CN101771493B - 广播网络中数据封装的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种广播网络中数据封装的方法与装置，此方法包含将输入的N×K笔应用程序数据切割成成一个N×K的矩阵BN×K，其中矩阵BN×K是由N个区块Bl-BN所组成，每一区块含有输入的k笔应用程序数据，N与k为大于1的正整数；选取一个由M个区块Cl-CN所组成的矩阵CM×N，CM×N具有全行阶数N，且M≥N；将矩阵CM×N与矩阵BN×K相乘，产生一个由E1-EM所组成的编码的数据模组EM×K；以及对于每一个i，列矩阵Ci连同列矩阵Ei的数据封装后，再传送出此M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M。
Description
技术领域
本发明是关于一种广播网络(Broadcast Network)中数据封装的方法与装置。
背景技术
数字电视除传输影音多媒体服务(Audio-Visual Multimedia Service)的外，为提供使用者多样化的应用服务，也需要传输额外数据，例如，可搭配节目内容同时下载应用程序至接收机，供使用者执行相关应用程序。举例说明，棒球比赛转播可同时下载棒球游戏至接收机，观众可边看比赛边玩游戏，此游戏程序的传输需额外的传输机制。此传输机制必须正确地传输所需数据(例如游戏程序)。此类传输与传输影音数据时不同，若影音数据传输中发生些许错误，并不会重大影响影音的译码，但若传输的文件发生错误时，不管多或少，接收机都将无法正确执行此应用程序。
在广播网络中，为了能正确传输并接收文件或数据，常采用的传输机制如数字储存媒体、指令、与控制(Digital Storage Media，Command andControl，DSMCC)的传输机制。如图1所示，此传输机制是将所需传输的文件或数据切割成多块模组M1，M2，...，MN，此多块模组再以旋转木马(Object Carousel)的方式在广播网络中传输。当接收机开始接收数据时，由于开始接收的时间不定，因此无法确知从哪一个区块模组开始接收。所以，此传输机制以旋转木马的单向(Uni-direction)巡回形式来传输此多块模组，而接收机须将所有此多块模组M1，M2，…，MN正确接收之后，再根据每一块模组的标头(Header)的描述将文件或数据重组回完整的文件。
在此传输机制中，若某一区块模组接收错误，因无法在单向传输的广播网络中要求重新传输此区块模组，则接收机须等待下一次传输此区块模组时才能再次接收此区块模组，以保证传输的正确性。因此，接收机需要花上更多的时间，来确保所有数据接收的完整性与正确性。
另外如美国专利号7,418,651的文献中，揭露一种文件下载和串流系统(File Download And Streaming System)。如图2的范例所示，在广播(Broadcasting)环境下，从输入文件或串流中，将欲传送的有顺序性的数据IS(0)，IS(1)，IS(2)，…，IS(k-1)，经多阶段编码(Multi-StageEncoding)的方法编码成B(I0)，B(I1)，B(I2)…，再进行传送。
Yuanyuan Ma等人于2006年提出的论文中，揭露一种可靠无线广播系统的源泉码与应用(Fountain Codes And Applications To ReliableWireless Broadcast System)。此技术以源泉码为基础，提供一种有弹性编码等级(Flexible Code Rate)的架构(Framework)，以允许同时进行可靠无线广播通讯与异步数据存取。如图3所示，此架构中，序列v’经循环冗余检查(Cyclic Redundancy Check，CRC)310附加在信息序列v后，经由源泉编码器(Fountain Encoder)320进行源泉编码后，再将连续符元序列(Continuous Symbol Sequence)作分割(Fragmentation)330，切成数小段(Small Segments)来进行数据传送。
发明内容
根据本发明所揭露的实施范例中，可提供一种广播网络中数据封装的方法与装置。
在一实施范例中，所揭露的是有关于一种广播网络中数据封装的方法，此方法包含：将输入的N×K笔应用程序数据切割成成一个N×K的矩阵BN×K，其中矩阵BN×K是由N个区块(Block)B1-BN所组成，每一区块含有输入的k笔应用程序数据，N与k为大于1的正整数；选取一个由M个列矩阵C1-CM所组成的矩阵CMxN，C具有全行阶数(Full Column Rank)N，且M是大于等于N的正整数；将矩阵CMxN与矩阵BN×K相乘，产生一个由M个列矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组(Coded Data Module)EMxK；以及对于每一个i，列矩阵Ci连同列矩阵Ei的数据封装后，再传送出此M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M。
在另一实施范例中，所揭露的是有关于一种广播网络中数据封装的装置，此装置包含一数据封装器(Data Packager)、以及一编码器(Encoder)，数据封装器连接至编码器。数据封装器将输入的N×K笔应用程序数据切割成成一个N×K的矩阵BN×K，矩阵BN×K是由N个区块B1-BN所组成，每一区块含有输入的k笔应用程序数据，N与k为大于1的正整数。编码器选择系数矩阵CMxN，并且将N个区块B1-BN与系数矩阵CMxN进行线性组合编码，产生编码的数据模组EMxK，每一区块Ci的系数部分连同区块Ei的数据封装一起后，再传送出此M对封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M。
在另一实施范例中，所揭露的是有关于一种广播网络中的传输器(Transmitter)，此传输器包含一数据封装装置、一多工器、以及一无线调频单元(Radio Frequency Stage)。数据封装装置将输入的N×K笔应用程序数据切割成N个区块B1-BN，并选择M个列矩阵C1-CM，将该N个区块B1-BN与该M个列矩阵C1-CM进行线性组合编码，产生编码的数据模组EMxK，再传送出M对此封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M。多工器将至少一节目(Program)以及M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M，混合成一个传输串流(Transport Stream)。无线调频单元将传输串流数字调变与移频后，转换成适合于传输的数字视频广播(Digital Video Broadcast，DVB)信号。
在另一实施范例中，所揭露的是有关于一种广播网络中的传输与接收系统，此传输与接收系统包含一传输器以及一接收器。此传输器至少备有一数据封装装置，将输入的N×K笔应用程序数据切割成N个区块B1-BN，并选择M个列矩阵C1-CM，将此N个区块B1-BN与此M个列矩阵C1-CM进行线性组合编码，产生一个由M个列矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组，再传送出M对封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M；此接收器至少备有一数据合成装置，通过一高斯消去法，从该M对封装数据中得出该N个区块B1-BN，并还原成输入的N×K笔应用程序数据。
附图说明
以下配合下列附图、实施范例的详细说明及申请专利范围，将上述及本发明的其它特征与优点详述于后，其中：
图1是数字储存媒体、指令、与控制的传输机制的一个范例示意图。
图2是一种多文件下载和串流系统的一个范例示意图。
图3是一种可靠无线广播系统的源泉码与应用的架构示意图。
图4是一个范例流程图，说明一种广播网络中数据封装的方法，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图5A是矩阵BN×K、系数矩阵CMxN、编码的数据模组EMxK的一个范例示意图，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图5B是矩阵BN×K、系数矩阵CMxN、以及编码的数据模组EMxK，其三者之间的一个关系示意图，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图6是一个范例示意图，说明一种广播网络中数据封装装置的架构，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图7是的一个范例示意图，说明一种广播网络中的传输器的架构，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图8是的一个范例示意图，说明一种广播网络中的传输与接收系统的架构，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
图9是比较以本发明的传输机制的架构来传输数据与只以现有的DSMCC传输机制来传输数据，其所需的完整接收时间的一个范例示意图，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。
具体实施方式
本揭露的实施范例中，以数据封装(Data Package)技术，于广播网络中来进行单向数据传输。本揭露的实施范例中，主要包含了一种数据包装机制(Data Packager)，此数据包装机制可将应用程序数据(ApplicationData)，例如输入文件或串流，切割成多个区块数据，使得在广播网络中传输数据或文件时，可以降低接收端所需接收的时间，还可以维持数据传输的正确性与完整度。
根据本发明，此切割是结合矩阵转换(Matrix Transformation)与迦逻瓦场(Galois Field)相关原理，作为理论基础，将输入的应用程序数据切割成成N个区块(Block)，N为大于1的正整数，并且巧妙选取一个系数矩阵，通过此矩阵与各个切割成后数据的矩阵运算，来产生编码的数据模组(Coded Data Module)，然后，此编码的数据模组的每一区块连同其系数部分一起传送出。如此，接收端仅需接收M个由前端(Front End)送出的包含系数部分与数据区块中的任意N个(或多于N个)，即可重组回原始数据，其中M为正整数，且M≥N。
承上述，图4是一个范例流程图，说明一种广播网络中数据封装的方法，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。参考图4，首先，将输入的N×K笔应用程序数据切割成成一个N×K的矩阵BN×K，其中矩阵BN×K是由N个区块B1-BN所组成，每一区块含有输入的k笔应用程序数据，N与k为大于1的正整数，如步骤410所示。换句话说，矩阵BN×K是由N个1×K列矩阵所组成，每一列矩阵有K个元素，每一元素是一笔应用程序数据。
然后，选取一个由M个列矩阵C1-CM所组成的矩阵CMxN，C具有全行阶数N，且M是大于等于N的正整数，如步骤420所示。将矩阵CMxN与矩阵BN×K相乘，产生一个由M个列矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组EMxK，如步骤430所示。换句话说，编码的数据模组EMxK是矩阵CMxN与矩阵BN×K的乘积矩阵，亦即EMxK＝CMxN×BNxK。M是一个预定的正整数。
步骤420中，矩阵CMxN有M个系数部分，也就是M个1×N列矩阵C1-CM。步骤430中，此编码的数据模组EMxK有M个数据区块，也就是M个1×K列矩阵E1-EM。然后，系数部分Ci连同数据区块Ei封装后，再传送出M对Ci、Ei，1≤i≤M。如步骤440所示，对于每一个i，列矩阵Ci连同列矩阵Ei的数据封装后，再传送出此M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M。
如此，接收端只需接收M对头端送出的封装数据(Packaged Data)里面的任意N对，就可以可重组回原始数据，也就是原始的N×K笔应用程序数据。根据本发明，本方法的步骤中，无需考量此N×K笔应用程序数据是否为有顺序性的数据。
为了让范例说明更加清础，以下以比较容易看得出来，且连续性的数值当成实验欲传送的应用程序数据。假设此范例的原始数据为0，1，2，…，35的8-位(8-bit)数据，将此原始数据切割成成6等份，亦即N＝6，因此K＝36/6＝6；而预定的正整M等于10，亦即编码的数据模组EMxK将会膨胀出4个区块，此4个区块为E7、E8、E9、E10。矩阵B6×6、C10x6、以及E10x6说明如下。
原始数据切割成成B6×6，其中B1至B6的数据如下：
B1：0 1 2 3 4 5
B2： 6 7 8 9 10 11
B3：12 13 14 15 16 17
B4：18 19 20 21 22 23
B5：24 25 26 27 28 29
B6：30 31 32 33 34 35
选取C10x6，其中C10x6具有全行阶数6，为易于明了起见，选取其中的列矩阵C1至C6使成单位矩阵(Identity Matrix)为例来说明，因此C1至C10的数据如下：
C1： 1 0 0 0 0 0
C2： 0 1 0 0 0 0
C3： 0 0 1 0 0 0
C4： 0 0 0 1 0 0
C5： 0 0 0 0 1 0
C6： 0 0 0 0 0 1
C7： 1 22 39 226 86 180
C8：201 77 156 218 121 241
C9： 41 105 93 1 126 223
C10：30 49 28 42 76 225
其中C8至C10的每一个元素都是从迦逻瓦场GF(28)中随机产生的，所以每一数值也都是8-位数据，值落在0至255之间。
矩阵C10x6与矩阵B6×6相乘，得到矩阵E10x6，其中E1至E10的数据如下：
E1 ： 0 1 2 3 4 5
E2： 6 7 8 9 10 11
E3： 12 13 14 15 16 17
E4： 18 19 20 21 22 23
E5： 24 25 26 27 28 29
E6： 30 31 32 33 34 35
E7：200 248 64 112 146 162
E8：165 239 221 151 88 18
E9：153 36 82 239 118 203
E10：135 51 52 128 89 237
迦逻瓦场GF是一种常见的线性代数，矩阵相乘是依照GF(28)所定义的乘法运算来执行。矩阵C10x6与矩阵B6×6相乘时，因为矩阵C10x6的前面6×6矩阵为单位矩阵，因此矩阵E10x6中，E1至E6也是等同于B1至B6。
依图4的范例流程，将此10对数据Ci、Ei，1≤i≤10传送出。换句话说，在头端传送数据时，先将欲传送的原始数据切成6个区块(即B1至B6)，再由此6个区块(B1至B6)与系数矩阵C10x6运算，膨胀为10个区块(即E1至E10)。而接收端只需接收10组头端送出区块(即Ci、Ei，1≤i≤10)里面的任意6组(或多于6组)，就可以重组回原始数据。
假设接收端只接收到其中任意6组数据，例如C1、E1、C3、E3、C5、E5、C7、E7、C8、E8、C9、E9这6组数据，接下来，说明接收端如何结合高斯消去法(Gaussian Elimination)，重组回原始数据。在进行高斯消去法运算时，系数部分Ci与区块数据Ei放在一起运算，前面6个为系数部份，后面为数据部份，只要系数部份变成单位矩阵，则数据部份便会回复为原始数据。而在GF(28)的运算中，任何数值乘上1都会变为0，任何数值与自己的反元素相乘，都会变为1。
以下步骤一至步骤五说明说明接收端如何将C1、E1、C3、E3、C5、E5、C7、E7、C8、E8、C9、E9这6组数据重组回原始数据。
步骤一：
一开始，接收端收到C1、E1与C7、E7，
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：1 22 39 226 86 180 200 248 64 112 146 162
依照GF(28)所定义的乘法运算执行C1、E1与C7、E7相乘，其用意是将C7、E7的第一个元素变为0，乘法运算结果如下：
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：0 22 39 226 86 180 200 249 66 115 150 167
步骤二：将C7、E7第二个元素22变为1，以利系数部份转换回单位矩阵。因此，将所有C7、E7的元素再乘以22的GF(28)所定义的乘法反元素，乘法运算结果如下：
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：0 1 140 206 235 37 121 244 144 255 200 69
步骤三：接收端收到C3、E3与C8、E8，
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7： 0 1 140 206 235 37 121 244 114 255 200 69
C3、E3： 0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8：201 77 156 218 121 241 165 239 221 151 88 18
将C8、E8的第一个元素201、第二个元素156、第三个元素218，皆变为0，以利系数部份转换回单位矩阵。因此，依照GF(28)所定义的乘法运算，分别执行C1、E1与C8、E8相乘、C7、E7与C8、E8相乘、C3、E3与C8、E8相乘，之后，将C8、E8的第四个元素变为1，运算结果如下。
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：0 1 140 206 235 37 121 244 114 255 200 69
C3、E3：0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8：0 0 0 1 195 156 38 120 31 65 136 214
步骤四：接收端收到C5、E5与C9、E9，
C1、E1： 1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7： 0 1 140 206 235 37 121 244 114 255 200 69
C3、E3： 0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8： 0 0 0 1 195 156 38 120 31 65 136 214
C5、E5： 0 0 0 0 1 0 24 25 26 27 28 29
C9、E9：41 105 93 1 126 223 153 36 82 239 118 203
将C9、E9的第一个元素41、第二个元素105、第三个元素93、第四个元素1，皆变为0，以利系数部份转换回单位矩阵。因此，依照GF(28)所定义的乘法运算，分别执行C1、E1与C9、E9相乘、C7、E7与C9、E9相乘、C3、E3与C9、E9相乘、C8、E8与C9、E9相乘，之后，将C9、E9的第五个元素变为1，运算结果如下。
C1、E1： 1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7： 0 1 140 206 235 37 121 244 114 255 200 69
C3、E3： 0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8： 0 0 0 1 195 156 38 120 31 65 136 214
C5、E5：0 0 0 0 1 0 24 25 26 27 28 29
C9、E9：0 0 0 0 0 1 30 31 32 33 34 35
步骤五：将C7、E7的第五个元素235、第三个元素140、C8、E8的第五个元素195、以及C7、E7的第四个元素206，皆变为0，因此，依照GF(28)所定义的乘法运算，分别执行C5、E5与C7、E7相乘、C3、E3与C7、E7相乘、C5、E5与C8、E8相乘、C8、E8与C7、E7相乘，运算结果如下。
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：0 1 0 0 0 191 13 179 118 200 23 169
C3、E3：0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8：0 0 0 1 0 156 220 65 126 227 89 196
C5、E5：0 0 0 0 1 0 24 25 26 27 28 29
C9、E9：0 0 0 0 0 1 30 31 32 33 34 35
最后，将将C7、E7的六个元素191以及C8、E8的第六个元素156皆变为0，因此，依照GF(28)所定义的乘法运算，分别执行C9、E9与C7、E7相乘、C9、E9与C8、E8相乘，运算结果如下。
C1、E1：1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7：0 1 0 0 0 0 6 7 8 9 10 11
C3、E3：0 0 1 0 0 0 12 13 14 15 16 17
C8、E8：0 0 0 1 0 0 18 19 20 21 22 23
C5、E5：0 0 0 0 1 0 24 25 26 27 28 29
C9、E9：0 0 0 0 0 1 30 31 32 33 34 35
经上述五个步骤后，接收端成功地还原回原始数据。因此，本揭露的方法，在头端传送数据时，是先将原本的数据先切成N个区块，再由这N个区块与系数矩阵CMxN运算，膨胀为M个区块(M＞＝N)。再将M个区块连同系数一起传送。接收端只要接收到M对头端送出的包装有系数与区块的数据的其中任意N对(或多于N对)，就可以重组回原始数据。所以，在同一接收环境中，可以缩短接收完整数据所需的时间，同时也维持数据传输的正确性。
在选取系数矩阵CMxN时，若选取其中CNxN为单位矩阵INxN，则本发明的数据传送也可以与目前DSMCC传输接收系统兼容。目前DSMCC传输接收系统的译码器(Decoder)也可以对本发明的传送数据来执行译码，得到原始数据，同时也维持数据传输的正确性。这是因为此时EMxK矩阵的第一列至第N列与原有DSMCC所切割而得出的传输模组相同，所以接收端若以原DSMCC方式接收，也可以正确接收数据。
承上述，图5A与图5B是矩阵BN×K、系数矩阵CMxN、编码的数据模组EMxK，以及三者之间的一个关系示意图，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。图5A是矩阵BN×K、系数矩阵CMxN、编码的数据模组EMxK的一个范例示意图；当选择系数矩阵CMxN时，若以C1-CN组成单位矩阵为例，则图5B说明了编码的数据模组EMxK是由矩阵BN×K以及膨涨出的列矩阵EM-N-EM所构成的。
图5A与图5B的范例中，M＞N，列矩阵EM-N-EM的元素，其内容可从迦逻瓦场GF(2n)中随机产生，n的选择是根据欲处理的应用程序数据的最小单位来决定，例如，应用程序数据的最小单位为8-位，则选择n的值为8。
因为CMxN为一系数矩阵，BNxK是原始数据的切割成，而编码的数据模组EMxK＝CMxN×BNxK，所以本方法是以线性组合编码(Linear CombinationEncoding)方式将数据进行重组编码。
当系统前端传送数据时，根据本发明，系数部分(即C1-CM)也要连同数据区块(即C1-CM)一起传送，如此，接收端只要接收到其中任意N对(或大于N对)，就可以重组回原始数据。
接下来，在图6的范例示意图中，说明一种广播网络中数据封装装置的架构，并且与本发明的某些揭露的实施范例一致。此架构可被安排(Arranged)在一广播网络环境中的一传输接收系统的传送端。参考图6，数据封装装置600主要包含一数据封装器610、以及一编码器620，编码器620与数据封装器610连接。数据封装装置600外接至一多工器630。
数据封装器610将输入的N×K笔应用程序数据601切割成成N个区块B1-BN，N为大于1的正整数。编码器620选择M个列矩阵C1-CM，并且将此N个区块B1-BN与此M个列矩阵C1-CM进行线性组合编码，产生一个由M个列矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组EMxK，每一列矩阵Ci的系数部分连同列矩阵Ei的数据封装一起后，再传送出此M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M。如前所述，N个区块B1-BN组成矩阵BN×K，每一区块含有输入的k笔应用程序数据，k为大于1的正整数，M个列矩阵C1-CM组成系数矩阵CMxN，编码的数据模组是系数矩阵CMxN与矩阵BN×K的乘积矩阵EMxK。
目前DSMCC传输接收系统的译码器也可以对数据封装装置600的传送数据来执行译码，得到原始数据，同时也维持数据传输的正确性。此数据封装装置600可结合多工器630以及一无线调频单元以组成一种广播网络中的传输器。如图7的实施范例所示，传输器700可包含数据封装装置600、多工器630、以及一无线调频单元740。多工器630将至少一节目，例如电视节目1与电视节目2，以及M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M，混合成一个传输串流730b。无线调频单元740将传输串流730b数字调变与移频后，转换成适合于传输的数字视频广播信号740b。依此，传输器700可与DSMCC传输接收系统兼容。
传输器700也可以结合一接收器以组成一种广播网络中的传输与接收系统。如图8的实施范例所示，传输与接收系统800可包含传输器700、以及一接收器840。接收器840至少备有一数据合成装置(DataComposer)820，还可包括一移频与解调变器(Turner And Demodulator)810以及一解多工器(Demultiplexer)830。移频与解调变器810将数字视频广播信号740b做移频与解调变，并将无线信号转变成数字基频的传输串流810b。解多工器830从数字基频的传输串流810b中，将节目与M对封装数据Ci、Ei分离，并过滤取出此M对封装数据Ci、Ei，送至数据合成装置820。数据合成装置820可利用高斯消去法，得出矩阵BNxK，并还原成原始的应用程序数据601。
如前所述，若要与现有的DSMCC传输接收系统兼容，则编码器620在选取系数矩阵CMxN时，可选取列矩阵C1-CN，使C1-CN组成一个单位矩阵INxN。因为列矩阵E1-EN与原有DSMCC进行切割时得出的BNxK相同，所以接收器840若以原DSMCC传输协议接收，也可以正确地接收数据。
本揭露以实地测试验证本发明的技术，从一地点至另一地点之间的某一路段进行实验，每隔200公尺为一个定点进行接收数据。在同一传输数据频宽(例如350Kbps)以及同一数据量(例如1.9MB)的情况下，实验的传输数据为(a)以本发明的传输机制的架构来传输数据，其中，先将此数据量切割成30个数据区块，并且以线性组合编码方式进行编码，产生60个编码区块；以及(b)只以现有的DSMCC传输机制，仅将此数据量切割成30个数据区块。之后，比较(a)与(b)所需的完整接收时间。图9是此实验结果的一个数据图。根据图9的实验数据显示，完成此30个数据区块接收，依本发明的技术所需的接收时间较只以DSMCC传输的系统为短。
此外，若N个数据区块中，遗漏了某一数据区块i，本揭露中也分析了本发明的数据封装机制的效能，换句话说，第i个数据区块遗漏所需等待的数据区块传输数量，以完成完整接收。有四种传输及接收的搭配状况，其结果说明如下。
第一种状况是以本发明的传输机制传送M对封装数据，以本发明的接收机制来完成完整接收N个数据区块。第二种状况是以本发明的传输机制传送M对封装数据，以DSMCC的接收机制来完成完整接收N个数据区块。第三种是以DSMCC的传输机制传送N个数据区块，以本发明的接收机制来完成完整接收N个数据区块。第四种是以DSMCC的传输机制传送N个数据区块，以DSMCC的接收机制来完成完整接收N个数据区块。
则效能分析结果是，第一种状况下，需等待N+1个数据区块传输数量；第二种状况下，需等待M+i个数据区块传输数量；第三种状况下，需等待N+i个数据区块传输数量；第四种状况下，需等待N+i个数据区块传输数量。
综上所述，本揭露的实施范例可提供一种广播网络中数据封装的方法与装置，以数据封装技术并结合矩阵转换与迦逻瓦场相关原理，将应用程序数据切割成多个区块数据，使得在广播网络中传输数据或文件时，可以缩短接收端所需接收的时间，还可以维持数据传输的正确性与完整度。此数据封装机制可与现有的DSMCC传输接收系统兼容，并且可被安排在一广播网络环境中的一传输接收系统的传输器。此传输器也可以结合一接收器以组成一种广播网络中的传输与接收系统。
惟，以上所述的仅为本发明的实施范例，当不能依此限定本发明实施的范围。即凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明权利要求涵盖的范围。
Claims (18)
1.一种广播网络中数据封装的方法，该方法包含：
将输入的N×K笔应用程序数据切割成一个N×K的矩阵BN×K，其中该矩阵BN×K是由N个区块B1-BN所组成，每一区块含有输入的K笔应用程序数据，N与K为大于1的正整数；
选取一个由M个行矩阵C1-CM组成的矩阵CMxN，矩阵CMxN具有全行阶数N，且M是大于等于N的正整数；
将矩阵CMxN与矩阵BN×K相乘，产生一个由M个行矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组EMxK，其中，数据模组EMxK有M个数据区块，也就是M个1×K行矩阵E1-EM，该矩阵相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行，n为正整数，且n的选择是根据欲处理的应用程序数据的最小单位来决定；以及
对于每一个i，行矩阵Ci连同行矩阵Ei的数据封装后，再传送出该M对封装数据Ci、Ei，1≤i≤M；
其中该矩阵CMxN中，其行矩阵C1-CN形成一个N×N单位矩阵，行矩阵CM-N-CM的元素其内容是从迦逻瓦场GF(2n)中随机产生。
2.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，其中该M的值是一个预定的正整数。
3.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，其中该广播网络中的接收端只要接收到M对Ci、Ei，1≤i≤M，的其中至少N对传送数据，从接收到的该N对传送数据中，利用一高斯消去法，就会还原成该输入的N×K笔应用程序数据。
4.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，传送出该M对封装数据的数据传送方法与数字储存媒体、指令、与控制的传输接收系统兼容。
5.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，其中该应用程序数据为输入文件或串流。
6.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，该方法无需考量该N×K笔应用程序数据是否为有顺序性的数据。
7.如权利要求1所述的广播网络中数据封装的方法，该方法是以一种线性组合编码方式将数据进行重组编码。
8.一种广播网络中数据封装的装置，该装置包含：
一数据封装器，将输入的N×K笔应用程序数据切割成N个区块B1-BN，N、K为大于1的正整数；以及
一编码器，连接至该数据封装器，该编码器选择M个行矩阵C1-CM，并且将由M个行矩阵C1-CM组成的系数矩阵CMxN与由N个区块B1-BN组成的矩阵BN×K相乘，产生一个由M个行矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组，该矩阵相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行，每一行矩阵Ci连同区块Ei的数据封装后，再传送出M对该封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M；
其中该矩阵CMxN中，其行矩阵C1-CN形成一个N×N单位矩阵，行矩阵CM-N-CM的元素其内容是从迦逻瓦场GF(2n)中随机产生，n为正整数，且n的选择是根据欲处理的应用程序数据的最小单位来决定。
9.如权利要求8所述的广播网络中数据封装的装置，该装置被安排在一广播网络环境中的一传输接收系统的传送端。
10.如权利要求8所述的广播网络中数据封装的装置，其中每一区块含有输入的K笔应用程序数据，所述矩阵的相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行。
11.如权利要求9所述的广播网络中数据封装的装置，该装置外接至一多工器。
12.一种广播网络中的传输器，该传输器包含：
一数据封装装置，将输入的N×K笔应用程序数据切割成N个区块B1-BN，并选择M个行矩阵C1-CM，将由M个行矩阵C1-CM组成的系数矩阵CMxN与由N个区块B1-BN组成的矩阵BN×K相乘，产生一个由M个行矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组，该矩阵相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行，再传送出M对该封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M，N、K为大于1的正整数；
一多工器，将至少一节目以及M对该封装数据Ci、Ei，1≤i≤M，混合成一个传输串流；以及
一无线调频单元，将传输串流数字调变与移频后，转换成适合于传输的数字视频广播信号；
其中该矩阵CMxN中，其行矩阵C1-CN形成一个N×N单位矩阵，行矩阵CM-N-CM的元素其内容是从迦逻瓦场GF(2n)中随机产生，n为正整数，且n的选择是根据欲处理的应用程序数据的最小单位来决定。
13.如权利要求12所述的广播网络中的传输器，其中所述矩阵的相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行。
14.如权利要求13所述的广播网络中的传输器，其中该编码的数据模组EMxK是由该N×K笔应用程序数据以及膨涨出的行矩阵EM-N-EM所构成的。
15.如权利要求12所述的广播网络中的传输器，该传输器与数字储存媒体、指令、与控制的传输接收系统兼容。
16.一种广播网络中的传输与接收系统，该系统包含：
一传输器，至少备有一数据封装装置，将输入的N×K笔应用程序数据切割成N个区块B1-BN，并选择M个行矩阵C1-CM，将由M个行矩阵C1-CM组成的系数矩阵CMxN与由N个区块B1-BN组成的矩阵BN×K相乘，产生一个由M个行矩阵E1-EM所组成的编码的数据模组，该矩阵相乘是依照迦逻瓦场GF(2n)所定义的乘法运算来执行，再传送出M对该封装数据Ci、Ei，N≤M且1≤i≤M，N、K为大于1的正整数；以及
一接收器，至少备有一数据合成装置，通过一高斯消去法，从该M对封装数据中得出该N个区块B1-BN，并还原成该输入的N×K笔应用程序数据；
其中该矩阵CMxN中，其行矩阵C1-CN形成一个N×N单位矩阵，行矩阵CM-N-CM的元素其内容是从迦逻瓦场GF(2n)中随机产生，n为正整数，且n的选择是根据欲处理的应用程序数据的最小单位来决定。
17.如权利要求16所述的广播网络中的传输与接收系统，其中该传输器还包括一多工器以及一无线调频单元。
18.如权利要求16所述的广播网络中的传输与接收系统，其中该接收器还包括一移频与解调变器以及一解多工器。
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