CN102469311A - 阶层式前向错误更正编/解码方法、编/解码装置及系统 - Google Patents

阶层式前向错误更正编/解码方法、编/解码装置及系统 Download PDF

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Abstract

一种阶层式前向错误更正(Forward Error Correction，FEC)编码与解码方法、编码装置、解码装置及其系统，用于编码与解码信息内容，其中此信息内容具有包括多个阶层来源符号集合。在编码方法中，各阶层的来源符号会通过使用FEC编码器编码成对应各阶层的编码符号。此外，上层的最终编码符号会根据该层与其下层的编码符号来聚合产生。基于此，本阶层式前向错误更正编码方法可在不大量增加计算复杂度的前提下维持各层编/解码的相依性。

Description

阶层式前向错误更正编/解码方法、编/解码装置及系统
技术领域
本公开涉及一种阶层式前向错误更正编码与解码方法、阶层式前向错误更正编码与解码器以及阶层式前向错误更正编解码系统。
背景技术
在视频传输上，可调整式视频编码(Scalable Video Coding，SVC)技术已广泛被使用。SVC技术的概念是将一份视频(video)数据依其重要性或相依性将其分层，由此可以有效率地将视频数据传输给具有不同的能力的接收者。例如，一份视频数据通常可分成基本层(Base layer)数据与加强层(Enhancement layer)数据，其中能力较差的终端装置可在仅接收基本层数据就播放品质较低的视频，而能力较强的终端装置可在同时接收基本层数据跟加强层数据的状况下播放较高品质的视频。基于此，SVC技术可有效地达到节省网络传输频宽，或是节省终端装置功耗的目的。由于SVC技术具备了仅编码一次，即可在不同能力的终端装置上接收及呈现的功能，故也可简化服务器端或头端(head end)为满足不同能力的终端装置的设计。
在使用SVC技术上，为了增加视频压缩率，可将阶层间预测模式(Inter-layer prediction mode)开启。然而，在阶层间预测模式下，只有在接收到基本层数据后，加强层数据才能被解码，亦即基本层数据对可解码性来说是相对比较重要的。
一般来说，数据传输都会由于传输媒介的特性而造成数据的遗失。因此，当在容易遗失数据的媒介上传输数据(例如，无线网络)时，一般会使用前向错误更正(Forward Error Correction，FEC)技术来编码数据。FEC技术的好处是不需要数据的重传(Retransmission)下，接收者可以通过接收一些额外的数据来进行数据的重建。更清楚地说，通过FEC技术，一个由K个来源符号(Source Symbol，SS)组成的数据可以被编码成足够多，甚至是无限多的编码符号(Encoding Symbol，ES)。当收到任K(1+ε)个编码符号时，原始数据就可被解回，其中ε表示所需要的额外冗余(overhead)。基于此，在使用FEC技术下，就不需要重传机制。
一般来说，将FEC技术应用在SVC技术的一种方式是为每层的数据独立编码与解码。在此方法中，虽然经过各层的数据在FEC技术编码后可以增加各层数据遗失的抵挡能力，但是无法解决上述数据相依性的问题。也就是说，在基本层数据传输后，倘若无法接收到或解回完整的基本层数据时，除非重传基本层数据，否则无法顺利地播放视频。
为了解决上述数据相依性的问题，阶层式FEC架构被发展以使每层的编码具有相依性，由此，当无法解回完整的基本层数据，接收端仍可利用加强层数据来重建基本层数据。
图1A与图1B是根据已知技术所绘示的阶层式FEC编码与解码的示意图。在此，视频数据的基本层数据与加强层数据被传输前会被分割为数个来源符号(Source Symbol)，来源符号在发送端中经过FEC编码器编码后会被转换为编码符号(Encoding Symbol)，并且编码符号在接收端中经过FEC解码器解码后会被解回原先的来源符号。
请参照图1A，当发送端欲对具有基本层数据与加强层数据的视频数据进行编码时，FEC编码器102A会编码基本层来源符号集合SSBL来产生基本层编码符号集合ESBL并且FEC编码器104A会编码基本层来源符号集合SSBL与加强层来源符号集合SSEL来产生加强层编码符号集合ESEL。之后，发送端将所产生的基本层编码符号集合ESBL与加强层编码符号集合ESEL通过传输通道传送给接收端。
请参照图1B，当接收端欲对所接收的基本层编码符号集合ES′BL与加强层编码符号集合ES′EL进行解码时，对应FEC编码器102A的FEC解码器102B会解码基本层编码符号集合ES′BL来尝试解回基本层来源符号集合SSBL；并且，对应FEC编码器104A的FEC解码器104B会尝试解码基本层编码符号集合ES′BL与加强层编码符号集合ES′EL来解回基本层来源符号集合SSBL与加强层来源符号集合SSEL。在此，由于可能发生传输错误，故接收端收到的基本层编码符号集合ES′BL很可能会少于发送端所传送的基本层编码符号集合ESBL，亦即接收端收到的基本层编码符号集合ES′BL为基本层编码符号集合ESBL的子集合。
根据图1B所述的解码运作可知，当对加强层数据进行解码时，输入数据包括基本层编码符号集合ES′BL与加强层编码符号集合ES′EL，并且当可对基本层编码符号集合ES′BL与加强层编码符号集合ES′EL正确解码时，所解回数据包括基本层来源符号集合SSBL与加强层来源符号集合SSEL。因此，在阶层式FEC技术中，上层数据(即，加强层数据)有助于下层数据(即，基本层数据)的重建。
尽管此种阶层式FEC架构应用于SVC技术上可解决上述数据相依性的问题，然而由于上层数据的编码与解码会与下层数据有关，因此计算复杂度会随着阶层数越多而越高。
在各层独立编码的FEC架构中，基本层数据的秩为k0，加强层数据的秩为k1。然而，在此种阶层式FEC架构中，基本层数据的秩为k0，并且加强层数据的秩会变为(k0+k1)。例如，一个秩为k的矩阵的编码计算复杂度大约为O(k2)而解码计算复杂度为O(k3)。也就是说，每一层的编解码复杂度不仅仅与该层的输入符号数目有关，而是跟该层与其的下层们的所有输入符号数目有关。特别是，越高阶层的数据编/解码的计算复杂度就会越来越大，编/解码需要花费时间亦越多。例如，第n层解码的计算复杂度会与(k0+k1+...+kn)有关。因此，相较于各层独立编码的FEC架构来说，此种阶层式FEC架构在上层数据的编码与解码会较为复杂。
此外，从图1A与图1B的编/解码过程可知，加强层数据的解码需要基本层数据与加强层数据的编码符号集合，而不仅仅是加强层FEC编码器所输出的编码符号。因此，当欲使用不同的FEC编解码器对基本层数据与加强层数据的来源符号进行编码时，可能都需要做不同程度的修改，才可以让此种阶层式FEC架构正常运作。
因此，如何能够避免增加编/解码的计算复杂度下同时维持各层编/解码的相依性，是此领域技术人员所关注的议题。
发明内容
本发明提供一种阶层式前向错误更正编码与解码方法，其能够在不增加编码与解码的计算复杂度下同时维持信息内容的各层数据的编码与解码相依性。
本发明提供一种阶层式前向错误更正编码器与解码器，其能够在不增加编码与解码的计算复杂度下同时维持信息内容的各层数据的编码与解码相依性。
本发明提供一种阶层式前向错误更正编解码系统，其能够在不增加编码与解码的计算复杂度下同时维持信息内容的各层数据的编码与解码相依性。
本发明提出一种阶层式前向错误更正编码方法，用于编码一信息内容，其中此信息内容具有多个阶层来源符号集合，这些阶层来源符号集合至少包括第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合，此第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号。本阶层式前向错误更正编码方法包括使用第一前向错误更正(Forward Error Correction，FEC)编码器编码此第一阶层来源符号集合的来源符号来产生第一阶层编码符号集合的编码符号并且使用第二FEC编码器编码此第二阶层来源符号集合的来源符号来产生第二阶层编码符号集合的编码符号。本阶层式前向错误更正编码方法也包括将此第一阶层编码符号集合的编码符号作为对应第一阶层来源符号集合的第一阶层最终编码符号集合的编码符号；以及根据此第一阶层编码符号集合的编码符号对此第二阶层编码符号集合的编码符号执行聚合运算以产生对应此第二阶层来源符号的第二阶层最终编码符号集合的编码符号。
本发明提出一种阶层式前向错误更正解码方法，用于解码对应信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中这些最终阶层编码符号集合至少包括第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合，并且此第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号。本阶层式前向错误更正解码方法包括将此第一阶层最终编码符号集合作为第一阶层编码符号集合；并且根据此第一阶层编码符号集合的这些编码符号对此第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号来执行一解聚合运算以产生第二阶层编码符号集合与无法解聚合编码符号集合。本阶层式前向错误更正解码方法也包括根据此第一阶层编码符号集合、此第二阶层编码符号集合与此无法解聚合编码符号集合使用反馈循环式前向错误更正解码器来产生第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合。
本发明提出一种阶层式前向错误更正编码装置，用于编码信息内容，其中此信息内容具有多个阶层来源符号集合，这些阶层来源符号集合至少包括第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合，此第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号。本阶层式前向错误更正编码器包括编码控制模块、第一FEC编码器与第二FEC编码器与符号聚合器。编码控制模块用以接收这些阶层来源符号集合。第一FEC编码器用以编码此第一阶层来源符号集合的来源符号来产生第一阶层编码符号集合的编码符号，并且此编码控制模块将第一FEC编码器所产生的第一阶层编码符号集合的编码符号作为对应第一阶层来源符号的第一阶层最终编码符号集合的编码符号。第二FEC编码器用以编码此第二阶层来源符号集合的来源符号来输出第二阶层编码符号集合的编码符号。符号聚合器用以根据此第一阶层编码符号集合的编码符号对此第二阶层编码符号集合的编码符号执行聚合运算，以产生对应此第二阶层来源符号的第二阶层最终编码符号集合的编码符号。编码控制模块还用以输出此第一阶层最终编码符号集合的编码符号与第二阶层最终编码符号集合的编码符号。
本发明提出一种阶层式前向错误更正解码装置，用于解码对应信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中这些最终阶层编码符号集合至少包括第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合，并且此第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号。本阶层式前向错误更正解码器包括：解码控制模块、符号解聚合器、反馈循环式FEC解码器。解码控制模块用以将第一阶层最终编码符号集合作为第一阶层编码符号集合。符号解聚合器用以根据第一阶层编码符号集合的编码符号对第二阶层最终编码符号集合的编码符号来执行解聚合运算以产生第二阶层编码符号集合与无法解聚合编码符号集合。反馈循环式FEC解码器用以根据第一阶层编码符号集合、第二阶层编码符号集合与无法解聚合编码符号集合来产生第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合，其中解码控制模块会输出此第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合。
本发明提出一种阶层式前向错误更正编解码系统，其包括控制器、第一FEC编码器、第二FEC编码器、符号聚合器、符号解聚合器、反馈循环式FEC解码器。控制器包括编码控制器模块与解码控制器模块。编码控制模块用以接收第一信息内容的多个阶层来源符号集合，其中此第一信息内容的阶层来源符号集合至少包括此第一信息内容的第一阶层来源符号集合与此第一信息内容的第二阶层来源符号集合，此第一信息内容的第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号。解码控制模块用以接收对应第二信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中此第二信息内容的最终阶层编码符号集合至少包括此第二信息内容的第一阶层最终编码符号集合与此第二信息内容的第二阶层最终编码符号集合，此第二信息内容的第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号，并且此解码控制模块将此第二信息内容的第一阶层最终编码符号集合作为此第二信息内容的第一阶层编码符号集合。第一FEC编码器用以编码此第一信息内容的第一阶层来源符号集合的来源符号来产生此第一信息内容的第一阶层编码符号集合的编码符号，并且上述编码控制模块将此第一信息内容的第一阶层编码符号集合的编码符号作为此第一信息内容的第一阶层最终编码符号集合的编码符号。第二FEC编码器用以编码此第一信息内容的第二阶层来源符号集合的来源符号来产生此第一信息内容的第二阶层编码符号集合的编码符号，其中此第一信息内容的第二阶层编码符号集合具有多个编码符号。符号聚合器用以根据此第一信息内容的第一阶层编码符号集合的编码符号对此第一信息内容的第二阶层编码符号集合的编码符号执行聚合运算以产生此第一信息内容的第二阶层最终编码符号集合的编码符号。符号解聚合器用以根据此第二信息内容的第一阶层编码符号集合的编码符号对第二信息内容的第二阶层最终编码符号集合的编码符号来执行解聚合运算以产生第二信息内容的第二阶层编码符号集合与无法解聚合编码符号集合。反馈循环式FEC解码器用以根据此第二信息内容的第一阶层编码符号集合、第二信息内容的第二阶层编码符号集合与无法解聚合编码符号集合来产生此第二信息内容的第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合。在此，控制器还用以输出第一信息内容的第一阶层最终编码符号集合与第二阶层最终编码符号集合的编码符号，以及输出此第二信息内容的第一阶层来源符号集合与第二阶层来源符号集合的来源符号。
基于上述，本发明范例实施例的阶层式前向错误更正编码与解码方法、阶层式前向错误更正编码器与解码器与阶层式前向错误更正编解码系统能够在不大量增加编码与解码的计算复杂度下同时维持各层编码与解码的相依性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A与图1B是根据已知技术所绘示的阶层式FEC编码与解码的示意图。
图2是根据本发明第一范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编码器。
图3是根据图2所示的编码示意图。
图4是根据本发明第一范例实施例所绘的聚合运算的运作流程图。
图5是根据本发明第一范例实施例所绘示的符号聚合器的实作范例。
图6是根据本发明第一范例实施例所绘示的执行聚合运算的范例。
图7是根据本发明第一范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编码方法的流程图。
图8是根据本发明第二范例实施例所绘的阶层式前向错误更正解码装置。
图9是根据图8所示的解码示意图。
图10是根据本发明第二范例实施例所绘的解聚合运算的运作流程图。
图11是根据本发明第二范例实施例所绘示的符号解聚合器的实作范例。
图12是根据本发明第二范例实施例所绘的解聚合运算的范例。
图13是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈循环式FEC解码器的运作流程图。
图14是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈循环式FEC解码器的运作示意图。
图15与图16是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈FEC编码器与反馈循环式FEC解码器的实作范例。
图17是根据本发明第三范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编解码系统的方块图。
图18是根据本发明第四范例实施例所绘示的编码示意图。
图19是根据本发明第五范例实施例所绘示的解码示意图。
【主要元件符号说明】
102A：FEC编码器
102B：FEC解码器
104A：FEC编码器
104B：FEC解码器
200：阶层式FEC编码装置
202：编码控制模块
204：第一FEC编码器
206：第二FEC编码器
208：符号聚合器
S401、S403、S405、S407、S409、S411、S413、S415、S417：聚合运算的运作步骤
S701、S703、S705、S707：阶层式前向错误更正编码方法的步骤
800：阶层式FEC解码装置
802：解码控制模块
804：符号解聚合器
806：反馈循环式FEC解码器
812：第一FEC解码器
814：第二FEC解码器
816：反馈FEC编码器
S1001、S1003、S1005、S1007：解聚合运算的运作步骤
S1301、S1303、S1305、S1307、S1309、S1311、S1313、S1315：反馈循环式FEC解码器的运作步骤
1700：阶层式FEC系统
1702：控制器
1802：基本层FEC编码器
1804：第一加强层FEC编码器
1806：第二加强层FEC编码器
1808：第一加强层符号聚合器
1810：第二加强层符号聚合器
1902：第一加强层符号解聚合器
1904：第二加强层符号解聚合器
1906：第一加强层反馈循环式FEC解码器
1908：第二加强层反馈循环式FEC解码器
具体实施方式
[第一范例实施例]
图2是根据本发明第一范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编码器，并且图3是根据图2所示的编码示意图。
请参照图2与图3，阶层式前向错误更正(Forward Error Correction，FEC)编码装置200包括编码控制模块202、第一FEC编码器204、第二FEC编码器206与符号聚合器(Symbol Aggregator)208。
编码控制模块202用以控制阶层式FEC编码装置200的整体运作。具体来说，编码控制模块202用以控制第一FEC编码器204、第二FEC编码器206与符号聚合器208来对发送端(未绘示)欲传送的信息内容进行编码，并且输出对应此信息内容的最终编码符号。之后，发送端可将对应此信息内容的最终编码符号通过传输通道(未绘示)传送给接收端。在此，发送端可以是任何无线或有线通信设备的发送端。例如，阶层式FEC编码装置200可整合地配置在此发送端中或以外部连接方式连接至此发送端。此外。在本范例实施例中，发送端所欲传送的信息内容是以SVC的方式来进行来源编码(source coding)，并且此信息内容会被分割为多个阶层数据。为了方便说明，在此，仅针对信息内容的第一阶层(以下称为基本层)数据与第二阶层(以下称为加强层)数据来说明编码的运作。然而，必须了解的是，本发明不限于此，例如，在本发明另一范例实施例中，信息内容可包括多个加强层数据以用于不同能力(例如，播放能力、传输能力)的接收端设备。
第一FEC编码器204耦接至编码控制模块202。第一FEC编码器204用以对欲传送的信息内容的基本层数据(以下称为基本层来源符号集合SSBL)进行编码以产生对应基本层来源符号集合SSBL的编码符号(即，基本层编码符号集合ESBL)。在本范例实施例中，编码控制模块202会将第一FEC编码器204所产生的基本层编码符号集合ESBL作为对应基本层来源符号集合SSBL的基本层最终编码符号集合FESBL来输出。
第二FEC编码器206耦接至编码控制模块202。第二FEC编码器206用以对信息内容的加强层数据(以下称为加强层来源符号集合SSEL)进行编码以产生对应加强层来源符号集合SSEL的编码符号(即，加强层编码符号集合ESEL)。
在本范例实施例中，第一FEC编码器204与第二FEC编码器206可以现有的FEC演算法来实作。例如，里德所罗门码(Reed-Solomon code，RScode)、喷泉码(Fountain Code)等FEC演算法。此外，只要在第一FEC编码器204与第二FEC编码器206所产生的编码符号的大小相同下，第一FEC编码器204与第二FEC编码器206可以是使用相同的FEC演算法的编码器或使用不同的FEC演算法的编码器。例如，在本范例实施例中，第一FEC编码器204与第二FEC编码器206皆是以卢比转换(Luby Transform，LT)编码器来实作。然而，在本发明另一范例实施例中，第一FEC编码器204为LT编码器，同时第二FEC编码器206为Raptor编码器。
符号聚合器208耦接至编码控制模块202并且用以对第一FEC编码器204所产生的基本层编码符号集合ESBL与第二FEC编码器206所产生的加强层编码符号集合ESEL执行聚合运算以产生对应加强层来源符号集合SSEL的加强层最终编码符号集合FESEL。也就是说，编码控制模块202会将符号聚合器208所产生的编码符号集合作为对应加强层来源符号集合SSEL的加强层最终编码符号集合FESEL来输出。
例如，在此聚合运算中，符号聚合器208会将加强层编码符号集合ESEL的编码符号分组为第一编码符号群与第二编码符号群，其中被分组为第一编码符号群的编码符号会直接被作为加强层最终编码符号集合FESEL的其中一部分。另外，符号聚合器208会根据基本层编码符号集合ESBL的编码符号对第二编码符号群的编码符号进行聚合运算以产生聚合编码符号，其中所产生的聚合编码符号会被作为加强层最终编码符号集合FESEL的另一部分。在此，这些聚合编码符号的集合称为聚合编码符号集合。
图4是根据本发明第一范例实施例所绘的聚合运算的运作流程图并且图5是根据本发明第一范例实施例所绘示的符号聚合器的实作范例。必须了解的是，图5所绘示的程序仅为符号聚合器的范例，并非限制本发明。
请参照图4与图5，在步骤S401中符号聚合器208会将加强层编码符号集合ESEL的编码符号分组为第一编码符号群与第二编码符号群。
例如，在本范例实施例中，符号聚合器208会依据机率值P来决定加强层编码符号集合ESEL的编码符号之中属于第一编码符号群的编码符号。在此，机率值P是根据发送端与接收端之间的传输环境来预先设定。例如，机率值P设为80％时，表示80％的加强层编码符号集合ESEL的编码符号会被分组为第一编码符号群，而20％的加强层编码符号集合ESEL的编码符号会被分组为第二编码符号群。
机率值P的大小会影响基本层数据与加强层数据是否能够被成功地解回。假设n0与n1分别代表基本层编码符号集合ESBL与加强层编码符号集合ESEL的编码符号的数量，而k0与k1分别代表基本层来源符号集合SSBL与加强层来源符号集合SSEL的来源符号的数量时，基本层数据的有效编码符号数为(n0+(n1×(1-P)))并且加强层数据的有效编码符号数为(n1×P+(n1×(1-P)))。具体来说，机率值P越小对基本层数据的保护越大，但最好的情况是(n1×(1-P))个聚合符号都可被分离(即，解聚合)。假设预期基本层数据与加强层数据都需被解回时，机率值P需满足下式：
(k1-n1×p0×p1)/(n1×p1(1-p0))≤P≤1-(k0-n0×p0)/n1×p1×(1-p0)
其中p0与p1分别代表在传输环境中接收端收到完整基本层编码符号集合ESBL与加强层编码符号集合ESEL的机率。基于此，依据上述不等式可计算出机率值P的上下极限值。换句话说，如果机率值P被设定为介于上下极限值时，表示基本层数据与加强层数据是可能被重建的。
在本范例实施例中，符号聚合器208是依据机率值P随机地分组加强层编码符号集合ESEL的编码符号(如图5所示)。然而，在本发明另一范例实施例中，符号聚合器208也可以固定指派方式来执行分组。例如，当机率值P被设定为50％时，符号聚合器208可将属于奇数的编码符号分组为第一编码符号群，并且将属于偶数的编码符号分组为第二编码符号群。
在步骤S403中，符号聚合器208会将分组为第一编码符号群的编码符号加入至加强层最终编码符号集合FESEL中。
在步骤S405中，符号聚合器208会从第二编码符号群中选择N个编码符号。在本范例实施例中，符号聚合器208是以N个编码符号为一组来进行聚合，其中N为自然数。
在步骤S407中，符号聚合器208会使用一位置对应函数从基本层编码符号集合ESBL中选择N个编码符号。例如，在此位置对应函数中，基本层编码符号集合ESBL的每一编码符号与加强层编码符号集合ESEL的每一编码符号是依据其位置一对一对应。基于此，符号聚合器208会根据从第二编码符号群中所选择的N个编码符号的位置从基本层编码符号集合ESBL中选择N个编码符号。然而，必须了解的是，位置对应函数不限于此，其他位置对应方式亦用来实作此位置对应函数。
在步骤S409中，符号聚合器208会聚合从第二编码符号群中所选择的N个编码符号与从基本层编码符号集合ESBL中所选择的N个编码符号来产生N个聚合编码符号。例如，符号聚合器208会依据从基本层编码符号集合ESBL中选择N个编码符号对从第二编码符号群中所选择的N个编码符号进行异或(XOR)运算。
之后，在步骤S411中符号聚合器208会将在步骤S409中所产生的N个聚合编码符号加入至加强层最终编码符号集合FESEL中。具体来说，在步骤S411中，符号聚合器208会将所产生的聚合编码符号加入至聚合编码符号集合，其中这些被加入至聚合编码符号集合的聚合编码符号都会在完成聚合运算之后被加入至加强层最终编码符号集合FESEL中。例如，如图5所示，编码符号会以变数L[j]来记录其是否被聚合，其中j表示编码符号的位置。倘若第j个编码符号已被聚合时，L[j]的值为1，反之，则为0。基于此，根据变数L[j]的值即可区分出加强层最终编码符号集合FESEL中的聚合编码符号。
在步骤S413中符号聚合器208会从第二编码符号群中移除在步骤405中所选择的N个编码符号并且在步骤S415中符号聚合器208会判断第二编码符号群中的其他编码符号(即，剩余编码符号)的数目是否小于N。
倘若第二编码符号群中的剩余编码符号的数目小于N时，则在步骤S417中符号聚合器208会将剩余编码符号加入至加强层最终编码符号集合FESEL中。并且，倘若第二编码符号群中的剩余编码符号的数目非小于N时，重复执行步骤S405、S407、S409、S411、S413与S415。
图6是根据本发明第一范例实施例所绘示的执行聚合运算的范例。
请参照图6，假设第一FEC编码器204所产生的基本层编码符号集合ESBL包含8个编码符号(即，以方形表示的8个编码符号)，并且第二FEC编码器206所产生的加强层编码符号集合ESEL包含8个编码符号(即，以圆形表示的8个编码符号)。倘若符号聚合器208随机地将加强层编码符号集合ESEL的第2、5、6、8个编码符号分组为第一编码符号群，并且将加强层编码符号集合ESEL的第1、3、4、7个编码符号分组为第二编码符号群时，符号聚合器208会根据基本层编码符号集合ESBL的第1、3、4、7个编码符号分别地对加强层编码符号集合ESEL的第1、3、4、7个编码符号执行异或运算以产生聚合编码符号(即，以三角形表示的编码符号)。之后，所产生的聚合符号会取代加强层编码符号集合ESEL的第1、3、4、7个编码符号并且与第一编码符号群的编码符号形成加强层最终编码符号集合FESEL。也就是说，在本范例实施例中，聚合编码符号会取代将加强层编码符号集合ESEL中的编码符号，以致于加强层的编码率仍然会维持相同，而不会增加额外的冗余编码。
图7是根据本发明第一范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编码方法的流程图。
请参照图7，在步骤S701中基本层来源符号集合SSBL的来源符号会通过第一FEC编码器204来编码以产生对应基本层数据的基本层编码符号集合ESBL的编码符号并且在步骤S703中加强层来源符号集合SSEL的来源符号会通过第二FEC编码器206来编码以产生对应加强层数据的加强层编码符号集合ESEL的编码符号。
在步骤S705中，在步骤S701中所产生的基本层编码符号集合ESBL的编码符号会被作为对应基本层来源符号集合SSBL的基本层最终编码符号集合FESBL的编码符号。
在步骤S707中加强层编码符号集合ESEL的编码符号会根据基本层编码符号集合ESBL的编码符号来被执行聚合运算以产生对应加强层来源符号集合SSEL的加强层最终编码符号集合FESEL的编码符号。执行聚合运算的方式已配合图4详细描述如上，在此不再重复描述。
[第二范例实施例]
图8是根据本发明第二范例实施例所绘的阶层式前向错误更正解码装置，并且图9是根据图8所示的解码示意图，其用于解码由上述第一范例实施例的阶层式前向错误更正编码装置所编码的信息内容。
请参照图8与图9，阶层式前向错误更正解码装置800包括解码控制模块802、符号解聚合器804与反馈循环式FEC解码器806。
解码控制模块802用以控制阶层式FEC解码装置800的整体运作。具体来说，解码控制模块802用以控制符号解聚合器804与反馈循环式FEC解码器806来对接收端(未绘示)所接收的最终编码符号进行解码以解回与输出对应发送端所传送的信息内容的来源符号。在此，接收端可以是任何无线或有线通信设备的接收端，例如，阶层式FEC解码装置800可整合地配置在此接收端中或以外部连接方式连接至此接收端。此外。如上所述，信息内容是以SVC的方式来进行来源编码，并且最终编码符号会分别地属于多个阶层数据。为了方便说明，在此，仅针对信息内容的第一阶层(以下称为基本层)最终编码符号集合与第二阶层(以下称为加强层)最终编码符号集合来说明解码的运作，然而，必须了解的是，本发明不限于此。例如，在本发明另一范例实施例中，信息内容可包括多个加强层数据以用于不同能力(例如，播放能力、传输能力)的接收端设备。
符号解聚合器804耦接至解码控制模块802并且用以执行解聚合运算。例如，当接收端接收到基本层最终编码符号集合FES′BL的编码符号与加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号时，解码控制模块802会将基本层最终编码符号集合FES′BL的编码符号作为对应基本层来源符号集合SSBL的基本层编码符号集合ES′BL，并且符号解聚合器804会根据基本层编码符号集合ES′BL的编码符号对加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号来执行解聚合运算以还原加强层编码符号集合ES′EL的编码符号。
特别是，由于数据传输的过程可能会造成分组遗失，因此接收端所接收到的基本层最终编码符号集合FES′BL的编码符号与加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号可能会少于发送端所传送的基本层最终编码符号集合FESBL的编码符号与加强层最终编码符号集合FESEL的编码符号。在本发明第一范例实施例中，加强层最终编码符号集合FESEL是通过聚合器208聚合基本层编码符号集合ESBL的编码符号与加强层编码符号集合ESEL的编码符号所产生。因此，当接收端所接收的基本层最终编码符号集合FES′BL的编码符号与加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号少于发送端所传送的基本层最终编码符号集合FESBL的编码符号与加强层最终编码符号集合FESEL的编码符号时，部分的编码符号可能无法通过解聚合运算来还原。在本发明第二范例实施例中，符号解聚合器804还用以标示这些无法还原的编码符号。在此，这些无法还原的编码符号的集合称为无法解聚合编码符号集合ESBEL。
图10是根据本发明第二范例实施例所绘的解聚合运算的运作流程图并且图11是根据本发明第二范例实施例所绘示的符号解聚合器的实作范例。必须了解的是，图11所绘示的程序仅为符号解聚合器的范例，并非限制本发明。
请参照图10与图11，在步骤S1001中符号解聚合器804会识别加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号中的非聚合编码符号与聚合编码符号。
具体来说，如上所述，聚合器208会根据机率值P将加强层编码符号ESEL分为第一编码符号群与第二编码符号群。在此，符号解聚合器804会根据此分组来识别加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号中的非聚合编码符号与聚合编码符号。例如，阶层式前向错误更正编码装置200输出加强层最终编码符号集合FESEL的编码符号时会一并输出分组表(如图11所示的变数L[j])，符号解聚合器804会根据分组表识别加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号之中的非聚合编码符号与聚合编码符号。或者，在本发明另一范例实施例中，阶层式前向错误更正编码装置200与阶层式前向错误更正解码装置800可使用相同的随机数产生器并且使用相同随机数种子来产生随机数，由此在解码时符号解聚合器804在解聚合时可依据同一个随机数产生器与随机数种子来重现分组表，由此识别加强层最终编码符号集合FES′EL的编码符号之中的非聚合编码符号与聚合编码符号。
在步骤S1003中，符号解聚合器804会将非聚合编码符号加入至加强层编码符号集合ES′EL中。具体来说，由于加强层最终编码符号集合FES′EL之中的非聚合编码符号未经过符号聚合器208进行聚合运算，因此这些非聚合编码符号即为加强层编码符号集合ES′EL的部分编码符号。
在步骤S1005中，符号解聚合器804会根据基本层编码符号集合ES′BL的编码符号对聚合编码符号执行解聚合运算以产生已解聚合编码符号与无法解聚合编码符号。在符号聚合器208是以异或运算来产生聚合编码符号的例子中，符号解聚合器804亦是以异或运算来还原可解聚合的编码符号。
在步骤S1007中，符号解聚合器804会将已解聚合编码符号加入至加强层编码符号集合ES′EL中并且将无法解聚合编码符号加入至无法解聚合编码符号集合ESBEL中。例如，如图11所示，加强层最终编码符号集合FES′EL中的编码符号会以变数R[j]来记录其是否无法被解聚合，其中j表示编码符号的位置。倘若第j个编码符号无法被解聚合时，R[j]的值为1，反之，则为0。基于此，根据变数R[j]的值即可区分出无法解聚合编码符号。
图12是根据本发明第二范例实施例所绘的解聚合运算的范例。
请参照图12，接续图6所示的范例，在发送端将基本层编码符号集合ESBL的编码符号作为对应基本层数据的基本层最终编码符号集合FESBL的编码符号发送给接收端并且将对应加强层数据的加强层最终编码符号集合FESEL的编码符号发送给接收端之后，假设接收端仅接收到基本层最终编码符号集合FESBL的第1、2、3、5、6、7、8个编码符号(如图12所示的基本层编码符号集合ES′BL)以及加强层最终编码符号集合FESEL的第1、3、4、5、6、8个编码符号(如图12所示的加强层最终编码符号集合FES′EL)。
符号解聚合器804会先将非聚合编码符号(即，加强层最终编码符号集合FES′EL的第5、6、8个编码符号)加入至加强层编码符号集合ES′EL中。之后，符号解聚合器804会依据基本层编码符号集合ES′BL的第1、3个编码符号执行异或运算来还原加强层最终编码符号集合FES′EL的第1、3个编码符号。最后，无法解聚合的编码符号(即，加强层最终编码符号集合FES′EL的第4个编码符号)会被置于无法解聚合编码符号集合ESBEL中。
请再参照图8，反馈循环式FEC解码器806用以根据基本层编码符号集合ES′BL、加强层编码符号集合ES′EL与无法解聚合编码符号集合ESBEL来解回基本层来源符号集合SSBL与加强层来源符号集合SSEL。
反馈循环式FEC解码器806包括第一FEC解码器812、第二FEC解码器814与反馈FEC编码器816。
第一FEC解码器812用以解码基本层编码符号集合ES′BL以输出基本层编码符号集合SS′BL。
第二FEC解码器814用以解码加强层编码符号集合ES′EL以输出基本层编码符号集合SS′EL。
反馈FEC编码器816用以根据无法解聚合编码符号集合ESBEL的编码符号，编码第一FEC解码器812目前所输出的基本层来源符号集合SS′BL与第二FEC解码器814目前所输出的加强层来源符号集合SS′EL，以产生未包含在基本层编码符号集合ES′BL中的新基本层编码符号
Figure BDA0000041001100000161
与未包含在加强层编码符号集合ES′EL中的新加强层编码符号
Figure BDA0000041001100000162
图13是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈循环式FEC解码器的运作流程图，并且图14是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈循环式FEC解码器的运作示意图。
请参照图13与图14，在步骤S1301第一FEC解码器812会解码目前的基本层编码符号集合ES′BL的编码符号来解回基本层来源符号集合SS′BL的来源符号，并且在步骤S1303中第二FEC解码器814会解码目前的加强层编码符号集合ES′EL的编码符号来解回加强层来源符号集合SS′EL的来源符号。
在步骤S1305中反馈FEC编码器816会根据无法解聚合编码符号集合ESBEL的编码符号，来编码第一FEC解码器812目前所输出的基本层来源符号集合SS′BL的来源符号与第二FEC解码器814目前所输出的加强层来源符号集合SS′EL的来源符号，以产生编码符号。
在步骤S1307中，解码控制模块802会判断反馈FEC编码器816所产生的编码符号中是否存有未包含在基本层编码符号集合ES′BL中的新基本层编码符号。倘若反馈FEC编码器816所产生的编码符号中存有未包含在基本层编码符号集合ES′BL中的新基本层编码符号
Figure BDA0000041001100000172
时，在步骤S1309中，解码控制模块802会将此新基本层编码符号加入至基本层编码符号集合ES′BL。
在步骤S1311中，解码控制模块802会判断反馈FEC编码器816所产生的编码符号中是否存有未包含在加强层编码符号集合ES′EL中的新加强层编码符号。倘若反馈FEC编码器816所产生的编码符号中存有未包含在加强层编码符号集合ES′EL中的新加强层编码符号时，则在步骤S1313中解码控制模块802会将此新加强层编码符号加入至加强层编码符号集合ES′EL中。
具体来说，在步骤S1305、步骤S1307、步骤S1309与步骤S1311中是利用重新对已知的来源符号进行编码，以尝试取得无法解聚合编码符号集合ESBEL在解聚合时所需的编码符号。例如，以LT编码器为例，在其编码过程中会依据机率分布选择不重复的D个来源符号以产生对应的编码符号。基于此，倘若在已知的来源符号之中可获得用以产生无法解聚合编码符号集合ESBEL的编码符号的来源符号时，则可通过重新编码来产生无法解聚合编码符号集合ESBEL在解聚合时所需的编码符号。
在步骤S1315中解码控制模块802会判断目前的基本层编码符号集合ES′BL或加强层编码符号集合ES′EL是否被更新。倘若目前的基本层编码符号集合ES′BL或加强层编码符号集合ES′EL被更新时，则重新执行步骤S1301、步骤S1303、步骤S1305、步骤S1307、步骤S1309、步骤S1311、步骤S1313与步骤S1315。
图15与图16是根据本发明第二范例实施例所绘示的反馈FEC编码器与反馈循环式FEC解码器的实作范例。
在图15所示的实作范例中，DBL[j]表示第j个基本层编码符号的编码向量；DEL[j]表示第j个加强层编码符号的编码向量；InSpace()函数用以比对目前所解回的来源符号集合是否已包含对应的编码符号的编码向量；FEC-EncBL()函数用以根据第j个基本层编码符号的编码向量(DBL[j])来产生第j个基本层编码符号；以及FEC-EncEL()函数用以根据第j个加强层编码符号的编码向量(DEL[j])来产生第j个加强层编码符号。
在图16所示的实作范例中，FEC-DecBL()函数用以根据基本层编码符号解回基本层来源符号；FEC-DecEL()函数用以根据加强层编码符号解回加强层来源符号；Feedback-Enc()函数用以根据目前解回的基本层(或加强层)来源符号集合以及无法解聚合编码符号集合来产生新的基本层(或加强层)编码符号；New-symbol()函数用以比对由Feedback-Enc()函数产生的基本层编码符号是否已包含在目前的基本层编码符号集合中；以及Joint-symbol()函数用以将由Feedback-Enc()函数产生的基本层(或加强层)编码符号加入至目前的基本层(或加强层)编码符号集合中。
必须了解的是，图15与图16所绘示的程序仅为反馈FEC编码器与反馈循环式FEC解码器的范例，并非限制本发明。
[第三范例实施例]
图17是根据本发明第三范例实施例所绘示的阶层式前向错误更正编解码系统的方块图。
请参照图17，阶层式前向错误更正编解码系统1700包括控制器1702、第一FEC编码器204、第二FEC编码器206、符号聚合器208、符号解聚合器804与反馈循环式FEC解码器806。
控制器1702包括编码控制模块202与解码控制模块802。
当配置阶层式前向错误更正编解码系统1700的装置(未绘示)欲传送以SVC方式所编码的第一信息内容时，控制器1702会控制第一FEC编码器204、第二FEC编码器206与符号聚合器208来依据第一范例实施例所述的编码方法为第一信息内容的各阶层的来源符号进行编码，由此输出对应各阶层的最终编码符号。此外，当此装置接收到对应第二信息内容的各阶层的最终编码符号时，控制器1702会控制符号解聚合器804与反馈循环式FEC解码器806来依据第二范例实施例所述的解码方法来解码所接收的各阶层的最终编码符号以解回对应第二信息内容的各阶层的来源符号。
[第四范例实施例]
值得一提的是，尽管在第一范例实施例中是以两层数据(即，基本层数据与加强层数据)来描述编码方法，然而，本发明不限于此，并且上述阶层式FEC编码方法也可应用于多层数据的信息内容。以下以具有三层数据的信息内容为例来说明其编码方法。
图18是根据本发明第四范例实施例所绘示的编码示意图。
请参照图18，信息内容具有基本层来源符号集合SSBL、第一加强层来源符号集合SSEL1与第二加强层来源符号集合SSEL2。基本层FEC编码器1802、第一加强层FEC编码器1804与第二加强层FEC编码器1806会分别地对基本层来源符号集合SSBL、第一加强层来源符号集合SSEL1与第二加强层来源符号集合SSEL2进行编码以产生基本层编码符号集合ESBL、第一加强层编码符号集合ESEL1与第二加强层编码符号集合ESEL2。之后，第一加强层最终编码符号集合FESEL1会根据基本层编码符号集合ESBL与第一加强层编码符号集合ESEL1通过第一加强层符号聚合器1808所执行的聚合运算来产生，并且第二加强层最终编码符号集合FESEL2会根据基本层编码符号集合ESBL、第一加强层编码符号集合ESEL1与第二加强层编码符号集合ESEL2通过第二加强层符号聚合器1810所执行的聚合运算来产生。在此，第一加强层符号聚合器1808与第二加强层符号聚合器1810所执行的聚合运算是类似于上述第一范例实施例，在此不重复描述。
[第五范例实施例]
值得一提的是，尽管在第二范例实施例中是以两层数据(即，基本层数据与加强层数据)来描述解码方法，然而，本发明不限于此，并且上述阶层式FEC解码方法也可应用于多层数据的信息内容。以下以具有三层数据的信息内容为例来说明其解码方法。
图19是根据本发明第五范例实施例所绘示的解码示意图。
请参照图19，当接收到依据图18所述的编码方式编码的基本层最终编码符号集合FES′BL、第一加强层最终编码符号集合FES′EL1与第二加强层最终编码符号集合FES′EL2时，基本层最终编码符号集合FES′BL会被视为基本层编码符号集合ES′BL，并且第一加强层符号解聚合器1902会根据基本层编码符号集合ES′BL与第一加强层最终编码符号集合FES′EL1来执行解聚合运算以输出第一加强层编码符号集合ES′EL1和无法被解聚合的编码符号集合ESBEL1。此外，第二加强层符号解聚合器1904会根据基本层最终编码符号集合ES′BL、第一加强层最终编码符号集合FES′EL1与第二加强层最终编码符号集合FES′EL2来执行解聚合运算以输出第二加强层编码符号集合ES′EL2和无法被解聚合的编码符号集合ESBEL2。在此，第一加强层符号解聚合器1902与第二加强层符号解聚合器1904所执行的解聚合运算是类似于上述第二范例实施例，在此不重复描述。
之后，第一加强层反馈循环式FEC解码器1906会根据基本层编码符号集合ES′BL、无法被解聚合的编码符号集合ESBEL1与第一加强层编码符号集合ES′EL1，以如第二范例实施例所述的反馈方式来解回基本层来源符号SSBL与第一加强层来源符号SSEL1。并且，第二加强层反馈循环式FEC解码器1908会根据基本层编码符号集合ES′BL、第一加强层编码符号集合ES′EL1、无法被解聚合的编码符号集合ESBEL2与第二加强层编码符号集合ES′EL2，以如第二范例实施例所述的反馈方式来解回基本层来源符号SSBL、第一加强层来源符号SSEL1与第二加强层来源符号SSEL2。
[第六范例实施例]
在第一范例实施例中，所有被位置对应函数所选择的基本层编码符号，也就是这些参与符号聚合器208的聚合运算的基本层编码符号，其实最后也会被纳入基本层最终编码符号集合，使得接收端有机会收到这些参与聚合运算的基本层编码符号，所以在图10的步骤S1005中，符号解聚合器804有机会可以从聚合符号中，通过解聚合运算产生已解聚合编码符号与无法解聚合编码符号。
但是前述的实施方法会使得某些聚合符号在图10的步骤S1005中就被解聚合了，所以这些已解聚合编码符号就只能增强加强层的数据解码能力而无法加强基本层的数据解码能力。为了确保有一定比例的聚合符号可以帮助基本层数据的解码，所以需产生更多的聚合符号(意即采用较小的机率值P)，以确保解聚合后能有一定比例的无法解聚合编码符号可以帮助基本层数据的解码。
为了可以使用较大的机率值P，但仍可与第一范例实施例有相同的基本层数据保护作用，本范例实施例对第一范例实施例的编码方法作一些调整。
以下将利用第一范例实施例的图2、图3、图4与图7来说明第六范例实施例与第一范例实施例的差异之处。
首先，基本层最终编码符号集合FESBL只是基本层编码符号集合ESBL的子集合，换句话说，并非所有第一FEC编码器204产生的基本层编码符号都会成为基本层最终编码符号，并且传送给接收端；更明确地说，那些在符号聚合器208进行聚合运算时，被位置对应函数选到的基本层编码符号，不会被纳入基本层最终编码符号集合FESBL。例如，如果第一FEC编码器204是使用无编码率(rateless)FEC码时，则第一FEC编码器204可以产生足够多不重复的基本层编码符号ESBL，此种特性使得本范例实施例的具体实施变得可能。为了维持基本层同样的编码率，所以产生的基本层编码符号ESBL大约为n0+n1(1-P)个，其中n1*(1-P)个是用来作为聚合之用。
特别是，在本范例实施例中，在图4的步骤S407中，编码控制模块202会记录位置对应函数选择了哪些基本层编码符号来进行聚合运算。并且，在图7的步骤S705中，编码控制模块202更会将已用于进行聚合运算的基本层编码符号从所产生的基本层最终编码符号集合FESBL中移除。
此外，由于所有的聚合符号并不会被符号解聚合器804解聚合，在第六范例实施例中的机率值P的上下界限就可提高。例如，在相同于第一范例实施例的假设下，P值的上下界限会修正为(k1)/(n1×p1)≤P≤1-(k0-n0×p0)/n1×p1。
[第七范例实施例]
在第一范例实施例中，图4定义将N个基本层编码符号与N个加强层编码符号聚合成N个聚合编码符号。而图6的聚合运算范例，其实是N＝1的范例；更明确地说，就是1个基本层编码符号跟1个加强层编码符号通过XOR运算来聚合成1个聚合编码符号。
在本范例实施例中，将说明如何在N＞1的情况下进行聚合运算。因为符号聚合器与符号解聚合器是成对的，所以在此先明确定义本范例实施例所述的符号聚合器与符号解聚合器的基本需求：
1.符号聚合器：由N个基本层编码符号与N个加强层编码符号可以产生N个聚合编码符号。
2.符号解聚合器：由上述的3N个符号(包含该N个基本层编码符号、该N个加强层编码符号及该N个聚合编码符号)中的任何2N个符号，均可解聚合后得出前述全部3N个符号。
由此定义可知，第一范例实施例中的XOR方法符合N＝1时的定义。此外，只要符合前述定义的符号聚合器与符号解聚合器均可以应用在本范例实施例中。
本范例实施例以里德所罗门码(RS code)为例，说明一N＞1的符号聚合器与符号解聚合器的实施方式。首先，假设N＝2t，且t为正整数，亦即N需为偶数，则符号聚合器与符号解聚合器的实施方式如下：
1.符号聚合器：由N个基本层编码符号与N个加强层编码符号进行系统化里德所罗门(systematic RS code)编码，藉此产生额外的N个系统化里德所罗门码的修补符号(repair symbol)，并将这些修补符号作为输出的聚合编码符号。
2.符号解聚合器：根据系统化里德所罗门编码的定义，3N个符号中可以容忍N个符号遗失，故由前述的3N个符号中的任何2N个符号，均可解聚合后得出全部的3N个符号。
前述的符号聚合器与符号解聚合器可应用于N＝2t，t＝1，2，...的情况下，当然符合前述符号聚合器与符号解聚合器定义的其他实施方法也可应用在本范例实施例中。
[第八范例实施例]
本范例实施例延伸自第六范例实施例，在第六范例实施例中，P的上下边界提升了，换句话说，参与聚合的加强层编码符号的数量也减少了。本实施例说明在此种前提下，使得本申请所提出的阶层式前向错误更正编解码的系统与方法，可支持系统化的FEC编解码(systematic FEC encodingand decoding)的具体技术手段。在本实施例中，
基本层的第一FEC编码器204与第一FEC解码器812，两者均需采用系统化的FEC编解码演算法(systematic FEC encoding and decodingalgorithms)，意即ESBL的前ko个编码符号为基本层来源符号集合SSBL的所有来源符号，而ESBL中之后的n0-k0个编码符号则是额外的修补符号(repair symbols)。而且，加强层的第二FEC编码器206及第二FEC解码器814，两者也均需采用系统化的FEC编解码演算法，意即ESEL的前k1个编码符号为加强层来源符号集合SSEL的所有来源符号，而ESEL中之后的n1-k1个编码符号则是修补符号(repair symbols)。
如果欲使本申请所提出的阶层式前向错误更正编解码的系统与方法，支持系统化的FEC编解码，则加强层最终编码符号FESEL也必须保持系统化的FEC编解码的特性。意即上述的ESEL中，前k1个编码符号不会参与符号聚合器208的运算，仅有上述ESEL中的后n1-k1个编码符号，才会参与符号聚合器的运算。更明确的说，图4的步骤S405的第二编码符号群，仅包含ESEL中的后n1-k1个编码符号(意即前述的修补符号部分)。
前述系统化FEC编解码的条件为加强层修补符号的数量的比例需大于等于1-P(也就是所需的聚合符号的数量比例)，当符合此条件时，第六范例实施例与第一范例实施例的基本层与加强层FEC编解码模块(即基本层的第一FEC编码器204与第一FEC解码器812，以及加强层的第二FEC编码器206及第二FEC解码器814)，就可以采用系统化的FEC编解码演算法。只是与第一范例实施例相比，第六范例实施例的1-P值相对来说小很多，所以更有机会符合上述的条件并采用此实施例所述的方法。
综上所述，在本发明范例实施例中上层数据的编码与下层数据具有相依性，因此所产生的上层编码数据有助于下层数据的重建。此外，在本范例实施例中各层数据的编码率(coding rate)与使用各层独立编码的FEC架构的编码率是相同的。也就是说，每一层的编解码计算复杂度不会随着越高阶层而越来越大。再者，各层的数据可根据需求而采用不同的FEC编/解码器来编/解码，特别是可与现有FEC编/解码模块相容，而无需进行任何修改。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (23)

1.一种阶层式前向错误更正编码方法，用于编码一信息内容，其中该信息内容具有多个阶层来源符号集合，这些阶层来源符号集合至少包括一第一阶层来源符号集合与一第二阶层来源符号集合，该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号，该阶层式前向错误更正编码方法包括：
使用一第一前向错误更正编码器编码该第一阶层来源符号集合的这些来源符号来产生一第一阶层编码符号集合的多个编码符号并且使用一第二前向错误更正编码器编码该第二阶层来源符号集合的这些来源符号来产生一第二阶层编码符号集合的多个编码符号；
将该第一阶层编码符号集合的这些编码符号作为对应该第一阶层来源符号集合的一第一阶层最终编码符号集合的多个编码符号；以及
根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层编码符号集合的这些编码符号执行一聚合运算以产生对应该第二阶层来源符号的一第二阶层最终编码符号集合的多个编码符号。
2.如权利要求1所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层编码符号集合的这些编码符号执行该聚合运算以产生对应该第二阶层来源符号的该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号的步骤包括：
将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为一第一编码符号群与一第二编码符号群；
根据该第一阶层编码符号的这些编码符号对该第二编码符号群的这些编码符号执行该聚合运算来产生一聚合编码符号集合的多个聚合编码符号；以及
以该聚合编码符号集合的这些聚合编码符号取代该第二阶层编码符号集合的这些编码符号之中的部分编码符号来产生该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号。
3.如权利要求2所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为该第一编码符号群与该第二编码符号群的步骤包括：
依据一机率值将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为该第一编码符号群与该第二编码符号群。
4.如权利要求2所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中根据该第一阶层编码符号的这些编码符号对该第二编码符号群的这些编码符号执行该聚合运算来产生这些聚合编码符号的步骤包括：
a.从该第二编码符号群中选择N个编码符号；
b.使用一位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中选择N个编码符号；
c.聚合步骤a所选择的N个编码符号与步骤b所选择的N个编码符号来产生N个聚合编码符号；
d.将步骤c所产生的N个聚合编码符号加入至该聚合编码符号集合中；
e.从该第二编码符号群中移除步骤a所选择的N个编码符号并且判断该第二编码符号群中的其他编码符号的数目是否小于N；以及
f.当该第二编码符号群中的该其他编码符号的数目小于N时将该其他编码符号加入至该第二阶层最终编码符号集合中，并且当该第二编码符号群中的该其他编码符号的数目非小于N时重复执行步骤a、步骤b、步骤c、步骤d与步骤e，
其中N为一自然数。
5.如权利要求4所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中步骤c包括：
分别地对步骤a所选择的N个编码符号与步骤b所选择的N个编码符号执行一异或XOR运算以产生该N个聚合编码符号。
6.如权利要求4所述的阶层式前向错误更正编码方法，还包括：
记录在步骤b中使用该位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中所选择的该N个编码符号；以及
从该第一阶层最终编码符号集合的这些编码符号中移除在步骤b中使用该位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中所选择的该N个编码符号。
7.如权利要求2所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号包括多个修补符号，
其中将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为该第一编码符号群与该第二编码符号群步骤包括：
将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号之中的这些修补符号分组为该第二编码符号群。
8.一种阶层式前向错误更正解码方法，用于解码对应一信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中这些最终阶层编码符号集合至少包括一第一阶层最终编码符号集合与一第二阶层最终编码符号集合并且该第一阶层最终编码符号集合与该第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号，该阶层式前向错误更正解码方法包括：
将该第一阶层最终编码符号集合的这些编码符号作为一第一阶层编码符号集合的多个编码符号；
根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号来执行一解聚合运算以产生一第二阶层编码符号集合与一无法解聚合编码符号集合；以及
根据该第一阶层编码符号集合、该第二阶层编码符号集合与该无法解聚合编码符号集合使用一反馈循环式前向错误更正解码器来产生一第一阶层来源符号集合与一第二阶层来源符号集合。
9.如权利要求8所述的阶层式前向错误更正解码方法，其中根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号来执行该解聚合运算以产生该第二阶层编码符号集合与该无法解聚合编码符号集合的步骤包括：
识别该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号之中的多个非聚合编码符号与多个聚合编码符号；
根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对这些聚合编码符号执行该解聚合运算以产生多个已解聚合编码符号与至少一个无法解聚合编码符号；
以这些非聚合编码符号与这些已解聚合编码符号来产生该第二阶层编码符号集合；以及
以该至少一个无法解聚合编码符号来产生该无法解聚合编码符号集合。
10.如权利要求9所述的阶层式前向错误更正解码方法，其中根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对这些聚合编码符号执行该解聚合运算以产生这些已解聚合编码符号与该至少一个无法解聚合编码符号的步骤包括：
根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对这些聚合编码符号执行一异或运算以产生这些已解聚合编码符号与该至少一无法解聚合编码符号。
11.如权利要求8所述的阶层式前向错误更正解码方法，其中根据该第一阶层编码符号集合、该第二阶层编码符号集合与该无法解聚合编码符号集合使用该反馈循环式前向错误更正解码器来产生该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合的步骤包括：
a.使用一第一前向错误更正解码器解码该第一阶层编码符号集合的这些编码符号以产生一目前第一阶层来源符号集合的多个来源符号；
b.使用一第二前向错误更正解码器解码该第二阶层编码符号集合的这些编码符号以产生一目前第二阶层来源符号集合的多个来源符号；
c.根据该无法解聚合编码符号集合使用一反馈前向错误更正编码器编码该目前第一阶层来源符号集合的这些来源符号与该目前第二阶层来源符号集合的这些来源符号并且根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号与该第二阶层编码符号集合的这些编码符号来判断是否产生一新第一阶层编码符号或一新第二阶层编码符号；以及
d.当该新第一阶层编码符号或该新第二阶层编码符号被产生时将该新第一阶层编码符号加入至该第一阶层编码符号集合或将该新第二阶层编码符号集合加入至该第二阶层编码符号集合并且重复执行步骤a、步骤b与步骤c。
12.一种阶层式前向错误更正编码装置，用于编码一信息内容，其中该信息内容具有多个阶层来源符号集合，这些阶层来源符号集合至少包括一第一阶层来源符号集合与一第二阶层来源符号集合，该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号，该阶层式前向错误更正编码器包括：
一编码控制模块，用以接收这些阶层来源符号集合；
一第一前向错误更正编码器，用以编码该第一阶层来源符号集合的这些来源符号来产生一第一阶层编码符号集合的多个编码符号，其中该编码控制模块将该第一前向错误更正编码器所产生的该第一阶层编码符号集合的这些编码符号作为对应该第一阶层来源符号的一第一阶层最终编码符号集合的多个编码符号；
一第二前向错误更正编码器，用以编码该第二阶层来源符号集合的这些来源符号来产生一第二阶层编码符号集合的多个编码符号；以及
一符号聚合器，用以根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层编码符号集合的这些编码符号执行一聚合运算以产生对应该第二阶层来源符号的一第二阶层最终编码符号集合的多个编码符号，
其中该编码控制模块还用以输出该第一阶层最终编码符号集合的这些编码符号与该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号。
13.如权利要求12所述的阶层式前向错误更正编码装置，
其中该符号聚合器将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为一第一编码符号群与一第二编码符号群，根据该第一阶层编码符号的这些编码符号对该第二编码符号群的这些编码符号执行该聚合运算来产生一聚合编码符号集合的多个聚合编码符号，并且以该聚合编码符号集合的这些聚合编码符号取代该第二阶层编码符号集合的这些编码符号之中的部分编码符号来产生该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号。
14.如权利要求13所述的阶层式前向错误更正编码装置，
其中该符号聚合器依据一机率值将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号分组为该第一编码符号群与该第二编码符号群。
15.如权利要求13所述的阶层式前向错误更正编码装置，
其中该符号聚合器执行下列步骤来产生这些聚合编码符号：
a.从该第二编码符号群中选择N个编码符号；
b.使用一位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中选择N个编码符号；
c.聚合步骤a所选择的N个编码符号与步骤b所选择的N个编码符号来产生N个聚合编码符号；
d.将步骤c所产生的N个聚合编码符号加入至该聚合编码符号集合中；
e.从该第二编码符号群中移除步骤a所选择的N个编码符号并且判断该第二编码符号群中的其他编码符号的数目是否小于N；以及
f.当该第二编码符号群中的该其他编码符号的数目小于N时将该其他编码符号加入至该第二阶层最终编码符号集合中，并且当该第二编码符号群中的该其他编码符号的数目非小于N时重复执行步骤a、步骤b、步骤c、步骤d与步骤e，
其中N为一自然数。
16.如权利要求15所述的阶层式前向错误更正编码装置，
其中该符号聚合器分别地对步骤a所选择的N个编码符号与步骤b所选择的N个编码符号执行一异或XOR运算以产生该N个聚合编码符号。
17.如权利要求15所述的阶层式前向错误更正编码装置，
该编码控制模块还用以记录在步骤b中使用该位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中所选择的该N个编码符号，
其中该编码控制模块还用以从该第一阶层最终编码符号集合的这些编码符号中移除在步骤b中使用该位置对应函数从该第一阶层编码符号集合中所选择的该N个编码符号。
18.如权利要求13所述的阶层式前向错误更正编码方法，其中将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号包括多个修补符号，
其中该符号聚合器将将该第二阶层编码符号集合的这些编码符号之中的这些修补符号分组为该第二编码符号群。
19.一种阶层式前向错误更正解码装置，用于解码对应一信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中这些最终阶层编码符号集合至少包括一第一阶层最终编码符号集合与一第二阶层最终编码符号集合并且该第一阶层最终编码符号集合与该第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号，该阶层式前向错误更正解码器包括：
一解码控制模块，用以将该第一阶层最终编码符号集合的这些编码符号作为一第一阶层编码符号集合的多个编码符号；
一符号解聚合器，用以根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号来执行一解聚合运算以产生一第二阶层编码符号集合与一无法解聚合编码符号集合；以及
一反馈循环式前向错误更正解码器，用以根据该第一阶层编码符号集合、该第二阶层编码符号集合与该无法解聚合编码符号集合来产生一第一阶层来源符号集合与一第二阶层来源符号集合，
其中该解码控制模块输出该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合。
20.如权利要求19所述的阶层式前向错误更正解码装置，
其中该符号解聚合器识别该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号之中的多个非聚合编码符号与多个聚合编码符号，根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对这些聚合编码符号执行该解聚合运算以产生多个已解聚合编码符号与至少一个无法解聚合编码符号集合，以这些非聚合编码符号与这些已解聚合编码符号来产生该第二阶层编码符号集合并且以该至少一个无法解聚合编码符号来产生该无法解聚合编码符号集合。
21.如权利要求20所述的阶层式前向错误更正解码装置，其中该符号解聚合器根据该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对这些聚合编码符号执行一异或运算以产生这些已解聚合编码符号与该至少一无法解聚合编码符号。
22.如权利要求19所述的阶层式前向错误更正解码装置，其中该反馈循环式前向错误更正解码器包括：
一第一前向错误更正解码器，用以解码该第一阶层编码符号集合的这些编码符号以产生一目前第一阶层来源符号集合的多个来源符号；
一第二前向错误更正解码器，用以解码该第二阶层编码符号集合的这些编码符号以产生一目前第二阶层来源符号集合的多个来源符号；以及
一反馈前向错误更正编码器，用以根据该无法解聚合编码符号集合编码该目前第一阶层来源符号集合的这些来源符号与该目前第二阶层来源符号集合的这些来源符号并且产生一新第一阶层编码符号或一新第二阶层编码符号，
其中该解码控制模块将该新第一阶层编码符号加入至该第一阶层编码符号集合或将该新第二阶层编码符号集合加入至该第二阶层编码符号集合。
23.一种阶层式前向错误更正编解码系统，包括：
一控制器，其中该控制器包括：
一编码控制模块，用以接收一第一信息内容的多个阶层来源符号集合，其中该第一信息内容的这些阶层来源符号集合至少包括该第一信息内容的一第一阶层来源符号集合与该第一信息内容的一第二阶层来源符号集合，该第一信息内容的该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合分别地具有多个来源符号；以及
一解码控制模块，用以接收对应一第二信息内容的多个最终阶层编码符号集合，其中该第二信息内容的这些最终阶层编码符号集合至少包括该第二信息内容的一第一阶层最终编码符号集合与该第二信息内容的一第二阶层最终编码符号集合，该第二信息内容的该第一阶层最终编码符号集合与该第二阶层最终编码符号集合分别地包括多个编码符号并且该解码控制模块将该第二信息内容的该第一阶层最终编码符号集合作为该第二信息内容的一第一阶层编码符号集合；
一第一前向错误更正编码器，用以编码该第一信息内容的该第一阶层来源符号集合的这些来源符号来产生该第一信息内容的一第一阶层编码符号集合的多个编码符号，其中该编码控制模块将该第一信息内容的一第一阶层编码符号集合的这些编码符号作为该第一信息内容的一第一阶层最终编码符号集合的多个编码符号；
一第二前向错误更正编码器，用以编码该第一信息内容的该第二阶层来源符号集合的这些来源符号来输出该第一信息内容的一第二阶层编码符号集合的多个编码符号；
一符号聚合器，用以根据该第一信息内容的该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第一信息内容的该第二阶层编码符号集合的这些编码符号执行一聚合运算以产生该第一信息内容的一第二阶层最终编码符号集合的多个编码符号；
一符号解聚合器，用以根据该第二信息内容的该第一阶层编码符号集合的这些编码符号对该第二信息内容的该第二阶层最终编码符号集合的这些编码符号来执行一解聚合运算以产生该第二信息内容的一第二阶层编码符号集合与一无法解聚合编码符号集合；以及
一反馈循环式前向错误更正解码器，用以根据该第二信息内容的该第一阶层编码符号集合、该第二信息内容的该第二阶层编码符号集合与该无法解聚合编码符号集合来产生该第二信息内容的一第一阶层来源符号集合与一第二阶层来源符号集合，
其中该控制器用以输出该第一信息内容的该第一阶层最终编码符号集合与该第二阶层最终编码符号集合，以及用以输出该第二信息内容的该第一阶层来源符号集合与该第二阶层来源符号集合。
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