CN103209054B - 保护信令信息的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法，所述方法包括：编码传输帧的帧信令信息以便保护该帧信令信息；以及编码所述传输帧中的所述FEC块的FEC块信令信息，以便保护该FEC块信令信息，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。

Description

保护信令信息的方法
本申请是申请日为2009年10月16日、申请号为200980141622.3、发明名称为“收发信令信息的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及通信系统，尤其涉及在通信系统中收发信令数据的方法和设备。
背景技术
信令信息传输对于通信系统是非常重要的。如果某些信令信息丢失了，将对有效载荷数据解调产生很大影响。如果信道环境有噪声，则需要适当的信令信息保护。例如，DVB-T（地面数字视频广播）、DTMB（数字地面多媒体广播，中国地面标准）和最新的DVB-T2标准都定义了信令保护。
DVB-C（电缆数字视频广播）是第一代电缆传输系统（例如，参见EN300429V.1.2.1(1998-04)数字视频广播(DVB)；用于电缆系统的成帧结构、信道编码和调制）。然而，当前正在研究向第二代电缆系统DVB-C2转移，以保护信令信息。
图1是DVB-T2OFDM（正交频分复用）帧中使用的L1（第一层）信令结构的示意图。如图1所示，信令信息分成3个主要部分：P1信令、L1前信令和L1后信令。P1信令由P1符号携带，且用于指示传输类型和基本传输参数。其余信令由P2符号携带，包括L1前信令和L1后信令。L1前信令使能L1后信令的接收和解码，L1后信令又传送接收器访问物理层管道所需的参数。L1后信令进一步分成两个主要部分：可配置的和动态的，后面是可选的扩展字段。L1后信令以CRC和填充字段（如果需要）结束。
为了保护DVB-T2中的OFDM帧的L1信令信息，提出了一种级联信道码，用于对信令信息执行FEC（前向纠错）编码，其中内码使用凿孔的S2-LDPC（低密度奇偶校验）码，外码使用缩短的BCH码。该保护方案可以将编解码器重新用于OFDM帧的后面数据有效载荷。由以上描述，可以看到，在DVB-T2中在OFDM帧级保护信令信息。另外，对于DTMB和DVB-T，也是在OFDM帧级保护信令信息。
发明内容
本发明涉及一种在通信系统中保护要发往接收器的帧中的信令信息的方法，包括：对该帧的帧信令信息编码以保护该帧信令信息；以及利用里德-穆勒Reed-Muller码对该帧中的FEC块的FEC块信令信息进行编码，以保护该FEC块信令信息。
选择Reed-Muller码对FEC块信令信息编码，以便使在接收器中容易检测FEC块头成为可能，因为利用自相关计算，Reed-Muller码字的对称结构能够有助于将该Reed-Muller码字和数据流分开。
本发明也涉及一种用于实施保护帧中信令信息的上述方法的发送器。该发送器包括：信令产生器，用于为帧的每个FEC数据块提供各自信令信息；FEC编码器，用于对各自信令信息编码；以及帧生成器，用于形成包括编码信令信息和对应FEC数据块的编码FEC块。
根据实施例，该发送器的信令信息产生器还为帧提供信令信息；该FEC编码器还对帧信令信息编码，帧生成器还形成包括编码帧信令信息和编码FEC块的编码帧。
本发明也涉及一种在通信系统中从发送器接收帧中的信令信息的方法，包括：接收该帧的编码帧信令信息和编码FEC块信令信息；以及对该编码信令信息解码，从而恢复对应的FEC块数据，其中该编码FEC块信令信息是经过Reed-Muller码编码的FEC块信令信息。
本发明也涉及一种用于实施对编码帧解码的上述方法的接收器。该接收器包括：用于接收帧的各自编码FEC块的装置，该编码FEC块包括FEC数据块和该FEC数据块的编码信令信息；以及FEC解码器，用于对各自编码信令信息解码，从而恢复对应的FEC数据块。
根据实施例，接收器的接收装置还接收包括编码帧信令信息的编码帧，且FEC解码器还对该编码帧信令信息解码，从而恢复帧。
本发明也涉及一种在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法，所述方法包括：编码传输帧的帧信令信息以便保护该帧信令信息；以及编码所述传输帧中的所述FEC块的FEC块信令信息，以便保护该FEC块信令信息，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
本发明也涉及一种用于实施在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器传输帧中的信令信息的方法的发送器，所述发送器包括：用于编码传输帧的帧信令以便保护帧信令信息的部件；以及用于编码所述FEC块的FEC块信令信息以便保护该FEC块信令信息的部件，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变；所述发送器适用于实施所述在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法。
本发明也涉及一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的方法，所述方法包括：接收传输帧的编码帧信令信息以及编码FEC块的编码FEC块信令信息；解码传输帧中的编码帧信令信息，以及解码所述编码FEC块信令信息，使得恢复对应的FEC块，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
本发明也涉及一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的接收器，所述接收器包括：用于接收编码帧信令信息以及传输帧的编码FEC块信令信息的部件；用于解码传输帧中的编码帧信令信息的部件，以及用于解码所述编码FEC块信令信息，以便恢复对应的FEC块的部件，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变；所述接收器适用于实施所述在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的方法。
本发明也涉及一种用于实施在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法的发送器，所述发送器适用于实施所述在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法，所述发送器包括：FEC编码器，用于编码传输帧的帧信令信息以便保护该帧信令信息；并且用于编码所述传输帧中的所述FEC块的FEC块信令信息，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
本发明也涉及一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的编码帧信令信息和编码FEC块信令信息的接收器，所述接收器适用于实施所述在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的方法，所述接收器包括：去映射设备，用于解码传输帧中的编码帧信令信息；以及FEC解码器，用于解码所述编码FEC块信令信息，以便恢复对应的FEC块，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
附图说明
由以下连同附图给出的描述，本发明的这些及其它方面、特征和优点将变得很清楚，其中：
图1是DVB-T2OFDM帧中使用的L1信令结构的示意图；
图2是根据本发明实施例的包括发送器和接收器的通信系统的说明性框图；
图3是根据本发明实施例对FEC信令进行Reed-Muller编码的框图；
图4是根据本发明实施例对传输帧编码的方案示意图；
图5是根据本发明另一实施例的另一FEC编码方案的示意图。
具体实施方式
现在将根据本发明的各说明性实施例，参考附图来说明本发明的诸多优点/特征。
对于DVB-T的更多信息，请参见欧洲电信标准化协会欧洲标准ETSIEN300744V1.4.1(2001-01)；用于数字地面电视的成帧结构、信道编码和调制；对于DVB-C的更多信息，参见EN300429V.1.2.1(1998-04)DVB；用于电缆系统的成帧结构、信道编码和调制；对于DVB-S2（数字视频广播卫星系统）的更多信息，参见2004年6月的ETSI（欧洲电信标准协会）草案EN302307v.1.1.1）；对于中国数字电视系统的更多信息，参见(GB)20600-2006（数字多媒体广播－地面/手持(DMB-T/H)）。另外可参考MPEG-2系统标准（ISO/IEC13818-1）的更多信息。还应该注意，可以利用未在此描述的常规编程技术来实施本发明概念。在这点上，可以在模拟或数字领域实施在此描述的实施例。
众所周知，OFDM帧包括多个FEC（前向纠错）数据块，用于数据符号如要发送的音频和/或视频数据。如前所述，DVB-T2中的信令结构是以帧级为基础的。因而，一个T2帧中的数据符号的所有FEC块都必须服从相同的信令参数，如码率和调制。
根据本发明实施例，通过FEC编码保护FEC块的信令信息，因此能够支持VCM（可变编码和调制）。在那种情况下，可以在FEC级而不是帧级改变信令信息。
现在参考图2，示出了根据实施例的通信系统的说明性框图，包括发送器100和接收器200。在发送器100和接收器200中，只示出了与本发明实施例的说明相关的那些部分。在通信系统中，发送器100通过通信信道向接收器200发送（或广播）具有视频和/或音频信息以及OFDM帧的FEC编码信令信息的OFDM信号，如图2所示。
发送器100包括L1信令产生器102、FEC编码器104、映射器106和帧生成器108。作为选择，发送器100是基于处理器的系统，且包括一个或多个处理器以及相关的存储器。在这方面，计算机程序或软件存储在存储器中供处理器执行，以实施FEC编码器104。处理器代表一个或多个受存储程序控制的处理器，并且不必专用于信令信息保护功能，例如处理器也可控制发送器100的其它功能。存储器代表任何存储器，如随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等；可以在发送器100内部和/或外部，并且根据需要可以是易失性的和/或非易失性的。
在发送器100中，L1信令产生器102适于为依据DVB传输标准发往接收器200的每一帧提供L1信令参数，如FFT尺寸、选定的保护间隔引导模式、编码率和调制方案。这些信令参数可以随帧而变。如何选择信令参数与本实施例无关，且依据DVB标准执行。根据实施例，L1信令产生器102也为帧中的每个FEC块的数据符号提供信令参数，如码率和调制。信令参数也可随FEC块而变，即实施可变编码和调制（VCM）。
FEC编码器104适于对每一帧的信令参数进行编码，以便通过帧生成器108（将在后面描述）形成经过编码的帧，例如利用级联码对帧编码，以保护OFDM帧信令。另外，FEC编码器104适于例如利用Reed-Muller码对每个FEC数据块的各自信令参数进行编码，以保护FEC信令，以便通过帧生成器108形成经过编码的FEC块，并且经过编码的FEC块包括编码的信令信息和对应的FEC数据块。
现在参考图3，示出了根据本实施例通过RM（Reed-Muller）码对FEC信令编码的方案框图。用于对FEC信令信息编码的RM码可以是一阶RM码（32,6）、（64,7），二阶RM码（32,16）、（64,22），二阶RM码的子码（32,10），或缩短的RM码（30,14）。最后的选择取决于FEC块信令信息位数和信道环境。在如图3所示的实施例中，使用了RM码（32,16），因为FEC块信令信息位数为16。对经过编码的信令数据执行QPSK（四相相移键控）映射处理，以得到经过编码的FEC块。
现在回到图2，发送器100利用映射器106对编码的FEC信令进行调制，并在帧生成器108中生成包括编码帧信令信息和编码FEC块的编码传输帧。然后，通过通信信道将编码传输帧发送给接收器200。
接收器200包括解映射器202和FEC解码器204。作为选择，和发送器100一样，接收器200也是基于处理器的系统，且包括一个或多个处理器及关联的存储器。在这方面，计算机程序或软件存储在存储器中供处理器执行，以便例如实施FEC解码器204。处理器代表一个或多个受存储程序控制的处理器，并且不必专用于信令信息处理功能，例如处理器也可控制接收器200的其它功能。存储器代表任何存储器，如RAM、ROM等；可以在接收器200内部和/或外部，并且根据需要可以是易失性的和/或非易失性的。
在接收器200中，解映射器202适于在编码帧被分成数据符号和编码信令信息后，对收到的OFDM信号中的编码信令信息进行解调，FEC解码器204适于对编码信令信息解码，从而基于解码的信令信息恢复OFDM帧。尤其是，FEC解码器204对每一编码帧解码，以获得其信令参数，如FFT尺寸、保护间隔引导模式选择、编码率和调制方案。FEC解码器204也通过RM解码对帧的编码FEC块中的编码信令信息进行解码，以获得FEC块信令参数，如码率和调制，从而可以基于对应的FEC块信令参数恢复数据符号的每一FEC数据块。
现在参考图4，示出了根据本实施例对传输帧编码的方案示意图。在图4中，传输帧包括OFDM信令前导信号和数据符号。如上所述，利用级联码（BCH+S2-LDPC）来保护OFDM信令，以形成编码帧信令。作为选择，为了减小总开销，根据信道环境中的OFDM信令信息位数要求，可以进一步缩短BCH码以及进一步对S2-LDPC凿孔。另一实施例是使用缩短的BCH（7032,7200）以及凿孔的DVB-S2LDPC，码率为1/2。
另外，在图4中，为了保护FEC块信令信息，利用RM码对每个FEC数据块的信令信息编码，以形成包括FEC数据块和编码FEC块信令信息的编码FEC块。Reed-Muller码可支持大多数的逻辑解码器，因此只需要很短的解码时间，这样可以加快接收器的信令信息解码过程。另外，Reed-Muller码也具有极好的误码性能，从而有助于保护相关的信令信息。
另外，RM码字的对称结构能够有助于将该RM码字和数据流区分开，使得在接收器中能够容易检测FEC块头。例如，当利用如图3所示的RM码（32,16）对FEC块信令信息编码时，通过基于FEC块信令信息的16行RM产生器矩阵的线性组合，获得RM码字。在产生器矩阵中有6行具有对称结构。
在接收器中，当收到RM码字时，可以利用具有对称结构的这6行的RM自相关结果，来检测FEC块头。例如，当自相关的峰值达到预定阈值时，自相关的起始位置就是FEC块的开始位置，即FEC块头。
在另一实施例中，也可利用LDPC码对每个FEC数据块的信令信息编码。为了灵活使用LDPC码，可以在有限几何中定义通过缩短技术获得的短LDPC码，该短LDPC码可支持多数的多步逻辑解码，如(31,16)、(63,22),(63,37)、(255,21)、(255,175)。根据以上16位FEC块信令信息的实施例，可以将LDPC码缩短为（42,16）。
在通信传输环境中，尤其是在电缆传输中，如何克服脉冲噪声的影响是重要的问题。现在参考图5，示出了根据另一实施例用于克服脉冲噪声的另一FEC编码方案的示意图。
在如图5所示的实施例中，第一编码FEC块携带两个RM码，一个是第一FEC数据块的编码FEC块信令，另一个是第二FEC数据块的编码FEC块信令。因此，第L-1编码FEC块携带第L-1个和第L个FEC数据块的编码FEC块信令。对于OFDM帧的最后编码FEC块，它携带第L个和第L-1个FEC数据块的编码FEC块信令。
在本实施例中，描述了FEC块编码方案的特定配置，以实施重复信令保护。然而，也可使用其它的重复信令保护。例如，一个RM模块可以包括多个RM码，并且如果一个RM码用于第L个FEC块信令，则另一RM码可用于第L+2个FEC块信令，或者可以根据通信环境要求进行其它选择。另外，也可根据要求利用其它码对FEC数据块的信令信息编码，因此RM码和LDPC码只是本发明的实施例，而不是限制。根据实施例，可以利用两个RM码字来准确检测FEC块头，因为在自相关结果中出现了两个峰值。
虽然在分开的功能元件的情况下进行了说明，但是可以在一个或多个集成电路（IC）中实施前述的某些功能元件。类似地，虽然显示为分开的元件，但是可以在受存储程序控制的处理器中，如执行相关软件的数字信号处理器中，实施任何或所有元件（例如图1的元件）。此外，虽然依据DVB系统进行了说明，但是本发明原理可应用于其它类型的通信系统，如卫星、无线保真（Wi-Fi）、蜂窝网络等。实际上，本发明概念也适用于静态或移动发送器和接收器。
因此，以上仅仅说明了本发明的实施例，因而应该理解，本领域技术人员将能够设计虽然未在此明确描述、但具体实施本发明原理且在本发明精神和范围内的诸多替换配置。

Claims (14)

1.一种在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法，所述方法包括：
编码传输帧的帧信令信息以便保护该帧信令信息；以及
编码所述传输帧中的所述FEC块的FEC块信令信息，以便保护该FEC块信令信息，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：发送传输帧到接收器，并且其中，编码FEC块信令信息后面是各自FEC块的FEC数据块。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：形成编码FEC块，每个所述编码FEC块包括所述FEC块中之一的FEC数据块以及对应的编码FEC块信令信息。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：发送传输帧到接收器，并且其中，将重复信令信息保护用于各自FEC块。
5.如权利要求1所述的方法，
其中，使用具有DVB-S2-LDPC码的内码和BCH码的外码的级联码来编码帧信令信息。
6.如以上任何一项权利要求所述的方法，其中，FEC块信令信息包括每个FEC块的码率和调制，并且其中，帧信令信息包括对于帧选定的保护间隔。
7.一种用于实施在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器传输帧中的信令信息的方法的发送器，所述发送器包括：
用于编码传输帧的帧信令以便保护帧信令信息的部件；以及
用于编码所述FEC块的FEC块信令信息以便保护该FEC块信令信息的部件，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变；
所述发送器适用于实施根据权利要求1-6中任何一项所述的方法。
8.一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的方法，所述方法包括：
接收传输帧的编码帧信令信息以及编码FEC块的编码FEC块信令信息；
解码传输帧中的编码帧信令信息，以及
解码所述编码FEC块信令信息，使得恢复对应的FEC块，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
9.如权利要求8所述的方法，其中，对应的FEC块的解码FEC块信令信息包括另一FEC块的信令信息，并且将该另一FEC块的解码信令信息用于恢复该另一FEC块的FEC数据块。
10.如权利要求9所述的方法，其中，另一FEC块是对应的FEC块的相邻FEC块。
11.如权利要求8-10中任何一项所述的方法，其中，FEC块信令信息包括：每个FEC块的码率和调制，并且其中，帧信令信息包括对于帧选定的保护间隔。
12.一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的信令信息的接收器，所述接收器包括：
用于接收编码帧信令信息以及传输帧的编码FEC块信令信息的部件；
用于解码传输帧中的编码帧信令信息的部件，以及
用于解码所述编码FEC块信令信息，以便恢复对应的FEC块的部件，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变；
所述接收器适用于实施根据权利要求8-11中任何一项所述的方法。
13.一种用于实施在通信系统中保护在包括若干FEC块并且将要被发送到接收器的传输帧中的信令信息的方法的发送器，所述发送器适用于实施根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，所述发送器包括：
FEC编码器，用于编码传输帧的帧信令信息以便保护该帧信令信息；并且用于编码所述传输帧中的所述FEC块的FEC块信令信息，其中，所述FEC块信令信息包括所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
14.一种在通信系统中接收在来自发送器的包括若干编码FEC块的传输帧中的编码帧信令信息和编码FEC块信令信息的接收器，所述接收器适用于实施根据权利要求8-11中任何一项所述的方法，所述接收器包括：
去映射设备，用于解码传输帧中的编码帧信令信息；以及
FEC解码器，用于解码所述编码FEC块信令信息，以便恢复对应的FEC块，其中，所述FEC块信令信息包括：所述FEC块的信令参数，使得所述FEC块信令信息在FEC级可以改变。
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