CN1574920A - 用于数字广播系统的接收装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于数字广播系统的接收装置和及其接收方法。该接收装置包括：解调单元，用于接收和解调数字调制的信号；内去交织器，用于将从解调单元输出的数据去交织；内解码器，用于将从内去交织器输出的数据解码并输出；外去交织器，用于将从内解码器输出的数据再次去交织；第一解码器，用于将从外去交织器输出的数据解码并输出；块去交织器，用于重新排列从第一解码器输出的数据；和第二解码器，用于将从块去交织器输出的数据再次解码并输出。由于接收到的信号被通过级联解码纠错，因此纠错范围被改善。

Description

用于数字广播系统的接收装置及其方法
                         技术领域
本发明涉及一种用于数字广播系统的接收装置及其接收方法。具体地讲，本发明涉及一种用于数字广播系统的接收装置及其接收方法，该装置对接收到的信号使用级联纠错解码而具有宽的纠错范围。
                         背景技术
与模拟广播相比，数字广播具有使用数字编码系统时的系统集成和互操作性的优点。因而，数字广播需要使用计算机和网络用于媒体集中。模拟广播是单向的，而数字广播增加了互动功能。
为了保证数字广播的系统集成和互操作性，标准化是最重要的。例如，对于数字电视(DTV)广播系统，在美国先进电视系统委员会(ATSC)是标准，在欧洲陆地数字视频广播(DVB-T)是标准。ATSC采用8-残留边带(VSB)调制，DVB-T采用正交频分复用(OFDM)技术。
在发送数字内容时，信号源被压缩以发送大量的数据。在信道中即使有很小的错误，整个系统也会受到很大的影响。因此，数字广播系统使用纠错码。在数字广播中，前向纠错(FEC)通常被用作纠错码，其中信号与一个附加码元一起发送，接收端使用代数检测或校正信道错误。
FEC被分解为块码和卷积码。块码通过将信息分成块来对信息编码和解码。块码包括汉明(Hamming)码、博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)码、和里德-索罗门(RS)码。由于具有最佳距离特性和有效的编码和解码算法，RS码被广泛应用于数字广播系统中。由于以块为单位检测和校正错误，RS码在校正突发错误时具有优势。卷积码的输出比特受过去输入比特和当前输入比特的影响，因此，卷积码在校正随机错误时效率高。
图1是表示数字广播系统的常规发送装置的例子的框图。参照图1，该发送装置包括：扰码器100、FEC单元200、和调制单元400。FEC单元200包括：RS编码器210、外交织器220、卷积编码器230、和内交织器240。调制单元400包括：映射单元410、快速傅立叶逆变换(IFFT)单元420、保护间隔(GI)插入单元430、同步信息插入单元440、整形滤波单元450、和射频(RF)单元460。
扰码器100根据预定的模式将输入的运动图像专家组(MPEG)-2格式的传输流(TS)的各个字节随机化。
FEC单元200编码通过扰码器100输入的数据以校正在数据发送过程中可能发生的错误。RS编码器210被输入来自扰码器100的数据，并基于块进行RS编码以纠错。通过RS编码，奇偶校验位被添加以纠错。添加的奇偶校验位的个数根据发送方法而不同。
外交织器220将在RS编码器210中基于块编码的数据扰码以扩散潜在的突发错误。卷积编码器230编码在外交织器220中扰码并输出的数据。在卷积编码器中编码的比特在内交织器240中被再扰码，并输出。
调制单元400根据数字广播系统的发送方法调制在FEC单元200中编码和输出的数据。图1表示的是使用OFDM调制的调制单元400。映射单元410使用码元对从FEC单元200输出的数据进行如正交相移键控(QPSK)、16-正交幅度调制(QAM)、和64-QAM之类的映射。IFFT单元420将频域信号变换为时域信号。GI插入单元430插入GI以抑制多径环境中的码元间干扰(ISI)。同步信息插入单元440插入同步信息用于获得接收端的时间同步和用于信道均衡。整形滤波单元450滤波插入同步信息的码元。RF单元460高频放大过滤的码元，并通过天线发送码元。
在常规的数字广播系统的发送装置中，通常使用级联码系统，此时外编码器采用RS编码器210，和内编码器采用卷积编码器230。然而，如果产生的错误超出接收装置中被用作外解码器的RS解码器的纠错范围时，即使是采用级联码系统也不能校正错误。换言之，RS解码器的纠错范围和在RS编码过程中添加的奇偶校验位的个数有关，超出范围的错误得不到校正。因此，相应的流数据被丢弃。
因此，数字广播系统的发送装置需要具有当产生的错误超出RS解码器的校正范围时校正错误的纠错编码功能。因此，本申请人已经提交了题目为“用于数字广播系统的发送装置及其方法(A transmitting apparatus for digitalbroadcasting system，and a method thereof)”的第2002-61997号韩国专利申请。
下文，将参照图2至图4详细描述第2002-61997号的韩国申请用于数字广播系统的发送装置及其方法。在参照与图1中相同的元件时，将引用相同的标号。
图2和图3是用于数字广播系统的发送装置的框图，该装置包括扰码器100、FEC单元300、和调制单元400。FEC单元300包括：级联纠错码生成单元310、外交织器320、卷积编码器330、和内交织器340。调制单元400包括：映射单元410、IFFT单元420、GI插入单元430、同步信息插入单元440、整形滤波单元450、和RF单元460。级联纠错码生成单元310包括：第一RS编码器311、块交织器313、和第二RS编码器315，如图3所示。总之，除FEC单元300外，图2和图3中的发送装置与图1中的数字广播系统的发送装置具有相同的结构。
在上述结构的发送装置中，扰码器100根据预定模式将输入的MPEG-2格式的TS的各个字节随机化。
FEC单元300的级联纠错码生成单元310编码以校正可能在通过扰码器100输入的数据的发送过程中出现的错误。第一RS编码器311基于块进行RS编码以校正被扰码的数据的错误。块交织器313交织以扰码在第一RS编码器311中编码的数据。在块交织器313的多种扰码方法中，最基本的方法是当基于行输入比特时将输入的比特基于列输出。第二RS编码器315进行RS编码以校正从块交织器313中交织和输出的数据中的错误。
图4表示的是经过第一和第二RS编码器311和315的数据的格式。‘Po’表示在第一RS编码器311中添加的奇偶校验位，‘Pi’表示在第二RS编码器315中添加的奇偶校验位。‘Pp’表示关于‘Po’的奇偶校验位。图4表示的是每47个码元添加8个Po奇偶校验位，和每188个码元添加20个Pi奇偶校验位的例子。
外交织器320按字节交织从第二RS编码器输出的数据以扩散可能发生在信道中的突发错误。卷积编码器330编码从外交织器320输出的数据。内交织器340按比特交织在卷积编码器330中编码的数据，以防止在信道的多径环境下的性能的恶化。
调制单元400根据数字广播系统的发送方法适当地调制在FEC单元300编码的输出数据。因此，通过级联纠错编码的信号被发送到接收装置。
然而，来自上述发送装置的信号的错误只有在具有相应结构的接收装置中才能被准确地校正。因此，需要这样的数字广播系统的接收装置，它能对被级联纠错编码的接收信号进行级联纠错解码。
                         发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于数字广播系统的接收装置及其接收方法，该装置接收通过级联纠错的编码信号，并通过级联纠错解码接收到的信号。
为了实现本发明的上述方面，提供了一种数字广播系统的接收装置，包括：解调单元，用于接收和解调数字调制的信号；内去交织器，用于去交织从解调单元输出的数据；内解码器，用于解码并输出从内去交织器输出的预定的数据；外去交织器，用于去交织从内解码器输出的数据；第一解码器，用于解码并输出从外去交织器输出的数据；块去交织器，用于重新排列从第一解码器输出的数据；和第二解码器，用于再次解码并输出从块去交织器输出的数据。
该接收装置还包括解扰码器，用于解扰码从第二解码器输出的数据，并输出MPEG-2格式的TS。
内去交织器是码元去交织器或位去交织器，内解码器是卷积解码器。第一和第二解码器是里德-索罗门(Reed-Solomon)解码器。当数据基于行输入时，块去交织器重新排列并基于列输出数据。
数字调制的信号是通过OFDM调制方法调制的信号。内去交织器和外去交织器分别将在发送端的内交织器和外交织器的操作倒置过来。
解调单元包括：调谐器/IF单元，用于从数字调制的信号中去除载波；模/数(A/D)转换单元，用于将从调谐器/IF单元输出的信号从模拟形式转换到数字形式；解调和同步单元，用于使从A/D转换单元输出的数据的定时同步；均衡单元，用于补偿从解调和同步单元输出的信号的线性失真；和FFT单元，用于变换并输出从均衡单元输出的信号。
同时，数字广播系统的接收方法包括下述步骤：(a)解调接收到的数字调制的信号并输出解调的数据；(b)去交织解调的数据；(c)解码并输出去交织的数据；(d)将解码的数据再次去交织；(e)解码并输出再次去交织的数据；(f)重新排列解码的数据；和(g)再解码并输出重新排列的数据。在本发明的实施例中，接收方法还包括将步骤(g)输出的数据解扰码并输出MPEG-2格式的TS的步骤。
步骤(b)使用码元去交织器或位去交织器，步骤(c)使用卷积解码器。步骤(e)和(g)使用里德-索罗门解码器。在步骤(f)，基于行输入的数据被重排并基于列输出。
在步骤(a)中数字调制的信号是通过OFDM调制方法调制的信号。步骤(b)和(d)分别将在发送端的内交织和外交织的操作倒置过来。
接收方法包括解调单元的步骤，包括：(a1)从数字调制的信号中去除载波并输出去除载波的信号；(a2)将去除载波的信号从模拟形式转换到数字形式；(a3)同步被转换数据的定时；(a4)补偿同步的信号的线性失真；和(a5)将补偿的信号转换为频域信号并输出。
                         附图说明
通过结合附图对示例性的实施例的详细描述，本发明的上述目的和其他特点将会变得更加清楚，其中：
图1是数字广播系统的一般发送装置的框图；
图2是具有级联纠错码生成单元的数字广播系统的发送装置的框图；
图3是图2中的级联纠错码生成单元的详细框图；
图4是解释级联纠错码生成单元生成的数据的格式的示图；
图5是本发明实施例的数字广播系统的接收装置的框图；
图6是图5中的级联纠错解码单元的详细框图；
图7是解释本发明实施例的接收装置的操作的流程图；和
图8A和8B是解释级联纠错解码单元的操作的示图。
应该理解的是，在这些附图中，相同的标号表示相同的图形和结构。
                       具体实施方式
以下，将参照附图对本发明进行详细描述。
图5是本发明实施例的具有级联纠错解码功能的接收装置的框图。参照图5，该接收装置包括解调单元500、FEC单元600、和解扰码器650。解调单元500包括：调谐器/中频(IF)单元510、模/数(A/D)转换单元520、解调和同步单元530、均衡单元540、和FFT单元550。FEC单元600包括内去交织器605、内解码器610、外去交织器620、和级联纠错解码单元630。
调谐器/IF单元510去除经天线接收的信号中的RF信号，以将该信号转换到IF带或基带。A/D转换单元520将从调谐器/IF单元510输出的信号转换为数字信号。解调和同步单元530将从A/D转换单元520输出的数字信号同步。均衡单元540补偿可能由发送信道或接收装置中的不完善因素引起的线性失真，如重影或频率失真。FFT单元550将从均衡单元540输出的信号转换到频域。
FEC单元600校正从FFT单元550输出的信号中的错误，并解码编码的数据。解扰码器650将来自FEC单元600的数据解扰码以输出TS。
图6是级联纠错解码单元630的详细框图，该单元包括：第一RS解码器631、块去交织器633、和第二RS解码器635。
第一和第二RS解码器631和635执行相应于发送端的级联纠错编码器的编码的解码。块去交织器633执行相应于发送端的级联纠错编码器的块交织的去交织。
图7是解释本发明的实施例的接收装置的操作的流程图。参照图5和6，本发明实施例的数字广播系统接收装置的操作将在下文描述。
解调单元500解调经天线接收的信号(S700)。解调的信号被发送到FEC单元600。FEC单元600的内去交织器605执行相应于发送端的内交织器的交织的去交织(S703)。换言之，内去交织器605将在内交织器的操作倒置过来。
经过内去交织器605的信号被发送到内解码器610，并相应于发送端的内编码器的编码被解码(S705)。经过内解码器610的信号被发送到外去交织器620以相应于发送端的外交织器的交织去交织(S710)。
信号被发送到级联纠错解码单元630。级联纠错解码单元630的第一RS解码器631校正按行的方向输入的数据中的错误。当超出纠错范围的错误发生在某一行中时，进行RS解码以标明针对该行的删除标志(S715)。第一RS解码器631按段纠错。因此，可有效地校正由脉冲噪声引起的突发错误或格式解码错误。
从第一RS解码器631输出的数据被发送到块去交织器633，该去交织器相应于发送端的级联纠错编码器中块交织器的操作将数据去交织(S720)。基本上，块去交织器633按行的方向存储数据，并将数据按列的方向输出。第二RS解码器635通过校正从块去交织器633输出的数据中的错误解码数据(S725)。
与其它编码系统不同，RS码是非二进制码，它不仅包括0和1，还包括非二进制元素0、1、...、2m-1。RS码将包括k个输入码元的单块编码为n个代码码元。数n大于数k。因此，添加n-k那么多的冗余码元，它被称作RS奇偶校验位。被添加的奇偶校验位个数依赖于传输方法。例如，根据传输方法，每188个码元可被添加16或20个奇偶校验位。第一和第二RS解码器631、635使用添加的奇偶校验位确定接收到的数据的准确性。如果检测到错误，则第一和第二RS解码器631、635搜索错误的位置，校正失真的数据，并将错误恢复为原始信号。大约有添加的奇偶校验位的一半那么多的码元的错误被校正。超出添加的奇偶校验位的一半的错误不能被校正。因此，对于超出纠错范围的行，第一RS解码器631在相应的码字没有被校正的相应的列上标明删除标志，并将该行发送到第二RS解码器635。
第二RS解码器635使用删除标志和添加的奇偶校验位校正错误。由于删除标志表明了错误的位置，当删除标志和相应的奇偶校验位都被使用时，纠错范围与仅使用奇偶校验位时相比增加到两倍。因此，如果发生了超出第一RS解码器631的纠错范围的错误，标明删除标志的数据被去交织，错误可在第二RS解码器635被再次校正。因此，纠错效率提高了。
图8A是表示数据是否被第一RS解码器631纠错的数据格式的例子。图8B是被第二RS解码器635纠错的数据格式的例子。在图8A中，黑条表示具有超出纠错范围的错误的行。这种情况下，删除标志被数据标明。图8B表示其中删除标志被块去交织器633扩展的数据格式。由于第二RS解码器635校正包括删除标志的错误，因此纠错范围增加。
从第二RS解码器635输出的数据在解扰码器650中被解扰码，并因此，输出TS。TS，采用MPEG-2的多路复用方法中的一种，用于可能发生如噪声信道的发送错误、或数据丢失的环境中。解扰码器650的解扰码操作应相应于发送端的扰码方法进行。
根据上述过程，来自发送端的TS可在具有改善的纠错范围的情况下接收。
由上述描述可知，纠错范围可通过接收级联纠错的信号和使用双系统即两个RS解码器解码信号来扩展。
尽管已参照具体实施例说明和描述了本发明，本领域的技术人员应该理解在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式上和细节上的各种修改。

Claims (16)

1、一种数字广播系统的接收装置，包括：
解调单元，用于接收和解调数字调制的信号；
内去交织器，用于将从调制单元输出的数据去交织；
内解码器，用于将从内去交织器输出的数据解码并输出；
外去交织器，用于将从内解码器输出的数据再次去交织；
第一解码器，用于将从外去交织器输出的数据解码并输出；
块去交织器，用于重新排列从第一解码器输出的数据；和
第二解码器，用于将从块去交织器输出的数据再次解码并输出。
2、如权利要求1所述的接收装置，还包括解扰码器，用于将从第二解码器输出的数据解扰码，并输出MPEG-2格式的TS。
3、如权利要求1所述的接收装置，其中，内去交织器是码元去交织器或位去交织器，内解码器是卷积解码器。
4、如权利要求1所述的接收装置，其中，第一和第二解码器是里德-索罗门解码器。
5、如权利要求1所述的接收装置，其中，当数据基于行输入时，块去交织器重新排列并输出基于列的数据。
6、如权利要求1所述的接收装置，其中，数字调制的信号是采用OFDM调制方法调制的信号。
7、如权利要求6所述的接收装置，其中，内去交织器和外去交织器分别将在发送端的内交织器和外交织器中的操作倒置过来。
8、如权利要求6所述的接收装置，其中，解调单元包括：
调谐器/IF单元，用于从数字调制的信号中去除载波；
模/数(A/D)转换单元，用于将从调谐/IF单元输出的信号从模拟形式转换到数字形式；
解调和同步单元，用于使从A/D转换单元输出的数据的定时同步；
均衡单元，用于补偿从解调和同步单元输出的信号的线性失真；和
FFT单元，用于变换并输出从均衡单元输出的信号。
9、一种数字广播系统的接收方法，包括下述步骤：
(a)解调接收到的数字调制的信号并输出解调的数据；
(b)将解调的数据去交织；
(c)解码并输出去交织的数据；
(d)再次去交织解码的数据；
(e)解码并输出被再次去交织的数据；
(f)重新排列解码的数据；和
(g)再次解码并输出重新排列的数据。
10、如权利要求9所述的接收方法，还包括将步骤(g)输出的数据解扰码并输出MPEG-2格式的TS的步骤。
11、如权利要求9所述的接收方法，其中，步骤(b)使用码元去交织器或位去交织器，步骤(c)使用卷积解码器。
12、如权利要求9所述的接收方法，其中，步骤(e)和(g)使用里德-索罗门解码器。
13、如权利要求9所述的接收方法，其中，在步骤(f)中，将基于行输入的数据重新排列并基于列输出。
14、如权利要求9所述的接收方法，其中，在步骤(a)中数字调制的信号是采用OFDM调制方法调制的信号。
15、如权利要求9所述的接收方法，其中，步骤(b)和(d)分别将在发送端的内交织和外交织的操作倒置过来。
16、如权利要求9所述的接收方法，其中，步骤(a)包括下述步骤：
(a1)从数字调制的信号中去除载波并输出去除载波的信号；
(a2)将去除载波的信号从模拟形式转换到数字形式；
(a3)同步被转换数据的定时；
(a4)补偿被同步的信号的线性失真；和
(a5)将补偿的信号转换为频域信号并输出。
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