DE4229654A1 - Audio and video signal transmission with error correction - protects data groups with bit quantity fluctuating between frames by sorting data bits w.r.t. their importance and distributing bit groups homogeneously within frame - Google Patents
Audio and video signal transmission with error correction - protects data groups with bit quantity fluctuating between frames by sorting data bits w.r.t. their importance and distributing bit groups homogeneously within frameInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Audio- und/oder Videosignals, bei dem das analoge Signal vor der Übertragung in ein digitales Signal umgewandelt, einer Kodierung sowie einer Modulation unterzogen wird. Außerdem wird das Signal einer Quellsignalkodierung unterzogen, bei der die Bits einzelner abgetasteter Werte zusammengefaßt und ihrer Wichtigkeit nach geordnet werden und die Werte in Gruppen in einem Rahmen mit einem wiederkehrenden Schema zusammengefaßt werden. Dabei werden die Bits mit gleicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit innerhalb einer Gruppe eines Rahmens zuammengefaßt, so daß alle ersten, zweiten, dritten Bits usw. einer Gruppe aufeinander folgen. Die Quellsignalcodierung beinhaltet des weiteren eine Datenreduktion, so daß verschiedene Wertegruppen wie z. B. allgemeine Daten- und Skalenfaktoren mit grundsätzlich unterschiedlicher Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit zusätzlich zu der Wichtigkeit bzw. Fehleranfälligkeit der einzelnen Bits eines jeden Wertes existieren.The invention relates to a method for transmitting a Audio and / or video signal in which the analog signal is in front the transmission into a digital signal, one Coding and a modulation is subjected. Furthermore the signal is subjected to a source signal coding, at which summarizes the bits of individual sampled values and ordered according to their importance and the values in groups summarized in a frame with a recurring scheme will. The bits are of equal importance or susceptibility to errors within a group of Frame summarized so that all the first, second, third Bits etc. of a group follow one another. The source signal coding also includes data reduction, so that different value groups such as B. General data and scale factors with fundamentally different importance or susceptibility to errors in addition to the importance or The individual bits of each value are prone to error.
Jede einzelne Gruppe kann mehrere Untergruppen enthalten, die einen bestimmten Grad an Fehleranfälligkeit aufweisen.Each individual group can contain several subgroups, who have a certain degree of error susceptibility.
Die Fehleranfälligkeit von Sektionen von n-ten Bits einer jeden Gruppe bzw. Untergruppe oder von Zusammenfassungen von z. B. n-ten (n+1)-ten Bits oder von n-ten (n+1)-ten und (n+2)-ten Bits usw. ist bekannt.The error susceptibility of sections of nth bits of each Group or subgroup or summaries of e.g. B. n-th (n + 1) -th bits or of n-th (n + 1) -th and (n + 2) th bits, etc. are known.
Die so entstandenen Sektionen werden der Fehleranfälligkeit nach sortiert und in dieser Reihenfolge übertragen, so daß nun Sektionen mit annähernd gleicher Anfälligkeit benachbart sind unabhängig der Ursprungsgruppe einer Sektion. The sections created in this way become susceptible to errors sorted by and transferred in this order so that now sections with approximately the same susceptibility are adjacent are independent of the origin group of a section.
Der Grad des Fehlerschutzes über einem Rahmen ist gestaffelt und entspricht im Verlauf im Grad Fehleranfälligkeit des neu geordneten Rahmens.The level of error protection over a frame is staggered and corresponds to the degree of error susceptibility of the new orderly framework.
Sendeseitig werden die Sektionen, Gruppen bzw. Untergruppen einem sogenannten Interlaeving (Verschachtelung) unterzogen, wobei der nach Fehlervorauscodierung entstandene Bitstrom vor der Übertragung nach einem bestimmten Muster verwürfelt und beim Empfang vor der Fehlerkorrektur nach dem gleichen Schema wieder entwürfelt wird.The sections, groups or subgroups are on the sending side subjected to a so-called interlaeving (nesting), where the bit stream created after error precoding scrambled according to a certain pattern before transmission and upon receipt before error correction after the same Scheme is descrambled again.
Die Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft zu verwenden, wenn bestimmte Gruppen, z. B. die Skalenfaktoren bei einer Toncodierung, eine von Rahmen zu Rahmen schwankende Bitmenge aufweisen. In diesem Fall rücken die gemäß der Erfindung nachfolgend angeordnete Bits, Sektionen usw. auf "vordere Plätze" vor und erhalten insgesamt automatisch einen besseren Schutz, was nicht möglich wäre, wenn die Verteilung inhomogen wird.The invention is particularly advantageous to use if certain groups, e.g. B. the scale factors in a Tone encoding, a set of bits that varies from frame to frame exhibit. In this case, the move according to the invention subsequent bits, sections, etc. to "front Places "and automatically receive one better protection, which would not be possible if the distribution becomes inhomogeneous.
Tests haben gezeigt, daß verschiedene Sektionen eines quellcodierten Audio-Bitstroms eine unterschiedliche Sensibilität gegen Bitfehler aufweisen. Es wird daher das obengenannte Kanalcodierungssystem vorgeschlagen um die Sensibilitätsfunktion für ein besseres allgemeines Performance anzupassen. Im allgemeinen basiert das Codierungsschema auf der subjektiven Sensibilität von verschiedenen Sektionen, Zuteilung-, Skalenfaktoren und Audiodatenbits, wobei diese Gruppen möglicherweise zusätzlich in Untergruppen aufgeteilt sind, die beispielsweise weniger mittlere und höherwertige Bits LB, NB, HB enthalten.Tests have shown that different sections of a source coded Audio bitstream a different sensitivity against bit errors. It therefore becomes the above-mentioned channel coding system proposed around the sensitivity function for better overall performance. in the in general, the coding scheme is based on the subjective Sensitivity of different sections, allocation, scale factors and audio data bits, these groups possibly are also divided into subgroups that for example, less medium and high quality bits LB, NB, HB included.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the subclaims described.
So ist es zweckmäßig, die neu entstandenen und in neuer Reihenfolge zusammengestellten Sektionen gespreizt und mit denen aus anderen Gruppen stammenden Nachbarsektionen verschachtelt zu übertragen (siehe Fig. 1c).It is therefore expedient to spread the newly created and put together in a new order and to transmit them in a nested manner with the neighboring sections originating from other groups (see FIG. 1c).
Gegebenenfalls werden die übernächsten und gegebenenfalls die nächstliegenden älteren Sektionen aus anderen Gruppen in die Verschachtelung mit einbezogen.If necessary, the next but one and if necessary the closest older sections from other groups in including nesting.
Es ist vorteilhaft, wenn die Spreizung und Verschachtelung so weit durchgeführt wird, daß die Enden einer bestimmten (gespreizten) Sektion, z. B. derjenigen aller dritten Bits einer Gruppe mit den ebenfalls gespreizten Nachbarsektionen aus der betreffenden ursprünglichen Gruppe, also diesem Fall mit denjenigen der zweiten Bits und der vierten Bits aus der gleichen Gruppe wieder zusammentreffen oder nur noch wenige, durch die Spreizung bedingte Bits getrennt sind.It is advantageous if the spreading and nesting is carried out so far that the ends of a particular (spread) section, e.g. B. that of all third bits a group with the neighboring sections also spread from the original group concerned, in this case with those of the second bits and the fourth bits from the meet the same group again or only a few more, bits caused by the spread are separated.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedliche und der Distanz zur Nachbarsektion der gleichen Ursprungsgruppe angemessen ist.It is also advantageous if the degree of spread a section different on both sides and the Appropriate distance to neighboring section of the same origin group is.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin gleich groß oder annähernd gleich ist und von derjenigen Seite bestimmt wird, die zu einer aus der gleichen Gruppe stammenden Sektion führt.It can also be advantageous if the degree of spread a section on either side of the same size or approximately is the same and is determined by the side that leads to a section from the same group.
Es kann aber auch zweckmäßig sein, daß der Grad der Spreizung einer Sektion nach beiden Seiten hin unterschiedlich ist und auf der Seite, bei einer weiteren Sektion aus der gleichen Gruppe fehlt, bis zu Mitte oder ungefähr bis zur Mitte der aus einer anderen Gruppe stammenden Nachbarsektion reicht.But it may also be appropriate that the degree of spread a section different on both sides is and on the side, with another section from the same Group is missing up to the middle or approximately to the middle the neighboring section from another group enough.
Es ist vorteilhaft, wenn die Rangfolge von n-ten Bits einer neu gebildeten Sektion im Fall einer Tonübertragung nach dem sogenannten Subband-Coding der Folge der einzelnen Frequenzbänder (Subbänder) entspricht. It is advantageous if the ranking of nth bits is one newly formed section in the case of a sound transmission after the so-called subband coding of the sequence of the individual frequency bands (Subbands) corresponds.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Rangfolge von n-ten Bits einer neugebildeten Sektion im Falle einer Tonübertragung gemäß dem Subbandcoding der Wichtigkeit der jeweiligen Frequenz bzw. Subbandbänder entspricht.To do this, it is advantageous if the order of priority of nth bits a newly formed section in the event of a sound transmission the subband coding of the importance of the respective frequency or subband bands.
Die Reihenfolge der neugebildeten Sektionen, die aus ein und derselben Gruppe stammen, entspricht einer bestimmten, mit den niederwertigen Bits beginnenden, Zählweise der Bits so daß z. B. aufeinander folgen: Sektionen mit den jeweils neunten Bits, den jeweils achten Bits, den jeweils siebenten Bits usw., wobei Werte, bei denen die betreffenden Bits fehlen, übergangen werden. Dies geschieht im Gegensatz zu einer relativen Zählweise, die z. B. mit allen MSBs beginnt.The order of the newly formed sections consisting of one and come from the same group, corresponds to a certain one, with the low-order bits beginning, counting of the bits like this that z. B. consecutive: sections with the ninth each Bits, the eighth bits, the seventh Bits, etc., where values where the relevant bits are missing be ignored. This happens in contrast to one relative counting, e.g. B. starts with all MSBs.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, daß die Rangfolge der Bits einer übergeordneten Gruppe von der Rangfolge der Bits einer untergeordneten Gruppe beeinfluß wird; und zwar in der Weise, daß beim Übergehen der Werte eine untergeordnete Gruppe die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe ebenfalls übergangen werden bzw. erst später mit der Zuteilung von Plätzen für die entsprechenden Werte bei der übergeordneten Gruppe begonnen wird.It can also be useful that the order of the bits a parent group of the order of the bits one subordinate group is influenced; in the way that when passing the values a subordinate group the corresponding values for the parent group as well are ignored or only later with the allocation of places for the corresponding values at the parent Group is started.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, daß nach Ermittlung eines theoretisch richtigen Schemas gewisse Veränderungen mit dem Ziel einer einfacheren Gliederung und Handhabung des übertragenen Bitstroms vorgenommen werden und/oder das Schema an die praktisch vorhandene Möglichkeit angepaßt wird z. B. bezüglich der Spreizung an die nur begrenzte Menge der in bestimmten Sektionen vorhandenen Bits.Finally, it can be advantageous that after the determination of a theoretically correct scheme certain changes with the aim of simplifying the structure and handling of the transmitted bit stream and / or the scheme is adapted to the practically available possibility e.g. B. with regard to the spread to the limited amount of bits present in certain sections.
In einem Empfänger werden die übertragenen Signale entsprechend der erfindungsgemäßen Codierungsvorschrift dekodiert und verarbeitet.The transmitted signals are correspondingly in a receiver decoded the coding rule according to the invention and processed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung die Kanalcodierung von Audiosignalen, die im DAB (Digital Audio Broadcast)-System übertragen werden. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere digitale Übertragungssysteme angewandt werden.The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail. According to the embodiment concerns the invention the channel coding of audio signals, which are transmitted in the DAB (Digital Audio Broadcast) system. However, the invention can also be applied to other digital transmission systems be applied.
Fig. 1a zeigt das Grundschema der Datenteilung eines Rahmens nach der Abtastung des analogen Signals, FIG. 1a shows the basic scheme of the data division of a frame after the sampling of the analog signal,
Fig. 1b zeigt das Grundschema der Datenverteilung eines Rahmens z. B. mit ermittelten Werten der Fehleranfälligkeit bzw. des erforderlichen Fehlerschutzes, Fig. 1b shows the basic diagram of the data distribution of a frame z. B. with determined values of the susceptibility to errors or the required error protection,
Fig. 1c das Schema der Datenverteilung eines Rahmens nach der Umsortierung, FIG. 1c, the schema of the data distribution of a frame according to the reordering
Fig. 1d zeigt das Schema der Datenverteilung eines Rahmens nach der Umsortierung und Spreizung der Sektionen. FIG. 1d, the schema of the data distribution shows a frame according to the re-sorting and spreading of the sections.
In den Fig. 1a-1d sind die römischen Zahlenangaben Bezeichnungen der Gruppen, die Buchstaben a, b, c Bezeichnungen der Untergruppen. In den Fig. 1b bis 1d ist die Fehleranfälligkeit bzw. der erforderliche Fehlerschutz einer Gruppe I, II, III, IV bzw. entsprechenden Untergruppen a, b, c, a1, a2 usw. über der zur Verfügung stehenden Bitmenge eines Datenrahmens aufgetragen. In Fig. 1c sind die Blöcke mit der gleichen Fehleranfälligkeit aus Fig. 1b geordnet aufgetragen.In FIGS. 1a-1d are the Roman figures names of the groups, the letters a, b, c names of the sub-groups. In FIGS. 1b-1d, II, III is the error rate or the required error protection of a group I, IV and corresponding sub-groups a, b, c, a1, a2, etc. applied a data frame on the available bit amount. In Fig. 1c the blocks with the same susceptibility to errors from Fig. 1b are plotted.
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