TWI430611B - 在包含旁路校正的移動式無線應用中用來校正錯誤的裝置與方法 - Google Patents

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Description

在包含旁路校正的移動式無線應用中用來校正錯誤的裝置與方法
無線環境為高品質通信提供一挑戰。本發明係關於在移動式無線應用中用於在降低記憶體、計算及功率消耗要求的同時改良錯誤校正的技術。
半導體製造技術及數位系統架構中的進展已產生非常高度之積體電路，該等積體電路含有上百萬電晶體，連同各種其他組件及互連。由前述進展產生之積體電路以相對較低成本提供有效計算資源。反之，此等積體電路之可用性已引起消費型電子產品(且特定言之移動式無線產品)之能力及種類的增長。消費型電子產品之一個特殊態樣係移動式與攜帶型電視接收器。
因為對於經改良之接收品質的不斷增加之需求，所以已在包含或包括錯誤校正機能或能力的目前技術狀態之移動式與攜帶型電視接收器產品中使用愈來愈複雜之技術。此等複雜技術之使用經常導致在成本與功率消耗方面的不良結果。舉例而言，此等信號處理能力通常需要用以在其中儲存輸入資料的大量記憶體，且進一步通常需要快速計算資源。額外記憶體及高速計算資源增加其中包含錯誤校正能力的產品之成本及功率消耗。
記憶體之所需量已在一些複雜之處理演算法中變得特別大，複雜之處理演算法對大量輸入資料進行運算且產生若干輸出資料，包括經儲存用於後續處理之中間結果。
所需要的係用於在降低產品之成本及功率消耗的同時提供錯誤校正能力的方法與裝置，產品中包含此等能力。
本發明提供一種在無線裝置中用於改良接收之品質的裝置與方法。
一示範性實施例係一支援錯誤校正之裝置。一接收器經組態以在一通信鏈路上接收資料。一解封裝器耦接至接收器且經組態以建立資料包。一解碼器耦接至解封裝器且經組態以將資料包儲存於一表格中並建立碼字，解碼器將資料包儲存於表格行中以在表格列中建立碼字。一使用者介面耦接至解碼器且經組態以將與資料包對應之影像再現於使用者介面上。本發明之優點包括在移動式無線裝置中改良信號接收及延長電池壽命。
在本發明之一項態樣中，解封裝器經組態以產生與資料包相關聯之消除屬性，且解碼器經組態以將消除屬性儲存於一消除表格中。在本發明之一項態樣中，解碼器經組態以選擇性地處理碼字來建立經校正之碼字，其中選擇至少部分地基於儲存於消除表格中之屬性。在本發明之一項態樣中，解碼器經組態以選擇性地繞過被消除表格識別為正確或具有太多錯誤而不可校正之碼字。在本發明之一項態樣中，解封裝器經組態以產生與資料包相關聯的至少三個層級之消除屬性。
本發明之優點包括移動式無線裝置中的有效信號處理及延長之電池壽命。
參看特定實施例來描述本發明。熟習此項技術者將瞭解，本描述係為了說明且用以提供實踐本發明之最佳模式。雖然對特定無線裝置及協定作出參考，但本發明可應用於許多不同類型之通信媒體、裝置及協定。舉例而言，雖然本文中描述一無線協定，但本發明可應用於其他協定及諸如有線通信之通信技術，以及類比及數位變化。同樣地，雖然描述裏德－所羅門錯誤校正，但在本發明中可實施其他錯誤校正技術。
圖1描繪一示範性無線網路100，其展示一廣播台110及自廣播台接收一信號的許多無線裝置112a－112b。此等裝置具有與彼此進行通信之能力。裝置112a－112b為(例如)電視接收器，但亦可為諸如電話、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦或其他電子裝置的其他移動式裝置。此外，一些此等裝置可依靠電池電源，而其他裝置可藉由一可用電源插座來供電。在一些情況下，裝置亦可經由一有線網路(例如，乙太網路或電纜連接)而連接至網路。
圖2A描繪一根據本發明之一實施例的示範性裝置112。圖2B描繪一展示示範性裝置中所執行之方法的流程圖。一接收器與解調器120接收一入埠信號，將該信號變換至一較低頻率，且建立一輸送流以使信號可用於處理。在一項態樣中，接收器包括一錯誤校正電路，其對經解調之封包執行初始錯誤校正並在TS封包不良且不可校正時設定一輸送錯誤指示(TEI)。一IP解封裝器122藉由將入埠資訊解碼成多重協定封裝前向錯誤校正(MPE－FEC)區段連同消除資訊，且對MPE－FEC區段進行剖析來對輸送封包執行初始處理以擷取原始IP資料包。根據本發明之實施例，一MPE－FEC解碼器124接收MPE－FEC區段且處理裏德－所羅門碼字，產生經校正之IP資料包。一使用者介面126(例如，源解碼與再現電路)處理資訊以便在一使用者介面(例如，電視顯示器)上顯示。
對於錯誤校正而言，一示範性實施例使用裏德－所羅門碼。一裏德－所羅門編碼器取得一數位資料之區塊且增添額外"冗餘"位元。由於許多原因(例如，雜訊或干擾、一CD上之刮痕等)，在傳輸或儲存期間發生錯誤。裏德－所羅門解碼器處理每一區塊且試圖校正錯誤並恢復原始資料。可校正之錯誤的數目及類型視裏德－所羅門碼之特徵而定。
將一裏德－所羅門碼指定為具有s位元符號之RS(n,k)。此意謂編碼器取得s個位元每一者之k個資料符號，且增添同位(parity)符號以產生一n符號碼字。此等為s個位元每一者之n－k個同位符號。一裏德－所羅門解碼器可校正一碼字中多達t個含錯誤之符號，其中2t＝n－k。
圖3A描繪一根據本發明之一實施例的裏德－所羅門碼字。將用於MPE－FEC中之裏德－所羅門碼指定為具有8位元符號之RS(255,191)。此意謂每一碼字含有255個碼字位元組，其中191個位元組為資料且64個位元組為同位。亦即：n＝255、k＝191、s＝8、2t＝64且t＝32。解碼器可校正碼字中之任何32個符號錯誤：意即，可自動校正碼字中任何處的多達32個位元組中之錯誤。給定一符號大小s，一裏德－所羅門碼之最大碼字長度n為n＝2s－1。舉例而言，一具有8位元符號(s＝8)之碼的最大長度為255個位元組。編碼及解碼裏德－所羅門碼所需之處理能力的量與每碼字之同位符號的數目有關。一較大的t之值意謂可校正大量錯誤，但比一較小的t之值需要更多計算能力。當一符號中任何數目之位元出錯時，發生一個符號錯誤。
裏德－所羅門代數解碼程序可校正錯誤及消除。當已知一出差錯之符號的位置時，發生一消除。一解碼器可校正多達t個錯誤或多達2t個消除。在示範性實施例中，消除資訊經估計且經操縱，以輔助識別可能含有錯誤的所接收之符號。當解碼一碼字時，若2x＋y<2t(x為錯誤，y為消除)，則可恢復原始的所傳輸之碼字。
應注意，已知愈多消除，可校正愈多錯誤。因此，需要在裏德－所羅門解碼之前可識別儘可能多(當然多達64個)的消除。另一方面，若將符號錯誤地標記為消除，則其將減少裏德－所羅門解碼器可校正之錯誤的數目。舉例而言，假定存在8個消除，其中6個並非為錯誤碼且因此被錯誤地識別為消除。裏德－所羅門解碼器可僅校正(64－8)/2＝28個錯誤及2個消除。另一方面，若首先識別僅2個消除，則裏德－所羅門可隨後校正(64－2)/2＝31個錯誤及2個消除。因此，需要提供一完善的演算法來可靠地標記消除。
圖3B－C描繪根據本發明之一實施例的輸送封包與MPE－FEC封包之間的關係(不按比例)。輸送流(TS)封包及資料包區段之格式分別展示於表格1及表格2中。在圖3A中注意，在TS封包與MPE封包之間不需要存在一直接對應，且一MPE封包可越過一或多個TS封包之間的邊界。本發明之一項態樣係如何在所有條件下使圖4A中所示之MPE－FEC表格400相符且重建該表格。
圖4A－B描繪一根據本發明之一實施例的記憶體表格400。記憶體表格包括對應於所要碼字之長度的許多行，所要碼字之長度在此情況下為N＝255位元組。表格包括與記憶體中表格之所要大小對應的許多列。
圖4A展示待藉由本發明而重建的用於每一碼字之記憶體400之一MPE部分及一FEC部分。圖4B展示如何接收IP資料包且將其編譯至表格400之行中。MPE部分可包括在TS中傳輸以填充表格之部分的填充位元組，由於MPE區段長度可變，故其可以一可變長度發生。由於希望將FEC區段封包儘可能有效地插入至表格之FEC部分中，故FEC區段封包通常為全長。FEC部分可包括擊穿位元組(其並未傳輸)以填充表格之FEC部分。
圖4C描繪一根據本發明之一實施例的消除表格。本發明之一項態樣係：解封裝器經組態以產生與資料包相關聯之消除屬性，且解碼器經組態以將消除屬性儲存於一消除表格中。解碼器經組態以選擇性地處理碼字來建立經校正之碼字，其中選擇至少部分地基於儲存於消除表格中之屬性。解碼器經組態以選擇性地繞過被消除表格識別為正確或不可校正之碼字。
在一項態樣中，解封裝器經組態以產生如表格3中所示的與資料包相關聯之至少三個層級之消除屬性。在此態樣中，解碼器經組態以選擇性地處理碼字來建立經校正之碼字，其中選擇至少部分地基於儲存於消除表格中之屬性。再次，解碼器經組態以選擇性地繞過被消除表格識別為正確或具有太多錯誤而不可校正之碼字。在此態樣中，引入一軟性消除之概念。一軟性消除描述一碼字中之一符號錯誤的可能性。
碼字中之每一符號的軟性消除值可(例如)自所接收之輸送封包擷取。舉例而言，若輸送封包之TEI(傳輸錯誤指示)位元設定為1，則輸送封包中之有效負載的軟性消除值可指定為2，而若TEI位元設定為0，則軟性消除值指定為1。對於MPE應用資料表格之填充位元組或傳遞CRC(循環冗餘總和檢查碼)檢查的輸送封包之有效負載而言，例如，指定一為"0"的軟性消除值。對於MPE－FEC裏德－所羅門資料表格之擊穿位元組而言，例如，指定一為"3"的軟性消除值。
此等實例展示可如何確定軟性消除值。對於軟性消除值而言，其他方案係可能的。舉例而言，一輸送封包之連續計數位元可用以判定是否存在任何已丟棄之封包。在丟棄一封包的情況下，由於確信所有符號皆錯誤，故整個封包之軟性消除值可指定為3。
當存在許多技術來建構軟性消除表格時，以可對於每一碼字產生硬性消除且最小化表格大小之此一方式來建構表格係有用的。一經簡化之硬性消除產生器及較小軟性消除表格轉換為降低之成本及功率消耗。
在本發明之一項態樣中，在完全建構MPE－FEC框架且填充軟性消除表格之後產生硬性消除。硬性消除值為二進制。當其值為1時，其指示碼字之當前符號為一消除。當其值為0時，其指示碼字之當前符號並非為一消除。硬性消除隨後藉由裏德－所羅門解碼器而使用。然而，本發明並不限於一特定裏德－所羅門解碼器實施例。
硬性消除產生器通常與如何建構軟性消除表格有關。在本發明之一項態樣中，硬性消除產生器在每一執行中為一個完整碼字產生硬性消除。在一執行結束時，硬性消除產生器確定若滿足以下條件之任一者，則不需要裏德－所羅門解碼：(a)碼字中之每一符號的硬性消除為0；或(b)硬性消除為1之符號的數目超過裏德－所羅門解碼器之限制，意即，在DVB－H(手持式數位視訊廣播)的情況下為64。通常，當且僅當一碼字中之所有符號的軟性消除皆為0時，滿足第一條件，且當且僅當一碼字中之至少65個(在DVB－H的情況下)符號的軟性消除不為0時，滿足第二條件。
應注意，本發明亦能與不使用消除之裏德－所羅門解碼搭配使用。在該情況下，硬性消除產生器之唯一功能為判定是否需要裏德－所羅門解碼。無硬性消除輸出至裏德－所羅門解碼子模組。
圖5描繪一根據本發明之一實施例之可適性MPE－FEC解碼器124的邏輯架構。其包括以下主要組件或子模組。一裏德－所羅門解碼器510校正經裏德－所羅門編碼之碼字。取決於本發明之所要態樣，裏德－所羅門解碼器可使用消除或不使用消除。MPE－FEC框架表格400係儲存MPE－FEC表格(包括MPE應用資料表格及裏德－所羅門資料表格)之處。硬性消除產生器504產生硬性消除且判定裏德－所羅門解碼是否可用於一碼字。提取/儲存控制508負責選擇性地提取一未經校正之碼字且儲存回經校正之碼字。至於是否跳過一或多個碼字，控制508係受控於硬性消除產生器。在硬性消除產生器確定無裏德－所羅門解碼經選擇用於一碼字的情況下，跳過碼字之提取。消除緩衝器506儲存藉由硬性消除產生器所產生之消除。軟性消除表格502儲存自輸送封包擷取之軟性消除資訊。
圖6描繪一根據本發明之一實施例之展示一可適性前向錯誤校正方法的流程圖600。在步驟602中，藉由解封裝來自接收自接收器120之輸送封包的IP資料包來建構MPE－FEC框架。作為解封裝過程之部分，步驟604建構一描述MPE－FEC框架中之每一符號之錯誤可能性的軟性消除表格。當完成MPE－FEC框架及軟性消除表格時，步驟606對MPE－FEC框架表格之每一碼字執行硬性消除操作。
在一碼字之硬性消除產生結束時，在步驟608中，硬性消除產生器判定對於給定碼字是否需要裏德－所羅門解碼。若不需要校正，則不會自MPE－FEC框架提取當前碼字，且不執行裏德－所羅門解碼。步驟610將碼字留在記憶體中作為經校正的。
若需要校正碼字，則步驟612判定校正是否可能。若存在太多錯誤而不可校正碼字，則步驟614將碼字識別為不可校正的。若可校正碼字，則步驟616執行校正，且步驟618將碼字儲存於記憶體中作為經校正的。
在步驟620中，在此情況下，硬性消除產生器隨後開始對下一碼字起作用。過程繼續直至整個MPE－FEC框架得以處理。
本發明基於一對於一給定MPE－FEC框架可不必校正每一碼字的理解。在並不存在錯誤或存在太多錯誤的情況下，可繞過裏德－所羅門解碼以縮短處理時間且避免不必要之記憶體存取。經縮短之處理時間意謂可比其他方面更早完成MPE－FEC操作，且可使整個系統(例如，一電視接收器)進入睡眠模式。此對於一基於DVB－H之電視接收器而言尤為需要，其中時間切片係一允許接收器在叢發模式中工作的關鍵特徵。經減少之記憶體存取意謂比其他方面更少之時脈雙態觸發。
在兩種情況下，可降低系統之功率消耗。
在一移動式電視接收器之實例中，一良好接收條件意味存在較少錯誤或不存在錯誤，而一不良接收條件意謂存在太多錯誤。本發明可因此在良好與不良接收條件下節省功率。
本發明之優點包括移動式無線裝置中的有效信號處理及延長之電池壽命。
已揭示了示範性實施例及最佳模式，在保持於如藉由下文之申請專利範圍所界定的本發明之主題及精神內的同時可對所揭示之實施例作出修改及變化。
100．．．示範性無線網路
110．．．廣播台
112．．．示範性裝置
112a．．．無線裝置/裝置
112b．．．無線裝置/裝置
120．．．接收器/接收器與解調器
122．．．解封裝器
124．．．解碼器
126．．．使用者介面
400．．．記憶體表格/MPE－FEC框架表格/MPE－FEC表格/表格
502．．．軟性消除表格
504．．．硬性消除產生器
506．．．消除緩衝器
508．．．提取/儲存控制/控制
510．．．裏德－所羅門解碼器
圖1描繪根據本發明之一實施例的示範性無線網路。
圖2A描繪根據本發明之一實施例的示範性裝置。
圖2B描繪根據本發明之一實施例的展示示範性裝置中所執行之方法的流程圖。
圖3A描繪根據本發明之一實施例的裏德－所羅門碼字。
圖3B－C描繪根據本發明之一實施例的輸送封包與MPE－FEC區段之間的關係。
圖4A－B描繪根據本發明之一實施例的記憶體表格。
圖4C描繪根據本發明之一實施例的消除表格。
圖5描繪根據本發明之一實施例的可適性MPE－FEC解碼器的邏輯架構。
圖6描繪根據本發明之一實施例的流程圖。
112．．．示範性裝置
120．．．接收器/接收器與解調器
122．．．解封裝器
124．．．解碼器
126．．．使用者介面

Claims (9)

  1. 一種於移動式無線應用中支援錯誤校正之裝置，其包含：一接收器(120)，其經組態以在一通信鏈路上接收資料；一解封裝器(122)，其耦接至該接收器且經組態以建立資料包；一解碼器(124)，其耦接至該解封裝器且經組態以將該等資料包儲存於一表格中並建立碼字，該解碼器將該等資料包儲存於表格行中以在表格列中建立碼字；及一使用者介面(126)，其耦接至該解碼器且經組態以將與該等資料包對應之影像再現於該使用者介面上，其特徵在於：該解封裝器經組態以產生與該等資料包相關聯之消除屬性，且該解碼器經組態以將該等消除屬性儲存於一消除表格中，以及該解碼器經組態以選擇性地繞過被該消除表格識別為正確之碼字，且選擇性地繞過被該消除表格識別具有太多錯誤而不可校正之碼字。
  2. 如請求項1之裝置，其中該解封裝器經組態以產生與該等資料包相關聯之至少三個層級之消除屬性。
  3. 如請求項1之裝置，其中該解封裝器設定下列之軟性消除值以描述該碼字中之一者之一符號錯誤的可能性：0(00)其中該符號錯誤之機率為0，1(01)其中該符號錯誤之機率小於0.5，2(10)其中該符號錯誤之機率大於0.5，3(11)其中該符號錯誤之機率為1。
  4. 如請求項3之裝置，其中該解碼器經組態以若於該碼字 中之所有該符號具有軟性消除值0(00)時，或若於該碼字中之該符號具有軟性消除值不是0(00)的數目超過該解碼器之限制時，選擇性地繞過該碼字。
  5. 如請求項1之裝置，其中該通信鏈路為一無線鏈路，且該資料為數位電視資料。
  6. 一種於移動式無線應用中處理錯誤校正之方法，其包含：在一通信鏈路上接收資料；解封裝該資料以建立資料包；藉由將該等資料包儲存於一表格中並建立碼字來解碼該等資料包，其包括將該等資料包儲存於表格行中以在表格列中建立碼字之步驟；及在一使用者介面上將與該等資料包對應之影像再現於該使用者介面上，其特徵在於：該解封裝步驟包括產生與該等資料包相關聯之消除屬性及將該等消除屬性儲存於一消除表格中，其中該解碼步驟進一步包括選擇性地繞過被該消除表格識別為正確之碼字，及選擇性地繞過被該消除表格識別為具有太多錯誤而不可校正之碼字。
  7. 如請求項6之方法，其中產生與該等資料包相關聯之消除屬性包括產生與該等資料包相關聯之至少三個層級之消除屬性的步驟。
  8. 如請求項6之方法，其中該解封裝步驟設定下列之軟性消除值以描述該碼字中之一者之一符號錯誤的可能性：0(00)其中該符號錯誤之機率為0，1(01)其中該符號錯誤之機率小於0.5，2(10)其中該符號錯誤之機率大於0.5， 3(11)其中該符號錯誤之機率為1。
  9. 如請求項8之方法，其中該解碼步驟進一步包括若於該碼字中之所有該符號具有軟性消除值0(00)時，或若於該碼字中之該符號具有軟性消除值不是0(00)的數目超過該解碼器之限制時，選擇性地繞過該碼字。
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