TWI466507B - 資料處理設備及方法 - Google Patents

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Description

資料處理設備及方法
本發明係有關可操作以將輸入符號映射至正交分頻多工(OFDM)符號之副載波信號上的資料處理設備。
本發明亦有關可操作以將接收自OFDM符號之預定數目副載波信號的符號映射入一輸出符號串的資料處理設備。
本發明之實施例可提供一種OFDM發射器/接收器。
數位視頻廣播地面標準(DVB-T)係利用正交分頻多工(OFDM)來將代表視頻影像及聲音之資料經由廣播無線電通訊信號而傳遞至接收器。已知有兩種DVB-T之模式，已知為2k及8k模式。2k模式係提供2048副載波而8k模式係提供8192副載波。類似地，針對數位視頻廣播手持標準，已提供一種4k模式，其中副載波之數目為4096。
為了增進使用DVB-T或DVB-H而傳遞之資料的完整性，提供一符號交錯器以交錯輸入資料符號，在當這些符號被映射至一OFDM符號之副載波信號上時。此一符號交錯器包含一交錯器記憶體及一位址產生器。交錯器產生器針對每一輸入符號產生一位址，各位址係指示資料符號所將被映射至之OFDM符號的副載波信號之一。針對2k模式及8k模式，DVB-T標準中已揭露了一種配置，用以產生供映射之位址。類似地，針對DVB-H標準之4k模式，已提供一種用以產生供映射之位址的配置，並已於歐洲專利申請案04251667.4中揭露一種用以實施此映射之位址產生器。位址產生器包含一線性回饋移位暫存器及一排列(permutation)電路，該線性回饋移位暫存器可操作以產生偽隨機位元序列。排列電路係排列線性回饋移位暫存器之內容的順序以產生位址。該位址係提供用以攜載交錯器記憶體中所儲存之一輸入資料符號的OFDM副載波之一的指示，以將輸入符號映射至OFDM符號之副載波信號上。
依據數位視頻廣播地面廣播標準之進一步發展(已知為DVB-T2)，已提議提供用以傳遞資料之進一步模式。
依據本發明之一形態，有提供一種資料處理設備，其可操作以將待傳遞之輸入資料符號映射至正交分頻多工OFDM符號之預定數目的副載波信號上，該等預定數目的副載波信號係依據複數操作模式而決定且該等輸入資料符號包括第一組資料符號及第二組輸入資料符號。該資料處理設備包含一控制器、一位址產生器及一交錯器記憶體，當依據一偶數交錯程序而操作時，該控制器可操作以使用由該位址產生器所產生之讀取位址而從該交錯器記憶體讀出第一組該等輸入資料符號至一偶數OFDM符號之副載波信號上；及使用由該位址產生器所產生之該等位址而將第二組該等輸入資料符號寫入該交錯器記憶體。該控制器係依據一奇數交錯程序而可操作，以使用依據該第一組輸入資料符號之序列順序所決定的讀取位址而從該交錯器記憶體讀出第一組輸入資料符號至一奇數OFDM符號之副載波信號上，並於依據該第一族群輸入資料符號之序列順序所決定的寫入位址上將第二組該等輸入資料符號寫入該交錯器記憶體，以致當來自該第一組之輸入資料符號正被讀取自該交錯器記憶體中之位置時，來自該第二組之輸入資料符號可被寫入至剛剛所讀取之位置。可從一目前OFDM符號取得之副載波的數目係不同於可從一先前OFDM符號取得之副載波的數目；且該控制器可操作以在從該交錯器記憶體讀出該等第一輸入資料符號之前，決定該讀取位址是否可用於該先前OFDM符號；及在將該等第二輸入資料符號寫入該交錯器記憶體之前，決定該寫入位址是否可用於該目前OFDM符號。
在諸如用於DVB-T/H[1]及DVB-T2[2]之OFDM的多載波調變系統中，頻率或符號交錯器被用以提供特別是在頻率選擇性頻道中之頻率分集(diversity)。於兩種系統中，頻率交錯器針對奇數與偶數OFDM符號係不同地工作。如稍後將解釋，為了將用於交錯之記憶體的量減至最少，該奇數及偶數符號交錯器係以互補方式操作，以致記憶體之量可被減至最少。DVB-T/H僅具有一種OFDM符號之型式而DVB-T2具有至少三種OFDM符號之型式，結果，雖然於DVB-T/H中進入該交錯器之資料副載波的向量之長度是固定的，但於DVB-T2中輸入向量長度係依據OFDM符號之型式而改變。
本發明之實施例提供一種配置，其中一頻率交錯器可被實施以對付用以攜載介於連續OFDM符號間之輸入資料符號的副載波數目之改變，同時將所需的交錯器記憶體之量減至最少。頻率交錯器可被用於不同的操作模式，其可能需要傳遞於複數操作模式之任一。例如，依據DVB-T2標準之操作模式包括1K、2K、4K、8K、16K及32K模式。藉由在從該交錯器記憶體讀出該第一輸入資料符號前，決定該讀取位址對於先前OFDM符號是否為有效；以及在將該第二輸入資料符號寫入該交錯器記憶體前，決定該寫入位址對於目前OFDM符號是否為有效，則該交錯器記憶體尺寸可被縮小至一相應於副載波之最大數目的量，該等副載波為任一操作模式之OFDM符號可用的。具有副載波之最大數目的模式可相應於交錯器之一操作以依據奇數或偶數OFDM符號來交錯輸入資料符號。因此，例如，交錯器記憶體之記憶體尺寸可被製成等於在具有副載波之最大數目的模式下可由OFDM符號之副載波所攜載的符號之數目。對於DVB-T2之範例為32k模式。
本發明之各個形態及特徵係界定於後附申請專利範圍中。本發明之進一步形態包含一種可操作以將接收自正交分頻多工(OFDM)符號之預定數目副載波信號的符號映射入一輸出符號串的資料處理設備、以及一種發射器和一種接收器。
提供下列描述以說明依據本技術之一種符號交錯器的操作，雖然應理解其符號交錯器可被使用以其他模式及其他DVB標準。
圖1提供一種編碼OFDM發射器之範例方塊圖，該編碼OFDM發射器可被用以(例如)依據DVB-T2標準而傳輸視頻影像及音頻信號。於圖1中，一程式源產生待由COFDM發射器所傳輸之資料。視頻編碼器2、音頻編碼器4及資料編碼器6係產生被饋送至程式多工器10之待傳輸資料。程式多工器10之輸出形成具有欲傳遞視頻、音頻及其他資料所需的其他資訊之多工串流。多工器10提供一串流於連接頻道12上。可以有許多此種被饋送入不同分支A、B等之多工串流。為了簡化，將僅描述分支A。
如圖1中所示，一COFDM發射器20接收串流於一多工器調適及能量散佈區塊22。該多工器調適及能量散佈區塊22將資料隨機化並將適當資料饋送至一向前誤差校正編碼器24，其執行串流之誤差校正編碼。提供一位元交錯器26以交錯已編碼的資料位元，其以DVB-T2之範例而言為LDCP/BCH編碼器輸出。來自位元交錯器26之輸出被饋送至一位元入群集(constellation)映射器28，其將位元族群映射至一群集點上，該群集點將被用以傳輸已編碼的資料位元。來自位元入群集映射器28之輸出為代表真實及虛構組件的群集點標號(labels)。群集點標號代表根據所使用之調變技術而從兩或更多位元所形成的資料符號。這些將被稱為資料單元(cells)。這些資料單元被遞送通過一時間交錯器30，其功效係對得自多重LDPC碼字元之資料單元進行交錯。
資料單元係由一框建立器32經其他頻道31所接收，其資料單元係由圖1中之分支B等所產生。框建立器32接著將許多資料單元形成為待傳輸於COFDM符號上之序列，其中COFDM符號包含數個資料單元，各資料單元被映射至副載波之一上。副載波之數目將取決於系統之操作的模式，其可包含1k、2k、4k、8k、16k或32k，其係依據(例如)下表而提供不同數目的副載波：
因此，於一範例中，16k模式之副載波的數目為一萬二千零九十六，而32k模式之副載波的數目為二萬四千一百九十二。
各框包含許多此等COFDM符號。將被攜載於各COFDM符號中之資料單元的序列被接著遞送至符號交錯器33。COFDM符號接著由一COFDM符號建立器區塊37所產生，該COFDM符號建立器區塊37係使用群集資料標號以產生群集點之真實及虛構部分，且亦引入其饋送自一引導及嵌入信號形成器36之引導及同步化信號。一OFDM調變器38接著於時間領域形成OFDM符號，其被饋送至一防護插入處理器40以供產生介於符號之間的防護間隔；並接著饋送至一數位至類比轉換器42及最後至一RF前端44內之RF放大器，以便由從天線46之COFDM發射器的最終廣播。
交錯器
群集映射器28、符號交錯器33及框建立器32被更詳細地顯示於圖2中。
符號交錯器提供資料符號之準最佳映射至OFDM副載波信號上。依據範例技術，提供符號交錯器以達成輸入資料符號之最佳映射至COFDM副載波信號上，依據排列碼及產生器多項式，其已由模擬分析所驗證(verified)。
如圖2中所示，提供位元入群集映射器28及框建立器32之更詳細範例說明以解釋本技術之一範例實施例。從位元交錯器26經由一頻道62所接收之資料位元被聚集為待映射至一資料單元上之位元組，依據調變技術所提供之每一符號的位元數。位元族群(其形成一資料字元)被平行地饋送經由資料頻道64而至一映射處理器66。映射處理器66接著選擇資料符號之一，依據預指定的映射。群集點係由一真實及一虛構組件所代表，該組件被提供至輸出頻道29以當作送至框建立器32的一組輸入之一。
框建立器32從位元入群集映射器28而經由頻道29接收資料單元，連同來自其他頻道31之資料單元。在建立許多COFDM單元序列之框以後，各COFDM符號之單元被接著寫入一交錯器記憶體100並讀出該交錯器記憶體100，依據由一位址產生器102所產生之寫入位址及讀取位址。依據寫入及讀出順序，藉由產生適當位址以獲得資料單元之交錯。位址產生器102及交錯器記憶體100之操作將稍後參考圖3、4、5及6而被更詳細地描述。交錯之資料單元被接著與從引導及嵌入信號形成器36所接收之引導及同步化符號結合並進入一OFDM符號建立器37，以形成COFDM符號，其將被饋送至OFDM調變器38，如以上所解釋。
圖3提供符號交錯器33之部件的範例，其說明用以交錯符號之本技術。於圖3中，來自框建立器32之輸入資料單元被寫入交錯器記憶體100。資料單元係依據從頻道104上之位址產生器102所饋送的寫入位址而被寫入交錯器記憶體100，並依據從頻道106上之位址產生器102所饋送的讀取位址而被讀出自交錯器記憶體100。位址產生器102產生寫入位址及讀取位址(如以下之解釋)，根據由一饋送自頻道108之信號所識別的有關COFDM符號是否為奇數或偶數；以及根據由一饋送自頻道110之信號所識別的選定模式。如先前所解釋，其模式可為1k模式、2k模式、4k模式、8k模式、16k模式或32k模式之一。如以下將解釋，寫入位址及讀取位址係針對奇數及偶數符號而被不同地產生，如參考圖4所解釋者，圖4係提供交錯器記憶體100之範例實施方式。
於圖4所示之範例中，交錯器記憶體被顯示為包含一上部分100(其說明發射器中之交錯器記憶體的操作)及一下部分340(其說明接收器中之去交錯器記憶體的操作)。交錯器100及去交錯器340被一同顯示於圖4中，以協助其操作之瞭解。如圖4中所示，經由其他裝置以及經由傳輸頻道之介於交錯器100與去交錯器340之間的通訊的表示已被簡化並表示為介於交錯器100與去交錯器340之間的區段140。交錯器100之操作被描述於以下段落中：雖然圖4提供僅有四個資料單元至COFDM符號之四個副載波信號的範例上之說明，但應理解圖4中所示之技術可被延伸為較多數目的副載波，諸如1k模式之756、2k模式之1512、4k模式之3024、8k模式之6048、16k模式之12096及32k模式之24192。
圖4中所示之交錯器100的輸入及輸出定址係針對奇數及偶數符號而顯示。針對偶數COFDM符號，資料單元被取自輸入頻道77並寫入交錯器記憶體124.1，依據由位址產生器102針對各COFDM符號所產生的一連串位址120。寫入位址應用於偶數符號以致(如上所述)交錯係藉由寫入位址之混洗(shuffling)而達成。因此，針對各交錯的符號：y(h(q))=y’(q)。
針對奇數符號，使用相同的交錯器記憶體124.2。然而，如圖4中所示，針對奇數符號，寫入順序132係位於用來讀出先前偶數符號126之相同位址序列中。此特徵容許奇數與偶數符號交錯器實施方式僅使用一交錯器記憶體100，假設針對既定位址之讀出操作係執行於寫入操作之前。於奇數符號期間寫入交錯器記憶體124之資料單元被接著讀出於一由位址產生器102所產生之序列134中以用於下一偶數COFDM符號，依此類推。因此每一符號僅產生一位址，以其奇數/偶數COFDM符號之讀入及寫出被同時地執行。
縱言之，如圖4中所示，一旦已計算了所有有效副載波之該組位址H(q)，則輸入向量Y’=(y0’,y1’,y2’,...yNmax-1’)便被處理以產生交錯的向量Y=(y0,y1,y2,...yNmax-1)，其被定義為：
yH(q)=y'q針對偶數符號，q=0,...,Nmax -1
yq=y'H(q)針對奇數符號，q=0,...,Nmax -1
換言之，針對偶數OFDM符號，輸入字元係以排列的方式被寫入一記憶體並以序列的方式被讀回；而針對奇數符號，其被依序地寫入並排列地讀回。於上述情況下，排列H(q)係由下表所定義：
如圖4中所示，去交錯器340係操作以反轉其由交錯器100所應用之交錯，藉由應用如由一同等位址產生器所產生之相同組位址，但但反向地應用寫入及讀出位址。如此一來，針對偶數符號，寫入位址342係以序列方式；而讀出位址344係由位址產生器所提供。相應地，針對奇數符號，寫入順序346係由位址產生器所產生之該組位址來決定；而讀出348係以序列方式。
16k及32K模式之位址產生
用以產生排列函數H(q)之運算法的概略方塊圖被表示於圖5(針對16K模式)及圖6(針對32K模式)。
16K模式之位址產生器102的實施被顯示於圖5中。於圖5中，線性回饋移位暫存器係由十三個暫存器級200及一互斥或閘202所形成，該互斥或閘202係依據一產生器多項式而被連接至移位暫存器200之級。因此，依據移位暫存器200之內容，移位暫存器之下一位元係藉由依據產生器多項式以對R[0],R[1],R[4],R[5],R[9],R[11]之內容執行互斥或運算而被提供自互斥或閘202之輸出：
依據該產生器多項式，從移位暫存器200之內容產生一虛擬隨機位元序列。然而，為了產生用於16k模式之一位址(如圖所示)，提供一排列電路210，其於排列電路210之輸出處有效地從順序R' i [n] 至順序R i [n ]排列移位暫存器200內之位元的順序。來自排列電路210之輸出的十三個位元被接著饋送於一連接頻道212上，並經一頻道214而加入一由觸變電路218所提供的最高有效位元。於是十四位元的位址被產生於頻道212上。然而，為了確保位址之真實性，位址檢查電路216便分析該產生的位址以決定其是否超過一預定的最大值。該預定的最大值可相應於副載波之最大數目，其可用於COFDM符號內之資料符號，可用於正被使用之模式。然而，16K模式之交錯器亦可用於其他模式，以致藉由相應地調整最大有效位址之數目，位址產生器102亦可用於2K模式、4K模式、8K模式、16K模式及32K模式。
假如該產生的位址超過預定的最大值，則一控制信號係由位址檢查電路216產生並經一連接頻道220而饋送至一控制單元224。假如該產生的位址超過預定的最大值，則此位址被拒絕並針對該特定符號再生一新的位址。
針對16K模式，定義(Nr -1)位元字元R'i ，以其Nr =log2 Mmax ，其中Mmax =16384，使用LFSR(線性回饋移位暫存器)。
用以產生此序列之多項式為如下：16k模式：其中i係從0改變至Mmax -1一旦已產生了一R'i, 字元，該R'i, 字元便經歷排列以產生稱為Ri 字元之另一(Nr -1)位元字元。Ri 係由下表提供之位元排列而導出自R'i ：
作為一範例，針對上述排列碼，此表示針對16k模式，R'i 之位元數12被送入Ri 之位元位置數8。
位址H(q)接著透過下列方程式而被導出自Ri ：
以上方程式之部分係由觸變區塊T 218表示於圖5中。
接著對H(q)執行位址檢查以驗證該產生的位址係落入可接受位址之範例內：假如(H(q)<Nmax )，其中，於16k模式下之Nmax =12096的範例中，則該位址為有效的。假如該位址非為有效，則控制單元被告知且其將藉由遞增該指數i以嘗試產生新的H(q)。
觸變區塊之角色係用以確保不會連續兩次產一超過Nmax 之位址。實際上，假如產生了一超過的值，則表示該位址H(q)之MSB(亦即，觸變位元)為一。因此下一產生之值將另MSB設為零，以確保產生一有效位址。
以下方程式將整體性能加總並協助瞭解此演算法之迴路結構：q=0;針對(i=0;i<Mmax ;i=i+1)
if(H(q)<Nmax )　q=q+1;　}
同時於圖3中顯示一找尋表105，其係於一控制頻道110上接收目前操作模式之指示。如圖5及6中所示，控制單元224係從控制頻道108接收目前符號之指示(奇數/偶數)；從控制頻道110接收目前模式之指示；以及從控制頻道111接收來自OFDM符號中之副載波或資料單元的目前數目之找尋表的指示，複數符號將被交錯至該OFDM符號上。控制單元224亦將控制信號輸出至圖3、5、及6中所示之找尋表105，以從找尋表105擷取目前載波數Nbwx (n)。
如圖5及6中所示，相同的控制單元224被顯示相應於相同的位址檢查電路216及觸變單元218被顯示者。因此將瞭解：因為輸入交錯器可操作於不同模式下，則於每一模式下僅有回饋移位暫存器及排列碼需改變，以致相同的控制單元可於每一不同的模式下控制交錯器記憶體。
圖6提供32K模式之位址產生器的範例，該位址產生器係相應於圖5中所示之位址產生器，其中類似的部件具有相同的參考編號。然而針對32K模式，線性回饋移位暫存器係由十三個暫存器級200.2所形成，並依據一產生器多項式及移位暫存器200.2之內容，藉由依據產生器多項式以執行移位暫存器R[0]、R[1]、R[2]、R[12]之內容的互斥或運算而從互斥或閘202.2之輸出提供移位暫存器之下一位元：32K模式：其中i係從0改變至Mmax- 1一排列電路210.2於排列電路210.2之輸出處從順序R' i [n] 至順序R i [n ]排列移位暫存器200.2內之位元的順序，依據以下所給定之位元排列：
作為一範例，此表示針對32K模式，R'i 之位元數12被送至Ri 之位元位置數5。
來自排列電路210.2之輸出的十四個位元被接著饋送於一連接頻道212.2，經由觸變電路218所提供之頻道214而將一最顯著位元加入至該連接頻道212.2。因此於頻道212.2上產生十五位元位址。32K模式之交錯器亦可被用於其他模式，以致位址產生器102亦可藉由相應地調整最大有效位址之數目而被用於2K模式、4K模式、8K模式、16K模式及32K模式。
假如所產生的位址超過預定的最大值，則一控制信號係由位址檢查單元216所產生並經由一連接頻道220而饋送至一控制單元224。假如所產生的位址超過預定的最大值，則此位址被拒絕並針對該特定符號產生一新的位址。
發展用於多重模式之符號交錯器
通常，各模式之位址產生器被構成以僅於範圍[0 toN m -1]內產生位址。由於DVB-T/H僅具有一種符號型式，所以模式之選擇或N u 亦決定N m 。如此使奇數-偶數頻率交錯器之概念成為直覺，因為於交錯期間，符號2n(偶數)之寫入位址的範圍及序列係相同於符號2n-1(奇數)之讀取位址的範圍及序列。藉由以此方式操作，則實施奇數-偶數交錯器所需的記憶體可以僅具有各OFDM符號中之副載波N m 之數目，而非其兩倍。因此針對32K模式(其交錯器位址產生被顯示於圖6)，於發射器上所需之頻道交錯器或去交錯器(於接收器上)僅需具有24192個位置，而非該數量之兩倍。
DVB-T2結合1K、K、K、K、16K及32K FFT尺寸或模式，其N u 個別為1024、2048、4096、8192、16384、32768。DVB-T2實體層被組織成所謂的實體層框，每一框係由數個符號所組成。各框係以一前文(P1)開始，並接著以一或更多次要前文(P2)符號。數個資料攜載(Pd)符號接著接在該框被選擇性地關閉以一框關閉(FC)符號前。雖然P1符號不攜載酬載(payload)資料而因此不需被頻率交錯，但剩餘的符號型式確實攜載酬載資料而因此需要交錯。針對一既定符號，其所攜載的資料單元之數目係取決於分散式導引型態(SISO/MISO)延伸頻寬，且通常係取決於已被選擇給發射器之參數的特定組合(系統組態)。然而，針對一既定組態，由任一OFDM符號所攜載之單元的數目係取決於符號型式。因此P2符號通常攜載較Pd符號更少的資料單元；而FC符號則攜載較P2符號又更少的資料單元。
考量針對(假設)如上所述之32K系統之接續以符號2n-1(奇數)的符號2n(偶數)之傳輸。想像其符號2n-1為P2符號而符號2n為Pd符號。則符號2n之寫入位址的範圍將超過符號2n-1之讀取位址的範圍，因為Pd符號具有較P2符號更多的資料單元。因為位址係偽隨機地產生，所以上述情況之另一後果為寫入與讀取位址之排序亦不同。這表示以單一記憶體實施奇數-偶數交錯不再是一項無價值的工作。因而得以使用兩個分離的記憶體來實施：每一尺寸Nmax 位置，其中Nmax 為可由頻寬延伸模式下之任何型式的符號所攜載之資料單元的最大數目，但此將需要記憶體之兩倍2 Nmax 。注意Nmax 係取決於選定的FFT尺寸或OFDM模式。
如稍後將解釋，本發明提供一種配置，藉此使頻率交錯仍可僅使用尺寸Nmax 位置之一記憶體而被實施。
奇數交錯器之最佳使用
如圖4中所示，兩個符號交錯程序(一個用於偶數COFDM符號及一個用於奇數COFDM符號)容許減少交錯期間所使用之記憶體的量。於圖4所示之範例中，奇數符號之寫入順序係相同於偶數符號之讀出順序，因此，當奇數符號正被讀取自記憶體時，偶數符號可被寫入至剛剛所讀取之位置；之後，當該偶數符號被讀取自記憶體時，下一奇數符號可被寫入至剛剛所讀取之位置。
如本案申請人之共同審查中的英國(UK)專利申請案編號0722728.3中所揭露，已發現其針對DVB-T之2k及8k符號交錯器以及針對DVB-H之4k符號交錯器所設計的交換技術對奇數符號時作用較對偶數符號時作用更佳。這是因為在交錯器輸入上相鄰的副載波之交錯器輸出上的平均距離針對奇數符號之交錯器是大於針對偶數符號之交錯器。
將瞭解的是：欲實施一符號交錯器所需的交錯器記憶體之量係取決於待映射至COFDM載波符號上之資料符號的數目。因此16k模式符號交錯器僅需要實施32k模式符號交錯器所需之記憶體的一半，而類似地，實施8k符號交錯器所需之記憶體的量為實施16k交錯器所需之記憶體的量之一半。因此，針對可實施一既定模式之符號交錯器的發射器或接收器，該接收器或發射器將包括欲實施該既定模式之一半或更少的模式之兩奇數交換程序的足夠記憶體。例如，包括32K交錯器之接收器或發射器將具有足夠的記憶體以容納各具有其本身16K記憶體之兩個16K奇數交錯程序。
因此，為了解決有關偶數交錯程序執行得不如奇數交錯程序之事實，可配置一能夠容納多重調變模式之符號交錯器，以致假如於一包含最大模式下之載波數的一半或更少之模式下時便僅使用一奇數符號交錯程序。例如，於能執行32K模式之發射器/接收器中，當操作於具有較少載波之模式(亦即，16K、8K、4K或1K)下時，則不利用分離的奇數及偶數交錯程序而將使用兩個奇數交錯器。如UK專利申請案編號0722728.3中所揭露，一種使用兩奇數交錯器之交錯器的性能將藉由使用唯有奇數交錯器的序列而非單一唯有奇數交錯器來被進一步增進，以致輸入至交錯器之任何資料位元不會總是調變OFDM符號中之相同載波。此效果可藉由將一補償加至交錯器位址與資料載波數之模數、或者使用排列序列於交錯器中來達成。將一補償加至交錯器位址與資料載波數之模數係有效地偏移並環繞OFDM符號以致輸入至交錯器之任何資料位元不會總是調變OFDM符號中之相同載波。
再者，該補償可為一隨機序列，其可由來自一類似OFDM符號交錯器之另一位址產生器所產生，或者可由某其他方式產生。除了上述之外，同樣審查中之UK專利申請案編號0722728.3係揭露交錯器中之一排列序列的使用，以增加輸入至交錯器之任何資料位元不會總是調變OFDM符號中之相同載波的可能性。
如以上所解釋，於DVB-T2中，有兩種其中頻率交錯器操作之形式。形式之選擇係由FFT尺寸之選擇或OFDM之模式所決定。因此於模式1K、2K、4K、8K及16K下，頻率交錯器可操作於其唯有奇數之形式；而於模式32K下，其可操作於如以上所描述之奇數-偶數形式。於唯有奇數形式下，交錯器等式可被修改如下：
yq=xH0 (q)針對q=0,...,Nm -1之偶數符號
yq=xH1 (q)針對q=0,...,Nm -1之奇數符號
其中H0 (q)為針對偶數符號之載波q所產生的偽隨機位址，而H1 (q)為針對奇數符號之載波q所產生的偽隨機位址。這些是針對奇數及偶數符號之效果上分離的位址產生器。針對各FFT尺寸之這些位址產生器電路對被描述於草案DVB-T2推薦中。雖然唯有奇數交錯器在概念上需要每一Nbwx位置之尺寸的兩個分離記憶體，但設想DVB-T2發射器及/或接收器之實際實施將必須支援所有的FFT尺寸。因此於此等實施時，將有足夠的記憶體以實施32K之奇數-偶數交錯。此記憶體已具有足夠的容量以支援兩個16K、四個8K、八個4K、十六個2K及32個1K頻率交錯器。結果，唯有奇數交錯不需要額外的記憶體，因為已經可用於32K奇數-偶數交錯之大記憶體可被分割為兩個記憶體區塊，其為唯有奇數交錯中之較小FFT尺寸所需要的。本技術因而提供一種利用最小記憶體以實施32K奇數-偶數交錯的方法。
最小記憶體需求
本技術提供一種配置，其容許最小的記憶體量被使用於32K模式下。如以上所解釋，依據最大記憶體尺寸操作模式(於本範例中為32K模式)之本技術，奇數-偶數交錯方式需要最小的記憶體量。再者，如以上所解釋，資料單元或副載波之數目將於符號之間變化，以致基於符號接符號之32K模式下，為了減少所需的記憶體量，本技術容許僅使用單一記憶體來交錯最大32k模式之符號，其中寫入位址及讀取位址之範圍係改變於連續的奇數及偶數符號。
本技術之一範例係說明於圖7所示之流程圖中，該圖7係說明最大的可用記憶體尺寸之操作的奇數/偶數模式(於本範例中為32k模式)之控制單元224的操作。圖7之流程圖中所描繪之32K奇數-偶數頻率交錯器係使用下列術語：
‧Nbwx (n)代表符號n中之資料載波的數目
‧Addr為由圖1之同等物針對32K所產生的偽隨機位址
‧Input為輸入至頻率交錯器且儲存於InCell中之資料單元
‧CellOut(單元輸出)為輸出自頻率交錯器之資料單元。
‧RAM為Nmax 位置頻率交錯器記憶體，其中Nmax 為涵蓋所有包括延伸帶寬之符號型式的資料單元之最大數目，亦即Nmax =max(Nbwx )。
‧m為每OFDM符號之資料單元的計數器。
‧函數Calc(Nbwx (n))為一找尋表：給定一DVB-T2實體層框內之符號數目，則符號n之型式可結合其他系統組態參數而被決定。一旦已知符號之型式，則Nbwx 可從DVB-T2規格中之適當表找到。
依據本技術，如由圖7所示，僅當所產生的位址對目前符號是有效的時資料單元被讀取自輸入；否則，便不讀取輸入。同樣地，僅當所產生的位址對先前符號是有效的時資料單元被寫入至交錯器之輸出。現在將解釋控制單元224之操作，如由圖7所示之流程圖所表示者：於步驟S1，流程圖中所表示之變數被初始化。因此每OFDM符號之資料單元數目的計數器被初始化(m=0)，符號n之計數被初始化(n=1)，偶數符號旗標被初始化為真(偶數=1)，以及符號(Nbwx (n))和符號(Nbwx (n-1))之載波的數目被初始化為彼此相等且輸入-致能旗標被設為1(真)。
S2：於步驟S2，一位址係由位址產生器從位址匯流排212.2之輸出所產生，且從位址檢查電路216被讀取入控制單元220。
S4：於一決定點S4，輸入致能旗標被檢查且假如為是則一資料單元被輸入至頻率交錯器並儲存一緩衝輸入單元。假如為否則處理進行至步驟S8。
S8：假如於步驟S8，偶數符號旗標被設為真，亦即本符號為偶數符號，則於步驟S10輸出-致能旗標係依據所產生之位址是否小於第(n-1)OFDM符號中之資料載波的總數而被設定，該OFDM符號為藉由使用函數Nbwx (n-1)以存取找尋表105所得之先前OFDM符號。假如該符號為奇數則進行步驟S12，且輸出旗標係依據OFDM符號之資料單元的目前計數器是否小於可用於使用Nbwx (n-1)之先前OFDM符號(n-1)之載波的總數而被設定(如同針對偶數符號所執行者)。
S14、S16：輸出致能旗標(輸出-致能)被測試以判斷其為真(是)或偽(否)，並接著針對奇數及偶數符號而分支。假如輸出致能旗標為真(是)則處理個別地針對偶數及奇數符號而進行至步驟S18及步驟S20。
S18：假如來自步驟S14之輸出致能旗標為真，則資料符號於所產生之位址被讀出自記憶體並輸出自交錯器記憶體(單元輸出)。
S20：假如來自步驟S16之輸出致能旗標為真，則針對本符號之計數器m的記憶體位址上之資料符號被輸出自交錯器(單元輸出)。
假如來自決定點S14及S16之輸出致能旗標為偽，則處理係針對偶數及奇數符號而進行自步驟S22及S24。
S22：輸入-致能旗標被設定於步驟S22，依據所產生之位址(於步驟S2)是否小於目前符號中可用的資料符號之數目，如從找尋表函數Nbwx (n)所判斷者。
S24：輸入致能旗標係依據OFDM符號之資料符號的目前計數m是否小於目前OFDM符號Nbwx (n)之載波的總數而被設定。
個別地於步驟S26及S28，處理接著針對偶數及奇數分支而進行。
S26：假如輸入-致能旗標被設為是，則所接收的單元(輸入單元)被寫入交錯器記憶體，於位址產生器在步驟S2所產生的位址上。
S28：假如輸入致能旗標為是，則所接收的資料單元被寫入記憶體，於其由資料單元之目前計數器m所指示的位址上。
假如於決定步驟S26及S28時輸入-致能旗標為偽，則處理進行至步驟S34，其中計數器m被遞增。處理接著進行至步驟S36。
S36：於決定點S36，目前OFDM符號之資料單元的目前計數數目被測試以判斷其是否等於可被執行於目前OFDM符號中之資料單元的最大數目(副載波之數目)。假如為真，則處理進行至步驟S38。假如為偽，則處理繞回至步驟S2，其中下一位址被產生給位址產生器電路，如圖5中所示。
S38：假如目前OFDM符號之副載波的數目之計數器m已到達(如於步驟S36所決定者)，則偶數符號旗標被觸變(toggled)，目前OFDM符號之資料符號數目的計數器被重設為零(m=0)且符號之數目被遞增。同時輸入-致能旗標被設為是且找尋表被用以從找尋表105擷取其可被映射至目前OFDM符號上之資料單元的數目。
除了32K之外的其他FFT尺寸之唯有奇數頻率交錯器的實施方法被說明於圖8之流程圖中。除了針對上述奇數-偶數情況所界定之變數以外，亦具有：
‧Addr0此為偽隨機位址H0 (q)。
‧Addr1此為偽隨機位址H1 (q)[2]。
個別地讀取自交錯器輸入以及寫入至輸出亦由所產生之位址的有效性來篩選。被讀入交錯器記憶體之資料單元被儲存如下：來自偶數符號之資料單元被儲存於位置0至Nmax -1，而來自奇數符號之資料單元被儲存於位置Nmax 至Nmax -1。
圖8中所示之流程圖被概述如下：S50：於步驟S50，該程序之變數被初始化以致目前OFDM單元之目前資料符號的計數器被初始化為零(n=0)。偶數符號旗標被設為1(真)並判斷操作Calc(Nbwx (n))之目前模式的產生位址之最大數目，藉由從找尋表105擷取此值。可被映射至先前OFDM符號(n-1)上之資料單元的最大數目被設為等於目前OFDM符號之最大數目。輸入致能旗標亦被設為真。
S52：於決定點S52，輸入致能旗標被測試以判斷其是否目前為真(是)。假如為真，則處理進行至步驟S54且目前資料符號被輸入並儲存於變數緩衝「輸入-單元」中。假如非為真(為否)，則處理進行至步驟S56。
S56：於步驟S56，根據目前符號為偶數OFDM符號或奇數OFDM符號(個別為Addr1、Addr0)，由位址產生器電路來產生位址，諸如圖6所示者。
S58：於決定點S58，判斷目前OFDM符號為奇數符號或偶數符號。假如目前符號為偶數符號則處理進行至步驟S60，而假如為奇數符號，則處理進行至步驟S62。
S60：輸出致能旗標係根據偶數位址(Addr1)是否小於先前OFDM符號Nbwx (n-1)可得之最大載波數目而被設為真或偽。
S62：假如目前符號為奇數符號，則輸出致能旗標係依據奇數產生位址(Addr0)是否小於先前OFDM符號Nbwx (n-1)中可得之最大副載波數目而被設為真或偽。
接著處理個別地依決定點S64及S66而進行偶數及奇數分支。
於決定點S64，判斷輸出致能旗標是否為真。假如為真，則處理進行至步驟S68，且資料符號於位置Nmax 加上偶數產生位址(Addr1)處被擷取自交錯器記憶體並儲存於輸出單元緩衝(單元輸出)以便從交錯器輸出。
S70：假如輸出致能旗標對於奇數OFDM符號為真，則資料符號被擷取於奇數產生位址(Addr0)處並儲存於單元-輸出資料緩衝(單元輸出)以便從交錯器輸出。
假如決定點S64及S66均為偽(亦即，輸出未被致能)，則處理個別地進行至偶數及奇數分支之S72及S74。
S72：於步驟S72，輸入致能旗標係依據目前OFDM符號是否小於目前OFDM符號Nbwx (n)可攜載之最大資料符號數目而被設為真或偽。
S74：針對奇數OFDM符號分支之相應操作，輸入致能旗標係依據目前OFDM符號n之資料符號的目前計數m是否小於目前OFDM符號Nbwx (n)可得之資料符號數目而被設為真或偽，其提供了步驟S72中所執行之相應操作。
處理接著依步驟S76、S78上之決定點以進行奇數及偶數OFDM符號分支。
S76：於決定點S76，輸入致能旗標(Inenable)被分析，而假如其為真，則輸入單元緩衝(InCell)中之資料符號被寫入交錯器記憶體，於由程序步驟S80中之計數器所識別的記憶體位址。
S78：針對奇數OFDM符號之相應操作，輸入緩衝(InCell)中之接收的資料符號被寫入交錯器記憶體，於由程序步驟S82中之位址Nmax +n。
否則，從決定點S76及S78，針對OFDM符號之資料符號數目的計數器被遞增於步驟S84且處理通過至決定點S86。
S86：於決定點S86，判斷針對目前OFDM符號所接收之資料符號的目前數目之計數器是否等於其可被映射至目前OFDM符號(如從找尋表105 Nbwx (n)所擷取者)之符號的最大數目。假如資料符號之最大數目已被映射至目前OFDM符號上，則處理通過至步驟S88。否則，處理通過回至步驟S52。
S88：假如目前OFDM符號已達到其資料符號之最大數目(其可攜載的)，則偶數符號旗標被觸變，OFDM符號之數目被遞增，針對目前OFDM符號之資料符號的數目之計數器被重設為零(m=0)且輸入致能旗標被設為真。接著於找尋表105中搜尋其可被映射至後續OFDM符號n,Nbwx (n)上之資料符號的最大數目。
接收器
圖9提供一種可配合本技術而使用之接收器的範例說明。如圖9中所示，COFDM信號係由天線300所接收並由調諧器302所檢測；且由類比至數位轉換器304轉換為數位形式。在從COFDM符號復原資料以前，一防護間隔移除處理器306係從接收之COFDM符號移除防護間隔，該復原資料係使用一快速傅立葉轉換(FFT)處理器308以及一配合嵌入信號解碼單元311之頻道估計器和校正310，依據已知的技術。解調的資料被復原自一映射器312並饋送至一符號去交錯器314，其係操作以進行所接收之資料符號的反向映射而再生一已將資料去交錯之輸出資料串。
符號去交錯器314(如圖9中所示)係形成自一具有交錯器記憶體340及位址產生器342之資料處理設備。交錯器記憶體係如圖7中所示，並(如以上所解釋)係操作以藉由利用位址產生器342所產生之多組位址而進行去交錯。位址產生器342係如圖8中所示，且被配置以產生相應的位址來將復原自各COFDM副載波信號之資料符號映射入一輸出資料串。
圖9中所示之COFDM接收器的剩餘部分被提供以致使誤差校正解碼318進行校正誤差及復原來源資料之估計值。
本技術所提供之針對接收器及發射器的一項優點為：接收器及發射器中之符號交錯器與符號去交錯器可藉由改變產生器多項式及排列順序而被切換於1k、2k、4k、8k、16k與32k模式之間。因此，圖10中所示之位址產生器342包含一輸入344(其提供模式之指示)以及一輸入346(其指示是否有奇數/偶數COFDM符號)。藉此提供了彈性的實施方式，因為符號交錯器及去交錯器可被形成如圖3及4中所示，具有如圖5或圖6之任一中所示之位址產生器。位址產生器因此可藉由改變為針對每一模式所指示之產生器多項式及排列順序而適於不同的模式。例如，可使用軟體改變來完成。另一方面，於其他實施例中，指示DVB-T2傳輸之模式的嵌入信號可被檢測於嵌入信號處理單元311中之接收器中，且被用以依據所檢測之模式而自動地組態符號去交錯器。
針對2k、4k及8k模式之位址產生器、及相應交錯器的範例係揭露於歐洲專利申請案編號04251667.4，其內容被併入於此以供參考。0.5k模式之位址產生器係揭露於審查中之UK專利申請案編號0722553.5。
可對上述實施例做出各種修改而不背離本發明之範圍。特別地，已被用來代表本發明之形態的產生器多項式及排列順序之範例代表並非限制性的，且可延伸至同等形式的產生器多項式及排列順序。
應理解的：個別於圖1及9中所示之發射器及接收器僅被提供以利說明而非為限制。例如，應理解其相對於(例如)位元交錯器及映射器之符號交錯器及去交錯器的位置可被改變。應理解的：交錯器及去交錯器之效果不會因其相對位置而改變，雖然交錯器可交錯I/Q符號而取代v位元向量。於接收器中亦可做出相應的改變。因此，交錯器及去交錯器可被操作於不同的資料型式，且被定位在不同於範例實施例中所述的位置。
如上所述，已參考特定模式之實施方式而描述的交錯器之排列碼及產生器多項式可同等地被應用於其他模式，藉由依據該模式之載波數目以改變預定的最大容許位址。
如上所述，本發明之實施例發現了DVB標準(諸如DVB-T及DVB-H)之應用，其被併入於此以供參考。例如，本發明之實施例可被使用於依據DVB-H標準而操作之發射器或接收器，於手持式行動終端機中。行動終端機可被整合與(例如)行動電話(無論是第二、第三或更高世代)或個人數位助理或輸入板個人電腦。此等行動終端機能夠接收於建築物內部或者於(例如)汽車或火車內移動(即使以極高的速度)中之DVB-H或DVB-T相容的信號。行動終端機可(例如)由電池、主要電力或低電壓DC供應所供電；或者從汽車電池供電。可由DVB-H所提供之服務包含聲音、訊息、網際網路瀏覽、無線電、靜態及/或動態視頻影像、電視服務、互動服務、隨選的視頻或近視頻及其他選項。這些服務可彼此結合而操作。應理解本發明並非限制於DVB之應用而可延伸至包含固定式及行動式兩者之傳輸及接收的其他標準。
2．．．視頻編碼器
4．．．音頻編碼器
6．．．資料編碼器
10．．．程式多工器
12．．．連接頻道
20．．．COFDM發射器
22．．．多工器調適及能量散佈區塊
24．．．向前誤差校正編碼器
26．．．位元交錯器
28．．．位元入群集映射器
29．．．輸出頻道
30．．．時間交錯器
31．．．頻道
32．．．框建立器
33．．．符號交錯器
36．．．引導及嵌入信號形成器
37．．．OFDM符號建立器
38．．．OFDM調變器
40．．．防護插入處理器
42．．．數位至類比轉換器
44．．．RF前端
46．．．天線
62．．．頻道
64．．．資料頻道
66．．．映射處理器
100．．．交錯器記憶體
102．．．位址產生器
104．．．頻道
105．．．找尋表
106．．．頻道
108．．．頻道
110．．．頻道
111．．．控制頻道
140．．．區段
200．．．暫存器級
202．．．互斥或閘
210．．．排列電路
212．．．連接頻道
214．．．頻道
216．．．位址檢查電路
218．．．觸變電路
220．．．連接頻道
224．．．控制單元
300．．．天線
302．．．調諧器
304．．．類比至數位轉換器
306．．．防護間隔移除處理器
308．．．快速傅立葉轉換(FFT)處理器
310．．．頻道估計器和校正
311．．．嵌入信號解碼單元
312．．．映射器
314．．．符號去交錯器
316．．．位元去交錯器
318．．．誤差校正解碼
340．．．交錯器記憶體
342．．．位址產生器
344．．．輸入
346．．．輸入
現在將僅參考後附圖形而以範例方式描述本發明之實施例，其中類似的部件係提供相應的參考數字，及其中：
圖1係一種可被使用(例如)以DVB-T2標準之編碼OFDM發射器的概略方塊圖；
圖2係圖1中所示之發射器的部件之概略方塊圖，其中一符號映射器及一框建立器說明交錯器之操作；
圖3係圖2中所示之符號交錯器的概略方塊圖；
圖4係圖3中所示之交錯器記憶體以及接收器中之相應符號去交錯器(de-interleaver)的概略方塊圖；
圖5係用於16k模式之圖3中所示之位址產生器的概略方塊圖；
圖6係用於32k模式之圖3中所示之位址產生器的概略方塊圖；
圖7係一流程圖，其說明奇-偶數模式下之圖3中所示的交錯器之操作，例如針對32K模型；
圖8係一流程圖，其說明唯有奇數模式下之圖3中所示的交錯器之操作，例如針對16K模型；
圖9係一種可被使用(例如)以DVB-T2標準之編碼OFDM接收器的概略方塊圖；及
圖10係出現於圖9中之符號去交錯器的概略方塊圖。

Claims (7)

  1. 一種資料處理設備，其組態以將接收自正交分頻多工(OFDM)符號之預定數目的副載波信號之資料符號映射入一輸出資料串，該等預定數目的副載波信號係依據複數操作模式之一而決定且該等資料符號包括第一組資料符號及第二組資料符號，該資料處理設備包含：一位址產生器、一控制器及一解交錯器記憶體，當依據一偶數解交錯程序而操作時，該控制器係組態以：使用由該位址產生器所產生之位址而從該解交錯器記憶體讀出第一組該等資料符號以進入該輸出資料串；依據位址之序列順序而將接收自一偶數OFDM符號之該等副載波信號的第二組該等資料符號寫入該解交錯器記憶體，且該控制器係依據一奇數解交錯程序而組態，使用依據序列順序所決定的讀取位址而從該解交錯器記憶體讀出第一組該等資料符號以進入該輸出資料串，及在由該位址產生器所產生的位址上，將接收自一奇數OFDM符號之該等副載波信號的第二組該等資料符號寫入該解交錯器記憶體，以致當來自該第一組之資料符號正被讀取自該解交錯器記憶體中之位置時，來自該第二組之資料符號可被寫入至剛剛所讀取之位置，其中可從一先前奇數或偶數OFDM符號取得之副載波的數目係不同於可從一目前OFDM符號取得之副載波的數目；且該控制器係組態以：在從該解交錯器記憶體讀出該等第一資料符號之前， 決定該讀取位址是否可用於該先前OFDM符號；及在將該等第二資料符號寫入該解交錯器記憶體之前，決定該寫入位址是否可用於該目前OFDM符號。
  2. 如申請專利範圍第1項之資料處理設備，其中依據可用於攜載任何該等操作模式下之該等輸入資料符號的副載波之最大數目，可提供該解交錯器記憶體之最小尺寸。
  3. 如申請專利範圍第1項之資料處理設備，其中該控制器係組態以：藉由比較該讀取位址與該可用於該先前OFDM符號之副載波的最大數目，在從該解交錯器記憶體讀出該等第一資料符號之前決定該讀取位址是否可用，而當該讀取位址大於該可用之副載波的最大數目，則決定該讀取位址不可用且不會於該讀取位址從該解交錯器記憶體讀取資料符號，藉由比較該讀取位址與該可用於該目前OFDM符號之副載波的最大數目，在將該等第二輸入資料符號寫入該解交錯器記憶體之前決定該寫入位址是否可用，而當該寫入位址大於該可用之副載波的最大數目，則決定該寫入位址不可用且不會於該寫入位址將輸入資料符號寫入該解交錯器記憶體。
  4. 一種將接收自正交分頻多工(OFDM)符號之預定數目的副載波信號之資料符號映射入一輸出資料串的方法，該等預定數目的副載波信號係依據複數操作模式之一而決 定且該等資料符號包括第一組資料符號及第二組輸入資料符號，該方法包含：依據一偶數解交錯程序，將該等資料符號解交錯至該輸出符號串，該偶數解交錯程序藉由使用由一位址產生器所產生之位址而從解交錯器記憶體讀出第一組該等資料符號以進入該輸出資料串，以及使用決定的位址而將接收自一偶數OFDM符號之該等副載波信號的第二組該等資料符號寫入該解交錯器記憶體，該等決定的位址係依據：一序列順序，以及依據一奇數解交錯程序，將該等資料符號解交錯至該輸出符號串，該奇數解交錯程序藉由使用依據該序列順序所決定的位址而從該解交錯器記憶體讀出第一組資料符號以進入該輸出資料串，及使用由該位址產生器所產生的位址，將接收自一奇數OFDM符號之該等副載波信號的第二組該等資料符號寫入該解交錯器記憶體，以致當來自該第一組之資料符號正被讀取自該解交錯器記憶體中之位置時，來自該第二組之資料符號可被寫入至剛剛所讀取之位置，其中可從一先前奇數或偶數OFDM符號取得之副載波的數目係不同於可從一目前奇數或偶數OFDM符號取得之副載波的數目；且從該解交錯器記憶體讀出該等資料符號包括：在從該解交錯器記憶體讀出該等第一輸入資料符號之 前，決定該讀取位址是否可用於該先前OFDM符號；及將該等資料符號寫入該解交錯器記憶體包括：在將該等第二輸入資料符號寫入該解交錯器記憶體之前，決定該寫入位址是否可用於該目前OFDM符號。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中依據可用於攜載任何該等操作模式下之該等輸入資料符號的副載波之最大數目，可提供該解交錯器記憶體之最小尺寸。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中在從該解交錯器記憶體讀出該等第一輸入資料符號之前，決定該讀取位址是否可用於該先前資料符號之該步驟包含：比較該讀取位址與該可用於該先前OFDM符號之副載波的最大數目，而當該讀取位址大於該可用之副載波的最大數目，則決定該讀取位址不可用且不會於該讀取位址從該解交錯器記憶體讀取資料符號，以及在將該等第二輸入資料符號寫入該解交錯器記憶體之前，決定該寫入位址是否可用於該目前OFDM符號之該步驟包含：比較該讀取位址與該可用於該目前OFDM符號之副載波的最大數目，而當該寫入位址大於該可用之副載波的最大數目，則決定該寫入位址不可用且不會於該寫入位址將輸入資料符號寫入該解交錯器記憶體。
  7. 一種包括依據申請專利範圍第1項之資料處理設備的接收器。
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