TWI479839B - 調校多媒體資料流中軟資料的方法、軟資料解映射器、與多媒體資料流運算系統 - Google Patents

調校多媒體資料流中軟資料的方法、軟資料解映射器、與多媒體資料流運算系統 Download PDF

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Description

調校多媒體資料流中軟資料的方法、軟資料解映射器、與多媒體資料流運算系
本發明揭露一種調校多媒體資料流中軟資料的方法、一種軟資料解映射器、與一種多媒體資料流運算系統，尤指一種藉由使用位元錯誤率最低時對應之調校因子來調校軟資料的方法、一種應用上述方法的軟資料解映射器、與一種應用該軟資料解映射器之多媒體資料流運算系統。
在數位電視頻道所傳輸的多媒體資料流中，一般會以理想的高斯模型(Gaussian Model)來模擬各種頻道之訊號的頻道模型。然而，當數位電視訊號之傳輸是在都會密集區或是完全分散的環境(Fully scattering environment)中進行時，高斯模型的模擬結果相較各種頻道之數位電視訊號的真實頻道模型會出現難以忽略的誤差。
一般傳輸數位電視訊號的多媒體資料流中會包含有軟資料(Soft Data)，且軟資料的計算是根據高斯模型來模擬。因此當數位電視訊號的傳輸因為使用高斯模型而使模擬結果相較於真實情況出現難以忽略的誤差時，將會大幅降低多媒體資料流中資料偵測的正確性，並進一步劇烈影響後端數位電視在播放多媒體資料流包含之數位電視訊號時的播放品質。
請參閱第1圖，其為一種一般數位電視頻道進行訊號傳輸且具有 非理想頻道模型的訊號強度概略示意圖。如第1圖所示，若使用高斯模型來模擬數位電視訊號的頻道模型時，會產生一上限模擬訊號強度SUP；對於數位電視訊號接收端來說，都會密集區或是完全分散的環境會造成同一訊號(或可稱符元(Symbol))在接收端的頻率變動率過大(該現象可稱為衰落(fading))，而使得真實之數位電視訊號曲線RL的訊號之強度很容易出現高於上限模擬訊號強度SUP的情況。在這樣的情況下，這些訊號之強度會在高斯模型之模擬中被視為等於上限模擬訊號強度SUP，而使得這些訊號在被轉為軟資料時出現明顯的誤差，並嚴重影響數位電視訊號的播放品質。
為了解決先前技術中軟資料被高斯模型所模擬時產生的明顯誤差以及衍生的數位電視訊號播放品質問題，本發明揭露一種調校多媒體資料流中軟資料的方法、一種軟資料解映射器(Soft Demapper)、及一種多媒體資料流運算系統。
該調校多媒體資料流中軟資料的方法包含計算一多媒體資料流中包含的複數個第一軟資料；根據該多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，在一查詢表中查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子(Scaling Factor)，其中該查詢表儲存有相關於複數個相異頻道與複數個編碼率(Code Rate)之複數個組合，每一組合產生一最低位元錯誤率(Bit Error Rate)時所使用之一調校因子的資訊；根據該頻道資訊決定一第一頻道響應(Frequency Response)，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算(Correlation)，以產生一第二頻道響應；及結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料。
該軟資料解映射器包含一軟資料產生器、一調校因子決定模組、一頻道響應產生模組、及一動態頻道調校模組。該軟資料產生器用來計算一 多媒體資料流中包含的複數個軟資料。該調校因子決定模組用來根據該多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，利用一查詢表查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子。該查詢表儲存有複數個相異頻道與複數種編碼率之組合中，每一組合產生一最低位元錯誤率時所使用之一調校因子的資訊。該頻道響應產生模組用來根據該頻道資訊決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算，以產生一第二頻道響應。該動態頻道調校模組用來結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料。
該多媒體資料流運算系統包含一前端模組、一軟資料解映射器、及一後端模組。該前端模組用來對一第一多媒體資料流進行頻道等化(Channel Equalizing)、自動化增益控制(Automatic Gain Control)、及位元交替(Bit Interleaving)，以產生一第二多媒體資料流。該軟資料解映射器包含一軟資料產生器、一調校因子決定模組、一頻道響應產生模組、及一動態頻道調校模組。該軟資料產生器用來計算該第二多媒體資料流中包含的複數個軟資料。該調校因子決定模組用來根據該第二多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，利用一查詢表查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子。該查詢表儲存有複數個相異頻道與複數種編碼率之組合中，每一組合產生一最低位元錯誤率時所使用之一調校因子的資訊。該頻道響應產生模組用來根據該頻道資訊決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算，以產生一第二頻道響應。該動態頻道調校模組用來結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料。該後端模組用來對該複數個第二軟資料進行位元解交替(Bit Deinterleaving)與解碼，以產生一第三多媒體資料流。
100‧‧‧軟資料解映射器
110‧‧‧軟資料產生器
120‧‧‧調校因子決定模組
130‧‧‧頻道響應產生模組
140‧‧‧動態頻道調校模組
200‧‧‧多媒體資料流運算系統
210‧‧‧前端模組
220‧‧‧後端模組
302、304、306、308‧‧‧步驟
第1圖為一種一般數位電視頻道進行訊號傳輸且具有非理想頻道模型的訊號強度概略示意圖。
第2圖為根據本發明之一實施例所揭露軟資料解映射器的示意圖。
第3圖為根據本發明之一實施例建立調校因子與位元錯誤率之間之一關係曲線的概略示意圖。
第4圖為根據本發明之一實施例所揭露使用了軟資料解映射器之一多媒體資料流運算系統的示意圖。
第5圖為根據本發明之一實施例所揭露調校多媒體資料流中軟資料的方法之流程圖。
請參閱第2圖，其為根據本發明之一實施例所揭露軟資料解映射器100的示意圖。如第2圖所示，軟資料解映射器100包含一軟資料產生器110、一調校因子決定模組120、一頻道響應產生模組130、及一動態頻道調校模組140。
軟資料產生器110用來計算所接收之一多媒體資料流MDS中包含的複數個軟資料SD1。
調校因子決定模組120用來根據多媒體資料流MDS中儲存之一頻道資訊FI與一編碼率資訊CI，在調校因子決定模組120儲存之一查詢表中查詢頻道資訊FI與編碼率資訊CI對應之一調校因子SF，其中查詢該查詢表以決定調校因子SF的方式將於之後詳細解說。
頻道響應產生模組130用來根據頻道資訊FI決定一初始頻道響應，並將該初始頻道響應與查詢到的調校因子SF執行一相關性運算，以產生 一頻道響應FR。
動態頻道調校模組140用來結合頻道響應FR與複數個軟資料SD1，以產生複數個軟資料SD2做為軟資料解映射器100的輸出訊號。
上述調校因子決定模組120查詢該查詢表以決定調校因子SF的方式，需要先行解說建立該查詢表的細節，其中該查詢表與調校因子及位元錯誤率之間的關係曲線相關。請參閱第3圖，其為根據本發明之一實施例建立調校因子與位元錯誤率之間之一關係曲線BEL的概略示意圖。第3圖所示之關係曲線BEL是根據同一頻道響應與同一編碼率下，使用不同調校因子測出軟資料解映射器100之不同位元錯誤率BER所產生。在產生關係曲線BEL以後，假設最小的位元錯誤率BERmin出現在調校因子SF之值為0.01之處，則產生關係曲線BEL所根據之頻道響應與編碼率將會與調校因子SF之值0.01成為該查詢表中的一筆記錄。該查詢表即儲存了不同頻道響應與不同編碼率之各種組合下，產生最小位元錯誤率時所使用之調校因子的記錄。
如此一來，之後若多媒體資料流MDS中所記錄的頻道資訊與編碼率資訊與產生關係曲線BEL的頻道響應及編碼率吻合時，將會使用調校因子之值0.01來進行後續軟資料的調校。換言之，調校因子決定模組120將會以該頻道資訊與該編碼率資訊之組合做為查詢該查詢表的索引，而查詢到適用該頻道資訊與該編碼率資訊的調校因子之值為0.01。
藉由採用對應於最小位元錯誤率之調校因子來調校軟資料，可使得位元錯誤率低的訊號之影響力得到較佳的放大，並相對使得位元錯誤率高的訊號之影響力被減小，最後使得模擬出來的軟資料相較於真實情況的數位電視訊號所產生的軟資料的誤差可大幅減少至可忽略的程度，而據以提升數 位電視訊號的播放品質。
請參閱第4圖，其為根據本發明之一實施例所揭露使用了軟資料解映射器100之一多媒體資料流運算系統200的示意圖。如第4圖所示，除了軟資料解映射器100以外，多媒體資料流運算系統200另包含了一前端模組210與一後端模組220。
前端模組210用來對一初始多媒體資料流進行頻道等化(Channel Equalizing)、自動化增益控制(Automatic Gain Control)、及位元交替(Bit Interleaving)等操作，以產生多媒體資料流MDS並送至軟資料解映射器100。
後端模組220用來用來對複數個第二軟資料SD2進行位元解交替(Bit Deinterleaving)與解碼，以產生最終用來播放的多媒體資料流。
在本發明之一實施例中，各多媒體資料流是根據地面綜合數碼服務廣播(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial，ISDB-T)協定所產生。
在本發明之一實施例中，頻道資訊FI所指示的頻道響應可至少包含十六點正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，16-QAM)、六十四點正交振幅調變(64-QAM)或四位元相位偏移調變(Quadrature phase-shift keying，QPSK)。
在本發明之一實施例中，所使用之各軟資料可為對數相似比值(Log-likelihood Ratio，LLR)，以表明對應於真實情況之軟資料的相似度。其中一種可用來計算對數相似比值的方式可表示如下：
LLR =LLR (real )+i．LLR (image ) (3)
其中LLR係為所計算出來的對數相似比值，LLR(real)係為所計算出來之對數相似比值LLR的實部，LLR(image)係為所計算出來對數相似比值LLR的虛部。x與y係各自為一符元r的實部與虛部，且LLR即為符元r的軟資料。Qx 與Qy 各自為符元r之常態分布的實部變異數與虛部變異數。公式(1)與公式(2)的決定方式如以下所述：在符元r的常態分布空間N(0,Q2 )下，其機率密度函數為：
其中exp()即為以自然數為基底的自然指數函數(exponential function)。對數相似比值LLR之實部LLR(real)的定義即為符元r的實部之值為1的機率密度函數與該值為-1的機率密度函數之間的比值取對數而得，表示如下：
同理，對數相似比值LLR之虛部LLR(image)的定義即為符元r的虛部之值為1的機率密度函數與該值為-1的機率密度函數之間的比值取對數而得，表示如下：
在本發明之一實施例中，頻道資訊FI與編碼率資訊CI是調校因子決定模組120由多媒體資料流MDS所儲存之傳輸與多工配置控制(Transmission and Multiplexing Configuration Control，TMCC)資訊中所取得或 決定，以進行後續查詢該查詢表的程序。
請參閱第5圖，其為根據本發明之一實施例所揭露調校多媒體資料流中軟資料的方法之流程圖。如第5圖所示，該方法包含步驟如下：步驟302：計算多媒體資料流MDS中包含的複數個第一軟資料SD1。
步驟304：根據多媒體資料流MDS中所儲存之頻道資訊FI與編碼率資訊CI，在查詢表中查詢頻道資訊FI與編碼率資訊CI所對應之調校因子SF。
步驟306：根據頻道資訊FI決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之調校因子SF執行相關性運算，以產生第二頻道響應FR。
步驟308：結合第二頻道響應FR與複數個第一軟資料SD1，以產生複數個第二軟資料SD2。
請注意，將第5圖所示之流程圖施以合理之排列組合或加上上述曾提及之各種限制條件所衍生的實施例，仍應視為本發明之實施例。
本發明揭露一種調校多媒體資料流中軟資料的方法、一種軟資料解映射器、及一種多媒體資料流運算系統。藉由本發明之揭露，可使得軟資料被與真實狀況有明顯誤差的高斯模型模擬時，有效的放大位元錯誤率低的訊號之影響力，並相對降低位元錯誤率高的訊號之影響力，而將上述的明顯誤差以及衍生的數位電視訊號播放品質問題一併解決。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
110‧‧‧軟資料產生器
120‧‧‧調校因子決定模組
130‧‧‧頻道響應產生模組
140‧‧‧動態頻道調校模組

Claims (15)

  1. 一種調校多媒體資料流中軟資料(Soft Data)的方法，包含：計算一多媒體資料流中包含的複數個第一軟資料；根據該多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，在一查詢表中查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子(Scaling Factor)，其中該查詢表儲存有相關於複數個相異頻道與複數個編碼率(Code Rate)之複數個組合，每一組合產生一最低位元錯誤率(Bit Error Rate)時所使用之該調校因子的資訊；根據該頻道資訊決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算(Correlation)，以產生一第二頻道響應；及結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該多媒體資料流係根據地面綜合數碼服務廣播(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial，ISDB-T)協定所產生。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該頻道資訊所對應之頻道響應包含十六點正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，16-QAM)、六十四點正交振幅調變(64-QAM)或四位元相位偏移調變(Quadrature phase-shift keying，QPSK)。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該複數個第一軟資料或該複數個第二軟資料係為複數個對數相似比值(Log-likelihood Ratio)。
  5. 如請求項1所述之方法，另包含： 根據該多媒體資料流所儲存之一傳輸與多工配置控制(Transmission and Multiplexing Configuration Control，TMCC)資訊，決定該頻道資訊與該編碼率資訊。
  6. 一種軟資料解映射器(Soft Demapper)，包含：一軟資料產生器，用來計算一多媒體資料流中包含的複數個軟資料；一調校因子決定模組，用來根據該多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，利用一查詢表查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子，其中該查詢表儲存有複數個相異頻道與複數種編碼率之組合中，每一組合產生一最低位元錯誤率時所使用之該調校因子的資訊；一頻道響應產生模組，用來根據該頻道資訊決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算，以產生一第二頻道響應；及一動態頻道調校模組，用來結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料。
  7. 如請求項6所述之軟資料解映射器，其中該多媒體資料流係根據地面綜合數碼服務廣播協定所產生。
  8. 如請求項6所述之軟資料解映射器，其中該頻道資訊所對應之頻道響應包含十六點正交振幅調變、六十四點正交振幅調變或四位元相位偏移調變。
  9. 如請求項6所述之軟資料解映射器，其中該複數個第一軟資料或該複數個第二軟資料係為複數個對數相似比值。
  10. 如請求項6所述之軟資料解映射器，其中該調校因子決定模組另用來根據該多媒體資料流所儲存之一傳輸與多工配置控制資訊，決定該頻道資訊與該編碼率資訊。
  11. 一種多媒體資料流運算系統，包含：一前端模組，用來對一第一多媒體資料流進行頻道等化(Channel Equalizing)、自動化增益控制(Automatic Gain Control)、及位元交替(Bit Interleaving)，以產生一第二多媒體資料流；一軟資料解映射器，包含：一軟資料產生器，用來計算該第二多媒體資料流中包含的複數個軟資料；一調校因子決定模組，用來根據該第二多媒體資料流中所儲存之一頻道資訊與一編碼率資訊，利用一查詢表查詢該頻道資訊與該編碼率資訊所對應之一調校因子，其中該查詢表儲存有複數個相異頻道與複數種編碼率之組合中，每一組合產生一最低位元錯誤率時所使用之該調校因子的資訊；一頻道響應產生模組，用來根據該頻道資訊決定一第一頻道響應，並將該第一頻道響應與所查詢到之該調校因子執行一相關性運算，以產生一第二頻道響應；及一動態頻道調校模組，用來結合該第二頻道響應與該複數個第一軟資料，以產生複數個第二軟資料；及一後端模組，用來對該複數個第二軟資料進行位元解交替(Bit Deinterleaving)與解碼，以產生一第三多媒體資料流。
  12. 如請求項11所述之多媒體資料流運算系統，其中該多媒體資料流係根據 地面綜合數碼服務廣播協定所產生。
  13. 如請求項11所述之多媒體資料流運算系統，其中該頻道資訊所對應之頻道響應包含十六點正交振幅調變、六十四點正交振幅調變、四位元相位偏移調變。
  14. 如請求項11所述之多媒體資料流運算系統，其中該複數個第一軟資料或該複數個第二軟資料係為複數個對數相似比值。
  15. 如請求項11所述之多媒體資料流運算系統，其中該調校因子決定模組另用來根據該多媒體資料流所儲存之一傳輸與多工配置控制資訊，決定該頻道資訊與該編碼率資訊。
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