TWI504191B - 在通訊系統中要傳輸至接收器的圖幅內的發訊資訊保護方法和傳送器，以及接收方法和所用接收器 - Google Patents

在通訊系統中要傳輸至接收器的圖幅內的發訊資訊保護方法和傳送器，以及接收方法和所用接收器 Download PDF

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Description

在通訊系統中要傳輸至接收器的圖幅內的發訊資訊保護方法和傳送器，以及接收方法和所用接收器
本發明一般係關於通訊系統，特別是指在通訊系統中傳送和接收發訊資料之方法和裝置。
發訊資訊輸送，對通訊系統非常重要。若有些發訊資訊失落，對酬載資料解調會有大衝擊。若通道環境吵雜，發訊資訊必須要適當保護。例如DVB-T(數位影像廣播地球通訊)、DTMB(數位地球多媒體廣播，中文地球標準)和最近的DVB-T2標準，均界定發訊保護。
數位影像廣播有線通訊(DVB-C)是第一代有線傳輸系統(例如見EN 300 429 V.1.2.1(1998-04)數位影像廣播(DVB)；有線系統之成幅結構、通道寫碼和調制)。惟遷移至第二代有線系統DVB-C2，是目前為保護發訊資訊正在研究中。
第1圖是簡圖，表示DVB-T2 OFDM圖幅中所用L1(層1)發訊結構。如第1圖所示，發訊資訊分成三個主要部門：P1發訊、L1預發訊、L1後發訊。P1發訊是由P1符號所帶，用來指示傳輸類別和基本傳輸參數。其餘發訊由P2符號所帶，包括L1預發訊和L1後發訊。L1預發訊使L1後發訊得以接收和解碼，從而把接收器所需參數送至存取實體層管路。L1後發訊再分成二主要組份：組態性和動態性，接著是隨意延伸場。L1後發訊完成CRC和充墊(如有必要)。
為保護DVB-T2內OFDM圖幅的L1發訊訊號，擬議啣接通道碼，為發訊資訊進行FEC(順向錯誤校正)編碼，內碼使用加標點S2-LDPC碼，外碼使用縮短BCH碼。此項保護計劃可再度使用OFDM圖幅的後續資料酬載所用過的法典。由上述說明，可見發訊資訊在DVB-T2內，以OFDM圖幅位準加以保護。此外，對DTMB和DVB-T而言，發訊資訊亦以OFDM圖幅位準加以保護。
本發明係關於通訊系統中要傳輸至接收器的圖幅內的發訊資訊保護方法，包括：把圖幅的圖幅發訊資訊編碼，以保護圖幅發訊資訊；和使用Reed-Muller碼把圖幅內順向錯誤校正FEC段的FEC段發訊資訊編碼，以保護FEC段發訊資訊。
Reed-Muller碼是選用來把FEC段發訊資訊編碼，故在接收器容易偵測FEC段頭標，因為RM碼字組的對稱結構，有助於使用自動相關計算，從資料連流分辨此RM碼字組。
本發明亦關係到傳送器，以實施上述在圖幅內之發訊資訊保護方法。傳送器包括發訊發生器，對圖幅之各FEC資料段提供各發訊資訊；FEC編碼器，把各發訊資訊編碼；和圖幅構造器，以形成編碼之FEC段，含所編碼之發訊資訊，和相對應FEC資料段。
按照具體例，傳送器之發訊資訊發生器，又提供圖幅之發訊資訊；FEC編碼器又把圖幅發訊資訊編碼，而圖幅構造器又形成編碼之圖幅，含所編碼之發訊資訊，和所編碼之FEC段。
本發明亦關係到在通訊系統內從傳送器接收圖幅內發訊資訊之方法，包括：接收圖幅之編碼圖幅發訊資訊和編碼FEC段發訊資訊；和將編碼之發訊資訊解碼，故恢復相對應FEC資料段，其中所編碼FEC段發訊資訊，是Reed-Muller碼所編碼之FEC段發訊資訊。
本發明又關係到接送器，以實施上述編碼圖幅之解碼方法。接收器包括圖幅的各編碼FEC段之接收機構，含FEC資料段，和FEC資料段之編碼發訊資訊；以及FEC解碼器，把各編碼之發訊資訊解碼，使相對應FEC資料段恢復。
按照具體例，接收器之接收機構，又接收編碼圖幅，含編碼之圖幅發訊資訊，而FEC解碼器，又把編碼之圖幅發訊資訊解碼，以恢復圖幅。
本發明上述和其他要旨、特點和優點，由如下參照附圖之說明，即可明白。
茲參見附圖說明，以示本發明各種具體例之許多優點/特點。
關於數位影像傳播地球通訊(DVB-T)之更多資訊，參見ETSI EN 300 744 V1.4.1(2001-01)；為數位地球電視之成幅結構、通道寫碼和調制；關於數位影像傳播有線通訊(DVB-C)之更多資訊，參見EN 300 429 V.1.2.1(1998-04)數位影像傳播(DVB)；為有線系統之成幅結構、通道寫碼和調制；關於數位影像傳播衛星通訊(DVB-S2)之更多資訊，參見歐洲電訊標準學會(ETSI)草案EN 302307,v.1.1.1,2004年6月；關於中文數位電視系統之更多資訊，參見(GB)20600-2006(數位多媒體傳播地球/手機通訊(DMB-T/H))。關於(MPEG)-2系統標準(ISO/IEC 13818-1)之更多資訊。須知本發明構想可用習知程式規劃技術實施，就此不再贅述。在此方面，上述具體例可在類比或數位領域實施。
已知OFDM圖幅包含資料符號用之複數FEC(順向錯誤校正)資料段，諸如要傳送之聲音和/或影像資料。如前所述，DVB-T2內之發訊結構，係基於圖幅位準。因此，在一T2圖幅內資料符號之全部FEC段，要服從同樣發訊參數，諸如碼率和調制。
按照本發明具體例，FEC段之發訊資訊，利用FEC編碼保護，故可支援VCM(可變寫碼和調制)。在此情況下，發訊資訊可以FEC位準代替圖幅位準變化。
茲參見第2圖，表示本發明通訊系統具體例之方塊圖，包括傳送器100和接收器200。傳送器100和接收器200內只顯示與說明本發明具體例有關之部份。在通訊系統內，傳送器100把具有聲音和/或影像資訊的OFDM訊號，以及 OFDM圖幅的FEC編碼發訊訊號，經通訊通道傳送(或傳播)到接收器200，如第2圖所示。
傳送器100包括L1發訊發生器102、FEC編碼器104、映射裝置106和圖幅構造器108。另外，傳送器100是處理器為基礎之系統，包含一或以上之處理器，和關聯記憶器。在此文脈中，電腦程式或軟體是儲存在記憶器內，由處理器執行，例如實施FEC編碼器104。處理器代表一或以上所儲存程式控制處理器，而此等並非專用於發訊資訊保護功能，例如處理器亦可控制傳送器100之其他功能。記憶器代表任何儲存裝置，例如隨機存取記憶器(RAM)、唯讀記憶器(ROM)等；可在傳送器100之內和/或之外；必要時係無常性和/或非無常性。
在傳送器100內，L1發訊發生器102適於按照DVB傳輸標準，為各傳送圖幅，提供L1發訊參數，例如FFT大小、所選用護衛內部導航形態、寫碼率和調制計劃，給接收器200。發訊參數可逐一圖幅變化。如何選擇發訊參數與本具體例無關，係按照DVB標準進行。按照具體例，L1發訊發生器102亦為圖幅內資料符號之各FEC段，提供發訊參數，諸如碼率和調制。發訊參數亦可逐一FEC段變化，意即實施可變寫碼和調制(VCM)。
FEC編碼器104適於利用圖幅構造器108，為各圖幅把發訊參數編碼，以形成編碼圖幅，詳後，例如圖幅使用啣接碼加以編碼，以保護OFDM圖幅發訊。此外，FEC編碼器104適於為各FEC資料段把各發訊參數編碼，例如使用Reed-Muller碼，保護FEC發訊，利用圖幅構造器108形成編碼FEC段，而編碼FEC段包含編碼發訊訊號和相對應FEC資料段。
茲參見第3圖，表示按照本具體例，為利用RM碼發訊的FEC之編碼計劃方塊圖。用來把FEC發訊資訊編碼之RM碼，可為第一階RM碼(32,6),(64,7)、第二階RM碼 (32,16),(64,22)、第二階RM碼的副碼(32,10)，或縮短RM碼(32,10)。最後選項因FEC段發訊資訊位元數和通道環境而定。在第3圖所示具體例中，使用RM(32,16)，因FEC段發訊資訊位元數是16。對編碼之發訊資料進行QPSK映射過程，以獲得編碼FEC段。
茲回到第2圖，傳送器100使用映射裝置106調制FEC編碼之發訊，並建構編碼之傳輸圖幅，含編碼之圖幅發訊資訊，和在圖幅構造器108內之編碼FEC段。編碼之傳輸圖幅再經通訊通道，傳送至接收器200。
接收器200包括解映射裝置202和FEC解碼器204。另外，正如傳送器100，接收器200亦為處理器為基礎之系統，含有一或以上之處理器和關聯之記憶器。在此文脈中，電腦程式或軟體，係儲存在記憶器內，由處理器執行，例如實施FEC解碼器204。處理器代表一或以上所儲存程式控制處理器，而此等不必專用於發訊資訊處理功能，例如處理器亦可控制接收器200的其他功能。記憶器代表任何儲存裝置，例如隨機存取記憶器(RAM)、唯讀記憶器(ROM)等；可在接收器200之內和/或之外；必要時為無常性和/或非無常性。
在接收器200內，解映射裝置202適於在編碼圖幅分成資料符號和編碼發訊資訊之後，把所接收OFDM訊號內之編碼發訊資訊解調，而FEC解碼器204適於把編碼發訊資訊解碼，故基於解碼之發訊資訊，可恢復OFDM圖幅。尤其是FEC解碼器204把各編碼圖幅解碼，得其發訊參數，例如FFT大小、護衛內部導航形態選擇、寫碼率和調制計劃。FEC解碼器204利用RM解碼，亦把圖幅之編碼FEC段內之編碼發訊資訊加以解碼，得FEC段發訊參數，諸如碼率和調制，故資料符號之各FEC資料段，可基於相對應FEC段發訊參數恢復。
茲參見第4圖，表示傳輸圖幅具體例之編碼計劃簡圖。 在第4圖中，傳輸圖幅包含OFDM發訊的前序，和資料符號。如前所述，啣接碼(BCH+S2-LDPC)是用來保護OFDM發訊，以形成編碼圖幅發訊。另外，為降低常務，BCH碼可進一步縮短，而S2-LDPC可基於通道環境內的OFDM發訊資訊位元數要求進一步打孔。另一具體例是使用縮短的BCH(7032,7200)，和打孔的DVB-S2 LDPC，其碼率為1/2。
此外，在第4圖中，為保護FEC段發訊資訊，使用Reed-Muller(RM)碼，為各FEC資料段把發訊資訊編碼，形成編碼FEC段，含FEC資料段和編碼之FEC段發訊資訊。Reed-Muller碼可支援大多數邏輯解碼器，故需很短解碼時間，可加速在接收器之發訊資訊解碼過程。再者，Reed-Muller碼亦有優異的錯誤效能，有助於保護相關之發訊資訊。
此外，RM碼字組之對稱結構，有助於從資料連流分辨此RM碼字組，故在接收器容易偵測FEC段頭標。例如，當RM碼(32,16)如第3圖所示，用來把FEC段發訊資訊編碼時，基於FEC段發訊資訊，可藉RM發生器矩陣之16橫列之線性組合，獲得RM碼字組。在發生器矩陣內有6橫列存在，呈對稱結構。
在接收器，在接收到RM碼字組時，具有對稱結構的6橫列之RM自動相關結果，可用來偵測FEC段頭標。例如，當自動相關的高峰值到達預定臨限值時，自動相關的起始位置，就是FEC段的起始位置，即FEC段頭標。
在另一具體例中，LDPC碼可用來為各FEC資料段把發訊資訊編碼。為了彈性使用LDPC碼，由縮短技術所得短LDPC碼，可在限定的幾何形狀內界定，並可支援多步驟多數邏輯解碼，諸如(31,16),(63,22),(63,37),(255,21),(255,175)。按照FEC段發訊資訊位元數16之上述具體例，LDPC碼可縮短至(42,16)。
在通訊傳輸環境內，尤其是有線傳輸，如何克服衝擊性雜訊的影響，是重要的議題。茲參見第5圖，表示另一FEC編碼計劃之簡圖，按照另一具體例克服衝擊式雜訊。
在第5圖所示具體例中，第一編碼FEC段帶有二RM碼，其一是為第一FEC資料段發訊之編碼FEC段，另一是為第二FEC資料段發訊之編碼FEC段。因此，第L-1個編碼FEC段帶有兼為第L-1個FEC資料段和第L個FEC資料段發訊之編碼FEC段。為OFDM圖幅之最後編碼FEC段，帶有兼為第L個資料段和第L-1個FEC資料段發訊之編碼FEC段。
在具體例中，說明FEC段編碼計劃之特殊配置，以實施重複發訊保護。惟其他重複發訊方法亦可用。例如，一RM模組可含有二以上的RM碼，而若一RM碼用於第L個FEC段發訊，另一RM碼則可用於第L+2個FEC段發訊，或基於通訊環境的需要做另一選擇。此外，其他碼亦可按照需要，用來對FEC資料段的發訊資訊編碼，故RM碼和LDPC碼只是本發明之具體例，而非限制。按照具體例，二RM碼字組可用來準確偵測FEC段頭標，因為自動相關結果，發生二高峰值。
雖然說明書文內說明分開的功能性元件，前述若干功能性元件可以一或以上之積體電路(IC)具體化。同理，雖然圖示為分開元件，任一或全部元件(例如第1圖所示)可在儲存程式控制的處理器，例如數位式訊號處理器內實施，以執行相關軟體。又，雖然文內所示為DVB系統，但本發明原理可應用於他類通訊系統，例如衛星、無線傳真性(Wi-Fi)、分格式等。誠然，本發明構想可應用於靜態或行動傳送器和接收器。
是故，前述只供說明本發明具體例，因此可知凡精於此道之士均能導衍多種變通配置，雖然在此未明說本發明原理之具體例，總是在其精神和申請專利範圍內。
100‧‧‧傳送器
102‧‧‧L1發訊發生器
104‧‧‧FEC編碼器
106‧‧‧映射裝置
108‧‧‧圖幅構造器
200‧‧‧接收器
202‧‧‧解映射裝置
204‧‧‧FEC解碼器
第1圖為DVB-T2 OFDM圖幅內所用L1發訊結構之簡圖；第2圖為本發明包括傳送器和接收器之通訊系統具體例之方塊圖；第3圖為本發明FEC發訊用RM編碼具體例之方塊圖；第4圖為本發明傳輸圖幅用編碼計劃具體例之簡圖；第5圖為本發明FEC編碼計劃另一具體例之簡圖。

Claims (14)

  1. 一種通訊系統中包括若干FEC(順向錯誤校正)段並且要傳送至接收器的傳輸圖幅內發訊資訊之保護方法，包括：編碼傳輸訊號之圖幅發訊資訊，以保護圖幅發訊資訊；編碼該傳輸圖幅內該FEC段之FEC段發訊資訊，以保護FEC段發訊資訊，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使得該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括把傳輸圖幅傳送至接收器，其中編碼FEC段發訊資訊，後接個別FEC段之FEC資料段者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，又包括形成編碼FEC段，各該編碼FEC段含有該FEC段之一的FEC資料段，和相對應編碼FEC段發訊資訊者。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括把傳輸圖幅傳送至接收器，其中個別FEC段使用重複發訊資訊保護者。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中圖幅發訊資訊係利用啣接碼編碼，內碼為DVB-S2-LDPC碼，外碼為BCH碼者。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中FEC段發訊資訊包含各FEC段之寫碼率和調制，且其中圖幅發訊資訊包含為圖幅選用之護衛時距者。
  7. 一種傳送器，供實施通訊系統中包括若干FEC段並且要傳送至接收器的傳輸圖幅內發訊資訊之保護方法，傳送器包括：傳輸圖幅的圖幅發訊資訊之編碼機構，以保護圖幅發訊資訊；和該FEC段的FEC段發訊資訊之編碼機構，以保護FEC段發訊資訊，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使得該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變；該傳送器係適於實施申請專利範圍第1至6項之任一方 法者。
  8. 一種通訊系統中包括若干編碼FEC段的傳輸圖幅內發訊資訊之接收方法，包括：接收傳輸圖幅之編碼圖幅發訊資訊，以及編碼FEC段之編碼FEC段發訊資訊；解碼傳輸圖幅內編碼圖幅發訊資訊；並將編碼FEC段發訊資訊解碼，以復原相對應FEC段，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變者。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中相對應FEC段之解碼FEC段發訊資訊，包含另一FEC段之發訊資訊，而另一FEC段之解碼發訊資訊，係用來復原另一FEC段之FEC資料段者。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中另一FEC段係相對應FEC段之相鄰FEC段者。
  11. 如申請專利範圍第8至10項任一項之方法，其中FEC段發訊資訊包含各FEC段之寫碼率和調制，且其中圖幅發訊資訊包含為圖幅選用之護衛時距者。
  12. 一種接收器，供接收通訊系統中包括若干編碼FEC段的傳輸圖幅內之發訊資訊，接收器包括：接收機構，接收傳輸圖幅之編碼圖幅發訊資訊以及編碼FEC段發訊資訊；傳輸圖幅內編碼圖幅發訊資訊之解碼機構；編碼FEC段發訊資訊之解碼機構，以復原相對應FEC段，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變；該接收器係適於實施申請專利範圍8至11項任一項之方法者。
  13. 一種傳送器，供實施通訊系統中包括若干FEC段並且要傳送至接收器的傳輸圖幅內發訊資訊之保護方法，該傳送器 係適於實施申請專利範圍1至6項任一項之方法，傳送器包括：FEC編碼器，係編碼傳輸圖幅之圖幅發訊資訊，以保護圖幅發訊資訊；並供編碼傳輸圖幅內FEC段之FEC段發訊資訊，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變者。
  14. 一種接收器，供接收通訊系統包括若干編碼FEC段的傳輸圖幅內之編碼圖幅發訊資訊，以及編碼FEC段發訊資訊，該接收器係適於實施申請專利範圍8至11項任一項之方法，接收器包括：解映射裝置，供解碼傳輸系統內之編碼圖幅發訊資訊；FEC解碼器，供解碼已編碼之FEC段發訊資訊，以復原相對應FEC段，其中該FEC段發訊資訊包括該FEC段之發訊參數，使該FEC段發訊資訊可在FEC位準改變者。
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