TWI519163B - 數位視訊信號處理方法與數位視訊接收機 - Google Patents

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Description

數位視訊信號處理方法與數位視訊接收機
本發明係有關於數位視訊處理，特別是有關於一種數位視訊信號處理之方法、演算法、架構、電路與系統，用以快速恢復編碼於其中之傳輸參數。
在數位視訊廣播(Digital Video Broadcasting,DVB)系統中，許多傳輸參數值必須被取得用以正確地解調變與解碼由陸地廣播載波所傳輸之資料串流(例如MPEG－2資料串流或其他數位編碼之視訊與/或音訊傳輸資料串流)。在一些系統中，參數可被編碼於廣播載波中，使得傳統的接收機必須在傳輸資料串流被正確恢復前開始進行載波信號的解調變與解碼。例如由歐洲電信規範協會(ETSI)所提出之規格所定義之陸地數位視訊廣播(Digital Video Broadcasting Terrestrial,DVB－T)系統與手持數位視訊廣播(Digital Video Broadcasting Hand－held,DVB－H)系統，其定義出數位電視廣播的傳送系統基礎。
第1圖係根據ETSI定義之陸地/手持數位視訊廣播規格之傳統DVB編碼與調變系統100的功能區塊示意圖。包含視訊編碼器、音訊編碼器與資料編碼器之MPEG－2來源編碼器與多工器110之輸出係由DVB系統112編碼並調變至一廣播載波。DVB系統112可透過許多元件處理傳輸之資料串流，例如透過傳送多工調適 (adaptation)與隨機化(randomization)模組120與131(例如執行能量分散)、外部編碼器121與132(例如使用里德所羅門碼(Reed－Solomon code,RS code))、外部交錯器(interleaver)122與133(例如使用迴旋交錯)、內部編碼器123與134(例如使用穿刺迴旋(punctured convolutional)碼)、內部交錯器124、映射器(Mapper)125、訊框調適模組126、正交分頻多工(OFDM)調變器128、保護區間插入器129、數位至類比轉換器(DAC)130以及前端140等。傳輸參數可由訊框調適模組126響應導頻與傳輸參數信號(Transmission Parameter Signaling,TPS)模組127而插入訊框中。
有多種傳輸參數可影響傳輸資料串流之編碼與調變(並且從而影響後續的解碼與解調變)。例如，定義了兩種模式的操作：2K模式與8K模式。2K模式適用於單一傳送器操作並且適用於具有有限的傳送器距離之小型單一頻率網路。8K模式可用於單一傳送器操作並且同時適用於小型與大型的單一頻率網路。
傳輸參數也可具體說明調變種類。此系統可支援正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)，以及不同等級的正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)，以及使用不同的內部碼率用以於傳輸速率與信號抗雜訊強度之間取得平衡。此系統也可支援兩等級之階級式(hierarchical)通道編碼與調變，包括一致的與多解析度的信號分佈群集(constellation)。一個 OFDM訊框內的資料載波通常使用QPSK、16－QAM、64－QAM、非一致的16－QAM、或非一致的64－QAM分佈群集進行調變。分佈群集的比例通常會依據傳輸參數α來決定，α可為1、2、4等三個數值，其中α係由信號分佈群集中兩個載著不同高優先權(high priority,HP)之位元值的群集分佈點之最小距離除以分佈群集中任意兩群集分佈點之最小距離得到。
在多解析度之信號分佈群集中，請參考第1圖，分割器111會將輸入之傳輸資料串流分成兩個獨立的MPEG傳輸資料串流，其分別為高優先權與低優先權之傳輸資料串流。此兩傳輸資料串流可藉由映射器125以及/或OFDM調變器128映射至信號分佈群集。
內部編碼器123可根據1/2速率、64狀態之母迴旋碼(mother convolutional code)，使用一範圍之穿刺迴旋碼進行資料編碼，其通常可允許根據給定之服務或資料速率，在階級式或非階級式之傳輸模式下選擇最適當的錯誤修正等級。除了1/2速率之母迴旋碼，系統也支援2/3、3/4、5/6與7/8之穿刺碼率。若使用兩等級之階級式傳輸，各平行之通道內部編碼器123與134可具有其獨立的碼率。所使用之碼率通常會被編碼為傳輸參數。
在ESTI定義之陸地/手持數位視訊廣播規格中，TPS載波用於發送與傳輸結構(例如通道編碼、調變等)相關之信號參數。在2K模式中，TPS被平行傳送於17個TPS載波，而在8K模式中，TPS被平行傳送於68個TPS載 波。相同符號之各TPS載波傳遞相同的差動(differentially)編碼資訊位元。第2圖顯示在OFDM符號中(例如於8K模式包括6,817個載波或於2K模式包括1,705個載波之符號)之TPS載波之載波編號索引。除了TPS載波，OFDM訊框通常包括傳送的資料、分散的導頻單元(pilot cell)與連續的導頻載波。
第3圖係顯示已完整解碼之TPS資料塊結構。TPS資料塊300的第一區段310(位元S0 )為差動二進位相移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)調變之初始化位元。TPS初始化位元的調變係由虛擬隨機二進位序列中推導出來。TPS資料塊300的第二區段320(位元S1 ~S16 )為同步字元。各超訊框(如4個OFDM訊框之各群組)之第一與第三TPS資料塊具有同步字元S1 ~S16 ＝0011010111101110，而第二與第四TPS資料塊具有同步字元S1 ~S16 ＝1100101000010001(即為第一與第三TPS資料塊之同步字元之二進位補數)。接下來的TPS資料塊區段330(位元S17 ~S22 )用以作為TPS長度指標(二進位計數)，用以指示TPS所使用的位元數。在此，若不支援發射器單元識別符(cell identification)時，長度指標具有數值S17 ~S22 ＝010111，若支援發射器單元識別符時，長度指標具有數值S17 ~S22 ＝011111。
TPS資料塊區段340(位元S23 ~S47 )與350(位元S48 ~S53 )通常包括可用之傳輸參數。TPS資料塊區段340之位元目前已被定義，而TPS資料塊區段350目前被 ESTI之陸地/手持數位視訊廣播規格保留以提供將來使用。TPS資料塊區段360(位元S54 ~S67 )包括博斯－喬赫里－霍克文黑姆(Bose Chaudhuri Hocquenghem,BCH)錯誤修正碼(Error Correction Code,ECC)。
TPS資料塊區段341(位元S23 ~S24 )指定OFDM超訊框之訊框編號。TPS資料塊區段342(位元S25 ~S26 )指定信號分佈群集(例如QPSK、16－QAM、或64－QAM)。TPS資料塊區段343(位元S27 ~S29 )具體說明傳輸是否為階級式，若是，則由此可以得到階級式調變參數α。TPS資料塊區段344(位元S30 ~S32 )具體說明使用非階級式通道編碼與調變時之碼率。當使用階級式通道編碼與調變時，TPS資料塊區段344用以具體說明高優先權等級之調變之碼率，而TPS資料塊區段345(位元S33 ~S35 )用以具體說明低優先權等級之調變之碼率。TPS資料塊區段346(位元S36 ~S37 )用以具體說明保護區間(guard interval)之數值，TPS資料塊區段347(位元S38 ~S39 )用以具體說明傳輸模式(例如2K模式或8K模式)，以及TPS資料塊區段348(位元S40 ~S47 )用以具體說明發射器單元識別符。
傳統的解碼與解調變視訊資料串流的方法為在解交錯(de－interleaving)、解映射(de－mapping)與解碼接收到的信號前先解碼TPS資訊。此方法之一缺點為TPS資訊通常分佈於整個OFDM訊框，其中一個訊框包括68個OFDM符號。最差的情況下(例如在一個訊框已開始後才開始接收，因此需要第二個訊框用以完整解碼與確認TPS 資料塊)，其可能需要135個符號來接收一個完整的OFDM訊框。因此，在一些傳輸模式中，需要大於130毫秒的時間來接收一個完整的訊框，因此延遲了接收到之視訊信號之解碼與解調變。
因此，需要提供一種可快速解碼數位視訊信號並且具有合理程度之可靠度之方法。其中一個解決方法包括於一個或多個數位視訊信號處理中使用一組起始傳輸參數值，解碼來自數位視訊信號之視訊傳輸參數資訊，並且用已解碼之視訊傳輸參數資訊更新此組起始傳輸參數值，此方法詳細描述於遞交於2007/03/30、申請號為11/731,144之美國專利申請書，且在此將結合此美國專利申請以供參考。
然而，為了解碼來自數位視訊信號之傳輸參數資訊，解碼器必須決定參數資訊的位置(例如，決定傳輸參數信號的哪個位元對應於如第3圖所示之TPS資料塊區段340以及/或350)。在傳統取得參數資訊的方式中，解碼器首先與同步字元進行同步，解碼TPS資訊，並且使用TPS資訊解交錯、解映射並且解碼接收到的信號。為了取得訊框的起始位置，經常會使用TPS的同步字元。
如第4圖所示之超訊框401，通常會有兩種同步字元，其嵌入於各訊框410~413之位元S0 ~S16 中。訊框410與412中的同步字元SW0 通常包括位元數值0011010111101110，而訊框411與413中的同步字元SW1 通常包括補數位元數值1100101000010001。在各訊框內 的參數值(例如位元S17 ~S67 )可能與一個或其他的同步字元相同。為了避免匹配成錯誤的同步字元，傳統的解碼器可試圖匹配至少兩個不同種類的同步字元以決定訊框的邊界。
傳統方法的一個缺點為通道取得與掃描緩慢。在最糟的情境下，為了獲得兩個完整的同步字元，解碼器可能需要接收151個OFDM符號(例如，若解碼器於訊框410的位元S1 開始接收，則必須接收包括訊框412之位元S16 之符號，以及所有的中間的符號)。在一些傳輸模式中(例如8K模式，具有相當於1/8可用週期之保護區間以及8MHz之傳輸頻寬)可能需要超過150毫秒的時間。此持續時間在某些設定下可能會更長，例如具有相當於1/4可用週期之保護區間以及6MHz之傳輸頻寬，解碼器可能需要將近225毫秒來接收151個OFDM符號。
因此，需要提供一種快速與傳輸參數區塊之訊框邊界同步的方法，以解碼數位視訊信號。
為了解決先前技術解碼與解調變延遲以及運作緩慢的技術問題，本發明提供一種數位視訊信號處理方法與數位視訊接收機。
根據本發明之實施例，提供一種數位視訊信號處理方法。傳輸參數信號通常編碼於數位視訊信號中，並且包括重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各傳輸參數區 塊包括同步區塊與資料區塊。根據本發明之一實施例，數位視訊信號處理方法包括提供初始參數值組用以解碼數位視訊信號、藉由將傳輸參數信號之位元與既定樣式進行匹配，找出同步區塊位置、基於同步區塊位置自傳輸參數信號取得原始傳輸參數位元、儲存原始傳輸參數位元、以及使用自原始傳輸參數位元取得之至少一更新過的傳輸參數值更新初始參數值組之至少一者。
根據本發明之另一實施例，提供一種數位視訊信號處理方法，數位視訊信號具有編碼於其中的傳輸參數信號，傳輸參數信號包括重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各傳輸參數區塊包括同步區塊與資料區塊，此方法包括：提供初始參數值組用以解碼數位視訊信號；藉由將傳輸參數信號之位元與既定樣式進行匹配，找出同步區塊位置；基於同步區塊位置自傳輸參數信號取得原始傳輸參數位元；儲存原始傳輸參數位元；以及基於接收品質指標決定是否使用自原始傳輸參數位元取得之至少一相應之更新過的傳輸參數值更新初始參數值組之至少一者。
根據本發明之另一實施例，提供一種數位視訊接收機，包括解映射器、一個或多個解碼器區塊、記憶體與傳輸參數處理器。解映射器用以解調變具有傳輸參數信號編碼於其中之數位視訊信號，其中傳輸參數信號包括重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各傳輸參數區塊包括同步區塊與資料區塊。解碼器區塊用以解碼已解調變 之數位視訊信號。記憶體用以儲存初始視訊傳輸參數值組，其中解映射器以及/或解碼器區塊配置為根據初始視訊傳輸參數值組解映射以及/或解碼數位視訊信號以及/或已解調變之數位視訊信號。傳輸參數處理器用以儲存自傳輸參數信號取得之傳輸參數位元；將一序列之已儲存之傳輸參數位元與既定樣式進行匹配；基於匹配序列之位置自已儲存之傳輸參數位元決定一個或多個更新過的傳輸參數值；以及當更新過的傳輸參數值與初始視訊傳輸參數值組之至少一參數值不同時，用更新過的傳輸參數值中對應之一者更新初始視訊傳輸參數值組中至少一視訊傳輸參數值。
本發明之實施例可提供更快的與傳輸參數區塊之訊框邊界同步的技術，用以解碼數位視訊信號。
為使本發明之製造、操作方法、目標和優點能更明顯易懂，下文特舉幾個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。值得注意的是，本發明雖將以較佳實施例揭露如下，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。此外，在以下詳述之內容中，數個特定的詳細內容將被介紹用以協助完整理解本發明之內容。然而，對於熟習此項技藝者其可能為顯而 易見之技術方法，並且不需要這些特定的詳細內容即可實施本發明。在一些例子中，習知的方法、程序、元件與電路並不加以詳細描述。
以下一些詳細描述的部分將以製程、程序、邏輯區塊、功能區塊、處理過程、與其他符號表示電腦、處理器、控制器、以及/或記憶體內之碼的操作、資料位元、資料串流、或波形。這些描述與表達方式通常用於習知的資料處理技術，用以對於熟習此項技藝者有效地傳達其作用的本質。在此之程序、製程、邏輯區塊、功能、處理過程等通常為有條理的步驟序列或指令，其可引導至所需或所期望之結果。這些步驟通常包括物理量之物理製造。通常，雖非必要，這些物理量可能以電子、磁能、光學、或量子信號之形式被儲存、轉換、結合、比較以及可於電腦或資料系統處理。將這些信號關聯至位元、波、波形、串流、數值、元件、符號、字體、項目、數字、或其他，可被証明方便於時間、以及共同使用的主要理由，並且使用碼(其可為物件碼、原始碼或二進位碼)之表達方式於電腦程式或軟體中。
然而，值得注意的是，所有這些或相似的用語皆相關於適當的物理量以及/或信號，並且僅使用方便的標號以表示這些物理量以及/或信號。除非特別說明，否則如同以下討論中顯見之以及/或，在本說明書中，使用以下詞彙之討論，包括處理、操作、估算、計算、決定、運用、轉換等，係關聯至電腦或資料處理系統，或類似之 處理裝置(例如電子、光學、或量子計算或處理之裝置或電路)之操作或處理，其運用或轉換以物理量(例如電子)表示之資料。這些詞彙關聯至處理裝置之操作或處理，在其構成之元件、電路、系統或內部結構(例如電阻、記憶體、或其他資訊儲存、傳送或顯示裝置)進行運用或轉換成其他位於相同或不同系統或內部結構之其他元件中由物理量所表示之類似資料。
此外，在本說明書的內文中，電線、線路、線、信號、導體與匯流排等詞彙係關聯於任何習知的結構、構造、排列、技術、方法以及/或處理程序，用以物理性地自電路之一點將信號轉換至其他點。此外，除非具體指出，否則從內文中的使用，習知、固定、給定、已定、特定、既定等詞彙通常關聯於數值、量、參數、限制、條件、狀態、程序、製程、方法、實際應用或結合以上情境，理論上是可變的，但通常會事先設定好並且在實用時並不會被改變。
同樣地，為了方便與簡化，時脈、時間、時序、速率、週期、頻率等辭彙通常為可交換地，並且在此可交換地使用，但普遍地給予其技藝識別涵義。此外，為了方便與簡化，資料、資料串流、波形與資訊等辭彙通常為可交換地，如同連接至、耦接至、與...耦接、與...通訊等辭彙(其可代表直接或間接之連接、耦接或通訊)，但這些詞彙普遍地給予其技藝識別涵義。
本發明之實施例有關於快速取得具有傳輸參數信號 編碼於其中之數位視訊信號之方法與系統，其中傳輸參數信號包括重複序列之傳輸參數區塊，並且各傳輸參數區塊包括同步區塊與資料區塊。本發明之實施例可在完全解碼出嵌入於信號之傳輸參數區塊前解調變與解碼數位視訊信號。相較於傳統方式，本發明之實施例使用更短的時間決定與更新傳輸參數。因此，可縮短取得以及/或掃描數位視訊信號通道所需的時間。根據以下不同的實施例，本發明的內容將會被更詳細地說明。
以下提供恢復傳輸參數的方法實施例。在本發明之實施例中，可做一初始假設，用以修正使用於解碼與解調變數位視訊信號之傳輸參數。若此初始假設正確，接收機可提早解碼這些信號，而不需等待完全接收與解碼傳輸參數資訊。初始視訊傳輸參數值組可包括，例如，交錯(interleave)種類、階級(hierarchy)、信號分佈群集(constellation)、碼率、保護區間、傳輸模式、訊框編號以及/或發射器單元識別符(cell identification)等的數值。初始視訊傳輸參數值組可包括先前的視訊傳輸參數值組(例如用於相同通道、相同系統之不同通道、或可能具有與當前通道相似之參數之任何其他通道之先前所恢復(recovery)之傳輸參數值)。
在許多數位視訊廣播系統(例如在採用ETSI定義之陸地/手持數位視訊廣播規格之區域以及/或國家)中，一個或多個傳輸參數可相對地為固定的。因此，若謹慎地選擇初始傳輸參數值(例如，根據區域特定的事先定義好 的參數以及/或事先接收到的參數)，則初始參數極可能是正確的。然而，即使初始假設不正確，並且接收機無法提早解碼以及/或解調變數位視訊信號，傳輸參數也可在取得可靠的(完全解碼、解調變並修正錯誤)TPS資訊後被更新。為了從信號中恢復真實的傳輸參數位元，必須在接收到的傳輸參數位元中找出同步字元(例如第4圖中所示的同步字元420以及/或421)的位置。
第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之數位視訊信號處理方法的流程圖。在取得被傳送的系統參數前，傳輸參數信號可根據初始視訊傳輸參數值組被解碼。接著傳輸參數位元可自傳輸參數信號中被解調變以及/或解碼，並且被儲存。在步驟S510中，一序列已儲存之傳輸參數位元(例如，最近接收到的傳輸參數位元)會與同步區塊之既定樣式進行比較以及匹配(例如，藉由尋找同步區塊之起始位置以取得原始傳輸參數位元)。
在步驟S520中，從已儲存之傳輸參數位元中基於已儲存之傳輸參數位元之匹配序列的位置決定出一個或多個更新過的傳輸參數值。在步驟S530中，評估接收品質指標以決定是否於接收機中應用一個或多個更新過的傳輸參數值來更新初始視訊傳輸參數值組中一個或多個初始視訊傳輸參數值，其中，接收品質指標例如是位元錯誤率(bit error rate)、由MPEG－2同步標頭[B8HEX 與47HEX ]所推導之傳輸串流(Transport Stream，TS)鎖定指標之鎖定狀態、事先維特比誤碼機率(pre－viterbi bit error probability)、事後維特比誤碼機率(post－viterbi bit error probability)等。例如，當更新過的傳輸參數值與初始視訊傳輸參數值組之至少一參數值不同時，執行更新動作。因此，在找到同步字元的位置並且根據傳輸參數資料格式決定先前接收到的位元位置後，可立即將初始視訊傳輸參數值更新成真正伴隨數位視訊信號傳送的參數值(如，在自接收到的OFDM訊框中完全解碼TPS資料塊後)。
在一些實施例中，視訊傳輸參數資訊包括複數傳輸參數信號(TPS)位元。這些傳輸參數信號(TPS)位元可包括正同步位元與負同步位元(例如第3圖所示之TPS資料塊區段320)，各負同步位元具有各自相對的正同步位元。
在正確地解碼TPS位元前(例如，解碼實際被編碼於載波信號內的TPS位元前)，可應用於一個或多個數位視訊信號處理程序至初始視訊傳輸參數值組。因此，視訊解碼器可「猜測」正確的TPS數值。若此使用的初始值為正確的，則可馬上開始解調變、解交錯、並解碼視訊信號，而不需要等到包含所有被傳送的TPS數值的完整訊框抵達。
在另一些實施例中，初始視訊傳輸參數值組可包括一些數值，例如交錯種類、階級(例如指定於TPS資料塊區段343的α值)、信號分佈群集(例如指定於TPS資料塊區段342的QPSK、16－QAM、或64－QAM等)、以及/或碼率(例如指定於TPS資料塊區段344的1/2、2/3、3/4 等)。在又一些的實施例中，初始視訊傳輸參數值組可包括保護區間(例如TPS資料塊區段346)、傳輸模式(例如設計於TPS資料塊區段347的2K模式或8K模式)、訊框編號(例如TPS資料塊區段341)以及/或發射器單元識別符(例如TPS資料塊區段348)等數值。
在又一些的實施例中，此方法可包括自第一通道接收數位視訊信號的步驟，其中初始視訊傳輸參數值組可包括先前的視訊傳輸參數值組。先前的視訊傳輸參數值組可包括自傳輸於不同的通道上的先前數位視訊信號取得之數值，以及/或自傳輸於第一通道上的先前數位視訊信號取得之數值。初始以及/或更新過的傳輸參數可有利地應用於解交錯數位視訊信號、解映射已解交錯的數位視訊信號、以及解碼已解映射的數位視訊信號等步驟。
以下提供使用部分的同步字元恢復傳輸參數的方法實施例。如第4圖所示，一個超訊框通常包括四個OFDM訊框。各OFDM訊框通常包括傳輸參數區塊，各傳輸參數區塊包括同步區塊與資料區塊。同步區塊通常具有NSB 個位元(例如包括同步字元420的位元S0 ~S16 )。資料區塊通常具有NDB 個位元。其中，NSB 、NDB 為整數並且至少為1。各超訊框401中的第一與第三個TPS區塊(例如位於訊框410與412)具有第一同步字元SW0 ；第二與第四個TPS區塊(例如位於訊框411與413)具有第二同步字元SW1 。傳輸參數區塊中的重複序列可包括具有第一樣式之同步區塊，其後跟隨著第一資料區塊，跟隨著具有第二 樣式之同步區塊，以及跟隨著第二資料區塊，其中第二樣式包括第一樣式之二進位補數。第一資料區塊與第二資料區塊可能具有彼此不同之一些位元，例如訊框編號或奇偶校驗位元(parity bit)。
第6圖係顯示根據本發明之實施例所述之處理數位視訊信號以恢復傳輸參數的另一方法流程圖。在步驟S601中，將初始視訊傳輸參數值組應用於一個或多個數位視訊信號處理程序(例如解交錯、解映射以及/或解碼程序)。在步驟S602中，可自數位視訊信號中解碼以及/或解調變傳輸參數資訊，以取得原始傳輸參數位元(例如，未被BCH解碼器修正錯誤的參數資料)。
如第3圖所示，根據陸地/手持數位視訊廣播規格，TPS資料塊300包括BCH錯誤修正碼(ECC)區段360。ECC區段通常位於TPS資料塊的最尾端。ECC區段可被應用於偵測或修正TPS資料塊中的錯誤。一實施例中，ECC區段與參考區段比較(如本領域習知)，以偵測資料塊內的傳輸錯誤。其他實施例中，ECC區段與TPS資料塊的其他部分結合，以形成BCH字碼(codeword)，並且被輸入至BCH解碼器，用以修正資料塊中的錯誤。因此，整個TPS資料塊(以及具有TPS資料塊編碼於其中的整個OFDM訊框)在TPS資料可被完整解碼與錯誤偵測前，必須從頭到尾被接收。然而，根據本發明之一實施例，此原始(未被錯誤修正)TPS位元可在ECC被接收前使用，即使數位視訊信號之接收是開始於訊框的中間(如，只要 接收開始於位元S23 前，自S23 ~S47 位元中編碼的原始傳輸參數位元仍為可用的)。
請參考第6圖，在步驟S603中，原始傳輸參數位元會被儲存於記憶體中。在步驟S604中，決定接收到的位元總數是否等於傳輸參數區塊的位元總數，例如，決定是否NR ＝NSB ＋NDB ，其中NR 為接收到的位元總數，NSB 為同步區塊的位元總數，NDB 為資料區塊的位元總數。NR 為整數並且至少為1。
若否，即少於一個完整的傳輸參數區塊被接收，則前進到步驟S610。在步驟S610中，最新接收的位元與既定的同步字元參數做比較。若最新接收的位元與同步字元不匹配，則回到步驟S602自接收的信號中解碼更多的TPS位元。若最新接收的位元與同步字元匹配，則進行到步驟S630。在步驟S630中，參數會被有效化，例如，用以決定新的參數是否為有效的以及/或與初始參數值組相比是否可能改善接收品質。在步驟S631，這些參數會根據步驟S630的有效化參數被更新。在步驟S632，參數會最終定下來。例如，步驟S632可包括完成傳統校準以及錯誤修正程序以取得最終的被傳送的TPS資料組。
若NR ＝NSB ＋NDB ，即在步驟S604中已接收完整的傳輸參數區塊，則可能是從同步字元的中間開始解碼(例如，在如第7A圖所示的時間t0 )，並且上述方法進行到步驟S620至S623。第7A圖係顯示根據本發明之一實施例所述之接收重複序列的TPS資料塊之訊框時間圖。資 料塊大體上對應到第4圖中相同標號的區塊。在傳統同步TPS資料塊的方法中，通常必須接收兩個完整的同步字元(例如第一同步字元SW0 與隨後的互補同步字元SW1 )。因此，若此方法開始接收始於時間t0 的傳輸參數，則在時間t3 (例如在接收到完整的同步字元421與420之後)之前無法恢復任何的傳輸參數。
本發明所提出的方法可利用同步區塊的循環特性更快速地與TPS資料同步。請再次參考第6圖，步驟S620可包括恢復(retrieve)所儲存的傳輸參數位元中的一個或多個最早接收到的位元，以及所儲存的傳輸參數位元中的一個或多個最晚接收到的位元(例如在同步字元中取得其位元總數)。在實作中，其中同步位元的變換為進行互補，步驟S621可包括互補最早接收到的位元。在步驟S622中，最早接收到的位元的互補值會被附加於最晚接收到的位元。因此，如第7B圖所示，當解調變與原始位元解碼開始於時間t0 時，最早接收到的位元可對應到第一同步字元SW0 的最後數個位元Sn ~S16 。藉由附加最早接收到的位元的互補值至對應於同步字元SW0 的第一位元的最晚接收到的位元，可找出完整的同步字元位置。藉此，在步驟S623中合併的位元會與既定的同步字元樣式比較以產生複數比較位元，并將比較位元與同步字元的既定樣式進行比較(另一實施例中，係與同步字元之第一樣式及第二樣式進行比較)。可以發現的是，可重複步驟S620到S623以結合各NER 與NLR 之過程，NER 與NLR 相加結果為NSB ，其中NER 為最早接收到的位元數量，NLR 為最晚接收到的位元數量，NSB 為同步字元或區塊的位元數量。NER 、NLR 為整數並且至少為1。若結合的字元匹配既定的同步樣式(匹配步驟可包括測試最早接收到的位元與最晚接收到的位元的多個組合，以決定是否有任何組合匹配到同步字元)，則此方法前進到步驟S630至S632以使用傳輸參數；若不匹配，方法返回至步驟S602。在其他實施例中，最早接收到的位元與最晚接收到的位元在附加之前可被修改。
此方法可包括用已解碼與已錯誤檢測過的視訊傳輸參數資訊更新視訊傳輸參數的中間數值組，以提供一組最終的視訊傳輸參數值。因此，此方法可更包括解調變以及/或解碼ECC區段(例如第3圖所示的ECC區段360)、將解碼過的ECC區段與計算過的ECC區段比較、以及/或使用利用ECC區段之BCH解碼器檢查以及/或修正傳輸參數值裡的錯誤等步驟。然而，在本發明的較佳實施例中，數位視訊信號會在所有視訊傳輸參數資訊被解碼與錯誤檢測及/或錯誤修正前被解碼。視訊傳輸參數資訊可包括複數傳輸參數信號(TPS)位元(例如在TPS資料塊300中的位元S23 ~S47 )。初始視訊傳輸參數值組可包括交錯種類、階級、信號分佈群集、以及/或碼率。
在另一些實施例中，初始視訊傳輸參數值組可由先前的視訊傳輸參數值組所組成。先前的視訊傳輸參數值組可包括來自在不同的通道傳輸的先前數位視訊信號的 傳輸數值以及/或來自在第一通道傳輸的先前數位視訊信號的傳輸數值。如上述，在許多數位視訊廣播系統中，一個或多個傳輸參數可相對地為固定的。因此，以先前接收到的參數(無論是對於相同的通道或不同的通道)為基礎的初始參數值很可能為正確的。
在另一些實施例中，數位視訊信號處理程序可包括解交錯數位視訊信號、解映射已解交錯的數位視訊信號、以及/或解碼已解映射的數位視訊信號。
以下提供數位視訊接收機的實施例。根據本發明之一實施例所述的裝置可包括數位視訊接收機，其具有解映射器用以解調變數位視訊信號、一個或多個解碼器區塊用以解碼已解調變的數位視訊信號，以及記憶體裝置用以儲存初始數位傳輸參數值組，其中解映射器以及/或解碼器區塊應用此初始數位傳輸參數值組於數位視訊信號以及/或已解調變之數位視訊信號。在本發明之一實施例中，初始數位傳輸參數值組可包括交錯種類、階級、信號分佈群集、碼率、保護區間、傳輸模式、訊框編號、以及/或發射器單元識別符。
記憶體(例如用以提供傳輸參數至如第8圖所示之數位視訊接收機800之符號解交錯器840、解映射器850、以及/或迴旋解碼器870的記憶體)可包括一個或多個暫存器用以提供初始數位傳輸參數值組至解映射器以及/或解碼器，以及接收並儲存更新過的數位視訊傳輸參數值。在一些實施例中，更新過的數位視訊傳輸參數可 由一個或多個解碼器區塊之輸出推得(例如在解調變與錯誤修正完整的TPS資料塊後)。在其他的實施例中，更新過的數位視訊傳輸參數值可在透過解碼器區塊處理數位視訊信號前，自解調變器輸出的TPS資訊中推得。
數位視訊接收機可更包括解交錯器，用以解交錯數位視訊信號。解交錯器可包括符號解交錯器(例如第8圖中的符號解交錯器840)，用以解交錯數位視訊信號，以及/或位元解交錯器(例如第8圖中的位元解交錯器860)，用以解交錯已解調變過的數位視訊信號。
在另一些實施例中，數位視訊接收機可包括外部解交錯器(例如第8圖中的外部解交錯器880)，用以解交錯已解碼過的數位視訊位元串流。在又一些實施例中，數位視訊接收機可包括同步器(例如第8圖中的同步器820)，用以將數位視訊信號同步至既定位置、既定頻率、或既定參考時間。同步器可更用以對數位視訊信號執行快速傳立葉轉換(Fast Fourier Transform,FFT)。
數位視訊接收機的同步器與解映射器之間還可包括等化器(例如第8圖中的等化器830)，用以放大以及/或濾波數位視訊信號。數位視訊接收機也可包括類比至數位轉換器用以將類比視訊信號轉換成數位視訊信號。各接收機元件的操作將在以下配合第8圖詳細介紹。
第8圖係顯示根據本發明之一實施例所述之數位視訊接收機800的方塊圖。類比至數位轉換器810通常取樣類比信號802(例如根據DVB規格編碼與調變的類比廣 播載波信號)以產生數位輸出。同步器/FFT模組820將接收機與接收到的信號同步，並且使用FFT擷取子載波。同步器/FFT模組820通常在接收到的信號中尋找保護區間與可用符號區間之間的邊界，並且執行FFT視窗時序同步，用以僅針對信號中有用的符號執行FFT。此FFT模組820可使用保護區間(例如第3圖所示的TPS資料塊300中指定為保護區間的區段346)決定符號的起始點。同步器/FFT模組820之輸出可提供至等化器830進行等化處理，以及可提供至TPS解調變器/解碼器805用以自傳輸參數信號恢復原始傳輸參數位元。
TPS解調變器/解碼器805可包括傳輸參數處理器用以如第5圖與第6圖所示自數位資料信號恢復原始傳輸參數位元。然後，TPS解調變器/解碼器805可更新傳輸參數。例如，TPS解調變器/解碼器805可提供更新的種類參數Stype 至符號解交錯器840，提供更新的映射參數資訊Spara_info 至解映射器850，以及提供更新的碼率參數Scode_rate 至迴旋解碼器870等等。
陸地/手持數位視訊廣播信號的符號會被解交錯用以將v位元的字元映射至各符號的1512個(2K模式)或6048個(8K模式)主動(active)載波，其中對於QPSK，v＝2，對於16－QAM，v＝4，而對於64－QAM，v＝6。因此，根據本發明之實施例，符號解交錯器840可用以接收初始傳輸參數與更新過的傳輸參數(例如自記憶體)，各參數包括種類資訊，例如調變種類與傳輸模式。
解映射器850通常自複數符號的基頻調變序列恢復數位位元序列，在陸地/手持數位視訊廣播規格中，此位元可使用QPSK、16－QAM或64－QAM調變。此外，此調變可為階級式，在此情況下信號分佈群集比率α必須事先得知。因此，根據本發明之一實施例，解映射器850可用以接收初始與更新過的傳輸參數，以解調變以及/或解映射基頻信號。尤其，解映射器850可接收與信號分佈群集種類相關的參數(例如第3圖中TPS資料塊300中所指定的區段342之QPSK、16－QAM、或64－QAM)以及/或階級模式與α值(例如TPS資料塊區段343)。
位元解交錯器860逐位元反轉數位資料串流的交錯，如陸地/手持數位視訊廣播規格所述。迴旋解碼器870反轉數位資料串流的迴旋編碼。在陸地/手持數位視訊廣播規格中，數位資料串流可以1/2速率64狀態的母迴旋碼為基礎，使用一範圍內的穿刺迴旋碼(punctured convolutional code)進行編碼。通常在階級式或非階級式傳輸模式中允許針對給定的服務或資料速率選擇最適當級別的錯誤修正。除了1/2速率的母碼，系統也支援速率2/3、3/4、5/6與7/8的穿刺碼。若使用兩級別的階級式傳輸，兩個平行的通道可各自具有其獨立的碼率。因此，根據本發明之一實施例，迴旋解碼器870可用以接收初始與更新過的傳輸參數，用以解碼數位資料串流。尤其，迴旋解碼器870可接收與一個或兩個階級式通道的碼率相關的參數(例如TPS資料塊區段344以及/或345)。
外部解交錯器880通常用以解交錯已被解碼的數位視訊位元串流。在陸地/手持數位視訊廣播系統中，迴旋交錯通常用以重新排列傳送資料序列的順序，使其在遇到長序列的錯誤時可更容易恢復。里德所羅門(RS)解碼器890通常為解碼器區塊，用以修正已解碼之數位視訊位元串流的錯誤，在已解碼的數位視訊位元串流中尋找已知重複出現的參考信號，並且將此參考信號鎖定。在陸地/手持數位視訊廣播系統中，RS編碼為一種非二進位的區塊碼，最高可允許對各188位元組(byte)的封包執行8位元組的修正。
以上實施例主要包括數位視訊廣播的應用。熟習此技藝者可理解本發明也可用於解碼其他的信號(視訊、音訊、資料、與其組合)。此外，熟習此技藝者也可根據本發明之實施例理解其他的解碼方法與電路之變形。
因此，本發明之實施例包括用以處理數位視訊信號的方法與系統，以及取得編碼於視訊信號的傳輸參數。本發明之實施例提供較快的與傳輸參數區塊訊框邊界同步的方法，用以解碼數位視訊信號。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧DVB編碼與調變系統
110‧‧‧MPEG－2來源編碼器與多工器
111‧‧‧分割器
112‧‧‧DVB系統
120、131‧‧‧傳送多工調適與隨機化模組
121、132‧‧‧外部編碼器
122、133‧‧‧外部交錯器
123、134‧‧‧內部編碼器
124‧‧‧內部交錯器
125‧‧‧映射器
126‧‧‧訊框調適模組
127‧‧‧導頻與傳輸參數信號模組
128‧‧‧OFDM調變器
129‧‧‧保護區間插入器
130‧‧‧數位至類比轉換器
140‧‧‧前端
300‧‧‧TPS資料塊
310、320、330、340、341、342、343、344、345、346、347、348、350、360‧‧‧TPS資料塊區段
401‧‧‧超訊框
410、411、412、413‧‧‧訊框
420、421、SW0 、SW1 ‧‧‧同步字元
800‧‧‧數位視訊接收機
802‧‧‧類比信號
805‧‧‧TPS解調變器/解碼器
810‧‧‧類比至數位轉換器
820‧‧‧同步器/FFT模組
830‧‧‧等化器
840‧‧‧符號解交錯器
850‧‧‧解映射器
860‧‧‧位元解交錯器
870‧‧‧迴旋解碼器
880‧‧‧外部解交錯器
890‧‧‧RS解碼器
S0 ~S67 ‧‧‧位元
Scode _rate ‧‧‧碼率參數
Stype ‧‧‧種類參數
Spara_info ‧‧‧映射參數資訊
t0 、t1 、t2 、t3 ‧‧‧時間
S510~S530、S601~S632‧‧‧步驟
第1圖係根據陸地/手持數位視訊廣播規格之傳統DVB編碼與調變系統的功能區塊示意圖。
第2圖係顯示在OFDM符號中之TPS載波之載波編號索引。
第3圖係顯示已完整解碼之TPS資料塊結構。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之OFDM訊框傳輸參數區塊。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之數位視訊信號處理流程圖。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之另一個處理數位視訊信號以恢復傳輸參數的方法流程圖。
第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之接收重複序列的TPS資料塊之訊框時間圖。
第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之合併的同步字元示意圖。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之數位視訊接收機方塊圖。
800‧‧‧數位視訊接收機
802‧‧‧類比信號
805‧‧‧TPS解調變器/解碼器
810‧‧‧類比至數位轉換器
820‧‧‧同步器/FFT模組
830‧‧‧等化器
840‧‧‧符號解交錯器
850‧‧‧解映射器
860‧‧‧位元解交錯器
870‧‧‧迴旋解碼器
880‧‧‧外部解交錯器
890‧‧‧RS解碼器
Scode_rate ‧‧‧碼率參數
Stype ‧‧‧種類參數
Spara_info ‧‧‧映射參數資訊

Claims (25)

  1. 一種數位視訊信號處理方法，其中一數位視訊信號具有編碼於其中的一傳輸參數信號，上述傳輸參數信號包括一重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各上述傳輸參數區塊包括一同步區塊與一資料區塊，上述方法包括：提供一初始參數值組用以解碼上述數位視訊信號；藉由將上述傳輸參數信號之位元與一既定樣式進行匹配，找出一同步區塊位置；基於上述同步區塊位置自上述傳輸參數信號取得原始傳輸參數位元；儲存上述原始傳輸參數位元；以及使用自上述原始傳輸參數位元取得之至少一更新過的傳輸參數值更新上述初始參數值組之至少一者，其中，在自上述傳輸參數信號中解碼一完整之資料區塊前執行上述匹配、取得、儲存和更新步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，更包括基於上述同步區塊位置決定上述至少一更新過的傳輸參數值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，更包括根據上述至少一更新過的傳輸參數值解碼上述數位視訊信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，更包括在自上述傳輸參數信號中解碼兩個完整之同步區塊與上述完整之資料區塊前執行上述匹配步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述匹配步驟包括：恢復已儲存之上述原始傳輸參數位元中一個或多個最早接收到的位元；恢復已儲存之上述原始傳輸參數位元中一個或多個最晚接收到的位元；將上述最早接收到的位元附加於上述最晚接收到的位元，以產生複數比較位元；以及比較上述比較位元與上述既定樣式。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述同步區塊包括NSB個位元，上述最早接收到的位元包括NER個位元，上述最晚接收到的位元包括NLR個位元，使得NSB=NER+NLR，其中上述NSB、NER與NLR為整數並且至少為1。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述資料區塊包括NDB個位元，並且當接收到的位元之一總數NR等於NDB+NSB時執行上述附加與比較步驟，其中NDB與NR為整數並且至少為1。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述重複序列之傳輸參數區塊包括具有一第一樣式之同步區塊，其後面跟隨著一第一資料區塊，並且再跟隨著具有一第二樣式之同步區塊，並且再跟隨著一第二資料區塊，其中上述第二樣式包括上述第一樣式之二進位補數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述匹配步驟包括：恢復已儲存之上述原始傳輸參數位元中一個或多個最早接收到的位元；恢復已儲存之上述原始傳輸參數位元中一個或多個最晚接收到的位元；將上述最早接收到的位元之二進位補數附加於上述最晚接收到的位元，以產生複數比較位元；以及將上述比較位元與上述第一樣式以及上述第二樣式進行比較。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述初始參數值組包括交錯種類、階級、信號分佈群集以及/或碼率等數值。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述初始參數值組包括保護區間以及傳輸模式之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，更包括自一第一通道接收上述數位視訊信號，其中上述初始參數值組包括一先前之視訊傳輸參數值組。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述數位視訊信號處理方法包括解交錯上述數位視訊信號、解映射上述已解交錯之數位視訊信號、以及解碼上述已解映射之數位視訊信號。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之數位視訊信號處理 方法，更包括使用一博斯-喬赫里-霍克文黑姆解碼器解碼上述傳輸參數信號以及偵測或修正上述傳輸參數信號之錯誤。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之數位視訊信號處理方法，更包括在所有上述傳輸參數信號由上述博斯-喬赫里-霍克文黑姆解碼器解碼與錯誤偵測或錯誤修正前，解碼上述數位視訊信號。
  16. 一種數位視訊信號處理方法，其中一數位視訊信號具有編碼於其中的一傳輸參數信號，上述傳輸參數信號包括一重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各上述傳輸參數區塊包括一同步區塊與一資料區塊，上述方法包括：提供一初始參數值組用以解碼上述數位視訊信號；藉由將上述傳輸參數信號之位元與一既定樣式進行匹配，找出一同步區塊位置；基於上述同步區塊位置自上述傳輸參數信號取得原始傳輸參數位元；儲存上述原始傳輸參數位元；以及基於一接收品質指標決定是否使用自上述原始傳輸參數位元取得之至少一相應之更新過的傳輸參數值更新上述初始參數值組之至少一者，其中，在自上述傳輸參數信號中解碼一完整之資料區塊前執行上述匹配、取得、儲存和更新步驟。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之數位視訊信號處理方法，其中上述接收品質指標包括一傳輸串流鎖定指標與 一錯誤機率指標之至少一者。
  18. 一種數位視訊接收機，包括：一解映射器，用以解調變具有一傳輸參數信號編碼於其中之一數位視訊信號，其中上述傳輸參數信號包括一重複序列之複數傳輸參數區塊，並且各上述傳輸參數區塊包括一同步區塊與一資料區塊；一個或多個解碼器區塊，用以解碼上述已解調變之數位視訊信號；一記憶體，用以儲存一初始視訊傳輸參數值組，其中上述解映射器以及/或上述解碼器區塊配置為根據上述初始視訊傳輸參數值組解映射以及/或解碼上述數位視訊信號以及/或上述已解調變之數位視訊信號；以及一傳輸參數處理器，用以：儲存自上述傳輸參數信號取得之傳輸參數位元；將一序列之已儲存之上述傳輸參數位元與一既定樣式進行匹配；基於上述匹配序列之位置自已儲存之上述傳輸參數位元決定一個或多個更新過的傳輸參數值；以及當上述更新過的傳輸參數值與上述初始視訊傳輸參數值組之至少一參數值不同時，用上述更新過的傳輸參數值中對應之一者更新上述初始視訊傳輸參數值組中至少一視訊傳輸參數值，其中，在自上述傳輸參數信號中解碼一完整之資料區塊前上述傳輸參數處理器執行上述儲存、匹配、決定、和 更新操作。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之數位視訊接收機，其中上述記憶體包括一暫存器用以提供上述初始視訊傳輸參數值組至上述解映射器以及/或上述解碼器區塊，以及接收並儲存上述更新過的傳輸參數值。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之數位視訊接收機，其中上述傳輸參數處理器用以在兩個完整之同步區塊與上述完整之資料區塊自上述傳輸參數信號中被解碼出來前執行上述匹配操作。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之數位視訊接收機，更包括：一第一儲存元件，用以儲存已儲存之上述傳輸參數位元中一個或多個最早接收到的位元；以及一第二儲存元件，用以儲存已儲存之上述傳輸參數位元中一個或多個最晚接收到的位元；其中上述傳輸參數處理器更用以將上述最早接收到的位元附加於上述最晚接收到的位元，以產生複數比較位元，並且比較上述比較位元與上述既定樣式。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之數位視訊接收機，其中上述同步區塊包括NSB個位元，上述最早接收到的位元包括NER個位元，上述最晚接收到的位元包括NLR個位元，使得NSB=NER+NLR，其中上述NSB、NER與NLR為整數並且至少為1。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之數位視訊接收機， 其中上述資料區塊包括NDB個位元，並且當接收到的位元之一總數NR等於NDB+NSB時，上述傳輸參數處理器執行上述附加與比較操作，其中NDB與NR為整數並且至少為1。
  24. 如申請專利範圍第18項所述之數位視訊接收機，其中上述重複序列之傳輸參數區塊包括具有一第一樣式之同步區塊，其後面跟隨著一第一資料區塊，並且再跟隨著具有一第二樣式之同步區塊，並且再跟隨著一第二資料區塊，其中上述第二樣式包括上述第一樣式之二進位補數。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之數位視訊接收機，更包括：一第一儲存元件，用以儲存已儲存之上述傳輸參數位元中一個或多個最早接收到的位元；以及一第二儲存元件，用以儲存已儲存之上述傳輸參數位元中一個或多個最晚接收到的位元；其中上述傳輸參數處理器更用以將上述最早接收到的位元之二進位補數附加於上述最晚接收到的位元，以產生複數比較位元，以及將上述比較位元與上述第一樣式以及上述第二樣式進行比較。
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