數據解旋轉和解交錯器的製作方法

2023-12-07 17:17:16 1

專利名稱：數據解旋轉和解交錯器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於解旋轉和/或解交錯數據的裝置和方法。
在8VSB地面通訊系統中，信息可以通過空中傳輸到一個接收站。在這一類系統的一個實例中，每兩比特要傳輸的數據都轉換為一個三比特的格子碼，這個格子碼被映射為一個具有八個可能電平的符號，這樣，每一個字節的數據由四個符號來代表。在數據幀中，符號是交錯的，並且某些符號在傳輸之前要進行旋轉。
在ATSC Digital Television Standard(ATSC數位電視標準，1995年9月16日公布)中，尤其是在此標準的附錄D的4.1節中公開了在8 VSBT系統中使用的一種數據幀。這種數據幀由多個段(也就是行)組成，其中每個段包含多個數據組，其中每一數據組包多個多數據單元。例如，每個段可以包含69個數據組，每一數據組可以包括12個數據單元，每個數據單元可以是一個數據符號。這種數據幀的第一個段包含幀同步信息，此數據幀的每個後繼段都有一個包含段同步信息的初始部分(形式是四個段同步符號)和一個包含數據的後繼部分。
由於有包含在數據幀中的幀和段同步信息，某些數據組中數據單元可以進行旋轉以便使接收器能更容易地進行數據處理。在上面提到的「標準」的附錄D的4.2.5節以及表2中對這種旋轉有說明。因此，接收器接收到的旋轉和交錯過的數據必須要進行解旋轉和解交錯。
本發明主要涉及一種用於解旋轉和解交錯數據單元(如符號)的裝置。
依照本發明的一個方面，一種用於處理旋轉和交錯的數據的裝置包括解旋轉裝置和解交錯裝置。解旋轉裝置對旋轉和交錯的數據進行解旋轉處理，以便生成解旋轉和交錯的數據。解交錯裝置對解旋轉和交錯的數據進行解交錯處理，以便生成解旋轉和解交錯的數據。
依照本發明的另一個方面，一種用於處理旋轉和交錯數據的裝置包括第一和第二存儲裝置以及第一和第二尋址裝置。第一存儲裝置存儲D個旋轉和交錯的數據單元。第一尋址裝置在第一存儲裝置中尋址以便從第一存儲裝置中讀取出解旋轉和交錯的數據並把旋轉和交錯的數據寫入到第一存儲裝置中。第二存儲裝置存儲nD個從第一存儲裝置中讀取出來的解旋轉和交錯的數據單元。第二尋址裝置在第二存儲裝置中尋址以便從第二存儲裝置中讀取出解旋轉和解交錯的數據並把解旋轉和交錯的數據從第一存儲裝置寫入到第二存儲裝置中。
依據本發明的另一個方面，一種裝置用來對旋轉的數據進行解旋轉。旋轉的數據是在D個數據單元的基礎上進行旋轉的。此裝置包括存儲裝置和尋址裝置。存儲裝置在相應的D個存儲位置存儲D個旋轉的數據單元。尋址裝置對存儲裝置進行尋址以便從D個存儲位置讀取出解旋轉的數據並把旋轉的數據寫入到D個存儲位置。
本發明的以上和其它特徵及優勢在結合以下附圖進行詳細說明後會更加清楚。其中

圖1例示了以行為主進行定序的一組數據，有助於說明本發明要進行解交錯處理的數據的交錯過程；圖2例示了一組數據，有助於說明本發明要進行解旋轉處理的數據的旋轉過程；圖3例示了根據本發明的一種解旋轉和解交錯裝置；圖4是圖3的解調器30的時序圖；圖5是圖3的控制器34的時序圖；圖6詳細例示了圖3的地址生成器36；圖7例示了一組數據，有助於說明圖6中例示的地址生成器36的操作；圖8詳細例示了圖3的地址生成器40的一個實施例；圖9表示第二存儲裝置38的存儲位置；圖10例示了圖3的地址生成器40生成的地址序列；圖11A和11B是圖3的地址生成器40的時序圖；圖12詳細例示了圖8中種子生成器82的第一實施例；圖13詳細例示了圖8中種子生成器82的第二實施例；圖14詳細例示了圖13的乘12模47運算器98；圖15詳細例示圖14中模47校正邏輯106；圖16詳細例示了圖3的地址生成器40的另外一個實施例。
圖1例示了多個字節的數據單元，它是掃描部分場景的結果。數據的第一字節包含數據符號A1、A2、A3和A4。舉例來說，每一個數據符號都可以代表兩比特數據。那麼，第一字節數據符號就代表8比特數據。第二字節數據包含數據符號B1～B4，第三字節數據包括數據符號C1～C4,...，第12位元組數據包含數據符號L1～L4。
發送器中的一個交錯器可以用來對圖1中的數據符號進行交錯，但數據符號或數據單元的任何其它排列方式也可以進行交錯。因此，符號交錯器將圖1中例示的數據符號由以行為主進行定序轉換為以列為主進行定序，這樣數據符號作為以列為主進行定序的數據單元進行傳輸。從而，傳輸器不是按照在數據符號A1之後傳輸A2、在數據符號A2之後傳輸A3、在數據符號A3之後傳輸A4、在數據符號A4之後傳輸B1等等的順序傳輸數據符號，而是按照這樣順序進行傳輸(忽略了其它可能會改變數據符號順序的操作)數據符號A1、數據符號B1、...、數據符號L1、數據符號A2、...。像這樣，圖1所示的每一列數據符號代表一組十二個數據單元，第一列首先傳輸，然後第二列，如此等等。
圖2顯示了某一數據幀的段20中的一組數據符號。如圖2所示，段20中這組數據符號的數據符號組沒有旋轉。但是，段20中的其它數據符號組或其它段中的數據符號組可以是旋轉的。例如，段22中數據符號組中的數據符號是以8旋轉的，而段24中的數據符號組中的數據符號是以4旋轉的(但是，在本發明的以下說明的實施例中，假設傳輸器不以4旋轉數據)。這樣，圖1和圖2所示的數據符號就以交錯和旋轉的數據形式進行傳輸。
圖3例示了一個用於對交錯和旋轉的數據進行解交錯和解旋轉的裝置28。裝置28包括一個解調器30(例如一個ATSC 8 VSB解調器)。解調器30接收ATSC標準的8 VSB地面模式信號並產生以下四個輸出信號一個幀同步信號，出現在幀同步段的末尾；一個段同步信號，與每個數據段的第一個符號時鐘同時出現；一個符號時鐘信號；和交錯和旋轉的數據。交錯和旋轉的數據提供給第一存儲器32。每個幀期間要產生312個段同步信號，但幀同步段沒有段同步。每個數據段期間要產生828個符號時鐘，每個符號時鐘都與一個對應的數據符號同時出現。但是，在對應於幀同步段或段同步的四個段同步符號這一時間裡，不產生符號時鐘。因此符號時鐘只對應於數據符號存在。圖4是例示解調器30輸出的時序圖。
幀同步信號、段同步信號和符號時鐘信號都提供給控制器34，控制器34生成以下5個輸出信號一個段計數信號；一個組計數信號；兩個復位信號，RESET 1和RESET 2；和一個字節時鐘信號。段計數信號是一個除4計數器的輸出結果，此除4計數器在幀同步和段同步信號出現時復位為0。此後，計數器在每個段同步信號時自增1，這樣段計數信號在計數序列0、1、2、3、0、1、2、3......之間循環。因為每個幀總共有312個段同步信號，312可以被4整除，所以對應於幀的最後一個段的段計數值應該是3。因此，段計數信號每一幀期間在其4個值間循環78遍(312/4)。
組計數信號是一個對12個一組的符號時鐘進行計數的計數器的輸出。組計數信號每出現12個符號時鐘就自增1。當段同步信號和符號時鐘信號同時出現時它被復位為0。因為每個段有828個符號，且828/12=69，所以組計數信號在每個數據段中將在0～68之間循環。這樣，組計數信號輸出將在序列0、1、...、68、0、1、...、68、0...之間循環。RESET 1信號是由幀同步信號推導出來的。RESET 2信號是RESET 1信號的12符號時鐘延遲形式。字節時鐘信號每四個符號時鐘產生一個。圖5是例示控制器34的輸出的時序圖。
段計數信號、組計數信號、符號時鐘信號和RESET 1信號提供給第一地址生成器36，第一地址生成器36為第一存儲器32提供地址。響應控制器34的段計數信號、組計數信號、符號時鐘信號和RESET 1信號，地址生成器36從第一存儲器32中讀出一個解旋轉和交錯的數據組並把一個旋轉和交錯的數據組寫入到第一存儲器32以替換剛剛讀出的那一個數據組。
在上例中，一個數據組包含12個數據符號，每個數據符號代表兩比特信息，第一存儲器32是一個12符號存儲器。這樣，響應段計數信號、組計數信號、符號時鐘信號和RESET 1信號，地址生成器36從第一存儲器32讀出12個解旋轉和交錯的數據符號並把12個旋轉和交錯的數據符號寫入到第一存儲器32以替換剛剛讀出的12個數據符號。更確切地說，響應第一個符號時鐘脈衝，地址生成器36從第一存儲器32的第一存儲位置讀出第一數據符號，並把一個數據符號寫入到第一存儲器32的第一存儲位置以替換剛剛讀出的第一數據符號。響應第二個符號時鐘脈衝，地址生成器36將其輸出地址遞增1，從第一存儲器32的第二存儲位置讀出第二數據符號，並把一個數據符號寫入到第一存儲器32的第二存儲位置以替換剛剛讀出的第二數據符號，如此直至一個數據符號組的12個數據符號都讀出和替換完。第一地址生成器36提供給第一存儲器32的地址排列成能夠對第一存儲器32中存儲的旋轉數據進行解旋轉的形式。第一存儲器32中存儲的旋轉數據的解旋轉過程將結合圖6給出更詳細的說明。
因此，第一存儲器32輸出的數據是解旋轉的，但仍是交錯的。第二地址生成器40和第二存儲器38就是為對解旋轉但仍交錯的數據進行解交錯而提供的。解調器30產生的符號時鐘信號和控制器34產生的RESET 2信號提供給地址生成器40。響應符號時鐘信號，第二地址生成器40為第二存儲器38生成地址，以至每個地址都使得存儲在第二存儲器38中相應存儲位置的一個數據符號被讀取出來並且第一存儲器32的一個數據符號被寫入到第二存儲器38的此存儲位置以替換剛剛讀出的數據符號，如此等等。按照第二地址生成器40生成的地址，第二存儲器38中解旋轉但仍交錯的數據就會按照解旋轉且解交錯的順序讀取出來。此解旋轉和解交錯的數據提供給串-並轉換器42，此串-並轉換器從第二存儲器38接收每一個兩比特的數據符號，並響應控制器34產生的字節時鐘將四個數據符號轉換為一個具有8個並行比特的字節。
圖3的第一地址生成器36在圖6中給出了更詳細的描述。第一地址生成器36包括一個地址計數器50、一個偏移生成器52、一個模12加法器54。地址計數器50對12個符號時鐘進行計數，然後復位。因此，地址計數器50的輸出從0變到11，然後復位為0。偏移生成器52響應控制器34的組計數信號和段計數信號以便生成一個偏移量(這個偏移量也稱為種子(seed))。模12加法器54將地址計數器50的輸出計數和偏移生成器52生成的偏移量相加，生成一個地址，此地址提供給第一存儲器32。偏移生成器52可以僅是根據圖6給出的等式建立的一組標準邏輯單元。偏移生成器52還可以是一個包括一個只讀存儲器和一個地址解碼器的裝置，此解碼器對組計數和段計數信號進行解碼，訪問只讀存儲器中的特定存儲位置，以便取得要提供給模12加法器54的偏移量。
圖6提供了一個可以由偏移生成器52生成的偏移量的實例。這些偏移量是基於以下由傳輸器實施的旋轉協議的(見先前提到的ATSC DigitalTelevision Standard)(ⅰ)每四個段的第一個段的數據符號不旋轉；(ⅱ)每四個段的第二個段的組0、1、2中的數據符號以8旋轉，而此段其它數據符號組的數據符號不旋轉；(ⅲ)每四個段的第三個段的組0、1中的數據符號以8旋轉，而此段其它數據符號組的數據符號不旋轉；(ⅳ)每四個段的第四個段的組0中的數據符號以8旋轉，而此段其它數據符號組的數據符號不旋轉。這樣，此旋轉協議每四個段重複一次，因此僅有特定段中的特定數據組才進行旋轉。
由此，由於每四個段的第一個段(對應於段計數值為0)不旋轉，所以偏移生成器52為每四個段的第一個段提供偏移量為0的輸出。這個偏移為0的輸出由模12加法器加到地址計數器50的12個輸出計數上，生成12個地址以便從第一存儲器32中讀取出12個數據符號並將12個新的數據符號寫入到第一存儲器32中。
當段計數是1而組計數是0時(也就是，每四個段的第二個段的第一組12個數據符號，以8旋轉)，偏移生成器52提供輸出偏移為0。此偏移為0的輸出由模12加法器加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是1而組計數是1時(也就是，每四個段的第二個段的第二組12個數據符號，以8旋轉)，偏移生成器52提供偏移為8的輸出。此偏移為8的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是1而組計數是2時(也就是，每四個段的第二個段的第三組12個數據符號，以8旋轉)，偏移生成器52提供偏移為4的輸出。此偏移為4的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是1而組計數是3到68時，偏移生成器52提供偏移為0的輸出。此偏移為0的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的一系列12個輸出計數，以便生成相應系列的12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出相應系列的12個數據符號。
當段計數是2而組計數是0時(也就是，每四個段的第三個段的第一組12個數據符號)，偏移生成器52提供偏移為0的輸出。此偏移為0的輸出由模12加法器加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是2而組計數是1時(也就是，每四個段的第三個段的第二組12個數據符號)，偏移生成器52提供偏移為8的輸出。此偏移為8的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是2而組計數是2到68時，偏移生成器52提供偏移為4的輸出。此偏移為4的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的一系列12個輸出計數，以便生成相應系列的12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出相應系列的12個數據符號。
當段計數是3而組計數是0時(也就是，每四個段的第四個段的第一組12個數據符號)，偏移生成器52提供偏移為4的輸出。此偏移為4的輸出由模12加法器加到地址計數器50的12個輸出計數，以便生成12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出12個數據符號。當段計數是3而組計數是1到68時，偏移生成器52提供偏移為0的輸出。此偏移為0的輸出由模12加法器以模12的形式加到地址計數器50的一系列12個輸出計數，以便生成相應系列的12個地址，從第一存儲器32的這些地址中讀取出相應系列的12個數據符號。
圖7例示了地址生成器36如何與第一存儲器32進行協同操作，以便對解調器30的旋轉和交錯的數據進行解旋轉。當段0的最後一組的數據存儲在第一存儲器32中之後，數據在第一存儲器32的存儲位置按照行60所示的數據順序存儲。數據是非旋轉的。行62包含著解調器30當前接收到的段1的第一組的數據。數據是以8旋轉的，正如行62所示。因為當前段計數是1並且組計數是0，偏移生成器52輸出給模12加法器54的偏移量是0。因此，模12加法器54產生的地址順序就是地址計數器50的輸出計數順序。
這樣，模12加法器54為存儲器32提供一個為0的地址，以便從第一存儲器的存儲位置0讀取出行60的數據符號A，並將行62的數據符號E寫入到第一存儲器32的存儲位置0。模12加法器54然後為存儲器32提供一個為1的地址，以便從第一存儲器的存儲位置1讀取出行60的數據符號B，並將行62的數據符號F寫入到第一存儲器32的存儲位置1。模12加法器54提供的地址向上順序遞增直到11，這樣行60的數據符號全部從第一存儲器32讀取出來並且由行62的相應數據符號進行替換。從而，當行62被寫入到第一存儲器32後，行64就是當前第一存儲器32的內容。
此時，段計數為1並且組計數也增大到1，如行66所示的下一組數據符號當前由解調器30接收。當數據接收到後，偏移生成器52產生一個為8的偏移量，提供給模12加法器54。因此，模12加法器將此為8的偏移量和地址計數器50產生的為0的輸出計數相加得到一個為8的地址。相應此為8的地址，存儲在第一存儲器32的存儲位置8的數據符號A(見行64)被讀取出來，並且替換為接收到的組1的第一個數據符號，即行66的數據符號E。同樣，當地址是9的時候(計數1加偏移量8)，數據符號B讀取出來，由數據符號F進行替換。當地址是10的時候(計數2加偏移量8)，數據符號C讀取出來，由數據符號G進行替換。當地址是11的時候(計數3加偏移量8)，數據符號D讀取出來，由數據符號H進行替換。當地址是0的時候(計數4加偏移量8等於12，結果對12取模為0)，數據符號E讀取出來，由數據符號I進行替換。如此等等，最後圖7的行68就是當前存儲在第一存儲器32的存儲位置0到11的數據符號。
行70顯示的是接收到的下一組數據，也就是說當前的段計數是1並且組計數為2。當段計數是1並且組計數為2時，偏移量生成器52產生一個為4的偏移量。此偏移量4由模12加法器54加到地址計數器50的輸出計數上，以便生成第一存儲器32的地址。當行70的數據接收到後，模12加法器54將偏移量4與地址計數器50提供的第一個輸出計數0相加產生一個地址4。相應此為4的地址，存儲在第一存儲器32的存儲位置4的數據符號A(見行68)被讀取出來，並且替換為接收到的組2的第一個數據符號，即行70的數據符號E。同樣，當地址是5的時候(計數1加偏移量4)，數據符號B讀取出來，由數據符號F進行替換。當地址是6的時候(計數2加偏移量4)，數據符號C讀取出來，由數據符號G進行替換。當地址是7的時候(計數3加偏移量4)，數據符號D讀取出來，由數據符號H進行替換。當地址是8的時候(計數4加種子4)，數據符號E讀取出來，由數據符號I進行替換。如此等等，最後圖7的行72就是當前存儲在第一存儲器32的存儲位置0到11的數據符號。注意，當地址計數器50的輸出計數為8時，模12加法器54提供的地址為0(計數8加偏移量4，然後模12得0)。
行74表示段1的組3的數據是非旋轉的。這樣，偏移量為0，第一存儲器32中如行72所示的內容由如行74所示的接收到的數據符號所替換，最後當段1的組3的數據全部存儲在第一存儲器32之後，第一存儲器32的內容如行72所示。
當數據讀取出第一存儲器32之後，數據便完成了解旋轉，但仍然是交錯的。這些解旋轉但交錯的數據由第二存儲器38和第二地址生成器40進行處理，以便對這些解旋轉但交錯的數據進行解交錯。因為每一字節數據中的數據符號都與相應的11個其它字節數據相交錯，並且每字節有4個數據符號，所以第二存儲器38是一個48符號存儲器。
地址生成器40的第一實施例如圖8所示。此地址生成器包括一個除48計數器80，它在時鐘的每48個計數時提供某輸出。除48計數器80的進位輸出提供給種子生成器82，此種子生成器82為加法器84的第一輸入端提供一個種子。加法器84的輸出提供給模47運算器86，模47運算器86對加法器84的輸出進行模47運算。模47運算器86的輸出連接到鎖存器88，此鎖存器88在符號時鐘的控制下對模47運算器86的輸出進行鎖存。鎖存器88的輸出為第二存儲器38提供一個地址，同時輸出也反饋回加法器84的第二輸入端。
第二存儲器38必須擁有足夠的存儲位置以存儲48個符號。雖然第二存儲器38是一個線性存儲器數組，存儲位置編址從0到47，但也可以把它看作一個矩形數組行R=12，列C=4。因此N=RxC=48。圖9例示了第二存儲器38在這種方式下的地址。如果xn是一個輸入符號序列(其中n=0,1,...,47)，且Mi(n)代表輸入符號xn到第二存儲器38的存儲位置的一個映射，那麼Mi(n)就是第二存儲器38中存儲符號xn的相應地址。(映射Mi(n)具有下標i是因為有多個映射，也就是，由第二地址生成器40提供的多個地址序列。)如果初始映射序列M0(n)選定為M0(n)=n，其中n=0、1、2、......、(N-1)，那麼第一塊48個符號中的每一個輸入符號xn存儲在存儲位置n。這可以通過將圖1覆蓋在圖9上進行形象化說明。
為了對這塊數據進行解交錯，數據必須以一個不同於其向第二存儲器38存儲時的順序讀取出來。因此，當下一塊48個符號一次一個符號地接收到的時候，第一塊中的符號要從第二存儲器38中讀取出來並由第二塊中剛剛接收到的對應的符號進行替換。要對第一塊數據進行解交錯，M1(n)必須=0、12、24、36、1、13、......、35、47。根據這些地址對第一塊數據進行解交錯將致使第二塊數據以一個不同於第一塊數據寫入到第二存儲器38的順序寫入到第二存儲器38中。因此，為對第二塊數據進行解交錯(同時將第三塊數據寫入到第二存儲器38中)，必須生成一個不同於M1(n)的M2(n)。這個過程將繼續下去，生成一系列的地址序列，以便連續地接收和解交錯符號塊。
如果第一個映射序列M0(n)=0、1、2、3、4、...、47，那麼M1(n)可以記為M1(n)=M0((n-R))mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。(1)這個等式成立的原因是，交錯深度為R。相鄰的橫向符號在映射函數中間隔R項。當索引掃描映射函數時，模部分能正確地控制線的末端迴轉並生成正確的偏移量。
同樣地，映射任何序列都可以在前一映射的基礎上按照以下等式生成Mi(n)=Mi-1((n-R))mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。(2)等效地，利用歸納法，這個映射函數可以使用初始序列(i=0)來歸納出第i個序列的第n項Mi(n)=M0((n-Ri))mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。(3)如假設初始序列為M0(n)=n，那麼等式(3)可以簡化為Mi(n)=(n-Ri)mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。(4)等式(4)可以導出一個通過任意序列的前一序列的第n項來計算此序列的第n項的等式Mi(n)=(Mi-1(n)-R)mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。(5)等式(4)描述了從一塊數據到下一塊數據地對輸入數據進行解交錯所需的所有的編址序列。等式(4)產生的不同編址序列是有限的，最終將返回到初始序列。此有限的序列數取決於R和C的值(或等效地取決於R和N的值)。因此，設總共有L個唯一映射，則L是滿足下面等式的最小值(RL)mod(N-1)=1，其中L非0。(6)最終，將任意序列i中第n項和第n-1項關聯起來的表達式可以描述為Mi(n)=0，其中n=0Mi(n)=(Mi(n-1)+Ri)mod(N-1)，其中n=1、2、......、N-1。(7)如果R=12(如圖1所示之實例)，則L=23滿足等式(6)。亦即，等式(4)可以產生23個不同的序列，當L=24時將產生重複序列。因此，對於如圖1所示之數據數組，為解交錯先前曾結合圖1說明過的交錯的數據，總共需要23個序列。圖10給出了23個序列及相應的種子。
等式(7)是地址生成器40生成所需的重複地址序列的基礎。另外還需要一個實現等式(6)的種子生成器，以便為每個地址序列生成相應的種子。
種子生成器82生成的種子可以通過等式(6)給出，其中L在本專利應用給出的實例中在0到22之間變化。這些種子是1、12、3、36、9、14、27、42、34、32、8、2、24、6、25、18、28、7、37、21、17、16和4。每過48個符號時鐘脈衝種子生成器82為加法器84提供這些種子中相應的一個，加法器84在每個符號時鐘將此種子與鎖存器88的輸出進行相加。模47運算器86對加法器84的輸出進行一個模47運算(如大於47，減去47)，並將結果提供給鎖存器88。鎖存器88將此結果鎖存並將此鎖存結果作為一個地址提供給第二存儲器38。在這種方式下，對於種子生成器82生成的每一個種子可以生成一個唯一的包括48個地址的序列。
地址生成器40是由RESET 2和符號時鐘驅動的，因為第一存儲器32中發生的處理需要正好12個符號時鐘。因為通過第一存儲器32的符號有12個符號時鐘的延遲，RESEL 2對齊一個幀從第一存儲器32輸出時的第一個符號。圖11A和11B的時序圖假設剛得到8VSB信號，所以計數器80、計數器80的進位輸出、種子生成器82和鎖存器88的初始值都是未知的。RESET 2和第一個符號時鐘使得計數器80初始化為0，同時亦使其進位輸出為低電平。RESET 2也使種子生成器82輸出第一個種子(1)。RESET2和第一個符號時鐘也同步地使鎖存器88的輸出清零。後繼的符號時鐘將使計數器80遞增。
當計數器80計數達到47時，它將輸出一個進位信號，此進位信號使種子生成器82輸出下一個種子(12)。這個進位信號也將使鎖存器88在下一符號時鐘同步清零。從而，計數器80的進位信號將使種子生成器82在其23個種子的序列中不斷循環。這樣，每個種子就具有48個符號時鐘的周期。整個23個種子的序列將包含23×48=1104個符號。因為每一幀有258336個數據符號，在每個幀中此23個種子的序列正好出現234次(234×1104=258336)。因此，每一新的幀的開始(在圖11A和圖11B的時序圖中由RESET 2#2脈衝標誌)都對齊第一個種子(1)。這種排列具有優勢，因為它允許在8 VBS信號獲取之後使用第一個RESET 2信號來初始化種子生成器82的輸出為1，而不必考慮後繼的RESET 2信號(每幀一個)，因為它們總是與種子生成器82應該輸出1的時候出現。
信號獲取後一旦初始化種子的序列就不能再斷開。對於正確連續的解交錯操作來說這是必須的。時序圖還給出了鎖存器88相應於需要的Mi(n)的輸出。M0(n)、M1(n)、M2(n)部分已經例示，出現在RESET 2#1脈衝之後。這些序列在所有的Mi(n)中循環重複多個次，直到RESET 2 #2脈衝之前即第一幀的末尾，M22(n)出現。按預計，第二幀開始於M0(n)。
解交錯操作和前面結合圖6和圖7說明過的解旋轉操作是類似的。也就是說，當一個數據符號從第二存儲器38的一個存儲位置(由第二地址生成器40確定)讀取出來時，此數據符號將被一個當前從第一存儲器32接收的數據符號所替換。因此，當符號時鐘使得除48計數器80計數達到47時，計數器80將輸出一個進位信號，此進位信號提供給種子生成器82和鎖存器88(通過「或」門89)。此進位輸出使得種子生成器82為加法器84提供一個新的種子。此進位輸出還將鎖存器88清零(在下一符號時鐘)，即鎖存器的輸出為0。鎖存器的輸出還回過來提供給加法器84的第二輸入端。
對於圖10所示的23個序列的每一個，加法器84將鎖存器88的0輸出(代表每一序列的第一個地址)加到種子生成器82提供的種子上。加法器84的這個輸出經過一個模47運算後，結果提供給鎖存器88的輸入端。下一符號時鐘使得鎖存器88將這個模47運算器88的結果提供給第二存儲器38。鎖存器88的這個輸出又反饋回加法器84，然後與種子生成器82生成的種子相加。這樣，種子生成器82的種子遞歸地與自己的模47結果相加，以得到一個相應的地址序列提供給第二存儲器38。
每一個這樣的序列都由等式(7)給出。在23個序列的每一次循環中，第一個序列總是從0到47順序排列。種子生成器82為第一序列提供的種子是1，這由等式(6)確定。
圖12詳細地例示了種子生成器82的第一實施例。種子生成器82包括一個乘法器92、一個模47運算器94和一個鎖存器96。乘法器92將鎖存器96的輸出乘以12，模47運算器94對加法器92的結果進行一個模47運算，鎖存器96將模47運算器94的結果進行鎖存。
當控制器34生成RESET 2時，鎖存器96復位為輸出1。這個1作為種子提供給加法器84。這個1還由乘法器92乘以12，結果由模47運算器94進行模47操作。模47運算器94的輸出提供給鎖存器96，鎖存器96在接收到除48計數器80的下一個進位輸出之前的期間內對這個輸出進行鎖存。接收到這個進位輸出後，鎖存器96的為12的輸出反饋回乘法器92，乘法器92將其與12相乘，產生輸出結果144。模47運算器94對144進行模47運算，結果為3，提供給鎖存器96，鎖存器96在接收到除48計數器80的下一個進位輸出之前的期間內對這個輸出進行鎖存。接收到這個進位輸出後，鎖存器96的輸出3反饋回乘法器92，乘法器92將其與12相乘，產生輸出結果36。模47運算器94對36進行模47運算，結果為36，提供給鎖存器96，鎖存器96在接收到除48計數器80的下一個進位輸出之前的期間內對這個輸出進行鎖存。接收到這個進位輸出後，鎖存器96的輸出36反饋回乘法器92，乘法器92將其與12相乘，產生輸出結果432，如此等等。據此，種子生成器82生成上述的23個種子。
圖13詳細地例示了種子生成器82的第二實施例。種子生成器82包括一個乘12模47運算器98和一個鎖存器100。乘12模47運算器98(圖14給出更詳細描述)包括一個加法器102，加法器102將鎖存器100輸出的4個最高有效位(在104捨去兩個最低有效位)和模47校正邏輯產生的一個校正因子相加，圖15詳細給出了模47校正邏輯。
當控制器34生成RESET 2時，鎖存器100復位為輸出1。這個1作為種子提供給加法器84。這個1還由乘12模47運算器98乘以12再模47。乘法12模47運算器98的輸出提供給鎖存器100，鎖存器100在接收到除48計數器80的下一個進位輸出之前的期間內對這個輸出進行鎖存。接收到這個進位輸出後，鎖存器為12的輸出反饋回乘12模47運算器98，乘12模47運算器98對12進行乘12模47運算，結果為3(12×12mod47=3)。乘12模47運算器98將此結果3提供給鎖存器100。鎖存器100在接收到除48計數器80的下一個進位之前的期間內對這個輸出進行鎖存，如此等等。據此，種子生成器82生成上述的23個種子。
圖14詳細地給出了乘12模47運算器98。當鎖存器100的輸出為1時(即數字值000001)，兩個最低有效位(01)提供給模47校正邏輯106，模47校正邏輯106輸出12。加法器102將這個12和鎖存器100的輸出的4個最高有效位(0000)相加，結果12提供給鎖存器102。鎖存器102在接收到除48計數器80的下一個進位輸出時將12鎖存為輸出。當鎖存器100的輸出是12時(即數字值001100)，兩個最低有效位(00)提供給模47校正邏輯106，模47校正邏輯106輸出0。加法器102將這個輸出0和鎖存器100的輸出的4個最高有效位(0011)相加，結果3提供給鎖存器102。鎖存器100在接收到除48計數器80的下一個進位輸出時將3鎖存為輸出，如此等等。
模47校正邏輯106在圖15中給出了更詳細的描述，它包括邏輯電路108。邏輯電路108的兩個最低有效位輸出，OUT 0和OUT 1始終為都0。邏輯電路108四個最高有效位，OUT 2～OUT 5由鎖存器輸出的兩個最低有效位IN 0和IN 1控制。
第二地址生成器40的基於等式(4)的另一個實施例如圖16所示。此實施例包括一個計數器112，它對符號始終脈衝進行計數並且當每個計數時都為乘法器114提供一個輸出。計數器112的進位輸出提供給一個種子生成器116，它可以是一個狀態機、RAM或類似於種子生成器82的裝置。種子生成器116在計數器112的進位輸出的控制下在23個狀態之間切換，以便每次觸發時提供相應的種子，種子由等式(6)確定。乘法器114將計數器112的輸出計數和種子生成器116提供的種子相乘並將結果提供給一個模47運算器118。模47運算器118的輸出提供給鎖存器120的輸入端。計數器112的進位輸出控制鎖存器120的輸出復位為0。這樣，在每個地址序列的開始，鎖存器120的輸出都等於0，這總是每個地址序列的第一個地址。在每個地址序列的末尾(即48計數)，種子生成器116被觸發以便為乘法器114提供一個新的種子。
以上已經對本發明的某些變型進行了說明。對於本發明領域的技術人員可以很容易實現其它變型。例如，雖然本發明是專門就兩比特數據符號進行說明的，但應該看到本發明也適用於其它類型的數據。同時，本發明也可以使用於不同的數據幀方案和不同的旋轉和/或交錯協議。
因此，本發明的說明應僅視為例示之用，目的僅在於教導熟練的技術人員本發明的最佳實施方式。在不悖離本發明的精神的基礎上，具體細節可以有較大變化，所有變化都在權利要求書範圍內。
權利要求書(修改)按PCT13條約修改1．一種用於將第一和第二組數據單元從第一順序重排列為第二順序的裝置，包括一個具有多個存儲位置的存儲器，其中第一組數據單元存儲在此存儲器中，並將由第二組數據單元替換；和一個地址生成器，用於生成地址並將地址提供給存儲器，以便在存儲器接收每個地址時，第一數據單元組的第一數據單元從第一存儲位置讀取出來，及在第一數據單元組的第二數據單元從第二存儲位置讀取出來之前，第二數據單元組的一個數據單元寫入到此第一存儲位置。
2．權利要求1的裝置，其中地址生成器用來為存儲器提供地址以便對第一和第二數據單元組的數據單元進行解旋轉。
3．權利要求1的裝置，其中地址生成器用來為存儲器提供地址以便對第一和第二數據單元組的數據單元進行解交錯。
4．權利要求1的裝置，其中的存儲器是第一存儲器，其中地址生成器是第一地址生成器，其中裝置還包括第二存儲器和第二地址生成器，其中第一地址生成器基本上獨自地把地址提供給第一存儲器並且第二地址生成器基本上獨自地把地址提供給第二存儲器，以使進入第一存儲器的數據單元是旋轉和交錯的，以使數據單元作為解旋轉和交錯的數據單元從第一存儲器讀取出來，以使此解旋轉和交錯的數據存儲在第二存儲器中，以使數據單元作為解旋轉和解交錯的數據單元從第二存儲器讀取出來。
5．權利要求1的裝置，其中第一和第二組數據單元的每一組都包括D個數據單元，並且其中存儲器一次基本上存儲D個數據單元。
6．權利要求5的裝置，其中第一和第二組數據單元的數據單元由裝置接收到時是旋轉的，並且其中地址生成器包括地址計數裝置，用於計數0到D-1，提供一個從0到D-1的一個相應的輸出計數，並且達到計數D-1後復位；用於生成一個偏移量的偏移生成裝置，其中偏移量取決於D個數據單元的旋轉程度；和用於將偏移量和輸出計數合併起來生成地址的合併裝置。
7．權利要求6的裝置，其中偏移量還取決於D個數據單元所屬的組。
8．權利要求7的裝置，其中數據單元排列為S個段，其中S個數據單元段的每一個由G個單元數據組構成，其中G個數據單元組包括第一和第二數據單元組，並且其中偏移量還取決於數據單元所屬的段。
9．權利要求8的裝置，其中偏移生成裝置為S個段的第一個段生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第一組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第三組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的其餘組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第一組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的其餘組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的第一組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的其餘組生成一個為0的偏移量。
10．權利要求1的裝置，其中數據單元排列為m個數據單元組，其中m個數據單元組包括第一和第二數據單元組，其中每個數據單元組包括D個數據單元，其中數據單元根據第一順序是交錯的，其中裝置用於把數據單元解交錯為第二順序，並且其中存儲器基本上一次存儲mD個數據單元。
11．權利要求10的裝置，其中地址生成器包括計數裝置，用於計數0到mD-1，當達到計數mD-1時提供一個輸出計數，並且提供此輸出計數後復位；響應此輸出計數生成一個種子的種子生成裝置；和用於將輸出計數和種子轉換為一個地址序列的轉換裝置。
12．權利要求11的裝置，其中種子生成裝置用來生成L個種子，其中L由下面等式給出(RL)mod(mD-1)=1其中L為0、1、2、......直到達到Lmax種子開始重複，其中R=D，其中地址序列由下面等式給出
Mi(n)=0，其中n=0Mi(n)=(Mi(n-1)+Ri)mod(mD-1)，其中n=0、1、2、......、mD-1其中i變化範圍為0到Lmax-1。
13．權利要求1的裝置，其中存儲器包括第一和第二存儲器，其中地址生成器包括第一和第二地址生成器，其中第一地址生成器用來為第一存儲器提供地址以便對數據單元進行解旋轉，並且其中第二地址生成器用來為第二存儲器提供地址以便對數據單元進行解交錯，從而生成第二順序。
14．權利要求13的裝置，其中第一存儲器一次存儲D個數據單元，其中第二存儲器一次存儲mD個數據單元，並且其中m是一個整數。
15．權利要求14的裝置，其中第一地址生成器包括第一計數裝置，用於計數0到D-1，提供一個相應的從0到D-1的輸出計數，並且當達到D-1計數後復位；用於生成一個偏移量的偏移生成裝置，其中偏移量取決於D個數據單元的旋轉程度；和用於將偏移量和第一計數裝置的相應的輸出計數轉換為一個地址序列的第一轉換裝置，其中第二地址生成器包括第二計數裝置，用於計數0到mD-1，當達到計數mD-1時提供一個輸出計數，當提供此輸出計數後復位；響應第二計數裝置的輸出計數來生成一個種子的種子生成裝置；和用於將種子轉換為一個第二地址序列的第二轉換裝置。
16．權利要求15的裝置，其中偏移生成裝置為S個段的第一個段生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第一組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第三組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的其餘組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第一組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的其餘組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的第一組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的其餘組生成一個為0的偏移量。
17．權利要求16的裝置，其中種子生成裝置用來生成L個種子，其中L由下面等式給出(RL)mod(mD-1)=1其中L等於0、1、2、......直到Lmax種子開始重複，其中R=D，其中地址序列由下面等式給出Mi(n)=(n-Ri)mod(N-1)，其中n=0、1、2、......、N-1。
其中i變化範圍為0到Lmax-1，其中單獨的地址生成器包括地址計數裝置，用於計數0到D-1，提供一個相應的從0到D-1的輸出計數，當達D-1後復位。
用於生成一個偏移量的偏移生成裝置，其中偏移量取決於D個數據單元的旋轉程度；和用於將偏移量和輸出計數合併為一個地址序列的合併裝置。
權利要求
1．一種用於處理旋轉和交錯的數據的裝置，其特徵在於，具有用於對旋轉和交錯的數據進行解旋轉以便生成解旋轉和交錯的數據的解旋轉裝置，和用於對解旋轉和交錯的數據進行解交錯以便生成解旋轉和解交錯的數據的解交錯裝置。
2．權利要求1的裝置，其特徵在於解旋轉裝置包括用於存儲D個旋轉和交錯的數據單元的第一存儲裝置和用於對第一存儲裝置尋址以便從第一存儲裝置中讀取出解旋轉和交錯的mD個數據單元並向第一存儲裝置寫入旋轉和交錯的數據的第一尋址裝置，並且其中解交錯裝置包括用於存儲從第一存儲裝置讀取出來的解旋轉和交錯的數據的第二存儲裝置和用於對第二存儲裝置尋址以便從第二存儲裝置中讀取出解旋轉和解交錯的數據並向第二存儲裝置寫入來自於第一存儲裝置的解旋轉和交錯的數據的第二尋址裝置。
3．權利要求1或2的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由S個數據單元段構成，其中每個數據單元段由G個數據單元組構成，其中每個數據單元組由D個數據符號構成，並且其中第一尋址裝置包括用於根據數據單元段和組以及數據單元組中D個數據單元的旋轉程度來生成偏移量的偏移生成裝置。
4．權利要求3的裝置，其特徵在於偏移生成裝置為S個段的第一個段生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第一組生成一個為0偏移量，其中偏移生成裝置為S段的第二個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的第三組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第二個段的任何其餘組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第一組生成一個為0的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的第二組生成一個為8的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第三個段的任何其餘組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的第一組生成一個為4的偏移量，其中偏移生成裝置為S個段的第四個段的任何其餘組生成一個為0的偏移量。
5．權利要求1的裝置，其特徵在於解旋轉裝置包括用於存儲旋轉和交錯的數據的存儲裝置和用於對此存儲裝置進行尋址以便從此存儲裝置中讀取出解旋轉和交錯的數據並把旋轉和交錯的數據寫入到此存儲裝置的尋址裝置。
6．權利要求5的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由數據單元構成，其中旋轉和交錯的數據是以D個數據單元為基礎旋轉的，並且其中存儲裝置一次存儲此旋轉和交錯的數據D個數據單元。
7．權利要求5的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由D個數據單元的多個組構成，並且其中存儲裝置一次存儲此旋轉和交錯的數據D個數據單元。
8．權利要求5的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由S個數據單元段構成，其中每個數據單元段由G個數據單元組構成，其中每個數據單元組由D個數據單元構成，並且其中存儲裝置一次存儲此旋轉和交錯的數據的一個數據單元組。
9．權利要求1的裝置，其特徵在於解交錯裝置包括用於存儲解旋轉和交錯的數據的存儲裝置和用於對此存儲裝置進行尋址以便從此存儲裝置讀取出解旋轉和解交錯的數據並把解旋轉和交錯的數據寫入到此存儲裝置的尋址裝置。
10．權利要求9的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由數據單元構成，其中旋轉和交錯的數據在D個數據單元的基礎上進行交錯，其中存儲裝置一次存儲此解旋轉和交錯的數據的mD個數據單元，其中m是一個整數。
11．權利要求10的裝置，其特徵在於存儲裝置包括第一尋址裝置，其中尋址裝置包括第一尋址裝置，並且其中解旋轉裝置包括用於存儲旋轉和交錯的數據的第二存儲裝置和用於對第一存儲裝置尋址以便從此存儲裝置讀取出解旋轉和交錯的數據並把旋轉和交錯的數據寫入到第二存儲裝置的第二尋址裝置。
12．權利要求11的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由數據單元構成，其中旋轉和交錯的數據在D個數據單元的基礎上旋轉，並且其中第二存儲裝置一次存儲此旋轉和交錯的數據的D個數據單元。
13．權利要求12的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由D個單元數據的多個組構成，並且其中第二存儲裝置一次存儲旋轉和交錯的數據D個數據單元。
14．權利要求13的裝置，其特徵在於旋轉和交錯的數據由S個數據單元段構成，其中每個數據單元段由G個數據單元組構成，其中每個數據單元組由D個數據單元構成，並且其中第二存儲裝置一次存儲旋轉和交錯的數據的一個單元數據組。
全文摘要
一種用於解旋轉和解交錯數據的裝置(28)，包括(i)用於在D個存儲位置存儲D個旋轉和交錯的數據單元的第一存儲器(32)，(ii)用於對第一存儲器(32)進行尋址從D個存儲位置讀取出解旋轉和交錯的數據並把旋轉和交錯的數據寫入到D個存儲位置的第一尋址器(36)。(iii)用於存儲mD個從第一存儲器(32)讀取出來的解旋轉和交錯的數據單元的第二存儲器(38)，其中從第一存儲器讀取出來的解旋轉和交錯的數據存儲在第二存儲器的mD個存儲位置中，和(iv)用於對第二存儲器(38)進行尋址從mD個存儲位置讀取出解旋轉和解交錯的數據並把來自於第一存儲器(32)的解旋轉和交錯的數據寫入到mD個存儲位置的第二尋址器(40)。
文檔編號G06F7/24GK1228176SQ97196738
公開日1999年9月8日 申請日期1997年7月18日 優先權日1996年7月26日
發明者馬克·菲莫夫, 小勞倫斯·C·思派特 申請人:齊尼思電子公司