提供遞增冗餘的編碼器和編碼方法

2023-07-01 08:10:11 2

專利名稱：提供遞增冗餘的編碼器和編碼方法
技術領域：
本發明涉及用於對輸入數據字進行糾錯碼編碼以編碼成碼字的編碼器和相應的編碼方法。另外，本發明涉及用於在廣播系統中廣播數據的發送機和相應的發送方法。此夕卜，本發明涉及用於在計算機上實現所述發送方法的電腦程式。最後，本發明涉及包括這樣的發送機和用於接收由所述發送機廣播的數據的一個或多個接收機的廣播系統。本發明尤其涉及例如在利用正交頻分復用(OFD M)的數字視頻廣播(DVB)系統的發送機中使用的LDPC編碼器。另外，本發明可被應用在應用與DVB相同或相似的LDPC編碼方案的其他系統中。
背景技術：
諸如根據DVB-T2標準(第二代數字地面電視廣播系統標準)的廣播系統之類的已知的廣播系統的發送參數一般是針對利用靜止接收機例如利用屋頂天線的固定接收而優化的。在諸如即將出現的DVB-NGH(DVB下一代手持；以下也稱為NGH)標準之類的未來的廣播系統中，移動接收機(其是這個即將出現的標準的主要焦點)將被使得在惡劣的接收情形中(例如儘管遭受了多徑傳播、衰減效應和都卜勒頻移)也能夠正確地接收數據。這種廣播系統的特徵尤其在於以下事實即，一般沒有反饋信道並且沒有從接收機到發送機的信令。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種編碼器和相應的編碼方法以及發送機和相應的發送方法，用於在廣播系統中廣播數據，由此，移動接收機對數據進行無誤的接收/重建的概率與已知廣播系統中的發送機和發送方法相比提高了，即使在惡劣的接收條件下也是如此。本發明的另一個目的是使得能夠使用不同類型的解碼器和接收機，但確保兼容性。本發明還有一個目的是提供一種用於實現所述編碼方法的電腦程式和一種廣播系統。根據本發明的一個方面，提供了一種用於對輸入數據字進行糾錯碼編碼以編碼成碼字的編碼器，包括-編碼器輸入端，用於接收輸入數據字，每個輸入數據字包括第一數目Kldp。個信息符號，-編碼裝置，用於將輸入數據字編碼成碼字，使得碼字包括基本碼字部分和輔助碼字部分，該基本碼字部分包括數據部分和第二數目Nldp。-Kldp。個基本奇偶符號的基本奇偶部分，並且該輔助碼字部分包括第三數目Mik個輔助奇偶符號的輔助奇偶部分，其中所述編碼裝置適應於i)根據第一碼從輸入數據字生成所述基本碼字部分，其中基本奇偶符號是通過在根據第一地址生成規則確定的奇偶符號地址處累積信息符號來生成的，以及ii)根據第二碼從輸入數據字生成所述輔助碼字部分，其中輔助奇偶符號是通過在奇偶符號地址I處累積信息符號m來生成的，其中所述奇偶符號地址y是根據如下第二地址生成規則確定的如果X 彡 Nldpc-Kldpc，則 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie其中X表不與大小為Ga的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qik是依從輔助碼率的預定常數，以及-編碼器輸出端，用於輸出所述碼字。根據本發明的另一方面，提供了一種用於在廣播系統中廣播數據的發送機，包括-數據輸入端，用於接收被分段成輸入數據字的至少一個發送機輸入數據流，
-如上限定的用於對輸入數據字進行糾錯碼編碼以編碼成碼字的編碼器，-數據映射器，用於將碼字映射到發送機輸出數據流的幀上，以及-發送機單元，用於發送所述發送機輸出數據流。根據本發明的另外的方面，提供了相應的編碼方法、發送方法和包括用於使得計算機執行所述編碼方法的步驟的程序手段的電腦程式，其中所述電腦程式是在計算機上執行的。本發明的優選實施例在從屬權利要求中限定。應理解，要求保護的裝置、要求保護的方法和要求保護的電腦程式具有如從屬權利要求中限定的與要求保護的編碼器相似和/或相同的優選實施例。本發明是基於如下構思的通過改善所提供的糾錯措施，使得廣播系統中的移動接收機(例如車內接收機或手持式接收機(例如在行動電話或PDA中))即使在嚴峻的傳送信道條件下也能夠對廣播數據解碼。具體地，提出了由編碼器提供充分量的冗餘以提高碼的魯棒性。所述額外的冗餘是由發送機提供的，以使得接收機在對所接收的廣播數據的接收或重建(解碼)有錯誤或者只能以不足的質量進行的情況下能夠(但不是必須要)使用所述額外的冗餘。廣播操作者還具有從多種不同的編碼和調製方案中進行選擇的能力，從而用吞吐量來交換魯棒性。為了確保接收機(例如現有的傳統接收機)、特別是其解碼器能夠在沒有任何根據本發明提供的額外冗餘的情況下對接收到的數據正確地解碼，糾錯碼編碼器(一般應用前向糾錯)應用第一碼來為要廣播的數據的數據字生成基本碼字部分。此編碼方式可以是已知的將輸入數據字編碼成碼字的標準方式，例如在DVB-T2、DVB-S2、DVB-C2或即將出現的DVB-NGH發送機中應用的前向糾錯(FEC)編碼(例如LDPC編碼)，即基本碼字部分可對應於根據DVB-T2標準的(「正常」糾錯碼)碼字(以下也稱為T2)。然而，此外，根據本發明還提出了通過根據第二碼從輸入數據字生成輔助碼字部分來為接收機的解碼器提供遞增冗餘。「總」碼，即據其生成「總」碼字(包括基本碼字部分和輔助碼字部分)的碼，從而具有比第一碼更低的碼率。因此，所述「總」碼，特別是所述輔助碼字部分，提供了更高的魯棒性並且即使在惡劣的接收條件下也使能了比第一碼(更好的)解碼。因此，在正常接收條件下，解碼器一般根本不(需要)使用輔助碼字部分，而只使用基本碼字部分來對接收到的數據解碼。在解碼器意識到對所接收的數據的解碼有錯誤或者質量不足的情形中，其使用部分或整個輔助碼字部分來對所接收的數據更好地解碼。從而，基本碼字部分可被接收機/解碼器按原樣用於解碼，並且輔助碼字部分只在解碼確實需要的情況下才需要被使用。
另外，輔助碼字部分表示用於在惡劣接收條件的情況下改善解碼能力的額外措施，尤其是對於移動接收機。基本碼字部分以及輔助碼字部分兩者都被發送機的適當數據映射器映射到發送機輸出數據流中，所述發送機輸出數據流一般被分段成幀。例如，根據DVB-T2系統應用的使用T2幀和FEF (未來擴展幀)幀的成幀結構可用於以適當的方式傳輸這兩個碼字部分。優選地，編碼器和解碼器應用系統碼來生成所述碼字，以使得所述基本碼字部分包括數據部分、特別是輸入數據字，並且包括基本奇偶部分，並且所述輔助碼字部分包括輔助奇偶部分。例如，基本碼字部分可以是輸入數據字的信息符號(例如信息比特或信息字節)和所生成的基本奇偶符號(例如基本奇偶比特或字節)的組合，所述組合表示第一碼的基本碼字，其可被解碼器解碼。在此示例中，輔助碼字部分可包括輔助奇偶符號(例如輔助奇偶比特或字節)，所述輔助碼字部分表示第二碼的第二碼字，其可用於提高對所述第一碼字解碼的可能性。為了生成所述基本和輔助碼字部分的所述(基本和輔助)奇偶符號，使用奇偶符號累積器，就如一般已知並應用的那樣，例如根據DVB-T2(ETSI EN 302 755 VL 1.I (2009-09) " Digital Video Broadcasting(DVB) ；Framing structure ChannelCoding and Modulation for a Second Generation Digital Terrestrial TelevisionBroadcasting System(DVB-T2) " )、DVB_C2(DVB BlueBook A138 " Digital VideoBroadcasting (DVB) ；Frame structure channel coding and modulation for a secondgeneration digital transmission system for cable systems (DVB-C2) ")或DVB-S2(ETSI EN 302 307 VL 2. I(2009-08) " Digital Video Broadcasting(DVB)；Second generation framing structure， channel coding and modulation systems forBroadcasting,Interactive Services,News Gathering and other broadband satelliteapplications (DVB-S2)")。對於這樣的奇偶符號累積,使用地址生成規則來確定奇偶符號的地址，信息符號被累積(「累積」一般地也被稱為「編碼」)在這些地址處。然而，一般而言，只應用單個地址生成規則，其被應用來確定基本碼字的所有奇偶地址，這不應排除應用更多的地址生成規則來生成基本碼。然而，根據本發明，使用不同的地址生成規則來生成基本奇偶符號和輔助奇偶符號以獲得第一碼和第二碼的期望特徵。特別地，如下給出用於通過在奇偶符號地址I處累積信息符號m來獲得每個輔助奇偶符號的第二地址生成規則，其中所述奇偶符號地址y是根據第二地址生成規則確定的如果X 彡 Nldpc-Kldpc，則 Nldpc-Kldpc+{x+m mod GaXQ1J mod Mie其中X表不與大小為Ga的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qik是依從輔助碼率的預定常數，被設計為使得獲得所期望的碼的後向兼容性，後文將對此進行說明。從而，總碼也包括第一碼。另外，第二地址生成規則遵循與DVB標準家族的所有LDPC碼相同的按塊(以及準循環)編碼原理(按長度為Ga的群組)。特別地，兩個群組可具有相同長度。本發明的編碼器和編碼方法可一般應用來將基本碼擴展成(具有比所述基本碼更低的碼率的)擴展碼，但其中不同類型的解碼器可至少對基本碼解碼，即對於不能對擴展碼而只能對基本碼解碼的傳統解碼器確保了後向兼容性。根據優選實施例，所述編碼裝置適應於通過在奇偶符號地址y處累積信息符號m來生成基本奇偶符號，其中所述奇偶符號地址y是根據如下的第一地址生成規則確定的如果X < Nldpc-Kldpc，則{x+m mod GbX QldpcJ mod (Nldpc-Kldpc)其中X表不與大小為Gb的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qldp。是依從基本碼率的預定常數。因此，根據此實施例，應用與DVB-T2 (或DVB-C2或DVB-S2)標準中定義的相同的地址生成規則，這使得根據DVB-T2標準的接收機能夠對第一碼解碼。此後向兼容性的另一優點是其簡化了若干個數據輸入流的解碼，這些數據輸入流是按基本編碼規則或按擴展編碼規則來編碼的，其中擴展編碼規則以如下方式輸出基本碼字部分和輔助碼字部分兩者如果對基本碼字部分的成功解碼是可能的，則解碼器可以使用同樣的(基本)解碼操作。僅當基本碼的解碼失敗時，解 碼器才必須根據擴展碼改變解碼操作(並且可忽略僅由基本編碼器編碼的那些輸入數據流)。根據另一實施例，所述第一地址生成規則和第二地址生成規則中使用的所述群組大小是相同的，即Ga = Gb。優選地，選擇等於360的群組大小(根據DVB的LDPC碼生成)。從而，通過隨後取得G = Ga = Gb (優選為360)個信息符號(優選為信息比特)的群組並將它們編碼成奇偶符號來執行按塊(或按群組)編碼。這樣，維持了基本奇偶部分和輔助奇偶部分兩者的準循環結構，這使能了基於具有固定群組大小的所述群組的按塊的並從而更簡單的解碼。優選地，所述編碼裝置適應於利用後續信息符號的群組來按塊生成所述基本奇偶符號和所述輔助奇偶符號，其中所述後續信息符號的群組的每個信息符號i被累積在一組不同的奇偶符號地址y處，其中累積所述群組的第一信息符號的一組奇偶符號地址是從預定的地址表取得的並且累積所述群組的後續信息符號的符號地址是分別根據所述第一地址生成規則或所述第二地址生成規則從所述一組奇偶符號地址確定的，並且其中為了生成每新一塊的基本奇偶符號和輔助奇偶符號，從所述地址表取得另外的一組奇偶符號地址。對這樣的預定地址表的使用使得其中包含的奇偶符號地址能夠針對數據率、群組大小Ga、Gb、碼率依從預定常數Qldpc;、QIK、輔助奇偶符號的第三數目Mik和基本碼字部分的長度隊_的值的每個期望組合被預先加以優化，從而所獲得的碼儘可能地強壯並且允許對儘可能多的差錯的糾正。另外，(其數目對於Ga和Gb個信息符號的群組有效的)所述地址表中提供的地址提供了如下優點，即這些地址生成規則(以及地址表)能夠被高效地表述和存儲並且能夠以合理量的存儲空間被存儲在發送機和接收機中。否則，如果對於每個信息符號，必須在表中明確提供奇偶地址的話，則地址生成規則和地址表將會大得多並且可具有極大的大小。在特定的有利應用中，使用以下參數值MIK = Nldpc = 4320、Qik = 12、G = Ga = Gb=360。另外，對於碼率標識符，選擇值1/2、7/12、2/3和3/4，並且對於參數Qldp。，(按相同順序，即對應於各個碼率)選擇值6、5、4和3。如從DVB-T2和DVB-S2標準已知的，碼率標識符不是始終與真實碼率相同(然而，對於所選的碼，碼標識符對應於真實碼率)。包括針對這些不同碼率和這些參數值的奇偶符號地址的優化地址表在進一步的從屬權利要求中限定。因此，根據這種實施例，編碼裝置適應於隨後取得以下地址表的新一行作為新一組的不同奇偶符號地址y以用於累積後續信息符號的新群組。雖然本發明能夠以一般方式用於擴展現有碼，但在優選應用中，所述基本碼字部分是提供來用於常規解碼的，並且輔助碼字部分是提供來在利用基本碼字部分對碼字的常規解碼有錯誤的情況下作為遞增冗餘的。根據發送機的優選實施例，數據映射器適應於將碼字的基本碼字部分與同一碼字的輔助碼字部分映射到發送機輸出數據流的不同部分上、特別是不同的幀上。這提供了如下優點，即輔助碼字部分可不受影響基本碼字部分的信道的幹擾的影響，例如時間選擇性衰減或噪聲突發。一般地，不同接收路徑的幅度和相位也依賴於接收機的位置。此外，在移動接收機的情況下，尤其是不同接收路徑的信號的相位變化，這引起時間選擇性信道。時間方向上的變化也可具有很規律的結構，其在時間軸上的變化率與接收機對發送機的相對速度和信號的傳送頻率成比例。另外，其他幹擾，例如脈衝式噪聲，也可具有規律的結構，例如由電力網的線路循環頻率引起或者由來自其他數據傳送系統(例如GSM通信系統)的突發引起。一方面將基本碼字部分並且另一方面將相應的輔助碼字部分映射到發送機輸出數據流的不同部分上在這種情形中可避免與特定碼字有關的所有數據都被這種規律的幹擾所影響，並從而可確保在接收機處對碼字的正確解碼。此外，如下文將更詳細說明的，接收機可在輔助數據部分的傳送期間進入睡眠模式中，如果解碼不需要所述輔助數據部分的話。根據發送機的另一優選實施例，所述數據映射器適應於將碼字的基本碼字部分映 射到發送機輸出數據流的第一類型的幀上、特別是根據DVB廣播系統的發送機輸出數據流的T2幀上，並且將相應碼字的輔助碼字部分映射到發送機輸出數據流的布置在第一類型的幀之間的第二類型的幀上、特別是根據DVB廣播系統的發送機輸出數據流的FEF幀上。這提供了如下優點，即靜止接收機只訪問在第一類型的幀中傳送的數據，例如根據DVB-T2標準的接收機只訪問在T2幀中傳送的數據。移動接收機一般也訪問在第一類型的幀中傳送的數據，這些幀根據本發明也足以用於對接收到的碼字正確解碼並再現所編碼的數據字。然而，如果解碼器認識到解碼有錯誤或者經解碼的數據質量不足，則其隨後可訪問在第二類型的幀中傳送的數據，即輔助碼字部分，並且使用這些額外的數據作為遞增冗餘，即使用基本碼字部分以及輔助碼字部分(的一部分或全部)來進行解碼，這最終提供了正確解碼數據的概率的提高，因為碼字的總碼，即基本碼字部分和輔助碼字部分的組合，具有比據其編碼第一碼字的第一碼更低的碼率。此實施例提供了額外的優點，即可以使用如DVB-T2標準中定義的現有成幀結構，例如以如下方式(根據DVB-T2標準的)靜止接收機只訪問在T2幀中傳送的數據，而移動接收機訪問在T2幀中傳送的數據，並且如果需要還額外訪問在FEF幀中傳送的輔助碼字部分。靜止接收機如果需要當然也可以利用在FEF幀中傳送的輔助碼字部分，但一般將忽略這些數據。在優選實施例中，編碼器包括用於根據所述第一碼將輸入數據字編碼成包括所述基本碼字部分的基本碼字的第一編碼單元和用於根據所述第二碼將輸入數據字編碼成包括所述輔助碼字部分的輔助碼字的第二編碼單元。此外，數據映射器適應於將基本碼字與輔助碼字映射到發送機輸出數據流的不同部分上、特別是不同的幀上。因此，根據此實施例，可以不作任何改變地使用已經存在的編碼器，即第一編碼單元，而只是添加第二編碼器，即第二編碼單元，其也被提供以輸入數據字，從該輸入數據字根據第二碼生成輔助碼字，第二碼本身也可具有比第一編碼單元應用的第一碼更低的碼率，但也可具有相同或更高的碼率。雖然一般可以將基本碼字和輔助碼字兩者完全映射到發送機輸出數據流上，但在特定實施例中(特別是如果輔助碼字不僅包含輔助奇偶，而且包含部分或完整的輸入數據字和/或基本碼字的基本奇偶)，只要除了基本碼字以外輔助奇偶部分也被映射到發送機輸出數據流上，就足以實現期望的目的了。接收機隨後在需要的情況下利用輔助奇偶部分作為冗餘來對不能正確解碼的所接收的基本碼字進行解碼。第二編碼單元還可適應於根據所述第二碼將輸入數據字編碼成包括所述基本碼字部分和所述輔助碼字部分的輔助碼字。因此，基本碼字部分是基本碼字和輔助碼字兩者的一部分，但在輔助碼字中不被進一步使用，從該輔助碼字，基本上輔助奇偶部分被嵌入到發送機輸出數據流中。這種實施例具有如下優點，即第一編碼單元可以是已知的接收機(例如根據DVB-T2標準的接收機)的(傳統)編碼器，其可被不加改變地使用，並且根據本發明向其添加了第二編碼單元。或者，第二編碼單元還可適應於根據所述第二碼將輸入數據字編碼成只包括所述輔助碼字部分的輔助碼字。這種編碼單元可容易被添加到現有的編碼器並且執行在發送機側實現本發明的最低限度所需步驟。
根據發送機的替換實施例，所述編碼器包括用於將輸入數據字編碼成包括所述基本碼字部分和所述輔助碼字部分的碼字的單個編碼單元，並且其中所述數據映射器適應於將所述碼字的基本碼字部分與所述碼字的輔助碼字部分映射到發送機輸出數據流的不同部分上、特別是不同的幀上。此實施例要求更小的處理容量，因為只執行單個編碼處理來生成碼字，這些碼字隨後被分離成一方面的基本碼字部分和另一方面的輔助碼字部分。根據另一實施例，所述編碼器適應於將輸入數據字編碼成碼字，其是包括基本碼字部分和輔助碼字部分的碼字，所述輔助碼字部分包括至少兩個輔助碼字子部分，所述基本碼字部分是提供來用於常規解碼的，並且所述至少兩個輔助碼字子部分是提供來在利用基本碼字部分和較少的冗餘對碼字的常規解碼有錯誤的情況下作為遞增冗餘的。此實施例提供了如下優點，即，如果常規解碼(即僅利用基本碼字部分的解碼)有錯誤，則接收機可判決其需要多少額外的遞增冗餘來正確解碼。這是通過如下方式使能的對輸入數據字編碼以使得生成可分步用作這種遞增冗餘的兩個或更多個輔助碼字子部分(例如輔助奇偶符號的兩個或更多個群組)，即，生成輔助碼字子部分以使得執行所接收的碼字的正確解碼不完全需要所有子部分，而是其一個或多個子部分也足以進行正確解碼。然而，如果使用更多的子部分，則碼率減小並且正確解碼的概率增大。從而，每個接收機可自己判決(該判決也可以是時時變化的)如果需要的話，那麼多少個額外的遞增冗餘、即那至少兩個輔助碼字子部分中的多少個應當被用於提高解碼的質量。因此，如果只是額外地需要一較小的子部分，則其他輔助碼字子部分可被忽略並且甚至可根本不被接收或至少不被解映射，從而在這些其他的輔助碼字子部分被傳送的時間期間，接收機可被切換到睡眠模式中，以節省電池功率和處理時間。此實施例可被進一步開發為使得數據映射器適應於將碼字的至少兩個輔助碼字子部分映射到所述發送機輸出數據流上，以使得用作第一遞增冗餘的輔助碼字子部分在相應的基本碼字部分的接收之後、但在另外的輔助碼字子部分之前被接收機接收。這種實施例確保了接收機在已接收到足以使能正確解碼的輔助碼字子部分之後可被切換到睡眠模式中，如果像提出的那樣「最有幫助的」輔助碼字子部分(例如最大的輔助碼字子部分)首先被傳送的話。在另一實施例中，輔助碼字子部分可被映射到發送機輸出數據流上，以使得首先提供較小的輔助碼字子部分，然後提供具有越來越大的大小的輔助碼字子部分。輔助碼字子部分的序列可優選由接收機從之前傳送的有關基本碼字部分的序列得出，從而使得不需要額外的信令來以信令通知輔助碼字子部分的序列，例如輔助碼字子部分的序列與當時已經知道的有關基本碼字部分的序列相同。此外，如果在包含輔助碼字子部分的幀(例如FEF幀)之前的幀(例如T2幀)中，包含來自各種發送機輸入數據流(例如PLP)的數據，則輔助碼字子部分可被聚組在一起，以使得例如所有輔助碼字部分的最大或最小的子部分被首先傳送，然後另外群組的子部分被傳送。一般地，基本碼字部分和輔助碼字部分被映射到發送機輸出數據流上，以使得碼字的基本碼字部分在相應的輔助碼字部分被接收之前被接收機接收。然而，或者，數據映射器適應於將基本碼字部分和輔助碼字部分映射到發送機輸出數據流的幀上，以使得碼字的輔助碼字部分在相應的基本碼字部分被接收之前被接收機接收。輔助碼字部分從而被緩衝 在接收機中的相應緩衝器中。如果清楚僅基於基本碼字部分對相應碼字的解碼是正確的，則相應的輔助碼字部分(如果有的話)可被從緩衝器中刪除。即使基於基本碼字部分的解碼不正確，相應的輔助碼字部分也已經在緩衝器中可用。這提供了如下優點，即不發生等待時間或者等待時間減短(用於等待輔助奇偶部分，如果基於基本碼字部分的解碼有錯誤的話)，這在突然的信號失真的情況下對於減少切換時間和對於移動接收機是尤其重要的。因此，此實施例還提供了如下優點，即在基本碼字部分的(例如突然的)惡劣接收條件的情況下不發生服務的中斷(由於等待接收輔助碼字部分)。根據另一實施例，數據輸入端適應於接收被分段成輸入數據字的至少兩個發送機輸入數據流，並且編碼器適應於選擇性地僅根據第一碼、根據第二碼或者根據兩種碼對發送機輸入數據流進行編碼。因此，根據此實施例，發送機，例如在廣播系統的系統操作者的控制下，有應用本發明的構思以僅為所選的發送機輸入數據流提供遞增冗餘到發送機輸出數據流中的自由，但一般不得將其應用到所有發送機輸入數據流。例如，系統操作者可判決將本發明應用於被提供來供靜止接收機和移動接收機兩者接收的數據流，而一般只會由靜止接收機接收的其他數據流則不根據本發明被處理，即不生成和發送輔助碼字部分。一般地，發送機輸出數據流可由任何種類的發送機發送，該發送機例如只具有單個天線或者例如在MIMO(多輸入多輸出)系統中使用的多個天線。然而,在優選實施例中，數據映射器適應於將碼字的基本碼字部分映射到第一發送機輸出數據流上並且將碼字的輔助碼字部分映射到第二發送機輸出數據流上，並且發送機單元包括用於對所述第一和第二輸出數據流進行MMO預編碼的MMO預編碼器以及用於發送所述經MMO預編碼的第一和第二發送機輸出數據流的包括第一天線和第二天線在內的至少兩個天線。例如，MIMO預編碼器適應於進行空間復用以使得第一天線發送所述第一發送機輸出數據流，並且第二天線發送所述第二發送機輸出數據流。然而，一般地，在通過MIMO系統的兩個或更多個天線輸出兩個發送機輸出數據流之前也可對它們應用MIMO預編碼的任何其他實施例(例如Alamouti 預編碼)。接收機也可只具有單個天線或具有多個天線，其中一般地接收機的每個天線接收來自發送機的所有天線的信號。然而，也可能一般地接收機的天線被調諧來僅接收來自第一天線的信號(即用於接收第一發送機輸出數據流)，並且僅在解碼問題或差錯的情況下，天線才被額外地調諧來接收來自第二天線的信號(用於接收第二發送機輸出數據流)。根據另一實施例，可能接收機包括被調諧到發送機的第一天線的一個天線，並且接收機包括被調諧來接收來自發送機的第二天線的信號的第二天線，並且在第二天線處接收的信號僅在需要的情況下才被評估。在另一實施例中，發送機包括調製器，用於在將碼字映射到發送機輸出數據流的幀上之前或之後對於碼字的基本碼字部分以與同一碼字的輔助碼字部分不同的方式進行調製。一般地，輔助碼字部分可在與碼字的基本碼字部分正交的任何維度上被傳送，例如時間、頻率、空間(MMO)或擴頻碼。術語「正交」應如編碼和調製領域一般已知那樣來理解，即提供可分離的數據流(這些數據流在分離之前甚至可重疊，例如OFDM子載波及其有關部分譜)。這提供了如下優點，即針對可幹擾基本碼字部分的幹擾額外地保護了輔助碼字部分。另一個可能性是應用層次化調製。在此情況下，基本碼字部分解決調製方案的更可靠的比特，而輔助碼字部分解決不那麼可靠的比特。


參考以下描述的實施例，下面將清楚展現並更詳細說明本發明的這些和其他方面。在附圖中圖I示出了根據本發明的發送機的實施例的示意性框圖，圖2示出了發送機中使用的編碼器的第一實施例的示意性框圖，圖3示出了根據本發明的數據部分、基本奇偶部分和輔助奇偶部分的布置，圖4示出了根據DVB-T2標準的BBFrame的格式，圖5示出了根據DVB-T2標準的FEC碼字的格式，圖6示出了根據本發明的碼字的格式，圖7示出了圖示DVB-T2成幀結構的示圖，圖8示出了圖示根據DVB-T2標準的超幀內的T2幀和FEF幀的布置的示圖，圖9示出了編碼器的第二實施例的示意性框圖，圖10示出了編碼器的第三實施例的示意性框圖，圖11圖示了根據本發明的輔助奇偶部分的布置，圖12示出了根據DVB-T2標準的數據PLP到T2幀的映射，圖13示出了分段的輔助奇偶部分到FEF幀的映射，圖14示出了編碼器的第四實施例的示意性框圖，圖15示出了接收機的示意性框圖，圖16示出了接收機中使用的解碼器的第一實施例的示意性框圖，圖17示出了解碼器的第二實施例的示意性框圖，圖18示出了根據本發明的廣播系統的示意性框圖，圖19示出了圖示根據本發明的碼字的比特的生成的示圖，圖20示出了根據DAB使用的傳送幀的結構，圖21示出了接收機的另一實施例的框圖，圖22示出了根據本發明的編碼器的另一實施例的框圖，圖23至26示出了根據本發明的用於奇偶比特的生成的微型碼的各種碼率依從地址表，圖27示出了圖示根據本發明提出的微型碼的性能的示圖，圖28示出了另一數據傳送系統的框圖，圖29示出了這種數據傳送系統中使用的接收機的框圖，圖30示出了用於例示奇偶比特的生成的原理的短碼的碼率依從地址表，圖31示出了 DVB-NGH提案框圖，圖32示出了所提出的成幀結構的框圖，圖33示出了 NGH成幀和絕對0FDM，圖34示出了具有固定片段的基本成幀格式(PLP突發保持在同一片段中)， 圖35示出了在幀與幀之間具有數據切片置換的NGH成幀，圖36示出了具有PLP突發的跳頻的NGH成幀，圖37示出了 TS的IP封裝的分組格式，圖38示出了利用網際網路協議的可伸縮視頻編碼的傳送的示例(每個PLP可具有獨特魯棒性)，圖39示出比特交織方案，圖40示出了用於IR的擴展LDPC編碼，圖41示出了具有基本FEC和IR部分的LDPC編碼器，圖42示出了擴展LDPC碼在AWGN信道上的性能，圖43示出了比特到子流的解復用，圖44示出了 QPSK、16-QAM和64-QAM映射和相應的比特樣式，圖45示出了 NGH調度器機制，圖46示出了時間交織器幀到NGH幀中的PLP突發的映射，圖47示出了初始接收機獲取過程的示例(用於跳頻模式)，圖48示出了頻率交織器地址生成方案，圖49示出了針對導頻樣式PPO-SISO將分散導頻插入到數據切片中，圖50示出了針對導頻樣式PPO-MIXO將分散導頻插入到數據切片中，圖51示出了 AWGN信道上的前導編碼的仿真結果(QPSK調製)，圖52示出了 TDMA傳送(例如在DVB-T2 FEF中)(左手側)和獨立操作(右手偵U的情況下的成幀結構，圖53示出了前導符號的循環重複，圖54示出了同一 DVB-NGH信號中的不同數據切片內的MIXO和SIS0，圖55示出了用於加擾序列的生成器，圖56示出了 16-QAM到64-QAM層次化星座，右側是旋轉，圖57示出了本地服務插入時隙再利用樣式，圖58示出了不同ModCod的SISO吞吐率，並且圖59示出了不同ModCod的MMO吞吐率。
具體實施例方式圖I示出了根據本發明的發送機10的示例性框圖。這種發送機10例如可以是編碼OFDM (COFDM)發送機，該COFDM發送機可用於根據DVB-T2 (或即將出現的DVB-NGH)標準發送視頻、圖像和音頻信號並且在其中可使用本發明。要由發送機10發送的所述數據一般是以至少一個發送機輸入數據流II，12，…，In的形式的提供的，這些數據流一般被分段成輸入數據字。所述發送機輸入數據流II，12，…，In可以是一個或多個(例如MPEG-2)傳輸流和/或一個或多個通用流，並且數據可承載於其中的各個物理層管道PLP中。輸入數據被從數據輸入端12提供到編碼器14，其中在數據輸入端12中可對發送機輸入數據流II，12，…，In執行一些輸入處理，例如CRC(循環冗餘校驗)編碼、BB(基帶)頭部插入、填充插入和BB加擾，並且在編碼器14中發送機輸入數據流II，12，…，In的輸入數據字如下文將更詳細說明的被編碼成碼字。經編碼的數據隨後被從編碼器14提供到數據映射器16，數據映射器16用於把所生成的碼字映射到發送機輸出數據流O的幀上，發送機輸出數據流O隨後被發送機單元18輸出。一般地(但不是必須地)，提供有調製器17，用於在輸出和發送之前調製數據。圖2示出了根據本發明的編碼器14的第一實施例141。編碼器的所述實施例141 包括兩個分支，即兩個編碼單元20、30，在DVB的上下文中被稱為物理層管道(PLP)的發送機輸入數據流Il被饋送到這兩個編碼單元20、30。除了時間交織器27、37以外，處理優選是在固定的幀級別上執行的。以下應被看作示例的發送機輸入數據流Il的輸入幀在DVB的上下文中被表示為BBFrame。第一編碼單元20，即上方分支，在此實施例中對應於DVB-T2標準中描述的比特交織編碼和調製(BICM)鏈。因此，其包括用於隨後的LDPC編碼的FEC編碼塊21、比特交織器22、用於將比特解復用到信元的解復用器23、用於根據格雷映射將信元映射到星座的星座映射器24、用於星座旋轉和循環Q延遲的單元25、信元交織器26和時間交織器27。這些單元21至27的功能和操作是一般已知的，並且例如在DVB-T2標準中描述，DVB-T2標準通過引用被併入在此，因此這裡不提供進一步說明。第二編碼單元30，即下方分支，在此實施例中也被提供以發送機輸入數據流II。FEC編碼塊31 —般不與第一編碼單元20的FEC編碼塊21相同。所述FEC編碼塊21向輸入數據字附加LDPC碼字的奇偶比特，所述LDPC奇偶比特在這裡一般被稱為第一碼的基本奇偶部分，而FEC編碼塊31則生成額外的冗餘以提高整體信道碼的魯棒性，所述整體信道碼涉及來自FEC編碼塊21和FEC編碼塊31兩者的冗餘。換言之，FEC編碼塊31生成輔助奇偶比特，除了基本奇偶比特以外，這些輔助奇偶比特也可被接收機用於對接收到的碼字解碼，下文將對此進行更詳細說明。接著的塊32至37 —般可與塊22至27相同，因此可以採用DVB-T2標準中的，但也可根據第二編碼單元30的具體情況和需求來加以調整。時間交織器37的應用是可選的，因為在信元交織器36內已經涵蓋了在輔助奇偶比特的僅一幀內應用時間交織。然而，在多於一個輔助奇偶數據幀上應用時間交織允許了更多的時間分集。在此實施例中，兩個FEC編碼塊21、31的輸入是相同的，具體地是輸入數據流11%其基本上對應於發送機輸入數據流，但其中由(如DVB領域中一般已知的)BCH編碼器40向輸入數據字(在DVB的上下文中是BBFrame)添加了 BCH碼字的奇偶比特。因此，輸入數據流Il已經被BCH碼所編碼，然後才在FEC編碼器21和31中執行進一步編碼。然而，應當注意，編碼器40 —般不是本發明的必需元件。在特定應用中，編碼器40可被完全省略，可被不同的編碼器所替換，或者這個初始編碼可以是編碼器21和31中執行的編碼的一部分。另外，應當注意，以下一般提到奇偶「比特」和輸入數據「比特」。然而，同樣的構思在使用奇偶「字節」和輸入數據「字節」或者一般地說奇偶「符號」和輸入數據「符號」時也是適用的。第一和第二編碼單元20、30的輸出被前饋到一般包括幀構建器的數據映射器16並且可選地到OFDM生成器。數據映射器16和OFDM生成器一般可根據具體示出這些塊的實施例的DVB-T2標準操作。然而,對於映射第一和第二編碼單元20、30的輸出，存在各種實施例，下文也將對這些實施例進行更詳細說明。利用圖3，將更詳細說明FEC編碼塊21和31中執行的編碼。圖3A示出了第一碼字Z1，其是FEC編碼塊21的輸出。所述第一碼字Zl包括數據部分D和基本奇偶部分Pb，其中數據部分D —般對應於FEC編碼塊21的輸入數據字並且根據此實施例包括k個輸入數據比特S1, s2,…，sk,並且基本奇偶部分Pb在此實施例中包括m個奇偶比特P1, p2, ···,Pm0這個第一碼字Zl在DVB-T2的上下文中一般對應於屬於具有碼率R1 = k/(k+m)的碼C1 的LDPC碼字，其中k是系統比特(輸入數據比特)的數量，並且m是基本奇偶比特P的數量。利用這些碼字，接收機，尤其是靜止接收機和/或未受太多幹擾影響的移動接收機，能夠對其中編碼的輸入數據解碼。圖3B中所示的第二碼字Z2屬於具有較低碼率R2 = k/(k+m+v) < R1的第二碼C2。所述第二碼字Z2除了數據部分D和基本奇偶部分Pb以外還包括V個輔助奇偶比特i1;i2，…，、的輔助奇偶部分Pa。所述輔助奇偶部分Pa可被接收機例如在傳送差錯、解碼差錯和/或解碼質量不足的情況下用來作為除碼字Zl以外的遞增冗餘用於解碼。因此，如果第一碼字Zl在接收機處不能被正確解碼，那麼除了第一碼字Zl以外，輔助奇偶比特i1;i2，…，iv中的一些或全部也可被用於解碼，以提高正確無誤解碼(或者至少解碼質量提高)的概率。為了此目的，至少輔助奇偶部分Pa也將被映射到發送機輸出數據流上以便最終被接收機接收和使用。下文將更詳細說明所述映射。因此，碼字Zl和(第二碼字Z2的)輔助奇偶部分Pa的組合也可被認為是具有比碼字Zl的第一碼更低的碼率的「總」碼的「總」碼字，即碼字Zl可被認為是此「總」碼字的基本碼字部分B，並且輔助奇偶部分Pa可被認為是此「總」碼字的輔助奇偶部分A。這裡，在圖3所示的這個實施例中，這個「總」碼字與碼字Z2相同。然而，這不是對於下文將示出的所有實施例都成立的。在DVB-T2的上下文中，到編碼器14的發送機輸入數據流一般被分段成如圖4中示意性圖示的包括Kbeh個比特的被稱為BBFrame的幀。由BCH編碼器40和第一編碼塊21從其生成、亦即根據按照DVB-T2標準執行的編碼生成的第一碼字Zl (在此上下文中)在圖5中示意性圖示。這個碼字是標準FEC碼字，其包括本身由Kbdl個比特構成的(系統)輸入數據部分，其後是BCH編碼器的Nbdl-Kbdl個奇偶比特，其後是LDPC編碼器的Nldp。-Kldp。個奇偶比特。這個碼字總共包括Nldp。個比特。因此，基本LDPC碼具有R。= Kldpc/Nldpc的碼率。參考以上參考圖3和4提供的說明，Kldp。對應於k(即，BBFRAME和BCHFEC部分被視為輸入數據字D)，並且Nldp。對應於k+m( S卩，LDPCFEC部分被視為基本奇偶部分Pb)。第二編碼塊31基於其輸入計算用作遞增冗餘的輔助奇偶比特，其輸入一般與FEC編碼塊21的輸入相同。一般地，存在V個輔助奇偶比特，它們可被分割成q個子部分(應當注意在本發明的主要方面中只使用單個子部分)。第k個子部分具有長度v(k)。從而，下式成立
<權利要求
1.一種用於對輸入數據字(D)進行糾錯碼編碼以編碼成碼字(Zl，Z2)的編碼器，包括 -編碼器輸入端(1451)，用於接收輸入數據字(D)，每個輸入數據字包括第一數目Kldp。個信息符號， -編碼裝置(1452)，用於將輸入數據字(D)編碼成碼字(Z1，Z2，Z3，Z4)，使得碼字包括基本碼字部分(B)和輔助碼字部分(A)，該基本碼字部分(B)包括數據部分(D)和第二數目Nldp。-Kldp。個基本奇偶符號的基本奇偶部分(Pb)，並且該輔助碼字部分(A)包括第三數目Mik個輔助奇偶符號的輔助奇偶部分(Pa)，其中所述編碼裝置(14)適應於 i)根據第一碼從輸入數據字(D)生成所述基本碼字部分(B)，其中基本奇偶符號是通過在根據第一地址生成規則確定的奇偶符號地址處累積信息符號來生成的，以及 )根據第二碼從輸入數據字(D)生成所述輔助碼字部分(A)，其中輔助奇偶符號是通過在奇偶符號地址I處累積信息符號m來生成的，其中所述奇偶符號地址y是根據如下第二地址生成規則確定的如果 X 彡 Nldpc-Kldpc，則 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie 其中X表示與大小為Ga的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qie是依從輔助碼率的預定常數，以及 -編碼器輸出端(1454)，用於輸出所述碼字(Z1，Z2)。
2.根據權利要求I所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於通過在奇偶符號地址y處累積信息符號m來生成基本奇偶符號，其中所述奇偶符號地址y是根據如下第一地址生成規則確定的如果 X < Nldpc-Kldpc，則{x+m mod GbXQldpJmod(Nldpc-Kldpc) 其中X表示與大小為Gb的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qldpc是依從基本碼率的預定常數。
3.根據權利要求I或2所述的編碼器， 其中Ga = Gb。
4.根據權利要求3所述的編碼器，其中 Ga = Gb = 360。
5.根據任何在前權利要求所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於利用後續信息符號的群組來按塊生成所述基本奇偶符號和所述輔助奇偶符號， 其中，所述後續信息符號的群組的每個信息符號i被累積在一組不同的奇偶符號地址y處， 其中，累積所述群組的第一信息符號的一組奇偶符號地址是從預定的地址表取得的並且累積所述群組的後續信息符號的符號地址是分別根據所述第一地址生成規則或所述第二地址生成規則從所述一組奇偶符號地址確定的，並且 其中，為了生成每新一塊的基本奇偶符號和輔助奇偶符號，從所述地址表取得另外的一組奇偶符號地址。
6.根據權利要求5所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於隨後取得以下地址表的新一行作為新一組的不同
7.根據權利要求5所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於隨後取得以下地址表的新一行作為新一組的不同奇偶符號地址y以用於累積後續信息符號的新群組，用於Qir = 12、Mir = 4320.Nldpc = 4320、Qldpc = 5以及碼率標識符7/12的所述地址表為
8.根據權利要求5所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於隨後取得以下地址表的新一行作為新一組的不同奇偶符號地址y以用於累積後續信息符號的新群組，用於Qir = 12、Mir = 4320.Nldpc = 4320、Qldpc = 4以及碼率標識符2/3的所述地址表為
9.根據權利要求5所述的編碼器， 其中，所述編碼裝置(1452)適應於隨後取得以下地址表的新一行作為新一組的不同奇偶符號地址y以用於累積後續信息符號的新群組，用於Qik = 12、MIK = 4320,Nldpc = 4320、Qldpc = 3以及碼率標識符3/4的所述地址表為
10.根據任何在前權利要求所述的編碼器， 其中，所述基本碼字部分(B)是提供來用於常規解碼的，並且所述輔助碼字部分(A)是提供來在利用基本碼字部分(B)對碼字的常規解碼有錯誤的情況下作為遞增冗餘的。
11.一種用於對輸入數據字(D)進行糾錯碼編碼以編碼成碼字(Zl，Ζ2)的編碼方法，包括以下步驟 -接收輸入數據字(D)，每個輸入數據字包括第一數目Kldp。個信息符號， -將輸入數據字(D)編碼成碼字(Zl，Z2，Z3，Z4)，使得碼字包括基本碼字部分(B)和輔助碼字部分(A)，該基本碼字部分(B)包括數據部分(D)和第二數目Nldp。-Kldp。個基本奇偶符號的基本奇偶部分(Pb)，並且該輔助碼字部分(A)包括第三數目Mik個輔助奇偶符號的輔助奇偶部分(Pa)， -根據第一碼從輸入數據字(D)生成所述基本碼字部分(B)，其中基本奇偶符號是通過在根據第一地址生成規則確定的奇偶符號地址處累積信息符號來生成的， -根據第二碼從輸入數據字(D)生成所述輔助碼字部分(A)，其中輔助奇偶符號是通過在奇偶符號地址I處累積信息符號m來生成的，其中所述奇偶符號地址y是根據如下第二地址生成規則確定的如果 X 彡 Nldpc-Kldpc，則 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie 其中X表示與大小為Ga的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且Qie是依從輔助碼率的預定常數，以及 -輸出所述碼字(Zl，Z2)。
12.—種電腦程式，包括用於使得計算機執行如權利要求11中要求保護的方法的編碼和映射的步驟的程序代碼手段，其中所述電腦程式是在計算機上執行的。
13.一種用於在廣播系統中廣播數據的發送機，包括 -數據輸入端，用於接收被分段成輸入數據字(D)的至少一個發送機輸入數據流(II，12，…，In)， -根據權利要求I至10中的任何一項的用於對輸入數據字(D)進行糾錯碼編碼以編碼成碼字(Zl，Z2)的編碼器(14 ;141，142，143，144，145)， -數據映射器(16)，用於將碼字(Z1，Z2)映射到發送機輸出數據流(O)的幀上，以及 -發送機單元(18)，用於發送所述發送機輸出數據流(O)。
14.一種用於在廣播系統中廣播數據的發送方法，包括以下步驟 -接收被分段成輸入數據字(D)的至少一個發送機輸入數據流(II，12，…，In)， -根據權利要求11的用於對輸入數據字(D)進行糾錯碼編碼以編碼成碼字(Z1，Z2)的編碼方法， -將碼字(Z1，Z2)映射到發送機輸出數據流(O)的幀上，以及 -發送所述發送機輸出數據流(O)。
15.一種廣播系統，包括如權利要求16中要求保護的發送機以及用於接收由所述發送機廣播的數據的一個或多個接收機。
全文摘要
本發明涉及用於對輸入數據字(D)進行糾錯碼編碼以編碼成碼字(Z1，Z2)的編碼器，包括編碼器輸入端(1451)，用於接收輸入數據字(D)，每個輸入數據字包括第一數目Kldpc個信息符號，編碼裝置(1452)，用於將輸入數據字(D)編碼成碼字(Z1，Z2，Z3，Z4)，使得碼字包括基本碼字部分(B)和輔助碼字部分(A)，該基本碼字部分(B)包括數據部分(D)和第二數目Nldpc-Kldpc個基本奇偶符號的基本奇偶部分(Pb)，並且該輔助碼字部分(A)包括第三數目MIR個輔助奇偶符號的輔助奇偶部分(Pa)，其中所述編碼裝置(14)適應於i)根據第一碼從輸入數據字(D)生成所述基本碼字部分(B)，其中基本奇偶符號是通過在根據第一地址生成規則確定的奇偶符號地址處累積信息符號來生成的，以及ii)根據第二碼從輸入數據字(D)生成所述輔助碼字部分(A)，其中輔助奇偶符號是通過在奇偶符號地址y處累積信息符號m來生成的，其中所述奇偶符號地址y是根據第二地址生成規則如果x≥Nldpc-Kldpc，則Nldpc-Kldpc+{x+m mod Ga×QIR}mod MIR，來確定的，其中x表示與大小為Ga的群組的第一信息符號相對應的奇偶符號累積器的地址，並且QIR是依從輔助碼率的預定常數，以及編碼器輸出端(1454)，用於輸出所述碼字(Z1，Z2)。
文檔編號H04L1/00GK102783038SQ201180011410
公開日2012年11月14日 申請日期2011年2月18日 優先權日2010年2月26日
發明者喬格·羅伯特, 塞繆爾·阿桑本格·阿屯格斯裡, 山本真紀子, 橫川峰志, 筱原佑司, 納比爾·羅金, 羅薩爾·斯塔德梅爾, 阪井壘 申請人:索尼公司