专利名称：提供递增冗余的编码器和编码方法
技术领域：
本发明涉及用于对输入数据字进行纠错码编码以编码成码字的编码器和相应的编码方法。另外，本发明涉及用于在广播系统中广播数据的发送机和相应的发送方法。此夕卜，本发明涉及用于在计算机上实现所述发送方法的计算机程序。最后，本发明涉及包括这样的发送机和用于接收由所述发送机广播的数据的一个或多个接收机的广播系统。本发明尤其涉及例如在利用正交频分复用(OFD M)的数字视频广播(DVB)系统的发送机中使用的LDPC编码器。另外，本发明可被应用在应用与DVB相同或相似的LDPC编码方案的其他系统中。
背景技术：
诸如根据DVB-T2标准(第二代数字地面电视广播系统标准)的广播系统之类的已知的广播系统的发送参数一般是针对利用静止接收机例如利用屋顶天线的固定接收而优化的。在诸如即将出现的DVB-NGH(DVB下一代手持；以下也称为NGH)标准之类的未来的广播系统中，移动接收机(其是这个即将出现的标准的主要焦点)将被使得在恶劣的接收情形中(例如尽管遭受了多径传播、衰减效应和多普勒频移)也能够正确地接收数据。这种广播系统的特征尤其在于以下事实即，一般没有反馈信道并且没有从接收机到发送机的信令。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种编码器和相应的编码方法以及发送机和相应的发送方法，用于在广播系统中广播数据，由此，移动接收机对数据进行无误的接收/重建的概率与已知广播系统中的发送机和发送方法相比提高了，即使在恶劣的接收条件下也是如此。本发明的另一个目的是使得能够使用不同类型的解码器和接收机，但确保兼容性。本发明还有一个目的是提供一种用于实现所述编码方法的计算机程序和一种广播系统。根据本发明的一个方面，提供了一种用于对输入数据字进行纠错码编码以编码成码字的编码器，包括-编码器输入端，用于接收输入数据字，每个输入数据字包括第一数目Kldp。个信息符号，-编码装置，用于将输入数据字编码成码字，使得码字包括基本码字部分和辅助码字部分，该基本码字部分包括数据部分和第二数目Nldp。-Kldp。个基本奇偶符号的基本奇偶部分，并且该辅助码字部分包括第三数目Mik个辅助奇偶符号的辅助奇偶部分，其中所述编码装置适应于i)根据第一码从输入数据字生成所述基本码字部分，其中基本奇偶符号是通过在根据第一地址生成规则确定的奇偶符号地址处累积信息符号来生成的，以及ii)根据第二码从输入数据字生成所述辅助码字部分，其中辅助奇偶符号是通过在奇偶符号地址I处累积信息符号m来生成的，其中所述奇偶符号地址y是根据如下第二地址生成规则确定的如果X 彡 Nldpc-Kldpc，则 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie其中X表不与大小为Ga的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qik是依从辅助码率的预定常数，以及-编码器输出端，用于输出所述码字。根据本发明的另一方面，提供了一种用于在广播系统中广播数据的发送机，包括-数据输入端，用于接收被分段成输入数据字的至少一个发送机输入数据流，
-如上限定的用于对输入数据字进行纠错码编码以编码成码字的编码器，-数据映射器，用于将码字映射到发送机输出数据流的帧上，以及-发送机单元，用于发送所述发送机输出数据流。根据本发明的另外的方面，提供了相应的编码方法、发送方法和包括用于使得计算机执行所述编码方法的步骤的程序手段的计算机程序，其中所述计算机程序是在计算机上执行的。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。应理解，要求保护的装置、要求保护的方法和要求保护的计算机程序具有如从属权利要求中限定的与要求保护的编码器相似和/或相同的优选实施例。本发明是基于如下构思的通过改善所提供的纠错措施，使得广播系统中的移动接收机(例如车内接收机或手持式接收机(例如在移动电话或PDA中))即使在严峻的传送信道条件下也能够对广播数据解码。具体地，提出了由编码器提供充分量的冗余以提高码的鲁棒性。所述额外的冗余是由发送机提供的，以使得接收机在对所接收的广播数据的接收或重建(解码)有错误或者只能以不足的质量进行的情况下能够(但不是必须要)使用所述额外的冗余。广播操作者还具有从多种不同的编码和调制方案中进行选择的能力，从而用吞吐量来交换鲁棒性。为了确保接收机(例如现有的传统接收机)、特别是其解码器能够在没有任何根据本发明提供的额外冗余的情况下对接收到的数据正确地解码，纠错码编码器(一般应用前向纠错)应用第一码来为要广播的数据的数据字生成基本码字部分。此编码方式可以是已知的将输入数据字编码成码字的标准方式，例如在DVB-T2、DVB-S2、DVB-C2或即将出现的DVB-NGH发送机中应用的前向纠错(FEC)编码(例如LDPC编码)，即基本码字部分可对应于根据DVB-T2标准的(“正常”纠错码)码字(以下也称为T2)。然而，此外，根据本发明还提出了通过根据第二码从输入数据字生成辅助码字部分来为接收机的解码器提供递增冗余。“总”码，即据其生成“总”码字(包括基本码字部分和辅助码字部分)的码，从而具有比第一码更低的码率。因此，所述“总”码，特别是所述辅助码字部分，提供了更高的鲁棒性并且即使在恶劣的接收条件下也使能了比第一码(更好的)解码。因此，在正常接收条件下，解码器一般根本不(需要)使用辅助码字部分，而只使用基本码字部分来对接收到的数据解码。在解码器意识到对所接收的数据的解码有错误或者质量不足的情形中，其使用部分或整个辅助码字部分来对所接收的数据更好地解码。从而，基本码字部分可被接收机/解码器按原样用于解码，并且辅助码字部分只在解码确实需要的情况下才需要被使用。
另外，辅助码字部分表示用于在恶劣接收条件的情况下改善解码能力的额外措施，尤其是对于移动接收机。基本码字部分以及辅助码字部分两者都被发送机的适当数据映射器映射到发送机输出数据流中，所述发送机输出数据流一般被分段成帧。例如，根据DVB-T2系统应用的使用T2帧和FEF (未来扩展帧)帧的成帧结构可用于以适当的方式传输这两个码字部分。优选地，编码器和解码器应用系统码来生成所述码字，以使得所述基本码字部分包括数据部分、特别是输入数据字，并且包括基本奇偶部分，并且所述辅助码字部分包括辅助奇偶部分。例如，基本码字部分可以是输入数据字的信息符号(例如信息比特或信息字节)和所生成的基本奇偶符号(例如基本奇偶比特或字节)的组合，所述组合表示第一码的基本码字，其可被解码器解码。在此示例中，辅助码字部分可包括辅助奇偶符号(例如辅助奇偶比特或字节)，所述辅助码字部分表示第二码的第二码字，其可用于提高对所述第一码字解码的可能性。为了生成所述基本和辅助码字部分的所述(基本和辅助)奇偶符号，使用奇偶符号累积器，就如一般已知并应用的那样，例如根据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)")。对于这样的奇偶符号累积,使用地址生成规则来确定奇偶符号的地址，信息符号被累积(“累积”一般地也被称为“编码”)在这些地址处。然而，一般而言，只应用单个地址生成规则，其被应用来确定基本码字的所有奇偶地址，这不应排除应用更多的地址生成规则来生成基本码。然而，根据本发明，使用不同的地址生成规则来生成基本奇偶符号和辅助奇偶符号以获得第一码和第二码的期望特征。特别地，如下给出用于通过在奇偶符号地址I处累积信息符号m来获得每个辅助奇偶符号的第二地址生成规则，其中所述奇偶符号地址y是根据第二地址生成规则确定的如果X 彡 Nldpc-Kldpc，则 Nldpc-Kldpc+{x+m mod GaXQ1J mod Mie其中X表不与大小为Ga的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qik是依从辅助码率的预定常数，被设计为使得获得所期望的码的后向兼容性，后文将对此进行说明。从而，总码也包括第一码。另外，第二地址生成规则遵循与DVB标准家族的所有LDPC码相同的按块(以及准循环)编码原理(按长度为Ga的群组)。特别地，两个群组可具有相同长度。本发明的编码器和编码方法可一般应用来将基本码扩展成(具有比所述基本码更低的码率的)扩展码，但其中不同类型的解码器可至少对基本码解码，即对于不能对扩展码而只能对基本码解码的传统解码器确保了后向兼容性。根据优选实施例，所述编码装置适应于通过在奇偶符号地址y处累积信息符号m来生成基本奇偶符号，其中所述奇偶符号地址y是根据如下的第一地址生成规则确定的如果X < Nldpc-Kldpc，则{x+m mod GbX QldpcJ mod (Nldpc-Kldpc)其中X表不与大小为Gb的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qldp。是依从基本码率的预定常数。因此，根据此实施例，应用与DVB-T2 (或DVB-C2或DVB-S2)标准中定义的相同的地址生成规则，这使得根据DVB-T2标准的接收机能够对第一码解码。此后向兼容性的另一优点是其简化了若干个数据输入流的解码，这些数据输入流是按基本编码规则或按扩展编码规则来编码的，其中扩展编码规则以如下方式输出基本码字部分和辅助码字部分两者如果对基本码字部分的成功解码是可能的，则解码器可以使用同样的(基本)解码操作。仅当基本码的解码失败时，解 码器才必须根据扩展码改变解码操作(并且可忽略仅由基本编码器编码的那些输入数据流)。根据另一实施例，所述第一地址生成规则和第二地址生成规则中使用的所述群组大小是相同的，即Ga = Gb。优选地，选择等于360的群组大小(根据DVB的LDPC码生成)。从而，通过随后取得G = Ga = Gb (优选为360)个信息符号(优选为信息比特)的群组并将它们编码成奇偶符号来执行按块(或按群组)编码。这样，维持了基本奇偶部分和辅助奇偶部分两者的准循环结构，这使能了基于具有固定群组大小的所述群组的按块的并从而更简单的解码。优选地，所述编码装置适应于利用后续信息符号的群组来按块生成所述基本奇偶符号和所述辅助奇偶符号，其中所述后续信息符号的群组的每个信息符号i被累积在一组不同的奇偶符号地址y处，其中累积所述群组的第一信息符号的一组奇偶符号地址是从预定的地址表取得的并且累积所述群组的后续信息符号的符号地址是分别根据所述第一地址生成规则或所述第二地址生成规则从所述一组奇偶符号地址确定的，并且其中为了生成每新一块的基本奇偶符号和辅助奇偶符号，从所述地址表取得另外的一组奇偶符号地址。对这样的预定地址表的使用使得其中包含的奇偶符号地址能够针对数据率、群组大小Ga、Gb、码率依从预定常数Qldpc;、QIK、辅助奇偶符号的第三数目Mik和基本码字部分的长度队_的值的每个期望组合被预先加以优化，从而所获得的码尽可能地强壮并且允许对尽可能多的差错的纠正。另外，(其数目对于Ga和Gb个信息符号的群组有效的)所述地址表中提供的地址提供了如下优点，即这些地址生成规则(以及地址表)能够被高效地表述和存储并且能够以合理量的存储空间被存储在发送机和接收机中。否则，如果对于每个信息符号，必须在表中明确提供奇偶地址的话，则地址生成规则和地址表将会大得多并且可具有极大的大小。在特定的有利应用中，使用以下参数值MIK = Nldpc = 4320、Qik = 12、G = Ga = Gb=360。另外，对于码率标识符，选择值1/2、7/12、2/3和3/4，并且对于参数Qldp。，(按相同顺序，即对应于各个码率)选择值6、5、4和3。如从DVB-T2和DVB-S2标准已知的，码率标识符不是始终与真实码率相同(然而，对于所选的码，码标识符对应于真实码率)。包括针对这些不同码率和这些参数值的奇偶符号地址的优化地址表在进一步的从属权利要求中限定。因此，根据这种实施例，编码装置适应于随后取得以下地址表的新一行作为新一组的不同奇偶符号地址y以用于累积后续信息符号的新群组。虽然本发明能够以一般方式用于扩展现有码，但在优选应用中，所述基本码字部分是提供来用于常规解码的，并且辅助码字部分是提供来在利用基本码字部分对码字的常规解码有错误的情况下作为递增冗余的。根据发送机的优选实施例，数据映射器适应于将码字的基本码字部分与同一码字的辅助码字部分映射到发送机输出数据流的不同部分上、特别是不同的帧上。这提供了如下优点，即辅助码字部分可不受影响基本码字部分的信道的干扰的影响，例如时间选择性衰减或噪声突发。一般地，不同接收路径的幅度和相位也依赖于接收机的位置。此外，在移动接收机的情况下，尤其是不同接收路径的信号的相位变化，这引起时间选择性信道。时间方向上的变化也可具有很规律的结构，其在时间轴上的变化率与接收机对发送机的相对速度和信号的传送频率成比例。另外，其他干扰，例如脉冲式噪声，也可具有规律的结构，例如由电力网的线路循环频率引起或者由来自其他数据传送系统(例如GSM通信系统)的突发引起。一方面将基本码字部分并且另一方面将相应的辅助码字部分映射到发送机输出数据流的不同部分上在这种情形中可避免与特定码字有关的所有数据都被这种规律的干扰所影响，并从而可确保在接收机处对码字的正确解码。此外，如下文将更详细说明的，接收机可在辅助数据部分的传送期间进入睡眠模式中，如果解码不需要所述辅助数据部分的话。根据发送机的另一优选实施例，所述数据映射器适应于将码字的基本码字部分映 射到发送机输出数据流的第一类型的帧上、特别是根据DVB广播系统的发送机输出数据流的T2帧上，并且将相应码字的辅助码字部分映射到发送机输出数据流的布置在第一类型的帧之间的第二类型的帧上、特别是根据DVB广播系统的发送机输出数据流的FEF帧上。这提供了如下优点，即静止接收机只访问在第一类型的帧中传送的数据，例如根据DVB-T2标准的接收机只访问在T2帧中传送的数据。移动接收机一般也访问在第一类型的帧中传送的数据，这些帧根据本发明也足以用于对接收到的码字正确解码并再现所编码的数据字。然而，如果解码器认识到解码有错误或者经解码的数据质量不足，则其随后可访问在第二类型的帧中传送的数据，即辅助码字部分，并且使用这些额外的数据作为递增冗余，即使用基本码字部分以及辅助码字部分(的一部分或全部)来进行解码，这最终提供了正确解码数据的概率的提高，因为码字的总码，即基本码字部分和辅助码字部分的组合，具有比据其编码第一码字的第一码更低的码率。此实施例提供了额外的优点，即可以使用如DVB-T2标准中定义的现有成帧结构，例如以如下方式(根据DVB-T2标准的)静止接收机只访问在T2帧中传送的数据，而移动接收机访问在T2帧中传送的数据，并且如果需要还额外访问在FEF帧中传送的辅助码字部分。静止接收机如果需要当然也可以利用在FEF帧中传送的辅助码字部分，但一般将忽略这些数据。在优选实施例中，编码器包括用于根据所述第一码将输入数据字编码成包括所述基本码字部分的基本码字的第一编码单元和用于根据所述第二码将输入数据字编码成包括所述辅助码字部分的辅助码字的第二编码单元。此外，数据映射器适应于将基本码字与辅助码字映射到发送机输出数据流的不同部分上、特别是不同的帧上。因此，根据此实施例，可以不作任何改变地使用已经存在的编码器，即第一编码单元，而只是添加第二编码器，即第二编码单元，其也被提供以输入数据字，从该输入数据字根据第二码生成辅助码字，第二码本身也可具有比第一编码单元应用的第一码更低的码率，但也可具有相同或更高的码率。虽然一般可以将基本码字和辅助码字两者完全映射到发送机输出数据流上，但在特定实施例中(特别是如果辅助码字不仅包含辅助奇偶，而且包含部分或完整的输入数据字和/或基本码字的基本奇偶)，只要除了基本码字以外辅助奇偶部分也被映射到发送机输出数据流上，就足以实现期望的目的了。接收机随后在需要的情况下利用辅助奇偶部分作为冗余来对不能正确解码的所接收的基本码字进行解码。第二编码单元还可适应于根据所述第二码将输入数据字编码成包括所述基本码字部分和所述辅助码字部分的辅助码字。因此，基本码字部分是基本码字和辅助码字两者的一部分，但在辅助码字中不被进一步使用，从该辅助码字，基本上辅助奇偶部分被嵌入到发送机输出数据流中。这种实施例具有如下优点，即第一编码单元可以是已知的接收机(例如根据DVB-T2标准的接收机)的(传统)编码器，其可被不加改变地使用，并且根据本发明向其添加了第二编码单元。或者，第二编码单元还可适应于根据所述第二码将输入数据字编码成只包括所述辅助码字部分的辅助码字。这种编码单元可容易被添加到现有的编码器并且执行在发送机侧实现本发明的最低限度所需步骤。
根据发送机的替换实施例，所述编码器包括用于将输入数据字编码成包括所述基本码字部分和所述辅助码字部分的码字的单个编码单元，并且其中所述数据映射器适应于将所述码字的基本码字部分与所述码字的辅助码字部分映射到发送机输出数据流的不同部分上、特别是不同的帧上。此实施例要求更小的处理容量，因为只执行单个编码处理来生成码字，这些码字随后被分离成一方面的基本码字部分和另一方面的辅助码字部分。根据另一实施例，所述编码器适应于将输入数据字编码成码字，其是包括基本码字部分和辅助码字部分的码字，所述辅助码字部分包括至少两个辅助码字子部分，所述基本码字部分是提供来用于常规解码的，并且所述至少两个辅助码字子部分是提供来在利用基本码字部分和较少的冗余对码字的常规解码有错误的情况下作为递增冗余的。此实施例提供了如下优点，即，如果常规解码(即仅利用基本码字部分的解码)有错误，则接收机可判决其需要多少额外的递增冗余来正确解码。这是通过如下方式使能的对输入数据字编码以使得生成可分步用作这种递增冗余的两个或更多个辅助码字子部分(例如辅助奇偶符号的两个或更多个群组)，即，生成辅助码字子部分以使得执行所接收的码字的正确解码不完全需要所有子部分，而是其一个或多个子部分也足以进行正确解码。然而，如果使用更多的子部分，则码率减小并且正确解码的概率增大。从而，每个接收机可自己判决(该判决也可以是时时变化的)如果需要的话，那么多少个额外的递增冗余、即那至少两个辅助码字子部分中的多少个应当被用于提高解码的质量。因此，如果只是额外地需要一较小的子部分，则其他辅助码字子部分可被忽略并且甚至可根本不被接收或至少不被解映射，从而在这些其他的辅助码字子部分被传送的时间期间，接收机可被切换到睡眠模式中，以节省电池功率和处理时间。此实施例可被进一步开发为使得数据映射器适应于将码字的至少两个辅助码字子部分映射到所述发送机输出数据流上，以使得用作第一递增冗余的辅助码字子部分在相应的基本码字部分的接收之后、但在另外的辅助码字子部分之前被接收机接收。这种实施例确保了接收机在已接收到足以使能正确解码的辅助码字子部分之后可被切换到睡眠模式中，如果像提出的那样“最有帮助的”辅助码字子部分(例如最大的辅助码字子部分)首先被传送的话。在另一实施例中，辅助码字子部分可被映射到发送机输出数据流上，以使得首先提供较小的辅助码字子部分，然后提供具有越来越大的大小的辅助码字子部分。辅助码字子部分的序列可优选由接收机从之前传送的有关基本码字部分的序列得出，从而使得不需要额外的信令来以信令通知辅助码字子部分的序列，例如辅助码字子部分的序列与当时已经知道的有关基本码字部分的序列相同。此外，如果在包含辅助码字子部分的帧(例如FEF帧)之前的帧(例如T2帧)中，包含来自各种发送机输入数据流(例如PLP)的数据，则辅助码字子部分可被聚组在一起，以使得例如所有辅助码字部分的最大或最小的子部分被首先传送，然后另外群组的子部分被传送。一般地，基本码字部分和辅助码字部分被映射到发送机输出数据流上，以使得码字的基本码字部分在相应的辅助码字部分被接收之前被接收机接收。然而，或者，数据映射器适应于将基本码字部分和辅助码字部分映射到发送机输出数据流的帧上，以使得码字的辅助码字部分在相应的基本码字部分被接收之前被接收机接收。辅助码字部分从而被缓冲 在接收机中的相应缓冲器中。如果清楚仅基于基本码字部分对相应码字的解码是正确的，则相应的辅助码字部分(如果有的话)可被从缓冲器中删除。即使基于基本码字部分的解码不正确，相应的辅助码字部分也已经在缓冲器中可用。这提供了如下优点，即不发生等待时间或者等待时间减短(用于等待辅助奇偶部分，如果基于基本码字部分的解码有错误的话)，这在突然的信号失真的情况下对于减少切换时间和对于移动接收机是尤其重要的。因此，此实施例还提供了如下优点，即在基本码字部分的(例如突然的)恶劣接收条件的情况下不发生服务的中断(由于等待接收辅助码字部分)。根据另一实施例，数据输入端适应于接收被分段成输入数据字的至少两个发送机输入数据流，并且编码器适应于选择性地仅根据第一码、根据第二码或者根据两种码对发送机输入数据流进行编码。因此，根据此实施例，发送机，例如在广播系统的系统操作者的控制下，有应用本发明的构思以仅为所选的发送机输入数据流提供递增冗余到发送机输出数据流中的自由，但一般不得将其应用到所有发送机输入数据流。例如，系统操作者可判决将本发明应用于被提供来供静止接收机和移动接收机两者接收的数据流，而一般只会由静止接收机接收的其他数据流则不根据本发明被处理，即不生成和发送辅助码字部分。一般地，发送机输出数据流可由任何种类的发送机发送，该发送机例如只具有单个天线或者例如在MIMO(多输入多输出)系统中使用的多个天线。然而,在优选实施例中，数据映射器适应于将码字的基本码字部分映射到第一发送机输出数据流上并且将码字的辅助码字部分映射到第二发送机输出数据流上，并且发送机单元包括用于对所述第一和第二输出数据流进行MMO预编码的MMO预编码器以及用于发送所述经MMO预编码的第一和第二发送机输出数据流的包括第一天线和第二天线在内的至少两个天线。例如，MIMO预编码器适应于进行空间复用以使得第一天线发送所述第一发送机输出数据流，并且第二天线发送所述第二发送机输出数据流。然而，一般地，在通过MIMO系统的两个或更多个天线输出两个发送机输出数据流之前也可对它们应用MIMO预编码的任何其他实施例(例如Alamouti 预编码)。接收机也可只具有单个天线或具有多个天线，其中一般地接收机的每个天线接收来自发送机的所有天线的信号。然而，也可能一般地接收机的天线被调谐来仅接收来自第一天线的信号(即用于接收第一发送机输出数据流)，并且仅在解码问题或差错的情况下，天线才被额外地调谐来接收来自第二天线的信号(用于接收第二发送机输出数据流)。根据另一实施例，可能接收机包括被调谐到发送机的第一天线的一个天线，并且接收机包括被调谐来接收来自发送机的第二天线的信号的第二天线，并且在第二天线处接收的信号仅在需要的情况下才被评估。在另一实施例中，发送机包括调制器，用于在将码字映射到发送机输出数据流的帧上之前或之后对于码字的基本码字部分以与同一码字的辅助码字部分不同的方式进行调制。一般地，辅助码字部分可在与码字的基本码字部分正交的任何维度上被传送，例如时间、频率、空间(MMO)或扩频码。术语“正交”应如编码和调制领域一般已知那样来理解，即提供可分离的数据流(这些数据流在分离之前甚至可重叠，例如OFDM子载波及其有关部分谱)。这提供了如下优点，即针对可干扰基本码字部分的干扰额外地保护了辅助码字部分。另一个可能性是应用层次化调制。在此情况下，基本码字部分解决调制方案的更可靠的比特，而辅助码字部分解决不那么可靠的比特。
参考以下描述的实施例，下面将清楚展现并更详细说明本发明的这些和其他方面。在附图中图I示出了根据本发明的发送机的实施例的示意性框图，图2示出了发送机中使用的编码器的第一实施例的示意性框图，图3示出了根据本发明的数据部分、基本奇偶部分和辅助奇偶部分的布置，图4示出了根据DVB-T2标准的BBFrame的格式，图5示出了根据DVB-T2标准的FEC码字的格式，图6示出了根据本发明的码字的格式，图7示出了图示DVB-T2成帧结构的示图，图8示出了图示根据DVB-T2标准的超帧内的T2帧和FEF帧的布置的示图，图9示出了编码器的第二实施例的示意性框图，图10示出了编码器的第三实施例的示意性框图，图11图示了根据本发明的辅助奇偶部分的布置，图12示出了根据DVB-T2标准的数据PLP到T2帧的映射，图13示出了分段的辅助奇偶部分到FEF帧的映射，图14示出了编码器的第四实施例的示意性框图，图15示出了接收机的示意性框图，图16示出了接收机中使用的解码器的第一实施例的示意性框图，图17示出了解码器的第二实施例的示意性框图，图18示出了根据本发明的广播系统的示意性框图，图19示出了图示根据本发明的码字的比特的生成的示图，图20示出了根据DAB使用的传送帧的结构，图21示出了接收机的另一实施例的框图，图22示出了根据本发明的编码器的另一实施例的框图，图23至26示出了根据本发明的用于奇偶比特的生成的微型码的各种码率依从地址表，图27示出了图示根据本发明提出的微型码的性能的示图，图28示出了另一数据传送系统的框图，图29示出了这种数据传送系统中使用的接收机的框图，图30示出了用于例示奇偶比特的生成的原理的短码的码率依从地址表，图31示出了 DVB-NGH提案框图，图32示出了所提出的成帧结构的框图，图33示出了 NGH成帧和绝对0FDM，图34示出了具有固定片段的基本成帧格式(PLP突发保持在同一片段中)， 图35示出了在帧与帧之间具有数据切片置换的NGH成帧，图36示出了具有PLP突发的跳频的NGH成帧，图37示出了 TS的IP封装的分组格式，图38示出了利用因特网协议的可伸缩视频编码的传送的示例(每个PLP可具有独特鲁棒性)，图39示出比特交织方案，图40示出了用于IR的扩展LDPC编码，图41示出了具有基本FEC和IR部分的LDPC编码器，图42示出了扩展LDPC码在AWGN信道上的性能，图43示出了比特到子流的解复用，图44示出了 QPSK、16-QAM和64-QAM映射和相应的比特样式，图45示出了 NGH调度器机制，图46示出了时间交织器帧到NGH帧中的PLP突发的映射，图47示出了初始接收机获取过程的示例(用于跳频模式)，图48示出了频率交织器地址生成方案，图49示出了针对导频样式PPO-SISO将分散导频插入到数据切片中，图50示出了针对导频样式PPO-MIXO将分散导频插入到数据切片中，图51示出了 AWGN信道上的前导编码的仿真结果(QPSK调制)，图52示出了 TDMA传送(例如在DVB-T2 FEF中)(左手侧)和独立操作(右手侦U的情况下的成帧结构，图53示出了前导符号的循环重复，图54示出了同一 DVB-NGH信号中的不同数据切片内的MIXO和SIS0，图55示出了用于加扰序列的生成器，图56示出了 16-QAM到64-QAM层次化星座，右侧是旋转，图57示出了本地服务插入时隙再利用样式，图58示出了不同ModCod的SISO吞吐率，并且图59示出了不同ModCod的MMO吞吐率。
具体实施例方式图I示出了根据本发明的发送机10的示例性框图。这种发送机10例如可以是编码OFDM (COFDM)发送机，该COFDM发送机可用于根据DVB-T2 (或即将出现的DVB-NGH)标准发送视频、图像和音频信号并且在其中可使用本发明。要由发送机10发送的所述数据一般是以至少一个发送机输入数据流II，12，…，In的形式的提供的，这些数据流一般被分段成输入数据字。所述发送机输入数据流II，12，…，In可以是一个或多个(例如MPEG-2)传输流和/或一个或多个通用流，并且数据可承载于其中的各个物理层管道PLP中。输入数据被从数据输入端12提供到编码器14，其中在数据输入端12中可对发送机输入数据流II，12，…，In执行一些输入处理，例如CRC(循环冗余校验)编码、BB(基带)头部插入、填充插入和BB加扰，并且在编码器14中发送机输入数据流II，12，…，In的输入数据字如下文将更详细说明的被编码成码字。经编码的数据随后被从编码器14提供到数据映射器16，数据映射器16用于把所生成的码字映射到发送机输出数据流O的帧上，发送机输出数据流O随后被发送机单元18输出。一般地(但不是必须地)，提供有调制器17，用于在输出和发送之前调制数据。图2示出了根据本发明的编码器14的第一实施例141。编码器的所述实施例141 包括两个分支，即两个编码单元20、30，在DVB的上下文中被称为物理层管道(PLP)的发送机输入数据流Il被馈送到这两个编码单元20、30。除了时间交织器27、37以外，处理优选是在固定的帧级别上执行的。以下应被看作示例的发送机输入数据流Il的输入帧在DVB的上下文中被表示为BBFrame。第一编码单元20，即上方分支，在此实施例中对应于DVB-T2标准中描述的比特交织编码和调制(BICM)链。因此，其包括用于随后的LDPC编码的FEC编码块21、比特交织器22、用于将比特解复用到信元的解复用器23、用于根据格雷映射将信元映射到星座的星座映射器24、用于星座旋转和循环Q延迟的单元25、信元交织器26和时间交织器27。这些单元21至27的功能和操作是一般已知的，并且例如在DVB-T2标准中描述，DVB-T2标准通过引用被并入在此，因此这里不提供进一步说明。第二编码单元30，即下方分支，在此实施例中也被提供以发送机输入数据流II。FEC编码块31 —般不与第一编码单元20的FEC编码块21相同。所述FEC编码块21向输入数据字附加LDPC码字的奇偶比特，所述LDPC奇偶比特在这里一般被称为第一码的基本奇偶部分，而FEC编码块31则生成额外的冗余以提高整体信道码的鲁棒性，所述整体信道码涉及来自FEC编码块21和FEC编码块31两者的冗余。换言之，FEC编码块31生成辅助奇偶比特，除了基本奇偶比特以外，这些辅助奇偶比特也可被接收机用于对接收到的码字解码，下文将对此进行更详细说明。接着的块32至37 —般可与块22至27相同，因此可以采用DVB-T2标准中的，但也可根据第二编码单元30的具体情况和需求来加以调整。时间交织器37的应用是可选的，因为在信元交织器36内已经涵盖了在辅助奇偶比特的仅一帧内应用时间交织。然而，在多于一个辅助奇偶数据帧上应用时间交织允许了更多的时间分集。在此实施例中，两个FEC编码块21、31的输入是相同的，具体地是输入数据流11%其基本上对应于发送机输入数据流，但其中由(如DVB领域中一般已知的)BCH编码器40向输入数据字(在DVB的上下文中是BBFrame)添加了 BCH码字的奇偶比特。因此，输入数据流Il已经被BCH码所编码，然后才在FEC编码器21和31中执行进一步编码。然而，应当注意，编码器40 —般不是本发明的必需元件。在特定应用中，编码器40可被完全省略，可被不同的编码器所替换，或者这个初始编码可以是编码器21和31中执行的编码的一部分。另外，应当注意，以下一般提到奇偶“比特”和输入数据“比特”。然而，同样的构思在使用奇偶“字节”和输入数据“字节”或者一般地说奇偶“符号”和输入数据“符号”时也是适用的。第一和第二编码单元20、30的输出被前馈到一般包括帧构建器的数据映射器16并且可选地到OFDM生成器。数据映射器16和OFDM生成器一般可根据具体示出这些块的实施例的DVB-T2标准操作。然而,对于映射第一和第二编码单元20、30的输出，存在各种实施例，下文也将对这些实施例进行更详细说明。利用图3，将更详细说明FEC编码块21和31中执行的编码。图3A示出了第一码字Z1，其是FEC编码块21的输出。所述第一码字Zl包括数据部分D和基本奇偶部分Pb，其中数据部分D —般对应于FEC编码块21的输入数据字并且根据此实施例包括k个输入数据比特S1, s2,…，sk,并且基本奇偶部分Pb在此实施例中包括m个奇偶比特P1, p2, ···,Pm0这个第一码字Zl在DVB-T2的上下文中一般对应于属于具有码率R1 = k/(k+m)的码C1 的LDPC码字，其中k是系统比特(输入数据比特)的数量，并且m是基本奇偶比特P的数量。利用这些码字，接收机，尤其是静止接收机和/或未受太多干扰影响的移动接收机，能够对其中编码的输入数据解码。图3B中所示的第二码字Z2属于具有较低码率R2 = k/(k+m+v) < R1的第二码C2。所述第二码字Z2除了数据部分D和基本奇偶部分Pb以外还包括V个辅助奇偶比特i1;i2，…，、的辅助奇偶部分Pa。所述辅助奇偶部分Pa可被接收机例如在传送差错、解码差错和/或解码质量不足的情况下用来作为除码字Zl以外的递增冗余用于解码。因此，如果第一码字Zl在接收机处不能被正确解码，那么除了第一码字Zl以外，辅助奇偶比特i1;i2，…，iv中的一些或全部也可被用于解码，以提高正确无误解码(或者至少解码质量提高)的概率。为了此目的，至少辅助奇偶部分Pa也将被映射到发送机输出数据流上以便最终被接收机接收和使用。下文将更详细说明所述映射。因此，码字Zl和(第二码字Z2的)辅助奇偶部分Pa的组合也可被认为是具有比码字Zl的第一码更低的码率的“总”码的“总”码字，即码字Zl可被认为是此“总”码字的基本码字部分B，并且辅助奇偶部分Pa可被认为是此“总”码字的辅助奇偶部分A。这里，在图3所示的这个实施例中，这个“总”码字与码字Z2相同。然而，这不是对于下文将示出的所有实施例都成立的。在DVB-T2的上下文中，到编码器14的发送机输入数据流一般被分段成如图4中示意性图示的包括Kbeh个比特的被称为BBFrame的帧。由BCH编码器40和第一编码块21从其生成、亦即根据按照DVB-T2标准执行的编码生成的第一码字Zl (在此上下文中)在图5中示意性图示。这个码字是标准FEC码字，其包括本身由Kbdl个比特构成的(系统)输入数据部分，其后是BCH编码器的Nbdl-Kbdl个奇偶比特，其后是LDPC编码器的Nldp。-Kldp。个奇偶比特。这个码字总共包括Nldp。个比特。因此，基本LDPC码具有R。= Kldpc/Nldpc的码率。参考以上参考图3和4提供的说明，Kldp。对应于k(即，BBFRAME和BCHFEC部分被视为输入数据字D)，并且Nldp。对应于k+m( S卩，LDPCFEC部分被视为基本奇偶部分Pb)。第二编码块31基于其输入计算用作递增冗余的辅助奇偶比特，其输入一般与FEC编码块21的输入相同。一般地，存在V个辅助奇偶比特，它们可被分割成q个子部分(应当注意在本发明的主要方面中只使用单个子部分)。第k个子部分具有长度v(k)。从而，下式成立
<权利要求
1.一种用于对输入数据字(D)进行纠错码编码以编码成码字(Zl，Z2)的编码器，包括 -编码器输入端(1451)，用于接收输入数据字(D)，每个输入数据字包括第一数目Kldp。个信息符号， -编码装置(1452)，用于将输入数据字(D)编码成码字(Z1，Z2，Z3，Z4)，使得码字包括基本码字部分(B)和辅助码字部分(A)，该基本码字部分(B)包括数据部分(D)和第二数目Nldp。-Kldp。个基本奇偶符号的基本奇偶部分(Pb)，并且该辅助码字部分(A)包括第三数目Mik个辅助奇偶符号的辅助奇偶部分(Pa)，其中所述编码装置(14)适应于 i)根据第一码从输入数据字(D)生成所述基本码字部分(B)，其中基本奇偶符号是通过在根据第一地址生成规则确定的奇偶符号地址处累积信息符号来生成的，以及 )根据第二码从输入数据字(D)生成所述辅助码字部分(A)，其中辅助奇偶符号是通过在奇偶符号地址I处累积信息符号m来生成的，其中所述奇偶符号地址y是根据如下第二地址生成规则确定的如果 X 彡 Nldpc-Kldpc，则 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie 其中X表示与大小为Ga的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qie是依从辅助码率的预定常数，以及 -编码器输出端(1454)，用于输出所述码字(Z1，Z2)。
2.根据权利要求I所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于通过在奇偶符号地址y处累积信息符号m来生成基本奇偶符号，其中所述奇偶符号地址y是根据如下第一地址生成规则确定的如果 X < Nldpc-Kldpc，则{x+m mod GbXQldpJmod(Nldpc-Kldpc) 其中X表示与大小为Gb的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qldpc是依从基本码率的预定常数。
3.根据权利要求I或2所述的编码器， 其中Ga = Gb。
4.根据权利要求3所述的编码器，其中 Ga = Gb = 360。
5.根据任何在前权利要求所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于利用后续信息符号的群组来按块生成所述基本奇偶符号和所述辅助奇偶符号， 其中，所述后续信息符号的群组的每个信息符号i被累积在一组不同的奇偶符号地址y处， 其中，累积所述群组的第一信息符号的一组奇偶符号地址是从预定的地址表取得的并且累积所述群组的后续信息符号的符号地址是分别根据所述第一地址生成规则或所述第二地址生成规则从所述一组奇偶符号地址确定的，并且 其中，为了生成每新一块的基本奇偶符号和辅助奇偶符号，从所述地址表取得另外的一组奇偶符号地址。
6.根据权利要求5所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于随后取得以下地址表的新一行作为新一组的不同
7.根据权利要求5所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于随后取得以下地址表的新一行作为新一组的不同奇偶符号地址y以用于累积后续信息符号的新群组，用于Qir = 12、Mir = 4320.Nldpc = 4320、Qldpc = 5以及码率标识符7/12的所述地址表为
8.根据权利要求5所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于随后取得以下地址表的新一行作为新一组的不同奇偶符号地址y以用于累积后续信息符号的新群组，用于Qir = 12、Mir = 4320.Nldpc = 4320、Qldpc = 4以及码率标识符2/3的所述地址表为
9.根据权利要求5所述的编码器， 其中，所述编码装置(1452)适应于随后取得以下地址表的新一行作为新一组的不同奇偶符号地址y以用于累积后续信息符号的新群组，用于Qik = 12、MIK = 4320,Nldpc = 4320、Qldpc = 3以及码率标识符3/4的所述地址表为
10.根据任何在前权利要求所述的编码器， 其中，所述基本码字部分(B)是提供来用于常规解码的，并且所述辅助码字部分(A)是提供来在利用基本码字部分(B)对码字的常规解码有错误的情况下作为递增冗余的。
11.一种用于对输入数据字(D)进行纠错码编码以编码成码字(Zl，Ζ2)的编码方法，包括以下步骤 -接收输入数据字(D)，每个输入数据字包括第一数目Kldp。个信息符号， -将输入数据字(D)编码成码字(Zl，Z2，Z3，Z4)，使得码字包括基本码字部分(B)和辅助码字部分(A)，该基本码字部分(B)包括数据部分(D)和第二数目Nldp。-Kldp。个基本奇偶符号的基本奇偶部分(Pb)，并且该辅助码字部分(A)包括第三数目Mik个辅助奇偶符号的辅助奇偶部分(Pa)， -根据第一码从输入数据字(D)生成所述基本码字部分(B)，其中基本奇偶符号是通过在根据第一地址生成规则确定的奇偶符号地址处累积信息符号来生成的， -根据第二码从输入数据字(D)生成所述辅助码字部分(A)，其中辅助奇偶符号是通过在奇偶符号地址I处累积信息符号m来生成的，其中所述奇偶符号地址y是根据如下第二地址生成规则确定的如果 X 彡 Nldpc-Kldpc，则 Nldpc-Kldpc+ {x+m mod GaXQ1J mod Mie 其中X表示与大小为Ga的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且Qie是依从辅助码率的预定常数，以及 -输出所述码字(Zl，Z2)。
12.—种计算机程序，包括用于使得计算机执行如权利要求11中要求保护的方法的编码和映射的步骤的程序代码手段，其中所述计算机程序是在计算机上执行的。
13.一种用于在广播系统中广播数据的发送机，包括 -数据输入端，用于接收被分段成输入数据字(D)的至少一个发送机输入数据流(II，12，…，In)， -根据权利要求I至10中的任何一项的用于对输入数据字(D)进行纠错码编码以编码成码字(Zl，Z2)的编码器(14 ;141，142，143，144，145)， -数据映射器(16)，用于将码字(Z1，Z2)映射到发送机输出数据流(O)的帧上，以及 -发送机单元(18)，用于发送所述发送机输出数据流(O)。
14.一种用于在广播系统中广播数据的发送方法，包括以下步骤 -接收被分段成输入数据字(D)的至少一个发送机输入数据流(II，12，…，In)， -根据权利要求11的用于对输入数据字(D)进行纠错码编码以编码成码字(Z1，Z2)的编码方法， -将码字(Z1，Z2)映射到发送机输出数据流(O)的帧上，以及 -发送所述发送机输出数据流(O)。
15.一种广播系统，包括如权利要求16中要求保护的发送机以及用于接收由所述发送机广播的数据的一个或多个接收机。
全文摘要
本发明涉及用于对输入数据字(D)进行纠错码编码以编码成码字(Z1，Z2)的编码器，包括编码器输入端(1451)，用于接收输入数据字(D)，每个输入数据字包括第一数目Kldpc个信息符号，编码装置(1452)，用于将输入数据字(D)编码成码字(Z1，Z2，Z3，Z4)，使得码字包括基本码字部分(B)和辅助码字部分(A)，该基本码字部分(B)包括数据部分(D)和第二数目Nldpc-Kldpc个基本奇偶符号的基本奇偶部分(Pb)，并且该辅助码字部分(A)包括第三数目MIR个辅助奇偶符号的辅助奇偶部分(Pa)，其中所述编码装置(14)适应于i)根据第一码从输入数据字(D)生成所述基本码字部分(B)，其中基本奇偶符号是通过在根据第一地址生成规则确定的奇偶符号地址处累积信息符号来生成的，以及ii)根据第二码从输入数据字(D)生成所述辅助码字部分(A)，其中辅助奇偶符号是通过在奇偶符号地址y处累积信息符号m来生成的，其中所述奇偶符号地址y是根据第二地址生成规则如果x≥Nldpc-Kldpc，则Nldpc-Kldpc+{x+m mod Ga×QIR}mod MIR，来确定的，其中x表示与大小为Ga的群组的第一信息符号相对应的奇偶符号累积器的地址，并且QIR是依从辅助码率的预定常数，以及编码器输出端(1454)，用于输出所述码字(Z1，Z2)。
文档编号H04L1/00GK102783038SQ201180011410
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月26日
发明者乔格·罗伯特, 塞缪尔·阿桑本格·阿屯格斯里, 山本真纪子, 横川峰志, 筱原佑司, 纳比尔·罗金, 罗萨尔·斯塔德梅尔, 阪井垒 申请人:索尼公司