在提供递增冗余的广播系统中广播数据的发送机和接收机的制作方法
【专利说明】在提供递増冗余的广播系统中广播数据的发送机和接收机
[0001] 本申请是申请日为2010年10月18日，申请号为201080052260. 3,发明名称为"在 提供递增冗余的广播系统中广播数据的发送机和接收机"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 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。另外，本发 明涉及用于在广播系统中接收的数据的接收机和相应的接收方法。本发明还涉及用于发送 和接收数据的广播系统和相应的广播方法。此外，本发明涉及用于在计算机上实现所述发 送方法、所述接收方法和所述广播方法的计算机程序。
[0003] 本发明例如涉及利用正交频分复用（OFDM)的数字视频广播（DVB)的领域。另外， 本发明可应用在其他系统中，例如DAB (数字音频广播）、DRM、MediaFlo或ISDB系统。
【背景技术】
[0004] 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】
[0005] 本发明的一个目的是提供一种用于在广播系统中广播数据的发送机和相应的发 送方法，利用该发送机和发送方法，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 明的另一个目的是提供一种用于实现所述发送方法的计算机程序。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于在广播系统中广播数据的发送机，包 括：
[0007] -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，
[0008] -编码器，用于对输入数据字进行纠错码编码以编码成码字，码字包括基本码字部 分和辅助码字部分，其中所述编码器适应于根据第一码从输入数据字生成所述基本码字部 分并且根据第二码从输入数据字生成所述辅助码字部分，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，
[0009] -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 [0010]-发送机单元，用于发送所述发送机输出数据流。
[0011] 根据本发明的另外的方面，提供了相应的发送方法和包括用于使得计算机执行如 上限定的发送方法的编码和映射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。
[0012] 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与从属权利要求中限定的要求保护的发送机相似和/ 或相同的优选实施例。
[0013] 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的。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 它。广播操作者还具有从多种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。
[0014] 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，所提出的发送机的纠错码 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。
[0015] 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。
[0016] 另外，辅助码字部分表示用于改善解码能力的额外措施，尤其在恶劣接收条件的 情况下对于移动接收机更是如此。基本码字部分和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上，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。
[0017] 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P，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。
[0018] 根据优选实施例，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 辅助码字部分可能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 码字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码字部分的话。
[0019] 根据另一优选实施例，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T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。
[0020] 此实施例提供了额外的优点，即可以使用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。
[0021] 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码将输入数据字编码成至少包 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。
[0022] 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。发送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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 根据替换实施例，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。
[0026] 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（例如两组或更多组辅助 奇偶符号），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。
[0027] 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，以节省电池电力和处理时间。
[0028] 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用于使能正确解码的充分的辅助码字子部分之后可被切换到 睡眠模式中