专利名称：用于数字电视中tps数据解码的可靠性检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种TPS数据解码的可靠性检测器，尤其涉及一种 用于数据电视中TPS数据解码的可靠性检测器。
背景技术：
在2006年8月，中国发布了用于地面DTV广播的标准，下文称 为DTV-T标准。DTV-T标准包括多载波(MC)选项和单载波(SC)选 项。在MC选项中，使用多个副载波并且通过这些副载波来传输数据。 DTV-T标准规定使用3780个副载波(通常认为是多载波选项)，其 中保留36个副载波用于TPS数据。
传输参数信令(TPS)数据集由7位信息组成。这7位被分成两 个组，下文称为a-组和e-组。a-组包括指示所用调制格式、所用 编码率和所用交织选项的6位。P-组只包括l位，用于指示所用的 选项(MC选项或SC选项)。6个a-组数据表示为一组64个双正交 长度为32的沃尔什编码中选择的一组，随后被PN序列加扰。 一位P -组被复制四次。7位TPS数据总共表示为36位序列。随后对36位 施加频域交织，使得它们不是以连续顺序在副载波上传输。这些数据 在副载波编号从O到17和3762到3779的副载波上传输。艮卩，传输 TPS数据的36个副载波是在从0到17和3762到3779的副载波频带 内。由于离散傅里叶变换(DFT)的循环特性，这些36个副载波实际 上落入带宽为36X2kHz=72kHz的邻接频带中。
如果载有TPS数据的频带处于深度衰落下，则副载波符号能量-噪声比可能下降到很低的值。用于a -组的TPS数据解码误码率可能 会显著增加。如果接收机发现a-组数据与所期望的数据不一致，则 可能会丢弃该信号帧。由于DTV-T标准采用了深度交织，所以一个信 号帧的错误丢弃会影响到许多信号帧的数据，并且可能会导致TV视频中几个图像帧的损失。因此，由于深度衰落所引起的TPS数据解码 误码率的显著增加的结果非常严重。
发明内容
在数字电视系统中，为在接收机端被解码的TPS数据提供了可 靠性指示器。该指示器指示解码的a -组TPS数据是否可能是不正确 的。如果数据不正确，则接收机可能会丢弃当前解码的a-组数据并 且使用先前解码的数据(当可靠性测量为高时获得的)或者可能采取 其他适当的行动。要注意的是，如果载有TPS数据的副载波不在深度 衰落中，则可靠性指示器可能会指示解码的a-组数据是可靠的，从 而使得如果当前接收的信号帧是用于期望的DTV服务或者其他服务， 则接收机能区分开a-组数据。在副载波处于深度衰落中并且可靠性 指示器指示出解码的a -组数据可能出错的情况下，接收机能减小错 误丢弃信号帧的可能性。牺牲了接收机借助a -组数据来区分不同服 务的能力，但是根据可能错误的a -组TPS数据来区分不同服务总是 有问题的。如果TV信号仅包括一项服务(TV节目广播)，则使用当 前的可靠性指示器因此改善了 TV节目的观看质量。
当结合附图以及下面对附图的简要说明来阅读和理解示范性实 施例的具体描述时，将会理解其他特征和优点。
图1是AWGN信道上a -组TPS数据解码的误码概率与副载波符 号能量-噪声比的关系曲线图。
图2是TPS数据解码器模型的框图。 图3是TPS数据可靠性检测器的框图。
具体实施例方式
下面是对本发明更详细的描述。本领域技术人员会意识到下面 的详细描述只是示例性描述而并非试图以任意方式加以限定。本发明 的其他实施例将容易提示这些技术人员受益于本公开。将详细参考如附图所示的本发明的实施例。贯穿附图以及以下具体描述，将对相同 或相似部件使用相同标号。
图1示出了针对AWGN信道的a -组中对6位解码的误码概率尸。 与副载波符号能量-噪声比五/A^的关系曲线图。很明显大约等于 2. 2dB的五/A^的给出的尸。值为10—u，对应于每个小时TV观看的一 个错误事件的常用观看质量标准。尽管所需的E/A^值很低，但是当 接收信号处于深度衰减中时接收的五/A^值会显著下降。避免五/A^ 中这种显著下降的常用技术是使用频率分集。如果用来传输信号的频 带比该信道的相干带宽要宽则可以使用这种分集。尽管DTV-T信号占 用大约8MHz带宽，但是载有TPS数据的副载波集中在只有72kHz的 带宽范围内。并不能总使用频率分集。
实际上因为广播装置不能改变广播期间所用的传输选项，所以
接收机不需要针对每个信号帧检查e-组中的位。(信号帧是传送数 据的基本单位。)然而，针对每个信号帧，通常需要对a-组比特位
进行解码和检查。这是因为有些a-组比特位保留用于将来使用，该 特性使得TV广播装置把其他服务嵌入到TV信号中。如果载有TPS 数据的频带处于深度衰落，则可以下降得非常低。用于a-组 的TPS数据解码误码率可能会显著增加。如果接收机发现a-组数据 与所期望的数据不一致，则其可能丢弃该信号帧。由于DTV-T标准采 用了深度交织，所以一个信号帧的错误丢弃会影响到许多信号帧的数 据，并且甚至可能导致TV视频中多个图像帧的损失。因此，由于深 度衰落所引起的TPS数据解码误码率的显著增加的结果非常严重。
令6W^2^Z^5表示a-组TPS数据矢量，其中一{+1，-1}， i=0， 1，2, 3，4，5。首先，Z^/62~~映射到长度为32的沃尔什序列 ^W.^仏7，其中M=32是沃尔什序列的长度，&E{ + 1，-1}， k=0， 1，…，M-1。随后对沃尔什码片进行加扰得到
其中Cyte { + 1,-1}为DTV-T标准中所指定的PN序列的第k个码片。保
留位Z)5用于调制加扰的沃尔什序列，得到第k个码片通过第"Q个副载波传输，其中^)为交织函数。认为只 载有a -组TPS数据的OFDM符号被传输。传输信号的复包络s(t)表 示为
(_浙一i ;v—i
s(。 = A￡ ￡ vy"""VG -《) (1)
"0 /7 = 0
其中N二3780为DTV-T系统中所用副载波的总数，尸,为每个副载波传 输功率，1/7;为码片速率(等于采样率，即7. 56M样本/秒)，v)/(t)
为满足￡—= 7:的平方根升余弦脉冲。注意0F丽符号持续时间
r,由7^7vj;给出。
接收信号的复包络为
_#一1 1
= + A￡ Z 65s ,e )/AVfe —《) (2)
其中g,为第i个副载波的复值信道增益，n(t)为满足 4^/7(。//(t + △。} = yV。"At)的基带等效AWGN，N。为单边噪声功率谱密 度。对于当前的描述，足以假定针对传输TPS数据的副载波信道增益 是一样的，从而g,与i无关，G = k.|2。首先通过执行匹配滤波(假 定理想的定时和频率同步)随后进行DFT操作来提取第《(k)个副载 波上传输的数据。令
/ 迈=f r(。y、t -历7pt/t 0 S S ;V — 1 (3)
把(2)代入(3)得到
心=夂+ V^:Z Vaw一"" (4)
其中，《=￡/7(。,(^-历7;)^符合均值为o、方差为2W。7;的复高斯分 布。随后计算
^=￡、,'一酵 k:0，l,…，M-1 (5)
边=0
令￡5 =《7;为副载波上传输的符号的能量。把(4)代入(5)，得到
几=^+7^>>5^^朋 (6)
其中W为方差为2Ay;的零均值复高斯随机变量。1,…，M-1的解码器模型。TPS
数据解码器接收输入数据110，并且对输入数据进行解码来得到解码的 TPS数据120。首先通过匹配滤波器103来处理接收信号101。随后通 过在匹配滤波器输出端执行DFT操作105来提取载有"-组TPS数据的 四个副载波104，并且施加到TPS数据解码器200的第一解码器部分 210。同样通过DFT操作105来提取载有a-组TPS数据的32个副载波 132，并且施加到第二解码器部分250。其他副载波的其他数据107被 发送到接收机的其他部分(未示出)。
在第一解码器部分210中，在乘法器211中把4个副载波中每一 个的数据乘以各自的共轭信道增益系数。在块213中取得所得信号的 各个实部，所得的实数在加法器215中求和得到值U。把U施加到符 号函数(块217)得到输出位》。
在第二解码器部分250中，在乘法器251中把32个副载波中每一 个的数据乘以各自的共轭信道增益系数，在随后的乘法器253中乘以 各自的共轭PN序列值。随后在具有32个相同支路255o-255M.i的电路 255的对应支路中处理针对相应的32个副载波每一个的所得数据，其 中将只详述支路255()。
在相应支路的每一个中，在副载波数据和32个可能的沃尔什序列 的相应之一进行相关处理。在支路255o中，由乘法器261和加法器263 形成相关器260，把相应的沃尔什序列的沃尔什码片施加到该乘法器 261。相关器260生成相关结果&，在块271取得其实部得到值JV在 块273得到^的绝对值。
在第二解码器部分250的其他部分中，块275选择具有最大绝对 值的Y值，并且把对应的5位系数输出为^^^^&。把系数施加到选择 器277，其选择相应的Y值。把所选Y值施加到符号函数(块279) 得到输出位&。
更具体地说，取《)flf)…《)—,，其中4'、{+1,-1}， k=0，l，'"，M-1，表示来自长度为M的沃尔什序列集的第i个序列。假设可利用理想的 信道估计知识。计算相关结果
<formula>formula see original document page 11</formula> (7) 把(6)代入(7)得到
<formula>formula see original document page 11</formula>
注意S,中的噪声项为O均值、方差为2W。7;MG的复高斯分布，如果"i'，
则和的噪声项统计不相关。把估计的^A626,4表示为f=，
把估计的&表示为&。取
<formula>formula see original document page 11</formula> (9)
那么
<formula>formula see original document page 11</formula> (10)
而
"sgn⑥ (11) 令/ 为〃-组中的TPS位，其中^￡{+1，-1}。该位被复制四次用于 传输。令Ms为传输p-组的副载波个数，即il^^4。 参考(6)式，可看出接收机得到
,=《+^^翻，"0,1,…,M,-1 (12) 其中y"为DFT操作后的输出，W"为O均值、方差为27V。7;的复高斯 随机变量，而"&^为传输第k个数据的指示副载波数的频率交织函 数。注意g,为第i个副载波的信道增益，而且G叫g,l2。估计的/ ，表
示为》，由
<formula>formula see original document page 11</formula>(13)
给出，其中<formula>formula see original document page 11</formula>可以示出a-组TPS数据解码误码率由G(A/JV。)确定。满足以下条 件如果接收机知道G(A/iV。)，则可以确定解码的a-组TPS数据的可 靠性。在接收机端估计该数值(或者更一般的SNR)是将要执行的主 要任务。
从(8)式明显的是<formula>formula see original document page 12</formula> (15)
以及
<formula>formula see original document page 12</formula>(16) 其中数学期望和方差为总体均值。满足下式
<formula>formula see original document page 12</formula>(17)
W02M ，(* #O = 0,l，--.,M_l) 可选择的是，通过观测U可以得到G(《/iV。)。从(12)和(14)式注意到 ,:7^r,M^ (18)
以及<formula>formula see original document page 12</formula> (19)
因此，
<formula>formula see original document page 12</formula>(20)
从(17)和(20)式，显然可以根据下面33个中间结果",、K (31个值)、和C/来估计G(^/Ag。而且，通过使用一组以上中间结 果(即，包括先前时间获得的那些组)能更准确地进行估计。令A^为 用来计算估计的SNR值的中间结果的组数。即，包括先前那些组中的 V。广l组。为方便起见，令X(")为时间n处产生的第i个实数相关值a)，
其中；=0,,M-1, "=0，1，... ，W。A—1;令/(")为时间n处得到的所有
相关值中表示具有最大幅度的相关结果的系数；令t/0)为时间n处得 到的U值。不失一般性，假定时间乂「1处得到当前一组中间结果。根据气6组中间结果，计算
<formula>formula see original document page 13</formula> (22)
在两个表达式中，S和Q分别为s《),A^0，l,…,M-1|和 Var(4^O = 0，l,...,M-1)的估计。U所提供的信息用来帮助提高S计 算的准确性，并且在(22)式中Q的计算中不再重新使用。在(21)式推导
中，利用了关系式^i;，叫引。B卩，从"中去除4的影响等价于计算《的
绝对值。类似地，在推导(21)中采用了关系式》C/叫f/卜随后通过估计 的
Gl丄兰 (23) 7V。
2M Q
计算估计的G(A/iV。)值。
图3是可靠性检测器300的原理图。该可靠性检测器包括SNR估 计器301、比较器303和可能的存储装置305。 SNR估计器301接收值 f、 ￡/、和几,...，1^并且使用这些值130来估计针对接收的TPS数据 的SNR (302)的值。比较器303把估计的SNR与阈值比较来生成可靠 性指示器307。有选择地提供存储器305来把将要使用的一组或多组先 前的中间数据与估计SNR时的当前组的中间数据一起存储。
更具体地说，SNR估计器利用在当前时间以及在iV。「1个更早的 时刻得到的A^组中间结果(A^》1)来估计针对接收的TPS数据的SNR 的值，其中每组包括f; /=0， 1,…，M-l;和f/。即，每组中间结果 包括来自a-组TPS数据解码器的(a)把期望的副载波中载有的32个 解调数据序列与32个加扰的沃尔什序列相关后的32个实数相关结果 以及(b)指示所有相关结果中具有最大幅度的相关结果的系数，以及来自々-组TPS数据解码器的把来自单独副载波的贡献求和之后的结 果。
在上面描述中，只有TPS数据的信道为频率无选择性，表达式 G(A/7V。)才有意义。SNR估计器设计不仅用来针对频率无选择性信道
而且还用来针对一般无线电信道。在后一情况下，估计的SNR值可以 是普通的SNR值，并不表示特定用于作为G(A/iV。)估计的值。
以等同于新到来的中间结果的组的速率来生成SNR估计器的输 出。SNR的估计可以基于当前得到的一组中间结果，或者包括先前那 些组中间结果。如果期望根据一组或多组先前的中间结果来计算估计 的SNR值，要求存储装置存储这些先前的组。在得到估计的SNR之后， 把该值供给比较器来和阈值比较。如果估计的SNR超过了阈值，则接 收机会认为解码的TPS数据是可靠的；否则认为是不可靠的。
SNR估计器的操作具体如下。根据A^组中间结果分别由(21)和(22)
计算S和Q的值。随后通过估计的
来估计SNR。
在计算估计的SNR值之后，更新存储装置来存储时间A^-1处得 到的这组中间结果，并且丢弃时间0处得到的那组，从而能够估计针 对下一时刻的SNR值。
注意不把i;("), "= 0,1,…，iV。广2和附=0,1，... ，M—1存储到存储
装置中，通过只存储i"( )(")i和^i^)[j;(")]2, "=o，i,…，iv。「2接收
机可以节省一些存储空间。
尽管详细描述了本发明的多个实施例，但是应该理解在不脱离所 附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改 变、替代和交替。
权利要求
1. 一种接收广播传输的方法，包括步骤接收传输参数信令数据；对所述传输参数信令数据进行解码来得到解码的传输参数；使用所述传输参数信令数据来形成所解码的传输参数的可靠性测量；以及使用所述可靠性测量确定所解码的传输参数的可靠性。
2. 如权利要求l所述的方法，其中所述可靠性测量为所接收信 号的信噪比的测量。
3. 如权利要求2所述的方法，其中确定可靠性步骤包括把信噪 比测量结果与阈值相比较。
4. 如权利要求3所述的方法，包括步骤接收并存储第一传输参数信令数据； 接收并存储第n个传输参数信令数据；以及 使用第一到第n个传输参数信令数据来形成可靠性测量。
5. 如权利要求3所述的方法，其中所述广播传输为基于多载波 的广播传输，其中使用第一组副载波发出第一组传输参数，并且使用 第二组副载波发出第二组至少一个传输参数。
6. 如权利要求5所述的方法，包括使用所述第一组副载波来接 收第一数据，并且使用所述第二组副载波来接收第二数据。
7. 如权利要求6所述的方法，其中形成可靠性测量的步骤包括 把多个编码序列的每一序列与第一数据进行相关以得到多个相关结果，并且确定最大的相关结果；使用所述第一数据和所述最大的相关结果形成第一个量； 使用多个相关结果形成第二个量；以及把所述第一个量和第二个量进行相除或者相乘以得到信噪比的
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述第二个量形成相关结果 的平方和。
9. 如权利要求8所述的方法，包括把所述第一个量除以所述第
10. 如权利要求7所述的方法，其中形成所述第一个量包括对 所述第一数据的数据值求和以得到数据值的和。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中形成所述第一个量包括形 成从最大相关结果的幅度导出的量与从所述数据值的和的幅度导出 的量的和。
12. —种接收广播传输的设备，包括接收装置，用于接收使用多个副载波传输的传输参数信令数据；解码装置，用于对所述传输参数信令数据进行解码以得到解码的传输参数；形成装置，用于使用所述传输参数信令数据来形成所解码的传 输参数的可靠性测量；以及用于使用所述可靠性测量来确定所解码的传输参数的可靠性的 装置。
13. 如权利要求12所述的设备，其中所述可靠性测量为所接收 信号的信噪比的测量。
14. 如权利要求13所述的设备，其中确定可靠性的装置包括把信噪比的测量结果与阈值相比较的装置。
15. 如权利要求14所述的设备，包括 用于接收和存储第一传输参数信令数据的装置； 用于接收和存储第n个传输参数信令数据的装置；以及 使用第一到第n个传输参数信令数据来形成可靠性测量的装置。
16. 如权利要求14所述的设备，其中所述广播传输为基于多载 波的广播传输，其中使用第一组副载波发出第一组传输参数，并且使 用第二组副载波发出第二组至少一个传输参数。
17. 如权利要求16所述的设备，包括使用所述第一组副载波来 接收第一数据，并且使用所述第二组副载波来接收第二数据。
18. 如权利要求17所述的设备，其中用于形成可靠性测量的装 置包括用于把多个编码序列的每一序列与第一数据进行相关以得到多 个相关结果并且确定最大的相关结果的装置；用于使用所述第一数据和所述最大的相关结果形成第一个量的装置；使用多个相关结果形成第二个量的装置；以及 把所述第一个量和第二个量进行相除或者相乘以得到信噪比的 测量的装置。
19. 如权利要求18所述的设备，其中所述第二个量形成相关结 果的平方和。
20. 如权利要求19所述的设备，包括用于把所述第一个量除以 所述第二个量的装置。
21. 如权利要求18所述的设备，其中形成所述第一个量的装置包括对所述第一数据的数据值求和以得到数据值的和的装置。
22. 如权利要求21所述的设备，其中形成所述第一个量的装置 包括形成从最大相关结果的幅度导出的量与从所述数据值的和的幅 度导出的量的和的装置。
全文摘要
对于数字电视来说，通常需要在每个信号帧中解码并检查传输参数信令(TPS)数据。在中国DTV-T标准中，这些TPS数据在带宽为72kHz的邻接频带内通过副载波来传播，结果由于缺少频率分集使得这些副载波的SNR可能下降得非常低。TPS数据解码误码率可能显著增加，严重影响到DTV性能。使用可靠性检测器来提供解码的TPS数据的可靠性指示。如果该指示显示解码的TPS数据好像不正确，则接收机可能丢弃当前解码的TPS数据而使用先前解码的数据(当可靠性测量结果很高时获得的)或者可能采取其他适当的行动。可靠性检测器可以包括SNR估计器、比较器和可能的存储器。SNR估计器根据通过TPS数据解码器获得的当前一组的中间结果以及早期获得的多组可能的中间结果来估计SNR。
文档编号H04N7/24GK101453637SQ20071019551
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者叶冠华, 焱 李 申请人:Nxp股份有限公司