带有改进的译码器的接收机

本发明涉及用于接收编码的数字信号的接收机，所述接收机包 括：一个前端，用于从输入信号中得出数字符号的字；去交织器，用 于从所述的数字符号的字得出数字符号的去交织的字；译码器，用于 从所述去交织的数字符号的字中得出译码的数字符号的字；以及突发 错误预测器，用于根据在至少一个先前译码的数字符号的去交织的字 中的符号错误位置，来预测在要被译码的去交织的字中可能的符号错 误位置。

本发明也涉及译码器、译码方法和载送用于实行译码方法的计算 机程序的贮存媒体。

按照前文的内容的译码器可从美国专利No.5,299,208获知。这 样的接收机被使用于从诸如卫星信道、地面信道或CATV(有线电视) 信道那样的传输媒体接收数字视频信号或数据信号。为了确保代表视 频或数据信号的源符号的真正的无错误传输，使用了信道编码。这个 信道编码常常包括链接编码方案的使用。这种链接信道编码涉及使用 外部信道代码的源符号的编码、交织编码的源符号、以及接下来的用 内部代码编码已交织的符号。外部代码可以是诸如Reed-Solomon(里 德-所罗门)码的块码，以及内部代码常常是卷积码。

交织被使用来降低对于突发错误的易损性，交织被使用在外部编 码与内部编码之间。交织的效果在于，突发错误被变换成在多个码字 中的单个错误。因为单个错误比起突发错误更容易纠正，所以交织的 使用将导致具有突发错误特性的信道的性能提高。

用于这样的信号的接收机包括内部译码器、去交织器和外部译码 器的级联连接。

在上述的美国专利中，关于由于突发错误的分布造成的单个错误 的位置的知识被使用来提高译码器的质量。所以，这个译码器包括突 发错误预测器，它从已经出现的错误预测可能的错误的位置。这通过 假定突发错误的存在以及使用所采用的交织方案的已知特性，从而是 可能的。所有可能的错误的位置被传送到外部译码器。

这个外部译码器把处在指出位置处的符号看作为不可靠的。例 如，在Reed-Solomon译码器中，所指出的位置被作为所谓的疑问符 (其位置是已知的错误)来对待。Reed-Solomon译码器能够纠正n- 1个其位置是未知的随机错误，以及2n-1个其位置是已知的错误(疑 问符)。纠错能力的这种提高导致译码器的性能改进。

按照上述的美国专利的接收机的问题在于，被传送到译码器的不 可靠的符号的数目会超过它的纠错能力。在这种情形下，完全不可能 译码。在以上的美国专利中，交织器的结构被选择成使得不可靠的符 号的数目总是被限制为译码器的纠错能力。然而，这对于可被使用的 交织器类型施加了约束条件。

本发明的目的是提供按照本文序言的接收机，其中对于要被使用 的交织器类型不强加约束条件。

为了达到所述目的，按照本发明的接收机的特征在于，接收机包 括符号错误位置选择器，用于根据所述可能的符号错误位置选择减小 数目的可能的符号错误位置，以及该符号错误位置选择器被安排成用 于提供减小数目的符号错误位置给译码器。

通过减小要被传送到译码器的可能的错误位置的数目，可以达到 所述译码器的纠错能力不被超过。这种减小对于要被使用的每种交织 器都是可能的，从而导致对于要被使用的交织器类型不必强加约束条 件。

本发明的一个实施例的特征在于，符号错误位置选择器被安排成 用于根据代表在预测的错误位置处接收的符号实际上是错误的概率 的概率量度，来选择所述减小数目的符号错误位置。

通过只传送最可能是错误的符号位置给译码器，可以达到最相关 的位置被传送到译码器，以及不太相关的位置不传送到译码器。这 样，在给定译码器能够接受的预测的错误位置数目后，这可以导致最 佳的译码质量。

本发明的另一个实施例的特征在于，突发错误预测器被安排成可 用于从在以前的字中存在的错误中得出概率量度。

通过从以前的字中存在的错误中得出概率量度，可以达到从错误 的实际统计特性得出概率量度。这导致概率量度的更精确的估值，特 别是当错误量度的统计特性随时间改变时。

现在参照附图说明本发明：

图1显示使用按照本发明的接收机的传输系统的方框图。

图2显示在图1的去交织器22的输出字上突发错误的分布。

图3显示用于实施图1的突发错误预测器26的功能的可编程处 理器的程序的流程图。

图4显示图2的方块34的更详细的流程图。

在按照图1的传输系统中，要被发送的符号被加到块编码器(它 在这里是Reed-Solomon编码器4)。Reed-Solomon编码器通过附加 上20个奇偶校验比特来编码188个输入符号的块。Reed-Solomon编 码器4的输出端被连接到交织器6的输入端。交织器6可以是传统的 交织器，正如后面将说明的那样。交织器6的输出被连接到传统的编 码器8的输入端，该编码器8再次编码已交织的符号。在DVB中，使 用具有1/2的基本速率的凿孔卷积代码，它的速率可以通过凿孔被增 加到速率2/3，3/4，4/5，5/6，和7/8。

卷积编码器8的输出被连接到发送装置的输入端，发送装置把卷 积编码器的输出符号调制到载波上，以及把调制的信号放大到适合于 发送的电平。发射机10的输出信号被施加到天线12上。

被安排用来接收由天线12发送的信号的天线14被连接到接收机 16的输入端。接收机16的输入端被连接到接收装置18的输入端， 接收装置18被安排来放大和解调从天线14接收的信号。

接收装置18的输出信号被连接到卷积译码器20的输入端，译码 器20从它的输入信号得出译码的符号。在本发明的范围中，接收装 置18和卷积译码器18的组合构成前端21。

前端21的输出被连接到去交织器22的输入端，去交织器22执 行与发射机2中的交织器6的操作相反的操作。去交织器22的输出 被连接到译码器24的输入端，以用于译码Reed-Solomon编码的码 字。译码器24在第一输出端处提供译码的码字，以及在第二输出端 处提供出现错误的符号的位置。译码器24的第二输出端被连接到突 发错误预测装置26，后者根据现在的码字中错误的位置来预测下一 个码字中可能的错误的位置。为了做到这一点，假定所有的错误是突 发错误的一部分。在下一个码字中的错误的位置通过使用去交织器22 的特性而被预测。为了使得错误预测器22能够知道去交织器22的状 态，去交织器的同步输出端被连接到错误预测器26的同步输入端。

突发错误预测器26提供错误的所有的潜在的位置并连同它们的 概率的量度给错误位置选择器28。错误位置选择器28选择要被传送 到Reed-Solomon译码器24的有限数目的错误位置作为疑问符，以便 不超过所述Reed-Solomon译码器24的纠错能力。优选地，错误位置 选择器28选择N个具有最大概率的N个错误位置。能够接受“疑问 符”(错误位置)的Reed-Solomon译码器对于本领域技术人员是熟 知的，例如，在上述的美国专利5,299,208中有所讨论。

图2显示当交织器是如DVB卫星标准(EN 300 421)中规定时突 发错误在以后的码字上的分布。可以导出，在去交织器的输出字节(在 输入端处呈现为相邻的)之间的距离为：

在(1)中，N是码字长度，I是如在DVB标准中描述的去交织器 中的切换单元的位置的数目，p是所述开关的实际位置以及s(1)是在 去交织器的输出端处的两个字节(它们是在去交织器22的输入端处 是相邻的)之间的距离。这也显示于图2，在图中显示了以后的 Reed-Solomon码字。具有204个字节的长度的Reed-Solomon码字被 编号为从0到11。在图2上，显示了在去交织器的输入端处的长的 突发错误的例子。从这个例子可以看到，对于1≤p≤11的数值， 如果在给定的位置上找到错误，则下一个错误将在下一个码字中，但 会在较早的一个位置找到。例如，如果用4表示的字节(RS字7，位 置4)是有错误的，则要被预测的下一个错误位置是用3表示的字节 的位置(RS字8，位置3)。

在Reed-Solomon字11中，出现例外。如果在RS码字12中的一 个字节出现错误，则不可能预测下一个错误，这是因为相邻的输入字 节11和13被发现在(先前的)RS字0和10，从而造成预测是无用 的。

因此，可能的错误位置可以按照下式被预测：

在(2)中， (τ)是在下一个码字中潜在错误的预测位置，τ是 RS码字的号码。以及I是交织器与去交织器的组合的参量，例如对 于DVB卫星标准的12。值∞表示实际上没有作出预测。

有可能改进对于RS码字0中的错误的错误预测，因为相邻的输 入字节在以后的RS码字中结尾。一个例子是在RS字0中的字节11。 如果在这个字节中出现一个错误，则预测的下一个错误位置是在RS 码字1中的字节10和在RS码字11中的字节12。这种情形在以下的 表中给出： pi模I(码字τ) 潜在错误位置的预测(码字号码，位置) 0 -∞ 1，…，I-2 (τ+1，pi-1) I-1，pi≠N-1 (τ+1，pi-1)(τ+I-1，pi+1) I-1，pi＝N-1 (τ+1，pi-1)(τ+I，0)

在按照图3的流程图中，编号的指令具有以下的意义：

No. 描述符                  意义

30  START                   程序开始

32  READ ERRORS             从译码器24读出错误位置

34  ADAPT COUNTERS          错误计数被调整

36  CALCULATE PROB.MEAS.    确定新的错误位置的概率

38  OUTPUT CAND.ERASURE     输出具有其概率的

                            候选的错误位置

40  NEXT WORD               程序对于下一个码字继续进行

在指令30，程序开始，以及所需要的变量被初始化。在指令32， 错误位置从译码器24被读出，以及被存储。在指令34，通过使用在 指令32中读出的错误位置，以便调整被安排用来对当前存在的突发 错误的长度进行计数的计数器。这个指令32在后面参照图4进行说 明。

在指令36，通过使用在指令34中调整的计数器的数值来计算预 测的错误位置实际上包括了错误的概率。如果假定突发错误被存储在 二维阵列C[M，X]中(其中M是突发错误的索引号以及X是表示行数 的号码)，则行1，2和3包括以下的内容：在行1(X＝1)中，作为突 发错误的当前长度被存储。在行2(X＝2)中，概率量度被存储。在行 3(X＝3)中，在下一个码字中的预测错误的位置被存储。在行4(X＝4) 中，标志F被存储，它的意义将在后面说明。

在预定的错误位置处接收的符号确实是错误的概率可按照下式 进行计算：

在(3)中， 是第k个错误位置，以及Q是当前被计数的突发 错误的总数。(3)式的分子部分的总和代表具有一个比当前计数大 的计数值的计数的数目，以及(3)式的分母部分代表具有一个大于 或等于当前计数的计数值的计数的数目。

在指令38中，候选的错误位置连同它们的概率一起被传送到选 择器28。在指令40中，下一个字被选择，以及程序在指令32处重 新启动。

在按照图3的流程图中，已编号的指令具有以下意义：   No. 描述符                  意义   42  START                   程序开始   44  READ FIRST EP           读出第一错误位置   46  EP PREDICTED            检验当前错误位置是否被预测   48  NEW C                   产生新的计数值C   50  C[M，1]：＝1            新的计数值被设置为1   52  K：＝M                  计数索引号K被设置为M   54  M：＝M+1                M值被加增量，以便

                          准备用于新的计数   56  SELECT K                选择相应于新错误的计数索引号   58  C[K，1]：＝C[K，1]+1    选择的计数值被加增量   60  PREDICT P             预测相应于当前错误的、

                        下一个错误的位置   64  SET C[K，4]           设置错误呈现标志   66  ALL EP HANDLED？      检验所有的错误位置是否被检验   68  NEXT EP               取下一个错误位置   70  DEL UNFLAGGED C’s    删除已结束的突发的计数   72  END                   程序结束

程序在按照图3的、用于更新计数值(图2的指令34)的程序 的指令42中开始。在指令44，从图1的译码器24读出当前的译码 的字的第一错误位置。在指令46，检验当前的错误位置是否已根据 先前的错误而被预测。这可通过扫描阵列C的所有的元素以及比较保 持预测的错误位置(1≤R≤M)的数值C[R，3]与代表当前的位置的数值 而被完成。M代表计数器的现在的数目。如果找到在阵列元素之一的 数值C[R，3]与当前错误的位置之间的相应性，则这个错误被预测。 否则，错误没有被预测。

如果错误没有被预测，则假设新的错误突发已开始，以及在指令 48继续执行程序。在指令48，产生新的阵列元素C，它代表新的计 数值。在指令50，新的计数值被设置为1。在指令52，使得标识当 前计数值的索引号K等于M。在指令54，M的数值被加增量，以便准 备在新的环路迭代中产生新的计数值。以后，程序在指令58继续进 行。

如果在指令46确定错误已被预测，则假设现在的错误突发继续 存在，并且程序在指令58继续进行。在指令58，选择相应于当前错 误位置的计数的索引值K。这可以通过扫描阵列元素直至找到一个其 C[K，3]等于现在的错误位置的阵列元素而被完成。在指令60，由索 引K选择的计数值被加增量。随后，程序在指令62继续进行。

在指令62，预测下一个码字中的潜在错误位置，以及把它存储 在C[K，3]中。这个预测如参照图2所说明的那样来执行，其中仅仅 预测一个新的错误位置。随后，在指令64，被存储在C[K，4]中的标 志被设置，以便表示元素C[K，4]代表在错误突发中的错误。

在指令66，检验在当前的码字中所有的错误位置是否被处理。 如果不是这种情形，则在指令68，选择下一个错误位置，以及程序 在指令46继续进行。

如果所有的错误位置已被处理，则程序在指令70继续进行。在 指令70，没有被标记的、阵列C的最老的元素被删除，以防止被保 存在存储器中的计数的数目过分地增长。没有标记的元素可以通过逐 个地读出元素和检验该标志的数值而被容易地找到。可以看到，设置 的标志被复位，以便使得这些元素处在一个用于要被处理的下一个码 字的正确状态。在指令70，I的数值也随着在指令70中被删除的计 数的数目而减小。

在指令72，子程序结束。