使用提醒字节处理无线高清晰度视频数据的系统和方法

申请号 CN200880015683.0 申请日 2008-03-12 公开(公告)号 CN101682751A 公开(公告)日 2010-03-24
申请人 三星电子株式会社; 发明人 牛华宁; 夏鹏飞; 敖超;
摘要 公开了一种使用提醒字节处理高清晰度视频数据的系统和方法。在一个 实施例 中,所述方法包括:接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A,其中,M是交织器的深度,n是交织器的数量,K是编码的码长,A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字。所述方法还包括:将A个提醒字节转换为多个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度上比M×n个码字的每一个更短。本 发明 的至少一个实施例提供在提高解码性能的同时提供更低的填充效率。
权利要求

1、一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的方法,所述方法 包括:
接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A,其中:
M是交织器的深度,
n是交织器的数量,
K是编码的码长,
A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,
其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;
将A个提醒字节转换为多个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度 上比M×n个码字的每一个更短。
2、如权利要求1所述的方法,其中,所述多个缩短的码字具有比剩余的 缩短的码字更短的最后的码字。
3、如权利要求2所述的方法,其中,最后的码字比剩余的缩短的码字短 8比特。
4、如权利要求1所述的方法,其中,所述多个缩短的码字具有长度上相 同的码字。
5、如权利要求1所述的方法,还包括:
基于码长K对M×n个码字和所述多个缩短的码字进行外编码;
对M×n个码字和外编码的多个缩短的码字进行外交织;
对外交织的码字进行内编码;
复用内编码的数据。
6、如权利要求5所述的方法,还包括:将多个0填充到内编码的数据, 从而满足外交织器的预定义的大小的需要。
7、如权利要求6所述的方法,还包括:将尾比特添加到最后的码字,从 而最后的码字的长度与剩余的缩短的码字的长度相同。
8、如权利要求5所述的方法,其中,外编码的步骤包括:里德所罗 RS编码,内编码的步骤包括:卷积编码。
9、如权利要求8所述的方法,还包括:将多个0填充到卷积编码的数据, 从而卷积编码的数据具有整数数量的正交频分复用OFDM符号。
10、如权利要求1所述的方法,还包括:与码字的缩短成比例地缩短用 于提醒字节的外交织器的大小。
11、一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的系统,所述系 统包括:
第一模,接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A, 其中:
M是交织器的深度,
n是交织器的数量,
K是编码的码长,
A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,
其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;
第二模块,将A个提醒字节转换为多个缩短的码字,其中,每个缩短的 码字在长度上比M×n个码字的每一个更短。
12、如权利要求11所述的系统,其中,第一模块将尾比特添加到最后的 码字,从而最后的码字的长度与剩余的缩短的码字的长度相同。
13、如权利要求11所述的系统,还包括:
里德所罗门RS编码器,对添加有尾比特的所述多个缩短的码字进行RS 编码;
外交织器,对M×n个码字和RS编码的添加有尾比特的所述多个缩短 的码字进行外交织;
内编码器,对外交织的码字进行内编码;
复用器,复用内编码的数据。
14、如权利要求13所述的系统,其中,外交织器包括:
多个第一子外交织器,分别对M×n个码字进行外交织;
第二子外交织器,对RS编码的所述多个缩短的码字进行外交织,
其中,第二子外交织器的大小显著地比多个第一子外交织器的每一个小。
15、如权利要求14所述的系统,其中,第二子外交织器的大小是4× (K1+2t),其中,K1=ceil(A/4),t是纠错能字节。
16、一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的方法,所述方 法包括:
提供至少一个外交织器,其中,所述至少一个外交织器的每一个具有深 度M,其中,深度表示每个外交织器的列的数量;
接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A,其中,n=0, 1,2,3,...,n表示至少一个外交织器的数量,K表示里德所罗门RS码长,A=1, 2,3,...,K-1,A表示关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中,提醒字 节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;
将A个提醒字节转换为四个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度 上比M×n个码字的每一个更短,所述四个缩短的码字包括最后的码字,其 中,最后的码字在长度上比剩余的三个缩短的码字短8个字节;
基于RS码长K对所述多个缩短的码字进行RS编码;
将尾比特添加到最后的码字,从而最后的码字的长度与剩余的缩短的码 字的长度相同;
对RS编码的添加有尾比特的所述多个缩短的码字进行外交织。
17、如权利要求16所述的方法,还包括:
分别对M×n个码字进行外交织;
对外交织的M×n个码字和缩短的码字进行卷积编码。
18、如权利要求17所述的方法,还包括:将多个0填充到卷积编码的数 据,从而卷积编码的数据具有整数数量的正交频分复用OFDM符号。
19、如权利要求17所述的方法,还包括:
复用卷积编码的数据;
将多个0填充到复用的数据,从而满足比特交织器的预定义的大小的需 要。
20、如权利要求19所述的方法,其中,M=4,K=216,RS编码的步骤 包括:
确定用于最后的码字的RS码参数K2,其中,K2=max(floor(L’-24/4),0), L’=L-floor(L/864)×864;
确定用于三个缩短的码字的第三码字的RS码参数K12,其中,K12= floor(L’-K2/3);
确定用于三个缩短的码字的第一码字和第二码字的RS码参数K11,其 中,K11=ceil((L’-K2/3));
采用RS码(K11+2t,K11,t)对第一码字和第二码字进行RS编码;
采用RS码(K12+2t,K12,t)对第三码字进行RS编码;
采用RS码(K2+2t,K2,t)对最后的码字进行RS编码。
21、一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的系统,所述系 统包括:
至少一个第一外交织器,其中,所述至少一个外交织器的每一个具有深 度M,其中,深度表示每个外交织器的列的数量;
第一模块,接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A, 其中,n=0,1,2,3,...,n表示至少一个第一外交织器的数量,K表示里德所 罗门RS码长,A=1,2,3,...,K-1,A表示关于M×n×K个字节的提醒字节的 数量,其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码 字;
第二模块,将A个提醒字节转换为四个缩短的码字,其中,每个缩短的 码字在长度上比M×n个码字的每一个更短,所述四个缩短的码字包括最后 的码字,其中,最后的码字在长度上比剩余的三个缩短的码字短8个字节;
RS编码器,基于RS码长K对所述多个缩短的码字进行RS编码;
第三模块,将尾比特添加到最后的码字,从而最后的码字的长度与剩余 的缩短的码字的长度相同;
第二外交织器,对RS编码的添加有尾比特的所述多个缩短的码字进行 外交织。
22、如权利要求21所述的系统,其中,第一模块和第二模块集成到RS 编码器。
23、如权利要求21所述的系统,其中,第三模块集成到第二外交织器。
24、如权利要求21所述的系统,其中,RS编码器还用于:
确定用于最后的码字的RS码参数K2,其中,K2=max(floor(L’-24/4),0), L’=L-floor(L/864)×864;
确定用于三个缩短的码字的第三码字的RS码参数K12,其中,K12= foor(L’-K2/3);
确定用于三个缩短的码字的第一码字和第二码字的RS码参数K11,其 中,K11=ceil((L’-K2/3));
采用RS码(K11+2t,K11,t)对第一码字和第二码字进行RS编码;
采用RS码(K12+2t,K12,t)对第三码字进行RS编码;
采用RS码(K2+2t,K2,t)对最后的码字进行RS编码。
25、一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的系统,所述系 统包括:
接收具有L字节的长度的信息包的装置,其中,L=(M×n×K)+A,其中:
M是交织器的深度,
n是交织器的数量,
K是编码的码长,
A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,
其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;
将A个提醒字节转换为多个缩短的码字的装置,其中,每个缩短的码字 在长度上比M×n个码字的每一个更短。

说明书全文

技术领域

发明涉及视频信息的无线传输,更具体地,涉及在无线信道上传输高 清晰度视频信息。

背景技术

随着高质量视频的发展,更多数量的电子装置(诸如,消费电子装置) 使用需要大约1Gbps(千兆比特每秒)的带宽用于传输的高清晰度(HD)视 频。因此,当在装置之间发送这种HD视频时,传统传输方法将HD视频压 缩为其大小的一部分来降低所需的传输带宽。压缩的视频随后被解压缩用于 消费。然而,随着视频数据的每次压缩和随后的解压缩,可丢失一些数据并 且降低图像质量。
高清晰度多媒体接口(HDMI)规范允许经由线缆在装置之间传送未压 缩的HD信号。在消费电子制造商开始提供兼容HDMI的装备时,还没有能 够发送未压缩的HD视频信号的合适的无线(例如,射频)技术。当不具有 用于负载未压缩的HD信号的带宽的几个装置连接到一起时无线局域网 (WLAN)和相似的技术会面临干扰问题。

发明内容

技术问题
本发明的目的在于在提高解码性能的同时提供更有效的填充方案。
技术方案
本发明提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数据的方 法,所述方法包括:i)接收具有L字节的长度的信息包,其中,L=(M×n× K)+A,其中,M是交织器的深度,n是交织器的数量,K是编码的码长,A 是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中,提醒字节位于信息包的末 尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;ii)将A个提醒字节转换为多个缩 短的码字,其中,每个缩短的码字在长度上比M×n个码字的每一个更短。
有益效果
本发明在提高解码性能的同时提供更有效的填充方案。
附图说明
图1是根据一个实施例的实现在无线装置之间进行未压缩的HD视频传 输的无线网络的功能性框图
图2是根据一个实施例的在无线介质上传输未压缩的HD视频的示例通 信系统的功能性框图。
图3示出根据本发明一个实施例的示例性HD视频数据发送器系统300。
图4示出根据本发明一个实施例的示出用于无线局域网(WVAN)的HD 视频数据发送器的编码过程的概念图
图5是根据本发明一个实施例的编码过程的示例性流程图
图6示出根据本发明另一实施例的示出用于WVAN的HD视频数据发送 器的编码过程的概念图。
图7是根据本发明一个实施例的编码过程的示例性流程图。
图8示出根据本发明另一实施例的显示用于WVAN的HD视频数据发送 器的编码过程的概念图。
图9是根据本发明一个实施例的编码过程的示例性流程图。
图10示出根据本发明另一实施例的示出用于WVAN的HD视频数据发 送器的编码过程的概念图。
图11是根据本发明另一实施例的编码过程的示例性流程图。
图12A示出根据一个实施例的用于提醒码字的交织器的概念图。
图12B示出根据另一实施例的用于提醒码字的交织器的概念图。
最优模式
本发明的一方面提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频数 据的方法,所述方法包括:i)接收具有L(字节)的长度的信息包,其中, L=(M×n×K)+A,其中,M是交织器的深度,n是交织器的数量,K是编码 的码长,A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中,提醒字节位于 信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;ii)将A个提醒字节转 换为多个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度上比M×n个码字的每 一个更短。
本发明的另一方面提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频 数据的系统,所述系统包括:i)第一模,接收具有L(字节)的长度的信 息包,其中,L=(M×n×K)+A,其中,M是交织器的深度,n是交织器的数 量,K是编码的码长,A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中, 提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;ii)第二模 块,将A个提醒字节转换为多个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度 上比M×n个码字的每一个更短。
本发明的另一方面提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频 数据的方法,所述方法包括:i)提供至少一个外交织器,其中,所述至少一 个外交织器的每一个具有深度M,其中,深度表示每个外交织器的列的数量; ii)接收具有L(字节)的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A,其中,n=0, 1,2,3,...,n表示至少一个外交织器的数量,K表示里德所罗(RS)码长, A=1,2,3,...,K-1,A表示关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中, 提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;iii)将A 个提醒字节转换为四个缩短的码字,其中,每个缩短的码字在长度上比M×n 个码字的每一个更短,所述四个缩短的码字包括最后的码字,其中,最后码 字在长度上比剩余的三个缩短的码字短8个字节;iv)基于RS码长(K)对 所述多个缩短的码字进行RS编码;v)将尾比特添加到最后的码字,从而最 后的码字的长度与剩余的缩短的码字的长度相同;vi)对RS编码的添加有尾 比特的所述多个缩短的码字进行外交织。
本发明的另一方面提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频 数据的系统,所述系统包括:i)至少一个第一外交织器,其中,所述至少一 个外交织器的每一个具有深度M,其中,深度表示每个外交织器的列的数量; ii)第一模块,接收具有L(字节)的长度的信息包,其中,L=(M×n×K)+A, 其中,n=0,1,2,3,...,n表示至少一个外交织器的数量,K表示里德所罗门 (RS)码长,A=1,2,3,...,K-1,A表示关于M×n×K个字节的提醒字节的 数量,其中,提醒字节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码 字;iii)第二模块,将A个提醒字节转换为四个缩短的码字,其中,每个缩 短的码字在长度上比M×n个码字的每一个更短,所述四个缩短的码字包括 最后的码字,其中,最后的码字在长度上比剩余的三个缩短的码字短8个字 节;iv)RS编码器,基于RS码长(K)对所述多个缩短的码字进行RS编码; v)第三模块,将尾比特添加到最后的码字,从而最后的码字的长度与剩余的 缩短的码字的长度相同;vi)第二外交织器,对RS编码的添加有尾比特的所 述多个缩短的码字进行外交织。
本发明的另一方面提供了一种处理将在无线介质上发送的高清晰度视频 数据的系统,所述系统包括:i)接收具有L(字节)的长度的信息包的装置, 其中,L=(M×n×K)+A,其中,M是交织器的深度,n是交织器的数量,K 是编码的码长,A是关于M×n×K个字节的提醒字节的数量,其中,提醒字 节位于信息包的末尾,M×n×K个字节表示M×n个码字;ii)将A个提醒 字节转换为多个缩短的码字的装置,其中,每个缩短的码字在长度上比M×n 个码字的每一个更短。

具体实施方式

特定实施例提供了一种用于在无线信道上的将未压缩的HD视频信息从 发送器发送到接收器的方法和系统。
现将对无线高清晰度(HD)音频/视频(A/V)系统中的实施例的示例性 实现进行描述。图1示出根据特定实施例的实现在A/V装置(诸如,A/V装 置协调器和A/V站)之间进行未压缩的HD视频传输的无线网络100的功能 性框图。在其它实施例中,一个或多个装置可以是计算机,诸如个人计算机 (PC)。网络100包括装置协调器112和多个A/V站114(例如,装置1、装 置2、...、装置N)。A/V站114使用低速率(LR)无线信道116(图1中的 虚线)并可使用高速率(HR)信道118(图1中的实线)用于任意装置之间 的通信。装置协调器112使用低速率信道116和高速率无线信道118用于与 站114进行通信。
每个站114使用低速率信道116用于与其它站114进行通信。高速率信 道118在通过波束形成建立的定向波束上支持具有例如多Gbps带宽的单向单 播传输,以支持未压缩的HD视频传输。例如,机顶盒可在高速率信道118 上将未压缩的视频发送到HD电视(HDTV)。在特定实施例中,低速率信道 116可支持例如吞吐量达到40Mbps的双向传输。低速率信道116主要用于发 送控制(诸如,确认(ACK)帧)。例如,低速率信道116可将确认从HDTV 发送到机顶盒。同样能够直接在两个装置之间的低速率信道上发送像音频和 压缩的视频的一些低速率数据。时分双工(TDD)被应用于高速率信道和低 速率信道。在特定实施例中,在任何时间,不能并行使用低速率信道和高速 率信道用于传输。波束形成技术可使用在低速率信道和高速率信道。低速率 信道也可支持全向传输。
在一个实施例中,装置协调器112是视频信息的接收器(以下称为“接 收器112”),站114是视频信息的发送器(以下称为“发送器114”)。例如, 接收器112可以是诸如在作为WLAN类型的家庭无线网络环境的HDTV机 中实施的视频和/或音频的接收装置。在另一实施例中,接收器112可以是投 影器。发送器114可以是未压缩的视频或音频的源。发送器114的示例包括: 机顶盒、DVD播放机或录像机、数字相机、便携式摄像机、其它计算装置(例 如,膝上型计算机、桌面型计算机、PDA等)等。
图2是示出示例通信系统200的功能性框图。系统200包括无线发送器 202和无线接收器204。发送器202包括物理(PHY)层206、介质访问控制 (MAC)层208和应用层210。相似地,接收器204包括PHY层214、MAC 层216和应用层218。PHY层通过无线介质201经由一个或多个天线在发送 器202与接收器204之间提供无线通信。
发送器202的应用层210包括A/V预处理模块211和音频视频控制 (AV/C)模块212。A/V预处理模块211能够执行音频/视频的预处理(诸如, 未压缩的视频的分割)。AV/C模块212提供了交换A/V容量信息的标准方法。 在连接开始之前,AV/C模块协商将被使用的A/V格式,且当完成连接的需 求时,使用AV/C命令来停止连接。
在发送器202中,PHY层206包括用于与MAC层208和射频(RF)模 块207通信的低速率(LR)信道203和高速率(HR)信道205。在特定实施 例中,MAC层208可包括打包模块(未示出)。发送器202的PHY/MAC层 将PHY和MAC头添加到包并通过无线信道201将包发送到接收器204。
在无线接收器204中,PHY/MAC层214、216处理接收的包。PHY层 214包括连接到一个或多个天线的RF模块213。LR信道215和HR信道217 用于与MAC层216和RF模块213通信。接收器204的应用层218包括A/V 后处理模块219和AV/C模块220。模块219可执行模块211的逆处理方法, 例如再次产生未压缩的视频。AV/C模块220与发送器202的AV/C模块212 以互补方式操作。
在基于帧的突发通信系统中,在传输之前信息字节通常被分组到包/帧。 通常直接进行信息字节的打包。然而,如果不合适地进行打包,则会发生不 可忽视的效率损失。这尤其在靠近每个包/帧的末尾出现。
在典型的用于无线视频区域网(WVAN)的HD视频数据发送器中,由 于发送器在正交频分复用(OFDM)设置中通常使用被外块交织器码跟随的 里德所罗门(RS)码以及并行的多个卷积码,故靠近包的末尾的打包任务通 常是有意义的。
在一个实施例中,为了确保创建整数数量的OFDM符号,在对输入数据 执行任何操作之前,高速率物理层(HRP)将附加比特(通常称为填充比特) 添加到比特流。在将填充比特添加到比特流的末尾之前通常将填充比特设置 为0。HRP通常添加创建整数数量的OFDM符号所需的最小数量的填充比特 用于物理层头字段、介质访问控制(MAC)头字段和头检查序列(HCS)字 段的组合。在接收时接收器通常丢弃这些附加比特。此外,HRP通常添加创 建整数数量的OFDM符号所需的最小数量的填充比特用于在HRP模式改变 结束的每个子包以及最后的子包。这些附加比特没有被包括在MAC协议数 据单元(MPDU)长度字段的计算中并在接收时被接收器丢弃。
在IEEE 802.11n标准中,定义用于低密度奇偶校验(LDPC)编码的OFDM 系统的编码过程。该设计在提高编码性能和填充效率的同时符合LDPC码字 边界(boundary)和OFDM符号边界。在无线HD视频数据发送器中,由于 无线发送器会需要满足RS码字边界、块外交织器边界、外交织器之后的用 于卷积码的尾比特的填充和OFDM符号边界,故与802.11n的情况相比存在 更多限制。因此,该设计在WVAN系统中通常更复杂。
在使用级联RS码和卷积码的地面数字视频广播(DVB-T)标准中,由 于在DVB-T系统中取代块交织器而使用卷积外交织器并且仅使用一个卷积 码,故编码过程也比无线HD发送器简单很多。
在目标是短距离的多Gbps视频/数据通信的典型的WVAN系统中,信息 字节首先被平均地划分为对每个分支可能分别使用不同调制和编码方法的两 个分支,以调节两个分支的数据接收不同等级的差错保护的不平等差错保护 概念。
图3示出根据本发明一个实施例的示例性HD视频数据发送器系统300。 应该理解系统300的特定元件可被省略或组合为系统300的其它元件。在另 一实施例中,特定元件可被分为多个子元件。另外,可改变系统300中的特 定元件的顺序。此外,图3中未示出的特定元件可被添加到系统300。此外, 图3中示出的每个特定元件的具体特征仅是示例并且也可进行一些其它修 改。在一个实施例中,图3的系统300的所有元件属于PHY层206(见图2)。 在一个实施例中,对数据的最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)进行 差错编码的平等保护(EEP)。在另一实施例中,对MSB和LSB进行差错编 码的不平等保护(UEP)。在一个实施例中,图3的系统300的所有元件可被 实施为软件硬件或者软件和硬件的组合。
在一个实施例中,取代使用RS编码器304和306,还可使用其它外编码 器,诸如Bose,Ray-Chaudhuri,Hocquenghem(BCH)编码器。在一个实施 例中,取代使用一个或多个卷积编码器312,还可使用其它内编码器,诸如 线性块编码器。在一个实施例中,每个卷积编码器312可包括多个分别对多 个输入数据比特进行编码的并行卷积编码器。在本实施例中,系统300还可 包括通常位于每个外交织器308、310与每个卷积编码器312之间的至少一个 解析器(未示出),所述解析器将外交织的数据比特解析到相应的一个卷积编 码器312。然而,为了方便,将基于RS编码器和卷积编码器对图3的系统进 行描述。
在另一实施例中,还可能具有单个RS(或外)编码器和单个外交织器来 取代使用成对的这些元件304、306和308、310。在另一实施例中,还可能 具有多于两个的RS编码器、外交织器、卷积编码器和复用器。
参照图3,系统300从MAC层(见图2中的208)接收信息包。在一个 实施例中,扰码器302对接收的包进行加扰并分别将最高有效位(MSB)和 最低有效位(LSB)输出到第一RS编码器304和第二RS编码器306。
RS编码器304、306分别对MSB和LSB进行编码。第一外交织器308 和第二外交织器310分别对RS编码的数据进行外交织。在一个实施例中, 外交织器308、310的每一个是块交织器或卷积交织器。在另一实施例中,其 它形式的交织器也是可能的。
卷积编码器312对外交织的数据执行卷积编码和打孔,并将分别与MSB 和LSB相应的例如四比特数据输出到复用器314。在一个实施例中,卷积编 码器312可包括多个卷积(或内)编码器,它们中的一些用于MSB,其它用 于LSB。在该实施例中,用于MSB数据的卷积编码器的数量可以与用于LSB 数据的内编码器的数量相同(例如,4和4)。在另一实施例中,用于MSB数 据的卷积编码器的数量可以与用于LSB数据的内编码器的数量不同(例如, 6和2)。在一个实施例中,每个卷积编码器可提供用于所有输入数据比特的 平等差错保护(EEP)。在另一实施例中,卷积编码器可提供用于所有输入数 据比特的不平等差错保护(UEP)。
复用器314将从卷积编码器312输出的比特流复用为复用的比特流以提 供到比特交织器316。比特交织器316对复用的数据流进行比特交织。符号 映射器318对比特交织的数据执行符号映射(诸如,正交调幅(QAM)映射)。 导频/DC空值插入单元320和音调交织器322分别执行导频/DC空值插入和 音调交织。快速傅里叶逆变换(IFFT)单元324对音调交织器322的输出执 行IFFT处理。保护间隔单元326和符号成形单元328对IFFT处理的数据连 续执行保护间隔和符号成形。在一个实施例中,IFFT单元324和保护间隔单 元326一起执行正交频分复用(OFDM)调制。上变换单元330在通过无线 信道201(见图2)将数据包发送到HD视频数据接收器之前对符号成形单元 328的输出执行上变换。在一个实施例中,对应于发送器系统300的卷积解 码器,HD视频数据接收器包括单个卷积解码器或多个卷积解码器。
在一个实施例中,如图3所示,每个分支被例如4×224(深度四外交织 器)的大小的块交织器308、310跟随的RS码(224,216,t=4)首先编码。对 于每个分支,交织的输出被解析到例如M=4个并行卷积编码器312。对于每 个卷积码,通过进一步缩短RS码将特定长度的全0尾比特插入外交织器308、 310的输出。尾比特的插入用于简化接收端的卷积码的解码任务。
基于一个实施例进一步描述插入尾比特,信息符号被划分为相同大小的 单元,每个单元包括相等的4×K个信息符号,从而RS编码之后的每个单元 与交织器大小相匹配。在本实施例中,末尾单元(或最后单元)会具有0≤ q<4×K个可用符号,q可取在之间的任意值。
在一个实施例中,末尾包包括4×(K-M)个信息符号,每个符号是例如8 比特长。附加0可被添加到数据包(具有用于将被以后添加的卷积码的尾比 特0),这将降低总体效率。由于每个单元具有4K个符号(或32K比特),故 每个子包(近似50μs长)可包括用于1080i(1080隔行扫描)的达到仅10 个单元。因此,为了满足RS编码器和块交织器的边界,这种打包导致1080i 的平均效率降低大约5%,最大效率降低大约10%。
本发明的一个实施例提供用于无线HD视频通信系统的打包信息比特的 系统方法并在提高解码性能的同时提供更高的填充效率(即,更有效的填充)。
概述图3的系统的操作,数据被首先RS编码,随后使用例如深度四块 交织将数据外交织。交织的数据被解析到例如8个并行卷积编码器,每个卷 积编码器需要用于终止的尾比特。卷积编码的数据比特被复用到一起、被交 织和映射到用于OFDM调制的QAM星座图。在一个实施例中,发送的数据 比特符合以下内容:(1)整数数量的RS码字,(2)整数数量的外交织器大小, (3)在CC编码之前需要被插入的尾比特以及(4)确保整数数量的OFDM符号 所需的附加填充比特。
为了方便,将对满足上述四个需求的图4到图11中示出的四个编码方案 进行描述。典型地,由于附加填充比特被插入并被发送,故越多填充比特被 添加,传输效率越低。因此,至少一个实施例在保持编码性能和简化系统的 同时将效率最大化。应该理解四个方案仅是示例性的,其它方案也是可能的。 在一个实施例中,可使用图3的系统实施所述四个方案。
方案1
图4示出根据本发明一个实施例的示出用于无线视频区域网(WVAN) 的HD视频数据发送器的编码过程500(见图5)的概念图。图5是根据本发 明一个实施例的编码过程500的示例性流程图。
在一个实施例中,以传统编程语言(诸如,C或C++或其它合适的编程 语言)实施编码过程500。在本发明的一个实施例中,程序被存储在用于 WVAN的HD视频数据发送器(例如,图1中所示的装置协调器112或装置 (1-N)114)的计算机可访问存储介质上。在另一实施例中,程序可被存储在能 执行根据本发明的实施例的发送过程500的其它系统位置。存储介质可包括 用于存储信息的各种技术中的任意一种。在一个实施例中,存储介质包括随 机存取存储器(RAM)、硬盘软盘、数字视频装置、光盘、视频盘和/或其 它光学存储介质等。在另一实施例中,至少一个装置协调器112和装置 (1-N)114包括配置或编程为执行发送过程900的处理器(未示出)。程序可被 存储在协调器112和/或装置(1-N)114的处理器或存储器中。在各种实施例中, 处理器可具有基于例如i)先进RISC机器(ARM)微控制器,ii)英特尔公 司的微处理器(例如奔腾系列微处理器)以及iii)微软公司的视窗操作系统 (例如,Windows 95、Windows98、Windows 2000或Windows NT)的配置。 在一个实施例中,处理器被以使用单芯片或多芯片微处理器、数字信号处理 器、嵌入式微处理器、微控制器等的各种计算机平台实施。在另一实施例中, 处理器被以大范围的操作系统(诸如,Unix、Linux、Microsoft DOS、Microsoft Windows 2000/9x/ME/XP、Macintosh OS,OS/2等)实施。在另一实施例中, 发送过程500可被以嵌入式软件实施。根据实施例,可在图5中添加附加方 框、去除其它的方框或改变方框的顺序。该段落的描述应用到图6到图11中 示出的剩余方案。
参照图3到图5,稍后将对方案1编码过程的操作进行详细描述。为了 方便,假设外编码器是RS编码器,内编码器是卷积编码器。应该理解其它 外编码器或其它内编码器(例如上述讨论的)也可被使用。相同的编码器被 应用到图6-11中示出的剩余的方案2-4。
在一个实施例中,方案1提供四个方案中最直接的编码过程。在一个实 施例中,系统300从MAC层(502)接收L个信息字节。信息字节400包括 主码字402和提醒码字404。提醒码字404少于例如四个码字并位于信息包 400的末尾。信息字节400的每个块表示具有长度为例如1K字节的码字,其 中K=1024。这被应用到图6-11中示出的剩余的方案。
系统300使用(N,K,t)的RS码对信息字节402进行RS编码,其中K 是信息字节的数量,N是码字中字节的数量,t是纠正能(504)。在RS编 码之后,如图4所示,2t(例如,8)字节的奇偶校验比特408被添加到每个 码字以形成大小N字节的码字。三个提醒码字412a-412c的最后码字412c被 缩短为例如(m+2t,m),其中m=mod(L,K)(506)。这减小了传输时间,还 将进一步提高最后码字412c的性能。在一个实施例中,可由RS编码器304、 306的至少一个执行缩短最后码字412c。在另一实施例中,可由图3的系统 的另一元件或图3中未示出的分离元件执行缩短最后码字412c。这被应用到 图6-11中示出的剩余的方案。
在一个实施例中,特定长度的零(0)416被填充到RS编码的码字到例 如ceil(L/4K)×4N(508)。在一个实施例中,如图4所示,每个外交织器具有 深度4(每个外交织器的列的数量)。外交织器可具有4×224字节的大小。 填充0以形成一组四个码字414以满足深度4外交织器的需要。在一个实施 例中,填充0可由外交织器308、310的至少一个执行。在另一实施例中,填 充0可由图3的系统的另一元件或图3中未示出的分离元件执行。这应用到 图6-11中示出的剩余的方案。
RS编码的码字410和0填充的码字414被外交织和解析(510)。在本实 施例中,每个外交织器对一组四个码字410和414执行外交织。这应用到图 6-11中示出的剩余的方案。
尾比特420还被插入到外交织的数据,并且其后对具有尾比特420的数 据执行卷积编码(512)。填充尾比特420用于终止卷积编码,从而合适地执 行接收端的解码。在一个实施例中,1字节的尾比特(例如,1字节的0)被 添加到每个卷积编码器。例如,对于8个卷积编码器,添加8字节的尾比特。 在一个实施例中,方框512中可由外交织器308、310的至少一个执行填充尾 比特420。在另一实施例中,填充尾比特可由图3的系统的另一元件或图3 中未示出的分离元件执行。这应用到图6-11中示出的剩余的方案。
更多加扰的零(0)424被插入到卷积编码的字节,以提供整数数量的 OFDM符号(514)。随后执行复用具有加扰的零(0)424的数据。在一个实 施例中,可由复用器314执行填充加扰的零(0)424。在另一实施例中,填 充加扰的零(0)424可由图3的系统的另一元件或图3中未示出的分离元件 执行。这应用到图6-11中示出的剩余的方案。随后,OFDM传输过程的剩余 部分可被图3的系统的剩余元件316-330执行(516)。这被应用到图6-11中 示出的剩余的方案。
方案2
图6示出根据本发明另一实施例的示出用于WVAN的HD视频数据发送 器的编码过程600(见图7)的概念图。图7是根据本发明一个实施例的编码 过程600的示例性流程图。参照图3和图6-图7,将对方案2编码过程的操 作进行更详细地描述。
方案1提供了相对直接的方案。然而,填充效率会低。方案2提供了对 方案1的传输效率的一些改进。系统300从MAC层接收L个信息字节520 (560)。信息字节520可包括主码字522和提醒码字524。
系统300使用(N,K,t)的RS码对信息字节520进行RS编码,其中K 是信息字节的数量,N是码字中字节的数量,t是纠正能力(562)。在RS编 码之后,如图6所示,2t奇偶校验字节526被添加以形成大小N字节的码字。
RS编码的提醒码字的最后码字528(情况1)或532(情况2)被缩短为 例如(m+2t,m),其中m=mod(L,K)(564)。确定用于最后码字532的mod(L, K)是否大于4K-8(566)。如果大于4K-8(情况1),则例如小于8字节的部 分尾比特538被插入到RS编码的码字以形成一组四个码字536,其满足深度 4外交织器的需要(568)。添加有部分尾比特538的RS编码的码字536被外 交织和解析(570)。例如8字节减去部分尾比特的数量的附加尾比特548被 添加到外交织的数据,从而添加的总尾比特是8字节(572)。随后对具有尾 比特(部分尾比特538+附加尾比特548)的外交织的数据执行卷积编码(572)。
如果在方框566确定用于最后码字532的mod(L,K)不大于4K-8(情况 2),则整个尾比特544(例如,8字节)被添加到RS编码的码字(574)。随 后,特定长度的零(0)542被填充到RS编码的码字以形成一组四个码字540, 其满足深度4外交织器的需要(576)。在一个实施例中,填充尾比特538和 544以及填充零(0)542可由外交织器308、310的至少一个执行。在另一实 施例中,填充尾比特538和544以及填充零(0)542可被图3的系统的另一 元件或图3中未示出的分离元件执行。添加有尾比特544和零(0)542的RS 编码的码字540被外交织、解析和卷积编码(578)。在情况2中,由于在方 框574中整个尾比特544已经被添加,故与情况1不同,可以不需添加附加 尾比特(见方框568和572)。
加扰的零(0)550被插入到卷积编码的字节,以提供整数数量的OFDM 符号(580)。具有加扰的零(0)550的数据的复用被随后执行。在方框582, 执行OFDM传输过程的剩余部分。
方案3
图8示出根据本发明另一实施例的示出用于WVAN的HD视频数据发送 器的编码过程700(见图9)的概念图。图9是根据本发明一个实施例的编码 过程700的示例性流程图。参照图3和图8-图9,将对方案3编码过程的操 作进行更详细地描述。
方案1和方案2以不同方式保持外交织器的大小和填充0。然而,由于 外交织器的相对较大大小(例如,4×224字节),因此会限制效率。方案3 还可比方案1和方案2提高效率和RS编码性能。在一个实施例中,在方案3 中,缩短所有最后的四个码字,而不是仅缩短最后的码字,这可以平均地提 高RS性能,同时能够使用缩短的外交织器。
参照图3和图8-图9,将对方案3编码过程的操作进行更详细的描述。 系统300从MAC层(702)接收L个信息字节601。信息字节601可包括主 码字602和提醒码字604。系统300计算“floor(L/4K)×4K”的值,其中K 表示RS码长(704)。为了方便,假设L=4nK+A(字节),其中n=0,1,2,3,..., n表示外交织器的数量,A=1,2,3,...K-1,A表示关于4nK字节的提醒字节 的数量。其中,4nK字节表示4n个码字。每个外交织器对一组四个码字606 执行外交织。每个码字包括2t个奇偶校验字节(例如,8字节)608。
方框704将用于开始的4nK字节的编码处理与用于提醒字节(A)的编 码处理分离。开始的4nK信息字节是使用例如RS码(N,K,t)被RS编码的, 其中t是纠错能力(字节),N=K+2t(706)。RS编码的数据被外交织、解析 和卷积编码(708)。
对提醒字节(A),系统300平均地将提醒字节(A=L’=L-floor(L/4K)× 4K)分配到四个RS码字610a-610d,其中开始的三个RS码610a-610c具有 K1个信息字节,最后的RS码字610d具有K2个信息字节(710)。在一个实 施例中,使用等式“ceil(L’/4)”获得K1,使用等式“L’-3×ceil(L’/4)”获得 K2。四个码字(610a-610d)被RS编码并使用RS码(K1+2t,K1,t)缩短开 始的三个码字(610a-610c),使用RS码(K2+2t,K2,t)缩短最后的RS码字 610d(712)。在一个实施例中,方框704、710和712可被RS编码器304、 306的至少一个执行。在另一实施例中,方框704、710和712可被图3的系 统的另一元件或图3中未示出的分离元件执行。
如果需要满足外编码器大小的需要,特定长度的0(例如,1-3字节)可 被填充到最后的码字610d(714)。使用大小为4×(K1+2t)的缩短的外交织器 对RS编码的数据进行外交织(714)。
在一个实施例中,系统300将尾比特615(例如,用于四个码字的4×8 字节)添加到在方框708和714中已经被外交织的数据以终止卷积码,并如 图8所示对外交织的数据执行卷积编码(716)。在一个实施例中,尾比特615 的添加可被除了外交织器308、310的元件执行。在另一实施例中,尾比特 615的添加可被外交织器308、310在完成外交织之后执行。
在一个实施例中,附加零(0)618可在复用之前被添加到卷积编码的数 据以满足OFDM符号的整数数量的需求(718)。随后,执行OFDM传输过 程的剩余部分。
在一个实施例中,RS编码器对于提醒码字而被缩短了大小,同样外交织 器对于提醒码字而被缩短了大小。例如,如果提醒字节604的数量是32字节, 使用上述等式的K1=K2=8,则每个码字会具有8字节和8个奇偶校验字节。 这可使用具有4×(K1+2t)=4×(8+8)=4×16字节大小的外交织器实现,所述 外交织器提供比具有4×224字节大小的外交织器明显更高的效率。
作为另一示例,如果提醒字节604的数量是23字节,使用上述等式的 K1=6且K2=5。在本示例中,一字节的0被添加到最后码字并且每个码字会 具有6字节和8个奇偶校验字节。这可使用具有4×(K1+2t)=4×(6+8)=4× 14字节大小的外交织器实现,所述外交织器提供比具有4×224字节大小的 外交织器明显更高的效率。
方案4
图10示出根据本发明另一实施例的示出用于WVAN的HD视频数据发 送器的编码过程900(见图11)的概念图。图11是根据本发明另一实施例的 编码过程900的示例性流程图。参照图3和图10-图11,将对方案4编码过 程的操作进行更详细地描述。图11的方框902-908与图9的方框702-708本 质上相同。此外,图11的方框920-922与图9的方框718和720本质上相同。
系统300确定“L’=L-floor(L/4K)×4K”的值,其中K表示RS码长(910)。 该方框与图9的方框704部分本质上相同。L’802表示用于最后交织器块的 提醒字节或总信息字节。
系统300例如使用等式K2=max(floor((L’-24)/4),0)确定用于最后的RS码 字字节K2的RS码(816)。在方框914中,系统300平均地将(L’-K2)信 息字节分配到剩余的三个RS码字812-816,其中K11用于开始的两个码字 812、814,K12用于第三码字816。在一个实施例中,使用等式 “K11=ceil((L’-K2)/3)”获得K11,使用等式“K12=floor((L’-K2)/3)”获得K12。
使用例如RS码(K11+2t,K11,t)编码开始的两个码字812、814,使用 例如RS码(K12+2t,K11,t)编码第三码字816(916)。使用例如RS码(K2+2t, K2,t)编码最后的码字818(916)。随后,如果需要,则可将尾比特820添 加到最后码字(818)以满足RS编码器的大小需求(916)。
为了满足外交织器的大小需求,系统300可将0字节添加到外交织器并 使用具有4×(K11+2t)大小的缩短的外交织器对RS编码的数据进行外交织 (918)。随后,执行解析以将外交织的数据解析到卷积编码器。在一个实施 例中,方框904和910-914可由RS编码器304、306的至少一个执行。在另 一实施例中,方框904和910-914可被图3的系统的另一元件或图3中未示 出的分离元件执行。
在方案4中,提醒字节802被转换为四个缩短的码字812-818,其中如 图10所示最后码字818比剩余码字812-816短例如8字节。例如,如果L’=32, 则深度4外交织器中的用于最后码字的K2=2,用于开始的三个码字的 K1(=K11=K12)=10。因此,K2与K1之差是8字节。尾比特的8字节被添加 到最后码字818,8字节的奇偶校验比特被添加到第一到第三码字812-816的 每一个。在本示例中,缩短的外交织器可具有4×(K11+2t)=4×(10+8)=4× 18字节大小,所述外交织器提供比具有4×224字节大小的外交织器明显更 高的效率。
将参照图12A对过程900进行进一步解释。图12A示出根据一个实施例 的用于提醒码字的交织器的概念图。假设提醒码字的数量(L’)是23字节。 在方框912中,K2=max(floor((L’-24)/4),0)=max(floor((23-24)/4),0)=0。在方 框914中,K11=ceil((L’-K2)/3)=ceil((23-0)/3)=8。另外,K12=floor((L’-K2)/3)= floor(23-0)/3=7。如图12A所示,第一到第三(信息)码字分别是8、8和7。 如图12A所示,第四码字是0。如图12A所示,在方框916,8字节的尾比特 被添加到第四码字(方框916)。如图12A所示,在方框918,1字节的0被 填充到第三码字,8字节的0被填充到第四码字(方框918)。在本示例中, 如图12A所示,缩短的外交织器具有4×16字节大小,所述外交织器提供比 具有4×224字节大小的外交织器明显更高的效率。
可选实施例(方案4的修改版)
在另一实施例中,如图12B所示,取代使用ceil/floor操作计算K11和 K12,信息字节被填充到多个四。图12B示出根据另一实施例的用于提醒码 字的交织器的概念图。在本实施例中,可如下描述编码:
0被填充到L1个信息字节以获得L2=max{(深度-1)×M,ceil(L1/深度)× 深度}。假设L1=23字节,深度=4,且M=8,则L2=max{(深度-1)×M,ceil(L1/ 深度)×深度}=max{(4-1)×8,ceil(23/4)×4}=max{24,20}=24。
计算最后RS码字的长度(K2):K2=max{[L2-(深度-1)×M]/深度, 0}=max{[24-(4-1)×8]/4,0}=max{0,0}=0。计算剩余RS码字的长度 (K1=K11=K12):K1=(L2-K2)/(深度-1)=(24-0)/(4-1)=8。这在图12B中示出。
外交织器的i=深度-1列是缩短的RS(K2+2×t,K2,t=4)码。外交织器 的i=0,1,...深度-2列是缩短的RS(K1+2×t,K2,t=4)码。使用0填充字节 b(深度-1,K2+2×t+1),...,b(深度-1,K1+2×t)。与方案4示例相似地使用用于 RS(K1+2×t,K2,t=4)的缩短的块交织器。图12B示出8字节的0被填充到 最后的码字,8字节的尾比特被添加到最后码字,8字节的奇偶校验比特被添 加到第一到第三码字的每一个。在本示例中,如图12B所示,缩短的外交织 器具有4×16字节大小,所述外交织器提供比具有4×224字节大小的外交织 器明显更高的效率。
在另一实施例中,还可添加信息字节以满足其它系统需求,例如,比特 交织器的需求。对信息字节和填充的比特编码的方法同样遵循如上所述。
根据至少一个实施例,对信息比特进行编码的方法意于满足RS码字边 界、块外交织器边界和OFDM符号边界。提供给出简单与RS码字性能之间 的不同权衡以及填充效率的不同方案。本发明的至少一个实施例在提高解码 性能的同时提供更有效的填充方案。此外,本发明的至少一个实施例也不需 要改变当前设计。本发明的至少一个实施例可适用于其它无线通信标准,诸 如IEEE 802.15.3c。
虽然上述描述已经指出应用于各种实施例的本发明的新颖性特征,但是 技术人员应该理解:在不脱离本发明的范围的情况下可对示出的装置或处理 做出形式或细节上的各种省略、代替和改变。例如,虽然已经参照未压缩的 视频数据描述了本发明的实施例,但是这些实施例同样可被应用于压缩的视 频数据。
因此,由权利要求限定本发明的范围而不是由前述描述限定本发明的范 围。权利要求的等同物的意义和范围内的各种改变落入权利要求及其等同物 的范围内。
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