专利名称：具有改进的锁定检测的传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传输系统，它包括一个用于经传输介质向一个接收机发送数字符号的发射机，该接收机配有一个译码器用于从接收机的输入信号中产生译码后的符号，该输入信号具有在多个可能的信号特性中选择的、一个预先确定的信号特性；该接收机包括特性确定装置，该特性确定装置用于通过确定译码后的符号的可靠性，从所接收的信号来确定该预先确定的信号特性；此特性确定装置还进一步用来得到呈现第一信号特性的所译码的数字符号的至少第一序列和呈现第二信号特性的所译码的数字符号的第二序列。
本发明还涉及一种传输方法和一个用于接收具有在多个可能的信号特性中选择的、一个预先确定的信号特性的信号。
根据前文的一种传输系统在M．Moeneclay和P．Sanders撰写的论文“基于校正子的维特比译码器节点同步和放弃锁定检测”(Syndrome-based Viterbi decoder Node Synchronisation andOut-of lock Detection)描述，此论文见GLOBECOM‘90会议记录，卷1，第604至608页。
DVB(数字视频广播)是一个规定数字视频传输的新的欧洲标准。此标准描述了源点编码方案和信道编码方案。对于基于卫星的传输(DVB-S)，源点编码与采用里德-所罗门码(RS码)作为外码，且采用比率为1／2、k=7的卷积码作为内码这样一种链接编码方案有关。该卷积码的比率可以通过收缩而增加。在RS编码器与卷积编码器之间，引入了一个数字复用器用它来把突发差错分散在不同的里德-所罗门码字里。
因为一个DVB信号可以承载各种类型的视频和声频信号，所以这样的一个DVB信号会具有大量的信号特性。这些信号特性在接收机方预先并不知道。信号特性的例子有，在QPSK调制情况下的载波相位的参考相位、所采用的卷积码的实际速率、和收缩图的起始位置。在非DVB系统(它采用分组码作为内码)情况，两个码字间的边界的位置是一个进一步的信号特性。为了确定所接收信号的实际的信号特性，接收机包括用于从接收到的信号中确定该信号特性的特性确定装置。
为了找到所采用的信号特性，尝试所有的可能性直到找到正确的信号特性为止。目前已经存在若干种确定一个现在被尝试的信号特性是否是正确的信号特性的方法。
确定一个现在被尝试的信号特性是否是正确的信号特性的第一种方法就是根据所呈现的信号特性来重新编码译码后的符号，并且比较输入的符号与重新编码的符号。如果符号差错率较少，则所选择的信号特性可能是正确的。如果差错率较高，则所选择的信号特性是不正确的，并且必须尝试下一个特性。上述方法的一个缺点就是重新编码所需要的附加的实现复杂性。
确定一个现在被尝试的信号特性是否是正确的信号特性的第二种方法就是对译码后的数字符号(它的可靠性测量值在接收机方常常是现成的)采用一个可靠性测量值。在根据上述提到的会议论文的传输系统中，所采用的可靠性测量值在用来对内码进行译码的维特比译码器中是路经量度的增长。在该传输系统中，尝试第一信号特性，将该可靠性测量值与一个阈值比较。随后尝试第二信号特性，将该可靠性测量值再与此阈值比较。当在两种情况中，可靠性测量值都超过了此阈值的话，就可判定这两个信号特性都是不正确的。
上述提到的传输系统所存在的一个问题是，该可靠性测量值随所发送信号的信号特性而变化。可靠性测量值随内码的速率变化而强烈变化。模拟已经表明，不正确地假定一个速率3／8的一个译码器的可靠性测量值，比正确地假定一个速率1／2的一个译码器的可靠性测量值要大。还有可靠性测量值还受信噪比的影响。这一切都要求所有的阈值级都设置为与内码的速率、信噪比等相关的值。
本发明的目的是提供一种根据前文的传输系统(在其中可采用恒定的阈值级)。
为了达到这一目的，本发明特征在于，如果编码后的符号的第一和第二序列的可靠性测量值的相对差值超过一个预先确定的值，则特性确定装置把与具有最高可靠性的译码后的符号的序列对应的信号特性指示为正确的信号特性。
通过把可靠性测量值的一个相对差值与一个阈值进行比较，而不是将可靠性测量值本身与一个阈值比较，在确定两个有关的信号特性中的一个是否正确时，只有相对差值是重要的。该相对差值与信噪比和假定的实际速率无关。因此一个固定的阈值就可选择出来。
本发明的一种实施方案特征在于，发射机包括一个用于根据多个码之中的一个来编码数字符号的编码器，特征在于信号特性至少包括编码器采用的该码和进一步的信号特性，以及特征在于特性确定装置通过假定使用相同的、但至少与深一层特性不同的码来得到符号的至少第一和第二序列。
通过仅仅比较码速相同的情形，就可避免可靠性测量值与速率的相关性会引起测量值的相对差值错误地超过阈值。
本发明的一个进一步的实施方案特征在于，可靠性测量值是与要获得的与数字信号的对应序列相关的路径量度的一个预先确定的增长所需要的时间成正比的。
通过确定获取路径量度的一个预先确定增长所要求时间，所译码的信号的一个可靠性测量值可最快速地获得。可靠性测量值的精度取决于路径量度所要求的增长。如果所要求的路径量度的增长是固定的，一个给定的精度就可保证。如果路径量度快速增长，预先确定增长以及其后的可靠性测量值，就可非常快地获得。
实现确定可靠性测量值的这种方法的方法，就是对获得一个固定数量的寄存器(路径量度存储在其中)的溢出的所要求的符号周期的数量进行计数。
下面参照附图解释本发明，其中
图1示出了根据本发明的一种传输系统的一个第一实施方案，其中采用了一个奇偶校验码；图2示出了在根据一个第二实施方案的一种传输系统中采用的一个发射机2，在其中采用了一个级联的编码方案；图3示出了在根据本发明的一个第二实施方案的一种传输系统中采用的一个接收机6，在其中采用了一个级联的编码方案；图4示出了在根据图3的接收机系统中采用的特性确定装置的一个实施方案；图5示出了图4中的状态机52的操作的一个流程图；根据图1的传输系统中，输入符号施加到发射机2的一个奇偶编码器4。发射机2的输出经传输介质6连接到接收机8。
接收机6的输入连接到奇偶译码器16的输入和时钟恢复电路10的一个输入。在奇偶译码器16的一个第一输出，译码的输出符号就可得到。奇偶译码器16的一个第二输出，它传送一个指示奇偶差错的信号，连接到差错计数器15。差错计数器15的输出连接到特性确定装置14的一个输入。
时钟恢复电路10的一个输出连接到7／8／9分频器12的一个输入。特性确定装置14的一个第一输出连接到7／8分频器12的一个控制输入。分频器12的一个输出连接到奇偶译码器16的一个复位输入。
在根据图1的传输系统中，在输入处的源符号由奇偶编码器4采用奇偶码(1个奇偶位和7个数据位)进行编码。这些所编码的位由发射机2发送到接收机10。接收机要确定的信号特性在这里是两个码字间的边界。译码器16假定该边界的一个任意位置。在每一8比特组后，奇偶译码器16由来自7／8分频器12的一个脉冲进行复位以启动对一个新码字的译码。7／8／9分频器12从时钟恢复电路10接收一个位时钟。在每次奇偶差错产生时，把这一情况告知差错计数器15，差错计数器15用来对奇偶差错的数量进行计数。差错计数器15所记录的奇偶差错的数量在这里根据本发明就是可靠性测量值。信号特性确定装置14，在一个预先确定的时间周期后，读取所记录的差错的数量，并将其存储在缓存中。其后信号特性确定装置14向分频器12发出一个控制信号来促使它进行7分频，而不是8分频。这就促使奇偶译码器16提前一个时钟脉冲复位，而导致码字边界的一比特的移动。其后，差错计数器15在预先确定的时间周期内所记录的奇偶差错的数量，由特性确定装置14读取。
特性确定装置14计算实际计数值与先前存储的值的一个相对测量差值Δ。即按照以下公式计算Δ=ABS(COUNT1-COUNT2)MIN(COUNT1,COUNT2)--------(1)]]>在(1)中，COUNT1是所存储的计数值，而COUNT2是实际计数的值。ABS表示它的变量的绝对值，而MIN表示它的变量的最小值。如果Δ小于一个预先确定的阈值，就可判定所尝试的码字边界不是正确的码字边界，其后再对码字边界进行移动且对差错的数量再进行计数。如果Δ小于该预先确定的阈值，根据本发明就可判定对应最小差错计数的那一码字边界是正确的码字边界。如果所存储的计数值是最小的那一计数值，为了把码字边界移回到先前位置，则控制分频器进行9分频。用于产生信号特性的装置在接收机的输出还告知正确的码字边界已经找到。
在根据图2的发射机2中，源符号施加到一个里德-所罗门编码器20。里德-所罗门编码器的输出连接到复用器22的一个输入。复用器22的输出连接到卷积编码器24的一个输入。卷积编码器24的输出连接到QPSK调制器26的一个输入。在QPSK调制器26的输出，可以得到发射机的输出信号。
在根据图2的发射机2中，采用一种所谓的级联的编码方案。这种方案的优点是BER曲线的斜率作为每比特能量与噪声密度的比率Eb／N0的函数而快速增长，导致在适度的Eb／N0时的非常低的差错概率。在根据图2的发射机中，源符号采用里德-所罗门码进行编码。对于数字视频广播传输，最合适的码是里德-所罗门码RS(204，188，T=8)码，即具有204个符号的里德-所罗门码，其中188个是数据符号。具有未知位置而可纠正的符号差错的数量T等于8。可在把要编码的符号施加到RS(255，239)编码器之前，通过增加51个字节(全部设置为0)而缩短RS(255，239，T=8)里德-所罗门码来得到RS(204，188，T=8)码。
为了减少不可纠正的码字的数量，RS编码的符号由复用器22复用以把突发差错分散在多于一个RS码字上。其后复用后的符号由卷积编码器24进行编码。
卷积编码器用于根据速率1／2，k=7卷积码(它的速率可通过收缩而增加)对复用后的符号进行编码。可能的速率有1／2，2／3，3／4，4／5，5／6和7／8(一般是N／N+1)。用于收缩的卷积编码器的编码器对本领域的普通技术人员是熟知的。卷积编码器的操作在Qualcomm公司的文件“多码速率维特比译码器，Q1650 k=7”的第6至9页有解释。这一主题还在许多教科书中涉及。
为了发送，在卷积编码器24的输出的编码符号根据QPSK调制方案而进行调制。
在根据图3的接收机6中，输入信号施加到一个解调器30。解调器30的一个输出连接到解收缩单元32。解收缩单元32的输出连接到一个维特比译码器34。维特比译码器34的一个第一输出连接到解复用器36的一个输入。解复用器36的输出连接到里德-所罗门译码器38的一个输入。在里德-所罗门译码器38的输出可得到译码后的符号。
维特比译码器34的一个第二输出，传送一个指示在维特比译码器中保持一个路径量度的缓冲内存的溢出的信号，其连接到溢出计数器42。溢出计数器42的一个输出连接到特性确定装置44的一个输入。特性确定装置44的一个第一输出，传送信号INV，其连接到解调器30的一个第一输入。特性确定装置44的一个第二输出，传送信号SH，其连接到解调器30的一个第二输入。特性确定装置44的一个第三输出连接到一个2N-2／2N-1／2N分频器40的一个控制输入，而2N-2／2N-1／2N分频器40的输出连接到解收缩单元32的一个复位输入。
在图3的接收机2中，所接收的信号由解调器30进行解调。解调后的信号经解收缩单元32传送到维特比译码器34。因为维特比译码器采用软译码信息，解调器的信号是不限幅的，但它以少数比特(3-4)的精度来表示。为了重新获得具有速率为1／2的代码，解收缩单元32添加被在卷积编码器24中收缩单元删除的符号。因为被插入的符号是未知的，所以这些符号的值在对应于逻辑“0”的电平和对应于逻辑“1”电平间的一个电平上设置。这就导致维特比译码器34认为这些符号是不可靠的。在维特比译码器34的第一输出可得到译码后的符号。该译码后的符号被解复用器36解复用。解复用后的符号由里德-所罗门译码器38译码以获得接收机6的输出符号。
在维特比译码器的一个第二输出，一个指示在维特比译码器34中保持一个状态量度的寄存器溢出的信号。它不关心采用那种状态量度，因为所有的状态量度都具有相同的数量级。计数器42对溢出进行计数，且如果溢出的数量超过一个预先确定的值时通知特性确定装置。
为了对解收缩单元32产生一个复位脉冲，特性确定装置对2N-2／2N-1／2N分频器产生一个控制信号。通过选择分频率2N-2，2N-1或2N，就可能延迟、维持或提前解收缩操作的起始位置。施加到解收缩单元32的控制信号RATE用来规定要译码的卷积码的速率，以及在其后该信号确定解收缩单元32的操作。施加到解调器的控制信号INV和SH用来分别引入一个频谱倒置和相移。可以要求频谱倒置，因为有可能在传输通路上频谱因为与一个本地的振荡器信号混合而已经倒置，该本地的振荡器信号具有比要变换的信号的频率更高的频率。通过再倒置该频谱，就可得到具有与所发送的信号相同的频谱的一个信号。要求进行相移来处理由载波恢复电路所产生的参考载波的相位的不确定性。这种相移可通过相互交换解调器的输出处的正交分量，可能要结合正交分量之一的符号的改变而引入。
在根据图3的特性确定装置44中，传送信号OVF的一个第一输入连接到一个测量单元50。测量单元50的一个输出连接到一个寄存器56的一个输入以及连接到一个计算器／比较器54的一个第一输入。寄存器56的一个输出连接到计算器／比较器54的一个第二输入。
计算器／比较器54的一个输出连接到状态机52的一个第一输入。状态机52的一个第一输出传送一个用于使解调器的输出信号频率倒置的INV信号。状态机52的一个第二输出传送一个用于使解调器的输出信号移相的信号SH。状态机52的一个第三输出传送一个用于使在由解收缩单元32施加的解收缩图的一个符号周期上移动的信号SKIP。状态机52的一个第四输出传送一个用于设置要采用的卷积码的速率的信号RATE。状态机52的一个第五输出连接到测量单元50，而状态机52的一个第六输出连接到计算器／比较器54的一个输入。
状态机52通过信号NEXT指令指示测量单元50测量计数器42到达一个预先确定的计数值所需要的时间。这一测量时间是与维特比译码器34中的量度增长成反比的。其后这一时间可看作指示译码后的符号的可靠性的可靠性测量值。该时间通过对符号周期的数量进行计数而可很容易地测量得到。如果到达了预先确定的计数值，计算器／比较器计算上一个测量时间(它存储在寄存器56中)与实际测量的时间之间的相对差值。可以观察到状态机在测量单元50启动测量之前已经改变了信号特性中的至少一个。根据以下公式可找到一个合适的测量值的相对差值Δm=ABS(T1-T2)MIN(T1,T2)------------(2)]]>在(2)中，T1是存储在寄存器56中的时间值，而T2是实际确定的值。计算完Δm的值后，Δm的值与一个阈值比较。比较的结果传送给状态机52以响应由该状态机发出的一个控制信号。响应比较的结果时，状态机采取相应的措施，这将在下文解释。
在根据图5的流程图中，编号的指令具有下表的含意号码 名称 含意60BEGIN 所有的变量都初始化，且程序启动。62SET NEXT PUNCTURING解收缩单元32被告知要采用的下RATE 一码速64WAIT FOR MEASUREMENT 测量单元50被指示去测量维特比译码器34中的状态量度的P个溢出所需要的时间。66SHIFT PHASE解调后的信号的相位相移90°。68WAIT FOR MEASUREMENT 测量单元50被指示去测量维特比译码器34中的状态量度的N个溢出所需要的时间。70DIFF=TRUE 校验差值是否超过阈值，或尝试OR TRIES＞2N-1 的数量是否超过4N-2次。72ALL POS TRIED 校验收缩图的所有的启动位置是否都尝试过。74INVERT SPECTRUM倒置解调后的信号的频谱。75NEXT POSITION 尝试收缩图的下一个可能启动位置。76DIFF=TRUE 校验差值是否超过阈值。78LOCK DETECTED 通知对锁定情形的检测。
根据图4，在流程图的指令60，所有变量都设置为它们的初始值且启动程序。在指令62，要译码的码的收缩率设置为下一个(或初始值)。这通过向解收缩单元32发送信号RATE来完成。在指令64，启动可靠性测量值的测量。在可靠性测量值已经确定且存储在寄存器56后，在指令66，解调后的信号的相位通过发出信号SH而移相90°。在指令68，确定最新选择的相位的可靠性测量值。可以观察到把要尝试的相位限制在0°和90°是可能的。如果实际的相位是180°或270°，符号流将被倒置。这样一种倒置的比特流可以被维特比译码器非常理想地译码。里德-所罗门译码器也可识别倒置的比特流。如果检测到一个倒置的比特流，要采用的唯一措施，就是在里德-所罗门译码器的输出对比特流进行倒置。
在指令70，读取表示由计算器／比较器所完成的比较的结果的一个信号。如果这一结果指示测量差值超过了阈值，程序就前进到指令76。如果采用同一收缩率已经尝试了4N-2次(对解调信号的一个非倒置的频谱，2N-1次；对所解调的信号的一个倒置的频谱，2N-1次)，程序也前进到指令76。在指令76，确定寻找是必须在指令78终结，还是必须前进到指令62且采用一个新的收缩率。
如果在指令70的各种条件都不满足，在指令72，校验对当前的收缩率是否所有的启动位置(2N-1)都已经尝试过了。如果不是，则选择下一个启动位置，且程序前进到指令64。为了将收缩图的开始处移动一个符号，发出信号SKIP。如果在指令72的比较结果指示所有的位置都已经尝试过了，解调的信号的频谱通过在指令74发出信号INV而被倒置。在执行指令74后，程序前进到指令64。
可观察到可以想象的会存在频谱倒置不能发生的情况。显然，不必尝试频谱倒置。在这种情况，指令72，74和75可以省却，并且指令70中的值4N-2必须用2N-1取代。
权利要求
1.传输系统，它包括一个用于经传输介质向一个接收机发送数字符号的发射机，该接收机配有一个译码器用于从接收机的输入信号中产生译码后的符号，该输入信号具有在多个可能的信号特性中选择的、一个预先确定的信号特性；该接收机包括特性确定装置，该特性确定装置用于通过确定译码后的符号的可靠性，从所接收的信号来确定该预先确定的信号特性；此特性确定装置还进一步用来得到表示第一信号特性的译码的数字符号的至少第一序列和表示第二信号特性的译码的数字符号的第二序列；其特征在于，如果编码后的符号的第一和第二序列的可靠性测量值的相对差值超过一个预先确定的值，特性确定装置则把与具有最高可靠性的译码后的符号的序列对应的信号特性指示为正确的信号特性。
2.根据权利要求1的传输系统，其特征在于，发射机包括一个用于根据多个码之中的一个来编码数字符号的编码器；还在于信号特性至少包括被编码器采用的该码和进一步的信号特性，以及在于特性确定装置通过假定使用相同的、但至少与该进一步特性不同的码来得到符号的至少第一和第二序列。
3.根据权利要求1或2之一的传输系统，其特征在于该至少进一步特性包括在所编码的符号的序列中的预先确定的符号的位置。
4.根据权利要求1、2或3之一的传输系统，其特征在于该至少进一步特性包括一个所接收到的、至少同相调制的信号的参考相位。
5.根据权利要求1、2、3或4之一的传输系统，其特征在于该至少进一步特性包括一个指明所接收到的信号的频谱是否被倒置的指示。
6.根据上述任一权利要求的传输系统，其特征在于可靠性测量值是与要获得的与数字符号的对应序列相关的路径量度的一个预先确定的增长所需要的时间成正比的。
7.接收机，包括一个译码器，用于从接收机的输入信号中产生译码后的符号，该输入信号具有在多个可能的信号特性中选择的、一个预先确定的信号特性；该接收机包括特性确定装置，用于通过确定译码后的符号的可靠性，从所接收的信号来确定该预先确定的信号特性；此特性确定装置还进一步用来得到表示第一信号特性的译码的数字符号的至少第一序列和表示第二信号特性的译码的数字符号的第二序列；其特征在于，如果编码后的符号的第一和第二顺序的可靠性测量值的相对差值超过一个预先确定的值，则特性确定装置把与具有最高可靠性的译码后的符号的序列对应的信号特性指示为正确的信号特性。
8.根据权利要求7的接收机，其特征在于信号特性包括至少这种码和一个进一步的特性，按照该码对输入信号进行编码，以及特征在于该特性确定装置用于通过假定采用相同的、但至少该进一步特性不同的码而产生符号的至少第一和第二顺序。
9.根据权利要求8的接收机，其特征在于该特性确定装置用于确定对应于与至少该进一步特性不相同的译码符号的可靠性测量值间的归一化差值。
10.传输方法，包括经传输介质发送数字符号，从该传输介质接收输入信号，从输入信号产生译码后的符号；该输入信号具有一个在多个可能的信号特性中选择的、预先确定的信号特性；该方法还从所接收的信号中通过确定所译码的符号的可靠性而确定该预先确定的信号特性，还在于该方法包括至少产生表示第一信号特性的、译码的数字符号的一个第一序列和表示第二信号特性的、译码的数字符号的一个第二序列；以及还在于该方法包括，如果编码后的符号的第一和第二序列的可靠性测量值的相对差值超过一个预先确定的值，则把与具有该最高可靠性的译码后的符号的序列对应的信号特性指示为正确的信号。
全文摘要
为了找到一个接收机内所发送码字间的边界的位置,比较对两种可能的位置的可靠性测量值。如果该可靠性测量值的相对差值超过了一个预先确定的阈值,则指示最大可靠性的那一可靠性测量值对应于码字间的边界的正确位置。
文档编号H03M13/00GK1205135SQ97191256
公开日1999年1月13日 申请日期1997年8月25日 优先权日1997年8月25日
发明者A·J·德巴特, F·A·斯特霍夫 申请人:皇家菲利浦电子有限公司