[发明专利]有线电视信号的前向纠错帧头设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年11月17日提交的美国临时申请第61/115123号的权益，其以引用的方式全部结合于此。

技术领域

本发明原理涉及电缆传输系统和技术。更具体地，本发明涉及一种用于有线电视传输的FEC(前向纠错)头设计。

背景技术

有线、卫星和地面网络是将数字广播服务传递至终端客户的三种主要媒体。与卫星和地面传输不同，有线信道没有表现出明显的时间和频率可选择性。所以，在有线网络中使用频谱有效调制(即，256-QAM和1024-QAM)，以满足带宽消费服务(诸如，HDTV和VoD)的容量要求并且增加数字视频广播的渗透。近来，由于设计灵活性、解码简单性以及在各种信道类型上的普遍优秀的纠错性能，低密度奇偶校验(LDPC)码已经被引入DVB-S2和DVB-T2标准中。

LDPC码是一类前向纠错(FEC)块码(block codes)，通常用于传输环境，以保护音频和/或视频数据。这些前向纠错码增加了接收器从所接收的多媒体流中恢复并在所接收的多媒体流中纠错的可能性，而不需要再传输接收的带差错的数据。FEC差错控制系统需要发送器将冗余数据添加至数据流。通过计算纠错码的方式确定可由FEC纠正的差错的最大片断(fraction)。FEC的示例是块码，诸如LDPC码，其工作在固定大小的块、比特分组或预定大小的码元上，又诸如卷积码，其工作在任意长度的比特或码元流上。存在很多类型的块纠错码，其中有Reed-Solomon(里德-所罗门)码或已经提及的LDPC(Low-Density Parity Check，低密度奇偶校验)码。已经为在IP网络上传输数字视频流的特定应用开发了其它类型的纠错码，诸如SMPTE 2022(美国电影与电视工程师协会(Society of Motion Picture and Television Engineers))，它不同于诸如Reed-Solomon的其它典型FEC方案，其依赖于很简单的算法并且在有限资源可用的环境中有用，诸如数字电视的机顶盒接收器。

在传输时间期间计算前向纠错码，从而当多媒体流在网络上传输时对其进行保护，包括传输中增加的任何补充数据。然而，在计算资源方面要求计算纠错码。因此，实际上，为将要以类似广播的方式传输的多媒体数据(也就是，在相同的多媒体数据可以同时服务于很多接收器时)产生纠错码。除了有线网络之外的广播网络的示例是经有线或无线传送媒体的TV/无线电卫星或地面广播或IP多播。

作为LDPC码的结果，已经启用了诸如，例如密度演化、差分演化和非本征信息传送(EXIT)图表的架构，以设计并分析代码集合的等级分布(degree profile)。按照用于解码收敛的阈值信噪比(SNR)，遵循这些架构所构建的代码可以紧密地接近香农极限，假定块长度是无限的，代码结构是随机的并且解码迭代的次数是无限的。然而，从实际实施的前景来看，随机结构通常导致禁止的编码/解码复杂性和内存需求。由于该原因，能够在功率利用率与实施简单性之间获得更好折衷的所构造的LDPC码已经成为对系统设计者更具吸引力的选择。例如，卫星信道(DVB-S2)的ETSI第二代数字视频广播标准、IEEE 802.11n标准和IEEE 802.16标准采用的差错控制码都属于所构造的LDPC码类别。

另一方面，最初在卫星通信中设计为前向差错控制的DVB-S2LDPC代码族也已经由DVB-T2(地面信道的第二代DVB标准)采用，并且被强烈推荐给DVB-C2(有线信道的第二代DVB标准)。除了考虑系统兼容性之外，在各种信道条件下，使用DVB-S2码背后的主要原因可归因于其普遍优良的性能。然而，为了满足有线运营商对更高频谱效率和灵活吞吐量的需求，使用DVB-C2中的DVB-S2码的技术挑战在于将给定代码映射到非常高阶的星座，其范围从256-QAM至4096-QAM。

DVB-C2项目已试图尽可能多地使用DVB-T2标准的内容。将采用OFDM调制以及DVB-T2标准中规定的编码技术(BCH+LDPC)。然而，DVB-T2标准被设计用于地面无线信道，而DVB-C2标准被设计用于有线信道。有线信道不同于地面信道，因为有线信道是仅具有很少的弱回波的高质量(高SNR)信道。同样，有线电视运营商比地面广播者具有更少的频谱限制。因此，DVB-T2中使用的信号帧结构和前同步码可能不适合于在DVB-C2标准中再次使用。