專利名稱：廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種廣播網(wǎng)絡(luò)(Broadcast Network)中數(shù)據(jù)封裝的方法與裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字電視除傳輸影音多媒體服務(wù)(Audio-Visual Multimedia Service)的外，為 提供使用者多樣化的應(yīng)用服務(wù)，也需要傳輸額外數(shù)據(jù)，例如，可搭配節(jié)目?jī)?nèi)容同時(shí)下載應(yīng)用 程序至接收機(jī)，供使用者執(zhí)行相關(guān)應(yīng)用程序。舉例說(shuō)明，棒球比賽轉(zhuǎn)播可同時(shí)下載棒球游戲 至接收機(jī)，觀眾可邊看比賽邊玩游戲，此游戲程序的傳輸需額外的傳輸機(jī)制。此傳輸機(jī)制必 須正確地傳輸所需數(shù)據(jù)(例如游戲程序)。此類傳輸與傳輸影音數(shù)據(jù)時(shí)不同，若影音數(shù)據(jù) 傳輸中發(fā)生些許錯(cuò)誤，并不會(huì)重大影響影音的譯碼，但若傳輸?shù)奈募l(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，不管多或 少，接收機(jī)都將無(wú)法正確執(zhí)行此應(yīng)用程序。 在廣播網(wǎng)絡(luò)中，為了能正確傳輸并接收文件或數(shù)據(jù)，常采用的傳輸機(jī)制如數(shù)字儲(chǔ) 存媒體、指令、與控制(Digital Storage Media,Command andControl，DSMCC)的傳輸機(jī)制。 如圖1所示，此傳輸機(jī)制是將所需傳輸?shù)奈募驍?shù)據(jù)切割成多塊模組M1， M2， . . . ， MN，此多 塊模組再以旋轉(zhuǎn)木馬(Object Carousel)的方式在廣播網(wǎng)絡(luò)中傳輸。當(dāng)接收機(jī)開(kāi)始接收數(shù) 據(jù)時(shí)，由于開(kāi)始接收的時(shí)間不定，因此無(wú)法確知從哪一個(gè)區(qū)塊模組開(kāi)始接收。所以，此傳輸 機(jī)制以旋轉(zhuǎn)木馬的單向(Uni-direction)巡回形式來(lái)傳輸此多塊模組，而接收機(jī)須將所有 此多塊模組M1，M2，…，MN正確接收之后，再根據(jù)每一塊模組的標(biāo)頭(Header)的描述將文 件或數(shù)據(jù)重組回完整的文件。 在此傳輸機(jī)制中，若某一區(qū)塊模組接收錯(cuò)誤，因無(wú)法在單向傳輸?shù)膹V播網(wǎng)絡(luò)中要 求重新傳輸此區(qū)塊模組，則接收機(jī)須等待下一次傳輸此區(qū)塊模組時(shí)才能再次接收此區(qū)塊模 組，以保證傳輸?shù)恼_性。因此，接收機(jī)需要花上更多的時(shí)間，來(lái)確保所有數(shù)據(jù)接收的完整 性與正確性。 另外如美國(guó)專利號(hào)7，418，651的文獻(xiàn)中，揭露一種文件下載和串流系統(tǒng)(File Download And Streaming System)。如圖2的范例所示，在廣播(Broadcasting)環(huán)境下， 從輸入文件或串流中，將欲傳送的有順序性的數(shù)據(jù)IS (0) ， IS (1) ， IS (2)，…，IS (k-1)，經(jīng)多 階段編碼(Multi-StageEncoding)的方法編碼成B(I。) ， B(I》，B(I2)…，再進(jìn)行傳送。
Yuanyuan Ma等人于2006年提出的論文中，揭露一種可靠無(wú)線廣播系統(tǒng)的源 泉石馬與應(yīng)用(Fountain Codes And Applications To ReliableWireless Broadcast System)。此技術(shù)以源泉碼為基礎(chǔ)，提供一種有彈性編碼等級(jí)(Flexible Code Rate)的架 構(gòu)(Framework)，以允許同時(shí)進(jìn)行可靠無(wú)線廣播通訊與異步數(shù)據(jù)存取。如圖3所示，此架構(gòu) 中，序列v'經(jīng)循環(huán)冗余檢查(Cyclic Redundancy Check,CRC) 310附加在信息序列v后，經(jīng) 由源泉編碼器(Fountain Encoder) 320進(jìn)行源泉編碼后，再將連續(xù)符元序列(Continuous Symbol Sequence)作分割(Fragmentation) 330，切成數(shù)小段(Small Segments)來(lái)進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳送。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明所揭露的實(shí)施范例中，可提供一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法與裝置。 在一實(shí)施范例中，所揭露的是有關(guān)于一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，此方法包 含將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成一個(gè)NXK的矩陣BNXK，其中矩陣BNXK是由N個(gè) 區(qū)塊(Block)BrB,所組成，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，N與k為大于1的正整 數(shù)；選取一個(gè)由M個(gè)列矩陣C「GM所組成的矩陣C腳，C具有全行階數(shù)(Full Column Rank) N，且M是大于等于N的正整數(shù)；將矩陣CM與矩陣BNXK相乘，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E「Em 所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組(Coded Data Module) EM ;以及對(duì)于每一個(gè)i，列矩陣Q連同列 矩陣Ei的數(shù)據(jù)封裝后，再傳送出此M對(duì)封裝數(shù)據(jù)CpEi，l《i《M。 在另一實(shí)施范例中，所揭露的是有關(guān)于一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的裝置，此裝置 包含一數(shù)據(jù)封裝器(Data Packager)、以及一編碼器(Encoder)，數(shù)據(jù)封裝器連接至編碼器。 數(shù)據(jù)封裝器將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成一個(gè)NXK的矩陣B,^，矩陣BNXK是由 N個(gè)區(qū)塊B「B,所組成，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，N與k為大于1的正整數(shù)。 編碼器選擇系數(shù)矩陣CM，并且將N個(gè)區(qū)塊B^B,與系數(shù)矩陣CMxN進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生編 碼的數(shù)據(jù)模組E皿，每一區(qū)塊Ci的系數(shù)部分連同區(qū)塊Ei的數(shù)據(jù)封裝一起后，再傳送出此M對(duì) 封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，N《M且l《i《M。 在另一實(shí)施范例中，所揭露的是有關(guān)于一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器(Transmitter), 此傳輸器包含一數(shù)據(jù)封裝裝置、一多工器、以及一無(wú)線調(diào)頻單元(Radio Frequency Stage)。數(shù)據(jù)封裝裝置將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成N個(gè)區(qū)塊B「BN，并選擇M個(gè) 列矩陣C「Cm，將該N個(gè)區(qū)塊B「B,與該M個(gè)列矩陣C「Cm進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生編碼的數(shù) 據(jù)模組EMxK，再傳送出M對(duì)此封裝數(shù)據(jù)Ci、 Ei， N《M且1《i《M。多工器將至少一節(jié)目 (Program)以及M對(duì)封裝數(shù)據(jù)CpE^ 1《i《M，混合成一個(gè)傳輸串流(Transport Stream)。 無(wú)線調(diào)頻單元將傳輸串流數(shù)字調(diào)變與移頻后，轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)臄?shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcast, DVB)信號(hào)。 在另一實(shí)施范例中，所揭露的是有關(guān)于一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)，此傳 輸與接收系統(tǒng)包含一傳輸器以及一接收器。此傳輸器至少備有一數(shù)據(jù)封裝裝置，將輸入的 NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成N個(gè)區(qū)塊B「B,，并選擇M個(gè)列矩陣C「Cm，將此N個(gè)區(qū)塊B「B, 與此M個(gè)列矩陣Q-Cm進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E「Em所組成的編碼的數(shù) 據(jù)模組，再傳送出M對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，N《M且l《i《M ;此接收器至少備有一數(shù)據(jù)合成 裝置，通過(guò)一高斯消去法，從該M對(duì)封裝數(shù)據(jù)中得出該N個(gè)區(qū)塊BrB,，并還原成輸入的NXK 筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。


以下配合下列附圖、實(shí)施范例的詳細(xì)說(shuō)明及申請(qǐng)專利范圍，將上述及本發(fā)明的其 它特征與優(yōu)點(diǎn)詳述于后，其中 圖1是數(shù)字儲(chǔ)存媒體、指令、與控制的傳輸機(jī)制的一個(gè)范例示意圖。
圖2是一種多文件下載和串流系統(tǒng)的一個(gè)范例示意圖。
圖3是一種可靠無(wú)線廣播系統(tǒng)的源泉碼與應(yīng)用的架構(gòu)示意圖。
圖4是一個(gè)范例流程圖，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，并且與本發(fā)明的 某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖5A是矩陣B^p系數(shù)矩陣CM、編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK的一個(gè)范例示意圖，并且與 本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖5B是矩陣B,^、系數(shù)矩陣CM,以及編碼的數(shù)據(jù)模組EM，其三者之間的一個(gè)關(guān)系 示意圖，并且與本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖6是一個(gè)范例示意圖，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝裝置的架構(gòu)，并且與本發(fā) 明的某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖7是的一個(gè)范例示意圖，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器的架構(gòu)，并且與本發(fā)明 的某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖8是的一個(gè)范例示意圖，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)的架構(gòu)，并且 與本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。 圖9是比較以本發(fā)明的傳輸機(jī)制的架構(gòu)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)與只以現(xiàn)有的DSMCC傳輸機(jī)制 來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，其所需的完整接收時(shí)間的一個(gè)范例示意圖，并且與本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施 范例一致。
具體實(shí)施例方式
本揭露的實(shí)施范例中，以數(shù)據(jù)封裝(Data Package)技術(shù)，于廣播網(wǎng)絡(luò)中來(lái)進(jìn)行單 向數(shù)據(jù)傳輸。本揭露的實(shí)施范例中，主要包含了一種數(shù)據(jù)包裝機(jī)制(Data Packager)，此數(shù) 據(jù)包裝機(jī)制可將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)(A卯licationData)，例如輸入文件或串流，切割成多個(gè)區(qū)塊 數(shù)據(jù)，使得在廣播網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)或文件時(shí)，可以降低接收端所需接收的時(shí)間，還可以維持 數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性與完整度。 根據(jù)本發(fā)明，此切割是結(jié)合矩陣轉(zhuǎn)換(Matrix Transformation)與迦邏瓦場(chǎng) (Galois Field)相關(guān)原理，作為理論基礎(chǔ)，將輸入的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成N個(gè)區(qū)塊 (Block) ，N為大于1的正整數(shù)，并且巧妙選取一個(gè)系數(shù)矩陣，通過(guò)此矩陣與各個(gè)切割成后數(shù) 據(jù)的矩陣運(yùn)算，來(lái)產(chǎn)生編碼的數(shù)據(jù)模組(Coded Data Module)，然后，此編碼的數(shù)據(jù)模組的 每一區(qū)塊連同其系數(shù)部分一起傳送出。如此，接收端僅需接收M個(gè)由前端(Front End)送 出的包含系數(shù)部分與數(shù)據(jù)區(qū)塊中的任意N個(gè)(或多于N個(gè))，即可重組回原始數(shù)據(jù)，其中M 為正整數(shù)，且M^N。 承上述，圖4是一個(gè)范例流程圖，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，并且與本
發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。參考圖4，首先，將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成
一個(gè)NXK的矩陣BNXK，其中矩陣BNXK是由N個(gè)區(qū)塊B「B,所組成，每一區(qū)塊含有輸入的k筆
應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，N與k為大于1的正整數(shù)，如步驟410所示。換句話說(shuō)，矩陣BNXK是由N個(gè)
1 XK列矩陣所組成，每一列矩陣有K個(gè)元素，每一元素是一筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。 然后，選取一個(gè)由M個(gè)列矩陣C「Cm所組成的矩陣CMxN， C具有全行階數(shù)N，且M是
大于等于N的正整數(shù)，如步驟420所示。將矩陣CM與矩陣BNXK相乘，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩
陣E「Em所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK，如步驟430所示。換句話說(shuō)，編碼的數(shù)據(jù)模組EM是
矩陣CMxN與矩陣BNXK的乘積矩陣，亦即EMXK = CMxNXBNxK。 M是一個(gè)預(yù)定的正整數(shù)。 步驟420中，矩陣CM有M個(gè)系數(shù)部分，也就是M個(gè)1 XN列矩陣C「C『步驟430中，此編碼的數(shù)據(jù)模組EM有M個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，也就是M個(gè)1 XK列矩陣E「E『然后，系數(shù)部分 Ci連同數(shù)據(jù)區(qū)塊Ei封裝后，再傳送出M對(duì)Ci、Ei，1《i《M。如步驟440所示，對(duì)于每一個(gè) i，列矩陣Ci連同列矩陣Ei的數(shù)據(jù)封裝后，再傳送出此M對(duì)封裝數(shù)據(jù)CpEi，l《i《M。
如此，接收端只需接收M對(duì)頭端送出的封裝數(shù)據(jù)(Packaged Data)里面的任意N 對(duì)，就可以可重組回原始數(shù)據(jù)，也就是原始的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，本方法的 步驟中，無(wú)需考量此NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)是否為有順序性的數(shù)據(jù)。 為了讓范例說(shuō)明更加清礎(chǔ)，以下以比較容易看得出來(lái)，且連續(xù)性的數(shù)值當(dāng)成實(shí)驗(yàn) 欲傳送的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。假設(shè)此范例的原始數(shù)據(jù)為0，1，2，…，35的8-位(8-bit)數(shù)據(jù)， 將此原始數(shù)據(jù)切割成成6等份，亦即N = 6，因此K = 36/6 = 6 ;而預(yù)定的正整M等于10，亦 即編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK將會(huì)膨脹出4個(gè)區(qū)塊，此4個(gè)區(qū)塊為E7、 E8、 E9、 E10。矩陣B6X6、 C10x6、 以及E^e說(shuō)明如下。
;，其中B工至Be的數(shù)據(jù)如下: 4 5 9 10 11 15 16 17 21 22 23 27 28 29 33 34 35






原始數(shù)據(jù)切割成成B6
B丄 B2 B3 B4 B5 BR
0
6
12
18
24
30
1
7
13 19 25 31
2 3 8
14 20 26 32
選取C^e，其中C1Qx6具有全行階數(shù)6，為易于明了起見(jiàn)，選取其中的列矩陣Q至C6
使成單位矩陣(Identity Matrix)為例來(lái)說(shuō)明，因此Q至C1Q的數(shù)據(jù)如下100000c2010000c3001000c4000100c5000010c6000001c712239226 86180c820177156218121241c941105931126223Cio:3049284276225其中Cs至Q。的每一個(gè)元素都是從迦也都是8-位數(shù)據(jù)，值落在o至255之間。矩陣c10x6與矩陣Bwe相乘，得到矩陣
012345E267891011E3121314151617E4181920212223E5242526272829Efi303132333435
^其中E工至Ew的數(shù)據(jù)如下:
E7:200 248 64 112 146 162
E8:165 239 221 151 88 18
E9:153 3682 239 118 203
E10:135 51 52 128 89 237 迦邏瓦場(chǎng)GF是一種常見(jiàn)的線性代數(shù)，矩陣相乘是依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算 來(lái)執(zhí)行。矩陣C1Qx6與矩陣B6X6相乘時(shí)，因?yàn)榫仃嘋1Qx6的前面6X6矩陣為單位矩陣，因此矩 陣E10x6中，至E6也是等同于至B6。 依圖4的范例流程，將此10對(duì)數(shù)據(jù)Ei， 1《i《10傳送出。換句話說(shuō)，在頭端 傳送數(shù)據(jù)時(shí)，先將欲傳送的原始數(shù)據(jù)切成6個(gè)區(qū)塊(即B工至B6)，再由此6個(gè)區(qū)塊&至B6) 與系數(shù)矩陣C1Qx6運(yùn)算，膨脹為10個(gè)區(qū)塊(即E工至E1Q)。而接收端只需接收10組頭端送出 區(qū)塊(即Ci、Ei，1《i《10)里面的任意6組(或多于6組)，就可以重組回原始數(shù)據(jù)。
假設(shè)接收端只接收到其中任意6組數(shù)據(jù)，例如Q、EpC3、E3、C5、E5、C7、E7、C8、E8、C9、 Eg這6組數(shù)據(jù)，接下來(lái)，說(shuō)明接收端如何結(jié)合高斯消去法(Gaussian Elimination)，重組回 原始數(shù)據(jù)。在進(jìn)行高斯消去法運(yùn)算時(shí)，系數(shù)部分&與區(qū)塊數(shù)據(jù)Ei放在一起運(yùn)算，前面6個(gè) 為系數(shù)部份，后面為數(shù)據(jù)部份，只要系數(shù)部份變成單位矩陣，則數(shù)據(jù)部份便會(huì)回復(fù)為原始數(shù) 據(jù)。而在GF(28)的運(yùn)算中，任何數(shù)值乘上1都會(huì)變?yōu)?，任何數(shù)值與自己的反元素相乘，都 會(huì)變?yōu)?。 以下步驟一至步驟五說(shuō)明說(shuō)明接收端如何將Q、 C3、 E3、 C5、 E5、 C7、 E7、 C8、 E8、 C9、 E9這6組數(shù)據(jù)重組回原始數(shù)據(jù)。
步驟一 —開(kāi)始，接收端收到Q、E!與C7、E7， Q、E。1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5C7、E7:1 22 39 226 86 180 200 248 64 112 146 162 依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算執(zhí)行Q、E工與C7、E7相乘，其用意是將C7、E7的第一
個(gè)元素變?yōu)镺，乘法運(yùn)算結(jié)果如下 Q、E。1 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5
C7、E7:0 22 39 226 86 180 200 249 66 115 150 167
步驟二將(:7、￡7第二個(gè)元素22變?yōu)閘，以利系數(shù)部份轉(zhuǎn)換回單位矩陣。因此，將 所有C7、E7的元素再乘以22的GF(28)所定義的乘法反元素，乘法運(yùn)算結(jié)果如下:10 00 00012345C7、 E,:0 1 14020623537121244144
20069步驟—三接收端收到C3、與C8、 Es:10 00 00012345C7 、 E7:01 140206 2353712124411425520069C3、 E3:00 10 00121314151617C8、 E8:201 77 156218 1212411652392211518818 將C8、 E8的第一個(gè)元素201、第二個(gè)元素156、第三個(gè)元素218，皆變?yōu)?，以利系數(shù) 部份轉(zhuǎn)換回單位矩陣。因此，依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算，分別執(zhí)行Q、E工與C8、E8相乘、
8C7、E7與C8、E8相乘、Q、E3與C8、E8相乘，之后，將C8、E8的第四個(gè)元素變?yōu)閘，運(yùn)算結(jié)果如下。:100000012345C7、 e!':011402062353712124411425520069C3、:001000121314151617C8、:0001195156381203165136214步驟四:接收端收到c5、Es與Cg、 E9，:100000012345C7、 e!':011402062353712124411425520069C3、:001000121314151617C8、:0001195156381203165136214C5、 &:000010242526272829C9、 gf:41 1059311262231533682239118203將q、e9的第一個(gè)元素41、第二個(gè)元素1Q5、第三個(gè)元素93、第四個(gè)元素l，皆O(shè)，以利系數(shù)部份轉(zhuǎn)換回單位矩陣。因此，依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算，分別執(zhí)行Q、E工與 C9、 E9相乘、C7、 E7與C9、 E9相乘、C3、 E3與C9、 E9相乘、C8、 E8與C9、 E9相乘，之后，將C9、 E9的 第五個(gè)元素變?yōu)閘，運(yùn)算結(jié)果如下。Q、E。1000000123 45C7、E7 :0114020623537121244114255 20069C3、E3 :00100012131415 1617C8、E8 :0001195156381203165 136214C5、E5 :0000102425262728 29C9、E9 :0000013031323334 35步驟五:的第五個(gè)元素235、第三個(gè)元素140,C8、 Ef;的第五個(gè)元素195、以
及。7、E7的第四個(gè)元素206，皆變?yōu)?，因此，依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算，分別執(zhí)行C5、E5與c7、e;7相乘、Cs、E3與C7、E7相乘、Cs、Es與C8、E8相乘、C8、E8與C7、E7相乘，運(yùn)算結(jié)果如下。
Q、E。1000000123 45C7、E7 :0100019113179118200 23169C3、E3 :00100012131415 1617C8、E8 :0001015622065126227 89196C5、E5 :00001024252627 2829C9、E9 :00000130313233 3435最后，將將C7、 E7的六個(gè)元素191以及Cs、E8的第六個(gè)元素156皆變?yōu)?，因此，依照GF(28)所定義的乘法運(yùn)算，分別執(zhí)行C9、Eg與C—、E7相乘、Cc,、Eg與C8、E8相乘，運(yùn)算結(jié)果如下。Q、E。1000000123 45C7、E7 :0100006789 1011C3、E3 :00100012131415 1617C8、E8 :00010018192021 2223C5、E5:00001024252627 2829
9[O川]C9、E9:0 0 0 0 0 1 30 31 32 33 34 35 經(jīng)上述五個(gè)步驟后，接收端成功地還原回原始數(shù)據(jù)。因此，本揭露的方法，在頭端
傳送數(shù)據(jù)時(shí)，是先將原本的數(shù)據(jù)先切成N個(gè)區(qū)塊，再由這N個(gè)區(qū)塊與系數(shù)矩陣CM運(yùn)算，膨
脹為M個(gè)區(qū)塊(M>=N)。再將M個(gè)區(qū)塊連同系數(shù)一起傳送。接收端只要接收到M對(duì)頭端
送出的包裝有系數(shù)與區(qū)塊的數(shù)據(jù)的其中任意N對(duì)(或多于N對(duì))，就可以重組回原始數(shù)據(jù)。
所以，在同一接收環(huán)境中，可以縮短接收完整數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，同時(shí)也維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。 在選取系數(shù)矩陣CM時(shí)，若選取其中CNxN為單位矩陣1^，則本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳送也 可以與目前DSMCC傳輸接收系統(tǒng)兼容。目前DSMCC傳輸接收系統(tǒng)的譯碼器(Decoder)也可 以對(duì)本發(fā)明的傳送數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行譯碼，得到原始數(shù)據(jù)，同時(shí)也維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。這是因 為此時(shí)EM矩陣的第一列至第N列與原有DSMCC所切割而得出的傳輸模組相同，所以接收 端若以原DSMCC方式接收，也可以正確接收數(shù)據(jù)。 承上述，圖5A與圖5B是矩陣B,^、系數(shù)矩陣CM、編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK，以及三者 之間的一個(gè)關(guān)系示意圖，并且與本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。圖5A是矩陣B^p系 數(shù)矩陣CM,編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK的一個(gè)范例示意圖；當(dāng)選擇系數(shù)矩陣CMxN時(shí)，若以C「C,組 成單位矩陣為例，則圖5B說(shuō)明了編碼的數(shù)據(jù)模組EM是由矩陣Bw^以及膨漲出的列矩陣EM
w—EM所構(gòu)成的。 圖5A與圖5B的范例中，M > N，列矩陣EM—N_EM的元素，其內(nèi)容可從迦邏瓦場(chǎng)GF (2n) 中隨機(jī)產(chǎn)生，n的選擇是根據(jù)欲處理的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的最小單位來(lái)決定，例如，應(yīng)用程序數(shù) 據(jù)的最小單位為8-位，則選擇n的值為8。 因?yàn)镃M為一系數(shù)矩陣，B^是原始數(shù)據(jù)的切割成，而編碼的數(shù)據(jù)模組EM二 CixwXBM，所以本方法是以線性組合編碼(Linear CombinationEncoding)方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行 重組編碼。 當(dāng)系統(tǒng)前端傳送數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，系數(shù)部分(即C「Cm)也要連同數(shù)據(jù)區(qū)塊(即 C「Cm) —起傳送，如此，接收端只要接收到其中任意N對(duì)(或大于N對(duì))，就可以重組回原始 數(shù)據(jù)。 接下來(lái)，在圖6的范例示意圖中，說(shuō)明一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝裝置的架構(gòu)，并且 與本發(fā)明的某些揭露的實(shí)施范例一致。此架構(gòu)可被安排(Arranged)在一廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 的一傳輸接收系統(tǒng)的傳送端。參考圖6，數(shù)據(jù)封裝裝置600主要包含一數(shù)據(jù)封裝器610、以 及一編碼器620，編碼器620與數(shù)據(jù)封裝器610連接。數(shù)據(jù)封裝裝置600外接至一多工器 630。 數(shù)據(jù)封裝器610將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)601切割成成N個(gè)區(qū)塊BrBN， N為 大于1的正整數(shù)。編碼器620選擇M個(gè)列矩陣C「Cm，并且將此N個(gè)區(qū)塊BrBN與此M個(gè)列 矩陣Q-Cm進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E「EM所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組EM， 每一列矩陣&的系數(shù)部分連同列矩陣Ei的數(shù)據(jù)封裝一起后，再傳送出此M對(duì)封裝數(shù)據(jù) Ei，l《i《M。如前所述，N個(gè)區(qū)塊BrB,組成矩陣B^k，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)，k為大于1的正整數(shù)，M個(gè)列矩陣Q-CM組成系數(shù)矩陣CM，編碼的數(shù)據(jù)模組是系數(shù)矩 陣CMxN與矩陣BNXK的乘積矩陣EMxK。 目前DSMCC傳輸接收系統(tǒng)的譯碼器也可以對(duì)數(shù)據(jù)封裝裝置600的傳送數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行譯碼，得到原始數(shù)據(jù)，同時(shí)也維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。此數(shù)據(jù)封裝裝置600可結(jié)合多工器 630以及一無(wú)線調(diào)頻單元以組成一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器。如圖7的實(shí)施范例所示，傳輸器 700可包含數(shù)據(jù)封裝裝置600、多工器630、以及一無(wú)線調(diào)頻單元740。多工器630將至少一 節(jié)目，例如電視節(jié)目1與電視節(jié)目2，以及M對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、 Ei， 1《i《M，混合成一個(gè)傳輸 串流730b。無(wú)線調(diào)頻單元740將傳輸串流730b數(shù)字調(diào)變與移頻后，轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)臄?shù) 字視頻廣播信號(hào)740b。依此，傳輸器700可與DSMCC傳輸接收系統(tǒng)兼容。
傳輸器700也可以結(jié)合一接收器以組成一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)。如圖 8的實(shí)施范例所示，傳輸與接收系統(tǒng)800可包含傳輸器700、以及一接收器840。接收器840 至少備有一數(shù)據(jù)合成裝置(DataComposer)820，還可包括一移頻與解調(diào)變器(Turner And Demodulator) 810以及一解多工器(Demultiplexer) 830。移頻與解調(diào)變器810將數(shù)字視頻 廣播信號(hào)740b做移頻與解調(diào)變，并將無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字基頻的傳輸串流810b。解多工 器830從數(shù)字基頻的傳輸串流810b中，將節(jié)目與M對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei分離，并過(guò)濾取出此M 對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，送至數(shù)據(jù)合成裝置820。數(shù)據(jù)合成裝置820可利用高斯消去法，得出矩陣 BNxK，并還原成原始的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)601。 如前所述，若要與現(xiàn)有的DSMCC傳輸接收系統(tǒng)兼容，則編碼器620在選取系數(shù)矩 陣CMxN時(shí)，可選取列矩陣C「CN，使C「CN組成一個(gè)單位矩陣INXN。因?yàn)榱芯仃嘐rEN與原有 DSMCC進(jìn)行切割時(shí)得出的BNxK相同，所以接收器840若以原DSMCC傳輸協(xié)議接收，也可以正 確地接收數(shù)據(jù)。 本揭露以實(shí)地測(cè)試驗(yàn)證本發(fā)明的技術(shù)，從一地點(diǎn)至另一地點(diǎn)之間的某一路段進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)，每隔200公尺為一個(gè)定點(diǎn)進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。在同一傳輸數(shù)據(jù)頻寬(例如350Kbps)以及 同一數(shù)據(jù)量(例如1.9MB)的情況下，實(shí)驗(yàn)的傳輸數(shù)據(jù)為(a)以本發(fā)明的傳輸機(jī)制的架構(gòu)來(lái) 傳輸數(shù)據(jù)，其中，先將此數(shù)據(jù)量切割成30個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，并且以線性組合編碼方式進(jìn)行編碼， 產(chǎn)生60個(gè)編碼區(qū)塊；以及(b)只以現(xiàn)有的DSMCC傳輸機(jī)制，僅將此數(shù)據(jù)量切割成30個(gè)數(shù)據(jù) 區(qū)塊。之后，比較(a)與(b)所需的完整接收時(shí)間。圖9是此實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)數(shù)據(jù)圖。根 據(jù)圖9的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，完成此30個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊接收，依本發(fā)明的技術(shù)所需的接收時(shí)間較只 以DSMCC傳輸?shù)南到y(tǒng)為短。 此外，若N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊中，遺漏了某一數(shù)據(jù)區(qū)塊i，本揭露中也分析了本發(fā)明的數(shù) 據(jù)封裝機(jī)制的效能，換句話說(shuō)，第i個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊遺漏所需等待的數(shù)據(jù)區(qū)塊傳輸數(shù)量，以完成 完整接收。有四種傳輸及接收的搭配狀況，其結(jié)果說(shuō)明如下。 第一種狀況是以本發(fā)明的傳輸機(jī)制傳送M對(duì)封裝數(shù)據(jù)，以本發(fā)明的接收機(jī)制來(lái)完 成完整接收N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。第二種狀況是以本發(fā)明的傳輸機(jī)制傳送M對(duì)封裝數(shù)據(jù)，以DSMCC 的接收機(jī)制來(lái)完成完整接收N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。第三種是以DSMCC的傳輸機(jī)制傳送N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū) 塊，以本發(fā)明的接收機(jī)制來(lái)完成完整接收N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。第四種是以DSMCC的傳輸機(jī)制傳 送N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，以DSMCC的接收機(jī)制來(lái)完成完整接收N個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。
則效能分析結(jié)果是，第一種狀況下，需等待N+l個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊傳輸數(shù)量；第二種狀況 下，需等待M+i個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊傳輸數(shù)量；第三種狀況下，需等待N+i個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊傳輸數(shù)量；第 四種狀況下，需等待N+i個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊傳輸數(shù)量。 綜上所述，本揭露的實(shí)施范例可提供一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法與裝置，以 數(shù)據(jù)封裝技術(shù)并結(jié)合矩陣轉(zhuǎn)換與迦邏瓦場(chǎng)相關(guān)原理，將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成多個(gè)區(qū)塊數(shù)
11據(jù)，使得在廣播網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)或文件時(shí)，可以縮短接收端所需接收的時(shí)間，還可以維持?jǐn)?shù) 據(jù)傳輸?shù)恼_性與完整度。此數(shù)據(jù)封裝機(jī)制可與現(xiàn)有的DSMCC傳輸接收系統(tǒng)兼容，并且可 被安排在一廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的一傳輸接收系統(tǒng)的傳輸器。此傳輸器也可以結(jié)合一接收器以 組成一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)。 惟，以上所述的僅為本發(fā)明的實(shí)施范例，當(dāng)不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。即凡 是依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明權(quán)利要求涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，該方法包含將輸入的N×K筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成一個(gè)N×K的矩陣BN×K，其中該矩陣BN×K是由N個(gè)區(qū)塊B1-BN所組成，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，N與k為大于1的正整數(shù)；選取一個(gè)由M個(gè)列矩陣C1-CM組成的矩陣CMxN，矩陣CMxN具有全行階數(shù)N，且M是大于等于N的正整數(shù)；將矩陣CMxN與矩陣BN×K相乘，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E1-EM所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK；以及對(duì)于每一個(gè)i，列矩陣Ci連同列矩陣Ei的數(shù)據(jù)封裝后，再傳送出該M對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，1≤i≤M。
2. 如權(quán)利要求l所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該矩陣CM中，其列矩陣CrC, 形成一個(gè)NXN單位矩陣。
3. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該矩陣CMxN中，列矩陣CM—N-CM 的元素其內(nèi)容是從迦邏瓦場(chǎng)GF(2n)中隨機(jī)產(chǎn)生，n為正整數(shù)，且n的選擇是根據(jù)欲處理的應(yīng) 用程序數(shù)據(jù)的最小單位來(lái)決定。
4. 如權(quán)利要求l所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該M的值是一個(gè)預(yù)定的正整數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該廣播網(wǎng)絡(luò)中的接收端只要 接收到M對(duì)Ci、Ei，1《i《M，的其中至少N對(duì)傳送數(shù)據(jù)，從接收到的該N對(duì)傳送數(shù)據(jù)中，利 用一高斯消去法，就會(huì)還原成該輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該矩陣相乘是依照迦邏瓦場(chǎng) GF(2n)所定義的乘法運(yùn)算來(lái)執(zhí)行，n為正整數(shù)，且n的選擇是根據(jù)欲處理的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的 最小單位來(lái)決定。
7. 如權(quán)利要求2所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，該數(shù)據(jù)傳送方法與數(shù)字儲(chǔ)存媒 體、指令、與控制的傳輸接收系統(tǒng)兼容。
8. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，其中該應(yīng)用程序數(shù)據(jù)為輸入文件 或串流。
9. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，該方法無(wú)需考量該NXK筆應(yīng)用程 序數(shù)據(jù)是否為有順序性的數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求1所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法，該方法是以一種線性組合編碼 方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行重組編碼。
11. 一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的裝置，該裝置包含一數(shù)據(jù)封裝器，將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成N個(gè)區(qū)塊B「B,， N為大于1的 正整數(shù)；以及一編碼器，連接至該數(shù)據(jù)封裝器，該編碼器選擇M個(gè)列矩陣C「Cm，并且將該N個(gè)區(qū)塊 BrBN與該M個(gè)列矩陣C「Cm進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E「Em所組成的編碼 的數(shù)據(jù)模組，每一列矩陣Ci連同區(qū)塊Ei的數(shù)據(jù)封裝一起后，再傳送出M對(duì)該封裝數(shù)據(jù)Cp Ei， N《M且1《i《M。
12. 如權(quán)利要求11所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的裝置，該裝置被安排在一廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境中的一傳輸接收系統(tǒng)的傳送端。
13. 如權(quán)利要求ll所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的裝置，其中該N個(gè)區(qū)塊BrB,組成一 個(gè)NXK的矩陣B,^，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，k為大于1的正整數(shù)，M個(gè)列 矩陣Q-Cm組成一系數(shù)矩陣CMxN，該編碼的數(shù)據(jù)模組是該系數(shù)矩陣CM與該矩陣BNXK的乘積 矩陣EMxK。
14. 如權(quán)利要求12所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的裝置，該裝置外接至一多工器。
15. —種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器，該傳輸器包含一數(shù)據(jù)封裝裝置，將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成N個(gè)區(qū)塊B「B,，并選擇M個(gè)列 矩陣C「Cm，將該N個(gè)區(qū)塊B「BN與該M個(gè)列矩陣C「Cm進(jìn)行線性組合編碼，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列 矩陣E「EM所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組，再傳送出M對(duì)該封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，N《M且l《i《M;一多工器，將至少一節(jié)目以及M對(duì)該封裝數(shù)據(jù)CpEi， 1《i《M，混合成一個(gè)傳輸串流；以及一無(wú)線調(diào)頻單元，將傳輸串流數(shù)字調(diào)變與移頻后，轉(zhuǎn)換成適合于傳輸?shù)臄?shù)字視頻廣播 信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求15所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器，其中該N個(gè)區(qū)塊BrB,組成一個(gè)NXK 的矩陣BNXK，該M個(gè)列矩陣Q-Cm形成一系數(shù)矩陣CMxN，該編碼的數(shù)據(jù)模組是該系數(shù)矩陣CM 與該矩陣BNXK的乘積矩陣EM， k為大于1的正整數(shù)。
17. 如權(quán)利要求16所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器，其中該編碼的數(shù)據(jù)模組EM是由該 NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)以及膨漲出的列矩陣EM—,-EM所構(gòu)成的。
18. 如權(quán)利要求15所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸器，該傳輸器與數(shù)字儲(chǔ)存媒體、指令、與控 制的傳輸接收系統(tǒng)兼容。
19. 一種廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一傳輸器，至少備有一數(shù)據(jù)封裝裝置，將輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成N個(gè)區(qū)塊 B「B,，并選擇M個(gè)列矩陣C「Cm，將該N個(gè)區(qū)塊BrBN與該M個(gè)列矩陣C「Cm進(jìn)行線性組合編 碼，產(chǎn)生一個(gè)由M個(gè)列矩陣E「Em所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組，再傳送出M對(duì)該封裝數(shù)據(jù)Cp Ei，N《M且1《i《M;以及一接收器，至少備有一數(shù)據(jù)合成裝置，通過(guò)一高斯消去法，從該M對(duì)封裝數(shù)據(jù)中得出該 N個(gè)區(qū)塊BrBN，并還原成該輸入的NXK筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)，其中該傳輸器還包括一多工 器以及一無(wú)線調(diào)頻單元。
21. 如權(quán)利要求19所述的廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸與接收系統(tǒng)，其中該接收器還包括一移頻 與解調(diào)變器以及一解多工器。
全文摘要
一種廣播網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)封裝的方法與裝置，此方法包含將輸入的N×K筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)切割成成一個(gè)N×K的矩陣BN×K，其中矩陣BN×K是由N個(gè)區(qū)塊B1-BN所組成，每一區(qū)塊含有輸入的k筆應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，N與k為大于1的正整數(shù)；選取一個(gè)由M個(gè)區(qū)塊C1-CN所組成的矩陣CMxN，CMxN具有全行階數(shù)N，且M≥N；將矩陣CMxN與矩陣BN×K相乘，產(chǎn)生一個(gè)由E1-EM所組成的編碼的數(shù)據(jù)模組EMxK；以及對(duì)于每一個(gè)i，列矩陣Ci連同列矩陣Ei的數(shù)據(jù)封裝后，再傳送出此M對(duì)封裝數(shù)據(jù)Ci、Ei，1≤i≤M。
文檔編號(hào)H04H60/82GK101771493SQ200810190328
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者官振鵬, 林承龍, 江志偉 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院