用于傳輸衛星信號的系統、解碼器和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于衛星信號傳輸的傳輸系統、接收機和方法。
【背景技術】
[0002]已知，DVB-S2是由DVB在2003年定義的用于衛星傳輸的第二代標準。此標準是為各種寬帶衛星傳輸應用設計的，這些應用諸如標準清晰度電視(SDTV)和高清晰度電視(HDTV)廣播、用于家庭和專業用戶的交互式應用(例如，因特網接入)、專業電視貢獻和SNG(衛星新聞收集)服務、向VHF/UHF數字地面發射機的TV信號的分布、數據和因特網站點分布(因特網中繼)等。
[0003]基于DVB-S2標準的傳輸系統可以接受任意輸入數據流格式(只要它是數字的)，諸如像MPEG傳輸流(MPEG-TS)類型的數字流。
[0004]MPEG-TS數字流可以或者是單類型或者是多類型的，S卩，它們例如可以傳輸一個或多個電視/無線電節目、交互式內容等等。例如通過使用可變編碼&調制(VCM)技術或者在點對點應用中使用自適應編碼&調制(ACM)技術，可以把特定的調制參數指定給每個MPEG-TS流。對于每個新的基本數據塊，ACM技術允許改變調制方案從而改變錯誤保護水平，因而根據用戶的接收條件來優化傳輸系統;事實上，這些條件會根據天氣條件而改變。
[0005]當調制器正在使用ACM技術時，傳輸延遲會根據自適應調制/編碼方案而變化。為了解決這個問題，DVB-S2標準提供了使用子系統用于同步輸入數據流(可選并且不適用于單個MPEG-TS流)，其通過從調制器傳輸定時參數，確保在分組傳輸的接收機處的恒定的傳輸比特率和延遲(根據需要，例如對于MPEG-TS流)。
[0006]根據DVB-S2標準，當MATYPE字段的ISSYI比特的值為I時，在調制器中激活22比特計數器，其按與調制器的符號率Rs相等的頻率計數。在調制器中，ISSY(輸入流同步器)字段附于每個分組的末端，有2字節或3字節長，并且包括含有在分組進入調制器瞬間的計數器值的ISCR(輸入流時鐘基準)子字段。ISCR可以長(22比特)或者短(15比特)；在該后一種情況下，ISCR將包含計數器的15個最低有效比特。當前使用中的衛星在具有33-36MHZ典型寬度的波段上操作，這些波段在廣播應用中允許按例如60Mbit/s的數量級的比特率在衛星應答機上傳輸數據。
[0007]超高清晰度電視(UHDTV)服務(也稱為4K或8K電視)的引入對于每個要傳送的電視服務需要在17_20Mbit/s的范圍中的傳輸比特率。這使得需要改進對當前衛星提供的發送/接收容量的利用，最小化每個單個應答機的未使用的發送/接收容量。
[0008]目前，DVB-S2技術允許通過使用“統計復用”在33-36MHZ衛星信道上傳送包含3個UHDTV節目的MPEG-TS流。包含多個節目的MPEG-TS流也稱為“復用流(multiplex)”。
[0009]視頻節目的統計復用是允許根據要傳送的各種節目中的每一個的瞬時視頻編碼需求，在它們之間分割可用比特率的技術。通過使用可變比特率(VBR)編碼，并且考慮到從視頻節目獲得給定質量所需的比特率隨時間并不恒定、而是根據要編碼的圖像的類型而改變，以及統計而言，帶寬請求峰值對于包含在復用流中的節目并不是同時的。因此，統計復用允許增大為MPEG-TS的同一總比特率傳送的廣播節目的數目。事實上，表示為可以包含在復用流中的節目(或服務)的數目的由統計復用提供的增益隨MPEG-TS流的全局比特率和單個節目所需的平均比特率之間的比率而增大。這是由于MPEG-TS流的全局比特率越低，則衛星復用流內未使用的容量越大。
【發明內容】
[0010]本發明旨在通過提供用于衛星信號傳輸的傳輸系統、接收機和方法來解決這些問題和其他問題。
[0011]特別地，本發明提供用于衛星信號傳輸的方法，其最小化衛星通信信道內未使用的發送/接收容量。
[0012]本發明的基本思想是傳送包含在包括第一分組和一個或多個第二分組的數據流中的信號，其中第一分組是經由第一傳輸信道傳送的，而所述一個或多個第二分組是經由一個或多個第二傳輸信道傳送的，其中所述一個或多個第二傳輸信道與第一傳輸信道不同并且彼此不同。
[0013]參考上述示例，如果生成120Mbit/s的MPEG-TS數據流，則可以合理地估計通過使用統計復用可以在同一復用流內傳送7個或8個UHDTV節目，即多達比利用兩個60Mbit/s的MPEG-TS流可以傳送的多兩個的UHDTV節目。
[0014]然而，現有技術不允許在傳輸中把MPEG-TS流分割為要在不同衛星信道上傳送的幾個不同的流并且隨后在接收機側上重構所述MPEG-TS流。
[0015]簡而言之，根據本發明的方法允許在發射機側把MPEG-TS流分離為要在很多衛星傳輸信道上傳送的N個流，并且隨后在已經適當解調了所接收的N個信號之后，在接收機中重構原始MPEG-TS流。下面將描述其中N值為2的實施例。
[0016]本發明的進一步有利特征將在權利要求中闡明。
【附圖說明】
[0017]本發明的這些特征以及進一步的優點將根據下列如附圖中示出的實施例的說明而變得更加明晰，其中附圖通過非限制的示例的方式提供，其中:
[0018]圖1是根據本發明的衛星信號傳輸系統的框圖；
[0019]圖2示出圖1的系統如何分割要轉發給兩個調制器的分組的示例；
[0020]圖3圖解通用調制器的一個內部分組流；
[0021 ]圖4圖解根據本發明的解碼器；
[0022]圖5圖解圖1的衛星傳輸系統的第二實施例。
【具體實施方式】
[0023]參考圖1，優選地與DVB-S2標準兼容的根據本發明的傳輸系統I包括至少第一調制器5和第二調制器6，第一調制器5和第二調制器6分別在彼此不同的第一傳輸信道Ch#l和第二傳輸信道Ch#2上進行傳送，其中所述信道Ch#1、Ch#2優選地是衛星信道。事實上，這些信道占用有區別的(非重疊的)頻率和/或不同的極性。此外，在這些傳輸信道Ch#l、Ch#2上傳送的信號優選地具有相同的特性，即相同的帶寬B、相同的符號率Rs和完全相同的調制和編碼參數。
[0024]然而在不違背本發明的教導的情況下，本領域技術人員將能夠使用多于兩個的調制器(并且因此多于兩個的傳輸信道和在接收機側上相應的解調器)。
[0025]傳輸系統I還包括下列元件:
[0026]—速率適應裝置2，也稱為速率適配器，用于按需提供速率適應；
[0027]一分離裝置4，也稱為分割器，如果存在則位于速率適應裝置2的下游，并且與其信號通信；
[0028]一基準時鐘7，也稱為時鐘，其保持時間節拍(beat the time)并且與分離裝置4和調制器5、6信號通信。
[0029]速率適配器是通常存在于典型數字調制器中的子系統，并且如本領域技術人員已知，其適應輸入MPEG-TS流3的比特率Ri，使得輸出流將具有適合于作為用于根據現有技術的所述調制器的輸入而使用的比特率值，其中此比特率適應通過插入無效分組進行。在MPEG2-TS情況下，速率適配器重新計算并更新包含在音頻/視頻服務中的所有時間戳。
[0030]在根據本發明的應用中，速率適配器2接收輸入MPEG-TS流3并且輸出經適應的MPEG-TS流3b，隨后該適應的MPEG-TS流3b輸入給分割器4。事實上，速率適配器2使MPEG-TS流3的比特率Ri適應于由N個傳輸信道Ch#l、Ch#2傳送的總比特率(其中在此示例中N = 2);更具體地，在速率適配器2的輸出處的比特率Ri ’(即經適應的MPEG-TS流3b的比特率)將等于N*Ru，其中Ru是每個單個調制器(S2-M0D)5、6按其傳送的傳輸速率或比特率。根據本發明，分割器4的下游沒有其他速率適配器。如果由于不需要適應而不在鏈路中插入速率適配器，則MPEG-TS流3將直接進入分割器4，并且比特率Ri，將與Ri—致。
[0031]應當注意的是，調制器5、6會禁用傳輸速率適應功能(如果存在的話)，即它們會禁用速率適配器子系統，不然速率適配器子系統將對相應的偽流進行上述適應。此外，通常在調制器中存在的用于控制輸入MPEG-TS分組的連續性(基于連續性計數器字段的值)的功能也可以優選地被禁用。
[0032]還參考圖2，分割器4把經適應的輸入MPEG-TS流分離為至少兩個偽流3c、3d(N個偽流)，使得第一流將包含例如分組1、3、5、……(1、1+N、1+2*N、……)，第i個流將包含分組(1、i +N、i+2N、……)，第N個流將包含分組2、4、6 (N、2N、3N、……)；隨后將流發送給這兩個(N個)調制器5、6，以隨后在傳輸信道Ch#l和Ch#2 (Ch#l、……、Ch#N)上傳送。
[0033]此外，除此處描述的這種各個信道之間的分組分布之外，可以使用不同的分布。通過使用這種信道之間的不同的分布，將有利地可以以DVB-S2多傳輸流模式分配多于一個的MPEG-TS流，從而最小化未使用的波段，例如當通過使用三個衛星應答機傳送兩個獨立的MPEG-TS復用流時。
[0034]由分割器4輸出的MPEG-TS偽流3c、3d具有與MPEG-TS流的比特率Ri’的N分之一相等的比特率Ru，即Ru = Ri’/N，其在圖1和圖2中示出的示例中為比特率Ri ’的一半。假定在時亥IJt第i個分組被發送給信道Ch#j的調制器，則下一個分組(i+Ι)將以等于至少一個符號時鐘節拍的延遲被發送給下一個信道Ch#(j+1)的調制器。
[0035]不同于DVB-S2標準所規定的——其未提供在單MPEG-TS模式中使用輸入流同步器(ISSY)，在本發明中，調制器5、6將優選地通過把在基帶頭部的MATYPE-1字節中的ISSYI參數設置為I來激活ISSY功能。事實上，當ISSYI為I時，DVB-S2標準需要在每個調制器中激活22比特計數器，其按與調制器的符號率Rs相等的頻率操作。
[0036]根據上述說明，并且還參考圖3，在通用DVB-S2調制器內，每個MPEG-TS流由分組81的序列組成，最終字段82附到每個分組81。在最終字段82中，輸入計數器的整體當前值(在ISSY長模式中)或者所述當前值的15個最低有效比特(在ISSY短模式中)。
[0037]在操作中，所有計數器最初被對準并且調制器5、6被配置在相同的ISSY模式中，使得它們都在ISSY長模式或ISSY短模式中。
[0038]根據DVB-S2標準，接收機使用ISCR字段的內容以在調制器處重構MPEG-TS流的時鐘，以使得為每一個單個流確保恒定的比特率和恒定的延遲。
[0039]總而言之，根據本發明的