專利名稱：一種氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信道編碼系統(tǒng)，屬于信道編碼領(lǐng)域，具體來說特別涉及一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)及其工作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，盡管災(zāi)害預(yù)警信息的發(fā)布渠道很多，但總體來講還仍然存在著傳輸時(shí)效差、信息覆蓋面有限、受各種制約條件限制等問題。數(shù)字音頻廣播(DAB) (DigitalAudio Broadcasting)系統(tǒng)具有信息發(fā)布速度快、覆蓋廣、易于推廣的特點(diǎn)。但是，目前基于DAB的預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)發(fā)送和廣播方式單一，而DMB是以DAB為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，它不僅可以傳輸聲音和文本，而且可傳輸視頻。針對(duì)DMB的上述優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合預(yù)警信息傳輸系統(tǒng)的特殊應(yīng)用，本發(fā)明提出了基于DMB氣象預(yù)警信息信道編碼系統(tǒng)。本系統(tǒng)處理后的音視頻氣象預(yù)警信息數(shù)據(jù)傳輸時(shí)具有很強(qiáng)的抗干擾性，并且在接收到有一定的糾錯(cuò)能力，信息覆蓋面較廣，有利于氣象預(yù)警信息業(yè)務(wù)的可靠傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中音視頻預(yù)警信息不可靠傳輸?shù)募夹g(shù)問題提供了一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)，其特征在于所述信道編碼系統(tǒng)包括提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力的RS信道編碼模塊、提高系統(tǒng)糾錯(cuò)性能的卷積交織編碼模塊以及保證編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定的碼率控制模塊，所述碼率控制模塊通過采取周期性插入空包的方法使得編碼后數(shù)據(jù)傳輸速率恒定，經(jīng)RS編碼模塊后進(jìn)入的卷積交織編碼模塊，再進(jìn)入碼率控制模塊，碼率控制模塊通過插入空包返回RS編碼模塊。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述RS信道編碼模塊采用RS(204，188)編碼，其數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為L(zhǎng)=204字節(jié)，其中有16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)，可以消除碼字中8字節(jié)的干擾。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述卷積交織編碼模塊選擇交織深度為1=12的編碼。因此，在解碼器端中可以糾正的錯(cuò)誤字節(jié)長(zhǎng)度為8*12=96字節(jié)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力大大提聞。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為，一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括如下步驟，
(1)提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力的RS信道編碼步驟，
(2)提高系統(tǒng)糾錯(cuò)性能的卷積交織編碼步驟，
(3)保證編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定的碼率控制步驟，碼率控制步驟中通過插入空包的方法返回步驟(I) RS信道編碼步驟。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述RS信道編碼步驟中，RS編碼采用RS(204，188)編碼，其數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為L(zhǎng)=204字節(jié)，其中有16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)，可以消除碼字中8字節(jié)的干擾，因此本系統(tǒng)的RS編碼即是在TS包中增加16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)，因此，RS信道編碼生成的多項(xiàng)式為
咖=(XI ,I0Xxf JJ1XxI A2)^(xl A15)A二2(I)
域產(chǎn)生多項(xiàng)式為
jej(x) +X4+ X3 +1(2)
若待編碼的信息多項(xiàng)式為
^=/ +-+/ + / +/ (3)
則編碼后的碼為
i(jtJ = x,s/f(x) + xw/^(x) Xnnd^(X)( 4 ) 其中對(duì)應(yīng)于188字節(jié)的數(shù)據(jù)部分，對(duì)應(yīng)于16字節(jié)校驗(yàn)部分。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述卷積交織編碼步驟中采用交織深度為1=12的編碼，因此，在解碼器端中可以糾正的連續(xù)錯(cuò)誤字節(jié)長(zhǎng)度為8*12=96字節(jié)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力大大提聞，其具體步驟如下
Stepl :初始化num和交織后數(shù)據(jù)存放數(shù)組inl_code [L],
St印2 :申請(qǐng)內(nèi)存空間，由于交織深度為I，且每個(gè)待交織的數(shù)據(jù)包為L(zhǎng)，因此，分配L*I字節(jié)的內(nèi)存空間interleaver_buf,
Step3 :存放數(shù)據(jù)，把待交織的數(shù)據(jù)包存入interleaver_buf內(nèi)存空間，地址為interleaver_buf + L*num,
Step4 :進(jìn)行交織深度為I的卷積交織，inl_code數(shù)據(jù)的第一位為待交織數(shù)據(jù)包的第一位同步字節(jié)0X47 ;inl_code數(shù)組的后面的字節(jié)依次為interleaver_buf中的I個(gè)數(shù)據(jù)包中的字節(jié)即 inl_code [i+j*I] =interleaver_buf [i+j*I+k*L],
Step5 :輸出交織完成后的數(shù)組inl_code[L],并修改num的值 man = (mim+1^%1(5)
Step6 :判斷是否有下一個(gè)帶交織的數(shù)據(jù)包，如果有執(zhí)行Step3進(jìn)行卷積交織編碼，如果沒有表明完成全部數(shù)據(jù)包的卷積交織編碼，結(jié)束程序。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述碼率控制步驟中采用周期性插入空包的方法進(jìn)行碼率控制。碼率控制模塊是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的碼率進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)的傳輸碼率達(dá)到需要的bitrate=384kbps碼率,該單元采用插入空包的方法進(jìn)行碼率控制，由于空包不屬于任何類型的數(shù)據(jù)(音頻、視頻等實(shí)體)，是一個(gè)未聲明的特殊的傳輸包。因此，可以使用空包填充來確保恒定的輸出碼率。 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的基于DMB預(yù)警信息的信道編碼系統(tǒng)，是針對(duì)DMB傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的信道編碼，因此，編碼后數(shù)據(jù)傳輸具有恒定碼率，數(shù)據(jù)適合在DMB系統(tǒng)中傳輸；由于對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行了 RS編碼和卷積交織編碼，因此，其數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)具有一定的抗干擾能力，在解碼端有具有96字節(jié)的糾錯(cuò)能力，并且信息覆蓋面較廣，有利于氣象預(yù)警信息業(yè)務(wù)的可靠傳輸。


圖I為本發(fā)明整體的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為卷積編碼的流程 圖3為碼率控制流程 圖4為輸出碼流結(jié)構(gòu)圖。實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖I一4對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖I所示的基于DMB預(yù)警信息的信道編碼系統(tǒng)包括RS信道編碼模塊、卷積交織編碼模塊和碼率控制模塊。其中，RS編碼模塊是為了提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力，采用此編碼可以消除通信過程中的一定字節(jié)數(shù)的干擾；卷積交織編碼模塊可以將時(shí)域上出現(xiàn)的連續(xù)性錯(cuò)誤分散到多個(gè)包中，提高解碼端的糾錯(cuò)能力；碼率控制模塊是采用定期插入空包的方法使編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定，達(dá)到DMB傳輸系統(tǒng)的要求。氣象預(yù)警信息語音播報(bào)內(nèi)容由六部分組成，分別是發(fā)布部門、發(fā)布單位、發(fā)布時(shí)·間、警報(bào)類型、預(yù)警級(jí)別和影響區(qū)域。其中發(fā)布部門、發(fā)布單位、發(fā)布時(shí)間、影響區(qū)域的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度都不恒定，采集的時(shí)間是不定的。預(yù)警級(jí)別有4個(gè)級(jí)別紅色預(yù)警、橙色預(yù)警、黃色預(yù)警、藍(lán)色預(yù)警，警報(bào)類型分事故災(zāi)難、自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生、社會(huì)安全和非上述四類的所有信肩、O一份典型的音頻氣象預(yù)警信息播報(bào)內(nèi)容如北京市氣象局2010年12月25日17時(shí)00分發(fā)布的大霧橙色預(yù)警，受影響區(qū)域?yàn)闁|城區(qū)、西城區(qū)、崇文區(qū)、宣武區(qū)、朝陽區(qū)、豐臺(tái)區(qū)、石景山區(qū)、海淀區(qū)。災(zāi)害受影響區(qū)域中心位置北緯39度57分6秒，東經(jīng)116度19分12秒，發(fā)布半徑100公里。播報(bào)這則預(yù)警信息約需要40秒，采集這則音頻信息采樣頻率為48 kHz，量化等級(jí)為16位。氣象預(yù)警視頻信息主要錄制的是警報(bào)類型畫面及受影響區(qū)域現(xiàn)狀等。預(yù)警視頻信息采集的幀率為25 fps，分辨率為320*240像素。然后將氣象音、視頻預(yù)警信息按一定的算法合成為TS碼流的送入該系統(tǒng)的輸入模塊，送入本系統(tǒng)進(jìn)行編碼。目的是提高氣象預(yù)警音視頻信息的傳輸可靠性。本系統(tǒng)采用RS編碼和卷積交織聯(lián)合作用，提高碼流的糾錯(cuò)能力，從而提高其傳輸可靠性。每個(gè)音視頻預(yù)警信息TS包經(jīng)RS編碼后變成204字節(jié)，其中16字節(jié)為糾錯(cuò)碼，可以糾正TS包中8個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤。經(jīng)RS編碼后的數(shù)據(jù)包送入卷積交織編碼器，交織深度12，通過卷積交織，可將信息在信道傳輸過程時(shí)域上可能出現(xiàn)的連續(xù)的錯(cuò)誤分散到多個(gè)數(shù)據(jù)包中，在解碼時(shí)由于每個(gè)數(shù)據(jù)包都有8字節(jié)的糾錯(cuò)能力，因此經(jīng)該系統(tǒng)編碼后在解碼器端中可以糾正的連續(xù)錯(cuò)誤字節(jié)長(zhǎng)度為8*12=96字節(jié)。由于音頻和視頻預(yù)警信息在編碼時(shí)每一幀數(shù)據(jù)的大小不一致，從而導(dǎo)致編碼后的數(shù)據(jù)包在發(fā)送過程中碼率會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定問題，因此，需要對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行碼率控制，使其輸出能穩(wěn)定在需要的碼率上。(一)RS信道編碼及工作方法
信道編碼的目的是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕鶕?jù)ETSI TS 102428標(biāo)準(zhǔn)要求采用RS (Reed-Solomon code)編碼和外部卷積交織技術(shù)對(duì)TS流信息進(jìn)行編碼。RS編碼是為了提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力。本系統(tǒng)采用RS(204，188)編碼，它的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為L(zhǎng)=204字節(jié)，其中有16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)，可以消除碼字中8字節(jié)的干擾。因此本系統(tǒng)的RS編碼即是在TS包中增加16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。
因此，本系統(tǒng)RS編碼的生成多項(xiàng)式為
權(quán)利要求
1.一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)，其特征在于所述信道編碼系統(tǒng)包括提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力的RS信道編碼模塊、提高系統(tǒng)糾錯(cuò)性能的卷積交織編碼模塊以及保證編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定的碼率控制模塊，所述碼率控制模塊通過采取周期性插入空包的方法使得編碼后數(shù)據(jù)傳輸速率恒定，經(jīng)RS編碼模塊后進(jìn)入的卷積交織編碼模塊，再進(jìn)入碼率控制模塊，碼率控制模塊通過插入空包返回RS編碼模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)，其特征在于所述RS信道編碼模塊采用RS(204，188)編碼，其數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為L(zhǎng)=204字節(jié)，其中有16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)，其特征在于卷積交織編碼模塊選擇交織深度為1=12的編碼。
4.ー種基于權(quán)利要求I至3任意所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括如下步驟， (1)提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力的RS信道編碼步驟， (2)提高系統(tǒng)糾錯(cuò)性能的卷積交織編碼步驟， (3)保證編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定的碼率控制步驟，碼率控制步驟中通過插入空包的方法返回步驟(I) RS信道編碼步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的エ作方法，其特征在于所述RS信道編碼步驟中，RS編碼采用RS(204，188)編碼，其數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為L(zhǎng)=204字節(jié)，其中有16個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的エ作方法，其特征在于所述RS信道編碼生成的多項(xiàng)式為
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的エ作方法，其特征在于所述卷積交織編碼步驟中采用交織深度為1=12的編碼，具體步驟如下 Stepl :初始化num和交織后數(shù)據(jù)存放數(shù)組inl_code [L], St印2 :申請(qǐng)內(nèi)存空間，由于交織深度為I，且每個(gè)待交織的數(shù)據(jù)包為L(zhǎng)，因此，分配L*I字節(jié)的內(nèi)存空間interleaver_buf, Step3 :存放數(shù)據(jù)，把待交織的數(shù)據(jù)包存入interleaver_buf內(nèi)存空間，地址為interleaver—buf + L氺num，Step4 :進(jìn)行交織深度為I的卷積交織，inl_Code數(shù)據(jù)的第一位為待交織數(shù)據(jù)包的第一位同步字節(jié)0X47 ；inl_code數(shù)組的后面的字節(jié)依次為interleaver_buf中的I個(gè)數(shù)據(jù)包中的字節(jié)即 inl_code [i+j*I] =interleaver_buf[i+j*I+k*L], Step5 :輸出交織完成后的數(shù)組inl_code[L],并修改num的值 man = (manI 5%/(5) Step6 :判斷是否有下一個(gè)帶交織的數(shù)據(jù)包，如果有執(zhí)行Step3進(jìn)行卷積交織編碼，如果沒有表明完成全部數(shù)據(jù)包的卷積交織編碼，結(jié)束程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述碼率控制步驟中采用周期性插入空包的方法進(jìn)行碼率控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)的工作方法，其特征在于所述碼率控制步驟中采取定時(shí)檢測(cè)的方式進(jìn)行碼率控制，即每隔960ms進(jìn)行一次碼率檢測(cè)，若檢測(cè)出的碼率低于bitrate就插入一定數(shù)量空包控制其輸出碼率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于碼率控制的DMB氣象預(yù)警信息處理的信道編碼系統(tǒng)，其特征在于所述信道編碼系統(tǒng)包括提高數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力的RS信道編碼模塊、提高系統(tǒng)糾錯(cuò)性能的卷積交織編碼模塊以及保證編碼后的數(shù)據(jù)傳輸速率恒定的碼率控制模塊，所述碼率控制模塊通過采取周期性插入空包的方法使得編碼后數(shù)據(jù)傳輸速率恒定，經(jīng)RS編碼模塊后進(jìn)入的卷積交織編碼模塊，再進(jìn)入碼率控制模塊，碼率控制模塊通過插入空包返回RS編碼模塊。本發(fā)明數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)具有一定的抗干擾能力，在解碼端有具有96字節(jié)的糾錯(cuò)能力，并且信息覆蓋面較廣，有利于氣象預(yù)警信息業(yè)務(wù)的可靠傳輸。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102710386SQ20121020066
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者張燕, 張艷艷, 陳蘇婷 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)