CN101729842A - 双重传输流产生装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种双重传输流产生装置和方法，包括：适配器，接收普通流并在该普通流的包的一个区域中产生适配域；填充器，通过将turbo流填充到该适配域中来产生用于双重传输流的包。因此，可通过产生各种结构的双重传输流来有效地传输turbo流和普通流。

Description

双重传输流产生装置和方法
本申请是申请日为2006年10月20日，申请号为“200680038636.9”，标题为“双重传输流产生装置和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的各方面通常涉及一种为数字广播产生包括普通流和turbo流的双重传输流的双重传输流产生装置和方法。更具体地讲，本发明的各方面涉及这样一种双重传输流产生装置和方法，该装置和方法通过产生包括普通流和鲁棒处理的turbo流的双重传输流来改善数字广播性能，以便增强作为地面数字电视(DTV)系统的高级电视系统委员会(ATSC)残留边带调制(VSB)系统的接收性能。
背景技术
作为美国以及其它地区中使用的地面数字广播系统的单载波ATSC VSB系统以312个段或包使用场同步。因此，其在差的信道环境下，特别是多普勒衰落信道中的接收性能不好。
图1是代表遵循ATSC DTV标准的一般地面数字广播系统的发送机和接收机的框图。图1的数字广播发送机是由Philips提出的增强型残留边带调制(EVSB)系统，其被构造为通过向传统ATSC VSB系统的传统普通流添加鲁棒数据来产生和发送双重流。
如图1所示，该数字广播发送机包括：随机化器11，对双重流进行随机化；里德-索罗门(RS)编码器12，是将奇偶校验字节添加到传输流以纠正在传输期间由于特定信道特性而产生的差错的级联编码器；交织器13，以特定模式对RS编码的数据进行交织；网格编码器14，通过以2/3比率对交织的数据进行网格编码来映射到8电平符号。数字广播发送机通过上述部件来执行纠错编码。
该数字广播发送机还包括：复用器15，将场同步和段同步插入到经过纠错编码的数据中，如图2所示；和调制器16，通过将特定DC值添加到插入了段同步和场同步的数据符号来插入导频(pilot tone)，通过脉冲成形来执行VSB调制，上变换为RF信道频带信号，并发送变换的信号。
因此，该数字广播发送机根据在一个信道中发送普通数据和鲁棒数据的双重流方案来对所述普通数据和鲁棒数据进行复用(未示出)并将其提供给随机化器11。如图1所示，在随机化器11中将输入的数据随机化，在作为外编码器的RS编码器12中对随机化的数据进行外编码，在交织器13中对外编码的数据进行交织。由网格编码器14按照12符号对交织的数据进行内编码，并将其映射到8电平符号。在复用器15中将场同步和段同步插入映射的数据。接下来，在调制器16中插入导频，执行VSB调制，并将复用的数据变换为RF信号之后，发送复用的数据。
图1中的数字广播接收机包括：调谐器(未示出)，将通过信道接收的RF信号变换为基带信号；解调器21，对变换的基带信号执行同步检测和解调；均衡器22，对解调的信号补偿由于多路径而产生的信道失真；Viterbi解码器23，纠正均衡的信号中的差错，并将均衡的信号解码为符号数据；去交织器24，对解码的由数字广播发送机的交织器13交织的数据去交织；RS解码器25，进行纠错；和去随机化器26，对通过RS解码器25纠正的数据去随机化，并输出MPEG-2传输流。
因此，图1的数字广播接收机按照与数字广播发送机所执行的操作相反的操作，通过将RF信号下变换为基带信号，对下变换的信号进行解调和均衡，并执行信道解码，来恢复原始信号。
图2示出在例如美国所使用的数字广播(8-VSB)系统中的插入了段同步和场同步的VSB数据帧。如图2所示，一帧包括两场，一场包括作为第一段的场同步段，另一场包括312个数据段或包。在图2所示的VSB数据帧中，每一数据段对应于一个MPEG-2包，并且这样的段包括4符号段同步和828个数据符号。
在图2中，作为同步信号的段同步和场同步用于数字广播接收机中的同步和均衡。换句话说，段同步和场同步对于数字广播发送机和数字广播接收机而言是已知的，并且段同步和场同步被数字广播接收机用作对VSB数据帧进行同步和均衡的参考信号。
图1的地面数字广播系统被构造为通过将鲁棒数据添加到传统ATSCVSB系统的普通数据来产生并发送双重流，从而可将鲁棒数据与普通数据一起发送。
发明内容
技术问题
然而，即使发送的传统双重流添加了鲁棒数据，图1的地面数字广播系统也无法提高多径信道中的传统双重流的差的接收性能。即，即使通过改进的双重流也根本不能提高接收性能。另外，对于鲁棒数据(turbo流)，在多径信道或环境下，接收性能没有显出很大改善。因此，需要产生双重传输流，以便有效地发送鲁棒数据(turbo流)和普通数据(普通流)并更强健地处理鲁棒数据(turbo流)。
技术方案
因此提供本发明的各方面，本发明的各方面包括一种双重传输流产生装置和方法，该装置和方法产生包括普通流和turbo流的双重传输流，以改善作为地面DTV系统的ATSC VSB系统的接收性能，具体地讲，通过在turbo流中设置用于奇偶校验插入的区域来更强健地处理turbo流。
根据本发明的一方面，一种双重传输流产生装置，包括：适配器，接收普通流并在该普通流的包的一个区域中产生适配域(adaptation field)；填充器，通过将turbo流的包数据填充到该适配域中来产生用于双重传输流的包。
所述适配器可在普通流的所有包的一部分中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的每一个可包括turbo数据和普通数据。
所述适配器可在普通流的一些包的整个净荷区域中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括普通数据，第一类型的包和第二类型的包可按照交替方式布置。
所述适配器可在普通流的一些包的一部分中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据和普通数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括普通数据，第一类型的包和第二类型的包可按照交替方式布置。
所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括turbo数据和普通数据，所述多个包中的一些为第三类型，可包括普通数据，第一类型的包、第二类型的包和第三类型的包可按照交替方式布置。
所述双重传输流产生装置还可包括：里德-索罗门(RS)编码器，接收turbo流的包并对其进行RS编码；交织器，对RS编码的turbo流的包进行交织；复制器，在交织的turbo流的包中产生奇偶校验插入区域，并将该turbo流的包提供给所述填充器。
所述适配器可在普通流的包中的固定位置中产生用于记录包信息的选项域(option field)。
在这种情况下，所述选项域可包含节目时钟参考(PCR)、原始节目时钟参考(OPCR)、适配域扩展长度、传输专用数据长度和拼接倒计数中的至少一种信息或其任何组合。
根据本发明一方面，一种双重传输流产生方法，包括：在普通流的包的一个区域中产生适配域；通过将turbo流的包数据填充到该适配域中来产生用于双重传输流的包。
产生适配域的操作可在普通流的所有包的一部分中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的每一个可包括turbo数据和普通数据。
产生适配域的操作可在普通流的一些包的整个净荷区域中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括普通数据，第一类型的包和第二类型的包可按照交替方式布置。
产生适配域的操作可在普通流的一些包的一部分中产生适配域。
在这种情况下，所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场，并且所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据和普通数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括普通数据，第一类型的包和第二类型的包可按照交替方式布置。
所述双重传输流可包括至少一个包括多个包的场。所述多个包中的一些为第一类型，可包括turbo数据，所述多个包中的一些为第二类型，可包括turbo数据和普通数据，所述多个包中的一些为第三类型，可包括普通数据，第一类型的包、第二类型的包和第三类型的包可按照交替方式布置。
所述双重传输流产生方法还可包括：接收turbo流并执行里德-索罗门(RS)编码；对RS编码的turbo流的包进行交织；在交织的turbo流的包中产生奇偶校验插入区域，并将该turbo流应用于产生适配域的操作。
产生适配域的操作可在普通流的包的固定位置中产生用于记录包信息的选项域。
在这种情况下，所述选项域可包含节目时钟参考(PCR)、原始节目时钟参考(OPCR)、适配域扩展长度、传输专用数据长度和拼接倒计数中的至少一种信息。
根据本发明的一方面，一种用于产生传输流的传输流产生装置，该传输流包括至少一个具有多个包的场，所述装置包括：产生器，在接收的包的净荷区域中产生适配域；填充器，将turbo数据和选项数据中的至少一个并入适配域中。
根据本发明的一方面，一种用于产生传输流的传输流产生方法，该传输流包括至少一个具有多个包的场，所述方法包括：在接收的包的净荷区域中产生适配域；将turbo数据和选项数据中的至少一个并入该适配域中。
根据本发明的一方面，一种传输流包括：包括312个包的场，每一包包含turbo数据、选项数据和普通数据中的至少一种或其任何组合。
根据本发明的一方面，一种传输流包括多个包，每一包包含turbo数据、选项域中的选项数据和普通数据中的至少一种，其中，选项域的位置可被构造为在每一包内不与turbo数据重叠。
根据本发明的一方面，一种传输流产生方法包括：从双重传输流检测turbo流；通过将用于turbo流的奇偶校验数据附到检测的turbo流的奇偶校验插入区域中来将turbo流转换为鲁棒数据流。
本发明的另外方面和/或优点将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地根据描述将变得明显，或者可通过实施本发明而了解。
有益效果
可产生包括普通流和turbo流的双重传输流，以改善各个国家(如美国)所使用的作为地面DTV系统的ATSC VSB系统的接收性能。在这种情况下，可通过改变双重传输流的结构来有效地传输turbo流和普通流。另外，当双重传输流产生装置被应用于数字广播传输系统时，其可与传统的普通数据传输系统兼容，改善了在各种接收环境下的接收性能。
附图说明
现在，将详细描述本发明的各方面，其示例示出于附图中，在附图中，相同的标号始终表示相同的部件。下面，将参照附图描述各方面以解释本发明，其中：
图1是数字广播(ATSC VSB)发送和接收系统的框图；
图2是传统ATSC VSB数据的帧格式的示图；
图3是根据本发明一方面的双重传输流产生装置的框图；
图4是由图3的双重传输流产生装置接收的普通包格式的概念图；
图5是根据本发明一方面的具有适配域的普通包格式的概念图；
图6至图10是由根据本发明各个方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流的各种格式的概念图；
图11是根据本发明一方面的双重传输流产生装置的详细框图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各方面，其示例示出于附图中，在附图中，相同的标号始终表示相同的部件。下面，将参照附图描述各方面以解释本发明。
图3是根据本发明一方面的双重传输流产生装置的框图。图3的双重传输流产生装置包括适配器110和填充器120。
适配器110接收普通流数据并在普通流的特定包的特定区域中产生适配域(adaptation field)。产生的适配域的位置可根据双重传输流的包的格式(将在下面进行描述)而变化。
填充器120通过将turbo流数据插入普通流数据中的适配域中来产生双重传输流。双重传输流是组合了包含turbo流和/或普通流的各种包的流。turbo流是根据压缩标准进行压缩并通过插入用于奇偶校验的区域而被强健处理的数据流。可从外部模块(如用于广播的相机)和/或各种内部模块(如压缩处理模块(例如MPEG-2模块)、视频编码器和/或音频编码器)接收普通流和turbo流。
由填充器120产生的双重传输流的帧包括至少一场。所述场由多个包组成。turbo流可被置于所述多个包中的一些包中。
图4是图3的双重传输流产生装置中接收的普通包格式的概念图。参照图4，普通流的包可包括同步、头和普通数据。头可包含传输差错指示符、净荷起始指示符、传输优先级、包标识符(PID)等。
图4的整个普通包可具有188个字节。在这188个字节中，1个字节分配给同步，3个字节分配给头，184个字节分配给净荷，即，普通数据记录区域或者不包括同步和头的区域。图3的双重传输流产生装置接收包含如图4所示的普通包的普通流，并在一个或多个普通包中产生适配域。在这种情况下，可利用包的净荷区域的一部分来产生适配域。
图5是根据本发明一方面的具有适配域的普通包格式的概念图。参照图5，该普通包包括同步、头、适配域和普通数据区域。适配域包括适配域(AF)头和填充区域。AF头包含关于适配域的位置和大小的信息，并且由2个字节组成。填充区域的大小可根据将被填充到适配域中的数据的量而变化。例如，填充区域的大小可为N字节，其中N可以是从0字节至182字节的值。一旦在普通包中产生了适配域，则净荷区域(即，普通数据记录区域)减小了N，从而净荷区域包括适配域和普通数据区域。例如，如果整个净荷区域为184个字节，则在产生适配域之后的普通数据区域具有184-N个字节。一旦产生了适配域，则用于控制适配域的控制区域可被添加到头中。
填充器120可通过将接收的turbo流填充到图5的普通包的适配域中来产生双重包。尽管图5示出的适配域产生在净荷区域的一部分中，但是在本发明的各个方面中，适配域可占据净荷区域的全部。作为示例，如果适配域占据净荷区域的全部，则包可被turbo流全部填充。
在本发明的各个方面中，可利用一个或多个包，或者一种或多种类型的包来构造各种传输流。图6是由根据本发明一方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流的格式的概念图。参照图6，该双重传输流由多个串联的包构造。在图6的方面中，每一包是包括turbo流和普通流的双重包。具体地讲，该双重包包括同步、头、AF头、turbo流数据和普通流数据。这样，在所示的方面中，双重传输流被构造为具有依次布置的均包括turbo流和普通流的包。
图7是由根据本发明一方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流的另一格式的概念图。在图7中，双重传输流的一些包710(双重包)包括turbo流和普通流。其它包720(普通包)仅包括普通流。双重包710和普通包720可以以交替方式、任何模式和/或任何方式布置，以构造根据图7的方面的双重传输流。
例如，当双重传输流的帧的一场由312个包组成时，可以有78个包括turbo流和普通流的双重包710以及234个普通包，或者其它布置。
另一方面，当在双重传输流中有70个包括turbo流和普通流的双重包710时，双重传输流的一场中的312个包中的一些包可这样构造：在280个包中，包括turbo流和普通流的双重包710以及诸如普通包720的其它包可以按照1∶3的比率布置(即，以4个包为单位布置70次)，剩余32个包(通过用312减去280所获得的数)仅由普通包组成。换言之，在双重传输流的帧的场中可以按照期望混合任何数量的双重包和其它包(如普通包)。
图8是由根据本发明一方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流的另一格式的概念图。在图8的双重传输流中，一些包810仅包括turbo流，为turbo包，而其它包820仅包括普通流，为普通包。一些turbo包810和一些普通包820可以以交替方式、任何模式和/或任何方式布置。尽管图8示出了在双重传输流中turbo包810和普通包820按照1∶3的比率布置，但是在本发明的各方面中，turbo包810和普通包820可以以任何n∶m的比率(n和m是自然数)布置。各种比率的例子包括1∶4、2∶2、2∶3等。
图9是由根据本发明一方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流的另一格式的概念图。在图9中，构成双重传输流的多个包包括：第一包905(turbo包)，仅包括turbo流；第二包910(双重包)，包括turbo流和普通流；第三包920(普通包)，仅包括普通流。第一、第二和第三包可以以交替方式、任何模式和/或任何方式布置。在这种情况下，第一、第二和第三包可以以n∶m∶x的比率布置(n、m和x是自然数)。在图9所示的本发明的方面中，第一、第二和第三包以1∶1∶2的比率布置。
图10是根据本发明一方面的扩展的双重传输流的概念图。双重包1010和普通包1020与图7所示的双重包和普通包相同。在图10所示的方面中，包括turbo流和普通流的双重包1010和仅包括普通流的普通包1020以交替方式布置。然而，应该理解的是，双重包1010和普通包1020可以以任何模式和/或任何方式布置。在图10所示的本发明的方面中，在双重传输流的一些包1030(选项包)中设置选项域(option field)。选项域是包含关于选项包1030和/或其它包的各种信息的区域。
选项域的位置可被构造为在包中不与turbo流重叠。此外，选项包1030的位置可被构造为在双重传输流中不与包含turbo流和普通流的双重包1010的位置重叠。例如，双重包1010位于1、5、9、17等位置。考虑到这一点，选项包1030位于位置15，替换一个普通包1020。因此，在图10所示的本发明的一方面中，选项包1030可被置为双重传输流的第15个包。可以理解的是，在本发明的其它方面中，图10的双重传输流可包括turbo包。
在本发明各个方面中，记录在选项包1030的选项域中的信息可以是节目时钟参考(PCR)、原始节目时钟参考(OPCR)、适配域扩展长度、传输专用数据长度、拼接倒计数(splice countdown)中的至少一种或其任何组合。因此，选项包可包含节目时钟参考(PCR)、原始节目时钟参考(OPCR)、适配域扩展长度、传输专用数据长度、拼接倒计数信息或其任何组合，并且可被置于双重传输流的各个位置。
例如，当按照52个包的组来划分312个包时，双重传输流中各个选项包1030的位置可表示如下。
PCR(占据6个字节)：52n+15，n＝0
OPCR(占据6个字节)：52n+15，n＝1
适配域扩展长度(占据2个字节)：52n+15，n＝2
传输专用数据长度(占据5个字节)：52n+15，n＝3、4、5
拼接倒计数(占据1个字节)：52n+15，n＝0、1、2、3、4、5
因此，PCR包可被置为第15个包，OPCR包可被置为第67个包，传输专用数据长度包可被置为双重传输流的例如第171个、第223个和第275个包。
除了图6至图10所示的格式之外，可对双重传输流的各种包进行各种构造以使得turbo流被填充到具有选项域的包的普通数据区域中，从而包包含选项信息和turbo流之一或者其二者。此外，在双重传输流中包含turbo流的这样的选项包的比率可调节。
图11是根据本发明另一方面的双重传输流产生装置的详细框图。参照图11，该双重传输流产生装置包括适配器110、填充器120、RS编码器130、交织器140和复制器(duplicator)150。由于适配器110和填充器120通过组合了普通流和turbo流的单个传输而提供双重传输流，所以适配器110和填充器120可被称为复用器(MUX)。
RS编码器130用于从外部地点接收turbo流并对接收的turbo流进行RS编码。即，RS编码器130接收包括同步、头和turbo数据区域的turbo流。整个turbo流可由188个字节组成，具体地讲，由1字节同步、3字节头和184字节turbo数据组成。RS编码器130从turbo流中去除同步，通过针对turbo数据区域计算奇偶校验来添加20字节奇偶校验。因此，turbo流(编码的turbo流)的包最终由总共207个字节组成。在这207个字节中，3个字节分配给头，184个字节分配给turbo数据，20个字节分配给奇偶校验。
交织器140对RS编码的turbo流进行交织，并将交织的turbo流提供给复制器150。
复制器150在turbo流中产生用于插入奇偶校验的奇偶校验插入区域，并将该turbo流提供给填充器120。填充器120接收具有由适配器110产生的适配域的普通流，并通过用由复制器150提供的turbo流填充适配域来构造双重包。然后，在本发明的各个方面中，这样的双重包可被包括在双重传输流中。
下面，将就复制器150如何产生奇偶校验插入区域提供描述。首先，复制器150按照2或4字节的组划分turbo流的188个组成字节。用原始字节的一些位值和空(null)数据(例如，0)来填充每个划分的字节。空数据区域成为奇偶校验插入区域。
详细地讲，例如，如果一个字节中的位从最高有效位(MSB)开始为a、b、c、d、e、f、g、h，并且假设这些位按照该顺序输入。如果由复制器150使输入的字节的大小加倍，则输出可被表示为a、a、b、b、c、c、d、d、e、e、f、f、g、g、h、h。换言之，每一位被复制。在这种情况下，按照从MSB开始的顺序输出包括一个字节a、a、b、b、c、c、d、d(即，复制的字节的前面8位)和一个字节e、e、f、f、g、g、h、h(即，复制的字节的剩余8位)的两个字节。
在输入字节的大小增加为四倍的情况下，复制器150的输出可被表示为a、a、a、a、b、b、b、b、c、c、c、c、d、d、d、d、e、e、e、e、f、f、f、f、g、g、g、g、h、h、h、h，从而生成4个字节。一旦增加为两倍、增加为四倍或按照任何方式被复制，复制器150可用随机值，即空数据来填充除了指定位置之外的位置，而不必复制输入位。例如，当复制器150使输入加倍，使得有两个连续同样的位时，前一位保持其原始输入，而后一位被随机值(表示为x)填充。因此，在这样的填充之后，输出看起来会是a、x、b、x、c、x、......，而非a、a、b、b、c、c、......。当然，填充可相反发生。换言之，复制器150可对前一位进行填充，并且输出看起来会是x、a、x、b、x、c、x、......等。当输入增加为四倍时，原始输入可被置于第一、第二、第三和第四位置中的一个位置，其它位置可用随机值填充。
由根据本发明一方面的双重传输流产生装置产生的双重传输流在经过各种随机化、编码、鲁棒处理、同步复用和调制处理之后被发送给接收机。鲁棒处理从双重传输流仅检测turbo流，并通过将用于turbo流的奇偶校验数据附到检测的turbo流的奇偶校验插入区域中(即，由复制器150产生的奇偶校验插入区域中)来将turbo流转换为鲁棒数据流。由于处理和发送产生的双重传输流的结构和过程可用本领域公知的各种方案来实现，所以为了清晰起见，将省略进一步的解释。
根据本发明一方面的双重传输流产生方法接收普通流并在普通流的普通包中产生适配域。产生的适配域的位置和大小取决于turbo流的量。更具体地讲，适配域可占据普通包的净荷区域的一部分或全部。接下来，通过用另外接收的turbo流填充适配域来产生双重包。针对turbo流，执行RS编码和交织，设置奇偶校验插入区域，并且插入适配域。由于可参照图3至图11容易地理解本发明的双重传输流产生方法，所以为了清晰起见，将省略描述双重传输流产生方法的任何流程图。
尽管已显示和描述了本发明的若干方面，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些方面进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
产业上的可利用性
本发明涉及一种为数字广播产生包括普通流和turbo流的双重传输流的双重传输流产生装置和方法。

Claims (8)

1.一种传输流产生装置，包括：
适配器，在普通流的一个区域中产生域；
填充器，通过将被处理为对于错误具有鲁棒性的附加数据流填入所述域来产生传输流，
其中，传输流包括至少一个场，所述场包括附加数据流包和普通数据流包。
2.如权利要求1所述的传输流产生装置，其中，以交替的方式在传输流中布置所述附加数据流包和普通数据流包。
3.如权利要求1所述的传输流产生装置，其中，以交替的方式以规则的间隔在传输流中布置所述附加数据流包和普通数据流包。
4.如权利要求1所述的传输流产生装置，还包括：
里德-所罗门RS编码器，对传输流执行RS编码；
交织器，对RS编码的传输流进行交织。
5.一种传输流产生方法，包括：
(a)在普通流的一个区域中产生域；
(b)通过将被处理为对于错误具有鲁棒性的附加数据流填入所述域来产生传输流，
其中，传输流包括至少一个场，所述场包括附加数据流包和普通数据流包。
6.如权利要求5所述的传输流产生方法，其中，以交替的方式在传输流中布置所述附加数据流包和普通数据流包。
7.如权利要求5所述的传输流产生方法，其中，以交替的方式以规则的间隔在传输流中布置所述附加数据流包和普通数据流包。
8.如权利要求5所述的传输流产生方法，还包括：
对传输流执行里德所罗门RS编码；
对RS编码的传输流进行交织。
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