專利名稱：具有處理補充數(shù)據(jù)的增強信號檢測的殘留邊帶接收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字電視接收系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種抗重影和噪聲并接收和解碼除MPEG(運動圖像專家組)數(shù)據(jù)之外的補充數(shù)據(jù)的8T-VSB(殘留邊帶)接收系統(tǒng)。
圖1示出了傳統(tǒng)的ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)(“VSB傳輸系統(tǒng)”)25的方框圖。VSB傳輸系統(tǒng)25通常包括數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1、里德-所羅門編碼器2、數(shù)據(jù)交織器3、格形編碼器4、多路復用器5、導頻插入器6、VSB調(diào)制器7和RF轉(zhuǎn)換器8。
參考圖1，數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1用于接收和形成隨機MPEG數(shù)據(jù)(視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1接收從MPEG-II編碼器輸出的MPEG-II數(shù)據(jù)。雖然在圖1中未示出，但是，MPEG-II編碼器取出基帶數(shù)字視頻并使用離散余弦變換、游程長度編碼、雙向運動預測技術(shù)執(zhí)行比特率壓縮。然后，MPEG-II編碼器將該壓縮的數(shù)據(jù)與預編碼音頻和任何將被傳輸?shù)妮o助數(shù)據(jù)一起進行多路復用。結(jié)果為僅具有19.39兆比特/秒的數(shù)據(jù)頻率的壓縮的MPEG-II數(shù)據(jù)分組的流。MPEG-II編碼器將該數(shù)據(jù)輸出到串行的數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器。MPEG-II分組具有188字節(jié)的長度，在每個分組內(nèi)的第一個字節(jié)總是同步或首標字節(jié)。然后丟掉MPEG-II同步字節(jié)。在處理過程的后面的階段，同步字節(jié)最終被ATSC段同步所替代。
在VSB傳輸系統(tǒng)25中，8-VSB比特流應當具有隨機的類似噪聲的信號，原因是該傳輸信號頻率響應必須具有類似白噪聲(flat noise)的頻譜以便以最大的效率利用分配的6MHz頻道間隔。隨機數(shù)據(jù)最小化對模擬NTSC的干擾。字數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1中，每個字節(jié)數(shù)值隨已知的偽隨機數(shù)的發(fā)生的圖案而改變。該過程在VSB接收器內(nèi)被相反的執(zhí)行，以恢復正確地數(shù)據(jù)數(shù)值。
VSB傳輸系統(tǒng)25的里德-所羅門編碼器2用于對數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1的輸出數(shù)據(jù)進行里德-所羅門編碼，并在輸出數(shù)據(jù)中加入20字節(jié)的奇偶校驗碼。里德-所羅門編碼是一種用于輸入數(shù)據(jù)流的前向糾錯方案。前向糾錯用于糾正傳輸期間由于信號衰落、噪聲等引起的比特誤差?？梢圆捎枚喾N技術(shù)進行前向糾錯處理。
里德-所羅門編碼器2取出輸入MPEG-II數(shù)據(jù)分組中的所有187個字節(jié)(同步或首標字節(jié)已經(jīng)從188字節(jié)中刪除掉)，并將其作為一個數(shù)據(jù)塊進行算術(shù)操作，以創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊內(nèi)容的數(shù)字草圖。該“草圖”占有20個附加字節(jié)，其加在原始的187個字節(jié)的分組的尾端。該20個字節(jié)為里德-所羅門奇偶校驗字節(jié)。每個數(shù)據(jù)分組的20個里德-所羅門奇偶校驗字節(jié)加入用于前向誤差糾錯的多至10個字節(jié)的誤差/分組冗余碼。由于里德-所羅門解碼器校正字節(jié)誤差，字節(jié)在任何地方都具有1到8比特的誤差，因此，可以在VSB接收系統(tǒng)中實現(xiàn)誤差糾錯的大容量。里德-所羅門編碼器2的輸出為207字節(jié)(187加上20奇偶校驗字節(jié))。
VSB接收系統(tǒng)將接收的187字節(jié)數(shù)據(jù)塊與20個奇偶校驗字節(jié)進行比較，以確定恢復數(shù)據(jù)的有效性。如果檢測出了誤差，接收器可以使用奇偶校驗字節(jié)定位誤差的確切位置，修改損壞的字節(jié)，并重構(gòu)原始信息。
數(shù)據(jù)交織器3交織里德-所羅門編碼器2的輸出數(shù)據(jù)。特別地，數(shù)據(jù)交織器3混亂數(shù)據(jù)分組的序列次序，并在時間上分散或延遲MPEG-II數(shù)據(jù)分組。然后，數(shù)據(jù)交織器3重編新數(shù)據(jù)分組，該新數(shù)據(jù)分組包括來自許多不同的MPEG-II(預交織)數(shù)據(jù)分組的小部分。重編分組每個為207字節(jié)。
數(shù)據(jù)交織器3的目的是防止由于噪聲或其他有害傳輸環(huán)境的影響而丟失一個或多個分組的情況的發(fā)生。通過將數(shù)據(jù)交織到許多不同的分組中，即使完全丟失了一個分組，也可以從包含在其他分組中的信息基本恢復原始的分組。
VSB傳輸系統(tǒng)還具有格形編碼器4，用于將數(shù)據(jù)交織器3的輸出數(shù)據(jù)從字節(jié)形式轉(zhuǎn)換為符號形式并對其進行格形編碼。在格形編碼器4中，從數(shù)據(jù)交織器3得到的字節(jié)被轉(zhuǎn)換為符號，并被逐個地提供到格形編碼器和預編碼器32-1至32-12中，如圖7所示。
格形編碼是前向糾錯的另一種形式。不同于將整個MPEG-II數(shù)據(jù)分組同時作為一個數(shù)據(jù)塊進行處理的里德-所羅門編碼，格形編碼是擴展的編碼，其在隨時間進行擴展的同時跟蹤正在處理的比特流。
格形編碼器4將附加的冗余碼添加到具有多于4個數(shù)據(jù)電平的形式的信號中，建立用于傳輸?shù)亩嚯娖?8)數(shù)據(jù)符號。對于格形編碼，每個8比特字節(jié)分裂為四個2-比特字的流。在格形編碼器4中，每個2-比特輸入字與前一個2-比特字的過去歷史進行比較。3-比特二進制編碼被算術(shù)生成，以描述從前一個2-比特字向當前的一個2-比特字的轉(zhuǎn)換。該3-比特編碼取代了原始的2-比特字，并作為8-VSB的8電平符號傳輸。對于輸入格形編碼器4的每兩個比特，結(jié)果為3個比特。
在VSB接收器中的格形解碼器使用接收的3-比特轉(zhuǎn)換碼，以從一個2-比特字到下一個2-比特字重構(gòu)數(shù)據(jù)流的展開。這樣，格形編碼器跟隨作為信號在全部時間內(nèi)從一個字移動到下一個字的“軌跡”。格形編碼的能力在于其能夠在整個時間內(nèi)跟蹤信號的歷史并基于信號過去和未來的狀態(tài)丟棄潛在的缺陷信息(錯誤)。
多路復用器5用于多路復用從格形編碼器4得到的符號流和同步信號。數(shù)據(jù)段和場同步信號向VSB接收器提供信息，以精確定位和解調(diào)所傳輸?shù)腞F信號。在隨機化和誤差編碼階段之后，插入數(shù)據(jù)段和場同步信號，以不破壞固定的時間和幅度的關(guān)系，這些信號必須是有效的。多路復用器5以時分方式提供從格形編碼器4得到的輸出和數(shù)據(jù)段以及場同步信號。
數(shù)據(jù)交織器3的輸出分組包括交織的數(shù)據(jù)分組的207字節(jié)。在格形編碼之后，207字節(jié)數(shù)據(jù)段被伸展為828個8電平符號的基帶數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)段同步信號為四個符號脈沖，其添加到每個數(shù)據(jù)段的前面，并替代了原始MPEG-II數(shù)據(jù)分組的丟失的第一字節(jié)(分組同步字節(jié))。數(shù)據(jù)段同步信號每隔832個字符出現(xiàn)一次，并始終以位于+5和-5信號電平之間的正-負-正脈沖擺動的形式出現(xiàn)。
場同步信號是一整個數(shù)據(jù)段，其每場重復一次。場同步信號具有已知的正-負脈沖的數(shù)據(jù)信號圖案，并由接收器使用，以去除由不良接收引起的信號重影。
VSB傳輸系統(tǒng)25還具有導頻插入器6，用于將導頻信號插入到從多路復用器5得到的符號流中。與上述同步信號相同，在隨機化和誤差編碼階段之后，插入導頻信號，以不破壞固定的時間和幅度的關(guān)系，這些信號必須是有效的。
在數(shù)據(jù)被調(diào)制之前，向8T-VSB基帶信號施加小的直流偏移。這使得小殘留載波在合成的已調(diào)制頻譜的零頻率點處出現(xiàn)。這是由導頻插入器6提供的導頻信號。這使VSB接收器內(nèi)的RF PLL電路在某種程度上可以鎖定與正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相獨立的數(shù)據(jù)。
在由導頻插入器6插入導頻信號之后，輸出到VSB調(diào)制器7。VSB調(diào)制器7將從導頻插入器6得到的符號流調(diào)制為中頻帶的8VSB信號。VSB調(diào)制器7提供標準頻率(在美國為44Mhz)下的濾波過的(平方根升余弦)IF信號，其一邊帶的大部分已經(jīng)被去除。
特別地，八電平基帶信號被幅度調(diào)制到中頻(IF)載波上。調(diào)制生成關(guān)于載波頻率的雙邊帶IF頻譜。總頻譜太寬以至于不能在分配的6MHz信道內(nèi)進行傳輸。
由調(diào)制產(chǎn)生的旁瓣是中心頻譜的簡單的成比例的復制，整個下邊帶是上邊帶的鏡像。因此，采用濾波器，VSB調(diào)制器去除掉整個下邊帶和所有上邊帶內(nèi)的旁瓣。剩余信號(中心頻譜的上半段)還通過奈奎斯特濾波器進一步被去除二分之一。奈奎斯特濾波器基于奈奎斯特原理，該原理歸納出在給定采樣速率下，只需要1/2頻率帶寬來傳輸數(shù)字信號。
最后，采用了RF(射頻)轉(zhuǎn)換器8，用于將從VSB調(diào)制器7得到的中頻帶的信號轉(zhuǎn)換為RF頻帶信號的信號，并通過天線9將信號傳輸?shù)浇邮障到y(tǒng)。
上述VSB通信系統(tǒng)至少部分地在Zenith公司的US專利No.5636251、5629958和5600677中描述，上述申請在這里被結(jié)合起來作為參考。在北美和南韓，用作標準數(shù)字電視廣播的8T-VSB傳輸系統(tǒng)，被發(fā)展用于傳輸MPEG視頻和音頻數(shù)據(jù)。隨著處理數(shù)字信號的技術(shù)的發(fā)展和因特網(wǎng)使用的增加，當前的趨勢是將數(shù)字化家用設(shè)備、個人計算機和因特網(wǎng)集成為一個綜合系統(tǒng)。
圖2示出了ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)150(“VSB接收系統(tǒng)”)的現(xiàn)有技術(shù)。在圖2中，解調(diào)器11用于接收從天線10得到的RF頻帶信號，并將RF頻帶信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，同步和定時恢復(未示出)用于恢復數(shù)據(jù)段同步信號、場同步信號和符號定時。
梳狀濾波器12用于去除NTSC干擾信號，信道均衡器13用于使用限幅預測器14校正失真信道。相位跟蹤器15用于校正接收信號的相位，格形解碼器16用于對相位校正的信號進行維特比解碼。數(shù)據(jù)解交織器17用于執(zhí)行與傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交織器3相反的操作，里德-所羅門解碼器18用于解碼經(jīng)里德-所羅門編碼信號。
VSB接收系統(tǒng)150進一步包括數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器19，用于執(zhí)行與傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1相反的操作。因此，VSB接收系統(tǒng)150只能接收MPEG數(shù)據(jù)，不能接收補充的數(shù)據(jù)。由此，需要研制能接收補充的數(shù)據(jù)和MPEG視頻以及音頻數(shù)據(jù)的接收系統(tǒng)。另外，預測信號電平組的VSB接收系統(tǒng)150內(nèi)的限幅預測器14的預測可靠性在過量的信道噪聲或過量的重影的影響下降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明在于提供一種VSB接收系統(tǒng)，其基本上排除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和不利之處引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字VSB接收系統(tǒng)，其可以接收MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種數(shù)字VSB接收系統(tǒng)，其與現(xiàn)有技術(shù)的ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)相比，顯著提高了克服信道噪聲和重影方面的性能。
本發(fā)明的附加的特點和優(yōu)點將在下面的描述中進行闡明，部分可以從描述中明顯的了解到，或從發(fā)明的實踐中了解到。本發(fā)明的目的和其他的優(yōu)點將通過說明書和其權(quán)利要求以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)和獲得。
為了獲得根據(jù)本發(fā)明的目的得到的這些和其他優(yōu)點，如具體和廣義的所述，提供了一種用于接收和解碼從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)妮斎胄盘?包括MPEG數(shù)據(jù)段和補充數(shù)據(jù)段)的VSB接收系統(tǒng)，包括序列發(fā)生器，用于解碼相應于補充數(shù)據(jù)段的符號并產(chǎn)生以補充數(shù)據(jù)段編碼的預定義的序列；改進的傳統(tǒng)VSB接收器，用于以和VSB傳輸系統(tǒng)相反的次序處理從VSB傳輸系統(tǒng)接收的輸入信號，并輸出解隨機化的數(shù)據(jù)信號；解多路復用器，用于將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段；和補充數(shù)據(jù)處理器，用于解碼從解多路復用器得到的編碼的補充數(shù)據(jù)段，以得到補充數(shù)據(jù)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，序列發(fā)生器包括多路復用器，用于接收和多路復用補充數(shù)據(jù)偽分組和MPEG數(shù)據(jù)偽分組；隨機化發(fā)生器，用于隨機化多路復用器的輸出信號；奇偶校驗碼插入器，用于將虛字節(jié)插入隨機化的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)交織器，用于交織奇偶校驗碼插入器的輸出；和格形編碼器，用于將交織的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符號并輸出已轉(zhuǎn)換的未進行格形編碼的符號。格形編碼器最好包括多個編碼器和預編碼器，用于接收符號并向前傳送符號而不進行預編碼和編碼。隨機化發(fā)生器使用偽隨機字節(jié)和0x55對多路復用器的輸出信號進行位與邏輯運算操作，與邏輯操作的結(jié)果和從多路復用器得到的輸入位進行位異或邏輯運算操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，從格形編碼器得到的符號包括兩個數(shù)據(jù)位D1和D0，其中，如果位D1處于第一邏輯電平，那么，符號相應于補充數(shù)據(jù)符號，如果位D1處于第二邏輯電平，那么，符號是MPEG數(shù)據(jù)符號，當位D1處于第一邏輯電平時，位D0是預定義序列，用于解碼補充數(shù)據(jù)段。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，相應于20個奇偶校驗字節(jié)的虛字節(jié)是虛字節(jié)0x00，MPEG數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生187個0x00的虛字節(jié)，補充數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生相應于MPEG首標字節(jié)的三個0x00的虛字節(jié)和相應于補充數(shù)據(jù)分組的184個0xAA的虛字節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，改進的傳統(tǒng)VSB接收器包括解調(diào)器，用于接收輸入信號并將輸入信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，和從基帶信號中恢復段同步信號、場同步信號和符號定時；梳狀濾波器，用于在檢測到NTSC干擾信號的情況下從解調(diào)器的輸出信號中去除掉NTSC干擾信號；限幅預測器，用于通過使用從序列發(fā)生器得到的預定義序列提供限幅預測信號和預測可靠性信號；信道均衡器，用于利用限幅預測信號、預測可靠性信號和預定義序列來校正梳狀濾波器的輸出信號內(nèi)的失真信道，并輸出信道均衡器輸出信號；相位跟蹤器，用于使用從格形解碼器得到的預定序列和限幅預測信號來校正信道均衡器的輸出信號的相位；格形解碼器，用于使用維特比算法和從序列發(fā)生器得到的預定義的序列解碼相位跟蹤器的輸出；數(shù)據(jù)解交織器，用于解交織格形解碼器輸出信號；里德-所羅門解碼器，用于解碼從數(shù)據(jù)解交織器輸出的里德-所羅門編碼信號；和數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器，用于解隨機化里德-所羅門解碼器輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，補充數(shù)據(jù)處理器包括MPEG首標去除器，用于從由解多路復用器接收到的補充數(shù)據(jù)段中去除掉三個MPEG首標字節(jié)；零序列去除器，用于去除插入到補充數(shù)據(jù)分組中的零序列；和里德-所羅門解碼器，用于對零序列去除器輸出進行里德-所羅門解碼。也可以在零序列去除器和里德-所羅門解碼器之間提供解交織器，用于解交織零序列去除器輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，信道均衡器包括多個限幅器，每個都具有預定信號電平檢測器；前饋濾波器，用于接收梳狀濾波器輸出信號；反饋濾波器，用于接收多個限幅器之一的輸出信號；加法器，用于將前饋濾波器的輸出信號和反饋濾波器的輸出信號相加，并輸出和信號作為信道均衡器輸出信號，其中多個限幅器通常接收該和信號；多路復用器，用于響應控制信號將多個限幅器的輸出中的一個輸出到反饋濾波器；和控制器，用于更新前饋濾波器和反饋濾波器的濾波系數(shù)，并響應多路復用器輸出信號、限幅預測信號和預測可靠性信號、信道均衡器輸出信號和預定義序列向多路復用器提供控制信號，以選擇多路復用器從多個限幅器之一輸出信號，該限幅器在梳狀濾波器輸出信號的附近具有預定信號電平檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，限幅預測器接收信道均衡器輸出信號、從序列發(fā)生器生成的預定義序列以及接收的符號為補充數(shù)據(jù)分組的信息，估算格形編碼器的寄存器數(shù)值，計算預測可靠性，并將估算的寄存器數(shù)值和預測可靠性信號向前發(fā)送到信道均衡器的控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，多個限幅器包括用于處理MPEG數(shù)據(jù)符號的第一到第三限幅器和用于處理補充數(shù)據(jù)符號的第四到第九限幅器。第一限幅器具有-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5、+7八個電平值。第二限幅器具有-7、-3、+1、+5四個電平值，第三限幅器具有-5、-1、+3、+7四個電平值，第四限幅器具有-7、-5、+1、+3四個電平值，第五限幅器具有-3、-1、+5、+7四個電平值，第六限幅器具有-7、+1兩個電平值，第七限幅器具有-5、+3兩個電平值，第八限幅器具有-3、+5兩個電平值，第九限幅器具有-1、+7兩個電平值。最好是，-7代表000，-5代表001，-3代表010，-1代表011，+1代表100，+3代表101，+5代表110，和+7代表111。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)MPEG數(shù)據(jù)符號，在低可靠性的情況下選擇第一限幅器，在高可靠性的情況下選擇第二限幅器，并且估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平，在高可靠性的情況下選擇第三限幅器，并且估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)補充數(shù)據(jù)符號，在低可靠性的情況下，響應預定義序列，選擇第四和第五限幅器的其中之一；在高可靠性的情況下選擇第六限幅器，并且，預定義序列數(shù)值和估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平；在高可靠性的情況下選擇第七限幅器，并且預定義序列數(shù)值處于第一邏輯電平，估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平；在高可靠性的情況下選擇第八限幅器，并且預定義序列數(shù)值處于第二邏輯電平，估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平；和在高可靠性情況下選擇第九限幅器，并且預定義序列數(shù)值和估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平。
應當理解，前面的總體描述和下面的詳細描述都是示范性的和解釋性的，并如所要求的對本發(fā)明做進一步的解釋。


包括于此并構(gòu)成說明書一部分附圖提供對本發(fā)明的進一步理解，并與本發(fā)明的說明和實施例構(gòu)成為一個整體用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1示出了ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)的方框圖；圖2示出了ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)的方框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于數(shù)字電視廣播的VSB傳輸系統(tǒng)的方框圖；圖4示出了解釋零序列插入的圖；圖5示出了格形編碼器和預編碼器的方框圖；圖6示出了ATSC 8T-VSB格形編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖7示出了ATSC 8T-VSB格形編碼器的功能圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的VSB接收系統(tǒng)的方框圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的序列發(fā)生器的方框圖；圖10A示出了用于MPEG數(shù)據(jù)符號的限幅器的信號電平圖；圖10B示出了用于補充數(shù)據(jù)符號的限幅器的信號電平圖；和圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的信道均衡器的方框圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖進行舉例來對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細的說明。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于補充數(shù)據(jù)的和MPEG數(shù)據(jù)的傳輸?shù)腣SB傳輸器95的方框圖。在圖3中，VSB傳輸器95包括VSB補充數(shù)據(jù)處理器90和VSB傳輸系統(tǒng)16。對VSB傳輸系統(tǒng)25的描述已經(jīng)在上面結(jié)合圖1進行了描述，因此，就不再重復。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，VSB補充數(shù)據(jù)處理器90包括里德-所羅門編碼器20、數(shù)據(jù)交織器21、零序列插入器22、MPEG首標插入器23、多路復用器24、8T-VSB傳輸系統(tǒng)25和天線26。
如圖3中所示，對于補充數(shù)據(jù)在信道(地面或有線電纜)內(nèi)從VSB傳輸器95(即廣播站)向VSB接收系統(tǒng)的傳輸，VSB傳輸器95對補充數(shù)據(jù)進行各種數(shù)字信號處理。為了提供本發(fā)明與現(xiàn)有設(shè)備的后向兼容性，補充數(shù)據(jù)最好為164字節(jié)分組，在進入VSB傳輸系統(tǒng)25之前，其最終被處理成為187字節(jié)分組。然而，補充數(shù)據(jù)分組的大小尺寸也可以變化，只要VSB補充數(shù)據(jù)處理器90的輸出與VSB傳輸系統(tǒng)25兼容。
在VSB補充數(shù)據(jù)處理器90中，里德-所羅門編碼器20用于校正誤差。補充數(shù)據(jù)在里德-所羅門編碼器(或R-S編碼器)20內(nèi)被編碼。里德-所羅門編碼器20最好用于對補充數(shù)據(jù)進行里德-所羅門編碼并將20字節(jié)奇偶校驗碼加入到輸出數(shù)據(jù)中。如上所述，里德-所羅門編碼是一種用于輸入數(shù)據(jù)流的前向糾錯方式。前向糾錯用于校正傳輸期間由于信號衰落、噪聲等引起的比特誤差。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的各種其他誤差校正技術(shù)也可用作前向糾錯處理。
根據(jù)優(yōu)選實施方式，VSB補充數(shù)據(jù)處理器的里德-所羅門編碼器20取出輸入補充數(shù)據(jù)分組的164字節(jié)，并作為一個數(shù)據(jù)塊對其進行算術(shù)操作，以建立數(shù)據(jù)塊內(nèi)容的數(shù)字草圖。20個附加字節(jié)被加在原始的164個字節(jié)分組的尾端。該20個字節(jié)已知為里德-所羅門奇偶校驗字節(jié)。由于VSB接收系統(tǒng)的里德-所羅門解碼器校正字節(jié)誤差，字節(jié)在任何地方都具有1到8比特的誤差，因此，可以在VSB接收系統(tǒng)中實現(xiàn)相當大數(shù)量的誤差糾錯。里德-所羅門編碼器20的輸出最好為184字節(jié)(原始分組的164字節(jié)加上20個奇偶校驗字節(jié))。
VSB補充數(shù)據(jù)處理器90進一步包括數(shù)據(jù)交織其21，其交織里德-所羅門編碼器20的輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交織器21用于交織編碼的補充數(shù)據(jù)，以提高抗突發(fā)噪聲的性能。如果不需要提高補充數(shù)據(jù)的突發(fā)噪聲特性，數(shù)據(jù)交織器21可以被省略。
根據(jù)優(yōu)選實施方式的數(shù)據(jù)交織器21混亂補充數(shù)據(jù)分組的序列次序，并在時間上分散或延遲補充數(shù)據(jù)分組。然后，數(shù)據(jù)交織器21重編新數(shù)據(jù)分組，該數(shù)據(jù)分組包括來自許多不同的補充數(shù)據(jù)分組的小部分。重編分組每個最好為184字節(jié)。
如上所述，交織器21的目的是防止由于噪聲或其他有害傳輸環(huán)境的影響而丟失一個或多個分組的情況的發(fā)生。通過將數(shù)據(jù)交織到許多不同的分組中，即使完全丟失了一個分組，也可以從包含在其他分組中的信息基本恢復原始的分組。然而，由于在ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)中有數(shù)據(jù)交織器，因此，如果不需要提高補充數(shù)據(jù)的突發(fā)噪聲性能的情況下，用于補充數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交織器可以被省略。因此，數(shù)據(jù)交織器21對于VSB補充數(shù)據(jù)處理器90不是必須的。
VSB補充數(shù)據(jù)處理器90還包括零序列插入器22，用于將零序列插入到已交織的(如果存在數(shù)據(jù)交織器21)或里德-所羅門編碼的補充數(shù)據(jù)的指定區(qū)域，以在格形編碼器的輸入端生成用于補充數(shù)據(jù)的預定義序列(參見圖1)。插入零序列使得即使在有噪聲信道或多徑衰落信道內(nèi)VSB接收系統(tǒng)也可以可靠接收補充數(shù)據(jù)。由零序列插入形成的傳輸數(shù)據(jù)的示例結(jié)構(gòu)將參考圖4進行詳細解釋。
進一步參考圖3，VSB補充數(shù)據(jù)處理器90包括MPEG首標插入器23，用于將MPEG首標加入到其中插入有零序列的補充數(shù)據(jù)中，以與傳統(tǒng)的VSB接收系統(tǒng)后向兼容。由于提供到VSB傳輸系統(tǒng)25的MPEG-II數(shù)據(jù)為187字節(jié)，因此，MPEG首標插入器23最好在每個分組(184字節(jié))的前面放置三個首標，以形成與MPEG-II數(shù)據(jù)分組長度相同的187字節(jié)分組。
添加有MPEG首標的補充數(shù)據(jù)被提供到多路復用器24。多路復用器24接收作為輸入的從MPEG首標插入器23得到的補充數(shù)據(jù)和MPEG數(shù)據(jù)分組。通過不同信號通道被編碼(從MPEG編碼器輸出)的MPEG數(shù)據(jù)分組，如廣播節(jié)目(電影、體育、娛樂或戲曲)，在多路復用器24與補充數(shù)據(jù)一起被一同接收。一旦接收MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)，多路復用器24就在控制器的控制下以固定比率多路復用補充數(shù)據(jù)和MPEG數(shù)據(jù)并將多路復用的數(shù)據(jù)向前傳送到8T-VSSB傳輸系統(tǒng)25，該控制器定義了多路復用比和單位。
參考圖1詳細描述的VSB傳輸系統(tǒng)25處理多路復用的數(shù)據(jù)并通過天線26向VSB接收系統(tǒng)傳輸處理的數(shù)據(jù)。
例如，里德-所羅門編碼器20使用具有數(shù)據(jù)塊大小N＝184、有效載荷K＝164并且誤差校正能力T＝10的編碼。另一方面，作為伽羅瓦域和里德-所羅門編碼器20的生成多項式，可以使用與圖1所描述的里德-所羅門編碼器2相同的編碼。根據(jù)優(yōu)選實施方式，可以在圖3所示的里德-所羅門編碼器20內(nèi)使用數(shù)據(jù)塊大小N、有效載荷K和誤差校正能力T的其他數(shù)值。例如，可以使用具有N＝184、K＝154和T＝15的編碼，或具有N＝92、K＝82和T＝5的編碼。雖然在本發(fā)明中采用了里德-所羅門編碼，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以采用已知的其他適合于誤差校正的編碼。
在VSB傳輸系統(tǒng)25中，一個數(shù)據(jù)區(qū)具有313個段312個數(shù)據(jù)段124和一個場同步段122。312個數(shù)據(jù)段具有補充數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段和MPEG數(shù)據(jù)段。每個數(shù)據(jù)段具有184字節(jié)數(shù)據(jù)、3字節(jié)MPEG首標和20字節(jié)里德-所羅門奇偶校驗碼。3字節(jié)MPEG首標將由VSB接收系統(tǒng)中的MPEG解碼器使用。
下面將更加詳細地描述MPEG首標的使用。ISO/IEC13818-1定義了MPEG傳輸分組首標。如果從MPEG傳輸分組首標中去除掉0x47同步字節(jié)，將剩下3字節(jié)首標。PID(節(jié)目標識)由該3個字節(jié)所定義。如果接收的分組的PID不是有效的，MPEG解碼器的傳輸部分將丟掉分組。例如，可以使用零分組PID或其他保留的PID。因此，圖2中所示的MPEG首標插入器14將包含上述PID的3字節(jié)首標插入到補充數(shù)據(jù)分組中。從而，在傳統(tǒng)VSB接收器的MPEG解碼器可以丟掉補充數(shù)據(jù)。
VSB接收系統(tǒng)決定接收的場數(shù)據(jù)內(nèi)的MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)的多路復用位置，其與場同步信號同步。VSB接收系統(tǒng)基于多路復用位置解多路復用MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)。用于多路復用的MPEG數(shù)據(jù)和補充的數(shù)據(jù)的解多路復用比和方式隨其中數(shù)據(jù)量的改變而改變。
可以在不同的多路復用方式和比率上加載信息，例如，92比特保留區(qū)不能用在場同步信號內(nèi)。通過檢索并解碼該信息，VSB接收系統(tǒng)從包含在場同步信號內(nèi)的多路復用信息識別出正確的多路復用比和方式。
或者，不僅可以在場同步信號的保留區(qū)，而且可以在補充數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段內(nèi)，可以插入多路復用信息。其中一個補充數(shù)據(jù)段可以用于傳輸由VSB接收系統(tǒng)所使用的多路復用信息。
圖4示出了解釋在圖3中所示的零序列插入器22中將零序列插入補充數(shù)據(jù)以在格形編碼器的輸入端生成預定義序列的過程的圖。
VSB傳輸系統(tǒng)在傳輸之前將預定義序列插入到補充數(shù)據(jù)內(nèi)以提高VSB接收系統(tǒng)的性能。序列具有一系列以事先固定的順序排布的“1”、“0”?！?”、“0”的數(shù)目需要平均相等。例如，預定義序列可以是偽隨機序列發(fā)生器的輸出，該發(fā)生器的數(shù)據(jù)初始值是事先固定的。如圖4所示，一旦接收了一位補充數(shù)據(jù)，零序列插入器22就在其中插入一個零位，以提供2個數(shù)據(jù)位。零比特在圖3中所示的8T-VSB傳輸系統(tǒng)中被隨機化，然后進行里德-所羅門編碼。編碼的補充數(shù)據(jù)被交織，并作為輸入d0施加到格形編碼器(未示出)。輸入信號d0是施加到格形編碼器的兩個數(shù)據(jù)位之中的較低的數(shù)據(jù)位。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的由零序列插入器22將零序列插入補充數(shù)據(jù)的實施例。插入有零序列的補充數(shù)據(jù)傳輸?shù)絍SB接收系統(tǒng)。預定義序列具有以固定的順序排布的多個“1”、“0”。插入到補充數(shù)據(jù)內(nèi)的預定義序列可以用于提高接收系統(tǒng)的性能。
例如，VSB接收系統(tǒng)的信道均衡器使用該序列以提高補充數(shù)據(jù)和MPEG數(shù)據(jù)的重像抵消性能，格形解碼器使用該序列以改進補充數(shù)據(jù)的噪聲特性。如圖4所示，一旦接收到一個補充數(shù)據(jù)字節(jié)，產(chǎn)生預定義序列的零序列插入器22就插入零比特，以提供兩字節(jié)。
插入的零序列在圖3中所示的VSB傳輸系統(tǒng)25中被處理，然后被傳輸?shù)絍SB接收系統(tǒng)。零序列由VSB傳輸系統(tǒng)25的數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器1隨機化，并由里德-所羅門編碼器2編碼。然后，零序列由數(shù)據(jù)交織器3交織，并作為輸入信號D0被提供到格形編碼器4。該轉(zhuǎn)換的序列為預定義序列。輸入信號D0是輸入到格形編碼器4的兩個輸入數(shù)據(jù)位的較低的數(shù)據(jù)位。格形編碼器進行基本操作，以從兩個接收的數(shù)據(jù)位提供三個數(shù)據(jù)位。
VSB接收系統(tǒng)產(chǎn)生作為從8T-VSB傳輸系統(tǒng)16內(nèi)的格形編碼器接收的輸入信號D0的序列，即預定義序列，并使用產(chǎn)生的序列來提高VSB接收系統(tǒng)的性能。或者，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也可以采用已知的其他序列代替上述的零序列。
本發(fā)明的VSB傳輸器95需要具有基本上8電平出現(xiàn)的等可能性，以與相關(guān)技術(shù)的VSB傳輸系統(tǒng)后向兼容。因此，作為輸入信號D0在格形編碼器接收的序列中的“0”和“1”的出現(xiàn)情況要求基本上相等。
圖5示出了用于圖3中所示的VSB傳輸系統(tǒng)25內(nèi)的格形編碼器4的部件的方框圖。圖6示出了圖5中所示的格形編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。格形編碼器4包括編碼器28、預編碼器27和調(diào)制器29。
在圖5中，格形編碼器28和預編碼器27接收兩個輸入數(shù)據(jù)位D0和D1，并提供三個輸出數(shù)據(jù)位C0、C1和C2。8T-VSB調(diào)制器29提供三個輸出數(shù)據(jù)位C0、C1和C2的調(diào)制數(shù)值“z”。在圖5中，附圖標記27a和28b代表加法器，27b、28a和28c代表寄存器。
如圖5中所示，輸入數(shù)據(jù)位D1由預編碼器27預編碼為輸出數(shù)據(jù)位C2。輸入數(shù)據(jù)位D0與輸出數(shù)據(jù)位C1相同。輸出數(shù)據(jù)位C0是存儲在格形編碼器28的寄存器28c內(nèi)的數(shù)值。信號電平由格形編碼器28和預編碼器27的輸出比特流C0、C1和C2確定，其中，具有8個信號電平(-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5、+7)。整個信號電平被分為兩組信號電平(-7、-3、+1、+5)(-5、-1、+3、+7)，每個相應于輸出數(shù)據(jù)位C0具有四個電平。換句話說，每個都具有四個電平的兩組信號電平(-7、-3、+1、+5)(-5、-1、+3、+7)的其中之一根據(jù)存儲在寄存器28c內(nèi)的數(shù)值而選定。
因此，如果有可能估算在編碼器28內(nèi)的寄存器28c內(nèi)存儲的當前值，那么，將有可能預測編碼器28的輸出信號電平落在兩個信號電平組之一的情況。換句話說，估算編碼器28內(nèi)的寄存器28c的當前值意味著預測編碼器28的下一個輸出信號落在的兩個信號電平組之一。結(jié)果，可以采用每個信號電平之間具有兩倍距離的四個電平限幅器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的8電平限幅器，減小了信號電平間隔。
為了估算存儲在編碼器28的寄存器28c內(nèi)的數(shù)值，最好對VSB接收系統(tǒng)100的格形編碼器16采用維特比算法(如圖8所示)。如果在信號電平組內(nèi)作出了錯誤預測，預測誤差將變高。因此，為了最小化預測誤差，傳統(tǒng)的8T-VSB接收系統(tǒng)150(參見圖2)在預測可靠性為高的情況下使用四電平限幅器，并/或在預測可靠性為低的情況下使用原始的8電平限幅器。
本發(fā)明通過使用從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)念A定義序列顯著提高了預測可靠性。用于VSB接收系統(tǒng)的限幅預測器和格形解碼器最好都采用維特比算法。
維特比算法估算一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移(或通道)，其相對于時間具有最高可能性。如方程式(1)所表示的，在時間“k”時格形編碼器28的狀態(tài)數(shù)值為“Si”的可能性與狀態(tài)數(shù)值Si的累積尺度(cumulative metric)Mi成比例。
P(Si)∝e-Mi(1)達到時間“k”的累積尺度可以表示為方程式(2)，其中，“yj”表示接收的8T-VSB信號值，“xj”表示在圖6所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移中賦值給在狀態(tài)之間進行連接的分支的8T-VSB信號電平值。Mi=Σj=1k(yj-xj)2---(2)]]>如圖6的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖所示，由于輸入到格形編碼器28的數(shù)據(jù)位具有兩個數(shù)據(jù)位，因此，連接狀態(tài)的分支的數(shù)量為四。在連接各狀態(tài)S1、S2、S3和S4的四個通道中，維特比算法選擇并存儲具有最小累積尺度數(shù)值的通道。執(zhí)行該操作的通道被稱為ACS(累加/比較/選擇)模塊。通過從選擇跟存儲在各個狀態(tài)S1、S2、S3和S4之內(nèi)的尺度中選擇具有最小數(shù)值的尺度，可以選擇在時間“k”的最高可靠性的狀態(tài)。
在圖3所示的用于數(shù)字電視廣播的VSB傳輸器95中，零序列被插入在補充數(shù)據(jù)內(nèi)，預定義序列通過在格形編碼器接收的數(shù)據(jù)位D0被傳輸?shù)絍SB接收系統(tǒng)。預定義序列在VSB接收系統(tǒng)中的使用最好可以顯著提高維特比算法的性能。
例如，現(xiàn)在將討論在時間“k”時從傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)念A定義序列的數(shù)據(jù)位是“1”的情況。在這種情況下，有可能從連接狀態(tài)S1、S2、S3和S4的四個分支中選擇具有D1和D0為00和10的分支為最高可能性的通道。
現(xiàn)在將討論預定義序列的數(shù)據(jù)位D1是“0”的情況。在這種情況下，有可能從連接狀態(tài)S1、S2、S3和S4的四個分支中選擇具有D1和D0為01和11的分支為最高可能性的通道。最后，預定義序列的使用使得通過采用維特比算法ACS模塊將分支的數(shù)量從四減少到了二。結(jié)果，接收系統(tǒng)內(nèi)的格形編碼器的性能和限幅預測器的可靠性顯著提高。
在圖2所示的ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)150中，信道均衡器13和相位跟蹤器15分別使用限幅器和限幅預測器14。通常，相位跟蹤器內(nèi)的限幅預測器14包括在格形解碼器16內(nèi)。
圖7示出了包括在圖3所示的VSB傳輸系統(tǒng)25中的ATSC 8T-VSB格形編碼器4。VSB格形編碼器4包括如12格形編碼器和預編碼器32-1到32-12、具有連接到格形編碼器以及預編碼器32-1到32-12的輸入端的輸出端的多路復用器30和具有連接到格形編碼器以及預編碼器32-1到32-12的輸出端的輸入端的多路復用器31。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的數(shù)字VSB接收系統(tǒng)300的方框圖，其通過使用預定義序列提高了接收性能并接收由VSB傳輸器傳輸?shù)难a充數(shù)據(jù)。
在圖8中，本發(fā)明的VSB接收系統(tǒng)300包括序列發(fā)生器46，用于指示補充數(shù)據(jù)的符號并產(chǎn)生包括在補充數(shù)據(jù)內(nèi)的預定義序列；改進的傳統(tǒng)VSB接收器100，用于以與VSB傳輸系統(tǒng)相反的順序處理從VSB傳輸器95(參見圖3)接收的數(shù)據(jù)。VSB接收系統(tǒng)300進一步包括解多路復用器56，用于將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器100得到的數(shù)據(jù)解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)(已知為數(shù)據(jù)段)和補充數(shù)據(jù)(已知為數(shù)據(jù)段)；以及補充數(shù)據(jù)處理器200，用于以與傳輸系統(tǒng)相反的順序處理從解多路復用器56得到的補充數(shù)據(jù)段，以獲得原始補充數(shù)據(jù)。
如圖8所示，改進的傳統(tǒng)VSB接收器100包括解調(diào)器47、梳狀濾波器48、信道均衡器49、限幅預測器50、相位跟蹤器51、格形編碼器52、第一數(shù)據(jù)解交織器53、第一里德-所羅門解碼器54和數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器55。補充數(shù)據(jù)處理器200包括MPEG首標去除器57、零序列去除器58、第二數(shù)據(jù)解交織器59和第二里德-所羅門解碼器60。
根據(jù)優(yōu)選實施方式，解碼器47將RF頻帶信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，同步和定時恢復系統(tǒng)(未示出)恢復段同步信號、場同步信號和符號定時。梳狀濾波器48在檢測到NTSC干擾信號時將其去除，信道均衡器49通過使用限幅預測器50對失真信道進行校正。
相位跟蹤器51校正旋轉(zhuǎn)相位，格形解碼器52通過使用生成的序列和維特比算法進行維特比解碼。信道均衡器49、限幅預測器50、相位跟蹤器51和格形解碼器52通過使用在序列發(fā)生器46生成的序列處理所接收的符號。
第一數(shù)據(jù)解交織器53執(zhí)行與ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交織器相反的操作，第一里德-所羅門解碼器54再次解碼在ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)被里德-所羅門編碼的信號。數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器55執(zhí)行與傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)隨機化發(fā)生器相反的操作。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，序列發(fā)生器46指明接收的符號是否是補充數(shù)據(jù)，并生成與在補充數(shù)據(jù)內(nèi)插入并傳輸?shù)念A定義序列相同的序列。
限幅預測器50是格形解碼器的ACS部分。換句話說，限幅預測器50是具有解碼深度0的格形解碼器。限幅預測器50估算狀態(tài)轉(zhuǎn)移序列。在ACS操作以后，限幅預測器50估算最大可能序列，并預測下一個符號可能落入的信號電平組中的一個。
如上所述，信道均衡器49、限幅預測器50、相位跟蹤器51和格形解碼器52通過使用預定義序列提高了信號處理能力?？紤]到在先前部件中處理的數(shù)據(jù)的延遲，這發(fā)生在使用預定義序列的部件使用具有延遲的序列信息的序列信息的情況下。
在VSB接收系統(tǒng)300中，解多路復用器56通過利用從如場同步信號檢測到的多路復用信息將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器100得到的數(shù)據(jù)解多路復用為補充數(shù)據(jù)段和MPEG數(shù)據(jù)段。在優(yōu)選實施方式中，第一里德-所羅門解碼器54不進行補充數(shù)據(jù)段的里德-所羅門解碼，而只是去除在VSB傳輸系統(tǒng)中的里德-所羅門編碼器處添加的20字節(jié)奇偶校驗位。
如果信道噪聲過多，那么，相比補充數(shù)據(jù)，里德-所羅門編碼的奇偶校驗字節(jié)內(nèi)將出現(xiàn)很多誤差，因為ATSC里德-所羅門編碼的奇偶校驗字節(jié)沒有插入預定義序列，結(jié)果在格形解碼器52沒有增益。第一里德-所羅門解碼器54不進行補充數(shù)據(jù)段的里德-所羅門解碼，因為在補充數(shù)據(jù)段具有超過如10個字節(jié)的誤差的情況下，第一里德-所羅門解碼器54很有可能執(zhí)行錯誤校正。
從解多路復用器56得到的補充數(shù)據(jù)段被提供到MPEG首標去除器57。MPEG首標去除器57從補充數(shù)據(jù)段去除3字節(jié)的MPEG首標。MPEG首標在補充數(shù)據(jù)在VSB傳輸系統(tǒng)中以ATSC格式進行傳輸時被插入。
然后，零序列去除器58去除在VSB傳輸系統(tǒng)中的零序列插入器中插入在補充數(shù)據(jù)段中的零序列。第二數(shù)據(jù)解交織器59執(zhí)行與VSB傳輸系統(tǒng)中的補充數(shù)據(jù)段的交織過程相反的操作。如果在VSB傳輸系統(tǒng)中省略了交織過程，那么，VSB接收系統(tǒng)300將禁用第二解交織器59或根本不包括該部件。第二里德-所羅門解碼器60解碼補充數(shù)據(jù)段的里德-所羅門編碼。
現(xiàn)有技術(shù)的ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)(參見圖2)的相位跟蹤器15還響應限幅預測器有選擇地使用其中的限幅器。本發(fā)明的VSB接收系統(tǒng)300的相位跟蹤器51與現(xiàn)有技術(shù)的VSB接收系統(tǒng)的不同之處在于預定義序列用在限幅器的預測和選擇方面。相位跟蹤器使用限幅器來校正相位誤差，因此其還借助于格形解碼器的限幅預測使用限幅器。相位跟蹤器的限幅器的有選擇的使用與均衡器的使用相同。
由于預定義序列僅插入到補充數(shù)據(jù)符號內(nèi)，所以僅從VSB接收系統(tǒng)300需要識別補充數(shù)據(jù)符號，并確定從傳輸系統(tǒng)得到的預定義序列是“0”還是“1”。
識別在VSB接收系統(tǒng)300的補充數(shù)據(jù)符號和預定義序列上的信息有兩種方法。在第一種方法中，一個ATSC數(shù)據(jù)幀的一場的符號被提前存儲在ROM(只讀存儲器)中。由于ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器開始與場同步信號同步，因此，預定義序列的周期也在場單元內(nèi)。然而，第一種方法需要大容量的存儲器，因為預定義序列需要根據(jù)傳輸系統(tǒng)內(nèi)的多路復用方式的被存儲在場單元內(nèi)。在第二種方法中，VSB接收系統(tǒng)具有用于生成類似于其自身的預定義序列的傳輸器。
圖9示出了根據(jù)第二種方法的本發(fā)明的接收系統(tǒng)內(nèi)的序列發(fā)生器46的方框圖。序列發(fā)生器46包括多路復用器61、改進的隨機化發(fā)生器62、偽奇偶校驗碼插入器63、數(shù)據(jù)交織器64和格形編碼器65。多路復用器61具有提供于此的補充數(shù)據(jù)偽分組和MPEG數(shù)據(jù)偽分組。MPEG數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生187個虛字節(jié)0x00。補充數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生三個用于MPEG首標字節(jié)的虛字節(jié)0x00和184個用于補充數(shù)據(jù)的虛字節(jié)0xAA。這些虛字節(jié)在多路復用器61被多路復用并在改進的隨機化發(fā)生器62被隨機化。
改進的隨機化發(fā)生器62通過有意識地將產(chǎn)生的偽隨機字節(jié)和0x55進行如位與邏輯運算操作，并將與邏輯操作的結(jié)果和從多路復用器61得到的輸入數(shù)據(jù)位進行位異或邏輯運算操作從而隨機化多路復用器61的輸出。然后，偽奇偶校驗碼插入器63將ATSC 8T-VSB傳輸系統(tǒng)的里德-所羅門編碼器加入的20個奇偶校驗位的虛字節(jié)0x00插入到隨機化的數(shù)據(jù)。偽奇偶校驗位插入器63的輸出在數(shù)據(jù)交織器64被交織。格形編碼器65將交織的虛字節(jié)轉(zhuǎn)換為符號，每個字節(jié)生成四個符號。格形編碼器65的詳細描述如圖7所示。
符號被提供到12格形編碼器以及預編碼器32-1到32-12。符號最好不被預編碼和格形編碼，而是隨提供而向前傳送。最后像這樣向前傳送的符號的每一個都具有兩個數(shù)據(jù)位D1、D0。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)位D1為“1”，則符號為補充數(shù)據(jù)符號，如果數(shù)據(jù)位d1為“0”，則數(shù)據(jù)位D0為MPEG數(shù)據(jù)符號。如果數(shù)據(jù)位D1為“1”，則數(shù)據(jù)位D0為提供到傳輸系統(tǒng)的格形編碼器的預定義序列。序列發(fā)生器46與接收系統(tǒng)恢復的場同步信號同步操作。
圖10A示出了用于在信道均衡器49內(nèi)使用的MPEG數(shù)據(jù)符號的三種限幅器的信號電平圖。每個限幅器都示出了信號電平。每個限幅器都確定與從傳輸系統(tǒng)接收的信號具有最短距離的信號。如果限幅預測的預測可靠性為低，則采用具有8電平的限幅器2。如果限幅預測的預測可靠性為高，則根據(jù)圖5內(nèi)所示的編碼器28內(nèi)的寄存器28c的估算選擇限幅器2或限幅器3。如果寄存器28c估算的數(shù)值是“0”，則選擇限幅器2，如果估算的數(shù)值是“1”，則選擇限幅器3。
圖10B示出了用于補充數(shù)據(jù)符號的六種限幅器的信號電平圖。如果符號是補充數(shù)據(jù)的符號，則可以通過使用預定義序列的數(shù)據(jù)位D1使用六個限幅器。當序列數(shù)據(jù)位D0是“0”時，從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘栯娖浇M是(-7、-5、+1、+3)。當序列數(shù)據(jù)位D0是“1”時，從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘栯娖浇M是(-3、-1、+5、+7)。當限幅預測器的可靠性變差時，根據(jù)序列數(shù)據(jù)位D0的數(shù)值，選擇限幅器4或限幅器5。
下面將討論限幅預測器具有高可靠性的情況。當序列數(shù)據(jù)位D0是“0”時，則限幅器4可以根據(jù)格形編碼器28的寄存器28c內(nèi)存儲的數(shù)值被分為兩個限幅器6和7。如果存儲在寄存器28c內(nèi)的數(shù)值是“0”，則選擇限幅器6，如果存儲的數(shù)值是“1”，則選擇限幅器7。
如果序列數(shù)據(jù)位D0是“1”，則限幅器5可以根據(jù)格形編碼器28的寄存器28c內(nèi)存儲的數(shù)值被分為兩個限幅器8和9。因此，如果存儲在寄存器28c內(nèi)的數(shù)值是“0”，則選擇限幅器8，如果存儲在寄存器28c內(nèi)的數(shù)值是“1”，則選擇限幅器9。
如上所述，可以將圖10B中所示的限幅器6、7、8、9與圖10A所示的現(xiàn)有技術(shù)中的限幅器2、3進行比較，從而發(fā)現(xiàn)限幅器6、7、8、9的信號距離兩倍優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的限幅器2、3的信號距離。因此，在補充數(shù)據(jù)符號的情況下，每個都具有較大限幅距離的限幅器可以與預定義序列一同使用，結(jié)果降低了判定誤差。
圖11示出了使用預定義序列的本發(fā)明的VSB接收系統(tǒng)300的信道均衡器49的方框圖。在圖11中，信道均衡器包括前饋濾波器66、反饋濾波器67、用于將濾波器66和67的輸出相加的加法器68、九個限幅器69-1到69-9、多路復用器70和控制器71。
根據(jù)優(yōu)選實施方式，輸入到信道均衡器49的輸入信號被提供到前饋濾波器66，前饋濾波器66的輸出信號和反饋濾波器67的輸出信號在加法器68相加。加法器68的輸出信號是信道均衡器49的輸出信號。通常，信道均衡器68的輸出信號被提供到九個限幅器69-1到69-9，因為限幅器69-1到69-9確定信號電平。
控制器71控制多路復用器70，以使多路復用器70選擇限幅器69-1到69-9的一個輸出，并提供到反饋濾波器67和控制器71。控制器71使用選擇的限幅器輸出和信道均衡器49的輸出更新前饋濾波器66和反饋濾波器67的濾波系數(shù)。如圖8所示，限幅預測器50接收信道均衡器49的輸出信號和序列發(fā)生器46的輸出信號，并使用接收的信號預測存儲在VSB傳輸系統(tǒng)內(nèi)的格形編碼器28的寄存器28c內(nèi)的數(shù)值。然后，限幅預測器50計算預測數(shù)值的可靠性，并將該數(shù)值向前傳送到信道均衡器49的控制器71。
信道均衡器49的控制器71接收作為補充數(shù)據(jù)或MPEG數(shù)據(jù)接收的符號中的信息，以及插入在從序列發(fā)生器46得到的補充數(shù)據(jù)符號內(nèi)的預定義序列D0。控制器71接收傳輸系統(tǒng)中的格形編碼器28的寄存器28c的估算數(shù)值和從限幅預測器50得到的預測可靠性，并選擇九個限幅器69-1到69-9其中一個輸出。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的VSB接收系統(tǒng)300具有下面的優(yōu)點。第一，VSB接收系統(tǒng)具有用于處理MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)的部件。
第二，與現(xiàn)有技術(shù)的ATSC 8T-VSB接收系統(tǒng)相比，提供在VSB接收系統(tǒng)300內(nèi)的序列發(fā)生器46(用于生成作為輸入到傳輸系統(tǒng)的格形編碼器的輸入信號的預定義序列)可以在信道重影和噪聲信號方面提高接收系統(tǒng)的接收性能。特別地，可以顯著提高接收系統(tǒng)內(nèi)的限幅預測器和格形編碼器的性能。
第三，通過使用預定義序列，VSB接收系統(tǒng)300可以在信道均衡器內(nèi)使用每個都具有比傳統(tǒng)限幅器大的信號距離的限幅器和在其中使用相位跟蹤器，其最小化判定誤差。這提高了均衡器的跟蹤消重影性能和相位跟蹤器的相位跟蹤性能。
在不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易的對本發(fā)明的VSB通信系統(tǒng)、VSB通信系統(tǒng)的信號格式作出各種改進和改變。因此，應當指出，包括對本發(fā)明的這些改進和改變都包括在本發(fā)明的附加的權(quán)利要求和其等同的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于接收和解碼從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)陌∕PEG數(shù)據(jù)段和補充數(shù)據(jù)段的輸入信號的VSB接收系統(tǒng)，該VSB接收系統(tǒng)包括序列發(fā)生器，用于解碼相應于補充數(shù)據(jù)段的符號并產(chǎn)生以補充數(shù)據(jù)段編碼的預定義的序列；改進的傳統(tǒng)VSB接收器，用于以和VSB傳輸系統(tǒng)相反的次序處理從VSB傳輸系統(tǒng)接收的輸入信號，并輸出解隨機化的數(shù)據(jù)信號；解多路復用器，用于將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段；和補充數(shù)據(jù)處理器，用于解碼從解多路復用器得到的編碼的補充數(shù)據(jù)段，以得到補充數(shù)據(jù)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，序列發(fā)生器包括多路復用器，用于接收和多路復用補充數(shù)據(jù)偽分組和MPEG數(shù)據(jù)偽分組，并作為多路復用器輸出信號輸出；隨機化發(fā)生器，用于隨機化多路復用器輸出信號；奇偶校驗碼插入器，用于將虛字節(jié)插入隨機化的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)交織器，用于交織奇偶校驗碼插入器的輸出；和格形編碼器，用于將交織的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符號并輸出已轉(zhuǎn)換的未進行格形編碼的符號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VSB接收系統(tǒng)，其中格形編碼器包括多個編碼器和預編碼器，用于接收符號并向前傳送符號而不進行預編碼和編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的VSB接收系統(tǒng)，其中從格形編碼器得到的符號包括兩個數(shù)據(jù)位D1和D0，其中，如果位D1處于第一邏輯電平，那么，符號相應于補充數(shù)據(jù)符號，如果位D1處于第二邏輯電平，那么，符號是MPEG數(shù)據(jù)符號，當位D1處于第一邏輯電平時，位D0是預定義序列，用于解碼補充數(shù)據(jù)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VSB接收系統(tǒng)，其中隨機化發(fā)生器使用偽隨機字節(jié)和0x55對多路復用器的輸出信號進行位與邏輯運算操作，與邏輯操作的結(jié)果和從多路復用器得到的輸入位進行位異或邏輯運算操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VSB接收系統(tǒng)，其中相應于20個奇偶校驗字節(jié)的虛字節(jié)是虛字節(jié)0x00，MPEG數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生187個0x00的虛字節(jié)，補充數(shù)據(jù)偽分組產(chǎn)生相應于MPEG首標字節(jié)的三個0x00的虛字節(jié)和相應于補充數(shù)據(jù)分組的184個0xAA的虛字節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，改進的傳統(tǒng)VSB接收器包括解調(diào)器，用于接收輸入信號并將輸入信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，和從基帶信號中恢復段同步信號、場同步信號和符號定時；梳狀濾波器，用于在檢測到NTSC干擾信號的情況下從解調(diào)器的輸出信號中去除掉NTSC干擾信號；限幅預測器，用于通過使用從序列發(fā)生器得到的預定義序列提供限幅預測信號和預測可靠性信號；信道均衡器，用于利用限幅預測信號、預測可靠性信號和預定義序列來校正梳狀濾波器的輸出信號內(nèi)的失真信道，并輸出信道均衡器輸出信號；相位跟蹤器，用于使用預定義序列和限幅預測信號來校正信道均衡器的輸出信號的相位；格形解碼器，用于使用維特比算法和從序列發(fā)生器得到的預定義序列來解碼相位跟蹤器的輸出；數(shù)據(jù)解交織器，用于解交織格形解碼器輸出信號；里德-所羅門解碼器，用于解碼從數(shù)據(jù)解交織器輸出的里德-所羅門編碼信號；和數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器，用于解隨機化里德-所羅門解碼器輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，改進的傳統(tǒng)VSB接收器的里德-所羅門解碼器去除掉20個奇偶校驗字節(jié)，而不對補充數(shù)據(jù)段進行里德-所羅門解碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，解多路復用器使用從場同步信號中檢測到的多路復用信息信號將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化的數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，補充數(shù)據(jù)處理器包括MPEG首標去除器，用于從由解多路復用器接收到的補充數(shù)據(jù)段中去除掉三個MPEG首標字節(jié)；零序列去除器，用于去除插入到補充數(shù)據(jù)分組中的零序列；和里德-所羅門解碼器，用于對零序列去除器輸出進行里德-所羅門解碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，還包括在零序列去除器和里德-所羅門解碼器之間的解交織器，用于解交織零序列去除器輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，信道均衡器包括多個限幅器，每個都具有預定信號電平檢測器；前饋濾波器，用于接收梳狀濾波器輸出信號；反饋濾波器，用于接收多個限幅器之一的輸出信號；加法器，用于將前饋濾波器的輸出信號和反饋濾波器的輸出信號相加，并輸出該和信號作為信道均衡器輸出信號，其中多個限幅器通常接收該和信號；多路復用器，用于響應控制信號將多個限幅器的輸出中的一個輸出到反饋濾波器；和控制器，用于更新前饋濾波器和反饋濾波器的濾波系數(shù)，并響應多路復用器輸出信號、限幅預測信號和預測可靠性信號、信道均衡器輸出信號和預定義序列向多路復用器提供控制信號，以選擇多路復用器從多個限幅器之一輸出信號，該限幅器在梳狀濾波器輸出信號的附近具有預定信號電平檢測器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，限幅預測器接收信道均衡器輸出信號、從序列發(fā)生器生成的預定義序列以及接收的符號為補充數(shù)據(jù)分組的信息，估算格形編碼器的寄存器數(shù)值，計算預測可靠性，并將估算的寄存器數(shù)值向前發(fā)送到信道均衡器的控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，多個限幅器包括用于處理MPEG數(shù)據(jù)符號的第一到第三限幅器和用于處理補充數(shù)據(jù)符號的第四到第九限幅器，其中，第一限幅器具有-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5、+7八個電平值，第二限幅器具有-7、-3、+1、+5四個電平值，第三限幅器具有-5、-1、+3、+7四個電平值，第四限幅器具有-7、-5、+1、+3四個電平值，第五限幅器具有-3、-1、+5、+7四個電平值，第六限幅器具有-7、+1兩個電平值，第七限幅器具有-5、+3兩個電平值，第八限幅器具有-3、+5兩個電平值，第九限幅器具有-1、+7兩個電平值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，-7代表000，-5代表001，-3代表010，-1代表011，+1代表100，+3代表101，+5代表110，和+7代表111。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，根據(jù)MPEG數(shù)據(jù)符號，在低可靠性的情況下選擇第一限幅器，在高可靠性的情況下選擇第二限幅器，并且估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平，在高可靠性的情況下選擇第三限幅器，并且估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，根據(jù)補充數(shù)據(jù)符號在低可靠性的情況下，響應預定義序列，選擇第四和第五限幅器的其中之一；在高可靠性的情況下選擇第六限幅器，并且，預定義序列數(shù)值和估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平；在高可靠性的情況下選擇第七限幅器，并且預定義序列數(shù)值處于第一邏輯電平，估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平；在高可靠性的情況下選擇第八限幅器，并且預定義序列數(shù)值處于第二邏輯電平，估算的寄存器數(shù)值處于第一邏輯電平；和在高可靠性情況下選擇第九限幅器，并且預定義序列數(shù)值和估算的寄存器數(shù)值處于第二邏輯電平。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，序列發(fā)生器與場同步信號同步地進行響應。
19.一種用于接收和解碼從VSB傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)陌∕PEG數(shù)據(jù)段和補充數(shù)據(jù)段的輸入信號的VSB接收系統(tǒng)，該VSB接收系統(tǒng)包括改進的傳統(tǒng)VSB接收器，用于以和VSB傳輸系統(tǒng)相反的次序處理從VSB傳輸系統(tǒng)接收的輸入信號，并輸出解隨機化的數(shù)據(jù)信號；解多路復用器，用于將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段；和補充數(shù)據(jù)處理器，用于解碼從解多路復用器得到的編碼的補充數(shù)據(jù)段，以得到補充數(shù)據(jù)段，其中補充數(shù)據(jù)處理器包括MPEG首標去除器，用于從由解多路復用器接收到的補充數(shù)據(jù)段中去除掉三個MPEG首標字節(jié)；零序列去除器，用于去除插入到補充數(shù)據(jù)分組中的零序列；和里德-所羅門解碼器，用于對零序列去除器輸出進行里德-所羅門解碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，改進的傳統(tǒng)VSB接收器包括解調(diào)器，用于接收輸入信號并將輸入信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，和從基帶信號中恢復段同步信號、場同步信號和符號定時；梳狀濾波器，用于在檢測到NTSC干擾信號的情況下從解調(diào)器的輸出信號中去除掉NTSC干擾信號；限幅預測器，用于通過使用從序列發(fā)生器得到的預定義序列來提供限幅預測信號和預測可靠性信號；信道均衡器，用于利用限幅預測信號、預測可靠性信號和預定義序列來校正梳狀濾波器的輸出信號內(nèi)的失真信道，并輸出信道均衡器輸出信號；相位跟蹤器，用于使用預定義序列和限幅預測信號來校正信道均衡器的輸出信號的相位；格形解碼器，用于使用維特比算法和從序列發(fā)生器得到的預定義序列解碼相位跟蹤器的輸出；數(shù)據(jù)解交織器，用于解交織格形解碼器輸出信號；里德-所羅門解碼器，用于解碼從數(shù)據(jù)解交織器輸出的里德-所羅門編碼的信號；和數(shù)據(jù)解隨機化發(fā)生器，用于解隨機化里德-所羅門解碼器輸出信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，改進的傳統(tǒng)VSB接收器的里德-所羅門解碼器去除掉20個奇偶校驗字節(jié)，而不對補充數(shù)據(jù)進行里德-所羅門解碼。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，解多路復用器使用從場同步信號中檢測到的多路復用信息信號，將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化的數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，解多路復用器使用從場同步信號中檢測到的多路復用信息信號將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的解隨機化的數(shù)據(jù)信號解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)段和編碼的補充數(shù)據(jù)段。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的VSB接收系統(tǒng)，其中，還包括在零序列去除器和里德-所羅門解碼器之間的解交織器，用于解交織零序列去除器輸出。
全文摘要
一種VSB接收系統(tǒng)，包括序列發(fā)生器，用于解碼相應于補充數(shù)據(jù)的符號并產(chǎn)生包括在VSB傳輸系統(tǒng)的補充數(shù)據(jù)中的預定義的序列。接收系統(tǒng)還包括改進的傳統(tǒng)VSB接收器，用于使用該序列以和VSB傳輸系統(tǒng)相反的次序處理從VSB傳輸系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)；和解多路復用器，用于將從改進的傳統(tǒng)VSB接收器得到的數(shù)據(jù)解多路復用為MPEG數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)。VSB接收系統(tǒng)還包括補充數(shù)據(jù)處理器，用于以和傳輸系統(tǒng)相反的次序處理解碼從解多路復用器得到的補充數(shù)據(jù)段以得到補充數(shù)據(jù)，從而利用預定義序列更精確地執(zhí)行限幅預測、解碼和符號判定，以提高性能。
文檔編號H04N5/00GK1418433SQ01806707
公開日2003年5月14日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月19日
發(fā)明者崔仁煥, 具永謨, 姜景遠, 郭國淵 申請人:Lg電子株式會社