專利名稱:數(shù)字電視發(fā)射機以及在數(shù)字電視發(fā)射機中對數(shù)據(jù)編碼的方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng),更特別涉及數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機以及在DTV發(fā)射機中對數(shù)據(jù)進行編碼的方法。盡管本發(fā)明適合于廣范圍的應用場合,但它特別適合于將數(shù)字電視信號調(diào)制到殘留邊帶(VSB)模式,以及發(fā)送和接收該殘留邊帶調(diào)制的數(shù)字電視信號。
背景技術(shù):
自1998年的下半年以來,美國一直采用高級電視系統(tǒng)委員會(ATSC)8T-VSB傳輸方法作為廣播的1995標準。目前,韓國也正在通過采用ATSC 8T-VSB傳輸方法作為廣播標準,來提供廣播節(jié)目。由此,在1995年5月開始了試驗性的廣播,并在2000年8月31日開始啟動測試廣播系統(tǒng)。
圖1圖示出常規(guī)ATSC 8T-VSB發(fā)送系統(tǒng)。數(shù)據(jù)隨機器使輸入的MPEG視頻/音頻數(shù)據(jù)隨機化。里德-索羅蒙(RS)編碼器對數(shù)據(jù)進行RS編碼,從而添加20字節(jié)的奇偶檢驗碼。數(shù)據(jù)交織器對數(shù)據(jù)進行交織。網(wǎng)格(Trellis)編碼器將數(shù)據(jù)從字節(jié)轉(zhuǎn)換為碼元,然后對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格編碼。多路復用器(MUX)對碼元列和同步信號進行多路復用,而導頻插入器為該碼元列添加導頻信號。VSB調(diào)制器將碼元列轉(zhuǎn)換為中頻帶寬的8VSB信號。并且,射頻(RF)轉(zhuǎn)換器將VSB轉(zhuǎn)換后的信號轉(zhuǎn)換為射頻帶寬信號,并將該射頻帶寬轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送到天線。
8T-VSB傳輸模式被選作北美洲和韓國的數(shù)字廣播標準,它是一種為傳輸MPEG視頻/音頻數(shù)據(jù)而開發(fā)的系統(tǒng)。然而,目前正在非??焖俚亻_發(fā)處理數(shù)字信號的技術(shù),并且隨著越來越多的人使用因特網(wǎng),數(shù)字電器、計算機和因特網(wǎng)正被集成起來。因此,為了滿足用戶的各種要求,需要開發(fā)一種能夠通過數(shù)字電視頻道添加視頻/音頻數(shù)據(jù)、從而發(fā)送各種輔助信息的系統(tǒng)。
一些用戶可以假定,通過使用PC卡或者具有附加于其上的簡單室內(nèi)天線的便攜式設備來應用輔助的數(shù)據(jù)廣播。然而,當在室內(nèi)使用的時候,信號的強度可能由于墻壁引起的阻擋、或者由于正在接近的或附近的移動物體引起的干擾而降低。因此,接收的數(shù)字信號的質(zhì)量可能由于反射波引起的重影效應(ghost effect)和噪聲而降低。然而,與一般視頻/音頻數(shù)據(jù)不同,當發(fā)送輔助數(shù)據(jù)的時候,待發(fā)送的數(shù)據(jù)應具有低錯誤率。更具體地說,在視頻/音頻數(shù)據(jù)的情況下,未被用戶眼睛感知或者獲知的錯誤可以被忽略,因為它們并未引起任何麻煩或者太大的麻煩。相反,在輔助數(shù)據(jù)(例如,程序執(zhí)行文件,股票信息等等)的情況下,即使單個比特的錯誤也可能引起嚴重的問題。因此,需要開發(fā)一種對重影效應和噪聲具有高度抵抗力的系統(tǒng)。
一般來講,輔助數(shù)據(jù)是通過時分方法,經(jīng)由與MPEG視頻/音頻數(shù)據(jù)相同的信道來傳輸?shù)?。然而,隨著數(shù)字廣播的出現(xiàn),已經(jīng)向市場供應了僅接收MPEG視頻/音頻數(shù)據(jù)的ATSC VSB數(shù)字電視接收機。因此,經(jīng)由與MPEG視頻/音頻數(shù)據(jù)相同的信道傳輸輔助數(shù)據(jù)不應該影響市場上供應的傳統(tǒng)ATSC VSB接收機。換言之,這可以被定義為ATSC VSB兼容性,并且輔助數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)應與ATSC VSB系統(tǒng)兼容。此處,輔助數(shù)據(jù)還可被稱為增強數(shù)據(jù)或者E-VSB數(shù)據(jù)。此外,在不良信道環(huán)境中,傳統(tǒng)ATSC VSB接收系統(tǒng)的接收質(zhì)量可能降低。更具體地說,當使用便攜式和/或移動接收機時,將對信道和噪聲中的變化的抵抗性提出更高要求。
發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此,本發(fā)明面向一種對數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機和在DTV發(fā)射機中對數(shù)據(jù)編碼的方法,其基本上免除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性和不足而引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種數(shù)字電視發(fā)射機,其適合于發(fā)送輔助數(shù)據(jù),并且對噪聲有高度抵抗力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種數(shù)字電視系統(tǒng),其能夠增強輔助數(shù)據(jù)碼元的解碼功能。
本發(fā)明的進一步的目的是提供一種數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機和在DTV發(fā)射機中對數(shù)據(jù)編碼的方法,其能夠?qū)⒁阎獢?shù)據(jù)插入到輔助數(shù)據(jù)的特定區(qū)域,并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)射機/接收機,從而增強數(shù)字電視系統(tǒng)的接收質(zhì)量。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點、目的和特征將部分在隨后的描述中進行闡述,而部分則將在本領域技術(shù)人員在研究下文之后變得清楚明白,或者可以通過本發(fā)明的實踐來了解??梢酝ㄟ^在所撰寫的說明書及其權(quán)利要求書以及所附附圖中具體指明的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的及其他優(yōu)點。
為了實現(xiàn)這些目的及其他益處、并根據(jù)本發(fā)明的目的,正如此處所具體實現(xiàn)和概括描述的,一種用于對主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)進行編碼以供傳輸?shù)臄?shù)字電視(DTV)發(fā)射機包括預處理器,用于通過對增強數(shù)據(jù)進行編碼以進行前向糾錯(FEC)并擴展該FEC編碼后的增強數(shù)據(jù),來預處理增強數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)格式器,用于產(chǎn)生包括預處理后的增強數(shù)據(jù)的增強數(shù)據(jù)分組,并將已知數(shù)據(jù)插入到所述增強數(shù)據(jù)分組中的至少一個中;第一多路復用器,用于對主數(shù)據(jù)分組與增強數(shù)據(jù)分組進行多路復用;數(shù)據(jù)隨機器,用于使所述多路復用的數(shù)據(jù)分組隨機化;里德-索羅蒙(RS)編碼器,用于通過添加第一奇偶校驗數(shù)據(jù)來對隨機化的數(shù)據(jù)分組進行RS編碼;數(shù)據(jù)交織器,用于對RS編碼數(shù)據(jù)分組進行交織;以及網(wǎng)格編碼器,用于對交織的數(shù)據(jù)分組進行網(wǎng)格編碼,當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時對所述網(wǎng)格編碼器進行初始化。此處,當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,所述網(wǎng)格編碼器可以被初始化,使得網(wǎng)格編碼器的輸出具有已知數(shù)據(jù)碼型。
所述DTV發(fā)射機還可以包括初始化控制器,用于產(chǎn)生對網(wǎng)格編碼器進行初始化所需要的初始化數(shù)據(jù)比特;以及第二多路復用器,用于將一部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特,其中所述網(wǎng)格編碼器具有一個或多個存儲器,用于對第二多路復用器的輸出進行網(wǎng)格編碼。此外,所述DTV發(fā)射機還可以包括向后兼容性處理器,其根據(jù)其中部分已知數(shù)據(jù)序列已被替換為初始化數(shù)據(jù)比特的增強數(shù)據(jù)分組,產(chǎn)生第二奇偶校驗數(shù)據(jù),以反映出由第二多路復用器作出的該替換。此處,所述第二多路復用器還可以將增強數(shù)據(jù)分組中包括的第一奇偶校驗數(shù)據(jù)替換為第二奇偶校驗數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一方面,一種用于在數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機中對主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)編碼的方法包括通過對增強數(shù)據(jù)進行編碼以進行前向糾錯(FEC)并擴展該FEC編碼后的增強數(shù)據(jù),來預處理增強數(shù)據(jù);產(chǎn)生增強數(shù)據(jù)分組,所述增強數(shù)據(jù)分組包括預處理后的增強數(shù)據(jù),并將已知數(shù)據(jù)插入到所述增強數(shù)據(jù)分組中的至少一個;對主數(shù)據(jù)分組與增強數(shù)據(jù)分組進行多路復用;將所述多路復用的數(shù)據(jù)分組隨機化;通過添加第一奇偶校驗數(shù)據(jù)來對隨機化的數(shù)據(jù)分組進行里德-索羅蒙(RS)編碼;對RS編碼的數(shù)據(jù)分組進行交織;使用網(wǎng)格編碼器對交織的數(shù)據(jù)分組進行網(wǎng)格編碼;以及當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,將網(wǎng)格編碼器初始化。此處,當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,所述網(wǎng)格編碼器可以被初始化,使得網(wǎng)格編碼器的輸出具有已知數(shù)據(jù)碼型。
將網(wǎng)格編碼器初始化包括產(chǎn)生初始化網(wǎng)格編碼器所需要的初始化數(shù)據(jù)比特;將一部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特;以及將包括初始化數(shù)據(jù)比特的已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器里。此處,將網(wǎng)格編碼器初始化還可以包括根據(jù)其中將部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特的增強數(shù)據(jù)分組,產(chǎn)生第二奇偶校驗數(shù)據(jù)。所述方法還可以包括將增強數(shù)據(jù)分組中包括的第一奇偶校驗數(shù)據(jù)替換為第二奇偶校驗數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一方面,一種數(shù)字電視(DTV)接收機包括調(diào)諧器,用于從DTV發(fā)射機接收具有主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)的DTV信號,所述增強數(shù)據(jù)被編碼以進行前向糾錯(FEC),并被DTV發(fā)射機擴充;解調(diào)器,用于通過執(zhí)行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調(diào);均衡器,用于對解調(diào)的DTV信號中包括的信道失真進行補償,以及數(shù)據(jù)檢測器,用于從解調(diào)的DTV信號中檢測一個或多個已知數(shù)據(jù)序列,其中,當分別執(zhí)行載波和定時恢復以及信道失真補償?shù)臅r候,解調(diào)器和均衡器使用檢測的已知數(shù)據(jù)序列。
在本發(fā)明的另一方面,一種用于在數(shù)字電視(DTV)接收機中解碼信號的方法包括從DTV發(fā)射機接收具有主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)的DTV信號,所述增強數(shù)據(jù)被編碼以進行前向糾錯(FEC),并被DTV發(fā)射機擴充;通過執(zhí)行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調(diào);對解調(diào)的DTV信號中包括的信道失真進行補償,以及從解調(diào)的DTV信號中檢測一個或多個已知數(shù)據(jù)序列,其中,DTV信號的信號調(diào)制和信道失真補償是使用檢測出的已知數(shù)據(jù)序列來執(zhí)行的。
應理解的是,本發(fā)明的上述概括說明及隨后的詳細說明是示例性的和解釋性的,旨在為所請求保護的本發(fā)明提供進一步的解釋。
附圖被包括在內(nèi)以提供對于本發(fā)明的進一步的理解,它們被并入并構(gòu)成本申請的一部分;附示出本發(fā)明的實施例并與描述內(nèi)容一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1示出常規(guī)ATSC 8T-VSB發(fā)送系統(tǒng)的框圖;圖2示出一般VSB傳輸幀的結(jié)構(gòu);圖3示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電視發(fā)射機的整體框圖;圖4示出圖3中所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)據(jù)交織器的框圖;圖5示出根據(jù)本發(fā)明的圖3中所示的數(shù)據(jù)交織器對該幀執(zhí)行的操作范例;圖6示出圖3中所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的分組格式器的詳細框圖。
圖7示出一幀結(jié)構(gòu),該幀結(jié)構(gòu)顯示出根據(jù)本發(fā)明的在交織之前插入已知數(shù)據(jù)序列的范例。
圖8通過描述每一對應的段來舉例說明插入已知數(shù)據(jù)的范例。
圖9示出一幀結(jié)構(gòu),該幀結(jié)構(gòu)顯示出根據(jù)本發(fā)明的在交織之前插入已知數(shù)據(jù)序列的范例。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的網(wǎng)格編碼器的詳細框圖;以及圖11示出顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)字電視接收機的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的最佳實施例,附圖中圖示出了這些實施例的范例。只要可能,將使用相同的附圖標記在整個附圖中表示相同的或者類似的部分。此外,盡管本發(fā)明中使用的術(shù)語是從通常已知和使用的術(shù)語中選出的,但本發(fā)明的說明中提到的一些術(shù)語是由申請人依據(jù)其自身判斷而選出的,其詳細含義將在本說明的相關部分進行描述。此外,應當不是簡單地通過實際使用的術(shù)語來理解本發(fā)明,而應按照每一術(shù)語蘊含其中的含義來理解本發(fā)明。
在本發(fā)明中,增強數(shù)據(jù)可以由包括諸如程序執(zhí)行文件、股票信息等等之類的信息的數(shù)據(jù)構(gòu)成,或者由視頻/音頻數(shù)據(jù)構(gòu)成。此外,已知數(shù)據(jù)指的是根據(jù)發(fā)射機和接收機之間的預定協(xié)議而已經(jīng)獲知的數(shù)據(jù)。此外,主數(shù)據(jù)由能夠從傳統(tǒng)接收系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)構(gòu)成,其中主數(shù)據(jù)包括視頻/音頻數(shù)據(jù)。
圖2圖示出一般VSB傳輸幀的結(jié)構(gòu)。此處,一幀被設定為兩個場。每一場包括一個場同步段和312個數(shù)據(jù)段。本發(fā)明涉及將已知數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)段內(nèi)的預定位置、并發(fā)送該數(shù)據(jù),從而增強接收機的接收質(zhì)量。
圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電視發(fā)射機的總體框圖。數(shù)字電視發(fā)射機包括E-VSB預處理器301,E-VSB分組格式器302,分組多路復用器303,數(shù)據(jù)隨機器304,E-VSB后處理器310,里德-索羅蒙(RS)編碼器321,數(shù)據(jù)交織器322,網(wǎng)格編碼器323,后向兼容性處理器324,幀多路復用器325,和發(fā)射機330。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中,主數(shù)據(jù)被輸出到分組多路復用器303,增強數(shù)據(jù)被輸出到E-VSB預處理器301。E-VSB預處理器301對增強數(shù)據(jù)進行預處理,比如對額外的前向糾錯(FEC)進行編碼和插入空值數(shù)據(jù)比特,然后將預處理后的增強數(shù)據(jù)輸出到E-VSB分組格式器302。
E-VSB分組格式器302根據(jù)設定的規(guī)則,在分組的特定位置處將預處理數(shù)據(jù)與預定義的已知數(shù)據(jù)對齊。其后,E-VSB分組格式器302在偶數(shù)分組單元中將對齊后的數(shù)據(jù)輸出到分組多路復用器303。E-VSB分組格式器302的詳細操作將在稍后的過程中描述。此外,分組多路復用器303根據(jù)預定義的復用規(guī)則,對增強MPEG分組和主MPEG分組進行多路復用,所述增強MPEG分組具有在其中插入的從E-VSB分組格式器302傳輸來的已知數(shù)據(jù)。然后,多路復用的數(shù)據(jù)穿過數(shù)據(jù)隨機器304,并被輸出到E-VSB后處理器310。此處,E-VSB后處理器310包括里德-索羅蒙(RS)編碼器311,數(shù)據(jù)交織器312,E-VSB卷積編碼器313,數(shù)據(jù)去交織器314,和RS字節(jié)去除器315。RS編碼器311對數(shù)據(jù)隨機器304輸出的數(shù)據(jù)進行RS編碼。其后,RS編碼器311添加20字節(jié)的奇偶校驗數(shù)據(jù),并且將該數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)交織器312。
圖4示出圖3中所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)據(jù)交織器312的框圖。在本范例中,描述了具有52分支的卷積交織器和M=4的單位存儲器字節(jié)數(shù)目。在該數(shù)據(jù)交織器312中,當輸入第一字節(jié)的時候,經(jīng)由第一分支直接輸出該輸入的第一字節(jié),并且經(jīng)由第二分支輸入第二字節(jié)。據(jù)此,輸出52×4字節(jié)(即,(B-1)M字節(jié),其中B=52,M=4)之前的一個值。
圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的圖3中所示的數(shù)據(jù)交織器對該幀執(zhí)行的操作范例。此處,數(shù)據(jù)是以段為單位從上到下輸入的,并且段內(nèi)的字節(jié)首先被輸入到左側(cè),然后被輸入到右側(cè)。圖5中所示的數(shù)字表示從交織器輸出的順序。數(shù)據(jù)交織器312是以52段為單位操作的。數(shù)據(jù)交織器312的輸出數(shù)據(jù)被輸出到E-VSB卷積編碼器313。然后,E-VSB卷積編碼后的數(shù)據(jù)穿過數(shù)據(jù)去交織器314,并被輸出到RS字節(jié)去除器315,從而除去(或者刪除)20字節(jié)的奇偶校驗數(shù)據(jù)。這是為了重新計算奇偶校驗數(shù)據(jù),因為原始數(shù)據(jù)已經(jīng)被E-VSB卷積編碼器313修改。
此處,E-VSB卷積編碼器313將輸入的字節(jié)轉(zhuǎn)換為碼元。其后,僅僅對增強數(shù)據(jù)碼元執(zhí)行E-VSB卷積編碼,然后將其從碼元轉(zhuǎn)換回到字節(jié)以便輸出。更具體地說,當數(shù)據(jù)交織器312的輸出是主數(shù)據(jù)的時候,或者當數(shù)據(jù)交織器312的輸出是被插入到增強數(shù)據(jù)分組中的已知數(shù)據(jù)的時候,E-VSB卷積編碼器313不對數(shù)據(jù)進行修改便輸出數(shù)據(jù)。此外,E-VSB卷積編碼器313還在不修改相應數(shù)據(jù)的情況下,輸出由E-VSB分組格式器添加的MPEG首部字節(jié)、以及由RS編碼器311添加到增強數(shù)據(jù)分組的RS奇偶校驗字節(jié)。換言之,RS字節(jié)去除器315的輸出被輸入到RS編碼器321,以便進行RS編碼。然后,在再一次添加了20字節(jié)的奇偶校驗數(shù)據(jù)之后,數(shù)據(jù)被輸出到交織器。通過參考圖3和4,可以容易地理解數(shù)據(jù)交織器322的操作。因此,為簡單起見,省略了對此的詳細說明。
數(shù)據(jù)交織器322的輸出被輸入到網(wǎng)格編碼器323。網(wǎng)格編碼器323將輸入的2比特網(wǎng)格編碼為3比特,并將網(wǎng)格編碼后的數(shù)據(jù)(即,3比特)輸出到幀多路復用器325。為了使網(wǎng)格編碼器323輸出的數(shù)據(jù)作為自發(fā)送/接收端定義的已知數(shù)據(jù),需要相對于插入到E-VSB分組中的已知數(shù)據(jù)對網(wǎng)格編碼器323內(nèi)的存儲器初始化。在此刻,初始化是通過一個新的數(shù)據(jù)集而不是通過輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行的。因此,應計算一個新的RS奇偶校驗數(shù)據(jù)集,并將其替換為初始奇偶校驗數(shù)據(jù)。更具體地說,這一操作是由向后兼容性處理器324執(zhí)行的。網(wǎng)格編碼器323的初始化過程以及向后兼容性處理器324的操作也將在稍后的過程中詳細說明。
網(wǎng)格編碼器323的輸出被輸入到幀多路復用器325。然后,幀多路復用器325將場和段同步信號插入到網(wǎng)格編碼器323的輸出數(shù)據(jù)中,并且將該數(shù)據(jù)輸出到發(fā)射機330。發(fā)射機330包括導頻插入器331,VSB調(diào)制器333,和射頻(RF)轉(zhuǎn)換器334。由于這一結(jié)構(gòu)與圖1中的數(shù)字電視發(fā)射機相似,為簡單起見,省略了對其的詳細說明。
在下文中,將詳細說明分組格式器302的操作。圖6示出圖3中所示的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的分組格式器的詳細框圖。分組格式器302包括已知數(shù)據(jù)發(fā)生器511和多路復用器513。已知數(shù)據(jù)發(fā)生器511創(chuàng)建已知數(shù)據(jù),多路復用器513對E-VSB預處理器301預處理的數(shù)據(jù)以及MPEG首部字節(jié)進行多路復用,并輸出。更具體地說,多路復用且輸出后的已知數(shù)據(jù)在發(fā)送端交織和網(wǎng)格編碼,從而發(fā)送到接收端。在接收端的VSB傳輸幀結(jié)構(gòu)(該幀結(jié)構(gòu)是最終傳輸之前的最后一級)中,所發(fā)送的數(shù)據(jù)被用作獨立參考數(shù)據(jù),而不是信道均衡器和解調(diào)器中的同步化數(shù)據(jù)。此處,在現(xiàn)有技術(shù)的接收機中,僅僅將同步化數(shù)據(jù)用作參考數(shù)據(jù)。因此,能夠增強接收質(zhì)量。此外,分組格式器302的輸出是以188字節(jié)為單位輸出的。第一個4字節(jié)對應于MPEG首部字節(jié)。并且,在剩余的184字節(jié)中對已知數(shù)據(jù)和E-VSB預處理器的輸出數(shù)據(jù)進行多路復用。
圖7示出一幀結(jié)構(gòu),該幀結(jié)構(gòu)顯示出根據(jù)本發(fā)明的在交織之前插入已知數(shù)據(jù)序列的范例。然而,這并不是對應于待發(fā)送的最終幀。換言之,圖7示出幀內(nèi)的一部分數(shù)據(jù)段,更具體地說,是由分組格式器302插入的已知數(shù)據(jù)序列的一個范例。為了更佳地理解、和更簡單地描述本發(fā)明,圖7中的范例中所示的幀結(jié)構(gòu)由52個段構(gòu)成,其對應于交織深度。在ATSC VSB系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)交織器312的輸入端的分組也被稱為數(shù)據(jù)段。
參考圖7,幀結(jié)構(gòu)大致由4個構(gòu)成數(shù)據(jù)區(qū)域。更具體地說,該幀結(jié)構(gòu)由首部區(qū)域701、有效負載區(qū)域702、奇偶校驗區(qū)域703和已知數(shù)據(jù)區(qū)域704構(gòu)成,在所述有效負載區(qū)域702中僅能存在E-VSB數(shù)據(jù),而在所述已知數(shù)據(jù)區(qū)域704中能夠存在已知數(shù)據(jù)序列。此處,已知數(shù)據(jù)區(qū)域被劃分為其中能夠初始化網(wǎng)格編碼器的第一區(qū)域705,以及其中無法初始化網(wǎng)格編碼器的第二區(qū)域706。
其中能夠初始化網(wǎng)格編碼器的第一區(qū)域705對應于從數(shù)據(jù)交織器輸出的比相應段的奇偶校驗字節(jié)更早的字節(jié)的位置。在此刻,當正被輸入到網(wǎng)格編碼器323中的數(shù)據(jù)與已知數(shù)據(jù)序列的起始點相對應時,或者當輸入數(shù)據(jù)從E-VSB數(shù)據(jù)變化為已知數(shù)據(jù)序列時,所述第一區(qū)域705中的一部分或所有數(shù)據(jù)都被替換為初始化后的數(shù)據(jù),并被輸入到網(wǎng)格編碼器323的存儲器中。其中一部分或所有能夠初始化網(wǎng)格編碼器的所述第一區(qū)域705可以包括已知數(shù)據(jù)序列和/或E-VSB數(shù)據(jù)。
其中無法初始化網(wǎng)格編碼器的第二區(qū)域706可以包括已知數(shù)據(jù)序列或者一般E-VSB數(shù)據(jù)。此處,可以由本發(fā)明的設計者適當?shù)匦薷膬煞N數(shù)據(jù)類型的區(qū)域大小。換言之,已知數(shù)據(jù)的量(或者已知數(shù)據(jù)序列的尺寸)與E-VSB數(shù)據(jù)的量彼此相關。此外,所述第一區(qū)域705的尺寸與第二區(qū)域705的尺寸可以在每一段中不同。
在本發(fā)明的最佳實施例中示出的范例中,每一區(qū)域的尺寸隨著VSB數(shù)據(jù)字段內(nèi)的段順序而有所不同。圖8通過描述每一對應的段來舉例說明插入已知數(shù)據(jù)的范例。這使得在數(shù)據(jù)交織過程之后,能夠?qū)⒚恳欢沃械囊阎獢?shù)據(jù)收集(或者歸組)到一個特定區(qū)域。例如,當段的交織深度為52的時候,并且當該段的序號(e)等于或者高于13并且等于或者低于30(即,13≤e≤30)時,段順序地包括首部區(qū)、其中無法初始化網(wǎng)格編碼器的區(qū)域、其中能夠初始化網(wǎng)格編碼器的區(qū)域、以及有效負載區(qū)域。這一序列被重復4次,然后納入奇偶校驗區(qū)域。
當在上述結(jié)構(gòu)中通過數(shù)據(jù)交織器對數(shù)據(jù)進行交織時,對應的幀結(jié)構(gòu)如圖9中所示。更具體地說,圖9示出一幀結(jié)構(gòu),該幀結(jié)構(gòu)顯示出根據(jù)本發(fā)明的在交織之后插入已知數(shù)據(jù)序列的范例。參考圖9,首先納入首部區(qū)域中的數(shù)據(jù),然后納入已知數(shù)據(jù)區(qū)域中的數(shù)據(jù)。換言之,在數(shù)據(jù)交織過程之前分散于每一段中的已知數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)交織過程之后被歸組到多個段中。該已知數(shù)據(jù)區(qū)域后面是奇偶校驗區(qū)域的數(shù)據(jù)和有效負載區(qū)域的數(shù)據(jù)。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的網(wǎng)格編碼器的詳細框圖。更具體地說,圖10是能夠被初始化、并且對通過圖9中所示的數(shù)據(jù)交織器交織后的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格編碼的網(wǎng)格編碼器323的詳細框圖。參考圖10,網(wǎng)格編碼器323包括多路復用器611、網(wǎng)格編碼器612和初始化控制器613。多路復用器611根據(jù)預定規(guī)則,對交織后的數(shù)據(jù)、從向后兼容性處理器324輸出的奇偶校驗字節(jié)、和初始化數(shù)據(jù)比特進行多路復用和輸出。初始化控制器613產(chǎn)生用于對網(wǎng)格編碼器612的存儲器進行初始化的初始化數(shù)據(jù)比特,以便將產(chǎn)生的初始化數(shù)據(jù)比特輸出到多路復用器611和向后兼容性處理器324。
更具體地說,當交織數(shù)據(jù)是已知數(shù)據(jù)、并且該已知數(shù)據(jù)比特于被連續(xù)輸入數(shù)據(jù)的已知數(shù)據(jù)序列的起始處時,需要網(wǎng)格編碼器323的初始化。在網(wǎng)格初始化之后,當網(wǎng)格編碼器的輸入序列是已知的時候,網(wǎng)格編碼器的輸出序列仍是已知的。此外,當需要初始化網(wǎng)格編碼器612的存儲器時,一部分已知數(shù)據(jù)序列應被替換為初始化數(shù)據(jù)比特,并被輸出到網(wǎng)格編碼器612。因此,網(wǎng)格編碼器612的存儲器是通過初始化數(shù)據(jù)比特初始化的,并且網(wǎng)格編碼器612的輸出包括用發(fā)射機/接收機所期望的碼型編碼的已知數(shù)據(jù)。
另一方面,當交織并輸出的數(shù)據(jù)是已知數(shù)據(jù)、并且要求初始化的時候,多路復用器611將一部分交織數(shù)據(jù)替換為初始化數(shù)據(jù)比特,并將該數(shù)據(jù)輸出到網(wǎng)格編碼器612。此外,在每一段內(nèi)的奇偶校驗位置上,從向后兼容性處理器324輸出的奇偶校驗數(shù)據(jù)被輸出到網(wǎng)格編碼器612。其后,網(wǎng)格編碼器612按照碼元為單位,對從多路復用器611輸出的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格編碼。換言之,網(wǎng)格編碼器612使用一個存儲器進行編碼并將高位比特輸出到位1(其中高位比特構(gòu)成一個碼元),以及使用2個存儲器進行編碼并將低位比特輸出到位2。此處,當輸入已知數(shù)據(jù)的時候,存儲器應被初始化,從而能夠在網(wǎng)格編碼之后輸出期望的已知數(shù)據(jù)序列。當要求初始化存儲器的時候,初始化控制器613核實存儲器的狀態(tài),并據(jù)此產(chǎn)生初始化數(shù)據(jù)比特,從而將產(chǎn)生的初始化數(shù)據(jù)比特輸出到多路復用器611。初始化數(shù)據(jù)比特由4個比特構(gòu)成,即2個碼元。這一結(jié)構(gòu)中包括12個網(wǎng)格編碼器。從多路復用器613輸出的12字節(jié)中的每一個被順序地并且分別地輸入到每一網(wǎng)格編碼器。此處,每一字節(jié)的初始的4個比特(即,2個碼元)可以成為初始化數(shù)據(jù)比特。
初始化控制器613將初始化數(shù)據(jù)比特輸出到向后兼容性處理器324。更具體地說,由于存儲器是通過一個新的數(shù)據(jù)集而不是通過交織數(shù)據(jù)初始化的,因此應重新計算RS奇偶校驗數(shù)據(jù),并將其替換為原始的(或者初始的)奇偶校驗數(shù)據(jù)。這一操作是由向后兼容性處理器324執(zhí)行的。此處,向后兼容性處理器324接收RS編碼器321的輸出以及網(wǎng)格編碼器323內(nèi)的初始化控制器613的輸出,從而重新計算20字節(jié)的奇偶校驗數(shù)據(jù)并將重新計算的奇偶校驗數(shù)據(jù)輸出到多路復用器611。網(wǎng)格編碼器323的輸出被輸出到幀多路復用器325。其后,幀多路復用器325將場和段同步信號插入到網(wǎng)格編碼器323的輸出數(shù)據(jù)中,隨后通過發(fā)射機330發(fā)送該數(shù)據(jù)。
圖11示出顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)字電視接收機的整體結(jié)構(gòu)的框圖。更具體地說,圖11示出一個DTV接收機的范例,該DTV接收機接收從圖3中所示的VSB發(fā)送系統(tǒng)傳輸來的數(shù)據(jù),并對接收數(shù)據(jù)進行解調(diào)和均衡,以便恢復(或者復原)該傳輸數(shù)據(jù)。DTV接收機包括調(diào)諧器711,解調(diào)器712,均衡器713,已知數(shù)據(jù)(或者序列)檢測器714,維特比解碼器715,去交織器716,里德-索羅蒙(RS)解碼器717,以及去隨機器718。DTV接收機還包括主數(shù)據(jù)分組去除器719、分組去格式器720、以及E-VSB數(shù)據(jù)處理器721。
調(diào)諧器711調(diào)諧特定信道的頻率。隨后,調(diào)諧器711對調(diào)諧頻率進行下變換,并將調(diào)諧通路頻率輸出到解調(diào)器712。解調(diào)器712按照傳發(fā)送方法的逆向方法對調(diào)諧的信道頻率進行解調(diào),從而將對應的數(shù)據(jù)輸出到均衡器713和已知數(shù)據(jù)(或者序列)檢測器704。此處,例如解調(diào)器712執(zhí)行載波恢復、碼元定時恢復等等。均衡器713執(zhí)行對于已解調(diào)信號中包括的任何信道失真的補償。然后,均衡器713將處理后的信號輸出到維特比解碼器715。
在此刻,已知數(shù)據(jù)檢測器704從解調(diào)器712的輸出數(shù)據(jù)中檢測由發(fā)送端插入的已知數(shù)據(jù)序列。然后,已知數(shù)據(jù)檢測器704將檢測出的已知數(shù)據(jù)輸出到解調(diào)器712和均衡器713。當解調(diào)器712在定時恢復或者載波恢復期間使用已知數(shù)據(jù)的時候,可以增強解調(diào)性能。類似地,當均衡器713使用已知數(shù)據(jù)來執(zhí)行頻道補償?shù)臅r候,可以增強均衡性能。
均衡器713的輸出穿過維特比解碼器715、去交織器716、RS解碼器717和去隨機器718。其后,輸出數(shù)據(jù)被輸出到主MPEG解碼器(未示出),同時地被輸出到主分組去除器719。此處,主MPEG解碼器僅僅對與主MPEG相對應的分組進行解碼。如果分組ID是‘E-VSB’,則主MPEG解碼器不執(zhí)行解碼操作。與此同時,主數(shù)據(jù)分組去除器719從去隨機器718輸出的數(shù)據(jù)中除去主數(shù)據(jù)分組,并將該數(shù)據(jù)輸出到E-VSB分組去格式器720。隨后,E-VSB分組去格式器720從主數(shù)據(jù)分組去除器719輸出的信號中除去(或者刪除)MPEG首部。并且,E-VSB分組去格式器720將除去了MPEG首部信號中包括的已知數(shù)據(jù)序列除去,隨后將該信號輸出到E-VSB數(shù)據(jù)處理器721。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機以及在DTV發(fā)射機中對數(shù)據(jù)編碼的方法具有以下優(yōu)點。更具體地說,DTV發(fā)射機受到高度保護以抵抗在經(jīng)由信道傳輸輔助數(shù)據(jù)時可能發(fā)生的任何錯誤,或者說,是對這種錯誤具有抵抗力。并且DTV發(fā)射機還對傳統(tǒng)的VSB系統(tǒng)具有高度兼容性。本發(fā)明即使在具有嚴重的重影效應和噪聲的信道中,仍可以在不發(fā)生任何錯誤的情況下接收輔助數(shù)據(jù)。此外,通過將已知數(shù)據(jù)序列插入到數(shù)據(jù)區(qū)域中的特定區(qū)域并發(fā)送該處理后的數(shù)據(jù),數(shù)字電視接收機的易受信道中頻繁變化影響的接收性能可得到增強。最后本發(fā)明在應用于移動式和便攜式接收機時更加有效,這種移動式和便攜式接收機也易受到信道中的頻繁變化的影響,并且要求受到保護以免受到強烈噪聲的影響(或者說,對強烈噪聲有抵抗力)。
對于本領域中普通技術(shù)人員來說很清楚的是,可以在本發(fā)明中作出各種修改和變動而不會脫離本發(fā)明的精神或者范圍。因此,其意圖是,本發(fā)明涵蓋對于本發(fā)明的修改和變動,只要這些修改和變動歸入所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)進行編碼以供傳輸?shù)臄?shù)字電視(DTV)發(fā)射機,所述DTV發(fā)射機包括預處理器,用于通過對增強數(shù)據(jù)進行編碼以進行前向糾錯(FEC)并擴展該FEC編碼后的增強數(shù)據(jù),來預處理增強數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)格式器,用于產(chǎn)生包含預處理后的增強數(shù)據(jù)的增強數(shù)據(jù)分組,并將已知數(shù)據(jù)插入到所述增強數(shù)據(jù)分組中的至少一個中;第一多路復用器,用于對主數(shù)據(jù)分組與增強數(shù)據(jù)分組進行多路復用;數(shù)據(jù)隨機器,用于使多路復用的數(shù)據(jù)分組隨機化;里德-索羅蒙(RS)編碼器,用于通過添加第一奇偶校驗數(shù)據(jù)來對隨機化的數(shù)據(jù)分組進行RS編碼;數(shù)據(jù)交織器,用于對RS編碼的數(shù)據(jù)分組進行交織;以及網(wǎng)格編碼器,用于對交織的數(shù)據(jù)分組進行網(wǎng)格編碼,當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時對所述網(wǎng)格編碼器進行初始化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DTV發(fā)射機,其中當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,網(wǎng)格編碼器被初始化,使得網(wǎng)格編碼器的輸出具有已知數(shù)據(jù)碼型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DTV發(fā)射機,還包括初始化控制器,用于產(chǎn)生對網(wǎng)格編碼器進行初始化所需要的初始化數(shù)據(jù)比特;以及第二多路復用器,用于將一部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特,其中所述網(wǎng)格編碼器具有一個或多個存儲器,用于對第二多路復用器的輸出進行網(wǎng)格編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DTV發(fā)射機,其中當在網(wǎng)格編碼器中處理在已知數(shù)據(jù)序列中包括的初始化數(shù)據(jù)比特時,網(wǎng)格編碼器的存儲器被初始化。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DTV發(fā)射機,還包括向后兼容性處理器,用于根據(jù)其中部分已知數(shù)據(jù)序列已被替換為初始化數(shù)據(jù)比特的增強數(shù)據(jù)分組,產(chǎn)生第二奇偶校驗數(shù)據(jù),以反映出由第二多路復用器作出的該替換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DTV發(fā)射機,其中第二多路復用器還將增強數(shù)據(jù)分組中包括的第一奇偶校驗數(shù)據(jù)替換為第二奇偶校驗數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DTV發(fā)射機,其中初始化控制器根據(jù)存儲器的先前值產(chǎn)生初始化數(shù)據(jù)比特,使得存儲器的每個當前值均被設置為零(0)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DTV發(fā)射機,其中初始化數(shù)據(jù)比特是與兩個連續(xù)的增強數(shù)據(jù)碼元相對應的數(shù)據(jù)比特。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DTV發(fā)射機,其中主數(shù)據(jù)分組包括音頻與視頻(AV)MPEG數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DTV發(fā)射機,還包括第二多路復用器,用于將每一網(wǎng)格編碼數(shù)據(jù)分組與場和段同步信號進行多路復用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的DTV發(fā)射機,還包括導頻插入器,用于將導頻信號插入到第二多路復用器的輸出里;調(diào)制器,用于將具有導頻信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號;以及射頻(RF)轉(zhuǎn)換器,用于將中頻信號轉(zhuǎn)換為射頻信號,以進行發(fā)送。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DTV,其中預處理器通過插入多個空值比特來擴充FEC編碼后的增強數(shù)據(jù)。
13.一種用于在數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機中對主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)編碼的方法,所述方法包括通過對增強數(shù)據(jù)進行編碼以進行前向糾錯(FEC)并擴展該FEC編碼后的增強數(shù)據(jù),來預處理增強數(shù)據(jù);產(chǎn)生增強數(shù)據(jù)分組,所述增強數(shù)據(jù)分組包括預處理后的增強數(shù)據(jù),并將已知數(shù)據(jù)插入到所述增強數(shù)據(jù)分組中的至少一個;對主數(shù)據(jù)分組與增強數(shù)據(jù)分組進行多路復用;將所述多路復用的數(shù)據(jù)分組隨機化;通過添加第一奇偶校驗數(shù)據(jù)來對隨機化的數(shù)據(jù)分組進行里德-索羅蒙(RS)編碼;對RS編碼的數(shù)據(jù)分組進行交織;使用網(wǎng)格編碼器對交織的數(shù)據(jù)分組進行網(wǎng)格編碼;以及當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,將網(wǎng)格編碼器初始化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器中時,網(wǎng)格編碼器被初始化,使得網(wǎng)格編碼器的輸出具有已知數(shù)據(jù)碼型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中將網(wǎng)格編碼器初始化包括將網(wǎng)格編碼器中包括的一個或多個存儲器初始化。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中將網(wǎng)格編碼器初始化包括產(chǎn)生初始化網(wǎng)格編碼器所需要的初始化數(shù)據(jù)比特;將一部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特;以及將包括初始化數(shù)據(jù)比特的已知數(shù)據(jù)序列輸入到網(wǎng)格編碼器里。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法,其中將網(wǎng)格編碼器初始化還包括根據(jù)增強數(shù)據(jù)分組產(chǎn)生第二奇偶校驗數(shù)據(jù),在所述增強數(shù)據(jù)分組中已將部分已知數(shù)據(jù)序列替換為初始化數(shù)據(jù)比特。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法,還包括將增強數(shù)據(jù)分組中包括的第一奇偶校驗數(shù)據(jù)替換為第二奇偶校驗數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法,其中初始化數(shù)據(jù)比特是根據(jù)網(wǎng)格編碼單元中包括的一個或多個存儲器的先前值產(chǎn)生的。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法,其中初始化數(shù)據(jù)比特是與兩個連續(xù)的增強數(shù)據(jù)碼元相對應的數(shù)據(jù)比特。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中主數(shù)據(jù)分組包括音頻與視頻(AV)MPEG數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,還包括將每一網(wǎng)格編碼數(shù)據(jù)分組與場和段同步信號進行多路復用。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中擴充FEC編碼的增強數(shù)據(jù)包括將多個空值數(shù)據(jù)比特插入到FEC編碼的增強數(shù)據(jù)里。
24.一種數(shù)字電視(DTV)接收機,包括調(diào)諧器,用于從DTV發(fā)射機接收具有主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)的DTV信號,所述增強數(shù)據(jù)被編碼以進行前向糾錯(FEC),并被DTV發(fā)射機擴充;解調(diào)器,用于通過執(zhí)行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調(diào);均衡器,用于對解調(diào)的DTV信號中包括的信道失真進行補償;以及數(shù)據(jù)檢測器,用于從解調(diào)的DTV信號中檢測一個或多個已知數(shù)據(jù)序列,其中,當各自執(zhí)行載波和定時恢復以及信道失真補償?shù)臅r候,解調(diào)器和均衡器使用檢測的已知數(shù)據(jù)序列。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的DTV接收機,還包括分組去格式器,用于從均衡器的輸出中除去已知數(shù)據(jù)序列。
26.一種用于在數(shù)字電視(DTV)接收機中對信號解碼的方法,所述方法包括從DTV發(fā)射機接收具有主數(shù)據(jù)和增強數(shù)據(jù)的DTV信號,所述增強數(shù)據(jù)被編碼以進行前向糾錯(FEC),并被DTV發(fā)射機擴充;通過執(zhí)行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調(diào);對解調(diào)的DTV信號中包括的信道失真進行補償;以及從解調(diào)的DTV信號中檢測一個或多個已知數(shù)據(jù)序列,其中,DTV信號的信號調(diào)制和信道失真補償是使用檢測出的已知數(shù)據(jù)序列來執(zhí)行的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法,還包括從信道失真補償后的DTV信號中除去已知數(shù)據(jù)序列。
全文摘要
公開了一種數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機和在DTV發(fā)射機中編碼數(shù)據(jù)的方法。通過對增強數(shù)據(jù)進行編碼以進行前向糾錯(FEC)并擴充該FEC編碼后的增強數(shù)據(jù),來預處理增強數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式器,產(chǎn)生增強數(shù)據(jù)分組,所述增強數(shù)據(jù)分組包括預處理后的增強數(shù)據(jù),并將已知數(shù)據(jù)插入到所述增強數(shù)據(jù)分組中的至少一個;第一多路復用器,用于對主數(shù)據(jù)分組與增強數(shù)據(jù)分組進行多路復用;以及數(shù)據(jù)隨機器,用于對多路復用的數(shù)據(jù)分組進行隨機化。里德-索羅蒙(RS)編碼器通過添加第一奇偶校驗數(shù)據(jù)來對隨機化的數(shù)據(jù)分組進行RS編碼,以及數(shù)據(jù)交織器對RS編碼數(shù)據(jù)分組進行交織。網(wǎng)格編碼器,用于對交織的數(shù)據(jù)分組進行網(wǎng)格編碼,其中當將已知數(shù)據(jù)序列輸入到該網(wǎng)格編碼器中時可以對該網(wǎng)格編碼器進行初始化。
文檔編號H04N7/26GK1941858SQ20061015953
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者催仁煥, 姜景遠, 郭國淵, 洪永珍, 洪性龍 申請人:Lg電子株式會社