增強切片預測反饋的製作方法

2023-11-06 05:47:27

專利名稱：增強切片預測反饋的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字數據的發送和/或接收。
背景技術：
已知關於數位電視信號的發送的美國標準為「8VSB數據」(ATSC數位電視標準A/53)。該8VSB數據具有一個星座(constellation)，包括八個可能的符號分層。在VSB系統中，這八個可能的符號分層都在相同的相位中。但是，在QAM系統中，以相位正交的關係來發送這些符號。
以上提到的標準規定了數字視頻與聲頻數據的格式化和調製。被發送的數據採取符號的形式，每個符號代表兩位的數據，對這些兩位的數據進行格柵編碼成為三位的格柵編碼數據。把每三位的格柵編碼數據被映射成具有八個分層中的一個對應分層的一個符號。也提供了裡德/所羅門(Reed/Solomon)編碼和交錯，以提高所發送的信息的穩健性。
也允許在數位電視頻道中發送輔助數據(除了數字視頻或聲頻數據以外的數據)。根據該標準並按跟視頻與聲頻數據相同的方式對這些數據格式化和調製。根據8 VSB標準而製造的接收器能夠讀取信息包標識符(PIDs)，信息包標識符使接收器能夠區別聲頻數據、視頻數據和輔助數據。
然而，雖然所發送的數位電視信號的穩健性對於數位電視接收而言是足夠的，但是，這個穩健性對於發送輔助數據而言可能不足，尤其當輔助數據很關鍵時。相應地，本發明的應用之一是以VSB格式來發送輔助數據，為增加的穩健性進行外部編碼。根據本發明的這項應用而被發送的輔助數據在這裡被稱作「穩健的VSB數據」(RVSB)。
發明概述在本發明的一個方面中，用於提供增強切片預測的一種方法包括以下內容接收包含第一和第二數據的一個輸入，其中，第一和第二數據具有不同的位發送率並由相同的n分層星座來定義；用解碼器只對第二數據解碼；響應於該輸入和解碼器來產生一個輸出，其中，該輸出被局限於n個星座分層中的至少一個，但少於n/2個的星座分層，(其中，n＞2)；以及，提供該輸出，作為增強切片預測。
在本發明的另一個方面中，用於提供增強切片預測的一種裝置包括一個內部解碼器、一個外部解碼器和一個增強切片預測器。內部解碼器對所接收的信號進行內部解碼，以提供一個內部解碼的輸出。內部解碼器根據所接收的信號來產生n/2種可能的解碼狀態，所接收的信號包含具有n個分層的數據(其中，n＞2)。外部解碼器對內部解碼輸出進行外部解碼。增強切片預測器根據外部解碼器的一個輸出來選擇n/2種可能的解碼狀態中的至少一種但少於n/2種的可能的解碼狀態，並提供所選的一種或多種狀態作為增強切片預測。
在本發明的再另一個方面中，用於提供增強切片預測的一種裝置包括一個內部解碼器、一個外部解碼器和一個增強切片預測器。內部解碼器對包含第一和第二數據的一個所接收的信號進行內部解碼，以提供內部解碼的第一和第二數據。外部解碼器只對第二數據進行外部解碼。當不可得到第二數據時，增強切片預測器根據第一數據來提供預測輸出；當可得到第二數據時，增強切片預測器根據外部解碼的第二數據來提供預測輸出。
附圖簡述當結合附圖詳細研究本發明時，將更明白這些和其他的特點與優點。在附圖中

圖1表示根據本發明的、用於發送穩健VSB數據和ATSC數據的穩健VSB發送器；圖2表示用於接收由圖1中的穩健VSB發送器發送的ATSC數據的標準ATSC接收器；圖3表示用於接收由圖1中的穩健VSB發送器發送的穩健VSB數據的穩健VSB接收器；圖4額外詳細地表示圖1中的2/3比率編碼器；圖5表示由圖4中的映射器執行的映射功能；圖6表示圖2和圖3中的2/3比率解碼器的操作；圖7表示根據本發明的、用於發送穩健VSB數據和ATSC數據的另一種穩健VSB發送器；圖8表示用於接收由圖7中的穩健VSB發送器發送的ATSC數據的標準ATSC接收器；圖9表示用於接收由圖7中的穩健VSB發送器發送的穩健VSB數據的穩健VSB接收器；圖10表示用於在圖9中的丟棄控制線路上產生合適的控制信號的一種電路；圖11表示根據本發明的、用於發送穩健VSB數據和ATSC數據的另一種穩健VSB發送器；圖12表示根據本發明的、包含1/2比率外部編碼數據(可能由穩健VSB發送器發送的)的四個數據段的一個例子；圖13表示根據本發明的、包含1/4比率外部編碼數據(可能由穩健VSB發送器發送的)的四個數據段的一個例子；圖14表示根據本發明的、包含3/4比率外部編碼數據(可能由穩健VSB發送器發送)的四個數據段的一個例子圖15更加詳細地表示圖1、9和11中的交錯器(Ir)；圖16更加詳細地表示圖3和圖9中的去交錯器(deinterleavers)(Dr)；圖17表示一個幀的第一個穩健VSB數據包的映射定義結構；圖18表示一個幀的幀同步段的一個部分，該幀所攜帶的一個映射指出在該幀中的什麼地方可以找到穩健VSB數據；圖19展示了根據本發明的一個實施例的增強切片預測器；圖20表示圖19中的內部解碼器的格柵；圖21表示圖19中的外部解碼器的各種可能的狀態轉變；以及，圖22展示了根據本發明的另一個實施例的一種增強切片預測器。
詳細描述
RVSB和ATSC數據發送與接收圖1表示根據本發明的一個實施例的、發送ATSC數據和穩健VSB數據兩者的穩健VSB收發器10。圖2表示接收由穩健VSB發送器10發送的ATSC數據的標準ATSC接收器12；圖3表示接收由穩健VSB發送器10發送的穩健VSB數據的穩健VSB接收器14。
穩健VSB發送器10包括一個裡德/所羅門編碼器16，該編碼器通過將裡德/所羅門奇偶字節加到未編碼的輔助數據字節而對未編碼的輔助數據字節進行編碼。交錯器18使未編碼的輔助數據字節和裡德/所羅門奇偶字節交錯。然後，使用卷積代碼或其他的糾錯代碼，由外部編碼器20對交錯的、未編碼的輔助數據字節和裡德/所羅門奇偶字節進行位方式編碼。外部編碼器20改善了未編碼的輔助數據字節和裡德/所羅門奇偶字節的穩健性，將它們轉換成穩健的數據字節(在下文中稱之為「穩健VSB數據字節」)和裡德/所羅門奇偶字節。
例如，外部編碼器20可以是為每個輸入位產生兩個輸出位的1/2比率編碼器、為每個輸入位產生四個輸出位的1/4比率編碼器或為每三個輸入位產生四個輸出位的3/4比率編碼器。也可以使用其他編碼器來代替。
在外部編碼器20的輸出處，把一個三字節輸送(tx)標頭添加到每組184個編碼的穩健VSB數據和裡德/所羅門字節中，以形成穩健VSB數據包。多路復用器24對這些穩健的VSB數據包和ATSC數據包(通常是視頻的和聲頻)進行多路復用，所述ATSC數據包的每一個都包括一個三字節的輸送標頭和184個字節的ATSC數據。可以在一個信息包一個信息包的基礎上選擇到多路復用器24的任何一種輸入，並將每個選擇的輸入提供給ATSC發送器26。多路復用器24根據下文將加以描述的穩健VSB映射來選擇將哪種輸入傳送到ATSC發送器26。
典型的ATSC發送器26包括一個裡德/所羅門編碼器28、一個交錯器30和一個2/3比率內部編碼器32，它們全部都根據ATSC標準來進行操作。
標準ATSC接收器(諸如，圖2中所示的標準ATSC接收器12)接收和處理ATSC數據，並丟棄穩健VSB數據。相應地，標準ATSC接收器12包括一個2/3比率內部解碼器34、一個去交錯器36和一個裡德/所羅門解碼器38，它們全部都根據ATSC標準進行操作。但是，標準ATSC接收器12被編程為對ATSC數據和穩健VSB數據輸送標頭(它包括信息包標識符或PID，並且外部編碼器還沒有對它編碼)進行解碼。標準ATSC接收器12讀取所有信息包的PID，並在40處，丟棄具有穩健VSB數據的PID的那些信息包。如在本技術領域中已知，標準ATSC接收器12也包括一個切片預測器42(諸如，在第5,923,711號美國專利中所揭示的切片預測器)，它響應於內部解碼的數據，並提供一個輸出返回給相位跟蹤器和/或均衡器。
穩健VSB接收器(例如，圖3中所示的穩健VSB接收器14)可以對穩健VSB數據包進行接收、解碼和處理。如已知，並如圖4所示，ATSC發送器26的2/3比率內部編碼器32包括一個預編碼器44和一個四種狀態的格柵編碼器46。結合起來，預編碼器44和四種狀態的格柵編碼器46可以看作為八種狀態的編碼器，該編碼器對於每兩個輸入位(X1 X2)產生三個格柵編碼的輸出位(Z0 Z1 Z2)。映射器48將三個格柵編碼的輸出位映射到具有如圖5所示的八個分層中之一的一個符號。如從卷積代碼理論眾所周知，可以把預編碼器44和四種狀態的格柵編碼器46的操作看作八種狀態的、與4有關的格柵。
所以，在穩健VSB接收器14中，2/3比率內部解碼器50可以操作八種狀態的、與4有關的格柵，它將預編碼器44和2/3比率內部編碼器32的四種狀態的格柵編碼器46視作結合為一體(如圖6所示)，以便產生一個軟輸出判定(例如，使用如Li、Vucetic和Sato在1995年5月的IEEE信息理論學報上的《關於具有符號間幹擾的頻道的最佳軟輸出檢測》中所描述的SSA算法)。這項軟判定製定的操作比廣泛使用的產生硬判定輸出的Viterbi算法更複雜，但軟判定製定操作更充分地利用了由外部編碼器20提供的編碼增益。
去交錯器52對2/3比率內部解碼器50的輸出進行去交錯。穩健VSB接收器14讀取去交錯器52的輸出處的所有信息包的PID。根據這些PID，穩健VSB接收器14丟棄在54處的那些具有ATSC數據的PID的信息包，並且還丟棄跟隨外部編碼器20而增加的傳送標頭和由裡德/所羅門編碼器28增加的奇偶字節。這樣，在54處，穩健VSB接收器14隻傳送包含由外部編碼器20編碼的穩健VSB數據的穩健VSB數據包。穩健VSB數據包由外部解碼器56來解碼，由去交錯器58(是交錯器18的相反物)進行去交錯，並且由裡德/所羅門解碼器60來進行裡德/所羅門解碼，以便再現提供給圖1中的裡德/所羅門編碼器16的原來未編碼的輔助數據。
外部解碼器56的可靠的輸出(可以使用軟輸出或硬輸出)由反饋路徑64中的交錯器62(對應於交錯器30)進行交錯，以便將外部解碼數據的排序恢復到頻道中的數據的順序。例如，切片預測器66可以使用該交錯的外部解碼數據，來創建到相位跟蹤器和/或均衡器的可靠的反饋。但是，穩健VSB接收器14中的去交錯器52和交錯器62所引入的總體反饋延遲通常太長，而無法向相位跟蹤器和/或均衡器提供有用的反饋。
圖7、8和9中所示的布置避免了由穩健VSB接收器14的去交錯器52和交錯器62引入的反饋延遲。圖7表示穩健VSB發送器80，其中，未編碼的輔助數據字節由裡德/所羅門編碼器82來編碼，裡德/所羅門編碼器82將裡德/所羅門奇偶字節加到未編碼的輔助數據字節。交錯器84對未編碼的輔助數據字節和裡德/所羅門奇偶字節進行交錯。然後，如上文所討論的，外編碼器86使用卷積代碼或turbo積代碼對交錯的、未編碼的輔助數據字節和裡德/所羅門奇偶字節進行位方式編碼。外部編碼器86的位方式輸出是由小塊交錯器88進行交錯的小塊，以便減少頻道突發差錯對外部解碼的影響。可以把小塊交錯器88所提供的數據稱作「R數據(Rdata)(n.o.)」，它代表正常排列的穩健VSB數據。
第一個多路復用器92的一個輸入端接收ATSC格式化的信息包，每個信息包包括(i)具有關於穩健VSB數據的PID號碼的一個有效的三字節輸送標頭、(ii)虛設(dummy)的穩健VSB數據的184個佔位符字節和(iii)虛設的ATSC裡德/所羅門奇偶數據的20個佔位符字節。第一個多路復用器92的另一個輸入端接收ATSC格式化的虛設信息包，每個信息包包括207個字節的虛設ATSC數據。這些ATSC格式化的虛設信息包用作在下遊被增加的真實ATSC信息包的佔位符。可以在一個信息包一個信息包的基礎上選擇第一個多路復用器92的各個輸入端，這項選擇是根據以後將加以描述的穩健VSB映射。
交錯器94根據卷積字節交錯的「ATSC標準」來交錯第一個多路復用器92的所選輸出。數據置換器96既接收交錯器94和小塊交錯器88兩者的輸出。數據置換器96用來自小塊交錯器88的下一個正常排序的、穩健VSB數據字節代替來自交錯器94的每個虛設的穩健VSB數據佔位符字節。
數據置換器96的輸出包含具有散布的輸送標頭的正常排序的穩健VSB數據、虛設的ATSC裡德/所羅門奇偶字節，以及虛設的ATSC數據包字節。去交錯器98(根據字節去交錯的「ATSC標準」來進行操作)對數據置換器96的輸出進行去交錯，以便有效地將數據「重新包裝」成輸送標頭、重新排序的穩健VSB數據(R數據(r.o.))、虛設的ATSC裡德/所羅門奇偶字節和虛設的ATSC數據的分組。從反交錯器98的去交錯產生正常重新排序的穩健VSB數據的重新排序，而可以把重新排序的數據稱作「重新排序的穩健VSB數據」。
在100處，丟棄穩健VSB信息包和虛設ATSC數據包(207個字節/包)的虛設ATSC裡德/所羅門奇偶字節(20個/包)。第二個多路復用器102使其餘的穩健VSB信息包(每個包括一個輸送標頭和重新排序的穩健VSB數據)和真實ATSC數據包(每個包含187個字節的輸送標頭和ATSC數據)進行多路復用。可以在一個信息包一個信息包的基礎上選擇到第二個多路復用器102的各個輸入，並將其提供給ATSC發送器104。第二個多路復用器102根據下文將加以描述的穩健VSB映射來選擇將哪個輸入傳送到ATSC發送器104。
ATSC發送器104通常包括一個裡德/所羅門編碼器106，一個交錯器108和一個12路2/3比率內部編碼器110，它們都根據ATSC標準來進行操作。裡德/所羅門編碼器106輸出與輸送標頭、ATSC數據和ATSC裡德/所羅門奇偶字節的信息包進行多路復用的輸送標頭、重新排序的穩健VSB數據和ATSC裡德/所羅門奇偶字節的信息包。根據重新排序的穩健VSB數據來計算穩健VSB數據的ATSC裡德/所羅門奇偶字節。而且，交錯器108改變穩健VSB數據的排序，以便在交錯器108的輸出處的穩健VSB數據再次成為正常排序的穩健VSB數據。交錯器108也使輸送標頭、ATSC裡德/所羅門奇偶字節和ATSC數據分散。該數據是由12路2/3比率內部編碼器110進行2/3比率編碼的，並且被發送。所發送的穩健VSB數據處於正常的排序，即在小塊交錯器88的輸出處所提供的排序。這個正常的排序允許穩健VSB接收器避免由穩健VSB接收器14的去交錯器52和交錯器62引起的延遲。
如圖8所示，標準ATSC接收器120包括一個12路2/3內部解碼器122，內部解碼器122對所發送的數據解碼，以便為包括正常排序的穩健數據的一個輸出數據流提供散布的輸送標頭、ATSC數據，以及根據交錯器108所提供的ATSC卷積字節交錯來定位的ATSC裡德/所羅門奇偶字節。ATSC去交錯器124將輸送標頭、ATSC數據和ATSC裡德/所羅門奇偶字節恢復到其輸送「包裝化」的位置。ATSC去交錯器124也將正常排序的穩健VSB數據轉換成重新排序的穩健VSB數據。這種重新排序的形式允許標準ATSC接收器120的ATSC裡德/所羅門解碼器126正確地測試穩健VSB數據包的奇偶性。然後，標準ATSC接收器120可以讀取穩健VSB數據包輸送標頭，並根據穩健VSB數據包的PID在128處適度地丟棄它們。
如圖9所示，穩健VSB接收器130包括一個軟輸出12路2/3比率內部解碼器132。(硬輸出2/3解碼器將會導致損失相當多的編碼增益)。軟輸出12路2/3比率內部解碼器132的輸出包括正常排序的穩健VSB數據，該數據在由以下所討論的丟棄控制線路134指出的各個位置處具有在穩健VSB數據中的分散的重新排序的ATSC數據、輸送標頭，以及ATSC裡德/所羅門奇偶符號。在丟棄控制線路134的控制下，丟棄塊136丟棄重新排序的ATSC數據、輸送標頭和ATSC裡德/所羅門奇偶符號。
小塊去交錯器138對穩健VSB數據去交錯。小塊去交錯器138具有相對較低的延遲時間。該去交錯可分散在軟輸出12路2/3比率內部解碼器132的輸出處的穩健VSB數據中可能的突發差錯。外部解碼器140對正常排序的穩健VSB數據進行位方式解碼，外部解碼器140也將穩健VSB數據包裝成字節。amp信息告訴外部解碼器140在RMAP數據輸入處對於提供給外部解碼器140的什麼數據使用什麼解碼比率。慮及到相位跟蹤器和/或均衡器的較低的總體反饋，穩健VSB接收器130中既不需要去交錯器52也不需要交錯器62。例如，增強切片預測器142可以使用外部解碼數據，以便產生到相位跟蹤器和/或均衡器的反饋。如果需要的話，可以用選通反饋，或者可以對於被解碼的數據的可靠性來按比例調整均衡器梯度算法的步長大小。
去交錯器144(它是交錯器84的相反物)對外部解碼器140所解碼的穩健VSB數據包有效負載進行去交錯，並由裡德/所羅門解碼器146(對應於裡德/所羅門編碼器82)來進行裡德/所羅門解碼，以便再現提供給圖7中的裡德/所羅門編碼器82的原來未編碼的輔助數據。
如ATSC標準中所提供的，一個幀包括多個段，每個段包含預定數量的字節。幀的第一個段是幀同步段，幀中其餘的段是數據段。雖然可以按段或局部段來發送穩健VSB數據，但是，較方便的是以成對的段來發送穩健VSB數據。以上所討論的穩健VSB映射指出哪些段對包含穩健VSB數據，以致丟棄塊136可以在重新排序的ATSC數據能夠到達外部解碼器140之前正確地丟棄重新排序的ATSC數據。丟棄塊136也必須丟棄所有段(穩健VSB和ATSC)的輸送標頭和ATSC裡德/所羅門奇偶數據。
圖10中示出在丟棄控制線路134上產生合適的控制信號來控制這項丟棄功能的一種概念上很簡單的電路，以及穩健VSB接收130的有關部分。穩健VSB接收器130使用所接收的映射信息(以下描述用於發送和接收該映射信息的方法)來指示虛設段發生器150何時構制虛設的207個字節段。虛設段發生器150也使用幀同步信號。對於每個ATSC虛設段，虛設段發生器150將輸送標頭和ATSC裡德/所羅門奇偶字節設置為FF。對於每個穩健VSB數據虛設段，虛設段發生器150將輸送標頭和ATSC裡德/所羅門奇偶字節設置為FF。虛設段發生器150將每個穩健VSB數據虛設段的其餘字節設置為00。
虛設段發生器150將這些虛設段饋送到ATSC卷積字節交錯器152，然後使用ATSC卷積字節交錯器152的輸出來控制丟棄塊136，丟棄塊136隨後響應於FF和00代碼，以便正確地丟棄在所接收的數據流內進行交錯的重新排序的ATSC數據、輸送標頭，以及ATSC裡德/所羅門奇偶數據。這樣，丟棄塊136隻傳送穩健VSB數據。
圖11表示多個外部代碼穩健VSB發送器160。穩健VSB發送器160的操作類似於圖7中的穩健VSB發送器80。穩健VSB發送器160具有第一個裡德/所羅門編碼器162(它通過將裡德/所羅門奇偶字節加到未編碼的第一輔助數據來為第一未編碼的輔助數據進行編碼)、第二個裡德/所羅門編碼器164(它通過將裡德/所羅門奇偶字節加到第二未編碼的輔助數據來為第二未編碼的輔助數據進行編碼)，以及第三個裡德/所羅門編碼器166(它通過將裡德/所羅門奇偶字節加到第三未編碼的輔助數據來為第三未編碼的輔助數據字節進行編碼)。第一個交錯器168對經裡德/所羅門編碼的第一未編碼的輔助數據進行交錯，第二個交錯器170對經裡德/所羅門編碼的第二未編碼的輔助數據進行交錯，第三個交錯器172對經裡德/所羅門編碼的第三未編碼的輔助數據進行交錯。然後，經交錯裡德/所羅門編碼的第一未編碼的輔助數據由第一個外部編碼器174進行位方式編碼，經交錯裡德/所羅門編碼的第二未編碼的輔助數據由第二個外部編碼器176進行位編碼，經交錯裡德/所羅門編碼的第三未編碼的輔助數據由第三個外部編碼器178來進行位方式編碼。第一個外部編碼器174的位方式輸出由第一個小塊交錯器180進行交錯，第二個外部編碼器176的位方式輸出由第二個小塊交錯器182進行交錯，第三個外部編碼器178的位方式輸出由第三個小塊交錯器184進行交錯。
第一個外部編碼器174是1/4比率編碼器，第二個外部編碼器176是1/2比率編碼器，第三個外部編碼器178是3/4比率編碼器，但可以使用採用不同編碼比率的這些或其他外部編碼器的任何其他組合。第一個、第二個和第三個小塊交錯器180、182、184的數據輸出由在選擇輸入控制下的多路復用器186來選擇，該選擇輸入確定將按不同方式經外部編碼的數據插入要發送的幀的順序。可以把在多路復用器186的輸出處的數據可以被稱作「R數據(n.o.)」，它和以前一樣代表正常排序的穩健VSB數據。
多路復用器190的頂部的三個輸入接收ATSC格式信息包，每個信息包擁有具有穩健VSB數據的PID號碼的一個有效的三字節輸送標頭、184個佔位符字節的虛設的穩健VSB數據，以及ATSC裡德/所羅門奇偶數據的20個虛設佔位符字節。多路復用器190的最頂部輸入處的穩健VSB數據對應於來自第一個外部編碼器174的1/4比率編碼數據，多路復用器190的下一個輸入處的穩健VSB數據對應於來自第二個外部編碼器176的1/2比率編碼數據，多路復用器190的下一個輸入處的穩健VSB數據對應於來自第三個外部編碼器178的3/4比率編碼數據。提供給多路復用器190的最底部輸入處的數據包括ATSC格式虛設信息包，每個信息包具有207個字節的虛設ATSC數據。這些虛設ATSC數據包用作將增加到多路復用器190的下遊的真實ATSC數據包的佔位符。可以根據選擇線路上的輸入，在一個信息包一個信息包的基礎上選擇到多路復用器190的各個輸入。該選擇是根據在以下將加以描述的穩健VSB數據映射。
多路復用器190的輸出由交錯器192進行交錯，以便實現正確的ATSC卷積交錯。數據置換器194接收交錯器192的輸出和多路復用器186的輸出。數據置換器194用來自多路復用器186的下一個對應的正常排序的穩健VSB數據字節來代替來自多路復用器190的每個虛設的穩健VSB數據佔位符字節。
數據置換器194的輸出包含具有散布的輸送標頭、虛設ATSC裡德/所羅門奇偶字節，以及虛設ATSC數據包字節的正常排序的穩健VSB數據(合適進行地1/4比率編碼、1/2比率編碼和/或3/4比率編碼)。卷積字節去交錯器196(如「ATSC標準」中所描述的)對數據置換器194的輸出去交錯，以便有效地將數據「重新包裝」成輸送標頭重新排序的穩健VSB數據(1/4、1/2和/或3/4比率編碼)的信息包、虛設ATSC裡德/所羅門奇偶字節和ATSC數據的虛設信息包。由去交錯器196的去交錯產生正常排序的穩健VSB數據的重新排序。
按與圖9中的丟棄控制線路134和丟棄塊136所提供的方式類似的一種方式，在198處丟棄虛設ATSC裡德/所羅門奇偶字節(20個/包)和虛設ATSC數據包(207個字節/包)。多路復用器200對其餘的穩健VSB信息包(每個包括一個輸送標頭和重新排序的穩健VSB數據)和真實ATSC數據包(每個包含輸送標頭和ATSC數據的187個字節)進行多路復用。可以在一個信息包一個信息包的基礎上選擇到多路復用器200的每個輸入，並將其提供給ATSC發送器202。多路復用器200根據在下文將加以描述的穩健VSB映射來選擇將哪個輸入傳送到ATSC發送器202。
ATSC發送器202通常包括一個裡德/所羅門編碼器204、一個交錯器206和一個12路2/3比率內部編碼器208，它們都根據ATSC標準來進行操作。裡德/所羅門編碼器204輸出與輸送標頭、ATSC數據和ATSC裡德/所羅門奇偶字節的信息包多路復用的輸送標頭、重新排序的穩健VSB數據和ATSC裡德/所羅門奇偶字節的信息包。根據重新排序的穩健VSB數據來計算穩健VSB數據的ATSC裡德/所羅門奇偶字節。而且，交錯器206改變穩健VSB數據的排序，以使交錯器206的輸出處的穩健VSB數據再次成為正常排序的穩健VSB數據。交錯器206也使輸送標頭字節、ATSC裡德/所羅門奇偶字節和ATSC數據分散。這些數據由12路2/3比率內部編碼器208進行2/3比率編碼，並且被發送。被發送的穩健VSB數據處於正常的順序，即在多路復用器186的輸出處所提供的順序。這個正常的數據順序使穩健VSB接收器能夠避免由去交錯器52和交錯器62引起的延遲。
如上面所討論的，ATSC幀包括一個幀同步段和多個數據段，而且為方便起見，把穩健VSB數據包裝成一些四個段的組。尤其是，圖12表示可以在幀中被用來發送經1/2比率編碼的穩健VSB數據的四個數據段的一個例子；圖13表示可以在幀中被用來發送經1/4比率編碼的穩健VSB數據的四個數據段的一個例子；圖14表示可以在幀中被用來發送經3/4比率編碼的穩健VSB數據的四個數據段的一個例子。這些例子代表交錯器108之前的幀，並假設每組四個穩健VSB數據段的每個組包含許多整數的穩健的裡德/所羅門編碼塊，每個長184個字節，其中的20個字節是奇偶字節。
關於1/2比率外部代碼的情況，圖12表示對於每個輸入位，外部編碼器位輸出兩個位。把穩健VSB數據包包裝成到一對數據段的一個RVSB裡德-所羅門塊(一個位/符號)，以致1/2比率外部代碼，四個段包含兩個穩健的裡德/所羅門編碼塊。如圖13所示，對於1/4比率外部代碼的情況，外部編碼器為每個輸入位輸出四個位。把穩健VSB數據被包裝成每四個數據段有一個RVSB裡德-所羅門塊(1/2位/符號)，以致1/4比率外部代碼，四個段包含一個穩健的裡德/所羅門編碼塊。如圖14所示，對於3/4比率外部代碼的情況，外部編碼器為每三個輸入位輸出四個位。在這種情況下，所發送的符號和字節邊界總是不匹配。但是，三個完整的RVSB裡德-所羅門塊將會正好包裝成四個數據段(1.5位/符號)，以致3/4比率外部代碼，四個段包含三個穩健的裡德/所羅門編碼塊。
相應地，圖12、13和14可以由以下表格來表現

其中，X代表完整的穩健裡德/所羅門編碼塊的數量，而Y代表包含對應數量X的穩健裡德/所羅門編碼塊所需要的幀段的數量。
但是，應該理解，可以結合本發明來使用其他編碼比率，因此，以上的表格將根據所用的特定編碼比率而變化。
圖15更加詳細地表示交錯器18、84、168、170和172，圖16更加詳細地表示去交錯器58和144，假設選擇穩健的裡德/所羅門編碼塊長184個字節。交錯器18、84、168、170和172是B＝46、M＝4、N＝184的卷積交錯器，它們對穩健VSB數據進行字節方式交錯。除了穩健的交錯器的B參數是46(而不是52)和參數N是184(而不是208)以外，該交叉方案等同於《ATSC數位電視標準A/53和ATSC數位電視標準A/54的使用指南》中所描述的ATSC交錯器方案。需要這個交錯器，以致即使繞過ATSC去交錯器(Da)(如圖9所示)，穩健VSB接收器也可以處理頻道上的長的噪聲突發串。
如圖16所示，去交錯器58和144是B＝46、M＝4、N＝184的卷積去交錯器，它們對穩健VSB數據進行字節方式的去交錯。除了穩健的去交錯器的B參數是46(而不是52)和參數N是184(而不是208)以外，該去交錯方案也等同於《ATSC數位電視標準A/53和ATSC數位電視標準A/54的使用指南》中所描述的ATSC去交錯器方案。
由於穩健VSB裡德/所羅門塊包括184個字節，並由於許多整數的穩健VSB裡德/所羅門塊是在數據幀中的，因此，穩健VSB數據字節的數量加上數據幀中穩健VSB裡德/所羅門奇偶字節總是可被46均勻地除盡。所以，不管G的值(將在下文加以描述)如何，幀同步段都可以被用作接收器中的去交錯器58和144(Dr)的同步器。在幀同步處，迫使去交錯器換向器被推到頂部的位置。去交錯器58和144是字節方式的去交錯器。
數據映射如上面所討論的，每個數據幀可以包含穩健VSB數據段和ATSC(沒有進行穩健編碼的)數據段的混合物。此外，穩健VSB數據可以包含利用各種編碼比率的混合物進行編碼的數據。穩健VSB接收器14或130必須具有穩健VSB映射，該映射指出哪些段進行穩健VSB編碼和穩健VSB編碼使用哪個外部代碼，以致穩健VSB接收器14或130可以正確地處理穩健VSB數據並丟棄ATSC數據。穩健VSB發送器10、80和160也使用穩健VSB映射來控制其對應的多路復用和丟棄功能。穩健VSB發送器10、80或160按以下所述的一種方式將這個穩健VSB映射和所有其他的數據一起發送到穩健VSB接收器14或130。
用特定的外部代碼進行編碼的數據幀中的穩健VSB數據的存在、數量和位置由一個或多個數字Sc表示，Sc似乎是數據幀的幀同步段中的兩層數據。已知，幀同步段是幀中的第一個段。所以，關於上述的外部代碼(1/4比率、1/2比率和3/4比率)，幀同步段應該較佳地包含[S1/4S1/2S3/4]。把每個Sc(例如，S1/4或S1/2或S3/4)被編碼成兩層數據的18個符號(位)。對關於所有三個代碼，需要總共3×18＝54個符號作為穩健VSB映射的定義。把這些符號插入每個幀同步段的末端附近的保留區域(就在12個預編碼位的前面)。對於每組18個位(b18…b1)的每個組，最後6個位(b6…b1)代表被映射為當前幀中穩健VSB數據的8個段的各組的數量G(根據外部代碼，8個段＝2、4或6個穩健VSB數據包)。12個前述的位用於梳狀濾波器補償(見《ATSC數位電視標準A/54的使用指南》)。相應地，如圖18所示，位b6…b1代表數量G，位b18…b13是位b6…b1的補碼，而位b12…b7可以是交替的+1和-1(或任何其他樣式)。
假設S＝S1/4+S1/2+S3/4。由於312/8＝39，因此，可以把8個段的0-39組被映射為穩健VSB數據或8 VSB數據(ATSC數據)。所以，只要每個Sc的總數S≤39，它們就可以擁有0…39的值。
較佳的是，在數據幀上儘可能均勻地分布各個穩健VSB數據段。例如，如果S＝1，那麼，把以後的8個段映射為穩健VSB數據段，把所有其他的段映射為ATSC數據段1、40、79、118、157、196、235和374。如果S＝2，那麼，把以後的16個段映射為穩健VSB數據段，把所有其他的段映射為ATSC數據段1、20、39、58、77、96、115、134、153、172、191、210、229、248、267和286。這些例子繼續進行，直到S＝39為止，其中，把整個數據幀映射為穩健VSB數據段。關於S的一些值，各個穩健VSB數據段對之間的間隔不是完全均勻的。但是，關於S的任何值，事先固定間隔，所以，所有接收器都知道間隔。
如果一個幀包含由按1/4比率、1/2比率和3/4比率進行操作的三個外部編碼器提供的穩健VSB數據，那麼，可以在幀中劃分來自這三個外部編碼器的數據，以致對關於RVSB段，第一8×S1/4個段包含經1/4比率外部編碼的數據，接下來的8×S1/2個段包含經1/2比率外部編碼的數據，而最後的8×S3/4個段包含經3/4比率外部編碼的數據。但是，對於這三個外部編碼器或任何數量的其他類型的外編碼器其他穩健VSB數據段組織也是可能的。
如上面所討論的，由於這個穩健VSB映射是包含在幀同步段中的，因此，穩健VSB映射不享有與穩健VSB數據相同的編碼增益分層。但是，通過使某些數量的幀上的穩健VSB映射相關，穩健VSB接收器仍然可以可靠地捕獲穩健VSB映射。所以，穩健VSB映射不應該過於頻繁地變化(例如，不多於每~60個幀變化一次)。
以上的映射方法通過相關。使接收器能夠可靠地、簡單地捕獲穩健VSB映射。一旦接收器已捕獲映射，就希望接收器立即和可靠地跟蹤映射的變化。為了立即和可靠地跟蹤映射的變化，可在幀的第一個穩健VSB裡德/所羅門編碼塊中複製每個外部代碼的穩健VSB映射中的定義(不包括梳狀補償位)。此外，存在數據表示(i)映射將在今後的什麼時候變化和(ii)將來新的映射定義。所以，外部編碼器的一個幀的第一個穩健VSB數據包具有圖17所示的結構，其中，穩健VSB映射定義數據由以下內容提供指定當前映射的8個位(只使用這些位中的6個位)；指定幀的數量直到映射變化的8個位(1-125；如果是0，則不發生變化)；以及，指定下一個映射的8個位(又只使用這些位中的6個位)。第一個穩健VSB數據包的其餘部分是數據。各自的外部編碼器的幀中的第一個RVSB段具有圖17所示的布置。
如此，接收器可以通過使用可靠的穩健VSB數據來跟蹤映射變化。即使突發差錯破壞許多幀，接收器也能夠通過使用從以前所接收的幀中讀取的幀數來保持其自己的幀遞減計數。如果接收器在任何時候發現以前由幀同步相關性捕取的外部代碼的定義與第一個穩健VSB數據段中的那個外部代碼的定義不匹配，則接收器應該重新開始其映射捕獲過程。
RVSB增強切片預測和均衡器反饋如《ATSC數位電視標準A/53》(由高級電視系統委員會出版)和《ATSC數位電視標準A/54的使用指南》(也由高級電視系統委員會出版)中所解釋的，ATSC 8 VSB接收器使自適應均衡和相位跟蹤有重要的運用。如上所述的RVSB具有一些特點，這些特點慮及自適應均衡和相位跟蹤中的改進。
一個這樣的改進是由根據來自增強Viterbi算法的序列把輸入符號分層的經延遲的可靠估計反饋回自適應均衡器和/或相位跟蹤器而產生的。
(見「Viterbi算法」，G.D.Forney，Jr.，Proc.IEEE，第61卷，268-278頁，1973年3月。)這種類型的反饋避免了對「重新編碼」的需要，它有狀態初始化的問題。
標題為《信號接收器的切片預測器》的第5,923,711號美國專利揭示了一種ATSC 8 VSB接收器，該接收器使用切片預測器，以便將更可靠的反饋提供給相位跟蹤器或自適應均衡器。利用圖19所示的增強切片預測器系統300，可以使該反饋更加可靠。增強切片預測器系統300具有一個內部解碼器302和一個外部解碼器304，它們的操作方式類似於以上所述的內部解碼器和外部解碼器。
來自內部解碼器302的切片預測輸出的工作方式類似於前述的第5,923,711號美國專利中所描述的工作方式。如上面所解釋的，內部解碼器302是根據包括一個預編碼器的8種狀態的、與4有關的格柵。根據在當前時間t的最佳路徑量度，內部解碼器302的切片預測器決定在時間t的最有可能的狀態。然後，根據下一對可能的狀態，(從8個輸入分層中)選擇在時間t+1的下一個符號的四個可能的、被預測的輸入分層。例如，如圖20中的內部解碼器格柵所示，如果在時間t的最有可能的狀態是狀態一，則下一個狀態是∈ 。所以，在時間t+1的下一個輸入分層可以是-7、+1、-3或+5。這些接下來的輸入分層分別對應於經解碼的位對00、10、01和11。
同樣，外部解碼器304也發現各自的格柵的當前時間t的最佳路徑量度。圖21中示出一個示範外部解碼器的這個格柵的一個部分，並且通常可以將其應用於所有三個外部代碼。如圖21所示，根據下一對可能的狀態來為時間t+1選擇兩個可能的外部解碼器輸入位對。舉例來說，這兩個可能的外部解碼器輸入位對可以是11，也可以是01。把外部解碼器304所選擇的位對發送到預測增強器306，預測增強器306從一組四個分層(以前由內部解碼器302的切片預測器選擇，作為時間t+1的增強切片預測)中選擇振幅分層+5或-3。由於內部解碼器302的切片預測接近零延遲，但由於在內部解碼器302已經提供一個被解碼的軟輸出之後，外部解碼器304才能操作於相同的符號，因此，延遲模塊308所提供的延遲時間略大於內部解碼器302的追溯延遲時間。可以把預測增強器306所提供的切片預測作為反饋提供給相位跟蹤器310的均衡器。
利用某些額外的延遲時間，外部解碼器304可以制定最後的硬判定並選擇時間t+1的單個最有可能的輸入位對。例如，如果發現11是到外部解碼器304的最有可能的輸入位對(如由它的「Viterbi算法」所確定)，則外部解碼器304將該信息發送到預測增強器306，然後，預測增強器306從一組四個分層和對應的位對(已經由內部解碼器302的切片預測器選擇)中選擇+5。外部代碼可以是卷積代碼或其他類型的糾錯代碼。當正在接收ATSC數據時的時間期間，禁止預測器增強器306。
反饋增強的最大可能性序列估計器(MLSE)切片預測器系統320使用「Viterbi算法」，並在圖22中與RVSB接收器的其他有關部分一起被示出。反饋增強的MLSE切片預測器系統320具有一個內部解碼器322和一個外部解碼器324，它們的操作方式類似於上述的內部解碼器302和外部解碼器304。但是，不使用內部解碼器302的切片預測輸出，而是將增強的MLSE模塊326配置成通過操作8種狀態2/3比率代碼格柵(內部解碼器322所使用的相同的格柵，包括預編碼器)，來對所接收的信號執行通常的「Viterbi算法」。
增強的MLSE模塊326將其下一個輸入選為(i)如果下一個輸入是非RVSB符號，則是如延遲模塊328所延遲的噪聲的8分層接收信號；或(ii)如果下一個輸入是RVSB符號，則是外部解碼器324的位對判定輸出(硬或軟)。增強的MLSE模塊326根據RVSB映射中一個符號一個符號的信息來進行這項選擇。
增強的MLSE模塊326輸出8個可能的符號中的一個符號作為其切片預測；該切片預測(符號判定)由增強的MLSE模塊326提供，作為到均衡器或相位跟蹤器330的反饋。
增強的MLSE模塊326應該跟隨通過8種狀態的格柵的一個更加正確的路徑(與內部解碼器322相比)，因為當可得到RVSB符號時，增強的MLSE模塊326從外部解碼器324獲得更可靠的輸入。
增強的MLSE模塊326的輸出可以是硬切片判定，也可以是軟分層。也可以使用來自內部解碼器322或外部解碼器324的任何符號可靠性指示，來改變均衡器LMS算法的步長大小。(見《ATSC數位電視標準A/54的使用指南》。)可以把一個任選的預定編碼培訓序列包括在數據欄位的第一個RVSB段的一個規定部分中。發送器和接收器事先知道這個序列。在從外部解碼器324輸出解碼的培訓序列的期間，把到增強的MLSE模塊326的輸入切換到解碼的培訓序列的存儲版本。
以上已討論了本發明的某些修改。在本發明的技術實踐過程中，將進行其他的修改。例如，雖然以上將標準ATSC接收器12和穩健VSB接收器14示作分開的接收器，但是，可以在能夠為兩種類型的數據(ATSC數據和穩健VSB數據)解碼的單個接收器的兩個數據路徑中結合標準ATSC接收器12和穩健VSB接收器14兩者的各種功能。
相應地，本發明的描述被認為只是起說明作用，其目的是把本發明的最佳執行模式教授給精通該技術領域的人。在不脫離本發明的精神的前提下，細節可以有重大的變化，並保留對所附如權利要求的範圍內的所有修改的專有權使用。
權利要求
1.用於提供增強切片預測的一種方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟接收包含第一和第二數據的一個輸入，其中，第一和第二數據具有相同的n分層星座和不同的位速率；用解碼器只對第二數據進行解碼；響應於輸入和解碼器來產生一個輸出，其中，把輸出局限於n個星座分層中的至少一個，但少於n/2個的星座分層，其中，n＞2；以及，提供輸出，作為增強切片預測。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述解碼器是第一個解碼器；其中，接收步驟包括用第二個解碼器對輸入解碼以便恢復第一和第二數據的步驟；其中，第二個解碼器具有n種狀態；其中，產生步驟包括從第二個解碼器的n種狀態的n/2種狀態中選擇n/4種狀態的步驟；其中，提供步驟包括提供n/4種狀態作為增強切片預測的步驟。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於還包括根據第二個解碼器的處理時間來延遲選擇步驟的步驟。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述解碼器是第一個解碼器；其中，接收步驟包括用第二個解碼器對輸入解碼以便恢復第一和第二數據的步驟；其中，第二個解碼器具有n種狀態；其中，產生步驟包括從第二個解碼器的n種狀態的n/2種狀態中只選擇一種狀態的步驟；其中，提供步驟包括提供一種狀態作為增強切片預測的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於還包括根據第二個解碼器的處理時間來延遲選擇步驟的步驟。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特徵在於，n是8。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，產生步驟包括以下步驟當不可得到第二數據時，對輸入解碼，以便產生輸出；以及，當可得到第二數據時，對第二數據解碼，以便產生輸出。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，還包括至少部分地根據解碼器的處理時間來延遲對輸入的解碼的步驟。
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，提供步驟包括只提供一種狀態作為增強切片預測。
10.如權利要求7所述的方法，其特徵在於還包括響應於所接收的映射在對輸入解碼與對第二數據解碼之間進行選擇的步驟。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述解碼器是第一個解碼器；其中，接收步驟包括用第二個解碼器對輸入解碼以便恢復第一和第二數據的步驟；其中，只為第二數據解碼的步驟包括用第一個解碼器對第二數據解碼以便產生經解碼的第二數據的步驟；其中，產生步驟包括以下步驟當不可得到經解碼的第二數據時，通過用第三個解碼器對輸入解碼而產生輸出；以及，當可得到經解碼的第二數據時，通過用第三個解碼器對第二解碼數據解碼而產生輸出。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於還包括延遲用第三個解碼器對輸入解碼的步驟的步驟。
13.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，第三個解碼器執行Viterbi算法。
14.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，提供步驟包括只提供第三個解碼器的一種狀態作為增強切片預測的步驟。
15.如權利要求11所述的方法，其特徵在於還包括響應於所接收的映射在對輸入解碼與對經解碼的第二數據解碼之間進行選擇的步驟。
16.如權利要求7或11所述的方法，其特徵在於，第一數據包括8個分層的非RVSB符號；其中，第二數據包括8個分層的RVSB符號。
17.如權利要求1、7或11所述的方法，其特徵在於，提供步驟包括當所接收的信號中包含被發送的培訓信號時，根據一個已知的培訓信號來提供增強切片預測的步驟。
18.如權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括提供增強切片預測作為到均衡器的反饋的步驟。
19.如權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括提供增強切片預測作為到相位跟蹤器的反饋的步驟。
全文摘要
當不可得到穩健的8VSB數據時，增強切片預測是根據ATSC 8VSB數據的；當可得到穩健的8VSB數據時，增強切片預測量根據穩健的8VSB數據的。
文檔編號H04N5/44GK1425241SQ01808269
公開日2003年6月18日 申請日期2001年3月27日 優先權日2000年4月18日
發明者R·W·西塔, M·菲莫夫, P·A·斯諾普克 申請人:真尼詩電子有限公司