數位電視發射機以及在數位電視發射機中對數據編碼的方法
2023-10-11 09:23:24 1
專利名稱：數位電視發射機以及在數位電視發射機中對數據編碼的方法
技術領域：
本發明涉及數字電信系統，更特別涉及數位電視(DTV)發射機/接收機以及在DTV發射機/接收機中處理數據的方法。儘管本發明適合於廣範圍的應用場合，但它特別適合於將數位電視信號調製到殘留邊帶(VSB)模式，以及發送和接收該VSB調製的數位電視信號。
背景技術：
自1998年的下半年以來，美國一直採用高級電視系統委員會(ATSC)8T-VSB傳輸方法作為廣播的1995標準。目前，韓國也正在通過採用ATSC 8T-VSB傳輸方法作為廣播標準，來提供廣播節目。據此，在1995年5月開始了實驗性廣播，並在2000年8月31日開始啟動測試廣播系統。
圖1圖示出常規ATSC 8T-VSB發送系統。數據隨機器使輸入的MPEG視頻/音頻數據隨機化。裡德-索羅蒙碼(RS)編碼器對數據進行RS編碼，從而添加20位元組的奇偶檢驗碼。數據交織器對數據進行交織。網格(Trellis)編碼器將數據從字節轉換為碼元，然後對轉換後的數據進行網格編碼。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調製器將碼元列轉換為中頻帶寬的8VSB信號。並且，射頻(RF)轉換器將VSB轉換後的信號轉換為射頻帶寬信號，並將該射頻帶寬轉換後的信號發送到天線。
8T-VSB傳輸模式被選作北美洲和韓國的數字廣播標準，它是一種為傳輸MPEG視頻/音頻數據而開發的系統。然而，目前正在非常快速地開發處理數位訊號的技術，並且隨著越來越多的人使用網際網路，數字電器、計算機和網際網路正被集成起來。因此，為了滿足用戶的各種要求，需要開發一種能夠通過數位電視頻道添加視頻/音頻數據、從而發送各種補充信息的系統。
一些用戶可以假定，通過使用PC卡或者具有附加於其上的簡單室內天線的可攜式設備來應用輔助的數據廣播。然而，當在室內使用的時候，信號的強度可能由於牆壁引起的阻擋、或者由於正在接近的或附近的移動物體引起的幹擾而降低。據此，接收的數位訊號的質量可能由於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/音頻數據不同，當發送輔助數據的時候，待發送的數據應具有低錯誤率。更具體地說，在視頻/音頻數據的情況下，未被用戶眼睛感知或者獲知的錯誤可以被忽略，因為它們並未引起任何麻煩或者太大的麻煩。相反，在輔助數據(例如，程序執行文件，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，需要開發一種對重影效應和噪聲具有高度抵抗力的系統。
一般來講，輔助數據是通過時分方法，經由與MPEG視頻/音頻數據相同的信道來傳輸的。然而，隨著數字廣播的出現，已經向市場供應了僅接收MPEG視頻/音頻數據的ATSC VSB數位電視接收機。因此，經由與MPEG視頻/音頻數據相同的信道傳輸輔助數據不應該影響市場上供應的傳統ATSC VSB接收機。換言之，這可以被定義為ATSC VSB兼容性，並且輔助數據廣播系統應與ATSC殘餘邊帶系統兼容。此處，輔助數據還可被稱為增強數據或者E-VSB數據。此外，在不良信道環境中，傳統ATSC VSB接收系統的接收質量可能降低。更具體地說，當使用可攜式和/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。
發明內容
據此，本發明面向一種對數位電視(DTV)發射機和在DTV發射機中對數據編碼的方法，其基本上免除了由於現有技術的局限性和不足而引起的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種數位電視發射機，其適合於發送輔助數據，並且對噪聲有高度抵抗力。
本發明的另一目的是提供一種數位電視系統，其能夠增強輔助數據碼元的解碼功能。
本發明的進一步的目的是提供一種數位電視(DTV)發射機和在DTV發射機中對數據編碼的方法，其能夠將已知數據插入到增強數據的特定區域中，並將該數據發送到發射機/接收機，從而增強數位電視系統的接收質量。
本發明的另外的優點、目的和特徵將部分在隨後的描述中進行闡述，而部分則將在本領域技術人員在研究下文之後變得清楚明白，或者可以通過本發明的實踐來了解。可以通過在所撰寫的說明書及其權利要求書以及所附附圖中具體指明的結構來實現和獲得本發明的目的及其他優點。
為了實現這些目的及其他益處、並根據本發明的目的，正如此處所具體實現和概括描述的，一種用於對主數據和增強數據進行編碼以供傳輸的數位電視(DTV)發射機包括預處理器，用於通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組，數據格式器，用於將第一空值數據用於添加到每一預處理後的增強數據分組內的第一位置標誌符裡；第一多路復用器，用於將主數據分組與具有第一空值數據的增強數據分組進行多路復用；標誌符插入器，用於將第二空值數據插入到從第一多路復用器輸出的增強數據分組內的第二位置標誌符裡；數據交織器，用於將第二空值數據替換為奇偶校驗數據；數據發生器，用於產生至少一個已知數據序列，碼元處理器，用於將數據交織器的輸出中包括的第一空值數據替換為至少一個已知數據序列，以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼器，用於通過對碼元處理器的輸出執行非系統化RS編碼來產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
在本發明的另一方面，一種用於對主數據和增強數據進行編碼以供傳輸的數位電視(DTV)發射機包括預處理器，用於通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組，數據格式器，用於將已知數據序列添加到預處理後的增強數據分組裡，第一多路復用器，用於將主數據分組與具有已知數據序列的增強數據分組進行多路復用；標誌符插入器，用於將空值數據插入到從第一多路復用器輸出的增強數據分組內的位置標誌符裡；數據交織器，用於將第二空值數據替換為奇偶校驗數據；碼元處理器，用於對數據交織器輸出的增強數據進行編碼，以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼器，用於通過對碼元處理器的輸出執行非系統化RS編碼來產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
在本發明的另一方面，一種用於在數位電視(DTV)發射機中對主數據分組和增強數據分組編碼的方法包括通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組，將第一空值數據添加到每一預處理後的增強數據分組內的第一位置標誌符裡；將主數據分組與具有第一空值數據的增強數據分組進行多路復用；將第二空值數據插入到具有第一空值數據數據分組每一增強數據分組內的第二位置標誌符裡，使用數據交織器將放置在第二位置標誌符中的第二空值數據替換為奇偶校驗數據，產生至少一個已知數據序列，將數據交織器的輸出中包括的第一空值數據替換為至少一個已知數據序列，以及通過對具有至少一個已知數據序列的增強數據分組執行非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼，產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
在本發明的另一方面，一種數位電視(DTV)接收機包括調諧器，用於從DTV發射機接收具有主數據和增強數據的DTV信號，所述增強數據被編碼以進行前向糾錯(FEC)，並被DTV發射機擴充；解調器，用於通過執行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調；均衡器，用於對解調的DTV信號中包括的信道失真進行校正，以及數據檢測器，用於從解調的DTV信號中包括的增強數據中檢測一個或多個已知數據序列，其中，當分別執行載波和定時恢復以及信道失真校正的時候，解調器和均衡器使用檢測的已知數據序列。維特比解碼器，用於對均衡器輸出的主數據碼元和增強數據碼元進行維特比解碼；a datadeinterleaver for deinterelaving the Viterbi-對數據解碼，以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)奇偶校驗去除器，用於從數據去交織器輸出的增強數據分組中刪除非系統化RS奇偶校驗字節。
在本發明的另一方面，一種用於在數位電視(DTV)接收機中解碼信號的方法包括從DTV發射機接收具有主數據和增強數據的DTV信號，所述增強數據被編碼以進行前向糾錯(FEC)，並被DTV發射機擴充；通過執行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調；對解調的DTV信號中包括的信道失真進行校正，從解調的DTV信號中包括的增強數據中檢測一個或多個已知數據序列，其中，DTV信號的信號解調和信道失真校正是使用檢測出的已知數據序列來執行的；對信道失真正確的後的DTV信號中包括的主數據碼元和增強數據碼元進行維特比解碼；在去交織器中對維特比解碼後的數據進行去交織，以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)奇偶校驗去除器，用於從去交織器輸出的增強數據分組中刪除非系統化RS奇偶校驗字節。
應理解的是，本發明的上述概括說明及隨後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明提供進一步的解釋。
附圖被包括在內以提供對於本發明的進一步的理解，它們被併入並構成本申請的一部分；附示出本發明的實施例並與描述內容一起用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1圖示出常規ATSC 8T-VSB發送系統的框圖；圖2圖示出根據本發明的數位電視發射機的整體框圖；圖3示出根據本發明的每一段的非系統化裡德-索羅蒙(RS)奇偶校驗位置標誌符的範例；圖4示出根據本發明的RS奇偶校驗的位置的範例；以及圖5示出顯示根據本發明的一個實施例的數位電視接收機的整體結構的框圖。
具體實施例方式
現在將詳細參考本發明的最佳實施例，附圖中圖示出了這些實施例的範例。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，儘管本發明中使用的術語是從通常已知和使用的術語中選出的，但本發明的說明中提到的一些術語是由申請人依據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語來理解本發明，而應按照每一術語蘊含其中的含義來理解本發明。
在本發明中，增強數據可以由包括諸如程序執行文件、股票信息等等之類的信息的數據構成，或者由視頻/音頻數據構成。此外，已知數據指的是根據發射機和接收機之間的預定協議而已經獲知的數據。此外，主數據由能夠從傳統接收系統接收的數據構成，其中主數據包括視頻/音頻數據。
此處，普通VSB傳輸幀的一幀被設定為兩個場。每一場包括一個場同步段和312個數據段。本發明涉及將已知數據插入到數據段內的預定位置(或者地方)、並發送該數據，從而增強數位電視接收機的接收性能。圖2圖示出根據本發明的數位電視(DTV)發射機的整體框圖。所述DTV發射機包括E-VSB預處理器201，E-VSB分組格式器202，分組多路復用器203，數據隨機器204，裡德-索羅蒙(RS)編碼/奇偶校驗位置標誌符插入器205，數據交織器206，字節/碼元轉換器207，E-VSB碼元處理器208，已知數據(或者序列)發生器209，碼元-字節轉換器210，非系統化編碼器211，網格編碼器212，幀多路復用器202，幀多路復用器213，和發射機220。在具有上述結構的本發明中，主數據被輸出到分組多路復用器203，增強數據被輸出到E-VSB預處理器201。E-VSB預處理器201對增強數據進行預處理，比如對附加糾錯進行編碼、對數據交織、和插入空值數據位，然後將預處理後的增強數據輸出到E-VSB分組格式器202。
E-VSB分組格式器202確定已知數據位置標誌符，在該已知數據位置標誌符中插入了在分組內已經知道的已知數據。其後，E-VSB分組格式器202將空值數據字節插入到所確定的已知數據位置標誌符中，從而用E-VSB字節單元的輸出數據以184位元組為單位構成一個分組。隨後，在所述分組的起始位置插入4位元組的MPEG首部字節，然後輸出處理後的分組。MPEG首部字節由一個MPEG同步化字節(0x47)和3位元組的分組標識(PID)構成。此處，所述PID可以使用空值分組PID值或者傳統ATSC系統中的保留PID值，以便從傳統的ATSC VSB接收機中刪除(或者丟棄)增強數據分組。
E-VSB分組格式器202的輸出數據被以188位元組分組為單位輸入到分組多路復用器203中。所述分組多路復用器203以188位元組為單位，將已經存在的主數據分組與E-VSB分組格式器202的增強數據分組進行多路復用，然後將其輸出到數據隨機器204。數據隨機器204丟棄(或者刪除)MPEG同步化字節，並通過使用一個偽隨機的數據字節使剩餘的187個字節隨機化，所述偽隨機的數據字節是在數據隨機器204內部產生的。其後，隨機化的數據被輸出到裡德-索羅蒙(RS)編碼器/奇偶校驗位置標誌符插入器205中。
裡德-索羅蒙(RS)編碼器/奇偶校驗位置標誌符插入器205用系統化RS編碼過程或者非系統化奇偶校驗位置標誌符插入過程對隨機化的數據進行處理。更具體地說，當從數據隨機器204輸出的187位元組的分組對應於主數據分組時，裡德-索羅蒙(RS)編碼器/奇偶校驗位置標誌符插入器205執行與傳統ATSC VSB系統相同的系統化RS編碼，從而在187位元組數據的結尾添加20位元組的奇偶校驗數據。相反，當從數據隨機器204輸出的187位元組的分組對應於增強數據分組時，確定分組內的奇偶校驗數據字節的位置(或者地方)，使得從數據交織器206的輸出終端處，比所述187個數據字節更遲地輸出該20個奇偶校驗數據字節。然後，將空值數據字節插入到所確定的奇偶校驗字節位置(或者地方)。此外，從數據隨機器204接收的187數據字節被順序地插入到剩餘的187位元組的位置。
空值數據字節是以任意值給定的，並且在稍後的過程中，該空值數據字節值被非系統化RS編碼器211計算得出的奇偶校驗值替代。據此，空值數據字節的作用是確保非系統化RS編碼中的奇偶校驗字節位置(或者地方)。將非系統化RS編碼用於增強數據分組是出於以下原因。當由E-VSB碼元處理器208改變增強數據的值(將在稍後的過程中詳細說明)時，應重新計算RS奇偶校驗。因此，應從數據交織器206輸出終端處，比數據字節更遲地輸出該奇偶校驗字節。例如，當接收了數目為K的數據字節，並向其添加了數目為P的奇偶校驗數據時，可以使用數目總共為N(＝K+P)的數據字節之中的數目為P的任意字節作為該奇偶校驗數據字節。
上述的每一段中的奇偶校驗位置標誌符彼此不同，並且根據以下等式1決定每一奇偶校驗位置(或者地方)。
b＝((52×p)+(s mod 52)mod 207，p＝187，188，...，206此處，s表示場同步信號之後的段數目，並且s的取值範圍是從0到311。此外，b表示相應段內的數據字節位置(或者地方)，其取值範圍是從0到206。更具體地說，s和b分別表示輸入到數據交織器206中的段和數據字節位置(或者地方)。此外，52是由數據交織器206設置的整數。最後，mod表示模操作。
一般來講，在ATSC VSB系統中，一個傳輸分組被數據交織器交織，交織後的傳輸分組被多個段分散(或者散布)，然後輸出。然而，由於一個數據段可以傳送一個傳輸分組，所以在交織以前，分組可以被稱作段。因此，當決定了段的位置(或者地方)的時候，基於上述等式1確定奇偶校驗位置標誌符。例如，當使用第一段(即s＝0)的時候，通過用取值範圍從187到206的值代替p(即，當p＝187，...，206的時候)，奇偶校驗位置標誌符分別對應於b＝202，47，99，151，203，48，100，152，204，49，101，153，205，50，102，154，206，51，103，和155。
然而，當至少一個上述奇偶校驗位置標誌符被設置在段的最初的三個字節中時，存在一個問題。這是因為在每一段的最初的三個字節中設置(或放置)了包括PID的MPEG傳輸首部，其中每一段分別對應於s＝1，2，3，4，5，6，7，53，54，55，56，57，58，59，105，106，107，108，109，110，111，157，158，159，160，161，162，163，209，210，211，212，213，214，215，261，262，263，264，265，266，和267。在該情況下，在除了這三個MPEG首部字節之外的剩餘204個字節之中，所輸出的最後20個字節(即，數據交織器的輸出)被用作奇偶校驗位置標誌符。當發送增強數據的時候，MPEG首部插入空值分組PID或者保留PID。由於該值(即，空值分組PID或者保留PID值)是已知的，所以即使當空值分組PID或者保留PID在奇偶校驗之後輸出的時候，也可以沒有任何問題地執行非系統化RS編碼。
如上所述，以52段為周期來重複奇偶校驗位置標誌符的位置。更具體地說，圖3示出與s mod 52＝1至s mod 52＝7段相對應的奇偶校驗位置標誌符的數據字節編號。據此，圖4示出由等式1和圖3根據分組(或者段)編號給出的非系統化RS奇偶校驗的位置。此處，圖4示出來自於E-VSB發送系統的數據交織器206的一個輸入終端(或者RS編碼器/非系統化RS奇偶校驗插入器205的一個輸出終端)的分組格式。參見圖4，MPEG首部區域對應於3位元組的MPEG首部區域，增強或者已知數據區域對應於其中將要設置(或放置)增強數據和/或已知數據的區域。此處，從數據交織器206的輸出終端處，比與同一分組的綠色區域相對應的增強數據或者已知數據更遲地輸出每一分組的非系統化RS奇偶校驗字節。RS編碼器/奇偶校驗位置標誌符插入器205的輸出數據被輸出到數據交織器206。然後，數據交織器206對接收數據進行交織，然後輸出。在此刻，數據交織器206接收由非系統化RS編碼器211重新計算和輸出的RS奇偶校驗字節，然後用該重新接收到的RS奇偶校驗字節替換尚未輸出的非系統化RS奇偶校驗位置標誌符。更具體地說，首先輸出數據交織後的187個信息字節。其後，其中分別插入了一個空值數據字節的20個奇偶校驗位置標誌符被替換為該重新計算的20個RS奇偶校驗字節，然後輸出。
從數據交織器206輸出的每一數據字節被字節-碼元轉換器207轉換為4個碼元，然後將其輸出到E-VSB碼元處理器208。此處，一個碼元由2比特構成。此外，由已知數據發生器209產生(或者創建)的已知數據序列也被輸出到E-VSB碼元處理器208。E-VSB碼元處理器208接收從字節-碼元轉換器207輸出的數據、以及由已知數據發生器209產生的已知數據碼元，用多個處理步驟處理接收的數據，然後將處理後的數據分別輸出到網格編碼器212和碼元-字節轉換器210。更具體地說，在主數據碼元的情況下，E-VSB碼元處理器208輸出接收碼元，而不在數據中作出任何改變。另一方面，在增強數據碼元的情況下，用能夠在與網格編碼器212結合使用時提供額外編碼增益的信號處理，來處理接收到的碼元。在此刻，當從字節-碼元轉換器207輸出的數據對應於其中插入了空值數據的已知數據位置標誌符時，輸出數據被替換為由數據發生器209產生的已知數據，然後將其輸出到網格編碼器212和碼元-字節轉換器210。在已知數據碼元開始的部分中，E-VSB碼元處理器208產生一個將網格編碼器212中的存儲器初始化到預定狀態的數據碼元。其後，在已經為網格初始化接收到產生的數據碼元時，E-VSB碼元處理器208輸出所產生的數據碼元，而不是輸出已知數據碼元。為了這樣做，應當將網格編碼器212中的存儲器的值提供給E-VSB碼元處理器208。在已知數據序列開始時初始化該網格編碼器212，這是因為，即使作為網格編碼器212的輸入而輸入了該已知數據序列，但是依據網格編碼器212的存儲器狀態可能輸出多個輸出序列。因此，當在網格編碼器212的存儲器狀態被初始化到預定值之後輸入了已知數據時，可以根據網格編碼器212的輸出獲得已知數據輸出序列。
為了初始化網格編碼器212中的存儲器，在初始化處理中使用24個輸入符號，因為在VSB發送系統中包括12個網格編碼器。更具體地說，在ATSC VSB系統中使用了12個完全相同的網格編碼器。因此，E-VSB碼元處理器208也應該具有12個完全相同的碼元處理器。網格編碼器212對作為E-VSB碼元處理器208的輸出碼元之中的高位比特而輸入的數據進行預編碼，並對作為低位比特輸入的數據進行網格編碼。其後，預編碼數據和網格編碼數據被輸出到幀多路復用器213。
同時，E-VSB碼元處理器208接收由2比特構成的碼元，用多個處理步驟處理接收到的碼元，然後輸出處理後的碼元。因此，碼元應在碼元-字節轉換器210處轉換回到數據字節，以便非系統化RS編碼器211能夠根據E-VSB碼元處理器208的輸出重新計算RS奇偶校驗。換言之，輸入碼元被碼元-字節轉換器210轉換為字節單元，並被輸出到非系統化RS編碼器211。非系統化RS編碼器211為187個信息字節構成的數據分組計算20位元組的RS奇偶校驗，並將計算得到的RS奇偶校驗輸出到數據交織器206。數據交織器206接收由非系統化RS編碼器211重新計算和輸出的RS奇偶校驗字節，然後用接收到的RS奇偶校驗字節替換尚未輸出的非系統化RS奇偶校驗位置標誌符。此處，執行了非系統化RS編碼，以防止在傳統的ATSC VSB接收機中發生編碼錯誤。更具體地說，編碼錯誤發生是因為增強數據碼元和已知數據位置標誌符均被E-VSB碼元處理器208轉換為不同的值。換言之，執行非系統化RS編碼是為了向ATSC VSB系統提供後向兼容性。
幀多路復用器213將4段同步化碼元插入到網格編碼器212的每一828輸出碼元中，從而構成具有832個數據碼元的數據段。更具體地說，每312個數據段中插入一個場同步段，從而構成一個數據欄位，然後將其輸出到發射機220。發射機220將導頻信號插入到幀多路復用器213的輸出中，所述輸出具有在其中插入的段同步信號和場同步信號。然後，發射機220對插入導頻信號後的數據進行VSB調製，並將VSB調製後的數據轉換為射頻(RF)信號，然後經由天線發送該射頻信號。據此，發射機220包括導頻插入器221、VSB調製器222、和射頻(RF)上變頻器223。此外，可以可選地包括預均衡器濾波器。
如上所述，根據本發明的增強數據分組包括包含信息的增強數據、和已知數據，包括已知數據能夠增強接收機的接收性能。E-VSB分組格式器202將E-VSB預處理器201的輸出數據與已知數據位置標誌符進行多路復用，這確保了其中將要插入已知數據序列的地方(或者位置)，從而對於除了3位元組的MPEG首部和20位元組的非系統化RS奇偶校驗之外的184個數據字節，構成一個分組。在增強數據分組中，對於插入已知數據序列的地方(或者位置)、以及將被插入到除MPEG首部字節和非系統化RS奇偶校驗字節之外的184位元組區域中的字節數目，並沒有限制。此外，可以根據所述數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中對數據編碼的方法的使用，改變區域的實際用途。最後，還可以改變已知數據發生器209的輸出被提供到的地方。更具體地說，例如，E-VSB分組格式器202可以接收和輸入已知數據發生器209的輸出數據，而不是空值數據字節。作為選擇，RS編碼器/非系統化奇偶校驗位置標誌符插入器205也可以從已知數據發生器209接收已知數據序列，從而用所接收的已知數據序列替代增強數據分組中包括的已知數據位置標誌符。圖5示出顯示根據本發明的一個實施例的數位電視接收機的整體結構的框圖。更具體地說，圖5示出一個數位電視接收機的範例，該數位電視接收機接收從圖2中所示的VSB發送系統傳輸來的數據，並對接收數據進行解調和均衡，以便恢復(或者恢復)該傳輸數據。該DTV接收機包括調諧器301，解調器302，均衡器303，已知數據系統化(或者序列)檢測器304，維特比解碼器305，去交織器716，裡德-索羅蒙(RS)編碼器/非系統化RS奇偶校驗去除器307，以及去隨機器308。該DTV接收機還包括主數據分組去除器309、分組去格式器310、以及E-VSB數據處理器311。
調諧器301調諧特定信道的頻率。隨後，調諧器301對調諧頻率進行下變換，並將調諧後的信道頻率輸出到解調器302。解調器302對調諧後的信道頻率進行解調，以便恢復載波頻率和恢復定時頻率，從而產生一個基帶信號。然後，解調器302將產生的基帶信號輸出到均衡器303和已知數據檢測器304。均衡器713對已解調信號中包括的任何信道失真進行補償。然後，均衡器330將處理後的信號輸出到維特比解碼器305。
在此刻，已知數據檢測器304從解調器302的輸出數據中檢測由發送端插入的已知數據序列。然後，已知數據檢測器304從解調器302的輸出數據中檢測由已知數據序列，所述檢測出的已知數據序列是由DTV發射機插入的。然後，已知數據檢測器304將檢測出的已知數據序列輸出到解調器302和均衡器303。當解調器302在定時恢復或者載波恢復期間使用已知數據的時候，可以增強解調性能。類似地，當均衡器303使用已知數據來執行序列的時候，可以增強均衡性能。
維特比解碼器305對均衡器303輸出的主數據碼元和增強數據碼元進行維特比解碼，以便將該碼元轉換為數據字節，從而將重新轉換後的數據字節輸出到去交織器306。去交織器306執行發送系統中的數據交織器的逆向操作，然後將處理後的數據輸出到RS解碼器/非系統化RS奇偶校驗去除器307。如果接收的分組是主數據分組，則RS解碼器/非系統化RS奇偶校驗去除器307對接收的分組進行RS解碼。替換地，如果接收的分組是增強數據分組，則RS解碼器/非系統化RS奇偶校驗去除器307從接收的分組中刪除該非系統化RS奇偶校驗字節。其後，處理後的分組被輸出到去隨機器308。非系統化RS奇偶校驗的位置(或者地方)由式1和圖3給出。
去隨機器308執行DTV發射機中的隨機器的逆向處理，以便處理RS解碼器/非系統化RS奇偶校驗去除器307的輸出。隨後，去隨機器308在每一分組的開始處插入一個MPEG同步化數據字節，並以188位元組為單位輸出處理後的分組。去隨機器308的輸出被同時輸出到主MPEG解碼器(未示出)和主數據分組去除器309。主MPEG解碼器僅僅對與主MPEG相對應的分組進行解碼。更具體地說，如果分組ID是空值分組PID或者保留PID(即，增強數據分組)，則主MPEG解碼器不執行解碼過程。
與此同時，主處理數據分組去除器309從去隨機器308輸出的數據中除去188位元組為單位的主數據分組，並將處理後的數據輸出到E-VSB分組去格式器310。隨後，E-VSB分組去格式器從主數據分組去除器309輸出的188位元組分組中除去(或者刪除)4位元組的MPEG首部和已知數據位置標誌符字節(或者已知數據字節)。其後，E-VSB分組去格式器310將處理後的數據輸出到E-VSB數據處理器311。E-VSB數據處理器311執行發送系統中的E-VSB預處理器201的逆向處理，從而對E-VSB分組去格式器310輸出的數據進行處理。隨後，E-VSB數據處理器311輸出最終輸出數據。
如上所述，根據本發明的數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中對數據編碼的方法具有以下優點。此處，DTV發射機/接收機受到高度保護以抵抗在經由信道傳輸增強數據時可能發生的任何錯誤，或者說，是對這種錯誤具有抵抗力。並且DTV發射機/接收機還對傳統的VSB系統具有高度兼容性。本發明還可以在具有嚴重的重影效應和噪聲的信道中接收增強數據，而不發生任何錯誤。此外，通過將已知數據序列插入到數據區域中的特定區域並發送該處理後的數據，DTV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。因此，本發明在應用於移動式和可攜式接收機時更加有效，這種移動式和可攜式接收機也易受到信道中的頻繁變化的影響，並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)。
對於本領域中普通技術人員來說很清楚的是，可以在本發明中作出各種修改和變動而不會脫離本發明的精神或者範圍。因此，其意圖是，本發明涵蓋對於本發明的修改和變動，只要這些修改和變動歸入所附權利要求書及其等效物的範圍之內。
權利要求
1.一種用於對主數據分組和增強數據分組進行編碼以供傳輸的數位電視(DTV)發射機，所述DTV發射機包括預處理器，用於通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組；數據格式器，用於將第一空值數據添加到每一預處理後的增強數據分組內的第一位置標誌符裡；第一多路復用器，用於將主數據分組與具有第一空值數據的增強數據分組進行多路復用；標誌符插入器，用於將第二空值數據插入到從第一多路復用器輸出的增強數據分組內的第二位置標誌符裡；數據交織器，用於將第二空值數據替換為奇偶校驗數據；數據發生器，用於產生至少一個已知數據序列；碼元處理器，用於將數據交織器的輸出中包括的第一空值數據替換為至少一個已知數據序列；以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼器，用於通過對碼元處理器的輸出執行非系統化RS編碼來產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
2.根據權利要求1所述的DTV發射機，其中所述數據格式器還將MPEG首部添加到具有第一空值數據的每一增強數據分組中。
3.根據權利要求2所述的DTV發射機，其中數據格式器的輸出是188位元組的增強數據分組，並且MPEG首部的大小是4位元組。
4.根據權利要求1所述的DTV發射機，還包括字節-碼元轉換器，用於將數據交織器的輸出轉換為碼元，並將碼元提供到碼元處理器中。
5.根據權利要求1所述的DTV發射機，還包括碼元-字節轉換器，用於將碼元處理器的輸出轉換為數據字節，並將數據字節提供到非系統化RS編碼器中。
6.根據權利要求1所述的DTV發射機，其中第二位置標誌符是根據以下等式確定的b＝((52×p)+(s mod 52)mod 207，p＝187，188，...，206，其中s表示場同步信號之後的段數目，b表示通過s標識的段內的一個奇偶校驗字節的位置，mod表示取模運算。
7.根據權利要求6所述的DTV發射機，其中s是0到311中的任何一個，b是0到206中的任何一個。
8.根據權利要求1所述的DTV發射機，其中確定第二位置標誌符，使得數據交織器在輸出非奇偶校驗數據之後輸出替換的奇偶校驗數據。
9.根據權利要求1所述的DTV發射機，其中確定第二位置標誌符，使得數據交織器在輸出除首部以外的非奇偶校驗數據之後輸出替換的奇偶校驗數據。
10.根據權利要求1所述的DTV發射機，還包括網格編碼器，用於對碼元處理器的輸出進行網格編碼，每當已知數據序列被輸入到網格編碼器中時對所述網格編碼器進行初始化。
11.一種用於對主數據分組和增強數據分組進行編碼以供傳輸的數位電視(DTV)發射機，所述DTV發射機包括預處理器，用於通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組；數據格式器，用於將已知數據序列添加到預處理後的增強數據分組裡；第一多路復用器，用於將主數據分組與具有已知數據序列的增強數據分組進行多路復用；標誌符插入器，用於將空值數據插入到從第一多路復用器輸出的增強數據分組內的位置標誌符裡；數據交織器，用於將所述空值數據替換為奇偶校驗數據；碼元處理器，用於對數據交織器輸出的增強數據進行編碼；以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼器，用於通過對碼元處理器的輸出執行非系統化RS編碼來產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
12.一種用於在數位電視(DTV)發射機中對主數據分組和增強數據分組編碼的方法，所述方法包括通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組；將第一空值數據添加到每一預處理後的增強數據分組內的第一位置標誌符裡；將主數據分組與具有第一空值數據的增強數據分組進行多路復用；將第二空值數據插入到具有第一空值數據數據分組每一增強數據分組內的第二位置標誌符裡；使用數據交織器將放置在第二位置標誌符中的第二空值數據替換為奇偶校驗數據；產生至少一個已知數據序列；將數據交織器的輸出中包括的第一空值數據替換為至少一個已知數據序列；以及通過對具有至少一個已知數據序列的增強數據分組執行非系統化裡德-索羅蒙(RS)編碼，產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括將MPEG首部添加到具有第一空值數據的每一增強數據分組中。
14.根據權利要求13所述的方法，其中具有第一空值數據的每一增強數據分組的大小是188位元組，並且MPEG首部的大小是188位元組。
15.根據權利要求12所述的方法，還包括將數據交織器的輸出轉換為碼元。
16.根據權利要求12所述的方法，還包括將具有至少一個已知數據序列的增強數據分組轉換為數據字節。
17.根據權利要求12所述的方法，其中第二位置標誌符是根據以下等式確定的b＝((52×p)+(s mod 52)mod 207，p＝187，188，...，206，其中s表示場同步信號之後的段數目，b表示通過s標識的段內的一個奇偶校驗字節的位置，mod表示取模運算。
18.根據權利要求17所述的方法，其中s是0到311中的任何一個，b是0到206中的任何一個。
19.根據權利要求12所述的方法，其中確定第二位置標誌符，使得數據交織器在輸出非奇偶校驗數據之後輸出替換的奇偶校驗數據。
20.根據權利要求12所述的方法，其中確定第二位置標誌符，使得數據交織器在輸出除首部以外的非奇偶校驗數據之後輸出替換的奇偶校驗數據。
21.根據權利要求12所述的方法，還包括在網格編碼器中對具有至少一個已知數據序列的增強數據分組進行網格編碼；以及每當已知數據序列被輸入到網格編碼器中時，將網格編碼器初始化。
22.一種數位電視(DTV)接收機，包括調諧器，用於從DTV發射機接收具有主數據和增強數據的DTV信號，所述增強數據被編碼以進行前向糾錯(FEC)，並被DTV發射機擴充；解調器，用於通過執行載波和定時恢復來對所述DTV信號解調；均衡器，用於對解調的DTV信號中包括的信道失真進行補償，以及數據檢測器，用於從解調DTV信號中包括的增強數據中檢測一個或多個已知數據序列，其中所述解調器和均衡器在各自執行載波和定時恢復以及信道失真補償時使用檢測出的已知數據序列；維特比解碼器，用於對均衡器輸出的主數據碼元和增強數據碼元進行維特比解碼；數據去交織器，用於對維特比解碼後的數據進行去交織；以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)奇偶校驗去除器，用於從數據去交織器輸出的增強數據分組中刪除非系統化RS奇偶校驗字節。
23.一種用於在數位電視(DTV)接收機中解碼信號的方法，所述方法包括從DTV發射機接收具有主數據和增強數據的DTV信號，所述增強數據被編碼以進行前向糾錯(FEC)，並被DTV發射機擴充；通過執行載波和定時恢復來對所述DTV信號進行調製；對解調的DTV信號中包括的信道失真進行補償；以及從解調的DTV信號中包括的增強數據中檢測一個或多個已知數據序列，其中，DTV信號的信號調製和信道失真補償是使用檢測出的已知數據序列來執行的；對信道失真補償後的DTV信號中包括的主數據碼元和增強數據碼元進行維特比解碼；在去交織器中對維特比解碼後的數據進行去交織；以及非系統化裡德-索羅蒙(RS)奇偶校驗去除器，用於從去交織器輸出的增強數據分組中刪除非系統化RS奇偶校驗字節。
全文摘要
預處理器通過對增強數據分組進行編碼以進行前向糾錯(FEC)並擴展該FEC編碼後的增強數據分組，來預處理增強數據分組。數據格式器將第一空值數據添加到每一預處理後的增強數據分組內的第一位置標誌符裡。第一多路復用器將主數據分組與具有第一空值數據的增強數據分組進行多路復用。標誌符插入器將第二空值數據插入到從第一多路復用器輸出的增強數據分組內的第二位置標誌符裡。數據交織器將第二空值數據替換為奇偶校驗數據。數據發生器產生至少一個已知數據序列。碼元處理器將數據交織器的輸出中包括的第一空值數據替換為至少一個已知數據序列。非系統化裡德－索羅蒙(RS)編碼器通過對碼元處理器的輸出執行非系統化RS編碼來產生奇偶校驗數據，並將該奇偶校驗數據提供給數據交織器。
文檔編號H04N5/38GK1946191SQ20061014208
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月8日 優先權日2005年10月5日
發明者催仁煥, 姜景遠, 郭國淵, 洪永珍, 洪性龍 申請人:Lg電子株式會社