數位電視發射機/接收機及其在其中處理數據的方法
2023-07-22 22:59:31
專利名稱：數位電視發射機/接收機及其在其中處理數據的方法
技術領域：
本發明涉及數字通信系統，尤其是涉及用於數位電視(DTV)發射機和接收機的系統，以及在DTV發射機和接收機中編碼主數據和增強數據的方法。儘管本發明適用於很寬的應用範圍，它尤其適用於通過VSB(殘留邊帶)發送和接收數字廣播。
背景技術：
通常，韓國和北美所採用的作為數字廣播標準的8T-VSB傳輸系統，是開發來用於MPEG視頻/音頻數據傳輸的數字廣播系統。
由於數位訊號處理技術隨著網際網路的全球使用而迅速地發展，結合數字家電、計算機、網際網路到一起的趨勢增加。因此，為了滿足用戶的各種要求，需要大量的工作來開發能夠把各種輔助數據與視頻/音頻數據一起發送的系統。
輔助數據廣播用戶期望通過使用PC卡或具有連接到其上的簡單類型的室內天線的可攜式裝置來使用輔助數據廣播。
然而，由於牆的屏蔽效果和室內空間內的附近移動物體的影響，信號強度顯著地減小，並且由於產生於反射波的重影(ghost)和噪聲，廣播接收性能降低。與通常的視頻/音頻數據的情況不同，輔助數據傳輸的情況應該有較低的錯誤率。在視頻/音頻數據的情況下，未能被人的眼睛/耳朵檢測到的錯誤無關緊要。然而，在輔助數據(例如，程序執行文件，股票信息，等等)的情況下，1個比特的錯誤可以引起很嚴重的問題。因此，對於發展能夠持久抵抗產生於信道的重影和噪聲的系統的要求增長。
輔助數據傳輸通常通過同一MPEG視頻/音頻信道經時分來實現。從數據廣播的開始時起，僅能接收MPEG視頻/音頻的ATSC VSB數字廣播接收機已經在遍及全世界市場。因此，在與MPEG視頻/音頻相同的信道上傳輸的輔助數據應避免對先前提供給市場的傳統的ATSCVSB專用接收機產生任何影響。這種情況被定義為ATSC VSB兼容性。輔助數據廣播系統應與ATSC VSB系統兼容。此外，輔助數據可以叫做增強數據或E-VSB數據。
然而，在差的信道環境中，傳統的ATSC VSB接收系統的接收性能可能降低。特別地，可攜式或移動接收機需要更高的強壯度來對付信道變化和噪聲。
發明內容
因此，本發明針對一種數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中編碼主數據和增強數據的一種方法，其可以充分排除由於相關技術的限制和缺點所引起的一個或多個問題。
本發明的一個目標是提供一種數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中編碼主數據和增強數據的一種方法，通過其可以提供一種適合於輔助數據傳輸和對噪聲強壯的新的數字廣播系統。
本發明的另一個目標是提供一種數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中編碼主數據和增強數據的一種方法，通過它可以通過以在數據部分的規定區域內插入已知數據的方式發送發送/接收端已知的已知數據，來提高接收性能。
本發明的另一個目標是提供一種數位電視(DTV)發射機以及在DTV發射機中編碼主數據和增強數據的一種方法，通過它有效地便利了以對包括已知數據的增強數據執行非系統的RS編碼的方式的已知數據插入。
本發明的附加優點、目標和特徵將在隨後的說明書中部分地闡述，並且對那些本領域內的普通技術人員通過以下檢驗將部分地變得清楚，並能夠從本發明的實踐中學到。本發明的目標和其他利益可以通過在與此所寫的說明書和權力要求以及附圖中特別指出的結構來實現和獲得。
如這裡具體實施的和廣泛描述的，為了實現這些目標和其它利益並根據本發明的目的，用於編碼主數據和增強數據以用於傳輸的數位電視(DTV)發射機包括預處理器，用於通過編碼增強數據以用前向糾錯(FEC)和擴展該FEC編碼的增強數據來預處理增強數據；數據格式化器，用於產生包括預處理的增強數據的增強數據分組，以及用於將已知數據插入到至少一個增強數據分組；第一多路復用器，用於將增強數據分組與包括主數據的主數據分組多路復用；以及RS編碼器，用於RS編碼多路復用的主和增強數據分組，該RS編碼器增加系統奇偶校驗數據到每一個主數據分組並增加RS奇偶校驗位置標誌符(place holder)到每一個增強數據分組。這裡，RS編碼器可以將非系統RS奇偶校驗數據插入到包含在每一個增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符。RS編碼器也可以將空數據插入到包含在每一個增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符。
DTV發射機還可以包括數據交織器，用於交織RS編碼的主和增強數據分組；字節-碼元轉換器，用於將交織的數據分組轉換為碼元；網格編碼器，用於網格編碼轉換的碼元，當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是代表已知數據序列開始的碼元時，網格編碼器被初始化。這裡，DTV發射機還可以包括初始化控制器，用於產生需要的初始化數據碼元來初始化網格編碼器中所包含的一個或多個存儲器；以及第二多路復用器，用於當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是代表已知數據序列開始的碼元時，輸出初始化數據序列到網格編碼器。另外，DTV發射機還可以包括後向兼容處理器，用於基於RS編碼器的輸出和初始化數據碼元產生新的奇偶校驗碼元，並且提供新的奇偶校驗碼元給第二多路復用器。這裡，當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是代表RS奇偶校驗位置標誌符的碼元時，第二多路復用器可以輸出新的奇偶校驗碼元給網格編碼器。初始化控制器可以基於存儲器的先前的值產生初始化數據碼元，使得存儲器的當前值被設置為0。
可以理解前述的一般描述和本發明隨後的詳細描述是示例性的和說明性的，旨在提供本發明所要求的進一步解釋。
所包含的附圖，提供本發明的進一步理解，並結合於此並成為本發明的一部分，其舉例說明了本發明的實施例並用於與說明書一起解釋本發明原理。在附圖中圖1是根據本發明的一個實施例的數字廣播發射系統的框圖；圖2是在圖1中所示的數字廣播發射系統的網格編碼單元的框圖；圖3是在圖2中所示的數據交織器的圖；圖4是用於解釋在VSB幀上數據交織器的輸出序列的圖；圖5是根據本發明的已知數據插入在數據交織器之前和之後的數據配置的圖；圖6是通過段單元的數據配置的圖；以及圖7是根據本發明的一個實施例的數字廣播接收系統的框圖。
具體實施例方式
現在將詳細參照優選的實施例，在附圖中圖解了其例子。只要可能，相同的附圖標記貫穿附圖使用來表示相同或類似的部分。
在本發明中，增強數據可以相應於具有諸如程序執行文件、股票信息等等信息的數據，或者可以相應於視頻/音頻數據。已知數據是先前由發送和接收端之間協議已知的數據。此外，主數據是可通過常規接收系統接收的數據，並包括視頻/音頻數據。
本發明以多路復用增強數據與由發送/接收端已知的已知數據和發送該多路復用數據的方式，增強了接收機的接收性能。
特別地，通過對包括已知數據的增強數據執行非系統RS編碼，本發明允許插入重複的長的已知數據序列，並提高了插入位置的自由度。
圖1是根據本發明的一個實施例的數字廣播發射系統的框圖。
參照圖1，根據本發明的一個實施例的數字廣播發射系統包括E-VSB預處理器101，E-VSB分組格式化器102，分組多路復用器103，數據隨機化器104，調度器105，E-VSB後處理器110，RS(裡德-索羅門)編碼器及非系統RS奇偶校驗標誌符插入器121，數據交織器122，網格編碼單元123，後向兼容處理器130，幀多路復用器140以及發射機150。
在以上配置的發射系統中，主數據通過傳輸分組單元輸出到分組多路復用器103，而增強數據輸出到E-VSB預處理器101。
E-VSB預處理器101對增強數據執行諸如附加糾錯編碼、交織、空數據插入等等的預處理，然後輸出預處理的數據到E-VSB分組格式化器102.
E-VSB分組格式化器102在調度器105的控制下，通過將預處理的增強數據和先前定義的已知數據或已知數據位置標誌符多路復用到一起來配置組。E-VSB分組格式化102將組內的數據分為184位元組增強數據分組，附加4位元組的MPEG頭到每一分組的前面，並輸出188位元組的增強數據分組(例如，MPEG兼容分組)。特別地，一個增強數據分組組包括多個連續的增強數據分組。已知數據的插入位置將在後面詳細描述。
E-VSB分組格式化器102的輸出被輸入到分組多路復用器103。分組多路復用器103在調度器105的控制下，通過傳輸流(TS)分組單元對該188位元組的主數據分組和188位元組的增強數據分組執行時分多路復用。
特別地，調度器105產生控制信號，允許分組多路復用器103把主和增強數據分組多路復用到一起，然後輸出控制信號到分組多路復用器103。如果這樣，已接收到控制信號的分組多路復用器103把主數據分組和增強數據分組多路復用到用於輸出的TS分組單元。
分組多路復用器103的輸出被輸入到數據隨機化器104。數據隨機化器104從輸入的分組中移除MPEG同步字節，使用內部產生的偽隨機字節隨機化剩下的187位元組，然後輸出隨機化的分組到E-VSB後處理器110。
E-VSB後處理器110包括RS編碼器及非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111，數據交織器112，E-VSB卷積編碼器113，數據去交織器114以及RS字節移除器115。
E-VSB後處理器110的RS編碼器及非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111對隨機化後的數據執行系統RS編碼和非系統奇偶校驗位置標誌符插入。
特別地，如果從數據隨機化器104輸出的187位元組分組是主數據分組，RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111象常規的ATSC VSB系統一樣，通過執行系統RS編碼附加20位元組奇偶校驗字節到187位元組的數據後面，然後輸出附加後的數據到數據交織器112。
其間，如果從數據隨機化器104輸出的187位元組分組是增強數據分組，RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111在分組內確定20奇偶校驗字節的位置，在確定的奇偶校驗字節的位置插入空字節，順序地在剩下的187位元組的位置中插入增強數據分組的字節並然後把它們輸出到數據交織器112。
數據交織器112對RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111的輸出執行數據交織，然後將其輸出到E-VSB卷積編碼器113。數據交織器112的數據交織操作將在後面進行詳細解釋。
E-VSB卷積編碼器113對數據交織器112的輸出執行卷積編碼並將其輸出到數據去交織器114。
數據去交織器114通過數據交織器112的逆過程對輸入數據執行數據解交織，然後輸出解交織的數據到RS字節移除器115。
RS字節移除器115移除由RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器111附加的20位元組奇偶校驗。在這種情況下，如果輸入的數據是主數據分組，RS字節移除器從207位元組中移除最後的20位元組。如果輸入的數據是增強數據分組，RS字節移除器115從207位元組中移除20位元組RS奇偶校驗位置標誌符。由於在增強數據的情況下，原始數據被E-VSB卷積編碼器113修改，將重新計算奇偶校驗。
E-VSB卷積編碼器113將輸入的字節轉化為碼元，僅對增強數據碼元執行卷積編碼，將編碼後的結果轉化為字節，然後輸出轉化的字節。特別地，如果數據交織器112的輸出是主數據、由E-VSB分組格式化器102附加的MPEG頭字節、或由RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器111附加到增強數據分組的RS奇偶校驗字節或奇偶位置標誌符字節，則E-VSB卷積編碼器113不作修改而輸出數據。
其間，已知數據可以由E-VSB分組格式化器102插入到增強數據分組中。可替換的，E-VSB分組格式化器102插入已知數據的位置標誌符，並且E-VSB卷積編碼器113在相應的位置上插入已知數據而不是位置標誌符。並且，象主數據一樣，E-VSB卷積編碼器113輸出已知數據碼元，而不附加編碼。
RS字節移除器115的輸出被輸入到RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器121。
類似於前面的RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器111，如果從RS字節移除器115輸出的187位元組分組是主數據分組，RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器111以與常規的ATSC VSB系統相同的方式，通過執行系統RS編碼附加20位元組奇偶校驗字節到187位元組的數據後面。在增強數據分組的情況下，確定20奇偶校驗字節的位置並且能夠在確定的奇偶校驗字節位置上插入通過執行非系統RS編碼獲得的RS奇偶校驗或將空字節插入於其中而不是RS奇偶校驗。並且，在增強數據分組中的字節被順序地插入到207位元組位置中剩下的187位元組中。空字節可以被設置為任意值並可以被後向兼容處理器130的非系統RS編碼器133所計算的奇偶校驗值代替。因此，空字節扮演了佔據非系統RS編碼的奇偶校驗字節的位置的角色。
在增強數據分組的情況下，RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器121的輸出被輸出到數據交織器122，也被輸入到後向兼容處理器130，以重新計算奇偶校驗。
此外，數據交織器122根據與前面的數據交織器112相同的交織規則對輸入數據執行交織。
圖3是在圖2中所示的數據交織器(122或112)的圖，其中示範性地顯示了卷積交織器。在這種情況下，分支的數量是52，單位存儲器字節的數量(M)是4(M＝4)。
參照圖3，在數據交織器中，如果輸入了第一字節，它通過第一分支直接輸出。第二字節通過第二分支輸入，通過該分支輸出第52*4位元組前的值。
圖4是用於解釋對於VSB幀數據交織器的輸入和輸出序列的圖。
參照圖4，數據輸入被通過段單元從頂到底順序地輸入。並且，在一個段內的字節被從左到右順序地輸入。圖中的數字指示了數據交織器的輸出序列。在這種情況下，數據交織器通過52段單元操作。
數據交織器122的輸出被輸入到網格編碼單元123。並且，網格編碼單元123將2比特輸入編碼為3比特輸出。
網格編碼單元123的輸出被輸入到幀多路復用器140。
幀多路復用器140在網格編碼單元123的輸出中插入欄位同步和段同步，並輸出相應的信號到發射機150。
發射機150包括導頻插入器151，VSB調製器152以及射頻轉換器153。並且，發射機150起著與常規VSB發射機相同的作用。
為使網格編碼單元123的輸出數據變為由發送/接收端定義的已知數據，需要為在增強數據分組中插入的該已知數據初始化在網格編碼單元123內的存儲器。
為了初始化，網格編碼器的輸入需要修改。並且，受相應修改數據影響的RS奇偶校驗被重新計算來取代初始的奇偶校驗數據。該過程由後向兼容處理器130執行。
圖2是可以被初始化的網格編碼單元123的詳細圖。
參照圖2，根據本發明的一個實施例的網格編碼單元包括字節到碼元轉換器201，選擇網格編碼器輸入的多路復用器202，網格編碼器203以及初始化網格編碼器的初始化控制器204。
網格編碼器單元的字節到碼元轉換器201通過字節單元接收數據交織的數據，轉換該接收的數據為碼元單元，執行12路交織，然後輸出交織的數據到多路復用器202。
通常，多路復用器202選擇字節到碼元轉換器201的輸出，然後直接輸出到網格編碼器203。然而，如果交織的數據是已知數據並且如果該已知數據相應於順序輸入的已知數據序列的開始部分，則網格編碼器203的初始化是必要的。網格編碼器203包括存儲器設備，並且當前輸出受當前和前面的輸入的影響。因此，為了在網格編碼後輸出已知數據碼型(pattern)，需要用於將網格編碼器203中的存儲器設備初始化為預設值的過程。
在需要初始化網格編碼器203的存儲器設備的情況下，一部分已知數據被初始化數據代替以輸出到網格編碼器203。如果這樣，網格編碼器203內的存儲器設備被通過初始化數據初始化為預設的值。初始化後網格編碼器203的輸出可以變為編碼成發送/接收端承諾的碼型的已知數據。
將網格編碼器203初始化的初始化控制器204接收到網格編碼器203內的存儲器設備的值，產生要輸入到網格編碼器203的初始化數據，然後輸出產生的數據到多路復用器202和後向兼容處理器130。
特別地，網格編碼器203使用一個存儲器設備將用於配置一個碼元的兩個比特中的高位比特編碼為1比特，然後輸出該1比特。並且，網格編碼器203使用兩個存儲器設備將這兩個比特中的低位比特編碼為2比特，然後輸出該2比特。在這種情況下，如果輸入數據是已知數據並且如果該已知數據相應於順序輸入的已知數據序列的起始部分，該存儲器設備需要被初始化以在網格編碼後輸出特定的已知數據。
因此，如果需要初始化網格編碼器203內的存儲器設備，初始化控制器204根據存儲器設備的當前的狀態和特定初始化狀態產生初始化數據，然後輸出產生的初始化數據到多路復用器202。
初始化數據由4比特組成，也就是，兩個碼元。在這種情況下，網格編碼器203包括12個編碼器。並且從多路復用器202輸出的12個字節分別地被順序地輸入到12個編碼器。在這種情況下，初始的4比特，也就是，每個字節的兩個碼元，可以變為初始化數據。特別地，初始化控制器204在已知數據序列開始的兩個碼元段上產生用於初始化網格編碼器203的存儲器設備的初始化數據，然後輸出產生的初始化數據到多路復用器202和後向兼容處理器130。
後向兼容處理器130接收RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器121的輸出以及網格編碼單元123的初始化控制器204的輸出，產生非系統20-字節奇偶校驗並然後輸出產生的奇偶到網格編碼單元123的多路復用器202。
特別地，由於用於網格編碼單元123的存儲器設備的初始化通過新的數據獲得，而不是通過由數據交織器122交織的數據獲得的，RS奇偶校驗被重新產生來取代最初的奇偶校驗數據。並且，這通過後向兼容處理器130來執行。
後向兼容處理器130包括分組緩衝器131，碼元到字節轉換器132，非系統RS編碼器133和字節到碼元轉換器134。
RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器121的輸出被輸出到數據交織器122和後向兼容處理器130的分組緩衝器131。並且，網格編碼單元123的初始化控制器204的初始化數據輸入到網格編碼單元123的多路復用器202和後向兼容處理器130的碼元到字節轉換器132。
在這種情況下，由於RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器121的輸入和輸出遵循字節單元，碼元到字節轉換器132把初始化數據的碼元單元轉換成字節單元，並接著輸出轉換後的數據到分組緩衝器131。
分組緩衝器131接收RS編碼器和非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器121的字節輸出，以及碼元到字節轉換器132的字節輸出，臨時存儲收到的輸出並且把存儲的輸出輸出到非系統RS編碼器133。
非系統RS編碼器133接收分組緩衝器131的字節輸出，產生20位元組的奇偶校驗，並接著把產生的奇偶校驗通過字節到碼元轉換器134輸出到網格編碼單元123的多路復用器202，以用於單元轉換到碼元單元。
如果輸入的經過交織並且轉換成碼元的數據，相應於已知數據序列的開始部分，那麼多路復用器202選擇輸出初始控制器204的初始化碼元而代替輸入的碼元。如果輸入的數據是奇偶校驗位置標誌符，那麼多路復用器202選擇後向兼容處理器130的碼元到字節轉換器134的輸出碼元而不是輸入的碼元。在其他情況下，多路復用器202從字節到碼元轉換器201中選擇輸入的數據，其被交織並且轉換成碼元，並且接著把所選擇的數據輸出到網格編碼器203。
特別的，在已知數據序列的最先的兩個位置的碼元由要輸入到網格編碼器203的初始化碼元代替。在每一個分組內奇偶校驗位置的碼元由後向兼容處理器130重新計算的要輸入到網格編碼器203的奇偶校驗碼元來代替。在這種情況下，即，RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器121插入用於數據分組的空字節而不是插入非系統RS奇偶校驗，增強數據分組的非系統RS奇偶校驗由後向兼容處理器130計算，而不管網格編碼器的初始化，並且接著被輸入到網格編碼器203。
網格編碼器203對從多路復用器202輸出的數據執行網格編碼，並且接著把經過編碼的數據輸出到幀多路復用器140。並且，網格編碼器203輸出網格編碼器內的存儲設備的狀態給初始化控制器204。
已知數據插入和非系統RS奇偶校驗位置根據本發明的已知數據的插入和非系統RS奇偶校驗位置設置在下面進行詳細的描述。
首先，如果輸入的187-字節分組是主數據分組，那麼RS編碼器和非系統奇偶校驗位置標誌符插入器通過執行如同ATSC VSB系統的系統RS編碼來產生20-字節奇偶校驗，並且接著還把產生的20-字節奇偶校驗附到該187-字節之後。
在增強數據分組的情況下，要輸出的207位元組中的187位元組相應於輸入的數據，並且20個字節成為奇偶校驗字節。這與系統RS編碼的情況相同。然而，對於每一增強數字分組，20-字節的奇偶校驗的位置在207個字節中可以不同，並且通過非系統RS編碼來得到奇偶校驗值。
一旦確定了奇偶校驗的位置，那麼數據被置於不存在奇偶校驗的187個字節上。
由非系統RS奇偶校驗位置標誌符插入器插入的非系統奇偶校驗可以變成實際的奇偶校驗或者只是對應於無意義的用來保持奇偶校驗位置的字節。在非系統RS奇偶作為無意義字節插入的情況下，後向兼容處理器計算用於替代的奇偶值。
RS奇偶由後向兼容處理器重新計算以用於包括網格初始化數據的增強數據分組。
對於包括要由網格初始化數據替換的已知數據的增強數據分組，由於由初始化數據的替代在網格編碼單元123中執行，因此其需要重新計算用於增強數據分組的RS奇偶校驗數據，其中該網格編碼單元123在RS編碼器或非系統奇偶校驗位置標誌符插入器121之後。
如果在網格編碼器的輸入端，在一個分組內存在的奇偶校驗的位置在將要由初始化而被替代的數據之後，那麼能夠由RS編碼通過使用代替的數據計算新的奇偶校驗。在這種情況下，如果對包括初始化數據的增強數據分組執行系統RS編碼，那麼由於RS奇偶校驗位置已經確定，不能夠在奇偶校驗區插入已知數據。並且，在該奇偶校驗分組前進來的數據的位置是非常受限制的。因此，可用於網格初始化的區域也會相應的受到限制。
然而，如果對包括初始化數據的增強數據分組執行非系統RS編碼，那麼奇偶校驗位置是可移動的並且已知數據可以插入在系統RS編碼的奇偶校驗區中。並且，相比較使用系統RS編碼器的情況而言，用於網格初始化數據位置的限制幾乎可以排除，這是有利的。
如果一個分組輸入到如圖3所示的數據交織器，那麼它被交織並且通過字節單元輸出。該交織對數據序列重新排序。
圖4是用於解釋在VSB幀上數據交織器的輸入/輸出序列的圖表。
參考圖4，分組內的數據通過字節單元輸入到數據交織器。在這種情況下，根據段序列由上到下輸入數據。並且，在段內，從最左邊第一個字節到最右邊第207個字節順序輸入數據。
這樣，如果輸入了數據並且在圖4中第n個欄位開始，那麼在字節#1，字節#210等的序列中執行數據交織器輸入。在字節#1，字節#2，字節#3等的序列中執行數據交織器輸出。因此，輸入字節的序列和輸出字節的序列通過交織而相互不同。
特別的，由於數據交織器具有52的分支(B)的卷積交織器的配置，如圖4所示，序列在輸出一個段的過程中以52-字節的周期的循環。因此，字節#210，字節#262等在字節#1，字節#53，字節#105和字節#157已經輸出之後輸出。
因此，如果即將執行系統RS編碼，那麼奇偶校驗將存在於每一個段的最後20個字節。並且，奇偶校驗可以根據用於網格初始化的初始化字節之前的交織的輸出序列而輸出，以用於已知數據的產生。
如果這樣，應該在指示數據應該如何替代用於初始化的信息之前執行RS編碼。但是，這是不可能的。因此，在RS解碼中會產生誤差。
在用於數據交織器輸出的一個段單元的方面，每一個段可以以這種方式配置，即，用於初始化的代替數據位於所有的系統RS奇偶檢驗字節之前輸出的數據的位置。然而，初始化字節的位置被限於有限的區域，並且因此這也限制了可以插入已知數據的區域。
然而，如在前面描述中所提到的，在一個段內RS奇偶校驗的位置方面，和在數據交織器的輸出方面，僅在如果奇偶校驗通過使RS奇偶校驗在初始化字節之後輸出並且通過執行非系統RS編碼來計算的情況下，可以消除對已知數據插入位置的限制，這種限制僅出現在使用系統RS編碼的情況下。並且，也可以維持與常規的不支持E-VSB的VSB接收機的兼容。
圖5是根據本發明的已知數據插入在數據交織器之前和之後的數據配置的表。
在圖5A中，示出了數據交織器的輸入端的數據配置。並且，在圖5B中示出了相應於圖5A中輸入端配置的數據交織器輸出端的配置。
首先，接收機按數據交織器輸出端的順序接收數據。為了接收連續的已知數據，應當類似於圖4中的編號序列，將已知數據連續地插入。
為了把從接收機接收的一段變成類似圖5B中所示的例子的已知數據，一個段分成52位元組單元，並且類似於圖5A中所示的例子，已知的數據可以由52-字節單元插入相同的字節位置。在這種情況下，初始化字節需要放置在已知數據序列的開始部分。因此，一旦確定了段中已知數據的位置，那麼將在數據交織器輸出端方面普通數據結束並且已知數據開始的位置確定為初始化字節的位置。
一旦確定了已知數據和初始化字節的位置，就能確定非系統RS奇偶校驗字節的位置。在這種情況下，在數據交織器輸出的方面，奇偶校驗字節被放置為在初始化字節之後輸出。特別的，在一個段的方面，由於圖4中具有小編號的序列首先從數據交織器中輸出，RS奇偶校驗放置在初始化字節的該編號序列後的編號上。
圖6示出了這樣的例子，即已知數據、初始化字節和非線性RS奇偶校驗字節放置在一個段中。
參考圖6，一個段由207個字節組成。第一個三字節是固定的作為MPEG的報頭字節，並且剩下的204個字節配置有數據。在204個字節中的20個字節是RS奇偶校驗字節，並且剩餘的184個字節由純粹的數據字節和已知數據字節組成。已知數據字節可以分成用於初始化的字節和純粹的已知數據字節。在圖6中，在數據交織器輸出的方面，以52-字節單元劃分一個段以連續輸出已知數據，並且已知數據放在每個52-字節組的相同的位置。如果確定了已知數據的位置，並且如果初始化字節存在於段中的特定位置上，那麼在數據交織器輸出的方面，非系統RS奇偶校驗放在初始化字節之後。
對於插入已知數據的例子，在如圖5B所示的數據交織器輸出配置的方面，如果已知數據插在第一段中MPEG報頭之後以到達該段的末端，那麼在第二段中的MPEG報頭字節可以使用連續的已知數據，因為在發射機和接收機之間，用於增強數據分組的MPEG報頭字節具有預定的值。
這樣，根據本發明，增強數據分組可以配置成包括攜帶信息的增強數據和插入的用於接收性能增強的已知數據。
這種情況下，在一個段單元的方面，已知數據不能夠定位在3位元組的MPEG報頭的位置，在已知數據的開始部分需要初始化字節，並且在數據交織器的輸出處，RS奇偶校驗字節放置在初始化字節之後。因此，考慮到能夠使E-VSB分組格式化器102能夠確定相應的已知數據位置。
一旦確定了已知數據的位置，相應的，初始化的位置也可以確定。並且，增強數據分組被配置成把RS奇偶校驗放置在初始化字節位置之後。
例如，如果以52-字節單元將一個段分成四個組(最後一組包括51個字節)，該已知數據可以放置在每一個組的任意位置，除了每個組的最後5個字節。
圖7是根據本發明的一個實施例的數字廣播接收系統的框圖。特別的，數字廣播接收系統從圖1所示的數字廣播發射系統發射的數據，並且接著通過解調和均衡把收到的數據恢復成原始數據。
參考圖7，根據本發明的數字廣播接收系統包括調諧器701，解調器702，已知數據檢測器和產生器704，維特比解碼器705，數據去交織器706，RS解碼器和非系統RS奇偶校驗移除器707和去隨機化器708。
並且，數字廣播接收系統包括主數據分組移除器709，E-VSB分組去格式化器710和E-VSB數據處理器711。
調諧器701調整來向下-轉換特定信道的頻率並且接著將其輸出到解調器702和已知數據檢測器和產生器704。
解調器702在調諧信道頻率上執行載波恢復和時序恢復，以便把輸入信號轉換成基帶信號並且接著把基帶信號輸出到均衡器703和已知數據檢測器和產生器704。
均衡器703補償解調信號中所包含的信道上失真並且接著把經過補償的信號輸出到維特比解碼器705。
這樣，已知數據檢測器和產生器704從解調器702的輸入/輸出數據中，即從解調之前和之後的數據中，檢測由發射端插入的已知數據碼元序列，並且接著把產生的已知數據的碼元序列輸出到解調器702和均衡器703。
解調器702能夠使用在時序或載波恢復中的已知數據碼元序列增強解調性能。同樣的，均衡器703能夠使用已知數據增強均衡性能。
維特比解碼器705通過維特比解碼把主數據碼元和從均衡器703輸出的增強數據碼元轉換成字節，並且接著把轉換的字節輸出到去交織器706。
去交織器706執行發送端的數據交織器的逆過程，並且接著把相應的信號輸出到RS解碼器和非系統RS奇偶校驗移除器707。
如果收到的分組是主數據分組，那麼RS解碼器和非系統RS奇偶校驗移除器707執行系統RS解碼。如果收到的分組是增強數據分組，那麼RS解碼器和非系統RS奇偶校驗移除器707從分組中移除非系統RS奇偶校驗字節並接著將其輸出到去隨機化器708。
去隨機化器708對RS解碼器和非系統RS奇偶校驗移除器707執行隨機化器的逆過程，在每個分組的前面插入MPEG同步字節，並以188-字節分組單元將其輸出。
去隨機化器708的輸出被輸出給主MPEG解碼器(在附圖中未示出)和主數據分組移除器709。
主MPEG解碼器僅對對應於主MPEG的分組執行解碼。這是因為增強數據分組，其具有空分組PID或者具有主數據流的不同PID，被主MPEG解碼器忽略而不是用於解碼。
同時，主數據分組移除器709從去隨機化器708的輸出中移除188-字節主數據分組，並接著將其輸出到E-VSB分組去格式化器710。
E-VSB分組去格式化器710移除4-字節MPEG報頭和由發送端的E-VSB分組格式化器插入的用於已知數據的位置標誌符，並接著將其輸出給E-VSB數據處理器711。
E-VSB數據處理器711最後通過對E-VSB分組去格式化器710的輸出，執行發送端的E-VSB預處理器101的逆過程來輸出增強數據。
從而，本發明提供下面的效果或優點。
首先，本發明在通過信道發送輔助數據中具有較強的抗誤差性。並且，本發明和常規的VSB接收機兼容。此外，在具有比現有技術的VSB系統更差的重影和噪音的信道上，本發明能夠無差錯的接收輔助數據。
第二，本發明發送在數據區域的特定位置中插入的已知數據，因此增強了具有可觀的信道變化的接收系統的接收性能。
特別的，本發明可以通過對包括已知數據的增強數據分組執行非系統RS編碼來移除奇偶校驗位置，從而插入連續的長的已知數據序列並提高了插入位置的自由度。特別的，在系統RS編碼的奇偶校驗區域中插入已知數據並且擴展可以插入初始化字節的區域是可能。
最後，本發明可以有效地應用在需要足以應付具有相當大的信道變化的噪音的可攜式或者移動接收機上。
對於本領域技術人員來說，對本發明所作的各種修改和變化而不脫離本發明的精神和範圍是清楚地。因此，本發明的目的是覆蓋落在所附的權利要求及其等同物在內的範圍內的本發明的修改和變化。
權利要求
1.一種用於對主數據和增強數據編碼以用於傳輸的DTV發射機，該DTV發射機包括預處理器，用於通過對增強數據編碼以用於前向糾錯(FEC)和擴展經FEC編碼的增強數據，來預處理該增強數據；數據格式化器，用於產生包括預處理的增強數據的增強數據分組，和用於把已知數據插入到至少一個增強數據分組中；第一多路復用器，用於把增強數據分組與包括主數據的主數據分組多路復用；和RS編碼器，用於對多路復用的主和增強數據分組進行RS編碼，該RS編碼器把系統奇偶校驗數據添加到每一個主數據分組，並把RS奇偶校驗位置標誌符添加到每一個增強數據分組。
2.如權利要求1所述的DTV發射機，其中該RS編碼器把非系統RS奇偶校驗數據插入到包括在每個增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符中。
3.如權利要求1所述的DTV發射機，其中該RS編碼器把空數據插入到包括在每個增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符中。
4.如權利要求1所述的DTV發射機，進一步包括數據交織器，用於交織RS編碼的主和增強數據分組；字節-碼元轉換器，用於把交織的數據分組轉換成碼元；和網格編碼器，用於對轉換的碼元網格編碼，當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是表示已知數據序列的開始的碼元時，初始化該網格編碼器。
5.如權利要求4所述的DTV發射機，其中該網格編碼器被初始化，使得當到網格編碼器的輸入具有已知數據碼型時，從網格編碼器的輸出具有已知數據碼型。
6.如權利要求4所述的DTV發射機，進一步包括初始化控制器，用於產生對包括在網格編碼器中的一個或多個存儲器初始化所需的初始化數據碼元；和第二多路復用器，用於當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是表示已知數據序列開始的碼元時，把初始化數據碼元輸出到網格編碼器。
7.如權利要求6所述的DTV發射機，其中當在網格編碼器中處理初始化數據碼元時，將包括在網格編碼器中的存儲器初始化。
8.如權利要求6所述的DTV發射機，進一步包括後向兼容處理器，用於基於RS編碼器的輸出和初始化數據碼元產生新的奇偶校驗碼元，並把該新的奇偶校驗碼元提供給第二多路復用器。
9.如權利要求8所述的DTV發射機，其中當從字節-碼元轉換器輸出的碼元是表示RS奇偶校驗位置標誌符的碼元時，第二多路復用器把新的奇偶校驗碼元輸出到網格編碼器。
10.如權利要求6所述的DTV發射機，其中該初始化控制器根據存儲器的先前值產生初始化數據碼元使得存儲器的當前值設為零。
11.如權利要求4所述的DTV發射機，其中表示已知數據序列開始的碼元的總的數量是2。
12.如權利要求1所述的DTV發射機，其中該主數據分組包含音頻和視頻(AV)MPEG數據。
13.如權利要求4所述的DTV發射機，進一步包括第二多路復用器，用於將網格編碼器的輸出與欄位和段同步信號多路復用。
14.如權利要求13所述的DTV發射機，進一步包括導頻插入器，用於把導頻信號插入到第二多路復用器的輸出信號中；調製器，用於把具有導頻信號的信號轉換成中頻(IF)信號；和RF轉換器，用於把IF信號轉換成用於傳輸的RF信號。
15.如權利要求1所述的DTV發射機，其中該預處理器通過插入多個空比特來擴展FEC編碼的增強數據。
16.如權利要求2所述的DTV發射機，進一步包括數據交織器，用於交織RS編碼的主和增強數據分組；卷積編碼器，用來以卷積碼對交織的數據分組編碼；數據去交織器，用於對用卷積碼編碼的數據分組去交織；和RS字節移除器，用來移除插入到RS奇偶位置標誌符的系統奇偶校驗數據和非系統RS奇偶校驗數據。
17.如權利要求16所述的DTV發射機，其中該卷積編碼器把交織的數據分組轉換成碼元並且只對增強數據碼元編碼。
18.如權利要求3所述的DTV發射機，進一步包括數據交織器，用於交織RS編碼的主和增強數據分組；卷積編碼器，用於用卷積碼編碼交織的數據分組；數據去交織器，用於對用卷積碼編碼的數據分組去交織；和RS字節移除器，用於移除插入到RS奇偶校驗位置標誌符的系統奇偶校驗數據和空數據。
19.如權利要求17所述的DTV發射機，其中，該卷積編碼器把交織的數據分組轉換成碼元並只對增強數據碼元編碼。
20.一種用於在DTV發射機中處理主數據和增強數據以用於傳輸的方法，該方法包括通過對增強數據編碼以用於前向糾錯(FEC)和擴展FEC編碼的增強數據來預處理增強數據；產生包括該預處理的增強數據的增強數據分組，並把已知數據插到至少一個該增強數據分組中；將增強數據分組與包括主數據的主數據分組多路復用；和通過把系統奇偶校驗數據添加到每一個主數據分組中並通過把RS奇偶校驗位置標誌符添加到每一個增強數據分組中，來RS編碼多路復用的主和增強數據分組。
21.如權利要求20所述的方法，其中非系統RS奇偶校驗數據被插入到包含在每一個增強數據分組中的RS奇偶校驗數據標誌符中。
22.如權利要求20所述的方法，其中空數據被插入到包括在每個增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符中。
23.如權利要求20所述的方法，進一步包括交織RS編碼的主和增強數據分組；把交織的數據分組轉換成碼元；在網格編碼器中對轉換的碼元網格編碼；和當轉換的碼元是表示已知數據序列的開始的碼元時，初始化該網格編碼器。
24.如權利要求23所述的方法，其中，該網格編碼器被初始化，使得當到網格編碼器的輸入具有已知數據碼型時，網格編碼器的輸出具有已知數據碼型。
25.如權利要求23所述的方法，進一步包括產生對包括在網格編碼器中的一個或多個存儲器初始化所需的初始化數據碼元；和當轉換的碼元是表示已知數據序列開始的碼元時，把初始化數據碼元輸出到網格編碼器。
26.如權利要求25所述的方法，其中當在網格編碼器中處理初始化數據碼元時，將包括在網格編碼器中的存儲器初始化。
27.如權利要求25所述的方法，進一步包括；基於RS編碼的增強數據分組和初始化數據碼元產生新的奇偶校驗碼元；以及當轉換的碼元是表示RS奇偶校驗位置標誌符的碼元時，把新的奇偶校驗碼元輸出給網格編碼器。
28.如權利要求25所述的方法，其中，基於存儲器的先前值來產生初始化數據碼元使得將存儲器的當前值設置成零。
29.如權利要求23所述的方法，其中，表示已知數據序列開始的碼元的總的數量是2。
30.如權利要求23所述的方法，其中，該主數據分組包含音頻和視頻(AV)MPEG數據。
31.如權利要求23所述的方法，進一步包括，將網格編碼器的輸出信號與欄位和段同步信號多路復用。
32.如權利要求31所述的方法，進一步包括把導頻信號插入到具有同步信號的網格編碼器的輸出信號中；把具有導頻信號的信號轉換成中頻(IF)信號；和把IF信號轉換成用於傳輸的RF信號。
33.如權利要求30所述的方法，其中，擴展FEC編碼的增強數據包括把多個空比特插入到FEC編碼的增強數據中。
34.如權利要求21所述的方法，進一步包括交織RS編碼的主和增強數據分組；用卷積碼編碼交織的該數據分組；對用卷積碼編碼的該數據分組去交織；和移除插入到RS奇偶校驗位置標誌符的系統奇偶校驗數據和非系統RS奇偶校驗數據。
35.如權利要求34所述的方法，其中，用卷積碼對交織的數據分組編碼包括把交織的數據分組轉換成碼元；和只對增強數據碼元編碼，並且旁通其他的所有碼元。
36.如權利要求22所述的方法，進一步包括交織RS編碼的主和增強數據分組；用卷積碼對交織的數據分組編碼；對用卷積碼編碼的數據分組去交織；和移除插入到RS奇偶校驗位置標誌符的系統奇偶校驗數據和空數據。
37.如權利要求36所述的方法，其中，用卷積碼對交織的數據分組編碼包括把交織的數據分組轉換成碼元；和只對增強數據碼元編碼並旁通所有的其他碼元。
全文摘要
本發明公開了一種數位電視DTV發射機/接收機和一種DTV發射機/接收機中處理數據的方法。在該DTV發射機中，預處理器通過對增強數據編碼以用於前向糾錯(FEC)和擴展該FEC編碼的增強數據來對增強數據預處理。數據格式化器產生包括預處理的增強數據的增強數據分組，並且把已知數據插入到至少一個增強數據分組中。第一多路復用器多路復用增強數據分組與包括主數據的主數據分組。RS編碼器對多路復用的主和增加數據分組進行RS編碼，該RS編碼器把系統奇偶校驗數據添加到每一個主數據分組並把RS奇偶校驗位置標誌符添加到每一個增強數據分組。其中，RS編碼器可以把非系統RS奇偶校驗數據或者空數據插入到包括在每一增強數據分組中的RS奇偶校驗位置標誌符。
文檔編號H04N7/24GK1984264SQ200610162558
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月27日 優先權日2005年11月26日
發明者姜景遠, 催仁煥, 郭國淵, 具滋赫, 辛競旭, 徐鏞學, 洪永珍, 洪性龍 申請人:Lg電子株式會社