碼增強的交錯播放的制作方法

專利名稱：碼增強的交錯播放的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在多模傳輸系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。具體地，本發(fā)明涉及一種傳輸系統(tǒng)，其 中，可在諸如ATSC的單一標準傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸中應用多碼速率(code rate)。
背景技術：
在過去幾十年間，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)從模擬格式轉(zhuǎn)向數(shù)字格式。在美國，廣播位于 完成由國家電視系統(tǒng)委員會(NTSC)模擬電視系統(tǒng)到高級電視系統(tǒng)委員會(ATSC) A/53數(shù)字 電視系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的最后階段。A/53標準提供“系統(tǒng)參數(shù)的規(guī)范，包括視頻編碼器輸入掃描格 式和視頻編碼器的預處理和壓縮參數(shù)，音頻編碼器輸入信號格式和音頻編碼器的預處理和 壓縮參數(shù)，服務復用和傳輸層特征以及標準化規(guī)范，以及VSB RF/傳輸子系統(tǒng)”。A/53標準 定義了應如何將源數(shù)據(jù)(例如，數(shù)字音頻和視頻數(shù)據(jù))處理和調(diào)制為要在空中傳輸?shù)男盘枴?該處理給源數(shù)據(jù)添加了冗余信息，因而，即使信道給所傳輸?shù)男盘柼砑恿嗽肼暫投鄰礁蓴_， 接收機仍可以恢復源數(shù)據(jù)。添加到源數(shù)據(jù)的冗余信息降低了傳輸源數(shù)據(jù)的有效速率，但是 增加了成功從接收到的信號恢復源數(shù)據(jù)的可能。ATSC A/53標準開發(fā)處理集中在HDTV和固定接收上。系統(tǒng)被設計用于最大化已開 始進入市場的大的高分辨率電視屏幕的視頻比特速率。但是，ATSC A/53標準下的傳輸廣 播對移動接收機呈現(xiàn)出困難。需要增強該標準以使移動設備健壯地接收數(shù)字電視信號。認識到這一事實，在2007年，ATSC宣布發(fā)起開發(fā)標準的處理，該標準可使廣播者 經(jīng)由他們的數(shù)字廣播信號傳送電視內(nèi)容和數(shù)據(jù)到移動手持設備。作為對其的響應，收到了 多個方案。稱為ATSC-M/H的所得到的標準是希望與ATSC A/53后向兼容的，其允許現(xiàn)存 ATSC服務在同一 RF信道的操作，而沒有對現(xiàn)存接收設備的不利影響。許多用于向移動設備進行傳輸?shù)南到y(tǒng)，諸如某些提出的ATSC-M/H系統(tǒng)，執(zhí)行周期 性傳輸。這些系統(tǒng)可以在其傳輸中包括前同步碼，以便幫助接收系統(tǒng)操作。前同步碼通常 包括已知信息，接收系統(tǒng)的某些部分可使用該已知信息進行訓練以改善接收，這在諸如移 動操作中遇到的困難環(huán)境中可能十分有用。這些系統(tǒng)還可以不同碼速率編碼數(shù)據(jù)。前向糾 錯(FEC)碼(例如，卷積碼)的碼速率或信息速率指示出總信息量中哪部分是非冗余的。碼 速率通常是個分數(shù)。如果碼速率是k/n，則對每k比特有用信息，編碼器生成總共η比特數(shù) 據(jù)，其中n-k比特是冗余的。現(xiàn)存ATSC M/H方案包括使用可分塊碼以允許碼增強的時間和頻率分集。例如，在 1/2速率編碼傳輸中，移動數(shù)據(jù)被輸入到FEC編碼器，該FEC編碼器為每個輸入字節(jié)輸出2字節(jié)。兩個字節(jié)代表原始數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)。接收機在原始數(shù)據(jù)的接收閾值處可以接收原始數(shù)據(jù)或冗余數(shù)據(jù)。如果兩個流都被接收，則存在編碼增益優(yōu)勢，因而接收機可以在低于原始 數(shù)據(jù)的閾值處恢復數(shù)據(jù)。由于建筑物，移動車輛以及其他減損而導致的極端傳輸信道減損， 通信設備的移動和行人操作帶來了一些最大挑戰(zhàn)。可以使用以冗余方式提供數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。 需要通過頻率，時間和專門的分集來利用冗余信息以改善在移動設備上的接收。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種方法根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種方法


圖1是本公開的用于移動/手持接收的陸地廣播發(fā)射機的實施例的框圖；圖2是本公開的部分示例性移動/手持數(shù)據(jù)流的實施例的框圖；圖3是本公開的示例性數(shù)據(jù)幀的實施例的框圖；圖4是本公開的用于移動/手持接收的陸地廣播接收機的實施例的框圖；圖5是本公開的解碼器的實施例的框圖；圖6是本公開的解碼器的另一實施例的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的陸地廣播環(huán)境的框圖；圖8是根據(jù)本公開的部分發(fā)射機的實施例的框圖。此處給出的示例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且該示例不能被解釋為以任何方 式限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式如此處所述，本發(fā)明提供了用于在利用了分集和數(shù)據(jù)冗余的移動廣播系統(tǒng)(諸如 提出的ATSC-M/H系統(tǒng))中傳輸數(shù)據(jù)的方法和設備，同時允許與諸如ATSC A/53的舊發(fā)送和 接收路徑的后向兼容性。雖然本發(fā)明被描述為具有優(yōu)選設計，但是，在本公開的精神和范圍 內(nèi)，還可變更本發(fā)明。因此，本申請意欲包含任何使用其一般原則的變更，使用或調(diào)整。另 夕卜，本申請意欲包含作為本發(fā)明所涉及領域已知或慣常實踐的偏離本公開的內(nèi)容，該內(nèi)容 落入所附權利要求的限定中。例如，所描述的技術可被應用于傳輸系統(tǒng)，該傳輸系統(tǒng)設計用 于其它類型的數(shù)據(jù)，或使用不同的編碼，糾錯，冗余，交織或調(diào)制方案?，F(xiàn)參照附圖，更具體地參照圖1，其示出了本公開的用于移動/手持接收的陸地廣 播發(fā)射機的實施例的框圖。圖1的實施例100包括多個信號發(fā)送裝置，例如，MPEG傳輸流 源110，ATSC M/H預處理路徑115，以及舊的ATSC A/53處理路徑。在ATSC-M/H預處理115 的元件中包括分組交織器120，串接塊編碼器125，分組解交織器130，MPEG傳輸流頭部修改 器135，前同步碼分組插入器140。舊的ATSC A/53處理路徑145包括數(shù)據(jù)隨機化器150，里 德-所羅門編碼器155，字節(jié)交織器160，trellis編碼器165，同步插入器170，導頻插入器 175，以及調(diào)制器180。在ATSC-M/H預處理流程中，在分組交織器120處接收來自MPEG傳輸流源110的進 入MPEG傳輸數(shù)據(jù)112。分組交織器120將一序列多個字節(jié)重排為不同的序列以改善比特出錯率和幀出錯率性能。在此示例性實施例中，分組交織器120按一行一行的順序從固定數(shù) 目的連續(xù)分組中獲得字節(jié)，一列一列地輸出所述字節(jié)。在這種方式下，所有分組的第一個字 節(jié)被編組在一起，所有分組的第二個字節(jié)被編組在一起，繼續(xù)這樣直到分組的最后字節(jié)。每 個源分組是MPEG傳輸流分組，并且其同步字節(jié)被移除，因此，每個分組的長度是187字節(jié)。 在每個碼幀中的分組的數(shù)量與GF(256)串接塊碼需要的的源符號數(shù)是一樣的。然后，已交織數(shù)據(jù)被耦合到伽羅華域GF(256)串接塊編碼器(SCBC) 125中。依賴 于當前符號的速率模式(Rate Mode), GF(256)串接塊碼(SCBC) 125解碼器可呈現(xiàn)不同的 形式。一般而言，其包括以turbo解碼方式迭代地解碼軟信息的組成(constituent)解碼 器。依賴于所需的數(shù)據(jù)速率和碼字長度，SCBC 125將分組已交織數(shù)據(jù)編碼為多個形式中的 一種。SCBC 125包括一個或多個以串行方式級聯(lián)的組成GF(256)碼，該碼被GF(256)碼經(jīng) 優(yōu)化的塊交織器鏈接以改善總的碼性能。其后還可選地有GF(256)穿孔(puncture)以獲 得所需的碼字長度。具體地，伽羅華域(Pn)是一個數(shù)學集，其包括有限數(shù)量的元素Pn，其中P和η的值 為整數(shù)。一個具體的伽羅華域通過使用生成多項式g(x)來定義。每個伽羅華域的元素可 通過具有η比特的獨特的比特模式表示。另外，獨特的Pn次多項式可與每個元素相關聯(lián)，其 中該多項式的每個系數(shù)在0到ρ-1之間。另外，在伽羅華域上的數(shù)學運算具有重要的性質(zhì)。 伽羅華域GF(pn)的兩個元素的和被定義為一個與多項式相關聯(lián)的元素，該多項式的系數(shù) 是與兩相加元素相關聯(lián)的多項式的系數(shù)的模P和。同樣的，兩個元素的積被定義為與兩個 元素相關聯(lián)的多項式對與伽羅華域相關聯(lián)的生成多項式g(x)取模運算的積。加和乘算子 被定義在伽羅華域上，使得伽羅華域上的任何兩個元素的和與積還是伽羅華域的元素。里 德-所羅門碼字的性質(zhì)是，將碼字的每個字節(jié)與伽羅華域的元素進行相乘得到另一有效的 里德-所羅門碼字。另外，對兩個里德-所羅門碼字進行逐字節(jié)相加將生成另一個里德-所 羅門碼字。舊A53標準定義了 256個元素的伽羅華域GF(28)，以及相關聯(lián)的用于里德-所 羅門算法的生成多項式g(x)。伽羅華域的性質(zhì)還可用于生成碼字伴隨式(syndrome)，以便 確定錯誤。碼字的另一重要性質(zhì)在示例性實施例中，通過速率1/2字節(jié)碼編碼器生成的兩個碼字或分組包括初始 輸入的碼字的復本和新的提供對原始碼字冗余的碼字。兩個碼字還可被描述為系統(tǒng)數(shù)據(jù)和 非系統(tǒng)數(shù)據(jù)。應注意到，代表系統(tǒng)數(shù)據(jù)和非系統(tǒng)數(shù)據(jù)的碼字可排列用于組成更大的數(shù)據(jù)結(jié) 構，這是很重要的。在優(yōu)選實施例中，碼字可被組織為組成數(shù)據(jù)分組的硬(rugged)數(shù)據(jù)流。 硬數(shù)據(jù)流包括系統(tǒng)分組，以及非系統(tǒng)分組，該系統(tǒng)分組是在流部分A中的數(shù)據(jù)分組的復本， 該非系統(tǒng)分組由在流部分A'中的字節(jié)碼編碼器的處理而產(chǎn)生。非系統(tǒng)分組還包括可從硬 數(shù)據(jù)流的其他系統(tǒng)分組和非系統(tǒng)分組得到的分組。另外，硬數(shù)據(jù)流中的分組還可包括系統(tǒng) 字節(jié)和非系統(tǒng)字節(jié)。在此實施例中，系統(tǒng)字節(jié)是內(nèi)容數(shù)據(jù)字節(jié)的復本，而非系統(tǒng)字節(jié)是從其 他系統(tǒng)字節(jié)和非系統(tǒng)字節(jié)得到的字節(jié)。由字節(jié)碼編碼器輸出的冗余的或非系統(tǒng)的碼字或分組是將進入碼字或分組的每 個字節(jié)與伽羅華域GF(256)中的元素b相乘的結(jié)果。在一實施例中，如果MPEG傳輸源110 生成消息M，該消息由字節(jié)M(l)，M(2)，...，M(187)組成，其中M(I)是該消息的第一個字 節(jié)，M(2)是該消息的第二個字節(jié)，等等，則隨后，字節(jié)碼編碼器104從碼字M如下所述生成 碼字A和A'
A(i) = M(i)i = 1,2, . . . , 187(1)A' (i) = b*M(i)i = 1,2，· · ·，187(2) 值b是里德-所羅門編碼器155可使用的同一伽羅華域GF(256)中的預定(非 零)元素。在說明性實施例中，元素b的值為2。很顯然，根據(jù)伽羅華域的性質(zhì)，為字節(jié)碼編 碼器和里德-所羅門編碼器二者使用同一伽羅華域允許兩個編碼器間的運算。字節(jié)碼編碼 器125將包括形成含有PID的頭部的字節(jié)在內(nèi)的數(shù)據(jù)分組的所有字節(jié)進行編碼以生成硬數(shù) 據(jù)流的一個或多個非系統(tǒng)分組。因此，每個非系統(tǒng)分組的PID是以字節(jié)碼編碼的，并可不再 表示接收設備可識別的PID值。很顯然，任何由發(fā)射機的實施例(由編碼器100表示)編碼的分組，可被用在符合 A53標準的舊接收機中的解碼器實施例解碼。在舊接收機中的解碼器將硬數(shù)據(jù)流的分組提 供給數(shù)據(jù)解碼器。硬數(shù)據(jù)流包括非系統(tǒng)分組，該非系統(tǒng)分組通過使用字節(jié)碼編碼器被編碼， 該編碼器將被舊接收機中的解碼器正確解碼，但是將導致舊接收機不可識別的數(shù)據(jù)內(nèi)容。 但是，因為這種分組所具有的PID不在程序映射表(Program Map Table, PMT)中與現(xiàn)存或 舊的數(shù)據(jù)格式相關聯(lián)，所以，在舊接收機中的內(nèi)容解碼器忽略該硬數(shù)據(jù)流中的這些非系統(tǒng) 分組。字節(jié)碼編碼器125使用上述公式(2)來為每個系統(tǒng)分組生成非系統(tǒng)分組，并將兩 個分組提供給舊8-VSB編碼器用于傳輸，以產(chǎn)生具有1/2有效數(shù)據(jù)速率(即，1字節(jié)入，2字 節(jié)出)的編碼流。如前所述，字節(jié)碼編碼器125可使用其他編碼速率來生成其他有效數(shù)據(jù) 速率。在一些實施例中，字節(jié)碼編碼器可為接收自MPEG TS源110的每兩個源分組Ma和Mb 生成一個字節(jié)編碼分組，以生成2/3速率的硬數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流包含兩個系統(tǒng)分組和一個 如下所計算的非系統(tǒng)分組Mab(I) = Mai = 1,2, . . . , 187(3)其中，Ma和Mb是由數(shù)據(jù)發(fā)生器102生成的連續(xù)系統(tǒng)分組I1和b2是伽羅華域的預 定元素，所述伽羅華域例如是由里德-所羅門編碼器155使用的伽羅華域。在說明性實施 例中，元素的值為2。在一些實施例中，1^和132的值可以不同。字節(jié)碼編碼器125 將Ma，Mb和Mab提供給舊8-VSB編碼器以用于進一步編碼和傳輸。通過包含另外的輸入數(shù)據(jù)分組來生成冗余分組，字節(jié)碼編碼器125可使用不同編 碼速率來生成硬數(shù)據(jù)流(例如，具有低數(shù)據(jù)速率的硬數(shù)據(jù)流)。字節(jié)碼編碼器125的另一實 施例通過采用來自MPEG TS源110的四個系統(tǒng)分組Ma，Mb, Mc,和Md以及5個非系統(tǒng)分組通 過如下計算生成速率為4/9的數(shù)據(jù)流Mab(I) = Mai = 1，2，· · ·，187 (4)MCD(i) = Mc(i)*b3+MD(i)*b4 i = 1，2，· · ·，187 (5)MAC(i) = MA(i)*b5+Mc(i)*b6 i = 1，2，· · ·，187 (6)MBD(i) = MB(i)*b7+MD(i)*b8 i = 1,2, ... , 187 (7)Mabcd(I) = MAB(i)*b9+M⑶(i)*b10 i = 1，2，· · ·，187 (8)b1;b2，...，b1(1的值是從伽羅華域選出的預定元素。在說明性實施例中，b1;b2，...， b1(1的值為2。另外，如公式(8)所示，分組Mabqi是僅由其他冗余分組(具體說來是分組Mab 和Mm)產(chǎn)生的冗余分組。很顯然，冗余分組Mabqi還可替代性的用冗余分組Ma。和Mb。的元素 生成。在MPEG傳輸源生成器110的一些實施例中，可在稱為穿孔的操作中執(zhí)行一個或多個非系統(tǒng)分組的消除。例如，穿孔的速率4/8可通過不生成一個只使用冗余分組的分組(即， 本例中的Mabqi)而產(chǎn)生，因為該分組包含有最少量的固有數(shù)據(jù)。可以清除任意分組或碼字。 但是，清除包含有最少量固有數(shù)據(jù)的分組或碼字可能是最優(yōu)的。碼穿孔可被應用于改變傳 輸分組的數(shù)量，以便滿足對傳輸分組或碼字的某些數(shù)量限制。另外，字節(jié)碼編碼器125還可利用8個數(shù)據(jù)分組MA，MB，. . .，Mh如下所示生成19個 非系統(tǒng)分組，以生成具有8/27數(shù)據(jù)速率的硬數(shù)據(jù)流Mab(I) = Mai = 1. 2，· · ·，187 (9)MCD(i) = Mc(i)*b3+MD(i)*b4 i = 1，2，· · ·，187 (10)MAC(i) = MA(i)*b5+Mc(i)*b6 i = 1，2，· · ·，187 (11)MBD(i) = MB(i)*b7+MD(i)*b8i = 1，2· · · ·，187 (12)Mabcd(I) = MAB(i)*b9+MCD(i)*b10 i = 1，2，· · ·，187 (13) MEF(i) = ME(i)*bn+MF(i)*b12i = 1，2，· · ·，187 (14)MGH(i) = MG(i)*b13+MH(i)*b14i = 1,2, ... 187 (15)MEG(i) = ME(i)*b15+MG(i)*b16i = 1，2，· · ·，187 (16)MFH(i) = MF(i)*b17+MH(i)*b18i = 1，2，· · ·，187 (17)Mefgh(1) = MEF(i)*b19+MGH(i)*b2。 i = 1,2，· · ·，187 (18)MAE(i) = MA(i)*b21+ME(i)*b22i = 1，2，· · ·，187 (19)MBF(i) = MB(i)*b23+MF(i)*b24i = 1，2，· · ·，187 (20)MCG(i) = Mc(i)*b25+MG(i)*b26i = 1，2，· · ·，187 (21)MDH(i) = MD(i)*b27+MH(i)*b28i = 1，2，· · ·，187 (22)Maceg(1) = Mac⑴*b29+ME“i)*b30 i = 1,2，· · ·，187 (23)Mbdfh(1) = MBD(i)*b31+MFH(i)*b32 i = 1，2，· · ·，187 (24)Mabef(I) = Mab⑴*b33+MEF⑴*b34 i = 1,2，· · ·，187 (25)Mcdgh(i) = MCD(i)*b35+MGH(i)*b36 i = 1，2，· · ·，187 (26)Mabcdefgh(i) = Mabcd(i)*b37+MEFGH(i)*b38 i = 1,2,... ,187 (27)另外，字節(jié)碼編碼器125可通過不生成具有最少固有數(shù)據(jù)值的分組MABmEreH或其他 僅由冗余分組生成的另一分組來得到8/26數(shù)據(jù)速率的穿孔碼。如上所述，字節(jié)碼編碼器可被配置用于根據(jù)使用的碼字或分組，以及在單次編碼 過程中形成的碼字或分組的數(shù)量，生成特定編碼速率。另外，更復雜的碼速率可通過將前述 碼速率編碼器作為構建塊或組成碼速率編碼器而進行特定配置而建成。另外，可包括另外 的處理塊以形成級聯(lián)的字節(jié)碼編碼器。例如，級聯(lián)的字節(jié)碼編碼器可除了冗余之外還使用 另外的在組成字節(jié)碼編碼器間的交織塊來提高生成的數(shù)據(jù)流的硬度(ruggedness)。下面將 說明冗余及碼增強的交錯播放傳輸方法的多個實施例。在編碼后，數(shù)據(jù)與分組解交織器130耦合。分組解交織器130從原始分組組的結(jié)果 SCBC碼字中以一列一列的順序獲得字節(jié)，并以一行一行的順序輸出字節(jié)。原始分組被重建， 并且新分組從SCBC碼字的奇偶校驗字節(jié)產(chǎn)生。每個分組對應于在所有產(chǎn)生的SCBC碼字中 的公共GF(256)符號位置。產(chǎn)生于每個碼幀中的分組的數(shù)量是nSCBC，其中，最先的kSCBC 分組是原始數(shù)據(jù)分組，而最后的(nSCBC-kSCBC)分組是奇偶校驗分組。數(shù)據(jù)隨即被耦合到MPEG TS頭部修改器135，MPEG頭部在此處被修改。MPEG TS頭部修改器可修改MPEG傳輸流頭部的分組標識符(PID)，以指示糾錯方案所使用的碼速率。 碼速率被表示成原始數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)與總共使用的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的商的分數(shù)。例如，在對12數(shù)據(jù) 字節(jié)補充40奇偶校驗字節(jié)的12/52速率模式中，每組12字節(jié)使用一個R = 1/2的編碼器， 以及兩個R = 12/26的編碼器，每個12/26編碼器使用兩個R = 2/3的編碼器和一個27/26 穿孔，導致12/52速率模式。R = 27/26的穿孔以丟掉27字節(jié)的最后一個字節(jié)的方式執(zhí)行。 在12/52速率模式，使用兩個數(shù)據(jù)塊來傳輸12個MPEG TS分組。12/26速率模式為12個數(shù) 據(jù)字節(jié)補充14個奇偶校驗字節(jié)，每組12數(shù)據(jù)字節(jié)使用兩個R = 2/3的編碼器和一個R = 27/26的穿孔，導致12/26的速率模式。R = 27/26 的穿孔以丟掉27字節(jié)的最后一個字節(jié) 的方式執(zhí)行。在12/26速率模式，使用一個數(shù)據(jù)塊來傳輸12個MPEGTS分組。17/26速率 模式為17個數(shù)據(jù)字節(jié)補充9個奇偶校驗字節(jié)，每組17個數(shù)據(jù)字節(jié)使用一個R = 2/3的編 碼器來為16數(shù)據(jù)字節(jié)補充8個奇偶校驗字節(jié)，以及一個R = 1/2的編碼器為1個數(shù)據(jù)字節(jié) 補充1個奇偶校驗字節(jié)，導致17/26的速率模式。在17/26數(shù)據(jù)模式，使用一個數(shù)據(jù)塊來傳 輸17個MPEG TS分組。24/208速率模式為24個數(shù)據(jù)字節(jié)補充184個奇偶校驗字節(jié)，每組 24個數(shù)據(jù)字節(jié)使用24個R = 1/4的編碼器，和8個12/26編碼器，其致24/208速率模式。 R = 27/26的穿孔以丟掉27字節(jié)的最后一個字節(jié)的方式執(zhí)行。在24/208速率模式，使用8 個數(shù)據(jù)塊來傳輸24個MPEGTS分組。每個使用MPEG協(xié)議的分組通常包括分組標識部分或PID。當前系統(tǒng)允許超過8000 個可能的獨特標識元素，而現(xiàn)在僅使用了 50個。PID通常是一個或多個字節(jié)的信息，該信息 用于標識分組中數(shù)據(jù)的類型。現(xiàn)在，許多比特的PID部分保持為保留或未使用。這些PID 可被用于標識將用于該分組上的具體糾錯碼速率?；贛PEG協(xié)議的特定規(guī)則應當被維護 以便確保PID被任何接收系統(tǒng)正確標識。一個3字節(jié)的頭部440包含13比特分組標識符 (PID)，其標識該分組為移動/手持傳輸?shù)囊徊糠?。來自ATSC-M/H流的MPEG分組的頭部 440在分組解交織后被修改為包含舊ATSCA/53接收機不認識的分組標識符(PID)。因此， 舊接收機應該忽略ATSC-M/H具體數(shù)據(jù)，提供了后向兼容性。該數(shù)據(jù)隨即被耦合到前同步碼分組插入器140，其中，由連續(xù)MPEG分組組成的前 同步碼分組形成前同步碼塊。MPEG分組具有有效的MPEG頭部，該頭部具有從PN生成器(未 示出)生成的數(shù)據(jù)字節(jié)。從PN生成器生成的數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目隨著所使用的碼速率而不同， 例如，在12/52速率模式生成184數(shù)據(jù)字節(jié)，將導致總共2208字節(jié)的PN數(shù)據(jù)。根據(jù)示例性 實施例，PN生成器是帶有9個反饋抽頭(tap)的16比特移位寄存器。移位寄存器輸出中 的8個被選為輸出字節(jié)。ATSC M/H分組被置于數(shù)據(jù)塊的前同步碼塊之間。每個數(shù)據(jù)塊包括 26個具有相同編碼的ATSC M/H已編碼分組，或26個ATSC A/53已編碼分組。一旦前同步 碼分組被插入140，則ATSC M/H流形成。ATSC-M/H數(shù)據(jù)流隨即被舊ATSC A/53路徑145處理，該ATSC A/53路徑包括數(shù)據(jù) 隨機化器150，里德-所羅門編碼器155，字節(jié)交織器160，12-1 trellis編碼器165，同步插 入器170，導頻插入器175，以及調(diào)制器180。在數(shù)據(jù)隨機化器150，根據(jù)偽隨機數(shù)生成的已 知模式，每個字節(jié)的值被改變。在接收機處，該過程被反向執(zhí)行以恢復正確的數(shù)據(jù)值。除了 段(segment)和場(field)同步外，8-VSB比特流需要具有完全隨機，像噪聲一樣的性質(zhì)來 提供(afford)傳輸信號頻率響應，該傳輸信號頻率響應必須具有像噪聲一樣的平的頻譜 以便以最大效率使用所分配的信道空間。
數(shù)據(jù)隨即被耦合到里德-所羅門編碼器155，其中里德-所羅門(RS)編碼通過添 加額外數(shù)據(jù)到所傳輸?shù)牧鞫诮邮諜C處提供另外的糾錯潛能。在示例性實施例中，VSB傳 輸系統(tǒng)中使用的RS碼是一個t = IO (207，187)碼。RS數(shù)據(jù)塊大小是187字節(jié)，添加了用于 糾錯的20個RS奇偶校驗字節(jié)。每RS碼字傳輸207字節(jié)的總RS塊大小。從串行比特流創(chuàng) 建字節(jié)的過程中，MSB應當是第一個串行比特，而20個RS奇偶校驗字節(jié)在數(shù)據(jù)塊或RS碼 字的最后被發(fā)送。字節(jié)交織器160隨即處理里德_所羅門編碼器155的輸出。交織是應對在傳輸中 可能發(fā)生的突發(fā)(burst)錯誤的常用技術。如果沒有交織，則突發(fā)錯誤可能對一個特定 數(shù) 據(jù)段具有巨大影響，因而使該段無法校正。但是，如果在傳輸前數(shù)據(jù)被交織，則突發(fā)錯誤的 影響可有效地在多個數(shù)據(jù)段展開。不是在一個已定位段引入無法校正的大錯誤，而是可能 在多個段引入小錯誤，每個所述小錯誤分別在前向糾錯，奇偶校驗比特或其他數(shù)據(jù)完整性 方案的糾錯能力的范圍內(nèi)。例如，通常的(255，223)里德-所羅門碼可以允許校正在每個 碼字中至多16個符號錯誤。如果在傳輸前交織里德-所羅門編碼數(shù)據(jù)，則在解交織后，長 錯誤突發(fā)很可能在多個碼字間展開，其減少了在任何特定碼字中出現(xiàn)多于可校正的16個 符號錯誤的可能。VSB傳輸系統(tǒng)使用的交織器是52數(shù)據(jù)段(段間)卷積碼字節(jié)交織器。提供深度為 大約1/6數(shù)據(jù)場(4ms深)的交織。只有數(shù)據(jù)字節(jié)被交織。交織器被同步于數(shù)據(jù)場的第一 個數(shù)據(jù)字節(jié)。為了 trellis編碼處理的好處，還執(zhí)行段內(nèi)交織。信號隨即被耦合到Trellis編碼器165。Trellis編碼是前向糾錯的另一種形式。 與里德-所羅門編碼不同，trellis編碼是一種演進碼，其追蹤隨時間發(fā)展的比特處理流， 而里德_所羅門編碼同時將整個MPEG-2分組作為一塊看待。相應地，里德_所羅門碼被稱 為塊碼的一種，而trellis編碼是一種卷積碼。在ATSC trellis編碼中，每8比特字節(jié)被拆分為4個2比特字的流。在trellis 編碼器中，將到達的每2比特字與先前2比特字的過去歷史相比較。3比特二進制碼被數(shù)學 地生成以說明從先前2比特字到當前字的轉(zhuǎn)變。這些3比特碼替換原始2比特字，并作為 8-VSB(3比特=8種組合或級)的8級符號在空中傳輸。對于每2個進入trellis編碼器 的比特，輸出3比特。因為此原因，在8-VSB系統(tǒng)中的trellis編碼器被稱為2/3速率編碼 器。與trellis碼一起使用的信號波形是8級(3比特)一維星座圖。傳輸?shù)男盘柋环Q為 8VSB。應該應用4狀態(tài)trellis編碼器。在示例性實施例中，使用了 trellis碼段內(nèi)交織。其應用了作用于交織數(shù)據(jù)符號 上的12個同樣的trellis編碼器以及預編碼器。碼交織是通過如下方式來實現(xiàn)的，即將符 號(0,12,24,36...)編碼為一組，將符號(1，13，25，37···)編碼為第二組，將符號(2，14， 26,38...)編碼為第三組，等等，總共12組。一旦數(shù)據(jù)被trellis編碼，其被耦合到同步插入器170。同步插入器170是復用器， 其插入多個同步信號(數(shù)據(jù)段同步和數(shù)據(jù)場同步)。在每個數(shù)據(jù)段的起始位置，2級(二進 制)4符號數(shù)據(jù)段同步被插入到8級數(shù)字數(shù)據(jù)流中。MPEG同步字節(jié)被數(shù)據(jù)段同步替換。在 使用ATSC傳輸標準的示例性實施例中，完整段應包括832個符號4個符號用于數(shù)據(jù)段同 步，828個數(shù)據(jù)加上奇偶校驗符號。同一同步模式以77. 3秒的時間間隔周期性出現(xiàn)，并且是 僅有的以此速率重復的信號。與數(shù)據(jù)不同，用于數(shù)據(jù)段同步的4個符號未經(jīng)里德-所羅門或trellis編碼，也不交織。ATSC段同步是重復的4符號(1字節(jié))脈沖，該脈沖被添加到 數(shù)據(jù)段前面，并替換原始MPEG-2數(shù)據(jù)分組的遺失的第一字節(jié)(分組同步字節(jié))。8-VSB接 收機的相關電路追蹤段同步的重復性質(zhì)，其很容易與全為隨機數(shù)據(jù)的背景形成對比?；謴?的同步信號被用于生成接收機時鐘，并恢復數(shù)據(jù)。由于其重復性質(zhì)和長的持續(xù)時間，段同步 很容易被接收機恢復。在噪聲和干擾水平遠高于不可能準確恢復數(shù)據(jù)的水平的情況下可進 行準確的時鐘恢復，這允許在信道變更和其他瞬態(tài)條件下快速恢復數(shù)據(jù)。在同步插入之后，信號被耦合到導頻插入，其中小的DC位移被應用于8-VSB基帶， 其導致小剩余載波出現(xiàn)在所產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制頻譜的零頻率點上。該ATSC導頻信號向在8-VSB 接收機中的RF PLL電路給出用以鎖定到其上的信號，該信號獨立于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。導頻的 頻率與被抑制載波的頻率相同。這可通過將小(數(shù)字的)DC電平(1.25)添加到數(shù)字基帶 數(shù)據(jù)以及同步信號(+1，+3，+5，+7)的每個符號(數(shù)據(jù)和同步信號)而被生成。導頻的功 率通常比平均數(shù)據(jù)信號功率低11. 3dB。導頻信號被插入之后，該數(shù)據(jù)被耦合到調(diào)制器180。調(diào)制器將8VSB基帶信號幅度 調(diào)制到中頻(IF)載波上。通過使用傳統(tǒng)的幅度調(diào)制，我們在我們的載波頻率左右生成雙邊 帶RF頻譜，每個RF邊帶是另一個的鏡像。這代表冗余信息，并可無任何信息凈損失的丟棄 一個邊帶。在8VSB調(diào)制中，VSB調(diào)制器接收10. 76M符號/秒的8級trellis編碼復合數(shù) 據(jù)信號(添加了導頻和同步的)。如圖12所示，ATV系統(tǒng)性能是基于級聯(lián)發(fā)射機和接收機 中線性相位升余弦奈奎斯特濾波器響應的。除了在頻帶各端的轉(zhuǎn)變區(qū)域外，系統(tǒng)濾波器響 應本質(zhì)上在整個頻帶上是平的。名義上，發(fā)射機的滾降(roll-off)應當具有線性相位根升 余弦濾波器的響應。 傳輸系統(tǒng)包括用于傳輸?shù)耐话l(fā)模式的對移動和便攜設備的操作。操作于突發(fā)模式 的多個關鍵優(yōu)勢已在上述文檔中說明，并包括被新類別的設備接收而仍保持后向兼容性的 能力。與現(xiàn)存的廣播標準相比，這些新類別的設備需要更低水平的視頻分辨率，因此也可允 許更高的編碼和壓縮，以及其他特性，包括工作在高噪聲水平。突發(fā)模式類型的操作的另一 優(yōu)勢是，其通過僅在信號發(fā)送至設備或信號將被接收時才使用設備而集中于潛在的設備功 率節(jié)省。如上所述的突發(fā)模式操作可利用無需信號的高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間間隔，以保持舊系 統(tǒng)和接收機的完整性能。突發(fā)操作模式可以是基于根據(jù)所謂的新信息處理速率對信號的處 理的，該速率可依賴于當前廣播信號的特征而改變。通過引入用于新程序標識符的信息，將突發(fā)模式操作集中于數(shù)據(jù)打包級，從而保 持與舊系統(tǒng)的后向兼容性。新程序標識符允許新類型的設備識別數(shù)據(jù)，而不影響現(xiàn)存設備 的操作。通過在特定突發(fā)模式輪廓(profile)期間包括覆蓋(Overlay)結(jié)構來保持舊信號 傳輸操作，存在進一步對舊系統(tǒng)的支持。利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)和非系統(tǒng)數(shù)據(jù)的全冗余性，以及從完全可分開的碼字中任一個恢復 信號的能力，添加頻率或?qū)ｉT的分集，以及時間分集，這可以增加移動設備的接收概率。這 將在圖7的討論中進一步討論。參照圖2，其示出了本公開的示例性移動/手持數(shù)據(jù)流200的部分的實施例的框 圖。26個ATSC M/H編碼分組被編組為1個數(shù)據(jù)塊。在舊ATSC傳輸中，雖然物理上不需要， 但是，每個數(shù)據(jù)塊通常具有相同的編碼。前同步碼塊是兩個塊長，并具有52個ATSC M/H編碼的分組。在前同步碼塊后的第一個MPEG分組是控制分組，其包括系統(tǒng)信息。在隨機化和 前向糾錯處理之后，數(shù)據(jù)分組被格式化為用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，并添加數(shù)據(jù)段同步和數(shù)據(jù)場 同步。ATSC-M/H數(shù)據(jù)流200由突發(fā)組成，該突發(fā)具有適于所選數(shù)據(jù)速率模式的前同步碼 塊210及其后預定數(shù)目的數(shù)據(jù)塊230。根據(jù)示例性實施例，每個數(shù)據(jù)塊230包括26個MPEG 分組。每個數(shù)據(jù)幀包括2個數(shù)據(jù)場，每個數(shù)據(jù)場包括313個數(shù)據(jù)段。每個數(shù)據(jù)場的第一個 數(shù)據(jù)段是獨特的同步信號(數(shù)據(jù)場同步)，并包括被接收機中均衡器使用的訓練序列。剩下 的312個數(shù)據(jù)段中的每個承載來自一個188字節(jié)的傳輸分組加上其相關聯(lián)的FEC開銷的數(shù) 據(jù)的等同物。由于數(shù)據(jù)交織，在每個數(shù)據(jù)段中的實際數(shù)據(jù)來自若干個傳輸分組。每個數(shù)據(jù) 段包括832個符號。前4個符號以二進 制形式傳輸，并提供段同步。該數(shù)據(jù)段同步信號還 代表188字節(jié)MPEG兼容傳輸分組的同步字節(jié)。每個數(shù)據(jù)段剩下的828個符號承載與傳輸 分組的剩下的187字節(jié)和與其相關聯(lián)的FEC開銷等同的數(shù)據(jù)。這828個符號作為8級信號 被傳輸，因此，每個符號承載3比特。因此，每個數(shù)據(jù)段承載828X3 = 2484比特數(shù)據(jù)，其為 發(fā)送受保護傳輸分組的要求。ATSC M/H數(shù)據(jù)流包括一序列的塊，每個塊包括26個舊VSB A/53系統(tǒng)或ATSC M/ H系統(tǒng)的分組。ATSC M/H數(shù)據(jù)流由突發(fā)塊組成，每個突發(fā)具有其后跟有Nb個數(shù)據(jù)塊的前同 步碼塊，其中Nb是系統(tǒng)變量參數(shù)，并且是要傳輸?shù)恼wATSC M/H數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。每個數(shù) 據(jù)塊以所定義的ATSC M/H速率模式之一被編碼。該數(shù)據(jù)模式被應用于整個數(shù)據(jù)塊。對于 每個突發(fā)的塊，數(shù)據(jù)塊被傳輸以使得在該突發(fā)的塊中最高編碼FEC速率(S卩，最小分數(shù))被 最先傳輸，而最低編碼FEC速率(S卩，最大分數(shù))被最后傳輸，以使得從前同步碼塊開始，任 意后續(xù)的數(shù)據(jù)塊將具有等于或小于當前數(shù)據(jù)塊的健壯性。26個分組的ATSC A/53 8VSB編 碼舊數(shù)據(jù)塊可被置于一個或多個塊處以用于舊覆蓋操作?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)幀300。示出的數(shù)據(jù)幀300被組織用于傳輸， 其中每個數(shù)據(jù)幀包括兩個數(shù)據(jù)場，每個數(shù)據(jù)場包括313個數(shù)據(jù)段。每個數(shù)據(jù)場的第一個數(shù) 據(jù)段是獨特的同步信號(數(shù)據(jù)場同步)，并且其包括被接收機中的均衡器使用的訓練序列。 剩下的312個數(shù)據(jù)段中的每個承載來自一個188字節(jié)的傳輸分組加上其相關聯(lián)的FEC開銷 的數(shù)據(jù)的等同物。由于數(shù)據(jù)交織，每個數(shù)據(jù)段的實際數(shù)據(jù)來自若干個傳輸分組。每個數(shù)據(jù) 段包括832個符號。最先的4個符號以二進制形式傳輸，并提供段同步。該數(shù)據(jù)段同步信 號還代表188字節(jié)MPEG兼容傳輸分組的同步字節(jié)。每個數(shù)據(jù)段的剩余828個符號承載與 傳輸分組的剩余187個字節(jié)和其相關聯(lián)的FEC開銷等同的數(shù)據(jù)。這些828個符號作為8級 信號被傳輸，因此其每個符號承載3比特。因此，828X3 = 2484比特數(shù)據(jù)被承載在每個數(shù) 據(jù)段中，其完全符合發(fā)送受保護傳輸分組的要求187數(shù)據(jù)字節(jié)+20RS奇偶校驗字節(jié)=207字節(jié)207字節(jié)X 8比特/字節(jié)=1656比特2/3速率trellis編碼要求3/2X 1656比特=2484比特通過下述公式1給出確切的符號速率(1) Sr(MHz) = 4. 5/286X684 = 10. 76. . . MHz通過下述公式2給出數(shù)據(jù)段的頻率 (2) fseg = Sr/832 = 12. 94. . . X IO3 數(shù)據(jù)段 / 秒
通過下述公式(3)給出數(shù)據(jù)幀速率(3) fframe = fseq/626 = 20. 66. 幀 / 秒 符號速率民和傳輸速率 ；應當在頻率上相互鎖定。與二進制數(shù)據(jù)段同步和數(shù)據(jù)場同步信號組合的8級符號被用于對單個載波進行 抑制載波(suppressed-carrier)調(diào)制。但是，在傳輸前，應去除大多數(shù)低邊帶。所得到的 頻譜除了頻帶邊緣(其中，名義平方根升余弦響應導致620kHz的轉(zhuǎn)變區(qū)域)外都是平的。 在被抑制載波頻率，從低頻帶邊緣310kHz處，如前所述，小導頻被添加到信號?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖4，其示出了本公開的用于移動/手持接收的陸地廣播接收機400的實施 例。接收機400包括信號接收元件410，第一調(diào)諧器420，第二調(diào)諧器425，第一預均衡解調(diào) 器430，第二預均衡解調(diào)器430，均衡控制器440，均衡器450，后均衡校正處理器460，傳輸解 碼器470，以及調(diào)諧控制器480。信號接收元件410可操作用于接收信號，包括來自一個或多個信號源(例如，陸地 廣播系統(tǒng)和/或其他類型的信號廣播系統(tǒng))的音頻，視頻，和/或數(shù)據(jù)信號(例如，電視信 號等)。根據(jù)示例性實施例，信號接收元件410被具體化為諸如對數(shù)周期天線的天線，但還 可被具體化為其他任意類型的信號接收元件。在此示例性實施例中，天線410可操作用于 在某頻率帶寬接收ATSC M/H陸地傳輸音頻，視頻和數(shù)據(jù)信號。ATSC信號通常被傳輸于范圍 為54MHz到870MHz的頻率上，每個信道具有大約6MHz的帶寬。子信道可以時分復用。信 號經(jīng)由傳輸線(諸如，同軸電纜或印刷電路板跡線)被耦合到天線。第一和第二調(diào)諧器430，425可操作用于響應于來自調(diào)諧控制器480的控制信號執(zhí) 行信號調(diào)諧功能。根據(jù)示例性實施例，每個調(diào)諧器420，425從一個或多個天線410接收不 同時間或頻率分集的RF信號，并且通過濾波和降頻率轉(zhuǎn)換(即，單級或多級下變頻)RF信 號從而生成中頻(IF)信號，來執(zhí)行信號調(diào)諧功能。RF和IF信號可包括音頻，視頻和/或數(shù) 據(jù)內(nèi)容(諸如，電視信號等)，并還可服從模擬信號標準(諸如，NTSC，PAL，SECAM等)，和/ 或數(shù)字信號標準(諸如，ATSC，QAM, QPSK等)。每個調(diào)諧器420操作用于將來自載波頻率 的接收ATSC M/H信號轉(zhuǎn)換為中頻。例如，調(diào)諧器可將在天線410接收的57MHz信號轉(zhuǎn)換為 43MHz IF信號。預均衡解調(diào)器430可操作用于將來自調(diào)諧器420的IF信號解調(diào)為基帶數(shù) 字流。解調(diào)器435可操作用于解調(diào)來自調(diào)諧器425的IF信號?；鶐?shù)字流隨即被耦合到 均衡器。調(diào)諧控制器480可操作用于響應于調(diào)諧信道或所需調(diào)諧信道的信號電平和頻率， 接收來自傳輸解碼器470的指令。響應于這些接收到的指令，調(diào)諧控制器480生成控制信 號以控制調(diào)諧器420，425的操作。均衡器控制器440可操作用于下一頁從解調(diào)器430，435接收到的解碼后的數(shù)據(jù)生 成錯誤項(error term)。這提供了用于數(shù)據(jù)導向均衡器的能力。均衡器控制器440估計接 收的數(shù)據(jù)與解碼后的數(shù)據(jù)之間的錯誤，并生成錯誤項。錯誤項被饋送到均衡器450以被最 小化。 均衡器450可操作用于接收來自預均衡解調(diào)器430，435的已調(diào)諧并已解調(diào)的MPEG 流，并計算均衡器系數(shù)，該系數(shù)被應用于均衡器內(nèi)的均衡濾波器以生成無錯信號。均衡器 450可操作用于補償傳輸錯誤，例如衰減和符號間干擾。均衡器包括匹配濾波器，該匹配濾 波器執(zhí)行滾降濾波，其可操作用于消除符號間干擾。在均衡器訓練階段，先前選擇的訓練信號通過信道被傳輸，預存儲在接收機中的該信號的適當延遲了的版本被用作參考信號。訓練信號通常是偽噪聲序列，其足夠長以使均衡器可以補償信道失真。根據(jù)本發(fā)明示例性實 施例的均衡器可操作用于存儲多個偽噪聲序列，其中，每個偽噪聲序列對應于一個碼速率。 當均衡器450接收到偽隨機序列訓練信號時，均衡器比較接收序列的一部分和多個存儲的 序列。如果出現(xiàn)匹配，則與接收序列關聯(lián)的碼速率被解碼器用來解碼在訓練序列之后接收 到的數(shù)據(jù)。后均衡器校正處理器460和傳輸解碼器470可操作用于執(zhí)行糾錯并解碼MPEG數(shù) 據(jù)流。在圖5和圖6中示出并討論了這些元件。接收機可配置用于通過對調(diào)諧器進行時間共享以接收不同頻率和時間，從而利用 單一調(diào)諧器和解調(diào)器進行操作?？商鎿Q地，調(diào)諧器可配置為具有足夠?qū)挼膸捯酝瑫r接收 兩個信號，使得兩個信號可被調(diào)諧于不同IF頻率，并且該IF頻率中每個可被解調(diào)器同時處 理或以時分復用的方式處理。在單一調(diào)諧器中，使用時間或頻率分集，分組組合不是在均衡 器中實現(xiàn)，而是在碼中實現(xiàn)，因為均衡器必須跟從所傳輸?shù)男盘?。這給出了正確接收分組的 三種可能，正確接收第一分組，正確接收第二分組，或正確接收字節(jié)解碼器組合后的分組。 與接收單一分組的情況相對，當使用編碼以組合分組時，其降低了接收實際上無錯信號所 需的最小信噪比量。例如，在1/2碼速率，最小閾值由無編碼單一分組的15dB降到有編碼 2個分組的7dB，及有編碼4個分組的3. 5dB?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖5，其示出了應用在接收系統(tǒng)中的解碼器500的實施例的框圖。解碼器 500包括適于使用冗余分組的電路，以幫助解碼由接收機接收的數(shù)據(jù)，所述冗余分組例如是 如上所述的數(shù)據(jù)流中的非系統(tǒng)分組。解碼器500還通常可以解碼數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是使用舊的 或現(xiàn)存A53標準編碼了的。在解碼器500，在由其他電路(圖4)進行初始調(diào)諧，解調(diào)，和處理后，trellis解 碼器502接收進來的信號。Trellis解碼器502與卷積解交織器504連接。卷積解交織器 504的輸出與字節(jié)碼解碼器506相連。字節(jié)碼解碼器所具有的輸出端與里德_所羅門解碼 器508相連。里德-所羅門解碼器508的輸出與去隨機化器510相連。去隨機化器510的 輸出與數(shù)據(jù)解碼器512相連。數(shù)據(jù)解碼器512提供輸出信號，該輸出信號用于接收機系統(tǒng) 的剩余部分，例如視頻顯示或音頻再現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)存的或舊的A53標準，trellis解碼器502包括單一解復用器，12個2/3 速率的trellis解碼器，以及一個復用器。解復用器將數(shù)字樣本分布在12個2/3速率的 trellis解碼器間，并且復用器復用12個2/3速率trellis解碼器中每一個的生成估計字 節(jié)。諸如卷積交織器的解交織器504解交織經(jīng)trellis解碼的比特估計值流，以生成序列 或分組，該序列或分組被排列以包括207個字節(jié)。分組排列與未示出的同步信號位置的確 定和標識一起執(zhí)行。里德_所羅門糾錯電路508將由解交織器504生成的每個207字節(jié) 的序列看作一個或多個碼字，并確定在碼字或分組中是否有字節(jié)由于傳輸中的錯誤而被損 壞。該確定通常通過計算和評估碼字的一組伴隨式或錯誤模式來執(zhí)行。如果檢測到損壞， 則里德-所羅門糾錯電路508試圖使用編碼在奇偶校驗字節(jié)中的信息來恢復已損壞的字 節(jié)。所得到的糾錯數(shù)據(jù)流隨即被去隨機化器510去隨機化，然后，被提供給數(shù)據(jù)解碼器512， 該數(shù)據(jù)解碼器根據(jù)傳輸內(nèi)容的類型解碼數(shù)據(jù)流。通常，trellis解碼器502，解交織器504， 里德_所羅門解碼器508，以及去隨機化器510的組合被標識為接收機內(nèi)的8-VSB解碼器。重要的是注意到，總的來說，用于接收符合舊的A53標準的信號的典型接收機以與發(fā)送處 理相反的順序執(zhí)行接收處理。接收到的數(shù)據(jù)(以數(shù)據(jù)分組中數(shù)據(jù)字節(jié)的形式)被trellis解碼器502解碼，并 被解交織器504解交織。數(shù)據(jù)分組可包括207字節(jié)數(shù)據(jù)，并可進一步編成24，26，或52個分 組的組。trellis解碼器502和解交織器504可以處理進來的舊格式數(shù)據(jù)以及字節(jié)碼編碼 數(shù)據(jù)?；诮邮諜C也已知的預定的分組傳輸序列，字節(jié)碼解碼器506確定該分組是否是包 括在以字節(jié)碼編碼的或健壯數(shù)據(jù)流中的分組。如果接收到的分組不是來自字節(jié)碼編碼數(shù)據(jù) 流，則該接收到的分組被提供給里德_所羅門解碼器508，而在字節(jié)碼解碼器506中無進一 步處理。字節(jié)碼編碼器506還可包括去隨機化器，其移除已知的常數(shù)序列，該常數(shù)在編碼時 被相乘或相加到數(shù)據(jù)流。重要的是注意到，硬數(shù)據(jù)流包括系統(tǒng)分組和字節(jié)(與原始數(shù)據(jù)相 同)以及非系統(tǒng)分組和字節(jié)(其包含冗余數(shù)據(jù))。如果字節(jié)碼編碼器506確定接收到的是屬于健壯或硬數(shù)據(jù)流的字節(jié)碼編碼分組， 則該分組可與其他組組成同一數(shù)據(jù)流的分組一起被編碼。在一實施例中，同一數(shù)據(jù)流的字 節(jié)碼編碼分組被以將分組中每字節(jié)與用于生成字節(jié)編碼分組的元素的倒數(shù)相乘的方式被 解碼。非系統(tǒng)分組的字節(jié)的解碼值與系統(tǒng)分組的字節(jié)的值相比較，在系統(tǒng)分組中，兩個分組 中任何字節(jié)的不同的值可被消除(即，置為零)，或被替換以非系統(tǒng)分組中的信息。錯誤字 節(jié)被消除的系統(tǒng)分組隨后可使用里德_所羅門解碼器508中執(zhí)行的里德-所羅門解碼而被 解碼。下面將討論字節(jié)碼解碼器的其他實施例的進一步說明。字節(jié)碼解碼器506還可適于作為塊編碼器操作，用于解碼如圖1所示編碼的信號。 例如，字節(jié)碼解碼器506可以包括類似于分組交織器120的分組交織器，以及類似于分組解 交織器130的分組解交織器。另外，字節(jié)碼編碼功能可適于解碼GF(256)串接 塊碼(SCBC) 信號。字節(jié)碼解碼器506還可包括用于識別數(shù)據(jù)的標識符塊，該數(shù)據(jù)被編碼以用于移動或 ATSC M/H接收和/或先驗訓練分組標識。另外，標識符塊可包括分組標識符塊，用于例如確 定在進入分組的頭部是否包括用于移動接收的PID。應當注意的是，在優(yōu)選的編碼器中，數(shù)據(jù)分組的字節(jié)碼編碼在里德-所羅門編碼 之前。但是，在此處示出的解碼器500中，進入的數(shù)據(jù)先被字節(jié)碼解碼，然后被里德-所羅 門解碼。重排序是可能的，因為字節(jié)碼運算和里德_所羅門運算在A53標準所使用的伽羅 華域(256)上是線性的，并且線性運算在伽羅華域是可交換的。在里德-所羅門之前進行 塊解碼是有優(yōu)勢的，因為存在使得可以實際進行迭代解碼算法的軟解碼算法。重排序是非 常重要的，因為字節(jié)碼編碼提供軟解碼算法，其使恢復接收信號錯誤可靠性更高的迭代解 碼或turbo解碼成為可能。結(jié)果是，在里德_所羅門解碼前執(zhí)行字節(jié)碼解碼在比特錯誤率 和信噪比測量方面導致改善的接收機性能?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖6，示出了在接收機中使用的解碼器600的另一實施例的框圖。解碼器 600包括另外的電路和處理用于接收和解碼信號，該信號已受到諸如空中電磁波的傳輸介 質(zhì)上的信號傳輸?shù)牟焕绊憽＝獯a器600可以解碼硬數(shù)據(jù)流和舊數(shù)據(jù)流兩者。在解碼器600，進來的信號在初始處理之后被提供給均衡器606。均衡器606與 trellis解碼器610相連，trellis解碼器提供兩個輸出。來自trellis解碼器610的第一 輸出提供反饋，并作為反饋輸入被連接回均衡器606。來自trellis解碼器610的第二輸出 與卷積解交織器614相連。卷積解交織器614與字節(jié)碼解碼器616相連，該字節(jié)碼解碼器也提供兩個輸出。來自字節(jié)碼解碼器616的第一輸出被作為反饋輸入經(jīng)由卷積交織器618 被連接回trellis解碼器610。來自字節(jié)碼解碼器616的第二輸出與里德-所羅門解碼器 620相連。里德-所羅門解碼器620的輸出與去隨機化器624相連。去隨機化器624的輸 出與數(shù)據(jù)解碼器626相連。里德-所羅門解碼器620，去隨機化器624，以及數(shù)據(jù)解碼器626 的連接和功能操作的方式類似于圖5描述的里德-所羅門，去隨機化器和數(shù)據(jù)解碼塊，并且 此處不再進一步描述。來自接收機(未示出)的前端處理(例如，天線，調(diào)諧器，解調(diào)器，A/D轉(zhuǎn)換器)的 輸入信號被提供給均衡器606。均衡器606處理接收到的信號以完全或部分地消除傳輸信 道的影響，并試圖恢復接收到的信號。多個消除或均衡方法對本領域的技術人員是已知的， 此處將不再討論。均衡器506可包括處理電路的多個部分，包括前饋均衡器(FFE)部分和 判定反饋均衡器(DFE)部分。經(jīng)均衡的信號被提供給trellis解碼器610。trellis解碼器610作為一個輸出 產(chǎn)生判定值集，其被提供給均衡器606的DFE部分。trellis解碼器610還可生成中間判定 值，其也被提供給均衡器606的DFE部分。DFE部分使用來自trellis解碼器610的判定值 及中間判定值以調(diào)整均衡器606的濾波器抽頭值。經(jīng)調(diào)整的濾波器抽頭值消除存在于接收 信號中的干擾和信號反射。該迭代處理使均衡器606可以在來自trellis解碼器610的反 饋的幫助下，隨時間動態(tài)適應于可能變化的信號傳輸環(huán)境條件。重要的是注意到，迭代處理 可以與信號進來數(shù)據(jù)速率相似的速率發(fā)生，例如，數(shù)字電視廣播信號速率19Mb/s。迭代處理 還可以高于進來的數(shù)據(jù)速率的速率發(fā)生。Trellis解碼器610還給卷積解交織器614提供trellis解碼數(shù)據(jù)流。卷積解交 織器614以與圖5中說明的解交織器相似的方式運行，其生成組織到數(shù)據(jù)分組中的解交織 字節(jié)。該數(shù)據(jù)分組被提供給字節(jié)碼解碼器616。如上所述，不是硬數(shù)據(jù)流的一部分的分組僅 經(jīng)由字節(jié)碼解碼器616傳送到里德-所羅門解碼器620。如果字節(jié)碼解碼器616識別一組 分組為硬數(shù)據(jù)流的一部分，則字節(jié)碼解碼器616使用非系統(tǒng)分組中的冗余信息，如上所述 初始解碼分組中的字節(jié)。字節(jié)碼解碼器616和trellis解碼器610以稱為turbo解碼器的迭代的方式運行， 以解碼硬數(shù)據(jù)流。具體地，在經(jīng)卷積解交織器614解交織后，trellis解碼器610針對包含 在硬數(shù)據(jù)流中的分組的每個字節(jié)給字節(jié)碼解碼器616提供第一軟判定向量。通常，trellis 解碼器610生成作為概率值向量的軟判定。在一些實施例中，向量中的每個概率值與一個 值相關聯(lián)，該值是與向量相關聯(lián)的字節(jié)可能具有的值。在其他實施例中，針對包含在系統(tǒng)分 組中的每個二位組(即，兩比特)生成概率值向量，因為2/3速率trellis解碼器估計兩比 特符號。在一些實施例中，trellis解碼器610組合與字節(jié)的四個二位組相關聯(lián)的4個軟 判定，以生成一個軟判定，該一個軟判定是字節(jié)可具有的值的概率的向量。在此實施例中， 對應于字節(jié)的軟判定被提供給字節(jié)碼解碼器616。在其他實施例中，字節(jié)碼解碼器將關于系 統(tǒng)分組的字節(jié)的軟判定分為4個軟判定向量，其中4個軟判定中的每個與該字節(jié)的二位組 相關聯(lián)。字節(jié)碼解碼器616使用與構成硬數(shù)據(jù)流的分組的字節(jié)相關聯(lián)的軟判定向量來生 成組成分組的字節(jié)的第一估計值。字節(jié)碼解碼器616使用系統(tǒng)分組和非系統(tǒng)分組來針對組 成硬流的分組的每個字節(jié)生成第二軟判定向量，并且在經(jīng)卷積解交織器618解交織后，將第二軟判定向量提供給trellis解碼器610。Trellis解碼器610隨后使用第二軟判定來 生成第一判定向量的進一步迭代，該第一判定向量被提供給字節(jié)碼解碼器616。Trellis解 碼器610以及字節(jié)碼解碼器616以這種方式迭代，直到由trellis解碼器和字節(jié)碼解碼器 產(chǎn)生的軟判定向量收斂，或進行了預定數(shù)量的迭代為止。然后，字節(jié)碼解碼器616使用系統(tǒng) 分組的每個字節(jié)的軟判定向量中的概率值，生成系統(tǒng)分組的每個字節(jié)的硬判定。硬判定值 (即，編碼字節(jié))從字節(jié)碼解碼器616的輸出到里德-所羅門解碼器620。Trellis解碼器 610可用最大后驗(MAP)解碼器實現(xiàn)，并可運行在字節(jié)或二位組(符號)軟判決上。
重要的是注意到，turbo解碼通常使用的與在塊間傳遞判定數(shù)據(jù)相關的迭代速率 高于進來的數(shù)據(jù)速率?？赡艿臄?shù)量受限于數(shù)據(jù)速率與迭代速率之比。結(jié)果是，在實際 范圍中，turbo解碼器的高迭代速率通常可改善糾錯結(jié)果。在一實施例中，可使用8倍于進 來的數(shù)據(jù)速率的迭代速率。如圖6說明的軟輸入輸出字節(jié)碼編碼器可包括向量解碼功能。向量解碼涉及對包 含系統(tǒng)字節(jié)和非系統(tǒng)字節(jié)的數(shù)據(jù)的字節(jié)進行編組。例如，對于速率為1/2的字節(jié)碼編碼流， 1個系統(tǒng)字節(jié)和1個非系統(tǒng)字節(jié)成為一組。兩個字節(jié)有超過64000個可能值。向量解碼器 為兩個字節(jié)的每個可能值確定或估計一個概率，并創(chuàng)建一個概率映像表?；趯σ恍┗蛩?有可能性的概率加權以及到可能碼字的歐幾里得距離，做出軟判定。當歐幾里得距離的錯 誤低于閾值時可做出硬判定。如圖5和圖6所示的字節(jié)碼解碼器可解碼硬數(shù)據(jù)流，所述硬數(shù)據(jù)流如前所述被字 節(jié)碼編碼器編碼，包括通過簡單字節(jié)碼編碼器或級聯(lián)字節(jié)碼編碼器編碼。在圖5和圖6中 的字節(jié)碼解碼器解碼硬數(shù)據(jù)流，該硬數(shù)據(jù)流由僅涉及單一編碼步驟的簡單或組成字節(jié)碼編 碼器編碼。除中間處理(例如，解交織，解穿孔，和重插入)之外，級聯(lián)字節(jié)碼解碼還包括在 多于一步解碼步驟中對進來的碼字或字節(jié)進行解碼。參照圖7，其示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性廣播環(huán)境700。示出了第一發(fā)射機710， 第二發(fā)射機720，和移動接收機730。第一接收機710位于距移動接收機730dl的距離的位 置，第二接收機720位于距移動接收機730d2的距離的位置。利用可分冗余碼字，第一碼字可從第一發(fā)射機710被傳輸，第二碼字可從第二發(fā) 射機720被傳輸。通過變化傳播路徑和角度，可減少總信號丟失的出現(xiàn)。這些改變可減少 總信號不可用或完全被損壞的多徑的概率。信號接收還可通過在不同頻率和/或時間傳輸 各個碼字來進一步改善?？臻g和頻率分集的實施例可利用覆蓋區(qū)域的現(xiàn)存廣播信道之間固有的“白空間”， 而不增加當前接收機的均衡器的復雜度。該提出的實施例也特別適用于，但不受限于，突發(fā) 模式傳輸，其當前被考慮用于高級廣播傳輸系統(tǒng)。在突發(fā)模式傳輸中，接收機的單一調(diào)諧器 還可通過在多個頻率接收非同時內(nèi)容來接收完整的傳輸。完整接收可通過接收從多于一個 源提供的兩個或多個突發(fā)中的僅一個而獲得，該源包括主發(fā)射機和從發(fā)射機?？赏ㄟ^多個 已知技術(包括已在SFN中使用的技術)保持信號同步。參照圖8，其示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機800的部分的示例性實施例。下圖示出 了在信號傳輸系統(tǒng)的物理層中，碼增強深交織交錯播放結(jié)構的具體實現(xiàn)的配置。與編碼和 調(diào)制相對，在接收機中的實現(xiàn)導致用于解碼和解調(diào)的相似的結(jié)構。在運行中，該處理涉及用 于冗余或交錯播放操作的信息識別和生成。該內(nèi)容經(jīng)由信道輸出805接收。接下來，該內(nèi)容被提供給編碼器，該編碼器包括適于名義地生成標準編碼突發(fā)模式信號的兩個或更多個 并行編碼分支。接下來，每個編碼分支處理其信號的所供應部分。接下來，一個分支被延遲 RAM 815延遲預定值。延遲量可代表諸如場同步信號的信號的周期數(shù)，并還可延遲到將來或 后續(xù)突發(fā)傳輸時間的等同時間表示。在每個分支的每個信號在它們各自的輸入級810，820 被編碼。輸入級可包括舊解交織和分組解交織。對于時間分集信號，未延遲的編碼分支信 號可于825處與包括部分先前已處理的數(shù)據(jù)內(nèi)容的先前編碼并延遲的分支信號組合，該組 合被提供給發(fā)射機的剩下部分。組合數(shù)據(jù)隨即于830處被解碼，并于840處被分到不同的 輸出級。每個輸出級845，850可組合舊交織和舊編碼。用于接收機的處理與用于發(fā)射機的 處理是基本相似且根本相反的。對于空間分集或頻率分集的傳輸，在延遲RAM 815之前或之后，內(nèi)容被耦合自信 道輸入，并可選地耦合到另一延遲RAM 855。內(nèi)容隨即可被耦合到其他信道以用于傳輸，該 傳輸包括如圖1示出的操作?？臻g和頻率分集的發(fā)射機的一個優(yōu)勢是使用合作傳輸。在此 示例中，兩個電視廣播站，或一個具有兩個發(fā)射機或頻率的廣播站，可以在一個發(fā)射機上發(fā) 送第一廣播分組，以及合作廣播冗余分組。因此，每個廣播站傳輸2個分組，一個突發(fā)和一 個冗余突發(fā)，但僅通過在另一頻率和/或另一發(fā)射機上傳輸合作廣播站的冗余突發(fā)而獲得 分集優(yōu)勢。合作傳輸具有完整頻率分集和可能空間分集的效益，而無需增加每個合作發(fā)射 機數(shù)據(jù)輸出或帶寬。另外，除了與數(shù)據(jù)內(nèi)容的顯著時間交織以及在突發(fā)模式傳輸?shù)牟僮鞯年P系的固有 效益外，更改的碼增強數(shù)據(jù)的每個分支可在不同頻率上傳輸。在這種方式下，除了時間分集 外，還可獲得頻率分集。例如，在碼增強后，包括部分交錯播放內(nèi)容的第一突發(fā)可通過第一 廣播站被提供或被傳輸于特定廣播信道。在碼增強后，包括交錯播放剩余部分的第二突發(fā) 可在稍后時間點的第二廣播信道被傳輸，這可能通過第二廣播站。每個廣播信道代表操作 的不同頻譜。通過對已具有固有時間分集的系統(tǒng)引入頻率分集操作，結(jié)果操作進一步確保 能恢復原始數(shù)據(jù)內(nèi)容。雖然本發(fā)明通過具體的實施例來說明，但是應理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可做修改。 例如，多個處理步驟可被分開或組合實現(xiàn)，并且可被實現(xiàn)在通用或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)處理硬件中。另 外，多個編碼或壓縮方法可用于視頻，音頻，圖像，文本或其他類型數(shù)據(jù)。同時，可在本發(fā)明 的不同實施例中改變分組大小，速率模式，塊編碼，和其他信息處理參數(shù)。
權利要求
一種編碼數(shù)據(jù)的方法，包括如下步驟編碼所述數(shù)據(jù)以生成分組和冗余分組，其中每個分組包括所述數(shù)據(jù)；以及耦合所述分組和所述冗余分組到發(fā)射機。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述分組和所述冗余分組被耦合到不同的發(fā)射機， 其中所述不同的發(fā)射機是空間分集的。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述分組和所述冗余分組被在不同頻率傳輸。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述分組和所述冗余分組被在不同時間傳輸。
5.一種接收信號的方法，包括如下步驟 接收第一分組；接收第二分組，其中，所述第二分組是所述第一分組的冗余版；組合第一和第二分組； 解碼第一和第二分組。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一分組在第一頻率被接收，所述第二分組在第二頻率被接收。
7.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一分組在第一時間被接收，所述第二分組在 第二時間被接收。
8.一種設備，包括編碼器，用于編碼數(shù)據(jù)以生成分組和冗余分組；接口，用于耦合所述分組到第一發(fā)射機以及耦合所述冗余分組到第二發(fā)射機。
9.如權利要求8所述的設備，其中，所述分組在第一頻率被傳輸，所述冗余分組在第二 頻率被傳輸。
10.如權利要求8所述的設備，其中，所述分組在第一時間被傳輸，所述冗余分組在第 二時間被傳輸。
11.一種設備，包括接口，用于接收第一分組和第二分組；解碼器，用于解碼第一和第二分組以生成第一解碼分組和第二解碼分組； 處理器，用于組合第一解碼分組和第二解碼分組以生成視頻信號。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述第二分組是所述第一分組的冗余版。
13.如權利要求11所述的設備，其中，所述第一分組在第一頻率被接收，所述第二分組 在第二頻率被接收。
14.如權利要求11所述的設備，其中，所述第一分組在第一時間被接收，所述第二分組 在第二時間被接收。
全文摘要
公開了用于處理信號通信的方法和框架，該信號通信位于編碼器和解碼器之間，并根據(jù)為移動手持傳輸所調(diào)整的ATSC標準。所述方法和設備包括根據(jù)空間，時間和頻率分集來傳輸分組和冗余分組，以增強冗余錯誤處理。
文檔編號H04N7/24GK101861734SQ200880116601
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權日2007年11月14日
發(fā)明者理查德·W·西塔 申請人:湯姆遜許可證公司