CN1543219A - 在vsb发送系统中具有增强型多路复用数据的数字发送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字VSB发送系统和增强型数据多路复用方法。当发送以1/2的速率编码的1/2增强型数据和以1/4的速率编码的1/4增强型数据时，通过在预定间隔上对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用的方式，能够降低VSB接收器的MPEG中的定时抖动以及能够减少VSB接收器的MPEG解码器中的输入缓冲器的大小。通过归组对1/2增强型数据分组和1/4数据分组进行多路复用提高了1/4增强型数据的接收性能。交替地对1/2增强型数据分组和1/4数据分组进行多路复用降低了VSB接收器中的MPEG定时抖动和提高了1/4增强型数据的接收性能。

Description

在VSB发送系统中具有增强型多路复用数据的数字发送系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2003年3月21日申请的韩国申请No.P2003-17834的权益，其在此所完全列出的内容结合在此并作为参考。
本申请也是均于2001年8月20日申请的美国申请No.09/933,206；09/933,353；09/933,280的继续部分，它们所有的内容结合在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种与传统ATSC 8-VSB发送系统兼容且发送分开的增强型数据的数字VSB(残留边带)发送系统，更具体地说，涉及一种在VSB发送系统中多路复用以不同码率编码的多个增强型数据的方法。
背景技术
美国从1995年就已采用ATSC 8T-VSB(格形编码八电平残留边带)作为标准，且从1998年下半年就已采用ATSC 8T-VSB进行广播。南韩也已采用ATSC 8T-VSB作为标准。南韩在1995年5月开始进行测试广播，且已从2000年8月开始进入常规的测试广播系统。
图1示出了现有技术的ATSC 8T-VSB发送系统10(“VSB发送系统”)的框图。在图1中，ATSC数据随机发生器101使MPEG视频/音频数据随机进入里德-索罗门(Reed-Solomon)编码器102。VSB发送系统10的里德-索罗门编码器102用于使数据随机发生器101的输出数据进行里德-索罗门编码并向该输出数据添加20字节的奇偶校验码。数据交织器(interleaver)103对里德-索罗门编码器102的输出数据进行交织并把数据交织器103的输出数据发送至格形编码器104，以把数据交织器103的输出数据从字节形式转换为码元形式和使其进行格形编码。多路复用器105被用于对来自格形编码器104的码元流进行多路复用并使信号同步。然后，导频插入器106把导频信号插入从多路复用器105接收的码元流。在导频信号已被导频插入器106插入码元流中之后，输出被提交给VSB调制器107。VSB调制器107把来自导频插入器106的码元流调制为中频段的8 VSB信号。最后，RF(射频)转换器108把来自VSB调制器107的中频段信号转换为RF频段信号的信号，并通过天线把该信号发送至接收系统。
ATSC 8VSB发送系统发送MPEG-2数字视频和数字音频数据，以进行HD(高清晰度)广播。随着用于处理数字信号的技术的发展和互联网使用的增加，当前的趋势是把数字化的家用电器、个人计算机和互联网集成为一个综合的系统。
因此，为了满足用户的多样化需求，需要开发一种有助于通过数字广播信道把多种辅助数据(supplemental data)添加并发送至视频和音频数据的通信系统。
辅助数据广播与一般视频和音频数据的不同在于它在传输时要求较低的误码率。对于一般视频和音频数据，人眼或耳朵所觉察不到的错误不会产生影响。相反，对于辅助数据，在辅助数据(其可以包括程序执行文件、股票信息和其它类似的信息)中即使一位的错误也可能会引起严重的问题。因此，再次把辅助数据编码为特定码的发送技术已由本发明的同一申请人申请为专利(专利号：P00-83533，于2000年12月28日申请)。
一般而言，类似于MPEG视频和音频数据，该辅助数据由时分系统在信道上发送。在合并了数字广播之后，在家用电器市场上广泛出现了配备有用于接收ATSC VSB数字广播信号的接收器。这些产品只接收MPEG视频和音频数据。因此，辅助数据与MPEG视频和音频数据在同一信道上的发送必须不会对用于接收ATSC VSB数字广播的现有接收器产生负面影响。
上述状况被定义为ATSC VSB向后兼容性，且辅助数据广播系统必须是一种向后与现有ATSC VSB通信系统兼容的系统。
发明内容
因此，本发明针对一种数字VSB发送系统，其基本上能够消除由于现有技术的局限性和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种数字VSB发送系统，其中，以不同码率编码的多个辅助数据被多路复用并发送，以适用于辅助数据发送系统，并与现有技术的ATSC 8VSB发送系统兼容。
本发明的另一目的是提供一种辅助数据多路复用方法，以与现有技术的ATSC 8VSB发送系统兼容，其中，以第一速率编码的辅助数据和以第二速率编码的辅助数据被多路复用。
本发明的另一目的是提供一种辅助数据多路复用方法，以使ATSC8VSB接收器的MPEG解码器中的MPEG定时抖动达到最小，其中，以第一速率编码的辅助数据和以第二速率编码的辅助数据被多路复用。
本发明的其它优点、目的和特性将在随后的说明中部分地描述，经过以下检验和从本发明的实践中学习，上述优点、目的和特性对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明的目的和其它优点可以如书面描述和所附权利要求及其附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点并且与本发明的目标相一致，如这里所体现和粗略描述的，使用主要数据及第一和第二增强型数据的VSB发送系统包括：多路复用器单元，其包括至少第一和第二多路复用器，该多路复用器用于根据第一预定多路复用规则来对第一增强型数据分组和第二增强型数据分组进行多路复用，使多路复用的第一和第二增强型数据分组添加前向纠错编码(例如里德-索罗门编码)，以产生格式化增强型数据，以及第二多路复用器用于根据第二预定多路复用规则对格式化增强型数据和主要数据进行多路复用；与该多路复用器单元通信的第一编码器，用于对从主要和增强型数据多路复用器单元输出的数据分组执行数据随机化、奇偶补充和数据交织中的一种；与第一编码器通信的码元处理器，用于把从第一编码器输出的数据分组数据转换为码元，以1/L的速率只对增强型数据码元进行编码，L为等于或大于2的整数，以及把该码元转换为字节单元数据；第一解码器，用于对从码元处理器输出的字节单元数据进行解交织(deinterleaving)，以及把添加入第一编码器的奇偶从解交织的数据中除去；以及VSB发送器，用于对从第一解码器输出的数据执行格形编码、奇偶补充和数据交织，以产生转换的数据分组并发送转换的数据分组。
根据本发明的一个方面，第一增强型数据以1/M的码率编码，M为等于或大于2的整数，以及第二增强型数据以1/N的码率编码，N为大于M的整数。
根据本发明的另一方面，多路复用器单元包括预处理器，其用于根据第一预定多路复用规则对第一增强型数据和第二增强型数据进行多路复用，该多路复用规则至少响应于场同步信号和对应于第一和第二增强型数据的位置的位置控制信号。
根据本发明的另一方面，多路复用器单元包括：主要数据缓冲器，用于暂存以X字节单元的分组而输入的主要数据，并且生成主要数据分组；第一增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据；第二增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据；预处理器，用于根据预定多路复用规则把从第一增强型缓冲器输出的第一增强型数据以及从第二增强型缓冲器输出的第二增强型数据多路复用为分组单元，以及把该数据转换为MPEG传输分组格式，以生成增强型数据分组；以及第二多路复用器，用于根据第二预定多路复用规则把从主要数据缓冲器输出的主要数据分组以及从预处理器输出的增强型数据分组多路复用为分段单元。
根据优选实施例，该预处理器包括：第一分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据转换为Y字节单元的第一增强型数据分组；第二分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据划分为Y字节单元的第二增强型数据分组；第一多路复用器，用于响应于场同步信号中的多路复用信息，对从第一和第二分组转换器输出的Y字节单元的第一和第二增强型数据分组进行多路复用，并生成多路复用的增强型数据；纠错编码器和数据交织器，用于对多路复用的增强型数据执行前向纠错编码以及生成交织的增强型数据；空位插入器，用于向交织的增强型数据插入至少一个空位；以及MPEG报头插入器，用于向从空位插入器输出的数据插入MPEG报头。
根据本发明的另一方面，以1/M的码率编码且在一个VSB数据字段中多路复用的第一增强型数据分组的个数被定义为“H”，且以1/N的码率编码的第二增强型数据分组的个数被定义为“Q”，使得第一和第二增强型数据分组在一个数据字段中被根据0≤(MH+NQ)≤K而多路复用，其中，K是在一个数据字段中的数据分段的个数。
根据本发明的另一方面，第一多路复用器在均匀的间隔上对第一和第二数据分组进行多路复用。或者，如果Q小于H，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(H/Q)个第一增强型数据分组多路复用一个第二增强型数据分组。同样，如果H小于Q，则第一多路复用器可以在均匀的间隔上每Int(Q/H)个第二增强型数据分组多路复用一个第一增强型数据分组。同样，第一多路复用器可以通过把一个数据字段中的第一和增强型数据分别归组来执行多路复用过程。
第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用。或者，第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用，以及在增强型数据分组中的一个被完全多路复用时只多路复用并输出第二增强型数据分组。
根据本发明的一个方面，关于在一个数据字段中发送的第一和第二增强型数据分组的个数的信息和关于第一和第二多路复用器的预定多路复用规则的信息分别被插入场同步分段的保留位中，作为增强型数据多路复用信息。
根据本发明的另一方面，如果输入1字节的第一增强型数据，则空位插入器通过在每个位之间插入空位来输出以1/2的码率编码的2个字节；以及如果输入1字节的第二增强型数据，则空位插入器通过对每个位重复两次和在每个位之间插入空位来输出以1/4的码率编码的4个字节。此外，码元处理器对增强型数据的信息位执行1/2的卷积编码，以生成奇偶校验位，然后，输出没有被卷积编码的信息位作为格形编码器的高位，以及奇偶校验位作为低位，以替代插入的空位。
根据本发明的另一实施例，用于在VSB发送系统把第一和第二增强型数据与主要数据组合的方法包括：在包含至少第一和第二多路复用器的多路复用器单元中对第一和第二增强型数据进行多路复用，第一多路复用器用于根据第一预定多路复用规则来多路复用第一增强型数据分组和第二增强型数据分组，使多路复用的第一和第二增强型数据分组添加前向纠错编码，以产生格式化增强型数据，以及第二多路复用器用于根据第二预定多路复用规则来多路复用格式化增强型数据和主要数据；在与该多路复用器单元通信的第一编码器中对多路复用器单元的输出进行编码、用于对从主要和增强型数据多路复用器单元输出的数据分组执行数据随机化、奇偶补充和数据交织中的一种；在码元处理器中把从第一编码器输出的数据分组数据转换为码元，以1/L的速率只对增强型码元进行编码，L为等于或大于2的整数，以及把该码元转换为字节单元数据；以及在第一解码器中通过对从码元处理器输出的字节单元数据进行解交织来对字节单元数据进行解码，以及把添加入第一编码器的奇偶从解交织的数据中除去。
根据本发明的另一实施例，使用主要数据及第一和第二增强型数据的VSB发送系统的多路复用器单元包括：第一增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据；第二增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据；预处理器，其包括第一多路复用器，用于根据第一预定多路复用规则把从第一增强型缓冲器输出的第一增强型数据以及从第二增强型缓冲器输出的第二增强型数据多路复用为分组单元，以及把数据转换为MPEG传输分组格式，以生成增强型数据分组；以及第二多路复用器，用于根据第二预定多路复用规则把从预处理器输出的主要数据和增强型数据分组多路复用为分段单元。
根据本发明的一个方面，该预处理器包括：第一分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据转换为Y字节单元的第一增强型数据分组；第二分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据划分为Y字节单元的第二增强型数据分组；第一多路复用器，用于响应于场同步信号中的多路复用信息而对从第一和第二分组转换器输出的Y字节单元的第一和第二增强型数据分组进行多路复用，以及生成第二多路复用的增强型数据；纠错编码器和数据交织器，用于对多路复用的增强型数据执行前向纠错编码以及生成交织的增强型数据；空位插入器，用于向交织的增强型数据插入至少一个空位；以及MPEG报头插入器，用于向从空位插入器输出的数据插入MPEG报头。
根据本发明的另一方面，以1/M的码率编码且在一个VSB数据字段中多路复用的第一增强型数据的个数分组被定义为“H”，且以1/N的码率编码的第二增强型数据分组的个数被定义为“Q”，使得第一和第二增强型数据分组在一个数据字段中被根据0≤(MH+NQ)≤K而多路复用，其中，K是在一个数据字段中的数据分段的个数。
附图说明
所包括的附图用于对本发明提供进一步的理解，该附图被合并和构成本说明书的组成部分，用于示出本发明的实施例，并结合说明用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出了ATSC 8VSB发送系统的框图；
图2是示出了根据本发明的优选实施例的ATSC 8VSB发送系统的框图；
图3是如图2所示的主要和增强型数据多路复用器的详细框图；
图4是根据本发明的优选实施例的增强型数据预处理器的详细框图；
图5A是示出了根据本发明的优选实施例的插入1/2增强型数据中的空位的示例；
图5B是示出了根据本发明的优选实施例的插入1/4增强型数据中的空位的示例；
图6A是对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组统一进行多路复用的示例；
图6B是通过归组来对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用的示例；以及
图6C是交替地对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用的示例。
具体实施方式
现在对本发明的优选实施例给出详细的参考，其示例在附图中示出。在允许的情况下，相同的参考数字将在所有附图中用于表示相同或类似的部分。
图2是示出了根据本发明的优选实施例的VSB发送系统250的框图。该VSB发送系统的输入数据被分为主要数据和辅助数据。主要数据包括MPEG-2视频和数字音频数据。辅助数据(为了描述方便也被称为增强型数据)包括与主要数据一起多路复用的附加服务数据。
该VSB发送系统200通过所述增强型数据来发送普遍的MPEG-4视频和各种诸如程序执行文件、股票信息等的辅助数据或者传统的MPEG-2视频和音频数据。优选地，增强型数据并入了附加的纠错，且1/2和1/4增强型数据包括分别以1/2和1/4的码率而附加编码的数据。相比于主要数据，增强型数据能实现较好的接收且对于从信道生成的噪音和多路径所导致的干扰具有较好的抵抗性。在下文中，为了说明方便且作为示例，以1/2的码率编码的增强型数据称为1/2增强型数据，且以1/4的码率编码的增强型数据称为1/4增强型数据。本发明也可以使用其它码率的增强型数据。
图2中的VSB传统系统200被设计成不会影响接收传统的ATSC8VSB的传统VSB接收器，并且如果需要的话，与主要数据一起多路复用的增强型数据的数量可以改变。
在图2中，VSB发送系统200包括主要和增强型数据多路复用器或多路复用器单元201，用于对分组单元中的1/2增强型数据和1/4增强型数据进行多路复用，以及对在分段单元中的多路复用的增强型和主要数据进行多路复用。第一编码器202带有依次连接至多路复用器的输出端的随机发生器202-1、里德-索罗门编码器202-2和数据交织器202-3，用于对从主要和增强型数据多路复用器201输出的数据分组依次执行数据随机化、里德-索罗门编码和数据交织。码元处理器203把从第一编码器202输出的交织字节单元数据转换为码元，只对增强型数据码元执行卷积编码，并把该码元转换为字节单元数据。第一解码器204对从码元处理器203输出的字节单元数据执行数据解交织、里德-索罗门奇偶去除和去随机(derandomizing)。第一解码器201包括字节解交织器204-1、里德-索罗门奇偶去除器204-2和去随机处理器204-3。该8VSB发送器100对其里德-索罗门奇偶在第一解码器204中被去除的数据执行里德-索罗门编码、数据交织和格形编码。
该8 VSB发送器100的结构类似于如图1所示的结构。但是，可以不用随机发生器101。同样，也可以不用第一解码器204的去随机处理器204-3。换言之，可以都使用第一解码器204的数据去随机处理器204-3和8 VSB发送器100的随机发生器101，或者两者都不用。
图2中的优选实施例示出了主要和增强型数据多路复用器201。该主要和增强型数据多路复用器201把1/2增强型数据和1/4增强型数据多路复用为分组单元，并把多路复用的增强型数据和主要数据多路复用到分段单元。用于在VSB系统中显示图片的帧包括两个数据字段。每个数据字段具有312个数据分段和一个场同步分段。一个数据分段具有四个码元的数据分段同步信号和828个码元数据。
图3是主要和增强型数据多路复用器201的详细框图，其包括：主要数据缓冲器301，用于存储以188字节单元的分组而输入的主要数据；1/2增强型数据缓冲器302，用于存储1/2增强型数据；1/4增强型数据缓冲器303，用于暂存以188字节单元的分组而输入的1/4增强型数据；增强型数据预处理器304，用于根据预定规则把从1/2增强型数据缓冲器302输出的1/2增强型数据和从1/4增强型数据缓冲器303输出的1/4增强型数据多路复用入分组单元，以及把它们转换为具有与主要数据的MPEG传输分组相同的结构的数据。增强型数据多路复用器201还包括多路复用器305，其用于根据预定规则对从主要数据缓冲器304输出的主要数据分组和从增强型数据预处理器304输出的增强型数据分组进行多路复用。
在图3中，主要数据以188字节的分组单元被输入主要数据缓冲器301中，1/2增强型数据以188字节的分组单元被输入1/2增强型数据缓冲器302中，1/4增强型数据被输入到1/4增强型数据缓冲器304中。增强型数据预处理器304根据预定规则(将在下面描述)对从1/2增强型数据缓冲器302输出的1/2增强型数据以及从1/4增强型数据缓冲器303输出的1/4增强型数据进行多路复用，并把多路复用的增强型数据转换为与主要数据的MPEG传输分组相同的结构，并把该数据输出至多路复用器305。该多路复用器305根据优选地包括在场同步信号中的主要和增强型数据多路复用信息对从主要数据缓冲器301输出的主要数据和从增强型预处理器304输出的增强型数据分组进行多路复用。
在VSB发送系统200中，如果确定了将发送至一个VSB数据字段中的增强型数据分组的个数，则有关多路复用规则和数据发送分组的个数的主要和增强型数据多路复用信息被插入到场同步分段的保留位中，并发送至多路复用器305以及VSB接收器，以对其执行正好相反的多路复用。
例如，多路复用器305通过每3个主要数据的分段分配一个增强型数据分段的方式以3∶1的比率，或者通过交替地以1∶1的比率分配分段到主要数据和增强型数据的方式对主要数据和增强型数据进行多路复用。
图4是增强型数据预处理器304的详细框图，其包括：1/2分组转换器401，用于把以188字节的分组单元而输入的1/2增强型数据转换为164字节的分组单元，并输出转换的数据；1/4分组转换器402，用于把以188字节的分组单元而输入的1/4增强型数据转换为164字节的分组单元。预处理器304还包括多路复用器403，其用于根据增强型数据多路复用信息对从1/2分组转换器401输出的1/2增强型数据的164字节分组单元和从1/4分组转换器402输出的1/4增强型数据的164字节分组单元进行多路复用。里德-索罗门编码器404对在多路复用器403中多路复用的增强型数据进行里德-索罗门编码，并加入20字节的奇偶校验码。数据交织器405用于改变从里德-索罗门编码器404输出的数据的顺序。空位插入器406插入对应于从数据交织器405输出的1/2增强型数据或1/4增强型数据的空位。MPEG报头插入器407向具有空位数据的增强型数据插入MPEG报头。
图4中的1/2分组转换器401把以188字节的分组单元而输入的1/2增强型数据转换为164字节的分组单元，并输出至多路复用器403。1/4分组转换器402把以188字节的分组单元而输入的1/4增强型数据转换为164字节的分组单元，并输出至多路复用器403。多路复用器403根据场同步分段中的附加的多路复用信息对被转换为164字节的分组单元的1/2增强型数据和1/4增强型数据进行多路复用，并输出到里德-索罗门编码器404。用于多路复用器403的多路复用规则将在下面描述。
里德-索罗门编码器404对多路复用的164字节增强型数据进行里德-索罗门编码，并加入20字节的奇偶校验码，以便把164字节增强型数据转换为184字节的分组单元。作为里德-索罗门编码的示例，具有N＝184，有效载荷＝164以及纠错能力T＝10。该编码器的伽罗华字段(Galois field)和生成多项式与里德-索罗门编码器102相同。里德-索罗门404的N、K和T可以改变。例如，可以使用N＝184、K＝154和T＝15的码，或者可以使用N＝92、K＝82和T＝5的码。或者，可以使用其它码而不是里德-索罗门码。
里德-索罗门编码器404的输出被输出至数据交织器405。数据交织器405对具有奇偶校验码的增强型数据进行交织，以改善抗突发噪声的能力，以及输出该数据至空位插入器406以扩展分组。在增强型数据中插入空位是为了在出现严重的信道损坏时能够实现更好的接收。
参考图4，EVSB多路控制器408生成在多路复用器403和空位控制器409中使用的控制信号。该控制信号是响应于场同步信号和1/2和1/4多路复用信息(其规则将在下面详细描述)而生成的。多路复用器403可以响应于从EVSB多路控制器408接收的控制信号来选择两个输入中的哪一个被输出。
优选地，响应于从EVSB多路控制器408接收的控制信号，空位控制器409生成空位控制信号，其通知空位插入器406其输入数据是1/2还是1/4增强型数据，使得空位插入器406能够插入对应于给定码率的空位。根据优选实施例，空位控制器409包括164-到-184扩展器410和1-位交织器411，使得空位插入器406的输入数据与其控制信号同步。优选地，该164-到-184扩展器410响应于来自EVSB多路控制器408的输入控制信号而生成全1或全0的184位。该1-位交织器411接收扩展器410的输出控制信号并执行与增强型数据交织器405相同的交织。
图5A是向1/2增强型数据字节插入空位的示例，以及图5B是向1/4增强型数据字节插入空位的示例。如果输入一个字节的1/2增强型数据，则在每个位之间插入预定个数的空位，且该数据被扩展至2个字节，如图5A所示。如果输入一个字节的1/4增强型数据，则每个位被重复两次且在每个位之间插入一个空位，且该数据被扩展至4个字节，如图5B所示。这种空位后来被码元处理器203的卷积编码器替换为奇偶校验位。
如图5A所示，通过插入空位而从一个字节的增强型数据扩展至2个字节的数据称为1/2增强型数据。此外，如图5B所示，通过插入空位一个字节的增强型数据从而扩展至4个字节的数据称为1/4增强型数据。图4的多路控制器408和空位控制器409具有多路复用和交织信息，其表示输入数据要以1/2速率还是以1/4速率编码，以进行空位插入器406的分组扩展。因此，如果从数据交织器405输出的一个字节是1/2增强型数据，则数据被扩展至2个字节以及输出的一个字节是1/4增强型数据，则被扩展至4个字节。
根据优选实施例，将空位插入器406的输出提供给MPEG报头插入器407。该MPEG报头插入器407每184字节单元插入4字节的报头。这种格式与主要数据的MPEG传输分组一样。当以前的VSB接收器接收该增强型数据分组时，在确认收到PID之后丢弃该分组。这提供了与传统ATSC VSB接收器的兼容性。例如，不能用于接收增强型数据的传统ATSC VSB接收器通过设置在传输报头中的PID(分组识别)而选择性地选择主要数据的MPEG传输分组的方式来接收数字通信，并且丢弃该增强型数据分组。能够接收增强型数据的VSB接收器对主要数据的MPEG传输数据和增强型数据的MPEG传输数据进行多路分解，并使用多路复用信息来处理多路信号分解的增强型数据分组。
预备使用上述过程的增强型数据被与MPEG传输分组(即在分段单元中的主要数据的MPEG视频和音频数据)多路复用，并输出至第一编码器202。然后，第一编码器202和解码器204在进行卷积编码之前丢弃被插入到增强型数据中的里德-索罗门奇偶位。第一编码器202的随机发生器202-1随机化多路复用的增强型数据和多路复用的主要数据。里德-索罗门编码器202-2用于对随机发生器202-1的输出数据进行里德-索罗门编码并向输出数据加入20字节的奇偶校验码。数据交织器202-3改变具有奇偶校验码的数据的顺序。码元处理器203把被交织之后而输出的字节单元数据转换为2字节的码元。优选地，该码元处理器203旁通主要数据码元，对增强型数据码元执行卷积编码，并将该卷积编码和多路复用的增强型数据码元转换为字节单元数据，并输出至第一解码器204。
在增强型数据码元中，将输入到8 VSB发送器100的格形编码器104中的2位中的高位被用作信息位，而低位通过卷积编码在码元处理器203中的信息位而给出编码增益，并作为该信息位的奇偶校验位而输出。
码元处理器203的输出被输入到第一解码器204的数据解交织器204-1。数据解交织器204-1以与数据交织器202-3相反的过程对字节单元数据执行解交织，并输出该数据至里德-索罗门奇偶去除器204-2。里德-索罗门奇偶去除器204-2在丢弃从里德-索罗门编码器202-2添加的里德-索罗门奇偶校验字节之后输出该数据到去随机处理器204-3。
通过在里德-索罗门编码器202-2之后的1/2卷积编码，该增强型数据码元的空位被改变为奇偶校验位。因此，如果不对它进行处理而发送出去，则在传统ATSC 8 VSB接收器中的里德-索罗门解码期间，增强型数据分组会出现错误。
为了防止这种错误，应当对与被1/2卷积编码器转换的数据对应的里德-索罗门奇偶校验字节进行重新计算，以保持与传统ATSC 8 VSB发送器的兼容性。
因此，在里德-索罗门奇偶去除器204-2中，除去被加入到第一增强型数据(即，卷积编码之前的数据)的里德-索罗门奇偶校验字节。在8 VSB发送器100的里德-索罗门编码器102中，重新计算并向卷积编码的增强型数据加入里德-索罗门奇偶校验字节，以及加入对应于卷积编码的增强型数据的里德-索罗门奇偶。因此，在ATSC 8 VSB接收器中的里德-索罗门解码期间，在增强型数据分组不会出现错误。
去随机处理器204-3接收被丢弃了里德-索罗门奇偶的数据，并以与随机发生器202-2相反的过程执行去随机。该8T-VSB发送器100对从解码器204输出的数据执行依次从随机化开始的图1中的过程。优选地，可以都使用或都不用第一解码器204的数据去随机处理器204-3以及8 VSB发送器100的随机发生器101。
将在增强型数据预处理器204的多路复用器403中对1/2增强型数据和1/4增强型数据进行多路复用的多路复用信息、以及关于在主要数据和增强型数据多路复用器201的多路复用器305中对主要数据和增强型数据进行多路复用的多路复用信息插入到在场同步分段的保留的位中，并发送出。
在下文中，将对在如图4所示的增强型数据预处理器304的多路复用器403中对1/2增强型数据和1/4增强型数据进行多路复用的方法进行描述。将多路复用为一个VSB数据字段的1/2增强型数据分组的个数(即164字节)和1/4增强型数据分组的个数(即164字节)定义为H和Q。
在如图4所示的空位插入器406中，如果输入一个字节的1/2增强型数据分组，则将空位插入并输出2个字节。同样，如果输入一个字节的1/4增强型数据分组，则输出4个字节。因此，如果只多路复用和发送1/2增强型数据，则由于一个VSB数据字段具有312个数据分段，所以H的最大数变为156(＝312/2)。根据相同的原理，如果只发送1/4增强型数据，则Q的最大数变为78(＝312/4)。即，如果只发送1/2增强型数据，则可以发送最大数为156的分组(1分组＝164字节)，以及如果只发送1/4增强型数据，则可以发送最大数为78的分组(1分组＝164字节)。这可以用下面的数学公式1描述。
[数学公式1]
0≤(2H+4Q)≤312
在多路复用器305中与增强型数据一起多路复用的主要数据分段(即188字节)是312-2H-4Q。根据本发明的优选实施例提出了当定义了H和Q的值时在图4的多路复用器403中对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用的方法。
第一方法是对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组统一进行多路复用，其作为图6A的示例而示出。目的是为了降低VSB接收器的MPEG解码器中的定时抖动。即，将分组以预定的间隔输入VSB接收器的MPEG解码器中。这也能够降低MPEG解码器的输入缓冲器的大小。在分组被突发地输入MPEG解码器的输入缓冲器中的情况下，应当增加缓冲器的大小，以防止上溢和下溢。或者，只要它们位于预定的间隔上，1/4增强型数据分组的位置可以在其它地方。
第二方法是通过分别归组1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组来进行多路复用。图6B示出了从一个数据字段中被归组并输出的1/2增强型数据分组、以及被归组并输出的1/4增强型数据分组。在此，由于1/4增强型数据的编码增益大于1/2增强型数据的编码增益，所以1/4增强型数据具有较好的接收性能和较强的抗噪声和信道衰减的能力。
为了改善1/4增强型数据的接收性能，应当把输入到图2中的码元处理器203中的1/4增强型数据码元一起归组并输入。因此，如果分别对1/2增强型数据分组的组和1/4增强型数据分组的组进行多路复用，则能够使1/4增强型数据的接收性能达到最高。虽然图6B示出1/4增强型数据位于底部，但是，这些数据也可以位于顶部，只要它们被归组到一起就可以。
第三方法是交替地对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用。图6C示出了1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组被交替地输出。这种方法可以被认为是具有第一方法的优点和第二方法的优点的组合方法。
当交替地多路复用1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组时，如果一个增强型数据分组完成了多路复用，则继续地多路复用另一增强型数据分组。
图6A一6C示出了当H＝8和Q＝2时对要被发送至VSB数据字段的1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用的方法。虽然在图6A和图6C中首先对1/2增强型数据分组进行了多路复用，但是也可以首先对1/4增强型数据分组进行多路复用。
均匀的多路复用如下面所描述。如果1/4增强型数据分组的个数(Q)小于1/2增强型数据分组的个数(H)，则每Int(H/Q)个1/2增强型数据分组多路复用一个1/4增强型数据分组。优选地，Int(A)为小于A的数字中的最大整数。如果1/2增强型数据分组的个数小于1/4增强型数据分组的个数，则每Int(Q/H)个1/4增强型数据分组多路复用一个1/2增强型数据分组。
如果定义了1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组的个数，则在场同步分段中的保留位中插入1/2增强型数据分组的个数、1/4增强型数据分组的个数以及与用于在多路复用方法中进行多路复用的规则相关的增强型数据多路复用信息、并发送。优选地，这种多路复用信息在多路复用器中被使用。该多路复用器403以根据场同步分段中的增强型数据多路复用信息的规则对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用。优选地，可以使用固定规则(上述三种中的一个)来进行多路复用。或者，可以根据被多路复用为一个VSB数据字段的1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组的个数来使用上述多路复用方法中的任何一个。
如果选择了上述三个方法中的一个，则在本发明的VSB系统中，在场同步分段中的增强型数据分组多路复用信息中需要H和Q的值。但是，如果选择性地使用多于一个的多路复用方法，则向场同步分段中的增强型数据分组多路复用信息中添加多路复用信息。
例如，表示1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组的个数的信息、表示如何多路复用的信息、表示将要分配给312个数据段中的增强型数据的数据段的个数的信息、以及表示增强型数据和主要数据如何被多路复用的信息被插入到分配给场同步分段中的保留位的多路复用信息区域的数据字段中。
如果ATSC 8 VSB接收器执行与上述发送过程相反的过程，则可以接收和处理所有的1/2增强型数据分组、1/4增强型数据分组和主要数据。
根据数字VSB发送系统和增强型数据多路复用方法，当发送除了主要数据之外的被编码为不同码的多个增强型数据时(例如，1/2增强型数据分组和1/4增强型数据)，则根据响应于1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组的个数的预定多路复用规则对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用。多路复用的增强型数据在再次根据该多路复用规则与主要数据多路复用之后被发送出。
如果以均匀的形式对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用，则能够降低VSB接收器的MPEG中的定时抖动，并且也能够降低VSB接收器的MPEG解码器中的输入缓冲器的大小。
如果分别地分组和多路复用1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组，则1/4增强型数据由于其编码增益大于1/2增强型数据，其抗噪声和信道衰减的能力能够达到最大。
如果交替地对1/2增强型数据分组和1/4增强型数据分组进行多路复用，则不仅能够降低VSB接收器的MPEG解码器中的定时抖动，还能够提高1/4增强型数据的接收性能。
对于本领域的普通即使人员来说显而易见地能够使用例如合适的编程数字信号处理器(DSP)或其它数据处理设备以及单独地使用或者结合外部的支持逻辑来实现本发明的优选实施例。
可以使用标准的编程和/或工程方法以产生软件、固定、硬件或其任何组合来把优选实施例实现为方法、装置或制造物品。在此所使用的术语“制造物品”指在硬件逻辑(例如集成电路芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、特定用途集成电路(ASIC)等)或计算机可读介质(例如磁性存储介质(例如硬盘驱动器、软盘、磁道等)、光学存储器(CD-ROM、光盘等)、易失性和非易失性存储器设备(例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等)中实现的码或逻辑。计算机可读介质中的码由处理器访问和执行。
根据优选实施例的逻辑设备被描述为以特定顺序发生的特定操作。在另一实施例中，一些逻辑操作可以以不同的顺序执行、可以被修改或除去且仍然实现本发明的优选实施例。此外，可以向上述逻辑添加步骤且仍然符合本发明的设备。
对于本领域的额普通技术人员来说显而易见，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明应当涵盖处于所附权利要求书及其等同物的范围之内的本发明的修改和变化。

Claims (38)

1.一种使用主要数据及第一和第二增强型数据的VSB发送系统，该VSB发送系统包括：
多路复用器单元，其至少包括第一和第二多路复用器，该多路复用器用于根据第一预定多路复用规则来多路复用第一增强型数据分组和第二增强型数据分组，使多路复用的第一和第二增强型数据分组添加前向纠错编码，以产生格式化增强型数据，以及第二多路复用器用于响应于第二预定多路复用规则对格式化的增强型数据和主要数据进行多路复用；
第一编码器，其与该多路复用器单元通信，用于对从主要和增强型数据多路复用器单元输出的数据分组执行数据随机化、奇偶补充和数据交织中的至少一种；
码元处理器，其与第一编码器通信，用于把从第一编码器输出的数据分组数据转换为码元，以1/L的速率只对增强型码元进行编码，L为等于或大于2的整数，以及把该码元转换为字节单元数据；
第一解码器，用于对从码元处理器输出的字节单元数据进行解交织，以及把添加入第一编码器的奇偶从解交织的数据中除去；以及
VSB发送器，用于对从第一解码器输出的数据执行格形编码、奇偶补充和数据交织，以产生转换的数据分组，并发送该转换的数据分组。
2.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该第一增强型数据以1/M的码率编码，M为等于或大于2的整数，以及第二增强型数据以1/N的码率编码，N为大于M的整数。
3.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该前向纠错编码是里德-索罗门编码。
4.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该多路复用器单元包括预处理器，其用于根据第一预定多路复用规则对第一增强型数据和第二增强型数据进行多路复用，该第一预定多路复用规则至少响应于场同步信号和对应于第一和第二增强型数据的位置的位置控制信号。
5.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该多路复用器单元包括：
主要数据缓冲器，用于暂存以X字节单元的分组而输入的主要数据，并且生成主要数据分组；
第一增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据；
第二增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据；
预处理器，用于根据预定的多路复用规则把从第一增强型缓冲器输出的第一增强型数据以及从第二增强型缓冲器输出的第二增强型数据多路复用为分组单元，以及把该数据转换为MPEG传输分组格式，以生成增强型数据分组；以及
第二多路复用器，用于根据第二预定多路复用规则把从主要数据缓冲器输出的主要数据分组以及从预处理器输出的增强型数据分组多路复用为分段单元。
6.如权利要求5所述的VSB发送系统，其中，该预处理器包括：
第一分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据转换为Y字节单元的第一增强型数据分组；
第二分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据划分为Y字节单元的第二增强型数据分组；
第一多路复用器，用于响应于场同步信号中的多路复用信息，多路复用从第一和第二分组转换器输出的Y字节单元的第一和第二增强型数据分组，并生成第二多路复用的增强型数据；
纠错编码器和数据交织器，用于对第二多路复用的增强型数据执行前向纠错编码以及生成交织的增强型数据；
空位插入器，用于向交织的增强型数据插入至少一个空位；以及
MPEG报头插入器，用于将MPEG报头插入到从空位插入器输出的数据。
7.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，以1/M的码率编码且在一个VSB数据字段中多路复用的第一增强型数据分组的个数被定义为“H”，且以1/N的码率编码的第二增强型数据分组的个数被定义为“Q”，使得第一和第二增强型数据分组在一个数据字段中基于0≤(MH+NQ)≤K而被多路复用，其中，K是在一个数据字段中的数据分段的个数。
8.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，第一多路复用器以均匀的间隔对第一和第二数据分组进行多路复用。
9.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，如果Q小于H，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(H/Q)个第一增强型数据分组多路复用每一个第二增强型数据分组。
10.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，如果H小于Q，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(Q/H)个第二增强型数据分组多路复用每一个第一增强型数据分组。
11.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，第一多路复用器通过把一个数据字段中的第一和增强型数据分组分别归组来执行多路复用过程。
12.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用。
13.如权利要求12所述的VSB发送系统，其中，该第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用，以及在增强型数据分组中的一个被完全地多路复用时，只多路复用并输出第二增强型数据分组。
14.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，该第一多路复用器把在一个数据字段中发送的第一和第二增强型数据分组的个数和用于预定多路复用规则的信息插入到场同步分段的保留位中、作为增强型数据多路复用信息，然后，根据预定的多路复用规则来对第一和第二增强型数据分组进行多路复用。
15.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，如果确定了用于第一和第二增强型数据的多路复用规则，则第二多路复用器把关于第一和第二增强型数据分组的个数的信息插入到场同步分段的保留位中、作为增强型数据多路复用信息，然后，根据该多路复用规则来对第一和第二增强型数据进行多路复用。
16.如权利要求6所述的VSB发送系统，其中，如果输入1字节的第一增强型数据，则空位插入器通过在每个位之间插入预定的空位来输出以1/2的码率编码的2个字节，以及如果输入1字节的第二增强型数据，则空位插入器通过对每个位重复两次并在每个位之间插入预定的空位来输出以1/4的码率编码的4个字节。
17.如权利要求1所述的VSB发送系统，其中，码元处理器对增强型数据的信息位执行1/2的卷积编码，以生成奇偶校验位，然后，输出没有被卷积编码的信息位作为格形编码器的高位，以及输出奇偶校验位作为低位。
18.一种用于在VSB发送系统把第一和第二增强型数据与主要数据组合的方法，该方法包括：
在包含至少第一和第二多路复用器的多路复用器单元中多路复用第一和第二增强型数据，该第一多路复用器用于根据第一预定的多路复用规则来多路复用第一增强型数据分组和第二增强型数据分组，使多路复用的第一和第二增强型数据分组添加前向纠错编码，以产生格式化的增强型数据，以及第二多路复用器用于响应第二预定多路复用规则来多路复用格式化的增强型数据和主要数据；
在与该多路复用器单元通信的第一编码器中对多路复用器单元的输出进行编码，用于对从主要和增强型数据多路复用器单元输出的数据分组执行数据随机化、奇偶补充和数据交织中的至少一种；
在码元处理器中将从第一编码器输出的数据分组数据转换为码元，只对增强型码元以1/L的速率进行编码，L为等于或大于2的整数，以及把该码元转换为字节单元数据；以及
在第一解码器中通过对从码元处理器输出的字节单元数据进行解交织来对字节单元数据进行解码，以及把添加入第一编码器的奇偶从解交织的数据中除去。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该第一增强型数据以1/M的码率编码，M为等于或大于2的整数，以及第二增强型数据以1/N的码率编码，N为大于M的整数。
20.如权利要求18所述的方法，其中，该多路复用器单元包括预处理器，其用于根据第一预定多路复用规则对第一增强型数据和第二增强型数据进行多路复用，该第一预定多路复用规则至少响应于场同步信号和对应于第一和第二增强型数据的位置的位置控制信号。
21.如权利要求18所述的方法，其中，以1/M的码率编码且在一个VSB数据字段中多路复用的第一增强型数据分组的个数被定义为“H”，且以1/N的码率编码的第二增强型数据分组的个数被定义为“Q”，使得第一和第二增强型数据分组在一个数据字段中基于0≤(MH+NQ)≤K而被多路复用，其中，K是在一个数据字段中的数据分段的个数。
22.如权利要求18所述的方法，其中，第一多路复用器以均匀的间隔对第一和第二数据分组进行多路复用。
23.如权利要求18所述的方法，其中，如果Q小于H，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(H/Q)个第一增强型数据分组多路复用每个第二增强型数据分组。
24.如权利要求18所述的方法，其中，如果H小于Q，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(Q/H)个第二增强型数据分组多路复用每个第一增强型数据分组。
25.如权利要求18所述的方法，其中，第一多路复用器通过把一个数据字段中的第一和增强型数据分别归组来执行多路复用过程。
26.如权利要求18所述的方法，其中，第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用。
27.如权利要求26所述的方法，其中，该第一多路复用器交替地对第一和第二增强型数据分组进行多路复用，以及在增强型数据分组中的一个被完全地多路复用时，只多路复用并输出第二增强型数据分组。
28.如权利要求18所述的方法，其中，该第一多路复用器把在一个数据字段中发送的第一和第二增强型数据分组的个数和用于预定多路复用规则的信息插入到场同步分段的保留位中、作为增强型数据多路复用信息，然后，根据预定的多路复用规则来对第一和第二增强型数据分组进行多路复用。
29.如权利要求18所述的方法，其中，如果确定了用于第一和第二增强型数据的多路复用规则，则第二多路复用器把关于第一和第二增强型数据分组的个数的信息插入到场同步分段的保留位中、作为增强型数据多路复用信息，然后，根据该多路复用规则来对第一和第二增强型数据进行多路复用。
30.一种使用主要数据及第一和第二增强型数据的VSB发送系统的多路复用器单元，该多路复用器单元包括：
第一增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据；
第二增强型数据缓冲器，用于存储以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据；
预处理器，其包括第一多路复用器，用于根据第一预定多路复用规则把从第一增强型缓冲器输出的第一增强型数据以及从第二增强型缓冲器输出的第二增强型数据多路复用为分组单元，以及把该数据转换为MPEG传输分组格式，以生成增强型数据分组；以及
第二多路复用器，用于根据第二预定多路复用规则把从预处理器输出的主要数据和增强型数据分组多路复用为分段单元。
31.如权利要求30所述的多路复用器单元，其中，该预处理器包括：
第一分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第一增强型数据转换为Y字节单元的第一增强型数据分组；
第二分组转换器，用于把以X字节单元的分组而输入的第二增强型数据划分为Y字节单元的第二增强型数据分组；
第一多路复用器，用于响应于场同步信号中的多路复用信息而对从第一和第二分组转换器输出的Y字节单元的第一和第二增强型数据分组进行多路复用，以及生成第二多路复用的增强型数据；
纠错编码器和数据交织器，用于对第二多路复用的增强型数据执行前向纠错编码以及生成交织的增强型数据；
空位插入器，用于向交织的增强型数据插入至少一个空位；以及
MPEG报头插入器，用于将MPEG报头插入到从空位插入器输出的数据中。
32.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，以1/M的码率编码且在一个VSB数据字段中多路复用的第一增强型数据分组的个数被定义为“H”，且以1/N的码率编码的第二增强型数据分组的个数被定义为“Q”，使得第一和第二增强型数据分组在一个数据字段中基于0≤(MH+NQ)≤K而被多路复用，其中，K是一个数据字段中数据分段的个数。
33.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，该第一多路复用器以均匀的间隔对第一和第二数据分组进行多路复用。
34.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，如果Q小于H，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(H/Q)个第一增强型数据分组多路复用一个第二增强型数据分组。
35.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，如果H小于Q，则第一多路复用器在均匀的间隔上每Int(Q/H)个第二增强型数据分组多路复用一个第一增强型数据分组。
36.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，该第一多路复用器通过把一个数据字段中的第一和增强型数据分别归组来执行多路复用过程。
37.如权利要求31所述的多路复用器单元，其中，该第一多路复用器交替地多路复用第一和第二增强型数据分组。
38.如权利要求37所述的多路复用器单元，其中，该第一多路复用器交替地多路复用第一和第二增强型数据分组，以及在增强型数据分组中的一个被完全多路复用时，只多路复用并输出第二增强型数据分组。
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