CN101406063A - 在数据场切片的固定位置上设置不具有适配域的传输包的先进vsb(a-vsb)系统中用于发送数字广播信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种处理数字广播信号的方法,所述方法包括:产生包括多个传输包的传输流;选择传输包中的一个作为将被映射到编码的数据帧的第一数据段的开始包;从开始包开始在传输流中构建确定性数据帧;其中,52个传输包中的至少一个不具有适配域;其中,52个传输包的所有剩余传输包都具适配域;其中,在每个切片的固定位置设置不具有适配域的所述至少一个传输包。

Description

在数据场切片的固定位置上设置不具有适配域的传输包的先进VSB(A-VSB)系统中用于发送数字广播信号的方法和设备
技术领域
本发明的各方面部分涉及对先进电视系统委员会(ATSC)数字电视(DTV)系统的增强。
背景技术
ATSC DTV系统使用对特定应用中和特定条件下(诸如移动应用和在经历多普勒衰减的信道上的通信)的接收问题敏感的8符号残留边带(8-VSB)传输系统。
已经开发了被称为增强VSB(E-VSB)系统的8-VSB系统的增强版。E-VSB系统使得增强的数据流或强健数据流能够被发送。这种增强的数据流或强健数据流目的在于解决8-VSB系统中出现的一些接收问题。然而,E-VSB系统仍然对接收问题很敏感。已经提出本发明的各方面部分在于实现解决8-VSB系统和E-VSB系统中出现的接收问题,并且包括被标为先进VSB(A-VSB)公知的这些系统的增强版。
发明内容
技术方案
根据本发明的一方面,一种处理数字广播信号的方法,所述方法包括:产生包括多个传输包的传输流,每个传输包具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个包标识符(PID)字节;选择传输包中的一个作为将被映射到编码的数据帧的第一数据段的开始包;从开始包开始在传输流中构建确定性数据帧,每个确定性数据帧具有2个数据场,每个数据场具有6个切片(slice),每个切片具有52个传输包;其中,52个传输包中的至少一个不具有适配域而具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是184个数据字节;其中,52个传输包的所有剩余传输包的每一个具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是2个用于指定具有长度为N字节的适配域(AF)的适配域头字节,所述2个适配域头字节之后是N个适配域字节,所述N个适配域字节之后是182-N个数据字节;其中,在每个切片的固定位置设置不具有适配域的所述至少一个传输包。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点,还有一部分通过描述将是清楚的,或者可以经过本发明的实施而得知。
有益效果
尽管在数字电视中使用的ATSC系统的上下文中描述了本发明,但是可以理解本发明的各方面可用于其它传输系统中。
此外,已经证明统计复用对于在单个信道上发送多个流非常有效,并且多数广播公司已经采用统计复用或者希望在未来采用统计复用。统计复用是包模式通信系统,正如根据本发明的一方面的A-VSB,因此对于实现A-VSB提供了另一时机。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的实施例进行的描述,本发明的这些和/或其它方面和优点将会变得明显且更加容易理解,其中:
图1示出根据本发明的一方面的ATSC传输流(TS)包到VSB帧的异步映射和同步映射,其中,根据本发明的一方面的同步映射产生确定性帧(DF);
图2示出用于示出本发明的一方面的预编码器/网格编码器的框图;
图3示出根据本发明的一方面的普通VSB和A-VSB帧;
图4示出根据本发明的一方面的用于执行确定性网格重置(DTR)的电路;
图5示出根据本发明的一方面的使用补充参考序列(SRS)的ATSC DTV发送器的框图;
图6示出根据本发明的一方面的使用SRS的ATSC发射复用器的框图;
图7示出根据本发明的一方面的普通TS包语法;
图8示出根据本发明的一方面的没有SRS的TS包;
图9示出根据本发明的一方面的普通传输流;
图10示出根据本发明的一方面的具有适配域的普通TS包语法;
图11示出根据本发明的一方面的携带SRS的TS包;
图12示出根据本发明的一方面的具有SRS包的传输流;
图13示出根据本发明的一方面的SRS填充器的框图;
图14示出根据本发明的一方面的携带SRS的传输流;
图15示出根据本发明的一方面的携带具有通过图5所示的里德-所罗门编码器添加的奇偶校验的SRS的传输流;
图16示出根据本发明的一方面的对于N=26(SRS)+2(AF头)的ATSC字节交织器输出;
图17示出根据本发明的一方面的“第0字节[0,..,-51包]”的含义;
图18从概念上示出ATSC字节交织器如何将传输流中每个都包含26字节SRS模式数据的52段转换为传输流中每个都包含52个相邻接字节SRS模式数据的26段;
图19示出根据本发明的一方面的具有奇偶校验校正的网格编码的调制(TCM)编码器块的框图;
图20示出根据本发明的一方面的图19中的TCM编码器块的详细框图;
图21示出根据本发明的一方面的用于SRS的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板;
图22示出根据本发明的一方面的存储在SRS模式存储器中的模式字节值;
图23示出当使用35字节SRS模式数据时的ATSC字节交织器输出,其中示出为什么不能使用多于27字节SRS模式数据;
图24示出在段5至段9中切片边界如何切掉图16中标有“C”的区域;
图25示出对于在段5至段31中出现的27字节SRS模式数据(最大允许字节数的模式数据)的ATSC字节交织器输出;
图26示出根据本发明的一方面的用于SRS的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板,包括在帧的固定位置设置没有适配域的{Null,PAT,PMT}包;
图27从概念上示出协调的ATSC单频网络(SFN)功能;
图28示出对于协调的SFN和A-VSB功能的系统配置;
图29示出在VSB帧中在最后的(第623个)TS包中插入VSB帧初始化包(VFIP);
图30示出ATSC52段交织器中的字节映射;
图31示出ATSC52段交织器中VFIP的字节位置;
图32示出用于确定性网格重置(DTR)的VFIP中的字节位置;
图33从概念上示出SFN中使用的1个PPS计数器;
图34示出显示了ATSC SFN的时序语法和语义的SFN同步时间轴;
图35示出根据本发明的一方面的为用于turbo流而修改的ATSC DTV发送器的框图;
图36示出根据本发明的一方面的在图35所示的turbo修改的ATSC DTV发送器中用于turbo流的ATSC发射复用器(MUX)的框图;
图37示出根据本发明的一方面的输入到图36的turbo预处理器的turbo传输流;
图38示出根据本发明的一方面的图36的turbo预处理器的框图;
图39示出根据本发明的一方面的具有通过图38的turbo预处理器中的里德-所罗门(RS)编码器添加的奇偶校验的turbo传输流;
图40示出根据本发明的一方面的通过图38的turbo预处理器中的占位符产生器在1/2比率编码模式下对具有奇偶校验的turbo传输流执行的一个字节到两个字节的扩展;
图41示出根据本发明的一方面的通过图38的turbo预处理器中的占位符制造器在1/4比率编码模式下对具有奇偶校验的turbo传输流执行的一个字节到四个字节的扩展;
图42示出根据本发明的一方面的从图38的turbo预处理器输出的扩展的turbo传输流;
图43示出根据本发明的一方面的输入到图35的turbo修改的ATSC DTV发送器中的随机化器的携带有turbo数据的传输流;
图44示出根据本发明的一方面的携带有具有通过图35的turbo修改的ATSC DTV发送器中的里德-所罗门(RS)编码器添加的奇偶校验的turbo数据的传输流;
图45示出根据本发明的一方面的图35的turbo修改的ATSC DTV发送器中的turbo后置处理器的框图;
图46示出根据本发明的一方面的图45的turbo后置处理器中的外编码器的框图;
图47示出根据本发明的一方面的图45和图46中的外编码器在1/2比率编码模式下的输入和输出;
图48示出根据本发明的一方面的图45和图46中的外编码器在1/4比率编码模式下的输入和输出;
图49示出根据本发明的一方面的图45中的turbo后置处理器中的外交织器使用的对于交织长度为4的比特交织规则的图形解释;
图50示出根据本发明的一方面的用于turbo流模式2或4的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板;
图51示出根据本发明的一方面的用于turbo流模式5或6的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板;
图52示出根据本发明的一方面的用于SRS和turbo流模式2或4的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板;
图53示出根据本发明的一方面的用于SRS和turbo流模式5或6的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板;
图54示出根据本发明的一方面的在A-VSB模式信号传输方案中使用的A-VSB模式信号传输比特结构;
图55示出根据本发明的一方面的在A-VSB模式信号传输方案中使用的多个(16)比特的Walsh码;
图56示出根据本发明的一方面使用的ATSC52段字节交织器的示图;
图57示出根据本发明的一方面的图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第一阶段;
图58示出根据本发明的一方面的图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第二阶段;
图59示出根据本发明的一方面的图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第三阶段;
图60示出根据本发明的一方面的图56的字节交织器执行的52个输入包的映射;
图61示出根据本发明的一方面的图56的字节交织器执行的104个输入包的映射;以及
图62示出根据本发明的一方面的当将26字节用于SRS时图56中的字节交织器执行的映射的细节。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例,其示例在附图中表示,其中,相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。
下面描述的本发明各方面包括确定性帧(DF)、确定性网格重置(DTR)、补充参考序列(SRS)、单频网络(SFN)和turbo流。在作为先进-VSB(A-VSB)系统的一部分的ATSC DTV 8-VSB系统的上下文中描述本发明的这些方面,但是本发明的这些方面不限于在这些上下文中的使用。
下面的描述假设熟悉合并MPEG-2系统的各方面的先进电视系统委员会(ATSC)数字电视(DTV)系统,在相应标准中描述了细节。可能相关的这些标准的示例是ATSC A/52B(数字音频压缩标准(AC-3、E-AC-3),修订版B,2005年6月4日)、ATSC A/53E(ATSC数字电视标准(A/53),修订版E,2005年12月27日)、对具有修正1和勘误表1的ATSC数字电视标准(A/53C)的工作草案修订2、ATSC A/54A(推荐实践:指导ATSC数字电视标准的使用,2003年12月4日)、ATSC A110/A(分布式传输的同步标准、修订版A,2005年7月19日)、ISO/IEC IS 13818-1:2000(E)(运动画面和相关音频信息的信息技术类编码:系统(第二版)(MPEG-2))和ISO/IEC IS 13818-2:2000(E)(运动画面和相关音频信息的信息技术类编码:视频(第二版)(MPEG-2)),上述内容通过引用全部合并于此。
确定性帧和确定性网格重置准备将以确定性方式操作的8-VSB系统。在A-VSB系统中,发射复用器知道8-VSB帧的起点并且将8-VSB帧的起点用信号发送到A-VSB激励器。这样,根据本发明的一方面,发射复用器的先验信息允许执行智能复用。
适当的均衡器训练信号的缺乏鼓励过分依赖于盲均衡技术的接收器设计。SRS提供了这样一种系统方案:接收器设计原理中将适当的均衡器训练信号与最新的算法改进结合,以在动态环境中实现新的性能级别。SRS提高了普通流接收。然而,可以理解,在本发明的其它方面也可使用其它训练序列。
在A-VSB系统中提供SFN功能作为与其它A-VSB特征一起运行的全面协调方法。
根据本发明的各方面的turbo流提供一种新级别的纠错能力。这样在较低的SNR接收器阈值方面带来了强健的接收,并且在多径环境中得到改进。传统接收器中的普通流接收不受turbo流的影响。
A-VSB系统的初始应用目的在于在解决ATSC DTV应用中操作的固定模式或便携式模式中主要流服务的接收问题。A-VSB系统是后向兼容的,并且将提供地面广播选项,以对技术改变起到杠杆作用并满足不断改变的消费者期待。
确定性帧(DF)是A-VSB系统的一个元素,并且确定性帧的目的是使ATSC传输流包的映射为同步处理。当前,这种映射是异步处理。在不知道8-VSB物理层帧结构或包的映射的情况下,工作室中的当前ATSC复用器产生固定速率的传输流。在图1的上半部示出这种情况。
普通(A/53)ATSC激励器随机拾取包以映射到VSB帧的第一段。上行流复用器不知道这种判定(以及因此的任何传输流包在VSB帧中的时间位置)。在公开于此的ATSC A-VSB系统中,发射复用器对ATSC激励器应该将哪个包映射到VSB帧的第一段进行谨慎的判定。然后将这一判定用信号发送到作为发射复用器的从装置操作的A-VSB激励器。在知道固定VSB帧结构而结合的开始包,将VSB帧中每个包的位置告知发射复用器。图1的下半部示出这种情况。这种选择开始包的基本改变被称为“确定性帧”(DF)。简单地说,A-VSB发射复用器将与A-VSB激励器协调地工作,以执行智能复用。DF允许发射复用器中的特定预处理和激励器中的同步后置处理。
确定性帧启动发射复用器和A-VSB激励器的使用。图1的下半部示出的发射复用器是使用在工作室或网络操作中心(NOC)的专用ATSC复用器,并且直接提供给所有都具有A-VSB激励器的一个或多个8-VSB发送器。因此,使用术语“发射”复用器。然而,可使用其它复用器,而不需要专用复用器。
ATSC系统设计中的第一兼容改变是需要将发射复用器传输流时钟和A-VSB激励器的符号时钟锁定到普遍地可用频率参考。来自GPS接收器的10MHz参考在公开于此的示例中用于此目的。将符号和传输流时钟两者锁定到外部参考以简单直接的方式提供了需要的稳定性和缓冲管理。对现有ATSC接收器和新的ATSC接收器的另一个好处将是稳定的ATSC符号时钟,而没有当前系统设计中出现的抖动。发射复用器和A-VSB激励器支持的优选传输流接口将是异步串行接口(ASI)。然而,可使用其它时钟和其它接口。
发射复用器被认为是主装置,并且发射复用器的语法和语义将用信号发送到作为从装置操作的A-VSB激励器,其中,传输流应该用作VSB帧中的第一VSB数据段。由于系统以同步时钟来操作,因此系统利用遵从发射复用器的语法和语义的A-VSB激励器100%确定地知道哪624个传输流(TS)包构成VSB帧。在发射复用器中设置了对标有0至623的624个TS包计数的简单帧计数器。当如下所述使用SFN时,如下面的详细描述,通过将VSB帧初始化包(VFIP)插入VSB帧中的最后(第623个)TS包来实现DF。然而,如果不使用SFN,则可使用另一简单语法。这种简单语法的一个示例是ATSCA/110中描述的数据帧韵律(cadence)信号(CS),通过每624个包转换一次MPEG-2包同步字节的值将数据帧韵律信号插入传输流中。MPEG-2包同步字节的普通值是0x47,转换的MPEG-2包同步字节的值是0xB8。通过将帧配置开始信号插入每个编码的数据帧可将这种语法应用于本发明的各方面,所述帧配置开始信号通过从第一个编码的数据帧开始每624个数据段转换一次数据段同步字节的值来开始新的帧的配置,所述第一个编码的数据帧具有与作为映射到所述第一个编码的数据帧的第一数据段的开始包被选择的传输包相应的一个选择的数据段。发射复用器可将ATSC VSB帧看出被划分为12个组或切片(每个组或切片具有多个(52)数据段)。
确定性网格重置(DTR)是A-VSB系统的另一元素,并且是在VSB帧中选择的时间位置将ATSC激励器中的网格编码的调制(TCM)编码器状态(预编码器和网格编码器状态)重置为已知确定性状态的操作。图2示出(12个)预编码器/网格编码器的状态是随机的。由于当前A/53激励器中这些状态的随机特性,不能从外部得知这些状态。DTR提供这种机制以强制所有TCM编码器为零状态(已知的确定性状态)。
图4示出在8-网格VSB(8T-VSB)系统中使用的修改的TCM编码器(12个中的一个)的电路。在所示的电路中,已将两个新的复用器(MUX)电路添加到现有逻辑门。当重置输入是非活动的(Reset=0)时,电路作为普通8-VSB编码器来操作。当重置输入是活动的(Reset=1)时,电路执行状态重置操作,结合下面的表1来描述。
表1
网格重置表
在t=0 在t=0 在t=0 在t=1   在t=1 在t=2   输出
  重置   (S0 S1 S2)  (X0 X1)   (S0 S1 S2)  (X0 X1)   (S0 S1 S2)下一状态   (Z2 Z1 Z0)
  1   0,0,0   0,0   0,0,0   0,0   0,0,0   000
  1   0,0,1   0,1   0,0,0   0,0   0,0,0   000
  1   0,1,0   0,0   1,0,0   1,0   0,0,0   000
  1   0,1,1   0,1   1,0,0   1,0   0,0,0   000
  1   1,0,0   1,0   0,0,0   0,0   0,0,0   000
  1   1,0,1   1,1   0,0,0   0,0   0,0,0   000
  1   1,1,0   1,0   1,0,0   1,0   0,0,0   000
  1   1,1,1   1,1   1,0,0   1,0   0,0,0   000
图4中的两个异或门的真值表表明:当两个输入在相同的逻辑电平(1或0)时,异或门的输出总是0(零)。注意:在形成TCM编码器的存储器的图4中存在三个D锁存器(S0,S1,S2)。这三个D锁存器可以处于两个可能状态(0或1)中的一个状态。因此,如表1的第二列所示,存在TCM编码器存储器的(8个)可能开始状态。表1示出当重置输入在两个连续符号时钟周期保持活动(Reset=1)时的逻辑输出。不管TCM编码器存储器的开始状态如何,在两个符号时钟周期之后将状态强制设为已知零状态(S0=S1=S2=0)。在标有“下一状态”的倒数第二列中示出上述处理。因此,在两个符号时钟周期后可强制确定性网格重置(DTR)。
另外,可进行零状态强制输入(图4中的X0、X1)。存在将TCM编码器强制设为零的TCM编码器输入,并且在两个符号时钟周期期间产生TCM编码器输入。DTR操作可解释如下。在重置时,即,当重置输入变为活动(Reset=1)时,在下面的两个符号时钟周期,两个复用器将普通输入(图4中的D0、D1)从TCM编码器断开,并且将零状态强制输入连接到TCM编码器。然后,通过零状态强制输入,TCM编码器状态被强制设为零。在校正DTR操作引起的奇偶校验误差中,这些零状态强制输入至关重要,这将在以下进行描述。
重置TCM编码器状态的适当时机取决于应用。下面将描述DTR的一些应用。
如果在DTR操作之后立即被引入,则基于TCM编码器的已知开始状态选择的比特序列将产生已知模式的符号。这用于产生补充参考序列(SRS),如下所述。因此重置TCM编码器状态的适当时机是来自处理SRS的每个TCM编码器(十二个中的一个)的前两个符号(4比特)。这种处理将在VSB帧的已知位置创建接收器已知的模式,这将使接收器的均衡器能够识别此模式。
在如下所述的单频网络(SFN)中,DTR操作与在VSB帧初始化包(VFIP)中携带的DTR填充字节同步,以使SFN中所有激励器中的所有预编码/网格编码器呈现相同状态。VFIP中的十二个填充字节中的每一个以确定性的方式映射到预编码/网格编码器中(12个的一个)。
尽管已经描述了DTR的应用的若干示例,但是DTR的使用不限于这些应用,并且可在需要在具体时间将TCM编码器状态重置为已知状态的任何应用中使用DTR。
补充参考序列(SRS)是A-VSB系统的另一元素。当前ATSC 8-VSB系统需要改进以在固定的、室内的和易受动态多径干扰影响的便携式环境中提供可靠的接收。SRS的基本原理是以这样的方式将具体已知序列周期地插入到确定性VSB帧中:接收器均衡器能够利用这个已知序列来减轻动态多径干扰和其它不利的信道条件并且使其自身适应动态改变的信道。
当已经通过DTR将TCM编码器状态强制设为已知确定性状态时,在帧的交织器输入的特定时间位置以预定方式随后立即处理附加预先计算的已知比特序列(SRS模式)。由于ATSC交织器运行的方式,交织器输出的结果符号将在VSB帧的已知位置呈现为已知的邻接符号模式,其作为附加均衡器训练序列对于接收器将是可用的。图3在左侧示出普通VSB帧,并且在右侧示出开启SRS的A-VSB帧。A-VSB帧具有频繁出现的对新A-VSB设计ATSC接收器可用的SRS。使用现有标准机制以后向兼容的方式将在传输流包中使用以创建已知符号序列的数据引入系统。在MPEG-2适配域中携带这种数据。因此,现有标准起杠杆作用,并且确保兼容性。
交织器之前的RS编码器计算RS奇偶校验。由于重置TCM编码器,因此计算的RS奇偶校验字节是错误的且需要被校正。因此,另外的处理步骤校正选择的包中的奇偶校验错误。具有奇偶校验错误的所有包将使其RS奇偶校验被重新编码。对产生邻接SRS模式字节的具有独特的时间分散属性的(52)段字节交织器起杠杆作用以具有充分的时间对奇偶校验字节进行重新编码。需要进行这种操作的时间限制了SRS模式字节的最大数量。
为了将SRS特征添加到ATSC DTV RF传输系统(VSB系统),根据本发明的一方面如图5所示修改ATSC DTV发送器。A-VSB发射复用器和TCM块是执行SRS处理的现有块的修改,并且提供新的SRS填充块。A-VSB发射复用器调度算法为SRS考虑预定义的确定性帧模板。所产生的包被准备用于A-VSB激励器中的SRS后置处理。
首先将包随机化,然后SRS填充器用预定义的序列(SRS模式数据)来填充包的适配域中的填充区。填充区是指填充某些数据的区域。例如,填充区可包括专用数据标记。包含SRS的包与所有数据包一起被处理,以用(207,187)里德-索罗门码进行前向纠错。在字节交织之后,在2/3比率网格编码器块中对所述包进行编码,每当出现SRS时,执行确定性网格重置(DTR)以产生已知符号输出。
DTR有必要在SRS出现时立即承担一些符号改变(每个TCM编码器2个符号)。由于在里德-索罗门编码之后出现这些改变,因此先前计算的RS奇偶校验字节不再正确。为了校正这些错误的奇偶校验字节,在图5所示的具有DTR块的TCM中,重新计算奇偶校验字节并且重新计算的奇偶校验字节替换旧的奇偶校验字节。下面的块通常与标准ATSC VSB激励器相同,并且数据通过下面的块。现将逐个检测图5中的每个块。
在图6中示出用于SRS的A-VSB发射复用器的示例。原则上,图6中的用于SRS的服务复用器将适配域(AF)放置于所有TS包以用于稍后SRS处理。根据本发明的一方面,MPEG-2TS包语法如图7所示。根据本发明的一方面在图8中描述符合图7所示的语法的没有AF的MPEG-2TS包。这种包具有1字节MPEG-2同步、3字节头和184字节净荷(因此总长为188字节)。根据本发明的一方面,具有没有AF的包的传输流如图9所示。
TS头中的适配域控制启动具有长度为多个(N)字节的适配域(包括2字节适配域头,剩余(N-2)字节以携带SRS模式数据)。根据本发明的一方面,具有AF的包语法如图10所示。适配域主要用于在打包的基本流(PES)封装期间调整净荷大小,并用于携带PCR等。根据本发明的一方面,在图11中描述典型SRS包,根据本发明的一方面,在图12中描述具有SRS包的传输流,所述具有SRS包的传输流将是图6所述的SRS的服务复用器的输出。
现将描述SRS的帧结构。8-VSB帧具有2个数据场。每个数据场具有一个数据场同步段和312个数据段。VSB切片被定义为52个数据段的一组。由于VSB帧具有2×312/52=12个切片,因此这52个数据段粒度很好地符合在ATSC DTV 8-VSB传输系统中使用的ATSC 52段VSB交织器的特定特性。
在真实情况下,存在适配域中必须与SRS一起携带的若干条其它信息,以符合MPEG-2标准。这些其它条信息可以是节目时钟参考(PCR)、原始节目时钟参考(OPCR)、拼接计数器、专用数据等。从发射复用器的ATSC和MPEG-2看来,当需要时,PCR和拼接计数器必须与SRS一起被携带。由于PCR位于前6个SRS模式字节将被填充的位置,因此在TS包产生期间施加了约束。通过使用A-VSB系统的确定性帧(DF)元素能够容易地适应此约束。由于A-VSB帧结构必须是确定性的,因此具有PCR的数据段的位置固定。为SRS设计的激励器知道PCR和拼接计数器的时间位置,并且适当地填充SRS模式字节以避免PCR和拼接计数器的重写。图21示出根据本发明的一方面的用于SRS的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板。SRS DF模板规定每个切片中的第15(第19)段可以是携带PCR(拼接计数器)的包。这是基于这样的事实:广播公司通常仅使用MPEG-2标准的PCR和拼接计数器。然而,MPEG-2标准提供TS包中将被发送的各种其它类型的数据,诸如OPCR、适配域扩展长度、专用数据等,如果将来广播公司需要这种数据,则SRS DF模板可被修改以保护这种数据不被SRS模式数据重写。
MPEG-2标准需要携带PCR的包在传输流中每100ms至少出现一次。ATSC标准使用MPEG-2传输包,并且具有相同的需要(携带PCR的包在传输流中每100ms至少出现一次)。作为ATSC标准的替代的数字视频广播(DVB)标准像ATSC标准一样使用MPEG-2传输流,需要携带PCR的包在传输流中每40ms至少出现一次。当在此描述的A-VSB系统中使用SRS时,传输流的每个切片中的第15段是携带PCR的包。每个切片占4.03ms,从而每4.03ms出现携带PCR的包,因此远远超过MPEG-2、ATSC和DVB标准的需要。
明显地,具有SRS的普通净荷数据率将根据图14中的(N-2)字节SRS模式数据而减少。(N-2)可以是0至26,其中0(没有SRS)是普通ATSC8-VSB。推荐的(N-2)字节SRS模式数据是{10,20,26}字节。下面的表2列出与(N-2)字节{0,10,20,26}相应的四种SRS模式{0,1,2,3},其中,“Mbps”是指每秒百万比特。然而,在本发明的其它方面中可限定其它模式。
表2
推荐的SRS-n
SRS模式从发射复用器被用信号发送到激励器,并且在数据场同步段中为A-VSB保留的字节中被Walsh编码。下面在题为“A-VSB模式信号传输方案”部分中描述详细的信号传输方案。表2还示出与每个模式相关的净荷损失。由于1个切片占4.03ms,因此如通过下面的公式计算,由于10个字节SRS造成的净荷损失是1.24Mbps。
公式1
Figure A20078001002300172
类似地,由于20个字节SRS造成的净荷损失是2.27Mbps,由于26个字节SRS造成的净荷损失是2.89Mbps。
SRS填充器的基本操作是将SRS模式字节填加到每个TS包中的AF的填充区。在图13中,在SRS填充时间通过控制信号激活SRS模式存储器。控制信号还将SRS填充器的输出切换到SRS模式存储器。图14描述根据本发明的一方面的携带AF中的SRS模式字节的传输流。
当在复用流中发送携带PCR的包时,SRS填充器不能重写PCR。由于激励器知道来自发射复用器的切片中的第15个包携带PCR,因此SRS填充器可保护包的PCR。类似地,SRS填充器还可保护拼接计数器。然而,可以理解,根据本发明的其它方面可指定保护其它包元素。
图22示出存储在SRS模式存储器中的模式字节值。设计这些值以使接收器中的均衡具有好的性能。浅灰斜角带中的值(范围从0至15)在DTR被输入到TCM编码器。具有值0-15的这些字节的4个最高有效位(MSB)被激励器中的零状态强制输入有效地替换。
根据选择的SRS模式,使用这些SRS模式字节值的不同值。例如,在SRS模式1下,使用每包10字节SRS模式数据,使得正在使用图22中的第4列至第13列中的值。在SRS模式2下,使用第4列至第23列中的值。在SRS模式3下,使用第4列至第29列中的值。然而,在本发明的其它方面可使用其它值。
然后将携带SRS的传输流输入到图5中的里德-索罗门(RS)编码器。根据本发明的一方面,作为携带SRS的传输流的附加奇偶校验的版本的示例,图15中示出RS编码器的输出。
图16示出图5中的字节交织器的输出。参见下面讨论的题为“ATSC字节交织器映射”的部分,以理解准确的字节交织器映射。图57-62对以图形示出如何操纵输入字节以获得最终交织的字节的部分进行讨论。
图16中标有“A”的区域包含SRS模式字节,而标有“B”的区域包含奇偶校验字节。标有“C”的区域包含将通过DTR替换的字节,标有“D”的区域包含将被重新计算的奇偶校验字节,以校正DTR引起的奇偶校验失配。标有“E”的区域包含适配域头字节。图17解释如何翻译图16中的“第0字节[0,..,-51包]”。负包数只表示包之间的相对顺序。第-1包是第0包之前的包。
注意:包含在图16中的52段中的多个(N)字节SRS模式数据通过ATSC字节交织器映射被垂直地排列,结果产生多个(N)段(每一段包含52个邻接字节SRS模式数据)。多个(N)段的每一个中的52个邻接字节SRS模式数据用作训练序列,接收器中的知道SRS的均衡器使用此训练序列。
更具体地说,图21中的SRS DF模板示出52段的每一段包含传输流中的10字节、20字节或26字节SRS模式数据。ATSC字节交织器将传输流中的这种排列的SRS模式数据转换为发送流中的每个都包含52个邻接字节SRS模式数据的10段、20段或26段。图16示出已经将传输流中每个都包含26字节SRS模式数据的52段转换成发送流中每个都包含52个邻接字节SRS模式数据的标号从5到30的26段的示例。从图16可以看出,ATSC字节交织器将传输流中每个都包含总共207字节的52段转换成发送流中每个都包含52字节的207段。在图18中从概念上示出这种转换处理,其中,顶部与图15相应,中间标有“字节交织”的小块与图5中标有“字节交织”的块相应,底部与图16相应。
图3右侧示出启动SRS的A-VSB帧。图3中的12个菱形区域的每一个与图3中标有“A”和“C”的区域的组合相应,并且包含每段都包含52个邻接字节(或208个连续符号)SRS模式数据的10段、20段或26段的部分,原因是1字节等于4个符号。因此,A-VSB帧中的626段的120段、240段或312段中出现52个邻接字节SRS模式数据或208个邻接符号SRS模式数据的已知序列,以用作接收器均衡器的训练序列。接收器均衡器的这种频繁的训练在减轻动态多径干扰和其它不利信道条件以及适合动态改变的信道方面是非常有效的。
图19示出具有奇偶校验校正的TCM编码器块的框图。RS再编码器从TCM编码器块接收零状态强制输入。在合成来自零状态强制输入的RS码信息字之后,RS再编码器计算奇偶校验字节。当将被替换的奇偶校验字节到达时,由通过这些奇偶校验字节和RS再编码器重新计算的奇偶校验字节的异或产生的值来替换这些奇偶校验字节。
图19示出的网格编码器块包括图20所示的12路数据分离器、12个TCM编码器和12路数据解分离器。在先前参照上面的ATSC A/53E的Annex D中描述了TCM编码器的性能。A-VSB的12个网格编码器具有DTR功能。将零强制输入送入下面的计算再编码的奇偶校验字节的块。然而,可以理解,在本发明的其它方面可使用其它类型的TCM编码器。
如上所述,SRS模式数据的字节数(N-2)可以是0至26字节,其中,推荐的模式是10、20和26字节。实际上,可使用多达27字节SRS模式数据,但是优选的是使用最大为26字节SRS模式数据,以提供用于重新计算奇偶校验字节的安全的边缘,以校正由于参照上面的确定性网格重置(DTR)引起的奇偶校验失配。当执行DTR时,在图22中的浅灰斜角带中示出的SRS模式字节值的4个最高有效位将被激励器中的零状态强制输入有效地替换,以重置TCM编码器。这样引入了奇偶校验失配,并且必须在图19所示的RS再编码器中重新计算与这些SRS模式字节相应的奇偶校验字节。
图23示出ATSC字节交织器输出,其中显示了不能使用多于27字节的SRS模式数据的原因。除了在图23中使用35字节SRS模式数据,而在图16中使用26字节SRS模式数据之外,图23与图16相同。如图16所示,图23中标有“A”的区域包含SRS模式字节,而标有“B”的区域包含奇偶校验字节。标有“C”的区域包含将通过DTR替换的字节,标有“D”的区域包含将被重新计算的奇偶校验字节,以校正DTR引起的奇偶校验失配。标有“E”的区域包含适配域头字节。从图23可以看出,在与35字节SRS模式数据的28至35字节相应的标号从32到39的段中,在标有“D”的区域中将被重新计算的奇偶校验字节之后出现标有“A”的区域中的SRS模式字节。这意味着与35字节SRS模式数据的28至35字节相应的在标有“D”的区域中将被重新计算的奇偶校验字节已经通过图19所示的TCM编码器块,使得对于35字节SRS模式数据的28至35字节不能重新计算在标有“D”的区域中将被重新计算的任何奇偶校验字节。
从图16可以看出,包含将通过DTR替换的字节的标有“C”的区域在段5至段9包含比段10至段31更少的字节。具体地,标有“C”的区域在段5包含7字节、在段6包含8字节、在段7包含9字节、在段8包含10字节、在段9包含11字节并且在段10至31包含12字节。这是因为切片边界在段5至9切断标有“C”的区域。切片边界是从传输流中的两个52段的切片数据获得的数据之间的发送流中的边界。因此,如果标有“C”的区域包含段5至9的每一个中的12字节,则这些字节的一部分来源于一个切片,而其它字节来源于另一切片。例如,在段5中,7个字节将来源于一个切片,5个字节将来源于另一个切片。标有“C”的区域中的每个字节在DTR期间重置图2中的12个网格编码器中的1个。与标有“C”的区域的字节相应的奇偶校验字节必须被重新计算,以校正由DTR引入的奇偶校验失配。不能对另一切片中的所有字节完成这个操作,原因是:作为ATSC字节交织器的操作结果,相应的奇偶校验字节在发送流之前出现。由于段5至9不包含将通过DTR替换的12字节,因此对于段5至9在DTR期间不能初始化图2中的全部12个网格编码器。因此,在段5中,在DTR期间重置图2中的12个网格编码器中的7个。在段6中,重置12个网格编码器中的8个。在段7中,重置12个网格编码器中的9个。在段8中,重置12个网格编码器中的10个。在段9中,重置12个网格编码器中的11个。在段10至段31的每一个中,重置全部12个网格编码器。
图24示出段5至9中切片边界如何切断图16中标有“C”的区域。在图24中,标有“初始化的填充字节”的区域与图16中标有“C”的区域相应。切片边界是通过来自第-50TS包和第-51TS包的字节形成的对角线。
图25示出在段5至段31出现的对于27字节SRS模式数据(最大允许字节数的模式数据)的ATSC字节交织器输出。标有“A”的区域包含在确定性网格重置(DTR)期间用于重置图2中的12个网格编码器的网格编码器初始化字节。标有“B”的区域包含用于产生发送流中的SRS训练序列的网格编码器输入字节。标有“C”的区域包含与在段5至段9不能被初始化的网格编码器相应的字节。段5至段10中标有“D”的区域包含如图21所示的传输流中的第15个包携带的6个PCR字节。段5至段9中区域“D”中的字节与不能被初始化的网格编码器相应。图25中的12个字符(1至9、A、B和C)标识图2中的标号从#0到#11的12个网格编码器。也就是说,字符1标识网格编码器#0、字符2标识网格编码器#1等等,直到字符C标识网格编码器#11。
从图25中标有“C”和“D”的区域可以看出,在段5(与SRS模式数据的字节1相应)中,由字符C、5、6、7和8标识的5个网格编码器不能被初始化。在段6(与SRS模式数据的字节2相应)中,由字符9、A、B和C标识的4个网格编码器不能被初始化。在段7(与SRS模式数据的字节3相应)中,由字符6、7和8标识的3个网格编码器不能被初始化。在段8(与SRS模式数据的字节4相应)中,由字符3和4标识的2个网格编码器不能被初始化。在段9(与SRS模式数据的字节5相应)中,由字符C表示的1个网格编码器不能被初始化。在段10至段31(与SRS模式数据的字节6至字节27相应)中,全部12个网格编码器可以被初始化。在段5至段9中不能被初始化的各种网格编码器不能被用于对这些段中的SRS模式数据进行编码,原因在于:编码的SRS模式数据无法与接收器均衡器预计的SRS模式数据的已知序列匹配,导致不能对网格编码器初始化。因此,图5中的SRS填充器被设计为:当将SRS模式字节填充到传输流的适配域中时,不重写图25中标有“C”的区域中的字节。也就是说,SRS填充器不用如图22所示存储在SRS模式存储器中的SRS模式字节填充这些字节。另外,SRS填充器被设计为:不重写包含传输流中的第15个包中携带的6个PCR字节的图25中的标有“D”的区域中的字节。
从图21所示的用于SRS的确定性(DF)模板可以看出,所有段或包具有适配域。然而,当前对MPEG-2标准的ATSC约束,防止所有包具有适配域。例如,由program_map_PID(包标识符)值标识的包无法具有除了用discontinuity_indicator对version_number(ISO/IEC 13818-1[C3]的部分2.4.4.9)可以不连续进行信号传输之外的任何目的的适配域。另外,PID 0x0000(PAT(节目关联表)PID)标识的包无法具有除了用discontinuity_indicator对version_number(ISO/IEC 13818-1[C3]的部分2.4.4.5)可以不连续进行信号传输之外的任何目的的适配域。
解决与ATSC标准的这种冲突的一种方式是:考虑到使用SRS提供的实质利益撤销对MPEG-2标准的ATSC约束,所述SRS使接收器均衡器能够减轻动态多径干扰和其它不利的信道条件,并且使其自身适应于动态改变的信道。
解决与ATSC标准的这种冲突的另一种方式是:在帧的固定位置上设置不具有适配域的包,与将帧中第15个包作为携带PCR的包和将帧中第19个包作为携带拼接计数器的包进行的处理相似。
例如,图26示出根据本发明的一方面的用于SRS的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板,其中,在帧的固定位置设置没有适配域的{Null,PAT,PMT}包。PAT代表节目关联表,PMT代表节目映射表。当使用10字节的SRS模式数据时,在第16个包中设置没有适配域的包。当使用20字节的SRS模式数据时,在第25个包中设置没有适配域的包。当使用26字节的SRS模式数据时,在第31个包中设置没有适配域的包。然而,可以理解,在本发明的其它方面,可在第10个包、第25个包、第31个包或任何其它包中设置没有适配域的不同类型包,并且可在帧的固定位置设置没有适配域的两个或多个包。
如果将其它信息与PCR一起传送,则可将所述其它信息分配给帧中的固定位置,就像对PCR进行的处理一样。图26示出携带PCR的第15个包还携带专用数据和适配域扩展长度的示例。这些其它信息将减少能够在第15个包的适配域中携带的SRS模式数据的字节数。然而,可以理解,在本发明的其它方面,可在除了第15个包之外的一个或多个包中携带所述其它信息,并且可在第15个包中和/或在除了第15个包之外的一个或多个包中携带一个或多个与所述其它信息不同的信息。
如上所述,在传输流包的适配域中携带SRS模式数据。然而,本发明不限于这种实现方式,可使用A/90数据管道在传输流包的净荷中直接携带用于训练接收器均衡器的类似的模式数据,在ATSC数据广播标准A/90(包括修订1和勘误表1和勘误表2)(2000年7月26日)中描述了所述A/90数据管道,通过引用其中的内容将其全部合并于此。
协调的单频网络(SFN)是A-VSB系统的另一元素。ATSC A/110A(分布式传输的同步标准,版本A,2005年7月19日)描述了下面的三种ATSC8-VSB元素,所述ATSC 8-VSB元素必须在每个激励器中同步以从配置到SFN中的多个ATSC 8-VSB发送器产生相干符号。
1、8-VSB导频或载波的频率同步
2、数据帧同步
3、预编码器/网格编码器同步
图27示出大约每秒输出一次具有保留的PID(0xIFFA)的操作和管理包(OMP)的发射复用器。这个具体包被称为VSB帧初始化包(VFIP),并且具有需要的语法且与A-VSB激励器协调地工作,语义被定义为有效且有力地创建ATSC SFN需要的可扩展的功能。
图28描述对于协调的SFN和A-VSB功能的系统配置。然而,其它配置可用于其它网络。
通过使用公知技术将激励器的载波频率锁定到普遍可用的频率参考(诸如来自GPS接收器的10MHz参考)可以实现8-VSB导频或载波的频率同步。这种同步将调节ATSC接收器从与覆盖区域重叠的SFN看到的明显的多普勒偏移,并且应该被控制在+0.5Hz。
数据帧同步需要SFN中的所有激励器从输入的TS选择相同的TS包以开始VSB数据帧。通过VFIP TS包的插入来在A-VSB系统中隐含地实现数据帧同步。在VSB帧中VFIP总是作为最后(第624个)TS包出现。VSB帧中的TS包标号从0到623,因此第624个包标号为623。语义是A-VSB激励器必须将没有PN63倒置的数据场同步段直接插入到VFIP的最后比特之后。然后,从作为下一VSB帧的第一数据段的下一TS包(0)开始必须继续普通VSB帧配置。
图29示出简单且直接的途径。ATSC A/53VSB具有624个净荷段。这624个净荷段携带与624个TS包等同的数据。尽管连续的52段卷积字节交织器将数据从任何具体TS包伸展到穿过VSB帧边界,但是一个VSB帧携带与624个TS包等同的数据。发射复用器将其数据率锁定到10MHz外部GPS参考。发射复用器仅通过选择当前产生的TS包开始,并确定这个TS包将开始VSB帧,然后对除了这个选择的包之外的624个TS包(0-623)开始计数。这是与将作为ATSC激励器产生的下行流的一个VSB帧中的净荷等同的数据的容器。这个计数(0-623)成为VSB帧的数据帧韵律信号。这个计数(0-623)将总是通过发射复用器来保持,并且对于一直使用的和将来的A-VSB预处理都是基本的。现在这种决定需要用信号发送到参与SFN的所有激励器,从而所述所有激励器能够遵循发射激励器进行的这种决定,以实现初始帧同步并保持这种状态。
如在示图中所示,插入作为VSB帧的最后的(第623个)包的具有保留PID 0xIFFA的VFIP。当插入时,仅在这个(第623个)包时隙中出现VFIP,并且将以VFIP语法中定义的周期性(普通为大约每秒一次)来插入VFIP。
仅通过使用A-VSB系统的元素确定性网格重置(DTR)部件的配合来进行预编码器/网格编码器同步。但是可以理解,这种配合需要深入了解ATSC 52段邻接卷积字节交织器。下面的图30示出ATSC 52段交织器的字节映射。按从左到右的方向记下字节退出时间,并将其发送到网格段内交织器的下面阶段并最终发送到多个(12)预编码器/网格编码器。
另外,“确定性”系统是100%确定能够预测输出的系统。交织器处理的复杂度现在已经被很好地理解,并且对交织器进行杠杆作用和管理。如上所述,这应该变为ATSC系统的时间强度之一。图31的简要描述示出响应于先前帧的最后(第623个)包时隙中的VFIP插入数据场同步(没有PN63倒置)。(场同步在处理中稍后真实地被插入,但是在这里示出以帮助理解)。斜箭头示出交织器中包623(VFIP)的字节假设的位置。一些VFIP字节驻留在先前帧(未示出)的末端之前最后的52段组中。剩余字节在当前帧(已显示)的第一52段中。注意:顶部的三个斜截面的每一个上标有(4)字节52-55、104-107、156-159。这些字节上标有说明,用于识别当这些字节离开交织器,通过网格段内交织器并且进入图31所示的标号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C(十六进制)的(12个)预编码器/网格编码器中的相应的预编码器/网格编码器时将接收这些字节的(12个)预编码器/网格编码器。
通过这种100%确定,当这些(12)字节中的每一个首先进入其各自的预编码器/网格编码器时,在SFN中的所有激励器触发确定性网格重置(DTR)。对于多(4)段将以串行方式出现这种重置,并且这种重置以确定性方式对所有激励器中的所有(12个)预编码器/网格编码器进行有效地同步。
图32示出对于DTR在VFIP中使用的字节位置(52-55、104-107、156-159)。这些将映射到先前在图31的交织器中示出的(12)字节位置。当接收到VFIP时,用于DTR的每个字节将在RS解码器中引起确定性(1)字节错误。
当总共使用12字节时,事实上,因为这样将引起12字节错误(超过了RS解码器的10字节纠错限制),所以每个VFIP将具有TS包错误。VFIP中剩余未使用的空间用于SFN的定时和控制的语法,下面将进行解释。应该很好的理解,VFIP是允许ATSC SFN非常有效地进行操作的操作和管理包(OMP)。在除了VFIP之外的任何包中将不会出现包错误。通过附加的RS奇偶校验来保护VFIP中携带的定时和控制语法,所述定时和控制语法用于两种目的。第一,保护链接到发送器的分布式网络中不出现错误,第二,允许场中的特定自动化测试和管理(T&M)设备恢复VFIP的净荷,用于网络测试和测量目的。
将被添加到VFIP的定时语法将允许每个激励器计算延迟以补偿分布式网络,并且允许对来自SFN中的所有发送器的天线的相干符号的发射时间的紧时间控制。这样控制了接收器看到的延迟扩展。
这种新的同步方法的功效在于:仅通过插入VFIP,数据帧同步变得隐含。另外,在VSB数据帧的第一个4段之后使所有预编码器/网格编码器同步。总是出现这种效果而不需要VFIP本身中的任何语法。这种动作将仅通过插入VFIP来引起相干符号。为了获得对发射定时的紧控制和辅助发送器控制,添加了附加语法。
下面的表3示出根据本发明的一方面的VFIP语法。
表3
VSB帧初始化包(VFIP)语法
  语法  #比特   标识符
 transport_packet_header  32   bslbf
 om_type  8   bslbf
 section_length  8   uimsbf
 sync_time_stamp  24   uimsbf
 maximum_delay  24   uimsbf
 network_id  12   uimsbf
 om_tier_test  4   bslbf
 for(i=0;i<4:i++){
 tier_maximum_delay}  24   uimsbf
  }
  field_T&M   40   bslbf
  for(i=0;i<20:i++){
  tx_address   12   uimsbf
  保留   4   ‘1111’
  tx_time_offset   16   uimsbf
  tx_power   12   uipfmsbf
  tx_id_level   3   uimsbf
  tx_data_inhibit   1   uimsbf
  }
  crc_32   32   rpchof
  for(i=0;i<n:i++){
  stuffing_byte}   8   uimsbf
  VFIP_ECC   160   uimsbf
表3中的标识符具有下面的含义。标识符“bslbf”是指“比特串,左边的比特在先”。标识符“uimsbf”是指“无符号整数,最高有效位在先”。标识符“uipfmsbf”是指“无符号整数加小数部分,最高有效位在先”。标识符“rpchof”是指“余数多项式系数,最高阶在先”。因为这些符号在本领域是公知的,因此将省略其细节。
对于分布式网络中的不等或时变延迟,sync_time_stamp和maximum_dela语法元素用于补偿SFN中的所有发送器。如果发送器共存于工作室中,则通常通过光纤、微波或卫星链路或者通过一段同轴线缆来连接SFN分布式网络。tx_time_offset语法元素用于精细调谐或调整SFN中各个单个发送器的定时。
SFN中的发射复用器和所有激励器具有1脉冲每秒(PPS)参考时钟和简单24比特二进制计数器,如图33所示。这1PPS参考时钟用于在1PPS参考时钟的上升沿将24比特二进制计数器重置到零。通过10MHz频率参考对计数器提供时针,并且在一秒中从0计数到9,999,999(0x000000到0x98967F(十六进制)),接着进行重置。这种简单计数器形成用于在SFN中使用的所有时间戳的基础。注意:sync_time_stamp和maximum_delay语法元素具有24比特。发射复用器通过及时在参考时间点插入其24比特计数器的当前值来产生时间戳。由于将SFN的所有节点上的所有计数器同步到GPS的1PPS参考时钟,因此它们的计数处于同步,并且这种简单时间戳机制的运行归功于GPS。
图34中示出的SFN同步时间轴示出用于ATSC SFN的定时语法和语义。VFIP以主定时语法元素(sync_time_stamp(STS)、maximum_delay(MD)和tx_time_offset(OD))来示出。
应该添加简要描述以使这一处理清楚。示出sync_time_stamp(STS)语法元素,并且sync_time_stamp(STS)语法元素具有24比特,其携带VFIP离开发射复用器并进入分布式网络时立即观察到的发射复用器中的24比特计数器中的值。maximum_delay(OD)语法元素具有24比特并指示所有发送器将设定的延迟。maximum_delay的值必须大于分布式网络中最长路径的延迟。Maximum_delay是网络设计者输入的系统值。tx_time_offset(OD)语法元素向每个发送器给予各个延迟微调,并用于优化网络。每个发送器的发射时间通过STS+MD+OD=发射时间来给出。
下面描述上面的表3中列出的语法元素。
transport_packet_header:应该符合ISO 13818-1系统。VFIP的PID值应该为0x1FFA。VFIP是上面参照的ATSC A/110中定义的和在ATSC Code PointRegistry(Doc.#TSG-575r34,2006年4月18日,在www.atsc.org/standards上可以找到)中参照的操作和管理包(OMP)的形式。VSB同步功能不使用payload_unit_start_indicator,并且payload_unit_start_indicator应该被设置为1。VSB同步功能不使用transport_priority值,transport_priority值应该被设置为1。transport_scrambling_control值应该被设置为00(不加扰)。adaptation_field_control值应该被设置为01(只有净荷)。当在适配域中携带SRS时,值应该被设置为11(净荷在适配域之后)。如果最大28字节用于SRS(2字节适配域头和26字节SRS模式数据),则在最坏的情况下将用一个VFIP可寻址的发送器的最大数量限制在15。
om_type值应该被设置为0x20,或者应该具有0x20-0x2F范围内的值,并且在以0x20开始的序列中被分配。每个VFIP最多可寻址多个(20)发送器。这样允许每个广播公司最多具有320个包括用VFIP语法可寻址的转换站的(高、中、低)功率发送器。
section_length:section_length指定就在section_length字段之后跟随直到并且包括crc_32的最后字节的字节数,但是不包括任何stuffing_byte或VFIP-ECC。
sync_time_stamp:VFIP的sync_time_stamp包含1PPS参考时钟(例如,从GPS获得)的最新脉冲和将VFIP发送到分布式网络的时刻之间的时间差(被表示为多个100ns间隔)。
maximum_delay:maximum_delay值应该大于分布式网络中的最长延迟路径。单位是ns,并且maximum_delay值的范围应该是0x000000至0x98967F,等于最大延迟1s。
network_id:表示发送器所在的网络的12比特无符号整数字段,对用于设置分配给每个发送器的唯一代码的符号序列的24比特中的12个提供种子值。网络中所有发送器应该使用相同的12比特模式。
om_tier_test:指示用于自动测试和管理设备的控制信道(T&M信道)是否是活动的,以及在SFN中使用多少层的DTV翻译器的4比特字段。最左比特指示T&M信道是否是活动的,其中,(1)指示T&M信道是活动的,(1)指示T&M信道是非活动的。最后3比特指示在SFN中DTV翻译器的层数,其中,(000)指示没有DTV翻译器、(001)指示1层DTV翻译器、(010)指示2层DTV翻译器、(011)指示3层DTV翻译器以及(100)指示4层DTV翻译器。
tier_maximum_delay:maximum_delay值应该大于分布式网络中的最长延迟路径。单位是100ns,并且maximum_delay值的范围应该是0x000000至0x98967F,等于最大延迟1s。
field_T&M:控制远程域T&M的将被确定的信号传输信道(TBD),并且监视用于SFN的维护和操作的设备。
tx_address:携带发送器的地址的12比特无符号整数字段,下面的字段与所述发送器相关,并且所述发送器应该用于产生RF水印代码序列产生器的部分,所述发送器还可以是翻译器SFN的层中的发送器。
tx_time_offset:指示以100ns间隔测量的时间偏移值的16比特有符号的整数字段,允许选择精细调整每个发送器的发射时间,以优化网络定时。
tx_power:12比特无符号整数加小数部分,指示可寻址的发送器应该被设置的功率等级。最高有效8比特指示相对于0dBm的整数dB功率,最低有效4比特指示小数dB功率。当被设置为0时,tx_power应该指示当前没有在网络中操作的发送器,此值可寻址到该发送器。
tx_id_level:3比特无符号整数字段,指示每个发送器的RF水印信号应该被设置到哪8个等级(包括关闭)。
tx_data_inhibit:1比特字段,指示何时tx_data信息应该不被编码为RF水印信号。
crc_32:32比特字段,包含CRC值,在处理VFIP中除了填充字节和VFIP-ECC字节之外的所有字节之后,所述CRC值给予32比特CRC解码器中的注册器的零输出。
stuffing_byte:每个stuffing_byte具有值0xFF。
VFTP_ECC:160比特无符号整数字段,携带20字节用于保护包的剩余164净荷字节的里德-索罗门纠错码。
激励器必须具有用于接受发送器和天线延迟(TAD)值的装置,天线延迟值是表示多个100ns间隔的16比特值。TAD值应该包括从系统点到天线的输出的总延迟,在所述系统点,发送器输出定时被测量并被控制。在已经计算准确延迟的工程师对发送器站点进行调试时输入该值,以允许最准确地控制接收器看到的设计的延迟扩展。应该通过由使用为发送器确定的固定的TAD值的该发送器执行的计算来执行TAD补偿。
turbo流是A-VSB系统的另一元素。根据本发明的一方面的turbo流提供独立于标准普通流的强健比特流。因此turbo流以与标准普通流后向兼容的方式操作。turbo流必须充分地容忍严重的信号失真,以支持其它广播应用。通过附加的前向纠错和外交织器来实现turbo流的强健性能,代价是损失部分TS率。除了对标准普通流的低SNR的改善,turbo流提供通过外交织器提供的时间分集的附加优点。
如图35所示修改ATSC DTV激励器以启动turbo流。A-VSB发射复用器(MUX)接收普通流和另一TS流(turbo流)。然后,ATSC发射复用器为turbo流装配确定性帧(DF)。在选择的DF中,发射复用器插入用于turbo数据的需要的占位符,所述占位符用作用于通过turbo后置处理器中的外编码器产生的冗余比特的容器。
在激励器中,帧中的包被随机化,然后以(207,187)里德-索罗门码被编码。在字节交织之后,所述包在turbo处理器中被操作。所述包在2/3比率TCM编码器块中被处理之后,接着所述包与数据场同步和段同步符号组合以形成VSB帧。
在ATSC发射复用器中,执行turbo流预处理。在图36中示出这一处理。发射复用器接受不具有同步字节的turbo TS包(187字节的包)。Turbo TS包在被送入到产生确定性帧的服务复用器之前被预处理。图37示出根据本发明的一方面的turbo传输流的示例。由于turbo流仅对于A-VSB接收器是可见的,因此在本发明的其它方面,turbo传输流不仅可以是标准MPEG-2TS,而且可以是先进编解码器流或其它流。
在图38中详细示出turbo预处理器块。Turbo流经过RS编码,20字节(207,187)RS奇偶校验被附加到每个turbo TS包。图39示出(207,187)RS编码器的输出。然后。turbo预处理器中的占位符制造器通过逐个字节扩展的方式插入需要的占位符。如何插入占位符取决于turbo流比率。当使用1/2比率编码时,如图40所示,1字节扩展到2字节。当使用1/4比率编码时,如图41所示,1字节扩展到4字节。turbo预处理器的输出如图42所示。
接下来,turbo流服务复用器将预处理的turbo TS包插入确定性帧的适配域中的填充区域。因此,turbo TS包必须被切断(如果必要,在若干位置)以使其适合这些区域。发射复用器的输出如图43所示。适合一个场的turbo TS包的数量取决于turbo流模式。
与用于SRS的DF类似,若干条信息(诸如PCR和拼接计数器)必须与符合MPEG-2标准的turbo流一起在适配域中传送。从而,与SRS DF的情况类似,在切片的第15个包和第19个包固定PCR和拼接计数器位置。
图50示出根据本发明的一方面的用于turbo流模式2或4的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板。每4个包中携带turbo TS包。在图50中,在切片的第15个包和第19个包中示出PCR和拼接计数器位置。
通过外编码器码率和适配域长度来定义(7种)模式。在A-VSB系统中,这两个参数的组合被限定为(2种)码率{1/2,1/4}和(3种)适配域长度{86,128,384字节}。这将导致(6种)有效turbo数据率。在模式0中,turbo流被切断。在下面的表4中作出总结。
表4
Turbo流模式
Figure A20078001002300301
截断的turbo包的主干被称为turbo数据。在表4中,每场turbo数据字节是指在312普通包(一场)中为turbo数据保留的空间。turbo包的开始点将与场中的turbo数据区域中的第一字节同步。在表4中,场中适合的turbo包的数量是每场的turbo包。由于此数量不能准确地符合整个turbo数据区域,因此末尾存在一些残余字节(图43中标为“未使用”)。在本发明的一方面,用填充字节来填充这些未使用的字节。
例如,在turbo流模式2中,每场turbo数据具有128×312/4=9984字节。由于9984字节=12包×(207×4)字节+48残余字节,因此适合12个turbo TS包。turbo流模式2中的帧结构在图50中示出。
图51示出根据本发明的一方面的用于turbo流模式5或6的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板。在图51中,在切片的第15个包和第19个包中示出PCR和拼接计数器位置。在turbo流模式5或6中,由于每4个普通包的组的turbo数据是384字节(184字节×2+16字节),因此2个普通包整体专用于携带turbo数据。在这种情况下,空包用于替换普通包。通过使用空包,普通包中需要的2字节AF头空间还可携带turbo数据。以这种方式,在两个空包中携带184×2字节turbo数据,在下一普通包的AF中携带另外16字节turbo数据,如图51所示。
选择的turbo流模式必须通过在下面题为“A-VSB模式信号传输方案”的部分中描述的信号传输方案用信号发送到激励器和接收器。
然后,携带turbo数据的随机化传输流被送入图35中的RS编码器。RS编码器的输出在图44中示出,该输出仅是携带turbo数据的传输流的奇偶校验附加版本。下面的块(字节交织器)逐个字节扩展这个流。将扩展的传输流输入到turbo后置处理器。
基本地,turbo后置处理器仅涉及turbo数据字节。在turbo数据提取器中提取turbo数据。用通过外编码器添加的冗余比特来填充turbo数据中的占位符,在外交织器中逐个比特地对turbo数据进行交织,如图45所示。turbo数据填充器将处理的turbo数据放置在适当的位置。
由于在此填充了turbo数据占位符,因此在先前块中附加的RS奇偶校验字节不再正确。这些不正确的奇偶校验字节在图45中的turbo数据填充器之后的奇偶校验校正块中被校正。
图45所示的turbo数据提取器的示例从字节交织的包获得turbo数据。提取的turbo数据量是turbo后置处理块大小。在表4中的比特中指定这个块大小。例如,在turbo流模式1和3中的块大小是8944字节。因此,外交织器长度还是8944字节。在turbo流模式2和4中的块大小是13312字节。结果,外交织器长度也是13312字节。在turbo流模式5和6中的块大小是{13312,39936}比特,意思是块大小是39936比特,并且外交织器长度可以是39936比特或者可以是重复三次的13312比特(由于39936/13312=3)。也就是说,可通过三个每个都具有外交织器长度13312的连续的外交织器来实现具有外交织器长度39936的外交织器。
在图46中描述turbo处理器中使用的外交织器的示例。外编码器在1/2比率和1/4比率两种模式下接收1比特(D)并产生1比特(Z)。两种模式之间的差别是具有占位符的输入字节被处理以产生输出字节的方式。在图47和图48中已经作出清楚地解释。在1/2比率模式下,每字节(4)比特(D3,D2,D1,D0)被送入外编码器,而在1/4比率模式下,每字节(2)比特(D1,D0)被送入外编码器。
在新的块的开始,外交织器的状态被设置为0。在块的末尾没有附加网格终止比特。由于块大小相对长,因此纠错能力不是非常恶化。在turbo预处理器中通过高层前向纠错(FEC)(RS码)来校正可能的残余错误。
外交织器对外编码器输出比特进行加扰。通过下面的线性同余表示来定义比特交织规则:
公式2
∏(i)=(P·i+Dimod 4)modL
对于给出的交织长度(L),这个交织规则具有在下面的表5中定义的5个参数(P,D0,D1,D2,D3)。
表5
交织规则参数
  L   P   D0   D1   D2   D3
  8944   45   0   0   2700   7376
  13312   81   0   0   2916   12948
每个turbo流模式指定如表4所示的交织长度(L),其中,交织长度(L)等于turbo处理块大小。例如且不限于此,在turbo流模式2中使用交织长度L=13312。这个长度与52个普通包内的turbo数据符号相应。因此,turbo流模式2中的turbo数据提取器收集52个普通包内的turbo数据,并且外编码器填充占位符。最终,外交织器使turbo数据被加扰。根据表5如下产生交织规则:
Π ( 81 · i ) mod 13312 i mod = = 0,1 ( 81 · i + 2916 ) mod 13312 i mod = = 2 ( 81 · i + 12948 ) mod 13312 i mod = = 3
交织规则被解释为“在交织之后块中的第比特被放置在第i比特位置”。图49通过示例的方式解释长度4的交织规则。在比特交织之后,通过turbo数据填充器在52个普通包的AF中填充turbo数据。
还可通过将SRS模式字节插入到每个普通传输包的适配域并且还将turbo数据插入到至少一些普通传输包的适配域来共同使用SRS和turbo流。根据正在使用的turbo流模式,普通传输包可携带SRS模式字节、turbo数据和普通数据,或者可携带SRS模式字节和普通数据而没有turbo数据,或者可携带SRS模式字节和turbo数据而不携带普通数据。
图52示出根据本发明的一方面的用于SRS和turbo流模式2或4的一个切片(52段)的确定性帧(DF)模板,其为图21所示的用于SRS的确定性帧模板和图50所示的用于turbo流模式2或4的确定性帧模板的组合。在turbo流模式2或4中,每4个普通包的组的turbo数据是128字节。因此,每4个普通包的组中的第一普通包携带128字节turbo数据和54-{10,20,26}字节普通数据,每4个普通包的组中的第二普通包、第三普通包和第四普通包每一个携带182-{10,20,26}字节普通数据,其中,{10,20,26}指示正在使用的SRS模式数据的字节数,即,10字节、20字节或26字节。
因此,如果正在使用10字节SRS模式数据,则第一普通包携带128字节turbo数据和54-10=44字节普通数据,第二普通包、第三普通包和第四普通包每一个携带182-10=172字节普通数据。如果正在使用20字节SRS模式数据,则第一普通包携带128字节turbo数据和54-20=34字节普通数据,第二普通包、第三普通包和第四普通包每一个携带182-20=162字节普通数据。如果正在使用26字节SRS模式数据,则第一普通包携带128字节turbo数据和54-26=28字节普通数据,第二普通包、第三普通包和第四普通包每一个携带182-26=156字节普通数据。
图53示出根据本发明的一方面的用于SRS和turbo流模式5或6的一个切片(52段)的确定性帧模板,其为图21所示的用于SRS的确定性帧模板和图51所示的用于turbo流模式5或6的确定性帧模板的组合。在turbo流模式5或6中,每4个普通包的组的turbo数据是384字节。因此,每4个普通包的组中的第一普通包和第二普通包的每一个携带182-{10,20,26}字节turbo数据,每4个普通包的组中的第三普通包携带20+2×{10,20,26}字节turbo数据和162-3×{10,20,26}普通数据,每4个普通包的组中的第四普通包携带182-{10,20,26}字节普通数据,其中,{10,20,26}指示正在使用的SRS模式数据的字节数,即,10字节、20字节或26字节。
因此,如果正在使用10字节SRS模式数据,则第一普通包和第二普通包的每一个携带182-10=172字节turbo数据,第三普通包携带20+2×10=40字节turbo数据和162-3×10=132字节普通数据,第四普通包携带182-10=172字节普通数据。如果正在使用20字节SRS模式数据,则第一普通包和第二普通包的每一个携带182-20=162字节turbo数据,第三普通包携带20+2×20=60字节turbo数据和162-3×20=102字节普通数据,第四普通包携带182-20=162字节普通数据。如果正在使用26字节SRS模式数据,则第一普通包和第二普通包的每一个携带182-26=156字节turbo数据,第三普通包携带20+2×26=72字节turbo数据和162-3×26=84字节普通数据,第四普通包携带182-26=156字节普通数据。
A-VSB模式信号传输方案
上面描述的SRS和turbo流特征基于对于A-VSB接收器每个模式为已知的假设。A-VSB模式信号传输方案执行这个任务。
现将描述模式信号传输标准。在每个数据场同步段的104个保留符号中发送关于当前模式的信息。具体他,如图54所示,104个保留符号的符号1至符号48被分配用于发送关于SRS和turbo流模式的信息,符号49至符号82被保留,符号83和符号84被保留,符号85至符号92被分配用于增强的数据传输方式。在偶数据场中,符号83至符号92的极性应该从奇数据场中的符号83至符号92的极性被反转。符号93至符号102被分配用于预编码。然而,可以理解,在本发明的其它方面可以使用其它分配。
对于更多的信息,参照以上引用的“具有修正1和勘误表1的ATSC数字电视标准(A/53C)的工作草案修订2”,其全部内容将通过引用合并于此用于参考。
现将描述A-VSB模式信号传输比特结构。在数据场同步段中使用多个(16)比特的Walsh码以区分不同的SRS和turbo流模式之间的差异。第一16比特时隙指定SRS模式。第二和第三多个(16)比特时隙指定turbo流模式,其中,第二多个(16)比特时隙指定turbo流数据率,第三多个(16)比特时隙指定编码率。34比特被保留用于将来使用。在图54中总结了A-VSB模式信号传输比特结构。多个(16)比特的Walsh码的示例在图55中示出,其中,“调制符号索引”是Walsh码号(#),“符号内Walsh片”是Walsh码的各个元素。然而,可以理解,在本发明的其它方面可以使用其它A-VSB模式信号传输比特结构。
如下是Walsh码与A-VSB模式之间的映射的示例。
在下面的表6中示出每包的SRS模式字节与多个(16)比特的Walsh码号之间的映射的示例。
表6
SRS-n的映射
 每包的SRS模式字节  使用的Walsh码号
 0  1
 10  3
 20  6
 26  14
未使用的多个(16)比特的Walsh码被保留用于每包其它数量的SRS模式字节,可用于本发明的其它方面。然而,可以理解除了表6所示的映射之外的映射可用于本发明的其它方面。
在下面的表7中示出turbo数据率与多个(16)比特的Walsh码之间的映射的示例。
表7
turbo数据率的映射
Figure A20078001002300361
未使用的多个(16)比特的Walsh码被保留用于其它turbo数据率,可用于本发明的其它方面。然而,可以理解除了表7所示的映射之外的映射可用于本发明的其它方面。
如果必要,将来可以将表7所示的turbo数据混和比增加到100%。
在下面的表8中示出编码率和多turbo流支持与多个(16)比特Walsh码之间的映射的示例。
表8
其它参数的映射
  项  使用的Walsh码号
  turbo流0号  2
  turbo流1号,编码率1/2  5
  turbo流1号,编码率1/4  7
  turbo流2号,编码率1/2  9
  turbo流2号,编码率1/4  11
未使用的Walsh码被保留用于其它配置,可用于本发明的其它方面。然而,可以理解除了表8所示的映射之外的映射可用于本发明的其它方面。
最后50比特应该为保留空间。建议用对于SRS模式和turbo数据率的多个(16)比特的Walsh码的反转值的延续来填充这些字节。
所有数据场同步段发送当前模式。在当前模式改变为下一模式时,在下面的16帧期间在偶数据场同步段发送下一模式。在下面的16帧之后,下一模式变为有效,系统在下一模式操作,并且所有数据场同步段发送下一模式。
ATSC字节交织器映射
图56示出作为ATSC 8-VSB系统的一部分的ATSC52段交织器的示图。由于对于A-VSB了解字节交织器的准确映射至关重要,因此开发了图形映射程序。
图57示出在图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第一阶段。图58示出在图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第二阶段。图59示出在图56的字节交织器中的操纵具有SRS的52个输入包的第三阶段。
图60示出图56的字节交织器执行的52个输入包的映射,图61示出图56的字节交织器执行的104个输入包的映射。
图62示出当将26字节用于SRS时图56中的字节交织器执行的映射的细节。
尽管已经显示并描述了本发明的若干实施例,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行改变,本发明的范围由权利要求及其等同物来限定。

Claims (17)

1、一种处理数字广播信号的方法,包括:
产生包括多个传输包的传输流,每个传输包具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个包标识符(PID)字节;
选择传输包中的一个作为将被映射到编码的数据帧的第一数据段的开始包;
从开始包开始在传输流中构建确定性数据帧,每个确定性数据帧具有2个数据场,每个数据场具有6个切片,每个切片具有52个传输包;
其中,52个传输包中的至少一个不具有适配域而具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是184个数据字节;
其中,52个传输包的所有剩余传输包的每一个具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是2个用于指定具有长度为N字节的适配域(AF)的适配域头字节,所述2个适配域头字节之后是N个适配域字节,所述N个适配域字节之后是182-N个数据字节;
其中,在每个切片的固定位置设置不具有适配域的所述至少一个传输包。
2、如权利要求1所述的方法,其中,不具有适配域的所述至少一个传输包是空包。
3、如权利要求2所述的方法,其中,所述空包是{Null,PAT,PMT}包,其中,PAT是节目关联表,PMT是节目映射表。
4、如权利要求1所述的方法,其中,52个传输包中的1个传输包不具有适配域;
其中,52个传输包中的51个传输包具有适配域。
5、如权利要求1所述的方法,其中,具有适配域的传输包的数量大于不具有适配域的传输包的数量。
6、如权利要求1所述的方法,还包括:通过将补充参考序列(SRS)模式字节插入具有适配域的传输包的适配域中来将SRS插入传输流,从而N个适配域字节的至少部分是SRS模式字节。
7、如权利要求6所述的方法,其中,不具有适配域的所述至少一个传输包的固定位置取决于具有适配域的每个传输包的适配域中的SRS模式字节的数量。
8、如权利要求7所述的方法,其中,在具有适配域的每个传输包的适配域中存在10个SRS模式字节;
其中,不具有适配域的所述至少一个传输包是不具有适配域的一个传输包且被设置在每个切片的第16个包中。
9、如权利要求7所述的方法,其中,在具有适配域的每个传输包的适配域中存在20个SRS模式字节;
其中,不具有适配域的所述至少一个传输包是不具有适配域的一个传输包且被设置在每个切片的第25个包中。
10、如权利要求7所述的方法,其中,在具有适配域的每个传输包的适配域中存在26个SRS模式字节;
其中,不具有适配域的所述至少一个传输包是不具有适配域的一个传输包且被设置在每个切片的第31个包中。
11、如权利要求1所述的方法,其中,确定性数据帧符合对MPEG-2传输流进行的ATSC(先进电视系统委员会)限制。
12、一种处理数字广播信号的方法,包括:
产生包括多个传输包的传输流,每个传输包具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个包标识符(PID)字节;
选择传输包中的一个作为将被映射到编码的数据帧的第一数据段的开始包;
从开始包开始在传输流中构建确定性数据帧,每个确定性数据帧具有2个数据场,每个数据场具有6个切片,每个切片具有52个传输包;
其中,52个传输包中的至少一个不具有适配域而具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是184个数据字节;
其中,52个传输包的所有剩余传输包的每一个具有187字节,每个字节具有8比特,所述187字节包括3个PID字节,所述3个PID字节之后是2个用于指定具有长度为N字节的适配域(AF)的适配域头字节,所述2个适配域头字节之后是N个适配域字节,所述N个适配域字节之后是182-N个数据字节;
其中,所述方法还包括:通过将补充参考序列(SRS)模式字节插入具有适配域的传输包的适配域中来将SRS插入传输流,从而N个适配域字节的至少部分是SRS模式字节。
13、如权利要求12所述的方法,其中,不具有适配域的所述至少一个传输包是空包。
14、如权利要求13所述的方法,其中,所述空包是{Null,PAT,PMT}包,其中,PAT是节目关联表,PMT是节目映射表。
15、如权利要求12所述的方法,其中,52个传输包中的1个传输包不具有适配域;
其中,52个传输包中的51个传输包具有适配域。
16、如权利要求12所述的方法,其中,具有适配域的传输包的数量大于不具有适配域的传输包的数量。
17、如权利要求12所述的方法,其中,确定性数据帧符合对MPEG-2传输流进行的ATSC(先进电视系统委员会)限制。
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