CN1312928C - 用于处理辅助传输数据的残留边带传输系统 - Google Patents

用于处理辅助传输数据的残留边带传输系统 Download PDF

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Abstract

一种VSB通信系统或发射机，用于将辅助数据包与MPEG-II数据信息包一起处理，包含一个VSB辅助数据处理器和一个VSB传输系统。该VSB辅助数据处理器包含：一个用于对要被传送的辅助数据进行编码的里德所罗门编码器；一个循环编码器，用于将循环数据插入到被交织的辅助数据中，以产生一个预定的序列；首标插入器，用于将一种MPEG首标插入辅助数据中，该辅助数据中已经插入了循环码；一个多路复用器，以预定的多路复用比率和单位将编码的MPEG数据与其中附加了MPEG首标的辅助数据进行多路复用。该多路复用器的输出被提供到8T-VSB传输系统，该8T-VSB传输系统用于对来自该多路复用器的数据场进行调制并且将调制的数据场传输到VSB接收系统。

Description

用于处理辅助传输数据的残留边带传输系统
对现有技术的交叉引用
本申请要求于2001年4月25日申请的韩国专利申请2001-22200号的利益，因此将其全部内容结合到本申请中作为参考。
技术领域
本发明涉及到一种数字电视传输系统，更具体地，涉及到一种用于除MPEG数据外还传输辅助数据的8T-VSB(残留边带)传输系统以及用于该VSB传输系统的信号格式。
背景技术
美国自从1995年来已经采用ATSC 8T-VSB(8网格-残留边带)作为其标准，并且从1998年后半年开始用ATSC 8T-VSB进行广播。韩国也已经采用ATSC 8T-VSB作为其标准。韩国于1995年5月开始试验广播，并且从2000年8月以来建立了常规的测试性广播系统。技术的进步允许在当前NTSC使用的相同的6MHz带宽中进行数字电视(DTV)的传输。
图1图示了现有技术的ATSC 8T-VSB传输系统(“VSB传输系统”)的方框图。该VSB传输系统16通常包括数据随机化器1、里德所罗门编码器2、数据交织器3、网格编码器4、多路复用器5、导频插入器6、VSB调制器7和RF转换器8。
参见图1，数据随机化器1用于接收MPEG数据(视频、音频和辅助数据)并使之随机化。数据随机化器1接收从MPEG-II编码器输出的MPEG-II数据。  尽管图1中未示出，MPEG-II编码器使用基带数字视频并用离散余弦变换、游程长度编码和双向运动预测技术执行比特率压缩。然后MPEG-II编码器将压缩的数据与预先编码的音频和将要传输的任何辅助数据一起进行多路复用。结果仅形成具有19.39兆比特/秒数据率的压缩的MPEG-II数据信息包的数据流。MPEG-II编码器将这些数据以串行形式输出到数据随机化器。MPEG-II数据包长度为188字节，每个数据包的第一个字节总是同步信号或首标字节。该MPEG-II同步噪声字节然后被丢弃。在后来的处理阶段中，该同步信号字节最后将被ATSC段同步信号取代。
在VSB传输系统16中，8-VSB比特流将是一种随机的、象噪声那样的信号。原因是传输信号的频率响应必须具有象噪声那样的平坦的频谱，以便以最高的效率来使用所分配的6MHz频道空间。随机的数据使对模拟NTSC的干扰最小化。在数据随机化器1中，按照已知模式产生的伪随机数来改变每个字节值。此处理与VSB接收器中恢复正确数据值是相反的。
VSB传输系统16的里德所罗门编码器2用于使数据随机化器1的输出数据进行里德所罗门编码，并将一个20字节的奇偶校验码加到输出数据中。里得所罗门编码是对输入数据流的一种前向误差校正方案。前向误差校正用于校正在传输期间由于信号衰落、噪声等等而出现的比特错误。可以使用各种类型的技术进行前向误差校正处理。
里德所罗门编码器2接收输入的MPEG-II数据信息包(从188字节中除去了同步信号或首标字节)的所有187字节，并将它们作为一个块进行算术运算操作，以建立该块内容的数字草图(sketch)。该“草图”占20个附加字节，它们被附加在原始的187个字节数据包的末端。该20字节被认为是里德所罗门奇偶校验字节。用于每个数据信息包的该20个里德所罗门奇偶校验字节增加了用于前向误差校正的冗余度，达到10字节误差/数据包。由于里德所罗门解码器校正字节误差，并且字节在其内部可以具有从1至8比特误差的任意位置，则在VSB接收器中，可以完成大量的误差校正。里德所罗门编码器2的输出为207字节(187加上20奇偶校验字节)。
该VSB接收器将接收的187字节块与20奇偶校验字节比较，以确定这些恢复数据的有效性。如果检测到误差，该接收器可以使用该奇偶校验字节来定位该误差的精确位置，修正损坏的字节，并重建原始的信息。
数据交织器3对里德所罗门编码器2的输出数据进行交织。具体地，数据交织器3将数据信息包的连续顺序混乱，并且将该MPEG-II包散开或在时间上延迟。数据交织器3然后重新组合新建数据包，它合并来自多个不同的MPEG-II(预交织的)数据包的小的分区。重新组合的数据包每个为207字节。
该数据交织器3的目的是要避免由于噪声或其它有害的传输环境而丢失一个或多个数据包。通过将数据交织成多个不同的数据包，即使完全地丢失一个数据包，该原始数据包可以从包含在其它数据包中的信息基本上恢复出来。
VSB传输系统16还具有一个网格编码器4，用于将数据交织器3的输出数据从字节形式转换成符号形式，并对它进行网格编码。网格编码是另一种形式的前向误差校正。与里德所罗门编码不同，它将整个MPEG-II数据包作为一个块同时地进行处理，网格编码是一种展开码(evolving code)，当随着时间展开时，它跟踪各比特的进展数据流。
网格编码器4增加附加的冗余度到具有多于四个数据层次形式的信号中，产生用于传输的多层(8)数据符号。对于网格编码，每个8比特字节被分成四个2比特码字的数据流。在该网格编码器4中，每个2比特输入码字与先前的2比特码字的过去的历史记录比较。算术计算产生一个3比特的二进制码，以描述从先前的2比特码字到当前的码字的转换。这些3比特代码替代原始的2比特码字，并被作为8VSB的8电平符号传输。对于输入网格编码器4的每两个比特，将输出三个比特。
在VSB接收器中的网格解码器使用接收的3比特转换代码来重建数据流，从一个2比特码字到下一个2比特码字。用这种方式，当随着时间的推移，信号从一个码字移动到下一个码字时，该网格编码器跟随一个“踪迹(trail)”。网格编码的功效在于它在时间上跟踪信号的历史记录的能力，以及基于信号的过去和未来的表现而丢弃潜在的错误信息(误差)。
多路复用器5用于将来自网格编码器4的符号流和同步信号进行多路复用。这些段和场(field)同步信号给VSB接收器提供信息，以精确地定位并解调传输的RF信号。这些段和场同步信号是在随机化和误差编码阶段之后插入的，以便不破坏这些信号必须具有的固定的时间和幅度关系的有效性。多路复用器5以时分方式提供来自网格编码器4的输出和这些段和场同步信号。
数据交织器3的输出信息包包括207字节的交织数据包。在网格编码之后，该207字节的段被伸展成828个八电平符号的基带流。该段同步信号是一个四符号脉冲，它被附加到每个数据段的前面，并代替原始的MPEG-II数据信息包的丢失的第一字节(信息包同步信号字节)。该段同步信号每832个符号出现一次，总是表现为在+5和-5信号层次之间摆动的正-负-正脉冲的形式。
该场同步信号是一个完整的数据段，它每场重复一次。该场同步信号具有众所周知的正-负脉冲的数据符号模式，并且由接收器用于消除由于恶劣接收所导致的信号重影。
VSB传输系统16也具有导频插入器6，用于将导频信号插入到来自多路复用器5的符号流中。类似于上面描述的同步信号，该导频信号是在随机化和误差编码阶段之后插入的，以便不破坏使这些信号必须具有的固定的时间和幅度关系有效。
在数据被调制之前，在8T-VSB基带信号上施加一个小的直流移位。这导致在最终的调制频谱的零频率点处出现一个小的残余载波。这是由导频插入器6提供的导频信号。这使得VSB接收器中的RF PLL电路锁定，而与传输的数据无关。
在导频信号由导频插入器6插入之后，该输出被提供到VSB调制器7。该VSB调制器7将来自导频插入器6的符号流调制成中频带的8VSB信号。VSB调制器7提供一个具有标准频率(在美国为44Mhz)的滤波的(升余弦)中频信号，其一个边带的大部分被除去。
具体地，八电平的基带信号被幅度调制到一个中频(IF)载波上。该调制产生一个围绕该载频的双边带中频频谱。对于在指定的6MHz通道中该总频谱太宽，而不能被传输。
由调制产生的边瓣只不过是中心频谱象瓦片那样的复制品，并且整个下边带是上边带的镜像图像。因此采用一个滤波，该VSB调制器丢弃整个下边带和上边带的所有边瓣。通过采用奈奎斯特滤波器，剩余信号(中心频谱的上半部)被进一步消减一半。奈奎斯特滤波是基于奈奎斯特理论的，它总结出：为传送一个给定的采样率的数字信号，只需1/2的频率带宽。
最后，RF(射频)转换器8用于将来自VSB调制器7的中频带的信号转换成射频带信号，并且将该信号通过天线9传输到接收系统。
前述的VSB通信系统的至少一部分在Zenith公司的美国专利5636251、5629958和5600677号中描述了，因此，在此将它们作为参考。采用北美和韩国那样的标准数字电视广播的8T-VSB传输系统被用于传输MPEG视频和音频数据。随着数字信号处理技术的发展和互联网使用的增加，当前的发展方向是将数字化家用电器、个人计算机和互联网集成为一个综合的系统。
因此，为了满足用户多样性的要求，就需要开发这样一个通信系统，它能容易地将多种辅助数据附加到视频和音频数据中，并通过数字广播通道传送。可以预测的是使用辅助数据广播需要带简单的室内天线的PC(个人计算机)卡或便携式装置。
然而，由于墙和附近的移动物体会大大减少信号强度。还有由反射波导致的重影和噪声，它使得辅助数据广播的信号的质量变得很差。辅助数据广播不同于一般的视频和音频数据广播，它需要较低的传输误差率。对于一般的视频和音频数据，人眼或耳朵不能感知的误差是不重要的。相反，对于辅助数据，即使辅助数据(它可以包括程序执行文件、股票信息和其它类似的信息)的一个比特误差就可导致严重的问题。因此，绝对需要开发一种能更多地抵抗在通道上出现的重影和噪声的通信系统。
通常，类似于MPEG视频和音频数据，辅助数据是在通道上由一个时分系统传输的。在与数字广播结合之后，在家用电器市场上已经广泛地出现了能接收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，需要在传输MPEG视频和音频数据的同一通道上传输辅助数据，而不会对用于接收ATSC VSB数字广播的现有接收器造成不利的影响。
上述情形被定义为ATSC VSB的后向兼容性，并且该辅助数据广播系统必须是与ATSC VSB通信系统后向兼容的系统。
发明内容
因此，本发明是要提供一种VSB通信系统，以及用于该VSB通信系统的信号格式，它基本上克服了由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的是要提供一种ATSC VSB传输系统，它可以传送当前的MPEG视频和音频数据并同时传送辅助数据。
本发明的另一个目的是提供一个ATSC VSB传输系统，它具有更强的抗重影和噪声能力。
本发明的再一个目的是提供一种新的ATSC VSB传输系统，它与现有技术的ATSC VSB传输系统完全地向后兼容。
本发明的还一个目的是提供一种适当于ATSC VSB传输系统的传输数据格式，该ATSC VSB传输系统具有更强的抗重影和噪声能力。
本发明的其它的功能和优点将在下面的描述中阐明，有些部分是显而易见的，有些则可通过实施本发明而学习到。本发明的这些目标和其它优点将由后面的书面的说明书和权利要求书以及附图具体指出的结构来实现和达到。
为了实现本发明的这些和其它优点，和根据正如具体表达和泛泛描述的本发明的目的，用于MPEG数据信号和辅助数据信号的VSB发射机包括一个VSB辅助数据处理器和一个8T VSB传输系统。该VSB辅助数据处理器包括一个前向误差校正编码器，用于对辅助数据信号进行编码；循环(repetition)编码器，用于将循环比特插入到辅助数据信号中，并输出循环数据；首标插入器，用于将一个首标插入辅助数据信号中，该辅助数据中已经插入了循环数据；以及一个多路复用器，用于将MPEG数据信号和辅助数据信号以至少一个预定的多路复用比率和单位进行多路复用，该辅助数据中已经插入了首标。
该VSB传输系统响应于VSB辅助数据处理器，用于调制多路复用器的输出，以形成至少一个包括多个段的数据场，多个段中至少一个段表示辅助数据信号，并且至少一个段表示MPEG数据信号。
按照本发明的一个方面，前向误差校正编码器是里德所罗门编码器。该辅助数据信号包括至少一个具有X字节的数据信息包，并且该里德所罗门编码器提供Y字节的奇偶校验字节，其中X和Y的总数为184字节。
按照本发明的另一个方面，首标插入器将三个字节的首标信息添加到数据信息包中。最好是，一个循环编码器重复地对输入的1字节进行编码，将该输入的1字节转换成2字节，并且输出最终的值。当一个网格编码调制器(TCM)进行编码时，通过加宽符号之间的距离，就改善了接收性能。即，通过将000、110、001和111输入到具有循环编码的TCM中，符号之间的距离变宽了。
按照本发明的另一个方面，VSB发射机进一步包括一个交织器，用于接收来自前向误差校正编码器的数据，并且将它们输出到循环编码器。该交织器将该辅助数据信号与向前误差校正码进行交织。并且本发明可以省略所述的交织器。
具体地，本发明提供一种用于发射MPEG数据信号和辅助数据信号的VSB发射机，包括：
一个VSB辅助数据处理器，它包括：一个前向误差校正编码器，用于对辅助数据信号进行编码；一个循环编码器，用于将循环数据插入到前向误差校正编码器编码的辅助数据信号中；首标插入器，用于将一个首标插入辅助数据信号中，该辅助数据信号中已经插入了循环数据；以及一个多路复用器，用于将MPEG数据信号和其中已经插入了首标的辅助数据信号以至少一个预定的多路复用比率和单位进行多路复用；
以及一个连接到VSB辅助数据处理器的VSB传输系统，用于对多路复用器的输出进行调制，以形成至少一个包括多个段的数据场，所述多个段至少包括一个由辅助数据信号形成的段以及至少一个由MPEG数据信号形成的段；
其中前向误差校正编码器是一个里德所罗门编码器。
本发明还提供一种VSB辅助数据处理器，用于与VSB传输系统一起使用，以将一个辅助数据信号和一个MPEG数据信号提供于此，其中，VSB传输系统调制至少一个包括多个段的数据场，所述多个段至少包括一个由辅助数据信号形成的段以及至少一个由MPEG数据信号形成的段，该VSB辅助数据处理器包括：一个前向误差校正编码器，用于对辅助数据信号进行编码；一个循环编码器，用于将循环数据插入到前向误差校正编码器编码的辅助数据信号中；首标插入器，用于将一个首标插入辅助数据信号中，该辅助数据信号中已经插入了循环数据序列；和一个多路复用器，用于将MPEG数据信号和其中已经插入了首标的辅助数据信号以至少一个预定的多路复用比率和单位进行多路复用。其中，前向误差校正编码器是一个里德所罗门编码器。
本发明还提供一种在VSB发射机中发射辅助数据包和MPEG数据包的方法，该VSB发射机包括一个VSB辅助数据处理器和一个VSB传输系统，该方法包括以下步骤：对预定字节的该辅助数据包进行里德所罗门编码，并且将一个预定字节的里德所罗门奇偶校验数据附加到该辅助数据包；对该编码的辅助数据包进行交织；将循环数据插入到交织的辅助数据包中，以产生至少一个预定字节数的辅助数据包；将预定字节的MPEG首标附加到每一个辅助数据包中；以预定的多路复用比率将该MPEG数据包与辅助数据包进行多路复用；以及经过该VSB传输系统对以预定多路复用比率进行多路复用的数据进行调制。
应理解：前面的一般描述和后面的详细描述都是示例性的和说明性的，并且其目的是对本发明作进一步的解释。
附图说明
附图用于提供对本发明的进一步的理解，并且构成该说明书的一部分，图示本发明的实施例，并且与说明书一起来解释本发明的原理。
图1是一个传统的VSB传输系统的方框图；
图2图示了VSB信号的星座图；
图3是一个方框图，它显示了按照本发明的一个最佳实施例的用于传输辅助数据和MPEG数据的VSB发射机；
图4图示了按照本发明的一个最佳实施例的、用于VSB传输系统的传输数据的帧结构；
图5是一个示意图，它显示了用于将辅助数据和MPEG数据进行多路复用以形成一个VSB数据场的处理过程；
图6图示了由循环编码器将该循环比特插入到辅助数据中并且产生一个预定数据的例子；
图7是一个示意图，它显示了用于交织辅助数据的数据交织器；
图8是网格编码器和预编码器的方框图；
图9是一个示意图，它显示了对辅助数据(块尺寸＝164字节)进行编码的例子；以及
图10图示了对辅助数据(块尺寸＝82字节)进行编码的另一个例子。
具体实施方式
现在将参考附图所图示的例子，对本发明的最佳实施例进行详细的说明。图2图示了VSB信号的星座图。
图3是一个方框图，它显示了按照本发明的一个最佳实施例的、用于传输辅助数据和MPEG数据的VSB发送器110。图4图示了按照本发明的一个最佳实施例的、用于VSB传输系统的传输数据的帧结构。图5是一个示意图，它显示了用于将辅助数据和MPEG数据进行多路复用以形成一个VSB数据场的处理过程。图6是一个示意图，它显示了用于插入一个循环比特序列以产生一个预定序列的处理过程。图7是一个示意图，它显示了用于交织辅助数据的数据交织器。图8是网格编码器和预编码器的方框图。
图9是一个示意图，它显示了对辅助数据(块尺寸＝164字节)进行编码的例子，而图10是对辅助数据(块尺寸＝82字节)进行编码的另一个例子的示意图。
图2图示按照本发明的VSB信号的星座图形状。当附加数据被重复地传输时，输出4个符号：000、110、001和111。即，当TCM进行编码时，一般输出八个符号：000、001、010、011、100、101、110和111中的一个。在本发明中，输出四个符号中的一个。因此，符号之间的距离变宽，因此减少了出现误差的比率。
在图3中，按照本发明的最佳实施例的VSB发射机110包括VSB辅助数据处理器100和VSB传输系统16。VSB传输系统16的描述在上面结合图1的描述中进行描述，因此，就不重复了。按照本发明的该最佳实施例，该VSB辅助数据处理器包括一个里德所罗门编码器11、一个数据交织器12、一个循环比特序列插入器13、MPEG首标插入器14、多路复用器15、8T VSB传输系统16和天线17。
如图3所示，为了在一个通道(地面或电缆)中将辅助数据从VSB发射机110(即广播电台)传输到VSB接收系统，VSB发射机110对辅助数据进行各种数字信号处理。为了提供本发明与现有装置的后向兼容性，辅助数据最好是164字节数据包，在进入VSB传输系统16之前它们将最终被处理成一个187字节的数据包。然而，辅助数据数据包的尺寸可以不同，只要该VSB辅助数据处理器100的输出与该VSB传输系统16兼容即可。
在VSB辅助数据处理器100中，提供了一个用于误差校正的里德所罗门编码器11。辅助数据在里德所罗门编码器(或称R-S编码器)11中被编码。最好是，里德所罗门编码器11用于使辅助数据接受里德所罗门编码并且将一个20字节的奇偶校验码加到输出数据中。如上所述，里得所罗门编码是对输入数据流的一种前向误差校正方案。前向误差校正用于校正在传输期间由于信号衰落、噪声等等而出现的比特误差。可以使用本专业的普通技术人员知道的各种其它类型的误差校正技术进行该前向误差校正处理过程。
按照本最佳实施例，VSB辅助数据处理器的里德所罗门编码器11接收164字节的输入的辅助数据数据包，并且将它们作为一个块进行算术运算操作，以建立该块内容的一个数字草图。该20个附加字节被附加在原始164字节数据包的末端。该20字节被认为是里德所罗门奇偶校验字节。由于VSB接收系统的里德所罗门解码器校正字节误差，并且字节在其内部可以具有从1至8比特误差的任意位置，则在VSB接收器中，可以完成大量的误差校正。里德所罗门编码器11的输出最好是184字节(来自原始数据包的164字节加上20个奇偶校验字节)。
VSB辅助数据处理器100还包括数据交织器12，对里德所罗门编码器11的输出数据进行交织。交织器12用于对编码的辅助数据进行交织，以增强抗突发噪声的性能。如果有必要，该交织器12可以被省略。
按照本最佳实施例的数据交织器12将辅助数据包的连续顺序混乱，并且将该辅助数据包散开或在时间上进行延迟。数据交织器12然后重新组合新建数据包，它整合了来自多个不同的辅助数据包的小的分区。每个重新组合数据包为184字节长。
如上所述，该数据交织器12的目的是要避免由于噪声或其它有害的传输环境而丢失一个或多个数据包。通过将数据交织成多个不同的数据包，即使完全地丢失一个数据包，该原始数据包可以从包含在其它数据包中的信息恢复出来。然而，在ATSC 8T-VSB传输系统中有一个数据交织器，因此如果不需要提高辅助数据的突发噪声性能的话，用于辅助数据的数据交织器可以省略。由于这个原因，对于该VSB辅助数据处理器100，数据交织器12不是必需的。
VSB辅助数据处理器100也包括循环编码器13，它用于将循环比特插入到交织的(如果存在数据交织器12)或里德所罗门编码的辅助数据的指定区域，以在网格编码器(图8所示)的一个输入端处产生辅助数据的预定的序列。循环数据被插入，使得即使是在噪杂的多径衰落通道中，VSB接收系统仍能更可靠地接收辅助数据。由插入循环编码器而形成的传输数据的实例结构将在下面参考图6详细地解释。
进一步参见图3，VSB辅助数据处理器100包括MPEG首标插入器14，用于将MPEG首标加到辅助数据中，该辅助数据中已经插入了循环数据，以便与原先的VSB接收系统有后向兼容性。因为提供到VSB传输系统16的MPEG-II数据为187字节长，MPEG首标插入器14最好是将三个首标放置在每个数据包(184字节)的前面，以形成与MPEG-II数据包相同的187字节长的数据包。
其中附加了MPEG首标的辅助数据被提供到多路复用器15。多路复用器15接收来自MPEG首标插入器14的已处理的辅助数据和MPEG数据包作为其输入。通过另一个路径(从MPEG编码器的输出)编码的MPEG数据包，比如广播节目(电影、运动、娱乐、戏剧)在多路复用器15处与辅助数据一起被接收。一旦接收到MPEG数据和辅助数据，多路复用器15以一个固定的比率在控制器的控制下将辅助数据和MPEG数据进行多路复用，该控制器定义多路复用比率和单位，并将该多路复用数据转发到8T-VSB传输系统16。
参考图1被详细描述的8T-VSB传输系统16处理该多路复用数据并通过天线17将处理的数据传送到VSB接收系统。
例如，里德所罗门编码器11使用的码具有块尺寸N＝184，有效负荷K＝164，误差校正性能T＝10。另一方面，作为加罗华域和里德所罗门编码器11的发生器多项式，可以使用在图1中描述的与里得所罗门编码器2相同的码。按照该最佳实施例，在图3中的里德所罗门编码器11中可以使用其它数值的块尺寸N、有效负荷K、和误差校正性能T。例如，可以使用N＝184、K＝154、T＝15的码，或者可以使用N＝92、K＝82、T＝5的码。尽管在本发明中使用了里德所罗门码，但本专业的普通技术人员所知道的适合于误差校正的其它码也可以使用。
图4图示了在VSB传输系统100中使用的一个VSB数据场的结构。如图4所示，一个数据场具有313个段：312个数据段124和一个场同步段122。该312个数据段具有辅助数据的数据段和MPEG数据段。每个数据段124A具有184字节数据，一个3字节的MPEG首标，和20字节的ATSC里德所罗门奇偶校验码。该3字节的MPEG首标由VSB接收系统中的MPEG解码器使用。
下面更详细地解释该MPEG首标的使用。ISO/IEC 13818-1具有MPEG传输包首标的一种定义。如果从MPEG传输包首标中除去0x47同步字节，则留下一个3字节的首标。PID(节目标识)由这3字节定义。如果接收的接收包的PID无效，该MPEG解码器的输送部分就丢弃一个包。例如，可以使用循环比特包PID或其它保留的PID。因此，图3中的MPEG首标插入器14将包含此种PID的3字节首标插入到辅助数据包中。因此，在老式的VSB接收器的MPEG解码器中可以丢弃辅助数据。
图5图示了在图3中的多路复用器15中用于对辅助数据和MPEG数据进行多路复用的处理过程。如图5所示，该辅助数据以段为单位与MPEG数据进行多路复用。该辅助数据与场同步信号同步地与MPEG数据进行多路复用，该场同步信号在该VSB传输系统中用于同步数据帧同步。
因此，该VSB接收系统确定该MPEG数据和辅助数据在接收的场数据中的多路复用位置，该场数据与场同步信号同步。该VSB接收系统基于这些多路复用位置对MPEG数据和辅助数据进行解多路复用。用于对MPEG数据和辅助数据进行多路复用的多路复用比率和方法随其数据量而变化。其中，在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对一个段。或者在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对三个段。
关于这些可变的多路复用方法和比率的信息可以被装入在比如场同步信号未使用的92比特的一个保留区域。通过检索和解码这些信息，该VSB接收系统从这些场同步信号中包含的这些多路复用信息中识别正确的多路复用比率和方法。
此外，该多路复用信息不仅可被插入在场同步信号的保留区域中，而且可被插入在辅助数据的数据段中。如图5所示，整个312个多路复用数据段的一半由表示输入到该VSB辅助数据处理器100的辅助数据的数据段占有。一个补充的数据段可以用来传送该VSB接收系统使用的多路复用信息。
图6图示了按照本发明的最佳实施例由循环编码器13将该循环比特插入到辅助数据中的例子。在其中插入了循环数据的辅助数据被传输到该VSB接收系统。
当输入1字节时，插入一个循环比特，如图所示，输出2字节。如图所示，重复编码的附加数据被编码成里得所罗门码，被交织，并被输入(d1和d0)到TMC，而不经过8T-VSB传输系统内部的随机化器。下面将参考图8说明重复编码的附加数据和TMC之间的关系。
本发明的VSB发射机110需要具有8个层次出现的相同概率，以与现有技术的VSB传输系统具有向后的兼容性。因此，在网格编码器处作为输入信号D0而被接收的序列中要求0和1的存在几乎相同。
图7图示了用于交织图3中的辅助数据的数据交织器12的方框图。按照该最佳实施例，卷积交织器可被用作为数据交织器12。然而也可以使用本专业的普通技术人员知道的其它适当的交织器，比如块交织器。
参见图7，数据交织器12具有“B”(最好是46)个分支，以及“M”(最好是4)字节的单元存储器。该数据交织器12可以与VSB传输系统16的场同步信号同步地工作。在不脱离本发明的精神前提下，数据交织器12的单元存储器的“B”个分支，以及“M”字节可以改变成其它适当的数值。
因为VSB传输系统16已经包括一个数据交织器3，如图1所示，在图2的VSB辅助数据处理器1100中的该数据交织器12可以省略，如果没有进一步要求改善突发噪声性能的话。
图8是网格编码器和预编码器的方框图。在图8中，如果输入2比特(d1和d0)，则3比特(c2、c1和c0)被输出，然后在8 VSB转换器中被转换成8个层次中的一个。而且，该附加数据被输入到TMC，而不经过预编码器。由于图7所示的交织器的输出是一个字节单元并被分成4个单元/字节(2比特/单位)，然后输入到TMC。此时，输入的比特d0和d1如实地输出，作为c1和c2。附加数据的比特与经过循环编码器的作为附加数据的d0和d1相同。因此，TMC的输出被表示为图2所示的4个符号之一。而且，接收器预先检测重复编码的数据。因此，通过采用该信息，通道均衡器中使用的小块(slicer)预测器的性能可以被提高，而且网格解码性能也可以被提高。
图9是一个方框图，它显示了按照本发明的最佳实施例的辅助数据编码的一个例子。参见图9，辅助数据的块尺寸为164字节。图9图示了对辅助数据包进行编码直到辅助数据包被提供到多路复用器15的处理过程。这是在辅助数据包连续地通过图3中的里德所罗门编码器11、数据交织器12、循环编码器13和MPEC首标插入器14之后出现的。
将描述按照本发明的VSB辅助数据处理器100的操作。按照图9，里德所罗门20字节奇偶校验码通过里德所罗门编码器11被插入到164字节长的辅助数据中。该处理使辅助数据变为一个184字节的数据包。多个奇偶校验字节可以随多个辅助数据字节一起改变。比如，如果辅助数据具有154字节，则奇偶校验码具有30字节。最后，在其中附加了奇偶校验字节的辅助数据字节的数目预先被固定为184字节。其中附加了奇偶校验码的辅助数据由数据交织器12交织并被92字节接92字节地提供到循环比特序列插入器13。该循环比特序列插入器13将循环比特数据的92字节插入到每个92字节的辅助数据中，以提供用于184字节的辅助数据的两个184字节的数据包，其中20个奇偶校验字节只包括在两个184字节数据包中的一个中。
其后，最好是，MPEG首标插入器14将包含PID的3字节的MPEG首标插入到每个辅助数据包的前面部分，以便与现有技术的ATSC 8T-VSB传输系统后向兼容。多路复用器15将来自MPEG首标插入器14的每个辅助数据包和通过另一个路径接收的MPEG数据进行多路复用，并将该多路复用数据传送到VSB传输系统16。该VSB传输系统16对该多路复用数据进行编码，并传送这些数据到VSB接收系统。
图10图示了对这些辅助数据进行编码的另一个例子。参见图10，10字节的奇偶检验位由里得所罗门编码器11被插入到82个额外的字节中，以将这些额外的字节变成92字节的数据包。这些奇偶校验字节的数目随辅助数据字节的数目而改变。即，如果辅助数据具有72字节，则奇偶校验码具有20字节。最后，其中附加了奇偶校验码的辅助数据预先被固定为具有92字节。其中附加了10字节的奇偶校验码的该92字节的辅助数据由交织器12交织，并被提供到循环比特序列插入器13，并且循环编码器13将92字节的循环比特序列插入到该92字节的辅助数据中，以提供总数为184字节的数据包。因此，每个184字节的数据包包括10个奇偶校验字节。
类似于图9，MPEG首标插入器14将3字节的MPEG首标插入到辅助数据包的184字节的前面部分，以与现有技术的ATSC 8T-VSB传输系统向后兼容，数据的总数为187字节。最后，多路复用器15将来自MPEG首标插入器14的每个辅助数据包和通过另一个路径接收的MPEG数据进行多路复用，并将该多路复用数据传送到VSB传输系统16。该VSB传输系统16对该多路复用数据进行编码，并传送这些数据到VSB接收系统。最后，图9和图10在其中插入了循环编码器的辅助数据的字节总数方面是相同的，为184，并且其中附加了MPEG首标的辅助数据的字节总数为187。
正如所说明的，本发明具有如下优点。第一，辅助数据可以与具有辅助数据的MPEG数据在相同的通道中传输，辅助数据与MPEG数据多路复用。
第二，可以维持与传统的ATSC 8T-VSB系统的向后兼容性。即，在ATSC8T-VSB接收器处的MPEG传送数据的接收没有受影响。第三，即使通道中具有严重的重影，通过在辅助数据中插入预定序列改进了接收系统对MPEG数据和辅助数据两者的可靠接收。第四，通过在辅助数据中插入预定序列，使VSB接收系统增强了辅助数据的抗扰度。第五，允许其它MPEG数据通过辅助数据路径传输，反过来，也允许在恶劣的通道状态下接收MPEG数据。
对本专业中的技术人员显而易见的是在本发明的该VSB通信系统以及用于该VSB通信系统的信号格式中可以作出各种修改和变化，而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明试图覆盖这些修改和变化，它们及它们的等价物都落入在权利要求书的范围之内。

Claims (33)

1.一种用于发射MPEG数据信号和辅助数据信号的VSB发射机，包括：
一个VSB辅助数据处理器，它包括：
一个前向误差校正编码器，用于对辅助数据信号进行编码；
一个循环编码器，用于将循环数据插入到前向误差校正编码器编码的辅助数据信号中；
首标插入器，用于将一个首标插入辅助数据信号中，该辅助数据信号中已经插入了循环数据；以及
一个多路复用器，用于将MPEG数据信号和其中已经插入了首标的辅助数据信号以至少一个预定的多路复用比率和单位进行多路复用；以及
一个连接到VSB辅助数据处理器的VSB传输系统，用于对多路复用器的输出进行调制，以形成至少一个包括多个段的数据场，所述多个段至少包括一个由辅助数据信号形成的段以及至少一个由MPEG数据信号形成的段，
其中前向误差校正编码器是一个里德所罗门编码器。
2.按照权利要求1的VSB发射机，其中，该辅助数据信号至少包括一个具有X字节的数据信息包，并且该里德所罗门编码器提供Y字节的的奇偶校验字节，其中X和Y的总数为184字节。
3.按照权利要求2的VSB发射机，其中，首标插入器将三个字节的首标信息添加到数据信息包中，其中该首标信息包含节目标识。
4.按照权利要求2的VSB发射机，其中，循环编码器将输入的“1”字节转换成输出的“2”字节，并将所述的转换的字节输出到MPEG首标插入器。
5.按照权利要求4的VSB发射机，其中，输出字节与输入字节中各个比特出现的次数相同。
6.按照权利要求1的VSB发射机，进一步包括一个交织器，它接收来自前向误差校正编码器的数据，并将这些数据输出到循环编码器，该交织器交织由前向误差校正码编码的辅助数据信号。
7.按照权利要求6的VSB发射机，其中，该辅助数据信号至少包括一个具有X字节的数据信息包，并且该里德所罗门编码器提供Y字节的的奇偶校验字节，其中X和Y的总数为184字节。
8.按照权利要求7的VSB发射机，其中，首标插入器将三个字节的首标信息添加到数据信息包中，其中该首标信息包含节目标识。
9.按照权利要求1的VSB发射机，其中，循环编码器将辅助数据信号的数据信息包分成多个数据信息包。
10.按照权利要求9的VSB发射机，其中，分解的循环数据的输入比特和输出比特出现的次数相同。
11.按照权利要求1的VSB发射机，其中，多路复用处理的单元是一个段，并且多路复用比率随着表示MPEG数据信号的MPEG数据包的数量以及表示辅助数据信号的辅助数据包的数量而改变。
12.按照权利要求11的VSB发射机，其中，在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对一个段。
13.按照权利要求11的VSB发射机，其中，在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对三个段。
14.按照权利要求1的VSB发射机，其中，多路复用器响应于用于同步该VSB传输系统的数据帧的一个场同步信号。
15.按照权利要求1的VSB发射机，其中，该数据场具有312个数据段和一个场同步段。
16.一种VSB辅助数据处理器，用于与VSB传输系统一起使用，以将一个辅助数据信号和一个MPEG数据信号提供于此，其中，VSB传输系统调制至少一个包括多个段的数据场，所述多个段至少包括一个由辅助数据信号形成的段以及至少一个由MPEG数据信号形成的段，该VSB辅助数据处理器包括：
一个前向误差校正编码器，用于对辅助数据信号进行编码；
一个循环编码器，用于将循环数据插入到前向误差校正编码器编码的辅助数据信号中；
首标插入器，用于将一个首标插入辅助数据信号中，该辅助数据信号中已经插入了循环数据序列；和
一个多路复用器，用于将MPEG数据信号和其中已经插入了首标的辅助数据信号以至少一个预定的多路复用比率和单位进行多路复用，
其中，前向误差校正编码器是一个里德所罗门编码器。
17.按照权利要求16的VSB辅助数据处理器，其中，该辅助数据信号至少包括一个具有X字节的数据信息包，并且该里德所罗门编码器提供Y字节的奇偶校验字节，其中X和Y的总数为184字节。
18.按照权利要求17的VSB辅助数据处理器，其中，首标插入器将三个字节的首标信息添加到数据信息包中，其中该首标信息包含节目标识。
19.按照权利要求16的VSB辅助数据处理器，其中，循环编码器将辅助数据信号的一个数据信息包分成多个数据信息包。
20.按照权利要求19的VSB辅助数据处理器，其中，分解的循环数据输入比特和输出比特出现的次数相同。
21.按照权利要求16的VSB辅助数据处理器，进一步包括一个交织器，它接收来自前向误差校正编码器的数据，并将这些数据输出到循环比特序列插入器，该交织器用前向误差校正码对该辅助数据信号进行交织。
22.按照权利要求21的VSB辅助数据处理器，其中，该辅助数据信号至少包括一个具有X字节的数据信息包，并且该里德所罗门编码器提供Y字节的的奇偶校验字节，其中X和Y字节的总数为184字节。
23.按照权利要求22的VSB辅助数据处理器，其中，首标插入器将三个字节的首标信息添加到数据信息包中，其中该首标信息包含节目标识。
24.按照权利要求22的VSB辅助数据处理器，其中，循环编码器将辅助数据信号的一个数据信息包分成多个数据信息包。
25.按照权利要求24的VSB辅助数据处理器，其中，分解的循环数据的输入比特和输出比特出现的次数相同。
26.按照权利要求16的VSB辅助数据处理器，其中，多路复用单元是一个段，并且多路复用比率随着表示MPEG数据信号的MPEG数据包的数量以及表示辅助数据信号的辅助数据包的数量而改变。
27.按照权利要求26的VSB辅助数据处理器，其中，在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对一个段。
28.按照权利要求26的VSB辅助数据处理器，其中，在多路复用器中，该辅助数据包和MPEG数据包的多路复用比率是一个段对三个段。
29.一种在VSB发射机中发射辅助数据包和MPEG数据包的方法，该VSB发射机包括一个VSB辅助数据处理器和一个VSB传输系统，该方法包括以下步骤：
对预定字节的该辅助数据包进行里德所罗门编码，并且将一个预定字节的里德所罗门奇偶校验数据附加到该辅助数据包；
对该编码的辅助数据包进行交织；
将循环数据插入到交织的辅助数据包中，以产生至少一个预定字节数的辅助数据包；
将预定字节的MPEG首标附加到每一个辅助数据包中；
以预定的多路复用比率将该MPEG数据包与辅助数据包进行多路复用；以及
经过该VSB传输系统对以预定多路复用比率进行多路复用的数据进行调制。
30.按照权利要求29的方法，其中，只在辅助数据包的一个中包含里德所罗门奇偶校验。
31.按照权利要求29的方法，其中，插入循环数据包含下述步骤：
将该辅助数据包分成具有相同字节数的两个辅助数据包；以及
将具有相同的字节的循环数据与辅助数据包插入到每一个辅助数据包中，以提供两个辅助数据包，其中每一个都具有插入在其中的循环数据。
32.按照权利要求31的方法，其中，每一个辅助数据包具有184字节，包括92字节的辅助数据和92字节的循环数据。
33.按照权利要求29的方法，其中MPEG首标是一种标识码，用于识别多路复用数据是辅助数据包还是MPEG数据包。
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