CN1946191B - 数字电视发射机及在数字电视发射机中对数据编码的方法 - Google Patents

数字电视发射机及在数字电视发射机中对数据编码的方法 Download PDF

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Abstract

预处理器通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错(FEC)并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组。数据格式器将第一空值数据添加到每一预处理后的增强数据分组内的第一位置标志符里。第一多路复用器将主数据分组与具有第一空值数据的增强数据分组进行多路复用。标志符插入器将第二空值数据插入到从第一多路复用器输出的增强数据分组内的第二位置标志符里。数据交织器将第二空值数据替换为奇偶校验数据。数据发生器产生至少一个已知数据序列。码元处理器将数据交织器的输出中包括的第一空值数据替换为至少一个已知数据序列。非系统化里德-索罗蒙(RS)编码器通过对码元处理器的输出执行非系统化RS编码来产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。

Description

数字电视发射机及在数字电视发射机中对数据编码的方法
本申请要求享有2005年10月5日提交的第10-2005-0093639号韩国专利申请的权益，该申请如同在此完全阐述一样，被引入以供参考。
技术领域
本发明涉及数字电信系统，更特别涉及数字电视(DTV)发射机/接收机以及在DTV发射机/接收机中处理数据的方法。尽管本发明适合于广范围的应用场合，但它特别适合于将数字电视信号调制到残留边带(VSB)模式，以及发送和接收该VSB调制的数字电视信号。
背景技术
自1998年的下半年以来，美国一直采用高级电视系统委员会(ATSC)8T-VSB传输方法作为广播的1995标准。目前，韩国也正在通过采用ATSC 8T-VSB传输方法作为广播标准，来提供广播节目。据此，在1995年5月开始了实验性广播，并在2000年8月31日开始启动测试广播系统。
图1图示出常规ATSC 8T-VSB发送系统。数据随机器使输入的MPEG视频/音频数据随机化。里德-索罗蒙码(RS)编码器对数据进行RS编码，从而添加20字节的奇偶检验码。数据交织器对数据进行交织。网格(Trellis)编码器将数据从字节转换为码元，然后对转换后的数据进行网格编码。多路复用器(MUX)对码元列和同步信号进行多路复用，而导频插入器为该码元列添加导频信号。VSB调制器将码元列转换为中频带宽的8VSB信号。并且，射频(RF)转换器将VSB转换后的信号转换为射频带宽信号，并将该射频带宽转换后的信号发送到天线。
8T-VSB传输模式被选作北美洲和韩国的数字广播标准，它是一种为传输MPEG视频/音频数据而开发的系统。然而，目前正在非常快速地开发处理数字信号的技术，并且随着越来越多的人使用因特网，数字电器、计算机和因特网正被集成起来。因此，为了满足用户的各种要求，需要开发一种能够通过数字电视频道添加视频/音频数据、从而发送各种补充信息的系统。
一些用户可以假定，通过使用PC卡或者具有附加于其上的简单室内天线的便携式设备来应用辅助的数据广播。然而，当在室内使用的时候，信号的强度可能由于墙壁引起的阻挡、或者由于正在接近的或附近的移动物体引起的干扰而降低。据此，接收的数字信号的质量可能由于反射波引起的重影效应(ghost effect)和噪声而降低。然而，与一般视频/音频数据不同，当发送辅助数据的时候，待发送的数据应具有低错误率。更具体地说，在视频/音频数据的情况下，未被用户眼睛感知或者获知的错误可以被忽略，因为它们并未引起任何麻烦或者太大的麻烦。相反，在辅助数据(例如，程序执行文件，股票信息等等)的情况下，即使单个比特的错误也可能引起严重的问题。因此，需要开发一种对重影效应和噪声具有高度抵抗力的系统。
一般来讲，辅助数据是通过时分方法，经由与MPEG视频/音频数据相同的信道来传输的。然而，随着数字广播的出现，已经向市场供应了仅接收MPEG视频/音频数据的ATSC VSB数字电视接收机。因此，经由与MPEG视频/音频数据相同的信道传输辅助数据不应该影响市场上供应的传统ATSC VSB接收机。换言之，这可以被定义为ATSC VSB兼容性，并且辅助数据广播系统应与ATSC残余边带系统兼容。此处，辅助数据还可被称为增强数据或者E-VSB数据。此外，在不良信道环境中，传统ATSC VSB接收系统的接收质量可能降低。更具体地说，当使用便携式和/或移动接收机时，将对信道和噪声中的变化的抵抗性提出更高要求。
发明内容
据此，本发明面向一种对数字电视(DTV)发射机和在DTV发射机中对数据编码的方法，其基本上免除了由于现有技术的局限性和不足而引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种数字电视发射机，其适合于发送辅助数据，并且对噪声有高度抵抗力。
本发明的另一目的是提供一种数字电视系统，其能够增强辅助数据码元的解码功能。
本发明的进一步的目的是提供一种数字电视(DTV)发射机和在DTV发射机中对数据编码的方法，其能够将已知数据插入到增强数据的特定区域中，并将该数据发送到发射机/接收机，从而增强数字电视系统的接收质量。
本发明的另外的优点、目的和特征将部分在随后的描述中进行阐述，而部分则将在本领域技术人员在研究下文之后变得清楚明白，或者可以通过本发明的实践来了解。可以通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及所附附图中具体指明的结构来实现和获得本发明的目的及其他优点。
为了实现这些目的及其他益处、并根据本发明的目的，正如此处所具体实现和概括描述的，根据本发明的一个方面，涉及一种用于对主数据分组和增强数据分组进行编码以供传输的数字电视DTV发射机，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述DTV发射机包括：
预处理器，用于通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
数据格式器，用于将第一空值数据添加到每一预处理后的增强数据分组内的第一位置标志符里；
第一多路复用器，用于将主数据分组与具有第一空值数据的增强数据分组进行多路复用；
标志符插入器，用于将第二空值数据插入到从第一多路复用器输出的增强数据分组内的第二位置标志符里；
数据交织器，用于将第二空值数据替换为奇偶校验数据；
数据发生器，用于产生至少一个已知数据序列；
码元处理器，用于将数据交织器的输出中包括的第一空值数据替换为至少一个已知数据序列；以及
非系统化里德-索罗蒙RS编码器，用于通过对码元处理器的输出执行非系统化RS编码来产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
根据本发明的另外一个方面，涉及一种用于对主数据分组和增强数据分组进行编码以供传输的数字电视DTV发射机，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述DTV发射机包括：
预处理器，用于通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
数据格式器，用于将已知数据序列添加到预处理后的增强数据分组里；
第一多路复用器，用于将主数据分组与具有已知数据序列的增强数据分组进行多路复用；
标志符插入器，用于将空值数据插入到从第一多路复用器输出的增强数据分组内的位置标志符里；
数据交织器，用于将所述空值数据替换为奇偶校验数据；
码元处理器，用于对数据交织器输出的增强数据进行编码；以及
非系统化里德-索罗蒙RS编码器，用于通过对码元处理器的输出执行非系统化RS编码来产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
根据本发明的另外一个方面，涉及一种用于在数字电视DTV发射机中对主数据分组和增强数据分组编码的方法，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据序列被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述方法包括：
通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
将第一空值数据添加到每一预处理后的增强数据分组内的第一位置标志符里；
将主数据分组与具有第一空值数据的增强数据分组进行多路复用；
将第二空值数据插入到具有第一空值数据的每一增强数据分组内的第二位置标志符里；
使用数据交织器将放置在第二位置标志符中的第二空值数据替换为奇偶校验数据；
产生至少一个已知数据序列；
将数据交织器的输出中包括的第一空值数据替换为至少一个已知数据序列；以及
通过对具有至少一个已知数据序列的增强数据分组执行非系统化里德-索罗蒙RS编码，产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
根据本发明的另外一个方面，涉及一种数字电视DTV接收机，包括：
调谐器，用于从DTV发射机接收具有主数据分组和增强数据分组的DTV信号，所述增强数据分组被编码以进行前向纠错FEC，并被DTV发射机扩展，并且已知数据被插入到所述增强数据分组中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据；
解调器，用于通过执行载波和定时恢复来对所述DTV信号解调；
均衡器，用于对解调的DTV信号中包括的信道失真进行补偿，以及
数据检测器，用于从解调DTV信号中包括的增强数据分组中检测一个或多个已知数据序列，其中所述解调器和均衡器在各自执行载波和定时恢复以及信道失真补偿时使用检测出的已知数据序列；
维特比解码器，用于对均衡器输出的主数据码元和增强数据码元进行维特比解码；
数据去交织器，用于对维特比解码后的增强数据分组进行去交织；以及
非系统化里德-索罗蒙RS奇偶校验去除器，用于从数据去交织器输出的去交织的增强数据分组中删除非系统化RS奇偶校验字节。
根据本发明的另外一个方面，涉及一种用于在数字电视DTV接收机中解码信号的方法，所述方法包括：
从DTV发射机接收具有主数据分组和增强数据分组的DTV信号，所述增强数据分组被编码以进行前向纠错FEC，并被DTV发射机扩展，并且已知数据被插入到所述增强数据分组中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据；
通过执行载波和定时恢复来对所述DTV信号进行解调；
对解调的DTV信号中包括的信道失真进行补偿；以及
从解调的DTV信号中包括的增强数据分组中检测一个或多个已知数据序列，其中，DTV信号的解调和信道失真补偿是使用检测出的已知数据序列来执行的；
对信道失真补偿后的DTV信号中包括的主数据码元和增强数据码元进行维特比解码；
对解码后的增强数据分组进行去交织；以及
从去交织的增强数据分组中删除非系统化RS奇偶校验字节。
应理解的是，本发明的上述概括说明及随后的详细说明是示例性的和解释性的，旨在为所请求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
附图被包括在内以提供对于本发明的进一步的理解，它们被并入并构成本申请的一部分；附图图示出本发明的实施例并与描述内容一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1图示出常规ATSC 8T-VSB发送系统的框图；
图2图示出根据本发明的数字电视发射机的整体框图；
图3示出根据本发明的每一段的非系统化里德-索罗蒙(RS)奇偶校验位置标志符的范例；
图4示出根据本发明的RS奇偶校验的位置的范例；以及
图5示出显示根据本发明的一个实施例的数字电视接收机的整体结构的框图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的最佳实施例，附图中图示出了这些实施例的范例。只要可能，将使用相同的附图标记在整个附图中表示相同的或者类似的部分。此外，尽管本发明中使用的术语是从通常已知和使用的术语中选出的，但本发明的说明中提到的一些术语是由申请人依据其自身判断而选出的，其详细含义将在本说明的相关部分进行描述。此外，应当不是简单地通过实际使用的术语来理解本发明，而应按照每一术语蕴含其中的含义来理解本发明。
在本发明中，增强数据可以由包括诸如程序执行文件、股票信息等等之类的信息的数据构成，或者由视频/音频数据构成。此外，已知数据指的是根据发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据。此外，主数据由能够从传统接收系统接收的数据构成，其中主数据包括视频/音频数据。
此处，普通VSB传输帧的一帧被设定为两个场。每一场包括一个场同步段和312个数据段。本发明涉及将已知数据插入到数据段内的预定位置(或者地方)、并发送该数据，从而增强数字电视接收机的接收性能。图2图示出根据本发明的数字电视(DTV)发射机的整体框图。所述DTV发射机包括E-VSB预处理器201，E-VSB分组格式器202，分组多路复用器203，数据随机器204，里德-索罗蒙(RS)编码/奇偶校验位置标志符插入器205，数据交织器206，字节/码元转换器207，E-VSB码元处理器208，已知数据(或者序列)发生器209，码元-字节转换器210，非系统化编码器211，网格编码器212，帧多路复用器202，帧多路复用器213，和发射机220。在具有上述结构的本发明中，主数据被输出到分组多路复用器203，增强数据被输出到E-VSB预处理器201。E-VSB预处理器201对增强数据进行预处理，比如对附加纠错进行编码、对数据交织、和插入空值数据位，然后将预处理后的增强数据输出到E-VSB分组格式器202。
E-VSB分组格式器202确定已知数据位置标志符，在该已知数据位置标志符中插入了在分组内已经知道的已知数据。其后，E-VSB分组格式器202将空值数据字节插入到所确定的已知数据位置标志符中，从而用E-VSB字节单元的输出数据以184字节为单位构成一个分组。随后，在所述分组的起始位置插入4字节的MPEG首部字节，然后输出处理后的分组。MPEG首部字节由一个MPEG同步化字节(0x47)和3字节的分组标识(PID)构成。此处，所述PID可以使用空值分组PID值或者传统ATSC系统中的保留PID值，以便从传统的ATSC VSB接收机中删除(或者丢弃)增强数据分组。
E-VSB分组格式器202的输出数据被以188字节分组为单位输入到分组多路复用器203中。所述分组多路复用器203以188字节为单位，将已经存在的主数据分组与E-VSB分组格式器202的增强数据分组进行多路复用，然后将其输出到数据随机器204。数据随机器204丢弃(或者删除)MPEG同步化字节，并通过使用一个伪随机的数据字节使剩余的187个字节随机化，所述伪随机的数据字节是在数据随机器204内部产生的。其后，随机化的数据被输出到里德-索罗蒙(RS)编码器/奇偶校验位置标志符插入器205中。
里德-索罗蒙(RS)编码器/奇偶校验位置标志符插入器205用系统化RS编码过程或者非系统化奇偶校验位置标志符插入过程对随机化的数据进行处理。更具体地说，当从数据随机器204输出的187字节的分组对应于主数据分组时，里德-索罗蒙(RS)编码器/奇偶校验位置标志符插入器205执行与传统ATSC VSB系统相同的系统化RS编码，从而在187字节数据的结尾添加20字节的奇偶校验数据。相反，当从数据随机器204输出的187字节的分组对应于增强数据分组时，确定分组内的奇偶校验数据字节的位置(或者地方)，使得从数据交织器206的输出终端处，比所述187个数据字节更迟地输出该20个奇偶校验数据字节。然后，将空值数据字节插入到所确定的奇偶校验字节位置(或者地方)。此外，从数据随机器204接收的187数据字节被顺序地插入到剩余的187字节的位置。
空值数据字节是以任意值给定的，并且在稍后的过程中，该空值数据字节值被非系统化RS编码器211计算得出的奇偶校验值替代。据此，空值数据字节的作用是确保非系统化RS编码中的奇偶校验字节位置(或者地方)。将非系统化RS编码用于增强数据分组是出于以下原因。当由E-VSB码元处理器208改变增强数据的值(将在稍后的过程中详细说明)时，应重新计算RS奇偶校验。因此，应从数据交织器206输出终端处，比数据字节更迟地输出该奇偶校验字节。例如，当接收了数目为K的数据字节，并向其添加了数目为P的奇偶校验数据时，可以使用数目总共为N(＝K+P)的数据字节之中的数目为P的任意字节作为该奇偶校验数据字节。
上述的每一段中的奇偶校验位置标志符彼此不同，并且根据以下等式1决定每一奇偶校验位置(或者地方)。
[等式1]
b＝((52×p)+(smod52)mod207，p＝187，188，...，206
此处，s表示场同步信号之后的段数目，并且s的取值范围是从0到311。此外，b表示相应段内的数据字节位置(或者地方)，其取值范围是从0到206。更具体地说，s和b分别表示输入到数据交织器206中的段和数据字节位置(或者地方)。此外，52是由数据交织器206设置的整数。最后，mod表示模操作。
一般来讲，在ATSC VSB系统中，一个传输分组被数据交织器交织，交织后的传输分组被多个段分散(或者散布)，然后输出。然而，由于一个数据段可以传送一个传输分组，所以在交织以前，分组可以被称作段。因此，当决定了段的位置(或者地方)的时候，基于上述等式1确定奇偶校验位置标志符。例如，当使用第一段(即s＝0)的时候，通过用取值范围从187到206的值代替p(即，当p＝187，...，206的时候)，奇偶校验位置标志符分别对应于b＝202，47，99，151，203，48，100，152，204，49，101，153，205，50，102，154，206，51，103，和155。
然而，当至少一个上述奇偶校验位置标志符被设置在段的最初的三个字节中时，存在一个问题。这是因为在每一段的最初的三个字节中设置(或放置)了包括PID的MPEG传输首部，其中每一段分别对应于s＝1，2，3，4，5，6，7，53，54，55，56，57，58，59，105，106，107，108，109，110，111，157，158，159，160，161，162，163，209，210，211，212，213，214，215，261，262，263，264，265，266，和267。在该情况下，在除了这三个MPEG首部字节之外的剩余204个字节之中，所输出的最后20个字节(即，数据交织器的输出)被用作奇偶校验位置标志符。当发送增强数据的时候，MPEG首部插入空值分组PID或者保留PID。由于该值(即，空值分组PID或者保留PID值)是已知的，所以即使当空值分组PID或者保留PID在奇偶校验之后输出的时候，也可以没有任何问题地执行非系统化RS编码。
如上所述，以52段为周期来重复奇偶校验位置标志符的位置。更具体地说，图3示出与s mod 52＝1至s mod 52＝7段相对应的奇偶校验位置标志符的数据字节编号。据此，图4示出由等式1和图3根据分组(或者段)编号给出的非系统化RS奇偶校验的位置。此处，图4示出来自于E-VSB发送系统的数据交织器206的一个输入终端(或者RS编码器/非系统化RS奇偶校验插入器205的一个输出终端)的分组格式。参见图4，MPEG首部区域对应于3字节的MPEG首部区域，增强或者已知数据区域对应于其中将要设置(或放置)增强数据和/或已知数据的区域。此处，从数据交织器206的输出终端处，比与同一分组的绿色区域相对应的增强数据或者已知数据更迟地输出每一分组的非系统化RS奇偶校验字节。RS编码器/奇偶校验位置标志符插入器205的输出数据被输出到数据交织器206。然后，数据交织器206对接收数据进行交织，然后输出。在此刻，数据交织器206接收由非系统化RS编码器211重新计算和输出的RS奇偶校验字节，然后用该重新接收到的RS奇偶校验字节替换尚未输出的非系统化RS奇偶校验位置标志符。更具体地说，首先输出数据交织后的187个信息字节。其后，其中分别插入了一个空值数据字节的20个奇偶校验位置标志符被替换为该重新计算的20个RS奇偶校验字节，然后输出。
从数据交织器206输出的每一数据字节被字节-码元转换器207转换为4个码元，然后将其输出到E-VSB码元处理器208。此处，一个码元由2比特构成。此外，由已知数据发生器209产生(或者创建)的已知数据序列也被输出到E-VSB码元处理器208。E-VSB码元处理器208接收从字节-码元转换器207输出的数据、以及由已知数据发生器209产生的已知数据码元，用多个处理步骤处理接收的数据，然后将处理后的数据分别输出到网格编码器212和码元-字节转换器210。更具体地说，在主数据码元的情况下，E-VSB码元处理器208输出接收码元，而不在数据中作出任何改变。另一方面，在增强数据码元的情况下，用能够在与网格编码器212结合使用时提供额外编码增益的信号处理，来处理接收到的码元。在此刻，当从字节-码元转换器207输出的数据对应于其中插入了空值数据的已知数据位置标志符时，输出数据被替换为由数据发生器209产生的已知数据，然后将其输出到网格编码器212和码元-字节转换器210。在已知数据码元开始的部分中，E-VSB码元处理器208产生一个将网格编码器212中的存储器初始化到预定状态的数据码元。其后，在已经为网格初始化接收到产生的数据码元时，E-VSB码元处理器208输出所产生的数据码元，而不是输出已知数据码元。为了这样做，应当将网格编码器212中的存储器的值提供给E-VSB码元处理器208。在已知数据序列开始时初始化该网格编码器212，这是因为，即使作为网格编码器212的输入而输入了该已知数据序列，但是依据网格编码器212的存储器状态可能输出多个输出序列。因此，当在网格编码器212的存储器状态被初始化到预定值之后输入了已知数据时，可以根据网格编码器212的输出获得已知数据输出序列。
为了初始化网格编码器212中的存储器，在初始化处理中使用24个输入符号，因为在VSB发送系统中包括12个网格编码器。更具体地说，在ATSC VSB系统中使用了12个完全相同的网格编码器。因此，E-VSB码元处理器208也应该具有12个完全相同的码元处理器。网格编码器212对作为E-VSB码元处理器208的输出码元之中的高位比特而输入的数据进行预编码，并对作为低位比特输入的数据进行网格编码。其后，预编码数据和网格编码数据被输出到帧多路复用器213。
同时，E-VSB码元处理器208接收由2比特构成的码元，用多个处理步骤处理接收到的码元，然后输出处理后的码元。因此，码元应在码元-字节转换器210处转换回到数据字节，以便非系统化RS编码器211能够根据E-VSB码元处理器208的输出重新计算RS奇偶校验。换言之，输入码元被码元-字节转换器210转换为字节单元，并被输出到非系统化RS编码器211。非系统化RS编码器211为187个信息字节构成的数据分组计算20字节的RS奇偶校验，并将计算得到的RS奇偶校验输出到数据交织器206。数据交织器206接收由非系统化RS编码器211重新计算和输出的RS奇偶校验字节，然后用接收到的RS奇偶校验字节替换尚未输出的非系统化RS奇偶校验位置标志符。此处，执行了非系统化RS编码，以防止在传统的ATSC VSB接收机中发生编码错误。更具体地说，编码错误发生是因为增强数据码元和已知数据位置标志符均被E-VSB码元处理器208转换为不同的值。换言之，执行非系统化RS编码是为了向ATSC VSB系统提供后向兼容性。
帧多路复用器213将4段同步化码元插入到网格编码器212的每一828输出码元中，从而构成具有832个数据码元的数据段。更具体地说，每312个数据段中插入一个场同步段，从而构成一个数据字段，然后将其输出到发射机220。发射机220将导频信号插入到帧多路复用器213的输出中，所述输出具有在其中插入的段同步信号和场同步信号。然后，发射机220对插入导频信号后的数据进行VSB调制，并将VSB调制后的数据转换为射频(RF)信号，然后经由天线发送该射频信号。据此，发射机220包括导频插入器221、VSB调制器222、和射频(RF)上变频器223。此外，可以可选地包括预均衡器滤波器。
如上所述，根据本发明的增强数据分组包括包含信息的增强数据、和已知数据，包括已知数据能够增强接收机的接收性能。E-VSB分组格式器202将E-VSB预处理器201的输出数据与已知数据位置标志符进行多路复用，这确保了其中将要插入已知数据序列的地方(或者位置)，从而对于除了3字节的MPEG首部和20字节的非系统化RS奇偶校验之外的184个数据字节，构成一个分组。在增强数据分组中，对于插入已知数据序列的地方(或者位置)、以及将被插入到除MPEG首部字节和非系统化RS奇偶校验字节之外的184字节区域中的字节数目，并没有限制。此外，可以根据所述数字电视(DTV)发射机以及在DTV发射机中对数据编码的方法的使用，改变区域的实际用途。最后，还可以改变已知数据发生器209的输出被提供到的地方。更具体地说，例如，E-VSB分组格式器202可以接收和输入已知数据发生器209的输出数据，而不是空值数据字节。作为选择，RS编码器/非系统化奇偶校验位置标志符插入器205也可以从已知数据发生器209接收已知数据序列，从而用所接收的已知数据序列替代增强数据分组中包括的已知数据位置标志符。图5示出显示根据本发明的一个实施例的数字电视接收机的整体结构的框图。更具体地说，图5示出一个数字电视接收机的范例，该数字电视接收机接收从图2中所示的VSB发送系统传输来的数据，并对接收数据进行解调和均衡，以便恢复(或者恢复)该传输数据。该DTV接收机包括调谐器301，解调器302，均衡器303，已知数据系统化(或者序列)检测器304，维特比解码器305，去交织器716，里德-索罗蒙(RS)编码器/非系统化RS奇偶校验去除器307，以及去随机器308。该DTV接收机还包括主数据分组去除器309、分组去格式器310、以及E-VSB数据处理器311。
调谐器301调谐特定信道的频率。随后，调谐器301对调谐频率进行下变换，并将调谐后的信道频率输出到解调器302。解调器302对调谐后的信道频率进行解调，以便恢复载波频率和恢复定时频率，从而产生一个基带信号。然后，解调器302将产生的基带信号输出到均衡器303和已知数据检测器304。均衡器713对已解调信号中包括的任何信道失真进行补偿。然后，均衡器330将处理后的信号输出到维特比解码器305。
在此刻，已知数据检测器304从解调器302的输出数据中检测由发送端插入的已知数据序列。然后，已知数据检测器304从解调器302的输出数据中检测由已知数据序列，所述检测出的已知数据序列是由DTV发射机插入的。然后，已知数据检测器304将检测出的已知数据序列输出到解调器302和均衡器303。当解调器302在定时恢复或者载波恢复期间使用已知数据的时候，可以增强解调性能。类似地，当均衡器303使用已知数据来执行序列的时候，可以增强均衡性能。
维特比解码器305对均衡器303输出的主数据码元和增强数据码元进行维特比解码，以便将该码元转换为数据字节，从而将重新转换后的数据字节输出到去交织器306。去交织器306执行发送系统中的数据交织器的逆向操作，然后将处理后的数据输出到RS解码器/非系统化RS奇偶校验去除器307。如果接收的分组是主数据分组，则RS解码器/非系统化RS奇偶校验去除器307对接收的分组进行RS解码。替换地，如果接收的分组是增强数据分组，则RS解码器/非系统化RS奇偶校验去除器307从接收的分组中删除该非系统化RS奇偶校验字节。其后，处理后的分组被输出到去随机器308。非系统化RS奇偶校验的位置(或者地方)由式1和图3给出。
去随机器308执行DTV发射机中的随机器的逆向处理，以便处理RS解码器/非系统化RS奇偶校验去除器307的输出。随后，去随机器308在每一分组的开始处插入一个MPEG同步化数据字节，并以188字节为单位输出处理后的分组。去随机器308的输出被同时输出到主MPEG解码器(未示出)和主数据分组去除器309。主MPEG解码器仅仅对与主MPEG相对应的分组进行解码。更具体地说，如果分组ID是空值分组PID或者保留PID(即，增强数据分组)，则主MPEG解码器不执行解码过程。
与此同时，主处理数据分组去除器309从去随机器308输出的数据中除去188字节为单位的主数据分组，并将处理后的数据输出到E-VSB分组去格式器310。随后，E-VSB分组去格式器从主数据分组去除器309输出的188字节分组中除去(或者删除)4字节的MPEG首部和已知数据位置标志符字节(或者已知数据字节)。其后，E-VSB分组去格式器310将处理后的数据输出到E-VSB数据处理器311。E-VSB数据处理器311执行发送系统中的E-VSB预处理器201的逆向处理，从而对E-VSB分组去格式器310输出的数据进行处理。随后，E-VSB数据处理器311输出最终输出数据。
如上所述，根据本发明的数字电视(DTV)发射机以及在DTV发射机中对数据编码的方法具有以下优点。此处，DTV发射机/接收机受到高度保护以抵抗在经由信道传输增强数据时可能发生的任何错误，或者说，是对这种错误具有抵抗力。并且DTV发射机/接收机还对传统的VSB系统具有高度兼容性。本发明还可以在具有严重的重影效应和噪声的信道中接收增强数据，而不发生任何错误。此外，通过将已知数据序列插入到数据区域中的特定区域并发送该处理后的数据，DTV接收机的易受信道中频繁变化影响的接收性能可得到增强。因此，本发明在应用于移动式和便携式接收机时更加有效，这种移动式和便携式接收机也易受到信道中的频繁变化的影响，并且要求受到保护以免受到强烈噪声的影响(或者说，对强烈噪声有抵抗力)。
对于本领域中普通技术人员来说很清楚的是，可以在本发明中作出各种修改和变动而不会脱离本发明的精神或者范围。因此，其意图是，本发明涵盖对于本发明的修改和变动，只要这些修改和变动归入所附权利要求书及其等效物的范围之内。

Claims (15)

1.一种用于对主数据分组和增强数据分组进行编码以供传输的数字电视DTV发射机，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述DTV发射机包括：
预处理器，用于通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
数据格式器，用于将第一空值数据添加到每一预处理后的增强数据分组内的第一位置标志符里；
第一多路复用器，用于将主数据分组与具有第一空值数据的增强数据分组进行多路复用；
标志符插入器，用于将第二空值数据插入到从第一多路复用器输出的增强数据分组内的第二位置标志符里；
数据交织器，用于将第二空值数据替换为奇偶校验数据；
数据发生器，用于产生至少一个已知数据序列；
码元处理器，用于将数据交织器的输出中包括的第一空值数据替换为至少一个已知数据序列；以及
非系统化里德-索罗蒙RS编码器，用于通过对码元处理器的输出执行非系统化RS编码来产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
2.根据权利要求1所述的DTV发射机，其中所述数据格式器还将MPEG首部添加到具有第一空值数据的每一增强数据分组中。
3.根据权利要求2所述的DTV发射机，其中数据格式器的输出是188字节的增强数据分组，并且MPEG首部的大小是4字节。
4.根据权利要求1所述的DTV发射机，还包括字节-码元转换器，用于将数据交织器的输出转换为码元，并将码元提供到码元处理器中。
5.根据权利要求1所述的DTV发射机，还包括码元-字节转换器，用于将码元处理器的输出转换为数据字节，并将数据字节提供到非系统化RS编码器中。
6.根据权利要求1所述的DTV发射机，还包括网格编码器，用于对码元处理器的输出进行网格编码，每当已知数据序列被输入到网格编码器中时对所述网格编码器进行初始化。
7.一种用于对主数据分组和增强数据分组进行编码以供传输的数字电视DTV发射机，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述DTV发射机包括：
预处理器，用于通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
数据格式器，用于将已知数据序列添加到预处理后的增强数据分组里；
第一多路复用器，用于将主数据分组与具有已知数据序列的增强数据分组进行多路复用；
标志符插入器，用于将空值数据插入到从第一多路复用器输出的增强数据分组内的位置标志符里；
数据交织器，用于将所述空值数据替换为奇偶校验数据；
码元处理器，用于对数据交织器输出的增强数据进行编码；以及
非系统化里德-索罗蒙RS编码器，用于通过对码元处理器的输出执行非系统化RS编码来产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
8.一种用于在数字电视DTV发射机中对主数据分组和增强数据分组编码的方法，所述增强数据分组包括增强数据，已知数据序列被插入到所述增强数据中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据，所述方法包括：
通过对增强数据分组进行编码以进行前向纠错FEC并扩展该FEC编码后的增强数据分组，来预处理增强数据分组；
将第一空值数据添加到每一预处理后的增强数据分组内的第一位置标志符里；
将主数据分组与具有第一空值数据的增强数据分组进行多路复用；
将第二空值数据插入到具有第一空值数据的每一增强数据分组内的第二位置标志符里；
使用数据交织器将放置在第二位置标志符中的第二空值数据替换为奇偶校验数据；
产生至少一个已知数据序列；
将数据交织器的输出中包括的第一空值数据替换为至少一个已知数据序列；以及
通过对具有至少一个已知数据序列的增强数据分组执行非系统化里德-索罗蒙RS编码，产生奇偶校验数据，并将该奇偶校验数据提供给数据交织器。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：将MPEG首部添加到具有第一空值数据的每一增强数据分组中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中具有第一空值数据的每一增强数据分组的大小是188字节，并且MPEG首部的大小是4字节。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：将数据交织器的输出转换为码元。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：将具有至少一个已知数据序列的增强数据分组转换为数据字节。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在网格编码器中对具有至少一个已知数据序列的增强数据分组进行网格编码；以及
每当已知数据序列被输入到网格编码器中时，将网格编码器初始化。
14.一种数字电视DTV接收机，包括：
调谐器，用于从DTV发射机接收具有主数据分组和增强数据分组的DTV信号，所述增强数据分组被编码以进行前向纠错FEC，并被DTV发射机扩展，并且已知数据被插入到所述增强数据分组中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据；
解调器，用于通过执行载波和定时恢复来对所述DTV信号解调；
均衡器，用于对解调的DTV信号中包括的信道失真进行补偿，以及
数据检测器，用于从解调DTV信号中包括的增强数据分组中检测一个或多个已知数据序列，其中所述解调器和均衡器在各自执行载波和定时恢复以及信道失真补偿时使用检测出的已知数据序列；
维特比解码器，用于对均衡器输出的主数据码元和增强数据码元进行维特比解码；
数据去交织器，用于对维特比解码后的增强数据分组进行去交织；以及
非系统化里德-索罗蒙RS奇偶校验去除器，用于从数据去交织器输出的去交织的增强数据分组中删除非系统化RS奇偶校验字节。
15.一种用于在数字电视DTV接收机中解码信号的方法，所述方法包括：
从DTV发射机接收具有主数据分组和增强数据分组的DTV信号，所述增强数据分组被编码以进行前向纠错FEC，并被DTV发射机扩展，并且已知数据被插入到所述增强数据分组中以增强接收机的接收性能，其中所述增强数据是辅助数据，并且已知数据是根据DTV发射机和接收机之间的预定协议而已经获知的数据；
通过执行载波和定时恢复来对所述DTV信号进行解调；
对解调的DTV信号中包括的信道失真进行补偿；以及
从解调的DTV信号中包括的增强数据分组中检测一个或多个已知数据序列，其中，DTV信号的解调和信道失真补偿是使用检测出的已知数据序列来执行的；
对信道失真补偿后的DTV信号中包括的主数据码元和增强数据码元进行维特比解码；
对解码后的增强数据分组进行去交织；以及
从去交织的增强数据分组中删除非系统化RS奇偶校验字节。
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