JP2011501926A - 信号を符号化および復号するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
新規機能が、従来の放送送信をモバイルデバイスで利用可能にする。本実施形態は、信号を符号化および復号するための装置および方法を説明する。方法(1100)は、データブロックを生成するステップ(1110)と、第1のエンコーディングレートを使用して、データブロックの第1の組を符号化するステップ(1140)と、第2のエンコーディングレートを使用して、データブロックの第2の組を符号化するステップ(1140)と、制御パケットを生成するステップ(1180)であって、制御パケットが、データブロックの第1の組および第1のエンコーディングレートを識別し、またデータブロックの第2の組および第2のエンコーディングレートを識別する、ステップ(1180)とを含む。装置(1200)は、データを受け取り、制御パケットを含むデータの第1のサブセットを第1のデコーディングレートで復号する第1のデコーダ(1216)と、復号された制御パケットに基づいて、第1のデコーダ(1216)の動作を制御するコントローラ(1260)とを含む。
Description
本開示は、一般に、デジタル放送システムの動作に関し、より詳細には、モバイルデバイス、歩行者用デバイス、および個人用デバイスによる使用を意図した、放送テレビ用のデータの符号化および復号に関する。
(関連出願の相互参照)
本出願は、35 U.S.C. §119のもとで、2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/998,978号、2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/999,040号、および2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/998,961号の利益を主張する。
本出願は、35 U.S.C. §119のもとで、2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/998,978号、2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/999,040号、および2007年10月15日に米国で出願された仮出願第60/998,961号の利益を主張する。
本出願は、以下の同時係属中の、所有者が共通の米国特許出願、すなわち、(1)国際特許出願として2008年5月16日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第PCT/US08/006334号、トムソン整理番号第MICR07001号)、(2)国際特許出願として2008年5月16日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第PCT/US08/006335号、トムソン整理番号第MICR07002号)、(3)国際特許出願として2008年5月16日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第PCT/US08/006333号、トムソン整理番号第MICR07003号)、(4)国際特許出願として2008年5月16日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第PCT/US08/006332号、トムソン整理番号第MICR07004号)、(5)国際特許出願として2008年5月16日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第PCT/US08/006331号、トムソン整理番号第MICR08001号)、(6)国際特許出願として2008年10月14日に出願された、APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING SIGNALSと題する第XXX号(出願第XXX号、トムソン整理番号第PU080159号)、(7)国際特許出願として2008年10月14日に出願された、CODE RATE IDENTIFIER IN PSUEDORANDOM SEQUENCE IN ATSC SIGNALと題する第XXX号(出願第XXX号、トムソン整理番号第PU080162号)、および(8)国際特許出願として2008年10月14日に出願された、PREAMBLE FOR A DIGITAL TELEVISON SYSTEMと題する第XXX号(出願第XXX号、トムソン整理番号第PU080145号)に関係する。
このセクションは、以下で説明される本発明の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様について導入となる説明を読者に与えることを意図している。本発明の様々な態様のより良い理解を促進する背景情報を読者に提供する点で、この説明は有益であると思われる。したがって、これらの言明は、この点に鑑みて読まれるべきであり、従来技術の容認(admission)として読まれるべきではないことを理解されたい。
世界中のテレビ放送システムは、アナログのオーディオ信号およびビデオ信号の配信から、現代的なデジタル通信システムに移行している。例えば、米国では、ATSC(次世代テレビ標準化委員会(Advanced Television Standards Committee))が、「ATSC規格:デジタルテレビ規格A/53」(A53規格)と呼ばれる規格を開発した。A53規格は、デジタルテレビ放送用のデータをどのように符号化および復号すべきかを定義する。加えて、米国のFCC(連邦通信委員会(Federal Communications Commission))は、電磁スペクトルの一部をテレビ放送用に割り当てている。FCCは、割り当てられた部分内の連続する6MHzチャネルを、地上(すなわちケーブルまたは衛星ではない)デジタルテレビ放送の送信用に放送事業者に割り振っている。各6MHzチャネルは、A53規格における符号化および変調フォーマットに基づいて約19Mb/秒のチャネル容量を有する。さらに、FCCは、6MHzチャネルを介した地上デジタルテレビデータの送信はA53規格に準拠しなければならないことを命じている。
A53規格などのデジタル放送信号送信規格は、ソースデータ(例えばデジタルオーディオおよびビデオデータ)をどのように処理し、チャネルを介して送信される信号に変調すべきかを定義する。処理は、チャネルが送信信号に雑音およびマルチパス干渉を付加したとしても、チャネルから信号を受信した受信機がソースデータを回復できるように、ソースデータに冗長情報を追加する。ソースデータに追加された冗長情報は、ソースデータが送信される有効データレートを低下させるが、送信信号からのソースデータの回復が成功する可能性を増加させる。
A53規格の開発プロセスは、HDTV(高精細度テレビ(high definition television))および固定受信に重点を置いていた。システムは、すでに市場に出始めていた大型の高解像度テレビスクリーンに対してビデオビットレートを最大化するように設計された。しかし、ATSC A/53規格のもとで放送される送信は、モバイル受信機に対して困難を与える。モバイルデバイスによるデジタルテレビ信号の堅牢な受信のためには、規格の増強が必要とされる。
FCCは、放送事業者が、A53規格を使用して、放送送信用に生成されたデータを符号化しなければならないことを要求する。デジタルテレビ番組放送の送信が、割り当てられたチャネルの19Mb/秒の容量を必ずしもすべて必要としない場合、放送事業者は、任意の余剰容量を使用して、おそらくポータブル受信機およびセルラ電話などのデバイスにさえも、他のサービスを放送することができる。しかし、FCCは、余剰容量を使用して、そのような他のデバイスに送信されるデータはいずれも、A53規格に従って送信されなければならないことを要求する。A53規格の改定は可能であり、ATSCによって企図されているが、既存またはいわゆるレガシデジタルテレビ受信機を使用し続けることができるような、展開が生じなければならない。同様に、既存のA53規格に従った信号の符号化および送信も、レガシ符号化および送信と呼ばれることがある。
この事実を認識して、2007年に、ATSCは、放送事業者がテレビコンテンツおよびデータをデジタル放送信号によってモバイルデバイスおよびハンドヘルドデバイスに配信することを可能にする規格を開発するプロセスの着手を公表した。その結果のATSC M/Hと呼ばれる規格案は、既存のA53規格と下位互換性をもつように意図されており、既存の受信機器に悪影響を与えることなく、同じRF(無線周波)チャネルにおける既存のATSCサービスの動作を可能とする。
既存またはレガシA53規格は、現在のところ、一般に(例えば住宅内に)固定され、放送信号を捕捉するための大型アンテナに結合される受信機による使用が意図された信号の生成および送信を定義している。しかし、レガシA53規格送信信号は、モバイル受信機、またはポータブルテレビ、自動車テレビ、セルラ電話、携帯情報端末などで使用される小型アンテナを有する受信機が、そのような信号内に符号化されたソースデータを効果的に抽出することを可能にするほどには十分に頑健または堅牢ではない。特に、既存のA53規格放送信号の送信において使用されるリードソロモンエンコーダ(Reed Solomon encoder)と2/3レートトレリス(2/3−rate trellis)の組み合わせによって提供される冗長性は十分ではなく、モバイルアプリケーションのためには、より低いレートのエンコーダ(すなわちより大きな冗長性を有するエンコーダ)が必要である。したがって、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、および歩行者用デバイス内の新型受信機とともにより良く作動するように適合された、より堅牢な符号化プロセスを導入することが望ましい。さらに、送信用の可変符号化率(code rate)および可変データセグメントサイズを含む、モバイル放送内の様々な動作を可能にすることが望ましい。加えて、レガシA53規格内で動作する新しいシステムはいずれも、下位互換性をもつことが期待される。結果として、長いデータセグメント送信を使用するモバイルシステムが、レガシA53送信を受信しようと意図する受信機の性能の低下を防止する機構を含むことも望ましい。
本実施形態の一態様によれば、データブロックを生成するステップと、第1のエンコーディングレート(encoding rate)を使用して、データブロックの第1の組を符号化するステップと、第2のエンコーディングレートを使用して、データブロックの第2の組を符号化するステップと、制御パケットを生成するステップであって、制御パケットが、データブロックの第1の組および第1のエンコーディングレートを識別し、またデータブロックの第2の組および第2のエンコーディングレートを識別するステップとを含む方法が開示される。
本実施形態の別の態様によれば、データブロックを生成する手段と、第1のエンコーディングレートおよび第2のエンコーディングレートの一方を使用して、データブロックの少なくとも部分を符号化する手段と、制御パケットを生成する手段であって、制御パケットが、データブロックの少なくとも部分を識別し、また第1のエンコーディングおよび第2のエンコーディングレートの一方としてエンコーディングレートを識別する、手段とを含む装置が開示される。
本実施形態の別の態様によれば、データブロックの第1の組を符号化するステップと、符号化されたデータブロックの第1の組のデータ長を決定するステップと、データ長がデータ長閾値よりも大きい場合、データブロックの第2の組からの少なくとも1つのデータブロックを符号化されたデータブロックの第1の組内に挿入するステップとを含む方法が開示される。
本実施形態の別の態様によれば、第1のデコーダであって、データを受け取り、制御パケットを含むデータの第1のサブセットを第1のデコーディングレート(decoding rate)で復号する第1のデコーダと、第1のデコーダに結合されるコントローラであって、復号された制御パケットに基づいて、第1のデコーダの動作を制御するコントローラとを含む装置が開示される。
本実施形態の別の態様によれば、第1の信号を第1のデータレートで送信するステップと、第1のデータレートがデータレート閾値を下回るかどうかを決定するステップと、第1のデータレートがデータレート閾値よりも小さい場合、第1の信号の代わりに第2の信号を送信するステップとを含む方法が開示される。
本発明の特徴および利点は、例として与えられる以下の説明から、より明らかとなる。 本開示の1つまたは複数の特定の実施形態が以下で説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努めるにあって、本明細書では、実際の実施の必ずしもすべての特徴が説明されるわけではない。任意のそのような実際の実施の開発においては、任意の工学または設計プロジェクトにおけるのと同様に、それぞれの実施によって様々であり得る、システム関連制約およびビジネス関連制約の遵守など、開発者に特有の目標を達成するために、多くの実施特有の決定が行われなければならないことを理解されたい。さらに、それにも関わらず、そのような開発努力は、この開示から利益を得る当業者にとって、設計、製作、および製造の定例的な仕事であることを理解されたい。
以下では、テレビ放送信号に関連する、より具体的には米国において使用するために定義された放送信号に関連するシステムについて説明する。説明される実施形態は、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、または歩行者用デバイスにおいて使用することができる。使用されるデバイスの例は、セルラフォン、インテリジェントフォン、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ、およびポータブルテレビを含むが、それらに限定されない。他のタイプの信号を送信および受信するために利用される他のシステムも、類似の構造およびプロセスを含むことができる。本明細書で説明される回路およびプロセスの実施形態は、可能性のある実施形態の1組にすぎないことを当業者であれば理解されよう。A53規格などの放送規格および無線規格に準拠した信号は一般に、衛星リンク、同軸ケーブル、または電話回線を介した送信を含む、オーバザエア(over the air)以外の方式でも送信できることに留意することが重要である。そのようなものとして、代替的実施形態では、システムのコンポーネントを再編成もしくは省略することができ、または付加的なコンポーネントを追加することができる。例えば、わずかな変更を施すだけで、説明されるシステムは、世界のどこか別の場所で使用されるサービスを含む、衛星ビデオおよびオーディオサービスまたは電話データサービスにおいて使用するために構成することができる。
ここで図1を参照すると、エンコーダ100の一実施形態のブロック図が示されている。エンコーダ100は、データを符号化して頑健または堅牢なデータストリームをもたらすように適合された処理回路を含む。データを頑健なデータストリームに符号化することで、困難な伝送環境におけるデータの回復が可能になる。例えば、エンコーダ100によって生み出された頑健なデータストリームは、ハンドヘルド受信デバイス、モバイル受信デバイス、または歩行者用受信デバイスによる、放送テレビ信号の改善された受信を可能にする。データ生成器102は、オーディオおよびビデオコンテンツなどの到来データコンテンツを受け取り、処理する。データ生成器102は、バイトコードエンコーダ104に接続する。バイトコードエンコーダ104は、ランダマイザ106に接続する。ランダマイザ106は、リードソロモンエンコーダ108に接続する。リードソロモンエンコーダ108は、インタリーバ110に接続する。インタリーバ110は、トレリスエンコーダ112に接続する。トレリスエンコーダ112は、残りの送信システムにおいて使用するための頑健または堅牢なデータストリームを提供する。
バイトコードエンコーダ104は、データパケットに編成されるデータのストリームをデータ生成器102から受け取る。データパケットのストリームは、187バイトからなるグループに組織することができる。各データパケットは一般に、3バイトのヘッダを含み、その3バイトのうちの13ビットは、パケットに収容して送信されるデータのタイプを識別するPID(パケット識別子(packet identifier))である。例えば、0x11(16進の11)の値を有するPIDを含むパケットは、パケットの内容を第1のビデオストリームの一部として識別することができ、0x14の値を有するPIDを含むパケットは、パケットの内容を第1のオーディオストリームの一部として識別することができる。データパケットのストリームの他の編成も可能であることに留意することが重要である。加えて、各データパケットは、1つまたは複数の符号語を含むことができ、さらに符号語の一部を含むこともできる。バイトコードエンコーダ104は、符号語の編成に基づいて各データパケットを符号化し、新しい符号語を生み出す。一実施形態では、バイトコードエンコーダ104は、レート1/2エンコーダである。レート1/2バイトコードエンコーダ104は、入力において提供される各符号語につき2つの出力符号語を提供する。バイトコードエンコーダ104のために、他のエンコーディングレートを使用することもできる。バイトコードエンコーダ104の詳細な動作は、以下でさらに詳しく説明される。
新しい符号語を含むデータパケットのストリームが、バイトコードエンコーダ104からランダマイザ106に提供される。ランダマイザ106は、送信源120からのデータパケットのストリームをランダム化する。典型的には、ランダマイザは、データストリームの伝送品質および受信を改善するために、到来データと既知の値の系列との乗算またはXOR(排他的論理和)などの、既知のランダム化関数を使用する。ランダマイザ106は、データパケットのストリームをリードソロモンエンコーダ108に提供する。リードソロモンエンコーダ108は、187バイトの各ランダム化パケットを符号化して、1つまたは複数の符号語を含む207バイトのパケットを生み出す。
リードソロモン誤り訂正アルゴリズムは、ガロア体(Galois Field)の特性を利用する。具体的には、ガロア体GF(pn)は、有限個の要素pnを含む数学的集合であり、ここで、pおよびnの値は整数である。特定のガロア体は、生成多項式(generator polynomial)g(x)を使用して定義される。ガロア体の各要素は、nビットを有する一意的なビットパターンによって表すことができる。さらに、次数pnの一意的な多項式を各要素に関連付けることができ、ここで、多項式の各係数は、0とp−1の間である。さらに、ガロア体における数学的演算は、重要な特性を有する。ガロア体GF(pn)の2つの要素の加法は、加算される2つの要素に関連付けられた多項式の係数のpを法とする和を係数として有する多項式に関連付けられた要素として定義される。同様に、2つの要素の乗法は、2つの要素に関連付けられた多項式の、ガロア体に関連付けられた生成多項式g(x)を法とする乗算として定義される。加法演算子および乗法演算子は、ガロア体の任意の2つの要素の和および積がガロア体の要素となるように、ガロア体上で定義される。リードソロモン符号語の特性は、符号語の各バイトにガロア体の要素を乗じた結果が、別の有効なリードソロモン符号語になることである。さらに、2つのリードソロモン符号語のバイト毎の加算は、別のリードソロモン符号語を生み出す。レガシA53規格は、リードソロモンアルゴリズムにおいて使用するために、256個の要素を有するガロア体GF(28)と、関連する生成多項式g(x)とを定義する。ガロア体の特性は、誤りを決定するために符号語に対するシンドロームを生成する能力ももたらす。
リードソロモンエンコーダ108は一般に、20個の新しいバイトを生み出し、20個の新しいバイトを187バイト符号語の末尾に追加する。インタリーバ110は、リードソロモンエンコーダ108から出力された207バイト符号語の各々をインタリーブし、その結果を、変調および送信に備えて、トレリスエンコーダ112に提供する。ランダマイザ106、リードソロモンエンコーダ108、インタリーバ110、およびトレリスエンコーダ112は、レガシA53規格などの既存のテレビ放送規格に準拠した既存のレガシ送信機において使用されるものと同一とすることができる。
図示されるように、データ生成器102およびバイトコードエンコーダ104は、送信源120の一部と見なすことができる。バイトコードエンコーダ104によって生成されたパケット(元の内容および符号化バイトコード)は、レガシ8−VSB信号エンコーダ130の一部として含まれるランダマイザ106に提供することができる、頑健なデータストリーム内に含まれる。レガシ8−VSBエンコーダ130は、頑健または堅牢な符号語またはパケットをA53規格に準拠して符号化する。さらに、レガシ8−VSBエンコーダ130など、既存の送信機器の既存のハードウェア構造に、最低限の変更を施すだけで、頑健または堅牢なデータストリームを生み出すバイトコードエンコーダ104の付加機能を追加することができる。
上で説明されたように、レート1/2バイトコードエンコーダ102によって生成された2つの符号語またはパケットは、最初に入力された符号語の複製と、元の符号語に冗長性を提供する新しい符号語とを含む。2つの符号語は、システマティックデータ(systematic data)および非システマティックデータ(non−systematic data)とも呼ばれることがある。システマティックデータおよび非システマティックデータを表す符号語は、より大きなデータ構造を形成するように編成できることに留意することが重要である。好ましい一実施形態では、符号語は、データパケットの頑健なデータストリームを形成するように組織することができる。頑健なデータストリームは、データパケットの複製であるシステマティックパケットをストリーム部分Aに含み、バイトコードエンコーダの処理により生成された非システマティックパケットをストリーム部分A’に含む。非システマティックパケットは、頑健なデータストリームの他のシステマティックパケットおよび非システマティックパケットから導出できるパケットも含む。さらに、頑健なデータストリーム内のパケットは、システマティックバイトおよび非システマティックバイトからさらに成ることができる。そのような実施形態では、システマティックバイトは、コンテンツデータのバイトの複製であり、非システマティックバイトは、他のシステマティックバイトおよび非システマティックバイトから導出されるバイトである。
バイトコードエンコーダによって出力される冗長または非システマティック符号語またはパケットは、到来符号語またはパケットの各バイトにガロア体GF(256)の要素bを乗じた結果である。一実施形態では、送信源としてのデータ生成器102が、バイトM(1)、M(2)、...、M(187)から成るメッセージMであって、M(1)がメッセージの第1バイト、M(2)がメッセージの第2バイト、以降も同様であるメッセージMを生成した場合、その後、バイトコードエンコーダ104は、以下のように、符号語Mから符号語AおよびA’を生み出す。
A(i)=M(i) i=1,2,...,187 (1)
A’(i)=b*M(i) i=1,2,...,187 (2)
A’(i)=b*M(i) i=1,2,...,187 (2)
値bは、リードソロモンエンコーダ108によっても使用できる同じガロア体GF(256)の所定の(非ゼロ)要素である。例示的な一実施形態では、b要素の値は2である。バイトコードエンコーダおよびリードソロモンエンコーダの両方で同じガロア体を使用することで、2つのエンコーダの間でガロア体の特性に基づいた演算が可能になることは明らかであろう。バイトコードエンコーダ104は、PIDを含むヘッダを形成するバイトを含む、データパケットのバイトのすべてを符号化して、頑健なデータストリームの1つまたは複数の非システマティックパケットを生成する。したがって、各非システマティックパケットのPIDは、符号化されたバイトコードであり、受信デバイスに認識可能なPID値をもはや表すことができない。
エンコーダ100によって表される送信機の実施形態によって符号化されるパケットはいずれも、A53規格に準拠するレガシ受信機において使用されるデコーダの一実施形態によって復号できることは明らかであろう。レガシ受信機内のデコーダは、頑健なデータストリームのパケットをデータデコーダに提供する。頑健なデータストリームは、バイトコードエンコーダを使用して符号化された非システマティックパケットを含み、非システマティックパケットは、レガシ受信機内のデコーダによって正確に復号されるが、レガシ受信機によって認識不能なデータコンテンツをもたらす。しかし、そのようなパケットは、PMT(プログラムマップテーブル(Program Map Table))内で既存またはレガシデータフォーマットに関連付けられていないPIDを有するので、レガシ受信機内のコンテンツデコーダは、頑健なデータストリームのこれらの非システマティックパケットを無視する。
バイトコードエンコーダ104は、上記の式(2)を使用して、各システマティックパケットに対して非システマティックパケットを生成し、送信用に1/2の有効データレート(すなわち1バイト入力、2バイト出力)を有する符号化ストリームを生み出すために、両方のパケットをレガシ8−VSBエンコーダ130に提供する。先に言及されたように、バイトコードエンコーダ104は、他の有効データレートを生み出すために、他のエンコーディングレートを使用することが可能なこともある。いくつかの実施形態では、バイトコードエンコーダは、2つのシステマティックパケットと1つの非システマティックパケットとを含むレート2/3の頑健なデータストリームを生成するために、データ生成器102によって生み出された2つのソースパケットMAおよびMBにつき1つのバイト符号化パケットを以下のように生み出すことができる。
MAB(i)=MA(i)*b1+MB(i)*b2 i=1,2,...,187 (3)
ここで、MAおよびMBは、データ生成器102によって生み出された連続的なシステマティックパケットであり、b1およびb2は、リードソロモンエンコーダ108によって使用されるガロア体などのガロア体の所定の要素である。例示的な一実施形態では、b1要素およびb2要素の値は2である。いくつかの実施形態では、b1の値とb2の値は、同一でなくてもよい。バイトコードエンコーダ104は、パケットMA、MB、およびMABを、さらなる符号化および送信のために、レガシ8−VSBエンコーダ130に提供する。
バイトコードエンコーダ104は、冗長パケットを生成するための追加の入力データパケットを含むことによって、異なるコーディングレートを使用して、頑健なデータストリーム(すなわちより低いデータレートを有するデータストリーム)を生み出すことができる。バイトコードエンコーダ104の別の実施形態は、データ生成器102からの4つのシステマティックパケットMA、MB、MC、およびMDと、以下のように計算される5つの非システマティックパケットとを利用することによって、レート4/9のデータストリームを生み出す。
値b1、b2、...、b10は、ガロア体から選択された所定の要素である。例示的な一実施形態では、b1、b2、...、b10の値は2である。加えて、式(8)に示されるように、パケットMABCDは、他の冗長パケットのみから、具体的にはパケットMABおよびMCDから生成される冗長パケットである。冗長パケットMABCDが代替的に冗長パケットMACおよびMBDの要素を使用して生成できることは明らかであろう。送信源生成器120のいくつかの実施形態では、パンクチャリング(puncturing)として知られる操作において、1つまたは複数の非システマティックパケットの除去を実行することができる。例えば、冗長パケットのみを利用するパケットの1つ(すなわちこのケースではMABCD)を、このパケットは最少量の本質的データを含むにすぎないことを理由に、生成しないことによって、パンクチャレート4/8を生み出すことができる。任意のパケットまたは符号語を削除することができる。しかし、最少量の本質的データを含むにすぎないパケットまたは符号語の削除が最適であり得る。コードパンクチャリングは、送信されるパケットまたは符号語の数に対するある制限を満たすように、送信パケットの数を変更するために使用することができる。
さらに、バイトコードエンコーダ104は、以下のように8個のデータパケットMA、MB、...、MHを利用して19個の非システマティックパケットを生み出すことによって、8/27のデータレートを有する頑健なデータストリームも生み出すことができる。
加えて、本質的データ値が最少量のパケットMABCDEFGHまたは冗長パケットのみから生成される別のパケットを生成しないことによって、バイトコードエンコーダ104によって、8/26のデータレートを有するパンクチャコードを生成することができる。
上で説明されたように、バイトコードエンコーダは、使用される符号語またはパケットの数と、単一の符号化プロセスを介して形成される符号語またはパケットの数とに基づいて、あるエンコーディング符号化率を生み出すように構成することができる。加えて、先に説明された符号化率エンコーダの特定の構成を構築ブロックまたは構成符号化率エンコーダ(constituent code rate encoder)として使用して、より複雑な符号化率を組み立てることができる。さらに、連結バイトコードエンコーダを形成するために、追加的な処理ブロックを含むこともできる。例えば、連結バイトコードエンコーダは、生み出されるデータストリームの頑健性を改善するために、冗長性に加えて、構成バイトコードエンコーダ(constituent byte−code encoder)の間で追加的なインタリービングブロックを使用することができる。連結バイトコードエンコーダの様々な実施形態が以下で説明される。
ここで図2を参照すると、連結バイトコードエンコーダ200の一実施形態が示されている。連結バイトコードエンコーダ200は、図1において説明された構成バイトコードエンコーダ104の代わりに使用することができ、12/26の符号化率を使用したデータストリーム内の符号語の符号化を可能にする。連結バイトコードエンコーダは、パケットまたは符号語を受け取り、それらを第1の2/3レートバイトコードエンコーダ202に提供する。第1の2/3レートバイトコードエンコーダ202の出力は、インタリーバ204に提供される。インタリーバ204の出力は、第2の2/3レートバイトコードエンコーダ206に提供される。第2の2/3レートバイトコードエンコーダ206の出力は、バイトパンクチャブロック208に提供される。パンクチャブロック208の出力は、データパケット化器210に提供される。データパケット化器210の出力は、さらなる処理(例えば先に図1において説明されたレガシ送信符号化)のために提供することができる。
第1の2/3レートバイトコードエンコーダ202は、12バイトのコンテンツデータパケットを受け取り、その12バイトから第1のバイトコード符号化ストリームを生成する。12バイトのうちの2つのコンテンツデータバイトMAおよびMB毎に、第1のバイトコード符号化ストリームは、バイトMAおよびMBの複製と、先に説明されたように計算される冗長バイトMABとを含む。いくつかの実施形態では、コンテンツデータバイトMAおよびMBは、データ生成器(例えば図1のデータ生成器102)によって生成された1つのコンテンツデータパケットのうちのバイトである。他の実施形態では、第1の2/3レートバイトコードエンコーダ202は、コンテンツデータバイトMAおよびMBをそれぞれ2つの異なるコンテンツデータパケットAおよびBから選択する。12バイトのコンテンツデータにつき、18バイトが、第1のバイトコード符号化出力ストリームの一部として出力される。
第1のバイトコードエンコーダ202からのバイトコード符号化ストリームは、インタリーバ204によってインタリーブされ、18個のインタリーブバイトを含むインタリーブストリームを生み出す。インタリーバ204は、以下で説明される他のインタリーバと同様に、当技術分野で知られた任意のインタリービング方法(例えば、疑似ランダム、行−列、符号最適化など)を使用することができる。加えて、インタリーバは、インタリーバデータの全長を記憶できる記憶容量を有するメモリも含むことができる。好ましい一実施形態では、インタリーバ204は、図3に示される表300で提示されるように、出力バイトを配列する。表300は、入力におけるバイトの位置を示す行310を含む。行320は、出力において読み出されるバイトの順番を示す。インタリーブストリームは、第2の2/3レートバイトコードエンコーダ206に提供される。第2の2/3レートバイトコードエンコーダ206は、インタリーブストリーム内の18個のインタリーブバイトからなるグループを符号化して、27バイトからなるグループを含む第2のバイトコード符号化ストリームを生成する。上で説明されたように、インタリーバによって生み出された2つのバイトMAおよびMB毎に、第2の2/3レートバイトコードストリームは、2つのバイトMAおよびMBの複製と、バイトMABとを有する。バイトMAは、データ生成器(例えば図1のデータ生成器102)によって生成されたコンテンツデータのバイトの1つの複製とすることができること、または第1のバイトコードエンコーダ202によって冗長もしくは非システマティックバイトとして作成されたバイトとすることができることは明らかであろう。同様に、バイトMBは、コンテンツデータのバイトの複製とすることができ、または第1のバイトコードエンコーダ202によって冗長もしくは非システマティックとして作成されたバイトとすることができる。
エンコーダ内で使用されるインタリーバは、インタリーバ長または深さがしばしば非常に長い。例えば、従来のインタリーバは、畳み込み符号化システムとともに利用される場合、長いインタリービング長または深さを重要視する。コーディング性能の改善は一般に、畳み込みエンコーダとともに利用されるより長いインタリーバの結果として得られる。多くの場合、インタリーバ長が長くなるほど、より高いコーディング性能利得がもたらされる。長いインタリーバ長または深さのため、インタリーバパターンは、一般にランダム化され、最大コーディング利得のためのパターンの最適化は、実際的ではない。対照的に、連結バイトコードエンコーダ内で使用されるインタリーバ204などのインタリーバは、長さが短く、コーディングレートに関して最適化される。従来の手法とは反対に、バイトコード符号化プロセスとともに使用されるインタリーバは、少ない待ち時間を重要視し、短い長さまたは深さを使用する。バイトコードエンコーダは、線形ブロック符号化プロセスを含み、畳み込みエンコーダのような方式では動作しない。符号語の長さの3倍を超えるインタリーバ長を利用するインタリーバは、コーディング性能の目減りした改善をもたらす。説明されたバイトコードエンコーダにおいて使用されるような、短いインタリーバ長に基づいたインタリーバパターンの最適化は、可能であり、望ましい。
バイトパンクチャブロック208は、第2のバイトコード符号化ストリーム内の27バイトからなるグループから1バイトを削除して、26バイトからなるグループを含むパンクチャストリームを生み出す。バイトパンクチャリングは、与えられたコーディング構造に合わせて、提供および送信されるバイトの数を削減することによって、データ効率を改善するために使用される。しかし、改善されたデータ効率は、その結果である受信機内の復号回路の性能低下とトレードオフの関係にあり、この性能低下は、1つまたは複数の符号化バイトがデータストリームから欠落していることが原因である。バイトパンクチャリングは、送信フォーマットにとって都合がよい、符号化データのバイトまたはパケットのグルーピングまたはブロックを生み出すためにも使用することができる。バイトまたはパケットの何らかのグルーピングに基づいたコーディング構造は、しばしばブロック符号(block code)と呼ばれる。
バイトパンクチャブロック208は、第2の符号化ストリームから2バイト以上を削除することもできる。例えば、削除できる3バイトを識別して、12/24レートデータストリームを生み出すことも可能である。2バイト以上のパンクチャリングは、コーディングレートの改善をもたらすが、符号化の有効性をさらに低下させる。バイトパンクチャブロック208における1つまたは複数のバイトの削除は、上で説明されたようなインタリーバ204における最適インタリービングに基づいて、コーディング性能損失が最小となるように達成することができる。このように、パンクチャリングと、上で説明されたようなショートレングスインタリービングとは、与えられた出力ブロックサイズの出力パケットを生み出すことに基づいた最適符号化率を可能にするために対話する。
パケット化器210は、パンクチャストリームからのバイトを組み合わせ、187バイトからなる個別パケットにグループ化する。バイトコードエンコーダ200のコンポーネントによって生み出された頑健なデータストリームは、12/26レートデータストリームを生み出す。バイトコードエンコーダ200は、バイトパンクチャブロック208が使用されない場合、12/27レートデータストリームも生み出すことができる。
上で説明された12/27レートおよび12/26レートの頑健なデータストリーム以外の頑健なデータストリームを生み出すために、連結バイトコードエンコーダ600に類似した連結バイトコードエンコーダを利用することができる。例えば、17/26レートおよび12/52レートなどの符号化率を有するデータストリームを、構成バイトコードエンコーダ、インタリーバ、およびパンクチャブロックの組み合わせを介して生み出すことができる。同様に、他のタイプまたは構成のインタリーバまたはパンクチャブロックに、説明された実施形態において使用されたものの代わりをさせることができる。
ここで図4を参照すると、連結バイトコードエンコーダ400の別の実施形態が示されている。示されたバイトコードエンコーダは、24/208符号化率の符号化システムを表す。示されたバイトコードエンコーダ400は、ブロック符号エンコーダと呼ばれることもある。パケットからなる到来データストリームは、エンコーダにおける高いコーディングレベルまたは冗長性レベルの導入を容易にするために、データのブロックに編成することができる。一般に、24/208符号化率を使用する頑健なデータストリームは、データレートが非常に低い符号化システムを表す。そのような低データレートの頑健なデータストリームは、きわめて困難な信号環境において有益なことがあり、元のデータの1バイトにつき7個の冗長バイトを提供することによって、高いレベルのデータ冗長性を提供する。エンコーダ400は、効率的な構造を提供し、同一の動作ブロックを多数回再利用することによって並列動作または高速多重化順次動作を可能にするために、並列符号化構造を利用する。完全並列構成をとるエンコーダ400について説明が行われるが、全体的なハードウェアサイズを縮小するために、既知の多重化技法および再利用技法を使用することができる。
到来データストリームは、分割または逆多重化され、24個のレート1/4バイトコードエンコーダ402a〜402xに提供される。各レート1/4バイトコードエンコーダ402a〜402xの出力は、シンボルインタリーバ404に接続される。シンボルインタリーバ404は、8個の出力を生み出し、各出力は、レート2/3バイトコードエンコーダ406a〜406hに接続される。各レート2/3バイトコードエンコーダ406a〜406hは、シンボルインタリーバ408a〜408hに接続する。各シンボルインタリーバ408a〜408hは、第2のレート2/3バイトコードエンコーダ410a〜410hに接続する。第2のレート2/3バイトコードエンコーダ410a〜410hの各々は、パンクチャブロック412a〜412hに接続する。各パンクチャブロック412a〜412hの出力は、再び組み合わされて、ブロックコード化データストリームを形成する。第1のバイトコードエンコーダ406a〜406h、シンボルインタリーバ408a〜408h、第2のバイトコードエンコーダ410a〜410h、およびパンクチャブロック412a〜412hの各並列構成は、図2において説明されたエンコーダに等しいレート12/26エンコーダ構造を形成し、ここではさらには説明されない。
到来データストリームは、バイト順に並列に配列されたデータまたは符号語の24バイトからなるグループに分解される。24バイトは、1バイトずつに分離されて、レート1/4バイトコードエンコーダ402a〜402xにおいて処理され、各々が4バイトを含む24個の出力を生み出す。上で説明されたように、4バイトは、1つのシステマティックバイトと、3つの非システマティックまたは冗長バイトとから成る。結果として、バイトコードエンコーダ402a〜402xは、以下のように符号語Mから符号語A、A’、A”、A”’を生み出す。
上で説明されたように、値b1、b2、およびb3は、後続のリード−ソロモンエンコーダによっても使用できる同じガロア体GF(256)の所定の(非ゼロ)要素である。例示的な一実施形態では、b1、b2、およびb3の値は2である。いくつかの実施形態では、b1、b2、およびb3の値は、同一でなくてもよい。
24個の4バイトからなる組が、バイト順に集められ、シンボルインタリーバ404に入力される。シンボルインタリーバ404は、図2において先に説明されたように、当技術分野で知られた任意のインタリービング方法(例えば、疑似ランダム、行−列、符号最適化など)を使用することができる。加えて、インタリーバは、インタリーバデータの全長を記憶できる記憶容量を有するメモリも含むことができる。好ましい一実施形態では、インタリーバ404は、図5に示される表500で提示されるように、出力バイトを配列する。表500は、入力におけるバイトの位置を示す行510を含む。行520は、出力において読み出されるバイトの順番を示す。インタリーバ404は、その入力においてバイト収集機能または多重化機能を含むことができる。インタリーバ404は、その出力においてバイトセット分離機能または多重化機能を含むこともできる。
インタリーバ404からの出力バイトは、8個の12バイトからなる組に再びグループ化される。12バイトからなる各組は、レート2/3バイトコードエンコーダ406a〜406hに入力され、上で図2において説明されたようなレート12/26符号化を使用して頑健なデータストリームを符号化するための、説明されたような残りの処理チェーンを通過する。パンクチャブロック412a〜412hの各々の出力は、レート12/26でコード化されたストリームを表し、208バイトを含む信号バイトコード符号化ストリームに再組み合わされまたは逆多重化される。
データバイトの分離、配列、および再組み合わせは、いくつかの可能な構成に従って実行できることに留意することが重要である。入力順および対応する出力順は同じでなくてよい。バイトの入力部分の組の数およびバイトの出力部分の組の数も異なってよい。例えば、1つの構成では、インタリーバ404は、レート1/4バイトコードエンコーダの各々からの到来バイトを、1個のシステマティックバイトと3個の非システマティックバイトの構成を維持することによって並べることができる。その場合、出力インタリービングプロセスは、12バイトからなる各組内に3個のシステマティックバイトと9個の非システマティックバイトを含む、12バイトからなる出力の組をもたらすことができる。第2の構成では、インタリービングプロセスは、元の24個の非システマティックバイトを最初の2個の12バイトからなる組内に集めることを可能にする。残りの非システマティックバイトは、残りの6個の12バイトからなる組を組み立てる。後者の構成は、システマティックバイトが適切に復号および回復された場合には、受信機が非システマティックバイトの一部または全部を廃棄することを可能にすることによって、より効率的な受信および復号を可能にすることができる。
ここで図6を参照すると、エンコーダ600のさらなる一実施形態のブロック図が示されている。エンコーダ600は、図1に示されたエンコーダ100の代替であり、A53送信規格に合わせて頑健なストリームを符号化および送信するのに特に適している。エンコーダ600は、MPEGトランスポートストリーム源602を含む。MPEGトランスポートストリーム源602は、いくつかの追加ブロックを含むATSC M/Hブロック610に接続される。ATSC M/Hブロック610内に含まれるブロックは、到来データストリームを処理し、モバイルデバイス、歩行者用デバイス、およびハンドヘルドデバイスによる受信および使用に適合された頑健なデータストリームを生み出す。これらのブロックは、以下でさらに説明される。ATSC M/Hブロック610は、mux630に接続される。mux630も、レガシATSC A53限定の符号化とともに使用されるトランスポートデータコンテンツを受け取る。mux630は、やはりその内部にいくつかの追加ブロックを含むATSC A53レガシブロック550に接続する。ATSC A53レガシブロック650を伴うブロックは、A53信号フォーマットで既存の放送信号を符号化および送信するために使用されるブロックを表す。これらのブロックも、以下でさらに説明される。コントローラ670は、mux630およびMPEGトランスポートストリーム源602に接続される。コントローラ670は、エンコーダ600内の他のブロックにも接続することができる。
ATSC M/Hブロック610内では、パケットインタリーバ612が、パケットに編成されるデータのストリームを受け取る。各パケットは、187バイトを含み、パケット識別に使用される3バイトのヘッダを含む。パケットインタリーバ612の出力は、GF(256) SCBC(直列連結ブロックコーダ(Serial Concatenated Block Coder))614に提供される。GF(256) SCBC614の出力は、パケットデインタリーバ616に接続される。パケットデインタリーバ616の出力は、トランスポートストリームヘッダ変更器618に接続される。トランスポートストリームヘッダ変更器618の出力は、事前トランスポートパケット挿入器620に接続される。事前トランスポートパケット挿入器620の出力は、mux630に接続される。
パケットインタリーバ612は、行に配列されたパケットとして受け取ったデータを、パケットの行からバイトの列への読み替えに基づいて、符号語に再編成する。パケットインタリーバ612は、図7に示されるように、一定数の連続するパケットから行方向順にバイトを取得し、図8に示されるように、列方向順にバイトを出力する。特に、図7および図8は、12行分の187バイトパケットを読み込み、187列分の12バイト符号語を出力する。パケットインタリービングの結果として、バイト0と表記された第1バイトのすべては、一緒にグループ化され、バイト1と表記された第2バイトのすべては、一緒にグループ化され、以降も同様である。インタリーバに読み込まれる個数分のパケットは、ソースフレームを構成し、パケットの数は、GF(256) SCBC614における処理で必要とされるソース符号語またはシンボルの数に等しい。パケットインタリーバ612の次元は含まれるメモリのタイプおよびサイズに基づいて変更できることに留意することが重要である。例えば、第1の次元を列に変更し、第2の次元を行に変更することができる。加えて、他の次元構成を使用することもできる。
GF(256) SCBC614は、先に説明されたバイトコードエンコーダに類似したブロック符号エンコーダである。特に、GF(256) SCBC614は、ガロア体(256)空間上の短い線形ブロック符号を使用して実施される。2つの構成ブロック符号を使用することができる。レート1/2ブロック符号エンコーダは、以下の生成行列(generator matrix)を使用する。
G=(1 2) (32)
(32)の行列は、2の値を有する式(2)のb要素を含み、これは、第2の列に存在する。レート2/3ブロック符号エンコーダは、以下の生成行列を使用する。
生成行列は、単位行列と、b要素からなる列とを使用して形成される。行列(33)の第3の列は、2の値を有する式(3)のb要素を含む。同様に、レート1/4ブロック符号エンコーダは、以下の生成行列を使用する。
G=(1 2 2 2) (34)
(34)の行列は、2の値を有する式(29)、(30)、および(31)のb要素を含み、これらは、第2の列、第3の列、および第4の列に配置されている。各構成符号のための生成行列内の係数は、ブロック符号符号化と誤り訂正システムおよび変調プロセスの全体との関係に基づいて最適化されていることに留意することが重要である。他の係数を使用することもできる。最適化は特に、8−VSB変調におけるトレリスコーディングおよびビット対シンボルマッピング(bit to symbol mapping)を考慮しているが、それは、これらの側面が、受信および復調プロセスにおける第1の側面であるためである。
GF(256) SCBC614は、単一ブロック符号エンコーダまたは連結ブロック符号エンコーダとすることができる。連結ブロック符号エンコーダは、先に説明されたインタリービングおよびパンクチャリングなどの他の機能を含むことができる。GF(256) SCBC614は、多数のエンコーディングレートで符号化することを可能にすることもでき、さらに図示されていないレートモードコントローラを介してレートモードを切り替えることを可能にすることもできる。好ましい一実施形態では、GF(256) SCBC614は、図1で説明されたようなレート1/2構成符号、図2で説明されたようなレート12/26符号、または図4で説明されたようなレート24/208符号の1つを使用して、データの到来ストリームを符号化するように適合することができる。
GF(256) SCBC614は、インタリーバ612から出力された列に沿ってバイトを符号化する。言い換えると、GF(256) SCBC614は、パケットインタリーバ612における処理によって形成されたインタリーバ行列の第2の次元に従って符号化する。
パケットデインタリーバ616は、GF(256) SCBC614によって生み出された符号語の符号化ストリームを受け取り、187バイトパケットからなる再構成された行を出力する。パケットデインタリーバ616は、各列がGF(256) SCBC614における処理によって追加された冗長または非システマティックバイトを含む列方向順に、符号化された符号語を入力し、行方向編成でバイトを出力する。このプロセスは基本的に、パケットインタリーバ612に関して説明されたプロセスの逆であり、図7および図8の順序が逆になる。パケットデインタリーバ616は、同じ列数の符号語を入力し、今では各符号語は、符号化された非システマティックバイトの組を含む。出力における行の数は、符号化された符号語の長さに対応する。例えば、12/26の符号化率では、26行のパケットが出力される。パケットデインタリーバ616の次元は含まれるメモリのタイプおよびサイズに基づいて変更できることに留意することが重要である。さらに、第1の次元を行に変更し、第2の次元を列に変更することができる。加えて、他の次元構成を使用することもできる。
パケットは、2つの異なるグループに編成することができる。パケットの第1のグループは、システマティックパケットと呼ばれることがあり、トランスポートストリーム源602によって提供された元のデータのパケットと同じである。パケットの第2のグループは、非システマティックパケットと呼ばれることがあり、GF(256) SCBC614におけるブロックコーディングプロセスによって形成されるパリティパケットである。ブロックコーディングプロセスの結果として、列の数(すなわち第2の次元のサイズ)が増加することに留意することが重要である。
MPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618は、システマティックパケットのグループおよび非システマティックパケットのグループを含む、デインタリーブされた187バイトパケットを受け取る。先に説明されたように、各パケットは、3バイトヘッダを含む。その3バイトは、パケットに関する情報を伝えるのに使用されるいくつかの他のビットまたはビットのグループとともに、PIDを含む。レガシまたはA53放送信号を受信することは可能であるが、ATSC M/H符号化パケットを正しく復号および/または認識することが可能でない受信機(例えばレガシ受信機)の最も効率的な動作を維持するため、ATSC M/Hパケットの一部のヘッダ内のあるビットを変更することができる。非システマティックパケットヘッダ内のこれらのビットを変更することによって、パケットを不正とは見なさないものの、レガシ受信機にパケットを無視させる。例えば、MPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618は、TEIビット、ペイロードユニット開始インジケータビット、およびトランスポートプライオリティビットを、ビット値の「0」に設定することができる。加えて、スクランブリング制御ビットおよびアダプテーションフィールド(adaptation field)ビット(各々2ビット)を「00」に設定することができる。3ビット長の連続性カウンタ(continuity counter)も「000」に設定することができる。最後に、PIDは、すべてのレガシ受信機によって無視される既知の値など、一意的かつ未使用の値に設定することができる。MPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618は、非システマティックパケットのグループに対して、各ヘッダを変更するので、非システマティックパケットのグループに対しては、GF(256) SCBC614のヘッダ処理を不要にできることに留意することが重要である。加えて、MPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618は、システマティックパケットがレガシ受信機によって処理され、正しく復号されるべきでない場合、これらのパケットのヘッダも変更することができる。システマティックパケットが、GF(256) SCBC614によって符号化されない場合、またはMPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618によって処理されない場合、結果のデータのストリームは、モバイルデバイスおよびレガシ受信機の両方に同報され、その両方によって受信することができる。
事前トラッキングパケット挿入器620は、所定のトラッキングパケットを頑健なデータストリーム内に配置することができる。所定のパケットは、モバイルデバイス、歩行者用デバイス、またはハンドヘルドデバイスにおいて使用される受信機など、頑健なデータストリームを受信することが可能な受信機に完全にまたはほとんど知られている情報からなるパケットを表す。所定のパケットは、信号符号化および送信のうちのレガシまたは既存A53符号化部分の最中に生成されたトレリス状態の復号を支援するために、受信機において使用される。所定のパケットは、受信機の等化器部分における収束を支援することもできる。所定のパケットは、レガシ受信機における受信の改善を意図してはいないが、それでも改善の可能性をもたらし得ることに留意することが重要である。また、従来のトレーニング情報とは異なり、所定のパケットは、追加的なレガシ符号化が実行される前に追加されるので、送信機出力において直接的に識別可能ではない。特に、所定のパケットは、トレリス符号化の処理によって変更される。結果として、所定のパケットは、トレリス復号中に直接的なトレーニングを提供しないが、代わりに、トレリス復号マップまたはブランチを決定する際に使用される事前ブランチ情報を提供する。
所定のトラッキングパケットは、知られたトレーニング系列プロセスを使用する多くの方法で生成することができる。好ましい一実施形態では、所定のトラッキングパケットは、受信機にも知られているPN(疑似乱数)発生器を使用して生成された残りのバイトとともに有効ヘッダを含む。事前トレーニングデータ、トレリスオブスキュアド(trellis−obscured)トレーニングデータ、または疑似トレーニングパケットと呼ばれることもある所定のトラッキングパケットは、ATSC M/H送信全体にわたって何らかの仕方で分散させることができ、またはグループ内に群集させることができ、それにはATSC M/H信号送信用のプレアンブルとして役立つ仕方でパケットもしくはパケットのグループを配置することを含む。
ATSC M/Hブロック610において生成された頑健または堅牢なデータストリームは、mux630に提供される。mux630は、図示されていないデータ源からレガシデータストリームも受け取る。いくつかの実施形態では、レガシデータストリームは、MPEGトランスポートストリーム源602から提供されてよいことに留意されたい。mux630は、到来した堅牢なATSC M/Hデータストリームおよびレガシデータストリームの部分を記憶するために、バッファメモリを含むことができる。mux630は、頑健なATSC M/Hデータストリームとレガシデータストリームを一緒にした時間多重化を生成し、多重化ストリームをATSC A53レガシブロック650に提供する。
mux630は、コントローラ670によって制御される。コントローラ670は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとして具現される別個の回路とすることができる。あるいは、コントローラ670は、MPEGトランスポートストリーム源602など、他のブロックの1つに含まれることもできる。コントローラ670は、変調および送信装置全体の動作のために使用されるコントローラ内に組み込むこともできる。mux630に制御を提供することに加えて、コントローラ670は、mux630の切り替えを制御するために、堅牢なデータストリーム、レガシデータストリーム、またはその両方を監視することもできる。コントローラ670は、堅牢なデータストリームの送信に関連する制御情報を生成することもできる。制御情報は、MPEGトランスポートストリーム源602または他のストリーム源ブロックに提供される制御データからなる1つまたは複数のパケットの形式をとることができる。加えて、制御情報は、MPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618など、エンコーダ内の他のブロックにも提供することができ、また堅牢なデータストリーム内に挿入すること、または堅牢なデータストリームとともに含ませることができる。コントローラ670は、エンコーダ符号化率の設定および事前パケット挿入など、エンコーダ600内のブロックの他の動作の制御も含むことができる。
レガシATSCエンコーダ650は、多重化データストリームとして提供されたシステマティックパケットと非システマティックパケットを、レガシA53規格に従って同じように符号化する。データランダマイザ652は、パケットをランダム化し、そのパケットをリード−ソロモンエンコーダ654に提供する。リード−ソロモンエンコーダ654は、20個のパリティバイトを計算し、それらをランダム化データに連結して、207バイトを有するR−Sパケットを生み出す。
畳み込みインタリーバ656は、時間的にデータをさらにランダム化するために、R−Sパケットをインタリーブする。トレリスエンコーダ658は、インタリーブパケットを符号化して、828個の3ビットシンボルからなるブロックを生み出す。A53規格は、12個のトレリスエンコーダの使用を規定し、各トレリスエンコーダは、インタリーブパケット内に存在する2ビットにつき3ビットシンボルを生み出す、2/3レートトレリスエンコーダである。結果として、トレリスエンコーダ658は、デマルチプレクサと、12個の並列2/3レートトレリスエンコーダと、マルチプレクサとを含む。畳み込みインタリーバ656からのデータは、逆多重化され、12個のトレリスエンコーダに分配され、12個のトレリスエンコーダによって生成されたシンボルは、シンボルのストリームに多重化される。
sync挿入器660は、各828シンボルブロックの先頭に4つの事前定義されたセグメント同期シンボルを挿入して、832シンボルセグメントを生成する。加えて、sync挿入器660は、生成された312個のセグメント毎に832個のシンボルを含むフィールド同期を挿入する。特に、フィールド同期シンボルは、312個のセグメントの前に置かれる。
8−VSB変調器662は、8−VSB(残留側波帯(vestigial sideband))変調を使用して搬送波信号を変調するために、トレリスエンコーダ658によって符号化されたデータ、セグメント同期シンボル、およびフィールド同期を含む多重化シンボルを使用する。具体的には、8−VSB変調器662は、PAM(パルス振幅変調)信号を生成する。PAM信号の振幅は、8つの離散的レベルの1つにあり、各離散レベルは、特定の3ビットシンボルに対応する。PAM信号は、デジタル信号フォーマットからアナログ信号フォーマットに変換され、正確な信号パルス形状を生み出すためにフィルタリングされ、図示されていない回路を使用して、無線周波数にアップコンバートされる。
MPEGトランスポートストリーム源602またはレガシコンテンツ用のソースなどの送信源によって生成されたデータは、ISO/IEC(国際標準化機構/国際電気標準会議)13818−2フォーマットにも等しい、MPEG(モーションピクチャエンタテイメントグループ)2フォーマットを使用して情報源符号化されたビデオを含む。データは、ドルビAC−3(アーク整合性(Arc Consistency)アルゴリズム#3)を使用して情報源符号化されたオーディオデータも含む。A53規格は、番組ガイドデータなど、他の番組要素のためのメタデータの使用も可能にし、そのような番組要素は、他の方法を使用して情報源符号化することができる。加えて、A53規格は、標準精細度インタレーステレビ品質からプログレッシブスキャンワイドスクリーン高精細度品質にわたる、様々なビデオ品質レベルおよび表示フォーマットでのビデオの送信を可能にする。
送信機器の既存のハードウェア構造に、最低限の変更を施すだけで、頑健または堅牢なデータストリームを生み出すATSC M/Hブロック610の付加機能を追加することができる。加えて、ATSC M/Hブロック610において、MPEGトランスポートストリーム源602から到来するパケットの部分を抽出して、エンコーディングレートの1つまたは複数で符号化することができる。その場合、符号化パケットは、コントローラ670の制御下でmux630を使用して、入力パケットの残りの無処理部分に挿入または追加することができ、ストリームの頑健な符号化部分および無処理部分はともに、ATSC A53レガシエンコーダ650において符号化される。あるいは、パケットの個別のストリームをATSC M/Hブロック610に提供することができ、符号化出力が、パケットの第2のストリームに挿入または追加されて、ATSC A53レガシエンコーダ650に提供される。
コントローラ670は、mux630用の制御回路に加えて、付加的な処理回路も含むことができる。コントローラ670は、頑健なデータストリームおよびレガシデータストリームを監視し、頑健な符号化データのバーストの長さ、またはレガシデータのコンテンツデータレートおよびレガシデータ内のデータ挿入ポイントなど、そのデータストリームの特徴を決定するための回路を含むことができる。コントローラ670は、決定された特徴に基づいて付加的な制御情報を生成し、この付加的な制御情報を、エンコーダ内に示されたMPEGトランスポートストリームヘッダ変更器618などのブロックならびに変調および送信装置の他の部分に提供することもできる。コントローラ670は、変調および送信装置の他の部分から情報を受け取り、その情報を処理して、エンコーダ600内のmux630および他のブロックを制御するために必要な制御情報を生成することもできる。コントローラ670は、受け取った情報を使用して、頑健または堅牢なデータストリーム内に含める制御情報を生成することもできる。
図9を参照すると、ATSCモバイルデータ送信用のデータの編成900を示す図が示されている。編成900では、データは、セグメントまたはブロック内に編成され、各ブロックは、データのパケットの組を含む。一実施形態では、各データブロックは、ATSC M/Hエンコーダ610におけるデータのパケットの編成に一致する、データの26個のパケットを表す。2つのプリアンブルブロック910aおよび910bが、信号送信に先立ってレガシA53規格に従って追加されるフィールド同期940aに時間的に先行する位置に示されている。プリアンブルブロック910aおよび910bは、事前トラッキングパケット挿入器620によって挿入される事前トレーニングパケットを含む。プリアンブルブロック910aおよび910bの存在は、ATSCモバイルデータが送信されていることの1つの標識を提供する。
ATSCモバイルデータバーストを含む一連のデータブロック930a〜930Nが、プリアンブルブロック910aおよび910bの後に続く。データブロックの数Nは、所望の送信バーストに応じて可変であり、短い場合には1ブロックのこともあり、または必要な長さだけ連続的に続くこともある。データブロック0として識別されるデータブロック930aは一般に、現在のデータバースト用の制御情報を含むことができる。データブロック930aは、制御情報のみを含むことができ、さらにモバイルデータバースト用の制御ブロックと呼ばれることもある。制御情報は、堅牢な符号化モバイルデータの受信のために受信機内のデコーダによって必要とされるパラメータを含む。制御情報は、送信システム内で、図1のデータ生成器102などのデータ生成器、または図6のコントローラ670において生成される。制御情報は、有効MPEGヘッダを有する有効MPEGパケットとして生成することができる。定義データバイトを含む制御情報用の例示的な構造が、以下の表に示されている。
各要素のシンタックスのフォーマットは、uimsbf(最上位ビットを先頭とする符号なし整数(unsigned integer most significant bit first))であるか、または事前定義されており、ここでさらに説明される。要素の各々は、頑健または堅牢なデータストリームの送信において使用される制御要素を表す。field numberは、エポック(epoch)フィールドのための特定のフィールド開始を識別するための順次的番号である。データブロック930a内の制御パケットの後に続くフィールド同期940bが、フィールド1として識別される。エポックは、スポーツチャンネルまたはニュースチャンネルなど、特定のコンテンツソースまたはコンテンツチャンネルを用いて識別されるパケットのストリームである。エポックは、繰り返すことができ、モバイルデータバーストの一部だけを含むことができる。加えて、制御情報は、エポック長のトラッキングを可能にする。
burst_typeは、周期的または可変として指示することができる。各タイプについて、追加的パラメータが提供される。周期的バーストの場合(値=1)、burst_numberは、特定のバーストを識別するための順次的番号である。バースト毎に、番号が、直前のバーストから1だけ増やされる。burst_numberは、0xFFFFの次は先頭に戻り、再び0x0000から増え始める。burst_lengthは、現在の周期的バーストの(パケット単位またはブロック単位の)長さを識別する。いくつかのレートモードを定義し、エポックなどのサービスのために与えられたエンコーディングレートでのデータの長さとともに含めることができる。データバースト内では、レートモードは、以下の値を有するとして定義される。
12/52レートコーディング
12/26レートコーディング
17/26レートコーディング
24/208レートコーディング
12/26レートコーディング
17/26レートコーディング
24/208レートコーディング
識別された各レートモードは、識別されたレートにおける連続ブロックの数を表すブロックカウント値を含む。多数の符号化率を使用してデータブロックを送信するために使用される順番は、モバイル受信機またはハンドヘルド受信機における受信性能に利点を提供できることに留意することが重要である。好ましい一実施形態では、符号化率24/208を使用するデータブロックが、最初に送信されるべきである。符号化率12/52を使用するデータブロックが、2番目に送信されるべきである。符号化率17/26を使用するデータブロックが、3番目に送信され、符号化率12/26を使用するデータブロックが、最後に送信されるべきである。制御情報は、next_periodic_burst_typeおよびnext_periodic_burst_count、ならびに次の周期的バーストのエンコーディングレートのタイプおよび長さで定義される、次の、後続する、または来つつある周期的送信バーストのための情報も含む。
可変バースト用の制御情報は、周期的バーストの制御情報と類似している。現在のモバイルデータバーストおよび次のモバイルデータバーストのための情報が提供される。next_var_burst_count=0は、現在のエポックまたはサービスに基づいた追加的な堅牢なバーストデータが利用可能でないことを示す。
extension_flagは、現在のパケットの長さを超えて制御情報が続くことを可能にする。結果として、制御情報が184バイトを超える場合、このフラグは1となり、制御情報は、次の184バイトパケットへと続く。データブロック930a内のパケット内の制御情報を正確に伝達する能力を変えることなく、表に示された情報の順序の変更が可能であり得ることに留意することが重要である。
データブロック930aの一部として含まれる制御パケットの情報は、多くの可能な構成で生成し、送信することができる。上で説明されたように、制御パケットは、2つの連続するATSC M/Hデータバーストのコンテンツを定義するのに必要なシステム情報を含むことができる。加えて、ただ1つのコーディングレートが使用される場合、制御パケットは一般に、データブロック930a内の残りの26個のパケット内のデータと同じコーディングレートを有することができ、モバイルデータバースト内の残りのデータブロックと同じコーディングレートを有することができる。最良の受信および復号の機会を可能にするために、多数の符号化率が使用される場合、データブロック930aは、現在のモバイルデータバースト内で使用される最低のコーディングデータレート(すなわち最低量の元のコンテンツデータを送信するコーディングレート)を用いて符号化することができる。
上で説明された制御情報は、モバイル受信機またはハンドヘルド受信機の動作の効率的なプロビジョニング(provisioning)を可能にする。制御情報は、利用可能ないくつかの中から1つのサービスまたは1つのエポックだけを受信するなど、受信機アプリケーションが多重モバイルデータの一部のみを必要とする場合に、電力を節約する受信機の実施を可能にする。さらに、制御規定は、受信機によって独立に回復され得る「仮想ストリーム(virtual stream)」と呼ばれるサブセットストリームに到来信号を分割することを可能にする。制御情報を介して識別されるこれらの仮想ストリームの時分割多重から、電力節約およびより高い動作効率性がもたらされる。例えば、堅牢なデータストリームの時分割多重に関連するパラメータは、符号化率識別子およびエポック識別子を使用してモバイル受信機に送信される。モバイル受信機は、対象データを含まない時間間隔の間、受信機がシャットダウンまたは「スリープ」モードに入ることを可能にし、電力消費の低減をもたらす、制御情報内のパラメータを回復および復号する。
制御ブロックは、絶対時間値を確立および送信するための規定も含むことができる。絶対時間値の送信は、異なるネットワーク周波数、送信アンテナ位置、または放送送信局を用いて動作する連携ネットワークから配信されるコンテンツのシームレスな受信デバイス移行(seamless receiving device transition)などの特徴の実施を可能にすることができる。
上で説明されたように、エンコーダ600および関連制御情報は、データブロック1個の短いデータバースト、または堅牢なモバイル放送データを完全に送信するのに必要とされる長いデータバーストを送信するために、柔軟性を含む。堅牢なモバイル放送データバーストは、必要であれば、レガシ受信機において使用されるレガシデータの送信を著しく削減して、連続データ送信に接近することができる。しかし、レガシ受信機の適切な動作を維持しなければならない場合に、実際的な問題が生じることがある。レガシ受信機は、機能が停止したように視聴者から見えることなく動作を継続するために、到来受信データの適切なコンテンツ復号に依存することがある。コンテンツデータの適切な復号および認識の失敗は、受信機をサーチモードに入らせることがあり、またはユーザに他の何らかの望ましくないエラー表示を提供することがある。ATSCモバイルデータの長いデータバーストのせいで、レガシ受信機において長期間にわたるコンテンツデータの認識不能が発生すると、さらに、オーディオとビデオ表示の間に同期誤差が生じることがあり、またはオーディオコンテンツおよびビデオコンテンツを保存するために使用されるバッファにおいてバッファアンダフローが生じることがある。
長いモバイルデータバーストの送信によって引き起こされる問題に対処するため、レガシデータオーバレイモード(legacy data overlay mode)を導入することができる。レガシデータオーバレイモードでは、レガシデータの1つまたは複数のデータブロックが、モバイルデータバースト内に挿入される。必要であれば、レガシデータの多数のデータブロックを挿入することができ、堅牢なモバイルデータバーストの長さに応じて、レガシデータブロックを周期的に挿入することができる。一実施形態では、既存のレガシ受信機の同期および動作を維持するために、データブロック930kが、フィールド同期940の位置の直前に挿入されたレガシデータのブロックを含む。レガシデータを含む頻度はレガシ受信機性能に基づいて経験的に決定できることに留意することが重要である。例えば、堅牢なモバイルデータバーストが24ミリ秒よりも長く続く送信において、各フィールド同期の間に、レガシデータの1個から2個のデータブロックを挿入することができる。
レガシデータオーバレイモードを識別するため、制御ブロック930aは、レガシデータオーバレイモードの使用および存在、ならびにレガシデータを含む1つまたは複数のデータブロックの識別についての情報を含むことができる。上で説明された情報と同様に、モバイルデータバーストとともに送信される制御情報内のレガシオーバレイモード識別およびレガシデータブロック位置は、モバイル受信機またはハンドヘルド受信機におけるより効率的な動作およびプロビジョニングを可能にする。加えて、コントローラ670またはMPEGトランスポートストリーム源602は、モバイルデータバーストの長さを監視し、レガシデータブロックの包含および位置を識別するための制御情報を挿入することができる。コントローラ670は、入力を堅牢なモバイルデータバーストからレガシデータストリームに切り替えて、レガシストリームデータブロックを挿入するために、制御信号をmux630に提供する。レガシストリームデータブロックが挿入された後、mux630は、入力を堅牢なモバイルデータバーストに再び切り替える。堅牢なモバイルデータバーストの長さに応じて、モバイルデータバーストの2つ以上の部分がレガシデータブロックを含み得ることに留意することが重要である。
コントローラ670は、コントローラ670による少なくとも1つのデータストリームの監視に基づいた、mux630による堅牢なモバイルデータストリームとレガシデータストリームの間の切り替えも制御することができる。一実施形態では、コントローラ670は、レガシデータストリームのデータレートを監視する。先に言及されたように、レガシデータストリームは、19Mb/秒という高いデータレートを含むことができる。しかし、ある期間の間、レガシデータレートは、より低くなることがある。コントローラ670は、レガシストリームデータレートを監視する。レガシデータストリームのデータレートがある期間にわたって所定の閾値を下回る場合、コントローラ670は、入力をレガシデータストリームから切り替えるために信号をmux630に提供し、堅牢なモバイルデータの1つまたは複数のブロックの挿入を可能にする。30秒間にわたって10Mb/秒の閾値を下回ると、最高で9Mb/秒(符号化後)の堅牢なデータストリームを30秒間にわたって含めることが可能になる。結果として、コントローラ670は、送信レガシ信号を検出し、第1の信号のデータレートがデータレート閾値を下回る場合、レガシ信号に代わって堅牢な信号の送信だけを許可する。レガシデータレートが低い間の時間多重制御の使用は、堅牢なデータが特定の配信時間に影響されにくい場合、モバイル受信機に送信される堅牢なデータにとって役立つことがある。
ここで図10を参照すると、符号化プロセス1000の一実施形態を示すフローチャートが示されている。プロセス1000は、データの入力ストリームから頑健なデータストリームを生成するために使用できる、連結バイトコード符号化プロセスを示している。プロセス1000は、主として、図2に示された連結バイトコードエンコーダ200を参照して説明される。しかし、プロセスは、図4に示され、上で説明されたエンコーダ400を含む、任意のバイトコードエンコーダに容易に適合させることができる。プロセス1000は、個別処理ブロックまたは必要なブロックの一部もしくは全部を含む集積回路を含むハードウェアを使用して、マイクロプロセッサデバイスにおいて動作するソフトウェアを使用して、あるいはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで実行できることに留意することが重要である。加えて、プロセス1000は、データのバイト、符号語、およびパケットを参照して説明される。しかし、他のデータ構成または編成が可能であり、使用できることは、当業者には明らかであろう。
最初にステップ1010において、データのストリームが受け取られる。データのストリームは、数バイトのデータが符号語としてグループ化でき、さらに1つまたは複数の符号語の全部または一部を含むパケットに編成できるように、編成することができる。例えば、データは、187バイトのデータを含むパケットに編成することができ、各パケットは、識別目的で使用されるパケットヘッダを含む。次にステップ1020において、データのパケットが、バイトコード符号化される。ステップ1020における符号化は、先に説明された構成エンコーダの1つを使用して実行することができる。例えば、符号化ステップ1020は、データの12個の入力バイト毎に18バイトのデータを出力する結果をもたらす、レート2/3バイトコード符号化を使用することができる。
あるいは、符号化ステップは、レート1/2などの別のバイトコードエンコーディングレートを使用することもできる。符号化ステップ1020は、データの入力バイトを補足するために、式(32)から式(34)に示されたような生成行列を使用することができる。入力データの補足は、バイトコード符号化プロセスまたはブロックコード符号化プロセスなどの符号化プロセスを介した、誤り訂正バイトまたは冗長データバイトの生成を含む。出力バイトは、システマティックバイトとして知られる、データの12個の入力バイトの複製を、6バイトの冗長または非システマティックデータとともに含む。
符号化ステップ1020は、符号語の分離または逆多重化も含むことができる。逆多重化は、符号語の2つ以上の部分を生成し、各部分に別々のバイトコード符号化を施すことを可能にする。別々のバイトコード符号化は、並列方式で、またはより高い処理クロック速度による順次方式で実行することができる。分離または逆多重化は、図4のエンコーダ400において説明されたように符号語を処理するために使用することができる。
次にステップ1030において、ステップ1020からの符号化データバイトがインタリーブされる。いくつかのインタリービング編成を使用することができる。例えば、図3に示されたようなインタリービング編成である。図3のインタリービング編成は、相対的に小さなインタリーバサイズに対して提供され、バイトコード符号化ステップ1020において生成された符号の距離を最大化する。言い換えると、インタリーバサイズは、白色雑音の存在下でバイト誤り率を低減するように最適化することができる。次にステップ1040において、ステップ1030からのインタリーブバイトは、第2のバイトコード符号化を施される。第2のバイトコード符号化ステップ1040は、先に説明された構成エンコーダの1つを使用して実行することができる。例えば、ステップ1040における符号化は、データの18個の入力バイト毎に27バイトのデータを出力する結果をもたらす、レート2/3バイトコード符号化を使用することができる。あるいは、符号化ステップは、レート1/2などの別のバイトコードエンコーディングレートを使用することもできる。符号化ステップ1040は、上述のように、データの入力バイトを補足するために、式(32)から式(34)に示されたような生成行列を使用することができる。出力バイトは、システマティックバイトとして知られる、データの18個の入力バイトの複製を、8バイトの冗長データまたは非システマティックデータとともに含む。いくつかのシステマティックバイトは、元の入力データのバイトの1つの複製とすることができ、または第1のバイトコード符号化ステップ1020によって冗長もしくは非システマティックバイトとして作成されたバイトとすることができることも明らかであろう。
次にステップ1050において、データのバイトの第2の符号化ストリームがパンクチャリングされる。パンクチャリングステップ1050は、第2の符号化ストリームからデータのバイトの1つを削除する。削除されるバイトは、第2の符号化ステップ1040の非システマティックバイトとすることができ、さらに第1の符号化ステップ1020からの非システマティックバイトとすることもできる。最後にステップ1060において、データストリームが、レガシまたは既存のA53符号化などの付加的な処理に提供される。ステップ1060は、データストリームを提供するのに先立って、符号化バイトを、最初に受け取った編成に類似したパケットに再パケット化することも含むことができる。説明されたプロセス1000は、レート12/26バイトコード符号化データストリームの生成をもたらす。
ステップ1050におけるパンクチャリングは、プロセス1000から削除することができる。削除されるバイトの選択は、ステップ1030におけるインタリービングに基づいて実行される。例えば、第2の符号化ステップ1040は、その符号化の一部として非システマティックバイトの1つを生成しないことができ、直接的にパンクチャストリームをもたらすことを可能にすることができる。加えて、パンクチャリングステップ1050は、非パンクチャレート12/27のバイトコード符号化データストリームを生み出すためにバイパスすることもできる。
ステップ1050におけるパンクチャリングは、第2の符号化ストリームから2バイト以上を削除することもできる。例えば、削除される3バイトを識別して、レート12/24のバイトコード符号化データストリームを生み出すことを可能にすることができる。2バイト以上のパンクチャリングは、符号化の有効性をさらに低下させるが、コーディングレートの改善を獲得する。パンクチャリングステップ1050におけるさらなるバイトの削除は、ステップ1030の最適インタリービングに基づいて達成される。このように、パンクチャリングとインタリービングとは、先に説明されたように、与えられた出力ブロックサイズの出力パケットを生み出すことに基づいた最適符号化率を可能にするために対話する。
ステップ1030および1040は、2つのインタリービングステップおよび3つのバイトコード符号化ステップを含む異なる連結バイトコード符号化プロセスを形成するために、反復できることに留意することが重要である。反復ステップ1030および1040を使用するプロセスは、レート12/52の頑健なデータストリームを生成するために、エンコーダによって使用することができる。さらに、ステップ1050は、出力データストリームを形成するために、符号語の2つ以上の並列部分の再組み合わせまたは逆多重化も含むことができる。再組み合わせは、図4のエンコーダ400などの並列構造バイトコードエンコーダと併せて使用される。プロセス1000は、先に上で説明されたような他の符号化率にも容易に適合させることができる。
ここで図11を参照すると、符号化プロセス1100の別の実施形態を示すフローチャートが示されている。プロセス1100は、やはり既存またはレガシA53信号フォーマットに準拠する、システマティックデータパケットおよび非システマティックまたは冗長データパケットを含む、ATSC M/Hデータストリームを符号化および送信するためのステップを示している。プロセス1100は、主として、図6に示されたエンコーダ600を参照して説明される。上述のように、プロセス1100は、個別処理ブロックまたは必要なブロックの一部もしくは全部を含む集積回路を含むハードウェアを使用して、マイクロプロセッサデバイスにおいて動作するソフトウェアを使用して、あるいはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで実行することができる。プロセス1100は、まさに必要とされる実施に基づいて、ある設定を削除または再編成することによって適合させ得ることに留意することが重要である。
最初にステップ1110において、パケットのトランスポートストリームが、受け取られ、処理される。各パケットは、187バイトを含み、またヘッダを含む。ヘッダは、PIDの他に、パケットに関する他の情報も含む。次にステップ1120において、ATSC M/Hパケット用に使用されるとして識別されたパケットが、分離または抽出される。残りのパケットは、無処理として識別される。ATSC M/Hパケットは、組み合わされた単一のトランスポートストリームから抽出する代わりに、パケットの別々の入力トランスポートストリームとして提供できることに留意することが重要である。加えて、トランスポートストリーム内のすべてのパケットを、ATSC M/Hパケットとして識別することもできる。これらの状況はどちらも、抽出ステップ1120の必要性を排除することができる。さらに、ATSC M/Hまたは無処理として識別されたパケットは、グループ化することができ、ATSC M/Hとして識別されたパケットは、別々のエンコーディング符号化率によってさらに識別およびグループ化することができる。好ましい一実施形態では、ステップ1110または1120において、ATSC M/Hパケットは、図9において説明されたのと同様の編成で、ブロックにグループ化され、各ブロック内のデータのパケットの数は、そのパケットに対して使用されるコーディングレートに基づいて決定される。
ステップ1110における処理は、ATSC M/Hパケットとして識別されたデータの他に、レガシデータストリームに関連するデータパケットの監視も含む。レガシデータストリーム内のパケットのいくつかは、ATSC M/Hパケットとしても識別され得ることに留意することが重要である。監視は、コンテンツデータレート、トランスポートパケットレート、データサービス中のデータの持続時間、およびデータのタイプを含むが、これらに限定されない。ステップ1110におけるデータの監視は、ATSC M/Hとして識別されるパケットを決定することの他に、識別されたATSC M/Hパケットに基づいて頑健なデータストリームの長さを決定すること、および識別されたATSC M/Hパケット用のバイトコードエンコーディング符号化率を決定することを可能にする。制御情報は、ステップ1110における監視および決定に基づいて生成することができ、識別されたATSC M/Hパケットとして頑健なデータストリームに追加することができる。
次にステップ1130において、ATSC M/Hとして識別されたパケットの組またはグループが、行として読み込みまたは入力され、列またはインタリーブされたパケットとして出力される。出力データの列は、符号語に等しく、各符号語のサイズは、パケットのグループのサイズに等しい。図7および図8は、ステップ1130における、行を読み込んで列を出力するパケットインタリービングを示す行列を示している。ステップ1130において使用されるインタリーバの次元は、例えば、入力列および出力行に変更でき、またはインタリーバの実施に基づいて他の任意の次元態様を使用するように変更できることに留意することが重要である。次にステップ1140において、ステップ1130からの各符号語が、ブロックコード符号化される。ステップ1140におけるブロックコード符号化は、プロセス1000におけるバイトコード符号化と類似しており、単一符号化プロセスまたは連結符号化プロセスを使用することができる。例えば、ブロックコード符号化ステップ1130は、レート1/2構成符号、レート12/26符号、レート12/52符号、またはレート17/26符号を使用して、符号語を符号化することができる。
次にステップ1150において、符号化符号語の組が、符号語を列として入力し、データパケットを行として出力することによって、パケット化デインタリーブ(packet−deinterleave)される。今では入力符号語は、ステップ1130におけるブロックコード符号化によって生成された個数のバイトを含む。出力パケットは、187バイトを含むパケットに再構成される。ブロックコード符号化ステップ1130において生成された非システマティックバイトは、データの符号化ストリーム内においてパケットの追加行を構成する。ステップ1150において使用されるデインタリーバの次元は、例えば、入力列および出力行に変更でき、またはインタリーバの実施に基づいて他の任意の次元態様を使用するように変更できることに留意することが重要である。
次にステップ1160において、符号化デインタリーブパケット内のヘッダバイトが変更される。1160における変更ステップは、ヘッダ情報がレガシ受信機によって認識されることを妨げることによって、ATSC M/Hデータパケットを復号することが可能でない受信機で起こる性能問題を予防する方法を提供する。ステップ1160における変更は、TEIビット、ペイロードユニット開始インジケータビット、およびトランスポートプライオリティビットを、ビット値の「0」に設定することを含むことができる。ステップ1160における変更は、スクランブリング制御ビットおよびアダプテーションフィールドビット(各々2ビット)を「00」に設定することも含むことができる。ステップ1160における変更は、3ビット長の連続性カウンタを「000」に設定することも含むことができる。最後に、ステップ1160における変更は、PIDを、すべてのレガシ受信機によって無視される既知の値など、一意的かつ未使用の値に設定することを含むことができる。ヘッダバイトは、符号化ステップ1140において、無視でき、処理しなくてよいことに留意することが重要である。
ステップ1170において、所定のパケットまたは事前トラッキングパケットが、変更されたヘッダ情報を含む符号化パケットのストリーム内に挿入される。事前トラッキングパケットの挿入は、ATSC M/H信号またはモバイルビデオ符号化信号を受信することが可能な受信機の性能を改善する。挿入ステップ1170は、既存の冗長もしくは非システマティックパケットを置換でき、または最初にステップ1110においてデータパケットのストリーム内のヌルパケットとして提供されたパケットを置換できることに留意することが重要である。
ステップ1180において、ステップ1170からのATSC M/H符号化パケットは、データのトランスポートストリームの無処理部分と組み合わされる。ATSC M/H符号化パケットは、データパケットのトランスポートストリームの先に識別された無処理部分に挿入または追加することができる。あるいは、ステップ1170からのATSC M/H符号化パケットは、もっぱらレガシ放送受信のために識別された第2のトランスポートストリームと組み合わせることができ、または第2のトランスポートストリームに挿入もしくは追加することができる。ステップ1180は、ステップ1110におけるパケットのすべてがATSC M/Hデータパケットとして識別され、処理された場合には、除去することもできることに留意することが重要である。
加えて、ステップ1180において、頑健なデータストリーム内に含まれるATSC M/H符号化パケットと、第2のまたはレガシ限定のデータストリームからのパケットは、ステップ1110における監視および制御情報に基づいて、多重化することができる。好ましい一実施形態では、制御情報は、バーストモード動作の実施を指示することができる。バーストモード動作では、所定のデータレートを下回るデータレートを有するレガシ放送データストリームが提供され、追加データを放送送信内に含めることを可能にする。レガシ放送データストリームの所定のデータレートに基づいた周期的な時間間隔で、頑健なデータストリームパケットが、送信用の出力データストリームに挿入される。
好ましい別の実施形態では、制御情報は、レガシデータオーバレイモード動作の実施を指示することができる。レガシデータオーバレイモード動作では、ATSC M/H符号化パケットとして連続して提供されたパケットの数と、ステップ1110において決定された監視および制御情報とに基づいて、レガシ放送パケットが挿入される。上で説明されたように、挿入ステップ1170の制御は、コントローラ670などのコントローラによって実行することができる。
次にステップ1190において、ATSC M/H符号化であるかどうかに関わらず、すべてのパケットを含む完全なデータストリームが、A53規格に準拠するレガシまたは既存の符号化を使用して処理される。ステップ1190におけるレガシ符号化は、リード−ソロモン符号化、ランダム化、インタリービング、トレリス符号化、および同期挿入を含む。レガシ符号化ステップ1190は、レガシエンコーダ650内に示されたようなブロックによって実行することができる。
最後にステップ1195において、ATSC M/Hデータとして符号化されたストリームの全部または一部を含む、完全符号化データストリームが送信される。送信ステップ1195は、明確に識別された周波数範囲を使用した送信を含むことができ、同軸ケーブルなどの有線技術を使用した送信、または電磁的に放送波(airwave)を介した送信を含むことができる。ATSC M/Hデータは連続的に送信できることに留意することが重要である。このモードでは、ATSC M/Hシステマティックパケットは、レガシ受信機においてもデータパケットとして役立つ。非システマティックパケットは無視される。しかし、個別のATSC M/Hデータおよびレガシデータは、ATSC M/Hデータを周期的に送信する方式で、または断続する短い期間中に連続的に送信する方式で送信することができる。
ここで図12を参照すると、受信機において使用されるデコーダ1200の一実施形態のブロック図が示されている。デコーダ1200は、空中の電磁波などの伝送媒体を介した信号の送信によって悪影響を受けている信号を受け取り、復号するための付加的な回路および処理を含む。デコーダ1200は、頑健なデータストリームとレガシデータストリームの両方を復号することが可能である。例えば、デコーダ1200は、ATSC M/H信号として送信された信号を受信し、復号することが可能な受信機内に含まれることができる。
デコーダ1200では、初期処理の後に続いて、到来信号が、等化器1206に提供される。等化器1206は、トレリスデコーダ1210に接続され、トレリスデコーダ1210は、2つの出力を提供する。トレリスデコーダ1210からの第1の出力は、フィードバックを提供し、フィードバック入力として等化器1206に接続される。トレリスデコーダ1210からの第2の出力は、畳み込みデインタリーバ1214に接続される。畳み込みデインタリーバ1214は、バイトコードデコーダ1216に接続され、バイトコードデコーダ1216も、2つの出力を提供する。バイトコードデコーダ1216からの第1の出力は、畳み込みインタリーバ1218を介して、フィードバック入力としてトレリスデコーダ1210に接続される。バイトコードデコーダ1216からの第2の出力は、リード−ソロモンデコーダ1220に接続される。リード−ソロモンデコーダ1220の出力は、デランダマイザ1224に接続される。デランダマイザ1224の出力は、データデコーダ1226に接続される。頑健ストリームコントローラ1260は、バイトコードデコーダ1216およびデランダマイザ1224に接続される。リード−ソロモンデコーダ1220、デランダマイザ1224、およびデータデコーダ1226は、ATSC A53レガシ放送信号を受信するために使用される畳み込み受信機内のそれらのブロックと類似した仕方で接続され、機能的に動作することに留意することが重要である。
受信機のフロントエンド処理(例えば、アンテナ、同調器、復調器、A/D変換器)(図示されず)からの入力信号は、等化器1206に提供される。等化器1206は、受け取った信号を回復しようと試みて、受け取った信号を処理し、送信チャネルの影響を完全または部分的に除去する。様々な除去方法または等化方法が、当業者によく知られており、ここでは説明されない。等化器1206は、FFE(フィードフォワード等化器(feed−forward equalizer))部およびDFE(判定フィードバック等化器(decision−feedback−equalizer))部を含む処理回路の多数の部分を含むことができる。
等化信号は、トレリスデコーダ1210に提供される。トレリスデコーダ1210は、1つの出力として、等化器1206のDFE部に提供される判定値の組を生み出す。トレリスデコーダ1210は、やはり等化器1206のDFE部に提供される中間判定値も生成することができる。DFE部は、判定値をトレリスデコーダ1210からの中間判定値とともに使用して、等化器1206内のフィルタタップの値を調整する。調整されたフィルタタップ値は、受け取った信号内に存在する干渉および信号反射を打ち消す。反復プロセスは、等化器1206が、トレリスデコーダ1210からのフィードバックの助けを借りて、時間とともに変化する可能性のある信号伝送環境状態に合わせて動的に調整を行うことを可能にする。反復プロセスは、デジタルテレビ放送信号の場合の19Mb/sなど、信号の到来データレートに類似したレートで発生できることに留意することが重要である。反復プロセスは、到来データレートよりも高いレートで発生することもできる。
トレリスデコーダ1210は、トレリス復号データストリームを畳み込みデインタリーバ1214にも提供する。畳み込みデインタリーバ1214は、図6において説明されたデインタリーバに類似した動作を行い、データパケット内に組織されるデインタリーブバイトを生成する。データパケットは、バイトコードデコーダ1216に提供される。上で説明されたように、頑健なデータストリームの一部ではないパケットは、単にバイトコードデコーダ1216を通過して、リード−ソロモンデコーダ1220に渡される。頑健なデータストリームの一部として識別されたパケットの場合、バイトコードデコーダ1216は、上で説明されたように、非システマティックパケット内の冗長情報を使用して、パケット内のバイトを初期的に復号する。識別が完了する時に先立って、受け取ったすべてのパケットの初期復号を実行できることに留意することが重要である。
バイトコードデコーダ1216およびトレリスデコーダ1210は、ターボデコーダと呼ばれる反復方式で動作し、頑健なデータストリームを復号する。具体的には、トレリスデコーダ1210は、畳み込みデインタリーバ1214によるデインタリービングの後、頑健なデータストリーム内に含まれるパケットの各バイトについて、第1の軟判定ベクトルをバイトコードデコーダ1216に提供する。一般に、トレリスデコーダ1210は、確率値からなるベクトルとして軟判定を生み出す。いくつかの実施形態では、ベクトル内の各確率値は、そのベクトルに関連するバイトが有することのできる値に関連する。他の実施形態では、2/3レートトレリスデコーダは2ビットシンボルを推定するので、確率値からなるベクトルは、システマティックパケット内に含まれるハーフニブル(half−nibble)(すなわち2ビット)毎に生成される。いくつかの実施形態では、トレリスデコーダ1210は、バイトの4つのハーフニブルに関連する4つの軟判定を組み合わせて、バイトが有することのできる値の確率からなるベクトルである1つの軟判定を生み出す。そのような実施形態では、バイトに対応する軟判定は、バイトコードデコーダ1216に提供される。他の実施形態では、バイトコードデコーダは、システマティックパケットのバイトに関する軟判定を4つの軟判定値に分離し、その場合、4つの軟判定の各々は、バイトのハーフニブルに関連する。
バイトコードデコーダ1216は、頑健なデータストリームのパケットを構成するバイトに関連する軟判定ベクトルを使用して、パケットを構成するバイトの第1の推定を生み出す。バイトコードデコーダ1216は、システマティックパケットと非システマティックパケットの両方を使用して、頑健なストリームを構成するパケットの各バイトについて第2の軟判定ベクトルを生成し、畳み込みインタリーバ1218による再インタリービングの後、第2の軟判定ベクトルをトレリスデコーダ1210に提供する。その後、トレリスデコーダ1210は、第2の軟判定ベクトルを使用して、第1の判定ベクトルのさらなる反復を生み出し、それをバイトコードデコーダ1216に提供する。トレリスデコーダ1210およびバイトコードデコーダ1216は、トレリスデコーダとバイトコードデコーダとによって生み出された軟判定ベクトルが収束するか、または所定の回数の反復が行われるまで、このように反復する。その後、バイトコードデコーダ1216は、システマティックパケットの各バイトについての軟判定ベクトル内の確率値を使用して、システマティックパケットの各バイトについての硬判定を生成する。硬判定値(すなわち復号バイト)は、バイトコードデコーダ1216からリード−ソロモンデコーダ1220に出力される。トレリスデコーダ1210は、MAP(帰納的最大(Maximum a Posteriori))デコーダを使用して実施することができ、バイト軟判定またはハーフニブル(シンボル)軟判定に基づいて動作することができる。
ターボ復号は一般に、到来データレートよりも高い、ブロック間での判定データ受け渡しに関する反復レートを利用することに留意することが重要である。可能な反復の回数は、データレートと反復レートの比に制限される。結果として、実用の範囲では、ターボデコーダにおけるより高い反復レートは一般に、誤り訂正結果を改善する。一実施形態では、到来データレートの8倍の反復レートを使用することができる。
図12において説明されたような軟入力軟出力バイトコードデコーダは、ベクトル復号機能を含むことができる。ベクトル復号は、システマティックバイトおよび非システマティックバイトを含むデータのバイトをグループ化することを含む。例えば、レート1/2バイトコード符号化ストリームの場合、1つのシステマティックバイトと1つの非システマティックバイトがグループ化される。2つのバイトは、64000を超える可能な値を有する。ベクトルデコーダは、2つのバイトの各可能な値についての確率を決定または推定し、確率マップを生成する。可能性の一部または全部の確率に対する重み付けと可能な符号語までのユークリッド距離(Euclidean distance)とに基づいて、軟判定が行われる。ユークリッド距離の誤差が閾値を下回った場合に、硬判定を行うことができる。
バイトコードデコーダ1216の硬判定出力または軟判定出力は、リード−ソロモンデコーダ1220に提供される。リード−ソロモンデコーダ1220は、出力データを、例えば、207バイトのパケットに形成する。リード−ソロモンデコーダ1220は、バイトコードデコーダによって生み出された207バイトの各系列を1つまたは複数のリード−ソロモン符号語と見なし、符号語またはパケット内のいずれかのバイトが送信中の誤りのせいで改悪されていないかどうか判定する。判定はしばしば、符号語のシンドロームまたは誤りパターンの組を計算し、評価することによって実行される。改悪が検出された場合、リード−ソロモンデコーダ1220は、パリティバイト内に符号化された情報を使用して、改悪バイトを回復しようと試みる。その後、結果的に誤り訂正されたデータストリームは、デランダマイザ1224によって逆ランダム化され、その後、データデコーダ1226に提供され、データデコーダ1226は、送信されるコンテンツのタイプに従ってデータストリームを復号する。
データデコーダ1226は、復号パケットのヘッダ内のPIDなどの識別子を使用して、パケットで搬送された情報のタイプと、そのような情報をどのように復号すべきかを決定する。ヘッダ内のPIDは、データストリームの一部として定期的に送信され、更新され得る、受信機内のPMT(プログラムマップテーブル)内の情報と比較される。データデコーダ1226は、認識されるタイプに属さないデータパケットのPIDを有するパケットをいずれも無視する。
頑健ストリームコントローラ1260は、逆ランダム化データストリームも受け取る。頑健ストリームコントローラ1260は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとして具現される別個の回路とすることができる。あるいは、頑健ストリームコントローラ1260は、バイトコードデコーダ1216など、他のブロックの1つに含まれることもできる。頑健ストリームコントローラ1260は、受信装置全体の動作のために使用されるコントローラ内に組み込むこともできる。頑健ストリームコントローラ1260は、例えば、頑健なデータストリーム用に使用されるプリアンブルの形式をとる事前トランスポートパケットの存在を判定することができる。事前トランスポートパケットの存在に基づいて、頑健ストリームコントローラ1260は、頑健なデータストリーム内の制御情報を識別し、復号する。好ましい一実施形態では、頑健ストリームコントローラ1260は、頑健なデータストリーム内のプリアンブルデータブロックを識別した後、第1のデータブロック内の制御パケットを復号する。
識別された制御情報を使用して、頑健ストリームコントローラ1260は、バイトコードデコーダ1216に制御信号を提供する。制御信号は、復号レートを設定するための情報、復号されるデータの符号語、パケット、またはブロックの数を表す情報を含むことができる。頑健ストリームコントローラ1260は、先に説明されたようなバーストモード動作またはレガシオーバレイモード動作におけるレガシデータストリームを伴う頑健なデータストリームの送信であることに基づいて、データのある受け取った符号語、パケット、またはブロックをレガシデータとして無視できるかどうかを表す制御信号も提供することができる。好ましい一実施形態では、頑健ストリームコントローラ1260は、制御情報を使用して、頑健なデータのブロックを識別し、頑健なストリームに関連しないブロックが無処理のままバイトコードデコーダを通過できるように、バイトコードデコーダの動作を変更する。別の実施形態では、頑健ストリームコントローラ1260は、モバイルデータバーストどうしの間の識別された期間中、シャットダウンするようバイトコードデコーダ1216に命令する。頑健ストリームコントローラ1260は、受信機が制御情報に基づいてシャットダウンできるように、デコーダ1200内の他のブロックおよび受信機の他の部分にも信号を提供することができる。
図12において説明されたようなデコーダは、単一バイトコードエンコーダまたは連結バイトコードエンコーダによる符号化を含む、先に説明されたバイトコードエンコーダによる符号化が施された頑健なデータストリームを復号することができる。図12のデコーダは、単一の符号化ステップを含むだけの単一または構成バイトコードエンコーダによって符号化された頑健なデータストリームの復号を説明する。連結バイトコード復号は、デインタリービング、デパンクチャリング、および再挿入などの中間処理に加えて、2つ以上の復号ステップで、到来した符号語またはバイトを復号することを含む。
ここで図13を参照すると、連結バイトコードデコーダ1300の一実施形態のブロック図が示されている。連結バイトコードデコーダ1300は、図12に示されるようなターボデコーダ構成において動作するように構成される。連結バイトコードデコーダ1300も、頑健なデータストリーム内の連結バイトコード符号化パケットを復号するために反復プロセスを使用するターボデコーダとして内部的に動作する。連結バイトコードデコーダ1300は、レート12/26バイトコード符号化信号ストリームを復号して、最初の符号化26バイトから12バイトのデータを生み出すように適合される。
26バイトの軟判定値を表すデータストリームが、バイト挿入ブロック1302に提供される。バイト挿入ブロック1302の出力は、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304に接続される。第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304は、2つの出力を提供する。第1の出力は、パンクチャブロック1306に接続され、パンクチャブロックの出力は、図12に示されるように、インタリーバを介して、トレリスデコーダに、フィードバック入力として接続される。第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304の第2の出力は、デインタリーバ1308に接続される。シンボルデインタリーバ1308の出力は、やはり2つの出力を有する第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310に接続される。第1の出力は、インタリーバ1312を介して、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304に、フィードバック入力として接続される。第2の出力は、リード−ソロモンデコーダなどの他の処理ブロックに接続される。
バイト挿入ブロック1302に入力される26バイトは、データのシステマティックバイトまたはシステマティックパケットに関する、図12のトレリスデコーダ1210などのトレリスデコーダによって生成された、第1の軟判定と、データの非システマティックバイトまたは非システマティックパケットに関する軟判定とを含む。データのシステマティックバイトおよび非システマティックバイトは、バイトコード符号化されたパケットからのものとすることができる。2/3レートバイトコードデコーダは、2つのデータバイトを復号するために3バイトを必要とする。しかし、元の連結符号化は、符号語を27バイトから26バイトに縮小するために、好ましくは非システマティックバイトを削除することによって1バイトを削除した。結果として、符号化プロセスのパンクチャリングによって削除されたバイトに代わるバイトが必要とされる。加えて、トレリスデコーダへの入力ストリームは、パンクチャバイトを含んでいないので、トレリスデコーダは、データストリームにおいて、パンクチャバイトに関する軟判定を生成しない。結果として、パンクチャバイトの値に等しい可能性があることを表す軟判定値が挿入される。バイト挿入ブロック1302からの、挿入された軟判定値を含む、第1の軟判定が、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304に提供される。第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304は、システマティックパケットおよび非システマティックパケットのバイトの復号に基づいて、第1の軟判定を使用して、第2の軟判定を生成する。軟判定の生成は、例えば、バイトの組に、上記の式(2)および式(3)に示されるようなバイトコード化パケットを作成するために使用されたb1要素およびb2要素の値の逆数を乗じる乗算を利用する。
第1の2/3レートバイトコードデコーダからの27バイト軟出力は、パンクチャブロック1306に提供される。27バイト軟出力は、第1の2/3レートバイトコードデコーダにおける復号後の、システマティックバイトおよび非システマティックバイトの両方についての更新された軟判定値の組を表す。パンクチャブロック1306は、バイトフォーマットをトレリスデコーダによって最初に処理された26バイトフォーマットに戻すために、先に挿入された軟判定バイトを削除する。
システマティックバイトのみを表す、第1の2/3レートバイトコードデコーダからの18バイト軟出力は、デインタリーバ1308に提供される。デインタリーバ1308は、2/3レートバイトコード符号化プロセスにおいて実行されたインタリービングを逆転させる仕方で、18バイトのデータをデインタリーブする。デインタリーバ1308は、例えば、図7の行710と行720を逆にすることによって、エンコーダ内のインタリービングマップを正確に逆転させる。
デインタリーブバイトは、第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310に提供される。第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310は、デインタリーブ軟判定システマティックバイトを使用して、上で説明されたのと類似の仕方で、軟判定バイトの2つの追加出力を生成する。18バイトの軟出力が、インタリーバ1312に提供される。18バイトの軟出力は、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1310における復号からの、システマティックバイトおよび非システマティックバイトの両方についての更新された軟判定値の組を表す。インタリーバ1312は、デインタリーブバイトを第1の2/3レートバイトコードデコーダによって使用されたバイトフォーマットに戻すために、デインタリーブバイトを再インタリーブする。インタリーバ1312は、図6のインタリーバ612など、エンコーダ内で使用されるインタリーバと基本的に同一であり、再インタリーブされた18バイトからなる組を第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304に提供する。再インタリーブされた18バイトからなる組は、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304によって行われた軟判定を改善するために使用される。
第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310からの12バイト出力は、12/26レートバイトコード符号化された頑健なデータストリームについてのシステマティックバイト復号データ出力を表す。第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310によって生成された12個のシステマティック出力バイトについての軟判定が、決定的なものであるか、または正しいデータ値であると結論できる所定の閾値内にある場合、第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310は、その軟判定を使用して、12個の出力バイトに関して硬判定を生成し、12個の出力バイトをリード−ソロモンデコーダなどのさらなる処理ブロックに提供する。しかし、第2の2/3レートバイトコードデコーダによって生成された軟判定が、決定的なものでない場合、直前の反復の最中に作成され、フィードバックされた軟情報を使用して、上記のようにさらなる反復が進展する。この付加的な軟情報は、先行するデコーダによって、各軟デコーダに提供される。すなわち、トレリスデコーダは、パンクチャブロック1306を介して提供される、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304からのフィードバックを使用し、第1の2/3レートバイトコードデコーダ1304は、インタリーバ1312を介して提供される、第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310からのフィードバックを使用する。第2の2/3レートバイトコードデコーダ1310によって生成された軟判定が十分に収束するまで、または所定の回数の反復が行われるまで、このように反復が継続する。上述のように、使用されるターボ復号は一般に、到来データレートよりも高い、ブロック間での判定データの受け渡しに関する反復レートを利用する。
図2に示されたエンコーダ200などの好ましいエンコーダでは、バイトコード符号化が、データパケットのリード−ソロモン符号化に先行することに留意することが重要である。しかし、ここに示されたデコーダ1300では、到来データは、リード−ソロモン復号される前にバイトコード復号される。バイトコード操作およびリード−ソロモン符号操作はともに、A53規格において使用されるガロア体(256)上で線形であり、線形操作はガロア体において可換であるので、順序の入れ替えが可能である。バイトコード符号化は、受け取った信号内の誤りの回復に関してより高い信頼性を提供するので、順序の入れ替えは重要である。加えて、バイトコード符号化は、軟判定アルゴリズムを使用して復号することができ、さらにトレリス復号を用いた反復復号プロセスに含まれることができる。リード−ソロモン復号は主として、硬判定復号として動作し、軟判定復号を使用しても、性能は改善されない。結果として、リード−ソロモン復号に先立つバイトコード復号の実行は、ビット誤り率および信号対雑音比に関する測定において、改善された受信機性能をもたらす。
加えて、図1のエンコーダ100および図6のエンコーダ600の実施形態についての説明と同様に、他のコーディングレートを復号するためのバイトコードデコーダの他の実施形態も使用できることに留意されたい。例えば、他のデコーディングレートを復号するために、レート2/3構成バイトコードデコーダの代わりに、レート1/2およびレート2/3の符号化率のための構成バイトコードデコーダが含まれ、挿入されてもよい。さらに、図4において説明されたようなレート24/208バイトコード符号化信号を復号するために必要とされることがある、並列復号または順次的高速復号を可能にするために、付加的なブロックが含まれてもよい。レガシ受信機に最低限の変更を施すだけで、レガシ受信機で必要とされ、使用される要素、コンポーネント、および回路に、バイトコード復号要素および処理を追加できることにも留意されたい。しかし、バイトコード復号プロセスの機能をレガシ受信機の他のブロックに組み込むことによって、復号プロセスを増強してもよい。
上で説明されたバイトコード符号化および復号の構成を使用する様々なシステムは、既存またはレガシ放送システムのアプリケーションの拡張を可能にする。第1に、既存のレガシ受信機は、ATSC M/Hを使用して符号化されたパケットの追加的な存在から利益を得ることができる。動的な信号環境状態におけるトラッキングを改善するために、より堅牢なSCBC符号化パケットおよび事前トラッキングパケットを、トレリスデコーダおよび等化器によって処理することができる。第2に、堅牢または頑健なデータを生成するATSC M/H符号化データは、レガシA53送信を受信できない信号環境において、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、および歩行者用デバイス内の受信システムが堅牢なストリームを受信することを可能にする。例えば、レート24/208でのATSC M/H符号化は、レガシA53受信用の約15dB(デシベル)の白色雑音閾値と比べて、2.0dBに等しい白色雑音閾値での信号受信を可能にする。ATSC M/Hパケットを生成し、そのパケットをレガシA53データとともに周期的に送信することによって、動作がさらに増強される。周期的な送信は、放送素材のビデオおよびオーディオ配信を可能にするために重要である。ATSC M/Hパケットは、グループ化して、1つまたは複数の送信バーストとして送信することもできる。バーストでの送信は、データコンテンツ、またはモバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、もしくは歩行者用デバイスによって後で使用するために保存できるコンテンツのために重要である。
実施形態は様々な変更および代替的形態を許すことができるが、特定の実施形態が、図面において例として示され、本明細書において詳細に説明された。しかし、本開示は、開示された特定の形態への限定を意図していないことを理解されたい。むしろ、本開示は、以下に記載の特許請求の範囲によって確定される開示の主旨および範囲内に含まれるすべての変更、均等物、および代替を包含するものとされる。
Claims (27)
- データブロックを生成するステップ(1110)と、
第1のエンコーディングレートを使用して、データブロックの第1の組を符号化するステップ(1140)と、
第2のエンコーディングレートを使用して、データブロックの第2の組を符号化するステップ(1140)と、
制御パケットを生成するステップ(1180)であって、前記制御パケットは、データブロックの前記第1の組および前記第1のエンコーディングレートを識別し、またデータブロックの前記第2の組および前記第2のエンコーディングレートを識別する、ステップ(1180)と
を含むことを特徴とする方法(1100)。 - 前記データブロックは、現在のデータバーストを表すことを特徴とする請求項1に記載の方法(1100)。
- 前記制御パケットは、後続するデータバーストのデータブロックの第1の組および第1のエンコーディングレートをさらに識別することを特徴とする請求項2に記載の方法(1100)。
- 前記制御パケットは、前記現在のデータバーストと後続するデータバーストの間の時間長をさらに識別することを特徴とする請求項3に記載の方法(1100)。
- 前記第1のエンコーディングレートは、前記第2のエンコーディングレートよりも低いデータレートを生み出すことを特徴とする請求項1に記載の方法(1100)。
- データブロックの前記第1の組を符号化する前記ステップ(1140)およびデータブロックの前記第2の組を符号化する前記ステップ(1140)は、バイトコード符号化プロセスを使用することを特徴とする請求項1に記載の方法(1100)。
- リード−ソロモン符号化プロセスを使用して、データブロックの前記第1の組、データブロックの前記第2の組、および前記制御パケットを符号化するステップ(1190)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法(1100)。
- データブロックの前記第1の組を送信する前に、前記制御パケットを送信するステップ(1195)をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法(1100)。
- データブロックを生成する手段(602)と、
第1のエンコーディングレートおよび第2のエンコーディングレートの一方を使用して、前記データブロックの少なくとも部分を符号化する手段(604)と、
制御パケットを生成する手段(604、670)であって、前記制御パケットは、前記データブロックの前記少なくとも部分を識別し、また前記第1のエンコーディングおよび前記第2のエンコーディングレートの一方としてエンコーディングレートを識別する、手段(604、670)と
を含むことを特徴とする装置(600)。 - データブロックの第1の組を符号化するステップ(1140)と、
符号化されたデータブロックの前記第1の組のデータ長を決定するステップ(1180)と、
前記データ長がデータ長閾値よりも大きい場合、データブロックの第2の組からの少なくとも1つのデータブロックを符号化されたデータブロックの前記第1の組内に挿入するステップ(1180)と
を含むことを特徴とする方法(1100)。 - 第2の符号化プロセスを使用して、前記少なくとも1つのデータブロックを含むデータブロックの前記第1の組を符号化するステップ(1190)と、
データブロックの第2の符号化された組を送信するステップ(1195)と
を含むことを特徴とする請求項10に記載の方法(1100)。 - 符号化する前記ステップ(1140)は、データブロックの前記第1の組をバイトコード符号化することを特徴とする請求項10に記載の方法(1100)。
- 前記データ長閾値は、データブロックの前記第2の組からの前記少なくとも1つのデータブロックを復号および認識することが可能なデータ受信機の特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項10に記載の方法(1100)。
- データブロックの前記第2の組は、放送テレビ送信信号を表すことを特徴とする請求項10に記載の方法(1100)。
- 第1のデコーダ(1216)であって、データを受け取り、制御パケットを含む前記データの第1のサブセットを第1のデコーディングレートで復号する、第1のデコーダ(1216)と、
前記第1のデコーダ(1216)に結合されるコントローラ(1260)であって、前記復号された制御パケットに基づいて、前記第1のデコーダ(1216)の動作を制御する、コントローラ(1260)と
を含むことを特徴とする受信装置(1200)。 - 前記第1のデコーダ(1216)は、前記復号された制御パケットに基づいて、データの第2のサブセットを第2のデコーディングレートで復号することを特徴とする請求項15に記載の受信装置(1200)。
- 前記制御パケットは、データの前記第1のサブセットの受信とデータの前記第2のサブセットの受信の間の期間を含むことを特徴とする請求項16に記載の受信装置(1200)。
- 前記コントローラ(1260)は、データの前記第1のサブセットの受信とデータの前記第2のサブセットの受信の間の期間、前記第1のデコーダ(1216)の動作を変更することを特徴とする請求項17に記載の受信装置(1200)。
- 前記コントローラ(1260)は、データの前記第1のサブセットの受信とデータの前記第2のサブセットの受信の間の期間、前記第1のデコーダ(1216)の動作を動作不能にすることを特徴とする請求項17に記載の受信装置(1200)。
- 前記第1のデコーダ(1218)に結合される第2のデコーダ(1216)であって、復号データの前記第1のサブセットおよび復号データの前記第2のサブセットを第3のデコーディングレートで復号する第2のデコーダをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の受信装置(1200)。
- 前記第2のデコーダは、リード−ソロモンデコーダであることを特徴とする請求項20に記載の受信装置(1200)。
- 前記第1のデコーダは、バイトコードデコーダを含むことを特徴とする請求項15に記載の受信装置(1200)。
- 前記第1のデコーダは、反復デコーダであることを特徴とする請求項15に記載の受信装置(1200)。
- 第1の信号を第1のデータレートで送信するステップと、
前記第1のデータレートがデータレート閾値を下回るかどうかを決定するステップ(1180)と、
前記第1のデータレートが前記データレート閾値よりも小さい場合、前記第1の信号の代わりに第2の信号を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法(1100)。 - バイトコード符号化プロセスを使用して、前記第2の信号を符号化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項24に記載の方法(1100)。
- リード−ソロモン符号化プロセスを使用して、前記第1の信号を符号化するステップと、
前記第2の信号が前記バイトコード符号化プロセスを使用して符号化された後、リード−ソロモン符号化プロセスを使用して、前記第2の信号を符号化するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の方法(1100)。 - 前記第1の信号を送信しているとき、前記第2の信号を送信すべき時を決定するために、前記第1の信号の前記データレートを監視するステップをさらに含むことを特徴とする請求項24に記載の方法(1100)。
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