KR20030011308A - 개량된 슬라이스 예측 피드백 - Google Patents

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KR20030011308A
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Abstract

개량된 슬라이스 예측은 로버스트 8 VSB 데이터가 사용가능하지 않을 때는 ATSC 8 VSB 데이터를 기초로 하고, 로버스트 8 VSB 데이터가 사용가능할 때는 로버스트 8 VSB 데이터를 기초로 한다.

Description

개량된 슬라이스 예측 피드백{Enhanced Slice Prediction Feedback}
디지털 텔레비전 신호의 전송을 위한 미국에서의 규격은 8 VSB 데이터(ATSC 디지털 텔레비전 규격 A/53)로 알려져 있다. 이 8 VSB 데이터는 8개의 가능한 심벌 레벨들(eight possible symbol levels)로 구성되는 배열(constellation)을 가진다. VSB 시스템에서, 8개의 가능한 심벌 레벨들은 모두 동위상이다. 그러나, QAM 시스템에서, 심벌들은 위상 직교 관계(phase quadrature relationship)로 전송된다.
위에서 언급된 표준은 디지털 비디오와 오디오 데이터의 포맷과 변조를 명기한다. 송신되는 데이터는 심벌들의 형태인데, 각 심벌은 3 비트들의 트렐리스 부호화 데이터(trellis encoded data)로 트렐리스 부호화되는 2 비트들의 데이터를 나타낸다. 각 3 비트들의 트렐리스 부호화 데이터는 8개의 레벨들 중 대응하는 하나를 가지는 심벌로 맵핑(mapping)된다. 또한, 리드/솔로몬(Reed/Solomon) 부호화(encoding)와 인터리브화(interleaving)는 송신되는 정보의로버스트니스(robustness)를 위해 제공된다.
보조 데이터(디지털 비디오 또는 오디오 데이터 이외의 데이터) 또한 디지털 텔레비전 채널 안에서 송신되는 것이 허용된다. 이들 데이터는 비디오 및 오디오 데이터와 같은 방식의 표준에 따라서 포맷되고 변조된다. 8 VSB 표준에 따라서 제작된 수신기들은 수신기로 하여금 오디오, 비디오 및 보조신호를 구별하게 하는 패킷 식별들(packet identifications)을 읽을 수 있다.
그러나, 송신되는 디지털 텔레비전 신호들의 로버스트니스는 디지털 텔레비전의 수신을 위해 충분한 반면에, 이 로버스트니스는 특히 보조 데이터가 임계인 곳의 보조 데이터의 송신을 위해서는 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 응용들 중 하나는 부가되는 로버스트니스를 위해 외부 부호화를 가진 VSB 포맷에서 보조데이터를 전송하는 것이다. 본 발명의 응용에 따라 송신되는 보조 데이터는 이하 로버스트 VSB 데이터(robust VSB data, RVSB)로 불린다.
본 출원은 2000년 4월 18일자 출원한 미국 가출원 No.60/198,014, 2000년 12월 13일자 출원한 미국 가출원 No. 60/255,476, 그리고 2000년 12월 13일자 출원한 미국 가출원 No. 60/255,464에 대한 국내 우선권을 주장한다.
본 발명은 디지털 데이터의 송신 및/또는 수신에 관한 것이다.
이들 또는 다른 특성들 또는 장점들은 도면과 함께 살펴본 본 발명의 자세한 검토로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 데이터와 ATSC 데이터를 송신하기 위한 로버스트 VSB 송신기를 도시한다.
도 2는 도 1의 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신되는 ATSC 데이터를 수신하기 위한 표준 ATSC 수신기를 도시한다.
도 3은 도 1의 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신되는 로버스트 VSB 데이터를 수신하기 위한 로버스트 VSB 수신기를 도시한다.
도 4는 도 1의 2/3 비율(rate) 인코더를 더 자세히 도시한다.
도 5는 도 4의 맵퍼(mapper)에 의해 실행되는 맵핑 함수를 도시한다.
도 6은 도 2 및 도 3의 2/3 비율 디코더(decoder)들의 작동을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 데이터와 ATSC 데이터를 송신하기 위한 다른 로버스트 VSB 송신기를 도시한다.
도 8은 도 7의 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신되는 ATSC 데이터를 수신하기 위한 표준 ATSC 수신기를 도시한다.
도 9는 도 7의 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신되는 로버스트 VSB 데이터를 수신하기 위한 로버스트 VSB 수신기를 도시한다.
도 10은 도 9의 폐기(discard) 컨트롤 라인 상의 적당한 컨트롤 신호를 발생시키기 위한 회로를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 데이터와 ATSC 데이터를 송신하기 위한 또 다른 로버스트 VSB 송신기를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신될 수 있는 1/2 비율 외부 부호화 데이터(outer coded data)를 포함하는 4개의 데이터 세그먼트(segment)들의 예를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신될 수 있는1/4비율 외부 부호화 데이터를 포함하는 4개의 데이터 세그먼트들의 예를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따라서 로버스트 VSB 송신기에 의해 송신될 수 있는 3/4 비율 외부 부호화 데이터를 포함하는 4개의 데이터 세그먼트들의 예를 도시한다.
도 15는 도 1, 9 및 11의 인터리버(interleaver, Ir)들을 더 자세하게 도시한다.
도 16은 도 3 및 도 9의 디인터리버(deinterleaver, Dr)들을 더 자세하게 도시한다.
도 17은 프레임(frame)의 제 1 로버스트 VSB 데이터 패킷의 맵 정의 구조(map definition structure)를 도시한다.
도 18은 프레임 내에서 로버스트 VSB 데이터가 발견될 수 있는 곳을 나타내는 맵을 가지는 프레임의 프레임 싱크 세그먼트의 일부를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 개량된 슬라이스 예측기를 도시한다.
도 20은 도 19의 내부 디코더(inner decoder)를 위한 트렐리스(trellis)를 도시한다.
도 21은 도 19의 외부 디코더를 위한 가능한 상태 천이(state transition)들을 도시한다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개량된 슬라이스 예측기를 도시한다.
본 발명의 일 태양에서, 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법은, 다른 비트 비율들을 가지며 동일한 n 레벨 배열에 의해 정의되는 제 1 및 제 2 데이터를 포함하는 입력을 수신하는 단계, 디코더(decoder)로써 제 2 데이터만을 복호화하는 단계, 입력과 디코더에 반응하여 n 배열 레벨들의 n/2(n>2)보다는 작지만 적어도 1에 한정되는 출력을 산출하는 단계, 및 개량된 슬라이스 예측(enhanced slice prediction)으로 출력을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에서, 개량된 슬라이스 예측을 제공하기 위한 장치는 내부 디코더, 외부 디코더, 그리고 개량된 슬라이스 예측기를 포함한다. 내부 디코더는 수신된 신호를 내부 복호화하여 내부 복호화된 출력을 제공한다. 내부 디코더는 수신된 신호를 기초로 하여 n/2 가능한 복호화 상태들을 산출한다. 그리고 수신되는 신호는 n(n > 2) 레벨들을 가지는 데이터를 포함한다. 외부 디코더는 내부 복호화된 출력을 외부 복호화한다. 개량된 슬라이스 예측기는 외부 디코더의 출력을 기초로 하여 n/2 가능한 복호화 상태들 중 n/2보다 작지만 적어도 하나를 선택하여, 개량된 슬라이스 예측으로 선택된 상태(들)를 제공한다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 개량된 슬라이스 예측을 제공하기 위한 장치는 내부 디코더, 외부 디코더, 개량된 슬라이스 예측기를 포함한다. 내부 디코더는 제 1 및 제 2 데이터를 포함하는 수신된 신호를 내부 복호화하여 내부 복호화된 제 1 및 제 2 데이터를 제공한다. 외부 디코더는 제 2 데이터만을 외부 복호화한다. 개량된 슬라이스 예측기는 제 2 데이터가 사용가능하지 않을 때는 제 1 데이터를 기초로 하고 제 2 데이터가 사용가능할 때는 외부 복호화된 제 2 데이터를 기초로 하여 예측 출력을 제공한다.
RVSB 및 ATSC 데이터 송신 및 수신
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 ATSC 데이터 및 로버스트 VSB 데이터를 송신하는 로버스트 VSB 송신기(10)를 도시한다. 도 2는 로버스트 VSB 송신기(10)에 의해 송신되는 ATSC 데이터를 수신하는 표준 ATSC 수신기를 도시한다. 그리고, 도 3은 로버스트 송신기(10)에 의해 송신되는 로버스트 VSB 데이터를 수신하는 로버스트 VSB 수신기(14)를 도시한다.
로버스트 VSB 송신기(10)는 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들(uncoded auxiliary data bytes)에 리드/솔로몬 패리티(Reed/Solomon parity)를 첨가함으로써 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들을 부호화하는 리드/솔로몬 인코더(16)를 포함한다. 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들과 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 인터리버(interleaver)(18)에 의해 인터리브화된다. 그 후, 인터리브화된 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들과 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 중첩 코드(convolutional code) 또는 다른 에러 보정 코드(error correction code)를 사용하는 외부 코더(outer coder)(20)에 의해 비트방식(bitwise)으로 부호화된다. 외부 코더(20)는 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들과 리드/솔로몬 패리티 바이트들의 로버스트니스(robustness)를 향상시켜서, 이들을 로버스트 데이터 바이트들(이하, "로버스트 VSB 데이터 바이트들"이라 한다)과 리드/솔로몬 패리티 바이트들로 변환한다.
예를 들면, 외부 코더(20)는 매 입력 비트를 위해 2개의 출력 비트들을 산출하는 1/2 비율 코더, 매 입력 비트를 위해 4개의 출력비트들을 산출하는 1/4 비율 코더, 또는 매 3개의 입력 비트들을 위해 4개의 출력 비트들을 산출하는 3/4 비율코더일 수 있다. 다른 코더들이 그 대신에 사용될 수 있다.
외부 코더(20)의 출력에서, 3 바이트의 트랜스포트(tx) 헤더(transport header)는 184 부호화된 로버스트 VSB 데이터와 리드/솔로몬 바이트들의 각 그룹에 첨가되어 로버스트 VSB 데이터 패킷들을 형성한다. 멀티플렉서(24)는 이들 로버스트 VSB 데이터 패킷들을 각기 3 바이트의 트랜스포트 헤더와 184 바이트들의 ATSC 데이터를 포함하는 ATSC 데이터 패킷들(전형적으로, 비디오와 오디오)과 다중화한다. 멀티플렉서(24)의 어느 하나의 입력은 패킷 기초(basis)에 의해 패킷 상에서 선택될 수 있다. 그리고 각 선택된 입력은 ATSC 송신기(26)로 공급된다. 어느 입력이 ATSC 송신기(26)를 통과하는지에 대한 멀티플렉서(24)의 선택은 이후에 서술될 로버스트 VSB 맵에 기초한다.
전형적으로, ATSC 송신기(26)는 모두 ATSC 표준에 따라서 동작하는, 리드/솔로몬 인코더(28), 인터리버(30), 그리고 2/3 비율 내부 인코더(32)를 포함한다.
도 2에 도시된 표준 ATSC 수신기(12)와 같은 표준 ATSC 수신기는 ATSC 데이터를 수신하고 처리하며 로버스트 VSB 데이터를 폐기한다. 따라서, 표준 ATSC 수신기(12)는 모두 ATSC 표준에 따라서 동작하는, 2/3 비율 내부 디코더(34), 디인터리버(deinterleaver)(36), 그리고 리드/솔로몬 디코더(38)를 포함한다. 그러나, 표준 ATSC 수신기(12)는 ATSC 데이터와 로버스트 VSB 데이터 트랜스포트 헤드들(패킷 식별들 또는 PID들을 포함하고 외부 코더(20)에 의해 부호화되지 않았었음) 모두를 복호화(decode)하도록 프로그램되어 있다. 표준 ATSC 수신기(12)는 모든 패킷들의 PID들을 읽고, 40에서 로버스트 VSB 데이터들의 PID들을 가지는 이들 패킷들을 버린다. 표준 ATSC 수신기(12)는 이 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 슬라이스 예측기(slice predictor)(42)(예컨대, 미국 특허 No. 5,923,711에서 개시된 슬라이스 예측기)를 포함하는데, 이 슬라이스 예측기는 내부 복호화된 데이터(inner decoded data)에 반응하여 위상 추적기(phase tracker) 및/또는 이퀄라이저(equalizer)에 출력을 되돌려 제공한다.
로버스트 VSB 데이터 패킷들은 도 3에서 도시되는 로버스트 VSB 수신기(14)와 같은 로버스트 VSB 수신기에 의해 수신되고 복호화되고 처리된다. 도 4에서 도시되고 알 수 있는 바와 같이, ATSC 송신기(26)의 2/3 비율 내부 인코더(32)는 프리코더(precoder)(44)와 4 상태 트렐리스(trellis) 인코더(46)를 포함한다. 합동으로, 프리코더(44)와 4 상태 트렐리스 인코더(46)는 매 2개의 입력 비트들(X1 X2)을 위해 3 트렐리스 부호화 출력 비트들(Z0 Z1 Z2)을 산출하는 8 상태 코더로 여겨질 수 있다. 맵퍼(48)는 도 5에 도시된 바와 같이 3개 트렐리스의 부호화된 출력 비트들을 8개의 레벨들 중 하나를 가지는 심벌들로 맵핑한다. 중첩 코드 이론에서 잘 알려진 바와 같이, 프리코더(44)와 4개 상태 트렐리스 인코더(46)의 작동은 8개 상태의 4진 트렐리스로 여겨질 수 있다.
따라서, 로버스트 VSB 수신기(14)에서, 2/3 비율 내부 디코더(50)는, 도 6에서 도시된 바와 같이 합동으로 프리코더(44)와 2/3 비율 내부 인코더(32)의 4개 상태 트렐리스 인코더(46)로 여겨지는 8개 상태 4진 트렐리스 상에서 동작하여 소프트 출력 결정(decision)을 (예를 들면, "Optimum Soft Output Detection for Channels with Intersymbol Interference"(Li, Vucetic 및 Sato 저,정보이론(Information Theory)에 대한 IEEE 보고서, 1995년 5월)에서 설명된 SSA 알고리즘을 사용하여) 산출할 수 있다. 소프트 결정을 하는 작동은 하드 결정 출력을 산출하기 위해 널리 사용되는 비터비 알고리즘보다 더 복잡하다. 그러나 소프트 결정을 하는 작동은 외부 코더(20)에 의해 제공되는 부호화 이득(coding gain)을 더욱 충실히 이용한다.
2/3 비율 내부 디코더(50)의 출력은 디인터리버(deinterleaver)(52)에 의해 디인터리브화된다. 로버스트 VSB 수신기(14)는 디인터리버(52)의 출력에서 모든 패킷들의 PID를 읽는다. 이들 PID를 기초로, 로버스트 VSB 수신기(14)는 ATSC 데이터의 PID들을 가지고 있는 패킷들을 54에서 폐기하고, 또한 외부 코더(20) 다음에서 부가된 트랜스포트 헤드들과 리드/솔로몬 인코더(28)에 의해 부가된 패리티 바이트들을 폐기한다. 그리하여, 54에서, 로버스트 VSB 수신기(14)는 외부 코더(20)에 의해 부호화된 로버스트 VSB 데이터를 포함하는 로버스트 VSB 데이터 패킷들만을 통과시킨다. 로버스트 VSB 데이터 패킷들은 외부 디코더(56)에 의해 복호화되고, (인터리버(18)의 역인) 디인터리버(58)에 의해 디인터리브화되고, 리드/솔로몬 디코더(60)에 의해 리드/솔로몬 복호화되어 도 1의 리드/솔로몬 인코더(16)에 의해 공급된 원래의 부호화되지 않은 보조 데이터를 복원한다.
외부 디코더(56)의 신뢰성 있는 출력은 (소프트 또는 하드 출력이 사용될 수 있음) 피드백 경로(64)에서 (인터리버(30)에 상응하는) 인터리버(62)에 의해 인터리브화되어, 외부 복호화된 데이터의 순서(ordering)를 채널 내의 데이터의 순서(order)로 되돌린다. 예를 들면, 이 인터리브화되고 외부 복호화된 데이터는위상 추적기 및/또는 이퀄라이저로의 신뢰성 있는 피드백을 생성하기 위해 슬라이스 예측기(66)에 의해 사용될 수 있다. 그러나, 로버스트 VSB 수신기(14)에서 디인터리버(52)와 인터리버(62)에 의해 발생하는 전체 피드백 지연은 일반적으로 너무 길어서, 위상 추적기 및/또는 이퀄라이저에게 유용한 피드백을 제공할 수 없다.
도 7, 8 및 9에서 도시되는 구성은 로버스트 VSB 수신기(14)의 인터리버(62) 및 디인터리버(52)에 의해 발생하는 피드백 지연을 회피한다. 도 7은 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들은 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들에 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 부가하는 리드/솔로몬 인코더(82)에 의해 부호화되는 로버스트 VSB 송신기(80)를 도시한다. 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들과 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 인터리버(84)에 의해 인터리브화된다. 그 다음, 인터리브화되고 부호화되지 않은 보조 데이터 바이트들과 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 위에서 설명된 바와 같이 중첩코드 또는 터보 제품 코드(turbo product code) 중의 하나를 이용하는 외부 코더(86)에 의해 비트방식으로 부호화된다. 외부 코더(86)의 비트방식의 출력은 소형 블록(small block) 인터리버(86)에 의해 소형 블록 인터리브화되어, 외부 복호화 상의 채널 버스트 에러(channel burst error)들의 충격을 줄인다. 소형 블록 인터리버(88)에 의해 제공되는 데이터는 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터(normally ordered robust VSB data)를 나타내는 R데이터(n.o.)로 언급될 수 있다.
제 1 멀티플렉서(92)의 하나의 입력은 ATSC로 포맷된 패킷들을 수신하는데, 이들 각각은 i) 로버스트 VSB 데이터를 위해 PID 숫자를 가진 유효 3 바이트 트랜스포트 헤더, ii) 가상 로버스트 VSB 데이터(dummy robust VSB data)의 184 자리확보(placeholder) 바이트, 그리고 iii) 가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 데이터를 위한 20 자리확보 바이트들을 포함한다. 제 1 멀티플렉서(92)의 다른 입력은 각기 가상 ATSC 데이터의 207 바이트들을 포함하는 ATSC로 포맷된 가상 패킷들을 수신한다. 이들 ATSC로 포맷된 가상 패킷들은 하류(downstream)에서 부가되는 실제 ATSC 패킷들을 위한 자리확보들의 역할을 한다. 제 1 멀티플렉서(92)의 입력은 패킷 기초(basis)에 의해 패킷 상에서 선택될 수 있고, 이 선택은 나중에 설명될 로버스트 VSB 맵에 기초한다.
제 1 멀티플렉서(92)의 선택된 출력은 중첩 바이트 인터리브를 위한 ATSC 표준에 따라서 인터리버(94)에 의해 인터리브화된다. 데이터 치환기(replacer)(96)는 인터리버(94)의 출력과 소형 블록 인터리버(88)의 출력 둘 다 수신한다. 데이터 치환기(96)는 인터리버(94)로부터의 각 가상 로버스트 VSB 데이터 자리확보 바이트를 소형 블록 인터리버(88)로부터의 다음의 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터 바이트로 치환한다.
데이터 치환기(96)의 출력은 분산된 트랜스포트 헤더, 가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들, 그리고 가상 ATSC 데이터 패킷 바이트들을 가진 정상적으로 순서화된 로버스트 데이터를 포함한다. 바이트 디인터리브화를 위한 ATSC 표준에 따라서 동작하는 디인터리버(98)는 데이터 치환기(96)의 출력을 디인터리브화하여, 데이터를 트랜스포트 헤더들, 재순서화된(reordered) 로버스트 VSB 데이터(R데이터(r.o.)), 가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들 그리고 가상 ATSC데이터의 패킷들로 효과적으로 "재패킷화(repacketize)"한다. 정상적으로 재순서화된 로버스트 VSB 데이터의 재순서화는 디인터리버(98)의 디인터리브화에 기인하고, 재순서화된 데이터는 재순서화된 로버스트 VSB 데이터라고 언급될 수 있다.
로버스트 VSB 패킷들의 가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들(패킷당 20)과 가상 ATSC 데이터 패킷들(패킷당 207 바이트들)은 100에서 폐기된다. 각기 트랜스포트 헤더 및 재순서화된 로버스트 VSB 데이터를 포함하는 나머지 로버스트 VSB 패킷들은 각기 187 바이트의 트랜스포트 헤더 및 ATSC 데이터를 포함하는 실제 ATSC 데이터 패킷들과 함께 제 2 멀티플렉서(102)에 의해 다중화된다. 제 2 멀티플렉서(102)의 각 입력은 패킷 기초에 의해 패킷 상에서 선택될 수 있고, ATSC 송신기(104)로 공급된다. 어느 입력이 ATSC 송신기(104)를 통과하는지의 제 2 멀티플렉서에 의한 선택은 이하 설명될 로버스트 VSB 맵을 기초로 한다.
ATSC 송신기(104)는 전형적으로 모두 ATSC 표준에 따라서 작동하는, 리드/솔로몬 인코더(106), 인터리버(108) 및 12 웨이(way) 2/3 비율 내부 인코더(110)를 포함한다. 리드/솔로몬 인코더(106)는 트랜스포트 헤더들, ATSC 데이터 및 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들의 패킷들로써 다중화된 트랜스포트 헤더들, 재순서화된 로버스트 VSB 데이터 및 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들의 패킷들을 출력한다. 로버스트 VSB 데이터를 위한 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 재순서화된 로버스트 VSB 데이터를 기초로 하여 계산된다. 더욱이, 인터리버(108)는 로버스트 VSB 데이터의 순서를 바꾸어, 인터리버(108)의 출력에서의 로버스트 VSB 데이터는 정상적으로 재순서화된 로버스트 VSB 데이터가 되게 한다. 또한, 인터리버(108)는 트랜스포트 헤더들, ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들 및 ATSC 데이터를 분산시킨다. 이 데이터는 12 웨이 2/3 비율 내부 인코더(110)에 의해 2/3 비율로 부호화되어 송신된다. 송신된 로버스트 VSB 데이터는 정상 순서, 즉 소형 블록 인터리버(88)의 출력에서 제공되는 순서이다. 이 정상순서는 로버스트 VSB 수신기가 로버스트 VSB 수신기(14)의 인터리버(62) 및 디인터리버(52)에 의해 유발되는 지연을 피할 수 있도록 한다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 표준 ATSC 수신기(120)는 12 웨이 2/3 내부 디코더(122)를 포함하는데, 이것은 송신된 데이터를 복호화하여 인터리버(108)에 의해 제공되는 ATSC 중첩 바이트 인터리브에 따라서 위치하는 분산된 트랜스포트 헤더들, ATSC 데이터 및 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 가진 정상적으로 순서화된 로버스트 데이터를 포함하는 출력 데이터 스트림(stream)을 제공한다. ATSC 디인터리버(124)는 트랜스포트 헤더들, ATSC 데이터 및 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 이들의 트랜스포트 "패킷화된(packetized)" 위치들로 복원한다. 또한, ATSC 디인터리버(124)는 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터를 재순서화된 로버스트 VSB 데이터로 변환한다. 이 재순서화된 형식은 표준 ATSC 수신기(120)의 ATSC 리드/솔로몬 디코더(126)가 로버스트 VSB 데이터 패킷들을 위한 패리티를 정확히 테스트하도록 한다. 그 다음, 표준 ATSC 수신기(120)는 로버스트 VSB 데이터 패킷의 트랜스포트 헤더들을 읽어서, 이들의 PID들을 기초로 하여 128에서 로버스트 VSB 데이터 패킷들을 양호하게 폐기한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 로버스트 VSB 수신기(130)는 소프트 출력 12 웨이2/3 비율 내부 디코더(132)를 포함한다(하드 출력 2/3 디코더는 부호화 이득(coding gain)의 상당한 손실을 초래할 것이다). 소프트 출력 12 웨이 2/3 비율 내부 디코더(132)의 출력은, 후술되는 폐기 컨트롤 라인(134)에 의해 나타나는 위치에 있는 로버스트 VSB 데이터 내에서 분산된 ATSC 리드/솔로몬 패리티 심벌들, 트랜스포트 헤더들 및 재순서화된 ATSC 데이터를 가진 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터를 포함한다. 폐기 컨트롤 라인(134)의 컨트롤 하에서, 폐기 블록(136)은 재순서화된 ATSC 데이터, 트랜스포트 헤더들 및 ATSC 리드/솔로몬 패리티 심벌들을 폐기한다.
소형 블록 디인터리버(138)는 로버스트 VSB 데이터를 디인터리브화한다. 소형 블록 디인터리버(138)는 상대적으로 작은 지연 시간을 가진다. 이 디인터리브화는 소프트 출력 12 웨이 2/3 비율 내부 디코더(132)의 출력에서의 로버스트 VSB 데이터 내의 가능한 버스트 에러들을 분산시킨다. 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터는 로버스트 VSB 데이터를 바이트들로 또한 압축(pack)하는 외부 디코더(140)에 의해 비트 방식으로 복호화된다. 외부 디코더(140)에게 어떤 데이터에 대해 어떤 복호화 비율이 사용되는지를 알려주는 앰프 정보는 Rmap데이터 입력에서 외부 디코더(140)에게 제공된다. 디인터리버(52) 또는 인터리버(62) 중 어떤 것도 위상추적기 및/또는 이퀄라이저에게 낮은 전체 피드백 지연을 허용하는 로버스트 VSB 수신기(130)에서는 필요하지 않다. 예를 들면, 외부 복호화된 데이터는 위상추적기 및/또는 이퀄라이저로의 피드백을 발생시키기 위해 개량된 슬라이스 예측기(142)에 의해 사용될 수 있다. 필요하다면, 피드백은 차단되거나 또는 이퀄라이저 경사(gradient) 알고리즘의 단계 크기는 복호화된 데이터의 신뢰성(reliability)에 비례하도록 조절될 수 있다.
외부 디코더(140)에 의해 복호화되는 로버스트 VSB 데이터 패킷 페이로드(payload)는 (인터리버(84)의 역인) 디인터리버(144)에 의해 디인터리브화되고, (리드/솔로몬 인코더(82)에 상응하는) 리드/솔로몬 디코더(146)에 의해 리드/솔로몬 복호화되어 도 7의 리드/솔로몬 인코더(82)에 공급되는 원래의 부호화되지 않은 보조 데이터를 복원한다.
ATSC 표준에서 제공되는 바와 같이, 프레임(frame)은 각기 기결정된 수의 바이트들을 포함하는 복수의 세그먼트(segment)들을 포함한다. 프레임의 제 1 세그먼트는 싱크(sync) 세그먼트이고, 프레임 내의 나머지 세그먼트들은 데이터 세그먼트들이다. 비록 로버스트 VSB 데이터는 세그먼트들 또는 부분(partial) 세그먼트들로 전송될 수 있지만, 세그먼트 쌍(pair)들로 로버스트 VSB 데이터를 송신하는 것이 편리하다. 전술된 로버스트 VSB 맵은 어느 세그먼트 페어들이 로버스트 VSB 데이터를 포함하는지를 나타내어, 재순서화된 ATSC 데이터가 외부 디코더(140)에 도달하기 전에 폐기 블록(136)이 재순서화된 ATSC 데이터를 정확히 폐기할 수 있도록 한다. 또한, 모든 세그먼트들(로버스트 VSB 및 ATSC)을 위한 ATSC 리드/솔로몬 패리티 데이터와 트랜스포트 헤더들은 폐기 블록(136)에 의해 폐기되어져야 한다.
도 10에는 이 폐기 기능을 컨트롤하기 위해 폐기 컨트롤 라인(134) 상에서 적당한 컨트롤 신호를 발생시키는 개념적으로 단순한 회로가 로버스트 VSB수신기(130)와 관련있는 부분과 함께 도시되어 있다. 로버스트 VSB 수신기(130)는 언제 가상 207 바이트 세그먼트들을 구성하는지를 가상 세그먼트 발생기(150)에게 지시하기 위해 수신된 맵 정보(이 맵 정보의 송신 및 수신 방법은 후술된다)를 사용한다. 또한, 가상 세그먼트 발생기(150)는 프레임 싱크 신호를 사용한다. 각 ATSC 가상 세그먼트를 위해, 가상 세그먼트 발생기(150)는 모든 바이트들을 FF로 되게 한다. 각 로버스트 VSB 데이터 가상 세그먼트들을 위해, 가상 세그먼트 발생기(150)는 트랜스포트 헤더와 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 FF로 되게 한다. 가상 세그먼트 발생기(150)는 각 로버스트 VSB 데이터 가상 세그먼트의 나머지 바이트들을 00으로 되게 한다.
이들 가상 세그먼트들은 가상 세그먼트 발생기(150)에 의해 ATSC 중첩 바이트 인터리버(152)로 공급되는데, 상기 인터리버(152)의 출력은 그 다음에 폐기 블록(136)을 컨트롤하기 위해 사용되고, 상기 폐기 블록(136)은 그 다음에 FF와 00 코드들에 반응하여 수신된 데이터 스트림 내에서 인터리브화되는 ATSC 리드/솔로몬 패리티 데이터, 트랜스포트 헤더들 및 재순서화된 ATSC 데이터를 정확히 폐기한다. 그리하여, 폐기 블록(136)은 로버스트 VSB 데이터만을 통과시킨다.
도 11은 다중(multiple) 외부 코드 로버스트 VSB 송신기(160)를 도시한다. 로버스트 VSB 송신기(160)는 도 7의 로버스트 VSB 송신기(80)와 비슷하게 동작한다. 로버스트 VSB 송신기(160)는, 제 1 부호화되지 않은 보조 데이터에 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 부가함으로써 제 1 부호화되지 않은 보조 데이터를 부호화하는 제 1 리드/솔로몬 인코더(162)와, 제 2 부호화되지 않은 보조 데이터에 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 부가함으로써 제 2 부호화되지 않은 보조 데이터를 부호화하는 제 2 리드/솔로몬 인코더(164)와, 제 3 부호화되지 않은 보조 데이터에 리드/솔로몬 패리티 바이트들을 부가함으로써 제 3 부호화되지 않은 보조 데이터를 부호화하는 제 3 리드/솔로몬 인코더(166)를 가진다. 리드/솔로몬 부호화된 제 1 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 1 인터리버(168)에 의해 인터리브화되고, 리드/솔로몬 부호화된 제 2 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 2 인터리버(170)에 의해 인터리브화되고, 리드/솔로몬 부호화된 제 3 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 3 인터리버(172)에 의해 인터리브화된다. 그 다음, 인터리브화된 리드/솔로몬 부호화된 제 1 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 1 외부 코더(174)에 의해 비트 방식으로 부호화되고, 인터리브화된 리드/솔로몬 부호화된 제 2 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 2 외부 코더(176)에 의해 비트 방식으로 부호화되고, 인터리브화된 리드/솔로몬 부호화된 제 3 부호화되지 않은 보조 데이터는 제 3 외부 코더(178)에 의해 비트 방식으로 부호화된다. 제 1 외부 코더(174)의 비트 방식의 출력은 제 1 소형 블록 인터리버(180)에 의해 인터리브화되고, 제 2 외부 코더(176)의 비트 방식의 출력은 제 2 소형 블록 인터리버(182)에 의해 인터리브화되고, 제 3 외부 코더(178)의 비트 방식의 출력은 제 3 소형 블록 인터리버(184)에 의해 인터리브화된다.
제 1 외부 코더(174)는 1/4 비율 코더이고, 제 2 외부 코더(176)는 1/2 비율 코더이고, 제 3 외부 코더(178)는 3/4 비율 코더이다. 그러나, 이들 또는 다른 부호화 비율들을 사용하는 다른 외부 코더들의 임의의 다른 조합이 사용될 수 있다.제 1, 제 2 및 제 3 소형 블록 인터리버들(180, 182, 184)의 데이터 출력들은, 다르게 외부 부호화된 데이터가 전송될 프레임 속으로 삽입되는 순서를 결정하는 선택 입력의 컨트롤 하에서 멀티플렉서(186)에 의해 선택된다. 멀티플렉서(186)의 출력에서의 데이터는 R데이터(n.o.)로 언급될 수 있는데, 이것은 전과 같이 정상적으로 순서화된 로버스트 데이터 VSB 데이터(normally ordered robust VSB data)를 나타낸다.
멀티플렉서(190)의 상측 3개의 입력들은, 각기 로버스트 VSB 데이터를 위한 PID 숫자를 가진 유효 3 바이트의 트랜스포트 헤더와, 가상 로버스트 VSB 데이터의 184 자리확보 바이트들과, ATSC 리드/솔로몬 패리티 데이터를 위한 20 가상 자리확보 바이트들을 가진 ATSC 포맷의 패킷들을 수신한다. 멀티플렉서(190)의 가장 상측의 입력에서의 로버스트 VSB 데이터는 제 1 외부 코더(174)에서부터의 1/4 비율 부호화된 데이터에 대응되고, 멀티플렉서(190)의 그 다음의 입력에서의 로버스트 VSB 데이터는 제 2 외부 코더(176)에서부터의 1/2 비율 부호화된 데이터에 대응되고, 멀티플렉서(190)의 그 다음의 입력에서의 로버스트 VSB 데이터는 제 3 외부 코더(178)에서부터의 3/4 비율 부호화된 데이터에 대응된다. 멀티플렉서(190)의 가장 하측 입력에 공급되는 데이터는 각기 207 바이트들의 가상 ATSC 데이터를 가지는 ATSC 포맷 가상 패킷들을 포함한다. 이들 가상 ATSC 데이터 패킷들은 멀티플렉서(190)의 하류(downstream)에서 부가되는 실제 ATSC 데이터 패킷들을 위한 자리확보 역할을 한다. 멀티플렉서(190)로의 입력들은 선택 라인 상의 입력에 따라서 패킷 기초에 의해 패킷 상에서 선택된다. 이 선택은 후술될 로버스트 VSB 데이터 맵을 기초로 한다.
멀티플렉서(190)의 출력은 정확한 ATSC 중첩 인터리브를 달성하기 위해 인터리버(192)에 의해 인터리브화된다. 데이터 치환기(194)는 인터리버(192)의 출력과 멀티플렉서(186)의 출력을 둘 다 수신한다. 데이터 치환기(194)는 멀티플렉서(190)로부터의 각 가상 로버스트 VSB 데이터 자리확보 바이트를 멀티플렉서(186)로부터의 그 다음에 상응하는 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터로 치환한다.
데이터 치환기(194)의 출력은 분산된 트랜스포트 헤더들, 가상 ATSC 리드/솔로몬 데이터 패킷 바이트들 및 가상 ATSC 데이터 패킷 바이트들을 가진 (1/4 비율 부호화, 1/2 비율 부호화 및/또는 3/4 비율 부호화된) 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터를 포함한다. (ATSC 표준에서 설명된 바와 같이) 중첩 바이트 디인터리버(196)는 치환기(194)의 데이터의 출력을 디인터리브화하여, ATSC 데이터의 가상 패킷들, 가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들, (1/4, 1/2, 및/또는 3/4 비율 부호화된) 재순서화된 로버스트 VSB 데이터 및 트랜스포트 헤더들의 패킷들로 데이터를 효과적으로 "재패킷화(repacketize)"한다. 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터의 재순서화는 디인터리버(196)의 디인터리브화에서 기인한다.
가상 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들(패킷당 20)과 가상 ATSC 데이터 패킷들(패킷당 207 바이트들)은 도 9의 폐기 블록(136) 및 폐기 콘트롤 라인(134)에 의해 제공되는 것과 비슷한 방식으로 198에서 폐기된다. 각기 트랜스포트 헤더와 재순서화된 로버스트 VSB 데이터를 포함하는 나머지 로버스트 VSB 패킷들은 각기 187 바이트들의 트랜스포트 헤더와 ATSC 데이터를 포함하는 실제 ATSC 데이터 패킷들과 함께 멀티플렉서(200)에 의해 다중화된다. 멀티플렉서(200)로의 각 입력은 패킷 기초에 의해 패킷 상에서 선택될 수 있으며, ATSC 송신기(202)로 공급된다. 어느 입력이 ATSC 송신기(202)로 가는지에 대한 멀티플렉서(200)의 선택은 이하 설명될 로버스트 VSB 맵을 기초로 한다.
ATSC 송신기(202)는 전형적으로 모두 ATSC 표준에 따라서 동작하는, 리드/솔로몬 인코더(204), 인터리버(206) 및 12 웨이 2/3 비율 내부 인코더(208)를 포함한다. 리드/솔로몬 인코더(204)는 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들, ATSC 데이터 및 트랜스포트 헤더들의 패킷들과 함께 다중화된 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들, 재순서화된 로버스트 VSB 데이터 및 트랜스포트 헤더들의 패킷들을 출력한다. 로버스트 VSB 데이터를 위한 ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들은 재순서화된 로버스트 VSB 데이터에 따라서 계산된다. 더욱이, 인터리버(206)는 로버스트 VSB 데이터의 순서를 바꾸어, 인터리버(206)의 출력에서의 로버스트 VSB 데이터가 다시 정상적으로 순서화된 로버스트 VSB 데이터가 되도록 한다. 또한, 인터리버(206)는 트랜스포트 헤더 바이트들, ATSC 리드/솔로몬 패리티 바이트들 및 ATSC 데이터를 분산시킨다. 이들 데이터는 12 웨이 2/3 비율 내부 인코더(208)에 의해 2/3 비율 부호화되어 송신된다. 송신된 로버스트 VSB 데이터는 정상 순서 즉, 멀티플렉서(186)의 출력에서 제공된 순서이다. 이 정상 데이터 순서는 로버스트 VSB 수신기가 디인터리버(52)와 인터리버(62)에 의해 유발되는 지연을 피할 수 있게 한다.
위에서 논의된 바와 같이, ATSC 프레임은 프레임 싱크 세그먼트와 복수의 데이터 세그먼트들을 포함하고, 편의상 로버스트 VSB 데이터는 4개의 세그먼트들의그룹들로 압축(pack)된다. 더욱 구체적으로, 도 12는 1/2 비율 부호화된 로버스트 VSB 데이터를 송신하기 위하여 프레임에서 사용될 수 있는 4개의 데이터 세그먼트들의 예를 도시한다. 도 13은 1/4 비율 부호화된 로버스트 VSB 데이터를 송신하기 위하여 프레임에서 사용될 수 있는 4개의 데이터 세그먼트들의 예를 도시한다. 그리고, 도 14는 3/4 비율 부호화된 로버스트 VSB 데이터를 송신하기 위하여 프레임에서 사용될 수 있는 4개의 데이터 세그먼트들의 예를 도시한다. 이 예들은 인터리버(108) 전의 프레임을 나타낸다. 그리고, 4개의 로버스트 VSB 데이터의 각 그룹은 각기 184 바이트들의 길이이고 20 바이트들은 패리티 바이트들인 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록들의 전체 수(integral number)를 포함한다.
1/2 비율 외부 코드의 경우를 위해, 도 12는 외부 코더가 각 입력 비트를 위해 2 비트들을 출력하는 것을 도시한다. 로버스트 VSB 데이터 패킷은 하나의 RVSB 리드-솔로몬 블록으로서 한 쌍의 데이터 세그먼트들(심벌당 1 비트)로 압축되어, 1/2 비율 외부 부호화를 위해 4개의 세그먼트들은 2개의 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록들을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 1/4 비율 외부 부호화의 경우를 위해서, 외부 코드를 각 입력 비트들을 위해 4 비트들을 출력한다. 로버스트 VSB 데이터는 한 개의 RVSB 리드-솔로몬 블록으로 매 4개의 데이터 세그먼트들(심벌당 1/2 비트)을 위해 압축되어, 1/4 비율 외부 코드를 위해 4개의 세그먼트들은 1개의 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록을 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 3/4 비율 외부 코드의 경우를 위해, 외부 코더는 각 3개의 입력 비트들을 위해 4 비트들을 출력한다. 이 경우에서, 송신된 심벌들과 바이트 경계(boundary)들은언제나 일치하는 것은 아니다. 그러나, 3개의 완전한 RVSB 리드-솔로몬 블록들은 정확히 4개의 데이터 세그먼트들(심벌당 1.5 비트들)로 압축되어, 3/4 비율 외부 코드를 위해, 4개의 세그먼트들은 3개의 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록들을 포함한다.
따라서, 도 12, 13, 및 14는 다음의 표로 나타내어질 수 있다.
S X Y
1/2 1 2
1/4 1 4
3/4 3 4
여기서, X는 완전한 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록들의 수를 나타내고, Y는 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록들의 대응 수 X를 포함하기 위해 필요한 프레임 세그먼트들의 수를 나타낸다.
그러나, 다른 부호화 비율들이 본 발명과 관련하여 사용될 수 있고, 따라서 상기 표는 사용되는 특정 부호화 비율에 따라서 바뀔 수 있음을 이해하여야 한다.
도 15에는 인터리버들(18, 84, 168, 170, 172)이 자세히 도시되어 있고, 도 16에는 디인터리버들(58, 144)이 자세히 도시되어 있는데, 로버스트 리드/솔로몬 부호화된 블록은 184 바이트들의 길이로 선택되는 것으로 가정한다. 인터리버들(18, 84, 168, 170)은 로버스트 VSB 데이터를 바이트 방식으로 인터리브화하는 B=46, M=4, N=184 중첩 인터리버들이다. 이러한 인터리브화 체계는, 로버스트 인터리버를 위한 B 파라미터가 52 대신 46이고 파라미터 N이 208 대신 184인 것을 제외하고는, ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/53 및 ATSC 디지털 텔레비전 표준A/54의 사용 가이드에서 설명된 ATSC 인터리버 체계와 동일하다. 이러한 인터리버는 ATSC 디인터리버(Da)가 도 9에 도시된 바와 같이 바이패스되더라도 로버스트 VSB 수신기가 채널 상의 잡음의 긴 버스트들을 대처할 수 있도록 하기 위해서 필요하다.
도 16에 도시된 바와 같이, 디인터리버들(58, 144)은 로버스트 VSB 데이터를 바이트 방식으로 디인터리브화하는 B=46, M=4, N=184 중첩 디인터리버들이다. 이러한 디인터리브화 체계는, 로버스트 디인터리버를 위한 B 파라미터가 52 대신 46이고 파라미터 N이 208 대신 184인 것을 제외하고는, ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/53 및 ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/54의 사용 가이드에서 설명된 ATSC 디인터리버 체계와 역시 동일하다.
로버스트 VSB 리드/솔로몬 블록은 184 바이트들을 포함하고 로버스트 VSB 리드/솔로몬 블록들의 전체 수는 데이터 프레임 안에 있기 때문에, 데이터 프레임 안에서의 로버스트 VSB 리드/솔로몬 패리티 바이트들과 로버스트 VSB 데이터 바이트들을 합한 수는 언제나 46으로 나누어 떨어진다. 따라서, 프레임 싱크 세그먼트는 G 값(나중에 후술됨)에도 불구하고 수신기에서 디인터리버들(58, 144)(Dr)을 위한 싱크로나이저(synchronizer)로 사용될 수 있다. 프레임 싱크에서, 디인터리버 전환기(commutator)들은 상측 위치에 있도록 된다. 디인터리버들(58, 144)은 바이트 방식의 디인터리버들이다.
데이터 맵핑
전술한 바와 같이, 각 데이터 프레임은 로버스트 VSB 데이터 세그먼트들 및 ATSC (비 로버스트 부호화된) 데이터 세그먼트들의 혼합을 포함할 수 있다. 더욱이, 로버스트 VSB 데이터는 혼합된 부호화 비율로 부호화된 데이터를 포함할 수 있다. 로버스트 VSB 수신기 (14 또는 130)는 어느 세그먼트들이 로버스트 VSB 부호화되고 어느 외부 코드가 로버스트 VSB 부호화를 위해 사용되었는지를 나타내는 로버스트 VSB 맵을 가져서, 로버스트 VSB 수신기(14 또는 130)가 정확히 로버스트 VSB 데이터를 처리하고 ATSC 데이터를 폐기할 수 있도록 하여야 한다. 또한, 로버스트 VSB 송신기들(10, 80, 160)은 로버스트 VSB 데이터를 사용하여, 이들에 대응하는 다중화 및 폐기 기능들을 컨트롤한다. 이러한 로버스트 VSB 맵은 전술한 방식으로 다른 모든 데이터들과 함께 로버스트 VSB 송신기(10, 80 또는 160)에 의해 로버스트 VSB 수신기(14 또는 130)로 송신된다.
특정 외부 코드로 부호화된 데이터 프레임 안의 로버스트 VSB 데이터의 존재, 양, 및 위치는 데이터 프레임의 프레임 싱크 세그먼트 안에서 2 레벨 데이터로 나타나는 하나 이상의 숫자들 Sc에 의해 표시된다. 알려진 바와 같이, 프레임 싱크 세그먼트는 프레임 안의 첫째 세그먼트이다. 그래서, 전술한 외부 코드들(1/4 비율, 1/2 비율, 3/4 비율)을 위해, 프레임 싱크는 바람직하게 [S1/4, S1/2, S3/4]를 포함해야 한다. 각 Sc(예컨대 S1/4또는 S1/2또는 S3/4)는 2 레벨 데이터의 18 심벌들로 부호화된다. 3개의 모든 코드들을 위해서, 로버스트 VSB 맵의 정의로 총 3 ×18 =54 심벌들이 필요하다. 이들 심벌들은 각 프레임 싱크 세그먼트의 끝(12개의 프리코딩(precoding) 비트들 바로 전)에 가까운 예약된 영역으로 삽입된다. 18 비트들(b18... b1)의 각 그룹을 위해서, 마지막 6 비트들(b6... b1)은 현 프레임에서 로버스트 VSB 데이터로 맵핑되는 8 세그먼트들(외부 코드에 따라서, 8 세그먼트들 = 2, 4 또는 6 로버스트 VSB 데이터 패킷들)의 그룹들의 숫자 G를 나타낸다. 선행하는 12 비트들은 콤(comb) 필터 보상용이다(ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/54 참조). 따라서, 도 18에 도시된 바와 같이, 비트들 b6... b1은 숫자 G를 나타내고, 비트들 b18... b13은 b6... b1의 보수(complement)이며, 비트들 b12... b7은 +1과 -1을 (또는 다른 패턴으로) 교대한다.
S = S1/4+ S1/2+ S3/4라고 가정한다. 312/8 = 39이기 때문에, 8개 세그먼트들의 0-39 그룹은 로버스트 VSB 데이터 또는 8 VSB 데이터(ATSC 데이터)로 맵핑될 수 있다. 따라서, 이들의 합이 S ≤39인 한, 각 Sc는 0 ... 39 의 한 값을 가질 수 있다.
로버스트 VSB 데이터 세그먼트들은 데이터 프레임 상에서 가능한 한 균일하게 분산되는 것이 바람직하다. 예를 들면, S = 1 이면, 다음 8 세그먼트들은 로버스트 VSB 데이터 세그먼트들로 맵핑되고, 모든 다른 세그먼트들은 ATSC 데이터 세그먼트들: 1, 40, 79, 118, 157, 196, 235 및 274로 맵핑된다. S = 2 이면, 다음 16 세그먼트들은 로버스트 VSB 데이터 세그먼트들로 맵핑되고, 모든 다른 세그먼트들은 ATSC 데이터 세그먼트들: 1, 20, 39, 58, 77, 96, 115, 134, 153, 172, 191, 210, 229, 248, 267 및 286로 맵핑된다. 이들 예들은 S = 39 일 때까지 계속되는데, 여기서 전체 데이터 프레임은 로버스트 VSB 데이터 세그먼트들로 맵핑된다. S의 어떤 값들을 위해서, 로버스트 VSB 데이터 세그먼트 쌍들의 간격이 완전히 일정한 것은 아니다. 그러나, S의 임의의 값을 위해서 간격은 미리 고정되고, 따라서 간격은 모든 수신기에 알려진다.
프레임이 1/4 비율, 1/2 비율 및 3/4 비율에서 동작하는 3개의 외부 코더들에 의해 제공되는 로버스트 VSB 데이터를 포함하면, 이들 3개 외부 코더들에서의 데이터는 프레임에서 분리되어, RVSB 세그먼트들에 대해, 첫째 8×S1/4세그먼트들은 1/4 비율 외부 부호화된 데이터를 포함하고, 다음 8×S1/2세그먼트들은 1/2 비율 외부 부호화된 데이터를 포함하고, 마지막 8×S3/4세그먼트들은 3/4 비율 외부 부호화된 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 로버스트 VSB 데이터 세그먼트 구성들이 이들 3개의 외부 코더들 또는 임의의 수의 다른 형태의 외부 코더들을 위해 가능하다.
전술한 바와 같이, 이 로버스트 VSB 맵은 프레임 싱크 세그먼트 내에 포함되기 때문에, 로버스트 VSB 맵은 로버스트 데이터처럼 동일한 레벨의 부호화 이득을 가지지 않는다. 그러나, 어떤 수의 프레임들에 걸쳐 로버스트 VSB 맵의 상관도를 조사함으로써, 로버스트 VSB 수신기는 로버스트 VSB 맵을 여전히 확실하게 가질 수 있다. 따라서, 로버스트 VSB 맵은 너무 자주 바뀌어서는 안된다(예를 들면, 매 ~60프레임보다 많지 않도록 자주).
이상의 맵핑 방법은 수신기가 확실하고 단순하게 상관도에 의해 로버스트 VSB 맵을 가질 수 있도록 한다. 일단 수신기가 맵을 소유하면, 수신기는 즉각 확실하게 맵 내의 변화들을 추적하는 것이 바람직하다. 즉각 확실하게 맵 내의 변화들을 추적하기 위해, 각 외부 코드를 위한 로버스트 VSB 맵에서의 정의는, 콤 보상 비트들을 제외하고, 프레임의 제 1 로버스트 VSB 리드/솔로몬 부호화된 블록 내에 복사된다. 부가적으로 i) 맵은 차후 언제 변하는지와 ii) 차후의 새로운 맵 정의를 나타내는 데이터가 존재한다. 따라서, 외부 코더를 위한 프레임의 제 1 로버스트 VSB 데이터 패킷은 도 17에 도시된 구조를 가지는데, 단 로버스트 VSB 맵 정의 데이터는 다음과 같이 주어진다: 8비트들이 현 맵을 가리킴(이들 비트들 중 6개만이 사용된다); 맵이 변할 때까지 8 비트들은 프레임들의 수를 가리킴(1-125; 0이면 아무 변화가 없다); 그리고, 8비트들은 다음 맵을 가리킴(다시, 이들 비트들 중 6개만이 사용된다). 제 1 로버스트 VSB 데이터 패킷의 나머지 부분은 데이터이다. 각 외부 코더를 위한 프레임의 제 1 RVSB 세그먼트는 도 17에 도시된 구성을 가진다.
이러한 방법으로, 수신기는 믿을 수 있는 로버스트 VSB 데이터를 사용하여 맵 변화를 추적할 수 있다. 버스트 에러가 프레임들의 수를 파괴하더라도, 수신기는 미리 수신된 프레임에서 읽은 프레임들의 수를 사용하여 그 자체의 프레임 카운트다운을 유지할 수 있다. 수신기가 언제든지 프레임 싱크 상관도에 의해 미리 소유되는 외부 코드를 위한 정의가 제 1 로버스트 VSB 데이터 세그먼트 내의 외부 코드를 위한 정의가 일치하지 않음을 발견하면, 수신기는 맵 소유 절차를 다시 시작해야 한다.
RVSB 개량된 슬라이스 예측 및 이퀄라이저 피드백
ATSC 8 VSB 수신기들은, ATSC(Advanced Television Standard Committee)에 의해 발간된 ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/53 및 ATSC에 의해 역시 발간된 ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/54의 사용 가이드에서 설명된 바와 같이, 적응 등화(adaptive equalization)와 위상 추적(phase tracking)을 중요하게 사용한다. 전술한 RVSB는 적응 등화와 위상 추적을 향상시키는 특성들을 가진다.
이러한 향상은, 개량된 비터비 알고리즘으로부터의 시퀀스 추정(sequence estimation)을 기초로 하여 입력 심벌 레벨의 지연된 신뢰성 있는 추정을 적응 이퀄라이저 및/또는 위상 추적기로 피드백하는 것에서 기인한다.("The Viterbi Algorithm" 참조, G.D. Forney, Jr. 저, IEEE지, 제 6 권, 268면에서 278면, 1973년 3월) 이러한 형태의 피드백은 상태 초기 문제(state initialization problem)를 가지는 "재부호화(re-encoding)"를 필요로 하지 않는다.
발명의 명칭이 "신호 수신기를 위한 슬라이스 예측기"인 U.S. 특허 No. 5,927,711은 ATSC 8 VSB 수신기를 개시하는데, 이 수신기는 슬라이스 예측기를 이용하여 위상 추적기 또는 적응 이퀄라이저에 더욱 신뢰성 있는 피드백을 제공한다. 이러한 피드백은 도 19에 도시된 개량된 슬라이스 예측기 시스템(300)에 의해 더욱 신뢰성 있게 될 수 있다. 개량된 슬라이스 예측기(300)는 전술한 내부 디코더들과 외부 디코더들과 비슷하게 동작하는 내부 디코더(302)와 외부 디코더(304)를 가진다.
내부 디코더(302)의 슬라이스 예측 출력은 전술한 U.S. 특허 No. 5,923,711에서 설명된 것과 비슷한 방법으로 동작한다. 전술한 바와 같이, 내부 디코더(302)는 프리디코더를 포함하는 8 상태 4진 트렐리스를 기초로 한다. 현재의 시간 t에서의 최상의 경로 거리(path metric)를 기초로 하여, 내부 디코더(302)의 슬라이스 예측기는 시간 t에서 가장 가능성 있는 상태를 결정한다. 그 후, 다음의 가능성 있는 쌍의 상태들을 기초로 하여, 시간 t+1에서 다음 심벌을 위한 (8개 중) 4개의 가능성 있는 예측된 입력 레벨들이 선택된다. 예를 들면, 도 20의 내부 디코더 트렐리스에 의해 도시되는 바와 같이, 시간 t에서 가장 가능성 있는 상태가 상태 1이라면, 다음의 상태는 ∈[1 5 2 6]이다. 따라서, 시간 t+1에서 다음 입력 레벨은 -7, +1, -3, 또는 +5일 수 있다. 이들 다음 입력 레벨들은 각각 복호화된 비트 쌍들 00, 10, 01, 및 11에 해당한다.
비슷하게, 외부 디코더(304)는 역시 각 트렐리스를 위해 현재 시간 t를 위한 최상의 경로 거리를 찾는다. 이 트렐리스의 일부는 예시적인 외부 디코더를 위해 도 21에 도시되어 있고, 모든 3개의 외부 코드들에 일반적으로 적용될 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 2개의 가능한 외부 디코더 입력 비트 쌍들은 다음의 가능한 쌍의 상태를 기초로 하여 시간 t+1을 위해 선택된다. 예로써, 2개의 가능한 외부 디코더 입력 비트 쌍들은 11 또는 01이 될 수 있다. 외부 디코더(304)에 선택된 비트 쌍은 예측 인핸서(enhancer)(306)로 보내지는데, 이 인핸서는 내부 디코더(302)의 슬라이스 예측기에 의해 미리 선택된 4개 레벨의 집합에서 크기 레벨들 5 또는 -3을 시간 t+1을 위한 개량된 슬라이스 예측으로 선택한다. 내부 디코더(302)의 슬라이스 예측은 0 지연에 가깝지만 외부 디코더(304)는 내부 인코더(302)가 복호화된 소프트 출력을 제공할 후까지 동일한 심벌 상에서 작동할 수 없기 때문에, 지연 모듈(308)은 내부 디코더(302)의 역추적(traceback) 지연 시간보다 조금 큰 지연 시간을 제공한다. 예측 인핸서(306)에 의해 제공되는 슬라이스 예측은 위상 추적기(310)의 이퀄라이저에 피드백으로서 공급될 수 있다.
약간의 부가적 지연시간과 함께, 외부 디코더(304)는 최종 하드 결정을 내리고 시간 t+1을 위해 단일의 가장 가능성 있는 비트 쌍을 선택할 수 있다. 예를 들면, 비터비 알고리즘에 의해 결정될 때 11이 외부 디코더(304)에 가장 가능성 있는 입력 비트 쌍으로 발견되면, 이 정보는 외부 디코더(304)에 의해 예측 인핸서(306)로 보내지는데, 이 예측 인핸서는 4개의 레벨들과 내부 디코더(302)의 슬라이스 예측기에 의해 이미 선택된 해당 비트 쌍의 집합에서 +5를 선택한다. 외부 코드는 중첩 코드 또는 다른 타입의 에러 보정 코드일 수 있다. 예측기 인핸서(306)는 ATSC 데이터가 수신되는 때의 주기들 동안 불활성화된다.
피드백이 개량된 최대 가능성 시퀀스 추정기(MLSE) 슬라이스 예측기 시스템(feedback enhanced maximum likelihood sequence estimator (MLSE) slice predictor system)(320)은 비터비 알고리즘을 사용하며, RVSB 수신기의 다른 관련 부분들과 함께 도 22에 도시되어 있다. 피드백이 향상된 MLSE 슬라이스 예측기 시스템(320)은 전술한 내부 디코더(302) 및 외부 디코더(304)와 비슷하게 동작하는 내부 디코더(302) 및 외부 디코더(324)를 가진다. 그러나, 내부 디코더(302)의 슬라이스 예측 출력을 사용하는 대신에, 개량된 MLSE 모듈(326)은 8 상태 2/3 비율 코드 트렐리스(프리코더를 포함하여 내부 디코더(322)에 의해 사용된 동일한 트렐리스)를 작동함으로써 수신된 신호 상에서 통상의 비터비 알고리즘을 수행하도록 구성된다.
개량된 MLSE 모듈(326)은, i) 다음 입력이 비 RVSB 심벌이면 지연 모듈(328)에 의해 지연된 때의 잡음성의 8 레벨로 수신된 신호 또는 ii) 다음 입력이 RVSB 심벌이면 외부 디코더(324)의 비트 쌍 결정 출력 중 하나를 다음 입력으로 선택한다. 개량된 MLSE 모듈(326)은 RVSB 맵의 심벌 정보에 의한 심벌에 따라서 선택을 한다.
개량된 MLSE 모듈(326)은 8개의 가능한 심벌들 중 하나를 그 슬라이스 예측으로 출력하고, 이 슬라이스 예측(심벌 결정)은 개량된 MLSE 모듈(326)에 의해 이퀄라이저 또는 위상 추적기(330)로의 피드백으로 제공된다.
개량된 MLSE 모듈(326)은 RVSB 심벌이 이용가능할 때 외부 디코더(324)로부터 더욱 신뢰성 있는 입력을 받기 때문에, 개량된 MLSE 모듈(326)은 내부 디코더(322)가 하는 것보다 8 상태 트렐리스를 통하는 더 정확한 경로를 따라야 한다.
개량된 MLSE 모듈(326)의 출력은 하드 슬라이스 결정 또는 소프트 레벨일 수 있다. 또한, 내부 디코더(322) 또는 외부 디코더(324)로부터의 임의의 심벌 신뢰성 표시는 이퀄라이저 LMS 알고리즘의 단계 사이즈를 바꾸기 위해 사용될 수 있다.(ATSC 디지털 텔레비전 표준 A/54의 사용 가이드 참조)
임의의 기결정된 부호화된 훈련 시퀀스(training sequence)는 데이터 필드의 제 1 RVSB의 특정 부분에 포함될 수 있다. 이 시퀀스(sequence)는 송신기 또는 수신기에 의해 미리 알려진다. 복호화된 훈련 시퀀스가 외부 디코더(324)에서 출력되는 동안에, 개량된 MLSE 모듈(326)로의 입력은 복호화된 훈련 시퀀스의 저장되는 버전으로 스위칭된다.
본 발명의 임의의 변형들이 위에서 논의되었다. 다른 변형들도 본 발명의 당업자에게 떠오를 것이다. 예를 들면, 표준 ATSC 수신기(12)와 로버스트 VSB 수신기(14)는 별도의 수신기로 위에서 도시되었지만, 표준 ATSC 수신기(12)와 로버스트 VSB 수신기(14)의 기능들은 양 타입의 데이터(ATSC 데이터 및 로버스트 VSB 데이터)를 복호화할 수 있는 2개의 데이터 경로의 단일의 수신기로 결합될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 명세서는 예시로서 해석되어야 하며, 본 발명을 실시하기 위한 베스트 모드를 당업자에게 가르치기 위한 것이다. 자세한 것들은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 실질적으로 변할 수 있고, 첨부된 청구의 범위 내에서 모든 변형들의 독점적 사용이 확보된다.
상기 내용에 포함되어 있음.

Claims (19)

  1. 동일한 n 레벨 배열(constellation)과 다른 비트 비율(bit rate)들을 가지는 제 1 및 제 2 데이터를 포함하는 입력을 수신하는 단계;
    디코더(decoder)로써 제 2 데이터만을 복호화하는 단계;
    입력과 디코더에 응답하여 n 배열 레벨들의 n/2(n>2)보다는 작지만 적어도 1에 한정되는 출력을 산출하는 단계; 및
    출력을 개량된 슬라이스 예측(enhanced slice prediction)으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개량된 슬라이스 예측(enhanced slice prediction)을 제공하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 디코더는 제 1 디코더이며, 수신 단계는 제 1 및 제 2 데이터를 복원하기 위해 n 상태(state)들을 가지는 제 2 디코더로써 입력을 복호화하는 단계를 포함하며, 산출 단계는 제 2 디코더의 n 상태들의 n/2 상태들 중 n/4 상태들을 선택하는 단계를 포함하며, 제공 단계는 개량된 슬라이스 예측으로 n/4 상태들을 제공하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 2 디코더의 처리 시간을 기초로 하여 선택 단계를 지연하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 디코더는 제 1 디코더이며, 수신 단계는 제 1 및 제 2 데이터를 복원하기 위해 n 상태(state)들을 가지는 제 2 디코더로써 입력을 복호화하는 단계를 포함하며, 산출 단계는 제 2 디코더의 n 상태들의 n/2 상태들 중 오직 하나의 상태를 선택하는 단계를 포함하며, 제공 단계는 개량된 슬라이스 예측으로 상기 하나의 상태를 제공하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 제 2 디코더의 처리 시간을 기초로 하여 선택 단계를 지연하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, n은 8인 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 산출 단계는
    출력을 산출하기 위해 제 2 데이터를 사용할 수 없을 때 입력을 복호화하는 단계; 및
    출력을 산출하기 위해 제 2 데이터를 사용할 수 있을 때 제 2 데이터를 복호화하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 적어도 부분적으로 디코더의 처리 시간을 기초로 하여 입력을 복호화하는 단계를 지연하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 제공 단계는 개량된 슬라이스 예측으로 오직 하나의 상태를 제공하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 수신된 맵(map)에 반응하여 입력을 복호화하는 단계와 제 2 데이터를 복호화하는 단계 중에서 선택하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 디코더는 제 1 디코더이며, 수신 단계는 제 1 및 제 2 데이터를 회복하기 위하여 제 2 디코더로써 입력을 복호화하는 단계를 포함하며, 제 2 데이터만을 복호화하는 단계는 복호화된 제 2 데이터를 산출하기 위해 제 1 디코더로써 제 2 데이터를 복호화하는 단계를 포함하며, 산출 단계는 복호화된 제 2 데이터를 사용할 수 없을 때 제 3 디코더로써 입력을 복호화하여 출력을 산출하는 단계 및 복호화된 제 2 데이터를 사용할 수 있을 때 제 3 디코더로써 제 2 복호화된 데이터를 복호화하여 출력을 산출하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 3 디코더로 입력을 복호화하는 단계를 지연하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 단계.
  13. 제 11 항에 있어서, 제 3 디코더는 비터비(Viterbi) 알고리즘을 구현하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 제공 단계는 개량된 슬라이스 예측으로 제 3 디코더의 오직 하나의 상태만을 제공하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 단계.
  15. 제 11 항에 있어서, 수신된 맵(map)에 반응하여 입력을 복호화하는 단계와 복호화된 제 2 데이터를 복호화하는 단계 중에서 선택하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  16. 제 7 항 또는 제 11 항에 있어서, 제 1 데이터는 8 레벨의 비 RVSB 심벌들(eight level non-RVSB symbols)을 포함하며, 제 2 데이터는 8 레벨의 RVSB 심벌들(eight level RVSB symbols)을 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  17. 제 1 항, 제 7 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제공 단계는 송신된 훈련(training) 신호가 수신된 신호에 포함될 때 기지(旣知)의 트레이닝 신호를 기초로 하여 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 단계를 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 이퀄라이저에 피드백으로 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 위상추적기(phase tracker)에 피드백으로 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 단계를 더욱 포함하는 개량된 슬라이스 예측을 제공하는 방법.
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