KR20030026236A - An improved digital transmission system for an enhanced ATSC 8-VSB system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 신호 송신 시스템에 관한 것으로, 특히 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 디지털 텔레비전(DTV) 표준(A/53)에 관한 것이다. 본 발명은 역 호환(backward compatibility)으로 ATSC 표준을 사용하여 표준 비트 스트림과 함께 로버스트 비트 스트림을 전송하는 방법을 기술한다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to digital signal transmission systems, and in particular, to the Advanced Television Systems Committee (ATSC) digital television (DTV) standard (A / 53). The present invention describes a method of transmitting a robust bit stream with a standard bit stream using the ATSC standard with backward compatibility.
지상 방송 채널들을 통한 고선명 텔레비전(HDTV) 송신을 위한 ATSC 표준에 있어서는 트렐리스 부호화하여 시간 다중화한 12개의 독립된 일련의 데이터 스트림들을 10.76MHz의 레이트로 8 레벨 잔류 측파대(VSB) 심볼 스트림으로서 변조한 신호를 사용한다. 이 신호는 초당 19.39 밀리언 비트(Mbps)의 데이터 레이트로 신호를 방송하는 표준 VHF 또는 UHF 지상 텔레비전 채널에 상응하는 6 MHx 주파수 대역으로 변환된다. ATSC 디지털 텔레비전 표준에 대한 상세한 것 및 최신 개정 A/53은 http://www.atsc.org/에 있다.The ATSC standard for high-definition television (HDTV) transmission over terrestrial broadcast channels modulates a series of twelve independent, time-multiplexed data streams as 8-level residual sideband (VSB) symbol streams at a rate of 10.76 MHz. Use one signal. The signal is converted to the 6 MHx frequency band corresponding to a standard VHF or UHF terrestrial television channel that broadcasts the signal at a data rate of 19.39 million bits per second (Mbps). Details of the ATSC digital television standard and the latest revision A / 53 are available at http://www.atsc.org/.
도 1은 전형적인 종래기술의 고선명 텔레비전(HDTV) 송신기(100)를 도시한 블록도이다. MPEG에 호환되는 데이터 패킷들은 먼저 데이터 랜더마이저(105)에서 랜덤화되고 각각의 패킷은 리드 솔로몬(RS) 인코더 유닛(110)에 의해 순방향 에러 정정(FEC)을 위해 인코딩된다. 이어서, 각 데이터 필드의 연속한 세그먼트들 내 데이터 패킷들은 데이터 인터리버(120)에 의해 인터리빙되고, 이 인터리빙된 데이터 패킷들은 트렐리스 인코더 유닛(130)에 의해 다시 인터리빙 및 인코딩된다. 트렐리스 인코더 유닛(130)은 각각 3비트를 갖는 데이터 심볼 스트림을 발생시킨다. 3비트 중 하나는 미리 부호화되고 다른 두 비트는 4 상태 트렐리스 인코더에 의해 발생된다. 이어서 3개의 비트는 8 레벨 심볼에 매핑된다.1 is a block diagram illustrating a typical prior art high definition television (HDTV) transmitter 100. MPEG-compatible data packets are first randomized in the data randomizer 105 and each packet is encoded for forward error correction (FEC) by the Reed Solomon (RS) encoder unit 110. The data packets in successive segments of each data field are then interleaved by the data interleaver 120, which is then interleaved and encoded by the trellis encoder unit 130 again. The trellis encoder unit 130 generates a data symbol stream having three bits each. One of the three bits is pre-encoded and the other two bits are generated by the four state trellis encoder. The three bits are then mapped to eight level symbols.
공지된 바와 같이, 종래 기술의 트렐리스 인코더 유닛(130)은 12개의 인터리빙된 부호화된 데이터 시퀀스들을 제공하기 위해서 12개의 병렬 트렐리스 인코더와 프리-코더 유닛(pre-coder unit)들을 포함한다. 다중화기(140)에서는 각 트렐리스 인코더 유닛의 심볼들에, 동기화 유닛(도시생략)으로부터의 "세그먼트 동기" 및 "필드 동기"인 동기화 비트 시퀀스들(150)을 결합한다. 이어서 동상(in-phase)의 소신호(small signal)가 파일럿 삽입 유닛(160)에 의해 삽입되고 선택적으로 필터장치(165)에 의해 사전 등화된다. 이어서 심볼 스트림은 VSB 변조기(170)에 의해잔류 측파대(VSB) 억압 캐리어 변조된다. 이어서 심볼 스트림은 최종으로 라디오 주파수(RF) 변환기(180)에 의해 라디오 주파수로 상향-변환된다.As is known, the prior art trellis encoder unit 130 includes twelve parallel trellis encoders and pre-coder units to provide twelve interleaved encoded data sequences. . The multiplexer 140 combines the synchronization bit sequences 150, which are "segment sync" and "field sync" from a synchronization unit (not shown), to the symbols of each trellis encoder unit. The in-phase small signal is then inserted by pilot insertion unit 160 and optionally pre-equalized by filter device 165. The symbol stream is then modulated by a residual sideband (VSB) suppressed carrier by VSB modulator 170. The symbol stream is then finally up-converted to radio frequency by a radio frequency (RF) converter 180.
도 2는 전형적인 종래 기술의 고선명 텔레비전(HDTV) 수신기(200)를 도시한 블록도이다. 수신된 RF 신호는 튜너(210)에 의해 중간 주파수(IF)로 하향-변환된다. 이어서 신호는 필터링되고 IF 필터 및 검출기(220)에 의해 디지털 형태로 변환된다. 검출된 신호는 각각이 8 레벨 자리 중 한 레벨에 해당하는 데이터 심볼 스트림 형태가 된다. 이어서 신호는 NTSC 차단(rejection) 필터(230)에서 필터링되고 이퀄라이저 및 위상 추적기(250)에 의해서 등화 및 위치 추적된다. 복구된 인코딩된 데이터 심볼들은 트렐리스 디코더 유닛(260)에 의해 트렐리스 디코딩된다. 디코딩된 데이터 심볼들은 데이터 디-인터리버(270)에 의해 다시 디-인터리빙된다. 이어서 데이터 심볼들은 리드 솔로몬 디코더(280)에 의해 리드 솔로몬 디코딩된다. 이에 따라, 송신기(100)에 의해 송신된 MPEG 호환 데이터 패킷들이 복구된다.2 is a block diagram illustrating a typical prior art high definition television (HDTV) receiver 200. The received RF signal is down-converted to the intermediate frequency IF by the tuner 210. The signal is then filtered and converted into digital form by the IF filter and detector 220. The detected signal is in the form of a data symbol stream, each of which corresponds to one level of eight level positions. The signal is then filtered at NTSC rejection filter 230 and equalized and position tracked by equalizer and phase tracker 250. The recovered encoded data symbols are trellis decoded by trellis decoder unit 260. The decoded data symbols are deinterleaved again by the data deinterleaver 270. The data symbols are then decoded by Reed Solomon decoder 280. Accordingly, MPEG compatible data packets transmitted by the transmitter 100 are recovered.
현재의 ATSC 8-VSB A/53 디지털 텔레비전 표준은 고스트, 잡음 버스트, 신호 페이드 및 지상 세팅에서 상호간섭 등의 많은 채널 손상을 극복하는 신호를 충분히 송신할 수 있지만, 우선도 및 데이터 레이트들이 가변되는 스트림들이 수용될 수 있게 ATSC 표준에 융통성이 있을 필요가 있다.The current ATSC 8-VSB A / 53 digital television standard can transmit enough signals to overcome many channel damages such as ghosting, noise bursts, signal fades and interference in terrestrial settings, but with varying priority and data rates. There needs to be flexibility in the ATSC standard so that streams can be accommodated.
따라서, 본 발명의 목적은 ATSC 디지털 전송 시스템에서, 표준 ATSC 비트 스트림과 함께 새로운 로버스트 비트 스트림들을 전송하는 기술을 제공하는 것으로,여기서 새로운 비트 스트림은 ATSC 스트림에 비해 낮은 비저빌리티 드레숄드를 가지므로 우선도가 높은 정보 비트들을 전송하는데 사용될 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for transmitting new robust bit streams along with a standard ATSC bit stream in an ATSC digital transmission system, where the new bit stream has a lower latency threshold than an ATSC stream. It can be used to transmit high priority information bits.
본 발명의 다른 목적은 현재의 디지털 수신기 장치들과 역 호환되는 융통성 있는 ATSC 디지털 전송 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flexible ATSC digital transmission system and method that is backward compatible with current digital receiver devices.
본 발명의 또 다른 목적은 현재의 수신기 장치들과 역 호환을 가능하게 하기 위한 패리티 바이트 발생기 메커니즘을 제공하는 융통성 있는 ATSC 디지털 전송 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a flexible ATSC digital transmission system and method that provides a parity byte generator mechanism for backward compatibility with current receiver devices.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, ATSC A/53 HDTV 신호 전송 표준을 향상시키는 디지털 전송 시스템 및 방법이 제공되며,According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a digital transmission system and method for improving the ATSC A / 53 HDTV signal transmission standard,
- 로버스트 및 정규 데이터 비트 스트림에 속하는 패킷들을 형성하기 위한 제 1 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩 유닛;A first forward error correction (FEC) encoding unit for forming packets belonging to the robust and normal data bit stream;
- 우선권 데이터를 포함하는 로버스트 패킷들을 수신하고 로버스트 비트 스트림을 발생시키기 위해 이들 패킷들을 처리하는 로버스트 프로세서 유닛;A robust processor unit for receiving robust packets containing priority data and processing these packets to generate a robust bit stream;
- 정규 및 로버스트 스트림들의 비트들에 대응하는 트렐리스 인코딩된 데이터 비트 스트림을 발생시키기 위한 인코더 유닛으로서, 인코더는 하나 또는 그 이상의 심볼 매핑 방식들에 따라 상기 로버스트 패킷들의 인코딩된 데이터 비트들을 심볼들에 매핑하기 위한 수단을 채용하는, 상기 트렐리스 인코더 유닛;An encoder unit for generating a trellis encoded data bit stream corresponding to the bits of a regular and robust stream, wherein the encoder is configured to encode the encoded data bits of the robust packets in accordance with one or more symbol mapping schemes. The trellis encoder unit employing means for mapping to symbols;
- 상기 로버스트 비트 스트림의 패킷들만을 판독하여 상기 로버스트 스트림 패킷들에 대해서만 패리티 바이트들의 발생을 가능하게 함으로써 수신기 장치와의 역 호환을 보증하기 위한 선택적인 제 2 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩 유닛과;An optional second forward error correction (FEC) encoding unit for ensuring backward compatibility with a receiver device by reading only packets of the robust bit stream to enable generation of parity bytes only for the robust stream packets and;
- 고정된 대역폭의 통신채널 위에서 상기 정규 비트 스트림과는 별도로 또는 이와 함께, 역 호환이 되게 상기 로버스트 비트 스트림들을 수신기 장치에 전송하기 위한 전송기 장치를 포함하고, 현재의 수신기 장치는 상기 로버스트 비트 스트림의 패킷들을 수신하여 처리할 수 있다.A transmitter device for transmitting the robust bit streams to a receiver device for backward compatibility, separately or together with the regular bit stream, over a fixed bandwidth communication channel, the current receiver device comprising the robust bit Packets in the stream can be received and processed.
여러 제조업자들로부터 현재의 수신기들과 역 호환이 갖추어지게, 선택적인 논-시스테마틱 리드 솔로몬 인코더(non-systematic Reed-Solomon encoder)를 이용하여 패리티 바이트들을 로버스트 비트 스트림 패킷들에 부가한다. 표준 8-VSB 비트 스트림은 ATSC FEC 방식(A/53)을 사용하여 인코딩될 것이다. 새로운 비트 스트림을 사용하여 전송된 패킷들은 현재의 수신기의 전송 계층 디코더에 의해 무시될 것이다.Add parity bytes to robust bitstream packets using an optional non-systematic Reed-Solomon encoder, to be backward compatible with current receivers from various manufacturers. . The standard 8-VSB bit stream will be encoded using the ATSC FEC scheme (A / 53). Packets sent using the new bit stream will be ignored by the transport layer decoder of the current receiver.
도 1은 종래기술에 따른 고선명 텔레비전(HDTV) 전송기의 블록도.1 is a block diagram of a high definition television (HDTV) transmitter according to the prior art;
도 2는 종래기술에 따른 고선명 텔레비전(HDTV) 수신기의 블록도.2 is a block diagram of a high definition television (HDTV) receiver according to the prior art;
도 3은 본 발명에 따른 개선된 ATSC 표준의 제 1 실시예(201)를 도시한 도면.3 shows a first embodiment 201 of an improved ATSC standard in accordance with the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 향상된 ATSC 표준의 제 2 실시예(300)를 도시한 도면.4 shows a second embodiment 300 of an improved ATSC standard according to the present invention.
도 5는 도 3 및 도 4의 전송 시스템들에 구현된 트렐리스 인코딩 방법(330)을 도시한 블록도.5 is a block diagram illustrating a trellis encoding method 330 implemented in the transmission systems of FIGS. 3 and 4.
도 6은 본 발명에 따른 수정된 트렐리스 인코더(330)의 외측에 있는 코딩 회로(335)를 도시한 간이화한 블록도.6 is a simplified block diagram showing a coding circuit 335 outside of a modified trellis encoder 330 in accordance with the present invention.
도 7은 인터리버(401) 및 패킷 포맷터 유닛(402)을 포함하는 것으로 도시된 로버스트 패킷 인터리버 블록(300)의 상세도.7 is a detailed view of a robust packet interleaver block 300 shown as including an interleaver 401 and a packet formatter unit 402.
도 8(a) 및 도 8(b)는 MODE=2 또는 3이고 각각 NRS=0(도 8(a)) 및 NRS=1(도 8(b))인 경우일 때, 패킷의 바이트들을 2 바이트로 복제하는 기본 포맷터의 기능을도시한 도면.8 (a) and 8 (b) show two bytes of a packet when MODE = 2 or 3 and NRS = 0 (Fig. 8 (a)) and NRS = 1 (Fig. 8 (b)), respectively. A diagram illustrating the functionality of a basic formatter that replicates in bytes.
도 9(a) 및 도 9(b)는 MODE=1이고 각각 NRS=0(도 9(a)) 및 NRS=1(도 9(b))인 경우일 때, 입력 패킷의 비트들을 2 바이트로 재배열하는 기본 포맷터의 기능을 도시한 도면.9 (a) and 9 (b) show two bits of the input packet when MODE = 1 and NRS = 0 (Fig. 9 (a)) and NRS = 1 (Fig. 9 (b)), respectively. A diagram illustrating the functionality of a basic formatter to rearrange it.
도 10은 예를 든 시나리오의 경우에 패리티 '플레이스-홀더' 삽입 메커니즘을 도시한 도면.10 illustrates a parity 'place-holder' insertion mechanism in the case of an example scenario.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
105; 데이터 랜더마이저 110; RS 인코더105; Data randomizer 110; RS encoder
115; 로버스트 인터리버, 패킷 포맷터, 및 패킷 MUX115; Robust Interleaver, Packet Formatter, and Packet MUX
170; VSB 변조기 180; RF 상향 변환기170; VSB modulator 180; RF upconverter
표준 ATSC(8-비트) 비트 스트림과 함께 새로운 "로버스트" 비트 스트림을 전송하는 수단 및 방법을 포함하는 ATSC 디지털 전송 시스템 표준의 새로운 방식으로서, 새로운 비트 스트림은 표준 8-VSB ATSC 스트림에 비해 낮은 비저빌리티 드레숄드(TOV)를 가지므로 우선도가 높은 정보 비트들을 전송하는데 사용될 수 있으며, 이 새로운 방식은 여기 전체를 개시한 것으로 하여 전체내용 및 설명된 바를 여기 참고로 포함시키는 "Improved ATSC digital television system" 명칭의 본 출원인의 코-펜딩 미국특허 출원 10/078933에 기재되어 있다.A new method of the ATSC digital transmission system standard, including means and methods for transmitting a new "robust" bit stream along with a standard ATSC (8-bit) bit stream, wherein the new bit stream is lower than the standard 8-VSB ATSC stream. With a Visibility Threshold (TOV), it can be used to transmit high priority information bits, and this new scheme is disclosed herein, which is incorporated herein by reference in its entirety and described herein by reference. Applicant's co-pending US patent application 10/078933 entitled "system".
특히, 여기 포함된 코-펜딩 미국특허 출원 60/280782)에 기재된 제안된 ATSC 디지털 전송 시스템 및 방법에서 제공되는 새로운 특징들은 감소된 CNR 및 감소된TOV에서 심한 정적 및 동적 다중경로 상호간섭 환경에서도 에러 없이 새로운 수신기 장치들로 로버스트 패킷들을 디코딩할 수 있게 하는 것으로 새로운 비트 스트림의 로버스트를 위해 표준 비트 스트림의 데이터 레이트의 절충을 가능하게 하는 메커니즘, 및 현재의 디지털 수신기 장치들과 역 호환 전송을 가능하게 하는 메커니즘을 포함한다. 기술된 시스템은 특히 큰 범위의 캐리어 잡음 및 채널 상태를 수용하도록 로버스트 및 표준 스트림에 대해 융통성 있는 전송 레이트를 가능하게 함으로써 현재의 ATSC 디지털 전송 시스템 표준을 개선한다.In particular, the novel features provided in the proposed ATSC digital transmission system and method described in co-pending U.S. Patent Application 60/280782, incorporated herein, are subject to error even in severe static and dynamic multipath interference environments at reduced CNR and reduced TOV. A mechanism that allows for the trade-off of data rates of standard bit streams for robustness of new bit streams by enabling the decoding of robust packets with new receiver devices without the need for backwards compatible transmissions with current digital receiver devices. It includes a mechanism for enabling it. The described system improves on current ATSC digital transmission system standards by enabling flexible transmission rates, particularly for robust and standard streams to accommodate a large range of carrier noise and channel conditions.
도 3은 본 발명에 따른 개선된 ATSC 표준의 제 1 실시예(201)를 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 개선된 ATSC 디지털 신호 송신 표준은, 먼저, 입력된 데이터 바이트 값을 기지의 패턴의 의사-랜덤 수 발생에 따라 변경하는 데이터 랜더마이저 요소(105)를 포함한다. ATSC 표준에 따라서, 예를 들면, 데이터 랜더마이저는 데이터 필드 시작에서 초기화되는 16비트 최대 길이의 의사 랜덤 2진 시퀀스(PRBS)에 모든 입력되는 데이터 바이트들을 XOR한다. 출력되는 랜덤화된 데이터는 리드 솔로몬(RS) 인코더 요소(110)에 입력되고 이 인코더에서는 187 바이트의 데이터 블록 크기에 작용하여, 에러 정정을 위한 20 RS 패리티 바이트가 부가됨으로써 데이터 세그먼트당 송신되는 총 207 바이트의 RS 블록 크기로 된다. 이들 바이트들은 나중에 처리되어 로버스트 배열을 사용하여 보내질 것이다. RS 인코딩 후에, 207 바이트의 데이터 세그먼트는 로버스트 입력 바이트들을 처리/리포맷하기 위한 것으로서, 로버스트 인터리버 요소, 패킷 포맷터 요소, 및 패킷 다중화기 요소를 포함하는 것인 새로운 블록(1150)에 입력된다. 패킷 포맷터 블록의 개개의 요소들의 동작에 관한 상세한 것은, 여기 포함된 코-펜딩 미국특허 출원 10/078933, 및 전체 내용 및 개시된 바를 여기 개시된 것으로 하여 참고로 여기 포함시키는, "Packet identification mechanism at the transmitter and receiver for an enhanced ATSC 8-VSB system" 명칭의 본 출원인의 코-펜딩 미국특허 출원 10/118876에 상세히 기재되어 있다. 가장 일반적으로, 입력되는 바이트들을 리포맷하기 위한 로버스트 인터리버, 패킷 포맷터 및 패킷 다중화기 요소들은 입력 바이트를 처리할 것인지(로버스트 바이트들에 대해서) 아니면 처리하지 않을 것인지(정규 바이트들에 대해서)를 지시하는 모드 신호(113)에 응한다. 로버스트 인터리버에서 로버스트 패킷들을 인터리빙을 행한 후에, 입력 로버스트 비트-스트림에 속하는 데이터 바이트들은 버퍼링되어, 패킷 포맷터 장치에서 미리 지정된 수의 바이트, 예를 들면 207바이트의 그룹들로 분할된다. 일반적으로, 로버스트 패킷들에 있어서는 패킷 포맷터 출력의 각 바이트 중 단지 4비트, 즉 MSB(6, 4, 2, 0)만이 입력 스트림에 해당한다. 각 바이트 중 다른 4 비트, 즉 MSB(7, 5, 3, 1)은 후술하는 바와 같은 이유에 의해서 임의의 값으로 설정될 수 있다. 패킷 포맷터(115)에서 바이트 리포맷이 된 후에, 로버스트 패킷들에 속하는 바이트들은 표준 스트림에 속하는 바이트들과 다중화된다. 로버스트 바이트와 표준 로버스트를 다중화한 다중화된 스트림(116)은 콘볼루션 인터리버 메커니즘(120)에 입력되고 이 메커니즘에서는 ATSC A/53 표준에 따라 데이터 스트림의 순차적인 순서를 스크램블링하기 위해서 각 데이터 필드의 연속한 세그먼트들 내 데이터 패킷들을 다시 인터리빙한다. 후술하는 바와 같이, 각각의 로버스트 패킷 또는 표준 패킷에 연관된바이트들은 동시 처리 제어 블록들(도시생략)에서 추적된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 인터리브, RS 인코드 및 포맷된 데이터 바이트들(117)은 신규의 트렐리스 인코더 장치(330)에 의해 트렐리스 부호화된다. 트렐리스 인코더 유닛(330)는 특히 모드 신호(113)에 응하여, 이하 상세히 설명하는 바와 같이, 여기서는 역 호환(선택적 RS 인코더) 블록(125)라고 칭하는 역 호환 패리터 바이트 발생기 요소(125)와 서로 작용하여 8 레벨 심볼에 각각 매핑되는 3 비트를 갖는 트렐리스 부호화된 데이터 심볼 출력 스트림을 발생시킨다. 트렐리스 부호화된 출력 심볼들은 다중화 유닛(140)에 전송되고 다중화 유닛에서 동기화 유닛(도시생략)으로부터의 "세그먼트 동기" 및 "필드 동기"인 동기화 비트 시퀀스들(138)과 결합된다. 이어서 파일럿 삽입 유닛(160)에 의해 파일럿 신호가 삽입된다. 심볼 스트림은 VSB 변조기(170)에 의해 잔류 측파대(VSB) 억압 캐리어 변조되며, 심볼 스트림은 최종으로 라디오 주파수(RF) 변환기(180)에 의해 라디오 주파수로 상향-변환된다.3 shows a first embodiment 201 of an improved ATSC standard in accordance with the present invention. As shown in Fig. 3, the improved ATSC digital signal transmission standard according to the first embodiment firstly changes the data randomizer element 105 which changes the input data byte value according to the generation of the pseudo-random number of the known pattern. ). According to the ATSC standard, for example, the data randomizer XORs all incoming data bytes into a 16-bit maximum length pseudo random binary sequence (PRBS) that is initialized at the beginning of the data field. The output randomized data is input to the Reed Solomon (RS) encoder element 110, which acts on a data block size of 187 bytes, whereby 20 RS parity bytes for error correction are added to the total transmitted per data segment. The RS block size is 207 bytes. These bytes will later be processed and sent using robust arrays. After RS encoding, the 207 byte data segment is input to a new block 1150 to process / reformat robust input bytes, which includes a robust interleaver element, a packet formatter element, and a packet multiplexer element. . Details of the operation of individual elements of the packet formatter block can be found in the "Packet identification mechanism at the transmitter", incorporated herein by reference in its entirety and disclosed herein, and the co-pending US patent application 10/078933, incorporated herein by reference. and receiver for an enhanced ATSC 8-VSB system, described in detail in Applicant's co-pending US patent application 10/118876. Most commonly, robust interleaver, packet formatter, and packet multiplexer elements for reformatting incoming bytes will process input bytes (for robust bytes) or not (for regular bytes). In response to the mode signal 113 indicating. After interleaving robust packets in the robust interleaver, the data bytes belonging to the input robust bit-stream are buffered and divided into groups of a predetermined number of bytes, for example 207 bytes, in the packet formatter device. In general, for robust packets, only four bits of each byte of the packet formatter output, i.e., MSBs 6, 4, 2, 0, correspond to the input stream. The other four bits of each byte, i.e., the MSBs 7, 5, 3, and 1, can be set to any value for the following reasons. After byte reformatting in the packet formatter 115, the bytes belonging to robust packets are multiplexed with the bytes belonging to the standard stream. Multiplexed stream 116 multiplexed with robust bytes and standard robust is input to convolutional interleaver mechanism 120, where each data field is used to scramble the sequential order of the data streams according to the ATSC A / 53 standard. Interleaving the data packets in successive segments of. As described below, the bytes associated with each robust packet or standard packet are tracked in concurrent processing control blocks (not shown). As shown in FIG. 3, interleaved, RS encoded and formatted data bytes 117 are trellis encoded by the novel trellis encoder device 330. The trellis encoder unit 330, in particular in response to the mode signal 113, has a backward compatible pariter byte generator element 125, referred to herein as a backward compatible (optional RS encoder) block 125, as described in detail below. Interact with each other to generate a trellis coded data symbol output stream having three bits, each mapped to an eight level symbol. The trellis coded output symbols are sent to the multiplexing unit 140 and combined with the synchronization bit sequences 138 which are " segment sync " and " field sync " from the synchronization unit (not shown) in the multiplexing unit. The pilot signal is then inserted by the pilot insertion unit 160. The symbol stream is residual sideband (VSB) suppressed carrier modulated by VSB modulator 170, and the symbol stream is finally up-converted to radio frequency by radio frequency (RF) converter 180.
도 4는 본 발명에 따른 개선된 ATSC 표준의 제 2 실시예(300)를 도시한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 개선된 ATSC 디지털 텔레비전 송신 표준은 도 3에 도시한 제 1 실시예와 동일한 기능의 블록들을 포함하는데, 그러나, 도 4의 시스템(300)의 앞단은 입력 로버스트 비트 스트림(207)으로부터 수신된 로버스트 패킷들에 속하는 바이트들을 처리하고, 정규(표준) 비트 스트림(208)에 속하는 바이트들을 또한 수신하는 MPEG 다중화 유닛(210)에 상기 처리된 것을 보내는 로버스트 프로세서 요소(205)를 포함하는 신규의 블록들을 포함한다. 다중화 유닛(210)은 예를 들면 의사-랜덤하게 발생된 패턴들에 따라 입력데이터 바이트 값들을 변경하는 표준 데이터 랜더마이저 요소(105)에 입력하기 위해 로버스트 패킷과 표준 로버스트를 다중화한다. 이어서, 출력된 랜덤화된 데이터는 리드 솔로몬(RS) 인코더 요소(110)에 입력되고 이 인코더에서는 187 바이트의 데이터 블록 크기에 작용하여, 에러 정정을 위한 20 RS 패리티 바이트가 부가됨으로써 데이터 세그먼트당 송신되는 총 207 바이트의 RS 블록 크기로 된다. RS 인코딩 후에, 207 바이트의 데이터 세그먼트(214)는 로버스트 비트 스트림의 패킷들만을 처리하고 변경되지 않은 정규 패킷들은 통과시키는 선택적인 블록인 바이트 퍼뮤트(permute) 블록(215)에 입력된다. 이 바이트 퍼뮤트 블록(215)은 선행 RS 인코더 블록(110)에 의해 부가된 패리티 바이트들을 제로로 대치시키는 기능을 행하며, 데이터 인터리버 후에, 로버스트 프로세서에 의해 발생된 184 데이터 바이트들(헤더 바이트들은 제외)이 패리티 바이트들 앞에 오게 하도록 207 바이트들을 퍼뮤트한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 신규 블록인 바이트 퍼뮤트 블록(215)은 특히 입력되는 바이트들을 이 블록으로 처리할 것인지 여부를 지시하는 모드 신호(113)에 따라 동작한다. 도 3에 관련하여 기술한 제 1 방식에서와 같이, 바이트 퍼뮤트 블록(215)으로부터 출력되는 로버스트 바이트 및 표준 바이트(216)의 데이터 세그먼트들은 콘볼루션 인터리버 메커니즘(120)에 입력되고 이 메커니즘에서는 ATSC A/53 표준에 따라 데이터 스트림의 순차적인 순서를 스크램블링하기 위해서 각 데이터 필드의 연속한 세그먼트들 내 데이터 패킷들을 다시 인터리빙한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 인터리브, RS 인코드 및 포맷된 데이터 바이트들(217)은 신규의 트렐리스 인코더 장치(330)에 의해 트렐리스 부호화된다.후술하는 바와 같이, 트렐리스 인코더 유닛(330)은 역 호환(선택적인 RS 인코더) 블록(125)과 서로 작용하여 8 레벨 심볼에 각각 매핑되는 3 비트를 갖는 트렐리스 부호화된 데이터 심볼 출력 스트림을 발생시킨다. 트렐리스 부호화된 출력 심볼들은 다중화 유닛(140)에 전송되고 다중화 유닛에서 동기화 유닛(도시생략)으로부터의 "세그먼트 동기" 및 "필드 동기"인 동기화 비트 시퀀스들(138)과 결합된다. 이어서 파일럿 삽입 유닛(160)에 의해 파일럿 신호가 삽입되고, 심볼 스트림은 VSB 변조기(170)에 의해 잔류 측파대(VSB) 억압 캐리어 변조되며, 심볼 스트림은 라디오 주파수(RF) 변환기(180)에 의해 라디오 주파수로 상향-변환된다.4 shows a second embodiment 300 of an improved ATSC standard in accordance with the present invention. As shown in FIG. 4, the improved ATSC digital television transmission standard according to the second embodiment includes blocks of the same function as the first embodiment shown in FIG. 3, but the system 300 of FIG. The front end processes the bytes belonging to robust packets received from the input robust bit stream 207 and the processed to the MPEG multiplexing unit 210 which also receives the bytes belonging to the regular (standard) bit stream 208. New blocks that include robust processor element 205 that sends the message. The multiplexing unit 210 multiplexes the robust packet and the standard robust for input to the standard data randomizer element 105 which changes input data byte values according to pseudo-randomly generated patterns, for example. The output randomized data is then input to Reed Solomon (RS) encoder element 110, which acts on a data block size of 187 bytes, transmitting 20 RS parity bytes for error correction, thereby transmitting per data segment. Total RS block size of 207 bytes. After RS encoding, 207 bytes of data segment 214 are entered into a byte permute block 215, which is an optional block that processes only packets of the robust bit stream and passes unaltered regular packets. This byte permut block 215 serves to replace the parity bytes added by the preceding RS encoder block 110 to zero, and after the data interleaver, 184 data bytes (header bytes) generated by the robust processor Permute the 207 bytes to make them precede the parity bytes. As shown in Fig. 4, the new block, the byte permut block 215, operates in accordance with the mode signal 113, which specifically indicates whether or not to process input bytes into this block. As in the first scheme described with respect to FIG. 3, the data segments of robust bytes and standard bytes 216 output from the byte permut block 215 are input to the convolutional interleaver mechanism 120 and in this mechanism In order to scramble the sequential order of the data streams according to the ATSC A / 53 standard, interleaving data packets in successive segments of each data field. As shown in Fig. 4, the interleaved, RS encoded and formatted data bytes 217 are trellis encoded by the novel trellis encoder device 330. As described below, the trellis encoder Unit 330 interacts with backward compatible (optional RS encoder) block 125 to generate a trellis coded data symbol output stream having 3 bits each mapped to an 8 level symbol. The trellis coded output symbols are sent to the multiplexing unit 140 and combined with the synchronization bit sequences 138 which are " segment sync " and " field sync " from the synchronization unit (not shown) in the multiplexing unit. The pilot signal is then inserted by the pilot insertion unit 160, the symbol stream is modulated by a residual sideband (VSB) suppressed carrier by the VSB modulator 170, and the symbol stream by the radio frequency (RF) converter 180. Up-converted to radio frequency.
도 4에 도시한 바와 같이, 로버스트 프로세서 요소(205)는 로버스트 스트림으로서 전달되는 MPEG 데이터 패킷들(207)을 수신하기 위한 입력을 포함한다. 이 로버스트 프로세서 블록(205)은 리드-솔로몬 인코더와, 이에 이은 인터리버 장치와, 이에 이어 188 바이트 길이의 패킷들(MPEG 호환 패킷들)을 형성하는 포맷터 블록을 포함한다. 마지막 블록(MPEG 패킷 형성)은 용장 비트들을 삽입시켜 184 바이트 패킷을 형성하고, 이어서 4개의 MPEG 헤더 바이트를 부가하여 완전한 188 MPEG 패킷을 형성한다. 프로세서 블록(205)으로부터 나온 로버스트 패킷들(206)은 MPEG 다중화 장치(210)를 통해, 정규 패킷 및 로버스트 패킷을 포함하는 ATSC 스트림(209)으로 전송되게 MPEG 패킷 스트림(208)의 정규 패킷들과 다중화된다. 정규 스트림 패킷들은 후술하는 미리 지정한 알고리즘에 따라 로버스트 패킷들과 다중화되는 것이 바람직하다. 논의 목적상, 및 여기 개시하는 것으로 하여 참고로 여기 포함시키는 본 출원인의 코-펜딩 미국특허 출원 10/118876에 상세히 설명된바와 같이, 전송되는 패킷들의 유형, 즉 정규 또는 로버스트 유형을 추적하는 제어 메커니즘이 제공된다. 이에 따라, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 각 바이트에 관련하여, 향상된 ATSC 디지털 신호 전송 방식에서 바이트들의 추이를 추적하여 바이트들을 식별하는데 사용되는 비트(211)를 포함하는 정규/로버스트("N/R") 신호가 발생된다.As shown in FIG. 4, robust processor element 205 includes an input for receiving MPEG data packets 207 delivered as a robust stream. This robust processor block 205 includes a Reed-Solomon encoder, followed by an interleaver device, followed by a formatter block that forms 188 byte long packets (MPEG compatible packets). The last block (MPEG packet formation) inserts redundant bits to form a 184 byte packet, followed by four MPEG header bytes to form a complete 188 MPEG packet. Robust packets 206 from the processor block 205 are sent through the MPEG multiplexer 210 to the ATSC stream 209 including the regular packet and the robust packet so that the regular packets of the MPEG packet stream 208 can be sent. Multiplexed with them. Normal stream packets are preferably multiplexed with robust packets according to a predefined algorithm described below. For purposes of discussion and as described in detail in Applicant's co-pending US Patent Application No. 10/118876, which is hereby incorporated by reference herein, control of tracking the type of packets transmitted, i.e., regular or robust type. Mechanisms are provided. Accordingly, as shown in FIGS. 3 and 4, with respect to each byte, a regular / robust includes bit 211 used to identify the bytes by tracking the transition of the bytes in the enhanced ATSC digital signal transmission scheme. ("N / R") signal is generated.
일반적으로, 도 4에 관련하여 기술된 ATSC의 실시예에서, 로버스트 패킷들의 전송에 있어서는 MPEG 다중화기 요소(210)에서 로버스트 패킷들(206)을 정규 패킷들(208)과 다중화하는 방식에 대해 알 필요가 있다. 패킷들은 이들이 수신기 장치의 동적 및 정적인 복수의 경로 수행을 향상시킬 수 있게 삽입되어야 한다. 도 5의 로버스트 프로세서 블록(205)에서 로버스트 스트림 패킷들을 정규 스트림 패킷들에의 다중화를 제어하는 한 대표적인 알고리즘에 대해 표 1을 참조하여 설명한다. 패킷 삽입 알고리즘에 의해 보다 나은 로버스트 수신기를 설계할 수 있게 로버스트 패킷들이 활용될 수 있다.In general, in the embodiment of ATSC described in connection with FIG. 4, in the transmission of robust packets in the manner of multiplexing robust packets 206 with regular packets 208 in the MPEG multiplexer element 210. You need to know about it. Packets should be inserted so that they can improve the dynamic and static multipath performance of the receiver device. A representative algorithm for controlling the multiplexing of robust stream packets into regular stream packets in robust processor block 205 of FIG. 5 is described with reference to Table 1. Robust packets can be utilized to design a better robust receiver by the packet insertion algorithm.
MPEG 필드 시작에서, 이에 인접하게 일 그룹의 로버스트 패킷을 배열하고, 표 1을 참조로 항 기술되는 바와 같이 소정의 알고리즘을 사용하여 나머지 패킷들이 삽입된다. 제 1 그룹의 패킷들은 이퀄라이저가 정적 채널 및 동적 채널을 보다 신속하게 획득할 수 있게 해 준다. 이러한 로버스트 패킷 삽입 알고리즘은 모든 필드에 대해 인터리빙를 행하기 전에 구현된다. 표 1의 예로서의 로버스트 패킷 삽입 알고리즘에 관하여, 먼저 다음의 양(quantity) 및 용어를 정의한다. "NRP"라 하는 제 1 양은 필드당 로버스트 패킷들에 의해 점유되는 로버스트 세그먼트들의 수를 나타낸다(즉, 프레임 내 로버스트 패킷들의 수를 나타낸다). "M"이라고 하는 양은 필드 동기 바로 다음의 로버스트 비트-스트림에 의해 점유되는 인접한 패킷 위치들의 수이다. 문자 "U"는 두 세트의 유니언을 나타낸다. "플로"는 값들이 정수 값으로 되게 하는 데시멀 절삭을 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 알고리즘은 비트 스트림 중에 로버스트 패킷의 배열를 정하기 위해 다음과 같은 평가를 수행한다.At the beginning of the MPEG field, one group of robust packets is arranged adjacent thereto, and the remaining packets are inserted using a predetermined algorithm as described above with reference to Table 1. Packets of the first group allow the equalizer to acquire static and dynamic channels more quickly. This robust packet insertion algorithm is implemented before interleaving all fields. Regarding the robust packet insertion algorithm as an example of Table 1, first, the following quantities and terms are defined. The first amount, referred to as "NRP", represents the number of robust segments occupied by robust packets per field (ie, the number of robust packets in a frame). The amount called "M" is the number of contiguous packet locations occupied by the robust bit-stream immediately following field synchronization. The letter "U" represents two sets of unions. "Flow" denotes a decimal cut that causes the values to be integer values. As shown in Table 1, the algorithm performs the following evaluation to determine the arrangement of robust packets in the bit stream.
이에 따라, M=18인 경우에 구현예에서, 상기 알고리즘에 따라 로버스트 패킷의 배열를 위한 알고리즘은 다음과 같이 된다.Thus, in the implementation where M = 18, in accordance with the above algorithm, the algorithm for the arrangement of robust packets is as follows.
도 3 및 도 4의 제 1 및 제 2 실시예 각각에서, 트렐리스 디코더로부터 바이트들을 판독하기 위해서 역 호환 패리터 바이트 발생기 요소(125)(선택적인 논-시스테마틱 RS 인코더라고도 함)을 설치하고 있다. 특히, 이 블록(125)은 바이트 디-인터리버 블록과, 바이트 디-인터리버 블록으로부터 패킷을 판독하여 이를 인코딩하여 패리티 바이트들을 발생시키는 선택적인 "논-시스테마틱" RS 인코더 블록을 포함한다. 이것은 역 호환에 사용되는 로버스트 스트림 패킷들에 대해서만 패리터 바이트들을 발생시킨다. 이러한 기능을 수행하는데 사용되는 알고리즘을 표 2에 관련하여 제공한다.In each of the first and second embodiments of FIGS. 3 and 4, a backward compatible pariter byte generator element 125 (also referred to as an optional non-systemic RS encoder) is used to read the bytes from the trellis decoder. I install it. In particular, this block 125 includes a byte de-interleaver block and an optional " non-cystematic " RS encoder block that reads packets from the byte de-interleaver block and encodes them to generate parity bytes. This generates pariter bytes only for robust stream packets used for backward compatibility. The algorithm used to perform this function is provided in relation to Table 2.
일부 패킷들에 대해서는(예를 들면, 1 내지 7 mod 52), 이들 패킷들의 모든 헤더 바이트들이 RS 인코딩시 사용될 수 있는 것인 아닐 것이기 때문에 랜덤화된 헤더 바이트들에 관한 사전 정보를 가질 필요가 있을 것이다. 즉, 이러한 패킷들은 일부 헤더 바이트들이 콘볼루션 인터리버 출력에서 패리티 바이트들 다음에 오는 경우이다. 그러므로, 20 패리티 바이트들을 계산하기 위해서 이들 헤더 바이트들을 기다리는 대신에, 패리티 바이트들을 계산함에 있어 대신 사용하게 되는 헤더 바이트들에 관한 사전 정보가 사용된다(이들은 확정적이다).For some packets (e.g., 1 to 7 mod 52), it may be necessary to have advance information about randomized header bytes because not all header bytes of these packets may be used in RS encoding. will be. That is, these packets are when some header bytes come after the parity bytes in the convolution interleaver output. Therefore, instead of waiting for these header bytes to calculate 20 parity bytes, dictionary information about the header bytes that is used instead in calculating the parity bytes is used (they are deterministic).
1984년, 뉴욕의 John Wiley의 Arnold Michelson & Allen Levesque에 의한 "Error Control Technique for Digital Communication" 책자에 설명된 바와 같이, (N, K) RS 디코더는 (N-K)/2 에러 또는 (N-K) 소거까지 소거를 정정할 수 있으며, 여기서 "N"은 코드 워드 길이이고 "K"는 메시지 워드 길이이다. 일반적으로, 길이 N의 코드 워드에서 Ea소거와 Eb에러가 있을 경우, 디코더는 다음의 식(1)과 같이 (Ea+2*Eb)가 (N-K) 이하인 길이만큼의 코드 워드를 완전하게 복구할 수 있다.In 1984, as described in the "Error Control Technique for Digital Communication" book by Arnold Michelson & Allen Levesque of John Wiley, New York, the (N, K) RS decoder was used for (NK) / 2 error or (NK) cancellation. The erase can be corrected, where "N" is the code word length and "K" is the message word length. In general, when there is an E a erase and an E b error in a code word of length N, the decoder searches for as many code words as (E a + 2 * E b ) equal to or less than (NK), as shown in Equation (1) below. It can be completely restored.
(Ea+ 2 x Eb) ≤(N-K) (1)(E a + 2 x E b ) ≤ (NK) (1)
여기서 Ea및 Eb는 각각 코드 워드 내 소거 수 및 에러 수이다.Where E a and E b are the number of erases and the number of errors in the code word, respectively.
RS 코드들의 이러한 특성은 20 패리티 바이트를 발생시키는데 사용될 수 있다. 20 패리티 바이트 위치들은 RS 디코더에 소거들의 위치로서 사용하기 위해 계산된다. 패리티 바이트 위치들의 계산 과정은 패킷 포맷터에서 사용되는 것과 유사하다. 패킷에 속하는 바이트들(패리티 바이트 위치들이 제로)은 입력 코드 워드로서 RS 디코더에 전달된다. 디코더는 소거 필링 과정에서, 소거 위치에 대한 바이트들을 계산한다. 이들 바이트들은 20 패리티 바이트들에 대응한다. 이에 따라 패리티 바이트 발생기 블록은 패리티 바이트 위치 정보를 발생시킨다. 패리티 바이트 및 헤더 바이트들은 항시 표준 8-VSB 심볼들로서 인코딩된다.This property of RS codes can be used to generate 20 parity bytes. Twenty parity byte positions are calculated for use as the position of erases in the RS decoder. The process of calculating parity byte positions is similar to that used in the packet formatter. Bytes belonging to the packet (zero parity byte positions) are passed to the RS decoder as an input code word. The decoder calculates bytes for the erase position in the erase filling process. These bytes correspond to 20 parity bytes. Accordingly, the parity byte generator block generates parity byte position information. Parity bytes and header bytes are always encoded as standard 8-VSB symbols.
각 패킷에 대한 패리티 바이트들 및 이들의 위치 정보는 새로운 심볼 매핑방식에 따라 로버스트 바이트들을 매핑하기 위한 수정된 트렐리스 인코더 장치로 보내진다. 일부 패킷들(예를 들면, 패킷들 1 내지 7)에 대해서는 이들 패킷들의 모든 헤더 바이트들이 모두 RS 인코딩시 사용할 수 있는 것은 아닐 것이기 때문에 랜덤화된 헤더 바이트들에 관한 사전 정보를 갖는 것이 필요함을 알아야 할 것이다.Parity bytes for each packet and their location information are sent to a modified trellis encoder device for mapping robust bytes according to a new symbol mapping scheme. It should be noted that for some packets (e.g., packets 1 to 7) it is necessary to have advance information about randomized header bytes since not all header bytes of these packets will be available in RS encoding. something to do.
수정된 트렐리스 인코더의 상위-레벨 동작은 ATSC A/53 전송 표준 중 4.2.5절에 기재된 룰에 의해 제어된다. 이 상위-레벨 동작은 트렐리스 인터리빙, 심볼 매핑, 각각의 트렐리스 인코더로 판독되는 방식 등에 관계된다. 정규 8-VSB 패킷들의 트렐리스 인코딩은 변경되지 않는다. 그러나, ATSC A/53 표준에 따른 트렐리스 인코더 블록은, 1) 바이트들이 로버스트 비트 스트림에 속할 경우 프리-코더를 우회하는 기능과, 2) 바이트가 로버스트 스트림에 속할 경우엔 각각의 MSB 비트를 도출하여 새로운 바이트를 "바이트 디-인터리버" 블록에 보내는 기능과, 3) "바이트 디-인터리버" 블록으로부터 패리터 바이트들을 판독하고 이들을(이들이 로버스트 스트림에 속할 경우에) 인코딩에 사용하는 기능과, 4) 수정된 매핑 방식을 채용하여 로버스트 비트-스트림에 속하는 심볼들을 매핑하는 기능을 수행하기 위해서 수정된다. 패리티 바이트들은 8 레벨에 매핑되는 것이 바람직함을 알 것이다.The high-level operation of the modified trellis encoder is controlled by the rules described in Section 4.2.5 of the ATSC A / 53 Transmission Standard. This high-level operation relates to trellis interleaving, symbol mapping, the manner in which each trellis encoder is read, and the like. The trellis encoding of canonical 8-VSB packets is not changed. However, the trellis encoder block according to the ATSC A / 53 standard has 1) the ability to bypass the pre-coder if the bytes belong to the robust bit stream, and 2) each MSB if the bytes belong to the robust stream. Derive bits and send new bytes to the "Byte De-Interleaver" block, and 3) read pariter bytes from the "Byte De-Interleaver" block and use them for encoding (if they belong to the robust stream). And 4) a modified mapping scheme to perform the function of mapping the symbols belonging to the robust bit-stream. It will be appreciated that parity bytes are preferably mapped to eight levels.
프리-코더를 우회하는 기능과 바이트를 형성하는 기능에 관하여, 이 프로세스는 도 5 및 도 6의 수정된 트렐리스 인코더 도면에 관하여 설명되는 바와 같이 의존적인 모드이다.With regard to the function of bypassing the pre-coder and the function of forming the byte, this process is a dependent mode as described with respect to the modified trellis encoder diagram of FIGS. 5 and 6.
특히, 도 5는 도 3 및 도 4의 전송 시스템들에 구현되는 트렐리스 인코딩 방식(330)을 도시한 블록도이다. 향상된 8-VSB(E-VSB), 또는 2-VSB 스트림들에 대해서, 각각의 트렐리스 인코더는 한 바이트를 수신하고, 이 바이트 내 4비트만이(LSB) 정보 비트를 포함한다. 로버스트 스트림에 속하는 바이트가 트렐리스 인코더에 수신될 때, 정보 비트(LSB, 비트(6, 4, 2, 0))는 (로버스트 모드에서 인코딩된 후) X1에 배열된다. 이어서 특정의 심볼 매핑 방식을 얻기 위해서 X2에 배열될 비트가 결정된다. 일단 X2및 X1이 결정되면, 후속되는 "논-시스테마틱" RS 인코딩을 행할 목적으로 바이트의 모든 비트들이 결정된다. 이어서 이 바이트는 데이터라인들(35)을 통해 역 호환 패리티-바이트 발생기(125)(즉, "논-시스테마틱" 리드-솔로몬 인코더)로 전달된다. 그러나, "논-시스테마틱" 리드-솔로몬 인코더의 패리티 바이트들과 PID 바이트들은 8-VSB 인코딩 방식을 사용하여 인코딩될 것이다. 각각의 디지털 신호 변조 모드에서 트렐리스 인코더(330)의 상류측 트렐리스 인코딩 블록(335)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.In particular, FIG. 5 is a block diagram illustrating a trellis encoding scheme 330 implemented in the transmission systems of FIGS. 3 and 4. For enhanced 8-VSB (E-VSB), or 2-VSB streams, each trellis encoder receives one byte and contains only 4 bits (LSB) information bits within this byte. When a byte belonging to the robust stream is received at the trellis encoder, the information bits (LSB, bits 6, 4, 2, 0) are arranged in X 1 (after being encoded in the robust mode). The bits to be arranged in X 2 are then determined to obtain a particular symbol mapping scheme. Once X 2 and X 1 are determined, all the bits of the byte are determined for the purpose of doing the subsequent “non-systemic” RS encoding. This byte is then passed through the data lines 35 to the backward compatible parity-byte generator 125 (ie, a "non-systemic" Reed-Solomon encoder). However, the parity bytes and PID bytes of a "non-systemic" Reed-Solomon encoder will be encoded using the 8-VSB encoding scheme. The upstream trellis encoding block 335 of the trellis encoder 330 in each digital signal modulation mode is described with reference to FIG.
도 6에 도시한 상류측 트렐리스 인코딩 블록(335)은 원하는 심볼 매핑 또는 인코딩 방법을 달성하기 위해서, 표준 트렐리스 인코더 블록(359)의 프리-코더(360)의 입력들인 X2, 및 X1을 계산한다. 예를 들면, 이들 인코딩 방법들은 표준 8-VSB, (향상된) E-VSB 및 2-VSB에 대한 것들로서, 맞는 인코딩(심볼 매핑 방식)을 지시하기 위해서 "8/2" 제어 비트들(353)이 제공된다. 이 블록의 출력 비트들은 이들의 각각의 바이트들로 그룹으로 분할되고, 결국에는 패리티 바이트 발생을 위해 "논-시스테마틱" RS 인코더 블록에 공급된다. 도 6의다중화기들(336a,...,336d)을 구성하는 데 필요한 정규/로버스트 제어 비트들(211)은 각각의 도 3 및 도 4의 추적/제어 메커니즘 블록들에 의해 제공된다.The upstream trellis encoding block 335 shown in FIG. 6 is the inputs of the pre-coder 360 of the standard trellis encoder block 359, X 2 , to achieve the desired symbol mapping or encoding method, and Calculate X 1 . For example, these encoding methods are for standard 8-VSB, (enhanced) E-VSB and 2-VSB, so that the "8/2" control bits 353 to indicate the correct encoding (symbol mapping scheme). This is provided. The output bits of this block are divided into groups into their respective bytes, which are eventually fed to a "non-systemic" RS encoder block for parity byte generation. The regular / robust control bits 211 required to configure the multiplexers 336a,... 336d of FIG. 6 are provided by the tracking / control mechanism blocks of FIGS. 3 and 4, respectively.
이에 따라, 정규(표준) 8-VSB 심볼 매핑 모드에서, 앞의 인터리브 블록으로부터 수신되고 트렐리스 인코더(330)의 상류측 코더(335)에 입력되는 입력 비트들(X'2, X'1)은 변경 없이, 프리-코더 유닛(360)과 인코더 유닛(370)을 포함하는 정규 트렐리스 인코더에 보내진다. 이것은 N/R 비트(211)에 의해서 다중화기들의 N 입력을 선택하게 함으로써 달성된다. 8/2 비트(353)는 N/R 비트가 R(로버스트)일 때 이용할 트렐리스 매핑 방법을 지시하는 또 다른 제어 비트이다.Accordingly, in normal (standard) 8-VSB symbol mapping mode, the input bits X ' 2 , X' 1 received from the preceding interleaved block and input to the upstream coder 335 of the trellis encoder 330. ) Is sent to the regular trellis encoder, which includes the pre-coder unit 360 and the encoder unit 370, without modification. This is accomplished by having the N / R bit 211 select the N input of the multiplexers. The 8/2 bit 353 is another control bit indicating the trellis mapping method to use when the N / R bit is R (robust).
2-VSB 모드 및 4-VSB 심볼 매핑 모드에서, MSB는 어떠한 정보도 갖고 있지 않다. 매핑 요건을 만족시키기 위해서, Z2비트가 먼저 계산된 후 MSB X2를 도출하기 위해서 프리-코더 메모리 내용(363)(도 5)과 모듈로-2 합산된다. 산출된 MSB 및 입력 정보 비트(X1)로부터 새로운 바이트가 형성된다. 메모리 요소는 X2로 갱신된다. 이에 따라, 이 경우, 트렐리스 인코더 출력들(Z2, Z1)은 정보 비트와 같게 된다. 즉, 입력(X2)은 프리-코더의 출력(Z2)이 프리-코딩되었을 때 정보 비트와 같게 되도록 계산된다. 이 동작은 도 6에 도시한 상류측 코딩 회로(335)에서 구현된다. 또한, X1은 정보 비트와 같게 된다. 트렐리스 인코드 심볼 매퍼(380)에 의해 행해지는 현재의 심볼 매핑 방식과 결합하여 이들 동작에 의해서, 알파벳{-7, -5, 5, 7}로부터의 심볼들로 된다. 이것은 정보 비트가 이 심볼의 부호로서 전송되는점에서 근본적으로 2-VSB 신호이다. 실제 심볼은 현재의 트렐리스 디코더들에 의해 디코딩될 수 있는 유효한 트렐리스 부호화된 4-레벨 심볼이다. 예를 들면, 2-VSB 인코딩을 달성하기 위해서, N/R 비트(211)는 R 입력을 선택하도록 설정되고 8/2 스위치(353)는 다중화기들(336a,...,336d)의 '2' 입력들을 선택하도록 설정된다.In 2-VSB mode and 4-VSB symbol mapping mode, the MSB does not have any information. In order to satisfy the mapping requirement, the Z 2 bits are first calculated and then modulo-2 summed with the pre-coder memory contents 363 (Figure 5) to derive MSB X 2 . A new byte is formed from the calculated MSB and input information bit X 1 . The memory element is updated to X 2 . Thus, in this case, the trellis encoder outputs Z 2 , Z 1 become equal to the information bit. In other words, the input X 2 is calculated to be equal to the information bits when the output Z 2 of the pre-coder is pre-coded. This operation is implemented in the upstream coding circuit 335 shown in FIG. In addition, X 1 becomes equal to the information bit. These operations, in combination with the current symbol mapping scheme performed by the trellis encoded symbol mapper 380, result in symbols from the alphabet {-7, -5, 5, 7}. This is essentially a 2-VSB signal in that the information bits are sent as the sign of this symbol. The actual symbol is a valid trellis coded four-level symbol that can be decoded by current trellis decoders. For example, to achieve 2-VSB encoding, the N / R bit 211 is set to select the R input and the 8/2 switch 353 is set to '' of the multiplexers 336a, ..., 336d. It is set to select 2 'inputs.
향상된 8-VSB 모드(E-VSB) 모드에서, X2및 X1은 향상된 코더(즉, 상류측의 코더(335))의 출력들에 대응한다. 이들 비트들은 실제 입력들 대신 바이트들을 형성할 때 사용되어야 한다. 따라서, 이 모드에서, Z2는 정보 비트를 트렐리스 부호화한 것을 X1에 넣음으로써 정보 비트와 같게 된다. 이를 행하기 위해서, X2는 프리-코딩되었을 때 정보 비트가 되게 계산된다. 정보 비트는 X1을 출력하게 추가 트렐리스 인코더를 거치게 된다. 전체적으로, E 8-VSB의 경우, 외측의 코더(335) 및 정규 트렐리스 인코더(359)는 보다 높은 상태(예를 들면, 16 상태)의 1/3 레이트 트렐리스 인코더와 같은 것이 될 것이다. 결과로 나온 심볼은 8-레벨 트렐리스 부호화된 심볼이다. 향상된 8-VSB 인코딩을 달성하기 위해서, N/R 비트(211)는 R 입력을 선택하도록 설정되고 8/2 스위치(353)는 다중화기들(336a,...,336d)의 "8" 입력을 선택하도록 설정된다.In enhanced 8-VSB mode (E-VSB) mode, X 2 and X 1 correspond to the outputs of the enhanced coder (ie, upstream coder 335). These bits should be used when forming bytes instead of actual inputs. Therefore, in this mode, Z 2 becomes equal to the information bits by inserting the trellis coded information bits into X 1 . To do this, X 2 is calculated to be an information bit when pre-coded. The information bits go through an additional trellis encoder to output X 1 . Overall, for the E 8-VSB, the outer coder 335 and regular trellis encoder 359 would be the same as the 1/3 rate trellis encoder in the higher state (eg 16 state). . The resulting symbol is an 8-level trellis coded symbol. To achieve enhanced 8-VSB encoding, the N / R bit 211 is set to select the R input and the 8/2 switch 353 is the "8" input of the multiplexers 336a, ..., 336d. Is set to select.
이들 각각의 모드에서, 심볼-바이트 변환기에 의해 12 바이트의 지연이 생기게 된다.In each of these modes, there is a delay of 12 bytes by the symbol-byte converter.
바이트 디-인터리버로부터 패리티 바이트들을 판독하는 기능에 관하여, 이것은 NRS=1일 때만 구현된다(즉, 논-시스테마틱 RS 인코딩이 구현된다). 트렐리스 인코더(330)는 패리티 바이트 발생기(125)로부터 패리티 바이트들과 각 패킷에 대한 상기 패리티 바이트들의 위치 정보를 얻는다. 이어서 트렐리스 인코더(330)는 인코딩할 특정의 바이트가 한 세트의 패리티 바이트들에 속하는지 여부를 판정한다. 바이트가 로버스트 스트림 패리티 바이트 세트에 속한다면, 바이트 디-인터리버로부터 한 바이트를 판독하고 트렐리스 인코드에 이를 대신 사용한다. 패리티 바이트들로부터 발생된 심볼들은 원 인코딩 및 매핑 방법을 사용하여 8 레벨로 항시 매핑된다.Regarding the function of reading parity bytes from the byte de-interleaver, this is only implemented when NRS = 1 (ie, non-systemic RS encoding is implemented). The trellis encoder 330 obtains parity bytes and position information of the parity bytes for each packet from the parity byte generator 125. The trellis encoder 330 then determines whether the particular byte to encode belongs to a set of parity bytes. If the byte belongs to the robust stream parity byte set, it reads one byte from the byte de-interleaver and uses it for trellis encoding instead. Symbols generated from parity bytes are always mapped to eight levels using the original encoding and mapping method.
특히, 도 3 및 도 4의 전송 시스템들의 패킷 포맷터 요소에 의해서, 패리티 '플레이스-홀더"가 삽입된다.In particular, a parity 'place-holder' is inserted by the packet formatter element of the transmission systems of FIGS. 3 and 4.
도 7은 인터리버(401), 패킷 포맷터 유닛(402), 및 정규/로버스트 다중화기(N/R MUX)(405)를 포함하는 것으로 도시된 로버스트 패킷 프로세서 블록(300)을 상세히 도시한 것이다. 로버스트 패킷 인터리버(401)는 바람직하게는 로버스트 패킷들만을 인터리빙한다. 패킷 포맷터(402)는 현재의 수신기들이 역 호환을 갖출 수 있게 "논-시스테마틱" RS 인코더가 사용되었는지 여부에 따라서 로버스트 패킷들을 처리한다. NRS=1인 것으로 판정된 경우, "논-시스테마틱" RS 인코더가 사용되고 패킷 포맷터(402)는 인터리버로부터 184 바이트들을 판독하고 이들 바이트들을 두 개의 184-바이트 데이터 블록들로 분할한다. 일반적으로, 각 로버스트 바이트의 단지 4비트, 즉 LSB(6, 4, 2, 0)가 입력 스트림에 대응한다. 각 바이트의 다른 4 비트, 즉 MSB(7, 5, 3, 1)은 임의의 값으로 설정된다. 패킷 분할이행해진 후, 3개의 랜덤화된 널 패킷 ID(또는 3 널 PID) 바이트들이 2개의 184-바이트 길이의 데이터 블록들 각각의 시작부분에 삽입된다. 이어서, 각각의 데이터 블록에 20개의 "플레이스-홀더" 패리티 바이트들을 삽입함으로써 207 바이트 패킷을 발생시킨다. 208 바이트를 발생시, 표준 8-VSB 데이터 인터리버 후, 이들 20 바이트들이 정보 비트들을 포함하는 184 바이트의 끝에 나타나게 정보 스트림 및 20 "플레이스-홀더" 패리티 바이트들을 포함하는 84 바이트들을 퍼뮤트한다. 이 단계에서, 20 바이트의 값들은 제로로 설정될 수 있다. 현재의 수신기들이 역 호환 기능을 갖출 수 있게 할 목적으로 사용한 이러한 옵션에 의해서, 23 바이트(20개의 패리티 바이트 및 3개의 헤더 바이트)가 패킷당 부가되어야 하므로 유효 데이터 레이트가 감소된다. 결과는 페이로드가 약 12% 감소된다. NRS=0인 것으로 판정되면, "논-시스테마틱" RS 인코더는 사용되지 않는다. 이 경우, 패킷 포맷터(402)는 인터리버로부터 207 바이트들을 판독하고 이들 바이트들을 두 개의 207-바이트의 패킷들로 분할한다. 일반적으로, 각 바이트의 4비트만이, 즉 LSB(6, 4, 2, 0)은 입력 스트림에 대응한다. 각 바이트의 다른 4비트, 즉 MSB(7, 5, 3, 1)은 임의의 값으로 설정될 수 있다. 이들 양 경우에, 로버스트/정규 패킷 MUX(405)는 패킷(207 바이트) 레벨의 다중화기이다. 이것은 패킷 단위로 로버스트 패킷 및 정규 패킷을 다중화한다.7 details a robust packet processor block 300 shown as including an interleaver 401, a packet formatter unit 402, and a regular / robust multiplexer (N / R MUX) 405. . Robust packet interleaver 401 preferably interleaves only robust packets. The packet formatter 402 processes robust packets depending on whether a "non-systemic" RS encoder has been used so that current receivers are backward compatible. If it is determined that NRS = 1, a "non-systemic" RS encoder is used and the packet formatter 402 reads 184 bytes from the interleaver and divides these bytes into two 184-byte data blocks. In general, only four bits of each robust byte, i.e., LSBs (6, 4, 2, 0), correspond to the input stream. The other four bits of each byte, i.e., the MSBs 7, 5, 3, 1, are set to arbitrary values. After packet segmentation is performed, three randomized null packet ID (or three null PID) bytes are inserted at the beginning of each of the two 184-byte long data blocks. The 207 byte packet is then generated by inserting 20 "place-holder" parity bytes into each data block. Upon generating 208 bytes, after the standard 8-VSB data interleaver, permute the 84 bytes containing the information stream and 20 "place-holder" parity bytes such that these 20 bytes appear at the end of 184 bytes containing the information bits. At this stage, the values of 20 bytes can be set to zero. With this option used for the purpose of enabling current receivers to be backward compatible, the effective data rate is reduced since 23 bytes (20 parity bytes and 3 header bytes) have to be added per packet. The result is a 12% reduction in payload. If it is determined that NRS = 0, the "non-cystematic" RS encoder is not used. In this case, the packet formatter 402 reads 207 bytes from the interleaver and splits these bytes into two 207-byte packets. In general, only four bits of each byte, i.e., LSBs (6, 4, 2, 0), correspond to the input stream. The other four bits of each byte, i.e., the MSB (7, 5, 3, 1), can be set to any value. In both cases, robust / regular packet MUX 405 is a packet (207 byte) level multiplexer. This multiplexes robust packets and regular packets on a packet basis.
패킷 포맷터의 기능은 MODE 및 NRS 파라미터에 따른다. NRS=0인 경우, 패킷 포맷터는 기본적으로 바이트 복제 또는 바이트 재배열의 기능을 수행한다. NRS=1이면, 추가 헤더 및 패리티 바이트들에 대해 '플레이스-홀더'를 삽입한다. 표 3은MODE 및 NRS 파라미터들의 각 조합에 대한 패킷 포맷터 기능을 요약한 것이다.The function of the packet formatter depends on the MODE and NRS parameters. If NRS = 0, the packet formatter basically performs the function of byte duplication or byte rearrangement. If NRS = 1, insert a 'place-holder' for the extra header and parity bytes. Table 3 summarizes the packet formatter functionality for each combination of MODE and NRS parameters.
여기서 "MODE" 파라미터는 로버스트 패킷들의 명세를 포함하고 로버스트 패킷들이 포맷을 식별하는데 사용되며, 언급한 바와 같이 "NRS" 파라미터는 하나의 로버스트 패킷을 FEC 블록에 의해 2개의 심볼 세그먼트로 부호화하게 되는 것으로 논-시스테마틱 RS 코더가 사용되지 않았는지 여부(NRS=0일 때), 또는 일 그룹의 4 로버스트 패킷들을 FEC 블록에 의해 9 패킷 세그먼트들로 부호화하게 되는 것으로 논-시스테마틱 RS 코더가 사용되었는지 여부(NRS=1일 때)를 나타낸다. MODE 파라미터에 관하여, 4가지 가능한 모드들을 식별함에 있어 2개의 비트를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 MODE 00은 전송할 로버스트 패킷들을 갖고 있지 않은 표준 스트림을 나타내며, MODE 01은 H-VSB 스트림을 나타내며, MODE 10은 4-VSB 스트림을 나타내며, MODE 11은 의사 2-VSB 스트림을 나타낸다. MODE=00이면 나머지 파라미터들은 무시될 수 있다. 구체적으로, 패킷 포맷터 블록(402)은 3개의 기능 유닛으로서 1) 기본 포맷터, 2) 패리티 위치 산출기, 3) '플레이스-홀더' 삽입기를 포함한다. 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시한 바와 같이, MODE=2 또는 3이고, 그리고 각각 NRS=0(도 8(a))이고 NRS=1(도 8(b))인 경우 MODE =2 또는 3일 때, 기본 포맷터는 패킷(411)의 바이트들을 2개의 바이트들(412a, 412b)로 복제한다. NRS=0(도 9(a)) 및 NRS=1(도 9(b))인 각각의 경우에 대해 각각의 도 9(a) 및 9(b)에 도시한 바와 같이 MODE=1인 경우, 기본 포맷터는 입력 패킷의 비트들을 재배열한다. 비트 재배열은, 예를 들면, 도 9(a) 및 도 9(b)에 도시한 바와 같이, '로버스트 스트림"에 속하는 비트들(415)이 항시 MSB 비트 위치들로 가게하고 "삽입 스트림'에 속하는 비트들(417)은 항시 재포맷된 패킷들(418a, 418b)의 LSB 비트 위치들에 가게 하도록 H-VSB 모드에서 수행된다. 언급한 바와 같이, 도 7의 패킷 포맷터 유닛(402)는 패리티 '플레이스-홀더' 삽입기 기능을 포함한다. 패리티 '플레이스-홀더' 삽입기 블록은 NRS=1일 때만(즉, 추가 패리티 바이트 발생기가 사용될 때) 사용된다. 이것은 구체적으로는 3개의 헤더 바이트들과 패리터 바이트들 용의 20 '플레이스-홀더'를 8개의 형성된 패킷들 각각에 삽입시킴으로써 8 패킷들을 9 패킷들로 변환한다. 헤더 바이트들은 항시 각 바이트의 위치 0, 1, 2에 배열된 후 스크램블링된다. 패리티 바이트 위치들에 대응하는 바이트 위치들은 먼저 형성시 제로들로 채워질 수 있다. 모든 다른 남아 있는 바이트 위치들은 순서대로 메시지 바이트들로 채워질 수 있다.Where the "MODE" parameter contains a specification of robust packets and the robust packets are used to identify the format, and as mentioned, the "NRS" parameter encodes one robust packet into two symbol segments by an FEC block. Whether a non-systemic RS coder is not used (when NRS = 0), or a group of four robust packets is encoded by the FEC block into nine packet segments. Indicates whether the tick RS coder was used (when NRS = 1). Regarding the MODE parameter, it is desirable to use two bits in identifying four possible modes. For example, MODE 00 represents a standard stream with no robust packets to transmit, MODE 01 represents an H-VSB stream, MODE 10 represents a 4-VSB stream, and MODE 11 represents a pseudo 2-VSB stream. If MODE = 00, the remaining parameters can be ignored. Specifically, the packet formatter block 402 includes three functional units: 1) basic formatter, 2) parity position calculator, and 3) 'place-holder' inserter. As shown in Figs. 8A and 8B, when MODE = 2 or 3, and NRS = 0 (Fig. 8 (a)) and NRS = 1 (Fig. 8 (b)), respectively, When = 2 or 3, the base formatter duplicates the bytes of the packet 411 into two bytes 412a, 412b. When MODE = 1 as shown in Figs. 9 (a) and 9 (b), respectively, for each case where NRS = 0 (Fig. 9 (a)) and NRS = 1 (Fig. 9 (b)), The default formatter rearranges the bits of the input packet. The bit rearrangement, for example, as shown in Figures 9 (a) and 9 (b), causes bits 415 belonging to the "robust stream" to always go to the MSB bit positions and the "insert stream". Bits 417 belonging to 'are performed in H-VSB mode to always go to the LSB bit positions of reformatted packets 418a and 418b. As mentioned, the packet formatter unit 402 of FIG. 7 includes a parity 'place-holder' inserter function. The parity 'place-holder' inserter block is used only when NRS = 1 (ie, when an additional parity byte generator is used). This specifically converts 8 packets into 9 packets by inserting 20 'place-holders' for three header bytes and pariter bytes into each of the eight formed packets. Header bytes are always scrambled after being arranged in positions 0, 1, 2 of each byte. Byte positions corresponding to parity byte positions may be filled with zeros upon first formation. All other remaining byte positions can be filled with message bytes in order.
도 10은 예를 든 시나리오의 경우에(NRS=1) 패리티 '플레이스-홀더' 삽입 메커니즘을 도시한 것이다. 기본 포맷터는 207 바이트들의 하나의 데이터 패킷(450)을 404 바이트들(즉, 2개의 패킷에 해당)로 변환한다. 각 패킷에 대한 패리티 바이트 플레이스-홀더 위치들(460a, 460b, 460c)은 다음 식(2)에 따라 결정된다.10 illustrates a parity 'place-holder' insertion mechanism in the case of an example scenario (NRS = 1). The basic formatter converts one data packet 450 of 207 bytes into 404 bytes (ie, two packets). Parity byte place-holder positions 460a, 460b, 460c for each packet are determined according to the following equation (2).
m = (52*n + (k mod 52)) mod 207 (2)m = (52 * n + (k mod 52)) mod 207 (2)
여기서 m은 출력 바이트 수이고 n은 입력 바이트 수로서, 예를 들면 n = 내지 206이며, k= 0 내지 311은 패킷 수에 상응한다. 각 패킷에 대한 20 패리티 패킷들의 위치가 항시 이 패킷의 마지막 20 바이트들에 대응할 수 있게, 패리티 바이트 위치들의 'm' 값들은 n =187 내지 206만에 대해서 계산될 수 있다(이들 n 값들은 패킷의 마지막 20 바이트에 대응한다). 예로서, k= 0 및 n =187 내지 206을 대입하면 패킷 0에 대한 패리티 바이트 위치들은 202, 47, 99, 151, 203, 48, 100, 152, 204, 49, 101, 153, 205, 50, 102, 154, 206, 51, 103, 155로서 주어질 것이다. 이것은 인터리버 후에 위치가 패킷 0에서 187이 되도록 패리티 바이트 PB0는 위치 202에 있어야 함을 나타낸다. 유사하게, 패리티 바이트 PB1은 위치 47에, 등등으로 되어야 한다. 일부 패킷들의 경우, 패리티 바이트들은 패킷 헤더 위치들(m=0, 1 또는/ 및 2)로 될 수 있다는 것, 즉 패킷의 첫 번째 3개의 위치들이 3개의 널 헤더 바이트들 용으로 유보되어 있으므로 "m"은 0, 1 또는 2가 될 것임을 알 수 있다. 이러한 상황을 피하기 위해서, 'n'의 범위는 헤더 위치들에 오는 패리티 바이트들의 수(3까지)만큼 증가될 수 있다. 이에 따라, 다른 패킷 수들에 대해 "m"의 20 값들의 계산시, "k mod 52" = 1-7일 때 이들 "m" 값들을 일부는 0, 1 및/또는 2가 된다. 예를 들면, 예를 들면, "k mod 52" = 0일 때, "m" 값들 중 어느 것도 헤더 바이트의 위치로 되지 않게 된다. 이 경우, 모든 20 "m" 값들은 패리티 플레이스-홀더 위치들로서 지정된다. "k mod 52" = 1일 때, "m" 값들 중 하나는 0(헤더 바이트임)으로 된다. 이 경우, "n" 범위는 "n"이 186-206이 되게 1만큼 늘어난다. 따라서, 21개의 "m" 값들이 계산되고 헤더 바이트 위치들에 오는 이들 "m" 값들은 파기된다. 나머지 20개의 "m" 값들은 패리티 플레이스-홀더 위치로서 지정된다. "k mod 52" = 2일 때는 계산된 "m" 값들 중 2개가 0 및 1(헤더 바이트임)이 될 수 있다. 이 경우, "n" 범위는 "n"이 185-206이 되게 2만큼 늘어난다. 이에 따라, 22개의 "m" 값들은(20 + 2 추가)이 계산되고 헤더 바이트 위치들에 오는 "m" 값들은 파기된다. 나머지 20 "m" 값들은 패리티 플레이스-홀더 위치들로서 지정된다. 표 4는 모든 다른 예외의 경우에 대해 패킷 수들을 제공한다. 이것은 또한 계산할 추가 'm' 값들의 수를 제공한다.Where m is the number of output bytes and n is the number of input bytes, for example n = to 206, and k = 0 to 311 corresponds to the number of packets. The 'm' values of parity byte positions can be computed for n = 187 to 206 million so that the position of 20 parity packets for each packet always corresponds to the last 20 bytes of this packet (these n values are packets Corresponding to the last 20 bytes of. For example, substituting k = 0 and n = 187-206, the parity byte positions for packet 0 are 202, 47, 99, 151, 203, 48, 100, 152, 204, 49, 101, 153, 205, 50 , 102, 154, 206, 51, 103, 155. This indicates that the parity byte PB0 should be at position 202 so that after the interleaver the position is from packet 0 to 187. Similarly, parity byte PB1 should be at position 47, and so on. For some packets, parity bytes may be in packet header positions (m = 0, 1 or / and 2), ie since the first three positions of the packet are reserved for three null header bytes. It can be seen that m "will be 0, 1 or 2. To avoid this situation, the range of 'n' may be increased by the number of parity bytes (up to 3) coming in the header positions. Thus, in the calculation of 20 values of "m" for other packet numbers, some of these "m" values become 0, 1 and / or 2 when "k mod 52" = 1-7. For example, when "k mod 52" = 0, none of the "m" values will be in the location of the header byte. In this case, all 20 "m" values are specified as parity place-holder positions. When "k mod 52" = 1, one of the "m" values becomes 0 (the header byte). In this case, the "n" range is increased by 1 so that "n" becomes 186-206. Thus, 21 "m" values are calculated and these "m" values coming in header byte positions are discarded. The remaining 20 "m" values are designated as parity place-holder positions. When "k mod 52" = 2, two of the calculated "m" values may be 0 and 1 (the header bytes). In this case, the "n" range is increased by 2 such that "n" becomes 185-206. Thus, 22 "m" values (20 + 2 additions) are calculated and the "m" values coming in the header byte positions are discarded. The remaining 20 "m" values are designated as parity place-holder positions. Table 4 provides packet numbers for all other exception cases. This also gives the number of additional 'm' values to calculate.
특히, 도 10에 도시한 바와 같이, 각각의 패킷(450)이 207 바이트를 포함할 때, 기본 포맷터는 이것을 각각이 207개를 포함하는 두 개의 새로운 패킷(451, 452)로 분할할 것이다. 패킷 포맷터에 의해 수행되는 패리티 플레이스-홀더 삽입 메커니즘은 특히 인터리빙된 위치들(460a, 460a,...등)에 20 패리티 바이트들을 포함하도록 새로운 패킷들(451, 452) 각각을 처리한다. 이에 따라, 새로운 패킷들(451, 452)로부터, 패킷 포맷터는 모든 패리티 및 헤더 비트들을 수용하도록 새로운 패킷들(451', 452')을 발생시킬 것이다. 이에 따라, 207 바이트의 새로운 패킷(451')은 451의 184 바이트들, 20 패리티 플레이스-홀더 및 3 널 헤더 바이트들(454)을 포함한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 이것은 먼저 새로운 패킷(451, 452') 두 개가 완전히 채워지고 제 3 패킷(453')이 부분적으로만 채워지는 3개의 새로운 패킷들(451', 452', 453')에 하나의 원 데이터 패킷(450)이 매핑됨을 의미한다. 데이터 바이트를 새로운 패킷(451', 452', 453')에 삽입하기 전에, 위치가 패리티 바이트에 속하는지 알기 위해서 위치를 체크한다. 위치가 패리티 바이트의 위치 중 어느 것에도 대응하지 않으면 데이터 바이트는 그 위치에 놓인다. 위치가 패리티 바이트에 속한다면 그 바이트 위치는 스킵되고 다음 바이트 위치가 체크된다. 프로세스는 모든 바이트들이 새로운 패킷들 내 배열될 때까지 반복된다. 이러한 변환의 결과로서, 9 출력 패킷들 각각은 입력 패킷들(예를 들면, 입력 패킷(450))으로부터 92 바이트들을 포함한다. 일 실시예에서는, NRS=1일 때 NRP에 대해 9 세그먼트들의 최소 원소가 선택된다. 랜더마이저에서 데이터가 판독될 때, 9 패킷 블록의 4 패킷들은 정보 바이트들을 포함할 것인 반면 나머지 5개의 패킷들은 어떠한 정보도 포함하지 않을 것이다. 패킷 포맷터는 4패킷들의 정보를 전술한 프로세스를 통해 9개의 패킷들로 확산한다. 이것은 페이로드 데이터 레이트가 필요 이상으로 낮아지지 않게 한다.In particular, as shown in FIG. 10, when each packet 450 contains 207 bytes, the basic formatter will split it into two new packets 451, 452 each containing 207. The parity place-holder insertion mechanism performed by the packet formatter specifically processes each of the new packets 451, 452 to include 20 parity bytes at interleaved positions 460a, 460a,... Accordingly, from new packets 451 and 452, the packet formatter will generate new packets 451 'and 452' to accommodate all parity and header bits. Accordingly, a new packet 451 'of 207 bytes includes 184 bytes of 451, 20 parity place-holders and 3 null header bytes 454. As shown in Fig. 10, this is the first of three new packets 451 ', 452', 453 'where two new packets 451, 452' are completely filled and the third packet 453 'is only partially filled. ) Means that one raw data packet 450 is mapped. Before inserting a data byte into new packets 451 ', 452', and 453 ', the position is checked to see if it belongs to the parity byte. If the position does not correspond to any of the positions of the parity byte, then the data byte is placed at that position. If the position belongs to a parity byte, that byte position is skipped and the next byte position is checked. The process is repeated until all bytes are arranged in new packets. As a result of this conversion, each of the nine output packets includes 92 bytes from the input packets (eg, input packet 450). In one embodiment, the minimum element of 9 segments is selected for NRP when NRS = 1. When data is read from the randomizer, four packets of a nine packet block will contain information bytes while the remaining five packets will not contain any information. The packet formatter spreads four packets of information into nine packets through the process described above. This ensures that the payload data rate is not lowered more than necessary.
본 발명의 새로이 제안된 기술에 있어서는, 수신기 장치가 맞는 전송 모드를 디코딩할 수 있게 몇 개의 비트를 수신기에 전송해야 한다. 이 모드는 통상 로버스트 패킷들의 수, 변조의 유형, 및 트렐리스 인코딩을 위해 삽입되는 용장 레벨을 포함한다. 이 정보는 필드 동기 세그먼트(138)의 유보된 비트 부분으로 전송될 수 있다.In the newly proposed technique of the present invention, several bits must be transmitted to the receiver so that the receiver device can decode the correct transmission mode. This mode typically includes the number of robust packets, the type of modulation, and the redundancy level inserted for trellis encoding. This information may be sent in the reserved bit portion of the field sync segment 138.
특히, 전송되는 정보를 신뢰성 있게 검출하기 위해서, 추가로 인코딩 비트들이 필요하다. 바람직한 실시예에 따라서, 각 정보 비트를 본 예시된 N 비트들로 인코딩하기 위해 확산 스펙트럼 유형 코드가 제공된다.In particular, in order to reliably detect the transmitted information, additional encoding bits are needed. According to a preferred embodiment, a spread spectrum type code is provided for encoding each information bit into the present illustrated N bits.
예를 들면, 비트 1은 b로서 인코딩될 수 있고, 여기서 b = {1 1 0 0 1 1 0 0}이다. 이 경우 N=8이다. 이어서, 비트 0은 {1 1 1 1 1 1 1 1} xor b로서 인코딩될 수 있고 {0 0 1 1 0 0 1 1}이 된다. 각각의 비트는 이러한 식으로 인코딩되며 필드 동기에 삽입된다. 이에 따라, HDTV 수신기에서, 전송된 비트들을 검출하기 위해서 표준 상관 알고리즘들이 이용될 수 있다. 이 인코딩 기술은 정보 비트들의 검출이 극히 심한 상호간섭 상태 하에 간단한 디코딩 하드웨어를 사용하여 달성돌 수 있게 하는 수단을 제공한다.For example, bit 1 can be encoded as b, where b = {1 1 0 0 1 1 0 0}. In this case N = 8. Bit 0 may then be encoded as {1 1 1 1 1 1 1 1} xor b and becomes {0 0 1 1 0 0 1 1}. Each bit is encoded in this way and inserted in field sync. Accordingly, in HDTV receivers, standard correlation algorithms can be used to detect the transmitted bits. This encoding technique provides a means by which the detection of information bits can be achieved using simple decoding hardware under extremely severe interfering conditions.
제시된 DTV 시스템은 많은 비트들의 송신을 요한다. 예를 들면, 변조 유형을 나타내는 2 비트, 트렐리스 코딩 용장을 나타내는 1비트, 필드당 로버스트 패킷들의 수를 나타내는 4비트, 및 리드 솔로몬 정보를 나타내는 1비트이다. 총 8비트가 이 예에서 송신될 필요가 있다. 각각의 비트가 8비트로 인코딩된다면, 총 64 비트가 필드 동기 세그먼트에 필요하다(즉, 82). 이것은 데이터 세그먼트 동기에서 유보된 비트들의 대부분을 점유할 것이기 때문에, 이들 비트들에 의해 점유되는 비트들의 수를 줄이는 방법으로서는 인코딩된 비트를 각각 32비트 길이의 두 개의 그룹으로 분할한다. 1 그룹은 우수 필드 전송(예를 들면, A53 ATSC 표준의 중앙 PN63이 반전되지 않을 때) 동안 보내질 것이며 다른 32비트는 기수 필드 전송(중앙PN63이 반전될 때) 중에 보내질 수 있다. 그러므로, 현재의 필드 동기 시퀀스 구조는 필드당 전송하는데 필요한 비트 수를 줄이는데 활용된다.The presented DTV system requires the transmission of many bits. For example, 2 bits indicating modulation type, 1 bit indicating trellis coding redundancy, 4 bits indicating the number of robust packets per field, and 1 bit indicating Reed Solomon information. A total of 8 bits need to be transmitted in this example. If each bit is encoded with 8 bits, a total of 64 bits are needed for the field sync segment (ie 8 2 ). Since this will occupy most of the bits reserved in data segment synchronization, a way to reduce the number of bits occupied by these bits is to split the encoded bits into two groups of 32 bits each. Group 1 will be sent during even field transmission (e.g., when the center PN63 of the A53 ATSC standard is not inverted) and another 32 bits can be sent during odd field transmission (when the central PN63 is inverted). Therefore, the current field sync sequence structure is utilized to reduce the number of bits needed to transmit per field.
대안으로서의 기술은 비트들의 그룹에 의해 전해지는 유형 정보를 전하는 한 개의 인코딩된 비트의 추가를 필요로 할 수 있다. 이에 따라, 비트들의 그룹은 필드 동기의 유형에 구속될 필요가 없다.An alternative technique may require the addition of one encoded bit conveying the type information conveyed by the group of bits. Thus, the group of bits need not be bound to the type of field sync.
본 발명의 바람직한 실시예들로 간주된 것을 도시 및 설명하였는데, 의당 본 발명의 정신에서 일탈하지 않고 형태 또는 상세에 여러 가지 수정 및 변경이 쉽게 행해질 수 있음을 알 것이다. 그러므로 본 발명은 설명 및 예시된 그대로의 형태로 제한되는 것은 아니고 첨부한 청구범위 내의 모든 수정예를 포괄하는 것이다.While it has been shown and described what are considered preferred embodiments of the invention, it will be appreciated that various modifications and changes can be made in form or detail without departing from the spirit of the invention. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the form as described and illustrated, but encompass all modifications that come within the scope of the appended claims.
본 발명에 따르면, ATSC 디지털 전송 시스템에서, 표준 ATSC 비트 스트림과 함께 새로운 로버스트 비트 스트림들을 전송하는 기술이 제공되고, 여기서 새로운 비트 스트림은 ATSC 스트림에 비해 낮은 비저빌리티 드레숄드를 가지므로 우선도가 높은 정보 비트들을 전송하는데 사용될 수 있다.According to the present invention, in an ATSC digital transmission system, a technique is provided for transmitting new robust bit streams along with a standard ATSC bit stream, where the new bit stream has a lower visibility threshold compared to an ATSC stream and thus has priority. Can be used to transmit high information bits.
또한, 현재의 디지털 수신기 장치들과 역 호환되는 융통성 있는 ATSC 디지털 전송 시스템 및 방법이 제공되고, 현재의 수신기 장치들과 역 호화을 가능하게 하기 위한 패리티 바이트 발생기 메커니즘을 제공하는 융통성 있는 ATSC 디지털 전송 시스템 및 방법이 제공된다.In addition, there is provided a flexible ATSC digital transmission system and method that is backward compatible with current digital receiver devices, and a flexible ATSC digital transmission system that provides a parity byte generator mechanism for enabling reverse encryption with current receiver devices. A method is provided.
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