KR20030085593A - 방송용 디지털 텔레비전 신호를 이용한 견고한 데이터 전송 - Google Patents

방송용 디지털 텔레비전 신호를 이용한 견고한 데이터 전송 Download PDF

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KR20030085593A
KR20030085593A KR10-2003-7013040A KR20037013040A KR20030085593A KR 20030085593 A KR20030085593 A KR 20030085593A KR 20037013040 A KR20037013040 A KR 20037013040A KR 20030085593 A KR20030085593 A KR 20030085593A
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지미케이. 오무라
제임스제이.주니어 스필커
매튜 라비노비츠
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로섬 코퍼레이션
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Abstract

DTV 신호는 프레임들을 포함하고, 프레임들은 데이터 세그먼트들을 포함한다(312). 데이터 세그먼트들은 디지털 데이터를 나타내는 코드워드들로 대체된다(320). 수신기는 정합 필터링 등을 이용하여 디지털 데이터를 DTV 신호의 코드워드들로부터 복구시킨다(350). 긴 코드워드를 이용함으로서, 디지털 데이터는 긴 범위에 대해 방송될 수 있고, DTV 신호에 내장된 텔레비전 프로그램에 비해 간단한 회로에 의해 복구될 수 있다. 한 실시예에서, DTV 신호는 ATSC(American Television Standards Committee) DTV 신호이다.

Description

방송용 디지털 텔레비전 신호를 이용한 견고한 데이터 전송{ROBUST DATA TRANSMISSION USING BROADCAST DIGITAL TELEVISION SIGNALS}
1990년대 후반 ATSC 표준 디지털 텔레비전 방송으로 시작되어, 디지털 텔레비전 방송은 미국에서 급속하게 팽창하고 있다. 2000년 말까지, 166개 이상의 디지털 텔레비전 송신기가 동작 중에 있었다. FCC는 2006년까지 모든 텔레비전 방송이 최근에 할당된 디지털 채널에서 이루어질 것이며 아날로그 채널은 다른 용도로 정보에 반환되는 것을 목표로하고 있다.
정교한 데이터 압축 기술 및 디지털 신호 처리 능력의 개선으로 인해, 아날로그 채널과 같은 대역폭에서 고품질의 오디오 및 비디오 정보를 전송하는 것이 가능해졌다. 텔레비전 방송 지역에서, ATSC(Advanced Television Systems Committee)는 기술적 진보사항을 활용하도록 디지털 텔레비전 표준과 고화질 텔레비전 표준을 모두 생성하였다. 이 표준들은 ATSC 디지털 TV, 또는 단순히 ATSC라고 불린다. 현재의 ATSC 표준은 VSB라 부리는 진폭 변조 억제-캐리어 잔류 측파대 변조기술(amplitude modulated suppressed-carrier vestigial sideband modulation technique)을 이용한다. 8-VSB 변조는 "오프 에어(off air)" 방송 시스템에 사용되며, 16-VSB 변조는 더 높은 데이터 속도의 케이블 시스템에 제시된다.
이 표준들은 TV 프로그래밍의 방송에 최적화된다. 그러나, 디지털 TV 방송의 급속한 팽창과 이에 따른 디지털 텔레비전 송신기의 확산으로 인해, 다른 종류의 데이터 전송 기회가 또한 증가하고 있다. 다른 종류의 데이터로는, 이동전화로 외부적 처리의 필요성없이 전화 위치를 연산할 수 있게 하는 데이터, 단문 메시지, 페이저에서와 유사한 장치, 텍스트 형태의 웹페이지, 이동 전화 근처에 관심있는 위치를 보여주는 간단한 지도(grid map), TV 프로그램 안내, 라디오 프로그램 안내, 버스 스케쥴, 수신자 근처의 점포 광고, 그리고 모든 종류의 저속 데이터 이동 상거래 정보가 있다.
텔레비전 인프러스트럭처(infrastructure)가 이러한 데이터 종류에 항상 적합한 것은 아니다. 가령, ATSC 표준은 어떤 스펙트럼 효율을 향해 조정된다. 즉, 어떤 양의 정보가 어떤 스펙트럼 대역폭에서 전송될 것이다. 특히, 텔레비전 프로그램 방송을 지원하기에 충분히 높은 비트 속도가 단일 텔레비전 채널에 할당된 대역폭에 들어맞아야 한다. 이 동작 요건과 함께, 방송 신호의 성공적 수신을 위해 어떤 신호-잡음비가 요구된다. 가령, 19.2 Mbps ATSC 표준 방송 데이터 속도는 수신기가 15dB의 이론적 신호-잡음비를 가지는 것을 요건으로 한다.
그러나, 다른 종류의 데이터에 대하여 다른 동작 포인트들이 보다 적절할 수 있다. 예를 들어, 낮은 데이터 속도의 장치는 낮은 스펙트럼 효율이면서도 보다 견고한 전송으로부터 장점을 취할 수 있다. 이 종류의 신호는 디지털 텔레비전 방송 수신에 요구되는 것보다 훨씬 낮은 신호-잡음비에서 복구(recover)될 수 있다. 따라서, 멀리 떨어진 영역, 건물 내부, 또는 간섭이나 다경로가 문제를 일으킬 수 있는 위치에서 수신을 가능하게 한다. 추가적으로, 디지털 텔레비전 방송 수신에 요구되는 수신기에 비해 더욱 간단한 수신기가 사용될 수도 있다.
따라서, 급속하게 팽창하는 디지털 TV(DTV) 인프러스트럭처의 장점을 활용할 수 있으면서도 텔레비전 프로그램과는 다른 데이터 전송을 가능하게 하는 시스템 및 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 방송용 디지털 텔레비전 신호를 통한 데이터 전송에 관한 것으로서, 가령, ATSC(American Television Standards Committee) 포맷을 따르는 디지털 텔레비전 신호에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도표.
도 2는 ATSC 프레임의 구조도.
도 3은 ATSC DTV 신호를 이용하여 낮은 데이터 속도의 데이터를 송수신하기 위한 방법의 순서도.
도 4A-D는 다양한 접근법을 이용하여 코드워드로 대체된 데이터 세그먼트들의 도면.
도 5A-B는 다양한 데이터 세그먼트가 코드워드로 대체된 경우의 프레임 도면.
도 6은 DTV 송신기의 블록도표.
도 7은 수신기에서 사용을 위한 프론트 엔드(front end)의 블록도표.
도 8은 코럴레이터들의 뱅크에 바탕한 백 엔드(back end)의 블록도표.
도 9는 한개의 코럴레이터의 블록도표.
도 10은 또다른 코럴레이터의 블록도표.
도 11은 프레임 구축에 바탕하여 디지털 데이터를 복구시키는 방법을 도시하는 순서도.
도 12는 프레임 구축을 위한 백 엔드(back end)의 블록도표.
본 발명에 따르면, 디지털 데이터를 코드워드로 인코딩하고 디지털 텔레비전(DTV) 방송 신호의 데이터 세그먼트 일부를 코드워드로 대체함으로서, 디지털 데이터가 디지털 텔레비전(DTV) 방송 신호의 일부분으로 디지털 데이터가 전송된다. 긴 코드워드를 이용함으로서, 텔레비전 프로그램에 사용되는 DTV 방송 신호의 일부분보다 견고하면서 낮은 신호-잡음비에서 수신될 수 있는 전송이 가능하다. 유한 세트의 코드워드를 이용함으로서, 수신기에서 간단한 코럴레이터 뱅크를 이용하여 디지털 데이터를 복구할 수 있다.
한 실시예에서, DTV 신호는 ATSC(American Television Standards Committee) DTV 신호이다. STSC 표준에서, 데이터 세그먼트들은 MPEG 호환 데이터 패킷으로서, 각각의 패킷이나 데이터 세그먼트에 187 바이트의 데이터와 한개의 sync 바이트를 가진다. 유럽식 DTV 시스템에서 사용되는 DVB(Direct Broadcast Satellites) 표준에도 비슷한 187 바이트 패킷이 사용된다. DBS(Direct Broadcast Satellites)는 위성에 의한 DTV 방송을 위해 고정 크기 데이터 세그먼트를 또한 이용한다.
한 실시예에서, 디지털 데이터는 다음과 같이 코드워드로 인코딩된다. 디지털 데이터는 비트 시퀀스(bit sequence)로 나누어진다. 각각의 비트 시퀀스는 유한 세트의 코드워드로부터 선택되는 해당 코드워드로 인코딩된다. 한 실시예에서, 비트 시퀀스는 모두 동일한 길이이며, 코드워드들도 모두 동일한 길이를 가지고 서로에 대해 모두 직교하며, 코드워드들은 비트 시퀀스보다 길다. 예를 들어, 디지털 데이터는 3-비트 시퀀스로 나누어질 수 있고, 이때 서로 다른 코드워드가 8개의 3-비트 시퀀스 각각에 할당된다. 더욱이, 각각의 코드워드는 풀 데이터 세그먼트(즉, ATSC 표준에서 828개의 심볼)와 동일한 길이일 수 있고, 따라서, DTV 신호에 내장된 텔레비전 프로그램 데이터에 비해 보다 견고한 데이터 전송 시스템을 갖추게 된다.
발명의 또다른 태양에서, 일부 기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드로 대체된다. 예를 들어, 각각의 프레임 내의 일부 데이터 세그먼트들만이 이러한 견고한 교대식 데이터 채널에 할당될 수 있다. 또다른 예에서, 그렇지 않을 경우 사용되지 않는 데이터 세그먼트들(가령, 소위 "널 패킷(null packet)"을 가진 데이터 세그먼트들)이라 불리는 만이 코드워드들로 대체된다. 예를 들어, 데이터 세그먼트들은 가용 원칙 하에서 대체될 수 있다.
본 발명에 따르면, 방송용 DTV 신호로부터 데이터 복구 방법이 다음의 단계들을 포함한다. 방송용 DTV 신호가 수신된다. DTV 신호는 프레임들로 구성되며, 각각의 프레임은 데이터 세그먼트들로 구성된다. 일부 데이터 세그먼트들은 디지털 데이터를 나타내는 코드워드(codewords)들로 대체되어 있다. 디지털 데이터는 수신한 DTV 신호로부터 복구된다. 한 실시예에서, DTV 신호는 ATSC DTV 신호이다.
한 실시예에서, 디지털 데이터는 상관(correlation)에 의해 복구된다. 예를 들어, 유한 세트의 코드워드가 사용될 경우, 코럴레이터들의 뱅크가 수신한 DTV 신호로부터 데이터 세그먼트를 수령한다. 상기 뱅크의 각각의 코럴레이터는 서로 다른 코드워드에 대해 데이터 세그먼트를 상관시킨다(가령, 한 실시예에서 정합 필터 이용). 코럴레이터의 출력은 비교기에 의해 비교되어, 데이터 세그먼트에서 어느 코드워드가 전송되었는 지를 결정할 수 있다. 최고의 상관을 생성하는 코드워드가 선택된다. 선택된 코드워드에 해당하는 비트 시퀀스가 출력된다.
대안의 실시예에서, ATSC 프레임들은 필드 동기화 세그먼트를 포함한다. 필드 동기화 세그먼트가 위치하여, 수신 DTV 신호를 프레임화한다. 데이터 프레임의 각 데이터 세그먼트 위치는 필드 동기화 세그먼트에 대해 결정될 수 있다. 한 접근법에서, 필드 동기화 세그먼트는 모든 N 세그먼트마다 한번씩 발생된다. 다음과 같이 위치한다. 유입 데이터 세그먼트들은 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿(template)에 대해 상관된다. 상관은 N 카운트를 발생시키는 데 사용되며, 각각의 카운트는 모든 N번째 상관이 한도를 넘는 횟수를 반영한다. 필드 동기화 세그먼트는 N 카운트 중 어느것이 최대인 지를 결정함으로서 식별된다.
발명의 또다른 태양에서, 다양한 종류의 장치들이 상술한 방법들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 한 접근법에서, 표준 DTV 송신기들이 송신 기능 구현을 위해수정된다. 예를 들어, 현재 필드 동기화 세그먼트를 DTV 신호에 삽입하는 장비는 코드워드를 또한 삽입하도록 수정될 수 있다.
수신기 측에서 다양한 구현이 가능하다. 한 접근법에서, 수신기는 유입 DTV 신호를 코드워드에 대해 상관시킴으로서 디지털 데이터를 복구한다. 이는 디지털 회로, 아날로그 회로, 펌웨어, 또는 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일례의 시스템(100)의 블록도표이다. 시스템(100)은 한개 이상의 DTV 송신기(106A-N)로부터 디지털 텔레비전(DTV) 방송을 수신하는 수신기(102)를 포함한다.
DTV 송신기(106)의 한가지 예는 DTV 신호를 공중으로 수신기(102)에 방송하는 송신 타워이다. 또한가지 예는 케이블 텔레비전 시스템용 송신기로서, 이 경우에 DTV 신호들은 케이블 링크를 통해 수신기(102)에 도달한다. DBS(Direct Broadcast Satellites)라 알려진 위성 TV 시스템들은 디지털 TV 방송 시스템의 또다른 예이다. 예를 들어, EchoStar와 DirecTV는 미국 시장에서 주요한 DBS 서비스이다. 일반적으로, 상용 디지털 TV 방송 시스템에는 기본적으로 세가지 종류가 현재 존재한다. 즉, 지상파, 케이블, 그리고 위성 시스템이 존재한다. 위성 TV 시스템은 완전히 디지털이다. 반면에, 케이블 및 지상파 시스템은 구형 아날로그 방식으로부터 디지털 방식으로 변화하고 있다. 이 디지털 TV 시스템들은 인코딩된 데이터 패킷으로 구성되는 프레임 구조를 이용한다. 이 데이터 패킷들은 데이터 세그먼트라고도 불린다.
수신기(102)는 아래에 설명되는 낮은 데이터 속도 채널을 구현할 수 있는 어떤 대상을 의미한다. 수신기(102)는 DTV 신호에 내장된 텔레비전 프로그램 데이터를 수신할 수 있으며, 그러나 이것이 필요조건은 아니다. 수신기(102)는 고정식일수도 있고 이동식일 수도 있다. 아래 설명되는 견고한 저속 데이터 채널을 구현하는 칩이나 소프트웨어를 포함할 수 있는 어떤 대상도 수신기(102)일 수 있다. 따라서, DTV 텔레비전, 페이저, 이동전화, PDA, 컴퓨터, 자동차 및 차량이 수신기(102)의 예일 수 있다.
시스템(100)에서, DTV 송신기(106)는 방송 텔레비전 프로그램 데이터의 속도보다 훨씬 낮은 데이터 속도로 디지털 데이터를 수신기(102)에 전송한다. 경고한 저속 디지털 데이터가 송신기(106)에서 DTV 신호 방송에 삽입된다. DTV 신호는 수신기(102)에 의해 수신되며, 이는 DTV 신호로부터 디지털 데이터를 복구시킨다.
예를 들어, 한 장치에서, 디지털 데이터는 셀방식 전화 근처의 관심 구역을 보여주는 지역 지도이다. 다른 장치는 외부적 처리 필요없이 이동전화가 자체 위치를 연산할 수 있게 하는 데이터, 단문 메시지, 페이저에서와 유사한 장치, 주식 시세, 뉴스 헤드라인, TV 프로그램 편성표, 라디오 프로그램 편성표, 버스 편성표, 수신기 근처 점포들의 단문 텍스트 광고, 그리고 모든 종류의 저속 데이터 M-상거래 정보를 포함한다. 오늘날 기술을 바탕으로, 이 장치들을 위한 대부분의 디지털 데이터는 가령 지도를 표시하는 등의 간단한 그래프나 단문 텍스트를 구성할 것이다. 수많은 데이터 방송 장비들이 저속 데이터 버전을 가질 수 있다. 예를 들어, 웹페이지를 작은 무선 스크린에 리포맷시키는 현재의 이동전화 기술인 WAP(Wireless Application Protocol)는 1999년에 도입되었다. 더 간단한 텍스트 전용 버전은 DTV 신호를 이용하는, 견고한 저속 데이터 시스템용 장치의 한 예다.
도 2는 현재의 ATSC 표준으로부터 ATSC 프레임의 구조를 표현한 도면이다.현재의 ATSC 신호는 Advanced Television Systems Committee의 2000년 3월 16일자, "ATSC Digital Television Standard and Amendment No.1"에 소개되어 있으며, 그 내용 전체가 본 발명에서 참고로 인용된다. 지상파 방송용 ATSC 신호는 8-차 잔류 측파대 변조(8-VSB)를 이용한다. ATSC 신호의 심볼 속도는 10.76 MHz로서, 27.00 MHz 클럭으로부터 도출된다. ATSC 프레임의 구조(200)가 도 2에 도시된다. 프레임(200)은 총 626개의 세그먼트를 포함하며, 각각의 세그먼트는 828개의 심볼을 갖춘다. 각각의 세그먼트 다음에는 동기화 용도로 사용되는 네 개의 심볼이 이어진다. 이는 세그먼트 동기화 부착물(segment synchronization attachment)로 불릴 것이다. 도 2에서 시간은 우측에서 좌측으로 흐른다. 프레임당 520,832개의 심볼이 존재한다. 각각의 세그먼트(더하기 해당 세그먼트 동기화 부착물)은 77.3 마이크로초동안 지속된다. 각 프레임의 첫 번째와 314번째 세그먼트는 필드 동기화 세그먼트이다. 각각의 필드 동기화 세그먼트 다음에는 312개의 데이터 세그먼트가 위치한다.
각각의 필드 동기화 세그먼트는 두개의 고정된 828-심볼 시퀀스 중 하나이다. 두개의 828-심볼 시퀀스는 63 심볼 섹션이 나머지 시퀀스에 대해 한 시퀀스만큼 역전된 정도만큼만 차이가 난다. 이 필드 동기화 세그먼트들의 일부 추가적 심볼은 각 전송기마다 다르다. 이러한 두개의 필드 동기화 세그먼트 중 하나는 24.2 밀리초마다 전송된다. 이 심볼 시퀀스는 방송 채널에서 통상적으로 발견되는 다중경로를 ATSC 수신기가 교정할 수 있도록 트레이닝 시퀀스로 포함되었다. 필드 동기화 세그먼트는 ATSC 데이터 시퀀스에 내장된 스프레드 스펙트럼 코드워드로 보일수 있다. 스프레드 스펙트럼 코드워드는 일반적으로 코럴레이터(가령, 정합 필터)로 감지된다. 수신기에서 ATSC 방송 신호의 다중 경로 신호가 존재할 경우, 이러한 코럴레이터들의 출력은 다중경로 신호의 매개변수들의 추정치를 제공할 수 있다. 필드 동기화 세그먼트가 24.2 밀리초마다 한번씩 나타나기 때문에, 다중 경로 신호의 주기적 스냅샷을 제공하는 데 코럴레이터들이 사용될 수 있다. 동적으로 변화하는 다중경로 신호의 경우에, 중간 주기중 다중 경로 특성은 블라인드 이퀄라이제이션(blind equalization)이나 그 외 다른 보간 기법같은 종래의 방법을 이용하여 추정될 수 있다.
데이터 세그먼트에서는 텔레비전 프로그램 데이터가 운반된다. 각각의 데이터 세그먼트는 MPEG-2 전송층(transport layer)에서 188-바이트 데이터 패킷에 해당한다. 각각의 188-바이트 데이터 패킷은 Reed-Solomon 인코더, 인터리버(interleaver), 그리고 레이트 2/3 트렐리스 인코더(rate 2/3 trellis encoder)의 조합을 이용하여 828개의 3-비트 코딩 데이터 심볼들로 확장된다. 데이터 세그먼트들은 인터넷으로부터 웹콘텐트같은 다른 정보를 운반하는 데 사용될 수도 있고, 또는, 사용되지 않고 널 패킷(a null packet)을 포함한다고 일컬어질 수 있다.
세그먼트 동기화 부착물은 모든 세그먼트에 대해 동일하다. 이 부착물은 네 개의 심볼 시퀀스(-1, 1, 1, -1)로 구성되며, 주로 세그먼트 동기화 용도로 사용된다.
발명의 구현은 DTV 신호의 차후 개선에 대응하도록 확장될 수 있다. 예를 들어, ATSC 신호 규약은 디지털 케이블 텔레비전을 주로하여 고속 16-VSB 신호를 허가한다. 그러나, 16-VSB 신호는 8-VSB 신호와 일반적으로 같은 프레임 구조를 가지며, 필드 동기화 세그먼트와 데이터 세그먼트를 이용한다. 따라서, 아래 도시되는 8-VSB 예를 16-VSB 신호에 대하여 확장시킬 수 있다는 것은 명백하다.
8-VSB 신호는 필터링에 의해 구축된다. 심볼 펄스의 동상(in-phase) 세그먼트는 상승하는 코사인 특성을 가지며, 이는 McGraw-Hill에서 출판한 J.G.Proakis의 Digital Communications, 1995년, 3판에 설명되어 있다. 펄스는 아래와 같이 표현될 수 있다.
이때, T는 심볼 주기로서,
이때 β = 0.5762이다. 이 신호는 아래와 같은 주파수 특성을 가진다.
이로부터, 신호의 한쪽 측파 대역폭이 (1+β)10.762237 MHz = 5.38 MHz + 0.31 MHz임을 알 수 있다. 이 동상 펄스로부터 VSB 신호를 생성하기 위해, 신호는 저측파대(lower sideband)의 작은 부분만이 남도록 필터링된다. 이 필터링은 아래와 같이 표현될 수 있다.
이때,
Hα(f)는 저측파대의 잔류물을 남기도록 설계되는 필터이다. 이 필터는 Hα(-f) = -Hα(f)와 Hα(f) = 0, f > α 의 특성을 만족시킨다. 응답 U(f)P(f)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
이때,= - jsgn(f)P(f)는 P(f)의 Hilbert 변환이다. VSB 펄스는 다음과 같이 표현될 수 있다.
그리고 다음과 같은 기지대 펄스 신호는 다음과 같이 표현되며,
이때, pvi(t)는 동상 성분이고, pvq(t)는 쿼드러처(quadrature) 성분이다. 또한 아래와 같은 수식이 성립한다.
데이터가 전송되기 전에, ATSC 신호는 캐리어 신호를 또한 구현하며, 이 캐리어 신호는 데이터 신호에 비해 11.5dB 적은 출력을 가진다. 이 캘리어는 신호의 코히어런트 복조를 돕는다. 결과적으로, 전송된 신호는 아래와 같이 표현될 수 있다.
이때, Cn은 8-레벨 데이터 신호이다.
도 3은 ATSC 프레임(200)을 이용하여 디지털 데이터를 전송하는 방법(300)을 도시하는 순서도이다. 일반적으로, 일부 데이터 세그먼트들은 전송될 디지털 데이터를 나타내는 코드워드(codewords)로 대체된다. 보다 상세하게 말하면, 전송될 디지털 데이터가 코드워드로 인코딩된다(310). 코드워드들은 DTV 신호 내 데이터 세그먼트를 대체한다(320). DTV 송신기(106)는 코드워드들을 포함하는 DTV 신호를 송출한다(330). 수신기(102)는 송출 신호를 수신하며(340), 이로부터 디지털 데이터가 복구된다(350).
각 프레임의 한개의 데이터 세그먼트가 두개의 코드워드 중 하나로 대체되는 간단한 예를 먼저 고려해보자. 이때, 각각의 코드워드는 828개의 심볼 길이를 가진다. 다시 말해서, 각각의 코드워드는 데이터 세그먼트와 같은 길이이다. 한개의 코드워드는 이진수 0을 나타내고, 다른 한개의 코드워드는 이진수 1을 나타낸다. 두개의 코드워드는 서로에 대해 수직이다. 본 예에서, 대략 21비트/초(bps)의 데이터 속도를 위해 1비트의 데이터가 ATSC 프레임마다 전송될 수 있다.
두 코드워드가 수직일 경우, 간단한 비-코히어런트 수신기는 이준 주파수 시프트 키 신호(binary frequency shift keyed signals)의 공통 비-코히어런트 수신과 같은 성능을 가진다. 따라서, 이상적인 백색 가우시안 잡음 채널 모델에서, 비트 오류 확률이 아래와 같이 나타난다.
이때, No는 더블 사이디드 잡음 스펙트럼 밀도(double sided noise spectral density)이고, Eb는 비트당 에너지이다. 이 경우에, 전송되는 단일 비트에 대한 Eb는 전체 828-심볼 세그먼트에 대한 수신기에서서의 에너지이다. 이는 수신기에서의 TV 송신기 출력을 77.3 마이크로초의 세그먼트 지속시간과 곱한 것과 같다. 따라서, Eb는 각각의 DTV 방송 심볼에 대한 에너지보다 29dB 크다.
그 결과, 디지털 데이터는 TV 수신용으로 수용할 수 있는 것보다 훨씬 약한 방송 신호로부터 복구될 수 있다. 예를 들어, 디지털 TV 신호 수신에 필요한 것보다 30~40dB 약한 신호들이 이러한 저속 데이터 채널에 이용하게 적합할 수 있다. 이는 디지털 데이터가 전형적인 DTV 수신 범위보다 훨씬 더 넓은 범위에서 복구될 수 있음을 의미한다. 추가적으로, 이 저속 데이터 채널의 수신은 방송 TV 수신이 어려운 여러 건물내 위치에서 가능하다.
이 접근법의 또다른 장점은 저속 데이터 신호의 수신이 표준 DTV 수신기보다훨씬 간단한 수신기로 달성될 수 있다는 점이다. 이에 대해서는 아래에서 추가적인 설명이 있을 것이다. 이러한 종류의 데이터 전송을 위하여, 수신기에서 코럴레이터를 이용하여 코드워드를 간단하게 비-코히어런트 방식으로 에너지 감지하는 것이 적절하다. 이 종류의 수신기는 설계가 간단하고, 크기가 소형이며, 에너지 소모가 적다.
또다른 장점은 송신기를 구현하는 데 상당한 비용이 요구되지 않는다는 점으로서, 이 역시 아래에서 상세하게 설명된다. 수많은 DTV 송신기들은 DTV 신호의 개별 세그먼트들을 대체하기 위해 방송국에서 표준 장비를 이미 포함하고 있다. 이 장비는, 가령, 데이터 세그먼트들의 전송 시간에서 전송할 VT 프로그램 데이터가 없기 때문에 발생하는, 널(null) MPEG 패킷을 대체하는 데, 또는 필드 동기화 세그먼트로 일부 세그먼트들을 대체하는 데 사용될 수 있다. 요구되는 송신기 기능 구현을 위해, 이 장비는 일부 데이터 세그먼트들을 코드워드로 대체하도록 수정되기만 하면 된다.
앞서 제시된 간단한 예는 대략 20bps의 데이터 속도를 야기한다. 데이터 속도는 수많은 방식으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 1보다 큰 비트들이 한 프레임에서 각각 대체된 828-심볼 데이터 세그먼트에 의해 동반될 수 있다. 한 접근법에서, 두개보다 많은 코드워드가 사용된다. 예를 들어, 유입 디지털 데이터가 3비트 길이의 비트 시퀀스들로 나누어질 수 있다. 이 비트 시퀀스 각각은 8개의 828-심볼 코드워드 세트로부터 선택되는 코드워드로 인코딩된다. 8개의 코드워드 각각은 8가지의 3비트 시퀀스 중 하나씩에 대응한다. 8개의 코드워드는 수신 촉진을 위해 서로수직이다. 3비트 시퀀스에 따라, 8개의 코드워드 중 하나가 DTV 신호에 삽입되어, 프레임의 해당 데이터 세그먼트를 대체한다(도 4A). 여기서, 데이터 속도는 대략 62bps이다. 사용되는 표기법에서, 코드워드는 Cn으로 표시되며, [C0,...CN-1]은 N개의 코드워드들로 구성된 세트로부터 선택된 한개의 코드워드를 표시한다. 일반적으로, N 코드워드들의 유한 세트로부터 선택되는 한개의 코드워드가 데이터 세그먼트를 대체하는 데 사용된다. N=8일 경우, 코드워드는 8개의 3비트 시퀀스 중 하나를 나타낼 것이다. 3비트 시퀀스로부터 해당 코드워드로의 변환을 위해 탐색표가 사용될 수 있다. 본 예의 일반 형태에서, 2^N 개의 코드워드들이 N 비트 길이의 비트 시퀀스를 대체하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 코드워드 세트는 수신 오류를 최소화하는 양호한 상관 성질을 가지도록 선택되어야 한다. 수직임에 추가하여, 코드워드들은 작은 시간 시프트 교차상관(low time shifted crosscorrelation)과 자동상관 기능에 작은 사이드 로브(small side lobes)를 가져야 한다. 일반적으로, 다중 진폭 심볼에 바탕한 코드워드들은 이진 진폭 심볼에 바탕한 것보다 양호한 상관 성질을 보일 것이다. 이러한 코드워드 세트는 여러 장치에서, 특히 스프레드 스펙트럼 통신 시스템에서 폭넓게 연구되고 있다. 이때, 가장 인기있는 상용프로그램은 미국의 IS-95 셀방식 전화 표준에 사용되는 CDMA(Code Division Mulitple Access) 시스템이다. 8-VSB ATSC 표준이 8 레벨 변조를 바탕으로 하고 있기 때문에, 다중 진폭 심볼을 이용한 코드둬드들이 이 표준에 적절할 수 있다. 특히, 이진(2-레벨) 심볼 대신에, 4-레벨이나8-레벨 심볼이 사용될 수 있다. 가능한 코드워드들 세트는 비트 시퀀스를 나타내지 않는 코드워드들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 3비트 시퀀스들은 9개의 코드워드들 세트에 의해 표시될 수 있고, 이때, 9번째 코드워드는 "데이터가 없음"을 표시한다.
대안의 실시예에서, 다중 코드워드들이 단일 데이터 세그먼트를 대체하는 데 사용될 수 있다. 도 4B에 도시되는 바와 같이, 데이터 세그먼트당 세 개의 비트를 구현하는 또다른 방식은 데이터 세그먼트를 세 개의 서브세그먼트로 나누는 것이며, 이때, 각각의 서브세그먼트는 828/3 = 276개의 심볼 길이를 가진다. 프레임 당 한개의 데이터 세그먼트가 세 개의 코드워드들로 구성된 이러한 세트로 대체된다면, 데이터 속도가 대략 62bps이다.
그 역도 역시 가능하다. 도 4A에서, 디지털 데이터는 비트 시퀀스로 나누어졌으며, 이 모두는 동일한 길이를 가진다. 대안의 접근법에서, 디지털 데이터는 길이를 달리하는 비트 시퀀스로 나누어지며, 각각의 비트 시퀀스는 해당 코드워드로 매핑된다. 코드워드들이 가변적인 길이를 가질 수도 있다. 데이터 세그먼트의 모두 828개의 심볼들이 코드워드로 대체될 필요는 없다. 예를 들어, 도 4D에 도시되는 것처럼, 데이터 세그먼트당 800개의 심볼에 대하여, 데이터 세그먼트당 다섯 개의 비트가 다섯 개의 160-심볼 코드워드로 인코딩될 수 있다. 그러나, 이 접근법은 현재의 기술이 세그먼트 단위 원칙하에서 DTV 신호를 처리하려하기 때문에 선호되지 않는다. 따라서, 도 4D의 접근법은 데이터 세그먼트의 잔여 28개의 심볼을 버리게 된다. 그러나 일반적으로, 코드워드들은 대체될 데이터 세그먼트보다 상당히 낮은데이터 속도를 가질 것이다. 일반적으로, 코드워드당 비트 수가 증가함에 따라, 경고한 저속 데이터 수신기가 더 복잡해지고 그 성능이 저하된다.
전체 데이터 속도는 저속 데이터 채널에 사용되는 프레임당 데이터 세그먼트의 수를 증가시킴으로서 역시 증가될 수 있다. 현재의 ATSC 표준 하에서, 모든 데이터 세그먼트들이 텔레비전 프로그램을 송출하는 데 사용될 경우, 결과적인 DTV 신호는 대략 19.2 Mbps의 데이터 속도를 가질 것이다. 현재의 TV 신호들은 이렇게 큰 대역폭을 필요로하지 않는다. 예를 들어, HDTV는 12-15Mbps를 통상적으로 요하며, 표준 화질 TV는 3-5Mbps를 요한다. 이는 어디에서도 전체 용량의 20-80%를 비사용으로 남긴다. 전체 용량의 20%가 저속 데이터 채널에 사용될 경우, 데이터 프레임당 125개의 데이터 세그먼트가 이 채널용으로 사용될 것이다. 각각의 데이터 세그먼트에 대해 5비트가 인코딩되면, 전체 데이터 속도는 12.5Kbps일 것이다. 이에 의해, 대략 4Mbps의 텔레비전 프로그램이 12.5Kbps의 저속 데이터 채널로 대체되지만, 저속 데이터 채널을 훨씬 견고하고, 더 간단한 수신기 기술을 이용하여 더 넓은 범위에서 수신될 수 있다.
데이터 세그먼트 중 어느것이 얼마나 대체될 것인 가의 선택은 수많은 방식으로 구현될 수 있다. 직관적인 방법은 기선택된 데이터 세그먼트들을 대체하는 것이다. 예를 들어 도 5A에서, 각 프레임의 데이터 세그먼트(10-50)는 저속 데이터 채널로 사용되고, 이들이 코드워드로 대체되는 데이터 세그먼트이다. 이 경우에, 수신기는 더욱 단순해질 수 있다. 수신기는 데이터 세그먼트(10-50)만이 코드워드를 가질 수 있다는 우선사항을 알고있다. 따라서, 코드워드들에 대한 이 데이터 세그먼트들만을 테스트하면 된다. 더욱이, 코드워드가 이 데이터 세그먼트들에 항상 존재한다면, 수신기는 가능한 코드워드 중 어느것이 전송될 코드워드인 지를 결정하기만 하면 될 것이다. 다시 말해서, 가능한 8개의 코드워드가 존재할 경우, 수신기는 8개의 코드워드 중 어느것이 수신 데이터 세그먼트 구간에 전송되었는 지를 결정하기만 하면 된다. 코드워드가 존재하는 지 여부는 결정할 필요가 없다.
대안의 접근법에서, 데이터 세그먼트는 가용 원칙에 따라 코드워드로 대체된다. 예를 들어, 송신기는 데이터 세그먼트가 데이터 패킷, 또는 널 패킷을 가지는 지를 결정할 수 있다. 즉, 송신기는 데이터 세그먼트가 사용되는 지 여부를 결정한다. 데이터 세그먼트가 데이터를 지닐 경우, 상기 데이터 세그먼트는 저속 데이터 채널에 사용되지 않는다. 사용되지 않은 데이터 세그먼트, 통상적으로 "널 패킷"만이 코드워드로 대체된다. 도 5B에서, 프레임 1의 데이터 세그먼트(600-624)가 사용되지 않아 코드워드로 대체된다. 다음 프레임에서, 데이터 세그먼트(533-597)가 사용되지 않고 있으며 따라서 코드워드로 대체된다. 이 경우에, 수신기는 어떤 데이터 세그먼트가 코드워드를 지니고 있는 지 우선사항을 모를 수도 있다. 상관 한도를 이용하여, 수신기는 어느 데이터 세그먼트가 코드워드를 지니는 지를 먼저 추정하여야 한다.
이 두 접근법은 역시 조합될 수 있다. 가령, 데이터 세그먼트(10-50)는 저속 데이터 채널로 사용될 수 있고, 추가적인 비사용 데이터 세그먼트들은 저속 데이터 채널용으로 또한 가용할 수 있다.
도 6은 DTV 송신기(106)의 블록도표이다. 이 송신기(106)는 직렬로 연결된다음의 요소들을 포함한다. 즉, 데이터 압축 엔진(610), 데이터 멀티플렉서(620), 채널 코더(630), 패킷 멀티플렉서(640), 8-VSB 변조기 및 송신기(650), 그리고 송신기 타워(660)를 포함한다. 송신기(106)는 패킷 멀티플렉서(640)에 연결된 데이터 인코더(670)를 추가로 포함한다.
송신기(106)는 다음과 같이 동작한다. 아날로그 텔레비전 신호가 압축 엔진(610)에 의해 압축된다. MPEG2는 현재의 ATSC 표준에 의해 사용되는 데이터 압축 표준이다. 이 접근법에서는 방송자가 요망 수신 품질에 따라 3Mbps~15Mbps까지의 데이터 속도로 TV 신호를 전송할 수 있다. 도 6에서, 데이터 멀티플렉서(620)에 들어오는 다른 데이터는 이미 디지털 형태인 텔레비전 신호를 포함할 수 있으며, 이경우에, 아날로그 텔레비전 신호 입력(610)이 존재하지 않을 수 있다.
표준 6MHz 대역폭의 단일 아날로그 TV 채널이 ATSC 디지털 포맷을 이용하여 19.2 Mbps를 전송할 수 있기 때문에, 디지털로의 변환은 6MHz 채널에 다른 데이터 및 당 여러개의 TV 채널까지도 전송할 수 있는 추가적 용량을 방송자에게 제공한다. 데이터 멀티플렉서(620)는 데이터의 다중 스트림을 단일 ATSC 신호로 조합한다. 다른 종류의 데이터 예로는 이미 디지털 형태인 추가적인 TV 프로그램과 프로그램 편성 정보가 있다. 데이터가 DTV 방송 신호에 대해 패킷화되기 때문에, 19.2 Mbps 데이터 속도에서 상기 TV 프로그램 채널에 대해 어떤 종류의 디지털 데이터도 전송될 수 있다. 이러한 TV 프로그램 채널에서 풍부한 비디오 형태의 인터넷 웹 트래픽을 전송하는 바에 관한 제안이 이루어지고 있다.
채널 코더(channel coder)(630)는 채널 오류 교정을 위해 최종 데이터 패킷을 인코딩한다. 공통적인 접근법에서, 채널 코더(630)는 Reed-Solomon 오류 교정 인코딩, 인터리빙(interleaving), 그리고 트렐리스 인코딩(trellis encoding)의 조합을 구현한다.
지상 방송용 ATSC 표준은 8레벨 진폭 형태의 3비트 심볼을 가진 8-VSB 변조를 이용한다. 채널 코딩 후, 8-레벨 심볼의 코딩된 데이터는 데이터 세그먼트들로 나누어진다.
패킷 멀티플렉서(640)는 세그먼트당의 원칙으로 데이터를 대체할 수 있는 장치이다. 이 장치들은 SkyStream Networks의 Source Media Router 유닛처럼 상용장치이다. 여러 경우에, 이 장치들은 각 데이터 세그먼트의 말미에서 세그먼트 동기화 부착물과 ATSC 프레임당 두개의 필드 동기화 세그먼트를 삽입하는 데 현재 사용되고 있다. 왜냐하면, 다른 세그먼트의 대체 필요성이 없기 때문이다. 그러나, 표준 애드-온(standard add-ons)은 다른 데이터 세그먼트로의 데이터 세그먼트 교체를 지원한다. 이 경우에 코드워드로의 대체를 지원한다.
8-레벨 심볼의 시퀀스는 8-VSB 변조기 및 송신기(650)에 전송된다. 변조기(650)는 8-VSB 변조를 적용한다. 송신기(650)는 최종 DTV 신호를 송신기 타워(660)를 통해 송출한다.
저속 데이터 채널의 경우, 데이터 인코더(670)가 유입 디지털 데이터로부터 코드워드를 발생시킨다. 가령, 데이터 인코더(670)는 탐색표를 이용하여 비트 시퀀스를 코드워드로 변환할 수 있다. 실시간이 아닌 장비의 경우, 유입 비트 시퀀스와 유출 코드워드가 저장되어 메모리로부터 차례대로 불러들여질 수 있다.
한 예로, 3비트 시퀀스가 828-심볼 코드워드로 변환되는 경우에, 데이터 인코더(670)는 유입 디지털 데이터를 3-비트 시퀀스로 나누고, 이를 해당 코드워드로 변환한다. 한 실시예에서, 이는 3비트 입력을 가진 탐색표에 의해 달성되며, 해당 코드워드를 출력한다. 데이터 인코더(670)로부터의 코드워드들은 패킷 멀티플렉서(640)에 의해 전송층에서 ATSC 프레임에 삽입된다. 코드워드 삽입은 필드 동기화 세그먼트 삽입과 매우 비슷하다. 단, 삽입될 실제 데이터가 서로 다르다는 점에 차이가 있다. 패킷 멀티플렉서(640)가 필드 동기화 세그먼트를 거의 삽입하고 있기 때문에, 코드워드 삽입을 위해 기존 패킷 멀티플렉서(640)를 수정하는 것은 명백하다.
한 물리적 실시예에서, 블록(610-640)은 텔레비전 방송국에 위치한 장비로 구현된다. 변조기 및 송신기(650)는 타워(660)에 매우 가까이, 가령, 타워의 하부 본체에, 위치한다. 다른 실시예도 물론 가능하다. 예를 들어, 블록(610-640) 일부나 전부가 다른 물리적 위치에 놓일 수 있다. 특히, 텔레비전 프로그램이 생방송이 아닐 경우 더욱 그러하다. 이 경우에, 녹화된 프로그램이 여러 다른 위치에서 처리될 수 있다.
도 7-12는 수신기(102)의 여러 태양을 도시한다. 수신기(102)는 송출 DTV 신호에 구현된 코드워드로부터 디지털 데이터를 복구시킨다. 도 7은 수신기(102)에서 사용하기 위한 프론트 엔드(400)의 블록도표이다. 샘플러(400)는 수신 DTV 신호의 샘플을 취한다. 도 7에 도시되는 접근법에서, DTV 방송 신호(402)는 안테나(404)에 의해 수신되며, 안테나(404) 뒤에는 필터 및 증폭기(406)가 이어진다. 필터링되고증폭된 DTV 방송 신호는 국부 발진기(416), 믹서(408I, 408Q), 그리고 저역 통과 필터(410I, 410Q)에 의해 동상 및 쿼드러처 기지대역 신호로 변환된다. 상세하게 말하자면, DTV 방송 신호가 두 신호로 분리된다. 각각의 믹서(408I, 408Q)는 DTV 방송 신호 중 하나를 국부 발진기의 사인이나 코사인 성분과 각각 곱셈(multiplying)한다. 각각의 곱셈된 신호는 필터(410I)나 필터(410Q)에 의해 각각 저역통과 필터링되어, 수신 DTV 방송 신호의 기지대역 I 및 Q 출력을 도출한다. 이는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(412)에 의해 샘플링되고 양자화된다. ADC의 기지대역 I 및 Q 출력의 디지털 샘플은 차후 처리를 위해 메모리에 저장될 수 있고, 디지털 프로세서에 의해 즉시 처리될 수도 있으며, 또는 하드웨어적 디지털 처리를 수행하는 디지털 회로에 입력될 수도 있다. 도 7은 수신기용의 전형적인 프론트 엔드(front end)이다. 특히 도 7은 TV 프로그램 데이터를 수신하는 종래의 DTV 수신기의 프론트 엔드일 수도 있다. 다른 종류의 프론트 엔드도 물론 명백하다.
도 8은 수신기(102)에 사용하기 위한 백 엔드의 블록도표이다. 백 엔드(800)는 수신기의 프론트 엔드로부터 디지털 I 및 Q 샘플을 수신한다. 편의를 위해, I 및 Q 샘플은 I 및 Q에 대한 별개의 라인들보다는 도 8의 단일 라인에 의해 도시된다. 백 엔드(800)는 코럴레이터(805A-805N)의 뱅크를 포함하며, 이때, 가능한 코드워드마다 한개의 코럴레이터(805)가 존재한다. 도 8은 N개의 가능한 코드워드와 이에 대응하는 N개의 코럴레이터(805)가 존재하는 일반적인 경우를 도시한다. 각각의 코럴레이터(805)는 유입 샘플을 해당 코드워드에 대한 템플링에 상관시킨다. 한 실시예에서, 템플릿은 코드워드에 대한 정합 필터(matched filter)이다. 따라서, 코럴레이터(805A)의 출력은 테스트되는 데이터 세그먼트가 코드워드 C0를 포함할 가능성의 측정치를 제공한다. 마찬가지로, 코럴레이터(805B)에 의해 생성되는 상관은 코드워드 C1 등의 가능성을 측정한다. 코럴레이터(805)의 뱅크는 비교기(810)에 연결되고, 비교기는 어떤 상관치가 가장 큰 지를 결정한다. 선택된 코드워드의 데이터 비트들이 그후 출력된다. 예를 들어, 코럴레이터(805B)가 가장 강한 상관을 생성할 경우, 코드워드 C1에 해당하는 비트 시퀀스가 수신기에 의해 복구된다.
다중 경로는 무선 채널에서 흔한 일이다. 수신기 측에서, 다중 경로 신호는 전송된 신호의 여러 사본들이며, 각각의 사본은 서로 다른 지연을 보인다. 이로 인해, 코럴레이터 출력은 전송된 코드워드에 해당하는 다양한 크기의 다중 상관 피크를 가진다. 수신기는 다중경로를 이용할 수 있고, 각각의 코드워드 코럴레이터로부터 다중경로 관련 상관 피크 모두를 조합하여 이러한 모든 코드워드 코럴레이터 사이에서 비교를 행한다. 이 수신기는 특정 순간에서 코럴레이터 출력을 바라보기만 하는 종래의 수신기보다 양호하게 기능할 것이다. 이러한 종류의 수신기는 비교기(810)에서의 비교를 위한 원칙을 변화시킴으로서 구현될 수 있다.
도 8에 도시되는 코럴레이터(805)는 여러 다른 방식으로 구현될 수 있다. 도 9는 코럴레이터(900)의 한 예이다. 프론트 엔드로부터의 I 샘플은 탭 지연 라인(910I)에 입력되고, 프론트 엔드로부터의 Q 샘플은 탭 지연 라인(910Q)에 입력된다. 코드워드는 탭 지연 라인(910I, 910Q)의 샘플 중 어느 것이 곱셈되고 장치(920I, 920Q)에서 합계되는 지를 결정한다. 탭 지연 라인(910)은 전체 코드워드에 대한 샘플을 저장하기에 충분할만큼 길다(가령, 코드워드에 의한 데이터 세그먼트의 일대일 대체가 있을 경우 전체 데이터 세그먼트에 대한 샘플을 저장하기에 충분할만큼 길다). 각각의 샘플 시간에서, ADC(412)로부터 새로운 I 및 Q 샘플이 탭 지연 라인(910I, 910Q)에 입력된다. 탭 지연 라인(910I, 910Q)로부터의 병렬 출력은 곱셈 및 합계 장치(920I, 920Q)에 각각 흘러들어간다. 이 장치들의 출력은 제곱법 장치(507I, 507Q)에서 제곱되고, 서머(summer)(508)에서 다시 합하여진다. 따라서, 코럴레이터(900)는 모든 샘플 시간동안 출력을 발생시킨다. 도 8의 백 엔드(800)의 한 실시예에서, 도 9의 코럴레이터(900)가 도 8의 코럴레이터(805) 각각에 대하여 한번씩, N회 반복된다. 곱셈 및 합계 유닛(920I, 920Q)이 각각의 코럴레이터(805)에 대하여 변화하여, 여러 다른 템플릿에 대한 상관을 구현한다.
도 10은 도 8에 사용될 수 있는 코럴레이터(500)의 또다른 종류를 도시한다. 이는 직렬 코럴레이터(serial correlator)이다. 프론트 엔드로부터의 I 및 Q 샘플은 코드워드에 의해 독자적으로 결정되는 코드 제너레이터(502)의 I 및 Q 성분에 대해, 각각 믹서(504I, 504Q)와 곱해진다. 코드 제너레이터(502)는 백 엔드에 의해 수신되는 샘플들의 도착 시간과 동기화된다. 곱해진 I 및 Q 샘플들은 서머(summer)(506I, 506Q)에 의해 합계된다. 이 합계는 코드워드의 시간 주기에 대하여 취하여진다(가령, 코드워드에 의한 데이터 세그먼트의 일대일 대체가 존재할 경우 한개의 데이터 세그먼트에 대해 취하여진다). 이 합계들은 제곱법 장치(507I, 507Q)에서 제곱되고, 그후 서머(508)에서 함께 합하여진다. 코럴레이터(500)는 전체 상관에 대해 한개의 출력을 생성한다. 즉, 코럴레이터(500)는 특정 순간(일반적으로, 상관 피크가 기대되는 순간)에서 상관 기능을 발생시킨다. 이와는 대조적으로, 도 9의 코럴레이터(900)는 여러 다른 시간에 상관 기능의 샘플을 발생시킨다. 도 8의 백 엔드(900)의 한 실시예에서, 도 10의 코럴레이터(500)가 도 8의 코럴레이터(805) 각각에 대하여 한번씩, N회 반복된다. 여러 다른 코드워드들이 코드 제너레이터(502)에 의해 발생된다.
또다른 실시예에서, 수신기(102)의 백 엔드는 요구되는 상관을 수행하도록 프로그래밍된 디지털 신호 프로세서에 의해 구현된다.
도 11은 유입 ATSC 신호의 프레이밍 구축에 의해 디지털 데이터를 복구하는 한가지 방법을 설명하는 순서도이다. 수신기(102)는 ATSC 프레임 내의 필드 동기화 세그먼트를 식별(1210)함으로서 프레이밍을 구축한다. 이는 도 9의 코럴레이터(900)를 이용함으로서 달성될 수 있다. 이때, 곱셈 및 합계 장치(920I, 920Q)는 필드 동기화 세그먼트에 대한 상관을 구현하도록 설계된다. 프레이밍 구축은 이어지는 데이터 복구를 단순하게 한다. 왜냐하면, 이에 따라, 개별 데이터 세그먼트들이 식별될 수 있고 코드워드들의 일시적 위치를 수신기(102)가 알 것이기 때문이다. 프레이밍이 구축되지 않을 경우, 수신기는 수신기(102)에서 각각의 코드워드의 시점 및 종점 위치를 알지 못하면서 코드워드를 감지할 것이다. 이는 상관이나 정합 필터링을 이용함으로서 여전히 달성될 수는 있지만 수신기에 의해 코드워드들이 수신되고 있는 시기에 관한 미지의 타이밍을 고려함으로서, 보다 복잡하다.
세부적으로, 도 2의 ATSC 포맷에서 모든 313 세그먼트당 한번씩(또는 24.4초마다 한번씩) 필드 동기화 세그먼트가 발생하는 경우를 고려해보자. 먼저, 심볼의연속 스트림이 수신기(102)에 의해 수신된다. 데이터 세그먼트가 어디에서 시작되고 종료되는 지, 그리고 데이터 세그먼트 중 어느 것이 필드 동기화 세그먼트인지 모른다. 프레이밍 구축을 위해, 이 모호성들 모두가 제거된다.
도 12는 이 모호성을 제거하는 장치(1200)의 블록도표다. 이 장치(1200)는 백 엔드(800)를 포함하며, 백 엔드(800)는 프레이밍이 구축되었을 때 디지털 데이터를 복구시킬 것이다. 장치(1200)의 나머지 부분은 직렬로 연결된 아래의 사항을 포함한다. 즉, 코럴레이터(900), 카운터 뱅크(1210), 그리고 비교기(1220)를 포함한다. 이 요소들은 필드 동기화 세그먼트를 식별하는 데 사용된다. 카운터(1250)는 백 엔드(800) 동기화에 사용된다. 블록도표는 기능적이다. 동일 기능의 여러 실시예도 물론 가능하다.
장치(1200)의 프레임 기능은 다음과 같이 동작한다. 유입되는 심볼 스트림은 24.2ms 블록으로 나누어지며, 이는 다시 각각 77.3 us로 구성되는 313개의 구간으로 나누어진다. 24.2 ms 블록은 ATSC 해프-프레임에 대응하며, 77.3 us 구간은 데이터 세그먼트에 해당한다. 다시 말해서, 필드 동기화 세그먼트는 각각의 24.2 ms 블록동안 한번 발생할 것이며, 필드 동기화 세그먼트는 77.3 us의 시간 구간동안 지속될 것이다.
코럴레이터(900)는 한개의 유입 77.3 us 시간 구간을 "일반(generic)"필드 동기화 세그먼트에 대해 상관시킨다. 템플릿은 코럴레이터(900)가 모든 필드 동기화 세그먼트에 공통인 757개의 심볼을 감지하는 측면에서 "일반적(generic)"이다(일부 심볼들은 여러 다른 필드 동기화 세그먼트 사이에서 변화한다).코럴레이터(900)는 각각의 샘플 시간동안 한개의 출력을 가진다. 즉, 여러 다른 수많은 시간 포인트에서 샘플링되는 상관 기능을 출력한다. 이는 상관 피크의 정확환 위치를 아직 모르기 때문에 유용하다.
카운터 뱅크(1210)에서, 한개의 카운터가 313개의 시간 구간 각각에 대해 할당된다. 각각의 시간 구간동안, 코럴레이터 출력 샘플은 한도에 비교된다. 코럴레이터(900) 출력이 한도를 넘을 경우, 이 시간 구간에 대한 카운터(1210)가 증가된다. 이는 반복되어, 카운터(1210)를 반복하여 순환하며, 313개의 구간 각각이 24.4 밀리초마다 한번씩 나타난다. 따라서, 각각의 카운터(1210)는 각각의 313번째 시간 구간(가령, 카운터 1에 대해 첫 번째, 314번째, 627번째 등의 시간 구간, 카운터 2에 대해 2번째, 315번째, 628번째 시간 구간 등)이 한도를 넘는 횟수를 카운팅한다. 시간이 지남에 따라, 최대 카운트를 가진 카운터(1210)는 필드 동기화 세그먼트에 해당하는 카운터일 것이다. 비교기(1220)는 어느 카운트가 최대인지를 결정하고, 따라서, 필드 동기화 세그먼트를 식별한다. 필드 동기화 세그먼트의 시점이 카운터 뱅크(1210) 자체만으로 정확하게 결정될 수는 없으나, 비교기는 77.3 밀리초내에서 필드 동기화 세그먼트의 위치를 핀-다운(pin down)할 것이다. 필드 동기화 세그먼트 시점의 정확한 위치는 코럴레이터(900)로부터의 출력의 미세 구조를 바탕으로 결정될 수 있다.
수신기(102)의 프론트 엔드의 잡음은 No의 이중-측파 스펙트럼 밀도를 가진 백색 가우시안 잡음(white Gaussian noise with double-sided spectral density of No)라고 가정하자. 필드 동기화 세그먼트를 내장하지 않은 잡음만의 구간에서는,출력 샘플이 가변치 No/2를 각각 지닌 두개의 독립적인 가우시안 임의 변수의 제곱의 합이다. 이 샘플 X가 한도 T를 넘을 확률은 다음과 같다.
P(T) = Pr{X>T} = exp{-T/No}(12)
X의 기댓값은 E{X}이다. 한도가 이 평균치의 세배에서 설정되면, 즉, T=3No일 경우,
P(3No) = 0.05(13)
는 이 잡음 샘플이 한도를 넘을 확률이 되며, 따라서, 카운터가 증가된다.
1초의 시간 주기에 대하여, 313 카운터 각각을 위해 40번 이상의 결정이 이루어질 수 있다. 수신기에서의 신호-잡음비가 22dB 이상일 때, 카운터는 313개의 구간 중 어느것이 FSS를 포함하는 지를 천천히 보여주어야 한다. 이는 처리 이득이 약 29dB이어서, 코럴레이터 출력의 잡음 배경보다 큰 6~7dB의 FSS 상관 출력을 부여하기 때문이다.
코럴레이터 출력이 필드 동기화 세그먼트의 위치 결정에 사용될 수 있는 방식에는 여러 가지가 있다. 한 예에서, 카운터 뱅크(1210)는 누산기 뱅크(bank of accumulators)에 의해 대체된다. 313개 구간 각각에 대한 피크 상관은 313개의 부분합을 생성하기 위해 누적된다. 즉, 누산기(1)가 첫 번째, 314번째, 627번째 등의 구간에 대한 피크 상관을 누적시킨다. 수많은 프레임에 대해서, 최대 부분합은 필드 동기화 세그먼트에 해당하는 합계일 것이다.
필드 동기화 세그먼트가 식별되면, 시간-게이트 지연 락 루프(time-gated delay lock loops)는 수신 방송 신호의 필드 동기화 세그먼트의 다중경로 성분에대한 잠금(lock)을 유지하는 데 사용될 수 있다. 이 지연 락 루프 출력의 비-코히어런트식 조합은 처리 이득을 개선시키도록 행하여질 수 있다.
프레임이 구축되면, 개별 데이터 세그먼트들이 식별되고 코드워드에 대해 테스트된다. 도 11의 예에서, 일부 데이터 세그먼트들이 저속 데이터 채널용으로 기선택된다고 가정한다. 그후, 데이터 세그먼트의 수치적 위치가 결정되고(1220), 기선택된 데이터 세그먼트들이 코드워드에 대해 처리된다. 예를 들어, 데이터 세그먼트(10-50)가 저속 데이터 채널룡으로 기선택될 경우, 수신기(102)는 필드 동기화 세그먼트에 대한 세그먼트(10)만 카운팅하면 되고, 그후 코드워드에 대해 세그먼트(10-50)를 처리하면 된다.
도 12에서, 시간 구간 #137이 필드 동기화 세그먼트로 식별되었다. 카운터(1250)는 필드 동기화 세그먼트에 대해 데이터 세그먼트(10-50)로 카운팅되며, 이 데이터 세그먼트들은 백 엔드(800)에 의해 처리될 것이다.
기회가 있을 경우 세그먼트에 코드워드를 송신기가 삽입할 경우, 수신기는 데이터 세그먼트가 코드워드를 지닌 것이 어디인지를 알지 못한다. 그 결과, 수신기가 프레임을 구축한 후, 각각의 데이터 세그먼트는 코럴레이터 뱅크에 의해 처리된다(도 8 참조). 비교기(810)는 상관 강도를 바탕으로 가장 확률높은 코드워드를 선택하지만, 코드워드가 전송되었는 지에 관한 추가적인 결정사항이 또한 존재한다. 한 접근법에서, 이 결정은 모든 코럴레이터 출력을 바탕으로 한다. 한가지 예는 모든 코럴레이터 출력 사이에서 중점적인 피크 코럴레이터 출력이 없을 경우 코드워드가 존재하지 않음을 결정하는 것이다. 이는, 코드워드가 이 구간 중 전송될경우, 전송된 코드워드에 대한 코럴레이터 출력이 높은 확률로, 다른 코드워드 코럴레이터 출력보다 훨씬 큰 코럴레이터 출력 피크를 가질 것이라는 사실을 바탕으로 한다. 한 예로, 특정 세그먼트 구간에서 코드워드가 전송되었다고 결정하기 위해서는, 최대 코럴레이터 출력 피크가 나머지 코럴레이터 출력 피크의 해당 코럴레이터 출력 피크보다 적어도 두배 이상이 되어야 한다.
대안의 실시예에서, 도 12에 도시되는 기능은 DSP 프로세서로 구현된다.
발명이 일부 선호 실시예를 들어 상세하게 설명되었으나, 다른 실시예들도 물론 가능하다. 예를 들어, 일부 예들은 중간 주파수나 기지대 같은 특정 주파수를 이용하여 설명되었다. 이는 본 예를 이러한 특정 주파수에 제약시키는 것을 의미하는 것이 아니다. 일반적으로, 여러 다른 구현들이 여러 다른 주파수에서 동작할 수 있다. 마찬가지로, 여러 단계들이 아날로그나 디지털 처리로 구현될 수 있다. 또다른 예로서, 유입 DTV 신호의 처리는 유입 신호의 어떤 저장없이 실시간으로 이루어질 수도 있고, 메모리로부터 DTV 신호의 샘플을 불러들임으로서 이루어질 수도 있다. 마지막 예로서, 여러 다른 종류의 템플릿들이 요망하는 상관을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
ATSC 표준에서, 필드 동기화 세그먼트는 일반적으로 이진 진폭 심볼을 이용하며, 일반적으로, 최대 8 레벨까지의 진폭이 송신기의 8-VSB 변조 신호로 허용된다. 공통적으로, 코드워드들은 코드워드 심볼 시퀀스의 2-레벨, 4-레벨, 8-레벨 진폭을 이용하도록 선택될 것이다. 코드워드용으로 더 큰 레벨의 심볼이 사용될 때, 자동상관 및 교차 상관 성질이 우수한 코드워드들을 더만힝 선택할 수 있다. 따라서, 수신기(102)에서 코드워드들의 감지를 개선시킬 수 있다. 그러나 레벨이 많을수록, 수신기(102)의 코럴레이터가 복잡해진다.
대안의 실시예에서, ATSC 신호와는 다른 DTV 신호가 사용될 수 있다. 모든 DTV 신호들은 프레임으로 조직된 데이터 세그먼트들에 의존한다. 코드워드들은 이 데이터 세그먼트들 일부를 대체할 수 있어서, 이 대체가 수용불가능할 정도로 DTV 신호의 나머지를 저하시키지 않는 한 견고하고 저속의 데이터 전송을 가능하게 한다. 예를 들어, DTV 포맷의 데이터 세그먼트들이 독립적으로 인코딩되어 한 데이터 세그먼트의 대체가 나머지 데이터 세그먼트들의 디코딩에 영향을 미치지 않게된다면, 데이터 세그먼트들은 가용 원칙에 따라 개별적으로 대체될 수 있다. 데이터 세그먼트들은 전송층에서 대체되는 것이 선호된다.
대안의 실시예에서, 발명은 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현된다. 발명의 장치는 프로그램식 프로세서에 의한 실행을 위한 기계-판독식 저장 장치에 유형으로 구현된 컴퓨터 프로그램 프로덕트로 구현될 수 있으며, 발명의 방법은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 발생시킴으로서 발명의 기능들을 실행하는 명령어들의 프로그램을 실행하는 프로그램식 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 발명은 데이터 저장 시스템, 한개 이상의 입력 장치, 그리고 한개 이상의 출력 장치로부터 데이터 및 명령을 수신하고 이들로부터 데이터 및 명령을 전송하도록 연결된 한개 이상의 프로그램식 프로세서를 포함하는 프로그램식 시스템 상에서 실행가능한 한개 이상의 컴퓨터 프로그램에서 바람직하게 구현될 수 있다. 각각의 컴퓨터 프로그램은 하이-레벨 절차식, 또는 객체 지향식 프로그램 언어로, 또는 어셈블리나 기계어로 실현될 수 있다. 어느 경우에도, 언어는 컴파일되는, 또는 인터프리팅되는 언어이다. 적절한 프로세서는, 예를 들자면, 범용 마이크로프로세서와 전용 마이크로프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 ROM 또는 RAM으로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 일반적으로 컴퓨터는 데이터 파일을 저장하기 위한 한개 이상의 대용량 저장 장치를 포함할 것이다. 이러한 장치의 예로는 내장형 하드디스크 및 외장형 디스크같은 자기 디스크와, 자기-광학식 디스크, 광학 디스크가 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어 및 데이터를 유형으로 실현하기에 적합한 저장 장치들로는, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 소자같은 반도체 메모리 소자, 내장형 하드디스크 및 외장형 하드디스크같은 자기 디스크, 자기-광학 디스크, 그리고 CD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비휘발성 메모리가 있다.전술한 내용은 ASIC(application-specific integrated circuits) 및 그 외 다른 형태의 하드웨어에 의해 보완되거나 이에 통합될 수 있다.

Claims (55)

  1. 디지털 데이터를 디지털 텔레비전(DTV) 방송 신호에 삽입하기 위한 컴퓨터-구현식 방법으로서, 이때, DTV 신호는 다수의 프레임을 포함하고, 각각의 프레임은 다수의 데이터 세그먼트들을 포함하며, 상기 방법은,
    - 디지털 데이터를 코드워드들(codewords)로 인코딩하고, 그리고
    - DTV 신호 내의 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터-구현식 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 DTV 신호는 ATSC(American Television Standards Committee) DTV 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 디지털 데이터를 코드워드들로 인코딩하는 상기 단계는,
    - 디지털 데이터를 비트 시퀀스(bit sequences)로 분할하고, 그리고
    - 유한 세트의 코드워드들로부터 선택된 해당 코드워드로 각각의 비트 시퀀스를 인코딩하는,
    이상의 단계를 포함하고, 이때, 각각의 코드워드는 특정 비트 시퀀스에 해당하고, 상기 코드워드들은 모두 동일한 길이를 가지며, 그리고 각각의 코드워드는 해당 비트 시퀀스보다 긴 것을 특징으로 하는, 컴퓨터-구현식 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유한 세트의 코드워드들이 서로에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 비트 시퀀스들은 모두 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 유한 세트의 코드워드들이 데이터 세그먼트와 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하는 상기 단계는,
    - 각각의 데이터 세그먼트를 두개 이상의 코드워드로 대체하는
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    각각의 비트 시퀀스는 N 비트 길이이고, 그리고
    상기 비트 시퀀스들에 해당하는 코드워드가 2^N 개 존재하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 각각의 비트 시퀀스를 해당 코드워드로 인코딩하는 상기단계는,
    - 비트 시퀀스들을 해당 코드워드들과 일치시키는 탐색표로부터 코드워드를 선택하는
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  10. 제 3 항에 있어서, 각각의 코드워드는 3 비트 이하의 디지털 데이터를 나타내는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  11. 제 3 항에 있어서, 각각의 코드워드는 다-진폭 심볼들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  12. 제 2 항에 있어서, 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하는 상기 단계는,
    - 프레임 내 수치 위치에 따라 데이터 세그먼트들을 선택하고, 그리고
    - 선택된 데이터 세그먼트들만을 코드워드들로 대체하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  13. 제 2 항에 있어서, 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하는 상기 단계는,
    - 데이터 세그먼트가 사용되지 않는 지를 결정하고, 그리고
    - 사용되지 않는 데이터 세그먼트들만을 코드워드들로 대체하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    - DTV 신호를 방송하는
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    - 방송 DTV 신호를 수신하고, 그리고
    - 수신 DTV 신호로부터 디지털 데이터를 복구하는,
    이상의 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현식 방법.
  16. 방송용 디지털 텔레비전(DTV) 신호로부터 디지털 데이터 복구 방법으로서,
    - 다수의 프레임을 포함하는 방송용 DTV 신호를 수신하고, 이때, 각각의 프레임은 다수의 데이터 세그먼트들을 포함하고, 한개 이상의 데이터 세그먼트는 디지털 데이터를 나타내는 한개 이상의 코드워드들로 대체되어 있으며,
    - 코드워드들로 대체된 데이터 세그먼트들을 선택하고, 그리고
    - 선택한 데이터 세그먼트들로부터 디지털 데이터를 복구시키는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 DTV 신호가 ATSC(American Televison Standards Committee) DTV 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    각각의 코드워드는 유한 세트의 코드워드들로부터 선택되고,
    이때, 각각의 코드워드는 특정 비트 시퀀스에 해당하고,
    상기 코드워드들은 모두 동일한 길이를 가지며, 그리고
    각각의 코드워드는 해당 비트 시퀀스보다 길고, 그리고
    선택한 데이터 세그먼트로부터 디지털 데이터를 복구하는 상기 단계는
    - 선택된 데이터 세그먼트로부터 비트 시퀀스를 복구시키는
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 코드워드들이 데이터 세그먼트와 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 선택한 데이터 세그먼트들로부터 상기 비트 시퀀스를 복구시키는 상기 단계는,
    - 수신한 DTV 신호의 데이터 세그먼트들 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하고, 그리고
    - 코드워드들로 대체되었다고 식별된 데이터 세그먼트의 경우,
    - 유한 세트의 코드워드 내 각각의 코드워드들에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키고, 그리고
    - 가장 강한 상관 피크를 가지는 템플릿에 해당하는 코드워드를 선택하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 코드워드에 대한 템플릿이 코드워드에 대한 정합 필터(matched filter)인 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되었으며, 데이터 세그먼트들은 프레임 내 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트 중 어느 것이 코드워드로 대체되었는 지를 식별하는 상기 단계는,
    - 프레임 내 기선택된 수치 위치를 어느 데이터 세그먼트가 점유하는 지를 결정하는
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 DTV 신호는 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세그먼트를 포함하고,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트들은 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트들 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하는 상기 단계는,
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트들을 상관시키고,
    - N 부분 합을 생성하도록 상관을 누적시키며, 이때 각각의 부분합은 매 N번째 상관의 피크 합계를 반영하며,
    - 필드 동기화 세그먼트 식별을 위해 N 부분 합 중 어느 것이 최대인 지를 결정하고, 그리고
    - 데이터 세그먼트 중 어느 것이 필드 동기화 세그먼트에 대해 기선택된 수치 위치를 점유하는 지를 결정하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 DTV 신호는 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세그먼트를 포함하고,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트들은 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트들 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는지를 식별하는 상기 단계는,
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트들을 상관시키고,
    - 상관으로부터 N 카운트를 발생시키며, 이때, 각각의 카운트는 매 N번째 상관이 한도를 넘는 횟수를 반영하며,
    - 필드 동기화 세그먼트 식별을 위해 N 카운트 중 어느 것이 최대인 지를 결정하고, 그리고
    - 데이터 세그먼트 중 어느 것이 필드 동기화 세그먼트에 대해 기선택된 수치 위치를 점유하는 지를 결정하는,
    이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 데이터 복구 방법.
  25. 디지털 데이터를 디지털 텔레비전(DTV) 방송 신호에 삽입하기 위한 DTV 송신기 장치로서, 이때, DTV 신호는 다수의 프레임을 포함하고, 각각의 프레임은 다수의 데이터 세그먼트들을 포함하며, 상기 DTV 송신기 장치는,
    - 디지털 데이터를 코드워드들로 인코딩하기 위한 수단, 그리고
    - DTV 신호 내 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 DTV 신호가 ATSC(American Television Standards Committee) DTV 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 디지털 데이터를 코드워드들로 인코딩하기 위한 상기 수단은,
    - 디지털 데이터를 비트 시퀀스들로 분할하기 위한 수단, 그리고
    - 각각의 비트 시퀀스를 유한 세트의 코드워드들로부터 선택되는 해당 코드워드로 인코딩하기 위한 수단
    을 포함하며, 이때, 상기 각각의 코드워드는 특정 비트 시퀀스에 해당하고, 상기 코드워드들은 모두 동일한 길이를 가지며, 그리고 각각의 코드워드는 해당 비트 시퀀스보다 긴 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 유한 세트의 코드워드들이 서로 수직인 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  29. 제 27 항에 있어서, 유한 세트의 코드워드들이 데이터 세그먼트들과 같은 길이인 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    각각의 비트 시퀀스는 N 비트 길이를 가지며, 그리고
    상기 비트 시퀀스에 해당하는 코드워드들이 2^N 개 존재하는 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  31. 제 26 항에 있어서, 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하기 위한 상기 수단은,
    - 프레임 내 수치 위치에 따라 데이터 세그먼트들을 선택하고, 그리고
    - 선택된 데이터 세그먼트들만을 코드워드들로 대체하는,
    이상의 기능을 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  32. 제 26 항에 있어서, 데이터 세그먼트들을 코드워드들로 대체하기 위한 상기 수단은,
    - 데이터 세그먼트가 사용되지 않는 지를 결정하고, 그리고
    - 사용되지 않는 데이터 세그먼트들만을 코드워드들로 대체하는,
    이상의 기능을 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 DTV 송신기 장치.
  33. 방송용 디지털 텔레비전(DTV) 신호로부터 디지털 데이터를 복구하기 위한 DTV 수신기 장치에 있어서,
    - 다수의 프레임들을 포함하는 방송용 DTV 신호를 수신하기 위한 수단으로서, 이때, 각각의 프레임은 다수의 데이터 세그먼트들을 포함하고, 한개 이상의 데이터 세그먼트는 디지털 데이터를 나타내는 한개 이상의 코드워드들에 의해 대체되어 있는, 이러한 DTV 신호 수신용 수단,
    - 코드워드들로 대체된 데이터 세그먼트들을 선택하기 위한 수단, 그리고
    - 선택된 데이터 세그먼트들로부터 디지털 데이터를 복구하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, DTV 신호가 ATSC(American Televison Standards Committee) DTV 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    각각의 코드워드는 유한 세트의 코드워드들로부터 선택되고, 이때,
    - 각각의 코드워드는 특정 비트 시퀀스에 해당하고,
    - 상기 코드워드들은 모두 동일한 길이를 가지며, 그리고
    - 각각의 코드워드는 그 해당 비트 시퀀스보다 길고, 그리고
    선택된 데이터 세그먼트로부터 디지털 데이터를 복구시키기 위한 상기 수단은 선택된 데이터 세그먼트로부터 비트 시퀀스들을 복구시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 유한 세트의 상기 코드워드들이 서로 수직인 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 비트 시퀀스들이 모두 동일한 길이일 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  38. 제 35 항에 있어서, 유한 세트의 상기 비트 시퀀스들이 데이터 세그먼트와 같은 길이인 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  39. 제 35 항에 있어서, 수신 DTV 신호로부터 비트 시퀀스들을 복구하기 위한 상기 수단은,
    - 수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트들 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하기 위한 수단, 그리고
    - 코드워드들로 대체된 것으로 식별된 데이터 세그먼트들의 경우,
    - 유한 세트의 코드워드들의 각각의 코드워드에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키기 위한 수단, 그리고
    - 가장 강한 상관 피크를 생성하는 템플릿에 해당하는 코드워드를 선택하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 코드워드에 대한 템플릿이 코드워드에 대한 정합 필터(matched filter)인 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트는 프레임 내 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하기 위한 수단은, 데이터 세그먼트 중 어느 것이 프레임 내 기선택된 수치 위치를 점하는 지를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 DTV 신호는 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세금너트를 포함하고,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트는 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하기 위한 수단은,
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키기 위한 수단,
    - N번째 상관의 피크 합계를 반영하는 각각의 N 부분합을 생성하도록 상기 상관을 누적시키기 위한 수단,
    - N 부분합 중 어느 것이 필드 동기화 세그먼트 식별을 위해 최대인 지를 결정하기 위한 수단, 그리고
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 기선택된 수치 위치를 데이터 세그먼트 중 어느 것이 점하는 지를 결정하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 DTV 신호는 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세그먼트를 포함하고,
    기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트는 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되며, 그리고
    수신 DTV 신호의 데이터 세그먼트 중 어느 것이 코드워드들로 대체되었는 지를 식별하기 위한 수단은,
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키기 위한 수단,
    - N번째 상관이 한도를 넘는 횟수를 반영하는 각각의 카운트에서 N 카운트를 상관으로부터 발생시키기 위한 수단,
    - 필드 동기화세금너트 식별을 위해 N 카운트 중 어느 것이 최대인 지를 결정하기 위한 수단, 그리고
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 기선택된 수치 위치를 데이터 세그먼트 중 어느 것이 점하는 지를 결정하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  44. 방송용 디지털 텔레비전(DTV) 신호로부터 디지털 데이터를 복구시키기 위한DTV 수신기 장치로서, 상기 장치는,
    - 다수의 프레임을 포함하는 방송용 DTV 신호를 수신하기 위한 프론트 엔드로서, 이때, 각각의 프레임은 다수의 데이터 세그먼트를 포함하고, 상기 데이터 세그먼트는 디지털 데이터를 나타내는 코드워드들로 대체되어 있으며, 또한 코드워드들은 유한 세트의 코드워드들로부터 선택되는, 이러한 프론트 엔드, 그리고
    - 유한 세트의 코드워드들로부터 코드워드에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키기 위해 상기 프론트 엔드에 연결되는 코럴레이터 뱅크
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  45. 제 44 항에 있어서, DTV 신호는 ATSC(American Television Standards Committee) DTV 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    각각의 코드워드는 유한 세트의 코드워드들로부터 선택되고, 이때,
    각각의 코드워드는 특정 비트 시퀀스에 해당하고,
    상기 코드워드들은 모두 동일한 길이를 가지며, 그리고
    각각의 코드워드는 해당 비트 시퀀스보다 긴 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  47. 제 45 항에 있어서, 코드워드에 대한 템플릿이 코드워드에 대한 정합필터(matched filter)인 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  48. 제 45 항에 있어서,
    - 코럴레이터 뱅크에 의해 생성된 상관 중 어느 것이 가장 강한 피크를 가지는 지를 결정하기 위해 코럴레이터 뱅크에 연결되는 비교기
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  49. 제 45 항에 있어서, 상기 프론트 엔드는,
    - 안테나,
    - 수신 DTV 신호를 다운컨버팅하기 위해 안테나에 연결되는 믹서, 그리고
    - 다운컨버팅된 DTV 신호를 샘플링하기 위해 믹서와 코럴레이터 뱅크 사이에 연결되는 샘플러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 샘플러는,
    - 다운컨버팅된 DTV 신호의 I 및 Q 샘플을 생성하기 위한 I 채널 및 Q 채널
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  51. 제 45 항에 있어서,
    상기 프론트 엔드는 DTV 신호를 샘플링하기 위한 샘플러를 포함하고, 그리고
    코럴레이터 뱅크 내 각각의 코럴레이터는,
    - 데이터 세그먼트의 수신 및 저장을 위해 병렬 출력을 가지는 탭 지연 라인, 그리고
    - 코드워드에 대한 템플릿에 데이터 세그먼트를 상관시키기 위해 탭 지연 라인의 병렬 출력에 연결되는 곱셈 및 합계 장치(multiply and sum device)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 탭 지연 라인이 전체 데이터 세그먼트에 대한 샘플들을 저장하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  53. 제 45 항에 있어서,
    - 데이터 세그먼트를 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 상관시키기 위해 안테나에 연결되는 필드 동기화 코럴레이터로서, 상기 DTV 신호는 매 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세그먼트를 포함하는, 이러한 필드 동기화 코럴레이터,
    - 매 N번째 상관의 피크 합계를 반영하는 각각의 부분합의 N 부분합을 생성하도록 상관을 누적시키기 위해 필드 동기화 코럴레이터에 연결되는 누산기 뱅크,
    - 필드 동기화 세그먼트 식별을 위해 N 부분합 중 어느 것이 최대인 지를 결정하기 위해 누산기 뱅크에 연결되는 비교기, 그리고
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 데이터 세그먼트의 수치 위치를 결정하기 위해 안테나 및 비교기에 연결되는 카운터로서, 이때, 기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트들은 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되는, 이러한 카운터
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  54. 제 45 항에 있어서,
    - 데이터 세그먼트를 필드 동기화 세그먼트에 대한 템플릿에 상관시키기 위해 안테나에 연결되는 필드 동기화 코럴레이터로서, 상기 DTV 신호는 매 N 세그먼트마다 반복되는 필드 동기화 세그먼트를 포함하는, 이러한 필드 동기화 코럴레이터,
    - 매 N번째 상관이 한도를 넘는 피크 합계를 반영하는 각각의 카운트의 N 카운트를 상관으로부터 발생시키기 위해 필드 동기화 코럴레이터에 연결되는 카운터 뱅크,
    - 필드 동기화 세그먼트 식별을 위해 N 카운트 중 어느 것이 최대인 지를 결정하기 위해 카운터 뱅크에 연결되는 비교기, 그리고
    - 필드 동기화 세그먼트에 대한 데이터 세그먼트의 수치 위치를 결정하기 위해 안테나 및 비교기에 연결되는 카운터로서, 이때, 기선택된 데이터 세그먼트들만이 코드워드들로 대체되어 있으며, 데이터 세그먼트들은 필드 동기화 세그먼트에 대한 수치 위치에 따라 기선택되는, 이러한 카운터
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
  55. 제 45 항에 있어서,
    상기 프론트 엔드는 DTV 신호 샘플링을 위한 샘플러를 포함하고,
    상기 코럴레이터 뱅크는 데이터 세그먼트들을 코드워드들에 대한 탬플릿에 상관시키도록 프로그래밍된 DSP 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTV 수신기 장치.
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