TW200304321A

TW200304321A - Apparatus and method for generating robust ATSC 8-VSB bit streams

Info

Publication number: TW200304321A
Application number: TW091133712A
Authority: TW
Inventors: Dagnachew Birru; Vasanth R Gaddam
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2003-09-16
Also published as: BR0204945A; US6973137B2; CA2413247A1; US20030103575A1

Description

(i) 200304321 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 此案利是有關在200 1年2月12曰申請的美國專利案號 09/78 1,486名稱 system and method for sending low rate data 〇n a packet basis in an 8-VSB standard data packet stream"。美國專利案號0 9 / 7 8 1，4 8 6是普遍轉讓給本專利。美國專利案號 09/78 1,486的揭示在此是以引用方式併入本文。技術領域

大體上’本發明是針對數位通信，而更明確而言，係有關用以產生經由一數位發射器傳輸的堅固性ATSC 8-VSB 位元流之裝置及方法。先前技術

數位高定義電視（HDTV)協會是在電視工業的一群電視製造與研究組織。在合作努力多年之後，該協會發展及提議有關數位HDTV系統的標準。本協會標準已由聯邦通信委員會使用（FCC)，當作HDTV的官方廣播標準。此標準是已知是進階電視系統委員會數位電視標準（’’ATSC標準”）。在地面廣播頻道上有關HDTV傳輸的ATSC標準是使用由的一連串1 2個獨立時間多工格子棚編碼資料流所組成的信號，且調變成具10.76 MHz傳輸率的八位準可見邊帶 (VSB)。此符號是轉換成六個MHz頻帶，且對應一 VHF或UHF 地面電視頻道，其中信號然後是以每秒19.39百萬位元的資料率來廣播（Mbps)。地面VSB系統是使用一向前錯誤修正（FEC)單元，該向前錯誤修正單元是使用一率2 / 3格子棚編碼器來更正由頻道 -6- 200304321 (2) 發明說明續頁所造成的任意錯誤，使用一 5 2片段捲積^ 元、187位元組）瑞德所羅門（RS)編碼器來道造成的猝發錯誤及其他損害。ATSC系矣信號-白包斯-雜訊比（SNR)來操作。此是S 片段錯誤機率。此片段錯誤機率是對應誤。 ATSC標準是稱為HDTV信號的兩位元資空間調變的八位準（即是，3個位元）來執每個資料符號的一位元是預成碼，且另· ，以根據4狀態格子棚碼來產生兩成碼位的，1 2個相同編碼器與預成碼器是在1 2個連續操作。符號〇、12、24、36、…是以第對於總數1 2個序系而言，符號1、1 3、2 5 序列來編碼。符號2、14、26、38、…是以等。因此，ATSC標準在在HDTV接收器中解碼器，以用於信號中的1 2個序列分時交 HDTV接收器中的每個格子棚解碼器是解號流中的每第1 2個資料符號。在一 ATSC標準接收器中，格子棚解碼轉換成8-VSB符號之前執行格子棚編碼、初數位資料。格子棚編碼的使用是在接收訊比提供改善，且1 2個璃立流的時間多工在相同頻率上存在的一類比NTSC廣播信擾的可能性。縮寫的NTSC是表示國家電己錯器與一（207位更正經由無線頻充能以14.9分貝的才應 1.93 xlO·4的一每秒2.5個片段錯料符號是根據一行格子棚編碼。一者是1 / 2編碼率元。為了插入目連續資料符號上一序列來編碼。、37、…是以第二第三序列來編碼需要1 2個格子棚 L錯資料符號。在碼在成碼貢料符器是用來取回在調變及廣播的最信號的信號與雜處理可減少來自號的共同頻道干視標準委員會。 200304321 發明說明續頁 (3) 用於四狀態格子棚碼的該等格子棚解碼器每一者是根據眾所週知的Viterbi解碼演算法來操作。該等解碼器的每一者包含一分枝度量產生器單元、一增加-比較-選擇單元、與一路徑-記憶體單元。可參考例如在1987年2月由G. Ungerboeck在 IEEE Communications Magazine 第 25冊，第 5-21 頁，名稱’’Trellis-coded Modulation With Redundant Signal Set，Part 1，Introduction; Part II，State of the Art”。除了受到雜訊的破壞，傳輸信號亦容易受決定的頻道失真、及多重路徑干擾的所引起的失真。結果，一適當頻道等化器通常是使用在格子棚解碼器的前面，以補償這些影響。目標是要建立一符號流，以儘可能在發射器1 2上將1 2 個格子棚編碼器建立的符號流重組。一普遍使用的等化器結構是使用已知為決定回授等化器（DFE)的一第二等化器。在此結構中，一傳統、或前向等化器（FE)是透過DFE補充。DFE的輸入是整個等化器 (FE和DFE)的目前輸出符號的最初傳輸值評估。決定回授等化器（DFE)的輸出是隨後加到前向等化器（FE)的輸出，以產生輸出符號。在一典型實施方面，此輸出符號的評估可透過只”切割”等化器輸出而獲得。術語，，切割”可視為採用（由8-VSB ATSC標準指定的8個位準）允許符號值處理，且是最接近實際輸出。在決定回授等化器（DFE)中使用，▼ 切割付號可提供具低複雜度的一近似最佳錯誤率效率。然而’此方法會受到切割錯誤所引起的錯誤傳遞。因為在HDTV信號的等化器可能多達20〇/〇之後的典型符號錯誤 200304321 (4) I發明說明續頁率，所以如果DFE濾波器接頭數量是較大，此可能是嚴重的問題。 - 在等化器之後，HDTV信號是在使用Viterbi演算法的一格子棚解碼器中解碼，以根據在發射器中執行的1 /2率格子棚成碼來將符號流解碼。如前述，ATSC標準是指定1 2 個格子棚編碼器，且解碼器是以時間多工方式而平行使用。格子棚解碼然後是接在位元組解交錯與瑞德所羅門解碼的後面，以進一步更正信號的傳輸錯誤。 ATSC系統對於在增加白色高斯雜訊頻道與良性多重路徑環境的影像應用方面可圓滿執行。然而，ATSC系統的效率在嚴重多重路徑環境是相當不良。透過ATSC標準指定的ATSC前向錯誤修正（FEC)不可塑性。即是，ATSC標準並未提供用於具有錯誤修正能力變化位準的位元流傳輸。因此，在技術中亦需要可增加ATSC 8-VSB位元流堅固性能力的裝置及方法，以具有錯誤更正能力的變化位準。因此，在技術中亦需要可增加ATSC 8-VSB位元流堅固性之裝置及方法，為了要改善在雜訊與多重路徑環境的 ATSC系統效率。為了要說明前述的不足，本發明是透過使用ATSC 8-VSB 調變方法來提供用以在地面頻道上產生及傳輸堅固性位元流之裝置及方法。發明内容本發明的裝置及方法可提供一新的ATSC 8-VSB位元流 200304321 (5) 發明說明續頁 (π新的流”），其中在一第一部分位元（例如，位元的一半）的每個位元是堅固性（”堅固性流π)。在堅固性流的位元錯誤更正能力是大於在一標準ATSC 8-VSB位元流的位元錯誤更正能力。在新ATSC 8-VSB位元流的其餘位元部分（例如，其餘一半位元）（”嵌入流”）具有標準ATSC 8-VSB位元的相同錯誤更正能力。

本發明的裝置及方法可將一新流與一般ATSC位元流 (π標準流π)多工處理。兩位元流是根據一廣播器定義的位元率而由一發射器在地面頻道上多工及傳送，以調整兩位元流的比例。

裝置包含一瑞德所羅門編碼器單元，以將複數個位元流編碼，其中該等複數個位元流包括在標準流中編碼的位元、及在堅固性流中編碼的位元、及在嵌入流中編碼的位元。裝置亦包含一格子棚編碼器單元，其包含一符號映射器單元，其中當R等於-1時，一輸出符號R是-l-α值（即是，當位元Ζ2等於0時，位元Zi等於1，且位元ZQ等於1)，而且其中當R等於+1(即是，當位元乙2等於1、位元Ζι等於2、且位元Z〇等於0)時，一輸出符號R是+1+α值，其中α值是可變的。一控制方塊是根據在格子棚編碼器單元中出現的位元類型來設定α值，以產生堅固性與標準ATSC 8-VSB位元流。當控制方塊在符號映射器單元中將α值設定成0時，那麼格子棚編碼器單元可將在一標準流中的位元編碼。當控制方塊在符號映射器單元裝將α值設定成1或2時，那麼格 -10- 200304321 _ ⑹ I發明說明續頁子棚編碼器單元可將在一新流中的位元編碼。一選擇性.非有系統瑞德所羅門編碼器能與本發明的裝置及方法使用，以滿足與既有接收器向後相容的需求。本發明的一目的是要使用ATSC 8-VSB調變方法來提供用以在地面頻道上產生及傳送堅固性位元流之裝置及方法。本發明的另一目的是在一格子棚編碼器單元中提供一符號映射器單元，其中當R等於-1 (即是，當位元組合Z2 Z i Z〇等於011)時，一輸出符號R是-l-α值，而且其中當R等於 + 1 (即是，當位元組合Ζ2 Ζι Z〇等於100)時，一輸出符號R 是+1+α，其中α值是可變的。本發明的目的亦是要根據在本發明的格子棚編碼器單元中出現的位元類型來提供用以設定α值的一控制方塊。本發明的另一目的是提供用以將堅固性流與嵌入流多工處理之裝置及方法，以形成一新位元流。本發明的一目的亦是要提供用以將一數位發射器傳送的新位元流與標準位元流多工處理之裝置及方法。前面已相當寬廣描述本發明的特徵與技術優點，所以熟諳此技者可更了解本發明的詳細描述。本發明的額外特徵及優點將隨後從形成本發明申請專利範圍來描述。熟諳此技者應了解他們可使用以修改或設計實施本發明相同目的的其他結構為主之揭示的觀念與特殊具體實施例。熟諳此技者亦應了解此同樣建構並位脫離本發明的廣泛精神與範圍。在從事本發明的詳細描述之前，說明在本專利文件中所 -11 - 200304321 發明說明續頁 (7)

使用的某些字與片語的定義：術語π包括π與”包含”與相關引用是表示包括而不是限制；術語π或”是包含函意及/或片語”與…有關”及”同時與…有關”、及相關引用是表示包括，包括在、互相關聯、包含、包含在内、連接到或與連接、耦合到或與耦合、與...相通信、與...協同、交錯、並置、最近、界定在、具有、具有…性質等；及術語π控制器”處理器"、或”裝置”是表示任何裝置、系統或相關部份，以控制至少一操作，此一裝置能以硬體、韌體或軟體實施、或相同的至少兩者的一些組合。注意，與任何特殊控制器有關的功能可集中或分散，或本地或遠端。特別是，一控制器可包含一或多個資料處理器、及相關輸入/ 輸出裝置與記憶體，以執行一或多個應用程式、及/或一作業系統程式。某些字與片語的定義是在整個本專利文件中提供。熟諳此技者應了解，如果非多數例證，在許多方面，此定義可應用到此定義字與片語的先前使用、以及未來的使用。實施方式用來在本專利文件中描述本發明原理的下面討論的圖1 至7、與各種不同具體實施例只始說明，而不是限制本發明的範圍。用以傳送堅固性ATSC 8-VSB位元流的本發明可使用在任何發射器，其中任一發射器可透過使用一 ATSC 8-VSB調變方法來傳送數位資料信號。在下面具體實施例的描述中，本發明是合併，或使用在數位電視信號的發射器。本發明必未局限使用在數位電視 -12- 200304321 I發明說明續頁信號。熟諳此技者可確認本發明的具體實施例可容易修改使用在任何類型的傳輸通信系統，以透過使用一 ATSC t V S B調變方法來傳送數位資料信號。術語f’ AT SC 8-VSB數位通信系統”是用來參考此類型的數位通信系統。圖1描述一先前技術高定義電視（HDTV)發射器100的方塊圖。MPEG相容資料封包是透過一瑞德所羅門（RS)編碼器單元110的向前錯誤修正（FEC)編碼。在每個資料欄位的連續片段中的資料封包然後透過資料交錯器120進行交錯處理’且交錯資料封包然後進一步經由格子棚編碼器單元 13〇交錯及編碼。格子棚編碼器單元13〇可產生具有每個3 元的負料付號流。二個位元之*^是預編碼，且其他兩位元是透過四狀態格子棚編碼來產生。更詳細地說，格子棚編碼器單元130包含1 2個平行格子棚編碼裔與預成碼器單元，以提供1 2個交錯編碼資料序列在多工為140中，每個格子棚編碼器與預成碼器單元的、扁碼3位元是與來自同步單元150的’，片段同步”與”攔位同步同步位元序列組合。一導頻信號然後由導頻插入單元插入。資料流然後透過VSB調變器170而受到退化邊帶抑制载波調變。最後，資料流然後透過射頻（rf)轉換為180而向上轉換成射頻。圖2描迷一先前技術高定義電視（HDTV)接收器200的方塊圖。接收的射頻信號是透過一調諧器210而向下轉換成 '頁（）乜唬然後透過中頻濾波器與偵測器220而濾波及轉換成數位形式。偵測信號然後會是—資料符號流的形式 200304321 發明說明續頁 (9)

，其每個是象徵八位準調變群。信號然後是提供給NTSC 拒絕濾波器230、與同步單元240。然後，信號是在NTSC拒絕濾波器230濾波，及透過等化器與相位追蹤器250的等化與相位追蹤處理。接收的編碼資料符號然後透過格子棚解碼器單元260而做格子棚解碼。接著，包解碼之資料符號透過解交錯器270而進一步解交錯。資料符號然後透過瑞德所羅門解碼器280而進行瑞德所羅門解碼。此可接收透過發射器100傳送的MPEG相容資料封包。圖3描述來自資料交錯器120的交錯資料在格子棚編碼處理期間如何進一步交錯。格子棚編碼器單元130的解多工器310是在12個連續格子棚編碼器與預成碼器單元320A 、320B、…、320K、和320L之中分配每個一連串1 2個資料符號。1 2個連續格子棚編碼器130與預成碼器單元的編碼輸出然後是透過多工器330而執行分時多工，以形成單一資料流。單一資料流是傳送給八位準符號映射器430(在圖4顯示

圖4描述一先前技術格子棚編碼器與預成碼器單元320A 方塊圖、及八位準符號映射器430的輸出。可將格子棚編碼器與預成碼器單元320A耦合到八位準符號映射器430的多工器330並未在圖4顯示。格子棚編碼器與預成碼器單元 320A包含預成碼器410與格子棚編碼器420。編碼的每個資料符號包含兩位元χι和X2。位元&是透過包含一位元暫存器440的預成碼器410來預編碼，以取得預成碼位元γ2。位元Υ2不是透過格子棚編碼器420來進一步改變，且是當 -14- 200304321 (10) I發明說明續頁作位元冗2的輸出。

另一輸入位元Xi*通過預成碼器410。位元Xi(亦表示位元YD是通過格子棚編碼器420。格子棚編碼器420是根據利用一位元資料暫存器450和460的1/2格子棚碼而將位元Xi 編碼。結果是以位元Z 〇和位元Z丨輸出。因此，三個位元（即是，位元Z 〇、位元Z 1、和位元Z 2)是透過格子棚編碼器 420而輸出給八位準符號映射器430。八位準430是將三個位元轉換成在允許碼值的八位準調變中的值R。R的允許碼值是-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5、和+ 7。這些值是對應在八位準符號映射器430中顯示的三位元組合。

上述處理是在1 2個交錯連串資料符號的每一者中實施。八個位準符號映射器430包含一查閱表，用以選取三個輸入位元的一特定組的正確R碼值。可看出八位準調變具有位元Z〇和冗：的四個可能部分，每個部分具有雙重可能調變值，此是因預成碼位元Z2是否為一 ’’ 0 ’’或一 π 1 π而定。對於在格子棚編碼與解碼中包括邏輯操作的基本描述可參考由 EL Taub等人在 McGraw Hill Book Company，ρρ· 562-571， 1986名稱 ’’Principles of Communication Systems’丨中的描述。圖5根據本發明的原理而描述一格子棚編碼器與預成碼器單元600的方塊圖。將格子棚編碼器與預成碼器單元500 耦合到八位準符號映射器530的多工器330並未在圖5顯示。格子棚編碼器與預成碼器單元500包含預成碼器510與格子棚編碼器520。編碼的每個資料符號包含兩位元X i和X2 。位元X2是由預成碼器510預編碼，且該預成碼器包含一 -15 - 200304321 (11) I發明說明續頁

位元暫存器540，以取得預成碼位元Y2。位元丫2不是透過格子棚編碼器520進一步改變，且是當作位元Ζ2的輸出。— 另一輸入位元X!不通過預成碼器5 10。位元X 1 (亦表示位元Y i)是通過格子棚編碼器520。格子棚編碼器520是根據利用一位元資料暫存器550和560的1/2率格子棚碼而將位元Xi 編碼。結果是以位元Z 〇和位元Z丨輸出。因此，三個位元（即是’位元Z。、位元Ζι、和位元Z2)是透過格子棚編碼器 520輸出給八位準符號映射器530。八位準映射器530是將三個位元轉換成在允許碼值的八位準調變中的值R。R的允許碼值是-7、-5、-3、（-1-oc)、（+l+oc)、+3、+5、和+ 7，其中 α值可以是0、或1、或2。R的允許碼值是對應在八位準符號映射器530中顯示的三位元組合。當α值是0時，那麼八個位準符號映射器530是類似先前技術八位準符號映射器 430。

格子棚編碼器與預成碼器單元500的上述處理可於十二個交錯連續的資料符號中每一者來實施。八位準符號映射器530包含一查閱表，用以選取三輸入位元的一特定組的正確R碼值。圖6描述包含階層方塊660的本發明的瑞德所羅門編碼器單元110的方塊圖600。圖6亦描述本發明的格子棚編碼器單元130與控制方塊650。圖6亦描述一選擇性’’非有系統π 瑞德所羅門編碼器640。術語π非有系統π可從使用在ATSC 標準方面的f’有系統”瑞德所羅門編碼器來區別瑞德所羅門編碼器640。 -16- 200304321 (12) I發明說明續頁瑞德所羅門編碼器單元110是接收在瑞德所羅門（RS)編碼器610中的一般ATSC 8-VSB位元流。一般ATSC 8-VSB位元流是稱為一標準流（SS)。RS編碼器610的輸出是提供給多工器（MUX) 620。

從多工器620輸出的標準流是提供給資料交錯器120，然後輸出給格子棚編碼器單元130。當一標準流是在格子棚編碼器單元130中執行格子棚編碼時，控制方塊650可將符號映射器單元635的α值設定成0。在此方式，標準流是使用相同於先前技術ATSC 8-VSB位元流的方式來處理。

本發明包含使用一新類型ATSC 8-VSB位元流的裝置及方法。新類型ATSC 8-VSB位元流是稱為一新的流（NS)。該等位元的每個新流包含（1)具有堅固性（一 ’’堅固’’位元流）增加位準之位元流；及（2)具有與一標準位元流（一 π嵌入” 位元流）相同錯誤修正能力位準的位元之位元流。在本發明的一有利具體實施例中，在新流中的位元一半是堅固性位元（堅固性流），且該等位元的一半是嵌入位元（嵌入流）。本發明將描述一新的流具有1 /2堅固性位元與1 /2嵌入位元。然而，本發明很顯然並不必然將一新的流局限在堅固性位元與嵌入位元的比率是1比1 (1 ·· 1)。位在瑞德所羅門編碼器單元110之前的一解多工器（未在圖顯示）是將每個新的流分成一堅固性流元件與一嵌入流元件。瑞德所羅門編碼器單元110是在階層方塊660中接收堅固性流與嵌入流。堅固性流是提供給瑞德所羅門 (RS)編碼器670。嵌入流是提供給瑞德所羅門（RS)編碼器 -17- 200304321 (13) I發明說明續頁 680。RS編碼器670與RS編碼器680的輸出是提供給階層方塊 660的多工器（MUX) 690。多工器（MUX) 690是將瑞德所羅严1 編碼堅固性流與瑞德所羅門編碼嵌入流多工處理，以建立一多工瑞德所羅門編碼新流。

如圖6所示，來子瑞德所羅門（RS)編碼器610的標準流與來自多工器（MUX) 690的新流是在多工器（MUX) 620的一封包基礎上多工。來自多工器（MUX) 620的多工標準流與新流是通過捲積資料交錯器120，然後在格子棚編碼器單元 130中進行格子棚編碼。資料交錯器120是在交錯處理期間將多工標準流與新流的位元組重新配置。因為此機構對於追蹤位元組及識別在格子棚編碼器單元130中的位元組是需要的。控制方塊650 可產生控制資訊，以執行識別該等位元組的功能。數個先前技術方法是存在於執行控制方塊650的此部分功能。

控制方塊650是耦合到格子棚編碼器單元130的多工器 620、與多工器690、與符號映射器單元635。控制方塊650 是傳送控制信號，以控制多工器620、多工器690、與符號映射器單元635的操作。控制方塊650亦耦合到資料交錯器 120。控制方塊650到資料交錯器120(未在圖6顯示）的連接允許控制方塊650從資料交錯器120接收資訊，為了要經由資料交錯器120來識別及追蹤位元組。格子棚編碼器630是將屬於多工標準流與新流的位元組編碼。格子棚編碼器630是在符號映射器單元635中映射由標準流位元組與新流位元組產生的符號。當標準流位元組 -18- 200304321 (14) 發明說明續頁是在格子棚編碼器630出現時，控制方塊650便在符號映射器單元635中將α值設定成等於〇。當新流位元組是在格子棚編碼器630出現時，控制方塊650便在符號映射器單元635 將α值設定成等於1。在本發明的另一有利具體實施例中，當新流位元組在格子棚編碼器630出現時，控制方塊650 是在符號映射器單元635中將α值設定成等於2。如圖5所示，如果α值是值設定成等於1，那麼位元組合〇11的R值是-2，且位元組合1〇〇的R值是+ 2。因為Χ2位元是從接收符號的符號資訊取得，且在-1位準與+ 1位準之間增加距離可改善在解碼器上的X 2位元可信度。明確而言，當α值是設定成等於0時，在-1位準與+1位準與之間的距離是兩個單位。當α值是設定成等於1時，在-2 位準與+ 2位準之間的距離是等於4個單位。將α值設定成等於1會將在位元組合011的R值與1〇〇位元組合的R值之間的距離從2個單位增加到4個單位。如前述，此可改善在解 4馬器上的χ2位元可信度。在本發明的另一有利具體實施例中，控制方塊650是在符號映射器單元635中將α值設定成等於2。當06值設定成等於2時，-3位準與+3位準之間的距離是等於6。在本發明的另一有利具體實施例中，Z2 Ζ〇位元"〇ι〇π與Ζ2 Ζι Ζ〇位元 ’’〇 11 ”皆可提供-3的相同R值。此不是問題，因為對於堅固性流而言，只需要接收符號的符號。所以對於Π〇1〇Π和 ’,〇11'，而言，符號是負的，且解碼位元Χ2是0。同樣地，乙Zl z〇伋元”100”與z2 Zi z〇位元”101"皆提供+3的相同尺值。對於 (15) 200304321 發明說明續頁 ”100丨丨和丨丨101”而言，符梦θ χ认 0 ^ 7 τ观疋正的，且解碼位元x 1是i。經由使用本發明的萝番只七、么 ^ . J衣置及方法，在一新流（即是，堅固性流）的南優先權位元可值# A执；相 J得迗給格千棚編碼态630的X2輸入，且在一新流（即是，與X、亡、/^ μ反也, k入流）的低優先榷位元是傳送給格子棚編碼态63〇的X丨輪入。吝哭690可石左仅故夕工為6y(j可確保格子棚編碼器 63 0的X2輸入來接收堅固性、士 u f生机位兀，且格子棚編碼器63〇的Χι 輸入是接收嵌入流位元。 >設計來接收本發明的新流之接收器、可將在堅固流中的同k先權貝讯解碼，即使在（低信號與雜訊比（snr)、強多重路徑等）嚴重頻道愔障况’此疋因例如位置與可動性的因素而定。如果信號邀私a 现興雜訊比（SNR)是足夠大，接收器亦可將低優先權資訊解碼β 鮮馬（即是，標準流與嵌入流）。

在不是設計來接收本發明的新流之標準接收器流中的嵌入流會在才久一標準接收器可使用中，在新子棚解碼期間造成一些錯誤。結果，一些它錯誤修正能力來更正這些錯决。此將使可見的臨界值（τ〇ν)來增加一小量。在所有封包經由標準接收的前向錯誤修正（FEC)部分修改之後，標準接收器的傳輪層（或MPEG解碼器）將丟棄屬於新流的封包，且只·使用屬於使用於來源解碼的標準流的封包。

如果信號與雜訊比（SNR)是較低，設計來接收本發明的新流之接收器的格子棚解碼器可正確解碼堅固性&位元 ’但是將不能正確解碼Χι位元。因為，位元組是由&位凡與I位兀組成，不能正確解碼χ 1位元將在瑞德所羅門 (RS)解碼裔輸入上造成位元組錯誤。此將在瑞德所羅門 -20· 200304321 (16) I發明說明續頁 (RS)解碼器輸出上造成封包錯誤。

此問題可透過使用階層方塊660的瑞德所羅門編碼器670 與瑞德所羅門編碼器680來避免。如圖6所示，階層方塊660 可使用RS編碼器680而將包含XHi元的封包編碼。階層方塊660亦使用RS編碼器· 670而將包含X2位元的封包編碼。RS 編碼器680的輸出與RS編碼器670的輸出是在多工器（MUX) 690中多工，以形成輸入ATSC發射器100的向前錯誤修正 (FEC)方塊的位元組。接收器是設計利用此特徵來產生沒有錯誤的封包，即使在非常低的信號與雜訊比（SNR)值。

在圖6亦顯示一”非有系統ff瑞德所羅門（RS)編碼器640。 ff非有系統”瑞德所羅門（RS)編碼器640是能與本發明使用的一選擇性系統，以滿足在標準數位發射器中的向後相容需求。瑞德所羅門（RS)編碼器640的一有利具體實施例是在 2001年2月12日申請的美國專利案號09/781，486名稱"System and Method for Sending Low Rate Data on a Packet Basis in an 8-VSB Standard Data Packet Stream” 中描述。美國專利案號 09/781，486的揭示在此是以引用方式併入本文。瑞德所羅門編碼器610、瑞德所羅門編碼器670、與瑞德所羅門編‘碼器680的編碼功能能以硬體或軟體實施。在本發明的另一有利具體實施例中，瑞德所羅門編碼功能是在一軟體實施的瑞德所羅門編碼器中執行。圖7描述用以顯示本發明方法步驟的流程圖。步驟是整個使用參考編號700表示。瑞德所羅門編碼器單元110是在瑞德所羅門編碼器610中接收一標準位元流（步驟705)。瑞 -21 - 200304321 (17) 德所羅門門編碼器編碼器單中接收一階層方 670的堅固多工處理德所羅門標準流與然後，驟730) 〇才續識別進用在格子可持續在定一適當〇c值是設戈於1、或2 格子棚控制方塊編碼器單步驟750) < 控制方類型來持單元635中發明說明續頁編碼器單元110亦接收在階層方塊660的瑞德所羅 670中的一堅固性位元流（步驟71〇)。瑞德所羅門元110亦在階層方塊660的瑞德所羅門編碼器680 嵌入位元流（步驟715)。塊660是在多工器690中將來自瑞德所羅門編碼器性流與來自瑞德所羅門編碼器680的嵌入流執行 ’以形成一新流（步驟72〇)。在多工器620中，瑞編碼15單元110是將來自瑞德所羅門編碼器610的來自多工器690的新流執行多工處理（步驟725)。資料交錯器120是將該多工標準流與新流交錯（步空制方塊650可監督資料交錯器12〇的操作，且持入格子棚編碼器630的位元組（步驟735)。透過使棚編碼器63〇中提供的位元組識別，控制方塊650 格子棚編碼器單元13〇的符號映射器單元635中設 α值（步驟740)。如前述，對於標準流位元而言， t成等於〇。對於新流位元而言，α值是設定成等〇編碼器630然後在符號映射器單元635中透過使用 650 α又疋的值而將位元組編碼（步驟μ〗）。格子棚元130然後將格子棚編碼符號輸出給多工器140( 塊650义根據在格子棚編碼器630中提供的位元流續改變α值。如此，控制方塊65〇可在符號映射器改變R值，以便在堅固性位元流中增加位元偵測 -22- 200304321 發明說明續頁 (18) 的可能性。雖然本發明詳細描述某些具體實施例，但是熟諳此技者 ^ 應該了解他們能以各種不同方式在發明中改變、取代修改、變更、與適應，而不致脫離在此描述本發明的的觀念與範圍。圖式簡單說明為了對本發明更了解，現要參考下列連同附圖的描述，在圖中的相同編號是表示類似物件，其中： φ 圖1描述一先前技術高定義電視（HDTV)發射器的方塊圖；圖2描述一先前技術高定義電視（HDTV)接收器的方塊圖；圖3描述一先前技術格子棚編碼器的方塊圖，其包含1 2 個平行格子棚編碼器與1 2群交錯資料符號的預成碼器單元；圖4描述一先前技術格子棚編碼器與預成碼器單元（在圖3顯示的1 2個此單元之一）、與一八位準符號映射器；

圖5根據本發明原理而描述一格子棚編碼器與預成碼器單元的方塊圖；圖6描述用以顯示一瑞德所羅門編碼器單元的方塊圖，其中該瑞德所羅門編碼器單元具有一階層方塊、一格子棚編碼器單元、一控制方塊、與一選擇性非有系統瑞德所羅門編碼器；及圖7描述用以顯示發明的一有利具體實施例的方法步驟流程圖。圖式代表符號說明 100, 200 高定義電視（HDTV)發射器 -23- 發明說明續頁 (19) 110, 610, 640, 670, 680 瑞德所羅門 (R S)編 > δ馬器單元 120 資料交錯器 130, 260, 420, 520, 630 格子棚編碼器單元 140, 330, 620, 690 多工器 150, 240 同步單元 160 導頻插入單元 170 VSB 調; 變器 180 射頻 (RF)轉換器 210 調諧器 220 中頻渡波器與偵測器 230 拒絕濾波器 270 資料解交錯器 250 等化器與相位追蹤器 280 瑞德所羅門解石馬器 310 解多工器 320A，320B，320C，…，預成碼器單元 320K，320L，410， 500,510 430, 530 八位準符號映射器 600 格子棚編碼器與預成碼器單 660 階層方塊 635 符號映射器單元 650 控制方塊 -24-

Claims

200304321 拾、申請專利範圍 1 · 一種用以產生ATSC 8-VSB位元流之裝置（110、130、650) ，其包含一堅固性ATSC 8-VSB位元流，該裝置（110、130 、650)包含： --瑞德所羅門編碼器單元（1 10)，用以將複數個ATSC
8-VSB位元流編碼，該瑞德所羅門編碼器單元（110)包含： ——第一瑞德所羅門編碼器（610)，用以將一第一位元流編碼，該第一位元流包含一標準ATSC 8-VSB位元流； ——階層方塊（660)，用以將一第二位元流編碼，其中該第二位元流包含：一第一部分位元，其是以堅固性 ATSC 8-VSB位元編碼；及一第二部分位元，其是以標準嵌入ATSC 8-VSB位元編碼；及一一第一多工器（620)’其具有一第一輸入，該第一輸入是耦合到該第一瑞德所羅門編碼器（610)的一輸出；及具有一第二輸入，該第二輸入是耦合到該階層方塊 (660)之一輸出，該多工器（620)可將該第一位元流與該弟—位兀流多工處理。 2.如申請專利範圍第1項之裝置（110、130、650)，其中經由該第一瑞德所羅門編碼器（610)接收的第一位元流包含一標準位元流，而且其中經由該階層方塊（660)接收的第二位元流包含一新位元流。 3 .如申請專利範圍第1項之裝置（11〇、130、650)，其中該以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的第一部分位元包含經由 200304321 申請專利範圍續頁該階層方塊（660)接收位元的半數，而且其中以標準嵌入 ATSC 8-VSB位元編碼的該第二部分位元包含經由該階層方塊（660)接收位元的半數。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置（110、130、650)，其中該階層方塊（660)包含： ——第二瑞德所羅門編碼器（670)，其可將以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的該第一部分位元編碼； ——第三瑞德所羅門編碼器（680)，其可將以標準ATSC 8-VSB位元編碼的該第二部分位元編碼；及一第二多工器（690)，該第二多工器具有：一第一輸入，其是耦合到該瑞德所羅門編碼器（670)的一輸出；及具有一第二輸入，其是耦合到該第三瑞德所羅門編碼器 (680)的一輸出，該第二多工器（690)可將該第一部分位元與該第二部分位元多工處理，該第二多工器（690) 具有一輸出，且該輸出是耦合到該第一多工器（620) 的一輸入。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置（110、130、650)，其中該裝置（110、130、650)進一步包含一格子棚編碼器單元（130) ，其可該耦合到一資料交錯器單元（120)的一輸出，其中該資料交錯器單元是耦合到該瑞德所羅門編碼器單元 (110)的第一多工器（620)的輸出，該格子棚編碼器單元 (130)包含： ——格子棚編碼器（630)，其是耦合到該資料交錯器單元 (120)的輸出；及 200304321 _ 申請專利範圍續頁 ——符號映射器單元（635)，其是耦合到該格子棚編碼器 (630)，其中該符號映射器單元（635)具有指定給011的 ZsZiZo位元組合之· 1 - α的輸出符號R值，而且其中該符號映射器單元具有指定給100的ZzZiZ。位元組合之 + l+ oc的R值，其中α具有一可變值。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置（110、130、650)，其進一步包含一控制方塊（650)，該控制方塊是耦合到該資料交錯器單元（120)與該符號映射器單元（635)，其中該控制方塊 (650)可識別在該格子棚編碼器單元（130)中的位元組，其中該等位元組是來自從該資料交錯器單元（120)接收的資訊，而且其中該控制方塊（650)是根據該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組識別來設定該符號映射器單元（63 5)的α值。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置（110、130、650)，其中當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元是以標準ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定成等於 0 ° 8. 如申請專利範圍第6項之裝置（110、130、650)，其中當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元是以堅固性 ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定成等於1。 9. 如申請專利範圍第6項之裝置（110、130、650)，其中當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組是以堅固性 ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定 200304321 申請專利範圍讀頁成等於2。 10.如申請專利範圍第6項之裝置（110、130、650)，其進一步包含一非有系統瑞德所羅門編碼器（640)，其係耦合到該格子棚編碼器（630)的該資料交錯器單元（120)與該格子棚編碼器單元（130)，該非有系統瑞德所羅門編碼器（640) 可將一既有ATSC 8-VSB接收器的向後相容性提供給該裝置（110 、 130 、 650)。

11·如申請專利範圍第6項之裝置（110、130、650)，其進一步包含一軟體實施的瑞德所羅門編碼器（610、670、680)，用以將該第一瑞德所羅門編碼器（610)、該第二瑞德所羅門編碼器（670)、及該第三瑞德所羅門編碼器（680)的位元編碼。 12.— 種包含裝置（110、130、650)之 ATSC 8-VSB數位系統（100) ’用以產生包含一堅固性ATSC 8-VSB位元流的ATSC 8-VSB位元流，該裝置（110、130、650)包含：

——瑞德所羅門編碼器單元（110)，用以將複數個ATSC 8-VSB位元流編碼，該瑞德所羅門編碼器單元（110)包含： ——第一瑞德所羅門編碼器（610)，用以將包含一標準 ATSC 8-VSB位元流的第一位元流編碼； --階層方塊（660)，用以將一第二位元流編碼，其中該第二位元流包含以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的一第一部分位元、及以標準嵌入ATSC 8-VSB位元編碼的一第二部分位元；及 200304321 申請專利範圍續頁 ——第一多工器（620)，其具有：一第一輸入，其係耦合到該第一瑞德所羅門編碼器（610)的一輸出、及一第二輸入，其係搞合到該階層方塊（660)的一輸出，該多工器（620)可將該第一位元流與該第二位元流多工處理。 13·如申請專利範圍第12項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其中經由該第一瑞德所羅門編碼器（610)接收的第一位元流包含一標準位元流，而且其中經由該階層方塊（660) 接收的第二位元流包含一新位元流。 14. 如申請專利範圍第12項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其中該以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的第一部分位元包含經由該階層方塊（660)接收位元的半數，而且其中以標準嵌入ATSC 8-VSB位元編碼的第二部分位元包含經由該階層方塊（660)接收位元的半數。 15. 如申請專利範圍第12項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其中該階層方塊（660)包含： --第二瑞德所羅門編碼器（670)，其可將以堅固性 ATSC8-VSB位元編碼的該第一部分位元編碼； --第三瑞德所羅門編碼器（680)，其可將以標準 ATSC8-VSB位元編碼的該第二部分位元編碼；及 ——第二多工器（690)，其具有：一第一輸入，其係耦合到該第二瑞德所羅門編碼器（670)的一輸出，且具有一第二輸入，其係耦合到該第三瑞德所羅門編碼器（680) 的一輸出，該第二多工器（690)可將該第一部分位元與 200304321 專利範圍續頁該第二部分位元多工處理，該第二多工器（690)具有一輸出’其係耦合到該第一多工器（620)的一輸入。 ' 16·如申請專利範圍第15項之ATSC 8-VSB數位系統（100),其中該裝置（丨1〇、130、650)進一步包含一格子棚編碼器單元（130) ，其係耦合到一資料交錯器單元（120)的一輸出，且該資料交錯器單元是耦合到該瑞德所羅門編碼器單元（110) 的第一多工器（620)的輸出，該格子棚編碼器單元（130)包含：格子棚編碼器（630)，其是耦合到該資料交錯器單元 (12〇)的輪出；及符號映射器單元（635)，其是耦合到該格子棚編碼器 (630) ’其中該符號映射器單元（635)具有指定給011的位元組合之-1-(χ的輸出符號R值，而且其中該符號映射器單元（635)具有指定給1〇〇的ΖζΖ/ο位元組合之 + l+〇c的R值，其中以具有一可變值。 17.如申請專利範圍第16項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其進一步包含一控制方塊（650)，該控制方塊是耦合到該資料交錯器單元（120)與該符號映射器單元（635)，其中該控制方塊（650)可識別在該格子棚編碼器單元（130)中的位元組’其中該等位元組是來自從該資料交錯器單元（120) 接收的資訊，而且其中該控制方塊（650)是根據該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組識別來設定該符號映射器單元（635)的α值。 18·如申請專利範圍第17項之ATSC 8_vsb數位系統（1〇0)，其中 200304321 申請專利範圍續頁當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元是以標準 ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定成等於0。 19. 如申請專利範圍第17項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其中當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元是以堅固性ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定成等於1。 20. 如申請專利範圍第17項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其中當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組是以堅固性ATSC 8-VSB符號編碼時，該控制方塊（650)是將α值設定成等於2。 21. 如申請專利範圍第17項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其進一步包含一非有系統瑞德所羅門編碼器（640)，其係耦合到該格子棚編碼器（630)的該資料交錯器單元（120)與該格子棚編碼器單元（130)，該非有系統瑞德所羅門編碼器 (640)可將一既有ATSC 8-VSB接收器的向後相容性提供給該裝置（110、130、650)。 22. 如申請專利範圍第17項之ATSC 8-VSB數位系統（100)，其進一步包含一軟體實施的瑞德所羅門編碼器（610、670、680) ，用以將該第一瑞德所羅門編碼器（610)、該第二瑞德所羅門編碼器（670)、及該第三瑞德所羅門編碼器（680)的位兀編碼。 23. —種用以產生包含堅固性ATSC 8-VSB位元流的一 ATSC 8- VSB位元流之方法，該方法包含下列步驟： 200304321 申請專利範圍續頁 —將一第一位元流編碼，其中第一位元流包含在一瑞德所羅門編碼器單元（110)的第一瑞德所羅門編碼器（61ϋ) 中的一標準ATSC8-VSB位元流；一將在該瑞德所羅門編碼器單元（110)的一階層方塊（660) 中的一第二位元流編碼，其中該第二位元流包含：以堅固性ATSC8-VSB位元編碼的一第一部分位元、及以標準嵌入ATSC8-VSB位元編碼的一第二部分位元；及 —將在一第一多工器（620)中的該第一位元流與該第二位元流多工處理，其中該第一多工器具有：一第一輸入，其係耦合到該第一瑞德所羅門編碼器（610)的一輸出；及一第二輸入，其係耦合到該階層方塊（660)的一輸出。 24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中經由該第一瑞德所羅門編碼器（610)接收的該第一位元流包含一標準位元流，而且其中經由該階層方塊（660)接收的該第二位元流包含一新位元流。 25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的第一部分位元包含經由該階層方塊 (660)接收位元的半數，而且其中以標準嵌入ATSC 8-VSB 位元編碼的該第二部分位元包含經由該階層方塊（660) 接收位元的半數。 26. 如申請專利範圍第23項之方法，其進一步包含下列步驟： —在該階層方塊（660)的一第二瑞德所羅門編碼器（670) 中將以堅固性ATSC 8-VSB位元編碼的該第一部分位元 200304321 申請專利範圍續頁編石馬，在該階層方塊（660)的一第三瑞德所羅門編碼器（68t)) 中將以標準ATSC8-VSB位元編碼的該第二部分位元編碼；及將在一第二多工器（690)中的該第一部分位元與該第二部分位元多工處理，該第二多工器（690)具有：一第一輸入，其係耦合到該第二瑞德所羅門編碼器（670) 的一輸出；一第二輸入，其係耦合到該第三瑞德所羅門編碼器（680)的一輸出；一輸出，其係搞合到該第一多工器（620)的一輸入。 27·如驟申請專利範圍第26項之方法，其係進一步包含下列步將一資料交錯器單元（120)耦合到該瑞德所羅門編碼器單元（110)的第一多工器（620)的一輸出；將一格子棚編碼器單元（130)耦合到該資料交錯器單元（120)的一輸出，其中該格子棚編碼器單元（130)包含一格子棚編碼器（630)及一符號映射器單元（635); 將-1 - α的一輸出符號R指定給在該符號映射器單元 (635)中011的Ζ/βο位元組合；及將+1+α的R值指定給在該符號映射器單元（635)中100 的ZJ/o位元組合，其中cc具有一可變值。 28·如申請專利範圍第26項之方法，其進一步包含下列步驟：將一控制方塊（650)耦合到該資料交錯器單元，（120)及該符號映射器單元（635); 200304321 申請專利範圍續頁 —在該控制方塊（650)中接收來自該資料交錯器（120)的資訊，以識別在該格子棚編碼器單元（130)中的位元組 :及一根據在格子棚編碼器單元（130)中該等位元組的控制方塊（650)的一識別來設定在該符號映射器單元（635) 中的一 α值。

29. 如申請專利範圍第28項之方法，其進一步包含下列步驟： —當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組是以標準ATSC 8-VSB符號編碼時，將該α值設定成等於0。 30. 如申請專利範圍第28項之方法，其進一步包含下列步驟： —當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組是以堅固性ATSC 8-VSB符號編碼時，將該α值設定成等於1。 31. 如申請專利範圍第28項之方法，其進一步包含下列步驟：一當在該格子棚編碼器單元（130)中的該等位元組是以堅固性ATSC 8-VSB符號編碼時，將該α值設定成等於2。

32. 如申請專利範圍第28項之方法，其進一步包含下列步驟： —將一非有系統的瑞德所羅門編碼器（640)耦合到該格子棚編碼器單元（130)的資料交錯器單元（120)及格子棚編碼器（630);及 —從該非有系統瑞德所羅門編碼器（640)提供向後相容堅固性ATSC 8-VSB資料流，且該等相容堅固性ATSC 8-VSB資料流可由一既有ATSC 8-VSB接收器所接收。 33. 如申請專利範圍第28項之方法，其進一步包含下列步驟： —在一軟體實施的瑞德所羅門編碼器（610、670、680)中將 -10- 200304321 申請專利範圍績頁該第一瑞德所羅門編碼器（610)的位元編碼； —在該軟體實施的瑞德所羅門編碼器（610、670、680)中將該第二瑞德所羅門編碼器（670)的位元編碼；及 —在該軟體實施的瑞德所羅門編碼器（610、670、680)中將該第三瑞德所羅門編碼器（680)的位元編碼。 34. —種信號，其包含：

——堅固性ATSC 8-VSB位元流，其包含在一格子棚編碼器單元（130)中編碼的一第一複數個位元格子棚，其中該格子棚編碼器單元包含一符號映射器單元（635): 一將-1 - α的一輸出符號R指定給在該符號映射器單元 (635)中011的Ζ/θο位元組合；及一將+1+α的一 R值指定給在該符號映射器單元（635)中 100的Ζββο位元組合，其中α是可變值。 35. 如申請專利範圍第34項之信號，其中該α值是等於1。 36. 如申請專利範圍第34項之信號，其中該α值是等於2。

37. 如申請專利範圍第34項之信號，其進一步包含一標準 ATSC 8-VSB位元流，其包含在該格子棚編碼器單元（130) 中編碼的一第二複數個位元格子，用以比較該符號映射器單元（635)，其中該（X值是等於0。 38. 如申請專利範圍第37項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於1。 39. 如申請專利範圍第37項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於2。 40. 如申請專利範圍第37項之信號，其中該堅固性ATSC 8- -11 - 200304321 申請專利範園讀買 VSB位元流與該標準ATSC 8-VSB位元流是多工處理。 41. 如申請專利範圍第40項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於1。 42. 如申請專利範圍第40項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於2。

43. 如申請專利範圍第40項之信號，其中該堅固性ATSC 8-VSB位元流大約包含在該信號中的位元一半，而且其中該標準ATSC 8-VSB位元流是大約包含在該信號中的位元一 44. 如申請專利範圍第43項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於1。 45. 如申請專利範圍第43項之信號，其中該α值在該堅固性 ATSC 8-VSB位元流中的該等第一複數個位元是等於2。

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