專利名稱：利用數(shù)字電視廣播信號提供gps輔助信息的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性的涉及通過廣播數(shù)字電視信號的數(shù)據(jù)傳輸，例如遵守美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)制式的數(shù)字電視信號，且特別涉及利用這些技術(shù)的全球定位系統(tǒng)(GPS)輔助信息的傳輸。
背景技術(shù)：
隨著二十世紀(jì)九十年代晚期第一個(gè)ATSC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視廣播的開始，數(shù)字電視廣播在美國正迅速發(fā)展。到2000年底，超過166個(gè)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)著。FCC已經(jīng)確立了一個(gè)目標(biāo)，即到2006年所有電視廣播將在近期分配的數(shù)字頻道上進(jìn)行，模擬頻道返回給政府作為其它應(yīng)用。
完善的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和增強(qiáng)的數(shù)字信號處理能力的可用性使得在與模擬通道相同的帶寬上傳輸高質(zhì)量音頻和視頻信息成為可能。在電視廣播界內(nèi)，先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(ATSC)利用這些技術(shù)進(jìn)步，建立了數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)通常被稱為ATSC數(shù)字TV或僅僅是ATSC。一個(gè)現(xiàn)行的ATSC標(biāo)準(zhǔn)使用被稱作VSB的調(diào)幅抑制載波殘留邊帶調(diào)制技術(shù)。8-VSB調(diào)制用于地面的“非空中”廣播系統(tǒng)，16-VSB調(diào)制被建議用于較高數(shù)據(jù)速率的電纜系統(tǒng)。
這些標(biāo)準(zhǔn)針對電視節(jié)目的廣播而被優(yōu)化。然而，數(shù)字TV廣播的迅速擴(kuò)展和數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的相應(yīng)擴(kuò)散為傳輸其它類型的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了機(jī)會。示例性的其它類型數(shù)據(jù)包括在不需要外部處理的情況下允許蜂窩電話計(jì)算它們本身位置的數(shù)據(jù)，短消息，與尋呼機(jī)上類似的應(yīng)用，股票報(bào)價(jià)(stock quote)，文本形式的網(wǎng)頁，顯示蜂窩電話附近感興趣位置的簡單網(wǎng)格地圖，電視節(jié)目指南，廣播節(jié)目指南，公共汽車時(shí)刻表，接收機(jī)附近的商店廣告，和所有類型的低數(shù)據(jù)速率的移動商業(yè)信息。
電視基礎(chǔ)設(shè)施不總是適于這些類型的數(shù)據(jù)。例如，ATSC標(biāo)準(zhǔn)適合一個(gè)確定頻譜效率，這指的是確定數(shù)量的信息通過一確定頻譜帶寬來傳輸。特別是，一個(gè)足夠高的可以支持電視節(jié)目廣播的位速率必須適合分配給單個(gè)電視頻道的帶寬。由于這個(gè)運(yùn)行要求，為了成功地接收廣播信號，要求一個(gè)確定的信噪比。例如，19.2Mbps的ATSC標(biāo)準(zhǔn)廣播數(shù)據(jù)速率要求接收機(jī)具有一個(gè)15dB的理論信噪比。
然而，其它運(yùn)行要點(diǎn)可能更適于其它類型的數(shù)據(jù)。例如，低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用可能受益于一個(gè)較低頻譜效率但較強(qiáng)壯的傳輸。這類信號可以在比接收數(shù)字電視廣播所要求的信噪比低很多的性噪比下恢復(fù)，因此允許在遙遠(yuǎn)的區(qū)域、室內(nèi)或者干擾或多路徑引起問題的地方接收。此外，與接收數(shù)字電視廣播所要求的相比，可以使用較簡單的接收機(jī)。
因此，需要這樣一些系統(tǒng)和方法，其能夠利用快速擴(kuò)展的數(shù)字電視(DTV)基礎(chǔ)設(shè)施，但用于除電視節(jié)目以外的數(shù)據(jù)的傳輸。尤其是，更強(qiáng)壯的較低數(shù)據(jù)速率傳輸是引人注意的。

發(fā)明內(nèi)容
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，該衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和由衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星發(fā)送的信號的傳輸時(shí)間，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。它包括提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；提供一個(gè)包括大量幀的數(shù)字電視信號，每幀包括許多數(shù)據(jù)段；把衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字；將數(shù)字電視信號內(nèi)的數(shù)據(jù)段替換為碼字；和傳輸數(shù)字電視信號；其中衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)接收數(shù)字電視信號，并恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；關(guān)于大氣對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生的影響的信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和一個(gè)日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。其包括接收數(shù)字電視信號，數(shù)字電視信號包括大量幀，每幀又包括許多數(shù)據(jù)段，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已由碼字替代的數(shù)據(jù)段；和恢復(fù)所選擇的數(shù)據(jù)段的衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組的至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生影響的大氣信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組的至少一項(xiàng)，該組包含一個(gè)美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；一個(gè)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和一個(gè)日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。它包括，在衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)接收由衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號；在衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)接收一個(gè)包括大量幀的數(shù)字電視信號，每幀又包括許多數(shù)據(jù)段，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已由碼字替代的數(shù)據(jù)段；從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中的至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生影響的大氣信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組中的至少項(xiàng)，該組包含美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和一個(gè)日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。這些實(shí)現(xiàn)包括，基于數(shù)字電視信號的一個(gè)已知部分，確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與數(shù)字電視信號的一個(gè)發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于偽距離、從衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星接收的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。根據(jù)本發(fā)明，通過把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為碼字，以及用這些碼字來替代DTV信號中的數(shù)據(jù)段，來傳輸作為數(shù)字電視(DTV)廣播信號的一部分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。使用長碼字導(dǎo)致一個(gè)比用于電視節(jié)目的DTV廣播信號的各個(gè)部分的更健壯的傳輸，并從而能以較低的信噪比被接收。使用有限集的碼字允許在接收機(jī)利用一組簡單的相關(guān)器，來恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)用于向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備，該衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和由衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星發(fā)送信號的傳輸時(shí)間，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。它包括接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的第二個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)；信道編碼器，用于提供一個(gè)包括大量幀的數(shù)字電視信號，每幀包括許多數(shù)據(jù)段；編碼器，用于把衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字；一個(gè)包多路復(fù)用器，用來將數(shù)字電視信號內(nèi)的數(shù)據(jù)段替換為碼字；和發(fā)射機(jī)，用于發(fā)送數(shù)字電視信號；其中衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)接收數(shù)字電視信號，以及恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；關(guān)于大氣對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生的影響的信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)用于從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備。它包括，一個(gè)接收數(shù)字電視信號的前端，數(shù)字電視信號包括大量幀，每幀包括許多數(shù)據(jù)段，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已被表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的至少一個(gè)碼字代替；和一個(gè)后端，用于選擇已被碼字代替的數(shù)據(jù)段，并從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；關(guān)于大氣對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生的影響信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。
通常來說，一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是一個(gè)利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)位置的設(shè)備。它包括，一個(gè)前端，用來接收由衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號，和接收包括大量幀的數(shù)字電視信號，每幀包括許多數(shù)據(jù)段，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已被表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的至少一個(gè)碼字代替；一個(gè)后端，用于選擇已被碼字代替的數(shù)據(jù)段，并從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和一個(gè)處理器，它基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
特定實(shí)現(xiàn)可包括一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)。所述的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于從衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星接收到的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中至少一項(xiàng)，該組包含衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星位置；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒(Doppler)信息；關(guān)于大氣對衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號產(chǎn)生的影響的信息；和對衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。數(shù)字電視信號包括一個(gè)組中的至少一項(xiàng)，該組包含美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字地面廣播(ISDB-T)信號。處理器基于數(shù)字電視信號的一個(gè)已知部分，確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與數(shù)字電視信號的一個(gè)發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于偽距離、從衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星接收的信號和衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施的細(xì)節(jié)在下面的附圖和說明中加以闡述。從說明和附圖，以及權(quán)利要求可以看出，其它特點(diǎn)將是顯而易見的。


圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的方框圖。
圖2顯示ATSC幀的結(jié)構(gòu)。
圖3是一個(gè)流程圖，顯示利用ATSC DTV信號，發(fā)送和接收低數(shù)據(jù)速率的方法。
圖4A-4D顯示已被利用各種方法，用碼字替代的數(shù)據(jù)段。
圖5A-5B顯示其中不同數(shù)據(jù)段已被碼字替代的幀。
圖6是DTV發(fā)射機(jī)的方框圖。
圖7是接收機(jī)中所使用的前端的方框8是基于相關(guān)器組的后端的方框圖。
圖9是一個(gè)相關(guān)器的方框圖。
圖10是另一個(gè)相關(guān)器的方框圖。
圖11是一個(gè)流程圖，說明基于建立定位，恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個(gè)方法。
圖12是用于建立幀的后端的方框圖。
圖13顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的，包括一個(gè)GPS接收機(jī)和許多GPS衛(wèi)星的一個(gè)系統(tǒng)。
圖14示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的，由圖13的系統(tǒng)所執(zhí)行的一個(gè)過程。
圖15示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的，包括一個(gè)GPS接收機(jī)和僅一個(gè)單GPS衛(wèi)星的系統(tǒng)。
圖16示意根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的，由系統(tǒng)執(zhí)行的一個(gè)過程。
具體實(shí)施例方式
這里所使用的術(shù)語“客戶端”和“服務(wù)器”通常指的是一個(gè)電子設(shè)備或裝置，術(shù)語“消息”通常指的是一個(gè)表示數(shù)字消息的電子信號。這里所使用的術(shù)語“裝置”指的是硬件、軟件或其任意組合。這些術(shù)語用于簡化隨后的描述。這里描述的客戶端、服務(wù)器和裝置可在任何標(biāo)準(zhǔn)通用計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，或可作為專門設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
利用DTV信號發(fā)送數(shù)據(jù)圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的示例系統(tǒng)100的方框圖。系統(tǒng)100包括一個(gè)接收機(jī)102，該接收機(jī)102接收來自于一個(gè)或多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106A-N的數(shù)字電視(DTV)廣播。
DTV發(fā)射機(jī)的一個(gè)實(shí)例106是一個(gè)通過空中向接收機(jī)102廣播DTV信號的發(fā)射塔，另一個(gè)實(shí)例是用于有線電視系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，在這種情形下，DTV信號通過電纜鏈路到達(dá)接收機(jī)102。衛(wèi)星TV系統(tǒng)，也被叫做直播衛(wèi)星(DBS)，是數(shù)字TV廣播系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例。例如，EchoStar和DirecTV是美國市場上主要的DBS服務(wù)商。一般而言，目前有三種基本類型的商業(yè)數(shù)字TV廣播系統(tǒng)地面，電纜，和衛(wèi)星。衛(wèi)星TV系統(tǒng)所有都是數(shù)字的；但是電纜和地面系統(tǒng)正在從以前占大部分的模擬系統(tǒng)向數(shù)字進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些數(shù)字TV系統(tǒng)使用由編碼數(shù)據(jù)包構(gòu)成的幀結(jié)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)包還被叫做數(shù)據(jù)段。
接收機(jī)102意指任何能夠?qū)崿F(xiàn)下面描述的低數(shù)據(jù)速率信道的對象。接收機(jī)102還能接收DTV信號攜帶的電視節(jié)目數(shù)據(jù)，但這不是要求的。接收機(jī)102可是固定和/或移動的。實(shí)際上，包括一個(gè)實(shí)現(xiàn)下面描述的健壯的低數(shù)據(jù)速率信道的芯片或軟件的任何對象都可以是一個(gè)接收機(jī)102。因此，如果正常配備的話，DTV電視、尋呼機(jī)、移動電話、PDA、計(jì)算機(jī)、汽車和其它車輛都將是接收機(jī)102的實(shí)例。
在系統(tǒng)100中，DTV發(fā)射機(jī)106以顯著低于廣播電視節(jié)目數(shù)據(jù)的的數(shù)據(jù)速率，向接收機(jī)102發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。健壯的低數(shù)據(jù)速率數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在發(fā)射機(jī)106被插入到DTV信號廣播中。接收機(jī)102接收DTV信號，并恢復(fù)DTV信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是表示蜂窩電話附近的感興趣位置的局部街道圖。其它應(yīng)用包括，在不需要外部處理的情況下，允許蜂窩電話計(jì)算它們自己位置的數(shù)據(jù)；短消息；類似于尋呼機(jī)上使用的應(yīng)用程序；股票報(bào)價(jià)(stock quote)；新聞標(biāo)題；TV節(jié)目指南；廣播節(jié)目指南；公共汽車時(shí)刻表；接收機(jī)處的商店的短文本廣告；和所有類型的低數(shù)據(jù)速率移動商業(yè)信息。基于今天的技術(shù)，這些應(yīng)用的大部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將包括短文本和/或簡單圖形，例如，示意地圖。許多數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用可以有低數(shù)據(jù)速率版本。例如，無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)，重定網(wǎng)頁格式以適合微型無線屏幕的當(dāng)代移動數(shù)據(jù)技術(shù)，在1999年被提出。一個(gè)更簡單的純文本版本是一個(gè)利用DTV信號的健壯的低數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)的示例性應(yīng)用。
圖2是根據(jù)目前ATSC標(biāo)準(zhǔn)的ATSC幀結(jié)構(gòu)的表示。目前ATSC信號被先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會在2000年3月16日的“ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和修正第一號”中描述，其整個(gè)公開在此引用作為參考。地面廣播的ATSC信號使用8-殘留邊帶調(diào)制(8-VSB)。ATSC信號的符號速率是10.76MHz，得自于27.00MHz時(shí)鐘。ATSC幀的結(jié)構(gòu)200如圖2所示。幀200包括總共626段，每段有828個(gè)符號。每段后面跟隨著四個(gè)用于同步目的的符號。這些將被叫做段同步附件。在圖2中，時(shí)間從右向左傳播。每幀總共有520,832個(gè)符號。每段(加上相應(yīng)的段同步附件)持續(xù)77.3微秒。每幀的第1和第314段是場同步段。跟隨著每個(gè)場同步段的是312個(gè)數(shù)據(jù)段。
每個(gè)場同步段是兩個(gè)固定的、已知的828-符號序列的其中之一。兩個(gè)828-符號序列僅在63符號部分轉(zhuǎn)換到相對于另一個(gè)序列的一個(gè)序列時(shí)有所不同。這些場同步段中的一些附加符號對于每個(gè)發(fā)射機(jī)是不同的。每24.2微秒發(fā)送這兩個(gè)已知場同步段中的其中一個(gè)。這些符號序列作為一個(gè)訓(xùn)練序列被包括，有助于ATSC接收機(jī)對廣播信道中典型發(fā)現(xiàn)的多路徑進(jìn)行校正。場同步段可被看作隱藏在ATSC數(shù)據(jù)序列中的擴(kuò)頻擴(kuò)頻碼字。擴(kuò)頻碼字通常由相關(guān)器(例如，匹配濾波器)檢測。如果在接收機(jī)存在ATSC廣播信號的多路徑信號，則這些相關(guān)器的輸出可提供多路徑信號的參數(shù)估計(jì)。因?yàn)槊?4.2毫秒出現(xiàn)一次場同步段，它們可用于提供多路徑信號的周期快照。對于動態(tài)變化的多路徑信號來說，可利用諸如盲平衡或其它插值方法的傳統(tǒng)方法，估計(jì)過渡周期的多路徑特性。
數(shù)據(jù)段是攜帶電視節(jié)目數(shù)據(jù)的地方。每個(gè)數(shù)據(jù)段對應(yīng)于MPEG-2傳輸層中的一個(gè)188-字節(jié)數(shù)據(jù)包。利用里德一索羅門編碼器、交織器和2/3比例格子編碼器的組合，把每個(gè)188-字節(jié)數(shù)據(jù)包擴(kuò)大為828個(gè)3-位編碼數(shù)據(jù)符號。數(shù)據(jù)段還可用于攜帶其它信息，如因特網(wǎng)的網(wǎng)頁內(nèi)容，或可以不使用數(shù)據(jù)段，在該情形下，數(shù)據(jù)段被解釋為包含一個(gè)空包。
段同步附件對于所有段都是相同的。它由四個(gè)符號序列(-1，1，1，-1)構(gòu)成，并典型的用于段同步。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展為，對DTV信號可使用未來的改進(jìn)。例如，ATSC信號規(guī)范容許主要用于數(shù)字電纜電視的高速率的16-VSB信號。然而，利用場同步段和數(shù)據(jù)段，16-VSB信號與8-VSB信號具有相同的通用幀結(jié)構(gòu)。因此，把下面所示的8-VSB示例擴(kuò)展為16-VSB信號是很簡單的。
通過過濾，來構(gòu)建8-VSB信號。符號脈沖的同相段具有一個(gè)凸起的余弦特性，如J.G.Proakis的1995年第三版的McGraw-Hill的數(shù)字通訊中所描述的。脈沖可被描述為p(t)=sinc(πtT)cos(πβtT)1-4β2t2T2---(1)]]>其中T是符號周期T=110.76×106---(2)]]>和β＝0.5762。這個(gè)信號具有一個(gè)頻率特性 從該頻率特性可以看出，信號的單側(cè)帶寬是(1+β)10.762237MHz＝5.38MHz+0.31MHz。為了從這個(gè)同相脈沖創(chuàng)建一個(gè)VSB信號，該信號被過濾，以便僅有一小部分下邊帶剩留。這個(gè)過濾可被描述為
Pν(f)＝P(f)(U(f)-Hα(f)) (4)其中 和Hα(f)是一個(gè)過濾器，被設(shè)計(jì)為僅剩余下邊帶。該過濾器滿足特性Hα(-f)＝-Hα(f)和Hα(f)＝0，f＞α。響應(yīng)U(f)P(f)可表示為U(f)P(f)=12(P(f)+jP∪(f))---(6)]]>其中P∪(f)=-jsgn(f)P(f)]]>是P(f)的希耳伯特變換。VSB脈沖可表示為 和基帶脈沖信號 其中Pνi(t)是同相分量，Pνq(t)是正交分量，并且xa(t)=2∫-aaX(f)Ha(f)ej2πftdf---(9)]]>發(fā)送數(shù)據(jù)之前，ATSC信號還嵌入一個(gè)載波信號，其具有比數(shù)據(jù)信號低-11.5dB的功率。這個(gè)載波幫助信號的相干解調(diào)。因此，所發(fā)送的信號可表示為s(t)=ΣnCn{pνi(t-nT)cos(ωt)-pνq(t-nT)sin(ωt)}+Acos(ωt)---(10)]]>其中Cn是8級數(shù)據(jù)信號。
圖3是一個(gè)說明利用ATSC幀200發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法300的流程圖。通常，一些數(shù)據(jù)段被表示要發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的碼字代替。更詳細(xì)的說，要發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被編碼為碼字(310)。碼字代替DTV信號內(nèi)的數(shù)據(jù)(320)。DTV發(fā)射機(jī)106廣播包含碼字的DTV信號(330)。接收機(jī)102接收廣播信號(340)，從其恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(350)。
首先考慮一個(gè)簡單實(shí)例，其中每幀的一個(gè)數(shù)據(jù)段被兩個(gè)可能碼字中的其中之一代替，每個(gè)碼字的長度是828個(gè)符號。換句話說，每個(gè)碼字與一個(gè)數(shù)據(jù)段的長度相同。一個(gè)碼字表示二進(jìn)制0，另一個(gè)碼字表示二進(jìn)制1。兩個(gè)碼字彼此不相干。在這個(gè)簡單實(shí)例中，每一個(gè)ATSC幀可發(fā)送一比特?cái)?shù)據(jù)，以每秒大約21比特的數(shù)據(jù)速率(bps)。
如果兩個(gè)碼字是不相干的，則一個(gè)簡單的非相干接收機(jī)與二進(jìn)制頻移鍵控信號的普通非相干接收具有同樣的性能。因此，在理想的白高斯干擾通路模式中，比特誤差率為Pb＝0.5exp{-Eb/2No}(11)其中No是雙邊噪聲頻譜密度，而Eb是每比特的能量。在這種情形下，被發(fā)送的單比特的Eb是接收機(jī)處的整個(gè)828-符號段的能量。它等于接收機(jī)處的TV發(fā)射機(jī)功率乘以段持續(xù)時(shí)間77.3微秒。因此，Eb比每個(gè)DTV廣播符號的能量大29dB。
因此，可從比TV接收能夠接受的廣播信號弱得多的廣播信號恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，比接收數(shù)字TV信號所需要的弱30到40dB的信號，可以適合以這些低數(shù)據(jù)速率通道使用。從而，這意味著，可在比典型的DTV接收范圍廣很多的范圍恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此外，這個(gè)低數(shù)據(jù)速率通道的接收在許多廣播TV接收困難的室內(nèi)位置是可能的。
這一方法的另一個(gè)優(yōu)勢是，低數(shù)據(jù)速率信號的接收可用比標(biāo)準(zhǔn)DTV接收機(jī)簡單得多的接收機(jī)來完成，下文將進(jìn)一步詳細(xì)討論。對于這類數(shù)據(jù)發(fā)送，利用接收機(jī)的相干器，對于碼字的簡單非相干能量檢測是恰當(dāng)?shù)?。這類接收機(jī)的設(shè)計(jì)簡單，尺寸小，并且能量消耗低。
另一個(gè)優(yōu)勢是，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)也不要求大量的花費(fèi)，下文將進(jìn)一步詳細(xì)討論。許多DTV發(fā)射機(jī)已經(jīng)包括廣播站的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，用于取代DTV信號中的個(gè)別段。該設(shè)備可用于，用場同步段取代確定段，或取代出現(xiàn)的空MPEG包，該空MPEG包的產(chǎn)生是由于，例如，在這些數(shù)據(jù)段的發(fā)送時(shí)間內(nèi)沒有TV節(jié)目數(shù)據(jù)要發(fā)送。為了實(shí)現(xiàn)所要求的發(fā)射機(jī)功能，僅需要改進(jìn)該設(shè)備，以用碼字來取代確定數(shù)據(jù)段。
上文給出的簡單實(shí)例導(dǎo)致大約20bps的數(shù)據(jù)速率。許多方式可以增加數(shù)據(jù)速率。例如，一幀中每個(gè)替代的828-符號數(shù)據(jù)段可攜帶多于一個(gè)比特。在一個(gè)方法中，使用多于兩個(gè)碼字。例如，輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可被分成比特序列，每個(gè)比特序列長三個(gè)比特。每個(gè)這些比特序列被編碼為一個(gè)從一組可能的八個(gè)828-符號碼字中選擇的碼字。所述八個(gè)碼字的每一個(gè)對應(yīng)可能的8個(gè)3-比特序列中的一個(gè)。為了方便接收，8個(gè)碼字最好彼此互不相干。根據(jù)3-比特序列，8個(gè)碼字中的一個(gè)被插入到DTV信號中，取代一幀中的相應(yīng)數(shù)據(jù)段，如圖4A所示。這里的數(shù)據(jù)速率現(xiàn)在大約是62bps。在使用的符號中，Cn表示一個(gè)碼字，符號[C0，…CN-1]表示從N碼字組中選擇的一個(gè)碼字。典型地，從有限的N碼字組選擇的一個(gè)碼字用于取代一個(gè)數(shù)據(jù)段。如果N＝8，那么一個(gè)碼字將表示可能的8個(gè)3-比特序列之一。一個(gè)查找表可用于3-比特序列到相應(yīng)碼字的轉(zhuǎn)換。在這個(gè)一般化的實(shí)例中，2^N碼字可用于代替N比特長的比特序列。
通常，碼字組應(yīng)該被選擇，以便它們具有好的關(guān)聯(lián)屬性，該關(guān)聯(lián)屬性最小化接收錯(cuò)誤。除了不相干外，碼字在它們的自相關(guān)函數(shù)中最好應(yīng)該有低時(shí)間偏移互相關(guān)和小旁瓣。一般而言，基于多幅度符號的碼字比基于二進(jìn)制幅度符號的碼字將導(dǎo)致較好的關(guān)聯(lián)性。這樣的碼字組已經(jīng)在各種應(yīng)用中被廣泛研究，尤其是在擴(kuò)頻通訊系統(tǒng)中，最流行的商業(yè)應(yīng)用是美國的IS-95蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)中所使用的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)。由于8-VSB ATSC標(biāo)準(zhǔn)是基于8級調(diào)制的，利用多幅度符號的碼字可適合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。更特別的是，4級或8級符號可代替二進(jìn)制(2級)符號的使用?？赡艿拇a字組還可以包括不表示比特序列的碼字。例如，3-比特序列可由一組9碼字來表示，其中第九個(gè)碼字表示“無數(shù)據(jù)存在”。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，多碼字可用于取代一個(gè)單數(shù)據(jù)段。如圖4B所示，實(shí)現(xiàn)每數(shù)據(jù)段3比特的另一種方式是把數(shù)據(jù)段再分為三個(gè)子數(shù)據(jù)段，其中每個(gè)的長度為828/3＝276符號。每個(gè)子段用于表示一個(gè)比特，并被可能的兩個(gè)276-符號碼字之一來代替。如果每幀的一個(gè)數(shù)據(jù)段被這樣一組3碼字替代，則數(shù)據(jù)速率大約是62bps。
相反也是可能的。換句話說，一個(gè)單碼字可占據(jù)多于一個(gè)數(shù)據(jù)段。例如，如果期望更健壯的傳送，則可使用一個(gè)3×828＝2,484-符號碼字，兩個(gè)碼字中的一個(gè)取代三個(gè)數(shù)據(jù)段，如圖4C所示。
其它可供選擇的將是顯而易見的。在圖4A中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分成比特序列，所有比特序列具有相同的長度。在一可供選擇的方法中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分成變化長度的比特序列中，每個(gè)比特序列映射到一個(gè)相應(yīng)碼字。碼字也是變化長度。一個(gè)數(shù)據(jù)段的所有828個(gè)符號被碼字代替也不是必要的。例如，每數(shù)據(jù)段的五個(gè)比特可被編碼為五個(gè)160-符號碼字，每個(gè)數(shù)據(jù)段總共有800個(gè)符號，如圖4D所示。然而，該方法通常得不到贊成，因?yàn)楫?dāng)前技術(shù)傾向于以段為基礎(chǔ)，處理一個(gè)段的DTV信號，因此圖4D的方法明顯浪費(fèi)數(shù)據(jù)段中的剩余28個(gè)符號。但通常，碼字比它們?nèi)〈臄?shù)據(jù)段將典型地具有一個(gè)極低的數(shù)據(jù)速率。一般來說，當(dāng)每個(gè)碼字的比特?cái)?shù)量增加時(shí)，健壯的低數(shù)據(jù)速率接收機(jī)變得較復(fù)雜，其性能也降低。
總數(shù)據(jù)速率還可隨著低數(shù)據(jù)速率通道所使用的每幀的數(shù)據(jù)段數(shù)量的增加而增加。在目前的ATSC標(biāo)準(zhǔn)下，如果所有數(shù)據(jù)段用于發(fā)送電視節(jié)目，那么結(jié)果DTV信號將有一個(gè)接近19.2bps的數(shù)據(jù)速率。目前的TV信號一般不要求這樣大的帶寬。例如，HDTV一般要求大約12-15Mbps，標(biāo)準(zhǔn)清晰度TV一般要求大約3-5Mbps。這剩下總?cè)萘康?0-80％未被使用。如果總?cè)萘康?0％用于低數(shù)據(jù)速率通道，那么每數(shù)據(jù)幀的125個(gè)數(shù)據(jù)段將用于該通道。如果每個(gè)數(shù)據(jù)段的5比特被編碼，那么總數(shù)據(jù)速率將接近12.5Kbps。通過這樣做，大約4Mbps的電視節(jié)目被12.5Kbps低數(shù)據(jù)速率通道代替，但是低數(shù)據(jù)速率通道更健壯，并可利用較簡單的接收機(jī)技術(shù)在較長的范圍被接收。
選擇要被替代的數(shù)據(jù)段和數(shù)據(jù)段數(shù)量還能以多種方式來實(shí)現(xiàn)。一種簡單的方法是替代預(yù)選數(shù)據(jù)段。例如，在圖5A中，每幀的數(shù)據(jù)段10-50專門用于低數(shù)據(jù)速率通道，并且這些數(shù)據(jù)段是被碼字替代的數(shù)據(jù)段。在這種情形下，可進(jìn)一步簡化接收機(jī)。接收機(jī)預(yù)先知道，僅數(shù)據(jù)段10-50能夠包含碼字。因此，它僅需要測試碼字的這些數(shù)據(jù)段。此外，如果在這些數(shù)據(jù)段中總出現(xiàn)一種碼字，那么接收機(jī)僅需要確定哪個(gè)可能碼字是最可能已被發(fā)送的那個(gè)碼字。換句話說，如果有8個(gè)可能碼字(例如，表示不同的3-比特序列)，則接收機(jī)僅需要決定在接收數(shù)據(jù)段間隔中發(fā)送的是哪個(gè)8碼字。它不需要確定一種碼字是否出現(xiàn)。
在一可供選擇的方法中，數(shù)據(jù)段在盡可能的基礎(chǔ)上被碼字替代。例如，發(fā)射機(jī)可確定一個(gè)數(shù)據(jù)段是否包含一個(gè)數(shù)據(jù)包或一個(gè)空包。也就是說，發(fā)射機(jī)確定數(shù)據(jù)段是否被使用。如果它包含數(shù)據(jù)，則那個(gè)數(shù)據(jù)段不用于低數(shù)據(jù)速率通道。僅未使用的數(shù)據(jù)段，通常稱為“空包”，被碼字替代。在圖5B中，幀1的數(shù)據(jù)段600-624沒有被使用，而被碼字替代。在下一幀，數(shù)據(jù)段533-597沒有被使用，而被碼字替代。在這種情形下，接收機(jī)預(yù)先不知道哪個(gè)數(shù)據(jù)段包含碼字。利用相關(guān)閾，接收機(jī)必須首先估計(jì)哪個(gè)數(shù)據(jù)段包含碼字。
這兩個(gè)方法還可被合并。例如，數(shù)據(jù)段10-50可專門用于低數(shù)據(jù)速率通道，并且任何附加的未使用的數(shù)據(jù)段也可用于低數(shù)據(jù)速率通道。
圖6是DTV發(fā)射機(jī)106的一個(gè)框圖。該發(fā)射機(jī)106包括下列單元，它們串聯(lián)耦合數(shù)據(jù)壓縮引擎610，數(shù)據(jù)多路器620，通道編碼器630，包多路器640(對于場同步段，段同步附件，和碼字)，8-VSB調(diào)制器和發(fā)射機(jī)650，以及發(fā)射塔660。發(fā)射機(jī)106還包括一個(gè)耦合到包多路器640的數(shù)據(jù)編碼器670。
發(fā)射機(jī)106操作如下。一個(gè)模擬電視信號被壓縮引擎610壓縮。MPEG2是被目前ATSC標(biāo)準(zhǔn)所使用的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。按照預(yù)期接收質(zhì)量，該方法允許播送設(shè)備以3Mbps到15Mbps的典型數(shù)據(jù)速率發(fā)送TV信號。在圖6中，進(jìn)入數(shù)據(jù)多路器620的其它數(shù)據(jù)可包括一個(gè)已經(jīng)是數(shù)字格式的電視信號，在這種情形下，進(jìn)入610的模擬電視信號可以不存在。
因?yàn)閱文MTV通道的標(biāo)準(zhǔn)6MHz帶寬可利用ATSC數(shù)字格式發(fā)送19.2Mbps，轉(zhuǎn)換成數(shù)字向廣播設(shè)備提供了可用于發(fā)送其它數(shù)據(jù)甚至是每通道6MHZ的多個(gè)TV通道的額外容量。數(shù)據(jù)多路器620把多數(shù)據(jù)流合并為一個(gè)單ATSC信號。其它類型數(shù)據(jù)的實(shí)例包括已經(jīng)是數(shù)字格式的額外TV節(jié)目和節(jié)目指南信息。由于數(shù)據(jù)已在DTV廣播信號上打包，可通過TV節(jié)目通道以19.2Mbps數(shù)據(jù)速率發(fā)送任何類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。已經(jīng)提出一些建議，在TV節(jié)目通道上發(fā)送富含視頻的因特網(wǎng)通信。
通道編碼器630把結(jié)果數(shù)據(jù)包編碼，以糾正通道錯(cuò)誤。在一種通用方法中，通道編碼器630實(shí)現(xiàn)里德一索羅門糾錯(cuò)編碼、交織和格子編碼的組合。
地面廣播的ATSC標(biāo)準(zhǔn)使用8-VSB調(diào)制，采用8級幅度格式的3-比特符號。通道編碼后，8-級符號的編碼數(shù)據(jù)被分成數(shù)據(jù)段。
包多路器640是這樣一個(gè)設(shè)備，其能在段基礎(chǔ)上來取代一段上的數(shù)據(jù)。8-級符號的序列被發(fā)送到8-VSB調(diào)制器和發(fā)射機(jī)650。調(diào)制器650使用8-VSB調(diào)制。然后，發(fā)射機(jī)650通過發(fā)射塔660廣播結(jié)果DTV信號。
對于低數(shù)據(jù)速率通道，數(shù)據(jù)編碼器670生成輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的碼字。例如，數(shù)據(jù)編碼器670利用一個(gè)查找表，能把比特序列轉(zhuǎn)換成碼字。對于非實(shí)時(shí)的應(yīng)用，輸入比特序列和/或輸出碼字都可被存儲，然后再從存儲器中取出。
例如，在3-比特被轉(zhuǎn)化為828-符號碼字的情況下，數(shù)據(jù)編碼器670把輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分成3-比特序列，然后把這些序列轉(zhuǎn)化為相應(yīng)碼字。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，這由一個(gè)具有3-比特輸入并輸出相應(yīng)碼字的查找表來完成。包多路器640把來自數(shù)據(jù)編碼器670的碼字插入到傳輸層的ATSC幀中。插入碼字與插入場同步段非常相似，除了被插入的實(shí)際數(shù)據(jù)不同之外。由于包多路器640幾乎確定已經(jīng)插入場同步段，所以修改現(xiàn)有包多路器640也插入碼字將是很簡單的。
在一物理實(shí)現(xiàn)中，塊610-640作為位于電視廣播站的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。調(diào)制器和發(fā)射機(jī)650的位置非常接近塔660，例如，在塔底。其它實(shí)現(xiàn)將是顯而易見的。例如，610-640中的一些或所有塊可在其它物理位置，尤其是如果電視節(jié)目不是一個(gè)實(shí)況轉(zhuǎn)播。在這種情形下，預(yù)錄節(jié)目可以在不同位置處理。
圖7-12說明接收機(jī)102的各個(gè)方面。接收機(jī)102根據(jù)廣播DTV信號中嵌入的碼字來恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖7是接收機(jī)102使用的前端400的一個(gè)簡圖。采樣器400從接收DTV信號中取樣。在圖7所示的方法中，天線404接收DTV廣播信號402，緊接著是過濾器和放大器406。然后，本機(jī)振蕩器416、混頻器408I和408Q以及低通濾波器410I和410Q把過濾和放大DTV廣播信號轉(zhuǎn)換成同相正交基帶信號。更詳細(xì)地說，DTV廣播信號被分離成兩個(gè)信號。每個(gè)混頻器408I和408Q分別用本機(jī)振蕩器416的正弦或余弦分量乘以其中一個(gè)DTV廣播信號。然后，每個(gè)被乘信號分別被濾波器410I和410Q進(jìn)行低通濾波，產(chǎn)生接收DTV廣播信號的基帶I和Q分量。這再被模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)412進(jìn)行采樣并量化。ADC的基帶I和Q輸出的數(shù)字樣本可被存儲在存儲器中以后再處理，可由數(shù)字處理器立刻進(jìn)行處理，或可進(jìn)入數(shù)字電路，在硬件中執(zhí)行數(shù)字處理。圖7是一個(gè)接收機(jī)的典型前端。特別地，圖7還可以是一個(gè)接收TV節(jié)目數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)DTV接收機(jī)的前端。其它類型的前端將是顯然的。
圖8是接收機(jī)102中使用的后端的一個(gè)框圖。后端800從接收機(jī)的前端接收數(shù)字I和Q樣本。為了方便，I和Q樣本如圖8中的單線所示，而不是I和Q的分隔線。后端800包括一組相關(guān)器805A-805N，對于每個(gè)可能碼字都有一個(gè)相關(guān)器805。圖8示意一般情況，其中有N個(gè)可能碼字和N個(gè)對應(yīng)相關(guān)器805。每個(gè)相關(guān)器805關(guān)聯(lián)輸入信號，對照對應(yīng)碼字的一個(gè)模板。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，模板是碼字的一個(gè)匹配濾波器。因此，相關(guān)器805A的輸出提供，被測試的數(shù)據(jù)段包含碼字C0的可能性的一個(gè)測量。類似地，相關(guān)器805B產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)測量碼字C1的可能性，依次類推。相關(guān)器805組被耦合到一個(gè)比較器810，它確定最大的相關(guān)器。然后輸出被選碼字的數(shù)據(jù)比特。例如，如果相關(guān)器805B產(chǎn)生最強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，那么接收機(jī)恢復(fù)對應(yīng)于碼字C1的比特序列。
多路徑在無線電通道中是常見的。在接收機(jī)，多路徑信號是發(fā)送信號的多個(gè)副本，每個(gè)具有一個(gè)不同延遲。這導(dǎo)致相關(guān)器輸出具有對應(yīng)于碼字的不同大小的多個(gè)相關(guān)峰值。一個(gè)接收機(jī)可以利用多路徑，并混合每個(gè)碼字相關(guān)器的所有多路徑相關(guān)峰值輸出，然后比較所有這些碼字相關(guān)器。這個(gè)接收機(jī)將比僅在特定瞬間查看相關(guān)器輸出的傳統(tǒng)接收機(jī)執(zhí)行得更好。這類接收機(jī)可通過改變在比較器810進(jìn)行比較的原則來實(shí)現(xiàn)。
能夠以許多不同方式來實(shí)現(xiàn)圖8中所示的相關(guān)器805。圖9是相關(guān)器900的一個(gè)示例。來自前端的I樣本進(jìn)入分延遲線910I，來自后端的Q樣本進(jìn)入分延遲線910Q。碼字確定哪些在分延遲線910I和910Q中的樣本在設(shè)備920I和920Q中被相乘和被相加。分延遲線910足夠長，以存儲一個(gè)完整碼字(例如，一個(gè)完整數(shù)據(jù)段，如果存在碼字與數(shù)據(jù)段的一對一的替代)的樣本。在每個(gè)采樣時(shí)間，來自ADC412的一個(gè)新I和Q樣本進(jìn)入分延遲線910I和910Q。分延遲線910I和910Q的并行輸出分別流入乘法和加法設(shè)備920I和920Q。這些設(shè)備的輸出在平方律設(shè)備507I和507Q中被自乘，再在加法器508中相加。因此，相關(guān)器900為每個(gè)采樣時(shí)期，生成一個(gè)輸出。在圖8的后端800的一個(gè)實(shí)施例中，圖9的相關(guān)器900重復(fù)N次，其中為圖8中的每個(gè)相關(guān)器805重復(fù)一次。乘法和加法電路(920I和920Q)隨著每個(gè)相關(guān)器805而改變，因此參照不同模板來實(shí)現(xiàn)相關(guān)。
圖10顯示圖8中能使用的另一種類型的相關(guān)器500。這是一個(gè)序列相關(guān)器。前端的I和Q樣本分別由混頻器504I和504Q做乘法，參照由碼字唯一確定的編碼發(fā)生器502的I和Q分量。編碼發(fā)生器502與后端接收樣本的到達(dá)時(shí)間同步。加法器506I和506Q把相乘的I和Q樣本相加。在一個(gè)碼字的時(shí)間間隔(例如，在一個(gè)數(shù)據(jù)段上，如果存在碼字與數(shù)據(jù)段的一對一的替代)，進(jìn)行這個(gè)求和。這些和在平方律設(shè)備507I和507Q中自乘，然后在加法器508中相加。相關(guān)器500產(chǎn)生整個(gè)相關(guān)的一個(gè)輸出。也就是說，相關(guān)器500在特定瞬間(典型地，預(yù)期一個(gè)相關(guān)峰值的時(shí)刻)生成相關(guān)函數(shù)。相反，圖9的相關(guān)器900在不同時(shí)刻生成相關(guān)函數(shù)的樣本。在圖8的后端800的一個(gè)實(shí)施例中，圖10的相關(guān)器500重復(fù)N次，其中為圖8中的每個(gè)相關(guān)器805重復(fù)一次。通過改變編碼發(fā)生器502，生成不同碼字的模板。
在另一個(gè)實(shí)施例中，接收機(jī)102的后端由一個(gè)被編程為執(zhí)行所需相關(guān)處理的數(shù)字信號處理器來實(shí)現(xiàn)。
圖11是一個(gè)流程圖，示意通過建立輸入ATSC信號的定位，恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一種方法。通過識別1210ATSC幀內(nèi)的場同步段，接收機(jī)102建立定位。例如，這可通過利用圖9的相關(guān)器900來完成，其中乘法和加法設(shè)備920I和920Q被設(shè)計(jì)為參照場同步段來實(shí)現(xiàn)相關(guān)。建立定位簡化了后續(xù)數(shù)據(jù)的恢復(fù)，因?yàn)閭€(gè)別數(shù)據(jù)段可被識別，碼字的時(shí)間位置將被接收機(jī)102識別出。如果沒有建立定位，接收機(jī)102將不得不在不知道每個(gè)碼字的開始和結(jié)束位置的情況下來檢測碼字。雖然這仍然能被完成，但是更復(fù)雜，例如，通過利用相關(guān)或匹配過濾來完成，但考慮了關(guān)于接收機(jī)接收碼字的時(shí)間的未知定時(shí)。
更詳細(xì)地說，取消在圖2的ATSC格式中每313段出現(xiàn)一次(或每24.4ms出現(xiàn)一次)場同步段。最初，接收機(jī)102接收符號的一個(gè)連續(xù)流。不知道數(shù)據(jù)段的開始和結(jié)束位置，也不知道哪個(gè)數(shù)據(jù)段是場同步段。為了建立定位，要消除這兩個(gè)不確定。
圖12是一個(gè)消除這個(gè)不確定的設(shè)備1200的框圖。這個(gè)設(shè)備1200包括后端800，一旦建立了定位，它就恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。設(shè)備1200的其余部分包括下列串聯(lián)的部件一個(gè)相關(guān)器900，一組計(jì)數(shù)器1210，和一個(gè)比較器1220。這些部件用于識別場同步段。計(jì)數(shù)器1250用于同步后端800。該框圖是功能性的。同樣功能的不同實(shí)現(xiàn)將是顯然的。
設(shè)備1200的定位功能運(yùn)轉(zhuǎn)如下。符號的輸入流被強(qiáng)行分成24.2ms塊，它們再進(jìn)一步被分成每個(gè)77.3us的313個(gè)間隔。24.2ms塊對應(yīng)于ATSC半-幀，77.3us間隔對應(yīng)于數(shù)據(jù)段。換句話說，一個(gè)場同步段將在每個(gè)24.2ms塊中出現(xiàn)一次，該場同步段將持續(xù)77.3us的一個(gè)時(shí)間間隔(雖然它可能跨越兩個(gè)相鄰的77.3us間隔的邊界，因?yàn)檫€不知道數(shù)據(jù)段的開始和結(jié)束)。
參照一個(gè)“通用的”場同步段，相關(guān)器900相關(guān)一個(gè)輸入的77.3us時(shí)間間隔。模板是“通用”的意義在于，相關(guān)器900檢測757個(gè)符號，這對所有場同步段是共同的。相關(guān)器900對每個(gè)樣本時(shí)間有一個(gè)輸出。也就是說，它輸出一個(gè)在許多不同時(shí)間點(diǎn)采樣的相關(guān)函數(shù)。這是非常有用的，因?yàn)檫€不知道相關(guān)峰值的精確位置。
在計(jì)數(shù)器組1210中，為313個(gè)時(shí)間間隔中的每一個(gè)指派一個(gè)計(jì)數(shù)器。在每個(gè)時(shí)間間隔中，相關(guān)器輸出樣本與一個(gè)閾值進(jìn)行比較。如果相關(guān)器900的輸出超過該閾值，就增加那個(gè)時(shí)間間隔的計(jì)數(shù)器1210。重復(fù)這一過程，循環(huán)通過計(jì)數(shù)器1210，當(dāng)313個(gè)時(shí)間間隔中的每一個(gè)，每24.4毫秒出現(xiàn)一次時(shí)，每個(gè)計(jì)數(shù)器1210計(jì)算各自的每313個(gè)時(shí)間間隔(例如，計(jì)數(shù)器1的第1個(gè)，第314個(gè)，第627個(gè)等時(shí)間間隔；計(jì)數(shù)器2的第2個(gè)，第315個(gè)，第628個(gè)等時(shí)間間隔)超過閾值的次數(shù)。隨著重復(fù)過程的進(jìn)行，具有最大次數(shù)的計(jì)數(shù)器1210將是與場同步段對應(yīng)的那個(gè)計(jì)數(shù)器。比較器1220確定最大的那個(gè)計(jì)數(shù)，從而識別出場同步段。雖然計(jì)數(shù)器組1210不能獨(dú)自確定場同步段的開始，但是比較器將把場同步段的位置限制到77.3微秒內(nèi)?；谙嚓P(guān)器900的輸出的微細(xì)結(jié)構(gòu)，可確定場同步段的開始的精確位置。
假定接收機(jī)102的前端中的噪聲是白高斯噪聲，具有雙邊頻譜密度No。在不包含場同步段的唯一噪聲間隔中，一個(gè)輸出樣本是兩個(gè)獨(dú)立的高斯隨機(jī)變數(shù)的平方和，每個(gè)具有變數(shù)No/2。樣本X超過閾值的概率是P(T)＝Pr{X＞T}＝exp{-T/No} (12)
X的期望值是E{X}＝No。如果把閾值設(shè)定為平均三次，T＝3No，則P(3No)＝0.05 (13)這就是這個(gè)噪聲樣本超過閾值并因此導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的增加的概率。
在一秒的時(shí)間間隔中，對于313個(gè)計(jì)數(shù)器中的每一個(gè)，將有超過40次的確定。如果接收機(jī)的信噪比超出-22dB，那么計(jì)數(shù)器應(yīng)該迅速顯示313個(gè)間隔中包含F(xiàn)SS的那個(gè)間隔。這是因?yàn)樘幚碓鲆娲蠹s是29dB，給出6到7dB的FSS相關(guān)輸出，比相關(guān)器輸出的背景噪聲強(qiáng)。
這里有許多方式，在這些方式下，相關(guān)器輸出可用于確定場同步段的位置。在一個(gè)實(shí)例中，計(jì)數(shù)器組1210被一組累加器替代。累加313個(gè)間隔中的每一個(gè)的峰值相關(guān)，產(chǎn)生313個(gè)部分總和。也就是說，累加器1累加第1個(gè)、第314個(gè)、第627個(gè)等間隔的峰值相關(guān)。在許多幀中，最大的部分總和將是對應(yīng)于場同步段的那個(gè)。
一旦識別出場同步段，可使用時(shí)控延遲鎖定環(huán)，維持對所接收廣播信號的場同步段的多路徑分量的鎖定。對這些延遲鎖定環(huán)輸出進(jìn)行不相干組合，可提高處理增益。
一旦建立定位，個(gè)別數(shù)據(jù)段可被識別出，并測試碼字。在圖11的實(shí)例中，假定為低數(shù)據(jù)速率通道預(yù)先選擇了某些數(shù)據(jù)段。然后，在1220確定數(shù)據(jù)段的數(shù)字位置，并處理預(yù)選數(shù)據(jù)段以得到碼字。例如，如果為低數(shù)據(jù)速率通道預(yù)選數(shù)據(jù)段10-50，那么接收機(jī)102僅需要計(jì)數(shù)到相對于場同步段的段10，然后處理段10-50以得到碼字。
再參考圖12，假定時(shí)間間隔#137被識別為場同步段。計(jì)數(shù)器1250計(jì)數(shù)到相對于場同步段的數(shù)據(jù)段10-50，然后這些數(shù)據(jù)段將由后端800進(jìn)行處理。
如果當(dāng)有機(jī)會時(shí)，發(fā)射機(jī)就把碼字插入到段中，那么接收機(jī)就不知道一個(gè)數(shù)據(jù)段是否包含碼字。因此，接收機(jī)建立了定位之后，每個(gè)數(shù)據(jù)段由一組相關(guān)器來處理，例如，如圖8所示。比較器810基于相關(guān)強(qiáng)度，選擇最可能的碼字，但存在一個(gè)關(guān)于碼字是否被發(fā)送的額外確認(rèn)。在一種方法中，這個(gè)確認(rèn)是基于所有相關(guān)器輸出的。一個(gè)實(shí)例是決定，如果在所有相關(guān)器輸出中沒有強(qiáng)峰值相關(guān)器輸出，碼字就不存在。這是基于這樣一個(gè)事實(shí)，如果在這個(gè)間隔中發(fā)送了一個(gè)碼字，那么發(fā)送碼字的相關(guān)器輸出將很可能比其它碼字相關(guān)器輸出，有一個(gè)較大的相關(guān)器輸出峰值。例如，可能要求最大相關(guān)器輸出峰值至少是其它相關(guān)器輸出峰值的對應(yīng)相關(guān)器輸出峰值的兩倍，以確定在特定段間隔內(nèi)發(fā)送了碼字。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，圖12所示的功能在DSP處理器中來實(shí)現(xiàn)。
雖然通過參考確定的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明已經(jīng)非常詳細(xì)地被描述了，但其它實(shí)施例也是可能的。例如，某些實(shí)例利用特定頻率，如IF或基帶。這并不意味著把這些實(shí)例局限在這些特定頻率。通常，不同實(shí)現(xiàn)可工作在不同頻率。類似地，各個(gè)步驟可作為模擬或數(shù)字過程來實(shí)現(xiàn)。作為另一個(gè)實(shí)例，輸入DTV信號的處理可實(shí)時(shí)進(jìn)行，而不需要存儲輸入信號，或通過從存儲器中取回DTV信號的樣本來進(jìn)行。作為一個(gè)最終的例子，可使用不同類型的模板來獲得期望的相關(guān)。
在ATSC標(biāo)準(zhǔn)中，場同步段使用二進(jìn)制幅度符號，但在發(fā)射機(jī)的8-VSB調(diào)制信號中通常允許達(dá)到8級幅度。一般地，碼字將被選擇，以在碼字符號序列中使用2級、4級或8級幅度。當(dāng)碼字使用更高級別符號時(shí)，就會有更多的碼字選擇，具有較好的自相關(guān)和互相關(guān)屬性，從而提高接收機(jī)102對碼字的檢測。然而，級幅度越高，接收機(jī)102中的相關(guān)器就越復(fù)雜。
在可選的實(shí)施例中，除了ATSC信號，還可使用DTV信號。所有DTV信號依賴于被組織成幀的數(shù)據(jù)段。碼字能夠代替任何這些數(shù)據(jù)段，導(dǎo)致健壯的低數(shù)據(jù)速率傳輸，只要替代沒有以一種不可接受的方式降低DTV信號的其余部分。例如，如果DTV格式的數(shù)據(jù)段被單獨(dú)編碼，以便替代一個(gè)數(shù)據(jù)段不影響其它數(shù)據(jù)段的解碼，那么可在可利用的基礎(chǔ)上，單獨(dú)替代數(shù)據(jù)段。最好在傳輸層替代數(shù)據(jù)段，雖然這不是所要求的。
利用DTV信號發(fā)送GPS輔助信息1974年最初設(shè)計(jì)的全球定位系統(tǒng)(GPS)廣泛地用于位置定位，導(dǎo)航，勘測，和時(shí)間變換。GPS系統(tǒng)利用子同步的12小時(shí)軌道中的24顆在軌衛(wèi)星群。每個(gè)衛(wèi)星攜帶一個(gè)精確時(shí)鐘，并發(fā)送一個(gè)偽噪聲信號，GPS接收機(jī)可精確跟蹤它，以確定GPS接收機(jī)與GPS衛(wèi)星之間的一個(gè)偽距離。通過跟蹤四個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星，接收機(jī)可實(shí)時(shí)地，在全世界范圍內(nèi)確定三維的精確位置。例如，1996年在華盛頓特區(qū)的AIAA的第I和II卷中，B.W.Parkinson和J.J.Spilker，Jr.，的全球定位系統(tǒng)-理論和應(yīng)用中提供了進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
GPS已經(jīng)革新了導(dǎo)航和定位技術(shù)。然而，在一些情形下，減弱了GPS效果。因?yàn)镚PS信號在相對低功率水平(低于100瓦特)和遠(yuǎn)距離情況下發(fā)送，收到的信號強(qiáng)度相對弱(如全向天線接收的-160dBw級)。因此，在遇到障礙或建筑物內(nèi)，信號很少有用或根本沒用。這些情況下的GPS定位的精確度大大降低，甚至完全失效。
然而，使GPS對于衰減和多路徑更健壯的數(shù)據(jù)的發(fā)送，可以輔助GPS的位置確定。這類數(shù)據(jù)的實(shí)例包括GPS衛(wèi)星的當(dāng)前位置和基于原子標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘校正信息。另外的實(shí)例包括多普勒信息，關(guān)于地球大氣的包括可改變或破壞衛(wèi)星信號的電離層效應(yīng)的信息。進(jìn)一步的實(shí)例包括用戶所在處可見的衛(wèi)星列表，所選擇衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，和所選擇衛(wèi)星的預(yù)測多普勒數(shù)據(jù)。一些實(shí)例可能還包括被調(diào)制為C/A GPS編碼信號的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)可能還包括輔助一個(gè)設(shè)備跟蹤和確定到GPS衛(wèi)星的精確距離的信息。這些類型的數(shù)據(jù)在這里被叫做GPS輔助信息。
許多設(shè)備可利用低數(shù)據(jù)速率GPS輔助信息，根據(jù)傳統(tǒng)的、廣為人知的技術(shù)以更有效地和/或較長時(shí)間周期的結(jié)合GPS衛(wèi)星信號。這些技術(shù)通常被稱作幫助GPS，輔助GPS或A-GPS。利用GPS輔助信息的設(shè)備對障礙物引起的衰減更健壯；進(jìn)一步說，GPS輔助信息使得這些設(shè)備從遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噪聲基底，來獲得嚴(yán)重衰減的GPS信號成為了可能。因此，利用GPS輔助信息，可促進(jìn)GPS位置確定，尤其是當(dāng)GPS偽噪聲信號被衰減時(shí)。
此外，GPS接收機(jī)通常通過計(jì)算同時(shí)從多個(gè)GPS(或NAVSTAR)衛(wèi)星發(fā)送的信號的到達(dá)的相對時(shí)間，來確定它們的位置。作為其信息的一部分，這些衛(wèi)星發(fā)送衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，被叫做“歷書”數(shù)據(jù)，還有時(shí)鐘定時(shí)數(shù)據(jù)。該信息在50bps的廣播通道被發(fā)送。換句話說，對于一個(gè)設(shè)備而言，從GPS衛(wèi)星本身直接接收GPS輔助信息是可能的。然而，搜索和獲取GPS信號，讀取多種衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)，以及根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備位置的過程是很耗費(fèi)時(shí)間的，經(jīng)常需要幾分鐘。在許多情形下，這個(gè)冗長的處理時(shí)間是無法接受的，另外，大大地限制了便攜設(shè)備的電池壽命。，這個(gè)處理時(shí)間也使得為要求持續(xù)位置更新的應(yīng)用執(zhí)行實(shí)時(shí)定位變得非常困難，如汽車中使用的實(shí)時(shí)電子街道圖。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，通過數(shù)字電視(DTV)廣播信號，把GPS輔助信息發(fā)送給最終用戶設(shè)備。例如，GPS輔助信息通常僅要求一個(gè)低數(shù)據(jù)速率。因此，上文所描述的技術(shù)非常適合通過DTV廣播信號，散布GPS輔助信息。該方法的一個(gè)優(yōu)勢是，通訊通道相當(dāng)健壯。與一些其它類型的通訊通道相比，上文所描述的基于DTV的通訊通道可在較低的信噪比下被恢復(fù)，例如在遠(yuǎn)方地區(qū)，或者在干擾或多路徑引起問題的地方。GPS輔助信息允許GPS接收機(jī)更有效地掃描可用的GPS信號。輔助信息還使GPS接收機(jī)發(fā)現(xiàn)低于噪聲基底的GPS信號變得較容易。在其它實(shí)施例中，通過其它方式，有線和無線，來發(fā)送包括GPS輔助信息的DTV信號。
圖13表示根據(jù)一實(shí)施例的系統(tǒng)1300，它包括一個(gè)GPS接收機(jī)1302，以及多個(gè)GPS衛(wèi)星1320A、1320B和1320N。圖14表示根據(jù)一實(shí)施例的系統(tǒng)1300執(zhí)行過程1400。
一個(gè)DTV發(fā)射機(jī)1306提供GPS輔助信息(步驟1402)。在一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測站1308接收GPS衛(wèi)星1320發(fā)送的GPS信號。監(jiān)測站1308使用接收到的GPS信號來為這些衛(wèi)星確定多普勒，并使用傳統(tǒng)技術(shù)來確定歷書信息。這一GPS輔助信息被發(fā)送給DTV發(fā)射機(jī)1306，以再發(fā)送給GPS接收機(jī)1302。
DTV發(fā)射機(jī)1306提供包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號(步驟1404)。每幀包括多個(gè)數(shù)據(jù)段。DTV發(fā)射機(jī)1306把GPS輔助信息編碼為碼字(步驟1406)，并根據(jù)以上所述技術(shù)在數(shù)字電視信號中以碼字代替數(shù)據(jù)段(步驟1408)。然后，DTV發(fā)射機(jī)1306發(fā)送數(shù)字電視信號1310，它包括GPS輔助信息(步驟1410)。
GPS接收機(jī)1302接收數(shù)字電視信號1310(步驟1412)，并根據(jù)以上所述技術(shù)恢復(fù)GPS輔助信息(步驟1414)。GPS接收機(jī)1302接收GPS衛(wèi)星1320發(fā)送的信號(步驟1416)，并利用GPS輔助信息和根據(jù)通常技術(shù)的GPS衛(wèi)星1320發(fā)送的信號來計(jì)算GPS接收機(jī)1302的位置。
在其它實(shí)施例中，以上所述方法被用于GPS以外的導(dǎo)航系統(tǒng)，該導(dǎo)航系統(tǒng)利用具有已知位置的一組地球軌道衛(wèi)星，產(chǎn)生偽隨機(jī)噪聲類型信號，傳送給接收機(jī)，其中測量多普勒補(bǔ)償信號傳送時(shí)間，以計(jì)算用戶位置與速度。
圖15顯示根據(jù)一實(shí)施例的系統(tǒng)1500，它包括GPS接收機(jī)1502和僅僅一個(gè)單個(gè)的GPS衛(wèi)星1520。當(dāng)然，只有單個(gè)GPS衛(wèi)星1520是不足以進(jìn)行定位的。在這一實(shí)施例中，GPS接收機(jī)1502也在位置確定中利用到一個(gè)或多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)1506的偽距離。
圖16示意根據(jù)一實(shí)施例的系統(tǒng)1500所執(zhí)行的過程1600。一個(gè)DTV發(fā)射機(jī)1506提供GPS輔助信息(步驟1602)。在這一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測站1508接收GPS衛(wèi)星1520發(fā)送的GPS信號。監(jiān)測站1508利用接收的GPS信號來確定衛(wèi)星的多普勒，并利用傳統(tǒng)技術(shù)來確定歷書信息。這一GPS輔助信息被發(fā)送給DTV發(fā)射機(jī)1506，以再發(fā)送給GPS接收機(jī)1502。
DTV發(fā)射機(jī)1506提供包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號(步驟1604)。每幀包括多個(gè)數(shù)據(jù)段。DTV發(fā)射機(jī)1506把GPS輔助信息編碼為碼字(步驟1606)，并根據(jù)以上所述技術(shù)在數(shù)字電視信號中以碼字代替數(shù)據(jù)段(步驟1608)。然后，DTV發(fā)射機(jī)1506發(fā)送數(shù)字電視信號1510，它包括GPS輔助信息(步驟1610)。
GPS接收機(jī)1502接收數(shù)字電視信號1510(步驟1612)，并根據(jù)以上所述技術(shù)恢復(fù)GPS輔助信息(步驟1614)。GPS接收機(jī)1502接收GPS衛(wèi)星1520發(fā)送的信號(步驟1616)。GPS接收機(jī)1502基于DTV發(fā)射機(jī)1506發(fā)送的數(shù)字電視信號的一個(gè)已知部分，確定GPS接收機(jī)1502和DTV發(fā)射機(jī)1506之間的偽距離(步驟1618)。然后，利用GPS輔助信息，GPS衛(wèi)星1520發(fā)送的信號，以及GPS接收機(jī)1502與DTV發(fā)射機(jī)1506之間的偽距離，GPS接收機(jī)1502計(jì)算GPS接收機(jī)1502的位置(步驟1620)。
使用美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)數(shù)字電視(DTV)信號，確定一個(gè)用戶終端位置的技術(shù)，在公共所有的共同待決美國非臨時(shí)專利申請序列號第09/887,158的文件中得到公開，即2001年6月21日申請的JamesJ.Spilker和Matthew Rabinowitz所作的“利用廣播數(shù)字電視信號的位置確定”一文，其整個(gè)公開在此引用作為參考。使用歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號，確定一個(gè)用戶終端位置的技術(shù)，在公共所有的共同待決美國非臨時(shí)專利申請序列號第09/932,010的文件中得到公開，即2001年8月17日申請的James J.Spilker和MatthewRabinowitz所作的“利用地面數(shù)字視頻廣播電視信號的位置確定”一文，其整個(gè)公開在此引用作為參考。使用日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號，確定一個(gè)用戶終端位置的技術(shù)，在公共所有的共同待決美國非臨時(shí)專利申請序列號第60/337,834的文件中得到公開，即2001年11月9日申請的James J.Spilker所作的“利用日本ISDB-T數(shù)字電視信號信號的無線定位”一文，其整個(gè)公開在此引用作為參考。
這些電視信號的每一種包括用來獲得到電視信號發(fā)射機(jī)的偽距離的已知部分。ATSC數(shù)字電視信號的適當(dāng)組成部分包括同步碼，如ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)的場同步段，和ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)的數(shù)據(jù)段內(nèi)的同步段。ETSI DVB-T和ISDB-T數(shù)字電視信號的適當(dāng)組成部分包括分散的導(dǎo)航載波。
GPS接收機(jī)1502利用DTV偽距離，GPS輔助信息，和GPS衛(wèi)星1520發(fā)送的信號，來計(jì)算GPS接收機(jī)1502的位置(步驟1620)。利用DTV和GPS信號進(jìn)行定位的技術(shù)，在公共所有的共同待決美國非臨時(shí)專利申請序列號第10/159,478一文中公開，即2002年5月31日申請的Matthew Rabinowitz和James J.Spilker所作的“利用廣播電視信號擴(kuò)展的全球定位信號的位置確定”一文，其整個(gè)公開在此引用作為參考。GPS接收機(jī)1502的位置計(jì)算可包括，利用數(shù)據(jù)庫1512所提供的描述每一個(gè)DTV發(fā)射機(jī)1506的相位中心(如，位置)的信息以及天氣服務(wù)器1514提供的天氣信息進(jìn)行的計(jì)算，，并能夠被GPS接收機(jī)1502或單獨(dú)的位置服務(wù)器1504來執(zhí)行。利用無線基站1504或其它方法，可在GPS接收機(jī)1502和位置服務(wù)器1504之間轉(zhuǎn)播數(shù)據(jù)。
當(dāng)然，僅利用單個(gè)DTV信號和單個(gè)GPS信號是不足以進(jìn)行三維定位的。進(jìn)一步的信號，如第二個(gè)GPS信號或第二個(gè)DTV信號可被用作一個(gè)第三信號。進(jìn)一步的GPS和/或DTV信號也可被使用。
在其它實(shí)施例中，以上所述方法被用于GPS以外的導(dǎo)航系統(tǒng)，它利用具有已知位置的一組地球軌道衛(wèi)星，產(chǎn)生偽隨機(jī)噪聲類型信號，傳送給接收機(jī)，其中測量多普勒補(bǔ)償信號傳播時(shí)間，以計(jì)算用戶位置與速度。
數(shù)字電視信號內(nèi)的其它信號可用于發(fā)送GPS輔助信息。例如，先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(ATSC)正在考慮基于題為“分布傳輸?shù)耐綐?biāo)準(zhǔn)”的工作草案的一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)提出的標(biāo)準(zhǔn)是添加發(fā)射機(jī)，以到達(dá)可能與原來發(fā)射機(jī)隔開的電視接收機(jī)。它描述利用多個(gè)發(fā)射機(jī)，允許構(gòu)建單一頻率網(wǎng)絡(luò)(SFNs)的技術(shù)。
這個(gè)提出的標(biāo)準(zhǔn)允許SFNs中的發(fā)射機(jī)發(fā)送標(biāo)識信號，有時(shí)叫做“隱藏的標(biāo)識信號”或“水印”。這些標(biāo)識信號允許對發(fā)射機(jī)進(jìn)行唯一標(biāo)識，以便于系統(tǒng)監(jiān)測和測量。
標(biāo)識信號攜帶Kasami碼二進(jìn)制序列，該序列在與之相關(guān)的特定發(fā)射機(jī)的傳送中的整個(gè)其激活期間內(nèi)被重復(fù)傳送。每個(gè)Kasami碼由碼序列發(fā)生器預(yù)加載的值唯一確定，該預(yù)加載的值對于每個(gè)發(fā)射機(jī)是唯一的。Kasami碼的位由主8-VSB信號的符號速率來計(jì)時(shí)。這種標(biāo)識位序列被發(fā)送到等效的一個(gè)2-VSB調(diào)制器，以與8-VSB主信號一同發(fā)送。典型地是，這一標(biāo)識位序列將在低的足夠功率水平來發(fā)送，以減弱對8-VSB主信號的正常數(shù)字電視接收的干擾。
發(fā)射機(jī)標(biāo)識信號的Kasami碼序列的開始與第一數(shù)據(jù)段的第一符號將同時(shí)被發(fā)送，該第一數(shù)據(jù)段跟隨主8-VSB信號的數(shù)據(jù)域同步段。在一個(gè)數(shù)據(jù)域內(nèi)，Kasami碼序列將出現(xiàn)三次多一小部分，其中第四序列被截?cái)?，以在下一個(gè)數(shù)據(jù)幀同步段的開始，達(dá)到數(shù)據(jù)段同步。這個(gè)標(biāo)識信號在數(shù)據(jù)域同步段中不被發(fā)送，然后在緊跟數(shù)據(jù)域同步段的數(shù)據(jù)段，再重新開始發(fā)送。
通過發(fā)射機(jī)相關(guān)的碼序列的相變換，這個(gè)標(biāo)識信號可用于發(fā)送一個(gè)低數(shù)據(jù)速率信號。這個(gè)相變換應(yīng)該在一個(gè)數(shù)據(jù)域接連另一個(gè)數(shù)據(jù)域的基礎(chǔ)上發(fā)生。因?yàn)槊?4.2ms重復(fù)一個(gè)數(shù)據(jù)域，所以這個(gè)數(shù)據(jù)速率是每秒41.3比特。這個(gè)低數(shù)據(jù)速率通道可用于提供GPS輔助信息。
本發(fā)明可以數(shù)字電子電路，或計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的儀器可在一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，該產(chǎn)品有形地包含在機(jī)器可讀存儲設(shè)備中，由可編程處理器來執(zhí)行；和，本發(fā)明的方法步驟可由一個(gè)可編程處理器來執(zhí)行，該處理器執(zhí)行指令程序，以通過運(yùn)行處理輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生輸出，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能。本發(fā)明可在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序中方便的實(shí)現(xiàn)，可編程系統(tǒng)執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序，可編程系統(tǒng)包括至少一個(gè)可編程處理器，它耦合到一個(gè)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，從那里接收數(shù)據(jù)和指令，并向其發(fā)送數(shù)據(jù)和指令；至少一個(gè)輸入設(shè)備；和至少一個(gè)輸出設(shè)備。每個(gè)計(jì)算機(jī)程序可以高級過程或面向?qū)ο笳Z言來實(shí)現(xiàn)，如果希望的話，或以匯編或機(jī)器語言來實(shí)現(xiàn)；并且在任何情況下，該語言可以是一種編譯或解釋語言。例如，適合的處理器包括通用并專用的處理器。通常，一個(gè)處理器將從只讀存儲器和/或隨機(jī)訪問存儲器，接收指令和數(shù)據(jù)。通常，一個(gè)計(jì)算機(jī)將包括一個(gè)或多個(gè)存儲數(shù)據(jù)文件的大容量存貯設(shè)備；這樣的設(shè)備包括磁盤，如內(nèi)置硬盤和可移動磁盤；光磁盤；和光盤。適合有形包含計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備包括所有格式的非易失性存儲器，例如包括半導(dǎo)體存儲設(shè)備，如EPROM，EEPROM，和閃存設(shè)備；磁盤，如內(nèi)置硬盤和可移動磁盤；光磁盤；和CD-ROM盤。任何上述設(shè)備都可補(bǔ)充或加入ASICs(特定用途集成電路)。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的許多實(shí)現(xiàn)。然而，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，所做的各種修改都將是可以理解的。因此，其它實(shí)現(xiàn)都將包含在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備，所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為通過利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的傳播時(shí)間，以確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置，該設(shè)備包括接收所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的第二衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)；提供數(shù)字電視信號的通道編碼器，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成；把所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字的編碼器；在所述數(shù)字電視信號中以所述碼字替代數(shù)據(jù)段的包多路器；和發(fā)送所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)；其中所述接收機(jī)接收所述數(shù)字電視信號并恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一個(gè)組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
6.從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備，包括接收所述數(shù)字電視信號的前端，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；和一個(gè)后端，用于選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段，并從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
10.使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)位置的設(shè)備，包括前端，接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星所發(fā)送的信號，并接收包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；后端，用于選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段，并從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和處理器，其基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括至少一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述處理器基于所述數(shù)字電視信號的已知部分，確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于所述偽距離，所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
15.向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備，該衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為通過利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的傳播時(shí)間，以確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置，該設(shè)備包括接收所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的第二衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)裝置；提供數(shù)字電視信號的頻道編碼器裝置，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成；把所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字的編碼器裝置；在所述數(shù)字電視信號中以所述碼字替代數(shù)據(jù)段的包多路器裝置；和發(fā)送所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)裝置；其中所述接收機(jī)接收所述數(shù)字電視信號并恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
19.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
20.從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的設(shè)備，包括接收所述數(shù)字電視信號的前端裝置，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；和用于選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段，并從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的后端裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括至少一組，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
24.使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)位置的設(shè)備，包括前端裝置，用于接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星所發(fā)送的信號，以及接收包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；后端裝置，用于選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段，以及從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和處理器裝置，它基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
27.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
28.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述處理器裝置基于所述數(shù)字電視信號的已知部分，確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于所述偽距離，所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號，以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
29.向衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的方法，該衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為通過利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的傳播時(shí)間，以確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置，該方法包括提供所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；提供包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成；把所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字；在所述數(shù)字電視信號中以所述碼字替代數(shù)據(jù)段；和發(fā)送所述數(shù)字電視信號；其中所述接收機(jī)接收所述數(shù)字電視信號并恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
34.從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的方法，包括接收數(shù)字電視信號，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段；和從所選擇的數(shù)據(jù)段，恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
38.使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)位置的方法，包括在所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，接收所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號；在所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，接收包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段；從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中的至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述數(shù)字電視信號包括至少一組，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述數(shù)字電視信號的已知部分，確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于所述偽距離，所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號，以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
43.計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含指令，所述指令可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，該方法用于衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，該衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)被配置為通過利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息和衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的傳播時(shí)間，以確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置，該方法包括提供所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；提供包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成；把所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字；在所述數(shù)字電視信號中以所述碼字替代數(shù)據(jù)段；和發(fā)送所述數(shù)字電視信號；其中所述接收機(jī)接收所述數(shù)字電視信號并恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
44.如權(quán)利要求43所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
45.如權(quán)利要求44所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
46.如權(quán)利要求44所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括至少一個(gè)組，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
47.如權(quán)利要求44所述的介質(zhì)，其中所述數(shù)字電視信號包括至少一組，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
48.計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含指令，所述指令可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，該方法用于從數(shù)字電視信號恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，所述方法包括接收數(shù)字電視信號，所述數(shù)字電視信號包括多個(gè)幀，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段；從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
49.如權(quán)利要求48所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
50.如權(quán)利要求49所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中的至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
51.如權(quán)利要求49所述的介質(zhì)，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
52.計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含指令，所述指令可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，該方法利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置，所述方法包括在所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，接收所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號；在所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，接收包括多個(gè)幀的數(shù)字電視信號，每幀由多個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中至少一個(gè)數(shù)據(jù)段已經(jīng)被至少一個(gè)表示衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息的碼字替代；選擇已被碼字所替代的數(shù)據(jù)段；從所選擇的數(shù)據(jù)段恢復(fù)所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息；和基于所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
53.如權(quán)利要求52所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
54.如權(quán)利要求53所述的介質(zhì)，其中所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息包括一組中的至少一個(gè)，該組包括所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的時(shí)鐘校正信息；所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的信號的多普勒信息；大氣對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的影響的有關(guān)信息；以及對所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可見的所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的標(biāo)識。
55.如權(quán)利要求53所述的介質(zhì)，其中所述數(shù)字電視信號包括一組中的至少一個(gè)，該組包括美國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)的數(shù)字電視信號；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號；和日本綜合服務(wù)數(shù)字廣播地面(ISDB-T)信號。
56.如權(quán)利要求53所述的介質(zhì)，其中所述方法進(jìn)一步包括基于所述數(shù)字電視信號的已知部分，確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)與所述數(shù)字電視信號的發(fā)射機(jī)之間的偽距離；和基于所述偽距離，所收到的來自所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號，以及所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，來確定所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。
全文摘要
一個(gè)方法、儀器和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(圖15)，用于給衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)(1502)提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息，該接收機(jī)被配置為，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息(1522)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星所發(fā)送的信號的傳送時(shí)間，來確定衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的位置。它包括提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息(1522)；提供包括許多幀的數(shù)字電視信號(1506)，每幀包括許多數(shù)據(jù)段；把衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息編碼為碼字；把數(shù)字電視信號內(nèi)的數(shù)據(jù)段替代為碼字；和，發(fā)送數(shù)字電視信號；其中衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)接收數(shù)字電視信號，并恢復(fù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)輔助信息。
文檔編號H04N7/24GK1586073SQ02822464
公開日2005年2月23日 申請日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者M·拉比諾維茨, J·J·小施皮爾克, J·K·大村, M·D·皮爾斯 申請人:羅瑟姆公司