專利名稱：改善接收性能的數(shù)字廣播發(fā)射/接收系統(tǒng)及信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字廣播發(fā)射/接收系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種 用于加強(qiáng)強(qiáng)健流(robust stream)在較差信道環(huán)境中的接收性能，從而可同時(shí) 改善正常流(normal stream)的接收性能的數(shù)字發(fā)射/接收系統(tǒng)及其信號(hào)處理 方法。
背景技術(shù)：
高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)殘留邊帶(ATSC VSB)方法是面向美國(guó)的地面波 數(shù)字廣播系統(tǒng)，其為單載波方法并且每312個(gè)段單位使用一個(gè)場(chǎng)同步。因此， 在較差的信道中，特別是在多普勒衰減信道中，接收性能并不好。
圖1是根據(jù)ATSC數(shù)字電視(DTV)標(biāo)準(zhǔn)的普通的面向美國(guó)的地面波數(shù) 字廣播系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的框圖。圖1的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)具有隨機(jī)化器 (110 )，用于對(duì)MPEG-2 TS進(jìn)行隨機(jī)化；鏈接編碼器形式的里德-所羅門(RS ) 編碼器(120),用于糾正由信道產(chǎn)生的差錯(cuò)；交織器(130) (B=52，M=4), 以及2/3比率的格狀編碼器(140)。將編碼的數(shù)據(jù)映射在8電平符號(hào)中，并 且如圖2所示，將場(chǎng)同步和段同步插入其中。此后，將導(dǎo)頻插入數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行VSB調(diào)制，將其上變換為RF并進(jìn)行發(fā)送。
同時(shí)，圖1的數(shù)字廣播接收機(jī)按照數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)的相反順序?qū)F信 號(hào)降低到基帶，對(duì)降低的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和均衡，執(zhí)行信道解碼并恢復(fù)原始信 號(hào)。圖2示出面向美國(guó)的DTV系統(tǒng)的殘留邊帶(VSB)數(shù)據(jù)幀。在圖2中， 一幀包括兩場(chǎng)并且一場(chǎng)具有312個(gè)數(shù)據(jù)段以及場(chǎng)同步段。 一段具有4符號(hào)的 段同步以及828符號(hào)的數(shù)據(jù)符號(hào)。
如圖1所示，數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)通過隨機(jī)化器(110 對(duì)MPEG-2 TS進(jìn)行并通過交織器(130)來分散外編碼的數(shù)據(jù)。通過格狀編碼器以12符號(hào)單位 對(duì)交織的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)編碼，并且將內(nèi)編碼的數(shù)據(jù)映射在8電平符號(hào)中，并且 如圖2所示，將場(chǎng)同步和段同步插入其中。此后，所述數(shù)據(jù)具有用于產(chǎn)生導(dǎo) 頻的DC偏移，對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行VSB調(diào)制，將其上變換為RF信號(hào)并進(jìn)行發(fā)送。
同時(shí)，圖1的數(shù)字廣播接收機(jī)通過調(diào)諧器/IF (未示出)將通過信道接收 的RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行同步檢測(cè)并通過解調(diào)器(210) 對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，通過均衡器(220)補(bǔ)償由信道多徑造成的失真。通過格狀解 碼器(230)對(duì)均衡的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)并將其解碼為符號(hào)數(shù)據(jù)。通過去交織器 (240)對(duì)由發(fā)射機(jī)的交織器(130)分散的解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行重排，并通過RS 解碼器(250)對(duì)去交織的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)。通過去隨機(jī)化器(260)對(duì)糾錯(cuò)的 數(shù)據(jù)進(jìn)行去隨機(jī)化，并且所述數(shù)據(jù)輸出為MPEG-2TS。
在圖2的面向美國(guó)的地面波DTV系統(tǒng)的VSB數(shù)據(jù)幀中， 一段相應(yīng)于一 個(gè)MPEG-2包。在圖2中， 一幀包括兩場(chǎng)， 一場(chǎng)具有312個(gè)數(shù)據(jù)段以及場(chǎng)同 步段。 一段具有4符號(hào)的段同步以及828符號(hào)的數(shù)據(jù)符號(hào)。段同步和場(chǎng)同步 是用于同步和均衡的同步信號(hào)。場(chǎng)同步和段同步是已知序列并且在均衡器中 用作訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
圖1的面向美國(guó)的地面波數(shù)字電視系統(tǒng)的VSB方法是單載波系統(tǒng)，并且 存在缺點(diǎn)，這是因?yàn)閳D3的格狀編碼器的糾錯(cuò)能力不足夠強(qiáng)，所以需要較大 的輸出能量來改善在較差信道環(huán)境中的接收性能
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的 一方面在于提供一種數(shù)字廣播發(fā)射/接收系統(tǒng)及其信號(hào)處理方 法，所述系統(tǒng)用于通過將VSB方法的面向美國(guó)的地面波數(shù)字電視(DTV)系 統(tǒng)中的現(xiàn)有傳輸類型的正常流與較差信道環(huán)境下的改善的接收性能的強(qiáng)健流 組合來改善接收性能。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)可包括強(qiáng)健數(shù)據(jù)預(yù)處理器，用于處理強(qiáng) 健數(shù)據(jù)并產(chǎn)生特定格式的強(qiáng)健數(shù)據(jù)包；TS流產(chǎn)生器，用于將強(qiáng)健數(shù)據(jù)包與正常數(shù)據(jù)包組合，并產(chǎn)生特定格式的TS流；隨機(jī)化器，用于對(duì)從TS流產(chǎn)生器 輸出的TS流進(jìn)行隨機(jī)化；巻積編碼器，用于對(duì)從隨機(jī)化器輸出的數(shù)據(jù)的強(qiáng)健 數(shù)據(jù)執(zhí)行巻積編碼；以及交織器，用于對(duì)從巻積編碼器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。
優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)可還包括RS編碼器，用于對(duì)從交織器輸出的強(qiáng)健數(shù)據(jù) 以及從隨機(jī)化器輸出的數(shù)據(jù)的正常數(shù)據(jù)執(zhí)行RS編碼。
更優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)可還包括巻積交織器，用于對(duì)從RS編碼器輸出的 數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。
此外，發(fā)射機(jī)可還包括格狀編碼器，用于對(duì)RS編碼之后由巻積交織 器進(jìn)行交織的數(shù)據(jù)執(zhí)行格狀編碼。
優(yōu)選地，巻積編碼器可按特定方法對(duì)強(qiáng)健數(shù)據(jù)執(zhí)行巻積編碼，以便當(dāng)同 時(shí)應(yīng)用格狀編碼器時(shí)，提高編碼增益。
此外，交織器可按特定方法對(duì)強(qiáng)健數(shù)據(jù)執(zhí)行交織，以便當(dāng)同時(shí)應(yīng)用巻積 編碼器和格狀編碼器時(shí)，提高編碼增益。
此外，巻積編碼器可產(chǎn)生用于強(qiáng)健數(shù)據(jù)的特定奇偶校驗(yàn)，并輸出強(qiáng)健數(shù) 據(jù)和奇偶校驗(yàn)。
此外，巻積編碼器可按1/2比率對(duì)奇偶校驗(yàn)進(jìn)行打孔。
同時(shí)，巻積編碼器可跳過按1/2比率對(duì)奇偶校驗(yàn)進(jìn)行打孔，并按照原樣 輸出強(qiáng)健數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)。
此外，格狀編碼器可執(zhí)行格狀編碼，并且在輸入打孔的奇偶校驗(yàn)的情況 下輸出4電平的映射值。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)的信號(hào)處理方法包括通過處理強(qiáng) 健數(shù)據(jù)產(chǎn)生特定格式的強(qiáng)健數(shù)據(jù)包；將產(chǎn)生的強(qiáng)健數(shù)據(jù)包與正常數(shù)據(jù)包組合 并產(chǎn)生特定格式的TS流；對(duì)TS流進(jìn)行隨機(jī)化；對(duì)隨機(jī)化的數(shù)據(jù)的強(qiáng)健數(shù)據(jù) 執(zhí)行巻積編碼；以及對(duì)巻積編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播接收機(jī)可包括解調(diào)器，用于接收并解調(diào) 在特定位置插入強(qiáng)健數(shù)據(jù)的編碼的信號(hào)；強(qiáng)健位置產(chǎn)生器，用于從解調(diào)的信 號(hào)檢測(cè)強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置；均衡器，用于對(duì)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行均衡；turbo解碼器， 用于使用檢測(cè)的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對(duì)從均衡器輸出的信號(hào)的強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行解 碼；去隨機(jī)化器，用于對(duì)從turbo解碼器輸出的強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行去隨機(jī)化；以及 強(qiáng)健數(shù)據(jù)處理器，用于處理并重建從去隨機(jī)化器輸出的強(qiáng)健數(shù)據(jù)。
turbo解碼器可包括格狀解碼器，用于對(duì)強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行格狀解碼；以及巻積解碼器，用于對(duì)格狀解碼的強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行巻積解碼。
格狀解碼器和巻積解碼器可在解碼時(shí)彼此交換解碼可靠性信息。
此外，turbo解碼器可還包括交織器和去交織器，其分別連接格狀解碼器 和巻積解碼器，并且可靠性信息可通過從去交織器到巻積解碼器的一路徑以
及從交織器到格狀解碼器的另 一路徑進(jìn)行彼此交換。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播接收機(jī)的信號(hào)處理方法可包括接收并解 調(diào)在特定位置插入強(qiáng)健數(shù)據(jù)的編碼的信號(hào)；從解調(diào)的信號(hào)檢測(cè)強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位 置；對(duì)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行均衡；使用檢測(cè)的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對(duì)均衡的信號(hào)的強(qiáng) 健數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；對(duì)解碼的強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行去隨機(jī)化；以及處理并重建去隨機(jī) 化的強(qiáng)健數(shù)據(jù)。
有益效果
才艮據(jù)本發(fā)明，為了改善面向美國(guó)的地面波DTV系統(tǒng)的ATSC VSB方法 的接收性能，將強(qiáng)健流和正常流組合以產(chǎn)生MPEG-2包，對(duì)MPEG-2包進(jìn)行 編碼和發(fā)送，并且接收機(jī)檢測(cè)強(qiáng)健流的位置，并通過使用兩個(gè)額外的解碼器 進(jìn)行信息交換來對(duì)所述流進(jìn)行解碼，從而可改善強(qiáng)健流的接收性能。
因此，保持與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性，并改善了在較差信道環(huán)境中的接收性能。


圖l是用于示出普通數(shù)字廣播(ATSCVSB)發(fā)射/接收系統(tǒng)的框圖； 圖2是用于示出ATSCVSB數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的示圖； 圖3是用于示出格狀編碼器的結(jié)構(gòu)的示圖4是用于示出從根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的MPEG包的結(jié)構(gòu) 的示圖5是用于示出從根據(jù)本發(fā)明的格狀編碼器輸出的數(shù)據(jù)格式的示圖； 圖6是用于示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)的示圖； 圖7是用于示出根據(jù)本發(fā)明的巻積編碼器的結(jié)構(gòu)的示圖；以及 圖8是用于示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播接收機(jī)的結(jié)構(gòu)的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖6是用于示出根據(jù)本發(fā)明的雙流EVBS系統(tǒng)的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)的框圖。數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)包括RS編碼器(301)和第一包格式器(303 )，用于 預(yù)處理強(qiáng)健數(shù)據(jù)以改善強(qiáng)健數(shù)據(jù)的接收性能；第二包格式器(305 )，用于處 理正常數(shù)據(jù)；以及TS流產(chǎn)生器(307),用于將從第一包格式器(303 )輸出 的強(qiáng)健數(shù)據(jù)與從第二包格式器(305 )輸出的正常數(shù)據(jù)組合以輸出MPEG包。
此外，數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)包括隨機(jī)化器(310)，用于對(duì)從TS流產(chǎn)生器 (307)產(chǎn)生的MPEG包進(jìn)行隨機(jī)化；巻積編碼器(330),用于對(duì)強(qiáng)健流部 分進(jìn)行編碼；交織器(340); RS編碼器(320)，用于對(duì)從交織器(340)輸 出的強(qiáng)健流連同正常流進(jìn)行編碼；巻積交織器(350 )以及格狀編碼器(360 )。
在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)中，將從RS編碼器(320)輸出的數(shù)據(jù) 未經(jīng)變化地輸入到格狀編碼器(360)。因此，如果在RS編碼器(320)之前 采用巻積編碼器(330)，則可使用從RS編碼器(320)輸出的數(shù)據(jù)與格狀編 碼器(360)執(zhí)行信息交換。也就是說，發(fā)射機(jī)可使用巻積編碼的強(qiáng)健流與格 狀編碼器(360)交換信息，從而可加強(qiáng)較差信道環(huán)境下的接收性能。
圖4示出由TS流產(chǎn)生器(307)產(chǎn)生的MPEG包的結(jié)構(gòu)。TS流產(chǎn)生器 (307 )重建新的MPEG包，所述MPEG包具有輸入的正常流和強(qiáng)健流兩者。 將強(qiáng)健流固定在特定位置并將其發(fā)送，并且AF頭可自由地調(diào)整強(qiáng)健流的量。
圖5示出從格狀編碼器(360)輸出的數(shù)據(jù)的格式。如果使用MPEG包 的特定位置發(fā)送強(qiáng)健流，則強(qiáng)健流通過巻積編碼器(330)和交織器(340), 并以圖5的格式相繼聚集。因此，可對(duì)于這種格式的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地執(zhí)行按幀單 位操作的最大后驗(yàn)概率(MAP)解碼，從而改善強(qiáng)健流的接收性能。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的巻積編碼器的結(jié)構(gòu)?？砂锤鞣N形式來實(shí)現(xiàn)巻積編 碼器(330)的結(jié)構(gòu)。可根據(jù)用法來使用如圖7所示的打孔。將系統(tǒng)遞歸巻積 的輸入輸入為"dl",其作為格狀編碼器(360)的編碼器差分編碼器的輸入， 將奇偶校驗(yàn)輸入為在"dO"中。此時(shí)，可按照原樣輸出奇偶校驗(yàn)或者對(duì)其進(jìn) 行打孔以包括1或0。因?yàn)?dO"變成Zl,所以插入T的點(diǎn)變成具有"-3、 -1、 5、 7"映射值的4VSB,插入"0"的點(diǎn)變成具有"-7、 -5、 1、 3"映射值 的4VSB。也就是說，輸出值通過打孔交替地變成8VSB或4VSB，并且加強(qiáng) 了由格狀編碼器(360)產(chǎn)生的編碼增益。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。接收機(jī)包括解調(diào)器 (410),用于解調(diào)通過信道接收的信號(hào)；均衡器(420),用于補(bǔ)償由信道多 徑產(chǎn)生的失真；維特比解碼器(430)，用于糾錯(cuò)并在符號(hào)數(shù)據(jù)中執(zhí)行解碼；去交織器(440)，用于重排解碼的數(shù)據(jù)的分散數(shù)據(jù)；RS解碼器(450)，用于 對(duì)去交織的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)；以及去隨機(jī)化器(460),用于對(duì)糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 去隨機(jī)化。通過上述結(jié)構(gòu)處理接收的信號(hào)的正常數(shù)據(jù)。
同時(shí)，接收機(jī)還包括強(qiáng)健位置產(chǎn)生器(470)，用于從通過解調(diào)器(410) 解調(diào)的數(shù)據(jù)流檢測(cè)強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置，以及turbo解碼器(480),用于使用檢測(cè) 的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對(duì)強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
turbo解碼器(480)包括格狀解碼器(未示出)以及巻積解碼器(未示 出)兩個(gè)解碼器，并通過彼此交換解碼可靠性信息來增強(qiáng)接收性能。在接收 機(jī)中，巻積解碼器的輸出與RS編碼器的輸入相同。
此外，turbo解碼器(480)包括去交織器(未示出)和交織器(未示出)， 其間分別連接格狀解碼器和巻積解碼器。交織器(未示出)具有將發(fā)射機(jī)的 交織器(340)和巻積交織器(350)組合的形式，執(zhí)行兩個(gè)交織器(340,350) 的交織，并變成用于將解碼可靠性信息從格狀解碼器傳送到巻積解碼器的路 徑。此外，去交織器(未示出)執(zhí)行去交織以倒轉(zhuǎn)所述交織器的操作，并變 成用于將解碼可靠性信息從巻積解碼器傳送到格狀解碼器的路徑。
隨后，turbo解碼器(480)的巻積解碼器的輸出重建強(qiáng)健流并將其輸入 到強(qiáng)健數(shù)據(jù)處理器(500 )以執(zhí)行RS解碼。
根據(jù)本發(fā)明，為了改善面向美國(guó)的地面波DTV系統(tǒng)的VSB方法的接收 性能，將正常數(shù)據(jù)和強(qiáng)健數(shù)據(jù)組合以變成MPEG-2包，接收機(jī)在所述包中檢 測(cè)強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置，并通過格狀解碼器和巻積解碼器之間的信息交換來對(duì)強(qiáng) 健數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，從而可在較差的多徑信道環(huán)境中改善強(qiáng)健數(shù)據(jù)的接收性能。
此外，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射/接收方法與ATSC建議的現(xiàn)有接收機(jī) 兼容，并且能夠改善面向美國(guó)的地面波數(shù)字廣播系統(tǒng)的ATSC VSB方法的接 收性能。
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權(quán)利要求
1、一種數(shù)字廣播接收機(jī)，包括解調(diào)器，用于接收并解調(diào)包括附加數(shù)據(jù)流和正常數(shù)據(jù)流的傳輸流；檢測(cè)器，用于檢測(cè)指示附加數(shù)據(jù)流在解調(diào)的傳輸流中的位置的信息；以及turbo解碼器，用于使用檢測(cè)的信息對(duì)附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行turbo解碼。
2、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，其中，每隔預(yù)定數(shù)量的段而重 復(fù)定位所述附加數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行交織。
3、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，還包括均衡器，用于對(duì)包括附加數(shù)據(jù)流和正常數(shù)據(jù)流的傳輸流進(jìn)行均衡。
4、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，還包括 附加數(shù)據(jù)處理器，用于重構(gòu)由turbo解碼器turbo解碼的附加數(shù)據(jù)流并對(duì)于所述附加數(shù)據(jù)流執(zhí)行里德-所羅門解碼。
5、 一種用于在數(shù)字廣播接收機(jī)中處理流的方法，所述方法包括 接收并解調(diào)包括附加數(shù)據(jù)流和正常數(shù)據(jù)流的傳輸流； 檢測(cè)指示附加數(shù)據(jù)流在解調(diào)的傳輸流中的位置的信息；以及 使用檢測(cè)的信息對(duì)附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行turbo解碼。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，每隔預(yù)定數(shù)量的段而重復(fù)定位所述 附加數(shù)據(jù)流，并對(duì)所述附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行交織。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括 對(duì)包括附加數(shù)據(jù)流和正常數(shù)據(jù)流的傳輸流進(jìn)行均衡。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括重構(gòu)turbo解碼的附加數(shù)據(jù)流并對(duì)于所述附加數(shù)據(jù)流執(zhí)行里德-所羅門解
全文摘要
一種改善接收性能的數(shù)字廣播發(fā)射/接收系統(tǒng)及信號(hào)處理方法。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理器，處理強(qiáng)健數(shù)據(jù)并產(chǎn)生預(yù)定格式的強(qiáng)健數(shù)據(jù)包；TS流產(chǎn)生器，將強(qiáng)健數(shù)據(jù)包與正常數(shù)據(jù)包組合以產(chǎn)生預(yù)定格式的TS流；隨機(jī)化器，對(duì)從TS流產(chǎn)生器輸出的TS流進(jìn)行隨機(jī)化；卷積編碼器，對(duì)于從隨機(jī)化器輸出的數(shù)據(jù)的強(qiáng)健數(shù)據(jù)執(zhí)行卷積編碼；以及RS編碼器，對(duì)于從卷積編碼器輸出的數(shù)據(jù)執(zhí)行RS編碼。因此，可在較差的多徑信道中改善數(shù)字廣播接收性能，同時(shí)保持與現(xiàn)有發(fā)射/接收系統(tǒng)的兼容性。
文檔編號(hào)H04N5/00GK101635787SQ20091016708
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者張龍德, 樸義俊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社