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)及其信號處理 方法。
背景技術(shù)：
高級電視系統(tǒng)委員會(huì)殘留邊帶(ATSC VSB)方法是面向美國的地面波 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電平符號中，并 且如圖2所示，將場同步和段同步插入其中。此后，將導(dǎo)頻插入數(shù)據(jù)，對數(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 號降低到基帶，對降低的信號進(jìn)行解調(diào)和均衡，執(zhí)行信道解碼并恢復(fù)原始信 號。圖2示出面向美國的DTV系統(tǒng)的殘留邊帶(VSB)數(shù)據(jù)幀。在圖2中， 一幀包括兩場并且一場具有312個(gè)數(shù)據(jù)段以及場同步段。 一段具有4符號的 段同步以及828符號的數(shù)據(jù)符號。
如圖1所示，數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)通過隨機(jī)化器(110 )對MPEG-2 TS進(jìn)行隨機(jī)化。通過作為外編碼器的RS編碼器(120 )對隨機(jī)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行外編碼， 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符號單位 對交織的數(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電平符號中，并且 如圖2所示，將場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，對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行VSB調(diào)制，將其上變換為RF信號并進(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信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。對基帶信號進(jìn)行同步檢測并通過解調(diào)器(210) 對其進(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)對均衡的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)并將其解碼為符號數(shù)據(jù)。通過去交織器 (240)對由發(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)對去交織的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)。通過去隨機(jī)化器(260)對糾錯(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-2 TS。在圖2的面向美國的地面波DTV系統(tǒng)的VSB凄丈據(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， 一場具有312個(gè)數(shù)據(jù)段以及場同 步段。 一段具有4符號的段同步以及828符號的數(shù)據(jù)符號。段同步和場同步 是用于同步和均衡的同步信號。場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)及其信號處理方 法，所述系統(tǒng)用于通過將VSB方法的面向美國的地面波數(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，用于對從RS編碼器輸出的 數(shù)據(jù)進(jìn)行交織。此外，發(fā)射^L可還包括；格狀編碼器，用于對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TS流進(jìn)行隨機(jī)化；對隨機(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；強(qiáng)健位置產(chǎn)生器，用于從解調(diào)的信 號檢測強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置；均衡器，用于對解調(diào)的信號進(jìn)行均衡；turbo解碼器， 用于使用檢測的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對從均衡器輸出的信號的強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行解 碼；去隨機(jī)化器，用于對從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，用于對強(qiáng)健數(shù)據(jù)進(jìn)行格狀解碼；以及碼的強(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；從解調(diào)的信號檢測強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位 置；對解調(diào)的信號進(jìn)行均衡；使用檢測的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對均衡的信號的強(qiáng) 健數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；對解碼的強(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)。有益效果根據(jù)本發(fā)明，為了改善面向美國的地面波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MPEG-2包進(jìn)行 編碼和發(fā)送，并且接收機(jī)檢測強(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；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；圖5是用于示出從^^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 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 )，用于對強(qiáng)健流部 分進(jìn)行編碼；交織器(340); RS編碼器(320)，用于對從交織器(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^f各狀編碼器(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，可對于這種格式的數(shù)據(jù)簡單地執(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)?？筛鶕?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)或者對其進(jìn) 行打孔以包括1或0。因?yàn)?dO"變成Zl,所以插入"1"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；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)流檢測強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置，以及turbo解碼器(480)，用于使用檢測 的強(qiáng)健數(shù)據(jù)的位置對強(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^f各狀解碼器的路徑。
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的地面波數(shù)字廣播系統(tǒng)的ATSC VSB方法的接 收性能。
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)流的傳輸流；均衡器，用于對解調(diào)的傳輸流進(jìn)行均衡；以及turbo解碼器，用于對均衡的傳輸流中的附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行turbo解碼，其中，所述turbo解碼器包括多個(gè)解碼器，用于對附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼并彼此交換解碼可靠性信息。
2、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，其中，所述多個(gè)解碼器包括格 狀解碼器和巻積解碼器。
3、 如權(quán)利要求2所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，其中，turbo解碼器還包括交 織器和去交織器，它們被插入格狀解碼器與巻積解碼器之間。
4、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字廣播接收機(jī)，其中，所述傳輸流由數(shù)字廣播 發(fā)射機(jī)通過將附加數(shù)據(jù)流與正常數(shù)據(jù)流復(fù)用而產(chǎn)生，其中，所述附加數(shù)據(jù)流 被通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理而進(jìn)行了強(qiáng)健處理。
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)流的傳輸流； 對解調(diào)的傳輸流進(jìn)行均衡；以及對均衡的傳輸流中的附加數(shù)據(jù)流進(jìn)行turbo解碼，其中，使用多個(gè)解碼 器來執(zhí)行turbo解碼，所述多個(gè)解碼器彼此交換解碼可靠性信息。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述多個(gè)解碼器包括^f各狀解碼器和 巻積解碼器。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，除使用格狀解碼器和巻積解碼器之 外，也使用交織器和去交織器來執(zhí)行turbo解碼，所迷交織器和去交織器被插 入格狀解碼器與巻積解碼器之間。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述傳輸流由數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)通過 將附加數(shù)據(jù)流與正常數(shù)據(jù)流復(fù)用而產(chǎn)生，其中，所述附加數(shù)據(jù)流被通過對數(shù) 據(jù)進(jìn)行預(yù)處理而進(jìn)行了強(qiáng)健處理。
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H04N5/00GK101635788SQ20091016708
公開日2010年1月27日 申請日期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 申請人:三星電子株式會(huì)社