专利名称：增强切片预测反馈的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字数据的发送和/或接收。
背景技术：
已知关于数字电视信号的发送的美国标准为“8VSB数据”(ATSC数字电视标准A/53)。该8VSB数据具有一个星座(constellation)，包括八个可能的符号分层。在VSB系统中，这八个可能的符号分层都在相同的相位中。但是，在QAM系统中，以相位正交的关系来发送这些符号。
以上提到的标准规定了数字视频与声频数据的格式化和调制。被发送的数据采取符号的形式，每个符号代表两位的数据，对这些两位的数据进行格栅编码成为三位的格栅编码数据。把每三位的格栅编码数据被映射成具有八个分层中的一个对应分层的一个符号。也提供了里德/所罗门(Reed/Solomon)编码和交错，以提高所发送的信息的稳健性。
也允许在数字电视频道中发送辅助数据(除了数字视频或声频数据以外的数据)。根据该标准并按跟视频与声频数据相同的方式对这些数据格式化和调制。根据8 VSB标准而制造的接收器能够读取信息包标识符(PIDs)，信息包标识符使接收器能够区别声频数据、视频数据和辅助数据。
然而，虽然所发送的数字电视信号的稳健性对于数字电视接收而言是足够的，但是，这个稳健性对于发送辅助数据而言可能不足，尤其当辅助数据很关键时。相应地，本发明的应用之一是以VSB格式来发送辅助数据，为增加的稳健性进行外部编码。根据本发明的这项应用而被发送的辅助数据在这里被称作“稳健的VSB数据”(RVSB)。
发明概述在本发明的一个方面中，用于提供增强切片预测的一种方法包括以下内容接收包含第一和第二数据的一个输入，其中，第一和第二数据具有不同的位发送率并由相同的n分层星座来定义；用解码器只对第二数据解码；响应于该输入和解码器来产生一个输出，其中，该输出被局限于n个星座分层中的至少一个，但少于n/2个的星座分层，(其中，n＞2)；以及，提供该输出，作为增强切片预测。
在本发明的另一个方面中，用于提供增强切片预测的一种装置包括一个内部解码器、一个外部解码器和一个增强切片预测器。内部解码器对所接收的信号进行内部解码，以提供一个内部解码的输出。内部解码器根据所接收的信号来产生n/2种可能的解码状态，所接收的信号包含具有n个分层的数据(其中，n＞2)。外部解码器对内部解码输出进行外部解码。增强切片预测器根据外部解码器的一个输出来选择n/2种可能的解码状态中的至少一种但少于n/2种的可能的解码状态，并提供所选的一种或多种状态作为增强切片预测。
在本发明的再另一个方面中，用于提供增强切片预测的一种装置包括一个内部解码器、一个外部解码器和一个增强切片预测器。内部解码器对包含第一和第二数据的一个所接收的信号进行内部解码，以提供内部解码的第一和第二数据。外部解码器只对第二数据进行外部解码。当不可得到第二数据时，增强切片预测器根据第一数据来提供预测输出；当可得到第二数据时，增强切片预测器根据外部解码的第二数据来提供预测输出。
附图简述当结合附图详细研究本发明时，将更明白这些和其他的特点与优点。在附图中
图1表示根据本发明的、用于发送稳健VSB数据和ATSC数据的稳健VSB发送器；图2表示用于接收由图1中的稳健VSB发送器发送的ATSC数据的标准ATSC接收器；图3表示用于接收由图1中的稳健VSB发送器发送的稳健VSB数据的稳健VSB接收器；图4额外详细地表示图1中的2/3比率编码器；图5表示由图4中的映射器执行的映射功能；图6表示图2和图3中的2/3比率解码器的操作；图7表示根据本发明的、用于发送稳健VSB数据和ATSC数据的另一种稳健VSB发送器；图8表示用于接收由图7中的稳健VSB发送器发送的ATSC数据的标准ATSC接收器；图9表示用于接收由图7中的稳健VSB发送器发送的稳健VSB数据的稳健VSB接收器；图10表示用于在图9中的丢弃控制线路上产生合适的控制信号的一种电路；图11表示根据本发明的、用于发送稳健VSB数据和ATSC数据的另一种稳健VSB发送器；图12表示根据本发明的、包含1/2比率外部编码数据(可能由稳健VSB发送器发送的)的四个数据段的一个例子；图13表示根据本发明的、包含1/4比率外部编码数据(可能由稳健VSB发送器发送的)的四个数据段的一个例子；图14表示根据本发明的、包含3/4比率外部编码数据(可能由稳健VSB发送器发送)的四个数据段的一个例子图15更加详细地表示图1、9和11中的交错器(Ir)；图16更加详细地表示图3和图9中的去交错器(deinterleavers)(Dr)；图17表示一个帧的第一个稳健VSB数据包的映射定义结构；图18表示一个帧的帧同步段的一个部分，该帧所携带的一个映射指出在该帧中的什么地方可以找到稳健VSB数据；图19展示了根据本发明的一个实施例的增强切片预测器；图20表示图19中的内部解码器的格栅；图21表示图19中的外部解码器的各种可能的状态转变；以及，图22展示了根据本发明的另一个实施例的一种增强切片预测器。
详细描述
RVSB和ATSC数据发送与接收图1表示根据本发明的一个实施例的、发送ATSC数据和稳健VSB数据两者的稳健VSB收发器10。图2表示接收由稳健VSB发送器10发送的ATSC数据的标准ATSC接收器12；图3表示接收由稳健VSB发送器10发送的稳健VSB数据的稳健VSB接收器14。
稳健VSB发送器10包括一个里德/所罗门编码器16，该编码器通过将里德/所罗门奇偶字节加到未编码的辅助数据字节而对未编码的辅助数据字节进行编码。交错器18使未编码的辅助数据字节和里德/所罗门奇偶字节交错。然后，使用卷积代码或其他的纠错代码，由外部编码器20对交错的、未编码的辅助数据字节和里德/所罗门奇偶字节进行位方式编码。外部编码器20改善了未编码的辅助数据字节和里德/所罗门奇偶字节的稳健性，将它们转换成稳健的数据字节(在下文中称之为“稳健VSB数据字节”)和里德/所罗门奇偶字节。
例如，外部编码器20可以是为每个输入位产生两个输出位的1/2比率编码器、为每个输入位产生四个输出位的1/4比率编码器或为每三个输入位产生四个输出位的3/4比率编码器。也可以使用其他编码器来代替。
在外部编码器20的输出处，把一个三字节输送(tx)标头添加到每组184个编码的稳健VSB数据和里德/所罗门字节中，以形成稳健VSB数据包。多路复用器24对这些稳健的VSB数据包和ATSC数据包(通常是视频的和声频)进行多路复用，所述ATSC数据包的每一个都包括一个三字节的输送标头和184个字节的ATSC数据。可以在一个信息包一个信息包的基础上选择到多路复用器24的任何一种输入，并将每个选择的输入提供给ATSC发送器26。多路复用器24根据下文将加以描述的稳健VSB映射来选择将哪种输入传送到ATSC发送器26。
典型的ATSC发送器26包括一个里德/所罗门编码器28、一个交错器30和一个2/3比率内部编码器32，它们全部都根据ATSC标准来进行操作。
标准ATSC接收器(诸如，图2中所示的标准ATSC接收器12)接收和处理ATSC数据，并丢弃稳健VSB数据。相应地，标准ATSC接收器12包括一个2/3比率内部解码器34、一个去交错器36和一个里德/所罗门解码器38，它们全部都根据ATSC标准进行操作。但是，标准ATSC接收器12被编程为对ATSC数据和稳健VSB数据输送标头(它包括信息包标识符或PID，并且外部编码器还没有对它编码)进行解码。标准ATSC接收器12读取所有信息包的PID，并在40处，丢弃具有稳健VSB数据的PID的那些信息包。如在本技术领域中已知，标准ATSC接收器12也包括一个切片预测器42(诸如，在第5,923,711号美国专利中所揭示的切片预测器)，它响应于内部解码的数据，并提供一个输出返回给相位跟踪器和/或均衡器。
稳健VSB接收器(例如，图3中所示的稳健VSB接收器14)可以对稳健VSB数据包进行接收、解码和处理。如已知，并如图4所示，ATSC发送器26的2/3比率内部编码器32包括一个预编码器44和一个四种状态的格栅编码器46。结合起来，预编码器44和四种状态的格栅编码器46可以看作为八种状态的编码器，该编码器对于每两个输入位(X1 X2)产生三个格栅编码的输出位(Z0 Z1 Z2)。映射器48将三个格栅编码的输出位映射到具有如图5所示的八个分层中之一的一个符号。如从卷积代码理论众所周知，可以把预编码器44和四种状态的格栅编码器46的操作看作八种状态的、与4有关的格栅。
所以，在稳健VSB接收器14中，2/3比率内部解码器50可以操作八种状态的、与4有关的格栅，它将预编码器44和2/3比率内部编码器32的四种状态的格栅编码器46视作结合为一体(如图6所示)，以便产生一个软输出判定(例如，使用如Li、Vucetic和Sato在1995年5月的IEEE信息理论学报上的《关于具有符号间干扰的频道的最佳软输出检测》中所描述的SSA算法)。这项软判定制定的操作比广泛使用的产生硬判定输出的Viterbi算法更复杂，但软判定制定操作更充分地利用了由外部编码器20提供的编码增益。
去交错器52对2/3比率内部解码器50的输出进行去交错。稳健VSB接收器14读取去交错器52的输出处的所有信息包的PID。根据这些PID，稳健VSB接收器14丢弃在54处的那些具有ATSC数据的PID的信息包，并且还丢弃跟随外部编码器20而增加的传送标头和由里德/所罗门编码器28增加的奇偶字节。这样，在54处，稳健VSB接收器14只传送包含由外部编码器20编码的稳健VSB数据的稳健VSB数据包。稳健VSB数据包由外部解码器56来解码，由去交错器58(是交错器18的相反物)进行去交错，并且由里德/所罗门解码器60来进行里德/所罗门解码，以便再现提供给图1中的里德/所罗门编码器16的原来未编码的辅助数据。
外部解码器56的可靠的输出(可以使用软输出或硬输出)由反馈路径64中的交错器62(对应于交错器30)进行交错，以便将外部解码数据的排序恢复到频道中的数据的顺序。例如，切片预测器66可以使用该交错的外部解码数据，来创建到相位跟踪器和/或均衡器的可靠的反馈。但是，稳健VSB接收器14中的去交错器52和交错器62所引入的总体反馈延迟通常太长，而无法向相位跟踪器和/或均衡器提供有用的反馈。
图7、8和9中所示的布置避免了由稳健VSB接收器14的去交错器52和交错器62引入的反馈延迟。图7表示稳健VSB发送器80，其中，未编码的辅助数据字节由里德/所罗门编码器82来编码，里德/所罗门编码器82将里德/所罗门奇偶字节加到未编码的辅助数据字节。交错器84对未编码的辅助数据字节和里德/所罗门奇偶字节进行交错。然后，如上文所讨论的，外编码器86使用卷积代码或turbo积代码对交错的、未编码的辅助数据字节和里德/所罗门奇偶字节进行位方式编码。外部编码器86的位方式输出是由小块交错器88进行交错的小块，以便减少频道突发差错对外部解码的影响。可以把小块交错器88所提供的数据称作“R数据(Rdata)(n.o.)”，它代表正常排列的稳健VSB数据。
第一个多路复用器92的一个输入端接收ATSC格式化的信息包，每个信息包包括(i)具有关于稳健VSB数据的PID号码的一个有效的三字节输送标头、(ii)虚设(dummy)的稳健VSB数据的184个占位符字节和(iii)虚设的ATSC里德/所罗门奇偶数据的20个占位符字节。第一个多路复用器92的另一个输入端接收ATSC格式化的虚设信息包，每个信息包包括207个字节的虚设ATSC数据。这些ATSC格式化的虚设信息包用作在下游被增加的真实ATSC信息包的占位符。可以在一个信息包一个信息包的基础上选择第一个多路复用器92的各个输入端，这项选择是根据以后将加以描述的稳健VSB映射。
交错器94根据卷积字节交错的“ATSC标准”来交错第一个多路复用器92的所选输出。数据置换器96既接收交错器94和小块交错器88两者的输出。数据置换器96用来自小块交错器88的下一个正常排序的、稳健VSB数据字节代替来自交错器94的每个虚设的稳健VSB数据占位符字节。
数据置换器96的输出包含具有散布的输送标头的正常排序的稳健VSB数据、虚设的ATSC里德/所罗门奇偶字节，以及虚设的ATSC数据包字节。去交错器98(根据字节去交错的“ATSC标准”来进行操作)对数据置换器96的输出进行去交错，以便有效地将数据“重新包装”成输送标头、重新排序的稳健VSB数据(R数据(r.o.))、虚设的ATSC里德/所罗门奇偶字节和虚设的ATSC数据的分组。从反交错器98的去交错产生正常重新排序的稳健VSB数据的重新排序，而可以把重新排序的数据称作“重新排序的稳健VSB数据”。
在100处，丢弃稳健VSB信息包和虚设ATSC数据包(207个字节/包)的虚设ATSC里德/所罗门奇偶字节(20个/包)。第二个多路复用器102使其余的稳健VSB信息包(每个包括一个输送标头和重新排序的稳健VSB数据)和真实ATSC数据包(每个包含187个字节的输送标头和ATSC数据)进行多路复用。可以在一个信息包一个信息包的基础上选择到第二个多路复用器102的各个输入，并将其提供给ATSC发送器104。第二个多路复用器102根据下文将加以描述的稳健VSB映射来选择将哪个输入传送到ATSC发送器104。
ATSC发送器104通常包括一个里德/所罗门编码器106，一个交错器108和一个12路2/3比率内部编码器110，它们都根据ATSC标准来进行操作。里德/所罗门编码器106输出与输送标头、ATSC数据和ATSC里德/所罗门奇偶字节的信息包进行多路复用的输送标头、重新排序的稳健VSB数据和ATSC里德/所罗门奇偶字节的信息包。根据重新排序的稳健VSB数据来计算稳健VSB数据的ATSC里德/所罗门奇偶字节。而且，交错器108改变稳健VSB数据的排序，以便在交错器108的输出处的稳健VSB数据再次成为正常排序的稳健VSB数据。交错器108也使输送标头、ATSC里德/所罗门奇偶字节和ATSC数据分散。该数据是由12路2/3比率内部编码器110进行2/3比率编码的，并且被发送。所发送的稳健VSB数据处于正常的排序，即在小块交错器88的输出处所提供的排序。这个正常的排序允许稳健VSB接收器避免由稳健VSB接收器14的去交错器52和交错器62引起的延迟。
如图8所示，标准ATSC接收器120包括一个12路2/3内部解码器122，内部解码器122对所发送的数据解码，以便为包括正常排序的稳健数据的一个输出数据流提供散布的输送标头、ATSC数据，以及根据交错器108所提供的ATSC卷积字节交错来定位的ATSC里德/所罗门奇偶字节。ATSC去交错器124将输送标头、ATSC数据和ATSC里德/所罗门奇偶字节恢复到其输送“包装化”的位置。ATSC去交错器124也将正常排序的稳健VSB数据转换成重新排序的稳健VSB数据。这种重新排序的形式允许标准ATSC接收器120的ATSC里德/所罗门解码器126正确地测试稳健VSB数据包的奇偶性。然后，标准ATSC接收器120可以读取稳健VSB数据包输送标头，并根据稳健VSB数据包的PID在128处适度地丢弃它们。
如图9所示，稳健VSB接收器130包括一个软输出12路2/3比率内部解码器132。(硬输出2/3解码器将会导致损失相当多的编码增益)。软输出12路2/3比率内部解码器132的输出包括正常排序的稳健VSB数据，该数据在由以下所讨论的丢弃控制线路134指出的各个位置处具有在稳健VSB数据中的分散的重新排序的ATSC数据、输送标头，以及ATSC里德/所罗门奇偶符号。在丢弃控制线路134的控制下，丢弃块136丢弃重新排序的ATSC数据、输送标头和ATSC里德/所罗门奇偶符号。
小块去交错器138对稳健VSB数据去交错。小块去交错器138具有相对较低的延迟时间。该去交错可分散在软输出12路2/3比率内部解码器132的输出处的稳健VSB数据中可能的突发差错。外部解码器140对正常排序的稳健VSB数据进行位方式解码，外部解码器140也将稳健VSB数据包装成字节。amp信息告诉外部解码器140在RMAP数据输入处对于提供给外部解码器140的什么数据使用什么解码比率。虑及到相位跟踪器和/或均衡器的较低的总体反馈，稳健VSB接收器130中既不需要去交错器52也不需要交错器62。例如，增强切片预测器142可以使用外部解码数据，以便产生到相位跟踪器和/或均衡器的反馈。如果需要的话，可以用选通反馈，或者可以对于被解码的数据的可靠性来按比例调整均衡器梯度算法的步长大小。
去交错器144(它是交错器84的相反物)对外部解码器140所解码的稳健VSB数据包有效负载进行去交错，并由里德/所罗门解码器146(对应于里德/所罗门编码器82)来进行里德/所罗门解码，以便再现提供给图7中的里德/所罗门编码器82的原来未编码的辅助数据。
如ATSC标准中所提供的，一个帧包括多个段，每个段包含预定数量的字节。帧的第一个段是帧同步段，帧中其余的段是数据段。虽然可以按段或局部段来发送稳健VSB数据，但是，较方便的是以成对的段来发送稳健VSB数据。以上所讨论的稳健VSB映射指出哪些段对包含稳健VSB数据，以致丢弃块136可以在重新排序的ATSC数据能够到达外部解码器140之前正确地丢弃重新排序的ATSC数据。丢弃块136也必须丢弃所有段(稳健VSB和ATSC)的输送标头和ATSC里德/所罗门奇偶数据。
图10中示出在丢弃控制线路134上产生合适的控制信号来控制这项丢弃功能的一种概念上很简单的电路，以及稳健VSB接收130的有关部分。稳健VSB接收器130使用所接收的映射信息(以下描述用于发送和接收该映射信息的方法)来指示虚设段发生器150何时构制虚设的207个字节段。虚设段发生器150也使用帧同步信号。对于每个ATSC虚设段，虚设段发生器150将输送标头和ATSC里德/所罗门奇偶字节设置为FF。对于每个稳健VSB数据虚设段，虚设段发生器150将输送标头和ATSC里德/所罗门奇偶字节设置为FF。虚设段发生器150将每个稳健VSB数据虚设段的其余字节设置为00。
虚设段发生器150将这些虚设段馈送到ATSC卷积字节交错器152，然后使用ATSC卷积字节交错器152的输出来控制丢弃块136，丢弃块136随后响应于FF和00代码，以便正确地丢弃在所接收的数据流内进行交错的重新排序的ATSC数据、输送标头，以及ATSC里德/所罗门奇偶数据。这样，丢弃块136只传送稳健VSB数据。
图11表示多个外部代码稳健VSB发送器160。稳健VSB发送器160的操作类似于图7中的稳健VSB发送器80。稳健VSB发送器160具有第一个里德/所罗门编码器162(它通过将里德/所罗门奇偶字节加到未编码的第一辅助数据来为第一未编码的辅助数据进行编码)、第二个里德/所罗门编码器164(它通过将里德/所罗门奇偶字节加到第二未编码的辅助数据来为第二未编码的辅助数据进行编码)，以及第三个里德/所罗门编码器166(它通过将里德/所罗门奇偶字节加到第三未编码的辅助数据来为第三未编码的辅助数据字节进行编码)。第一个交错器168对经里德/所罗门编码的第一未编码的辅助数据进行交错，第二个交错器170对经里德/所罗门编码的第二未编码的辅助数据进行交错，第三个交错器172对经里德/所罗门编码的第三未编码的辅助数据进行交错。然后，经交错里德/所罗门编码的第一未编码的辅助数据由第一个外部编码器174进行位方式编码，经交错里德/所罗门编码的第二未编码的辅助数据由第二个外部编码器176进行位编码，经交错里德/所罗门编码的第三未编码的辅助数据由第三个外部编码器178来进行位方式编码。第一个外部编码器174的位方式输出由第一个小块交错器180进行交错，第二个外部编码器176的位方式输出由第二个小块交错器182进行交错，第三个外部编码器178的位方式输出由第三个小块交错器184进行交错。
第一个外部编码器174是1/4比率编码器，第二个外部编码器176是1/2比率编码器，第三个外部编码器178是3/4比率编码器，但可以使用采用不同编码比率的这些或其他外部编码器的任何其他组合。第一个、第二个和第三个小块交错器180、182、184的数据输出由在选择输入控制下的多路复用器186来选择，该选择输入确定将按不同方式经外部编码的数据插入要发送的帧的顺序。可以把在多路复用器186的输出处的数据可以被称作“R数据(n.o.)”，它和以前一样代表正常排序的稳健VSB数据。
多路复用器190的顶部的三个输入接收ATSC格式信息包，每个信息包拥有具有稳健VSB数据的PID号码的一个有效的三字节输送标头、184个占位符字节的虚设的稳健VSB数据，以及ATSC里德/所罗门奇偶数据的20个虚设占位符字节。多路复用器190的最顶部输入处的稳健VSB数据对应于来自第一个外部编码器174的1/4比率编码数据，多路复用器190的下一个输入处的稳健VSB数据对应于来自第二个外部编码器176的1/2比率编码数据，多路复用器190的下一个输入处的稳健VSB数据对应于来自第三个外部编码器178的3/4比率编码数据。提供给多路复用器190的最底部输入处的数据包括ATSC格式虚设信息包，每个信息包具有207个字节的虚设ATSC数据。这些虚设ATSC数据包用作将增加到多路复用器190的下游的真实ATSC数据包的占位符。可以根据选择线路上的输入，在一个信息包一个信息包的基础上选择到多路复用器190的各个输入。该选择是根据在以下将加以描述的稳健VSB数据映射。
多路复用器190的输出由交错器192进行交错，以便实现正确的ATSC卷积交错。数据置换器194接收交错器192的输出和多路复用器186的输出。数据置换器194用来自多路复用器186的下一个对应的正常排序的稳健VSB数据字节来代替来自多路复用器190的每个虚设的稳健VSB数据占位符字节。
数据置换器194的输出包含具有散布的输送标头、虚设ATSC里德/所罗门奇偶字节，以及虚设ATSC数据包字节的正常排序的稳健VSB数据(合适进行地1/4比率编码、1/2比率编码和/或3/4比率编码)。卷积字节去交错器196(如“ATSC标准”中所描述的)对数据置换器194的输出去交错，以便有效地将数据“重新包装”成输送标头重新排序的稳健VSB数据(1/4、1/2和/或3/4比率编码)的信息包、虚设ATSC里德/所罗门奇偶字节和ATSC数据的虚设信息包。由去交错器196的去交错产生正常排序的稳健VSB数据的重新排序。
按与图9中的丢弃控制线路134和丢弃块136所提供的方式类似的一种方式，在198处丢弃虚设ATSC里德/所罗门奇偶字节(20个/包)和虚设ATSC数据包(207个字节/包)。多路复用器200对其余的稳健VSB信息包(每个包括一个输送标头和重新排序的稳健VSB数据)和真实ATSC数据包(每个包含输送标头和ATSC数据的187个字节)进行多路复用。可以在一个信息包一个信息包的基础上选择到多路复用器200的每个输入，并将其提供给ATSC发送器202。多路复用器200根据在下文将加以描述的稳健VSB映射来选择将哪个输入传送到ATSC发送器202。
ATSC发送器202通常包括一个里德/所罗门编码器204、一个交错器206和一个12路2/3比率内部编码器208，它们都根据ATSC标准来进行操作。里德/所罗门编码器204输出与输送标头、ATSC数据和ATSC里德/所罗门奇偶字节的信息包多路复用的输送标头、重新排序的稳健VSB数据和ATSC里德/所罗门奇偶字节的信息包。根据重新排序的稳健VSB数据来计算稳健VSB数据的ATSC里德/所罗门奇偶字节。而且，交错器206改变稳健VSB数据的排序，以使交错器206的输出处的稳健VSB数据再次成为正常排序的稳健VSB数据。交错器206也使输送标头字节、ATSC里德/所罗门奇偶字节和ATSC数据分散。这些数据由12路2/3比率内部编码器208进行2/3比率编码，并且被发送。被发送的稳健VSB数据处于正常的顺序，即在多路复用器186的输出处所提供的顺序。这个正常的数据顺序使稳健VSB接收器能够避免由去交错器52和交错器62引起的延迟。
如上面所讨论的，ATSC帧包括一个帧同步段和多个数据段，而且为方便起见，把稳健VSB数据包装成一些四个段的组。尤其是，图12表示可以在帧中被用来发送经1/2比率编码的稳健VSB数据的四个数据段的一个例子；图13表示可以在帧中被用来发送经1/4比率编码的稳健VSB数据的四个数据段的一个例子；图14表示可以在帧中被用来发送经3/4比率编码的稳健VSB数据的四个数据段的一个例子。这些例子代表交错器108之前的帧，并假设每组四个稳健VSB数据段的每个组包含许多整数的稳健的里德/所罗门编码块，每个长184个字节，其中的20个字节是奇偶字节。
关于1/2比率外部代码的情况，图12表示对于每个输入位，外部编码器位输出两个位。把稳健VSB数据包包装成到一对数据段的一个RVSB里德-所罗门块(一个位/符号)，以致1/2比率外部代码，四个段包含两个稳健的里德/所罗门编码块。如图13所示，对于1/4比率外部代码的情况，外部编码器为每个输入位输出四个位。把稳健VSB数据被包装成每四个数据段有一个RVSB里德-所罗门块(1/2位/符号)，以致1/4比率外部代码，四个段包含一个稳健的里德/所罗门编码块。如图14所示，对于3/4比率外部代码的情况，外部编码器为每三个输入位输出四个位。在这种情况下，所发送的符号和字节边界总是不匹配。但是，三个完整的RVSB里德-所罗门块将会正好包装成四个数据段(1.5位/符号)，以致3/4比率外部代码，四个段包含三个稳健的里德/所罗门编码块。
相应地，图12、13和14可以由以下表格来表现
其中，X代表完整的稳健里德/所罗门编码块的数量，而Y代表包含对应数量X的稳健里德/所罗门编码块所需要的帧段的数量。
但是，应该理解，可以结合本发明来使用其他编码比率，因此，以上的表格将根据所用的特定编码比率而变化。
图15更加详细地表示交错器18、84、168、170和172，图16更加详细地表示去交错器58和144，假设选择稳健的里德/所罗门编码块长184个字节。交错器18、84、168、170和172是B＝46、M＝4、N＝184的卷积交错器，它们对稳健VSB数据进行字节方式交错。除了稳健的交错器的B参数是46(而不是52)和参数N是184(而不是208)以外，该交叉方案等同于《ATSC数字电视标准A/53和ATSC数字电视标准A/54的使用指南》中所描述的ATSC交错器方案。需要这个交错器，以致即使绕过ATSC去交错器(Da)(如图9所示)，稳健VSB接收器也可以处理频道上的长的噪声突发串。
如图16所示，去交错器58和144是B＝46、M＝4、N＝184的卷积去交错器，它们对稳健VSB数据进行字节方式的去交错。除了稳健的去交错器的B参数是46(而不是52)和参数N是184(而不是208)以外，该去交错方案也等同于《ATSC数字电视标准A/53和ATSC数字电视标准A/54的使用指南》中所描述的ATSC去交错器方案。
由于稳健VSB里德/所罗门块包括184个字节，并由于许多整数的稳健VSB里德/所罗门块是在数据帧中的，因此，稳健VSB数据字节的数量加上数据帧中稳健VSB里德/所罗门奇偶字节总是可被46均匀地除尽。所以，不管G的值(将在下文加以描述)如何，帧同步段都可以被用作接收器中的去交错器58和144(Dr)的同步器。在帧同步处，迫使去交错器换向器被推到顶部的位置。去交错器58和144是字节方式的去交错器。
数据映射如上面所讨论的，每个数据帧可以包含稳健VSB数据段和ATSC(没有进行稳健编码的)数据段的混合物。此外，稳健VSB数据可以包含利用各种编码比率的混合物进行编码的数据。稳健VSB接收器14或130必须具有稳健VSB映射，该映射指出哪些段进行稳健VSB编码和稳健VSB编码使用哪个外部代码，以致稳健VSB接收器14或130可以正确地处理稳健VSB数据并丢弃ATSC数据。稳健VSB发送器10、80和160也使用稳健VSB映射来控制其对应的多路复用和丢弃功能。稳健VSB发送器10、80或160按以下所述的一种方式将这个稳健VSB映射和所有其他的数据一起发送到稳健VSB接收器14或130。
用特定的外部代码进行编码的数据帧中的稳健VSB数据的存在、数量和位置由一个或多个数字Sc表示，Sc似乎是数据帧的帧同步段中的两层数据。已知，帧同步段是帧中的第一个段。所以，关于上述的外部代码(1/4比率、1/2比率和3/4比率)，帧同步段应该较佳地包含[S1/4S1/2S3/4]。把每个Sc(例如，S1/4或S1/2或S3/4)被编码成两层数据的18个符号(位)。对关于所有三个代码，需要总共3×18＝54个符号作为稳健VSB映射的定义。把这些符号插入每个帧同步段的末端附近的保留区域(就在12个预编码位的前面)。对于每组18个位(b18…b1)的每个组，最后6个位(b6…b1)代表被映射为当前帧中稳健VSB数据的8个段的各组的数量G(根据外部代码，8个段＝2、4或6个稳健VSB数据包)。12个前述的位用于梳状滤波器补偿(见《ATSC数字电视标准A/54的使用指南》)。相应地，如图18所示，位b6…b1代表数量G，位b18…b13是位b6…b1的补码，而位b12…b7可以是交替的+1和-1(或任何其他样式)。
假设S＝S1/4+S1/2+S3/4。由于312/8＝39，因此，可以把8个段的0-39组被映射为稳健VSB数据或8 VSB数据(ATSC数据)。所以，只要每个Sc的总数S≤39，它们就可以拥有0…39的值。
较佳的是，在数据帧上尽可能均匀地分布各个稳健VSB数据段。例如，如果S＝1，那么，把以后的8个段映射为稳健VSB数据段，把所有其他的段映射为ATSC数据段1、40、79、118、157、196、235和374。如果S＝2，那么，把以后的16个段映射为稳健VSB数据段，把所有其他的段映射为ATSC数据段1、20、39、58、77、96、115、134、153、172、191、210、229、248、267和286。这些例子继续进行，直到S＝39为止，其中，把整个数据帧映射为稳健VSB数据段。关于S的一些值，各个稳健VSB数据段对之间的间隔不是完全均匀的。但是，关于S的任何值，事先固定间隔，所以，所有接收器都知道间隔。
如果一个帧包含由按1/4比率、1/2比率和3/4比率进行操作的三个外部编码器提供的稳健VSB数据，那么，可以在帧中划分来自这三个外部编码器的数据，以致对关于RVSB段，第一8×S1/4个段包含经1/4比率外部编码的数据，接下来的8×S1/2个段包含经1/2比率外部编码的数据，而最后的8×S3/4个段包含经3/4比率外部编码的数据。但是，对于这三个外部编码器或任何数量的其他类型的外编码器其他稳健VSB数据段组织也是可能的。
如上面所讨论的，由于这个稳健VSB映射是包含在帧同步段中的，因此，稳健VSB映射不享有与稳健VSB数据相同的编码增益分层。但是，通过使某些数量的帧上的稳健VSB映射相关，稳健VSB接收器仍然可以可靠地捕获稳健VSB映射。所以，稳健VSB映射不应该过于频繁地变化(例如，不多于每~60个帧变化一次)。
以上的映射方法通过相关。使接收器能够可靠地、简单地捕获稳健VSB映射。一旦接收器已捕获映射，就希望接收器立即和可靠地跟踪映射的变化。为了立即和可靠地跟踪映射的变化，可在帧的第一个稳健VSB里德/所罗门编码块中复制每个外部代码的稳健VSB映射中的定义(不包括梳状补偿位)。此外，存在数据表示(i)映射将在今后的什么时候变化和(ii)将来新的映射定义。所以，外部编码器的一个帧的第一个稳健VSB数据包具有图17所示的结构，其中，稳健VSB映射定义数据由以下内容提供指定当前映射的8个位(只使用这些位中的6个位)；指定帧的数量直到映射变化的8个位(1-125；如果是0，则不发生变化)；以及，指定下一个映射的8个位(又只使用这些位中的6个位)。第一个稳健VSB数据包的其余部分是数据。各自的外部编码器的帧中的第一个RVSB段具有图17所示的布置。
如此，接收器可以通过使用可靠的稳健VSB数据来跟踪映射变化。即使突发差错破坏许多帧，接收器也能够通过使用从以前所接收的帧中读取的帧数来保持其自己的帧递减计数。如果接收器在任何时候发现以前由帧同步相关性捕取的外部代码的定义与第一个稳健VSB数据段中的那个外部代码的定义不匹配，则接收器应该重新开始其映射捕获过程。
RVSB增强切片预测和均衡器反馈如《ATSC数字电视标准A/53》(由高级电视系统委员会出版)和《ATSC数字电视标准A/54的使用指南》(也由高级电视系统委员会出版)中所解释的，ATSC 8 VSB接收器使自适应均衡和相位跟踪有重要的运用。如上所述的RVSB具有一些特点，这些特点虑及自适应均衡和相位跟踪中的改进。
一个这样的改进是由根据来自增强Viterbi算法的序列把输入符号分层的经延迟的可靠估计反馈回自适应均衡器和/或相位跟踪器而产生的。
(见“Viterbi算法”，G.D.Forney，Jr.，Proc.IEEE，第61卷，268-278页，1973年3月。)这种类型的反馈避免了对“重新编码”的需要，它有状态初始化的问题。
标题为《信号接收器的切片预测器》的第5,923,711号美国专利揭示了一种ATSC 8 VSB接收器，该接收器使用切片预测器，以便将更可靠的反馈提供给相位跟踪器或自适应均衡器。利用图19所示的增强切片预测器系统300，可以使该反馈更加可靠。增强切片预测器系统300具有一个内部解码器302和一个外部解码器304，它们的操作方式类似于以上所述的内部解码器和外部解码器。
来自内部解码器302的切片预测输出的工作方式类似于前述的第5,923,711号美国专利中所描述的工作方式。如上面所解释的，内部解码器302是根据包括一个预编码器的8种状态的、与4有关的格栅。根据在当前时间t的最佳路径量度，内部解码器302的切片预测器决定在时间t的最有可能的状态。然后，根据下一对可能的状态，(从8个输入分层中)选择在时间t+1的下一个符号的四个可能的、被预测的输入分层。例如，如图20中的内部解码器格栅所示，如果在时间t的最有可能的状态是状态一，则下一个状态是∈ 。所以，在时间t+1的下一个输入分层可以是-7、+1、-3或+5。这些接下来的输入分层分别对应于经解码的位对00、10、01和11。
同样，外部解码器304也发现各自的格栅的当前时间t的最佳路径量度。图21中示出一个示范外部解码器的这个格栅的一个部分，并且通常可以将其应用于所有三个外部代码。如图21所示，根据下一对可能的状态来为时间t+1选择两个可能的外部解码器输入位对。举例来说，这两个可能的外部解码器输入位对可以是11，也可以是01。把外部解码器304所选择的位对发送到预测增强器306，预测增强器306从一组四个分层(以前由内部解码器302的切片预测器选择，作为时间t+1的增强切片预测)中选择振幅分层+5或-3。由于内部解码器302的切片预测接近零延迟，但由于在内部解码器302已经提供一个被解码的软输出之后，外部解码器304才能操作于相同的符号，因此，延迟模块308所提供的延迟时间略大于内部解码器302的追溯延迟时间。可以把预测增强器306所提供的切片预测作为反馈提供给相位跟踪器310的均衡器。
利用某些额外的延迟时间，外部解码器304可以制定最后的硬判定并选择时间t+1的单个最有可能的输入位对。例如，如果发现11是到外部解码器304的最有可能的输入位对(如由它的“Viterbi算法”所确定)，则外部解码器304将该信息发送到预测增强器306，然后，预测增强器306从一组四个分层和对应的位对(已经由内部解码器302的切片预测器选择)中选择+5。外部代码可以是卷积代码或其他类型的纠错代码。当正在接收ATSC数据时的时间期间，禁止预测器增强器306。
反馈增强的最大可能性序列估计器(MLSE)切片预测器系统320使用“Viterbi算法”，并在图22中与RVSB接收器的其他有关部分一起被示出。反馈增强的MLSE切片预测器系统320具有一个内部解码器322和一个外部解码器324，它们的操作方式类似于上述的内部解码器302和外部解码器304。但是，不使用内部解码器302的切片预测输出，而是将增强的MLSE模块326配置成通过操作8种状态2/3比率代码格栅(内部解码器322所使用的相同的格栅，包括预编码器)，来对所接收的信号执行通常的“Viterbi算法”。
增强的MLSE模块326将其下一个输入选为(i)如果下一个输入是非RVSB符号，则是如延迟模块328所延迟的噪声的8分层接收信号；或(ii)如果下一个输入是RVSB符号，则是外部解码器324的位对判定输出(硬或软)。增强的MLSE模块326根据RVSB映射中一个符号一个符号的信息来进行这项选择。
增强的MLSE模块326输出8个可能的符号中的一个符号作为其切片预测；该切片预测(符号判定)由增强的MLSE模块326提供，作为到均衡器或相位跟踪器330的反馈。
增强的MLSE模块326应该跟随通过8种状态的格栅的一个更加正确的路径(与内部解码器322相比)，因为当可得到RVSB符号时，增强的MLSE模块326从外部解码器324获得更可靠的输入。
增强的MLSE模块326的输出可以是硬切片判定，也可以是软分层。也可以使用来自内部解码器322或外部解码器324的任何符号可靠性指示，来改变均衡器LMS算法的步长大小。(见《ATSC数字电视标准A/54的使用指南》。)可以把一个任选的预定编码培训序列包括在数据字段的第一个RVSB段的一个规定部分中。发送器和接收器事先知道这个序列。在从外部解码器324输出解码的培训序列的期间，把到增强的MLSE模块326的输入切换到解码的培训序列的存储版本。
以上已讨论了本发明的某些修改。在本发明的技术实践过程中，将进行其他的修改。例如，虽然以上将标准ATSC接收器12和稳健VSB接收器14示作分开的接收器，但是，可以在能够为两种类型的数据(ATSC数据和稳健VSB数据)解码的单个接收器的两个数据路径中结合标准ATSC接收器12和稳健VSB接收器14两者的各种功能。
相应地，本发明的描述被认为只是起说明作用，其目的是把本发明的最佳执行模式教授给精通该技术领域的人。在不脱离本发明的精神的前提下，细节可以有重大的变化，并保留对所附如权利要求的范围内的所有修改的专有权使用。
权利要求
1.用于提供增强切片预测的一种方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤接收包含第一和第二数据的一个输入，其中，第一和第二数据具有相同的n分层星座和不同的位速率；用解码器只对第二数据进行解码；响应于输入和解码器来产生一个输出，其中，把输出局限于n个星座分层中的至少一个，但少于n/2个的星座分层，其中，n＞2；以及，提供输出，作为增强切片预测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解码器是第一个解码器；其中，接收步骤包括用第二个解码器对输入解码以便恢复第一和第二数据的步骤；其中，第二个解码器具有n种状态；其中，产生步骤包括从第二个解码器的n种状态的n/2种状态中选择n/4种状态的步骤；其中，提供步骤包括提供n/4种状态作为增强切片预测的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括根据第二个解码器的处理时间来延迟选择步骤的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解码器是第一个解码器；其中，接收步骤包括用第二个解码器对输入解码以便恢复第一和第二数据的步骤；其中，第二个解码器具有n种状态；其中，产生步骤包括从第二个解码器的n种状态的n/2种状态中只选择一种状态的步骤；其中，提供步骤包括提供一种状态作为增强切片预测的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括根据第二个解码器的处理时间来延迟选择步骤的步骤。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于，n是8。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生步骤包括以下步骤当不可得到第二数据时，对输入解码，以便产生输出；以及，当可得到第二数据时，对第二数据解码，以便产生输出。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括至少部分地根据解码器的处理时间来延迟对输入的解码的步骤。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，提供步骤包括只提供一种状态作为增强切片预测。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括响应于所接收的映射在对输入解码与对第二数据解码之间进行选择的步骤。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解码器是第一个解码器；其中，接收步骤包括用第二个解码器对输入解码以便恢复第一和第二数据的步骤；其中，只为第二数据解码的步骤包括用第一个解码器对第二数据解码以便产生经解码的第二数据的步骤；其中，产生步骤包括以下步骤当不可得到经解码的第二数据时，通过用第三个解码器对输入解码而产生输出；以及，当可得到经解码的第二数据时，通过用第三个解码器对第二解码数据解码而产生输出。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于还包括延迟用第三个解码器对输入解码的步骤的步骤。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第三个解码器执行Viterbi算法。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，提供步骤包括只提供第三个解码器的一种状态作为增强切片预测的步骤。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于还包括响应于所接收的映射在对输入解码与对经解码的第二数据解码之间进行选择的步骤。
16.如权利要求7或11所述的方法，其特征在于，第一数据包括8个分层的非RVSB符号；其中，第二数据包括8个分层的RVSB符号。
17.如权利要求1、7或11所述的方法，其特征在于，提供步骤包括当所接收的信号中包含被发送的培训信号时，根据一个已知的培训信号来提供增强切片预测的步骤。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括提供增强切片预测作为到均衡器的反馈的步骤。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括提供增强切片预测作为到相位跟踪器的反馈的步骤。
全文摘要
当不可得到稳健的8VSB数据时，增强切片预测是根据ATSC 8VSB数据的；当可得到稳健的8VSB数据时，增强切片预测量根据稳健的8VSB数据的。
文档编号H04N5/44GK1425241SQ01808269
公开日2003年6月18日 申请日期2001年3月27日 优先权日2000年4月18日
发明者R·W·西塔, M·菲莫夫, P·A·斯诺普克 申请人:真尼诗电子有限公司