专利名称：利用反向兼容性字节接收数字电视信号的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种基于先进电视系统委员会(ATSC)的A/53的数字电视(DTV)标准的残余边带(VSB)数字电视接收器及其方法。
背景技术：
先进电视系统委员会(ATSC)标准建议使用通过将12个独立的数据流调制为10.76MHz速率的8级残余边带(VSB)而得到的信号，以通过地面广播信道来发送高清晰度电视(HDTV)广播，所述12个独立的数据流被进行网格编码(trellis encode)且被时分复用。所述信号的频带被转换为与标准甚高频(VHF)或超高频(UHF)地面电视信道对应的6MHz的频带。以每秒19.39Mbps的数据率来传播相应信道的信号。可从http//www.atsc.org/获取关于ATSC DTV标准和A/53的详细技术。
然而，由于可变信道和多径现象，传统8-VSB收发器的传输信号在室内和移动信道环境中存在失真，这恶化了接收器的接收性能。
换句话说，所发送的数据受到各种信道失真因素的影响。所述信道失真因素包括多径现象、频率偏移、相位抖动等。为了补偿由信道失真因素引起的信号失真，每24.2ms发送训练数据序列，但是，即使在发送该训练数据序列的24.2ms的时间间隔内，也存在多径特征的改变和多普勒(Doppler)干扰。因为接收器的均衡器的收敛速度并不足够快来补偿由于多径特征中的改变和多普勒干扰而导致的接收信号的失真，所以接收器不能执行精确的均衡。
这样，8-VSB DTV广播的广播节目接收性能低于模拟广播的广播节目接收性能，并且不可能在移动接收器中进行接收。即使可以接收，也存在下述问题即满足可见阈值(TOV)的信噪比(SNR)增加了。
为了解决上述问题，近年来讨论了其中通过分离普通数据和鲁棒数据来发送DTV传输信号的双重流传输方法。换句话说，研究者试图通过向普通数据中添加对外部中断较不敏感的鲁棒数据并同时发送该鲁棒和普通数据来改善DTV接收器的性能。
图1是示出传统DTV发送器的框图。如图中所示，发送器100包括第一多路复用器101、数据随机化器103、瑞德-所罗门(Reed-Solomon，RS)编码器105、鲁棒交织器/分组格式化器107、数据交织器109、鲁棒编码器111、鲁棒数据处理器113、网格编码器115、第二多路复用器117以及导频添加器/调制器/射频(RF)转换器119。
第一多路复用器101多路复用普通数据分组121和鲁棒数据分组123。
普通数据分组121和鲁棒数据分组123是由188字节的运动图像专家组(MPEG)兼容数据分组形成的串行数据流，所述普通数据分组121和鲁棒数据分组123被输入到随机化器103并被随机化，并且在RS编码器105中向其添加用于前向纠错(FEC)的20字节的奇偶信息。
随后，鲁棒交织器/分组格式化器107对鲁棒数据进行交织，并确保用于插入鲁棒数据报头和奇偶位的空间。
在数据交织器109中对经分组格式化的鲁棒数据和经RS编码的普通数据进行交织，并输入到鲁棒编码器111中。
鲁棒编码器111和网格编码器115将输入的普通和鲁棒数据映射到{-7，-5，-3，-1，1，3，5，7}中的任何一个符号(symbol)级别上。
同时，鲁棒数据处理器113通过对经分组格式化的鲁棒数据执行RS编码而添加20个奇偶字节，以保持对不支持鲁棒数据的传统DTV接收器的向下(low-rank)兼容性。
在第二多路复用器117中，将经网格编码的普通和鲁棒数据与来自同步单元(未示出)的段(segment)同步和场同步位序列进行组合，从而生成传输数据帧。随后，在导频添加器中向其添加导频信号。在VSB调制器中将符号流调制为VSB压缩载波。最后，在RF转换器中将基带8-VSB符号流转换为RF信号。
DTV接收器通过对所发送的信号执行与发送器的处理相反的处理而恢复MPEG数据流。
仅支持普通数据的接收器可以通过把输入的鲁棒数据处理为空白(null)分组而保持反向兼容性。
同样，通过加快均衡器的收敛速度并改善网格编码器的性能，能够支持鲁棒数据的接收器可以完全改进在接收普通和鲁棒数据方面的性能。
如上所述，通过将普通数据与鲁棒数据进行混合并以双重流的方式进行发送，即使在较差的传输环境中也可以期望到良好的接收性能。
然而，上述DTV传输系统仅仅是为了低级的(low-rank)接收器的反向兼容性而使用通过对鲁棒数据执行RS编码而得到并添加的奇偶字节，使用所述奇偶字节并非出于纠错的目的。
如果添加到鲁棒数据的奇偶字节可被用于纠错，则可以进一步改进鲁棒数据的接收性能。
发明内容
技术问题因此，本发明的一个目的是提供一种数字电视(DTV)接收器及其方法，其能够通过将添加到鲁棒数据的奇偶字节用于纠错而确保低级的DTV接收器的反向兼容性，并可以根据该鲁棒数据而得到RS编码增益。
本领域的普通技术人员可以从本发明的附图、详细描述和权利要求书中了解本发明的其他目的和优点。
技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种数字电视(DTV)接收器，包括接收单元，用于接收包括普通数据和鲁棒数据的传输信号，并将该传输信号转换为基带信号；均衡器，用于确定所述传输信号的符号级别；网格解码器，用于对确定级别的符号执行网格解码；非系统瑞德-所罗门(NRS)解码器，用于对经网格解码的鲁棒数据执行NRS解码，并纠错；以及恢复单元，用于关于所述经网格解码的普通数据和经NRS解码的鲁棒数据而恢复数字视频数据流。
根据本发明的一个方面，提供了一种DTV接收方法，包括下述步骤a)接收包括普通数据和鲁棒数据的传输信号，并将该传输信号转换为基带信号；b)确定所述传输信号的符号级别；c)对确定级别的符号执行网格解码；d)对经网格解码的鲁棒数据执行非系统瑞德-所罗门(NRS)解码，并纠错；以及e)关于所述经网格解码的普通数据和经NRS解码的鲁棒数据而恢复数字视频数据流。
下面的描述仅示出了本发明的原理。虽然没有在本说明书中清楚地描述或解释，但是本领域的一个普通技术人员可以在本发明的概念和范围内体现本发明的原理并开发出各种装置。
本说明书中的出现的条件术语和实施例仅意欲使得本发明的概念易于理解，且它们并不限于本说明书中所提到的实施例和条件。
另外，应当将对本发明的原理、观点、实施例和特定实施例的详细描述理解为包括与它们等价的结构和功能。所述等价物不仅包括当前所知的等价物，而且包括未来所开发的等价物，也就是说，所述等价物包括意欲执行相同功能的所有设备，而不管它们的结构如何。
例如，应当将本发明的框图理解为示出了体现本发明的原理的示范性电路的概念性观点。类似地，可以在计算机可读媒体中实质表达所有的流程图、状态转移图、伪代码等，并且无论是否区别表达计算机或处理器，都应当将它们理解为是表达由计算机或处理器操作的各种处理。
不仅可以使用专用于在包括被表达为处理器或类似概念的功能块的附图中所示出的各种设备的功能的硬件来提供该功能，而且可以通过使用能够运行用于该功能的适当软件的硬件来提供该功能。当由处理器提供功能时，可以使用单个专用处理器、单个共享处理器、多个独立处理器或其部分能够被共享的多个独立处理器来提供所述功能。
不应当将直观使用的术语“处理器”、“控制”或类似概念理解为专指能够运行软件的硬件块，而是应当将其理解为隐含地包括数字信号处理器(DSP)、硬件以及用于存储软件的ROM、RAM和非易失性存储器。也可以将其他公知和公用的硬件包括在其内。
同样，在附图中描述的开关(switch)可能仅是概念性的存在。应当理解，可以手动或者通过控制程序逻辑或专用逻辑、或者通过专用逻辑的交互来执行该开关的功能。设计者可以出于对本说明书的更深的理解来选择特定技术。
在本说明书的权利要求书中，被表达为装置的、用于执行在详细说明中所描述的功能的组件意欲包括所有用于执行该功能的方法，包括所有形式的软件、诸如用于执行指定功能的电路组合、固件/微代码等。
为了执行指定功能，所述组件与用于执行软件的适当电路合作。由权利要求书所定义的本发明包括用于执行特定功能的不同装置，在权利要求书所请求的方法中，这些装置彼此连接。因此，可以提供所述功能的任何装置都应当被理解为与本说明书所指出的装置等价。
有益效果本发明基于包括普通数据的鲁棒数据的双重流，通过将用来确保反向兼容性的鲁棒数据的奇偶字节用于纠错的目的，可以改进数字电视(DTV)传输系统中的鲁棒数据接收性能。
通过下面参照附图对优选实施例进行描述，本发明的上述和其他目的和特征将变得明显，其中图1是示出传统数字电视(DTV)发送器的框图；以及图2是描述根据本发明的优选实施例的DTV接收器的框图。
具体实施例方式
通过以下借助附图对实施例的描述，本发明的其他目的和方面将变得明显。如果考虑到对现有技术作进一步的描述可能会模糊本发明的发明点，所以将不提供对现有技术的描述。此后，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图2是描述根据本发明的优选实施例的DTV接收器的框图。
如图中所示，DTV接收器200包括调谐器201、IF滤波器和检测器203、NTSC滤波器205、均衡器207、网格解码器209、数据去交织器211、非系统瑞德-所罗门(NRS)解码器213、分组格式化器215、鲁棒去交织器217、RS解码器219、数据去随机化器221、去多路复用器223、同步和定时恢复块230、场同步解码器232以及控制器234。
具体而言，本发明的DTV接收器包括数据去交织器211和分组格式化器215之间的NRS解码器213，其用于对经网格解码后输入的数据执行鲁棒数据纠错。
首先，在接收器200的调谐器201内选择用于从发送器100中发送的RF信号的信道。然后，RF信号在IF滤波器和检测器203内经过中频(IF)滤波并检测同步频率。同步和定时恢复块230检测同步信号并恢复时钟信号。
随后，通过NTSC滤波器205的梳状滤波器去掉国家电视系统委员会(NTSC)干扰信号，并在均衡器207内对其进行均衡。
对于均衡器207，可以使用已知的限定器(被公知为限幅器)或通过跟踪过零点(trace back of zero)的网格解码器。
根据从控制器234中发送的、并从基于ATSC A/53的基于位的数据交织和网格交织而得到的鲁棒数据标记，均衡器207对所接收的信号进行均衡。
场同步解码器232接收数据帧的段，在保留区域内恢复鲁棒数据分组恢复信息，并将该信息发送到控制器234，所述鲁棒数据分组恢复信息包括关于一场内的鲁棒数据和普通数据的速率的信息以及关于鲁棒数据的编码率的信息。
控制器234基于鲁棒数据分组恢复信息而计算鲁棒数据和普通数据之间的延迟，并将该延迟信息发送到需要该延迟信息的组件中。
同时，在均衡器207内被去掉多经干扰的数据符号在网格解码器209中经过网格解码。
所解码的数据符号在数据去交织器211中被去交织，并在RS解码器219中被RS解码。
这里，在数据去交织后，鲁棒数据额外经过NRS解码处理。也就是说，在分组格式化器215去掉被添加到鲁棒数据中的奇偶字节之前，NRS解码器213通过执行NRS解码而纠正传输错误。
如上所述，可以通过使用奇偶字节而得到RS编码增益，出于纠错的目的在传输处理期间将所述奇偶字节添加到鲁棒数据，以确保低级接收器的反向兼容性。根据本发明，在传统信道环境中，每207字节的鲁棒数据分组可以纠正的错误高达10字节。
分组格式化器215可以从经NRS解码的鲁棒数据中去掉分组报头和奇偶字节，并将延伸到两个分组中的鲁棒数据重构为一个分组。
在鲁棒去交织器217中对分组格式化器中重构的鲁棒数据进行去交织，并与普通数据一起进行RS解码。
控制器计算由于仅对鲁棒数据执行的NRS解码、分组格式化和去交织所导致的延迟时间，并将该延迟时间信息发送给数据去随机化器221。
数据去随机化器221基于所发送的延迟时间对普通数据和鲁棒数据执行去随机。例如，当对第n个普通数据分组进行去随机时，下一个将要被去随机化的鲁棒数据分组可能不是从发送器发送的第(n+1)个鲁棒数据分组，而可能是第k个鲁棒数据分组，其中k＜n。由于在分组格式化器215中恢复到原始分组期间的延迟，所以鲁棒数据分组被延迟到普通数据分组之后。因此，数据去随机器221应当考虑到该延迟而执行去随机化。
去多路复用器223基于鲁棒数据标记对普通和鲁棒数据分组进行去多路复用，从而输出由188个字节的MPEG兼容数据分组形成的串行数据流。
虽然已参照某些优选实施例描述了本发明，但是对本领域技术人员来说明显的是，在不背离由所附权利要求书定义的本发明的范围的情况下，可以做成各种变化和修改。
权利要求
1.一种数字电视DTV接收器，包括接收装置，用于接收包括普通数据和鲁棒数据的传输信号，并将该传输信号转换为基带信号；均衡装置，用于确定所述传输信号的符号级别；网格解码装置，用于对确定级别的符号执行网格解码；非系统瑞德-所罗门NRS解码装置，用于对经网格解码的鲁棒数据执行NRS解码，并纠错；以及恢复装置，用于关于所述经网格解码的普通数据和经NRS解码的鲁棒数据而恢复数字视频数据流。
2.根据权利要求1所述的DTV接收器，其中，所述恢复装置包括分组格式化装置，用于重构关于鲁棒数据的分组；数据去交织装置，用于对重构的鲁棒数据进行去交织；RS解码装置，用于对普通数据和鲁棒数据进行前向纠错；以及数据去随机化装置，用于对经RS解码的数据执行去随机化。
3.根据权利要求2所述的DTV接收器，其中，所述恢复装置还包括控制器，用于计算NRS解码和分组重构对鲁棒数据的延迟时间，并且所述数据去随机化装置考虑该延迟时间而执行去随机化。
4.一种数字电视DTV接收方法，包括下述步骤a)接收包括普通数据和鲁棒数据的传输信号，并将该传输信号转换为基带信号；b)确定所述传输信号的符号级别；c)对确定级别的符号执行网格解码；d)对经网格解码的鲁棒数据执行非系统瑞德-所罗门NRS解码，并纠错；以及e)关于所述经网格解码的普通数据和经NRS解码的鲁棒数据恢复数字视频数据流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤e)包括下述步骤e1)重构关于鲁棒数据的分组；e2)对重构的鲁棒数据进行去交织；e3)对普通数据和鲁棒数据执行前向纠错；以及e4)对经RS解码的数据执行去随机化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述步骤e)还包括下面的步骤e5)计算NRS解码和分组重构对鲁棒数据的延迟时间，并且在步骤e4)中考虑该延迟时间而执行去随机化。
全文摘要
提供了一种基于先进电视系统委员会(ATSC)的A/53的残余边带(VSB)数字电视(DTV)接收器及其方法，其可以通过将添加到鲁棒数据的奇偶字节用于纠错而确保低级的DTV接收器的反向兼容性，并从鲁棒数据中获得RS编码增益。该DTV接收器包括接收单元，用于接收包括普通数据和鲁棒数据的传输信号，并将该传输信号转换为基带信号；均衡器，用于确定所述传输信号的符号级别；网格解码器，用于对确定级别的符号执行网格解码；非系统瑞德－所罗门(NRS)解码器，用于对经网格解码的鲁棒数据执行NRS解码，并纠错；以及恢复单元，用于关于所述经网格解码的普通数据和经NRS解码的鲁棒数据而恢复数字视频数据流。
文档编号H04N7/12GK1961579SQ200580017544
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者金晟勳, 池今难, 李宰荣, 金丞源, 李寿寅, 安致得 申请人:韩国电子通信研究院