CN1422493A - 处理附加传输数据的残留边带发送系统 - Google Patents

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Abstract

用于处理附加数据分组、以及MPEG－II数据分组VSB通信系统或发送器包括VSB附加数据处理器和VSB发送系统。VSB附加数据处理器含有Reed－Solomon编码器，用于编码要发送的附加数据；空序列插入器，用于把空序列插入经交织的附加数据中，以便生成预定序列；首标插入器，用于把MPEG首标插入含有插入其中的空序列的附加数据中；和多路复用器，用于按照预定多路复用比和单位多路复用编码的MPEG数据和含有加入其中的MPEG首标的附加数据。把多路复用器的输出提供给8T－VSB发送系统，8T－VSB发送系统调制来自多路复用器的数据字段，和把调制的数据字段发送到VSB接收系统。

Description

处理附加传输数据的残留边带发送系统
                        发明背景
技术领域
本发明一般涉及数字电视发送系统，尤其涉及除了发送MPEG(运动图像专家组)数据和VSB(残留边带)发送系统的信号格式之外，还发送附加数据的8T-VSB发送系统。
背景技术
自从1995年以来，美国就已经使用ATSC 8T-VSB(8格栅-残留边带)作为标准，并且自从1998年后半年以来就已经用ATSC 8T-VSB标准广播。韩国也已经使用ATSC 8T-VSB作为标准。韩国在1995年5月份开始试播，并且自从2000年8月份以来，运行正规的试播系统。技术的进步使数字电视(DTV)可以以当前由NTSC(美国国家电视系统委员会制式)使用的相同6MHz带宽发送。
图1显示了现有技术ATSC 8T-VSB发送系统(“VSB发送系统”)的方块图。VSB发送系统16一般包括数据随机化器1、Reed-Solomon(里德-索洛蒙)编码器2、数据交织器3、格栅编码器4、多路复用器5、导频插入器6、VSB调制器7和RF(射频)转换器8。
参照图1，存在一个接收MPEG数据(视频、音频和辅助数据)和使MPEG数据随机化的数字随机化器1。数据随机化器1接收从MPEG-II编码器输出的MPEG-II数据。尽管没有在图1中示出，但是MPEG-II编码器获取基带数据视频，和利用离散余弦变换、游程长度编码、和双向运动预测等技术进行位速率压缩。然后，MPEG-II编码器多路复用这个压缩数据，以及将发送的预编码音频和任何辅助数据。其结果是数据速率只有19.39兆位/秒的压缩MPEG-II数据分组流。MPEG-II编码器以串行的形式把这样的数据输出到数据随机化器。MPEG-II分组的长度是188个字节，在每个分组中第一个字节总是同步或首标字节。然后，舍弃MPEG-II同步字节。在处理的后一阶段，同步字节最终将被ATSC分段同步(segment sync)所取代。
在VSB发送系统16中，8T-VSB位流应该是随机的、类似于噪声的信号。传输信号频率响应必须具有平坦类噪声谱的理由是为了最有效地使用分配的6 MHz信道空间。随机数据使进入模拟NTSC信号中的干扰达到最小。在数据随机化器1中，根据伪随机数生成的已知模式改变每个字节值。这个过程在VSB接收器中被反过来进行，以便还原成正确的数据值。
VSBS发送系统16的Reed-Solomon用于让数据随机化器1的输出数据经历Reed-Solomon编码，和把20字节奇偶校验码加入输出数据中。Reed-Solomon编码是一种应用于输入数据流的前向纠错方案。前向纠错用于纠正在传输期间由于信号衰落、噪声等引起的位错误。各种类型的技术可以用于前向纠错处理。
Reed-Solomon编码器2获取所有187个字节的输入MPEG-II数据分组(同步或首标字节已经从188个字节中删除了)，并且用数学方法把它们当作一个块来处理，建立块内容的数字梗概(sketch)。这个“梗概”占据加在原来187字节分组的末端上的20个附加字节。这20个字节被称为Reed-Solomon奇偶校验字节。每个数据分组的20个Reed-Solomon奇偶校验字节为多达10个位错误每分组的前向纠错添加了冗余码。由于Reed-Solomon解码器纠正字节错误，和字节可以在它们当中存在从1到8任何位置的位错误，因此，在VSB接收器中可以纠正大量的错误。Reed-Solomon编码器2的输出是207个字节(187加上20个奇偶校验字节)。
VSB接收器把接收的187字节块与20个奇偶校验字节相比较，以便确定接收数据的有效性。如果检测到错误，那么，接收器可以利用奇偶校验字节定位错误的精确位置，修改损坏的字节，和重建原始信息。
数据交织器3交织Reed-Solomon编码器2的输出数据。具体地说，数据交织器3搅乱数据分组的顺序，和自始至终分散或延迟MPEG-II分组。然后，数据交织器3重新组装合并了来自许多不同MPEG-II(预交织)分组的小片段的新数据分组。重新组装的分组每个是207个字节。
数据交织器3的用途是防止由于噪声或其它有害传输环境而损失掉一个或多个分组。通过把数据交织成许多个不同的分组，即使一个分组完成损失掉，也可以从包含在其它分组中的信息中基本恢复原来的分组。
VSB发送系统16还含有把数据交织器3的输出数据从字节形式转换成码元形式和让其经历格栅编码的格栅编码器4。格栅编码是另一种形式的前向纠错。Reed-Solomon编码把整个MPEG-II分组同时当作一个块来对待，与Reed-Solomon编码不同，格栅编码是随着它随时间而演变，跟踪正在传输位流的演化编码。
格栅编码器4以多于4个数据层的形式把附加冗余码加入信号，建立多层(8个)数据码元进行发送。对于格栅编码来说，将每个8-位字节分割成4个一串的2-位字。在格栅编码器4中，将每个2-位输入字与前2-位字的历史相比较。用数学方法生成描述从前2-位字过渡到当前2-位字的3-位二进制码。用这些3-位代码取代原来的2-位字，并且作为8T-VSB的8层码元发送。对于进入格栅编码器4的每两个位，都出来3个位。
VSB接收器中的格栅解码器利用接收的3-位过渡码，重构数据流从一个2-位字到下一个2-位字的演化。这样，随着信号随时间从一个字移动到下一个字，格栅编码器跟着“踪迹”走。格栅编码的本领在于它能够随时间跟踪信号的历史，和根据信号的过去和未来行为舍弃掉有可能出错的信息(错误)。
多路复用器5用于多路复用来自格栅编码器4的码元流和使信号同步。分段和字段同步信号把信息提供给VSB接收器，以便精确地定位和解调发送的RF信号。在随机化和纠错编码阶段之后插入分段和字段同步信号，以便不破坏这些信号必须有效拥有的固定时间和幅度关系。多路复用器5以时分的方式提供来自栅极驱动器4的输出和分段和字段同步信号。
数据交织器3的输出分组包括207个字节的交织数据分组。在格栅编码之后，把207字节段扩展成828个八层码元的基带流。分段同步信号是加入每个数据段的前端和取代原来MPEG-II数据分组的遗漏第一字节(分组同步字节)的四码元脉冲。分段同步信号每832个码元出现一次，并且总是采取在+5与-5信号电平之间摆动的正-负-正脉冲。
字段同步信号是每字段重复一次的整个数据段。字段同步信号具有正-负脉冲的已知数据码元模式，由接收器用于消除由于不良接收引起的信号幻像。
VSB发送系统16还含有把导频信号插入来自多路复用器5的码元流中的导频插入器6。与上述同步信号类似，在同步和纠错编码阶段之后插入导频信号，以便不破坏这些信号必须有效拥有的固定时间和幅度关系。
在调制数据之前，把小量的DC(直流)偏置施加到8T-VSB基带信号上。这使小的残余载波出现在最后调制谱的零频率点上。这是由导频插入器6提供的导频信号。这就把与正在发送的数据无关的、要锁住的某种东西给予VSB接收器中的RF PLL(锁相环)电路。
在导频插入器6已经插入导频信号之后，让输出受VSB调制器7支配。VSB调制器7把来自导频插入器6的码元流调制成中频带的8VSB信号。VSB调制器7提供一个边带的大部分已经移动了的、标准频率(在美国是44MHz)的滤波(对余弦波求均方根(root-raised))IF信号。
具体地说，八层基带信号被调幅成中频(IF)载波。调幅产生与载波频率有关的双边带IF谱。总谱太宽，难以在指定的6MHz信道中发送。
调制产生的旁瓣是中心谱的简单缩影，和整个下边带是上边带的镜像。因此，利用滤波器之后，VSB调制器舍弃了整个下边带和上边带中的所有旁瓣。利用Nyquist(奈奎斯特)滤波器把剩下的信号(中心谱的上半部)再去掉一半。Nyquist滤波器是基于Nyquist理论的，这个理论概括道，以给定取样速率发送数字信号只需要1/2频带宽度。
最好，还有把来自VSB调制器7的中频带信号转换成RF带信号，和通过天线9把信号发送到接收系统的RF(射频)转换器8。
Zenith Co.在美国专利第5636251、5629958和5600677号中至少部分地描述了前述VSB通信系统，这里引用这些专利，以供参考。在北美和韩国用作标准数据TV广播的8T-VSB发送系统发展成用于发送MPEG视频和音频数据。随着处理数字信号的技术不断发展和因特网的使用日益广泛，当前的趋势是把数字化家用电器、个人计算机、和因特网合并成一个综合性系统。
因此，为了满足用户的各种需求，需要开发出一种便于把各种附加数据加入视频和音频数据中和通过数据广播信道发送它们的通信系统。可以预料，附加数据广播的使用可能需要PC(个人计算机)卡或便携式电器，以及简单的室内天线。
但是，由于墙壁和附近移动体的存在，信号强度会大幅度降低。还可以存在由反射波引起的幻像和噪声，这使附加数据广播的信号的性能变得很差。附加数据广播与一般视频和音频数据的不同之处在于，它要求在发送过程中出错率低。对于一般视频和音频数据，人眼或人耳难以觉察的错误是无关紧要的。相反，对于附加数据，即使在附加数据(可能包括程序执行文件、股票信息、和其它类似信息)中一个位发生错误，也有可能引起严重问题。因此，绝对需要开发出一种更能抵抗出现在信道上的幻像和噪声的通信系统。
一般说来，与MPEG视频和音频数据类似，附加数据由时分系统在一个信道上发送。在数字广播并入之后，在家用电器市场上已经普遍出现了配成接收ATSC VSB数字广播信号的接收器。这些产品只接收MPEG视频和音频数据。因此，要求在与用于MPEG视频和音频数据相同的信道上发送附加数据不对配成接收ATSC VSB数字广播信号的现有接收器产生负面影响。
上述情况可称为ATSC VSB向后兼容性，和附加数据广播系统必须是与ATSC VSB通信系统保持向后兼容的系统。
                        发明内容
因此，本发明是针对VSB通信系统、和用于VSB通信系统的信号格式的，这种VSB通信系统基本上消除了由于现有技术的局限性和缺陷而引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种可以与附加数据一起发送当前MPGE视频和音频数据的ATSC VSB发送系统。
本发明的另一个目的是提供一种抗幻像和噪声能力更强的ATSC VSB发送系统。
本发明的另一个目的是提供一种完全与现有技术ATSC VSB发送系统反向兼容的新ATSC VSB发送系统。
本发明的另一个目的是提供一种适合于抗幻像和噪声的ATSC VSB发送系统的传输数据格式。
本发明的其它特征和优点部分在如下的描述中展示出来，和部分可以从如下的描述中明显看出，或者，可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其它优点可通过在书面描述中具体指出的结构和本发明的权利要求书，以及附图实现和达到。
为了实现这些和其它优点，和根据具体化的和概括描述的本发明的目的，供MPEG数据信号和附加数据信号使用的VSB发送器包括VSB附加数据处理器和8T-VSB发送系统。VSB附加数据处理器包括前向纠错编码器，用于编码附加数据信号；空序列插入器，用于把空序列插入经过前向纠错编码器处理的附加数据信号中，以便生成预定序列；首标插入器，用于把首标插入含有插入其中的空序列的附加数据信号中；和多路复用器，用于按照预定多路复用比和单位的至少一个多路复用MPEG数据信号和含有插入其中的首标的附加数据信号。
VSB发送系统对VSB附加数据处理器作出响应，以便调制来自多路复用器的输出，形成由数个分段组成的至少一个数据字段，一个数字字段包括代表附加数据信号的至少一个分段和代表MPEG数据信号的至少一个分段。
根据本发明的一个方面，前向纠错编码器是Reed-Solomon编码器。附加数据信号包括含有X个字节的至少一个数字分组，和Reed-Solomon编码器提供Y个字节的奇偶校验字节，其中X个字节和Y个字节加在一起总共184个字节。
根据本发明的另一个方面，首标插入器把3个字节的首标信息插入数据分组中。最好，空序列插入器把附加数据信号的一个数据分组划分成两个数据分组。预定序列基本上出现相同个数的位“1”和“0”。
根据本发明的另一个方面，VSB发送器还包括从前向纠错编码器接收数据和输出到空序列插入器的交织器。交织器交织通过前向纠错码编码的附加数据信号。
应该明白，上面的一般性描述和下面的详细描述是示范性的和说明性的，其目的是对如权利要求书所述的发明作进一步说明。
附图说明
为了进一步理解本发明而引入和插入本说明书中，成为本说明书的组成部分的附图说明了本发明的实施例，并且，与如下描述一起，用于解释本发明的原理。
图1说明了显示传统VSB发送系统的方块图；
图2说明了显示根据本发明实施例的用于发送附加和MPEG数据的VSB发送器的方块图；
图3说明了根据本发明实施例的VSB发送系统发送的数据的帧结构；
图4说明了显示多路复用器附加数据和MPEG数据，以便形成VSB数字字段的过程的图形；
图5说明了由空序列插入器把空序列插入附加数据中和生成预定序列的例子；
图6说明了用于交织附加数据的数据交织器的示意图；
图7说明了编码附加数据的例子；和
图8说明了编码附加数据的另一个例子。
                   优选实施例详述
现在详细介绍在附图中说明了其例子的本发明优选实施例。
图2说明了显示根据本发明实施例的用于发送附加和MPEG数据的VSB发送器110的方块图。图3说明了根据本发明实施例的VSB发送系统发送的数据的帧结构。图4说明了显示多路复用器附加数据和MPEG数据，以便形成VSB数字字段的过程的图形。图5说明了显示插入空序列，生成预定序列的的过程的图形。图6说明了显示交织附加数据的数据交织器的图形。图7说明了显示编码附加数据的例子的图形。图8说明了显示编码附加数据的另一个例子的图形。
在图2中，根据本发明优选实施例的VSB发送器110包括VSB附加数据处理器100和VBS发送系统16。前面结合图1已经对VSB发送系统16作了描述，因此，这里不再重复。根据本发明的优选实施例，VSB附加数据处理器包括Reed-Solomon编码器1、数据交织器12、空序列插入器13、MPEG首标插入器14、多路复用器15、8T-VSB发送系统16和天线17。
如图2所示，对于附加数据在信道(地面或电缆)上从VSB发送器110(即，广播电台)发送到VSB接收系统，VSB发送器110让附加数据经历各种数字信号处理。为了提供本发明与现有设备的向后兼容性，附加数据在进入VSB发送系统16之前最好是最终将被处理成187字节分组的164字节分组。但是，附加数据分组的长度是可以改变的，只要VSB附加数据处理器100的输出与VSB发送系统6兼容即可。
在VSB附加数据处理器100中，配备了用于纠错的Reed-Solomon编码器11。附加数据在Reed-Solomon编码器(或R-S编码器)11中被编码。最好，Reed-Solomon编码器11用于让附加数据经历Reed-Solomon编码，和把20字节奇偶校验码加入输出数据中。如上所述，Reed-Solomon编码是一种应用于输入数据流的前向纠错方案。前向纠错用于纠正在发送期间在传输期间由于信号衰落、噪声等引起的位错误。本领域普通技术人员已知的各种其它类型的纠错技术都可以用于前向纠错处理。
根据优选实施例，VSB附加数据处理器Reed-Solomon编码器11获取164个字节的输入附加数据分组，并且用数学方法把它们当作一个块来处理，建立块内容的数字梗概(sketch)。把20个附加字节加在原来164字节分组的末端上。这20个字节被称为Reed-Solomon奇偶校验字节。由于VSB接收系统的Reed-Solomon解码器纠正字节错误，和字节可以在它们当中存在从1到8任何位置的位错误，因此，在VSB接收器中可以纠正大量的错误。Reed-Solomon编码器11的输出最好是184个字节(来自原来分组的164个字节加上20个奇偶校验字节)。
VSB附加数据处理器10还包括数据交织器12，数据交织器12交织Reed-Solomon编码器11的输出数据。数据交织器12用于交织编码附加数据，以便提高抗突发噪声的性能。如有必要，可以省略数据交织器12。
根据优选实施例的数据交织器12搅乱附加数据分组的顺序，和自始至终分散或延迟附加数据分组。然后，数据交织器12重新组装合并了来自许多不同附加数据分组的小片段的新数据分组。重新组装分组的每一个长为184个字节。
如上所述，数据交织器12的用途是防止由于噪声或其它有害传输环境而损失掉一个或多个分组。通过把数据交织成许多个不同的分组，即使一个分组完成损失掉，也可以从包含在其它分组中的信息中恢复原来的分组。但是，在ATSC 8T-VSB发送系统中存在一个数据交织器，如果不需要提高附加数据的抗噪声性能，那么，可以省略用于附加数据的数据交织器。为此，对于VSB附加数据处理器100来说，未必需要数据交织器12。
VSB附加数据处理器100还包括空序列插入器13，用于把空序列插入交织(如果存在数据交织器12的话)或Reed-Solomon编码附加数据的指定区域中，以便在格栅编码器(如图1所示)的输入端上为附加数据生成预定序列。插入空序列是为了即使在嘈杂多路径衰落信道中，VSB接收系统也可以更可靠地接收附加数据。以后将参照图5详细解释通过插入空序列形成的传输数据的示范性结构。
继续参照图2，VSB附加数据处理器100包括把MPEG首标加入含有插入其中的空序列的附加数据中的MPEG首标插入器14，以便与传统VSB接收系统向后兼容。由于供应给VSB发送系统16的MPEG-II数据长为187个字节，因此，MPEG首标插入器14最好把三个首标放在每个分组(它是184个字节)的前面，形成与MPEG-II数据分组相同的187字节长的分组。
把含有加入其中的MPEG首标的附加数据提供给多路复用器15。多路复用器15接收MPEG数据分组和来自MPEG首标插入器14的经处理附加数据作为输入。在多路复用器15上，通过另一条路径编码的(从MPEG编码器输出)、诸如广播节目(电影、体育、娱乐、或戏剧)之类的MPEG数据分组是与附加数据一起接收的。一旦接收到MPEG数据和附加数据，多路复用器15就在定义多路复用比和单位的控制器的控制下，以固定比率多路复用附加数据和MPEG数据，并且把多路复用数据转发到8T-VSB发送系统16。
参照图1作了详细描述的8T-VSB发送系统16处理多路复用数据，并且通过天线17把经处理数据发送到VSB接收系统。
例如，Reed-Solomon编码器11使用具有块长N＝184、有效负载K＝164、和纠错能力T＝10的代码。另一方面，作为Galois(伽罗瓦)域和Reed-Solomon编码器11的多项式发生器，可以使用与用于上面参照图1所述的Reed-Solomon编码器2相同的代码。根据优选实施例，在图2的Reed-Solomon编码器11中可以使用其它值的块长N、有效负载K和纠错能力T。例如，可以使用具有N＝184、K＝154、和T＝15的代码，或者，可以使用具有N＝92、K＝82、和T＝5的代码。尽管在本发明中使用了Reed-Solomon码，但是，这里也可以使用本领域普通技术人员已知的、适合于纠错的其它代码。
图3说明了用在VSB发送系统100中的VSB数据字段的结构。如图3所示，一个数据字段含有313个分段：312个数据分段124和一个字段同步分段122。312个数据分段含有附加数据的数据分段和MEPG数据分段。每个数据分段124A含有184字节数据、3字节MPEG首标、和20字节ATSCReed-Solomon奇偶校验码。3字节MPEG首标将由VSB接收系统中的MPEG解码器使用。
下面更详细地解释MPEG首标的使用。ISO/IEC(国际标准化组织/国际电子技术委员会)13818-1对MPEG传输分组首标作出定义。如果从MPEG传输分组首标中除去0x47同步字节，那么，就剩下3字节首标。PID(节目标识符)由这3个字节来定义。如果接收的接收分组的PID无效，那么，MPEG解码器的传输部分就放弃这个分组。例如，可以使用空分组PID或其它备用PID。因此，图2中的MPEG首标插入器14把包含这样PID的3字节首标插入附加数据分组中。因此，在传统VSB接收器的MPEG解码器上可以放弃附加数据。
图4说明了在图2中的多路复用器15上多路复用附加数据和MPEG数据的过程。如图4所示，附加数据以分段为单位与MPEG数据多路复用。附加数据与与用于使VSB发送系统中的数据帧同步的字段同步信号同步的MPEG数据多路复用。
因此，VSB接收系统确定MPEG数据和附加数据在与字段同步信号同步接收的字段数据中的位置。VSB接收系统根据多路复用位置多路分用MPEG数据和附加数据。多路复用MPEG数据和附加数据的多路复用比和方法可以随它们的数据量而改变。可以把有关可变多路复用比和方法的信息装入，例如，未用在字段同步信号中的92个位的备用区中。通过检索和解码这样的信息，VSB接收系统从包含在字段同步信号中的多路复用信息中识别正确的多路复用比和方法。
可选地，不仅可以把多路复用信息插入字段同步信号的备用区中，而且可以将其插入附加数据的数据分段中。如图4所示，在整个312个数据分段中，一半被代表输入VSB附加数据处理器100的附加数据的数据分段占据着。附加数据分段之一可以用于发送供VSB接收系统使用的多路复用信息。
图5说明了根据本发明实施例，由空序列插入器13把空序列插入附加数据中的例子。把含有插入其中的附加数据发送到VSB接收系统。预定序列含有以固定顺序排列的“1”和“0”。插入附加数据中的预定序列可以用于提高接收系统的性能。
例如，VSB接收系统的信道均衡器利用这个序列提高附加数据和MPEG数据的消幻像性能，和格栅解码器可以利用这个序列提高附加数据的噪声性能。如图5所示，一旦接收到一个附加数据字节，用于生成预定序列的空序列插入器13就插入空位，以提供两个字节。
插入的空序列在图2的VSB发送系统16中得到处理，然后被发送到VSB接收系统。空序列由VSB发送系统16的数据随机化器1随机化，并且由Reed-Solomon编码器编码。然后，空序列经数据交织器3交织，提供给格栅编码器4作为输入信号D0。这个转换的序列是预定序列。输入信号D0是到格栅编码器4的两个输入位的低位。格栅编码器基本上起这样的作用，把两个接收位变成三个位。
VSB接收系统生成作为输入信号D0从8T-VSB发送系统16中的格栅编码器接收的序列，即，预定序列，并且，把生成的序列用于提高它自己的性能。可选地，本领域普通技术人员知道的其它序列也可以用来取代上述空序列。
为了与现有技术VSB发送系统向后兼容，要求本发明的VSB发送器110出现8个层的概率相同。因此，要求出现在格栅编码器上作为输入信号D0接收的序列中的“0”和“1”的个数几乎相同。
图6说明了图2中用于交织附加数据的数据交织器12的方块图。根据优选实施例，卷积交织器可以用作数据交织器12。但是，也可以使用本领域普通技术人员已知的、诸如块交织器之类的其它适用交织器。
参照图6，数据交织器12含有‘B’(最好是46)个分支、和‘M’(最好是4)个字节的单元存储器(unit memory)。数据交织器12可以起与VSB发送系统16的字段同步信号同步的作用。数据交织器12的‘B’个分支和单元存储器的‘M’个字节可以改变成其它适用值，而不偏离本发明的要旨。
由于如图1所示，VSB发送系统16已经包括了数据交织器3，因此，如果不需要进一步提高突发噪声性能，就可以省略图2的VSB附加数据处理器100中的数据交织器12。
图7说明了根据本发明优选实施例的附加数据编码的例子的方块图。参照图7，附加数据拥有164个字节的块长。图7说明了把附加数据分组提供给多路复用器15之前编码附加数据分组的过程。这个过程发生在附加数据分组依次经过图2中的Reed-Solomon编码器11、数据交织器12、空序列插入器13和MPEG首标插入器14之后。
现在描述根据本发明的VSB附加数据处理器100的操作。参照图7，通过Reed-Solomon编码器11把Reed-Solomon 20字节奇偶校验码插入长为164个字节的附加数据中。奇偶校验字节的个数可以随附加数据字节的个数而改变。例如，如果附加数据含有154个字节，那么，奇偶校验码含有30个字节。最后，事先把含有加入其中的奇偶校验字节的附加数据字节的个数固定为184个字节。含有加入其中的奇偶校验码的附加数据由数据交织器12交织，并且92个字节92个字节地提供给空序列插入器13。空序列插入器13把92个字节的空数据插入92个字节的附加数据的每一个中，为184个字节的附加数据提供两个184字节分组，其中，20个奇偶校验字节仅包含在两个184字节分组之一中。
此后，MPEG首标插入器14把3个字节的MPEG首标，最好包含PID，插入附加数据分组每一个的前部，以便与现有技术ATSC 8T-VSB发送系统保持向后兼容。多路复用器15多路复用来自MPEG首标插入器14的附加数据分组的每一个和通过另一条路径接收的MPEG数据，并且把多路复用数据发送到VSB发送系统16。VSB发送系统16编码多路复用数据和把数据发送到VSB接收系统。
图8说明了显示编码附加数据的另一个例子的图形。参照图8，通过Reed-Solomon编码器11把10个字节的奇偶校验位插入82个额外字节中，把额外字节改变成92字节分组。奇偶校验字节的个数可以随附加数据字节的个数而改变。也就是说，如果附加数据含有72个字节，那么，奇偶校验码含有20个字节。最后，事先把含有加入其中的奇偶校验码的附加数据固定为92个字节。含有加入其中的10字节奇偶校验码的92字节附加数据由交织器12交织，并且提供给空序列插入器13，空序列插入器13把92个字节的空序列插入92个字节的附加数据中，提供总共184个字节的分组。因此，184个字节的分组每一个都包括10个奇偶校验字节。
与图7类似，MPEG首标插入器14把3个字节的MPEG首标插入184个字节的附加数据分组的前部，以便与现有技术ATSC 8T-VSB发送系统保持向后兼容。最后，多路复用器15多路复用来自MPEG首标插入器14的附加数据分组的每一个和通过另一条路径接收的MPEG数据，并且把多路复用数据发送到VSB发送系统16。图7和8的相同之处在于，含有插入其中的空序列的附加数据的总字节数是184个，和含有加入其中的MPEG首标的附加数据的总字节数是187个。
正如上面所解释的，本发明具有如下优点。首先，通过将附加数据与MPEG数据多路复用，可以在与用于MPEG数据相同的信道上发送附加数据。
其次，可以获得与传统ATSC 8T-VSB发送系统的向后兼容性。也就是说，在ATSC 8T-VSB接收器上接收MPEG传输数据不受影响。第三，即使在幻像严重的信道上，也可以利用插入附加数据中的预定序列促进MPEG数据和附加数据两者的可靠接收。第四，通过利用插入附加数据中的预定序列，在VSB接收系统中提高了附加数据的抗噪声能力。第五，允许通过附加数据路径发送其它MPEG数据，这又使得即使在不良信道状态下，也可以接收到MPEG数据。
对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，可以对本发明的VSB系统和用于VSB通信系统的信号格式进行各种各样的改进和改变，而不偏离本发明的精神和范围。因此，我们的用意是，本发明涵盖这个发明的各种改进和改变，只要它们落在所附权利要求书及其等效物的范围之内。

Claims (40)

1.一种供MPEG数据信号和附加数据信号使用的VSB发送器，该VSB发送器包括：
VSB附加数据处理器，含有：
前向纠错编码器，用于编码附加数据信号；
空序列插入器，用于把空序列插入经过前向纠错编码器处理的附加数据信号中，以便生成预定序列；
首标插入器，用于把首标插入含有插入其中的空序列的附加数据信号中；和
多路复用器，用于按照预定多路复用比和单位的至少一个，多路复用MPEG数据信号和含有插入其中的首标的附加数据信号；和
VSB发送系统，与VSB附加数据处理器相连接，用于调制来自多路复用器的输出，形成由数个分段组成的至少一个数据字段，一个数字字段包括从附加数据信号中生成的至少一个分段和从MPEG数据信号中生成的至少一个分段。
2.根据权利要求1所述的VSB发送器，其中，前向纠错编码器是Reed-Solomon编码器。
3.根据权利要求2所述的VSB发送器，其中，附加数据信号包括含有X个字节的至少一个数字分组，和Reed-Solomon编码器提供Y个字节的奇偶校验字节，其中X个字节和Y个字节加在一起总共184个字节。
4.根据权利要求3所述的VSB发送器，其中，首标插入器把3个字节的首标信息插入数据分组中，其中，首标信息包含节目标识符。
5.根据权利要求3所述的VSB发送器，其中，空序列插入器把附加数据信号的一个数据分组划分成数个数据分组。
6.根据权利要求5所述的VSB发送器，其中，预定序列基本上出现相同个数的位“1”和“0”。
7.根据权利要求1所述的VSB发送器，还包括从前向纠错编码器接收数据和输出到空序列插入器的交织器，交织器交织通过前向纠错码编码的附加数据信号。
8.根据权利要求7所述的VSB发送器，其中，前向纠错编码器是Reed-Solomon编码器。
9.根据权利要求8所述的VSB发送器，其中，附加数据信号包括含有X个字节的至少一个数字分组，和Reed-Solomon编码器提供Y个字节的奇偶校验字节，其中X个字节和Y个字节加在一起总共184个字节。
10.根据权利要求9所述的VSB发送器，其中，首标插入器把3个字节的首标信息插入数据分组中，其中，首标信息包含节目标识符。
11.根据权利要求9所述的VSB发送器，其中，空序列插入器把附加数据信号的一个数据分组划分成数个数据分组。
12.根据权利要求11所述的VSB发送器，其中，预定序列基本上出现相同个数的位“1”和“0”。
13.根据权利要求1所述的VSB发送器，其中，多路复用单位是一个分段，和多路复用比随代表MPEG数据信号的MPEG数据分组和代表附加数据信号的附加数据分组的数量而改变。
14.根据权利要求13所述的VSB发送器，其中，在多路复用器中附加数据分组与MPEG数据分组的多路复用比是一个分段比一个分段。
15.根据权利要求13所述的VSB发送器，其中，在多路复用器中附加数据分组与MPEG数据分组的多路复用比是一个分段比三个分段。
16.根据权利要求1所述的VSB发送器，其中，多路复用器响应用于使VSB发送系统的数据帧同步的字段同步信号。
17.根据权利要求1所述的VSB发送器，其中，数字字段含有312个数字分段和1个字段同步分段。
18.一种供VSB发送系统使用，把附加数据信号和MPEG数据信号提供给它的VSB附加数据处理器，其中，VSB发送系统调制来自多路复用器的输出，形成由数个分段组成的至少一个数据字段，一个数字字段包括从附加数据信号中生成的至少一个分段和从MPEG数据信号中生成的至少一个分段，该VSB附加数据处理器包括：
前向纠错编码器，用于编码附加数据信号；
空序列插入器，用于把空序列插入经过前向纠错编码器处理的附加数据信号中，以便生成预定序列；
首标插入器，用于把首标插入含有插入其中的空序列的附加数据信号中；和
多路复用器，用于按照预定多路复用比和单位的至少一个，多路复用MPEG数据信号和含有插入其中的首标的附加数据信号
19.根据权利要求18所述的VSB附加数据处理器，其中，前向纠错编码器是Reed-Solomon编码器。
20.根据权利要求19所述的VSB附加数据处理器，其中，附加数据信号包括含有X个字节的至少一个数字分组，和Reed-Solomon编码器提供Y个字节的奇偶校验字节，其中X个字节和Y个字节加在一起总共184个字节。
21.根据权利要求20所述的VSB附加数据处理器，其中，首标插入器把3个字节的首标信息插入数据分组中，其中，首标信息包含节目标识符。
22.根据权利要求20所述的VSB附加数据处理器，其中，空序列插入器把附加数据信号的一个数据分组划分成数个数据分组。
23.根据权利要求22所述的VSB附加数据处理器，其中，预定序列基本上出现相同个数的位“1”和“0”。
24.根据权利要求18所述的VSB附加数据处理器，还包括从前向纠错编码器接收数据和输出到空序列插入器的交织器，交织器交织通过前向纠错码编码的附加数据信号。
25.根据权利要求24所述的VSB附加数据处理器，其中，前向纠错编码器是Reed-Solomon编码器。
26.根据权利要求25所述的VSB附加数据处理器，其中，附加数据信号包括含有X个字节的至少一个数字分组，和Reed-Solomon编码器提供Y个字节的奇偶校验字节，其中X个字节和Y个字节加在一起总共184个字节。
27.根据权利要求26所述的VSB附加数据处理器，其中，首标插入器把3个字节的首标信息插入数据分组中，其中，首标信息包含节目标识符。
28.根据权利要求26所述的VSB附加数据处理器，其中，空序列插入器把附加数据信号的一个数据分组划分成数个数据分组。
29.根据权利要求28所述的VSB附加数据处理器，其中，预定序列基本上出现相同个数的位“1”和“0”。
30.根据权利要求18所述的VSB附加数据处理器，其中，多路复用单位是一个分段，和多路复用比随代表MPEG数据信号的MPEG数据分组和代表附加数据信号的附加数据分组的数量而改变。
31.根据权利要求30所述的VSB附加数据处理器，其中，在多路复用器中附加数据分组与MPEG数据分组的多路复用比是一个分段比一个分段。
32.根据权利要求30所述的VSB附加数据处理器，其中，在多路复用器中附加数据分组与MPEG数据分组的多路复用比是一个分段比三个分段。
33.一种在包括VSB附加数据处理器和VSB发送系统的VSB发送器中用于附加数据分组和MPEG数据分组的方法，该方法包括下列步骤：
让预定字节数的附加数据分组经历Reed-Solomon编码，和把预定字节数的Reed-Solomon奇偶校验数据加入附加数据分组中；
交织编码的附加数据分组；
把空序列数据插入经交织的附加数据分组中，以便生成至少一个预定字节数的附加数据分组；
把预定字节数的MPEG首标插入附加数据分组的每一个中；
以预定多路复用比将MPEG数据分组与附加数据分组多路复用；和
通过VSB发送系统调制以预定多路复用比多路复用的数据。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，Reed-Solomon奇偶校验码只包含在附加数据分组之一中。
35.根据权利要求33所述的方法，其中，插入空序列数据包括如下步骤：
把附加数据分组划分成含有相同字节数的两个附加数据分组；和
把字节数与附加数据分组相同的空序列插入附加数据分组的每一个中，提供每一个都含有插入其中的空序列的两个附加数据分组。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，每一个附加数据分组都是184个字节，其中，92个字节是附加数据，和另外92个字节是空序列。
37.根据权利要求33所述的方法，其中，MPEG首标是标识码，用于识别多路复用数据是附加数据分组，还是MPEG数据分组。
38.一种VSB信号格式，包括：
MPEG首标区；和
含有原始附加数据和空序列数据的附加数据区。
39.根据权利要求38所述的VSB信号格式，其中，MPEG首标区拥有3个字节，原始附加数据拥有92个字节，和空序列数据拥有92个字节。
40.根据权利要求38所述的VSB信号格式，其中，附加数据区还包括预定字节数的Reed-Solomon奇偶校验码。
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