KR100865789B1

KR100865789B1 - 8ｖｓｂ 신호를 위한 로버스트 데이터 확장

Info

Publication number: KR100865789B1
Application number: KR1020027018091A
Authority: KR
Inventors: 스트롤크리스토퍼에이치.; 훌얄카사미르엔.; 해밀턴제프리에스.; 하오송후; 샤퍼트로이에이.
Original assignee: 엔엑스티웨이브 코뮤니케이션즈 인크
Priority date: 2000-07-01
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2008-10-29
Also published as: AU2001277262A1; WO2002003678A3; AU2001277262A8; KR20030041109A; MXPA03000002A; WO2002003678A2

Abstract

로버스트 데이터 확장은 속도 1/2 트렐리스 인코더에서 높은 우선순위 데이터 패킷을 인코딩함으로써 표준 8VSB 디지털 텔레비전 송신시스템에 부가된다. 높은 우선순위 데이터 1/2 트렐리스 인코딩된 패킷은 일반 데이터 패킷과 멀티플렉싱되어 속도 2/3 트렐리스 인코더를 더 갖는 8VSB 시스템의 일반 데이터 서비스로 입력된다. 결합된 트렐리스 인코딩은 로버스트 데이터 패킷을 위한 속도 1/3 트렐리스 인코딩 및 일반 데이터를 위한 속도 2/3 트렐리스 인코딩으로 된다. 속도 1/3 트렐리스 인코딩은 2VSB 신호와 거의 등가의 견고성을 제공하면서 8VSB 신호의 역방향 호환 특성을 유지한다. 기존 ATSC를 따르는 수신기 및 송신기와의 역방향 호환성을 위해 4가지 레거시 요건이 충족된다. 1) 로버스트 데이터 송신용 심볼집합의 계수가 8VSB 신호와 동일하다 2) 기존 트렐리스 인코더 및 디코더와의 호환성이 유지된다 3) 리드 솔로몬 패러티 바이트는 기존 수신기가 로버스트 데이터 패킷을 리드 솔로몬 패러티 에러를 갖고 있는 것으로 플래그하지 않도록 일반 데이터로서 송신된다 4) 로버스트 데이터 패킷이 기존 MPEG 디코더를 불안정하게 할 수 있는 오류 MPEG 패킷으로서 나타나지 않게 함으로써 MPEG 호환성이 유지된다.

Description

8ＶＳＢ 신호를 위한 로버스트 데이터 확장{ROBUST DATA EXTENSION FOR 8VSB SIGNALING}

본 발명은 디지털 통신시스템의 견고성(robustness)을 향상시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

미국 텔레비전 표준 위원회(ATSC)의 디지털 텔레비전(DTV) 송신포맷은 각각의 연속하는 3비트 심볼이 8개의 가능한 신호진폭들 중 하나로서 송신되는 8 레벨 잔류측파대(8VSB) 기술을 사용한다. 4VSB 시스템에서는, 각각의 연속하는 2비트 심볼이 4개의 가능한 신호진폭들 중 하나로서 송신된다. 2VSB 시스템에서는, 각각의 연속하는 1비트 심볼이 2개의 가능한 신호진폭들 중 하나로서 송신된다. 2VSB(또는 4VSB) 신호는 허용가능한 신호 레벨간의 거리가 더 크기 때문에 8VSB 신호보다 더 견고(robust)하여, 노이즈 버스트(noise burst) 및 신호왜곡에 덜 영향을 받는 송신신호를 만든다.

TV 방송국이 HDTV 고정 수신기 시장과 휴대시장을 모두 서비스할 수 있게 ATSC 송신포맷에 로버스트 확장(robust extension)을 부가하는 것이 바람직하다. 동시에, ATSC 내부에서 현재 DTV 신호의 수신성을 향상시키기 위해 "트레이닝 패킷(training packet)"을 ATSC 신호에 부가하려는 제안이 있다. ATSC 포맷은 주로 고정 수신을 위해 설계된 것이며 현재 로버스트 수신에는 최적화되어 있지 않다. ATSC 표준의 로버스트 모드에 대한 현재까지의 제안은 단지 로버스트 송신 동안 2VSB 신호모드를 사용하는 것이었다. 불행하게도, 2VSB 신호모드는 여러 이유로 기존 8VSB 포맷과 역으로 호환되지 않는다. 무엇보다도, 2 레벨 신호는 블라인드 균등화 기술(blind equalization technique)을 사용하는 현세대의 개선된 복조기 IC를 쓸모없게 한다. 본래의 ATSC 포맷이 채택되었을 때, 24ms마다 발생되는 트레이닝 시퀀스가 정적 다중경로 및 동적 다중경로를 트랙킹하는데 충분하다고 여겨졌다. 광범위한 필드-테스트를 통해 트레이닝 시퀀스의 반복속도가 너무 낮아 동적 다중경로를 트랙킹할 수 없다는 것이 판정되었다. 24ms 이하에서 발생되는 동적 다중경로 변경의 트랙킹 문제는 VSB 신호를 획득하기 위해 블라인드 균등화를 사용함으로써 다수의 신세대의 수신기에 의해 부분적으로 해결되었다. 특히 효과적인 블라인드 균등화의 한 종류는 상계수 알고리즘(Constant Modulus Algorithm; CMA)이다. CMA는 결정 지향 균등화(decision directed equalization)가 사용될 수 있도록 효과적으로 "눈을 뜨는(open the eye)" 3차 에러함수를 사용한다. q-요소가 실수부의 힐버트(Hilbert) 변환이므로 슬라이서(slicer)에서 수신 심볼이 오직 실수이기 때문에 VSB에 사용되는 CMA 에러함수는 오직 실수값 신호이다. 8VSB 심볼로 산재된 2VSB 심볼의 도입은 CMA 에러함수가 불일치(mismatch)되게 한다. 불일치의 상세 이유는 아래에서 개략적으로 설명한다.

8VSB 심볼집합은 {-7, -5, -3, -1, 1, 3, 5, 7}이다. 결정 지향 모드에서 동작할 때 2VSB 신호가 역으로 호환될 수 있게 하기 위해, 송신 심볼은 양극(bipolar)이어야 하며 8VSB 집합으로부터 나와야 한다. 자연적 선택은 {+5, -5}이지만, CMA와 같은 블라인드 균등화를 사용할 때 8VSB 집합으로부터의 다른 양극 집합뿐만 아니라 이 선택된 심볼집합도 8VSB 집합 자체와 호환할 수 없다는 것을 보일 수 있다. 비호환성은 2VSB 심볼에 대한 상계수가 8VSB 심볼에 필요한 상계수와 다르기 때문에 일어난다.

8VSB 심볼에 대한 계수(modulus)는 E{X**4}/E{X**2}이다. 여기서, X는 송신심볼이고 E는 예상값이다. 결정 지향 균등화가 사용될 수 있도록 수신 심볼을 {-7, -5, -3, -1, 3, 5, 7}의 원하는 레벨로 하는데 요구되는 계수는 다음과 같다.

((-7)⁴+(-5)⁴+(-3)⁴+(-1)⁴+(1)⁴+(3)⁴+(5) ⁴+(7)⁴)/((-7)²+(-5)²+(-3)²+

(-1)²+(1)²+(3)²+(5)²+(7)²)=37

그러나, 2VSB 심볼집합 {+5, -5}에 대한 계수는 다음과 같다.

((-5)⁴+(5)⁴)/((-5)²+(5)²)=25

그리고 2VSB 심볼집합 {+7, -7}에 대한 계수는 다음과 같다.

((-7)⁴+(7)⁴)/((-7)²+(7)²)=49

따라서 2VSB 심볼집합 {+5, -5} 또는 {+7, -7}의 어느 형태도 블라인드 균등화를 위한 계수요건에 관하여 8VSB 신호와 호환되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 2VSB 신호형태가 블라인드 균등화를 위한 8VSB 계수를 사용하는 기존(즉, 레거시) 복조기 IC와 함께 사용되면, 균등화된 심볼 레벨은 결정 지향 모드에 필요한 레벨과 호환되지 않을 것이다. 더욱 상세히 말하면, 2VSB 심볼 {+5, -5}이 8VSB 심볼로 산재되면, 균등화된 수신 심볼은 레거시(즉, 기존) 수신기에 의해 예상되는 것보다 레벨이 더 높을 것이며, 2VSB 심볼의 예상값이 평균적으로 8VSB 심볼보다 낮다는 사실을 반영한다. 그러면 블라인드 이퀄라이저(blind equalizer)는 유효계수 37로 새로운 심볼집합을 생성함으로써 이 레벨의 불일치를 보상할 것이다. 역으로, 2VSB 심볼 {+7, -7}이 사용되면, 균등화 심볼은 예상보다 레벨이 낮을 것이다. CMA와 결정 지향 심볼레벨 사이의 불일치는 8VSB 심볼 스트림에 주입되는 2VSB 심볼의 수의 함수이다. 또한, 불일치는 심각한 다중경로 및/또는 상당한 가우시안 노이즈가 있을 때 신호획득의 실패를 가져올 것이고 블라인드에서 결정 지향로의 중요한 핸드오프(handoff)가 손상된다.

균등화를 도와주는 트레이닝 패킷의 도입은 채널의 페이로드(payload) 용량을 감소시킨다. 각 8VSB 심볼은 트렐리스 코드(trellis code)에 의해 도입되는 1비트의 여분(redundancy) 및 2비트의 정보를 갖는다. 이런 종류의 코딩을 2/3 트렐리스 코딩이라고 한다. 알려진 트레이닝 패킷에서 나온 심볼은 0비트의 정보 및 3비트의 여분을 포함한다. 두 개의 여분 비트는 트렐리스 코드로부터의 1부가비트의 여분 및 페이로드 자체에서 알려진 트레이닝 패킷으로부터 나온다. 이러한 종류의 심볼을 0/3 속도 심볼이라고 한다. 0/3 속도 심볼이 정보를 갖지 않기 때문에, 그것들은 단지 오버헤드가 되며 가능하다면 회피되어야 한다.

본 발명은 1) 서비스의 더욱 로버스트한 타이어(robust tier)를 생성하고 동시에 2) 수신기에서 이퀄라이저의 성능을 향상시켜서 서비스의 일반 타이어(nomal tier)의 수신가능성을 향상시키는 심볼을 갖는 정보의 ATSC를 따르는(compliant) 임베딩(embedding)에서 구체화된다.

서비스의 더욱 로버스트한 타이어를 생성하는 것에 더하여, 기존 ATSC를 따르는 수신기 및 송신기와의 역방향 호환성이 유지되어야 한다. 기존 ATSC 표준의 레거시 요건은 서비스의 로버스트 타이어가 역방향 호환성의 4가지 요건을 만족시켜야 한다.

8VSB

로버스트 데이터 패킷은 8VSB 신호의 특성을 갖기 위해 수신기에서 나타나야 한다. 특히, 로버스트 데이터 송신을 위한 심볼집합의 계수는 8VSB의 계수와 같아야 한다.

트렐리스 인코딩 및 디코딩

로버스트 데이터 패킷은 수신기에서의 기존 트렐리스 디코더 및 송신기에서의 기존 트렐리스 인코더를 사용해야 한다.

리드 솔로몬 코딩(Reed Solomon coding)

로버스트 데이터 패킷은 기존 수신기가 로버스트 데이터 패킷을 리드 솔로몬 패러티 에러를 갖고 있는 것으로 플래그하지 않도록 유효 리드 솔로몬 패러티 바이트를 생성하여야 한다.

MPEG 컴플라이언스(compliance)

로버스트 데이터 패킷은 MPEG 포맷을 유지해야 한다. 특히, 로버스트 데이터 패킷은 기존 MPEG 디코더를 불안정하게 할 수 있는 오류 MPEG 패킷으로서 나타나서는 안된다.

상기 4개의 호환성 요건 모두는 본 발명의 시스템에 의해 충족된다.

8VSB과 트렐리스 인코딩 및 디코딩

송신기에서의 1이상의 높은 우선순위 데이터 패킷(또한 로버스트 데이터 패킷이라고 함)이 8VSB 및 트렐리스 인코딩 호환성을 유지하면서 현재 부가된 서비스의 로버스트 타이어에 의해 전송되는 데이터를 표시한다고 가정한다. 높은 우선순위 데이터 패킷은 먼저 속도 1/2 트렐리스 인코더에서 인코딩되고 일반 우선순위 데이터 패킷과 멀티플렉싱된다. 부가적인 1/2 속도 트렐리스 인코더 및 로버스트/일반 패킷 멀티플렉서는 본 발명을 실시하기 위해 기존 8VSB 송신기에 부가된 하드웨어를 나타낸다. 일반 패킷(normal packet)과 멀티플렉싱된 1/2 속도 트렐리스 인코딩된 패킷은 다음 로버스트 데이터 패킷의 송신 타이어를 형성하기 위해 시스템 프레임 동기신호와 동기되어 기존 8VSB 송신기의 미변경된 데이터 서비스로 삽입된다.

표준 8VSB 시스템은 보통 기존 ATSC 시스템 표준의 부분으로서 속도 2/3 트렐리스 인코더를 포함한다. 속도 1/2 트렐리스 인코딩된 높은 우선순위 데이터 패킷을 표준 ATSC 송신시스템으로 삽입하면 결과적으로 높은 우선순위 데이터 패킷이 속도 2/3 트렐리스 인코더에서 더 인코딩 된다. 이중 트렐리스 인코딩(먼저 속도 1/2로, 다음 속도 2/3으로)의 최종결과는 로버스트 데이터 패킷 송신 동안 속도 1/3 트렐리스 인코딩된 신호이다. 8VSB 신호의 3비트 심볼 간격으로 송신된 속도 1/3 트렐리스 인코딩된 신호는 1비트 2VSB 신호와 비교하여 더 큰 견고성을 갖는 다. 동시에, 본 발명은 다른 모든 시스템 목적을 위해 8VSB 신호특성을 유지한다. 따라서, 2VSB 시스템의 이점이 달성되고 8VSB 트렐리스 인코딩된 시스템의 역방향 호환성이 유지된다.

또한, ATSC 표준은 데이터 비트(X2)들 중 하나의 적분 프리-코딩(integral pre-coding)을 규정한다. 적분 프리-코딩은 로버스트 데이터에 대해 적어도 1.25dB의 성능손실을 가져온다. 적분 프리-코딩은 우선 로버스트 데이터를 미분함으로써 동작이 제거(defeat) 취소 (cancel) 또는 해제(undone)된다. 미분은 적분의 역동작이므로, 최종효과는 적분 프리-코더의 효과를 없애는 것이다. 로버스트 데이터 송신 동안 적분 프리-코더를 동작 해제하는 것의 이점은 그것이 체계적인 트렐리스 코드를 생성한다는 것이다.

본 발명의 다른 양상에 의하면, 프리-코더의 동작 해제로부터 발생되는 잠재적인 에러가 송신 데이터의 선택가능한 반전 또는 비반전의 사용에 의해 회피된다. 위상 반전으로서 명시되는 에러는 로버스트에서 일반 패킷 송신으로의 천이 시 발생할 수 있다. 실제와 계산된 일반 데이터(normal data)간의 차이가 감시되고, 차이가 검출되어 반전/비반전 회로를 활성화시키는데 사용된다. 반전/비반전 회로의 동작은 로버스트 데이터 송신 동안 적분 프리-코더의 동작 해제로부터 발생되는 일반 데이터에서의 잠재적인 위상 에러를 피한다.

리드 솔로몬 코딩

리드 솔로몬 인코딩 호환성에 관하여, 로버스트 데이터 패킷은 기존 수신기가 로버스트 데이터 패킷을 리드 솔로몬 에러를 갖고 있는 것으로 플래그하지 않도록 일반 데이터로서 리드 솔로몬 패러티 바이트를 송신하여야 한다. 그러나, 리드 솔로몬 패러티 바이트를 일반 데이터로서 송신하는 것은 로버스트 데이터 패킷의 신뢰성을 손상시킨다. 실제로, 로버스트 데이터 패킷은 리드 솔로몬 패러티 바이트 자체가 로버스트 데이터 송신이 아니기 때문에 리드 솔로몬 코딩의 이점을 상실한다. 구체적으로, 일반 데이터가 수신되지 못하는 역방향 송신채널 상태 동안, 리드 솔로몬 패러티 바이트는 수신되지 않는다. 본 발명의 시스템의 다른 태양에 의하면, 리드 솔로몬 코딩의 부가적 레벨은 로버스트 데이터 패킷 내에 캡슐화된다.

MPEG 컴플라이언스

MPEG 컴플라이언스에 관하여, 높은 우선순위 패킷은 표준 MPEG 데이터 패킷보다 더 작게 되어 있다. 본 발명의 시스템에서, 데이터 프리-프로세서(pre-processor)는 패러티 바이트를 로버스트 데이터 패킷에 부가한다. 역방향 호환성을 보장하기 위해, 로버스트 MPEG 데이터 패킷에 대한 헤더 바이트는 NULL 패킷 헤더로 인코딩되고 일반 데이터로서 인코딩된다.

호환가능한 로버스트 데이터 확장을 갖는 시스템

결과적인 송신 데이터 스트림은 높은 우선순위(속도 1/3 트렐리스 인코딩됨) 데이터 패킷과 멀티플렉싱된 일반(속도 2/3 트렐리스 인코딩됨) 데이터 패킷을 포함한다. 수신기는 표준 ATSC 프레임 동기신호의 수신 비트 필드를 검출하고 수신 로버스트 모드 타이어 제어코드를 저장한다. 트렐리스 인코딩된 높은 우선순위 데이터 패킷의 프레임 동기화는 로버스트 데이터 패킷이 수신되고 있을 때마다 로버스트 모드로, 일반 데이터가 수신되고 있을 때마다 일반 모드(normal mode)로 수신기가 동기 전환되도록 허용한다. 로버스트 모드에서, 본 발명의 수신기는 1) 더욱 신뢰성을 갖는 데이터를 수신하기 위해, 추가적으로 2) 동적 다중경로와 같은 임시 채널상태를 트랙하도록 더욱 신속하게 이퀄라이저를 조정하기 위해 수신 로버스트 데이터 패킷을 사용한다. 레거시 수신기는 예비 비트 필드를 무시한다.

따라서, 본 발명의 시스템은 기존 8VSB 수신기에 대한 역방향 호환성을 유지하면서 서비스의 로버스트 타이어를 표준 8VSB 송신기에 부가한다. 또한, 기존 비변경된 8VSB 송신기는 서비스의 로버스트 타이어의 실시에 필요한 부가적인 하드웨어를 설치하는 것 외에 본 발명과의 사용을 위해 내부 변경을 필요로 하지 않는다. 본 발명의 다른 양상은 새로운 정보를 갖는 심볼(로버스트 데이터 패킷)이 트렐리스 인코딩되어 이 트렐리스 코드의 서브스테이트(substate)는 ATSC 트렐리스 코드를 따르게 되는 것이다. 본 발명의 또 다른 양상은 ATSC 트렐리스 코드가 (로버스트 데이터 패킷의 수신 동안) 강화되어 (일반 데이터 패킷의 수신 동안) 일반 타이어의 수신성이 향상된다.

따라서, 본 시스템에서, 서비스의 일반 타이어는 2/3 속도로 인코딩되는 8VSB 심볼을 포함하고, 서비스의 로버스트 타이어는 1/3 속도로 인코딩되는 8VSB 심볼을 포함한다. ATSC 트레이닝 신호 및 세그먼트 동기 심볼은 0/3 속도로 인코딩된다.

도 1은 본 발명에 의한 2-타이어 심볼 스트림을 생성하는 ATSC 계층적 송신시스템의 블록도이다.

도 2는 도 1에서의 로버스트 인코더 및 8VSB 변조기의 상세 블록도이다.

도 2a는 도 2의 로버스트 패킷 프로세서의 상세 블록도이다.

도 2b는 도 2a의 반전기/비반전기(34)의 상세 블록도이다.

도 2c는 본 발명에 의한 로버스트 데이터 프리-프로세서의 블록도이다.

도 3은 두 타이어의 서비스를 수신할 수 있는 수신기의 블록도이다.

도 3a는 도 3의 복조기/디코더의 상세 블록도이다.

도 3b는 모든 데이터가 로버스트라고 가정할 때 유효 트렐리스 인코더의 블록도이다.

도 3c는 2-타이어(로버스트/일반) 서비스가 송신되고 있을 때 트렐리스 상태 천이도를 나타낸다.

도 1은 로버스트 데이터 모드를 사용하는 ATSC 계층적 송신시스템을 도시한다. 로버스트 모드에서 인코딩되는 패킷은 높은 우선순위의 데이터 패킷으로 되어 있고 로버스트 인코더/8VSB 변조기(10)에 의해 시스템의 일반 패킷과 합쳐진다. 높은 우선순위 패킷은 일반 패킷 스트림에 유효하지 않은 NULL 패킷 식별자(PID)를 사용하여 어셈블된다. 처리 후, 신호는 송신기(11)로 전송된다. 일반 및 로버스트 데이터 패킷은 송신채널(12)을 통해 브로드캐스트된다. 로버스트 수신기(13)는 수신 신호를 처리하여 두 개의 패킷 스트림(일반 패킷 스트림 및 높은 우선순위 스트림)을 생성한다. 로버스트 수신기는 과대한 에러로 인하여 일반 패킷이 사용될 수 없는 역채널 상태에서 에러가 없는 높은 우선순위 데이터 패킷을 수신한다. 일반 수신기(14)는 (채널 상태가 수신을 허용하기에 충분히 좋으면) 일반 패킷의 단일 패킷 스트림을 생성한다. 높은 우선순위 데이터 패킷이 일반 패킷 스트림에 유효하지 않은 NULL 패킷과 관련된 패킷 식별자(PID)를 포함하기 때문에, 높은 우선순위 데이터 패킷은 일반 수신기(14)에서 트랜스포트 디멀티플렉서(transport demultiplexer)에 의해 버려지므로, 역방향 호환성을 유지하게 된다.

로버스트 인코더

도 2는 본 발명에 의한 로버스트 인코더의 블록도이다. 일반 MPEG 2 트랜스포트 패킷("일반 패킷"으로 표기)은 트랜스포트 MUX/타이어(tier) 타이밍 발생기(20)에서 부가 MPEG 2 트랜스포트 데이터 패킷("높은 우선순위 패킷"으로 표기)과 멀티플렉싱된다. 부가 데이터 높은 우선순위 데이터 패킷은 서비스의 로버스트 타이어(robust tier)로 인코딩된다. 로버스트 데이터 패킷이 속도 1/3로 인코딩되기 때문에, 시간적으로 반드시 연속적인 것은 아닌 두 트랜스포트 패킷을 점유하기 위해 두 비트위치 마다 제로를 채우는 것은 하나의 데이터 패킷을 확장한다. 또한, 타이어 타이밍 발생기(20a)는 로버스트/일반 (N/R) 신호를 발생시키고, 이것은 로버스트 패킷 프로세서(24)에서 로버스트 심볼의 심볼 스트림으로의 삽입을 동기화한다. 일반 데이터는 N/R=0으로 설정하여 표시되고, 로버스트 데이터는 N/R=1로 설정하여 표시된다.

로버스트 인코딩을 위한 전체 사용가능한 심볼의 퍼센티지는 0에서 100%까지 변할 수 있다. 그러나, 수신기는 자신의 타이어 타이밍 발생기를 송신기의 타이어 타이머 발생기(20a)에 동기시킬 수 있도록 로버스트 패킷의 퍼센티지를 알아야 한다. 로버스트 모드 타이어 제어코드는 ATSC 신호의 예비 비트 필드에 삽입된다. 수신기는 로버스트 모드 타이어 제어코드를 추출하고 동기화를 위해 저장된 로버스트 모드 타이어 제어코드를 사용한다. 레거시(legacy) 수신기는 ATSC 신호의 예비 비트 필드를 무시하기 때문에, 역방향 호환성이 유지된다.

로버스트 타이어 제어코드에 대한 적절한 선택은 32개의 구별되는 모드를 고려하는데, 이것은 프레임 동기화의 예비 필드에서 5비트로 표시된다. 그러한 경우, 로버스트 모드=0은 0% 로버스트 데이터로 정의되고, 로버스 모드=31은 100% 로버스트 데이터로 정의된다. 0과 100% 로버스트 데이터 사이에, 로버스트 데이터를 위해 사용될 수 있는 심볼의 퍼센티지는 로버스트 모드 타이어 제어코드에 따라 선형적으로 변한다. 예를 들어, 로버스트 모드 타이어 제어코드는 7인 때에, 사용가능한 심볼의 25%(8/32)는 일반 데이터용이고 사용가능한 심볼의 나머지 75%는 로버스트 데이터용이다. 또한, 각 로버스트 모드 타이어 제어값에 대해, 일반 데이터 패킷에 대한 로버스트 데이터 패킷의 위치 및 패턴 그리고 프레임 동기화는 미리 정의 되어 있다. 수신기가 로버스트 모드 타이어 제어코드를 저장하면, 수신기는 선택된 로버스트 모드 타이어 제어 코드에 따라서 수신 데이터 스트림에서 각각의 로버스트 데이터 패킷을 어디에서 찾는지를 알고 있다.

타이어 제어코드가 또한 로버스트 하면서 에러없이 복원되도록 하기 위해 예비 필드에서 에러정정코딩을 5 로버스트 모드 타이어 제어비트에 부가하는 것이 유리하다. 멀티플렉싱 후에(20), 트랜스포트 스트림은 가상 인코더(22)에 의해 인코딩된다.

도 2의 로버스트 인코더/8VSB 변조기는 가상 인코더(22) 및 가상 디코더(26)를 포함한다. 로버스트 패킷 프로세서(24)는 중간 수신 데이터 스트림을 처리한다. 가상 인코더(22) 및 가상 디코더(26)의 목적은 기존 VSB 변조기(28) 내에서 발생되는 프로세스를 시뮬레이트(simulate)하는 것이다. 그러한 방법으로, 계층적 패킷 스트림은 기존 VSB 변조기(28)에 입력될 수 있다. 기존 VSB 변조기(28)로부터의 프레임 동기신호에 대한 액세스를 요구하는 것 외에, 다른 변경은 필요하지 않다. 앞으로, 로버스트 패킷 프로세서(24)는 VSB 변조기(28) 내에 통합될 수도 있다.

가상 인코더(22), 로버스트 패킷 프로세서(24) 및 가상 디코더(26)는 3개의 별개의 프로세스가 있을 필요가 없지만, ATSC 컴플라이언스에 필요한 단계를 보이기 위해 이러한 방식으로 설명한다. 정의에 의하면 (기존) ATSC를 따르는 VSB 변조기(28)가 트랜스포트 스트림을 처리하기 때문에 트랜스포트 스트림은 컴플라이언트(compliant)될 것이다. 가상 인코더(22)는 ATSC 컴플라이언트이며 또한 컴플라이언트 VSB 심볼을 생성한다. 이후에, VSB 심볼은 로버스트 패킷 프로세서(24)에 의해 수정되고 가상 디코더(26)에 의해 디코딩된다. 가상 디코더(26)의 출력은 두 타이어의 서비스를 지니는 MPEG 트랜스포트 스트림을 포함한다. 기존 VSB 변조기(28)로부터의 프레임 동기는 적절한 타임슬롯으로의 로버스트 데이터 패킷의 삽입을 동기시키기 위해 가상 디코더(26), 가상 인코더(22) 및 트랜스포트 MUX/타이어 타이밍 발생기(20)에 의해 사용된다.

도 2a는 가상 인코더(22)의 후단 및 로버스트 패킷 프로세서(24)의 상세를 나타낸다. 표준 학명에 따르면, X1 및 X2는 인코딩되는 정보데이터 비트이고, Z2, Z1 및 Z0은 트렐리스-인코딩(trellis-encoded)된 비트이고, Y2 및 Y1은 디지털 신호처리에서 생성된 중간비트이다.

ATSC 포맷은 X2 데이터비트의 적분 프리-코딩을 규정한다. 적분 프리-코딩(ATSC 포맷의 레거시)은 본래 콤 필터(comb filter)(이것은 현대 노치 필터링 기술의 사용에 의해 쓸모없게 되었다)를 사용하여 동일-채널 간섭(co-channel interference)을 처리하기 위한 것이다. 로버스트 데이터 패킷 송신 동안 적분 프리-코더를 동작 해제 또는 제거하는 것이 바람직하다. 로버스트 패킷은 그것을 미분함으로써 적분 프리-코딩 동작을 제거하기 위해 조절된다. 미분은 적분의 역동작이므로, 최종효과는 적분 프리-코더의 동작 효과를 제거하는 것이다. 적분 프리-코더가 로버스트 데이터 송신 동안 동작 해제되지 않고 적분 프리-코더가 무작위로 상태를 진행시키게 되면, 적어도 1.25dB의 성능손실이 발생한다. 부가적인 손실은 X2 스트림의 적분 프리-코딩이 수신기에서 디코딩된 X2 비트의 유효 비트에러률을 배가하기 때문에 발생할 수 있다. 로버스트 데이터 송신 동안 적분 프리-코더를 동작 해제하는 이점은 체계적인 트렐리스 코드를 생성하는 것이다.

도 2a에서 도시된 바와 같이, XOR(32a)와 지연기(delay)(30a)에 의한 X2 스트림의 적분 프리-코딩은 가상 인코더(22)에서 Y2 스트림을 생성한다. Y2 및 Y1 데이터 스트림을 수정하여 Z2와 Z1 데이터 스트림을 생성하는 것이 더 편리하다. 로버스트 패킷 프로세서(24)의 첫 번째 단계는 지연기(30b) 및 XOR(32b)로 Y2 스트림을 미분함으로써 적분 프리-코딩의 효과를 제거하는 것이다. 멀티플렉서(36)는 로우로 어서트(assert)된 로버스트/일반 신호(435)에 응답하여 "0" 입력으로부터 미분된 Y2 데이터를 선택한다. 하이일 때, Y2 비트가 멀티플렉서(36)에 대한 "1" 입력으로부터 선택된다.

사실상, 디스패러티(disparity)가 일반 심볼 송신을 재개하는 시간에서 미분된 Y2와 Y2 비트 사이에 존재하면, Y2 비트가 34에서 반전된다. 반전/비반전 블록(34) 를 제어하는 XOR(32d)의 결합은 로버스트를 일반 심볼로 천이할 때 송신 Z2 비트의 극성이 정확하도록 한다. 구성요소(34)에서 Y2의 반전 또는 비반전은 기존 수신기에서의 미분 디코더가 적절히 동작하여 역방향 호환성을 갖도록 한다.

도 2b는 도 2a의 반전/비반전 블록(34)의 상세이다. 표시된 바와 같이, 로버스트에서 일반 심볼송신으로의 천이 시간에서 미분된 Y2와 Y2 비트 사이에 도 2a의 XOR(32d)에 의해 검출된 임의의 디스패러티가 송신 Y2 비트를 반전하기 위해 34에서 사용된다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 도 2a로부터의 XOR(32d)의 출력이 지연소자(341)에 의해 1심볼클럭 지연되고 다음 로버스트/일반 신호에 의해 샘플링되어 지연소자(342)에서 유지된다. 그러면 지연소자(342)에서 유지된 신호는 XOR(343)에서 (Y2)를 반전 또는 비반전시키는데 사용된다. XOR(343)의 출력은 도 2a의 MUX(36)의 "1"입력에 연결된다. 결합된 소자(341, 342)는 마지막 송신 로버스트 심볼의 시간에 발생하는 임의의 디스패러티가 후속의 일반심볼의 반전 또는 비반전을 제어하는데 사용되도록 한다.

논-프리-코딩(non-pre-coded)된 X2는 로버스트 패킷 컨버터의 출력에 존재한 비트 스트림의 페이로드(payload) 부분에 대한 정확한 동일 Z2 데이터비트를 생성하기 위해 가상 디코더(26)와 기존 8VSB 인코더의 백투백 결합(back to back combination)에 의해 처리된다. 로버스트 패킷 컨버터 출력에서의 Z2 스트림과 기존 VSB 변조기 출력 사이에서 여전히 발생하는 차이는 기존 8VSB 인코더에 의해 로버스트 데이터 패킷을 위해 발생되는 일반 리드 솔로몬 패러티(Reed Solomon parity) 바이트에 의해 생긴다. 가상 인코더에 의해 생성된 리드 솔로몬 바이트는 제로로 채워진 패킷을 따르는 반면 기존 인코더에 의해 생성된 리드 솔로몬 패러티 바이트에서는 실제 송신 패킷을 따른다. ATSC를 따르는 리드 솔로몬 패러티 바이트는 일반 데이터로서 송신되기 때문에, 패러티 바이트는 로버스트 데이터 메시지 자체보다 에러가 발생하기 더 쉽다. 로버스트 패킷을 위한 패러티 바이트의 일반 인코딩은 로버스트 데이터 패킷이 리드 솔로몬 정정코드를 사용한다면 그들 자신의 정방향 에러정정(FEC) 패러티 바이트가 필요하다는 것을 요구한다. 본 발명에 따르면, 로버스트 데이터 프리-프로세서는 로버스트 데이터만을 위한 여분의 패러티 바이트를 부가한다. 로버스 데이터를 위한 부가적 패러티는 로버스트 데이터 페이로드 내에 캡슐화된다. 이 로버스트 데이터 프리-프로세서의 실시예가 아래 설명되어 있다.

전술한 바와 같이, 도 2의 가상 인코더(22)는 VSB 변조기(28) 출력에서 실제 존재할 심볼 시퀀스를 예측한다. 이 예측의 일 태양은 X2 데이터 비트의 적분 프리-코딩이 로버스트 데이터에 대해 동작 해제될 수 있도록 VSB 변조기(28)에서 프리-코더의 상태를 결정하는 것이다. 하지만, 이러한 상태를 정확하게 예측하는 것이 불가능한데, 이는 상태들이 계산되지 않았으며, 관련 로버스트 페이로드가 여전히 계산되고 있기 때문에 이 시점에서 계산될 수 없는 로버스트 패킷들에 대한 ATSC 패러티 바이트들에 의존하기 때문이다.

따라서, 때때로 적분 프리-코더 동작 제거 회로는 로버스트 데이터 패킷에 대해 아직 계산되지 않은 AT SC 패러티 바이트가 필요하다. 이 딜레마(정보 바이트 전에 도착하는 패러티 바이트)의 최종효과는 최악의 경우 종종 (40개의 로버스트 심볼에서 대략 1개) 송신 로버스트 데이터 패킷이 Z1 및 Z0 비트에 대하여 Z2 비트를 반전(위상 반전)시키도록 적분 프리-코더가 상태를 진행시키는 것이다. 후자의 경우, 송신 코드는 반전된 시스템 코드이다. Z2 비트의 반전은 수신기에서 해결되어야 할 위상 모호성이다.

대안적으로, 상기 위상 모호성은 기존 리드 솔로몬 코드를 변경하고 비표준 리드 솔로몬 코드를 사용함으로써 송신기에서 피할 수 있다. 표준 리드 솔로몬 인코더는 패러티 바이트를 메시지의 끝에 첨부한다. 인터리빙 후, 특정 패킷을 위한 패러티 바이트는 모든 정보 바이트가 나오기 전에 나와서, 적분 프리-코더 회로의 동작을 제거하기 위한 딜레마를 야기한다. 리드 솔로몬 인코딩에서, 패러티 바이트는 유효한 리드 솔로몬 코드워드를 생성하기 위해 메시지의 끝에 배치될 필요가 없다. 그러나, 송신기에서 리드 솔로몬 코드를 변경하는 것은 기존 송신국이 기존 8VSB 변조기를 대체할 필요가 있다는 것을 의미한다. 이러한 의미에서, 리드 솔로몬 코드를 비표준 코드로 변경하는 것은 기존 ATSC 방송장비와 완전하게 역방향 호환되지는 않는다. 기존 ATSC 방송장비는 기존 수신기와 계속 호환가능할 것이다. 그러나, 로버스트 데이터 송신의 이점(로버스트 데이터 서비스 및 더 안정적인 일반 데이터 서비스)을 얻기 위해 8VSB 변조기의 대체가 필요하다.

따라서, 패러티 바이트가 메시지의 종단에 있다는 것을 예상하는 두 개의 레 거시 수신기 및 패러티와 정보바이트의 실제 배치를 아는 새로운 수신기는 유효 솔로몬 코드워드를 알 것이다. 실제, 정보바이트 및 패러티바이트는 스크램블되지만, (역방향 호환성을 유지하기 위해) 레거시 리드 솔로몬 디코더는 유효 리드 솔로몬 코드워드로서 이 새로운 코드를 여전히 알 것이다. 앞에서 지적한 바와 같이, 각 로버스트 데이터 패킷에서의 패킷 헤더는 NULL 패킷에 대응하는 PID로 주어졌다. 따라서, 레거시 수신기가 어느 경우라도 NULL 패킷으로서 높은 우선순위 데이터 패킷을 버리기 때문에 정보바이트가 스크램블되었다는 것이 레거시 수신기에는 중요하지 않다.

비표준 리드 솔로몬 인코딩을 사용하여, 인터리빙 후 모든 정보 바이트가 우선 나오고 아직 계산되지 않은 리드 솔로몬 패러티 바이트가 이전에 나온 정보로부터 계산될 수 있도록, 패러티 바이트 위치가 패킷에 배치될 수 있다. 지금 리드 솔로몬 패러티 바이트는 적분 프리-코더 회로에 의해 처리되고 있는 패러티 바이트에 앞서 계산될 수 있어서, 전술한 위상 모호상태를 제거한다. 두 경우(위상모호는 수신에서 해결되거나 송신기에서 해결된다)의 각각에 대한 수신기를 아래 부분에서 설명한다.

로버스트 심볼 인코딩에 대하여, Z2 데이터 스트림은 다음 트렐리스 인코딩되어 도 2a에서 지연기(30c, 30d) 및 XOR(32c)에 의해 도시된 바와 같이 Z1 데이터 스트림을 생성한다. 멀티플렉서(38)는 로버스트/일반 신호에 응답하여 "0" 입력에서 트렐리스 코딩된 신호와 "1"입력에서 Y1 신호 사이에서 선택한다. 도시된 트렐리스 코드는 Z1 비트 스트림으로부터 Z0 비트를 생성하는데 사용되는 ATSC 트렐리스 코드와 동일한 4-상태 컨벌루션 피드백 트렐리스 코드이다. 이 점에서, Z1 비트 스트림은 Z2 비트 스트림의 트렐리스 코딩된 버전이다. Z2/Z1 비트 스트림에 대한 가상 디코더(26)(도 2)의 효과는 임의추출기(randomizer)에 대하여 중요하다. ATSC를 따르는 가상 디코더는 의도적으로 Z1 비트와는 다르게 Z2 비트를 디랜더마이즈(derandomize)한다. 효과는 적용되는 임의추출 패턴과 다른 패턴을 갖는 기존 VSB 변조기 입력에서 Z2/Z1 비트쌍을 생성하는 것이다. 두 비트간의 임의추출 디스패러티는 기존 VSB 변조기의 임의추출기에 의해 제거되기 때문에, 변조기 출력에서의 Z2/Z1 쌍은 그들 사이의 임의추출 패러티가 제거되도록 하고, 로버스트 패킷 프로세서 출력에 존재한 것은 바로 Z2/Z1 비트쌍이다.

기존 VSB 변조기의 Z1 비트 스트림은 또한 트렐리스 인코딩되어 Z0 비트 스트림을 생성한다. 로버스트 패킷 프로세서의 결합된 트렐리스 인코더 및 기존 VSB 변조기에서의 인코더는 서브상태(Z0 비트)가 ATSC를 따르는 유효 16 상태 트렐리스 인코딩된 시퀀스를 형성한다.

로버스트 패킷 프로세서의 트렐리스 인코더는 일반 ATSC 패킷 또는 로버스트 패러티 바이트가 송신되고 있을 때 상태를 진행시키지 않는다. 제어 MUX는 일반 8VSB 또는 로버스트 심볼이 송신되고 있는지를 제어한다. Z2 비트를 위한 MUX 전의 반전/비반전 블록의 역할은 디스패러티가 Y2와 미분된 Y2 비트 스트림 사이에 존재하는 경우 8VSB 심볼 송신이 재기될 때 Y2 비트의 극성을 반전시킨다. 이 극성반전은 미분 디코딩이 일반 ATSC 심볼에 수행될 때 Z2 비트 스트림이 ATSC를 따르도록 한다.

도시된 트렐리스 인코더는 16-상태 트렐리스 코드였다. 더 많은 상태를 갖는 트렐리스 코드가 또한 사용될 수 있다. 또한, 다중차원의 트렐리스 코드가 사용될 수 있다. 특히, 4차원 트렐리스 코드가 이 응용에 적절할 수 있다. 왜냐하면 어떤 로버스트 심볼도 송신되고 있지 않아 최고상태(super state)가 유지되는 동안에, 프레임 내의 로버스트 심볼의 최악의 배치가 ATSC 트렐리스 내의 4 서브상태가 중요한 주기 동안 진행되도록 하기 때문이다. 서브상태 코드(ATSC)가 신뢰성이 더 낮고 16 상태 트렐리스 디코더가 일반 송신이 일어나고 있을 때 단독으로 ATSC 트렐리스 코드로부터 서브상태 평가를 사용하여야 하기 때문에, 로버스트 송신의 재개에서의 첫번째 심볼은 후속 심볼보다 신뢰성이 낮고 4-차원 코드는 이 첫번째 심볼의 예측성을 강화시킬 수 있다.

로버스트 심볼 배치의 시간은 간접적으로 기존 VSB 변조기 자체에 의해 제어된다. 트랜스포트 MUX는 VSB 필드 동기신호로 동기화된 인코딩되지 않은 로버스트 패킷을 삽입한다. 이것은 로버스트 심볼이 VSB 프레임 내의 알려진 위치로 배치되도록 한다. 다른 패턴 및 로버스트 데이터속도가 가능하지만 실제로 유한수로 제한되어야 한다. 왜냐하면 배치배턴이 무엇이었는지를 수신기에 전송하는 최선의 방법은 필드 동기 세그먼트에서 예비 비트의 사용을 통해서이다. 이 비트들은 최악의 통신채널 상태 하에서 동작할 때 신뢰성있는 수신을 위해 코딩되어야 한다.

로버스트 데이터 프리-프로세서(도 2c)는 도 1의 로버스트 인코드/8VSB 변조기(10)에 인가되기 전에 높은 우선순위 데이터를 전-처리(pre-process)하도록 제공된다. 도 2에 도시되고 전술한 바와 같이, 로버스트 인코더(10a)는 하나의 스트림에서 로버스트 데이터 패킷(또한 높은 우선순위 패킷)과 일반 패킷을 멀티플렉싱한다. 전술한 바와 같이, 로버스트 데이터 패킷에 대하여 리드 솔로몬 패러티 바이트는 (역방향 호환성을 위해) 일반 데이터로서 인코딩되고 따라서 (로버스 데이터로서 인코딩되는) 정보 바이트와 비교하여 상당히 떨어진 신뢰성을 가질 것이다. 다른 역방향 호환성 문제는 VSB 변조기(28)에 대해 인코딩된 결과적인 MPEG 패킷 스트림이 (비-제로(non-zero) 가능성을 갖고) 유효한 MPEG 패킷 헤더로 될 수 있다는 점에서, 로버스트 데이터 패킷을 MPEG 패킷으로서 사용할 때 발생한다. 오류 MPEG 패킷은 기존 MPEG 디코더를 불안정하게 할 수 있다. MPEG 패킷 헤더는 4바이트, 1바이트 동기(sync) 및 패킷 식별자(PID) 정보를 갖는 다른 3개의 바이트를 포함한다. 로버스트 인코더가 기존 MPEG 디코더에 대한 로버스트 데이터에 대응하는 유효 MPEG 패킷을 발생시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

로버스트 데이터 프리프로세서는 상기한 두 개의 역방향 호환성 문제(리드 솔로몬 인코딩의 상실 및 오류 MPEG 패킷)를 해결한다. 주요 아이디어는 로버스트 데이터 패킷이 MPEG 데이터 패킷보다 더 작은 크기라고 보고 패러티 바이트를 로버스트 데이터 패킷에 부가하고 로버스트 MPEG 데이터 패킷을 생성하는 것이다. 역방향 호환성을 보장하기 위해, 로버스트 MPEG 데이터 패킷을 위한 헤더 바이트는 NULL 패킷 헤더와 인코딩되고 일반 데이터로서 인코딩된다.

도 2c는 로버스트 데이터 프리프로세서를 더욱 상세하게 도시한 것이다. 도 2c의 데이터 프리프로세서는 로버스트 데이터 패킷이 로버스트 인코더/8VSB 변조기(10)에 공급되기 전에 도 1에서의 높은 우선순위 데이터 패킷을 처리(더욱 정확하게 전-처리)한다. 로버스트 데이터가 결과적으로 MPEG 패킷이 되는 서비스(예를 들어, 데이터캐스팅)와 다른 서비스에 사용될 수 있기 때문에, 비-MPEG 패킷을 위한 인코딩 기술을 또한 설명한다. MPEG 패킷으로 구성된 로버스트 데이터에 대하여, MPEG 표준 47hex 동기 바이트가 제거되고 350에서 ITU J.83 부록 B에서 기술된 바와 같이 FIR 패러티 체크 코드로 대체된다. 도 2c의 로버스트 데이터 프리프로세서에 의해 부가된 패러티 체크(350)는 수신기에서 신뢰성 있는 MPEG 패킷 동기검출을 가능하게 하고 또한 MPEG 패킷에서 에러검출을 가능하게 한다. 로버스트 데이터가 어떤 다른(비-MPEG) 프로토콜이면, 단계(350)는 통과한다. 로버스트 데이터가 MPEG 데이터 또는 다른 프로토콜로 구성되어 있는지 여부에 대한 정보는 VSB 프레임의 예비 비트 내에 로버스트 페이로드형 정보비트를 통해 전송된다.

로버스트 데이터 프리프로세서 내의 다음 단계는 (184, 164) 리드 솔로몬 인코더(352)로서, 이것은 20 리드 솔로몬 패러티 바이트를 총 184 바이트에 대한 각 164 로버스트 데이터 바이트에 부가한다. 리드 솔로몬 인코더에 대한 생성기 다항식(generator polynomial)은 리드 솔로몬(207, 187) 8-VSB 인코더(187 데이터 바이트, 20 리드 솔로몬 패러티 바이트 및 207 총바이트)에서 사용되는 것과 동일하다. 184-바이트 리드 솔로몬 블록은 다음과 같이 단계(354)에서 2개의 184-바이트 패킷으로 매핑된다. 4비트가 A, B, C 및 D로 지정된 경우에, 새로운 바이트가 제로 비트를 산재시켜 바이트 A, 0, B, 0, C, 0, D, 0을 생성함으로써 발생된다. 따라서, 각 입력 바이트는 두 개의 출력 바이트로 맵핑되어 데이터 속도를 배가시킨다. 리드 솔로몬 인코더로부터의 각 184 바이트 출력은 두 개의 184-바이트 MPEG 패킷 페이로드를 생성한다. 4바이트 MPEG NULL 패킷 헤더(47hex 동기 바이트를 포함한다)는 단계(356)에서 컴플라이언트(compliant) MPEG 트랜스포트 스트림 패킷을 생성하기 위해 첨부된다. 레거시 수신기는 역방향 호환성에 필수적인 MPEG NULL 패킷을 무시한다. 4-바이트 MPEG NULL 헤더는 일반 바이트로서 인코딩된다(47hex 동기 바이트는 VSB 변조기에 의해 제거된다). 3-바이트 헤더에 대해 N/R(일반/로버스트) 플래그를 0(일반)으로 설정하는 것은 MPEG 헤더에 대한 일반 인코딩을 보장한다. 기존 수신기는 NULL 패킷으로서 패킷 헤더를 디코딩하므로 로버스트 데이터에 대응하는 패킷을 버릴 것이다. 수신기가 두 개의 패킷을 축적하고 리드 솔로몬 디코딩 동작을 실시하도록, 단계(354)에서 생성된 두 개의 로버스트 데이터 패킷은 프레임에서 연속적으로 할당될 수 있다(또는 짝수의 패킷이 프레임 내에서 할당된다).

로버스트 데이터 바이트의 일부가 일반으로서 인코딩될 필요가 있기 때문에, 가상 인코더(22)는 도 2에서 도시된 바와 같이 이 바이트를 계속적으로 트래킹한다. 가상 인코더(22)는 2001년 4월 2일 출원된 미국 가특허출원 제 60/280944호(여기서 A/53 명세서라고 한다)에 의하면 데이터 임의추출기, 리드 솔로몬 인코더, 컨벌루션 인터리버 및 트렐리스 코드 인터리버를 포함한다. A/53 명세서는 미국 DC 20035 워싱턴 스트리트 1750K 소재의 ATSC(Advanced Television System Committee)에 제출된 제안서이다. 데이터 임의추출기는 ATSC 임의추출기이며, 이것은 모든 바이트에 대해 동작하고, 블록의 대기시간을 설명하기 위해 지연을 부가하는 것 외에 N/R 신호를 변경시키지 않는다. 리드 솔로몬 인코더는 ATSC 리드 솔로몬(207, 187) 인코더이며, 이것은 정보바이트를 위한 데이터 임의추출기에 의해 제공되는 바와 같이 N/R 신호를 유지한다. 로버스트 데이터 MPEG 패킷을 포함하는 모든 리드 솔로몬 패러티 바이트에 대하여, N/R 신호는 일반 모드로 설정된다. 컨벌루션 인터리버는 또한 N/R 신호를 인터리빙함으로써 리드 솔로몬 인코더에 의해 출력된 모든 바이트에 대응하는 N/R 신호를 계속 트랙킹한다. 트렐리스 코드 인터리버 출력은 2-비트 니블(X2, X1)이고 또한 컨벌루션 인터리버에 의해 출력된 모든 바이트에 대응하는 N/R 신호를 계속적으로 트랙킹한다.

도 2a에서 전술한 바와 같이 로버스트 패킷 프로세서(24)는 다음에 들어오는 데이터에 대해 동작하고, 일반/로버스트 플래그에 따라서 일반과 로버스트 동작 사이에서 전환된다. 블록의 나머지는 가상 디코더(26)를 포함한다. 트렐리스 코드 디인터리버는 컨벌루션 디인터리버에 바이트를 출력한다. 컨벌루션 디인터리버는 A/53 명세서(미국 가특허출원 제 60/280944호, 2001년 4월 2일 출원)에 따라서 디인터리빙 동작을 수행한다. 리드 솔로몬 디코더는 모든 입력 패킷에 대해 간단히 패러티 바이트를 제거하고 디랜더마이저는 ATSC 디랜더마이저이다.

로버스트 디코더

로버스트 디코더는 이중역할을 갖는다. 첫 번째, 로버스트 데이터 디코더는 일반 8VSB 심볼이 수신될 수 없는 채널상태에서 로버스트 데이터 패킷을 수신하는데 사용되고, 두 번째 로버스트 데이터 디코더는 일반 8VSB 심볼의 수신가능성을 개선시킨다. 두 동작 모드(일반 및 로버스트)는 동일한 디코딩 시스템을 사용한다. 일반 및 로버스트 모드에 대한 처리단계에서의 차이는 아래에서 지적되고 있다.

시스템은 로버스트 데이터 패킷과 일반 데이터 패킷 사이에서 전환함으로써 일반과 로버스트 모드를 멀티플렉싱한다. 도 3c는 계층적 송신이 존재할 때 트렐리스의 상태천이도를 나타낸다. 구간(610, 614)은 로버스트 심볼이 송신될 때(N/R=1)의 상태천이이고, 구간(612)은 일반 심볼이 전송될 때(N/R=0)의 상태천이이다. 구간(612)에서 굵게 표시된 선은 평행천이의 존재를 가리킨다.

도 3은 로버스트 수신기의 블록도이다. 개선된 신호는 일반 방법에 의해 튜너(310), IF/SAW 필터(312)에 의해 처리된다. 변조기/디코더(314)는 수신 심볼을 디코딩하고 그것들을 디멀티플렉싱하여 디지털 텔레비전 수신기(316)를 위한 일반 패킷 스트림과 휴대장치(318)를 위한 로버스트 패킷 스트림(앞에서 높은 우선순위 데이터 패킷 스트림이라고 함)을 생성한다. 데이터 패킷 스트림은 비디오 패킷 스트림이 수신될 수 없는 채널상태에서 수신될 수 있다.

도 3a는 도 3의 수신기에서의 복조기/디코더(314)의 상세 블록도이다. 개선된 VSB 신호는 아날로그-디지털 컨버터(320)에 의해 디지털화된다. VSB 복조기 전단(front end)(324)은 일치된 필터링, 타이밍 및 파일럿 복원을 실시한다. 전단(324)은 또한 튜너 및 IF 이득 증폭기에 AGC 제어를 제공한다. 프레임 동기 검출기(322)는 프레임 동기 신호에 대해 동기화하고 5비트 로버스트 모드 타이어 제어 코드를 나타내는 프레임 동기로부터 예비 비트를 수신한다. 로버스트 모드 타이어 제어코드를 저장하여, 각 심볼이 로버스트 또는 일반인지를 가리키는 VSB-심볼의 완성된 맵이 어셈블된다(323). 결과적인 N/R 신호(이것은 VSB 프레임 내의 로버스트 심볼의 위치를 특정하여 일반과 로버스트 모드간의 천이를 정의한다)는 동기화 회로(323)에서 다른 모든 수신기 기능까지 사용될 수 있게 된다. 수신기의 나머지는 ATSC를 따르는 컨벌루션 디인터리버(330), 리드 솔로몬 디코더(332) 및 VSB 디랜더마이저(334)를 포함한다. 일반/로버스트 패킷 분리기(336)는 로버스트 데이터 패킷으로부터 일반 데이터 패킷을 분리한다. MPEG 동기화는 338에서 로버스트 MPEG 패킷에 부가된다. 마지막으로 수신기에서의 로버스트 데이터 포스트 프로세서(340)는 184/164 리드 솔로몬 디코딩을 수행하는데, 이것은 송신국에 위치한 도 2c의 로버스트 데이터 프리프로세서에 의해 제공된 인코더의 역동작이다.

이퀄라이저(326)는 일반적으로 DFE 즉 결정 피드백 이퀄라이저이다. DFE는 곤란한 육상채널에 대한 로버스트 심볼의 여분의 신뢰성을 사용하여 이퀄라이저를 트레이닝한다. 로버스트 심볼은 트레이닝 마진의 여분의 5-6dB를 제공한다. 그것은 소프트 결정심볼 및 관련 N/R 신호를 출력하여 심볼이 일반 또는 로버스트 심볼인지를 특정한다.

일반/로버스트 트렐리스 디코더(328)는 일반 심볼에 대하여 A/53 명세서(미국 가특허출원 제 60/280944호, 2001년 4월 2일 출원)에 의한다. 로버스트 심볼에 대하여, 일반/로버스트 트렐리스 디코더(328)는 도 3b에서 도시된 트렐리스 코드에 대한 트렐리스 디코딩을 실시한다. 도 3b에서 도시된 바와 같이, 로버스트 데이터는 제 1트렐리스 인코더(342a, 344a, 342b)에서 인코딩된다. 제 1트렐리스 인코더의 출력은 제 2트렐리스 인코더(342c, 344b, 342c)에서 더 인코딩된다. 트렐리스 디코더는 일반 심볼과 로버스트 심볼 사이에서 전후로 전환되면서 인터럽트된다는 것에 유의한다. 두 경우에 대해 트렐리스 디코더를 실시하는 효과적인 방법은 로버스트 트렐리스의 범위 내에서 일반 트렐리스에 대한 "병행 천이(parallel transition)"를 수행하는 것이다.

전술한 바와 같이, 체계적인 리드 솔로몬 디코더가 사용되면 로버스트 데이터 패킷에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트에 대응하는 심볼에서의 위상 모호가 있다. 이러한 모호는 심볼에 대한 두 개의 가능성 사이에서 결정을 요구한다(이것은 결과적으로 두 서브세트 중 하나에 대한 결정이 된다)는 것에 유의한다. 이 결정은 심볼 기반으로 심볼에서 또는 블록 기반으로 이루어진다.

비표준 리드 솔로몬 인코더가 송신기에서 사용되면, 위상 모호가 없다. 비표준 리드 솔로몬 인코더는 정보 바이트(이것은 수신기에서 반전되어야 한다)의 재정렬을 포함한다. 재정렬이 수신기에서 유일하게 알려진 프레임 내의 패킷의 위치에 기초하기 때문에, 재정렬은 쉽게 반전될 수 있다. 그러나, 앞서 지적한 바와 같이, 비표준 리드 솔로몬 코드는 기존 송신기와 호환될 수 없어서 기존 송신기의 변경을 필요로 한다.

도 3a의 로버스트 데이터 수신기의 도면에서 블록의 나머지는 인코더에 대해 설명한 블록의 반대이다. ATSC 컨벌루션 디인터리버(334)는 ATSC 컨벌루션 인터리버와 역으로 수행되고 일반/로버스트 플래그를 계속 트랙킹한다. 리드 솔로몬 디코더(332)는 일반 패킷에 대해서만 동작한다. 로버스트 데이터 패킷에 대한 리드 솔로몬 디코더는 통과(bypass)된다. 즉 패러티 바이트가 떼어지고 정보 바이트만이 전송된다(비표준 리드 솔로몬 인코더가 사용되면, 프레임 내의 패킷당 다른 바이트 재정렬이 패러티 바이트를 떼어내기 전에 수행된다). 후자의 경우, 그것은 두 일반 및 로버스트 바이트에 대하여 동작하는 VSB 디랜더마이저에 N/R 신호를 제공한다.

디랜더마이저의 출력이 우선 개별적인 버퍼에서 일반 및 로버스트 데이터 패킷을 수집하는 일반/로버스트 패킷 분리기(336)에 전송된다. 일반 패킷에 대하여, MPEG 동기는 추가되고(338) 일반 MPEG 패킷으로서 전송된다. 로버스트 바이트에 대하여, 우선 모든 187-바이트 패킷에 대한 3-바이트 헤더가 제거되어 결과적으로 184-바이트 패킷으로 된다. 다음 2개의 184-바이트 패킷이 로버스트 패킷 프리프로세서 내에서 설명된 인코딩에 따라서 하나의 184-바이트 패킷으로 된다. 결과적인 184-바이트 패킷은 다음 로버스트 포스트프로세서로 전송된다. 로버스트 포스트-프로세서는 리드 솔로몬(184, 164) 디코딩을 수행한다. 그것은 또한 로버스_페이로드_형이 MPEG 프로토콜을 지시하면 MPEG 동기 재배치를 수행한다.

Claims

제 1데이터의 수신에 응답하여 제 1인코딩 방법에 의해 상기 제 1데이터를 인코딩하는 통신 시스템을 통해 제 2 데이터를 송신하는 방법으로서,

인코딩된 제 2데이터를 형성하기 위해, 제 2인코딩 방법에 의해 상기 제 2데이터를 인코딩하는 단계와,

멀티플렉싱된 데이터를 형성하기 위해, 상기 제 1데이터를 상기 인코딩된 제 2데이터와 멀티플렉싱하는 단계와,

상기 멀티플렉싱된 데이터를 상기 통신시스템을 통해 송신하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 1인코딩 방법은 속도 2/3 트렐리스 인코딩인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 2항에 있어서, 상기 제 2인코딩 방법은 속도 1/2 트렐리스 인코딩인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 3항에 있어서, 상기 통신시스템은 상기 제 1인코딩 방법에 앞서 데이터의 적분 프리-코딩(integral pre-coding)하는 것을 더 포함하고,

상기 인코딩된 제 2데이터가 상기 통신시스템을 통해 송신될 때 상기 데이터의 적분 프리-코딩을 동작 해제시키기 위해 상기 제 2데이터를 미분함으로써 상기 제 2데이터를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제 2데이터를 미분함으로써 발생된 위상에러를 제거하기 위해 상기 통신시스템을 통해 송신된 상기 제 1데이터를 선택적으로 반전 또는 비반전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서, 상기 통신시스템은 MPEG 패킷길이를 갖는 MPEG 패킷들을 더 포함하고,

상기 제 2데이터를 제 2데이터 패킷길이들 - 상기 제 2데이터 패킷 길이들 각각은 상기 MPEG 패킷 길이보다 작다 - 로 분할하는 단계와,

상기 제 2데이터 패킷 길이들 각각에 헤더 바이트들 - 상기 헤더 바이트들 각각은 NULL 패킷 헤더에 대응되고, 상기 헤더 바이트들은 상기 제 1데이터로서 인코딩된다 - 를 첨부하는 단계와,

상기 제 2데이터 패킷 길이들 각각을 상기 제 2 인코딩 방법에 의해 인코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2데이터를 복수의 로버스트 데이터 패킷으로 분할하는 단계와,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 단계와,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각에 대한 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 제 1데이터로서 송신하는 단계와,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각을 상기 제 2데이터로서 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2데이터를 복수의 데이터 패킷으로 분할하는 단계와,

상기 복수의 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 단계와,

로버스트 데이터 패킷을 형성하기 위해, 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 복수의 데이터 패킷과 결합하는 단계와,

상기 로버스트 데이터 패킷을 상기 제 2데이터로서 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1데이터의 수신에 응답하여 제 1인코더에서 상기 제 1데이터를 인코딩하는 통신 시스템을 통해 제 2 데이터를 송신하는 장치로서,

상기 제 2데이터의 수신에 응답하여, 인코딩된 제 2데이터를 형성하는 제 2인코더와,

상기 인코딩된 제 2데이터와 상기 제 1데이터의 수신에 응답하여, 멀티플렉싱된 데이터를 형성하는 멀티플렉서를 포함하여 구성되고,

상기 통신시스템을 통해 상기 멀티플렉싱된 데이터를 송신하도록 상기 멀티플렉서에 송신기가 연결되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 9항에 있어서, 상기 제 1인코더는 속도 2/3 트렐리스 인코더인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 10항에 있어서, 상기 제 2인코더는 속도 1/2 트렐리스 인코더인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 11항에 있어서, 상기 통신시스템은 상기 제 1인코더에 앞에 적분 프리-코더(integral pre-coder)를 더 포함하고,

상기 인코딩된 제 2데이터가 상기 통신시스템을 통해 송신될 때 상기 데이터의 적분 프리-코더를 동작 해제시키기 위해 상기 제 2 데이터에 연결된 미분기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 12항에 있어서, 상기 통신시스템을 통해 송신된 상기 제 1데이터를 선택적으로 반전 또는 비반전시키는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 9항에 있어서, 상기 통신시스템은 MPEG 패킷길이를 갖는 MPEG 패킷들을 더 포함하고,

상기 제 2데이터를 제 2데이터 패킷길이들 - 상기 제 2데이터 패킷길이들 각각은 상기 MPEG 패킷길이보다 작다 - 로 분할하는 수단과,

상기 제 2데이터 패킷 길이들 각각에 헤더 바이트들 - 상기 헤더 바이트들 각각은 NULL 패킷 헤더에 대응되고, 상기 헤더 바이트들은 상기 제 1데이터로서 인코딩된다 - 을 첨부하는 수단과,

상기 제 2데이터 패킷 길이들 각각을 상기 제 2인코딩 방법에 의해 인코딩하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 9항에 있어서,

상기 제 2데이터를 복수의 로버스트 데이터 패킷으로 분할하는 수단과,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트를 계산하는 수단과,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각에 대한 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 제 1데이터로서 송신하는 수단과,

상기 복수의 로버스트 데이터 패킷들 각각을 상기 제 2데이터로서 송신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 9항에 있어서,

상기 제 2데이터를 복수의 데이터 패킷으로 분할하는 수단과,

상기 복수의 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 수단과,

로버스트 데이터 패킷을 형성하기 위해, 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 복수의 데이터 패킷들과 결합하는 수단과,

상기 로버스트 데이터 패킷을 상기 제 2데이터로서 송신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
2/3 트렐리스 인코딩 방법에 의해 일반 데이터(normal data)를 MPEG 전송 패킷들로서 전송하는 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 로버스트 데이터 (robust data)를 송신하는 방법으로서

인코딩된 로버스트 데이터를 형성하기 위해, 상기 로버스트 데이터를 1/2 트렐리스 인코딩 방법에 의해 인코딩하는 단계와.

멀티플렉싱된 데이터를 형성하기 위해, 상기 인코딩된 로버스트 데이터를 상기 MPEG 전송 패킷들과 멀티플렉싱하는 단계와,

상기 멀티플렉싱된 데이터를 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
제 17항에 있어서, 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템은 데이터의 적분 프리-코딩(integral pre-coding)을 더 포함하며,

상기 인코딩된 로버스트 데이터가 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신될 때, 상기 데이터의 적분 프리-코딩을 동작 해제시키기 위해 상기 로버스트 데이터를 미분하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
제 18항에 있어서, 상기 로버스트 데이터를 미분함으로써 발생된 위상에러를 제거하기 위해 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신된 상기 일반 데이터를 선택적으로 반전 또는 비반전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
제 17항에 있어서, 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템은 MPEG 패킷길이를 갖는 MPEG 패킷들을 더 포함하며,

상기 로버스트 데이터를 로버스트 데이터 패킷 길이들 - 상기 로버스트 데이터 패킷 길이들 각각은 상기 MPEG 패킷 길이보다 작다 - 로 분할하는 단계와,

상기 로버스트 데이터 패킷 길이들 각각에 헤더 바이트들 - 상기 헤더 바이트들 각각은 NULL 패킷 헤더에 대응되고, 상기 헤더 바이트들은 상기 일반 데이터로서 인코딩된다 - 를 첨부하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
제 17항에 있어서,

상기 로버스트 데이터에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 단계와,

상기 로버스트 데이터에 대한 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 일반 데이터로서 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
제 21항에 있어서,

상기 로버스트 데이터를 복수의 데이터 패킷으로 분할하는 단계와,

상기 복수의 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 단계와,

상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 상기 인코딩된 로버스트 데이터와 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 방법.
2/3 트렐리스 인코딩 방법에 의해 일반 데이터(normal data)를 MPEG 전송 패킷들로서 전송하는 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템에서, 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 로버스트 데이터를 송신하는 장치로서,

상기 로버스트 데이터의 수신에 응답하여, 인코딩된 로버스트 데이터를 형성하는 1/2 트렐리스 인코더와,

상기 인코딩된 로버스트 데이터 및 상기 MPEG 전송 패킷들의 수신에 응답하여 멀티플렉싱된 데이터를 형성하는 멀티플렉서를 포함하여 구성되며,

상기 멀티플렉싱된 데이터를 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신하도록 상기 멀티플렉서에 송신기가 연결되는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.
제 23항에 있어서, 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템은 데이터의 적분 프리-코더를 더 포함하며,

상기 인코딩된 로버스트 데이터가 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신될 때, 상기 적분 프리-코더를 동작 해제시키기 위해 상기 로버스트 데이터에 연결된 미분기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.
제 24항에 있어서, 상기 로버스트 데이터 패킷들을 미분함으로써 발생된 위상에러를 제거하기 위해 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템을 통해 송신된 상기 일반 데이터를 선택적으로 반전 또는 비반전시키는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.
제 23항에 있어서, 상기 8VSB 디지탈 텔레비젼 통신 시스템은 MPEG 패킷 길이를 갖는 MPEG 패킷들을 더 포함하며,

상기 로버스트 데이터를 로버스트 데이터 패킷 길이들 - 상기 로버스트 데이터 패킷 길이들 각각은 상기 MPEG 패킷 길이보다 작다 - 로 분할하는 수단과,

상기 로버스트 데이터 패킷 길이들 각각에 헤더 바이트들 - 상기 헤더 바이트들 각각은 NULL 패킷 헤더에 대응되고, 상기 헤더 바이트들은 상기 일반 데이터로서 인코딩된다 - 를 첨부하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.
제 23항에 있어서,

상기 로버스트 데이터에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 수단과,

상기 로버스트 데이터에 대한 상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들 각각을 상기 일반 데이터로서 송신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.
제 27항에 있어서,

상기 로버스트 데이터를 복수의 데이터 패킷으로 분할하는 수단과,

상기 복수의 데이터 패킷들 각각에 대한 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 계산하는 수단과,

상기 리드 솔로몬 패러티 바이트들을 상기 인코딩된 로버스트 데이터와 결합하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로버스트 데이터 송신 장치.