ATSC(高级电视系统委员会)标准涉及将取代模拟NTSC电视系统的数字电视格式。ATSC标准为高清晰度电视标准，其产生标准4∶3的或尺寸高达1920×1080像素的宽屏16∶9的图像——超过早期NTSC标准的6倍。ATSC标准为在单个6MHz TV信道上传输多个标准清晰度“虚拟信道”广播做好了准备。ATSC标准还包括使用杜比数字AC-3格式的“影院质量”音频以提供5.1通道的环绕声。ATSC标准还提供大量附属的数据广播服务。
ATSC标准使用MPEG-2系统规范来用于数据封装(传输)。更具体地，ATSC使用188字节MPEG传输流包来承载数据。MPEG-2也被称为“传输流”、“MPEG-TS”，或简称为“TS”。在接收器端，在进行音频和视频解码之前，接收器对信号解调并进行纠错。然后，传输流可以解复用为各个构成流(constituentstreams)。根据某些约束，使用例如MPEG-2、H.264、VC-1的视频编解码器来对视频编码和解码。
以前，使用ATSC标准发射的数字电视台的移动接收太困难以至于不可能实现。例如，在以车速移动时，数字电视台的移动接收非常困难。因此，需要一种用于数字电视信号的发射和/或接收的改进的系统和方法，来实现改进的移动接收。

本发明的实施例涉及一种用于视听信息——例如数字电视信号——的发射和/或接收的改进的系统和方法，以实现改进的接收，具体地涉及改进的移动接收。某些实施例涉及数字电视广播系统，其包括发射系统和一个或多个例如移动设备的设备。每个移动设备可以包括用于呈现视频信息的显示器和用于呈现音频信息的一个或多个扬声器。从而，每个移动设备可以包括如这里所述的用于呈现所接收的电视信道的类似于电视的能力。数字电视广播系统当然也可以包括固定设备。
发射系统被配置为以无线方式发射视听信息(例如，电视信号/信道)至移动设备。移动设备112可以接收和呈现视听信息，例如，接收和呈现数字电视信号/信道。发射系统还可以被配置为以无线方式发射视听信息(例如，电视信号/信道)至固定设备(固定电视)。
发射系统包括发射器和发射逻辑。发射逻辑适用于接收和/或存储视听信息(例如，电视数据)和产生包含视听信息的包。发射逻辑可以根据ATSC(高级电视标准委员会)标准——例如使用8-VSB调制——来产生包。在一个实施例中，数字电视信道中的一个或多个要用于诸如电视之类的固定接收器。数字电视信道中的一个或多个还要用于移动和/或手持(M/H)(这里统称为“移动”)设备。
在一个实施例中，发射系统接收(或产生)用于修改系统(发射/接收)配置的指令。可替换地或作为附加，发射系统确定无线通信介质的信道特性，然后基于当前的信道特性来确定对系统(发射/接收)配置的修改。发射系统可以被配置为修改其自己的配置，例如，通过修改发射系统中一个或多个通信层的参数值。发射系统还可以相应地产生控制信息来动态地配置各种移动设备的接收器中的相应通信层。对发射/接收系统的配置的修改可以包括对发射系统/接收器的各种操作特性的修改，诸如所使用的视频编解码器、所使用的音频编解码器、图像分辨率、前向纠错的量和/或类型、接收参数、复用布置，等等。因而，发射/接收系统可以基于无线通信介质的信道特性和/或基于所接收的指令而被修改，以动态地配置系统。
发射系统可以检查多个通信层的当前参数并基于这些参数来确定系统修改(对发射和接收逻辑的修改)。如上所述，系统修改可以包括修改发射/接收系统中的第一通信层或多个通信层。在一个实施例中，当发射系统接收到指令或以别的方式确定修改第一通信层中的参数时，发射系统可以检查各个通信层的参数并确定对第一通信层中其它参数的修改和/或对其它通信层中的参数的修改。
从而，发射系统被配置为调整发射系统/接收器中的多个“通信层”中的一个或多个，包括物理层以及更高的层，诸如管理层和表示层。在一个实施例中，修改可以包括修改多个通信层，例如，两个或更多个通信层。通信层修改可以基于多个通信层的参数值被产生，或可以被产生以改进或优化跨(across)多个通信层的操作。从而，如这里所述的，该方法可提供“跨层控制(cross layer control)”。
发射系统产生并通过通信介质发射包到接收器，这些包包含视听信息和控制信息。包含视听信息的包可以包括要用于包括移动设备在内的设备的一个或多个数字电视信道。如上所述的，发射系统根据ATSC(高级电视标准委员会)DTV(数字电视)标准来产生包含一个或多个要用于固定接收器(例如，电视)的数字电视信道的包，以及产生包含一个或多个要用于移动/手持(M/H)接收器的数字电视信道的包。产生包含视听信息的包可以包括各种步骤，诸如编码音频和视频数据(例如，使用MPEG-2编码)，应用前向纠错，产生适当的包头和控制信息，等等。
控制信息可以包括在使用否则未赋值的(unassigned)包ID(uPID)的包中。控制信息可以用于动态配置移动设备的操作，例如，动态配置在移动设备中操作的通信层。如上所述的，控制信息可以基于发射系统中进行的改变被配置以动态地配置移动设备的操作。
控制信息可以利用在发射端和接收端都已知的命令结构。该命令结构可以被组织为层次树。因此，包括在控制信息中的命令可以被配置为修改根据接收器中的层次树结构存储的参数，其中层次树结构表示接收器(和发射系统)配置。该层次树结构在下面会更详细地论述。
层次树结构还可以允许新的节点在部署了发射和接收器系统之后被添加至树，其中，新的节点在系统中增加新的功能性。从而该发射方法可以产生控制信息，该控制信息被配置为修改接收器中的层次树结构以在接收器中提供扩展的(新的或修改的)功能性。发射方法还可以操作以发射版本信息或服务的一些其它特性，其中版本信息或其它特性可以用于将控制信息分组成由各代无线电广播支持的服务子组。发射方法可以进一步包括描述符或修饰语，它们可在树中跨节点集合而应用以更有效地指定参数值。发射方法还可以包括由版本或某个(某些)其它参数提供的描述服务的表，连同控制信息的偏移量，或引导至控制信息中支持所列服务的控制流所在位置的一些其它方法。
在一个实施例中，发射系统提供关于如何接收包(例如，发射的数据流中包的排序)的信息到接收器来配置接收器。一旦包的排序确立，该方法可以随后仅仅发送关于所发射的包的排序的变化的增量(delta)信息到接收器。
更具体地，包的发射可以包括发射包含要用于移动设备的视听信息的第一多个包(第一个流)，包含控制信息的第二多个包(第二个流)，包含要用于固定电视的标准数字电视信号的第三多个包(第三个流)。标准数字电视信号可能无法由移动设备使用。在另一个实施例中，标准数字电视信号可以由移动设备接收、处理和呈现。这些多个包的发射可以包括复用第一、第二、和第三多个包(复用第一个、第二个、和第三个流)。这些不同包或流的复用可以基于各个多个包(或流)各自的相对带宽分配比率以系统方式执行。在一个实施例中，复用这些不同的包流包括根据其相对带宽对包排序以均匀地将其分配。该方法将被称为连续模式。在被称作突发模式(burst mode)的另一个实施例中，与每一个流(第一个、第二个和第三个)相关联的包的内容在聚集的突发脉冲串中被发送，其中作为控制信息的一部分指示每个突发脉冲串的开始。复用可以操作用于减少发射开销。
在一个实施例中，发射方法发射关于各个包流的带宽分配的尺寸信息，其中尺寸信息可用于在接收器处导出接收器所采用的系统复用布置，并且根据该复用布置来解复用所接收的包流。换而言之，接收器可以使用尺寸信息的知识来“了解”如何正确地解复用所接收的包。该系统复用的概念可以应用于连续和突发模式这两种情况。
移动设备被配置以接收由发射系统发射的包，包括包含视听信息的包和包含控制信息的包。接收器然后操作来以与发射器复用包流时所采用的方式相反的系统方式来解复用所接收的包，例如，基于如上所述的所接收的尺寸信息。移动设备(例如，每个移动设备)中的接收器然后基于所接收的包含在控制信息中的命令而被配置。换而言之，移动设备从所接收的包中提取命令并根据这些命令配置其操作。包含在控制信息中的命令可以被执行以修改接收器中一个或多个通信层的操作(例如，以匹配在发射系统中进行的通信层改变)。从而，各个移动设备被配置为在接收和/或呈现所接收的视听信息期间，使用控制信息来配置其操作。
例如，如果控制信息规定使用特定的视频编解码器和/或音频编解码器，则移动设备中的接收器根据所指示的视频编解码器和/或音频编解码器来配置。作为另一个示例，如果控制信息规定使用某个前向纠错量，则移动设备中的接收器被配置为基于所指示的前向纠错量来解码所接收的数据。作为另一个示例，如果控制信息规定使用某个显示分辨率，则接收器被修改以产生所指示的显示分辨率。
移动设备中的接收器基于其配置来处理包含视听信息的包。因此，接收器根据对一个或多个通信层进行的改变来处理随后接收到的包。换而言之，接收器中(之前修改的)各个通信层操作以处理随后接收到的包中的视听数据。
然后，移动设备基于所接收和处理的包在其显示器上呈现视听信息。因此，移动设备可以根据其配置(依照所接收的控制信息)操作以处理所接收的信息并在其显示器上呈现所接收的视听信息。
在一个实施例中，移动设备中的接收器将反馈信息发射回发射系统。移动设备中的接收器可以通过任何各种介质，例如，诸如蜂窝网络或WAN/WAP等的返回路径，将反馈信息发射回发射系统。反馈信息可以包括各种类型的信息，诸如包错误率、丢包信息、接收器性能、用户设置，等等。然后，发射系统可以在确定如何调整广播系统时，例如在确定调整发射/接收系统中一个或多个通信层中的哪些参数时，使用该反馈信息。
在另一个实施例中，移动设备的接收器还可以发射控制信息到发射系统来配置该发射系统。例如，接收器获取各种信息，诸如包错误率、用户输入等，并可以重新配置其自身(通过改变接收器中一个或多个通信层中的一个或多个参数)。然后，接收器可以产生控制信息(以与发射系统产生控制信息相类似的方式)并提供该控制信息到发射系统。然后，发射系统可以接收该控制信息并相应地修改其性能，例如，修改发射系统中一个或多个通信层中的一个或多个参数。
因此，在广播系统的一个实施例中，发射系统能够修改其配置并发射信息到至少一个移动设备中的接收器以修改其配置，并且，在至少一个移动设备中的接收器能够修改其配置并发射信息到发射系统以修改其配置。
附图说明
在以下的详细描述中，参考下列附图进一步描述本发明的当前优选实施例：
图1示出根据本发明一个实施例的数字电视广播系统；
图2是示出根据本发明一个实施例的视听数据和控制信息的产生和发射的流程图；
图3是示出根据本发明一个实施例的视听数据和控制信息的接收、处理和呈现的流程图；
图4是示出基于所接收的指令和/或所确定的无线介质信道特性来产生控制信息的流程图；
图5示出图1的系统中的发射器的系统结构；
图6示出根据本发明一个实施例的流编码方法的总结；
图7示出根据本发明的一个实施例，在移动数字电视流中命令包的编码，例如，示出MPEG-2传输流上的VSIW编码；
图8示出根据本发明一个实施例的流参数编码；
图9示出根据本发明的一个实施例，在示例性移动设备中的接收器的系统结构；
图10示出根据本发明一个实施例的符号解码器；
图11示出根据本发明一个实施例的鲁棒的移动/手持迭代流解码；
图12示出根据本发明一个实施例的VSIW迭代流解码；
图13示出根据本发明的一个实施例，实现移动设备的接收器的至少一部分的示例性多处理器结构；
图14是图13的多处理器结构的一部分的更详细示意图；
图15示出根据一个实施例的分层协议结构；
图16示出根据一个实施例的具有跨层控制(XLC)的ATSC移动/手持(M/H)系统的各层；
图17示出使用鲁棒编码(例如，LDPC)的编码流的性能；
图18示出复用不同速率的流的方式；
图19示出用于构造序列的移位寄存器操作；
图20示出用于包的头格式；
图21示出UDP头格式；
图22示出M-1传送层默认XLC协议栈；
图23示出SRTP包格式；
图24示出对于单频网络(SFN)和非SFN广播者的切换情况；
图25示出XLC逻辑树与VSIW物理树的对照；
图26示出VSIW包结构；
图27示出子包ID(SPID)叶节点结构；
图28示出VSIW包结构示例；
图29示出VSIW命令树遍历的示例；
图30示出重复率为3的IWP同步的互相关峰；
图31是示出检测VSIW重复率的流程图；
图32示出VSIW包；
图33描述各种发射分集方法；以及
图34示出允许未来可扩展性的传输隧道方法。
尽管本发明可受到各种修改和可替换形式的影响，但是其具体实施例通过附图中的示例被展示并在此被详细描述。然而，应当理解，附图及其详细描述不旨在将本发明限制为所披露的特定形式，相反，其旨在覆盖落在由所附权利要求定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等同项和可替换项。

图1-数字电视广播系统
图1示出了根据本发明一个实施例的示例性广播系统100。在一个实施例中，广播系统可以是数字电视广播系统。在这里描述的广播系统100——包括在这里描述的各种方法——可以用于广播任何各种类型的数据，包括视听信息以及其它数据。
如这里使用的，术语“视听信息”包括包含视频数据和/或音频数据的任何各种类型的信息或数据。术语“视频数据”包括动态视频(诸如电视、电影、流式视频，等等)，以及诸如JPEG之类的图像数据。术语“视听信息”还包括任何各种类型的信息或程序指令，当其被执行时使设备呈现视频数据(在显示器上)和/或呈现音频数据(在扬声器上)。例如，术语“视听信息”包括任何各种类型的游戏内容(包括程序指令和/或数据)，其可以被使用和/或被执行以便在呈现设备上呈现游戏内容(例如，图像、视频和/或音频)。
在本申请中，在发射视听信息以便由接收设备——尤其是数字电视——呈现的情形下描述这里所描述的广播系统100和各种方法。然而，要注意的是，这里描述的广播系统100和各种方法可以用于发射/接收任何各种类型的数据(例如，视听信息、电子邮件、文件、文本文档、地震数据、测量数据、天气数据，等等)，视听信息仅仅是一个代表性示例。
如所示的，系统100包括发射系统(或播送系统)102、一个或多个移动设备112(例如，移动设备112A-112D)、以及至少一个固定设备114。如上所述，图1仅仅是示例性的，例如，一个示例性系统可以包括一个或多个发射系统102、多个移动设备112、以及多个固定设备114。
发射系统102被配置为以无线方式发射视听信息到一个或多个移动设备112。更特别地，发射系统102可被配置为发射数字电视信号/信道到移动设备112。移动设备112可以接收和呈现视听信息，例如，接收和呈现数字电视信号/信道。发射系统102还可以被配置为以无线方式发射视听信息到固定设备114(例如，固定电视)。发射系统102还被配置为发射视听信息到一个或多个固定设备114，例如电视。
为了方便，这里基于由移动设备112进行的接收来描述本发明的实施例。然而，这里描述的本发明的各种实施例当然也可以用于由固定设备进行的接收。例如，为了增强地面广播的鲁棒性，本发明的一个实施例提供了由固定设备114接收移动TV信道。因此，这里描述的任何各种方法可以根据需要与移动设备112或固定设备114或这两者一起使用，其中，所述方法包括但不限于：动态修改发射/接收系统中的通信层；跨层控制；在提供控制/命令信息以修改接收器中的通信层时使用层次树结构；通过发射表示树层次中的改变的命令(例如，通过添加节点到树层次中)来扩展无线通信协议；以及具有减少的发射开销的用于复用包的方法，例如，使用包尺寸信息。
发射系统102包括发射器106以及耦接到发射器106的发射逻辑104。发射逻辑104可以包括任何各种类型的逻辑，诸如一个或多个计算机系统(具有附带软件)、数字逻辑、模拟逻辑、可编程门阵列等，或其组合。发射逻辑104适于接收和/或存储视听信息(例如，电视数据)以及产生包含视听信息的包。发射逻辑104可以根据任何各种标准来产生包，所述标准诸如例如使用8-VSB调制的ATSC(高级电视标准委员会)标准。发射系统102可以使用其它调制方案，诸如DVB-T/H、ISDB-T、DMB-T/H等。如这里所描述的，发射逻辑104还被配置为产生包含控制信息的包。在一个实施例中，数字电视信道中的一个或多个信道要用于固定接收器，例如电视。数字电视信道中的一个或多个信道还要用于移动和/或手持(M/H)(这里统称为“移动”)设备112。
如这里所述的，对于要用于移动设备112的数字电视信道(并且有可能对于所有信道，例如，要用于固定设备114和/或移动设备112的信道)，发射/接收系统(发射逻辑102和每个移动设备112中的接收器)的配置可以基于各种因素而被动态修改，所述各种因素诸如所接收的指令、当前信道特性、使用模式等。从而，发射逻辑104可以被配置为修改其配置(通过修改一个或多个其通信层中的参数)，以及还提供控制信息到各种移动设备以指示它们以类似方式修改它们的配置。
因而，发射逻辑104可以被配置为产生包含视听信息的包和包含控制信息的包。控制信息可以被包括在使用否则未赋值的PID的包中。控制信息可用于动态重新配置移动设备的操作，例如，动态配置在移动设备中操作的通信层。移动设备112(和发射系统102)的操作可以根据无线通信介质的当前信道条件被动态配置。如这里所述的，控制信息可以为移动设备112中通信层的“跨层控制”作准备。
移动设备112可以是任何各种类型的设备，诸如便携式计算机系统(膝上型电脑)112A、无线电话112B(例如，Blackberry、iPhone等)、个人数字助理112C、配置在车上的电视设备112D、以及其它类型的能够显示所接收的视听信息的便携式设备。
移动设备112被配置为接收由发射器106发射的包，包括包含视听信息的包和包含控制信息的包。各个移动设备112可以被配置为在接收和/或呈现所接收的视听信息时使用控制信息来配置其操作。每个移动设备112可以包括用于呈现视频信息的显示器和用于呈现音频信息的一个或多个扬声器。因此，如这里所述的，每个移动设备112可以包括用于呈现所接收的电视信道的类似于电视的能力。
固定设备114可以是诸如传统电视之类的打算放在固定位置的任何各种类型的设备(称为固定的或“非移动的”)，例如液晶显示器(LCD显示器)、等离子显示器等。
发射流程图
图2是示出根据一个实施例的由发射系统执行的方法的操作的高级流程图。
在122，发射系统102可以确定对发射和/或接收系统中的一个或多个通信层的修改。例如，在122，发射系统102可以接收用于修改发射和/或接收系统中一个或多个通信层的指令。这些指令可以由广播者、载运者(诸如AT&T、Verizon、Sprint等)、或其它实体、或在发射系统102上执行的软件来接收。这将参考图4更详细地论述。
可替换地或作为附加，在122，发射系统102可以确定无线通信介质的信道特性，然后这些被确定的信道特性可以用于确定对发射/接收系统的修改。这将参考图4更详细地论述。
在124，发射系统配置基于所接收的指令和/或所确定的无线通信介质的信道特性而被修改。对发射系统102的修改可以包括修改发射系统102中一个或多个通信层的一个或多个参数。如以下进一步论述的，发射系统102和移动设备112(接收器)中的每一个可以保持根据树结构存储的通信层的参数值。因此，对发射系统102(和接收器)的修改可以包括产生命令以修改在该树结构中所选择的参数值。在124，该方法可以修改发射系统102的各种操作特性，诸如所使用的视频编解码器、所使用的音频编解码器、图像分辨率、前向纠错的量和/或类型、接收参数、信令和通告(announcement)的方法、流和文件传递协议、复用布置，等等。在本说明书中关于产生命令(控制信息)以修改参数值的描述通常既应用于移动设备112中的接收器，也应用于发射系统102，但为了方便，主要在接收器系统的情形中进行描述。
在126，该方法产生控制信息以动态配置接收器(例如，移动设备112中的接收器逻辑)。在126产生的控制信息被设计为以与上述在124对发射系统102进行的修改相兼容的方式来修改接收器。如上所述的，这可以包括产生命令以修改接收器的各种相应的操作特性，诸如所使用的视频编解码器、所使用的音频编解码器、图像分辨率、前向纠错的量和/或类型、接收参数、信令和通告的方法、流和文件传递协议、复用布置，等等。控制信息可以基于在122接收的指令和/或在122确定的无线通信介质的信道特性。
在126对接收器的修改(以及在124对发射系统102的相应修改)可以基于所接收的指令、所确定的无线通信介质的信道特性、或这两者、和/或可能的其它因素。作为一个示例，用于修改发射系统和接收器的控制信息可以仅仅基于所确定的无线通信介质的信道特性。作为另一示例，控制信息可以仅仅基于所接收的指令。作为另一示例，控制信息的第一部分可以基于所确定的无线通信介质的信道特性，而控制信息的第二部分可以基于所接收的指令(例如，不基于所确定的无线通信介质的信道特性)。
在产生控制信息以在124配置发射系统和在126配置接收器时，该方法被配置为产生可操作用于调整每个发射逻辑104和接收器中的多个“通信层”中的一个或多个的命令，其中所述“通信层”包括物理层以及更高的层，诸如管理层和表示层。在一个实施例中，控制信息包括用于修改多个通信层——例如两个或更多通信层——的命令。控制信息可以基于影响多个通信层的因素而产生，或者可以被产生以改进跨多个通信层的操作。因此，该方法提供“跨层控制”。
换而言之，该方法可以检查多个通信层的当前参数，然后基于这多个通信层的当前参数产生控制信息以修改或配置的一个或多个通信层。因此，该方法在修改一个或多个通信层时考虑到多个通信层。例如，产生控制信息可以包括检查多个通信层的当前参数，然后产生控制信息，其中，控制信息被配置用于修改第一通信层的操作，并且控制信息基于第一通信层和/或其它通信层的当前参数而产生。因此，被配置用于修改第一通信层的操作的控制信息可以基于其它通信层的当前参数、第一通信层的当前参数、或这两者而产生。
例如，控制信息可以包括至少一个用于修改系统(发射和接收)中的表示层的命令，诸如用于改变系统所使用的编解码器类型的命令，例如，用于改变移动设备所使用的视频编解码器类型和/或音频编解码器类型的命令。作为另一示例，控制信息可以包括至少一个用于修改移动设备中的管理层的命令，所述修改诸如改变所发射的包的传输配置、改变在所发射的包中使用的信令、和/或改变在所发射的包中使用的通告。作为另一示例，控制信息可以包括至少一个用于修改每个发射/接收逻辑中的物理层的命令，所述修改诸如修改应用于包的前向纠错量、修改系统中所使用的编码方案、修改调制方案和/或更改被插入以帮助移动接收的已知训练序列数据的量/布局。
该方法还可以接收指令或确定调整第一通信层，并且，在检查对其它通信层的参数后，还可以独立地决定还调整一个或多个其它通信层。例如，发射系统102可以决定改变码率，并且，响应于改变码率的决定，还可以决定改变编解码器类型(例如使用MPEG-4来代替MPEG-2)。作为另一示例，发射系统102可以决定改变码率，并且，响应于改变码率的决定，还可以决定改变与信源编码相关的分辨率(在一不同的通信层上执行)。
在128，该方法产生包并通过无线通信介质发射包至接收器。在128，该方法产生包含视听信息的包和包含在126所产生的控制信息的包。包含视听信息的包可以包括要用于包括移动设备112和可能的固定设备114在内的设备的一个或多个内容流。在一个实施例中，该方法根据ATSC(高级电视标准委员会)DTV(数字电视)标准产生包含要用于固定接收器(例如，电视机)的一个或多个数字电视信道的包，该方法还产生包括要用于移动/手持(M/H)接收器的一个或多个数字电视信道的包。
产生包含视听信息的包可以包括各种步骤，诸如对音频和视频数据编码(例如，使用MPEG-2编码)、应用前向纠错、产生适当的包头和控制信息，等等。
可以提供包含控制信息的包来代替正常情况下要发射的8-VSB数据流中的未赋值包。可以使用可变流指令字(Variable StreamInstruction Word，VSIW)来包含控制信息。在一个实施例中，该方法可以利用三种不同的传输方法来传送控制信息，这三种方法为：MPEG-2TS上的VSIW(MPEG-2传输流上的可变流指令字，VSIW Over MPEG-2TS)；鲁棒流上的VSIW(VSIW Over RobustStream)；以及场同步上的VSIW(VSIW Over Field Sync)。至少对于这些传输方法的子集(MPEG-2TS上的VSIW和鲁棒流上的VSIW)，所发射的包具有以下形式：uPID/VSIW包，其中uPID表示未赋值PID头，而“VSIW包”为净荷。利用uPID头来保证与传统(legacy)系统的兼容性。而且，净荷中的VSIW包具有用于可靠检测的额外的鲁棒性。这些不同的传输方法将在下面被进一步讨论。
在一个实施例中，发射系统102提供信息给移动设备112中的接收器以便就如何接收包——即，所发射的数据流中包的排序——来配置该接收器。一旦确立了包的排序，该方法可以随后仅仅向接收器发送关于排序的变化的增量信息。
如上所述，包含在包发射中的命令(控制信息中的命令)可以使用在发射端和接收端都已知的命令结构。该命令结构可以被组织为层次树。因此，包括在控制信息中的命令可以被配置为修改根据保持在发射系统102和接收器中的层次树结构存储的参数，其中层次树结构表示发射/接收配置。该层次树结构在下面会更详细地论述。在另一实施例中，命令结构可以是扁平结构，或其它的命令结构类型/配置。因此，任何各种类型的命令结构都可以根据需要而被使用。
层次树结构可以允许在部署了发射和接收系统之后向树中添加新节点，新节点在系统中增加了新的功能性。因此，该发射方法可以产生被配置用于修改接收器中的层次树结构以在接收器中提供扩展的功能性的控制信息。例如，新的编码方法可能在M/H协议的后续修订中被引入。为了使移动设备中的接收器知道该新的编码方法，发射系统102可以发射包含向当前树结构添加一个或多个节点以将用于该新的编码方法的相应参数添加到树结构中的命令的控制信息。在接收器接收并执行这个(或这些)命令之后，该新的编码方法由树中新的分支表示，从而扩展与FEC相关联的节点。同样，可以在音频或视频编解码器节点下添加新的编解码器类型，或者可以添加文件传递的新方法和相关参数设置以扩展与管理层相关联的功能性。
发射方法还可以操作以发射版本信息，其中版本信息提供更有效的机制来规定树的范围。
在128，包的发射可以包括发射包含要用于移动设备的视听信息的第一多个包(第一个流)、包含控制信息的第二多个包(第二个流)、以及包含要用于固定电视的标准数字电视信号的第三多个包(第三个流)。标准数字电视信号可能无法由移动设备使用。这些多个包的发射可以包括复用第一、第二、和第三多个包(复用第一个、第二个、第三个流)。这些不同的包或流的复用可以基于这些多个包(或流)各自的相对带宽分配比率来执行。在对应于连续模式的一个实施例中，复用这些不同的包流包括根据其相对带宽对包排序以均匀地将其分配。在对应于突发模式的另一个实施例中，不同的包流聚集在前面有控制信息(聚集在其自己的突发脉冲串中)的分别的突发脉冲串(burst)中，其中控制信息用于指示剩余突发脉冲串的开始位置。复用可以操作用于减少发射开销。在一个实施例中，发射方法发射关于各个包流带宽分配的尺寸信息，其中尺寸信息可用于在接收器处解复用所接收的包流。
接收流程图
图3是示出根据一个实施例的示例性移动设备112的操作的流程图。
如图所示，在132，移动设备112接收在126(上述图2)由发射器发射的包。如上所述的，所接收的包可以包含视听信息以及控制信息。
在134，基于所接收的控制信息来配置移动设备112中的接收器操作。换而言之，移动设备112从所接收的包所包含的控制信息中提取命令并根据命令配置其操作。包含在控制信息中的命令可以被执行以修改接收器中一个或多个通信层的操作。例如，如果控制信息规定使用特定的视频编解码器和/或音频编解码器，则根据所指示的视频编解码器和/或音频编解码器来配置移动设备中的接收器。作为另一示例，如果控制信息规定使用某个前向纠错量，则移动设备中的接收器被配置为基于所指示的前向纠错量来解码所接收的数据。同样地，如果控制信息指示打算修改训练数据的量和/或布置，则移动设备中的接收器被配置为在修改的位置接收训练序列数据。作为另一示例，如果控制信息规定使用某个显示分辨率，则接收器被修改为产生所指示的显示分辨率。
在一个实施例中，移动设备112中的接收器被实施为处理器和存储器，优选为多处理器系统。在该实施例中，接收器可以以软件方式被重新配置。因而，响应于所接收的控制信息，各种程序指令可以被选择和/或各种软件参数值可以被修改，从而根据控制信息配置接收器。
在另一个实施例中，移动设备112中的接收器以硬件方式实施，具有基于所接收的控制信息而选择使用的各种硬件模块，或者可能具有在各寄存器中更新的参数值。在另一个实施例中，移动设备112中的接收器被实施为硬件和软件的组合。在一个特定示例中，移动设备112中的接收器可被实施为具有可根据需要配置的各种IP核的一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。例如，各种FPGA IP核可以具有用于存储可修改的参数值的存储器元件。
在136，移动设备112(例如，移动设备中的接收器)基于在134的配置来处理包，例如，处理包含视听信息的第一多个包。从而，在136，接收器根据在134对一个或多个通信层作出的任何改变来处理所接收的包。换而言之，接收器中的各通信层(在134被修改的)操作以处理所接收的包(例如，随后接收的包)中的视听信息。
在138，移动设备112基于所接收的包在其显示器上呈现视听信息。从而，移动设备112可以根据其在134的配置来操作以处理所接收的信息并在其显示器上呈现所接收的视听信息。
控制信息的产生
图4是示出基于所接收的指令和/或所确定的无线介质特性而产生控制信息的流程图。
如图所示，在152，发射系统102可以接收用于修改至少一个通信层(例如，第一通信层)的指令。这些指令可以由广播者、载运者、或其它实体提供。这些指令可以被提供以修改发射/接收操作来补偿某些“状况”，诸如变化的观众使用/观看习惯，例如观看增加(以及由此增加带宽需求)、设备故障、广播者要求，等等。在一个实施例中，这些指令可以由在发射系统102自身中执行的软件来产生。
例如，在电视观众增加的时段期间(例如，在世界杯期间)，该方法可以提供相对于其它时段增加的业务，例如，可以分配更多的可用带宽给M/H业务。类似地，可以在晚通勤期间(例如，4PM至7PM)扩大或重新分配带宽来广播收盘后的每日股市概述，以补充在白天呈现的低带宽的股票滚动信息(stock ticker)。类似地，每日新闻/体育更新可以在通勤时间期间(例如，7AM至9AM和/或4PM至7PM)被调整为适于手持设备的屏幕分辨率，然后在黄金时间期间被调回以允许更高分辨率的节目。
在一个实施例中，所产生的控制信息可以基于预期的使用场景。作为一个示例，如上所述，可以提供指令以便在通勤时间vs.黄金时间期间修改发射/接收操作。例如，驾驶时间(通勤)的带宽可以以频繁更新的多个低分辨率流为主。而且，通勤时间期间的视听流量通常更加类似于突发的，以便向用户提供定向文件下载以浏览和/或存储在移动设备112上供以后观看。相反地，黄金时间可以包括更大量的端对端消费的静态节目。因此，指令可以被提供给一个或多个发射系统102以便在这些具有不同使用模式的不同时间段期间不同地配置发射/接收系统。
发射系统102可以基于典型用户统计数据和适合于不同使用场景的内容的性质来修改。例如，使用场景可以用下列项来表征：
突发vs.连续流量：通勤时间的使用可主要包括突发下载(即使对于视听内容)，其中用户浏览与在YOUTUBETM上找到的那些相类似的数据储存库。因此，广播者可以改变传输协议以便在MPEG-TS封装之上包括IP封装来允许附加的错误隐藏/包控制。换而言之，与在MPEG-TS层遇到的类似破坏相比，对于IP中遇到的包错误，文件存储/重放系统可以更顺利地恢复。这是因为较高的层具有检测传输错误和从传输错误中恢复的机制，而TS封装可以满足连续流内容的需要。
车行/步行/静态：在一天中，可以通过在主要使用车行/步行/静态之间的切换来得出预期的流量类型。纠错量、屏幕分辨率以及可能发射协议可以在一天之中改变以适应带宽使用的切换。
广播质量vs.源自用户的内容：广播者可以选择基于流内容的来源而不同地对待流。例如，与广播质量内容相比，源自用户的内容(例如，YOUTUBE)可以保证较低的屏幕分辨率、不同的编解码器类型(MPEG-2/4、H.264、VC-1)等。与广播质量流相比，源自用户的内容还可以保证不同级别的认证/加密。给定内容的种类，与有限的一组广播质量流相比，源自用户的内容可以在流的数量、每个流分配的带宽、以及流传递的性质(即，突发vs.连续)方面施加不同的通告/服务发现要求。
本地/区域性/全国性：内容可以根据计划的覆盖范围而被进一步分离。例如，给定有限的覆盖范围，本地交通/天气更新可能需要不同的纠错编码。访问方法也可以基于对源内容的控制而变化。例如，全国性内容可能比区域性内容需要更高级别的保护。而沿着为网络/成员/公众访问广播TV画出的相同线，与本地内容相比，区域性内容可能需要更高级别的保护，其中，内容所有权级别和广告收益潜力保证不同等级的保护。
可替换地或作为附加，在162，发射系统102可以确定无线通信介质的信道特性，然后使用这些确定的信道特性来产生控制信息。在162，该方法可以基于来自包括在一个或多个移动设备的接收器中的均衡器的信息来确定信道特性。该方法可以使用已知的训练序列来确定信道特性。换而言之，发射系统102可以在无线通信介质上发射已知的训练序列，然后从接收器接收与这些已知训练序列的接收有关的信息。例如，该方法可以基于已知训练序列来解卷积该信道以确定信道估计的准确性。注意，信道特性可能不为发射系统102所知，除非在广播区域中部署专门配备的接收器以在返回信道上提供用于报告包错误统计数据、接收SNR等的反馈。接收器此外还可以基于前述的接收特性来确定如何配置通信层，并将必要的控制信息反馈回发射系统102，从而构成闭合的控制系统。
在164，发射逻辑104可以基于无线介质的特性确定对第一通信层的修改。例如，如果接收的信号弱、有噪声或其它方面不可靠，导致丢包，则该方法可以增加前向纠错的量来补偿噪声信道并降低图像分辨率。如果确定无线通信介质相对强壮和鲁棒，则该方法可以减少前向纠错的量，从而允许更多的发射带宽，例如，允许更高的图像分辨率或更多的信道。
在152或164确定对至少一个通信层的修改之后，在166，发射逻辑104检查多个通信层的参数。这可以包括检查各个通信层中的参数，例如图16中所示的。例如，在154，发射逻辑104可以检查表示层、管理层和物理层中每一个层的参数。从而，例如，如果发射系统102接收到用于修改第一通信层(例如，管理层)的一部分的指令，则发射逻辑104还可以基于所请求的改变(例如，对管理层的)检查其它通信层(表示层和物理层)的参数以确定是否需要对这些其它通信层的部分进行任何改变。
在168，发射逻辑104基于所请求的对第一通信层的修改来确定在一个或多个其它通信层中的确定改变。注意，在某些情况下，发射逻辑104可以基于所请求的对第一通信层的修改来确定在一个或多个其它通信层中的改变，而在其它情况下，发射逻辑104可以基于所请求的对第一通信层的修改来确定在一个或多个其它通信层中不需要改变。
在一个实施例中，在166，发射逻辑104可以检查多个通信层的参数，并基于各个通信层的参数来确定所指示的或所确定的对第一通信层的修改其本身应当被修改，例如，以便基于多个通信层的当前状态提供改进的或优化的性能。例如，如果对第一通信层中一个或多个参数值的修改在152或164被确定，则在166，发射逻辑104可以检查多个通信层的参数，并可能结合对第一通信层中其它参数的改变或对其它通信层中参数值的改变来确定应当对第一通信层进行不同的修改。
在124，发射系统102的配置被修改。步骤124已经在上文参考图2而被描述。
在126，发射逻辑104产生控制信息，其被配置用于修改第一通信层以及可能的一个或多个其它通信层。步骤126已经在上文参考图2而被描述。如上文对图2中128的论述，该控制信息然后可以被插入到用于发射到例如各种移动设备112的包中。
接收器反馈/控制
在一个实施例中，移动设备112中的接收器向发射系统102发回反馈信息。在移动设备112中的接收器可以通过任何各种介质(例如，诸如蜂窝网络或WAN/WAP等返回路径)向发射系统102发回反馈信息。反馈信息可以包括各种类型的信息，诸如包错误率、丢包信息、接收器性能、用户设置等。发射系统102然后可以使用该反馈信息来确定如何调整广播系统，例如，调整发射/接收系统中一个或多个通信层的哪些参数。
在另一个实施例中，移动设备112中的接收器还可以向发射系统102发射控制信息以配置该发射系统。例如，接收器获取诸如包错误率、用户输入等各种信息，并可以重新配置自身(通过改变接收器中一个或多个通信层中的一个或多个参数)。该接收器然后可以产生控制信息(以与发射系统102产生控制信息相类似的方式)并将该控制信息提供给发射系统102。发射系统102然后可以接收该控制信息并相应地修改其性能，例如，修改发射系统102中一个或多个通信层中的一个或多个参数。
因此，在广播系统102的一个实施例中，发射系统102能够修改其配置并发射信息到至少一个移动设备112中的接收器以修改其配置，而至少一个移动设备112中的接收器能够修改其配置并发射信息到发射系统102以修改其配置。
发射结构
图5是可以包括在发射逻辑104中的示例性发射结构的框图。如图所示，发射结构可以包括具有用于接收媒体流(鲁棒流)的第一输入和用于接收第一控制信息(被称为流上的VSIW(变流量指令字))的第二输入的复用器202。复用器202包括接收XLC信号的控制输入。XLC信号确定是提供媒体流204还是提供第一控制信息206作为复用器202的输出。复用器202的输出被提供到鲁棒编码器212，例如LDPC(低密度奇偶校验)。
鲁棒编码器212基于发射数据计算奇偶校验位。鲁棒编码器212提供输出到块交织模块214。
块交织模块214改变数据块的次序以最小化传输流中突发错误的影响。块交织模块214提供其输出到缓冲器216。缓冲器216被耦接以提供其输出至复用器222的第一输入。复用器222的第二输入接收第二控制信息，被称为MPEG-2TS上的VSIW。复用器222包括接收XLC信号的控制输入。XLC信号确定是提供缓冲器216的输出还是提供第二控制信息218作为复用器222的输出。复用器222的输出被提供至前置(pre-pend)训练序列模块224。
前置训练序列模块224将指定的训练序列附加到包数据之前。前置训练数据块224提供其输出到前置PID HDR模块226。前置PIDHDR模块226用未赋值PID头来代替MPEG-2TS头，从而向传统接收器提供向后兼容。前置PID HDR模块226提供其输出至复用器232的第一输入。复用器232包括第二输入234，其接收MPEG-2TS(传输流)。复用器232包括接收XLC信号的控制输入。XLC信号确定是提供前置PID HDR模块226的输出还是提供MPEG-2TS 234作为复用器232的输出。复用器232的输出被提供给主服务传输模块250。
主服务传输模块250包括随机发生器252、编码器254(例如RS(Reed Solomon)编码器)、卷积交织器262、网格编码器264(例如12-1网格编码器)、复用器266、导频插入模块268、以及8VSB调制器282。
随机发生器252产生提供给RS编码器254的随机信号。RS编码器执行Reed Solomon编码并提供其输出到卷积交织器262。卷积交织器262改变发射数据位的次序并将其输出提供到网格编码器264。
网格编码器264提供其输出到3输入复用器266的第一输入。复用器266还接收来自段同步模块272和场同步模块274的输入。场同步模块274接收来自两输入复用器278的输入。复用器278接收信号帧同步上的VSIW(VSIW Over Frame Sync)作为第一输入。复用器278的第二输入当前被保留且未被连接。复用器278包括接收XLC信号的控制输入。XLC信号确定是否提供帧同步上的VSIW作为复用器278的输出。
复用器266的输出被提供至导频插入模块268。导频插入模块268根据ATSC 8VSB DTV规范插入导频音。导频插入模块268提供其输出到8VSB调制器282。8VSB调制器282对所接收的数据执行8VSB调制，并提供8VSB调制输出信号到RF上变频器。RF上变频器产生包括8VSB调制信号的RF(射频)信号。所产生的RF信号然后可以通过发射器106被发射。
根据本发明一个实施例的传输流编码方法可以参考图5中示出的主服务传输来描述。图5所示的系统提供用于将控制信息插入到传输流中的3种不同机制。这3种不同机制由三个复用器202、222和278表示。第四个复用器232在标准传输流中插入未赋值包，其包括鲁棒编码的音频视频包信息和相关控制信息。
在当前实施例中，下列机制作为主服务传输的补充：
1.鲁棒流——MPEG-2TS上的在XLC控制下被复用的鲁棒编码流。
2.MPEG-2TS上的VSIW——MPEG-2TS上的在XLC控制下被复用的标准编码VSIW。
3.鲁棒流上的VSIW——MPEG-2TS上的在XLC控制下被复用的鲁棒编码VSIW。
4.帧同步上的VSIW——场同步的保留字节部分中的在XLC控制下被插入的未编码VSIW。
“帧同步上的VSIW”信号为发射控制信息提供最鲁棒的方式，但是为传输控制信息提供最少的带宽。“MPEG-2TS上的VSIW”为传输控制信息提供较大的带宽，其中控制信息以提供增加的可靠性的方式扩频。
从流编码的角度看，如图6的表中所总结的，每种发射方法可以由错误保护、调制/编码、和所采用的流同步来表征。在图6的表中，在标题FEC下的8-VSB指的是由主服务传输所采用的RS+TCM编码。
1.鲁棒流
FEC——再次参考图5，鲁棒流编码用LDPC(低密度奇偶校验)分组码(block code)来补充主流中所采用的级联RS+TCM的FEC方法，其特征可总结如下：
规则码：列重＝3，
系统码：信息跟随奇偶校验(即[Pn-k，...，0|Ik-1，...，0])，
1/2码率编码：[n，k]＝[4096，2048]，
1/4码率编码：[n，k]＝[4096，1024]，
1/8码率编码：[n，k]＝[4096，512].
块编码器(block encoder)之后为N×M块编码器(M＝4096，N＝M＊码率)。交织的符号在RS编码之前被缓存在184字节的块中以匹配额定的MPEG-2TS数据字段长度。
调制和编码——在编码之后，将训练序列前置于数据字段供特定的接收器配置使用。如果不需要，该字段可以留为空([])。然后，在被发送到主服务传输之前将PID前置，其中头字段被设置为指定值(补零至完整的3字节)。未采用额外的调制或编码作为鲁棒流编码的一部分。
流同步——假设接收器已经知道了流位置，则同步是隐含的。
2.MPEG-2传输流上的VSIW
图7示出根据本发明一个实施例的在移动数字电视流中的命令包的编码。例如，图7示出MPEG-2传输流上的VSIW编码。如图所示，MPEG-2TS上的VSIW要求VSIW被编码和放置在流0(被称为主流)上。MPEG-2上的VSIW将与流0共享该流，但不必位于该流中的任何特定位置。
MPEG-2TS上的VSIW的FEC——与MPEG-2TS并排复用，MPEG-2上的VISW不采用额外的FEC。
MPEG-2TS上的VSIW调制和编码如图7中所示。如图所示，MPEG-2上的VISW在信息位级处(即，在RS+TCM之前)被插入，并且使用一对长度16的Gold码({C0，C1}＝[227116，7B2816])来编码。源于正交码本，{C0，C1}以信号处理增益的形式在单个编码位上提供额外的保护。
在16位分组中传输的每个码字根据所计划的信息内容被调制(即，被选择)，其结果代表VSIW流中的单个未编码位。每当‘0’出现在VSIW流中，就插入C0码字；每当‘1’出现时则发送C1，从而对于每个插入的信息位，在传输流中占据2字节。
SYNC序列(SYNC＝77128)提供了用于可靠地检测VSIW流开始的机制。根据位内容选择的调制码序列[C∈{C0，C1}]提供固有的信号处理/扩频增益，相对于单个发射的任何位，提高了流通信的可靠性。
图8总结了流成帧参数。流中的每一位都使用如上所述的长度16码不加区别地调制，并在SYNC|LEN|VSIW|CRC上应用扩频。
MPEG-2TS上的VSIW的流同步——SYNC在每个流的开始处被插入以帮助接收器定位MPEG-2上的VSIW，其可能被插入到8-VSB帧中的任何位置。一旦被检测到，同步字段就确立所意图的信息字段的开始。剩余的消息流在其后被处理直到到达由LEN字段指示的流尾。
3.鲁棒流上的VSIW
鲁棒流上的VSIW是允许在MPEG-2TS上传送VSIW的鲁棒传输方法的扩展，具有用于鲁棒流编码的如上所述的额外的错误保护。
VSIW仅携带与其下正在传输的流有关的信息。VSIW还必须放置在流帧的开始处，其中流帧为流中的再循环点。
鲁棒流上的VSIW的FEC——鲁棒流上的VSIW采用与为鲁棒流编码使用的相同的附加FEC，即，LDPC。
鲁棒流上的VSIW的调制和编码——除了SYNC字段被省略以节约带宽之外，鲁棒流上的VSIW使用跟MPEG-2上的VSIW中所采用的相同的编码-扩频调制(code-spread modulation)。
对鲁棒流上的VSIW进行编码的过程可以概述如下：
级联LEN|DATA|CRC(在信息位级处)，
通过如上所述的一对长度16的正交码序列进行调制，
根据鲁棒流方法进行LDPC编码，
缓存和前置未赋值PID头+训练序列(如果需要)，
插入到MPEG-2传输流MUX。
鲁棒流上的VSIW同步——在接收器已经知道流位置时，同步是隐含的。因此，鲁棒流上的VSIW必须放置在流帧的开始处，其中流帧是流中的再循环点。
4.场段同步上的VSIW(VSIW Over Field Segment Sync)
如ATSC A/53标准所述，场段同步中92个保留符号中的82个可以用于支持该标准的扩展。这就是进行VSIW包传输的地方。
场同步上的VSIW的FEC——场同步上的VSIW绕开了标准RS+TCM和鲁棒编码方法。
场同步上的VSIW的调制和编码——在调制信号级处插入，场同步上的VSIW使用在周围的同步符号中采用的2电平(即，±5)调制。与其它VSIW方法不同，已知有限的带宽能提供场同步和通信的压缩特性，则编码-扩频调制被放弃(连同[SYNC]|LEN|DATA|CRC帧结构)。
场同步上的VSIW的流同步——因为接收器已经知道流位置和长度，所以同步是隐含的。
接收结构
图9示出根据本发明一个实施例的移动设备112中的接收结构。更具体地，图9示出了可以在M/H设备112的接收器中执行的数字RX处理的概览。如图所示，接收器302包括标准解调304、标准解码306和VSIW控制下的M/H流接收模块308。接收器302对输入信号进行解码，在标准8VSB解调器304的输出端产生接收符号流。标准解调器304的输出被传送到标准解码器306，产生标准8VSB传输流。VSIW解码器416被配置为在分别与MPEG-2TS上的VSIW、鲁棒流上的VSIW和场段同步上的VSIW相对应的标准解码器306的输出、M/H解码器418的输出和同步去除410的输出处搜索接收信号以获得控制包信息。根据从VSIW解码416恢复的XLC命令来应用M/H解码418。所接收的传输流被解复用432以产生对应于移动和/或固定服务的多个视听流。如下面参考图13所述的，接收器302可以以任何各种方式来实现。
信号处理阶段操作以提供信道选择和滤波，从而符号数据(3位)可以在随后的阶段中被处理。信号处理可以通过模拟(硬件)和数字(软件)来执行。模拟信号处理可以由RF调谐器、IF滤波器和模数转换(未示出)来执行。数字信号处理(DSP)包括抑制滤波器(rejection filter)、均衡器406和相位跟踪器。
接收器302操作以从所接收的符号流中去除(例如，解卷积)任何不期望的信道效应。这些效应包括同信道干扰(即，NTSC)、多径色散和多普勒频移。然后，解卷积数据被分析，以确定RF调谐器需要什么调整来改进符号恢复。
如图9所示，所接收的信号被提供给根升余弦(RRC)滤波器模块402，其操作以对信号滤波从而匹配在发射器处应用的RRC响应。RRC滤波器模块402将其输出提供给去除导频模块404。
去除导频模块404去除由导频音引入的DC偏移。去除导频模块404将其输出提供给EQ模块406以及信道估计模块408。
EQ模块406反转从所接收的信号估计的信道效应。EQ模块406将其输出提供给去除同步模块410。
去除同步模块410提供场同步位置信息到信道估计模块408和VSIW解码模块416。去除同步模块410其输出提供给8VSB解调模块412。
信道估计模块408操作以确定适当的逆信道响应。
8VSB解调模块412对信号执行8VSB解调，并将输出提供给移动/手持(M/H)解码模块414。8VSB解调模块412还将输出提供给12-1网格解码器422。网格解码器422对所接收到的信号执行网格解码并提供输出到卷积解交织器414。卷积解交织器414颠倒由卷积交织器引入的位次序。卷积解交织器414提供输出到Reed-Solomon(RS)解码器426。RS解码器426执行块解码。RS解码器426提供输出到去随机发生器428。去随机发生器428提供输出到VSIW解码模块416和流解复用模块432。
M/H解码模块418应用与M/H传输相关联的附加FEC，如VSIW解码模块416所指示的那样。
VSIW解码模块416操作以从所接收的包中解码命令信息(VSIW命令)。VSIW解码模块416接受来自传输中的三个分开位置的输入，分别对应于在去随机发生器的输出端取得的MPEG-2传输流上的VSIW、在M/H解码模块的输出端取得的鲁棒流上的VSIW、以及在去除同步模块的输出端取得的场段同步上的VSIW。VSIW解码模块416提供跨层控制(XLC)信息给M/H解码模块414和流解复用器422。XLC信息包括为树结构中端点预设的参数设置，连同用于遍历树中节点的命令，以及确定复用布置所需的相对带宽和每个流的码率。XLC信息在下面会更详细地讨论。
M/H解码模块418和VSIW解码模块416耦接到流解复用器432。流解复用器432解复用所接收信号中的各个流以产生各个单独的视听流(例如，数字电视信道)。
信号处理阶段操作以提供信道选择和滤波，从而符号数据(3位)可以在随后的阶段中被处理。信号处理可以通过模拟(硬件)和数字(软件)来执行。模拟信号处理可以由RF调谐器、IF滤波器和模数转换来执行。数字信号处理(DSP)包括抑制滤波器、均衡器406和相位跟踪器。
接收器被配置为从所接收的符号流中去除(即，解卷积)任何不期望的信道效应。这些效应包括同信道干扰(例如，NTSC)、多径色散和多普勒频移。然后，解卷积数据被分析，以确定RF调谐器需要什么调整来改进符号恢复。
接收器302(接收数据处理器)被配置为从由信号处理器恢复的符号流中提取编码的传输流。解码在图10所示的5个部分中完成，这些部分是：同步检测和去除316；网格解码器318；数据解交织器320；Reed-Solomon解码器322；和数据去随机发生器324。
传输流解码始终依据发射器所采用的流编码方法来执行。传输流解码负责恢复流数据，不论流数据是与MPEG-2传输有关、与为M/H提供额外错误保护的鲁棒传输有关、还是与其每一个都在XLC控制下在不同传输级被复用的VSIW有关。使用规则系统LDPC码(regular-systematic LDPC code)(列重＝3)来编码鲁棒流。码字尺寸，k＝4096位(512字节)。最佳解码在由块交织/解交织部件适当分隔的LDPC和12-1网格解码器之间迭代地执行(如前所述，N×M是由码率确定的)。可接受的性能可以在I＝5次迭代时达到。如果希望的话，在迭代解码之后可以跟有RS解码器(参见10)。
MPEG-2TS解码上的VSIW
解码是基于发射器所使用的同一对正交Gold码([C0，C1])。接收编码字C0表示在发射器处插入了0；C1表示插入了1。从接收器的角度，编码-扩频调制有双重目的：(i)它以长度16码固有的信号处理增益形式提供额外的错误保护；(ii)提供一种方式来区分VSIW与其它流数据，帮助流同步。一旦在所接收的数据流中检测到了SYNC，就进行解码直到由长度字段指示的流尾，其中每个码字表示单个VSIW位。CRC在混合LEN|DATA上被计算以检验恢复数据的完整性。除了在评估编码-扩频流内容之前应用与鲁棒流方法相关联的LDPC解码之外，鲁棒流上的VSIW解码以与MPEG-2TS上的VSIW解码相类似的方式进行。此外，假定预先已经知道流位置，则省略同步步骤。利用长度16码来解调鲁棒解码的结果。最后，在得到的LEN|DATA字段上计算CRC以保证恢复数据的完整性。
给定有限的资源，场同步上的VISW省略编码-扩频调制和整个[SYNC]|LEN|DATA|CRC帧结构。替代地，流数据以与用于周围的场同步符号的方式相同的方式从8-VSB接收器中直接恢复。一旦场同步位置被确立，接收器就可以简单地索引到保留位字段以恢复流数据。
给定VSIW指令字被发射器重复的方式，如图12所示，可以增加一种软反馈机制来提高检测的可靠性。
ATSC 8-VSB解码的最后阶段是将MPEG-2传输流转换为视频和音频数据流。关于MPEG-2的更多信息可以从分别关于视频和音频编码的相关ISO/IEC标准中获得。
LDPC码为具有稀疏奇偶校验矩阵的线性块码，其中具有K个信息位的每个块都被编码成尺寸为N的码字。例如，码字尺寸N＝8且码率1/2的LDPC码可以由奇偶校验矩阵规定，同样的码可以等价地由二分图表示，其将每个校验方程(校验节点)连接到其参与的位(位节点)。
解码器的目的是确定发射的位的值。位节点和校验节点彼此通信以将其完成。解码开始于将所接收的每个位的信道值分配到所有的外发边缘，从对应的位节点到其邻近的校验节点。一旦接收到这个，校验节点就使用奇偶校验方程更新位节点信息并将其发回。然后，每个位节点在从其邻近的校验节点到达的信息之中执行软多数表决(softmajority vote)。此时，如果对位的硬判决满足所有奇偶校验方程，则意味着已找到有效码字并且过程结束。否则，位节点持续发送其软多数表决的结果到校验节点。
图11
图11示出了用于解码附加的LDPC FEC的迭代(即turbo)结构。如所示的，图11中的结构包括标准解调器模块336和迭代解码器346模块。
标准解调器模块336包括去除导频模块326、耦接至去除导频模块326的输出的EQ模块328、耦接至EQ模块328的输出的去除同步模块330、以及耦接至去除同步模块330的输出的8VSB解调器模块332。去除同步模块330还提供场同步位置输出到信道估计器模块334。去除导频模块326还提供输出到信道估计器模块334。信道估计器模块334提供ICF输出到EQ模块328。
迭代解码器模块346包括接收来自8VSB解调器332的输出的网格解码器338。网格解码器338提供输出到解交织器340。解交织器340提供输出到LDPC解码器344。LDPC解码器344提供输出到交织器342。交织器342提供输出到网格解码器338。LDPC解码器344还提供输出到RS解码器348，而后者提供输出到去随机发生器350。
因而，迭代解码器模块346被应用到标准8VSB解调模块336的输出。迭代解码346旨在通过最大化由两个级联的解码器观察到的正确位判决的概率来改进接收器性能，如图11所示，这两个级联的解码器分别为网格解码器338和LDPC解码器344。每个组成解码器产生一组软位输出，其包括试探(tentative)位判决以及相应位已被正确解码的概率。网格解码器338的输出在软位判决被传递给LDPC解码器344之前被解交织340，LDPC解码器344相应地产生软位判决及其位概率。然后，一组修正的位判决被重新交织342并反馈给网格解码器338，所述过程再次开始。该过程被重复若干次迭代，直到在这组解码位上达到满意的位概率。
图12
图12将turbo解码理论延伸到VSIW码字检测。在VSIW检测的情况下，组成解码器包括与分别匹配到VSIW码字C0和C1372的MAP检测器374级联的软输出网格解码器338。软位从网格解码器338经过解交织器340、可选的Reed-Solomon解码器338和去随机发生器370传送到MAP检测器374。来自MAP检测器374的软位判决经过随机发生器376和交织器342被反馈回到网格解码器338。该处理被重复若干次迭代，直到在这组解码位上达到满意的位概率。以图12中描述的方式执行的迭代解码旨在提高VSIW检测的可靠性。
接收器多处理器结构
图13示出了多处理器系统结构的一个实施例，其可用于实现移动设备112中的接收器。图14更详细地示出了图13的多处理器系统的一部分。
接收器可以以任何各种方式实现，例如以下一个或多个：单处理器系统、多处理器系统、可编程硬件元件(又称为FPGA(现场可编程门阵列))、或特定用途集成电路(ASIC)，或其各种组合。
在图13的示例性实施例中，多处理器系统可以包括并行计算平台，其包括多个处理器、存储器(一体的和/或分布式的)、以及通信(或通信网络)资源。一个示例性多处理器系统包括多个处理器，其中每个处理器耦接至至少一个其它处理器，并且在各个处理器之间存在多种通信机制。多处理器系统可以包括耦接至处理器的多个存储器。例如，存储器可以散布在处理器之间。更具体地，多处理器系统可以包括散布在处理器之间的多个通信单元，其中每个通信单元包括存储器和路由逻辑。如这里所使用的，术语“耦接”的意思是直接或间接地连接。
一个示例性多处理器系统为多核HyperX结构，其披露于2003年6月24日提交的题为“Processing System With InterspersedProcessors And Communication Elements”的美国专利中，其专利公开号为US 20040030859(专利申请序列号为No.10/602,292)，发明人为Michael B.Doerr，William H.Hallidy，David A.Gibson和Craig M.Chase，其全部内容如同在此完全并完整阐述一样地通过引用结合于此。
总之，HyperX结构的中央核心构成模块为可调整的基于晶胞(unit-cell-based)的硬件结构，HyperSlice。整体硬件结构通过复制该核心晶胞来创建多核并行处理系统。每个HyperSlice包含一个DMR(数据存储器和路由器)和处理元件(PE)。
DMR提供数据存储器、控制逻辑、寄存器、和用于将服务快速路由至处理资源的路由器。硬件结构通过将HyperSlice聚在一起而产生，形成片上网络。该片上网络独立且透明地对处理资源操作。其通过HyperSlice之间的实时可编程和适应性通信结构来提供按需的带宽，支持任意网络拓扑的功能或系统实现。HyperSlice的协同组可以在软件控制下“即时”形成和改进。这种动态地改变用于评估功能的硬件的数量的能力考虑到了硬件资源的最佳应用以缓解处理瓶颈。
DMR提供贯穿芯片的和从芯片到芯片的毗邻、区域、和全局通信。DMR通过四种不同传送模式来加以实现：存储器到存储器、存储器到寄存器、寄存器到存储器、寄存器到寄存器。取决于数据位置和软件算法需求，每种传送模式可以不同地物理地使用DMR资源来发送数据/消息。提供“快速端口”功能以将数据字从处理器迅速传送到任何位置。对于块传送，DMR中的直接存储器存取(DMA)引擎可用于管理跨存储器和路由结构的数据移动。对于毗邻通信，使用共享存储器和寄存器是最有效的数据移动方法。对于区域和全局数据移动，使用路由结构是最有效的方法。通信通道可以是动态的或静态的。动态路由被建立用于数据传送，并在传送完成时被拆除以释放路由资源以供其它数据传送。静态路由在整个程序执行期间保持不动，主要用于高优先级且关键的通信。所有数据传送和通信通道的选择都受软件程序控制。存在多个通信通道以支持在任何多个发送方与接收方之间的同时的数据传送。
DMR的结构允许不同的可互换PE用于多处理器结构中，以根据特定应用来优化系统。HyperX多处理器系统可以包括异类或同类的PE阵列。PE可以是常规处理器，或可替换地，PE可以不符合处理器的常规定义。PE可以仅仅是逻辑门的集合，其作为用于特定逻辑功能的硬连线处理器，其中可编程性为了更好的性能、更小的面积、和/或更低的功率而被折衷。
XLC系统/包协议
跨层控制(XLC)系统旨在提供可管理的、弹性的和可扩展的框架，其扩展当前的ATSC系统层以使得能够进行M/H服务。以下描述XLC系统的一个实施例和相关的包协议。注意，任何各种实现方式都可以使用。
当前的ATSC系统层当前被定义(在A/53Part1中)为：
表示层——视频和音频编码——A/53Part 4，5，和6
传输(和服务)层——A/53Part 3
物理层——A/53Part 2
如图15中所示，为支持M/H服务，一种方法是线性扩展该系统层模型。因此，在一个实施例中，线性结构(与树结构相反)被用于帮助控制信息的发射，如下所示：
语法             位#
列表头(){
         参数1   k1
         参数2   k2
        参数3    k3
        ·
        ·
        ·
        参数N    kN
        }
该参数列表包括实数和枚举类型的混合，知道哪个是发射器和接收器可访问的以支持枚举。
如这里所述的，在当前优选的实施例中使用树结构。由于最近无线技术和服务的增殖，不管应用于什么层，包括前向纠错和数字视频或音频编码的任何单一编码技术都不能在所有情况下最好地工作。因此，根据任何一种技术来规划发射系统从一开始就是有问题的。本发明的各种实施例提供了跨层和可扩展的网络互连方法。
因为程序和系统信息协议(PSIP)被宣称是“将数字电视信号粘在一起的胶水......[以及是]......根据实际现实世界操作的需要”，所以XLC系统使得能够无缝扩展当前的ATSC DTV服务，以支持移动和手持业务并改进当前DTV服务的所有性能而保持了当前ATSC标准的完全向后兼容性。
XLC系统为管理可适用且可扩展[有待将来证明]的协议作准备，该协议使得能够具有为满足广播者的技术和商业需求所需的服务动态灵活性。图16示出了XLC功能元件和它们可控制各个通信层的方式的示例。如图16中所示，XLC方法允许看见并控制多个不同的通信层。XLC模块中的功能元件为根据这里所述的树结构进行控制作准备。XLC外部的模块对应于树结构的分支，而包括在XLC模块中的功能元件为控制这些外部模块作准备。
如图16所示，每个发射/接收系统包括多个通信层。这些通信层中的每一个都具有相关参数，其值可以被改变以影响相应通信层的操作。这些参数被布置在树结构中。XLC模块包括各种功能元件，它们负责修改树结构中的或根据树结构的参数值。
下面表1示出了XLC协议字段和相关参数的层次图。
表1：XLC协议-层次图
表2：XLC协议-层次图




下面表2示出了XLC协议字段以及相关参数。
i.XLC协议字段定义
表2：XLC系统子包定义
  ID   字段名   描述   0.0   禁用   禁用系统   0.1   物理   控制物理层
  0.2   管理   控制管理层   0.3   表示   控制表示层   0.4   包控制   控制包控制   0.5   其它   TBD
下面表3示出了XLC子包ID的物理定义。
XLC物理子包ID
表3：XLC子包-物理定义
  ID   字段名  描述   0.1.0   禁用  禁用物理   0.1.1   RF  控制RF层   0.1.2   FEC  控制用于流的FEC参数   0.1.3   MPEG-2TS(传统)  控制传输流   0.1.4   流的数量  由PHY发射的流的数量   0.1.5   PHY类型  PHY类型的默认设置   0.1.6   PHY状态  返回PHY的当前状态   0.1.7   其它  TBD
XLC子包ID-物理-PH2-FEC-扩充流
扩充流(Augmented Stream)子包描述了扩充流的编码方法。扩充流包括用于非鲁棒流(例如，主流)的块前向纠错。子包具有流ID字段和流[系统]编码类型字段。如果编码方法对于接收器未知，则该流将不会被解码。
主流数据在块中被编码，块的尺寸根据编码方法确定。该流不需要在任何特定边界上编码主传输流数据。然而，扩充的编码方法块尺寸一定不能超过复用器基数，并且校验块尺寸必须能够在流数据带宽内在流上发送。因此，
下列方程：
Sbits＝nb+r，
其中Sbits为以比特为单位的扩充流的尺寸，n为流中完全校验块的数量，b为校验块中比特的数量，r为剩余位的数量。
扩充流优选对r个比特补零，其将被接收器忽视以保持正确的流速率。应当注意，对于各种速率将需要若干LDPC方法。编码器应当选择在可用带宽中可维持的最高编码率，否则扩充流不能跟上主流。
图17示出了在AWGN信道上模拟的具有小的1152位块编码尺寸的LDPC。通过在仅仅很小的块尺寸上使用扩充流就可以看到对主流的明显益处。将块尺寸调整至更长的长度将提升性能。
每个流的所有复用器率的组合使得接收器能够找出特定包流应当处于的位置。复用器如何确定数据段布置的方法在下面的子章节中进行论述。
图18示出了不同速率的流被复用的方式。参考从相关流速率中的最大公约数得到的共同复用器基数，各个流被成比例地复用以填充可用的MPEG-2TS带宽。如图18中所示，任何没有被使用的带宽被空包填充。
普通和鲁棒数据的连续复用输出
以能够实时适应的速率复用普通和鲁棒数据的方法通过VSIW被发射到接收器。为了容易地复用鲁棒和普通数据，最好以包级复用。这意味着，187字节的8VSB数据段包含鲁棒或普通数据，但不会是两者的混合。
所开发的MUX率可以是n/m，其中n为0到m之间的任意整数。这允许鲁棒流以任意包率被添加在传输流中。在接收端，这允许传输流告知解码器包是否为鲁棒的。该复用器率驱动将适当分配这些包的序列发生器。
内部序列发生器
给定用于每个流的复用器率，序列发生器可以在[普通和鲁棒]流之间构建复用和解复用序列。例如，我们选择第一个流A使得其长度a(128的倍数)小于第二个流B的长度b(496的倍数)。可以利用这些倍数作为对每个流的数据率的某种衡量。用于通过数据段合并两个流的基本序列发生器如下构建。
首先，移除两个流速率的最大公约数(GCD)，给出对于每个数据流，在整个流上将尽可能均匀的最小重复周期。
给定方程：
$\mathrm{GCD}\left(\frac{a}{b}\right)=\frac{a^{\prime }}{b^{\prime }}$ $\mathrm{GCD}\left(\frac{128}{496}\right)=\frac{8}{31}$
我们寻求在复用流的a’+b’个元素的全体上这样分配来自流A的a’个元素和来自流B的b’个元素：使得来自每个流的元素尽可能均匀地被分配并且可以以系统化的方式被恢复。为此，我们然后找到整数Ln和r，使得
a′+b′＝Lna′+r  以及r＜a′
求解Ln，得到

使用Ln，我们解出r，
r＝(a′+b′)-Lna′       r＝(8+31)-4×8＝7
在a’+b’个元素的基本区间内，我们通过1表示A的元素的目的地，以及通过0表示B的元素的居间目的地。显然，在用于A的元素的序列中存在a’个位置，我们还知道这些位置之间的间隔的长度将是Ln或Ln+1。我们知道这些间隔中r个的长度会是Ln+1。如果我们定义长度为dL和dU的两个子序列，其中所有位为0且下一位为1，使得

然后我们可以示出对于任何有效的a’和r

令其中β′＝0，1
以及a′-r＝αr+β其中β＜r
则，
dL＝α，dU＝α+β′
a′＝(r-1)(dL+1)+(dU+1)，dL
＝(r-1)(α+1)+(α+β′+1)
＝αr+r+β′
a′-r＝αr+β′
β＝β′
dU＝α+β

因此，我们现在可以定义一个子序列，其中1如上述定义地那样被均匀分配。联合(union)符号表示级联。在下面的方程中，ones(n)为n个1的序列，而zeros(n)为n个0的序列。





复用的过程可以通过递归来继续，其中后面要添加的序列被更稀疏地分配，或者在该过程的一般化中，它们可以被直接引入用于均匀分配。这里设想的用于流的复用的描述符更适合于最高速率流先被组合的前一种情况。
我们定义一个移位寄存器(SR)，其具有与将剩余LSB设置为0的SR的MSB对准的预加载值，并且每当要求输出溢出位时，就将序列上移1位。
图19示出了示例性移位寄存器(SR)的操作。
我们然后使用SR通过下面的方程来构建我们的整个序列，
$\mathrm{preload\; SR}=\hat{S}(a^{\prime },r)$
$S=\underset{0}{\overset{a^{\prime }}{\cup }}[\mathrm{zeroes}(L_n-\mathrm{SR}+1)\cup 1]$
构建的序列需要在末尾补零以供最后输出
preload SR＝10000000
$S=\underset{i=0}{\overset{8}{\cup }}[\mathrm{zeroes}(4-\mathrm{SR}+1)\cup 1]$
$=000100001000010000100001000010000100001$
所产生的序列＝BBBA-BBBB-ABBB-BABB-BBAB-BBBA-BBBB-ABBB-BABB-BBA，示出了流A和流B为8∶31。该序列为用于2个复用流的重复序列。
对于复用多于两个流：
从具有最大吞吐量的流开始，并将剩下的流合并为一个。
计算用于这两个流的复用策略。
在合并流中为我们接下来的复用位置选择数据的复用位置。
从剩下的合并流中移除最高的复用率。
在允许的位置上计算复用位置。
持续迭代，直到我们再也没有流要合并并且所有位置都已被定义。
普通和鲁棒数据的突发脉冲串复用输出
对于突发模式方法，逐块地执行普通和鲁棒数据的复用输出。比率在LTP字段定义中规定。突发脉冲串将从最低流编号到最高流编号被发送，其中流0为第1个流。
XLC子包ID——流数量
流数量子包描述了将被发射的数据流的数量。其包括所有流，既包括主流也包括鲁棒流(如果有的话)。计数范围是从1到，其中pc是整数，但作为0到发射。
XLC子ID——PHY类型
PHY类型将用于XLC物理层参数的所有分层子字段的值设置为默认模式。这提供了用于加载特定物理类型的预定义默认值的低带宽方法。所列出的PHY类型的数量为4，然而在所有字段和XLC的相关参数定义中，不存在由设计引起的理论限制。所以，PHY类型的数量可以表示为，其中pc为整数。
XLC子包ID——PHY状态
PHY状态字段描述了物理层的当前状态，使得接收器在获得锁定之后知道数据在何处开始并能够初始化PHY以与发射器同步。如果没有指定，接收器假定默认状态为0。
XLC管理子包ID
下面描述位于物理层(PHY)以上的层中的管理功能性。涵盖的功能性对应于OSI参考模型的数据链路层(DLL)、网络层、传输层和应用层。支持的服务包括流式AV、文件传送、数据广播、信令、通告、条件访问(CA)、按次付费观看(PPV)和数字版权管理(DRM)。还支持服务保护、内容保护、服务发现、切换、交互支持、QoS监视、以及通知。用于该结构的协议栈如图16所示。OSI层在左边示出而相应的ATSC功能在右边描述。
XLC子包ID——M1-传输
存在各种封装/翻译策略可以用于将数据从一个位置传输到另一个位置。适当栈的选择取决于被传输的数据的性质(移动数据所需要知道的关于数据的性质)，以及传输数据的网络的性质。用于衡量所选择的栈的有效性的标准应当根据应用来定义。
对于ATSC M/H，待传输的大部分数据为多媒体且具有下列特征：
对抖动敏感(PCR抖动最大为500ns)
对等待时间敏感(端对端延迟)
对丢包中等敏感
格式为流，对同步和接合敏感
可变数据率
多种媒体类型的混合
所选择的运载方法必须提供用于最小化等待时间和抖动效应的方法，同时支持在最佳位置的有效位流接合。用于M1-传输层的有关性能规格为吞吐量和可靠性。
吞吐效率
存在多种用于运载多媒体内容的方法，包括但不限于IP上的MPEG-2TS、RTP上的MPEG-2TS、本地RTP(NRTP)和其安全的对应者(SRTP)。
IP是用于在网络上交换包的面向数据的协议。其负责路径确定和本地寻址。IP是无连接协议，不需要预先设置网络路径来与以前从未进行过通信的主机通信。IP用校验和来保护头，但对数据不提供保护。如果接收到一个包并且头校验和是坏的，则该包会被丢弃。
图20示出IP头的格式。
用户数据协议(UDP)是单播的、尽力传递的协议，负责端到端传递。UDP与不具有确认和重传的TCP类似。在对传递时间的敏感性优先于鲁棒的包传递时，使用UDP代替IP。UDP进行端口映射，因此如果特定应用正在侦听，则UDP能够用于将流映射到端口(应用层复用)。源端口和校验和字段使用是可选的。如果它们没有被使用，它们应当被填充以非零数据(优选为非重复序列)以防止黑客使用已知位置中已知值的知识来破坏所实施的安全保护。
图21示出UDP头格式。
PES是在MPEG数据包中封装基本流(elementary stream)的可变长度头。
对于UDP上的MPEG-2TS，每个UDP包能够携带7个TS包。PES流开销是可变的且取决于基本流(ES)长度，因此在计算中不考虑。用于UDP上的MPEG-2TS和其它合成流的开销在表28至表31中示出。
对于吞吐量性能计算，假定最大包长度为1500字节。这也被称为用于在以太网上传输而不触发分段的最大传输单元(MTU)。分段可能导致增加的等待时间和抖动，以及增加的丢包。
XLC子包ID——M2-信令
信令是传送用于基本流的控制信息以配置接收器解复用和解码各节目流来得到期望节目的分量并将其重组的过程。节目被定义为一组具有公共时基和相同的开始和结束时间的元素。
图23示出了安全实时传输协议(SRTP)包格式。SRTP是实时传输协议(RTP)的轮廓(profile)。SRTP为用于单播和多播业务的RTP业务和实时传输控制协议(RTCP)通信提供保密性(加密)、消息认证和重放保护。全安全特征的使用是可选的。该协议可以作为RTP或RTCP加上其最低配置中的认证特征而被使用。对于该应用，SRTP负责对流媒体排序和加盖时间戳。
RTP是用于在互联网上传递音频和视频数据的标准化的包格式。与仅用UDP相比，RTP功能使数据能够在传输路径上被更容易地修改。RTP允许包的序列重新排序，支持广告插入/流接合、错误恢复、快速信道转换、QoS监视、以及与声音和视频会议应用的兼容性。该协议由IETF、DVB和ETSI支持。
SRTP/RTP协议不包括任何对复用能力的支持。UDP，即下层封装提供对复用的支持。每个SRTP流必须携带时间信息以用于在接收设备上同步流。
没有保护的RTP被认为是不安全的。内容和服务保护对于广播服务的稳定性和娱乐产业IP权利的保护是很重要的。SRTP支持计数器模式的AES(AES-CTR)作为其默认的加密算法。AES算法支持两种模式，计数器和输出反馈模式。计数器模式对ATSC M/H是最优的，因为它允许访问单独的块，这对于可能丢包的不可靠介质是很重要的。默认的加密密钥为128位，默认的会话盐密钥为122位。
认证、完整性和重放保护通过使用HMAC-SHA1算法而被支持。该算法产生160位结果，前80位被提取并附加到包中。认证和加密范围如23所示。
每个会话所需要的所有密钥的密钥派生是以密码安全的方式来自一个主密钥。主密钥只需要使用MIKEY密钥管理协议分发给终端用户一次。
RTCP是与RTP控制协议一起工作的控制协议。它用来监视SRTP数据的传递和封装。它通过周期地发送统计信息到SRTP用户来提供QoS测量。因为ATSC M/H是单播协议，所以SRTCP需要适合于通过返回信道提供反馈。所收集的用于支持QoS统计信息的数据将被保持在接收器上，直到返回信道通过伺机的(opportunistic)蜂窝设备或有WAN/WAP能力的设备变得可用为止。数据的尺寸和范围可以根据目标平台而调整，并且其功能作为整体可以被用户可选择地禁用。匿名统计数据可以被广播者用于调整其发射参数并设置其各级广告的定价(覆盖面积的映射)。
SRTP的优点可以总结如下：
通过加密各净荷而实现的用于RTP以及RTCP的保密性
周期性更新会话密钥的可能性，其限制了由固定密钥产生的密文量，可用于对抗密码分析
允许用新的加密算法来升级的可扩展框架
在两端均具有伪随机功能的安全会话密码派生
使用盐密钥来进行保护以防止预计算攻击
对于单播和多播RTP应用的安全性
由预定义算法断言的低计算成本
通过有限的包扩展以及通过保留RTP头压缩效率的框架获得的低的带宽成本和高吞吐量
在码尺寸和用于密钥用信息(keying information)和重放列表的数据存储方面的小的占用区(footprint)
它被定义为RTP的轮廓，从而它可以容易地集成到现有的RTP栈中。例如SRTP可以使用RTP填充，因为加密的部分正好就是用于预定算法的明文的尺寸
它提供相对于RTP所使用的下层传输、网络和物理层的独立性，特别是对丢包和重新排序的高容忍度，以及对加密的净荷中发射位错误的鲁棒性
由于单个主密钥可以提供用于SRTP流和相应SRTCP流的保密性和完整性保护的密钥用材料，所以它减轻了密钥管理的负担。对于特殊的需求，单个主密钥可以保护多个。
XLC子包ID——M5-文件传递
一些计划的服务，包括PPV、CA、数据播放、以及通知(警告、付款、位置、定向广告)，需要文件传递支持。文件传递应当是互联网可兼容的，以使得广播者能够有效地通过广播网络传送其数据并利用已开发的丰富的互联网IP。
通过单向传输的文件传递(FLUTE)是建立在异步分层编码(ALC)上的文件传送协议。ALC是被设计为支持大规模可调整的多播分配的协议。ALC通过使对象由FLUTE处理并生成适当尺寸和速率的包以将其可靠传送来支持FLUTE。ALC为希望加入的接收器规定会话描述，但不规定如何传送会话信息。ALC还支持大规模可调整的拥塞控制。
FLUTE将数据作为对象处理，节省了上下文。FLUTE是用于信令和将文件属性映射到ALC中的概念的机制，其中采用这样的方式，即，使得属性和上下文可以被恢复并且文件可以在接收器处被适当递送。FLUTE在会话持续期间可以固定被传送文件的发射速率。
FLUTE支持五种类型的文件传递会话：
静态文件传递会话
固定内容传递会话
动态文件传递系统
静态文件传递轮放(carousel)
动态文件传递轮放
静态文件传递会话(SFDS)是待传递文件被预定义的会话。文件的版本可以在会话期间改变，但在任何给定时间只有一个文件版本被传递。固定内容传递系统(FCDS)是待传递文件及其内容被静态定义的会话。所指定的文件及其版本号在会话期间保持不变。动态文件传递系统(DFDS)是文件集合和文件版本可以改变的会话。静态文件传递轮放是时间无边界的文件传递系统，其中文件集合及其版本为静态的。对象处于周期性重复的设定模式。动态文件传递轮放是时间无边界的文件传递系统，其中变化的一组有可能被添加/删除/改变的文件被传递。
XLC子包ID——M6-应用
对于当前结构，详细说明在系统层图(图16)所示的部分M2、M3、M4、M7和M8下定义。
数据广播
所有数据广播的数据可以根据GPS(GEO位置)信息或所选用户组中的参与而被定位。终端用户设备可以监视每个订阅和每个位置信息的流，其中数据被标记以便根据用户兴趣来提取。示例包括：
股票/体育滚动信息
位置MAPS(本地)
交通警报
天气预报/警告
节目宣传
零售商广告
当用户打开他们的设备时，数据伺机被高速缓存。
交互式支持
结合了返回或反向信道能力的移动手持设备能够利用交互式服务支持。服务可以包括：
位置确定
本地区地图访问
已索引到由Geo坐标报告的位置的地图
类似于3D Terra Server的地图
PPV内容选择和订购
可以订购内容以传递到家庭PC或其它帐户。
发送到电话的预览可以将用户成组以便都从可由鲁棒流支持的有限数目的选择中订购。
QoS统计数据监视
终端用户接收器汇编统计数据集并伺机将数据发回广播者。
启动了BIST的发射器
测试信号被内建在鲁棒流中，并被周期性地发出。终端用户接收器通过测试得以运行并在用户界面上向用户报告失败。结果还被发送回广播者。
自动固件更新
一天中部分时间上的小的专用鲁棒流
BIST结果可以触发下载
某些升级将在所有用户上进行
A/V消息收发(RX/TX)
支持用户发送音频视频消息至多播组。
网页浏览
可以将受欢迎的网页(Austin’s Pizza)作为卖主的用户界面。卖主支付以拥有“一次点击订购”界面用于其生意。
电子付款
用于顾客的单笔支付选项。
高级电影调度
通过手机或膝上型电脑调度电影，通过随时间的低比特率下载来发送。
交互式电视和无线电广播节目中的用户参与
区域性特定节目：观众观看节目，就情节发展投票，然后按广播地区选择可选的结尾。节目可以在芝加哥以一种方式结尾，在迈阿密以另一种方式结尾。
服务发现
服务发现是扫描信道、定位在范围内的发射器、以及调查在用户可用的每个发射器处提供的服务的过程。发射器发射具有其基站ESG/EPG数据的服务表。该表中的数据可以增加以承载区域中所有可用节目的信息。所有这些信息在每个信道上都应当可用，且应当包括至少接下来四十八小时的节目。
需要另一个信息单元来封装用于来自所有其它信道的所有其它服务的信息，其应当包括接收流所需的支持参数。一些设备是低成本、低功率的，并且将不能接收所有的流/服务。这些支持参数可以用于选择给定设备能够处理的流/服务。
切换
广播网络中的切换应当尽可能是无缝的并且是对用户不可见的。在切换算法的设计中应当考虑众多的切换情况。在此呈现这些情况中的三种。
图24示出了SFN和非SFN广播者的切换情况。
第一类型的移交是在单频网络(SFN)中的两个塔之间。在图24中示出的该情况是，移动设备X离开塔C的覆盖区域并移动到塔A的覆盖区域中。对于在相同SFN内的两个塔，发射信号被同步，并且节目内容对两个信道都是相同的。对于该情况，在移交点处的信号将看起来类似于强的多径的情况，但是在其它方面将固有地无缝。
示出的第二种情况是，移动设备Y离开塔A的覆盖区域，但进入没有广播覆盖的区域。找不到其它的塔来完成移交，对于无线电广播的期望行为是只要维持当前连接就保留服务质量。
示出的第三种情况是，移动设备Z离开塔B的覆盖区域并向塔D前进，塔D不在SFN中，因此可能具有与观众正在消费的内容相同的内容，但在不同的信道上。该内容可能也不同步。需要一种在保留正在观看的服务的同时改变到新的信道并重新同步的方法。
对这些要求的解决方案包括利用附近塔的地理位置(其可能是已知的)以及终端用户无线电设备的地理位置(如果终端用户具有定位能力则可以获得)。假定在不远的将来大部分移动设备将具有这种能力是合理的。有几个移动设备生产商已经在它们的设备中包括了GPS接收器。
服务监视(QoS)
该部分是关于给予广播者监视统计数据的能力的方法。监视性能的能力是用于最大化系统效率的一种系统手段。
交互式网络的可能性允许几乎实时的网络优化。广播者有可能通过多种途径接收关于终端用户体验的质量的反馈。利用信息反馈连续流，广播者可以周期性地重新优化编码方案、数据率、鲁棒流中提供的内容，等等。例如，广播者可以提供流行电影到给定的多播组，并且一旦接收到足够数量的订单，就可以向接收器专门提供用于下载的鲁棒流。如果广播者想要评估更有效的编码方案，其可以使用XLC来为接收器的一个子集安排节目并收集统计数据以监视新方案在终端用户设备样本上的效果。接收器还可以确定需要对通信层当前配置中进行改变，并相应地反馈回控制信息以配置发射器。
为了几乎实时地优化广播网络，广播者可以提供代表性接收器设备的网络，其将部署在广播区域中人口稠密的地点周围。为了获得用于M/H环境的代表性数据，传感器可以安置在公共汽车上、火车上、静态位置处，且可以提供给目标用户。送回的数据可以用于根据天气、QoS统计数据、甚至位置来几乎实时地优化广播网络。
1.
这些代表性接收器可以进一步用于根据被调谐以消费特定节目内容的设备的数量、观看时间、观看频率等来确定信道利用，以作为类似于尼尔森评级(Nielsen Ratings)的观众测量方法。
XLC子包ID——M7-CAS
条件访问(CA)是一种保护手段，其要求在准许访问内容之前要满足一定标准。条件标准由服务提供者定义。CA关注的是在传输层级保护内容。在PSI中具有对哪些内容要服从CA的信令的支持。
推荐的用于支持条件访问的策略是由DVB组织设计的解决方案。组成部分如下：
DVB-CA(条件访问)
DVB-CSA(通用加扰算法)
DVB-CI(通用接口)
DVB系统使用加扰和加密的组合来保护媒体内容。发射器发出密钥以在用解密智能卡对流进行解扰时使用。加扰密钥在加密的权利控制信息(ECM)中传递且大约每10秒就改变。对解扰该流的许可在被称为权利管理消息(EMM)的单独消息中传递，其每12分钟就改变。
有一种基于软件的可下载条件访问系统(DownloadadableConditional Access System，DCAS)，正在与美国政府合作开发。该方法还需要一种专门的操作系统，OCAP。
典型地，用于内容传递的按次付费观看(PPV)模式使提供的内容在有限时间对观众可用。该模式目前不支持永久内容保留。发送到终端用户的材料将被加盖时间戳以供在给定的时间段期间观看。重放机制将检查时间戳以验证重放的内容。通常使用专用于SRTP的AES方法来加密该内容。
VSIW包结构
VSIW包结构提供用于发射XLC协议的管理组织框架，其中XLC协议允许实时和动态的可配置性、灵活性、以及系统的可扩展性。VSIW包被设计为可配置的和可扩展的，以支持动态的和未来的服务能力。
VSIW包由一系列单个VSIW子包组成。每个VSIW子包包含至少一个XLC命令，在一个实施例中，只包含一个XLC命令。VSIW将被称为逻辑视图的XLC非系统树映射转换为被称为物理视图的系统树映射。
如图25所示，VSIW包结构的扩展使用特殊SPID值。因为SPID仅3位，所以其支持0到7的值。VSIW使用节点7来标识7以上值的节点扩展。
VSIW子包结构
VSIW包可以具有8到m位，其中m理论上不受限制。其可以进一步被分解成子包。
下面的表112示出了用于单个子包的VSIW包结构的描述。图26示出根据一个实施例的VSIW包结构。
如果子包ID在随后的子包上重复且先前的长度字段为最大数据长度111b，则净荷数据被级联以创建更大的净荷数据字段。例如，如果数据长度是111b且子包ID不是等于7的111b，则p＝28位。如果子包在一行中重复三次，则净荷数据现在为3＊p(＝28)＝84位。该级联值将被称作pc，在子包ID没有随后重复时pc＝ppc＝p。
图27示出SPID叶节点结构。
每个命令ID净荷可以具有一定结构或只是一个值。该结构被定义为2位SSPID字段加净荷。在叶SSPID节点上，净荷是流加上值/设置，或者仅仅是值/设置。
图28示出VSIW包结构的示例。包内容描述了接收逻辑应当如何导航(navigate)树结构以及最终如何在树结构中的叶节点处设置参数值。
VSIW命令树遍历
子包ID通常从父子包ID中指定，例如，其父可以是命令树的根或树中某些其它点。为了在XLC命令树中指定新的父节点，树遍历结构或分支点应当被指定。
存在两种方法来下行(descend)树结构。每次下行一个节点需要将数据长度字段设置为0并指定子包ID不等于7d(111b)。
子包分支ID描述XLC命令树中派生分支点的列表。为了每次下行多个节点，需要将子包ID字段设置为111b，其指定子包分支ID。这还将数据长度字段改变为增加了3位。多个包的级联也以相同方式进行。例如，分支点由一个或多个3位字段组成。最基本的分支为0d到6d的值。值7d(111b)假定分支扩展到第二个3位字段，使得分支点的范围为从7d到13d。当最后字段不是7d(111b)时，分支点结束。然后，剩余的3位字段开始一个新的分支点。使用该方法，分支值可以无限地扩展。
上行(ascend)树结构需要将子包ID设置为7d(111b)以及将数据长度设置为0，该设置允许依照之前下行的相同节点数向上遍历该树。
图29示出下行和上行树结构的图示。VSIW包中包含的命令可以包括：在树结构中设置根节点(导航到树结构中的根节点)、指示在树结构中导航(在树结构中向上或向下，即，朝向根节点或朝向叶节点)、以及在树结构的叶节点中设置参数值。
VSIW包还可以包括用于向树结构中添加一个或多个节点的一个或多个命令，从而扩展功能以在树结构中包括附加的参数。例如，新的编码方法可能在M/H协议的后续修订中被引入。为了使移动设备中的接收器知道该新的编码方法，发射系统102可以发射包含向当前树结构添加一个或多个节点的命令的控制信息，以将用于该新的编码方法的相应参数添加到树结构中。在接收器接收并执行这个(或这些)命令之后，该新的编码方法由树中新的分支代表，从而扩展与FEC相关联的节点。类似地，可以在音频或视频编解码器节点下添加新的编解码类型，或者可以添加文件传递的新方法和相关参数设置以扩展与管理层相关联的功能。
通过VSIW包来发射的XLC
对于被构造以便使用可变流指令字(VSIW)包和编码方案进行发射的XLC，有几种适当的方法来物理地放置和编码VSIW包。以下描述的方法包括：(1)通过ATSC 1.0帧结构的场同步段，(2)通过物理层[传统的]MPEG-2传输流，以及(3)通过在(1)和/或(2)中定义的流，或它们的任意组合。
VSIW包被封装在VSIW传输包中。该包由长度字段(LEN)(根据需要可扩展以适应长的数据字段)和其后的可变长度数据字段(DATA)组成。CRC(长度16)通过组合的LEN1|...|LENk|DATA字段来计算，使接收器能够检查流传输的完整性。流成帧参数在下面的表114中总结。
对VSIW编码
长度为2m的正交Gold序列用于对要发射的VSIW包进行编码，其中m等于发射的位数。提供对使用两个32长度序列或一个64长度序列的选择。为了表示VSIW包的开始，采用了使用一个16长度序列的同步(Sync)码，其中16个码中只有4个被使用。这对应于80个符号。表115和116分别定义了用于两个32长度序列和一个64长度序列的编码。
如上所述，可变流指令字(VSIW)包通过首先选择包编码结构A或B来形成。一旦包编码结构被选择，就如下表117所述使用相应的指令字对(IWP)同步码。其被识别为SIPA和SIPB，分别由用于包结构A和B的正交Gold序列来定义。该同步方法还用于通过使用指令连续同步码来创建可变长度VSIW指令字。
由于所述码不是零均值，所以每个发射的VSIW指令字必须作为一对来发送以符合ATSC DTV场同步要求。第一个VSIW指令字被正常发送而第二个被反转发送。这些位的正常和反转状态由同步字段中的第二个PN63来确定，其每隔一个场同步就反转。这具有构成零均值信号的效果。这也对我们有利，因为接收方法是基于VSIW指令字的重复总和。
VSIW在一行中被发送2n次，其中n是整数且确定VSIW的重复率。一旦VSIW包形成，重复率和包编码结构就不得改变，但在新的VSIW包开始时可以改变。VSIW重复率可以通过对每个VSIW中的IWP同步码求和及相关而在接收器处凭经验确定。
图30示出了重复率为3的IWP同步的互相关峰。利用场同步上的VSIW，重复模式可以用于提高可靠接收的可能性。
为了能够进行经验性的重复率检测，通过使信号强度归一化为+/-1而使所有VSIW权重相等。我们持续对VSIW求和，直到在两个邻近的VSIW平均值之间找到峰。获得峰的VSIW数量是IWP重复率的两倍。在均衡后对很多VSIW求平均减小了对噪声的脆弱性。包中稳定的重复率可以被检测到。存在其它在此未讨论的方法可以产生更好的噪声抗扰度。
图31是用于检测VSIW重复率的流程图。图31示出了如何使用重复模式(如图31所示)来提高接收的可靠性。
VSIW包还应当是VSIW指令字对中的最小者，其中第二个VSIW包含IWP指令同步码。为了延续超过两个VISW的消息，需要在两个指令延续码(MC0，MC1)之间交替。
图32示出VSIW包。如图所示，该VSIW包具有各种同步码和数据码。
VSIW子包处理能力
使用两个32长度序列得到10位每帧，48.4毫秒，或206bps。然而，对多达96.8ms的2帧取平均会使数据率降低到103bps。对一个64长度序列，你得到6位每帧，48.4毫秒，这是124bps——如果要求与接收两个32长度序列方法有相同的SNR。这使得64长度序列提供高出21bps的数据率。
使用ATSC 1.0的XLC
该部分描述了使用XLC来扩展当前ATSC 1.0(A/53)DTV标准以支持M/H设备而不对传统物理层进行任何改变。描述了两种发射模式，连续和突发。
XLC命令通过可变流指令字(VSIW)包结构在8-VSB物理结构上被发送。然后VSIW被编码到传输流中，其中传输流被包含在8-VSB场同步段或MPEG-2TS中。
一个详细说明了对系统配置默认值的任何偏离的完整VSIW包优选地以规律间隔被发送。间隔长度仅影响接收器对信道的捕获时间(acquisition time)，因为其不能对鲁棒流开始解密，直到其接收到定义了所有流的VSIW。
MPEG-2TS上的VSIW
包可以出现于数据流中的任何位置，并且可以被分成片段但以同步头开始。
包出现在流0或主流内。
假定包消耗全部段。
具有关于流的所有相关信息的完整包一定要以规律间隔发送以实现捕获的目的。
只要发生速率改变，就必须发送增加的或完整的XLC包。
对于当前流，编码不能改变，该流必须要删除并重新创建。
连续模式
对于连续模式，所有流被逐包地复用并在MPEG2-TS上发射。这意味着对于一个特定流，不能保证相邻的包被彼此相接地传输。这也意味着VSIW包可能被分成片段。
VSIW包的示例
对于1个附加流，其中你具有一个主流加一个使用ATSC 1.0模式、1/2码率、1秒交织的鲁棒流。其中鲁棒流消耗带宽的四分之一并且数据被连续发送。完整VSIW包将每5帧发送一次。
完整包
物理-流数量＝2
物理-PH1-RF-连续模式
物理-PH3-MPEG-2TS-复用器基数＝624
物理-PH3-MPEG-2TS-流复用率-流1＝156
物理-PH2-FEC-类型-流1＝ATSC 1.0
物理-PH2-FEC-码率-流1＝1/2
物理-PH2-FEC-交织器长度-流1＝1秒
物理-PHY-STATES-交织器状态-流1＝对于流1的当前交织器位置
物理-PHY-STATES-XLC包偏移量-流0＝3120
物理-PHY-STATES-复用器偏移量＝1
突发模式
对于突发模式，复用器为每个流发送N个包。每个流发送的包数量由流复用率指定。这使得如果接收器仅想接收某个特定流，就能够在其它流发射期间关闭。对于信道捕获，接收器必须找到主流中的VSIW，其可告知接收器所有流的位置和编码。
VSIW包的示例
对于1个附加流，其中你具有一个主流加一个使用ATSC 1.0模式、1/2码率、1秒交织的鲁棒流。其中鲁棒流消耗了带宽的四分之一并且数据突发脉冲串为每帧一次。完整VSIW包将在流0上每5帧发送一次。
完整包的示例
物理-流数量＝1
物理-PH1-RF-突发模式
物理-PH3-MPEG-2TS-复用器基数＝624
物理-PH3-MPEG-2TS-流复用率-流1＝156
物理-PHY-STATES-XLC包偏移量-流0＝3120(段)
物理-PHY-STATES-XLC包偏移量-流1＝10(突发脉冲串)
物理-PHY-STATES-复用器偏移量＝1
物理-PHY-STATES-交织器状态-流1＝对于流1的当前交织器位置＝0
物理-PH2-FEC-类型-流1＝ATSC 1.0
物理-PH2-FEC-码率-流1＝1/2
物理-PH2-FEC-交织器长度-流1＝1秒
跨层控制扩展语言
跨层控制(XLC)扩展语言是二进制结构语言，其开发是为了帮助跨不同结构和协议的信息系统的结构数据的通信。数据结构可以是基于树的。该语言由用于导航树的命令、用于描述树的各部分的修饰语、和用于指定与树的节点和/或部分相对应的选择或值的数据的组合组成。在一个实施例中，该方法不是基于文本的，即，不是人类可读的，但更适于带宽很宝贵且效率很重要的系统中的通信。这里所描述的方法包括命令集，其允许所述语言以类似于游程编码的非常高效的方式引用节点组(树的选择)。
在一个实施例中，系统版本化的通信必须在被版本化的系统外部执行。
发射分集
图33描述了发射分集的各种方法，例如，来自单个发射器的时间和/或频率或涉及多个发射器的时间/频率/空间，通过发射分集，可以例如在存在突发噪声和深信道衰落时提升服务可靠性。与上述用于扩充的流编码的方法结合，发射分集提供类似于主流扩充的嵌套流编码，时间/频率分离的多个互补流被发射，其包含要在接收器处与主要数据流相关联的附加码位(非系统编码)，该主要数据流可以包含码和数据位的混合(系统编码)。嵌套编码可以进一步被扩展以包括多种编码，其中每个产生的流都保留足够的信息以允许在单独接收或联合接收时解码来实现较低的接收阀值。换而言之，主要流和次要流都采用系统编码。
未编码传输隧道
图34示出允许未来可扩展性的传输隧道方法。以跟未赋值PID封装允许在基本8VSB传输上的服务增强相同的方式，传输隧道可以用来确保M/H标准的长寿。绕开鲁棒编码(即，R＝1)，未编码传输提供隧道机制，通过该机制，可以承载在最初的M/H服务推出之后部署的数据服务，以允许引入将来的服务能力。从该角度，传输隧道能够与用于适应传统8VSB接收器的基于未赋值PID的增强的服务封装相比。
尽管上面已经相当具体地描述了各实施例，但一旦完全理解上述披露，大量变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。所附的权利要求旨在包括所有这些变化和修改。