地面广播信道传输的高清晰度电视(HDTV)的ATSC标准采用的 信号包括一系列十二(12)个独立的时间-多路复用的分区-编码数据 流，该数据流被调制成一种速率为10.76MHz的八(8)单元码残留边 带(VSB)符号流。将这种信号转换成为一种六(6)MHz频带以对应 于地面电视信道的VHF或UHF标准，使该信号在这个信道以数据速率 每秒19.39百万位(Mbps)播送。有关(ATSC)数字电视标准及其最 新版本A/53可以从 http://www.atsc.org/得到。
方框图图1对高清晰度电视(HDTV)发射机100现有技术的一个 范例作了一般地阐明。MPEG兼容数据分组首先在数据随机化器105中 被随机化，为进行向前纠错(FEC)，由Reed Solomon(RS)编码器 部件110对每个分组进行编码。然后每个数据组相继信息段中的数据 分组由数据交织器120进行交织，交织后的数据分组由分区编码器部 件130进一步交织和编码。分区编码器部件130产生一种数据符号流， 每个符号具有三(3)个位。三位中的一个位被预-编码，另两个位由 一种四(4)态分区编码器产生。然后将这三(3)个位映射为一种八 (8)单元码符号。
大家知道，在现有技术情况下，分区编码器部件130包括十二(12) 个平行的分区编码器和预-编码器部件，以提供十二个交织编码数据序 列。在多路复用器140中，每个分区编码器部件与来自同步部件(图 中未示)的“信息段同步”和“信息组同步”的同步位序列150合并。 再由引导插入部件160插入一个小的同相引导信号，并选择是否由过 滤设备165进行预-均衡。然后将符号流送到VSB调制器170进行残留 边带(VSB)抑制载波调制。最后，符号流由射频(RF)变换器180上 变频到射频。
方框图图2阐明的是高清晰度电视(HDTV)接收机200现有技术 的一个范例。调频器210把接收到的RF信号下变频成中频(IF)信号。 该信号再由IF滤波器和检波器220进行过滤并变换成数字形式。从而 使检测到的信号具有数字符号流的形式，每个符号表示八(8)单元码 中的一个码。然后将信号提供给NTSC带阻滤波器230和同步部件240。 接着将信号提供给NTSC带阻滤波器230。该信号由NTSC带阻滤波器 230滤波后被送到均衡器和相位跟踪器250进行均衡和相位跟踪。恢复 了的编码数据符号由分区解编器部件260进行解码。该解码数据符号 又由数据去-交织器270进一步进行去-交织。然后把数据符号送到 Reed Solomon解码器280进行Reed Solomon解码。这样就恢复了发 射机100发射的MPEG兼容数据分组。
尽管现有的ATSC 8-VSB A/53数字电视标准有足够能力使传输的 信号能克服各种各样的信道减损，比如幻象、噪声爆发、信号衰减以 及地面设置的干扰，然而仍然需要使ATSC标准更具有灵活性，以便它 能适应具有各种优先度的流和各种数据速率流。

因此，本发明的一个目的就是提供一种灵活的ATSC数字传输系统 和方法，利用一种增强的编码方案进行编码以便能够传输更强的位 流。
本发明进一步的目的是，为ATSC数字传输系统提供一种能用于共 同传输新位-流和标准ATSC位-流的增强技术，其中新位-流的可见度 阈(TOV)比ATSC流的低，从而能够被用于传输高优先度的信息位(强 位-流)。
本发明还有一个目的是，在现有ATSC数字传输标准内纳入一种能 用于共同传输新位-流和标准ATSC位-流的增强技术，其中新位-流包 括高优先度信息位，这样的传输可与现有ATSC数字电视接收设备反向 兼容。
本发明的另一个目的是提供一种灵活的ATSC数字传输系统和方 法，它们可以提供能够与现有接收器设备反向兼容的奇偶校验-字节产 生器机构。
根据本发明的优选实施方案，所提供的数字传输系统和方法能够 改进现有的ATSC A/53 HDTV信号传输标准，它不仅只传输含有以常规 位流传输常规分组的编码数据分组，此外，它还传输强分组，该强分 组含有以强位流传输并可被接收器设备接收的信息。该系统包括：
-第一编码设备，用于对属于所说的各强位流和常规位流的分组 进行编码；
-控制装置，用于对属于这种强位流和常规位流的单个字节进行 跟踪，并能指出编码模式；
-格式化装置，用于对属于这种强位流的强分组被跟踪的字节进 行格式化；
-分区编码器装置，用于产生一种分区编码位的流，这些位与该 常规流的位和强流的位相对应，该分区编码器采用能把该强分组和常 规分组的分区编码位映射为符号的装置；
-响应于该控制装置的第二编码设备，当该控制装置指出反向兼 容模式时，能够对属于该强位流格式化了的分组应用非-系统的Reed- Solomon(RS)编码；
-通过一个固定带宽的通讯信道向接收器设备发射强位流的发射 器设备，可与常规位流分离发射或者共同发射。
为了确保能与各厂家现有的接收器反向兼容，利用了一种非-系统 的Reed-Solomon编码器给强位-流分组添加奇偶校验字节。标准8-VSB 位-流将利用ATSC PEC方案(A/53)编码。这种利用新位-流发射的 分组将为现有接收器的传送层解码器所忽略。这样，由于插入了新的 位-流，就降低了现有接收器能够解码的有效载荷。
方便的是，这种支持新DTV发射器所需的更改主要是在系统的调 制解调器部分进行，在传送层上几乎不需要作什么改动。
附图说明
现在借助下列各图来介绍本发明这里所公开的细节：
图1是根据现有技术阐明高清晰度电视(HDTV)发射器一个范例 的方框图；
图2是根据现有技术阐明高清晰度电视(HDTV)接收器一个范例 的方框图；
图3是根据本发明，增强ATSC数字传输系统优选实施方案300的 顶级示意图；
图4(a)是强分组交织器/格式器处理单元115的详细方框图，该 单元仅用于处理属于强位流的分组；
图4(b)是在强处理器模块115中采用的交织器设备401的字节 移位寄存器的图解；
图5是阐明图3传输系统中实施分区编码方案330的方框图；
图6是阐明按照本发明改进分区编码器330的上编码电路335的 简化方框图；
图7详细地阐明了按照本发明的非-系统Reed Solomon编码器和 奇偶校验-字节产生器模块125；
图8(a)和图8(b)分别对应NRS＝0(图8(a))和NRS＝1(图 8(b))阐明基本格式器在MODE＝2或3时把一个分组的字节复制成为 两个字节的功能；
图9(a)和图9(b)分别对应NRS＝0(图9(a))和NRS＝1(图 9(b))阐明基本格式器在MODE＝1时把一个输入分组的位重新安排到 两个字节中的功能；
图10举例阐明奇偶校验“占位符”的插入机构；以及
图11是阐明控制部件214的顶级示意图。

在联合转让在案申请的，标题是增强ATSC数字电视系统的美国专 利No.10/078933-US010173，Attorney Docket No.15062当中，已 经描述了实现一个新的ATSC数字传输系统标准的途径，其包括的装置 和方法能够用来共同传输标准ATSC(8-位)位-流和新的“强”位-流， 其中新位-流的可见度阈(TOV)比标准8-VSB ATSC流的低，从而能够 被用于传输高优先度的信息位，这里宣布，本文已将它们公开的全部 内容作为参考资料合并进来。
与在案申请的美国专利No.10/078933-US010173，Attorney Docket No.15062合并后，本文在这里描述了该ATSC数字传输系统和 方法提案具备的新特点，所包括的机构显然能够把标准位-流数据率交 换成为新的强位-流，这种新位-流可以使得新接收器设备对强分组毫 无差错地进行解码，甚至在CNR和TOV降低，极端静态和动态的多-路 干扰环境下也毫无差错，新特点还包括一种能够与现有数字接收器设 备反向兼容的传输机构。确切地说，所描述的系统改进了当前的ATSC 数字传输系统标准，使得强流和标准流的传输速率灵活多变，从而能 适应大范围的载波-信噪比和各种信道条件。
图3是根据本发明增强ATSC标准一个优选实施方案300顶级示意 图。如图3所示，按照优选实施方案，增强ATSC数字信号传输标准包 括数据随机化单元105，它首先按照伪随机数产生器的已知模式对输入 数据字节数值进行变换。例如，按照ATSC标准，数据随机化器将输入 的具有16-位最大长度的伪随机二进制序列(PRBS)的全部数据字节 进行异-或处理，在数据信息组的开始进行初始化。随机化数据的输出 被输入到以187字节数据块运作的Reed Solomon(RS)编码器单元 110，单元110添加上二十(20)个为了进行纠错的RS奇偶校验字节， 以产生一种每个数据段总传输字节为207个的RS数据块。就是这些字 节将被延后处理并用强构象发送出去。在RS编码后，该207字节数据 段输入到一个新的模块115，该模块包括强交织器，分组格式器以及对 强输入字节进一步处理/再格式化的分组多路复用器单元。这里将更加 详细地描述该分组格式器模块单个单元运作的细节。总的来说，强交 织器，分组格式器以及用于使进入字节再格式化的分组多路复用器单 元115是响应于模式信号211a的，信号221a会指出进入的字节是否 是处理过的(对强字节)或是未处理过的(对常规字节)。这样可以 确保强分组交织器/格式器设备115只对强分组进行交织。这种模式信 号由控制部件214产生，它产生出需要的位来控制分组的多路复用和 编码方案。
虽然在图3上没有画出，但是字节在分组格式器115中被再格式 化后，属于强分组的字节将与属于标准流的字节进行多路复用。接着， 强字节和标准字节的多路复用流被输入到卷积交织器机构120中，在 这里每个数据信息组相继信息段中的数据分组被进一步交织，按照 ATSC A/53标准对数据流的顺序进行倒频。正如所提到过的，与每个 强分组或标准分组相关的字节在同时进行处理和控制的模块214中被 跟踪。图3还表示出，交织并RS编码且格式化了的数据字节117然后 由新型的分区编码器设备330进行分区编码。确切地说，分区编码器 部件330响应于模式信号211b，与反向兼容奇偶校验-字节产生器单 元协同交互作用，该产生器单元在这里是指反向兼容(或者是可选的 或者是“非-系统”RS编码器)模块125，以便产生并送出数据符号 的分区编码输出流，每个符号具有能映射为8-单元码符号的三(3)个 位，以后将更详细地描述这种协同交互作用的方式。接着，这种分区 编码输出符号被传送到多路复用器部件140，在140这些符号与来自同 步部件(图中未示)的“信息段同步”和“信息组同步”的同步位序 列138合并。然后，如总模块190指示所进行的运作是，插入引导信 号，把符号流送交VSB调制器进行残留边带(VSB)抑制载波调制，最 后，由射频(RF)变换器将该符号流上变频为射频。
现在对图4(a)进行描述，该图是强分组交织器/格式器处理单元 115的详细方框图，这种单元仅用于处理属于强位流的分组。处理单元 115包括输入端403，用于接收以强流403进行通讯的MPEG数据分组 400，交织器设备401，含有位填充单元的分组格式器模块413，分组 标识(PID)插入器模块421，以及，插入“占位符”奇偶校验字节和 使序列改变的插入设备431。常规/强多路复用器(N/R MUX)设备441 用于把处理器模块输出的强分组与标准ATSC流402的常规分组进行最 后的多路复用，以便最终输送出一种兼含常规分组和强分组两者的 ATSC流445。优选地，常规流分组是按照预-定义的算法与强分组进行 多路复用的，这里将详细描述一个算法实例。图4(a)还表示出，假 如N/R指示器信号211a是0(N/R＝0)，则多路复用器441选择RS编 码的常规流402；反之，假如N/R＝1而且输入参数NRS＝0(未采用非- 系统RS编码)，则多路复用器441选择强流412。另外，假如N/R＝1 和NRS＝1，则多路复用器441选择奇偶校验字节占位器单元431的输 出432。
在图4(b)所示的一个实施方案中，强处理器模块115采用的交 织器设备401是69数据信息段(段间)卷积字节交织器，仅仅用于对 来自位流400的强字节403进行交织。该交织器与每个强分组的第一 数据字节同步。可以理解，只要M和B的乘积是207的话，M和B的变 化会导致强交织器结构的变更，这里M是存储器单元的长度，B是信息 段的数目(即，行数)。在图4(b)说明的优选实施方案中，″M″的 值是3个字节，″B″的值是69。
图4(a)中，当在强分组交织器中对强分组进行交织后，属于进 入的强位-流的数据字节被延后处理并被送去进行位-填充，PID字节插 入，“占位符”奇偶校验字节插入和字节序列改变操作。正如这里要 详细描述的，有两种处理方式，取决于尚存的旧式接收器是否采用“非 -系统”RS(NRS)编码器125(图3)。
由图4(a)看出，在选择第一种处理方式中，当利用“非-系统” RS编码器125的时候，位-填充部件411从交织器读出184字节分组， 并利用插入位把这些字节分裂成两个各为184-字节的数据块。一般来 说，每个字节只有4个位，LSBs(6，4，2，0)，与进入流对应。每 个字节的另外4个位，MSBs(7，5，3，1)，在初始化时被设置为任 意值。分组分裂后，PID插入器411在这两个184-字节长数据每一个 的开始插入3个零PID字节。然后还要给每个数据块添加20个“占位 符”奇偶校验字节以创建两个207-字节的分组。在创建的207字节中， 表示信息流的184个字节和20个“占位符”奇偶校验字节要被改变序 列，改变的方法是，在标准8-VSB数据交织器120(图3)之后让这20 个字节出现在包含信息位的184字节的末端。这里将详细描述图3的 HDTV数字传输系统的分组格式器单元是怎样插入奇偶校验“占位符” 的。然而，在这个阶段，可以把20个字节的数值设置为0。这个选择 符合了确保与尚存的旧式接收器反向兼容的目的，由于必须给每个分 组添加23个字节(即，20个奇偶校验字节和3个头标字节)，所以这 种选择将使有效数据速率降低。
在选择的第二种方式中，当不采用“非-系统”RS编码器的时候， 位-填充部件411从交织器读出207字节的分组，并利用插入位把这些 字节分裂成两个207-字节的分组。一般来说，每个字节只有4个位， LSBs(6，4，2，0)，与进入流对应。每个字节的另外4个位，MSBs (7，5，3，1)，可被设置为任意值。如图4(a)上直线412所示， 接下来的处理(PID和奇偶校验字节的插入)将被旁路。可以理解，在 第一和第二两种选择情况下，强/常规分组MUX 405是一种分组(207 字节)级的多路复用器。它使处理过的强分组和常规分组是在一包一 包的基础上进行多路复用的。
为便于讨论，这里宣布，本文已经把普遍承认、在案申请的美国 专利申请系列No.Attorney Docket No.US010278，D#15061全部公 开的内容作为参考资料合并进来，如这些专利中所详细解释的，提供 的控制机构214用于跟踪所传输分组的类型，即，常规流或强流。这 样，如图4(a)所示，与每个字节相关将产生常规/强(″N/R″) 信号211a和211b，其中每一个都包括一个位，用于跟踪该字节的级 数，并且，在本发明的增强ATSC数字信号传输方案的各个阶段，用这 个位对该字节进行识别。
一般来说，对于这里描述的增强ATSC系统的实施方案，强分组的 传输需要了解强分组与常规分组在MPEG多路复用器单元441上进行多 路复用的方式，该单元441由强分组交织器/处理器模块115所包括。 分组的插入需要以一种使该分组能改进接收器设备动态和静态多路性 能的方式进行。现在用表1来说明图3上给出的在强处理器模块115 中一个管理强流分组与常规流分组进行多路复用算法的实例。这种分 组插入算法能够利用强分组以有助于设计更好更强的接收器。
如表1所描述的，在MPEG信息组的开始，强分组的一个组群是相 继安置的，该分组其余的组群则利用预先决定的算法进行插入。分组 的第一个组群有有助于平衡器更快地获取静态信道和动态信道两者的 情况。这种强分组插入算法在对每个信息组交织之前实施。首先对表1 上强分组插入算法实例的各量和术语定义如下：第一个量″NRP″表示每 个信息组被强分组占用的强信息段数目(即，指出一个帧内强分组的 数目)；量″M″表示紧随信息组同步的强位-流所占用相继分组位置的 数目；字符″U″代表将两个置位进行合并，以及，″floor″代表将小数 舍位以使其值舍入为一个整数值。如表1所示，为了确定强分组在位 流中的布局，该算法包括执行以下求值过程： If 0＜NRP≤M，then robust packet position＝{0，1，…，NRP-1} IfM＜NRP≤floor((312-M)/4)+M，then robust packet position＝{0，1，…，M-1}U{M+4i，i＝0，1，…，(NRP-M-1)} If floor((312-M)/4)+M＜NRP≤floor((312-M-2)/4)+floor((312-M)/4)+M，then robust packet number＝{0，1，…，M-1}U{M+4i，i＝0，1，…，floor((312-M)/4)-1}U {M+2+4i，i＝0，1，…，NRP-(floor((312-M)/4)+M)-1} If floor((312-M-2)/4)+floor((312-M)/4)+M＜NRP≤312，then               robust packet number＝{0，1，…，M-1}U {M+4i，i＝0，1，…，floor((312-M)/4)-1}U{M+2+4i，i＝0，1，…，floor((312-M-2)/4)- 1}U{M+1+2i，i＝0，1，…，NRP-(M+floor((312-M)/4)+floor((312-M-2)/4))-1}
表1
这样，在实施M＝18的实例中，以上算法得到强分组布局的结果如 下：
假如0＜NRP≤18，则
强分组位置＝{0，1，…，NRP-1}
假如18＜NRP≤91，则
强分组位置＝{0，1，…，17}U{18+4i，i＝0，1，…，(NRP-19)}；
假如91＜NRP≤164，则
强分组位置＝{0，1，…，17}U{18+4i，i＝0，1，…，72}U{20+4i， i＝0，1，…，NRP-92}
假如164＜NRP≤312，则
强分组位置＝{0，1，…，17}U{18+4i，i＝0，1，…，72}U{20+4i， i＝0，1，…，72}U{19+2i，i＝0，1，…，NRP-165}
回到图3，按照本发明原理修改的分区编码器330的顶级运作是由 ATSC A/53传输标准4.2.5节中所描述的规则管理的。这个顶级运作 与分区交织、符号映射、各分区编码器读进字节的方式等等有关。对 常规8-VSB分组进行分区编码是不变更的。但是按照ATSC A/53传输 标准，分区编码器模块是要变更的，目的是要完成下列功能：1)假如 字节属于强位-流，则旁路一个预-编码设备；2)假如字节属于强位流， 则要推导出每个MSB位，再把新字节送到非-系统RS编码器中的“字 节去-交织器”模块；3)从“字节去-交织器”模块读出奇偶校验字节， 并利用它们(假如它们属于强流)去编码；以及4)应用更改的映射方 案去映射属于该强位-流的符号。应该知道，优选奇偶校验字节映射为 八(8)单元码。
现在就来描述图5和图6，如这两个更改的分区编码器示意图所表 示的，有关旁路预-编码器和形成字节功能的过程将取决于模式。确切 地说，图6公开的是分区编码器的上编码方案，其配置能为强流得到 一种16-态的分区编码器。
确切地说，图5是阐述图3HDTV数字信号传输系统中所实施的分 区编码器方案330的方框图。对于增强的8-VSB(E-VSB)，或2-VSB流， 每个分区编码器接收一个字节，该字节仅有4-位(LSBs)组成信息位。 当一个属于强流的字节被分区编码器接收时，该信息位(LSBs，位(6， 4，2，0))，(在对E-VSB模式编码之后)被安置在X1。然后再决定 要安置在X2的位，以便得到确切的符号映射方案。一旦决定了X2和X1， 就可以决定为了使“非-系统”RS编码顺序化，一个字节所有的位。然 后这个字节通过数据线355通向反向兼容“非-系统”Reed-Solomon 编码器125。“非-系统”Reed-Solomon编码器的奇偶校验字节和PID 的字节总是利用8-VSB编码方案编码的。现在用图6来说明在分区编 码器330的上分区编码模块335中，每个数字信号调制模式的运作。
图6所示的上分区编码模块335分别计算出标准分区编码器模块 359中的预-编码器360和分区编码器370的输入X2和X1，以便得到映 射方案或编码方案所期望的符号。例如，这些编码方案是用于标准8- VSB，(增强)E-VSB和2-VSB的，而″8/2″控制位353是为了指出 正确的编码(符号映射方案)输入的。这个字块的输出位被分成与它 们字节对应的组，并最后被馈入“非-系统”RS编码器模块以产生奇偶 校验字节。图6中需要配置给多路复用器336a，…，336d的常规/强 控制位211b由图3中的跟踪/控制机构模块214提供。
这样，对于常规(标准)8-VSB符号映射模式，从前面交织器模块 120接收到的输入位X′2和X′1，以及送到分区编码器330的上编码器 335的输入都毫无改变地通向包括预-编码器360和编码器370部件的 常规分区编码器。为了达到这一点，选择N/R控制位211b的N作多路 复用器的输入即可。当N/R位是″R″(强)的时候，8/2位353被设 置成能进一步控制要应用的分区映射方案。
对于2-VSB模式符号映射模式，MSB不负载任何信息。为满足映 射要求，首先计算出Z2位，然后计算出与预-编码器存储器内容363(图 5)相加的模-2，以便推导出MSB X2。从计算的MSB和输入信息位X1 形成一个新的位。此后，存储器单元要随Z2进行更新。这样，对于2-VSB 模式，可以使得分区编码器的输出Z2和Z1等于信息位。就是说，输入 X2的计算要使得在进行预-编码时，预-编码器的输出Z2等于信息位。 这样的运作是在图6所示的上编码电路335中完成的。此外，还要使 X1等于该信息位。这些运作与分区编码符号映射器380能够运作的现 有符号映射方案合并，可以从字符(-7，-5，5，7)生成符号。从信 息位作为该符号的标记来进行传输的意义上来说，这基本上是一种2- VSB信号。实际符号是一种能够由现有分区解码器解码的有效的分区编 码4-位符号。例如，为得到2-VSB编码，设置N/R位211b时选择R 输入，设置8/2开关353时选择多路复用器336a，…，336d的″2″输 入。
对于增强8-VSB模式(E-VSB)模式，X2和X1相应于增强编码器 (即，上编码器335)的输出。这些位必须代替实际输入用于字节的形 成。因此在这个模式中，赋予X1一种信息位的分区-编码型式，以使Z2 等于信息位。为此，X2的计算要使得在进行预-编码时能够生成这个信 息位。该信息位也通过附加的分区编码器来生成X1。大体上，对于E 8-VSB，外编码器335和常规分区编码器359将等效于一个更高态(例 如，16-态)1/3速率分区编码器。产生的符号是一种8-单元码分区编 码符号。为得到增强8-VSB编码，设置N/R位211b时选择R输入，设 置8/2开关353时选择多路复用器336a，…，336d的″8″输入。
在各个模式中，每个符号到字节的变换都要引进12个字节的延 迟。
上面提到过，对于如何利用现有接收器去处理新的分组有两种选 择。第一种选择针对的情况是，现有接收器的Reed Solomon解码器对 新分组进行的解码不正确。第二种选择针对的情况是，现有接收器的 Reed Solomon解码器对新分组能正确解码。但是现有接收器不能够从 这些分组中解码(显示)出信息。进行这个选择是为了提供一种灵活 性，使所兼容的各制造厂家现有接收器的品种所覆盖的范围尽可能广 (可能所有的)。但是，为了确保反向兼容性而利用附加的非-系统 (NRS)编码器125将使每个分组的总有效载荷减少23个字节。
要知道，现有ATSC标准定义的Reed Solomon编码器在187-字 节分组的末端增补奇偶校验字节来生成207-字节编码字。通常把该编 码方案归为一种系统编码。然而并不需要给信息字增补奇偶校验字 节。发出特定申请后，可以把奇偶校验字节放置在总207可用字节位 置中的任何位置来进行编码。生成的字是一种有效的来自系统编码族 的Reed Solomon编码字。Reed Solomon解码器不需要了解该奇偶校 验字节位置的信息。这样，未经更改的，用于对系统编码进行解码的 Reed Solomon解码器也能对这个编码进行解码。
图7详细地说明了按照本发明非-系统RS编码器和奇偶校验字节 产生器模块125。在编码过程中，“非-系统”Reed Solomon编码器收 集对应于强流的所有184通信字节和出现在这些通信字节当中由分区 编码器330产生的PID字节。给定奇偶校验字节位置490后，Reed Solomon编码器生成对应于这个分组的20个奇偶校验字节480。然后 将奇偶校验字节480合适地放置在数据交织器中对应于207-字节分组 的奇偶校验字节的位置上。如图7所示，这种“非-系统”RS和奇偶校 验字节产生器模块125包括，用于接收来自分区编码器模块330的X1 和X2位的分区去-交织器模块470，奇偶校验字节产生器/插入器和去- 交织器模块475，以及，“非-系统”RS编码器485。编码器485从字 节去-交织器模块读入分组然后对它进行RS编码以产生奇偶校验字 节。确切地说，字节去-交织器和奇偶校验字节产生器模块475，485 完成的功能是：积聚属于一个分组的通信字节；并对该通信字节进行 RS编码以产生20个奇偶校验字节。字节去-交织器模块的输入是由分 区编码符号产生的交织字节471。这些字节必须进行去-交织，以便“非 -系统”RS编码器能够产生与通信字节每个分组对应的奇偶校验字节。 它只对用于反向兼容的强流分组产生奇偶校验字节，并把这些奇偶校 验字节输入到卷积字节交织器120中(图3)。现在用表2来提供一个 用于执行字节缓冲，字节去-多路复用和去-交织的算法实例： Define an array‘data_bytes’of size 52×207， Initialize the variables‘byte_no’，‘row_no’，‘col_no’，‘row_add’to zero， If byte_no＝207*52 then set the‘read_flag’and‘start_flag’to 1， If start_flag＝1 then set read_flag＝1 every 208 byes(see packet_formatter block description for exceptions to this rule)， If start_flag＝1 then read out a packet in order whenever read_flag is set beginning with packet 0(row_no＝0)， Place the message byte(output of trellis encoder)in data_bytes[row_no][col_no] Increment byte_no if‘byte_stb’(signal from the trellis encoder)＝1， Update‘row_no’and‘col_no’variables using the following conditional logic If byte_no＝207*52 then byte_no＝0； row_add＝0； col_no＝0； row_no＝0； Else if(byte_no mod 208)＝0 then row_add＝(row_add+1)mod 52； col_no＝row_add； row_no＝row_add； For all other cases col_no＝(col_no+52)mod 207； row_no＝(row_no-1)mod 52；(if row_no-1＜0 then add 52 to the result) Go to step 3
表2
对于有些分组(例如，1-7 mod 52)，需要有有关随机化头标字 节先前的信息，因为对于这些分组在RS编码时，不是所有的头标字节 都可利用。也就是说，对于分组的这种设置，情况是在卷积交织器120 输出中，有些头标字节跟随在奇偶校验字节后面。所以，不再等候这 些头标字节去计算20个奇偶校验字节，而是利用有关头标字节先前的 信息(它们是确定的)来计算奇偶校验字节。
如同Arnold Michelson & Allen Levesque所著，John Wiley， NY.1984年版的“数字通讯的差错控制”一书所解释的，一种(N，K) RS解码器所能纠正的差错可达到(N-K)/2或者所能消除的填写记录可 达到(N-K)，这里″N″表示编码字长，″K″表示通信字长。一般，假 如在一个长度为N的编码字中，有Ea个消除记录和Eb个差错，则只要 (Ea+2*Eb)小于或等于(N-K)，该解码器就能使该编码字完全还原，如 下面公式(1)所示：
(Ea+2×Eb)≤(N-K)                                     (1)
其中，Ea和Eb分别是该编码字中的消除记录数和差错数。
RS编码的这个性质可用于产生这20个奇偶校验字节。然后再计算 出这20个奇偶校验字节的存储单元以用作RS解码器消除记录的存储 单元。计算奇偶校验字节存储单元的实施过程与分组格式器所采用的 过程类似。属于分组(具有填零的奇偶校验字节存储单元)的字节作 为输入编码字通到RS解码器。在消除填写记录的过程中，该解码器计 算出消除记录存储单元的字节。这些字节与20个奇偶校验字节相对 应。RS编码器模块也产生这20个奇偶校验字节存储单元的信息。奇偶 校验字节和头标字节总是按标准8-VSB符号进行编码的。
然后把各分组的奇偶校验字节及其存储单元的信息送给更改了的 分区编码器设备330以便按照新符号映射方案对强字节进行映射。
如图7所示，仅仅在NRS＝1(即，实施非-RS编码)的时候才执行 从字节去-交织器读出奇偶校验字节的功能。这个功能部件的运作方式 对各种模式都是一样的。分区编码器330从NRS编码器125获得每个 分组的奇偶校验字节及其存储单元的信息。然后分区编码器330可以 决定要编码的特定字节是否属于奇偶校验字节设置。假如该字节属于 强流奇偶校验字节设置，则编码器330从字节去-交织器读出一个字 节，并用这个字节代替分区编码。利用原来的编码方案和映射方案时， 从奇偶校验字节产生的符号总是被映射成八(8)单元码。
如图4(a)提到过的，分组格式器的功能性取决于符号映射的参 数MODE和NRS。如果NRS＝0，则分组格式器基本上执行字节复制或字 节重排(模块413)的功能。如果NRS＝1，则它还将插入”占位符“以 便添加头标字节和奇偶校验字节(模块421和431)。表3总结了在参 数MODE和NRS各种组合情况下分组格式器的功能性   NRS   MODE   输入   分组数   输出   分组数   功能   0   2，3   1   2   字节复制   0   1   2   2   重新安排位   1   2，3   4   9   字节复制，插入“占位符”   1   1   8   9   重新安排位，插入“占位符”
表3
这里，参数″MODE ″包括对强分组的说明，用来识别该强分组的格 式；而参数″NRS″用于指出，如已提到过的，例如，(当NRS＝0时)是 否不采用非-系统RS编码器来产生一个要由FEC模块编码成两个符号 信息段的强分组，或者，(当NRS＝1时)是否要采用非-系统RS编码 器来产生由FEC模块编码成九个分组信息段的一种四个分组组群。对 于参数MODE，优选两个位来识别四种可能的模式：例如，MODE 00指 出要传输的是不带强分组的标准流；MODE 01指出的是H-VSB流；MODE 10指出的是E-VSB流；MODE 11指出的是伪2-VSB流。如果MODE＝00， 则其余参数皆可忽略。
更明确地说，从图4(a)可以看出，分组格式器模块411，421 和431包括的功能部件为：奇偶校验字节存储单元计算器和“占位符” 插入器。当MODE＝2或3，以及如图8(a)和8(b)分别表示的，在 NRS＝0(图8(a))和NRS＝1(图8(b))的情况下，基本格式器把 分组411的字节复制成两个字节412a，412b。如果MODE＝1，如图9(a) 和图9(b)分别表示的，在NRS＝0(图9(a))和NRS＝1(图9(b)) 的情况下，基本格式器将重新安排输入分组的位。位的重新安排以H- VSB模式执行，例如，以便确保属于“强流”的位415总能进入MSB位 位置，而属于“嵌入流”的位417总能进入重新格式化的分组418a， 418b的LSB位位置，如图9(a)和9(b)所示。
前面提到，图4(a)上的分组格式器部件115具有奇偶校验“占 位符”插入器的功能。奇偶校验“占位符”插入器模块仅仅在NRS＝1 的时候(即，当利用添加奇偶校验字节产生器时)才被应用。它明确 地把八(8)分组转换为九(9)分组，办法是把三(3)个头标字节和 二十(20)个用作奇偶校验字节的占位符插入到八个形成的分组中的 各分组中去。头标字节总是放在各分组的位置0，1，和2上，并进行 倒频。与奇偶校验字节存储单元对应的字节存储单元在形成时可以首 先用0填写。其余全部字节存储单元可以用通信字节顺序填写。
图10用一个实例(NRS＝1)来阐明奇偶校验“占位符”的插入机 构。基本格式器把207字节的一个数据分组450转换成414字节(即， 等效于两(2)个数据分组)。每个分组的奇偶校验字节占位符存储单 元460a，460b和460c可按下面方程式(2)求出：
m＝(52*n+(k mod 52))mod 207                           (2)
这里m是输出字节数，n是输入字节数，例如，相应该分组的数 n＝0～206和k＝1～311。为确保每个分组20个奇偶校验字节的存储单 元总是对应于该分组的最后20个字节，奇偶校验字节存储单元的″m″ 值可以仅仅对n＝187～206(这些n值对应于分组最后的20个字节) 进行计算。例如，把k＝0和n＝187～206代入，将给出分组0的奇偶校 验字节存储单元为202，47，99，151，203，48，100，152，204，49， 101，153，205，50，102，154，206，51，103，155。这便指出奇偶 校验字节PB 0应该放置在分组0的存储单元202，以便使它在交织器后 的位置在分组0中的187。与此类似，奇偶校验字节PB1必须放置在 47等等。
从有些分组观察到，奇偶校验字节可能会落入分组头标的位置 (m＝0，1或/和2)，即，″m″不应该等于0，1或2，因为分组前面三 个存储单元是为三个0头标字节保留的。为了避免这种情况，可以利 用落入头标位置奇偶校验字节的数目(直到3)来增加″n″的范围。 这样，当对各个分组数计算″m″的20个值时，可以观察到，当″k mod 52″＝1-7的时候，这些″m″值中有些为0，1和/或2。例如，当″k mod 52″＝0的时候，可以观察到，没有一个″m″值会落入头标字节的存储单 元。这个情况下，20个″m″值全部被指派为奇偶校验占位符存储单元。 当″k mod 52″＝1的时候，可以观察到，″m″的一个值为0(它是头标 字节)。这个情况下，使″n″的范围延伸1，使得″n″变成186-206。 这样，计算出21个″m″值，并丢弃那些落入头标字节存储单元的″m″ 值。剩余的20个″m″值被指派为奇偶校验占位符存储单元。当″k mod 52″＝2的时候，可以观察到，计算的″m″值中可能有两个是0和1(是 头标字节)。这个情况下，使″n″的范围延伸2，使得″n″成为185-206。 这样，计算出22个″m ″值(20+2个附加的)，并丢弃那些落入头标字 节存储单元的″m″值。剩余的20个″m″值被指派为奇偶校验占位符存储 单元。表4给出所有其它额外情况下的分组数。表4还给出要计算的 附加″m″的数值。   mod 52   分组数   要计算的   附加″m″值   ″n″的范围   0   0   187-206   1   1   186-206   2   2   185-206   3   3   184-206   4   3   184-206   5   3   184-206   6   2   185-206   7   1   186-206   8-51   0   187-206
表4
更确切地说，如图10所示，因为每个分组450包括207个字节， 基本格式器将把该分组分裂成两个新的分组451，452，其中每个都包 括207个字节。由分组格式器执行的奇偶校验占位符插入机构对新分 组451，452进行特殊处理，以便把20个奇偶校验字节和3个头标字 节454纳入在交织存储单元460a，460b，…等上面。这样，分组格式 器将从新分组451，452产生出新分组451′，452′，以便纳入全部奇 偶校验位和头标位。如此，207字节的新分组451′包括451的184个 字节，20个奇偶校验占位符和3个零头标字节454。如图10所示，这 意味着一个原始数据分组450将映射成三个新的分组451′，452′和 453′，其中前两个全部填满，而第3个453′仅部分填写。在将一个数 据字节插入新分组451′，452′和453′之前，要对存储单元进行检查， 看它是否属于奇偶校验字节。如果该存储单元与任何一个奇偶校验字 节的存储单元都不对应，则把该数据字节放入那个存储单元中。如果 该存储单元属于一个奇偶校验字节，则跳过那个字节存储单元，并对 下一个存储单元进行检查。重复这个过程直到全部字节放入新分组 中。这种转换过程的结果是，9个输出分组中的每一个都从输入分组(例 如，输入分组450)括入92个字节。在一个实施方案中，当NRS＝1时， 对NRP选择的最小粒度为9个信息段。当随机化器读入数据时，9-分 组块中的4个分组将含有信息字节，而其余的5个将不含有任何信息。 分组格式器通过上述过程把4个分组里的信息展开成9个分组。这便 确保不会使载荷数据率低于所需值。
利用本发明提议的新技术，必须要向接收器设备传输几个位，使 得该接收器设备能对正确的传输模式进行解码。这种模式通常包括强 分组的数目，调制类型以及为进行分区编码插入的冗余水平。这种信 息可以用信息组同步信息段138的保留位部分进行传输。
表5指出为了正确识别一台接收器上强分组所必须定义的参数。 由于必须在该接收器的平衡器上对这些参数进行译码，所以采用强纠 错编码对它们予以严密保护。编了码的编码-字优先插入数据信息组同 步信息段的保留符号信息组内。   MODE   (2)   NRS   (1)   NRP   (4)   RPP   (2)
表5
表5确切地指出了为识别强分组所利用的4个参数(以及它们相 应的位数)。第一个参数″MODE″包含对强分组的说明，该参数用于识 别强分组的格式。用2个位来识别4种可能的模式，如表6所示：   MODE   表述   00   标准。信息组内无强分组   01   H-VSB模式   10   E-VSB模式   11   伪2-VSB模式
表6
例如，如表6所示，MODE 00指出要传输的是不带强分组的标准 流；MODE 01指出的是H-VSB流；MODE 10指出的是E-VSB流；而MODE 11指出要传输的是伪2-VSB流。如果MODE＝00，则其余参数皆可忽略。
回到表5，第二个参数″NRS″(非-系统Reed Solomon编码器)指 出是否要用非-系统RS编码器对强分组进行编码。利用一个位去识别 如表7所说明的两个可能的NRS模式：   NRS   表述   0   不采用非-系统RS编码器   1   采用非-系统RS编码器
表7
例如，NRS＝0，指出不采用非-系统RS编码器，所以一个强分组将 由FEC模块编码成为两个符号信息段。如果NRS＝1，则指出采用非-系 统RS编码器，所以含四个强分组的一个信息组群将由FEC模块编码成 为九个符号信息段。表8和表9分别对应NRS＝0和NRS＝1的位-率举例 阐明每个帧强分组数目占的比例(即，每个帧(混合)强分组数与标 准分组数相比)。   强分组/标准分组，   每帧(混合)   位率   强   标准   0/312(0％)   0   19.28   2/308   123.589Kbps   19.033Mbps   3/306(2％)   185.385Kbps   18.909Mbps   4/304   247.179Kbps   18.785Mbps   6/300   370.769Kbps   18.538Mbps   8/296(5％)   484.359Kbps   18.291Mbps   12/288   741.538Kbps   17.797Mbps   16/280(10％)   988.718Kbps   17.302Mbps   20/272(13％)   1.236Mbps   16.808Mbps   26/260(16％)   1.606Mbps   16.067Mbps   32/248(20％)   1.977Mbps   15.325Mbps   39/234(25％)   2.410Mbps   14.460Mbps   52/208(33％)   3.213Mbps   12.853Mbps   78/156(50％)   4.820Mbps   9.640Mbps   104/104(66％)   6.427Mbps   6.427Mbps   156/0(100％)   9.640Mbps   0
表8
表8确切指出在NRS＝0时，各种混合值中相应的强位-流的位-率 和标准位-流的位-率。应该注意到，表4指出的混合百分比是在截止 值左右。   强分组/标准分组，   每帧(混合)   位率   强   标准   0/312   0   19.28Mbps   4/303   247.179Kbps   18.724Mbps   8/294   484.359Kbps   18.168Mbps   12/285   741.538Kbps   17.612Mbps   16/276   988.718Kbps   17.055Mbps   20/267   1.236Mbps   16.499Mbps   24/258   1.483Mbps   15.943Mbps   28/249   1.730Mbps   15.387Mbps   32/240   1.977Mbps   14.831Mbps   40/222   2.472Mbps   13.718Mbps   52/195   3.213Mbps   12.050Mbps   64/168   3.955Mbps   10.382Mbps   72/150   4.449Mbps   9.269Mbps   76/141   4.696Mbps   8.713Mbps   96/96   5.932Mbps   5.932Mbps   120/42   7.415Mbps   2.595Mbps
表9
表9确切指出在NRS＝1时，各种混合值中相应的强位-流的位-率 和标准位-流的位-率。
再回到表5，第三个参数″NRP″指出的是在一个帧内强分组的数 目。表10给出把这4个位数映射为一个帧内强分组的数目。这样，比 方，如果NRP＝0110且NRS＝0，则强分组在编码后的数目等于2*12＝24。 如果NRP＝1000且NRS＝1，则强分组在编码后的数目等于9*32/4＝72。   NRP   编码之前强分组的数目   NRS＝0   NRS＝1   0000   0   0   0001   2   4   0010   3   8   0011   4   12   0100   6   16   0101   8   20   0110   12   24   0111   16   28   1000   20   32   1001   26   40   1010   32   52   1011   39   64   1100   52   72   1101   78   76   1110   104   96   1111   156   120
          表10
再回到表5，第四个参数″RPP″指出的是强分组在一个帧内的位 置。强分组可以在帧内均匀分布或者在帧内从一个初始位置开始相继 排列。要注意对所有NRP值都均匀分布是不可能的。表11给出强分组 在一个帧内分布的各种形式。从表11可以知道，对于RPP＝0，两个相 继的强分组之间的最大距离被限制为四(4)。   RPP   强分组的位置   00   在帧内以粒度为1均匀分布   01   在帧内以粒度为2均匀分布   10   在帧内以粒度为4均匀分布   11   在帧内从位置1开始相继排列
表11
如这里所描述的，为获得实施新强位-流的好处，要应用强符号映 射技术。因而必须要有一种控制机构通过发射器的FEC部分去跟踪属 于强位-流和标准位-流的字节。
图11是阐明控制部件214的一个顶级示意图，提供了为控制分组 的多路复用以及编码方案所需要的位。有关该控制部件指定单元的细 节可以在，已经合并入本申请，普遍承认的美国专利在案申请系列No. Attorney Docket No.US010278，D#15061中找到。如图11所示，确 切地说，首先产生“常规/强位”的模块501根据参数MODE，NRP，NRS 和RPP产生分组级别的控制信息。如果分组属于新强流(RS)，这个 模块的输出等于“1”，如果分组属于标准流(NS)，这个模块的输出 等于“0”。卷积位交织器模块510类似于在ATSC HDTV标准中有详细 说明的卷积字节交织器模块120，只是前者存储器单元不是1个字节而 是一个位。这个模块通过卷积交织器来跟踪字节。分区交织器模块525 执行12-符号分区交织器。例如，当分区编码器输出符号属于强流的时 候，它的位输出等于“1”；又如，当分区编码器输出符号属于常规流， 并给强流增加了23-字节(PID和奇偶校验字节)的时候，它的位输出 等于“0”。分区编码器在编码过程中要利用这种信息。由于接收器 需要MODE，NRP，NRS和RPP信息以便把这两种位-流完全解码出来， 所以必须对这些参数进行强化编码，以便即使是在极端多-路信道中也 能对它们进行解码。一种编码同步头标模块(图中未示)执行这个功 能并把编了码的编码-字置入信息组同步信息段138的一个固定的存储 单元中(保留位)。
虽然这里对本发明优选实施方案所考虑的内容进行了说明和介 绍，但是，对于不背离本发明精神，在形式和细节上所进行的各种改 进和变更当然是可以理解的。本文无意把本发明严格限制在这里所介 绍和阐述的形式之内，而是认为本发明应该由能涵盖符合所附权利要 求范围内的所有修正组成。