[发明专利]正交调幅信号编码/解码系统

说明书

本发明涉及对加到正交调幅器(QAM)的信息数据比特流进行编码的编码器。特别是，本发明涉及可以应用于一个高清晰度电视系统的这样一个编码器及相关的解码器。

现已提出将用于标准(NTSC)模拟模式和高清晰度电视(HDTV)数字模式二者的6MHz通道带宽的电视信号同时广播。该HDTV模式要求：(1)将电视数据处理成数据压缩形式以便适于在一个标准6MHz通道之内，和(2)将HDTV模式选择为对在相同通道上进行同时广播的一个NTSC模式信号干扰最小作为一个HDTV模式信号。设计成应用QAM并满足前述两项要求的、用来进行同时广播的一个HDTV发射机和接收机系统公开于共同未决美国专利申请07/650,329，该专利申请是1991年2月4日申请的，并与本专利申请一样转让给相同的受让人。

在这种已公开的HDTV系统中，在发射机中，数字QAM通道信号在通过空中发射到接收机之前转换成模拟形式，而在接收机中又转换回数字形式。这是因为诸如噪声，误差等传输因数可能产生从而使所接收的QAM信号不能准确地与所发射的QAM信号相符。

本发明涉及对一个QAM信号进行编码的设备，以便根据所检测的、在多数情况下在接收机中进行校正的允许传输误差，提供一个高抗误差度。这种编码的技术可以有利地应用于一个HDTV系统。

根据本发明的抗误差编码方案在由I、Q正交轴确定的一个平面内的2^n-1+1和2ⁿ点之间提供一给定的旋转对称构象，此处n是一个至少为4的整数。该构象被分成第一和第二分离的、可识别的分段(Partition)，其安排是使得在I，Q平面中与第一分段的任何构象点距离最近的那些构象点属于第二分段，而与第二分段的任何构象点距离最近的那些构象点属于第一分段。

更准确地说，本发明涉及一种对包含数字装置的视频信号发射机设备的编码器进行编码的改进方案，所说数字装置包括一个正交调幅器(QAM)以及为此的编码器。该QAM响应于由编码器根据一个n-比特数据段码选择的特定点，在I，Q平面的2^n-1+1和2ⁿ点之间的一个给定的旋转对称构象中得到任何特定点，此处n是一个其值至少为4的整数。编码器将一个具有唯一二进制值的n-比特数据段分配给构象中的每个特定点，其中n-比特数据段包括：(1)2个相位比特，用于根据由该2个相位比特确定的4个二进制值的不同值，识别分别位于I，Q平面的四象限中每一个内的2^n-3+1和2^n-2构象点之间的四个旋转对称组中的每一个，和(2)n-2个不变量比特，用于根据由该n-2个不变量比特确定的不同的二进制值，识别在一个旋转对称组中的每个构象点，从而使其不受由该构象的旋转所产生的影响。

由本发明的编码方案提供的比特分配是这样的，即构象点被分成第一和第二单独的分段，其安排是使得在I，Q平面中与第一分段的任何构象点最近的构象点属于第二分段，而在I，Q平面中与第二分段的任何构象点最近的构象点属于第一分段。第一和第二分段由属于具有确定的二进制值的第一分段的所有n-比特数据段，以及属于具有与该确定的二进制值相反的一个二进制值的第二分段的所有n-比特数据段中的最低有效相位比特相互识别。

在一个QAM接收机中的解码器包括根据一个给定程序进行解码的数字装置，而不管接收机连续接收的在I，Q平面中的第一和第二构象点的第一对是第一分段构象点，或者相反，是第二分段构象点。

图1表示一个HDTV系统的6MHz通道带宽频谱。

图2是由一个HDTV系统使用的QAM发射机框图。

图3是由一个HDTV系统使用的QAM接收机框图。

图4a说明由图2所示的QAM发射机的编码器使用的16点构象的比特分配。

图4b说明一种方法，其中作为一个输入加到图2所示的QAM发射机的编码器的正在进行的信息数据比特流被分成相继的4比特数据组，用以选择被相继发射的图4a16点构象的特定点。

图5a和5b说明一种方法是，由图2所示的QAM发射机的改型编码器使用的一个32点QAM构象的比特分配，按照本发明的编码原理被安排成16构象点的各个分离的第一和第二分段。

图5c说明一种方法，其中作为一个输入加到图2所示的QAM发射机的改型编码器的信息数据比特流，按照本发明的编码原理被分成相继的9比特数据组，用以选择被相继发射的图5a和5b32点构象的一对连续点。