CN100342724C - 数字电视中自动搜索频道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字电视中的快速自动搜索频道的方法。传统的搜索方法频道搜索时间较长、成本较高。本发明包括以下步骤：通过对接收信号进行频谱分析和频谱识别，得到近似的载波频率和符号率；通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数，得到更精确的结果；通过一个专门的自动搜索控制器来控制频谱分析、频谱识别、信道解调和信号解码之间的工作流程，并与总控制器进行交互；通过一个专门的总控制器接收用户指令，监控接收机各模块的工作状态和工作流程，并输出和保存搜索结果。采用本发明方法，大大提高了搜索的精度和速度，在保证搜索结果准确的前提下可以满足使用者对简便快捷的要求。

Description

数字电视中自动搜索频道的方法

                       技术领域

本发明属于数字信号传输领域，特别涉及数字电视中的快速自动搜索频道的方法。

                       背景技术

传统的数字电视接收机的结构示意图如图1所示，包括信号输入101、下变换器102、信道解调器103、信道解码器104、信源解码器105、显示器106、控制输入模块107、总控制器108、存储器110和控制总线109等模块。下变换器102把从信号输入部分101接收的射频信号变换到信道解调器103可以解调的合适频率上，然后经过信道解调器103和信道解码器104转换为数据流，信源解码器105对该数据流流进行解码，通过显示器106进行显示。控制输入模块107从用户接收操作命令，总控制器108根据用户命令调整接收机各模块的工作参数。这种数字电视接收机要捕获节目至少需要用户配置“载波频率”和“符号率”两个基本传输参数，在现有的和可以预见的将来的数字电视传输标准中，由于灵活性的需要，这两个参数都是有大量可能取值的。也就是说，数字电视接收机的使用者必需拥有一份准确的包含这些参数的数据表格(通常称为“节目指南”)，才能正确接收电视节目。然而，普通家庭用户要得到这种“节目指南”并不容易，他们可能要为此承担额外的开销。同样的，数字电视服务提供商要为用户提供这种“节目指南”也面临增加额外开销的问题。

为了解决上述问题，改进的数字电视接收机在总控制器108的软件中增加了频道搜索功能。已经公开的方案主要有两种：一种方案是把所有可能的节目参数出厂之前就存储在接收机的存储器109中，我们称为“节目字典”，由总控制器108用这些参数逐个对接收机进行设置尝试是否存在频道。最后得到一组真正存在频道的“节目指南”，显然这样得到的“节目指南”只能是“节目字典”的一个子集，无法搜索到新增的或已经修改参数的频道，即无法保证“节目指南”的及时更新。同时，这种方案需要大量的存储空间，增加了接收机成本。

第二种方案是假定不同频道的符号率是相同且已知的，则由总控制器108对下变换器102设定某个载波频率，同时对信道解调器103设定该已知符号率，尝试是否有频道。如果有频道，则由信源解码器105提取节目信息后将该载波频率和符号率及节目参数存入存储器109，然后再以一定的步进量设置下一个载波频率来尝试；如果没有频道，则也以一定的步进量设置下一个载波频率来尝试，如此循环。这种搜索方法在符号率未知或不统一的情况下一般不能工作，即使对于符号率已知的情况，进行一次频道搜索需要的时间也很长，远远超出用户能够容忍的限度，无法达到实用水平。

                         发明内容

本发明公开一种数字电视中自动搜索频道的方法，采用该方法，在频道的载波频率和符号率均未知的情况下或者说无任何已知信道参数情况下，能够实现快速自动频道搜索。

该方法包括以下步骤：通过对接收信号进行频谱分析和频谱识别，得到近似的载波频率和符号率；通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数，得到更精确的结果；通过一个专门的自动搜索控制器来控制频谱分析、频谱识别、信道解调和信号解码之间的工作流程，并与总控制器进行交互；通过一个专门的总控制器接收用户指令，监控接收机各模块的工作状态和工作流程，并输出和保存搜索结果。

所述的自动搜索控制器的控制流程是：自动搜索控制器从复位等待状态开始，一旦接收到来自总控制器的启动搜索指令，则开始进行自动搜索；首先启动频谱分析，如果频谱分析判断不可能存在频道，则结束搜索并将发现频道指示置0，否则启动频谱识别；启动频谱识别之后，根据频谱曲线形状识别出载波频率和符号率，然后把该载波频率和符号率作为配置参数启动信道解调器；如果判断信道解调工作不正确，则搜索结束并将发现频道指示置0，否则启动信道解码器；启动信道解码器之后，如果判断信道解码工作正确则结束搜索并发现频道指示置1，否则结束搜索并将发现频道指示置0。

所述的对接收信号进行频谱分析的方法是：对接收到的信号进行快速傅立叶变换(FFT)，得到信号的离散频谱曲线。

所述的对接收信号进行频谱分析的方法是：对接收到的信号进行扫频(Sweep)，得到信号的离散频谱曲线。

所述的对接收信号进行频谱识别的方法是：把该频谱曲线与目标信号模板进行线性相关匹配运算，通过计算频谱的中心位置得到近似的载波频率，通过计算频谱的-3dB带宽得到近似的符号率。

所述的通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数的方法包括以下步骤：下变换器将输入的射频信号变换到信道解调模块所需要的适当频率上；自动搜索控制器控制下，以频谱识别得到的近似的载波频率和符号率作为初始工作参数启动信道解调，对信号进行载波恢复和定时恢复，以及可能需要的信道补偿；对信道解调器的输出数据进行分析，判断信道解调器是否真正锁定到了正确的接收信号上，并把判断结果输出给自动搜索控制器；自动搜索控制器控制下，启动信道解码器，对信道解调输出数据进行与发送端信道编码相对应的信道解码，包括各种前向纠错(FEC)、解交织、解扰，输出数据流；对信道解码器的输出数据进行分析，判断信道解码是否真正恢复出了需要接收的数据流，并把判断结果输出给自动搜索控制器；如果信道解调和信道解码都能够锁定在正确的接收信号上，则表明已经搜索到一个频道，这时信道解调和信道解码的工作参数就是经过检验和修正的准确的频道参数；如果信道解调和信道解码不能够锁定在正确的的接收信号上，则表明频谱识别得到的近似的载波频率和符号率是错误的。

所述的总控制器的控制流程是：当用户输入自动频道搜索命令时，从待搜索的载波频率范围的起点开始，对下变换器设置待搜索的载波频率，然后启动自动搜索控制器；此后，总控制器监测自动搜索控制器中的搜索状态，如果搜索结束且发现频道指示为1，则启动信源解码器对数据流进行解码，分析得到电视节目和其他可能的服务内容，同时计算并存储相应的载波频率及符号率，并且以一定的步进量计算下一点待搜索的载波频率；如果搜索结束且发现频道指示为0，则以一定的步进量计算下一点待搜索的载波频率；当待搜索的载波频率超过载波频率范围时结束频道搜索，否则对下变换器设置此待搜索的载波频率并再次启动自动搜索控制器进行下一轮搜索，如此循环直到待搜索的载波频率超过载波频率范围为止；在此过程中显示搜索过程的进度条指示和搜索到频道的数量和参数，包括载波频率及符号率。

本发明的快速自动频道搜索方法适用于各种数字电视传输系统，由于采用了先对接收信号进行频谱分析和频谱识别得到近似的载波频率和符号率然后通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数的方法，大大提高了搜索的精度和速度，在保证搜索结果准确的前提下可以满足使用者对简便快捷的要求。

                          附图说明

图1为传统数字电视接收机的结构示意图；

图2为本发明的一个具体实施例的数字电视接收机的结构示意图；

图3为本发明的一个具体实施例的总控制器的控制流程图；

图4为本发明的一个具体实施例的自动搜索控制器的控制流程图。

                        具体实施方式

下面将参照本发明的一个具体实施例详细说明本发明的工作原理。

图2所示为该实施例的数字电视接收机的结构示意图，它包括：

信号输入201：输入包含有待接收信号的射频信号。从频域上看，该射频信号一般包含分布在不同中心频率上的多个频道，而且这些频道的中心频率往往没有明确的规律。

下变换器202：将射频信号变换到信道解调器203所需要的适当频率上。输出的可以是准基带信号也可以是中频信号，甚至可以用数字下变换DDC(Digital Down Conversion)产生数字中频。

信道解调器203：对信号进行载波恢复和定时恢复，以及其他可能需要的信道补偿。搜索期间，由自动搜索控制器211将频谱识别器208得到的可能的载波频率和符号率作为初始参数配置给信道解调器203，信道解调器203从该起始状态开始工作一段时间后，如果确实存在可以接收的频道，那么信道解调器203将锁定在一组更加精确的载波频率和符号率上，从而完成载波恢复和定时恢复。这一组更加精确的载波频率和符号率可以被总控制器读出，并经过必要的换算后作为搜索结果保存在存储器215中。正常接收模式下，信道解调器的配置参数可以直接来自“节目指南”。

信道解码器204：对信道解调器203输出数据进行与发送端信道编码相对应的信道解码，包括各种前向纠错(FEC)、解交织、解扰和其他必要的运算，输出数据流。

信源解码器205：对数据流进行信源解码，分析得到电视节目和其他可能的服务内容。

显示器206：播放电视节目和其他可能的服务内容，同时作为搜索过程中的显示界面，显示搜索的进程及结果。

频谱分析器207：对下变换器202输出信号进行1024点快速傅立叶变换(FFT)，得到信号的离散频谱曲线H(f)。

频谱识别器208：把频谱分析器207得到的离散频谱曲线H(f)进行与目标信号模板进行线性相关匹配运算。当匹配结果大于某门限时认为可能含有可以接收的信号，则通过计算频谱的中心位置得到载波频率，同时通过计算频谱的-3dB带宽得到符号率。当匹配结果小于门限时认为不可能含有可以接收的信号，输出没有信号的指示。由于这种分析和识别是从频域上进行的，所以一般与具体的调制方式无关，使用中只需根据不同的传输标准定义不同的目标信号模板。

解调鉴别器209：通过对信道解调器203的输出数据进行分析，判断信道解调器203是否真正锁定到了正确的接收信号上，并输出相应的指示信号。

解码鉴别器210：通过对信道解码器204的输出数据进行分析，根据正确数据流的特定规律判断信道解码器204是否真正恢复出了需要接收的数据流，并输出相应的指示信号。

自动搜索控制器211：监控信道解调器203、信道解码器204、频谱分析器207、频谱识别器208、解调鉴别器209和解码鉴别器210的工作状态，根据各模块的输出状态决定他们之间工作流程。同时作为与总控制器的中间接口，负责接收总控制的启动指令，并及时反馈搜索的进程和结果，具体流程后面详细说明。

控制总线212：连接总控制器214与下变换器202、信道解码器204、信道解码器204、信源解码器205和自动搜索控制器211。

控制输入模块213：用于用户输入自动频道搜索的载波频率范围及“自动搜索”命令。频道频率搜索范围包括频道频率的搜索起点和终点；“自动搜索”命令用于控制自动搜索功能是否执行，当执行“自动搜索”命令时，总控制器214将控制下变换器202从频道频率的搜索起点开始对频道进行搜索，直到搜索终点。

总控制器214：根据用户指令监控接收即各模块的工作状态，根据各模块的输出状态决定他们之间工作流程，读取搜索到的载波频率修正值及符号率并进行必要的计算，具体流程后面详细说明。

存储器215：用于保存搜索结果和接收机工作需要的程序和数据。

图3所示为该实施例的总控制器的控制流程图，具体如下：

总控制器214的起始状态是设置频道搜索的载波频率范围并等待用户执行自动搜索命令(301)，此时用户可以通过控制输入模块213输入频道搜索的载波频率范围，为了简化操作也可以使用接收机软件中的默认值。如果用户通过控制输入模块213执行自动搜索命令(302)，则总控制器214对下变换器202设置搜索的初始载波频率(303)，将下变换器调到此频率上，然后启动自动搜索控制器211(304)。

然后，总控制器214通过中断或查询的方式监测自动搜索控制器211中的搜索状态(305)：如果搜索结束且发现频道指示为1，则由总控制器214从信道解调器203中读取精确的载波频率和符号率，并根据从信道解调器203中读取的载波频率对下变换器202设置的载波频率进行修正从而得到正确的载波频率作为搜索结果保存在存储器215中(306)，同时在此正确的频道载波频率基础上以一定的步进量A计算下一个载波频率点计算下一点待搜索的载波频率(307)；如果搜索结束且发现频道指示为0，则当前载波频率的基础上以一定的步进量B计算下一点待搜索的载波频率(308)。如果采用查询方式，则总控制器214以一定时间间隔查询自动搜索控制器211的状态指示；而如果采用中断方式，则总控制器214等待来自自动搜索控制器211的中断信号。

当待搜索的载波频率超过载波频率范围时(309)，即到达待搜索载波频率范围的终点，结束频道搜索(311)。否则对下变换器202设置此载波频率(310)并再次启动自动搜索控制器211进行下一轮搜索，如此循环直到待搜索的载波频率超过载波频率范围为止。在此过程中显示部分显示搜索过程的进度条指示，并显示搜索到频道的数量和参数，包括载波频率及符号率。

图4所示为本发明的一种具体实施例的自动搜索控制器的控制流程图，具体如下：自动搜索控制器211从复位等待状态(401)开始，一旦接收到来自总控制器214的启动搜索指令(402)，则开始进行自动搜索。首先启动频谱分析器207(403)，然后根据频谱分析器207的指示判断是否可能存在频道(404)，如果频谱分析器207判断不可能存在频道，则结束搜索并将发现频道指示置0(411)，否则启动频谱识别器208(405)。频谱识别器208根据频谱曲线形状识别出载波频率和符号率，然后把该载波频率和符号率作为配置参数启动信道解调器203(406)。然后根据解调鉴别器209的指示判断信道解调器203是否工作正确(407)，如果解调鉴别器209判断信道解调器203工作不正确，则搜索结束并将发现频道指示置0(411)，否则启动信道解码器208(408)。然后根据解码鉴别器210的指示判断信道解码器204是否工作正确(409)，如果解码鉴别器210判断信道解码器204工作正确则结束搜索并发现频道指示置1(410)，否则结束搜索并发现频道指示置0(411)。

如上所述，本发明公开的数字电视中快速自动频道搜索的方法和设备通过对接收信号的频谱进行分析和识别，得到所需要的载波频率和符号率，并通过信道解调和解码来修正识别出的参数以便得到更精确的结果。所以，本发明的方法可以在未知任何信道参数的情况下实现频道的快速自动搜索，在保证搜索结果准确的前提下所用时间很短，完全可以满足使用者对简便快捷的要求。同时，由于使用双控制器架构，有效简化了各自的控制流程，易于软硬件联合实现。

尽管本发明是参照其优选实施例来具体描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离有所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims (6)

1.数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：通过对接收信号进行频谱分析和频谱识别，得到近似的载波频率和符号率；通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数，得到更精确的结果；通过一个专门的自动搜索控制器来控制频谱分析、频谱识别、信道解调和信号解码之间的工作流程，并与总控制器进行交互；通过一个专门的总控制器接收用户指令，监控接收机各模块的工作状态和工作流程，并输出和保存搜索结果；

所述的自动搜索控制器的控制流程是：自动搜索控制器从复位等待状态开始，一旦接收到来自总控制器的启动搜索指令，则开始进行自动搜索；首先启动频谱分析，如果频谱分析判断不可能存在频道，则结束搜索并将发现频道指示置0，否则启动频谱识别；启动频谱识别之后，根据频谱曲线形状识别出载波频率和符号率，然后把该载波频率和符号率作为配置参数启动信道解调器；如果判断信道解调工作不正确，则搜索结束并将发现频道指示置0，否则启动信道解码器；启动信道解码器之后，如果判断信道解码工作正确则结束搜索并发现频道指示置1，否则结束搜索并将发现频道指示置0。

2.如权利要求1所述的数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于所述的对接收信号进行频谱分析的方法是对接收到的信号进行快速傅立叶变换，得到信号的离散频谱曲线。

3.如权利要求1所述的数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于所述的对接收信号进行频谱分析的方法是对接收到的信号进行扫频，得到信号的离散频谱曲线。

4.如权利要求1所述的数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于所述的对接收信号进行频谱识别的方法是把该频谱曲线与目标信号模板进行线性相关匹配运算，通过计算频谱的中心位置得到近似的载波频率，通过计算频谱的-3dB带宽得到近似的符号率。

5.如权利要求1所述的数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于所述的通过信道解调和解码来检验并修正识别出的参数的方法包括以下步骤：下变换器将输入的射频信号变换到信道解调模块所需要的适当频率上；自动搜索控制器控制下，以频谱识别得到的近似的载波频率和符号率作为初始工作参数启动信道解调，对信号进行载波恢复和定时恢复，以及需要的信道补偿；对信道解调器的输出数据进行分析，判断信道解调器是否真正锁定到了正确的接收信号上，并把判断结果输出给自动搜索控制器；自动搜索控制器控制下，启动信道解码器，对信道解调输出数据进行与发送端信道编码相对应的信道解码，包括各种前向纠错、解交织、解扰，输出数据流；对信道解码器的输出数据进行分析，判断信道解码是否真正恢复出了需要接收的数据流，并把判断结果输出给自动搜索控制器；如果信道解调和信道解码都能够锁定在正确的接收信号上，则表明已经搜索到一个频道，这时信道解调和信道解码的工作参数就是经过检验和修正的准确的频道参数；如果信道解调和信道解码不能够锁定在正确的的接收信号上，则表明频谱识别得到的近似的载波频率和符号率是错误的。

6.如权利要求1所述的数字电视中自动搜索频道的方法，其特征在于所述的总控制器的控制流程是：当用户输入自动频道搜索命令时，从待搜索的载波频率范围的起点开始，对下变换器设置待搜索的载波频率，然后启动自动搜索控制器；总控制器监测自动搜索控制器中的搜索状态，如果搜索结束且发现频道指示为1，则启动信源解码器对数据流进行解码，分析得到电视节目和其他的服务内容，同时计算并存储相应的载波频率及符号率，并且以一定的步进量计算下一点待搜索的载波频率；如果搜索结束且发现频道指示为0，则以一定的步进量计算下一点待搜索的载波频率；当待搜索的载波频率超过载波频率范围时结束频道搜索，否则对下变换器设置此待搜索的载波频率并再次启动自动搜索控制器进行下一轮搜索，如此循环直到待搜索的载波频率超过载波频率范围为止；在此过程中显示搜索过程的进度条指示和搜索到频道的数量和参数，包括载波频率及符号率。

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