CN100401753C - 数码tv接收用智能天线控制系统 - Google Patents

Abstract

这是关于可适用在残留边带调制(VSB)接收器的数码电视接收用智能天线控制系统的发明；特别是在智能天线的控制方面，本项发明采用了捕获过程和锁定过程，这样可以选择性地省略锁定过程；所有本项发明不管是简单的或者复杂的智能天线都能适用。另外，在捕获过程中，由于将AGC固定为特定值，所以可迅速检测出最大信号电力方向。正因为上述工作原理，本项发明可靠性高、检测速度迅速，而且整个过程都可以数码处理，信号体现更加容易，费用则更低廉。还有，本项发明中的天线控制器选择性地组合了多种频道信息，所以在锁定过程中可以得到最佳的天线接收效果，而且可对应随时间变化的频道环境。

Description

数码TV接收用智能天线控制系统

技术领域

这是关于可适用在残留边带调制(VSB)接收器的数码电视接收用智能天线控制系统的发明。

背景技术

作为数码TV地面波频道传送方式的标准VSB((残留边带)Vestigial Side Band)接收器天线的研究还处于初期阶段，但最近与之有关的概念和创意频频公布于世人面前。另外，据我们所知美国先进电视系统委员会ATSC(Advanced Television SystemsCommittee)也对此完成了标准化(CEA/EIA909)工作。

而且，ATI(Next Wave)公司已经通过了数码TV适用实验，现在正进行实地测试。就是说，现在数码TV市场本身仍处于初期阶段，因此有关数码TV接收用天线的技术也处于初期阶段。

现有的技术主要是适用于无线通讯系统(例如携带式终端机、军事用无线通讯)等领域的天线技术；这些技术不但非常复杂，而且费用相当高，如果要适用到数码TV将来还需要更多的技术性努力。

发明内容

本项发明的目的就是要提供一种数码TV接收用智能天线的控制系统；通过将智能天线与控制系统适用到数码TV接收系统中，达到在恶劣、变化多端的地面波频道中提高数码TV接收器接收性能的功效。

本项发明的另一个目的就是：在室内信号接收用天线控制信息中，将接收器的增益固定在一定水平范围内，在这种状态下高速检测信号电力；通过上述过程实施360度天线扫描，从而迅速检测出最大信号电力方向。

本项发明还有一个目的，那就是：利用天线方向锁定回路搜索到最佳的天线方向，以此向数码TV接收器提供最佳的接收信号。

就是说，通过将智能天线适用到数码TV中，可以除去室内信号接收中的多重路径，而且可以提高信号质量，从而改善接收性能；不仅如此，在广播频道领域内还存在在其他发送塔的环境中也能体现显著的效果。

为了达到上述目的，应用本项发明的数码TV接收用智能天线控制系统由以下部件组成：智能天线系统，根据天线控制信号调整天线，从而达到信号接收的最佳天线模式；调谐装置，通过智能天线接收到的RF信号中只调谐特定RF信号，然后根据输入到的RF增益控制信号自动调整上述已调谐的RF信号增益，再转化为IF信号；VSB解调装置，利用输入到的IF增益控制信号自动调整调谐装置输出的IF信号增益，然后进行解调；频道信息检测装置，从上述VSB解调装置中检测信号电力、多重路径信号电力、SNR、SER等频道信息，以此判断频道条件，并输出上述频道信息和频道条件；天线方向捕获控制装置，从上述频道信息检测装置接收信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件、SER条件以及信号电力信息，以此检测出最大信号电力的天线方向，并作为天线控制信号输出，而且在捕获过程中，将上述RF增益控制信号和IF增益控制信号固定为特定值，相反在锁定过程中则根据接收信号产生变化。

上述频道信息检测装置由以下几个部件组成：信号电力检测器，从上述VSB解调装置接收到的通带或者基带的I型号检测信号电力信息，并将上述信号电力信息与事先设定的信号电力标准值做比较，以此输出电力条件；多重路径信号电力检测器，从上述VSB解调装置中接收到的已均衡I数据或者区域同步信号中检测出多重路径信号电力信息，并将上述多重信号电力信息与事先设定的多重路径信号电力标准值做比较，以此输出多重路径电力条件；SNR信息检测器，从上述VSB解调装置中接收到的已解调I数据或者区域同步信号中检测出SNR信息，并将上述SNR信息与事先设定的SNR标准值做比较，以此输出SNR条件；SER信息检测器，从上述VSB解调装置中接收到的FEC误差信息中检测出每秒分组误差(SER)信息，并将上述SER信息与事先设定的SER标准值做比较，以此输出SER条件。

上述信号电力信息检测器则由以下部件组成：平方值演算器，从上述VSB解调装置接收通带或者基带的I信号，以此计算平方值；积分器，将上述平方值累积到一定窗口规格，并检测信号电力。

另外上述信号电力信息检测器还包括以下几个部件：绝对值演算器，从上述VSB解调装置接收通带或者基带的I信号，以此计算绝对值；积分器，将上述绝对值累积到一定窗口规格，并检测信号电力。

上述多重路径信号电力信息检测器只利用主信号的区域同步区间，以不存在多重路径时的区域同步区间相关值为标准，检测出相对性的多重路径电力信息。

上述多重路径信号电力信息检测器还利用主要多重路径信号的区域区间和主信号的区域区间，检测出相关值，以此检测多重路径电力信息。

上述SNR检测装置计算已解调信号中包括的区域同步信号和训练序列之间差值的平方值，并将该计算结果累积后再取平均值，以此计算接收信号的平均平方误差(MSE)，接着利用MSE值检测SNR信号。

上述SNR检测装置还计算已解调接收信号与决定卫星信号之间差值的平方值，并将该计算结果累积后再取平均值，以此计算接收信号的平均平方误差(MSE)，接着利用MSE值检测SNR信号。

上述天线方向捕获控制装置将上述频道信息检测装置输出的信号电力条件信息、多重路径信号电力条件信息、SNR条件信息以及SER条件信息选择性地进行组合，以此持续决定是否实施天线方向锁定过程或者反复天线方向再捕获过程，并从上述VSB解调装置频道均衡器的前端和后端接收SYNCLOCK信号，以此决定频道均衡器的初始化。

上述天线方向捕获控制装置还通过控制智能天线系统将天线方向旋转360度，以此确认是否有接收信号；然后从接收信号的天线方向开始将天线旋转360度，捕获最大信号电力方向，接着开始天线锁定过程。

上述天线方向捕获控制装置由以下几个部件组成：天线扫描处理器，从上述频道信息检测装置接收信号电力信息和频道条件信息，并输出捕获过程中所需的控制信号；计数器，计算上述天线扫描处理器处理过程中的延迟时间；天线模式计数寄存器，在天线方向捕获过程中，对捕获到的智能天线模式数进行计数；信号电力寄存器，临时保存上述信号电力信息；最大信号电力寄存器，保存最大信号电力值和天线方向；天线方向寄存器，保存天线方向信息。

本项发明中还包括天线方向锁定控制装置，该装置的功能是：从上述频道信息检测装置接收信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件，并生成天线控制信号，然后输出到上述智能天线系统；通过上述操作，将天线方向从最大信号电力捕获点收敛到最佳信号接收点

上述天线方向锁定控制装置中包括以下几个部件：信号电力锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收信号电力信息，以此观察与天线方向变化对应的信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；多重路径信号电力锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收多重路径信号电力信息，以此观察与天线方向变化对应的多重路径信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；SNR锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收SNR信息，以此观察与天线方向变化对应的多重路径信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；误差积分器，将上述锁定误差检测器中的天线收敛信息选择性地进行组合并累积误差，然后输出天线控制信号，并以最大信号电力捕获点的天线方向为中心将累积到的误差收敛到最佳天线方向。

上述误差积分器中累积到的误差上限值转化为天线模式值，并最终换算成天线方向。

正如前面所述，应用本项发明的数码TV接收用智能天线控制系统有如下优点：

第一，智能天线控制过程可分为捕获过程和锁定过程，由于可选择性地省略锁定过程，所以不管是简单或者复杂的智能天线都能适用

第二，在捕获过程中将AGC固定为特定值，可迅速检测出最大信号电力方向。就是说，现有的方式中一般使用从调谐器AGC信息间接检测信号大小的方式，但本项发明中采用了直接利用输入信号计算信号电力的方式，有着可靠性高、检测速度快的优点。另外，整个过程可以数码处理，其体现更加容易，而且费用也低廉。

第三，本项发明中的天线控制器可选择性地组合各频道信息，并应用到锁定过程中；这样既可以得到最佳的天线收敛效果，又可以对应随时间变化的频道环境。

第四，所有控制部分都可以数码构成，容易做到单一芯片(One-Chip)化；这样可以提高系统的集成度，而且可以用软件形式构成天线扫描处理器，确保了控制系统的可变性。

附图说明

图1是应用本项发明的数码TV接收用智能天线控制系统的基本算法演绎图。

图2是应用本项发明的数码TV接收用智能天线控制系统的整体构成图。

图3是图2中频道信息检测装置的详细图。

图4是图2中VSB解调装置自动增益控制装置的实例构成图。

图5是图2中VSB解调装置自动增益控制装置的另外一种实例构成图。

图6是图3中信号电力信息计算器实例的详细图。

图7是图3中信号电力信息计算器另外一种实例的详细图。

图8是图3中多重路径信号电力信息计算器实例的详细图。

图9是图3中SNR信息计算器实例的详细图。

图10是图2中天线方向捕获控制装置的输入/输出信号实例图。

图11是图2中天线方向捕获控制装置的详细图。

图12是图11中计数器的实例工作流程图。

图13、图14是图11中天线扫描处理器的实例工作流程图。

图15是图2中天线方向捕获控制装置的工作流程图。

图16是图2中天线方向捕获控制装置的详细图。

图17是图16中天线方向电力锁定误差检测器的详细图。

图18是图16中天线方向多重路径电力锁定误差检测器的详细图。

图19是图16中天线方向SNR锁定误差检测器的详细图。

图20是图16中误差积分器的详细图。

附图主要部分符号说明：

101：智能天线系统                102：VSB解调装置

103：天线控制装置                103-1：频道信息检测装置

103-2：天线方向捕获控制装置      103-3：天线方向锁定控制装置

具体实施方式

关于本项发明的其他目的、特征以及优点，通过附图的实例说明可以明确了解。

下面参照附图对本项发明的实例构成和其作用进行说明；有图示而且通过图示说明的本项发明构成和作用，至少要用一个实例进行说明；因此，本项发明的技术思想和其核心构成以及作用不受任何限制。

本项发明的特点就是将智能天线和天线控制系统适用到数码TV接收器中。如果将上述智能天线和天线控制系统适用到数码TV接收器中，就可以提高在恶劣、变化多端的地面波频道中的接收器接收性能。就是说，总是最佳化天线系统，因而可以改善接收器的可靠性。另外，本项发明还能在广播频道中存在多个发送塔的环境中发挥其功效。事实上，在其他国家这种事例已经成为了现实。

通常，数码TV接收器需要限定的、安定的时间，而且在天线控制过程中，信号电力的检测时间在处理时间中占最大的比重，因此检测时间是支配系统捕获性能的重要因素。

现在智能天线的一般性初期捕获时间目标为1秒以内，为了满足这些限制条件，需要较快的天线捕获性能；这将在智能天线的性能要素中占非常大的比重。

图1是应用本项发明的数码TV接收用天线控制系统的天线控制算法概念图。就是说，通过360度天线扫描，在一定角度(例如，-180度、-90度、0度、90度、180度)捕获信号电力，然后从最大信号电力捕获点，利用天线方向回路锁定已收敛的最佳信号天线方向。

正如前面所述，智能天线需要迅速的捕获性能。另外，为了在数码TV接收器中实现准确的接收信号质量，必须要检测信噪比(SNR)、多重路径信号信息、每秒分组误差(SER)等；为了检测SNR、多重路径信号信息、SER等信息，需要比较长的时间。

因此，本项发明中为了确保迅速捕获性能，在信号捕获过程中要检测最大信号电力，并在最终过程中选择性地组合信号电力、多重路径、SNR、SER等信息，以此将智能天线收敛到最佳信号接收状态。

特别是，为了检测最大信号电力，本项发明中将自动增益调整装置(AGC)固定为特定值，以此计算与天线变化对应的信号电力。

另外，在最终过程中持续检测频道信息，对应随时间变化的频道环境控制智能天线。

图2是数码TV接收用智能天线控制系统的整体构成图，由智能天线系统101、VSB解调装置102以及天线控制装置103组成。

上述智能天线系统101利用图2天线控制装置103的机械性或者电气性天线控制信号，调整天线的束宽、增益、周波数特性等，以此构成信号接收最佳的天线模式。

上述VSB解调装置102通过上述智能天线系统101解调接收到的VSB信号，并以传送带分组形态进行输出。就是说，上述VSB解调装置102由自动增益控制(AGC)装置、信号/载波/同步恢复装置、频道均衡器、频道解密装置(FEC)组成，并且输出VSB信号的AGC信息、已解调I频道数据、已位相锁定I频道数据、FEC((前向纠错)ForwardError Correction)误差数据等。

上述天线控制装置103由频道信息检测装置103-1、天线方向捕获控制装置103-2以及天线方向锁定控制装置103-3组成。

上述频道信息检测装置103-1从VSB解调装置102检测频道信息(例如，信号电力、多重路径信号电力、SNR、SER)，判断频道条件后，将频道信息和频道条件输出到天线方向捕获控制装置103-2和天线方向捕获控制装置103-3。

为此，上述频道信息检测装置101-1如图3一样由输出信号电力信息和电力条件的信号电力检测器201、输出多重路径信号电力信息和多重路径电力条件的多重路径信号电力检测器202、输出SNR信息和SNR条件的SNR计算器203以及输出SER信息和SER条件的SER检测器204。

图3中，上述信号电力检测器201由以下两个部件组成：一个是，从上述VSB解调装置102输出的通带/基带I信号检测信号电力信息的信号电力信息计算器201-1；另外一个是，通过上述信号电力信息和事先设定信号电力标准值的比较，输出信号电力条件的比较器201-2。

上述多重路径信号电力检测器202则由以下几个部件组成：从上述解调装置102输出的均衡器输入I频道数据或者区域同步信号中检测多重路径信号电力信息的信号电力信息计算器201-1；通过上述多重路径信号电力信息和事先设定多重路径信号电力标准值的比较，输出多重路径信号电力条件的比较器202-2。

上述SNR检测器203由以下几个部件组成：从上述解调装置102输出的FEC输入I频道数据或者区域同步信号中检测SNR信息的SNR信息计算器203-1；通过上述SNR信息和事先设定SNR标准值的比较，输出SNR条件的比较器203-2。

上述SER检测器204由以下几个部件组成：从上述解调装置102输出的FEC误差值检测SER信息的SER信息计算器204-1；通过上述SER信息和事先设定SER标准值的比较，输出SER条件的比较器204-2。

现用数码TV接收器的AGC方式如图4和图5。

图4中的延迟自动增益控制(AGC)方式如下：在VSB接收芯片403中，通过电荷泵以及滤波器404控制中频(IF：IntermediateFrequency)AGC402的中频信号增益，并利用AGC信号控制调谐器401射频(RF：Radio Frequency)信号的增益。

图5是在VSB接收芯片503直接控制IF信号和RF信号增益的控制方式；本项发明中的VSB解调装置102中也设有如图5一样的自动增益控制装置，在天线方向捕获过程中，将自动增益控制装置的增益控制值(即，RG、AGC控制信号、IF AGC控制信号)固定为特定值，并利用图6或者图7中的高速信号电力检测器检测信号电力。

在上述天线信号捕获过程中，固定自动增益控制装置的特定值是通过实验得到的。本项发明的实例中，将输入RF信号的带电力(BandPower)约为60dbm时的自动增益控制值作为固定用特定值。

就是说，直接控制上述RF信号的增益和IF信号的图5自动增益控制装置在VSB接收芯片(503)中，利用RF AGC标准值和已解调的通带或者基带接收信号，生成IF AGC控制信号和RF AGC控制信号，并各自向IF AGC装置502和调谐器501输出。

上述IF AGC装置502根据输入到的IF AGC控制信号上下调整IF信号的增益，将IF信号的增益调整到所需的状态；调谐器501则利用RF AGC控制信号上下调整RF信号的增益，将RF信号的增益调整到所需的状态。

上述信号电力计算器201-1如图6一样由以下几个部件组成：一个是，从VSB解调装置102接收通带或者基带I信号，并取平方值的平方值演算器601；另一个是，将上述平方值累积到一定窗口规格后，检测信号电力的积分器602。就是说，上述平方值演算器601从VSB解调装置102接收通带或者基带I信号，然后取平方值输出到积分器602中；上述积分器602将平方值累积到一定窗口规格后，将累积值分窗口规格进行输出；上述积分器602的输出成为信号电力信息。

另外，上述信号电力信息计算器201-1如图7一样可以利用演算器701和积分器702检测信号电力信息。就是说，上述绝对值演算器701从上述VSB解调装置102接收通带或者基带I信号，并取绝对值输出到积分器702；上述积分器702将绝对值累积到一定窗口规格后分窗口规格输出为信号电力信息。

这时本项发明在天线方向捕获过程中，将图5中的自动增益控制装置的增益控制值固定为特定值，然后利用图6或者图7中的高速信号电力检测器检测信号电力。接着，天线方向捕获过程结束，天线方向锁定过程开始，这时自动增益控制装置构成可控制自动增益控制增幅器的回路，并从保存增益错误的部分(积分器)检测信号电力。

上述多重路径信号电力信息计算器202-1如图8一样，利用区域同步区间检测多重路径信号电力信息。就是说，检测与主信号对比的反常回波程度。

这时，检测方式可以使用以下两种：第1，只利用主信号的区域同步区间，并以不存在多重路径时的区域同步区间相关值作为标准，检测相对性多重路径信息。

这时如图8一样，利用以下装置检测多重路径电力信息：从主区域同步信号(nFSYNC)检测训练序号的训练序号发生装置801；上述训练序号发生装置801的输出和输入信号相乘的乘法器802-1；从上述乘法器802-1的输出中只取正数的正数输出装置803-1；从上述正数输出装置803-1的输出计算反常回波电力，并将其正规化的反常回波电力正规化装置804。

第2，利用多重路径信号的区域区间(gFSYNC[N])和主信号的区域区间(nFSYNC)检测相关值；通过上述操作检测多重路径信息。

这时如图8一样，利用以下装置检测多重路径电力信息：从多重路径信号的区域同步信号(nFSYNC)(gFSYNC[N])产生主信号以及各多重路径信号的训练序号的训练序号发生装置801；上述训练序号发生装置801输出的主信号以及各多重路径的训练序号和输入信号相乘的n个乘法器802-1-802-n；从上述n个乘法器802-1-802-n的各输出中只取正数的n个正数输出装置803-1-803-n；从上述n个正数输出装置803-1-803-n的输出计算反常回波电力，并将其正规化的反常回波电力正规化装置804。

一方面，现有的使用频道均衡器TAP系数或者TAP能量的方式是以频道均衡器的收敛为前提，所以只能在限定的环境中才能检测信息；本项发明中使用的方式则在频道均衡器的全部区域都可以检测出多重路径信号，从而摆脱了以往的局限性。

上述SNR信息计算器203-1的使用方式有以下两种。

第1个方式，只在已解调接收信号的区域同步部分检测误差；利用接收到的区域同步信号和训练序号求平均平方误差(Mean SquareError：MSE)值，然后利用该MSE值计算SNR。

第2个方式，利用已解调以及均衡的I频道数据(R_I)和决定卫星(Decision constellation)数据(D_I)求MSE值后，利用该MSE值计算SNR。

图9是适用于上述SNR信息计算器203-1的MSE计算装置实例图；在这里也可以选用两种方式。第一个方式，只从已解调接收信号的区域同步部分检测误差，每个区域都可以更新数据。这时，减法器901就会计算接收到的区域同步信号和训练序号之间的差值，并输出到乘法器902。

第2个方式，可检测已解调接收信号，即已均衡的I频道数据和决定卫星群组(decision constellation)值之间的误差；在这里可根据积分器窗口大小可以更新数据。这时，减法器901就会计算I频道数据(R_I)和决定群组(D_I)之间的差值，并输出到乘法器902。

上述乘法器902取减法器901输出数据的平方值，然后输出到累算器903进行累积。上述累算器903将累积的信号通过锁存电路暂时保存，然后输出到模块演算装置905。上述模块演算装置905计数上述锁存电路904输出，每当计数到m值时就会重新归零。在这里，上述累算器903、锁存电路904以及模块演算装置905统称为积分器。

这时，上述模块演算装置905中，m值就是输入到积分器，即累算器903中的窗口大小。

那么，SNR可以利用以下数学公式1进行计算。

【数学公式1】

SNR＝10Elog(Ps/Pn)

在这里Ps是信号电力，当正规化为1时，

Pn是干扰电力＝Pn|_mse

${\mathrm{PnC}}_{\mathrm{mse}}=\underset{k=o}{\overset{k=n}{Q}}\left(\frac{\mathrm{mse}}{m}\right)$

mse＝(D_I-R_I)²

R_I是已解调的信号群组(received constellations)

D_I是决定信号群组(decision constellations)

m是积分器的窗口大小

一方面，上述SER((片段错误率)Segment Error Rate)信息计算器204-1从VSB解调装置102接收SER，并从中检测每秒分组误差。上述SER信息是可信度非常高的信息，可以成为天线收敛结果的最终判断标准。

图2中的天线方向捕获控制装置103-2从上述频道信息检测装置103-1接收频道条件信息，即信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件、SER条件以及信号电力信息，以此捕获天线方向。

图10是上述天线方向捕获控制装置103-2输入/输出信号的实例图；图11是上述天线方向捕获控制装置103-2的详细图。

就是说，上述天线方向捕获控制装置103-2从频道信息检测装置103-1接收信号电力信息，以此检测最大信号电力的天线方向，并将此信息传达到天线方向锁定控制装置103-3。另外，上述天线方向捕获控制装置103-2在天线捕获过程中将上述图5中自动增益控制装置的增益值固定为特定值，并停止频道均衡器。待捕获过程完成后，重新正常启动自动增益装置和频道均衡器。

上述天线方向捕获控制装置103-2可选择性地组合频道条件信息(例如，信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件、SER条件)，以此持续决定是否进行天线方向锁定过程还是反复进行天线方向再捕获过程。

而且，上述天线方向捕获控制装置103-2各自从频道均衡器的前端(before EQ)和后端(before FEC)中接收SYNCLOCK信号(Nsynclock)，以此决定频道均衡器的初始化，并且监视防止频道均衡器的发散现象；这是为了防止天线扫描时可能会发生的频道均衡器发散现象。例如，频道均衡器的前端检测出同步，但频道均衡器的后端则一定时间内没有检测出同步，这种情况下可判断为均衡器发生了发散。图10中，天线方向捕获控制装置103-2从频道均衡器前端(before EQ)和后端(before FEC)输出的SYNCLOCK信号(Nsynclock)判断频道均衡器的发散与否，根据判断结果控制频道均衡器。就是说，EQ freeze信号是终止频道均衡器系数更换的信号，而EQ init是重置频道均衡器或者维持初期系数值的信号。

上述天线方向捕获控制装置103-2如图11一样由天线扫描处理器1102、定时器1101、天线模式计数寄存器1103、信号电力寄存器1104、最大信号电力寄存器1105以及天线方向捕获寄存器1106构成，根据需要可通过硬件或者软件将这些构造内容体现出来。由于上述构造，可利用简单的微型计算机或者程序进行编程，所以大大提高了系统的用途。

上述天线模式计数寄存器1103可以计数天线方向捕获过程中捕获到的智能天线模式数。上述信号电力寄存器1104可临时保存信号电力信息，而上述最大信号电力寄存器1105则可以保存最大信号电力值和天线方向。另外，上述天线方向寄存器1106可保存最大信号电力时的天线方向信息，而且还可以输出天线方向捕获信息。

上述定时器1101可计算天线扫描处理器1102的各处理过程中的延迟时间。

图12就是计算处理过程中延迟时间的流程图。图12中的各延迟时间是根据环境或者条件决定的变数，因此在定时器1101中可以进行编程。

下面对图12中使用的变数进行定义。

Agc_set_cnt是捕获过程中固定自动增益控制装置时所需的延迟时间；Ant_set_cnt是安装被选智能天线模式时所需的延迟时间；Scan_set_cnt是从输入信号检测信号电力时所需的延迟时间；Rx_set_cnt是接收器收敛时所需的延迟时间；Con_set_cnt是检测频道条件信息时所需的延迟时间；rescan_set_cnt是准备再捕获过程中所需的延迟时间。

另外，L_en是定时器1101满足各延迟时间时发出的信号，当达到1值时就发出已满足信号。

就是说，图12中对变数进行初始化的初始化阶段1201开始执行后，当L_en达到捕获过程中固定自动增益控制装置时所需的延迟时间(L_en＝Agc_set_cnt)(阶段1202)，阶段1203、阶段1204中就会等候现在被选智能天线模式安装中所需的延迟时间(Ant_set_cnt)；而阶段1205、阶段1206中则等候从输入信号检测信号电力时所需的延迟时间(Scan_set_cnt)。接着，阶段1207中确认已设定的天线模式是否都扫描；如果不是，阶段1208中就会扫描下一个天线方向，并返回到上述阶段1203。一方面，上述阶段1207中判断对所有设定天线方向进行过扫描时，阶段1209、阶段1210中就会等候收敛接收器中所需的延迟时间(Rx_set_cnt)即恢复系统的时间；而阶段1211、阶段1212中则等候检测频道条件信息中所需的延迟时间(Con_set_cnt)。在阶段1213中上述条件都得到了满足，阶段1214、阶段1215中就会等候准备再捕获过程中所需的延迟时间(rescan_set_cnt)。

上述天线扫描处理器1102是天线方向捕获控制装置103-2中的控制器，按照图13、图14中的处理过程详细流程图进行工作。就是说，上述天线扫描处理器1102接收信号电力信息和频道条件信息(信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件、SER条件)，并输出捕获过程中所需的控制信号。

这时，上述图12至图14中的天线扫描处理器1102的控制信号如下。

内部控制信号：

cnt_rst为1时对天线模式计数寄存器1103进行初始化。

Cnt是天线模式计数值。

Cnt_en为1时容许天线模式计数寄存器1103的计数。

Max_pw_rst为1时对最大信号电力寄存器1105进行初始化。

Max_pw_en为1时容许最大信号电力寄存器1105值的更新。

Offset_cnt_en为1时容许天线方向捕获寄存器1106值的更新。

Max_cnt_set_en为1时容许将最大信号电力天线方向捕获值从最大信号电力寄存器1105导向天线方向捕获寄存器1106。

外部控制信号：

track_en为1时，容许天线方向捕获过程结束后天线方向锁定过程开始运行。

Ant_bw可以根据频道条件信息(SNR、SER)调整天线方向的步长。

Agc_fz为1时，在天线捕获过程中的自动增益控制装置(AGC)固定为特定值。

Rescan为1时，为了天线方向再捕获过程对VSB解调装置102进行初始化处理。

图15是上述天线方向捕获控制装置103-2的整体处理过程顺序概率图。

1、将自动增益控制装置固定为特定值(阶段1501、阶段1502)

2、将天线方向旋转360度，确认是否有接收信号(阶段1503至阶段1508)

3、从接收信号存在的方向将天线旋转360度，捕获最大信号电力方向(阶段1509至阶段1514)

4、捕获最大信号电力方向后，开始天线锁定过程(阶段1515至阶段1519)

5、根据频道条件信息，监视信号接收状态是否良好(阶段1519)

6、如果接收状态不好，准备再捕获过程，并返回到1阶段过程中(阶段1520，阶段1521)

一方面，天线方向锁定控制装置103-3从频道信息检测装置103-1接收频道信息(信号电力、多重路径信号电力、SNR等)，将天线方向从最大信号电力捕获点收敛到最佳接收点。如果智能天线只能提供最简单的天线模式，例如只拥有几个天线模式时，可选择性地省略锁定过程。

但拥有数十个或者数百个天线模式时，可有效地改善接收性能，而且可对应随时间变化的频道环境。

上述天线方向锁定控制装置103-3如图16，由天线方向电力锁定误差检测器1601、多重路径电力锁定误差检测器1602、SNR锁定误差检测器1603、误差积分器1604以及天线控制接口装置1605组成。

图17是上述信号电力锁定误差检测器1601的详细图；上述信号电力锁定误差检测器1601从上述频道信息检测装置103-1定期接收信号电力信息，并通过观察随天线方向变化发生的信号电力信息的变化，以此输出天线收敛方向。

例如，将天线收敛方向按顺时针方向移动时，随着信号电力的增加就向顺时针方向变化；如果信号电力减少，天线收敛方向就会向逆时针方向移动。周期性地反复前面过程，并将天线收敛方向信息输出到误差积分器1604中。

图18是上述多重路径信号电力锁定误差检测器1602的详细图；上述信号电力锁定误差检测器1602从上述频道信息检测装置103-1定期接收多重路径信号电力信息，并通过观察随天线方向变化发生的信号电力信息的变化，以此输出天线收敛方向。

例如，将天线收敛方向按顺时针方向移动时，随着多重路径信号电力的减少就向顺时针方向变化；如果增加信号电力，天线收敛方向就会向逆时针方向移动。周期性地反复前面过程，并将天线收敛方向信息输出到误差积分器1604中。

图19是上述SNR锁定误差检测器1603的详细图块；上述SNR锁定误差检测器1603从上述频道信息检测装置103-1定期接收SNR信息，并通过观察随天线方向变化发生的SNR信息的变化，以此输出天线收敛方向。

例如，将天线收敛方向按顺时针方向移动时，随着SNR的增加就向顺时针方向变化；如果信号电力减少，天线收敛方向就会向逆时针方向移动。周期性地反复前面过程，并将天线收敛方向信息输出到误差积分器1604中。

图17至图19显示的是种种锁定误差检测器的实例；本项发明可以适用于多样的锁定误差检测器中。而且可选择性组合多数锁定误差检测器的天线收敛信息，并使用在天线锁定过程中。

图20是上述误差积分器1604的详细图；上述误差积分器1604从各锁定误差检测器1601-1603接收天线收敛信息，并通过选择性地组合累积误差。累积到的误差以最大信号电力捕获点的天线方向为中心向最佳天线方向收敛。

上述误差积分器1604中累积到的误差上限值转化为天线模块数，并换算为天线方向。

上述误差积分器1604的详细动作过程如下。

天线捕获过程时(即，track_cn为1时)从天线方向捕获控制装置103-2导入信号电力捕获方向；而天线锁定过程时(即，track cn为1时)累积天线收敛方向信息。这时根据信号接收状态(即，SNR或者SHR条件)，利用ant_bw限制天线收敛范围。例如，天线方向捕获过程结束后，信号接收状态仍无法得到满足，天线收敛范围就会超过相邻的天线捕获点；如果信号接收状态得到满足，天线收敛范围就会限制在相邻的天线捕获点里侧。

这种限制是为了防止天线控制系统的发散现象。

NOAP是天线模式数，意味着天线方向的步长。上述天线步长可根据天线方向的收敛状态进行调整。

一般性，初期收敛过程中调大步长，使收敛更快一些；到了最佳收敛点，减少步长，稳定锁定过程中的信号变化。

上述图16的天线控制接口1605意味着天线控制系统和智能天线系统之间的连接。

本项发明基本上支持美国CEA/EIA909规格(串行数据传送)，而且还具有其他多样的接口。天线的接口根据智能天线的种类可多样变化。

本项发明可适用于VSB/OFDM接收器等无线通讯领域。

通过上述的说明内容，本领域的技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。因此，本项发明的技术性范围并不能局限于说明书上的详细说明内容；必须要根据专利申请的范围来确定其技术性范围。

Claims (14)

1.一种数码TV接收用智能天线控制系统，包括：

智能天线系统，根据天线控制信号调整天线，从而达到信号接收的最佳天线模式；

调谐装置，通过智能天线接收到的射频(RF)信号中只调谐特定RF信号，然后根据输入的RF增益控制信号自动调整上述已调谐的RF信号增益，再转化为中频(IF)信号；

残留边带(VSB)解调装置，利用输入的IF增益控制信号自动调整调谐装置输出的IF信号增益，然后进行解调；

频道信息检测装置，从上述VSB解调装置中检测信号电力、多重路径信号电力、信噪比(SNR)、每秒分组误差(SER)等频道信息，以此判断频道条件，并输出上述频道信息和频道条件；

天线方向捕获控制装置，从上述频道信息检测装置接收信号电力条件、多重路径信号电力条件、SNR条件、SER条件以及信号电力信息，以此检测出最大信号电力的天线方向，并作为天线控制信号输出，而且在捕获过程中，将上述RF增益控制信号和IF增益控制信号固定为特定值，相反在锁定过程中则根据接收信号产生变化。

2.如权利要求1所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于上述频道信息检测装置包括：

信号电力检测器，从上述VSB解调装置接收到的通带或者基带的I型号检测信号电力信息，并将上述信号电力信息与事先设定的信号电力标准值做比较，以此输出电力条件；

多重路径信号电力检测器，从上述VSB解调装置中接收到的已均衡I数据或者区域同步信号中检测出多重路径信号电力信息，并将上述多重信号电力信息与事先设定的多重路径信号电力标准值做比较，以此输出多重路径电力条件；

SNR信息检测器，从上述VSB解调装置中接收到的已解调I数据或者区域同步信号中检测出SNR信息，并将上述SNR信息与事先设定的SNR标准值做比较，以此输出SNR条件；

SER信息检测器，从上述VSB解调装置中接收到的前向纠错(FEC)误差信息中检测出每秒分组误差(SER)信息，并将上述SER信息与事先设定的SER标准值做比较，以此输出SER条件。

3.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述信号电力信息检测器包括：

从上述VSB解调装置接收通带或者基带I信号，以此取平方值的平方值演算器；

将上述平方值累积到一定窗口大小，以此检测信号电力的积分器。

4.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述信号电力信息检测器包括：

从上述VSB解调装置接收通带或者基带I信号，以此取绝对值的绝对值演算器；

将上述绝对值累积到一定窗口大小，以此检测信号电力的积分器。

5.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述多重路径信号电力信息检测器只利用主信号的区域同步区间，并以不存在多重路径时的区域同步区间相关值作为标准，检测相对性的多重路径电力信息。

6.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于上述多重路径信号电力信息检测器利用主要多重路径信号的区域区间和主信号区域区间，并通过检测值检测多重路径电力信息。

7.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述SNR检测装置取已解调接收信号中的区域同步信号和训练序列之间差值的平方值，并将该平方值累积后再取平均值，以此计算接收信号的平均平方误差(MSE)；然后再适用该MSE值检测SNR。

8.如权利要求2所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述SNR检测装置取已解调接收信号和决定群组之间差值的平方值，并将该平方值累积后再取平均值，以此计算接收信号的平均平方误差(MSE)；然后再适用该MSE值检测SNR。

9.如权利要求1所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述天线方向捕获控制装置将上述频道信息检测装置输出的信号电力条件信息、多重路径信号电力条件信息、SNR条件信息以及SER条件信息选择性地进行组合，以此持续决定是否实施天线方向锁定过程或者反复天线方向再捕获过程，并从上述VSB解调装置频道均衡器的前端和后端接收SYNCLOCK信号，以此决定频道均衡器的初始化。

10.如权利要求1所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述天线方向捕获控制装置还通过控制智能天线系统将天线方向旋转360度，以此确认是否有接收信号；然后从接收信号的天线方向开始将天线旋转360度，捕获最大信号电力方向，接着开始天线锁定过程。

11.如权利要求1所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述天线方向捕获控制装置包括：

天线扫描处理器，从上述频道信息检测装置接收信号电力信息和频道条件信息，并输出捕获过程中所需的控制信号；

计数器，计算上述天线扫描处理器处理过程中的延迟时间；

天线模式计数寄存器，在天线方向捕获过程中，对捕获到的智能天线模式数进行计数；

信号电力寄存器，临时保存上述信号电力信息；

最大信号电力寄存器，保存最大信号电力值和天线方向；

天线方向寄存器，保存天线方向信息。

12.如权利要求1所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于，还包括天线方向锁定控制装置，用于接收频道信息检测装置输出的频道信号和天线方向捕获控制器输出的天线方向捕获信息及控制信号，锁定天线方向，并输出天线控制信号。

13.如权利要求12所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述天线方向锁定控制装置中包括以下几个部件：

信号电力锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收信号电力信息，以此观察与天线方向变化对应的信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；

多重路径信号电力锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收多重路径信号电力信息，以此观察与天线方向变化对应的多重路径信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；

SNR锁定误差检测器，从上述频道信息检测装置定期接收SNR信息，以此观察与天线方向变化对应的多重路径信号电力信息的变化，并输出天线收敛方向；

误差积分器，将上述锁定误差检测器中的天线收敛信息选择性地进行组合并累积误差，然后输出天线控制信号，并以最大信号电力捕获点的天线方向为中心将累积到的误差收敛到最佳天线方向。

14.如权利要求13所述的数码TV接收用智能天线控制系统，其特征在于所述误差积分器中累积的误差上限值转化为天线模式数后，再换算为天线方向。

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