CN100499621C

CN100499621C - Oob qpsk接收器的载波恢复设备

Info

Publication number: CN100499621C
Application number: CNB2004100680995A
Authority: CN
Inventors: 韩廷一
Original assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: CN1773975A

Abstract

本发明涉及接收器，特别是为开放缆线系统的OOB(带外)QPSK(四相移相键控)接收器的载波恢复设备相关的发明。本发明的OOBQPSK接收器载波恢复设备由如下部分构成：A/D(模拟/数字)转换器；把上述A/D转换器输出的数据分离为I，Q信号的相位分离部；上述I，Q信号乘以载波恢复回路信号输出，输出给基带的复数倍增器；重新取样上述基带信号的重采样部；上述重采样后，运行整合过滤，完成基带相位修整的匹配过滤部；把上述完成的基带相位修整以符号率输出，运行均衡的信道均衡部；在上述信道均衡部后，频率偏移为防止收敛，转换为最后带宽之前，产生表示不完全收敛的信号，乘以载波频率偏移，补偿歪曲相位的载波恢复部；时间恢复回路。

Description

OOB QPSK接收器的载波恢复设备

技术领域

本发明涉及接收器，特别是为开放线缆系统的OOB QPSK接收器的载波恢复设备相关的发明。

背景技术

如今，世界范围内的播放媒体的数字化工作正在紧张地进行，韩国国内也开始了射频播放和卫星播放的数字化工作。现在，以60％以上的电视用户通过有线网接收播放信号为例，比起卫星和射频播放，有线播放的数字化程度可能较低，但最近以来，有线播放的数字系统引入工作也积极展开。

信息通信部为有线播放的数字化，从1999年起推进了此项工作，并于2001年，选择美国方式-开放线缆标准为国内数字有线播放标准。虽然美国的有线播放占据着整个播放市场的最大部份，但有关数据转发器(Headend)设备和机顶盒等设备市场几乎被两个公司垄断，因此，可以说设备市场具有封闭性。为消除这样的封闭性，决定从2005年开始，把有关条件接收相关的部份从机顶盒分离。

开放线缆标准为满足FCC(美国联邦通信委员会)标准，使此前机顶盒构成为解除条件接收部份的用户终端机和包括条件接收部份的配置点(POD)。

开放线缆标准要求具有如下功能。

第1，支持FCC要求事项的功能。这包括条件接收功能的可分离、竞争市场上的用户终端机购入、与此前数字有线播放系统间的整合性等。

第2，使其能够具备网络运用和音频和视频质量，应支持性能参数。

第3，应支持分离式配置点的条件接收功能。

第4，应支持频带以外的信令，为EPG(电子节目单)相关服务信息、授权管理信息(EMM)、数据服务等，使其能够使用特定频带。

第5，使其支持IEEE1394连接的高清电视压缩信号流的输出功能。

第6，应支持能够满足对上级节目的MPPA(美国电影协会)要求事项的复制功能。

此外，还应支持下载功能和应用软件等。

另外，整合标准大致分为3种，包括有线网络整合、用户终端机和配置点整合、用户终端机和外部设备整合，有线网络整合是通过传送线路，规定用户终端机接收和传送的信号。

另外，用户终端机和配置点整合规定用户终端机和配置点间的整合信号，用户终端机和外部设备整合是规定用户终端机和电视、VCR(录像机)等外部设备间的整合信号。

上述有线网络整合是大部份满足了SCTE(有线电视工程师协会)标准-“Digital Cable Network interface Standard”(SCTE 40 2001)”。这一整合把用户终端机和有线电视网间的信号区分为物理层、传送层、服务层和相关协议堆栈，并做出了规定。

开放线缆标准是通过频带以外的信道传送搅乱的数字信道的服务/系统信息、授权管理信息、数据等，SCTE 40(2001)规定使用DVS167和DVS178两种方式中的一个。

频带外的传送是进行双向传送，下行链路、上行链路均使用四相移相键控(QPSK)调制。以下行链路为例，传送速度为1.544Mbps、2.408Mbps、3.088Mbps；上行链路为例，传送速度为0.256Mbps、1.544Mbps、3.088Mbps。下行链路的使用频率带为70-130MHz，上行链路的频率带为5-42MHz。射频信道带宽是，下行链路为1.0/1.5/2.0MHz，上行链路为0.192/1.0/2.0MHz。

图1是表示现有OOB接收器的载波恢复回路结构的模块图。

参照图1，载波恢复以反馈回路构成，如果通过补偿静态相位的相位消旋器1，就最终解调输出。

这一最终解调输出通过限幅器2得到参考信号，利用这一参考信号，由相位错误检测器3计算相位错误。

把上述相位错误检测器3计算的相位错误累积在回路滤波器4，这一回路滤波器4分为相位回路滤波器4-1和频率回路滤波器4-2。

上述相位回路滤波器4-1如果遗失静态相位，相位消旋器1就把这些补偿为原状。这时，这一相位回路滤波器4-1是具有很短群延迟的短回路(Short Loop)。

另外，在解调器的前端补偿上述频率回路滤波器4-2求出的载波频率偏移。这一频率回路4-2与相位消旋器1不同，具有相当长的群延迟。即使具有较长的回路，但以稳定的性能补偿频率偏移。

这样，回路滤波器4接收上述相位错误检测器3输入的相位错误，乘以相当于回路带宽的大小，并进行累积，这一回路带宽随着时间的推移，应进行按比例缩减(Scale down)，才能以正确的方向进行收敛。即，以提高输出信号带信噪比的方向设定带宽是很重要。

这时，锁定检测器7起这样的作用，随着时间的推移，阶段性地更换带宽。有多种锁定检测器，但实际上是不存在性能完美的锁定检测器。

这是因为根据信道不同，锁定检测器反应的模式也不同，把锁定检测器设计为满足这些所有条件，事实上很难。因此，以相当缓和的条件设计锁定检测器，在大部份的条件上可能存在时间上的差距，但可设计成收敛最后带宽。

图2是以回路滤波器特点的指标表示回路滤波器遗失的频率偏移时间的形状的图表。

随着时间的推移，可以通过载波频率偏移了解收敛状况。一般来说，以正确的方向收敛时，可以用图示的形状观察收敛状况，但偶尔出现找不到实际频率偏移在错误点上收敛的情况。

特别是，比起QAM方式来QPSK方式偶尔出现这种问题，因现在的OOB系统的接收是QPSK结构，所以偶尔发生这种现象。

这是因为在求出相位错误的过程中，限制时发生模糊相位，以QAM为例，不会做出使相位符号变换为反方向的决定，但以QPSK为例，偶尔发生做出变换相位符号决定的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决上述的现有技术问题，提供能够提高载波恢复的OOB QPSK接收器的载波恢复设备及其方法，使其在有线信道环境下，发挥最佳的性能。

为了实现上述目的，本发明的OOB QPSK接收器的载波恢复设备，由如下部份构成：A/D转换器；把上述A/D转换器输出的数据分离为I和Q信号的相位分离部；上述I和Q信号乘以载波恢复回路信号输出，传输给基带的复数倍增部；重新取样上述基带的基带信号的重采样部；上述重采样后，运行整合过滤，完成基带相位修整的匹配过滤部；把上述完成的基带相位修整以符号率输出，运行均衡的信道均衡部；在上述信道均衡部后面，为载波恢复，乘以载波频率偏移，补偿歪曲相位的载波恢复和消旋部；时间恢复部。其中，所述载波恢复和消旋部由如下部份构成：补偿静态相位的相位消旋器；从通过上述相位消旋器输出的最终解调信号得出参考信号的限幅器；利用限幅器的参考信号，计算相位错误的相位错误检测器；累积上述计算的相位错误的回路滤波器；上述回路滤波器，乘以相当于回路带宽的值的上述相位错误检测器的相位错误，并进行累积，随着时间的推移，将所述累积阶段性地替换带宽的锁定检测器；转换为上述锁定检测器的最后带宽之前，防止以错误的方向收敛的不完全锁定检测器；从上述相位消旋器累积均方误差(MSE：Mean Square Error)，在指定的区间得出平均值，计算信号带的信噪比的信噪比计算部；初始化表示上述回路滤波器频率偏移成份的积分部分(INTEGRAL PART)记录的积分部。

另外，求出上述信号带噪音的平均的区间是65536周期，如果计算出上述信号带的信噪比，就与标准信号带的信噪比做比较，若信号带的信噪比小于标准信号带的信噪比，就判断为以错误的方向收敛，将所述载波恢复设备的tmp_snrfalselock即信噪比误捕获临时文件设定为1。

如上所述，本发明从此前的传输频带结构转换为基带结构，提高重采样的性能的同时，具有硬件的负担相对较少的长处。

附图说明

图1是表示现有OOB接收器的载波恢复回路结构的模块图；

图2是在现有载波恢复回路滤波器，表示遗失的频率偏移时间导致的形状的图表OOB QPSK接收器构成的整合图；

图3是表示本发明的OOB QPSK接收器的模块图；

图4是表示本发明的OOB QPSK接收器的载波恢复和消旋部结构的模块图；

图5是表示本发明的OOB QPSK接收器载波恢复和消旋部的信噪比(SNR)计算部的模块图；

图6是表示本发明的OOB QPSK接收器载波恢复和消旋部的不完全锁定检测器的模块图；

图7是表示图6的不完全锁定检测过程的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的构成和作用进行详细说明。

图3是表示本发明的OOB QPSK接收器的模块图。

参照图3，为载波恢复的OOB接收器由如下部份构成：A/D转换器11；把上述A/D转换器11输出的数据分离为I和Q信号的相位分离部12；上述I和Q信号乘以载波恢复回路信号输出，输出给基带的复数倍增部13；重新取样上述基带信号的重采样部14；在上述重采样部14后，运行整合过滤，完成基带相位修整的匹配过滤部15；把上述完成的基带相位修整以符号率输出，运行均衡的信道均衡部16；在上述信道均衡部16后面，为载波恢复，乘以载波频率偏移，补偿歪曲相位的载波恢复和消旋部17；时间恢复回路19。

下面将说明上述本发明的OOB QPSK接收器的工作过程。

A/D转换器11前端的模拟前端输出降为44MHz的信号，并接收这一信号，以14MHz的采样率取样数据。相位分离部12把这一信号分为I和Q信号。这一I和Q信号乘以信道均衡部16后面开始的载波恢复和消旋部17输出的信号，把2MHz信号输出给基带。用这一基带信号运行重采样部14，这也是用加上时间恢复回路19的输出计算的时间偏移和适合各个QPSK模式(0.722Msps/1.024Msps/1.54Msps)的采样率及固定时钟率(Fixed clock rate)的比率，决定有限脉冲响应滤波器的插补时点，使其以实际符号率8倍的时钟输出。用这一输出值运行整合过滤，完成基带脉冲修整，把这个以符号率输出，进行均衡(Equalizing)。在信道均衡部16后面开始载波恢复，并在相位分离后，乘以载波频率偏移，为消除残余载波相位抖动，存在产生短回路，补偿信道均衡部16后面的歪曲相位的相位载波恢复和消旋部17。以这样的过程，完成解调，在微分解码器(Differential decoder)把最终数据以I、Q顺序提供给配置点。在这一结构，详细说明信道均衡部16，信道均衡部16是DFE(Decision Feedback Equalizer)，前馈输入是利用整合过滤器12的输出，反馈输入利用载波恢复和消旋部17的输出。为升级信道均衡部16的系数错误是用载波恢复和消旋部17的输出来计算。在这样的结构下，因载波恢复和消旋部17输出也发生迟延，升级系数时，可能产生几个流水线(PIPELINE)，但这种程度的迟延不会给信道均衡部的性能产生较大影响。以OOB QPSK系统为例，因符号率相当低，只具有最小的迟延，可以发挥最佳的性能。

图4是表示本发明的OOB QPSK接收器载波恢复和消旋部的模块图。

载波恢复和消旋部以反馈回路构成，因通过补偿静态相位的相位消旋器61，具有最终解调输出。

把这一最终解调输出通过限幅器62，得出条件信号，并利用这一条件信号，在相位错误检测器63计算相位错误。

把上述相位错误检测器计算的相位错误累积在回路滤波器64，这一回路滤波器64分为相位回路滤波器64-1和频率回路滤波器64-2。

以上述相位回路滤波器64-1输出遗失静态相位，通过相位ROM65，在相位消旋器61以原状补偿。这时，这一相位回路64-1是具有很短群延迟的短回路。

另外，在解调器前端补偿上述频率回路滤波器64-2求出载波频率偏移。这一频率回路64-2与相位消旋器61不同，具有相当长的群延迟。虽然具有较长的回路，但也以稳定的性能补偿频率偏移。

之后，回路滤波器64把上述相位错误检测器63的相位错误输入，乘以相当于回路带宽的值，并进行累积。这一回路带宽随着时间的推移，应进行按比例缩减，才能以正确的方向收敛。即，以提高输出信号带的信噪比方向设定是相当重要。

另外，随着时间的推移，锁定检测器66阶段性地替换带宽，不完全锁定检测器67为防止频率偏移而以错误的方向收敛，转换为最后带宽之前，通过信噪比计算部68产生以错误方向收敛的信息，初始化表示频率回路滤波器64-2的频率偏移成份的积分部分记录的积分部69。通过图5、图6、图7详细说明这一技术。

图5是本发明的OOB QPSK接收器的载波恢复结构的信噪比计算部的结构；图6是表示不完全锁定检测器的模块图；图7是表示不完全锁定检测过程的流程图。

参照图5、图6、图7，信噪比计算部计算信噪比，先求出均方误差。

上述均方误差如图5所示，得到相位消旋器的输出，对此进行限幅S11，参考这些，还求出这两个值差的绝对值，加上I、Q各项2次方的值。初期，不能把限幅的值视为正确的参考值，但在收敛过程中，逐渐接近参考值，以此可以得出可信赖的值。累积这样求出的均方误差S12，在指定的区间计算均方误差，求出平均值，就可以得出信噪比S13-S14。

图6是表示用不完全的锁定检测器结构来计数由信噪比计算器进行比较和计算的值，并激活锁定检测器。

另外，为得到上述可信赖的信噪比，求出平均的区间也是很重要，在这里用65536周期求出了值。求出信噪比后S21，把这一信噪比与Ref信噪比做比较，如果信噪比小于Ref信噪比，就判断为以错误的方向收敛，设定为tmp_snrfalselockdmf‘1’S23。

不会立即把这些适用于复位的原因在于，如果65536周期内持续进行复位，系统的收敛速度就会过慢。

因此，追加新的计数器，计数300000周期后S24，如果满足tmp_snrfalselock＝‘1’S25，就在满足的区间只把1时钟设定为snrfalselockdmf‘1’，把回路滤波器的积分部分记录进行初始化，并把带宽设定为初期状态S26。这样，使以错误方向收敛的频率偏移跟踪从初期重新开始，载波恢复的主要项目-同步范围(Pull In Range)具有相当的改善效果。

通过上述的说明内容，相关工作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局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。

Claims

1、一种OOB QPSK接收器的载波恢复设备，所述OOB QPSK为带外四相移相键控调制，该载波恢复设备包括：

A/D转换器；

把上述A/D转换器输出的数据分离为I、Q信号的相位分离部；

上述I、Q信号乘以载波恢复回路信号输出，输出给基带的复数倍增部；

重新取样上述基带的基带信号的重采样部；

上述重采样后，运行整合过滤，完成基带相位修整的匹配过滤部；

把上述完成的基带相位修整以符号率输出，运行均衡的信道均衡部；

在上述信道均衡部后，为载波恢复，乘以载波频率偏移，补偿歪曲相位的载波恢复和消旋部；

时间恢复回路；

其特征在于，上述载波恢复和消旋部包括如下部份：

补偿静态相位的相位消旋器；

从通过上述相位消旋器输出的最终解调信号得出参考信号的限幅器；

利用限幅器的参考信号，计算相位错误的相位错误检测器；

累积上述计算的相位错误的回路滤波器；

上述回路滤波器，乘以相当于回路带宽的值的上述相位错误检测器的相位错误，进行累积，并随着时间的推移，将所述累积阶段性地替换带宽的锁定检测器；

转换为上述锁定检测器的最后带宽之前，防止以错误的方向收敛的不完全锁定检测器；

从上述相位消旋器累积均方误差，在指定的区间得出平均值，计算信号带的信噪比的信噪比计算部；

初始化表示上述回路滤波器频率偏移成份的积分部分记录的积分部。

2、如权利要求1所述的OOB QPSK接收器的载波恢复设备，其特征在于，求出上述信号带的信噪比平均的区间是65536周期。

3、如权利要求1所述的OOB QPSK接收器的载波恢复设备，其特征在于，计算出上述信号带的信噪比，与标准信号带的信噪比做比较，如果小于标准信号带的信噪比，就判断为以错误的方向收敛，将所述载波恢复设备的tmp_snrfalselock设定为1。