CN1043053A - 文字广播信号的传输方式和接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明是PAL制式文字广播的传输方式及其接收装置。传输方式是：产生与PAL制式电视信号彩色副载波有简单频率关系的文字信号用时钟脉冲信号，把1字组信号的时钟脉冲长定为272比特，可以适用与日本制式相同的纠错符号(272，190)。接收装置是：从PAL制式电视信号中取出彩色副载波信号，由APC电路从这个信号产生与文字广播用时钟脉冲系列信号同频率同相位的信号，把它作为时钟脉冲信号，计数电视信号第1场的扫描线号码，与此同时，在多路文字信号的情况下，检出成帧代码，由前方、后方保护再生成帧代码时标的装置。

Description

本发明属于文字广播信号的传输方式及其接收装置，特别是关于PAL制式文字广播具有很强纠错能力的传输方式及其接收装置。

所谓文字广播，是在电视电波中传送多路信号，播送有关电视节目的文字和简单图形等信息并显示在阴极射线管屏幕上。

以往的PAL制式文字广播，采用在CCIR中被称为系统B的英国制式。这种制式不怎么重视纠错，因此，对于接收条件非常苛刻的地方的接收系统或者对如中国那样使用表意文字国家的接收系统，都是不适合的。

而日本制式，从系统开发时起，就把纠错作为最重要的内容进行了开发，由于采用了（272，190）符号，完成了有很强纠错能力的系统。

在这种日本制式中，各字组间保持时钟脉冲信号的连续性和成帧代码相位的连续性，因此，在通常情况下，成帧代码的接收很弱，则其后（272，190）符号的纠错能力不可能充分发挥，然而由于前方保护和后方保护，检出了成帧代码的时标，就可以发挥出（272，190）符号的纠错能力。

由于脉冲噪声和随机噪声，在成帧代码上也要产生检出错误，但只要不连续产生检出误差，也可以确保成帧时标。

在英国等外国的系统中，由于仅在一个字组内进行信号处理，因而时钟脉冲频率与彩色付载波频率间没有简单的频率关系，在成帧代码内产生错误而不能提取成帧时标的情况下，将失去该字组内全部信号。而且，就纠错符号来说，对重要符号或节目选择符号，采用了能够纠正8比特中1比特错误的（8，4）扩大符号;而对其他符号，仅使用了检出8比特中1比特错误的错误检出符号。

因此，在接收条件非常苛刻的地方，存在出现错误的文字及重要信息不被传送的问题。

下面详述上述的PAL制式文字广播的缺点。

在PAL制式的电视信号中进行多路文字广播，有英国开发的叫做“Ceefax”的文字广播。如第6图所示，这种方式以6.9375Mbps的比特率，把文字广播信号作为1字组360比特，进行多路传输，最前面的16比特是作为位同步的时钟脉冲系列信号，接下去的8比特是识别信号断开处的规定图案的成帧信号，而336比特是信息部分。因此在1行期间正好是444比特。

在英国制式中，时钟脉冲频率与彩色付载波之间没有直接的频率关系。虽然时钟脉冲频率与水平同步信号频率之间有一定的频率关系，但因为①APC电路的增益未利用，②垂直同步后的水平同步时标容易产生微妙的相位跳动，所以从水平同步信号再生时钟脉冲信号就很困难。

根据以上的理由，在Ceefax中，不考虑与电视信号的频率关系，采用在一个字组内进行信号处理的接收方式。因此，作为发送信号，在各行没有必要使字组信号最开头的比特相位一致，以各种不同相位进行多路传输，也没有问题。

即：在接收端、用字组信号最开头的16比特作为时钟脉冲同步，提取出成帧图案。当成帧图案有一比特的错误时，时标的提取还是可能的，但有2比特的错误时，时标的提取就不可能，该字组的信号将全部不能使用。

上述Ceefax与依据前方保护和后方保护进行成帧代码接收的日本制式相比较，成帧代码的接收弱是其很大的缺点。在成帧代码接收能力低的情况下，其后的信号的纠错能力当然不会很强。

如上所述，Ceefax对纠错不怎么考虑，而对成帧代码以后的文字符号，仅在7比特符号中附加1比特的奇偶位，也不具有错误检出功能。

如上所述，PAL制式电视多路文字广播（Ceefax）对比特纠错能力是很弱的，对日文或中文等1文字有很多信息量的表意文字传输系统，对重要信息的传输系统，以及大量信息的传输系统（例如传输计算机程序的电传软件）等都是不适宜的。

本发明的目的是提供一种提高PAL制式文字广播纠错能力的传输方式及其接收装置。

为了达到以上目的，本发明传输方式的特征是：从PAL制电视信号中提取彩色付载波信号，产生与该信号成简单整数比的文字信号用的时钟脉冲信号，然后从特定的垂直消隐期间，顺序传输以下296比特信号：作为时钟脉冲同步的16比特时钟脉冲系列，作为成帧时标的8比特成帧代码，190比特的信息，从该信息计算出的82比特奇偶信号。

本接收装置具有：从彩色色同步信号再生出与文字信号具有同一频率的信号，以及再生与多路时钟脉冲系列同相位的信号的再生装置;检出成帧代码，并利用每隔一定时标的多路成帧代码进行前方和后方保护处理的保护装置，在接收发生失误时，也可确实接收到成帧代码。

如上所述，本发明采用了与PAL制式电视信号的彩色付载波具有同一频率关系的时钟脉冲信号，而且保持了时钟脉冲信号的连续性，在PAL信号的1行中，时钟脉冲频率为与日本文字广播采用相同的（272，190）符号，这样也就具有与日本文字广播相同的强有力的纠错能力。

附图的简要说明：

第1图是产生本发明的电视信号的电路方框图。

第2图表示362比特间隔的多路字组。

第3图表示361比特间隔的多路字组。

第4图表示PAL制式电视信号的垂直消隐。

第5图表示各字组信号的相对位置。

第6图是称为“Ceefax”的文字广播信号。

第7图是本发明文字信号接收装置的实施例方框图。

第8图是成帧代码发生电路方框图。

下面以实施例详细说明本发明。

首先，说明传输方式的原理。

在PAL制式电视信号中，彩色付载波信号的频率fsc定为：

fsc＝4433618.75    Hz

用fcl表示文字广播信号的时钟脉冲频率，希望

fcl＝ (m)/(n) ·fsc

m及n为简单的整数。在PAL制式中，1帧的周期T是：

T＝ 1/25 ＝40×10^-3（秒）

保持时钟脉冲信号连续性的条件是：

Tcl×N＝M×40×10^-3

N表示在上述周期里的时钟脉冲数，M表示以1帧为单位时的帧数。因此，

N = (M)/(T c l) × 40×10^-3

= (n . f s c . M . 40×10^-3)/(m)

= (n)/(m) ×M×177344.75

N必须是满足上式的整数。

M＝1时，即1帧内时钟脉冲信号是连续的，m/n＝12/11，16/11，20/11等，这时的比特率分别是4.836675MHz，6.44890MHz，8.061125MHz，在PAL信号的多路可能的54微秒期间，使272+8+16＝296比特多路化是不可能的。

M＝2时，即2帧内使时钟脉冲信号是连续的，m/n＝12/11，14/11，16/11等。这里，除m/n＝14/11以外，与上述1帧内保持连续的情况相同。在m/n＝14/11情况下，其比特率为5.6427875MHz，大约与日本文字广播的比特率5.727MHz相等。在约54微秒期间，实现多路的比特数是304.7比特，必要的296比特是实现充分多路的比特率。

PAL信号的1行正好是64微秒。因此，在1行中实现多路的比特数为：

64×5.6427875＝361.1384比特约等于日本的364比特。用这个比特率，在1行中每296比特，实现连续相位的时钟脉冲多路化;8行过后，最前面比特的相位约偏移1比特。1帧后的比特数为225711.5比特，2帧以后，比第1帧偏移0.5比特相位。第3帧以后，为同相位。

如上所述，在PAL制式的电视信号中，实现文字信号的多路化，可以得到与日本制式相同的很强的纠错能力，把彩色付载波的14/11的频率作为比特率是个好方法。

在PAL制式中，在8行-25行以及与其相应的场垂直消隐期间，可实现文字广播的多路化。然而，当从8行依次进行272比特的字组信号多路化时，由于把字组周期定为272比特，则各个行的多路位置都顺次有些偏移（参照第2图）。其偏移量为0.8616比特。因此，到25行的偏移量是

0.8616×17＝14.6472比特

相对应的时间量是

14.6472×1/5.6427875＝2.595738365    （微秒）

因而，仅在最初第8行的多路化字组信号的最后部分，具有时间上的富裕量;如果各行的多路化字组信号，都是每362比特进行多路化，则在接收端也是容易处理的。

这时，从第8行多路化最前面的比特到第25行多路化最后的比特为止，从同行来看，其全长为：

（296+14.6472）/5.6427875＝55.05208197    （微秒）

因为PAL制式电视信号的彩色色同步信号是10微秒，而1行是64微秒，则多路化时间最多也不过54微秒。可见，上述偏移量已经超过了54微秒，按现在的情况是不能实现多路化的。

当以361比特为周期，对字组信号进行多路化时（参照第3图）则各行只前进了0.1384比特的相位。这时，从第8行到第25行的18行来看：

（296+17×0.1384）/5.6427875＝52.87330065    （微秒）

在54微秒以内。然而，由于彩色色同步信号为10微秒，则多路化的时间富裕量是：

54-52.8978275＝1.1021725    （微秒）

这不是不可能的，只是富裕量少了。

原来1字组长296比特，是：

296×1/5.6427875＝52.45634361    （微秒）

上述第3图的情况是：

52.87330065-52.45634361＝0.41695704    （微秒）

仅短了一点点。

与第6图所示的“Ceefax”比较

52.87330065-51.89189189＝0.98140876    （微秒）

比其延长了不足1微秒。与Ceefax的字组长大致相同。

各字组的开头都可以改变。例如：第8行后的第9行，其时钟脉冲系列可从361比特开始，第10行可以从362比特开始。

这样，各行的时钟脉冲系列在361比特开始的情况，以及各行的时钟脉冲系列在362比特开始的情况下，对最初多路的时钟脉冲系列有相位偏移，因为对362比特的情况有6-7倍的偏移，则可以把在361比特开始的时钟脉冲系列的行，在6-7行以后，把1个字组混入362比特后开始的时钟脉冲系列的字组。

上述说明是以垂直回归期间可能多路化的全部行为对象的，所以在限制多路行的情况下，361比特或362比特的多路化当然是可以的。

然而，上述情况下，彩色付载波也是没有富裕的，可以缩短372比特的信息单元，例如可以使单元长为：

272-8＝264    （比特）

272-16＝256    （比特）

（272，190）符号的信息比特是190比特，由于没有字节单位，如果取为

272-6＝266    （比特）

272-14＝258    （比特）

则信息比特分别为184比特＝23字节，176比特＝22字节，是容易使用的。这种情况下，可按上述361比特或362比特的间隔，在各行中配置来自时钟脉冲系列的信号。

上面说明了在1帧开始时刻的垂直消隐的多路方法，但必须考虑下一场的垂直消隐问题。下一场开始的行的号码是第313行，则可能的多路行是从第321行开始的17行。其关系如第4图所示。

但是，在361比特或362比特时，若下一个字组是连续的，则321行将产生大幅度的偏移，这是不合适的。因此，规定从第8行开始的某一定长度的时钟脉冲后，进行多路化。下一场从第633行开始实现多路，这时也是在另一个一定长度的时钟脉冲后进行。这种情况下，相对于开始的场，时钟脉冲信号的相位仅偏移0.5比特。这是因为这里确定的14/11×fsc是2帧为1周期。

第4图以第8行为基准，下一场的321行的比特时钟脉冲偏移为：

313×64×5.6427875＝113036.3192（比特）

下一场312行后为：

312×64/5.6427875＝112675.1808（比特）

因此，1帧后同一时标点的偏移是：

113036.3192+112675.1808＝225711.5    （比特）

以时间表示，1比特单位以下的偏移分别为：

0.05656778675微秒，0.03204090177微秒，0.08860868852微秒。

因此，如果第313行的多路字组信号的时钟脉冲系列相位定为第113036时钟脉冲，再把312行后的相位（即1帧后）在112674.5比特（即1帧）之后，使比特时钟脉冲的相位挪动半比特，那么1帧周期内相位就变得连续了。

第5图表示各字组信号的相对位置。

第1图表示产生本发明电视信号的电路。图中：101是彩色付载波（4.43361875MHz）信号，102是为使每帧的时钟脉冲相位偏移半比特的帧脉冲，103是计算行数的水平同步信号，104是从计算机输出的文字数据，105是通常PAL制式的电视信号，106是指定多路行的行号码的指定信号，107是分频电路，108是相位差检出电路，109是分频电路，110是压控振荡器（VCO），111是调整时钟脉冲相位的相位调整电路，112是使每帧中时钟脉冲相位偏移半比特的相位转换电路，113是用时标从存储器114读出数据的DMA控制器，114是暂时存储输出数据的存储器，115是控制存储器114的地址及控制信号，116是多路字组数据，117表示在电视信号的指定行进行多路化的多路化装置。

以下说明信号发生器的工作状况。

由PAL制式电视信号的彩色付载波分频器107和由VCO110组成的PLL电路，得到5.6427875MHz信号。这个信号通过相位调整器111调整为数据输出信号的相位。接着，该信号通过帧脉冲，在每帧上偏移半比特，每帧字组信号相对于水平同步时标来说以相同的时标输出。

把这个输出作为时钟脉冲信号，通过帧时标及行同步，控制DMA控制器113，用上述时标输出数据那样，把来自DMA控制器113的地址信号及控制信号输出来。

根据来自DMA控制器113的信号，输出已经存储在存储器114中的数据，通过多路化装置117，把指定的行的电视信号多路化。另一方面，因为时钟脉冲系列、成帧代码也是规定了的信号而不是从存储器114输出的，所以可以从ROM等固定存储器输出。

第1图表示的是基本构成，存储器输出数据116到多路化装置117的输入，由于余弦下降滤波器等（图中未示出）的作用，频带受到了限制。

下面说明接收装置。

第7图是本发明的文字广播信号接收装置的一个实施例。图中201是在PAL制式电视信号上按前述本发明的方法对文字信号进行多路化处理的信号，比特率是（14/11）×fsc。这里fsc是PAL制式电视信号的彩色付载波频率

fsc＝4.43361875    MHz

然而，文字信号的比特率是5.6427875 M_bPS。

202是彩色付载波再生电路，来自各行的多路彩色色同步信号，由APC电路，作为连续信号输出再生的彩色付载波4.43361875MHz信号。

203是彩色付载波频率，按1/11分频的分频电路。因此，分频电路203输出信号的频率为：0.40305625    MHz。

204是产生VCO205输入信号的相位比较电路。VCO205的输出频率是5.6427875MHz，由分频电路206按1/14分频。因此，分频电路206输出信号的频率，与分频电路203输出信号频率同为0.40305625MHz。

VCO205的输出信号输入到相位选择电路207，准备各种相位的信号，例如，相位可以各偏移10ns。

208是时钟脉冲系列的提取电路。时钟脉冲系列信号209的频率与VCO205的输出信号频率相同，从相位选择电路的各种相位信号中，选择最接近时钟脉冲系列信号209相位的信号，作为信号210输出。即，信号210和时钟脉冲系列信号209是大致相位同步的信号。

211是垂直同步信号检出电路，特别是只检出第1场的电路。通过行计数器213，从成帧代码发生电路214输出第2场的多路时标信号。

212是水平同步时标信号发生电路，产生计数行脉冲的信号。

215是检出输入信号成帧代码的电路，产生成帧代码发生电路214的输入信号。该成帧代码发生电路214依据指定行计数器213输出信号217的行的信号，以及时钟脉冲信号210、多路行有无的识别信号209、成帧代码检出信号215等，接收成帧代码的前方、后方保护。根据该成帧代码发生电路输出216的时标，通过数据采样电路218，仅正确地采取字组信号（字组信号检出电路217的输出）的数据部分（成帧代码以后的数据组）。

按照第7图，相位选择电路207，应在第1场中自动反转180°相位，然而，也可以通过垂直同步信号检出电路211的输出，强制转换180°相位。

第8图是第7图的成帧代码发生电路214的详细电路图。301是PAL制式电视信号，302是第1图产生的信号210（在第1场中反转180°相位的时钟脉冲信号），303表示多路的8-25行及312-329行期间的门信号，304是8行的门信号，305是成帧代码检出电路，306是361比特计数器，307是AND电路，308是113036比特计数器，309是AND电路，310是重合检出电路，311是不重合脉冲，312是重合脉冲，313是不重合计数器，314是重合计数器，315是不重合计数器输出信号，316是重合计数器输出信号，317是AND电路，318是AND电路，319是来自内部计数器的成帧时标信号，320是113036计数器输出信号，321是成帧时标输出信号。

下面按顺序说明第8图所示电路的动作。

在初始状态，由成帧代码检出电路305检出的时标信号，通过门电路309，复位361比特计数器306，此后，由361比特计数器306计数时钟脉冲信号302，产生内部成帧代码信号319。计数器306仅在多路信号的8-25行及312-329行期间动作。

内部计数器输出信号319与成帧代码检出电路305的输出，经常进行比较。这里，表示文字信号303是否多路化的信号，可由时钟脉冲系列中检出。

由重合检出电路310比较的输出信号，作为不重合信号311和重合信号312。当重合计数器314计数完了时，不重合信号311一到来，由信号317使重合计数器314复位。即，重合计数器314计算连续重合数，经过3个连续之后，成帧代码就可以用同一相位接收时，将输出计数完了信号316输出。不重合计数器313计算连续不重合数，当信号315输出时，使重合计数器314归零。

依据门信号304的第1场最前面多路行成帧代码的时标，第2场的最前面复位，计数113036比特，通过计数器的输出，再次使361比特计数器306复位，产生内部成帧代码。

第8图所示门信号303，304的第8行或者第312行可以认为是多路信号某场最前面的行。

按照第8图的电路，确实接收到了在PAL制式电视信号上的多路296比特文字信号的成帧代码。

上述第8行等的行号码是按照第4图的计数方法给出的。

第7图所示文字信号列由（272，190）符号译码，取出无错的190比特的信息。CPU解释190比特的信息，在CRT上表示文字、图形。

由以上说明可知，本发明确实可以在PAL制式电视信号上根据多路文字信号的时钟脉冲频率与彩色付载波频率的关系，在接收机上实现时钟脉冲信号和成帧时标的再生。

例如，上述时钟脉冲信号频率取为（14/11）fsc，每隔1个电视信号的成帧时标（40ms），使时钟脉冲相位反转，偏移半比特，使字组信号最前面的时标每隔40ms是一致的，因此，接收机更容易进行信号的处理。

这样，可以和日本文字广播信号一样，实现1字组296比特的多路化，能够适用具有很强纠错能力的（272，190）符号。仅仅是接收机的信号取出方式不同，此外，可以使用为日本的文字广播而开发的集成电路。另外，也可以采用符号化方法。

Claims (4)

1、本文字广播信号传送方式的特征是：

从PAL制式电视信号中取出彩色付载波信号；

产生与该信号成简单整数比的文字信号用的时钟脉冲信号；

从特定的垂直消隐期间，顺序传输以下296比特的信号：用作时钟脉冲同步的16比特时钟脉冲系列，用作成帧时标的8比特成帧代码，190比特的信息，从该190比特信息计算出的82比特奇偶信号。

2、权利要求1中的整数比为14/11。

3、对权利要求1传输的文字广播信号进行译码处理的接收装置的特征是：具有从彩色付载波信号中再生与上述文字广播用时钟脉冲系列同频率同相位信号的再生装置。

4、权利要求3的文字广播信号接收装置的特征是：具有检出成帧代码，利用每隔一定时标的多路成帧代码进行前方及后方保护处理的保护装置，对于接收错误也可以确实接收到成帧代码。

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