CN104469236A - 采样频偏的纠正装置与纠正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采样频偏的纠正装置与纠正方法，所述纠正方法包括以下步骤：接收模拟电视信号；对模拟电视信号做采样与模数转换，以产生第一数字信号；根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号，然后根据检测频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号；根据第二数字信号中的连续导频产生检测频偏值，其中检测频偏值反映所述模数转换对模拟电视信号的采样频偏；提供初始频偏值，其中初始频偏值是根据在所述的根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算之前的检测频偏值而产生。以此，可设定初始频偏值供插值器的后续工作使用，因为一开始就提供可靠的初始值，所以能加快搜台速度，也不会受到未来扩展帧的影响。

Description

采样频偏的纠正装置与纠正方法

技术领域

本发明是有关于一种采样频偏的纠正装置与纠正方法，且特别是有关于电视信号的解调器(demodulator)其中的一种采样频偏的纠正装置与纠正方法。

背景技术

图1是已知的第二代数字地面电视广播(DVB-T2:Digital VideoBroadcasting–Second Generation Terrestrial)系统的电视信号示意图。DVB-T2系统的电视信号100包括多个超帧(super frame)。每个超帧可包括T2帧和未来扩展帧(FEF:Future Extension Frame)。每个T2帧包括一个P1符号(symbol)、至少一个P2符号、以及多个数据符号，其中P1符号包括P1信令(signaling)，P2符号包括L1-pre信令和L1-post信令。未来扩展帧包括前置的P1符号与后面的数据。

P1符号包括基本的传输参数(TX parameters)。P1符号可用来快速辨识DVB-T2系统的电视信号。P2符号的L1-pre信令可用于L1-post信令的接收与解码，L1-post信令则包括DVB-T2电视信号的接收装置所需的参数。

未来扩展帧可包含各种应用的信号，甚至可包含不属于DVB-T2系统的信号，也可以全部填0。

DVB-T2电视信号的接收装置通常包括解调器以进行电视信号的符号解码，而解调器通常包括模数转换器(ADC:analog-to-digital converter)、插值器和时钟同步电路。模数转换器负责电视信号的采样与模数转换，插值器则进行电视信号的插值运算(interpolation)。模数转换器的晶振都会有采样时钟偏差，而插值器需要知道真正的采样频率，所以需要通过时钟同步电路来纠正频偏。时钟同步电路是根据DVB-T2电视信号中的连续导频来估计采样频偏。只有先解出L1-pre信令，才能得到知道导频的位置。

所以，解调器首次解码L1信令时，采样频偏是尚未纠正的。当电视信号的快速傅氏变换(FFT:Fast Fourier Transformation)采用32K模式，而且L1-post信令采用64个矢量端点的正交振幅键控(QAM:Quadrature AmplitudeModulation)调制时，能容忍的采样时钟频偏就比较小，可能导致L1-post信令解码失败。当L1-post信令解码失败，解调器就不能解码后面的数据符号，因此延长了搜台时间。

另外，未来扩展帧的位置和长度信息是包含在L1-post信令中。如果未来扩展帧和T2帧是交替出现，L1-post信令解码失败会导致解调器不知道后面是未来扩展帧，会将未来扩展帧当做T2帧来解码。这样的结果是后面的解码完全混乱，解调器的状态机必须从头开始帧同步，使解调器长时间不能锁定。使用者在这不能锁定的期间无法收看电视。

为了克服采样频偏的问题，现有技术有两种做法。第一种做法是选择更高精度的晶振，但这样会提高成本。第二种做法是搜索采样频偏，也就是为插值器设置一个采样频偏初始值，如果不能锁定再换一个值试一试，直到解调器锁定为止。但是第二种做法也有缺陷。有时候解调器不能锁定不是由于采样频偏太大，而是有其他原因，例如带内干扰太大或者信噪比太低，这时候搜索采样频偏可能导致锁定时间变长，影响搜台速度。

发明内容

本发明目的在于提供一种采样频偏的纠正装置与纠正方法，针对上述的采样频偏问题，可以对抗较大的采样频偏。

本发明的采样频偏的纠正装置包括模数转换器、插值器、同步模块、以及控制模块。模数转换器接收模拟电视信号，用以对模拟电视信号做采样与模数转换，以产生第一数字信号。插值器耦接模数转换器，用以根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号，然后根据检测频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号。同步模块耦接插值器，用以根据第二数字信号中的连续导频产生检测频偏值。此检测频偏值反映模数转换器对模拟电视信号的采样频偏。控制模块耦接插值器和同步模块，用以提供初始频偏值。此初始频偏值是根据在插值器根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算之前的检测频偏值而产生。

本发明的采样频偏的纠正方法包括以下步骤：接收模拟电视信号；对模拟电视信号做采样与模数转换，以产生第一数字信号；根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号，然后根据检测频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号；根据第二数字信号中的连续导频产生检测频偏值，其中检测频偏值反映所述模数转换对模拟电视信号的采样频偏；提供初始频偏值，其中初始频偏值是根据在所述的根据初始频偏值对第一数字信号进行插值运算之前的检测频偏值而产生。

本发明的有益技术效果在于：本发明可设定初始频偏值供插值器的后续工作使用，因为一开始就提供可靠的初始值，所以能加快搜台速度，也不会受到未来扩展帧的影响。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

图1是已知的一种电视信号的示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种采样频偏纠正装置的示意图。

图3与图4是依照本发明的一实施例的一种采样频偏纠正方法的流程图。

附图标记

100：电视信号

200：解调器

210：采样频偏纠正装置

215：模拟电视信号

220：模数转换器

225：数字信号

230：插值器

235：数字信号

240：同步模块

245：输出信号

250：控制模块

310～360、410～460：方法步骤

VCAR：检测频偏值

VINI：初始频偏值

具体实施方式

图2是依照本发明的一实施例的一种采样频偏的纠正装置210的示意图。纠正装置210是解调器200其中的一部份，解调器200可对模拟电视信号215其中的符号进行解码，模拟电视信号215可以是来自DVB-T2系统的电视信号。纠正装置210包括模数转换器220、插值器230、同步模块240、以及控制模块250。插值器230耦接模数转换器220，同步模块240耦接插值器230，控制模块250耦接插值器230与同步模块240。

模数转换器220接收模拟电视信号215，模数转换器220可对模拟电视信号215做采样与模数转换，以产生数字信号225。数字信号225包括模数转换器220的采样与模数转换所产生的符号。插值器230可对数字信号225进行插值运算，以产生数字信号235。插值器230的作用是将数字信号225自模数转换器220的采样频率转换至解调器200所需的频率，例如模数转换器220的采样频率可以是27兆赫(MHz)，而解调器200所需的频率可以是8兆赫。

由于模数转换器220有采样频偏，例如其采样频率不会正好是27兆赫，而可能是27.1或27.2兆赫，所以插值器230需要知道模数转换器220真正的采样频率，以纠正模数转换器220的采样频偏。在本实施例中是以初始频偏值V_INI与检测频偏值V_CAR将模数转换器220的采样频偏告知插值器230。初始频偏值V_INI是控制模块250提供至插值器230的采样频偏的初始值。同步模块240可根据数字信号235中的连续导频产生检测频偏值V_CAR。检测频偏值V_CAR反映模数转换器220对于模拟电视信号215的采样频偏。插值器230可以先根据初始频偏值V_INI对数字信号225进行插值运算以产生数字信号235，然后，等到同步模块240开始输出检测频偏值V_CAR，再根据检测频偏值V_CAR对数字信号225进行插值运算以产生数字信号235。除了输出检测频偏值V_CAR，同步模块240也输出信号245。在本实施例中，信号245就是数字信号235，以供解调器200后端的电路做进一步处理。

当插值器230根据初始频偏值V_INI对数字信号225进行插值运算以产生数字信号235，此初始频偏值V_INI是根据更早之前的检测频偏值V_CAR而产生，细节后述。虽然不同的晶振之间频率常有偏差，但是同一个晶振的输出频率在启动几分钟后就能达到很高的稳定度，例如+/-1ppm。本实施例的原理是在插值器230开始工作时，由控制模块250为插值器230设定初始频偏值V_INI。这样同步模块240就不用每次都从数值为零的采样频偏开始检测，可以加快解调器200对于电视信号215的锁定，也就能提高搜台速度。

图3是依照本发明的一实施例的一种采样频偏的纠正方法的流程图。图3的纠正方法可以在解调器200尚未锁定数字信号235时执行。在步骤310，解调器200进行数字信号235的帧同步。完成帧同步之后，在步骤320，控制模块250产生目前频偏值V_PRE。目前频偏值V_PRE等于初始频偏值V_INI减去检测频偏值V_CAR。当步骤320第一次执行时，初始频偏值V_INI的数值是零。目前频偏值V_PRE表示目前检测到的实际采样频偏。

当解调器200对于数字信号235的特定符号解码失败时，流程进入步骤330。上述特定符号可以是用于纠正采样频偏的符号，或用于解码电视信号中的帧数据符号的符号，例如T2帧的P2符号。在步骤330，控制模块250检查上述特定符号的解码失败次数是否已达到预设值。如果上述的解码失败次数已达到预设值，则控制模块250在步骤340将上述的解码失败次数和初始频偏值V_INI全部清零，然后在步骤350回到上述的帧同步之前的最初状态。然后流程返回步骤310。

回到步骤330，如果上述的解码失败次数尚未达到预设值，则控制模块250在步骤360将上述的解码失败次数加一，并将初始频偏值V_INI设定为前述的目前频偏值V_PRE。然后流程进入步骤350，然后返回步骤310。

图3的流程表示，如果解调器200在开电启动后还没有锁定过数字信号235，则此时的初始频偏值V_INI就是控制模块250的状态机返回最初状态之前，同步模块240所报告的采样频偏。

图4是依照本发明的一实施例的一种采样频偏纠正方法的流程图。图4的方法可在解调器200已经锁定过数字信号235之后执行。在步骤410，解调器200完成数字信号235的锁定与同步，包括对于模拟电视信号215的自动增益控制(auto gain control)的锁定、帧同步、以及L1-pre和L1-post信令的解码。接下来，在步骤420，控制模块250检查检测频偏值V_CAR在最近的一个预设时段内的变化量。此预设时段可以是最近N个T2帧，N为预设的正整数。上述的变化量可以是检测频偏值V_CAR在上述预设时段内的方差或标准差。

在步骤430，控制模块250判断上述的检测频偏值V_CAR的变化量是否小于或等于预设值，此预设值不同于步骤330的预设值。如果变化量仍大于预设值，则流程返回步骤420。如果变化量已经收敛至小于或等于预设值，则控制模块250在步骤440设定初始频偏值V_INI与寄存器。

步骤440的设定初始频偏值V_INI，是将初始频偏值V_INI设定为前述的目前频偏值V_PRE，也就是将初始频偏值V_INI设定为初始频偏值V_INI减去检测频偏值V_CAR所得的数值。因为此时的目前频偏值V_PRE已经足够收敛，可做为以后的初始频偏值V_INI。

步骤440的设定寄存器，就是将此时的检测频偏值V_CAR存入控制模块250其中的一个寄存器。此寄存器储存的数值可以是对应于一个预设的固定带宽的频偏值，所以控制模块250可以在步骤440将检测频偏值V_CAR对应上述的固定带宽做调整，然后将调整后的检测频偏值V_CAR存入寄存器。

当使用者在步骤450切台时，也就是切换模数转换器220的采样与模数转换所针对的信道(channel)时，控制模块250可以在步骤460根据上述寄存器储存的检测频偏值V_CAR与模数转换器220针对的目前信道（切换后的信道）的带宽设定初始频偏值V_INI，然后流程返回步骤410。在步骤460设定的初始频偏值V_INI是使用者切台后插值器230开始工作时采用的初始值。由于同步模块240输出的检测频偏值V_CAR是一个针对数字信号235的符号速率(symbolrate)的百分比，符号速率和信道带宽有连带关系，电视信号215的每一个信道可能有不同带宽，所以需要步骤460的转换。步骤460可加快切台之后的搜台速度。

图4的流程表示，如果解调器200在开电后曾经锁定过数字信号235，则此时控制模块250提供的初始频偏值V_INI就是在检测频偏值V_CAR收敛至小于或等于预设值时，同步模块240所报告的的采样频偏。

综上所述，本发明针对DVB-T2系统之类的电视广播系统，提出一种对抗较大采样频偏的纠正装置与纠正方法。本发明可设定初始频偏值供插值器的后续工作使用，因为一开始就提供可靠的初始值，所以能加快搜台速度，也不会受到未来扩展帧的影响。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明的权利要求，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视上述的申请权利要求书为准。

Claims (16)

1.一种采样频偏的纠正装置，其特征在于，所述一种采样频偏的纠正装置包括：

模数转换器，接收模拟电视信号，用以对所述模拟电视信号做采样与模数转换，以产生第一数字信号；

插值器，耦接所述模数转换器，用以根据初始频偏值对所述第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号，然后根据检测频偏值对所述第一数字信号进行插值运算以产生所述第二数字信号；

同步模块，耦接所述插值器，用以根据所述第二数字信号中的连续导频产生所述检测频偏值，其中所述检测频偏值反映所述模数转换器对所述模拟电视信号的采样频偏；以及

控制模块，耦接所述插值器和所述同步模块，用以提供所述初始频偏值，其中所述初始频偏值是根据在所述插值器根据所述初始频偏值对所述第一数字信号进行插值运算之前的所述检测频偏值而产生。

2.根据权利要求1所述的纠正装置，其特征在于，所述控制模块还用以在所述第二数字信号的帧同步完成后将所述初始频偏值减去所述检测频偏值以产生目前频偏值，而且所述控制模块更用以在预设条件成立时将所述初始频偏值设定为所述目前频偏值。

3.根据权利要求2所述的纠正装置，其特征在于，所述预设条件为所述第二数字信号的特定符号解码失败而且所述的解码失败次数尚未达到第一预设值。

4.根据权利要求2所述的纠正装置，其特征在于，所述控制模块还用以在所述第二数字信号的特定符号解码失败次数达到第一预设值时，将所述的解码失败次数和所述初始频偏值清零，并回到所述第二数字信号的帧同步之前的最初状态。

5.根据权利要求1所述的纠正装置，其特征在于，所述控制模块还用以在所述第二数字信号的锁定与同步完成后检查所述检测频偏值在最近的预设时段内的变化量，所述控制模块更用以在所述变化量小于或等于第二预设值时将所述初始频偏值设定为目前频偏值，所述目前频偏值等于所述初始频偏值减去所述检测频偏值。

6.根据权利要求5所述的纠正装置，其特征在于，所述变化量为所述检测频偏值在所述预设时段内的方差或标准差。

7.根据权利要求5所述的纠正装置，其特征在于，所述控制模块还用以在所述变化量小于或等于所述第二预设值时将所述检测频偏值存入寄存器，并且在所述模数转换器的所述采样与所述模数转换所针对的信道切换时，根据所述寄存器储存的所述检测频偏值与所述模数转换器针对的目前信道的带宽设定所述初始频偏值。

8.根据权利要求7所述的纠正装置，其特征在于，所述控制模块更用以在所述变化量小于或等于所述第二预设值时，将所述检测频偏值对应预设固定带宽做调整，然后将所述检测频偏值存入所述寄存器。

9.一种采样频偏的纠正方法，其特征在于，所述纠正方法包括：

接收模拟电视信号；

对所述模拟电视信号做采样与模数转换，以产生第一数字信号；

根据初始频偏值对所述第一数字信号进行插值运算以产生第二数字信号，然后根据检测频偏值对第一数字信号进行插值运算以产生所述第二数字信号；

根据所述第二数字信号中的连续导频产生所述检测频偏值，其中所述检测频偏值反映所述模数转换对所述模拟电视信号的采样频偏；以及

提供所述初始频偏值，其中所述初始频偏值是根据在所述的根据所述初始频偏值对所述第一数字信号进行插值运算之前的所述检测频偏值而产生。

10.根据权利要求9所述的纠正方法，其特征在于，所述纠正方法还包括：

在所述第二数字信号的帧同步完成后将所述初始频偏值减去所述检测频偏值以产生目前频偏值；以及

在预设条件成立时将所述初始频偏值设定为所述目前频偏值。

11.根据权利要求10所述的纠正方法，其特征在于，所述预设条件为所述第二数字信号的特定符号解码失败而且所述的解码失败次数尚未达到第一预设值。

12.根据权利要求10所述的纠正方法，其特征在于，所述纠正方法还包括：

在所述第二数字信号的特定符号解码失败次数达到第一预设值时，将所述的解码失败次数和所述初始频偏值清零；以及

回到所述第二数字信号的帧同步之前的最初状态。

13.根据权利要求9所述的纠正方法，其特征在于，所述纠正方法还包括：

在所述第二数字信号的锁定与同步完成后检查所述检测频偏值在最近的预设时段内的变化量；以及

在所述变化量小于或等于第二预设值时，将所述初始频偏值设定为目前频偏值，所述目前频偏值等于所述初始频偏值减去所述检测频偏值。

14.根据权利要求13所述的纠正方法，其特征在于，所述变化量为所述检测频偏值在所述预设时段内的方差或标准差。

15.根据权利要求13所述的纠正方法，其特征在于，所述纠正方法还包括：

在所述变化量小于或等于所述第二预设值时，储存所述检测频偏值；以及

在所述采样与所述模数转换所针对的信道切换时，根据先前储存的所述检测频偏值和所述采样与所述模数转换所针对的目前信道的带宽，设定所述初始频偏值。

16.根据权利要求15所述的纠正方法，其特征在于，储存所述检测频偏值的步骤包括：

将所述检测频偏值对应预设固定带宽做调整，然后储存所述检测频偏值。