CN1077323A - 视频信号均衡器 - Google Patents

Abstract

为补偿传输通道频率和相位不平衡的待均衡电 视信号包括测试信号。在装置20中获得表示测试 信号平均DC值和电视信号DC基准分量之间差值 的差值信号，而在装置18中测试信号的预定部分经 快速富里叶FFT变换。装置24产生所要求的DC 差值对由差值信号所表示的获得的DC差值之比， 除了DC以外还产生所需频率响应对由FFT值表 示的频率响应之比。与这二个比率有关的值在装置 28中作FFT反变换，变换后值用于控制FIR滤波 器30的参数，以均衡电视信号。

Description

本发明涉及视频信号均衡装置，以补偿由于传输通道特性引起的信号参数的不平衡性。

例如电视信号的图象表示信号通过传输通道传输可能使信号受到可能改变信号的所需参数的种种干扰。尤其是，传输通道特性可以使信号的频率和相位参数偏离所要求的“平坦”特性。这种结果，例如既可由地面广播也可由电缆通道所产生。

为了补偿这种偏差，即为了重新获得信号的所需平坦的频率和相位响应，可在接收机中使用信号均衡器。随着高分辨率电视系统的出现，这种均衡器的使用尤为重要。在数字系统中均衡器装置使用多抽头FIR滤波器。为了除去信号畸变，均衡器可以将组合在所接收信号中的测试信号与编程的理想或所需测试信号形式相比较，使接收机中滤波器的构型，能消除或补偿所接收电视信号的不平衡性。该测试信号可以取例如象Dieterich的美国专利5065242中在有关电视机消除重影装置一段中所描述的伪随机数（PRN）序列形式。

本文中考虑到：对于快速富里叶变换（FFT）比例平衡来说，精确测定所接收信号平均值或DC电平是重要的，不适当地测定DC电平可能导致不适当地设置DC增益，这会造成显示图象中出现影象模糊不清。直观地说，这个效应将使位于平坦田野背景中人物显示成被“辉光”或荫影”所包围。视乎均衡器的设计而定，这个效应可以被对中在显示图象上或偏移在一侧，这个效应基本是由于源自DC特性误测引起均衡器滤波器的所有抽头值偏离造成的极低频信号分量。

依照本发明原理的均衡器装置呈现经改善的低频工作性能。在图示的最佳实施例中，这是通过与被均衡信号的变换（例如快速富里叶变换）无关的，使用非变换技术单独计算待均衡信号的DC响应来达到的。

在图示的本发明实施例中，待均衡以补偿传输通道频率和相位不平衡性的电视信号包括测试信号。在一给定实施例中，该测试信号是置于垂直消隐间隔的预定行中的伪随机数（PRN）序列、在PRN测试信号序列中取256点的取样。产生表示测试信号取样平均（DC）值和电视信号的DC基准分量（例如，水平后沿DC电平）之间差值的差值信号。该测试信号取样是经256点FFT单元变换的频率取样。FFT单元的DC频率取样输出不被使用。其余的255个频率取样从FFT单元输出，加在频率比例单元上，频率比例单元的另一个输入端接受所述差值信号，该单元根据差值信号产生表示所需值对实际值之比值和代表对于其余255个FFT频率取样中每一个的所需值对实际值之比例的值。这256个比值经反FFT变换到时域中，这中央的128个经变换的值加到128抽头FIR滤波器的控制抽头上，以决定该滤波器的运行来均衡电视信号。

图1是依照本发明的包括均衡装置的电视接收机的部分方块图;

图2是说明组合在待均衡电视信号中包含伪随机数序列的测试信号的波形图;

图3和4是依照本发明原理的供选择的均衡装置的方块图。

在图1中，经广播传输通道传送的模拟电视信号被天线10接收，先经输入信号处理器12处理。处理器12包括有调谐器，射频处理器，混频器、中频处理器和解调器的传统电路，从而产生基带视频信号。该基带视频信号经模数转换器14转换为数字形式。该数字式视频信号加在信号取样选择器16、平均值差值测定网络20的输入端和128抽头FIR滤波器30的信号输入端上。

单元16选择包括在所接收电视信号中的PRN测试信号的256个取样。该测试信号安置在垂直消隐间隔中预定行内，并包括（例如）三个重复的PRN序列。这种测试信号已在美国专利5065242中作了详述，并概略地示于图2中。图2所示测试信号包括在垂直消隐间隔中一个水平行的有效区，即在接连的二个水平消隐“后沿”间隔B1和B2及相关的同步脉冲P1和P2之间的三个伪随机数序列中的一个序列。

在本例中例如包括串行输入RAM的单元16从PRN序列的中央部，即与中间PRN序列有关的部分选择256个取样。对另外的和/或其他序列部分进行取样的其他取样安排也是可能的。从选择器16输出的256个取样加在差值单元20的第二输入端和加在256点快速富里叶变换（FFT）单元18上，用以将取样信息从时域转换为频域。差值单元20决定来自单元16的256个取样的平均值（即DC值）和在水平消隐间隔时来自单元14的输入信号平均值之间的差值。本例中在水平消隐间隔时的平均值是通过将在水平消隐间隔B1和B2期间出现的值（例如各为32个取样）予以平均而获得的。使用两个后沿值的平均值改善了DC测量精度和对由于RF（射频）和IF（中频）增益变化引起的“倾斜”的抗扰性。在单元20输出端产生DC差值表示信号DC    DIFF。差值单元20可包括带反馈的累加器，以将所需取样区间上的诸值累加起来。

FFT单元18产生256个取样的PRN测试信号的快速富里叶变换F（ω）。在进行变换时它产生256个富里叶变换系数，并将这些系数存入缓冲存储器。一般说，这些系数表示所变换信号的频率组成。其中一个系数表示所变换信号的DC值，然而这个值将不被使用。而是用单元20产生的DC    DIFF差值信号代替这个系数。由单元18产生的其余255个系数和由单元20产生的DC    DIFF差值表示信号（未经FFT变换的）被加在单元24上。

单元24执行X（ω）/F（ω）的功能，式中X（ω）是对PRN测试信号的无畸变复制的快速富里叶变换。函数X（ω）的DC系数被选择为对应于无畸变信号的DC    DIFF值。比率X（ω）/F（ω）＝G（ω）则对应于用于无衡所接收信号的滤波器的所需频率响应。函数G（ω）的反FFT是函数g（t），表示所需均衡滤波器的时域响应。有关确定均衡（消除重影）滤波器特性的频域处理理论的详情，读者可参阅W.ciciora等人发表在消费电子类IEEE学报（1979年2月CE-25卷9-44页）上《消除电视系统中重影的指导》一文。

函数G（ω）包括加在反FFT单元28上的256个系数。单元28产生包含256个系数的函数g（t）。这些系数对应于校正传输通道畸变的256个抽头均衡滤波器30的抽头加权。名义上说，函数g（t）在各个信号接收机中被循环地计算，该函数以已知的方式运用于编程/刷新自适应的有限脉冲响应（FIR）型均衡滤波器。例如该均衡滤波器要用仅仅校正例如近处（close-in）的重影，则该滤波器可从被缩短并可通过使用该系数的一个字集作为抽头计权来实现。例如为了实现对称的滤波器响应，可以选择128个相对于代表DC项系数对称的抽头值，并相应地校正或调整被选择的系数，以补偿未被用上的系数对滤波器响应的幅度影响。

滤波器30的运行特性响应来自单元28的信号而作出修整，在滤波器30的输出端出现频率和相位经均衡的视频信号。该经均衡的视频信号可以被存储、记录或显示。在图示的布局中，视频信号在视频处理器32中受到例如包括亮度、对比度和峰值控制网络的传统电路的处理。最后，经处理的视频信号加到包括图象显示器件的显示级36。

图3表示一个可供选择的均衡器结构。该结构建议用于测试信号在交替场上被变换的情况，借此相互变换的测试信号可以被彼此相减，以改善256个所选取样的精度。DC测量不是从差值信号获得。而是作为对每一信号行计算的DC差值的平均值而求得的。

在图3中，正如在有关图1的讨论中那样产生的DC差值表示信号DC    DIFF加在场平均器50上。单元50对测试信号变换的两个接连的场上的信号DC    DIFF求平均值。单元52接收来自单元16（图1）的输入信号，以决定在一场期间测试信号的值和在下一场期间经变换的测试信号的值之间的差值。由于测试信号在接连发生的场中被倒相，测试信号在减法运算中实际为加法，而DC电平被抵消。单元52的256个取样差值表示输出信号经256点FFT单元18变换，单元18的输出与单元50的输出信号一起加到频率比率单元24。此后进行的信号处理如图1所示。

图4的结构说明了这样一个事实：因为测试信号序列在接连的场上具有相反的极性，故DC值可以通过将接连场的PRN序列加在一起而求得。除了表示DC误差的余数以外，PRN序列被抵消。也可以使用正弦型测试信号。

图4中在单元14和20之间增添了将来自接连场的测试信号求和的场加法器60。单元52如图3中所示。图4中信号DC    DIFF和FFT单元18的输出信号一起直接加在单元24上。其他的信号处理如图1所示。

所描述的均衡器系统可以运用具有不同波形（例如正弦波）和序列长度的其他类型的测试信号（例如具有已知DC电平的任何波形），而视频信号DC信息可从该信号的其他区（例如有效行消隐区的平均值和同步信息）导出。而且，有利的是待均衡的输入信号，例如图1中来自单元16的信号取样可以从如美国专利5065242所公开的消除重影滤波器的输出中得到，以协助防止同步脉冲的长重影影响消隐间隔的DC测量。

用测量的DC值代替变换的DC值的概念并不限于FFT    DC系数，因而不必在权利要求中这样规定。例如在使用离散的余弦变换（DCT）的视频信号压缩装置中，亮度分量的DCT    DC系数可以被在时域所测的DC值所替换，从而对DC电平的噪声恶化提供更大的抗干扰性。

Claims (6)

1、视频信号处理装置，其特征在于：

频率变换装置(18)，用以产生一部分时域视频信号的频谱系数，所述频谱系数包括直流系数；

除所述变换装置以外的测量装置(20)，用以测量视频信号所述部分的DC特性和提供表示所述DC特性的DC值；

替换装置(24)，用以将所述DC值替换由所述变换装置产生的所述DC系数，和

处理装置(28，30)，用以处理所述频谱系数以及所述被替换的DC值。

2、依照权利要求1的装置，其特征在于：

所述测量装置测量视频信号中所包含的测试信号的DC特性。

3、依照权利要求1的装置，其特征在于：

一种滤波器与所述视频信号相耦合，并对所述经处理的频谱系数作出响应，用以均衡所述视频信号。

4、依照权利要求1的装置，其特征在于：

所述视频信号在预定间隔中包含测试信号;

所述DC特性测量装置和所述变换装置对所述测试信号作出响应。

5、依照权利要求4的装置，其特征在于：

所述测试信号由伪随机数序列组成;

所述变换装置执行快速富里叶变换（FFT）;和

所述处理装置包括一个FIR滤波器装置。

6、依照上述任何一项权利要求的装置，其特征在于：

比率装置，对所述表示信号和对所述经变换的视频信号作出响应用以提供包含有表示所述DC表示信号和所述经变换的视频信号的所需值对实际值之比率值的输出信号;和

滤波器装置，该装置具有接收所述视频信号的信号输入端和接收所述比率装置的所述输出信号的控制输入端，用以决定为均衡所述视频信号的所述滤波器的操作。

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