CN1114313C - 除去调制/解调接收器中的同信道干扰的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种数字通信系统中的具有基准信号的调制/解调接收器。在所述接收器中的一种信号处理和同信道干扰信号消除方法，包括下列步骤：将一输入信号处理到一预定多级上，将处理后的信号馈送给一自适应均衡器，从加到自适应均衡器的信号中确定所述多级的类型，并从至少两种多级操作模式中选择一操作模式，用于自适应均衡器和自适应均衡器之后的块，和使自适应均衡器在所选的操作模式中适应性地均衡所述预定多级的信号，并除去同信道干扰。

Description

除去调制/解调接收器中的 同信道干扰的装置和方法
技术领域
本发明涉及数字通信系统，尤其涉及具有基准信号的调制/解调接收系统。
背景技术
有一种数字通信系统，其中，发送器将基准信号和原始信号一起发送给接收器，以使接收器可消除由发送信道上的干扰、多路径等引起的问题，或使这些问题最少。发送基准信号，如PN(Pseudo-Noise，伪噪声)序列的目的是使接收器充分反映信道特性。
在1995年4月12日的美国先进电视系统委员会的《HDTV传输的数字电视标准使用指南(Guide to the Use of the Digital Television Standard forHDTV Transmission》的第104-107页，已披露了一种同信道干扰处理方法。在上述方法中，通过举例方式描述了VSB(Vestigial Side Band，残留边带)中的HDTV(High Definition TeleVision，高清晰度电视)信号。
上述方法中所建议的接收系统类似于图1所示的系统。图1是传统的接收器的部分方框图(见美国专利No.5,594,496中的图1)。
对于在同一信道上同时广播VSB信号和当前使用的广播系统的信号，即NTSC(National Television System Committee，国家电视系统委员会)的情况，VSB发送系统实现有关NRF(NTSC Rejection Filter，NTSC带阻滤波器)的操作。VSB中主要的NRF处理是利用梳状滤波器16来除去能量集中的NTSC载波。
具体地讲，如果在同一信道中同时出现GA-VSB(Grand Alliance-VSB，重要联盟-VSB)中的HDTV信号和NTSC信号，那么它们之间的关系如图3A和3B所示。这里，图3A至3D分别与美国专利No.5,546,132中的图4A至4D等同。图3A和3B分别示出HDTV信号和NTSC信号的RF频谱，图3C和3D分别示出NTSC带阻和NTSC抽取滤波器的频率特性。
除去同频道干扰的通用方法包括除去能量集中的载波(例如，图象载波、色彩载波和声音载波)。GA-VSB利用具有延时器141和151的梳状滤波器(例如，NTSC带阻滤波器)14和15和减法器142和152来除去同信道干扰，所述延时器141和151用于延时12个符号，而所述减法器142和152用于获得延时的符号与未延时的符号之间的差值。图2等同于美国专利No.5,546,132中的图3和上述卷第106页的图10.8。
由于NTSC载波出现在如图3C所示的零点附近，如果接收的信号通过图2的梳状滤波器14和15，可除去大量NTSC干扰。NTSC干扰也可以使用陷波滤波器来除去，其中NTSC载波出现在零点附近。
如上所述，传统的接收器包括：一切换部分(图1的开关19和图2的多路复用器23)，用于根据一NRF块的选择来选择15级(level)的NRF处理的信号和8级的非NRF处理的信号，以便除去同信道干扰；和一调节块，用于驱动该NRF块。因此，在NRF块之后的一自适应或信道均衡器的输入取决于NTSC带阻滤波器是否被操作。也就是说，均衡器构造成同时包括8级和15级信号。因为15级信号电平是由于梳状滤波器而从8级信号增加的，均衡器应当具有直到15级的输入限制范围。
此外，即便当均衡器的输入通过减少15级信号的增益而落入所需范围，也可在均衡器的输入端对分辨率加以限制，或者由于四舍五入(rounding)而产生偏差。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在数字通信系统的调制/解调接收器中的一种或多种多级(multilevel)操作模式中，处理预定类型的多级输入的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有均衡器的接收器，它在8级模式和15级模式中都能操作，以用于VSB中的8级输入。
本发明的再一个目的是提供一种消除或减少带有基准信号的调制/解调发送信道上的多路径(multipath)的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供一种除去带有基准信号的调制/解调发送信道上的同信道干扰的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供一种在不需要额外器件的情况下同时实施均衡和NRF操作的装置和方法。
为达到本发明的上述目的，提供了一种在数字通信系统中的具有基准信号的调制/解调接收器中，进行信号处理和同频道干扰信号消除的方法。在该方法中，将输入信号处理到预定多级上，并将其馈送给自适应均衡器，从加到自适应均衡器的信号中确定多级的类型，从至少两种多级操作模式中选择一操作模式，用于自适应均衡器和自适应均衡器之后的块，而自适应均衡器在所选的操作模式中适应性地均衡预定多级的信号，并除去同信道干扰。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更加明白，附图中：
图1是传统的接收器的部分方框图；
图2是通常的NTSC干扰检测器的方框图；
图3A是说明HDTV信号的RF频谱的图；
图3B是说明NTSC信号的RF频谱的图；
图3C是说明NTSC带阻滤波器的频率特性的图；
图3D是说明NTSC抽取滤波器的频率特性的图；
图4是根据本发明的一个实施例的接收器的部分方框图；
图5是根据本发明的自适应均衡器的一个实施例的方框图；
图6是根据本发明的自适应均衡器的另一个实施例的方框图；和
图7是根据本发明的自适应均衡器的第三个实施例的方框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。应注意附图中相同的标号表示同一器件，并且在本发明的已知功能或结构妨碍本发明的主题突出时，省略了对该已知功能或结构的详细描述。为更好地理解本发明，下面的描述在GA-VSB数字通信系统中的接收器上进行。
图4是根据本发明的一个实施例的接收器的部分方框图。图1与图4的不同之处在于，图1的梳状滤波器16、比较器36、梳状滤波器38和定时电路44由图4的模式选择控制器50代替。也就是说，表示IF放大器解调器和A/D转换器的块14的输出直接馈送给自适应均衡器22。在本发明的该实施例中，与传统的专用于NTSC干扰抑制的梳状滤波器(图1的16和38以及图2的14和15)相比，自适应均衡器22进行NTSC干扰抑制以及均衡。
根据本发明的特征，自适应均衡器22限于均衡功能，其中在一种或多种多级操作模式中处理预定类型的多级输入。
考虑到自适应均衡器22以LMS(Least Mean Square，最小均方)算法进行操作，最好，自适应均衡器22接纳预定多级的输入，而不是由梳状滤波器改变的多级的输入。传统的自适应均衡器选择性地对8和15级输入进行操作。
因此，本发明的实施例的特征在于比如8级信号的预定类型的输入，以及自适应均衡器对应于NRF处理的存在或不存在而在相应于一种或多种类型(例如，8级和15级)的操作模式中进行操作。在图4中，模式选择控制器50确定一输入信号是否包含同信道干扰。在同信道干扰存在时，它提供一信号，用于在15级模式中操作自适应均衡器22、相位跟踪器24和格形解码器26。另一方面，在同信道干扰不存在时，它提供一信号，用于在8级模式中操作这些器件。为达到此目的，模式选择控制器50如在美国专利No.5,546,132中一样比较NRF块的前端和后端的MSE(Mean Square Errors，均方差)，并如在美国专利No.5,446,132中一样获得NTSC分量，检测NTSC同步，或使用GCR(Ghost Cancellation Reference，重影消除参考)信号。
图5、6和7是根据本发明的自适应均衡器22的不同实施例的方框图。
参照图5，自适应均衡器22包括：FIR(Finite Impulse Response，有限冲击响应)类型的第一自适应滤波器部分60，具有第一滤波器62和滤波器系数计算器64；误差计算器66，用于获取自适应均衡器输出中的误差；和基准信号产生器68，用于产生基准信号给误差计算器66。用于选择基准信号的信号REFSEL加到基准信号产生器68，而表示基准信号周期的窗口脉冲WNP加到第一自适应滤波器部分60。
误差计算器66包括单独的减法器，而基准信号产生器68具有多路复用器(MUX1)74，用于根据信号REFSEL，选择性地输出训练序列TS_170，作为第一基准信号，和输出训练序列TS_272，作为第二基准信号。
此处假设第一基准信号TS_170用于8级信号，而第二基准信号TS_272用于由梳状滤波器从8级信号转换的15级信号，用于消除同频道干扰。
图4所示的接收器的输入信号可划分为诸如PN序列周期的基准信号周期和随机数据周期。该输入信号通过调谐器10和SAW(Surface AcousticWave，表面声波)滤波器12从块14，而不是通过梳状滤波器，直接馈送给自适应均衡器22。这样，信号固定地在8级范围。
使用滤波器系数对在自适应均衡器22中接收的8级信号进行滤波，并作为自适应均衡器输出信号，该滤波器系数由在基准信号周期期间得到的误差更新。误差计算器66接收该自适应均衡器输出和由信号REFSEL选择的基准信号(在初始阶段选择8级基准信号TS_170)，并计算所选的基准信号和自适应均衡器输出信号之间的误差。第一滤波器系数计算器64将由计算出的误差更新的滤波器系数施加给第一滤波器62。也就是说，第一自适应滤波器部分60使用该滤波器系数对8级输入信号进行滤波。对于随机数据周期，从对应于随机数据的自适应均衡器输出和所选择的基准信号之间的误差中，计算滤波器系数，而第一自适应滤波器部分60使用该滤波器系数对一输入信号进行滤波。
在NTSC同信道干扰不存在的正常状态下，图4的模式选择控制器50使8级基准信号TS_170由信号REFSEL选择。在NTSC同信道干扰存在因而需要梳状滤波器的状态下，模式选择控制器50使15级基准信号TS_272被选择，然后自适应滤波器部分60从8级模式转换到15级模式。因此，包含在HDTV信号中的NTSC同信道干扰信号由图5的自适应均衡器22除去。
对于包含比如HDTV信号的基准信号的信号，从梳状滤波器改变的用于15级信号的基准信号馈送到第一自适应滤波器部分60，第一自适应滤波器部分60在15级模式中操作，而不用改变8级输入终端的位，防止了现有技术中遇到的偏差。
为更清楚地理解固定在8级的输入信号，下面将给出一公式，表示在LMS算法中的自适应均衡器22的操作。
第一滤波器62的输入、输出和滤波器系数，给出为XT(n)、z(n)和W(n)，LMS算法表示为：
(公式1)
(1)z(n)＝WT(n-1)XT(n)
(2)e(n)＝d(n)-Z(n)
(3)W(n)＝W(n-1)+2μe(n)XT(n)
其中，XT＝[x(n)，x(n-1)，…，x(n-N+1)]，WT＝[w0，w1，…，wN-1]，而d(n)是基准信号值。
进行LMS算法，以使E[e2(n)]最小。
参照公式1，由于传统的自适应均衡器22的输入电平改变(例如，8级到15级或反过来)，(1)和(3)中的x(n)应当改变为(x(n)_8)用于8级信号或改变为(x(n)_15)用于15级信号。因此，传统的自适应均衡器22选择性地接收(x(n)_8)和(x(n)_15)。在这种情况下，需要准备的输入线与在两种模式中操作传统的自适应均衡器22所需的位一样多，从而使传统的自适应均衡器22的结构复杂。相反，在本发明的实施例中，不管NTSC干扰如何，输入信号总是固定在8级(x(n)-8)，并且基准信号由信号REFSEL选择。由于自适应均衡器22的固定的输入电平，容易进行位分配，并且没必要改变公式1的(1)和(3)中的x(n)。
图6示出自适应均衡器22的另一个实施例，其涉及通常用在数字通信中的判定过程(decision process)。这与图5的结构相同，但其差别在于增加了多路复用器(MUX2)78和判定部分76，用于通过为随机数据做判定而适应性地均衡，多路复用器(MUX2)78用于通过窗口脉冲WNP选择基准信号和判定信号。判定部分76通过根据信号REFSEL选择性地操作8级判定器或15级判定器，确定作为与相应的8或15级值(例如，8级的7、5、3、1、-1、-3、-5和-7，以及15级14、12、10、8、6、4、2、0、-2、-4、-6、-8、-10、-12和-14)的相近的值的误差。多路复用器78根据窗口信号WNP，选择在基准信号期间由基准信号产生器68选择的基准信号，和在随机数据期间从判定部分76产生的基准信号。误差计算器66计算多路复用器78的输出信号和自适应均衡器输出信号之间的误差，并将其输出信号馈送给滤波器系数计算器64。
图7示出最常用于数字通信的DFE(Decision Feedback Equalizer，判定反馈均衡器)。该均衡器与图6的相同，除了增加第二自适应滤波器部分80和减法器86之外，第二自适应滤波器部分80是IIR(Infinite Impulse Response，无限冲击响应)类型的，包括第二滤波器82和第二滤波器系数计算器84。
虽然在图5、6和7的均衡器应用了两个基准信号，但应当理解，基准信号的数量可以增加。
如上所述，本发明的自适应均衡器可在多种用于不同的多级类型的信号的模式中操作，而不需要输入信号的物理操作和进行NRF操作。此外，均衡器可由数量更少的硬件构成，因为不需要现有技术中的NRF块及其调节块。
虽然已参照具体的实施例详细描述了本发明，但这些实施例仅是示范性的应用。因此，应当清楚理解，对于本领域技术人员来说，可在本发明的精神和范围之内进行许多修改。

Claims (14)

1.一种信号处理方法，用在数字通信系统中的具有基准信号的调制/解调接收器中，该方法包括下列步骤：
(1)将一输入信号处理到一预定多级上，并将处理后的信号馈送给一自适应均衡器；
(2)从加到所述自适应均衡器的信号中确定所述多级的类型，并从至少两种多级操作模式中选择一操作模式，用于所述自适应均衡器和所述自适应均衡器之后的块；和
(3)使所述自适应均衡器在所选的操作模式中适应性地均衡所述预定多级的信号，并除去同信道干扰。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当存在同信道干扰时，消除该同信道干扰。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当不存在同信道干扰时，使所述块在所选的操作模式中操作。
4.如权利要求1所述的方法，其中在所述步骤(3)中，在同信道干扰不存在时，使用用于一多级信号的第一基准信号，而在同信道干扰存在时，使用用于一多级信号的第二基准信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一和第二基准信号是预定的。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二基准信号的数目至少是1。
7.如权利要求3所述的方法，其中，所述自适应均衡器在执行均衡过程中，根据所述模式选择，使用两种基准信号用于至少两种多级信号的输入。
8.一种在数字通信系统中具有基准信号的调制/解调接收器，包括：
在输入信号经过调谐、1F处理和解调后，用于将该输入信号处理到预定多级的块；
模式选择控制器，用于根据多级信号中存在或不存在信道干扰信号，对于基准信号周期和随机数据周期，选择多级信号的操作模式；和
自适应均衡器，用于利用从至少两种多级操作模式中选择的操作模式中的预定基准信号，均衡所述多级信号。
9.如权利要求8所述的接收器，其中所述自适应均衡器包括：
一基准信号产生器，用于根据所述模式选择控制器的选择，选择性地产生预定的第一和第二基准信号；
一误差计算器，用于获得所选择的基准信号和自适应均衡器输出信号之间的差值；和
一自适应滤波器部分，用于接收所述多级信号，根据所得到的差值获得一滤波器系数，并利用该滤波器系数进行有限冲击响应滤波。
10.如权利要求8所述的接收器，其中所述自适应均衡器包括：
一基准信号产生器，用于根据所述模式选择控制器的选择，选择性地产生预定的第一和第二基准信号；
一判定部分，用于根据所述模式选择，确定一自适应均衡器输出信号的值，作为确定的多级的预定电平值；
一选择器，用于选择性地输出从所述判定部分接收的一信号，和在所述基准信号产生器中选择的基准信号；
一误差计算器，用于获得所选择的基准信号和自适应均衡器输出信号之间的差值；和
一自适应滤波器部分，用于接收所述多级信号，根据所得到的差值获得一滤波器系数，并利用该滤波器系数进行有限冲击响应滤波。
11.如权利要求8所述的接收器，其中所述自适应均衡器包括：
一基准信号产生器，用于根据所述模式选择控制器的选择，选择性地产生预定的第一和第二基准信号；
一判定部分，用于根据所述模式选择，确定一自适应均衡器输出信号的值，作为确定的多级的预定电平值；
一选择器，用于选择性地输出从所述判定部分接收的一信号，和在所述基准信号产生器中选择的基准信号；
一误差计算器，用于获得所选择的基准信号和自适应均衡器输出信号之间的差值；
第一自适应滤波器部分，用于接收所述多级信号，根据所得到的差值获得一滤波器系数，并利用该滤波器系数进行有限冲击响应滤波；和
第二自适应滤波器部分，用于接收所述选择器的输出，根据所得到的差值获得一滤波器系数，并利用该滤波器系数进行无限冲击响应滤波。
12.如权利要求9所述的接收器，其中所述第一基准信号用于一8级信号，而所述第二基准信号用于一15级信号。
13.如权利要求8至12中任一项所述的接收器，其中，所述自适应均衡器利用从至少两种多级操作模式中选择的操作模式中的预定基准信号除去多级信号中的同信道干扰。
14.如权利要求13所述的接收器，其中，在同信道干扰存在时，所述第一基准信号用于一多级信号，而在同信道干扰不存在时，所述第二基准信号用于一多级信号。
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