CN1218563C - 调节具有多种调制构象的数字信号的电平的方法及接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种操纵接收机处理不同调制构象的数字电缆和地面信号的方法，其中不同调制构象的数字信号具有合乎需要的数据电平关系，而某些数字信号的同步电平却在已知的各方面违背了所需要的关系，所述方法包括以下步骤：确定所接收的数字信号的调制构象，根据所确定的调制构象产生所述某些信号的同步电平的校正因子，以及将该校正因子施加到所述某些信号的同步电平以修改这些同步电平使得符合所需要的关系。本发明还提供一种用于接收不同调制构象的数字电缆和地面信号的接收机。

Description

调节具有多种调制构象的 数字信号的电平的方法及接收机
本发明涉及VSB(残留边带)信号系统，具体地说，涉及处理数字式VSB信号中的同步和数据符号的方法和装置。
最新采用的数字式VSB地面信号标准制定了某些数据和同步符号电平。在ATSC(先进电视系统委员会)的文件中，规定了用于8VSB(格形编码)和16VSB(ATSC)传输系统的数据电平。VSB传输系统并不限于空中(地面)传输并且Zenith电子公司已经定出另外三种能够用于电缆或MMDS系统的模式。这些VSB模式被认定为8/4/2VSB模式。8VSB格形编码和8VSB模式除了它们的数据速率之外完全相同。正像在名称为“用于多电平VSB传输系统中的数据电平选择”的美国专利No.5,508,748中所全面讨论的一样，各种不同VSB模式中的数据电平和同步电平可以被选择得相互之间具有一个所需要的关系，其带来的结果将是大大简化和降低数据切片与误差校正的费用。遣憾的是这个所需要的关系在ATSC采用的标准中的双电平段和帧参考同步电平期间并不存在和不需要在可能使用的VSB信号中存在。
Zenith 8VSB格形编码模式还打算在接收机中使用梳状滤波器将NTSC同频道信号的干扰减至最低。当梳状滤波器工作时，会提高数据电平的数值，这也造成违背上述所需关系的结果。
本发明解决上述空中信号造成的问题，并使VSB接收机能够以一种高效而又节省费用的办法处理所有VSB模式的信号。
本发明的特点是提供一种用于以简单的办法处理VSB模式信号的新颖方法和装置。
因此，本发明提供一种用于操纵接收机处理不同调制构象的数字电缆和地面信号的方法，其中不同调制构象的数字信号具有合乎需要的数据电平关系，而某些数字信号的同步电平却在已知诸方面违背所需关系，所述方法包括以下步骤：确定所接收的数字信号的调制构象，根据所确定的调制构象产生所述某些信号的同步电平的校正因子，以及将该校正因子施加到所述某些信号的同步电平以修改这些同步电平使得符合所需关系。
本发明还提供一种用于接收不同调制构象的数字电缆和地面信号的接收机，其中这些数字信号具有合乎需要的数据电平关系，而某些所述数字信号的同步电平却违背所述合乎需要的关系，所述接收机包括：用于确定所接收的数字信号的调制构象的装置，用于响应所述确定装置产生用于所述某些信号的所述同步电平的校正因子的装置，以及用于施加所述校正因子以调节所述某些信号的所述同步电平、以修改所述某些信号的所述同步电平使得符合所述合乎需要的关系的装置。
通过结合附图阅读下面叙述的本发明优选实施例之后，本发明的这些以及其他特性和优点将会一目了然，在附图中：
图1是现有技术VSB接收机的一个简化了的局部方框图；
图2是一个表格，示出16/8/4/2 VSB信号的数据和同步电平；以及
图3是图1中的一个实施本发明的相位跟踪系统的方框图。
参照图1，一个RF信号(可以是电缆或空中信号)加到调谐器IF和解调器10，以众所周知的方法进行处理以提取出一个边带模拟信号。解调的信号在A/D(模/数)转换器12中转成数字形式并加到一个包括有用于执行去除DC、提取AGC电位、恢复符号时钟信息和同步信号以及操纵梳状滤波器的适当电路方框14。所接收的信号的VSB模式也在这里判断。信号加到一个均衡器16，转而再供应给一个根据名称为“误差跟踪电路”的美国专利No.5,406,587的理论工作的相位跟踪系统18。相位跟踪系统供应给一个按上述专利所述工作的切片器20以恢复接收信号中的符号。切片器20馈给一个包括有一个格形解码器、一个符号/字节转换器、卷积解交错电路、一个R-S解码器和一个去随机化的装置(所有这些都是现有技术已知的)的方框22。输出数据加到众所周知的电视机或数据处理电路(未示出)以便显示/使用数据。
图2中的表格说明16/8/4/2 VSB信号的数据电平。将会理解到，这些电平不应被认为是本发明的限制。用于不同VSB模式信号的相应同步电平也被表示出来。注意同步电平与其相应信号的两个数据电平一致，但对于每个信号都不相同。这些同步电平违反了上述美国专利No.5,508,748中讨论的所需关系。每个VSB模式信号的圆括号中的数字表示一个因子，用它来乘以该信号的同步电平以便重新建立起该信号的数据和同步电平之间的所需关系。
图3表示一个相位跟踪系统18，包括有一个增益方框24，它通过一个延迟电路26和一个偏置控制28并且另外还通过一个希尔伯特FIR滤波器30供应复数乘法器32。复数乘法器32供应一个构成恢复数据的I通道输出和一个供应量化器36的Q通道输出。量化器36馈给一个LUT(查找表)38，它再供应一个误差累加器34以便提取用于复数乘法器32的正弦和余弦校正信号、用于偏置控制28的控制信号以及用于增益控制方框24的控制信号。上述电路按美国专利No.5,406,587中所说工作，不是本发明的内容。
I通道数据加到同步校正器40，后者还接受VSB模式信号和帧同步信号。同步校正器40有四个控制输入端A、B、C和D。正如所指出的一样，A表示增益为1，B表示增益为2/3，C表示增益为4/5，D表示增益为8/9。A接收一个控制信号并在接收到一个2VSB信号时工作，B对一个4VSB信号起作用，C在接收到一个8VSB信号时工作并且D在接收到一个16VSB信号时工作。这些都是同步电平违反所需关系的情形的信号。同步校正器40的输出加到一个多路转换器44的A输入端。如果借助在数据期间被激活的梳状滤波器接收到一个8VSB格形编码信号，则多路转换器44受其SEL输入端的起动信号控制。多路转换器44的B输入端接收将要讨论的已校正数据。多路转换器44的输出供应到一个加权误差电路46，再转而供应LUT38。
加权误差电路46计算实际接收的数据和该VSB模式的最近的正确数据电平之间的差。然后将这个I数据误差加权以降低其对白噪声(幅度噪声)的灵敏度。例如，若两个相邻数据电平之间的间距为“d”，则任何单个数据电平的范围为(+d/2，-d/2)。不修正(+d/4，-d/4)以下的数据误差。大于(d/4)的误差值要被加权以使(d/2)的误差为零。加权的I通道误差和量化了的Q通道数据供应到LUT38。LUT38提供所需要的校正信号校正存在于被接收的数据中的任何相位误差、偏置误差和增益误差。
为了校正因梳状滤波器工作而违反所需关系的数据电平，增加了一个梳形数据校正器42。梳形数据校正器接收I通道数据和帧同步信号并向已恢复的数据电平加上(或减去)16。这就使得在梳形滤波期间用8VSB信号造出的15个数据电平成为16VSB数据电平的一个子集，从而恢复数据电平之间的所需关系。由于梳形数据校正器42的输出被加到多路转换器44的B输入端，这个数据仅在多路转换器44的选择输入端接收到一个响应所接收的8VSB格形编码信号的输入并且使得梳状滤波器工作时才被使用。注意对信号所作的校正作用仅存在于相位跟踪回路的反馈支路中，不影响通往下一级的数据电平。
Zenith 16/8/4/2 VSB模式中的同步电平对于适当大小的度量因子应当是+128和-128最理想。在8VSB格形编码模式中，相应的同步电平建立在160和-160。为了校正它们，即使它们达到+/-128的电平，在同步校正器40校正时，将一个乘法因子4/5加到同步电平上。在校正时，8VSB格形编码信号的同步电平为其余的信号提供一个特别的需要关系。同样地，16VSB ATSC信号的同步电平为+/-144(数据电平与此相同)。因此，一个乘数8/9加到16VSB ATSC信号的同步电平上，以恢复对信号的所需关系。对于4VSB信号施加一个校正因子2/3，而对2VSB信号则不需要任何校正因子。将会认识到选择2VSB同步电平作为校正其他同步电平的基础是任意的。特定的电平和校正因子并不限制本发明。还应当理解，显然也可采用别的装置，例如，一个使用同步电平与最低有效位的误差信息相关联的查找表就可用来获得前述美国专利No.5,508,748详细说明的所需关系，但所示的装置是最好的。另外，已知的同步数值可以存储起来并从中减去所接收的同步数值以得出需要由跟踪系统补偿的误差。这些修改显然都在本发明的范围内。
梳形数据校正已经简单地讨论过了。当梳状滤波器工作于8电平8VSB信号时，产生15个信号电平，各电平与16VSB电缆信号的相应电平差16。梳形信号的15个电平可以通过对每个梳形电平加上(或减去)16而做得与16VSB电缆信号的16个电平中的15个一样。这就使得梳形信号的15个电平变成16VSB信号的一个子集，并且再一次恢复所需要的关系。
上面已经叙述的是用于校正不同模式VSB信号的同步电平以在同步电平和数据电平之间恢复所需要的关系，从而能够使用简单而且成本效率高的切片电路的一种新颖的方法和装置。同样，梳形滤波的8VSB格形编码信号的已变化数据电平被转换为16VSB信号的16个电平的一个子集。将会认识到，所述发明的许多变动对于那些熟悉这一技术的人员将是显而易见的，不需脱离本发明的真正精神和范围。本发明仅像权利要求书中所界定的那样受限制。

Claims (8)

1.一种操纵接收机处理不同调制构象的数字电缆和地面信号的方法，其中不同调制构象的数字信号具有合乎需要的数据电平关系，而某些数字信号的同步电平却在已知的各方面违背了所需要的关系，所述方法包括以下步骤：确定所接收的数字信号的调制构象，根据所确定的调制构象产生所述某些信号的同步电平的校正因子，以及将该校正因子施加到所述某些信号的同步电平以修改这些同步电平使得符合所需要的关系。
2.权利要求1的方法，其中接收机包括一个有选择地工作的梳状滤波器，梳状滤波器的工作会改变数据电平的所需关系，并且所述方法包括修改已被改变的数据电平以重新建立起所需要的关系。
3.权利要求2的方法，其中梳状滤波器被用来处理一个给定调制构象的信号，并且其中，所述修改步骤包括改变梳形滤波信号的数据电平以将它转换成一个更高调制构象的信号的数据电平的子集。
4.权利要求3的方法，其中所述给定调制构象为8电平VSB，而所述更高的调制构象是16电平VSB，并且其中，所述修改步骤包括将梳形滤波电平提高或降低一个固定量以让它们与16电平VSB模式的相邻数据电平一致。
5.一种用于接收不同调制构象的数字电缆和地面信号的接收机，其中这些数字信号具有合乎需要的数据电平关系，而某些所述数字信号的同步电平却违背所述合乎需要的关系，所述接收机包括：用于确定所接收的数字信号的调制构象的装置，用于响应所述确定装置产生用于所述某些信号的所述同步电平的校正因子的装置，以及用于施加所述校正因子以调节所述某些信号的所述同步电平、以修改所述某些信号的所述同步电平使得符合所述合乎需要的关系的装置。
6.权利要求5的接收机，包括用于校正所接收的数据电平中的误差的误差校正装置，并且其中，所述修改的同步电平被送到所述误差校正装置。
7.权利要求5的接收机，包括用于减少给定调制构象的地面信号中的干扰的梳状滤波装置，所述梳状滤波装置改变所述数据电平和修改所述需要的关系；所述接收机包括响应所述确定装置的装置，用于在所述梳状滤波器工作时修改已变化了的数据电平，以重新建立所述需要的关系。
8.权利要求7的接收机，其中所述修改装置将所述给定调制构象的梳形滤波信号的数据电平转换为更高调制构象的信号的数据电平的一个子集。
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