CN1234163A

CN1234163A - 场识别系统

Info

Publication number: CN1234163A
Application number: CN97198911A
Authority: CN
Inventors: 鲁道夫·特纳
Original assignee: Zenith Electronics LLC
Current assignee: Zenith Electronics LLC
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-11-03
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: CA2265920C; KR20000053336A; CA2265920A1; US5978424A; KR100322866B1; CN1155251C; ID21955A; HK1023017A1; WO1998023092A1; AU5356098A; BR9713983A; JP2001505737A

Abstract

一种数字电视信号包括有由两场构成的接连的帧,每场包含313个数据段,每场中的第一数据段起场同步的作用。场同步段中包含有511个伪随机数(PN)序列和三个63PN序列,三个63PN序列的中间一个在相继场中改变极性。一个基准数据段与每一数据段中的511 PN序列进行比较,将具有最少差错数目的数据段识别为该场中的第一数据段,基准数据段中的相应部分与识别出的第一数据段内的中间63PN序列进行比较,并将具有最少差错数目的段确定为该帧内的第一段。两个置信计数器应用来保证可靠的确定。

Description

场识别系统

本发明一般涉及电视接收机，具体涉及在数字电视接收机中应用的场识别系统。

由FCC(美国联邦通信委员会)新近确定的先进电视系统(ATV)在美国应用于高清晰度电视(HDTV)和分辨率低些的HDTV信号中，ATV内引入了残留边带(VSB)传输方式。VSB传输系统的特征在于，在地面电视广播和有线电视两种模式下，一个数据帧内包含有2个由313个数据段构成的数据场，又每个数据段内包含832个多电平符号。每一场中的第一个数据段内包含一个数据场同步段，又每个数据段的首标是一个4符号的数据段同步，后面跟随着828个符号的数据和前向误码校正(FEC)符号。(目前，在数据场同步段中并不包含前向误码校正符号。)场同步符号和段同步符号有助于ATV接收机中数据的恢复，并对场和段提供出定时信号。每个场同步段中还包含有标识VSB模式的信息。

传输技术是抑制载波的射频调制传输。自低端频带边沿起的310KHz点上有一个小的直流导引加于该信号上，由VSB接收机应用来实现载波锁定。又使数据和FEC字节随机化和实施交织，用以提高抗突发误码的保护能力。

符号率约为10.76MHz。同步符号总是2电平的。在地面电视广播中，以8电平的格栅编码符号(每符号3比特)进行传输，而在有线电视中，可应用16/8/4/2电平的符号(每符号分别为4/3/2/1比特)。

如上面所述，每场内有一个数据场同步段作为首标。象用作参考的、共同未决的专利申请中充分说明的那样，数据场同步段的特征在于，包含一个比较长(511个符号)的伪随机数(PN)序列，后面跟随三个比较短(63个符号)的伪随机数(PN)序列，短的伪随机数序列之间的一个在相继的场中交替地改变极性。一个较长的伪随机数序列和三个较短的伪随机数序列在地面电视广播场合中都用作为均衡器训练信号，而在较为良好的场合，诸如在有线电视环境中，只将较短的伪随机数序列中的一个用作为均衡器训练信号。

在某些应用中，能够在一帧内识别出第一场会是有利的。本发明中，为此而利用了63个伪随机数(PN)序列中间出现的反转极性。

本发明的一个基本特征是提供一个新颖的场识别系统，它包括有识别两场一帧中之初始场的一种简单、低价的方法。

所以，本发明提供了对重复数据段的一帧内第一场和第二场进行识别的一种方法，这里，每一场中包括一个相同的长的PN序列和与其诸段相对应的略微不同的诸短的PN序列，本方法中，将每一段内会与长PN序列相符的部分同一个基准段进行比较，以寻找出每一场内带有诸PN序列的一段，并将寻找到的段内的诸短PN序列同基准段内的相符部分进行比较，以识别出第一场和第二场。

结合附图和下面关于本发明优选实施例的说明，本发明的其它特点和优点将显然可见。

图1是引入了本发明的一个电视接收机的简化方框图；

图2示明有着一个长PN序列和三个短PN序列的一个场段同步信号；

图3是本发明的一个简化电路图；

图4是表明图3电路的工作时有用的一列波形图。

图1示明按照本发明构成的一个电视接收机10。由调谐器/IF和解调器12接收来自地面电视广播或有线电视的多电平数字信号，将它转换成中频(IF)信号，进行解调，并将已解调信号供给模/数(A/D)转换器14，信号在那里转换成一系列对应的符号电平。A/D14将信号供给一个直流(DC)除去电路15，在那里除去信号中的DC成分。直流除去电路15输出的信号供给一个后置梳状滤波器和限幅器16以及AGC电路17,AGC电路17向单元12供给增益升和增益降的电压，电路15的输出还供给帧同步恢复电路26和段同步恢复电路27。后置梳状滤波器中包括一个滤波器，用以使同频道NTSC信号来的干扰最小。后置梳状滤波器和限幅器16的输出馈送至一个均衡器和相位跟踪器18，在那里信号被均衡，以周知的方式补偿跟踪差错，并以例如在美国专利U.S.Patent No.5,406,587中说明的方式进行相位跟踪。均衡器将信号供给一个MPEG-2(运动图像专家组)传输流解码器20，在那里执行极多的处理工作，包括：补偿信号的预编码，对符号译码而转换成字节或字的形式，数据的去卷积交织，数据的前向误码校正和去随机化，以及转换成视频和音频数据流。单元20的输出以周知的方式作进一步处理，用来重现接收的数字电视信号中的图像和伴音。定时单元24从同步恢复电路26和27中接收信号，通过按符号频率的计数提供出定时信号，应用于对数据的恢复。由定时单元24控制的一个场段基准发生器28在段同步恢复电路确定的合适时间上为每一数据段产生出一个定时基准，它对应于每一场的第一段内已知的场同步信号。可以看到，每一数据段的定时基准用来在每一场中确定出第一数据段(也即最类似于基准的段)，并按照本发明用来确定每一帧内的第一数据段。下面将说明，帧同步恢复电路26的作用是当场同步和帧同步两者都已达到时，产生出一个Fld/Fr(场/帧)锁定信号。

图2示明场同步数据段及相应的符号电平的安排图，电平范围为-7至+7。一个4符号的数据段同步之后是511个符号的PN序列，接着跟随的是三个63个符号的PN序列，这三个63PN序列的中间一个在相继的场中极性交变。这交变极性的63PN序列按照本发明用来识别两场。24个符号的VSB模式、92个保留符号和12个预编码符号不需要在本发明中加以讨论。应当指出，段场基准发生器28的输出是对图2中示明的每一段重复地给出场同步段，它以合适的修改来补偿滤波器16(如果使用的话)对符号电平的影响。另外，应理解到，该基准仅仅适配于中间的63PN序列之极性中的一种极性。

图3示出按照本发明构成的帧同步恢复电路的一个简化电路图。定时单元24从一个符号计数器上接收一个输入，它按照美国专利U.S.Patent No.5,416,524的说明是与接收到的信号同步的，又从一个段计数器42和一个帧信号Fr输入中接收一个输入。定时单元24产生出一个场极性使能信号FldPolEn、一个场1信号FdlS、一对门控制信号Egate和EClr，一个场信号Fld、一个帧复位信号FR、一个段误码使能信号SegErrEn、一个段场基准加载信号SegFldRefLd以及一个系统复位信号SMR。对比较器30供给以限幅器16来的2比特信号(或者一个符号比特)和基准发生器28来的段场基准信号。比较器30的输出供给至与门32的一个输入端，与门32的另一个输入端供给以门控信号Egate。基准发生器28由信号SegFldRefLd同步，以在合适的时间上使得基准信号与每一个到达的数据段于时间上一致。在比较器30内基准信号与每一个数据段进行比较，但仅仅比较中的一部分被应用，这由Egate决定。与门32向误码计数器34供给信号，而由信号EClr予以清零。误码计数器34的作用是对基准的各个符号与输入信号之间作比较后的不一致量(差错)进行计数。误码计数器34的输出连接至一对电路上，它们安排来找出被比较的两部分信号之间作比较得到的最小差错数目。可以看到，一个被比较的部分是511PN序列，另一个被比较的部分是中间的63PN序列。511PN序列比较部分由比较器36和D触发器形式的两个寄存器38与40进行处理。(63PN序列比较部分由比较器74和一对寄存器72与76的类似组合进行处理。)本技术领域内的熟练人员知道，比较并不限制于511PN序列，本发明还考虑到了将每一场中的第一个或末一个63PN序列与中间的序列进行比较。寄存器40由EClr予以复位，由SegErrEn予以启动。寄存器40的Q输出端连接至寄存器38的启动输入端和寄存器44的启动输入端，寄存器44从段计数器42的输出施加信号。段计数器42的几个输入端上供给以符号时钟Clock、符号使能信号Sen和主复位信号MR。如其名称所指明，段计数器42以场为基础计数接收到的信号中的段号数(第1至第313)。

段计数器寄存器44的Q输出端连接至另一个寄存器46的D输入端，寄存器46的Q输出端连接至一对比较器48和50的各别一个输入端上。比较器48和50的另一个输入端分别由段计数器42的输出和寄存器44的Q输出供给。比较器50的输出连接至场置信计数器52上，计数器52由Fld信号启动，由来自与门64的信号清零，与门64的输入为可选的段锁定信号和频道改变信号。场置信计数器52的第一输出端连接至一个4输入端的与门54上，其第二输出端连接至倒相器60，其第三输出端连接至R-S触发器66的R输入端和与门68的一个输入端，其第四输出端连接至R-S触发器66的与S输入端和与门45的一个输入端。Fldls信号加到与门45的另一个输入端上，并加到寄存器38上作为复位信号。与门45的输出启动寄存器46和R-S触发器66。

4输入端与门54的另一个输入由比较器48的输出供给。其第三个输入为来自定时单元24的系统主复位信号SMR。其第四个输入来自触发器58的Q输出，触发器58连同触发器56构成一个“一次”电路。来自场置信号计数器52的预置信号经倒相器60供给触发器58。触发器58由触发器56的Q输出予以启动，该输出又成为MR信号向外输出。

FldPolEn信号加至单符号延时触发器70上以及寄存器76的使能输入端上。触发器70的Q输出端连接至寄存器72的使能输入端。寄存器76的Q输出端连接至异或非门78的一个输入端，异或非门78的输出驱动帧置信计数器84。帧置信计数器84由触发器82的Q输出启动，触发器82的D输入输接收Fld信号。帧置信计数器84的输出端连接至与门68和T型触发器80的T输入端，T型触发器80的帧信号Fr输出连接至异或非门78的一个输入端。

在叙述本电路的工作中，参考图4中的波形图是有帮助的。该电路布置通过接连地将每个数据段与来自发生器28的基准信号进行比较，可确定第一数据段(它包含有场同步信号)。这种比较基于逐个符号的基础上，在比较器30内实施。图4中的Egate信号对与门32作出选通，使得只是相应的511PN序列和中间的63PN序列被用来进行比较。对于每313段的场，以一个预置值加载给寄存器38，该预置值大于任一段内会发生的最大差错计数。它对应于与基准信号相比较有差错的每一被比较的符号，在优选实施例中等于16进制的1FF。对每一段内的差错计数时，只当发现一个段的差错量小于存储的值时，寄存器38中的数值方改变。由于预置值大于一个段内可能的差错数目，所以在初始段的比较中寄存器38中的数值总是改变的。此后，只当在313个段的该组内遇到有较少差错的一个段时，寄存器38中的数值才改变。在313段构成的每一组的末尾，又当不存在噪声时，寄存器38中应包含最小的差错计数，它对应于该场中的第一段。之所以这样，是因为它包含有与所产生的基准信号一样的场同步。

在Egate之前和之后，信号EClr使误码计数器34复位，于511PN序列作比较期间建立的差错由差错曲线示明。寄存器38中累积差错的最小值与段计数器42提供的相应的段数目配对，并当段计数器42被MR复位信号清零时，该段将变为第一段。

每当在随后的场中具有最少差错数目的段被识别出象先前场中相应的段一样时，场置信计数器便增加1。FldPolEn信号应用来作出63PN序列的比较。比较电路由触发器70、寄存器72和76以及比较器74组成。虽然，比较工作始终在进行，但测量工作只当帧计数器复原时方予以考虑。由图4可见，FldPolEn脉冲只是取样中间的63PN序列作比较所得的结果，并不管对511PN序列的比较情况。所以，仅仅每一场中的头几段互相比较，并由于基准场段内中间63PN序列的极性是固定的，所以能容易地确定出具有最少差错数目的段。因此，一帧内实际的第1段能够与该帧内的第314段区别开。对该帧的确定应用来使帧置信计数器84增加1，在一次识别之后，计数器84给出Fld/Fr锁定信号的产生，它指明已达到场和帧锁定。

本技术领域内的熟练人员知道，后置梳状滤波的存在将要求Egate的起始有变化，以确保后置滤波对被比较的511PN序列中最初一些字符组的影响可弃去。

归纳起来，每段的差错或不一致与基准相比较，以确定出包含最小差错数目的段。在每个313段构成的组的开始，对寄存器38加载给一个最大值，以确保在最初的段的比较中可以找到一个较低的值。此后，由小于寄存器38中的存储值的任一个新差错值取代该存储值。然后，该场中包含最少差错数目的段号存储入段寄存器46中。

在下一场中，如果其中找到了最小差错值的段号与先前扬的段号相符，则场置信计数器计数升高1，如果段号不一样，则场置信计数器计数降低1。当置信计数器达到0时，所确定的段号才改变，每当发生频道改变时，通过复位也会出现置信计数器达到0。当场置信计数器达到计数值2时，帧置信计数器便启动。当场置信计数器达到计数值4时，将达到场锁定。场置信计数器的计数最高到16，计数至此便保持住，也即不翻转了。

当T触发器80与比较器36的输出协调一致时，帧置信计数器84计数升高。当帧置信计数器84计数值为1时，达到帧锁定，并且场锁定和帧锁定条件的组合将产生出场/帧锁定信号Fld/Fr。

当场置信计数器达到计数值为2时，启动段计数器复位电路。当当前场的段号与寄存器46中存储的段号相符时，段计数器42复位。此时，寄存器46中存储的最少差错的段号变为段号l。主复位信号MR使寄存器46中装入001且单触发复位电路阻止再次发生复位，除非置信计数器的计数已降到0并回升到2。

最后，比较器74将测量中间的63PN序列的误码计数器34之结果与早先的场内得到的结果进行比较。在两场为一帧的第一场中，将得到一个最小差错值，而在该帧的第二场中将得到一个最大差错值，这是因为，中间的63PN序列相对于基准场段的中间63PN序列是极性反转的。所以，第一场可与第二场区别开。

上面所述是一种新颖布置，应用于从一帧的两场内确定出第一场。本技术领域内的熟练人员知道，对本发明中所述的优选实施例可作出极多的改变但并不偏离其精神实质和范畴。本发明只是限于如权利要求书中所规定的内容。

Claims

1．一种在重复数据段的一帧中识别第一场和第二场的方法，其中每场包含一个相同的长PN序列和与其诸段的诸个相对应的略微不同的诸短PN序列，该方法包括：将每一段内会与长PN序列相符的部分同一个基准段进行比较，以寻找出每一场内带有诸PN序列的一段，并将寻找到的段内的诸短PN序列同基准段内的相符部分进行比较，以识别出第一场和第二场。

2．权利要求1的方法，其中，诸数据段内包括多电平符号，又其中，在逐个符号的基础上实施比较，并进一步包括通过寻找与基准段相比较而具有最少符号差错数目的被比较的段，以确定出带有诸PN序列的段。

3．权利要求1或2的方法，其中，相继的场内诸短PN序列中有相反的极性，又其中，基准段的相符部分有固定的极性。

4．一种帧识别系统，包括：用于接收两场形式或重复数据段形式的数据的装置，每一场内重复数据段中有着一个对应的数据段，其每一个中包含第一数据序列和第二数据序列，所述第一数据序列是相同的，而所述第二数据序列是不同的，一个基准数据序列中有与所述第一数据序列相同的第一部分和与所述诸第二数据序列之一相同的第二部分，第一装置，用于将所述数据段与所述基准数据序列中的所述第一部分进行比较，以在所述诸场之每一个中识别出所述一个第一段，及第二装置，用于将所述识别出的第一数据段内的所述第二数据序列与所述基准数据序列中的所述第二部分进行比较，以识别出各别的场。

5．权利要求4的系统，其中，所述诸数据段包括多电平符号，又其中，所述第一和所述第二比较装置将所述第一和第二数据序列中的各别符号与所述基准数据序列中的相应符号进行比较。

6．权利要求4或5的系统，包括：误码计数器，用以计数符号差错，寄存器装置，用以记录一个数据段内最少符号差错数目并且用以存储每个所述场内相应的段号，以及信号装置，用以对所述第一部分和第二部分限制所述误码计数器的工作。

7．权利要求6的系统，其中，所述第一数据序列较长而所述第二数据序列较短，所述诸第二数据序列在相继的场中极性交变，又所述系统包括有装置，用于当出现所述较长的第一数据序列期间启动所述第一比较装置，当出现所述较短的第二数据序列期间启动所述第二比较装置。

8．权利要求6的系统，包括：场置信计数器，帧置信计数器，以及使所述两计数器的计数增加的装置，该装置是响应于所述每一场内所述第一段有接连相同的确定和响应于所述每一场内有接连相同的一致性确定而增加计数量的。