CN1269669A - 伪锁定检测系统 - Google Patents

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Abstract

检测和防止载波再生环的伪锁定。在解调器6中锁定载波再生环,并且如果检测出来自解调器6的数据未获得帧同步,那么作为伪锁定已发生输出检测信号c。按照检测信号c,定时器22起动,并进行上升计数。如果定时器22达到预定值,那么地址计数器23进行上升计数,根据地址信号从校正数据存储器24中读出校正数据。校正数据与选台数据相加,输入可编程分配器15,使局部振荡频率微调整。更新地址信号直到从伪锁定中逃脱。

Description

伪锁定检测系统
本发明涉及检测和防止数字电视广播的因垂直相位解调电路引起的伪锁定的伪锁定检测系统。
近年来，以数字信号形式供给电视广播信号的技术已实用化，已开始进行商业性的数字电视广播。在数字电视广播中，有使用卫星发送数字电视信号和用地面波发送数字电视广播这两种情况。其中，说明卫星数字电视广播。
图5是表示在卫星数字广播接收机中接收的1帧部分的数字数据的结构图。数字数据在一帧中包括39936个符号。其中，所谓符号是在1时钟内同步接收的信号。一帧的前头部分由TMCC信号(传送多路控制信号)和同步码信号构成。TMCC信号传送时间段(slot)信号和与传送方式相关的控制信息。同步码信号的符号数合计为40个符号。TMCC信号和同步码信号的总符号数为192，作为BPSK(BinaryPSK)调制信号来传送。
在TMCC信号和同步码信号之后，交叉配置数据(图象部分、声音部分等)和用于载波锁定的色同步信号。各数据的符号数有203个，各载波锁定用色同步信号的符号数有4个。载波锁定用色同步信号为BPSK调制信号。
由203个符号构成的数据部分和由4个符号构成的载波锁定用色同步信号部分为1组，连续合计4组((203+4)×4个符号)称为1个时间段。
按各种调制方式调制各个时间段。在频率引入后，检测同步码，通过取出帧同步解调TMCC信号的内容，可辨认哪种调制方式的数据按哪种顺序传送。作为调制方式，可列举出8PSK、QPSK(QPSK：Quadrature PSK)和BPSK等。
下面，图6表示卫星数字广播接收机的结构。在调谐器61中由卫星传送的数字电视信号被同步检波，同时进行频率降频转换。从调谐器61获得的I信号和Q信号用垂直相位解调电路62解调，生成I基带和Q基带。然后，用PSK解调电路63，按照I基带和Q基带，进行各种PSK解调，用误差校正电路64进行PSK解调信号的误差校正。用信号处理电路65按照MPEG1和MPEG2方式将已校正过误差的PSK解调信号译码成动图象数据和声音数据。
在数字广播接收机中，利用图3那样的结构由数字电视信号解调I基带信号和Q基带信号。在图3中，在乘法器1和2中对数字电视信号进行准同步检波，输出I信号和Q信号。I信号在LPF3中仅通过其低频成分，然后用AD转换器4转换成数字值之后，通过匹配滤波器5输入到解调器6。另一方面，Q信号在LPF中也只通过低频成分，用AD变换器8变换成数字值后，通过匹配滤波器9输入到解调器6。
从解调器6输出由再生的载波解调的I基带和Q基带。通过检测I和Q基带的频率偏差来进行载波再生。就是说，I和Q基带输入到相位误差检测电路10，与一个时钟前的I和Q基带进行比较，求出相位角之差。由此，检测接收信号的相位误差。该相位误差施加在NC0电路11上，按照相位误差输出频率信号fp，而且反馈给解调器6。对于按照频率信号fp输入的I信号和Q信号进行复数相乘。在解调器6中，校正I信号和Q信号的矢量，被校正的信号作为I基带和Q基带输出。用后级的误差检测校正电路12实施对I和Q基带的误差校正等信号处理。
在图3中，如果施加在乘法器1和2上的局部振荡信号fr与调制载波信号fc的频率差为Δf，那么变为：
【式1】
        Δf＝|fr-fc|    …(1)
当Δf＝0时，即使不用解调器6校正一般也可以获得正确的基带。就是说，在图4的信号基带图中，在QPSK调制方式的情况下，一般在●点可得到基带。Δf≠0时，如果不进行任何校正，那么基带相位的相位量会连续地变化同时发生偏移。就是说，在图4中，基带矢量的相位变成在圆上转动。如果NC0电路的输出频率为fp，那么控制频率fp，以使载波再生环变为|Δf-fp|＝0，其结果，防止解调器6的基带相位转动，如图4所示，在●点可得到基带。
但是，如果再生时钟为fsym，以下频率关系成立，那么在解调器6的载波再生环中会引起伪锁定。
【式2】
    |Δf-fp|＝m×fsym/2n    …(2)
其中，m、n为整数，整数n按调制方式改变。例如，在BPSK调制中n＝1，在QPSK调制中n＝2，而在8PSK调制中n＝3。例如，如图4所示，在再生时钟期间A点的基带相位偏移后可以返回A点的情况下，由于看不出相位偏移，不能检测出，所以会导致载波再生环看上去好象锁定的现象和伪载波锁定状态。在该状态下，虽可以解调基带，但在基带中不包含正确的数据。
再有，由于基带矢量的相位检测移至图4的第一象限来检测，所以因调制方式造成伪载波锁定的基带相位偏移量变化。在QPSK调制方式的情况下，如图4所示，由于变为四个●点，所以即使有m×fsym/4的相位偏移，也会发生伪载波锁定。
图3表示以往的伪载波锁定检测方法。在图3中，配有来自解调器6的进行基带误差校正的误差检测校正电路12，和按照相位误差检测电路10和误差检测校正电路12的检测信号，检测伪载波锁定的CPU 13。如果发生伪载波锁定，那么由于在基带中不包括正确的数据，所以从误差检测校正电路12中产生误差检测信号。因此，CPU 13在载波再生环锁定时接收由相位误差检测电路10产生的锁定检测信号和误差检测信号，检测产生的伪载波锁定。
如果检测出伪载波锁定，那么直至从伪载波锁定状态选出为止，CPU 13变更选台用的PLL电路14的程控分配器(program flowdivider)15的分频。通过变更所述分频，变更局部振荡频率fc，通过使式(1)的频率关系不成立，载波再生环一旦变为非锁定状态，就引入正确的载波锁定。
但是，在以往，伪载波锁定的检测由CPU 13的软件来执行，CPU13必须不断监视锁定检测信号和误差检测信号。由此，必须用CPU 13的软件持续进行伪载波锁定的监视，所以以往的软件负担大。此外，由于CPU 12的接口为串行形式，在数据接收上需要时间，同时用软件来执行伪载波锁定的检测，所以难以用短时间检测伪锁定。
本发明的特征在于，在利用由载波再生环再生的再生载波，将垂直相位调制信号解调为I基带信号和Q基带信号的垂直相位解调电路中，由伪锁定检测电路构成，该伪锁定检测电路通过检测载波再生环的锁定和所述基带信号的帧的非同步，检测伪锁定。
特别是，其特征在于，所述伪锁定检测电路根据载波再生环的锁定检测信号和帧同步检测信号检测伪锁定。
此外，其特征在于，还配有输出局部振荡信号的局部振荡电路，和在检测伪锁定时变更局部振荡频率的伪锁定防止电路。
再有，其特征在于，伪锁定防止电路包括：按照所述伪锁定检测电路的检测信号起动的定时器；按照所述定时器的输出信号进行上升计数，按照计数值输出地址信号的地址计数器；根据所述地址信号由地址读出校正数据的校正数据存储器；和对设定局部振荡频率的选台数据和校正数据进行相加运算的加法器。
按照本发明，在伪锁定状态中，由于载波再生环锁定，并且不进行正确的数据解调，所以利用载波再生环，检测伪锁定。在检测出伪锁定的情况下，通过定时器的计时动作和从存储器中读出校正数据，在硬件上可以实现从伪锁定中摆脱。
图1是表示本发明实施例的方框图。
图2是表示图1的校正数据存储器内的地址和校正数据的图。
图3是表示以往例的方框图。
图4是伪锁定时的QPSK方式的信号空间图。
图5是表示数字电视信号数据列的图。
图6是表示卫星数字电视接收机的方框图。
图1是表示本发明实施例的电路图。对于与以往例的图3相同的电路标以与图3相同的符号，并省略其说明。
20是检测来自解调器6的基带的帧同步的帧同步检测电路，设置在进行误差检测校正的电路前级。在数字电视广播中，基带按图5所示的帧(组)单位传送。在检测表示帧开头的帧同步图形，多次连续检测出帧同步图形(帧同步保护处理)之后，进行基带数据的取出。如果检测出帧同步图形，那么帧同步检测电路20输出帧检测信号a。如果发生伪载波锁定，那么由于用解调器6不能正确地解调基带，所以不能检测帧同步图形。此时，帧检测信号a变为非有源状态。
21是伪锁定检测电路，检测锁定检测信号b的有源状态和帧检测信号a的非有源状态，输出表示伪载波锁定的伪锁定检测信号c。在伪载波锁定发生期间，如上所述，由于载波再生环锁定并且不能解调基带，所以通过检测载波再生环，可以检测伪载波锁定。
22是定时器，根据伪锁定检测信号c的有效状态进行计数，如果计数至从CPU 13下载的预定设定值，那么输出输出信号d，进行复位。
23是地址计数器，按照定时器22的输出上升计数，产生地址信号e。24是校正数据存储器，有多个地址，分别存储校正数据。根据地址信号e，从地址小的顺序开始读出校正数据。在校正数据存储器24的各个地址中，例如，如图2所示，存储校正数据。在图2中，如果地址小，那么按相位偏差小的顺序存储数据。作为数据存储的顺序，从地址小的顺序开始，如果存储与造成伪载波锁定概率高的相位偏差对应的校正数据，那么可以在短时间内从伪载波锁定中摆脱出来。例如，可列举出将造成伪载波锁定的频率偏差正规分布化，根据其分布决定校正数据顺序的方法。
图1的校正数据存储器24可以存储来自CPU 13的数据。在再生时钟fsym可变的情况下，CPU 13运算校正数据，此外，利用表读出校正数据，存储在其校正数据中。在这种情况下，作为校正数据存储器24，例如最好采用RAM等可读出和写入存储器。此外，在再生时钟fsym固定的情况下，用ROM构成校正数据存储器，也可以在ROM中存储固定的校正数据。
25是把来自CPU 13的选台数据和校正数据相加的加法器。利用加法器25的输出数据，变更可编程分配器15的分频，其结果，使局部振荡频率fr变更。因此，在QPSK调制的情况下，局部振荡频率fr只有再生时钟的m×fsym/4部分被微调整。如果局部振荡信号fr的频率被微调整，那么式(1)的Δf量改变，强制地变更基带的相位。如果基带的相位偏差量与校正量一致，并且相位偏差的方向与校正方向相反，那么解调器6的基带矢量在原来的点上(例如，图4的●点A)被校正，从伪载波锁定状态中摆脱出来。
下面说明图1的一连串动作。再有，在初期状态中，地址计数器23的计数值设定为‘0’，由于校正数据存储器24的0地址被指定，所以存储器24的输出数据变为0。因此，在初期状态中，从加法器25原样输出CPU 13的选台数据，局部振荡频率fr处于无调整状态。其中，如果检测出伪载波锁定状态，那么开始定时器22的动作。一旦经过预定时间，地址计数器23的计数值就上升一个计数，输出指定校正数据存储器24的一个地址的地址信号。输出来自存储器24的校正数据+fsym/2n，输出来自加法器25(选台数据+fsym/2n)的数据。
于是，由于局部振荡频率被校正，I和Q信号的矢量相位变更，所以解调器6的载波再生环一次变为非锁定状态。由此，如果相位误差检测电路10的锁定检测信号b变为非激活状态，那么伪锁定检测信号c变为截止状态，定时器22的动作被暂时中断。然后，载波再生环变为锁定状态，如果锁定检测信号b变为激活状态，那么伪锁定检测信号c变为有效状态，定时器22的暂时停止状态被解除。
然后，载波再生环正常锁定，如果从解调器6获得正确的数据，那么检测帧同步图形，帧检测信号a变为激活状态，伪锁定检测信号c变为截止状态。因此，定时器22的动作被暂时停止，地址计数器23的计数动作变为保持状态。因此，不更新校正数据，保持校正数据+fsmy/2n的输出，其结果，使载波校正环的正常锁定状态持续。
相反，如果载波再生环为伪载波锁定状态，那么由于在基带中未包含正确的数据，所以帧检测信号a表示原来的非激活状态，伪锁定检测信号c原样输出。因此，定时器22继续计数，如果经过预定时间，地址计数器23更新为‘2’，那么从校正数据存储器24的2个地方输出校正数据fsym/2n。由此，校正局部振荡频率fr。例如，如图2所示，以上局部振荡频率fr的校正处理按校正数据+1倍、-1倍、+2倍、-2倍…的顺序继续进行，直至载波再生环正常锁定。
按照本发明，由于不使用CPU就可以检测伪载波锁定，所以可以减轻CPU的软件负担。由于使校正数据与伪载波锁定发生概率高的相位偏差相对应，按其顺序进行局部振荡频率的校正，所以可以在短时间内从伪载波锁定中摆脱出来。

Claims (4)

1.一种伪锁定检测系统，其特征在于，在利用由载波再生环再生的再生载波，将垂直相位调制信号解调为I基带信号和Q基带信号的垂直相位解调电路中，包括伪锁定检测电路，通过检测载波再生环锁定和所述基带信号的帧为非同步，检测伪锁定。
2.如权利要求1所述的伪锁定检测系统，其特征在于，所述伪锁定检测电路根据载波再生环的锁定检测信号和帧同步检测信号检测伪锁定。
3.如权利要求1所述的伪锁定检测系统，其特征在于，还配有输出局部振荡信号的局部振荡电路，和在检测伪锁定时变更局部振荡频率的伪锁定防止电路。
4.如权利要求3所述的伪锁定检测系统，其特征在于，所述伪锁定防止电路包括：
按照所述伪锁定检测电路的检测信号起动的定时器；
按照所述定时器的输出信号进行上升计数，按照计数值输出地址信号的地址计数器；
根据与所述地址信号对应的地址读出校正数据的校正数据存储器，和
对设定局部振荡频率的选台数据和校正数据进行相加运算的加法器。
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