CN1659863A - 电视接收机的频道获取处理 - Google Patents

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Abstract

通过确定电视接收机中每个频道的载波跟踪回路频率偏置和符号定时恢复偏置来提高数字电视信号接收机中的频道获取。将偏置存储在每个频道的相应EEPROM(CTL EEPROM、STR EEPROM)中。当将在TV接收机中获取频道时，将调谐命令提供给适当的EEPROM(CTL EEPROM、STR EEPROM)，并且将相应值传送给VSB解调器(40)，以便开始信道的获取。

Description

电视接收机的频道获取处理
本申请要求于2002年4月19日提交的序列号为60/374029的美国临时申请的利益。
技术领域
本发明涉及一种关于传输信号便于调谐的数字电视接收机的方法和装置。具体地，本发明涉及一种通过控制载波跟踪回路和符号定时恢复回路的起点来允许残留边带(VSB)解调器锁定用于接收的频道的方法和装置。
背景技术
任何陆地数字TV系统在向接收机发送信号时必须克服许多问题。美国已经采用了高级电视系统委员会(ATSC)系统，该系统使用八级残留边带(8-VSB)调制作为其数字电视标准。从包含符号形式的数字信息的调制信号中恢复数据通常需要在接收机具备三个功能：符号同步的定时恢复、载波恢复(对基带的频率解调)和频道均衡。
在传输标准中规定了符号和载频。但是，由于发送机和接收机中的硬件参数漂移，所以实际的载频和符号定时会不同于所规定的数值。实际载频和符号定时与规定的载频和符号定时之间的差值称为“偏置”。当调谐新的频道时，必须检测载频和符号定时中的偏置的存在，并且接收机的VSB解调器电路适于接收实际载波和符号频率。
一个问题在于：如果载波跟踪回路(CTL)和符号定时恢复(STR)回路的起点远离它们的锁定频率，则VSB解调器需要花费大量的时间来获取频道上的“锁”。例如，如果先前的频道具有处于频率容许范围的一端的载波和/或符号频率偏置，并且新的频道具有处于频率容许范围的另一端的载波和/或符号频率，则会出现这个问题。当将CTL和STR回路带宽设置得较低以保证可靠的获取和跟踪时，这个问题将会恶化。如果差值太大，甚至都不能获得锁。
为了根据所采用的美国标准来实现载波恢复，将处于抑制载频的小导频信号添加到传输信号中，以便帮助VSB接收机获取载波锁。检测该导频音，并且使CTL适用锁定导频音的频率。
为了根据所采用的美国标准来实现符号定时恢复，分析符号流来检测嵌入的同步信号。每个数据帧包括两个字段，每个字段包括313个分段，每个分段包括832个多级符号。每个字段的第一分段称为字段同步分段，并且剩下的312个分段称为数据分段。每个分段包括都具有相同的四个符号值的四符号分段同步序列。每个字段同步分段包括字段同步分量之后的分段同步序列，字段同步分量包括预定的511符号伪随机数(PN)序列和三个预定的63符号PN序列。中间的PN序列在连续的字段中是反向的。VSB模式控制信号(用于定义VSB符号丛(symbol constellation)大小)在最后的63符号PN序列之后，该63符号PN序列之后为96个保留的符号和从先前的字段中复制的12个符号。每个数据分段也包括828数据符号之后的4符号分段同步序列。数据符号典型地包含MPEG兼容数据分组。检测四符号字段同步字符的定时，并且将其用于将STR电路锁定到符号频率。可以从1994年3月20日至24日召开的全国广播工作者联合会的第48届广播工程年会的1994年会议记录上找到这个系统的全部描述，该内容在此并入作为参考。
期望一种锁定到新近调谐的频道的接收机，其不需要太久的延迟并且根本不存在没有锁定的可能性。本发明尤其涉及一种用于在接收机中能够更加可靠和迅速地获取传输频道的符号和载波锁的方法和装置。
发明内容
本发明已经意识到，当调谐频道时，新频道的CTL偏置和STR偏置的锁定值很可能与该相同频道上次调谐时的锁定偏置相同或相近。因此，当锁定一个频道时，本发明通过存储代表CTL和STR偏置的数据来解决以上问题。然后当再一次获取该频道时，将这些存储的偏置用作起点。由于CTL和STR积分器从所存储的偏置值到新的CTL和STR偏置只有较少的移动，所以需要较少的时间就可以实现CTL和STR获取。
根据本发明的原理，当VSB解调器锁定到频道时，将CTL和STR偏置存储在每个频道的EEPROM。从EEPROM中检索这些存储的CTL和STR偏置，并且将其用作随后的调谐操作的调谐参数，从而加快频道获取时间。
因此，在本发明的优选方法中，使电视接收机中的VSB解调器能够有效地锁定到对应于其中传输所接收的电视信号的频道的频道。这个方法包括以下步骤：确定电视接收机中的每个频道的相应载波跟踪回路偏置，并且将每个偏置存储为第一偏置。然后同样在电视接收机中确定每个频道的相应符号定时恢复偏置。将这些符号定时恢复偏置的每个存储为第二偏置。根据调谐命令从存储器检索每个频道相应的第一和第二偏置，从而解调器可以通过所检索的偏置来开始获取期望频道。
根据结合本发明的优选方法，将载波跟踪回路偏置存储在多个第一EEPROM中，每个第一EEPROM分别对应于不同的电视频道。将符号定时恢复偏置存储在多个第二EEPROM中，每个第二EEPROM分别对应于不同的电视频道。根据调谐命令从各个频道的第一和第二EEPRORM中的每个检索偏置。因此解调器将所检索的偏置用作获取期望频道的起点。
在结合本发明的原理的另一优选方法中，通过将接收机中的每个频道锁定到其相应的发射机频道并且记录锁定频道的载波回路偏置，来确定载波跟踪回路偏置。
同样地，一种优选方法包括以下步骤：通过将接收机中的每个频道锁定到其相应的发送机频道并且记录锁定频道的符号定时恢复偏置，从而确定符号定时恢复偏置。
在本发明的优选实施例中，提供一种装置，其使电视接收机中的VSB解调器能够有效地锁定到对应于其中传输所接收的电视信号的频道的频道。该装置包括用于在电视接收机中确定每个频道的相应载波跟踪回路偏置的器件。第一存储器件用于将每个所述偏置存储为第一偏置。该装置还包括用于在电视接收机中确定每个频道的相应符号定时恢复偏置的器件，并且包括第二存储器件以将每个符号定时恢复偏置存储为第二偏置。最后，提供根据调谐命令分别从第一和第二存储器件中检索每个频道的相应的第一和第二偏置的器件，从而解调器使用所检索的偏置来开始获取期望频道。
在根发明的另一个优选实施例中，用于存储偏置的装置为多个第一和第二电可擦除只读存储器(EEPROM)。
附图说明
图1是结合本发明的原理的VSB接收机的方框图；
图2是形成图1的方框40的一部分的载波跟踪回路EEPROM的功能性方框图；以及
图3是形成图1的方框60的一部分的符号定时恢复EEPROM的功能性方框图。
具体实施方式
参见附图，尤其参见图1，陆地广播模拟输入(HDTV)信号由天线(未示出)接收并且作为输入10提供给网络20，网络20包括RF调谐电路和中频处理器。IF处理器包括双转换调谐器，用于产生标称固定IF载频的IF通带输出信号。如上所述，实际IF载频会可能与标称频率有偏置。网络20还包括适当的自动增益控制(AGC)电路。
如美国所采用的1995年9月16日的高级电视标准委员会(ATSC)电视数字标准所规定，接收信号为载波抑制的8-VSB调制信号，在此结合作为参考。通过一元数据符号丛来表示这个VSB信号，其中只有一个轴包含接收机将要恢复的量化数据。
在8-VSB传输数据中，仅以RF包络的幅度来传输数字信息，而不以相位来传输。通过取样I频道或同相信息来恢复8级传输信号。由于消除了Q-频道的任何相关性，所以8-VSB接收机只处理I频道，从而切除了一半数目的接收机的不同阶段中所需要的数字信号处理电路。这将明显导致接收机设计中大量的简化和费用节省。
如上所述，网络20的输出为IF通带输出信号。将这个信号提供给模数转换器(ADC)30，模数转换器30产生过取样(oversampled)数字数据流。在所示出的实施例中，模数转换器30使用21.52MHZ取样时钟，每第二VSB符号数据流过取样输入10.76兆符号(Msamples)。这为接收符号速度的两倍。这以每符号两个样本提供给了每第二数据流过取样21.52Msamples。基于处理的每符号样本两个样本的使用，而不是基于处理的每符号一个样本的使用，会导致随后的诸如关于使用加德纳算法的符号定时恢复等的信号处理功能，或者例如随后的DC补偿单元50的有利操作。
通过将数据流提供给网络40，将来自ADC30的数据流解调为基带，网络40为具有载波跟踪回路(CTL)网络的全数字(all-digital)解调器。CTL网络40通过采用锁定到所接收的VSB数据流的小参考导频的全数字锁相回路(PLL)来执行这个功能。该全数字PLL包括相位检测器的数字仪器，用于检测本地振荡器信号与导频信号之间的相差；回路滤波器，用作积分器以跟踪IF载频；和数控振荡器，用于生成本地振荡器信号，该本地震荡器信号具有响应来自积分器的输出信号而被控制的频率。这种数字PLL的设计和实施是本领域的技术人员的公知常识，所以不再进行更为详细的说明和论述。单元40产生输出I-相位解调符号数据流。
与ADC网络30和解调器40有关的是分段同步和符号时钟恢复网络60。网络60从随机数据中检测并且分离每个分段中的重复分段同步序列。网络60还包括数字PLL，数字PLL包括用于检测分段同步序列的取样时钟信号与时间位置之间的相差的相位检测器；回路滤波器，用作积分器以跟踪符号频率；和数控振荡器，用于生成取样时钟，该取样时钟具有响应来自积分器的输出而被控制的频率。如以上所论述的，这种数字PLL的设计和实施是本领域的技术人员的公知常识，所以不再进行更为详细的说明和论述。以这种方式，将分段同步部件的时间位置用于恢复适当的相控21.52MHZ时钟，该时钟用于通过ADC30控制数据流符号取样。
一旦电路60获取所接收的频道中的符号上的锁，接收机时钟与发送机时钟同步，并且将样本时钟反馈给模数转换器30(和接收机中的其它电路，在此未示出以简化附图)。当完成这个处理时，VSB接收机被调谐到适当的频道，并且接收机可以以适当的方式运行。
如上所述，如果载波跟踪回路和符号定时恢复回路的起点远离它们新锁定的频率，则VSB解调器电路40将花费大量的时间来获取频道上的“锁”。同样如上所述，当将CTL和STR回路带宽设置得较低以保证可靠的获取时，这个问题将会恶化。
根据本发明，可以大量地减少这个时间周期。图2为功能性方框图，其示出了多个N载波跟踪回路EEPROM 1-N(42、44、46)和载波恢复电路40，将载波跟踪回路EEPROM配置为数字解调器的一部分。通常，当频道被锁定时，将代表锁定CTL偏置的值存储在对应于该频道的EEPROM存储器中。当下一步选择该频道以进行调谐时，将先前所存储的偏置值用作CTL载波获取的起点。
在图2中，将输入端CIN耦合到代表CTL 40中的电流CTL偏置的值的源(未示出)。将多个CTL EEPROM 42、44和46的各个输入端同时耦合到CIN端。将CTL EEPROM 42、44和46的各个输出端共同耦合到输出端COUT。将输出端COUT耦合到CTL 40中的电路(未示出)，该电路可以将CTL偏置设定为输出端COUT的值。将各个控制信号t1、t2和tn耦合到CTL EEPROM42、44和46的相应控制输入端，并且控制相应的CTL EEPROM 42、44、46的操作。
根据本发明，例如当将接收机锁定到诸如频道1的特定频道时，在输入端CIN接收频道1的CTL偏置值，并且响应控制信号t1，将所述偏置值存储在对应于频道1的CTL EEPROM 1，42中，这个值可以是提供给CTL电路40中的PLL中的数控振荡器的数值，也可以是代表CTL电路40的锁定偏置值的任何其它值。同样地，例如当将接收机锁定到诸如频道2的第二频道时，响应控制信号t2，将来自输入端CIN的频道2的CTL偏置值存储在对应于频道2的CTL EEPROM 2，44中。在单元40中提供对应于每个N频道的EEPROM。这通过指向最后的EEPROM N，46的虚线来表示。因此，在将接收机锁定到每个频道之后，就已经在对应于每个频道的EEPROM中存储各个载波跟踪回路频率偏置。
同样地，如图3所示，分段同步和符号定时恢复电路60包括STREEPROM存储元件1-N、62、64、66。由于具有载波跟踪回路，并且将每个频道锁定在接收机中，所以在对应于该频道的STR EEPROM 62、64、66中存储了代表符号频率偏置的值。当随后选择该频道以进行调谐时，检索该值并且将其用作开始符号定时偏置。
图3类似于图2。在图3中，将输入端SIN耦合到代表STR 60中的当前符号定时偏置的值的源(未示出)，该值可以是提供给STR 60中的数控振荡器的值，也可以是代表符号定时偏置的任何其它值。将多个STR EEPROM 62、64和46的各个输入端共同耦合到SIN端。将STR EEPROM 62、64和66的各个输出终42、44、46和62、64、66端共同耦合到输出端SOUT。将输出端SOUT耦合到STR 60中的电路(未示出)，该电路可以将STR偏置设定为输出端SOUT的值。将各个控制信号t1、t2和tn耦合到STR EEPROM 62、64和66的相应控制输入端，并且控制相应的STR EEPROM 62、64和66的操作，该控制信号可以是与图2中所示的控制信号相同的控制信号。类似于如上所述的CTL40，当锁定频道时，响应于控制信号t1、t2和tn将输入端SIN的电路符号定时偏置值存储在对应于该频道的STR EEPROM 62、64、66。
进一步根据本发明的原理，当将接收机调谐到新的频道时，接收机将各个控制信号t1-tn提供给CTL和STR EEPROM 42、44、46和62、64、66。提供给对应于将要调谐的频道的CTL和STR EEPROM(42、44、46和62、64、66)的控制信号控制EEPROM分别检索先前所保存的CTL偏置和STR偏置，并且将所检索的值提供给相应的输出端COUT和SOUT。以这种方式，接收机将先前所存储的用于该频道的CTL偏置传送给解调器40，然后解调器40将所检索的CTL偏置值用作开始载频偏置，并且接收机将先前所存储的用于该频道的STR偏置值传送给符号时钟恢复电路60，然后符号时钟恢复电路60将所检索的STR偏置值用作开始符号定时偏置。然后接收机开始获取接收机将要调谐的频道。
由于载波跟踪回路和符号定时恢复偏置被存储在频道上次所锁定的每个频道的相应EEPROM中，所以这些存储值可以用作用于对这些频道进行随后调谐操作的初始偏置，从而加快频道获取时间。相对于没有存储这些值并且没有机会将这些先前所确定的值用作开始获取点的普通接收机而言，以先前所锁定的偏置值开始CTL和STR能够大量地减少获取时间。尤其是在以下情况下：新近调谐的频道的初始调谐偏置将是先前所调谐的频道的偏置，其完全不相干并且可能十分不同。
本领域的技术人员需要了解的是，EEPROM是甚至在电源切断的情况下也能保存存储在其中的数据的非易失性存储器。因此，甚至在接收机关闭或遇到电源故障的情况下，存储在CTL EEPROM 42-46和STR EEPROM 62-66中的信息将仍然存储在系统中。尽管已经将EEPROM列举为非易失性存储器，但是本领域的技术人员需要理解的是，可以使用目前已知的或将来要开发的任何形式的非易失性存储器，诸如电池操作RAM，或如磁盘、磁带或磁心存储器等的磁存储器。
本领域的技术人员还需要理解的是，各个EEPROM(42、44、46和62、64、66)不必是物理分离的EEPROM，但是可以是单个EEPROM中的相应位置，或者如果需要的话，也可以是多个多位置EEPROM。因此，已知设计中的对应于不同控制信号t1、t2、tn的寻址电路可以在锁定频道时，将该频道的CTL和STR偏置值存储在对应于该频道的EEPROM位置，并且当重新选择该频道时，从相关位置搜索该值。
一旦将VSB接收机锁定到适当频道，则将所解调的VSB信号提供给DC补偿单元50，DC补偿单元通过使用自适应跟踪电路，将由导频信号分量所引起的DC偏置分量从所解调的VSB信号中去除。将DC补偿电路50的输出提供给字段同步检测器70和NTSC公共频道干扰抑制电路80。将电路80的输出提供给校正频道失真的自适应频道均衡器90。相位噪音可以随意地旋转符号丛，从而将均衡器90的输出提供给相位跟踪回路100，相位跟踪回路100消除均衡器90的输出信号中的残留的相位和增益噪音。这包括未被上述载波恢复网络40响应导频信号而消除的相位噪音。然后通过单元110格型解码从相位跟踪回路100输出的相位校正信号，通过单元120对其进行去交织，通过单元130对其进行里德-所罗门误差校正，并且通过单元140对其进行去扰或去随机化。其后，通过单元150对所解码的数据流进行音频、视频和显示处理。调谐器和IF处理器单元10、ADC 30、DC补偿电路50、字段同步检测器70、NTSC滤波器80、均衡器90、相位跟踪回路100、格型解码器110、去交织器120、里德-所罗门解码器130和解扰器140可以采用1994年4月14日的大联盟HDTV系统规范中所描述的类型的电路，在此并入作为参考。
根据本发明，可以通过提供必要功能的专用数字硬件电路(包括上述的EEPROM)来制造全数字解调器电路40和/或符号时钟恢复电路60。选择性地，也可以处理器来制造全数字解调器电路40和/或符号时钟恢复电路60，通过控制程序以已知的方式控制该处理器，从而接收输入信号，根据控制程序的指令来处理这些信号，并且生成所处理的输出信号。此外，还可以使用处理器和专用硬件的组合，并且本领域的技术人员需要理解如何将该设计划分为例如EEPROM的专用硬件和提供信号处理的处理器，并且需要理解如何设计和实施这样的系统，以及如何将处理器和专用硬件相互连接。
已经根据一种特定的方法和装置以及特定的说明性实例(诸如将EEPROM用作存储媒体)描述了本发明。尤其是，本发明在上下文中已经描述了一种用于接收多个频道之中的期望频道的电视接收机，电视信号可以在多个频道中传输。但是，在不背离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，显然能够以其它的方法和装置来实施本发明的原理。

Claims (17)

1.一种用于使接收机中的解调器(40)能够有效地锁定到多个频道之中的期望频道的方法，所接收的信号可以经由所述多个频道传输，所述方法包括步骤：
确定对应于所述接收机中的每个频道的相应载波跟踪回路频率偏置；
将所述载波跟踪回路频率偏置中的每个存储为第一偏置；
确定对应于所述接收机中的每个频道的相应符号定时恢复频率偏置；
将所述符号定时恢复频率偏置中的每个存储为第二偏置；以及
检索对应于所述期望频道的所述第一和第二偏置，从而所述解调器(4)使用所检索的偏置来开始所述期望频道的获取。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的载波回路偏置来确定每个相应的载波跟踪回路频率偏置。
3.如权利要求2所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的符号定时恢复偏置来确定每个符号定时恢复频率偏置。
4.如权利要求1所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的符号定时恢复偏置来确定每个符号定时恢复频率偏置。
5.一种用于使数字电视接收机中的VSB解调器(40)能够有效地开始获取多个频道中的期望频道上的接收电视信号的方法，所述电视信号可以经由所述多个频道传输，所述方法包括步骤：
确定对应于所述数字电视接收机的每个频道的相应载波跟踪回路频率偏置；
将所述载波跟踪回路频率偏置中的每个存储在多个第一非易失性存储器中，所述第一非易失性存储器中的每个分别对应于不同的电视频道；
确定对应于所述数字电视接收机的每个频道的相应符号定时恢复频率偏置；
将所述符号定时恢复频率偏置中的每个存储在多个第二非易失性存储器中，所述第二非易失性存储器中的每个分别对应于不同的电视频道；以及
从每个所述第一和第二非易失性存储器中检索对应于所述期望频道的所述偏置，从而所述解调器(40)将所检索的偏置用作获取所述期望频道的起点。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述相应的多个第一和第二非易失性存储器为EEPROM。
7.如权利要求5所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的载波回路偏置来确定每个相应的载波跟踪回路频率偏置。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的符号定时恢复偏置来确定每个符号定时恢复频率偏置。
9.如权利要求5所述的方法，其中通过将所述接收机锁定到每个相应的传输频道并且记录所述锁定频道的符号定时恢复偏置来确定每个符号定时恢复频率偏置。
10.一种用于使电视接收机中的VSB解调器(40)能够有效地锁定到多个频道之中的期望频道的装置，所接收的电视信号可以经由所述多个频道传输，所述方法包括步骤：
解调器(40)，用于确定对应于所述电视接收机中的每个频道的相应载波跟踪回路频率偏置；
第一非易失性存储器件，用于将所述载波跟踪回路频率偏置中的每个存储为第一偏置；
符号时钟恢复电路(60)，用于确定对应于所述电视接收机中的每个频道的相应符号定时恢复频率偏置；
第二非易失性存储器，用于将所述符号定时恢复频率偏置中的每个存储为第二偏置；以及
用于从所述第一和第二非易失性存储器件检索对应于所述期望频道的所述第一和第二偏置的器件，从而所述解调器(40)使用所检索的偏置来开始所述期望频道的获取。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述第一非易失性存储器件为多个第一EEPROM，并且所述第二非易失性存储器件为多个第二EEPROM。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述解调器(40)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的载波，并且显示锁定频道的载波回路偏置的器件。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述符号时钟恢复电路(60)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的符号定时，并且显示所述锁定频道的符号定时恢复偏置的器件。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述解调器(40)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的载波，并且显示所述锁定频道的载波回路偏置的器件。
15.如权利要求10所述的装置，其中所述解调器(40)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的载波，并且显示所述锁定频道的载波回路偏置的器件。
16.如权利要求10所述的装置，其中所述符号时钟恢复电路(60)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的符号定时，并且显示所述锁定频道的符号定时恢复偏置的器件。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述解调器(40)包括用于将所述接收机中的时钟锁定到相应传输频道的载波，并且显示所述锁定频道的载波回路偏置的器件。
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