CN1663253A - Dvb－t到dvb－s转换调制器的时钟恢复 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于转换调制器的时钟恢复系统，允许通过地面天线和通过DVB－S类接收机来接收以地面数字视频广播格式(DVB－T)编码的COFDM/DVB－T视频信号，DVB－S类接收机适于接收以卫星数字视频广播格式(DVB－S)编码的QPSK/DVB－S视频信号。

Description

DVB-T到DVB-S转换调制器的时钟恢复
技术领域
本发明涉及数字传输。尤其涉及一种用于从由第一数据率的第一编码格式的数据源提供的第一编码信号中产生以第二数据率的第二编码格式编码的第二信号的转换器设备。
本发明有利地在数字电视中应用于接收机和转换器设备，其允许通过地面天线和DVB-S类接收机接收以地面数字视频广播格式(DVB-T)编码的DVB-T视频信号，DVB-S类接收机适于接收以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的DVB-S视频信号的。
背景技术
以编号WO99/37093公布的国际专利申请描述了一种系统，用于在共同环境中用不同标准发送的多个电视信号的分配。按照该系统，一个或多个数字信号能够由系统的单个用户通过频率转换到只能由所述用户访问的预定频道来接收。出现在所述频道中的数字信号总是具有相同的调制并能够由所述用户通过发送控制信号到选择装置的控制装置进行选择。从而防止共同环境的用户拥有对于共同环境可获得的不同的数字信号的不同类型的调制器。系统应用到不同数字电视信号共同分配到多个接收机，用于使得多个接收机接收到达共同环境的节目。它不应用于利用与单个接收机兼容的标准不同的标准发送的数字电视信号的单个接收机的单独接收。
发明内容
本发明的目的是允许使用用于接收地面数字信号的卫星接收机单独接收来自地面频道的数字信号。
本发明考虑以下的方面。数字地面电视已经在几个欧洲国家开始(例如，英国，瑞典，西班牙等)并正在向大部分欧洲国家发展。根据新的节目提供商的增值，用户或多或少不愿意获得需要接收以特定数字格式(DVB-T)发送的新节目需要的适当的附加设备(机顶盒)。直到现在，DVB-T电视标准预定的增加速度仍然相当低，一部分就是由于附加机顶盒设备的成本。但是，已经有相当数量的已安装的DVB-S机顶盒，该DVB-S机顶盒的拥有者不打算为额外的、相当昂贵并麻烦的机顶盒付费。而且，想开展新的DVB-T服务的现有DVB-T服务提供商将不得不投资很多钱来获取适当的设备。
因此，本发明提供DVB-T到DVB-S转换装置，用于把DVB-T信号转换为DVB-S信号，以由DVB-S类机顶盒用作为现有的DVB-S机顶盒的附加设备的简单并不贵的转换器处理，可能不需要对机顶盒进行任何硬件适配。从而，DVB-S机顶盒用户将能够通过加入低成本的转换器再次使用他们已有的机顶盒接收新的DVB-T节目，并且DVB-S服务提供商将能够再次使用它们已经安装的机顶盒的基础，从而降低了他们的投资。
按照本发明的基本用户转换器盒执行OFDM信号到QPSK信号的转换调制。它包括ODFM解调器和QPSK再调制器。但是，该转换调制造成对于QPSK符号率产生的困难。QPSK符号率频率对于卫星接收机的正确操作必须是稳定的并应当锁定到OFDM传输数据率。
本发明提供一种可适用于OFDM向QPSK转换调制的转换调制器。它提供用于以用户产品的低成本产生例如QPSK符号率时钟的装置。为此，提供起始段落提到的类型的转换器设备，该转换器包括：
·解码装置，用于解码第一编码信号并用于产生解码信号，
·编码装置，用于编码所述解码的信号为第二编码信号，
·时钟恢复装置，包括具有由两个互补环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在第一数据率，两个互补环路包括一个使用自由运行参考时钟和可编程的分割装置的粗略环路(coarse loop)，用于使得振荡器达到接近于在预定的容许范围内的预定标称频率的频率，和一个使用缓冲装置的精细环路(fine loop)，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率相对第一数据率控制第二数据率，
·控制装置，用于控制解码装置、编码装置和粗略环路分割装置。
也提供一种适于接收以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的DVB-S信号的接收机，所述接收机包括转换器设备，用于从接收的OFDM调制的DVB-T信号中产生以卫星电视视频广播格式(DVB-S)编码的QPSK调制信号，所述转换器设备包括：
·解调装置，用于解调接收的OFDM调制的DVB-T信号并用于提供解调的DVB-T信号，
·调制装置，用于再调制所述解调的DVB-T信号TS为QPSK调制信号，
·时钟恢复装置，用于从具有由两个互补环路控制的频率的振荡器中提供用于QPSK调制器的符号时钟，其锁定在OFDM调制的DVB-T信号数据率，两个互补环路包括一个使用自由运行参考时钟和可编程的分割装置的粗略环路，用于使得振荡器达到接近于在预定的范围内的预定标称频率的频率，和一个使用缓冲装置的精细环路，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率对OFDM解调器和QPSK调制器之间的数据率进行控制，
·控制装置，用于控制解调装置、调制装置和粗略环路分割装置。
按照另一个实施例，提供在起始段落提到的类型的转换器设备，转换器包括：
·解码装置，用于解码第一编码信号并用于产生解码信号，
·编码装置，用于编码所述解码信号为第二编码信号，
·时钟恢复装置，包括具有由控制环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在第一数据率，控制环路使用缓冲装置，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率相对第一数据率控制第二数据率，
·控制装置，用于控制解码装置、编码装置并用于强加标称值到对应于编码装置的标称符号时钟率的振荡器中。
也提供一种适于接收以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的DVB-S信号的接收机，所述接收机包括转换器设备，用于从接收的OFDM调制的DVB-T信号中产生以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的QPSK调制信号，所述转换器设备包括：
·解调装置，用于解调接收的OFDM调制的DVB-T信号并用于提供解调的DVB-T信号，
·调制装置，用于再调制所述解调的DVB-T信号为QPSK调制信号，
·时钟恢复装置，包括具有由控制环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在OFDM调制的DVB-T信号数据率，控制环路使用缓冲装置，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率来控制OFDM解调器和QPSK调制器之间的数据率，
·控制装置，用于控制解调装置、调制装置并用于强加标称值到对应于调制装置的标称符号时钟率的振荡器中。
附图说明
参照以下描述的实施例本发明的这些和其他方面会很明显并将被阐明。在图中：
图1是说明按照本发明的转换器设备的概念框图，
图2是说明按照本发明的特定实施例的转换器设备的概念框图，
图3是说明按照本发明的另一个实施例的转换器设备的概念框图。
具体实施方式
图1说明了按照本发明的设备，用于从第一数据率R1的第一编码格式的数据源SOURCE提供的第一编码信号S1中产生以第二数据率R2的第二编码格式编码的第二信号S2。由于解码器的实施，瞬时数据率R1不是恒定的。第二数据率R2的特性是具有固定的瞬时数据率并锁定在数据率R1的平均值。转换器设备包括：
·解码装置DECOD，用于解码第一编码信号S1并用于产生表示为TS的解码信号，
·编码装置，用于编码所述解码信号为第二编码信号S2，
·时钟恢复装置，包括具有由两个互补环路控制的控制频率FOSC的振荡器OSC，用于产生编码装置ENCOD的符号时钟，其锁定在第一数据率R1，两个互补环路包括一个使用自由运行参考时钟Fref和可编程的分割装置COUNT1和COUNT2的粗略环路，用于使得振荡器OSC达到接近于在预定的容许范围内的预定标称频率Fno的频率FOSC，和一个使用缓冲装置FIFO的精细环路，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率FOSC相对第一数据率R1控制第二数据率R2，
·控制装置CTRL，用于控制解码装置、编码装置和粗略环路分割装置。
取代作为常规DVB-S接收机的附加设备的将被连接的分离设备，本发明也可以在单个接收机中实现，该接收机除了至少加入上述转换器设备的特征之外具有与常规DVB-S接收机相同的特征。这样的接收机未示出，因为其所有特征很容易从图1所示的特征得出。
图2示出了按照本发明的优选实施例的转换器设备。该转换器设备对OFDM到QPSK的转换调制有贡献，该转换调制用于把接收到的依从DVB-T标准的地面信号转换为将提供给标准卫星接收机的依从DVB-S标准的卫星信号。图2所示的转换调制器的特征提供以下效果。调谐器TUN从地面天线21中接收OFDM地面DVB-T视频信号并提供与OFDM解调器兼容的中频(IF)(例如36.125MHz)中的复用视频信号到解码器DECOD OFDM。解码器包括频道解码和OFDM解调，用于解码复用信号并恢复用TS表示的对应于发送的复用数字视频信号的MPEG-2“传输流”信号，其包括按照MPEG-2标准编码的一组电视节目。从该“传输流”TS中，解调器QPSK MOD建立QPSK调制的DVB-S信号，其适合于应用到DVB-S标准接收机。DVB-S接收机接受卫星中频带(950到2150MHz的QPSK调制输入信号)。
在再次调制为QPSK信号之前，传输流TS被提供到FIFO(先入先出)缓冲器。FIFO缓冲器用于平均OFDM解调器输出和QPSK再调制器输入之间的数据率。该FIFO提供关于其数据占有率的指示。该标称数据可对应于例如数据缓冲器大小的一半。来自该标称位置的数据占有率的偏离用误差信号E表示。
接着QPSK调制器MOD把数据流转换为QPSK DVB-S信号。有可能提供RF开关来从来自卫星天线22的低噪声模块(LNB)的卫星信号和提供在QPSK再调制器的输出的数据流中选择将发送到卫星接收机的信号。该开关能够由微处理器控制。
比较器COMP接收一对向下计数器(down counter)COUNT1和COUNT2的输出。两个向下计数器都根据自由运行时钟频率Fref按照降序计数。第一向下计数器COUNT1(mod M)具有每Fref/M次时间间隔激活的输出，以激活比较器COMP并用N单元再装第二向下计数器COUNT2。比较器输出的值与每Fref/M找到的N向下计数器值成比例。如果找到的N向下计数器值是0或1，则该比较器输出不启动(例如，等于零)。
累加器和滤波器ACC由比较器输出和从当前数据缓冲器占有率得出的误差E执行振荡器频率校正的求和与滤波。数字到模拟转换器DAC把来自累加器和滤波器ACC的输出信号变换到模拟信号。低通滤波器LPF对模拟信号滤波并产生滤波后的模拟信号到振荡器，以产生预定调整QPSK再调制器的新的QPSK符号时钟。
QPSK调制器MOD可以包括一些误差校正算法，象已知为FEC(前向纠错)算法的标准DVB-S前向纠错算法，该算法使用例如随后为维特比卷积算法的里德-所罗门码。该前向纠错算法的目的是编码接收到的比特流，以根据由DVB-S适应的接收机期望的格式提供到DVB-S接收机。这允许接收传输误差的校正，该误差可能在DVB-T信号通过地面频道传输期间发生。在FIFO的输出处可获得的解调的DVB-T信号能够在纠错后完成(MPEG传输流)。在纠错之前它能完成，并且在一些诸如从串行到I/Q格式转换的常用处理后“按现状(as is)”用于驱动QPSK调制器MOD，该I/Q格式是适用于QPSK调制，电平适配和脉冲成形(即，奈奎斯特滤波)的格式。这种替换的、更简单的信号处理方法允许避免全部的DVB-S编码阶段。原则上，有可能避免在QPSK再调制阶段的FEC纠错，因为卫星(DVB-S)和地面(DVB-T)数字电视标准使用相同的前向纠错机制和参数。实际上，应用到DVB-S接收机的OFDM解调的QPSK再调制信号可能包含误差。但是，这些误差通常在包括在DVB-S标准接收机中的DVB-S解调器的FEC纠错阶段的校正可能性内。已知在再调制器中执行的链接编码是简单操作，利用使用DVB-T解码器的维特比译码器来校正出现在地面接收中的特定误差量的优点，在FI FO的输出处可获得的解调的DVB-T信号也能够在一部分纠错之后(维特比解码器输出)完成。该部分误差解码的优点是通过在再调制器的链接编码器(concatenated encoder)中加入更多的冗余，向再调制器的数据率值上加入灵活性，这在DVB-S链接代码方案中定义了(1/2，2/3，3/4，5/6或7/8)。
微处理器uP控制系统的不同部分：
-调谐器中的地面频道接收，
-用于DVB_T解调的OFDM解调器，
-如果需要，用于DVB_S内码率控制的QPSK再调制器，
-RF开关，以从卫星LNB或从QPSK再调制器选择施加到卫星接收机的信号，
-向下计数器(decounter)的N和M值。
下面将描述控制用于产生QPSK符号率时钟的振荡器OSC的两个互补粗略环路和精细环路。
粗略环路基于使用可编程的向下计数器和自由运行参考时钟的标准锁相环PLL，其产生在参考频率Fref(例如，4MHz)的参考信号。其控制振荡器达到标称频率Fno＝Fref*N/M。粗略环路的特征在于基本步进频率。当标称频率达到预定容许范围内，例如等效于2步频率容许时，该锁相环停止控制振荡器。那就是说，当锁定在标称频率Fref*M/N加或减一个PLL频率步进时(一个PLL频率步进＝Fref/M)，粗略环路不应用任何振荡器校正。随后，精细环路根据缓冲器填充率进行更精细控制的振荡器控制。
精细环路基于FIFO缓冲器中的数据量的检测。该FIFO缓冲器用于平滑OFDM解调器和QPSK再调制器之间的数据率。当FIFO的数据量(考虑标称值)增加/降低时，该精细环路增加/降低VCO控制频率。FIFO中数据的标称值可以对应于例如全部FIFO容量的一半。
使用两个互补环路的主要优点在于它提供对于QPSK再调制器在频率Fno的一个符号时钟，其允许避免来自数字异步OFDM解调器的任何抖动。
本发明可以按照以下列出的各种选项来执行。时钟QPSK调制器可以是符号频率的多倍，例如，在QPSK再调制器中的执行结果的符号频率的两倍。也能够和OFDM解调器的自由运行时钟FRC和一个地面调谐器(未示出)分享自由运行时钟Fref。如已经提到地，DVB-T和DVB-S标准使用相同的前向纠错(FEC)：链接代码，交织器里德所罗门编码，扰频器。为了降低QPSK再调制器的复杂度，DVB-T接收的数据输出，即ODFM解调器输出能够定义为MPEG传输流数据或内解码器输出(例如，维特比译码器)，或者OFDM符号输出或FEC方案的其他部分。振荡器可以是压控振荡器VCO或数字振荡器NCO。
图3说明了本发明的一个实施例，其中振荡器是数字振荡器NCO。相同的实体在图2和图3中用相同的字母参考表示。在这种情况下，粗略环路(图2的计数器1和2以及比较器)通过从uP装载到NCO的累加器来替换，NCO的标称值对应于QPSK再调制器的标称符号时钟速率。
前面的附图及其说明示例而不是限制了本发明。很明显存在落入随附的权利要求范围内的多种替换。在这方面，作出以下的结束备注。
有很多通过硬件或软件或两者的方式都用来执行功能。在这方面，附图是示例性的，每个只表示本发明的一个可能实施例。从而，尽管一幅图表示不同块的不同功能，但这决不排除硬件或软件的单个项目执行几个功能，也不排除一个功能由硬件或软件，或两者都用的项目集合来执行。
权利要求中的任何参考标记不应当构成本发明的限制。使用词语“包括”和它的结合不排除不同于权利要求列出的那些元件或步骤的存在。在一个元件或步骤前使用的词语“一个”不排除多个这种元件或步骤的存在。
缩写词的定义：
DVB-S：卫星数字视频广播
DVB-T：地面数字视频广播
FEC：前向纠错
OFDM：正交频分复用
QPSK：正交相移键控
MPEG-2：运动图像专家组-2
LNB：低噪声模块转换器

Claims (6)

1.一种转换器设备，用于从由第一数据率的第一编码格式的数据源提供的第一编码信号中产生以第二数据率的第二编码格式编码的第二信号，所述转换器装置包括：
·解码装置，用于解码第一编码信号并用于产生解码信号，
·编码装置，用于编码所述解码信号为第二编码信号，
·时钟恢复装置，包括具有由两个互补环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在第一数据率，该两个互补环路包括：一个使用自由运行参考时钟和可编程的分割装置的粗略环路，用于使得振荡器达到接近于在预定的容许范围内的预定标称频率的频率；和一个使用缓冲装置的精细环路，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率相对第一数据率控制第二数据率，
·控制装置，用于控制解码装置、编码装置和粗略环路分割装置。
2.如权利要求1所要求的转换器设备，其中缓冲装置包括先入先出缓冲器，具有当前填充率，并且在第一数据率填满并在第二数据率空，针对当前填充率和预定标称填充率之间的差的估计控制振荡器的控制频率。
3.如权利要求1所要求的转换器设备，其中第二数据率对应于第二符号频率，编码装置的符号时钟是第二符号频率的多倍。
4.一种转换器设备，用于从由第一数据率的第一编码格式的数据源提供的第一编码信号中产生以第二数据率的第二编码格式编码的第二信号，所述转换器设备包括：
·解码装置，用于解码第一编码信号并用于产生解码信号，
·编码装置，用于编码所述解码信号为第二编码信号，
·时钟恢复装置，包括具有由控制环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在第一数据率，控制环路使用缓冲装置，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率相对第一数据率控制第二数据率，
·控制装置，用于控制解码装置、编码装置并用于强加标称值到对应于编码装置的标称符号时钟率的振荡器。
5.一种接收机，用于接收以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的DVB-S信号，所述接收机包括转换器设备，用于从接收的OFDM调制的DVB-T信号中产生以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的QPSK调制信号，所述转换器设备包括：
·解调装置，用于解调接收的OFDM调制的DVB-T信号并用于提供解调的DVB-T信号，
·调制装置，用于再调制所述解调的DVB-T信号为QPSK调制信号，
·时钟恢复装置，包含具有由两个互补环路控制的频率的振荡器，用于提供用于QPSK调制器的符号时钟，其锁定在OFDM调制的DVB-T信号数据率，两个互补环路包括一个使用自由运行参考时钟和可编程的分割装置的粗略环路，用于使得振荡器达到接近于在预定的范围内的预定标称频率的频率，和一个使用缓冲装置的精细环路，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制频率对OFDM解调器和QPSK调制器之间的数据率进行控制，
·控制装置，用于控制解调装置、调制装置和粗略环路分割装置。
6.一种接收机，用于接收以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的DVB-S信号，所述接收机包括转换器设备，用于从接收的OFDM调制的DVB-T信号中产生以卫星数字视频广播格式(DVB-S)编码的QPSK调制信号，所述转换器设备包括：
·解调装置，用于解调接收的OFDM调制的DVB-T信号并用于提供解调的DVB-T信号，
·调制装置，用于再调制所述解调的DVB-T信号为QPSK调制信号，
·时钟恢复装置，包括具有由控制环路控制的控制频率的振荡器，用于产生编码装置的符号时钟，其锁定在OFDM调制的DVB-T信号数据率，控制环路使用缓冲装置，允许当缓冲装置填满/空时，通过增加/降低振荡器控制的频率来控制OFDM解调器和QPSK调制器之间的数据率，
·控制装置，用于控制解调装置、调制装置并用于强加标称值到对应于调制装置的标称符号时钟率的振荡器。
CN038149281A 2002-06-25 2003-06-13 Dvb－t到dvb－s转换调制器的时钟恢复 Pending CN1663253A (zh)

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