CN1728693A

CN1728693A - 相位修正决定还原频道均衡器

Info

Publication number: CN1728693A
Application number: CN 200410053268
Authority: CN
Inventors: 安根熙
Original assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-01

Abstract

本发明涉及一种相位修正决定还原频道均衡器，由以下几个部分构成：对从传输频道接收到的信号进行滤波的前馈滤波装置；使用过去检出的信号，消除现在信号间相互干扰的后馈滤波装置；将上述前馈滤波装置和后馈滤波装置的输出信号进行相加的加法器；接收上述加法器的输出信号，将与上述前馈滤波装置的输入群组具有同一相位的决定信号群组提供给上述后馈滤波装置，并输出经修正后消除了相位所引起变形的输出群组的相位修正器。

Description

相位修正决定还原频道均衡器

技术领域

本发明涉及数字电视接收设备，更具体地说，本发明涉及能不受载波频率相位和反常回波相位的影响，提供同一反常回波的锁定/搜索功能，从而增强消除反常回波功能的相位修正决定还原频道均衡器。

背景技术

为今后统一的数字电视转播，现在按照各种媒体(地波、电缆、卫星)分别开发出来的数字电视接收技术正在向统一的系统结构发展。

具体地说，因为HDTV传输系统正在利用有限的6MHZ带宽(band-limit)来传输具有大约20MB/S以上高比特率(bit rate)的数据，因此需要一种带宽效率更好的调制/解调(Modulation/Demodulation)方式。此外，改进还原信号(symbol)和载波(carrier)的信号/载波还原技巧和方法、多路径(Multi-Path)、多普勒(Doppler)效果等非理想的频道特性的频道均衡(channelequalizer)技巧和方法也很必要，并且，为了排除噪音干扰，以便进行可依赖的传输，高效率的频道解密方法也正在被使用。

统一的“多媒体数字电视接收机”从大的方面来说可以分为以下3种接收方式。

1)地波传输接收方式：

VSB(Vestigial Side Band，SSB，ATSC，美国式方式)

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，DSB，欧洲式方式)

2)电缆传输接收方式：

QAM(Quadrature Amplitude Modulation，DSB)

3)卫星传输接收方式：

QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，DSB)

以上这3种接收方式均是由模拟接收装置、信号同步方式、频道均衡方式、匹配滤波器、频道解密方式等互相不同的要素技术构成。

但此后开发具有能甄别上述这些技术要素中可以共有的功能的最理想的“多媒体数字电视接收机”也很有必要。

一般来说，“多媒体数字电视接收机”的构成如下面图1所示。

图1是普通多媒体数字电视接收机的组件构成图。“多媒体数字电视接收机”由如下部分构成：接收高频(Radio Frequency：RF)信号，并将其转换成中频(Intermediate Frequency：IF)信号的模拟接收装置101、利用A/D(Analog/digital)转换装置101g，对被转换后的数字信号进行解调(Demodulation)的数字解调装置102。

上述模拟接收装置101的功能是：接收50-860MHZ的RF(RadioFrequency)信号，将其转换成中频(IF)信号，然后将被转换后的此信号通过A/D转换装置101h转换成数字信号后，传输给数字解调装置102。

如上所述的模拟接收装置101由以下几个部分所构成：通过天线(antenna)101a接收50-860MHZ的RF信号，并将其转换成频率为44MHZ的第1中频信号的调谐器101b；对上述调谐器101b输出的信号进行过滤的表面生成波(SAW)滤波器101c；为产生第2中频信号而产生振荡频率的第1振荡器101d；将经过上述SAW滤波器101c滤波的信号以第1振荡器101d中产生的振荡频率进行下部转换(Down Conversion)，转换成第2中频信号的混合器(Mixer)101e；生成采样频率的第2振荡器101f；将通过上述混合器(Mixer)101e转换成的信号按照第2振荡器101f生成的采样频率转换成数字信号的A/D转换装置。

此时，在多媒体数字电视接收机的各构成要素中，模拟接收装置101与解调方式无关，具有如上述图1所示的定型化构造。

相反，数字解调装置102则依据解调方式(VSB，OFDM，QAM，QPSK，etc)而具有各种各样的形态，其中信号还原装置(Symbol Recovery)、匹配滤波装置(Matched Filter)、相位分离器(Phase Splitter)、相位修正决定还原频道均衡器(Carrier Recorvery)、频道均衡器(Channel Equalizer)、频道解密装置(FEC)被作为基本要素而被使用。

信号还原装置(Symbol Recovery)使用再采样器，接受现在信号的时间错误反馈，将A/D转换装置101h输出的数字信号在降低信号间错误后，输出到匹配滤波装置。

信号还原装置以固定频率将模拟信号进行A/D转换，还原所有信号时钟，在再取样器中完成全部数字过程，因此除A/D转换器外，不需要其它的模拟元件，既简单又消除了元件杂音。

匹配滤波装置(Matched Filter)对在上述信号还原装置中完成信号同步而输出的信号进行滤波，再次造成信号位置的SNR(Signal toNoise Ratio)变得最大。接收滤波器理论上都具有矩形(Rectangular)带宽的特性，根本就不存在具有无限大时间迟延的接收滤波器。具有上述特性的系统的检出过程对非常微小的时间错误也相当敏感。因此，虽然能够避免正确采样时间内信号间的影响，但是只要出现微小误差时，就会出现信号间相互干扰的现象。因此，为了系统的正常运行，微弱的超带(Excess Bandwidth)是必要的，为解决此问题而使用了匹配滤波装置。

相位分离器(Phase Splitter)将上述匹配滤波装置的输出信号分离成I信号和Q信号后，输出到相位修正决定还原频道均衡器中。

相位修正决定还原频道均衡器(Carrier Recorvery)具有在除去因模拟接收装置101的调谐器101a和混合器101b而引起的载波频率偏移量(Frequency Offset)和相位杂音(phase jitter)的同时，将通带数字信号解调成基带数字信号的数字解调功能。

在类似HDTV的数字传输系统中，传输信号因为在通过多路径频道时产生的偏差、由NTSC信号所造成的干扰和信号接发系统所造成的偏差等，将引起接收方检出比特时的错误。特别是通过多路径的信号电波成为了引起信号间干涉(Inter-Symbol-Interference)，从而造成比特检出错误的主要原因。针对于此，频道均衡器(channel equalizer)的作用便是消除信号间的干扰。

传输系统还依据频道环境而使用多种多样的错误订正符号方式。频道环境中存在着集中杂音和散发杂音等各种各样的杂音，对这些杂音，大体上频道解密装置(FEC)使用RS符号方式和格子调制符号方式来除去上述频道均衡器中信号间的干扰，除去频道中的集中杂音和散发杂音后，从基带信号中还原出发射信号时插入的同步信号，并利用上述同步信号还原出接收到的数据，即还原发射信号。

下面将更具体分析上述数字电视接收设备构成要素中的相位修正决定还原频道均衡器。

HDTV的传输系统所使用的相位修正决定还原频道均衡器具有以下功能：对引发比特检出错误的主要原因，即发送信号在通过多路径(multi-path)频道时产生的反常回波；(ghost)由NTSC信号引起的干扰；因信号接发系统的反常回波所造成的接收方的比特检出错误，尤其是通过多路径的信号电波间的干扰(inter-symbol-interference：ISI)等进行修正。

图2是依据现有技术的相位修正决定还原频道均衡器的组件构成图。它由以下几部分组成：将从载波还原装置接收到的信号进行滤波的前馈滤波(feedforward filter)装置201；利用以前检波完的信号来推定现在产生的信号，消除信号间干扰部分的后馈滤波(feedbackfilter)装置202；将上述前馈滤波器装置201和后馈滤波器装置202所输出的信号相加的加法器203；剪切(slicing)通过相位修正器消除了变形的信号，生成决定信号提供给上述后馈滤波装置202，提取出错误数值，提供给上述前馈滤波装置201和后馈滤波装置202的决定信号/错误生成装置204；接收上述加法器203的输出信号，消除载波和反常回波相位所引起的变形的相位修正器205。

载波还原装置101输出的是残留载波相位和反常回波(ghost)相位共同存在的信号，如图所示，其成像图模样或残留相位一样倾斜着输入到位相修正决定还原频道均衡器200的前馈滤波器装置201中。

另一方面，输入后馈滤波装置202的是通过决定信号/错误生成器对相位修正器205的输出信号进行剪切(slicing)所生成的决定信号，如图所示，它表现为没有相位歪曲的直线成像。

这两个信号相加的部分就是加法器203的输出信号，因为相加信号具有互不相同的相位，造成成像度的歪曲，造成相位修正决定还原频道的反常回波性能劣化的结果。由上述残留相位引起的劣化的成像图与相位修正决定还原频道均衡器200的残留相位图类似，该残留相位的还原和相位修正器205的修正图一样，呈现出直线形状。

虽然如此，但后馈滤波装置202的输入成像图和前馈滤波装置的输出成像图间存在着如同残留相位的相位误差，将具有相位误差的这两个成像图相加，最后相位修正决定还原频道均衡器再依据相位表现出不同的反常回波锁定/搜索性能，使消除反常回波的功能劣化了。

发明内容

本发明为解决上述问题便应运而生。其发明的目的在于：提供具有上述功能的相位修正决定还原频道均衡器，将后馈滤波装置决定信号的成像相位与前馈滤波装置输入信号的成像相位相统一，不受载波频率相位和反常回波相位的影响，提供一定的反常回波锁定/搜索性能。

本发明的另一个目的是改进相位修正决定还原频道均衡器消除反常回波的性能。

依据本发明的相位修正决定还原频道均衡器有由以下部分构成：对从传输频道接收到的信号进行滤波的前馈滤波装置；使用过去检出的信号，消除现在信号间相互干扰的后馈滤波装置；将上述前馈滤波装置和后馈滤波装置的输出信号进行相加的加法器；接收上述加法器的输出信号，将与上述前馈滤波装置的输出群组具有同一相位的决定信号群组提供给上述后馈滤波装置，并输出经修正后消除了因相位所引起变形的输出群组的相位修正器。

如果上述相位修正器具有由以下部分构成的特征的话更为理想：利用上述加法器的输出群组，生成上述被修正的输出群组的相位搜索器；将与上述前馈滤波装置输入群组具有相同相位的决定信号群组提供给上述后馈滤波装置的决定群组相位修正器；生成决定群组及修正相位和错误的决定群组/修正相位/错误生成器。

如果上述相位搜索器具有包含以下功能的特征较为理想：将上述加法器的输出群组和上述修正相位的传输数值相乘，生成被修正的输出群组。

如果上述决定群组相位修正器具有以下功能特征较为理想：将上述决定群组和修正相位数值相乘得到的决定信号群组提供给后馈滤波装置。

如果决定群组/修正相位/错误生成器具有由以下几部分构成的特征较为理想：接收上述被修正的输出群组，生成决定群组的决定器；从上述被修正的输出群组中选出群组的传输数值，生成修正相位的相位生成器；从上述被修正的输出群组中减去决定群组产生错误的错误生成器。

依据本发明的相位修正决定还原频道均衡器具有以下几个效果：提供了不受载波频率相位和反常回波相位的影响，锁定/搜索一定反常回波的性能，进一步增强了消除反常回波的功能。

附图说明

图1是普通多媒体数字电视接收机的组件构成图；

图2是依据现有技术的相位修正决定还原频道均衡器的组件构成图；

图3是安装了相位修正决定还原频道均衡器的数字电视接收机的组件构成图；

图4是安装了相位修正决定还原频道均衡器的数字电视接收机的组件构成图；

图5是图3中相位修正器的详图；

图6是图4中决定相位/错误/修正相位生成器的详图；

图7是比较依据现有技术和本发明的相位修正决定还原频道均衡器相位差的反常回波性能图解。

*附图主要部分符号说明*

300：前处理装置 400：相位修正决定还原频道均衡器

500：后处理装置 401：前馈滤波装置

402：后馈滤波装置 403：加法器

404：相位修正器

具体实施方式

本发明的其它目的、特性参照附图实例详细说明。

以下，就依据本发明设计的PVR设备及方法的理想实例，参照附图予以详细说明。

图3是安装了相位修正决定还原频道均衡器的数字电视接收机的组件构成图。前处理装置(pre-processing)300所产生的基带数字信号被用作相位修正决定还原频道均衡器400的输入信号，相位修正决定还原频道均衡器400输出的基带数字信号被用于后处理装置(post-processing)400的输入信号。

图4是安装了相位修正决定还原频道均衡器的数字电视接收机的组件构成图。它由以下几个部分构成：将从前处理装置300接收到的信号进行滤波的前馈滤波(feedforward filter)装置401；利用以前检波完的信号来推定现在产生的信号，消除信号间干扰部分的后馈滤波(feedback filter)装置402；将上述前馈滤波装置401和后馈滤波装置402所输出的信号相加的加法器403；接收上述加法器403的输出信号，将与相位修正决定还原频道均衡器200的输入群组(y_n＝y′ne^{j Фn})相位相同的决定信号群组(a_n＝a′ne^-jФn)提供给上述后馈滤波装置402，并将修正了因相位所引起的变形的输出群组(r_n＝r′ne^-jФn)输出到后处理装置的相位修正器(phase corrector)404。

前处理装置生成的输入群组(y_n＝y′ne^jФn)如图4所示，可以由载波相位和反常回波相位引起变形e^jФn程度的状态输入到相位修正决定还原频道均衡器400，输入到后馈滤波器装置402的决定信号群组(a_n＝a′ne^jФn)也可以由相位修正器404引起变形e^jФn程度的状态输入后馈滤波装置402，通过加法器403相加，生成输出群组(z_n＝z′ne^jФn)。即：上述输出群组(z_n＝z′ne^jФn)按原样反映了输入群组(y_n＝y′ne^jФn)，只是消除了从前处理装置300接收到的输入群组(y_n＝y′ne^jФn)中的ISI和反常回波，维持了群组的原样。

图5是图3中相位修正器404的详图。相位修正器404由以下几个部分构成：生成被修正的输出群组(r_n＝z′ne^jФn)的相位搜索器404a；将与相位修正决定还原频道均衡器200的输入群组(y_n＝y′ne^jФn)具有相同相位的决定信号群组(a_n＝a′ne^jФn)提供给上述后馈滤波装置402的决定群组相位修正器404b；生成决定群组(a′n)及修正相位e^jФn和错误(e(n))的决定群组/修正相位/错误生成器404c。

上述相位搜索器404a从输出群组(z_n＝z′ne^jФn)中选出修正相位(e^jФn)的组合(conjugation)数值(e^-jФn)，生成经修正消除相位所引起变形的输出群组(r_n＝z′ne^-jФn)。

上述决定群组相位修正器404b从决定群组(a′n)中选出修正相位(e^jФn)，修正使之拥有与上述输入群组(y_n＝y′ne^jФn)相同的相位，并作为决定信号群组(a_n＝a′ne^jФn)输出，并将此决定信号群组(a_n＝a′ne^jФn)作为后馈滤波装置402的输出。并将上述决定群组/修正相位/错误生成器404c生成的错误(e(n))送到前馈滤波装置401和后馈滤波装置402。

图6是图4中决定相位/错误/修正相位生成器的详图。它由以下几部分构成：接收上述被修正的输出群组，生成决定群组的决定器；从上述被修正的输出群组中选出群组的传输数值，生成修正相位的相位生成器；从上述被修正的输出群组中减去决定群组产生错误的错误生成器。

图7是比较依据现有技术和本发明的相位修正决定还原频道均衡器相位差的反常回波性能图解。它们分别是在反常回波相位在0°、90°、180°、270°情况下试验的结果。

在残留载波相位和反常回波相位同时存在的频道中，以前的相位修正决定还原频道均衡器如图A、B、C、D所显示的那样，按照反常回波相位值进行的反常回波锁定/搜索性能是不一样的，消除反常回波的性能降低。

相反，依据本发明的相位修正决定还原频道均衡器如图所示，提供了不受载波频率相位和反常回波相位影响，锁定/搜索一定反常回波的性能，进一步增强了消除反常回波的功能。

通过上述说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想范围的前提下，进行多种多样的变更或修改。

因此，本项发明的技术范围并不局限于实例所记载的内容，必须要根据专利申请的范围来确定其技术性范围。

Claims

1、一种相位修正决定还原频道均衡器，包括：

对从传输频道接收到的信号进行滤波的前馈滤波装置；使用过去检出的信号，消除现在信号间相互干扰的后馈滤波装置；将上述前馈滤波装置和后馈滤波装置的输出信号进行相加的加法器；接收上述加法器的输出信号，将与上述前馈滤波装置的输出群组具有同一相位的决定信号群组提供给上述后馈滤波装置，并输出经修正后消除了因相位所引起变形的输出群组的相位修正器。

2、如权利要求1所述的相位修正决定还原频道均衡器，其特征是，所述的相位修正器包括：

利用上述加法器的输出群组，生成上述被修正的输出群组的相位搜索器；将与上述前馈滤波装置输入群组具有相同相位的决定信号群组提供给上述后馈滤波装置的决定群组相位修正器；生成决定群组及修正相位和错误的决定群组/修正相位/错误生成器。

3、如权利要求2所述的相位修正决定还原频道均衡器，其特征是，所述的相位搜索器，将上述加法器的输出群组和上述修正相位的传输数值相乘，生成被修正的输出群组。

4、如权利要求2所述的相位修正决定还原频道均衡器，其特征是，所述的决定群组相位修正器，将上述决定群组和修正相位数值相乘得到的决定信号群组提供给后馈滤波装置。

5、如权利要求2所述的相位修正决定还原频道均衡器，其特征是，所述的决定群组/修正相位/错误生成器包括：

接收上述被修正的输出群组，生成决定群组的决定器；从上述被修正的输出群组中选出群组的传输数值，生成修正相位的相位生成器；从上述被修正的输出群组中减去决定群组产生错误的错误生成器。