CN1741516B - 残留边带型接收器使用的符号定时恢复设备及其使用方法 - Google Patents

残留边带型接收器使用的符号定时恢复设备及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种VSB型接收器使用的符号定时恢复设备及其方法。为了符号定时恢复，使用下频带以及上频带的带边分量最大化(BECM)来产生并使用误差信息。因此，即使当上频带由于多路分量而被损坏时，也能够有效地实现符号定时恢复。另外，在执行符号定时恢复的过程中，通过使用接收的信号的下频带以及上频带可提高整体定时恢复的效率。结果，可防止包括符号定时恢复设备的接收系统的变差。

Description

残留边带型接收器使用的符号定时恢复设备及其使用方法
                         技术领域
本发明的总体构思涉及一种残留边带(VSB)型接收器使用的符号定时恢复设备以及使用其的方法。更清楚地说，本发明的总体构思涉及一种残留边带(VSB)型接收器使用的符号定时恢复设备以及使用其的方法，该设备能够有效地使用下带(lower band)执行符号定时恢复。
                         背景技术
当在用于接收通过残留边带(VSB)方案发送的数据的接收器内解调数据时，应该产生与在发送器中所使用的时钟相同的时钟。这个过程被称为“符号定时恢复”。
符号定时恢复可通过如下方法来执行：使用由发送器在数据发送过程中规则地插入数据段同步信号的方法，或者使用带边分量最大化(BECM)算法的方法。
BECM算法通过使用谱线来读取接收的信号的相位信息来恢复符号定时，该谱线是VSB调制的接收的信号的上频带信号的谐波信号。Gardener算法是BECM算法的典型例子。
图1是根据传统BECM算法的符号定时恢复设备的方框图。
参照图1，传统的恢复设备100包括模数转换器(ADC)101、混频器103、匹配滤波器105、BECM 200、环路滤波器109和数控振荡器(NCO)111。
VSB调制的接收的信号通过ADC 101被转换成数字信号。混频器103接收第二NCO信号并且将数字化的VSB信号转换成基带(base-band)信号。
从由匹配滤波器105过滤出的信号，BCEM 200输出符号时钟的误差信息。环路滤波器109输出与该误差信息对应的NCO控制电压，从而调整输入到ADC 101的符号时钟。
图2是表示图1中的BECM的方框图。参照图2，BCEM 200包括预滤器201、非线性装置203、符号调(tone)提取器205和相位检测器207。
预滤器201接收经过匹配滤波器105(图1)的VSB调制的信号，并且仅将上频带信号过滤出。非线性装置203产生从预滤器201输出的信号的谐波分量。符号调提取器205从由非线性装置203产生的多个谐波中提取符号调。符号调指具有与在发送器中使用的时钟相同的频率的分量。相位检测器207输出符号时钟(或者，符号相位)的误差信息，即关于在预设的参考符号相位和提取的符号调的相位之间的误差的信息。
如上所述，使用传统BECM算法的符号定时恢复设备仅使用接收的VSB调制的信号的上频带。
但是，当接收的VSB调制的信号在发送信道上失真并且在上频带中的信号被严重损坏时，该符号定时恢复设备的性能将显著变差。尤其在具有许多多路分量的环境中上频带信号的损坏率增加，并且这将导致接收性能的变差。
                         发明内容
因此，本发明的总体构思提供一种用于残留边带(VSB)型接收器的符号定时恢复设备及方法，该设备即使当接收的VSB信号的上频带由于信道的多路环境被损坏时，也能够通过使用用于符号定时恢复的接收的VSB信号的上频带和下频带两者来有效地执行符号定时恢复。
本发明总体构思的另外的方面和优点在以下描述中部分地被阐述，并且，部分地将从该描述中变得明显，或者可通过实施本发明总体构思而学习到。
本发明总体构思的上述和/或其他方面和优点将通过提供一种VSB型接收器使用的符号定时恢复设备来实现，该设备包括：模数转换器(ADC)，用于接收通过残留边带(VSB)方案调制的信号并且使用预定取样时钟将该接收的信号数字化；倍增器，用于将数字化的VSB信号转变为基带；谱反转器，用于通过互换从倍增器接收的基带VSB信号的上频带和下频带来反转谱；下带边分量最大化(BECM)，用于对反转的基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息的下误差信息；环路滤波器，用于过滤出下BECM的下误差信息以输出下带信号；数控振荡器(NCO)，用于根据来自环路滤波器的下带信号转变预定的取样时钟。
符号定时恢复设备还可包括：上BECM，用于直接对于从倍增器接收的基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息的上误差信息；组合器，用于将上BECM和下BECM的上误差信息和下误差信息分别乘以预定权，并且将通过将这些乘积相加而获得的最终误差信息输出到环路滤波器。
预定权根据根据信道状态的上误差信息和下误差信息的可靠性而转变。
谱反转器在通过互换基带VSB信号的频谱的上带和下带来反转谱之前，检测并删除该VSB信号的导频信号。
符号定时恢复设备还可包括被设置在谱反转器的前面的匹配滤波器，用于过滤出基带VSB信号从而增加信噪比。
VSB调制的信号是高级电视制式委员会(ATSC)标准的美国数字广播信号。
使用根据本发明总体构思的实施例的用于VSB型接收器的符号定时恢复设备的接收器通过执行接收的VSB信号的符号定时恢复来接收VSB调制的信号。
本发明总体构思的上述和/或其他方面和优点也可通过提供一种用于VSB型接收器的符号定时恢复方法来实现，该方法包括：接收VSB调制的信号并且使用预定取样时钟将该信号数字化；将数字化的VSB信号转变为基带；通过将基带VSB信号的上频带和下频带互换来反转谱；通过对谱反转的信号执行BECM算法来产生作为关于在接收的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的信息的下误差信息；根据该下误差信息来转变预定取样时钟。
该方法还可包括在转变操作中，直接对基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的上误差信息；将上误差信息和下误差信息分别乘以预定权，并且将通过将这些乘积相加而获得的最终误差信息输出到取样时钟转变操作。
预定权根据根据信道状态的上误差信息和下误差信息的可靠性而转变。
在通过互换基带VSB信号的频谱的上带和下带来反转谱之前，反转操作检测并删除VSB信号的导频信号。
该方法还可包括：在反转操作之前将基带VSB信号过滤出，从而增加信噪比。
本发明总体构思的上述和/或其他方面和优点还可通过提供一种VSB型接收器使用的符号定时恢复设备来实现，该设备包括：倍增器，用于将通过残留边带(VSB)方案信号调制的数字化信号转变为基带；定时恢复单元，用于通过将从倍增器接收的基带VSB信号的上频带和下频带互换来反转谱，以对反转的基带VSB信号执行下带边分量最大化(BECM)算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的下误差信息，来过滤出下BECM的下误差信息以输出下带信号，并且根据来自环路滤波器的下带信号转变预定取样时钟。
本发明总体构思的上述和/或其他方面和优点还可通过提供一种用于VSB型接收器的符号定时恢复方法来实现，该方法包括：将数字化的VSB调制的信号转变为基带；通过互换基带VSB信号的上频带和下频带来反转谱；从上频带和下频带的基带VSB信号中检测各个符号时钟的误差信息；组合检测的误差信息以执行符号定时恢复。
                         附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的总体构思的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更加容易理解，其中：
图1是根据传统带边分量最大化(BECM)算法的符号定时恢复设备的方框图；
图2是表示图1的BECM的例子的方框图；
图3是根据本发明的总体构思的实施例的残留边带(VSB)型接收器使用的符号定时恢复设备的方框图；
图4是表示输入到根据本发明的总体构思的实施例的符号定时恢复设备的基带VSB信号的频谱的图；
图5是表示根据本发明的总体构思的实施例的用于VSB型接收器的符号定时恢复设备的操作的流程图。
                       具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的总体构思的某实施例。
在以下的描述中，即使在不同的图中相同的附图标号也用于相同的部件。在说明书中定义的内容，例如详细结构和部件只是被提供以帮助对本发明总体构思的全面理解的内容而不是别的。因此，明显的是，本发明的总体构思可被执行而不使用这些限定的内容。另外，公知的功能或者结构没有被详细描述，这是由于对它们进行不必要的描述将使本发明的总体构思变得模糊。
图3是根据本发明的总体构思的实施例的残留边带(VSB)型接收器使用的符号定时恢复设备的方框图。
参照图3，符号定时恢复设备300包括模数转换器(ADC)301、倍增器303、匹配滤波器305和定时恢复单元310。
根据本发明的总体构思的实施例的符号定时恢复设备300可被应用为接收和解调通过残留边带(VSB)方案调制的信号(在下文中，称作‘VSB信号’)的设备。
符号定时恢复设备300可被使用高级电视制式委员会(ATSC)标准的8级VSB方案来接收美国数字广播信号的接收器使用。以下，将描述关于接收8级VSB方案的美国数字广播信号的接收器。
ADC 301使用由符号定时恢复设备300恢复的时钟将接收的VSB信号数字化。倍增器303通过从本地振荡器(LO)接收时钟将该数字化的信号转换成基带信号。
转换成基带信号的VSB信号通过匹配滤波器305输出。输出的信号可被输入到均衡器(未示出)并且被均衡器均衡。
定时恢复单元310包括上带边分量最大化(BECM)311、下BECM 315、组合器317、环路滤波器319和数控振荡器(NCO)321。
当取样接收的VSB信号时，定时恢复单元310产生具有与用于在发送器(未示出)中产生VSB信号的时钟相同相位的时钟。
因此，定时恢复单元310接收被数字化为基带信号的VSB信号(在下文中，称作‘基带VSB信号’)。定时恢复单元310接收经过匹配滤波器305的信号。
定时恢复单元310检测来自下频带以及上频带的基带VSB信号的各个符号时钟的误差信息。通过组合这些误差信息，即使当VSB信号的上频带在发送信道上被损坏时，定时恢复单元310也能有效地执行符号定时恢复。
图4表示在根据本发明的总体构思的实施例的符号定时恢复设备中处理的基带VSB信号的频谱。
图4中的图(a)表示基带VSB信号的频谱。接收的信号的带宽大约为6MHz，‘a’部分代表上频带，‘b’部分代表导频信号。
图(a)的基带VSB信号被输入到上BECM 311以产生来自该基带VSB信号的上频带的符号时钟的误差信息。图(b)的信号被输入到下BECM 315以产生来自该基带VSB信号的下频带的符号时钟的误差信息。
上BECM 311和下BECM 315使用BECM算法，通常是Gardener算法来产生符号时钟的误差信息。
上BECM 311产生来自频率VSB信号的上频带信号的谐波分量并且从多个产生的谐波分量中提取符号调，所述符号调的相位与在发送器(未示出)中使用的符号时钟相同。然后，上BECM 311将符号调与预设的参考符号相位进行比较，从而输出符号相位的上误差信息。
谱反转器313接收频率VSB信号并且反转该频谱。通过这种反转操作，上频带和下频带互换。谱反转器313的输出被输出到下BECM 315。
下BECM 315对应于上BECM 315进行操作以输出下误差信息，该下误差信息是关于在预设的参考符号相位和从接收的下频带中提取的符号调的相位之间的误差的信息。输入到下BECM 315的信号是基带VSB信号，其频谱被反转。基带VSB信号的下频带被转换为上频带并且被输入。
如图4(b)所示，被谱反转器313反转并且被输入到下BECM 315的基带VSB信号包括在上频带中的导频信号。通过导频信号从下BECM 315输出的下误差信息比上误差信息更可靠。然后，组合器317考虑在反转的谱中包括的导频信号的影响。
但是，导频信号可从输入到下BECM 315的信号中删除，从而组合器317可能不专门考虑导频信号的影响。
因为这个原因，导频信号可从被输入到下BECM 315的信号中删除。谱反转器313从基带VSB信号中检测导频信号并且在反转频谱之前从基带VSB信号中删除该导频信号。
组合器317仅接收并且组合来自上BECM 311和下BECM 315的上误差信息和下误差信息，并且将为“最终误差信息”的该组合的信息输出到环路滤波器319。组合器317分别将上误差信息和下误差信息乘以合适的权K1和K2，并且将这些乘积相加，从而产生最终的误差信息。
权K1和权K2可根据信道状态转变，该信道状态可由接收的基带VSB信号的上频带和下频带的失真来表现。较高的权被赋予具有较高可靠性的误差信息。因此，由于导频信号而具有相对较高的可靠性的从下BECM 315输出的下误差信息通常被赋予较高的权。
为了根据信道状态施加合适的权，以各种方式获得关于信道状态的信息。例如，输入到上BECM 311和下BECM 315的信号的大小可用于确定权。
环路滤波器319仅将在从组合器317输出的最终误差信息中的下带的信号分量传送并输出到NCO 321。
NCO 321根据从环路滤波器319输出的下带信号分量转变输出频率，从而转变ADC 301的取样时钟。
根据本发明总体构思的另一实施例，仅使用了谱反转器313和下BECM315，从而仅使用基带VSB信号的下频带。
图5是表示用于VSB型接收器的符号定时恢复设备的操作的流程图。
定时恢复单元310接收基带VSB信号，该信号是转变为基带并且由VSB方案调制的信号。接收的基带VSB信号具有如图4中的(a)所示的频谱。该基带VSB信号的上频带约为6MHz，这是高级电视制式委员会(ATSC)标准的美国数字广播的频率带宽(操作S501)。
上BECM 311执行BECM算法，从而将上误差信息输出到组合器317，该上误差信息是关于从接收的基带VSB信号中检测的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息。同时，基带VSB信号的频谱通过谱反转器313如图4中的(b)所示反转，并且输入到下BECM 315。
下BECM 315执行BECM算法，从而从反转的基带VSB信号中检测符号相位，并且将下误差信息输出到组合器317，该下误差信息是关于在检测的符号相位和预设的参考符号之间的误差的信息。
在根据本发明总体构思的另一实施例中，导频信号分量可从输入到下BECM 315的反转的基带VSB信号中删除。为了执行该操作，该导频信号可由谱反转器313检测并从基带VSB信号中删除(操作S503)。
产生的上误差信息和下误差信息被输入到组合器317，组合器317分别将上误差信息和下误差信息乘以权K1和权K2，并且将这些乘积相加从而获得最终误差信息(操作S505)。
环路滤波器319仅将在从组合器317产生的最终误差信息中的经过下带的信号分量传送并输出到NCO 321。NCO 321根据从环路滤波器319输出的下带信号分量转变输出频率，从而转变ADC 301的取样时钟(操作S507)。
因此，通过上述过程，用于VSB型接收器的符号定时恢复设备被操作。
从以上描述中清楚的是，由于使用了接收的VSB调制的信号的下频带执行符号定时恢复，所以即使当上频带由于多路分量而被损坏时，符号定时恢复仍可被更加有效地实现。另外，在执行符号定时恢复的过程中，通过使用接收的信号的下频带以及上频带可提高整体定时恢复的效率。结果，可防止包括符号定时恢复设备的接收系统的变差。
虽然已显示并描述了本发明总体构思的一些实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明总体构思的原则和精神的条件下，可以对这些实施例进行转变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种残留边带VSB型接收器使用的符号定时恢复设备，该设备包括：
模数转换器ADC，用于接收通过VSB方案调制的信号并且使用预定取样时钟将该接收的信号数字化；
倍增器，用于将数字化的VSB信号转变为基带；
谱反转器，用于通过互换从倍增器接收的基带VSB信号的上频带和下频带来反转谱；
下带边分量最大化BECM，用于对反转的基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息的下误差信息；
环路滤波器，用于过滤出下BECM的下误差信息以输出下带信号；
数控振荡器NCO，用于根据来自环路滤波器的下带信号转变预定的取样时钟。
2.如权利要求1所述的符号定时恢复设备，还包括：
上BECM，用于直接对于从倍增器接收的基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息的上误差信息；
组合器，用于将上BECM和下BECM的上误差信息和下误差信息分别乘以预定权，并且将通过将这些乘积相加而获得的最终误差信息输出到环路滤波器。
3.如权利要求2所述的符号定时恢复设备，其中，BECM算法是Gardener算法。
4.如权利要求2所述的符号定时恢复设备，其中，上BECM产生来自频率VSB信号的上频带信号的谐波分量并且从多个产生的谐波分量中提取符号调，所述符号调的相位与预设参考符号相位的符号调相同，然后，该上BECM将该符号调与预设的参考符号相位进行比较以输出符号相位的上误差信息。
5.如权利要求2所述的符号定时恢复设备，其中，反转器在反转谱之前，从基带VSB信号中删除导频信号。
6.如权利要求2所述的符号定时恢复设备，其中，预定权根据根据信道状态的上误差信息和下误差信息的可靠性而转变。
7.如权利要求6所述的符号定时恢复设备，其中，通过输入到上BECM和下BECM的信号的大小来确定权。
8.如权利要求1所述的符号定时恢复设备，其中，谱反转器在反转谱之前，检测并删除VSB信号的导频信号。
9.如权利要求1所述的符号定时恢复设备，还包括被设置在谱反转器的前面的匹配滤波器，用于过滤出基带VSB信号从而增加信噪比。
10.如权利要求1所述的符号定时恢复设备，其中，VSB调制的信号是高级电视制式委员会ATSC标准的美国数字广播信号。
11.一种具有如权利要求1所述的用于残留边带VSB型接收器的符号定时恢复设备的接收器，所述接收器使用所述符号定时恢复设备来执行接收的VSB信号的符号定时恢复而接收VSB调制的信号。
12.一种用于残留边带VSB型接收器的符号定时恢复方法，该方法包括：
接收VSB调制的信号并且使用预定取样时钟将该信号数字化；
将数字化的VSB信号转变为基带；
通过将基带VSB信号的上频带和下频带互换来反转谱；
通过对谱反转的信号执行带边分量最大化BECM算法来产生作为关于在接收的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的信息的下误差信息；
根据该下误差信息来转变预定取样时钟。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
在转变操作中，直接对基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的上误差信息；
将上误差信息和下误差信息分别乘以预定权，并且将通过将这些乘积相加而获得的最终误差信息输出到取样时钟转变操作。
14.如权利要求13所述的方法，其中，预定权根据根据信道状态的上误差信息和下误差信息的可靠性而转变。
15.如权利要求12所述的方法，其中，在反转谱之前，反转操作检测并删除VSB信号的导频信号。
16.如权利要求12所述的方法，还包括在反转操作之前过滤出基带VSB信号，从而增加信噪比。
17.一种残留边带VSB型接收器使用的符号定时恢复设备，该设备包括：
倍增器，用于将通过VSB方案信号调制的数字化信号转变为基带；
定时恢复单元，用于通过将从倍增器接收的基带VSB信号的上频带和下频带互换来反转谱，以对反转的基带VSB信号执行下带边分量最大化BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设参考符号相位之间的误差的下误差信息，来过滤出下BECM的下误差信息以输出下带信号，并且根据来自所述定时恢复单元的环路滤波器的下带信号转变预定取样时钟。
18.如权利要求17所述的符号定时恢复设备，其中，定时恢复单元包括：
谱反转器，用于通过互换从倍增器接收的基带VSB信号的上频带和下频带来反转谱；
下BECM，用于对反转的基带VSB信号执行下BECM算法；
数控振荡器NCO，用于根据来自环路滤波器的下带信号转变预定取样时钟，
其中，定时恢复单元的环路滤波器用于过滤出下BECM的下误差信息。
19.如权利要求18所述的符号定时恢复设备，其中，定时恢复单元还包括：
上BECM，用于直接对从倍增器接收的基带VSB信号执行BECM算法，从而产生作为关于在接收的VSB调制的信号的符号相位和预设的参考符号相位之间的误差的信息的上误差信息；
组合器，用于将上BECM和下BECM的上误差信息和下误差信息分别乘以预定权，并且将通过将这些乘积相加而获得的最终误差信息输出到环路滤波器。
20.一种用于残留边带VSB型接收器的符号定时恢复方法，该方法包括：
将数字化的VSB调制的信号转变为基带；
对基带执行带边分量最大化BECM算法，生成各个符号时钟的上误差信息；
通过互换基带VSB信号的上频带和下频带来反转谱；
对频谱被反转的基带执行BECM算法，生成各个符号时钟的下误差信息；
组合检测的上、下误差信息以执行符号定时恢复。
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