CN1826741A - 在不使用锁相环的情况下恢复信号 - Google Patents

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Abstract

一种用于从数字输入信号(20)恢复第一数字信号(7、31)的装置，该装置包括：数字滤波器(29)，用于对所述数字输入信号(20)进行滤波；数控振荡器28，用于产生数字参考信号(21)；以及数字鉴相器(22)，用于确定在所述已滤波的数字输入信号(27)和所述数字参考信号(21)之间的相位差(25)。通过将所述确定的相位差(25)加到所述数字参考信号(21)的相位上来恢复所述第一数字信号(7、31)。

Description

在不使用锁相环的情况下恢复信号
技术领域
本发明涉及用于从数字输入信号恢复数字信号的装置(arrangement)，以及包括这种装置的接收器和无线电设备。本发明还涉及用于从数字输入信号恢复数字信号的计算机程序产品。
背景技术
本发明可以被用于接收器，例如用于恢复例如导频信号、中心频率(center frequency)信号或色同步信号(color burst signal)的无线电接收器或视频/电视接收器。这些种类的接收器一般在本领域中是已知的并且典型地使用锁相环(phase locked loop)以锁定到可恢复信号的频率。然而通常，难于设计锁相环，有时甚至是不能实现的。例如，当可恢复信号的相位不固定，而由于恶劣的接收条件而不断变化时，或者当由于噪音的存在而导致可恢复信号质量严重降低时。在这些情况下，锁相环可能无法追踪信号的相位，这将导致错误的频率锁定。
发明内容
根据本发明的一个目的是提供一种用于在不使用锁相环的情况下恢复信号的装置。因此，用于从数字输入信号恢复第一数字信号的装置包括：
用于对数字输入信号进行滤波的数字滤波器；
用于产生数字参考信号的数控振荡器；以及
用于确定已滤波的数字输入信号和数字参考信号之间的相位差的数字鉴相器(phase detector)；
其中，通过将所确定的相位差加到数字参考信号的相位上来恢复第一数字信号。
本发明基于以下认识，即，可以通过确定任意但明确的参考信号与可恢复信号之间的相位差，然后将该相位差加到参考信号的相位上来恢复第一数字信号。
通过美国专利5,404,405可以知道一种用于在不使用锁相环的情况下恢复信号的装置，但是提供了一种可选择的解决方案，其中，通过FIR(有限脉冲响应，Finite Impulse Reponse)滤波器来恢复信号，该FIR滤波器具有复杂的实现，特别是具有较窄的通频带(passband)。
在根据本发明的装置的一个实施例中，将一个偏移值加到已恢复的第一数字信号的相位上，来抵消数字滤波器的滤波器延迟。因此，可以校正会引起已恢复信号中的相位误差的滤波器延迟的扭曲的影响。
在根据本发明的装置的另一个实施例中，所述装置包括第一数字混频器，用于在滤波前对数字输入信号进行下变频。该实施例的优点是数字滤波器的实现较简单。
在根据本发明的装置的一个实施例中，数字输入信号是立体声复合信号(stereo multiplex signal)，并且已恢复的第一数字信号是导频信号。因此，该装置可以被用于以方便的方式恢复导频信号。
在根据本发明的装置的一个实施例中，通过倍频器来倍增导频信号的相位，以恢复第二数字信号。通过由倍频器来倍增(19kHz)导频的相位，可以容易地恢复其它(副)载波，例如：38kHz抑制载波信号、57kHz RDS副载波或者76kHz DARC副载波。
在根据本发明的装置的另一个实施例中，所述装置还包括立体声解码器，用于将立体声复合信号至少解码为一个第一信号和一个第二信号。因此，编码在所接收的立体声复合信号中的左和右立体声声道信号可以被方便地解码。
在根据本发明地装置地实施例中，所述立体声复合信号包括和信号以及差信号，通过将和信号与下变频差信号相加来解码前一个信号，通过从和信号减去下变频差信号来解码后一个信号。
在根据本发明的装置的一个实施例中，通过已恢复的抑制载波信号对差信号进行下变频。由于抑制载波信号是直接从已恢复的导频信号而得到的，所以其具有正确的频率和相位，从而将立体声复合信号的差信号移至基带。
在根据本发明的装置的另一个实施例中，相位偏移值被进一步用于控制差信号的幅度。因此，能够操作已解码的第一和第二信号，例如从单声道至立体声信号。
根据本发明的接收器、无线电设备和计算机程序产品的实施例与根据本发明的装置的实施例一致。
附图简述
通过下列附图，将进一步说明本发明的这些方面以及其它方面。
图1显示了立体声复合信号；
图2显示了根据本发明的装置的实施例；
图3显示了根据本发明的装置的另一个实施例；
图4显示了根据本发明的装置的实施例，其被用作立体声解码器；
图5显示了为了从数字输入信号恢复数字信号、由计算机程序产品执行的基本步骤的流程图；
图6显示了包括根据本发明的装置的无线电设备。
具体实施方式
图1显示了立体声复合(MPX)信号，左和右立体声声道信号被编码到其中。立体声复合信号包括和信号1以及差信号3。和信号1是左和右立体声声道信号的和，差信号3是左和右立体声声道信号的差。可以通过将和信号1与差信号3相加来获得左立体声声道信号。可以通过从和信号1减去差信号3来获得右立体声声道信号。立体声复合信号还包括19kHz导频信号7，其被用于再生38kHz抑制载波信号9，该抑制载波信号9用于差信号3的解调。
图2显示了根据本发明的实施例。数字输入信号20包括可恢复的数字信号，例如中心频率信号或导频信号。利用数字基带滤波器29对数字输入信号滤波以得到可恢复的数字信号。通常，可恢复信号被噪音所环绕，在传统的基于PLL的接收器中，噪音会使得已恢复信号的相位颠倒，或者会使得PLL锁定到错误的频率。在恶劣的接收条件下，这些问题会变得特别明显。这会导致相当大的并且不可接受的所接收信号的质量下降。根据本发明，通过首先确定已滤波信号27和任意但明确的参考信号21的相位之间的相位差，然后将相位差与参考信号21的相位相加来解决这些问题。鉴相器可以基于由JackE.Volder说明的Cordic算法的硬件或软件实现，这是本领域的熟练技术人员所公知的。但是，由于存在滤波器延迟，所以滤波器22会引入相位误差。然而，根据本发明，通过将一个常量校正因子23加到已恢复信号的相位上可已容易的校正这种相位误差。图2还包括倍频器26，用于将乘法因子与已恢复信号31的相位相乘，以便得到其它信号。如果信号31是具有19kHz的频率以及(2*π*19*103*t)弧度的对应相位的导频信号7，则乘法因子2产生相应的具有38kHz的频率以及(2*π*38*103*t)弧度的相位的抑制载波信号9。同样，利用其它乘法因子，也可以从19kHz的导频信号导出其它的信号，例如57kHzRDS副载波(乘法因子为3)或76kHz DARC副载波(乘法因子为4)。
图3显示根据本发明的另一个实施例，其中，在滤波前，首先通过数字混频器30对输入信号20进行下变频。在这种情况下，滤波器29是数字低通数字滤波器。混频器30将参考信号28用作混频信号，与图1所描述的情况相比，这个实施例的优点是滤波器29的实现更为简单。
图4显示根据本发明的一个实施例，其中，立体声解码器42被用于解码立体声复合信号20。假设该立体声复合信号20是数字信号，例如已经通过传统的模拟到数字转换器(这里未示出)被数字化。立体声复合信号20包括19kHz导频信号7、和信号1以及差信号3。已经在38kHz的抑制载波信号9附近调制了差信号9。根据本发明，从立体声复合信号20恢复19kHz导频信号7、31。通过使已恢复的导频信号7、31的相位加倍，从19kHz的导频信号7、31得到38kHz的抑制载波信号9、32。
通过在加法器(adder)56中将和信号1、59与差信号3、59相加来获得左立体声声道信号L。通过在减法器(subtracter)54中从和信号1、59减去差信号3、57来获得右立体声声道信号R。通过对立体声复合信号20进行下变频50及低通滤波52，从立体声复合信号获得差信号3。利用传统的(数字)混频器50可以对立体声复合信号20进行下变频，所述混频器50将已恢复的抑制载波信号9、32用作混频信号。
相位偏移信号23被用于抵消可能由滤波器29的滤波器延迟引入已恢复的导频信号31的相位失真。但是，该相位偏移信号还能被用于操作抑制载波信号9、32的相位。因此，会影响差信号57的幅度，其继而会影响可恢复的左(L)和右(R)声道信号。例如，从立体声声道至单声道。
图5显示了包括用于从数字输入信号恢复数字信号的步骤的流程图。作为第一步骤S1，对数字输入信号20进行数字滤波以抽取数字信号27。在第二步骤中，产生用于确定已抽取的数字信号27的相位的数字参考信号21。在步骤S3中，确定已抽取的数字信号27和参考信号21之间的相位差，在下个步骤S4中，将所述确定的相位差加到参考信号21的相位上。
图6显示了根据本发明的无线电设备61。无线电设备61通过天线63接收穿过空气的无线电信号61。调谐器60选择一个特定的无线电信号作为优选的无线电信号66，该无线电信号66是如图1所示的立体声复合信号。使用模拟到数字转换器64将信号66数字化。立体声解码器42被用于解码立体声复合信号66的左L和右R声道信号。
要注意，上述实施例仅仅是用于说明本发明，而不是限制本发明，并且，在不脱离附加的权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员能够设计许多替换的实施例。实施例可以被实现为硬件或软件。词语“包括”并不排除存在权利要求中所列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤。在元件之前的词语“一个”并不排除存在多个这种元件。在相互不同的从属权利要求中陈述特定方法这一事实并不表示不能将这些方法的组合用于实现优点。

Claims (14)

1、用于从数字输入信号(20)恢复第一数字信号(7、31)的装置，该装置包括：
数字滤波器(29)，用于对所述数字输入信号(20)进行滤波；
数控振荡器28，用于产生数字参考信号(21)；以及
数字鉴相器(22)，用于确定所述已滤波的数字输入信号(27)和所述数字参考信号(21)之间的相位差(25)；
其中，通过将所述确定的相位差(25)加到所述数字参考信号(21)的相位上来恢复所述第一数字信号(7、31)。
2、如权利要求1所述的装置，其中，将偏移值(23)加到所述已恢复的第一数字信号(31)的相位上，以抵消所述数字滤波器(29)的滤波器延迟。
3、如权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括用于在滤波前对所述数字输入信号(20)进行下变频的第一数字混频器(30)。
4、如权利要求3所述的装置，其中，所述第一数字混频器(30)将所述数字参考信号(21)用作混频信号。
5、如权利要求1所述的装置，其中，所述数字输入信号(2)是立体声复合信号以及所述已恢复的第一数字信号(31)是导频信号(7)。
6、如权利要求5所述的装置，其中，将导频信号的相位与乘法因子相乘(26)以恢复第二数字信号(32)。
7、如权利要求6所述的装置，其中，所述第二数字信号(32)是所述立体声复合信号的抑制载波信号(9)。
8、如权利要求5所述的装置，其中，所述装置还包括用于将所述立体声复合信号至少解码为第一(L)和第二(R)信号的立体声解码器(42)。
9、如权利要求8所述的装置，其中，所述立体声复合信号包括和信号(1)以及差信号(3)，通过将所述和信号与下变频差信号相加来解码所述第一信号(L)，通过从所述和信号减去所述下变频差信号来解码所述第二信号(R)。
10、如权利要求9所述的装置，其中，利用所述已恢复的抑制载波信号(9、32)来对所述差信号(3)进行下变频。
11、如权利要求10所述的装置，其中，所述相位偏移值(23)被进一步用于控制差信号(57)的幅度。
12、包括用于从数字输入信号(20)恢复第一数字信号(7、31)的装置的接收器，所述装置包括：
数字滤波器(29)，用于对所述数字输入信号(20)进行滤波；
数控振荡器28，用于产生数字参考信号(21)；以及
数字鉴相器(22)，用于确定所述已滤波的数字输入信号(27)和所述数字参考信号(21)之间的相位差(25)；其中，通过将所述确定的相位差(25)加到所述数字参考信号(21)的相位上来恢复所述第一数字信号(7、31)。
13、包括用于从数字输入信号(20)恢复第一数字信号(7、31)的装置的无线电设备，所述装置包括：
数字滤波器(29)，用于对所述数字输入信号(20)进行滤波；
数控振荡器28，用于产生数字参考信号(21)；以及
数字鉴相器(22)，用于确定所述已滤波的数字输入信号(27)和所述数字参考信号(21)之间的相位差(25)；
其中，通过将所述确定的相位差(25)加到所述数字参考信号(21)的相位上来恢复所述第一数字信号(7、31)。
14、用于从数字输入信号(20)恢复第一数字信号(7、31)的计算机程序产品，布置装置以执行下列步骤：
用数字滤波器(29)对所述数字输入信号进行滤波；
产生数字参考信号；
确定所述数字输入信号(20)和所述数字参考信号(21)之间的相位差(25)；以及
数字地将所述确定的相位差(25)加到(24)所述数字参考信号(21)的相位上以恢复所述第一信号(7、31)。
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