CN1926859B - 同频转发器的调制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种同频转发器的调制设备和方法。本发明的一个目的是提供一种同频转发器的调制设备，用于通过形成和上采样基带信号、用等波纹(ER)滤波器或者以窗口法对上采样的基带信号进行滤波、并且将滤波后的基带信号变频为RF信号，来减少时间延迟。该调制设备包括：基带信号形成单元，用于通过合并输入场和段同步信号，形成基带信号；导频添加单元，用于向基带信号添加导频信号；滤波单元，用于对带有导频信号的基带信号进行滤波；和RF上变频单元，用于将滤波后的信号上变频成RF信号。本发明用于在包括数字TV广播系统的发射系统中形成同频转发网络。

Description

同频转发器的调制设备和方法
技术领域
本发明涉及一种同频转发器(on-channel repeater)的调制设备和方法；更具体地，涉及一种同频转发器的调制设备及其调制方法，其在一个信道上接收主发射机/其他转发器的信号并在同一信道上分发该信号的同频转发器中，将基带信号调制成射频(RF)信号。
背景技术
通常，根据周围的地理特征/物体和服务区域设立主发射机和转发器。将转发器设立在来自主发射机的信号接收较弱的区域，从而解决信号接收困难的区域(称为弱信号接收区域)的问题，并且扩大了主发射机发射的信号的覆盖范围。
图1是示出根据现有技术的实施例的、使用常规转发器的服务的图，其中转发器利用不同的频率转发(repeat)信号。
在图1所示的使用常规转发器的服务中，首先，从主发射机101通过传输频率A发射信号，并且转发器102到105以不同于传输频率A的频率B、C、D、和E转发信号。然而，由于图1的转发器通过对各个转发器102到105给予不同的频率B、C、D、和E来解决来自主发射机101的信号接收较弱的弱信号接收区域的问题，并且扩大服务覆盖范围，因此转发器102到105使用多个频带，而这需要很多频率资源。因此，其在频率利用方面效率很低。
图2是示出根据现有技术的另一实施例的、使用常规转发器的服务的图。它示出了使用以同一频率转发信号的同频转发器的服务的概念图。换句话说，主发射机201通过传输频率A发射信号，并且转发器202到205通过与传输频率A相同的频率转发该信号。为了提供该服务，接收机应当能够区分从主发射机201和同频转发器202至205发射的信号。
通常，接收机包括均衡器，用于通过均衡所接收的信号来校正传输信道中的信号失真。接收机的均衡器可以除去在相同频带上有用信号以外的、经过时间延迟后接收的信号。
因此，使用同频转发器的服务要求这样的前提，即，从主发射机和同频转发器发射的信号之间的时间延迟应当小。也就是说，同频转发器的时间延迟应当被最小化。
同时，同频转发器通常通过将输入的射频(RF)信号解调成基带信号来移除噪声和再将消除了噪声的信号调制成RF信号，来通过同频转发输入的RF信号。
图3是说明常规同频转发器的调制设备的方框图。
如图3所示，常规同频转发器的调制设备包括：基带信号形成单元310，用于通过合并场和段同步信号来形成基带信号；导频添加单元320，用于向上述形成的基带信号添加导频信号；上采样单元330，用于上采样添加有导频信号的基带信号；滤波单元340，用于将上采样的基带信号转换成同相(I)信号和正交(Q)信号，并且用平方根升余弦(SRRC)滤波器执行滤波；中频(IF)上变频单元350，用于将滤波后的基带I和Q信号上变频为IF频带的I和Q信号；加法单元360，用于将上变频的IF频带I和Q信号相加；和数模转换器(DAC)370，用于将数字IF信号转换成模拟IF信号。
这里，滤波单元340由I滤波器[g(n)·cos(2π·f·nT)]341和Q滤波器[g(n)·sin(2π·f·nT)]342组成。这里，频率f为5.38MHz，并且g(n)表示SRRC滤波器的转移函数。
此外，IF上变频单元350由被乘以cos(2π·fIF·nT)的I信号上变频器351和被乘以sin(2π·fIF·nT)的Q信号上变频器352组成。这里，频率fIF是将滤波后的信号的频率上变频到IF频带的频率。
同时，图3的滤波单元340所生成的信号应当满足被称为频谱模板(Spectrum Mask)的频谱标准(Spectrum standard)。当上采样速率为4时，使用SRRC滤波器的滤波单元340仅当它使用超过500抽头的SRRC滤波器时才能满足频谱标准。
这里，由其是时间延迟器件的滤波单元340引起的时间延迟是基于所使用的滤波器抽头数确定的。例如，当假设组成滤波单元340的I滤波器341和Q滤波器342分别具有N个抽头和M个抽头时，I滤波器341和Q滤波器342分别产生N/2和M/2的时间延迟。
如果I滤波器341和Q滤波器342都是SRRC滤波器，则两个滤波器341和342具有相同的抽头数，并且由于I滤波器341和Q滤波器342具有平行结构，因此滤波单元340引起的总时间延迟为N/2(或M/2)。最终，使用具有超过500抽头的SRRC滤波器以满足频谱标准的滤波单元340产生250(＝500/2)的时间延迟。由于时间延迟超过接收机中的均衡器的时间延迟去除能力，因此接收机不能区分主发射机的输出信号与同频转发器的输出信号。
因此，急需开发一种在同频转发器的输出信号与主发射机的输出信号之间具有短的时间延迟的调制设备，即，可以减少同频转发器的时间延迟的调制设备。
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个目的是提供一种同频转发器的调制设备，用于通过形成和上采样基带信号、用等波纹(Equi-Ripple，ER)滤波器或者以窗口法对上采样的基带信号进行滤波、并且将滤波后的基带信号变频为射频(RF)信号，来减少时间延迟。
通过下面对本发明优选实施例的描述，本发明的上述和其他目的和有利特征将变得清楚。此外，可以容易地理解，本发明的目的和优点可以通过权利要求书及其组合中描述的装置来实现。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种同频转发器的调制设备，所述同频转发器在一个信道上接收信号并且在同一信道上分发该信号，该调制设备包括：基带信号形成单元，用于通过合并输入场和段同步信号，形成基带信号；导频添加单元，用于向基带信号添加导频信号；滤波单元，用于对添加有导频信号的基带信号进行滤波；和射频(RF)上变频单元，用于将滤波后的信号上变频成RF信号。
根据本发明的一个方面，提供一种同频转发器的调制方法，所述同频转发器在一个信道上接收信号并且在同一信道上分发该信号，该调制方法包括：基带信号形成步骤，用于通过合并输入场和段同步信号，形成基带信号；导频添加步骤，用于向基带信号添加导频信号；滤波步骤，用于对添加有导频信号的基带信号进行滤波；和射频(RF)上变频步骤，用于将滤波后的信号上变频成RF信号。
有益效果
本发明的有益效果是，通过将接收的信号调制成具有短的时间延迟，接收机可以区分同频转发器的输出信号与主发射机的输出信号。
附图说明
通过下面结合附图给出的优选实施例的描述，本发明的上述和其他目的和特征将变得清楚，其中：
图1是示出根据现有技术的一个实施例的、使用常规转发器的服务的图；
图2是示出根据现有技术的另一实施例的、使用常规转发器的服务的图；
图3是说明常规同频转发器的调制设备的方框图；
图4是示出根据本发明的一个实施例的、同频转发器的调制设备的方框图；
图5是示出根据本发明的另一实施例的、同频转发器的调制设备的方框图；
图6是说明根据本发明的一个实施例的、图4所示的同频转发器中的调制方法的流程图；以及
图7是说明图5所示的同频转发器中的调制方法的流程图。
*附图的基本部件的描述
410：基带信号形成单元
420：导频添加单元
430：上采样单元
440：VSB滤波单元
450：DAC
460：RF上变频单元
具体实施方式
通过下面参照附图对实施例的描述，本发明的其他目的和优点将变得清楚，并且本领域技术人员可以容易地实现本发明的技术构思和范围。此外，考虑到对与本发明有关的现有技术的详细描述可能会使得本发明点模糊，所以将省略该描述。下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
在开始描述本发明之前，本发明中提出的同频转发器的调制设备及其方法适用于数字电视(TV)广播，例如高级电视系统委员会(ATSC)和数字视频广播(DVB)，但本发明不限于此，并且很明显，本发明可以应用到需要转发器来组成通用单频网的场合。
图4是示出根据本发明的一个实施例的同频转发器的调制设备的方框图。
图4所示的同频转发器的调制设备包括基带信号形成单元410、导频添加单元420、上采样单元430、滤波单元440、数模转换器(DAC)450和RF上变频单元460。
基带信号形成单元410通过合并同频转发器中使用的均衡器的输出信号、场、和段同步信号，形成基带信号。导频添加单元420向基带信号形成单元410中形成的基带信号添加导频信号。
同时，上采样单元430上采样具有导频信号的基带信号，并且滤波单元440对上采样的基带信号进行滤波。这里，滤波单元440通过使用等波纹(ER)滤波器和窗口法、或者通过使用平方根升余弦(SRRC)滤波器和窗口法，来执行滤波。此外，它可以仅使用ER滤波器执行滤波。
此外，DAC 450将滤波单元440中滤波的基带数字信号转换成模拟信号，并且RF上变频单元460将DAC 450中转换的基带模拟信号上变频为射频(RF)信号。
图6是说明根据本发明的一个实施例的、图4所示的同频转发器中的调制方法的流程图。
如图6所示，在步骤610，本发明中提出的同频转发器的调制方法从通过合并在同频转发器中使用的均衡器的输出信号、场、和段同步信号来形成基带信号开始。
随后，在步骤620，向形成的基带信号添加导频信号，并且在步骤630，上采样添加有导频信号的基带信号。
然后，在步骤640，对上采样的基带信号进行滤波，并且在步骤650，将滤波后的信号转换成模拟信号。这里，通过使用ER滤波器和窗口法执行步骤640的滤波，或者可以通过使用SRRC滤波器和窗口法执行步骤640的滤波。此外，可以仅使用ER滤波器执行滤波。
最后，在步骤660，将转换的模拟信号上变频为RF信号。
图5是示出根据本发明的另一实施例的同频转发器的调制设备的方框图。
图5所示的同频转发器的调制设备包括基带信号形成单元510、导频添加单元520、上采样单元530、滤波单元540、DAC 550和RF上变频单元560。
基带信号形成单元510通过合并在同频转发器中使用的均衡器的输出信号、场、和段同步信号，形成基带信号。导频添加单元520向基带信号形成单元510中形成的基带信号添加导频信号。
同时，滤波单元540将上采样的基带信号转换成同相(I)信号和正交(Q)信号，并且通过I滤波器541和Q滤波器542对由转换获得的I信号和Q信号进行滤波。这里，I滤波器541和Q滤波器542可以通过使用ER滤波器和窗口法执行滤波，或者它们可以仅使用ER滤波器执行滤波。此外，它可以仅使用ER滤波器执行滤波。
为了方便起见，以滤波单元540使用ER滤波器和窗口法执行滤波的情况作为例子，描述本发明。
滤波单元540的I滤波器541如式1所示进行操作，而Q滤波器542如式2所示进行操作。
[e(n)*cos(2π·f·nT)]·w(n)          式1
[e(n)*sin(2π·f·nT)]·w(n)          式2
其中e(n)表示ER滤波器的转移函数；频率f为2.69MHz；*表示卷积运算；而w(n)表示窗口函数，并且可以使用不同的窗口函数，例如，Kaiser，Hamming，Hanning和Blackman。
同时，DAC 550将滤波单元540中滤波的基带数字I和Q信号转换成基带模拟I和Q信号。
RF上变频单元560将DAC 550中转换的基带模拟I和Q信号直接变频为RFI和Q信号，而不经过中频(IF)频带。
因此，如图5所示，RF上变频单元560包括：I上变频器561，用于将基带模拟I信号乘以cos(2π·fRF·t)；和Q上变频器562，用于将基带模拟Q信号乘以sin(2π·fRF·t)。这里，频率fRF是将滤波后的信号上变频的频率。
加法单元570将RF上变频单元560中上变频的RFI和Q信号相加，以将它们变换成模拟RF信号。
图7是说明图5所示的同频转发器中的调制方法的流程图。
如图7所示，本发明中提出的同频转发器的调制方法，从在步骤710通过合并来自同频转发器的均衡器的输出信号、场、和段同步信号来形成基带信号开始。
随后，在步骤720，向形成的基带信号添加导频信号，并且在步骤730，上采样具有导频信号的基带信号。
然后，在步骤740，将上采样的基带信号转换成I和Q信号并执行滤波，并且在步骤750，将滤波后的I和Q信号变换成模拟I和Q信号。这里，可以通过使用ER滤波器和窗口法执行步骤740的滤波，或者可以通过使用SRRC滤波器和窗口法执行步骤740的滤波。此外，可以仅使用ER滤波器执行滤波。
随后，在步骤760，将变换的I和Q信号相加，并且在步骤770，将相加的基带信号上变频为RF信号。
图4和图5中描述的同频转发器的调制设备包括一个时间延迟器件，即，滤波单元440和540。
然而，由于本发明的调制设备的滤波单元440和540使用ER滤波器和窗口法，因此它们可以以相对小的抽头数满足频谱标准。
简而言之，如果滤波单元440和450使用SRRC滤波器，那么它们在上采样速率为4时需要具有超过500抽头的SRRC滤波器，以满足频谱标准。然而，如果滤波单元440和450使用ER滤波器，那么它们仅以具有超过100抽头的ER滤波器就可以满足频谱标准。
因此，使用该调制设备，可以制造具有小时间延迟的同频转发器，其中同频转发器的输出信号与主发射机的输出信号之间的时间延迟小。
如上所述，本发明的方法可以实现为程序，并被存储在计算机可读存储介质中，如CD-ROM、RAM、ROM、软盘、硬盘和磁光盘。由于该处理可以由本发明领域普通技术人员实现，因此这里将不提供关于它的具体描述。
尽管参照特定优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员应当明白，在不背离以下权利要求书所限定的本发明范围的前提下，可以进行各种改变和修改。

Claims (12)

1.一种同频转发器的调制设备，所述同频转发器在一个信道上接收信号并且在同一信道上分发该信号，该调制设备包括：
基带信号形成装置，用于通过合并输入场和段同步信号，形成基带信号；
导频添加装置，用于向基带信号添加导频信号；
滤波装置，用于对添加有导频信号的基带信号进行滤波，该滤波装置包括等波纹ER滤波器；和
射频RF上变频装置，用于将滤波后的信号上变频成射频RF信号。
2.如权利要求1所述的调制设备，还包括上采样装置，用于上采样添加有导频信号的基带信号。
3.如权利要求2所述的调制设备，其中，滤波装置产生相对于上采样的信号具有不同相位的同相I信号和正交Q信号，并且执行滤波。
4.如权利要求3所述的调制设备，还包括：
加法装置，用于将上变频的射频RF同相I和正交Q信号相加。
5.如权利要求1到4中任一个所述的调制设备，还包括：
数模转换装置，用于将滤波后的基带信号转换成模拟信号。
6.如权利要求1或2所述的调制设备，其中，滤波装置使用窗口法。
7.一种同频转发器的调制方法，所述同频转发器在一个信道上接收信号并且在同一信道上分发该信号，该调制方法包括：
基带信号形成步骤，用于通过合并输入场和段同步信号，形成基带信号；
导频添加步骤，用于向基带信号添加导频信号；
滤波步骤，用于使用等波纹ER滤波器对添加有导频信号的基带信号进行滤波；和
射频RF上变频步骤，用于将滤波后的信号上变频成射频RF信号。
8.如权利要求7所述的调制方法，还包括：
上采样步骤，用于上采样添加有导频信号的基带信号。
9.如权利要求8所述的调制方法，其中，在滤波步骤中，产生相对于上采样的信号具有不同相位的同相I信号和正交Q信号，并且对其进行滤波。
10.如权利要求9所述的调制方法，还包括：
加法步骤，用于将上变频的射频RF同相I和正交Q信号相加。
11.如权利要求7到10中任一个所述的调制方法，还包括：数模转换步骤，用于将滤波后的基带信号转换成模拟信号。
12.如权利要求7或8所述的调制方法，其中，滤波步骤使用窗口法。
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