CN1973477A - 高级电视系统－数字电视接收器中的双模均衡器 - Google Patents

高级电视系统－数字电视接收器中的双模均衡器 Download PDF

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Abstract

接收器包含至少具有两种系数操作模式的均衡器，在第一系数模式中，均衡器以主抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值，例如，零值。

Description

高级电视系统-数字电视接收器中的双模均衡器
技术领域
本发明一般涉及通信系统，更具体地涉及接收器。
背景技术
在像ATSC-DTV(高级电视系统-数字电视)系统(例如，参见美国高级电视系统委员会，1995年9月16日的文件A/53“ATSC数字电视标准”，和1995年10月4日的文件A/54“ATSC数字电视标准使用指南”)那样的现代数字通信系统中，通常应用高级调制、信道编码和均衡。在接收器中，解调器一般存在载波相位和/或码元定时模糊。均衡器一般是DFE(判定反馈均衡器)型或它的某种变体，并具有有限长度。在严重失真信道中，重要的是知道信道脉冲响应的虚拟中心，以便给予均衡器成功处理信号和校正失真的最佳机会。一种途径是使用基于段同步(sync)信号为自适应均衡器计算信道虚拟中心的质心计算器。另一种途径是使用基于帧同步信号为自适应均衡器计算信道虚拟中心的质心计算器。
一旦确定了信道虚拟中心，就在接收器中本地重新生成像段同步信号和帧同步信号那样的参考信号，以便对准虚拟中心。其结果是，在均衡器中将形成抽头以便均衡信道，使得均衡数据输出对准虚拟中心。
发明内容
如上所述，均衡器用于校正失真。传统均衡形式是以主抽头中的预置非零值启动均衡器，而所有其余抽头都被设置成等于零值。相反，另一种均衡形式是无主抽头值启动均衡器和所有抽头都被设置成等于零值。在像上述ATSC-DTV系统的数字系统中，后一种均衡形式具有潜在性能优点。但是，我们还观察到，这种潜在性能优点被初始获取需要依赖于训练算法抵消掉了，这可以对接收器性能造成负面影响。例如，由于主训练信号，即，ATSC-DTV半帧同步信号只是每25ms(毫秒)重复一次，所以ATSC接收器中的获取可能相当缓慢。
因此，按照本发明的原理，双模均衡器视接收信号特性而定，利用两种类型的均衡途径。具体地说，接收器包含至少具有两种系数操作模式的均衡器。在第一系数模式中，均衡器以至少一个抽头，例如，主抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值，例如，零值。
在本发明的一个实施例中，ATSC接收器包含双模均衡器和处理器。双模均衡器在处理器的控制下具有两种系数操作模式。在第一系数模式中，双模均衡器以主抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，双模均衡器是这样开始的，所有抽头都具有零值。处理器随接收ATSC-DTV信号而变地设置双模均衡器的模式。
在本发明的另一个实施例中，ATSC接收器包含双模均衡器和双模同步(同步)发生器。双模均衡器具有两种系数操作模式。在第一系数模式中，双模均衡器以主抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，双模均衡器是这样开始的，所有抽头都具有零值。随双模同步发生器的状态而变地设置双模均衡器的模式。
附图说明
图1示出了质心计算器的方块图；
图2示出了段同步发生器的方块图；
图3示出了用在复质心计算器中的处理复信号的方块图；
图4示出了均衡器的方块图；
图5示出了体现本发明原理的接收器的例示性高级方块图；
图6示出了体现本发明原理的接收器的例示性部分；
图7示出了根据本发明原理的例示性流程图；
图8示出了按照本发明原理的另一个实施例；
图9示出了表1；
图10示出了表2；
图11示出了用在图5的接收器15中的双模同步发生器的例示性实施例；
图12和13示出了用在图11的双模同步发生器中的例示性流程图；
图14示出了用在图5的接收器15中的双模同步发生器的另一个例示性实施例；
图15和16示出了用在图14的双模同步发生器中的例示性流程图；
图17示出了用在图5的接收器15中的双模同步发生器的另一个例示性
实施例；和
图18和19示出了用在图17的双模同步发生器中的例示性流程图。
具体实施方式
除了本发明概念之外，如图所示的单元都是众所周知的，并将不作详细描述。此外，假设人们熟悉电视广播和接收器，并且这里也不作详细描述。例如，除了本发明概念之外，假设人们熟悉像NTSC(国家电视系统委员会制式)、PAL(逐行倒相制式)、SECAM(顺序传送彩色与存储制式)和ATSC(高级电视系统委员会制式)的TV标准的当前建议电视推荐标准。同样，除了本发明概念之外，假设人们熟悉像8级残留边带(8-VSB)、正交调幅(QAM)的发送概念、和像射频(RF)前端的接收器部件，或像低噪声块、调谐器、解调器、相关器、泄漏积分器和平方器的接收器部分。类似地，用于生成传输位流的格式化和编码方法(譬如，运动图像专家组(MPEG)-2系统标准(ISO/IEC13818-1))也是众所周知的，并且这里不再加以描述。还应该注意到，本发明概念可以利用传统编程技术实现，这样，这里对传统编程技术也不作描述。最后，图中相同号码代表相似的单元。
在描述本发明概念之前，在图1中示出了用在ATSC-DTV系统中的质心计算器100的方块图。质心计算器100包含相关器105、泄漏积分器110、平方器115、峰值搜索单元120、乘法器125、第一积分器130、第二积分器135和相位检测器140。质心计算器100基于段同步信号、每码元一个样本和只包含同相(实)分量的数据输入信号101-1。数据输入信号101-1代表由解调器(未示出)提供的解调接收ATSC-DTV信号。
数据输入信号101-1施加给相关器105(或段同步检测器105)，用于其中的段同步信号(或模式)检测。段同步信号具有重复模式和两个相邻段同步信号之间的距离相当大(832个码元)。这样，段同步信号可以用于估计信道脉冲响应，信道脉冲响应又依次用于估计信道虚拟中心或质心。段同步检测器105将数据输入信号101-1与ATSC-DTV段同步，即，二进制表示的[1001]或VBS码元表示的[+5 -5 -5 +5]的特性相关联。然后将来自段同步检测器105的输出信号施加给泄漏积分器110。后者具有832个码元的长度，这等于一段中的码元数。由于VSB数据是随机的，数据码元位置上的积分器值将平均为零。但是，由于四个段同步码元每832个码元重复一次，在段同步位置上的积分器值将与信号强度成比例地增大。如果信道脉冲响应存在多路径或回波，段同步码元将出现在那些多路径延迟位置上。其结果是，多路径延迟位置上的积分器值也与回波幅度成比例地增大。泄漏积分器是这样操作的，在执行峰值搜索之后，每当积分器加上一个新数时，它就减去一个常数值。这样做是为了避免硬件溢出。平方器115对832个泄漏积分器值求平方。将结果输出信号，或相关器信号116发送到峰值搜索单元120和乘法器125(应该注意到，取代求平方，单元115也可以提供其输入信号的绝对值)。
随着每个泄漏积分器值(相关器信号116)被施加给峰值搜索单元120，相应码元索引值(码元索引119)也被施加给峰值搜索单元120。码元索引119是原始可以重置为零和对于每个新泄漏积分器值加一的虚拟索引，它重复从0到831的模式。峰值搜索单元120对832个平方的积分器值(相关器信号116)执行峰值搜索，并提供对应于与832个平方的积分器值当中的最大值相联系的码元索引的峰值信号121。峰值信号121用作信道的初始中心并施加给第二积分器135(如下所述)。
泄漏积分器值(相关器信号116)还通过从当前码元索引到初始中心的相对距离加权，然后，通过反馈环路或质心计算环路确定加权中心位置。质心计算环路包含相位检测器140、乘法器125、第一积分器130和第二积分器135。这个反馈环路从完成峰值搜索和用初始中心或峰值初始化第二积分器135之后开始。相位检测器140计算当前码元索引(码元索引119)与虚拟中心值136之间的距离(信号141)。加权值126经由乘法器125计算并馈送到第一积分器130，第一积分器130为每组832个码元累计加权值。如上所述，第二积分器135最初被设置成峰值，然后开始累加第一积分器130的输出，以便产生虚拟中心值或质心136。图1中的所有积分器都隐含比例因子。
一旦确定了虚拟中心值136，就在接收器中本地重新生成像段同步信号和帧同步信号的VSB参考信号，以便对准虚拟中心。其结果是，在均衡器中形成抽头以便均衡信道，使得均衡数据输出对准虚拟中心。图2示出了根据虚拟中心再生成段同步的方块图。具体地说，段同步发生器160从质心计算器100接收上述虚拟中心值136和码元索引119，并响应其提供段同步信号161。例如，在码元索引119与虚拟中心值136一致时，段同步信号161具有“1”的值，否则，具有“0”的值。可替代地，段同步信号161可以在以中心值开始的码元索引的四个后续值期间具有“1”的值，否则，具有“0”的值。
从图1中可以容易地衍生出上面参照图1所述的系统到复数据输入信号(同相和正交分量)、每码元两个样本或基于帧同步设计的扩展系统。
例如，如果数据输入信号是复数，那么，如图3所示，质心计算器(现在也称为“复质心计算器”)分开处理输入数据信号的同相(I)和正交(Q)分量。具体地说，输入数据信号的同相分量(101-1)经由段同步检测器105-1、泄漏积分器110-1和平方器115-1处理；而输入数据信号的正交分量(101-2)经由段同步检测器105-2、泄漏积分器110-2和平方器115-2处理。这些单元的每一个以与上述图1中那些单元相同的方式起作用。尽管在图中未示出，但可以从每个平方器单元中生成码元索引。来自每个平方器(115-1和115-2)的输出信号经由加法器180加在一起以便提供相关器信号116，其余处理与上面参照图1所述的相同。
在ATSC-DTV标准中，均衡器一般是自适应滤波器，它以等于大约10.76MHz的码元速率的平均速率接收VSB数据流，并设法除去主要由多路径传播引起的线性失真，多路径传播是地面广播信道的特征。这种应用的最常用均衡器设计包括T间隔DFE(判定反馈均衡器)。DFE一般包括前馈滤波器、反馈滤波器和切片器，其中，反馈滤波器一般由来自切片器的判定驱动。典型地，视像要均衡的多路径延迟扩散那样的因素而定，均衡器在它的滤波器中具有一定数量的抽头(K个)，其中，抽头间隔“T”一般(但不总是)是码元速率和每个抽头具有相关系数值Ck(0≤k＜K)。调整这些滤波器系数的值以适应期望特性，以便降低非期望失真影响。这种滤波器的重要参数是收敛速率，收敛速率可以定义成收敛到均衡器的最佳设置，即，最佳滤波器系数值所需的叠代次数。滤波器系数的调整典型地可以通过在发送信号中、在同步间隔期间发送“训练序列”实现，或者，可以通过利用发送信号的特性恢复技术的“盲算法”实现。
在图4中示出了DFE均衡器500的现有技术的方块图。均衡器500的各个单元的功能都是众所周知的，并且这里只非常简要地加以描述。用于调整均衡器系数的特定算法，譬如，最小均方法(LMS)、常数求模法(CMA)和简化星座算法(RCA)在现有技术中都是已知的，并且这里不再加以描述。均衡器500包含前馈滤波器(FFF)505、组合器510、切片器515、模式切换单元520、锁定检测器/均方误差(MSE)估计器525(下文简称为锁定检测器525)、和反馈滤波器(FBF)530。FFF 505和FBF 530两者具有由信号路径522代表的可调滤波器系数。要滤波的信号，即，输入信号504施加给FFF 505，FFF 505滤波该信号并将输出信号506提供给组合器510。均衡器500的其它滤波器，即，FBF 530滤波信号521(由模式切换单元520提供)，以便将输出信号531提供给组合器510。正如下面进一步所述的，模式切换单元520随均衡器500的模式改变信号521的源。在该描述中，信号521的源可以是均衡器输出信号511、切片器输出信号516或外部信号519。因此，视均衡器模式而定，FBF 530滤波不同信号。在本例中，均衡器500具有三种操作模式：训练模式、盲模式和面向判定模式。返回到组合器510，该单元将来自两个滤波器的输出信号相加，并提供均衡器输出信号511。后者由切片器515作进一步处理，切片器515提供切片输出信号516。正如在现有技术中已知的，切片器515从码元星座(未示出)中选择与每个码元间隔T中均衡器输出信号511的特定值最接近的码元，并提供所选码元作为切片器输出信号516。
均衡器500的其余单元提供状态信息，以及控制均衡器500的模式。锁定检测器525负责检测均衡器500的收敛和提供均衡器输出信号511与切片器输出信号516之间的MSE测量。关于收敛，锁定检测器525提供锁定信号，锁定信号526代表均衡器500是否锁定(即，是否收敛)。具体地说，锁定检测器525将均衡器输出信号511和切片器输出信号516与与MSE测量类型有关的阈值比较。将锁定信号526提供给接收器的其它部分(未示出)，以便用在它们之中。关于MSE测量，锁定检测器525将MSE估计值527提供给模式切换单元520。
模式切换单元520随MSE估计值527而变地确定均衡器500的模式(训练、盲、面向判定)。均衡器500的模式决定经由信号521施加给FBF 530的输入信号，以及决定要经由信令路径522用在调整均衡器中的误差和控制信号。到FBF 530的输入信号可以是均衡器输出信号511、切片器输出信号516或外部输入信号519。外部输入信号可以是，例如，训练序列，或由另一个接收器块提供的信号。均衡器500只将训练和盲模式用于收敛目的。在锁定检测器525检测到收敛之后，均衡器500接着过渡到面向判定模式。如果失去收敛，均衡器500返回到训练或盲模式。
在训练模式中，训练信号或训练序列用于调整或更新均衡器抽头系数。训练信号是已知参考信号。在模式切换器520中通过从均衡器输出信号511中减去训练信号(经由信号519接收)的本地生成副本形成误差信号。模式切换单元520经由信号522将这个误差信号提供到FFF 505和FBF 530用于系数调整。关于ATSC接收器，多达704个码元的训练序列包括在ATSC-DTV信号的半帧同步中，以便允许最初均衡器收敛。另外，尽管只包括4个码元，但同步信号的另一种形式，即，段同步更频繁出现在ATSC-DTV信号中，在训练模式中，在半帧同步期间，或也在段同步期间更新均衡器系数。但是，存在与使用半帧同步信号有关的两个主要缺点。第一个是需要正确检测接收信号中的半帧同步信号，第二个是半帧同步信号只是大约每25毫秒(ms)出现一次，这可能导致收敛缓慢。
的确，由于回波环境可以使检测半帧同步信号变得困难，所以感兴趣的是具有不依赖于训练序列的均衡器抽头系数的初始调整，即，使用盲模式。由于盲模式对每个接收数据码元进行处理，所以盲算法(例如，上述CMA或RCA算法)收敛得更快。例如，在CMA盲模式中，模式切换单元520经由信号521将均衡器输出信号511提供给FBF 530。
在收敛之后，均衡器500切换到面向判定操作模式。在这种模式下，通过使用码元的实际值(例如，经由上述LMS算法)实现滤波器抽头权重或系数的最后收敛。这样，在面向判定模式中，模式切换单元520经由信号521向FBF 530提供切片器输出信号516、均衡器输出信号511、或外部信号519。面向判定模式能够比利用周期性发送训练信号的方法更迅速地跟踪和消除时变信道失真。为了给面向判定均衡提供可靠的收敛和稳定的系数值，这些判定的正确率必须高。
传统均衡形式是以主抽头(未示出)中的预置非零值启动均衡器500，而所有其余抽头都被设置成等于零值。在这种情况下，主抽头一般是预定FFF抽头。相反，另一种均衡形式是无主抽头值启动均衡器500和所有抽头都被设置成等于零值。在像上述ATSC-DTV系统的数字系统中，这后一种均衡形式具有潜在性能优点。但是，我们还观察到，这种潜在性能优点被初始获取需要依赖于训练算法抵消掉了，这可以对接收器性能造成负面影响。例如，由于主训练信号，即，ATSC-DTV半帧同步信号只是每25ms(毫秒)重复一次，所以ATSC接收器中的获取可能相当缓慢。
因此，按照本发明的原理，双模均衡器视接收信号特性而定，利用两种类型的均衡途径。具体地说，接收器包含至少具有两种系数操作模式的均衡器。在第一系数模式中，均衡器以至少一个抽头，例如，主抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值，例如，零值。
在图5中示出了按照本发明原理的例示性电视机10的高级方块图。电视(TV)机10包括接收器15和显示器20。举例来说，接收器15是ATSC兼容接收器。应该注意到，接收器15也可以是NTSC(国家电视系统委员会制式)兼容的，即，具有NTSC操作模式和ATSC操作模式，使得TV机10能够显示来自NTSC广播或ATSC广播的视频内容。为了在描述本发明概念时简单起见，这里只描述ATSC操作模式。接收器15接收广播信号11(例如，通过天线(未示出))，加以处理以便从中恢复施加到显示器20上的，例如，HDTV(高清晰度电视)视频信号，，以便观看显示在其上的视频内容。
按照本发明的原理，接收器15包括至少具有两种系数操作模式的均衡器。在图6中示出了按照本发明原理的均衡器600的例示性实施例。均衡器600与均衡器500相似，除了模式切换单元620之外。后者响应均衡器系数模式控制信号618，选择数种系数操作模式之一。现在转到图7，图7示出了用在模式切换单元620中的例示性流程图。在步骤905中，模式切换单元620通过检查均衡器系数模式控制信号618，确定系数操作模式和一组动作。在本例中，存在两种系数操作模式，每一种有不同的两组动作：初始化和抽头调整。在这种情况下，操作模式和一组动作的分组构成四种控制均衡器系数模式的可能性。举例来说，第一系数操作模式与均衡器系数模式控制信号618的值“0”和“1”相联系；而第二系数操作模式与均衡器系数模式控制信号618的值“2”和“3”相联系。但是，本发明概念不局限于此。在步骤905中，如果均衡器系数模式控制信号618的值用“0”表示，那么，模式切换单元620将均衡器600设置成第一系数操作模式和动作是初始化。因此，在步骤910中，模式切换单元602将均衡器600的至少一个抽头，例如，主抽头设置成非零值。但是，如果均衡器系数模式控制信号618的值用“1”表示，那么，模式切换单元620将均衡器600设置成第一系数操作模式和动作是调整。因此，在步骤915中，模式切换单元620开始均衡器600的抽头调整。
另外，均衡器600在步骤920中进入盲操作模式(如前所述)，和一旦收敛，在步骤925中过渡到面向判定操作模式(如前所述)。应该注意到，也可以存在其它替代物。例如，步骤920可以是盲/训练组合操作模式，和步骤925可以是训练/面向判定组合操作模式。盲/训练组合操作模式是在流的数据部分期间应用盲模式和在流的训练或同步部分期间应用训练模式的一种操作模式。训练/面向判定组合操作模式是在流的数据部分期间应用面向判定模式和在流的训练或同步部分期间应用训练模式的一种操作模式。根据可编程阈值mse_thresh，由步骤920和925代表的模式之间的过渡基于随均衡器输出端上的MSE而变地实现均衡器收敛。例如，如果MSE估计值527≤mse_thresh，那么，均衡器600已经收敛，锁定信号526被设置成“1”的值和均衡器600从步骤920过渡到步骤925。
继续描述图7的流程图，如果均衡器系数模式控制信号618的值用“2”表示，那么，模式切换单元620将均衡器600设置成第二系数操作模式和动作是初始化。因此，在步骤930中，模式切换单元602将均衡器600的所有抽头设置成相同值，例如，零值。但是，如果均衡器系数模式控制信号618的值用“3”表示，那么，模式切换单元620将均衡器600设置成第二系数操作模式和动作是调整。因此，在步骤935中，模式切换单元602开始均衡器600的抽头调整。另外，均衡器600在步骤940中进入训练操作模式(如前所述)，和依据达到不同收敛级别，在步骤945中首先过渡到盲操作模式(如前所述)，然后在步骤950中过渡到面向判定操作模式(如前所述)。根据两个可编程阈值mse_thresh1和mse_thresh2，其中，mse_thresh1＞mse_thresh2，步骤940/945和步骤945/950之间的两种不同过渡是均衡器输出端上的MSE的函数。例如，如果mse_thresh2＜MSE估计值527≤mse_thresh1，那么，均衡器从步骤940过渡到步骤945。在步骤945中，如果MSE估计值527＜mse_thresh2，那么，均衡器600已经收敛，锁定信号526被设置成等于“1”的值和均衡器600从步骤945过渡到步骤950。如上所述，在盲/训练组合操作模式、训练/面向判定组合操作模式等背景下，对于步骤940、945和/或950，也可以存在其它替代形式。
如上所述，均衡器系数操作模式和一组动作是由均衡器系数模式控制信号618确定的。图5的接收器可以以许多方式的任何一种提供该信号。例如，均衡器系数模式控制信号618可能经由受接收器15的处理器(未示出)控制的可编程寄存器提供，或者从另一个接收器块提供。例如，处理器可以随如锁定信号526和/或MSE估计值527代表的接收信号而变地选择数种系数模式之一。
现在参照图8，图8示出了按照本发明原理的均衡器600的另一个例示性实施例。在该实施例中，均衡器系数模式控制信号618由如控制器代表的另一个接收器块提供。图8的其余单元与如图6所示的那些单元相似。此外，在该实施例中，特定系数操作模式用图7的流程图表示。控制器650随模式信号207和状态信号211而变地确定均衡器系数操作模式和一组动作。模式信号207由接收器15的处理器(未示出)设置并与双模同步发生器(下面作进一步描述)的模式相联系。关于这一点，状态信号211代表来自双模同步发生器的状态信号。来自双模同步发生器信息的使用可以加速接收器响应，因此，对接收器的整个定时有益，尤其当双模同步发生器处在第2模式中时，正如下面进一步描述述的，在第2模式中，段同步生成最初基于质心计算器峰值，和当随后完成中心值计算时，只过渡到基于质心计算器中心值。
在该例示性实施例中，控制器650按照图9所示的表1提供均衡器系数模式控制信号618。例如，如果模式信号207的值是“0”和状态信号211的值是“0”，那么，控制器650将均衡器系数模式控制信号618设置成“0”的值-因此，将均衡器600设置成第一系数操作模式。可以观察到，在表1的最后一行中，项目“(2，3)”意味着值“2”后面接着值“3”。这代表均衡器600首先被设置成要初始化的第二系数操作模式，随后被设置成以相同的系数操作模式执行抽头调整。应该观察到，在该实施例中，当双模同步发生器处在第2模式中时，把第一系数操作模式放在前面。
也可以存在控制器650的可替代实施例。例如，考虑图10的表2。在该实施例中，当双模同步发生器处在第2模式中时，控制器650把第二系数操作模式放在前面。
在由图9的表1和图10的表2例示的两种变体中，一计算出峰值，就启动均衡器600。其结果是，对于峰值和中心值差别不大的实际信道的许多情况，可以相当大地节省均衡器收敛时间和总接收器获取时间。
详细描述的其余部分将描述用在上述图8、9和10的实施例中的双模同步发生器的各种例示性实施例。
举例来说，图5的接收器15包含用于提供同步信号的同步发生器，其中，同步发生器至少包含两种操作模式，其中，在第一操作模式中，同步发生器随信道虚拟中心信号而变地生成同步信号，和在第二操作模式中，双模同步发生器随相关信号而变地生成同步信号。
按照本发明的原理，双模同步发生器可以与均衡器结合在一起使用，以便加速接收器响应。这个想法基于如下事实，即：对于许多信道脉冲响应，相应虚拟中心位置相对靠近于主信号位置，即，具有最大强度或峰值的信号。由于只能在解调器收敛之后执行虚拟中心计算和只在信道中心值识别出来之后启动均衡器，这可能延长了接收器获取时间。鉴于这一点，双模同步发生器利用表示同步信号检测的相关信号，使接收器在解调信道虚拟中心之前，一开始执行峰值搜索就启动均衡器。这里假设虚拟中心是主信号或峰值。一旦虚拟中心计算完成，接着就可以判定以新虚拟中心重启均衡器、还是以原始峰值继续处理。。该判定可以基于，例如，峰值和中心值位置是否在阈距离之内，或均衡器是否已经收敛。对于许多信道脉冲响应，这种较早启动均衡器将代表收敛时间和总接收器获取时间的节省。即使一旦虚拟中心可用，就使用其作出判定，与等待中心值计算的原策略相比也可以没有任何代价地重置均衡器。
从上面的情况来看，接收器15包括至少具有两种操作模式的双模同步发生器，其中，在第一操作模式中，双模同步发生器随虚拟中心信号而变地生成段同步信号，和在第二操作模式中，双模同步发生器随相关信号而变地生成段同步信号。在图11中示出了接收器15的相关部分的例示性方块图(应该注意到，这里未示出与本发明概念无关的接收器15的其它处理块，例如，用于提供信号274的RF前端等)。解调器275接收中心在IF频率(FIF)上和带宽等于6MHz(兆赫)的信号274。解调器275将解调接收ATSC-DTV信号201提供给质心计算器200。后者与图1的质心计算器100相似并提供虚拟中心值136、码元索引119和峰值信号121。应该注意到，峰值信号121代表传送相关数据的信号，即，相关信号。但是，也可以使用其它信号，例如，图1的信号116等。除了上述信号之外，质心计算器200还提供许多附加信号。首先，质心计算器200提供计算标志信号202，它标识什么时间质心计算完成。例如，一旦计算完成，就可以将计算标志信号202设置成“1”的值，而计算标志信号202事先被设置成“0”的值。最后，质心计算器200提供峰值标志信号204，它标识什么时间峰值搜索完成。例如，一旦峰值搜索计算完成，就可以将峰值标志信号204设置成“1”的值，而峰值标志信号204事先被设置成“0”的值。
质心计算器200将上述输出信号136、121、202和204提供给判定设备210(如下所述)。按照本发明的原理，判定设备210生成到段同步发生器260的段参考信号212，段同步发生器260与图2的前述段同步发生器160相似。具体地说，段同步发生器260接收来自判定设备210的段参考信号212和来自质心计算器200的码元索引119，并响应这些信号提供段同步信号261。例如，当码元索引119与段参考信号212一致时，段同步信号261具有“1”的值，否则，具有“0”的值。按照本发明的原理，随虚拟中心值136或峰值信号121而变地生成段同步信号261。
返回到判定设备210，该设备接收来自质心计算器200的虚拟中心值136、峰值信号121、计算标志信号202和峰值标志信号204。另外，判定设备210还接收两个控制信号，即，阈信号206和模式信号207(例如，来自接收器15的处理器(未示出))。举例来说，存在三种操作模式，但本发明概念不局限于此。在第一操作模式中，例如，将模式信号207设置成等于“0”的值，和只有相关信号用于生成段同步信号。在第二操作模式中，例如，将模式信号207设置成等于“1”的值，和只有虚拟中心值用于生成段同步信号。最后，在第三操作模式中，例如，将模式信号207设置成等于“2”的值，和相关信号或虚拟中心值用于生成段同步信号。最后，判定设备210提供上述段同步信号212，并且还提供状态信号211，供接收器15的其它部分(未示出)使用。
按照本发明的原理，如图12的流程图所例示，判定设备210提供段同步信号210。应该注意到，尽管这里以流程图为背景描述本发明的原理，但也可以使用其它表示，例如，状态图。在步骤305中，判定设备210从模式信号207确定当前操作模式。如果模式信号207代表“0”的值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。最后，如果模式信号207代表“2”的值，那么，判定设备210在步骤310中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“0”，例如，质心计算器200还没有完成确定虚拟中心值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。
但是，一旦计算标志信号202的值变成等于“1”，那么，判定设备210在步骤315中评估相关值与确定虚拟中心值之间的距离。如果|峰值-中心值|≤阈值(经由阈值信号206传递)，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。在这种情况下，峰值距离虚拟中心值在阈距离之内。但是，如果|峰值-中心值|＞阈值，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。在这种情况下，峰值距离虚拟中心值在阈距离之外。
如上所述，判定设备210还提供状态信号211。该信号给接收器15的其它部分，例如，图8的均衡器600标识段参考信号来自峰值还是虚拟中心值，并且可以用于重置像图8的均衡器600那样的后续接收器块。
按照本发明的原理，如图13的流程图所例示，判定设备210提供状态信号211。与如图12所示的流程图一样，判定设备210首先在步骤405中确定操作模式。如果模式信号207代表“0”的值(峰值信号121正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤410中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤415中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值(虚拟中心值136正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤420中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“1”，即，计算已完成，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。但是，如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。最后，如果模式信号207代表“2”的值(峰值信号121或虚拟中心值136用于生成段同步信号)，那么，判定设备210在步骤435中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤440中将状态信号211设置成“0”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤445中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤450中将状态信号211设置成“1”的值。但是，如果计算标志信号202的值等于“1”，即，计算已完成，那么，判定设备210在步骤455中评估峰值与确定的虚拟中心值之间的距离。如果|峰值-中心值|≤阈值(经由阈值信号206传递)，那么，判定设备210在步骤460中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果|峰值-中心值|＞阈值，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。
现在转到图14，图14示出了按照本发明原理的另一个例示性实施例。如图14所示的实施例与如图11所示的实施例类似，除了判定设备210接受两个附加输入信号之外，第一输入信号是锁定信号209，它传达，例如，接收器15的均衡器的状态和均衡器是否锁定。锁定信号209可以来自均衡器、另一个接收器块，或者，它可以是由处理器控制的可编程位寄存器(所有这些在图14中都未示出)。另一个输入信号是ΔT208，它的值代表时间间隔(如下所述)的出现或流逝。举例来说，ΔT208由受接收器15的处理器(未示出)控制的可编程寄存器提供，并且代表时间间隔ΔT≥0。
在该实施例中，如图15的流程图所例示，判定设备210提供段参考信号212。图15的流程图与图12所示的流程图类似。在图15的步骤305中，判定设备210从模式信号207确定当前操作模式。如果模式信号207代表“0”的值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。最后，如果模式信号207代表“2”的值，那么，判定设备210在步骤310中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“0”，例如，质心计算器200还没有完成确定虚拟中心值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。但是，一旦计算标志信号202的值过渡到“1”(在图15中，过渡到1用符号“→1”表示)，即，计算现在完成了，那么，判定设备210在步骤315中评估相关值与确定虚拟中心值之间的距离。如果|峰值-中心值|≤阈值(经由阈值信号206传递)，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。在这种情况下，峰值距离虚拟中心值在阈距离之内。但是，如果|峰值-中心值|＞阈值，那么，判定设备210在步骤330中评估锁定信号209。如果在时间间隔ΔT208内，锁定信号209的值等于“1”并出现(例如，在这个时间间隔内均衡器已经锁定，当计算标志信号202过渡到“1”时可以开始计算该时间间隔。)，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。但是，如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“0”并出现(在该时间间隔内均衡器还没有锁定)，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。
现在参照图16，如在图16中所示的流程图所例示，判定设备210提供状态信号211。该流程图与图13所示的流程图类似。判定设备210首先在步骤405中确定操作模式。如果模式信号207代表“0”的值(峰值信号121正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤410中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤415中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值(虚拟中心值136正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤420中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“1”，即，计算已完成，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。但是，如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。最后，如果模式信号207代表“2”的值(峰值信号121或虚拟中心值136用于生成段同步信号)，那么，判定设备210在步骤435中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤440中将状态信号211设置成“0”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤445中评估计算标志202。如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤450中将状态信号211设置成“1”的值。但是，一旦计算标志信号202的值过渡到“1”(在图16中，过渡到1用符号“→1”表示)，即，计算现在完成了，那么，判定设备210在步骤455中评估峰值与确定虚拟中心值之间的距离。如果|峰值-中心值|≤阈值(经由阈值信号206传递)，那么，判定设备210在步骤460中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果|峰值-中心值|＞阈值，那么，判定设备210在步骤485中评估锁定信号209。如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“1”并出现(例如，在这个时间间隔内均衡器已经锁定，当计算标志信号202过渡到“1”时可以开始计算该时间间隔。)，那么，判定设备210在步骤460中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“0”并出现(在该时间间隔内均衡器还没有锁定)，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。
现在转到图17，图17示出了按照本发明原理的另一个例示性实施例。图17所示的实施例与图14所示的那个类似，除了判定设备210不依赖于阈值信号206之外。
在该实施例中，如图18的流程图所例示，判定设备210提供段参考信号212。图18的流程图与图15所示的流程图类似。在图18的步骤305中，判定设备210从模式信号207确定当前操作模式。如果模式信号207代表“0”的值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。最后，如果模式信号207代表“2”的值，那么，判定设备210在步骤310中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“0”，例如，质心计算器200还没有完成确定虚拟中心值，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。但是，一旦计算标志信号202的值过渡到“1”(在图18中，过渡到1用符号“→1”表示)，即，计算现在完成了，那么，判定设备210在步骤330中评估锁定信号209。如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“1”并出现(例如，在这个时间间隔内均衡器已经锁定，当计算标志信号202过渡到“1”时可以开始计算该时间间隔。)，那么，判定设备210在步骤325中提供峰值信号121作为段参考信号212。但是，如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“0”并出现(在该时间间隔内均衡器还没有锁定)，那么，判定设备210在步骤320中提供虚拟中心值136作为段参考信号212。
现在参照图19，如图19中所示的流程图所例示，判定设备210提供状态信号211。图19的流程图与图16所示的流程图类似。判定设备210首先在步骤405中确定操作模式。如果模式信号207代表“0”的值(峰值信号121正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤410中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤415中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。另一方面，如果模式信号207代表“1”的值(虚拟中心值136正用于生成段参考信号212)，那么，判定设备210在步骤420中评估计算标志信号202。如果计算标志信号202的值等于“1”，即，计算已完成，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。但是，如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤430中将状态信号211设置成“0”的值。最后，如果模式信号207代表“2”的值(峰值信号121或虚拟中心值136用于生成段同步信号)，那么，判定设备210在步骤435中评估峰值标志信号204。如果峰值标志信号204的值等于“0”，即，峰值搜索未完成，那么，判定设备210在步骤440中将状态信号211设置成“0”的值。但是，如果峰值标志信号204的值等于“1”，即，峰值搜索已完成，那么，判定设备210在步骤445中评估计算标志202。如果计算标志信号202的值等于“0”，即，计算未完成，那么，判定设备210在步骤450中将状态信号211设置成“1”的值。但是，一旦计算标志信号202的值过渡到“1”(在图19中，过渡到1用符号“→1”表示)，即，计算现在完成了，那么，判定设备210在步骤485中评估锁定信号209。如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“1”并出现(例如，在这个时间间隔内均衡器已经锁定，当计算标志信号202过渡到“1”时可以开始计算该时间间隔。)，那么，判定设备210在步骤460中将状态信号211设置成“2”的值。但是，如果在时间间隔ΔT208内锁定信号209的值等于“0”并出现(在该时间间隔内均衡器还没有锁定)，那么，判定设备210在步骤425中将状态信号211设置成“3”的值。
这里描述的双模同步发生器的所有例示性实施例可以基于任何同步信号。相关器将输入数据与选择的同步信号相比较。在ATSC-DTV的背景下，一些候选信号是段同步信号或帧同步信号。对于这些类型的同步信号，为了适应同步信号的类型和大小，其差异体现在相关器和积分器大小的选择。
同样，按照本发明原理的这里描述的所有例示性实施例可以基于任何数字通信系统的任何类型训练信号。本发明概念可以推广到遭受线性失真的任何通信系统。
从上面的情况来看，上文只例示了本发明原理，因此，应该认识到，本领域的普通技术人员能够设计出许多可替代布局，尽管这里未明确描述但这些可替代布局体现本发明原理，并在本发明的精神和范围内。例如，尽管是在分立功能单元的背景下例示的，但这些功能单元可以具体化在一个或多个集成电路(IC)上。类似地，尽管被显示成分立单元，但任何或所有单元都可以在存储程序控制处理器，例如，数字信号处理器中实现，该处理器执行相关软件，例如，该相关软件对应于，例如，图7等所示的一个或多个步骤。此外，尽管被显示成安装在电视机10内的单元，但其中的单元也可以以任何组合方式分布在不同单元中。例如，图5的接收器15可以是设备，譬如在物理上与设备分开的机顶盒的盒子，或组合显示器20的盒子等的组成部分。此外，应该注意到，尽管是在地面广播的背景下描述的，但本发明原理可应用于其它类型的通信系统，例如，卫星、闭路等。因此，应该明白，可以对例示性实施例作各种各样修改，和可以设计出其它布局，而不偏离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。

Claims (43)

1.一种接收器，包含：
均衡器，至少具有两种系数操作模式；
其中，在第一系数模式中，均衡器以至少一个抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中，在第一系数模式中，所述均衡器以至少一个抽头中的预置非零值开始，并且均衡器按照盲操作模式和面向判定操作模式均衡信号；其中，均衡器随来自均衡器的输出信号的均方误差估计值而变地从盲模式过渡到面向判定模式。
3.根据权利要求2所述的接收器，其中，所述均衡器包含反馈滤波器，在盲模式或面向判定模式下的反馈滤波器输入信号包括如下信号的至少一个：均衡器输出信号、切片器输出信号或外部输入信号。
4.根据权利要求1所述的接收器，其中，在第二系数模式中，所述均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值，并且均衡器按照训练操作模式、盲操作模式和面向判定操作模式均衡信号；其中，均衡器随均衡器的输出信号的均方误差估计值而变地在训练模式、盲模式和面向判定模式之间过渡。
5.根据权利要求4所述的接收器，其中，所述均衡器包含反馈滤波器，在盲模式或面向判定模式下的反馈滤波器输入信号是如下信号的至少一个：均衡器输出信号、切片器输出信号或外部输入信号。
6.根据权利要求1所述的接收器，其中，在第二系数模式中，所述均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于零值。
7.根据权利要求1所述的接收器，其中，在第一系数模式中，所述至少一个抽头是均衡器的主抽头。
8.根据权利要求1所述的接收器，进一步包含：
处理器，用于随接收信号而变地将均衡器设置成数种系数操作模式之一。
9.根据权利要求8所述的接收器，其中，所述接收信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)信号。
10.根据权利要求8所述的接收器，其中，所述处理器进一步控制从初始化到抽头调整的均衡器操作。
11.根据权利要求1所述的接收器，进一步包含：
同步发生器，用于从接收信号中生成同步信号并用于提供状态信号；和
控制器，用于随状态信号而变地将均衡器设置成数种系数操作模式之一。
12.根据权利要求11所述的接收器，其中，所述同步信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)段同步信号。
13.根据权利要求11所述的接收器，其中，所述同步信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)帧同步信号。
14.根据权利要求11所述的接收器，其中，所述同步发生器至少包含两种操作模式，其中，在第一操作模式中，同步发生器随信道虚拟中心信号而变地生成同步信号，和在第二操作模式中，双模同步发生器随相关信号而变地生成同步信号。
15.根据权利要求14所述的接收器，进一步包含：
质心计算器，响应解调信号，用于提供信道虚拟中心信号和相关信号。
16.根据权利要求14所述的接收器，进一步包含：
相关器，响应解调信号，用于提供相关信号，该相关信号代表解调信号与代表同步信号的数据模式之间的相关性。
17.根据权利要求14所述的接收器，进一步包含：
质心计算环路，用于随在解调信号内传递的数据模式而变地提供信道虚拟中心信号，其中，该数据模式代表同步信号。
18.根据权利要求14所述的接收器，其中，所述同步发生器随信道虚拟中心信号的值与随相关信号而变的值之间的差值而变地生成同步信号。
19.根据权利要求14所述的接收器，其中，所述同步发生器随锁定信号而变地生成同步信号，该锁定信号代表均衡器的锁定状态。
20.根据权利要求14所述的接收器，其中，所述同步发生器随在时间间隔ΔT内出现的锁定信号而变地生成同步信号，该锁定信号代表均衡器的锁定状态。
21.根据权利要求1所述的接收器，其中，在第一系数模式中，所述至少一个抽头是均衡器的预定前馈滤波器抽头。
22.一种用在接收器中的方法，该方法包含：
将均衡器设置成数种系数操作模式之一；和
按照设置的系数模式均衡信号；
其中，在第一系数模式中，均衡器以至少一个抽头中的预置非零值开始；而在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，在第一系数模式中，均衡器以至少一个抽头中的预置非零值开始和均衡步骤包括：
按照盲操作模式均衡信号；和
按照面向判定操作模式均衡信号；
其中，随均衡器的输出信号的均方误差估计值而变，均衡器从盲模式过渡到面向判定模式。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，至少一个均衡步骤包含用于滤波输入信号的反馈滤波步骤，其中，输入信号包含如下信号的至少一个：均衡器输出信号、切片器输出信号或外部输入信号。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，在第二系数模式中，均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于相同值，和均衡步骤包括：
按照训练操作模式均衡信号；
按照盲操作模式均衡信号；和
按照面向判定操作模式均衡信号；
其中，随均衡器的输出信号的均方误差估计值而变，均衡器在训练模式、盲模式和面向判定模式之间过渡。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，至少一个均衡步骤包含用于滤波输入信号的反馈滤波步骤，其中，输入信号包含如下信号的至少一个：均衡器输出信号、切片器输出信号或外部输入信号。
27.根据权利要求22所述的方法，其中，在第二系数模式中，所述均衡器是这样开始的，所有抽头都被设置成等于零值。
28.根据权利要求22所述的方法，其中，在第一系数模式中，所述至少一个抽头是均衡器的主抽头。
29.根据权利要求22所述的方法，其中，设置步骤随接收信号而变地将均衡器设置成数种系数操作模式之一。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述接收信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)信号。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，设置步骤进-步随接收信号而变地将均衡器设置成初始化或抽头调整。
32.根据权利要求22所述的方法，进一步包含：
提供来自同步发生器的状态信号；和
其中，设置步骤随状态信号而变地将均衡器设置成数种系数操作模式之
33.根据权利要求32所述的方法，其中，设置步骤进一步随状态信号而变地将均衡器设置成初始化或抽头调整。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，提供步骤包括步骤：
在第一模式中随信道虚拟中心信号而变地提供同步信号；和
在第二模式中随相关信号而变地提供同步信号。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述同步信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)段同步信号。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述同步信号代表ATSC-DTV(高级电视系统委员会-数字电视)帧同步信号。
37.根据权利要求34所述的方法，进一步包含：
处理解调信号，以便提供信道虚拟中心信号和相关信号。
38.根据权利要求34所述的方法，进一步包含：
提供相关信号，该相关信号代表解调信号与代表同步信号的数据模式之间的相关性。
39.根据权利要求14所述的方法，进一步包含：
随在解调信号内传递的数据模式而变地提供信道虚拟中心信号，其中，数据模式代表同步信号。
40.根据权利要求34所述的方法，进一步包含：
随信道虚拟中心信号的值与随相关信号而变的值之间的差值而变地提供同步信号。
41.根据权利要求34所述的方法，进一步包含：
随锁定信号而变地提供同步信号，该锁定信号代表均衡器的锁定状态。
42.根据权利要求34所述的方法，进一步包含：
随在时间间隔ΔT内出现的锁定信号而变地提供同步信号，该锁定信号代表均衡器的锁定状态。
43.根据权利要求22所述的方法，其中，在第一系数模式中，至少一个抽头是均衡器的预定前馈滤波器抽头。
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