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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hochauflösungs-Fernsehempfänger (HDTV-Empfänger) und
dessen Datenempfangsverfahren, und insbesondere eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Erzeugung eines Segmentsynchronisierungssignals aus
empfangenen Daten.
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Im
allgemeinen führt
bei HDTV eine Fernsehsendestation ein Synchronisierungssignal vor
Signalen ein, die in Einheiten von Horizontalzeilen gesendet werden,
und stellt ein Empfänger
die Synchronisierungssignale aus den gesendeten Signalen fest, synchronisiert
die Horizontalzeilensignale, und verarbeitet das empfangene Signal.
Entsprechend ihren Arten weisen HDTVs unterschiedliche Formate an
Sendedaten von Horizontalzeilen auf. 1 zeigt das
Format eines Datensegments des US-Grand Alliance-HDTV (GA-HDTV),
bei welchem ein Datensegment durch 832 Symbole gebildet wird, 828
Symbole für
Daten und vier Symbole für
ein Datensegment-Synchronisierungssignal. Ein Datensegment entspricht
einer Horizontalzeile der NTSC-Betriebsart. Das Synchronisierungssignal
des Datensegments wird mit vier Symbolen gebildet, welche den Start
der jeweiligen Datensegmente angeben, wie in 1 gezeigt
ist. Hierbei weist das Datensegment-Synchronisierungssignal ein
derartiges Muster auf, daß vier
Symbole die Signalpegel +5, –5, –5 bzw. +5
aufweisen. Die Datensegmentsignale haben beliebige Signalpegel.
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Aus
diesem Grund muß in
einem Gerät
zum Empfang eines Sendesignals einer GA-Betriebsart das Signal verarbeitet
werden, nachdem das Synchronisierungssignal des Datensegments für den ersten
Zyklus von vier Symbolen der jeweiligen Datensegmente für die Synchronisierung
von Datensegmentsignalen erfaßt
werden muß,
welche später empfangen
werden.
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US 5,416,524 bezieht sich
auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Erzeugen von Synchronisationssignalen,
wobei Daten als mehrpeglige Symbole in aufeinanderfolgenden Datensegmenten übertragen
werden, von denen jedes ein synchronisierendes Synchronisationszeichen
umfasst. Ein erfasstes Synchronisationszeichen erzeugt eine Kennlinie,
die zwei entgegengesetzte Polaritätspegel hat, die durch einen
Bezugspegel von Null voneinander getrennt sind. Die Pegel treten
bei aufeinanderfolgenden Abtastpunkten eines Fernsehsignals auf.
Außerdem
erzeugt das erfasste Synchronisationszeichen ein Erfassungssignal,
das einen Spitzenwert hat, der zeitlich mit dem Bezugspegel von
Null zusammenfällt.
Das Erfassungssignal steuert ein Abtasten des empfangenen Fernsehsignals.
Eine Verstärkung
des empfangenen Signals wird mit Hilfe einer AGC-Schaltung geregelt.
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U.
Tietze, Ch. Schenk „Halbleiter-Schaltungstechnik", 10. Auflage, Berlin,
Springer, 1993, Seite 791 bis 851, ISBN 3-540-56184-6 bezieht sich auf
digitale Filter, wobei in Kapitel 24.3 Grundstrukturen von digitalen
Filtern beschrieben sind.
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Kiran
Challapali u. a. "The
Grand Alliance System for US HDTV" in Proceedings of the IEEE, Vol. 83,
Nummer. 2, Februar 1995, Seiten 158 bis 174 bezieht sich auf hochauflösende Fernsehsysteme.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Erzeugung eines Synchronisierungssignals bereitzustellen,
wobei das Synchronisierungssignal den Start eines Datensegments
anzeigt, das bei HDTV empfangen wird.
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Diese
Aufgabe ist durch die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
definiert.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung
und eines Verfahrens zur Erzeugung eines Synchronisierungssignals,
welches den Start eines Datensegments bei HDTV unter Verwendung
von dessen Signalpegelcharakteristik anzeigt.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Vorrichtung
zur Erzeugung eines Synchronisierungssignals eines Datensegments beim
Hochauflösungsfernsehen
zur Verfügung
gestellt, welche aufweist:
eine Vorrichtung zum Verzögern und
Integrieren empfangener Datensegmentsignale in dem Zeitraum des
Segments;
eine Vorrichtung zur Verzögerung des Ausgangssignals
der Integrationsvorrichtung in dem Zeitraum von Synchronisierungssignalen,
zum Multiplizieren der verzögerten
Synchronisierungssignale mit einem Korrelationswert eines entsprechenden
Synchronisierungssignals, und zum Summieren der multiplizierten
Synchronisierungssignale, um hierdurch ein Synchronisierungssignal
festzustellen, dessen Spitzenwert in dem Zeitraum des Synchronisierungssignals
liegt; und eine Vorrichtung, die einen vorbestimmten Bezugswert
aufweist, und zum Vergleichen des Ausgangssignals der Synchronisierungserfassungsvorrichtung
mit dem Bezugswert dient, um hierdurch das Synchronisierungssignal
des Datensegments zu erzeugen.
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1 zeigt ein Format eines
Datensegments beim HDTV;
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2 ist ein Blockschaltbild
eines Datensegment-Synchronisierungssignalgenerators gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist ein Schaltbild einer
Ausführungsform
des Datensegment-Synchronisierungssignalerzeugungsabschnitts von 2;
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4A ist ein Signalformdiagramm,
welches die Ausgangscharakteristik des Segmentsynchronisierungsdetektors
von 3 zeigt;
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4B ist ein Fignalformdiagramm,
welches die Ausgangscharakteristik des Segmentsynchronisierungsgenerators
von 3 zeigt; und
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5 ist ein Schaltbild einer
weiteren Ausführungsform
des Datensegment-Synchronisierungssignalerzeugungsabschnitts von 2.
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Nachstehend
werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Es wird darauf
hingewiesen, daß gleiche
Bauteile soweit wie möglich
in der Beschreibung durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Der
Begriff "HDTV" bezeichnet HDTV
der GA-Betriebsart. Der Begriff "Datensegmentsignal" bedeutet ein Signal
von 832 Symbolen, bei welchem 828 Symbole für Daten und vier Symbole für Synchronisierungssignale
gedacht sind, wie in 1 gezeigt. Der Begriff "Synchronisierungssignal" bedeutet ein Symbol
von vier Bits, welche den Start des Datensegmentsignals anzeigen.
Die ersten und vierten Synchronisierungssymbole weisen einen ersten
Signalpegel auf, wogegen die zweiten und dritten Synchronisierungssymbole
einen zweiten Signalpegel aufweisen. Hierbei ist der erste Signalpegel
positiv, und der zweite Signalpegel negativ.
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In 2 wandelt
ein Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 10 ein Analogsignal
eines ausgewählten
Kanals, welches von einem Tuner ausgegeben wird, in Digitaldaten
um. Ein digitaler Demodulator 20 rekonstruiert die Daten,
die von dem A/D-Wandler 10 ausgegeben werden, in Sendedaten.
Der digitale Demodulator 20 kann eine digitale Frequenz-
und Phasenverriegelungsschleife aufweisen. Ein Anpassungsabschnitt 30 ist
ein angepaßtes
Filter zur Steuerung einer Symbolrate auf solche Weise, daß sie an einen
Segmentsynchronisierungssignalgenerator angepaßt ist. Anders ausgedrückt beträgt die von dem
digitalen Demodulator 20 ausgegebene Symbolrate 2fs,
die in dem Anpassungsabschnitt 30 auf fs geändert Wird.
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Die
Schaltung zur Erzeugung des Segmentsynchronisierungssignals besteht
im wesentlichen aus einem Segmentintegrierer 41, einem
Vier-Symbolkorrelator 42, und einem Segmentsynchronisierungsgenerator 43.
Der Segmentintegrierer 41 verzögert und integriert empfangene
Datensegmentsignale in dem Zeitraum des Segments. Der Vier-Symbolkorrelator 42 verzögert das
Ausgangssignal des Segmentintegrierers 41 in dem Zeitraum
des Synchronisierungssignals, multipliziert die verzögerten Synchronisierungssignale
mit dem Korrelationswert entsprechend der Synchronisierungssignale,
summiert die multiplizierten Synchronisierungssignale, und erfaßt hierdurch
ein Synchronisierungssignal, dessen Spitzenwert in dem Zeitraum
des Synchronisierungssignals liegt. Der Segmentsynchronisierungsgenerator 43 weist
einen vorbestimmten Bezugswert auf, und vergleicht ihn mit dem Ausgangssignal
des Vier-Symbolkorrelators 42, um hierdurch das Synchronisierungssignal
des Datensegments zu erzeugen.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Segmentintegrierer 41,
der Vier-Symbolkorrelator 42 und der Segmentsynchronisierungsgenerator 43 von 2 im einzelnen
dargestellt sind.
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Beim
Aufbau des Segmentintegrierers 41 summiert ein Summierer 51 nacheinander
momentan eingegebene Datensegmentsignale und integriert sie, sowie
vorherige, um ein Segment verzögerte
Datensegmentsignale. Eine Segmentverzögerung 52 speichert
integrierte Datensegmentsignale, die nacheinander von dem Summierer 51 ausgegeben
werden, verzögert
sie um einen Segmentzyklus, und koppelt sie negativ zum Summierer 51 zurück. Der Segmentintegrierer 41 summiert
nacheinander vorher integrierte Datensegmentsignale und momentan eingegebene
Segmentsignale. Hierbei wird darauf hingewiesen, daß die summierten
Signale so ausgebildet sind, daß die
Symbole an denselben Positionen in dem Zeitraum eines Segments summiert
und integriert werden.
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Bei
dem Aufbau des Vier-Symbolkorrelators 42 sind erste bis
vierte Verzögerungen 61 bis 64 für die Verzögerungsvorrichtung
zu dem Zweck vorgesehen, nacheinander die integrierten Werte der
jeweiligen Symbole zu verzögern,
die nacheinander von dem Summierer 51 ausgegeben werden,
und hierdurch erste bis vierte Verzögerungssymbolsignale zu erzeugen.
Erste bis vierte Multiplizierer 65 bis 68 sind
für die
Multiplikationsvorrichtung dazu vorgesehen, die ersten bis vierten
Verzögerungssymbolsignale
mit entsprechenden Korrelationswerten der Synchronisierungssignale
jeweils zu multiplizieren. Hierbei wird ein positiver Wert +1 in
erste und vierte Multiplizierer 65 und 68 eingegeben,
so daß die
ersten und vierten Synchronisierungssymbolsignale mit positiver
Korrelation multipliziert werden. Ein negativer Wert wird in zweite
und dritte Multiplizierer 66 und 67 eingegeben,
so daß die
zweiten und dritten Synchronisierungssymbolsignale mit negativer
Korrelation so multipliziert werden, daß sie einen positiven Wert
aufweisen. Die ersten bis vierten Multiplizierer 65 bis 68 geben
sämtlich
positive Signale für
den Zeitraum des Synchronisierungssignals aus. Der Summierer 69 summiert
die Ausgangssignale der ersten bis vierten Multiplizierer 65 bis 68 und
erzeugt ein Synchronisierungserfassungssignal, dessen Spitzenwert
in dem Zeitraum des Synchronisierungssignals liegt.
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In
dem Segmentsynchronisierungsgenerator 43 erzeugt ein Bezugswertgenerator 71 einen
Bezugswert, der kleiner ist als der integrierte Wert des Synchronisierungssignals,
welches von dem Summierer 69 ausgegeben wird, jedoch größer als
der integrierte Wert anderer statistischer Daten. Der Komparator 72 vergleicht
den Bezugswert mit dem Synchronisierungserfassungssignal, das vom
Summierer 69 ausgegeben wird, und erzeugt ein Synchronisierungssignal,
wenn das Synchronisierungserfassungssignal größer als der Bezugswert ist.
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4A ist
ein Signalformdiagramm, welches die Ausgangscharakteristik der integrierten
Symboldaten zeigt, die von dem Summierer 69 ausgegeben werden. 4B ist
ein Signalformdiagramm des Synchronisierungssignals, welches vom
Komparator 72 ausgegeben wird.
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In
bezug auf die Beschreibung des Synchronisierungssignalgenerators,
der wie in 3 gezeigt aufgebaut ist, unter
Bezugnahme auf die 4A und 4B summiert
der mit zwei Eingängen
versehene Summierer 51, durch dessen einen Eingang das Segmentsignal,
welches vom Anpassungsabschnitt 30 ausgegeben wird, eingegeben
wird, das Ausgangssignal der Segmentverzögerung 52, das durch den
anderen Eingang eingegeben wird, und ein momentan eingegebenes Segmentsignal.
Hierbei gibt die Segmentverzögerung 52 um
ein Segment verzögerte
Daten aus, so daß die
zwei Segmentsignale, die in den Summierer 52 eingegeben
werden, Symboldaten derselben Position in dem Zeitraum eines Segments
werden. Die von dem Summierer 51 ausgegebenen summierten
Daten werden in die Segmentverzögerung 52 und
gleichzeitig in die erste Verzögerung 61 eingegeben.
Die Segmentverzögerung 52 verzögert Daten
in dem Zeitraum eines Segments, und speichert den integrierten Wert
entsprechender Symboldaten, die in dem Zeitraum des Segments summiert
wurden. Der Segmentintegrierer 41 integriert ständig entsprechende
Symboldaten in den jeweiligen Datensegmentsignalen. Hierbei werden
die integrierten Werte des Synchronisierungssymbols, welches für jedes
Segment wiederholt eingegeben wird, allmählich größer als die Werte statistischer
Datensymbole.
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Die
integrierten Werte des Symbols, die sich wie voranstehend geschildert ändern, werden
nacheinander durch eine erste bis vierte Verzögerung 61 bis 64 so
verzögert,
daß sie
zu einem ersten bis vierten Verzögerungssymbol
werden. Diese ersten bis vierten Verzögerungssymbole werden in einen
Anschluß von
ersten bis vierten Multiplizierern 65 bis 68 eingegeben.
Die Korrelationswerte der ersten bis vierten Synchronisierungssymbole
werden in den anderen Anschluß der
ersten bis vierten Multiplizierer 65 bis 68 eingegeben.
Anders ausgedrückt
werden die ersten und vierten Synchronisierungssymbole, die integriert
und von dem Summierer 51 ausgegeben werden, positiv, wogegen
die zweiten und dritten Synchronisierungssymbole negativ werden.
Wenn Werte +1, 1, –1,
+1 jeweils in die anderen Anschlüsse der
ersten bis vierten Multiplizierer 65 bis 68 eingegeben
werden, und der integrierte Wert des ersten bis vierten Synchronisierungssymbols
eingegeben wird, werden die beiden Signale so multipliziert, daß die Synchronisierungssymbole
sämtlich
positiv ausgegeben werden. Zum Multiplizieren werden in dem Synchronisierungssignal
von vier Symbolen die Symbole +5*+1, –5*–5, –5*–5, +5*–1, so daß für jeden Segmentzeitraum ein
vorbestimmter Wert erzeugt wird. In dem statistischen Datenabschnitt
wird ein statistischer Wert für
jedes Segment erzeugt. Erste bis vierte Multiplikationssignale,
die von den ersten bis vierten Multiplizierern 65 bis 68 ausgegeben
werden, werden summiert und ausgegeben vom Summierer 69.
Wenn hier, wie in 4A gezeigt, der Summierer 69 sämtliche
Ausgangssignale der Multiplizierer 65 bis 68 summiert,
weist das Ergebnis einen sehr großen Korrelationswert in dem
Synchronisierungssignalabschnitt auf, ist jedoch in dem statistischen
Datenabschnitt versetzt, so daß dort
ein Signal erzeugt wird, dessen Wert viel kleiner ist als jener
des Synchronisierungsabschnitts. Bezüglich der Ausgangscharakteristik
des integrierten Korrelationswerts, der vom Summierer 69 ausgegeben
wird, wird ein Signal ausgegeben, bei welchem der integrierte Korrelationswert,
der von dem Synchronisierungssignalabschnitt ausgegeben wird, erheblich
größer als
jener des statistischen Datenabschnitts ist. Das Ausgangssignal
wird zu einem Synchronisierungserfassungssignal.
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Das
Ausgangssignal des Summierers 69 wird in einen Anschluß des Komparators 72 eingegeben,
und der vom Bezugswertgenerator 71 ausgegebene Bezugswert
wird in den anderen Anschluß eingegeben.
Hierbei ist der Bezugswert so eingestellt, daß er kleiner ist als der integrierte
Wert von vier Symbolen, die aus dem Synchronisierungsabschnitt erfaßt werden,
jedoch größer als
jener, der aus dem statischen Datenabschnitt erfaßt wird.
Wenn der Bezugswertgenerator 71 den Bezugswert auf die
voranstehend geschilderte Weise erzeugt, und falls der Komparator 72 den
Bezugswert mit dem Ausgangssignal des Summierers 69 vergleicht,
wird ein HIGH-Impulssignal aus dem Synchronisierungssignalabschnitt
erzeugt, und ein LOW-Signal aus dem statistischen Datenabschnitt,
wie in 4B gezeigt. Wenn hierbei der
HIGH-Impuls, der von dem Komparator 72 ausgegeben wird,
wie in 4B gezeigt, als das Synchronisierungssignal
verwendet wird, kann die Synchronisierung eines empfangenen Datensegmentsignals
exakt durchgeführt
werden. Daher wird das von dem Komparator 72 ausgegebene
Signal als das Synchronisierungssignal eines Datensegments erzeugt.
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Der
Impuls wird mit Ablauf einer vorbestimmten Zeit wie in 4B gezeigt
erzeugt, da der Bezugswert des Komparators 72 so eingestellt
wird, daß er
kleiner als der siebte Korrelationswert ist, jedoch größer als
der achte Korrelationswert in 4A. Der
Bezugswert kann als Optimalwert eingestellt werden, abhängig vom
Rauschen oder der Umgebung des Sendekanals.
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In 5 werden
dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der ersten Ausführungsform
von 3. In 3 ist ein Fall dargestellt,
in welchem die Erfassung der Synchronisierung so durchgeführt wird,
daß der
integrierte Wert von vier Symbolen in den Synchronisierungsabschnitt
nach der Integrierung des Segments erfaßt wird. Allerdings kann auch derselbe
Effekt wie bei der ersten Ausführungsform selbst
dann erhalten werden, wenn Eingangssymbole, die in Einheiten eines
Segments verzögert
werden, nach der Synchronisierungserfassung entsprechend dem Korrelationswert
von vier Symbolen integriert werden. Bei der in 5 gezeigten
zweiten Ausführungsform
wird die Erfassung des Synchronisierungsabschnitts des Segmentsignals
in dem Vier-Symbolkorrelator 42 durchgeführt, und
dann werden die von dem Segmentintegrierer 41 eingegebenen
Symbole um einen Zeitraum eines Segments verzögert, und mit den integrierten
Symbolen summiert.
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Wie
voranstehend geschildert ist bei HDTV die vorliegende Erfindung
dazu fähig,
exakt Segmentsynchronisierungssignale in jede Umgebung eines Sendekanals
zu erzeugen, unter Verwendung des integrierten Korrelationswerts
eines Datensegments, wodurch die exakte Rekonstruktion gesendeter
Daten durchgeführt
werden kann.
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Daher
wird verständlich
sein, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf die hier als beste Art und Weise
zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung beschriebene, besondere Ausführungsform
begrenzt ist, sondern daß die
vorliegende Erfindung nicht auf die in dieser Beschreibung geschilderten,
spezifischen Ausführungsformen
beschränkt
ist, abgesehen von der Definition in den beigefügten Patentansprüchen.