DE19839644C2 - Verfahren zur Entzerrung eines Farbfernsehsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entzerrung eines Farbfernsehsignals, das auf der Empfangsseite mit Störungen behaftet empfangen wird. Zu den Störungen, die mit dem Ver­ fahren vermindert oder beseitigt werden können, gehören Echos. Ein Echo ist ein aus einem Hauptsignal, beispielsweise einem Fernsehsignal, hervorgegangenes verzögertes Signal, das dem Hauptsignal überlagert ist. Bei Fernsehsignalen machen sich Echos als Schatten im Bild bemerkbar, die die Bildquali­ tät beeinträchtigen.

Fernsehsignale werden üblicherweise in Kabeln oder als elek­ tromagnetische Funkwellen übertragen. Bei der Übertragung als Funkwellen in der Atmosphäre entstehen Echos durch Reflexio­ nen des Fernsehsignals an Gebäuden, Bäumen, Bergen usw.. Ur­ sachen für die Entstehung von Echos in Kabeln, wie beispiels­ weise Koaxialkabeln, sind insbesondere Inhomogenitäten des Wellenwiderstandes des Leiters, so daß beim Übergang ver­ schiedener Widerstandswerte Reflexionen im Leiter auftreten. Weitere Ursachen für Reflexionen bei der Kabelübertragung sind Inhomogenitäten, welche durch unsaubere Kabelverbin­ dungsstellen, wie Steck- oder Spleiß-Verbindungen, oder durch Fehlanpassungen der verschiedenen Komponenten zur Signalver­ teilung hervorgerufen werden. Echolaufzeiten liegen typi­ scherweise zwischen -4 und 37 µs. Kurze Laufzeiten entsprechen nur wenigen Pixel in einem Fernsehbild. Negative Echolaufzei­ ten beschreiben sogenannte Vorechos, die vor dem Hauptsignal empfangsseitig eintreffen.

Zur Echoentzerrung von Fernsehsignalen ist in [1] ein Verfah­ ren beschrieben, das ohne zusätzliches, beispielsweise in der vertikalen Austastlücke übertragenes Referenzsignal auskommt. Echos treten insbesondere in vertikalen Kanten auf. Diese Kanten können mit geeigneten Detektionsschaltungen, bei­ spielsweise mit einem kombinierten Gradienten-Laplace- Operator, erkannt werden. Durch Kreuzkorrelation der ur­ sprünglichen vertikalen Kante im Hauptsignal und ihren Echos läßt sich die Echolaufzeit abschätzen. Aus den geschätzten Echolaufzeiten kann man wiederum die Echoamplituden in Betrag und Phase durch Minimierung des mittleren Fehlerquadrats zwi­ schen dem (skalierten) ursprünglichen Hauptsignal und dem entsprechenden überlagerten Echo ermitteln. Als Echos werden nur die Signale gewertet, bei denen die Kreuzkorrelations­ funktion einen Wert ergibt, dessen Betrag über einer bestimm­ ten Schwelle liegt.

Mit den geschätzten Parametern der Echoamplituden können die Koeffizienten eines Filters so eingestellt werden, daß die Echos herausgefiltert werden. Die Einstellung der Koeffizien­ ten kann dabei iterativ verbessert werden.

Das Echoentzerrungsverfahren kann wirkungsvoll verbessert werden, wenn Synchronimpulssignale im Fernsehsignal als bildeigene Kanten interpretiert werden. Die Synchronimpuls­ signale in der horizontalen Austastlücke, auch Zeilenimpulse genannt, bewirken, daß am Ende jeder Zeile der Schreibstrahl zum Anfang der nächsten Zeile zurückspringt. Nach der euro­ päischen CCIR-Fernsehnorm ist ein Zeilenimpuls ca. 5 µs lang und hat eine Höhe von 75% bis 100% der Maximalamplitude des Zeilensignals. Die Synchronimpulssignale in der vertikalen Austastlücke stellen die Startimpulse für den Bildwechsel dar. Am Ende jedes Teilbildes werden mehrere Bildwechselim­ pulse, auch Rasterimpulse genannt, hintereinander gegeben.

Nach [1] werden die Positionen der als Kante interpretierten Synchronimpulssignale detektiert. Daraus kann man die Echo­ laufzeit und schließlich die Echoamplituden ermitteln. Der Vorteil der Synchronimpulssignale als Kanten gegenüber den Kanten im eigentlichen Bildinhalt ist, daß die Position der Synchronimpulssignale bereits im voraus ungefähr bekannt ist. Weiterhin weisen die Synchronimpulssignale hohe Energie auf.

Um eine Kante im Bild durch digitale Schaltungen zu detektie­ ren, muß das Signal abgetastet werden. Das oben beschriebene Verfahren zur Entzerrung von Echos zur Verwendung von Syn­ chronimpulssignalen kann nur für solche Echos verwendet wer­ den, deren Laufzeit größer ist als die Länge des Zeitinter­ valls zum Ausschneiden einer Kante.

Systeme zur Echounterdrückung sind ferner aus der US 5,053,870 und der EP 0 516 216 A2 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren anzugeben, mit dem auch Fernsehsignale, denen Echos mit kurzen Laufzeiten überlagert sind, entzerrt werden können. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkma­ len des Anspruches 1 oder des Anspruchs 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß es die Entzerrung von durch Echos mit kurzen Laufzeiten gestörten Fernsehsignalen ohne zusätzlich übertragenes Referenzsignal erlaubt.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß das Farbburstsignal in jedem Fernsehstandard vorgesehen ist und die Erfindung somit bei jedem Standard benutzt werden kann.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden geeignete Koeffizien­ ten der Entzerrfilter bestimmt. Dabei kann auf Entzerrfilter zurückgegriffen werden, die von gängigen Verfahren zur Echo­ entzerrung bereits bekannt sind.

Typischerweise sieht das Verfahren eine Hilberttransformation vor. Zur Erzeugung eines analytischen Signals aus dem echoge­ störten Farbburstsignal kann die Hilberttransformation des Farbburstsignals vor der Entzerrung durch das Entzerrfilter erfolgen. Wird nur die Inphasenkomponente des echogestörten Farbburstsignals berücksichtigt, wird das Ausgangssignal des Entzerrfilters hilberttransformiert und nach weiteren Signal­ verarbeitungen auf das Entzerrfilter rückgekoppelt.

Die Hilbert-Transformation kann unter bestimmten Bedingungen auf Kosten des Rausch-Signal-Abstandes wie in [3] angegeben entfallen.

Da das Verfahren sich besonders für die Entzerrung von Echos mit kurzen Laufzeiten eignet, wird es bevorzugt gemeinsam mit Verfahren zur Entzerrung von Echos mit längeren Laufzeiten eingesetzt, die die Echoparameter anhand von in einem Fern­ sehbild vorkommenden Kanten sowie von als bildeigene Kanten interpretierten Synchronimpulssignalen ermitteln.

Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Echolaufzeit,

Fig. 2 ein Synchronisierzeichen mit Farbburstsignal,

Fig. 3ein Blockdiagramm zu dem Verfahren bei analytischem Eingangssignal,

Fig. 4 ein Blockdiagramm zu dem Verfahren bei einem Ein­ gangssignal aus der Inphasen-Komponente,

Fig. 5 ein Blockdiagramm zu dem Verfahren ohne Hilbert- Transformation und

Fig. 6 ein Blockdiagramm zur indirekten Verwendung eines Farbburstsignals als Referenzsignal.

In Fig. 1 ist symbolisch ein Fernsehsignal FS, wie es auf der Empfangsseite ankommt, aufgetragen. Es setzt sich aus ei­ nem Ursprungssignal US, das dem senderseitig ausgestrahlten Fernsehsignal entspricht, und einem Echosignal ES zusammen. Eine abfallende Kante USf und eine ansteigende Kante USs des Ursprungssignals US finden ihre Entsprechung in einer abfal­ lenden Kante ESf und einer ansteigenden Kante ESs des Echosi­ gnals ES. Auf der Empfangsseite trifft neben dem Ursprungs­ signal US um eine Echolaufzeit t_E gegenüber diesem verzögert das Echosignal ES ein. Das Echosignal ES, das beispielsweise durch Reflexion an einem Hindernis entsteht, weist eine ge­ ringere Signalstärke als das Ursprungssignal ES auf. Die Echolaufzeit t_E ist die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten, an dem die fallende Kante des Ursprungssignals USf und des Echosignals ESf jeweils den halben Amplitudenwert annehmen. Bei dem in [1] beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik werden die Kanten USf und ESs detektiert, um die Echolaufzeit T_E zu bestimmen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Fernsehsignal FS durch die Verwendung des im Fernsehsignal enthaltenen Farb­ burstsignals FBS entzerrt.

In Fig. 2 ist ein Synchronisierzeichen eines üblichen Farb­ bildaustast-Synchronsignals (FBAS-Signal) dargestellt. Es enthält eine kleine sogenannte Schwarzschulter SW1, der sich ein breiterer Synchronisierimpuls SI anschließt, und einer weiteren Schwarzschulter SW2 mit etwa der Länge des Synchro­ nisierimpulses SI. In die größere Scharzschulter SW2 ist ein Farbburstsignal FBS eingefügt. Nach der CCIR-Fernsehnorm ent­ hält es 10 bis 12 Perioden einer periodischen Schwingung mit der Frequenz von ungefähr 4,43 MHz. Die Einhüllende des Farb­ burstsignals FBS weist konstante Amplitude auf. Die Anfangs­ phase des Farbburstsignals ist für verschiedene Programme freilaufend. Die Position des Farbburstsignals FBS im Fern­ sehsignal unterliegt Toleranzen. Diese Toleranzen führen auch zur Unbestimmtheit der Phase des Farbburstsignals FBS. Daher können seine Amplitude und Phase nicht als ein Referenzsignal direkt auf die Echoentzerrung angewendet werden. Beim PAL- Fernsehstandard kommt hinzu, daß sich die Phase des Farb­ burstsignals zeilenweise ändert.

Bei der Übertragung des Fernsehsignals vom Sender zum Empfän­ ger kommt es durch Reflektion, Beugung und Brechung zu Stö­ rungen, die das Fernsehsignal als Echos überlagern. Die vom Sender ausgestrahlte Energie kommt also nicht auf direktem Wege beim Empfänger an. Vielmehr wird die Energie auf mehrere Kanäle aufgeteilt und zeitlich in Abhängigkeit von dem jewei­ ligen Übertragungsweg verzögert. Die Übertragung erfolgt dann auf einem sogenannten Mehrwegekanal. Die dort auftretenden Störungen führen zu einer Abweichung der Einhüllenden des empfangenen Fernsehsignals FS von der bei ungestörtem Empfang konstanten Einhüllenden. Der Übersicht wegen ist in Fig. 1 die Echolaufzeit t_E groß gewählt, so daß das Echosignal ES das isolierende Ursprungssignal US nicht überlappt. Bei klei­ nen Echolaufzeiten kommt es jedoch zu Überlagerungen, die das Farbburstsignal FBS des Ursprungssignals US verändern. Dieses verfälschte Farbburstsignal FBS wird mit einem vorgegebenem Vergleichsfarbburstsignal VFBS mit konstanter Einhüllenden verglichen. Konstante Einhüllende heißt, daß die Hüllkurve des Farbburstsignals zu jedem Zeitpunkt eine konstante Ampli­ tude aufweist. Das Vergleichsfarbburstsignal VFBS kann das Farbburstsignal eines unverfälschten Fernsehsignals FS sein. Als konstante Hüllkurve kann auch eine bekannte Hüllkurve verwendet werden.

Aus den Abweichungen der Hüllkurve des echogestörten Farb­ burstsignals FBS von der Hüllkurve des Vergleichsfarbburstsi­ gnals VFBS wird eine Kostenfunktion J gebildet, die eine Funktion der Koeffizienten eines Entzerrfilters EF ist. Mit geeigneten Verfahren wird die Kostenfunktion J minimiert, so daß die Hüllkurve des Farbburstsignals FBS des echogestörten Fernsehsignals FS durch entsprechende Einstellungen der Koef­ fizienten des Entzerrfilters EF konstant gehalten wird. Das Echosignal ES wird also unterdrückt, indem die Hüllkurve des gestörten Farbburstsignals an die konstante Hüllkurve des Vergleichsfarbburstsignals VFBS angeglichen wird.

Als Kostenfunktion J eignet sich beispielsweise:

J = E{[|g(k)|² - R]²}, also der Erwartungswert der Differenz der Quadrate aus dem über den Mehrwegekanal übertragenen Fernseh­ signal FS auf der Empfangsseite g(k) und der konstanten Hüll­ kurve R des Vergleichsfarbburstsignals FVBS. Die Werte für g(k) ergeben sich aus dem übertragenen Fernsehsignals FS durch Abtastung zu bestimmten Zeitpunkten. In der Regel ist der Abstand zwischen zwei abgetasteten Werten konstant. g(k) ist üblicherweise ein winkelmoduliertes Signal. In der Ko­ stenfunktion J wird der Betrag g(k) quadriert.

Zur Minimierung der Kostenfunktion J eignet sich z. B. ein Gradientensuch-Algorithmus, wie er in [2] und [3] beschrieben ist.

In Fig. 3 ist mit einem Blockdiagramm die Durchführung des Verfahrens verdeutlicht. Aus dem über dem Mehrwegkanal über­ tragenen Fernsehsignal FS wird das echogestörte Farbburstsi­ gnal r(k) gewonnen und das dazu hilberttransformierte Signal (k) mit einem Hilbert-Transformator HT ermittelt. Aus dem echogestörten Farbburstsignal r(k) und dem hilberttransfor­ mierten Farbburstsignal (k) entsteht das analytische Signal s(k), das gegenüber der konstanten Hüllkurve des Vergleichs­ farbburstsignals VFBS auf Grund der Mehrwegübertragung eine Abweichung aufweist. Das analytische Signal s(k) wird dem Entzerrfilter EF zugeführt. Bei geeigneter Einstellung der Koeffizienten des Entzerrfilters EF liefert es ein Filteraus­ gangs-Signal u(k), dessen Realteil das gewünschte echostö­ rungsfreie Farbburstsignal ist. Aus dem Ausgangssignal u(k) des Entzerrfilters EF wird in einer Hüllkurveneinheit HE eine Hüllkurve H gebildet, die der Hüllkurve des echogestörten Farbburstsignals r(k) nach der Filterung durch das Entzerr­ filter EF entspricht. Die Hüllkurve H wird mit der konstanten Hüllkurve R verglichen. Die Abweichungen werden einem Regel­ glied RG zugeführt, das aus der Abweichung berechnet, wie die Koeffizienten des Entzerrfilters EF korrigiert werden müssen, um eine Annäherung der Hüllkurve H an die konstante Hüllkurve R zu erreichen. Im Regelglied RG wird im Wesentlichen die Ko­ stenfunktion J minimiert. Das Ausgangssignal u(k) des Ent­ zerrfilters EF kann einer Signalverarbeitungseinheit zuge­ führt werden.

Im allgemeinen Fall sind die Koeffizienten des Entzerrfilters EF komplex, d. h., sie bestehen aus einem Real- und Imaginär­ teil.

Liegt von dem echogestörten Farbburstsignal r(k) nur die In­ phasen-Komponente vor, kann eine Entzerrung mit nur realen Koeffizienten des Entzerrfilters EF vorgenommen werden. Dazu müssen das echogestörte Farbburstsignal r(k) und das hilbert­ transformierte Farbburstsignal (k) jeweils mit dem Entzerr­ filter EF gefiltert werden. Die Struktur für das Entzerrfil­ ter vereinfacht sich auf Kosten von zusätzlichem Speicher. Um eine hinreichend schnelle Abarbeitung der Singale r(k) und (k) zu gewährleisten, muß unter Umständen die Arbeitsfre­ quenz des Entzerrfilters erhöht werden.

Diese Nachteile können durch eine Durchführung des Verfahrens nach Fig. 4 vermieden werden. Dort wird aus einem Inphasen­ farbburstsignal ri(k), das die Inphasenkomponente des echo­ gestörten Farbburstsignals r(k) enthält, nach der Filterung durch das Entzerrfilter EF das Ausgangssignal u(k). Aus dem Ausgangssignal u(k) und seiner hilbert-transformierten (k) wird in der Hüllkurveneinheit HE die Hüllkurve H berechnet. Diese wird mit der konstanten Hüllkurve R verglichen. Die Ab­ weichung wird wiederum dem Regelglied RG zugeführt, das die Koeffizienten des Entzerrfilters EF, die alle real sind, so berechnet, daß das Ausgangssignal u(k) weitgehend echostö­ rungsfrei ist. Während der Angleichung der Koeffizienten des Entzerrfilters EF muß die Hilbert-Transformation im Hilbert- Transformator HT stets erneut durchgeführt werden, da die Hilbert-Transformation nach der Entzerrung stattfindet. Die Vereinfachung des Entzerrfilters EF infolge ausschließlich realer Koeffizienten führt also zur Erhöhung des Rechenauf­ wandes für die Hilbert-Transformation.

Bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist keine Hilbert- Transformation notwendig. Nach der CCIR-Norm beträgt die Ab­ tastfrequenz für das Videosignal 13,5 MHz. Die Periodenfre­ quenz für das Farbburstsignal ist ungefähr 4,43 MHz. Das Ver­ hältnis der Abtastfrequenz zur doppelten Periodenfrequenz be­ trägt etwa 1,5. Das Farbburstsignal belegt ca. 2,26 µs in der horizontalen Austastlücke. Dieser Dauer entspricht die Abta­ stung von etwa 30 Abtastpunkten. Da diese Werte vorgegeben sind, hängt es im Wesentlichen von der Anzahl der Koeffizien­ ten des Entzerrfilters EF ab, ob die in [3] genannte Bedin­ gung für den Verzicht der Hilbert-Transformation erfüllt wer­ den kann. Zudem geht dieser Verzicht auf Kosten des Verrau­ schens der Entzerrerkoeffizienten. Nimmt man Einbußen in der Genauigkeit der Echoentzerrung in Kauf, kann bei der schal­ tungstechnischen Realisierung die Hilbert-Transformation des echogestörten Farbburstsignals r(k) näherungsweise durch eine zeitlich versetzte Abtastung ersetzt werden.

Bei Fernsehsignalen nach dem PAL-Standard kann allerdings die Hilbert-Transformation ohne Einbußen an Genauigkeit oder Er­ höhung des Rauschanteils entfallen. Für diese Fernsehsignale ändert sich die Phase des Farbburstsignals etwa um +π/2 von einer geraden Zeile zu einer ungeraden Zeile und um -π/2 von einer ungeraden Zeile zu einer geraden Zeile. Die Phasen des Farbburstsignals in benachbarten Zeilen ändern sich nur ca. 0,01 Rad. Diese geringe Abweichung ist bei der Echoentzerrung vernachlässigbar. Um die durch die Phasendifferenz verursach­ te Abweichung zu minimieren, kann man auf durch Interpolation gewonnene Meßwerte zurückgreifen.

Nach Fig. 5 wird das echogestörte Farbburstsignal r(k) einer geraden Zeile einem ersten Entzerrfilter EF1 und nach einer Verzögerung von T_D = 64 µs durch ein Verzögerungsglied VG ei­ nem zweiten Entzerrfilter EF2 zugeführt. Das Verzögerungs­ glied VG kann durch einen Speicher zum Speichern des abgeta­ steten Farbburstsignals und einer Timing-Schaltung zum Star­ ten sowie Beenden dieses Speicherns ersetzt werden. Aus einem Ausgangssignal u₁(k) des ersten Entzerrfilters EF1 und einem Ausgangssignal u₂(k) des zweiten Entzerrfilters EF2 wird in der Hüllkurveneinheit HE die Hüllkurve H gebildet. Diese wird wiederum mit der konstanten Hüllkurve R verglichen. Die Ab­ weichungen werden dem Regelglied RG zugeführt, das die Koef­ fizienten für beide Entzerrfilter EF1, EF2 ermittelt. Das er­ ste Ausgangssignal u₁(k) kann als echounterdrücktes Signal betrachtet werden.

Alternativ kann das Farbburstsignal statt durch Ausnutzung seiner konstanten Einhüllende indirekt als Referenzsignal auf die Entzerrung von Echos mit kurzen laufzeiten angewendet werden.

Da die Phase des Farbburstsignals nicht durch eine Definition vorgeschrieben wird, ist es problematisch, das Farbburstsi­ gnal direkt als Referenzsignal zu verwenden. In PAL-Systemen ändert sich zudem die Phase des Farbburstsignals zeilenweise, was die Schwierigkeit bei der Verwendung des Farbburstsignals als Referenzsignal weiter erhöht. Eine falsche Phase des Farbburstsignals kann das Schätzergebnis verfälschen.

Zur Vermeidung der sich aus einer unrichtigen Phase beider Signale ergebenden Problematik kann das in Fig. 6 darge­ stellte Verfahren verwendet werden. Die zu schätzende Im­ pulsantwort des Mehrwegekanals wird mit h(k), das durch Mehr­ wegekanal gestörte Farbburstsignal mit g(k) und das angenom­ mene Referenzfarbburstsignal mit s(k) bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird das angenommene Referenzsignal s(k) einmal original und einmal um π/2 phasenverschoben einem Netzwerk zugeführt. Das Netzwerk wird über das Regelglied RG bei­ spielsweise mit einem Algorithmus zur Ermittlung des klein­ sten Fehlerquadrats so adaptiert, daß die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Netzwerks und dem Farbburstsignal be­ züglich der Amplituden und Phasen beider Signale hinreichend gering ist. Aufgrund der Mehrwegekanalstörungen ist es erfor­ derlich, das Eingangssignal g(k) zu entzerren.

Die beiden Koeffizienten w1 und w2 dienen zur Adaption des phasenverschobenen und originalen Referenzsignals, damit die Summe s(t)w1 + s(t)w2 dem übertragenen echofreien Farbburst­ signal möglichst bezüglich der Amplituden und Phasen genau angenähert werden kann. Der Entzerrer zur Entzerrung der Echostörungen kann ein FIR- oder IIR-Filter sein.

Das Verfahren zur Entzerrung von echogestörten Fernsehsigna­ len mit Hilfe des Farbburstsignals wird vorzugsweise angewen­ det, wenn das dem Fernsehsignal überlagerte Echosignal eine Laufzeit aufweist, die nicht größer ist als die Dauer des Farbburstsignals. Bei Fernsehsignalen nach der CCIR-Norm sind das also Echolaufzeiten bis etwa 2,26 µs. Durch Verknüpfung des Verfahrens mit gängigen Verfahren nach dem Stand der Technik kann auch eine Entzerrung von Echos mit größeren Laufzeiten erzielt werden. Ist die Echolaufzeit t_E größer als die Dauer des Farbburstsignals FBS, eignet sich zur Echoent­ zerrung ein Verfahren nach [1], bei dem als bildeigene Kanten interpretierte Synchronimpulssignale sowie die im Bild vor­ kommenden vertikalen Kanten zur Echoentzerrung herangezogen werden. In [1] wird dieses Verfahren als blindes Echoentzer­ rungsverfahren bezeichnet.

Das mit Hilfe des Farbburstsignals FBS entzerrte Fernsehsi­ gnal FS, mit dem also die Echosignale ES mit Echolaufzeiten t_E, die kleiner oder maximal gleich der Farbburstsignaldauer sind, weitgehend unterdrückt sind, wird als Ausgangssignal u(k) oder u₁(k) zum einen einem Entzerrer zugeführt, zum an­ deren in Inphasen- und Quadraturkomponente aufgeteilt. Mit der Inphasenkomponente wird eine Kantendetektion durchge­ führt. Mit Hilfe der detektierten Kanten werden die Echolauf­ zeiten geschätzt. Zur Vereinfachung der Schätzung der Echo­ laufzeiten werden die Synchronimpulssignale ausgenutzt. Ob eine detektierte Kante eine ursprüngliche Kante oder aber das Echo davon ist, wird durch eine Kreuzkorrelationsfunktion mit den Abtastwerten der ursprünglichen Kante und den Abtastwer­ ten des mutmaßlichen Echos ermittelt. Das Ergebnis der Kreuzkorrelationsfunktion ist ein Kreuzkorrelationseffizient. Das Ursprungssignal US in Fig. 1 weist die fallende Kante USf und die steigende Kante USs auf. Mit der fallenden und steigenden Kante bekommt man 2 Kreuzkorrelationskoeffizien­ ten. Ist der Betrag größer als ein voraus ausgewählter Schwellwert, wird für jede dieser Kanten die Echolaufzeit ge­ schätzt. Das Maß der Übereinstimmung beider Schätzungen wird herangezogen, um zu entscheiden, ob das mutmaßliche Echo ein tatsächliches Echo ist.

Das Kreuzkorrelationsverfahren ist rechenaufwendig. Durch Be­ rücksichtigung der Tatsache, daß die Rauschstörungen im Bild­ signal gaußsch sind und einige Zeilen in der vertikalen Aus­ tastlücke außer den Synchronimpulssignalen signalfrei sind, kann zur Schätzung der Echolaufzeit ein anderes Verfahren mit weniger Aufwand benutzt werden. Da außer den Synchronimpuls­ signalen einige Zeilen in der vertikalen Austastlücke signal­ frei sind, treten in der Regel nur gaußsche Rauschstörungen und die wegen der Mehrwegübertragung entstandenen impulsähn­ lichen Echostörungen auf. Diese Echostörungen sind zeitver­ schobene, amplitudengedämpfte (normalerweise mehr als 50% ge­ dämpft) und ggf. verformte Duplikate der fallenden und stei­ genden Kante des Synchronimpulses. Die Echostörungen treten paarweise auf. Ihr Zeitabstand entspricht genau dem der fal­ lenden und steigenden kante. Das Echo, dessen Amplitude im Vergleich zur Amplitude des Synchronimpulses mehr als 40 dB gedämpft ist, wird jedoch vom menschlichen Auge nicht be­ merkt. Daher kann man einen Schwellenwert auswählen, um die Echostörungen, die das menschliche Auge als störend empfin­ det, detektieren. Die Positionen dieser Störungen werden mit den der fallenden und steigenden Kante des Synchronimpulses verglichen. Damit werden die Echolaufzeiten abgeschätzt.

Nach der Schätzung der Echolaufzeiten werden mit Hilfe einer Regressionsanalyse die Koeffizienten des Entzerrers einge­ stellt. Die Einstellung der Koeffizienten des Entzerrers er­ folgt zur Vermeidung der Entstehung von Restechos rekursiv.

Der Entzerrer kann wie in [1] aus FIR-Filtern und IIR-Filtern aufgebaut sein. Bei einem FIR-Filter (finite impulse respon­ se) ist das Filterausgangssignal die Summe aus unterschied­ lich verzögerten und gewichteten Werten des Filter- Eingangssignals. Ein IIR-Filter (infinite impulse response) weist eine Rückkopplungsstruktur auf. Hier entsteht das Fil­ terausgangssignal aus der Summe des Filtereingangssignals und unterschiedlich verzögerter und gewichteter Werte des Filter­ ausgangssignals. Auch die Entzerrfilter EF, EF1, EF2 können aus FIR-Filtern, IIR-Filtern oder einer Kombination daraus aufgebaut sein.

An den Entzerrer stellt der Mehrwegekanal aufgrund der Echo­ laufzeiten große Anforderungen. Die großen Echolaufzeiten er­ fordern eine sehr hohe Zahl von Entzerrerkoeffizienten, was einen hohen Aufwand verursacht. Durch Kombinaton von FIR- Filtern und IIR-Filtern kann dieser Aufwand verringert wer­ den. Um Echos zu entzerren, benötigt ein FIR-Filter viel mehr Koeffizienten als ein IIR-Filter. Zudem erzeugt ein FIR- Filter Restechos. Bei IIR-Filtern besteht jedoch die Gefahr eines instabilen Verhaltens. Auch können Vorechos nicht durch IIR-Filter entzerrt werden, da sie dem Hauptsignal zeitlich vorauseilen und das inverse Filter zur Vorechoentzerrung ein nichtrealisierbares IIR-Filter ist.

Bei dem Entzerrer werden daher die FIR-Filter für die Entzer­ rung der Vorechos und die IIR-Filter für die Entzerrung der Nachechos verwendet.

Literatur

[1] Zhichun Lei, Peter Appelhans und Hartmut Schröder, "Image Processing Techniques for Blind TV Ghost Cancellati­ on", Proceedings of IEEE 1997 International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 97), Munich, Vol. 4, pp. 2561-2564.
[2] John R. Treichler and Brian G. Agee, "A New Approach to Multipath Correction of Constant Modulus Signals", IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-31, No. 2, pp. 459-472, April 1983.
[3] John R. Treichler and Michael Larimore, "New Processing Techniques Based On The Constant Modulus Adaptive Algorithm", IEEE Trans. on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. Assp-33, pp. 420-431, April 1985

Claims (11)

1. Verfahren zur Entzerrung eines Fernsehsignals (FS) mit ei­ nem Entzerrfilter (EF)zur Erzeugung eines Ausgangssignals (u(k)) aus einem Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) des Fern­ sehsignals (FS) mit den Schritten:

• - ein Vergleichs-Farbburstsignal (VFBS) mit konstanter Hüll­ kurve (R) wird vorgegeben,
• - das Vergleichs-Farbburstsignal (VFBS) wird mit der Hüllkur­ ve des Eingangs-Farbburstsignals (r(k)) (FS) oder der Hüll­ kurve eines aus dem Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) abgeleiteten Signals verglichen wird und
• - in Abhängigkeit von den Abweichungen des Vergleichs- Farbburstsignals (VFBS) zu dem Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) werden Koeffizienten des Entzerrfilters (EF) einge­ stellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) und ein hilberttrans­ formiertes Eingangs-Farbburstsignal ((k)) dem Entzerrfilter (EF) zugeführt werden und das Ausgangssignal (u(k)) des Ent­ zerrfilters (EF) als abgeleitetes Signal vorgesehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) dem Entzerrfilter (EF) zugeführt wird und ein Hilfssignal aus dem Ausgangssig­ nal (u(k)) des Entzerrfilters (EF) und einem hilberttransfor­ mierten Ausgangssignal (k) als abgeleitetes Signal vorgese­ hen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Abweichungen eine Kostenfunktion (J) gebildet wird, die eine Funktion der Koeffizienten des Entzerrfilters (EF) ist und ein Minimum aufweist, wenn die Abweichungen ei­ nen konstanten Wert annehmen, die Kostenfunktion (J) durch einen Algorithmus (MA) minimiert wird und die beim Minimum der Kostenfunktion (J) vorliegenden Koeffizienten zur Ein­ stellung des Entzerrfilters (EF) verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß als Kostenfunktion (J) der Erwartungswert der Differenz der Quadrate aus Abtastwerten der Inphasenkomponente des Fernsignals und der Amplitude der Hüllkurve des Vergleichs- Farbburstsignals (VFBS) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Vergleichs-Farbburstsignal (VFBS) nur die Phase zum Vergleich mit dem Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) benutzt wird.

7. Verfahren zur Entzerrung eines Fernsehsignals (FS) mit ei­ nem Entzerrfilter (EF1) und einem Zusatzentzerrfilter (EF2), bei dem ein Eingangs-Farbburstsignal (r(k)) des Fernsehsi­ gnals (FS) im ersten Entzerrfilter (EF1) unverzögert und dem zweiten Entzerrfilter (EF2) mit einer Verzögerung (T_D) zuge­ führt wird, aus Ausgangssignalen der beiden Entzerrfilter (EF1, EF2) ein Hüllsignal gebildet wird, das mit einem vorge­ gebenem Vergleichs-Farbburstsignal (VFBS) mit konstanter Amplitude verglichen wird und in Abhängigkeit von den Abwei­ chungen des Vergleichs-Farbburstsignals (VFBS) zu dem Ein­ gangs-Farbburstsignal (r(k)) jeweils Koeffizienten der beiden Entzerrfilter (EF1, EF2) eingestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verzögerung (T_D) 64 µs beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste und zweite Entzerrfilter (EF1, EF2) durch eine Entzerrvorrichtung mit zwei Eingängen und einem dritten Ent­ zerrfilter ausgeführt werden, wobei die Signale an den Ein­ gängen durch eine Umschaltvorrichtung wechselweise dem drit­ ten Entzerrfilter zugeführt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernsehsignal (FS) an einem Ausgang des Entzerrfil­ ters (EF, EF1) einem weiteren Entzerrungsverfahren unterzogen wird, bei dem Kanten im durch das Fernsehsignal (FS) übertra­ genen Bild detektiert und zur Einstellung von Parametern des weiteren Entzerrungsverfahrens benutzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß Synchronimpulssignale in der horizontalen oder vertikalen Bildaustastlücke des Fernsehsignals (FS) als Kanten im durch das Fernsehsignal (FS) übertragenen Bild gewertet werden.