DE69718190T2

DE69718190T2 - Empfangssignalverarbeitungsgerät für trägerlose am-pm signale

Info

Publication number: DE69718190T2
Application number: DE69718190T
Authority: DE
Inventors: Gothard Knutson; Kumar Ramaswamy; Sidney Stewart
Original assignee: Thomson Multimedia Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: AU4743897A; DE69718190D1; WO1998017038A1; JP3886160B2; JP2001504651A; CN1175641C; KR100478130B1; CN1233368A; EP0931404B1; EP0931404A1; KR20000048972A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein digitales Signalverarbeitungssystem und insbesondere eine Empfänger zur Verarbeitung von trägerlosen AM/PM (CAP)-Signalen.
CAP-Transceiver dienen zur Sendung und zum Empfang modulierter Signale über ein Überragungsmedium wie eine asymmetrische digitale Abonnentenleitung (ADSL = asymmetric digital subscriber line)-Anwendung. CAP ist ein bandbreiten-effizienter zweidimensionaler Übertragungsband-Leitungscode, in dem die Symboldaten in Paaren I und Q organisiert sind. In diesem System wer den die Daten I und Q mit orthogonalen I und Q-Bandpassfiltern mit einem gemeinsamen Durchlassband gefiltert. CAP ist primär für eine Anwendung in relativ einfachen Übertragungsstrecken vorgesehen, wo es nur eine Frequenzteilung je Kanal gibt. Mit CAP erfolgt die gesamte Verarbeitung in dem Durchlassband der Filter, wodurch die Notwendigkeit für eine Trägeranpassungsschleife (CTL = carrier tracking loop) entfällt, auf Kosten strengerer Anforderungen an das Symbol-Timing aufgrund der Frequenzen der übertragenen Impulse, die höher sind als diejenigen mancher anderer Modulationsschemen. CAP-Systeme sind im Detail beschrieben in Werner, W., Tutorial on Carrierless AM/PM, 23. Juni, 1992 (UTP Development Forum, ANSI X3T9.5 TPIPMD Working Group).
Viele Endbenutzer haben keine CAP-Transceiver, die in der Lage sind, derartige CAP-Signale zu empfangen. Zum Beispiel haben vielen Verbraucher existierende Kabel-Set-Top-Transceivereinheiten, die mit CAP nicht kompatibel sind. Wegen der häufig prohibitiven oder unerschwinglichen Kosten einer Installation neuer CAP- Empfänger, die mit CAP-Signalen kompatibel sind, ist es erwünscht, bestehende Empfänger so zu ändern, dass sie CAP-Signale empfangen können.
Gemäß Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Verarbeitung eines CAP-Signals zur Erleichterung seiner Demodulation in das Basisband den Schritt der Verarbeitung des CAP-Signals durch ein QAM-Demodulator-Netzwerk und die Beseitigung der Rotation des CAP-Signals um seine Mittenfrequenz, die durch die Verarbeitung mit dem QAM-Demodulator verursacht wird.
In der Zeichnung:
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines CAP-Transceiver-Systems,
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines QAM-Transceiver-Systems,
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Teils eines modifizierten QAM-Empfängers, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung modifiziert ist,
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Teils eines zweiten modifizierten QAM- Empfängers, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, und
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer modifizierten Trägeranpassungsschleife des QAM-Empfängers der Fig. 4 oder 5 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Symbol-Konstellationen

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein QAM-Empfänger dafür modifiziert, CAP- Signale zuempfangen. In einem CAP- oder QAM-Systum wird ein übertragenes Datensymbol durch "I" und "Q"-Quadraturkomponenten dargestellt. Jedes Symbol kann mehrere Bit enthalten, und die Anzahl an Bit/Symbol bestimmt den Typ des QAM (oder CAP)-Systems, d. h. 16-QAM, 32-QAM und soweiter. In einem 16-QAM- System gibt es zum Beispiel 16 mögliche 4-Bit-Symbol, von denen jedes einer vorgeschriebenen Koordinate einer Vier-Quadraten, gitterähnlichen Konstellation unter Anwendung einer Look-up-Tabelle (z. B. ein ROM) zugeordnet ist. Eine vorgeschriebene Anzahl von Symbolen nimmt zugeordnete Bereiche in jedem Quadranten ein. In einem 32-QAM (oder 32-CAP)-System enthält jeder Quadrant der Konstellation acht Symbole bei vorgeschriebenen Koordinaten für die Quadraturachsen 1 und Q.

CAP-Transceiver-System

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines CAP-Transceiver-Systems 100 mit einem CAP-Sender 110, einem CAP-Empfänger 150 und einem Übertragungskanal 120.
Der CAP-Sender 110 enthält einen Symbolgenerator 111, ein gleichphasiges Filter 112, ein Quadraturfilter 113 und einen Summierpunkt 115, der mit dem Übertragungskanal 120 verbunden ist. Der CAP-Empfänger 150 enthält gleichphasige Filter 152, ein Quadraturfilter 153 und einen Timing-Wiedergewinnungs-Mechanismus 154, von denen jeder mit dem Übertragungskanal 120 verbunden ist, eine Abtasteinheit 155, die mit der Symbol/Daten-Zuordnungseinheit (Mapper) 157 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform ist ein Übertragungskanal 120 eine genormte Telefon- Zweidrahtleitung.
Der Symbolgenerator 111 empfängt ein Eingangsdatensignal DATA IN und formt jeden zu übertragenden Eingangsdatenwert zu einem Symbolpaar oder Paaren von Koordinaten Ixs und Qxs eines entsprechenden Konstelationspunktes auf einer komplexen Signal Konstellation mit einer reellen I (gleichphasigen) und imaginären Q (Quadratur)-Achse. Die Ixs und Qxs sind durch L-1 Nullen beabstandet, wobei L die Anzahl von Abtastwerten je Symbol ist. Die Filter 112 und 113 sind orthogonale, impulsformende Filter mit einem gemeinsamen Durchlassband. Die Filter 112 und 113 empfangen Symbole Ixs(n) und Qxs(n) und erzeugen Signale Ix(n) bzw. Qx(n), wobei n der Abtastindex und Ixs(n) = Pi·Ixs(n) und Qx(n) = Pc·Qxs(n) ist. Die Filterfunktionen Pi, Pq für die Impulsformung der Filter 112, 113 werden durch Frequenzverschiebung eines gemeinsamen sogenannten M-tap-root-raised-Cosinus-Filters P bis Fc abgeleitet, wobei Fc die Mitte der Trägerfrequenz der impulsformenden Filterfunktionen Pi und Pq der Filter 112 und 113 ist. Somit ist Pik = Pk·cos((2·π·Fc·k)/(Fs·sps)), und Pqk = Pk·sin((2·α·Fc·k)/(Fs·sps)) für k = -(M/2), - (M/2) + 1, ... (M/2) - 1, wobei der Wert sps die Anzahl der in dem Filter benutzten Abtasfiungen je Symbol, Fs die Symbolrate und k ein variabler Index ist. Somit werden, anders als in den QAM-Sendern, wie im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert wird, die Eingangs-Symboldaten Ixs(n) und Qxs(n) nicht rotiert. Vielmehr werden die Eingangs-Symboldaten nur durch die "root raised"-cosinus orthogonalen Bandpassfilter 112, 113 gefiltert. Das erzeugt ein CAP-Signal, das in einigen Aspekten einem QAM- Signal ähnelt, mit der Ausnahme, dass die übertragen an Daten nicht bei der Trägerfrequenz Fc abtasten oder rotieren, wie es in einem QAM-System der Fall wäre.
Das durch den Summierpunkt 115 gelieferte summiere Signal Ix(n) + Qx(n) wird über den Übertragungskanal 120 übertragen. Es sei erwähnt, dass das summierte Signal Ix(n) + Qx(n) üblicherweise über einen Digital/Analog-Konverter DAC und ein (nicht dargestelltes) Interpolations-Tiefpassfilter geführt wird, bevor es über den Übertragungskanal 120 übertragen wird. Außerdem kann bei einer alternativen Ausführungsform der Summierpunkt 115 die Signale Ix(n) und Qx(n) subtrahieren und nicht addieren.
Die Signale Ix(n) + Qx(n) werden durch die Pi und Pq-Filter 152, 153 des CAP- Empfängers 150 empfangen, die im Phasen- und Größenverhalten den Filtern 112, 113 des CAP-Senders 110 entsprechen. Der CAP-Empfänger 150 hat einen Aufbau, der ähnlich ist zu dem Aufbau des CAP-Senders 110, er dem er eine Parallelanordnung von gleichphasigen und Quadratur-Filtern enthält. Die Filter 152, 153 erzeugen Signale Ix(n) und Qx(n), die zu der Abtasteinheit 155 geliefert werden. Die Timing- Wiederherstellungsmittel 154 bewirken eine Wiederherstellung des Timing der übertragenen Daten und liefern Timing-Daten zu der Abtasteinheit 155 zur geeigneten Abtastung der Signale Ix(n) und Qx(n) zur Erzeugung von Ixs(n) und Qxs(n), die von dem Symbol/Daten-Mapper 157 dazu genutzt werden, die Koordinaten des entsprechenden Konstellationspunktes und so die durch den Konstellationspunkt dargestellten Daten zu liefern:

QAM-Transceiver-System

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines QAMI-Transceiwr-Systems 200 mit einem QAM-Sender 210 und einem QAM-Empfänger 250. Der QAM-Sender 210 enthält einen Symbolgenerator 211, ein impulsformendes Bassband-Filter 212, ein impulsformendes Basisband-Filter 213, Multiplizierstufen 216 und 217 und einen Summierpunkt 215, der über einen (nicht dargestellten) Übertragungskanal mit dem QAM- Empfänger 250 verbunden ist. Der QAM-Empfänger 250 enthält Multiplizierstufen 266, 267, impulsformende Basisband-Filter 252, 253. Einen Timing- Rückgewinnungsmechanismus 254, eine Abtasteinheit 255, eine komplexe Multiplizierstufe 261; eine Trägeranpassungsschleife (CTL) 262 und einen Symbol/Daten- Mapper 257.
In dem QAM-Sender 210 wird das gesamte Signal auf die Frequenz Fc moduliert, im Gegensatz zu der Frequenzverschiebung der Filter, wie sie bei dem CAP-System 100 erfolgt. Demzufolge werden die impulsformenden Filterfunktionen P der Filter 212, 213 beim Basisband eingesetzt und das aufwärts konvertierte Signal rotiert mit der Rate Fc. Beim QAM-Empfänger 250 wird der Vorgang umgekehrt, um die zugeordneten, modulierten und übertragenen Daten wiederzugewinnen. QAM-Systeme sind beschrieben in der obengenannten Schrift Werner, Tutorial on Carrierless AM/PM und in Edward A. Lee &. David G. Messerschmitt, Digital Communication, 2d ed. (Boston: Kluwer Academic Publishers, 1994), Seite 20 ff, 202 ff und 220 ff.
In dem QAM-Transceiver-System 200 empfängt der Symbolgenerator 211 ein Eingangsdatensignal Data In und ordnet jeden zu übertragenden Eingangsdatenwert einem paar von Koordinaten Ixs und Qxs eines entsprechenden Konstellationspunktes zu, wie in dem CAP-System 100 von Fig. 1. Die durch den Symbolgenerator 211 erzeugten Symbole Ixs(n) und Qxs(n) werden übe die impulsformenden Basisband-Filter 212 bzw. 213 geführt und erzeugen bandbegrenzte Werte I und Q. Diese bandbegrenzten Werte I und Q werden durch einen Träger und eine Version des durch die Modulatoren 216 bzw. 217 um 90 Grad in der Phase verschobenen Version des Trägers vervielfacht. Die Kombination dieser Modulationen bewirkt, dass die Werte 1 und Q in der komplexen Ebene um die Trägerfrequenz rotieren, was der Fachmann auf diesem gebiet verstehen wird. Der Modulator 216 multipliziert den bandbegrenzten Wert I mit cos(2·π·Fc·k·T), und der Modulator 217 multipliziert den bandbegrenzten Wert Q mit sin(2·π·Fc·k·T), wobei Fc die Mittenfrequenz der impulsformenden Basisband-Filter 212, 213, k eine Indexvariable und 1/T die Symbolrate ist. Es ist ersichtlich, dass ein QAM-Signal somit aus zwei unabhängig modulierten Trägersignalen mit einer relativen Phasenverschiebung von π/2 oder 90 Grad besteht. Die Filter 212, 213 und die Filter 252, 253 sind Quadratwurzel-Cosinusfilter (SQRC). Die Kaskade der Filter 212 und 252 und der Filter 213 und 253 bilden jede ein so genanntes "Nyquist-Filter", das eine minimale Störung zwischen den Symbolen entsprechend der Theorie von Nyquist bewirkt.
Die resultierenden modulierten Signalströme werden durch den Summierpunkt 215 zur Bildung des QAM-Signals addiert, das somit, wie ersichtlich, eine getrennte Doppelseitenband-Modulation der Signale I und Q im Frequenzbereich bewirkt. Im allgemeinen setzt ein (nicht dargestellter) Aufwärtskonverter das QAM-Signal mit niedriger Frequenz auf den interessierenden Übertragungskanal um, z. B. einen VHF- oder UHF-Kanal. Auch das QAM-Signal wird im allgemeinen über einen DAC und ein (nicht dargestelltes) Interpolations-Tiefpassfilter geführt, bevor es über den Übertragungskanal übertragen wird.
Das QAM-Signal wird durch einen (nicht dargestellten) Tunerteil des QAM- Empfängers 250 empfangen, der den gewählten Kanal filtert und die Frequenz des empfangenen Signals bis auf eine Zwischenfrequenz (ZF) verringert, deren Ausgang Multiplizierstufen 266 und 267 zugeführt wird. Die Komponenten des QAM- Empfängers 250 bewirken im allgemeinen inverse Funktionen zu ihren entsprechenden Komponenten im dem QAM-Sender 210. Z. B. enthält der Empfänger 250 außerdem SQRC I- und Q-Filter 252, 253, die an die Übertragungsimpulsform angepasst ("matched") sind. Das durch den QAM-Empfänger 215 empfangene QAM-Signal wird durch Multiplikation des empfangenen Signals durch die Multiplizierstufen 260, 267 auf das Basisband abwärts konvertiert. Das bewirkt außerdem, dass das QAM- Signal stark derotiert wird. Jegliche Restrotation sowie Phasenfehler werden durch die CTL 262 beseitigt. Als nächstes erzeugen die Filter 252, 253 Signale Ir(n) und Qr(n), die zu der Abtasteinheit 255 geliefert werden. Die Abtasteinheit konvertiert das empfangene analoge Signal durch Abtastung in ein digitales Signal. Der Timing- Rückgewinnungsmechanismus 254 bewirkt die Rückgewinnung des Timing der übertragenen Daten und liefert Timing-Daten zu der Abtasteinheit 255, damit die Abtasteinheit 255 Signale Ir(n) und Qr(n) richtig abtasten kann, die daraufhin Irs(n) und Qrs(n) erzeugt.
Die Signale Irs(n) und Qrs(n) werden dann der komplexen Multiplizierstufe 261 zugeführt, die ein Anpasssignal von der CTL 262 empfängt, um eine nach der Multiplikation der Multiplizierstufen 266, 267 zurückgeblieben Restrotation und Phasenfehler-Konstellation zu beseitigen. Die CTL 262 empfängt das Signal DATA OUT und führt das Anpasssignal der komplexen Multiplizierstufe 261 zu, was der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird. Die Ausgänge der komplexen Multiplizierstufe 261 werden dem Symbol/Daten-Mapper 257 zugeführt, um die Koordinaten des entsprechenden Konstellationspunktes zu liefern und so die durch den Konstellationspunkt dargestellten Daten zu bilden. In einer alternativen Ausführungsform wird das empfangene QAM-Signal durch einen Analog/Digital-Konverter ADC in ein digitales Signal konvertiert, bevor es den Multiplizierstufen 260 und 267 zugeführt wird. In diesem Fall wird die Abtasteinheit 255 durch einen Interpolator ersetzt, was der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird.

Empfang des CAP-Signals mit dem QAM-Empfänger

Wie der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird, enthält das QAM-System 200 eine Steuerschleife, die in dem CAP-System 100 nicht zu finden ist. In einem QAM- System müssen sowohl die Trägerfrequenz iFc als auch der Symbol-Timing-Takt in Phase und Frequenz mit dem Sender verkoppelt sein. In einem CAP-System müssen nur die Symbol-Timing-Informationen verkoppelt sein. In einem genormten QAM- Empfänger ist der QAM-Empfänger dafür vorgesehen, ein QAM-Signal zu demodulieren, das eine Mittenfrequenz Fc von 1/4 der ADC-Abtastrate Fad der Abtasteinheit 255, d. h. Fc = Fad/4, aufweist. Das ermöglicht die Anwendung einer 1,0,-1,0-Folge zur Demodulation des empfangenen QAM-Signals mit den Multiplizierstufen 266, 267. In einer derartigen Folge können die Cosinus- und Sinussignale, die zu den Multiplizierstufen 266, 267 des QAM-Empfängers 250 übertragen werden, einfach eine 1,0,-1,0-Folge sein, die die Anwendung von einfachen Multiplexereinheiten zur Durchführung der Funktionen der Multiplizierstufen 266, 267 ermöglicht. Der Zusammenhang Fc = Fad/4 wird in vorteilhafter Weise mit den sinusförmigen (sinus/cosinus)-Multiplizierfunktionen für die 1,0,-1,0-Folge benutzt. Jedoch könnten auch andere Zusammenhänge zwischen Fc und Fad entsprechend den Anforderungen eines bestimmten Systems benutzt werden. Alternativ sind, wenn ein ADC am Eingang der Multiplizierstufen 266, 267 benutzt wird, die Multiplizierstufen 266, 267 digitale Multiplizierstufen oder Mischer eines digitalen Demodulators mit einem numerisch gesteuerten Oszillator (NCO).
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt eine der beiden Modifikationen bei einem QAM-Empfänger, damit der QAM-Empfänger ein CAP Signal empfangen kann. Zur Zentrierung eines CAP-Signals bei der Frequenz Fc, bei der der QAM-Empfänger die 1,0,-1,0-Folge für die Demodulation benutzen kann, kann das CAP-Signal in den analogen Frequenzbereich aufwärtskonvertiert und abwärtskonvertiert werden. Alternativ kann, wenn ein digitaler Demodulator benutzt wird, der digitale Demodulator so modifiziert werden, dass er andere Mittenfrequenzen als Fad/4 annimmt, so dass das CAP-Signal nicht in den analogen Frequenzbereich aufwärts- oder abwärtskonvertiert werden muss, bevor es dem Eingang des modifizierten QAM-Empfängers zugeführt wird. Daher wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Anwendung von analogen Lösungen, wie später anhand der Fig. 3 beschrieben wird, ein empfangenes CAP-Signal auf eine zentrierte Lage bei Fad/4 verschoben, so dass das Standard-1,0,-1,0-Demodulatorsystem in dem QAM-Demodulator in das komplexe Basisband bringen kann. Bei einer zweiten Ausführungsform mit der Anwendung digitaler Lösungen wird, wie später anhand der Fig. 4 beschrieben wird, die 1,0,-1,0-Demodulation eines digitalen Demodulators so geändert, dass er einen vollständigen Multiplizierer und NCO enthält, damit der QAM-Empfänger das Eingangs-CAP-Signal in das Basisband verschieben kann. Um die Rotation zu entfernen, die zurückgeblieben ist, nachdem ein CAP-Signal durch einen QAM-Empfänger durch eine dieser Lösungen empfangen worden ist, wird die CTL auch modifiziert, um diese Rotation zu entfernen, wie anhand der Fig. 5 erläutert wird.

Modifizierter QAM-Empfänger: Analoge Lösung

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Teils 300 eines modifizierten QAM- Empfängers, der gemäß den oben beschriebenen analogen Lösungen modifiziert ist, damit er über einen CAP-Sender wie den CAP-Sender 110 von Fig. 1 empfangene CAP-Signale empfangen kann. In dem Teil 300 des QPM-Empfängers sind ein Fup- Oszillator 302 und ein Mischer 301 der Eingangsstufe eines Standard-QAM- Empfängers hinzugefügt. Der Ausgang des, Mischers 301 wird dem Eingang der Tunerstufe 330 zugeführt, die mit einem Standard-QAM-Empfängertuner gemeinsame Komponenten benutzt. Die Tunerstufe 330 enthält ein Oberflächenwellenfilter (SAW) 331, eine Verstärkerstufe 332, eine Multiplizierstufe 333, einen Fdown-Oszillator 334 und ein Tiefpassfilter 335.
In dem Teil 300 des QAM-Empfängers wird ein Eingangs-CAP-Signal der Multiplizierstufe 301 zugeführt, die das CAP-Signal auf eine höhere Frequenz aufwärtskonvertiert. Mit üblichen Bitraten, wie DAVIC (Digital Audio Visual Integrated Circuit Council)-Bitraten C und D wird ein Filter mit einer Steilheit oder Trennschärfe ähnlich zu der eines SAW-Filters benötigt, um das obere Seitenband des konvertierten Signals von dem unteren Seitenband zu trennen. Somit wird der Ausgang der Multiplizierstufe 301 dem Eingang des SAW-Filters 331 der Stufe 330 zugeführt. Die durch den Oszillator 203 erzeugte Frequenz Fup ist gewählt, um das obere Seitenband des durch den Mischer 301 erzeugten, aufwärtskonvertieren Signals in dem Durchlassband des SAW-Filter 331 zu bringen. Innerhalb der Stufe 330 ist der Fdown- Oszillator 334 gewählt, um das Signal bei Fc = Fad/4, oder 1/4 der ADC-Abtastrate der Abtasteinheit 255 zu zentrieren.
Der Ausgang der Stufe 330 wird dem übrigen Teil eines QAM-Empfängers zugeführt, der identisch ist mit dem QAM-Empfänger 250 von Fig. 2, mit Ausnahme einer Modifikation für den CTL-Derotator, der anhand der Fig. 5 beschrieben wird. Insbesondere wird der Ausgang der Stufe 330 dem Eingang der Multiplizierstufen 266 und 267 des QAM-Empfängers 250 von Fig. 2 zugeführt. Nach der Demodulation der Multiplizierstufen 266, 267 rotiert das demodulierte CAP-Signal um seine Mittenfrequenz Fe, anders als ein QAM-Signal, das an diesem Punkt des QAM-Empfängers 250 stark derotiert würde. Daher muss, um die empfangenen Symbole zu derotieren, die CTL modifiziert werden, um einen Fc-Derotator zu bilden. Somit wird beider in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der CTL-Derotator ebenfalls modifiziert, wie es später anhand der Fig. 5 beschrieben wird.

Modifizierter QAM-Empfänger: Digitale Lösung

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Teils 400 einer digitalen Schnittstelle CAPIQAM eines zweiten modifizierten QAM-Empfängers, der gemäß der oben beschriebenen digitalen Lösung modifiziert ist, um durch einen CAP-Sender, wie einen CAP-Sender 110 von Fig. 1, übertragene CAP-Signale zu empfangen. In dem Teil 400 der QAM-Schnittstelle ist der 1,0,-1,0-digitale Demodulator eines Standard- QAM-Empfängers bei dem Zwischenfrequenz (2F)-Eingang des QAM-Empfängers durch die digitale CAP/QAM-Schnittstelle 400 von Fig. 4 ersetzt. Die Schnittstelle 400 enthält eine vollständige Multiplizierstufe (z. B. eine komplexe Multiplizierstufe) und einen NCO, damit der QAM-Empfänger das Eingangs-CAP-Signal in das Basisband verschieben kann. Bei einer geeigneten Verstärkungseinstellung kann auf diese Weise das CAP-Signal direkt dem ADC 401 zugeführt werden, ohne dass es aufwärtskonvertiert werden muss, wie es in dem Teil 300 des QAM-Empfängers erfolgt.
Die Schnittstelle 400 enthält einen ADC 401, der mit Eingängen von Multiplizierstufen oder Mischern 402 und 403 verbunden ist. Diese Multiplizierstufen ersetzen die Funktion der Multiplizierstufen 266 und 267 des QAM Empfängers 250 von Fig. 2. Die Ausgänge der Multiplizierstufen 402 und 403 werden Filtern 252 und 253 zugeführt, deren Ausgang der Abtasteinheit 255 zugeführt wird, die in dieser Ausführungsform ein Interpolator ist, da die Analog/Digital-Umsetzung bereits stattgefunden hat. Ein NCO, der die Mittenfrequenz Fc des empfangenen CAP-Signals liefert, wird ebenfalls den Eingängen der Multiplizierstufen 402 und 403 zugeführt. Das ersetzt die einfachere 1,0,-1,0-Folge, die benutzt wird, wenn das Eingangssignal eine Frequenz von Fad/4 hat. Die vollständigen Multiplizierstufen 402 und 403 werden in dieser Ausführungsform ebenfalls benutzt, und nicht die einfacheren Multiplizierstufen, die möglich sind, wenn der NCO die einfachere 1,0,-1,0-sinusförmige Folge erzeugt. Bei dieser Ausführungsform ist der CTL-Derotator ebenfalls modifiziert, wie später anhand der Fig. 5 beschrieben wird.

Modifizierter CTL-Derotator des QAM-Empfängers für eine analoge und eine digitale Lösung

Die Trägeranpassung ist ein integrierter Teil der QAM-Demodulation, die durch einen QAM-Empfänger wie den QAM-Empfänger 250 erfolgt. Ein CAP-System vermeidet dieses Problem durch Nicht-Rotation der Daten auf einer Trägerfrequenz. Es wurde jedoch ermittelt, dass dann, wenn ein QAM-Empfänger ein CAP-Signal demodulieren soll und die Frequenzumsetzungen ein Teil der durchgeführten Signalverarbeitung sind, es dann wahrscheinlich ist, dass die Trägeranpassung benötigt wird, da die Frequenzkonverter die Daten rotieren. Glücklicherweise sind, wenn die statische Mittenfrequenz dem CTL NCO hinzugefügt wird, Die durch die Abstimmfehler der Umsetzung eingeführten Offsets oder Verschiebungen vergleichbar mit denjenigen, die bei einem QAM-System existieren, und können auf bekannte Weise korrigiert werden.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines modifizierten CTL 500, die die CTL 262 des QAM-Empfängers 250 ersetzt, gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Modifikation ist notwendig, da die CAP-Symbole bei Fc rotiert werden, wenn sie durch die Multiplizierstufen 266 und 267 (für Fig. 3) oder die Multiplizierstufen 402 oder 403 (für Fig. 4) in das Basisband konvertiert werden. Wenn ein CAP-Signal durch einen QAM-Empfänger empfangen wird, rotiert das CAP-Signal nicht, was ein QAM-Signal tun würde. Jedoch bringt der QAM-Empfänger das empfangene CAP-Signal durch Multiplikation mit einem Träger auf das Basisband herunter, der die Mittenfrequenz des CAP-Signals ist, so dass das Signal um Fc rotiert. Somit muß zur Rückgewinnung der Daten die Fc-Rotation von den CAP-Symbolen entfernt werden. Die Mittenfrequenz kann nur nach der gesamten Basisband-Signalverarbeitung entfernt werden, da die Rückwärtsaddition der Mittenfrequenz zur Beseitigung der Rotation das Signal aus dem Basisband verschieben würde. Das erfordert, dass die Mittenfrequenz-Derotation erfolgt, wenn das Signal auf 1 Abtastwert je Symbol zur Entzerrung oder Trennung konvertiert wird. Daher muss die Derotation der Daten nach den impulsformenden Filtern 252 und 253 eines QAM-Empfängers wie des QAM- Empfängers 250 erfolgen.
Daher erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Derotation durch die CTL 500. Das ermöglicht, dass die CTL Fehler beseitigt, die durch die Umsetzungen entstehen, sowie die ursprünglichen Symboldaten zurückgewinnt. Die modifizierte CTL enthält einen CTL-Phasenfehlerdetektor 501, der einen CTL-Phasenfehler erzeugt, ein CTL- Schleifenfilter 502, eine Addierstufe 510 und einen NCO 511. Der Phasenfehlerdetektor 513 erzeugt einen CTL-Phasenfehler durch Empfang des sogenannten Daten- Aus-Signals (Data Out signal), wie ersichtlich ist. Das CTL-Schleifenfilter 502 erzeugt ein Signal, das den Frequenz- und Phasenfehler des verarbeiteten Signals anzeigt. In Standard-CTLs würde der Ausgang des CTL-Schleifenfilters 502 direkt dem Eingang des NCO 511 zugeführt, der die richtigen sinusförmigen Signale zur Steuerung der Multiplikation der komplexen Multiplizierstufe 261 erzeugen würde, um so den Fehler zu verringern. Dies wird normalerweise dafür benutzt, die oben beschriebene Restrotation und den Phasenfehler zu beseitigen. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Addierstufe 510 und das Signal Fc addiert, damit der CTL 500 außerdem die Rotation beseitigen kann, die durch ein um die Frequenz Fc rotierendes CAP- Signal erzeugt wird. Wenn ein Prozessor oder ein Benutzer ermittelt, dass ein QAM- Signal empfangen wird, kann das fc-Signal auf null geschaltet werden, so dass null durch das CTL-Schleifenfilter 502 zu dem Fehlersignalausgang addiert wird, um den Betrieb einer normalen CTL in einem QAM-Empfänger nachzuahmen, wenn ein QAM-Signalempfangen wird.
Die Umschaltung von Fc kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Beispiel könnte das Signal Fc von einer geschalteten Quelle kommen, die entweder das Signal Fc oder einen Nullwert zu der Addierstufe 510 liefert, abhängig von einem Steuersignal von einem Sensornetzwerk, das die Anwesenheit oder die Abwesenheit eines CAP-Signals erkennt. Zum Beispiel kann ein Betrachter ein Videoprogramm aus einer Menüwiedergabe wählen. Die Zuordnung für die Wahl und mit dem Anbieter des gewählten Quellenmaterials würde ein Identifizierungssignal liefern, das anzeigt, dass das gewählte Material über ein CAP- oder QAM-Format übertragen wird. Der Identifizierer würde abgefragt, z. B. von einem Komparator, das Steuersignal zu liefern.
Wie ersichtlich ist, können in alternativen Ausführungsformen die modifizierten QAM- Empfänger und -Komponenten der vorliegenden Erfindung teilweise oder vollständig in einer digitalen Signalverarbeitung-Software auf einen Prozessor enthalten sein. Ein analoges System kann einen NCO benötigen oder auch nicht. Ein fester NCO ist geeignet für die Erzeugung der 1,0,-1,0-Demodulationsfolge, die oben erwähnt wurde.

Claims

1. Empfänger zur Verarbeitung eines CAP-Signals mit:

ersten Mitteln (266, 267; 402, 403), die bewirken, dass das CAP-Signal um die Mittenfrequenz des CAP-Signal rotiert, und

zweiten. Mitteln (500) zur Beseitigung der Rotation des CAP- Signals um die Mittenfrequenz.

2. Empfänger nach Anspruch 1, wobei die ersten Mittel einen 1,0,-1,0-Folge- Demodulator (266, 267) enthalten, wobei der Empfänger eine Analog/Digital- Abtastrate aufweist und der Empfänger ferner enthält:

Mittel zur Umsetzung (330, 334) der Mittenfrequenz des CAP-Signals auf eine Frequenz, die mit der Analog/Digital-Abtastrate des Empfängers zusammenhängt, bevor das CAP-Signal dem 1,0,-1,0-Folge-Demodulator zugeführt wird.

3. Empfänger nach Anspruch 2, wobei die Umsetzmittel ferner enthalten:

(1) einBandpassfilter(252, 253), das mit dem 1,0,-1,0-Folge-Demodulator verbunden ist,

(2) einen ersten Umsetzer (266) zur Umsetzung der Mittenfrequenz des CAP- Signals auf die Durchlassfrequenz, bevor das CAP-Signal dem Filter zugeführt wird, und

(3) einen zweiten Umsetzer (267) zur Umsetzung der Frequenz des CAP- Signals, nachdem dieses durch das Filter auf ein Viertel der Analog/Digital-Abtastrate des Empfängers gefiltert ist.

4. Empfänger nach Anspruch 1, wobei

die ersten Mittel einen Analog/Digital-Umsetzer (401) zur Umsetzung des CAP- Signals von Analog auf Digital und einen digitalen Demodulator enthalten, der eine vollständige Multiplizierstufe (402, 403) und einen numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) (406) enthält, der zur Verschiebung des CAP-Signals in das Basisband vorgesehen ist.

5. Empfänger nach Anspruch 1 mit

einer Trägeranpassungsschleife (CTL) (262; 501. 502, 510, 511) für die zweiten Mittel.

6. Empfänger nach Anspruch 5, wobei

die CTL ein CTL-Schleifenfilter (502) mit einem Ausgang, eine Addierstufe (510) mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei der erste Eingang der Addierstufe mit dem Ausgang des CTL-Schleifenfilters verbunden ist, und einen CTL- Oszillator (511) mit einem Eingang enthält, der mit dem Ausgang der Addierstufe verbunden ist, wobei der zweite Eingang der Addierstufe mit einem Derotationssignal (fc) verbunden ist und das Derotationssignal einen von null abweichenden Wert aufweist, der ausreichend ist, dass die CTL die Rotation des CAP-Signals um die Mittenfrequenz beseitigt.

7. Empfänger nach Anspruch 1,

wobei die ersten Mittel Mittel (402, 403) zur Umsetzung des CAP-Signals in das Basisband enthalten.

8. Empfänger nach Anspruch 1, wobei

die ersten Mittel Mittel zur Multiplikation (402, 403) des CAP-Signals mit einem Trägersignal mit einer Trägerfrequenz enthalten, die gleich der Mittenfrequenz (fc) des CAP-Signals ist.

9. Empfänger nach Anspruch 1, wobei

die ersten Mittel Mittel zur Demodulation der QAM-Signale enthalten, wobei das CAP-Signal um die Mittenfrequenz rotiert, nachdem es durch die Mittel zur Demodulation verarbeitet worden ist.

10. Verfahren zum Empfang eines CAP-Signals in einem Empfänger mit folgenden Schritten:

(a) Verursachung, dass das CAP-Signal um die Mittenfrequenz des CAP- Signals rotiert, und

(b) Beseitigung der Rotation des CAP-Signals um die Mittenfrequenz.

11. Verfahren nach Anspruch 11, wobei

der Schritt (a) den Schritt der Demodulation des CAP-Signals mit einem 1,0,- 1,0-Folge-Demodulator enthält, wobei der Empfänger eine Analog/Digital-Abtastrate aufweist, mit folgendem Schritt:

(c) Umsetzung der Mittenfrequenz des CAP-Signals auf eine Frequenz, die mit der analog/digital-Abtastrate des Empfängers in Beziehung steht, vor der Demodulation des CAP-Signals mit dem 1,0,-1,0-Folge-Demodulator.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt (c) außerdem enthält:

(1) Umsetzung der Mittenfrequenz des CAP-Signals auf eine Durchlassfrequenz eines Bandpassfilters,

(2) Filterung des CAP-Signals mit dem Filter nach dem Schritt (c)(1) und

(3) Umsetzung der Frequenz des CAP-Signals nach dem Schritt (c)(2) auf ein Viertel der Analog/Digital-Abtastrate des Empfängers.

13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

der Schritt (a) die Schritte der Umsetzung des CAP-Signals von Analog auf Digital und die Verschiebung des CAP-Signals in das Basisband mit einem digitalen Demodulator enthält, der eine vollständige Multiplizierstufe und einen NCO aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

der Schritt (b) durch eine CTL des Empfängers erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei

die CTL ein CTL-Schleifenfilter mit einem Ausgang, eine Addierstufe mit einem ersten und einem zweiten Eingang enthält, wobei der erste Eingang der Addierstufe mit dem Ausgang des CTL-Schleifenfilters verbunden ist, und einen CTL- Oszillator mit einem Eingang enthält, der mit dem Ausgang der Addierstufe verbunden ist, wobei der zweite Eingang der Addierstufe mit einem Derotationssignal verbunden ist und das Derotationssignal einen von null abweichenden Wert aufweist, der ausreicht, zu bewirken, dass die CTL die Rotation des CAP-Signals um die Mittenfrequenz beseitigt.

16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

der Schritt (a) den Schritt der Umsetzung des CAP-Signals in das Basisband enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

der Schritt (a) den Schritt der Multiplikation des CAP-Signals mit einem Trägersignal mit einer Trägerfrequenz enthält, die gleich der Mittenfrequenz des CAP- Signals ist.

18. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

der Schritt (a) den Schritt der Demodulation des CAP-Signals mit Mitteln zur Demodulation der QAM-Signale enthält, wobei das CAP-Signal nach der Demodulation um die Mittenfrequenz rotiert.

19. Verfahren nach Anspruch 10, wobei

ein CAP-Signal normalerweise keiner Rotation um eine Mittenfrequenz unterliegt und

der Schritt, der die Rotation des CAP-Signals um die Mittenfrequenz des CAP- Signals bewirkt, durch Verarbeitung des CAP-Signals durch ein QAM-Demodulator- Netzwerk verursacht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19 mit folgenden Schritten:

Zuführung des CAP-Signals zu einem Trägerrückgewinnungs-Netzwerk, das zu dem QAM-Demodulatornetzwerk gehört,

Erzeugung eines Referenzsignals bei der Mittenfrequenz des CAP-Signals, Zuführung des Referenzsignals zu dem Trägerrückgewinnungs-Netzwerk bei der Anwesenheit eines zu verarbeitenden CAP-Signals und

Sperrung des Referenzsignals bei der Abwesenheit eines zu verarbeitenden, CAP-Signals.