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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren
zum Berechnen eines Entscheidungsfehlers eines digitalen Signals
in einem digitalen Modulationssystem und im Besonderen eine Schaltung und
ein Verfahren zum adaptiven Berechnen eines Entscheidungsfehlers
durch Begrenzen eines Phasenerfassungsentscheidungsbereichs.
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Farbfernsehen
ist aus dem Schwarzweißfernsehen
entwickelt worden und seitdem besteht fortlaufend Nachfrage seitens
der Verbraucher nach Fernsehern mit größeren Bildschirmen, höherer Auflösung und
im Allgemeinen wirklichkeitsgetreuerer Klang- und Bildqualität nach.
Mit der aktiven Entwicklung hin zu solch einem neuen Trend ist auf
Grundlage eines analogen Übertragungssystems
die erste HDTV-(High Definition Television, hochauflösendes Fernsehen)Übertragung
im Gange. Das in Japan entwickelte HDTV-Übertragungssystem heißt MUSE-(Multiple
Sub-Nyquist Sampling Encoding, mehrfache Unter-Nyquist-Abtastcodierung)Übertragungssystem.
Die Vereinigten Staaten haben ein VSB-(vestigial sideband, Restseitenband)Modulationssystem
verwendet, das durch das GA-(Grand Alliance, Große Interessengemeinschaft)Komitee
als ein Modulationssystem des HDTV-Systems übernommen worden ist, und haben
schematische Konfigurationen davon vorgeschlagen. Die VSB-Modulation
wird als eine Art der Modulation eines Videosignals in einer bekannten
Fernsehübertragung
eingesetzt. Das von dem GA-Komitee vorgeschlagene GA-HDTV überträgt ein digitales
Modulationssignal durch Verwendung eines VSB-Signals. In einem Ausgangs-DSC
(Digital Spectrum Compatible, digitalspektrumkompatiblen) HDTV wurden
2-Pegel und 4-Pegel VSB-Modulationssysteme mit 2 und 4 Pegeln übernommen.
Jedoch wurden in dem GA-HDTV ein 8-Pegel VSB-Modulationssystem mit 8 Pegeln und ein 16-Pegel
VSB-Modulationssystem zur Anwendung für einen Hochgeschwindigkeitskabelmodus übernommen. Zum
Demodulieren des VSB-Signals hat das GA-Komitee einen VSB-Empfänger des
HDTV mit den folgenden Eigenschaften vorgeschlagen. D. h., der von
dem GA-Komitee vorgeschlagene
VSB-Empfänger
des HDTV realisiert die Abtastung mit tels einer Einheit einer Symbolrate
durch Erfassen von Daten nur durch ein Signal eines I-(Eingangsphase)Kanals,
anders als die anderen Demodulatoren für das digitale Modulationssignal. Deshalb
hat der von dem GA-Komitee vorgeschlagene VSB-Empfänger des
HDTV einen sehr einfachen Aufbau verglichen mit einem Empfänger der
QAM (Quadraturamplitudenmodulation) und dgl., die sowohl einen I-Kanal
als auch einen Q-(Quadratur)Kanal verwenden. Da die empfangenen
Daten durch eine Einheit der Symbolrate verarbeitet werden, ist
es darüber
hinaus möglich,
die Daten zu erfassen, selbst wenn eine Verarbeitungsgeschwindigkeit
in Bezug auf einen Teilratenempfänger
geringer ist.
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Der
vorgeschlagene VSB-Empfänger
verwendet ein synchrones Erfassen zur Wiederherstellung einer Trägerschwingung
beim Erfassen der digitalen Daten aus dem VSB-Modulationssignal.
Die synchrone Erfassung hat den Vorteil, dass die Erfassung der
Daten mit einer geringeren Fehlerrate als bei einer synchronen Erfassung
mit dem gleichen Rauschabstand möglich
ist. Jedoch wird ein Aufbau des VSB-Empfängers aufgrund einer Trägerschwingungswiederherstellungsschaltung
kompliziert. Deshalb verwendet der vorgeschlagene VSB-Empfänger eine
FPLL-(Frequenz- und Phasenregelkreis) und eine PTL-(Phasennachführungsregelung)Schaltung
bei der Erfassung der Phase eines Übertragungssignals für die synchrone
Erfassung.
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Die
FPLL führt
die Phasennachführung
des Übertragungssignals
durch Verwendung eines in dem VSB-Signal enthaltenen Führungssignals
durch. Die FPLL kann durch eine Frequenzfehlererfassungsschaltung
eines gewöhnlichen
PLL (Phasenregelkreis) einfach erreicht werden und wird in den GA-HDTV-Systemvorschlägen beschrieben.
Eine Ausgabe der FPLL wird durch einen Kanalentzerrer geführt und
ferner an einen Eingang der PTL-Schaltung geführt. Die PTL-Schaltung entfernt
das Phasenrauschen, d. h. den Phasenfehler, der in der FPLL nicht
entfernt worden ist. Der Aufbau der PTL-Schaltung des GA-HDTV-Empfängers unterscheidet
sich nicht wesentlich von dem einer DDCR-(entscheidungsgelenkte
Trägerwiederherstellung)Schaltung.
Jedoch berechnet die PTL-Schaltung
die Drehanteile der Signalpunkte durch Verwendung der Abtastdaten
eines eingegebenen I-Kanals und kompensiert einen Phasenfehlerwert.
In den Daten des I-Kanals sind tatsächlich zu übertragende Informationen enthalten.
Der Q-Kanal hat nicht den Zweck, tatsächlich Informationen zu übertragen,
aber er verringert ein Spektrum des Modulationssignals. Falls ein
Phasenfehler während
der Demodulation auftritt, dann sind nicht nur Daten des I-Kanals,
sondern auch Daten des Q-Kanals in den Abtastdaten des I-Kanals
enthalten. Deshalb sind zur Korrektur des Phasenfehlers durch die
PTL-Schaltung auch die Informationen des Q-Kanals erforderlich.
Die Informationen des Q-Kanals können
einfach durch Filtern der Daten des I-Kanals durch Verwendung eines
eine Hilbert-Transformation
durchführenden
Filters erlangt werden.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen durch das GA-Komitee als Standard vorgeschlagenen GA-HDTV-Empfänger zeigt.
Die gesamte Funktionsweise des VSB-Empfängers der 1 ist
beschrieben in der Herbstausgabe der wissenschaftlichen Veröffentlichungszusammenstellung
mit dem Titel "DESIGN
AND PERFORMANCE ANALYSIS OF PHASE TRACKER FOR SYNCHRONOUS VSB RECEIVER", die im Jahr 1994
durch das Koreanische Institut für
Kommunikationswissenschaft herausgegeben worden ist.
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Wie
in 1 gezeigt, bestimmt ein die digitale VSB-Modulation
verwendendes System ein digitales Signal durch einen Entzerrer 50 und
eine PTL 60 und verwertet einen Entscheidungsfehlerwert.
Zur Bestimmung des digitalen Signals durch den Entzerrer 50 und
die PTL 60 wird das digitale Signal durch Verwendung eines
erhaltenen I-Signals zu dem nächstliegenden
Symbol bestimmt, wie in 2 gezeigt. Um einer falschen Entscheidung
infolge des Phasenfehlers oder dgl. abzuhelfen, wird ein adaptives
Entscheidungsverfahren verwendet, das durch Verwendung eines von
dem I-Signal erhaltenen Q-Signal einen Anstieg berechnet, der in 2 durch
eine schräge
Linie gezeigt wird. Der Anstieg gibt einen Phasenfehler wieder.
Während
ein fester Entscheidungsbereich selbst bei einem kleinen verbleibenden
Phasenfehler leicht zu einer falschen Entscheidung führt, kann
ein adaptiver Entscheidungsbereich einen Entscheidungsfehler durch
Erhalten des Anstiegs aus Daten von einer konstanten Zahl verringern.
Jedoch wird eine Schaltung zur Bestimmung der digitalen Signale
für sowohl
die I- als auch die Q-Achse komplex.
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Die
Veröffentlichung "Hardware-effizienter
Algorithmus für
die Phasennachführregelung
im VSB-HDTV-System der Großen
Interessengemeinschaft" von
Wonho Lee, Kyungwhoon Cheun und Seokrim Choi, die auf den Seiten
306 bis 307 der Tagungsberichte der Internationalen IEEE-Konferenz
der Verbraucherelektronik im Jahr 1996 herausgegeben worden ist,
beschreibt einen Hardwareeffizienten Algorithmus für eine Phasennachführregelung,
der das verbleibende Phasenrauschen an der Ausgabe eines Entzerrers
in einem VSB-HDTV-Empfänger aufspürt.
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Es
ist eine Aufgabe der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung, eine Schaltung und ein Verfahren zur Berechnung eines
Entscheidungsfehlers gemäß dem Zustand
eines Eingangssignals durch adaptives Begrenzen eines Entscheidungsbereichs
in einem digitalen Modulationssystem zu schaffen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung, eine Schaltung und ein Verfahren zum Vereinfachen eines
Hardware-Aufbaus und Ausführen
eines beständigen Betriebsvorgangs
zu schaffen.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung
geschaffen, die ausgestaltet ist zum adaptiven Berechnen eines Entscheidungsfehlers
eines digitalen Signals durch Begrenzen eines Entscheidungsfehlerbereichs
in einem digitalen Modulationssystem, wobei die Schaltung umfasst:
einen
Schätz-
und Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor, der ausgestaltet ist zum
Empfangen von I-Kanal-Daten, Identifizieren von Symboldaten gemäß einem
erfassten Phasenfehler und adaptiven Erzeugen eines Entscheidungsfehlersignals;
einen
Anstiegsdetektor, der ausgestaltet ist zum Empfangen des durch den
Schätz-
und Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor erzeugten Entscheidungsfehlersignals,
zum Empfangen von Q-Kanal-Daten, zum Erfassen des Phasenfehlers
und zum Erzeugen eines akkumulierten Phasenfehlers;
und gekennzeichnet
ist durch:
einen Bezugssignalintervallprozessor ausgestaltet
zum Empfangen der I-Kanal-Daten
und zum Erzeugen eines Bezugssignalimpulses, wobei der Schätz- und Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor
ausgestaltet ist zum Empfangen der I-Kanal-Daten und zum adaptiven Erzeugen
eines Entscheidungsfehlersignals während eines erfassten Intervalls
des Bezugssignalimpulses und wobei der Anstiegsdetektor ausgestaltet
ist nur zum Erfassen des Phasenfehlers und zum Erzeugen eines akkumulierten
Phasenfehlers während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses.
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Vorzugsweise
umfasst die Schaltung:
ein digitales Filter ausgestaltet zum
Filtern der I-Kanal-Daten entsprechend einer Hilbert-Transformation,
um Q-Kanal-Daten zu erzeugen, die einen Phasenunterschied gegenüber den
I-Kanal-Daten aufweisen;
eine Verzögerungseinrichtung ausgestaltet
zum Verzögern
der I-Kanal-Daten während
einer Filterzeit des digitalen Filters; und
wobei der Schätz- und
Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor ausgestaltet ist zum Empfangen
der durch die Verzögerungseinrichtung
verzögerten
I-Kanal-Daten während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses, und der Anstiegsdetektor
ausgestaltet ist zum Empfangen der durch das digitale Filter erzeugten
Q-Kanal-Daten.
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Vorzugsweise
erfasst der Anstiegsdetektor (
108) einen Anstieg anhand
der folgenden Gleichungen:
Ie = I' – I''wobei
I' ein Eingangssignal
kennzeichnet, I'' einen Symboldatenwert
eines Entscheidungsergebnisses kennzeichnet, Ie ein Entscheidungsfehlersignal
kennzeichnet und N die Anzahl der Symbole innerhalb des erfassten
Intervalls des Bezugssignalimpulses kennzeichnet.
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In
vorteilhafter Weise enthält
der Schätz-
und Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor:
eine
Entscheidungseinrichtung ausgestaltet zum Empfangen der durch die
Verzögerungseinrichtung
verzögerten
I-Kanal-Daten und zum Identifizieren von Symboldaten durch Vergleich
mit einem Bezugspegelwert;
einen Bereichsbegrenzer ausgestaltet
zum Vergleichen der durch die Verzögerungseinrichtung verzögerten I-Kanal-Daten
mit einem dem erfassten Phasenfehler entsprechenden Entscheidungsbereich
und zum Erzeugen eines Begrenzungsbereichentscheidungssignals;
einen
Multiplexer ausgestaltet zum Empfangen der durch die Entscheidungseinrichtung
bestimmten Symboldaten und der verzögerten I-Kanal-Daten und zum
wahlweisen Ausgeben entweder der durch die Entscheidungseinrichtung
bestimmten Symboldaten oder der verzögerten I-Kanal-Daten entsprechend
dem durch den Bereichsbegrenzer erzeugten Begrenzungsbereichentscheidungssignals;
und
einen Subtrahierer ausgestaltet zum Subtrahieren eines
durch den Multiplexer erzeugten Signals aus den verzögerten I-Kanal-Daten,
um das Entscheidungsfehlersignal zu erzeugen.
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In
vorteilhafter Weise umfasst die Schaltung:
ein digitales Filter
ausgestaltet zum digitalen Filtern der I-Kanal-Daten, um Q-Kanal-Vorzeichendaten
zu erzeugen, die einen Phasenunterschied gegenüber den I-Kanal-Daten aufweisen;
eine
Verzögerungseinrichtung
ausgestaltet zum Verzögern
der I-Kanal-Daten während
einer Filterzeit des digitalen Filters; und
wobei der Schätz- und
Adaptiv-Entscheidungsfehlerdetektor ausgestaltet ist zum Empfangen
der Q-Kanal-Vorzeichendaten und den durch die Verzögerungsein richtung
verzögerten
I-Kanal-Daten während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses und der Anstiegsdetektor
ausgestaltet ist zum Empfangen der durch das digitale Filter erzeugten
Q-Kanal-Vorzeichendaten.
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Vorzugsweise
ist der Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor ausgestaltet zum Empfangen der
Q-Kanal-Vorzeichendaten während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses, und der Anstiegsdetektor
ist ausgestaltet zum Empfangen der Q-Kanal-Vorzeichendaten.
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Die
Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Schätz- und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor enthält:
eine
Entscheidungseinrichtung ausgestaltet zum Empfangen der durch die
Verzögerungseinrichtung
verzögerten
I-Kanal-Daten und zum Identifizieren von Symboldaten durch Vergleichen
mit einem Bezugspegelwert;
einen ersten Bereichsbegrenzer ausgestaltet
zum Vergleichen der durch die Verzögerungseinrichtung verzögerten I-Kanal-Daten
mit einem I-Kanal-Entscheidungsbereich
gemäß dem erfassten
Phasenfehler und zum Erzeugen eines Entscheidungssignals über einen
begrenzten I-Kanal-Bereich;
einen zweiten Bereichsbegrenzer
ausgestaltet zum Vergleichen der durch das digitale Filter erzeugten
Q-Kanal-Vorzeichendaten mit einem Q-Kanal-Entscheidungsbereich gemäß dem erfassten
Phasenfehler und zum Erzeugen eines Entscheidungssignals über einen
begrenzten Q-Kanal-Bereich;
ein Logikgatter ausgestaltet zum
ODER-Verknüpfen
der durch den ersten und zweiten Bereichsbegrenzer (212, 214)
erzeugten Entscheidungssignale über
die begrenzten I- und Q-Kanalbereiche;
einen Multiplexer ausgestaltet
zum Empfangen der von der Entscheidungseinrichtung erzeugten Symboldaten und
der verzögerten
I-Kanal-Daten und zum wahlweisen Erzeugen einer der erhaltenen Daten
durch ein von dem Logikgatter erzeugtes Bereichsentscheidungssignal;
und
einen Subtrahierer ausgestaltet zum Subtrahieren eines
durch den Multiplexer erzeugten Signals aus den verzögerten I-Kanal-Daten,
um das Entscheidungsfehlersignal zu erzeugen.
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Die
Schaltung nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der Anstiegsdetektor
einen Anstieg anhand der nachfolgenden Gleichungen erfasst:
Ie = I' – I''wobei
I' ein Eingangssignal
kennzeichnet, I'' einen Symboldatenwert
eines Entscheidungsergebnisses kennzeichnet, Ie ein Entscheidungsfehlersignal
kennzeichnet, N die Zahl der Symbole innerhalb des erfassten Intervalls
des Bezugssignalimpulses kennzeichnet und sgn(Q) das Q-Kanal-Vorzeichendatum
ist.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum adaptiven Berechnen eines Entscheidungsfehlers eines digitalen
Signals durch Begrenzen eines Entscheidungsfehlerbereichs in einem
digitalen Modulationssystem geschaffen, wobei das Verfahren die
Schritte umfasst:
Empfangen von I-Kanal-Daten, Identifizieren
von Symboldaten entsprechend einem erfassten Phasenfehler und Erzeugen
eines Entscheidungsfehlersignals;
Erzeugen eines akkumulierten
Phasenfehlers entsprechend dem Entscheidungsfehlersignal und von
empfangenen Q-Kanal-Daten;
und das Verfahren gekennzeichnet
ist durch:
Erzeugen eines Bezugssignalimpulses aus den empfangenen
I-Kanal-Daten, Identifizieren von Symboldaten entsprechend einem
erfassten Phasenfehler und Erzeugen eines Entscheidungsfehlersignals
während
eines erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses, und Erzeugen
des akkumulierten Phasenfehlers nur während des erfassten Intervalls
des Bezugssignalimpulses.
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In
vorteilhafter Weise umfasst der Schritt des Empfangens der Q-Kanal-Daten
das Empfangen der Q-Kanal-Vorzeichendaten.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zum Zeigen, wie deren Ausführungsbeispiele tatsächlich ausgeführt werden
können,
wird nun im Wege eines Beispiels auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
Bezug genommen, in welchen:
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1 ein
Blockdiagramm eines von dem GA-Komitee der Vereinigten Staaten vorgeschlagenen GA-HDTV-Empfänger zeigt;
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2 ein
Streuungsdiagramm zeigt, das ein gewöhnliches Signalentscheidungsverfahren
und ein Eingangssignal mit einem Fehler zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm einer Schaltung zum adaptiven Berechnen eines Entscheidungsfehlers
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein
detailliertes Blockdiagramm eines in 3 gezeigten
Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektors zeigt;
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5 eine
Wellenformgrafik im Betrieb entsprechend 3 zeigt;
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6 ein
Signalformat eines GA-VSB-Systems zeigt;
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7 ein
Blockdiagramm einer Schaltung zum adaptiven Berechnen eines Entscheidungsfehlers
gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
detailliertes Blockdiagramm eines in 7 gezeigten
Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektors zeigt; und
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9 einen
Graph einer Wellenform im Betrieb entsprechend 7 zeigt.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zum adaptiven Berechnen eines
Entscheidungsfehlers zeigt. Ein digitales Filter 102 filtert
eingegebene I-Kanal-Daten
entsprechend einer Hilbert-Transformation, um zunächst Q-Kanal-Daten, z. B. Q1-Kanal-Daten,
zu erzeugen, die einen Phasenunterschied gegenüber den I-Kanal-Daten aufweisen.
Eine Verzögerungseinrichtung 100 verzögert die
eingegebenen I-Kanal-Daten für
eine Filterzeit des digitalen Filters 102. Ein Bezugssignalintervallprozessor 104 empfängt die
eingegebenen I-Kanal-Daten und erzeugt einen Referenzsignalimpuls
zum Erfassen eines Anstiegs. Ein Schätz- und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 106 empfängt die
verzögerten
I-Kanal-Daten während des
erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses, bestimmt Symboldaten
entsprechend dem Anstieg und erzeugt ein Entscheidungsfehlersignal
Ie. Ein Anstiegsdetektor 108 empfängt das von dem Schätz- und
Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 106 erzeugte Entscheidungsfehlersignal
Ie und die von dem digitalen Filter 102 erzeugten Q'-Kanal-Daten, akkumuliert
den Anstieg während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses und führt den
akkumulierten Anstieg dem Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 106 zu.
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4 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm des in 3 gezeigten
Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektors 106. Eine Entscheidungseinrichtung 110 empfängt die
durch die Verzögerungseinrichtung 100 verzögerten I-Kanal-Daten
und bestimmt die Symboldaten zu einem Bezugspegelwert. Ein Bereichsbegrenzer 112 vergleicht
die durch die Verzögerungseinrichtung 100 verzögerten I-Kanal-Daten mit einem
Entscheidungsbereich entsprechend dem Anstieg und erzeugt ein Begrenzungsbereichentscheidungssignal.
Ein Multiplexer (MUX) 114 erhält die durch die Entscheidungseinrichtung 110 bestimmten
Symboldaten und die verzögerten
I-Kanal-Daten und erzeugt wahlweise entweder die Symboldaten oder
die verzögerten
I-Kanal-Daten in Bezug auf das von dem Bereichsbegrenzer 112 erzeugte
Entscheidungssignal über
einen begrenzten Bereich. Ein Subtrahierer 116 subtrahiert
ein von dem MUX 114 erzeugtes Signal von den verzögerten I-Kanal-Daten
zum Erzeugen des Entscheidungsfehlersignals Ie.
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5 zeigt
eine Betriebswellenform von 3 und 6 zeigt
ein Signalformat eines GA-VSB-Systems.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben.
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Um
die Symboldaten zu bestimmen, wird ein Wert eines Eingangssignals
gemäß einem
Anstieg a begrenzt. Falls in dem GA-VSB-System ein Bezugssignal
verwendet wird, kann eine abschnittsweise Synchronisation oder eine
feldweise Synchronisation verwendet werden und ein Entzerrer oder
ein PTL, der eine Schätzeinrichtung
verwendet, kann eingesetzt werden. Das Signalformat des GA-VSB-Systems
weist die feldweise Synchronisation entsprechend einem Abschnitt
je Feld und die abschnittsweise Synchronisation der 4-Symboldaten
für jeden
Abschnitt auf. Da diese Daten feste Werte sind, können diese
in der Berechnung des Anstiegs a verwendet werden. Z. B. hat das
Datensegment die Formen: +S, –S, –S und +S.
Falls die Pegelwerte der von einer Übertragungsseite und einer
Empfangsseite definierten Symboldaten definiert sind als: –7, –5, –3, –1, +1,
+3, +5 und +7, dann entsprechen in diesem Fall +S und –S den Werten
+5 und –5.
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In
dem GA-VSB-System werden Q-Kanal-Informationen zum Erlangen der
Phaseninformation aus dem I-Kanal-Signal benötigt, da nur das I-Kanal-Signal
beim Bestimmen der Symboldaten erhalten wird. Das Q-Kanal-Signal
wird aus dem I-Kanal-Signal
durch Verwenden des I-Kanal-Signals und des digitalen Filters
102,
das ein Filter entsprechend einer Hilbert-Transformation ist, wiederhergestellt.
Das in
3 gezeigte digitale Filter
102 stellt
die Q'-Kanal-Daten
durch Filtern der eingegebenen I-Kanal-Daten entsprechend einer Hilbert-Transformation
wieder her. Die Verzögerungseinrichtung
100 verzögert die
eingegebenen I-Kanal-Daten
für die
Filterzeit des digitalen Filters
102. Der Bezugssignalintervallprozessor
104 erfasst
den Bezugssignalimpuls zum Bestimmen des Anstiegs aus den I-Kanal-Daten und führt den
Bezugssignalimpuls zu dem Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor
106 und den Anstiegsdetektor
108.
Der Schätz-
und Adaptiventscheidungsdetektor
106 bestimmt die I-Kanal-Symboldaten
und erzeugt das Entscheidungsfehlersignal Ie. In dem Schätz- und
Adaptiventscheidungsfehlerdetektor
106 der
4 vergleicht
der Bereichsbegrenzer
112 die I-Kanal-Daten mit dem begrenzten Bereich
zum Begrenzen des Entscheidungsbereichs. Falls die I-Kanal-Daten
innerhalb des Bereichs des begrenzten Bereichs vorhanden sind, führt der
Bereichsbegrenzer
112 "0" zu einem Auswahlan schluss
des MUX
114. Falls die I-Kanal-Daten außerhalb des Bereichs des begrenzten Bereichs
liegen, führt
der Bereichsbegrenzer
112 "1" zu
dem Auswahlanschluss des MUX
114. Die Entscheidungseinrichtung
110 bestimmt
den Symbolwert der I-Kanal-Daten zu einem Einstellbezugspegel. Falls
es 8 Pegel gibt und falls die I-Kanal-Daten zwischen 0 und 2 liegen,
ist die Ausgabe der Entscheidungseinrichtung "1".
Falls die I-Kanal-Daten in einem Randabschnitt vorhanden sind, z.
B. 2, 4 oder 6 oder dgl., wird die gleiche Regel des Auf- oder Abrundens
angewendet. Der MUX
114 erzeugt wahlweise entweder die
durch die Entscheidungseinrichtung
110 bestimmte Ausgabe
oder die I-Kanal-Daten in Bezug auf ein durch den Bereichsbegrenzer
112 erzeugtes
Signal. Falls das Ausgangssignal des Bereichsbegrenzers
112 gleich "1" ist, erzeugt der MUX
114 deshalb
die I-Kanal-Daten, da das Eingangssignal des Bereichsbegrenzers
112 jenseits
des Bereichs des begrenzten Bereichs entsprechend dem berechneten
Anstieg liegt. Der Subtrahierer
116 subtrahiert die I-Kanal-Daten
des gleichen Eingangssignals von den I-Kanal-Daten, um das Entscheidungsfehlersignal
Ie von "0" zu erzeugen. Falls
das Ausgangssignal des Bereichsbegrenzers
112 gleich "0" ist, erzeugt der MUX
114 zwischenzeitlich
die Entscheidungsausgabe der Entscheidungseinrichtung
110,
da das Eingangssignal des Bereichsbegrenzers innerhalb des Bereichs
des begrenzten Bereichs entsprechend dem berechneten Anstieg liegt.
Der Subtrahierer
116 subtrahiert das zu dem Einstellbezugspegelwert
bestimmte Entscheidungssignal von den I-Kanal-Daten, um den Entscheidungsfehler
Ie zu erzeugen. In einem Anfangszustand ist der Entscheidungsbereich
ein allgemeiner Entscheidungsbereich, wie es durch P2 der
5 angezeigt
ist. Der Anstiegsdetektor
108 berechnet den Anstiegswert
a durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) mit Bezug auf die
Pegel +S und –S,
während
der Bezugssignalimpuls von dem Bezugssignalintervallprozessor
104 erfasst wird:
Ie = I' – I'' (2) wobei
I' das Eingangssignal
kennzeichnet, I'' den Symboldatenwert
eines Entscheidungsergebnisses kennzeichnet und N die Zahl der Symbole
innerhalb des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses kennzeichnet.
Falls das erfasste Intervall des Bezugssignalimpulses vorbei ist,
wird der Entscheidungsbereich zum Erfassen des Entscheidungsfehlers
durch den Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor
106 zu P1, das in
5 gezeigt
ist, durch Verwendung des akkumulierten Anstiegswertes geändert. In
der obigen Gleichung (1) kann 1/N für die einfache Hardware eliminiert
werden.
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Ferner
kann nur das Vorzeichen von Q verwendet werden. In vielen Fällen wird
das Vorzeichen von Q verwendet, da das durch die Ordnung des digitalen
Filters geschätzte
Q nicht verlässlich
ist. Dieses Verfahren funktioniert unabhängig von der Ordnung des digitalen
Filters. D. h., der Anstieg a kann durch die folgende Gleichung
(3) berechnet werden:
wobei 1/N eliminiert werden
kann und sgn(Q) das Vorzeichendatum des Q-Kanals kennzeichnet. Bis das nächste Bezugssignal
erhalten wird, arbeitet der Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor
106 mit dem festen
Anstieg. Der Entscheidungsbereich zum Erhalten des Entscheidungsfehlers
wird gemäß dem berechneten
Anstieg begrenzt, wie in
5 gezeigt. Das Eingangssignal
jenseits des Bereichs des Entscheidungsbereichs wird nicht verwendet,
da der Entscheidungsfehler gleich "0" ist.
In
5 ist ein Teil des Signals mit einem Winkelgrad
jenseits des Bereichs des Entscheidungsbereichs. Falls in einer
in Beziehung stehenden Schaltung der Anstieg durch Verwendung eines
Zufallssignals berechnet wird, kann der Bezugssignalintervallprozessor
104 durch
einen Impulserzeuger zum Erzeugen eines Intervallsignals ersetzt
werden, um den Anstieg zu berechnen.
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7 zeigt
eine weitere Schaltung zum adaptiven Berechnen des Entscheidungsfehlers.
In 7 wird der Entscheidungsbereich durch Verwenden
sowohl der Q-Kanal-Daten als auch der I-Kanal-Daten zur Verbesserung
der Verlässlichkeit
des Entscheidungsfehlers begrenzt.
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Ein
digitales Filter 202 filtert die eingegebenen I-Kanal-Daten.
digital, um Q-Kanal-Vorzeichendaten
zu erzeugen, die einen Phasenunterschied zu den I-Kanal-Daten aufweisen.
Eine Verzögerungseinrichtung 200 verzögert die
eingegebenen I-Kanal-Daten für
die Filterzeit des digitalen Filters 202. Ein Bezugssignalintervallprozessor 204 empfängt die
I-Kanal-Daten und erzeugt den Bezugssignalimpuls zum Erfassen des
Anstiegs. Ein Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 empfängt die
verzögerten
I-Kanal-Daten während des
erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses und der Q-Kanal-Daten,
bestimmt die Symboldaten und erzeugt den Entscheidungsfehlerwert
entsprechend dem Anstieg. Ein Anstiegsdetektor 208 empfängt den
von dem Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 erzeugten Entscheidungsfehlerwert
und die durch das digitale Filter 202 erzeugten Q-Kanal-Vorzeichendaten,
akkumuliert den Anstieg während
des erfassten Intervalls des Bezugssignalimpulses und führt den
akkumulierten Anstieg dem Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 zu.
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8 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm des in 7 gezeigten
Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektors 206. Eine Entscheidungseinrichtung 210 erhält die durch
die Verzögerungseinrichtung 200 verzögerten I-Kanal-Daten
und bestimmt die Symboldaten zu dem Bezugspegelwert. Ein erster
Bereichsbegrenzer 212 vergleicht die durch die Verzögerungseinrichtung 200 verzögerten I-Kanal-Daten mit einem I-Kanal-Entscheidungsbereich
entsprechend dem berechneten Anstieg und erzeugt ein Entscheidungssignal über einen
begrenzten I-Kanal-Bereich.
Ein zweiter Bereichsbegrenzer 214 vergleicht die durch
das digitale Filter 202 erzeugten Q-Kanal-Vorzeichendaten
mit einem Q-Kanal-Entscheidungsbereich
entsprechend dem berechneten Anstieg und erzeugt ein Entscheidungssignal über einen
begrenzten Q-Kanal-Bereich. Ein ODER-Gatter 216 empfängt die
durch die ersten und zweiten Bereichsbegrenzer 212 und 214 erzeugten
Entscheidungssignale über
den I- und Q-Kanal-Bereich. Ein MUX 218 erhält die durch
die Entscheidungseinrichtung 210 erzeugten Symboldaten
und die verzögerten
I-Kanal-Daten und erzeugt wahlweise eines der Eingangssignale in
Bezug auf das von dem ODER-Gatter 216 erzeugte Bereichsentscheidungssignal.
Ein Subtrahierer 220 subtrahiert ein von dem MUX 218 erzeugtes
Signal von den verzögerten
I-Kanal-Daten, um das Entscheidungsfehlersignal Ie zu erzeugen.
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9 zeigt
eine Betriebswellenform der 7.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben.
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Das
in 7 gezeigte digitale Filter 202 stellt
die Q-Kanal-Vorzeichendaten aus den eingegebenen I-Kanal-Daten wieder
her. Die Verzögerungseinrichtung 200 verzögert die
eingegebenen I-Kanal-Daten für
die Filterzeit des digitalen Filters 202. Der Bezugssignalintervallprozessor 204 erfasst
den Bezugssignalimpuls zum Erfassen des Anstiegs der I-Kanal-Daten
und führt
den Bezugssignalimpuls zu dem Schätz- und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 und
dem Anstiegsdetektor 208. Der Schätz- und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 bestimmt
die I-Kanal-Symboldaten und erzeugt das Entscheidungsfehlersignal
Ie. In dem Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 der 7 vergleicht
der erste Bereichsbegrenzer 212 die I-Kanal-Daten mit dem
Entscheidungsbereich, um den Entscheidungsbereich für den I-Kanal
zu begrenzen. Falls die I-Kanal-Daten
innerhalb des Bereichs des begrenzten Bereichs liegen, erzeugt der
Bereichsbegrenzer 212 "0". Falls die I-Kanal-Daten
jenseits des Bereichs des begrenzten Bereichs liegen, erzeugt der
Bereichsbegrenzer 212 "1". Der zweite Bereichsbegrenzer 214 vergleicht
die von dem digitalen Filter 202 erzeugten Q-Kanal-Daten mit dem
Entscheidungsbereich, um den Entscheidungsbereich für den Q-Kanal
zu begrenzen. Falls die Q-Kanal-Daten innerhalb des Bereichs des
begrenzten Bereichs liegen, erzeugt der zweite Bereichsbegrenzer 214 "0"; und falls nicht, erzeugt er "1". Die von den ersten und zweiten Bereichsbegrenzern 212 und 214 erzeugten
Entscheidungssignale über
die begrenzten I- und Q-Kanalbereiche
werden zu dem ODER-Gatter 216 geführt. Die Ausgabe des ODER-Gatters 216 wird
an den Auswahlanschluss des MUX 218 angelegt. Die Entscheidungseinrichtung 210 bestimmt
den Symbolwert der I-Kanal-Daten zu dem Einstellbezugspegel. Falls
es 8 Pegel gibt, und falls die I-Kanal-Daten zwischen 0 und 2 liegen,
dann ist die Ausgabe der Entscheidungseinrichtung "1". Im Fall eines Randabschnitts, z. B.
2, 4 oder 6 und dgl., wird die gleiche Regel des Auf- oder Abrundens
angewendet. Der MUX 218 erzeugt wahlweise entweder das
von der Entscheidungseinrichtung 210 bestimmte Entscheidungssignal
oder die I-Kanal-Daten in Bezug auf die von den ersten und zweiten
Bereichsbegrenzern 212 und 214 erzeugten Signale.
Falls die Ausgangssignale der ersten und zweiten Bereichsbegrenzer 212 und 214 "1" sind, erzeugt der MUX 218 deshalb
die I-Kanal-Daten, da die Eingangssignale der ersten und zweiten
Bereichsbegrenzer 212 und 214 nicht innerhalb
des Bereichs des begrenzten Bereichs vorhanden sind. Der Subtrahierer 220 subtrahiert
die I-Kanal-Daten des gleichen Eingangssignals von den I-Kanal-Daten,
um das Entscheidungsfehlersignal Ie von "0" zu
erzeugen. Inzwischen sind die Ausgaben der ersten und zweiten Bereichsbegrenzer 212 und 214 gleich "0" und der MUX 218 erzeugt das Ausgangssignal
der Entscheidungseinrichtung 210, da die Eingangssignale
der ersten und zweiten Bereichsbegrenzer 212 und 214 innerhalb
des Bereichs des begrenzten Bereichs entsprechend dem berechneten
Anstieg liegen. Der Subtrahierer 220 subtrahiert das zu
dem Einstellbezugspegel bestimmte Entscheidungssignal von den I-Kanal-Daten,
um den Entscheidungsfehler Ie zu erzeugen. Der Anstiegsdetektor 208 berechnet
den Anstiegswert a durch die obigen Gleichungen (1), (2) und (3)
mit Bezug zu den Pegeln +S und –S,
während der
Bezugssignalimpuls von dem Bezugssignalintervallprozessor 204 erfasst
wird. Falls das erfasste Intervall des Bezugssignalintervalls vorüber ist,
wird der Entscheidungsbereich zum Erfassen des Entscheidungsfehlers
durch den Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 begrenzt, wie
in 9 gezeigt. Bis das nächste Bezugssignal erhalten
wird, arbeitet der Schätz-
und Adaptiventscheidungsfehlerdetektor 206 mit dem festen
Anstieg. Der Entscheidungsbereich ist entsprechend dem berechneten
Anstieg begrenzt, wie in 9 gezeigt. Das Eingangssignal
jenseits des Bereichs des Entscheidungsbereichs wird nicht verwendet.
In vorteilhafter Weise wird der Entscheidungsbereich nicht nur durch
den I-Kanal, sondern auch durch den Q-Kanal begrenzt, da ein tatsächlicher
den Kanal betreffender Umstand einen Einfluss sowohl auf den I-
als auch den Q-Kanal hat. Deshalb wird der Entscheidungsbereich
für die
I- und Q-Kanäle
entsprechend dem durch den Anstiegsdetektor 208 erhaltenen
Anstieg begrenzt, wie in 9 gezeigt. Falls in einer in
Beziehung stehenden Schaltung der Anstieg a aus dem Zufallssignal
berechnet wird, kann der Bezugssignalintervallprozessor 204 die
Erzeugungseinrichtung für
den Intervallsignalimpuls verwenden, und der Anstieg wird durch
Verwendung der gesamten Zufallsdaten berechnet.
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In
den obigen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung werden die Q-Kanal-Daten aus den I-Kanal-Daten berechnet,
um den Bereich zum Bestimmen der digitalen Daten adaptiv zu begrenzen.
Jedoch können
die digitalen Daten direkt bestimmt werden aus den I-Kanal-Daten
und den Q-Kanal-Daten, die von den erhaltenen Daten getrennt sind.
In diesem Fall kann der Entscheidungsfehler durch Begrenzen des
Bereichs zum Berechnen der digitalen Daten ohne die Verzögerungseinrichtungen 100 und 200 und
den digitalen Filtern 102 und 202, die in 3 und 7 verwendet
werden, erhalten werden.
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Wie
oben beschrieben, wird ein Signalfehler durch den Anstieg erfasst,
um die Genauigkeit des Entscheidungsfehlers zu verbessern. Der Bereich
zum Berechnen des Entscheidungsfehlers wird auf Grundlage des Anstiegs
adaptiv begrenzt. Deshalb kann ein verlässlicher Entscheidungsfehler
erhalten werden. Falls die Codierung für die Q-Kanal-Daten verwendet
wird, dann kann der Phasenfehler nur durch die Richtung ohne Schätzen eines
genauen Q-Wertes erhalten werden. Folglich ist das genaue digitale
Filter nicht erforderlich und der hardwaremäßige Aufbau des digitalen Filters
kann vereinfacht werden. Darüber
hinaus kann die genaue Bestimmung durch Begrenzen des Entscheidungsbereichs
der I- und Q-Kanal-Werte gegeben sein.
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Es
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das hier
als bester Weg zur Ausführung der
vorliegenden Erfindung betrachtete spezielle Ausführungsbeispiel
beschränkt
ist, sondern dass die vorliegende Erfindung vielmehr nicht auf die
in dieser Beschreibung beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele begrenzt
ist mit Ausnahme der Definition in den beigefügten Ansprüchen.
