JP3416441B2 - フィールド同期信号検出回路及びその方法 - Google Patents
フィールド同期信号検出回路及びその方法Info
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Description
いて、フィールド同期信号検出回路及びその方法に係
り、特に入力データと基準値との相関性を用いてフィー
ルド同期信号を検出する回路及びその方法に関する。
(Multiple Subnyquist Sampling Encoding) 方式に基づ
いた最初の高解像度テレビ(以下、HDTVという)放送を
行っており、米国ではGA(Grand Alliance)-HDTV システ
ムを提案しており、GA-HDTV の変調方式としてはディジ
タル伝送方式のVSB (残旨側波帯)変調方式を採択して
いる。GA-HDTV では地上放送モードのための八つのレベ
ルを用いた8-VSB と、高速ケーブルモードのための16個
のレベルを用いた16-VSBを変調方式として選択した。
ーマットを示す図面であり、VSB データフレームは二つ
のフィールドから構成され、各フィールドは一つのフィ
ールド同期セグメントと312 個のデータセグメントとか
ら構成され、前記データセグメントは4シンボルのセグ
メント同期と828 データシンボルとからなっている。か
つ、セグメント同期は各データセグメントの先頭に挿入
されている。この際、セグメント同期は四つのシンボル
が‘+5,-5,-5,+5 ’の信号レベルを有する一定なパター
ンからなり、残りのデータは8レベル( ±1,±3,±5,±
7)のうち任意の信号レベルからなる。
フィールド同期セグメントにはフィールドの開始を知ら
せるフィールド同期信号(FIELD SYNC #1, FIELD SYNC #
2)が挿入されている。図2はGA-HDTV のVSB データフィ
ールド同期のフォーマットを示している。図2に示され
たように、フィールド同期セグメントは832 シンボルか
らなっており、このうち最初の4シンボルにはセグメン
ト同期が位置し、次の511 シンボルにはPN511 が位置
し、次の189 シンボルには三つのPN63が位置しており、
残りの128 シンボルにはその外の情報が入力されてい
る。
る、予め定められた信号シーケンスなので、等化のため
のトレーニングシーケンスとして用いられ、三つのPN63
のうち二番目PN63の位相はフィールド毎に反転される。
フィールド毎の一番目セグメントにはフィールドの開始
を知らせるフィールド同期が挿入されており、前記フィ
ールド同期はいつも一定な形態を保つのでフィールド同
期信号の検出及び発生を可能にする。
行うためには、フィールド同期信号が正確に検出される
べきである。
を解決するために案出されたものであり、GA-HDTV にお
いて、各フィールド毎に一番目セグメントに挿入されて
伝送される同期信号列と基準信号との相関性を用いてフ
ィールド同期信号を発生する回路を提供することにその
目的がある。
て、各フィールド毎に一番目セグメントに挿入されて伝
送される同期信号列と基準信号との相関性を用いてフィ
ールド同期信号を発生する方法を提供することである。
に本発明によるフィールド同期信号検出回路は、一つの
フレームは二つのフィールドから構成され、各フィール
ドはフィールド同期セグメントと第1所定数のデータセ
グメントとからなり、各セグメントは第2所定数のシン
ボルからなる高解像度テレビのフィールド同期信号検出
回路において、受信されるHDTV信号のうち符号ビットの
みを選択する符号ビット選択手段と、前記選択された符
号ビットと予め定められた基準信号との相関値を検出す
る相関手段と、前記相関値と臨界値とを比較してフィー
ルド同期タイミング信号を検出する検出手段と、前記フ
ィールド同期タイミング信号に応答してフィールド同期
セグメント区間に当たるフィールド同期信号を発生する
発生手段とを含み、前記発生手段はフィールド内のデー
タセグメント数をカウントして第1キャリ信号を出力し
た後、前記フィールド同期タイミング信号によりリセッ
トされる第1カウンターと、データセグメント内のシン
ボル数をカウントして第2キャリ信号を出力した後、前
記第1キャリ信号によりリセットされる第2カウンター
と、第1キャリ信号によりセットされ、第2キャリ信号
によりリセットされてフィールド同期セグメント区間に
当たるフィールド同期信号を出力する論理回路とを含む
ことを特徴とする。
るフィールド同期信号検出方法は、受信される高解像度
テレビ(HDTV)信号に含まれたフィールド同期信号を各フ
ィールド毎に検出する方法において、(a) 受信されるHD
TV信号のうち符号ビットのみを選択する段階と、(b) 符
号ビットと予め定められたPN511基準信号との相関値を
検出する段階と、(c) 前記(b) 段階で検出された相関値
と臨界値とを比較してフィールド同期タイミング信号を
検出する段階と、(d) 前記フィールド同期タイミング信
号に応答してフィールド同期セグメント区間に当たるフ
ィールド同期信号を発生する段階とを含むことを特徴と
する。
づき更に詳細に説明する。図3は本発明が適用されるHD
TVの構成ブロック図である。図3によると、チューナー
102 はアンテナを通して流入されるHDTV信号を所定周波
数の中間周波数(以下、"IF"という) 信号に変換する。
D) 変換器106 の入力信号が一定なレベルを保つように
自動利得調節信号(図示せず)に応じて利得を制御す
る。A/D 変換器106 はIF増幅器104 から出力されるアナ
ログIF信号をシンボルクロック復元器112 から供される
シンボルクロック周波数fsの2倍の周波数(2fs) のクロ
ックに応じてディジタル信号の形態に変換する。
ープ)回路108 はA/D 変換器106 から出力されるデータ
に含まれたパイロット信号を用いて搬送波を復元し、復
元された搬送波をA/D 変換器106 の出力データと乗算し
て基低帯域のデータに復元する。整合フィルター110 は
復調された基低帯域信号を整合させて信号歪曲とエーリ
アジングとを取り除き、DFPLL 回路108 から出力される
データのシンボルレートを調節する。整合フィルター11
0 に入力されるデータ、即ちDFPLL108から出力されるデ
ータのシンボルレートは2fs であり、整合フィルター11
0 から出力されるデータのシンボルレートはfsである。
ター110 の出力とデータセグメント同期信号検出器114
から出力されるデータセグメント同期信号に応答してシ
ンボルクロックを復元し、シンボルクロックの2倍の周
波数(2fs) をサンプリングクロックとしてA/D 変換器10
6 に供する。かつ、シンボルクロック復元器112 で復元
されたシンボルクロックはA/D 変換器106 と整合フィル
ター110 のみならず、ディジタル信号を処理するすべて
のブロック(図示せず)に供される。
合フィルター110 から出力されるデータの相関値を4シ
ンボル単位で求めて、前記求められた相関値をセグメン
ト単位で累積する。かつ、4フィールド同期信号シンボ
ルの相関値が最大値を有する特性を用い、即ち、4同期
シンボル区間の間に前記セグメントの相関累積値が最大
値を有するので、各データセグメント毎に最大相関累積
値が検出される位置でデータセグメント同期信号を発生
する。
ィルター110 から出力されるデータと基準信号との相関
性を検出してシンボルクロック復元器112 から出力され
るシンボルクロック(fs)、データセグメント同期信号検
出器114 から出力されるデータセグメント同期信号を用
いてフィールド同期信号を発生する。前記フィールド同
期信号は等化器116 とチャンネル復号化器120 にそれぞ
れ入力されて等化処理と複合化処理に用いられる。
通過する際に生じる多重経路歪曲を取り除く。前記多重
経路歪曲は地上放送時に山やビル、飛行機などによる電
波反射により発生する。従って、等化器116 はフィール
ド同期信号検出回路200 から出力されるフィールド同期
信号に応じてフィールド同期セグメントに挿入されたト
レーニングシーケンスPN511 を用い、等化器116 の内部
に構成されたフィルターの係数を更新させて等化過程を
行う。一方、係数更新期間中には8レベルのうち任意の
レベルを有するデータを出力することにより、移動する
ゴーストの高速トラッキングが可能になる。
DFPLL 回路108 で完全に取り除かれなかった位相のノイ
ズ、即ち、位相のエラーを取り除く機能を果たす。一
方、送信側では信号を伝送する前に、伝送途中に発生す
るシンボルエラーを減少させるためにリード−ソロモン
(以下、"RS"という)符号化、インタリーブ処理とTCM
(トレリス符号化変調)を通じて信号を変調させる。こ
れを復号化するためのブロックがチャンネル復号化器12
0 である。チャンネル復号化器120 はPTL 回路118 の出
力をトレリス復号化し、トレリス復号化されたデータを
デインタリーブ処理し、デインタリーブされたデータを
エラー訂正復号化する。
120 から出力されるエラー訂正復号化されたデータを可
変長復号化し、可変長復号化されたデータを逆量子化
し、逆量子化されたデータをIDCT(逆ディスクリートコ
サイン変換)処理し元のデータに復元してからディスプ
レーにディスプレーする。図4は図3に示されたフィー
ルド同期信号検出回路の詳細回路図である。
は、図3に示された整合フィルター110 から出力される
信号のうち最上位ビット(以下、" 符号ビット" とい
う)のみを選択する最上位ビット(以下、"MSB" とい
う)選択器202 と、PN511 基準信号を発生する基準信号
発生器204 と、MSB 選択器202 から出力されるMSB と基
準信号発生器204 から出力される基準信号との相関値を
求める相関器206 と、第1入力端子Aには相関器206 の
出力を入力し、第2入力端子Bには臨界値を入力する比
較器208 と、比較器208 の出力をシンボルクロック(fs)
に応じてラッチするラッチ210 と、クロック入力端子CL
K には図3に示されたセグメント同期検出器114 から出
力されるセグメント同期信号を入力し、リセット端子RS
T にはラッチ210 の出力を入力し312 個のデータセグメ
ント数をカウントしてキャリ信号を出力する第1カウン
ター212 と、クロック入力端子CLK にはシンボルクロッ
ク復元器112 から出力されるシンボルクロックを入力
し、リセット端子RST には第1カウンター212 のキャリ
出力を入力し832 シンボル数をカウントしてキャリ信号
を出力する第2カウンター214 と、リセット端子Rには
第2カウンター214 のキャリ出力を入力し、セット端子
Sには第1カウンター212 のキャリ出力を入力して最終
フィールド同期信号を出力するフリップフロップ216 か
ら構成されている。
(A)乃至(E)を参照して説明する。図4において、
MSB 選択器202 は図3に示された整合フィルター110 か
ら出力されるHDTVのVSB データのMSB のみを選択して相
関器206 に入力する。ここで、MSB 選択器202 の入力デ
ータの波形は図5(A)に示された通りである。基準信
号発生器204 はフィールド同期セグメント内のPN511 と
同一な信号を局部的に繰り返して発生させる。
るMSB と基準信号発生器204 から発生する基準信号との
クロス相関値を求めて、前記求められた相関値を511 シ
ンボル単位で累積してPN511 の相関値を比較器208 の第
1入力端子Aに入力する。ここで、大きいノイズやゴー
スト、干渉などが伝送信号の中に含まれると、入力され
るPN63データやPN63基準信号との相関値(以下、PN63の
相関値という)があまり大きくないためにピーク値を検
出することが難しいが、PN511 の相関値はおおよそPN63
の相関値より8倍程度大きいため、PN511 のピーク値を
検出するのが容易である。従って、フィールド同期タイ
ミングを検出するためにはPN511 相関値を用いる。
相関器206の相関値と第2入力端子Bに入力される所定
の臨界値とを比較し、
イ" 信号を出力する。即ち、MSB 選択器202 から出力さ
れるMSB がフィールド同期信号列であると相関器206 か
ら求められた相関値が最大値を有する特性を用いて、比
較器208 は前記相関器206 で求められた相関値と所定の
臨界値とを比較して求めた相関値が所定の臨界値以上で
あると、フィールド同期信号列を示す1シンボル期間
の" ハイ" 信号を出力する。
完全なため、図3に示されたシンボルクロック復元器11
2 で復元されたシンボルクロック(fs)によりラッチ210
でホールドされる。ラッチ210 の出力はフィールド同期
タイミング信号になり、前記フィールド同期タイミング
信号の波形は図5(B)に示されている。図5(B)に
示されたフィールド同期タイミング信号は各フィールド
毎に発生するが、前記信号がフィールド同期信号列の中
間地点で発生し、かつ信号の幅が1シンボル区間に当た
る非常に狭い波形なので、これを直接フィールド同期信
号として用いるには不向きである。
タイミング及び信号の幅を次の動作に応じて調節し、信
号処理に好適な実際のフィールド同期信号を発生する。
ラッチ210 から出力されるフィールド同期タイミング信
号が第1カウンター212 のリセット端子RST に入力さ
れ、クロック入力端子CLK に図3に示されたデータセグ
メント同期信号検出器114 から出力されるデータセグメ
ント同期信号が入力されると、第1カウンター212 は31
2 個のデータセグメント同期信号をカウントした後、図
5(C)に示されたようなキャリ信号を出力すると同時
にフィールド同期タイミング信号によりリセットされ
る。前記のような動作は各フィールド毎に繰り返して行
われる。
同期信号検出器114 で発生するデータセグメント同期信
号はフィールド同期セグメントを除いた312 個のデータ
セグメントの先頭で発生するので、第1カウンター212
は全部312 個をカウントするようになる。第1カウンタ
ー212 のキャリ出力は第2カウンター214 のリセット端
子RST に入力され、クロック入力端子CLK にシンボルク
ロック復元器112 から発生されるシンボルクロック(fs)
が入力されると、第2カウンター214 は832 個のシンボ
ルクロックをカウントした後、図5(D)に示されたよ
うなキャリ信号を出力すると同時に第1カウンター212
のキャリ出力によりリセットされる。
に一つのセグメントが832 個のシンボルから構成されて
いるため、シンボルクロック(fs)に応じて832 回をカウ
ントする。第2カウンター214 のキャリ出力がフリップ
フロップ216 のリセット端子Rに入力され、第1カウン
ター212 のキャリ出力がフリップフロップ216 のセット
端子Sに入力されると、フリップフロップ216 はセット
信号の入力時に" ハイ" になり、リセット信号の入力時
に" ロー" 状態になるので、フリップフロップ216の出
力端子Qを通じて図5(E)に示されたようにフィール
ド同期信号の全区間にかけてパルス形態の完璧なフィー
ルド同期信号が出力される。
において、各フィールド毎の開始を知らせるフィールド
同期信号を検出する本発明の回路は、入力データの最上
位ビットの1ビットのみを用いるだけで、浮動点演算を
行う結果と等しい効果を奉することができる。かつ、演
算量が大幅に減るので構造が単純化し、回路の集積化が
容易になる。
値を用いフィールド同期信号のタイミングを検出するの
で、ノイズ、ゴースト、干渉などが存在する状況でも正
確にフィールド同期信号が検出できる効果がある。更
に、本発明は実際のフィールド同期セグメント区間と同
一な波形のフィールド同期信号を発生させるので、フィ
ールド同期セグメントの全区間に当たるフィールド同期
信号を要するブロックでは別途の回路を追加せずに用い
ることができる。
説明する図である。
明する図である。
る。
詳細回路図である。
ルド同期タイミング信号の波形図、(C)は第1カウン
ターの出力波形図、(D)は第2カウンターの出力波形
図、(E)は発生されたフィールド同期信号の波形図で
ある。
Claims (13)
- 【請求項1】 一つのフレームは二つのフィールドから
構成され、各フィールドはフィールド同期セグメントと
第1所定数のデータセグメントとからなっており、各セ
グメントは第2所定数のシンボルからなっている高解像
度テレビのフィールド同期信号検出回路において、 受信されるHDTV信号のうち符号ビットのみを選択する符
号ビット選択手段と、 前記選択された符号ビットと予め定められた基準信号と
の相関値を検出する相関手段と、 前記相関値と臨界値とを比較してフィールド同期タイミ
ング信号を検出する検出手段と、 前記フィールド同期タイミング信号に応じてフィールド
同期セグメント区間に当たるフィールド同期信号を発生
する発生手段とを含み、 前記発生手段はフィールド内のデータセグメント数をカ
ウントして第1キャリ信号を出力した後、前記フィール
ド同期タイミング信号によりリセットされる第1カウン
ターと、 データセグメント内のシンボル数をカウントして第2キ
ャリ信号を出力した後、前記第1キャリ信号によりリセ
ットされる第2カウンターと、 第1キャリ信号によりセットされ、第2キャリ信号によ
りリセットされてフィールド同期セグメント区間に当た
るフィールド同期信号を出力する論理回路とを含むこと
を特徴とするフィールド同期信号検出回路。 - 【請求項2】 前記検出手段は前記相関値と臨界値とを
比較して前記相関値が臨界値以上であると比較信号を出
力する比較器と、 前記比較信号をホールドしてフィールド同期タイミング
信号を出力するラッチとからなることを特徴とする請求
項1に記載のフィールド同期信号検出回路。 - 【請求項3】 前記相関手段は前記選択手段を通じて出
力されるフィールド同期信号列に挿入されたPN511とPN5
11基準信号との相関値を検出することを特徴とする請求
項1に記載のフィールド同期信号検出回路。 - 【請求項4】 前記選択手段から出力される符号ビット
がフィールド同期信号列であると、前記相関手段は最大
相関値を出力することを特徴とする請求項1に記載のフ
ィールド同期信号検出回路。 - 【請求項5】 前記符号ビットは最上位ビットであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のフィールド同期信号検
出回路。 - 【請求項6】 一つのフレームは二つのフィールドから
構成され、各フィールドはフィールド同期セグメントと
第1所定数のデータセグメントとからなり、各セグメン
トは第2所定数のシンボルからなる高解像度テレビのフ
ィールド同期信号検出回路において、 受信されるHDTV信号のデータセグメントの先頭に挿入さ
れたセグメント同期信号を検出してデータセグメント同
期信号を出力する検出手段と、 前記データセグメント同期信号に応答して前記HDTV信号
からシンボルクロックを復元する復元手段と、 前記受信されるHDTV信号の最上位ビットのみを選択する
最上位ビット選択手段と、 予め定められた基準信号を発生する第1発生手段と、 前記最上位ビットと前記基準信号との相関値を検出する
相関手段と、 前記相関値と臨界値とを比較して前記相関値が臨界値以
上であるとフィールド同期タイミング信号を発生する第
2発生手段と、 前記データセグメント同期信号に応じてフィールド内の
データセグメント数をカウントして第1キャリ信号を出
力した後、フィールド同期タイミング信号によりリセッ
トされる第1カウンティング手段と、 前記シンボルクロックに応じてセグメント内のシンボル
数をカウントして第2キャリ信号を出力した後、第1キ
ャリ信号によりリセットされる第2カウンティング手段
と、 第1キャリ信号と第2キャリ信号に応答してフィールド
同期セグメント区間に当たるフィールド同期信号を発生
する第3発生手段とを含むことを特徴とするフィールド
同期信号検出回路。 - 【請求項7】 前記相関手段は前記選択手段を通じて出
力されるフィールド同期信号列に挿入されたPN511とPN5
11基準信号との相関値を検出することを特徴とする請求
項6に記載のフィールド同期信号検出回路。 - 【請求項8】 前記選択手段から出力される符号ビット
がフィールド同期信号列であると、前記相関手段は最大
相関値を出力することを特徴とする請求項6に記載のフ
ィールド同期信号検出回路。 - 【請求項9】 前記第2発生手段は前記相関値と臨界値
とを比較して前記相関値が臨界値以上であると比較信号
を出力する比較器と、 前記比較信号をホールドしてフィールド同期タイミング
信号を出力するラッチとからなることを特徴とする請求
項6に記載のフィールド同期信号を検出回路。 - 【請求項10】 前記第3発生手段は、第1キャリ信号
によりセットされ、第2キャリ信号によりリセットされ
てフィールド同期セグメント区間に当たるフィールド同
期信号を出力するフリップフロップからなることを特徴
とする請求項6に記載のフィールド同期信号検出回路。 - 【請求項11】 受信される高解像度テレビ(HDTV)信号
に含まれるフィールド同期信号を各フィールド毎に検出
する方法において、 (a) 受信されるHDTV信号のうち符号ビットのみを選択す
る段階と、 (b) 符号ビットと予め定められたPN511基準信号との相
関値を検出する段階と、 (c) 前記(b) 段階で検出された相関値と臨界値とを比較
してフィールド同期タイミング信号を検出する段階と、 (d) 前記フィールド同期タイミング信号に応答してフィ
ールド同期セグメント区間に当たるフィールド同期信号
を発生する段階とを含むことを特徴とするフィールド同
期信号検出方法。 - 【請求項12】 前記符号ビットは最上位ビットである
ことを特徴とする請求項11に記載のフィールド同期信
号検出方法。 - 【請求項13】 フレームデータは二つのフィールドか
ら構成され、各フィールドはフィールド同期セグメント
と第1所定数のデータセグメントとからなり、各セグメ
ントは第2所定数のシンボルからなる高解像度テレビ(H
DTV)信号を受信して各フィールド毎にフィールド同期信
号を検出する方法において、 (a)HDTV 信号のデータセグメントの先頭に挿入されたセ
グメント同期を検出してデータセグメント同期信号を出
力する段階と、 (b) 前記データセグメント同期信号に応答してシンボル
クロックを復元する段階と、 (c) 前記受信されるHDTV信号の最上位ビットのみを選択
する段階と、 (d) 前記最上位ビットと予め定められたPN511基準信号
との相関値を検出する段階と、 (e) 前記検出された相関値と臨界値とを比較して前記相
関値が臨界値以上であるとフィールド同期タイミング信
号を発生する段階と、 (f) 前記データセグメント同期信号に応じてフィールド
内のデータセグメント数をカウントして第1キャリ信号
を出力する段階と、 (g) 前記復元されたシンボルクロックに応じてセグメン
ト内のシンボル数をカウントして第2キャリ信号を出力
する段階と、 (h) 前記第1キャリ信号と第2キャリ信号に応答してフ
ィールド同期セグメント区間に当たるフィールド同期信
号を発生する段階とを含むことを特徴とするフィールド
同期信号検出方法。
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