KR100284510B1

KR100284510B1 - 적응성 등화기를 포함하는 고해상도 텔레비전 신호 수신기용 자동 이득 제어 시스템

Info

Publication number: KR100284510B1
Application number: KR1019930015868A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 화이트 휴
Original assignee: 락스 죠셉 제이.; 알씨에이 라이센싱 코오포레이숀
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1993-08-17
Publication date: 2001-03-15
Also published as: EP0583968A3; CN1051893C; DE69327276D1; DE69327276T2; JP3604709B2; EP0583968A2; EP0583968B1; SG89224A1; JPH06209440A; KR940005157A; CN1083995A; ES2139632T3; US5268761A; MX9305030A

Abstract

내용 없음.

Description

적응성 등화기를 포함하는 고해상도 텔레비전 신호 수신기용 자동 이득 제어 시스템

제1도는 본 발명에 따른 자동 이득 제어 장치 및 디지탈 신호 처리 회로를 포함하는 고해상도 텔레비전 수상기의 일부분의 블록도.

제2도는 제1도의 수상기에 의해 수신되어 처리되는 호환성 있는 동시 방송 다중 QAM 고해상도 텔레비전 신호의 기저 대역 비디오 주파수 스펙트럼을 도시한 도면.

제3도 내지 제4도는 제1도의 시스템의 부분 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 안테나 112 : 입력 신호 처리기

116, 117 : A/D 변환기 118 : 복조기

119 : 고 우선 순위 처리기 120 : 적응성 등화기(adaptive equalizer)

122 : 터코더 124 : 에러 검출기

126 : 추정량(estimator) 네트워크

128 : 전압 제어 발진기(VCO) 및 저역 통과 필터(LPF)

129 : 직접 디지탈 주파수 합성기 130 : 시스템 클록 발생기

131 : 비선형 진폭 신호 발생기 132 : 대역 통과 필터(BPF)

135 : 주파수 합성기 135A : 광대역(WB) 합성기

135B : 협대역(NB) 합성기 136 : 주파수 분할기

137 : 위상 제어 장치

138, 230, 234, 236 : 저역 통과 필터(LPF)

139 : 16 분할 주파수 분할기 140 : 신호 처리기

142 : 오디오 신호 처리기 144 : 비디오 신호 처리기

146 : 음향 재생 장치 148 : 영상 디스플레이 장치

150 : 저 우선 순위 처리기 162 : 계수기

163 : OR 게이트 164 : 적응성 등화기 제어기

172 : 자동 이득 제어(AGC) 지연 네트워크

174 : D/A 변환기 및 AGC 전압 발생기

210 : 동조기 214 : 톱니(SAW) 필터

216 : AGC 증폭기 220 : IF 주파수 하강 변환기

222, 224, 226 : 신호 승산기(혼합기)

228 : 수정 제어 국소 발진기

본 발명은 텔레비전 신호 수신 시스템내에서 디지탈 영상 정보를 나타내는 수신 텔레비전 신호의 크기를 자동으로 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.

표준 텔레비전 신호 수신 시스템은 일반적으로 검출기단에 인가되는 신호의 크기를 광범위한 수신 신호 레벨 전반에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지하기 위한 자동 이득 제어(AGC) 장치를 포함한다. 그러한 AGC 장치는 일반적으로 검출된 기저 대역 비디오 신호 성분의 수평 동기 성분 진폭의 함수로서 AGC 신호를 발생시킨다. 그러한 AGC 신호는 수신된 텔레비전 신호의 크기의 역함수로서 고주파수(RF) 및 중간 주파수(IF)의 이득을 증가 및 감소시키는데 사용된다. 이런 형태의 텔레비전 신호 AGC 시스템은 예컨대, 룸레이크(Rumreich)에게 허여된 미국 특허 제4,761,687호에 개시된 바와 같이 잘 공지되어 있다.

예컨대, 최근에 영상, 오디오 및 동기 정보와 같은 텔레비전 정보를 디지탈 형태로 인코딩 및 디코딩하는 고해상도 텔레비전 시스템 개발에 많은 주의를 기울여 왔다. 전송된 디지탈 텔레비전 신호는 가변 진폭의 불규칙 잡음 신호와 유사한 펄스의 불규칙적인 순서로 나타나고 RF 반송파가 없을 수도 있다는 점에서 표준 NTSC 아날로그 텔레비전 신호와 다르다. 그러므로, 표준 NTSC 텔레비전 신호의 성분과 유사한 RF 반송파 또는 수평 동기 성분과 같은 용이하게 식별 가능한 AGC 기준 성분이 없기 때문에, 디지탈 텔레비전 신호에 표준 AGC 기술을 효율적으로 사용하는 것은 어렵거나 불가능할 수도 있다.

이들 요인을 인식하여 개선한 것으로서, 티.엠.와그너(T.M.Wagner) 등에 의해 1992년 2월 6일자로 출원된 본 출원과 공동 계류중인 미국 특허 출원 제832,126호에는 디지탈 정보를 나타내는 신호에 응답하는 텔레비전 수상기에 사용하기에 적합한 제곱 평균의 제곱근(RMS) AGC 검출기 네트워크를 개시하고 있다. 이 AGC 네트워크는 휴 에드워드 화이트(Hugh Edward White)의 본 출원과 공동 계류중인 미국 특허 출원 제650,329호에 개시되어 있는 형태의 스펙트럼형 진폭 대 주파수 응답을 갖는 고해상도 직각 위상 진폭 변조(QAM) 디지탈 텔레비전시스템에서 유리하게 사용될 수 있다. 그 시스템에서, RF 반송파 및 용이하게 식별 가능한 NTSC형 수평 동기 성분이 없는 전송된 고해상도 텔레비전 신호는 고신뢰도 및 저 우선 순위 표준 정보를 갖고 수신되도록 의도된 고 우선 순위 정보로 분할된다. 고 우선 순위 정보 및 저 우선 순위 정보는 텔레비전 신호 주파수 스펙트럼의 다른 부분들내에 분리 QAM 반송파 신호로서 전송된다. 고 우선 순위 정보는 저 우선 순위 정보보다, 좁은 대역폭 및 현저하게 큰 진폭을 나타낸다.

본 발명에 따른 자동 이득 제어 장치는 디지탈 영상 정보를 나타낼 수 있는 텔레비전 신호 수신용 장치내에 포함되며, 여기에서 자동 이득 제어(AGC) 신호는 적응성 등화기의 동작 상태의 함수로서 형성된다. 본 발명의 예시된 실시예에서, 디지탈 텔레비전 신호의 변조 스펙트럼은 고신뢰도를 갖고 수신되도록 의도된 고우선 순위 정보를 포함하는 협대역 성분 및 저 우선 순위 정보를 포함하는 광대역성분을 포함한다. 이러한 2개의 성분은 텔레비전 신호 주파수 스펙트럼의 다른 부분들내에 분리 QAM 반송파 신호로서 전송된다. AGC 검출기는 등화기가 포화 동작 상태를 나타내는 것을 방지하기 위해 적응성 등화기와 관계되는 계수값의 함수로서 AGC 신호를 유도한다. AGC 검출기는 또한 입력 아날로그-디지탈 변환기에 의해 처리되는 포화 샘플의 수에도 응답한다.

제1도는 제2도에 도시된 형태의 HDTV 신호를 수신 및 디지탈 방식으로 처리하기 위한 고해상도 텔레비전(HDTV) 수상기의 일부분을 도시한다. 이 신호는 제1도에 도시된 수상기에 대한 논의에 앞서 기술할 것이다.

제2도는 표준 NTSC 텔레비전 신호 채널의 6 MHz 대역폭과 호환성이고 동시 방송 신호로서 사용될 수 있는 고해상도 텔레비전 신호의 비디오 주파수 스펙트럼을 도시한다. 제2도의 주파수 스케일에 따른 주파수(-1.25 MHz 내지 4.5MHz)는 표준 NTSC 시스템내의 RF 화상 반송파의 0.0 MHz 주파수 위치를 기준으로 한다.

HDTV 텔레비전 신호는 고 및 저 우선 순위 정보 성분으로 분할되는 데이타 압축 신호이다. 이 예에서 고신뢰도를 갖고 수신되도록 의도된 오디오, 동기화 및 저주파수 비디오 정보 성분은 고 우선 순위가 할당된다. 동기화 정보는 수신기에서의 신호 복구 및 처리를 용이하게 하기 위해 독특한 부호 또는 코드를 포함하는 훈련(training) 신호의 성질을 가질 수 있고, 예시적으로 필드 레이트 스캐닝 정보(예컨대, 필드 마커의 시작)를 포함할 수 있다. 그 밖의 고 주파수 비디오 정보와 같은 보다 덜 임계적인 성분에는 저 우선 순위가 할당된다. 고 우선 순위 정보는 비록 완전한 영상이 아닐지라도 볼 수 있는 영상을 생성하는데 필요한 정보이고, 저 우선 순위 정보보다 현저하게 더 많은 전력을 이용하여 전송된다. 고 우선 순위 정보는 저 우선 순위 정보에 비하여 좁은 대역폭을 나타내고, 협대역 직각 위상 진폭은 0.96 MHz 기호 레이트로 반송파를 변조한다. 저 우선 순위 정보 광대역 직각 위상 진폭은 3.84 MHz 기호 레이트로 반송파를 변조한다. 제2도에 도시되어 있는 바와 같이, 이것은 고 우선 순위 신호에 대해서는 6 db 감쇠의 주파수들 사이에서 측정된 0.96 MHz 대역폭을 야기하고, 표준 우선 순위 신호에 대해서는 3.84 MHz 대역폭을 야기한다. 결과적인 합성 신호는 다중 QAM 신호, 즉, 이 경우에는 “이중” QAM 신호의 형태이다. 합성 이중 QAM 신호는 제2도에 도시된 스펙트럼을 야기하는 송신기에서의 적절한 주파수 전이에 의하여 6 MHZ 표준 텔레비전 대역으로 전이되었다.

헙대역 QAM 성분의 진폭은 광대역 QAM 성분의 진폭보다 현저하게 더 크다. 협대역 QAM 성분의 -6 db 대역폭은 0.96 MHz이고, 광대역 QAM 성분의 -6 db 대역폭은 3.84 MHz, 또는 협대역 QAM 성분의 대역폭의 4배이다. 협대역 및 광대역 QAM 성분의 비선형 대역 에지 전이 영역은 상숭된 코사인 특성의 제곱근을 갖는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터에 의해 형성되어, 급격한 전이 영역에 의해 생성된 원하지 않는 고주파수 영향을 방지하는 평활한 전이 영역을 생성한다.

협대역 성분은 약 17% 의 초과 대역폭을 갖는 진폭 대 주파수 특성을 나타내는데, 즉 식 ½×1/T로 정의되는 전이 영역의 이론적 최소 대역폭 보다 17% 많은 것을 의미하며, 여기에서 T는 주 신호에 대한 기호 주기이다. 대역 에지 전이 영역(스케일로 도시되지 않음)내의 광대역 성분의 진폭 대 주파수 응답은 보다 가파른 협대역 성분의 경사의 4 분의 1의 경사를 갖는다.

협대역 및 광대역 QAM 성분은 각각 동위상 성분 “I” 및 직각 위상 성분 “Q”를 포함한다. 1 위상 성분은 억압 코사인 반송파를 변조하고, 0 위상 성분은 억압 사인 방송파를 변조한다. 데이타 “기호”는 I 성분 및 Q 성분 모두로 표시된다. 16 QAM 신호의 경우, 각 I 및 Q 성분은 4 개의 이산 진폭 레벨을 나타내어 각각의 협대역 및 광대역 QAM 신호에 대해 총 4×4 또는 16개의 가능한 진폭 레벨 또는 값, 그러므로 “16” QAM을 야기한다. 각 I 및 Q 성분의 4 레벨을 지정하기 위해서는 2 비트가 필요하므로, 각 데이타 기호는 I, Q 조합을 위한 16 레벨을 지정하기 위해 4 비트를 필요로 한다. 그러므로, 3.84 MHz(-6 db) 광대역 QAM 신호의 비트 레이트는 15.36 Mbps(3.84 MHz×4 비트)이고, 0.96 MHz(-6 db) 협대역 QAM 신호의 비트율은 3.84 Mbps(0.96 MHZ×4 비트)이다. 64 QAM 시스템에서, 협대역 및 광대역 성분의 비트 레이트는 1.5 계수만큼 증가할 것이다. 32 QAM 변조안(案)은 고유의 피크 전력 제한 특성으로 인해 바람직한 변조 모드일 것이다. 기술된 다중(이중) QAM 신호는 표준 NTSC 텔레비전 신호, 즉 이중 QAM 신호와 동일한 패널내의 다른 위치로부터 전송된 NTSC신호와 관련된 간섭으로부터 유효 공동 채널 면역성을 나타낸다. 이중 QAM 신호로부터 NTSC 신호로의 공동 채널 간섭도 또한 현저하게 감소된다.

각각 15.36 Mbps 및 3.84 Mbps인 광대역 및 협대역 QAM 신호의 비트레이트는 유리하게 4:1의 정수 관계를 나타낸다. 이 관계는 수신기에서 협대역 및 광대역 QAM 정보의 복구를 간단하게 하므로 동일한 유도 데이타 클록이 두 QAM 성분의 데이타 복구 동작 속도를 조절하는데 쉽게 사용될 수 있다. 수신 시스템에서 필요한 데이타 클록 속도는 즉시 복구된 고전력 협대역 QAM 신호로부터 쉽게 유도될 수 있다.

제1도의 수신 시스템에서, 안테나(110)에 의해 수신된 방송 이중 QAM 신호는 제4도와 관련하여 기술되는 바와 같이, RF 및 IF 단을 포함하는 입력 신호 처리기(112)에 인가된다. 처리기(112)는 또한 전송 신호를 형성하기 위해 송신기에서 사용되는 주파수 대 기준 신호에 대응하는 기준 신호(REFI, REF2)도 수신한다. 처리기(112)로부터의 출력 신호는 광대역 QAM 성분(WB) 및 협대역 QAM 성분(NB)을 포함하며, 이들 대역 성분은 각 아날로그-디지탈 변환기(117, 116)를 통해 고 우선 순위 신호 처리기(119) 및 저 우선 순위 처리기(150)로 전송된다. 처리기(112)에 의해 처리된 신호는 제2도에 도시된 합성 변조 주파수 스펙트럼을 나타낸다.

아날로그-디지탈 변환기(116)로부터의 디지탈 샘플링 이진 출력 신호는 소자(120,122,124,126,128)와 함께 협대역 QAM 고 우선 순위 신호 처리기(119)를 형성하는 복조기(118)에 인가된다. 협대역 QAM 복조기(118)는 제2도에 도시된 바와 같은 변조 협대역 QAM 성분의 진폭대 주파수 특성의 형상과 실질적으로 같은 진폭 대 주파수 응답 특성을 갖는 입력 필터를 포함한다. 상기 변환기(117)로부터의 광대역 출력 신호는 광대역 QAM 저 우선 순위 신호 처리 네트워크(150)에 인가되며, 이 네트워크는 협대역 QAM 고 우선 순위 처리기에서 발견되는 것과 유사한 소자를 포함한다. 광대역 QAM 저 우선 순위 처리기(150)는 제2도에 도시된 변조 광대역 QAM 성분의 진폭 대 주파수 특성의 형상과 실질적으로 같은 응답을 갖는 입력 필터를 구비한 복조기를 포함한다. 그러므로, 수신 시스템은 표준 해상도 텔레비전 신호내의 고 에너지 정보와 관련되는 주파수에서 신호 감쇠 노치를 나타낸다.

종래 설계의 적응성 등화기(120)는 복조기(118)로부터 변조 직각 위상 I 및 Q 성분을 수신한다. 등화기(120)는 적응성 디지탈 FIR 필터를 사용하여, 전송 채널 외란에 의해 야기되는 예컨대, 영상 고스트(ghost)를 포함하는 진폭 및 위상 불규칙성을 보상한다. 이 실시예에서, 적응성 등화기(120)는 최소 필요 구간 이상에 걸쳐 샘플링할 수 있는 소위 부분적으로 이격된 등화기이며, 따라서 출력 I 및 Q 성분에 대해 바람직한 진폭 및 위상 특성을 생성하기 위해 필요한 모든 위상 변이 및 진폭 변화를 도입한다. 등화기(120)는 등화기(120)의 I 및 Q 출력 성분 스펙트럼에 대한 바람직한 위상 및 진폭값으로 프로그램된 ROM을 포함한다. 출력 I 및 Q 성분값은 각각 프로그램된 값과 비교되고, 입력 I, Q 값은 비교의 결과에 기초하여 프로그램된 값에 근사하도록 조정된다. 이 조정은 등화기(120)와 관련되는 필터의 계수값(탭 가중치)을 변화시킴으로써 달성된다. 등화기(120)는 바람직한 출력 진폭 및 위상 특성을 생성하는데 필요한 양의 위상 및 진폭 변화를 생성하도록 기호 주기내에서 서브 샘플링(sub-sampling)할 수 있다. 이 가능성의 결과로서 등화기(120)의 동작은, 인가되는 클록 신호의 위상이 바람직하게는 일정해야 함에도 불구하고, 실질적으로 인가되는 클록 신호의 위상에 영향을 받지 않는다. 비록 부분적으로 이격된 등화기가 인가되는 클록 신호의 위상 특성에 대하여 보다 나은 성능을 나타낼지라도, 등화기(120)는 동기식 등화기일 것이다. 부분적으로 이격된 동기식의 적응성 등화기는 리(Lee) 및 메세르쉬미트(Messerschmitt)(1988년, 미국, 매사추세츠, 보스톤, 클루워(kluwer) 대학 출판부)의 “디지탈 통신(Digital Communications)”문에서 논급되어 있다.

상기 등화기(120)로부터 등화된 I 및 Q 출력 신호는 추정량 네트워크(126)에 인가되며, 이 네트워크는 전송되는 것과 같은 I 및 Q 성분값의 가장 적당한 추정치를 표시하는 출력 I, Q 성분을 생성한다. 예컨대, 추정량 네트워크(126)의 출력에서 I 및 Q 성분의 값은 전송 과정 중에 포착되는 잡음의 왜곡 효과를 보정하는데 필요한 만큼 조정되었다. 추정량 네트워크(126)는 근본적으로 샘플에 값을 지정하는 해석적 기능을 수행하는데, 이것은 잡음 등의 영향으로 인하여 16 포인트 4사분면 신호 배열내의 할당 위치에 정확히 일치하지 않는다. 추정량 네트워크(126)로부터의 출력 신호는 근본적으로 전송기에서 인코더에 의해 수행되는 매핑(mapping) 동작의 역을 나타내는 디코더(122)에 인가된다. 순람표는 4 사분면 신호 배열을 2진수 형태로 전송기에서 인코딩되기 전에 전송기에 존재했던 순차적인 4 비트(기호) 세그먼트로 “언맵(unmap)”하는데 사용된다.

오류 검출기(124)는 추정량 네트워크(126)의 I, Q 입력 및 출력 신호를 감시하여 추정량 네트워크(126)의 입·출력 I 및 입·출력 Q 신호 사이의 위상 오류에 비례하는 크기를 갖는 반송파 위상 오류 출력 신호를 생성한다. 위상 오류는 잡음 효과에 기인할 수 있는데, 이 경우 위상 오류는 실재로 불규칙할 것이다. 위상오류는 또한 전송기에서 사용되는 대응 기준 신호의 주파수와 실질적으로 같지 않은 협대역 기준 신호(REF2)(제3도에서 주파수 합성기(135)에 의해 생성됨)의 주파수에 기인할 수도 있는데, 이 경우 위상 오류는 실질적으로 불규칙하지 않을 것이다. 에러 검출기(124)로부터의 출력 에러 신호는 궁극적으로 바람직한 값, 즉 전송기에서 대응 신호(REF2)의 주파수값에서 벗어나는 신호(RBF2)의 주파수를 보상하는데 사용된다. 에러 검출기(124)는 등화기(127) 보다 높은 샘플링 레이트로 동작하여, 제3도의 합성기(135)에 기인하는 주파수 편차 또는 입력 처리기(112)와 관련되는 국소 발진기의 주파수 편차에 기인할 수 있는 위상 및 주파수 오프셋을 감지한다.

특히, 에러 신호는 저역 통롸 필터를 포함하는 전압 제어 발진기(VCO) 네트워크(128)에 인가되어, 직각 위상 복조기(118)에 인가되는 직각 위상 사인 및 코사인 기준 신호의 값을 변경한다. 변경된 사인 및 코사인 기준 신호는 검출기(124)로부터의 에러 표시 출력 신호의 크기가 바람직한 값으로부터 신호(REF2)주파수의 모든 편차가 보상되었다는 것을 표시할 때까지 복조 처리를 변화시킨다.

상기 네트워크(128)와 관련되는 저역 통과 필터는 에러 신호를 필터링하고, VCO(128)로부터의 기준 신호값 및 그것에 의한 복조기(118)의 동작은 전술된 주파수편차와 같은 불규칙적이지 않은 특징의 에러에 응답하여 변경되고, 잡음과 같은 불규칙적인 효과의 영향을 받지 않는다. 광대역 QAM 저 우선 순위 신호 처리기(150)는 전술된 협대역 QAM 처리기의 장치(118,120,122,126,124,128)와 동일한 방식으로 동작하는 소자를 포함한다. 추정량 녜트워크(126), 검출기(124), VCO(128) 및 복조기(118)를 포함하는 형태의 제어 루프의 동작에 관한 부가적 정보는 앞서 언급된 리 및 메세르쉬미트의 “디지탈 통신”에서 찾을 수 있다.

신호 처리기(140)는 디코더(122)로부터의 복조된 고 우선 순위 데이타 신호 및 처리기(150)로부터의 복조된 저 우선 순위 데이타 신호를 조합한다. 처리기(140)는 허프만 디코더 및 역 정량기와 같은 데이타 압축 해제 네트워크, 에러 정정 네트워크, 그리고 분리 오디오 및 비디오 텔레비전 신호 성분 제공용의 디멀티플렉싱 및 신호 조합 네트워크를 포함할 수 있다. 오디오 성분은 음향 재생 장치(146)에 인가되기 전에 오디오 신호 처리기(142)에 의해 처리된다. 비디오 성분은 영상 디스플레이 장치(148)에 인가되는 영상 표시 신호를 생성하도록 비디오 신호 처리기(144)에 의해 처리된다.

개시된 시스템은 또한 제4도에 특히 도시되어 있는 바와 같이, RF 및 IF 자동 이득 제어(AGC) 신호를 입력 처리기(112)내의 RF 및 IF 회로에 제공하기 위한 자동 이득 제어(AGC) 장치도 포함한다. 고 우선 순위 처리기(119)와 관련되는 AGC 장치는 논리 OR 게이트(163)를 통해 아날로그-디지탈 변화기(116,117)로부터의 출력 신호를 수신하는 계수기(162), 적응성 등화기(120)와 효율적으로 관련되는 적웅성 등화기 제어기(164), 그리고 디지탈/아날로그 변환기 및 AGC 전압 발생 장치 (174)를 포함한다.

제어기(164)는 등화기(120)로부터의 I, Q 출력 신호 및 계수기(162)로부터의 카운트 신호에 응답한다. 제어기(164)는 수신 신호를 등화하기 위해 등화기(120)내의 적응 필터에 탭 계수간을 제공한다. 제어기(164)는 또한 AGC 출력 신호를 장치(174)에 제공하며, 상기 장치(174)는 AGC 신호를 내장된 디지탈/아날로그 변환기를 통하여 디지탈로부터 아날로그 형태로 변환하고, 그 후 가변 전압 발생기에 의하여 대응하는 아날로그 AGC 전압을 형성한다.

장치(174)로부터의 AGC 전압은 예컨대, 룸레이크에 허여된 미국 특허 제4,671,687호에 개시된 바와 같은 종래 구성의 AGC 지연 네트워크(172)에 인가된다. AGC 지연 네트워크(172)는 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 출력 고주파수(RF) AGC 신호 및 출력 중간 주파수(IF) AGC 신호를 입력 처리기(112)에 제공한다. 전술한 룸레이크 특허에 예로서 개시되어 있는 바와 같이, 네트워크(172)는 예컨대, 비교기와 같은 수단을 포함하여 그 이득을 변화시키기 위하여 이득 제어 정보가 RF AGC 신호 형태로 처리기(112)내의 RF 증폭기에 전송되는 AGC 지연점을 결정한다.

AGC 장치는 입력 아날로그-디지탈 변환기(116,117)로의 입력 신호를, 변환기(116,117)의 포화를 방지하고, 이후 논의될 고 우선 순위 등화기(120)와 관련되는 적응 필터의 계수값의 포화를 방지하는 레벨에 유지한다. 매우 작은 입력 신호에서 시작하여, 처리기(112) 내의 RF 증폭기단은 최적의 신호 대 잡음 응답을 위하여 가능한 한 길게 높은 이득에서 유지된다. 입력 신호 레벨이 증가함에 따라 AGC 동작은 처음에, 신호 레벨의 함수로서 RF 이득이 감소되는 동안 보다 큰 신호용의 소정 레벨에서 IF 이득이 일정하게 유지될 때까지 처리기(112)내의 IF 단의 이득을 감소시킨다. AGC 신호는 AGC 제어 루프 동작을 안정되게 하는데 필요한 만큼 필터링될 수 있고, 특정 시스템의 요구에 따라 RF 및 IF 이득 제어 사이에서 만큼 지연될 수 있다. 제어기(164)는 예컨대, 매 10 밀리세컨드와 같이 주기적으로 갱신된 AGC 정보를 제공하도록 프로그램된다. 갱신 주기 및, 갱신된 AGC 정보가 생성되는 속도는 예컨대, AGC 루프의 대역폭과 같이 소정의 시스템의 필요 조건 및 파라메터의 함수이다.

제어기(164)는 등화기의 응답을 한정하기 위해 관련 등화기내의 1개 이상의 적응성 FIR 필터에 전송되는 필터 계수값을 계산하는 기능을 포함하는 기능을 수행하는 예컨대, 마이크로프로세서와 같은 프로그램된 디지탈 신호 처리기이다. 소정의 알고리즘에 따라 그러한 계수값이 계산될 수 있는 공정은 잘 공지되어 있다. 이 목적으로, I 및 Q 등화기 출력은 그 출력이 제어기내에 프로그램되는 만큼 기대 진폭값에 적합한 범위를 결정하기 위해 제어기(164)에 의해 모니터된다. 예컨대, 신호 고스트와 같은 채널 교란에 의해 야기되는 중간 대역 진폭 노치와 같은 예기치 않은 진폭 섭동은 등화기의 1개 이상의 필터 계수값을 조정함으로써 보상될 것이다. 그러므로, 등화기는 처리를 위해 후속 회로에 전송될 신호 스펙트럼의 바람직한 구성, 또는 모양을 유지하려고 시도한다.

종래 구성의 적응성 등화기는 일반적으로 입력 신호를 정량화하는데 사용되는 비트수의 함수인 제한된 동적 범위로 인하여 와전하지는 않지만 어느 정도 입력 신호 진폭 변동을 보상할 수 있다. 그러므로, AGC 동작은 일반적으로 등화기 동작을 증가시키는데 필요하다. 등화기(120)로부터의 출력 신호의 크기에 의해 명백해지는 바와 같이, 전체 수신 신호의 크기의 증가나 감소는 입력 처리기(112)에 제공된 AGC 신호에 의해 보상된다. AGC 신호는 가장 큰 계수값을 결정하기 위하여 등화기 계수값의 세트를 모니터함으로써 형성된다. 이것은 비교기 네트워크에 의해 달성될 수 있다. 그 후, 제2 비교기 네트워크는 결정된 가장 큰 계수값을 예컨대, 최대 계수값의 90%와 같은 기준값과 비교한다. 최대 계수값은 공지의 프로그램된 값으로서, 그 이상에서 등화기는 바람직하지 않게 포화 동작을 나타낸다. 제2 비교기는 결정된 가장 큰 계수값이 90 % 기준값 보다 작거나 큰 경우, 출력정(+) 또는 부(-)의 계수 차분값(△C)을 각각 제공한다. 차분값(△C)이 정인 경우, AGC 신호는 계수값을 90% 값으로 감소시키는 의미로 발생된다. 유사하게, 차분값이 부인 경우, AGC 신호는 계수값을 90% 값으로 증가시키는 의미로 발생된다. 비교기 출력값(△C)은 장치(174)내의 디지탈 아날로그 변환기(DAC)를 통해 아날로그값으로 변환되기 전에 적분될 수 있다. 변환된 아날로그 값은 장치(174)내의 제어 가능 전압원에 의해 대응하는 이득 제어 전압(AGC)을 발생시키는데 사용된다.

제어기(164)에 의해 형성되고 궁극적으로 RF 및 IF AGC 신호로서 입력 처리기(112)에 제공되는 AGC 신호는 포화(최대)값 보다 약간 낮은 계수값의 가장 큰 값을 예컨대, 최대 계수값의 약 90 % 값으로 유지하기 위하여 자동적으로 값이 조정된다. 등화기 계수가 최대값을 초과하는 경우, 등화기는 더 이상 선형으로 동작하지 않을 것이고 왜곡된 동작을 나타낼 것이다. 비선형 동작은 추정량 네트워크(126) 및 디코더(122)의 출력부에서 에러를 야기하는 간섭 상호 변조 주파수를 생성한다. AGC 신호는 입력 신호의 크기를 등화기에서 조정하여, 모든 등화기 계수의 세트가 필요할 때 스케일 업 또는 다운되게 한다. AGC 공정의 목적은 신호 및 등화기 계수를 정량화하는데 사용된 비트수에 대한 신호 해상도를 극대화하기 위하여 큰 등화기 계수값을 유지하는 것이다.

AGC 신호의 형성은 또한 계수기(162)로부터의 출력 신호의 함수인데, 이 계수기는 A/D 변환기(116 또는 117)에 의해 처리된 포화 샘플의 수, 즉 변환기(116 또는 117)의 동작 범위와 같거나 초과하는 큰 진폭의 샘플의 수를 표시한다. 이 목적을 위해, 논리 OR 게이트(163)는 각 변환기(116,117)에 의해 처리된 포화샘플의 수를 표시하는 상기 변환기(116,117)로부터의 신호에 응답한다. 논리 OR 함수는 변환기(116,117)로부터의 포화 표시 신호들을 조합하고, OR 연산된 신호(예컨대, 펄스)를 계수기(162)에 전송한다. 변환기(116 117)는 미국, 매사추세츠, 노우드(Norwood)의 아날로그 디바이스(Analog Devices)에서 상품화된 상표 AD 9012의 아날로그-디지탈 변환기일 수 있고, 이것은 입력 샘플이 포화되는 경우 출력 펄스를 생성한다. 이들 펄스의 계수는 계수기(162)에 의해 누산되고, 예컨대, 몇 밀리세컨드와 같은 규정된 구간내에서 제어기(164)에 의해 주기적으로 판독된다. 계수기는 누산된 계수가 제어기에 의해 판독된 후 제어기(164)로부터의 리세트 신호에 의해 리세트된다.

계수기(162)로부터의 펄스 계수에 응답하여 형성되는 AGC 신호는 변환기(116,117)로의 입력 신호가 부수적인 신호 왜곡 및 정보 상실이 존재하는 포화(과부하) 상태를 생성할 정도로 충분히 커지는 것을 방지하기 위하여 입력 신호 처리기(112)의 이득을 감소시킨다. A/D 변환기의 포화는 관련 상호 변조 주파수를 갖는 비선형 동작을 생성한다. AGC 신호는 또한 입력 신호가 보다 적은 입력 신호 비트 및 감소된 A/D 변환기 해상도를 초래할 정도로 작아지는 것을 방지한다.

계수기(162)로부터의 높은 펄스 계수는 매우 약한 신호 성분 또는 신호의 손실을 암시하며, 그것에 의해 AGC 신호는 포화를 방지하기 위하여 A/D 변환기(116,117) 이전의 증폭기단 이득을 감소시킨다. AGC 동작은 RF 및 IF 단의 신호 이득을 증가시킴으로써 작은 입력 신호를 보상하지만, 이것은 계수기(162)로부터의 펄스 계수에 의해 표시되는 바와 같이 증폭된 잡음을 갖는 입력 A/D 변환기(116)의 매우 높은 이득 및 포화로 유도할 수 있다. 포화는 대역내 잡음만의 높은 RF 및 IF 증폭으로 인해 특히 더 발생하기 쉽다. 이 포화 모드는 다소 예측 불가능하고, 양호한 신호가 나타날 때 포화로부터 나오는 A/D 변환기와 관련된 시간지체로 인하여 A/D 변환기의 효율을 저해한다. 본 실시예에서, 제어기(164)는 계수기(162)의 출력에 의해 표시되는 바와 같이, A/D 변환기(116,117) 둘 중 하나 또는 둘다가 포화될 때 등화기 계수의 상태에 관한 정보를 무시하도륵 프로그램되어 있는데, 이 때 제어기(164)는 A/D 변환기 둘다가 포화를 벗어날 때까지 입력처리기(112)의 이득을 감소시키는 AGC 신호를 생성한다. 등화기의 상태에 관한 정보를 무시하면, 이 때 AGC 목적을 위한 계수는 포화 A/D 변환기 및 포화 등화기 계수가 후술되는 바와 같이 동시에 발생하는 것이 어렵기 때문에 수용 가능하다.

제어기(164)는 A/D 변환기의 포화를 감소시키도록 신호 이득을 감소시키기 위한 AGC 값을 발생시키기 위하여 여러 가지 방법으로 계수기(162)로부터의 펄스 계수에 응답할 수 있다. 예컨대, 제어기(164)는 신호 이득을 감소시키기 위해 프로그램된 ROM 값을 선택함으로써 소정의 펄스 계수에 응답할 수 있다. ROM 값은 아날로그 값으로 변환되고 장치(174)에 의해 적절한 전압으로 변환될 것이다. 앞서 논의된 바와 같이, AGC 신호 형성용의 등화기 계수의 세트를 모니터하는 것은 입력 신호가 수신되고 있을 때 정상 상태 하에서 주로 유용하다. 이 상태에서는, 전형적인 RF/IF 이득 제어 특성을 갖는 수신기에서, 상기 장치(116,117)와 같은 입력 A/D 변환기의 포화는 초래되기 쉽지 않다. A/B 변환기의 포화 상태는 수신 신호가 손실되었을 때 높은 RF/IF 이득 상태하에서 가장 발생하기 쉽다.

바람직한(비포화) 등화기 계수값을 유지하는 목적은 통상적으로 A/D 변환기가 포화되는 것을 방지하는 목적보다 더 중요한 것으로 여겨진다. 그러나, 후자의 목적은 실질적 관점에서는 가치있는 선택을 나타내고, 일부 시스템에서는 중요한 목적을 나타낼 수도 있다. OR 게이트(163) 및 계수기(162)의 기술된 장치는 입력 A/D 변환기의 불필요한 포화를 방지하는 간단하고 효율적인 방법으로 간주된다.

그러나, 보다 정교한 논리 제어 및 스위칭 네트워크를 사용하는 다른 보다 복잡한 장치가 부가적 제어를 제공하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 변환기(116,117)의 포화 표시 펄스 출력은 개별 제어 전압을 제공하기 위해 개별적으로 감지될 수 있다.

제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 직접 디지탈 주파수 합성기(129)는 시스템 클록 발생기(130)로부터의 마스터 클록 신호에 응답하여 15.36 MHz 클록 신호(CLK)를 생성하며, 상기 발생기(130)는 또한 기준 신호(REFI,REF2)를 형성하기 위해 주파수 합성기(135)에 마스터 클록 신호를 제공한다. 발생기(130)로부터의 마스터 클록 신호는 합성기(129,135)의 동작을 합성하는데 사응되고, 이 실시예에서는 10 MHz의 주파수를 나타낸다. 신호(REFI,REF2)의 주파수는 공칭적으로 전송기에서 사용되는 대응 신호의 주파수에 대응한다. 바람직한 주파수로부터 이들 신호 주파수의 임의의 편차는 전술한 바와 같이 보상된다. 소스(129)로부터의 신호(CLK)는 제1도에서 저 우선 순위 처리기(150)내의 디지탈 신호 회로용의 클록 신호이다. 제1도의 고 우선 순위 협대역 처리기(119)는 광대역 신호의 대역폭의 4 분의 1인 대역폭을 갖는 신호를 처리한다. 그러므로, 고 우선 순위 처리기소자는 주파수 분할기(136)에 의해 제공되는 바와 같이, 신호(CLK)의 주파수의 4분의 1인 주파수(3.84 MHz)를 갖는 클록 신호(CLK/4)에 응답한다.

수신기에서 클록 신호(CLK)의 주파수는 전송기에서 사용되는 클록 신호의 주파수에 대응한다. 적절한 수신기 클록 주파수를 설정하는 것은 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 보다 확실하게 수신된 고전력 협대역 QAM 성분에 포함된 정보로부터 수신기 클록 신호를 형성함으로써 용이하게 된다. 이 목적을 위해, 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 입력 처리기(112)로부터의 보다 협대역의 출력 신호가 비선형 신호 발생기(131), 예컨대, 입력을 그 자체만으로 승산하는 승산기와 같은 N의 거듭 제곱 발생기에 인가되며, 여기에서 N은 2 또는 4일 수 있다. 상기 장치(131)는 협대역 QAM 성분의 기호 레이트로 단일 주파수 성분을 생성한다. 이 경우, 기호 레이트는 비트 레이트의 4 분의 1인 0.96 MHz이다. 상기 장치(131)는 또한 저전력 광대역 QAM 성분의 기호 레이트에서 크게 감쇠된 출력 성분을 생성하는데, 그 출력 성분은 후속 신호 처리 장치에 의해 무시된다.

상기 장치(131)로부터의 0.96 MHz 기호 레이트 출력 성분은 위상 검출기를 포함하는 위상 제어 장치(137)에 인가되기 전에 필터(132)에 의해 대역 통과 필터링된다. 필터(132)는 0.96 MHz 기호 주파수에서 중간 주파수를 갖는다. 필터(132)의 대역폭은 임계치가 아니지만 적절한 신호 대 잡음비를 제공하기에 충분해야 한다. 필터(132)로부터의 0.96 MHz 기호 레이트 출력 성분에 응답하는 위상 제어 장치(137)는 저역 통과 필터(138), 합성기(129) 및 16 분할 주파수 분할기(139)와 함께 위상 동기 루프를 형성한다. 필터(138)는 비선형 신호 발생기(131)의 동작에 의해 생성되는 잡음을 포함하는 의사(spurious) 주파수를 제거한다. 주파수 분할기(139)는 합성기(129)로부터 15.36 MHz 신호를 수신하고, 주파수 분할된 0.96 MHz 출력 신호를 위상 검출기(137)의 제어 입력부에 제공한다. 합성기(129)는 클록 발생기(130)로부터의 신호 주파수에 의해 결정되는 레이트로 필터(138)로부터 장치(129)의 제어 입력부에 인가되는 신호에 의해 결정되는 위상증가분을 누산하는 레지스터를 포함한다. 누산된 위상값은 장치(129)로부터의 출력 신호를 합성하는 사인 곡선값을 포함하는 ROM을 번지 지정한다. 장치(129)의 기능은 캘리포니아, 샌디에고의 퀄컴사(Qualcomm Corporation)에서 상품화된 집적 회로 상표 Q2334를 이용하여 수행될 수 있다.

이 시스템에서, 고 우선 순위 성분은 유리하게도 작은(17 %) 초과 대역폭 및 첨예한 대역의 감쇠, 즉 급격한 “가장자리(skirts)”를 갖는 협대역폭을 나타낸다. 입력 QAM 신호에 응답하여 장치(131)와 같은 비선형 신호 발생기(예컨대, 승산기)로부터의 출력 신호의 크기는 특히 대역 에지에서, 입력 신호의 진폭 대 주파수 특성의 형상의 함수이다. 소정의 대역 통과 진폭 특성에 대하여, 대역 에지에서의 급경사는 입력 신호의 기호 레이트로 작은 진폭 단일 주파수 출력 성분을 생성하는 반면, 완만한 대역 에지 경사는 큰 진폭 출력 성분을 생성한다.

소자(137,138,129,139)를 포함하는 위상 동기 루프는 장치(131,132)로부터 위상 제어기(137)에 인가되는 0.96 MHz 입력 신호와 주파수 분할기(139)로부터 위상 제어기(137)에 인가되는 0.96 MHz 입력 신호 사이에 실질적으로 0° 위상차를 유지하도록 상호 작용한다. 후자의 신호는 필터(138)로부터의 위상 에러표시 제어 신호에 응답하여 합성기(129)에 의해 형성된다.

제4도는 제1도의 입력 신호 처리기(112) 및 제3도의 주파수 합성기(135)의 상세를 도시한다. 안테나(110)로부터의 입력 신호는 공지된 신호 처리 기술에 따라서 중간 주파수(IF) 출력 신호 생성용의 혼합기를 또한 포함하는 동조기부(210)에 인가된다. 동조기(210)내의 RF 증폭기는 제1도의 AGC 네트워크(172-174)로부터의 RF AGC 신호에 응답하여 이득 제어된다. 동조기(210)로부터의 IF 출력 신호는 43.5 MHz를 중심으로 하여 약 6 MHz의 대역폭을 갖는 톱니 필터(214)와, AGC 네트워크(172-174)로부터의 IF AGC 신호에 응답하여 이득 제어되는 AGC 증폭기(216)를 포함하는 IF 처리기(212)에 인가된다.

처리기(212)로부터의 출력 신호는 IF 주파수 하강 변환기(227)에 인가된다. 변환기(220)는 모두 도시된 바와 같이 배치된 신호 승산기(혼합기)(222,224,226), 출력 저역 통과 필터(230,234,236) 및 수정 제어 49.92 MHz 국소 발진기(228)를 포함한다. 승산기(224)는 발진기(228)로부터의 기준신호 및 처리기(212)로부터의 출력 신호에 응답한다. 승산기(222,226)는 또한 처리기(212)로부터의 출력 신호 및 기준 신호(REF1,REF2)에 응답한다. 후자의 신호는 10 MHz 시스템 클록 신호에 응답하여 제3도의 광대역 합성기 성분(135A) 및 협대역 합성기 성분(135B)에 의해 형성된다. 필터(234)로부터의 출력 신호는 제3도의 장치(131)에 인가된다. 주파수 하강 변환된 광대역 및 협대역 출력 신호는 각각 필터(230,236)의 출력부에서 제공된다.

Claims

텔레비전 신호 수신용 시스템에 있어서, 입력부 및 출력부를 구비하고 상기 입력부에서 디지탈 텔레비전 정보를 나타내는 신호를 수신하는 입력 신호 처리 수단과; 상기 입력 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호에 응답하고 적응성 등화기를 포함하는 디지탈 신호 처리 수단과; 상기 디지탈 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호에 응답하여 영상 표시 신호를 제공하는 비리오 신호 처리 수단과; 상기 디지탈 신호 처리 수단에 제공되는 신호의 크기를 자동적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 자동 이득 제어(AGC) 수단을 포함하고; 상기 AGC 수단은 상기 적응성 등화기의 동작 상태에 응답하는 것을 특징으로 하는 텔래비전 신호 수신용 시스템.
제1항에 있어서, 상기 디지탈 신호 처리 수단은 입력 아날로그-디지탈 변환기를 포함하고; 상기 AGC 수단은 상기 아날로그-디지탈 변환기의 동작 상태를 표시하는 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 신호 수신용 시스템.
제2항에 있어서, 상기 AGC 수단은 상기 아날로그-디지탈 변환기에 의해 처리되는 포화 샘플을 표시하는 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 신호 수신용 시스템.
제1항에 있어서, 상기 AGC 수단은 상기 입력 신호 처리 수단의 RF 및 IF 단에 각각 인가하기 위한 RF 및 IF AGC 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 신호 수신용 시스템.
제1항에 있어서, 상기 입력 신호 처리 수단에 의해 수신된 상기 신호는 고해상도 디지탈 텔레비전 영상 정보를 표시하고, 기존의 표준 해상도 텔레비전 채널과 호환성 있는 대역폭을 나타내며, 고 우선 순위 정보를 포함하는 협대역 성분 및 비교적 저 우선 순위 정보를 포함하는 광대역 성분을 포함하고; 상기 AGC 수단은 상기 협대역 성분으로부터 상기 제어 신호를 유도하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 신호 수신용 시스템.
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 AGC 수단은 상기 적응성 등화기와 관련된 계수값의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 텔레비전 신호 수신용 시스템.