MXPA01000725A - Ecualizador de canales adaptable. - Google Patents

Abstract

En un receptor para procesar una senal VSB desmodulada, el cual contiene informacion de television de alta definicion de transmision terrestre, la cual incluye paquetes de datos, la senal recibida se convierte en una senal (19) digital, desmodulada (22) y ecualizada por un ecualizador (34) de canales adaptable. Una senal ecualizada se procesa mediante redes decodificadoras que incluyen una deteccion de error FEC Reed-Solomon y una red (44) de correccion. El tamano del paso del coeficiente del filtro se ajusta en forma dinamica durante el proceso de adaptacion como una funcion de la velocidad de error de paquete. Un microcontrolador (60) controla la velocidad de error en paquete en el detector de error Reed-Solomon y gira instrucciones hacia el ecualizador para ajustar el tamano del paso del coeficiente en una direccion para reducir la velocidad de error en paquete.

Description

ECUALIZADOR DE CANALES ADAPTABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con ecualización de canales adaptable de una señal representativa de una imagen, la cual se puede procesar mediante procesamiento de imagen y un dispositivo de despliegue, tal como un receptor de televisión. La recuperación de datos de señales moduladas que transportan información digital en forma de símbolos, usualmente requiere de tres funciones en el receptor: recuperación del tiempo para la sincronización de símbolos, recuperación portadora (desmodulación de frecuencia a banda de base) y una ecualización de canales. La recuperación del tiempo es un proceso por el cual se sincroniza el reloj receptor (base de tiempo) con un reloj transmisor. Esto permite que la señal recibida sea tomada como muestra en el punto óptimo en tiempo para reducir la probabilidad de un error seccionador asociado con el procesamiento dirigido por decisión de los valores de símbolos recibidos. La recuperación portadora es un proceso mediante el cual, una señal RF recibida, después de haber sido convertida a la baja a una banda de paso de frecuencia intermedia más baja (por ejemplo, cerca de una banda de base), se cambia en su frecuencia hacia la banda de base para permitir la recuperación de la información de la banda de base moduladora. Muchos de los sistemas de comunicaciones de datos digitales emplean la ecualización adaptable para compensar los efectos de distorsión de las condiciones y desconexiones en los cambios de canales en los canales de transmisión de señal. El proceso de ecualización calcula una función de transferencia de canales de transmisión y aplica la función inversa de la función de transferencia a la señal recibida, de modo que se reduzcan o eliminen los efectos de distorsión. Típicamente, la ecualización de canales emplea filtros que retiran las distorsiones de fase y amplitud, resultantes de una respuesta variante en tiempo dependiente del canal de transmisión, por ejemplo, para así proporcionar una capacidad mejorada de decisión de símbolo. La ecualización retira la interferencia entre símbolos de banda de base (ISI) provocada por las desconexiones de canales de transmisión, entre las que se encuentran el efecto de filtrado de pase bajo del canal de transmisión. ISI provoca la distorsión de un valor de un símbolo determinado por los valores de los anteriores y siguientes símbolos y esencialmente representa "fantasmas" símbolo, ya que ISI incluye símbolos avanzados y de retardo con respecto a la ubicación del símbolo de referencia en una región de decisión determinada. Un ecualizador adaptable es esencialmente un filtro digital con una respuesta adaptable para compensar las distorsiones de canales. Se encuentran disponibles algunos algoritmos ya conocidos para adaptar los coeficientes de filtro y por lo cual, el filtro responde para converger al ecualizador. En el proceso de convergencia de los coeficientes del ecualizador, los tamaños mayores de paso típicamente se utilizan para permitir que los coeficientes converjan más rápido durante una etapa de adaptación inicial, mientras que los cambios en tamaños menores de paso se utilizan en otro momento para evitar que los valores de coeficiente cambien rápidamente. La presente invención está dirigida a un proceso que sustenta el uso eficiente de los cambios en el tamaño de paso. De conformidad con los principios de la presente invención, la ecualización adaptable se facilita al cambiar dinámicamente el tamaño del paso del coeficiente del filtro del ecualizador durante el proceso de adaptación, como una función de la velocidad de error en paquete como es evidente por la salida de la detección de un error FEC y la red de corrección.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloque de una porción de un receptor (HDTV) de televisión de alta definición, el cual incluye un ecualizador adaptable, de conformidad con los principios de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra la operación del ecualizador adaptable de conformidad con los principios de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Figura 1, una señal de entrada HDTV análoga de transmisión terrestre se procesa mediante una red 14 de entrada la cual incluye circuitos de sintonización de frecuencia de radio (RF) y un procesador 16 de frecuencia intermedia (IF), para producir una señal de salida de banda de paso IF y circuitos adecuados para el control automático de ganancia (AGC). En esta modalidad, la señal recibida es una señal modulada 8-VSB de niveles múltiples suprimida portadora, de conformidad con la transmisión estándar terrestre adoptada en los Estados Unidos. Para simplificar las Figuras, no se muestran las señales de tiempo para sincronizar los bloques funcionales. La señal de salida IF de banda de paso desde la unidad 16 se convierte en una corriente de datos de símbolos digitales mediante un convertidor 19 análogo a digital. La corriente de datos digitales de salida desde el ADC 19 se desmodula hacia una banda de base mediante un desmodulador/ red 22 de recuperación portadora. Esto se lleva a cabo mediante un circuito bloqueado de fase en respuesta a la portadora piloto de referencia corta en la corriente de datos VSB recibida. La unidad 22 produce una corriente de datos de símbolo desmodulado fase-l de salida. La unidad 22 puede incluir un desmodulador del tipo descrito en la especificación del sistema Grand Alliance, o el tipo descrito en la Solicitud de Patente copendiente de Estados Unidos No. de Serie 09/140,257 de T.J. Wang presentada el 26 de agosto de 1998. Asociado con el ADC 19 está un generador de sincronización de segmentos y una red 24 de recuperación de reloj de símbolo. La red 24 recupera los componentes de sincronización de segmentos de datos repetitivos de cada cuadro desde datos recibidos al azar. Las sincronizaciones de segmentos se utilizan para volver a generar un reloj con fase apropiada, por ejemplo, 10.76 Msímbolos/seg. , el cual se utiliza para controlar el muestreo de símbolo de la corriente de datos mediante un convertidor 19 análogo a digital. La unidad 28 detecta el componente de sincronización de campo de datos al comparar cada segmento de datos recibidos con una señal de referencia de campo ideal almacenada en la memoria del receptor para proporcionar la sincronización de campo. La detección y el rechazo de la interferencia del co-canal NTSC se llevan a cabo mediante la unidad 30. Después, la señal se ecualiza en forma adaptable por el ecualización 34 de canales, el cual opera de conformidad con los principios de la presente invención, como se describirá a continuación. El ecualizador 34 puede ser de cualquier tipo, como el tipo descrito en la Especificación de Sistema ATSC HDTV y en un artículo por W. Bretl et. al., "Diseño de subsistema de módem VSB para Receptores de televisión Grand Alliance", Transacciones IEEE en Electrónicos consumibles, agosto de 1995. El ecualizador 34 corrige las distorsiones de canales, pero el ruido de fase gira al azar la constelación de símbolos. La red 36 rastreadora de fase retira la fase residual y el ruido de ganancia en la señal de salida desde el ecualizador 34, incluyendo el ruido de fase que no ha sido retirado por la red de recuperación portadora precedente en respuesta a la señal piloto. Cuando inicia la adquisición de señal, el ecualizador 34 adaptable opera en un modo ciego utilizando un algoritmo de ecualización conocido como el algoritmo de módulo constante (CMA), por ejemplo. Después de que ha transcurrido cierto tiempo, por ejemplo 50 ms, la salida del ecualizador se considera demasiado buena para permitir que el ecual?zador 34 opere en un modo dirigido por decisión en estado fijo.

La señal corregida de fase desde el ecualizador se decodifica por reticulado por la unidad 40, después se desintercala por la unidad 42. Los paquetes de datos decodificados y desintercalados desde la unidad 40 son detectados por error y corregidos por una unidad 44 (FEC) correctora de error delantero, por ejemplo una detección por error y red detectora Reed-Solomon. Los paquetes corregidos por error desde la unidad 44 se desarreglan (sin azar) por la unidad 46 que utiliza procedimientos bien conocidos. El microcontrolador 60 proporciona un control adecuado de tiempo y señales de reloj para otros elementos del sistema y también funciona como un enlace de comunicaciones de datos entre las redes del sistema. El corrector 44 de error y el microco'ntrolador 60 cooperan para controlar la operación del ecualizador 34 de conformidad con los principios de la presente invención, como se describirá. Después, una corriente de datos decodificada es sometida a un procesamiento de audio, video y despliegue mediante la unidad 50. De conformidad con los principios de la presente invención, el tamaño del paso de los coeficientes del filtro del ecualizador durante el proceso de actualización de coeficiente se cambia como una función de la velocidad de error de paquete como se determina por una medida en la salida de una unidad 44 FEC. Esta medida se lleva a cabo dentro de la unidad FEC en sí, de conformidad con el algoritmo FEC bien conocido, el cual conoce cuando un paquete contiene más errores de los que se pueden corregir. El ajuste del tamaño del paso se determina una vez en la adquisición de señal, después se mantiene hasta que se lleva a cabo otra adquisición. La velocidad de error de paquete se controla por el microcontrolador 60. Dentro de la presente, se reconoce que una velocidad de error de paquete es una medida precisa y directa del desempeño del sistema y por lo tanto, se utiliza ventajosamente como una medida acumulativa para determinar si los cambios en el tamaño del paso producen resultados aceptables o no aceptables (velocidades más bajas y altas de error de paquete). El cambio en el tamaño del paquete ocurre independiente de los modos operativos del ecualizador, es decir, modos de operación ciego o de dirección de decisión. El cambio en el tamaño del paso puede ayudar al ecualizador a cambiar del modo ciego "de operación al modo de dirección de decisión. El cambio en el tamaño de paso del ecualizador permite el intercambio del desempeño rastreador ("fantasma") de trayecto múltiple dinámico para reducir la contribución de ruido por imprecisiones al azar en los coeficientes del filtro. Los tamaños mayores de paso permiten a los coeficientes de filtro cambiar más rápidamente, de modo que el filtro se pueda adaptar más rápidamente a las condiciones de trayecto múltiple cambiante en forma dinámica. Los tamaños menores de paso evitan que los coeficientes de filtro cambien rápidamente. Esto reduce el nivel de ruido contribuido por las fluctuaciones al azar de los coeficientes de filtro sobre sus valores nominales. Esto es particularmente benéfico para los receptores de señal de televisión de alta definición de transmisión terrestre, debido a las diferencias de señal variante bajo las cuales debe operar con frecuencia el receptor. En algunos casos, los factores que limitan el desempeño de un receptor incluyen ruido de blanqueo generado en forma térmica o trayecto múltiple estático. En otros casos, el factor que limita el desempeño del receptor es un trayecto múltiple dinámico. Bajo el ruido de blanqueo y las condiciones de trayecto múltiple estático, los coeficientes de filtro no necesitan adaptarse rápidamente cuando se ha alcanzado una condición de operación de estado estático, de modo que el tamaño del paso puede ser menor. Bajo las condiciones de operación dinámica, los coeficientes del filtro no necesitan adaptarse rápidamente a los parámetros cambiantes de trayecto múltiple. El sistema expuesto, se dirige con ciertas ventajas, hacia estas consideraciones al realizar una medida de error de paquete sobre un intervalo apropiado en la salida del detector FEC para un tamaño inicial de paso, seleccionado para las condiciones de señal esperadas típicamente. En caso de que la velocidad de error medida esté sobre un umbral aceptable, se ajusta otro tamaño de paso y se hace otra medida de error de paquete sobre el mismo intervalo de tiempo. Por ejemplo, en caso de haber utilizado ¡nicialmente un tamaño de paso mayor, se utilizará un tamaño de paso menor para la segunda medida. Al final de los dos intervalos de medidas, el tamaño de paso que produce la velocidad menor de error (determinada por el controlador 60) se utiliza siempre y cuando se sintonice adecuadamente, y exista una señal utilizable. Este tamaño de paso queda retenido hasta el siguiente tiempo de adquisición de señal, cuando se repite el proceso de selección de tamaño de paso. Este proceso se puede diseñar para acoplarse con los requerimientos de un sistema en particular. Por ejemplo, puede suceder que existan pocos errores después del primer cambio en el tamaño de paso. En este caso, se puede intentar otra reducción en el tamaño de paso si está disponible en un sistema determinado. En caso de haber esencialmente la misma cantidad de errores de paquetes después de la primera reducción en el tamaño del paso, se puede utilizar una norma desenlazadora. En este caso, el presente sistema utilizará un tamaño de paso mayor para retener las cualidades de rastreo. Sin embargo, un sistema diferente puede usar un tamaño de paso menor si se considera deseable para hacerlo de conformidad con los requerimientos del sistema. Más específicamente, el tamaño del paso del coeficiente del ecualizador se establece de acuerdo con el método ilustrado por el diagrama de flujo mostrado en la Figura 2. En el paso (1), en el tiempo de adquisición de señal, el microcontrolador 60 inicia la operación del ecualizador 34 con un tamaño de paso por omisión que en este ejemplo, tiene su base en las condiciones de adquisición de señal normalmente esperadas. Después de un retardo predeterminado (paso 2) de aproximadamente un segundo, el microcontrolador 60 interroga a la unidad 44 FEC para determinar el número de error de paquetes que se han acumulado (paso 3). El segundo retardo es un retardo nominal. Se pueden utilizar otros retardos de conformidad con los requerimientos del sistema en particular. En caso de que el número de errores de paquetes no exceda el umbral de visibilidad, como se determina empíricamente (paso 4), el tamaño de paso del coeficiente del ecualizador de corriente queda retenido (paso 5). Después, el proceso se detiene (paso 9) hasta el siguiente tiempo de adquisición de señal (paso 10).

En caso de que el número de errores de paquete exceda el umbral de visibilidad (paso 4), el controlador 60 instruye al ecualizador 34 para reducir su tamaño de paso de coeficiente (paso 5). Después de un retardo predeterminado (paso 6), el microcontrolador interroga a la unidad 44 FEC para determinar si han aumentado los errores de paquete (paso 7). En caso de que el número de errores de paquete haya aumentado, el controlador 60 provoca que el tamaño del paso del ecualizador se regrese al tamaño de paso por omisión (paso 8). De otra manera el tamaño de paso reducido queda retenido. El proceso después se detiene (paso 9) hasta el siguiente tiempo de adquisición de señal (paso 10). Este proceso puede estar diseñado para adaptarse con los requerimientos de un sistema en particular. Por ejemplo, el paso 7 puede determinar que el número de errores de paquetes no aumentó y permanece sin cambio, o que el número de errores de paquete ha disminuido. En caso de que los errores de paquete disminuyan en el paso 7, se puede intentar otra reducción en el tamaño del paso si está disponible, (es decir, todavía no se ha alcanzado el tamaño mínimo de tamaño de paso). Si los errores de paquete permanecen sin cambios en el paso 7, un sistema determinado puede emplear una norma predeterminada para usar un tamaño de paso mayor o menor.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. En un sistema para procesar una señal recibida que contiene una corriente de datos representativa de una imagen, la cual comprende paquetes de datos que contienen una señal, el método procesador de señal está caracterizado por los pasos de: desmodular la señal recibida para producir una señal desmodulada; ecualizar en forma adaptable la señal desmodulada para producir una señal ecualizada; detección de errores en la señal ecualizada para detectar errores de paquetes en la señal ecualizada; y ajustar los valores del paso de coeficiente de filtro durante el paso de ecualización como una función de los errores de paquetes detectados.
2. 2. Un método de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque la señal es una señal modulada (VSB) Vestigial Sideband contiene información de video de alta definición representada por una constelación de símbolos de niveles múltiples, los datos tienen un formato de cuadro de datos constituido por una sucesión de cuadros de datos.
3. 3. Un método de conformidad con la Reivindicación 1, caracterizado porque el paso de detección de error comprende una detección de error Reed-Solomon y la corrección de la señal ecualizada.
4. 4. En un sistema para procesar una señal recibida que contiene una corriente de datos representativa de una imagen, la cual contiene paquetes de datos, el método ecualizador de señal está caracterizado porque comprende los pasos de: (a) iniciar un ecualizador con un tamaño de paso de coeficiente por omisión; (b) determinar la cantidad de errores en paquetes; (c) retener el tamaño de paso de inicio en caso de que la cantidad de errores en paquete determinados no esté sobre un nivel predeterminado; (d) reducir el tamaño del paso del coeficiente en caso de que la cantidad de errores en paquete esté sobre el nivel predeterminado; (e) determinar si la cantidad de errores en paquetes aumentó después de reducir el tamaño del paso del coeficiente en el paso (d); y (f) regresar el tamaño del paso del coeficiente en caso de que la cantidad de errores en paquete haya aumentado después de reducir el tamaño del paso del coeficiente en el paso (d).
5. 5. Un método de conformidad con'la Reivindicación 4, caracterizado porque el paso de determinación involucra determinar la cantidad de errores en paquete asociados con la operación de un detector Reed-Solomon.