PT100722B

PT100722B - Aparelhos para um sistema de processamento de sinal de televisao de alta definicao e para um sistema de recepcao de um sinal de alta definicao

Info

Publication number: PT100722B
Application number: PT100722A
Authority: PT
Inventors: Hugh Edward White
Original assignee: Thomson Licensing Corp Rca
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1999-07-30
Also published as: CA2111115C; MX9204372A; JP3301023B2; CN1041782C; MY107034A; PL168665B1; KR100234838B1; EP0595827A1; FI940337A0; TW197552B; US5175626A; AU662537B2; JPH06510643A; PT100722A; ES2104926T3; DE69221623T2; EP0595827B1; BR9206281A; DE69221623D1; TR26778A

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° )

REQUERENTE:RCA THOMSON LICENSING CORPORATION, norte-americana, < ceton, New Jersey 08540, América com sede em Two Independece Way, Prin Estados Unidos da de processamento de definição e para um

EPÍGRAFE:Aparelhos para um sistema sinal de televisão de alta sistema de recepção de um sinal de alta definição

INVENTORES: Hugh Edward White

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4? da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

Estados Unidos da América em 25 de Julho de 1991 sob οηθ..

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MEMÓRIA DESCRITIVA

Este invento refere-se a aparelhos para gerarem um sinal de relógio, para ser utilizado por circuitos de processamento de sinal digital num receptor de televisão. Em particular, este invento refere-se a aparelhos para desenvolverem um sinal de relógio após uma mudança de canal, de modo a permitirem à informação video associada com um novo canal ser exibida quase imediatamente após a mudança de canal.

Uma característica de rendimento importante de um sistema de recepção de televisão é a capacidade de exibição de uma imagem quase imediatamente após uma perturbação do sistema, tal como por exemplo uma mudança de canal. No caso de um receptor de televisão incluindo circuitos de processamento de sinal digital, o primeiro de muitos acontecimentos que devem ocorrer para produzir uma exibição de imagem é o desenvolvimento de um sinal de temporização de relógio apropriado para utilização pelos circuitos de processamento de sinal digital.

Um sistema particularmente vantajoso de recepção/transmissão de sinal digital para um sinal de televisão de alta definição (HDTV) é descrito no pedido de patente US n^B de série 650,329, entitulado Modulator/Demodulator for Compatible High Definition Television System, pedido em 4 de Fevereiro de 1991. Nesse sistema, a informação de televisão de alta definição transmitida é dividida em informação de alta prioridade que se destina a ser recebida com elevada fidedignidade, e informação de baixa prioridade. A informação de alta prioridade e a informação de baixa prioridade são transportadas como sinais portadores QAM (com modulação de amplitude em quadratura) separados dentro de porções diferentes do espectro de frequência do sinal de televisão. A informação de alta prioridade apresenta um pequeno excesso de largura de banda, e uma largura de banda mais estreita e amplitude significativamente maior do que a informação de baixa prioridade.

Num receptor, foi desenvolvido um sinal de relógio, para

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RCA 86,477 utilização pelas redes associadas de processamento de sinal digital, a partir de um sinal de banda estreita de alta prioridade por meio de um gerador de sinal não linear e um circuito fechado de fase bloqueada que responde ao sinal de saída do gerador de sinal não linear. Uma vez que o gerador de sinal não linear funciona com um sinal QAM de banda estreita, com um pequeno excesso de largura de banda, a grandeza do sinal de saída do gerador não linear é pequena. Isto determina a utilização de um circuito fechado de fase bloqueada de banda estreita, que apresenta uma resposta em tempo lenta indesejada. A energia do sinal para auxiliar no desenvolvimento do sinal de relógio pode ser adicionada ao sinal de televisão, com a forma de um sinal piloto, mas a energia associada com um tal sinal adicionado pode degradar o sinal de televisão por introduzir interferência e artefactos indesejados. Em qualquer caso, num sistema deste tipo é desejável proporcionar um sinal de relógio quase imediatamente após uma mudança de canal, porque os espectadores preferem tipicamente ver uma imagem exibida para o novo canal quase imediatamente após a mudança de canal. 0 presente invento refere-se a esta questão.

aparelho de acordo com os princípios do presente invento está incluído num processador de sinal video de alta definição digital, que processa a primeira informação de canal de televisão e a segunda informação de canal de televisão. Em resposta a uma perturbação do sistema, tal como por exemplo uma mudança de canal, é utilizado um sinal de relógio desenvolvido a partir da informação do canal sintonizado anteriormente, como o sinal de relógio para o novo canal, até poder ser desenvolvido apropriadamente um sinal de relógio com nova fase a partir da informação do novo canal.

Numa concretização ilustrativa do invento, um receptor de televisão digital inclui um chamado igualador de adaptação de amplitude e fase espaçado fraccionariamente. Quando é iniciada uma mudança de canal, é utilizado um sinal de relógio desenvolvido a partir do antigo canal como o sinal de relógio, para o novo canal, até uma rede de controlo, em conjunto com um circui74 032

RCA 86,477 to fechado de fase bloqueada, produzir um sinal de relógio estável com nova fase, na fase do antigo sinal de relógio. São evitadas as variações de fase de sinal de relógio para um período de tempo a seguir à mudança de canal, e o receptor funciona normal e imediatamente após uma mudança de canal.

Descrição breve dos desenhos

A fig. 1 é um diagrama de blocos de uma porção de um receptor de televisão digital, incluindo redes de processamento de sinal digital e o aparelho de acordo com o presente invento.

A fig. 2 representa um espectro de frequência video de banda base de um sinal de televisão de alta definição QAM múltiplo de transmissão simultânea compatível recebido e processado pelo receptor da fig. 1.

A fig. 1 representa uma porção de um receptor HDTV para receber e processar digitalmente um sinal HDTV do tipo mostrado na fig. 2. Este sinal será descrito antes de se prosseguir com a explicação do arranjo de receptor mostrado na fig. 1.

A fig. 2 representa um espectro de frequência video de um sinal de televisão de alta definição, que é compatível com a largura de banda 6 MHz de um canal de sinal de televisão padrão NTSC, e que pode ser utilizado como um sinal de transmissão simultânea. As frequências ao longo da escala de frequências da fig. 2 (-1,25 MHz a 4,5 MHz) são referenciadas à localização de frequência de 0,0 MHz da portadora de imagem RF no sistema padrão NTSC.

O sinal de televisão HDTV é um sinal de dados comprimidos dividido em componentes de informação de alta e baixa prioridade . Neste exemplo os componentes de informação audio, sincronização e video de baixa frequência que se destinam a ser recebidos com elevada fidedignidade são designados como uma alta prioridade. A informação de sincronização, por exemplo, pode ter a natureza de um sinal de treino, contendo uma única assinatura

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RCA 86,477 ou código para facilitar a recuperação e processamento de sinal num receptor, e ilustrativamente pode incluir informação de exploração de velocidade de campo (por exemplo, marcações de início de campo). Outros componentes menos críticos, tais como, por exemplo, informação video de alta frequência, são designados como uma baixa prioridade. A informação de alta prioridade apresenta uma largura de banda estreita relativa à informação de baixa prioridade, e modula a amplitude em quadratura QAM uma primeira portadora suprimida de 0,96 MHz, referenciada a um sinal REF como explicado adiante. A amplitude em quadratura da informação de baixa prioridade modula uma segunda portadora suprimida de 3,84 MHz, que está também referenciada ao sinal REF. Um sinal compósito resultante é uma forma de um sinal QAM múltiplo, isto é, neste caso um sinal QAM gémeo. O sinal QAM gémeo compósito é transmitido na banda de televisão padrão de 6 MHz, por meio do sinal de referência fora de banda REF. A frequência do sinal REF é escolhida, de modo que, quando o sinal REF é modulado pelo sinal QAM compósito, um dos componentes resultantes soma ou diferença cai dentro da banda das frequências associadas com um canal de televisão de frequência rádio desejado, tal como por exemplo o canal VHF de transmissão simultânea 3. 0 sinal REF é modulado pelo sinal QAM gémeo compósito para produzir um sinal modulado de banda lateral duplo, cuja banda lateral inferior é rejeitada e cuja banda lateral superior é retida como representado na fig. 2.

A amplitude do componente QAM de banda estreita é significativamente maior do que a do componente QAM de banda larga, duas vezes maior neste exemplo. A largura de banda de -6 db do componente QAM de banda estreita é 0,96 MHz, e a largura de banda de -6 db do componente QAM de banda larga é 3,84 MHz, ou quatro vezes a largura de banda do componente QAM de banda estreita. As regiões de transição de bordo de banda não linear dos componentes QAM de banda estreita e banda larga são conformadas por filtros de resposta de impulso finito (FIR) com uma raiz quadrada de uma caracteristica de coseno elevada, de modo a produzir regiões de transição suaves, que evitem efeitos indesejados de alta frequência, produzidos por regiões de transição

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-6agudas. O componente de banda estreita apresenta uma característica de amplitude em função da frequência com um excesso de largura de banda de aproximadamente 17%, isto é, 17% mais do que a largura de banda teórica definida pela expressão

1 — x — em que Té o período símbolo para o sinal em questão. A 2 T resposta de amplitude em função da frequência do componente de largura de banda, nas regiões de transição de bordo de banda (não desenhados à escala), tem um quarto da rampa do componente de banda estreita escalonado.

Os componentes QAM de banda estreita e banda larga contêm cada um, um componente de fase I e um componente em quadratura de fase Q. O componente de fase I modula uma portadora de coseno suprimida. Um símbolo” de dados é representado tanto pelo componente I como pelo componente Q. 0 sinal QAM compósito neste exemplo é um sinal 16 QAM. Cada componente 16 QAM I e Q apresenta quatro níveis de amplitude discretos, que resultam num total de 4x4 ou 16 níveis de amplitude possíveis, ou valores, para cada um dos sinais QAM de banda estreita e banda larga, portanto 16 QAM. São necessários dois bits para especificarem os quatro níveis de cada componente I e Q, pelo que cada símbolo de dados requer quatro bits para especificarem os dezasseis níveis para uma combinação I, Q. Assim, a velocidade de bit do sinal QAM de banda larga de 3,84 MHz (-6 db) é 15,36 Mbps (3,84 x 4 bits), e a velocidade de bit do sinal QAM de banda estreita de 0,96 MHz (-6 db) é 3,84 Mbps (0,96 MHz x 4 bits). Num sistema 64 QAM, as velocidades de bit das componentes de banda estreita e banda larga aumentariam de um factor de 1,5. 0 sinal QAM múltiplo (gémeo) apresenta uma imunidade de canal conjunta significativa a partir da interferência associada com o sinal de televisão NTSC padrão, isto é o sinal NTSC transmitido a partir de uma localização diferente no mesmo canal que o sinal QAM gémeo. A interferência de canal conjunta a partir do sinal QAM para um sinal NTSC também é significativamente reduzida.

As velocidades de bit dos sinais QAM de banda larga e de

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RCA 86,477 banda estreita, 15,36 Mbps e 3,84 Mbps, respectivamente, apresentam vantajosamente uma relação inteira de 4:1. Esta relação simplifica a recuperação da informação QAM de banda estreita e de banda larga num receptor, uma vez que o mesmo relógio de dados derivados pode prontamente ser utilizado para temporizar a operação de recuperação de dados de ambos os componentes QAM. As velocidades de relógio de dados requeridas para o sistema receptor podem ser facilmente derivadas a partir do sinal QAM de banda estreita de alta potência prontamente recuperado, como será explicado.

No sistema receptor da fig. 1, um sinal QAM gémeo transmitido, recebido por uma antena 110, é aplicado através de um sintonizador 111 a um misturador 112, em conjunto com um sinal de referência REF nominalmente à frequência do sinal REF utilizado no transmissor. 0 sintonizador 111 inclui um aparelho ajustável pelo espectador, para sintonizar o receptor a partir de um canal para outro de uma maneira convencional. O sinal de saída do misturador 112 inclui componentes de soma e de diferença. O componente de soma de alta frequência é rejeitado por um filtro passa baixo 114, o qual deixa passar o componente de diferença para um conversor de analógico para digital 116. O componente diferença que passou apresenta o espectro de frequência de modulação compósito mostrado na fig. 2, com o espectro de modulação QAM de banda estreita centrado a cerca de 0,96 MHz e com o espectro de modulação QAM de banda larga centrado a cerca de 3,84 MHz.

sinal de saída amostrado digital da unidade 116 é aplicado a um desmodulador 118 que, em conjunto com elementos 120, 122, 126 e 128 forma um processador de sinal de alta prioridade QAM de banda estreita. O desmodulador 118 inclui uma pluralidade de filtros FIR de entrada para fazer passar selectivamente o componente QAM de banda estreita, ao mesmo tempo que rejeita o componente QAM de banda larga. Especificamente, o desmodulador QAM de banda estreita 118 inclui um filtro tendo uma característica de resposta de amplitude em função da frequência que se conforma substancialmente à forma característica de

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amplitude em função da frequência do componente QAM de banda estreita modulada, como mostrado na fig. 2. 0 sinal de saída da unidade 116 é aplicado também a uma rede de processamento de sinal de baixa prioridade QAM de banda larga 150, a qual inclui elementos similares aos que se encontram no processador de alta prioridade QAM de banda estreita, para fazerem passar selectivamente o componente QAM de banda larga, enquanto que rejeitam o componente QAM de banda estreita. O processador de baixa prioridade QAM de banda larga 150 inclui um desmodulador com um filtro tendo uma resposta que se conforma substancialmente à forma da característica de amplitude em função da frequência do componente QAM de banda larga modulado mostrado na fig. 2. Assim, o sistema receptor apresenta entalhes de atenuação de sinal a frequências associadas com informação de alta energia num sinal de televisão de definição padrão.

igualador de adaptação 120, de concepção convencional, recebe os componentes I e Q com fase em quadratura desmodulada do desmodulador 118. 0 igualador 120 emprega um filtro FIR digital de adaptação para compensar as irregularidades de amplitude e de fase, incluindo, por exemplo, os fantasmas causados pelo canal de transmissão. Neste exemplo, o igualador de adaptação 120 é um chamado igualador espaçado fraccionariamente, que é capaz de amostrar mais do que os intervalos mínimos requeridos e introduz, portanto, quaisquer mudanças de deslocamento de fase e de amplitude que sejam necessárias para produzirem as características desejadas de amplitude e fase para os componentes de saída I e Q. 0 igualador 120 inclui uma ROM programada com os valores de fase e amplitude desejados para os componentes de saída I e Q do igualador 120. Os valores de componente de saída I e Q são comparados, respectivamente, com os valores programados, e os valores de entrada I e Q são ajustados para se aproximarem dos valores programados baseados no resultado da comparação. 0 ajustamento é conseguido mudando as ponderações de derivação dos filtros associados com o igualador 120. 0 igualador 120 é capaz de subamostrar num período de símbolo, para produzir uma quantidade de mudança de fase e amplitude necessária para produzir as características de saída de amplitu74 032

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de e fase desejadas. Devido a esta capacidade, o funcionamento do igualador 120 é substancialmente insensível à fase de um sinal de relógio aplicado, apesar dessa fase dever ser, de preferência, substancialmente constante. 0 igualador 120 pode ser um igualador síncrono, apesar de um igualador espaçado fraccionariamente apresentar um rendimento melhor em relação às características de fase de um sinal de relógio aplicado. Os igualadores de adaptação espaçados fraccionariamente e síncronos são explicados no texto Digital Communications, Lee and Messerschmitt (Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA, 1988).

Os sinais de saída I e Q igualados, vindos da unidade 120, são aplicados a uma rede de estima 126, que produz componentes I e Q de saída, representando um estima muito provável dos valores dos componentes I e Q, quando transmitidos. Por exemplo, os valores dos componentes I e Q na saída da rede de estima 126 foram ajustados, como necessário, para compensar o efeito de distorção do ruído adquirido no decurso da transmissão. A rede de estima 126 executa essencialmente uma função interpretativa dos valores designados para amostras que, devido a efeitos tais como por exemplo o ruído, não se ajustam exactamente na localizações designadas na constelação de sinal do quadrante quatro de 16 pontos. Os sinais de saída da rede de estima 126 são aplicados a um descodificador 122, que apresenta essencialmente o inverso de uma operação de mapeamento executada por um codificador no transmissor. São empregues tabelas de consulta para desmapearem a constelação de sinal do quadrante quatro em segmentos de quatro bits (símbolo) sequenciais, na forma de dígito binário, que existiam no transmissor antes de serem codificados no transmissor.

Um detector de erro 124 monitoriza os sinais de entrada e de saída I e Q da rede de estima 126, para produzir um sinal de saída de erro de fase de portadora, com uma grandeza proporcional ao erro de fase entre os sinais de entrada e de saída I e de entrada e de saída Q da rede de estima 126. 0 erro de fase pode ser devido aos efeitos de ruído, caso em que o erro de fase teria natureza aleatória. 0 erro de fase pode ser também devido

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-10à frequência do sinal REF não ser substancialmente igual à frequência do correspondente sinal REF utilizado no transmissor, caso em que o erro de fase não teria natureza aleatória. 0 sinal de ERRO de saída do detector de erro 124 é utilizado ultimamente para compensar a frequência do sinal REF de se desviar de um valor desejado, isto é, o valor da frequência do correspondente sinal REF no transmissor. 0 detector de erro 124 funciona a uma velocidade de amostragem mais elevada do que o igualador 120 para detectar os deslocamentos de fase e frequência, que podem ser devidos a um desvio de frequência atribuível ao sintetizador 135, ou a um desvio de frequência de um oscilador associado com o sintonizador 111.

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Especificamente, o sinal de ERRO é aplicado a uma rede de oscilador com controlo de voltagem (VCO) 128, incluindo um filtro passa baixo, para modificar os valores dos sinais de referência de seno e coseno em quadratura de fase aplicados ao desmodulador de quadratura 118. Os sinais de referência de seno e coseno modificados alteram o processo de desmodulação até a grandeza do sinal de saída representativo de erro do detector 124 indicar que qualquer desvio da frequência do sinal REF de um valor desejado foi compensado. 0 filtro passa baixo associado com a unidade 128 filtra o sinal de ERRO, de modo que os valores dos sinais de referência do VCO 128 e assim o funcionamento do . desmodulador 118 são modificados em resposta a erros de natureza não aleatória, tais como o desvio de frequência descrito, e não são afectados pelos efeitos aleatórios, tais como por exemplo o ruído. 0 processador de sinal de baixa prioridade QAM de banda larga 150 contém elementos que funcionam da mesma maneira que as unidades 118, 120, 126, 124 e 128 do processador QAM de banda estreita explicado atrás. A informação adicional que se refere ao funcionamento do circuito fechado de controlo do tipo que inclui a rede de estima 126, o detector 124, o VCO 128 e o desmodulador 118 pode ser encontrada no texto Digital Communications, Lee and Messerschmitt, como indicado atrás.

Um processador de sinal 140 combina o sinal de dados de alta prioridade desmodulado do descodificador 122 e o sinal de

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-lidados de baixa prioridade desmodulado do processador 150. O processador 140 pode incluir redes de descompressão de dados tais como descodificadores Huffman e redes de quantificadores inversos e de correcção de erros, e redes de desmultiplexação e de combinação de sinal para proporcionarem componentes de sinal de televisão audio e video separados. 0 componente audio é processado por um processador de sinal audio 142 antes de ser aplicado a um dispositivo de reprodução de som 146. 0 componente video é processado por uma unidade 144 para produzir um sinal representativo de imagem que é aplicado a um dispositivo de exibição de imagem 148.

Um sintetizador de frequência digital directo 129 produz um sinal de relógio de 15,36 MHz CLK em resposta a um sinal de relógio mestre de um gerador de relógio de sistema 130, que também proporciona um sinal de relógio para um sintetizador de frequência 135, para desenvolver o sinal de referência de mistura REF. 0 sinal de relógio do gerador 130 é utilizado para sincronizar o funcionamento de sintetizadores 129 e 135, e apresenta uma frequência de 10 MHz, neste exemplo. A frequência do sinal REF corresponde nominalmente à do sinal REF utilizado no transmissor. Qualquer desvio da frequência do sinal REF de uma frequência desejada é compensado como descrito atrás. 0 sinal CLK da fonte 129 é um sinal de relógio para os circuitos de processamento de sinal digital no processador de baixa prioridade 150. O processador de banda estreita de alta prioridade processa um sinal com uma largura de banda que é um quarto do sinal de banda larga. Portanto, os elementos de processador de alta prioridade respondem a um sinal de relógio CLK/4 com uma frequência (3,84 MHz) um quarto do sinal CLK, como proporcionado por um divisor de frequência 136.

A frequência do sinal de relógio CLK no receptor corresponde à frequência do sinal de relógio empregue no transmissor. 0 estabelecimento da frequência de relógio de receptor apropriada é facilitado pelo desenvolvimento do sinal de relógio de receptor a partir da informação contida no componente QAM de banda estreita de alta potência recebido de modo mais seguro. Especi£ ·' • —írt-íTT*'

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-12ficamente, o sinal QAM compósito a partir da saída do LPF 114 é aplicado a um gerador de sinal não linear 131, por exemplo, um gerador de potência N, tal como por exemplo, um multiplicador que multiplica a entrada por si própria, onde N pode ser 2 ou 4. A unidade 131 produz um componente de frequência único à velocidade de símbolo do componente QAM de banda estreita. Neste caso, a velocidade de símbolo é 0,96 MHz, um quarto da velocidade de bit. A unidade 131 produz também um componente de saída altamente atenuado a uma velocidade de símbolo do componente QAM de banda larga de baixa potência, componente de saída que é ignorado pelas unidades de processamento de sinal seguintes.

componente de saída de velocidade de símbolo de 0,96 MHz da unidade 131 é filtrado em passa banda pelo filtro 132 antes de ser aplicado a um deslocador de fase 133. O filtro 132 tem uma frequência central à frequência de símbolo de 0,96 MHz. A largura de banda do filtro 132 não é crítica, mas deve ser suficiente para proporcionar uma relação entre o sinal e o ruído adequada. O deslocador de fase 133 proporciona um retardo variável de até um período de relógio do sinal de saída de 0,96 MHz do filtro 132 sob condições que serão descritas subsequentemente. Sob condições de funcionamento contínuo normal, o deslocador de fase 133 apresenta um estado estático e confere um valor de retardo para o sinal do filtro 132, como necessário para igualar a fase dos sinais de entrada para um detector de fase 137.

Sob condições contínuas normais, um comutador electrónico 134 está na posição A como mostrado. Assim, o detector de fase 137, que responde ao componente de saída de velocidade de símbolo de 0,96 MHz da unidade 133, forma um circuito fechado de fase bloqueada em conjunto com um filtro passa baixo 138, o sintetizador 129 e um divisor de frequência de divisão por 16 139. 0 filtro 138 remove as frequências espúrias, incluindo o ruído produzido pelo funcionamento do gerador de sinal não linear 131. 0 divisor de frequência 139 recebe um sinal de 15,36 MHz do sintetizador 129 e proporciona um sinal de saída de 0,96 MHz dividido em frequência a uma entrada de controlo do detector

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de fase 137. O sintetizador 129 inclui um registador que acumula incrementos determinados pelo sinal aplicado a uma entrada de controlo da unidade 129 do filtro 138, a uma velocidade determinada pela frequência sinal do gerador de relógio 130. 0 valor de fase acumulado endereça uma ROM, contendo valores sinusoidais que sintetizam o sinal de saída da unidade 129. A função da unidade 129 pode ser implementada com o circuito integrado tipo Q2334, disponível comercialmente a partir da Qualcomm Corporation de San Diego, Califórnia, USA.

Neste sistema, o componente de alta prioridade apresenta, vantajosamente, uma largura de banda estreita com atenuação fora de banda aguda, isto é, saias, em degrau. O pequeno excesso (17%) de largura de banda do componente QAM de banda estreita, não permite ao gerador não linear 131 produzir um sinal de saída de grandeza suficiente para desenvolver rapidamente um sinal de relógio sincronizado apropriadamente, após uma perturbação do sistema, tal como por exemplo uma mudança de canal. Apesar do componente QAM de banda estreita, aplicado ao gerador não linear 131, apresentar uma amplitude relativamente grande, o pequeno excesso de largura de banda do componente QAM de banda estreita evita que o gerador 131 desenvolva um grande sinal de saída. A grandeza do sinal de saída de um gerador de sinal não linear (por exemplo, multiplicador), tal como por exemplo, a unidade 131 em resposta a um sinal QAM de entrada é uma função da forma da característica da amplitude em função da frequência do sinal de entrada, particularmente, nos bordos de banda. Para uma dada característica de amplitude de passa banda, uma rampa escalonada no bordo de banda produz um componente de saída de frequência única de pequena amplitude à velocidade de símbolo do sinal de entrada, ao mesmo tempo que uma rampa de bordo de banda baixo produz um componente de saída de grande amplitude.

A saída de sinal pequena do gerador não linear 131 sugere, que um circuito fechado de fase bloqueada de banda estreita, segue o gerador 131. Um circuito fechado de fase bloqueada de banda estreita, como utilizado neste caso, apresenta um tempo de resposta lento comparado com um circuito fechado de fase bloque-

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-14ada de banda larga, pelo que um sinal de relógio de saída do circuito fechado de fase bloqueada apresenta uma fase variando lentamente, durante um período de tempo, até ser alcançado o bloqueio de fase. Esta fase variando lentamente, antes do bloqueio de fase é indesejável, uma vez que afecta adversamente o funcionamento do igualador de adaptação 120 e os outros circuitos que respondem ao relógio. Apesar do igualador espaçado fraccionariamente 120 ser substancialmente insensível às diferentes fases de relógio fixas, uma fase de relógio variando, antes do bloqueio de fase pode produzir problemas de seguimento em relação à minimização do erro de fase dos sinais de entrada e saída I e Q, e ao erro de fase de portadora. Tais problemas de seguimento são particularmente prováveis de se desenvolverem no intervalo entre o início de uma mudança de canal e o subsequente bloqueio de fase, mas são evitados pelo aparelho gerador de sinal de relógio explicado adiante. Uma fase de relógio, variando durante a aquisição de um novo sinal, interromperá ou retardará a convergência do igualador. Em particular, esta condição ocorrerá após uma mudança de canal, enquanto que o igualador se está a adaptar para compensar as características de amplitude e fase do novo canal.

Quando ocorre uma mudança de canal, é desejável produzir uma imagem visível, não distorcida, rapidamente para o novo canal, porque os espectadores preferem ver uma imagem visível quase imediatamente após uma mudança de canal. Assim, é importante desenvolver rapidamente um sinal de relógio adequado após a interrupção de uma mudança de canal. Isto é conseguido pelo aparelho descrito em combinação com o deslocador de fase 133, o comutador 134 e uma rede de controlo 155. A rede 155 é um microprocessador incluindo comparadores, comutação e circuitos lógicos para proporcionarem sinais de controlo de saída como uma função das grandezas de certos sinais de entrada como será explicado.

Sob condições de funcionamento contínuo para um dado canal, o comutador 134 está na posição A, como mostrado, e o circuito fechado de fase bloqueada incluindo os elementos 137, 138, 134,

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129 e 136 actuam em conjunto para manterem uma diferença de fase substancialmente de 0^o entre o sinal de entrada de 0,96 MHz aplicado ao detector de fase 137 do deslocador de fase 133 e o sinal de entrada de 0,96 MHz aplicado ao detector de fase 137 do divisor de frequência 139. Este último sinal é desenvolvido pelo sintetizador 129, em resposta a um sinal de controlo representativo de erro de fase do filtro 138, transportado através do comutador 134 na posição A.

Quando é iniciada uma mudança de canal por um espectador, o sintonizador 111 proporciona um sinal indicador de mudança de canal de saída CC, por exemplo, um impulso, para uma entrada de uma rede de controlo 155. 0 sinal CC provoca que a rede de controlo 155 proporcione um sinal de controlo de comutação de saída S, com uma grandeza, para provocar que o comutador 134 ocupe a posição B em vez da posição A. Na posição Β o sinal de controlo de erro de fase da saída do filtro 138 é comutado do sintetizador 129 para o deslocador de fase 133. 0 sintetizador 129 continua a proporcionar o sinal de relógio CLK, com a característica de fase do canal anteriormente sintonizado, enquanto que a rede de controlo 155, o comutador 134 e o deslocador de fase 133 cooperam para alinharem a fase do sinal de saída do filtro 132 para o novo canal com a fase do sinal de relógio associada com o antigo canal. Durante este tempo os circuitos de processamento de sinal digital no processador de alta prioridade e no processador de baixa prioridade recebem os sinais de relógio de fase fixa CLK/4 e CLK, respectivamente.

O sinal de controlo representativo de erro de fase do filtro 138 é aplicado a uma entrada de controlo do deslocador de fase 133 através do comutador 134, na posição B, para determinar a grandeza e direcção do deslocamento de fase produzido pela unidade 133. A rede de controlo 155 monitoriza o sinal de erro de fase (E) do filtro 138 para determinar quando a acção do deslocador de fase 133 minimizou a diferença de fase entre o sinal do sintetizador 129, quando transportado através do divisor 139, e o sinal com deslocamento de fase do canal acabado de seleccionar, quando transportado pelo filtro 132, que actua como

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RCA 86,477 um sinal de referência para o detector de fase 137. Quando é atingido um mínimo, isto é, quando as saídas do detector de fase 137 e o filtro 138 indicam uma diferença de fase substancialmente de 0° entre os sinais de entrada do detector de fase 137, a rede de controlo 155, através do sinal S, faz voltar o comutador 134 para a posição A, pelo que os sinais de relógio desenvolvidos a partir do novo canal são aplicados aos circuitos de processamento de sinal digital. Neste instante, o deslocador de fase 133 continua a proporcionar uma quantidade de deslocamento de fase (retardo) como uma função do último valor recebido do filtro 138 e armazenado pela unidade 133, pelo que o novo sinal de canal, vindo das unidades 132 e 133, actua como uma referência para o circuito fechado de fase bloqueada.

A entrada da rede 155, que recebe um sinal de referência R da saída do filtro 132, tem associados, por exemplo, o conversor de analógico para digital e os circuitos de comparador. Estes circuitos detectam a grandeza do sinal R e o retardo de colocação do comutador 134 de novo para a posição A, até que o sinal de saída do filtro 132 seja suficientemente grande, para permitir ao circuito fechado de fase bloqueada seguir o sinal de símbolo do novo canal, a partir do qual é desenvolvida a frequência de relógio CLK através do sintetizador 129. O comutador 134 não faz retornar para a posição A da posição B, até a rede de controlo 155 detectar que o sinal de saída do filtro 132 é suficientemente grande para o funcionamento adequado do circuito fechado de fase bloqueada, e que o sinal E é representativo de uma diferença de fase substancialmente de 0 ^o entre os sinais de entrada da unidade 137.

Assim, após uma mudança de canal, é utilizado um sinal de relógio, desenvolvido a partir do canal anteriormente sintonizado, para o novo canal, até o componente de velocidade de símbolo para o novo canal, quando derivado pela unidade 131, possa controlar adequadamente o circuito fechado de fase bloqueada e produzir um sinal de relógio de fase estável, através do sintetizador 129. Os circuitos de processamento de sinal digital, que respondem ao relógio, tais como os igualadores de adaptação

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apresentam funcionamento normal e sem perturbação, durante uma mudança de canal, e as funções de receptor para o novo canal começam imediatamente após uma mudança de canal.

Claims

-18REIVINDICAÇÕES

1 - Aparelho para um sistema para processamento de sinal de televisão de alta definição, caracterizado por compreender:

meios (111) para proporcionarem um sinal de controlo de mudança de canal indicativo do dito, sistema a ser sintonizado de um primeiro canal para um segundo canal;

meios de processamento de sinal digital (118 - 128), tendo uma entrada de sinal para receber o dito sinal de televisão, e uma entrada de relógio para receber um sinal de relógio;

meios (155, 129) que respondem ao dito sinal de televisão e ao dito sinal de controlo de mudança de canal, para desenvolverem um sinal de relógio numa saída de relógio, incluindo os ditos meios de desenvolvimento meios (133, 134, 137, 138, 139) para transportarem para a dita saída de relógio (a) um primeiro sinal de relógio desenvolvido a partir da informação de televisão associada com o primeiro canal, durante um intervalo inicial a seguir a uma mudança de canal, e (b) um segundo sinal de relógio, desenvolvido a partir da informação de televisão, associada com o dito segundo canal, quando o dito segundo sinal de relógio apresenta um característica de fase desejada; e meios (136) para acoplarem a dita saída de relógio dos ditos meios de desenvolvimento à dita entrada de relógio dos ditos meios de processamento de sinal digital.
2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

o dito sinal de televisão ter um largura de banda compatível com um canal de sinal de televisão padrão pré-existente, e compreender um componente modulado de banda estreita, contendo informação de alta prioridade e um componente modulado de banda larga, contendo informação de baixa prioridade; e

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RCA 86,477 os ditos meios de desenvolvimento desenvolverem o dito sinal de relógio a partir da informação de alta prioridade.
3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os ditos meios de desenvolvimento de sinal de relógio incluírem:

meios que respondem ao dito sinal de televisão para recuperarem selectivamente a dita informação de alta prioridade;

meios de sintetizador de frequência, tendo uma entrada de controlo e uma saída de sinal;

meios de controlo de fase, incluindo uma entrada de controlo de fase, que responde à dita informação de alta prioridade e a um sinal de saída do dito sintetizador de frequência, para desenvolver um sinal representativo de erro de fase; e meios para acoplarem o dito sinal representativo de erro de fase à dita entrada de controlo de fase dos ditos meios de controlo de fase, durante o dito intervalo inicial, e à dita entrada de controlo do dito sintetizador de frequência noutras ocasiões.
4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os ditos meios de acoplamento incluírem:

meios de comutação, tendo uma entrada para recepção do dito sinal representativo de erro, uma primeira saída acoplada à dita entrada de controlo do dito sintetizador de frequência, e uma segunda saída acoplada à dita entrada de controlo de fase dos ditos meios de controlo de fase; e meios que respondem ao dito sinal de controlo de mudança de canal e ao dito sinal representativo de erro de fase, para controlarem a comutação dos ditos meios de comutador entre as ditas primeira e segunda saídas.

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5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os ditos meios de controlo responderem adicionalmente à informação de alta prioridade recuperada para controlarem os ditos meios de comutador.
6 - Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os ditos meios para recuperarem a dita informação de alta prioridade serem uma rede não linear.
7 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos meios de processamento de sinal digital incluírem um igualador de adaptação, que responde a um sinal de relógio a partir dos ditos meios de desenvolvimento.
8 - Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito igualador de adaptação ser um igualador espaçado fraccionariamente.
9 - Aparelho para um sistema para recepção de um sinal de televisão de alta definição, tendo uma largura de banda compatível com um canal de sinal de televisão de televisão padrão pré-existente, e compreendendo um componente modulado de banda estreita, contendo informação de alta prioridade, e um componente modulado de banda larga, contendo informação de baixa prioridade, caracterizado por compreender:

meios (111) para proporcionarem um sinal de controlo de mudança de canal indicativo do dito receptor a ser sintonizado de um primeiro canal para um segundo canal;

primeiros meios de processamento de sinal digital (118 128), incluindo um igualador de adaptação e tendo uma entrada de sinal, para receber o dito sinal de televisão, e uma entrada de relógio, para receber um sinal de relógio, para processamento da dita informação de alta prioridade;

segundos meios de processamento de sinal digital (150), incluindo um igualador de adaptação e tendo uma entrada de sinal

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-21para receber o dito sinal de televisão, e uma entrada de relógio para receber um sinal de relógio, para processamento da dita informação de baixa prioridade;

meios (155, 129) que respondem à dita informação de alta prioridade e ao dito sinal de controlo de controlo de mudança de canal, para desenvolverem um sinal de relógio numa saída de relógio, proporcionando os ditos meios de desenvolvimento na dita saída de relógio (a) um primeiro sinal de relógio desenvolvido a partir da informação de televisão associada com o dito primeiro canal, durante um intervalo inicial, a seguir a uma mudança de canal, e (b) um segundo sinal de relógio desenvolvido a partir da informação de televisão associada com o dito segundo canal, quando o dito segundo sinal de relógio apresenta uma característica de fase desejada; em que os ditos meios de desenvolvimento incluem:

(a) meios (131), tendo uma resposta não linear, para recuperarem a dita informação de alta prioridade de banda estreita a partir do dito sinal de televisão;

(b) meios de sintetizador de frequência (129) tendo uma entrada de controlo e uma saída de sinal;

(c) meios de controlo de fase (133, 137), incluindo uma entrada de controlo de fase, que responde à informação de alta prioridade recuperada dos ditos meios não lineares e a um sinal de saída do dito sintetizador de frequência, para desenvolver um sinal representativo de erro de fase;

(d) meios de comutador (134) tendo uma entrada para recepção do dito sinal representativo de erro de fase, uma primeira saída, acoplada à dita entrada de controlo do dito sintetizador de frequência, e uma segunda saída, acoplada à dita entrada de controlo de fase dos ditos meios de controlo de fase;

(e) meios de controlo (155), que respondem ao dito sinal de controlo de mudança de canal e ao dito sinal representativo de

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-22erro de fase, para controlarem a comutação dos ditos meios de comutador entre as ditas primeira e segunda saídas, de modo que o dito sinal representativo de erro de fase seja acoplado à dita entrada de controlo de fase dos ditos meios de controlo de fase, durante o dito intervalo inicial, e à dita entrada de controlo do dito sintetizador de frequência noutras ocasiões; e meios (136) para acoplarem a dita saída de relógio dos ditos meios de desenvolvimento às ditas entradas de relógio dos ditos primeiros e segundos meios de processamento de sinal digital.
10 - Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a dita informação de alta prioridade apresentar um excesso de largura de banda inferior a 30%.
11 - Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por os ditos primeiros meios de processamento de sinal digital incluírem um igualador de adaptação espaçado fraccionariamente, que responde a um sinal de relógio dos ditos meios de desenvolvimento.
12 - Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por os ditos meios de controlo responderem adicionalmente à informação de alta prioridade recuperada a partir dos ditos meios não lineares.