TW391114B - System and method for harmonic interference avoidance in carrier recovery for digital demodulation - Google Patents

Description

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（/ ) 1 〔發明之背景〕 1 ·技術領域 此處所述的本發明縴體上是鼷於數位訊號之解調。此 處所述的本發明尤指控制一下轉換頻率以計算出解調器内 « 鲁 固有之諧波。 2 ·相闞技術 解調為一種廣泛蓮用的過程，用Μ使很高的頻率成為 可利用者。一種數位解調内的載波回復技術是建立於回復 環路内之一VCO (電壓控制振盪器）存在的基礎之上。 VCO執行兩項功能：首先，其搜索被稱為"掃頻"之遇 程内的載波頻率；其次* 一旦回復環路鎖定，其追蹤該載 波。由於VCO所追蹤的頻率偏移約為 +/-5ΜΗΖ，故執行 追蹤十分重要。此頻移大部分是由低雜訊放大器漯移（L N A )所引起。 於實際系統中將產生諧波的問題。諧波一般是為可能 干擾一載波回復環路的附加頻譜部分。尤其，主要的問題 是振盪器諧波存在於VCO附近的可能性。若諧波落在載 波回復環路的捕獲/追蹤範圍内，則VCO有可能因為耦 合的緣故變成受干擾，或者鎖定失敗，或者一旦需要時打 破鎖定。測最顯示此干擾可能引起1至5dB的損耗。具體而 言，在某些情形下，此干擾可能高得足Μ令追蹤成為不可 能（若IF載波落在諧波之外），或者特別是在有雜訊通 道內操作時，令解調器或F E C解碼器異步（若追蹤截去 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項冬填寫本頁) .裝· 訂 Α7 Β7 i、發明説明（之） 諧波之外的V C 0頻率）。 此問題亦發生於不包含超外差法過程之載波回復環路 中。談到標準V C 0過程可能將諧波產生減少到最小限度 ，當藉由需要更昂貴元件來增加搡作容限時•其無法容納

I » 諧波存在於敏感的頻帶。因此，需要一棰解決方法K於作 出載波回復之際容納真實世界的諧波。 〔發明之概要〕 本發明克服了前述的問題，因為其容許諧波存在於各 種不同的頻帶。所揭示的糸統可用於需要載波訊號回復之 衛星接收器與有線電視接收器。 此處所揭示的系統與方法解決了由各種諧波鎖定到一 下轉換載波上而產生的干擾問題，且若未鎖定•則藉由鎖 定到該下轉換載波之偏移形式來解決干擾問題。随後，該 糸統與方法將該下轉換載波遷移至掃頻帶上之一新的位置 ，遠離諧波與其他降级頻率（例如，一 S A W濾波器的滾 降頻率）。採用所揭示之發明，解調器可正確地行使其功 能，即使是在降级諧波存在的情形下。 〔附圖簡要說明〕 現將參考本發明之較佳實施例Μ更為詳细地描述本發 明·此詳细描述僅藉由舉例的方式給出，並舉例說明於附 圖中，其中： 第一圖顯示本發明之一第一硬體環境。 第二圔顯示依據本發明之實施例.施加於一載波回復 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS >八4規格（210Χ297公釐） - 圓-…........—_，… 一4 一 ---:--.-----裝-- {請先閲讀背面之注項#<4'寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（3) l 值環路之一振盪器的電壓訊號。 第三圖顯示依據本發明之實施例，鎖定至一載波訊號 t之載波回復環路。 第四圖顯示依據本發明之實胨例的一流程圖。

I 第五、六画顯示依據本發明之實施例的訊號示意圖。 〔詳细描述〕 本發明是在參考數位訊號之回復之下被討論。可以理 解•本發明亦可容易地施行於其他非數位訊號之回復。 第一圖顯示依據本發明之實施例之不同成分的方塊圖 。一L頻帶數位訊號1 〇 1是接收自一數位源（例如，一 衛星接收器）並為一追蹤漶波器1 02所追蹤。又，數位 源的附加輸入包括數位線分配系統。又，於另些實施例中 ’可自類比電視糸統Μ及無線電傳輸糸統接收同樣包括數 位線分配糸統的非數位輸入。這些糸統僅給作為實例之用 。此處所述之本發明的應用是為存在有諧波並需要調整諧 波的多種使用所設計。 追蹤逋波器102的輸出透過受控放大器103饋入 。受控放大器是由解調控制1 1 5所控制，以供.自動增益 控制之用。受控放大器的輸出被餹入混合器1 04 *其中 受控放大器的輸出被下轉換到一中頻（IF)内。混合器 使用一由合成器107輸出的訊號。如第一圖所示，合成 器1 07的輸出被控制為一設定頻率。此處，合成器1 0 7是被控制為在一第一頻率處輸出一訊號·並且於微處理 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） n n n H ^1 1· n In n^n n n n T d· nn I I n ，衣 * US. 、-& 泞 {請先閲讀背面之注$項#?填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明説明（） i 器1 22控制之際，在第一第二頻率處輸出該訊號。簡言 之，兩種頻率被稱為f (synth)與f (synth-δ )，其中δ是 改變合成器1 0 7之輸出的一偏移值。為控制合成器1 〇 7，微處理器1 2 2輸出至少兩個3¥(^11與8¥^11：11-5訊號中

I

I 的一個。 隨後，來自混合器1 04的輸出通過聲音駐波（SA W)漶波器105，其中對IF訊號漶波，Κ去除多餘的 特質。最後，IF訊號通過故大器106隨後到達基帶處 理糸統。

基帶處理系铳包含許多不同的子電路。來自放大器1 06的輸出被分離為兩條路徑I與Q，其中I代表I F訊 號中同相的成分，CI代表I F訊號中90°相位差的成分 。首先參看I路徑，I F訊號於混合器1 08内與來自電 壓控制振盪器1 17 (VC0 1)之一 90°偏移的輸出 相混合。相位偏移是由移相器1 10來完成。來自混合器 108的輸出通過低通濾波器（LPF) 1 1 1 ，透過A /D轉換器，隨後到達解調控制1 15 路徑類似於I 路徑，使用混合器109、LPF1 12、及A/D轉換 器1 14。解調控制1 1 5的輸出饋入前向誤差校正電路 1 1 6並作為所需的訊號輸出。例如，所需的訊號輸出設 為一MPEG輸出訊號。

一旦糸統鎖定於載波頻率F lock-int之上，解調控制 器1 15使用來自VC01的預引比例訊號*透過DIV 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐） ^ - —— I I裝 訂 泠 (請先閲讀背面之注意事項Λ·%寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（r ) 1 2 3來估算頻率F lock-int，K判斷VCO 1頻率與鍇 波有多接近。 陲後，微處理器Μ該偏移值來改變合成器1 07的頻 率*該偏移值將使載波回復鎖定於諧波與限定之間的一個 « 頻率處，於該限定中漶波器（SAW或基帶）開始降低訊 號頻譜。 随後致能掃描訊號，但掃描訊號具有一更小的振幅， 因為糸統大約知道頻率F final-lock位於何處。特別地， 窄掃描僅須比合成器级寬些。Μ此方法，新頻率F lock-final處的探測比F lock-in t處初始的探測進行得更 快。 解調控制1 1 5輸出各種控制訊號。首先，其經由L PF 1 2 1輸出一自動增益控制訊號，該自動增益控制訊 號如上所述控制放大器1 0 3。其次，解調控制1 1 5經 由LPF 1 20輸出記號時鐘回復訊號Μ用於VC0 1 1 17。最後，解調控制1 15經由LPF1 19輸出記 號時鐘回復訊號Μ用於VC02 1 1 8，以便致能Α/ D轉換器1 1 3與1 1 4，Μ獲知欲被解解的各記號於何 時開始。為協助記號時鐘回復環路，解調控制器使用分配 器DIV123M按比例縮減來自V0C1 117的頻 率，以判斷輸出V0C2 118的時鐘回復頻率應為何頻率。 於此實例中，大多數盛行的諧波產生於包含VC02 1 1 8的此環路。本發明所述的正是此諧波。然而，另 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---：--.-----裝-- (請先閲讀背面之注意事項\^寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（6 ) 些諧波也同樣存在，並且類似地被遊免。進一步地，諧波 可能由外部位置所產生（例如，由另一微處理器的時序電 路所產生）。本發明的實施例欲進一步避免埴些額外的諧 波。 < » » 除了控制合成器1 07之外，微處理器1 22亦控制 解調電路1 1 5與前向誤差校準？|路1 1 6。 將注意力轉向包含VC0 1的載波回復環路，載波回 復電路糸統執行兩種主要功能：其透過一被稱為〃掃頻" 的過程搜索一個下轉換載波頻率，且一旦該回復環路鎖定 即追蹤該載波。關於追蹤功能，致能載波回復電路，以追 蹤大約+ /-5MHZ的頻率漂移。這些溧移大部分是由低雜訊放 大器（LNA)偏移所造成。 第二圖顯示依據本發明之實施例，輸出到VC0 1 1 1 7的電壓輸出訊號。第二圖顯示兩組掃頻。第一組被 稱為f (synth)周期。此周期包括兩個相等的時間間隔tl 與一個時間間隔t2 。這兩種時間隔間隔因為具有兩斜率n i (與-nu )及m2而顯示了來自VC0 1 1 1 7的電壓輸 出。於偏移頻率周期f (synth- S )應用期間•因為偏移頻 率設定為包括載波頻率，故間隔的時間周期t3與t4的長 度被調整為更短。於此實例中，本發明的實施例將輸入V C 0 1 1 1 7之電壓波形的斜率mi與1112設計為保留有 相同的值。第二圖中所示的掃描訊號具有兩不同的斜率au 與《12 ，因此所獲得的掃描訊號低得U2 )足Μ在糸铳額定工 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---.--;-----裝------钉-----^--Λ (請先Μ讀背面之注意Ϋ項$寫本頁) A7 B7 五、發明説明（) 作的最差訊號雜訊比（SNR)下鎖定於載波訊號上。然 而於高SNR之下，允許掃描訊號（nu )相對快速Μ將載波 的探测時間減少到最短。 本發明的實施例將解^控制器向VC01 117所

I 提供的電懕設計為理想線性。或者，同樣地設想非線性掃 描，Μ允許在掃描間隔上精確控制。第二圈之訊號的峯-峯值判澌預期IF載波周圍的頻率擺動（一般表示於供 陸地應用的4 8 0 MHz或衛星接收器中的7〇MHz)。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 ---.--7-----裝-- (請先閲讀背面之注意事項&寫本頁) 如第二圖所示，f (synth)周期是跟随在f (synth-δ) 周期之後。一波形到另一波形的變換允許下轉換載波訊號 的快速探測，因為若於f (synth)期間未示蹤出載波，則在 f (synth- δ )期間，變換下轉換載波頻率有可能示蹤出該 載波。或者，本發明對於在切換之前具有成倍於f (synth-δ )周期之f (synth)周期的掃描訊號進行設計。此方法 允許系統平均計入瞬時接收效應（例如，載波訊號之暫時 閉鎖）。再者，本發明考應一種用於啟始f (synth-δ)周 期的第三方案，其中f (synth- δ )僅於一已建立的鎖定與 随後的失效之後（如，當載波頻率由於LNA而偏移時） 被啟動。 第三圃顯示諧波避免方案期間VC01 117的输 出。F saw(min)與F saw(max)表示允許通過SAW漶波器 1 0 5的最小與最大頻率。因此，所有下轉換載換頻率懕 被控制為落在此範圍之内。進一步地，本發明之實施例意 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ' 五 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 A7 B7 發明説明（友） 圖保持如Fsaw(min)與Fsaw(max)分開，因為SAW濾波 器之切斷頻率附近的訊號長度相對快速地滾降。使用由 解調控制所產生的掃描，VCO 1 1 1 7掃描其受控頻 率範圍F min至F max。如此處所示，諧波頻率f harmonic

I % 靠近實際的下轉換載波頻率F lock-int。因此，當具有V C0 1的載波回復環路可能（如此處所示）或不可能實際 鎖定於該下轉換載波訊號上時•諧波頻率與載波頻率的最 為靠近有可能干播載波回復環路的工作。於第三圖的實例 中*載波回復環路於時間t d處解除鎖定。當此惰形發生時 *或當載波回復環路無法鎖定至載波頻率上，微處理器（ 或微控制器）1 2 2將合成器的下轉換頻率自F (synth) 變換為F (synth-δ )。於此情形下，載波回復環路開始使用 較短的時間間隔，於時間t d處掃描載波。於掃描時間t j 處，最後的鎖定是在下轉換載波頻率上達成。 使用此過程，載波回復環路將永久性地鎖定且藉由控 制器或微處理器可達成一真/假鎖定的決定。若鎖定並不 是在正確的載波上（如*在另一變換相位的載波上發生假 鎖定），則系統將打破鎖定，直至達到正確的鎖定。又， 若透遇減小臨界位準之外S N R，諧波產生許多誤差•則 糸統再次打破鎖定並重禊示蹤過程，直至達成真的鎖定。 美國專利序列號第0 8/4 2 7, 6 6 0號，標題為〃用於定位並追 蹤一 Q P S K載波之方法與装置〃的専利中關於真/假鎖 定判斷有詳细的描述，該專利案是為美國專利序列號第 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ：297公釐） —.—；-----裝— (請先聞讀背面之注$項寫本頁) 訂

A 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（？） i 08/160,83 9號，棟題為"用於定位並追蹤一 QP S K載波 之方法與裝置〃申請的接續案，現在已被放棄，此處一併 结合所有必要的揭示Μ供參考。 如第三國中所示，鎖定的形成與打破是顯示為頻率F % lock-int。本發明的意困是令頻率掃描範園（自Fain至F max)大於預期的LNA偏移加上合成器分解階段與SAW 濾波器。又*本發明的實施例設想基帶L P F不應使訊號 頻譜失輿。又，為了降低雜訊之目的，本發明的實施例設 想將Fmin與Fraax從SAW滹波器之切斷頻率（F saw(min)與F saw(inax))中分離出，因為這些切斷頻率 附近的訊號被衮變。因此，糸統在F s a w ( b i η)與F saw(max)處提供足夠的對失真之清除，Μ便適應掃描與載 波回復環路之鎖定，即使在掃描周期的極端處亦是如此。 在第三圖中懕注意調整偏移的載波頻率以令偏移的載 波頻率盡可能遠離衰變的頻率。於此情形下，載波頻率被 調整為在初始鎖定頻率（先前未能鎖定）Flock-int與， 一 S AW濾波器頻率F saw(iain)之間為相等。關於第三圖 之實例，F saw(min)最好随著詢波靠近F saw(max)而移動 至該F saw(min)。於另一實例中，F lock-final頻率是在 F saw(min)的初向移動以避免諧波靠近F saw(Diin)。於第 四圖所示的另一實例中，Fhaemonic頻率與至少一個F min與F max頻率用來設置F lock-final頻率。應當注意， 欲避免之頻率是那些包含有衮變持質的頻率。於K上實例 -11- 本紙張度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） ---.--；-----^------iT-------.4. (請先閲讀背面之注項寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（π ) l 中，F min頻率是随著判斷出哪組使用頻率為糸統額定頻率

•而在一實例（並且在另一實例中倒轉）中的頻率F saw(nin)上選定，Μ遊免雜訊頻率。例如，若F saw(min) 逭離F min，則本發明之實施例設想F nin為低頻限定，因 « 為在F saw(max)方向上移動太遠可能令F fina卜lock延伸 到F mi η之下方。同樣的遇程亦可容易地施用於上頻率。 應當注意，此處依據本發明之實施例的宽搜索波段數 目及窄搜索波段數目的選定舉例而言•顯示為接近——對 應。本發明之實施例又設想出各個數目選定的多種形式。 例如，另一實例包括4個寬搜索至一個單一窄搜索。 第四圖顯示依據本發明之實施例的一流程圖，其中執 行兩種頻率偏移操作。於步驟40 1中，系統判斷可能干 擾載波回復操作的諧波是否存在。若無載波，則糸统（例 如*一積體的接收器-解碼器）使用如上第一圖所示的規 則程序而鎖定於下轉換載波上，如步驟402所示。若存 在有一諧波訊號，則系統判斷（例如，透過微處理器1 2 2之一感測操作或透過内部時鐘頻率的手動輪入）該諧波 頻率（或諧波，根據可能的情形）。於步驟404，系统 随後試圖將載波回復單元鎖定於載波訊號上。為達成此舉 ，控制調諧器Μ使用變換的頻率偏移而在寬的快/慢掃頻 內進行掃描。此處，頻率偏移為250MHz。第五圔顯示以大 約為4 8 0 MHz為中心的寬的快/慢掃描型式。所施加的 250MHz偏移的實施顧示於第六圈中*其在一個周期内包括 -12- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐） ------------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 Λ 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 A7 B7___ 五、發明説明（II ) δ f。至此，載波應被鎖定，即使有可能接近諧波頻率。随 後於步猓405中，VCO 1的頻率被讀過分配器1 23 0 第四圖中所示的載波鎖定方案的随後部分是闞於將載

I 波的+轉換頻率從諧波頻率中分離出。如步驟406中所 示，該方案判斷諧波頻率是位下轉換載波頻率之上遢是之 下。透過步驟40 7與40 9的等式或透過步驟4 0 8與 4 1 0的等式，可判斷出第三圖中透過時間周期t d透過t j 之用於窄掃描之中心頻率。應當注意，於此實例中，合成 器的頻率是設置在所接收訊號之頻率之上。然而若想要有 位於所接收訊號之頻率之下的合成器頻率*則所用的等式 應類似但可具有熟悉此項技藝之一般技術的人士所明知的 细小變化。 随後，如步驟4 1 1中所示，合成器1 〇7的新頻率 被判定為從初始頻率中偏移f off。如步驟4 1 2所示，此 方案掃描大量周期。此處，掃描數為4。此數目可被調整 Μ計入任何可能發生的瞬時訊號，Μ將新調整之載波頻率 處的新鎖定機會減少到最小。於步驟4 1 3中，糸統判斷 載波回復環路是否已被鎖定，若是，則如步驟4 1 4中所 示，此方案判斷其是否為一正確鎖定’逭離任何問題（如 鎖定於相位假載波或遇度誤差訊號之外）。在步驟415 中，若其被判定為一好的鎖定，則方案回復到步驟4 1 4 Κ繼缜監测鎖定品質。若為一不好的鎖定，則方案回復到 -13* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐> I —^ I — I I I I I I I I I I 訂— I It . 旅 (請先閲讀背面之注^^項^$%寫本頁) 五、發明説明（4) A7 B7 步驟4 1 2直至逹到搏描周期數目的限定。 中可看出，若未發現鎖定，則糸统變回此處 波下轉換頻率下的寬播描背面，例如，如具 •中心定位於4 8 0 MHz的播描。 當注意，若LNA偏移超出預料之外 個溥波步嫌Μ減少諧波訊號。何處放置濾波 SAW上及基帶訊號上的額外漶波。 本發明的特殊實施例儘管已被描述與說 本發明並未被限定於此，因為热悉此項技藝 出變更。本申請案的意圖是令任何一個及所 在此處所掲示並提出專利申請範圍的本發明 內。 由步驟4 1 3 所示的初始載 有+/-3MHZ掃頻 時，則需要多 器的實例包括 明，可以理解 之人士可以做 有的變更均落 的精神與範唾 請 先 閲 讀 背 面 之 注 項 裝 頁 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公漦）

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局男工消費合作社印«. Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 t 1.一種解調器，包括一回復環路，其中位於一諧波 頻率處的諧波訊號干擾載波訊號的獲取或追蹤•該解調器 包括： 一輸入，用於接收Μ—資料訊號解調之載波頻率處的 載波訊號； 一頻率產生器，用於產生位於一第一頻率出的訊號； 一轉換器·用於將載波頻率處的載波訊號轉換為響應 於來自該頻率發生器之該訊號的低頻； 一控制器，用於控制該頻率發生器； 一鎖定電路，用於鎖定於該頻率發生器上； 其中該控制器控制該頻率發生器，Κ產生一第二頻率 偏移下的訊號，該第二頻率偏移來自該第一頻率，藉此， 來自該轉換器的低頻進一步與該諧波頻率分開。 2 ·如申請專利範園第1項所述的解調器，其中該控 制器判斷該諧波頻率與該下轉換載波頻率是何等接近。 3 ·如申請專利範困第1項所述的解綢器，其中該鎖 定電路使用兩不同的掃描時期供鎖定於該載波上。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） — ml 4 I 裝 訂 ^ n I (請先閲讀背面之注意事項*,填寫本頁)