TW472486B - Broadcast transmission system with correction for distortion caused by amplifying and signal conditioning components at a different rate - Google Patents

Description

五、發明說明（1) ' --- 一種廣播傳輪系統，例如—DTV廣播系統，其包含一放 2 ^ w 3以增加電子*訊信號的;力’ ’使得—天線被激 勵而以所需要的長度發射一廣播信號。此放大裝置即為一 放大器。為了使廣播信號的品質最佳化，冑子信號在 :大之前必須經過調節。信號調節包含帶通濾波此電子信 u限巾1i电丁 ’丨5 5虎的頻¥波段，並輸入到功率放大器。 的在：傳ΐ ί統中會產生幾個問胃，一個問題是傳輪系統 i =，匕3功率放大器及信號調節裝置，會使電子資吒 =失真，而偏離所f要的值。尤其是，功率放大器造成 ί ϊ ΐ線性失真’同時，部份的信號調節裝置（如波段 限制濾波器）會對資訊信號造成線性失真。 在傳輸系統中的失真所造成的結果，即造成即 '逆化UM/AM)及即時的相位變化（ΑΜ/ρ 此外，:田 變化也會產生。可以瞭解到在相 的系統效能須保持振幅與相位整合度而達到最佳化 習：的電視系統的等化可藉由預失真等化器與修正哭6 成办其為靜態（非可適性）。這樣的等化 琴：： 供所需的預失真(預等化)量。隨 造成等化器及修正器所需的預失直： 的偏移，因此常常需要在現場調整。 ，、里 數位信號處理技術提供資訊信號預失真的效盖 縣是數位信號處理可以用於一可適化修正/等化方法口。’'古尤 7的可適化方法可以避免工廠及現場調整的需要。/ ^

第6頁 ^486 五、發明說明（2) 在彳5嬈流傳送到天線之間，為人所熟知的需要執行信 ^的可適化修正。然而，對於一非常快速的資料系統而 ^泛此修正需要在很短的時間内進行相當大量的處理。一 -人热知的技術是將所有的失真（即線性及非線性）在一 早〜步驟中修正。 在另一技術中，在系統中的失真修正，是沿著進行到天 件方f的一個元件一個元件式地完成。尤其是對每一個元 ^ S ，由元件所輸入的信號會被監視，而用以決定該元 丄造成的失真量，然後即對該元件進行修正。接著，沿 正彳5旎流的下一個元件被監視’而在發展出該元件的修 户。然而，這_樣的技術相當耗時，通常並不適於高速資料、 =°因此，有需要在-數位廣播傳輸系統中，對於線性與 '，、良性失真可適化修正的一種高速技術。 〜個問題是，，力率放大器會在放大過程中對信號產生 頌率頻譜展開。此展開會使頻率模糊化，並產生 於頻率成份。此頻率展開會造成廣播信號的品質削弱: ^之後，主要以帶通渡波形式存在的額外信號調節 改善廣播信號的品質。然Λ，每一個額外的信號調節元 仵，（如一帶通濾波器），會造成信號的額外失真。 中增加了會造成失真的元件數目，也會使必須修正的失直 數目增加。目前的微處理器不能提供系統中具有高次^ 率信號所需的失真修正及可適化的修正，此系統中、 當多的造成失真的元件。另夕卜，在這樣的系統中，:二： 頻率的群體延遲變化將會降低任何實行即時非緣田3 、八丨王修正方

472486 五、發明說明（3) 法的有效性。由此，針對具有相當多量的造成失真元件的 系統，有需要一種失真修正及可適化修正的方法。 本發明提供一廣播傳輸系統，其具有用於在一第一速率 值的資訊信號的裝置。内插裝置由第一數值增加到第二數 值。功率放大裝置會將資訊信號放大到廣播傳輸功率位 準。功率放大器裝置位於内插裝置的下游。後級放大調節 裝置在資訊信號由功率放大器裝置放大之後進行調節。後 級放大調節裝置位在功率放大器的下游，並使資訊信號失 真而偏離所需要的值。預等化器裝置在信號為第一速率時 修正資訊信號，並補償由後放大調節裝置所造成的失真偏 離。此預等化器裝置係位於内插裝置的上游。 本發明在用所附圖面為範例來加以說明： ' 圖1為根據本發明的裝置的方塊圖， 圖2為本發明所使用的一範例裝置的方塊圖； 圖3為圖1裝置中所執行的處理程序的流程圖； 圖4為圖1裝置中所執行的修正/可適化處理程序的流程 圖。 本發明的一個代表為圖1中以功能區塊格式所示的裝置 1 0，其為複數個元件而定義出資料流1 2的路徑。一資訊資 料信號沿著資料流1 2進行。較佳地是，資訊信號具有一相 當高的資料速率。此高資料速率與裝置1 〇所在的系統環境 有關。尤其是，裝置10最好是一高定義（high d e f i n i t i ο η， H D)數位電視系統1 4，如圖2所示。較佳地 是，D Τ V系統1 4在頻率的無線範圍内進行信號廣播。在一

O:\64\64298.ptd 第8頁 472486 五、發明說明（4) 具體實施例中，廣播信號是在超高頻範圍（3 0 0 - 3 0 0 0 MHz)，並最好是在470-860的範圍之中。 在相關的部份中，DT V系統1 4具有一 8 V S B激發器1 6及一 傳送器1 8。圖1所示的裝置1 0的元件是位在圖2的8 VSB激發 器1 6及傳送器1 8之内。更明確地說，傳送器1 8具有一功率 放大器2 0 (圖1 )，其將資訊信號放大到一功率位準，而適 於一 R F信號的廣播傳輸。在一例中，放大的功率位準在5 0 kw。功率放大器20可以具有一放大裝置的矩陣。如果在功 率放大器2 0中存在複數個放大裝置，一結合器裝置即用於 結合放大器裝置的輸出。由此可暸解到可以運用不同的放 大器架構。 請參考位於-傳送器1 8 (圖2 )上游的元件，許多的這些上 游元件係以數位格式及某一特定的資料速率下運作。尤其 是，8VSB激發器1 6可做資訊的數位化處理。另外，在8VSB 激發器1 6中的一點，一基頻調變器以複數域的數位格式輸 出資訊信號，其輸出取樣速率相當於基頻符號速率。對於 111)：[^，此速率為每秒10.76百萬個取樣（^133/3)。 為了區別起見，功率放大器2 0以一所需的頻率放大一類 比信號，並以一相當高的資料速率傳送。因此，一系列的 元件位於功率放大器2 0的上游，用以轉換及調節資訊信 號，而提供所需要的輸入到功率放大器。更特定地說， (由圖1的右下角開始），一資訊信號的數位信號形式係以 一預定，的資料速率（如2 1. 5 2 M s a / s )而提供給一内插元件 2 2。進行的内插因子最好是2。

O:\64\64298.ptd 第9頁

式。輸出頻率可以為任()4將/讯信號轉換到類比形 率的中心最好是1()為76任=方便的/間頻率（1?)。此輸入頻 的下游。低通清、由一通濾波器26為於DAC 24 由—第一局1526的輸出為-第-上行轉換器28，其 換器28及-第二上行轉換器34:: 一;位= 出為所需要的頻率及二上行轉換器34的輸 大。 貝枓速率，而用於功率放大器20的放 访：ί放ί濾波器38位於功率放大器20的下游，在此，後 ^波器38”為—高功率遽波器38。此高功率遽波器、 波段限制濾波器。由此可以瞭解傳送器财以包含 具匕元件。 十對理哪上的理想系統，這樣的理想系統的傳送器 :所有元件皆是理想化的。尤其是，系統的功率放大器也 是理想的，此理想放大器的轉換曲線即為線性的。因此， ，如此的理想系統中，一資訊信號具有一給定的預放大功 率位準，而由放大器放大到一預定的功率位準。同時，理 想系統的濾波器也不會造成任何與頻率相關的失真。 然而裝置1 0中實際的功率放大器2 0並不是理想化的。功 率放大器2 0的實際功率轉換曲線並非線性的。由功率放大 器2 0在放大資訊信號期間會造成資訊信號的非線性失真。 尤其是，非線性失真會造成即時性的振幅及相位變化。因 此，需要對於資訊信號進行修正而補償由功率放大器2 〇所

第10頁 發明說明（6) 造成的失真。 此外’傳送器18的濾波器， 會對資訊信號造成線性的與2其是濾波器26，32及38， 而言，低通濾波器26造成一第二相關的變形。對資訊信號 造成一第二線性失真，及高 .、線性失真’帶通濾波器3 2 失真。舉例而言，由高功^淚率；慮波器3 8造成一第三線性 群體延遲及振幅響應（也就是皮器ύ 8所造成的失真會帶來 此，對每一個發生在傳送器1 8 \巾田相對於頻率的變化），因 正量或等化量於資訊信號上中的失真’必須施加若干修 再次來看理論上的理想系統補^貝。 (即放大或濾变）皆與時間無關’任何對於資訊信號的動作 系統中，施加於資訊信號的動更特定地說，在理想化的、 此，對於一給定的輸入刺激，不會隨時間改變，因 輸出，並與刺激所發生的時間盔想化系統都會產生相同的 然而實際上’傳送器18與時。:。 —給定的輸入刺激，傳送器186相關。更特定地說，對於 變。會隨時間改變的原因是出會隨時間改 效應造成由功率放大器20，據：：18二的；效應：此熱 成的信號變形量的變化。因^ 8對貝訊佗唬所造 (即線性序列，非線性及線性)進：：：對所”信號失真 真的改變。 ^生）進仃補償，並使其適應於失 根裝置10對於發生在傳送器18内的失真利用 8VSB激發為16中的三個修正器或等化器（及補償）元件 (42-46 )進行補償。修正器/等化器元件42 — 46係位於失直 472486 五、發明說明（7) 的傳送器元件的上游。更特定地說，所有的修正器/等化 器元件42-46位於内插元件24的上游，因此，此修正/等化 是藉由資訊信號的預失真進行，使得一旦失真相繼地發生 在傳送器1 8中’信號即會具有所需要的值。 ,再回到修正器/等化器元件42_46的規格，一可適化線性 等化器42會施加一預失真到資訊信號上，用以補償由高功 率濾波器3 8的線性失真。較佳地是，線性等化器至少具有 有限脈衝響應（Finite Impulse Response，FIR)數位減 ^器，其具有適於預補償或預等化資訊信號，而可補償由 =功率濾波器38所造成的線性失真。線性等化器42可且 :用ί 2 散式"實體連線”電路。其可以瞭解到：可、 器形式(例如Π…卿組合，或甚至 以補償由功率U :4!::信號會造成-預失真而用 器“可具有广線性失真。非線性修正 償由功率放大器2 〇所、止：：#預修正）的結構’而補 線性修正器 驗性的方法’❿固定地更新ί:=曲線及-遞迴或實 外，修正也可由其它此=憶體中的修正值。另 合’能夠提供存在於㈣：大t產生’像是曲線符 非線性修正器44可以 j中的反向失真。因此， 一程式作業，及/或可具有’或^；人1處理器，用於執行 可程式化的電路。 或0 3離散的"實體連線”或

五、發明說明（8) 一可適化的線性等化器46對抓次> , 而用以補償前級放大線性失直：：：信T會造成一預失真 及帶通爐波器32所造成。較佳地=低通渡波， 波器，其具有適合的結構而等：器46為-渡 丹j m於預補償或預等化資邻护缺 :補償預放大失真。線性等化器46可 處理器，用以執行一程式作業， * π ,、， 飞匕3 破 離散的"實體連線"或可程式化的電/路乳。〜"'具有’或包含 線性專化^§ 4 2 ’非線性修j哭j」 置成一序列，預失真(或=’)=連等; 有里它失直的下游# ^ /最後才發生的（即位於所、 二修正器44所施加的預失真是第_ 線性修正器2〇所施加的非線性失匕 -個發生@。由線性等化器46所 二真疋苐 ^ , ,,42, ^ 高功率i波写因3 Λ預/Λ線性失真會在由功率放大器2 0及 门刀手應波态38造成的失真之前發生。 久 由高功率濾波器38所造成的線性 (即在非線性修正之前），传 /、須百先被修正 非線性預失真。這樣的順】；避關的變化並不影響 修正之問豸’並以適當修 、，或甚至不正確的 因此，在根據本發明的修正二方f相反的方向進行。 效應（如群體延遲）θ # ^ , 冋功率濾波器38線性 群體L遲)疋先被修正的。因此，隨著頻率的振幅 第13頁 4^2486 五、發明說明（9) 及群體延遲變化，不能將非線性變 回到圖1所示的裝置丨0中由相 /誕此為資讯k號。 入’由基頻調變器所輸出的資訊1二，所提供的信號輪 並最好是10.76 Msa/S)係幹入？丨丨σ儿（即複數，數位式， 資訊信號的複數形式轉換:實數^換3 °轉換器48將 號的相同速率成為兩倍（較佳地也有效地使資訊信 數到實數Μ換哭4 R άΑ认I :"、逮毕21. 5 2 M s a / s )。藉 有的修正/等化皆發生 送器18中的放大及遽波相比(如在傳 放大器及遽波11 32,38等的上游）。因H22位在功率 樣速率為符號速率的兩仵。 4正的有效取、 的-較寬頻寬的修正可：達成。;：對：較高取樣速率 的理由，被視為相當；用達：為取樣速率 的兩倍頻寬進行修正，a 丄、允°斗在功率放大器20 (比兩倍頻寬要小^ :為问功率濾波器38是相當地窄 的頻寬而不Λ j;會過_何頻譜展開中因為受I 見叩不此由數位修正來修正。 η又丨民 2可對實數域的信號運作。卜，、也可瞭解到線 玉器二^複：：換器5°係位於、，等化器42及非線性修 所以可以同時提供垢：線性修正益44係在複數域中運作， 中’-複數到實數趙：，修正。在—較佳具體實施例 等化器46之門 轉換益52係位於非線性修正器44及線性 域中運作。線性等化器46及傳送器18的元件皆在實數 472486 五、發明說明（ίο) 如上所述，由線性等化益4 2 .，非線性修正器4 4，及線性 等化器4 6所施加的修正/等化量’能夠是可適化的（即更新 的）。一控制器60決定對於每一個線性等化器42，非線性 修正器4 4及線性等化器4 6的修正/等化的變化量（例如改變 了濾波器係數）。為了做出對於修正/等化可適化的決定， 資訊信號在每一個修正/等化元件之前進行取樣。在線性 等化器4 2之前所取樣的信號，是存於w記憶體6 2中。在非 線性修正态4 4之刖所取樣的b遽’是存於d記憶體6 4中。 在線性等化器4 6之前所取樣的信號，是存於X記憶體6 6 中。si fe、體6 2 - 6 δ是輪流地連接到控制器6 〇而提供取樣信 號值給控制器Τ0。 . 要決定是否修正/等化需要可適化（即改變），需要比較 =修正/等化之前的資訊信號及發生失真之後的資訊信 ::因此，資訊信號的取樣是針對每一個失真而進行。尤 訊！號是在功率放大器20之前被編合隔離70，因 此帶通遽波态3 2的線性失直^γ | 是U Μ 真4即可察覺出來。資訊信號 在力率放大杰20之後被耦合隔離 的非線性失真可察覺出*。 ： = 後被耦合隔離74，所以古功率请:二间1率濾波益38之 覺的。 问力率濾波态的線性失真也是可察 一取樣器7 6係在二p $出 級放大’純級高二取：位置(即前級放大，後 器76包含一切換器慮波斋）進行選擇性地取樣。取樣 低通濾波器78而通到—：：轉換器。取樣器的輸出會透過 類比到數位（A/D)轉換器8〇，並接 472486 五、發明說明（11) 著到Y §己憶體8 4。Y記憶體8 4係連接到控制器6 〇。 控制器6 0即控制取樣器7 6而在三個可用的取樣位置（即 刖級放大，後級放大，及後級高功率濾波器）中的一個進 仃取樣。而取樣位置的決定係依據要監視/可適化的修正/ 等化來選擇。Y s己憶體8 4則保有資訊信號值，並做為決定 :適化失真需要的指標。因此，因為控制器β 〇選擇性地在 ，一時刻選擇要監視及修正的失真，因此需要較少的處理 器能力，而處理作業也可在較低的速度發生。 一用於控制取樣器76的處理程序1〇〇，示於圖3。處理程 序1 0 0由步驟1 〇 2開始，並進行到步驟丨〇 4，其中取樣器7 6 等待一由控制6 0來的切換指令。在步驟丨〇 6，控制器μ _ 提供一切換指令。在步驟108，取樣器76根據來自控制器 60的指令而調整其切換設定。資訊信號在選定的"取出，，位 置（即前級放大，後級放大，及後級高功率濾波器）被 (步驟110)。處理程序100進行到步驟112而決定如果控制 器60請求一改變（即改變或除能取樣器）^如果在步驟^ 2 中的決定是否定的（即控制器並未提供—新指令），則严 程序回到步驟11 〇，而信號持續在所選定的取出位置進 取樣。如果在步驟112中的決定是肯定的（即控制器^i 一新指令），此處理程序進到步驟104，而執行步驟丨/、 1 0 8的切換調整。 一用於修正/可適化的處理程序2〇〇，示於圖4 ^ 序2 0 0以步驟202開始並進行到步驟2〇4，其中線性等 = 42設定為提供一預定的補償量。較佳地是，由線性等化窃器

472486 五、發明說明（12) 42所提供的初始補償是一公稱高功率濾波器補償。在步驟 2 〇 6中’非線性修正器4 4是被初始化而提供一初始的預定 修正。較佳地是，由非線性修正器44所提供的初始修正為 一公稱的功率放大器修正。在步驟2〇8中，線性等化器46 是被初始化而提供一預定的補償。較佳地是，初始補償為 一公稱的s i ηχ/χ及上行轉換器補償。 在步驟210中’取樣器是設定在7〇而取樣。在步驟212 中’ X及Υ記憶體被填滿。由等化器4 2所提供的線性等化係 基於在步驟21 4中比較X及γ記憶體中的值而進行。在步驟 2 1 6中’取樣器設定在72。D及丫記憶體則在步驟2丨8被填 滿。非線性修―正器44的修正係根據在步驟2 2 0中比較D及Y、 記憶體中的值而最佳化。在步驟22 2中，將取樣器設定在 74。線性等化器42在步驟224中，根據比較W及Y記憶體中 的值而進行等化。在執行完步驟224後，處理程序2〇〇則返 回到步驟210。 一種用於廣播信號的傳送系統（14)。在此系統（14)中， 一功率放大器（2 0 )會造成非線性失真。一前級放大元件， 例如一帶通濾波器（32) ’會造成線性失真。一高功率濾波 器（38)係位於功率放大器（2〇)的下游，其造成線性失真。 一線性等化器（42)則補償由高功率濾波器（38)所造成的失 真。一非線性修正器（44)則補償由功率放大器（2〇)所造成 的失真，其位於線性等化器（42)的下游。一線性等化器 (46_)補償由前級放大元件（如32)所造成的失真。這些補 饧元件（42-46)係位在失真的前級放大元件的上游。一内

472486 五、發明說明（13) 插元件（2 2 )位於二個補償元件（4 2 _ 4 6 )之 32及3δ)所造成的失真而增加信號的速率 在信號的較低速率。信號取樣點（7 〇 _ 7 4 ) ，由元件（2〇 使得補償發生 4糸 固 、 •〜你位於每- 真元件（2 0，3 2及3 8)的下游。取樣選擇則發生在取 (70-74 ) t的一個，用以更新補償值。 樣點

Claims (1)

1. 申請專利範圍 1. 一種廣播傳輸系統，其中包含： j一第一速率值提供資訊信號的裝置； 用:：將速率由第—數值增加到第二數值的内插 π ^ I i大f置，位於該内插裝置的不游，用以將 號放大到一廣播傳輸功率位準； 後級放大調節裝罟，> ν ϋ ρ教夏，饥於該功率放大器裝置的 :i貧訊信號由該功率放大器裝置放大之後來調節 所想要的值；周即裝置造成資訊信號的失真’ ?等化裝置’位於該内插裝置的上游，用以當信 、’、率吟修正-貝汛信號而補償由該後級放大調節裝 成的失真偏離。 、土 ϋ申請專利範圍第1項之系統，其中該功率放 1貝讯k號的失I，而偏離所想要的值 預修正器裝置，用以杏姑片咕丄Λ 系 號，以補償由該功率；；弟一速率時修正責 ^ y 放大15裝置所造成的失真偏鄭 U以置位於該預等化器裝置的下肖，及該内指 Λ如：圍第2項之系統，其包含前級放 ίί率：：: 大器裝置的上游，用以在資郭 〇 一大益裝置放大之前來 調節裝置造成資訊作妒奂复而伯:貝°孔乜唬5玄刖 等化器裝用以偏：：想要的值，及 補償由該前級放大調訊: 裝置； 資訊信 游，用 此資訊 而偏離 5虎為第 置所造、 <裝置 統包含 訊信 ，該預 裝置的 匕調節 信號被 級放大 第二預 號，而 第二預 472480 六、申請專利範圍 等化裝置位於該預修正器的下游及該前級放大調節裝置的 上游。