TWI415459B - 類比電視信號接收電路及方法與相關之等化電路係數設定裝置及方法 - Google Patents

Description

類比電視信號接收電路及方法與相關之等化電路係數設定裝置及方法

本發明係關於類比電視信號接收電路，尤指一種用於改善信號失真的類比電視信號接收電路及方法與相關之等化電路係數設定裝置及方法。

在類比電視技術中，接收器為相當關鍵的部份。由於數位技術的發達，以數位方式來實作類比電視接受器的成本已日益降低，也愈見普及。然而，基於實作上的限制，例如在All-in-One晶片的設計中，有些功能性電路會因面積較大，而無法以數位方式整合於單晶片中。因此，在類比電視接收器中，仍有部分電路需使用類比元件，例如類比調諧器(analog tuner)。由於此種類比元件並非完全理想，會使得類比電視接收器在接收類比電視信號時產生信號失真，例如振鈴效應(ringing effect)、鬼影效應(ghost effect)等。

由於此種信號失真多是信號的高頻部份被弱化或截掉，所以先前技術使用了類比濾波器，直接將被弱化或截掉的高頻部份補償回來。然而，此種做法在進行補償前，並未對信號失真的程度先執行系統性的評估，而只是概略地直接進行高頻部份的補償，因此對信號失真的修正效果並不理想，而且還可能損及畫面影像的細節。

有鑑於此，本發明之一目的，在於提供一種類比電視信號接收電路及方法與相關之等化電路係數設定裝置及方法，可藉由在類比電視信號接收電路中增設一等化電路，以修正前述類比電視信號在接收過程的失真問題。

本發明揭露一種類比電視信號接收方法，包含下列步驟：接收一類比射頻電視信號；依據該類比射頻電視訊號產生一數位解調訊號；以及利用一等化電路以修正該數位解調信號，進而產生一數位接收信號，其中該等化電路包含複數個修正係數，該複數個修正係數係依據一預設規則而產生。

本發明另揭露一種類比電視信號接收電路，包含：一調諧電路，用以接收一類比射頻電視信號，產生一類比降頻信號；一類比至數位轉換電路，用以對該類比降頻信號進行類比至數位轉換以產生一數位降頻信號；以及一解調變電路，包含：一前端電路，用以依據該數位降頻信號產生一數位解調信號；以及一等化電路，用以修正該數位解調信號而產生一數位接收信號，其中該等化電路相關於複數個修正係數，該複數個修正係數係依據一預設規則而產生。

本發明另揭露一種設定一等化電路之係數的方法，該等化電路係用於一類比電視信號接收電路。該方法包含下列步驟：提供一類比電視信號；依據該類比電視信號產生一數位參考信號；依據該類比電視信號產生一類比射頻電視信號；利用該類比電視信號接收電路以依據該類比射頻電視信號產生一數位解調信號；利用該等化電路以依據該數位解調信號產生一數位接收信號，其中該等化電路包含複數個修正係數；以及依據一預設規則、該數位參考信號與該數位接收信號，來設定該等化電路之該複數個修正係數。

第1圖係本發明之類比電視信號接收電路之一實施例的方塊圖，其中類比電視信號接收電路10包含一調諧電路11、一類比至數位轉換電路12及一數位解調變(digital demodulation)電路13。調諧電路11可對類比電視信號接收電路10所接收之一類比射頻(RF)電視信號執行頻率轉換，以產生一類比降頻信號，其主要係為中頻(IF)信號。此處該類比射頻電視信號並不限於何種類比電視規格，如NTSC、PAL、SECAM等。類比至數位轉換電路12可執行類比至數位轉換，以將該類比降頻信號轉換為一數位降頻信號。數位解調變電路13包含一前端電路131及一等化電路132。前端電路131可依據該數位降頻信號產生一數位解調信號，等化電路132則依據該數位解調信號產生一數位接收信號，便於後續進行解碼等其他信號處理。等化電路132包含複數個修正係數，其係依據一預設規則而產生，例如最小均方(Least Mean Square；LMS)演算法，下文會進一步詳述。在本實施例中，等化電路132的主要功能在於，修正類比電視信號接收電路10對所接收之電視信號的處理過程中所造成的信號失真，例如，在調諧電路11、類比至數位轉換電路12及前端電路131的信號處理過程中，即可能產生振鈴效應或鬼影效應等現象。

第2圖係第1圖之等化電路132之一實施例的示意圖。在此實施例中，等化電路132係一有限脈衝響應(Finite Impulse Response；FIR)濾波器，其包含n+1個分接點P(tap)，n係一正整數，且每一分接點P對應一權重係數，其即為前述依據預設規則所產生的修正係數。在第2圖中，每一分接點P具有一乘法器1321，而對應的權重係數為h(k)，k=0~n；此外，兩相鄰分接點P之間耦接一延遲元件1322，而所有分接點P的輸出則經由一加法器1323加總後輸出。藉由第2圖的FIR濾波器，可對前端電路131所輸出之數位解調信號執行等化動作，以修正其信號失真。

在一實施例中，類比電視信號接收電路10進一步包含一等化電路係數設定裝置30，用以設定等化電路132的修正係數，如第3圖所示。在等化電路係數設定裝置30內，同樣的模擬類比電視信號分別通過兩路徑，其中一路徑輸出一數位參考信號，另一路徑則模擬出類比電視信號的傳送與接收過程(但不包含通道傳輸(channel transmission)的部份)，以輸出一模擬數位接收信號。將此模擬數位接收信號與前述數位參考信號對照比較，即可精確且具體地評估類比電視信號在類比電視信號接收電路10的接收過程中，造成了何種程度的信號失真。詳言之，等化電路係數設定裝置30包含一類比電視信號產生電路31、一參考信號產生電路32、一調變電路33以及一修正係數設定電路34。類比電視信號產生電路31可提供一模擬類比電視信號，其不限於何種類比電視規格。此模擬類比電視信號可具有特定影像樣式(image pattern)，特別是容易造成影像失真的樣式，此些樣式為本技術領域具有通常知識者所熟知，此處不予贅述。參考信號產生電路32即為前述兩路徑之一，可依據類比電視信號產生電路31所提供的模擬類比電視信號，產生前述之數位參考信號，例如，參考信號產生電路32可為一類比至數位轉換器，直接將該模擬類比電視信號轉換成一模擬數位電視信號，以作為該數位參考信號。

至於另一路徑，則是由調變電路33及類比電視信號接收電路10所形成。調變電路33可將類比電視信號產生電路31所提供的模擬類比電視信號調變為一模擬類比射頻電視信號，其用意在於模擬類比電視信號的傳送端；類比電視信號接收電路10則耦接至調變電路33，用以接收該模擬類比射頻電視信號，並經過其內部電路(依序包含調諧電路11、類比至數位轉換電路12、前端電路131及等化電路132，其中，前端電路131所輸出至等化電路132的信號為一模擬數位解調信號)的處理，以產生前述之模擬數位接收信號，此用意在於模擬類比電視信號的接收端。因此，該模擬數位接收信號係原本之模擬類比電視信號經過調變與解調變過程後所還原的數位化版本，與前述數位參考信號(其係原本之模擬類比電視信號直接數位化的版本)相較，即可評估信號失真的程度。此外，觀察此另一路徑可發現，其並未包含通道傳輸的部份，因此第3圖之等化電路係數設定裝置30主要係評估接收端所造成的信號失真，而不考慮通道傳輸的效應。

修正係數設定電路34，其分別耦接至參考信號產生電路32與等化電路132，可依據數位參考信號、模擬數位接收信號及前面所提到的預設規則，來對等化電路132的修正係數進行設定。較佳地，該預設規則為LMS演算法。以下對於修正係數設定電路34如何依據LMS演算法設定等化電路132的修正係數，做進一步的說明。首先，修正係數設定電路34對數位參考信號與模擬數位接收信號兩者進行同步化，以便於後續估計兩信號間的誤差。由於類比電視信號產生電路31所提供之模擬類比電視信號中，即已包含同步信號(如垂直同步信號(vertical synchronization signal；V-Sync)與水平同步信號(horizontal synchronization signal；H-Sync)，可分別代表每一電視畫面與每一掃描線的啟始時點)，所以數位參考信號與模擬數位接收信號中亦包含此同步信號。修正係數設定電路34可利用此同步信號，來進行數位參考信號與模擬數位接收信號的同步化作業。

接著，修正係數設定電路34依據下列式子來計算等化電路132的修正係數：

式(1)：e _i =d _i -x _i ，其中

式(2)：

各式中，下標i 為正整數。式(1)中，x _i 為等化電路132第i 次的輸出信號(即模擬數位接收信號)，d _i 為參考信號產生電路32第i 次的輸出信號(即數位參考信號)，因此e _i 為模擬數位接收信號與數位參考信號兩者之差值(亦可稱為誤差信號)。請注意，式(1)中之即代表第2圖之等化電路132的運算過程：包含各分接點P第i次的權重係數(即修正係數)，可表示為向量(h(0)_i ,h(1)_i ,...h(n)_i )，其代表權重係數的目前值，而包含各延遲元件1322所暫存的目前值(即先前所輸入等化電路132之模擬數位解調信號)與目前輸入等化電路132之模擬數位解調信號，可表示為模擬數位解調信號之連續n+1個取樣值所組成的向量。因此，等化電路132的輸出x _i 即等於與兩向量的迴旋積(convolution)。

藉由式(1)得到誤差信號e _i 後，即可依據式(2)計算等化電路132之各分接點P第i+1次的權重係數，可表示為向量(h(0)_i+1 ,h(1)_i+1 ,...h(n)_i+1 )，其代表權重係數的下一值(相較於目前值而言)。式(2)中，μ係指一係數調整量，其大小可在整個係數設定過程中動態調整。μ值過大可能導致等化電路132之係數設定來回振盪而無法收歛，過小則可能導致係數設定花費過久時間，然本技術領域具有通常知識者能夠依其實施需求決定一適當之μ值。接著，修正係數設定電路34便將式(2)所得之新的權重係數設定至等化電路132之各分接點P，等化電路係數設定裝置30再依照此新的權重係數重複執行前述動作，直至能取得收歛之權重係數為止，例如，若修正係數設定電路34於運作過程中偵測到，其中k 為某正整數，T 為一預設正值，則將前述係數調整量μ設為0，中止LMS演算法的運作。

第4圖係本發明之類比電視信號接收方法之一實施例的流程圖，其可適用於第1圖之類比電視信號接收電路10。步驟41中，接收一類比射頻電視信號。步驟42中，依據該類比射頻電視信號產生一類比降頻信號。步驟43中，依據該類比降頻信號產生一數位降頻信號。步驟44中，依據該數位降頻信號產生一數位解調信號。步驟45中，利用一等化電路(如第1圖之等化電路132)，依據該數位解調信號產生一數位接收信號，其中該等化電路包含複數個修正係數，該複數個修正係數係依據一預設規則(如LMS演算法)而產生。步驟45係用以修正步驟42至步驟44之過程所產生的信號失真，如振鈴效應、鬼影效應等。

第5圖係本發明之設定等化電路之係數的方法之一實施例流程圖，其可適用於第3圖之等化電路係數設定裝置30。步驟51中，提供一類比電視信號。步驟52中，依據該類比電視信號產生一數位參考信號。步驟53中，依據該類比電視信號產生一類比射頻電視信號。步驟54中，利用一類比電視信號接收電路(如第1圖之類比電視信號接收電路10)，依據該類比射頻電視信號產生一數位接收信號。如第6圖所示，步驟54還包含下列步驟：步驟541中，依據該類比射頻電視信號產生一類比降頻信號；步驟542中，依據該類比降頻信號產生一數位降頻信號；步驟543中，依據該數位降頻信號產生一數位解調信號；以及步驟544中，利用該類比電視信號接收電路內之一等化電路(如類比電視信號接收電路10內之等化電路132)，依據該數位解調信號產生該數位接收信號。步驟55中，依據一預設規則、該數位參考信號與該數位接收信號，來設定該等化電路之複數個修正係數。當該預設規則為LMS演算法時，步驟55包含：同步該數位參考信號與該數位接收信號；計算該數位參考信號與該數位接收信號間之一誤差值；以及依據該複數個修正係數之目前值、一係數調整量、該誤差值以及該數位解調信號來設定該複數個係數之下一值。

總結上述，本發明藉由在類比電視信號接收電路中增設一等化電路，以修正類比電視信號在接收過程所產生的信號失真；而該等化電路之修正係數的設定，則可藉由本發明之一特殊設定裝置及方法來達成。需注意的是，雖然本發明以諸多實施例揭露如前，然其並非用以限定本發明，本技術領域具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可依本發明之揭露作均等變化實施，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之申請專利範圍。

10．．．類比電視信號接收電路

11．．．調諧電路

12．．．類比至數位轉換電路

13．．．數位解調變電路

131．．．前端電路

132．．．等化電路

1321．．．乘法器

1322．．．延遲元件

1323．．．加法器

30．．．等化電路係數設定裝置

31．．．類比電視信號產生電路

32．．．參考信號產生電路

33．．．調變電路

34．．．修正係數設定電路

41~45．．．類比電視信號接收方法之一實施例的流程

51~55．．．設定等化電路之係數的方法之一實施例流程

541~544．．．步驟54之細部流程

第1圖係本發明之類比電視信號接收電路之一實施例的方塊圖。

第2圖係第1圖之等化電路之一實施例的示意圖。

第3圖係本發明之等化電路係數設定裝置之一實施例的方塊圖。

第4圖係本發明之類比電視信號接收方法之一實施例的流程圖。

第5圖係本發明之設定等化電路之係數的方法之一實施例流程圖。

第6圖係第5圖之步驟54的細部流程圖。

10．．．類比電視信號接收電路

11．．．調諧電路

12．．．類比至數位轉換電路

13．．．數位解調變電路

131．．．前端電路

132．．．等化電路

Claims (17)

1. 一種類比電視信號接收方法，包含下列步驟：(a)透過一調諧電路接收一類比射頻電視信號，並根據該類比射頻電視信號來產生一類比降頻信號；(b)依據該類比降頻信號產生一數位降頻信號，並根據該數位降頻信號產生一數位解調信號；(c)利用一等化電路以修正該數位解調信號，進而產生一數位接收信號，其中該等化電路包含複數個修正係數，該複數個修正係數係依據一預設規則而產生；(d)利用一類比電視信號產生電路提供一模擬類比電視信號；(e)依據該模擬類比電視信號產生一數位參考信號；(f)依據該模擬類比電視信號產生一模擬類比射頻電視信號並傳送至該調諧電路，其中該模擬類比射頻電視信號經由處理而產生一模擬數位接收信號；以及(g)依據該預設規則、該數位參考信號與該模擬數位接收信號，以產生該複數個修正係數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之類比電視信號接收方法，其中該預設規則包含最小均方(LMS)演算法。
3. 如申請專利範圍第1項所述之類比電視信號接收方法，其中步驟(b)係用以修正依該類比射頻電視訊號產生該數位解調訊號時所產生的一信號失真。
4. 如申請專利範圍第3項所述之類比電視信號接收方 法，其中該信號失真係包含因振鈴效應(ringing effect)與鬼影效應(ghost effect)至少其一所產生之信號失真。
5. 如申請專利範圍第1項所述之類比電視信號接收方法，其中該等化電路包含複數個分接點(tap)，該複數個分接點分別對應該複數個修正係數。
6. 一種類比電視信號接收電路，包含：一調諧電路，用以接收一類比射頻電視信號，產生一類比降頻信號；一類比至數位轉換電路，用以對該類比降頻信號進行類比至數位轉換以產生一數位降頻信號；一解調變電路，包含：一前端電路，用以依據該數位降頻信號產生一數位解調信號；以及一等化電路，用以修正該數位解調信號而產生一數位接收信號，其中該等化電路相關於複數個修正係數，該複數個修正係數係依據一預設規則而產生；以及一等化電路係數設定裝置，包含：一類比電視信號產生電路，用以提供一模擬類比電視信號；一參考信號產生電路，用以依據該模擬類比電視信號產生一數位參考信號；一調變電路，耦接於該調諧電路，用以依據該模擬類比 電視信號產生一模擬類比射頻電視信號並傳送至該調諧電路，其中該模擬類比射頻電視信號經由該調諧電路、該類比至數位轉換電路以及該解調變電路之處理而產生一模擬數位接收信號；以及一修正係數設定電路，用以依據該預設規則、該數位參考信號與該模擬數位接收信號，以產生該複數個修正係數。
7. 如申請專利範圍第6項所述之類比電視信號接收電路，其中該預設規則包含最小均方演算法。
8. 如申請專利範圍第6項所述之類比電視信號接收電路，其中該等化電路係用以修正該調諧電路、該類比至數位轉換電路以及該前端電路在信號處理過程中所產生的信號失真。
9. 如申請專利範圍第8項所述之類比電視信號接收電路，其中該信號失真係包含因振鈴效應與鬼影效應至少其一所產生之信號失真。
10. 如申請專利範圍第6項所述之類比電視信號接收電路，其中該等化電路包含複數個分接點，該複數個分接點分別對應該複數個修正係數。
11. 如申請專利範圍第7項所述之類比電視信號接收電路，其中該預設規則包含最小均方演算法。
12. 如申請專利範圍第11項所述之類比電視信號接收電路，其中該調諧電路、該類比至數位轉換電路以及該 前端電路處理該模擬類比射頻電視信號產生一模擬數位解調信號，以及該修正係數設定電路：計算該數位參考信號與該數位接收信號間之一誤差值；以及依據該複數個修正係數之目前值、一係數調整量、該誤差值以及該數位解調信號來設定該複數個修正係數之下一值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之類比電視信號接收電路，其中該修正係數設定電路：於產生該誤差值前，同步該數位參考信號與該數位接收信號。
14. 一種設定一等化電路之係數的方法，該等化電路係用於一類比電視信號接收電路，該方法包含下列步驟：提供一類比電視信號；根據該類比射頻電視信號來產生一類比降頻信號；依據該類比降頻信號產生一數位降頻信號；依據基於該類比電視信號產生之一模擬類比電視信號來產生一數位參考信號；依據該模擬類比電視信號產生一模擬類比射頻電視信號；依據該模擬類比射頻電視信號來產生一模擬接收信號；利用該類比電視信號接收電路以依據該數位降頻信號產生一數位解調信號； 利用該等化電路以依據該數位解調信號產生一數位接收信號，其中該等化電路包含複數個修正係數；以及依據一預設規則、該數位參考信號與該模擬接收信號，來設定該等化電路之該複數個修正係數。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該預設規則包含最小均方演算法。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中設定該等化電路之該複數個修正係數的步驟包含：計算該數位參考信號與該數位接收信號間之一誤差值；以及依據該複數個修正係數之目前值、一係數調整量、該誤差值以及該數位解調信號來設定該複數個修正係數之下一值。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中設定該等化電路之該複數個修正係數的步驟包含：於產生該誤差值前，同步該數位參考信號與該數位接收信號。