專利名稱：檢測時(shí)變多徑分量的特性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于補(bǔ)償在所接收的信號中的時(shí)變多徑分量的存在的在通信接收機(jī)中的電路，具體涉及用于檢測時(shí)變多徑分量的特性的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在地面廣播通信系統(tǒng)中，來自發(fā)射天線的信號經(jīng)常不僅經(jīng)由從發(fā)射天線到接收天線的直接路徑、而且由于在廣播區(qū)域中的物體的反射而經(jīng)由一個(gè)或更多的其他路徑到達(dá)接收天線。從這樣的反射產(chǎn)生的信號被稱為多徑信號。這樣的物體可以位置固定，諸如建筑物，產(chǎn)生固定的多徑信號。這樣的物體也可以是移動(dòng)的，諸如飛機(jī)。移動(dòng)物體產(chǎn)生了更多的問題，因?yàn)閬碜赃@樣的物體的多徑信號分量的幅度和位置隨著時(shí)間而變化，有時(shí)變化相當(dāng)快。
當(dāng)在所接收的信號中存在一個(gè)或多個(gè)多徑分量時(shí)，由接收機(jī)接收和由解調(diào)器跟蹤的載波是通過直接路徑傳播的主信號分量與反射的多徑信號分量組合形成的復(fù)合信號。但是，多徑分量通常與主路徑分量具有不同的相位和幅度，并且對于移動(dòng)物體，由于例如多普勒頻移效應(yīng)，相位和幅度差是時(shí)變的。這些相位和幅度差可以負(fù)面地影響在接收機(jī)中執(zhí)行的信號處理。一些接收機(jī)系統(tǒng)包括用于補(bǔ)償包括多徑分量的接收信號的電路。
更具體而言，每種接收機(jī)包括用于解調(diào)在載波上調(diào)制的信號的一個(gè)處理電路鏈。在解調(diào)器鏈中的每個(gè)處理電路可以包括自適應(yīng)電路，它可以被控制來補(bǔ)償在所接收的信號中的多徑分量的存在。例如，在高清晰度電視(HDTV)接收機(jī)中，解調(diào)器鏈可以包括載波跟蹤回路(CTL)、碼元定時(shí)恢復(fù)回路(STL)、均衡器等的公知配置，每個(gè)包括被控制來補(bǔ)償多徑分量的存在的自適應(yīng)電路(載波跟蹤帶寬、碼元定時(shí)恢復(fù)帶寬、均衡器帶寬等)。為了正確地操作自適應(yīng)電路，必須接收控制信號，它準(zhǔn)確地和及時(shí)地識別所接收的多徑分量的特性。
現(xiàn)有技術(shù)的多徑補(bǔ)償系統(tǒng)在自適應(yīng)電路被調(diào)整到不同的設(shè)置時(shí)通過監(jiān)視解調(diào)器鏈的輸出信號的比特誤差率來得到控制信號。以最小比特誤差率產(chǎn)生的設(shè)置隨后被用于設(shè)置解調(diào)器鏈的控制信號的值。但是，這個(gè)處理較慢，并且不容易適應(yīng)快速變化的多徑分量。另外，當(dāng)用于在解調(diào)器鏈中的自適應(yīng)電路的設(shè)置變化以找到最佳的設(shè)置時(shí)，有可能解調(diào)器鏈的輸出經(jīng)歷較高的比特誤差率，它使得后續(xù)的信號處理降級并且被用戶感知。例如，在HDTV接收機(jī)中，這個(gè)處理可能向由視頻分量表示的圖象中引入人工因素，并且/或者向所接收的信號的、由音頻分量表示的聲音中引入可以由用戶感知的噪聲。
所期望的是一種得到用于在解調(diào)器鏈中的自適應(yīng)電路的控制信號的系統(tǒng)，它迅速操作并且不會引起所接收的信號的可感知的降級。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的原理，一種用于接收包括主分量和多徑分量的復(fù)合信號的系統(tǒng)包括解調(diào)器鏈，具有可響應(yīng)于控制信號被控制以補(bǔ)償多徑分量的自適應(yīng)電路。在這個(gè)系統(tǒng)中，控制信號產(chǎn)生器包括相位誤差估計(jì)器，它產(chǎn)生表示在所接收的復(fù)合分量和所接收的主分量之間的相位誤差的估計(jì)值的信號?？刂破黜憫?yīng)于所述相位誤差信號而產(chǎn)生控制信號。
按照本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)將通過從復(fù)合信號之間的相位差的估計(jì)值產(chǎn)生在解調(diào)器鏈中的自適應(yīng)電路的控制信號來補(bǔ)償多徑信號，而沒有象現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中那樣的、反復(fù)在自適應(yīng)電路中進(jìn)行調(diào)整和測量比特誤差率直到調(diào)整最佳。


在附圖中圖1是按照本發(fā)明的原理的、包括控制信號產(chǎn)生器的接收機(jī)的一部分的方框圖；圖2是可以用于圖1的控制信號產(chǎn)生器中的相位誤差估計(jì)器的更詳細(xì)的方框圖；圖3是可以用于圖1的控制信號產(chǎn)生器中的控制器的更詳細(xì)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是按照本發(fā)明的原理的、包括控制信號產(chǎn)生器的接收機(jī)的一部分的方框圖。在圖1中，僅僅圖解了理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作所需要的那些單元。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白其他什么單元是必要的，如何設(shè)計(jì)、構(gòu)造和與所圖解的那些單元相互連接這些單元，以建立一個(gè)完整的操作接收機(jī)。
在圖1中，輸入端5連接到接收機(jī)的前端(未示出)。這個(gè)前端可以包括公知設(shè)計(jì)的RF放大器、檢測器和IF放大器。輸入終端5連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)202、載波跟蹤回路(CTL)204、碼元定時(shí)回路(STL)206和均衡器210的串聯(lián)連接。均衡器210的輸出端連接到輸出端15。輸出終端15連接到接收機(jī)的后端(未示出)。這個(gè)后端可以包括公知設(shè)計(jì)的相位跟蹤回路、網(wǎng)格解碼器、數(shù)據(jù)去交織器、里德-索羅蒙解碼器、解擾器、音頻和視頻處理器。
STL 206的輸出端也連接到同步信號檢測器208的輸入端和相位誤差估計(jì)器214的信號輸入端。同步信號檢測器208的信號輸出端產(chǎn)生同步信號，并且連接到相位誤差估計(jì)器214的同步信號輸入端和輸出端25。輸出端25連接到在接收機(jī)中的其他單元，包括圖1所示的那些(為了簡化附圖而未示出)。相位誤差估計(jì)器214的輸出端連接到控制器220的輸入端?？刂破?20的各個(gè)輸出端連接到CTL 204、STL 206和均衡器210的對應(yīng)的控制輸入端。
在操作中，ADC 202、CTL 204、STL 206、均衡器210和同步檢測器208以公知的方式與接收機(jī)前端和后端(未示出)結(jié)合操作以接收調(diào)制的信號，并且提取、處理和利用這個(gè)調(diào)制的信號。例如，在HDTV接收機(jī)中，接收機(jī)接收由電視信號調(diào)制的載波，并且顯示由電視信號的視頻分量表示的圖象和產(chǎn)生由電視信號的音頻分量表示的聲音，這都是以公知的方式進(jìn)行的。但是，如上所述，所接收的載波包括從發(fā)射天線向接收天線直接發(fā)送的主分量，并且可能還有一個(gè)或多個(gè)從諸如建筑物或飛機(jī)的附近物體反射的多徑分量。多徑分量具有與主分量的相位不同的相位。這導(dǎo)致產(chǎn)生具有與主信號的載波分量的相位不同的相位的載波分量的所接收的復(fù)合信號。
STL 206產(chǎn)生碼元流，表示所發(fā)送的數(shù)字電視信號。所述碼元流包括連續(xù)的幀，每個(gè)幀包括兩個(gè)字段。每個(gè)字段繼而包括313個(gè)段，每個(gè)段包括832個(gè)碼元。每個(gè)段以具有已知固定值的四碼元段同步序列開始，后隨828個(gè)其他碼元。同步檢測器208接收碼元流，并且產(chǎn)生同步信號，包括一個(gè)段同步位置信號，它當(dāng)在STL 206的輸出存在段同步碼元序列時(shí)有效。
相位誤差估計(jì)器214響應(yīng)于來自STL 206的碼元流和來自同步檢測器208的段同步位置信號，并且以下面將詳細(xì)說明的方式產(chǎn)生表示在所接收的復(fù)合信號的載波分量和在主(直接)分量的載波分量之間的相位誤差的估計(jì)值的相位誤差信號Ф。相位誤差信號Ф提供對所接收的多徑分量的特征的指示?？刂破?20以下面將詳細(xì)說明的方式分析相位誤差信號Ф，并且產(chǎn)生各個(gè)控制信號，它們將調(diào)節(jié)在解調(diào)器元件(CTL 204、STL 206和均衡器210)中的自適應(yīng)電路以準(zhǔn)確地補(bǔ)償多徑分量。
圖2是可以用于圖1的控制信號產(chǎn)生器中的相位誤差估計(jì)器214的更詳細(xì)的方框圖。圖2所示的相位誤差估計(jì)器214類似于2001年10月2日向Bouilet授予的美國專利6,298,100中公開的內(nèi)容，在此將其并入作為參考。在圖2中，來自(圖1的)STL 206的碼元流連接到第一相關(guān)器20和第二相關(guān)器30的各個(gè)輸入端。表示段同步序列的已知固定值的信號S(t)連接到第一相關(guān)器20的第二輸入端。作為信號S(t)的Hilbert變換并且表示與段同步序列S(t)正交的信號的信號H(S(t))連接到第二相關(guān)器30的第二輸入端。第一相關(guān)器20的輸出端IC連接到反正切(arctan)計(jì)算電路40的第一輸入端，并且第二相關(guān)器30的輸出端Is連接到反正切計(jì)算電路40的第二輸入端。反正切計(jì)算電路40的輸出端連接到鎖存器50的輸入端。鎖存器50的時(shí)鐘輸入端連接來從(圖1的)同步檢測器208接收段同步位置信號(SYNC POS)。鎖存器50的輸出端產(chǎn)生相位誤差信號Ф，并且連接到(圖1的)控制器220。
在操作中，在碼元流中的碼元分別與在第一和第二相關(guān)器20和30中的段同步序列的同相和正交的表示方式S(t)和H(S(t))連續(xù)相關(guān)。在段同步序列間隔期間，來自第一相關(guān)器20的結(jié)果IC以已知的恒定比例常數(shù)與cosФ成正比，并且來自第二相關(guān)器30的結(jié)果IS以已知的恒定比例常數(shù)與sinФ成正比。因此，比率IS/IC與正切Ф成正比。因?yàn)樗霰壤?shù)是公知的和恒定的，因此必須適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償它們。因此，對比例常數(shù)補(bǔ)償?shù)?、由反正切?jì)算電路40產(chǎn)生的這個(gè)比率的反正切是相位誤差信號Ф。鎖存器50以從上述的美國專利已知的方式在段同步序列間隔的末端鎖存相位誤差信號Ф。
圖3是可以用于圖1的控制信號產(chǎn)生器中的控制器220的更詳細(xì)的方框圖。在圖3中，接收相位誤差信號Ф的輸入端連接到抽取器102、快速傅立葉變換(FFT)電路104、幅度計(jì)算電路106、分析電路112和控制電路114的串聯(lián)連接?？刂齐娐?14的各個(gè)輸出端連接到(圖1的)CTL 204、STL 206和均衡器210的對應(yīng)控制輸入端。
如上所述，在解調(diào)器鏈中的部件(CTL 204、STL 206和均衡器210)包括響應(yīng)于控制信號而被控制的自適應(yīng)電路，以補(bǔ)償多徑分量。在操作中，控制器220分析相位誤差信號Ф的頻率內(nèi)容以特性化由那個(gè)信號表示的多徑分量。相位誤差信號Ф的頻率內(nèi)容被由抽取器102、FFT電路104、幅度計(jì)算電路106的組合形成的頻率分析電路110確定。幅度計(jì)算電路106計(jì)算由FFT電路104產(chǎn)生的頻率分量的矢量中的每個(gè)復(fù)數(shù)元素的幅度或幅度平方值。雖然圖中示出了利用FFT 104，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白頻率分析電路可以使用用于產(chǎn)生在所感興趣的通頻帶中的多個(gè)相應(yīng)頻率的、表示相位誤差信號Ф的幅度的信號的任何電路。
分析電路112確定是否任何頻率分量或一個(gè)或多個(gè)頻率分量的任何函數(shù)超過了用于在解調(diào)器鏈(CTL 204、STL 206和均衡器210)中的自適應(yīng)電路的當(dāng)前設(shè)置的可接受門限值。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將明白如何選擇頻率分量、如何導(dǎo)出頻率分量的函數(shù)和用于在解調(diào)器鏈中的自適應(yīng)電路的任何當(dāng)前設(shè)置的要應(yīng)用到所述頻率分量或所述函數(shù)的門限值。
如果超過了任何門限值，則在解調(diào)器鏈中的自適應(yīng)電路被控制來以使得那個(gè)分量或那組分量低于門限值的方式來降低那個(gè)分量或那組分量。分析電路112向控制電路114提供信號來指定它的分析結(jié)果?？刂齐娐?14作為響應(yīng)向解調(diào)器鏈(CTL 204、STL 206和均衡器210)中的自適應(yīng)電路提供控制信號以調(diào)節(jié)那個(gè)電路減少頻率分量或一個(gè)或多個(gè)頻率分量的函數(shù)以便不再超過門限值。
圖1和圖3的控制器220被圖解為離散電路元件。但是，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將明白可以利用由控制程序引導(dǎo)的可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制器220的全部或一些部分。
權(quán)利要求
1.一種用于接收包括主分量和多徑分量的復(fù)合信號的系統(tǒng)，包括具有可響應(yīng)于控制信號被控制以補(bǔ)償多徑分量的自適應(yīng)電路的解調(diào)器鏈，和控制信號產(chǎn)生器，其特征在于相位誤差估計(jì)器，它產(chǎn)生表示在所接收的復(fù)合分量和所接收的主分量之間的相位誤差的估計(jì)值的信號；控制器，響應(yīng)于所述相位誤差信號，用于產(chǎn)生控制信號。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括頻率分析電路，響應(yīng)于相位誤差信號，用于確定相位誤差信號的頻率分量；分析電路，用于比較相位誤差信號的頻率分量與門限；控制電路，響應(yīng)于所述比較，用于產(chǎn)生用于自適應(yīng)電路的控制信號。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于所述頻率分析電路包括離散傅立葉變換電路。
4.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于所述離散傅立葉變換電路包括快速傅立葉變換電路。
5.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于頻率分析電路還包括抽取器，它響應(yīng)于相位誤差信號并且連接到離散傅立葉變換電路。
6.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于所述頻率分析電路還包括幅度確定電路，它響應(yīng)于離散傅立葉變換電路。
7.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于所述頻率分析電路還包括幅度平方確定電路，它響應(yīng)于離散傅立葉變換電路。
8.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于所述分析電路包括用于比較來自離散傅立葉變換電路的各個(gè)頻率分量的幅度和對應(yīng)的門限值的電路。
9.按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于門限值依賴于自適應(yīng)電路的當(dāng)前狀態(tài)。
10.按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于所述分析電路包括用于比較來自離散傅立葉變換電路的各個(gè)頻率分量的一個(gè)或多個(gè)幅度的函數(shù)與對應(yīng)的門限值的電路。
11.按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于門限值依賴于自適應(yīng)電路的當(dāng)前狀態(tài)。
12.按照權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其特征在于所述分析電路包括用于比較來自離散傅立葉變換電路的各個(gè)頻率分量的幅度平方與對應(yīng)的門限值的電路。
13.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其特征在于門限值依賴于自適應(yīng)電路的當(dāng)前狀態(tài)。
14.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其特征在于分析電路包括用于比較來自離散傅立葉變換電路的各個(gè)頻率分量的一個(gè)或多個(gè)幅度的函數(shù)與對應(yīng)的門限值的電路。
15.按照權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于門限值依賴于自適應(yīng)電路的當(dāng)前狀態(tài)。
全文摘要
一種用于接收包括主分量和多徑分量的復(fù)合信號的系統(tǒng)包括具有可響應(yīng)于控制信號被控制以補(bǔ)償多徑分量的自適應(yīng)電路的解調(diào)器鏈。在這個(gè)系統(tǒng)中，控制信號產(chǎn)生器包括相位誤差估計(jì)器，它產(chǎn)生表示在所接收的主分量和所接收的多徑分量之間的相位誤差的估計(jì)值的信號?？刂破黜憫?yīng)于所述相位誤差信號而產(chǎn)生控制信號。
文檔編號H04B1/10GK1489307SQ03155608
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者阿倫·R·博伊利特, 阿倫 R 博伊利特 申請人:湯姆森特許公司