專利名稱：無(wú)限脈沖響應(yīng)重影消除系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器的一種重影消除系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用以使這種系統(tǒng)中的IIR濾波器穩(wěn)定工作的設(shè)備。
重影消除系統(tǒng)一般由兩部分組成可編程濾波器和用以計(jì)算信號(hào)傳輸通道模型的線路。通道造型線路用以根據(jù)所傳輸?shù)幕鶞?zhǔn)信號(hào)和所存儲(chǔ)的理想化基準(zhǔn)信號(hào)確定傳輸通道的特性(特別是可能引起多徑畸變的特性)。根據(jù)這些特性，通道造型線路產(chǎn)生用以對(duì)可編程濾波器進(jìn)行編程以使濾波器在基本上濾除掉多徑畸變部分之后讓視頻信號(hào)通過的一些系數(shù)。有關(guān)通道造型技術(shù)更詳細(xì)的介紹可參看例如1989年9月5日頒布的題為“裝有具非整數(shù)取樣延遲的濾波線路的自適應(yīng)電視重影消除系統(tǒng)”的美國(guó)專利4，864，403或N.Komlya在1992年8月第38卷第3期的IEEEE(電氣與電子工程師協(xié)會(huì))消費(fèi)者電子設(shè)備論文集第195～199頁(yè)上發(fā)表的題為“通過再生減少重影”的文章?？删幊虨V波器通常有兩種類型有限脈沖響應(yīng)(FIR)和無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)。某些重影消除系統(tǒng)采用FIR濾波器，另外一些重影消除系統(tǒng)采用IIR濾波器，但大部分系統(tǒng)都將這兩種濾波器混合使用。
IIR和FIR重影消除濾波器都采用抽頭延遲線提供許多相對(duì)延遲了的信號(hào)。這些延遲信號(hào)由可編程系數(shù)加權(quán)，經(jīng)加權(quán)的系數(shù)經(jīng)過混合，供提供經(jīng)濾波的輸出信號(hào)。FIR和IIR濾波器相對(duì)地各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，而眾所周知，F(xiàn)IR濾波器本來就相當(dāng)穩(wěn)定，IIR濾波器則會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定方面的問題。本發(fā)明旨在改善采用IIR式重影消除濾波器的重影消除系統(tǒng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)。
本發(fā)明是個(gè)重影消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個(gè)重影消除用的IIR濾波器和通道造型線路，這是用以產(chǎn)生給重影消除IIR濾波器編程用的分接加權(quán)系數(shù)的線路。通道造型線路有一個(gè)計(jì)算裝置用以計(jì)算出所產(chǎn)生的全部加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。該和數(shù)超過預(yù)定值，表明IIR濾波器變得不穩(wěn)定時(shí)，加權(quán)系數(shù)就按具體情況按比例縮小，使該和數(shù)減小，從而力圖減小濾波器不穩(wěn)定的可能性。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的重影消除系統(tǒng)的方框圖。
圖2是可應(yīng)用在圖1設(shè)備中的二進(jìn)制補(bǔ)碼溢出檢測(cè)器的邏輯圖。
圖3和圖4是圖1系統(tǒng)的工作流程圖。
用以產(chǎn)生重影消除系統(tǒng)的加權(quán)系數(shù)的設(shè)備是視頻信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域的行家們的熟知的，因此這里不再詳細(xì)介紹。可以這樣說，一般的加權(quán)系數(shù)發(fā)生設(shè)備通常由一些專門用途可編程的微處理器組成，這些處理器可以編程得使其可以履行各色各樣的代數(shù)功能。因此，姑且認(rèn)為，將加權(quán)系數(shù)發(fā)生設(shè)備進(jìn)一步編程得使其一旦有加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生時(shí)就對(duì)這些加權(quán)系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算，這對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的行家們來說是輕而易舉的事。
參看圖1，元件10-18構(gòu)成了周知采用IIR重影消除濾波器的重影消除系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。輸入信號(hào)從例如天線/頻道選擇組合件加到總線10。輸入信號(hào)加到通道造型和控制元件18上，元件18根據(jù)規(guī)則的預(yù)定間隔而被包含在輸入信號(hào)中的重影消除基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生加權(quán)系數(shù)，加到重影消除濾波器上。重影消除濾波器由加法器12、延遲引出線14、多個(gè)加權(quán)電路15和加法器16組成。輸入信號(hào)加到輸出端接延遲引出線輸入端的加法器12上。輸入到延遲線上較延遲的復(fù)制信號(hào)在各引出點(diǎn)引出之后，由通道造型元件18所產(chǎn)生的系數(shù)值加權(quán)。加權(quán)復(fù)制值在加法器16中加起來，得出的和數(shù)加到加法器12的第二輸入連接點(diǎn)上。假設(shè)各加權(quán)系數(shù)是經(jīng)過正確計(jì)算的，則從加法器16加到加法器12的第二輸入端的信號(hào)會(huì)含有消除包含在輸入信號(hào)中的任何多徑畸變所需要的信號(hào)分量的補(bǔ)碼。應(yīng)該指出的是，鑒于從加法器16反饋的信號(hào)安排得使其消除輸入信號(hào)中的各分量，因而加法器12實(shí)際上可以采用減法器。元件12采用加法器抑或減法器，這取決于分派給相應(yīng)各加權(quán)系數(shù)的相對(duì)極性。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)IIR重影消除濾波器來說，若加到重影消除IIR濾波器的所有加權(quán)系數(shù)的大小加起來得出的和數(shù)值大于1，濾波器可能不穩(wěn)定。濾波器具有計(jì)時(shí)延遲元件時(shí)，其穩(wěn)定性可以通過對(duì)濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行因子分解并確定任何Z平面極的大小是否大于零來加以預(yù)測(cè)。穩(wěn)定性也部分取決于輸入信號(hào)的可調(diào)動(dòng)態(tài)范圍和處理設(shè)備的固定動(dòng)態(tài)范圍。電視系統(tǒng)中所收到電視信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍是隨通道的不同在而異的，因此IIR重影消除濾波器可能對(duì)某一通道是不穩(wěn)定的，對(duì)另一通道則是穩(wěn)定的。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，重影消除IIR濾波器設(shè)計(jì)得使其無(wú)論在任何情況下都是穩(wěn)定的。在該實(shí)施例中，通道造型和控制設(shè)備安排得使其按圖3所示的流程圖工作的。通道造型和控制設(shè)備根據(jù)輸入視頻信號(hào)的水平和垂直同步分量得出包含在視頻信號(hào)線21中的重影消除基準(zhǔn)(GCR)信號(hào)[101步]。應(yīng)用所收到的GCR和所存儲(chǔ)的GCR的理想信號(hào)，通道造型和控制設(shè)備計(jì)算出來給重影消除IIR濾波器編程以消除當(dāng)時(shí)所收到的通道中的任何重影所需的加權(quán)系數(shù)[102步]。將各加權(quán)系數(shù)值加起來[103步]，并將得出的和數(shù)與1值相比較[104步]。若和數(shù)小于1，加權(quán)系數(shù)就加到IIR濾波器中相應(yīng)的加權(quán)電路。若和數(shù)大于1，就按比例縮小加權(quán)系數(shù)[106步]以減小各系數(shù)的和數(shù)?？s小因數(shù)可以取1/(αS)的形式，其中S為各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)，α是等于1或小于1但接近1的因數(shù)，例如0.95。因數(shù)α可取得使其與S值有關(guān)，用選擇得使αS不小于預(yù)定值，例如1.1。各加權(quán)系數(shù)按比例縮小之后，加到濾波器中相應(yīng)的加權(quán)電路上[105步]。
重影消除濾波器設(shè)計(jì)得使其處理輸入信號(hào)中的正交分量時(shí)，加權(quán)系數(shù)可以取復(fù)數(shù)值。在此情況下，為簡(jiǎn)化硬件的各項(xiàng)要求，可把各復(fù)數(shù)分量值加起來。假設(shè)系數(shù)C取下列形式Ci＝Xi+jYi則各系數(shù)的和數(shù)可由下式求出S＝∑|Xi|+|Yi|用這個(gè)值作和數(shù)，限定條件是更嚴(yán)了，因?yàn)樗冀K總是超過實(shí)際值的總和|Xi+jYi|。
如上所述，如果只因?yàn)楦骷訖?quán)系數(shù)值的和數(shù)超過1，濾波器就不一定是不穩(wěn)定的。若濾波器不穩(wěn)定，將系數(shù)按比例縮小，則多少總會(huì)削弱重影消除作用。因此當(dāng)各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)超過1值時(shí)，最好只有當(dāng)濾波器顯示出不穩(wěn)定的傾向時(shí)才按比例縮小這些系數(shù)。然后即使各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)超過1值也還是用這些加權(quán)系數(shù)給濾波器編程。接著測(cè)試濾波器和穩(wěn)定性，若檢測(cè)出不穩(wěn)定的跡象，則按比例縮小各系數(shù)。圖4的流程圖示出了這種工作方式的工作過程。應(yīng)該指出的是，圖4中所示的工作過程還可以反復(fù)按比例增加各系數(shù)，直到濾波器的不穩(wěn)定情況消失為止。
檢測(cè)IIR濾波器不穩(wěn)定傾向的一個(gè)辦法是監(jiān)測(cè)加法器12的輸出是溢出或下溢。若兩個(gè)同極性的取樣值加到加法器的輸入接線上，則舉例說在二進(jìn)制補(bǔ)碼裝置中會(huì)出現(xiàn)溢出和下溢的情況，這時(shí)可用大于加法器輸出的位元數(shù)的和數(shù)值表示。圖1的設(shè)備包括了溢出/下溢檢測(cè)器20。溢出/下溢檢測(cè)器產(chǎn)生表示溢出/下溢的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)加到通道造型和控制電路18上。電路18根據(jù)表示溢出/下溢的信號(hào)按比例縮小所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)，從而減小加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。注電路18可以設(shè)計(jì)得在加權(quán)系數(shù)和數(shù)超過預(yù)定的大于1的值時(shí)自動(dòng)按比例縮小加權(quán)系數(shù)，在系數(shù)和數(shù)大于1但小于所述預(yù)定值時(shí)按溢出/下溢的檢測(cè)情況有條件地按比例縮小加權(quán)系數(shù)。
加法器16也可以顯示出部分和數(shù)的溢出/下溢情況。但這些溢出/下溢情況不會(huì)影響濾波器的穩(wěn)定性。因此無(wú)需監(jiān)視該加法器的溢出/下溢情況以確保濾波器的穩(wěn)定性?？墒羌臃ㄆ鲀?nèi)顯示出的溢出/下溢情況可能會(huì)影響重影消除特性的精確性。因此，為使系統(tǒng)達(dá)到最佳特性，最好監(jiān)測(cè)加法器16出現(xiàn)溢出/下溢的情況，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果按比例縮小加權(quán)系數(shù)。在此情況下，比例因數(shù)可能會(huì)與加法器12溢出/下溢時(shí)的比例因數(shù)不同。
圖2示出了可供二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)系統(tǒng)作用的溢出/下溢檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)例。該線路對(duì)加到加法器輸入端的取樣符號(hào)位和加法器提供的結(jié)果符號(hào)位起反應(yīng)。兩個(gè)正輸入值產(chǎn)生一個(gè)負(fù)輸出值時(shí)，產(chǎn)生溢出情況，兩個(gè)負(fù)輸入值產(chǎn)生一個(gè)正輸出值時(shí)，產(chǎn)生下溢情況。這兩種情況的發(fā)生用兩個(gè)“與”門(30，32)和一個(gè)“或”門33檢測(cè)。在二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)系統(tǒng)中，正數(shù)的邏輯符號(hào)位為零，負(fù)數(shù)的邏輯符號(hào)位為1。溢出情況的檢測(cè)由加法器的輸出符號(hào)位接其不倒相輸入端、加法器的兩輸入符號(hào)位接相應(yīng)倒相輸入端的“與”門32進(jìn)行。同樣，下溢情況的檢測(cè)由加法器的輸出符號(hào)位接其倒相輸入端、加法器的兩輸入符號(hào)位接相應(yīng)的不倒相輸入端的第二“與”門30進(jìn)行?！芭c”門32和30只有在分別出現(xiàn)溢示和下溢情況時(shí)才在其輸出接線處顯示出邏輯高電平狀態(tài)。“與”門30和32的輸出接線與“或”門33的相應(yīng)輸入接線耦合，“或”門33的輸出接線上供應(yīng)有復(fù)合溢出/下溢檢測(cè)信號(hào)。
“或”門33提供的溢出/下溢信號(hào)可以直接加到電路18來控制系數(shù)按比例縮小的過程。但只出現(xiàn)溢出/下溢情況不一定可以精確地說明濾波器不穩(wěn)定。因此“或”門33的輸出加到電路18之前最好先加以處理。圖2示出了溢出/下溢信號(hào)處理過程的一個(gè)實(shí)例。在該實(shí)例中，“或”門33的輸出加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器34的計(jì)數(shù)輸入端。垂直同步信號(hào)加到計(jì)數(shù)器的復(fù)位控制器上，并在各場(chǎng)掃描消隱時(shí)間開始時(shí)將計(jì)數(shù)值復(fù)位到零。因此計(jì)數(shù)器34對(duì)各場(chǎng)掃描消隱時(shí)間出現(xiàn)的溢出/下溢次數(shù)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器34更有效的輸出位加到“或”門35相應(yīng)的輸入接線上，即二進(jìn)制位2-2。每當(dāng)“或”門33在一個(gè)場(chǎng)掃描消隱時(shí)間提供的溢出/下溢指出等于或多于8時(shí)，“或”門35提供溢出/下溢輸出信號(hào)。溢出/下溢信號(hào)處理的另一個(gè)實(shí)例可以是只有在單位場(chǎng)掃描消隱時(shí)間連接取樣出現(xiàn)預(yù)定次數(shù)的溢出/指示之后才提供溢出/下溢信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種多徑信號(hào)消除設(shè)備，其特征在于輸入信號(hào)源(10)；可編程ⅡR濾波器(12-16)，有一個(gè)信號(hào)混合裝置(12)用以將所述輸入信號(hào)和所述ⅡR濾波器提供的輸出信號(hào)混合起來，所述ⅡR濾波器具有多個(gè)加權(quán)電路(15)連同相應(yīng)的輸入接線供接收加權(quán)系數(shù)之用；通道造型裝置(18)，用以根據(jù)所述輸入信號(hào)產(chǎn)生所述加權(quán)系數(shù)，所述通道造型裝置包括加法裝置，用以提供所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)；用以按比例縮小所述加權(quán)系數(shù)的裝置，從而在所述和數(shù)超過預(yù)定值時(shí)減小所述和數(shù)；和用以將己按比例縮小的加權(quán)系數(shù)加到所述可編程的ⅡR濾波器上的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定值大于1。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述用以按比例縮小系數(shù)的裝置有一個(gè)耦合到所述IIR濾波器的裝置，用以檢測(cè)IIR濾波器可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定狀態(tài)并在檢測(cè)出不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)按比例縮小各加權(quán)系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述用以檢測(cè)IIR濾波器不穩(wěn)定狀態(tài)的裝置有一個(gè)信號(hào)溢出檢測(cè)器與所述信號(hào)混合裝置相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)溢出檢測(cè)器有一個(gè)信號(hào)處理裝置用以處理表示信號(hào)溢出的信號(hào)從而只有出現(xiàn)預(yù)定溢出情況時(shí)才開始按比例縮小加權(quán)系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述按比例縮小裝置有一個(gè)比例因數(shù)發(fā)生裝置用以產(chǎn)生與加權(quán)系數(shù)和數(shù)的倒數(shù)成比例的比例因數(shù)。
7.一種多徑信號(hào)消除設(shè)備，其特征在于輸入視頻信號(hào)的信號(hào)源(10);可編程IIR濾波器(12-16)，有一個(gè)信號(hào)混合裝置(12)用以將所述輸入視頻信號(hào)與所述IIR濾波器所提供的輸出信號(hào)混合起來，所述IIR濾波器有多個(gè)加權(quán)電路(15)連同用以接收加權(quán)系數(shù)的相應(yīng)的輸入接線;通道造型裝置(18)，用以根據(jù)所述輸入視頻信號(hào)產(chǎn)生所述加權(quán)系數(shù);溢出信號(hào)發(fā)生裝置，與所述信號(hào)混合裝置相連接，用以產(chǎn)生表示超過所述信號(hào)混合裝置的動(dòng)態(tài)范圍的溢出信號(hào)OVF;檢測(cè)裝置(18)，用以根據(jù)所述溢出信號(hào)OVF按比例縮小所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)從而使已按比例縮小的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)超出混合裝置的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)小于未經(jīng)按比例縮小的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù);和系數(shù)代替裝置，用以用所述已按比例縮小的加權(quán)系數(shù)代替所述加權(quán)系數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測(cè)裝置有一個(gè)用以處理所述溢出信號(hào)OVF的裝置，從而使按比例縮小加權(quán)系數(shù)的過程只有在混合裝置的動(dòng)態(tài)范圍超過預(yù)定單位時(shí)段的預(yù)定次數(shù)之后才開始進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述按比例縮小裝置有一個(gè)比例因數(shù)發(fā)生裝置用以產(chǎn)生與加權(quán)系數(shù)和數(shù)的倒數(shù)成比例的比例因數(shù)。
全文摘要
一種重影消除系統(tǒng)，有一個(gè)重影消除IIR濾波器(12—16)和通道造型電路(18)，電路(18)用以產(chǎn)生對(duì)重影消除IIR濾波器進(jìn)行編程的分接加權(quán)系數(shù)。通路造型電路有一個(gè)加法裝置用以計(jì)算出所產(chǎn)生的所有加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。該和數(shù)超過預(yù)定值表明IIR濾波器變得不穩(wěn)定時(shí)，加權(quán)系數(shù)就按具體情況按比例縮小以減小該和數(shù)，從而力圖減小濾波器不穩(wěn)定的可能性。
文檔編號(hào)H04N5/213GK1102924SQ9410129
公開日1995年5月24日 申請(qǐng)日期1994年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月3日
發(fā)明者C·B·迪特里希 申請(qǐng)人:Rca.湯姆森許可公司