專利名稱：具有同步置信計(jì)數(shù)器的數(shù)字信號系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是以傳遞模擬的和數(shù)字的信號的電路和系統(tǒng)為目標(biāo)的，尤其是以產(chǎn)生和傳遞數(shù)字的電視信號的電子線路和系統(tǒng)為目標(biāo)。
多年來商業(yè)上的電視信號已經(jīng)采用了NTSC制式進(jìn)行廣播。隨著高清晰度電視的出現(xiàn)和無線電頻譜的不斷被占用，已經(jīng)決定電視廣播電臺(tái)將提供NTSC信號和數(shù)字電視(以下用“DTV”表示)信號的聯(lián)播，使得大量的已安裝的NTSC接收機(jī)和新安裝的DTV接收機(jī)能同時(shí)欣賞同樣的廣播。這樣，聯(lián)播將包括通過各自的電視頻道以兩種不同制式編碼的同一節(jié)目的聯(lián)播。NTSC和DTV頻道二者都被定為6兆赫的帶寬。
NTSC和DTV兩種制式的聯(lián)播將包括使用兩個(gè)不同的頻道。因?yàn)榻o附加頻道提供的頻譜是十分有限的，已經(jīng)提出附加頻道是位于其它現(xiàn)存頻道的附近。在那里，NTSC和DTV信號二者都是通過相鄰的頻道被發(fā)射的。那兒存在一個(gè)值得考慮的同頻道干擾的問題，那里的NTSC和DTV信號相互干擾。如果運(yùn)載DTV和/或NTSC波形的信號不是被精確地定位并且沒有保持在它被指定的頻道帶寬之內(nèi)，相鄰頻道之間的干擾問題就會(huì)惡化。
如

圖1中所示，在所提出的DTV系統(tǒng)中，一個(gè)帶著視頻和音頻數(shù)據(jù)的信號可以從一個(gè)信號源送出來，例如從一個(gè)電視演播室送到射頻發(fā)射現(xiàn)場，該現(xiàn)場可能與演播室不在同一處。在這樣的一個(gè)系統(tǒng)中，視頻和音頻的數(shù)據(jù)信號可能采用常規(guī)的通信技術(shù)從演播室被發(fā)射或傳送到射頻/發(fā)射現(xiàn)場、例如微波鏈路。這種信號通常被稱為傳送信號，它要包含數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的時(shí)鐘，或是單獨(dú)的時(shí)鐘或是利用自身的時(shí)鐘編碼就象曼徹斯特(Manchester)編碼那樣。按常規(guī)，射頻/發(fā)射設(shè)備要利用數(shù)據(jù)時(shí)鐘以為了在發(fā)射設(shè)備中用于復(fù)原數(shù)據(jù)。這樣，如果發(fā)射層時(shí)鐘是不準(zhǔn)確的或者是飄移的，不準(zhǔn)確的效果將會(huì)影響到信號，該信號最終將從發(fā)射設(shè)備廣播出去。維持準(zhǔn)確的廣播頻率是有重要意義的，在發(fā)射層(通常的演播室)不準(zhǔn)確的時(shí)鐘引起的頻率誤差可能會(huì)高得令人難以接受。如下所述，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，通過用于射頻/發(fā)射現(xiàn)場的系統(tǒng)，可以免除或補(bǔ)償數(shù)據(jù)時(shí)鐘中的不準(zhǔn)確性，使得廣播出去的信號具有穩(wěn)定的頻率分量。
同頻道和交叉頻道干擾的問題可能是，至少是部分由于用在產(chǎn)生或發(fā)射視頻和/或音頻的信號，從它們的產(chǎn)生到它們的發(fā)射的時(shí)鐘之間的差異引起的。通過使用一個(gè)公共的時(shí)鐘作為這里說明的廣播系統(tǒng)和信號產(chǎn)生的各個(gè)不同部分的基礎(chǔ)，可以減少或消除這樣的干擾。
本發(fā)明的目的是為產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字的電視信號提供一個(gè)電路和系統(tǒng)，在該信號中基于頻率的分量的產(chǎn)生和/或保持是很準(zhǔn)確的。
另一個(gè)目的是在廣播電視信號之前為補(bǔ)償和/或調(diào)整數(shù)據(jù)時(shí)鐘的不準(zhǔn)確性提供一個(gè)電路和系統(tǒng)，并且提供一個(gè)勿需同步的握手過程能夠在兩個(gè)異步時(shí)鐘上運(yùn)行的電路和系統(tǒng)。
進(jìn)一步的目的是為了給電視信號增加一個(gè)導(dǎo)頻信號，和在電視信號中進(jìn)行差錯(cuò)處理提供一個(gè)電路和系統(tǒng)。
一個(gè)更進(jìn)一步的目的是為電視的傳輸提供一個(gè)電路和系統(tǒng)。其中的數(shù)據(jù)信號對數(shù)字的數(shù)據(jù)移動(dòng)速率的頻率有它的依賴性，并且把頻率修正到它的標(biāo)定條件，并提供用于格形編碼的電路和系統(tǒng)和用于電視系統(tǒng)的多波段天線。
本發(fā)明包括一個(gè)確定數(shù)字信號系統(tǒng)同步的方法，其中數(shù)字信號是按M個(gè)數(shù)字位的幀和每幀包含N個(gè)位的特定同步碼的方式接收的，本方法確定系統(tǒng)是否與數(shù)字信號的幀同步，并且包含步驟；(1)接收一串?dāng)?shù)字位流；(2)把所述接收的位流轉(zhuǎn)換成有N位的并行方式；(3)把N位的并行形式對于每個(gè)接收的位進(jìn)行比較看是否與一個(gè)特定的同步碼匹配；(4)如果在比較中沒有發(fā)現(xiàn)匹配，重復(fù)步驟(1)到(3)；
(5)如果在最近一次比較中發(fā)現(xiàn)匹配，就(a)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器以確定在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件；(b)把置信計(jì)數(shù)器增加1；(c)如果置信計(jì)數(shù)器達(dá)到指定的閾值，表示已經(jīng)建立同步；(d)在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件，在該時(shí)刻把N位并行形式的每個(gè)被接收的位進(jìn)行比較，看它是否與一個(gè)特定的同步碼匹配；(e)重復(fù)步驟(4)和(5)；(6)如果在最近一次此較中未發(fā)現(xiàn)匹配，就(a)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器以確定在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件；(b)把置信計(jì)數(shù)器減少1；(c)如果置信計(jì)數(shù)器下降到第二個(gè)指定的閾值，表示沒有建立同步并轉(zhuǎn)回步驟(3)；(d)重復(fù)步驟(5)和(6)。
現(xiàn)在將通過實(shí)例參考附圖對本發(fā)明加以說明，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字電視系統(tǒng)的一個(gè)功能方塊圖；圖2是在射頻發(fā)射系統(tǒng)中的一個(gè)電路的功能方塊圖；圖3是射頻發(fā)射系統(tǒng)的一個(gè)功能方塊圖；圖4是一個(gè)所產(chǎn)生的DTV信號的振幅-頻率特性曲線圖；圖5是一個(gè)同步置信計(jì)數(shù)器電路的功能方塊圖；圖6是早先工藝的一個(gè)交織電路的功能方塊圖；圖7是一個(gè)交織緩沖器電路的功能方塊圖；圖8是一個(gè)速率變換電路的功能方塊圖；圖9是一個(gè)格形(trellis)編碼器的控制電路的第一個(gè)實(shí)施例的功能方塊圖；圖10是格形編碼器的第一個(gè)實(shí)施例的功能方塊圖；圖11是格形編碼器的第二個(gè)實(shí)施例的功能方塊圖12表示一個(gè)理論上修正過的非線性放大器和與它相關(guān)信號的振幅和頻率關(guān)系的一系列曲線圖；圖13表示圖12的一系列曲線圖的頻率域的一系列曲線圖；圖14是與一個(gè)典型的非線性放大器的輸入和輸出電路關(guān)聯(lián)的相位和振幅響應(yīng)的曲線圖；圖15表示一個(gè)典型的修正過的非線性放大器和與它相關(guān)的信號的頻率域的一系列曲線圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)改進(jìn)的校正器電路的一個(gè)功能方塊圖；圖17是特別是用于一個(gè)中頻補(bǔ)償電路的圖16的校正器電路的第二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)功能方塊圖；圖18是一個(gè)利用一個(gè)方面的演播室現(xiàn)場的功能方塊圖；圖19是利用本發(fā)明的一個(gè)方面的發(fā)射機(jī)現(xiàn)場功能方塊圖。
根據(jù)美國政府高級電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(“ATSC”)規(guī)定的1995年9月16日發(fā)布的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)基本的DTV系統(tǒng)100的方塊圖是由三個(gè)部分所組成，如圖1中所示，包括一個(gè)源編碼和壓縮部分102，一個(gè)服務(wù)多路復(fù)用器和傳輸部分104，和一個(gè)射頻/發(fā)射系統(tǒng)106。源編碼和壓縮部分102接收一個(gè)視頻信號108和一個(gè)音頻信號110，并分別對這些信號進(jìn)行編碼，成為數(shù)字的數(shù)據(jù)流。編碼可包括已知的適用于視頻和音頻數(shù)據(jù)的位速率縮減法和壓縮技術(shù)。
圖1表示編碼后的視頻和音頻數(shù)據(jù)與補(bǔ)充的數(shù)據(jù)信號112和控制數(shù)據(jù)信號114一起供給服務(wù)多路復(fù)用器和傳輸部分104。補(bǔ)充信號112和控制信號114可包括控制數(shù)據(jù)，有條件的訪問控制數(shù)據(jù)和與音頻及視頻服務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如閉的加標(biāo)題數(shù)據(jù)。通?？梢杂肕PEG-2視頻流語法對視頻信號進(jìn)行壓縮，而用數(shù)字的音頻壓縮(AC-3)標(biāo)準(zhǔn)對音頻信號進(jìn)行壓縮。
在服務(wù)多路復(fù)用器和傳輸部分104中，被壓縮的數(shù)據(jù)流可以分為諸信息包并且可以加上用于識別每個(gè)包或者包的類似的裝置。在這個(gè)過程中，視頻數(shù)據(jù)流，音頻流和補(bǔ)充的數(shù)據(jù)流的包可以經(jīng)過多路復(fù)用(multiplex)成為一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)流。已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)可以用對視頻，音頻和用于數(shù)字的廣播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號打包和多路復(fù)用的MPEG-2傳輸系統(tǒng)來傳輸。
在射頻/發(fā)射部分106，已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)被按頻道編碼和調(diào)制。頻道編碼器120可以修改數(shù)據(jù)流并加上附加的信息，這種附加的信息可以用于讓接收機(jī)從接收到的信號中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)，該信號是受到通常的傳輸干擾源的影響的。
調(diào)制部分122利用數(shù)字的數(shù)據(jù)流去調(diào)制發(fā)送的信號。在DTV標(biāo)準(zhǔn)中，調(diào)制可以采用一個(gè)8VSB(殘留邊帶)調(diào)制方案。被調(diào)制的信號可以被放大和送到天線124，用于以常規(guī)的方式廣播。
圖2表示一個(gè)射頻/發(fā)射系統(tǒng)可以從圖1的系統(tǒng)中所示的傳輸部分接收數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號10。數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號可以送到數(shù)據(jù)恢復(fù)電路202，該電路從傳輸?shù)闹剖街谐槿?shù)據(jù)，而且如果必要也可以從同一個(gè)信號中抽取數(shù)據(jù)時(shí)鐘。數(shù)據(jù)信號可以送到隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器204，該發(fā)生器根據(jù)DTV標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)流的范圍內(nèi)改變數(shù)據(jù)的順序。隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器204可以根據(jù)發(fā)生器多項(xiàng)式來操作，也可以根據(jù)偽隨機(jī)二進(jìn)制序列來操作。
從隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器204輸出的信號可送到里德-索洛蒙(ReedSolomon)編碼器206，該編碼器采用里德-索洛蒙編碼技術(shù)來提供信息包，該信息包是按照信號的接收機(jī)已知的即定方法來進(jìn)行編碼的。已經(jīng)編碼的包被送到一個(gè)內(nèi)插器208，該內(nèi)插器根據(jù)一個(gè)既定的方案在數(shù)據(jù)上執(zhí)行一個(gè)卷積交織。里德-索洛蒙編碼器206以傳送層的數(shù)據(jù)速率寫入一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器(沒有示出)，而交織器208以發(fā)射層的數(shù)據(jù)速率讀數(shù)據(jù)緩沖器。這就準(zhǔn)許系統(tǒng)不需要同步的握手而能夠在兩個(gè)異步時(shí)鐘上運(yùn)行。
從交織器208輸出的信號可以送到格形(trellis)編碼器210。在一個(gè)DTV系統(tǒng)中，格形編碼器使用帶有一個(gè)未編碼的位的2/3速率的格形代碼。在DTV系統(tǒng)中，利用一個(gè)1/2速率卷積碼，一個(gè)輸入位被編碼為兩個(gè)輸出位，而其它的輸入位是預(yù)先編碼的。根據(jù)DTV的特性，與格形碼一起使用的信令波形是一個(gè)8級(3位)一維的構(gòu)象。從格形編碼器210輸出的信號可被送到一個(gè)同步的插入電路212，該電路在數(shù)字的數(shù)據(jù)流內(nèi)的適當(dāng)位置插入數(shù)據(jù)段的同步信號和數(shù)據(jù)域的同步信號。
從同步插入電路212輸出的數(shù)字的數(shù)據(jù)流可以送到一個(gè)奈奎斯特(Nyquist)濾波器214而把編碼后的數(shù)據(jù)流的頻譜限制在發(fā)射系統(tǒng)的帶寬(對標(biāo)準(zhǔn)的DTV系統(tǒng)為6兆赫)。在本發(fā)明中濾波的功能包括如下的步驟(1)信號的內(nèi)插和向上變頻；(2)對于非線性修正信號；(3)用一個(gè)自適應(yīng)濾波器對現(xiàn)有的頻率響應(yīng)的缺陷加以均衡；(4)向下變頻和存儲(chǔ)數(shù)字樣品。
經(jīng)過奈奎斯特濾波器214(和相關(guān)的脈沖整形)之后，可以加上一個(gè)導(dǎo)頻。通過奈奎斯特濾波器的脈沖整形之后，利用導(dǎo)頻信號的插入導(dǎo)頻信號的插入保存在電路中。奈奎斯特濾波器214提供的被加有導(dǎo)頻的數(shù)字信號通過一個(gè)數(shù)-模變換器216被變成一個(gè)模擬信號，并且被送到一個(gè)中頻混頻器30的輸入端之一。中頻混頻器30的另一個(gè)輸入信號是一個(gè)中頻的載頻，它是來自一個(gè)中頻頻率鎖相環(huán)電路218。中頻混頻器所產(chǎn)生的中頻信號被送到一個(gè)中頻電路40，該電路對中頻信號進(jìn)行濾波并把輸出信號送到頻道混合器50的輸入端之一。頻道混頻器50的另一個(gè)輸入端是從一個(gè)特射頻(UHF)鎖相環(huán)170得來的一個(gè)頻道頻率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中頻頻率鎖相環(huán)218和特射頻鎖相環(huán)70能從一個(gè)公共的時(shí)鐘基準(zhǔn)190產(chǎn)生它們各自的信號。時(shí)鐘基準(zhǔn)190可以使它的時(shí)鐘信號基于一個(gè)外來的信號(EXT REF)或者基于一個(gè)本機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號，或是來自由激勵(lì)器接收的數(shù)據(jù)。
從頻道混頻器50輸出的信號可以按常規(guī)的方式送到一個(gè)帶通濾波器60，去產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過濾波的信號，該信號被充分地放大并供給天線220用于廣播。圖2表示輸入到數(shù)據(jù)復(fù)原電路202的信號可以是分離的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號，或者是一個(gè)嵌入時(shí)鐘的信號(例如來自曼徹斯特編碼的應(yīng)用)。時(shí)鐘復(fù)原電路可以使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鎖相環(huán)去鎖在嵌入在接收數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘上。一旦時(shí)鐘被復(fù)原，它就能用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定時(shí)。數(shù)據(jù)復(fù)原電路202還可以包括一個(gè)幀同步器，用于在(圖1的)傳送部分送出的信號中對同步信號定位，并且把接收到的數(shù)據(jù)流對準(zhǔn)為字節(jié)供處理之用。
圖2說明在標(biāo)準(zhǔn)的DTV系統(tǒng)中，對每一個(gè)從傳送部分接收來的數(shù)據(jù)字節(jié)，里德-索洛蒙編碼器要求20次模(modula)256的倍乘和20次的異或(XOR)相加。在DTV系統(tǒng)中采用高的數(shù)據(jù)速率時(shí)，編碼需要一個(gè)處理器每秒鐘能完成9700萬次操作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，里德-索洛蒙編碼器在一個(gè)域可編程的門陣列中連同一個(gè)字典(look-up)表能夠?qū)崿F(xiàn)來獲取如此的高的數(shù)據(jù)速率。
奈奎斯特濾波器214可以作為具有-α-系數(shù)為0.1152的一個(gè)根-升-余弦濾波器來使用。這個(gè)濾波器也可以作為一個(gè)有限脈沖響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，這個(gè)濾波器是一個(gè)處理殘留邊帶功能的復(fù)濾波器。
圖2和圖3表示(其中公用的部件帶有公用的參考號碼)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖1的混頻器30,50和相關(guān)的鎖相環(huán)218,70可以在一個(gè)電路中來實(shí)現(xiàn)，在該電路中圖1的電路的調(diào)制器20部分被化簡為圖3的單個(gè)方塊，調(diào)制器20。一個(gè)被送到調(diào)制器20的數(shù)據(jù)信號10產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號302和一個(gè)編碼數(shù)據(jù)信號21(是模擬的制式)。因?yàn)闀r(shí)鐘信號302和編碼數(shù)據(jù)信號21都是從一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流開始產(chǎn)生的，這些信號的最終頻率是直接與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率成比例的。如果這些信號被用于產(chǎn)生要發(fā)射的信號，發(fā)射信號就被數(shù)據(jù)源的頻率鎖定。在某一種情況下，發(fā)射層遠(yuǎn)離傳送層(甚至于可能不是在共同的控制下)，發(fā)送基于遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)源的信號的廣播電臺(tái)在這樣的情況下是不能在廣播頻率的控制中去達(dá)到那樣的廣播電臺(tái)所要求的嚴(yán)格的特性。另外，管理當(dāng)局，就象美國聯(lián)邦通信委員會(huì)所要求的對于同頻道或相鄰頻道的干擾問題對發(fā)射信號的任何頻率補(bǔ)償在沒有改變原先的數(shù)據(jù)速率是是不能實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，發(fā)射頻率對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率的依賴性是被圖3所示的電路消除了。這個(gè)電路還提供一個(gè)用于設(shè)置所需要的精確的頻率補(bǔ)償?shù)难b置。
圖3和圖4描述產(chǎn)生一個(gè)編碼數(shù)據(jù)21的模擬調(diào)制頻率信號的調(diào)制器20。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DTV信號中，編碼數(shù)據(jù)信號21可以是例如對DTV所說明的是在一個(gè)8殘留邊帶(VSB)制式中。編碼數(shù)據(jù)信號21可以是任何其它的調(diào)制信號，例如一個(gè)NTSC信號，一個(gè)調(diào)頻信號，一個(gè)調(diào)幅信號和/或一個(gè)單邊帶(SSB)信號等。在一個(gè)8殘留邊帶(VSB)信號的情況下，信號將會(huì)有如圖4中所表示的形式，在該圖中該信號有一個(gè)標(biāo)稱的中心頻率在10.76兆赫并且有一個(gè)VSB導(dǎo)頻信號標(biāo)稱地在8.06兆赫。通常，編碼數(shù)據(jù)信號21是在一個(gè)頻率上，該頻率大大低于要廣播的信號的頻率，并且必需向上變頻到廣播的頻率。編碼數(shù)據(jù)信號21首先被送到一個(gè)頻率變換器30(例如一個(gè)混頻器)去產(chǎn)生一個(gè)中頻信號31。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)標(biāo)稱頻率為54.76兆赫的信號被送到頻率變換器去產(chǎn)生中頻信號31。然后這個(gè)中頻信號31被送到一個(gè)第二頻率變換器50(例如一個(gè)混頻器)去使中頻信號向上變頻到所要的頻道頻率。從第二頻率變換器50輸出的信號在按照要求被放大之后可被送到一個(gè)負(fù)載上去。
被頻率變換器30用于對編碼數(shù)據(jù)信號向上變頻的頻率是從一個(gè)基準(zhǔn)頻率190得來的，如被數(shù)據(jù)時(shí)鐘302修改一樣。這樣，編碼數(shù)據(jù)信號對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率的頻率的依賴性消除了，而且信號的頻率被修正到它的標(biāo)稱狀態(tài)或接近正常狀態(tài)。
圖3表示出數(shù)字調(diào)制器20，該調(diào)制器也產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)鐘302，該時(shí)鐘被用到一個(gè)可編程的分頻器180，它與數(shù)字的調(diào)制器20的導(dǎo)頻頻率或載頻成1比1的比例。這樣，對于一個(gè)DTV系統(tǒng)，從分頻器180輸出的信號181通常是在8.06兆赫。信號181被送到一個(gè)第三頻率變換器150。
基準(zhǔn)頻率190被送到一個(gè)基準(zhǔn)分頻器80，相位檢測器90，環(huán)路濾波器92，和一個(gè)壓控振蕩器(“VCO”)94。基準(zhǔn)信號191被送到一個(gè)數(shù)控振蕩器(“NCO”)120，從VCO 94和NCO 120輸出的信號都送到第四頻率變換器130。來自第四頻率變換器130的輸出信號經(jīng)過帶通濾波(“BPF”140)而被送到第三頻率變換器150的第二輸入端。第三頻率變換器150的輸出信號經(jīng)過第二個(gè)帶通濾波器170的帶通濾波而在送到相位檢測器90之前被第二個(gè)可編程的分頻器98所分頻。
在運(yùn)行中，NCO110的頻率被基準(zhǔn)頻率190所控制?；鶞?zhǔn)頻率可以是本機(jī)產(chǎn)生的或從一個(gè)外部電路或裝置接收的(沒有示出)?；鶞?zhǔn)頻率可以送到其它類似的電路，使得多個(gè)數(shù)字產(chǎn)生的信號能夠被頻率鎖定在同一基準(zhǔn)。
NCO120應(yīng)該能提供足夠的頻率分辨力到中頻信號31所要求的程度。在第四頻率變換器130中，從VCO94的輸出減去NCO120的輸出。BPF140用于從第四個(gè)頻率變換器130濾掉任何不需要的輸出。
在運(yùn)行中第三頻率變換器150從第一BPF140的輸出減去可編程分頻器180的輸出信號。第二BPF170從第三頻率變換器150濾去任何不需要的輸出，并且把這個(gè)差頻送給第二可編程分頻器98。對于標(biāo)稱信號狀態(tài)，第二可編程分頻器98和基準(zhǔn)分頻器80是被設(shè)置成具有相同輸出頻率。這兩個(gè)分頻器98,90的輸出被供給相位檢測器90。這樣，相位檢測器90的輸出和它的兩個(gè)輸入之間的相位差成比例并被送到環(huán)路濾波器92。這個(gè)環(huán)路濾波器92把相位檢測器90的輸出變換為一個(gè)與相位差成比例的電壓，并把這個(gè)電壓送給VCO94。結(jié)果，VCO94是被頻率鎖定在基準(zhǔn)頻率，而不是被鎖定在原始的數(shù)字的速率。
與一個(gè)輸入數(shù)據(jù)信號在一個(gè)非標(biāo)稱數(shù)據(jù)速率下運(yùn)行，圖3的電路消除了非標(biāo)稱速率的影響。例如，如果到來的數(shù)據(jù)10的時(shí)鐘速率與標(biāo)稱值相差Δ，信號302的頻率將等于10.76兆赫加上Δ，而信號181的頻率將等于8.06兆赫加上Δ。Δ是通過基準(zhǔn)頻率分量傳播的，并且最終通過VCO94，使得用于在第一頻率變換器30向上變頻的信號也是從標(biāo)稱值偏離Δ值。由于數(shù)據(jù)信號在信號21也偏離Δ值，第一頻率變換器30減掉這兩個(gè)Δ分量，讓信號31沒有Δ的偏離。
在DTV的標(biāo)準(zhǔn)傳送規(guī)程中，同步信號(一字節(jié))不是一個(gè)獨(dú)特的數(shù)碼。所以，如果有一個(gè)數(shù)據(jù)的任何8個(gè)接連位與這個(gè)同步字節(jié)相同，就會(huì)給出一個(gè)錯(cuò)誤的同步指示。本系統(tǒng)利用一個(gè)置信計(jì)數(shù)器來克服這種錯(cuò)誤同步的影響。置信計(jì)數(shù)器對同步字節(jié)的數(shù)目連續(xù)地進(jìn)行計(jì)數(shù)。參考圖2，如果數(shù)據(jù)復(fù)原電路202不能如期地檢測到一個(gè)同步字節(jié)，同步鎖定的置信度就下降，置信計(jì)數(shù)器被減量。如果在數(shù)據(jù)流內(nèi)發(fā)生若干幀在某一特定的字節(jié)位置都沒有檢測到一個(gè)同步字節(jié)，幀同步器將指示系統(tǒng)失去同步鎖定，并且自動(dòng)地開始一個(gè)新的幀搜索和捕獲操作。
圖5表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，利用置信計(jì)數(shù)器的一個(gè)幀和位同步器可接收從傳送層以一個(gè)串行格式接收的數(shù)據(jù)(串行數(shù)據(jù))，串行數(shù)據(jù)通過一個(gè)串行到并行的變換器750，可以變換為并行的形式(就象一個(gè)8位的并行數(shù)據(jù)字)并供給一個(gè)同步檢測器752。同步檢測器把數(shù)據(jù)字與一個(gè)預(yù)定的同步字作比較并且指示同步是否被找到的信號被提供給置信計(jì)數(shù)器754。如果如期地找到同步信號，置信計(jì)數(shù)器754就增量計(jì)數(shù)器，但是如果不能如期找到，計(jì)數(shù)器754就減量計(jì)數(shù)器。一個(gè)同步信號是準(zhǔn)確地離最后被檢測到的同步字一個(gè)幀被預(yù)期。這樣，自從最后的同步檢測，一個(gè)模計(jì)數(shù)器758就對遇到的字?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在期望的同步的字上啟動(dòng)置信計(jì)數(shù)器754。如果置信計(jì)數(shù)器754達(dá)到一個(gè)預(yù)定的數(shù)值，這個(gè)幀就被認(rèn)為是在同步中，并且有一個(gè)同步鎖定的信號被送到電路中的其它部件和/或顯示給系統(tǒng)操作員。如果置信計(jì)數(shù)器754被減為零，就被認(rèn)為失去同步，導(dǎo)致同步鎖定信號的消失和模計(jì)數(shù)器758的復(fù)位，從而重新開始搜索同步信號(即開始一次親的的幀搜索和捕獲模式)。
圖5表示模計(jì)數(shù)器758提供進(jìn)入串行到并行變換器750的串行位的模8計(jì)數(shù)。這樣，變換器750就能與同步檢測電路的其余部分保持位的對準(zhǔn)。在每一個(gè)模計(jì)數(shù)的末了，數(shù)據(jù)字在提供給數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器的同時(shí)，也提供給同步檢測器數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器和電路的其它部件能利用同步鎖定信號去決定數(shù)據(jù)字節(jié)是否有效。置信計(jì)數(shù)器能夠很方便地被修改去得到同步鎖定信號得到的置信度，通常較高的置信度需要一個(gè)較長的同步檢測時(shí)間。另外，同步鎖定的丟失不用一直等到置信計(jì)數(shù)器返回到零(即可以要求5次成功的同步檢測來得到鎖定，但是只要有連續(xù)的三次同步檢測的失敗就可能引起同步的丟失)。同樣地，成功的同步檢測數(shù)次是可以封頂?shù)?，使得一旦同步被鎖定后，置信計(jì)數(shù)器不會(huì)再增量到大于鎖定的數(shù)值(但是如果沒有如期找到一個(gè)同步就會(huì)減量)。
在丟失輸入的同步之后的啟動(dòng)時(shí)，置信計(jì)數(shù)器電路被設(shè)置為開始一個(gè)搜獲模式。在這個(gè)捕獲模式中，串行數(shù)據(jù)位被時(shí)鐘串行地送到串行到并行的變換器750，該變換器可以采用一個(gè)8位緩沖器形式。所以，在每個(gè)時(shí)鐘周期，檢查8位的數(shù)據(jù)字同步字節(jié)的出現(xiàn)。如果檢測到同步字節(jié)，計(jì)數(shù)啟動(dòng)位就被置位，而且電路進(jìn)入一個(gè)置信測試模式。每當(dāng)計(jì)數(shù)啟動(dòng)位被置位，模1504計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，一直到下一個(gè)1504位(每一個(gè)是188個(gè)8位的字或一幀)被發(fā)送出去。在這個(gè)時(shí)候，同步被再次檢測，看看過程是否重復(fù)出現(xiàn)。如果不出現(xiàn)同步字節(jié)，計(jì)數(shù)啟動(dòng)位就被復(fù)位，而捕獲方式就重新開始。如果檢測到一個(gè)連續(xù)的幀同步的預(yù)定數(shù)，同步鎖定信號就被置位，而電路進(jìn)入一個(gè)幀鎖定模式。此后，正常的操作開始而且?guī)奖徊粩嗟貦z測去保證可靠的發(fā)射。如果在一個(gè)預(yù)定幀數(shù)內(nèi)沒有找到幀的同步信號，電路將會(huì)被切換，返回到捕獲模式，重新開始整個(gè)過程。
注意到置信計(jì)數(shù)器電路即可以被用于發(fā)射DTV信號，也可以被用于接收和顯示DTV或其它數(shù)字的幀信號的接收機(jī)中。如以上所述，這樣的接收機(jī)就面臨著一個(gè)同樣的建立和維持幀同步的問題，而且本發(fā)明的電路也將會(huì)對那樣的接收機(jī)有用處。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，用于傳送層的信號的頻率，通過一個(gè)數(shù)據(jù)的交織器(INTERLEAVER)能夠做成與發(fā)射層中的信號頻率無關(guān)。在現(xiàn)有技術(shù)中以一種方法使數(shù)據(jù)交織，這是眾所周知的，在該方法中數(shù)據(jù)的頻率是被改變的。例如圖7表示來自發(fā)射層帶有19.39兆赫速率的數(shù)據(jù)的一個(gè)信號，通常被提供給一個(gè)里德-索洛蒙編碼器用于以常規(guī)的方式進(jìn)行編碼。離開里德-索洛蒙編碼器550的數(shù)據(jù)將用于供給微處理器552，該處理器將對編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行交織，它通常以一個(gè)脈沖串的方式，以任意的速率提供給一個(gè)重新定時(shí)器緩沖器554。重新定時(shí)器緩沖器554通常會(huì)緩充來自微處理器的脈沖串模式的數(shù)據(jù)并且以一個(gè)特定的速率輸出一個(gè)按照它的時(shí)鐘控制的信號，通常是標(biāo)準(zhǔn)的10.76兆赫的速率。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中提供給重新定時(shí)器緩沖器554的10.76兆赫的時(shí)鐘信號常常是從一個(gè)被19.39兆赫時(shí)鐘(常常是從數(shù)據(jù)得出的)驅(qū)動(dòng)的PLL556產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，現(xiàn)有技術(shù)的脈沖串模式微處理器可以利用一個(gè)合適的交織緩沖器來刪除。圖7表示一個(gè)里德索洛蒙編碼器，它可以在19.39兆赫的傳送層的頻率上接收數(shù)據(jù)，并提供編碼數(shù)據(jù)給一個(gè)數(shù)據(jù)交織器緩沖器208，該數(shù)據(jù)以一個(gè)43.04兆赫的速率從交織器的緩沖器208被讀出，并且供給格形編碼器210，該格形編碼器以和發(fā)射層關(guān)聯(lián)的10.76兆赫的速率輸出格形編碼數(shù)據(jù)。注意到速率變換的43.04兆赫的時(shí)鐘可以對格形編碼器210可用，并且因此能為進(jìn)行格形編碼從交織器緩沖器208抽取數(shù)據(jù)作為定時(shí)之用。送到格形編碼器的時(shí)鐘是由一個(gè)速率變換器650提供的，該速率變換器用一個(gè)313*207*832/312/188/828的比率去變換它的進(jìn)來的19.39兆赫的時(shí)鐘信號，去產(chǎn)生一個(gè)43.04兆赫的時(shí)鐘信號。最后的時(shí)鐘信號可以用一個(gè)因子4來降低或分頻去提供一個(gè)10.76兆赫的時(shí)鐘，并且可以供給發(fā)射層的其它部件。在本發(fā)明的這個(gè)方面，交織器的緩沖器208的任何一邊輸入或輸出的數(shù)字部件和現(xiàn)有技術(shù)中的相比較，是做得較為簡單的，因?yàn)檫@些部件能在連續(xù)的模式中操作，并且不需要考慮和脈沖串模式運(yùn)行的配合問題。
圖6表示一個(gè)19.39兆赫的時(shí)鐘，該時(shí)鐘可以從數(shù)據(jù)(象在本發(fā)明的其它方面所接收的或修正的)或從一個(gè)本機(jī)振蕩器來得到。一個(gè)本機(jī)振蕩器的使用保證格形編碼器的連續(xù)運(yùn)行，不管傳送信號的丟失或是傳送信號中的時(shí)鐘丟失。實(shí)際上，在丟失來自傳送層的信號的情況下(編碼信號)，也能使用本機(jī)時(shí)鐘去驅(qū)動(dòng)里德-索洛蒙編碼器。因?yàn)橹辽僖粋€(gè)公布過的標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)射層繼續(xù)去發(fā)射一個(gè)信號(通常是一個(gè)偽隨機(jī)信號)，即使原始的編碼信號丟失，也能保持里德-索洛蒙編碼器在運(yùn)行，提供必要的數(shù)據(jù)信號去維持一個(gè)傳輸信號。
在還有的另一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例中，如果采用了一個(gè)有足夠處理能力的數(shù)字信號處理器(“DSP”)，全部的里德索洛蒙編碼，數(shù)據(jù)交織和格形編碼和頻率變換能夠在一連串的一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)編程的DSP中完成，該DSPs已經(jīng)被提供了所需要的時(shí)鐘。
圖8表示一個(gè)速率變換器電路，該電路包括一個(gè)被141分流的電路570，該電路570接收一個(gè)時(shí)鐘信號(例如一個(gè)19.39兆赫的信號)并向一個(gè)相位檢測器電路572提供分頻的信號，接著送到環(huán)路濾波器574，該濾波器驅(qū)動(dòng)一個(gè)熱補(bǔ)償?shù)膲嚎卣袷幤?76。TXCO576的輸出提供給一個(gè)緩沖器并反饋給一個(gè)被313分流的電路580，該電路580還與相位檢測器572相連接。TXCO576在所需要的輸出頻率(即43.04兆赫)有一個(gè)中心頻率，并有一個(gè)+/-3赫茲的軌道，該軌道在標(biāo)準(zhǔn)的DTV系統(tǒng)中是載頻的最大容許頻偏。
在運(yùn)行中，只要一個(gè)時(shí)鐘頻率出現(xiàn)在電路的輸入端，而該信號的頻率是在系統(tǒng)所需要的極限范圍內(nèi)，所產(chǎn)生的43.04兆赫的時(shí)鐘就會(huì)被允許對輸入信號進(jìn)行跟蹤。如果輸入信號的頻率變化超出了極限范圍。TXCO576也不會(huì)跑出它的軌道，而且將在所要求的特性范圍內(nèi)限制維持輸出頻率。
圖8表示適合于作為輸出信號基礎(chǔ)的輸入信號的使用性能可以通過一個(gè)外部信號來表示，例如這里說明的與置信計(jì)數(shù)器電路有關(guān)聯(lián)的同步鎖定(SYNC LOCK)信號。當(dāng)系統(tǒng)失去同步，一個(gè)門電路582能提供一個(gè)電壓信號，該信號將把TXCO576驅(qū)動(dòng)到所要求的輸出頻率上。必要時(shí)，電壓信號的幅度可以由系統(tǒng)操作員來設(shè)置。例如通過一個(gè)用戶可調(diào)整的電位器(未示出)。
圖9,10和11表示一個(gè)格形編碼器，該編碼器接收要進(jìn)行編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(DATA IN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被送到一個(gè)先入先出(FIFO)緩沖器52和一個(gè)分級/定時(shí)器電路54去與電路的其余部分在時(shí)間上對準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間、數(shù)據(jù)被送到一個(gè)半字節(jié)(nibble)選擇電路56，該電路根據(jù)編碼的方案規(guī)則從輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中選擇適當(dāng)?shù)膬晌话胱止?jié)。按順序，所選擇的半字節(jié)被一個(gè)格形編碼器58所編碼(對于DTV系統(tǒng)，該編碼器對輸入它的每兩位數(shù)據(jù)，提供3位的輸出數(shù)據(jù))，從格形編碼器58輸出的數(shù)據(jù)供給一個(gè)多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器利用同步位和/或偽隨機(jī)數(shù)碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行多路復(fù)用操作，多路復(fù)用器59的編碼輸出提供給一個(gè)輸出寄存器59。圖9的電路的運(yùn)行由控制邏輯51來控制，該控制邏輯協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的分幀，和恰當(dāng)時(shí)使符號和段計(jì)數(shù)器53,55復(fù)位。計(jì)數(shù)器53,55的輸出提供給啟動(dòng)器57，該啟動(dòng)器向電路其它部件提供定速的信號，使得每一個(gè)在幀的范圍內(nèi)需要知道來到的數(shù)據(jù)位置的部件，有該可用的數(shù)據(jù)。
在運(yùn)行中，一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被提供給格形編碼電路并被輸入緩沖器和分級部件接收?？刂七壿?1查看來到的數(shù)據(jù)去確定幀的邊界。一旦建立了幀，控制邏輯51使符號計(jì)數(shù)器53和段計(jì)數(shù)器55復(fù)位去開始一個(gè)新的幀。當(dāng)數(shù)據(jù)被接收之后，符號和段計(jì)數(shù)器53,55被增量，并根據(jù)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行它們的循環(huán)。符號和段計(jì)數(shù)器53,55驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)器57，該啟動(dòng)器送出適當(dāng)?shù)目刂?選擇信號給電路的其它部件。
圖9表示在來自啟動(dòng)器57的信號的引導(dǎo)下，半字節(jié)的選擇電路56從下一個(gè)要編碼的輸入數(shù)據(jù)流中選擇適當(dāng)?shù)陌胱止?jié)。在標(biāo)準(zhǔn)的DTV信號的情況下，選擇的半字節(jié)是根據(jù)DTV的技術(shù)要求來完成的〔數(shù)字的電視標(biāo)準(zhǔn)的附件D，表2〕，雖然也能用任何其它的變換方案來完成。因此，每一半字節(jié)是通過格形編碼器58，按選擇的順序來進(jìn)行編碼的。根據(jù)系統(tǒng)所遵守的規(guī)程，作為適當(dāng)?shù)闹付ㄒ?guī)程和按照啟動(dòng)器57的引導(dǎo)，多路復(fù)用器交替地輸出格形編碼數(shù)據(jù)或同步數(shù)據(jù)。即使丟失一個(gè)輸入數(shù)據(jù)信號或丟失同步，一個(gè)數(shù)據(jù)位(“PN”)的偽隨機(jī)流可以被多路復(fù)用器54送入輸出的數(shù)據(jù)流。
半字節(jié)選擇電路56在12個(gè)存儲(chǔ)寄存器R1,R12的每一個(gè)中接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(DATA IN)。輸入的數(shù)據(jù)流串行地到達(dá)而且能夠循環(huán)進(jìn)入后續(xù)的存儲(chǔ)寄存器R1,R12中。這12個(gè)寄存器連到一個(gè)第一多路復(fù)用器62的一側(cè)。在一個(gè)在幀的范圍內(nèi)基于輸入數(shù)據(jù)的定位的多路復(fù)用器控制信號(沒示出)的控制之下，這個(gè)第一多路復(fù)用器62在它的輸出端提供輸入數(shù)據(jù)的字節(jié)之一。第二個(gè)多路復(fù)用器64在第二多路復(fù)用器的控制信號的控制下接收選擇的字節(jié)，并且選擇兩個(gè)位的數(shù)據(jù)去輸出。輸出的位被送到格形編碼器，該編碼器把這兩位編碼成3位，該三位然后被送入發(fā)射系統(tǒng)中的下一級。
圖10是一個(gè)半字節(jié)選擇電路56，該電路在本發(fā)明中可以用于接收一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(DATA IN)。一個(gè)格形編碼電路可包括一個(gè)輸入多路復(fù)用器72，該多路復(fù)用器對一串12個(gè)寄存器R1,R12的第一個(gè)進(jìn)行加載，利用或是來自一個(gè)輸入多路復(fù)用器72的數(shù)據(jù)，從一串12個(gè)寄存器R1,R12的第一個(gè)加載，或是利用來自這個(gè)串中的最后的寄存器(R12)的內(nèi)容加載，以便導(dǎo)致全部寄存器的循環(huán)通過。在每一位選擇的時(shí)刻，最后的寄存器(R12)的內(nèi)容被送給一個(gè)半字節(jié)選擇電路74，該電路根據(jù)預(yù)先選定的規(guī)程從最后的寄存器R12選擇諸位中的兩位。當(dāng)每一個(gè)半字節(jié)從最后的寄存器被選出，每一次諸寄存器的內(nèi)容循環(huán)一個(gè)寄存器，使得全部的在一個(gè)段內(nèi)的12個(gè)字節(jié)都依次地送到半字節(jié)選擇電路74，總共有4次。當(dāng)全部的12個(gè)字的位從半字節(jié)選擇電路74輸出后，輸入多路復(fù)用器72對12個(gè)寄存器R1,R12加載新數(shù)據(jù)，去對下一段的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
還有另一個(gè)格形編碼器的實(shí)施例表示在圖11中，在該圖中一個(gè)輸入數(shù)據(jù)流(DATA IN)被一個(gè)第一多路復(fù)用器82引向12個(gè)并行的寄存器R1,R12。一旦這些寄存器被加載后，與每一個(gè)存儲(chǔ)寄存器R1,R12相關(guān)的半字節(jié)，選擇電路84將從它們相關(guān)的存儲(chǔ)寄存器R1,R12選擇兩個(gè)數(shù)據(jù)位，并把選擇好的位提供給一個(gè)相關(guān)的格形編碼器86。每個(gè)格形編碼器86根據(jù)預(yù)定的編碼方案，對接收到的比特位進(jìn)行編碼，并且把三個(gè)編碼位提供給一個(gè)輸出多路復(fù)用器88的輸入端。輸出多路復(fù)用器根據(jù)規(guī)程從適當(dāng)?shù)母裥尉幋a器86選擇編碼位。如果采用了標(biāo)準(zhǔn)DTV系統(tǒng)的格形編碼方案，請注意圖11中的實(shí)施例的格形編碼器，要求深度為1而圖10中的編碼器要求一個(gè)12的深度。
眾所周知，信號放大器時(shí)常把非線性引入被放大的信號。要使被那樣的非線性放大器放大的信號能夠線性化，眾所周知是以一種方式使輸入信號預(yù)先失真，該方式是使預(yù)先的失真恰好與放大器所加的非線性的影響相反。圖12是(表示信號的幅度與頻率的關(guān)系)一個(gè)有圖12(A)中形式的輸入信號被如圖12(B)中所示的一個(gè)傳遞函數(shù)預(yù)先失真(或預(yù)先修正)。在放大器把如圖12(C)所示的放大效應(yīng)加于預(yù)先修正的輸入信號之后，修正后所得的放大的信號如圖12(D)所示。為了進(jìn)一步的說明，在圖13中表示出如圖12所示的同樣信號和效應(yīng)，不過這組圖形是在頻域中表示的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所知道的預(yù)先修正的方法受到放大器的頻率響應(yīng)和系統(tǒng)帶寬的限制。被利用于消除放大器失真的預(yù)先修正的結(jié)果，在相位和振幅中是被放大器的輸入電路所修改的。在相位和振幅中的這些變化限制了在放大器中消除失真的結(jié)果。例如，通常的放大器的輸入電路時(shí)常有如圖14中在所示的頻段的振幅和相位特性。這些振幅和相位的變化阻礙了刪除全部放大器不需要的失真。在這樣一個(gè)電路中通常得到的結(jié)果信號是如圖15中所示的一個(gè)頻域系列的圖。請注意由未修正的失真產(chǎn)生的頻率成分的旁瓣。
一種用于刪除不需要的非線性的方法是去在現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)先修正和非線性放大器之間，插入一個(gè)振幅和相位修正器。修正器被調(diào)到使得它的振幅和相位響應(yīng)和非線性放大器的振幅和相位響應(yīng)相反。
圖16是一個(gè)電路，該電路能改進(jìn)放大器系統(tǒng)的響應(yīng)，它可以包括一個(gè)非線性放大器170，和與它相關(guān)的放大器輸入電路166，和放大器輸出電路172。一個(gè)用于振幅對輸入的預(yù)先修正電路(即一個(gè)線性校正器)164、和用于相位對輸入的預(yù)先修正電路(即一個(gè)相位校正器)162，能夠在常規(guī)的方式下為特定的放大器170和所關(guān)注的頻率范圍調(diào)整非線性。一個(gè)頻率響應(yīng)和相位校正器166處在線性校正器164和放大器輸入電路168之間，而且被調(diào)整去補(bǔ)償輸入電路，使得部件的級聯(lián)對(校正器166和電路168)的最終結(jié)果是1。由此，預(yù)先修正信號在非線性放大器170中能夠被完全地補(bǔ)償。
請注意圖16中的電路中，相位校正器162是在線性校正器164之前。這是這些校正器的優(yōu)選配置，因?yàn)槿绻@些校正器的順序反過來，振幅預(yù)先修正的調(diào)整，在相位的預(yù)先修正中會(huì)產(chǎn)生不需要的變化。這些不需要的變化是能消除的，但是，調(diào)整電路去刪除不需要的相互作用的影響是比較難的。
非線性放大器170的放大器輸出電路172常常也會(huì)改變整個(gè)系統(tǒng)的頻率和相位響應(yīng)。要控制這個(gè)效果，可以加入一個(gè)與頻率響應(yīng)校正器160去校正整個(gè)系統(tǒng)，為了頻率和相位響應(yīng)的通透性。
頻率響應(yīng)校正器160和166可以每個(gè)用逐段線性校正電路來實(shí)現(xiàn)，該電路能在一個(gè)指定的頻率范圍內(nèi)修正信號的頻率響應(yīng)和群延遲(或相位)。這些校正器必須能做到(1)修改振幅對頻率的特性，并與相位(延遲)無關(guān)；(2)修改相位(延遲)對頻率的特性(所謂的“群延遲”)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，頻率響應(yīng)校正器將獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定的每一個(gè)性能。
相位校正器162可以在一個(gè)逐段線性校正電路中實(shí)現(xiàn)，該電路可以如修改一個(gè)輸入電平的函數(shù)那樣來修改一個(gè)信號的相位傳遞函數(shù)。用于圖16電路中的放大器可以是打算把一個(gè)輸入信號的電平增加到更高電平的任何裝置，但是通常在它的傳遞函數(shù)中具有非線性和不連續(xù)性。這樣一個(gè)放大器可以是固態(tài)的(例如一個(gè)雙極型的、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，光敏的金屬氧化物半導(dǎo)體，金剛砂等)或者可能是一個(gè)真空管(例如一個(gè)離子管，四極管。調(diào)速管等)。放大器輸入電路168通?？梢允前ㄔ诜糯笃鞯妮斎腚娐?，例如輸入匹配電路，濾波器，空腔，環(huán)行器等。放大器的輸出電路172通?？梢园ǚ糯笃鞯妮敵鲭娐罚巛敵銎ヅ潆娐?，濾波器，空腔，環(huán)行器等。
用于本發(fā)明這個(gè)方面的這組校正器，可以設(shè)計(jì)為從相位校正器162和線性校正器166開始。這樣的校正器電路一般能設(shè)計(jì)成去產(chǎn)生與放大器的異常反匹配的所需的預(yù)失真信號。已經(jīng)設(shè)計(jì)了線性和相位校正器，跟在線性校正器后面的頻率響應(yīng)校正器可以隨后設(shè)計(jì)，因?yàn)樗Ｕ煞糯笃鬏斎腚娐芬鸬呐c頻率有關(guān)的誤差。最后，在信號流開頭部分的頻率響應(yīng)校正器可以設(shè)計(jì)成能消除包括放大器輸出電路的總的傳遞函數(shù)中的誤差。
圖17表示與圖16相同的部件已經(jīng)用相同的參考號碼來標(biāo)明，可以知道在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，預(yù)先修正通常是在一個(gè)中頻來完成的。本發(fā)明的這個(gè)方面的方塊圖可以改成如圖17中所示，其中頻率混頻器(或變換器)174被置于預(yù)先修正部件和非線性放大器170之間?？梢杂脕碜砸粋€(gè)頻率基準(zhǔn)176的信號提供給混頻器174，去把被放大的信號變換到一個(gè)新的頻率。頻率基準(zhǔn)176可包括一個(gè)振蕩器，調(diào)諧電路，外部基準(zhǔn)或任何常規(guī)的裝置或電路去供給一個(gè)基準(zhǔn)頻率。
精密的頻率控制要求，該要求是對DTV廣播電臺(tái)提出的，以保證與其它頻道的最低干擾，就要求對互調(diào)產(chǎn)物，頻率穩(wěn)定性和控制給予特殊的關(guān)注。一個(gè)用于獲得滿意的頻率控制的一個(gè)系統(tǒng)如圖18和19的功能方塊圖中所示，該圖表示一個(gè)典型的場所，在該場所產(chǎn)生了電視信號(例如一個(gè)演播室)〔圖18〕，而在該場所電視信號被廣播(例如一個(gè)發(fā)射機(jī)現(xiàn)場)〔圖19〕。圖18表示來自多路的和交替的信號源的電視信號，演播室音頻/視頻可以供給一個(gè)常規(guī)的MPEG-2編碼器180，該編碼器利用一個(gè)外部的時(shí)鐘基準(zhǔn)182以一種常規(guī)的方式對信號進(jìn)行編碼。時(shí)鐘基準(zhǔn)182可以是任何高穩(wěn)定的時(shí)鐘源，特別是一個(gè)在遠(yuǎn)方地點(diǎn)便于接收的時(shí)鐘源，例如一個(gè)全球定位系統(tǒng)的GPS信號。編碼器180能夠提供一個(gè)內(nèi)部的解碼器，以便給一個(gè)本機(jī)的音頻-電視監(jiān)視器184提供一個(gè)監(jiān)視器信號。編碼電視信號供給一個(gè)偉大聯(lián)盟(GRAND ALLIANCE)系統(tǒng)的傳送裝置186，該裝置將把進(jìn)來的MPEG-2信號格式化為偉大聯(lián)盟系統(tǒng)的“傳遞層”所需要的適合的格式。換句話說，偉大聯(lián)盟(GA)的傳送裝置可以(通過一個(gè)可選擇的開關(guān))從一個(gè)外部的MPEG-2信號發(fā)生器接收一個(gè)信號。傳送層格式化的信號可以提供給多路復(fù)用器188，該多路復(fù)用器對傳送格式化的信號與其它數(shù)據(jù)進(jìn)行多路復(fù)用并提供多路復(fù)用的數(shù)據(jù)給發(fā)射設(shè)備190，用于發(fā)射到一個(gè)廣播發(fā)射機(jī)現(xiàn)場。沿著一條有些并行的路徑，一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)的電視”視頻信號或信號可以通過一個(gè)模擬的到數(shù)字的變換器變換為數(shù)字的格式，而數(shù)字化的視頻信號，與它的相應(yīng)的數(shù)字音頻信號一起能夠提供給一個(gè)NTSC4/1的壓縮器194。被壓縮的數(shù)字NTSC信號被提供給多路復(fù)用器1888，用于與傳遞層的格式化信號進(jìn)行多路復(fù)用和用于通過發(fā)射設(shè)備190進(jìn)行發(fā)射。每一個(gè)編碼器180，傳送層裝置186，多路復(fù)用器188，A/D192和壓縮器194是被鎖定到公共時(shí)鐘基準(zhǔn)186上。如果時(shí)鐘基準(zhǔn)是從眾所周知的全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)(或任何相同的現(xiàn)有的穩(wěn)定系統(tǒng))取得的，演播室可以采用由衛(wèi)星系統(tǒng)提供的1兆赫基準(zhǔn)信號。這樣(由傳送層裝置186產(chǎn)生的)DTV信號和數(shù)字NTSC信號都被鎖定，用于有效的數(shù)字的傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)的現(xiàn)場。因?yàn)镈TV信號被鎖定到公共的基準(zhǔn)時(shí)鐘，多路復(fù)用操作可在一個(gè)同步模式中用數(shù)字的NTSC信號來完成。
圖19表示當(dāng)多路復(fù)用信號到達(dá)發(fā)射機(jī)現(xiàn)場時(shí)，它能被多路分解器進(jìn)行多路分解(該多路分解器能使用發(fā)射設(shè)備190提供的前向糾錯(cuò)信號)而且作為DTV和NTSC兩個(gè)數(shù)據(jù)流被提供出來。DTV信號能被格式化用于DTV的廣播，而且被一個(gè)激勵(lì)器200所放大，功率放大和向上變頻，并最后通過一付適當(dāng)?shù)奶炀€204廣播出去。NTSC信號能被一個(gè)NTSC解碼器208解碼到基帶和通過常規(guī)的裝置廣播。多路分解器198，激勵(lì)器200，功率放大器和向上變頻器202和NTSC解碼器208每一個(gè)都被鎖定到一個(gè)公共時(shí)鐘基準(zhǔn)212。
在發(fā)射機(jī)現(xiàn)場的時(shí)鐘基準(zhǔn)212，最好選擇與演播室現(xiàn)場用的時(shí)鐘基準(zhǔn)182是公用的(圖18)。例如兩個(gè)現(xiàn)場都可以用相同的全球定位系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號。通過使用相同的基準(zhǔn)信號(例如10兆赫的GPS信號)，DTV信號和NTSC信號被鎖定到相同的穩(wěn)定信號源。作為結(jié)果，NTSC單色信號(在3.58兆赫)被鎖定到穩(wěn)定頻率源該頻率源將會(huì)減少發(fā)送DTV導(dǎo)頻信號和發(fā)送NTSC彩色信號之間的相似性和/或干擾的強(qiáng)度。
在演播室現(xiàn)場和發(fā)射機(jī)現(xiàn)場也能公用其它穩(wěn)定的時(shí)鐘基準(zhǔn)信號去實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)。例如，如果演播室現(xiàn)場非常接近發(fā)射機(jī)現(xiàn)場、演播室和發(fā)射機(jī)間的STL傳輸就能消除，而且時(shí)鐘信號能以常規(guī)的方法在演播室和發(fā)射機(jī)之間傳送。
如果有需要，比表示在圖18和圖19中與時(shí)鐘基準(zhǔn)(CLK REF)有關(guān)的全部部件的較少的幾個(gè)，需要連到一個(gè)單獨(dú)的(或有關(guān)的)時(shí)鐘基準(zhǔn)。如果DTV激勵(lì)器200和發(fā)射機(jī)(功放和向上變頻202)只使用一個(gè)公共的時(shí)鐘基準(zhǔn)，通過使用本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例所得到的相鄰的和同頻道的干擾就能得到改善。另外，通過在多處使用一個(gè)公用的時(shí)鐘基準(zhǔn)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)能更廣泛地被用于許多場合。如果許多激勵(lì)器和發(fā)射機(jī)使用一個(gè)公共的穩(wěn)定基準(zhǔn)，例如一個(gè)衛(wèi)星信號，每一個(gè)衛(wèi)星信號能產(chǎn)生一個(gè)NTSC和DTV信號，該信號不僅能減少與同時(shí)產(chǎn)生的電視信號的干擾，還能減少與其它在別的場合產(chǎn)生的信號的干擾、其它場合被指定的頻道由于頻率的不精確可能另外引起干擾。
一個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)，其中被接收的數(shù)字電視信號包括包含一個(gè)指示幀信號的字的序列化的數(shù)字化的字，數(shù)字電視系統(tǒng)包含一個(gè)電路以格式化用在系統(tǒng)中的數(shù)字電視，它包含一個(gè)幀同步電路，和一個(gè)用于從格式化電路接收數(shù)字電視信號以監(jiān)視數(shù)字電視和當(dāng)檢測到與幀信號相同的字時(shí)提供一個(gè)幀信號輸出的同步字檢測電路，一個(gè)同步置信計(jì)數(shù)器電路用于接收從同步字檢測電路輸出的幀信號，并且被適配于當(dāng)起動(dòng)時(shí)，每接收幀信號就被增加而沒有幀信號就被減少，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)預(yù)定的計(jì)數(shù)時(shí)同步靠信度電路提供一個(gè)同步鎖定信號，還包含一個(gè)幀計(jì)數(shù)器電路用于接收數(shù)字電視信號并且當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)幀計(jì)數(shù)時(shí)向同步靠信度電路提供一個(gè)起動(dòng)信號。
權(quán)利要求
1．一個(gè)確定數(shù)字信號系統(tǒng)同步的方法，其中數(shù)字信號是按M個(gè)數(shù)字位的幀和每幀包含N個(gè)位的特定同步碼的方式接收的，本方法確定系統(tǒng)是否與數(shù)字信號的幀同步，并且包含步驟(1)接收一串?dāng)?shù)字位流；(2)把所述接收的位流轉(zhuǎn)換成有N位的并行方式；(3)把N位的并行形式對于每個(gè)接收的位進(jìn)行比較看是否與一個(gè)特定的同步碼匹配；(4)如果在比較中沒有發(fā)現(xiàn)匹配，重復(fù)步驟(1)到(3)；(5)如果在最近一次比較中發(fā)現(xiàn)匹配，就(a)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器以確定在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件；(b)把置信計(jì)數(shù)器增加1；(c)如果置信計(jì)數(shù)器達(dá)到指定的閾值，表示已經(jīng)建立同步；(d)在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件，在該時(shí)刻把N位并行形式的每個(gè)被接收的位進(jìn)行比較，看它是否與一個(gè)特定的同步碼匹配；(e)重復(fù)步驟(4)和(5)；(6)如果在最近一次比較中未發(fā)現(xiàn)匹配，就(a)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器以確定在這串位流中下一個(gè)所述同步碼的期望事件；(b)把置信計(jì)數(shù)器減少1；(c)如果置信計(jì)數(shù)器下降到第二個(gè)指定的閾值，表示沒有建立同步并轉(zhuǎn)回步驟(3)；(d)重復(fù)步驟(5)和(6)。
2．一個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的幀同步檢測電路，其中接收的數(shù)字電視信號由序列的數(shù)字化的字組成，序列中包含一個(gè)指示幀信號的字，該幀同步檢測電路包含一個(gè)同步字檢測電路，用于監(jiān)視數(shù)字電視信號并且當(dāng)檢測到一個(gè)字和幀信號對應(yīng)時(shí)提供一個(gè)幀信號輸出，還包含一個(gè)同步置信計(jì)數(shù)器電路用于接收從同步字檢測電路輸出的幀信號，并且進(jìn)行適配，使得當(dāng)起動(dòng)時(shí)，每接收幀信號就被增加而沒有幀信號就被減少，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)預(yù)定的計(jì)數(shù)時(shí)同步置信電路提供一個(gè)同步鎖定信號，還包含一個(gè)幀計(jì)數(shù)器電路，用于接收數(shù)字電視信號并且當(dāng)達(dá)到一個(gè)幀計(jì)數(shù)時(shí)向同步置信電路提供一個(gè)起動(dòng)信號。
3．權(quán)利要求2所述的一個(gè)幀同步檢測電路包含一個(gè)幀搜索初始電路用于如果同步置信電路計(jì)數(shù)器低于一個(gè)預(yù)定水平時(shí)初始化一個(gè)新的幀搜索，其中同步置信電路被啟動(dòng)增加以對從同步字檢測電路收到的第一個(gè)幀信號計(jì)數(shù)，幀計(jì)數(shù)器被啟動(dòng)開始一個(gè)新的根據(jù)同步置信電路的增加進(jìn)行的幀計(jì)數(shù)，如果同步置信電路的增量初始化之后沒有收到后續(xù)的幀信號而幀計(jì)數(shù)器到達(dá)了下一個(gè)幀計(jì)數(shù)，幀搜索初始電路就被適配于啟動(dòng)一個(gè)新的幀搜索。
4．一個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)，其中被接收的數(shù)字電視信號包括包含一個(gè)指示幀信號的字的序列化的數(shù)字化的字，該數(shù)字電視系統(tǒng)包含格式化用在系統(tǒng)中的數(shù)字電視的一個(gè)電路，包含一個(gè)幀同步電路，和一個(gè)用于從格式化電路接收數(shù)字電視信號以監(jiān)視數(shù)字電視和當(dāng)檢測到與幀信號相應(yīng)的字時(shí)提供一個(gè)幀信號輸出的同步字檢測電路，一個(gè)同步置信計(jì)數(shù)器電路用于接收從同步字檢測電路輸出的幀信號，并且適配，當(dāng)起動(dòng)時(shí)，每接收幀信號就被增加而沒有幀信號就被減少，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)預(yù)定的計(jì)數(shù)時(shí)同步置信電路向各式化電路提供一個(gè)同步鎖定信號，還包含一個(gè)幀計(jì)數(shù)器電路用于接收數(shù)字電視信號并且當(dāng)達(dá)到一個(gè)幀計(jì)數(shù)時(shí)向同步置信電路提供一個(gè)起動(dòng)信號。
5．權(quán)利要求4所述的一個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)，包含一個(gè)幀搜索初始化電路用于如果同步置信電路計(jì)數(shù)器低于一個(gè)預(yù)定水平時(shí)初始化一個(gè)新的幀搜索，其中同步置信電路被啟動(dòng)增加以對從同步字檢測電路收到的第一個(gè)幀信號計(jì)數(shù)，幀計(jì)數(shù)器被啟動(dòng)以開始一個(gè)新的根據(jù)同步置信電路的增加進(jìn)行幀計(jì)數(shù)，如果同步置信電路的增量初始化之后沒有收到后續(xù)的幀信號而幀計(jì)數(shù)器到達(dá)了下一個(gè)幀計(jì)數(shù)，幀搜索初始電路就被適配于開始一個(gè)新的幀搜索。
6．一個(gè)在數(shù)字電視系統(tǒng)中檢測幀同步信號的方法，其中被接收的數(shù)字電視信號包括包含一個(gè)指示幀信號的字的序列化的數(shù)字化的字，這個(gè)方法的步驟包含監(jiān)視數(shù)字電視和當(dāng)檢測到與幀信號相應(yīng)的字時(shí)提供一個(gè)幀信號輸出，啟動(dòng)一個(gè)同步計(jì)數(shù)器電路接收從同步字檢測電路輸出的幀信號，當(dāng)幀計(jì)數(shù)啟動(dòng)信號存在時(shí)，幀信號存在就被增加而沒有幀信號就被減少，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)預(yù)定的計(jì)數(shù)時(shí)同步置信電路提供一個(gè)同步鎖定信號，如果同步置信電路計(jì)數(shù)器低于一個(gè)預(yù)定水平時(shí)通過啟動(dòng)幀計(jì)數(shù)開始一個(gè)新的根據(jù)同步置信電路的增加進(jìn)行幀計(jì)數(shù)初始化一個(gè)新的幀搜索，同步計(jì)數(shù)器電路被允許增加以對被收到的第一個(gè)幀信號計(jì)數(shù)，如果同步計(jì)數(shù)器的增量初始化之后沒有收到后續(xù)的幀信號而幀計(jì)數(shù)器到達(dá)了下一個(gè)幀計(jì)數(shù)，就啟動(dòng)一個(gè)新的幀搜索。
全文摘要
一個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng),其中被接收的數(shù)字電視信號包括包含一個(gè)指示幀信號的字的序列化的數(shù)字化的字,數(shù)字電視系統(tǒng)包含一個(gè)電路以格式化用在系統(tǒng)中的數(shù)字電視,它包含一個(gè)幀同步電路,和一個(gè)用于從格式化電路接收數(shù)字電視信號以監(jiān)視數(shù)字電視和當(dāng)檢測到與幀信號相同的字時(shí)提供一個(gè)幀信號輸出的同步字檢測電路,一個(gè)同步置信計(jì)數(shù)器電路用于接收從同步字檢測電路輸出的幀信號。
文檔編號H04N5/44GK1210423SQ98106309
公開日1999年3月10日 申請日期1998年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者埃德·特威切爾 申請人:哈里公司