產生場標識信號的電路及其方法
2023-06-01 06:37:06
專利名稱：產生場標識信號的電路及其方法
技術領域：
本發明涉及一種接收高解析度信號的接收機，特別涉及利用場同步信號產生場標識信號的電路和方法。
依靠謀求大尺寸和高解析度屏幕的研究與開發，日本根據作為當前模擬傳輸方法的多子耐奎斯特採樣編碼(multiple subnyquist sampling encoding，MUSE)首先實現高解析度電視(HDTV)廣播。美國已經提出大聯盟(grandalliance，GA)-HDTV系統，並且對此採用作為數字式傳輸方法的殘留邊帶(VSB)調製方法。GA-HDTV將具有8電平的8-VSB用於地面廣播模式，而將具有16電平的16-VSB用於高速電纜模式。
圖1示出GA-HDTV的一個VSB數據幀格式。VSB數據幀由分別由一個場同步段和312個數據段組成的兩場組成。每個數據段由4個段同步符號和828個數據符號組成。段同步符號被插入到8電平數字數據流的場同步段和每個數據段的頭部。相應的4個段同步符號以具有信號電平「+5，-5，-5，+5」恆定模式形成，並且每個數據段的剩餘數據被隨機形成，具有8個電平(±1，±3，±5，±7)中的一個任意信號電平。
同時，用於代表每個場開始的每個場同步信號序列(場同步#1和場同步#2)被插入到對應於每個場第一段的場同步段中。圖2示出VSB數據場同步信號的格式。參見圖2，場同步段由832個符號組成。其中前四個符號是段同步符號。接著511個偽數(PN)由511個符號組成，各63個符號的三個PN由下接的189個符號組成，並且其它信息由剩餘的128個符號組成。這裡，PN 511具有由電平+5和-5表示的預定信號序列，從而它被用於使用一已知信號序列的信號處理模塊如均衡器中。三個63 PN的第二63 PN具有在每個交替場中反向的相位。以此方式，指示每一具有圖2格式的場的開始的場同步信號序列被插入到每一場的第一段中，並且場同步信號序列是一具有恆定形式的已知信號序列。
相應地，同步信號必須由接收機檢測，以再生具有與圖1所示結構相同的結構的被傳輸的VSB信號。此外，接收機必須決定一個場是奇數場或者偶數場，以使得可以正確再生。特別地，接收機中的均衡器和糾錯解碼器必須需要一個場標識信號以完成正確的信號處理。
同時，應用於模擬電視中的產生場標識信號的電路已經被提出。然而，由於GA-HDTV具有與模擬電視不同的信號格式，並且以數字方式處理全部信號，所以不可能不加改變地將傳統的模擬電視的場標識信號產生電路應用到GA-HDTV中。
因此，本發明的目的在於提供一種在高解析度信號接收機中，通過檢測包含於被傳輸的高解析度信號的場同步信號序列中、其極性在每場交替反向的一已知信號的極性，來產生一個場標識信號的電路。
本發明的另一個目的是提供一種通過檢測包含於被傳輸的高解析度信號的場同步信號序列中、其極性在每場交替反向的一已知信號的極性，來產生一個場標識信號的方法。
為實現第一目的，在一個接收包含第一已知信號和其相位在每個交替場中反向的第二已知信號的高解析度(HD)信號的接收機中，提供一種產生場標識信號的電路，包括第一檢測裝置，用於檢測表示輸入HD信號和與第一已知信號相同的第一參考信號之間相關的第一相關值，和用於當第一相關值大於或等於一預定值時，輸出與第二已知信號同步的定時控制信號；第二檢測裝置，用於檢測表示輸入HD信號和與第二已知信號相同的第二參考信號之間相關的第二相關值，和用於輸出第二相關值的極性信息；以及產生裝置，用於根據與定時控制信號同步的第二相關值的極性信息產生一個場標識信號。
為實現第二目的，在一個使用包括第一已知信號和其相位在每個交替場中反向的第二已知信號的高解析度信號產生一個場標識信號的方法中，提供一種場標識信號的方法，包括以下步驟檢測表示輸入高解析度信號和與第一已知信號相同的第一參考信號之間相關的第一相關值，並且當第一相關值大於或等於一個預定值時，輸出與第二已知信號同步的定時控制信號；檢測表示輸入高解析度信號和與第二已知信號相同的第二參考信號之間相關的第二相關值，並且僅輸出第二相關值的極性信息；以及根據與定時控制信號同步的第二相關值的極性信息產生一個場標識信號。
本發明的上述目的和優點通過結合附圖詳細描述其優選實施例將變得更為明顯，其中
圖1示出一個GA-HDTV的VSB數據幀格式；圖2示出一個VSB數據場同步信號；圖3是應用本發明的HDTV接收機的方塊圖；圖4是本發明實施例的場標識信號產生電路的電路圖；和圖5A至5F示出圖4的電路的波形。
以下，本發明的優選實施例將結合附圖詳細描述。
參見圖3，調諧器102將天線拾取的VSB信號轉換為預定頻率的中頻(IF)信號。IF放大器104根據一個自動增益控制信號(未示出)，控制IF信號的幅度，以便輸入到數字/模擬(A/D)轉換器106的信號保持恆定電平。
A/D轉換器106按照具有兩倍於符號時鐘頻率(fs)的頻率(2fs)的時鐘頻率，將IF放大器104輸出的模擬IF信號轉換為數位訊號。符號時鐘頻率由符號時鐘恢復器112提供。數字頻率和鎖相環(DFPLL)電路108利用包含在由A/D變換器106輸出的數據中的導航(pilot)信號恢復載波，由A/D變換器106輸出的數據乘以恢復的載波，並且將結果恢復為基帶數據。
匹配濾波器110通過將解調的基帶信號與傳輸前的原始信號匹配，來消除信號失真及混疊，並且控制DFPLL電路108輸出的數據的符號速率。也就是說，匹配濾波器110調整DFPLL電路108輸出的數據的符號速率2fs，使其等於符號時鐘頻率(fs)。
符號時鐘恢復器112響應匹配濾波器110的輸出和段同步信號檢測器114輸出的段同步信號，來恢復符號時鐘，並且向A/D變換器106施加具有兩倍於符號時鐘頻率的頻率的時鐘。由符號時鐘恢復器112恢復的符號時鐘頻率(fs)不僅可提供到匹配濾波器110和場標識信號產生電路200，並且也可提供到其它模塊(未示出)用於數位訊號處理。
段同步信號檢測器114以匹配濾波器110控制的符號速率fs接收數據，以四個符號為一個單位計算相關值，以段為單位累加所獲得的相關值，並且由於相應段的累加相關值在4個段同步符號部分期間最大，所以在每個數據段中累加的最大相關值被檢測到的位置產生一個段同步信號。
場標識信號產生電路200，利用下述事實來產生一個場標識信號，即在包括在每一場的第一段中的同步信號序列中的三個63PN信號中間，第二個63PN信號的極性在每場中交替反向。場標識信號輸入到均衡器116和一個通道解碼器120中並且用於均衡處理和糾錯解碼處理。
均衡器116去除在傳輸信號傳輸期間產生的多路徑失真。在地面廣播中，多路徑失真由山脈、建築群、飛機等的傳播反射引起。相應地，均衡器116通過利用插入到場同步段中的一個已知信號序列(這裡為511PN信號，稱為訓練序列)更新在均衡器116中提供的濾波器係數來進行均衡。均衡器116在係數更新期間輸出具有8個電平中的任意電平的數據，這使移動重影的高速跟蹤成為可能。相位跟蹤環(PTL)電路118消除沒由DFPLL電路108消除的相位噪聲，即相位錯誤。當均衡器116對每一場進行均衡處理，即，使用包含在每一場段的場同步序列中的一個已知信號序列，來均衡相應場中的係數時，則用於標識一個場是奇數或偶數場的標識信號是必須需要的。
同時，在信號從發送機傳輸之前，利用Reed Solomon(RS)碼進行糾錯編碼以降低在傳輸期間的符號錯誤。糾錯編碼數據被交錯，並且交錯的數據利用網格編碼調製(TCM)編碼進行調製並且隨機化。用於解碼這種結果的模塊是通道解碼器120。通道解碼器120對PTL電路118的輸出進行網格解碼，對網格解碼數據進行去交錯，對去交錯數據進行糾錯解碼，和對結果進行去隨機化。這裡，也需要場標識信號進行一場中的去交錯和去隨機處理。從而使用由場標識信號產生電路200產生的場標識信號。
一個源解碼器122變長解碼由通道解碼器120輸出的糾錯解碼數據，對變長編碼數據進行逆量化，通過一個正交變換將逆量化數據恢復為原始數據，並且輸出結果到顯示屏上。
圖4是示於圖3的場標識信號產生電路200的詳細電路圖。參考圖4，圖3匹配濾波器110的VSB數據被施加到第一相關器202的第一輸入上。第一相關器202的第二輸入與第一參考信號發生器204的輸出相接。比較器206的第一輸入(A)連接到第一相關器202的輸出，而其第二輸入(B)連接到一預定參考值(REF)上，並且其輸出連接到第一鎖存器208的輸入。來自圖3的符號時鐘恢復器112的符號時鐘頻率(fs)，被施加到第一鎖存器208的允許輸入(EN)。第一鎖存器208的輸出連接到符號延時器210的輸入。
來自匹配濾波器110的VSB數據施加到第二相關器212的第一輸入。第二相關器212的第二輸入連接到第二參考信號發生器214的輸出。第二相關器212的輸出連接到最高有效位(MSB)選擇器216的輸入。
第二鎖存器218的輸入連接到MSB選擇器216的輸出。第二鎖存器218的允許輸入(EN)連接到符號延時210的輸出。第二鎖存器218的輸出分別連接到置位/復位觸發器(S-RF/F)224的置位輸入(S)和反向器220的輸入。一個「與」門222的第一輸入連接到反向器220的輸出，而其第二輸入連接到符號延時器210的輸出，並且其輸出連接到S-RF/F 224的復位輸入(R)。場標識信號(場ID)由S-RF/F 224的輸出(Q)輸出。這裡，反向器220和「與」門222可由「異或」門代替。此外，為簡化第一和第二相關器202和212的硬體，每個MSB選擇器可以放在第一和第二相關器202和212之前。
現在描述圖4電路的操作。示於圖1的VSB數據輸入到第一和第二相關器202和212的第一輸入。第一參考信號發生器204產生一個具有511個符號長度的參考信號的偽隨機數(511PN參考信號)。也就是說，產生與包含在如圖2中所示的場同步信號序列511PN相同的信號。第二參考信號發生器214產生一個具有63個符號長度的偽隨機數(63PN參考信號)。也就是說，產生與包含在如圖2所示的場同步信號序列中的63PN相同的信號。由第一和第二參考信號產生器204和214產生的511PN和63PN參考信號分別施加到第一和第二相關器202和212的第二輸入。
相應地，第二相關器212通過以63個符號為單位累加表示VSB數據和63 PN參考信號之間相關的值來計算63PN相關值，從而輸出對應於每一場的63PN的三個63PN相關峰值，如圖5A中所示。示於圖5A的三個相關峰值的中間一個的實線與虛線的交替指示相關峰值的極性以場為單位由正到負或者相反的交替反向。上述現象產生的原因如上所述，是因為包含在場同步信號序列中的三個63PN的第二個63PN的相位在VSB幀格式的每場中交替反向。
第一相關器202通過以511個符號為單位累加表示VSB數據和511PN參考信號之間的相關值獲得511PN相關值，從而輸出對應於每一場511PN的相關峰值，如圖5B所示。示於圖5A和5B的峰值僅在場同步信號序列的511PN和63PN信號發生時產生，並且除在場同步信號中之外被表示成幾乎為0的值。這裡，為簡化硬體，第一和第二相關器202和212僅接收接收到的VSB數據的符號位，並且可以分別檢測63 PN和511 PN相關值。
同時，第一相關器202的輸出輸入到比較器206的第一輸入(A)。比較器206比較第一相關器202的輸出與通過第二輸入(B)輸入的一個參考值(REF)，並且僅當第一相關器202的輸出大於或者等於參考值(REF)時輸出邏輯「高」信號。也就是說，當輸入數據是511 PN同步信號序列時，它使用由第一相關器202獲得的相關值處於最大值的事實。
比較器206的輸出信號根據符號時鐘頻率(fs)由第一鎖存器208鎖存，並且第一鎖存器208的輸出被作為場同步信號(FIELD SYNC)輸出並且同時施加到符號延時器210。此外，當一個非常大的噪聲、重影、幹擾等被包含在傳輸信號中時，63PN信號和63PN參考信號之間的相關很小。然而，由於511PN相關值約是63PN相關值的八倍，所以利用511PN相關值檢測場同步信號。這裡，嚴格說來，第一鎖存器208輸出的場同步信號是一個場同步定時信號。
符號延時器210按126個符號延時由第一鎖存器208鎖存的511PN相關值，並且輸出被延時的511PN相關值，如圖5C所示。也就是說，由符號延時器210輸出的波形(圖5C)的511PN相關值與三個63PN相關值的中間一個吻合。
同時，MSB選擇器216僅選擇第二相關器212輸出的MSB，並且將結果輸出給第二鎖存器218。這是因為本發明僅需要第二相關器212輸出中三個63PN信號的極性信息，以便通過檢測三個63PN信號中的第二個的極性來產生場標識信號。這裡，VSB數據是二的補碼數據。
第二鎖存器218根據符號延時器210的輸出信號鎖存由MSB選擇器216輸出的63PN相關值的MSB，並且僅輸出每場產生的三個63PN相關值的中間值，如圖5D所示。第二鎖存器218的輸出信號被輸入到反向器220並且同時輸入到S-RF/F224的置位輸入(S)。由反向器220反向的第二鎖存器218的輸出信號被輸入到「與」門222的第一輸入，並且符號延時器210的輸出信號被輸入到「與」門222的第二輸入。具有圖5E波形的信號由「與」門222輸出，並且輸入到S-RF/F 224的復位輸入(R)。這裡，示於圖5E的波形具有圖5D波形的形式，但正負部分交換。結果，圖5D的波形的定時與第二63PN信號為正時相符合，而圖5E的波形的定時與第二63PN信號為負時相符合。
第二鎖存器218和「與」門222的輸出信號(圖5D和5E)，分別控制S-RF/F224的置位和復位端。因此，用於標識奇數場和偶數場具有圖5F所示波形的邏輯「高」和「低」的場標識信號(場ID)每場在S-RF/F224的輸出端交替產生。
如上所述，在一個用於接收高解析度信號的接收機中，用於正確標識奇數場和偶數場的場標識信號利用其相位在每場中交替反向的63PN信號產生。一個合適的場標識信號被提供給接收機的一個波形均衡器或通道解碼器，從而方便信號處理。此外，本發明的結構非常簡單，用硬體實現非常有效。
權利要求
1.一種產生場標識信號的電路，用於接收高解析度(HD)信號的接收機，所述高解析度信號包括第一已知信號和其相位在每個交替場中反向的第二已知信號，所述產生場標識信號的電路包括第一檢測裝置，用於檢測表示所述輸入HD信號和與所述第一已知信號相同的第一參考信號之間相關的第一相關值，並且用於當所述第一相關值大於或等於一個預定值時，輸出與所述第二已知信號同步的定時控制信號；第二檢測裝置，用於檢測表示所述輸入HD信號和與所述第二已知信號相同的第二參考信號之間相關的第二相關值，並且用於輸出所述第二相關值的極性信息；和產生裝置，用於根據與所述定時控制信號同步的所述第二相關值極性的所述極性信息，產生一個場標識信號。
2.根據權利要求1所述的產生場標識信號的電路，其中所述第一檢測裝置包括第一相關器，用於計算所述輸入HD信號和所述第一參考信號之間的相關，並且輸出所述第一相關值；和比較器，用於比較所述第一相關值與一預定參考值，並且用於當所述第一相關值大於或等於所述參考值時輸出比較信號作為場同步信號。
3.根據權利要求1所述的場標識信號產生電路，其中所述第二檢測裝置包括第二相關器，用於計算所述輸入HD信號和所述第二參考信號之間的相關，並且輸出所述第二相關值；和符號位選擇器，用於僅選擇所述第二相關值的符號位。
4.一種場標識信號產生電路，用於接收HD信號的接收機，在所述HD信號中，一幀由兩場構成，每場由場同步段和數據段構成，每個場同步段包括一個第一同步信號和三個第二同步信號，並且所述三個第二同步信號之一的相位在每個交替場中反向，所述場標識信號產生電路包括第一相關裝置，用於獲得表示所述輸入HD信號和與所述第一同步信號相同的第一參考信號之間相關的相關值，並且用於輸出第一相關值；第二相關裝置，用於獲得表示所述輸入HD信號和與所述第二同步信號相同的第二參考信號之間相關的相關值，並且用於輸出第二相關值；第一產生裝置，用於通過按預定的符號數延時所述第一相關值，產生與具有反向相位的所述第二同步信號同步的第一定時信號；第二產生裝置，用於根據所述第一定時信號鎖存所述第二相關值，並且當所述具有反向相位的第二同步信號為正時，產生與該時間同步的第二定時信號；第三產生裝置，用於對所述第一和第二定時信號進行邏輯操作，並且當具有反向相位的所述第二同步信號為負時，產生與該時間同步的第三定時信號；和第四產生裝置，用於根據所述第二和第三定時信號，產生表示奇數和偶數場的場標識信號。
5.根據權利要求4所述的場標識信號產生電路，其中所述第一相關裝置通過僅選擇所述輸入HD信號的符號位獲得所述第一相關值。
6.根據權利要求4所述的場標識信號產生電路，其中所述第二相關裝置通過僅選擇所述輸入HD信號的符號位獲得所述第二相關值，並且僅輸出所述第二相關值的符號位。
7.一種場標識信號產生電路，用於接收高解析度電視(HDTV)信號的接收機，在所述高解析度電視信號中，一幀由兩場組成，每一場由一個場同步段和多個數據段組成，每個場同步段包括一個第一同步信號和三個第二同步信號，並且三個第二同步信號之一的相位在每個交替場中反向，所述場標識信號產生電路包括第一參考信號產生器，用於產生與所述第一同步信號相同的第一參考信號；第一相關器，用於獲得表示所述輸入HDTV信號和所述第一參考信號之間相關的第一相關值，和用於輸出第一相關值；第二參考信號產生器，用於產生與所述第二同步信號相同的第二參考信號；第二相關器，用於獲得表示所述輸入HDTV信號和所述第二參考信號之間相關的第二相關值，和用於輸出第二相關值；比較器，用於比較所述第一相關值與一預定參考值，並且用於當所述第一相關值大於或等於所述參考值時輸出一比較信號；符號延時器，用於按預定符號數延時所述比較信號，並且用於輸出與具有反向相位的所述第二同步信號同步的第一定時信號；符號位選擇器，用於從所述第二相關器的輸出中僅選擇符號位；鎖存器，用於根據所述第一定時信號鎖存所述符號位，並且用於當具有反向相位的所述第二同步信號為正時，輸出一個與該時間同步的第二定時信號；邏輯電路，用於對所述鎖存器和所述符號延時器的輸出進行邏輯操作，並且用於當具有反向相位的所述第二同步信號為負時，產生一個與該時間同步的第三定時信號；並且產生裝置，用於接收所述鎖存器的輸出作為置位信號，和接收所述邏輯電路的輸出作為復位信號，並且用於產生一個場標識信號。
8.根據權利要求7所述的場標識信號產生電路，進一步包括第一符號位選擇器，用於僅選擇所述輸入HDTV信號的符號位，並且輸出結果到所述第一相關器；和第二符號位選擇器，用於僅選擇所述輸入HDTV信號的符號位，並且輸出結果到所述第二相關器。
9.根據權利要求8所述的場標識信號產生電路，其中所述第一相關器檢測插入到所述輸入HDTV信號的場同步信號序列中的511偽數(pseudonumber，PN)的符號位和511PN參考信號的相關。
10.根據權利要求8所述的場標識信號產生電路，其中所述第二相關器檢測插入到所述輸入HDTV信號的場同步信號序列中的63 PN信號的符號位與63PN參考信號之間的相關。
11.根據權利要求7所述的場標識信號產生電路，其中所述邏輯電路包括反向器，用於反向所述鎖存器的輸出；和「與」門，用於對所述反向器和符號延時器的輸出進行「與」操作。
12.根據權利要求7所述的場標識信號產生電路，其中所述邏輯電路由用於對所述鎖存器和所述符號延時器的輸出進行「異或」操作的「異或」門組成。
13.根據權利要求7所述的場標識信號產生電路，進一步包括第二鎖存器，用於根據符號時鐘頻率鎖存所述比較信號，並且將所述鎖存信號施加到所述符號延時器，並且同時輸出所述鎖存信號作為場同步信號。
14.一種場標識信號產生方法，用於使用高解析度信號產生場標識信號的方法中，所述高解析度信號包括第一已知信號和其相位在每個交替場中反向的第二已知信號，所述場標識信號產生方法包括以下步驟(a)檢測表示所述輸入高解析度信號和與所述第一已知信號相同的第一參考信號之間相關的第一相關值，並且當所述第一相關值大於或等於一預定值時，輸出與所述第二同步信號同步的定時控制信號；(b)檢測表示所述輸入高解析度信號和與所述第二已知信號相同的第二參考信號之間相關的第二相關值，並且僅輸出所述第二相關值的極性信息；和(c)根據與所述定時控制信號同步的所述第二相關值的極性信息產生場標識信號。
15.一種場標識信號產生方法，通過接收一HDTV信號來產生場標識信號，在所述HDTV信號中，一幀由兩場組成，每一場由一個場同步段和多個數據段組成，每一個場同步段包括一個第一同步信號和三個第二同步信號，並且所述三個同步信號之一的相位在每個交替場中反向，所述場標識信號產生方法包括以下步驟(a)獲得表示所述輸入HDTV信號和與所述第一同步信號相同的第一參考信號之間相關的相關值，並且輸出第一相關值；(b)獲得表示所述輸入HDTV信號和與所述第二同步信號相同的第二參考信號之間相關的相關值，並且輸出第二相關值；(c)按預定的符號數延時所述第一相關值，並且產生與具有反向相位的所述第二同步信號同步的第一定時信號；(d)根據所述第一定時信號鎖存所述第二相關值，並且當所述第二同步信號為正時，產生與該時間同步的第二定時信號；(e)對所述第一和第二定時信號進行邏輯運算，並且當所述第二同步信號為負時，產生與該時間同步的第三定時信號；和(f)根據所述第二和第三定時信號產生場標識信號。
16.根據權利要求15所述的場標識信號產生方法，其中在所述步驟(a)中，插入到輸入HDTV信號的場同步信號序列中的511PN信號與511PN參考信號之間的相關值被獲得。
17.根據權利要求15所述的場標識信號產生方法，其中所述步驟(b)包括以下子步驟(b1)獲得表示插入到輸入HDTV信號的場同步信號序列中的63PN信號的符號位和63PN參考信號之間的相關值；和(b2)僅選擇在所述步驟(b1)中獲得的所述相關值的符號位，並且輸出所述第二相關值。
全文摘要
一種場標識信號產生電路及其方法,用於接收高解析度信號的接收機。計算輸入高解析度信號和第一參考信號的相關值。當第一相關值大於或等於預定值時,輸出與相位在每場中交替反向的第二已知信號同步的定時控制信號。計算輸入高解析度信號和第二參考信號之間的相關值。輸出第二相關值的極性信息。根據與定時控制信號同步的第二相關值的極性信息產生一個場標識信號。從而,場標識信號產生電路可由簡單的硬體實現。
文檔編號H04N5/08GK1189741SQ9712558
公開日1998年8月5日 申請日期1997年12月22日 優先權日1997年1月31日
發明者金基範 申請人:三星電子株式會社