分組誤差信號產生器的製作方法
2023-09-18 01:40:50
專利名稱：分組誤差信號產生器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種用來處理高清晰度電視(HDTV)信號的方法和裝置，尤其是涉及通過軟體而不是硬體來產生誤差信號。
背景技術：
圖1描述了現有HDTV系統21一部分的例子。在這樣一個系統中，地面模擬廣播信號1被轉發到包括RF調諧電路14和中頻處理器16的輸入網絡或前端，所述中頻處理器包括用來產生IF通帶輸出信號2的雙轉換調諧器。廣播信號1是一個如由大聯盟針對HDTV標準規定的載波抑制八位殘留邊帶(VSB)調製信號。這種VSB信號由一維數據符號星座圖表示，在這種星座圖中只有一個軸包含接收機21要恢復的數據。由IF單元316產生的通帶IF輸出信號2由模數轉換器(ADC)19轉換為過抽樣數字符號數據流。輸出過抽樣數字數據流3被數字解調器和載波恢復網絡22解調為基帶。
從以符號形式傳遞數字信息的調製信號中恢復數據通常需要接收機21完成三個功能。第一是用於符號同步的定時恢復，第二是載波恢復(頻率解調為基帶)，和最後為信道均衡。定時恢復是接收機時鐘(時基)同步於發射機時鐘的過程。這允許所接收的信號在最佳時刻點被抽樣以降低與所接收的符號值的直接判決有關的限幅或截斷誤差。自適應信道均衡是補償在信號傳輸信道上的條件改變和幹擾的影響的過程。該過程典型地使用移除由傳輸信道的與頻率有關的、時間可變特點所產生的幅度和相位失真的濾波器，從而提高符號判決的能力。
載波恢復是一種過程，通過該過程所接收的RF信號在被轉換到較低中頻通帶(典型地接近基帶)之後，被頻移到基帶以允許恢復調製基帶信息。頻率為所抑制的載波頻率的小導頻信號被添加到所發射的信號1來輔助在VSB接收機21中獲得載波鎖定。由解調器22執行的解調功能是響應信號1中所包含的參考導頻載波完成的。單元22產生一個解調過的符號數據流4作為輸出。
ADC19用21.52MHz的抽樣時鐘(兩倍於所接收的符號速率)過抽樣每秒輸入10.76兆符號的VSB符號數據流2，從而提供一個具有每個符號兩個抽樣的過抽樣21.52M抽樣/秒的數據流。使用每個符號兩個抽樣的方案與使用每個符號一個抽樣的方案相比的優點是能夠使用諸如Gardner符號定時恢復方法的符號定時恢復方案。
互相連接到ADC19和解調器22的是段同步和符號時鐘恢復網絡24。網絡24從隨機噪聲中檢測並分離每個數據幀的重複數據段同步分量。段同步信號6用來重新產生合適相位的21.52MHz的時鐘，該時鐘用來控制由ADC19執行的數據流符號抽樣。DC補償器26使用自適應跟蹤電路來從解調的VSB信號4中移除存在於導頻信號中的DC偏差分量。欄位同步檢測器28通過比較每個所接收的數據段與存儲在接收機21的存儲器中的理想欄位參考信號來檢測欄位同步分量。欄位同步檢測器28還提供一個訓練信號給信道均衡器34。NTSC幹擾檢測和濾波由單元5執行，在題為METHODE AND APPARATUSFOR COMBATING CO-CHANNEL NTSC INTERFERENCE FOR DIGITAL TVTRANSMISSION(防止用於數字TV傳輸的同信道NTSC幹擾的方法和設備)，於1996年4月30日授權給Hulyalkar的美國專利No.5,512,957中公開了這樣一個單元的例子。然後，信號7被運行於盲、訓練和直接判決模式的組合的信道均衡器34自適應地均衡。在題為ADAPTIVE CHANNEL EQUALLZER(自適應信道均衡器)，於2002年12月3日授予Bouillet等人的美國專利No.6,490,007中公開了自適應信道均衡器的一個例子。來自NTSC濾波器5的輸出數據流在到達均衡器34之前被轉換為每個符號一次抽樣(10.76M符號/秒)的數據流。
均衡器34校正信道的失真，而相位噪聲隨機地旋轉符號星座圖。相位跟蹤網絡36移除在從均衡器34接收的輸出信號中的殘餘相位和增益噪聲，包括沒有被前述載波恢復網絡22響應於導頻信號移除的相位噪聲。然後，跟蹤網絡36的相位校正輸出信號9由單元25交織解碼，由單元24解交織，由單元23Reed-Solomon誤差校正並由單元27解擾。最後的步驟是轉發所解碼的數據流10到音頻、視頻和顯示處理器50。
在接收機21中，Reed-Solomon解碼器23的輸出信號11包括以分組發送用於後續音頻、視頻和顯示處理器50處理的數據。該數據附有數據成幀信號、時鐘信號、和誤差信號，所述誤差信號表示解碼器23在所述數據分組中是否檢測到不可校正的誤差。典型地，解碼器單元23由解碼器23中專門用於產生誤差信號的電路產生誤差信號。然而，如果誤差產生硬體不正確地工作，則通過在後續階段包括輔助產生誤差檢測信號的硬體會招致額外的開銷。理想地，需要一種基於軟體的方案，該方案能夠消除在HDTV接收器中包括冗餘誤差檢測電路的需要。
發明概述本發明利用了傳輸處理器，實現為當接收機解調器在數據分組中檢測到不可校正的誤差時，用來執行在HDTV接收機中的軟體指令來產生誤差信號的微處理器。分組誤差信號是由駐留在解調器集成電路包中的正向糾錯Reed-Solomon解碼器來產生的。該集成電路包括產生與輸出的數據分組同步的軟體分組誤差信號的可編程輸出引腳。所述誤差信號具有比其相關數據分組大的持續時間，並被編程為在其相關數據分組之前開始和在其相關數據分組之後結束。如此，該誤差信號完全地將下層數據分組分組或組幀。
所述軟體分組誤差信號通過使用不同於用來在傳輸處理器總線上提取數據分組的定時方案而使得對於微處理器來說是可用的。每個第313個數據分組是由同步欄位檢測器產生的供自適應信道均衡器使用的訓練數據。該訓練數據分組並不被發送到所述傳輸處理器。丟失的第313個數據分組在數據流中建立一個間隙，該數據流通過在存在於最終要發送到傳輸處理器的剩餘的312個數據分組之間的間隙中添加一個小的時間增量而被隱蔽起來。
這個所添加的時間影響使得在傳輸總線上的312個數據分組的開始時間比出現在Reed-Solomon解碼器的輸出中的數據分組的開始時間早。該優先效果被在每個數據欄位的開始處重新設置並且在每個數據欄位的持續期間是可以預測的。
附圖簡述圖1是現有高清晰度電視接收機的一部分的框圖；
圖2是根據本發明的原理構建的高清晰度電視接收機的一部分的框圖；圖3是描述了由圖2中所描述的發明使用的數據信號和軟體分組誤差信號同步的定時圖。
圖4是描述根據本發明原理軟體分組誤差信號傳輸的定時圖。
圖5是允許實施本發明的微代碼列表；和圖6是描述本發明的實施和操作的流程圖。
發明詳述圖2中描述了HDTV接收機12的一部分。來自均衡器21的相位校正信號13被單元40交織解碼，然後由單元42解交織。來自單元40的所解碼的和所解交織的數據分組被諸如Reed-Solomon誤差檢測和解碼網絡的正向糾錯(FEC)單元44誤差檢測並校正。來自單元44的誤差校正分組被單元46解擾(解隨機)。傳輸處理器60為接收機12的其它元件提供合適的定時控制和時鐘信號並還充當構成接收機12的各種網絡之間的數據通信鏈路。在所示實施例中，傳輸處理器60是作為執行軟體指令來以下面更具體描述的方式運行的微處理器60來實現的。糾錯器44和微處理器60合作來控制均衡器21的運行。然後，所解碼的數據流在單元15控制下用於音頻、視頻和顯示處理。
分組誤差率是在FEC單元44內基於熟知的FEC算法執行的測量值，所述FEC算法能夠確定一個分組包含超過其校正能力的誤差的時刻。所述FEC產生通過總線18轉發到微處理器60的分組誤差信號17。其它諸如段同步信號20和欄位同步信號29的同步信號也被發送到總線18，並且，當分組誤差信號17被微處理器60讀出時，其它同步信號20或29的之一的到達，例如，就會觸發建立出現在可編程輸出引腳30的軟體分組誤差(SPE)。再參考圖3，所述SPE信號31被產生來同步於輸出數據分組信號32。尤其是，每個誤差信號33，例如，將與其相關的數據分組35組幀或分組。SPE33的上升沿37在時間上比相關的數據分組38的上升沿38出現的早。相似地，SPE33的下降沿39在時間上比數據分組35的下降沿41出現的晚。
因為對於微處理器60可用的誤差信號17使用了不同於出現在傳輸總線48上的數據分組35的定時方案，所以SPE31的這種分組或組幀的特性是很重要的。每個第313個數據分組實際上是自適應信道均衡器21的訓練數據並且因而不被轉發到傳輸總線48。丟失的第313個分組在由數據解交織器42重新分配的數據分組序列中建立一個間隙，所述解交織器向存在於實際被轉發到傳輸總線48的每一個剩餘的312個數據分組之間的間隔43添加一個額外的時間增量。添加到間隙43的時間具有使得每個數據分組35的上升沿38出現在傳輸總線48上的時刻比同樣數據分組出現在Reed-Solomon解碼器44的輸出45的時刻早的影響。這種優先效果在每個數據欄位的開始處被重新設置，並且在所述的每個欄位的持續期間是可預測的。
與出現在解隨機器測試總線47上的當前段同步信號相關的軟體分組誤差信號31在與下一段相關的數據分組被發送到傳輸總線48的同時被發送。如此，微處理器60在分組誤差信號必須被使用的時間之前接收分組誤差信號至少一段。換句話說，分組誤差信號必須從解隨機器測試總線47中提取出來並能夠在下一個段同步信號20到達的時候可用在可編程輸出引腳30上，該段同步信號20具有足夠的時間來包含出現在傳輸總線48上的分組時鐘信號的開始和結束並具有足夠的富餘來容納系統時鐘速率的變化。
為了在整個數據欄位上均勻分布由丟失的訓練信號數據分組引起的同步間隙，每個數據分組時鐘脈衝被延遲比與段同步信號20相關的前一時鐘脈衝稍微大的量。微處理器60監視相對於Reed-Solomon解碼器44的欄位同步信號17的段數並延遲軟體分組誤差信號31的躍遷以便在出現在傳輸總線48上的分組使能信號之間發生躍遷。在某些點上，定時情形變為圖4所描述的那樣，即，分組誤差信號F_ERR(0)在躍遷到用於下個分組53的值52之前通過等待大約到分組間隔51的結束49時產生。不幸的是，微處理器60在該等待期間必須消耗處理時間。更好的方法是跳過輸出一個分組的F_ERR信號並重新設置F_ERR輸出來在與後續分組相關的同步信號之後立刻產生。這樣，誤差信號的躍遷54在同步信號20出現之後立刻發生，就和誤差信號F_ERR(1)的情況一樣。跳過的段同步信號必須被正確選擇來避免輸出分組錯位。通常將會有不止一個這樣的段同步信號被跳過。
與段同步信號20相關的分組誤差信號31的定時協議針對在Reed-Solomon欄位同步信號17之後發生的第一分組被重新設置。這就使得分組時鐘和誤差信號31保持圖4所示的定時關係。然而，解調器欄位同步信號29驅動微處理器60的中斷並在與解碼器44相關的欄位同步脈衝17之前產生55個段同步脈衝。為了補償55個段的延遲，分組誤差信號31直到在解調器欄位同步脈衝29之後55個段同步脈衝已發生才被重新設置。
由於一個段同步信號20已經被替代用作訓練數據，所以只有312個段同步信號20出現在隨機器測試總線47上。假設時鐘速度是10.76MHz，那麼丟失的段同步信號就在解調器欄位同步脈衝29之前出現13微秒。由於響應於丟失的段產生的分組誤差信號31並不相應於沿著傳輸總線48被轉發的數據分組，因此，該特定誤差信號必須被丟棄。這是通過使在微處理器60的欄位同步寄存器中的讀取指針加1來實現的。在該增加發生的時刻，寫指針已經提前讀指針一個脈衝，如圖4所示的那樣，因此，在需要組幀與其相關的數據分組的時刻之前，軟體分組誤差信號31仍然保持可用。
再參考圖5和6，可以檢查用於實現前述功能的微代碼列表。001-069行尋址(address)段同步信號20的操作，而070-076行處理欄位同步信號29。在步驟61，001-004行執行初始化功能，例如清除中斷狀態位和更新一個微秒定時器的段同步計數器。實際的軟體分組誤差產生步驟開始於步驟62即005-008行，並且包括捕獲狀態機的重新開始以及重新設置以及允許微處理器60訪問隨機存儲器。009-015行(步驟63)取得所捕獲的軟體分組誤差信號31並置於當前數據段之上以便控制下一個輸出數據分組。該步驟包括獲取包含在位15中的SPE31的值，將其存儲在FIFO緩存中，並增加FIFO輸入指針。在步驟64，016-022行監視從最後欄位同步脈衝29起的數據分組流量以便正確地重新同步微處理器60使能詠衝。023-026行(步驟65)使得SPE信號31保持其狀態直到如圖4所描述的那樣該改變其狀態為止。所計算的延遲周期在步驟66即027-033行被更新，在此每三個數據分組增加一次延遲。對於10.76MHz的時鐘頻率來說，延遲環大約是每環0.629微秒，並且輸出數據分組的段優先時間大約是0.2158微秒(0.629/0.2158大約等於3)。
在完成步驟66之後，034-042行更新門信號(步驟67)以便抑制與HIGHSPE信號31相關的分組。在步驟68，043-054行校驗分組誤差計數的一致性。由於欄位同步信號脈衝29在Reed-Solomon解碼器44同步脈衝之前產生55個段同步脈衝，因此，在步驟69，微代碼行055-069參與了解碼器44同步脈衝的產生並在適當的時間重新同步。在步驟70，欄位同步脈衝29被在070-076行監視，並且然後在步驟61重新開始整個過程。
雖然該過程已經參考特定的頻率、段延遲、和信號路徑等進行了描述，但是本發明可以被修改以適合於其它配置。而且，可以基於絕對分組誤差率或者分組誤差率是否在一個預定的時間期間內保持相對不變來使用不同的協議。
權利要求
1.一種用來處理包含數據流的所接收的信號的裝置，包括信號解碼器(44)，所述信號解碼器(44)響應於由該解碼器(44)接收的難以辨認的數據產生第一誤差信號(17)；和傳輸處理器(60)，所述傳輸處理器(60)接收所述第一誤差信號(17)，該傳輸處理器(60)在接收到所述第一誤差信號(17)之後產生第二誤差信號(31)。
2.根據權利要求1的裝置，其中所述數據流包括包含數據分組的調製過的信號。
3.根據權利要求2的裝置，進一步包括傳輸總線(48)，該傳輸總線(48)轉發數據分組到後續處理階段(15)；和至少一個同步信號(32)，所述傳輸處理器(60)響應於接收所述同步信號(32)產生所述第二誤差信號(31)。
4.根據權利要求4的裝置，其中所述第二誤差信號(31)被轉發到所述傳輸總線(48)以便與被經過所述傳輸總線(48)轉發的數據分組具有同步關係。
5.根據權利要求5的裝置，其中所述第二誤差信號(31)作為一串邏輯高的幀來形成，每個邏輯高幀與一個數據分組相關。
6.根據權利要求6的裝置，其中所述第二誤差信號(31)的每個邏輯高幀的持續時間具有比與該邏輯高幀相關的數據分組大的持續時間。
7.根據權利要求7的裝置，其中所述第二誤差信號(31)的每個邏輯高幀開始於比與所述邏輯高幀相關的數據分組更早的時間。
8.根據權利要求8的裝置，其中所述第二誤差信號(31)的每個邏輯高幀結束於比與該邏輯高幀相關的的數據分組更晚的時間。
9.根據權利要求9的裝置，進一步包括解調器(22)，該解調器(22)從所接收的信號中獲得同步信號(32)。
10.根據權利要求1的裝置，其中所述傳輸處理器(60)作為微處理器(60)來實現。
11.一種用來基於在處理所接收的信號時遇到的誤差產生誤差信號的系統，所述所接收的信號包括包含數據分組的圖像表示的數據流，該系統包括正向誤差檢測和校正解碼器(44)，其產生第一誤差信號(17)；從所接收的信號中獲得的同步信號(32)；互相連接用來接收所述第一誤差信號(17)和所述同步信號(32)的傳輸處理器(60)，所述傳輸處理器(60)響應於所述第一誤差信號(17)和所述同步信號(32)產生第二誤差信號(31)。
12.根據權利要求11的系統，進一步包括傳輸總線(48)，所述數據分組被通過傳輸總線(48)轉發到後續處理階段(15)。
13.根據權利要求12的系統，其中所述第二誤差信號(31)被通過傳輸總線(48)和與第二誤差信號(31)相關的數據分組同時轉發。
14.根據權利要求13的系統，其中所述數據分組被作為一串離散的以定距離問隔的幀來轉發，所述第二誤差信號(31)被適用通過具有一個橫跨有缺陷的數據分組的幀的持續時間來表示在有缺陷數據分組中的誤差。
15.根據權利要求14的系統，其中當在數據分組中沒有誤差時，所述第二誤差信號(31)假定為邏輯低狀態。
16.根據權利要求15的系統，其中所述正向誤差檢測和校正解碼器(44)是Reed-Solomon解碼器。
17.根據權利要求11的系統，其中所述傳輸處理器(60)作為微處理器(60)來實現。
18.在一個用來處理包括包含數據分組的圖像表示的數據流的所接收的信號的系統中，一種分組誤差信號產生方法，包括以下步驟解調所接收的信號來產生解調過的信號；誤差檢測所述解調過的信號來產生第一誤差信號(17)；轉發所述第一誤差信號(17)到傳輸處理器(60)；轉發同步信號(32)到所述傳輸處理器(60)，從而使所述第一誤差信號(17)和一個特定數據分組相關；和響應於由傳輸處理器(60)接收的同步信號(32)產生第二誤差信號(31)。
19.根據權利要求17的方法，進一步包括產生所述第二誤差信號(31)作為一串離散幀的步驟，每一幀具有比相關數據分組大的持續時間。
20.根據權利要求18的方法，進一步包括以下步驟在相關數據分組開始之前開始每個離散的第二誤差信號幀；和在相關數據分組結束之後停止每個離散的第二誤差信號。
21.根據權利要求19的方法，其中所述誤差檢測步驟包括Reed-Solomon誤差檢測和校正。
全文摘要
一種使用於高清晰度電視(HDTV)接收機(12)的軟體分組誤差系統。數據分組誤差信號(17)被從正向糾錯Reed－Solomon解碼器(44)傳送到傳輸處理器(60)。響應於段同步信號(20)，傳輸處理器產生出現在可編程輸出引腳(30)上的誤差信號(31)。所述軟體分組誤差信號(31)與輸出數據分組信號(32)同步以便每個數據分組(35)被其相關的分組誤差信號(33)分組或組幀。在傳輸總線(48)上轉發的數據分組的開始相對於出現在解碼器(44)的輸出(45)中的數據分組的開始優先作為每312個數據分組產生訓練分組的結果。所述優先在每個欄位的開始被重新設置並用足夠的精確度在欄位的持續周期上可以預測來使得所述軟體分組誤差機制可行。
文檔編號H04N7/24GK1647525SQ03808449
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月11日 優先權日2002年4月17日
發明者A·R·博伊勒特, M·T·馬耶 申請人:湯姆森許可公司