專利名稱：開(kāi)放電纜接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及QPSK(quadrature phase shift keying積分相移鍵控)方式的數(shù)字電纜接收機(jī)。更詳細(xì)地說(shuō)，是關(guān)于載波還原器對(duì)FM Hum進(jìn)行檢測(cè)，適用于還原載波的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，美國(guó)已將數(shù)字電纜電視的標(biāo)準(zhǔn)定為開(kāi)放電纜(open cable)的標(biāo)準(zhǔn)。另外，現(xiàn)在我國(guó)也準(zhǔn)備將開(kāi)放電纜的標(biāo)準(zhǔn)定為數(shù)字電纜電視的標(biāo)準(zhǔn)，這種數(shù)字電纜電視的廣播媒體的核心是交互式和雙方以此為基礎(chǔ)的有償服務(wù)。
數(shù)字電纜機(jī)頂盒是一種與廣播局電纜輸入端相連的提供數(shù)字電纜節(jié)目的設(shè)備。這時(shí)，上述輸入端通過(guò)電纜頻率帶寬中的帶內(nèi)傳輸，由上述數(shù)字電纜機(jī)頂盒將A/V廣播節(jié)目發(fā)送出去；通過(guò)帶外傳輸，實(shí)現(xiàn)上述數(shù)字電纜機(jī)頂盒與雙方的通信，并對(duì)用戶進(jìn)行管理。另外，上述輸入端通過(guò)OOB接受用戶的付費(fèi)電視節(jié)目(Pay Tv)或付費(fèi)收視(PayPer ViewPPV)等有償服務(wù)節(jié)目的申請(qǐng)，通過(guò)OOB將各種信息傳輸給數(shù)字電纜機(jī)頂盒，為用戶提供想看的節(jié)目。即，實(shí)際上對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證或者進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的頻道就是OOB。
這種系統(tǒng)在數(shù)字電纜機(jī)頂盒不能很好地運(yùn)行的時(shí)候，輸入端就會(huì)下達(dá)對(duì)數(shù)字電纜機(jī)頂盒進(jìn)行檢測(cè)(diagnostic)的命令。然后，數(shù)字電纜機(jī)頂盒就會(huì)運(yùn)行自己的檢測(cè)程序，并檢測(cè)各子系統(tǒng)有無(wú)異常，并通過(guò)OOB將檢測(cè)結(jié)果報(bào)告給輸入端，輸入端再將報(bào)告交給服務(wù)器進(jìn)行處理，并采取其它必要的措施。
上述開(kāi)放式電纜規(guī)格的特征是負(fù)責(zé)控制接收條件存取的控制模塊(Point Of Deployment；POD)與電纜機(jī)頂盒分離，從而使OOB頻道可以使用QPSK方式進(jìn)行工作。這樣，就提供了0.772Msps、1.024Msps、1.544Msps三種傳輸方式。即，上述QPSK方式電纜接收機(jī)具有將接收到輸入端傳輸?shù)臄?shù)字電纜數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊(Point Of Deployment；POD)的作用和將POD的數(shù)據(jù)傳輸給輸入端的作用。
一般來(lái)說(shuō)，上述QPSK方式電纜接收機(jī)由以下幾部分構(gòu)成帶有調(diào)諧器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(Analog/Digital Convert)、ADC后面的定時(shí)還原器、匹配濾波器、載波還原器，以及頻道均衡器等。
這時(shí)，還原上述載波還原器中的相關(guān)噪聲(FM Hum，頻率干擾，相位干擾)是開(kāi)發(fā)QPSK方式接收機(jī)的核心部分之一。
同時(shí)，為了傳輸電纜輸入端形成的QPSK方式的調(diào)制數(shù)據(jù)，將每個(gè)信號(hào)變成相當(dāng)于2比特的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矢量值。這時(shí)，將正交投影值分別與正弦波和余弦波進(jìn)行載波壓縮調(diào)制合并之后進(jìn)行發(fā)送。這樣，電纜接收機(jī)接收到QPSK方式調(diào)制的信號(hào)后，載波還原器測(cè)定載波的正確位置。然后，將接收信號(hào)的載波分別與相位同步的正弦波和余弦波相乘，就可以得到4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正交投影值。
即，上述載波還原器能將含有頻率偏移量和相位噪聲的通帶數(shù)字信號(hào)解調(diào)為與載波相位同步的正弦波和余弦波，還原其偏移量和相位噪聲，最終生成基帶數(shù)字信號(hào)。
例如，假定上述載波還原器將通過(guò)QPSK方式調(diào)制的載波信號(hào)還原，這時(shí)因相位誤差產(chǎn)生的影響如下首先，I(t)，Q(t)分別稱為同相和正交相的基帶(Base-band)信號(hào)，如果調(diào)制頻率為fc，那么通過(guò)QPSK方式調(diào)制的信號(hào)S(t)就會(huì)生成如下的公式1。
公式1S(t)＝I(t)s cos(2πfct)-Q(t)s sin(2πfct)上述公式1作為同相和正交相都具有ψ相位誤差的兩個(gè)載波，如將它們各自進(jìn)行解調(diào)，就會(huì)得到如下2和3所示的基帶信號(hào)。
公式2DI(t)=LPF{S(t)scos(2πfct+ψ)}=12sI(t)scos(ψ)-12sQ(t)ssin(ψ)]]>公式3DQ(t)=LPE{S(t)ssin(2πfct+ψ)}=12sI(t)ssin(ψ)-12sQ(t)scos(ψ)]]>上述公式2的第一項(xiàng)和公式3的第二項(xiàng)cos(ψ)表現(xiàn)出了增益誤差，公式2的第二項(xiàng)和公式3的第一項(xiàng)sin(ψ)表現(xiàn)出了因干擾妨礙引起的誤差。還原載波的相位誤差不僅表現(xiàn)為增益誤差，而且還表現(xiàn)為因干擾妨礙引起的誤差，使用圖1所示的決定還原回路方法便可以解決這一問(wèn)題。
即，原來(lái)的載波還原方法包括平方回路方法、主回路方法、決定還原回路方法等。在這里，只對(duì)其中的決定還原回路方法作一介紹。
圖1為包括利用決定還原回路方法還原載波100的開(kāi)放電纜接收機(jī)的一般結(jié)構(gòu)組件圖。
從圖1可以看出，載波還原器100是由以下幾部分構(gòu)成將接收的通帶信號(hào)S(t)，分別變換成I、Q基帶信號(hào)Yc(t)、Ys(t)的第1和第2乘法器101、109；與上述第1和第2乘法器101，109各輸出端相連的第1和第2基帶通過(guò)濾波器102、110。
上述載波還原器100由以下幾部分構(gòu)成與上述第1基帶通過(guò)濾波器102輸出端相連的再取樣器103，與上述再取樣器103輸出端相連的決定器104，以及將上述決定器104輸出與上述第2基帶通過(guò)濾波器110的輸出相乘的第3乘法器106。
上述載波還原器100包括與上述第3乘法器106的輸出端相連的回路濾波器107，與上述回路濾波器107輸出端相連的局部振蕩器108，以及將上述局部振蕩器108的輸出信號(hào)延遲90度的90度離相器105。即，上述局部振蕩器108的輸出信號(hào)正好與第2乘法器109的輸出信號(hào)同步，它是通過(guò)上述90度離相器105由第1乘法器101輸出的。
上述載波還原器100的再取樣器103與利用基帶信號(hào)1發(fā)送信號(hào)時(shí)生成信號(hào)時(shí)鐘的定時(shí)還原器113相連，上述定時(shí)還原器113的時(shí)鐘恢復(fù)與否由定時(shí)鎖定檢測(cè)器114進(jìn)行檢測(cè)。FM Hum檢測(cè)裝置111與上述載波還原器100的回路濾波器107相連，載波鎖定檢測(cè)器112與上述FM Hum檢測(cè)裝置的輸出端相連。上述載波鎖定檢測(cè)器112輸出的信號(hào)通過(guò)回路濾波器107進(jìn)行反饋，并決定回路濾波器107的帶寬幅度。
這樣構(gòu)成的決定還原回路方法是由下列公式4表示的雙邊帶抑制載波DSB/SC(Double Side Band/Suppressed Carrier)相位調(diào)幅PAM(Phase amplitude modulation)進(jìn)行調(diào)制后，將發(fā)送信號(hào)S(t)的載波進(jìn)行還原的方法。
公式4S(t)＝A(t)scos(2πfct+ψ)即，第1、第2乘法器101，109與上述公式4一起，將帶有頻率偏移量和相位噪聲的通帶信號(hào)S(t)分別與和載波相位同步的正/余弦波cos(2πfct+θ)，sin(2πfct+θ)相乘，變換為I、Q基帶信號(hào)Yc(t)，Ys(t)。在這里，上述sin(2πfct+θ)表示局部振蕩器108的輸出信號(hào)，cos(2πfct+θ)表示將局部振蕩器108的輸出信號(hào)延遲90度的90度離相器105的輸出信號(hào)。
下面的公式5和公式6在圖1中表示第1和第2乘法器101，109的輸出信號(hào)Yc(t)，Ys(t)。
公式5Yc(t)＝[s(t)+N(t)]scos(2πfct+θ)=12s[A(t)+Nc(t)]scosΔψ+12sNs(t)ssinΔψ+2fc]]>公式6
Ys(t)＝[S(t)+N(t)]ssin(2πfct+θ)=12s[A(t)+Nc(t)]ssinΔψ+12sNs(t)scosΔψ+2fc]]>在上述公式5和公式6中，Δψ，2fc部分經(jīng)過(guò)第1和第2基帶通過(guò)濾波器102，110就被消除掉了。通過(guò)第1基帶通過(guò)濾波器102的信號(hào)經(jīng)過(guò)再取樣器103和決定器104由第3乘法器106輸出，上述第3乘法器106將上述決定器104的輸出信號(hào)和通過(guò)第2基帶通過(guò)濾波器110的信號(hào)相乘，通過(guò)回路濾波器107輸出。上述第3乘法器106的輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生相位誤差。
這時(shí)，上述再取樣器103從定時(shí)還原器113接收通過(guò)對(duì)基帶信號(hào)處理產(chǎn)生的當(dāng)前信號(hào)定時(shí)錯(cuò)誤，并通過(guò)內(nèi)插的方法，減小第1基帶通過(guò)濾波器102的輸出信號(hào)和信號(hào)之間的誤差，最后通過(guò)決定器104輸出。上述決定器104將再取樣器103中內(nèi)插輸出的基帶信號(hào)與已經(jīng)決定的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)相比較，生成上述基帶信號(hào)的決定信號(hào)，通過(guò)第3乘法器106輸出。如果圖1中決定器104沒(méi)有產(chǎn)生誤差，那么決定器104的輸出信號(hào)就是消除了噪聲的基帶信號(hào)。
上述回路濾波器107一般使用1次基帶回路濾波器，將上述第3乘法器106中輸出的相位誤差進(jìn)行過(guò)濾并累計(jì)，然后通過(guò)局部振蕩器108輸出。這時(shí)，上述回路濾波器107的濾波器帶寬幅度的調(diào)檔是由載波鎖定檢測(cè)器(Lock detector)的鎖定控制信號(hào)自動(dòng)形成的。上述載波鎖定檢測(cè)器112根據(jù)FM Hum檢測(cè)裝置111的輸出信號(hào)改變回路濾波器107的濾波帶寬幅度。即，上述FM Hum檢測(cè)裝置111從回路濾波器107的輸出信號(hào)開(kāi)始，對(duì)包括FM Hum在內(nèi)的接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后由上述載波鎖定檢測(cè)器112輸出。
上述局部振蕩器108產(chǎn)生與上述回路濾波器的輸出信號(hào)成比例的頻率sin(2πfct+θ)，然后通過(guò)90度離相器105和第2乘法器109輸出。上述90度離相器105將sin(2πfct+θ)延遲90度，生成cos(2πfct+θ)后，通過(guò)第1乘法器101輸出。
這樣，載波還原器100應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)捕捉/追蹤到在調(diào)諧器或者RF振蕩器中生成的數(shù)百個(gè)KHz頻率偏移量(Frequency offset)、相位抖動(dòng)(Phase Jitter)，以及FM Hum，為將其最小化而形成的正確的還原數(shù)據(jù)。具體地說(shuō)，就是開(kāi)發(fā)能將上述相關(guān)噪聲(頻率偏移量，相位抖動(dòng)，F(xiàn)M Hum)進(jìn)行有效地還原(捕捉和追蹤)是最優(yōu)化的電纜接收機(jī)的核心技術(shù)之一。
在這里，F(xiàn)M Hum(Residual Frequency Modulation殘余調(diào)頻)是由內(nèi)置普通合成局部振蕩器(synthesized local oscillators)的電纜頻道上轉(zhuǎn)換器(cable channel up-converters)、衛(wèi)星接收機(jī)(satellite receivers)、電纜電視頻道調(diào)制器(cable television channel modulators)，以及很多前調(diào)制器(headed modulator)的電源噪聲(power supply frequency pickup)產(chǎn)生的。
這時(shí)，因上述電纜頻道前轉(zhuǎn)換器、衛(wèi)星接收機(jī)、電纜電視頻道調(diào)制器、前調(diào)制器等設(shè)備對(duì)敏感的振蕩器使用的增多，對(duì)于FM Hum相關(guān)的調(diào)諧器的敏感度成了決定接收機(jī)性能的重要因素。而且，這一點(diǎn)是在接收機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)該決定的。這些設(shè)備通常因電源噪聲而會(huì)帶有60Hz的FM Hum，但是QPSK方式接收機(jī)最低能捕捉和追蹤對(duì)于120Hz的峰-峰值(Peak-to-Peak)的FM Hum，即使對(duì)于數(shù)十乃至數(shù)百KHz的FM Hum也能進(jìn)行捕捉和追蹤。
一般來(lái)說(shuō)，廣播設(shè)備隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其性能就會(huì)老化。不過(guò)，QPSK方式接收機(jī)的載波還原器100與廣播設(shè)備的性能老化現(xiàn)象無(wú)關(guān)，它能夠?qū)M Hum進(jìn)行還原。但是，可以說(shuō)所有的載波還原器不可能將無(wú)限的FM Hum進(jìn)行還原。
例如，當(dāng)大約相當(dāng)于峰-峰值(Peak-to-Peak)不到幾十KHz的非常少量的FM Hum存在的情況下，也沒(méi)有另外的FM Hum檢測(cè)器，載波還原器100就可以將FM Hum還原。但是，對(duì)于峰-峰值(Peak-to-Peak)達(dá)到數(shù)百KHz的FM Hum，要還原是不可能的。要還原它，就要使用其它靈敏度更高的FM Hum檢測(cè)設(shè)備111，根據(jù)FM Hum的定量大小，調(diào)整載波還原器100的回路濾波器107的帶寬幅度。這時(shí)，上述FM Hum檢測(cè)裝置111必須是能根據(jù)FM Hum的定量大小決定回路濾波器107的帶寬幅度的工具。
但是，上述FM Hum檢測(cè)器111固定為一種傳輸方式，它只能根據(jù)固定的傳輸方式?jīng)Q定FM Hum的定量的大小。
不過(guò)，適用于上述QPSK方式的接收機(jī)的開(kāi)放電纜標(biāo)準(zhǔn)，提供了如前所述三種傳輸方式(即0.772Msps、1.024Msps、1.544Msps)。因此，如果通過(guò)上述QPSK方式接收機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)的傳輸方式發(fā)生了改變，那么信噪比(Signal to Noise Ratio；SNR)就會(huì)下降，SNR還會(huì)發(fā)生損失。
另外，當(dāng)FM Hum不在頻道的情況下，QPSK方式接收機(jī)通過(guò)回路濾波器的最后的帶寬幅度進(jìn)行捕捉。因此，會(huì)發(fā)生不能接收的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題的。本發(fā)明的目的是利用定時(shí)還原的鎖定檢測(cè)信息和載波還原鎖定檢測(cè)信息使系統(tǒng)重新啟動(dòng)，提供的QPSK方式的開(kāi)放電纜接收機(jī)能防止因FM Hum引起的不能接收的情況的發(fā)生。
本發(fā)明的另一目的是提供的QPSK方式的開(kāi)放電纜接收機(jī)的三種傳輸方式能根據(jù)檢測(cè)FM Hum條件的不同而對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)，提高SNR，還原載波。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，在FM Hum沒(méi)有特征的情況下，即使發(fā)生因頻道變化或者其它原因引起的FM Hum發(fā)生，也不會(huì)發(fā)生不能接收的情況。QPSK方式接收機(jī)的三種傳輸方式能根據(jù)檢測(cè)FM Hum條件的變化而對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)。
本發(fā)明是由硬件實(shí)現(xiàn)上述功能的，依據(jù)本發(fā)明的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，由以下幾部分構(gòu)成通過(guò)回路濾波器的帶寬幅度的調(diào)檔對(duì)相位誤差進(jìn)行捕捉和追蹤，并將特定頻道通帶數(shù)字信號(hào)、頻率偏移量和相位抖動(dòng)，以及FM Hum進(jìn)行還原，生成基帶數(shù)字信號(hào)的載波還原器；根據(jù)傳輸方式和FM Hum檢測(cè)條件的不同而具有多個(gè)的FMHum檢測(cè)器；根據(jù)接收信號(hào)的傳輸方式，通過(guò)相關(guān)的FM Hum檢測(cè)器，從上述回路濾波器檢測(cè)FM Hum定量的大小。然后，與已設(shè)定的參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的FM Hum檢測(cè)裝置；根據(jù)上述FMHum檢測(cè)裝置的控制信號(hào)，決定上述載波還原器的回路濾波器的捕捉、追蹤階段的移動(dòng)，根據(jù)各階段選擇上述回路濾波器的帶寬幅度的鎖定控制信號(hào)由上述回路濾波器輸出的載波鎖定檢測(cè)器；生成從接收信號(hào)到發(fā)送信號(hào)使用的相同的信號(hào)時(shí)鐘的定時(shí)還原器；輸出檢查上述定時(shí)還原器中時(shí)鐘還原與否，如果時(shí)鐘還原了，就表現(xiàn)時(shí)間為鎖定的定時(shí)鎖定控制信號(hào)的時(shí)鐘鎖定控制裝置；以及上述載波鎖定檢測(cè)器中對(duì)載波鎖定進(jìn)行檢測(cè)，如果定時(shí)鎖定檢測(cè)器對(duì)時(shí)鐘鎖定不能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)使接收機(jī)自動(dòng)重啟的系統(tǒng)重啟裝置。
上述載波還原器內(nèi)的回路濾波器，由以下幾部分構(gòu)成已設(shè)定的帶寬幅度與輸入信號(hào)的相位誤差相乘輸出信號(hào)的第1選擇器；根據(jù)各傳輸方式，預(yù)先儲(chǔ)存多個(gè)帶寬幅度值，根據(jù)接收信號(hào)的傳輸方式和上述載波鎖定檢測(cè)器的鎖定控制信號(hào)選擇相關(guān)帶寬幅度，選擇的帶寬幅度乘以輸入信號(hào)的相位誤差輸出信號(hào)的第2選擇器；將上述第2選擇器的輸出信號(hào)按信號(hào)單位累積，通過(guò)FM Hum檢測(cè)裝置輸出的積分器；將上述第1選擇器的輸出信號(hào)與上述積分器的輸出信號(hào)相加，為局部振蕩而輸出信號(hào)的加法器。
上述FM Hum檢測(cè)裝置，由以下幾部分構(gòu)成當(dāng)傳輸方式為0.772Msps的時(shí)候，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)開(kāi)始，檢測(cè)FM Hum的定量大小之后，與已設(shè)定的第1參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第1FM Hum檢測(cè)器；當(dāng)傳輸方式為1.024Msps時(shí)，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)FM Hum開(kāi)始，檢測(cè)FM Hum的定量大小之后，也與設(shè)定的第2參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第2檢測(cè)器；當(dāng)傳輸方式為1.544Msps的時(shí)候，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)FM Hum開(kāi)始，檢測(cè)FM Hum的定量大小之后，也與設(shè)定的第3參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第3檢測(cè)器。
本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照附加的圖表的詳細(xì)的說(shuō)明就會(huì)明白的。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的QPSK方式的開(kāi)放電纜接收機(jī)通過(guò)檢查載波鎖定檢測(cè)與否和定時(shí)鎖定檢測(cè)與否，可以判明接收機(jī)是否處于能夠接收的狀態(tài)。如果判明接收機(jī)處于不能接收狀態(tài)，接收機(jī)會(huì)自動(dòng)重啟，并檢測(cè)FM Hum。如果FM Hum沒(méi)有什么特征，就會(huì)檢測(cè)是頻道變化還是其它原因引起的FM Hum發(fā)生，以防止接收機(jī)發(fā)生不能接收的情況。
另外，QPSK方式的開(kāi)放電纜接收機(jī)對(duì)FM Hum進(jìn)行檢測(cè)時(shí)會(huì)根據(jù)檢測(cè)條件的不同按照三種傳輸方式對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)。載波還原器的回路濾波器具有很高的信譽(yù)度，能有效地進(jìn)行追蹤和捕捉。
而且，根據(jù)載波控制信號(hào)將回路濾波器的帶寬幅度調(diào)整為K2，可以在確保充分的SNR的同時(shí)，降低硬件的復(fù)雜程度。
即，QPSK方式的開(kāi)放電纜接收機(jī)與其它接收方式相比較，帶寬幅度較窄。因此，減少了載波還原器的回路濾波器的帶寬幅度的個(gè)數(shù)，同時(shí)增加了帶寬。對(duì)于載波還原器的回路濾波器的帶寬幅度K2來(lái)說(shuō)，通過(guò)調(diào)整帶寬幅度可以降低硬件的復(fù)雜程度。另外，即使是FM Hum不在頻道的情況下，也能增加帶寬幅度。因此，追蹤和捕捉的效果會(huì)越來(lái)越明顯。
圖1為利用普通的決定還原回路方法進(jìn)行載波還原器的結(jié)構(gòu)組件圖。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的定時(shí)還原器和載波還原器，以及與系統(tǒng)重啟裝置相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件圖。
圖3為在圖2的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)重啟的工作流程圖。
圖4為3種傳輸方式根據(jù)FM Hum檢測(cè)條件的不同而對(duì)FM Hum進(jìn)行檢測(cè)的FM Hum檢測(cè)裝置和回路濾波器，以及與載波檢測(cè)鎖定裝置相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件圖。
圖5為顯示由本發(fā)明的載波檢測(cè)鎖定裝置和系統(tǒng)重啟裝置的連動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行載波還原的回路濾波器的捕捉和追蹤階段移動(dòng)過(guò)程的控制流程圖。
附圖主要部分符號(hào)說(shuō)明201前處理器 202定時(shí)還原器203載波還原器 204后處理器205定時(shí)鎖定檢測(cè)器 206FM Hum檢測(cè)裝置207載波鎖定檢測(cè)器 208系統(tǒng)重啟裝置401回路濾波器 402FM Hum檢測(cè)裝置403載波鎖定檢測(cè)器具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖2為根據(jù)本發(fā)明使用系統(tǒng)自動(dòng)重啟的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)的結(jié)構(gòu)組件圖。圖中表示出了定時(shí)還原器與載波還原器的關(guān)系。
從圖2可以看出，檢測(cè)定時(shí)還原器202的鎖定裝置有無(wú)的定時(shí)鎖定檢測(cè)器205的輸出信號(hào)和檢測(cè)載波還原器203的鎖定裝置有無(wú)的載波鎖定檢測(cè)器207的輸出信號(hào)是由系統(tǒng)重啟裝置輸入的。
在上述圖2中，定時(shí)還原器202，載波還原器203，定時(shí)鎖定檢測(cè)器205，以及載波鎖定檢測(cè)器207與上述圖1的構(gòu)成和作用相同，省略了詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的FM Hum檢測(cè)裝置位于載波還原器203與載波鎖定檢測(cè)器207之間。
上述系統(tǒng)重啟裝置208根據(jù)上述定時(shí)鎖定檢測(cè)器205的輸出信號(hào)和載波鎖定檢測(cè)器207的輸出信號(hào)判斷系統(tǒng)重啟與否，根據(jù)判斷結(jié)果使系統(tǒng)重新啟動(dòng)。
在這里，上述系統(tǒng)重啟裝置208對(duì)QPSK方式接收機(jī)追蹤帶寬幅度的每一種情況進(jìn)行自動(dòng)重啟條件檢測(cè)，如果滿足重啟條件，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)重啟。
圖3為表示上述系統(tǒng)重啟裝置208的系統(tǒng)重啟的工作流程圖。首先判別載波還原器203是否處于鎖定狀態(tài)(階段301)。
即，上述載波還原器203應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)捕捉/追蹤到在調(diào)諧器或者RF振蕩器中生成的數(shù)百個(gè)KHz頻率偏移量(Frequency offset)和相位抖動(dòng)(Phase Jitter)，并將其最小化。
而且，上述載波還原器203在捕捉/追蹤到相關(guān)噪聲之后，為提高系統(tǒng)BER(Bit Error Rate比特誤碼率)的性能，會(huì)逐漸縮小回路濾波器的濾波帶寬幅度。這種方法就叫做調(diào)檔(gear shifting)。
因此，判斷上述相關(guān)噪聲是否被正確消除，以及為調(diào)檔而使用載波鎖定檢測(cè)器207。即，上述濾波器帶寬幅度的調(diào)檔是由載波鎖定檢測(cè)器207的鎖定控制信號(hào)自動(dòng)完成的。
上述載波鎖定檢測(cè)器207在載波還原器203中捕捉頻率偏移量，追蹤相位誤差時(shí)，輸出相關(guān)的載波鎖定控制信號(hào)。
上述載波鎖定檢測(cè)器207依據(jù)各個(gè)捕捉及追蹤階段而輸出載波鎖定控制信號(hào)，并選擇回路濾波器的帶寬幅度。
而且，如果上述載波還原器203完成了追蹤，就輸出處于鎖定狀態(tài)的載波鎖定控制信號(hào)，在上述301階段中對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
因此，在上述的301階段，如果對(duì)載波的鎖定進(jìn)行檢測(cè)，那么就將在302階段檢測(cè)時(shí)鐘的鎖。如果檢測(cè)不到，那么就只能等到檢測(cè)載波的鎖的時(shí)候。
上述的302階段檢測(cè)定時(shí)鎖定檢測(cè)器205判別是否對(duì)時(shí)鐘的鎖定狀態(tài)進(jìn)行了檢測(cè)。即，上述定時(shí)鎖定檢測(cè)器205確認(rèn)定時(shí)還原器202是否對(duì)信號(hào)錯(cuò)誤進(jìn)行了完全還原，如果判明已經(jīng)完全還原，就會(huì)輸出時(shí)鐘處于鎖定狀態(tài)的定時(shí)鎖定控制信號(hào)。
在上述階段，如果判明301階段檢測(cè)載波鎖定狀態(tài)，302階段檢測(cè)時(shí)鐘鎖定狀態(tài)，則意味著接收機(jī)正常執(zhí)行定時(shí)還原和載波還原。
但是，如果判明上述301階段檢測(cè)出載波鎖定狀態(tài)，302階段不能檢測(cè)時(shí)鐘鎖定狀態(tài)，那么就會(huì)出現(xiàn)FM Hum不在頻道的情況。這時(shí)，就會(huì)發(fā)生上述QPSK方式接收機(jī)通過(guò)載波還原器203的回路濾波器的最后帶度幅度進(jìn)行捕捉的情況，QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)就會(huì)陷入不能接收的狀態(tài)。
為防止這一情況的發(fā)生，本發(fā)明如果判明在上述301階段對(duì)載波鎖定進(jìn)行檢測(cè)，在302階段對(duì)定時(shí)鎖定不能進(jìn)行檢測(cè)，則判斷FM Hum不在頻道，并重新啟動(dòng)系統(tǒng)(303階段)。為此，通過(guò)增大帶寬幅度，使接收機(jī)能從不能接狀態(tài)中擺脫出來(lái)，并達(dá)到迅速捕捉和追蹤的效果。
也就是說(shuō)，上述載波鎖定檢測(cè)信息和定時(shí)鎖定檢測(cè)信息在發(fā)生FMHum不在頻道的情況的時(shí)候，就會(huì)判斷因FM Hum檢測(cè)裝置206發(fā)生故障而引起QPSK方式接收機(jī)發(fā)生不能接收的情況，而使用系統(tǒng)重新啟動(dòng)。
這時(shí)，本發(fā)明就能通過(guò)使系統(tǒng)重新啟動(dòng)而擺脫不能接收的狀態(tài)。
這樣，當(dāng)FM Hum突然出現(xiàn)系統(tǒng)不能接收的狀態(tài)，本發(fā)明就會(huì)強(qiáng)制使系統(tǒng)重新啟動(dòng)，然后檢測(cè)FM Hum，并決定與之相適應(yīng)的帶寬幅度。
另一方面，本發(fā)明的QPSK方式接收機(jī)與其它接收方式相比較，它的帶寬幅度較窄。因此，載波還原器的回路濾波器的帶寬幅度的個(gè)數(shù)減少了，其帶寬幅度也就變寬了。僅對(duì)載波還原器的回路濾波器帶寬幅度為K2的帶寬幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低了其硬件的復(fù)雜程度。
另外，根據(jù)QPSK方式的三種傳輸方式檢測(cè)FM Hum，能比較有效地進(jìn)行捕捉和追蹤。也就是說(shuō)，上述QPSK方式的FM Hum三種傳輸方式根據(jù)帶寬幅度的不同，在對(duì)FM Hum進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)各自的傳輸方式設(shè)定FM Hum不同的檢測(cè)條件，從而對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)。上述傳輸方式是發(fā)送機(jī)傳輸，接收機(jī)一經(jīng)檢測(cè)就能作出判斷。因此，省略了對(duì)于傳輸方式檢測(cè)的說(shuō)明。
即，上述FM Hum檢測(cè)裝置裝有3個(gè)FM Hum檢測(cè)器，回路濾波器也根據(jù)各自的傳輸方式儲(chǔ)存帶寬幅度。
圖4為表示根據(jù)本發(fā)明的回路濾波器401和FM Hum檢測(cè)裝置402，以及載波鎖定檢測(cè)器403之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)組件圖。圖4所示是和圖2的FM Hum檢測(cè)裝置、載波鎖定檢測(cè)器起相同作用的部件。
上述載波還原器內(nèi)的回路濾波器401由以下幾部分構(gòu)成已設(shè)帶寬幅度K1與第3乘法器輸入的相位誤差相乘而輸出的第1乘法器401a；根據(jù)各傳輸方式的不同預(yù)先存儲(chǔ)了多個(gè)帶寬幅度值，并根據(jù)接收信號(hào)的傳輸方式和載波鎖定檢測(cè)器的鎖定控制信號(hào)選擇合適的帶寬幅度，選擇的帶寬幅度與第3乘法器輸入信號(hào)的相位誤差相乘而輸出信號(hào)的第2選擇器401b；將上述第2選擇器401b的輸出信號(hào)按信號(hào)單位進(jìn)行累積的加法器401d和延遲器401e，以及將上述第1選擇器401a的輸出信號(hào)和延遲器401e的輸出信號(hào)相加的加法器401c。上述加法器401d和延遲器401e是將上述第2選擇器401b的輸出信號(hào)按信號(hào)單位進(jìn)行累積的普通積分器。
在這里，上述加法器401c的輸出信號(hào)通過(guò)局部振蕩器輸出，延遲器401e的輸出信號(hào)通過(guò)FM Hum檢測(cè)裝置輸出。
這時(shí)，本發(fā)明在調(diào)節(jié)上述回路濾波器401的帶寬幅度的基礎(chǔ)上，將第2選擇器401b的帶寬幅度調(diào)節(jié)為K2。也就是說(shuō)，QPSK方式將每個(gè)信號(hào)變換為相當(dāng)于2比特的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矢量值再輸出，這樣就不需要太高的SNR和TOV。因此，根據(jù)FM Hum的情況，第2選擇器401b的帶寬幅度即使調(diào)整到K2，也能確保充分的SNR。同時(shí)，可以降低硬件的復(fù)雜程度。
上述FM Hum檢測(cè)裝置402是由第1至第3FM Hum檢測(cè)器構(gòu)成的，它分別可以滿足QPSK方式的三種傳輸方式的條件。即，當(dāng)傳輸方式是0.772Msps時(shí)，上述第1FM Hum檢測(cè)器402a從上述回路濾波器401的輸出信號(hào)開(kāi)始對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)；當(dāng)傳輸方式是1.024Msps時(shí)，上述第2FM Hum檢測(cè)器402b從上述回路濾波器401的輸出信號(hào)開(kāi)始對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)；另外，當(dāng)傳輸方式是1.544Msps時(shí)，上述第3FM Hum檢測(cè)器402c從上述回路濾波器401的輸出信號(hào)開(kāi)始對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢測(cè)。
例如，上述第1FM Hum檢測(cè)器402a將從上述回路濾波器401的延遲器401e輸出的信號(hào)開(kāi)始，對(duì)其最大值和最小值進(jìn)行計(jì)算，求出兩個(gè)值之差，這個(gè)差值決定輸入QPSK方式接收機(jī)的FM Hum的定量大小。上述定量的FM Hum值的大小再次與預(yù)先儲(chǔ)存的參照FM Hum值的大小進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果生成決定回路濾波器401的帶寬幅度的控制信號(hào)，然后由載波鎖定檢測(cè)器輸出。
在本發(fā)明中，第1至第3FM Hum檢測(cè)器的內(nèi)部構(gòu)成幾乎是相同的，只是根據(jù)各傳輸方式預(yù)先儲(chǔ)存的參照FM Hum值是不同的。
而且，預(yù)先儲(chǔ)存在上述第2選擇器401b的帶寬幅度也根據(jù)每個(gè)傳輸方式的不同而具有不同的值。即，接收機(jī)檢測(cè)的傳輸方式通過(guò)上述FM Hum檢測(cè)裝置402和回路濾波器401的第2選擇器401b輸出，那么，根據(jù)傳輸方式第1至第3FM Hum檢測(cè)器中有一個(gè)運(yùn)行，第2選擇器401b根據(jù)輸入帶寬幅度的傳輸方式而變換。
這時(shí)，對(duì)于一種傳輸方式來(lái)說(shuō)，帶寬幅度就像各捕捉和追蹤階段那樣進(jìn)行設(shè)定和儲(chǔ)存。例如對(duì)于一種傳輸方式來(lái)說(shuō)，將捕捉1、捕捉2設(shè)定為追蹤階段的話，對(duì)于另一種傳輸方式來(lái)說(shuō)，帶寬幅度值就設(shè)定為3個(gè)。帶寬幅度的選擇由載波鎖定檢測(cè)器403輸出的鎖定控制信號(hào)來(lái)決定。
上述載波鎖定檢測(cè)器403根據(jù)從上述FM Hum檢測(cè)裝置402輸出的控制信號(hào)決定載波還原器203的捕捉和追蹤階段的移動(dòng)量。依據(jù)決定階段決定回路濾波器帶寬幅度的鎖定控制信號(hào)由第2選擇器401b輸出。
上述第2選擇器401b根據(jù)上述載波鎖定檢測(cè)器403的鎖定控制信號(hào)選擇帶寬幅度并輸出信號(hào)，加法器401d和延遲器401e將上述選擇的帶寬幅度值進(jìn)行累積，生成頻率偏移量。這樣產(chǎn)生的頻率偏移量和電纜頻道上轉(zhuǎn)換器、衛(wèi)星接收機(jī)、電纜電視頻道調(diào)制器、前調(diào)制器等設(shè)備生成的FM Hum(±FM Hum)由FM Hum檢測(cè)裝置輸出。
圖5表示由本發(fā)明的載波鎖定檢測(cè)器和系統(tǒng)重啟裝置的連動(dòng)動(dòng)作引起的載波還原器的回路濾波器的捕捉和追蹤階段移動(dòng)量的控制流程圖、部件符號(hào)參照?qǐng)D2和圖4的說(shuō)明。
在圖5中，根據(jù)包括當(dāng)前接收的信號(hào)在內(nèi)的傳輸方式，F(xiàn)M Hum檢測(cè)裝置402的第1至第3FM Hum檢測(cè)器中，有一個(gè)運(yùn)行，檢測(cè)FMHum并定量之后，由載波鎖定檢測(cè)器403輸出。上述載波鎖定檢測(cè)器403根據(jù)上述相關(guān)FM Hum檢測(cè)器的輸出信號(hào)，改變回路濾波器401的第2選擇器401b的帶寬幅度。這時(shí)，上述第2選擇器401b的帶寬幅度值根據(jù)接收信號(hào)的傳輸方式而改變。
而且，捕捉第1、2階段顯示載波檢測(cè)器403的捕捉階段，在捕捉第2階段，載波鎖定檢測(cè)器403移動(dòng)到移動(dòng)追蹤階段。
上述捕捉1階段FM Hum檢測(cè)裝置402通過(guò)計(jì)算輸入接收機(jī)的FMHum的定量大小，決定捕捉階段1是保持不變，還是移動(dòng)到捕捉2階段。系統(tǒng)重啟裝置利用載波檢測(cè)信息和定時(shí)鎖定檢測(cè)信息決定系統(tǒng)是否重啟。而且，在上述捕捉2階段中，F(xiàn)M Hum檢測(cè)裝置402通過(guò)計(jì)算輸入接收機(jī)FM Hum定量的大小，決定捕捉2階段是保持不變，還是移動(dòng)到追蹤階段。系統(tǒng)重啟裝置利用載波檢測(cè)信息和定時(shí)檢測(cè)信息，決定系統(tǒng)是否重啟。另外，在上述追蹤階段，F(xiàn)M Hum檢測(cè)裝置402通過(guò)計(jì)算輸入接收機(jī)的FM Hum的定量大小，決定追蹤階段是保持不變，還是移動(dòng)到捕捉1或者捕捉2階段。系統(tǒng)重啟裝置利用載波檢測(cè)信息和定時(shí)檢測(cè)信息決定系統(tǒng)是否重啟。
另一方面，利用依據(jù)本發(fā)明的FM Hum檢測(cè)裝置的載波還原器及方法可以適用于QPSK方式的衛(wèi)星電纜數(shù)字接收機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，其特征在于包括如下部分通過(guò)回路濾波器帶寬幅度的調(diào)檔(Gear shifting)執(zhí)行相位誤差的捕捉和追蹤過(guò)程，將特定頻道的通帶數(shù)字信號(hào)變換為由頻率偏移量和相位噪聲，以及FM Hum還原成的基帶數(shù)字信號(hào)的載波還原器；根據(jù)不同的傳輸方式，可以具備多個(gè)FM Hum檢測(cè)條件不同的FMHum檢測(cè)器，通過(guò)與接收的信號(hào)的傳輸方式相關(guān)的FM Hum檢測(cè)器，從上述回路濾波器輸出的信號(hào)對(duì)FM Hum的定量大小進(jìn)行檢測(cè)，然后和已經(jīng)設(shè)定的參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的FM Hum檢測(cè)裝置；根據(jù)上述FM Hum檢測(cè)裝置的控制信號(hào)，決定上述載波還原器的回路濾波器的捕捉、追蹤階段的移動(dòng)，根據(jù)各階段，選擇上述回路濾波器的帶寬幅度的控制信號(hào)，并經(jīng)上述回路濾波器輸出的載波鎖定檢測(cè)器；生成與發(fā)送信號(hào)相同的接收信號(hào)的信號(hào)時(shí)鐘的定時(shí)還原器；檢查上述定時(shí)還原器的時(shí)鐘是否還原，如果實(shí)現(xiàn)定時(shí)還原就輸出顯示定時(shí)鎖定控制信號(hào)的定時(shí)鎖定控制器；以及如果上述載波鎖定檢測(cè)器能檢測(cè)載波鎖定，而如果定時(shí)鎖定檢測(cè)器不能檢測(cè)時(shí)鐘鎖定，則使接收機(jī)自動(dòng)重啟的系統(tǒng)重啟裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，其特征在于所述的載波還原器內(nèi)的回路濾波器包括已設(shè)定帶寬幅度與輸入信號(hào)的相位誤差相乘而輸出信號(hào)的第1選擇器；按照各傳輸方式預(yù)先儲(chǔ)存了多個(gè)帶寬幅度值，依據(jù)接收信號(hào)的傳輸方式和與上述載波鎖定檢測(cè)器控制信號(hào)選擇相應(yīng)的帶寬幅度，選擇的帶寬幅度與輸入信號(hào)的相位誤差相乘而輸出信號(hào)的第2選擇器；將上述第2選擇器的輸出信號(hào)按信號(hào)單位累積，經(jīng)FM Hum檢測(cè)裝置輸出的積分器；將上述第1選擇器的輸出信號(hào)和上述積分器的輸出信號(hào)相加，通過(guò)局部振蕩而輸出信號(hào)的加法器。
3.按照權(quán)利要求1所述的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，其特征在于所述的FM Hum檢測(cè)裝置包括當(dāng)傳輸方式為0.772Msps時(shí)，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)開(kāi)始檢測(cè)FM Hum的定量大小，然后與已設(shè)定的第1參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第1 FM Hum檢測(cè)器；當(dāng)傳輸方式為1.024Msps時(shí)，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)開(kāi)始檢測(cè)FM Hum的定量大小，然后與已設(shè)定的第2參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第2 FM Hum檢測(cè)器；當(dāng)傳輸方式為1.544Msps時(shí)，從上述回路濾波器的輸出信號(hào)開(kāi)始檢測(cè)FM Hum的定量大小，然后與已設(shè)定的第3參照FM Hum相比較，輸出控制信號(hào)的第3 FM Hum檢測(cè)器。
4.按照權(quán)利要求1所述的QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)，其特征在于所述的FM Hum檢測(cè)裝置從上述回路濾波器的輸出信號(hào)計(jì)算出其最大值和最小值之差，以此來(lái)檢測(cè)FM Hum的定量大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)。具體地說(shuō)，就是檢查載波檢測(cè)是否鎖定和定時(shí)檢測(cè)是否鎖定，判明接收機(jī)是否處于不能接收狀態(tài)。如果檢查出接收機(jī)處于不能接收狀態(tài)，接收機(jī)就會(huì)自動(dòng)重啟，并檢測(cè)FM Hum。如果FM Hum沒(méi)有什么特征，就會(huì)檢查是否是由于頻道變化或者其它原因引起的FM Hum故障的發(fā)生，并可以防止接收機(jī)發(fā)生不能接收的情況。另外，QPSK方式開(kāi)放電纜接收機(jī)在對(duì)FM Hum進(jìn)行檢測(cè)時(shí)共有三種方式，根據(jù)檢測(cè)條件的不同而對(duì)FM Hum進(jìn)行定量檢查，載波還原器的回路濾波器具有很高的信譽(yù)度，能有效進(jìn)行捕捉和追蹤。同時(shí)，根據(jù)載波鎖定控制信號(hào)將回路濾波器的帶寬幅度僅調(diào)整為K2值，以確保充分的SNR，同時(shí)可以降低硬件的復(fù)雜程度。
文檔編號(hào)H04L27/18GK1744589SQ200410054159
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
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