專利名稱：與高清晰度電視系統(tǒng)相兼容的調(diào)制器/解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能與原有標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視頻道的帶寬相兼容的高清淅度電視系統(tǒng)，具體涉及一種調(diào)制技術(shù)，用以降低同時(shí)播送的高清淅度電視信號與標(biāo)準(zhǔn)淅度電視信號之間的互相干涉。
高清淅度電視(HDTV)系統(tǒng)通常被認(rèn)為該系統(tǒng)處理具有清淅度為標(biāo)準(zhǔn)電視信號(如NTSC信號)的水平與垂直圖像分辨率約為兩倍或以上的信號。與標(biāo)準(zhǔn)的NTSC電視圖像的寬高比4×3相比，HDTV信還呈現(xiàn)較大的圖像寬高比例如為16×9。
在一個(gè)同時(shí)播送的電視廣播系統(tǒng)中，同一節(jié)目題材的兩種版面由兩個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)6MHz頻道同時(shí)播送。這兩種節(jié)目版面之中的一個(gè)含有標(biāo)準(zhǔn)清淅度NTSC信息在一個(gè)頻道上播放，而另一含有高清淅度信息在另一個(gè)6MHz頻道上播放。實(shí)際上，同播系統(tǒng)可使用兩個(gè)相鄰的6MHz NTSC頻道例如VHF3和4頻道分別播送標(biāo)準(zhǔn)的和HDTV的信息。同時(shí)播送系統(tǒng)中的高清淅度版面可利用信號編碼與時(shí)間壓縮技術(shù)在單一的6MHz頻道中實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)的NTSC信息與HDTV信息須由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)NTSC和HDTV接收機(jī)分別地接收。也許在15-20年后，在NTSC接收機(jī)由HDTV或雙標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)取代時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的NTSC電視信號所使用的頻道就可用于其他用途了，故“同時(shí)播送”的構(gòu)思可防止數(shù)量龐大的現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)在引入HDTV播送后不致變成報(bào)廢并在標(biāo)準(zhǔn)的NTSC信號所占用的頻道變成可利用的不久的將來可擴(kuò)充廣播服務(wù)。
同時(shí)播送系統(tǒng)與所謂的“擴(kuò)增系統(tǒng)”的區(qū)別在于，擴(kuò)增系統(tǒng)須持續(xù)使用兩個(gè)頻道，其中一個(gè)頻道傳送標(biāo)準(zhǔn)的NTSC信息，而另一個(gè)頻道含預(yù)定的擴(kuò)增信息，在HDTV接收器里這些擴(kuò)增信息與來自第一頻道的標(biāo)準(zhǔn)NTSC信息組合時(shí)可產(chǎn)生高清淅度的電視信號。
有效地減少或消除從同一頻道上的不同部位發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)信號與HDTV信號之間的共頻道干擾是相當(dāng)重要的，本發(fā)明的系統(tǒng)解決了這個(gè)問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，被發(fā)送的高清淅度電視信息被分為兩個(gè)信息部分，即以高可靠性地被接下來的高優(yōu)先權(quán)信息部分和低優(yōu)先權(quán)信息部分，第一(高優(yōu)先權(quán))信息部分和第二(低優(yōu)先權(quán))信息部分作為在一個(gè)頻譜中的兩個(gè)不同部分內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立的已調(diào)制載波信號被傳送，在與標(biāo)準(zhǔn)清淅度(例如NTSC)信號的高能量信息有關(guān)的頻率上呈現(xiàn)出信號的衰減現(xiàn)象。
在本發(fā)明的已公開的較佳實(shí)施例中，高優(yōu)先權(quán)信息呈現(xiàn)的帶寬比低優(yōu)先權(quán)信息的窄，并且含有低頻視頻信息、聲頻信息和同步信息。低優(yōu)先權(quán)信息含有高頻視頻信息。高、低優(yōu)先權(quán)信息都利用多重正交調(diào)幅(QAM)技術(shù)傳送。高優(yōu)先權(quán)窄帶信息呈現(xiàn)出明顯大于低優(yōu)先權(quán)寬帶信息的幅度，而且對視頻頻譜中較低頻率部分內(nèi)的第一抑制載波進(jìn)行正交調(diào)幅。已調(diào)制的第一載波會經(jīng)受到標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)的耐奎斯特斜坡濾波器的衰減，低優(yōu)先權(quán)寬帶信息對第二抑制載波正交調(diào)幅，產(chǎn)生一個(gè)多重QAM信號。多重QAM信號的頻譜呈現(xiàn)出在NTSC的圖像載波與伴音載波附近的高能量信息的衰減現(xiàn)象。


圖1示出標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視信號的基帶視頻頻譜;
圖2示出本發(fā)明的多重QAM高清淅度電視信號的視頻頻譜;
圖3和圖4分別示出用以處理本發(fā)明的高清淅度多重QAM信號的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的裝置;
圖5示出有助于理解這個(gè)已公開的系統(tǒng)的信號處理方面的星座圖。
圖1示出標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視信號的基帶視頻頻譜，占有6MHz頻道，按照傳統(tǒng)上的習(xí)慣，所示的頻率以0.0MHz為基準(zhǔn)，在0.0MHz處射頻(RF)圖像載波以殘留邊帶的形式由視頻信息調(diào)幅。已調(diào)信號呈現(xiàn)出具有1.25MHz帶寬的殘留邊帶(VSB)，上邊帶所含的圖像代表亮度與色度信息，色度信息正交調(diào)制3.58MHz的被抑制的副彩色載波。大部分高能量信息在圖像載波頻率和調(diào)頻的4.5MHz伴音載波附近出現(xiàn)。
圖2示出HDTV信號的視頻頻譜，該信號可與標(biāo)準(zhǔn)NTSC 6MHz寬電視信號頻道帶寬相兼容并且可用以作為一個(gè)同時(shí)播送的信號。為與圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)NTSC視頻頻譜相比較，圖2中頻率標(biāo)度線上的頻率(-1.25-4.5MHz)是以NTSC制的RF圖像載波的0.0MHz位置為參考點(diǎn)的。
HDTV電視信號是一種時(shí)間壓縮信號，可分為高和代優(yōu)先權(quán)信息分量。在本例中，聲頻、同步和低頻視頻信息分量試圖以高可靠性接收而被指定為高優(yōu)先權(quán)部分。例如同步信息可為一列含有獨(dú)特記號或代碼的信號，以供接收機(jī)作信號回復(fù)處理。用同步信息還可包含場頻掃描信息(場標(biāo)志的開頭)。其他的次要分量例如高頻視頻信息被指定為低優(yōu)先權(quán)部分。高優(yōu)先權(quán)信息的帶寬比低優(yōu)先權(quán)信息的窄，并且正交調(diào)幅0.96MHz的第一抑制載波，第一抑制載波以信號REF為基準(zhǔn)，這將在下文解釋。低優(yōu)先權(quán)信息，正交調(diào)幅3.84MHz的第二抑制載波，第二抑制載波亦以信號REF為基準(zhǔn)。由此得出的復(fù)合信號是一種多重QAM形式的信號，即在這種情況下是一個(gè)“雙”QAM信號。這個(gè)復(fù)合的雙QAM信號借助帶外的參考信號REF轉(zhuǎn)換成6MHz的標(biāo)準(zhǔn)電視頻帶，信號REF的頻率要選擇得使其被這個(gè)復(fù)合QAM信號調(diào)制時(shí)，所產(chǎn)生的和或差分量之一落在所需要的射頻電視頻道(如同時(shí)播送的VHF 3頻道)內(nèi)。信號REF經(jīng)這個(gè)復(fù)合的雙QAM信號調(diào)制后產(chǎn)生一個(gè)雙邊帶已調(diào)制信號，然后去掉其下邊帶、保留其上邊帶，如圖2所示。
窄帶QAM分量的幅度明顯地大于寬帶QAM分量，此例如中為其二倍。窄帶QAM分量的-6dB帶寬為0.96MHz，而寬帶QAM分量的-6dB帶寬為3.84MHz，即為窄帶QAM分量帶寬的四倍。窄帶和寬帶QAM分量的非線性的頻帶邊緣過渡區(qū)由具有上升余弦平方根特性的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器來定形，以防止由于過渡區(qū)陡直而產(chǎn)生不希望有的高頻影響，寬帶分量的幅度與頻率的響應(yīng)特性在頻帶邊緣過渡區(qū)(未按比例畫示)的斜率為較陡的窄帶成分量的1/4。
窄帶和寬帶QAM分量各含有一個(gè)同相分量“I”和一個(gè)正交相位分量“Q”。下面將參照圖3來討論，I相位分量調(diào)制已被抑制的余弦載波，而Q相位分量調(diào)制已被抑制的正弦載波。數(shù)據(jù)的“符號”可用I和Q分量二者來表示。復(fù)合的QAM信號在本例中是一個(gè)“16QAM”信號。每個(gè)16QAM I和Q分量都呈現(xiàn)四個(gè)個(gè)別的幅度電平，即窄帶與寬帶QAM信號每個(gè)總共有4×4＝16個(gè)可能的幅度電平或幅值，也即“16”QAM之意。I和Q分量各自的四個(gè)電平需用兩個(gè)比特表示，因而每個(gè)數(shù)據(jù)符號需用四個(gè)比特來表示I，Q組合的十六種電平，故寬帶QAM信號的3.84MHz(-6dB)的比特速率為15.36Mbp(＝3.84MHz×4比特)，而窄帶QAM信號的0.96MHz(-6dB)的比特速率為3.84Mbp(＝0.96MHz×4比特)。在64 QAM系統(tǒng)中，窄帶和寬帶分量的比特速率會增加到1.5倍。
這里所述的多重(雙重)QAM系統(tǒng)呈現(xiàn)出明顯的、共頻道的、對于標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視信號(亦即在同一頻道上來自不同場所反射的NTSC信號)的抗擾性。這是因?yàn)樵贜TSC圖像與伴間載波附近的QAM頻譜(這里聚集高能量信息)中有一衰減凹槽的緣故。相反的，雙QAM信號對NTSC信號的共頻道干擾由于幅度大的窄帶QAM信號受到標(biāo)準(zhǔn)NTSC電視接收機(jī)內(nèi)耐奎斯特斜坡濾波器的大量衰減而減少。圖2中在標(biāo)準(zhǔn)NTSC接收機(jī)的耐奎斯特斜坡濾波器的響應(yīng)用虛線表示重疊于QAM頻譜的低頻帶部分(-0.75MHz至0.75MHz)上?？梢钥闯?，窄帶QAM信號的幅度比寬帶QAM信號大6dB(亦即呈現(xiàn)寬帶QAM信號功率的四倍)，產(chǎn)生作為低功率寬帶QAM信號的、數(shù)量相等的、可容許的小干擾。大6dB的幅度的窄帶QAM分量與相對于寬帶QAM分量的1/4帶寬的結(jié)合產(chǎn)生的功率密度比寬帶QAM分量的大12dB。這也說明了高優(yōu)先權(quán)的窄帶QAM信號比低優(yōu)先權(quán)的寬帶QAM信號有12dB的信噪比的改善。寬帶和窄帶的QAM信號的相對帶寬和幅度可適合于滿足包括NTSC制和PAL制的特定制式的需要。
高峰幅度的窄帶分量含有的視頻信息足以產(chǎn)生具有近似于標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視圖像的清淅度的被顯示圖像。因而觀看者不能明顯地看出例如飛機(jī)的轟鳴聲對這個(gè)高清淅度電視發(fā)送的瞬時(shí)干擾，亦即當(dāng)含有高清淅度信息的低功率寬帶分量受瞬間干擾時(shí)，高功率窄帶分量不受影響，因此一個(gè)清淅度較低但仍可接受的圖像瞬時(shí)被顯示出來。
寬帶和窄帶QAM信號的比特速率在可能的方案中的一個(gè)例子給定它們分別為15.36和38.4Mbp，這有利于呈現(xiàn)4∶1的整數(shù)關(guān)系。此種關(guān)系可使接收機(jī)回復(fù)窄帶和寬帶QAM信息的工作簡化，因?yàn)樗玫降耐粩?shù)據(jù)時(shí)鐘可便利地為這兩種QAM分量的數(shù)據(jù)回復(fù)操作來定時(shí)。接收機(jī)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)時(shí)鐘速率可以很容易地由已回復(fù)的高功率窄帶QAM信號中導(dǎo)出，這將在下文中討論。
圖3示出用以產(chǎn)生具有圖2所示的幅度與頻譜的雙QAM信號的電視發(fā)送設(shè)備。高和低優(yōu)先權(quán)的HDTV數(shù)據(jù)要由源10和30以時(shí)間壓縮數(shù)字形式產(chǎn)生，并與標(biāo)準(zhǔn)NTSC頻道的6MHz帶寬相兼容。為此目的，源10與30含有數(shù)字時(shí)間壓縮及編碼裝置，該裝置例如包括哈夫曼編碼、行程編碼、量化及各個(gè)余弦轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)網(wǎng)路。
源10的輸出信號施加在編碼器12上，編碼器12作為比特映像器，供自源10接收的連續(xù)比特流信號使用。編碼器12將來自源10的信號分成多個(gè)成接序的4比特(符號)段。一個(gè)16值的4比特段借助一個(gè)查詢表可映入一個(gè)眾所周知的四象限柵格狀信號星座內(nèi)，該星座的每個(gè)象限里都有四個(gè)4比特值占據(jù)在各象限的指定區(qū)內(nèi)。圖5示出相對于實(shí)軸(I)和虛(Q)軸的四象限柵格16比特QAM信號星座中的比特分布圖。這個(gè)被映像的比特段出現(xiàn)在編碼器12的I和Q輸出端上(例如前兩比特出現(xiàn)在I輸出端上，后兩比特出現(xiàn)在Q輸出端上)。下一個(gè)16值4比特段亦同樣地被映像。為使接收機(jī)對被接收信號星座的相位轉(zhuǎn)動不敏感，在發(fā)射機(jī)中采用差分編碼形式，以使每個(gè)4比特段的前兩比特限定這4比特段所在的星座象限，而后兩比特限定該象限內(nèi)的特定點(diǎn)。編碼器32也以同樣的方式對從低優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)源30接收的信號進(jìn)行操作。
編碼器12與13的輸出施加在各自的按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的QAM調(diào)制器14與34上。來自調(diào)制器14的窄帶QAM輸出信號由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)換為模擬形式后再經(jīng)1.5MHz水平低通濾波器16施加在加法性組合器18的一個(gè)輸入端上。濾波器16除掉窄帶通路上現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字處理及數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路所產(chǎn)生的內(nèi)含諧波的無用高頻分量。來自調(diào)制器34的寬帶QAM輸出信號由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器35轉(zhuǎn)換為模擬形式后經(jīng)6.0MHz水平低通濾波器36和衰減器38施加在加法性組合器18的另一輸入端上。濾波器36的作用基本上與濾波器16相同。衰減器38使寬帶QAM分量的幅度定標(biāo)以使其較窄帶QAM分量低6dB，如圖2所示。復(fù)合的雙QAM信號在組合器的輸出端上產(chǎn)生，這個(gè)雙QAM信號在調(diào)制器(混合器)20與參考信號REF相乘，以在調(diào)制器20的輸出端上產(chǎn)生具有上下雙QAM邊帶的信號REF雙邊帶已調(diào)波。6MHz電視頻道帶通濾波器22拒斥下邊帶保持上邊帶(見圖2)，然后由包括天線25的裝置發(fā)射出去。
QAM調(diào)制器14含有相同的平方根上升余弦、有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器41和42，它們分別接收來自編碼器12的I和Q輸出信號。濾波器41置于標(biāo)稱的同相通路中，并指定為“I”相位濾波器，而濾波器42置于標(biāo)稱的正交相位通路中，指定為“Q”相位濾波器。這兩個(gè)濾波器41與42為窄帶和寬帶QAM分量的非線性的頻帶邊沿過渡區(qū)定形，如結(jié)合圖2所討論過的那樣。
濾波器41與42的輸出信號分別在乘法器44和45中由余弦和正弦參考信號調(diào)制。余弦和正弦的參考信號由源46產(chǎn)生，源46含有一個(gè)查詢表，該查詢表在4個(gè)90°的區(qū)間(每個(gè)區(qū)段稱為90°、180°、270°和360°)內(nèi)產(chǎn)生正弦和余弦值。正弦和余弦的參考信號對應(yīng)于頻率為0.96MHz(即3.84Mbp/4)的窄帶QAM抑制正交載波。乘法器44和45的正交相位調(diào)制輸出信號由加法器48組合，以產(chǎn)生高優(yōu)先權(quán)的窄帶QAM信號。寬帶QAM調(diào)制器34的結(jié)構(gòu)和操作都與調(diào)制器14相同，只是有關(guān)的正弦和余弦正交載波的頻率為3.84MHz不同。
圖3所示的系統(tǒng)利用2的補(bǔ)碼的8比特?cái)?shù)字信號處理。頻率合成器52與54響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器55產(chǎn)生的主時(shí)鐘信號，提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)鐘信號。來自成器52的15.36MHz時(shí)鐘信號CLK供數(shù)據(jù)源30、編碼器32和寬帶QAM調(diào)制器34作為數(shù)據(jù)時(shí)鐘使用。由于窄帶數(shù)據(jù)(3.84Mbp)的數(shù)據(jù)速率是寬帶數(shù)據(jù)(15.36Mbp)數(shù)據(jù)速率的1/4，因此時(shí)鐘CLK在四分頻的除法器58里除4成為3.84MHz以后供數(shù)據(jù)源10、編碼器12及窄帶QAM調(diào)制器14作為數(shù)據(jù)時(shí)鐘使用。合成器54向混合器20提供參考信號REF，供復(fù)合雙QAM信號在混合器20轉(zhuǎn)換為電視頻道用。
雖然使用抑制載波可節(jié)省功率和防止顯示圖像遭某種類型的干擾，但是窄帶和寬帶的QAM載波都不需被抑制。小幅度無抑制載波的使用可改善符號速率時(shí)鐘的回復(fù)。具有不對稱邊帶的已調(diào)制QAM載波也能夠使用。
在圖4的接收設(shè)備中，播送的雙QAM信號由天線110接收后與參考信號REF(其頻率為發(fā)射機(jī)所用的參考信號REF的頻率)一起施加在混合器112上，混合器112的輸出包括和與差分量，較高頻率的和分量受到低通濾波器114拒斥，并將差分量傳送至模/數(shù)轉(zhuǎn)換器116。通過的差分量呈現(xiàn)出如圖2所示的復(fù)合調(diào)制頻譜，窄帶QAM調(diào)制頻譜以0.96MHz為中心，寬帶QAM調(diào)制頻譜以3.84MHz為中心。
來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器單元116的數(shù)字取樣輸出信號施加到解調(diào)器118上。解調(diào)器118與接續(xù)的元件120、122、124、126及128組成窄帶QAM信號處理器。解調(diào)器118包括多數(shù)個(gè)輸入FIR濾波器，用以有選擇性地讓窄帶QAM分量通過，排斥寬帶QAM分量。具體地說，窄帶QAM解調(diào)器118包括一個(gè)具有幅度對頻率響應(yīng)特性基本上符合圖2所示的調(diào)制窄帶QAM分量的幅度對頻率特性的形狀的濾波器。寬帶QAM信號處理網(wǎng)路包括部件119、121、123、125、127和129，它有選擇性地讓寬帶QAM分量通過，拒斥窄帶QAM分量。寬帶QAM解調(diào)器119包括一個(gè)其響應(yīng)基本上符合圖2所示的寬帶QAM分量的幅度對頻率特性形狀的濾波器。這樣，接收機(jī)系統(tǒng)對于標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號中與高能量信息有關(guān)的頻率呈現(xiàn)衰減凹槽。寬帶QAM處理器的這些部件與窄帶處理器中相應(yīng)標(biāo)號的那些部件相同，但除了上述解調(diào)器118與119之特性不同以外。解調(diào)器118與119與發(fā)射機(jī)(圖3)中的調(diào)制器14和34的操作相反。
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的自適應(yīng)均衡器120自解調(diào)器118接收已解調(diào)的正交相位的I和Q分量，均衡器120應(yīng)用一個(gè)自適應(yīng)數(shù)字FIR濾波器來補(bǔ)償幅度和相位的不規(guī)則性，例如由發(fā)送信道產(chǎn)生的鬼影。來自均衡器120的已均衡的I和Q輸出信號施加在估算網(wǎng)路126上以產(chǎn)生能夠代表與發(fā)送時(shí)一樣的、最可能的I和Q分量估計(jì)值的輸出I、Q分量。例如，估計(jì)器126輸出端上的I和Q分量的值根據(jù)需要已被調(diào)整來補(bǔ)償在發(fā)送過程中產(chǎn)生的噪聲失真效應(yīng)。估算器126所執(zhí)行的功能基本是對那些由于諸如噪聲的影響而不能準(zhǔn)確地與16點(diǎn)4象限信號星座中的指定方位不能適配的樣值的指定值進(jìn)行解釋性(interpretive)的功能。估算器126的輸出信號施加在解碼器122上，解碼器122的操作與發(fā)射機(jī)的編碼器所執(zhí)行的映像操作相反。查詢表用來對四象限信號星座解除映象關(guān)系而成為二進(jìn)制數(shù)字形式的按序的四比特(符號)段，即是發(fā)射機(jī)側(cè)由單元12編碼以前所存在的信號(圖3)。
誤差檢測器124監(jiān)視估算器126的I和Q的輸入和輸出信號，以產(chǎn)生的輸出信號其大小與估算器126的I和Q的輸入和輸出信號之間的相位差成比例。該相位誤差可能因噪聲的影響而產(chǎn)生的在這種情況下，相位差自然是隨機(jī)的，也可能因信號REF的頻率并非基本上與發(fā)射機(jī)使用的對應(yīng)的信號REF的頻率相等而造成的，在這種情形下相位差自然并非是隨機(jī)的。誤差檢測器124的輸出誤差信號主要用來補(bǔ)償信號REF的頻率與對應(yīng)的發(fā)射機(jī)側(cè)的信號REF頻率的偏差。
具體地說，這個(gè)誤差信號施加在壓控振蕩器(VCO)網(wǎng)絡(luò)128上。壓控振蕩器128包括一個(gè)低通濾波器，用以修改施加在正交解調(diào)器118上的正交相位正弦及余弦參考信號的值。修改好的正弦及余弦參考信號改變解調(diào)程序，直到代表檢測器124輸出信號的誤差大小表明信號REF的頻率偏離所需值的任何偏差都已得到補(bǔ)償時(shí)為止。與單元128有關(guān)的低通濾波器對誤差信號濾波，響應(yīng)諸如上述頻率偏差之類的非隨機(jī)性質(zhì)的誤差，修改VCO 128參考信號值及解調(diào)器118工作，和使其免諸如噪聲之類的隨機(jī)影響。包括寬帶QAM處理器中的單元119、121、123、127和129在內(nèi)的控制環(huán)路其工作方式與上面討論過的窄帶QAM處理器中單元118、120、124、126及128一樣。涉及到估算器126，檢測器124，VCO 128及解調(diào)器118的環(huán)路操作的其它信息可參考Lee和Messerschmitt的“數(shù)字通信”一書(Kluwer Academic Publishers，Boston，MA，USA，1988)。
直接數(shù)字頻率合成器126′響應(yīng)來自系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生器130的主時(shí)鐘信號，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號CLK，還向頻率合成器135提供一個(gè)時(shí)鐘信號以產(chǎn)生混合參考信號REF，信號REF的頻率標(biāo)稱地對應(yīng)于發(fā)射機(jī)側(cè)使用的信號REF的頻率。信號REF頻率與所需頻率的偏差須按上面討論過的方式予以補(bǔ)償。源126′的信號CLK是寬帶處理器元件119、121、125及127的時(shí)鐘信號。窄帶處理器處理的信號具有寬帶信號1/4帶寬，故窄帶處理器部件對應(yīng)于時(shí)鐘信號CLK/4，其頻率為信號CLK的1/4，如分頻除法器136所提供的時(shí)鐘信號。
按收機(jī)側(cè)的時(shí)信號CLK的頻率對應(yīng)于發(fā)射機(jī)側(cè)使用的時(shí)鐘信號CLK的頻率(圖3)。從較可靠的高功率窄帶QAM分量中所含的信息導(dǎo)得接收機(jī)側(cè)的時(shí)鐘信號以建立適宜的接收機(jī)的時(shí)鐘頻率。具體地說，低通濾波器114輸出的復(fù)合QAM信號施加在非線性信號產(chǎn)生器133(例如指數(shù)N產(chǎn)生器，N可為2或4)上，單元133以窄帶QAM分量的符號速率產(chǎn)生單一頻率分量。在這種情形下符號速率為0.96MHz，即比特速率的1/4。單元193還以低功率寬帶QAM分量的符號速率產(chǎn)生高衰減的輸出，其輸出被隨后的信號處理單元所忽略。
相位檢測器137響應(yīng)來自單元133的0.96MHz輸出分量，并與低通濾波器138、合成器126′及除16的除法器139一起形成一個(gè)鎖相環(huán)路。濾波器138除掉包括非線性信號產(chǎn)生器133產(chǎn)生的噪聲在內(nèi)的虛假頻率。除法器139接收來自合成器126′的15.36MHz信號并且產(chǎn)生0.96MHz輸出信號，施加到相位檢測器137的控制輸入端上。合成器126′包括一寄存器用以累積由濾波器138施加到合成器126′的信號所確定的相位增量，其累加速率由時(shí)鐘產(chǎn)生器130的信號頻率來決定。累積的相位值對于一個(gè)內(nèi)含由單元126′的輸出信號而合成的正弦值的ROM尋址。單元126′的功能可由加利福尼亞SAM Diego，Qualcomm公司商用ICQ 2334型集成電路來實(shí)施。
信號處理器140將來自解碼器122的已解調(diào)的高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)信號與來自解碼器125的已解調(diào)的低優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)信號相組合。處理器140可包括諸如哈夫曼解碼器和反量化器的數(shù)據(jù)解除壓縮網(wǎng)路、誤差校正網(wǎng)路及“去復(fù)用”和信號組合網(wǎng)路，以提供分離的伴音和圖像電視信號分量。伴音分量由伴音信號處理器142處理，然后施加在伴音重放裝置146上。圖像分量由單元144處理到產(chǎn)生圖像代表信號，并將其施加在圖像顯示裝置148上。
權(quán)利要求
1.一種用以處理高清淅度電視信號并提供比標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號更高的圖象清淅度的系統(tǒng)，其特征在于它包含調(diào)制裝置(12、14)，用第一電視信號信息調(diào)制第一載波，以產(chǎn)生一個(gè)已調(diào)制第一載波；調(diào)制裝置(32、34)，用第二電視信號信息調(diào)制第二載波，以產(chǎn)生一個(gè)已調(diào)制第二載波；及組合裝置(18、20、22)用以組合上述第一和第二載波，產(chǎn)生內(nèi)含高清淅度電視信息的復(fù)合調(diào)制信號，該復(fù)合信號的帶寬可與標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號頻道帶寬相兼容，并具有一個(gè)調(diào)頻頻譜，該頻譜在與上述標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號中的高能量信息有關(guān)的頻率上呈現(xiàn)信號衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述第一載波由上述第一信息的正交相位形式進(jìn)行正交調(diào)幅;及上述第二載波由上述第二信息的正交相位形式進(jìn)行正交調(diào)幅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一信息的帶寬比上述第二信息的窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述的第一信息的幅度比上述第二信息的大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的已調(diào)制第一載波配置在上述復(fù)合調(diào)制信號頻譜較低部分中，由上述標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號中高能量信息相關(guān)的、幅度衰減的頻帶使其與上述已調(diào)制第二載波相分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，已衰減頻率與調(diào)制上述標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號的圖像載波的高能量信息相關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的復(fù)合調(diào)制信號另外在與調(diào)制上述標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號的伴音載波的高能量信息相關(guān)的頻率上呈現(xiàn)衰減。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述第一信息與上述第二信息相比，它是高優(yōu)先權(quán)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述第一信息所包括的視頻信息主要是低頻視頻信息，及所述的第二信息包括高頻視頻信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一信息另外包括聲頻信息和同步信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一信息和第二信息都是被壓縮的數(shù)字信息。
12.在一種用以接收內(nèi)含復(fù)合調(diào)制信號的高清淅度電視信號的系統(tǒng)中，上述的復(fù)合調(diào)制信號包括第一信息調(diào)制的第一載波和第二信息調(diào)制的第二載波，上述第一和第二載波由標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號中高能量信息有關(guān)的頻率上呈現(xiàn)信號衰減的頻帶相隔離，上述復(fù)合調(diào)制信號的帶寬可與標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號頻道的帶寬相兼容，在標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號中與高能量信息有關(guān)的頻率上呈現(xiàn)信號衰減的裝置，其特征在于該裝置包括分離裝置(114、116)，響應(yīng)該上述復(fù)合調(diào)制信號，用以分離上述已調(diào)制的第一和第二載波;第一信號處理裝置(120-128、121-129)，包括解調(diào)裝置(118、119)用以解調(diào)上述第一及第二載波，回復(fù)上述第一及第二信息;及第二信號處理裝置(140、144)，響應(yīng)該上述解調(diào)裝置回復(fù)的第一和第二信息，產(chǎn)生可代表圖像的輸出信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，上述解調(diào)裝置正交調(diào)幅上述被調(diào)制的第一載波，和正交調(diào)幅上述被調(diào)制的第二載波。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，上述已回復(fù)的第一信息的帶寬比上述已回復(fù)的第二信息的窄。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，上述已回復(fù)的第一信息占據(jù)上述復(fù)合調(diào)制信號頻譜較低的部分;及回復(fù)的第二信息占據(jù)上述復(fù)合調(diào)制信號頻譜較高的部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括解除壓縮裝置，用以對上述第一和第二信息解除壓縮。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，上述已回復(fù)的第一信息所包含的視頻信息主要是低頻視頻信息;及上述已回復(fù)的第二信息包括高頻視頻信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于還包括，時(shí)鐘信號產(chǎn)生裝置，用以響應(yīng)從上述第一信息導(dǎo)得的一個(gè)信號和產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，上述時(shí)鐘信號產(chǎn)生裝置包括用以從上述第一時(shí)鐘信號導(dǎo)出第二時(shí)鐘信號的裝置。
20.一種用以處理高清淅度電視信號并提供比標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號更高的圖像清淅度的系統(tǒng)，其特征在于它包含調(diào)制裝置(12、14)，用主要包括低頻信息的第一電視信號信息調(diào)制第一載波，產(chǎn)生已調(diào)到第一載波;調(diào)制裝置(32、34)，用第二電視信號信息調(diào)制第二載波以產(chǎn)生已調(diào)制第二載波;及組合裝置(18、20、22)，用以組合上述已調(diào)制第一和第二載波，產(chǎn)生調(diào)制頻譜，該頻譜含有上述已調(diào)制第一載波的下頻帶部分及含上述已調(diào)制第二載波的上頻帶部分。
21.在用以接收包含復(fù)合調(diào)制信號的高清淅度電視信號的系統(tǒng)中，上述復(fù)合調(diào)制信號包括主要含有低頻信息的第一電視信號信息調(diào)制的第一載波，占據(jù)該復(fù)合調(diào)制信號頻譜較低頻帶部分，及第二電視信息調(diào)制的第二調(diào)變載波，占據(jù)該復(fù)合信號該頻較高頻帶部分，該裝置其特征在于它包括輸入裝置(112)，響應(yīng)上述電視信號，產(chǎn)生基帶頻率的上述復(fù)合調(diào)制信號;第一信號處理裝置(116、120-128、121-129)，響應(yīng)上述基帶復(fù)合調(diào)制信號，它包括解調(diào)裝置(118、119)，用以解調(diào)上述已調(diào)制的第一和第二載波，回復(fù)上述第一和第二信息;及第二信號處理裝置(140、144)，響應(yīng)由上述解調(diào)裝置回復(fù)的第一和第二資訊產(chǎn)生代表圖像的輸出信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，上述已回復(fù)的第一信息的帶寬比上述已回復(fù)的第二信息的窄，并且含有基本上不含高頻視頻信息的低頻視頻信息。
23.一種用以處理高清淅度電視信號并提供比標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視信號更高的圖像清淅度的系統(tǒng)，其特征在于它包含調(diào)制裝置(12、14)，用第一電視信號信息調(diào)制第一載波，產(chǎn)生已調(diào)制第一載波;調(diào)制裝置(32、34)，用第二電視信號信息調(diào)制第二載波，產(chǎn)生已調(diào)制第二載波;及組合裝置(18、20、22)用以組合上述已調(diào)制的第一及第二載波，產(chǎn)生調(diào)制頻譜，該頻譜含有上述已調(diào)制第一載波低頻帶部分及含上述已調(diào)制第二載波高頻帶部分，上述已調(diào)制第一載波要經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視接收機(jī)中的耐奎斯特斜率濾波器的大幅度衰減。
24.在接收包含復(fù)合調(diào)制信號的高清淅度電視信號的系統(tǒng)中，上述復(fù)合調(diào)制信號包括第一信息調(diào)制的第一載波和第二信息調(diào)制的第二載波，上述已調(diào)制第二載波占據(jù)該復(fù)合調(diào)制信號頻譜的較高頻帶部分，及上述已調(diào)制第一載波配置在該頻譜的較低頻帶部分，使上述已調(diào)制第一載波要經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)清淅度電視接收機(jī)耐奎斯特斜波濾波器大幅度的衰減，該裝置其特征在于包含輸入裝置(112)，響應(yīng)該電視信號，產(chǎn)生基帶頻率的上述該復(fù)合調(diào)制信號;第一信號處理裝置(116、120-128、121-129)，響應(yīng)該基帶復(fù)合調(diào)制信號，及包括解調(diào)置(118、119)用以解調(diào)該已調(diào)制第一及第二載波，回復(fù)該第一和第二信息;及第二信號處理裝置(140、144)，響應(yīng)該解調(diào)裝置回復(fù)的第一與第二信息，產(chǎn)生代表圖像的輸出信號。
25.一種用以編碼HDTV信號的系統(tǒng)，其特征在于包含代表HDTV圖像數(shù)據(jù)的已壓縮的第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(10)和已壓縮的第二數(shù)據(jù)(30)的數(shù)據(jù)源，該第一數(shù)據(jù)具有比該第二數(shù)據(jù)更高的優(yōu)先權(quán);提供裝置(12、14;32、24)響應(yīng)該第一與第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，提供第一與第二抑制載波QAM信號，這些信號分別含該第一與第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該第一QAM信號幅峰比該第二QAM信號的大些，而帶寬比該第二QAM信號的小些;及供給裝置(20、22)，包括組合該第一與第二QAM信號的裝置(18)，提供占據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電視頻道的信號，其中該第一與第二QAM信號占有在該頻道中基本上互不相同的頻段，該頻段分別位于由標(biāo)準(zhǔn)電視信號的殘留邊帶30和上邊帶所正常占據(jù)的頻帶內(nèi)。
26.一種用以處理HDTV信號的接收機(jī)系統(tǒng)，HDTV信號包含占據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)電視信號頻道中互不相同的頻段的第一與第二抑制載波QAM信號，該第一QAM信號(a)位于標(biāo)準(zhǔn)電視信號殘留邊帶所占據(jù)的頻帶，(b)所含的已壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)比該第二QAM信號所含壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高，(c)所具有的幅峰比該第二QAM信號的高，及(d)所具有的帶寬比該第二QAM信號的小，該第二QAM信號位于該標(biāo)準(zhǔn)電視信號上邊帶正常占據(jù)的頻帶;該系統(tǒng)其特征在于包含解調(diào)裝置(118、119)，用以解調(diào)該第一與第二QAM信號，回復(fù)有關(guān)的已被壓縮的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);及解除壓縮裝置(140)，對已回復(fù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解除壓縮;及產(chǎn)生裝置(144)，響應(yīng)上述已解除壓縮的回復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，產(chǎn)生代表圖像的信號。
27.一種用以對高清淅度電視(HDTV)信號編碼的系統(tǒng)，其特征在于包括代表HDTV圖像數(shù)據(jù)已壓縮的第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(10)和已壓縮的第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(30)的數(shù)據(jù)源;提供裝置(12、14;32、34)，提供由該第一與第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分別調(diào)制的第一與第二信號;及組合裝置(18、20、22)，組合該第一與第二調(diào)制信號，提供占據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電視頻道的信號，該第一與第二已調(diào)制信號分別占據(jù)該頻道中基本上互不相同的頻段;其中該第一與第二已調(diào)制信號分別占據(jù)該頻道的下與上頻段;該第一已調(diào)制信號的幅度比該第二已調(diào)制信號的大;及該第一已調(diào)制信號所含視頻信息足以重現(xiàn)可觀看的低清淅度圖像，與該第二已調(diào)制信號有關(guān)的視頻信息無關(guān)。
28.一種用以接收含伴音與圖像調(diào)制的第一信號及視頻信息調(diào)制的第二信號且分別占據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電視頻道中基本上互不相同的下與上邊帶的高分解度電視信號的系統(tǒng)，該第一已調(diào)制信號所含的視頻與聲音信息足以產(chǎn)生可觀看的低清淅度圖像，與該第二已調(diào)制信號有關(guān)的信息無關(guān);所述系統(tǒng)其特征在于包含解調(diào)裝置(118、119)，用以解調(diào)該第一與第二已調(diào)制信號，回復(fù)有關(guān)的聲音與視頻信息;組合裝置(140)，用以將與該第一已調(diào)制信號有關(guān)的已回復(fù)視頻信息和與該第二已調(diào)制信號有關(guān)的已回復(fù)視頻信息相組合以產(chǎn)生一個(gè)組合的視頻信號;視頻信號處理裝置(144)，響應(yīng)該組合視頻信號，產(chǎn)生代表圖像的信號;及聲音信號處理裝置(142)，響應(yīng)該第一已調(diào)制信號有關(guān)的已回復(fù)的聲音信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括，時(shí)鐘信號產(chǎn)生裝置(126)，響應(yīng)由該第一已調(diào)制信號所導(dǎo)出的信號。
全文摘要
與NTSC頻寬兼容的多重正交調(diào)幅的HDTV系統(tǒng)。第一抑制QAM載波14由主要包括低頻信息的高優(yōu)先權(quán)信息調(diào)制。第二抑制QAM載波34由主要包括高頻的低優(yōu)先權(quán)信息調(diào)制。高優(yōu)先QAM信號比低優(yōu)先QAM信號有較大的幅度與較窄的帶寬，且置于多重QAM頻譜中通常為MTSC電視信號殘留邊帶所占用的較低部分。多重量QAM信號18、20的頻譜在NTSC圖象與伴音載波附近頻率的高能信息的頻率上呈現(xiàn)衰減。
文檔編號H04N7/081GK1063985SQ9210073
公開日1992年8月26日 申請日期1992年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月4日
發(fā)明者H·E·懷特 申請人:通用電氣公司