專利名稱：：數(shù)字信號處理器的定時恢復系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理系統(tǒng)，尤其涉及一種適于用在諸如電視信號接收機一類的數(shù)字信號接收機中的定時恢復系統(tǒng)。在數(shù)字接收機上從含數(shù)字視頻及有關信息的發(fā)射信號恢復數(shù)據(jù)一般要求實現(xiàn)三種功能符號同步的定時恢復，載波恢復(頻率解調(diào))和均衡。定時恢復是一種使接收機時鐘(時基)與發(fā)射機時鐘同步的過程。這允許收到的信號以時間上的最佳點被抽樣，以減少與所收到符號值的判定處理相關聯(lián)的限幅誤差出現(xiàn)的機會。在某些接收機中，以發(fā)射機符號率的倍數(shù)對所收到的信號抽樣。例如，某些接收機以兩倍的發(fā)射機符號率對收到的信號抽樣。在任何場合下，接收機的抽樣時鐘必須與發(fā)射機符號時鐘同步。載波恢復是一種使收到的RF信號在頻移到較低中頻通帶后頻移到基帶以允許恢復調(diào)制基帶信息的過程。均衡是補償傳輸通道對收到信號的干擾的過程。更具體地說，均衡去除了由傳輸通道干擾所引起的符號間交擾(ISI)。ISI致使給定符號的值因以前和隨后的符號值而發(fā)生畸變。Lee和Messerschmitt在數(shù)字通信(KluwerAcademicPress，Boston，MA，USA)中對這些功能以及有關功能作了詳細描述?，F(xiàn)有接收機要求相對穩(wěn)定的抽樣時鐘信號源仍然是可控的，這樣它能夠鎖定于發(fā)射機符號時鐘。壓控晶體振蕩器(VCXO)通常用于該功能。VCXO產(chǎn)生的時鐘信號是穩(wěn)定的，但在較窄的范圍上可控，因此它能夠被鎖定于發(fā)射機符號時鐘。然而，壓控振蕩器比如VCXO是一種模擬部件，故而它較昂貴，并易于縮短其壽命。此外，如果必須從具有不同符號時鐘頻率的不同發(fā)射機(比如歐洲衛(wèi)星系統(tǒng)中)接收信號，每個這樣的發(fā)射機必須具有一個單獨的VCXO，這進一步增加了接收機的成本。有必要提供一種能夠支持一個以上的符號率的符號定時恢復系統(tǒng)。還認識到有必要提供這樣一種定時恢復系統(tǒng)，與已知類型的定時恢復系統(tǒng)，例如那些包括對應每個所收到符號率的多個VCXO的系統(tǒng)相比，它帶來諸如硬件要求方面的性能上的好處和成本上的優(yōu)越性。本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字信號接收機的定時恢復系統(tǒng)，它從發(fā)射機接收代表連續(xù)符號的信號。耦合到符號源的內(nèi)插器響應控制信號用于產(chǎn)生以與來自發(fā)射機的連續(xù)符號同步的時間取得的抽樣。提供控制信號的控制網(wǎng)絡包括一個響應來自所述內(nèi)插器的輸出信號和標準延遲偏移信號的受控延遲網(wǎng)絡。更具體地說，該系統(tǒng)包含代表所收到信號的抽樣源，抽樣是以固定頻率取得的。一個內(nèi)插器耦合到抽樣源并響應控制信號。內(nèi)插器產(chǎn)生以與來自發(fā)射機的連續(xù)符號同步的時間取得的抽樣。一個相位誤差檢測器耦合到內(nèi)插器，檢測內(nèi)插器產(chǎn)生的發(fā)射機同步抽樣的樣本時間與連續(xù)發(fā)射機符號的時間之間的相位誤差，并提供相位誤差信號。相位誤差信號耦合到加法器的一個輸入端，標準延遲信號源耦合到另一輸入端。一個數(shù)控延遲器響應來自加法器的信號產(chǎn)生內(nèi)插器控制信號。按照本發(fā)明的定時恢復系統(tǒng)開始以略高于最大所需發(fā)射機符號率的兩倍的固定頻率對收到的信號抽樣。然后由內(nèi)插器處理該初始抽樣的信號以產(chǎn)生與發(fā)射機符號率同步的抽樣序列。這些同步的抽樣提供給數(shù)字相位誤差檢測器。數(shù)字相位誤差檢測器的輸出提供給二階環(huán)路濾波器。代表所需標準抽樣時間延遲的一個預定值被加到環(huán)路濾波器的輸出信號上。預定標準延遲和環(huán)路濾波器輸出信號的組合控制提供整數(shù)和分數(shù)時鐘延遲分量信號的數(shù)控延遲器。時鐘延遲分量信號的整數(shù)部分用于控制與發(fā)射機符號率同步的接收機抽樣時鐘信號的產(chǎn)生?？蓮念l率上進一步劃分該抽樣時鐘信號以提供接收機符號時鐘信號。延遲分量的分數(shù)部分被施加到內(nèi)插濾波器的控制輸入端，從而內(nèi)插濾波器產(chǎn)生的已抽樣信號代表在所需抽樣時間的收到信號的值。按照本發(fā)明的定時恢復系統(tǒng)有益地支持可變符號率定時恢復而無需利用作為符號定時基準的多個模擬壓控晶體振蕩器。這是通過將預定標準延遲引入定時控制環(huán)路而實現(xiàn)的?？捎山邮諜C中的處理器控制的標準延遲寄存器允許選擇任何小于初始抽樣率的一半的所需接收機抽樣率。與利用特定符號率的多個特定晶體振蕩器相關的問題，比如增加硬件復雜性和成本，捕獲時間取決于晶體振蕩器頻率能調(diào)到多快等得到避免。有益的是所公開的數(shù)字系統(tǒng)允許利用單個固定頻率振蕩器執(zhí)行壓控晶體振蕩器的功能。對于以兩倍的發(fā)射機符號率對輸入信號抽樣的接收機而言，按照本發(fā)明的系統(tǒng)支持低于初始固定抽樣率的一半的任何發(fā)射機符號率。用可購得的晶體易于獲得所要求的頻率精度，這是因為所測試的牽引范圍大于+/-1000ppm。已對該系統(tǒng)進行了測試并表明在一較短的時間期間即獲得定時鎖定，甚至在有1000ppm的定時偏移時展現(xiàn)500個樣本之后的群集，而鎖定幾千個樣本之后的群集。性能優(yōu)點、加上去除VCXO使得本發(fā)明即使在涉及單一符號率的情況下也很有吸引力。更具體地說，所公開的系統(tǒng)有益地支持多符號率，比如那些在歐洲衛(wèi)星應用中所使用的。在以下討論的實例中，接收機以發(fā)射機符號率的兩倍對輸入信號抽樣。例如，已證明所公開的定時恢復系統(tǒng)利用62MHz初始抽樣時鐘頻率支持每秒20兆符號(20M符號/秒)到30M符號/秒的符號率。這給出了62/30和62/20的初始抽樣時鐘頻率與符號時鐘頻率之比。在這些表達式中，分子是初始抽樣率(MHz)，分母是符號率(M符號/秒)。因此，在這種情況下利用來自單個固定晶體控制振蕩器的單個固定62MHz初始抽樣時鐘頻率支持20M符號/秒和30M符號/秒符號率的恢復。附圖中圖1是包括按照本發(fā)明原理的定時恢復網(wǎng)絡的QPSK調(diào)制的輸入信號接收機的方框圖；圖2是按照本發(fā)明原理的符號定時恢復系統(tǒng)的方框圖；圖3是用在圖2系統(tǒng)中的內(nèi)插器的更為詳細的方框圖；以及圖4是用在圖2系統(tǒng)中的相位誤差檢測器的更為詳細的方框圖。圖1是包括按照本發(fā)明原理的定時恢復網(wǎng)絡的QPSK調(diào)制的輸入信號接收機，例如直接廣播衛(wèi)星接收機的方框圖。除了單元266是按照本發(fā)明的符號定時恢復網(wǎng)絡外，圖1中所示的框圖在功能上和配置上是常規(guī)的。輸入端(“輸入”)耦合到已調(diào)制的QPSK信號的信號源(未示出)，比如天線或電纜連接線。該輸入端(“輸入”)耦合到輸入處理器262，處理器262包括一個輸入頻道調(diào)諧器，若干RF(射頻)放大器，一個IF(中頻)放大器和用于將輸入信號向下轉換為適于進一步處理的較低頻帶的混頻級，一個自動增益控制網(wǎng)絡和一個輸出模-數(shù)轉換器(ADC)，它們未在圖中示出但均以公知的方式設置。一個可以是例如晶體振蕩器的固定頻率振蕩器261以下面更詳細描述的方式提供固定抽樣頻率時鐘信號AD至ADC和其它電路單元(例如定時恢復網(wǎng)絡266)。來自單元262的鄰近基帶輸出信號被提供給按照本發(fā)明的定時恢復網(wǎng)絡266。定時恢復網(wǎng)絡266以下面更為詳細描述的方式產(chǎn)生代表與發(fā)射機符號時鐘同步的發(fā)射信號的樣本和其它定時信號。在所示出的實施例中，每發(fā)射符號產(chǎn)生兩個樣本。發(fā)射機同步的抽樣和其它定時信號被提供到載波恢復網(wǎng)絡264，該網(wǎng)絡264將信號解調(diào)到基帶，并包括均衡器、旋轉器、限幅器和相位誤差檢測網(wǎng)絡，以及用于控制均衡器和旋轉器操作的相位控制器，均如已知的。在用Reed-Solomon檢錯和糾錯單元276檢錯和糾錯之前，來自載波恢復單元264的基帶解調(diào)信號由維特比譯碼器單元272譯碼并由去交錯單元274去交錯。這些單元的功能在例如前面提到的Lee和Messerschmitt的文章中作了描述。來自Reed-Solomon檢錯和糾錯單元276的經(jīng)糾錯的信號在解擾單元278中可選擇地解擾。來自解擾單元278的信號提供到輸出處理器280，處理器280提供將解擾數(shù)據(jù)連接到其它信號處理網(wǎng)絡所需要的功能。這些功能包括使數(shù)據(jù)符合適當邏輯電平并提供時鐘信號以便于與其它網(wǎng)絡的接合。盡管MPEG兼容性在實施本發(fā)明的系統(tǒng)中不是必需的，用MPEG兼容傳輸處理器282處理來自輸出處理器280的數(shù)據(jù)，該MPEG兼容傳輸處理器282提供用在視頻數(shù)據(jù)解壓縮中的同步和誤差指示信息。傳輸處理器282還根據(jù)標題信息的分析按類型分離數(shù)據(jù)。MPEG解壓縮器284解壓縮來自處理器282的輸出數(shù)據(jù)，以提供適于用例如視頻編碼單元286以諸如NTSC或PAL一類的預定制式編碼的視頻數(shù)據(jù)。來自視頻編碼單元286的輸出信號施加到包括圖像顯示器(未示出)的視頻和顯示處理器288。系統(tǒng)微處理器268以已知方式提供初始化參數(shù)和其它控制信號到接收機中的相應單元，包括定時恢復網(wǎng)絡266。由系統(tǒng)微處理器268提供給定時恢復網(wǎng)絡266的特定參數(shù)和控制信號將在下面作更為詳細的描述。圖2是按照本發(fā)明原理的符號定時恢復系統(tǒng)的更為詳細的方框圖。在圖2中，用細線示出模擬或簡單數(shù)字信號，以粗線示出包含已知方式下的實(同相)和虛(正交)分量信號的復數(shù)數(shù)字信號。在圖2所示的符號定時恢復系統(tǒng)中，有益的特征包括一個允許設計者選擇小于輸入抽樣率的一半的任何所需符號率的標準延遲寄存器，和利用較高階群集的更精確內(nèi)插器設計的可能性。在數(shù)控延遲操作的輸出導出符號和抽樣時鐘允許信號有益地使得能夠在不需要作相位和頻率鎖定的模擬部件的情況下實現(xiàn)完全同步的設計。在圖2中，代表從發(fā)射機收到的信號的輸入模擬信號IN被進行初始抽樣并由模-數(shù)轉換器(ADC)10(為圖1中輸入處理器262的一部分)轉換為復數(shù)數(shù)字形式。ADC10用固定頻率晶體振蕩器261(圖1)本地產(chǎn)生的初始固定頻率抽樣時鐘AD計時。來自ADC10的復數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)流施加到4抽頭復內(nèi)插器12(下面詳細說明)，內(nèi)插器12也由初始固定頻率抽樣時鐘信號AD計時。前述內(nèi)插功能實際上是定時調(diào)節(jié)功能，有時稱之為數(shù)字相移和抽樣率變換。內(nèi)插器12的輸出是與固定頻率抽樣時鐘信號AD同步地產(chǎn)生的復樣本流，其經(jīng)過了固定(非自適應)復脈沖整形濾波器14的脈沖整形濾波，濾波器14響應固定頻率抽樣時鐘信號AD和抽樣時鐘允許信號(如以下所述產(chǎn)生的)。濾波器14的輸出是提供給圖1所示其它系統(tǒng)單元的已濾波復樣本流。內(nèi)插器12的輸出也施加到相位誤差檢測器16(下面詳細說明)。相位誤差檢測器16的輸出耦合到相應除法器20和22，除法器20和22在所示實施例中按桶形移位器實施。濾波器環(huán)路整數(shù)常數(shù)Ki施加到移位器20，環(huán)路比例常數(shù)Kp施加到移位器22。環(huán)路整數(shù)常數(shù)Ki和環(huán)路比例常數(shù)Kp的值由系統(tǒng)微處理器268(圖1)以已知方式計算并分別提供給除法器20和22。除法器20的輸出耦合到加法器24的第一輸入端。加法器24的輸出耦合到延遲單元26，延遲單元26的輸出耦合到加法器24的第二輸入端和加法器28的第一輸入端。來自除法器20的信號在加法器24中與來自延遲器26的該信號的延遲形式相加。除法器22的輸出端耦合到加法器28的第二輸入端。來自延遲單元26的信號在加法器28中與除法器22的輸出相加。加法器28的輸出由反相器單元30以單位增益反相。第一和第二除法器20和22、加法器24和28、延遲單元26和反相器單元30組合在一起形成一個二階環(huán)路濾波器。反相器單元30的輸出形成環(huán)路濾波器的輸出。這一輸出代表來自內(nèi)插器12的樣本產(chǎn)生時的內(nèi)插時間與發(fā)射機時鐘同步的理想抽樣時間之間的差。標準延遲寄存器31接收來自圖1系統(tǒng)微處理器268代表發(fā)射機同步的抽樣時間之間的標準的或所期望的時間延遲。該標準延遲值由系統(tǒng)微處理器以下面詳細描述的方式計算。在所示實施例中，收到的信號以兩倍于符號率的速率抽樣，因此抽樣信號之間的標準延遲是發(fā)送的符號之間所希望間隔的一半。標準延遲寄存器31的輸出耦合到加法器32的第一輸入端。環(huán)路濾波器的輸出在加法器32中與預定標準延遲值相加。來自加法器32的輸出信號是代表與發(fā)射機符號時鐘同步的樣本之間瞬時延遲值的數(shù)字信號。配備標準延遲寄存器31是為了允許接收機定時環(huán)路初始接近近似于輸入符號率，以加速捕獲。該系統(tǒng)的牽引范圍僅受到相位誤差檢測器16特性的限制。來自加法器32的信號值借助于固定頻率時鐘周期數(shù)來表達，并包含代表抽樣時間之間整個固定頻率時鐘脈沖數(shù)的整數(shù)部分，和代表兩個相鄰固定頻率樣本之間的抽樣時間的分數(shù)部分。在所示實施例中，來自加法器32的數(shù)字信號是帶有攜帶整數(shù)部分的兩個最高有效位和攜帶分數(shù)部分的剩余位的22位固定點數(shù)字信號。系統(tǒng)微處理器(圖1)以下述方式插入值到標準延遲寄存器31中。首先標準延遲寄存器31將賦有邏輯‘1’值的信號插入其中。然后該信號左移20個位置。這將邏輯‘1’信號置于整數(shù)部分的最低有效位中。這可用以下數(shù)字邏輯表達式來表示1＜＜RS-IS(1)其中RS是標準延遲寄存器大小，例如在所示實施例中為22位，IS是整數(shù)部分的大小，例如在本實施例中為2位。在所示實施例中該表達式變?yōu)?＜＜(22-2)(2)然后，由系統(tǒng)微處理器進行計算以確定發(fā)射機同步的樣本之間的標準延遲，發(fā)射機同步的樣本表達為固定頻率時鐘周期數(shù)D＝FR/(2·S)(3)其中D是表達為固定頻率時鐘周期數(shù)的發(fā)射機同步符號之間的標準延遲，F(xiàn)R是固定頻率時鐘頻率，S是發(fā)射機符號頻率。這一計算結果與標準延遲寄存器31的以前內(nèi)容組合。為了用表達式(1)和/或(2)的結果補償已插入標準延遲寄存器31中的值‘1’，必須從方程(3)計算的標準延遲值D減去值1。因此，描述由系統(tǒng)微處理器(圖1)放置于標準延遲寄存器31中的標準延遲值的表達式為DR31＝(1＜＜(22-2))·(FR/(2·S)-1)(4)其中DR31是系統(tǒng)微處理器存儲在標準延遲寄存器31中的值。來自加法器32的輸出信號施加到多路復用器34的一個輸入端。多路復用器另一輸入端接收代表值-1的值。加法器36接收來自多路復用器34輸出端的第一輸入。加法器36的輸出端耦合到用作累加器的延遲單元38。累加器38由固定頻率抽樣時鐘信號AD計時；同一時鐘信號驅動ADC10。延遲單元38的輸出是代表對下一發(fā)射機同步樣本的時間延遲的數(shù)字信號MU。數(shù)字信號MU包含代表固定頻率時鐘信號AD直到下一發(fā)射機同步樣本的周期數(shù)的整數(shù)部分，和代表從最后一個這種固定頻率時鐘信號直到發(fā)射機同步樣本的時間的時間延遲的分數(shù)部分。在所示實施例中，數(shù)字信號MU是帶有攜帶整數(shù)部分的兩個最高有效位和攜帶分數(shù)部分的剩余位的22位定點數(shù)字信號。數(shù)字運算電路領域的技術人員將會理解可使用不同的大小和格式。例如，在一個QAM接收機中，用26位數(shù)字信號來表示該時間延遲。時間延遲信號MU被提供給整數(shù)部分選擇器40，它從信號MU(MU0-1)選擇兩個最高有效位。整數(shù)部分提供給比較電路41，該電路將該整數(shù)與零值信號比較，并在整數(shù)部分等于0時產(chǎn)生一信號。時間延遲信號MU也提供給分數(shù)部分選擇器48，分數(shù)部分選擇器48產(chǎn)生含有信號MU(MU2-9)的分數(shù)部分的八個最高有效位的信號，即時間延遲信號MU分數(shù)部分的最高有效字節(jié)。這一分數(shù)部分最高有效字節(jié)耦合到內(nèi)插器12的控制輸入端。完整的22位時間延遲信號MU耦合到加法器36的第二輸入端。比較器41的輸出施加到多路復用器34的控制輸入端和延遲單元42。延遲單元42提供將時間延遲信號MU與相位檢測器16響應該時間延遲信號MU而產(chǎn)生的相應輸出(下面詳細說明)之間的延遲匹配所需的延遲。時間延遲單元42的輸出是抽樣時鐘允許信號，并被施加到模2計數(shù)器44的輸入端，和“與”門46的第一輸入端。模2計數(shù)器44的輸出端耦合到“與”門46的第二輸入端?！芭c”門46的輸出產(chǎn)生符號時鐘允許信號。模2計數(shù)器44包括例如一個D型觸發(fā)器并且在該實例中被2除。這種運算用在提供每符號兩個樣本的應用中。在其它應用中，比如運用每符號四個樣本的場合，計數(shù)器44可以是模4計數(shù)器，并具有除以4的功能。工作時，固定頻率抽樣時鐘AD的頻率略高于最大期望發(fā)射機符號頻率的兩倍。系統(tǒng)微處理器268(圖1)計算當前正接收信號的符號率的標準或所期望的抽樣時間周期，并用該值裝載標準延遲寄存器31。這近似于以正確抽樣周期開始數(shù)控延遲器(NCD)的操作。相位誤差檢測器16和相關的環(huán)路濾波器共同調(diào)節(jié)和鎖定NCD到發(fā)射信號的實際抽樣率。來自延遲單元42的抽樣時鐘允許信號和來自“與”門46的符號時鐘允許信號被接收機(圖1中所示)中的其它處理單元所使用。例如，脈沖整形濾波器14(圖2)接收固定頻率抽樣時鐘AD以及抽樣允許時鐘信號。如上所述，加法器32產(chǎn)生代表從上一發(fā)射機同步樣本到下一發(fā)射機同步樣本的瞬時時間延遲的數(shù)字信號，而NCD累加器38產(chǎn)生代表直到下一發(fā)射機同步樣本時間的剩余時間的數(shù)字信號。在所示實施例中，這些時間表示信號用一個定點22位二進制字來表示，該定點22位二進制字具有兩個最高有效位攜帶整數(shù)部分，剩余位攜帶分數(shù)部分。由這些信號表示的時間值用固定頻率抽樣時鐘AD的周期來加以表達。這種時間表示信號具有從0到4-2-20的范圍。例如，值“1”表示固定頻率抽樣時鐘AD的一個周期，并具有值01000000000000000000002，其中下標2指出該數(shù)值以基2或二進制格式表示的。如果存儲在累加器38中的時間延遲的整數(shù)部分大于零，比較器41的輸出是邏輯‘0’信號。在該狀態(tài)下，在取得下一發(fā)射機同步樣本前必須經(jīng)過一個以上的固定頻率抽樣時鐘AD周期。累加器38整數(shù)部分值遞減計數(shù)。多路復用器34在比較器41由邏輯‘0’信號調(diào)整以將-1值的信號耦合到加法器36。加法器36接著將該-1信號加到(即減1)累加器38中信號值上，并在累加器38中存儲最新遞減的值。此外，因為比較器41的輸出是邏輯‘0’信號，所以抽樣時鐘允許信號以及符號時鐘允許信號(均由延遲單元42作了適當延遲)均不是處于有效狀態(tài)。累加器38值的分數(shù)部分代表固定頻率抽樣時鐘AD周期直到取得下一發(fā)射機同步樣本的部分。分數(shù)部分的最高有效八位用于控制內(nèi)插器12的延遲。這基本上將固定頻率抽樣時鐘AD周期之間的時間期間劃分為256部分。因此，內(nèi)插器可以是256相多相濾波器組。當在取得下一發(fā)射機同步樣本前不再剩有完整的固定頻率抽樣時鐘AD周期時，累加器38中信號的整數(shù)部分是0。在這種情況下，從比較器41輸出的信號是邏輯‘1’信號。當來自比較器41的輸出信號是邏輯‘1’信號時，以由累加器38值的分數(shù)部分的最高有效字節(jié)控制的時間從內(nèi)插器12取得一個樣本，并產(chǎn)生抽樣時鐘允許信號以啟動后級的電路計時并處理這一新產(chǎn)生的樣本。此外，模2計數(shù)器44被計時，如果是發(fā)射機符號時間，“與”門46也產(chǎn)生符號時鐘允許信號。同時，調(diào)整多路復用器34將來自加法器32的信號送往加法器36。加法器36組合所需的發(fā)射機同步抽樣時間和NCD累加器38的分數(shù)部分(如上所述，整數(shù)部分是零)，從而將取得下一發(fā)射機同步樣本時的時間放在累加器38中。經(jīng)環(huán)路濾波器由響應相位誤差檢測器16輸出信號改變的NCD值閉合該環(huán)路。抽樣時鐘允許信號提供給諸如單元14、16、26、44和46一類的系統(tǒng)單元，和處理每一發(fā)射機同步樣本的所有其它后級處理單元(圖1)。這種單元除了固定頻率抽樣時鐘信號AD以外還需要抽樣允許信號。對于以發(fā)射的符號時間取得的發(fā)射機同步抽樣，符號時鐘允許信號是有效的。符號時鐘允許信號提供給對發(fā)射的符號操作的那些系統(tǒng)單元，例如，與諸如載波恢復單元264(圖1)一類的載波恢復網(wǎng)絡相關聯(lián)的判定單元。這種單元響應固定頻率抽樣時鐘信號AD和符號時鐘允許信號而工作。例如，如果所示實施例適于用在衛(wèi)星廣播系統(tǒng)(例如Satlink)中，固定頻率抽樣時鐘信號AD的頻率是62MHz。一個示范廣播信號的符號率是30兆符號/秒。由于所收到信號是以符號率的兩倍抽樣的，抽樣時鐘允許信號以這樣的方式，即使得平均抽樣率為每符號2個樣本的所需抽樣率禁止固定頻率時鐘信號AD。因此對于30兆符號/秒將是60兆樣本/秒，和每秒2兆的被禁止固定頻率抽樣時鐘AD周期。內(nèi)插器12產(chǎn)生內(nèi)插抽樣，使得在每個啟動的固定頻率抽樣時鐘AD周期，樣本就像是以所需發(fā)射機同步抽樣時間取得的。亦即，來自內(nèi)插器12的樣本具有好像這些樣本是從ADC10取得的數(shù)值，ADC10被以適當抽樣頻率，在該實例中為60MHz計時。在偶然跳變的時鐘信號(每秒2兆)的情況下，抽樣出現(xiàn)在62MHz固定頻率時鐘信號AD躍變時。當所公開的系統(tǒng)用于處理QPSK輸入信號時，觀察到誤碼率在靠近糾錯碼常常變得無效之處的4dB信噪比(SNR)閾值處下降不超過0.1dB。在3000個樣本內(nèi)定時控制環(huán)路完全收斂。該環(huán)路表現(xiàn)出收斂在0dBSNR，同時具有約0.5dB的衰減。這些性能特征表明所公開的定時恢復系統(tǒng)也適用于建議用于GrandAllianceHDTV系統(tǒng)的類型的殘留邊帶(VSB)調(diào)制輸入信號。下列表格歸納了某些SR比的系統(tǒng)性能，其中SR比是固定頻率抽樣率(模數(shù)變換率)與符號率之比，利用每符號兩個樣本。<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="400">SR比SNR衰減62/309dB0.2dB62/306dB0.05dB62/304dB0.1dB62/209dB0.1dB62/206dB0.00dB62/204dB0.04dB</table></tables>在象以同相(I)和正交(Q)分量對輸入信號抽樣的QAM系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)中，用本系統(tǒng)能以小于符號率的兩倍的速率對輸入I和Q正交信號抽樣，并以發(fā)射機同步符號率的兩倍產(chǎn)生發(fā)射機同步樣本的數(shù)字序列，只要固定頻率抽樣時鐘信號AD速率大于由以下方程定義的值FR＝S×BWE+M(5)其中FR是固定頻率時鐘信號AD速率；S是符號率；BWE是額外帶寬部分；以及M是內(nèi)插器的平坦幅度和群延遲帶寬的界限。在具有小額外帶寬的系統(tǒng)中，這能夠將A/D抽樣率減小10％-30％(理想狀態(tài)下49.9％)。在內(nèi)插器之后的數(shù)字處理系統(tǒng)每單位時鐘需要處理多個樣本，因此它需要以較高時鐘速率工作或利用并行方法處理數(shù)據(jù)。圖3示出了以硬件設計的定點算法實施的一種Farrow結構分段拋物線內(nèi)插器12(圖2)。內(nèi)插器12利用分段拋物線濾波器，因為在該實施中它形成具有足夠性能的低復雜性內(nèi)插器。對于象64QAM或256QAM這樣的高階群集來說，可能需要更復雜的內(nèi)插濾波器。如加法器32(圖2)中所示，將標準延遲信號加到環(huán)路濾波器的輸出信號上有益地讓系統(tǒng)微處理器(未示出)控制所需發(fā)射機同步抽樣之間的標準延遲，并且該環(huán)路僅需要保持該速率不變。特別地，圖3的內(nèi)插器12是一種4抽頭分段拋物線濾波器，其類型為Lars等人在IEEE通信文集“數(shù)字調(diào)制解調(diào)器中的內(nèi)插法”第二部分“實現(xiàn)和性能”中所建議的。在圖3中，輸入端IN耦合到ADC10(圖2)的輸出端。該輸入端IN接收一個6比特樣本，攜帶從-32到+31的數(shù)值范圍，并耦合到串聯(lián)連接的延遲單元50、加法器60、延遲單元51、加法器61、延遲單元52、加法器62、和延遲單元53；以及串聯(lián)連接的延遲單元54、加法器63的反相輸入端、延遲單元55、加法器64、延遲單元56、加法器65、和延遲單元57。輸入端IN還耦合到加法器60、61和65的各自的反相輸入端，和加法器62的正相輸入端。輸入端IN還耦合到一個×2乘法器68的輸入端，其輸出端耦合到加法器67的一個輸入端和加法器66的反相輸入端。加法器66耦合到加法器63的一個輸入端，加法器67耦合到加法器64的輸入端。輸入端IN還耦合到加法器66和67的各第二輸入端。輸入端IN另外還耦合到串聯(lián)連接的一個六個時間周期延遲單元92和一個×2乘法器94?？刂戚斎攵薓U耦合到數(shù)控延遲器(圖2)累加器38分數(shù)部分的最高有效字節(jié)?？刂戚斎攵薓U耦合到串聯(lián)連接的乘法器70、延遲單元72、乘法器74、限制器76、延遲單元78、乘法器80、延遲單元84、和加法器90。延遲單元53的輸出端耦合到乘法器70的第二輸入端；延遲單元57的輸出端耦合到乘法器74的第二輸入端；×2乘法器94的輸出端耦合到加法器90的第二輸入端。一個二周期延遲單元82耦合在控制輸入端MU與乘法器80第二輸入端之間。加法器90的輸出端產(chǎn)生發(fā)射機同步的抽樣，并耦合到輸出端OUTPUT。輸出端OUTPUT耦合到脈沖整形濾波器14(圖2)。圖3所示內(nèi)插器12以上述Lars等人文章中所描述的方式工作?？刂菩盘朚U代表相鄰固定頻率抽樣時鐘AD周期之間的一個分時，發(fā)射機同步的抽樣將從該時刻取得。圖3所示的內(nèi)插器12以控制信號MU所表示的時間在相鄰的ADC10樣本中進行內(nèi)插，以在輸出端OUTPUT產(chǎn)生內(nèi)插的抽樣。在所示實施例中，從控制信號MU輸入到內(nèi)插的抽樣輸出，存在一個三固定頻率時鐘信號AD周期的延遲。該延遲在由數(shù)控延遲器(圖2)產(chǎn)生的抽樣和符號時鐘允許信號的生成中必須加以補償。延遲單元42(圖2)提供這一時間補償，在所示實施例中是一個三時鐘周期延遲單元。圖4是圖2相位誤差檢測器16的更詳細方框圖。在圖4中，相互正交的同相(I)和正交(Q)信號輸入端“I輸入”和“Q輸入”耦合到內(nèi)插器12(圖2)的相應輸出端。同相輸入端“I輸入”耦合到串聯(lián)連接的延遲單元102、延遲單元103和加法器108的反相輸入端。同相輸入端“I輸入”還耦合到加法器108的第二輸入端。加法器108的輸出端耦合到乘法器110的第一輸入端，延遲單元102的輸出端耦合到乘法器110的第二輸入端。乘法器110的輸出端耦合到加法器114的第一輸入端。正交輸入端“Q輸入”耦合到串聯(lián)連接的延遲單元104、延遲單元105和加法器106的反相輸入端。正交輸入端“Q輸入”還耦合到加法器106的第二輸入端。加法器106的輸出端耦合到乘法器112的第一輸入端，延遲單元104的輸出端耦合到乘法器112的第二輸入端。乘法器112的輸出端耦合到加法器114的第二輸入端。加法器114的輸出端產(chǎn)生代表由接收機中數(shù)控延遲單元產(chǎn)生的發(fā)射機同步抽樣信號與發(fā)射信號的實際抽樣時間之間的相位誤差的信號，所有操作以已知方式進行。有益地是在此描述的定時恢復系統(tǒng)能夠處理與由固定頻率振蕩器產(chǎn)生的單個時鐘相關的多符號率輸入信號。此外，抽樣時鐘允許信號和符號時鐘允許信號均從輸入信號本身導出。如本文中別處所解釋的，抽樣時鐘允許信號表明內(nèi)插器的輸出是以符號率倍數(shù)的速率抽樣的。所公開的系統(tǒng)利用一個固定脈沖整形濾波器14和一個固定頻率時鐘振蕩器261有益地支持多個輸入抽樣率。濾波器14的結構不需要修改為適應于多個輸入符號率。位于定時恢復網(wǎng)絡之后的脈沖整形濾波器14對具有相同脈沖整形特征的信號濾波，從而增強其信噪比性能。按照本發(fā)明的符號定時恢復系統(tǒng)可應用于例如BPSK、QPSK、CAP和QAM，以及應用于例如建議用于美國的GrandAlliance高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)所采用的VSB調(diào)制系統(tǒng)。本領域的技術人員將會認識到為了使所公開的符號定時恢復系統(tǒng)適應所需調(diào)制需要作出哪些設計改變，并會明白如何設計所示部件在所希望調(diào)制下工作。已注意到上述系統(tǒng)以相當短的時間周期達到鎖定。已經(jīng)知道QPSK符號群集在幾千個樣本之后鎖定，并且該群集在500個樣本之后是可視的，即便具有1000ppm的定時偏移。由于數(shù)字化地執(zhí)行壓控振蕩器功能，這些性能特征伴隨有降低的硬件需求，使得即使該系統(tǒng)相對于單一符號率操作時也是很有吸引力的。在所公開的實施例中，抽樣時鐘允許信號經(jīng)相應單元上的時鐘允許/禁止端啟動和禁止時鐘信號AD，而不是啟動和禁止固定頻率振蕩器261本身。選通時鐘也是一種選擇并可按照具體系統(tǒng)的要求考慮。權利要求1.數(shù)字信號處理系統(tǒng)中用于接收代表連續(xù)符號的信號的定時恢復網(wǎng)絡，其特征在于代表收到的信號的樣本源(10)；耦合到樣本源并響應控制信號的內(nèi)插器(12)，用于產(chǎn)生以與來自發(fā)射機的連續(xù)符號同步的時間取得的樣本，以及用于提供所述控制信號的控制網(wǎng)絡(16，20-30，34-36)，所述控制網(wǎng)絡包括一受控延遲網(wǎng)絡，響應(a)來自所述內(nèi)插器的輸出信號和(b)標準延遲器(31)偏移信號。2.如權利要求1所述的定時恢復網(wǎng)絡，其特征在于所述控制網(wǎng)絡包含耦合到內(nèi)插器的相位誤差檢測器，用于檢測內(nèi)插器產(chǎn)生的發(fā)射機同步樣本的抽樣時間與連續(xù)發(fā)射機符號的時間之間的相位誤差；標準延遲信號的信號源；耦合到相位誤差檢測器和標準延遲信號源的加法器；以及耦合到加法器的數(shù)控延遲器，用于產(chǎn)生內(nèi)插器控制信號。3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于以固定頻率獲取所述樣本。4.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于數(shù)控延遲器包含一個累加器，用于在內(nèi)插器取得下一發(fā)射機同步抽樣前保持代表剩下的時間的信號；耦合到累加器的電路，用于在獲取發(fā)射機同步抽樣時產(chǎn)生發(fā)射機同步抽樣時鐘允許信號；以及耦合到累加器用于產(chǎn)生內(nèi)插器控制信號的電路。5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征還在于具有固定頻率時鐘信號的信號源；其中累加器包含用于保持具有整數(shù)部分和分數(shù)部分的固定點數(shù)的電路，其中數(shù)值是用固定頻率時鐘信號的周期來表示的；用于產(chǎn)生發(fā)射機同步抽樣時鐘允許信號的電路包含響應固定頻率時鐘信號用于在累加器中遞減計數(shù)整數(shù)部分直到其到達零的電路；以及用于產(chǎn)生內(nèi)插器控制信號的電路響應累加器中數(shù)值的分數(shù)部分。6.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)插器包含一個四抽頭分段拋物線濾波器。7.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于收到的信號代表以多個符號率之一產(chǎn)生的連續(xù)符號；標準延遲信號源產(chǎn)生具有對應于所收到信號中的連續(xù)符號之間的標準時間延遲的延遲值的標準延遲信號。8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于固定頻率大于最大預期發(fā)射機同步抽樣率的兩倍。9.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于固定頻率大于發(fā)射機同步的抽樣率兩倍。10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于固定頻率是62MHz，發(fā)射機同步的符號率是30M符號/秒。11.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于固定頻率是62MHz，發(fā)射機同步的符號率是20M符號/秒。12.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征還在于耦合在相位誤差檢測器與加法器之間的環(huán)路濾波器。全文摘要定時恢復系統(tǒng)從發(fā)射機接收代表多符號率連續(xù)符號的信號，從輸入信號導出抽樣允許信號并采用單一固定頻率振蕩器。以固定頻率對樣本源(10)抽樣。內(nèi)插器(12)接到樣本源響應控制信號產(chǎn)生以與發(fā)射機連續(xù)符號同步時間取得的樣本。相位誤差檢測器(16)接到內(nèi)插器檢測抽樣時間與連續(xù)符號時間間的相位誤差，提供相位誤差信號到加法器(32)一輸入端，標準延遲信號源(31)接到另一輸入端。數(shù)控延遲器(34-46)產(chǎn)生內(nèi)插器控制信號。內(nèi)插器輸出信號由非自適應脈沖整形濾波器(14)濾波。文檔編號H04N5/44GK1168027SQ9710252公開日1997年12月17日申請日期1997年2月17日優(yōu)先權日1996年2月27日發(fā)明者保羅·G·克努森,孔馬·拉馬斯瓦米,戴維·L·麥克尼利申請人:湯姆森消費電子有限公司