專利名稱：發(fā)射系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是以傳遞模擬的和數(shù)字的信號的電路和系統(tǒng)為目標的，尤其是以產(chǎn)生和傳遞數(shù)字的電視信號的電子線路和系統(tǒng)為目標。
多年來商業(yè)上的電視信號已經(jīng)采用了NTSC制式進行廣播。隨著高清晰度電視的出現(xiàn)和無線電頻譜的不斷被占用，已經(jīng)決定電視廣播電臺將提供NTSC信號和數(shù)字電視(以下用“DTV”表示)信號的聯(lián)播，使得大量的已安裝的NTSC接收機和新安裝的DTV接收機能同時欣賞同樣的廣播。這樣，聯(lián)播將包括通過各自的電視頻道以兩種不同制式編碼的同一節(jié)目的聯(lián)播。NTSC和DTV頻道二者都被定為6兆赫的帶寬。
NTSC和DTV兩種制式的聯(lián)播將包括使用兩個不同的頻道。因為給附加頻道提供的頻譜是十分有限的，已經(jīng)提出附加頻道是位于其它現(xiàn)存頻道的附近。在那里，NTSC和DTV信號二者都是通過相鄰的頻道被發(fā)射的。那兒存在一個值得考慮的同頻道干擾的問題，那里的NTSC和DTV信號相互干擾。如果運載DTV和／或NTSC波形的信號不是被精確地定位并且沒有保持在它被指定的頻道帶寬之內(nèi)，相鄰頻道之間的干擾問題就會惡化。
如

圖1中所示，在所提出的DTV系統(tǒng)中，一個帶著視頻和音頻數(shù)據(jù)的信號可以從一個信號源送出來，例如從一個電視演播室送到射頻發(fā)射現(xiàn)場，該現(xiàn)場可能與演播室不在同一處。在這樣的一個系統(tǒng)中，視頻和音頻的數(shù)據(jù)信號可能采用常規(guī)的通信技術(shù)從演播室被發(fā)射或傳送到射頻／發(fā)射現(xiàn)場、例如微波鏈路。這種信號通常被稱為傳送信號，它要包含數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的時鐘，或是單獨的時鐘或是利用自身的時鐘編碼就象曼徹斯特(Manchester)編碼那樣。按常規(guī)，射頻／發(fā)射設備要利用數(shù)據(jù)時鐘以為了在發(fā)射設備中用于復原數(shù)據(jù)。這樣，如果發(fā)射層時鐘是不準確的或者是飄移的，不準確的效果將會影響到信號，該信號最終將從發(fā)射設備廣播出去。維持準確的廣播頻率是有重要意義的，在發(fā)射層(通常的演播室)不準確的時鐘引起的頻率誤差可能會高得令人難以接受。如下所述，在本發(fā)明的一個具體實例中，通過用于射頻／發(fā)射現(xiàn)場的系統(tǒng)，可以免除或補償數(shù)據(jù)時鐘中的不準確性，使得廣播出去的信號具有穩(wěn)定的頻率分量。
同頻道和交叉頻道干擾的問題可能是，至少是部分由于用在產(chǎn)生或發(fā)射視頻和／或音頻的信號，從它們的產(chǎn)生到它們的發(fā)射的時鐘之間的差異引起的。通過使用一個公共的時鐘作為這里說明的廣播系統(tǒng)和信號產(chǎn)生的各個不同部分的基礎，可以減少或消除這樣的干擾。
本發(fā)明的目的是為產(chǎn)生一個數(shù)字的電視信號提供一個電路和系統(tǒng)，在該信號中基于頻率的分量的產(chǎn)生和／或保持是很準確的。
另一個目的是在廣播電視信號之前為補償和／或調(diào)整數(shù)據(jù)時鐘的不準確性提供一個電路和系統(tǒng)，并且提供一個勿需同步的握手過程能夠在兩個異步時鐘上運行的電路和系統(tǒng)。
進一步的目的是為了給電視信號增加一個導頻信號，和在電視信號中進行差錯處理提供一個電路和系統(tǒng)。
一個更進一步的目的是為電視的傳輸提供一個電路和系統(tǒng)。其中的數(shù)據(jù)信號對數(shù)字的數(shù)據(jù)移動速率的頻率有它的依賴性，并且把頻率修正到它的標定條件，并提供用于格形編碼的電路和系統(tǒng)和用于電視系統(tǒng)的多波段天線。
本發(fā)明包括一個用于發(fā)射一個射頻信號的發(fā)射系統(tǒng)，包括(a)用于接收一個含有已編碼的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號的裝置，其中所述信號包括一個第一時鐘信號；(b)用于從該數(shù)據(jù)信號中復原該第一時鐘信號的數(shù)據(jù)復原裝置；(c)一個數(shù)據(jù)隨機化器，用于改變該數(shù)據(jù)信號中數(shù)據(jù)的順序；(d)一個編碼器，根據(jù)一種指定的編碼方案對該隨機化的數(shù)據(jù)信號進行編碼；(e)一個格形(trellis)編碼器，對該已編碼的數(shù)據(jù)信號進行格形(trellis)編碼；(f)一個脈沖整形裝置，用于將已進行格形(trellis)編碼的數(shù)據(jù)信號約束在一個固定的帶寬之內(nèi)；(g)一個導頻信號裝置，用于將一個導頻信號加入到該受到約束的數(shù)據(jù)信號中去；(h)用于將該受到約束的數(shù)據(jù)信號以及導頻信號向上變頻到一個信道頻率的向上變頻裝置；(i)用于放大該受到約束的數(shù)據(jù)信號以及導頻信號的放大器裝置；以及(j)用于發(fā)射已放大的諸信號的廣播裝置。
現(xiàn)在將通過實例參考附圖對本發(fā)明加以說明，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字電視系統(tǒng)的一個功能方塊圖；圖2是在射頻發(fā)射系統(tǒng)中的一個電路的功能方塊圖；圖3是射頻發(fā)射系統(tǒng)的一個功能方塊圖；圖4是一個所產(chǎn)生的DTV信號的振幅-頻率特性曲線圖；圖5是一個同步置信計數(shù)器電路的功能方塊圖；圖6是早先工藝的一個交織電路的功能方塊圖；圖7是一個交織緩沖器電路的功能方塊圖；圖8是一個速率變換電路的功能方塊圖；圖9是一個格形(trellis)編碼器的控制電路的第一個實施例的功能方塊圖；圖10是格形編碼器的第一個實施例的功能方塊圖；圖11是格形編碼器的第二個實施例的功能方塊圖；圖12表示一個理論上修正過的非線性放大器和與它相關(guān)信號的振幅和頻率關(guān)系的一系列曲線圖；圖13表示圖12的一系列曲線圖的頻率域的一系列曲線圖；圖14是與一個典型的非線性放大器的輸入和輸出電路關(guān)聯(lián)的相位和振幅響應的曲線圖；圖15表示一個典型的修正過的非線性放大器和與它相關(guān)的信號的頻率域的一系列曲線圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一個改進的校正器電路的一個功能方塊圖；圖17是特別是用于一個中頻補償電路的圖16的校正器電路的第二個實施例的一個功能方塊圖；圖18是一個利用一個方面的演播室現(xiàn)場的功能方塊圖；圖19是利用本發(fā)明的一個方面的發(fā)射機現(xiàn)場功能方塊圖。
根據(jù)美國政府高級電視標準委員會(“ATSC”)規(guī)定的1995年9月16日發(fā)布的數(shù)字電視標準一個基本的DTV系統(tǒng)100的方塊圖是由三個部分所組成，如圖1中所示，包括一個源編碼和壓縮部分102，一個服務多路復用器和傳輸部分104，和一個射頻／發(fā)射系統(tǒng)106。源編碼和壓縮部分102接收一個視頻信號108和一個音頻信號110，并分別對這些信號進行編碼，成為數(shù)字的數(shù)據(jù)流。編碼可包括已知的適用于視頻和音頻數(shù)據(jù)的位速率縮減法和壓縮技術(shù)。
圖1表示編碼后的視頻和音頻數(shù)據(jù)與補充的數(shù)據(jù)信號112和控制數(shù)據(jù)信號114一起供給服務多路復用器和傳輸部分104。補充信號112和控制信號114可包括控制數(shù)據(jù)，有條件的訪問控制數(shù)據(jù)和與音頻及視頻服務相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如閉的加標題數(shù)據(jù)。通?？梢杂肕PEG-2視頻流語法對視頻信號進行壓縮，而用數(shù)字的音頻壓縮(AC-3)標準對音頻信號進行壓縮。
在服務多路復用器和傳輸部分104中，被壓縮的數(shù)據(jù)流可以分為諸信息包并且可以加上用于識別每個包或者包的類似的裝置。在這個過程中，視頻數(shù)據(jù)流，音頻流和補充的數(shù)據(jù)流的包可以經(jīng)過多路復用(multiplex)成為一個單獨的數(shù)據(jù)流。已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)可以用對視頻，音頻和用于數(shù)字的廣播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號打包和多路復用的MPEG-2傳輸系統(tǒng)來傳輸。
在射頻／發(fā)射部分106，已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)被按頻道編碼和調(diào)制。頻道編碼器120可以修改數(shù)據(jù)流并加上附加的信息，這種附加的信息可以用于讓接收機從接收到的信號中重新構(gòu)造數(shù)據(jù)，該信號是受到通常的傳輸干擾源的影響的。
調(diào)制部分122利用數(shù)字的數(shù)據(jù)流去調(diào)制發(fā)送的信號。在DTV標準中，調(diào)制可以采用一個8VSB(殘留邊帶)調(diào)制方案。被調(diào)制的信號可以被放大和送到天線124，用于以常規(guī)的方式廣播。
圖2表示一個射頻／發(fā)射系統(tǒng)可以從圖1的系統(tǒng)中所示的傳輸部分接收數(shù)據(jù)和時鐘信號10。數(shù)據(jù)和時鐘信號可以送到數(shù)據(jù)恢復電路202，該電路從傳輸?shù)闹剖街谐槿?shù)據(jù)，而且如果必要也可以從同一個信號中抽取數(shù)據(jù)時鐘。數(shù)據(jù)信號可以送到隨機函數(shù)發(fā)生器204，該發(fā)生器根據(jù)DTV標準在數(shù)據(jù)流的范圍內(nèi)改變數(shù)據(jù)的順序。隨機函數(shù)發(fā)生器204可以根據(jù)發(fā)生器多項式來操作，也可以根據(jù)偽隨機二進制序列來操作。
從隨機函數(shù)發(fā)生器204輸出的信號可送到里德-索洛蒙(ReedSolomon)編碼器206，該編碼器采用里德-索洛蒙編碼技術(shù)來提供信息包，該信息包是按照信號的接收機已知的即定方法來進行編碼的。已經(jīng)編碼的包被送到一個內(nèi)插器208，該內(nèi)插器根據(jù)一個既定的方案在數(shù)據(jù)上執(zhí)行一個卷積交織。里德-索洛蒙編碼器206以傳送層的數(shù)據(jù)速率寫入一個數(shù)據(jù)緩沖器(沒有示出)，而交織器208以發(fā)射層的數(shù)據(jù)速率讀數(shù)據(jù)緩沖器。這就準許系統(tǒng)不需要同步的握手而能夠在兩個異步時鐘上運行。
從交織器208輸出的信號可以送到格形(trellis)編碼器210。在一個DTV系統(tǒng)中，格形編碼器使用帶有一個未編碼的位的2／3速率的格形代碼。在DTV系統(tǒng)中，利用一個1／2速率卷積碼，一個輸入位被編碼為兩個輸出位，而其它的輸入位是預先編碼的。根據(jù)DTV的特性，與格形碼一起使用的信令波形是一個8級(3位)一維的構(gòu)象。從格形編碼器210輸出的信號可被送到一個同步的插入電路212，該電路在數(shù)字的數(shù)據(jù)流內(nèi)的適當位置插入數(shù)據(jù)段的同步信號和數(shù)據(jù)域的同步信號。
從同步插入電路212輸出的數(shù)字的數(shù)據(jù)流可以送到一個奈奎斯特(Nyquist)濾波器214而把編碼后的數(shù)據(jù)流的頻譜限制在發(fā)射系統(tǒng)的帶寬(對標準的DTV系統(tǒng)為6兆赫)。在本發(fā)明中濾波的功能包括如下的步驟(1)信號的內(nèi)插和向上變頻；(2)對于非線性修正信號；(3)用一個自適應濾波器對現(xiàn)有的頻率響應的缺陷加以均衡；(4)向下變頻和存儲數(shù)字樣品。
經(jīng)過奈奎斯特濾波器214(和相關(guān)的脈沖整形)之后，可以加上一個導頻。通過奈奎斯特濾波器的脈沖整形之后，利用導頻信號的插入導頻信號的插入保存在電路中。奈奎斯特濾波器214提供的被加有導頻的數(shù)字信號通過一個數(shù)-模變換器216被變成一個模擬信號，并且被送到一個中頻混頻器30的輸入端之一。中頻混頻器30的另一個輸入信號是一個中頻的載頻，它是來自一個中頻頻率鎖相環(huán)電路218。中頻混頻器所產(chǎn)生的中頻信號被送到一個中頻電路40，該電路對中頻信號進行濾波并把輸出信號送到頻道混合器50的輸入端之一。頻道混頻器50的另一個輸入端是從一個特射頻(UHF)鎖相環(huán)170得來的一個頻道頻率。在本發(fā)明的一個實施例中，中頻頻率鎖相環(huán)218和特射頻鎖相環(huán)70能從一個公共的時鐘基準190產(chǎn)生它們各自的信號。時鐘基準190可以使它的時鐘信號基于一個外來的信號(EXT REF)或者基于一個本機產(chǎn)生的時鐘信號，或是來自由激勵器接收的數(shù)據(jù)。
從頻道混頻器50輸出的信號可以按常規(guī)的方式送到一個帶通濾波器60，去產(chǎn)生一個經(jīng)過濾波的信號，該信號被充分地放大并供給天線220用于廣播。圖2表示輸入到數(shù)據(jù)復原電路202的信號可以是分離的數(shù)據(jù)和時鐘信號，或者是一個嵌入時鐘的信號(例如來自曼徹斯特編碼的應用)。時鐘復原電路可以使用一個標準的鎖相環(huán)去鎖在嵌入在接收數(shù)據(jù)中的時鐘上。一旦時鐘被復原，它就能用于驅(qū)動系統(tǒng)的定時。數(shù)據(jù)復原電路202還可以包括一個幀同步器，用于在(圖1的)傳送部分送出的信號中對同步信號定位，并且把接收到的數(shù)據(jù)流對準為字節(jié)供處理之用。
圖2說明在標準的DTV系統(tǒng)中，對每一個從傳送部分接收來的數(shù)據(jù)字節(jié)，里德-索洛蒙編碼器要求20次模(modula)256的倍乘和20次的異或(XOR)相加。在DTV系統(tǒng)中采用高的數(shù)據(jù)速率時，編碼需要一個處理器每秒鐘能完成9700萬次操作。在本發(fā)明的一個實施例中，里德-索洛蒙編碼器在一個域可編程的門陣列中連同一個字典(look-up)表能夠?qū)崿F(xiàn)來獲取如此的高的數(shù)據(jù)速率。
奈奎斯特濾波器214可以作為具有-α-系數(shù)為0．1152的一個根-升-余弦濾波器來使用。這個濾波器也可以作為一個有限脈沖響應濾波器實現(xiàn)。在一個優(yōu)選的實施例中，這個濾波器是一個處理殘留邊帶功能的復濾波器。
圖2和圖3表示(其中公用的部件帶有公用的參考號碼)，在本發(fā)明的一個實施例中，圖1的混頻器30，50和相關(guān)的鎖相環(huán)218，70可以在一個電路中來實現(xiàn)，在該電路中圖1的電路的調(diào)制器20部分被化簡為圖3的單個方塊，調(diào)制器20。一個被送到調(diào)制器20的數(shù)據(jù)信號10產(chǎn)生一個時鐘信號302和一個編碼數(shù)據(jù)信號21(是模擬的制式)。因為時鐘信號302和編碼數(shù)據(jù)信號21都是從一個數(shù)字數(shù)據(jù)流開始產(chǎn)生的，這些信號的最終頻率是直接與數(shù)字數(shù)據(jù)速率成比例的。如果這些信號被用于產(chǎn)生要發(fā)射的信號，發(fā)射信號就被數(shù)據(jù)源的頻率鎖定。在某一種情況下，發(fā)射層遠離傳送層(甚至于可能不是在共同的控制下)，發(fā)送基于遠方數(shù)據(jù)源的信號的廣播電臺在這樣的情況下是不能在廣播頻率的控制中去達到那樣的廣播電臺所要求的嚴格的特性。另外，管理當局，就象美國聯(lián)邦通信委員會所要求的對于同頻道或相鄰頻道的干擾問題對發(fā)射信號的任何頻率補償在沒有改變原先的數(shù)據(jù)速率是是不能實現(xiàn)的。在本發(fā)明的一個方面中，發(fā)射頻率對數(shù)字數(shù)據(jù)速率的依賴性是被圖3所示的電路消除了。這個電路還提供一個用于設置所需要的精確的頻率補償?shù)难b置。
圖3和圖4描述產(chǎn)生一個編碼數(shù)據(jù)21的模擬調(diào)制頻率信號的調(diào)制器20。在一個標準的DTV信號中，編碼數(shù)據(jù)信號21可以是例如對DTV所說明的是在一個8殘留邊帶(VSB)制式中。編碼數(shù)據(jù)信號21可以是任何其它的調(diào)制信號，例如一個NTSC信號，一個調(diào)頻信號，一個調(diào)幅信號和／或一個單邊帶(SSB)信號等。在一個8殘留邊帶(VSB)信號的情況下，信號將會有如圖4中所表示的形式，在該圖中該信號有一個標稱的中心頻率在10．76兆赫并且有一個VSB導頻信號標稱地在8．06兆赫。通常，編碼數(shù)據(jù)信號21是在一個頻率上，該頻率大大低于要廣播的信號的頻率，并且必需向上變頻到廣播的頻率。編碼數(shù)據(jù)信號21首先被送到一個頻率變換器30(例如一個混頻器)去產(chǎn)生一個中頻信號31。在本發(fā)明的一個實施例中，有一個標稱頻率為54．76兆赫的信號被送到頻率變換器去產(chǎn)生中頻信號31。然后這個中頻信號31被送到一個第二頻率變換器50(例如一個混頻器)去使中頻信號向上變頻到所要的頻道頻率。從第二頻率變換器50輸出的信號在按照要求被放大之后可被送到一個負載上去。
被頻率變換器30用于對編碼數(shù)據(jù)信號向上變頻的頻率是從一個基準頻率190得來的，如被數(shù)據(jù)時鐘302修改一樣。這樣，編碼數(shù)據(jù)信號對數(shù)字數(shù)據(jù)速率的頻率的依賴性消除了，而且信號的頻率被修正到它的標稱狀態(tài)或接近正常狀態(tài)。
圖3表示出數(shù)字調(diào)制器20，該調(diào)制器也產(chǎn)生數(shù)字數(shù)據(jù)時鐘302，該時鐘被用到一個可編程的分頻器180，它與數(shù)字的調(diào)制器20的導頻頻率或載頻成1比1的比例。這樣，對于一個DTV系統(tǒng)，從分頻器180輸出的信號181通常是在8．06兆赫。信號181被送到一個第三頻率變換器150。
基準頻率190被送到一個基準分頻器80，相位檢測器90，環(huán)路濾波器92，和一個壓控振蕩器(“VCO”)94。基準信號191被送到一個數(shù)控振蕩器(“NCO”)120，從VCO94和NCO120輸出的信號都送到第四頻率變換器130。來自第四頻率變換器130的輸出信號經(jīng)過帶通濾波(“BPF”140)而被送到第三頻率變換器150的第二輸入端。第三頻率變換器150的輸出信號經(jīng)過第二個帶通濾波器170的帶通濾波而在送到相位檢測器90之前被第二個可編程的分頻器98所分頻。
在運行中，NCO110的頻率被基準頻率190所控制。基準頻率可以是本機產(chǎn)生的或從一個外部電路或裝置接收的(沒有示出)?；鶞暑l率可以送到其它類似的電路，使得多個數(shù)字產(chǎn)生的信號能夠被頻率鎖定在同一基準。
NCO120應該能提供足夠的頻率分辨力到中頻信號31所要求的程度。在第四頻率變換器130中，從VCO94的輸出減去NCO120的輸出。BPF140用于從第四個頻率變換器130濾掉任何不需要的輸出。
在運行中第三頻率變換器150從第一BPF140的輸出減去可編程分頻器180的輸出信號。第二BPF170從第三頻率變換器150濾去任何不需要的輸出，并且把這個差頻送給第二可編程分頻器98。對于標稱信號狀態(tài)，第二可編程分頻器98和基準分頻器80是被設置成具有相同輸出頻率。這兩個分頻器98，90的輸出被供給相位檢測器90。這樣，相位檢測器90的輸出和它的兩個輸入之間的相位差成比例并被送到環(huán)路濾波器92。這個環(huán)路濾波器92把相位檢測器90的輸出變換為一個與相位差成比例的電壓，并把這個電壓送給VCO94。結(jié)果，VCO94是被頻率鎖定在基準頻率，而不是被鎖定在原始的數(shù)字的速率。
與一個輸入數(shù)據(jù)信號在一個非標稱數(shù)據(jù)速率下運行，圖3的電路消除了非標稱速率的影響。例如，如果到來的數(shù)據(jù)10的時鐘速率與標稱值相差△，信號302的頻率將等于10．76兆赫加上△，而信號181的頻率將等于8．06兆赫加上△?！魇峭ㄟ^基準頻率分量傳播的，并且最終通過VCO94，使得用于在第一頻率變換器30向上變頻的信號也是從標稱值偏離△值。由于數(shù)據(jù)信號在信號21也偏離△值，第一頻率變換器30減掉這兩個△分量，讓信號31沒有△的偏離。
在DTV的標準傳送規(guī)程中，同步信號(一字節(jié))不是一個獨特的數(shù)碼。所以，如果有一個數(shù)據(jù)的任何8個接連位與這個同步字節(jié)相同，就會給出一個錯誤的同步指示。本系統(tǒng)利用一個置信計數(shù)器來克服這種錯誤同步的影響。置信計數(shù)器對同步字節(jié)的數(shù)目連續(xù)地進行計數(shù)。參考圖2，如果數(shù)據(jù)復原電路202不能如期地檢測到一個同步字節(jié)，同步鎖定的置信度就下降，置信計數(shù)器被減量。如果在數(shù)據(jù)流內(nèi)發(fā)生若干幀在某一特定的字節(jié)位置都沒有檢測到一個同步字節(jié)，幀同步器將指示系統(tǒng)失去同步鎖定，并且自動地開始一個新的幀搜索和捕獲操作。
圖5表示本發(fā)明的一個實施例，利用置信計數(shù)器的一個幀和位同步器可接收從傳送層以一個串行格式接收的數(shù)據(jù)(串行數(shù)據(jù))，串行數(shù)據(jù)通過一個串行到并行的變換器750，可以變換為并行的形式(就象一個8位的并行數(shù)據(jù)字)并供給一個同步檢測器752。同步檢測器把數(shù)據(jù)字與一個預定的同步字作比較并且指示同步是否被找到的信號被提供給置信計數(shù)器754。如果如期地找到同步信號，置信計數(shù)器754就增量計數(shù)器，但是如果不能如期找到，計數(shù)器754就減量計數(shù)器。一個同步信號是準確地離最后被檢測到的同步字一個幀被預期。這樣，自從最后的同步檢測，一個模計數(shù)器758就對遇到的字數(shù)進行計數(shù)，并在期望的同步的字上啟動置信計數(shù)器754。如果置信計數(shù)器754達到一個預定的數(shù)值，這個幀就被認為是在同步中，并且有一個同步鎖定的信號被送到電路中的其它部件和／或顯示給系統(tǒng)操作員。如果置信計數(shù)器754被減為零，就被認為失去同步，導致同步鎖定信號的消失和模計數(shù)器758的復位，從而重新開始搜索同步信號(即開始一次新的幀搜索和捕獲模式)。
圖5表示模計數(shù)器758提供進入串行到并行變換器750的串行位的模8計數(shù)。這樣，變換器750就能與同步檢測電路的其余部分保持位的對準。在每一個模計數(shù)的末了，數(shù)據(jù)字在提供給數(shù)據(jù)隨機函數(shù)發(fā)生器的同時，也提供給同步檢測器數(shù)據(jù)隨機函數(shù)發(fā)生器和電路的其它部件能利用同步鎖定信號去決定數(shù)據(jù)字節(jié)是否有效。置信計數(shù)器能夠很方便地被修改去得到同步鎖定信號得到的置信度，通常較高的置信度需要一個較長的同步檢測時間。另外，同步鎖定的丟失不用一直等到置信計數(shù)器返回到零(即可以要求5次成功的同步檢測來得到鎖定，但是只要有連續(xù)的三次同步檢測的失敗就可能引起同步的丟失)。同樣地，成功的同步檢測數(shù)次是可以封頂?shù)?，使得一旦同步被鎖定后，置信計數(shù)器不會再增量到大于鎖定的數(shù)值(但是如果沒有如期找到一個同步就會減量)。
在丟失輸入的同步之后的啟動時，置信計數(shù)器電路被設置為開始一個搜獲模式。在這個捕獲模式中，串行數(shù)據(jù)位被時鐘串行地送到串行到并行的變換器750，該變換器可以采用一個8位緩沖器形式。所以，在每個時鐘周期，檢查8位的數(shù)據(jù)字同步字節(jié)的出現(xiàn)。如果檢測到同步字節(jié)，計數(shù)啟動位就被置位，而且電路進入一個置信測試模式。每當計數(shù)啟動位被置位，模1504計數(shù)器開始計數(shù)，一直到下一個1504位(每一個是188個8位的字或一幀)被發(fā)送出去。在這個時候，同步被再次檢測，看看過程是否重復出現(xiàn)。如果不出現(xiàn)同步字節(jié)，計數(shù)啟動位就被復位，而捕獲方式就重新開始。如果檢測到一個連續(xù)的幀同步的預定數(shù)，同步鎖定信號就被置位，而電路進入一個幀鎖定模式。此后，正常的操作開始而且?guī)奖徊粩嗟貦z測去保證可靠的發(fā)射。如果在一個預定幀數(shù)內(nèi)沒有找到幀的同步信號，電路將會被切換，返回到捕獲模式，重新開始整個過程。
注意到置信計數(shù)器電路即可以被用于發(fā)射DTV信號，也可以被用于接收和顯示DTV或其它數(shù)字的幀信號的接收機中。如以上所述，這樣的接收機就面臨著一個同樣的建立和維持幀同步的問題，而且本發(fā)明的電路也將會對那樣的接收機有用處。
在本發(fā)明的一個方面，用于傳送層的信號的頻率，通過一個數(shù)據(jù)的交織器(INTERLEAVER)能夠做成與發(fā)射層中的信號頻率無關(guān)。在現(xiàn)有技術(shù)中以一種方法使數(shù)據(jù)交織，這是眾所周知的，在該方法中數(shù)據(jù)的頻率是被改變的。例如圖7表示來自發(fā)射層帶有19．39兆赫速率的數(shù)據(jù)的一個信號，通常被提供給一個里德-索洛蒙編碼器用于以常規(guī)的方式進行編碼。離開里德-索洛蒙編碼器550的數(shù)據(jù)將用于供給微處理器552，該處理器將對編碼數(shù)據(jù)進行交織，它通常以一個脈沖串的方式，以任意的速率提供給一個重新定時器緩沖器554。重新定時器緩沖器554通常會緩充來自微處理器的脈沖串模式的數(shù)據(jù)并且以一個特定的速率輸出一個按照它的時鐘控制的信號，通常是標準的10．76兆赫的速率。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中提供給重新定時器緩沖器554的10．76兆赫的時鐘信號常常是從一個被19．39兆赫時鐘(常常是從數(shù)據(jù)得出的)驅(qū)動的PLL556產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的另一個方面，現(xiàn)有技術(shù)的脈沖串模式微處理器可以利用一個合適的交織緩沖器來刪除。圖7表示一個里德索洛蒙編碼器，它可以在19．39兆赫的傳送層的頻率上接收數(shù)據(jù)，并提供編碼數(shù)據(jù)給一個數(shù)據(jù)交織器緩沖器208，該數(shù)據(jù)以一個43．04兆赫的速率從交織器的緩沖器208被讀出，并且供給格形編碼器210，該格形編碼器以和發(fā)射層關(guān)聯(lián)的10．76兆赫的速率輸出格形編碼數(shù)據(jù)。注意到速率變換的43．04兆赫的時鐘可以對格形編碼器210可用，并且因此能為進行格形編碼從交織器緩沖器208抽取數(shù)據(jù)作為定時之用。送到格形編碼器的時鐘是由一個速率變換器650提供的，該速率變換器用一個313*207*832／312／188／828的比率去變換它的進來的19．39兆赫的時鐘信號，去產(chǎn)生一個43．04兆赫的時鐘信號。最后的時鐘信號可以用一個因子4來降低或分頻去提供一個10．76兆赫的時鐘，并且可以供給發(fā)射層的其它部件。在本發(fā)明的這個方面，交織器的緩沖器208的任何一邊輸入或輸出的數(shù)字部件和現(xiàn)有技術(shù)中的相比較，是做得較為簡單的，因為這些部件能在連續(xù)的模式中操作，并且不需要考慮和脈沖串模式運行的配合問題。
圖6表示一個19．39兆赫的時鐘，該時鐘可以從數(shù)據(jù)(象在本發(fā)明的其它方面所接收的或修正的)或從一個本機振蕩器來得到。一個本機振蕩器的使用保證格形編碼器的連續(xù)運行，不管傳送信號的丟失或是傳送信號中的時鐘丟失。實際上，在丟失來自傳送層的信號的情況下(編碼信號)，也能使用本機時鐘去驅(qū)動里德-索洛蒙編碼器。因為至少一個公布過的標準要求發(fā)射層繼續(xù)去發(fā)射一個信號(通常是一個偽隨機信號)，即使原始的編碼信號丟失，也能保持里德-索洛蒙編碼器在運行，提供必要的數(shù)據(jù)信號去維持一個傳輸信號。
在還有的另一個本發(fā)明的實施例中，如果采用了一個有足夠處理能力的數(shù)字信號處理器(“DSP”)，全部的里德索洛蒙編碼，數(shù)據(jù)交織和格形編碼和頻率變換能夠在一連串的一個或多個適當編程的DSP中完成，該DSPs已經(jīng)被提供了所需要的時鐘。
圖8表示一個速率變換器電路，該電路包括一個被141分流的電路570，該電路570接收一個時鐘信號(例如一個19．39兆赫的信號)并向一個相位檢測器電路572提供分頻的信號，接著送到環(huán)路濾波器574，該濾波器驅(qū)動一個熱補償?shù)膲嚎卣袷幤?76。TXCO576的輸出提供給一個緩沖器并反饋給一個被313分流的電路580，該電路580還與相位檢測器572相連接。TXCO576在所需要的輸出頻率(即43．04兆赫)有一個中心頻率，并有一個+／-3赫茲的軌道，該軌道在標準的DTV系統(tǒng)中是載頻的最大容許頻偏。
在運行中，只要一個時鐘頻率出現(xiàn)在電路的輸入端，而該信號的頻率是在系統(tǒng)所需要的極限范圍內(nèi)，所產(chǎn)生的43．04兆赫的時鐘就會被允許對輸入信號進行跟蹤。如果輸入信號的頻率變化超出了極限范圍。TXCO576也不會跑出它的軌道，而且將在所要求的特性范圍內(nèi)限制維持輸出頻率。
圖8表示適合于作為輸出信號基礎的輸入信號的使用性能可以通過一個外部信號來表示，例如這里說明的與置信計數(shù)器電路有關(guān)聯(lián)的同步鎖定(SYNCLOCK)信號。當系統(tǒng)失去同步，一個門電路582能提供一個電壓信號，該信號將把TXCO576驅(qū)動到所要求的輸出頻率上。必要時，電壓信號的幅度可以由系統(tǒng)操作員來設置。例如通過一個用戶可調(diào)整的電位器(未示出)。
圖9，10和11表示一個格形編碼器，該編碼器接收要進行編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)流(DATAIN)。數(shù)字數(shù)據(jù)流被送到一個先入先出(FIFO)緩沖器52和一個分級／定時器電路54去與電路的其余部分在時間上對準數(shù)據(jù)。在適當?shù)臅r間、數(shù)據(jù)被送到一個半字節(jié)(nibble)選擇電路56，該電路根據(jù)編碼的方案規(guī)則從輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)中選擇適當?shù)膬晌话胱止?jié)。按順序，所選擇的半字節(jié)被一個格形編碼器58所編碼(對于DTV系統(tǒng)，該編碼器對輸入它的每兩位數(shù)據(jù)，提供3位的輸出數(shù)據(jù))，從格形編碼器58輸出的數(shù)據(jù)供給一個多路復用器，該多路復用器利用同步位和／或偽隨機數(shù)碼對數(shù)據(jù)進行多路復用操作，多路復用器59的編碼輸出提供給一個輸出寄存器59。圖9的電路的運行由控制邏輯51來控制，該控制邏輯協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的分幀，和恰當時使符號和段計數(shù)器53，55復位。計數(shù)器53，55的輸出提供給啟動器57，該啟動器向電路其它部件提供定速的信號，使得每一個在幀的范圍內(nèi)需要知道來到的數(shù)據(jù)位置的部件，有該可用的數(shù)據(jù)。
在運行中，一個數(shù)字數(shù)據(jù)流被提供給格形編碼電路并被輸入緩沖器和分級部件接收。控制邏輯51查看來到的數(shù)據(jù)去確定幀的邊界。一旦建立了幀，控制邏輯51使符號計數(shù)器53和段計數(shù)器55復位去開始一個新的幀。當數(shù)據(jù)被接收之后，符號和段計數(shù)器53，55被增量，并根據(jù)數(shù)據(jù)的格式進行它們的循環(huán)。符號和段計數(shù)器53，55驅(qū)動啟動器57，該啟動器送出適當?shù)目刂疲x擇信號給電路的其它部件。
圖9表示在來自啟動器57的信號的引導下，半字節(jié)的選擇電路56從下一個要編碼的輸入數(shù)據(jù)流中選擇適當?shù)陌胱止?jié)。在標準的DTV信號的情況下，選擇的半字節(jié)是根據(jù)DTV的技術(shù)要求來完成的〔數(shù)字的電視標準的附件D，表2〕，雖然也能用任何其它的變換方案來完成。因此，每一半字節(jié)是通過格形編碼器58，按選擇的順序來進行編碼的。根據(jù)系統(tǒng)所遵守的規(guī)程，作為適當?shù)闹付ㄒ?guī)程和按照啟動器57的引導，多路復用器交替地輸出格形編碼數(shù)據(jù)或同步數(shù)據(jù)。即使丟失一個輸入數(shù)據(jù)信號或丟失同步，一個數(shù)據(jù)位(“PN”)的偽隨機流可以被多路復用器54送入輸出的數(shù)據(jù)流。
半字節(jié)選擇電路56在12個存儲寄存器R1，R12的每一個中接收數(shù)字數(shù)據(jù)流(DATA IN)。輸入的數(shù)據(jù)流串行地到達而且能夠循環(huán)進入后續(xù)的存儲寄存器R1，R12中。這12個寄存器連到一個第一多路復用器62的一側(cè)。在一個在幀的范圍內(nèi)基于輸入數(shù)據(jù)的定位的多路復用器控制信號(沒示出)的控制之下，這個第一多路復用器62在它的輸出端提供輸入數(shù)據(jù)的字節(jié)之一。第二個多路復用器64在第二多路復用器的控制信號的控制下接收選擇的字節(jié)，并且選擇兩個位的數(shù)據(jù)去輸出。輸出的位被送到格形編碼器，該編碼器把這兩位編碼成3位，該三位然后被送入發(fā)射系統(tǒng)中的下一級。
圖10是一個半字節(jié)選擇電路56，該電路在本發(fā)明中可以用于接收一個數(shù)字數(shù)據(jù)流(DATA IN)。一個格形編碼電路可包括一個輸入多路復用器72，該多路復用器對一串12個寄存器R1，R12的第一個進行加載，利用或是來自一個輸入多路復用器72的數(shù)據(jù)，從一串12個寄存器R1，R12的第一個加載，或是利用來自這個串中的最后的寄存器(R12)的內(nèi)容加載，以便導致全部寄存器的循環(huán)通過。在每一位選擇的時刻，最后的寄存器(R12)的內(nèi)容被送給一個半字節(jié)選擇電路74，該電路根據(jù)預先選定的規(guī)程從最后的寄存器R12選擇諸位中的兩位。當每一個半字節(jié)從最后的寄存器被選出，每一次諸寄存器的內(nèi)容循環(huán)一個寄存器，使得全部的在一個段內(nèi)的12個字節(jié)都依次地送到半字節(jié)選擇電路74，總共有4次。當全部的12個字的位從半字節(jié)選擇電路74輸出后，輸入多路復用器72對12個寄存器R1，R12加載新數(shù)據(jù)，去對下一段的數(shù)據(jù)進行編碼。
還有另一個格形編碼器的實施例表示在圖11中，在該圖中一個輸入數(shù)據(jù)流(DATA IN)被一個第一多路復用器82引向12個并行的寄存器R1，R12。一旦這些寄存器被加載后，與每一個存儲寄存器R1，R12相關(guān)的半字節(jié)，選擇電路84將從它們相關(guān)的存儲寄存器R1，R12選擇兩個數(shù)據(jù)位，并把選擇好的位提供給一個相關(guān)的格形編碼器86。每個格形編碼器86根據(jù)預定的編碼方案，對接收到的比特位進行編碼，并且把三個編碼位提供給一個輸出多路復用器88的輸入端。輸出多路復用器根據(jù)規(guī)程從適當?shù)母裥尉幋a器86選擇編碼位。如果采用了標準DTV系統(tǒng)的格形編碼方案，請注意圖11中的實施例的格形編碼器，要求深度為1而圖10中的編碼器要求一個12的深度。
眾所周知，信號放大器時常把非線性引入被放大的信號。要使被那樣的非線性放大器放大的信號能夠線性化，眾所周知是以一種方式使輸入信號預先失真，該方式是使預先的失真恰好與放大器所加的非線性的影響相反。圖12是(表示信號的幅度與頻率的關(guān)系)一個有圖12(A)中形式的輸入信號被如圖12(B)中所示的一個傳遞函數(shù)預先失真(或預先修正)。在放大器把如圖12(C)所示的放大效應加于預先修正的輸入信號之后，修正后所得的放大的信號如圖12(D)所示。為了進一步的說明，在圖13中表示出如圖12所示的同樣信號和效應，不過這組圖形是在頻域中表示的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所知道的預先修正的方法受到放大器的頻率響應和系統(tǒng)帶寬的限制。被利用于消除放大器失真的預先修正的結(jié)果，在相位和振幅中是被放大器的輸入電路所修改的。在相位和振幅中的這些變化限制了在放大器中消除失真的結(jié)果。例如，通常的放大器的輸入電路時常有如圖14中在所示的頻段的振幅和相位特性。這些振幅和相位的變化阻礙了刪除全部放大器不需要的失真。在這樣一個電路中通常得到的結(jié)果信號是如圖15中所示的一個頻域系列的圖。請注意由未修正的失真產(chǎn)生的頻率成分的旁瓣。
一種用于刪除不需要的非線性的方法是去在現(xiàn)有技術(shù)的預先修正和非線性放大器之間，插入一個振幅和相位修正器。修正器被調(diào)到使得它的振幅和相位響應和非線性放大器的振幅和相位響應相反。
圖16是一個電路，該電路能改進放大器系統(tǒng)的響應，它可以包括一個非線性放大器170，和與它相關(guān)的放大器輸入電路166，和放大器輸出電路172。一個用于振幅對輸入的預先修正電路(即一個線性校正器)164、和用于相位對輸入的預先修正電路(即一個相位校正器)162，能夠在常規(guī)的方式下為特定的放大器170和所關(guān)注的頻率范圍調(diào)整非線性。一個頻率響應和相位校正器166處在線性校正器164和放大器輸入電路168之間，而且被調(diào)整去補償輸入電路，使得部件的級聯(lián)對(校正器166和電路168)的最終結(jié)果是1。由此，預先修正信號在非線性放大器170中能夠被完全地補償。
請注意圖16中的電路中，相位校正器162是在線性校正器164之前。這是這些校正器的優(yōu)選配置，因為如果這些校正器的順序反過來，振幅預先修正的調(diào)整，在相位的預先修正中會產(chǎn)生不需要的變化。這些不需要的變化是能消除的，但是，調(diào)整電路去刪除不需要的相互作用的影響是比較難的。
非線性放大器170的放大器輸出電路172常常也會改變整個系統(tǒng)的頻率和相位響應。要控制這個效果，可以加入一個與頻率響應校正器160去校正整個系統(tǒng)，為了頻率和相位響應的通透性。
頻率響應校正器160和166可以每個用逐段線性校正電路來實現(xiàn)，該電路能在一個指定的頻率范圍內(nèi)修正信號的頻率響應和群延遲(或相位)。這些校正器必須能做到(1)修改振幅對頻率的特性，并與相位(延遲)無關(guān)；(2)修改相位(延遲)對頻率的特性(所謂的“群延遲”)。在一個優(yōu)選的實施例中，頻率響應校正器將獨立地實現(xiàn)這些規(guī)定的每一個性能。
相位校正器162可以在一個逐段線性校正電路中實現(xiàn)，該電路可以如修改一個輸入電平的函數(shù)那樣來修改一個信號的相位傳遞函數(shù)。用于圖16電路中的放大器可以是打算把一個輸入信號的電平增加到更高電平的任何裝置，但是通常在它的傳遞函數(shù)中具有非線性和不連續(xù)性。這樣一個放大器可以是固態(tài)的(例如一個雙極型的、金屬氧化物半導體場效應晶體管，光敏的金屬氧化物半導體，金剛砂等)或者可能是一個真空管(例如一個離子管，四極管。調(diào)速管等)。放大器輸入電路168通?？梢允前ㄔ诜糯笃鞯妮斎腚娐?，例如輸入匹配電路，濾波器，空腔，環(huán)行器等。放大器的輸出電路172通?？梢园ǚ糯笃鞯妮敵鲭娐?，例如輸出匹配電路，濾波器，空腔，環(huán)行器等。
用于本發(fā)明這個方面的這組校正器，可以設計為從相位校正器162和線性校正器166開始。這樣的校正器電路一般能設計成去產(chǎn)生與放大器的異常反匹配的所需的預失真信號。已經(jīng)設計了線性和相位校正器，跟在線性校正器后面的頻率響應校正器可以隨后設計，因為它要校正由放大器輸入電路引起的與頻率有關(guān)的誤差。最后，在信號流開頭部分的頻率響應校正器可以設計成能消除包括放大器輸出電路的總的傳遞函數(shù)中的誤差。
圖17表示與圖16相同的部件已經(jīng)用相同的參考號碼來標明，可以知道在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，預先修正通常是在一個中頻來完成的。本發(fā)明的這個方面的方塊圖可以改成如圖17中所示，其中頻率混頻器(或變換器)174被置于預先修正部件和非線性放大器170之間?？梢杂脕碜砸粋€頻率基準176的信號提供給混頻器174，去把被放大的信號變換到一個新的頻率。頻率基準176可包括一個振蕩器，調(diào)諧電路，外部基準或任何常規(guī)的裝置或電路去供給一個基準頻率。
精密的頻率控制要求，該要求是對DTV廣播電臺提出的，以保證與其它頻道的最低干擾，就要求對互調(diào)產(chǎn)物，頻率穩(wěn)定性和控制給予特殊的關(guān)注。一個用于獲得滿意的頻率控制的一個系統(tǒng)如圖18和19的功能方塊圖中所示，該圖表示一個典型的場所，在該場所產(chǎn)生了電視信號(例如一個演播室)〔圖18〕，而在該場所電視信號被廣播(例如一個發(fā)射機現(xiàn)場)〔圖19〕。圖18表示來自多路的和交替的信號源的電視信號，演播室音頻／視頻可以供給一個常規(guī)的MPEG-2編碼器180，該編碼器利用一個外部的時鐘基準182以一種常規(guī)的方式對信號進行編碼。時鐘基準182可以是任何高穩(wěn)定的時鐘源，特別是一個在遠方地點便于接收的時鐘源，例如一個全球定位系統(tǒng)的GPS信號。編碼器180能夠提供一個內(nèi)部的解碼器，以便給一個本機的音頻-電視監(jiān)視器184提供一個監(jiān)視器信號。編碼電視信號供給一個偉大聯(lián)盟(GRAND ALLIANCE)系統(tǒng)的傳送裝置186，該裝置將把進來的MPEG-2信號格式化為偉大聯(lián)盟系統(tǒng)的“傳遞層”所需要的適合的格式。換句話說，偉大聯(lián)盟(GA)的傳送裝置可以(通過一個可選擇的開關(guān))從一個外部的MPEG-2信號發(fā)生器接收一個信號。傳送層格式化的信號可以提供給多路復用器188，該多路復用器對傳送格式化的信號與其它數(shù)據(jù)進行多路復用并提供多路復用的數(shù)據(jù)給發(fā)射設備190，用于發(fā)射到一個廣播發(fā)射機現(xiàn)場。沿著一條有些并行的路徑，一個“標準的電視”視頻信號或信號可以通過一個模擬的到數(shù)字的變換器變換為數(shù)字的格式，而數(shù)字化的視頻信號，與它的相應的數(shù)字音頻信號一起能夠提供給一個NTSC4／1的壓縮器194。被壓縮的數(shù)字NTSC信號被提供給多路復用器1888，用于與傳遞層的格式化信號進行多路復用和用于通過發(fā)射設備190進行發(fā)射。每一個編碼器180，傳送層裝置186，多路復用器188，A／D192和壓縮器194是被鎖定到公共時鐘基準186上。如果時鐘基準是從眾所周知的全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)(或任何相同的現(xiàn)有的穩(wěn)定系統(tǒng))取得的，演播室可以采用由衛(wèi)星系統(tǒng)提供的1兆赫基準信號。這樣(由傳送層裝置186產(chǎn)生的)DTV信號和數(shù)字NTSC信號都被鎖定，用于有效的數(shù)字的傳輸?shù)桨l(fā)射機的現(xiàn)場。因為DTV信號被鎖定到公共的基準時鐘，多路復用操作可在一個同步模式中用數(shù)字的NTSC信號來完成。
圖19表示當多路復用信號到達發(fā)射機現(xiàn)場時，它能被多路分解器進行多路分解(該多路分解器能使用發(fā)射設備190提供的前向糾錯信號)而且作為DTV和NTSC兩個數(shù)據(jù)流被提供出來。DTV信號能被格式化用于DTV的廣播，而且被一個激勵器200所放大，功率放大和向上變頻，并最后通過一付適當?shù)奶炀€204廣播出去。NTSC信號能被一個NTSC解碼器208解碼到基帶和通過常規(guī)的裝置廣播。多路分解器198，激勵器200，功率放大器和向上變頻器202和NTSC解碼器208每一個都被鎖定到一個公共時鐘基準212。
在發(fā)射機現(xiàn)場的時鐘基準212，最好選擇與演播室現(xiàn)場用的時鐘基準182是公用的(圖18)。例如兩個現(xiàn)場都可以用相同的全球定位系統(tǒng)的基準信號。通過使用相同的基準信號(例如10兆赫的GPS信號)，DTV信號和NTSC信號被鎖定到相同的穩(wěn)定信號源。作為結(jié)果，NTSC單色信號(在3．58兆赫)被鎖定到穩(wěn)定頻率源該頻率源將會減少發(fā)送DTV導頻信號和發(fā)送NTSC彩色信號之間的相似性和／或干擾的強度。
在演播室現(xiàn)場和發(fā)射機現(xiàn)場也能公用其它穩(wěn)定的時鐘基準信號去實現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點。例如，如果演播室現(xiàn)場非常接近發(fā)射機現(xiàn)場、演播室和發(fā)射機間的STL傳輸就能消除，而且時鐘信號能以常規(guī)的方法在演播室和發(fā)射機之間傳送。
如果有需要，此表示在圖18和圖19中與時鐘基準(CLK REF)有關(guān)的全部部件的較少的幾個，需要連到一個單獨的(或有關(guān)的)時鐘基準。如果DTV激勵器200和發(fā)射機(功放和向上變頻202)只使用一個公共的時鐘基準，通過使用本發(fā)明的這個實施例所得到的相鄰的和同頻道的干擾就能得到改善。另外，通過在多處使用一個公用的時鐘基準，本發(fā)明的優(yōu)點能更廣泛地被用于許多場合。如果許多激勵器和發(fā)射機使用一個公共的穩(wěn)定基準，例如一個衛(wèi)星信號，每一個衛(wèi)星信號能產(chǎn)生一個NTSC和DTV信號，該信號不僅能減少與同時產(chǎn)生的電視信號的干擾，還能減少與其它在別的場合產(chǎn)生的信號的干擾、其它場合被指定的頻道由于頻率的不精確可能另外引起干擾。
一個用于發(fā)射一個射頻信號的發(fā)射系統(tǒng)包括用于接收一個含有已編碼的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號的裝置，其中，所述信號包括一個第一時鐘信號；用于從該數(shù)據(jù)信號復原該第一時鐘信號的數(shù)據(jù)復原裝置；一個用于改變該數(shù)據(jù)信號中的數(shù)據(jù)順序的數(shù)據(jù)隨機化器；一個編碼器，根據(jù)指定的編碼方案對該隨機化的數(shù)據(jù)信號進行編碼；一個格形(trellis)編碼器，用于對該已編碼的數(shù)據(jù)信號進行格形(trellis)編碼；一個脈沖整形裝置，將該格形(trellis)編碼的數(shù)據(jù)信號約束在一個固定的帶寬之內(nèi)；用于將一個導頻信號加入到該受到約束的數(shù)據(jù)信號中去的導頻信號裝置；將該受到約束的數(shù)據(jù)信號和導頻信號向上變頻到一個信道頻率的向上變頻裝置；用于放大該已向上變頻的數(shù)據(jù)信號和導頻信號的放大器裝置；以及用于發(fā)射該已放大的諸信號的廣播裝置。
權(quán)利要求
1．一個用于發(fā)射一個射頻信號的發(fā)射系統(tǒng)，包括(a)用于接收一個含有已編碼的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號的裝置，其中所述信號包括一個第一時鐘信號；(b)用于從該數(shù)據(jù)信號中復原該第一時鐘信號的數(shù)據(jù)復原裝置；(c)一個數(shù)據(jù)隨機化器，用于改變該數(shù)據(jù)信號中數(shù)據(jù)的順序；(d)一個編碼器，根據(jù)一種指定的編碼方案對該隨機化的數(shù)據(jù)信號進行編碼；(e)一個格形(trellis)編碼器，對該已編碼的數(shù)據(jù)信號進行格形(trellis)編碼；(f)一個脈沖整形裝置，用于將已進行格形(trellis)編碼的數(shù)據(jù)信號約束在一個固定的帶寬之內(nèi)；(g)一個導頻信號裝置，用于將一個導頻信號加入到該受到約束的數(shù)據(jù)信號中去；(h)用于將該受到約束的數(shù)據(jù)信號以及導頻信號向上變頻到一個信道頻率的向上變頻裝置；(i)用于放大該受到約束的數(shù)據(jù)信號以及導頻信號的放大器裝置；以及(j)用于發(fā)射已放大的諸信號的廣播裝置。
2．權(quán)利要求1所述的一個發(fā)射系統(tǒng)包括對所述第一時鐘信號中的頻率誤差進行測定的裝置，以及對所述向上變頻裝置進行調(diào)整、使得該向上變頻信號的頻率按照一個與所測定的誤差有關(guān)的數(shù)值進行調(diào)整的裝置。
3．在權(quán)利要求1所述的一個發(fā)射系統(tǒng)中，所述編碼器是一個里德-索洛蒙(Reed Solomon)編碼器，以及所述脈沖整形裝置是一個奈奎斯特濾波器，并且其中所述奈奎斯特濾波器是一個從根-升-余弦濾波器，它具有一個約為0．115的α因子，所述奈奎斯特濾波器最好是一個有限沖擊響應濾波器。
4．在權(quán)利要求1到3中任何一項所述的一個發(fā)射系統(tǒng)中，在該數(shù)據(jù)信號已經(jīng)被脈沖整形之后，該導頻信號被插入到該數(shù)據(jù)信號中去，并且該數(shù)據(jù)信號在被向上變頻之前被轉(zhuǎn)換為一個模擬信號。
5．在權(quán)利要求4所述的一個發(fā)射系統(tǒng)中，所述向上變頻裝置包括一個中頻混頻器以及一個信道混頻器，所述中頻混頻器接收一個從所述第一時鐘信號中已經(jīng)導出的一個中頻載頻信號，并且所述中頻載頻信號的頻率按照所述第一時鐘信號的誤差進行調(diào)整。
6．在權(quán)利要求5所述的一個發(fā)射系統(tǒng)中，所述信道混頻器接收一個已經(jīng)從所述第一時鐘信號中導出的第二時鐘信號，并且所述第二時鐘信號按照所述第一時鐘信號中的誤差進行調(diào)整。
7．在一個電視發(fā)射系統(tǒng)中，使用一種里德-索洛蒙編碼和一種格形(trellis)編碼方法對一組數(shù)字電視信號進行編碼，在送往廣播裝置之前，將一個導頻信號插入到該已編碼的電視信號中去，在插入所述的導頻信號之前，該已編碼的電視信號被脈沖整形。
8．一個數(shù)字電視發(fā)射機包括一個數(shù)字調(diào)制器，用于接收包括準備由該發(fā)射機發(fā)射的電視信息諸信號的一個數(shù)據(jù)部分和一個時鐘部分的數(shù)字輸入諸信號，該數(shù)字調(diào)制器包括一個數(shù)字格式化電路，用于對由該發(fā)射機發(fā)射的數(shù)字輸入諸信號進行格式化，一個數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換電路，用于提供作為一個輸出的數(shù)字時鐘諸信號，一個功率放大器電路，用于接收該模擬輸出諸信號，將該模擬輸出諸信號跟至少一個載頻信號進行混頻，并放大該混頻后的載頻信號，該功率放大器電路包括至少一個向上變頻器級，用于接收含有一個基準信號的一個載頻信號，一個時鐘校正電路從該數(shù)字調(diào)制器接收該數(shù)字時鐘輸入信號，以便檢測該數(shù)字時鐘基準信號中的任何偏差，并提供一個偏差信號，作為檢測到的偏離程度的函數(shù)，還有一個可變的載頻信號源，用于產(chǎn)生該載頻信號以及該基準信號，響應于來自該時鐘校正電路的諸偏差信號，以便沿著補償該數(shù)字時鐘輸入信號的任何偏差的方向改變載頻頻率。
9．在權(quán)利要求8所述的發(fā)射機中，該功率放大器電路包括兩個向上變頻器頻率級，一個第一中頻變頻器以及一個第二輸出射頻載頻變頻器，一個中頻載頻源和一個輸出頻率載頻源，用于分別地向該中頻和輸出射頻諸變頻器提供諸載頻頻率，該中頻源提供該基準信號，并且響應于來自該時鐘校正電路的該偏差信號，修改該模擬載頻諸信號，以便補償該數(shù)字時鐘輸入信號的任何偏差，其中輸入時鐘輸入信號的任何偏差都在該模擬輸出信號所包含的一個基準信號中反映出來，同時，來自該校正電路的該偏差信號以一種校正從至少一個向上變頻器輸出的該基準信號的方式改變該基準信號的頻率。
10．一個數(shù)字電視發(fā)射機包括一個激勵器電路，適于接收相應于數(shù)字電視諸信號的一組數(shù)字數(shù)據(jù)流，以便按照數(shù)字電視諸標準格式化該數(shù)字數(shù)據(jù)流以及將該格式化的數(shù)字數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為模擬形式，一個功率放大器，被連接以模擬形式從含有至少一個混頻器電路的該激勵器電路中接收該數(shù)字電視諸信號，以便用處于一個被指定的電視信道頻率的一個載頻以模擬形式調(diào)制該數(shù)字電視諸信號，以及放大具有符合數(shù)字電視諸標準的帶寬的諸載頻信號，同時，一個導頻插入電路被連接到該激勵器電路，以便在該數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬形式之前，將一個導頻信號插入到該數(shù)字數(shù)據(jù)流中去，其中，被該激勵器電路接收的該數(shù)字數(shù)據(jù)流包括一個時鐘信號，并且該激勵器電路從該數(shù)字數(shù)據(jù)流中抽取該時鐘信號，同時所述發(fā)射機還包括一個頻率控制電路，用于控制被連接向諸混頻器電路之一施加諸向上變頻信號的該已調(diào)制的諸載頻信號的帶寬的頻率，該頻率控制電路被連接，以便從該激勵器電路接收該已抽取的諸時鐘信號，并將該已抽取的諸時鐘信號跟一個標準進行比較，以及使用該差值去控制諸向上變頻信號的頻率。
11．在權(quán)利要求10所述的一個數(shù)字電視發(fā)射機中，該激勵器電路包括一個同步于輸入數(shù)字數(shù)據(jù)諸信號的第一部分以及在一個速率轉(zhuǎn)換電路控制下的第二部分，該速率轉(zhuǎn)換電路同步于諸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的諸時鐘信號，但若諸數(shù)字信號偏離預設的諸限值，則提供與諸數(shù)字信號無關(guān)的同步。
12．一個數(shù)字電視發(fā)射機包括一個數(shù)字調(diào)制器，用于接收諸數(shù)字輸入信號，后者包括準備由該發(fā)射機發(fā)射的電視信息諸信號，該數(shù)字調(diào)制器包括一個數(shù)字格式化電路，用于對數(shù)字輸入諸信號進行格式化，以便由該發(fā)射機進行發(fā)射，一個數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換電路用于將該已格式化的諸數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬輸出諸信號，以及一個電路，用于提供作為一個輸出的該數(shù)字時鐘輸入諸信號，一個功率放大器電路，用于接收該模擬輸出諸信號，將該模擬輸出諸信號跟至少一個載頻信號進行混頻，放大該混頻后的載頻信號，該功率放大器電路包括至少一個向上變頻級用于接收包括一個基準信號的一個載頻信號，一個時鐘校正電路從該數(shù)字調(diào)制器接收該數(shù)字時鐘輸入信號，以便檢測該數(shù)字時鐘基準信號的任何偏差，并提供一個偏差信號，作為檢測到的偏離程度的函數(shù)，還有一個可變的載頻信號源，用于產(chǎn)生該載頻信號以及該基準信號，響應于來自該時鐘校正電路的諸偏差信號，以便沿著補償該數(shù)字時鐘輸出信號的任何偏差的方向改變載頻頻率，其中該功率放大器電路最好分別地包括兩個向上變頻頻率級，一個第一中頻變頻器以及一個第二輸出頻率載頻變煩器，一個中頻載頻源以及輸出射頻諸變頻器，并且該中頻源提供該基準信號，同時響應于來自該時鐘校正電路的該偏差信號，修改該模擬載頻諸信號，以便補償該數(shù)字時鐘輸入信號中的任何偏差。
13．一種通過一臺電視發(fā)射機，將準備由一臺數(shù)字電視發(fā)射機發(fā)射的數(shù)字電視諸信號的頻率保持在數(shù)字電視諸標準的范圍之內(nèi)以降低潛在的同信道干擾的方法，該電視發(fā)射機適于從一個電視信號源接收諸電視信號，該電視信號源以數(shù)字數(shù)據(jù)流的形式，跟在該數(shù)字數(shù)據(jù)流的同步中所涉及的諸時鐘信號一起，以及用于發(fā)射作為數(shù)字電視諸信號的數(shù)字數(shù)據(jù)流，包括從該數(shù)據(jù)流中抽取諸時鐘信號，將該已抽取的諸時鐘信號跟一個基準時鐘信號源加以比較，以產(chǎn)生一個差值信號，后者是已抽取的諸時鐘信號跟諸基準時鐘信號之間的時序的一個函數(shù)，并且使用該差值信號，以一種補償已抽取的諸時鐘信號跟諸基準時鐘信號之間的時序上的任何偏差的方式去控制該數(shù)字電視發(fā)射機的發(fā)射頻率，其中該數(shù)字發(fā)射機包括一個功率放大器級，它具有至少一個向上變頻級，以便用待發(fā)射的數(shù)字電視諸信號去調(diào)制一個較高的頻率，以及使用該差值信號去控制該發(fā)射頻率的步驟，沿著一種補償已抽取的諸時鐘信號跟諸基準時鐘信號之間的時序上的任何偏差的方向，控制施加于該向上變頻級的較高的頻率。
14．在權(quán)利要求13所述方法中，該功率放大器級包括一個中頻向上變頻器級和一個信道頻率變頻器級，使用該差值信號去控制該向上變頻器級頻率的步驟，使用該差值信號，沿著一個補償已抽取的諸時鐘信號跟諸基準時鐘信號之間的時序上的任何偏差的方向，去控制施加于該中頻向上變頻器級的中頻頻率，該數(shù)字電視發(fā)射機將該數(shù)字數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為模擬信號形式，后者代表著待發(fā)射的諸數(shù)字信號，并且該模擬信號包括一個基準信號，在該比較步驟中，該已抽取的時鐘信號跟該基準時鐘信號之間的任何偏差，都在該模擬信號所包含的該基準信號中反映出來，并且，使用該差值去控制該發(fā)射頻率的步驟沿著一個校正從至少一個向上變頻器級輸出的該基準信號的方向去控制施加于該向上變頻器級的該較高的頻率，以便改變該較高的頻率。
全文摘要
一個用于發(fā)射一個射頻信號的發(fā)射系統(tǒng)包括:用于接收一個含有已編碼的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號的裝置,其中,所述信號包括一個第一時鐘信號;用于從該數(shù)據(jù)信號復原該第一時鐘信號的數(shù)據(jù)復原裝置;一個用于改變該數(shù)據(jù)信號中的數(shù)據(jù)順序的數(shù)據(jù)隨機化器;一個編碼器,根據(jù)指定的編碼方案對該隨機化的數(shù)據(jù)信號進行編碼;一個格形(trellis)編碼器,用于對該已編碼的數(shù)據(jù)信號進行格形編碼。
文檔編號H04B1/04GK1204897SQ9810631
公開日1999年1月13日 申請日期1998年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月3日
發(fā)明者埃德·特威切爾, 戴維·丹尼爾森, 鮑勒·戴維斯, 鮑勒·普朗卡, 戴夫·尼克爾 申請人:哈里公司