專利名稱：具有訓(xùn)練模式的自適應(yīng)信道均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)的自適應(yīng)信道均衡，該信號(hào)可以包含高清晰度電視信息。
在接收機(jī)從以碼元形式傳送數(shù)字信息的調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)數(shù)據(jù)通常要求三種功能用于碼元同步的定時(shí)恢復(fù)、載波恢復(fù)(頻率解調(diào)到基帶)以及信道均衡。定時(shí)恢復(fù)是一種使接收機(jī)時(shí)鐘(時(shí)基)同步于發(fā)射機(jī)時(shí)鐘的過程。這允許接收的信號(hào)在最佳點(diǎn)被及時(shí)抽樣，以減少與接收碼元值的直接判決處理相聯(lián)系的限幅誤差的可能性。載波恢復(fù)是一種使所接收的RF信號(hào)在被下變頻到較低的中頻通帶(例如基帶附近)之后被移頻到基帶，以恢復(fù)調(diào)制的基帶信息的過程。
許多數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通訊系統(tǒng)使用自適應(yīng)均衡來補(bǔ)償在信號(hào)傳輸信道上的干擾和改變信道狀態(tài)的效應(yīng)。均衡過程估計(jì)傳輸信道的傳遞函數(shù)，并且將該傳遞函數(shù)的逆應(yīng)用于所接收的信號(hào)以便減少或消除失真效應(yīng)。信道均衡一般使用濾波器去除例如由于傳輸信道的頻率相關(guān)時(shí)變響應(yīng)產(chǎn)生的接收信號(hào)幅度和相位失真，因此提供改進(jìn)的碼元判決能力。均衡去除由包括傳輸信道的低通濾波效應(yīng)的傳輸信道干擾引起的基帶碼元間干擾(ISI)。ISI使得給定碼元的值被前面和后面的碼元值失真，實(shí)質(zhì)上表示為碼元“重影”，因?yàn)镮SI包括相對(duì)于一個(gè)給定判決區(qū)域的參考碼元位置的提前和延遲的碼元。
自適應(yīng)均衡器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)數(shù)字濾波器。在使用自適應(yīng)均衡器的系統(tǒng)中，必需提供一種修改濾波器響應(yīng)的方法以便充分地補(bǔ)償信道失真?？梢缘玫揭恍┧惴ㄓ糜谛薷臑V波器系數(shù)并由此修改濾波器響應(yīng)。一種廣泛使用的方法應(yīng)用最小均方值(LMS)算法。在這種算法中，通過改變作為表示誤差信號(hào)函數(shù)的系數(shù)值，迫使均衡器輸出信號(hào)近似一個(gè)參考數(shù)據(jù)序列。通過從參考數(shù)據(jù)序列中減去均衡器輸出信號(hào)形成這個(gè)誤差信號(hào)。隨著誤差信號(hào)趨近于零，均衡器趨近于收斂，因此均衡器輸出信號(hào)和參考數(shù)據(jù)序列近似于相等。
當(dāng)均衡器操作啟動(dòng)時(shí)，通常未將系數(shù)值(濾波器抽頭加權(quán)值)設(shè)定在產(chǎn)生足夠信道失真補(bǔ)償?shù)闹瞪?。為迫使均衡器系?shù)初始收斂，一個(gè)公知的“訓(xùn)練(training)”信號(hào)可以用作參考信號(hào)。例如偽隨機(jī)數(shù)(PN)序列的訓(xùn)練信號(hào)已經(jīng)廣泛地用于通訊裝置如電視接收機(jī)和電話調(diào)制解調(diào)器中。在傳輸中使用已知的PN序列訓(xùn)練信號(hào)的主要好處是可以精確地獲得誤差，并且可以訓(xùn)練均衡器以在發(fā)射和接收數(shù)據(jù)之前和期間均衡傳輸信道。
在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)將訓(xùn)練信號(hào)編程。通過從自適應(yīng)均衡器輸出減去本地產(chǎn)生的訓(xùn)練信號(hào)的接收機(jī)拷貝在接收機(jī)形成誤差信號(hào)。訓(xùn)練信號(hào)如已知的幫助打開接收信號(hào)初始閉合的“眼”特性。在與訓(xùn)練信號(hào)自適應(yīng)之后，“眼”已經(jīng)大大地打開并且均衡器轉(zhuǎn)換到直接判決操作模式。在這種模式中通過使用來自均衡器輸出的實(shí)際碼元值而不是使用訓(xùn)練信號(hào)獲得濾波器抽頭加權(quán)值的最后收斂。直接判決均衡模式能夠比周期性地使用發(fā)射的訓(xùn)練信號(hào)的方法更快地跟蹤和消除時(shí)變信道失真。為了給直接判決均衡提供可靠的收斂和穩(wěn)定的系數(shù)值，判別的大約90％必須是正確的。訓(xùn)練信號(hào)幫助均衡器獲得這90％的正確判決水平。
在一些系統(tǒng)中，“盲(bind)”均衡用于提供均衡器系數(shù)值的初始收斂并且迫使“眼”打開。在盲模式中，響應(yīng)使用一個(gè)已知函數(shù)或算法計(jì)算的誤差信號(hào)粗略地調(diào)節(jié)濾波器系數(shù)。最通用的盲均衡算法是恒定模數(shù)算法(CMA)和減縮構(gòu)象算法(RCA)。這些算法在例如Proakis的數(shù)字通訊，McGraw-HillNewYork，1989和Godard的“兩維數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的自恢復(fù)均衡和載波追蹤”，見IEEE Transaction on Communications(IEEE通信文集)，Nov.1980中進(jìn)行了討論。簡單地說，CMA取決于如下事實(shí)，在判定瞬間，所檢測(cè)的數(shù)據(jù)碼元的模數(shù)應(yīng)該落在定義不同直徑的若干(構(gòu)象)圓圈之一的點(diǎn)的軌跡上。RCA依賴于在主要發(fā)射構(gòu)象內(nèi)形成“超構(gòu)象”。首先迫使數(shù)據(jù)信號(hào)適合于一個(gè)超構(gòu)象，然后超構(gòu)象被細(xì)分以包括整個(gè)構(gòu)象。
本發(fā)明的目的是提供一種具有訓(xùn)練模式的自適應(yīng)信道均衡器。根據(jù)本發(fā)明的原理，通過使接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)再循環(huán)通過均衡器獲得更快的均衡。在處理VSB調(diào)制信號(hào)的高清晰度電視接收機(jī)的情況下，訓(xùn)練數(shù)據(jù)在字段同步間隔之間的數(shù)據(jù)字段間隔內(nèi)被再循環(huán)若干次。


圖1是先進(jìn)的電視接收機(jī)如高清晰度電視(HDTV)接收機(jī)的一部分方塊圖，它包括一個(gè)按照本發(fā)明原理的工作在訓(xùn)練模式下的自適應(yīng)均衡器系統(tǒng)。
圖2描述了根據(jù)大聯(lián)盟(Grand Alliance)HDTV系統(tǒng)的VSB信號(hào)的數(shù)據(jù)幀格式。
圖3示出一個(gè)數(shù)據(jù)字段的字段同步分量的格式。
圖4詳細(xì)示出圖1中訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)網(wǎng)絡(luò)。
圖5描述了有助于理解圖4中網(wǎng)絡(luò)工作的波形。
圖6詳細(xì)示出圖1中自適應(yīng)信道均衡器。
在圖1的電視接收機(jī)中，調(diào)制的模擬HDTV輸入信號(hào)由輸入網(wǎng)絡(luò)14處理，輸入網(wǎng)絡(luò)14例如包括RF調(diào)諧電路、一個(gè)用于產(chǎn)生中頻通帶輸出信號(hào)的雙變頻調(diào)諧器以及適當(dāng)?shù)脑鲆婵刂齐娐?。接收的信?hào)是如由美國大聯(lián)盟HDTV系統(tǒng)建議使用的8-VSB調(diào)制信號(hào)。這樣一種VSB信號(hào)由一個(gè)一維數(shù)據(jù)碼元構(gòu)象表示，其中只有一個(gè)軸包含要被接收機(jī)恢復(fù)的量化的數(shù)據(jù)。為了簡化該圖，未示出用于使所示出的功能塊同步的信號(hào)。
如1994年4月14日大聯(lián)盟HDTV系統(tǒng)規(guī)范中描述的，VSB傳輸系統(tǒng)以圖2所示規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式發(fā)射數(shù)據(jù)。在抑制載波頻率上一個(gè)小導(dǎo)頻信號(hào)加到發(fā)射的信號(hào)以幫助在VSB接收機(jī)獲得載波鎖定。參照?qǐng)D2，每個(gè)數(shù)據(jù)幀包括兩個(gè)字段，每個(gè)字段包括832個(gè)多電平碼元的313個(gè)段。每個(gè)字段的第一段稱為字段段，而剩余的312個(gè)段是數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)段包含MPEG可兼容的數(shù)據(jù)包。每個(gè)數(shù)據(jù)段包括一個(gè)四碼元段同步字符，后面跟隨828個(gè)數(shù)據(jù)碼元。如圖3所示，每個(gè)字段段包括一個(gè)四碼元段同步，后面跟隨著一個(gè)字段同步分量，它包括預(yù)定的511個(gè)碼元偽隨機(jī)數(shù)(PN)序列和三個(gè)預(yù)定的63個(gè)碼元PN序列，中間一個(gè)在相繼的字段中被反相。VSB模式控制信號(hào)(定義VSB碼元構(gòu)象大小)跟隨著最后的63個(gè)PN序列，它后面跟隨有保留的碼元和從先前字段復(fù)制的12個(gè)預(yù)編碼碼元。
來自圖1中單元14的通帶輸出信號(hào)經(jīng)過VSB解調(diào)器和載波恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)18被轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)。在這個(gè)例子中網(wǎng)絡(luò)18包含按大聯(lián)盟HDTV系統(tǒng)規(guī)范以及在IEEE Transactions on Consumer Electronics(消費(fèi)電子文集)，1995年8月，W.Bretl等人的文章“用于大聯(lián)盟數(shù)字電視接收機(jī)的VSB調(diào)制解調(diào)器子系統(tǒng)設(shè)計(jì)”中的描述設(shè)置的電路。簡單地說，載波恢復(fù)可以通過使用包含在廣播VSB信號(hào)中的小導(dǎo)頻信號(hào)分量的頻率和鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。來自網(wǎng)絡(luò)18的輸出基帶信號(hào)僅包含沿著實(shí)數(shù)軸恢復(fù)的I信道數(shù)據(jù)碼元。來自網(wǎng)絡(luò)18的解調(diào)的碼元信息通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器19轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
數(shù)據(jù)段同步恢復(fù)和碼元時(shí)鐘(定時(shí))恢復(fù)由單元15完成，它可以包括如大聯(lián)盟HDTV系統(tǒng)規(guī)范和前面提到的Bretl等人文章中描述的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已經(jīng)獲得段同步和定時(shí)恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生段同步檢測(cè)輸出信號(hào)。恢復(fù)的段同步用于再生一個(gè)適當(dāng)?shù)南嗫卮a元時(shí)鐘，該時(shí)鐘由模數(shù)轉(zhuǎn)換器19用于控制數(shù)據(jù)流碼元抽樣。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器19的輸出施加到字段同步檢測(cè)器17。大聯(lián)盟HDTV規(guī)范和Bretl等人的文章還討論了適用于提供字段同步檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已經(jīng)檢測(cè)到字段同步分量時(shí)檢測(cè)器17提供一個(gè)字段同步檢測(cè)輸出信號(hào)到微處理器66。如將結(jié)合圖4和5討論的，來自單元19的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由本發(fā)明的訓(xùn)練數(shù)據(jù)再循環(huán)網(wǎng)絡(luò)35處理。如將結(jié)合圖6詳細(xì)討論的，來自網(wǎng)絡(luò)35的輸出信號(hào)施加到自適應(yīng)均衡器網(wǎng)絡(luò)50。來自網(wǎng)絡(luò)50的均衡的基帶輸出信號(hào)由單元60譯碼并且由輸出網(wǎng)絡(luò)64處理。譯碼器60包括例如已知的和上面提到的Bretl的文章中描述的格構(gòu)譯碼、數(shù)據(jù)解交織器、Reed-Solomon糾錯(cuò)和音頻/視頻譯碼器網(wǎng)絡(luò)。輸出處理器64包括音頻/視頻處理器和音頻/視頻再現(xiàn)裝置。
當(dāng)檢測(cè)到接收信號(hào)的這些同步分量時(shí)，單元15和單元17的段同步和字段同步檢測(cè)電路將輸出段同步檢測(cè)和字段同步檢測(cè)信號(hào)提供到控制信號(hào)發(fā)生器66(例如包括一個(gè)微處理器)。如將討論的，微處理器66響應(yīng)運(yùn)些信號(hào)以將輸出均衡器控制信號(hào)和輸出參考PN(偽隨機(jī)數(shù)序列)訓(xùn)練信號(hào)提供到均衡器50。PN訓(xùn)練信號(hào)序列是如大聯(lián)盟HDTV規(guī)范規(guī)定的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的固定重復(fù)模式，并且是由控制信號(hào)發(fā)生器66從存儲(chǔ)器77獲得的預(yù)編程參考信號(hào)。因?yàn)榇鎯?chǔ)的PN信號(hào)的數(shù)據(jù)模式是已知的，所以在字段同步間隔期間通過獲得存儲(chǔ)的參考PN信號(hào)和接收的數(shù)據(jù)流的PN訓(xùn)練信號(hào)分量之間的差值產(chǎn)生精確的誤差。如將討論的，均衡器控制信號(hào)控制多路復(fù)用器26、28和29在盲、訓(xùn)練和直接判定操作模式下的轉(zhuǎn)換。
通過使訓(xùn)練信號(hào)數(shù)據(jù)再循環(huán)通過均衡器50，訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)塊35促進(jìn)更快的均衡。關(guān)于這方面已經(jīng)確定一般在一個(gè)VSB數(shù)據(jù)幀的兩個(gè)連續(xù)字段之間傳輸信道狀態(tài)表現(xiàn)較少變化或沒有變化。這樣，根據(jù)本發(fā)明的原理，一旦檢測(cè)到字段同步并且從接收的數(shù)據(jù)流獲得發(fā)射的PN訓(xùn)練信號(hào)，則接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)并且被再使用若干次以更新均衡器系數(shù)。在許多情況下這種再使用允許訓(xùn)練信號(hào)在跟隨第一個(gè)檢測(cè)字段同步的第一個(gè)字段期間打開碼元數(shù)據(jù)流的“眼”特性。在后來的直接判定模式期間獲得完全的均衡。
圖4示出訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)網(wǎng)絡(luò)35的細(xì)節(jié)。來自單元17的“I”碼元數(shù)據(jù)流施加到多路復(fù)用器410和420的各個(gè)輸入端。被均衡的輸出數(shù)據(jù)從多路復(fù)用器410的輸出端傳送到均衡器50。來自多路復(fù)用器420的輸出數(shù)據(jù)，從輸入數(shù)據(jù)流提取的訓(xùn)練數(shù)據(jù)由緩沖存儲(chǔ)器430存儲(chǔ)。緩沖器430可以是一個(gè)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)或一個(gè)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器(FIFO)，在這個(gè)例子中具有578個(gè)碼元訓(xùn)練數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，不過存儲(chǔ)容量可以被設(shè)計(jì)成為滿足一個(gè)特定系統(tǒng)的要求。存儲(chǔ)器430的輸出施加到多路復(fù)用器410的第二個(gè)信號(hào)輸入端，并且也反饋到多路復(fù)用器420的第二個(gè)信號(hào)輸入端。多路復(fù)用器410的轉(zhuǎn)換控制由圖1的控制信號(hào)發(fā)生器66產(chǎn)生的再循環(huán)信號(hào)提供，而多路復(fù)用器420的轉(zhuǎn)換控制也由控制信號(hào)發(fā)生器66產(chǎn)生的保存信號(hào)提供。圖5示出再循環(huán)信號(hào)和保存信號(hào)。
將圖4和圖5一起考慮，字段同步檢測(cè)器17(圖1)產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)字段同步檢測(cè)信號(hào)用于每個(gè)檢測(cè)的字段同步。當(dāng)檢測(cè)到第一字段同步時(shí)，例如在一個(gè)復(fù)位狀態(tài)之后如重新加電之后，控制信號(hào)發(fā)生器66產(chǎn)生一個(gè)具有578個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間的保存信號(hào)。這個(gè)信號(hào)由字段同步檢測(cè)信號(hào)觸發(fā)并且實(shí)質(zhì)上是一個(gè)指令，該指令將隨后出現(xiàn)在輸入數(shù)據(jù)流中的訓(xùn)練信號(hào)數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器430。特別在這個(gè)例子中，多路復(fù)用器420傳遞第一578碼元樣本，這些樣本出現(xiàn)在施加到多路復(fù)用器420信號(hào)輸入端數(shù)據(jù)流的字段同步分量中。這578個(gè)碼元構(gòu)成圖3示出的訓(xùn)練碼元數(shù)據(jù)的一部分。這樣四碼元段同步、一個(gè)長的511碼元PN序列以及一個(gè)短的63PN碼元序列被捕獲并且被保存在存儲(chǔ)器430中。中間63碼元PN序列在每隔一個(gè)數(shù)據(jù)字段同步分量被反相。為了減少硬件復(fù)雜性，在這個(gè)例子中只使用三個(gè)63碼元序列的中第一個(gè)，不過所有三個(gè)63碼元段可以與長的511碼元分量用在其他系統(tǒng)中。
當(dāng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)被寫到存儲(chǔ)器430時(shí)，在輸入數(shù)據(jù)流的訓(xùn)練數(shù)據(jù)通過多路復(fù)用器410到均衡器50。在保存信號(hào)的末尾，控制信號(hào)發(fā)生器66產(chǎn)生再循環(huán)信號(hào)，它最好具有578個(gè)碼元的整數(shù)倍的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)一個(gè)特定系統(tǒng)的需求預(yù)先將該整數(shù)倍(N)編程，使得在下一個(gè)字段同步分量出現(xiàn)之前，578個(gè)訓(xùn)練碼元在數(shù)據(jù)字段期間重復(fù)一個(gè)預(yù)定的次數(shù)。同時(shí)，再循環(huán)信號(hào)施加到存儲(chǔ)器70(圖1)，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)本地參考版本的訓(xùn)練信號(hào)。在這個(gè)例子中，存儲(chǔ)器70存儲(chǔ)本地版本的包括第一578碼元的信號(hào)。這個(gè)本地參考訓(xùn)練信號(hào)從存儲(chǔ)器70輸出并且與包含接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的均衡輸出信號(hào)相比較。當(dāng)再循環(huán)信號(hào)存在時(shí)，存儲(chǔ)器430的訓(xùn)練數(shù)據(jù)內(nèi)容以自激形式從存儲(chǔ)器430的輸出經(jīng)過多路復(fù)用器420的較低輸入端被連續(xù)地再循環(huán)。同時(shí)，在再循環(huán)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)被重復(fù)地從存儲(chǔ)器430和輸出多路復(fù)用器410的較低輸入端傳送到均衡器50，這里均衡器50重復(fù)地將包含在均衡輸出信號(hào)中的從多路復(fù)用器410接收的訓(xùn)練信號(hào)與來自存儲(chǔ)器70的本地參考訓(xùn)練信號(hào)相比較。
在再循環(huán)信號(hào)的末尾，如由一個(gè)本地產(chǎn)生的均衡誤差(收斂)信號(hào)的預(yù)定可接受值表示的，如果已經(jīng)獲得足夠的均衡，則均衡器在數(shù)據(jù)段間隔期間進(jìn)入直接判定模式。否則，訓(xùn)練模式繼續(xù)，因此對(duì)于后來的字段重復(fù)上述的訓(xùn)練數(shù)據(jù)再循環(huán)處理。
在圖6所示的均衡器網(wǎng)絡(luò)中，解調(diào)的數(shù)字輸入信號(hào)包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及由傳輸信道干擾和后生物引起的碼元間干擾(ISI)。這個(gè)輸入信號(hào)施加到起均衡器作用的實(shí)數(shù)(相對(duì)于復(fù)數(shù))前饋濾波器(FFF)20，例如碼元率間隔(“T-間隔(T-spaced)”)均衡器，在這種情況下它作為一個(gè)數(shù)字FIR濾波器實(shí)現(xiàn)。如將討論的，均衡器濾波器20的系數(shù)值(抽頭加權(quán)值)由來自多路復(fù)用器26的系數(shù)控制信號(hào)自適應(yīng)地控制。
由加法器24將來自濾波器20的均衡信號(hào)與來自起均衡器作用的判定反饋濾波器30的均衡信號(hào)組合。DFF30去除沒有被FFF20去除的碼元間干擾。均衡器濾波器30的系數(shù)值(抽頭加權(quán)值)也由來自多路復(fù)用器26的系數(shù)控制信號(hào)(即轉(zhuǎn)換的誤差信號(hào))自適應(yīng)地控制。被DFF30均衡的輸入信號(hào)由多路復(fù)用器28提供。在盲和直接判定操作模式期間FFF20和DFF30具有響應(yīng)系數(shù)控制信號(hào)修改(更新)的系數(shù)值。FFF20和DFF30都是數(shù)字FIR濾波器，它們各自完成均衡功能。當(dāng)一起考慮時(shí)，這些濾波器表示一個(gè)集合均衡器50，用于均衡到譯碼器60的輸入信號(hào)。FFF20均衡前重影分量，而DFF30均衡后重影分量。從初始接收到輸入信號(hào)開始FFF20和DFF30以線性無限沖激響應(yīng)(IIR)模式工作。FFF20和DFF30都是FIR器件，但反饋操作使得DFF30作為IIR器件工作。
來自加法器24的輸出信號(hào)是均衡器50的輸出信號(hào)。加法器24的輸出耦合到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括多路復(fù)用器26和28、限幅器40、減法組合器21以及提供CMA盲自適應(yīng)算法的源25。
在下面描述的均衡器50操作中，為了簡化描述，暫時(shí)忽略初始再循環(huán)訓(xùn)練信號(hào)數(shù)據(jù)的過程。
如將解釋的，當(dāng)檢測(cè)到字段同步和段同步分量時(shí)，多路復(fù)用器26響應(yīng)微處理器66對(duì)于不同操作模式產(chǎn)生的控制信號(hào)提供兩個(gè)信號(hào)中任一個(gè)到FFF20和DFF30的系數(shù)控制輸入端。來自多路復(fù)用器26的這些信號(hào)包括來自單元25的響應(yīng)于均衡器輸出信號(hào)的CMA盲自適應(yīng)算法，以及來自減法組合器21輸出的誤差信號(hào)。誤差信號(hào)表示限幅器40的輸入信號(hào)和第三多路復(fù)用器29的輸出之間的差值。組合器21的輸出是限幅誤差信號(hào)或訓(xùn)練誤差信號(hào)，這里限幅誤差＝限幅器40的輸出-均衡器輸出訓(xùn)練誤差＝PN參考信號(hào)-均衡器輸出當(dāng)產(chǎn)生訓(xùn)練誤差信號(hào)時(shí)，均衡器輸出是接收的數(shù)據(jù)流的PN訓(xùn)練信號(hào)分量。
多路復(fù)用器28響應(yīng)來自微處理器66的均衡器控制信號(hào)提供三個(gè)輸入信號(hào)中任何一個(gè)到DFF30的信號(hào)輸入端。這些信號(hào)包括如經(jīng)過直接連接施加到多路復(fù)用器28的第一輸入端(1)的均衡器50輸出信號(hào)，施加到多路復(fù)用器28的第二個(gè)輸入端(2)的來自限幅器40的輸出信號(hào)，以及施加到多路復(fù)用器28的第三個(gè)輸入端(3)的來自存儲(chǔ)器70和單元66的存儲(chǔ)PN參考信號(hào)。
響應(yīng)來自微處理器66的均衡器控制信號(hào)選擇多路復(fù)用器29的輸入。多路復(fù)用器29在字段同步間隔期間接收參考PN訓(xùn)練信號(hào)序列作為輸入，而在其他時(shí)間接收來自限幅器40的輸出信號(hào)。多路復(fù)用器29的輸出施加到減法組合器21，這里它與來自均衡器50的輸出信號(hào)進(jìn)行差值計(jì)算以產(chǎn)生誤差信號(hào)。誤差信號(hào)表示限幅器40和均衡器50輸出信號(hào)之間的差值，或者參考PN信號(hào)和包含在均衡器50輸出信號(hào)中的接收數(shù)據(jù)流的PN信號(hào)分量之間的差值。
在操作中，均衡器50呈現(xiàn)出一種初始狀態(tài)、一個(gè)盲工作模式、一個(gè)數(shù)據(jù)直接訓(xùn)練模式、一個(gè)直接判定模式以及一個(gè)穩(wěn)態(tài)均衡狀態(tài)。當(dāng)接收的8-VSB信號(hào)的特性八級(jí)“眼”圖呈現(xiàn)一個(gè)非收斂的閉合眼圖時(shí)，盲模式出現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)打開的“眼”圖出現(xiàn)時(shí)，訓(xùn)練和直接判定操作隨后出現(xiàn)。應(yīng)該注意如果接收的訓(xùn)練信號(hào)分量被立刻檢測(cè)到則“眼”圖不必打開。在這種情況下，甚至在“眼”圖打開之前，只要檢測(cè)到訓(xùn)練信號(hào)分量就使用它。
在初始狀態(tài)中，在獲得定時(shí)鎖定(定時(shí)恢復(fù))之前，當(dāng)解調(diào)器18試圖相對(duì)于自動(dòng)增益控制(AGC)、定時(shí)和載波鎖定接收的信號(hào)時(shí)，F(xiàn)FF20和DFF30閑置。這時(shí)除了一個(gè)抽頭值復(fù)位在預(yù)定的非零初始值以外，施加到多路復(fù)用器26和28的均衡器控制信號(hào)導(dǎo)致FFF20和DFF30的所有抽頭的系數(shù)值復(fù)位并且保持在零值上。均衡器控制信號(hào)的這個(gè)動(dòng)作凍結(jié)濾波器系數(shù)值以防止在實(shí)際有用的均衡過程開始之前系數(shù)值中發(fā)生不希望的隨機(jī)變化。另一方面，F(xiàn)FF20和DFF30可以預(yù)加載最后已知的有效系數(shù)值。在這個(gè)初始狀態(tài)，多路復(fù)用器26和28表現(xiàn)出零輸出。這時(shí)多路復(fù)用器29的輸出是一個(gè)“不用考慮”狀態(tài)。
在獲得粗略定時(shí)之后，接著使用CMA算法的盲均衡過程開始。在字段同步段之間實(shí)現(xiàn)盲模式。這發(fā)生在檢測(cè)到接收信號(hào)的段同步分量時(shí)。載波鎖定和AGC鎖定是存在的。在這時(shí)段同步檢測(cè)信號(hào)傳送到微處理器66，該處理器接著產(chǎn)生適當(dāng)?shù)木馄骺刂菩盘?hào)。在檢測(cè)到接收信號(hào)的字段同步分量之前盲均衡的過程包括使用CMA算法。特別地，施加到多路復(fù)用器26的均衡器控制信號(hào)使得多路復(fù)用器26從它的輸入端(1)傳送CMA算法到FFF20和DFF30的系數(shù)控制輸入端，而施加到多路復(fù)用器28的控制信號(hào)使得多路復(fù)用器28從它的輸入端(1)傳送均衡器輸出信號(hào)到DFF30的信號(hào)輸入端。在盲均衡間隔期間多路復(fù)用器29的輸出端是一種“不用考慮”的狀態(tài)。
當(dāng)檢測(cè)到字段同步分量之后獲得定時(shí)鎖定時(shí)，訓(xùn)練和直接判定均衡的過程隨后發(fā)生。在每個(gè)數(shù)據(jù)幀的字段同步間隔期間當(dāng)獲得接收的PN信號(hào)分量時(shí)直接數(shù)據(jù)訓(xùn)練模式出現(xiàn)。字段同步分量的存在啟動(dòng)PN序列訓(xùn)練模式的開始。如結(jié)合圖4和5討論的，這時(shí)字段同步檢測(cè)信號(hào)傳送到微處理器66，它接著產(chǎn)生適當(dāng)?shù)木馄骺刂菩盘?hào)。在字段同步間隔期間當(dāng)?shù)玫浇邮盏腜N訓(xùn)練分量并且在檢測(cè)到字段同步之后從存儲(chǔ)器70獲得參考PN信號(hào)時(shí)，分別施加到多路復(fù)用器26、28和29的控制信號(hào)使得(a)訓(xùn)練誤差信號(hào)經(jīng)過多路復(fù)用器26耦合到FFF20和DFF30的系數(shù)控制輸入端，(b)參考PN信號(hào)經(jīng)過多路復(fù)用器28被傳送到DFF30的信號(hào)輸入端，以及(c)參考PN信號(hào)經(jīng)過多路復(fù)用器29被耦合到組合器21。
在每個(gè)數(shù)據(jù)幀的非字段同步間隔期間當(dāng)正進(jìn)行基于限幅器的直接判定均衡時(shí)，分別施加到多路復(fù)用器26、28和29的控制信號(hào)使得(a)限幅誤差信號(hào)經(jīng)過多路復(fù)用器26耦合到FFF20和DFF30的系數(shù)控制輸入端，(b)限幅器40的輸出經(jīng)過多路復(fù)用器28被傳送到DFF30的信號(hào)輸入端，以及(c)限幅器40的輸出經(jīng)過多路復(fù)用器29被耦合到組合器21。在已經(jīng)獲得均衡之后的穩(wěn)態(tài)工作期間，用于直接判定操作的上述信號(hào)狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生。操作模式Mux26到FFF、 Mux28到DFF Mux29輸出DFF系數(shù)控制信號(hào)輸入初始狀態(tài)0 0 ……盲均衡 CMA 均衡輸出 ……訓(xùn)練(字段同步間隔) 訓(xùn)練誤差 參考PN信號(hào) 參考PN直接判定(非字段同 限幅誤差 限幅器輸出 限幅器輸出步間隔)在再循環(huán)過程響應(yīng)訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)信號(hào)期間，與訓(xùn)練模式相聯(lián)系的均衡器控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間被延長。在自適應(yīng)均衡的初始階段期間根據(jù)本發(fā)明原理的再循環(huán)訓(xùn)練信號(hào)數(shù)據(jù)出現(xiàn)。自適應(yīng)均衡的初始階段可以作為就預(yù)期的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行編程的軟件功能使用盲均衡、再循環(huán)訓(xùn)練信號(hào)，或者這些過程的預(yù)定組合。訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)可以有選擇地執(zhí)行或者當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)字段同步段時(shí)不執(zhí)行。在跟隨第一個(gè)字段同步段間隔的字段同步間隔之后的數(shù)據(jù)段間隔中，如果數(shù)據(jù)“眼”圖沒有打開可以重復(fù)盲均衡。訓(xùn)練信號(hào)再循環(huán)可以有選擇地執(zhí)行或者當(dāng)檢測(cè)到第二個(gè)字段同步時(shí)不執(zhí)行，對(duì)于直接判定模式依次類推。
根據(jù)一個(gè)給定系統(tǒng)和期望的信號(hào)狀態(tài)的要求，可以在一個(gè)預(yù)定整數(shù)周期，例如3-4或10-15個(gè)周期上發(fā)生再循環(huán)或重復(fù)訓(xùn)練信號(hào)數(shù)據(jù)。作為某些信息的函數(shù)，均衡系統(tǒng)被微處理器控制在兩個(gè)再循環(huán)序列之間轉(zhuǎn)換。例如，在一個(gè)16-VSB調(diào)制信號(hào)的情況下可能需要僅僅一個(gè)數(shù)據(jù)字段內(nèi)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的2或3次重復(fù)來收斂均衡器。另一方面，一個(gè)健全性較弱的8-VSB調(diào)制的地面廣播信號(hào)可能要求訓(xùn)練數(shù)據(jù)10或15次重復(fù)以達(dá)到收斂。過大數(shù)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)重復(fù)次數(shù)是耗費(fèi)時(shí)間的，因此是不希望的。
在收斂前的數(shù)據(jù)段期間，當(dāng)正在再循環(huán)訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)，直接判定均衡器操作是不起作用的。這是由發(fā)生器66響應(yīng)再循環(huán)信號(hào)(圖5)提供適當(dāng)?shù)木馄骺刂菩盘?hào)到多路復(fù)用器26和28實(shí)現(xiàn)的。如下面討論的，在每個(gè)再循環(huán)信號(hào)的末尾，均衡器再次能夠如需要的工作在直接判定模式或盲模式。
在一個(gè)給定字段內(nèi)(例如在獲得字段同步之后的第一個(gè)字段內(nèi))完成一個(gè)預(yù)定數(shù)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)重復(fù)之后，檢驗(yàn)均衡器性能以確定是否均衡器已經(jīng)獲得收斂。這可以在下一個(gè)字段例如第二個(gè)字段期間通過禁止再循環(huán)控制信號(hào)并且進(jìn)入直接判定模式實(shí)現(xiàn)。如果直接判定操作產(chǎn)生一個(gè)大的限幅誤差信號(hào)，表示沒有獲得收斂，則在下一個(gè)(第三個(gè))字段期間禁止直接判定操作并且在下一個(gè)數(shù)據(jù)字段期間響應(yīng)再循環(huán)控制信號(hào)重復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的預(yù)定重復(fù)次數(shù)。這個(gè)過程一直持續(xù)到限幅誤差信號(hào)表示已經(jīng)獲得收斂。如前面表中表示的，當(dāng)運(yùn)種情況發(fā)生時(shí)，再循環(huán)信號(hào)被禁止，在非字段同步(數(shù)據(jù)段)間隔期間允許直接判定模式，而在字段同步間隔期間允許直接數(shù)據(jù)訓(xùn)練模式。
可能需要在若干字段上再循環(huán)訓(xùn)練信號(hào)以獲得收斂。另一方面，如果例如在再循環(huán)的一個(gè)或兩個(gè)字段之后沒有達(dá)到收斂，則可以在與再循環(huán)訓(xùn)練數(shù)據(jù)過程的一些預(yù)定協(xié)同組合中使用盲均衡模式。
雖然本發(fā)明在上下文中就電視接收機(jī)進(jìn)行了描述，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他通訊裝置中，例如在調(diào)制解調(diào)器或COFDM網(wǎng)絡(luò)中使用訓(xùn)練信號(hào)或等同物。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于處理從傳輸信道接收的數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)流包含遞歸訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量(PN序列)，所述系統(tǒng)的特征在于解調(diào)器(18)，響應(yīng)所述數(shù)據(jù)流產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)；自適應(yīng)信道均衡器(50)，響應(yīng)所述解調(diào)信號(hào)并且具有包括響應(yīng)所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量的訓(xùn)練模式的多種操作模式；其中在所述訓(xùn)練模式的預(yù)定間隔期間接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量(PN)由所述均衡器使用好幾次(35)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)流包含一個(gè)包括遞歸訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量的接收殘留邊帶(VSB)調(diào)制信號(hào)和由VSB碼元構(gòu)象表示的高清晰度視頻數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)具有由包括一個(gè)字段同步分量的一系列數(shù)據(jù)幀構(gòu)成的數(shù)據(jù)幀形式，該字段同步分量位于多個(gè)數(shù)據(jù)段的前面。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于在跟隨第一個(gè)檢測(cè)的字段同步分量的第一個(gè)數(shù)據(jù)字段期間再次使用所述接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述再次使用的訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含在所述第一個(gè)檢測(cè)的字段同步分量中。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述再次使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)分量由小于所有所述接收訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)由多個(gè)偽隨機(jī)數(shù)(PN)序列構(gòu)成；以及所述再次使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)由小于所有所述PN序列的數(shù)據(jù)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)PN序列包括一個(gè)反相PN序列(中間PN63序列)，該序列從一個(gè)數(shù)據(jù)字段到下一個(gè)數(shù)據(jù)字段反相；以及所述再次使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)由小于所有所述PN序列的數(shù)據(jù)構(gòu)成，該所述PN序列不包括所述反相PN序列。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述再次使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)由所述PN序列的前兩個(gè)(PN511，PN63)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括一個(gè)第一PN序列(PN511)和三個(gè)后來的、相對(duì)短一些的PN序列(PN63…)；以及所述再次使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)由所述PN序列的前兩個(gè)構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定間隔包括一個(gè)字段同步間隔和一個(gè)數(shù)據(jù)字段的多個(gè)數(shù)據(jù)段間隔。
全文摘要
一種用于處理包含地面廣播高清晰度電視信息的解調(diào)(18)殘留邊帶(VSB)信號(hào)的自適應(yīng)信道均衡器(50),它自適應(yīng)地工作在盲、訓(xùn)練和直接判定模式。VSB信號(hào)的特征在于數(shù)據(jù)幀格式由一系列數(shù)據(jù)字段構(gòu)成,每個(gè)數(shù)據(jù)字段包含由一個(gè)字段同步段開始的數(shù)據(jù)段。在檢測(cè)到字段同步段之后的VSB數(shù)據(jù)字段期間,通過使接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)再循環(huán)(35)經(jīng)過均衡器好幾次而加速均衡。
文檔編號(hào)H04N5/21GK1258166SQ9912646
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月22日
發(fā)明者王天軍, 許東昌, 阿道夫·德蘇扎 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司