專利名稱：判決指導(dǎo)的相位探測器的制作方法
本專利申請要求1998年5月18日遞交的美國臨時(shí)專利申請No.60/085,864(代理人文檔SAR 12881P)的權(quán)益，該臨時(shí)申請?jiān)诖艘米鳛閰⒖肌?br> 本發(fā)明一般地涉及數(shù)字電視信號接收機(jī)，較具體地涉及一種用于殘留邊帶(VSB)信號接收機(jī)的相位探測器。
為了補(bǔ)償相位誤差，I和Q信號被耦合到一個(gè)由一個(gè)振蕩器(例如一個(gè)數(shù)字控制振蕩器NCO)112所驅(qū)動(dòng)的復(fù)乘法器106上，而該振蕩器又由來自一個(gè)相位探測器108的誤差信號所控制。NCO輸出信號的相位被調(diào)制得能校正相位誤差，從而產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)整的I和Q信號I’和Q’信號。相位探測器108通過將I’信號與導(dǎo)出的Q’信號相比較而產(chǎn)生一個(gè)相位誤差探測信號(e)，該信號(e)即代表了VSB信號的相位誤差。用一個(gè)環(huán)濾波器110(低通濾波器)濾去誤差信號e中的較高級次的成份。實(shí)際上振蕩器信號與I、Q輸入信號在復(fù)乘法器102中的結(jié)合產(chǎn)生了退旋轉(zhuǎn)的I和Q信號。圖中示出的電路100是一個(gè)閉環(huán)相位跟蹤電路，它對I和Q信號中的載波相位誤差所進(jìn)行的補(bǔ)償生成了一個(gè)能在解調(diào)器中被采樣從而可從VSB信號提取數(shù)據(jù)的比較穩(wěn)定的同相(I)信號。在Lee等人的論文“A Hardware Efficient Phase/Gain Tracking Loop For The Grand Alliance VSB HDTV Receivers(一種用于聯(lián)合VSB HDTV接收機(jī)的高效硬件相位/增益跟蹤環(huán))”(IEEETrans．on Consumer Electronics,pp 632-639,Vol 42,No.3,1996年8月)中描述了一種利用導(dǎo)出Q成份的相位跟蹤電路的例子。
因?yàn)閺腎信號導(dǎo)出Q信號的目的是綜合出一個(gè)用于相位跟蹤的復(fù)信號，而導(dǎo)出的信號并不總是能精確地代表Q信號，也就是說多條路徑和相位失真可能會(huì)導(dǎo)致VSB信號的I和Q成份之間的互相耦合，所以導(dǎo)出的Q信號可能錯(cuò)誤地代表了真實(shí)的Q成份。當(dāng)Q信號由錯(cuò)誤信號代表時(shí)，相位跟蹤環(huán)將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的相位誤差，從而使跟蹤環(huán)造成量化I數(shù)據(jù)的失真。結(jié)果就不能恢復(fù)I數(shù)據(jù)所攜帶的信息。
因此在該技術(shù)領(lǐng)域中要求有一種由判決指導(dǎo)的相位探測器，其中將通過比較I與Q信號業(yè)產(chǎn)生相位誤差，同時(shí)利用符號判決信息來增強(qiáng)相位誤差信號的精度。
為了便于理解，在各附圖
中采用了相同的參考代號來代表可能共有的相同單元。
詳細(xì)說明圖2示出數(shù)字電視接收機(jī)所采用類型的殘留邊帶(VSB)信號接收機(jī)100的高端簡化方框圖。接收機(jī)100包含一個(gè)調(diào)諧器202、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)204、一個(gè)振蕩器216、一個(gè)復(fù)奈奎斯特濾波器206、一個(gè)復(fù)均衡器208、一個(gè)時(shí)序恢復(fù)電路214、一個(gè)載波恢復(fù)電路210、以及一個(gè)解碼器218。一個(gè)包含了VSB信號的頻帶通過天線或有線電視系統(tǒng)(未示出)被耦合到調(diào)諧器202上。調(diào)諧器從該頻帶中選出單個(gè)VSB信號并以通帶(例如IF，中頻)頻率產(chǎn)生該VSB信號。通帶VSB信號被A/D204轉(zhuǎn)換成一個(gè)通帶數(shù)字信號，其中模擬VSB信號被一個(gè)采樣信號數(shù)字化，該采樣信號的采樣率一般為VSB符號率的一至四倍。采樣信號由振蕩器216產(chǎn)生。數(shù)字VSB信號被耦合給復(fù)奈奎斯特濾波器206，后者從VSB信號提取出一個(gè)同相(I)信號和一個(gè)正交相位(Q)信號。
I和Q信號同時(shí)被耦合給復(fù)均衡器208和時(shí)序恢復(fù)電路214。時(shí)序恢復(fù)電路214從I和Q信號恢復(fù)出符號的時(shí)序信息并向振蕩器216提供一個(gè)時(shí)序調(diào)整信號。這樣，通帶數(shù)字信號中的各個(gè)符號將被A/D202最優(yōu)化地采樣。復(fù)均衡器208是一個(gè)通帶均衡器，它能自適應(yīng)地均衡I和Q信號，以消除信號中的發(fā)送頻道失真，使得信號在解調(diào)時(shí)只有極少的符號間干擾(ISI)。均衡的I和Q信號被耦合給載波恢復(fù)電路210，后者包含了本發(fā)明的相位跟蹤環(huán)212。
載波恢復(fù)電路210確定I和Q信號的相位誤差，以產(chǎn)生一個(gè)被均衡器用來使ISI和旋轉(zhuǎn)誤差信號最小化的旋轉(zhuǎn)誤差信號。I信號被從載波恢復(fù)電路210耦合給解碼器218，后者從I信號中提取出數(shù)據(jù)。解碼器218最終產(chǎn)生了供顯示器用的聲頻和視頻信號。
圖3示出用于本發(fā)明的一個(gè)相位跟蹤環(huán)212的方框圖。跟蹤環(huán)212包含一個(gè)復(fù)乘法器300、一個(gè)數(shù)據(jù)限幅器302、一個(gè)相位探測器304、一個(gè)環(huán)濾波器306、以及一個(gè)數(shù)字控制振蕩器(NCO)308。復(fù)乘法器300的兩個(gè)輸入是從VSB信號提取到并經(jīng)過均衡化的I和Q信號。NCO308的輸出被耦合給復(fù)乘法器300的一對輸入端，使得在跟蹤環(huán)正常工作的情況下NCO輸出信號與I、Q信號的相乘將使I和Q信號退旋轉(zhuǎn)從而消除任何相位跳動(dòng)，并產(chǎn)生一個(gè)可在一個(gè)最佳位置處采樣以給出最大幅度I信號(即采樣樣本精確地代表發(fā)送來的符號電平)的穩(wěn)定I信號。
復(fù)乘法器的輸出同相(I’)信號被耦合給限幅器(量化器)302的輸入端，后者周期性地對I’信號采樣。采樣率基本上與符號率相同。限幅器302的輸出是代表了I’信號幅度樣本的數(shù)據(jù)信號D。在8一VSB規(guī)范中，限幅器302將產(chǎn)生8個(gè)不同的電平或符號值。量化的I’信號(數(shù)據(jù)信號D)被耦合給相位探測器304的一個(gè)輸入端，I’和Q’信號被耦合給相位探測器304的另兩個(gè)輸入端。這樣，相位探測器304工作于判決指導(dǎo)模式，使限幅器302所作出的數(shù)據(jù)判決被用來精確地產(chǎn)生相位誤差(e)。相位誤差被耦合給環(huán)濾波器306，后者通過對誤差信號的低通濾波給出NCO308的控制信號。這樣，NCO的相位將被相位探測器304所產(chǎn)生的相位誤差信號調(diào)整，使得NCO的輸出信號能補(bǔ)償VSB信號的相位誤差。
圖4示出圖3中的判決指導(dǎo)相位探測器304。在一個(gè)VSB信號中，期望的散布將包含可能為例如8個(gè)電平的離散、已知電平的I值。Q值是可變的，例如在Q值(垂直軸)對I值(水平軸)的曲線圖上其散布圖將是8條垂直線。VSB信號的相位旋轉(zhuǎn)將使得在接收到的散布圖與期望的散布圖之間產(chǎn)生一個(gè)角度，例如這些垂直線將歪斜一個(gè)對應(yīng)于相位角的角度。在探測器304中，可以通過估測I’信號相對于其理想量化幅度的偏置的反正切值來確定這一角度。反正切估測由式子△I(sgn(Q’)｜Q’｜n)計(jì)算。圖4中的電路將下面所述來計(jì)算這一反正切估測。
具體地說，I’信號被耦合給一個(gè)求和器400，判決信號D被耦合給求和器400(用作減法器)的負(fù)端，從而量化的I’信號將被從未量化的I’信號中減去，產(chǎn)生△I信號。Q’信號被同時(shí)耦合給一個(gè)幅度處理模塊402和一個(gè)正負(fù)號處理模塊404，前者產(chǎn)生一個(gè)代表幅度的信號(｜·｜n，其中n是一個(gè)大于或等于零的整數(shù)值)，后者產(chǎn)生一個(gè)代表正負(fù)號的信號(例如sgn(·))。在第一乘法器406中，從Q’信號導(dǎo)出的幅度值和正負(fù)號值互相相乘。第一乘法器的輸出(即sgn(Q’)｜Q’｜n)被耦合給一個(gè)第二乘法器408，在那里該輸出將與△I信號相乘，產(chǎn)生相位誤差(e)。這樣，相位誤差(e)是利用判決指導(dǎo)處理產(chǎn)生的。
圖4的電路假定了限幅器302的延時(shí)為零。如果存在延時(shí)，必須使I’和Q’輸入延時(shí)，以補(bǔ)償限幅器延時(shí)。
產(chǎn)生相位誤差e的相位探測器304的數(shù)學(xué)表示如下e=(I’-D)(sgn(Q’)｜Q’｜n)其中(I’-D)是限幅器302輸出的量化誤差，即△I信號。式中的參數(shù)n是一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，可以通過改變它來改變跟蹤環(huán)的性能。n的值代表了Q’輸出對于控制信號相位的重要程序，典型地取0、1、或2。也可以采用負(fù)的n值，但較難用硬件實(shí)現(xiàn)。增大n的正值將使跟蹤環(huán)更偏重于使用從大幅度Q’樣本產(chǎn)生的相位估測。增加n的負(fù)值將迫使跟蹤環(huán)依賴于n值并偏重于使用從小幅度Q’樣本產(chǎn)生的相位估測。n值等于零將使跟蹤環(huán)在計(jì)算相位估測時(shí)不考慮Q’信號的幅度。
雖然這里顯示出并詳細(xì)說明了體現(xiàn)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實(shí)施例，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們?nèi)钥扇菀椎卦O(shè)計(jì)出許多同樣能體現(xiàn)這些教導(dǎo)的其他不同實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于探測殘留邊帶(VSB)信號相位誤差的判決指導(dǎo)相位探測器，它包括一個(gè)減法器，它含有一個(gè)與同相(I)信號相耦合的第一輸入端和一個(gè)與量化I信號相耦合的第二輸入端，其中從I信號減去量化I信號得到△I信號；一個(gè)正交信號幅度處理模塊，它的輸入是一個(gè)正交相位(Q)信號，它的輸出被耦合到一個(gè)第一乘法器的第一端；一個(gè)正交信號正負(fù)號處理模塊，它的輸入是上述正交相位(Q)信號，它的輸出被耦合到第一乘法器的第二端，第一乘法器的輸出被耦合到一個(gè)第二乘法器以與△I信號相乘，產(chǎn)生代表VSB信號相位誤差的誤差信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的判決指導(dǎo)相位探測器，其中的正交信號幅度處理模塊產(chǎn)生Q信號的n次方絕對值，其中n是一個(gè)整數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的判決指導(dǎo)相位探測器，其中上述正交信號角處理模塊產(chǎn)生Q信號的正負(fù)號值。
4.一種用于解調(diào)殘留邊帶(VSB)信號的數(shù)字電視接收機(jī)它包括一個(gè)調(diào)諧器，用于從多個(gè)VSB頻道中選出一個(gè)VSB信號；一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于使選出的VSB信號以由一個(gè)振蕩器所建立的采樣率數(shù)字化；一個(gè)復(fù)奈奎斯特濾波器，用于從數(shù)字化的VSB信號中提取一個(gè)同相(I)信號和一個(gè)正交相位(Q)信號；一個(gè)復(fù)均衡器，用于使上述I和Q信號均衡化；一個(gè)載波恢復(fù)電路，用于從I信號提取出I數(shù)據(jù)；其中上述載波恢復(fù)電路還包括一個(gè)相位跟蹤環(huán)，該相位跟蹤環(huán)含有一個(gè)利用I和Q信號兩者來確定VSB信號的相位誤差的判決指導(dǎo)相位探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)字電視接收機(jī)，其中上述相位跟蹤環(huán)包括一個(gè)復(fù)乘法器，用于以一個(gè)相位調(diào)整振蕩器信號去相乘I和Q信號，從而產(chǎn)生相位調(diào)整的I和Q信號；一個(gè)限幅器，用于量化相位調(diào)整的I信號從而產(chǎn)生I數(shù)據(jù)信號；一個(gè)判決指導(dǎo)相位探測器，用于利用I數(shù)據(jù)信號來確定VSB信號的相位誤差；以及一個(gè)環(huán)濾波器，用于對相位誤差濾波從而產(chǎn)生相位調(diào)整的振蕩器信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的數(shù)字電視接收機(jī)，其中上述判決指導(dǎo)相位探測器包括一個(gè)減法器，它含有一個(gè)與I信號相耦合的第一輸入端和一個(gè)與I數(shù)據(jù)信號相耦合的第二輸入端，其中從I信號減去I數(shù)據(jù)信號從而產(chǎn)生一個(gè)△I信號；一個(gè)正交信號幅度處理模塊，它的一個(gè)輸入是Q信號，它的一個(gè)輸出被耦合到一個(gè)第一乘法器的第一端；一個(gè)正交信號正負(fù)號處理模塊，它的一個(gè)輸入是Q信號，它的一個(gè)輸出被耦合到第一乘法器的第二端；第一乘法器的輸出被耦合到一個(gè)第二乘法器以與△I信號相乘，從而產(chǎn)生一個(gè)代表VSB信號相位誤差的誤差信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的數(shù)字電視接收機(jī)，其中上述判決指導(dǎo)相位探測器中的正交信號幅度處理模塊產(chǎn)生Q信號的n次方絕對值，其中n是一個(gè)整數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的數(shù)字電視接收機(jī)，其中上述正交信號角度處理模塊產(chǎn)生Q信號的正負(fù)號值。
9.一種確定一個(gè)含有一個(gè)同相(I)信號和一個(gè)正交相位(Q)信號的殘留邊帶(VSB)信號的相位誤差的方法，它包括以下步驟從I信號減去一個(gè)量化I信號，以產(chǎn)生一個(gè)△I信號；對Q信號進(jìn)行幅度處理，以產(chǎn)生Q信號的一個(gè)幅度值；對Q信號進(jìn)行正負(fù)號處理，以產(chǎn)生Q信號的一個(gè)正負(fù)號值；將幅度值與正負(fù)號值相乘，產(chǎn)生一個(gè)第一相乘信號；將第一相乘信號與△I信號相乘，產(chǎn)生一個(gè)代表VSB信號的相位誤差的誤差信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中的幅度處理步驟產(chǎn)生Q信號的n次方絕對值，其中n是一個(gè)整數(shù)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中上述正負(fù)號處理步驟產(chǎn)生Q信號的正負(fù)號值。
全文摘要
一種利用由一個(gè)振幅器輸出的量化數(shù)據(jù)來幫助相位誤差探測處理確定諸如包含同相(I)和正交相位(Q)成份(I和Q信號)的殘留邊帶(VSB)信號這樣的復(fù)信號的相位誤差的判決指導(dǎo)相位探測器。該相位探測器包括一個(gè)減法器,該減法器的一個(gè)輸入端與I信號相耦合,另一個(gè)第二輸入端與限幅器輸出的代表一個(gè)符號內(nèi)的一個(gè)采樣點(diǎn)的幅度的數(shù)據(jù)相耦合。該量化信號被從I信號中減去,產(chǎn)生△I信號。對Q信號的處理是確定其正負(fù)號和幅度。該正負(fù)號和幅度的值被相乘,并且相乘的結(jié)果又被乘上△I信號,從而產(chǎn)生I與Q信號之間的相位誤差。該相位誤差信號在一個(gè)數(shù)字電視接收機(jī)中被用來從VSB信號提取供解調(diào)用的數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H04L7/027GK1301440SQ99806308
公開日2001年6月27日 申請日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月18日
發(fā)明者蘭德爾·布雷特·珀洛 申請人:薩爾諾夫公司, 摩托羅拉公司