專利名稱：殘留邊帶/正交調(diào)幅接收機(jī)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字廣播接收機(jī)，尤其涉及殘留邊帶/正交調(diào)幅(VSB/QAM)接收機(jī)及其方法，該接收機(jī)接收VSB信號和QAM信號，以用于地面波有線傳輸標(biāo)準(zhǔn)。
近來，提供多媒體服務(wù)的視頻和音頻信息的數(shù)字廣播業(yè)務(wù)已在全球范圍商業(yè)化。對于數(shù)字廣播而言，應(yīng)當(dāng)獲得足以傳輸預(yù)定帶寬廣播頻道中的視頻和音頻信號的比特率。按照傳輸媒體，通過衛(wèi)星、地面波、或電纜提供數(shù)字廣播。這些傳輸媒體按照它們各自的唯一特性選擇不同的帶寬和調(diào)制方法。特別是在電纜和地面波數(shù)字廣播中，由于通過與現(xiàn)有模擬廣播相同的媒體發(fā)送信號，頻帶限制在UHF/VHF內(nèi)，并且由于與模擬廣播同時存在，帶寬也被定義得與現(xiàn)有廣播相同。因此，為在有限的帶寬內(nèi)獲得大的比特率，采用正交調(diào)幅(QAM)或殘留邊帶(VSB)方法一類的多電平調(diào)制方法。與此類似，由于通過各種媒體提供各種數(shù)字廣播，作為數(shù)字廣播接收機(jī)的數(shù)字電視和數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)同時接收QAM信號和VSB信號。因為VSB/QAM接收機(jī)不需要用于VSB信號的單獨(dú)的VSB接收機(jī)，減小了硬件尺寸。


圖1是一種普通的VSB/QAM接收機(jī)，在文件[BroadCOM BCM3500規(guī)范，“VSB/QAM CATV/HDTB接收機(jī)”06/02/99]中公開了該接收機(jī)。圖1的接收機(jī)具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)12；自動頻率控制器(AFC)13，用于恢復(fù)載波；混頻器14；以及內(nèi)插器15，用于恢復(fù)的載波提取原始碼元。圖1的接收機(jī)還具有匹配濾波器16，用于對恢復(fù)的載波進(jìn)行濾波，以及定時處理器11，用于恢復(fù)載波/定時和控制時鐘。
在具有該結(jié)構(gòu)的圖1的VSB/QAM接收機(jī)中，A/D轉(zhuǎn)換器12相對于時鐘將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該時鐘具有預(yù)定頻率(通常為25MHz)，是在定時處理器11中產(chǎn)生的。AFC 13相對于定時處理器11中產(chǎn)生的具有預(yù)定頻率的時鐘來校正輸入到混頻器14的信號的頻率及相位失真?；祛l器14將恢復(fù)的載波輸出到內(nèi)插器15。內(nèi)插器15相對于定時處理器11產(chǎn)生的碼元時鐘從信號輸入提取碼元。匹配濾波器16對內(nèi)插器15提取的碼元濾波。定時處理器11產(chǎn)生恢復(fù)其時序的碼元時鐘并提供該碼元時鐘作為內(nèi)插器15和匹配濾波器16的驅(qū)動時鐘。亦即，不管其時序被恢復(fù)的碼元時鐘如何，在A/D轉(zhuǎn)換和載波恢復(fù)中所用的時鐘具有預(yù)定頻率。這里，認(rèn)為VSB信號是補(bǔ)償QAM，接收機(jī)總體上講具有QAM型接收結(jié)構(gòu)。然而，由于在常規(guī)VSB/QAM接收機(jī)中，載波恢復(fù)環(huán)路位于定時恢復(fù)環(huán)路的前部，所以由A/D轉(zhuǎn)換時鐘恢復(fù)載波而由碼元時鐘恢復(fù)定時。因此，由于在常規(guī)VSB/QAM接收機(jī)中，A/D轉(zhuǎn)換時鐘和碼元時鐘是不同步的，在碼元中可能余留相位失真且A/D轉(zhuǎn)換速率超過兩倍的普通碼元時鐘，這帶來功耗和IC設(shè)計上的缺點(diǎn)。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種VSB/QAM接收機(jī)及其方法，其中通過恢復(fù)信號的載波恢復(fù)環(huán)路前部的碼元定時，可將定時被恢復(fù)的碼元時鐘用在載波恢復(fù)中，因此消除碼元中的相位失真。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種殘留邊帶/正交調(diào)幅(VSB/QAM)接收機(jī)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于按照具有預(yù)定頻率的時鐘將接收模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；內(nèi)插器，用于按照定時處理器的控制，將通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字信號內(nèi)插在碼元的原始位置來恢復(fù)碼元定時；載波恢復(fù)單元，用于按照定時處理器的驅(qū)動時鐘，通過校正內(nèi)插器中內(nèi)插的碼元信號的頻率和相位上的失真恢復(fù)載波；匹配濾波器，用于匹配在載波恢復(fù)單元中恢復(fù)其載波的碼元信號；定時處理器，用于檢測濾波的碼元信號中的定時誤差，根據(jù)檢測的定時誤差控制內(nèi)插器，及產(chǎn)生驅(qū)動時鐘；以及VSB分類器，用于按照VSB/QAM模式無任何改變地輸出從濾波器輸出的碼元，其載波和定時被恢復(fù)的碼元，或在重新整理碼元后輸出該碼元。
為了達(dá)到本發(fā)明的另一目的，還提供一種用于在VSB/QAM接收機(jī)中接收VSB信號以及QAM信號的方法，該方法包括下列步驟(a)按照預(yù)定時鐘將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(b)通過內(nèi)插在步驟(a)中轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，在原始碼元位置提取一碼元；(c)通過校正在步驟(b)提取的碼元的頻率和相位失真來恢復(fù)載波；(d)根據(jù)在步驟(c)恢復(fù)的信號計算定時誤差，按照計算的定時誤差，通過控制步驟(b)的內(nèi)插位置恢復(fù)碼元定時，及產(chǎn)生其定時被恢復(fù)的時鐘；以及(e)按照VSB/QAM模式，無任何改變地輸出其碼元定時和載波被恢復(fù)的信號，或者在重新整理信號后輸出該信號。
參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明優(yōu)選實施例后，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，附圖中圖1示出常規(guī)殘留邊帶/正交調(diào)幅(VSB/QAM)的結(jié)構(gòu)；
圖2示出本發(fā)明的VSB/QAM接收機(jī)；圖3示出圖2接收機(jī)的定時處理器的詳細(xì)圖；圖4示出圖2接收機(jī)的載波恢復(fù)單元的詳細(xì)圖；圖5示出圖2接收機(jī)的VSB分類器的詳細(xì)圖；圖6示出通過圖5的VSB分類器的信號重排的頻譜變化。
以下，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明實施例。本發(fā)明不限于下述實施例，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以有許多變型。為了對本領(lǐng)域任何技術(shù)人員更全面地解釋本發(fā)明而提供本發(fā)明的這些實施例。
圖2示出按照本發(fā)明的VSB/QAM接收機(jī)。圖2的接收機(jī)包括振蕩器(OSC)21，用于產(chǎn)生具有預(yù)定頻率(f0)的時鐘；A/D轉(zhuǎn)換器22，用于相對于具有預(yù)定頻率(f0)的時鐘將接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；同相/正交(I/Q)信號發(fā)生單元，用于以復(fù)數(shù)形式輸出數(shù)字信號。此外，與圖1常規(guī)接收機(jī)不同，圖2的接收機(jī)在用于補(bǔ)償數(shù)字信號頻率和相位的載波恢復(fù)單元26的前部具有內(nèi)插器24。匹配濾波器27將從載波恢復(fù)單元26輸出的信號濾波。連接到匹配濾波器27的定時處理器25控制內(nèi)插器24，并提供其定時被恢復(fù)的碼元時鐘給每一單元作為驅(qū)動時鐘。連接到匹配濾波器27的VSB分類器28對輸入VSB信號再分類。圖3示出定時處理器25的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，圖4示出載波恢復(fù)單元26的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
基本上采用全數(shù)字接收方法實施本發(fā)明的VSB/QAM接收機(jī)。亦即，利用具有預(yù)定頻率(f0)、振蕩器21自身產(chǎn)生的時鐘將接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。這里，所采用的時鐘頻率(f0)大于發(fā)送的碼元頻率。用于電纜和地面波數(shù)字廣播的QAM和VSB方法具有不同的帶寬和發(fā)送碼元率，如下表1所示表1
按此，接收機(jī)需要可平穩(wěn)地恢復(fù)這些模式的載波和定時的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的接收機(jī)是考慮到用于恢復(fù)彼此相互鎖定的載波和定時的方法、VSB/QAM模式變化和處理方法來構(gòu)造的。
參見圖2，通過A/D轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的信號輸入到I/Q信號發(fā)生單元。I/Q信號發(fā)生單元23相對于具有振蕩器21的振蕩頻率(f0)的時鐘以同相(I)軸數(shù)據(jù)和正交(Q)軸數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)形式輸出輸入的數(shù)字信號。復(fù)數(shù)形式的數(shù)字信號通過內(nèi)插器24輸入到載波恢復(fù)單元26。載波恢復(fù)單元26校正輸入數(shù)字信號的頻率和相位失真并恢復(fù)載波。這將參照圖4在下面作說明。載波恢復(fù)單元26輸出的信號通過匹配濾波器27反饋到定時處理器25。定時處理器25計算定時誤差以恢復(fù)定時，并產(chǎn)生表示最佳碼元位置的位置信號。更具體地，參見圖3，定時處理器25作為QAM信號處理VSB信號。亦即，如果根據(jù)中心頻率作為QAM解調(diào)VSB信號，可認(rèn)為VSB信號是具有5.38MHz碼元率的偏移QAM。因此，定時處理器25可恢復(fù)定時而不管是QAM或是VSB模式。然而，由于在作為偏移QAM處理的VSB信號中在I軸碼元與Q軸碼元之間發(fā)生半個碼元周期(T/2)的偏移，應(yīng)對該偏移進(jìn)行校正。因此，定時處理器25將輸入的I軸碼元和Q軸碼元延遲半個碼元周期(T/2)。將從匹配濾波器27輸出的I軸碼元輸入到定時誤差檢測器33。此外，將Q軸碼元同時輸入到延遲器31和多路復(fù)用器32。延遲器31將輸入的Q軸碼元延遲半個碼元周期(T/2)并將該碼元輸出到多路復(fù)用器32。多路復(fù)用器32按照VSB/QAM模式，選擇當(dāng)前輸入的Q軸碼元和被延遲半個碼元周期(T/2)的Q軸碼元，以輸出到定時誤差檢測器33。如果為VSB模式，多路復(fù)用器32選擇被延遲半個碼元周期(T/2)的Q軸碼元，如果為QAM模式，則選擇當(dāng)前輸入的Q軸碼元。定時誤差檢測器33接收由多路復(fù)用器32選擇的I軸碼元和Q軸碼元，確定定時狀態(tài)，并檢測定時誤差，定時誤差表示在時間上該碼元的當(dāng)前位置是在該碼元的最佳位置之前還是之后。定時誤差檢測器33檢測的定時誤差施加到環(huán)路濾波器34，環(huán)路濾波器34產(chǎn)生控制電壓。控制和時鐘發(fā)生器35相對于環(huán)路濾波器34產(chǎn)生的控制電壓產(chǎn)生可變振蕩頻率時鐘，并控制內(nèi)插器24的偏移。此時，由于VSB信號的碼元率是QAM信號的碼元率的兩倍，相對于VSB和QAM信號，該時鐘與碼元率或為碼元率的1/4的頻率具有相同的頻率。在定時處理器25恢復(fù)碼元定時的時鐘提供到每一方框作為驅(qū)動時鐘。
再次參見圖2，內(nèi)插器24按照定時處理器25的控制在原始碼元位置內(nèi)插復(fù)數(shù)形式的數(shù)字信號，該數(shù)字信號是相對于振蕩器21的振蕩頻率(f0)的時鐘輸入的，并輸出恢復(fù)定時的數(shù)字信號。如此，由于將內(nèi)插器24輸出的數(shù)字信號再次輸入到載波恢復(fù)單元26，以形成反饋環(huán)，碼元定時的恢復(fù)和載波的恢復(fù)被彼此互鎖，因此，消除了相位失真。定時處理器25提供恢復(fù)的時鐘到載波恢復(fù)單元26、匹配濾波器27和VSB分類器28，作為驅(qū)動時鐘，該恢復(fù)的時鐘具有與VSB信號的碼元率相同的頻率，同時，將恢復(fù)的碼元時鐘提供給后部的方框(未示出)。
同時，由于用于恢復(fù)載波的導(dǎo)頻音(pilot-tone)包括在VSB信號中，VSB信號中恢復(fù)載波的結(jié)構(gòu)與QAM的不同。同樣，由于共同使用定時恢復(fù)意味著將VSB認(rèn)為是偏移QAM，在內(nèi)插器24輸出的VSB信號中，導(dǎo)頻音在2.69MHz左右的帶寬中，不在低頻率帶寬附近。因此，在將導(dǎo)頻音移動到低頻率帶寬之后，計算載波的頻率和相位失真。將參照圖4對此進(jìn)行詳細(xì)解釋。
參見圖4，將通過內(nèi)插器24恢復(fù)的碼元通過混頻器41輸入AFC 42和VSB 43。如果定時被恢復(fù)的碼元是QAM信號，AFC 42計算頻率和相位失真，并輸出已校正所計算的失真的值到多路復(fù)用器45。如果混頻器41的輸出是VSB信號，VSB分類器43將碼元再分類。然后，數(shù)字頻率和相位鎖定環(huán)路(DFPLL)44從再分類的碼元計算頻率和相位失真，并將已校正所計算的失真的值輸出到多路復(fù)用器45。DFPLL 44是基于數(shù)字信號處理的載波恢復(fù)裝置。多路復(fù)用器45按照VAB/QAM模式選擇從AFC 42和DFPLL 44輸出的每個信號并將該信號輸出到NCO 46。亦即，多路復(fù)用器45在當(dāng)前模式是QAM時選擇從AFC 42輸出的信號，并在當(dāng)前模式是VSB時選擇從DFPLL 44輸出的信號，通過這么做，調(diào)整NCO 46?；祛l器41將從內(nèi)插器24輸出的信號乘以從NCO 46輸出的信號，以補(bǔ)償頻率和相位失真。將載波被恢復(fù)的碼元輸入到匹配濾波器27。此時，由在定時處理器25中恢復(fù)的碼元時鐘恢復(fù)載波。因此，由于存在有導(dǎo)頻音的頻率是碼元時鐘的1/4，可通過信號再分類進(jìn)行轉(zhuǎn)換而無需額外的乘法器。因此，實施本發(fā)明接收機(jī)無需這樣的硬件。亦即，在通過匹配濾波器27將載波被恢復(fù)的碼元濾波之后，如果該碼元是QAM信號，將該碼元直接輸出到在后部的均衡器(未示出)，如果該碼元是VSB信號，則通過VSB分類器28輸出到均衡器。
參見圖5，VSB分類器28具有倒相器51和52，用于分別將I軸碼元和Q軸碼元倒相；以及多路復(fù)用器53和54，用于有選擇地重新整理I軸碼元、-I軸碼元、Q軸碼元、和-Q軸碼元。亦即，多路復(fù)用器53和54形成I’軸碼元和Q’軸碼元，I’軸碼元是通過按照計數(shù)器(未示出)的計數(shù)按順序選擇I軸碼元、-I軸碼元、Q軸碼元、和-Q軸碼元之一重新整理I軸而獲得的，Q’軸碼元是通過按照計數(shù)器(未示出)的計數(shù)按順序選擇Q軸碼元、-Q軸碼元、I軸碼元、和-I軸碼元之一重新整理Q軸而獲得的，并輸出恢復(fù)的VSB信號。如圖6所示，通過重新整理VSB信號將其中存在導(dǎo)頻音的頻率移動到碼元時鐘的1/4。
如上所述，以全數(shù)字形式構(gòu)成本發(fā)明的VSB/QAM接收機(jī)及其方法。通過在恢復(fù)載波恢復(fù)單元前部的碼元定時之后恢復(fù)具有恢復(fù)的碼元時鐘的載波，可采用具有低碼元率的頻率，可迅速完成載波中的失真校正，并且可使對用于接收VSB信號的附加硬件的需求更小。
權(quán)利要求
1．一種殘留邊帶/正交調(diào)幅(VSB/QAM)接收機(jī)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于按照具有預(yù)定頻率的時鐘將接收模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；內(nèi)插器，用于按照定時處理器的控制，通過將模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字信號內(nèi)插在碼元的原始位置來恢復(fù)碼元定時；載波恢復(fù)單元，用于按照定時處理器的驅(qū)動時鐘通過校正內(nèi)插器中內(nèi)插的碼元信號的頻率和相位上的失真恢復(fù)載波；濾波器，用于匹配在載波恢復(fù)單元中恢復(fù)其載波的碼元信號；定時處理器，用于檢測濾波的碼元信號中的定時誤差，根據(jù)檢測的定時誤差控制內(nèi)插器，及產(chǎn)生驅(qū)動時鐘；以及VSB分類器，用于按照VSB/QAM模式無任何改變地輸出從濾波器輸出的碼元，其載波和定時被恢復(fù)的碼元，或在重新整理碼元后輸出碼元。
2．如權(quán)利要求1所述的VSB/QAM接收機(jī)，其中定時處理器按照VSB/QAM模式將I軸碼元和Q軸碼元延遲半個碼元周期以使信號輸入時間不同。
3．如權(quán)利要求2所述的VSB/QAM接收機(jī)，其中定時處理器包括延遲器，用于將從濾波器輸出的Q軸碼元延遲半個碼元周期；多路復(fù)用器，在信號是VSB信號時選擇在延遲器中延遲的Q軸碼元，在信號是QAM信號時，則選擇Q軸碼元；定時誤差檢測器，用于接收從濾波器輸出的I軸碼元和多路復(fù)用器選擇的Q軸碼元，并檢測定時誤差；環(huán)路濾波器，在施加定時誤差檢測器中檢測的定時誤差后產(chǎn)生控制電壓；以及控制和時鐘發(fā)生單元，用于按照環(huán)路濾波器的控制電壓，產(chǎn)生消除內(nèi)插器偏移的控制信號和定時被恢復(fù)的碼元時鐘。
4．如權(quán)利要求1所述的VSB/QAM接收機(jī)，其中載波恢復(fù)單元包括NCO；混頻器，通過將內(nèi)插器輸出的信號乘以NCO輸出的信號補(bǔ)償頻率和失真；自動頻率控制器(AFC)，用于從混頻器輸出的信號計算頻率和相位失真，并產(chǎn)生所計算失真的校正值；VSB分類器，用于重新整理混頻器輸出的碼元；數(shù)字頻率相位鎖定環(huán)路(DFPLL)，用于計算VSB分類器中重新整理的碼元中的頻率和相位失真，并產(chǎn)生所計算失真的校正值；以及多路復(fù)用器，通過在信號是QAM時選擇從AFC輸出的信號并在信號是VSB時選擇從DFPLL輸出的信號，控制NCO的頻率。
5．如權(quán)利要求1所述的VSB/QAM接收機(jī)，其中VSB分類器通過重新整理解調(diào)的VSB信號中的信號將其中存在導(dǎo)頻音的頻率移動1/4碼元時鐘。
6．如權(quán)利要求1所述的VSB/QAM接收機(jī)，其中VSB分類器包括倒相器，用于將從濾波器輸出的I軸碼元和Q軸碼元都倒相；以及多路復(fù)用器，在以預(yù)定次序選擇I軸碼元、Q軸碼元、及均經(jīng)倒相器倒相的I軸碼元和Q軸碼元之后輸出重新整理的I’軸碼元和Q’軸碼元。
7．一種用于在VSB/QAM接收機(jī)中接收VSB信號以及QAM信號的方法，該方法包括下列步驟(a)按照預(yù)定時鐘將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(b)通過內(nèi)插在步驟(a)中轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號在原始碼元位置提取一碼元；(c)根據(jù)其定時被恢復(fù)的時鐘，通過校正在步驟(b)提取的碼元的頻率和相位失真來恢復(fù)載波；(d)根據(jù)在步驟(c)恢復(fù)的信號計算定時誤差，按照計算的定時誤差通過控制步驟(b)的內(nèi)插位置恢復(fù)碼元定時，及產(chǎn)生其定時被恢復(fù)的時鐘；以及(e)按照VSB/QAM模式，無任何改變地輸出其碼元定時和載波被恢復(fù)的信號，或者在重新整理信號后輸出該信號。
全文摘要
一種VSB/QAM接收機(jī),包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將接收模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;內(nèi)插器,將所提供的數(shù)字信號內(nèi)插在碼元原始位置來恢復(fù)碼元定時;載波恢復(fù)單元,通過校正內(nèi)插器中內(nèi)插的碼元信號的頻率和相位上的失真恢復(fù)載波;濾波器,匹配恢復(fù)其載波的碼元信號;定時處理器,檢測濾波碼元信號中的定時誤差,產(chǎn)生驅(qū)動時鐘;VSB分類器,按VSB/QAM模式,無任何改變地輸出從濾波器輸出的碼元,或在重新整理碼元后輸出碼元。
文檔編號H04L27/38GK1323124SQ01104969
公開日2001年11月21日 申請日期2001年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月4日
發(fā)明者吳智成 申請人:三星電子株式會社