专利名称:提供正交相关的两个分矢量的矢量和的模值的装置的制作方法
本发明涉及的是用于计算两个正交相关分量信号的矢量和的幅值的电路系统，本发明的目的尤其在于减少电路的需求量而仍然完成所需求的计算。本发明具有一般适用性，但尤其是适用于数字电视接收机，在这种数字电视接收机中，希望以最少量的硬件执行数字视频信号处理。
在许多的电子系统中，必须确定正交信号的矢量和的幅值。例如，在数字电视接收机中，通过控制色度矢量的相位和幅值，可以方便的执行自动肤色校正。该色度信号，通常是以IQ混色信号或(R-Y)和(B-Y)色差信号所表示的正交信号的形式出现的。因此，要想执行要求的控制，就必须根据正交分量部分确定色度矢量的幅值。
众所周知，将正交分量幅值平方之和再开平方根，便可确定合成矢量的幅值，利用对幅值求平方的乘法电路，将平方值相加的加法电路以及对相加的平方和开平方根的开方电路，也可以实现求合成矢量幅值的目的。此外，通过把分矢量的幅值作为地址码供给程序化的只读存储器，以产生相应于所供地址码的矢量和的幅值的输出值，也可实现这种功能。
在信号处理技术领域：
中从事工作的人们都很清楚的了解，上述方法中的每个方法都要求有大量的处理硬件，而且所需求的硬件数量是随着信号位的增加而超线性地增加的。另外，对宽带信号进行实时处理时，所必需的分量不能很容易地得到。这些因素在数字电视接收机中，尤其成为限制性缺陷。因为在数字电视接收机中，要求将电路元件的数量维持在最小值而且这些元件是以超大规模集成电路(VLSI)的形式实现的。
根据本发明，矢量和的幅值计算电路转换正交-相关信号的幅值(例如，I和Q)成为对数底为B的对数取样值LogB｜I｜和LogB｜Q｜。将这两个对数取样值LogB｜I｜和LogB｜Q｜相减从而得到一差值D＝LogB｜I｜-LogB｜Q｜。该差值被用来计算校正值，该校正值等于0.5LogB(1+B-20)。将校正值和相应的LogB｜I｜值相加，并将其相加之和求反对数，便得到了正交-相关分矢量I和Q的矢量和C的幅值。
根据本发明的进一步的实施方案，所论及的矢量和的幅值计算电路把正交信号I和Q的幅值转换成为以B为底的对数取样值LogB｜I｜和LogB｜Q｜。将LogB｜I｜和LogB｜Q｜取样值相减，便得到差的绝对值｜D｜＝｜LogB｜I｜-LogB｜Q｜｜该绝对差值｜D｜用来计算一校正值，这个校正值等于0.5LogB(1+B-20D1)。LogB｜I｜和LogB｜Q｜中较大的对数值和与之相关的校正值相加并确定其和的反对数值以便得到矢量和C的幅值。
在附图中图1是一个框图，它表明在数字电视接收机中用来执行自动肤色校正的典型的先有技术的电路系统。
图2是一电路系统框图，它表明了用于产生本发明正交矢量的矢量和幅值的电路系统实施方案。
图3是图2电路系统的部分展开框图。
图1的电路系统20例示了一和在数字电视接收机中进行自动肤色校正电路装置。自动肤色校正电路20设置在接收机的彩色信号处理部分中、并对从复合视频信号进行分离后获得的色度信号C的正交～相关彩色分矢量I和Q进行处理。假设色度信号以彩色副载波四倍频率(如3.58MHZ)发 (接下页)生而且对取样进行调相使其相应于I和Q轴，结果以某种顺序产生一联串的I和Q的幅值+In、+Qn、-In、-Qn、+In+1、+Qn+1、-In+1、-Qn+1等等，这里的n，n+1等等，表示取样色度信号C的循环数。应该指出，“+”和“-”信号表示取样相位，而不是代表样本的极性。进而，我们假设取样值是数字形式(例如，是8位并行PCM信号)。在系列号为501，896的美国专利申请里，蒂青(D·Chin)以“用于电视接收机的一种自动色调电路”为题所公开的说明书中，参考其内容可以发现对这种电路的详细描述。在美国专利申请系列号4，402，005中小H·G·莱维士(H·G·Lewis，Jr·)以“用于数字彩色电视信号接收机的时钟发生器”为题论及了用来产生一联串合适的I和Q幅值的原理电路。
简短地说，图1所示电路20是如下操作的每当色度矢量的相位角处于与肤色有关的值的特定范围内时，通过相对于I分矢量旋转色度矢量C，进行自动肤色校正。然而，色度矢量C是由它的分量部分以实际上是正交混色信号矢量I和Q的形式或是由正交色差信号(R-Y)和(B-Y)来表示的。为了进行叙述，本发明将使用I和Q分量信号阐述。电路20输出一个旋转色度信号，这个信号实际上是由相应于旋转的色度矢量C′的正交混色信号I′和Q′所表示的。
I和Q的一系列采样被加到终端22，从此又被传送到幅值检波器24和角度检波器26。根据本发明，幅值检波器22将产生正交分量信号I和Q的矢量和C的幅值，例如C =I2+ Q2]]>并且在总线28上产生这个信号。角度检波器26在总线30上产生一个信号，该信号代表的角度Q相应于在色度矢量C和I取样轴之间的角度。角度信号Q作为地址码被加到ROM32和34，它们分别产生与加到它们输入端的地址码相应的幅角的正弦和余弦值。对于不属于肤色的角度范围之内的角度Q，对ROM编制程序以输出所加角度值的正弦和余弦，而对于属于与肤色有关的角度范围内的角度Q，ROM产生相应于Q+△Q的角度的正弦和余弦。其中的△Q表示要求的旋转角并且是Q的一个出数。
正弦和余弦值被分别加到乘法器36和38，在乘法器36和38中，它们被幅值C所乘，从而在总线40和42上分别产生了肤色校正分矢量I′＝C·CosQ和Q′＝C·SinQ从下面的理论推导中，我们可以更为清楚的了解瞬时幅值检波器24的工作过程C =I2+ Q2]]>LogBC＝LogBI2+ Q2]]>＝0.5LogB(I2+Q2)＝0.5LogB(I2·(l+(Q2/I2)))＝0.5(LogB(I2)+LogB(l+(Q2/I2)))＝0.5×2LogB｜I｜+0.5LogB(l+B-2(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝LogB｜I｜+0.5LogB(l+B-2(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝LogBI+F(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝X+F(X-Y)，这里，为叙述本发明最佳实施方案，用X和Y分别表示两个对数值LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较大值和较小值LogBC＝X+F(｜D｜)这里｜D｜＝X-Y或是表示两个对数值LogB(I)和(Q)之间差的绝对值。
所以，C＝Log-1B〔X+F(｜D｜)〕根据下面的等式C＝Log-1B〔X+F(｜D｜)〕幅值检波器24确定了正交分量信号I和Q的矢量和C的幅值。
为了这个目的，由终端22处的I和Q幅值组成的信号序列被加到组件50，这样便确定了以B为底的对数值Log｜I｜和LogB｜Q｜。组件50可以是一块ROM，它具有将I和Q幅值作为地址码输入的输入端口。可以将与地址码分别对应的存储单元编制程序以便在ROM50的输出端口处提供有关的对数值。由于使用了确定对数值的ROM，所以不必进行实时计算。
为了得到高精度，通过最大限度的利用数字对数的有效位对对数的底B进行选择。尤其是对于准备用来处理相应于M-位信号取样(包括符号位)的И-位对数值的系统来说，对数底B等于Ln-1〔 (Ln2M - 1- 1)/(2n- 1) 〕这里，Ln表示自然对数。
LogB｜I｜和LogB｜Q｜值响应于相应的I和Q时钟信号，被分别暂时地存入锁存器52和54。LogB｜I｜和LogB｜Q｜锁存器52和54的输出分别送到较大数选择器56和较小数选择器58在它们各自的输出端产生目前存在锁存器52和54中的LogB｜I｜和LogB｜Q｜值的较大值和较小值。
在图3中，将对较大和较小数检测器56和58的工作过程进行叙述。LogB｜I｜和LogB｜Q｜信号被分别加到减法器100的+Ve和-Ve输入端，而且对减法器产生的差值的符号位进行检验。如果符号位是“O”，则意味着差值(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)为+Ve，而且LogB是两个对数值LogB｜I｜和LogB｜Q｜中较大的一个。另一方面，如果符号位是“1”，则说明LogB｜I｜是两个对数值中较小的一个。多路转换器102的输入端口分别加有LogB｜I｜和LogB｜Q｜信号，在它的输出端口响应符号位产生两个输入中的较大输入值(即X)。与X相似，多路转换器104，响应于符号位在它的输出端口产生两个输入中的较小输入值(即Y)。
两个输入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较小值Y的极性由偶合到较小数选择器58输出的2的补码电路60求“反”。电路60包括一个用来对所有输入位求“反”的反相器;一个在求“反”的数的最低有效位单元加“1”以产生输入数的2的补码的加法器。
求和电路62将两个输入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较小值Y的2的补码和相应的较大值X相加，以便产生两个输入LogB｜I｜和LogB｜Q｜之间的差值｜D｜的绝对值。差值｜D｜的绝对值被加到组件64，它在输出端产生一个值F(｜D｜＝0.5LogB(1+B-2D))组件64可以是一块ROM，两个输入LogB｜I｜和LogB｜Q｜之间差值的绝对值｜D｜作为地址码加给该组件，并且，该ROM被编制程序以使其在输出端输出一个等于F(｜D｜)的值。
由延迟组件68将较大值延迟一适当的时间间隔，以确使较大值基本上是和相应的校正值同时到达求和电路，然后，求和电路66将组件64的输出F(｜D｜)与两个输入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较大值X相加。组件70产生求和电路66的输出值的反对数Log-1B从而得到基本上等于正交信号I和Q的矢量的幅值C的数值。
借助于一个例子，将对所论及的幅值检波器的应用进行描述。
假如7-位色度取样包括符号位(即M＝7)和И-位对数(即，И＝7)。
B＝1.033161，对于对数的底B，应用了上面给出的方程式。
F(｜D｜＝0.5LogB(1+B-2｜D｜)＝0.5LogB(1+1.033161-2｜D｜)
计算设I＝8，Q＝24LogB｜I｜＝64，LogB｜Q｜＝97
X＝97(是LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较大值)Y＝64(是LogB｜I｜和LogB｜Q｜的较小值)D＝X-Y＝97-64＝33F(｜D｜)＝2，(从F-表中查知)LogBI2+ Q2]]>＝X+F(｜D｜)＝97+2＝99C =I2+ Q2]]>＝Log-199B＝25.27(估计值)≈25.3(实际值)要注意的是，通过增加信号取样的位数(即И)或对数值的位数(即M)，可以获得较高精度的求解值。在这个例子中，随着每个F(D)的增大，值D的数量值减小。此外，通过减少每一个F(D)值的增量变化以得到D的值域的更大数，可以提高求解值的精度。
还将注意的是，对于7-位取样所代表的差值D，根据F-表，只要求有7个校正值F(D)(即1～11)。因此，通过对所述ROM地址输入码字的适当译码，可以将ROM的规模大大减小。
本发明不需要乘法电路而且只有一个小的修正值表，因此和上述的其他技术相比较，硬件成本较低而得到的却是更高精度的求解值。
权利要求
1.用于产生一对正交相关分矢量的矢量和的幅值的装置，其征在于用于接收所述的一对正交一相关分矢量幅值的装置22；用于对所述矢量产生与之相关的一对以B为底的对数值的装置50；用于将所述两对数值相减以得到一差值D的装置56～62；用于产生等于0.5LogB(1+B-2D)的校正值的装置64；用于将所述校正值和所述的另一个对数值相加的装置66；而且用于产生所述相加装置输出值的反对数，以便得到一个C值的装置70，该C值实际上就等于所述正交一相关分矢量的矢量和的幅值。
2.根据权项1所述的装置，其特征在于用于确定所述的一个对数值的2的补码的装置，以及，用于将所述一个对数值2的补码和所述另一个对数值加以得到所述差值D的装置。
3.根据权项1所述的装置，其特征在于所述校正值产生装置是由-ROM构成，一个差值D作为地址码加到该ROM，而且该ROM被程序化以便在相应的存储单元中容纳有关的F(D)值。
4.根据权项1所述的装置，其特征在于所述的差值形成装置包括用于计算两个对数值之间差的绝对值D的装置;所述的校正值产生装置，它产生一个等于0.5LogB(1+B-2｜D｜)的校正值F(D);以及用于将所述校正值和所述对数值的较大者相加的装置。
5.根据权项4所述装置，其特征在于所述的用于计算两个对数值差值的绝对值｜D｜的装置，包括从所述对数值的较大者中减去所述对数值的较小者的装置。
6.根据权项4所述的装置，其特征在于所述的计算对数值差值的装置包括用于确定所述对数值中的较大和较小的值的装置，以及用于从所述对数值的较大者中减去减小者的另一装置。
7.根据权项6所述的装置，其特征在于所述的减法装置由下列装置组成用于确定所述较小对数值的2的补码的装置;以及用于将所述较小对数值的2的补码和所述较大对数值相加以得到两个对数值之差的绝对值的装置。
8.根据权项7所述的装置，其特征在于所述2的补码确定装置包括用于对所述较小对数值的位求“反”的装置;用于对所述较小对数值的求“反”值的最低有效位单元加“1”以产生所述2的补码的装置。
9.根据权项6所述的装置，其特征在于在所述的较大和较小对数值确定装置输出端的所述较大对数值被加到所述的相加装置。
10.根据权项9所述的装置，其特征在于在所述的较大和较小对数值确定装置的输出端处的所述较大的对数值通过一个延迟组件加到所述的相加装置，从而确使所述相加装置基本上与有关的校正值同时接收到所述的较大对数值。
11.根据权项1或4所述的装置，其特征在于所述对数值产生装置由一块ROM构成，所述的一对矢量的幅值作为地址码加给该ROM，而且该ROM被程序化以便在各个存储单元中包含有关的数值。
12.根据权项4所述的装置，其特征在于所述的校正值产生装置由一块ROM构成，一个绝对差值｜D｜作为地址码加给该ROM，而且该ROM被程序化以便在相应的存储单元中包含有关的校正值F(｜D｜)。
13.根据权项1或4所述的装置，其特征在于所述的反对数产生装置包括一块ROM，所述的相加装置的输出作为地址码供给该ROM。而且该ROM被程序化以便在各个存储单元中包含有关的反对数值。
专利摘要
本发明装置，用来计算两个正交一相关分量信号(I和Q)的矢量和的幅值而使用的硬件数量最少。正交信号的幅值作为地址码加给ROM50以分别产生以B为底的对数值。在装置60、62中，把对数值的较大者相减而获得两个对值差值的绝对值|D|。差值D被作为地址码加到程序化的ROM64，以产生一个校正值F，其中F＝0.5Log(1+B-2|D|)该值F供给66使其与两个对数值中的较大者相加，相加和的反对数由70计算，从而确定了两个正交信号I和Q的矢量和的幅值C。
文档编号G06F7/556GK85105145SQ85105145
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月6日
发明者麦克利尼 申请人:美国无线电公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan