专利名称：具有数据和时钟恢复电路的数字电视传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频广播，具体涉及数字电视传输系统，它具有用以从串行数据脉冲流中恢复出数据脉冲和传送时钟脉冲的电路。
在美国，联邦通信委员会(FCC)已经确立了用于广播电视信号的指南。数字电视信号(DTV)和模拟NTSC信号将在一个预定的时期内同时广播，直至2006年，以后将仅仅广播DTV信号。
在建议的DTV系统中，并如
图1上所示，运载视频和音频数据的信号可以从诸如电视演播室的信号源传送至射频/传输台去，射频/传输台可能与电视演播室不处在同一位置处。这样的系统中，视频和音频数据可以应用诸如微波链路之类常规的通信技术从演播室传输(或传送)至射频/传输台去。这种信号往往称为传送信号，其中包含供数据用的数据和时钟。
对于已知的DTV用的8VSB调制格式，已确立的传送时钟频率为19.39MHz。在这个频率上要传送的数据为一种不归零(NRZ)数据的脉冲流。已经建议，将NRZ数据和传送时钟结合起来组成单一的串行脉冲流，它使用了将在下面讨论的双相标志(双相传号)编码。这种编码需要一个传送时钟两倍频率的接口时钟，以提供出双相标志码的串行数据脉冲流。
本发明的目的是针对一种恢复电路，用于从双相标志码串行数据脉冲流中恢复出NRZ数据脉冲和传送时钟脉冲。
按照本发明，提供出一种具有一个恢复电路的数字电视传输系统，可以从双相标志码串行数据脉冲流中恢复出不归零(NRZ)数据脉冲和传送时钟脉冲。所恢复的NRZ数据脉冲和传送时钟脉冲是先前组合在双相标志码串行数据脉冲流中的。恢复出的NRZ数据脉冲和传送时钟脉冲预定使用于调制和放大电路，以供天线进行广播。
恢复电路中包括有一个接收双相标志码串行数据脉冲流的第一电路，它从其中提供出一串第一时钟脉冲，使得每个双相标志码串行数据脉冲的上升沿对应于第一时钟脉冲之一的上升沿。一个第二电路，它接收双相标志码串行数据脉冲和第一时钟脉冲，并从其中提供出一串去串行的数据脉冲，其每个数据脉冲的上升沿对应于第一时钟脉冲之一的上升沿。一个第三电路，它接收去串行的数据脉冲和第一时钟脉冲，并将去串行的数据脉冲转换成恢复出的NRZ数据脉冲。
按照本发明的较为有限的方面，有一个倒相器接收第一时钟脉冲，从其中提供出一串其频率与第一时钟脉冲的频率相同、但相位与之相反的第二时钟脉冲。
按照本发明的再一个方面，有一个时钟分频器接收第一时钟脉冲，从其中提供出一串第三时钟脉冲，这第三时钟脉冲的频率为第一时钟脉冲频率之一半。
按照本发明的再一个方面，有一个第二倒相器接收第三时钟脉冲，从其中提供出一串第四时钟脉冲，其频率与第三时钟脉冲的频率相同、但相位与之反相反，这第四时钟脉冲用作为恢复出的传送时钟脉冲。
按照本发明的再一个方面，有一个数据再定时器接收恢复出的NRZ数据脉冲，并移位恢复出的NRZ数据脉冲，使得每个恢复出的传送时钟脉冲的上升沿位于每个NRZ数据脉冲的上升沿与下降沿之间。
本发明包括了具有一种恢复电路的数字电视传输系统，可以从一个双相标志码串行数据脉冲流中恢复出不归零(NRZ)数据脉冲和传送时钟脉冲，而所述NRZ数据脉冲和所述传送时钟脉冲是先前组合入所述双相标志码串行数据脉冲流中的，所述恢复出的NRZ数据脉冲和所述恢复出的传送时钟脉冲供调制和放大装置使用，由天线进行广播，所述恢复电路中包含有用以接收所述双相标志码串行脉冲流并从其中提供出一串第一时钟脉冲的第一装置，其每个所述双相标志码脉冲的上升沿对应于所述第一时钟脉冲之一的上升沿；用以接收所述双相标志码串行数据脉冲和所述第一时钟脉冲并从其中提供出一串去串行的数据脉冲的第二位置，其每一个去串行的数据脉冲所具有的上升沿对应于所述第一时钟脉冲之一的上升沿；以及，用以接收所述去串行的数据脉冲和所述第一时钟脉冲并用以将所述去串行数据脉冲转换成恢复出的NRZ数据脉冲的第三装置。
现在，参照附图用实例来说明本发明，附图中是图1为一个功能方框图，它示明一个先有技术的数字电视系统；图2由图2A、2B、2C、2D和2E所示的信号幅度与时间关系的定时图组成，它们有助于理解这里的本发明；图3为一个功能方框图，它示明本发明的一个实施例；图4为一个电路方框图，它示明本发明的一个实施例；图5为一个电路图，它示明按照本发明的一个可编程逻辑器件(PLD)电路；以及，图6为一个信号幅度与时间关系的定时图，表明图5中所示电路的工作。
在说明这里的优选实施例之前，先参看图1，它示明一种先有技术系统中基本DTV系统的方框图100，它由三部分组成，即包括有信源编码和压缩部分102、业务复用和传送部分104以及射频/传输系统106。信源编码和压缩部分102接收视频信号108和音频信号110，并将这些信号分别编码成数字数据流。编码中包括了对于视频和音频数据为已知的和合适的比特率降低方法和压缩技术。
图1示明，编码的视频和音频数据连同辅助数据信号112和控制信号114一起馈至业务复用和传送部分104上。辅助信号112和控制信号114中可包括控制数据、有条件接收控制数据以及与诸如隐蔽字幕之类与音频和视频业务相关联的数据。视频信号可应用MPEG-2视频流句法进行压缩，音频信号可应用数字音频压缩(AC-3)标准进行压缩。
在业务复用和传送部分104中，压缩的数据流可分成各种信息包，并可附加上用以标识出每个包或者包类型的数据。在处理中，如本技术领域内所周知的，视频数据流包、音频流包和辅助数据流包可以复用成单一的数据流。打包的数据可以用MPEG-2传送系统进行传送，以使打包和复用的视频、音频和数据信号用于数字广播系统中。
在射频/传输部分106内，将打包的数据进行信道编码和调制。信道编码器120可修正数据流并添加上附加的信息，这附加信息能由接收机应用来从已经受到一般的传输干扰源影响的接收信号中重建出数据。
调制器122中应用数字数据流来调制被传输的信号。在DTV标准中，调制可使用8VSB调制方式。已调制信号被放大和加到天线124上，以通常的形式进行广播。
图2A示明传送时钟数据流10。8VSB调制格式用的这一时钟其频率为19.39MHz。它确立了从业务复用和传送单元104中传送单元TP上要传输或要传送之数据的比特率。如图2B中NRZ数据12所指明的，这数据优选地为不归零数据(NRZ数据)。可取地，自传送单元TP传输至射频传输系统的传送时钟10和NRZ数据12采用了单一个串行数据流的方式。用于单一数据流的优选编码已确立为双相标志码。这种编码的实现是将NRZ数据与工作频率为传送时钟10其比特率之两倍的接口时钟14组合起来。数据的组合中采用了一种称作双相标志码的简单编码方案，其中，在每个比特单元的边界上发生一次电平跳变。对于二进制状态“1”的设定，还在其任一比特单元的中央引入一次附加的电平跳变。确定编码规则时的另一条要求如下无论比特值怎样(0或1)，每个比特的开始总发生一次电平跳变。对于逻辑值“1”，在比特的中央再发生一次电平跳变。对于逻辑值“0”，在比特的中央没有电平跳变。这种编码方案在信号中几乎消除了直流成分，使得需要时有可能使用变压器耦合电路，它还容许供数据信号相位反转应用，因为这里重要的只是电平发生跳变，而不是电平跳变的方向。双相标志码数据的形式由图2D和2E中所示的脉冲流示明。无论正极性脉冲16或负极性脉冲18，它们的极性仅仅是由初始条件决定的。
NRZ数据脉冲中的每一个反映一个两电平的信号，在每个比特的持续期内并不改变其信号电平值。因此，图2B中的NRZ数据脉冲代表逻辑电平10110001。这是一种不归零(NRZ)脉冲流。
图2D中的双相数据脉冲其脉冲频率为NRZ数据脉冲的一倍，每个数据电平由两个相继的数据脉冲表示。“1”电平由两个不同值的脉冲表示，诸如1-0或0-1脉冲。因此，双相数据流不是一种NRZ数据流。“0”电平由两个相同值的脉冲表示，诸如1-1或0-0。
从双相数据脉冲流16(或18)中要恢复出的NRZ数据12预定供给其中包括有激励器电路的射频传输系统(如这里所示，包括信道编码单元120)应用。激励器或信道编码电路起一种应用装置的作用，NRZ数据的时钟由恢复出的传送比特率上的应用装置给定，并可取地在恢复出的传送时钟频率所具有的上升沿处的时间点上给出。
如图3中所示，在传送部分与信道编码120之间插入一个接口IF。在后面将更详细地说明的该接口中，包括有用以从接收到的双相标志码串行数据脉冲流中恢复出NRZ数据和传送时钟的恢复电路。
图4较详细地示明图3中的接口电路IF。如图4中所示，接口电路IF有一个接收双相标志码串行数据脉冲流的输入端200。电容器202的作用是通过交流信号而阻塞直流分量，因此，该电容器阻塞住了可能损坏恢复电路的任一个大的直流电压。双相标志码串行数据脉冲流可通过电容器202。电阻204对连接到输入端200上的电缆提供一个终接阻抗，输入端200的信号来自传送单元或者来自接收信号的微波装置。输入的数据流加到一个变压器形式的交流耦合网络206上，变压器的次级绕组与电阻208和210以及一对电容器212和214相连接，电阻208和210对电缆起正确终接阻抗的作用，电容器212和214对电缆均衡器和放大器电路216提供出交流耦合通路。电路216中包括一个放大器，它调整输入信号的幅度以补偿电缆损耗。另外，电路216提供出均衡作用以补偿电缆损耗造成的脉冲边沿变圆滑。均衡电路可使脉冲边沿陡峭起来。
电缆均衡器和放大器电路216的输出供给一个锁相环电路(PLL)220，它在输出线222上给出双相标志码串行数据脉冲流，并恢复出时钟脉冲。这种时钟脉冲是在输出线224上给出的，它对应于接口时钟脉冲14(图2C)。时钟脉冲14在后面称为时钟1(CLK-1)，如图6中的定时图上所示。锁相环电路220可取地是一个集成电路，它能在所使用的频率(对于接口时钟脉冲频率来说为38.78MHz)上恢复出一个时钟脉冲流。也可以使用能工作在这一频率等级上的其它时钟恢复电路，此类电路一般地称为相位和频率检测器。从经济观点上看，最好使用集成电路来实现这一目的。
线路222上的双相标志码数据脉冲和线路224上的时钟CLK-1脉冲供给可编程逻辑器件240，它的作用是恢复NRZ数据(图2B中的数据脉冲12)和原来的时钟(参见图2A中的传送时钟脉冲10)。这一电路240较详细地示明于图5中，其工作由图6中的定时图示明。如图5中所示，电路240中包括一个电路250，它在电路点A处接收双相标志码串行数据脉冲，并接收来自电路220的时钟脉冲CLK-1，这里的电路250在电路点D上给出一串去串行的数据脉冲，每个脉冲的上升沿对应于时钟脉冲CLK-1之一的上升沿。电路250内有着1比特的寄存器252和254，它们串联地连接在一起。这些寄存器的形式为D型触发器。寄存器252和254的每个Q输出端各连接至异或门256的一个输入端上。
图6是一个定时图，它示明各个时钟脉冲和数据脉冲。各数据脉冲位于图5中的电路点A、B、C、D、E、F、G、H、I上，输出时钟位于电路点J上。
如图6中所示，电路点A上输入的双相标志码串行数据脉冲由寄存器252移位1比特，呈现于电路点B上。这一数据脉冲流再由寄存器254移位1比特，呈现于电路点C上。寄存器252和254的Q输出加到异或门256上，结果得到去串行的数据流，如电路点D上的波形所示。电路点D上去串行的数据和时钟脉冲CLK-1加到电路260上，电路260中包括一对串接在一起的1比特寄存器262和264，每个寄存器的Q输出各连接至与门266上。电路点E和F上的数据流示明于图6的定时图中，对此需指出，电路点G上的输出有着少许因与门266的工作带来的延时。电路点G上的输出是将电路点D上的去串行的数据脉冲转换成NRZ数据脉冲所得的结果。
电路点G上的NRZ数据脉冲供给到电路270上，这电路270起着一个数据再定时器的作用，它对数据脉冲移位的情况将在下面说明。
电路270中包括一对串接在一起的1比特寄存器271和272。时钟脉冲CLK-1由倒相器274倒相后提供出时钟脉冲CLK-2，加到触发器271的时钟输入端上。此外，时钟脉冲CLK-1提供到另一个寄存器276的时钟输入端。寄存器276起分频器的作用，将时钟频率分频至一半，给出时钟脉冲CLK-3。这种时钟脉冲供给到寄存器272的时钟输入端上。此外，寄存器276的Q输出馈往倒相器278，由它在电路点J上提供出恢复得的输出时钟脉冲。
再定时电路270的作用是将电路点G上的NRZ数据充分地移位，使每个恢复出的传送时钟脉冲(电路点J上的输出时钟)的上升沿位于每个NRZ数据脉冲(电路点I上的数据脉冲)的上升沿与下降沿之间。这是时钟脉冲与NRZ数据之间所需的时间关系，它保证了在图3中信道编码电路120之类的接收单元上，能做到数据以正确的时钟节拍进入应用装置中。应当指出，这能使输出时钟的前沿与NRZ数据脉冲的前沿时间上一致，而存在误差时会造成数据以不精确的时钟定时进入应用装置。
尽管已结合优选实施例说明了本发明，但应知道，能作出各种修正，它们偏离不开如所附的权利要求书中规定的本发明的精神实质和范畴。
权利要求
1．一种数字电视传输系统，它具有一个恢复电路，用以从一个双相标志码串行数据脉冲流中恢复出不归零(NRZ)数据脉冲和传送时钟脉冲，其特征在于，所述NRZ数据脉冲和所述传送时钟脉冲是先前组合在所述双相标志码串行数据脉冲流中的，所述恢复出的NRZ数据脉冲和所述恢复出的传送时钟脉冲用于调制和放大装置中，以供天线进行广播，所述恢复电路包括接收所述双相标志码串行脉冲流并从其中提供出一串第一时钟脉冲的第一装置，每个所述双相标志码脉冲的上升沿对应于所述第一时钟脉冲之一的上升沿；接收所述双相标志码串行数据脉冲和所述第一时钟脉冲并从其中提供出一串去串行的数据脉冲的第二装置，每个去串行的数据脉冲的上升沿对应于所述第一时钟脉冲之一的上升沿；以及，接收所述去串行的数据脉冲和所述第一时钟脉冲并用以将所述去串行的数据脉冲转换成恢复出的NRZ数据脉冲的第三装置。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，有一个倒相器装置，用以接收所述第一时钟脉冲，并从其中提供出一串其频率与所述第一时钟脉冲的频率相同、但相位与之相反的第二时钟脉冲。
3．如权利要求2所述的系统，它包括有一个时钟频率分频器装置，用以接收所述第一时钟脉冲并从其中提供出一串第三时钟脉冲，所述笫三时钟脉冲的频率是所述第一时钟脉冲频率之一半，并包括有一个第二倒相器装置，用以接收所述第三时钟脉冲，并从其中提供出一串其频率与所述第三时钟脉冲的频率相同、但相位与之相反的第四时钟脉冲，所述第四时钟脉冲用作恢复出的所述传送时钟脉冲。
4．如权利要求3所述的系统，其特征在于有一个数据再定时装置，用以接收所述恢复出的NRZ数据脉冲并移位所述恢复出的NRZ数据脉冲，使每个恢复出的传送时钟脉冲的上升沿位于每个所述NRZ数据脉冲的上升沿与下降沿之间，其中，所述第一装置是一个锁相环路，而所述锁相环路是一个集成电路。
5．如权利要求1所述的系统，其中，所述第二装置中包括有串接在一起的第一和第二1比特寄存器以及一个异或门，所述异或门连接于所述第一和第二寄存器的输出端上，又所述第一和第二寄存器之每一个可取地为一个D型触发器。
6．如权利要求6所述的系统，其中，所述第三装置中包括有串接在一起的第三和第四1比特寄存器以及一个与门，所述与门连接于所述第三和第四寄存器的输出端上，又所述第三和第四寄存器之每一个可取地为一个D型触发器。
7．如权利要求6所述的系统，其中，所述第三装置中包括有串接在一起的第三和第四1比特寄存器以及一个与门，所述与门连接于所述第三和第四寄存器的输出端上，又包括一个倒相器装置，用以接收所述第一时钟脉冲，并从其中提供出一串其频率与所述第一时钟脉冲的频率相同、但相位与之相反的第二时钟脉冲。
8．如权利要求7所述的系统，它包括有一个时钟频率分频器装置，用以接收所述第一时钟脉冲并从其中提供出一串第三时钟脉冲，所述第三时钟脉冲的频率是所述第一时钟脉冲频率之一半，还包括有一个第二倒相器装置，用以接收所述第三时钟脉冲，并从其中提供出一串其频率与所述第三时钟脉冲的频率相同、但相位与之相反的第四时钟脉冲，所述第四时钟脉冲用作恢复出的所述传送时钟脉冲。
9．如权利要求9所述的系统，它包括有一个数据再定时装置，用以接收所述恢复出的NRZ数据脉冲并移位所述恢复出的NRZ数据脉冲，使每个恢复出的传送时钟脉冲的上升沿位于每个所述NRZ数据脉冲的上升沿与下降沿之间。
全文摘要
一种数字电视传输系统,它具有一个恢复电路,用以从一个双相标志码串行数据脉冲流中恢复出不归零(NRZ)数据脉冲和传送时钟脉冲。恢复出的NRZ数据脉冲和恢复出的传送时钟脉冲加到调制和放大电路上,由天线进行广播。恢复电路中包括一个第一电路,用以接收双相标志码串行脉冲流并提供出一串第一时钟脉冲。第二电路接收双相标志码串行数据脉冲和第一时钟脉冲。第三电路接收去串行的数据脉冲和第一时钟脉冲。
文档编号H04N7/015GK1309502SQ0010230
公开日2001年8月22日 申请日期2000年2月15日 优先权日2000年2月15日
发明者约瑟夫·李·塞克查 申请人:哈里公司