专利名称：载波还原器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字播放设备的载波还原器，特别是，消除载波的频率偏移(Frequency offset)及相位抖动(Phase Jitter)，运行把通带数字信号解调为基带数字信号的数字解调功能的载波还原器。
背景技术：
现在，分为多种媒介(射频、有线、卫星)进行开发的数字播放接收技术趋向综合数字播放的综合系统结构。
特别是，以高清电视的传输系统为例，把具有约20Mb/s以上高比特率(Bit Rate)的数据通过有限的频带6MHz传输，因此，需要频带效率较好的调制/解调方式。另外，为了针对噪声进行有效的传输，使用效率较好的信道解码方法，需要使用与还原符号和载波的符号/载波还原法、多路径(Multi-path)和多普勒效应(Doppler)等补偿信道非异常性特点的信道均衡(Channel Equalizer)手法。
综合的“多媒介数字播放接收器”大致分为如下3种接收方法。
1、射频播放接收方式残余边带(VSBVestigial Side Band，单边带，先进电视制式委员会ATSC，美国制式)正交频分多路复用器(OFDMOrthogonal Frequency DivisionMultiplexing，双边带，欧洲制式)
2、有线电视接收方式正交调幅(QAMQuadrature Amplitude Modulation、双边带)3.卫星电视接收方式正交移相键控(QPSKQuadrature Phase Shift Keying，双边带)这3种接收方式以模拟接收部、信号同步方式、信道均衡方式、匹配滤波器(Match Filter)、信道解码方式等多种不同因素的技术所构成。
但以后，有必要从这些因素的技术中选择可以共享的功能，进行优化的“多媒体数字播放接收器”开发。
一般，“多媒体数字播放接收器”构成如图1所示。
图1为现有多媒体数字播放接收器的整体构成示意图，由接收射频信号，转换为中频信号(Intermediate Frequency)的模拟接收部101，利用A/D(模拟/数字)转换部，解调转换的数字信号的数字解调部102构成。
上述模拟接收部101中，由调谐器101b接收50-860MHz射频信号，转换为中频信号，并通过A/D转换部101h把这一转换的信号转换为数字信号，传输给数字解调部102。
所述模拟接收部101，包括把通过天线101a接收的50-860MHz射频信号转换为44MHz第1中频信号的调谐器101b；过滤上述调谐器101b输出信号的声表面滤波器101c；生成生成用于发生第2中频信号的振荡频率的第1振荡器101d；把上述声表面滤波器101c过滤的信号以第1振荡器101d生成的振荡频率进行降频转换，转换为第2中频信号的混频器101e；补偿由上述混频器101e输出的第2中频信号增益的自动增益控制增幅部101f；生成取样频率的第2振荡器101g；根据第2振荡器101g生成的取样频率，把上述自动增益控制增幅部101f增幅的信号转换为数字信号的A/D转换部101h。
这时，多媒体数字播放接收器的构成因素中，模拟接收部101与解调方式无关，具有如图1所示的结构。
相反，数字解调部102根据解调方式(VSB、OFDM、QAM、QPSK、ETC)具有多种形式，主要包括符号还原器；匹配滤波器；相位分离器；载波还原器；信道均衡器；信道解码器。
符号还原器利用重采样器，接收当前符号的时序误差反馈，以减少上述A/D转换部101h输出的数字信号和信号间误差的方向进行插补后，输出给匹配滤波器。
符号还原器用固定频率对模拟数据进行A/D转换，在重采样器完成所有符号列的时间还原的整个数字化过程，因此，无需除了A/D转换器以外的其它模拟元件，体现这一过程比较简单，并且可以消除元件的噪声。
匹配滤波器过滤上述符号还原器进行符号同步化输出的信号，使符号位置的信噪比(SNRSignal to Noise Ratio)达到最大，进行调整。以接收滤波器为例，从理论上说，不能实现具有直角频带特点和无限大的时间延迟的接收滤波器。具有这一特点的系统中的检测过程对微小的时序误差相当敏感。于是，可以避免在正确采样时间内的符号(symbol)间影响，但如果有一点误差，就发生符号间干扰现象。因此，为了实现系统，需要若干冗余带宽(Excess Bandwidth)。为了解决如上所述问题，使用匹配滤波器。
分相器把上述匹配滤波器的输出分为I信号和Q信号后，输出给载波还原器。
载波还原器则消除因模拟接收部101的调谐器101a和混频器101d导致的载波频率偏移和相位抖动的同时，把通带数字信号解调为基带数字信号的数字解调功能。
在高清电视等数字传输系统，传输信号因通过多路径信道生成的歪曲或因NTSC(全国电视系统委员会制式)信号导致的干扰、因传输和接收系统导致的歪曲，使接收方引起位检测误差。特别是，通过多路径的信号传播引发符号间干扰，成为位检测误差的主要原因。对此，使用信道均衡器消除符号间干扰。
传输系统根据信道环境，使用多种纠正误差的符号方式。
信道环境有突发噪声和零散噪声等多种噪声，作为这一噪声的对策，信道解码部利用RS符号方式和格子调制符号方式，消除上述信道均衡器符号间的干扰被消除的信号中的，存在于信道中的突发噪声和零散噪声后，从基带信号还原传输时插入的同步信号，并利用上述同步信号，还原接收的数据，即传输符号。
详细说明上述数字播放接收设备组成部分中的载波还原器如下。
用于高清电视传输系统的载波还原器因传输信号通过多路径信道生成的双重图象或NTSC信号导致的干扰、传输和接收系统导致的双重图象等因素，在接收方出现位检测误差，特别是通过多路径的信号传播执行这样的功能，即补偿引起符号间干扰(ISIInter SymbolInterference)的位检测误差的主因。
图2为设置载波还原器的数字播放接收器的构成示意图，以载波还原器200、载波还原器200前端的前处理(Pri processing)部100、载波还原器200后端的后处理部(Post processing)300构成。
上述前处理部100把通带(Pass Band)数字信号转换为基带数字信号，输出给载波还原器200。
载波还原器200因接收上述前处理部100生成的基带数字信号，通过信道过程中生成的双重图像或NTSC信号导致的干扰、传输和接收系统导致的双重图像，生成的接收方引发位检测误差，特别是通过多路径的信号传播补偿引发符号间干扰的位检测误差，输出给后处理部300。
图3为现有技术的载波还原器200的结构示意图，由前馈滤波器201、反馈滤波器202、加法器203及相位补偿器204组成。
上述前馈滤波器201在上述前处理部100接收的现在输入信号yn＝y′nejΦn消除从以前信号检测的误差，反馈滤波器202从以前检测的符号生成的现有推测值-判定信号，即an＝a′nejΦn中消除可能生成符号间干扰的部份。
这时，前处理部100的输入信号yn＝y′nejΦn以被载波相位和双重图像相位被歪曲至相关相位ejΦn大小的状态输入到前馈滤波器201，判定信号an＝a′nejΦn也以歪曲至ejΦn的状态，输入到反馈滤波器202。
上述加法器203计算上述前馈滤波器201的输出信号和反馈滤波器202的输出信号之合，输出给相位补偿器204。
相位补偿器204接收上述加法器203的输出信号Zn＝Z′nejΦn，并纠正相位导致的歪曲，生成输出信号rn＝Zne-jΦn，输出给后处理部300；并生成判定信号an＝a′nejΦn，提供给上述反馈滤波器202。
这样的相位补偿器204以相位跟踪器204a、判定星相相位补偿器204b、判定星相(Constellation)/相位补偿/误差生成器204c构成。
相位跟踪器204a对判定星相/相位补偿/误差生成生成器204c输出的补偿位相(Phase)(ejΦn)进行接合(Conjugation)处理，乘上这一接合的补偿位相ejΦn和上述加法器203的输出信号Zn＝Z′nejΦn。
即，运行Zn×(ejΦn)*计算。
因Zn＝Z′nejΦn，上述计算结果为Z′nejΦn×(ejΦn)*＝Z′n消除相位的歪曲。
即，上述相位跟踪器204a的输出信号rn＝Zne-jΦn＝Z′n纠正相位的歪曲，具有正确的星相，这样的相位跟踪器204a的输出信号将输出到后处理部300。
判定星相相位补偿器204b乘上判定星相/相位补偿/误差生成器404c输出的补偿位相ejΦn和判定星相a′n生成与前馈滤波器201的输入信号yn＝y′nejΦn具有相同歪曲的判定信号an＝a′nejΦn，提供给反馈滤波器402。
另外，判定星相/相位补偿/误差生成器404c从相位跟踪器204a输出的输出信号rn＝Zne-jΦn生成判定星相a′n补偿位相ejΦn及误差推测值e(n)。
上述判定星相a′n是不具有相位歪曲的成分，输入到判定星相相位补偿器204b。
补偿位相ejΦn是输入到上述相位跟踪器204a，进行接合处理，并乘上加法器203的输出信号Zn＝Z′nejΦn，生成输出信号rn＝Zne-jΦn。
另外，上述补偿位相ejΦn也输入到相位补偿器204b，在相位补偿器204b，乘上上述判定星相a′n，生成判定信号an＝a′ne-jΦn。
另外，误差推测值e(n)输入到上述前馈滤波器201和反馈滤波器202，补偿现在前馈滤波器201接收的输入信号yn＝y′nejΦn的误差，消除输入到反馈滤波器202的判定信号an＝a′ne-jΦn的引发符号(symbol)间干扰的部份。
这样的载波还原器使反馈滤波器202的输入信号an＝a′ne-jΦn具有与前馈滤波器201的输入信号yn＝y′nejΦn相同相位，通过相位补偿器203，纠正反馈滤波器202的输入信号相位，可以提供与载波频率相位、双重图像相位无关的一定的双重图像捕捉/跟踪功能，并具有提供消除双重图像能力的长处。
但上述的现有技术载波还原器具有如下问题载波还原器的输入信号yn＝y′nejΦn以因载波相位和双重图像相位，生成相当于的ejΦn相位的状态，输入到前馈滤波器201；输入到上述反馈滤波器202的判定信号an＝a′nejΦn也以歪曲相当于ejΦn的状态，输入到反馈滤波器202。另外，计算上述前馈滤波器201和反馈滤波器202之合的加法器203的输出信号Zn＝Z′nejΦn也维持歪曲相当于ejΦn的状态，与补偿位相ejΦn的接合值乘上加法器203的输出信号Zn＝Z′nejΦn后，被相位跟踪器204a纠正因载波和双重图像导致的相位歪曲。
为了还原残留载波相位和双重图像相位同时存在的基带信号，使输入到反馈滤波器202的判定信号相位与前馈滤波器201的输入信号相位相同，实现这一功能的就是相位补偿器204。
即，在相位补偿器204，乘上没有相位歪曲的判定星相a′n和补偿位相ejΦn，把它输出给反馈滤波器202，以此使输入到反馈滤波器202的判定信号an＝a′ne-jΦn与前馈滤波器201的输入信号星相具有相同相位。
在这里，上述判定星相a′n的信号大小一般仅有5位(bit)。但如果与判定星相a′n乘上补偿位相ejΦn，为表现补偿位相ejΦn，位大小就增加到12。
即，反馈滤波器202输入的判定信号an＝a′ne-jΦn增加到12位，并因此而引发这样的问题，用硬件实现时，使反馈滤波器202的输入信号使用位数增加。因此，导致反馈滤波器202使用制表符(TAB)数增加而出现硬件数的急剧增加。
发明内容
本发明正是解决上述问题，其目的在于，提供一种载波还原器，可以维持现有载波还原器支持的因载波频率相位和双重图像相位误差导致的对ISI/双重图像信道的捕捉/跟踪功能，而减少反馈滤波器的输入信号使用位数，避免因反馈滤波器使用的制表符(TAB)数增加而导致的硬件成本急剧增加的问题。
为了实现上述目的，本发明的载波还原器，其特征在于，包括如下部份从包括相位引起的歪曲的输入信号中消除在以前信号中检测的误差推测值的前馈滤波器；在现在输入信号的推测值消除相位歪曲成份的判定星相中消除符号(symbol)间干扰的反馈滤波器；消除上述前馈滤波器输出信号的相位歪曲，把它加在上述反馈滤波器的输出信号，输出给外部，并从这一外部输出信号生成上述判定星相和误差推测值，把上述判定星相提供给上述反馈滤波器；把误差推测值提供给上述前馈滤波器和反馈滤波器的相位补偿器。
上述反馈滤波器是从上述判定星相消除从上述相位补偿器接收的误差推测值，以此消除符号(symbol)间干扰为特点。
上述相位补偿器是包括如下部份从上述前馈滤波器的输出信号中消除相位歪曲的相位跟踪器；将上述相位跟踪器的输出信号和上述反馈滤波器的输出信号相加，并输出给外部的加法器；从上述加法器输出信号，生成用于补偿前馈滤波器输出信号具有的相位歪曲的补偿位相，上述判定星相及误差推测值的判定星相/补偿位相/误差生成器。
上述相位跟踪器是对上述判定星相/补偿位相/误差生成器输出的补偿位相进行接合处理，并使其乘上补偿位相的接合值和上述前馈滤波器的输出信号构成为特点。
上述判定星相/补偿位相/误差生成器包括如下部份提取上述加法器的输出信号符号，生成上述判定星相的符号提取器、对上述判定星相进行接合处理，并乘上判定星相的接合值和加法器的输出信号，生成上述补偿位相的补偿位相生成器、从上述加法器输出信号减掉上述判定星相，生成上述误差推测值的误差生成器。
上述符号提取器是以限流器(Limiter)构成为特点。
本发明的构成为，通过相位跟踪器503a，消除从前馈滤波器501接收的信号相位歪曲后，使其加上消除这一相位歪曲的信号和反馈滤波器502的输出信号。
于是，与载波的频率相位和双重图像相位无关，为提供一定的双重图像捕捉/跟踪功能，反馈滤波器502的输出信号应与上述相位跟踪器503a的输出信号具有相同星相。即，反馈滤波器502的输出信号不应具有相位导致的歪曲成份。
因此，输入到反馈滤波器502的信号判定星相an也应是没有相位歪曲的正确星相。
因上述判定星相an是不具有相位歪曲的信号，可以无视相位歪曲成份，其大小仅有5比特，输入判定星相an的反馈滤波器502的输入信号使用位数也达到5比特即可。
这是比现有反馈滤波器的输入信号使用位数(12比特)减少7比特数，如图7所示，用硬件实现时，具有这样的效果，可以把反馈滤波器的使用制表符(TAB)数增加而导致的硬件增加率减少为一半以下。
图1是现有多媒介数字播放接收器的构成图。
图2是设置有载波还原器的数字播放接收器构成示意图。
图3是现有技术的载波还原器200的构成图。
图4是设置有本发明之载波还原器的数字播放接收器的构成图。
图5是图4的相位补偿器详细线路构成图。
图6是判定星相/相位补偿/误差生成器的详细线路构成图。
图7是为比较现有载波还原器和本发明的载波还原器的随反馈滤波器制表符(TAB)数变化的硬件大小的图表。
附图主要部分符号说明501前馈滤波器 502反馈滤波器503相位补偿器 503a相位跟踪器503b加法器(Adder) 503c判定星相/相位纠正/误差生成器具体实施方式
本发明的其它目的和特点可以通过对参照附图进行的实施例详细说明，更清楚地理解。
下面将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图4是设置有本发明之载波还原器的数字播放接收器的构成图，图5是图4相位补偿器的线路构成图。
本发明的数字播放接收器如图4和图5所示，包括如下部份把通带数字信号转换为基带数字信号的前处理部400；接收上述前处理部400生成的基带数字信号，并通过信道过程中产生双重图像或NTSC信号导致的干扰，传输和接收系统导致双重图像，接收方引发位检测误差，特别是通过多路径的信号传播引发符号(symbol)间干扰(ISI)，补偿这种位检测误差主要原因的载波还原器500；载波还原器500后端的后处理部600。
这时，上述载波还原器500是以前馈滤波器501和反馈滤波器502以及相位补偿器503构成。
上述前馈滤波器501从前处理部400的输入信号yn＝y′nejΦn消除从此前输入信号检测的误差；反馈滤波器502从判定星相an消除引起符号(symbol)间干扰的部份。
这时，前处理部400的输入信号yn＝y′nejΦn以载波相位和双重图像相位生成的相当于ejΦn的状态，输入到前馈滤波器501，输入到反馈滤波器502的判定星相an以没有相位歪曲的状态，输入到反馈滤波器502。
于是，上述前馈滤波器501的输出信号-Zn1＝fnejΦn以歪曲相当于ejΦn的状态，输入到相位补偿器503；反馈滤波器502的输出信号Zn2＝dn以没有相位歪曲的状态输入到相位补偿器503。
上述相位补偿器504接收上述前馈滤波器501的输出信号Zn1＝fnejΦn和反馈滤波器502的输出信号Zn2＝dn，生成输出信号rn＝fn+dn，输出给后处理部600，生成没有相位歪曲的判定星相an，提供给上述反馈滤波器502。
另外，生成对于输入到载波还原器500信号的误差推测值e(n)，提供给上述前馈滤波器501和反馈滤波器502。
此相位补偿器504如图5所示，由相位跟踪器504a和加法器504b、判定星相/补偿位相/误差生成器504c构成。
上述相位跟踪器504a对判定星相/补偿位相/误差生成器404c输出的补偿位相ejΦn进行接合处理，并乘上上述前馈滤波器501的输出信号Zn1＝fnejΦn。
即执行Zn3＝Zn1×(ejΦn)*计算。
因Zn1＝fnejΦn，结果为Zn3＝fnejΦn×(ejΦn)*＝fn，相位跟踪器504a的输出信号因相位导致的歪曲完全得到纠正，输出正确的星相。
上述加法器503b将相位跟踪器503a的输出信号Zn3＝fn和反馈滤波器502的输出信号Zn2＝dn相加，把输出信号rn＝fn+dn输出给后处理部600。
这时，上述相位跟踪器503a的输出信号Zn3＝fn和上述反馈滤波器502的输出信号Zn2＝dn均不具有相位歪曲，是具有正确星相的信号，因此，输出信号rn也不具有相位歪曲，显示正确的星相。
另外，上述判定星相/补偿位相/误差生成器503c从加法器503b的输出信号rn生成判定星相an和补偿位相ejΦn以及误差推测值e(n)。
判定星相an是不具有相位导致的歪曲的信号，输入到上述反馈滤波器502，通过反馈滤波器502消除引起符号(symbol)间干扰的部份。
补偿位相ejΦn输入到相位跟踪器503a，进行接合处理，并乘上前馈滤波器的输出信号Zn1＝fnejΦn，生成Zn3＝fnejΦn×(e-jΦn)*＝fn。
另外，误差推测值e(n)输入到上述前馈滤波器501和反馈滤波器502，从前处理部400接收的输入信号yn＝y′nejΦn补偿误差，并从判定星相an消除引起符号(symbol)间干扰的部份。
这样的载波还原器通过相位跟踪器503a消除前馈滤波器501接收的信号相位歪曲后，将消除相位歪曲的信号和反馈滤波器502的输出信号相加，因此，反馈滤波器502的输出信号与前馈滤波器501的输出信号不同，不应具有相位歪曲。
输入到反馈滤波器502的信号成份判定星相an也不能有相位歪曲，应具有正确的星相。
没有相位歪曲的判定星相an具有5比特的大小。于是，输入到判定星相an的反馈滤波器502的输入信号的使用位数也就5比特即可。
这是比此前反馈滤波器502的输入信号使用位数12比特减少7比特的数值，因反馈滤波器502的输入信号使用位数减少，用硬件实现时，将减少随反馈滤波器使用制表符(TAB)增加的硬件增加率。
图6是判定星相/补偿位相/误差生成器的详细线路构成图。
如图6所示，判定星相/补偿位相/误差生成器503c以如下部份构成提取加法器503b输出的输出星相rn＝fn+dn的符号，以判定星相an输出的符号提取器701、对上述符号提取器701的输出信号进行接合处理，并把它与符号提取器701的输入信号乘上，而生成补偿位相-ej Φn的补偿位相生成器702、从上述符号提取器701的输入信号减去符号提取器701的输出信号，输出误差推测值e(n)的误差生成器703。
上述符号提取器701输出的判定星相an不具有相位歪曲，是具有正确星相(Constellation)的信号，将输入到反馈滤波器502。
这时，上述符号提取器701应以限流器构成。
上述补偿位相生成仪702输出的补偿位相ejΦn以相位跟踪器503a进行接合处理，并乘上前馈滤波器501输入的信号Zn1＝fnejΦn。
即执行Zn1×(ejΦn)*的计算。
因Zn1＝fnejΦn，相位跟踪器503a输出fnejΦn×(ejΦn)*＝fn信号。
另外，上述误差生成器703输出的误差推测值e(n)输入到上述前馈滤波器701和反馈滤波器702，在前馈滤波器701根据现在输入信号补偿推测的误差值，反馈滤波器702根据判定星相an补偿推测的误差值。
图7是为比较此前载波还原器和本发明的载波还原器的反馈滤波器制表符(TAB)数的硬件大小的示意图。
根据图表，反馈滤波器的制表符(TAB)数相同时，本发明比现有技术，可以节减2倍以上的硬件大小。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种载波还原器，其特征包括从具有相位歪曲的输入信号中，消除从以前信号检测的误差推测值的前馈滤波器；从此前信号检测的现在输入信号的推测值消除相位歪曲成分的判定星相中，消除符号(symbol)间干扰的反馈滤波器；消除上述前馈滤波器输出信号中的相位歪曲，并与上述反馈滤波器的输出信号相加，输出给外部，并从这一外部输出信号生成上述判定星相和误差推测值，把上述判定星相提供给上述反馈滤波器，而把误差推测值提供给上述前馈滤波器和反馈滤波器的相位补偿器。
2.如权利要求1所述的载波还原器，其特征为，上述反馈滤波器从上述判定星相消除上述相位补偿器接收的误差推测值，以此消除符号间干扰。
3.如权利要求1所述的载波还原器，其特征为，上述相位补偿器包括从上述前馈滤波器的输出信号中消除相位歪曲的相位跟踪器；将上述相位跟踪器的输出信号和上述反馈滤波器的输出信号进行相加，并把它输出给外部的加法器；从上述加法器输出信号，生成用于补偿前馈滤波器输出信号具有的相位歪曲的补偿位相，上述判定星相及误差推测值的判定星相/补偿位相/误差生成器。
4.如权利要求3所述的载波还原器，其特征为，上述相位跟踪器对判定星相/补偿位相/误差生成器输出的补偿位相进行接合处理，并乘上补偿位相的接合值和上述前馈滤波器的输出信号。
5.如权利要求3所述的载波还原器，其特征为，上述判定星相/补偿位相/误差生成器包括提取上述加法器的输出信号符号，生成上述判定星相的符号提取器；接合处理上述判定星相，并将判定星相的接合值和加法器的输出信号相乘，从而生成上述补偿位相的补偿位相生成器；从上述加法器输出信号减去上述判定星相，从而生成上述误差推测值的误差生成器。
6.如权利要求5所述的载波还原器，其特征为，上述符号提取器由限流器构成。
全文摘要
本发明涉及载波还原器，特别是，纠正具有载波和双重图象(Ghost)导致的歪曲相位成份的前馈滤波器输出信号相位后，使其计算反馈滤波器输出信号，不让反馈滤波器输入信号具有相位歪曲成份，以此减少反馈滤波器的输入信号使用位(bit)数，体现硬件时，为防止因反馈滤波器的使用制表符(Tab)数增加而发生的硬件数增加。
文档编号H04L27/00GK1791078SQ20041009312
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者安根熙 申请人:上海乐金广电电子有限公司