专利名称：一种模拟电视信号的接收解码方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及模拟电视信号技术领域，特别涉及一种模拟电视信号的接收解码方法
与装置。
背景技术：
模拟电视标准作为一个成熟的技术标准已经存在相当长的时间，并且得到了广泛的应用。模拟电视接收设备需要实时接收并处理来自各个电视台模拟信号发射机传出的电视信号，实现模拟电视节目的同步播放。传统的模拟电视接收设备缺乏单一的处理芯片，需要调谐器，解调器，解码器等多个模拟处理模块，体积大，功耗大，因而主要应用于家庭消费电器，也就是常见的家用彩电。随着CMOS技术的飞速发展，使得模拟电视接收单一芯片的解决方案成为可能，解决方案由原来单一的模拟电路衍化为模拟或数模混合的解决方案，减小了体积，降低了功耗，从而使得模拟电视得以应用于手机等移动便携设备。现有技术中常见的数模混合方式接收模拟电视信号的装置可参考图1所示。滤波器102、低噪声放大器103、零中频转换器104为模拟处理器件，它们将电视台发射的模拟信号通过天线101接收到本地并转换成基带信号供后续模块进行处理。模数转换器105将模拟信号转换成数字信号，随后的解调器106、声音解码器109、图像解码器110以及时钟恢复器108均为数字处理器件。其中时钟恢复器108将模拟电视信号的发射台的时钟频率从解调器106输出的复合视频广播信号(CVBS)信号中提取出来，得到恢复的发射台时钟。恢复出的发射台时钟信号分别输出至模数转换器105、解调器106、声音解码器109和图像解码器110，使得上述数字处理器件可以采用和发射台同步的时钟，从而使得图像能正常解码并显不。这种结构比较适用于非移动设备。对于移动设备，由于移动过程中，由于建筑物等复杂环境会造成多径效应，由于快速移动会造成多普勒(doppler)等效应，加上信噪比 (SNR)的变化很大，提取出的时钟频率会有较大的抖动，时钟频率的抖动会进而影响模数转换器105的精度，降低模拟电视接收设备的灵敏度。另外，时钟恢复器108提取出与电视台同步的时钟信号后，需要同时产生供图像解码器110和声音解码器109所需的时钟，图像解码器110和声音解码器109所需的时钟频率并不相同，这需要锁相环(PLL)电路对时钟频率进行相应调整，增加了实现面积和成本。
发明内容
本发明提供了一种模拟电视信号的接收解码方法与装置，可以减少由于移动过程造成的图像解码劣化的影响，提高接收解码的精度。本发明实施例提出一种模拟电视信号的接收解码方法，天线接收的模拟电视信号依次经滤波器、低噪声放大器和零中频转换器处理后，进行如下处理采用接收端本地时钟信号对所述模拟电视信号依次进行模数转换，得到具有第一采样率的数字化的模拟电视信号；对所述具有第一采样率的数字化的模拟电视信号进行解调，得到具有第一采样率的复合视频广播信号CVBS和音频信号；采用接收端本地时钟信号对所述音频信号进行声音解码，得到声音并输出；以及将所述具有第一采样率的CVBS的采样率转换为具有第二采样率的CVBS，所述第二采样率与所述恢复出的发射台时钟信号匹配；然后采用恢复出的发射台时钟信号对所述具有第二采样率的CVBS进行图像解码，得到图像并输出。较佳地，该方法进一步包括根据本地时钟信号以及所述具有第一采样率的CVBS恢复出发射台时钟信号。较佳地，所述将所述具有第一采样率的CVBS的采样率转换为具有第二采样率的 CVBS 为Farrow滤波器接收所述具有第一采样率的CVBS，并根据恢复出的发射台时钟信号，将所接收的具有第一采样率的CVBS转换为具有第二采样率的CVBS。本发明实施例还提出一种模拟电视信号的接收解码装置，包括天线(201)、滤波器 (202)、低噪声放大器(203)、零中频转换器(204)、模数转换器(205)、解调器(206)、本地时钟发生器(207)、时钟恢复器(208)、声音解码器(209)和图像解码器(210)，所述装置还包括Farrow滤波器(211)，天线(201)接收的模拟电视信号依次经滤波器(202)、低噪声放大器(203)和零中频转换器(204)处理后输出至模数转换器(205)；模数转换器(205)接收来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号，根据所述本地时钟信号对所接收的模拟电视信号进行模数转换得到具有第一采样率的数字化的模拟电视信号；解调器(206)，用于按照来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号对所述具有第一采样率的数字化的模拟电视信号进行解调，得到具有第一采样率的复合视频广播信号 CVBS和音频信号；所述具有第一采样率的CVBS输出至Farrow滤波器(211)和时钟恢复器 (208)，所述音频信号输出至声音解码器(209)；时钟恢复器(208)，用于根据来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号以及所述具有第一采样率的CVBS恢复出发射台时钟信号，并将所述恢复出的发射台时钟信号分别输出至Farrow滤波器(211)和图像解码器(210)；声音解码器(209)根据来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号对所接收的音
频信号进行声音解码，得到并输出声音；Farrow滤波器(211)根据来自时钟恢复器(208)的恢复出的发射台时钟信号，将所接收的具有第一采样率的CVBS转换为具有第二采样率的CVBS，并将所述具有第二采样率的CVBS输出至图像解码器(210)；所述第二采样率与所述恢复出的发射台时钟信号匹配；图像解码器(210)根据来自时钟恢复器(208)的恢复出的发射台时钟信号，对所接收的具有第二采样率的CVBS进行图像解码，得到并输出图像。较佳地，所述时钟恢复器(207)包括由相位差提取器(304)、回路滤波器(305)和数字频率振荡器(306)构成的锁相环；其中，相位差提取器(304)，用于检测接收到的具有第一采样率的CVBS中的行同步信号
5的间距，并计算所述行同步信号之间的间距与预先设置的模拟电视标准定义值之差，所述差值作为相位差信号输出；回路滤波器(305)，用于接收所述相位差，根据接收到的相位差与自身存储的历史相位差，得出本地时钟信号与发射台时钟信号的频率差；数字频率振荡器(306)，用于根据回路滤波器305输出的频率差以及本地时钟信号，恢复出发射台时钟信号，并将所述恢复出的发射台时钟信号发送至Farrow滤波器 (211)，并反馈至相位差提取器(304)。较佳地，所述时钟恢复器(207)，还用于向Farrow滤波器(211)输出所述频率差信号；所述Farrow滤波器(211)包括异步先入先出FIFO缓存(301)、重采样因子计算模块302和Farrow滤波模块(303)；所述异步FIFO缓存(301)，用于接收并缓存具有第一采样率的CVBS，并输出缓存的CVBS至Farrow滤波模块(303)，并将自身存储的数据深度与自身开始输出数据时存储数据的偏离量发送至重采样因子计算模块(302)；所述重采样因子计算模块(302)，用于根据来自时钟恢复器(207)的频率差信号计算重采样因子，并将所计算的重采样因子输出至Farrow滤波模块(303)；Farrow滤波模块(303)，用于根据来自时钟恢复器(207)的恢复出的发射台时钟信号，读取异步FIFO缓存(301)中缓存的具有第一采样率的CVBS，并根据来自重采样因子计算模块(302)的重采样因子对所述具有第一采样率的CVBS进行重采样，得到具有第二采样率的CVBS。较佳地，重采样因子计算模块(302)根据如下公式计算重采样因子重采样因子=1_ (Kp X Pe) /T1其中，Tl为本地时钟信号的基准频率周期。较佳地，重采样因子计算模块(302)根据如下公式计算重采样因子重采样因子=l-KpXPe/Tl+KdX δ Df, Pe是所述频率差；Κρ为可配置系数。其中，KdX SDf为异步FIFO深度对重采样因子的修正项；具体的，Kd为可配置系数，可根据经验进行配置；3 为异步？正0301存储的数据深度偏离异步？正0301开始输出数据时存储的数据量，等于异步FIF0301当前存储的数据量-异步FIF0301开始输出数据时存储的数据量。从以上技术方案可以看出，采用本地时钟信号作为模数转换器、解调器以及声音解码器等器件的时钟信号，可以避免由于发射台时钟估计不准对这些器件造成的影响；在图像解码器之前设置Farrow滤波器，可以将解调器得到的具有与本地时钟匹配的第一采样率的CVBS转换为具有与恢复出的发射台时钟匹配的第二采样率的CVBS，图像解码器再根据恢复出的发射台时钟对具有第二采样率的CVBS进行解码，可以得到正确的图像。此外，由于声音解码器直接采用本地时钟发生器产生的时钟，还可以节省时钟恢复器中的一部分PLL电路。
图1为现有技术中的数模混合方式接收模拟电视信号的装置示意图2为本发明实施例的数模混合方式接收模拟电视信号的装置示意图；图3为图2所示装置中的时钟恢复器207和Farrow滤波器211的内部模块示意图。
具体实施例方式本发明实施例提出的数模混合方式接收模拟电视信号的装置如图2所示，与图1 所述的装置结构不同，图2中的模数转换器205、解调器206以及声音解码器209均采用本地时钟发生器207输出的本地时钟信号，以提高前端处理精度；只有图像解码器210采用时钟恢复器208恢复出的模拟电视信号发射台时钟信号，以保证图像解码输出稳定正常。天线201接收的模拟电视信号依次经滤波器202、低噪声放大器203和零中频转换器204处理后，进行如下处理采用接收端本地时钟信号对所述模拟电视信号依次进行模数转换，得到具有第一采样率的数字化的模拟电视信号；对所述具有第一采样率的数字化的模拟电视信号进行解调，得到具有第一采样率的复合视频广播信号CVBS和音频信号；采用接收端本地时钟信号对所述音频信号进行声音解码，得到声音并输出；以及将所述具有第一采样率的CVBS的采样率转换为具有第二采样率的CVBS，所述第二采样率与所述恢复出的发射台时钟信号匹配；然后采用恢复出的发射台时钟信号对所述具有第二采样率的CVBS进行图像解码，得到图像并输出。模数转换器205依据本地时钟信号进行模数转换，其采样率为Ml。由于CVBS是在发射台侧根据发射台时钟生成的，只有根据发射台时钟才能解码并正确显示图像。因此，图像解码器210依据恢复出的发射台时钟进行解码，其采样率为M2。由于Ml不等于M2，需要进行采样率的转换，本发明实施例中，通过在图像解码器210之前增加Farrow滤波器211 实现采样率的转换。Farrow滤波器是一种可实现任意分数延迟的高效、灵活的采样率转换的滤波器。在本发明实施例中，本地时钟以及恢复出的发射台时钟将决定Farrow滤波器的重采样因子的取值。以下给出一种具体的时钟恢复器的模块结构，并给出相应的实现原理。如图3所示，时钟恢复器208中包括由相位差提取器304、回路滤波器305和数字频率振荡器306构成的锁相环。CVBS信号中每隔固定的一段时间会有行同步信号，行同步信号具有宽度及高度(电平)固定的特点以便于接收器识别。行同步信号之间的间距固定， 如果恢复出的时钟与电视台发射时钟同步，那么以此恢复出的时钟去数行同步信号之间的间距，结果应该是和所接收的模拟电视信号的行同步信号间距的标准值一致的；反之，如果不同步，那么结果则和标准不一致。相位差提取器304用于检测接收到的具有第一采样率的CVBS中的行同步信号的间距，并计算所述行同步信号之间的间距与预先设置的模拟电视的行同步信号间距的标准
值之差。其中，所述检测所述CVBS中的行同步信号的间距具体为根据来自数字频率振荡器306的恢复出的发射台时钟，对CVBS中的行同步信号的间距进行计数。所述差值作为相位差信号输出至回路滤波器305。
回路滤波器305，用于接收所述相位差，根据接收到的相位差与回路滤波器305存储的历史相位差，得出本地时钟信号与发射台的时钟信号的频率差；其中，在锁相环中回路滤波器的工作过程，即根据接收到的相位差与自身存储的历史相位差，得出本地时钟信号与发射台的时钟信号的频率差为现有技术，此处不再赘述。数字频率振荡器306，用于根据回路滤波器305输出的频率差以及本地时钟发生器207输出的本地时钟信号，恢复出发射台时钟信号，并将所述恢复出的发射台时钟信号发送至Farrow滤波器211，以及将所述恢复出的发射台时钟信号反馈至相位差提取器304， 作为相位差提取器304对CVBS进行计数的依据。Farrow滤波器211输入数据和输出数据采用的时钟不同，导致Farrow滤波器211 输入数据的速率和输出数据的速率不一致，因此需要异步先入先出(FIFO)缓存301对数据进行缓冲。对于数字频率振荡器306，假设本地时钟发生器207产生的本地时钟信号的基准频率周期为Tl，来自回路滤波器305的频率差是Pe，Pe有符号数，也就是说频率差可能是正或负，那么恢复出来的发射台的时钟周期是(Τ1+ΚρΧΡε)，其中Kp为可配置系数，可以根据经验进行配置。KpXPe是频率差修正项。频率差修正项随着数字频率振荡器306的运行不断累积，每累积到一个基准周期(Tl)，等效于重采样因子调整一个整数点。为使得图像能正确同步解码，需保证数字频率振荡器306和Farrow滤波模块303 调整步调保持一致，故而相位差折算到Farrow滤波模块303的重采样因子的公式为重采样因子=1_ (Kp X Pe) /T1。理想情况下，如果重采样因子计算准确，Farrow滤波模块303的输入数据速率和输出数据速率一致，那么输入的数据达到异步FIFO深度的一半时开始输出，则异步 FIF0301存储的数据深度会保持在中间位置附近；但由于数字频率振荡器306和Farrow滤波模块303精度的限制，不能保证Farrow滤波模块的输入数据速率和输出数据速率完全同步，那么异步FIF0301存储的数据深度会持续变大或者变小，直至数据量溢出或存储的数据量为0，进而可能导致图像解码失真，因此在计算重采样因子时要将异步FIF0301存储的数据深度偏离异步FIF0301中间位置的大小考虑进来，以提高计算精度。上述输入的数据达到异步FIFO深度的一半时开始输出数据，仅为较佳的实施方式，并不用以限制本发明，可以在输入的数据达到异步FIFO深度的任意位置开始输出数据。考虑异步FIFO深度后的重采样因子计算公式为重采样因子=1-Kp X Pe/T 1 +Kd X δ Df，其中，KdX SDf为异步FIFO深度对重采样因子的修正项；具体的，Kd为可配置系数，可根据经验进行配置；δ Df为异步FIF0301存储的数据深度与异步FIF0301开始输出数据时存储数据的偏离量，等于异步FIF0301当前存储的数据量-异步FIF0301开始输出数据时存储的数据量，如果输入的数据达到异步FIFO深度的一半时开始输出，则所述异步 FIF0301开始输出数据时存储的数据量为异步FIFO深度的一半。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种模拟电视信号的接收解码方法，其特征在于，天线接收的模拟电视信号依次经滤波器、低噪声放大器和零中频转换器处理后，进行如下处理采用接收端本地时钟信号对所述模拟电视信号依次进行模数转换，得到具有第一采样率的数字化的模拟电视信号；对所述具有第一采样率的数字化的模拟电视信号进行解调，得到具有第一采样率的复合视频广播信号CVBS和音频信号；采用接收端本地时钟信号对所述音频信号进行声音解码，得到声音并输出；以及将所述具有第一采样率的CVBS的采样率转换为具有第二采样率的CVBS，所述第二采样率与所述恢复出的发射台时钟信号匹配；然后采用恢复出的发射台时钟信号对所述具有第二采样率的CVBS进行图像解码，得到图像并输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据本地时钟信号以及所述具有第一采样率的CVBS恢复出发射台时钟信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述具有第一采样率的CVBS的采样率转换为具有第二采样率的CVBS为Farrow滤波器接收所述具有第一采样率的CVBS，并根据恢复出的发射台时钟信号，将所接收的具有第一采样率的CVBS转换为具有第二采样率的CVBS。
4.一种模拟电视信号的接收解码装置，包括天线(201)、滤波器(202)、低噪声放大器 (203)、零中频转换器(204)、模数转换器(205)、解调器(206)、本地时钟发生器(207)、时钟恢复器(208)、声音解码器(209)和图像解码器(210)，其特征在于，所述装置还包括Farrow 滤波器(211)，天线(201)接收的模拟电视信号依次经滤波器(202)、低噪声放大器(203)和零中频转换器(204)处理后输出至模数转换器(205)；模数转换器(205)接收来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号，根据所述本地时钟信号对所接收的模拟电视信号进行模数转换得到具有第一采样率的数字化的模拟电视信号；解调器(206)，用于按照来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号对所述具有第一采样率的数字化的模拟电视信号进行解调，得到具有第一采样率的复合视频广播信号 CVBS和音频信号；所述具有第一采样率的CVBS输出至Farrow滤波器(211)和时钟恢复器 (208)，所述音频信号输出至声音解码器(209)；时钟恢复器(208)，用于根据来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号以及所述具有第一采样率的CVBS恢复出发射台时钟信号，并将所述恢复出的发射台时钟信号分别输出至Farrow滤波器(211)和图像解码器(210)；声音解码器(209)根据来自本地时钟发生器(207)的本地时钟信号对所接收的音频信号进行声音解码，得到并输出声音；Farrow滤波器(211)根据来自时钟恢复器(208)的恢复出的发射台时钟信号，将所接收的具有第一采样率的CVBS转换为具有第二采样率的CVBS，并将所述具有第二采样率的 CVBS输出至图像解码器(210)；所述第二采样率与所述恢复出的发射台时钟信号匹配；图像解码器(210)根据来自时钟恢复器(208)的恢复出的发射台时钟信号，对所接收的具有第二采样率的CVBS进行图像解码，得到并输出图像。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时钟恢复器(207)包括由相位差提取器(304)、回路滤波器(305)和数字频率振荡器(306)构成的锁相环；其中，相位差提取器(304)，用于检测接收到的具有第一采样率的CVBS中的行同步信号的间距，并计算所述行同步信号之间的间距与预先设置的模拟电视标准定义值之差，所述差值作为相位差信号输出；回路滤波器(305)，用于接收所述相位差，根据接收到的相位差与自身存储的历史相位差，得出本地时钟信号与发射台时钟信号的频率差；数字频率振荡器(306)，用于根据回路滤波器305输出的频率差以及本地时钟信号，恢复出发射台时钟信号，并将所述恢复出的发射台时钟信号发送至Farrow滤波器(211)，并反馈至相位差提取器(304)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述时钟恢复器(207)，还用于向Farrow 滤波器(211)输出所述频率差信号；所述Farrow滤波器(211)包括异步先入先出FIFO缓存(301)、重采样因子计算模块 302和Farrow滤波模块(303)；所述异步FIFO缓存(301)，用于接收并缓存具有第一采样率的CVBS，并输出缓存的 CVBS至Farrow滤波模块(303)，并将自身存储的数据深度与自身开始输出数据时存储数据的偏离量发送至重采样因子计算模块(302)；所述重采样因子计算模块(302)，用于根据来自时钟恢复器(207)的频率差信号计算重采样因子，并将所计算的重采样因子输出至Farrow滤波模块(303)；Farrow滤波模块(303)，用于根据来自时钟恢复器(207)的恢复出的发射台时钟信号， 读取异步FIFO缓存(301)中缓存的具有第一采样率的CVBS，并根据来自重采样因子计算模块(302)的重采样因子对所述具有第一采样率的CVBS进行重采样，得到具有第二采样率的 CVBS。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，重采样因子计算模块(302)根据如下公式计算重采样因子重采样因子=i-(Kpxpe)/Ti其中，τι为本地时钟信号的基准频率周期。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，重采样因子计算模块(302)根据如下公式计算重采样因子重采样因子=l-KpXPe/Tl+KdX δ Df, Pe是所述频率差；ΚΡ为可配置系数。 其中，KdX δ Df为异步FIFO深度对重采样因子的修正项；具体的，Kd为可配置系数，可根据经验进行配置；δ Df为异步FIF0301存储的数据深度偏离异步FIF0301开始输出数据时存储的数据量，等于异步FIF0301当前存储的数据量-异步FIF0301开始输出数据时存储的数据量。
全文摘要
本发明提供了一种模拟电视信号的接收解码方法，天线接收的模拟电视信号依次经滤波器、低噪声放大器和零中频转换器处理后，进行如下处理采用接收端本地时钟信号对所述模拟电视信号依次进行模数转换以及解调，得到解调后的复合视频广播信号CVBS；将所述CVBS的采样率转换为与恢复出的发射台时钟匹配，然后采用恢复出的发射台时钟信号对所述CVBS进行图像解码，得到图像并输出。本发明还提供了一种模拟电视信号的接收解码装置。本发明可以减少由于移动过程造成的图像解码劣化的影响，提高接收解码的精度。
文档编号H04N9/78GK102271232SQ20101019575
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者吕悦川, 张辉, 李雪松, 杨利, 王西强, 钱炜 申请人:北京创毅视讯科技有限公司