专利名称：高清晰度电视中检测场同步信号的装置和方法
技术领域：
本发明涉及到高清晰度电视中检测场同步信号的装置和方法，更具体地，涉及到通过使用输入数据和参考值之间的相关性来检测场同步信号的装置和方法。
重大努力的结果是开发了大屏幕和高清晰度电视，用于接收HDTV信号的高清晰度电视接收机已经在日本生产了。
在美国，大联盟(GA)委员会已经建议了HDTV系统的技术标准。该GA委员会采用残留边带(VSB)调制作为GA-HDTV调制标准。具体地，GA委员会已经采用具有8电平的8-VSB标准和具有16电平的16-VSB标准分别用于地面广播模式和高速电缆模式。
图1图示了GA-HDTV的VSB数据帧格式。VSB数据帧具有两场，每场具有一个场同步段和312个数据段。场同步段FIELD SYNC#1和FIELDSYNC#2位于每场的第一段，以指示场的开始。
而每个数据段具有4个段同步符号和828个数据符号。段同步位于每个数据段的开头并有预定模式，其中四个符号具有的信号电平为+5，-5，-5，+5。同时，每个数据符号具有的二进制信号电平出于下列8个电平±1，±3，±5和±7。
图2是解释GA-HDTV的VSB数据场同步信号的图。
如图2所示，场同步段具有832个符号。开始4个符号用于段同步。段同步之后是511个符号，分配给伪随机数PN511，它之后是189个符号，分成3个PN63。其余128个符号用于携载其它信息。
这里，PN511为由+5和-5电平组成的预定信号序列并作为均衡的训练序列来使用。第二个PN63的相位每场倒相。
由于指示场开始的场同步位于每场的第一段并有统一的形式，场同步信号就可被检测和产生。
另一方面，场同步信号应被精确检测，以完成接收机中的同步和解码。
因此，本发明的目的是提供一种装置，用于使用每场的第一段的场同步序列与参考信号之间的相关性来产生GA-HDTV中的场同步信号。
本发明的另一目的是提供一种方法，用于使用每场的第一段的场同步序列与参考信号之间的相关性来产生GA-HDTV中的场同步信号。
为达到本发明的上述目的，提供了一种装置，用于检测HDTV接收机中的场同步信号，它包括符号位选择装置，用于从接收的HDTV信号中只选择符号位；相关装置，用于确定所选择的符号位与预定参考信号之间的相关性；检测装置，用于将相关值与阈值比较以确定场同步定时信号；以及发生装置，用于响应场同步定时信号在一个场同步段期间产生具有逻辑“高”电平的场同步信号。
为达到本发明的另一个目的，提供了一种方法，用于检测包括在接收的HDTV信号中的场同步信号，它包括步骤a)从接收的HDTV信号中只选择符号位；h)确定所选择的符号位与预定参考信号之间的相关性；c)将步骤b)中确定的相关值与阈值比较以确定场同步定时信号；d)响应场同步定时信号在一个场同步段期间产生具有逻辑的“高”电平的场同步信号。
通过下面结合附图对本发明的最佳实施例进行详细描述，本发明的目的和优点将更清楚。
图1示出了GA-HDTV的VSB数据帧的格式；图2是解释GA-HDTV的VSB数据场同步信号的图；图3是按照本发明的HDTV接收机的方框图；图4是图3所示场同步检测电路的详细方框图；图5A是输入数据的波形图；图5B是场同步定时信号的波形图；图5C是第一计数器的输出的波形图；图5D是第二计数器的输出的波形图；图5E是按照本发明的场同步检测电路产生的场同步信号的波形图。
图3是按照本发明的HDTV接收机的方框图。具体地，该HDTV接收机包括调谐器102，中频(IF)放大器104，数字锁频和锁相环(DFPLL)106，模数转换器108，匹配滤波器110，符号时钟恢复单元112，数据段同步检测器114，场同步检测电路200，均衡器，相位跟踪环(PLT)118，频道解码器120，和信源解码器122。
调谐器102通过天线输入广播信号，选择性地调谐一个具体HDTV频道，道，并将该调谐频道的HDTV信号转换为中频信号。
IF放大器104放大调谐器102的输出信号，使得A/D转换器106的输入保持在合适的电平。
按照符号时钟恢复单元112提供的取样时钟，模数转换器106将IF放大器104输出的模拟的IF信号转换成数字信号。
数字锁频和锁相环(DFPLL)电路108通过检测包括在A/D转换器106的输出数据中的先导信号来恢复载波。然后，DFPLL108将A/D转换器106的输出数据乘以恢复的载波信号以将它调制为基带信号。
匹配滤波器110匹配解调的基带信号，因此减少信号失真和混迭，并控制从DFPLL电路108输出的符号速率。从匹配滤波器110输出的数据符号速率为fs，而输入到匹配滤波器110的数据符号速率为2fs。
响应于匹配滤波器110的输出和从数据段同步检测器114输出的数据段同步信号，符号时钟恢复单元112恢复符号时钟。另外，符号时钟恢复单元112产生频率为符号时钟两倍的2fs的取样时钟并提供该取样时钟到模数转换器106。由符号时钟恢复单元112恢复的符号时钟被加到未示出的处理数字信号的方框以及模数转换器106，匹配滤波器110和场同步检测电路200。
数据段同步检测器114以4个符号为单元来计算从匹配滤波器110输出的数据的相关值，并在段单元中累积该计算的相关值。然后，在累积的相关值为每个数据段中最大值时，产生数据段同步信号，它利用了该4个场同步符号的相关值为最大的特征，即该累积的相关值在相应段的同步符号期间具有最大值。
场同步检测电路200检测匹配滤波器110输出数据与参考信号的相关性，因此利用来自符号时钟恢复单元112的符号时钟(fs)和来自数据段同步检测器114的数据段同步信号来产生场同步信号。
场同步信号被输入到均衡器116和频道解码器120，以用于数据的均衡和解码。
均衡器116消除多路径失真并输出不失真的信号。当HDTV信号在地面广播时，由于地形，建筑物和飞机等对电磁波的反射会导致多路径失真。具体地，按照来自场同步检测电路200的场同步信号，均衡器116通过利用位于场同步段中的训练序列PN511来更新该均衡器内滤波器的系数，以执行均衡操作。同时，具有适当电平的数据在系数更新期间被输出。因此确保运动的重影信号的高速跟踪。
相位跟踪环(PLT)118输入不失真的信号并校正任何相位噪声，即由DFPLL电路108未曾完全消除的相位误差。
频道解码器120输入来自PTL118的相位校正的信号并以这样的方式解码已相位校正的信号，即对应于原始信号在被发射之前被编码的方式。例如，为了减少在传输中产生的符号误差，HDTV信号在发射之前经过RS(Reed-Solomon)编码过程，交错操作，和TCM(Trellis编码调制)过程。结果，频道解码器120可对已相位校正的信号进行TCM操作以提供交错的信号，对该交错的信号进行去交错操作以提供去交错的信号。最后，解码器120基于该去交错信号的校验码对去交错信号进行RS解码，以提供已纠错的信号。
信源解码器122输入已纠错信号并完成可变长解码操作以提供解码信号，并对该解码的信号进行反量化操作以产生反量化数据。因此，解码器122按照在编码原始HDTV信号过程中使用的量化步长的大小来执行反离散余弦变换(IDCT)操作。结果，压缩的数据被转换为原始的HDTV信号，该原始的信号通过显示器显示。
图4是图3所示场同步检测电路的详细方框图。
场同步检测电路200包括最高有效位(MSB)选择器202，参考信号发生器204，相关器206，比较器208，锁存器210，第一计数器212，第二计数器214和触发器216。
最高有效位(MSB)选择器202只从图3匹配滤波器110输出的信号中选择MSB(也称为符号(sign)位)。
参考信号发生器204产生NP511参考信号。
相关器206计算来自MSB选择器202的MSB和来自参考信号发生器204的参考信号之间的相关值。
比较器208在其第一和第二输入端A和B分别接收相关器206的输出和阈值，并对它们进行比较。
锁存器按照符号时钟fs接收比较器的输出并临时存贮该输入的数据。
第一计数器212在其时钟输入端CLK和复位端RST分别输入来自图3段同步检测器114的段同步信号和锁存器210的输出，计数312个数据段的数，并在该计数值复位到0时输出进位。
第二计数器214在其时钟输入端CLK和复位端RST分别输入来自符号时钟恢复单元112的符号时钟信号和来自第一计数器212的进位，计数832个符号的数，并输出进位。
触发器216在其复位端R和设置端S分别输入第二计数器214的进位和第一计数器212的进位，并输出最后的场同步信号。
下面将结合图3和图5A-5E描述图4所示电路的工作。
在图4中，MSB选择器202输入从图3所示匹配滤波器110输出的HDTVVSB数据，从输入数据中只选择其MSB，并输出选择的MSB到相关器206。输入到MSB选择器202的数据的波形如图5A所示。
参考信号发生器204重复产生与场同步段中的PN511相同的信号。
相关器206计算从MSB选择器202输出的MSB与参考信号发生器204产生的参考信号之间的互相关值，以PN511符号单元累积所计算的相关值，并输出该累积的相关值到比较器208的第一输出端A。
这里，当发射的信号中有大量噪声、重影或干扰时，PN63数据与PN63参考信号之间的相关值(它被称为PN63的相关值)不是很高，使得不能检测到峰值。可是，由于PN511的相关值比PN63的相关值大8倍左右，PN511的峰值容易被检测。因此，为了检测场同步定时，采用PN511的相关值。
比较器208比较来自相关器206的相关值和预定阈值，并当A≥B时，输出“高”电平信号。
这就是说，利用相关器206的相关值在MSB选择器202输出的MSB序列为场同步序列时具有最大值的特性，比较器208比较相关值与预定阈值，并当该相关值高于预定阈值时输出指示场同步信号序列的1符号时距的“高”信号。
当定时不完全，比较器208的输出信号按照在符号时钟恢复单元恢复的符号时钟fs被保持在锁存器210中。锁存器210的输出变成场同步定时信号。该信号的波形显示于图5B中。
图5B所示的场同步定时信号产生于每场中。可是，由于场同步定时信号从场同步信号序列的中间点产生，该信号的宽度对应于一个符号的时距，因此是非常窄的，该信号不适合于直接用作为场同步信号。
因此，场同步定时信号的定时和宽度被控制，以产生可用于信号处理的场同步信号。
当从锁存器210输出的场同步定时信号被输入到第一计数器212的复位端(RST)，而从数据段同步检测器114输出的数据段同步信号被输入到时钟端口(CLK)时，第一计数器212计数312个数据段同步信号并输出图5C所示的进位信号，它同时由场同步定时信号复位。上述的操作在每场中重复执行。
这里，第一计数器212计数312次，因为由数据段同步检测器114产生的数据段同步信号位于除去了场同步段的312个数据段的开始。
当来自第一计数器212的进位信号被输入到第二计数器复位端RST而由符号时钟恢复单元112产生的符号时钟fs被输入到其时钟输入端CLK时，第二计数器214计数832个符号时钟脉冲，然后输出图5D所示的进位信号并由来自第一计数器212的进位信号复位。
按照符号时钟fs，第二计数器214计数832次，因为如图1所示一个段包括832个符号。
当来自第二计数器214的进位被输入到复位端R时，触发器216通过其输出端Q输出“低”电平信号，当来自第一计数器212的进位信号被输入到置位端S时，它输出“高”电平信号。因此在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的完善场同步信号通过触发器210的输出端Q输出，如图5E所示。
如上所述，用于检测指示每场开始的场同步信号的本发明的电路只用了一个比特，即输入数据的MSB，以产生与浮点计算相同的结果。因此，计算时间大大减少，结构简化，所以便于电路的集成。
此外，按照本发明的电路，场同步信号的定时利用PN511相关器的相关值来检测，因此，即使有噪声、重影或干扰也能精确地检测到场同步信号。
另外，由于按照本发明的电路在实际的场同步段期间产生具有逻辑“高”状态波形的场同步信号，该电路可用于GA-HDTV系统中其它的块而不要附加的电路，这些块在实际的场同步段期间需要具有逻辑“高”状态波形的场同步信号。
权利要求
1.一种在HDTV接收机中检测场同步信号的装置，它包括符号位选择装置，用于从接收的HDTV信号中只选择符号位；相关装置，用于确定所述选择的符号位与预定参考信号之间的相关值；检测装置，用于比较所述相关值与阈值，以确定场同步定时信号；和发生装置，用于响应所述场同步定时信号产生在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号。
2.按照权利要求1的检测场同步信号的装置，其中所述的产生装置包括第一计数器，用于计数每场中数据段的数，输出第一进位信号，并由所述的场同步定时信号复位；和第二计数器，用于计数每个数据段中的符号数，输入第二进位信号，并由所述第一进位信号复位；逻辑电路，由所述第一进位信号置位并由所述第二进位信号复位，并输出在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号。
3.按照权利要求1的检测场同步信号的装置，其中所述的检测装置包括比较器，用于比较所述的检测的相关值与所述阈值，因此当所述相关值大于所述阈值时输出比较信号；和锁存器，用于锁存所述的比较信号并输出所述场同步定时信号。
4.按照权利要求1的检测场同步信号的装置，其中所述的相关装置确定从所述选择装置输出的场同步信号序列中的伪随机数PN511和PN511参考信号的相关值。
5.按照权利要求1的检测场同步信号的装置，其中所述的相关装置当从所述选择装置输出的符号位是场同步信号序列时输出最大相关值。
6.按照权利要求1的检测场同步信号的装置，其中符号位是最高有效位。
7.一种装置，用于检测场同步信号，它包括检测装置，用于检测位于接收的HIDTV信号的数据段开始处的段同步信号，并输出数据段同步信号；恢复单元，用于响应所述的数据段同步信号而恢复来自所述HDTV信号的符号时钟信号；MSB选择装置，用于从所述接收的HDTV信号中只选择MSB；第一产生装置，用于产生预定参考信号；相关装置，用于确定所述MSB与所述参考信号之间的相关值；第二产生装置，用于比较所述相关值与阈值，并且当所述相关值大于所述阈值时产生场同步定时信号；第一计数装置，用于按照所述段同步信号计数每场中的数据段数，输出第一进位信号并由场同步定时信号复位；第二计数装置，用于按照所述符号时钟计数每段中的符号数，输出第二进位信号；并由所述第一进位信号复位；和第三产生装置，用于响应所述的第一和第二进位信号而产生在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号。
8.按照权利要求7的检测场同步信号的装置，其中所述的相关装置确定从所述选择装置输出的场同步信号序列中的伪随机数PN511和PN511参考信号的相关值。
9.按照权利要求7的检测场同步信号的装置，其中所述的相关装置当从所述选择装置输出的所述符号位是场同步信号序列时输出最大相关值。
10.按照权利要求7的检测场同步信号的装置，其中所述的检测装置包括比较器，用于比较所述的检测的相关值与所述阈值，从而当所述相关值大于所述阈值时输出比较信号；和锁存器，用于保持所述的比较信号并输出所述场同步定时信号。
11.按照权利要求7的检测场同步信号的装置，其中所述的第三产生装置包括触发器，它由所述第一进位信号置位并由所述第二进位信号复位，以输出在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号。
12.一种检测包含在接收的HDTV信号中的场同步信号的方法，包括下列步骤a)从所述接收的HDTV信号中只选择符号位；b)确定所述符号位与预定参考信号之间的相关值；c)将步骤b)中确定的相关值与阈值比较从而确定场同步定时信号；d)响应所述场同步定时信号而在一个场同步段期间产生具有逻辑“高”电平的场同步信号。
13.按照权利要求12的检测场同步信号的方法，其中所述参考信号是伪随机数PN511信号。
14.按照权利要求12的检测场同步信号的方法，其中所述符号位是最高有效位(MSB)。
15.一种检测接收的HDTV信号每场中场同步信号的方法，其中一帧数据包括两场，每场包括场同步段和第一预定数的数据段，每个段包括第二预定数的符号，它包括下列步骤a)检测位于HDTV信号数据段开始处的段同步信号，并输出所述数据段同步信号；b)响应所述数据段同步信号而恢复符号时钟；c)从所述接收的HDTV信号中只选择最高有效位(MSB)；d)确定所述MSB与预定参考信号之间的相关值；e)将所述相关值与阈值比较并当所述相关值大于所述阈值时产生场同步定时信号；f)按照数据段同步信号计数每场中数据段的数并输出第一进位信号；g)按照所述恢复的符号时钟信号计数每个段中的符号数并输出第二进位信号；和h)响应所述第一和第二进位信号而产生在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号。
16.按照权利要求15的检测场同步信号的方法，其中所述参考信号是伪随机数PN511信号。
全文摘要
一种在HDTV中检测场同步信号的装置，它包括从接收的HDTV信号中只选择符号位的符号位选择装置；确定选择的符号位与预定参考信号之间的相关值的相关装置；比较相关值与阈值，以确定场同步定时信号的检测装置；和响应场同步定时信号而产生在一个场同步段期间具有逻辑“高”电平的场同步信号的发生装置。由于只选择输出数据的一个MSB，然后确定与参考信号的相关性。因此，可精确检测到场同步信号，从而简化了硬件结构。
文档编号H04N5/08GK1168050SQ9710183
公开日1997年12月17日 申请日期1997年1月12日 优先权日1996年1月12日
发明者金基范 申请人:三星电子株式会社