专利名称：产生场标识信号的电路及其方法
技术领域：
本发明涉及一种接收高分辨率信号的接收机，特别涉及利用场同步信号产生场标识信号的电路和方法。
依靠谋求大尺寸和高分辨率屏幕的研究与开发，日本根据作为当前模拟传输方法的多子耐奎斯特采样编码(multiple subnyquist sampling encoding，MUSE)首先实现高分辨率电视(HDTV)广播。美国已经提出大联盟(grandalliance，GA)-HDTV系统，并且对此采用作为数字式传输方法的残留边带(VSB)调制方法。GA-HDTV将具有8电平的8-VSB用于地面广播模式，而将具有16电平的16-VSB用于高速电缆模式。
图1示出GA-HDTV的一个VSB数据帧格式。VSB数据帧由分别由一个场同步段和312个数据段组成的两场组成。每个数据段由4个段同步符号和828个数据符号组成。段同步符号被插入到8电平数字数据流的场同步段和每个数据段的头部。相应的4个段同步符号以具有信号电平“+5，-5，-5，+5”恒定模式形成，并且每个数据段的剩余数据被随机形成，具有8个电平(±1，±3，±5，±7)中的一个任意信号电平。
同时，用于代表每个场开始的每个场同步信号序列(场同步#1和场同步#2)被插入到对应于每个场第一段的场同步段中。图2示出VSB数据场同步信号的格式。参见图2，场同步段由832个符号组成。其中前四个符号是段同步符号。接着511个伪数(PN)由511个符号组成，各63个符号的三个PN由下接的189个符号组成，并且其它信息由剩余的128个符号组成。这里，PN 511具有由电平+5和-5表示的预定信号序列，从而它被用于使用一已知信号序列的信号处理模块如均衡器中。三个63 PN的第二63 PN具有在每个交替场中反向的相位。以此方式，指示每一具有图2格式的场的开始的场同步信号序列被插入到每一场的第一段中，并且场同步信号序列是一具有恒定形式的已知信号序列。
相应地，同步信号必须由接收机检测，以再生具有与图1所示结构相同的结构的被传输的VSB信号。此外，接收机必须决定一个场是奇数场或者偶数场，以使得可以正确再生。特别地，接收机中的均衡器和纠错解码器必须需要一个场标识信号以完成正确的信号处理。
同时，应用于模拟电视中的产生场标识信号的电路已经被提出。然而，由于GA-HDTV具有与模拟电视不同的信号格式，并且以数字方式处理全部信号，所以不可能不加改变地将传统的模拟电视的场标识信号产生电路应用到GA-HDTV中。
因此，本发明的目的在于提供一种在高分辨率信号接收机中，通过检测包含于被传输的高分辨率信号的场同步信号序列中、其极性在每场交替反向的一已知信号的极性，来产生一个场标识信号的电路。
本发明的另一个目的是提供一种通过检测包含于被传输的高分辨率信号的场同步信号序列中、其极性在每场交替反向的一已知信号的极性，来产生一个场标识信号的方法。
为实现第一目的，在一个接收包含第一已知信号和其相位在每个交替场中反向的第二已知信号的高分辨率(HD)信号的接收机中，提供一种产生场标识信号的电路，包括第一检测装置，用于检测表示输入HD信号和与第一已知信号相同的第一参考信号之间相关的第一相关值，和用于当第一相关值大于或等于一预定值时，输出与第二已知信号同步的定时控制信号；第二检测装置，用于检测表示输入HD信号和与第二已知信号相同的第二参考信号之间相关的第二相关值，和用于输出第二相关值的极性信息；以及产生装置，用于根据与定时控制信号同步的第二相关值的极性信息产生一个场标识信号。
为实现第二目的，在一个使用包括第一已知信号和其相位在每个交替场中反向的第二已知信号的高分辨率信号产生一个场标识信号的方法中，提供一种场标识信号的方法，包括以下步骤检测表示输入高分辨率信号和与第一已知信号相同的第一参考信号之间相关的第一相关值，并且当第一相关值大于或等于一个预定值时，输出与第二已知信号同步的定时控制信号；检测表示输入高分辨率信号和与第二已知信号相同的第二参考信号之间相关的第二相关值，并且仅输出第二相关值的极性信息；以及根据与定时控制信号同步的第二相关值的极性信息产生一个场标识信号。
本发明的上述目的和优点通过结合附图详细描述其优选实施例将变得更为明显，其中
图1示出一个GA-HDTV的VSB数据帧格式；图2示出一个VSB数据场同步信号；图3是应用本发明的HDTV接收机的方块图；图4是本发明实施例的场标识信号产生电路的电路图；和图5A至5F示出图4的电路的波形。
以下，本发明的优选实施例将结合附图详细描述。
参见图3，调谐器102将天线拾取的VSB信号转换为预定频率的中频(IF)信号。IF放大器104根据一个自动增益控制信号(未示出)，控制IF信号的幅度，以便输入到数字/模拟(A/D)转换器106的信号保持恒定电平。
A/D转换器106按照具有两倍于符号时钟频率(fs)的频率(2fs)的时钟频率，将IF放大器104输出的模拟IF信号转换为数字信号。符号时钟频率由符号时钟恢复器112提供。数字频率和锁相环(DFPLL)电路108利用包含在由A/D变换器106输出的数据中的导航(pilot)信号恢复载波，由A/D变换器106输出的数据乘以恢复的载波，并且将结果恢复为基带数据。
匹配滤波器110通过将解调的基带信号与传输前的原始信号匹配，来消除信号失真及混叠，并且控制DFPLL电路108输出的数据的符号速率。也就是说，匹配滤波器110调整DFPLL电路108输出的数据的符号速率2fs，使其等于符号时钟频率(fs)。
符号时钟恢复器112响应匹配滤波器110的输出和段同步信号检测器114输出的段同步信号，来恢复符号时钟，并且向A/D变换器106施加具有两倍于符号时钟频率的频率的时钟。由符号时钟恢复器112恢复的符号时钟频率(fs)不仅可提供到匹配滤波器110和场标识信号产生电路200，并且也可提供到其它模块(未示出)用于数字信号处理。
段同步信号检测器114以匹配滤波器110控制的符号速率fs接收数据，以四个符号为一个单位计算相关值，以段为单位累加所获得的相关值，并且由于相应段的累加相关值在4个段同步符号部分期间最大，所以在每个数据段中累加的最大相关值被检测到的位置产生一个段同步信号。
场标识信号产生电路200，利用下述事实来产生一个场标识信号，即在包括在每一场的第一段中的同步信号序列中的三个63PN信号中间，第二个63PN信号的极性在每场中交替反向。场标识信号输入到均衡器116和一个通道解码器120中并且用于均衡处理和纠错解码处理。
均衡器116去除在传输信号传输期间产生的多路径失真。在地面广播中，多路径失真由山脉、建筑群、飞机等的传播反射引起。相应地，均衡器116通过利用插入到场同步段中的一个已知信号序列(这里为511PN信号，称为训练序列)更新在均衡器116中提供的滤波器系数来进行均衡。均衡器116在系数更新期间输出具有8个电平中的任意电平的数据，这使移动重影的高速跟踪成为可能。相位跟踪环(PTL)电路118消除没由DFPLL电路108消除的相位噪声，即相位错误。当均衡器116对每一场进行均衡处理，即，使用包含在每一场段的场同步序列中的一个已知信号序列，来均衡相应场中的系数时，则用于标识一个场是奇数或偶数场的标识信号是必须需要的。
同时，在信号从发送机传输之前，利用Reed Solomon(RS)码进行纠错编码以降低在传输期间的符号错误。纠错编码数据被交错，并且交错的数据利用网格编码调制(TCM)编码进行调制并且随机化。用于解码这种结果的模块是通道解码器120。通道解码器120对PTL电路118的输出进行网格解码，对网格解码数据进行去交错，对去交错数据进行纠错解码，和对结果进行去随机化。这里，也需要场标识信号进行一场中的去交错和去随机处理。从而使用由场标识信号产生电路200产生的场标识信号。
一个源解码器122变长解码由通道解码器120输出的纠错解码数据，对变长编码数据进行逆量化，通过一个正交变换将逆量化数据恢复为原始数据，并且输出结果到显示屏上。
图4是示于图3的场标识信号产生电路200的详细电路图。参考图4，图3匹配滤波器110的VSB数据被施加到第一相关器202的第一输入上。第一相关器202的第二输入与第一参考信号发生器204的输出相接。比较器206的第一输入(A)连接到第一相关器202的输出，而其第二输入(B)连接到一预定参考值(REF)上，并且其输出连接到第一锁存器208的输入。来自图3的符号时钟恢复器112的符号时钟频率(fs)，被施加到第一锁存器208的允许输入(EN)。第一锁存器208的输出连接到符号延时器210的输入。
来自匹配滤波器110的VSB数据施加到第二相关器212的第一输入。第二相关器212的第二输入连接到第二参考信号发生器214的输出。第二相关器212的输出连接到最高有效位(MSB)选择器216的输入。
第二锁存器218的输入连接到MSB选择器216的输出。第二锁存器218的允许输入(EN)连接到符号延时210的输出。第二锁存器218的输出分别连接到置位/复位触发器(S-RF/F)224的置位输入(S)和反向器220的输入。一个“与”门222的第一输入连接到反向器220的输出，而其第二输入连接到符号延时器210的输出，并且其输出连接到S-RF/F 224的复位输入(R)。场标识信号(场ID)由S-RF/F 224的输出(Q)输出。这里，反向器220和“与”门222可由“异或”门代替。此外，为简化第一和第二相关器202和212的硬件，每个MSB选择器可以放在第一和第二相关器202和212之前。
现在描述图4电路的操作。示于图1的VSB数据输入到第一和第二相关器202和212的第一输入。第一参考信号发生器204产生一个具有511个符号长度的参考信号的伪随机数(511PN参考信号)。也就是说，产生与包含在如图2中所示的场同步信号序列511PN相同的信号。第二参考信号发生器214产生一个具有63个符号长度的伪随机数(63PN参考信号)。也就是说，产生与包含在如图2所示的场同步信号序列中的63PN相同的信号。由第一和第二参考信号产生器204和214产生的511PN和63PN参考信号分别施加到第一和第二相关器202和212的第二输入。
相应地，第二相关器212通过以63个符号为单位累加表示VSB数据和63 PN参考信号之间相关的值来计算63PN相关值，从而输出对应于每一场的63PN的三个63PN相关峰值，如图5A中所示。示于图5A的三个相关峰值的中间一个的实线与虚线的交替指示相关峰值的极性以场为单位由正到负或者相反的交替反向。上述现象产生的原因如上所述，是因为包含在场同步信号序列中的三个63PN的第二个63PN的相位在VSB帧格式的每场中交替反向。
第一相关器202通过以511个符号为单位累加表示VSB数据和511PN参考信号之间的相关值获得511PN相关值，从而输出对应于每一场511PN的相关峰值，如图5B所示。示于图5A和5B的峰值仅在场同步信号序列的511PN和63PN信号发生时产生，并且除在场同步信号中之外被表示成几乎为0的值。这里，为简化硬件，第一和第二相关器202和212仅接收接收到的VSB数据的符号位，并且可以分别检测63 PN和511 PN相关值。
同时，第一相关器202的输出输入到比较器206的第一输入(A)。比较器206比较第一相关器202的输出与通过第二输入(B)输入的一个参考值(REF)，并且仅当第一相关器202的输出大于或者等于参考值(REF)时输出逻辑“高”信号。也就是说，当输入数据是511 PN同步信号序列时，它使用由第一相关器202获得的相关值处于最大值的事实。
比较器206的输出信号根据符号时钟频率(fs)由第一锁存器208锁存，并且第一锁存器208的输出被作为场同步信号(FIELD SYNC)输出并且同时施加到符号延时器210。此外，当一个非常大的噪声、重影、干扰等被包含在传输信号中时，63PN信号和63PN参考信号之间的相关很小。然而，由于511PN相关值约是63PN相关值的八倍，所以利用511PN相关值检测场同步信号。这里，严格说来，第一锁存器208输出的场同步信号是一个场同步定时信号。
符号延时器210按126个符号延时由第一锁存器208锁存的511PN相关值，并且输出被延时的511PN相关值，如图5C所示。也就是说，由符号延时器210输出的波形(图5C)的511PN相关值与三个63PN相关值的中间一个吻合。
同时，MSB选择器216仅选择第二相关器212输出的MSB，并且将结果输出给第二锁存器218。这是因为本发明仅需要第二相关器212输出中三个63PN信号的极性信息，以便通过检测三个63PN信号中的第二个的极性来产生场标识信号。这里，VSB数据是二的补码数据。
第二锁存器218根据符号延时器210的输出信号锁存由MSB选择器216输出的63PN相关值的MSB，并且仅输出每场产生的三个63PN相关值的中间值，如图5D所示。第二锁存器218的输出信号被输入到反向器220并且同时输入到S-RF/F224的置位输入(S)。由反向器220反向的第二锁存器218的输出信号被输入到“与”门222的第一输入，并且符号延时器210的输出信号被输入到“与”门222的第二输入。具有图5E波形的信号由“与”门222输出，并且输入到S-RF/F 224的复位输入(R)。这里，示于图5E的波形具有图5D波形的形式，但正负部分交换。结果，图5D的波形的定时与第二63PN信号为正时相符合，而图5E的波形的定时与第二63PN信号为负时相符合。
第二锁存器218和“与”门222的输出信号(图5D和5E)，分别控制S-RF/F224的置位和复位端。因此，用于标识奇数场和偶数场具有图5F所示波形的逻辑“高”和“低”的场标识信号(场ID)每场在S-RF/F224的输出端交替产生。
如上所述，在一个用于接收高分辨率信号的接收机中，用于正确标识奇数场和偶数场的场标识信号利用其相位在每场中交替反向的63PN信号产生。一个合适的场标识信号被提供给接收机的一个波形均衡器或通道译码器，从而方便信号处理。此外，本发明的结构非常简单，用硬件实现非常有效。
权利要求
1.一种产生场标识信号的电路，用于接收高分辨率(HD)信号的接收机，所述高分辨率信号包括第一已知信号和其相位在每个交替场中反向的第二已知信号，所述产生场标识信号的电路包括第一检测装置，用于检测表示所述输入HD信号和与所述第一已知信号相同的第一参考信号之间相关的第一相关值，并且用于当所述第一相关值大于或等于一个预定值时，输出与所述第二已知信号同步的定时控制信号；第二检测装置，用于检测表示所述输入HD信号和与所述第二已知信号相同的第二参考信号之间相关的第二相关值，并且用于输出所述第二相关值的极性信息；和产生装置，用于根据与所述定时控制信号同步的所述第二相关值极性的所述极性信息，产生一个场标识信号。
2.根据权利要求1所述的产生场标识信号的电路，其中所述第一检测装置包括第一相关器，用于计算所述输入HD信号和所述第一参考信号之间的相关，并且输出所述第一相关值；和比较器，用于比较所述第一相关值与一预定参考值，并且用于当所述第一相关值大于或等于所述参考值时输出比较信号作为场同步信号。
3.根据权利要求1所述的场标识信号产生电路，其中所述第二检测装置包括第二相关器，用于计算所述输入HD信号和所述第二参考信号之间的相关，并且输出所述第二相关值；和符号位选择器，用于仅选择所述第二相关值的符号位。
4.一种场标识信号产生电路，用于接收HD信号的接收机，在所述HD信号中，一帧由两场构成，每场由场同步段和数据段构成，每个场同步段包括一个第一同步信号和三个第二同步信号，并且所述三个第二同步信号之一的相位在每个交替场中反向，所述场标识信号产生电路包括第一相关装置，用于获得表示所述输入HD信号和与所述第一同步信号相同的第一参考信号之间相关的相关值，并且用于输出第一相关值；第二相关装置，用于获得表示所述输入HD信号和与所述第二同步信号相同的第二参考信号之间相关的相关值，并且用于输出第二相关值；第一产生装置，用于通过按预定的符号数延时所述第一相关值，产生与具有反向相位的所述第二同步信号同步的第一定时信号；第二产生装置，用于根据所述第一定时信号锁存所述第二相关值，并且当所述具有反向相位的第二同步信号为正时，产生与该时间同步的第二定时信号；第三产生装置，用于对所述第一和第二定时信号进行逻辑操作，并且当具有反向相位的所述第二同步信号为负时，产生与该时间同步的第三定时信号；和第四产生装置，用于根据所述第二和第三定时信号，产生表示奇数和偶数场的场标识信号。
5.根据权利要求4所述的场标识信号产生电路，其中所述第一相关装置通过仅选择所述输入HD信号的符号位获得所述第一相关值。
6.根据权利要求4所述的场标识信号产生电路，其中所述第二相关装置通过仅选择所述输入HD信号的符号位获得所述第二相关值，并且仅输出所述第二相关值的符号位。
7.一种场标识信号产生电路，用于接收高分辨率电视(HDTV)信号的接收机，在所述高分辨率电视信号中，一帧由两场组成，每一场由一个场同步段和多个数据段组成，每个场同步段包括一个第一同步信号和三个第二同步信号，并且三个第二同步信号之一的相位在每个交替场中反向，所述场标识信号产生电路包括第一参考信号产生器，用于产生与所述第一同步信号相同的第一参考信号；第一相关器，用于获得表示所述输入HDTV信号和所述第一参考信号之间相关的第一相关值，和用于输出第一相关值；第二参考信号产生器，用于产生与所述第二同步信号相同的第二参考信号；第二相关器，用于获得表示所述输入HDTV信号和所述第二参考信号之间相关的第二相关值，和用于输出第二相关值；比较器，用于比较所述第一相关值与一预定参考值，并且用于当所述第一相关值大于或等于所述参考值时输出一比较信号；符号延时器，用于按预定符号数延时所述比较信号，并且用于输出与具有反向相位的所述第二同步信号同步的第一定时信号；符号位选择器，用于从所述第二相关器的输出中仅选择符号位；锁存器，用于根据所述第一定时信号锁存所述符号位，并且用于当具有反向相位的所述第二同步信号为正时，输出一个与该时间同步的第二定时信号；逻辑电路，用于对所述锁存器和所述符号延时器的输出进行逻辑操作，并且用于当具有反向相位的所述第二同步信号为负时，产生一个与该时间同步的第三定时信号；并且产生装置，用于接收所述锁存器的输出作为置位信号，和接收所述逻辑电路的输出作为复位信号，并且用于产生一个场标识信号。
8.根据权利要求7所述的场标识信号产生电路，进一步包括第一符号位选择器，用于仅选择所述输入HDTV信号的符号位，并且输出结果到所述第一相关器；和第二符号位选择器，用于仅选择所述输入HDTV信号的符号位，并且输出结果到所述第二相关器。
9.根据权利要求8所述的场标识信号产生电路，其中所述第一相关器检测插入到所述输入HDTV信号的场同步信号序列中的511伪数(pseudonumber，PN)的符号位和511PN参考信号的相关。
10.根据权利要求8所述的场标识信号产生电路，其中所述第二相关器检测插入到所述输入HDTV信号的场同步信号序列中的63 PN信号的符号位与63PN参考信号之间的相关。
11.根据权利要求7所述的场标识信号产生电路，其中所述逻辑电路包括反向器，用于反向所述锁存器的输出；和“与”门，用于对所述反向器和符号延时器的输出进行“与”操作。
12.根据权利要求7所述的场标识信号产生电路，其中所述逻辑电路由用于对所述锁存器和所述符号延时器的输出进行“异或”操作的“异或”门组成。
13.根据权利要求7所述的场标识信号产生电路，进一步包括第二锁存器，用于根据符号时钟频率锁存所述比较信号，并且将所述锁存信号施加到所述符号延时器，并且同时输出所述锁存信号作为场同步信号。
14.一种场标识信号产生方法，用于使用高分辨率信号产生场标识信号的方法中，所述高分辨率信号包括第一已知信号和其相位在每个交替场中反向的第二已知信号，所述场标识信号产生方法包括以下步骤(a)检测表示所述输入高分辨率信号和与所述第一已知信号相同的第一参考信号之间相关的第一相关值，并且当所述第一相关值大于或等于一预定值时，输出与所述第二同步信号同步的定时控制信号；(b)检测表示所述输入高分辨率信号和与所述第二已知信号相同的第二参考信号之间相关的第二相关值，并且仅输出所述第二相关值的极性信息；和(c)根据与所述定时控制信号同步的所述第二相关值的极性信息产生场标识信号。
15.一种场标识信号产生方法，通过接收一HDTV信号来产生场标识信号，在所述HDTV信号中，一帧由两场组成，每一场由一个场同步段和多个数据段组成，每一个场同步段包括一个第一同步信号和三个第二同步信号，并且所述三个同步信号之一的相位在每个交替场中反向，所述场标识信号产生方法包括以下步骤(a)获得表示所述输入HDTV信号和与所述第一同步信号相同的第一参考信号之间相关的相关值，并且输出第一相关值；(b)获得表示所述输入HDTV信号和与所述第二同步信号相同的第二参考信号之间相关的相关值，并且输出第二相关值；(c)按预定的符号数延时所述第一相关值，并且产生与具有反向相位的所述第二同步信号同步的第一定时信号；(d)根据所述第一定时信号锁存所述第二相关值，并且当所述第二同步信号为正时，产生与该时间同步的第二定时信号；(e)对所述第一和第二定时信号进行逻辑运算，并且当所述第二同步信号为负时，产生与该时间同步的第三定时信号；和(f)根据所述第二和第三定时信号产生场标识信号。
16.根据权利要求15所述的场标识信号产生方法，其中在所述步骤(a)中，插入到输入HDTV信号的场同步信号序列中的511PN信号与511PN参考信号之间的相关值被获得。
17.根据权利要求15所述的场标识信号产生方法，其中所述步骤(b)包括以下子步骤(b1)获得表示插入到输入HDTV信号的场同步信号序列中的63PN信号的符号位和63PN参考信号之间的相关值；和(b2)仅选择在所述步骤(b1)中获得的所述相关值的符号位，并且输出所述第二相关值。
全文摘要
一种场标识信号产生电路及其方法,用于接收高分辨率信号的接收机。计算输入高分辨率信号和第一参考信号的相关值。当第一相关值大于或等于预定值时,输出与相位在每场中交替反向的第二已知信号同步的定时控制信号。计算输入高分辨率信号和第二参考信号之间的相关值。输出第二相关值的极性信息。根据与定时控制信号同步的第二相关值的极性信息产生一个场标识信号。从而,场标识信号产生电路可由简单的硬件实现。
文档编号H04N5/08GK1189741SQ9712558
公开日1998年8月5日 申请日期1997年12月22日 优先权日1997年1月31日
发明者金基范 申请人:三星电子株式会社