专利名称：共频道干扰消除器及其激励方法
技术领域：
本发明涉及一种共频道干扰消除器和相应的一种方法，尤其涉及到高清晰度电视(HDTV)接收机中的共频道干扰消除器及其方法。
大联盟先进电视(GA-ATV)是一种能取代NTSC(国家电视制式委员会)标准的新的数字电视传输制式标准。由先进电视制式委员会(ATSC)所标准化的GA-ATV制式(也称为“GA-HDTV”或“GA-VSB”制式)采用残留边带(VSB)调制方法作为数字传输方法。
新的ATV信号与传统的模拟电视信号(NTSC信号)一起经一个电视频道传输，此电视频道在给定的地理区域内不使用(“禁忌”频道)。由此，GA-ATV接收机必须被设计有抗NTSC共频道干扰的能力。
这样，当HDTV信号和NTSC信号同时在相同的频道上播出(即称作共频道情况)时，为了抑制共频道干扰，须去掉含有大部分NTSC信号能量的载波部分。作为其一种代表性的方法是使用梳状滤波器。含有梳状滤波器的共频道干扰消除器及梳状滤波器的频率特性如
图1和2所示，见参考文献[1]“Guide to the use of the digital television standard for HDTV transimission”(HDTV传输的数字电视标准使用指南)，PP．104-107(第104-107页)，Doc．A／54，美国先进电视制式委员会，1995年4月12日。
图1中，传统的共频道干扰消除器基本上包括一个由梳状滤波器构成的共频道干扰抑制滤波器110(称之为“NTSC干扰抑制滤波器”或“NRF”)，一个选择信号发生器和一个选择器(MUX)130。这里，选择信号发生器对应于从减少器l20到最小能量检测器129的各电路单元。
NRF 110的减法器112从输入信号(接收到的I频道数据符号)中减去经12符号延时器(12D)111所延迟的符号，使得NTSC调制载波成分被去掉。此处，考虑到与发射机预编码器的关系，使用有12符号延时的梳状滤波器除去NTSC成分。
选择信号发生器通过比较事先存贮的场同步(以“sync”表示)参考模式和所接收到的数据符号的场同步模式，然后利用两比较值的方差的累积结果(能量)，确定HDTV信号中是否存在有NTSC信号。
也就是说，选择信号发生器包括对应于方框120到122的第一通路，对应于方框123至128的第二通路，以及最小能量检测器129。在对应于方框120到122的第一通路中，所存贮的参考信号(场同步参考模式)与未通过梳状滤波器110和123的输入已知信号(场同步)进行比较，然后计算两者方差(即能量)的和。在对应于方框123至128的第二通路中，经梳状滤波器110滤波的输入场同步与经梳状滤波器123滤波的场同步参考模式作比较，然后计算两者方差(即能量)的和。通过比较两通路的和值，最小能量检测器129选择具有较小能量的通路，并输出确定是否存在NTSC信号的选择信号NRF-sel。即如果存在有NTSC信号，通过梳状滤波器110和123的第二通路的能量较少。否则，未通过梳状滤波器110和123的第一通路的能量较少。当有NTSC信号时选择信号NRF-sel为逻辑值“1”，否则为逻辑值“0”。选择器130根据选择信号NRF-sel选择输入数据符号，或者选择通过了梳状滤波器110的数据符号。
在6MHz HDTV信号波段，如图2A所示，这种梳状滤波器有6个频率零点，如图2B所示。以干扰形式作用在HDTV信号上的NTSC信号的大部分能量集中在图像载波、彩色副载波和伴音载波上。然而，这些载波均位于梳状滤波器的频率凹口附近，因此，通过梳状滤波器后的NTSC信号的能量明显被减弱。图2C和2D详细给出了全部频道上频带边缘特性。
若采用ATSC标准建议的梳状滤波器，则除去NTSC干扰信号的效果很好。然而，因该梳状滤波器对两个全增益信号作减法，故加性白高斯噪声(AWGN)的功率增加3dB，其结果使得在通过梳状滤波器的同时引起了3dB的信噪比(SNR)损失。此外，由于该梳状滤波器使输入信号由8级增加到15级。
因此，图1中传统的共频道干扰消除器激励NRF的方法是比较NRF的激励前后两通路的能量，然后选择具有较少能量的通路。这使得可以在频道环境中根据较少的变化来驱动NRF。然而，大多数采用数字传输方法的接收机包括一个纠错译码器，故对预定电平以下的所有误差均给出相同的结果。由此，若误差在预定电平以下则选择哪一个通路就无关紧要了。事实上，在通路选择上频繁变化可能对性能引起不良影响。
此外，由于NRF是梳状滤波器，它将信号的输出级数从8级增加到15级，且在随后的处理单元中信号状态根据NRF的激励而被改变。相应地，如果NRF的选择频繁改变，则输入信号中较少的变化就会引起误差。因此，NRF仅只在共频道干扰存在时才必须工作。然而，为了保持系统的最优性能，在具有预定电平或更小值误差的频道维持初始选择状态或参考电平，由此阻止在此电平的频繁变化，这样做是重要的。
另一方面，作为另一种传统的共频道干扰消除器，美国专利号5，546，132公开了一种NTSC干扰检测器，该检测器使用全部时段上接收的数据取代只用一个数据场同步参考模式。美国专利号5，594，496公开了消除NTSC共频道干扰和其他干扰的检测器，其中，包括连续场的场同步的接收信号被梳状滤波以产生一个相减信号，并根据经过梳状滤波的相减信号与未经滤波的相减信号的比较结果去除干扰。还有美国专利号5，602，583公开了一种NTSC拒波滤波器，该滤波器具有降低ATV接收机中NTSC共频道干扰的开关式汤姆林森(tomlinson)预编码器，以及美国专利号5，325，188公开了使用数字递归陷波滤波器的NTSC信号干扰消除器。
本发明的一个目的是提供一种共频道干扰消除器，以便稳定地消除共频道干扰。
本发明的另一目的是，提供一种共频道干扰消除器，该抑制器能够稳定地维持控制共频道干扰抑制滤波器的选择的选择信号。
本发明还有一个目的是提供稳定消除共频道干扰信号的共频道干扰消除器的激励方法。
提供能够稳定维持选择信号的共频道干扰消除器的激励方法也是本发明的另一目的，其中选择信号控制共频道干扰抑制滤波器的选择。
为了实现第一和第二目的，所提供的共频道干扰消除器包括对含有共频道干扰的第一信号进行共频道干扰抑制滤波而输出第二信号的共频道干扰抑制滤波器；相对于参考信号计算第一和第二信号各自的误差，由此产生选用具有较小误差信号的选择信号的选择信号发生器；通过校正选择信号，使得在某一预定的误差范围内选择出第一和第二信号中预定的一个，由此输出已校正选择信号的选择校正器；以及根据已校正选择信号选择第一和第二信号中之一的选择器。
为了实现第三和第四目的，所提供的激励共频道干扰消除器的方法包含的步骤有(a)通过对含有共频道干扰的第一信号进行共频道干扰抑制滤波，输出第二信号；(b)根据第一和第二信号的计算误差产生选择信号；(c)通过校正选择信号，使得在某一预定误差区域选择第一和第二信号中预定之一，由此输出已校正选择信号；以及(d)根据已校正选择信号选择第一和第二信号中之一。
参照附图，通过详细描述其中的优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更加清楚。附图中，图1是传统共频道干扰消除器的框图；图2A-2D根据某一NTSC载波的频谱位置，给出了梳状滤波器的频率特性；图3为根据本发明优选实施例的共频道干扰消除器的框图；图4根据经过图3 NRF后的信号的符号间干扰(ISI)和加性白高斯噪声(AWGN)，给出了符号误差率(SER)变化的示意图；图5根据未经过图3 NRF的信号的ISI和AWGN给出SER变化的示意图；图6根据ISI和AWGN，给出了NRF相关工作区域的示意图；图7为图3的选择校正器的详细框图。
在图3中，根据本发明的共频道干扰消除器包括一个从接收到的同相(I)频道符号数据中抑制共频道干扰的NTSC干扰抑制滤波器(NRF)210，一个选择信号发生器220，一个选择校正器230和一个选择器240。在第一通路中，计算输入参考信号和事先存贮的参考信号之间的符号误差率(SER)。在第二通路中，计算经过NRF 210后的输入数据符号的参考信号与经过NRF 223后的参考信号之间的SER。通过比较第一通路和第二通路，选择信号发生器220产生一个选择具有最小SER的通路的选择信号。选择校正器230校正此选择，使得由选择信号发生器220所选择的通路在预定的误差范围内不会改变。此外，选择器240根据从选择校正器230输出的已校正选择信号c选择输入符号数据，或选择经过了NRF 210的数据符号。
此处，选择信号发生器220的参考信号发生器221产生预定周期的场同步参考模式。此预定周期可等于残留边带(VSB)信号的场同步分段周期，或场同步分段周期之内某个周期的511伪数(PN)。第一SER计算器222计算输入已知信号的场同步和由预定周期的参考信号发生器222所产生的参考信号的场同步参考模式之间的SER。此处SER可通过累计误差符号的数目来进行计算。
NRF 223对由参考信号发生器221所产生的场同步参考模式进行NRF(NTSC干扰抑制滤波)。第二SER计算器224计算经NRF 210滤波的输入场同步和经NRF 223滤波后的数据场同步参考模式之间的SER。最小SER检测器225比较由第一SER计算器222计算出的SER(a)和由第二SER计算器224计算出的SER(b)，并产生选择具有较小SER通路的选择信号，该最小SER检测器可由比较器构成。此处，第一SER计算器222被称为第一通路，NRF 223和第二SER计算器224被称为第二通路。
根据本发明的NRF选择的控制利用输入信号和参考信号之间的SER来决定，而传统NRF选择的控制是利用参考信号和输入信号两者之间误差的能量来决定的。此外，在传统NRF的控制中，为获得误差能量需要平方单元，因而其硬件复杂，且判决很不可靠。即在通用ATV接收机中，就对共频道干扰消除器的输出进行操作的补偿器或误差校正器而言，实际的误差率比起误差的累积能量来也许是一个更重要的判决基础。这是因为NRF之后的过程大部分与判决值有关，且判决值与判决误差有非常紧密的联系。
同样，本发明的选择信号发生器220可使用任一种方法，如MSE和SER，以计算每个通路的误差。在本发明的这个实施例中，为了方便，NRF210和223由梳状滤波器构成。然而，任何类型的共频道干扰抑制滤波器，包括美国专利号5，325，188中所公开的有限冲激响应(FIR)滤波器和陷波滤波器，均能使用。
此外，根据本发明，选择校正器230被连接到选择信号发生器220的输出端，使得在预定误差范围内，通路被固定为两通路中的某一通路，从而防止了通路的频繁变换所引起的性能衰退。
为了帮助理解本发明，图4根据AWGN和ISI(共频道干扰信号)，给出了经过NRF之后的15级信号的SER，图5根据AWGN和ISI，给出了通过NRF之前的8级信号的SER。
这里，假设接收机的误差低于约5％时已被校正，即SER小于5％，故可得到如图6所示的二维简图。如图6所示，有一个经NRF滤波的NRF区域(15级)、一个非NRF区域(8级)、一个不可行的区域和一个两通路均可行的共用区域。此处，在共用区域内选择哪个通路无关紧要，但是，通路的频繁更换降低接收机的性能。因此，所选通路也最好固定在共用区域中。
为了实现这一点，本发明的选择校正器230，如图7所示，在对应于任一通路均可行的共用区域的预定误差范围内维持一个通路，从而保持稳定的信号状态。在图7中，二个通路分别具有误差率“a”和“b”。比较器231比较参考通路(这里为非NRF通路)的误差率“a”与阈值Th。如果误差率“a”比阈值Th小，则选择开关232选择对应于参考通路的控制值“0”，从而保持预定通路。否则，选择开关232旁通最小SER检测器225输出的选择信号。这里“a”和“b”分别被称作通过NRF前后的通路的符号误差率。然而，符号误差率并非固定为上述值。如果参考通路被定为NRF通路，则输入到比较器231的符号误差率可以是“b”。同样，阈值Th确定为对应于图6共用区域的预定SER。另外，命名上述选择开关232是为了方便解释；然而，在实际电路中选择开关也可以是多路选择器或逻辑电路。
总的说来，即使在相同频道条件无变化时，抑制共频道干扰信号的传统的NRF选择控制方法也改变根据每个通路的误差之间的比较结果的选择信号的逻辑值，因而NRF的选择变化频繁。然而，根据本发明，图7的选择校正器230固定预定频道在预定误差范围内，从而保持稳定的信号状态。
如上所述，不象传统电路，即使在频道条件仅有微小变化时其控制NRF选择的选择信号的状态也容易改变，根据本发明，选择预定通路并维持在预定的误差范围内，因而改善了系统的稳定性和性能。
而且，在本发明中，共频道干扰抑制滤波器是基于SER被选定的，因而对共频道干扰消除器的输出进行判决时有较好的性能。
权利要求
1．一种共频道干扰消除器包括通过对含有共频道干扰的第一信号进行共频道干扰抑制滤波而输出第二信号的共频道干扰抑制滤波器；通过计算第一和第二信号各自相对于参考信号的误差，产生选择具有较小误差信号的选择信号的选择信号发生器；通过校正选择信号，使得预定的第一和第二信号中之一被选择在预定的误差范围之内，由此输出已校正选择信号的选择校正器；以及根据已校正选择信号来选择第一和第二信号中之一的选择器。
2．根据权利要求1的共频道干扰消除器，其特征在于选择信号发生器通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的符号误差率来产生选用具有较小符号误差率的信号的选择信号。
3．根据权利要求1的共频道干扰消除器，其特征在于选择信号发生器通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的能量来产生选用具有较小能量的信号的选择信号。
4．根据权利要求1的共频道干扰消除器，其特征在于选择校正器包括比较由选择信号发生器计算出的第一和第二信号中之一的误差的比较器；及一个选择单元，该单元在这一信号的误差比阈值小时输出选用此信号的已校正选择信号，否则旁通选择信号。
5．一种含有用于产生选择信号的选择信号发生器的共频道干扰消除器，从未经过NTSC干扰抑制滤波器(NRF)的第一通路和经过NRF的第二通路中选择具有较小误差的通路，以控制NRF的选择，其特征在于选择信号发生器包括比较第一和第二通路中某一通路的误差与阈值的比较器；及一个选择器，如某通路的误差小于阈值则该选择器输出选择该通路的已校正选择信号，否则旁通选择信号。
6．根据权利要求5的共频道干扰消除器，其特征在于选择信号发生器通过相对于参考信号计算第一和第二信号各自的预定信号的符号误差率，产生一个选择具有较小符号误差率的通路的选择信号。
7．根据权利要求5的共频道干扰消除器，其特征在于选择信号发生器通过相对于参考信号计算第一和第二信号各自预定信号的均方误差(MSE)，产生一个选择具有较小MSE的通路的选择信号。
8．一种激励共频道干扰消除器的方法包含步骤(a)通过对含有共频道干扰的第一信号进行共频道干扰抑制滤波，输出一个第二信号；(b)在第一和第二信号的计算误差的基础上产生一个选择信号；(c)通过校正选择信号，使得第一和第二信号中某一预定信号被选定在预定误差区域内，由此输出一个已校正选择信号；以及(d)根据已校正选择信号选择第一和第二信号中之一。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于在步骤(b)中，选择具有较小符号误差率的信号的选择信号是通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的符号误差率来产生的。
10．根据权利要求8的方法，其特征在于在步骤(b)中，选择具有较小能量的信号的选择信号是通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的能量来产生的。
11．根据权利要求8的方法，其特征在于步骤(c)包括的子步骤有(c1)比较在步骤(b)中计算的第一和第二信号中之一的误差与阈值；及(c2)如果这一信号的误差小于阈值，则输出选用此信号的已校正选择信号，否则旁路选择信号。
12．一种激励共频道干扰消除器的方法包括步骤(a)产生一个选择信号，该选择信号从未经过NTSC干扰抑制滤波器(NRF)的第一通路和经过NRF的第二通路中选择具有较小误差的通路；(b)比较第一和第二通路中之一的误差与阈值；及(c)如果这一通路的误差小于阈值，则输出一个选择此通路的已校正选择信号，否则旁通选择信号。
13．根据权利要求12的方法，其特征在于在步骤(a)中，通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的符号误差率，来产生选择具有较小符号误差率的通路的选择信号。
14．根据权利要求12的方法，其特征在于在步骤(a)中，通过计算第一和第二信号各自的预定信号相对于参考信号的均方误差(MSE)，来产生选择具有较小MSE的通路的选择信号。
全文摘要
共频道干扰消除器及其方法,包括:对第一信号作共频道干扰抑制滤波而输出第二信号的共频道干扰抑制滤波器;计算第一和第二信号各自相对于参考信号的误差,产生选择具有较小误差的信号的选择信号的选择信号发生器;通过校正选择信号使第一和第二信号中一预定信号被选择在预定误差范围内,输出已校正选择信号的选择校正器;根据已校正选择信号选择第一和第二信号之一的选择器。激励NRF的选择信号被维持在一预定误差范围内来选择预定通路,由此改善系统性能。
文档编号H04B1/10GK1206293SQ9810840
公开日1999年1月27日 申请日期1998年5月11日 优先权日1997年6月26日
发明者李命焕 申请人:三星电子株式会社