专利名称：采用格形编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法
技术领域：
本发明涉及一种在数字HDTV(高清晰度电视)中采用格形编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法。
HDTV的地面广播系统在很长一段时间内将与现有的常规模拟电视共存，因此对全数字HDTV提出了同播的要求，即每一套常规电视节目要求有相应的HDTV节目。为此必须减少同频道复用距离。一般来说，数字HDTV为了达到与常规模拟电视相同的服务区覆盖，所需要的发射功率可比常规电视小12-15dB，减小同频道复用距离一般不会加重HDTV对常规电视的干扰；反过来，功率强大的常规模拟电视对数字HDTV会造成严重的干扰。抗模拟电视同频干扰是数字HDTV地面广播要解决的重大问题。
在采用残留边带(VSB)调制的方案中(如
图1A、1B)，采用梳状滤波器滤除常规电视的同频干扰。
格状编码调制(TCM)技术可以获得较高的编码增益，而又不增加带宽，TCM和梳状滤波器的结合构成部分响应信道上的格状编码。
在HDTV地面广播系统的信道编码是由Reed-Solomn码(所谓的外码)和格状编码(所谓的内码)所组成的级联编码其中格状编码是四状态的格状编码，格形编码器的原理图示于图2。
在有同频道的常规模拟电视与HDTV同播的情况下，为了有效地滤除模拟电视的干扰，HDTV针对常规模拟电视的频谱特性设计了一个数字梳状滤波器，把它放在格状解码(即VITERBI译码)之前，它可以滤除模拟电视中的载波、色副载波和音频副载波为中心的大部分能量，数字梳状滤波器的原理图和等效模拟特性如图3，图中模拟电视的图象载波、色副载波和音频副载波落在滤波器幅频特性曲线的凹谷内。滤波器的传递函数是1+DN或1-DN，这里的DN是N级延迟(N根据模拟电视的频谱和数字HDTV的频谱确定)。如果按常规在发送端采用一个格状编码，会带来较大的麻烦。虽然在通常情况下(无同频道模拟电视干扰时)，接收端的梳状滤波器不工作，不会对格形解码器的工作造成任何困难，但是在有同频道的模拟电视同播干扰的情况下，梳状滤波器被激活，造成格形解码器的状态增加到4×2N个，这对解码造成了很大的压力，从而导致解码器的结构极端复杂(解码器的硬件复杂度的增大随N成指数关系增长)。
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种在数字HDTV中采用格形编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法。
为此目的，本发明的一种在数字HDTV中采用格形编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法，该方法是，在HDTV地面广播系统的发送端采用N个独立的格形编码器TCM#0、……、TCM#N-1，并进行内交织，在格形编码器的输入和输出端各接有多路选择器MUX，每个格形编码器随着输入MUX和输出MUX不停地切换，依次轮流工作，即工作次序为TCM#0、TCM#1、……、TCM#N-2、TCM#N-1、TCM#0、……；在其按接收端同样采用N个独立的8状态格形解码器Viterbi#0,……,Viterbi#N-1，并进行解交织，其工作次序类似于格形编码器，即Vietrbi#0、Viterbi#1、……、Viterbi#N-2、Viterbi#N-1、Viterbi#0、……，由此，N个编码器和解码器形成了N个编解码器对，在接收端还设有梳状滤波器，它的N级延迟相加和发送端的N个编码器正好对应，使得梳状滤波器相加的两个信道编码符号来自同一个格形编码器，同时使得接收端同一解码器的数据都来自同一个发送端的格形编码器，由此，在HDTV地面广播系统中，通过内交织和解交织结构，把梳状滤波器的(1+DN)分解成N个并行的(1+D)的部分响应信道，把解码器简化成8状态，同时提供了深度为N级的交织，从而对抗短突发噪声的干扰。
本发明具有下列优点1、在有同频道的模拟电视干扰情况下加入数字梳状滤波器后，可有效地滤除大部分的模拟电视频谱中的能量，同时通过采取格形编码N对1的交织，恰恰与数字梳状滤波器N个符号延迟相一致，使得每个格形解码器只看到数字梳状滤波器的一个符号延迟，由于每个格形解码器看到的延时只有一个符号，所以状态只扩展了一倍，既由4状态扩展为8状态，同时为了具有好的对抗模拟电视同频道性能所付出的代价是使噪声性能仅仅下降3.5dB。
2、大大降低了解码器的复杂度，假设单个4状态格形解码器的硬件规模是S个逻辑门，那么经过梳状滤波器一级延迟的解码器的8状态，规模是S×2,N个8状态解码器是S×2×N，因此加入交织后的格形解码电路的规模是S×2×N。而如果采用一个编码器和解码器的话，解码器的电路规模将是S×2N，特别是N较大时，以目前的技术是无法实现的。
3、通过针对梳状滤波器而特殊设计的一个内交织的N个格形编码器，增加了发送端的电路规模，从而换取了接收端格形解码器电路规模的极大降低。
本发明的上述目的和其它优点在参照附图的说细描述中将变得显而易见。其中
图1A和1B分别表示采用残留边带调制的HDTV地面广播系统的发送端和接收端的方框图；图2表示四状态格形编码器原理图；图3表示数字梳状滤波器及其等效模拟频谱图；图4表示包含内交织的格形编码器原理图；图5表示包含解交织的格形解码器原理图；图6表示根据本发明的方法发送端和接收端合成的原理图；图7表示本发明方法采用的每个平行分支的等效框图。
现结合附图对本发明的方法予以描述。
参照图1A和1B，在发送端由串并交换、帧格式形成、扰码、RS编码、交织、格形编码、段场同步插入、导频插入、残留边带调制、中频放大等部分组成，在接收端由中频放大、解调、同步提取、A/D、梳状滤波器、均衡器、相位跟踪器、去交织、RS解码、解扰、并串交换等组成，在此，仅对对抗同频道模拟电视干扰的格形编码器和与之对应的格形解码器及数字梳状滤波器的工作予以描述。
图4表示包含内交织的格形编码器的原理图。图4中每个格形编码器包含图2所示的一套电路，在图4中，格形编码器的输入和输出端都具有一个多路选择器MUX。图6表示根据本发明方法的发送端和接收端合成的原理图。为了减小接收端格形解码器的硬件复杂度，在HDTV地面广播系统的发送端采用了N个独立的格形编码器(TCM#0..TCM#N-1)进行所为的内交织(这里的N对应于接收端梳状滤波器的N级延迟)，输入、输出MUX不停地切换，每个编码器随着输入MUX和输出MUX的切换，依次轮流工作。即每个时刻只有一个编码器工作，到了下一时刻，由下一编码器工作，当N个编码器轮换一周后又从TCM#0重新开始。具体地说，各个编码器的工作次序如下TCM#0、TCM#1、TCM#2、TCM#3、……、TCM#N-2、TCM#N-1、TCM#0、TCM#1、……如图4所示。
在HDTV地面广播系统的接收端，也有与编码端相同结构的包含解交织的N个独立的8状态格状解码器(软判决VITERBI译码器)，如图5所示。各个工作的次序类似于编码器的工作次序，即Viterbi#0、Viterbi#1、Viterbi#2、Viterbi#3、……、Viterbi#N-2、Viterbi#N-1、Viterbi#0、Viterbi#1、……。
如图6所示，在发送端有N个格形编码器，TCM#0、……、TCM#N-1，在接收端有N个格形解码器Viterbi#0、……、Viterbi#N-1，发送端和接收端以信道为分界线，如用虚线表示。另外，该图略去了图1中梳状滤波器之后的均衡器、相位跟踪器以及中频部分的电路(包括发送端的段场同步插入、导频插入、VSB调制、中频放大、接收端的中频放大、解调、同步提取和A/D变换)。在图6中的梳状滤波器的N级延迟相加和发送端的N个编码器正好对应，使得滤波器相加的两个信道编码符号来自同一个编码器，同时使得进入接收端同一个解码器的数据都来自同一个发送端的格状编码器，换句话说就是把编码器和Viterbi解码器一一对应起来，形成N个编解码器对。通过图4和图5所示的交织和去交织结构把梳状滤波器的(1+DN)分解成N个并行的(1+D)的部分响应信道，把解码器简化成8状态，同时提供了深度为N级的交织，这也有助于对抗短突发噪声。对每个平行分支(一一对应的格形编码器和解码器)，等效框图示于图权利要求
1.一种在数字HDTV中采用格形编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法，其特征在于，该方法是，在HDTV地面广播系统的发送端采用N个独立的格形编码器TCM#0、……、TCM#N-1，并进行内交织，在格形编码器的输入和输出端各接有多路选择器MUX，每个格形编码器随着输入MUX和输出MUX不停地切换，依次轮流工作，即工作次序为TCM#0、TCM#1、……、TCM#N-2、TCM#N-1、TCM#0、……；在其按接收端同样采用N个独立的8状态格形解码器Viterbi#0,……,Viterbi#N-1，并进行解交织，其工作次序类似于格形编码器，即Vietrbi#0、Viterbi#1、……、Viterbi#N-2、Viterbi#N-1、Viterbi#0、……，由此，N个编码器和解码器形成了N个编解码器对，在接收端还设有梳状滤波器，它的N级延迟相加和发送端的N个编码器正好对应，使得梳状滤波器相加的两个信道编码符号来自同一个格形编码器，同时使得接收端同一解码器的数据都来自同一个发送端的格形编码器，由此，在HDTV地面广播系统中，通过内交织和解交织结构，把梳状滤波器的(1+DN)分解成N个并行的(1+D)的部分响应信道，把解码器简化成8状态，同时提供了深度为N级的交织，从而对抗短突发噪声的干扰。
全文摘要
本发明公开了一种在数字HDTV中采用格式编码器对抗同频道模拟电视干扰的方法,该方法是,在HDTV地面广播系统的发送端采用N个独立的格形编码器TCM＃O、……、TCM＃N－1,该格形编码器与在接收端的N个格形解码器Viterbi＃O、……、Viterbi＃N－1相对应,接收端的数字梳状滤波器的N级延迟相加和N个格形编码器对应,由于每个格形解码器看到的延迟只有一个符号,所以状态扩展了一倍,同时具有好的对抗同频道模拟电视干扰的特性。
文档编号H04N7/015GK1231565SQ99100299
公开日1999年10月13日 申请日期1999年1月29日 优先权日1999年1月29日
发明者王匡, 谢磊 申请人:国家科学技术委员会高技术研究发展中心