专利名称：数字电视的锁定检出装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于数字电视TV接收机的，特别是关于在残留边带VSB方式数字电视TV接收机的载波恢复装置中，检出载波频率是否锁定的数字电视TV的锁定检出装置的一项发明。
背景技术：
在美国及韩国，作为数字电视TV(例如，高清晰度数字电视HDTV)传送方式的标准，一般采用(美国)大联盟(Grand Alliance)的残留边带VSB方式；这种方式是将信号振幅进行调制时，以载波为中心，在其上下产生的两个边带中，一侧边带信号进行大量减少时的剩余部分进行调制的方式而言。即，以只取基带一侧边带频谱，并将其移动至通频带进行传送的方式，有效使用频带域方式中的一个。
此时，在调制残留边带VSB时，将基带(base band)的直流DC频谱移动到通频带(pass band)变换为音调频谱，并叫做主控信号。即，广播电台对残留边带VSB进行调制时，为正确解调接收机信号，装载主控信号向空中发射出去。
一方面，在接收端接收残留边带VSB信号时，通过调谐器或射频RF振荡器产生数百KHz频率偏差(frequency offset)和相位噪声(phase jitter)等，只有最小化频率偏差和相位噪声才能完成正确的数据恢复。此时，在向频率偏差和相位噪声最小化方向捕捉(acquisition)/跟踪(tracking)的过程称作载波恢复；并利用插入到边带的主控信号进行载波恢复。
并且，在上述的载波过程中，如果频率偏差为0，则主控信号以直流DC的形式出现；此时，需要是否正确消除频率偏差的判断基准，作为适用于上述标准的判断工具，可以利用锁定检出器(Lock detector)。
如同上述，主控频率可以用作载波的恢复频率，是从发送器发送的，因此比较确实，并且在载波恢复时可能产生的相位颤动也很少。但是，在反射波多的如都市环境的通道环境中，由于在所接收的信号中主控信号减少，因此，在载波恢复部利用是有限度的。即，根据数字电视DTV所接收的信号通道环境不同，有时存在数据成分减少；也有时存在包含主控信号的频率成分减少；最坏的情况是存在含有主控信号的频率成分有可能完全减少到主控成分完全不出现的情况。
即，在基准残留边带VSB模式数字电视TV中，通常利用包含在接收信号中的的主控成分来恢复载波；并利用实数值来判断是否频率被锁定。此时，如果完成载波恢复，则主控信号正确的下降到直流DC；而此时的直流DC值具有正数或负数两者值之中的一个值。然后，进行累加，如果累加值超过基准值，则判断为频率锁定。但是，如同上述，如果主控成分减少或全部不出现，而不能完成载波恢复，那么直流DC值以正数、负数随时变化。在此时，由于累加值不超过基准值，因此无法完成正确地载波恢复。并且，相位颤动程度也因为主控信号的减少而受到噪声的很大影响，从而变得严重。
为了解决上述存在问题，将残留边带VSB信号转换为正交幅度调制残留偏差OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)信号形式；然后用变换后的正交幅度调制残留偏差OQAM信号进行载波恢复。这种方法本申请人曾经申请过。
发明内容
本发明的目的在于提供从残留边带VSB接收系统中，接收的残留边带VSB信号调制为正交幅度调制残留偏差OQAM信号，并用调制后得到的I、Q信号，检出频率是否锁定的数字电视TV锁定检出装置。
为达到如同上述的目的，根据本发明数字电视TV的锁定检出装置是由下述结构构成作为其特征根据锁定信号，将把残留边带VSB成分通频带数字信号变换为频率偏差及相位噪声已恢复的基带数字信号的载波恢复部；把残留边带VSB通频带的实数成分及虚数成分信号与载波频率偏差成比例的复数载波各自相乘后，并将残留边带VSB通频带实数成分和虚数成分信号转变为残留边带VSB基带实数成分和虚数成分的复数乘法器；对复数乘法器输出与任意频率复数相乘，并将残留边带VSB基带实数成分和虚数成分的信号调制为正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分信号的残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部；利用残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分信号，估算载波相位误差的误差估算部；在误差估算部估算的载波相位误差中，检出频率偏差，并形成与已检测的载波频率偏差成比例的复数载波，并输出到复数乘法器的复数载波输出部；在残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM的输出端，从残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分的信号中，抽取直流DC值并将抽取的直流DC值进行累加，用其累加值来判断载波频率是否锁定的锁定检出部。
在残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部中，残留边带VSB基带实数成分及虚数成分信号与复数进行相乘的任意频率为π/4，并以此作为其特征。
误差估算部，对残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分取其平方；虚数成分也取其平方；然后以两个平方信号差值来估算相位误差。此时，锁定检出部，将残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分彼此相乘，并从乘积结果中抽取直流DC值；然后对被抽取的直流DC值进行累加，用其来判断载波频率是否锁定的锁定检出部，并以这些构成作为其特征。
误差估算部，以残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分信号进行彼此相乘来估算相位误差。此时，锁定检出部，对残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分取其平方；对虚数成分也取其平方；然后在两个平方信号的差值中抽取直流DC值，然后对被抽取的DC值进行累加并用其判断载波频率是否锁定作为其特征。
误差估算部，对残留边带VSB/正交幅度调制残留偏差OQAM变换部输出的正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分取绝对值；对虚数成分也取绝对值；然后以两个绝对值的差值来估算相位误差作为其特征。
本发明的优点如同上述，根据本发明数字电视TV的锁定检出装置，由于正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分彼此相乘，或在各自平方而求出的两个平方的差值中，抽出直流DC值进行累加来判断频率是否被锁定，因此，即使主控成分减少或全部不出现的情况下，不仅能正确地恢复载波，而且也能检出频率是否锁定。并且，得到容易确认载波恢复电路是否正常工作的效果。
图1为根据本发明的数字电视TV的锁定检出装置相关部分构成框图。
图2为图1的锁定检出部详细框图。
对图纸主要部分符号说明101延时器；102希尔伯特(Hilbert)变换器；103、104复数乘法器；105误差估算部；106、202高通滤波器；107、203分米器；108循环滤波器；109数字控制振荡器NCO110锁定检出部201乘法器；204累加器；205比较器；具体实施方式
本发明的其他目的、特征及疑点等可以参照附图通过结合实例的详细说明就会明白的。
以下，参照附图对本发明的实例构成及其作用作说明，根据图纸说明的本发明的构成及其作用至少用一个实例来说明；根据这些说明，上述本发明技术思想和其核心构成及其作用，并不因这些说明而受限制。
图1为根据本发明的载波恢复部和锁定检出装置包含在内的数字电视TV的构成框图是由下述部件构成将通过延时器101和希尔伯特变换器102输出的残留边带VSB通频带I、Q信号(r(t)，rhilbert(t))与反馈的复数载波进行复数相乘，并将残留边带VSB通频带的I、Q信号变换为残留边带VSB基带I、Q信号的第1复数乘法器103；将第1复数乘法器103输出的残留边带VSB基带I、Q信号与任意频率(jwn)复数相乘后变换为正交幅度调制残留偏差OQAM信号的第2复数乘法器104；利用第2复数乘法器104输出的正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分信号，估算载波相位偏差的误差估算部105；允许根据误差估算部105输出信号的定时边缘产生的高频带频率成分通过的高通滤波器(高频带通道滤波器)106；从高通滤波器106输出的频率成分下行取样后转移到直流DC位置的分米器107；对分米器107的输出进行滤波及累计的循环滤波器108；将产生与循环滤波器108的输出成比例的复数载波输出到第1复数乘法器103的数字控制振荡器NCO 109；及从第2复数乘法器104输出的正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分信号中，检出频率锁定的锁定检出部110等构成。
误差估算部105其一实例如同图1，它由下述结构构成对正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分取其平方的平方器105a；对正交幅度调制残留偏差OQAM信号的虚数成分取平方的平方器105b；以及求两个平方器105a，105b输出信号的差值来估算载波相位误差的减法器105c构成。
作为误差估算部105其他实例，以正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分信号彼此相乘来估算相位误差；或也可以对正交幅度调制残留偏差OQAM信号实数成分取其绝对值，对虚数成分也取绝对值，并以两个绝对值信号差值估算其相位误差。
但是，如上所述，使用将残留边带VSB接收信号调制为正交幅度调制残留偏差OQAM后I、Q信号彼此相互相乘或各自的平方相减方法时，利用主控信号检出频率锁定方法有时不灵。即，存在重影时，载波恢复部收敛的相位与主控信号旋转了90度时出现的情况相似。此时，实数具有的值移动到虚数，而虚数具有的值移动到实数，即，在实数值中没有直流DC值。并且，由于累加值不超过基准值，因此无法知道频率是否锁定。
本发明的锁定检出部110是为解决上述存在问题而提出的，如同图2所示，它由下述结构构成将正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和正交幅度调制残留偏差OQAM虚数成分进行彼此相乘的乘法器201；对乘法器201的乘积值在高频带进行滤波的高通滤波器202；在高频带已滤波的信号中，对频率成分下行取样并转移到直流DC位置的分米器203；对分米器203输出值进行累加的累加器204；及累加值与机器设定的基准值相比较，若累加值超过基准值，可判断为频率锁定，并输出指示锁定信号(Locking indicator)的比较器205构成。
如同上述构成的在本发明中，数字化的残留边带VSB通频带的实数成分信号输入到延时器101和希尔伯特变换器102。
希尔伯特变换器102将输入的实数(real)成分信号翻转90度变换为虚数成分信号后输出到第1复数乘法器103；延时器101将输入的实数成分信号延时希尔伯特变换器102处理信号那么长时间，然后输出到第1复数乘法器103。
为说明方便，经延时器101的信号称I通道信号；而经希尔伯特变换器102的信号称Q通道信号。
第1复数乘法器103是形成载波恢复的复数载波即，接收正弦波和余弦波通过数字控制振荡器NCO(Numerically Controlled Oscillator)109输入后与通频带的I、Q信号各自相乘，并将通频带的I、Q信号转移到基带的I、Q信号。
残留边带VSB基带I信号是为数字处理输出的同时，残留边带VSB基带I、Q信号，为向正交幅度调制残留偏差OQAM信号的变换而输出到第2复数乘法器104。
第2复数乘法器104对第1复数乘法器103输出的残留边带VSB基带I、Q信号与任意频率(exp(jwn)，w＝π/4)复数相乘，并在频率域残留边带VSB信号中心向直流DC移动的同时变成正交幅度调制残留偏差OQAM信号。
正交幅度调制残留偏差OQAM复数信号为载波恢复及锁定检出而输出到误差估算部105和锁定检出部110。
误差估算部105在平方器105a中对正交幅度调制残留偏差OQAM信号实数成分取其平方；而在平方器105b中对正交幅度调制残留偏差OQAM信号的虚数成分取其平方；然后在减法器105c中求出两个平方信号差值来估算相位误差。误差估算部105的输出，输出到高通滤波器106；高通滤波器106根据相位误差信号定时边缘产生的高频成分进行滤波后输出到分米器107。分米器107将从高通滤波器106输出的频率成分下行取样后转移到直流DC位置。即，分米器107输出的信号为直流DC值，实际上成为载波的相位误差。循环滤波器108对分米器107输出进行滤波和累计后，输出到数字控制振荡器NCO 109；数字控制振荡器NCO 109产生与循环滤波器108输出成比例的复数载波后输出到第1复数乘法器103。即，通过循环滤波器108和数字控制振荡器NCO 109，将适合于频率偏差的正弦波(sine wave)和余弦波(cosine wave)输出到第1复数乘法器103。
如果反复上述过程，则在数字控制振荡器NCO 109产生的与输入信号载波频率成分相似的载波频率信号输出到第1复数乘法器103。而第1复数乘法器103把通频带的残留边带VSB信号转移到希望的基带残留边带VSB信号。
一方面，在锁定检出部110的乘法器201将正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分彼此相乘后输出到高通滤波器202；而高通滤波器202将乘法器201的乘积值进行高频带滤波后输出到分米器203。分米器203将高频带滤波的频率下行取样后转移到直流DC位置后输出到累加器204。此时，从分米器203输出的直流DC值具有正数与负数两者其中的一个值。累加器204累加分米器203的输出值，并将其输出到比较器205。此时，累加器204以累加的方法，根据正的直流DC值或负的直流DC值，彼此可适用不同的加权(weight)值，当然也可以适用其他方法。
比较器205将累加值与机器设定的基准值相比较，如果累加值超过基准值，则判断为频率被锁定，并输出锁定指示信号(locking indicator)。
即，正交幅度调制残留偏差OQAM成分的I2-Q2值估算相位误差并恢复载波时，则载波频率偏差开始存在的时候I2-Q2理想的值为‘0’；此时，正交幅度调制残留偏差OQAM成分的I*Q，具有直流DC值。并且，在锁定检出部110中，以直流DC值通过累加器204计数来检出是否锁定。
一方面，作为误差估算部105其他实例，可以用正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分和虚数成分彼此相乘来估算相位误差；也可以对正交幅度调制残留偏差OQAM信号的实数成分取绝对值，对虚数成分也取绝对值，并以两个绝对值信号的差值来估算相位误差。
如果正交幅度调制残留偏差OQAM信号实数成分和虚数成分信号彼此相乘(I*Q)，并抽取相位误差来载波恢复，则正交幅度调制残留偏差OQAM成分的I2-Q2具有直流DC值。并且，在锁定检出部110中，以直流DC值通过累加器204计数来检测是否锁定。即，代替乘法器201需要两个平方器和减法器。
如同上述，如果载波恢复电路正常的估算频率误差和相位误差并对其进行补偿，则分米器107的输出值在理想的情况是接近于零，此时，在图2的分米器203的输出值具有直流DC值。并且，将此直流值正确地进行累加并通过与基准值相比较，判断频率是否被锁定。
通过上述说明的内容，如果是同行都能知道，在不脱离本发明技术思想的范围内可以进行多种改进或修改。
并且，本发明的技术范围不限于实例中记载的内容，而是根据专利请求范围来决定。
权利要求
1.一种数字电视的锁定检出装置，其特征在于它包括根据锁定信号，将残留边带成分通频带数字信号变换为频率偏差及相位噪声已恢复的基带数字信号的载波恢复部；上述载波恢复部由对残留边带通频带实数成分及虚数成分信号与载波频率偏差成比例的复数载波各自相乘，并将残留边带通频带实数成分和虚数成分转换为残留边带基带实数成分和虚数成分信号的复数乘法器；将复数乘法器的输出与任意频率复数相乘，并将残留边带基带实数成分和虚数成分信号调制为正交幅度调制残留偏差实数成分和虚数成分信号的残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部；利用残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差实数成分和虚数成分信号，估算载波相位误差的误差估算部；在误差估算部估算的载波相位误差中，检测出频率偏差并产生与已检测出的载波频率偏差成比例的复数载波输出到复数乘法器的复数载波输出部构成；在残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部的输出端，从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差实数成分和虚数成分信号中，抽出直流值并将被抽出的直流值进行累加，由此判断载波频率是否锁定的锁定检出部。
2.根据权利要求1所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的在残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部中，残留边带基带实数成分及虚数成分信号进行复数相乘的任意频率为π/4。
3.根据权利要求1所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的误差估算部是对残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差信号的实数成分取其平方，对虚数成分也取其平方，并以两个平方信号差值来估算相位误差。
4.根据权利要求3所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的锁定检出部是从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差信号的实数成分和虚数成分彼此相乘，并从乘积结果中抽取直流值，然后对抽取的直流值进行累加，并用其来判断载波频率是否锁定。
5.根据权利要求3所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的锁定检出部是由下述结构构成；从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差实数成分和正交幅度调制残留偏差虚数成分信号彼此相乘的乘法器；将乘法器乘积值在高频带进行滤波的高通滤波器；对高频带已被滤波的频率，下行取样后抽取直流值的分米器；对分米器输出的直流值进行累加的累加器；求出的累加值与机器设定的基准值相比较，如果累加值超过基准值，则判断为频率被锁定，并输出锁定指示信号的比较器。
6.根据权利要求1所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的误差估算部是从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差信号的实数成分和虚数成信号彼此相乘来估算相位误差。
7.根据权利要求6所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的锁定检出部是从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差信号的实数成分取其平方，虚数成分也取其平方，然后从两个平方信号的差值中抽取直流值后，对被抽取的直流值进行累加，并用其来判断载波频率是否被锁定。
8.根据权利要求1所述的数字电视的锁定检出装置，其特征在于所述的误差估算部是从残留边带/正交幅度调制残留偏差变换部输出的正交幅度调制残留偏差信号的实数成分取其绝对值，虚数成分也取其绝对值；然后用两个绝对值信号的差值来估算相位误差。
全文摘要
本发明是关于在残留边带VSB方式的数字电视TV接收机的载波恢复装置中，检出载波频率是否锁定的数字电视TV锁定检出装置的一项发明。特别是将残留边带VSB基带的实数成分和虚数成分信号与任意频率复数相乘，并将残留边带VSB基带的实数成分和虚数成分信号调制为正交幅度调制残留偏差OQAM实数成分和虚数成分信号；从被调制的正交幅度调制残留偏差OQAM的实数成分与虚数成分中，抽取直流DC值并累加被抽取的直流DC值来判断载波频率是否锁定；由此，在主控成分减少或全部不出现的情况下，也能正确恢复载波，而且也能正确地检出频率是否锁定；并且容易确认载波恢复电路是否正常工作。
文档编号H04N7/015GK1602054SQ03134100
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月28日 优先权日2003年9月28日
发明者黄龙硕 申请人:乐金电子(沈阳)有限公司