专利名称：Oob qpsk接收器的制作方法
技术领域：
这是关于信号接收器，特别是适用于开放缆线系统的OOB QPSK接收器的发明。
背景技术：
最近随着世界范围内的广播媒体数码化趋势的影响下，在国内也开始了地面波广播和卫星广播的数码广播。现在国内60％以上的TV用户通过有线网接收广播，虽然有线广播的数码化比卫星和地面波稍微起步晚了点，但是最近有限广播的数码系统的引进和应用也得到了蓬勃发展。
信息通讯部从1999年起推进了有线广播的数码化；到了2001年，将美国的开放缆线(Open Cable)标准选定为国内数码有线广播标准。在美国整个广播市场中，有线广播占据了最大的份额，但是与之相关的数字转发装备和机顶盒市场却由两个公司(Motorola，ScientificAtlanta)几乎垄断；因此从装备市场角度上看，可以说仍存在市场封闭性。为了消除这种封闭性，从2005年起与限制接收有关的部分从机顶盒分离出来。
开放缆线(Open Cable)标准为了满足FCC规定，共分为两种，一个是分离出限制接收部分的加入者终端机(Host)，另一个是包括限制接收部分的配置点安全模块(PODPoint of Deployment)。
开放缆线要具有以下功能
第一，支持FCC要求事项的功能，其中包括以下内容限制接收功能的可分离性、在竞争性市场中采购加入者终端机、与现有数码有线广播系统的整合性等。
第二，支持性能参数，从而确保可容纳网络运用以及音频/视频品质的水准。
第三，支持可分离式配置点安全模块的限制接收功能。
第四，支持带域外的信号发送，并且为了与EPG(Electronic ProgramGuide)相关的服务信息、资格管理迅息(EMM)、数据服务等要使用特定带域。
第五，支持IEEE1394连接有关的HDTV压缩信号传送流输出功能。
第六，支持复制功能，该功能可满足对上级程序的MPAA(MotionPicture Association of America)要求事项。
除此之外，还要支持下载功能和应用软件等。
另外，整合标准可分3大分类，其中包括缆线网络整合、加入者终端机和配置点安全模块的整合、加入者和外部装置的整合；其中，缆线网络整合规定了通过传送线路在加入者终端机中发送/接收的信号。
加入者终端机和配置点安全模块的整合规定了加入者终端机和配置点安全模块之间的整合信号；加入者终端机和外部装置的整合规定了加入者终端机和TV、VCR等外部装置之间的整合信号。
上述缆线网络整合可以收纳SCTE(society of Cabletelecommunication Engineer)标准“Digital Cable Network interfaceStandard(SCTE 40 2001)”。该整合将加入者终端机和CATV网之间的信号区分为物理阶层特性、传输层特性、服务以及相关协议栈，并进行了规定。
开放缆线标准有以下规定已编码数码频道的服务/系统信息、资格管理迅息(EMMEntitlement Management Message)、数据等要通过带域外频道进行传送，而且SCTE 40(2001)要在DVS167和DVS178两种方式中选取一样。
带域外传输要形成两方向传输，下行(downlink)和上行(uplink)都利用QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制。可支持下行时的传输速度1.544Mbps，2.408Mbps，3.088Mbps和上行时的传输速度0.256Mbps，1.544Mbps，3.088Mbps。下行时的使用频率带域为70-130MHz；上行时的使用频率带域为5-42MHz。下行时的RF频道带域宽为1.0/1.5/2.0MHz；上行时是1.192/1.0/2.0MHz。
图1是开放缆线系统的构成框图。正如图1所示，向带域内信号中传送MPEG-2信息流后，在信号接收端(Open Cable STB，Cable ReadyDTV)用64/256 QAM进行解调。除此之外的控制信号，在带域外可以向两个方向发送/接收信号。因此，为了开放缆线系统的运行，需要可接收/发送OOB(Out-Of-Band)QPSK的芯片；特别是，必须要有准确解调控制信号的功能。
图2是适用于一般性开放缆线系统的OOB QPSK接收器框图。
参照图2，A/D转换器1前方的模拟前端输出频率为44MHz的信号后，A/D转换器1接收该信号并用14MHz采样率采集数据。利用采样信号和整合过滤输出值计算定时误差(clock frequency offset)，以此形成定时恢复回路，并在再取样装置2中补偿最终定时误差。通过上述过程补偿定时误差的数据被分I和Q信号。这时，为了生成Q信号，利用Hilbert变换过滤。I、Q信号和短载波回路信号输出值相乘后，将44MHz的残相2HMZ信号传输至基带。在这里，载波恢复装置输出的是NCO(Number Controlled Oscillator)的输出值，是2MHz和载波恢复装置中计算的载波频率偏移量之和。
用上述输出值进行整合过滤，以此完成基带脉冲形状；然后利用该数据，形成载波恢复回路。同时，还形成锁定载波恢复偏移量的回路和锁定静态相位偏移量的回路。将上述这些作为调制速率进行频道的分割(equalizing)。
经过上述过程求得最终信号数据；然后在发射器中利用上述数据对差分编码(differential encoding)进行解码处理；接着2倍于信号的时钟，将DRX信号传送到POD(Point of Depoloyment)。这时，CRX也一同传送到POD中，这就是前面所讲述过的2倍于信号的时钟。
这种通带结构(architecture)由于其带有群延迟的载波恢复回路特性，在载波恢复偏移量的补偿方面有优势；但相对来说，对补偿定时误差的再取样次数要求颇高，并且性能方面有点低下。
只有完全锁定上述定时误差，并进行剩余解调，才能提高整体系统的安全性；但相比之下，这些部分却属于比较脆弱的部分。因此从系统整体来看，SNR特性会有所下降。
发明内容
本项发明的目的就是要提供在基带上进行定时恢复的OOB QPSK接收器，以此解决现有问题中存在的种种问题。
为了达到上述目的，本项发明要包括以下几个部件A/D转换器；将上述A/D转换器输出的数据分类为I、Q信号的相位分离装置；将上述I、Q信号和载波恢复回路信号输出值相乘，并传送至基带的复数乘法装置；从上述基带信号重新采样的再取样装置；在上述再取样装置的背后，通过整合过滤，完成基带相位整形的配套过滤装置；将上述已完成的基带相位整形值用调制速率进行分割的频道均衡装置；在上述频道均衡装置的背后，为了载波恢复，乘上载波频率偏移量，以此补偿歪曲相位的载波恢复装置和相位反转器(Derotator)、定时恢复装置。
上述再取样值是用上述定时恢复装置输出值计算的定时偏移量和各QPSK模式相对应的采样率与固定的时钟频率的比率相加值。
另外，上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入被用作上述整合过滤装置的输出值，而上述反馈(feed back)输入值则利用为上述相位反转器(Derotator)输出值。
而且，更新上述频道均衡装置的系数时所需的误差则被计算为反转(Derotator)的输出。
上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入利用上述整合过滤装置的输出值；反馈(feed back)输入值利用将频道均衡装置输出值限幅(slicing)的数据；上述频道均衡装置系数的更新中所需的误差值利用频道均衡装置的输出值。
另外，上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入利用上述Derotator输出值；反馈(feed back)输入值则利用频道均衡装置输出值的限幅(slicing)数据。
正如前面所讲述的，本项发明从现有的通带(passband)构造更换为基带(baseband)构造的过程中，提高了再取样装置的性能，同时还可以相对减少硬件的负担。
图1是开放缆线系统的构成框图；图2是现有OOB QPSK接收器的构成框图；图3是应用本项发明的OOB QPSK接收器构成第1实例；图4是应用本项发明的OOB QPSK接收器构成第2实例；图5是应用本项发明的OOB QPSK接收器构成第3实例；图6是显示通带中再取样装置频率应答特性的图表；图7是显示基带中再取样装置频率应答特性的图表。
具体实施例方式
下面参照附图，对本项发明实例的构成以及作用进行详细的说明。
如图3所示，本项发明中OOB QPSK接收器的第1实例结构如下A/D转换器11；将上述A/D转换器11输出的数据分类为I、Q信号的相位分离装置12；将上述I、Q信号和载波恢复回路信号输出值相乘，并传送至基带的复数乘法装置13；从上述基带信号重新采样的再取样装置14；在上述再取样装置14的背后，通过整合过滤，完成基带相位整形的配套过滤装置15；将上述已完成的基带相位整形值用调制速率进行分割的频道均衡装置16；在上述频道均衡装置16的背后，为了载波恢复，乘上载波频率偏移量，以此补偿歪曲相位的载波恢复装置和相位反转器(Derotator)17、定时恢复装置19。
下面对本项发明中OOB QPSK接收器的工作流程进行说明。
A/D转换器ll前方的模拟前端中输出频率为44MHz的信号，接收该信号后，用14MHz的采样率(sampling rate)采样(sampling)数据。接着，相位分离装置12将该信号分为I和Q信号。该I、Q信号和频道均衡装置16背后载波恢复装置17的信号输出值相乘，然后将2MHz信号传送到基带中。利用该基带信号进行再取样14；这时，用定时恢复装置19的回路输出值计算的定时偏移量和与各QPSK模式(0.772Msps/1.024Msps/1.544Msps)相对应的采样率以及固定时钟频率相加的合，指定有限响应滤波器的插值，并以8倍于实际调制速率(symbol rate)的时钟进行输出。利用该输出值进行整合过滤，以此完成基带脉冲整形(baseband pulse shaping)；然后将此作为调制速率(symbol rate)进行分割(equalizing)。在频道均衡装置16的背后开始进行载波恢复，并在分相器(phase splitter)背后乘上载波频率偏移量(carrier frequency offset)；为了消除残留载波相位偏差(carrier phasejitter)，需要相位反转器(Derotator)(phase derotator)17，以此生成短回路(short loop)补偿频道均衡装置16背后偏离的相位。在这过程中完成解调(demodulation)，并在差分解码器(differential decoder)中将最终数据以I、Q顺序提供给POD。在这里仔细分析频道均衡装置16如下，频道均衡装置16就是DEE(Decision Feedback Equalizer)；在这里前馈(feed forward)的输入应用整合过滤12输出值，反馈(feedback)输入值利用相位反转器(Derotator)(phase derotator)17的输出值。用于频道均衡装置16的系数(Coefficient)更新(update)的误差(error)用derotator17输出值进行计算。在这种结构条件下，由于derotator17输出值发生延迟(delay)，因此更新(update)系数(coefficient)时会生成几个传递途径(pipeline)；但这种程度的延迟(delay)对频道均衡装置(equalizer)的性能不会产生大影响；而且在OOB QPSK系统中，由于调制速率(symbol rate)相当低，因此只有最小限度的延迟(dalay)，从而能够体现出最佳的性能。
图4是本项发明中OOB QPSK接收器的第2实例，其基本构造与图3相似，只是在频道均衡装置27上存在一些差异。频道均衡装置26的前馈(feed forward)的输入如图3中的第1实例一样，利用了整合过滤装置(22)的输出值；在这里，反馈(feed back)输入值使用频道均衡装置26输出值的限幅(slicing)数据。更新频道均衡装置26系数的误差则用频道均衡装置27的输出值替代了反转器(derotator)27的输出值。这时，缩短了更新(update)系数的传递途径延迟，但由静态相位(static phase)未得到补偿的数据和排列群点(constellation point)之间的差值求得的误差则带有基本值。对于不存在ISI(Inter SymbolInterference)的频道，频道均衡装置27的作用成为了系统的负担，因此系统的收敛速度会有所低下。
图5是应用本项发明的OOB QPSK接收器第3实例；在这里，前馈(feed forward)的输入利用derotator36的输出值；而反馈(feed back)输入值则使用频道均衡器37输出值的限幅数据。频道均衡装置36的误差通过频道均衡装置36的输出值求得。这是未分割的数据，该数据可以锁定载波频率偏移量(carrier frequency offset)和静态相位偏移量(static phase offset)；如果是存在ISI的频道时，就会给载波恢复回路36造成负担，从而成为降低性能的主要原因。相比之下，载波恢复回路36的群延迟则会缩短。
图6是显示通带中再取样装置频率应答特性的图表；图7是显示基带中再取样装置频率应答特性的图表。
在图6和图7中比较再取样装置的频率应答特性，对通带来说要达到3次8tap以上才能满足一定的性能；但对基带(baseband)来说，只要到达2次6tap以上就能说明已充分显示其性能。另外，实际再取样装置中，如果使用2次，可以共有相关的系数(coefficient)，因此还有缩小硬件的余地。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。因此，本项发明的技术性范围并不能局限于明细书上的详细说明内容；必须要根据专利申请的范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.OOB QPSK接收器，其特征在于，其包括A/D转换器；将上述A/D转换器输出的数据分类为I、Q信号的相位分离装置；将上述I、Q信号和载波恢复回路信号输出值相乘，并传送至基带的复数乘法装置；从上述基带信号重新采样的再取样装置；在上述再取样装置的背后，通过整合过滤，完成基带相位整形的配套过滤装置；将上述已完成的基带相位整形值用调制速率进行分割的频道均衡装置；在上述频道均衡装置的背后，为了载波恢复，乘上载波频率偏移量，以此补偿歪曲相位的载波恢复装置和相位反转器(Derotator)；和定时恢复装置。
2.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，上述再取样装置是用上述定时恢复装置输出值计算的定时偏移量和各QPSK模式相对应的采样率与固定的时钟频率的比率的相加值。
3.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入被用作上述整合过滤装置的输出值，而上述反馈(feed back)输入值则利用上述相位反转器(Derotator)输出。
4.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，更新上述频道均衡装置的系数时所需的误差则被计算为反转(Derotator)的输出。
5.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入利用上述整合过滤装置的输出值；反馈(feed back)输入值利用将频道均衡装置输出值限幅(slicing)的数据。
6.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，上述频道均衡装置系数的更新中所需的误差值利用频道均衡装置的输出值。
7.如权利要求1所述的OOB QPSK接收器，其特征在于，上述频道均衡装置的前馈(feed forward)的输入利用上述反转(Derotator)输出值；反馈(feed back)输入值则利用频道均衡装置输出值的限幅(slicing)数据。
全文摘要
这是关于信号接收器，特别是适用于开放缆线系统的OOB QPSK接收器的发明。本项发明中适用于开放缆线的OOB QPSK接收器由以下几个部件组成A/D转换器；将上述A/D转换器输出的数据分类为I、Q信号的相位分离装置；将上述I、Q信号和载波恢复回路信号输出值相乘，并传送至基带的复数乘法装置；从上述基带信号重新采样的再取样装置；在上述再取样装置的背后，通过整合过滤，完成基带相位整形的配套过滤装置；将上述已完成的基带相位整形值用调制速率进行分割的频道均衡装置；在上述频道均衡装置的背后，为了载波恢复，乘上载波频率偏移量，以此补偿歪曲相位的载波恢复装置和相位反转器(Derotator)、定时恢复装置。
文档编号H04L27/14GK1731777SQ20041005347
公开日2006年2月8日 申请日期2004年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者韩廷一 申请人:上海乐金广电电子有限公司