以低信噪比感测高级电视系统委员会信号的装置和方法

专利名称：以低信噪比感测高级电视系统委员会信号的装置和方法
技术领域：
本发明通常涉及通信系统，更具体地涉及无线系统，例如地面广播、蜂
窝、无线保真(Wireless-Fidelity， Wi-Fi)、卫星等等。
背景技术：
IEEE 802.22标准组正在研究无线区域网络(WRAN)系统。WRAN系统试 图在无干扰的基础上使用电视(TV)频谱中的未被使用的TV广播频道，以便 以类似于服务都市和市郊区域的宽带接入技术的性能水平来解决作为主要目 标的农村和遥远区域以及低人口密度服务水平低下的市场。另外，WRAN系 统也能够扩展以服务频谱可用的人口更密集的区域。由于WRAN系统的一个 目标是不干扰TV广播，因此关键过程(critical procedure)是鲁棒地并精确地感
在美国，TV频谱现在包括高级电视系统委员会(ATSC)广播信号，其与 NTSC(全国电视系统委员会)广播信号共同存在。ATSC广播信号也被称作数 字TV(DTV)信号。现在，NTSC传输将在2009年停止，那时TV频谱将仅包 括ATSC广播信号。
如上所述，由于WRAN系统的一个目标是不干扰存在于特定WRAN区 域中的那些TV信号，因此在WRAN系统中能够检测ATSC广播是比较重要 的。 一种检测ATSC信号的已知方法是查找作为ATSC信号的一部分的小导 频信号。这样的检测器简单并且包括具有用于提取ATSC导频信号的极窄带 宽滤波器的锁相环路。在WRAN系统中，该方法提供了一种容易的方式来通 过简单检查ATSC检测器是否提供所提取的ATSC导频信号来检查广播频道 是否当前正被使用。不幸的是，该方法可能不精确，尤其在非常低的信噪比 (SNR)环境中。实际上，如果在导频载波位置中具有频谱分量的波段中存在干 扰信号，则可能发生ATSC信号的错误检测
发明内容
我们已经观察到接收机中的定时或载频参考的精度提高了广播信号检测 技术的性能(不管这些技术是相干的还是非相干的)。具体地，根据本发明原理，
接收机包括用于调谐到多个频道之一的调谐器；和与所述调谐器耦接的广
播信号检测器，用于检测广播信号是否存在于至少一个频道上，其中所述调 谐器按照接收广播信号的函数被校准。
在本发明的说明性实施例中，广播信号是ATSC(高级电视系统委员会) 信号并且接收机是无线区域网络(WRAN)接收机，其中所述调谐器按照接收 广播信号的函数被校准，并且其中广播信号检测器包括相干ATSC信号检测器。
在本发明的另一说明性实施例中，广播信号是ATSC信号，并且接收机 是WRAN接收机，其中所述调谐器按照接收广播信号的函数被校准，并且其 中广播信号检测器包括非相干ATSC信号检测器。
在本发明的另一说明性实施例中，接收机是无线区域网络(WRAN)接收 机，并且该接收机执行用于确定在WRAN系统中可用于通信的频段的方法。 说明性地，接收机按照接收广播信号的函数来校准自身；以及在校准之后， 检测其他广播信号是否存在于频谱的至少一部分中，以便确定供接收机使用 的频谱的可用部分。
有鉴于此，并且如将从下列描述的阅读中看出，其他实施例和特征也是 可能的并且落入本发明原理之内。


图1示出了表1,其列出了电视(TV)频道；
图2和图3示出了表2和表3，其列出了在接收ATSC信号的不同条件 下的频率偏置；
图4示出了根据本发明原理的说明性WRAN系统；
图5示出了根据本发明原理的、图4的WRAN系统中使用的说明性接收
机；
图6示出了根据本发明原理的、图4的WRAN系统中使用的说明性流程
图7和图8图解说明了图5的调谐器305和载波跟踪环路315; 图9和图IO示出了 ATSCDTV信号的格式；和图11-21示出了 ATSC信号检测器的各种实施例。
具体实施例方式
除了发明构思以外，附图中示出的元件众所周知且将不进行详细描述。 而且，假设熟知电视广播、接收机和视频编码，因此这里不进行详细描述。 例如，除了发明构思以外，假设熟知TV标准的当前和提出的推荐，例如 NTSC(国家电视系统委员会)、PAL(逐行倒相制)、SECAM(顺序与存储彩色电 视系统，Sequential Couleur Avec Memoire)和ATSC(高级电视系统委员会)。有 关ATSC广播信号的其他信息可以在下列ATSC标准中找到数字电视标准 (A/53)、修订本C，包括修改No.l和勘误表No.l， Doc.A/53C;以及 Recommended Practice: Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard(A/54)。类似地，除了本发明的构思，假设传输概念，例如八级残余 边带(8-VSB)、正交幅度调制(QAM)、正交频分复用(OFDM)或者编码 OFDM(COFDM)，以及接收机组件，例如射频(RF)前端，或者接收机部分， 例如低噪块、调谐器和解调器、相关器、峰值积分器和平方器。除了本发明 的构思，生成传输位流的格式化和编码方法(例如运动图像专家组(MPEG)-2 系统标准(ISO/IEC 13818-1))众所周知而此处不进行描述。还应当注意，本发 明构思可以使用传统编程技术来实施，如此，此处将不进行描述。最后，附 图上相同的标记表示相同的元件。
图1的表1中示出了现有技术中已知的美国的TV频谱，其提供了特高 频(VHF)和超高频(UHF)波段中TV频道的列表。对于每个TV频道，示出了 所分配频带的相应低边界(low edge)。例如，TV频道2开始于54 MHz(兆赫 兹)，TV频道37开始于608 MHz, TV频道68开始于794 MHz,等等。如现 有技术中已知的，每个TV频道或者波段占有6 MHz的带宽。如此，TV频 道2覆盖54 MHz到60 MHz的频谱(或者范围)，TV频道37覆盖从608 MHz 到614 MHz的波段，TV频道68覆盖从794 MHz到800 MHz的波段，等等。 如先前所述，WRAN系统使用TV频谱中未被使用的电视(TV)广播频道。在 这点上，WRAN系统执行"频道感测"以便确定这些TV频道中的哪一些频 道在WRAN区域中被真正激活(或者"现用")，以便确定可供WRAN系统 真正使用的TV频谱的那个部分。
除了图1所示的TV频谱，特定频道中的特定ATSCDTV信号也可以受与该ATSC信号位置相同(即，位于同一频道中)或者相邻(例如，在下一更低 的频道或者下一更高的频道中)的NTSC信号或者甚至其他ATSC信号影响。 这在图2的表2中在受不同干扰条件影响的ATSC导频信号的环境下得以说 明。例如，如果没有来自其他NTSC或者ATSC信号的共同定位或者相邻的 干扰，则表2的第一行71以Hz为单位提供了 ATSC导频信号的低边界偏置。 这对应于上述ATSC标准中定义的ATSC导频信号，即，导频信号出现于特 定频道的低边界之上309.44059 KHz(千赫兹)处。(再者，图1的表1以MHz 为单位提供了每个频道的低边界值)。然而，参考表2的标记为72的行，提 供了当存在共同定位的NTSC信号时ATSC导频信号的低边界偏置。在这种 情况下，ATSC接收机将接收低边界以上338.065 KHz的ATSC导频信号。在 NTSC和ATSC广播的环境中，从表2中可以观察出可能偏置的总数是14。 然而， 一旦NTSC发送不连续，则可能偏置的总数减少到2,容许偏差为10 Hz, 这在图3的表3中得以图解。
由于对任何频道精确地感测是非常重要的，因此我们已经观察到接收机 中定时或者载波频率参考的精确性提高了信号检测或者频道感测技术(这些 技术不管是相干的还是非相干的)的性能。具体地，根据本发明原理，接收机 包括用于调谐到多个频道之一的调谐器以及与该调谐器耦接的广播信号检测 器，该广播信号检测器用于检测广播信号是否存在于至少一个频道上，其中 所述调谐器按照接收广播信号的函数被校准。以使用现有ATSC频道的情况 作为参考来描述本发明的说明性实施例。然而，本发明构思不限于此。
WRAN系统200服务地理区域(WRAN区域)(未在图4中示出)。 一般术语， WRAN系统包括至少一个基站(BS)205,其与 一个和多个客户屋内设备 (CPE)250进行通信。客户屋内设备可以是固定的。CPE 250是基于处理器的 系统，并且包括一个或多个处理器以及相关的存储器，它们以图4中的虚线 框的形式示出为处理器290和存储器295。在这种环境下，计算机程序或者 软件被存储在存储器295中以供处理器290执行。处理器290代表一个或多 个存储程序的控制处理器，并且它们不必专用于发送机功能，例如，处理器 290也可以控制CPE250的其他功能。存储器295代表任何存储设备，例如， 随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等等；存储器295可以在CPE 250 的内部和/或外部；并且如果必要，可以是易失性的和/或非易失性的。在BS 205与CPE 250之间经由天线210和255通信的物理层说明性地经由收发机285 并且基于OFDM,并且表示为箭头211。为了进入WRAN网络，CPE 250可 以首先与BS210 "联系"。在该联系期间，CPE250经由收发机285通过控制 频道(未示出)发送有关CPE 250的性能的信息到BS 205。报告的性能包括， 例如，最小和最大发送功率、以及支持的用于发送和接收的频道列表。在这 点上，CPE 250执行根据本发明原理的"频道感测"，以便确定那些TV频道 在WRAN区域中未激活。然后将用于WRAN通信的得到的可用频道列表提 供给BS205。
图5中示出了 CPE250中使用的接收机300的说明性部分。仅示出了与 本发明构思相关的接收机300的那一部分。接收机300包括调谐器305、载 波跟踪环路(CTL)315、 ATSC信号检测器320和控制器325。控制器325代表 一个或多个存储程序的控制处理器，例如，微处理器(例如处理器290),并且 它们并不必须专用于本发明构思，例如，控制器325也可以控制接收机300 的其他功能。另外，接收机300包括存储器(例如存储器295),例如随机存取 存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等；并且可以是从控制器325分离的一部 分。为了筒洁，图5中未示出一些元件，例如自动增益控制(AGC)元件、假 如处理在数字域中的模数转换器(ADC)、以及附加滤波。除了本发明构思， 这些元件对本领域的普通技术人员都是显而易见的。在这点上，此处所述的 实施例可以在模拟域或者数字域中实施。而且，本领域的普通技术人员会意 识到必要的话，某些处理可以涉及复杂的信号路径。
在描述本发明构思之前，接收机300的一般操作如下。(例如，经由图4 的天线255接收的)输入信号304被施加到调谐器305。输入信号304表示符 合上述"ATSC数字电视标准"并且在图1的表1中所示的频道之一上发送的 数字VSB调制信号。调谐器305被控制器325经由双向信号路径326调谐到 不同的一个频道，以便选择特定TV频道，并且提供以具体IF(中频)为中心的 下变频的信号306。信号306被施加到CTL315， CTL 315处理信号306,以 便消除任何频率偏置(例如在发送机的本地振荡器(LO)与接收机的LO之间)， 并且将接收到ATSC VSB信号从中频(IF)或者靠近基带频率下解调到基带(例 如，请参考美国高级电视系统委员会，"Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard"，文档A/54, 1995年10月04日；以及于2001年5月15 日发表的美国专利No.6233295,发明人Wang，标题为"Segment Sync RecoveryNetwork for an HDTV Receiver" )。 CTL 315将信号316提供给ATSC信号检 测器320,该ATSC信号检测器320处理信号316(在下面进一步描述)以确定 信号316是否是ATSC信号。ATSC信号检测器320经由路径321将获得的信 息提供给控制器325。
现在转向图6,示出了根据本发明原理的接收机300中使用的说明性流 程图。具体地，通过精确的载波和定时偏置信息，可以提高在VHF和UHF TV 波段中以低于解调不可用信号所需的信号电平的信号电平来检测ATSC DTV 信号的存在。说明性地，DTV频道的稳定性和已知频率分配自身被用来提供
被规定为至少在lKHz(千赫兹)内，并且推荐更紧的容许范围用于良好实践。 在这点上，在步骤260，对于现有的早先可识别的ATSC信号，控制器325 首先扫描例如图1的表1中所示的已知TV频道。特别地，控制器325控制 调谐器305来选择每个TV频道。通过ATSC信号检测器320(下面将进一步 描述)来处理得到的信号(如果有的话)，并且经由路径321将结果提供给控制 器325。优选地，控制器325查找在WRAN区域中当前广播的最强的ATSC 信号。然而，控制器325可以停止在第一检测到的ATSC信号处。
现在简略地转向图7，示出了调谐器305的说明性方框图。调谐器305 包括放大器355、乘法器360、滤波器365、n分元件370、压控振荡器(VCO)385、 相位检测器375、环路滤波器390、 m分元件380和本地振荡器(LO)395。除 了本发明构思，调谐器305的元件众所周知，因此此处不进一步描述。通常， LO 395和VCO 385提供的信号之间保持下列关系
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中F^是L0 395提供的参考频率，Fkco是VC0 385提供的頻率，"是n分 频元件370表示的除数值，w是m分频元件380表示的除数值。公式(l)可被 写为<formula>formula see original document page 9</formula>
从公式(2)可以观察出，可以通过适当的n值将i^Vco设定为不同的ATSCDTV 波段，如由控制器325经由路径326设定的(图6的步骤260)。然而，如上所 述，接收机300包括CTL315，该CTL315消除任何频率偏置F。，,。存在要 注意的两个频率偏置。第一个是由LO 395与发送机频率参考之间的频率差引起的误差。第二个是由用于F,哗的值引起的误差，因为L0 395提供的实际频 率F^仅近似已知在本地振荡器的给定容许范围之内。如此，F。,e,包括从值 到选定频道的误差和由本地频率参考和发送机频率参考间的频率差引 起的误差两者。
现在转向图8，示出了 CTL 315的说明性方框图。CTL315包括乘法器 405、相位检测器410、环路滤波器415、数控振荡器(NCO)420和Sin/Cos表 425。除了本发明构思，CTL315的元件众所周知，因此在此不进一步描述。 如本领域中已知的，NCO 420确定F峰e,，并且经由Sin/Cos表425和乘法器 405从接收到的信号中消除这些频率偏置。
继续图6的步骤270, —旦发现现有的ATSC信号，控制器325通过从 检测到的ATSC信号中确定至少一个相关频率(定时)特性来校准接收机300。 具体地，图5的接收机300的一般操作可以通过下列公式来表示
尸,《印+ F傘， (3) 其中K表示检测到的ATSC信号的导频信号的频率。关于公式(3)中的F。#e, 的值，控制器325通过经由双向路径327简单访问NCO420中的关联的数据 来确定该值。然而，尽管通过控制器325对于选定的ATSC频道已经确定了 " 的值，但是F她p的实际值是未知的。然而，公式(3)可被写为
<formula>formula see original document page 10</formula> (4)
尽管该解决方案看起来简单，但是应当回想起&的值并不如图1的表1所建
议的那样被唯一确定。相反，检测到的ATSCDTV信号可能受图2的表2和 图3的表3中所示的其他NTSC或ATSC信号影响。如果在WRAN区域中有 NTSC和ATSC传输，则如图2的表2所示，必须考虑14个可能的偏置。然 而，如果在WRAN区域中没有NTSC传输，则如图3的表3所示，只须考虑 2个偏置。为了简单，假设对于该示例没有NTSC传输，并且仅使用表3。
如此，使用来自表1和表3的值(例如，被存储在先前提到的存储器中)， 控制器35执行两步计算以便对F他p确定不同的值
<formula>formula see original document page 10</formula> (4a)
<formula>formula see original document page 10</formula> (4b) 其中《表示来自选定ATSC频道的表1的低波段边界加上来自表3的第一行的低波段边界偏置；和"表示来自选定ATSC频道的表1的低波段边界加上 来自表3的第二行的低波段边界偏置。结果，控制器325对F,哗确定两个可 能值以便在接收机300中使用。因此，在步骤270，控制器325确定在校准 接收机300中使用的调谐参数。
最后，在步骤275，控制器325扫描TV频镨，以便确定可用的频道列 表，所述可用的频道列表包括一个或多个正未被使用的TV频道，因此所述 一个或多个正未被使用的TV频道可用来支持WRAN通信。对于控制器325 选择(例如，来自表1的列表)的每个频道，对于公式(3)、 (4)、 (4a)和(4b)的观 察仍旧适用。换句话说，对于每个选择的频道，必须考虑表3中示出的偏置。 由于表3中示出了两个偏置并且在步骤270(公式(4a)和(4b))中对F,哗确定两 个可能值，因此执行四次扫描。(如果使用表2中列出的偏置，则将进行142 次扫描或者196次扫描)。例如，在第一次扫描中，对于每个ATSC频道，控 制器325经由路径326设置调谐器305的n为不同值。控制器325以下列公 式来确定"和F。#e,的值
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中F。/加,的值等于对FiJ确定的值，并且^的值等于来自选定ATSC频道的 表1的低波段边界加上来自表3的第一行的低波段边界偏置。(也应当注意， 除了公式(5)中的"基数，，函数，可以使用"最高数"函数)。然而，对于第二 次扫描，尽管K哗的值仍旧等于F:的确定值，但是&的值现在变为等于来 自选定ATSC频道的表1的低波段边界加上来自表3的第二行的低波段边界 偏置。第三次和第四次扫描类似，除了 F他p的值现在被设定为Fg的确定值。 在这些扫描的每次扫描期间，由于调谐器305被调谐来提供选定的频道，因 此ATSC信号检测器320处理接收到的信号以便确定ATSC信号是否存在于 当前选定的频道上。经由路径321将关于ATSC信号的存在的数据或信息提 供给控制器325。从该信息中，控制器325建立可用的频道列表。因此，根 据本发明原理，DTV频道的稳定性和已知频率分配自身被用来校准接收机 300,以便增强低SNRATSCDTV信号的检测。如此，在步骤275,由于步骤 270中确定的精确的频率信息(F。^和/^p的各个值)，接收机300能够扫描即 使在极低SNR环境中也能够存在的ATSC信号。目标灵敏度用于检测具有信 号强度-116dBm(相当于1毫瓦的功率电平的分贝)的ATSC信号。这在可见度阈值(ToV)以下超过30 dB(分贝)。应当注意，根据本地振荡器的漂移特性， 可能必须周期性地重新校准。也应当注意也可以实施对上述方法的进一步变 型。例如，从在步骤275中执行的扫描排除在步骤260中检测到的ATSC信 号。另外，通过从步骤260转向所识别的ATSC信号而不必再次执行步骤260, 可以立即执行任何重新校准。而且， 一旦在步骤275中检测ATSC信号，就 可以从任何随后的扫描中排除相关联的波段。
如上所述，接收机300包括ATSC信号检测器320。 ATSC信号检测器 320的一个示例利用ATSC DTV信号的格式。使用8-VSB(残余边带)来调制 DTV数据。具体地，对于在低SNR环境中操作的接收机，接收机使用ATSC DTV信号内嵌入的段同步码元和字段同步码元来提高精确地检测ATSC DTV 信号的存在的概率，从而降低错误警报概率。在ATSCDTV信号中，除了八 级数字数据流，在每个数据段的开始处插入两级(two-level)(二进制)四码元数 据段同步。图9示出了 ATSC数据段。ATSC数据段包括832个码元数据段 同步的四个码元，以及828个数据码元。数据段同步模式是二进制1001模式， 如可以从图9中观察到。多个数据段(313个段)包括ATSC数据字段，其包括 总数260416个码元(832 x 313)。数据字段中的第一数据段称作字段同步段。 图IO示出了字段同步段的结构，其中每个码元表示一位数据(两级)。在字段 同步段中，511位的伪随机序列(PN511)紧随数据段同步之后。在PN511序列 之后，存在连在一起的三个相同的63位的伪随机序列(PN63),其中第二PN63 序列每隔一个数据字段被反向。
鉴于上面，图11示出了 ATSC信号检测器320的一个实施例。在该实施 例中，ATSC信号检测器320包括匹配滤波器505,其匹配上述的PN511序列， 用以识别PN511序列的存在。图12中示出了另一变型。在该附图中，来自 匹配滤波器的输出被累积多次，以便确定显著的峰值是否存在。这提高了检 测概率并且减少了错误警报概率。图12的实施例的缺陷是需要大存储器。图 13示出了另一方案。在该方案中，检测峰值(520)连同其在一个数据字段内 (510， 515)的位置。应当注意，复位信号也递增地址计数器(即，"抬高地址")， 用以将结果存储在RAM 525的不同位置。如此，结果被存储在RAM 525中 的多个数据字段中。如果峰值位置对于某一百分比的数据字段来说是相同的， 则确定DTV信号存在于DTV频道中。
检测ATSCDTV信号的存在的另一种方法是使用数据段同步。由于数据段同步每一时间段就重复，因此它通常用于定时恢复。该定时恢复方法概述
于上述的Recommended Practice: Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard (A/M)。然而，也可以通过定时恢复电路使用数据段同步 来检测DTV信号的存在。如果定时恢复电路提供定时锁定(timing lock)的指 示，则它保证高保真的DTV信号的存在。该方法即使在初始本地码元时钟不 接近发送机码元时钟的情况下也工作，只要时钟偏置在定时恢复电路的捕捉 (pull-in)范围内。然而，应当注意，因为有用的范围下降到0 Db SNR,因此 需要另外15 dB提升来达到-116dBm的上述检测目标。
可被用来检测ATSC信号的另一方案是处理段同步，而不管所采用的定 时恢复机制如何。这图解说明于图14中，示出了使用无限脉冲响应(IIR)滤波 器550的相干(coherent)段同步检测器，该相干段同步检测器包括泄漏积分器 (其中码元a是预定常数)。IIR滤波器的使用通过增加与一个段的重复周期一 起出现的信息来建立用于检测的定时峰值。这假设载波偏置和定时偏置较小。
除了用于检测ATSC信号的上述相干方法，也可以使用不相干方案，即， 不需要通过使用导频载波来下变频到基带。因为在低SNR环境中导频的鲁棒 地提取可能有问题，因此这是有利的。图15示出了一个说明性的非相干段同 步检测器，图15图解说明了一种延迟线结构。输入信号与其自身的延迟共轭 形式(570、 575)相乘。结果被施加到用于匹配数据段同步的滤波器(数据段同 步匹配滤波器580)。所述共轭确保任何载波偏置将不影响匹配滤波器之后的 幅度。或者，可以采取集合和转储(inegrate-and-dump)方案。在匹配滤波器580 之后，采用信号的幅值(585)(或者更简单地，将幅值的平方(square magnitude) 取为I2 + Q2,其中I和Q分别是匹配滤波器的信号输出的同相和积分分量)。 可以直接检查该幅值(586)以看出是否存在指示出现DTV信号的显著的峰值。 或者，如图15所示，可以通过利用1IR滤波器550处理来进一步改善信号586, 从而在多个段上改进估计的鲁棒性。图16示出了替换性实施例。在该实施例 中，相千地执行积分(580)(即，保持相位信息)，之后釆用信号的幅值(585)。
类似于在基带操作的先前描述的实施例，其他非相干的实施例也可以利 用在字段同步内发现的更长的PN511序列。然而，应当注意，可以进行一些 修改以便适应频率偏置。例如，如果PN511序列被用作ATSC信号的指示符， 则可以存在被同时使用来检测PN511序列存在的几个相关器。考虑其中频率 偏置使得载波在PN511序列期间经历一个完整的周期或者旋转的情况。在这种情况下，输入信号与参考PN511序列之间的匹配相关器输出之和将为零。
然而，如果PN511序列分为N个部分，则每个部分将具有可评估的能量，这 是因为载波在每个部分期间仅旋转1/N个周期。因此，可以通过将较长的相 关器分为较小的序列来有利地采用非相干相关器方案，并且利用一个非相干 相关器来处理每个子组列，如图17所示，可以。在该附图中，将要进行相关 的序列分为N个子序列，标号为0到N-1。输入数据被延迟，从而相关器输 出被组合(590)以便生成可用的非相干组合。
图18中示出了 ATSC信号检测器的另一说明性实施例。为了降低ATSC 信号检测器的复杂性，图18的ATSC信号检测器使用匹配滤波器(710)，该匹 配滤波器匹配PN63序列。来自匹配滤波器710的输出信号被施加到延迟线 715。在图18的实施例中，使用相干组合方案。由于每隔一个数据字段同步 中间的PN63都取反一次，因此经由加法器720和725生成两个输出yl和y2, 这对应于那些两个数据字段同步情况。如可以从图18观察到，输出yl的处 理路径包括乘法器，以在经由加法器720进行组合之前对中间的PN63取反。 应当注意，图18的实施例执行峰值4企测。如果在yl或者y2中出现显著的峰 值，则假设ATSCDTV信号存在。
图19示出了匹配PN63序列的ATSC信号检测器的替换实施例。除了匹 配滤波器710的输出信号首先被施加到计算信号的平方幅值的元件730以外， 该实施例类似于图18所示的。这是非相干组合方案的示例。如图18所示， 图19的实施例执行峰值检测。加法器735組合延迟线715的各个元素，以便 提供输出信号y3。如果在y3中出现显著的峰值，则假设ATSC DTV信号存 在。应当注意，当载波偏置相对较大时，图19的非相干组合方案可能比相千 组合方案更合适。而且，应当注意，元件730可以简单确定信号的幅值。
图20和图21也示出了另外的变型。在这些说明性实施例中，对于ATSC 信号检测一起使用PN511和PN63序列。首先转向图20所示的实施例，如上 针对图18的实施例所述的生成信号yl和y2，检测PN63序列。另外，来自 匹配滤波器505(匹配PN511序列)的输出被施加到延迟线770，该延迟线770 在三个PN63序列的时间间隔上存储数据。图20的实施例执行峰值检测。如 果在zl或z2上出现显著的峰值，(假设分别经由加法器760和765),则假设 ATSC DTV信号存在。
现在转向图21,图21的实施例也组合了 PN511序列的检测和如图19所示的PN63的检测。在该实施例中，匹配滤波器505的输出信号首先被施 加到元件780，该元件780计算信号的平方幅值。这是另一个非相干组合方 案的示例。如图20所示，图21的实施例执行了峰值检测。加法器785将延 迟线770的各个元素与输出信号y3进行组合，以便提供输出信号z3。如果在 z3中出现显著的峰值，则假设ATSCDTV信号存在。而且，应当注意，元件 780可以简单确定信号的幅值。
对上述的其他变型是可能的。例如，可以级联PN63和PN511匹配滤波 器，以便使用它们固有的延迟线结构来减少所需的附加延迟线的数目。在另 一实施例中，可以利用三个PN63匹配滤波器来代替单个PN63匹配滤波器和 延迟线。这可以使用或者不使用PN511匹配滤波器来完成。
如上所述，通过在扫描其他广播信号的频谱之前首先将调谐器到校准接 收的广播信号，来提高广播信号检测器的性能。因此，在WRAN系统的环境 下，能够以高置信度在低信噪比环境中检测ATSCDTV信号的存在。应当注 意，尽管在图4的CPE 250的环境中描述了图5的接收机，但是本发明不限 于此，并且也应用于例如可以执行频道感测的BS 205的接收机。而且，尽管 在WRAN系统的环境中描述了图5的接收机，但是本发明不限于此，并且应 用于执行频道感测的任何接收机。
有鉴于此，上述仅仅图解说明了本发明的原理，并且因此本领域的普通 技术人员应当理解，尽管此处未清晰地描述，但是能够设计出体现本发明的 具体原理并且在其精神和范畴之内的大量替代的布置。例如，尽管图解说明 了在分离的功能元件的环境下，但是这些功能元件可以在一个或多个集成电 路(IC)中体现。类似地，尽管被示出为分离的元件，但是任何或全部元件可以 实现在执行相关软件(例如，对应于如图6中所示的一个或多个步骤等)的存储 编程控制处理器中，例如数字信号处理器。另外，本发明的原理可应用于其 他类型的通信系统，例如卫星、无线高保真(Wi-Fi)、蜂窝等。实际上，本发 明原理也可应用于固定或移动接收机。因此，将会理解，可以对说明性实施 例进行大量修改，并且可以设计出其他布置，而不会背离由所附权利要求定 义的本发明的精神和范畴。
权利要求
1.一种装置，包括用于调谐到多个频道之一的调谐器；和与所述调谐器耦接的广播信号检测器，用于检测广播信号是否存在于至少一个频道上，其中所述调谐器按照接收广播信号的函数被校准。
2. 如权利要求l所述的装置，还包括与广播信号检测器耦接的处理器，用于形成可用频道列表，所述可用频 道列表包括所述多个频道上广播信号未被检测到的那些频道。
3. 如权利要求2所述的装置，其中所述装置是用于接收来自无线区域网 络(WRAN)的信号的接收机。
4. 如权利要求l所述的装置，还包括与广播信号检测器耦接的处理器，用于根据接收广播信号的可能偏置的 数目来确定在校准调谐器中使用的调谐参数。
5. 如权利要求4所述的装置，还包括 用于存储可能偏置的数目的存储器。
6. 如权利要求l所述的装置，其中所述广播信号检测器是相干的。
7. 如权利要求l所述的装置，其中所述广播信号检测器是非相千的。
8. 如权利要求l所述的装置，其中所述广播信号是ATSC(高级电视系统 委员会)信号。
9. 一种在接收机上使用的方法，所述方法包括 按照接收广播信号的函数校准接收机；和在执行校准步骤之后，检测其他广播信号是否存在于频谱的至少 一部分 中，以便确定由接收机使用的频谱的可用部分。
10. 如权利要求9所述的方法，其中所述校准步骤包括 根据接收广播信号的可能偏置的数目来确定在校准接收机中使用的调谐参数。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中所述检测步骤包括 在所述可能偏置的每一偏置处执行至少一部分频谱的多次扫描。
12. 如权利要求9所述的方法，其中所述检测步骤是相干的。
13. 如权利要求9所述的方法，其中所述检测步骤是非相干的。
14. 如权利要求9所述的方法，其中所述广播信号是ATSC(高级电视系 统委员会)信号。
15. 如权利要求9所述的方法，还包括步骤在确定的频谱的可用部分中接收无线区域网络(WRAN)信号。
全文摘要
一种无线区域网络(WRAN)接收机包括用于调谐到多个频道之一的调谐器和广播ATSC(高级电视系统委员会)信号检测器。所述调谐器被校准作为接收ATSC信号的函数。所述广播ATSC信号检测器可以是相干或非相干的ATSC信号检测器。
文档编号H04W16/14GK101300833SQ200680040792
公开日2008年11月5日 申请日期2006年11月1日 优先权日2005年11月4日
发明者乔舒亚·L·科斯洛夫, 保罗·G·克努森, 文 高 申请人:汤姆森特许公司