专利名称：调适产生时钟窗口的方法及译码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯技术，特别是涉及一种影像译码器(video decoder)的动态时钟 窗口 的调适(adaptation)。
背景技术：
在传统模拟电视广播系统中，例如在美国国家电视标准委员 会(NationalTelevision System Committee,以下简称 NTSC)、相位转换线 (PhaseAlternating Line,以下简禾尔PLA)或 盾序色彩存fi者(Sequentiel couleur amemoire 或％9仙11衍31 Color with Memory，以下简称SECAM)等系统中，所传送的影像是由一序列 的静态图片或帧(frame)所组成。例如，NTSC系统规定每秒传送约30帧，而PAL及SECAM系 统则规定每秒传送25帧。每一帧由数百条水平扫描线所组成。例如，在NTSC系统，每一帧 含有525条扫描线，其中，奇数扫描线组成一奇图场而偶数扫描线则组成一偶图场。每一帧 的水平扫描线不仅含有影像讯息，还含有垂直同步(verticalsynchronization，VSYNC)讯 息。垂直同步讯息可于垂直遮没区间(verticalblanking interval，以下简称VBI)传送。 例如，在NTSC系统中，编号第1-22条的扫描线为奇图场的垂直同步线，而编号第沈3-观5 条的扫描线为偶图场的垂直同步线。垂直同步线并不载送影像讯息，但是可用于同步及均 衡(equalization)。传统模拟广播电视系统利用VBI期间让阴极射线管(cathode ray tube, CRT)内 的电磁线圈得以垂直偏转电子束。虽然VBI的需求不存在于现今的数字电视，但是却仍见 于现今的数字广播电视系统中，用于载送辅助的讯息(一般称为数据广播(datacasting)) 提供给观者。在VBI期间，可播送不同种类的讯息，例如，图文电视(teletext)、垂直区间时 间码(verticalinterval time code，VITC)、隐藏字幕(closed captioning，CC)、复本管理 系统(copy generation management system, CGMS)、宽屏幕信号(widescreensignaling, WSS)及影像编程系统(video programming system, VPS)等等。于接收端(例如数字电视)，解调器(demodulator)解调所接收的调制信号 (modulated signal)。接着，使用影像译码器对解调过的调制信号执行同步及复原讯息。图 1显示影像编码器的功能方块图，其包括水平同步器10、垂直同步器12及VBI译码器14。 当水平同步器10及垂直同步器12对所接收的影像信号完成水平同步及垂直同步，且分别 产生水平同步信号(HSync_Timing)及垂直同步信号(VSyncJiming)之后，VBI译码器14 即撷取及复原VBI数据(VBI_Word_Data)。根据VBI相关协议，于VBI讯息的传送数据主体的前面，通常会藉由开放式系 统连接(open system interconnection,以下简称0SI)模型的数据链路层将前置码 (preamble)和帧码(frame code)附加上去；其中前置码或为前导时钟(clock run-in)，帧 码或为帧开始定义符号(start-of-framedelimiter，以下简称SFD)。图2显示传送分组的 例示波形。前置码可用以辅助接收器进行信号电平/信道评估及同步。此外，在接收器中 可使用帧码以决定数据主体的起始位置。
在对前置码做水平同步之后，接收器定义并产生一时钟窗口，或称时序(timing) 窗口。在时钟窗口的活动期间(active period)，可执行前导时钟的符号(symbol)时序复 原。换句话说，时钟窗口涵盖了前导时钟的符号时序复原。图3显示接收分组及其时钟窗 口 (CLK_Win)。如图3所示，自水平同步信号(HSync_Timing)的下降边缘(falling edge) 经过第一标准时序限制(timing constraint) Tl_typ之后，即开始进入前导时钟。例如，于 图文电视系统-B中，Tl_typ的长度为10. 1982微秒(μ s)。再者，前导时钟的持续时间通 常等于第二标准时序限制T2_typ，且帧码的持续时间通常等于第三标准时序限制T3_typ， 其中，于图文电视系统-B中，T2_typ及T3_typ分别相当于16符号及8符号，且符号的预设 时间为0. 1441441微秒。T2和T3相加得到第四时序限制T4的符号长度(亦即，对符号)， 且Tl和T4相加得到第五时序限制T5的符号长度。下表一显示于一例示系统中，时序限制 Tl、T2、T3及T4的最小值、标准值及最大值表一时序限制 最小值(μ s) 标准值(μ s) 最大值(μ s)Tl(10. 1982-1.0) 10. 1982(10. 1982+0.4)T216*(0. 1441405) 16*(0. 1441441) 16*(0. 1441477)T3 8*(0· 1441405) 8* (0· 1441441) 8* (0· 1441477)Τ4 24* (0· 1441405) 24* (0· 1441441) 24* (0· 1441477)于表一中，根据射频(radio frequency，RF)信道间的符号时间可容许的偏差 (deviation)，以决定最小的时序限制的符号时间为0. 1441405 μ s,以及最大的时序限制 的符号时间为0. 1441477 μ S。更明确地说，于例示系统中，假设符号时间的最小/最大偏 差的比例为百万分之250 (parts-per-mi 11 ion，以下简称ppm)。所以，最小/最大偏差为 0.0000036，亦即0. 1441441*250ppm。如此，最小时序限制的符号时间为0. 1441405 μ s, 亦即(0. 1441441-0. 0000036) μ s ；且最大时序限制的符号时间为0. 1441477 μ s，亦即 (0.1441441+0. 0000036) μ s。为考虑不同种类的传送器的不同变异，时钟窗口 一般自水平同步信号(HSync_ Timing)的下降边缘经过第一最小时序限制Tl_min之后被赋能，并于水平同步信号 (HSyncjiming)的下降边缘经过第一最大时序限制Tljiiax加上第二最大时序限制T2_max 之后被禁能。虽然此种时钟窗口较为宽松且具固定长度，因而可以确保涵盖任何一种前导 时钟。然而，对于符号复原的执行效率却不佳，尤其是当所接收数据的信号噪声比(SNR)不 够高时更甚。鉴于传统时钟窗口无法有效地进行前导时钟的符号时序复原，因此，亟需提出一 种新颖的机制，用以调适提供适当、动态且更能抗噪声的时钟窗口，以利符号时序的复原。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提供一种调适产生时钟窗口的方法及译 码器，可适用于不同种类的传送器，用以调适调整时钟窗口，以利符号时序的复原。根据本发明实施例之一，检测水平同步信号的下降负缘，且决定实际帧码和预设 帧码之间的时间差。根据下降负缘及时间差，以决定时钟窗口的开始位置及结束位置。藉 此，通过接收前导时钟信号，可于时钟窗口期间执行符号时序复原。
根据本发明另一实施例，译码器主要包含帧码搜寻单元、时钟窗口产生器及符号 时序复原单元。帧码搜寻单元搜寻预设帧码和接收数据位之间的匹配，当匹配发生时，即产 生帧码控制信号。时钟窗口产生器根据水平同步信号的下降负缘及帧码控制信号，以决定 时钟窗口的开始位置及结束位置；且决定实际帧码和预设帧码之间的时间差。符号时序复 原单元于时钟窗口期间，通过接收前导时钟信号，以进行符号时序复原。
图1为影像编码器的功能方块图。
图2为传送分组的例示波形图。
图3为接收分组及其时钟窗口(CLK_Win)的示意图。
图4为本发明实施例的VBI译码器的功能方块图。
图5A和图5B为本发明调适产生时钟窗口的流程图。
图6为相关于图5流程的接收分组及时钟窗口示意图。
附图符号说明
10水平同步器
12垂直同步器
14VBI译码器
40时钟窗口产生器
4ISFD搜寻单元
42符号时序复原单元
43比特流切片器
44分组组合器
45协定剖析器
51-64步骤
TMRl定时器
HSyncjiming水平同步信号
VSync_Timing垂直同步信号
Tl、T2、T3、T4、T5、T6 及 T7 时序限制
CLK_ffin时钟窗口
Clock复原时钟
CLK_ffin_Bgn时钟窗口的开始位置
CLK_ffin_End时钟窗口的结束位置
SFD_Lead、SFD_Lag 变数
VBI_fford_Data 复原 VBI 数据
SFD_Detected SFD 检测标记
SFD_Found帧码控制信号
Rx_BitO、Rx_BitO 数据位
Rx_ClkO、Rx_Clkl 数据时钟
TH1、TH2、TH3、TH4 常数
Packet 分组Video_Signal 影像信号
具体实施例方式图4的功能方块图显示本发明实施例的垂直遮没区间(vertical blankinginterval，以下简称VBI)译码器。本实施例可适用于数字接收器及通信系统的一 般接收器，用以复原VBI数据。在本实施例中，时钟窗口产生器40根据水平同步信号(HSynC_Timing)以及得 自帧码(SFD)搜寻单元41的帧码控制信号(SFD_Found)，调适产生时钟窗口(CLK_Win)。 在本实施例中，当发现接收数据位和预设SFD样式之间相互匹配时，即产生帧码控制信号 (SFD_Found)或将帧码控制信号赋能。有关时钟窗口产生器40的细节，将于本说明书后 面详述。SFD搜寻单元41执行预设SFD样式和接收数据位(Rx_BitO)之间的完整匹配 (ful lmatching)或部分匹配(partial matching)。有关SFD搜寻单元41的实施，可参考 本案同一申请人的另一件台湾申请案，申请号为98137729，题为「使用增强部分比对的数 据接收方法及系统」。在决定了时钟窗口(CLK_Win)之后，符号时序复原单元42，例如本地振荡器 (local oscillator)，复原所接收影像信号(Video_Signal)的时钟或时序。标记为 “Clock”的复原时钟可提供给比特流切片器(bit stream slicer)43，用以将接收的影像信 号(Video_Signsl)转换为数据位(Rx_CLK0)及所对应的数据时钟(Rx_ClkO)。关于比特流 切片器43的实施电路，可参考本案同一中请人的另一件台湾申请案，申请号为981377 ， 题为「使用增强部分比对的数据接收方法及系统」。于帧码匹配之后，分组组合器(packet aSSembler)44自数据主体撷取数据位 (Rx_Bitl)，并将其组成分组(packet)。接着，设置于OSI模型的数据链路层的协议剖析器 (protocol parser) 45解译分组，并执行其它功能，例如执行分组的错误检测和/或更正。根据本实施例特征之一，可使用图5所示的流程调适产生时钟窗口(CLK_Win)。图 6例示相关于图5流程的接收分组及时钟窗口。表一所列的时序限制也可适用于图6。于 本说明书及附图中，“max”代表最大、“typ”代表标准，且“min”代表最小。于步骤51，将变数SFD_Lead及SFD_Lag分别初始化为常数THl及TH2。在本实施 例中，变数SFD_Lead用以代表一实际SFD领先于理想或预设SFD的超前时间(lead time)， 而变量SFD_Lag则用以代表一实际SFD落后于理想或预设SFD的落后时间(lag time)。变 量SFD_Lead及SFD_Lag可视为实际SFD和预设SFD之间的时间差或误差信号。步骤51可 以于系统重设时或者当数据源或射频信道有改变时执行。接着，于步骤52，决定时钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_ End)，分别表示如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；其中，第六时序限制T6定义为T4_max+TH3，其自时钟窗口(CLK_Win)的开始位置 直到领先SFD的结束位置。第七时序限制T7定义为T3_min-TH4，其自时钟窗口的结束位置 直到落后的SFD的结束位置。TH3及TH4为常数。时钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)皆自水平同步信号的下降负缘起算。于步骤52，将SFD检测标记 (SFD_Detected)予以禁能。SFD检测标记将被应用于后续的操作流程。由于变量SFD_Lead及SFD_Lag为变动的，因此，通过接收周期(reception cycle)，可根据实际SFD的摆动(swing)并根据先前变量SFD_Lead及SFD_Lag的值，因而 得以调适地且正确地调整得到时钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_ End)。再者，可利用一些统计方法，例如，但不限定于，最小均方(LMS)算法，于经过多个接 收周期之后，变量SFD_ead及SFD_Lag即可达到收敛，进而产生最佳或接近最佳的时钟窗口 (CLK_Win)，用以刚好涵盖前导时钟周期，或者涵盖具可接受容许范围的前导时钟周期。藉 由本实施例所产生的最佳或接近最佳的时钟窗口，其宽度小于传统的时钟窗口(如图3所 示)。本领域的技术人员可知，宽度较窄的时钟窗口较不易受到噪声的影响。此外，有限的 训练周期(training period)对数据复原是有帮助的。然而，于训练的过程中，宽度较长的 时钟窗口将使得剩余的训练周期变少。因此，相较于现有技术，本发明提供一种更能抗噪声 且具有更多可用的训练序列。在本实施例中，使用变量SFD_Lead及SFD_Lag以分别调整时钟窗口的开始位置及 结束位置。然而，本领域的技术人员可知，于其它实施例中，亦可仅用单一变数来调适调整 时钟窗口的开始位置或结束位置。例如，于一实施例中，使用单一变量SFD_Lead来调整时 钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)，而整个时钟窗口的长度则保持固定。时钟窗口的开始位 置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)可定义如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及CLK_ffin_End = CLK_Win_Bgn+T2_max ；其中，T2_max为预设第二最大时序限制，其自时钟窗口的开始位置直到时钟窗口 的结束位置。于另一实施例中，使用单一变量SFD_Lag来调整时钟窗口的结束位置(CLK_Win_ End)，而整个时钟窗口的长度则保持固定。时钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)及结束位 置(CLK_Win_End)可定义如下CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；及CLK_ffin_Bgn = CLK_ffin_End-T2_max ；接着，于步骤53，当检测到水平同步信号(HSynC_Timming)的下降负缘时，即重置 定时器TMRl (步骤54)，并禁能时钟窗口(CLK_Win)(步骤55)。当定时器TMRl计时到达时 钟窗口的开始位置(CLK_Win_Bgn)时(步骤56)，即将时钟窗口赋能(步骤57)。接下来， 当定时器TMRl计时到达时钟窗口的结束位置(CLK_Win_End)时(步骤58)，则将时钟窗口 禁能(步骤59)。接着，当预设SFD已找到或匹配时(步骤60)，即赋能SFD检测标记(SFD_ Detected)(步骤61)，并将变量SFD_Lead及SFD_Lag更新如下SFD_Lead+ = ((T5_typ-SFD_Lead_TMRl)*Alpha ；及SFD_Lag_ = ((T5_typ+SFD_Lag_TMRl)*Alpha ；其中，Alpha为常数且代表LMS算法中的加权(weighting)因子。复合运算子“ + =”用以将式子右侧加到变数SFD_Lead ；复合演算子“_ =”则用以将式子右侧自变数SFD_ Lag减除。
若未到达第五最大时序限制T5_max (步骤6 ，则持续执行步骤60以继续搜寻 SFD。如果最后仍没有发现SFD且SFD检测标记(SFD_Detected)维持于禁能(亦即步骤63 的“否”分支路径)，此可能表示数据来源有中断。为了让LMS算法能够收敛，将变量SFD_ Lead及SFD_Lag增加一常数值(Beta)后(步骤64)，再一次的重新执行整个流程。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其 它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求 内。
权利要求
1.一种于译码器中调适产生时钟窗口的方法，包含 检测一水平同步信号的下降负缘；决定一实际帧码和一预设帧码之间的时间差；及根据该下降负缘及该时间差，以决定该时钟窗口的一开始位置及一结束位置； 藉此，通过接收前导时钟信号，可于该时钟窗口期间执行符号时序复原。
2.如权利要求1所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，其中上述时间差是由下列 二变量所决定第一变量代表一实际帧码领先该预设帧码的领先时间，且第二变量代表该 实际帧码落后该预设帧码的落后时间。
3.如权利要求2所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，当该预设帧码和接收数据 位相匹配时，即执行该时间差的决定步骤。
4.如权利要求3所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，其中上述时钟窗口的开始 位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及 CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T6_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该领先帧码的结束；T7_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的结束位置，直到该落后帧码的结束；SFD_Lead为该第一变数；及 SFD_Lag为该第二变数。
5.如权利要求3所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，其中上述时钟窗口的开始 位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及 CLK_ffin_End = CLK_Win_Bgn+T2_max ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T6_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该领先帧码的结束；T2_maX为一预设最大时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该时钟窗口的结束 位置；及SFD_Lead为该第一变数。
6.如权利要求3所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，其中上述时钟窗口的开始 位置(CLK_Win_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；及 CLK_ffin_Bgn = CLK_ffin_End-T2_max ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T7_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的结束位置，直到该落后帧码的结束；T2_maX为一预设最大时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该时钟窗口的结束 位置；及SFD_Lag为该第二变数。
7.如权利要求4、5或6所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，当该预设帧码和接 收数据位相互匹配时，即更新该第一变量及该第二变量如下SFD_Lead+ = ((T5_typ-SFD_Lead_TMRl)*Alpha ； SFD_Lag- = ((T5_typ+SFD_Lag-TMRl)*Alpha ；其中，Alpha为常数；TMRl为自该水平同步信号的下降负缘，直到该预设帧码达到匹配 的时间期间；复合运算子“+=”用以将式子右侧加至该第一变数(SFD_Lead)；复合运算子 “_=”用以将式子右侧自该第二变数(SFD_Lag)减除。
8.如权利要求2所述于译码器中调适产生时钟窗口的方法，其中该第一变量及该第二 变量的值进行统计运算。
9.一种可调适产生时钟窗口的译码器，包含一帧码搜寻单元，用于搜寻一预设帧码和接收数据位之间的匹配，当匹配发生时，即产 生一帧码控制信号；一时钟窗口产生器，根据一水平同步信号的下降负缘及该帧码控制信号，以决定该时 钟窗口的一开始位置及一结束位置，且用以决定一实际帧码和该预设帧码之间的时间差； 及一符号时序复原单元，于该时钟窗口期间，通过接收前导时钟信号，以进行符号时序复 原，其中该时钟窗口的范围是由该时钟窗口产生器所决定的开始位置及结束位置所决定。
10.如权利要求9所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中上述时间差是由下列二变 量所决定第一变量代表一实际帧码领先该预设帧码的领先时间，且第二变量代表该实际 帧码落后该预设帧码的落后时间。
11.如权利要求10所述可调适产生时钟窗口的译码器，当该帧码控制信号被赋能时， 即决定该时间差。
12.如权利要求11所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中上述时钟窗口的开始位置 (CLK_ffin_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及 CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T6_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该领先帧码的结束；T7_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的结束位置，直到该落后帧码的结束；SFD_Lead为该第一变数；及 SFD_Lag为该第二变数。
13.如权利要求11所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中上述时钟窗口的开始位置 (CLK_ffin_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_Bgn = T5_typ-T6_typ-SFD_Lead ；及 CLK_ffin_End = CLK_Win_Bgn+T2_max ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T6_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该领先帧码的结束；T2_maX为一预设最大时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该时钟窗口的结束 位置；及SFD_Lead为该第一变数。
14.如权利要求11所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中上述时钟窗口的开始位置 (CLK_ffin_Bgn)及结束位置(CLK_Win_End)决定如下CLK_ffin_End = T5_typ-T7_typ+SFD_Lag ；及 CLK_ffin_B gn = CLK_ffin_End-T2_max ；其中，T5_typ为一预设标准时序限制，其自该水平信号的下降负缘开始，直到该预设帧 码的结束；T7_typ为一预设标准时序限制，其自该时钟窗口的结束位置，直到该落后帧码的结束；T2_maX为一预设最大时序限制，其自该时钟窗口的开始位置，直到该时钟窗口的结束 位置；及SFD_Lag为该第二变数。
15.如权利要求12、13或14所述可调适产生时钟窗口的译码器，当该帧码控制信号被 赋能时，该时钟窗口产生器更新该第一变量及该第二变量如下SFD_Lead+ = ((T5_typ-SFD_Lead_TMRl)*Alpha ； SFD_Lag- = ((T5_typ+SFD_Lag-TMRl)*Alpha ；其中，Alpha为常数；TMRl为自该水平同步信号的下降负缘，直到该预设帧码达到匹配 的时间期间；复合运算子“+=”用以将式子右侧加至该第一变数(SFD_Lead)；复合运算子 “_=”用以将式子右侧自该第二变数(SFD_Lag)减除。
16.如权利要求10所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中该第一变量及该第二变量 的值于该时钟窗口产生器内进行统计运算。
17.如权利要求9所述可调适产生时钟窗口的译码器，还包括一比特流切片器，其根据 该符号时序复原单元所产生的复原时钟，用以将接收信号转换为该数据位。
18.如权利要求9所述可调适产生时钟窗口的译码器，还包括一分组组合器，用以将该 帧码搜寻单元所输出的一数据主体组合为分组。
19.如权利要求18所述可调适产生时钟窗口的译码器，其中上述的数据主体包含垂直 遮没区间(VBI)讯息。
全文摘要
一种于译码器中调适产生时钟窗口的方法及其译码器。检测水平同步信号的下降负缘，且决定实际帧码和预设帧码之间的时间差。根据下降负缘及时间差，以决定时钟窗口的开始位置及结束位置。藉此，通过接收前导时钟信号，可于时钟窗口期间执行符号时序复原。
文档编号H04N5/44GK102131061SQ20101000469
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者蔡典儒 申请人:承景科技股份有限公司