专利名称：符号率检测器和接收装置的制作方法
技术领域：
本发明所公开的技术涉及检测数字调制信号的符号率。
背景技术：
近年来，利用数字调制方式传输声音信号和影像信号的数字电视广播已逐渐实用化。例如，基于作为有线电视方式的DVB-C(Digital Video Broadcasting-Cable)的广播已在世界上众多国家进行。由于电视广播的各频道所占有的频带在各国有所不同，因此决定频带带宽的符号率的范围例如被规定在4 7. 2Mbaud这一范围。因此，如果让接收装置具有自动检测符号率的功能，那么能够在多个国家共同使用接收装置，能够削减开发成本。在符号率的自动检测中，要求电路规模小、且能够短时间高精度地检测符号率。 作为自动检测符号率的方法，已知如下的方式，即针对接收信号进行非线性处理以及 FFT(Fast Fourier Transform)处理，根据FFT处理之后的频域信号检测具有峰值的成分的频率来作为符号率(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 美国专利第7，376，204号说明书然而，在专利文献1所公开的技术中，为了提高检测符号率的分辨率，需要增加作为FFT的对象的采样数。因此，需要增大FFT电路的存储器容量，从而电路规模增大。此外， 在FFT处理时，需要以从频率0至采样频率为止的整个频域为对象一并进行运算。由于即便对于应该检测的符号率的范围以外的成分也始终作为运算的对象，因此在符号率检测中所需的时间较长。
发明内容
本发明的目的在于抑制电路规模且在短时间内检测出数字调制信号的符号率。本发明的实施方式的符号率检测器具备非线性处理部，其对数字调制信号进行非线性处理，输出非线性处理后的数字调制信号；和相位同步环路，其进行与所述非线性处理后的数字调制信号的相位同步。所述相位同步环路具有振荡器，其生成与检测符号率相应的频率的信号；复数乘法器，其对所述非线性处理后的数字调制信号和由所述振荡器生成的信号进行相乘，并输出相乘结果；和环路滤波器，其对所述相乘结果进行平滑化，将平滑化之后的所述相乘结果作为所述检测符号率进行输出。据此，相位同步环路与非线性处理后的数字调制信号进行同步，不使用FFT就能够检测数字调制信号的符号率。本发明的实施方式的接收装置接收数字调制信号，其具备符号率检测器，其根据所述数字调制信号检测所述数字调制信号的符号率；和频带可变滤波器，其使所述数字调制信号之中的、与由所述符号率检测器检测出的检测符号率相应的频带的通信通过。所述符号率检测器具有非线性处理部，其对所述数字调制信号进行非线性处理，输出非线性处理后的数字调制信号；和相位同步环路，其进行与所述非线性处理后的数字调制信号的相位同步。所述相位同步环路具有振荡器，其生成与所述检测符号率相应的频率的信号；复数乘法器，其对所述非线性处理后的数字调制信号和由所述振荡器生成的信号进行相乘， 输出相乘结果；和环路滤波器，其对所述相乘结果进行平滑化，将平滑化之后的所述相乘结果作为所述检测符号率进行输出。发明效果根据本发明的实施方式，由于不进行FFT便进行符号率的检测，因此即便提高精度也能够抑制电路规模的增大，并且能够在短时间内检测符号率。
图1是表示本发明的实施方式涉及的接收装置的结构例的框图。图2是表示图1的符号率检测器的结构例的框图。图3(a)是表示输入至图1的非线性处理部中的基带信号的频谱的示意图。图3(b) 是表示由非线性处理部进行处理后的信号的频谱的示意图。图3(c)是表示图1的DC消除器的输出信号的频谱的示意图。图3(d)是频率偏移了-Fsym之后的、复数乘法器的输出信号的频谱的示意图。图3(e)是表示相位同步环路的LPF的输出信号的频谱的示意图。图4是针对图2的相位同步环路内的LPF的输出信号表示相位误差评价函数的曲线。图5是表示检测符号率及扫描频率的例子的曲线。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。本说明书中的各功能模块，作为典型能够以硬件实现。例如，各功能模块能够作为 IC (集成电路)的一部分形成在半导体基板上。在此，IC包括LSI (Large-Scale Integrated circuit)、ASIC(Application_Specific Integrated Circuit)、门阵列、FPGA (Field Programmable Gate Array)等。作为替代，各功能模块的一部分或全部也可以由软件实现。 例如，这种功能模块可以由在处理器上执行的程序实现。换言之，本说明书中所说明的各功能模块既可以由硬件实现，也可以由软件实现，还可以由硬件和软件的任意组合来实现。图1是表示本发明的实施方式涉及的接收装置的结构例的框图。图1的接收装置具有调谐器12、AD(Anal0g-t0-Digital)转换器(ADC) 14、正交检波电路16、频带可变滤波器18、插值电路20、符号率检测器22、定时再生电路M、数字解调电路沈、纠错电路28。在图1以及以下的框图中粗线表示复数信号。对调谐器12提供作为数字调制信号的接收信号RS。接收信号RS是从天线或有线电视广播的电缆提供的RF(Radic) Frequency)信号。调谐器12依据选台信息从接收信号RS中选择希望的频道的信号，作为中间频带的信号(IF信号)输出至ADC14。ADC14将从调谐器输出的信号变换为数字信号之后输出。正交检波电路16基于数字解调电路沈检测出的载波频率误差，对从ADC14输出的信号进行频率修正，进而进行正交检波，将所生成的基带信号DT输出至频带可变滤波器18及符号率检测器22。基带信号DT是复数信号。符号率检测器22从基带信号DT检测该信号的符号率，将其结果作为检测符号率IFSYM输出至频带可变滤波器18及定时再生电路M中。频带可变滤波器18使基带信号 DT之中的与检测符号率IFSYM相应的频带的信号通过。此时，频带可变滤波器18输出抑制了频带以外的不需要的高次谐波分量之后的信号。插值电路20基于从定时再生电路M输出的定时信号，对频带可变滤波器18的输出实施插值处理(内插)，输出没有符号间干扰也就是能够进行符号识别的基带信号。定时再生电路M按照在插值电路20输出的基带信号中不会产生符号间干扰的方式，利用检测符号率IFSYM和插值电路20输出的基带信号生成定时信号，输出至插值电路20。数字解调电路沈根据从插值电路20输出的基带信号检测出频率误差，并输出至正交检波电路16中。此外，数字解调电路沈对接收信号RS进行波形均衡处理及解调处理，将所得到的解调数据输出至纠错电路观中。受到多路径等的影响在传输路径中接收信号RS中所产生的畸变通过波形均衡处理被除去。纠错电路观对解调数据进行维特比解码 (Viterbi decoding)或里德所罗门解码(reed solomon decoding)等的处理，来对位错误进行纠正，将纠正后的数据作为传输流分组TP输出至影像声音译码器。图2是表示图1的符号率检测器22的结构例的框图。符号率检测器22具有 LPF (Low Pass Filter) 32、非线性处理部40、DC消除器50、相位同步环路60。在LPF32中输入作为正交检波器16的输出的基带信号DT。LPF32使能够输入的最大符号率的数字信号频谱通过，具有抑制相邻频道成分的频率特性，不会受到相邻频道的影响，能够高精度地检测出希望频道的符号率。其中，在调谐器12中，在抑制相邻频道的效果较好的情况下，也可以没有LPF32。非线性处理部40对从LPF32输出的基带信号进行非线性处理，由此生成符号率成分，将非线性处理后的基带信号输出至DC消除器50中。具体而言，非线性处理部40具有乘法器42、44、加法器46、平方根运算器48。从LPF32输出的基带信号之中的同相信号(I 信号)及正交信号⑴信号)分别被输入至乘法器42、44中。乘法器42对I信号乘以I信号，输出进行了平方运算之后的I信号。乘法器44对 Q信号乘以Q信号，输出进行平方运算之后的Q信号。加法器46求出平方之后的I信号与平方之后的Q信号之和，进行输出。平方根运算器48求出由加法器46得到的和的平方根并输出。若将I信号设为Isin Δ ω t、将Q信号设为Qcos Δ ω t ( Δ ω为载波频率的偏移成分(载波偏移))，则所得到的平方根为V (I~2+Q~2)。也就是说，通过这种的非线性处理， 能够消除载波偏移Δ ω的影响。图3(a)是表示输入至图1的非线性处理部40中的基带信号的频谱的示意图。虚线表示基带信号的频谱，箭头是数字调制的符号率成分，在虚线的频谱的频带端部产生。图 3(b)是表示通过非线性处理部40处理后的信号的频谱的示意图。如图3(b)所示，符号率成分的载波偏移的影响被消除，能量集中在DC成分与频率士Fsym的成分中，其他成分如虚线所示那样被扩展。在此，平方根运算器48在频率士Fsym成分的生成过程中不是必需的。但是通过求出平方根，维持了分辨率的同时还能够使因平方运算而变多的运算结果的位数减半。因此，能够减小进行以后处理的电路规模。DC消除器50抑制了由非线性处理部40进行非线性处理后的基带信号的直流成分 (DC成分)，然后输出至复数乘法器62中。具体而言，DC消除器50具有LPF52、减法器M。LPF52从非线性处理后的基带信号提取DC成分，输出至减法器M中。减法器M从非线性处理后的基带信号中减去由LPF52提取出的DC成分，来除去DC成分。DC消除器50通过抑制DC成分，可防止后级的相位同步环路错误地向DC成分进行相位同步。图3 (c)是表示图1的DC消除器50的输出信号的频谱的示意图。如图3(c)所示， 图3(b)的频谱的DC成分受到抑制，从而处于频率士Fsym的频谱有大量残留的状态。图2的相位同步环路60对DC消除器50的输出信号进行相位同步。相位同步环路60具有复数乘法器62、LPF63、加法器64、振荡器65、同步检测器68、控制部69、环路滤波器70、扫描部80。振荡器65具有数值控制振荡器(NCO) 66、C0S/SIN变换器67。复数乘法器62对DC消除器50的输出信号和由C0S/SIN变换器67生成的信号进行复数相乘，将其结果输出至LPF63中。例如，在C0S/SIN变换器67输出频率-Fsym的成分的情况下，DC消除器50的输出通过复数乘法运算偏移了频率-Fsym。也就是说，频率-Fsym 的成分频率偏移至频率-2Fsym，频率+Fsym的成分频率偏移至DC。图3 (d)是表示频率偏移了 -Fsym之后的复数乘法器62的输出信号的频谱的示意图。复数乘法器62的输出信号的Q信号与一般的相位同步环路中的相位比较器的输出同等。图3(e)是表示相位同步环路60的LPF63的输出信号的频谱的示意图。LPF63使复数乘法器62的输出的DC附近的成分通过，提供给同步检测器68及环路滤波器70。由于 DC附近以外的成分被阻止，因此符号率成分以外的扩展频谱被抑制。图4是表示针对图2的相位同步环路60内的LPF63的输出信号的相位误差评价函数的曲线。在图4中，将复数乘法器62的输入信号之间的相位差作为参数，针对LPF63 的输出信号的Q信号及I信号，表示相位误差评价函数。在复数乘法器62的输入信号之间没有相位差的情况下，Q信号的误差为0，较之这种情况随着相位滞后或超前，误差的符号发生变化。此外，在复数乘法器62的输入信号之间的相位差为0的情况下，I信号的误差为最大的正值。因此，按照Q信号的误差为0的方式C0S/SIN变换器67生成信号，由此使相位同步环路60与频率Fsym的成分相位同步。环路滤波器70对LPF63的输出的Q信号进行平滑化处理，将平滑化之后的信号输出至加法器64中。环路滤波器70估计Q信号的每单位时间的相位变动。具体而言，环路滤波器70具有放大器72、74、加法器76、78、触发器77。在放大器72、74中设定规定的增益。放大器72根据LPF63的输出的Q信号求出直接项，放大器74、加法器76、及触发器77 根据LPF63的输出的Q信号求出积分项。加法器78对直接项和积分项相加之后进行输出。加法器64在环路滤波器70的输出上加上扫描部80的输出，将相加结果作为检测符号率IFSYM输出至NC066中。此外，检测符号率IFSYM还被输出至频带可变滤波器18及定时再生电路M中。 NC066对检测符号率IFSYM进行积分，将积分值输入至C0S/SIN变换器67中。由于NC066的积分值每达到规定值便返回0，因此积分值以锯齿波状变化。C0S/SIN变换器67 依据NC066的积分值生成COS波及-SIN波，并输出至复数乘法器62中。也就是说，振荡器 65生成与检测符号率IFSYM相应的频率的信号。 同步检测器68根据LPF63的输出信号(I信号及Q信号)，判定相位同步环路60 的同步是否已建立、换言之检测符号率IFSYM是否已成为固定值，将判定结果作为同步标志位输出至控制部69中。例如，在Q信号为0且I信号的值是所设定的阈值以上的情况下，同步检测器68判定为已建立同步。扫描部80具有加法器82、能够载入值的触发器84。控制部69将来自外部CPU的开始脉冲作为触发，将最大符号率FsymMAX载入触发器84中。触发器84将载入的最大符号率FsymMAX作为扫描频率SWPF输出，然后使加法器82的输出延迟进行输出。加法器82 将触发器84的输出和固定值-AF相加之后输出。也就是说，扫描部80反复在最大符号率 FsymMAX上加上-Δ F，由此来使扫描频率SWPF减少。图5是表示检测符号率IFSYM及扫描频率SWPF的例子的曲线。例如，在符号率为Fsym的数字调制信号DT被输入至符号率检测器22中时，尽管检测符号率IFSYM与扫描频率SWPF同样地减少，但如果达到符号率Fsym，则相位同步环路60处于锁定状态，检测符号率IFSYM变为恒定(IFSYM = Fsym)。这是因为在锁定状态时，按照扫描回路80的输出 SffPF随着时间的减少在加法器64的输出中被抵消的方式，环路滤波器70输出随着时间增加的信号。也就是说，向环路滤波器70中提供输入信号的LPF63输出恒定的相位误差。如果扫描频率SWPF达到最小符号率FsymMIN，则扫描部80结束扫描，并保持扫描频率SWPF。此时，因为扫描频率SWPF的时间性减少停止，所以向环路滤波器70提供输入信号的LPF63的输出的恒定相位误差平均为0，环路滤波器70处于锁定状态。此后，控制部 69监视同步检测器68是否检测到同步的建立，在检测到同步建立的情况下，许可可变频带滤波器18及定时再生电路M使用检测符号率IFSYM进行工作。当可变频带滤波器18及定时再生电路M收到许可时，基于检测符号率IFSYM开始解调动作。如上述那样，通过符号率检测器22，相位同步环路60与非线性处理后的基带信号 DT同步，由此不使用FFT就能够检测出基带信号DT的符号率IFSYM。由于不需要进行FFT， 因此就不需要用于FFT的存储器，即便提高精度也可抑制电路规模的大幅增加。此外，由于具有扫描部80及加法器64，因此能够快速求出符号率IFSYM。作为扫描部80，由于扫描完预先设定的扫描范围就结束动作，因此在搜索过程中也不会耗费多余的时间。如图5所示，如果检测符号率IFSYM锁定为固定值Fsym，则对环路滤波器70的输入信号处于具有恒定的相位误差的状态。因此，如果相位误差处于特定的范围内，则同步检测器68判定为已建立同步。同步检测器68例如在LPF63输出的Q信号的绝对值的大小为特定的阈值以下的情况下、或者I~2+Q~2或V (I"2+Q"2)的大小为特定阈值以上的情况下， 也可以判定为已建立同步。在此，Q表示LPF63输出的正交成分，I表示LPF63输出的同相成分。控制部69在扫描中也监视同步标志位。同步检测器68输出表示已建立同步的同步标志位后，控制部69向可变频带滤波器18及定时再生电路M通知已建立同步。由此， 能够进一步缩短搜索时间。也可以从经常使用的频率开始扫描开始时的符号率。于是，能够进一步缩短搜索时间。由于为了实现高清晰画质，经常会提高传输速率来进行，因此例如图5所示那样，将扫描开始时的频率设定为最大符号率FsymMAX，从高频率向低频率扫描。LPF63构成为输出复数信号，但是在同步检测器68仅检测出Q信号的值为0的情况下，LPF63也可以构成为仅输出Q信号。在环路滤波器70中输入LPF63的输出信号，但从复数乘法器62输出的Q信号也可以直接输入至环路滤波器70中。
尽管说明了扫描部80使扫描频率SWPF从最大符号率FsymMAX减少至最小符号率FsymMIN的情况，但也可以使扫描频率SWPF从最小符号率FsymMIN增加至最大符号率 FsymMAX0也可以在扫描部80结束扫描之后经过规定时间之时，同步检测器68判定为已建立同步。本发明的多数的特征及优点根据所记载的说明可得到明确，由添加的权利要求书概括了本发明全部的特征和优点。再有，由于多数的变更及改变对于本领域技术人员来说是容易实现的，因此本发明并不应该限定于与图示记载的部分完全相同的结构和动作。因此，所有的适当的变更部分和等效部分也包含在本发明的范围中。产业上的可利用性根据以上的实施方式，由于能够在短时间内检测符号率，因此本发明对于符号率检测器及接收装置等是有用的。符号说明16正交检波电路18频带可变滤波器20插值电路22符号率检测器M定时再生电路沈数字解调电路观纠错电路40非线性处理部5ODC 消除器60相位同步环路62复数乘法器64加法器65振荡器68同步检测器70环路滤波器80扫描部
权利要求
1.一种符号率检测器，其具备非线性处理部，其对数字调制信号进行非线性处理，输出非线性处理后的数字调制信号；和相位同步环路，其进行与所述非线性处理后的数字调制信号的相位同步，所述相位同步环路具有振荡器，其生成与检测符号率相应的频率的信号；复数乘法器，其对所述非线性处理后的数字调制信号和由所述振荡器生成的信号进行相乘，并输出相乘结果；和环路滤波器，其对所述相乘结果进行平滑化，将平滑化之后的所述相乘结果作为所述检测符号率进行输出。
2.根据权利要求1所述的符号率检测器，其中，所述符号率检测器还具备DC消除器，该DC消除器针对所述非线性处理后的数字调制信号抑制其直流成分，然后输出至所述复数乘法器中。
3.根据权利要求1所述的符号率检测器，其中，所述非线性处理部作为所述非线性处理求出所述数字调制信号的同相成分的平方与所述数字调制信号的正交成分的平方之和。
4.根据权利要求1所述的符号率检测器，其中， 所述相位同步环路还具有扫描部，其使输出值增加或者减少；和加法器，其对由所述环路滤波器平滑化之后的所述相乘结果加上所述扫描部的输出值，将相加结果作为所述检测符号率进行输出。
5.根据权利要求4所述的符号率检测器，其中，所述相位同步环路还具有同步检测器，该同步检测器在所述相乘结果的同相成分为阈值以上的情况下判定为已建立同步。
6.根据权利要求4所述的符号率检测器，其中，所述相位同步环路还具有同步检测器，该同步检测器在所述扫描部结束扫描之后，在经过了规定的时间时判定为已建立同步。
7.根据权利要求4所述的符号率检测器，其中，所述相位同步环路还具有同步检测器，该同步检测器在所述相乘结果的正交成分为阈值以下的情况下，判定为已建立同步。
8.根据权利要求4所述的符号率检测器，其中，所述相位同步环路还具有同步检测器，该同步检测器在所述相乘结果的同相成分的平方与所述相乘结果的正交成分的平方之和为阈值以上的情况下，判定为已建立同步。
9.一种接收装置，其接收数字调制信号，其中， 所述接收装置具备符号率检测器，其根据所述数字调制信号检测所述数字调制信号的符号率；和频带可变滤波器，其使所述数字调制信号之中的、与由所述符号率检测器检测出的检测符号率相应的频带的信号通过， 所述符号率检测器具有非线性处理部，其对所述数字调制信号进行非线性处理，输出非线性处理后的数字调制信号；和相位同步环路，其进行与所述非线性处理后的数字调制信号的相位同步， 所述相位同步环路具有振荡器，其生成与所述检测符号率相应的频率的信号；复数乘法器，其对所述非线性处理后的数字调制信号和由所述振荡器生成的信号进行相乘，输出相乘结果；和环路滤波器，其对所述相乘结果进行平滑化，将平滑化之后的所述相乘结果作为所述检测符号率进行输出。
10.根据权利要求9所述的接收装置，其中， 所述接收装置还具备插值电路，其根据定时信号对所述频带可变滤波器的输出进行插值处理，然后进行输出；和定时再生电路，其利用所述检测符号率根据所述插值电路的输出生成所述定时信号。
11.根据权利要求10所述的接收装置，其中， 所述接收装置还具备解调回路，其对所述插值电路的输出进行解调处理，输出所得到的解调数据；和纠错电路，其对所述解调数据进行纠错处理，然后进行输出。
12.根据权利要求9所述的接收装置，其中，所述接收装置还具备正交检波电路，该正交检波电路对所述数字调制信号进行正交检波，输出所生成的复数信号，所述符号率检测器根据所述复数信号检测所述符号率。
全文摘要
本发明提供一种符号率检测器和接收装置，能够抑制电路规模且在短时间内检测出数字调制信号的符号率。符号率检测器具备非线性处理部，其对数字调制信号进行非线性处理，输出非线性处理后的数字调制信号；和相位同步环路，其进行与所述非线性处理后的数字调制信号的相位同步。所述相位同步环路具有振荡器，其生成与检测符号率相应的频率的信号；复数乘法器，其对所述非线性处理后的数字调制信号和由所述振荡器生成的信号进行相乘，并输出相乘结果；和环路滤波器，其对所述相乘结果进行平滑化，将平滑化之后的所述相乘结果作为所述检测符号率进行输出。
文档编号H04L27/00GK102474497SQ20108003231
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年7月30日
发明者曾我茂 申请人:松下电器产业株式会社