专利名称：用于数字接收机的自动增益控制电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及到数字数据接收机，更确切地说是涉及到数字电视接收机的自动增益控制(AGC)系统。
近来已提出了许多用来以数字形式发送和接收电视信号的系统。电视信号可包含例如一种经压缩过的宽带HDTV信号或者一个或更多个经压缩过的NTSC信号。用来实现这种发送的二种最广泛地被提倡的调制技术是正交调幅(QAM)和残留边带调制(VSB)。美国专利5,087,975公开了一种用来以连续M级码元的形式在标准的6MHz电视频道上发送电视信号的VSB系统，它在频道的低边处带有相对小(低功率级)的导频。虽然级数M(即表征码元等级的VSB模式)可以改变，但码元速率最好是固定的，例如68AH(大约每秒10.76兆码元)，其中H是NTSC水平扫描频率。用于任何特定安排中的码元级的数目很大程度是信噪比的函数，它表示码元级数较小的传输方法被用于信噪比低的情况即噪音环境中，对于提供有较良好环境的有线系统，适应16、8、4、2码元级的系统提供了满足大多数条件的灵活性。对于环境较差的地面或空间广播，8(即8级数字码元)的VSB模是恰当的。较低的M值以降低传输比特率为代价可改善信号噪音性能，这是可以理解的。例如，假若速率为每秒10.76兆码元，则二级VSB信号(每码元1比特)提供的传输比特率为每秒10.76兆比特，而四级VSB信号(每码元2比特)提供的传输比特率为每秒21.52兆比特。
电视接收机之类的数字接收机的恰当工作要求接收到的载波信号要较迅速地获得且接收机的RF和IF段的增益要适当调整。在QAM接收机中由于不存在任何种类的导频，故载波的获得相当困难。而在上述VSB系统中采用导频则使载波的获得大为方便，但由于导频的电平相当低，且用于这些接收机中的同步解调器的牵入同步范围(pull in range)有限，故仍遇到许多困难。如在International Pubication第WO 95/8508和WO 95/8509中所示，我们已开发了一些系统，用来提高FPLL的牵入同步并处理同步解调器中的频率和相位锁定电路的双相稳定性。本发明的目的在于一种用于数字电视接收机的新颖AGC系统，其中的信号包括一个导频。
本发明的基本目的是提供一种数字数据接收机的新颖的AGC系统。
本发明的另一目的是提供一种数字数据接收机的自动增益控制系统，它对数据码元的等级进行取样。
结合附图阅读下列描述之后，将明了本发明的这些和其它的目的和优点，在这些附图中
图1是根据本发明构成的电视接收机的局部方框图；图2是根据本发明构成的另一种电视接收机的局部图。
如上所述，发射的VSB信号最好在6MHz电视频道的低端处包括一个小导频，并可包含2、4、8或16级码元(或它们的组合)。这些码元最好安排成连续数据域，每域包含313个数据段。每个数据段由包含四个代表数据段同步的二级码元在内的832个码元组成，且各域的第一数据段包含一系列代表帧同步码的二级码元。在最佳实施例中，此数据码元为8级，虽然根据本发明也可用不同级的码元。
借助于将偏移(即恒定DC电平)引入到码元值，可在发射机中方便地产生导频。在接收机中，此偏移产生一个用作载波恢复的恒定DC。
参照图1，接收到的RF信号被调谐器10转换成IF信号。对地面信号，RF信号可经由天线12接收，而对有线信号可经由电缆输入端14接收。可以理解，接收机的各种元件通常处于微处理器的控制之下，但为简化起见没有示出它来。调谐器10的IF输出被馈至IF SAW滤波器16，并进而到IF放大器18。IF放大器18的输出被馈至同步解调器20，它继而将一个模拟量供给模数(A/D)转换器22，接收到的码元的幅度在其中被转换成相应的数字值。A/D 22供给数据恢复电路24(数据码元在其中被恢复)、码元时钟恢复电路26(根据同步信息在其中产生时间信号)以及诸如后置梳齿形滤波器之类的线性滤波器或DC清除电路28(DC在其中被清除)。我们记得，DC代表导频且以偏移的形式均匀地影响所有的码元值。DC清除电路28的输出被馈至绝对值电路30，它提供一个代表码元幅度的输出。绝对值电路30被用来校正接收到的码元的值，因为这些码元值可能是负的也可能是正的级。例如，VSB模式8的级可能包含-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5和+7。绝对值电路30将其输出馈至受四次分频计数器34控制的取样器32。码元时钟恢复电路26将时间信号提供给A/D转换器22、四次分频计数器34以及配备有取样电路32的输出的累加器和除法器电路36。时间信号最好包含一个码元速率的时钟信号。为了将要描述的目的，对累加器和除法器电路36提供了有线/地面控制输入。累加器和除法器电路36的输出包含被取样的数据码元在预定时间内的平均值，且被馈至加法器38的正输入端。加法器38的负输入端由施加代表码元已知平均值的参考信号的参考源40馈电。这是基于码元是随机的以及关于码元级的了解即VSB模式。对于VSB＝8，若校正过的码元级为+1、+3、+5、+7(且导频已被电路28清除了)，则平均码元值＝4。参考平均码元值被从确定的平均码元值中减去，而差值代表实际数据级在参考值之上或之下究竟相距多少。此输出即比较的结果被馈至AGC逻辑电路42，它继而又控制调谐器10和IF放大器18的AGC。
在运行的起始阶段，AGC逻辑电路42使调谐器和IF电路工作于最大增益。由于在信号中牵涉到的导频电平低，故这有助于载波获取。取样电路32每隔(N-1)个码元进行取样，且将其值馈至累加器和除法器电路36。我们记得，码元值已被绝对值电路30校正，而且导频(DC偏移)已被电路28清除。电路36对固定数量Y的取样码元的码元值进行累加，而且用固定数量Y除此值，以产生接收到的数据码元推导平均值。将此平均数据码元值与参考平均值进行比较，并根据这一比较来调节AGC，以便使调谐器和IF的增益从最大值下降。实际上，对于地面信号，N＝4，且被累加的码元数(Y)覆盖码元的7个数据段。对于为测试目的而可能承受高电平扫描信号的有线信号，取样以不同的周期进行以使这一高电平扫描信号的影响减至最小。因此，对于有线输入，累加和除法比率将不相同，而这是由对累加器和除法器36的有线/地面控制输入所控制的。
图1中的电路28被确定为一个线性滤波器或一个DC清除电路。电路28的主要功能是DC清除，亦即消除导频对被确定的码元值的影响。在美国专利5,086,340和5,087,975中，描述了在同频道NTSC信号附近运行数字电视接收机的影响。具体地说，线性滤波器(后置梳形电路)被选择性地插入在接收到的数据流中以便从NTSC同频道信号中消去大部分干扰。线性滤波器具有同时清除任何DC的功能，因而本发明可方便地用来恢复来自线性滤波器输出的数字数据码元，这就可能免去对分立的DC清除电路的需要。
在图2中，除在A/D 22和码元时钟恢复电路26之间增加了一个同步滤波器23和一个同步相关滤波器25之外，基本上与图1的电路安排相同。在美国专利5,416,524中，描述了借助于一对滤波器(其特性被恰当地修整成一个滤波器响应发射信号的同步字符而产生鉴频器特性曲线，而另一滤波器响应同步字符而产生峰值特性)而恢复同步的安排。在这些安排中，同步相关滤波器25具有同时消除DC的特性。因此，用这种滤波器安排可以自动补偿掉导频信号偏移。在这种安排中(图2)，绝对值电路30连接于同步相关滤波器25的输出。在其它各方面则如表示相似元件的相似参考号所示，图2与图1是相同的。图2电路的工作与图1电路完全一样。
所描述的是一种包括导频的新颖的数字电视信号技术。应该承认，对本技术领域熟练人员来说，本发明所述实施例的各种改变是显而易见的，且本发明只受权利要求的限制。
权利要求
1.一种运行数字数据接收机以接收包括一个导频和多个以恒定码元速率出现的多级码元的数字信号的方法，此方法包括下列步骤将接收到的码元转换成相应的数字值，消除上述导频对上述数字值的影响，对上述码元作预定时间的取样以确定平均码元值，将所确定的平均码元值与参考平均码元值进行比较，以及按照比较的结果而调节上述接收机的增益。
2.权利要求1的方法，其中所述的取样每隔(N-1)个码元执行一次，而其中所述的平均在Y个取样上进行。
3.权利要求1或2的方法包括对上述数字值进行校正。
4.权利要求2的接收机，其中所述的数字信号被格式化成固定数目码元的重复的段，且其中的Y覆盖多个上述的段。
5.权利要求4的方法，其中的接收机带有一个有线信号输入端和一个地面信号输入端，且其中的Y对接收到的各有线信号是不同的。
6.权利要求4的方法，其中所述的导频由一个DC分量代表，且其中的消除步骤将上述DC分量清除掉。
7.权利要求4的方法，其中所述的接收机包括一个用来清除同频道干扰的线性滤波器，上述线性滤波器具有零DC响应，且其中的消除步骤包含在上述线性滤波器的输出处对上述码元进行取样。
8.一种数据接收机的自动增益控制(AGC)电路，此数据接收机接收包含一个导频和多个以恒定码元速率出现的多级码元的数字电视信号，上述电路包括一个用来将上述接收到的码元变成数字值的转换器(22)、一个用来清除上述导频对上述数字值的影响的DC清除电路(28)、一个安排来接收上述码元的取样器(32)、用来借助于使上述取样器(32)工作一个预定时间而确定上述接收到的码元的平均接收码元值的码元值平均电路装置(36)、用来将上述所确定的平均码元值与参考平均码元值进行比较的比较电路装置(38)、以及用来根据上述比较而调节上述接收机的增益的控制电路装置。
9.权利要求8的AGC电路，其中每隔(N-1)个码元被取样，且其中所述的预定时间覆盖Y个码元。
10.权利要求8的AGC电路，其中所述的数字信号被格式化成固定数目码元的重复的段，且其中的Y覆盖多个上述的段。
11.权利要求9或10的AGC电路，其中所述的接收机带有一个有线信号输入端和一个地面信号输入端，且其中的Y对接收到的各有线信号是不同的。
12.权利要求8、9或10的AGC电路包括用来校正上述数字值的较正电路装置(30)。
13.权利要求8、9或10的AGC电路包括一个增益可控制的级(10，18)，所述的控制装置(42)在数字信号的起始接收过程中能够以最大值运行上述增益可控制的级(10，18)。
14.权利要求8、9或10的AGC的电路，其中所述的导频由DC分量代表，且其中所述的DC清除电路(28)阻挡上述DC分量。
15.权利要求8、9或10的AGC电路包括一个用来清除同频道干扰的线性滤波器(28)，上述线性滤波器(28)具有零DC响应，且其中所述的取样器(32)连接于上述线性滤波器(28)的输出。
全文摘要
一种接收数字电视信号之类的数字接收机的AGC电路，它包含一个导频，且格式化成多个重复的数据段，每个数据段包含固定数目的以恒定码元速率出现的多级码元。多级码元被转换成相应的数据值，且导频(由DC偏移所代表)被从数据值中清除。每隔三个码元被取样，且取样被累加和等分以便导出平均码元值。将平均码元值与参考平均码元值进行比较，此比较结果就是控制调谐器和IF增益的AGC电位。对于有线信号，有线/地面输入改变取样方法以使补偿有线系统中的高电平扫描试验。
文档编号H04N5/52GK1163034SQ95196122
公开日1997年10月22日 申请日期1995年10月26日 优先权日1994年11月8日
发明者理查德·W·西特塔, 丹尼斯·M·马扎鲍, 加里·J·斯格里尼李 申请人:齐尼思电子公司