专利名称：高清晰度电视残留边带传输系统导频插入的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高清晰度电视(HDTV)残留边带(VSB)传输系统导频插入的方法目前，标准残留边带调制已成为北美高清晰度电视地面传输体制中的调制方式。它通常采用导频制，即在发送端将一个与同相路载波同频同相的单频信号插入到已调信号中，这样使得在中频信号频谱中存在一根单谱线，从而使接收端可以利用这根单谱线进行载波恢复。
传统的导频插入方法主要采用模拟方法，即直接将本振载波通过一个可调耦合器与已调模拟信号相加。这种方法很难保证导频真正做到与载波相位一致，因为它们各自的传递路径显然不同。美国的大联盟方案采取了一种更为有效的数字方法，即它将调制符号一一抬高1.25的相对电平，经成形滤波器成形后再与本地载波相乘。由于成形滤波器保留了这个相当于直流的小信号分量，因此在中频信号中就得到了一个相应大小的导频分量。这个过程如
图1所示。
如果用相对电平集{-7,-5,-3,-1,+1,+3,+5,+7}来表征8VSB符号集，那么相加之后的符号集为{-5.75,-3.75,-1.75,+0.25,+2.25,+4.25,+6.25,+8.25}。由于其后的成形滤波器是定点并行乘法器阵列，因此该集必须转换为一个整数集{-23,-15,-7,+1,+9,+17,+25,+33}。这样一来，一个原本只需要4bit补码就可表征的符号集，现在必须要有7bit才能表征；而成形滤波器的硬件复杂度是与输入数据的比特精度(位数)成正比的，这意味着这种方法会使硬件复杂度增加75％，功耗也相应增大75％，这显然是一种严重的不足。
本发明的目的是提出一种导频插入的新方法，使得整个系统复杂度和功耗都大大降低。
本发明的目的是这样实现的。原来将导频分量插入在成形滤波器之前，先与符号流相加后再接至成形滤波器。现在将导频分量插入于成形滤波器之后、D/A变换器之前。
下面结合附图及实施例对本发明进行描述。
图1、现有的导频插入方法框图。
图2、本发明的导频插入实施例(装置)框图。
首先将8电平残留边带调制的符号集改用3bit来表示，即用0表示-7,1表示-5,……,7表示+7。这样一来，形成滤波器可以降低1/4的复杂度。此时，它面对的是无符号数，因此，其乘法必须改为无符号和带符号数(补码)相乘的形式。即将有符号的码流变成无符号的码流。
在后，将导频分量(+1.25)插入单元置于与成形滤波器后、D/A变换器之前。这样完全避免了因导频插入而引起的符号比特精度扩展的问题，大大提高了硬件效率，降低了功耗。但是，这一结构破坏了导频分量的成形过程，因此必须对导频插入单元作细致的修正。
设输入无符号码流为x(n)，取值{0,1,2,3,4,5,6,7}，它与实际相对电平y(n)(取值{-7,-5,-3,-1,1,3,5,7}之间的相对关系为y(n)=2x(n)-7(1)进而同插入导频后符号电平z(n)取值{-5.75,-3.75,-1.75,0.25,2.25,4.25,6.25,8.25}之间的关系为z(n)=2x(n)-7+1.25=2[x(n)-2.875](2)成形滤波器必须工作于二倍以上符号率的时钟速率上，因此在进行成形之前必须对符号码流进行零值内插，内插过程为
成形过程为W(k)=Σl=-NNZ'(k-l)h(l)---(4)]]>这里N为实际成形滤波器的阶数，h(n)为成形滤波器冲激响应w(k)送至D/A，即成形之后的输出结果。设
p(k)显然为一个周期序列，(周期为2)。则w(k)=2Σl=-NN[x'(k-l)+p(k-l)]h(l)]]>=2[Σl=-NNx'(k-l)h(l)+Σl=-NNp(k-1)h(l)---(6)]]>可以看出括号中前项直接可由序列x(n)产生后项由序列p(k)产生，且只能有两种取值P0、P1，其中P0=Σl=-NNp(2m-1)h(l),p1=Σl=-NNp(2m+1-l)h(l),]]>m为任意整数。
这里p(k)与x’(k)应满足严格的相位(奇偶)对应关系。
用硬件来实现，见图2，在硬件上仅仅增加了一个T触发器、一个数据选择器和一个加法器。
图2是实现本发明的导频插入方法的装置，包括加法器、成形滤波器和D/A变换器，其中成形滤波器由移位寄存器、乘法器和加法器1组成，其特征在于增加一导频插入单元，它由T触发器和导频值选择器组成；码流X(n)接数据选择器的0输入端，数据选择器的1输入端接“0”电平，控制端S接T触发器“1”端，数据选择器输出端与成形滤波器输入端相连，成形滤波器输出端接加法器2数据输入端；导频值选择器控制端S接T触发器“1”端，P0(导频值)接导频值选择器的0输入端，P1(导频值)接导频值选择器的1输入端，导频值选择器的输出端与加法器2数据另一输入端相连；加法器2的输出端与D/A变换器相连。其中乘法器是补码乘法器。
图2表示的整个电路工作于2fs时钟上，这里fs为符号速率。
其过程如下输入符号流首先通过一个数据选择器进行零值内插，在奇数工作时钟输出x(n)，而在偶数工作时钟输出0，即得到x’(k),x’(k)仅为3bit无符号码流，因此成形滤波器也仅为3bit输入的成形滤波器。此时其乘法器单元均为无符号数乘有符号数的乘法器。成形滤波器的输出再与包含有导频的成形结果的数据选择单元的输出相加，经D/A变换后得到最终的模拟输出。注意到图中所示的T触发器起关键作用，它实际上是一个简单的奇偶指示逻辑，以保证前述数据内插与导频插入之间严格的相位对应关系。
本方法在HDTV(高清晰度电视)功能样机中得到了应用，此时，成形滤波器为87级，系数为12bit精度，原来需要14万门电路，现在只需3.5万门，硬件节省了近四分之三，取得了良好的效果。
权利要求
1.高清晰度电视残留边带传输系统导频插入方法，其特征在于将有符号的码流变成无符号的码流，在后将导频分量插入于成形滤波器后、D/A变换器之前。
2.按权利要求1所述的导频插入方法的装置，包括加法器、数据选择器、成形滤波器和D/A变换器，其中成形滤波器由移位寄存器、乘法器和加法器1组成，其特征在于增加一导频插入单元，它由T触发器和导频值选择器组成码流X(n)接数据选择器的0输入端，数据选择器的1输入端接“0”电平，控制端S接T触发器“1”端，数据选择器输出端与成形滤波器输入端相连，成形滤波器输出端接加法器2数据输入端；导频值选择器控制端S接T触发器“1”端，P0(导频值)接导频值选择器的0输入端，P1(导频值)接导频值选择器的1输入端，导频值选择器的输出端与加法器2数据另一输入端相连；加法器2的输出端与D/A变换器相连。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于乘法器是补码乘法器。
全文摘要
本发明涉及高清晰度电视残留边带传输系统导频插入的方法。该方法将有符号的码流变成无符号的码流,在后将导频分量插入于成形滤波器后,D/A变换器之前。通过修正导频分量插入的算法和结构,可达到降低硬件复杂度和节省功耗的目的。
文档编号H04N7/015GK1212572SQ9810353
公开日1999年3月31日 申请日期1998年7月31日 优先权日1998年7月31日
发明者张朝阳, 王匡, 仇佩亮 申请人:国家科学技术委员会高技术研究发展中心