專利名稱：減少地面數字電視廣播系統中同頻轉發器時延的調制設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種數字電視(TV)廣播服務技術，而且，尤其涉及一種能夠減少地面數字電視廣播系統中的同頻轉發器(OCR)時延的調制設備及其方法。
背景技術：
通常，主發射機和轉發器是根據廣播站的廣播覆蓋范圍和地表的自然地形和地質構造來進行架設的，以提供廣播服務。
將轉發器設立在主發射機的信號接收微弱的地區，以解決信號接收不良問題并擴大來自于主發射機的廣播信號的發射覆蓋范圍。
用于當前地面數字電視廣播業務中的轉發器接收來自于主發射機的廣播信號并以分配給不同的轉發器的不同頻率發射所接收到的廣播信號。
參照圖1，傳統上，主發射機11通過發射頻率A來發射廣播信號，而轉發器12到15將廣播信號從發射頻率A中繼到其它頻率B、C、D和E上。也就是說，在圖1的地面數字電視(TV)廣播系統中，分別為每一個轉發器12到15給定了不同的頻率B、C、D和E，以解決在超出廣播業務傳播覆蓋范圍的區域內的廣播信號接收不良的問題，或者用來擴大廣播系統傳播覆蓋范圍。
然而，要在地面數字電視廣播業務中針對每個轉發器12、13、14或15使用不同的頻率B、C、D或E，那么轉發器12到15就需要使用多個頻段。也就是說，需要很多頻率資源。這在頻率利用方面是非常低效，這是因為相同頻率在遠距離范圍內是不能重復使用的，但是在相同的頻率之間不會產生干涉的遙遠區域內可以使用。
如果轉發器12到15能夠使用主發射機11中所使用的頻率A，則能夠在相鄰的范圍內使用相同的頻率，因此能夠使頻率的利用率顯著增加。
圖2表示通過頻率A來發射廣播信號的主發射機21和以相同頻率A來轉發廣播信號的同頻轉發器(OCR)22到25。在這個實施例中，頻率的利用率非常高。為此，接收機應當能夠區分由使用相同頻段的主發射機21和同頻轉發器(OCR)22到25發射的廣播信號。
由于普通接收機裝配有消除多路信號的補償部分，因此能夠消除同一頻帶內的時延信號，而不消除期望得到的信號。
然而，如圖2所示，如果使用相同頻段A的同頻轉發器22到25轉發廣播信號，那么在相同的信道間可能會產生干擾，從而在接收機的補償單元中將無法消除時延多路信號。
如果從主發射機21和同頻轉發器22到25發射的廣播信號具有超出接收機中的補償部分的多路信號消除能力的時延，則補償部分將不能消除時延信號。
因此，為了通過同頻轉發器22到25提供地面數字電視廣播服務，同頻轉發器22、23、24或25的輸出信號應該和主發射機21的輸出信號相同，而且兩個信號之間的時延應該很小。換句話說，應當使同頻轉發器22到25的時延最小化。
由同一受讓人于2003年5月20日提交的韓國專利申請第10-2003-32007號公開了一種如圖3所示的使用相同同頻轉發器22到25的技術，該專利申請合并在此作為參考。在現有技術中，同頻轉發器22、23、24或25的輸出信號和主發射機21的輸出信號相同，并且兩個信號之間的時延很小。而且，同頻轉發器22到25的輸出信號具有優于同頻轉發器22到25的輸入信號的特性，這是因為在主發射機21和同頻轉發器22到25之間的傳播路徑中產生的噪聲和多路信號都被消除了。而且，通過消除由于同頻轉發器22到25的發射和接收天線的低絕緣性而產生的反饋信號，該技術還能提高同頻轉發器22到25的發射輸出功率。
參照圖3，同頻轉發器22到25包括一個射頻(RF)接收部分32、一個中頻(IF)下變頻部分33、一個解調部分34、一個補償部分35、一個調制部分36、一個RF上變頻部分37、一個高功率放大器部分38、一個發射天線39、和一個本機振蕩部分(LO)40。
RF接收部分32通過轉發器的接收天線31接收由主發射機21發射的RF廣播信號。IF下變頻部分33根據第一基準頻率將在RF接收部分32中接收到的RF廣播信號轉換為一個IF信號。解調部分34將在IF下變頻部分33中得到的IF信號轉換為基帶信號。
補償部分35消除在解調部分34得到并在主發射機21和同頻轉發器22到25之間產生的噪聲和多路信號。而且，補償部分35消除由同頻轉發器22到25的發射和接收天線的低絕緣性產生的反饋信號。調制部分36將補償部分35的基帶輸出信號轉換成IF信號。RF上變頻部分37基于第二基準頻率將由調制部分36轉換的IF信號再轉換成RF廣播信號。
高功率放大部分38對在RF上變頻部分37中得到的RF廣播信號進行放大并將經放大的信號中繼到發射天線。發射天線39將由高功率放大器部分38輸出的廣播信號發射出去。
由于解調部分34將IF信號轉換成基帶信號以使發射和接收信號的頻率和相位同步，本地振蕩部分(LO)40產生第一基準頻率，將第一基準頻率提供給IF下變頻部分33，根據該第一基準頻率產生第二基準頻率，并將該第二基準頻率提供給RF上變頻部分37。
下面是同頻轉發器22到25的操作過程。首先，接收天線31和RF接收部分32接收由主發射機21發射的RF廣播信號。在IF下變頻部分33中將所接收到的RF廣播信號轉換成IF信號。然后，在解調部分34中將IF信號轉換成基帶信號。
高性能的補償部分35消除由主發射機21和同頻轉發器22到25之間的傳輸造成的噪聲和多路信號和由于發射和接收天線31和39的低絕緣性而產生的反饋信號。
在調制部分36中，將消除了噪聲、多路信號和反饋信號的基帶信號轉換成IF廣播信號。在RF上變頻部分37中將該IF信號轉換成RF信號。在高功率放大器部分38中對RF信號進行放大，然后通過發射天線39將其發射出去。接收信號的頻率和相位應當是與發射信號保持同步。
如下所述，使發射部分和接收部分中信號的頻率和相位同步。為了使處于RF頻帶的發射和接收信號的頻率彼此同步，僅將一個基準頻率提供給IF下變頻單元和RF上變頻單元。于是，在RF頻帶中發射和接收信號的頻率互相同步。
為了使處于IF頻帶的發射和接收信號的頻率彼此同步，將從解調部分34中的再同步處理提取的頻率和時間偏移不加任何變化地用于調制部分36中。這樣，來自于同頻轉發器22到25的發射單元的輸出信號與接收信號在頻率和相位上是同步的。因此，在不使用任何附加的參考信號的條件下，同頻轉發器22到25輸出信號的頻率和相位能夠與由主發射機21產生的信號的頻率和相位保持同步。
如上所述，如果由主發射機21和同頻轉發器22到25發射的信號具有超出接收機的補償部分的多路信號消除范圍的時延，接收機的補償部分將無法消除延遲信號。
出于這個原因，為了通過同頻轉發器22到25提供數字廣播服務，應當使同頻轉發器22到25的輸出信號和主發射機21的輸出信號之間的時延最小化。然而，如圖4所示，在同頻轉發器22到25中使用傳統的調制部分36使得時延很長。
參照圖4，傳統的調制部分36包括一個基帶信號形成單元41、一個導頻插入單元42、一個上采樣單元43、一個殘余旁帶(VSB)濾波單元44、一個IF上變頻單元45、一個加法器46、一個數模轉換(DAC)單元47。VSB濾波單元44包括一個同相(I)濾波器441和一個正交(Q)濾波器442。
基帶信號形成單元41通過對補償部分35的輸出信號和預定義的域/段同步信號進行合成來形成基帶信號。導頻插入單元42將一個導頻信號插入到基帶信號中。
接下來，在上采樣單元43中，對具有導頻信號的基帶信號進行上采樣，并且在VSB濾波單元44中經過了VSB濾波后，上采樣信號轉換成了一個I信號和一個Q信號。VSB濾波單元44包括I濾波器g(n)*{g(n)·cos(2π·fVSB·nT)}441，和Q濾波器g(n)*{g(n)·sin(2π·fVSB·nT)}442。這里，頻率fVSB是2.69MHz，*表示一次卷積運算。
通過IF上變頻單元45將經過VSB濾波后得到的一個I信號和一個Q信號轉換成IF信號，以獲得IF上變頻I信號和IF上變頻Q信號。
IF上變頻單元45包括一個用于將I信號乘以cos(2π·fIF·nT)的第一上變頻單元451和一個用于將Q信號乘以sin(2π·fIF·nT)的第二上變頻單元452。這里，頻率fIF將經VSB濾波的信號的頻率上變頻到IF頻段的頻率。
最后，通過加法器46將IF上變頻的I和Q信號轉換成IF頻段的數字VSB信號。在數模轉換單元47中將IF頻帶的數字VSB信號轉換成模擬IF信號。
傳統的調制部分36包括一個時延單元，即，用于VSB調制的VSB濾波單元。這里，VSB濾波單元的時延是由其中使用的濾波器抽頭的數目決定的。換句話說，當假定I濾波器441抽頭的數目是N，Q濾波器442抽頭的數目是M時，I濾波器441和Q濾波器442中分別產生N/2和M/2的時延。
不過，由于I濾波器441和Q濾波器442使用相同的平方根升余弦(SRRC)濾波器，用在兩個濾波器441和442中抽頭的數目是相同的。而且，由于I濾波器441和Q濾波器442具有彼此并行的結構，因此在VSB濾波單元44中，產生的總時延等于抽頭數，即，N/2或M/2。
通常，一個由VSB濾波器產生的信號應該滿足頻譜標準，稱為頻譜遮蔽(Spectrum Mask)。然而，眾所周知，當上采樣率是4且用在SRRC濾波器中的抽頭數大于500時，前述的利用SRRC濾波器產生的VSB濾波單元44是滿足頻譜遮蔽標準的。
使用抽頭數大于500的SRRC濾波器的VSB調制單元500可用在主發射機21中，該發射機中允許相對較長的時延，但對要求短時延的同頻轉發器22到25是不適用的。因此，為了通過同頻轉發器22到25來提供數字廣播服務，就需要一個能使同頻轉發器22到25的時延最小化的調制方法。也就是說，主發射機21的輸出信號和同頻轉發器22到25的輸出信號的時延應當很小。
發明內容
因此，本發明的目的是，提供一個調制部分，該調制部分能夠減小由用于調制地面數字電視(TV)廣播系統中的同頻轉發器的濾波器造成的時延。
按照本發明的一個方面，提供有一個能減少地面數字電視廣播系統中的同頻轉發器的時延的調制部分，它包括通過將同頻轉發器中補償單元的輸出信號與預定義域/段的同步信號合成來形成基帶信號的基帶信號形成單元；將導頻信號插入到基帶信號的導頻插入單元；用于上采樣帶有導頻信號的基帶信號的上采樣單元；基于窗技術和/或等波紋濾波器濾波上采樣基帶信號來形成同相(I)和正交(Q)信號的VSB濾波單元；用于將濾波的I和Q信號的頻率上變頻到中頻(IF)頻帶的頻率的上變頻單元；將上變頻的I和Q信號相加并將合成的信號轉換成IF頻段的數字VSB信號的加法器；以及將IF頻段的數字信號轉換成模擬信號的數模轉換單元。
在本發明中，具有低系統延遲和卓越特性的輸出信號的同頻轉發器被用來轉發數字廣播信號。當采用這種同頻轉發器，由于相對低的系統延遲，目前的接收機就不會受什么影響。同頻轉發器輸出信號的卓越特性能夠使轉發范圍擴大。
因此，按照如下方法，本發明的技術減少了數字電視廣播系統中的同頻轉發器的時延。首先，在調制過程中，同頻轉發器中使用的補償部分的輸出信號被形成，也就是說，通過將補償單元的輸出信號與預定義域/段的同步信號合成來形成基帶信號。然后，一個導頻信號被插入到基帶信號，并且上采樣帶有導頻信號的基帶信號。通過包括了等波紋(ER)濾波器和窗技術的新式VSB濾波單元，上采樣信號通過包含等波紋濾波器和窗技術的新的VSB濾波單元被轉換成濾去了殘余旁帶(VSB)的I信號和濾去了VSB的Q信號。接下來，經VSB濾波的I和Q信號被上變頻成IF信號，然后IF上變頻的I和Q信號被相加，而合成的信號被轉換成一個IF頻段的VSB信號。在數模轉換單元47中，IF頻段的數字VSB信號被轉換成一個模擬IF信號。
通過下述結合附圖給出的優選實施例的說明，本發明的上述的和其它的目的和特征將會變得更加顯而易見，其中圖1是表示使用傳統轉發器的廣播業務原理的示意圖。
圖2是表示使用普通的同頻轉發器(OCR)的廣播業務原理的示意圖。
圖3是介紹按照現有的實施方式的圖2中的一個OCR的框圖。
圖4是表示用在OCR中的傳統的調制部分的框圖；以及圖5是表示根據本發明實施例的用于減小OCR時延的調制部分框圖。
具體實施例方式
通過下面參照附圖對實施例做出的說明，本發明的其它目的和方面將變得更加顯而易見，下文對此進行了闡述。
圖5是表示按照本發明一個實施例的用于減小同頻轉發器(OCR)的延時的調制部分的框圖。參照圖5，用于減少OCR的時延的調制部分包括一個基帶信號形成單元51，一個導頻插入單元52，一個上采樣單元53，一個殘余旁帶(VSB)濾波單元54，一個IF上變頻單元55，一個加法器56，和一個數模轉換單元57。
基帶信號形成單元51通過將用在同頻轉發器22到25中的補償部分35的輸出信號與預定義域/段的同步信號進行合成來形成基帶信號。導頻插入單元52將一個導頻信號插入到該基帶信號中。
上采樣單元53對帶有導頻信號的基帶信號進行上采樣。VSB濾波單元54基于窗法(Window method)和/或等波紋濾波器對經上采樣的基帶信號進行濾波，產生一個同相(I)信號和一個正交(Q)信號。
IF上變頻單元55將經濾波的I和Q信號的頻率上變頻為IF頻段的頻率。加法器56將經上變頻的I和Q信號相加并將合成的信號轉換成IF頻段的數字信號。然后，數模轉換單元57將IF頻段的數字信號轉換成模擬信號。
VSB濾波單元54包括一個I濾波器541和一個Q濾波器542，并使用窗技術和一個等波紋濾波器進行VSB濾波，而不是僅使用一個平方根升余弦(SRRC)濾波器。
同時，VSB濾波單元54也能夠使用一個SRRC濾波器和窗技術來進行VSB濾波，而不是僅使用SRRC濾波器。而且，VSB濾波單元54也能夠僅使用ER濾波器來進行VSB濾波，而不是僅使用SRRC濾波器。
具有上述結構的調制部分進行如下所述的操作。首先，在基帶信號形成單元5 1中，通過將用在同頻轉發器22到25中的補償部分35的輸出信號與預定義域/段的同步信號合成來形成基帶信號。然后，在導頻插入單元52中，將一個導頻信號插入到基帶信號中。
在上采樣單元53中對帶有導頻信號的基帶信號進行上采樣，并且在VSB濾波單元54中，使用窗技術和一個ER(e(n))濾波器，將經上采樣的信號轉換成經VSB濾波的I信號和經VSB濾波的Q信號。
VSB濾波單元54包括I濾波器([e(n)*{e(n)·cos(2π·fVSB·nT}]·w(n)541和Q濾波器([e(n)*{e(n)·cos(2π·fVSB·nT}]·w(n)542。這里，頻率fVSB是2.69MHz而*表示一次卷積運算。而且，w(n)代表一個窗函數。w(n)可以是各種窗函數中的一種，例如Kaiser，Hamming，Hanning和Blackman。
然后，在IF上變頻單元55中將經VSB濾波的I和Q信號轉換成IF信號，即，IF上變頻的I和Q信號。IF上變頻單元55包括一個乘以cos(2π·fIF·nT)的I信號上變頻器551和一個乘以sin(2π·fIF·nT)的Q信號上變頻器552。在這里，頻率fIF將經VSB濾波的信號的頻率上變頻到IF頻段的頻率。
最后，由加法器56將IF上變頻的I和Q信號轉換成IF頻段的數字VSB信號，而將IF頻段的數字VSB信號在數模轉換單元(DAC)57中轉換成一個模擬IF信號。
如上所述，本發明的調制部分(見圖5)包括一個時延裝置，即，VSB濾波單元54，正與圖4的傳統的調制部分一樣，VSB濾波單元54的時延由其中使用的濾波器抽頭數目決定。
如果I濾波器441和541的抽頭數目是K，而Q濾波器442和542的抽頭數目是L，在I濾波器441和Q濾波器442分別產生K/2和L/2的時延。然而，由于I濾波器441和Q濾波器442使用相同的SRRC濾波器，兩個濾波器441和442的抽頭數目是一樣的。而且，由于I濾波器441和Q濾波器442彼此并行的結構，產生在VSB濾波單元44的整個時延是K/2或L/2。
與此不同，由于本發明調制部分的VSB濾波單元54使用了一個ER濾波器和窗技術，它能用相對較少的ER濾波器抽頭數目來滿足頻譜遮蔽標準。
例如，當傳統VSB濾波單元44的上采樣率是4時，應當使用抽頭數目大于500的SRRC濾波器來滿足頻譜遮蔽標準。然而，對于VSB濾波單元54，通過使用抽頭數目大于100的ER濾波器就能夠滿足頻譜遮蔽標準。
因此，采用具有上述結構的調制部分，能夠制造出在主發射機21的輸出信號和同頻轉發器22到25的輸出信號之間具有很小時延的同頻轉發器22到25。
本發明的調制部分及方法在同頻轉發器中產生相對低的系統延遲，轉發面積能夠得到擴大，有限的頻率資源能夠得到有效的利用。
雖然本發明是針對某些優選實施例進行描述的，對本領域的技術人員來說，在不超出由后附的權利要求書限定的本發明的范圍前提下對本發明進行各種改變和修改是顯而易見的。
權利要求
1.一種用于減少地面數字電視廣播系統中的同頻轉發器時延的調制設備，包括一個基帶信號形成裝置，用于將同頻轉發器中的補償單元的輸出信號與預定義的域/段的同步信號合成來形成一個基帶信號；一個導頻插入裝置，用于將一個導頻信號插入到該基帶信號中；一個上采樣裝置，用于對帶有導頻信號的基帶信號進行上采樣；一個VSB濾波裝置，用于基于窗技術和/或等波紋濾波器對經上采樣的基帶信號進行濾波，從而形成一個同相(I)信號和一個正交(Q)信號；一個上變頻裝置，用于將經濾波的I和Q信號的頻率上變頻為一個中頻(IF)頻段的頻率；一個加法裝置，用于將經上變頻的I和Q信號相加并將合成的信號轉換成一個IF頻段的數字VSB信號；以及一個數模轉換裝置，用于將IF頻段的數字信號轉換成模擬信號。
2.如權利要求1所述的調制設備，其中，濾波裝置通過使用一個平方根升余弦(SRRC)濾波器和窗技術來進行殘余旁帶(VSB)濾波，而不是僅用SRRC濾波器來進行VSB濾波。
3.如權利要求1所述的調制設備，其中，濾波裝置通過僅使用一個等波紋濾波器來進行VSB濾波，而不是僅用SRRC濾波器來進行VSB濾波。
4.如權利要求1所述的調制設備，其中，濾波裝置通過使用一個等波紋濾波器和窗技術來進行VSB濾波，而不是僅用SRRC濾波器來進行VSB濾波。
全文摘要
提供了一種能夠減少地面數字電視廣播系統中的同頻轉發器的時延的調制設備。本發明的調制設備包括將同頻轉發器中的補償單元的輸出信號與預定義的域/段的同步信號合成來形成基帶信號的基帶信號形成單元；將導頻信號插入到基帶信號中的導頻插入單元；對帶有導頻信號的基帶信號進行上采樣的上采樣單元；基于窗技術和/或等波紋濾波器對經上采樣的基帶信號進行濾波來形成同相(I)信號和正交(Q)信號的VSB濾波單元；將經濾波的I和Q信號上變頻為中頻(IF)頻段的頻率的上變頻單元；將經上變頻的I和Q信號相加并把合成的信號轉換成IF頻段的數字VSB信號的加法器；以及將IF頻段的數字信號轉換成模擬信號的數模轉換單元。
文檔編號H04L27/10GK1612555SQ20041004785
公開日2005年5月4日 申請日期2004年5月31日 優先權日2003年10月29日
發明者樸成益, 李熔臺, 徐在賢, 金丞源, 李壽寅 申請人:韓國電子通信研究院