專利名稱：視頻信號均衡器的制作方法
技術領域：
本發明涉及視頻信號均衡裝置，以補償由于傳輸通道特性引起的信號參數的不平衡性。
例如電視信號的圖象表示信號通過傳輸通道傳輸可能使信號受到可能改變信號的所需參數的種種干擾。尤其是，傳輸通道特性可以使信號的頻率和相位參數偏離所要求的“平坦”特性。這種結果，例如既可由地面廣播也可由電纜通道所產生。
為了補償這種偏差，即為了重新獲得信號的所需平坦的頻率和相位響應，可在接收機中使用信號均衡器。隨著高分辨率電視系統的出現，這種均衡器的使用尤為重要。在數字系統中均衡器裝置使用多抽頭FIR濾波器。為了除去信號畸變，均衡器可以將組合在所接收信號中的測試信號與編程的理想或所需測試信號形式相比較，使接收機中濾波器的構型，能消除或補償所接收電視信號的不平衡性。該測試信號可以取例如象Dieterich的美國專利5065242中在有關電視機消除重影裝置一段中所描述的偽隨機數(PRN)序列形式。
本文中考慮到對于快速富里葉變換(FFT)比例平衡來說，精確測定所接收信號平均值或DC電平是重要的，不適當地測定DC電平可能導致不適當地設置DC增益，這會造成顯示圖象中出現影象模糊不清。直觀地說，這個效應將使位于平坦田野背景中人物顯示成被“輝光”或蔭影”所包圍。視乎均衡器的設計而定，這個效應可以被對中在顯示圖象上或偏移在一側，這個效應基本是由于源自DC特性誤測引起均衡器濾波器的所有抽頭值偏離造成的極低頻信號分量。
依照本發明原理的均衡器裝置呈現經改善的低頻工作性能。在圖示的最佳實施例中，這是通過與被均衡信號的變換(例如快速富里葉變換)無關的，使用非變換技術單獨計算待均衡信號的DC響應來達到的。
在圖示的本發明實施例中，待均衡以補償傳輸通道頻率和相位不平衡性的電視信號包括測試信號。在一給定實施例中，該測試信號是置于垂直消隱間隔的預定行中的偽隨機數(PRN)序列、在PRN測試信號序列中取256點的取樣。產生表示測試信號取樣平均(DC)值和電視信號的DC基準分量(例如，水平后沿DC電平)之間差值的差值信號。該測試信號取樣是經256點FFT單元變換的頻率取樣。FFT單元的DC頻率取樣輸出不被使用。其余的255個頻率取樣從FFT單元輸出，加在頻率比例單元上，頻率比例單元的另一個輸入端接受所述差值信號，該單元根據差值信號產生表示所需值對實際值之比值和代表對于其余255個FFT頻率取樣中每一個的所需值對實際值之比例的值。這256個比值經反FFT變換到時域中，這中央的128個經變換的值加到128抽頭FIR濾波器的控制抽頭上，以決定該濾波器的運行來均衡電視信號。
圖1是依照本發明的包括均衡裝置的電視接收機的部分方塊圖;
圖2是說明組合在待均衡電視信號中包含偽隨機數序列的測試信號的波形圖;
圖3和4是依照本發明原理的供選擇的均衡裝置的方塊圖。
在圖1中，經廣播傳輸通道傳送的模擬電視信號被天線10接收，先經輸入信號處理器12處理。處理器12包括有調諧器，射頻處理器，混頻器、中頻處理器和解調器的傳統電路，從而產生基帶視頻信號。該基帶視頻信號經模數轉換器14轉換為數字形式。該數字式視頻信號加在信號取樣選擇器16、平均值差值測定網絡20的輸入端和128抽頭FIR濾波器30的信號輸入端上。
單元16選擇包括在所接收電視信號中的PRN測試信號的256個取樣。該測試信號安置在垂直消隱間隔中預定行內，并包括(例如)三個重復的PRN序列。這種測試信號已在美國專利5065242中作了詳述，并概略地示于圖2中。圖2所示測試信號包括在垂直消隱間隔中一個水平行的有效區，即在接連的二個水平消隱“后沿”間隔B1和B2及相關的同步脈沖P1和P2之間的三個偽隨機數序列中的一個序列。
在本例中例如包括串行輸入RAM的單元16從PRN序列的中央部，即與中間PRN序列有關的部分選擇256個取樣。對另外的和/或其他序列部分進行取樣的其他取樣安排也是可能的。從選擇器16輸出的256個取樣加在差值單元20的第二輸入端和加在256點快速富里葉變換(FFT)單元18上，用以將取樣信息從時域轉換為頻域。差值單元20決定來自單元16的256個取樣的平均值(即DC值)和在水平消隱間隔時來自單元14的輸入信號平均值之間的差值。本例中在水平消隱間隔時的平均值是通過將在水平消隱間隔B1和B2期間出現的值(例如各為32個取樣)予以平均而獲得的。使用兩個后沿值的平均值改善了DC測量精度和對由于RF(射頻)和IF(中頻)增益變化引起的“傾斜”的抗擾性。在單元20輸出端產生DC差值表示信號DCDIFF。差值單元20可包括帶反饋的累加器，以將所需取樣區間上的諸值累加起來。
FFT單元18產生256個取樣的PRN測試信號的快速富里葉變換F(ω)。在進行變換時它產生256個富里葉變換系數，并將這些系數存入緩沖存儲器。一般說，這些系數表示所變換信號的頻率組成。其中一個系數表示所變換信號的DC值，然而這個值將不被使用。而是用單元20產生的DCDIFF差值信號代替這個系數。由單元18產生的其余255個系數和由單元20產生的DCDIFF差值表示信號(未經FFT變換的)被加在單元24上。
單元24執行X(ω)/F(ω)的功能，式中X(ω)是對PRN測試信號的無畸變復制的快速富里葉變換。函數X(ω)的DC系數被選擇為對應于無畸變信號的DCDIFF值。比率X(ω)/F(ω)＝G(ω)則對應于用于無衡所接收信號的濾波器的所需頻率響應。函數G(ω)的反FFT是函數g(t)，表示所需均衡濾波器的時域響應。有關確定均衡(消除重影)濾波器特性的頻域處理理論的詳情，讀者可參閱W.ciciora等人發表在消費電子類IEEE學報(1979年2月CE-25卷9-44頁)上《消除電視系統中重影的指導》一文。
函數G(ω)包括加在反FFT單元28上的256個系數。單元28產生包含256個系數的函數g(t)。這些系數對應于校正傳輸通道畸變的256個抽頭均衡濾波器30的抽頭加權。名義上說，函數g(t)在各個信號接收機中被循環地計算，該函數以已知的方式運用于編程/刷新自適應的有限脈沖響應(FIR)型均衡濾波器。例如該均衡濾波器要用僅僅校正例如近處(close-in)的重影，則該濾波器可從被縮短并可通過使用該系數的一個字集作為抽頭計權來實現。例如為了實現對稱的濾波器響應，可以選擇128個相對于代表DC項系數對稱的抽頭值，并相應地校正或調整被選擇的系數，以補償未被用上的系數對濾波器響應的幅度影響。
濾波器30的運行特性響應來自單元28的信號而作出修整，在濾波器30的輸出端出現頻率和相位經均衡的視頻信號。該經均衡的視頻信號可以被存儲、記錄或顯示。在圖示的布局中，視頻信號在視頻處理器32中受到例如包括亮度、對比度和峰值控制網絡的傳統電路的處理。最后，經處理的視頻信號加到包括圖象顯示器件的顯示級36。
圖3表示一個可供選擇的均衡器結構。該結構建議用于測試信號在交替場上被變換的情況，借此相互變換的測試信號可以被彼此相減，以改善256個所選取樣的精度。DC測量不是從差值信號獲得。而是作為對每一信號行計算的DC差值的平均值而求得的。
在圖3中，正如在有關圖1的討論中那樣產生的DC差值表示信號DCDIFF加在場平均器50上。單元50對測試信號變換的兩個接連的場上的信號DCDIFF求平均值。單元52接收來自單元16(圖1)的輸入信號，以決定在一場期間測試信號的值和在下一場期間經變換的測試信號的值之間的差值。由于測試信號在接連發生的場中被倒相，測試信號在減法運算中實際為加法，而DC電平被抵消。單元52的256個取樣差值表示輸出信號經256點FFT單元18變換，單元18的輸出與單元50的輸出信號一起加到頻率比率單元24。此后進行的信號處理如圖1所示。
圖4的結構說明了這樣一個事實因為測試信號序列在接連的場上具有相反的極性，故DC值可以通過將接連場的PRN序列加在一起而求得。除了表示DC誤差的余數以外，PRN序列被抵消。也可以使用正弦型測試信號。
圖4中在單元14和20之間增添了將來自接連場的測試信號求和的場加法器60。單元52如圖3中所示。圖4中信號DCDIFF和FFT單元18的輸出信號一起直接加在單元24上。其他的信號處理如圖1所示。
所描述的均衡器系統可以運用具有不同波形(例如正弦波)和序列長度的其他類型的測試信號(例如具有已知DC電平的任何波形)，而視頻信號DC信息可從該信號的其他區(例如有效行消隱區的平均值和同步信息)導出。而且，有利的是待均衡的輸入信號，例如圖1中來自單元16的信號取樣可以從如美國專利5065242所公開的消除重影濾波器的輸出中得到，以協助防止同步脈沖的長重影影響消隱間隔的DC測量。
用測量的DC值代替變換的DC值的概念并不限于FFTDC系數，因而不必在權利要求中這樣規定。例如在使用離散的余弦變換(DCT)的視頻信號壓縮裝置中，亮度分量的DCTDC系數可以被在時域所測的DC值所替換，從而對DC電平的噪聲惡化提供更大的抗干擾性。
權利要求
1.視頻信號處理裝置，其特征在于頻率變換裝置(18)，用以產生一部分時域視頻信號的頻譜系數，所述頻譜系數包括直流系數；除所述變換裝置以外的測量裝置(20)，用以測量視頻信號所述部分的DC特性和提供表示所述DC特性的DC值；替換裝置(24)，用以將所述DC值替換由所述變換裝置產生的所述DC系數，和處理裝置(28，30)，用以處理所述頻譜系數以及所述被替換的DC值。
2.依照權利要求1的裝置，其特征在于所述測量裝置測量視頻信號中所包含的測試信號的DC特性。
3.依照權利要求1的裝置，其特征在于一種濾波器與所述視頻信號相耦合，并對所述經處理的頻譜系數作出響應，用以均衡所述視頻信號。
4.依照權利要求1的裝置，其特征在于所述視頻信號在預定間隔中包含測試信號;所述DC特性測量裝置和所述變換裝置對所述測試信號作出響應。
5.依照權利要求4的裝置，其特征在于所述測試信號由偽隨機數序列組成;所述變換裝置執行快速富里葉變換(FFT);和所述處理裝置包括一個FIR濾波器裝置。
6.依照上述任何一項權利要求的裝置，其特征在于比率裝置，對所述表示信號和對所述經變換的視頻信號作出響應用以提供包含有表示所述DC表示信號和所述經變換的視頻信號的所需值對實際值之比率值的輸出信號;和濾波器裝置，該裝置具有接收所述視頻信號的信號輸入端和接收所述比率裝置的所述輸出信號的控制輸入端，用以決定為均衡所述視頻信號的所述濾波器的操作。
全文摘要
為補償傳輸通道頻率和相位不平衡的待均衡電視信號包括測試信號。在裝置20中獲得表示測試信號平均DC值和電視信號DC基準分量之間差值的差值信號，而在裝置18中測試信號的預定部分經快速富里葉FFT變換。裝置24產生所要求的DC差值對由差值信號所表示的獲得的DC差值之比，除了DC以外還產生所需頻率響應對由FFT值表示的頻率響應之比。與這二個比率有關的值在裝置28中作FFT反變換，變換后值用于控制FIR濾波器30的參數，以均衡電視信號。
文檔編號H04B3/10GK1077323SQ93103210
公開日1993年10月13日 申請日期1993年3月15日 優先權日1992年3月16日
發明者小·B·J·安德遜, C·B·迪特里希 申請人:Rca湯姆森許可公司