專利名稱：共頻道干擾消除器及其激勵方法
技術領域：
本發明涉及一種共頻道干擾消除器和相應的一種方法，尤其涉及到高清晰度電視(HDTV)接收機中的共頻道干擾消除器及其方法。
大聯盟先進電視(GA-ATV)是一種能取代NTSC(國家電視制式委員會)標準的新的數字電視傳輸制式標準。由先進電視制式委員會(ATSC)所標準化的GA-ATV制式(也稱為“GA-HDTV”或“GA-VSB”制式)采用殘留邊帶(VSB)調制方法作為數字傳輸方法。
新的ATV信號與傳統的模擬電視信號(NTSC信號)一起經一個電視頻道傳輸，此電視頻道在給定的地理區域內不使用(“禁忌”頻道)。由此，GA-ATV接收機必須被設計有抗NTSC共頻道干擾的能力。
這樣，當HDTV信號和NTSC信號同時在相同的頻道上播出(即稱作共頻道情況)時，為了抑制共頻道干擾，須去掉含有大部分NTSC信號能量的載波部分。作為其一種代表性的方法是使用梳狀濾波器。含有梳狀濾波器的共頻道干擾消除器及梳狀濾波器的頻率特性如
圖1和2所示，見參考文獻[1]“Guide to the use of the digital television standard for HDTV transimission”(HDTV傳輸的數字電視標準使用指南)，PP．104-107(第104-107頁)，Doc．A／54，美國先進電視制式委員會，1995年4月12日。
圖1中，傳統的共頻道干擾消除器基本上包括一個由梳狀濾波器構成的共頻道干擾抑制濾波器110(稱之為“NTSC干擾抑制濾波器”或“NRF”)，一個選擇信號發生器和一個選擇器(MUX)130。這里，選擇信號發生器對應于從減少器l20到最小能量檢測器129的各電路單元。
NRF 110的減法器112從輸入信號(接收到的I頻道數據符號)中減去經12符號延時器(12D)111所延遲的符號，使得NTSC調制載波成分被去掉。此處，考慮到與發射機預編碼器的關系，使用有12符號延時的梳狀濾波器除去NTSC成分。
選擇信號發生器通過比較事先存貯的場同步(以“sync”表示)參考模式和所接收到的數據符號的場同步模式，然后利用兩比較值的方差的累積結果(能量)，確定HDTV信號中是否存在有NTSC信號。
也就是說，選擇信號發生器包括對應于方框120到122的第一通路，對應于方框123至128的第二通路，以及最小能量檢測器129。在對應于方框120到122的第一通路中，所存貯的參考信號(場同步參考模式)與未通過梳狀濾波器110和123的輸入已知信號(場同步)進行比較，然后計算兩者方差(即能量)的和。在對應于方框123至128的第二通路中，經梳狀濾波器110濾波的輸入場同步與經梳狀濾波器123濾波的場同步參考模式作比較，然后計算兩者方差(即能量)的和。通過比較兩通路的和值，最小能量檢測器129選擇具有較小能量的通路，并輸出確定是否存在NTSC信號的選擇信號NRF-sel。即如果存在有NTSC信號，通過梳狀濾波器110和123的第二通路的能量較少。否則，未通過梳狀濾波器110和123的第一通路的能量較少。當有NTSC信號時選擇信號NRF-sel為邏輯值“1”，否則為邏輯值“0”。選擇器130根據選擇信號NRF-sel選擇輸入數據符號，或者選擇通過了梳狀濾波器110的數據符號。
在6MHz HDTV信號波段，如圖2A所示，這種梳狀濾波器有6個頻率零點，如圖2B所示。以干擾形式作用在HDTV信號上的NTSC信號的大部分能量集中在圖像載波、彩色副載波和伴音載波上。然而，這些載波均位于梳狀濾波器的頻率凹口附近，因此，通過梳狀濾波器后的NTSC信號的能量明顯被減弱。圖2C和2D詳細給出了全部頻道上頻帶邊緣特性。
若采用ATSC標準建議的梳狀濾波器，則除去NTSC干擾信號的效果很好。然而，因該梳狀濾波器對兩個全增益信號作減法，故加性白高斯噪聲(AWGN)的功率增加3dB，其結果使得在通過梳狀濾波器的同時引起了3dB的信噪比(SNR)損失。此外，由于該梳狀濾波器使輸入信號由8級增加到15級。
因此，圖1中傳統的共頻道干擾消除器激勵NRF的方法是比較NRF的激勵前后兩通路的能量，然后選擇具有較少能量的通路。這使得可以在頻道環境中根據較少的變化來驅動NRF。然而，大多數采用數字傳輸方法的接收機包括一個糾錯譯碼器，故對預定電平以下的所有誤差均給出相同的結果。由此，若誤差在預定電平以下則選擇哪一個通路就無關緊要了。事實上，在通路選擇上頻繁變化可能對性能引起不良影響。
此外，由于NRF是梳狀濾波器，它將信號的輸出級數從8級增加到15級，且在隨后的處理單元中信號狀態根據NRF的激勵而被改變。相應地，如果NRF的選擇頻繁改變，則輸入信號中較少的變化就會引起誤差。因此，NRF僅只在共頻道干擾存在時才必須工作。然而，為了保持系統的最優性能，在具有預定電平或更小值誤差的頻道維持初始選擇狀態或參考電平，由此阻止在此電平的頻繁變化，這樣做是重要的。
另一方面，作為另一種傳統的共頻道干擾消除器，美國專利號5，546，132公開了一種NTSC干擾檢測器，該檢測器使用全部時段上接收的數據取代只用一個數據場同步參考模式。美國專利號5，594，496公開了消除NTSC共頻道干擾和其他干擾的檢測器，其中，包括連續場的場同步的接收信號被梳狀濾波以產生一個相減信號，并根據經過梳狀濾波的相減信號與未經濾波的相減信號的比較結果去除干擾。還有美國專利號5，602，583公開了一種NTSC拒波濾波器，該濾波器具有降低ATV接收機中NTSC共頻道干擾的開關式湯姆林森(tomlinson)預編碼器，以及美國專利號5，325，188公開了使用數字遞歸陷波濾波器的NTSC信號干擾消除器。
本發明的一個目的是提供一種共頻道干擾消除器，以便穩定地消除共頻道干擾。
本發明的另一目的是，提供一種共頻道干擾消除器，該抑制器能夠穩定地維持控制共頻道干擾抑制濾波器的選擇的選擇信號。
本發明還有一個目的是提供穩定消除共頻道干擾信號的共頻道干擾消除器的激勵方法。
提供能夠穩定維持選擇信號的共頻道干擾消除器的激勵方法也是本發明的另一目的，其中選擇信號控制共頻道干擾抑制濾波器的選擇。
為了實現第一和第二目的，所提供的共頻道干擾消除器包括對含有共頻道干擾的第一信號進行共頻道干擾抑制濾波而輸出第二信號的共頻道干擾抑制濾波器；相對于參考信號計算第一和第二信號各自的誤差，由此產生選用具有較小誤差信號的選擇信號的選擇信號發生器；通過校正選擇信號，使得在某一預定的誤差范圍內選擇出第一和第二信號中預定的一個，由此輸出已校正選擇信號的選擇校正器；以及根據已校正選擇信號選擇第一和第二信號中之一的選擇器。
為了實現第三和第四目的，所提供的激勵共頻道干擾消除器的方法包含的步驟有(a)通過對含有共頻道干擾的第一信號進行共頻道干擾抑制濾波，輸出第二信號；(b)根據第一和第二信號的計算誤差產生選擇信號；(c)通過校正選擇信號，使得在某一預定誤差區域選擇第一和第二信號中預定之一，由此輸出已校正選擇信號；以及(d)根據已校正選擇信號選擇第一和第二信號中之一。
參照附圖，通過詳細描述其中的優選實施例，本發明的上述目的和優點將變得更加清楚。附圖中，圖1是傳統共頻道干擾消除器的框圖；圖2A-2D根據某一NTSC載波的頻譜位置，給出了梳狀濾波器的頻率特性；圖3為根據本發明優選實施例的共頻道干擾消除器的框圖；圖4根據經過圖3 NRF后的信號的符號間干擾(ISI)和加性白高斯噪聲(AWGN)，給出了符號誤差率(SER)變化的示意圖；圖5根據未經過圖3 NRF的信號的ISI和AWGN給出SER變化的示意圖；圖6根據ISI和AWGN，給出了NRF相關工作區域的示意圖；圖7為圖3的選擇校正器的詳細框圖。
在圖3中，根據本發明的共頻道干擾消除器包括一個從接收到的同相(I)頻道符號數據中抑制共頻道干擾的NTSC干擾抑制濾波器(NRF)210，一個選擇信號發生器220，一個選擇校正器230和一個選擇器240。在第一通路中，計算輸入參考信號和事先存貯的參考信號之間的符號誤差率(SER)。在第二通路中，計算經過NRF 210后的輸入數據符號的參考信號與經過NRF 223后的參考信號之間的SER。通過比較第一通路和第二通路，選擇信號發生器220產生一個選擇具有最小SER的通路的選擇信號。選擇校正器230校正此選擇，使得由選擇信號發生器220所選擇的通路在預定的誤差范圍內不會改變。此外，選擇器240根據從選擇校正器230輸出的已校正選擇信號c選擇輸入符號數據，或選擇經過了NRF 210的數據符號。
此處，選擇信號發生器220的參考信號發生器221產生預定周期的場同步參考模式。此預定周期可等于殘留邊帶(VSB)信號的場同步分段周期，或場同步分段周期之內某個周期的511偽數(PN)。第一SER計算器222計算輸入已知信號的場同步和由預定周期的參考信號發生器222所產生的參考信號的場同步參考模式之間的SER。此處SER可通過累計誤差符號的數目來進行計算。
NRF 223對由參考信號發生器221所產生的場同步參考模式進行NRF(NTSC干擾抑制濾波)。第二SER計算器224計算經NRF 210濾波的輸入場同步和經NRF 223濾波后的數據場同步參考模式之間的SER。最小SER檢測器225比較由第一SER計算器222計算出的SER(a)和由第二SER計算器224計算出的SER(b)，并產生選擇具有較小SER通路的選擇信號，該最小SER檢測器可由比較器構成。此處，第一SER計算器222被稱為第一通路，NRF 223和第二SER計算器224被稱為第二通路。
根據本發明的NRF選擇的控制利用輸入信號和參考信號之間的SER來決定，而傳統NRF選擇的控制是利用參考信號和輸入信號兩者之間誤差的能量來決定的。此外，在傳統NRF的控制中，為獲得誤差能量需要平方單元，因而其硬件復雜，且判決很不可靠。即在通用ATV接收機中，就對共頻道干擾消除器的輸出進行操作的補償器或誤差校正器而言，實際的誤差率比起誤差的累積能量來也許是一個更重要的判決基礎。這是因為NRF之后的過程大部分與判決值有關，且判決值與判決誤差有非常緊密的聯系。
同樣，本發明的選擇信號發生器220可使用任一種方法，如MSE和SER，以計算每個通路的誤差。在本發明的這個實施例中，為了方便，NRF210和223由梳狀濾波器構成。然而，任何類型的共頻道干擾抑制濾波器，包括美國專利號5，325，188中所公開的有限沖激響應(FIR)濾波器和陷波濾波器，均能使用。
此外，根據本發明，選擇校正器230被連接到選擇信號發生器220的輸出端，使得在預定誤差范圍內，通路被固定為兩通路中的某一通路，從而防止了通路的頻繁變換所引起的性能衰退。
為了幫助理解本發明，圖4根據AWGN和ISI(共頻道干擾信號)，給出了經過NRF之后的15級信號的SER，圖5根據AWGN和ISI，給出了通過NRF之前的8級信號的SER。
這里，假設接收機的誤差低于約5％時已被校正，即SER小于5％，故可得到如圖6所示的二維簡圖。如圖6所示，有一個經NRF濾波的NRF區域(15級)、一個非NRF區域(8級)、一個不可行的區域和一個兩通路均可行的共用區域。此處，在共用區域內選擇哪個通路無關緊要，但是，通路的頻繁更換降低接收機的性能。因此，所選通路也最好固定在共用區域中。
為了實現這一點，本發明的選擇校正器230，如圖7所示，在對應于任一通路均可行的共用區域的預定誤差范圍內維持一個通路，從而保持穩定的信號狀態。在圖7中，二個通路分別具有誤差率“a”和“b”。比較器231比較參考通路(這里為非NRF通路)的誤差率“a”與閾值Th。如果誤差率“a”比閾值Th小，則選擇開關232選擇對應于參考通路的控制值“0”，從而保持預定通路。否則，選擇開關232旁通最小SER檢測器225輸出的選擇信號。這里“a”和“b”分別被稱作通過NRF前后的通路的符號誤差率。然而，符號誤差率并非固定為上述值。如果參考通路被定為NRF通路，則輸入到比較器231的符號誤差率可以是“b”。同樣，閾值Th確定為對應于圖6共用區域的預定SER。另外，命名上述選擇開關232是為了方便解釋；然而，在實際電路中選擇開關也可以是多路選擇器或邏輯電路。
總的說來，即使在相同頻道條件無變化時，抑制共頻道干擾信號的傳統的NRF選擇控制方法也改變根據每個通路的誤差之間的比較結果的選擇信號的邏輯值，因而NRF的選擇變化頻繁。然而，根據本發明，圖7的選擇校正器230固定預定頻道在預定誤差范圍內，從而保持穩定的信號狀態。
如上所述，不象傳統電路，即使在頻道條件僅有微小變化時其控制NRF選擇的選擇信號的狀態也容易改變，根據本發明，選擇預定通路并維持在預定的誤差范圍內，因而改善了系統的穩定性和性能。
而且，在本發明中，共頻道干擾抑制濾波器是基于SER被選定的，因而對共頻道干擾消除器的輸出進行判決時有較好的性能。
權利要求
1．一種共頻道干擾消除器包括通過對含有共頻道干擾的第一信號進行共頻道干擾抑制濾波而輸出第二信號的共頻道干擾抑制濾波器；通過計算第一和第二信號各自相對于參考信號的誤差，產生選擇具有較小誤差信號的選擇信號的選擇信號發生器；通過校正選擇信號，使得預定的第一和第二信號中之一被選擇在預定的誤差范圍之內，由此輸出已校正選擇信號的選擇校正器；以及根據已校正選擇信號來選擇第一和第二信號中之一的選擇器。
2．根據權利要求1的共頻道干擾消除器，其特征在于選擇信號發生器通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的符號誤差率來產生選用具有較小符號誤差率的信號的選擇信號。
3．根據權利要求1的共頻道干擾消除器，其特征在于選擇信號發生器通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的能量來產生選用具有較小能量的信號的選擇信號。
4．根據權利要求1的共頻道干擾消除器，其特征在于選擇校正器包括比較由選擇信號發生器計算出的第一和第二信號中之一的誤差的比較器；及一個選擇單元，該單元在這一信號的誤差比閾值小時輸出選用此信號的已校正選擇信號，否則旁通選擇信號。
5．一種含有用于產生選擇信號的選擇信號發生器的共頻道干擾消除器，從未經過NTSC干擾抑制濾波器(NRF)的第一通路和經過NRF的第二通路中選擇具有較小誤差的通路，以控制NRF的選擇，其特征在于選擇信號發生器包括比較第一和第二通路中某一通路的誤差與閾值的比較器；及一個選擇器，如某通路的誤差小于閾值則該選擇器輸出選擇該通路的已校正選擇信號，否則旁通選擇信號。
6．根據權利要求5的共頻道干擾消除器，其特征在于選擇信號發生器通過相對于參考信號計算第一和第二信號各自的預定信號的符號誤差率，產生一個選擇具有較小符號誤差率的通路的選擇信號。
7．根據權利要求5的共頻道干擾消除器，其特征在于選擇信號發生器通過相對于參考信號計算第一和第二信號各自預定信號的均方誤差(MSE)，產生一個選擇具有較小MSE的通路的選擇信號。
8．一種激勵共頻道干擾消除器的方法包含步驟(a)通過對含有共頻道干擾的第一信號進行共頻道干擾抑制濾波，輸出一個第二信號；(b)在第一和第二信號的計算誤差的基礎上產生一個選擇信號；(c)通過校正選擇信號，使得第一和第二信號中某一預定信號被選定在預定誤差區域內，由此輸出一個已校正選擇信號；以及(d)根據已校正選擇信號選擇第一和第二信號中之一。
9．根據權利要求8的方法，其特征在于在步驟(b)中，選擇具有較小符號誤差率的信號的選擇信號是通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的符號誤差率來產生的。
10．根據權利要求8的方法，其特征在于在步驟(b)中，選擇具有較小能量的信號的選擇信號是通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的能量來產生的。
11．根據權利要求8的方法，其特征在于步驟(c)包括的子步驟有(c1)比較在步驟(b)中計算的第一和第二信號中之一的誤差與閾值；及(c2)如果這一信號的誤差小于閾值，則輸出選用此信號的已校正選擇信號，否則旁路選擇信號。
12．一種激勵共頻道干擾消除器的方法包括步驟(a)產生一個選擇信號，該選擇信號從未經過NTSC干擾抑制濾波器(NRF)的第一通路和經過NRF的第二通路中選擇具有較小誤差的通路；(b)比較第一和第二通路中之一的誤差與閾值；及(c)如果這一通路的誤差小于閾值，則輸出一個選擇此通路的已校正選擇信號，否則旁通選擇信號。
13．根據權利要求12的方法，其特征在于在步驟(a)中，通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的符號誤差率，來產生選擇具有較小符號誤差率的通路的選擇信號。
14．根據權利要求12的方法，其特征在于在步驟(a)中，通過計算第一和第二信號各自的預定信號相對于參考信號的均方誤差(MSE)，來產生選擇具有較小MSE的通路的選擇信號。
全文摘要
共頻道干擾消除器及其方法,包括:對第一信號作共頻道干擾抑制濾波而輸出第二信號的共頻道干擾抑制濾波器;計算第一和第二信號各自相對于參考信號的誤差,產生選擇具有較小誤差的信號的選擇信號的選擇信號發生器;通過校正選擇信號使第一和第二信號中一預定信號被選擇在預定誤差范圍內,輸出已校正選擇信號的選擇校正器;根據已校正選擇信號選擇第一和第二信號之一的選擇器。激勵NRF的選擇信號被維持在一預定誤差范圍內來選擇預定通路,由此改善系統性能。
文檔編號H04B1/10GK1206293SQ9810840
公開日1999年1月27日 申請日期1998年5月11日 優先權日1997年6月26日
發明者李命煥 申請人:三星電子株式會社