專利名稱:提供正交相關(guān)的兩個(gè)分矢量的矢量和的模值的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及的是用于計(jì)算兩個(gè)正交相關(guān)分量信號(hào)的矢量和的幅值的電路系統(tǒng)，本發(fā)明的目的尤其在于減少電路的需求量而仍然完成所需求的計(jì)算。本發(fā)明具有一般適用性，但尤其是適用于數(shù)字電視接收機(jī)，在這種數(shù)字電視接收機(jī)中，希望以最少量的硬件執(zhí)行數(shù)字視頻信號(hào)處理。
在許多的電子系統(tǒng)中，必須確定正交信號(hào)的矢量和的幅值。例如，在數(shù)字電視接收機(jī)中，通過(guò)控制色度矢量的相位和幅值，可以方便的執(zhí)行自動(dòng)膚色校正。該色度信號(hào)，通常是以IQ混色信號(hào)或(R-Y)和(B-Y)色差信號(hào)所表示的正交信號(hào)的形式出現(xiàn)的。因此，要想執(zhí)行要求的控制，就必須根據(jù)正交分量部分確定色度矢量的幅值。
眾所周知，將正交分量幅值平方之和再開(kāi)平方根，便可確定合成矢量的幅值，利用對(duì)幅值求平方的乘法電路，將平方值相加的加法電路以及對(duì)相加的平方和開(kāi)平方根的開(kāi)方電路，也可以實(shí)現(xiàn)求合成矢量幅值的目的。此外，通過(guò)把分矢量的幅值作為地址碼供給程序化的只讀存儲(chǔ)器，以產(chǎn)生相應(yīng)于所供地址碼的矢量和的幅值的輸出值，也可實(shí)現(xiàn)這種功能。
在信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域：
中從事工作的人們都很清楚的了解，上述方法中的每個(gè)方法都要求有大量的處理硬件，而且所需求的硬件數(shù)量是隨著信號(hào)位的增加而超線性地增加的。另外，對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理時(shí)，所必需的分量不能很容易地得到。這些因素在數(shù)字電視接收機(jī)中，尤其成為限制性缺陷。因?yàn)樵跀?shù)字電視接收機(jī)中，要求將電路元件的數(shù)量維持在最小值而且這些元件是以超大規(guī)模集成電路(VLSI)的形式實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明，矢量和的幅值計(jì)算電路轉(zhuǎn)換正交-相關(guān)信號(hào)的幅值(例如，I和Q)成為對(duì)數(shù)底為B的對(duì)數(shù)取樣值LogB｜I｜和LogB｜Q｜。將這兩個(gè)對(duì)數(shù)取樣值LogB｜I｜和LogB｜Q｜相減從而得到一差值D＝LogB｜I｜-LogB｜Q｜。該差值被用來(lái)計(jì)算校正值，該校正值等于0.5LogB(1+B-20)。將校正值和相應(yīng)的LogB｜I｜值相加，并將其相加之和求反對(duì)數(shù)，便得到了正交-相關(guān)分矢量I和Q的矢量和C的幅值。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案，所論及的矢量和的幅值計(jì)算電路把正交信號(hào)I和Q的幅值轉(zhuǎn)換成為以B為底的對(duì)數(shù)取樣值LogB｜I｜和LogB｜Q｜。將LogB｜I｜和LogB｜Q｜取樣值相減，便得到差的絕對(duì)值｜D｜＝｜LogB｜I｜-LogB｜Q｜｜該絕對(duì)差值｜D｜用來(lái)計(jì)算一校正值，這個(gè)校正值等于0.5LogB(1+B-20D1)。LogB｜I｜和LogB｜Q｜中較大的對(duì)數(shù)值和與之相關(guān)的校正值相加并確定其和的反對(duì)數(shù)值以便得到矢量和C的幅值。
在附圖中圖1是一個(gè)框圖，它表明在數(shù)字電視接收機(jī)中用來(lái)執(zhí)行自動(dòng)膚色校正的典型的先有技術(shù)的電路系統(tǒng)。
圖2是一電路系統(tǒng)框圖，它表明了用于產(chǎn)生本發(fā)明正交矢量的矢量和幅值的電路系統(tǒng)實(shí)施方案。
圖3是圖2電路系統(tǒng)的部分展開(kāi)框圖。
圖1的電路系統(tǒng)20例示了一和在數(shù)字電視接收機(jī)中進(jìn)行自動(dòng)膚色校正電路裝置。自動(dòng)膚色校正電路20設(shè)置在接收機(jī)的彩色信號(hào)處理部分中、并對(duì)從復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行分離后獲得的色度信號(hào)C的正交～相關(guān)彩色分矢量I和Q進(jìn)行處理。假設(shè)色度信號(hào)以彩色副載波四倍頻率(如3.58MHZ)發(fā) (接下頁(yè))生而且對(duì)取樣進(jìn)行調(diào)相使其相應(yīng)于I和Q軸，結(jié)果以某種順序產(chǎn)生一聯(lián)串的I和Q的幅值+In、+Qn、-In、-Qn、+In+1、+Qn+1、-In+1、-Qn+1等等，這里的n，n+1等等，表示取樣色度信號(hào)C的循環(huán)數(shù)。應(yīng)該指出，“+”和“-”信號(hào)表示取樣相位，而不是代表樣本的極性。進(jìn)而，我們假設(shè)取樣值是數(shù)字形式(例如，是8位并行PCM信號(hào))。在系列號(hào)為501，896的美國(guó)專利申請(qǐng)里，蒂青(D·Chin)以“用于電視接收機(jī)的一種自動(dòng)色調(diào)電路”為題所公開(kāi)的說(shuō)明書(shū)中，參考其內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)對(duì)這種電路的詳細(xì)描述。在美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)4，402，005中小H·G·萊維士(H·G·Lewis，Jr·)以“用于數(shù)字彩色電視信號(hào)接收機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生器”為題論及了用來(lái)產(chǎn)生一聯(lián)串合適的I和Q幅值的原理電路。
簡(jiǎn)短地說(shuō)，圖1所示電路20是如下操作的每當(dāng)色度矢量的相位角處于與膚色有關(guān)的值的特定范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)相對(duì)于I分矢量旋轉(zhuǎn)色度矢量C，進(jìn)行自動(dòng)膚色校正。然而，色度矢量C是由它的分量部分以實(shí)際上是正交混色信號(hào)矢量I和Q的形式或是由正交色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)來(lái)表示的。為了進(jìn)行敘述，本發(fā)明將使用I和Q分量信號(hào)闡述。電路20輸出一個(gè)旋轉(zhuǎn)色度信號(hào)，這個(gè)信號(hào)實(shí)際上是由相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)的色度矢量C′的正交混色信號(hào)I′和Q′所表示的。
I和Q的一系列采樣被加到終端22，從此又被傳送到幅值檢波器24和角度檢波器26。根據(jù)本發(fā)明，幅值檢波器22將產(chǎn)生正交分量信號(hào)I和Q的矢量和C的幅值，例如C =I2+ Q2]]>并且在總線28上產(chǎn)生這個(gè)信號(hào)。角度檢波器26在總線30上產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)代表的角度Q相應(yīng)于在色度矢量C和I取樣軸之間的角度。角度信號(hào)Q作為地址碼被加到ROM32和34，它們分別產(chǎn)生與加到它們輸入端的地址碼相應(yīng)的幅角的正弦和余弦值。對(duì)于不屬于膚色的角度范圍之內(nèi)的角度Q，對(duì)ROM編制程序以輸出所加角度值的正弦和余弦，而對(duì)于屬于與膚色有關(guān)的角度范圍內(nèi)的角度Q，ROM產(chǎn)生相應(yīng)于Q+△Q的角度的正弦和余弦。其中的△Q表示要求的旋轉(zhuǎn)角并且是Q的一個(gè)出數(shù)。
正弦和余弦值被分別加到乘法器36和38，在乘法器36和38中，它們被幅值C所乘，從而在總線40和42上分別產(chǎn)生了膚色校正分矢量I′＝C·CosQ和Q′＝C·SinQ從下面的理論推導(dǎo)中，我們可以更為清楚的了解瞬時(shí)幅值檢波器24的工作過(guò)程C =I2+ Q2]]>LogBC＝LogBI2+ Q2]]>＝0.5LogB(I2+Q2)＝0.5LogB(I2·(l+(Q2/I2)))＝0.5(LogB(I2)+LogB(l+(Q2/I2)))＝0.5×2LogB｜I｜+0.5LogB(l+B-2(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝LogB｜I｜+0.5LogB(l+B-2(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝LogBI+F(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)＝X+F(X-Y)，這里，為敘述本發(fā)明最佳實(shí)施方案，用X和Y分別表示兩個(gè)對(duì)數(shù)值LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較大值和較小值LogBC＝X+F(｜D｜)這里｜D｜＝X-Y或是表示兩個(gè)對(duì)數(shù)值LogB(I)和(Q)之間差的絕對(duì)值。
所以，C＝Log-1B〔X+F(｜D｜)〕根據(jù)下面的等式C＝Log-1B〔X+F(｜D｜)〕幅值檢波器24確定了正交分量信號(hào)I和Q的矢量和C的幅值。
為了這個(gè)目的，由終端22處的I和Q幅值組成的信號(hào)序列被加到組件50，這樣便確定了以B為底的對(duì)數(shù)值Log｜I｜和LogB｜Q｜。組件50可以是一塊ROM，它具有將I和Q幅值作為地址碼輸入的輸入端口?？梢詫⑴c地址碼分別對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元編制程序以便在ROM50的輸出端口處提供有關(guān)的對(duì)數(shù)值。由于使用了確定對(duì)數(shù)值的ROM，所以不必進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。
為了得到高精度，通過(guò)最大限度的利用數(shù)字對(duì)數(shù)的有效位對(duì)對(duì)數(shù)的底B進(jìn)行選擇。尤其是對(duì)于準(zhǔn)備用來(lái)處理相應(yīng)于M-位信號(hào)取樣(包括符號(hào)位)的И-位對(duì)數(shù)值的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)底B等于Ln-1〔 (Ln2M - 1- 1)/(2n- 1) 〕這里，Ln表示自然對(duì)數(shù)。
LogB｜I｜和LogB｜Q｜值響應(yīng)于相應(yīng)的I和Q時(shí)鐘信號(hào)，被分別暫時(shí)地存入鎖存器52和54。LogB｜I｜和LogB｜Q｜鎖存器52和54的輸出分別送到較大數(shù)選擇器56和較小數(shù)選擇器58在它們各自的輸出端產(chǎn)生目前存在鎖存器52和54中的LogB｜I｜和LogB｜Q｜值的較大值和較小值。
在圖3中，將對(duì)較大和較小數(shù)檢測(cè)器56和58的工作過(guò)程進(jìn)行敘述。LogB｜I｜和LogB｜Q｜信號(hào)被分別加到減法器100的+Ve和-Ve輸入端，而且對(duì)減法器產(chǎn)生的差值的符號(hào)位進(jìn)行檢驗(yàn)。如果符號(hào)位是“O”，則意味著差值(LogB｜I｜-LogB｜Q｜)為+Ve，而且LogB是兩個(gè)對(duì)數(shù)值LogB｜I｜和LogB｜Q｜中較大的一個(gè)。另一方面，如果符號(hào)位是“1”，則說(shuō)明LogB｜I｜是兩個(gè)對(duì)數(shù)值中較小的一個(gè)。多路轉(zhuǎn)換器102的輸入端口分別加有LogB｜I｜和LogB｜Q｜信號(hào)，在它的輸出端口響應(yīng)符號(hào)位產(chǎn)生兩個(gè)輸入中的較大輸入值(即X)。與X相似，多路轉(zhuǎn)換器104，響應(yīng)于符號(hào)位在它的輸出端口產(chǎn)生兩個(gè)輸入中的較小輸入值(即Y)。
兩個(gè)輸入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較小值Y的極性由偶合到較小數(shù)選擇器58輸出的2的補(bǔ)碼電路60求“反”。電路60包括一個(gè)用來(lái)對(duì)所有輸入位求“反”的反相器;一個(gè)在求“反”的數(shù)的最低有效位單元加“1”以產(chǎn)生輸入數(shù)的2的補(bǔ)碼的加法器。
求和電路62將兩個(gè)輸入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較小值Y的2的補(bǔ)碼和相應(yīng)的較大值X相加，以便產(chǎn)生兩個(gè)輸入LogB｜I｜和LogB｜Q｜之間的差值｜D｜的絕對(duì)值。差值｜D｜的絕對(duì)值被加到組件64，它在輸出端產(chǎn)生一個(gè)值F(｜D｜＝0.5LogB(1+B-2D))組件64可以是一塊ROM，兩個(gè)輸入LogB｜I｜和LogB｜Q｜之間差值的絕對(duì)值｜D｜作為地址碼加給該組件，并且，該ROM被編制程序以使其在輸出端輸出一個(gè)等于F(｜D｜)的值。
由延遲組件68將較大值延遲一適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔，以確使較大值基本上是和相應(yīng)的校正值同時(shí)到達(dá)求和電路，然后，求和電路66將組件64的輸出F(｜D｜)與兩個(gè)輸入LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較大值X相加。組件70產(chǎn)生求和電路66的輸出值的反對(duì)數(shù)Log-1B從而得到基本上等于正交信號(hào)I和Q的矢量的幅值C的數(shù)值。
借助于一個(gè)例子，將對(duì)所論及的幅值檢波器的應(yīng)用進(jìn)行描述。
假如7-位色度取樣包括符號(hào)位(即M＝7)和И-位對(duì)數(shù)(即，И＝7)。
B＝1.033161，對(duì)于對(duì)數(shù)的底B，應(yīng)用了上面給出的方程式。
F(｜D｜＝0.5LogB(1+B-2｜D｜)＝0.5LogB(1+1.033161-2｜D｜)
計(jì)算設(shè)I＝8，Q＝24LogB｜I｜＝64，LogB｜Q｜＝97
X＝97(是LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較大值)Y＝64(是LogB｜I｜和LogB｜Q｜的較小值)D＝X-Y＝97-64＝33F(｜D｜)＝2，(從F-表中查知)LogBI2+ Q2]]>＝X+F(｜D｜)＝97+2＝99C =I2+ Q2]]>＝Log-199B＝25.27(估計(jì)值)≈25.3(實(shí)際值)要注意的是，通過(guò)增加信號(hào)取樣的位數(shù)(即И)或?qū)?shù)值的位數(shù)(即M)，可以獲得較高精度的求解值。在這個(gè)例子中，隨著每個(gè)F(D)的增大，值D的數(shù)量值減小。此外，通過(guò)減少每一個(gè)F(D)值的增量變化以得到D的值域的更大數(shù)，可以提高求解值的精度。
還將注意的是，對(duì)于7-位取樣所代表的差值D，根據(jù)F-表，只要求有7個(gè)校正值F(D)(即1～11)。因此，通過(guò)對(duì)所述ROM地址輸入碼字的適當(dāng)譯碼，可以將ROM的規(guī)模大大減小。
本發(fā)明不需要乘法電路而且只有一個(gè)小的修正值表，因此和上述的其他技術(shù)相比較，硬件成本較低而得到的卻是更高精度的求解值。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生一對(duì)正交相關(guān)分矢量的矢量和的幅值的裝置，其征在于用于接收所述的一對(duì)正交一相關(guān)分矢量幅值的裝置22；用于對(duì)所述矢量產(chǎn)生與之相關(guān)的一對(duì)以B為底的對(duì)數(shù)值的裝置50；用于將所述兩對(duì)數(shù)值相減以得到一差值D的裝置56～62；用于產(chǎn)生等于0.5LogB(1+B-2D)的校正值的裝置64；用于將所述校正值和所述的另一個(gè)對(duì)數(shù)值相加的裝置66；而且用于產(chǎn)生所述相加裝置輸出值的反對(duì)數(shù)，以便得到一個(gè)C值的裝置70，該C值實(shí)際上就等于所述正交一相關(guān)分矢量的矢量和的幅值。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的裝置，其特征在于用于確定所述的一個(gè)對(duì)數(shù)值的2的補(bǔ)碼的裝置，以及，用于將所述一個(gè)對(duì)數(shù)值2的補(bǔ)碼和所述另一個(gè)對(duì)數(shù)值加以得到所述差值D的裝置。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的裝置，其特征在于所述校正值產(chǎn)生裝置是由-ROM構(gòu)成，一個(gè)差值D作為地址碼加到該ROM，而且該ROM被程序化以便在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中容納有關(guān)的F(D)值。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的裝置，其特征在于所述的差值形成裝置包括用于計(jì)算兩個(gè)對(duì)數(shù)值之間差的絕對(duì)值D的裝置;所述的校正值產(chǎn)生裝置，它產(chǎn)生一個(gè)等于0.5LogB(1+B-2｜D｜)的校正值F(D);以及用于將所述校正值和所述對(duì)數(shù)值的較大者相加的裝置。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)4所述裝置，其特征在于所述的用于計(jì)算兩個(gè)對(duì)數(shù)值差值的絕對(duì)值｜D｜的裝置，包括從所述對(duì)數(shù)值的較大者中減去所述對(duì)數(shù)值的較小者的裝置。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)4所述的裝置，其特征在于所述的計(jì)算對(duì)數(shù)值差值的裝置包括用于確定所述對(duì)數(shù)值中的較大和較小的值的裝置，以及用于從所述對(duì)數(shù)值的較大者中減去減小者的另一裝置。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)6所述的裝置，其特征在于所述的減法裝置由下列裝置組成用于確定所述較小對(duì)數(shù)值的2的補(bǔ)碼的裝置;以及用于將所述較小對(duì)數(shù)值的2的補(bǔ)碼和所述較大對(duì)數(shù)值相加以得到兩個(gè)對(duì)數(shù)值之差的絕對(duì)值的裝置。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7所述的裝置，其特征在于所述2的補(bǔ)碼確定裝置包括用于對(duì)所述較小對(duì)數(shù)值的位求“反”的裝置;用于對(duì)所述較小對(duì)數(shù)值的求“反”值的最低有效位單元加“1”以產(chǎn)生所述2的補(bǔ)碼的裝置。
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)6所述的裝置，其特征在于在所述的較大和較小對(duì)數(shù)值確定裝置輸出端的所述較大對(duì)數(shù)值被加到所述的相加裝置。
10.根據(jù)權(quán)項(xiàng)9所述的裝置，其特征在于在所述的較大和較小對(duì)數(shù)值確定裝置的輸出端處的所述較大的對(duì)數(shù)值通過(guò)一個(gè)延遲組件加到所述的相加裝置，從而確使所述相加裝置基本上與有關(guān)的校正值同時(shí)接收到所述的較大對(duì)數(shù)值。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1或4所述的裝置，其特征在于所述對(duì)數(shù)值產(chǎn)生裝置由一塊ROM構(gòu)成，所述的一對(duì)矢量的幅值作為地址碼加給該ROM，而且該ROM被程序化以便在各個(gè)存儲(chǔ)單元中包含有關(guān)的數(shù)值。
12.根據(jù)權(quán)項(xiàng)4所述的裝置，其特征在于所述的校正值產(chǎn)生裝置由一塊ROM構(gòu)成，一個(gè)絕對(duì)差值｜D｜作為地址碼加給該ROM，而且該ROM被程序化以便在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中包含有關(guān)的校正值F(｜D｜)。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1或4所述的裝置，其特征在于所述的反對(duì)數(shù)產(chǎn)生裝置包括一塊ROM，所述的相加裝置的輸出作為地址碼供給該ROM。而且該ROM被程序化以便在各個(gè)存儲(chǔ)單元中包含有關(guān)的反對(duì)數(shù)值。
專利摘要
本發(fā)明裝置，用來(lái)計(jì)算兩個(gè)正交一相關(guān)分量信號(hào)(I和Q)的矢量和的幅值而使用的硬件數(shù)量最少。正交信號(hào)的幅值作為地址碼加給ROM50以分別產(chǎn)生以B為底的對(duì)數(shù)值。在裝置60、62中，把對(duì)數(shù)值的較大者相減而獲得兩個(gè)對(duì)值差值的絕對(duì)值|D|。差值D被作為地址碼加到程序化的ROM64，以產(chǎn)生一個(gè)校正值F，其中F＝0.5Log(1+B-2|D|)該值F供給66使其與兩個(gè)對(duì)數(shù)值中的較大者相加，相加和的反對(duì)數(shù)由70計(jì)算，從而確定了兩個(gè)正交信號(hào)I和Q的矢量和的幅值C。
文檔編號(hào)G06F7/556GK85105145SQ85105145
公開(kāi)日1986年12月31日 申請(qǐng)日期1985年7月6日
發(fā)明者麥克利尼 申請(qǐng)人:美國(guó)無(wú)線電公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan