專利名稱：用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信號傳輸領域，特別涉及用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)及方法。
背景技術：
數(shù)字有線電視是建立在有線電視網(wǎng)上傳輸?shù)囊环N廣播服務，它也是當今世界有線 電視廣播的發(fā)展趨勢。該系統(tǒng)是將模擬電視信號轉換成數(shù)字信號并以數(shù)字的方式進行處理 和傳輸?shù)挠芯€電視系統(tǒng)。到目前為止，世界上已經(jīng)形成了幾種不同的標準；以歐洲為例，從1995年起， 歐洲陸續(xù)發(fā)布了數(shù)字電視地面廣播(DVB-T)、數(shù)字衛(wèi)星廣播(DVB-S)、數(shù)字電視有線廣播 (DVB-C)標準。中國于2001年也已經(jīng)開始了數(shù)字有線電視的試播工作。在有線數(shù)字電視(DVB-C)的標準中，由于發(fā)射端發(fā)射的信號對于接收端來講一切 參數(shù)都是未知，且所發(fā)射的信號中不含有任何已知的訓練序列，所以對于接收端來講必須 根據(jù)信號進行無數(shù)據(jù)輔助的載波恢復。傳統(tǒng)的載波恢復方法分為掃頻加導向判決方法和 極性判決方法加導向判決方法。掃頻加導向判決方法可糾正的頻偏范圍較大，但是缺點是 耗時較長。極性判決加導向判決方法的耗時短，但缺點是可糾正頻偏范圍小。傳統(tǒng)有線數(shù)字電視(DVB-C)的QAM解調(diào)器系統(tǒng)中，可以包含幾個部分；1)、下變頻 模塊；2)、自動增益控制(AGC) ；3)、定時恢復；4)、自適應均衡；5)、載波恢復。但是對于傳統(tǒng) 的載波恢復方法中，掃頻加導向判決方法的耗時太長，對于現(xiàn)在追求的速度更快，面積更小 的設計理念不符合。極性判決加導向判決方法的可糾正頻偏太小，直接就影響芯片的可糾 正頻偏的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服掃頻加導向判決方法耗時長和極性判決方法加導向判決方法可糾正頻 偏范圍小的缺點，本發(fā)明的目的是提出一種易于實現(xiàn)的用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢 復系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術方案是，提出一種用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)， 包括依次連接的自動增益控制模塊、下變頻模塊、定時恢復模塊、均衡模塊和外接收機，還 包括頻偏糾正模塊和載波恢復模塊；所述的頻偏糾正模塊與均衡模塊及載波恢復模塊雙 向通信，并接收定時恢復模塊發(fā)送的定時恢復數(shù)據(jù)；所述的載波恢復模塊接收頻偏糾正模 塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行掃頻，掃到頻點后，將頻點值分別送入均衡模塊和下變頻模 塊。本發(fā)明還提出一種用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法，包括如下步驟a.通過自動增益控制模塊101接收來自發(fā)射端的中頻信號，并將接收的無符號數(shù) 轉化成有符號數(shù)據(jù)；b.通過下變頻模塊102將發(fā)射的中頻信號降為基帶信號，并在掃頻估計大頻偏成功后，按數(shù)據(jù)的實際符號速率和下變頻輸出符號的速率將掃頻估計的大頻偏進行換算，糾 正信號存在的大頻偏，最后將新數(shù)據(jù)通過低通濾波器送給定時恢復模塊；C.通過定時恢復模塊103恢復數(shù)字鐘引起的采樣頻率偏差和采樣相位差；d.通過均衡模塊104在載波恢復之前進行盲均衡，去除信號中大部分的噪聲和干擾，為載波恢復提供符合要求的數(shù)據(jù)；在載波恢復鎖定之后，進行最小均方自適應濾波均 衡；d.通過頻偏糾正模塊105在盲均衡成功結束后，接收盲均衡輸出的數(shù)據(jù)和載波恢 復估計出來的頻偏，將盲均衡輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復輸出的頻偏后送給載波恢復估計剩 余頻偏，當頻偏估計成功后，接收定時恢復送過來的數(shù)據(jù)和載波恢復送出來的頻偏，將定時 恢復輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復估計的頻偏后送出給均衡模塊進行最小均方自適應濾波均 衡；e.通過載波恢復模塊106對大頻偏進行糾正處理，包括掃頻點選擇、極性判決估 偏和導向糾偏；f.通過外接機對糾偏的數(shù)據(jù)進行解映射和RS解碼。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)及方法，包括 在載波恢復模塊中使用相互連接的頻點選擇單元、極性判決估偏單元和導向糾偏單元，在 對掃頻點進行掃頻后對信號進行極性判決，在極性判決估偏完成后，再對估偏后的信號進 行導向糾偏。這種校準中心漂移的快速大頻偏載波恢復方法不僅克服了傳統(tǒng)的掃頻加導 向判決方法耗時太長的缺陷，而且克服了極性判決加導向判決方法的可糾正頻偏太小的缺 陷，使載波恢復方法兼具快速糾正和大頻偏糾正的雙重優(yōu)點。


圖1是用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)結構圖；圖2是用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法程序流程圖；圖3是掃頻頻點變化示意圖；圖4是極性判決結構示意圖。
具體實施例方式下面，對照附圖和較佳實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。本發(fā)明用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法是一種將掃頻、極性判決、導向 判決三種方法同時利用的大頻偏快速糾正的載波恢復方法。掃頻方法是以一個初始頻率出發(fā)，以掃頻步長遞增，在每個調(diào)整周期(掃頻時間 間隔)內(nèi)判決模塊工作，然后根據(jù)星座判決前后信號計算均方誤差(MSE)，在跟蹤到載波頻 偏時MSE會顯著下降，因此可以通過對MSE與門限值的比較確定是否掃到載波頻率。另外， 在捕獲到載波時，鑒相器的輸出值也會比較確定，因此也可以通過檢測鑒相器與上一刻輸 出值的變化幅度判斷是否捕獲。導向判決方法(Decision-Directed)將糾偏后的信號進行判決，利用原信號和判 決信號得到鑒相器的輸出輸入信號y(n)，糾偏后信號q(n)，對q(n)進行判決得到
ο令
q(n) = I(n)+jQ(n)(1) 那么得到的鑒相器輸出為 導向判決方法當載波頻偏或相偏太大時，無法得到正確的符號判決值，也就無法 實現(xiàn)載波同步，但這種方法相位抖動很小，比較適合環(huán)路的跟蹤。極性判決方法(Polarity-Decision)選取任意多的到原點距離較遠點進行檢測， 并只考慮這些點所處的象限(即極性)。這種方法可用于高階QAM的載波恢復輸入信號 為y(n)，輸出信號為q(n)。檢測q(n)的功率是否滿足條件
(4)其中τ表示門限值，該值可根據(jù)所選擇的星座點多少而改變。若上式滿足，就進 行極性判決，得到P (η)否則不進行極性判決，鑒相輸出Ψ (η)為0。根據(jù)上面可得ρ (n) = sgn [I (η) ]+sgn [jQ (η)](5)則 其中sgn[X]表示X的符號，取值為士 1。由于接受符號是等概的，上式也可看成是 S曲線的簡單閉環(huán)表達式。因為所選的信號都是關于對角線對稱，所以極性判決方法的S曲 線沒有直流偏差，因此具有快速而強壯的捕捉性能。其星座點選取較少，則鎖相誤差小，同 時由于選取的點在整個星座圖中出現(xiàn)的概率較低，所以捕捉較慢；若星座點選取較多，則鎖 相誤差較大，而捕捉較快。在設計時，可根據(jù)需要權衡。參見圖1，用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)包括依次連接的自動增益 控制模塊101、下變頻模塊102、定時恢復模塊103、均衡模塊104和外接收機107，還包括頻 偏糾正模塊105和載波恢復模塊106 ；所述的頻偏糾正模塊105與均衡模塊104及載波恢 復模塊106雙向通信，并接收定時恢復模塊103發(fā)送的定時恢復數(shù)據(jù)；所述的載波恢復模塊 106接收頻偏糾正模塊105發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行掃頻，掃到頻點后，將頻點值分別 送入均衡模塊104和下變頻模塊102。用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法，包括如下步驟a.通過自動增益控制模塊101接收來自發(fā)射端的中頻信號，并將接收的無符號數(shù) 轉化成有符號數(shù)據(jù)；b.通過下變頻模塊102將發(fā)射的中頻信號降為基帶信號，并在掃頻估計大頻偏成功后，按數(shù)據(jù)的實際符號速率和下變頻輸出符號的速率將掃頻估計的大頻偏進行換算，糾 正信號存在的大頻偏，最后將新數(shù)據(jù)通過低通濾波器送給定時恢復模塊；
c.通過定時恢復模塊103恢復數(shù)字鐘引起的采樣頻率偏差和采樣相位差；d.通過均衡模塊104在載波恢復之前進行盲均衡，去除信號中大部分的噪聲和 干擾，為載波恢復提供符合要求的數(shù)據(jù)；在載波恢復鎖定之后，進行最小均方自適應濾波均 衡；e.通過頻偏糾正模塊105在盲均衡成功結束后，接收盲均衡輸出的數(shù)據(jù)和載波恢 復估計出來的頻偏，將盲均衡輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復輸出的頻偏后送給載波恢復估計剩 余頻偏，當頻偏估計成功后，接收定時恢復送過來的數(shù)據(jù)和載波恢復送出來的頻偏，將定時 恢復輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復估計的頻偏后送出給均衡模塊進行最小均方自適應濾波均 衡；f.通過載波恢復模塊106對大頻偏進行糾正處理，包括掃頻點選擇、極性判決估 偏和導向糾偏；g.通過外接機107對糾偏的數(shù)據(jù)進行解映射和RS解碼。其中，上述的步驟e包括下列步驟fl.當盲均衡結束后，選擇掃頻點和掃頻步長；f2.頻點選擇后，分階段用極性判決估計頻偏；f3.極性判決鎖定后，進行導向判決鑒相，鑒相輸出經(jīng)過環(huán)路濾波器平滑后送投入 數(shù)字壓控振蕩器；f4.計算極性判決加導向判決估計頻偏的統(tǒng)計平均值，判斷該平均值與門限值的 大?。蝗绻骄当乳T限值要小，說明掃頻成功，可將掃頻點送入下變頻單元進行換算糾 偏；如果平均值大于門限值，則認為掃頻點錯誤，跳轉到步驟Π重新選擇頻點。其中，上述的步驟f2包括三個階段，具體執(zhí)行下列步驟f21.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第一頻偏值門限， 則執(zhí)行下一步；如果檢測的頻偏值大于第一頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟；f22.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第二頻偏值門限， 則執(zhí)行下一步；如果檢測的頻偏值大于第二頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟；f23.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第三頻偏值門限， 則執(zhí)行f3 ；如果檢測的頻偏值大于第三頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟。參見圖2所示，用于數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法程序流程圖的主要步驟如 下1、201單元表示盲均衡結束，系統(tǒng)可以啟動載波恢復模塊，開始頻偏估計。2、202單元是掃頻點選擇單元，掃頻步長必須小于極性判決加導向判決算法最大 可糾頻偏。然后根據(jù)實際需要，選擇所需要的頻點個數(shù)。3、頻點選擇后，開始極性判決估計頻偏，203到207單元都是在做極性判決。由于 極性判決在不同的階段會有不同的對應的參數(shù)和選取不同的星座點。可以根據(jù)需要分階段 完成極性判決。本例中選擇三個階段完成極性判決。4、極性判決鎖定后，進入208單元，按式(3)式進行導向判決鑒相。同理，鑒相輸 出也要經(jīng)過環(huán)路濾波器平滑后送投入數(shù)字壓控振蕩器。
5、209單元，在進入導向判決一段時間后，計算極性判決加導向判決估計頻偏的統(tǒng) 計平均值，判斷該平均值與門限值的大小。如果平均值比門限值要小，說明掃頻成功，可將 掃頻點送入102下變頻單元進行換算糾偏。如果平均值大于門限值，則認為掃頻點錯誤，跳 轉到202單元重新選擇頻點。
參見圖3所示，掃頻頻點變化是從零頻點開始，然后士f、士2f........掃頻方法
可以線性掃頻，也可以非線性掃頻。在本發(fā)明的實施例中采用了線性掃頻方式。參見圖4所示，極性判決模塊包括頻偏糾正模塊401、功率監(jiān)測模塊402、極性判決 模塊403、鑒相模塊404、環(huán)路濾波器405和數(shù)字控制振蕩器406。其中極性判決過程包括以 下步驟1、頻偏糾正模塊401完成將輸入信號糾正掃頻和估計出來的頻偏。2、功率監(jiān)測模塊402根據(jù)極性判決的不同階段，選擇不同的功率半徑，將接收于 偏糾正模塊401的符號進行功率檢測。如果符號功率大于選擇的功率半徑，則進行下一步， 否則極性判決輸出頻偏估計值為0。3、極性判決模塊403將符號功率檢測通過的符號進行極性判決，即將符號判決到 所屬象限的對角線上。4、鑒相模塊404接收糾偏后的符號和極性判決后的符號，按(6)式進行極性判決 估計頻偏。5、環(huán)路濾波器405在鑒相后將鑒相輸出的頻偏通過環(huán)路濾波器進行平滑處理，由 于極性判決有好幾個階段，相應的環(huán)路濾波器的系數(shù)也要根據(jù)極性判決階段的不同而改變。6、數(shù)字控制振蕩器406接收環(huán)路濾波后的估計頻偏和掃頻點頻偏進行累加，得到 對應符號的角度，并通過查表得到對應符號角度的正弦值和余弦值，送入偏糾正模塊401 進行糾偏。應當注意的是環(huán)路濾波器的系數(shù)應該根據(jù)極性判決階段的不同而改變。本發(fā)明用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)及方法，包括在載波恢復模塊中 使用相互連接的頻點選擇單元、極性判決估偏單元和導向糾偏單元，在對掃頻點進行掃頻 后對信號進行極性判決，在極性判決估偏完成后，再對估偏偏后的信號進行導向糾偏。這種 校準中心漂移的快速大頻偏載波恢復方法不僅克服了傳統(tǒng)的掃頻加導向判決方法耗時太 長的缺陷，而且克服了極性判決加導向判決方法的可糾正頻偏太小的缺陷，使載波恢復方 法兼具快速糾正和大頻偏糾正的雙重優(yōu)點。
權利要求
一種用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的自動增益控制模塊、下變頻模塊、定時恢復模塊、均衡模塊和外接收機，還包括頻偏糾正模塊和載波恢復模塊；所述的頻偏糾正模塊與均衡模塊及載波恢復模塊雙向通信，并接收定時恢復模塊發(fā)送的定時恢復數(shù)據(jù)；所述的載波恢復模塊接收頻偏糾正模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行掃頻，掃到頻點后，將頻點值分別送入均衡模塊和下變頻模塊。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述均衡模塊在載波恢復之前進行盲均衡， 去除信號中大部分的噪聲和干擾，為載波恢復提供符合要求的數(shù)據(jù)；在載波恢復鎖定之后， 進行最小均方自適應濾波均衡；同時跟蹤信道變化。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述載波恢復模塊包括掃頻點選擇單元、極 性判決估偏單元和導向糾偏單元。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的掃頻點選擇單元采用線性掃頻方法 或非線性掃頻方法進行掃描。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的極性判決估偏單元包括頻偏糾正模 塊、功率監(jiān)測模塊、極性判決模塊、鑒相模塊、環(huán)路濾波器和數(shù)字控制振蕩器；所述頻偏糾正 模塊輸出兩路信號，第一路信號經(jīng)順序連接的功率監(jiān)測模塊、極性判決模塊、鑒相模塊、環(huán) 路濾波器和數(shù)字控制振蕩器后送回到頻偏糾正模塊，所述頻偏糾正模塊的第二路信號直接 輸送到鑒相模塊。
6.一種用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復方法，其特征在于包括如下步驟a.通過自動增益控制模塊(101)接收來自發(fā)射端的中頻信號，并將接收的無符號數(shù)轉 化成有符號數(shù)據(jù)；b.通過下變頻模塊(102)將發(fā)射的中頻信號降為基帶信號，并在掃頻估計大頻偏成功 后，按數(shù)據(jù)的實際符號速率和下變頻輸出符號的速率將掃頻估計的大頻偏進行換算，糾正 信號存在的大頻偏，最后將新數(shù)據(jù)通過低通濾波器送給定時恢復模塊；c.通過定時恢復模塊(103)恢復數(shù)字鐘引起的采樣頻率偏差和采樣相位差；d.通過均衡模塊(104)在載波恢復之前進行盲均衡，去除信號中大部分的噪聲和干 擾，為載波恢復提供符合要求的數(shù)據(jù)；在載波恢復鎖定之后，進行最小均方自適應濾波均e.通過頻偏糾正模塊(105)在盲均衡成功結束后，接收盲均衡輸出的數(shù)據(jù)和載波恢 復估計出來的頻偏，將盲均衡輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復輸出的頻偏后送給載波恢復估計剩 余頻偏，當頻偏估計成功后，接收定時恢復送過來的數(shù)據(jù)和載波恢復送出來的頻偏，將定時 恢復輸出的數(shù)據(jù)糾正載波恢復估計的頻偏后送出給均衡模塊進行最小均方自適應濾波均f.通過載波恢復模塊(106)對大頻偏進行糾正處理，包括掃頻點選擇、極性判決估偏 和導向糾偏；g.通過外接機對糾偏的數(shù)據(jù)進行解映射和RS解碼。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于步驟f包括下列步驟 fl.當盲均衡結束后，選擇掃頻點和掃頻步長； f2.頻點選擇后，分階段用極性判決估計頻偏；f3.極性判決鎖定后，進行導向判決鑒相，鑒相輸出經(jīng)過環(huán)路濾波器平滑后送投入數(shù)字2壓控振蕩器；f4.計算極性判決加導向判決估計頻偏的統(tǒng)計平均值，判斷該平均值與門限值的大??； 如果平均值比門限值要小，掃頻成功，將掃頻點送入下變頻單元進行換算糾偏；如果平均值 大于門限值，則認為掃頻點錯誤，跳轉到步驟n重新選擇頻點。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于步驟f2包括三個階段，具體執(zhí)行下列步驟 f21.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第一頻偏值門限，則執(zhí)行下一步；如果檢測的頻偏值大于第一頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟；f22.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第二頻偏值門限，則執(zhí) 行下一步；如果檢測的頻偏值大于第二頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟；f23.通過檢測頻偏值門限來估計頻偏，如果檢測的頻偏值小于第三頻偏值門限，則執(zhí) 行f 3 ；如果檢測的頻偏值大于第三頻偏值門限，則繼續(xù)重復本步驟。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述的掃頻方法為線性掃頻或非線性掃頻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于有線數(shù)字電視的大頻偏載波恢復系統(tǒng)及方法，包括在載波恢復模塊中使用相互連接的掃頻模塊、極性判決模塊和導向判決模塊，在對掃頻點進行掃頻后對信號進行極性判決，在極性判決完成后，再對糾偏后的信號進行導向判決。這種校準中心漂移的快速大頻偏載波恢復方法不僅克服了傳統(tǒng)的掃頻加導向判決方法耗時太長的缺陷，而且克服了極性判決加導向判決方法的可糾正頻偏太小的缺陷，使載波恢復方法兼具快速糾正和大頻偏糾正的雙重優(yōu)點。
文檔編號H04L25/03GK101867539SQ201010176109
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者吳建兵, 陳燕生 申請人:深圳國微技術有限公司