专利名称：分组误差信号产生器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用来处理高清晰度电视(HDTV)信号的方法和装置，尤其是涉及通过软件而不是硬件来产生误差信号。
背景技术：
图1描述了现有HDTV系统21一部分的例子。在这样一个系统中，地面模拟广播信号1被转发到包括RF调谐电路14和中频处理器16的输入网络或前端，所述中频处理器包括用来产生IF通带输出信号2的双转换调谐器。广播信号1是一个如由大联盟针对HDTV标准规定的载波抑制八位残留边带(VSB)调制信号。这种VSB信号由一维数据符号星座图表示，在这种星座图中只有一个轴包含接收机21要恢复的数据。由IF单元316产生的通带IF输出信号2由模数转换器(ADC)19转换为过抽样数字符号数据流。输出过抽样数字数据流3被数字解调器和载波恢复网络22解调为基带。
从以符号形式传递数字信息的调制信号中恢复数据通常需要接收机21完成三个功能。第一是用于符号同步的定时恢复，第二是载波恢复(频率解调为基带)，和最后为信道均衡。定时恢复是接收机时钟(时基)同步于发射机时钟的过程。这允许所接收的信号在最佳时刻点被抽样以降低与所接收的符号值的直接判决有关的限幅或截断误差。自适应信道均衡是补偿在信号传输信道上的条件改变和干扰的影响的过程。该过程典型地使用移除由传输信道的与频率有关的、时间可变特点所产生的幅度和相位失真的滤波器，从而提高符号判决的能力。
载波恢复是一种过程，通过该过程所接收的RF信号在被转换到较低中频通带(典型地接近基带)之后，被频移到基带以允许恢复调制基带信息。频率为所抑制的载波频率的小导频信号被添加到所发射的信号1来辅助在VSB接收机21中获得载波锁定。由解调器22执行的解调功能是响应信号1中所包含的参考导频载波完成的。单元22产生一个解调过的符号数据流4作为输出。
ADC19用21.52MHz的抽样时钟(两倍于所接收的符号速率)过抽样每秒输入10.76兆符号的VSB符号数据流2，从而提供一个具有每个符号两个抽样的过抽样21.52M抽样/秒的数据流。使用每个符号两个抽样的方案与使用每个符号一个抽样的方案相比的优点是能够使用诸如Gardner符号定时恢复方法的符号定时恢复方案。
互相连接到ADC19和解调器22的是段同步和符号时钟恢复网络24。网络24从随机噪声中检测并分离每个数据帧的重复数据段同步分量。段同步信号6用来重新产生合适相位的21.52MHz的时钟，该时钟用来控制由ADC19执行的数据流符号抽样。DC补偿器26使用自适应跟踪电路来从解调的VSB信号4中移除存在于导频信号中的DC偏差分量。字段同步检测器28通过比较每个所接收的数据段与存储在接收机21的存储器中的理想字段参考信号来检测字段同步分量。字段同步检测器28还提供一个训练信号给信道均衡器34。NTSC干扰检测和滤波由单元5执行，在题为METHODE AND APPARATUSFOR COMBATING CO-CHANNEL NTSC INTERFERENCE FOR DIGITAL TVTRANSMISSION(防止用于数字TV传输的同信道NTSC干扰的方法和设备)，于1996年4月30日授权给Hulyalkar的美国专利No.5,512,957中公开了这样一个单元的例子。然后，信号7被运行于盲、训练和直接判决模式的组合的信道均衡器34自适应地均衡。在题为ADAPTIVE CHANNEL EQUALLZER(自适应信道均衡器)，于2002年12月3日授予Bouillet等人的美国专利No.6,490,007中公开了自适应信道均衡器的一个例子。来自NTSC滤波器5的输出数据流在到达均衡器34之前被转换为每个符号一次抽样(10.76M符号/秒)的数据流。
均衡器34校正信道的失真，而相位噪声随机地旋转符号星座图。相位跟踪网络36移除在从均衡器34接收的输出信号中的残余相位和增益噪声，包括没有被前述载波恢复网络22响应于导频信号移除的相位噪声。然后，跟踪网络36的相位校正输出信号9由单元25交织解码，由单元24解交织，由单元23Reed-Solomon误差校正并由单元27解扰。最后的步骤是转发所解码的数据流10到音频、视频和显示处理器50。
在接收机21中，Reed-Solomon解码器23的输出信号11包括以分组发送用于后续音频、视频和显示处理器50处理的数据。该数据附有数据成帧信号、时钟信号、和误差信号，所述误差信号表示解码器23在所述数据分组中是否检测到不可校正的误差。典型地，解码器单元23由解码器23中专门用于产生误差信号的电路产生误差信号。然而，如果误差产生硬件不正确地工作，则通过在后续阶段包括辅助产生误差检测信号的硬件会招致额外的开销。理想地，需要一种基于软件的方案，该方案能够消除在HDTV接收器中包括冗余误差检测电路的需要。
发明概述本发明利用了传输处理器，实现为当接收机解调器在数据分组中检测到不可校正的误差时，用来执行在HDTV接收机中的软件指令来产生误差信号的微处理器。分组误差信号是由驻留在解调器集成电路包中的正向纠错Reed-Solomon解码器来产生的。该集成电路包括产生与输出的数据分组同步的软件分组误差信号的可编程输出引脚。所述误差信号具有比其相关数据分组大的持续时间，并被编程为在其相关数据分组之前开始和在其相关数据分组之后结束。如此，该误差信号完全地将下层数据分组分组或组帧。
所述软件分组误差信号通过使用不同于用来在传输处理器总线上提取数据分组的定时方案而使得对于微处理器来说是可用的。每个第313个数据分组是由同步字段检测器产生的供自适应信道均衡器使用的训练数据。该训练数据分组并不被发送到所述传输处理器。丢失的第313个数据分组在数据流中建立一个间隙，该数据流通过在存在于最终要发送到传输处理器的剩余的312个数据分组之间的间隙中添加一个小的时间增量而被隐蔽起来。
这个所添加的时间影响使得在传输总线上的312个数据分组的开始时间比出现在Reed-Solomon解码器的输出中的数据分组的开始时间早。该优先效果被在每个数据字段的开始处重新设置并且在每个数据字段的持续期间是可以预测的。
附图简述图1是现有高清晰度电视接收机的一部分的框图；
图2是根据本发明的原理构建的高清晰度电视接收机的一部分的框图；图3是描述了由图2中所描述的发明使用的数据信号和软件分组误差信号同步的定时图。
图4是描述根据本发明原理软件分组误差信号传输的定时图。
图5是允许实施本发明的微代码列表；和图6是描述本发明的实施和操作的流程图。
发明详述图2中描述了HDTV接收机12的一部分。来自均衡器21的相位校正信号13被单元40交织解码，然后由单元42解交织。来自单元40的所解码的和所解交织的数据分组被诸如Reed-Solomon误差检测和解码网络的正向纠错(FEC)单元44误差检测并校正。来自单元44的误差校正分组被单元46解扰(解随机)。传输处理器60为接收机12的其它元件提供合适的定时控制和时钟信号并还充当构成接收机12的各种网络之间的数据通信链路。在所示实施例中，传输处理器60是作为执行软件指令来以下面更具体描述的方式运行的微处理器60来实现的。纠错器44和微处理器60合作来控制均衡器21的运行。然后，所解码的数据流在单元15控制下用于音频、视频和显示处理。
分组误差率是在FEC单元44内基于熟知的FEC算法执行的测量值，所述FEC算法能够确定一个分组包含超过其校正能力的误差的时刻。所述FEC产生通过总线18转发到微处理器60的分组误差信号17。其它诸如段同步信号20和字段同步信号29的同步信号也被发送到总线18，并且，当分组误差信号17被微处理器60读出时，其它同步信号20或29的之一的到达，例如，就会触发建立出现在可编程输出引脚30的软件分组误差(SPE)。再参考图3，所述SPE信号31被产生来同步于输出数据分组信号32。尤其是，每个误差信号33，例如，将与其相关的数据分组35组帧或分组。SPE33的上升沿37在时间上比相关的数据分组38的上升沿38出现的早。相似地，SPE33的下降沿39在时间上比数据分组35的下降沿41出现的晚。
因为对于微处理器60可用的误差信号17使用了不同于出现在传输总线48上的数据分组35的定时方案，所以SPE31的这种分组或组帧的特性是很重要的。每个第313个数据分组实际上是自适应信道均衡器21的训练数据并且因而不被转发到传输总线48。丢失的第313个分组在由数据解交织器42重新分配的数据分组序列中建立一个间隙，所述解交织器向存在于实际被转发到传输总线48的每一个剩余的312个数据分组之间的间隔43添加一个额外的时间增量。添加到间隙43的时间具有使得每个数据分组35的上升沿38出现在传输总线48上的时刻比同样数据分组出现在Reed-Solomon解码器44的输出45的时刻早的影响。这种优先效果在每个数据字段的开始处被重新设置，并且在所述的每个字段的持续期间是可预测的。
与出现在解随机器测试总线47上的当前段同步信号相关的软件分组误差信号31在与下一段相关的数据分组被发送到传输总线48的同时被发送。如此，微处理器60在分组误差信号必须被使用的时间之前接收分组误差信号至少一段。换句话说，分组误差信号必须从解随机器测试总线47中提取出来并能够在下一个段同步信号20到达的时候可用在可编程输出引脚30上，该段同步信号20具有足够的时间来包含出现在传输总线48上的分组时钟信号的开始和结束并具有足够的富余来容纳系统时钟速率的变化。
为了在整个数据字段上均匀分布由丢失的训练信号数据分组引起的同步间隙，每个数据分组时钟脉冲被延迟比与段同步信号20相关的前一时钟脉冲稍微大的量。微处理器60监视相对于Reed-Solomon解码器44的字段同步信号17的段数并延迟软件分组误差信号31的跃迁以便在出现在传输总线48上的分组使能信号之间发生跃迁。在某些点上，定时情形变为图4所描述的那样，即，分组误差信号F_ERR(0)在跃迁到用于下个分组53的值52之前通过等待大约到分组间隔51的结束49时产生。不幸的是，微处理器60在该等待期间必须消耗处理时间。更好的方法是跳过输出一个分组的F_ERR信号并重新设置F_ERR输出来在与后续分组相关的同步信号之后立刻产生。这样，误差信号的跃迁54在同步信号20出现之后立刻发生，就和误差信号F_ERR(1)的情况一样。跳过的段同步信号必须被正确选择来避免输出分组错位。通常将会有不止一个这样的段同步信号被跳过。
与段同步信号20相关的分组误差信号31的定时协议针对在Reed-Solomon字段同步信号17之后发生的第一分组被重新设置。这就使得分组时钟和误差信号31保持图4所示的定时关系。然而，解调器字段同步信号29驱动微处理器60的中断并在与解码器44相关的字段同步脉冲17之前产生55个段同步脉冲。为了补偿55个段的延迟，分组误差信号31直到在解调器字段同步脉冲29之后55个段同步脉冲已发生才被重新设置。
由于一个段同步信号20已经被替代用作训练数据，所以只有312个段同步信号20出现在随机器测试总线47上。假设时钟速度是10.76MHz，那么丢失的段同步信号就在解调器字段同步脉冲29之前出现13微秒。由于响应于丢失的段产生的分组误差信号31并不相应于沿着传输总线48被转发的数据分组，因此，该特定误差信号必须被丢弃。这是通过使在微处理器60的字段同步寄存器中的读取指针加1来实现的。在该增加发生的时刻，写指针已经提前读指针一个脉冲，如图4所示的那样，因此，在需要组帧与其相关的数据分组的时刻之前，软件分组误差信号31仍然保持可用。
再参考图5和6，可以检查用于实现前述功能的微代码列表。001-069行寻址(address)段同步信号20的操作，而070-076行处理字段同步信号29。在步骤61，001-004行执行初始化功能，例如清除中断状态位和更新一个微秒定时器的段同步计数器。实际的软件分组误差产生步骤开始于步骤62即005-008行，并且包括捕获状态机的重新开始以及重新设置以及允许微处理器60访问随机存储器。009-015行(步骤63)取得所捕获的软件分组误差信号31并置于当前数据段之上以便控制下一个输出数据分组。该步骤包括获取包含在位15中的SPE31的值，将其存储在FIFO缓存中，并增加FIFO输入指针。在步骤64，016-022行监视从最后字段同步脉冲29起的数据分组流量以便正确地重新同步微处理器60使能咏冲。023-026行(步骤65)使得SPE信号31保持其状态直到如图4所描述的那样该改变其状态为止。所计算的延迟周期在步骤66即027-033行被更新，在此每三个数据分组增加一次延迟。对于10.76MHz的时钟频率来说，延迟环大约是每环0.629微秒，并且输出数据分组的段优先时间大约是0.2158微秒(0.629/0.2158大约等于3)。
在完成步骤66之后，034-042行更新门信号(步骤67)以便抑制与HIGHSPE信号31相关的分组。在步骤68，043-054行校验分组误差计数的一致性。由于字段同步信号脉冲29在Reed-Solomon解码器44同步脉冲之前产生55个段同步脉冲，因此，在步骤69，微代码行055-069参与了解码器44同步脉冲的产生并在适当的时间重新同步。在步骤70，字段同步脉冲29被在070-076行监视，并且然后在步骤61重新开始整个过程。
虽然该过程已经参考特定的频率、段延迟、和信号路径等进行了描述，但是本发明可以被修改以适合于其它配置。而且，可以基于绝对分组误差率或者分组误差率是否在一个预定的时间期间内保持相对不变来使用不同的协议。
权利要求
1.一种用来处理包含数据流的所接收的信号的装置，包括信号解码器(44)，所述信号解码器(44)响应于由该解码器(44)接收的难以辨认的数据产生第一误差信号(17)；和传输处理器(60)，所述传输处理器(60)接收所述第一误差信号(17)，该传输处理器(60)在接收到所述第一误差信号(17)之后产生第二误差信号(31)。
2.根据权利要求1的装置，其中所述数据流包括包含数据分组的调制过的信号。
3.根据权利要求2的装置，进一步包括传输总线(48)，该传输总线(48)转发数据分组到后续处理阶段(15)；和至少一个同步信号(32)，所述传输处理器(60)响应于接收所述同步信号(32)产生所述第二误差信号(31)。
4.根据权利要求4的装置，其中所述第二误差信号(31)被转发到所述传输总线(48)以便与被经过所述传输总线(48)转发的数据分组具有同步关系。
5.根据权利要求5的装置，其中所述第二误差信号(31)作为一串逻辑高的帧来形成，每个逻辑高帧与一个数据分组相关。
6.根据权利要求6的装置，其中所述第二误差信号(31)的每个逻辑高帧的持续时间具有比与该逻辑高帧相关的数据分组大的持续时间。
7.根据权利要求7的装置，其中所述第二误差信号(31)的每个逻辑高帧开始于比与所述逻辑高帧相关的数据分组更早的时间。
8.根据权利要求8的装置，其中所述第二误差信号(31)的每个逻辑高帧结束于比与该逻辑高帧相关的的数据分组更晚的时间。
9.根据权利要求9的装置，进一步包括解调器(22)，该解调器(22)从所接收的信号中获得同步信号(32)。
10.根据权利要求1的装置，其中所述传输处理器(60)作为微处理器(60)来实现。
11.一种用来基于在处理所接收的信号时遇到的误差产生误差信号的系统，所述所接收的信号包括包含数据分组的图像表示的数据流，该系统包括正向误差检测和校正解码器(44)，其产生第一误差信号(17)；从所接收的信号中获得的同步信号(32)；互相连接用来接收所述第一误差信号(17)和所述同步信号(32)的传输处理器(60)，所述传输处理器(60)响应于所述第一误差信号(17)和所述同步信号(32)产生第二误差信号(31)。
12.根据权利要求11的系统，进一步包括传输总线(48)，所述数据分组被通过传输总线(48)转发到后续处理阶段(15)。
13.根据权利要求12的系统，其中所述第二误差信号(31)被通过传输总线(48)和与第二误差信号(31)相关的数据分组同时转发。
14.根据权利要求13的系统，其中所述数据分组被作为一串离散的以定距离问隔的帧来转发，所述第二误差信号(31)被适用通过具有一个横跨有缺陷的数据分组的帧的持续时间来表示在有缺陷数据分组中的误差。
15.根据权利要求14的系统，其中当在数据分组中没有误差时，所述第二误差信号(31)假定为逻辑低状态。
16.根据权利要求15的系统，其中所述正向误差检测和校正解码器(44)是Reed-Solomon解码器。
17.根据权利要求11的系统，其中所述传输处理器(60)作为微处理器(60)来实现。
18.在一个用来处理包括包含数据分组的图像表示的数据流的所接收的信号的系统中，一种分组误差信号产生方法，包括以下步骤解调所接收的信号来产生解调过的信号；误差检测所述解调过的信号来产生第一误差信号(17)；转发所述第一误差信号(17)到传输处理器(60)；转发同步信号(32)到所述传输处理器(60)，从而使所述第一误差信号(17)和一个特定数据分组相关；和响应于由传输处理器(60)接收的同步信号(32)产生第二误差信号(31)。
19.根据权利要求17的方法，进一步包括产生所述第二误差信号(31)作为一串离散帧的步骤，每一帧具有比相关数据分组大的持续时间。
20.根据权利要求18的方法，进一步包括以下步骤在相关数据分组开始之前开始每个离散的第二误差信号帧；和在相关数据分组结束之后停止每个离散的第二误差信号。
21.根据权利要求19的方法，其中所述误差检测步骤包括Reed-Solomon误差检测和校正。
全文摘要
一种使用于高清晰度电视(HDTV)接收机(12)的软件分组误差系统。数据分组误差信号(17)被从正向纠错Reed－Solomon解码器(44)传送到传输处理器(60)。响应于段同步信号(20)，传输处理器产生出现在可编程输出引脚(30)上的误差信号(31)。所述软件分组误差信号(31)与输出数据分组信号(32)同步以便每个数据分组(35)被其相关的分组误差信号(33)分组或组帧。在传输总线(48)上转发的数据分组的开始相对于出现在解码器(44)的输出(45)中的数据分组的开始优先作为每312个数据分组产生训练分组的结果。所述优先在每个字段的开始被重新设置并用足够的精确度在字段的持续周期上可以预测来使得所述软件分组误差机制可行。
文档编号H04N7/24GK1647525SQ03808449
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月11日 优先权日2002年4月17日
发明者A·R·博伊勒特, M·T·马耶 申请人:汤姆森许可公司