CN1070012C - 全数字vsb调制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高清晰度电视(HDTV)地面传输***和数字通信***的全数字VSB调制器，包括余弦和正弦两路调制电路、和相加器、网孔均衡器、D/A变换器、上变频器及带通滤波器。由于本发明的全数字VSB调制器不需要宽带移相器。结构平衡对称，从而有效地避免了信道带内纹波和带外抖动的扩大及相位特性的恶化。

Description

全数字VSB调制器

本发明涉及用于高清晰度电视(HDTV)地面传输***和数字通信***的调制器，特别涉及一种用于HDTV地面传输***和数字通信***的多电平数字残留边带(VSB)调制器。

多电平数字残留边带(VSB)调制通常采用导频调制。其中，VSB调制器因为实现方法的差异而有不同的复杂度。实现VSB调制的经典方法主要有滤波法和移相法两种，滤波法通过基带和中频滤波来获得VSB信号，在一般情况下很难保证频谱成形的精度，在多电平调制中应用较少，图1表示现有技术中用移相法来实现VSB调制器的工作原理图，移相法需要引入一个希尔伯特(Hilbert)滤波器和一个残留边带成形滤波器，使得I、Q两路的实现结构不平衡，很难保证相同的时延以及一致的幅度和相位特性。另外VSB调制通常需要一个正交平衡调制器，该调制器必须具有较高的幅度平衡度、相位正交度以及中频抑制度，上述模拟滤波器是难以做到的。因此，在多电平传输的情况下必须采用更为有效的调制技术。

本发明的目的是提供一种用于高清晰度电视(HDTV)地面传输***和数字通信***的全数字VSB调制器。

根据上述目的，该全数字VSB调制器包括：余弦和正弦两路调制电路、加法器、网孔均衡器、D/A变换器、上变频器、带通滤波器，而每路调制电路都由第一正交调制器、零值内插器、边带形成器和第二正交调制器组成，其中，第一正交调制器，用于对输入实信号的余弦(或正弦)分量进行频率为f_s/4预正交调制；零值内插器，用于二倍频升抽样，(即频率提升，在数据之间插零，如先数据为…a₀,a₁,a₂,a₃，升抽样后为…0,a₀,0,a₁,0,a₂,0,a₃)，以使随后的边带成形滤波器工作在二倍比特率上；边带成形滤波器，用于对各自边带信号进行低通滤波，以得到上边带分量i(n)或下边带分量g(n)；第二正交调制器，用于将上述的上边带分量i(n)或下边带分量g(n)进行线性频谱搬移，其频偏为f_s/2；加法器，用于将两路第二正交调制器输出的一边带分量i(n)或下边带分量g(n)进行相加，以得到中频为3f_s/4的数字VSB已调信号，余弦调制电路的两个正交调制器可用“×1,0,-1,0”逻辑，即对数据循环地进行“保持—清零—取反—清零”过程来完成余弦调制，正弦调制电路的两个正交调制器可用“×0,1,0,-1”逻辑，即对输入数据流循环地进行“清零—保持—清零—取反”过程来完成正弦调制成形滤波器和网孔均衡器均可采用横向滤波器，两路成形横向滤波器后面的数字电路工作于2倍符号速率上。

与现有技术相比较，本发明具有下列优点：

1、由于本发明不需要宽带移相器，结构平衡对称，不需要模拟正交平衡调制器，从而有效地避免了信道带内纹波和带外抖动的扩大及相位特性的恶化。

2、硬件实现简单，调试方便。

3、适用于对称滚降的情况，并且这种方法可以应用于多电平VSB调制中。

本发明的上述目的和其它优点在参照各附图对优选实施例的详细描述中将变得更为清楚，其中：

图1是现有技术的使用移相法的VSB调制器的方框图；

图2是根据本发明的一种全数字VSB调制器的方框图；

图3是用于说明图2的全数字VSB调制器的VSB调制过程的示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的全数字VSB调制器的方框图；

图5是在HDTV中的8VSB调制器的仿真结果图。

参照图2，根据本发明的一种用于HDTV地面传输***和数字通信***的全数字VSB调制器，该调制器包括：余弦和正弦两路调制电路、加法器(9)、网孔均衡器(10)、D/4变换器(11)、上变频器(12)、带通滤波器(13)、而每路调制电路由第一正交调制器(1)或(2)，零值内插器(3)或(4)，边带成形滤波器(5)或(6)，第二正交调制器(7)或(8)组成。

现参照图3来说明图2全数字VSB调制器的工作过程，图3(a)所示为信号功率谱，图中L、H分别表示单边频谱的低频和高频部分。由于是实信号，故正频域或负频域的频谱特性相同，且周期为2。

如图2所示，输入码流a(n)的余弦分量和正弦分量分别输入到各自的第一正交调制器(1)、(2)，在各自的正交调制器中进行频率为fs/4(相当于数字频率为π/2)的预正交调制，以将上下两个完整的单边带分别移到零频附近，例如图3(a)所示。此时，仅当VSB信号残留边带两端采用对称滚降的形式，才可用一个实边带成形滤波器h(n)(正负频谱共轭对称)，如图2的边带成形滤波器(5)、(6)分别对上述边带信号进行低通滤波，从而得到两个分离的边带信号，即上边带分量i(n)和下边带分量g(n)两个频谱对称的复共轭信号如图3(b)。h(n)决定了最终的VSB输入信号的残留和滚降特性。

如图3(c)所示，上述边带分量分别经第二正交调制器(7)、(8)进行线性频谱搬移，频偏为fs/2，然后再将经频谱搬移fs/2的二个边带分量i(n)和g(n)进行相加，即得到数字VSB已调信号。此时，由于所得的信号包含的最大频率分量超过了fs/2，故在频谱搬移(调制)之前，必须将i(n)和g(n)进行1∶2的升抽样，以避免频谱混选。在图2中，零值内插器(3)、(4)，用于二倍频升抽样，使得其后的边带成形滤波器(5)、(6)工作于二倍的比特率上。

图3描述的是下残留边带调制的情况，此时的数字调制中频为：SDI=fs/4+fs/2=3fs/4

在实际应用中，这与***所要求的中频fI可能有所不同，因此，上述数字VSB已调信号输入到具有反Sinc函数频率特性的网孔均衡器(10)，以补偿频谱失真，再经D/A变换器(12)送到上频器(12)进行上变频，经上变频后的信号送到带通滤器(13)，输出标称中频输出，即全数字VSB信号。

图4示出了VSB调制器的硬件实现框图。图2中每路的两个正交调制器(1、7)和(2、8)可用图4中的“保持—清零—取反”逻辑来实现。这是因为正交调制器的调制相位均为π/2整数倍。因此其sin和cos值只会是1,0,-1三种。对于同相分量(I路)，只要对输入数据流循环地进行“保持—清零—取反—清零”过程就完成了余弦调制；而对正交分量(Q路)，则只须循环进行“清零—保持—清零—取反”就可以了。成形滤波器(3)、(4)和网孔均衡器(10)均可用普通的横向滤波器结构来实现，其抽头***应根据实际的信道参数来计算，而量化精度则必须值得注意的是，自I路和Q路成形横向滤波器之后的数字电路必须工作在2倍于符号速率的频率上，而第一个正交调制器(预调制器)(1)、(2)则工作在符号速率上，这样一来，内插的过程很自然地就实现了，零值内插器就可以省去。

图5表示根据本发明在HDTV中8VSB调制器的仿真结果。在信道带宽6MHz、符号率为10.76MHz、滚降因子为11.5％的情况下，选取12Bit的量化系数进行计算机仿真(不含后端模拟部分)表明，所得到的8VSB已调信号中由于带内纹波和带外抖动引起的相对码间干扰仅为10^-3，相当于将HDTV接收机理论信噪比门限提高了不到0.01db，因而不会影响HDTV可靠地传输。

Claims (5)

1、一种用于高清晰度电视(HDTV)地面传输***和数字通信***的全数字VSB调制器，包括：余弦和正弦两路调制电路、加法器、网孔均衡器、D/A变换器、上变频器及带通滤波器，而每路调制电路由第一正交调制器、零值内插器、边带成形滤波器和第二正交调制器组成，其特征在于：

第一正交调制器，用于对输入实信号的余弦(或正弦)分量进行频率为fs/4预正交调制，

零值内插器，用于二倍频升抽样(即频率提升，在数据之间插零，如先数据为…a₀,a₁,a₂,a₃…，升抽样后为…0,a₀,0,a₁,0,a₂,0,a₃…)，以使随后的边带成形滤波器工作在二倍比特率上；

边带成形滤波器，用于对各边带信号进行低通滤波，以得到上边带分量i(n)，或下边带分量g(n)，第二正交调制器，用于将上述的上边带分量i(n)或下边带分量g(n)进行线性频谱搬移，其频偏为f_s/2；

加法器，用于将两路第二正交调制器输出的上边带分量i(n)和下边带分量g(n)进行相加，以得到中频为3f_s/4的数字VSB已调信号。

2、根据权利要求1的全数字VSB调制器，其特征在于：余弦调制电路的两个正交调制器可用“×1,0,-1,0”逻辑，即对输入数据流循环地进行“保持—清零—取反—清零”过程来完成余弦调制。

3、根据权利要求1的全数字VSB调制器，其特征在于：正弦调制电路的两个正交调制器可用“×0,1,0,-1”逻辑，即对输入数据流循环地进行“清零—保持—清零—取反”过程来完成正弦调制。

4、根据权利要求1的全数字VSB调制器，其特征在于：成形滤波器和网孔均衡器均可采用横向滤波器。

5、根据权利要求1的全数字VSB调制器，其特征在于：两路成形横向滤波器后面的数字电路工作于2倍符号速率上。

Images