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ATSC中NTSC抑制濾波器的設(shè)計(jì)方案

發(fā)布時(shí)間:2007/8/15 0:00:00 訪問次數(shù):459

在數(shù)字電視尚未普及之前,模擬信號(hào)NTSC服務(wù)就不會(huì)停止。因此,討論模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互影響有一定的現(xiàn)實(shí)意義。VSB傳輸系統(tǒng)干擾抑制性能的討論是基于6MHz電視信道中NTSC同信道干擾信號(hào)的主要載波分量和梳狀濾波器中周期性空隙的頻率位置。在數(shù)字傳輸中用預(yù)編碼補(bǔ)償梳狀濾波器中的空隙。如果預(yù)編碼是模擬的,就會(huì)在傳輸頻譜中產(chǎn)生峰值。因此,預(yù)編碼在模運(yùn)算中完成,由于模運(yùn)算“回卷”(wrap—around)的隨機(jī)化影響,會(huì)產(chǎn)生平坦的傳輸頻譜。
1 ATSC頻譜分析
ATSC頻譜如圖1所示。其中圖(a)表明NTSC三個(gè)主要分量的位置和大致幅度。(1)視頻載波(V)位于下邊帶的1.25MHz;(2)色度子載波(C)比視頻載波高3.58MHz;(3)伴音載波(A)比視頻載波高4.5MHz。
圖(b)是梳狀濾波器的頻響,提供周期性的頻譜空隙57×fH(=10.762MHz/12,即896.86kHz)間隔。在6MHz帶寬中有7個(gè)空隙。圖(a)和圖(b)的比較表明視頻載波比梳狀濾波器第二個(gè)空隙低2.1kHz,色度子載波接近第6個(gè)空隙,伴音載波比第7個(gè)空隙低13.6kHz。如上所述,這些值將隨特殊情況下的導(dǎo)頻偏移而有所不同。
圖(c)表明如果在6MHz帶寬居中放置VSB信號(hào),導(dǎo)頻信號(hào)位于VSB信號(hào)的低位奈奎斯特頻率點(diǎn),6MHz帶寬的309.4405595kHz處。在兩個(gè)奈奎斯特頻率點(diǎn)之間的信號(hào)帶寬是符號(hào)速率的一半,是NTSC水平掃描速率的342倍。342/286×4.5MHz=5.381118811MHz。




2 導(dǎo)頻頻偏
如圖1所示,NTSC視頻載波和模擬電視(ATV)載波之間的頻率差為56×19/22×fH。這就要求ATV頻譜相對(duì)于HDTV標(biāo)準(zhǔn)頻譜有一個(gè)頻偏,這個(gè)頻偏最大為+45.8kHz,約為6MHz帶寬的0.76%。事實(shí)上,進(jìn)一步的測(cè)量表明DTV頻率偏移的期望值依賴于本地的干擾情況。FCC規(guī)定同信道DTV/NTSC的標(biāo)準(zhǔn)頻偏是+28.615kHz。頻偏使頻譜稍高于當(dāng)前信道并進(jìn)入上鄰信道約-40dB,ATV頻譜的附加頻偏主要用來跟蹤分布在-10kHz、0kHz或10kHz范圍內(nèi)的NTSC干擾。
DTV信號(hào)在NTSC信號(hào)上鄰信道的情況下,導(dǎo)頻設(shè)置到邊帶332.138kHz±3Hz上(偏移+22.697kHz)。這個(gè)頻率進(jìn)一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz來匹配NTSC發(fā)射臺(tái)的頻偏。精確的±3Hz容限用于彌補(bǔ)NTSC接收機(jī)抑制上鄰信道DTV信號(hào)所需選擇性的不足。需要注意:精確的偏置可能導(dǎo)致NTSC接收機(jī)在空間域和時(shí)域交織生成沖擊頻率,引起無法收看。其它導(dǎo)頻偏置情形也可能存在這種情況。
如果上鄰信道干擾不存在,DTV頻偏用于應(yīng)付NTSC同頻道干擾(精確的DTV頻率值使得DTV的同頻道干擾對(duì)NTSC沒有明顯的影響)。一個(gè)DTV發(fā)射臺(tái)導(dǎo)頻對(duì)NTSC同頻干擾的標(biāo)稱偏置在邊帶338.056kHz±10Hz上,即偏移+28.615kHz。這個(gè)頻率進(jìn)一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz來匹配NTSC發(fā)射臺(tái)的頻偏。
對(duì)于DTV-DTV同信道情況,一個(gè)DTV信道可能比另一個(gè)信道偏置高19.403kHz。需要注意:這個(gè)頻率是數(shù)據(jù)段速率的1.5倍,會(huì)在連續(xù)數(shù)據(jù)段上產(chǎn)生倒相干擾;還會(huì)在連續(xù)數(shù)據(jù)場(chǎng)參考段上產(chǎn)生倒相,以致均衡器失效。
所有可能的偏置在VSB接收機(jī)上產(chǎn)生的凈影響(net effect)是因?yàn)樵谔厥庑诺郎系膶?dǎo)頻不可能在標(biāo)稱頻率上,但在38.6kHz范圍內(nèi)。
3 NTSC抑制濾波器
如圖2所示,NTSC干擾抑制濾波器(梳狀濾波器)是一個(gè)抽頭的線性前向反饋濾波器,傳遞函數(shù)為1—z-1。梳狀濾波器延遲信號(hào)12個(gè)符號(hào)(1.115μs),然后抽取一個(gè)。如果NTSC干擾信號(hào)在載波電平上有一個(gè)階躍(從低到高或從高到低),則在ATV和NTSC載頻之間一個(gè)周期的零沖擊頻率(偏移)將通過梳狀濾波器,幅值與作為瞬態(tài)干擾的NTSC階躍值成比例。這個(gè)NTSC載頻上階躍的例子出現(xiàn)在同步的頭部和尾部(40IRE單位)。如果希望的信號(hào)與不希望的信號(hào)的功率比(D/U)足夠大,數(shù)據(jù)判決錯(cuò)誤就會(huì)出現(xiàn)。但交織會(huì)分散錯(cuò)誤,使得RS糾錯(cuò)變得容易(RS能糾10字節(jié)錯(cuò)誤/段)。




因?yàn)樵谑釥顬V波器空隙附近仍然有接近NTSC信號(hào)頻率的邊帶能量,會(huì)使DTV接收機(jī)在同信道狀態(tài)下產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移,如NTSC能量在連續(xù)數(shù)據(jù)段中的相位偏離。
雖然梳狀濾波器減小了NTSC干擾,但數(shù)據(jù)也被改變。7個(gè)數(shù)據(jù)眼(8級(jí))變成了14個(gè)數(shù)據(jù)眼(15級(jí))。這種變化是因?yàn)樘厥馇闆r下的符號(hào)內(nèi)干擾部分響應(yīng)過程不能使眼圖關(guān)閉反而使同等幅度下數(shù)據(jù)眼加倍。但改變后的數(shù)據(jù)信號(hào)能被格狀解碼器正確解碼。
4 NTSC信號(hào)的檢測(cè)與梳狀濾波器的切換
NTSC干擾也可以用圖2所示的電路來檢測(cè)。在梳狀濾波器的輸入和輸出測(cè)量二進(jìn)制數(shù)據(jù)場(chǎng)同步的信號(hào)干擾加噪聲比,并比較兩次結(jié)果,由生成的兩個(gè)誤差信號(hào)來完成。通過比較接收到的信號(hào)和保存的場(chǎng)同步參考信號(hào)生成第一個(gè)誤差信號(hào);通過比較梳狀濾波器的輸出信號(hào)和保存的場(chǎng)同步參考信號(hào)再經(jīng)過梳狀濾波器之后的信號(hào)生成第二個(gè)誤差信號(hào)。誤差信號(hào)經(jīng)過平方和積分器獲得一個(gè)預(yù)定的電平之后,由最大的信噪比(最低的干擾能量)的路徑自動(dòng)切入/出系統(tǒng)。
典型流程是:如果梳狀濾波器路徑是好的,步長(zhǎng)為一個(gè)確定的權(quán)重因子的8位置信

在數(shù)字電視尚未普及之前,模擬信號(hào)NTSC服務(wù)就不會(huì)停止。因此,討論模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互影響有一定的現(xiàn)實(shí)意義。VSB傳輸系統(tǒng)干擾抑制性能的討論是基于6MHz電視信道中NTSC同信道干擾信號(hào)的主要載波分量和梳狀濾波器中周期性空隙的頻率位置。在數(shù)字傳輸中用預(yù)編碼補(bǔ)償梳狀濾波器中的空隙。如果預(yù)編碼是模擬的,就會(huì)在傳輸頻譜中產(chǎn)生峰值。因此,預(yù)編碼在模運(yùn)算中完成,由于模運(yùn)算“回卷”(wrap—around)的隨機(jī)化影響,會(huì)產(chǎn)生平坦的傳輸頻譜。
1 ATSC頻譜分析
ATSC頻譜如圖1所示。其中圖(a)表明NTSC三個(gè)主要分量的位置和大致幅度。(1)視頻載波(V)位于下邊帶的1.25MHz;(2)色度子載波(C)比視頻載波高3.58MHz;(3)伴音載波(A)比視頻載波高4.5MHz。
圖(b)是梳狀濾波器的頻響,提供周期性的頻譜空隙57×fH(=10.762MHz/12,即896.86kHz)間隔。在6MHz帶寬中有7個(gè)空隙。圖(a)和圖(b)的比較表明視頻載波比梳狀濾波器第二個(gè)空隙低2.1kHz,色度子載波接近第6個(gè)空隙,伴音載波比第7個(gè)空隙低13.6kHz。如上所述,這些值將隨特殊情況下的導(dǎo)頻偏移而有所不同。
圖(c)表明如果在6MHz帶寬居中放置VSB信號(hào),導(dǎo)頻信號(hào)位于VSB信號(hào)的低位奈奎斯特頻率點(diǎn),6MHz帶寬的309.4405595kHz處。在兩個(gè)奈奎斯特頻率點(diǎn)之間的信號(hào)帶寬是符號(hào)速率的一半,是NTSC水平掃描速率的342倍。342/286×4.5MHz=5.381118811MHz。




2 導(dǎo)頻頻偏
如圖1所示,NTSC視頻載波和模擬電視(ATV)載波之間的頻率差為56×19/22×fH。這就要求ATV頻譜相對(duì)于HDTV標(biāo)準(zhǔn)頻譜有一個(gè)頻偏,這個(gè)頻偏最大為+45.8kHz,約為6MHz帶寬的0.76%。事實(shí)上,進(jìn)一步的測(cè)量表明DTV頻率偏移的期望值依賴于本地的干擾情況。FCC規(guī)定同信道DTV/NTSC的標(biāo)準(zhǔn)頻偏是+28.615kHz。頻偏使頻譜稍高于當(dāng)前信道并進(jìn)入上鄰信道約-40dB,ATV頻譜的附加頻偏主要用來跟蹤分布在-10kHz、0kHz或10kHz范圍內(nèi)的NTSC干擾。
DTV信號(hào)在NTSC信號(hào)上鄰信道的情況下,導(dǎo)頻設(shè)置到邊帶332.138kHz±3Hz上(偏移+22.697kHz)。這個(gè)頻率進(jìn)一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz來匹配NTSC發(fā)射臺(tái)的頻偏。精確的±3Hz容限用于彌補(bǔ)NTSC接收機(jī)抑制上鄰信道DTV信號(hào)所需選擇性的不足。需要注意:精確的偏置可能導(dǎo)致NTSC接收機(jī)在空間域和時(shí)域交織生成沖擊頻率,引起無法收看。其它導(dǎo)頻偏置情形也可能存在這種情況。
如果上鄰信道干擾不存在,DTV頻偏用于應(yīng)付NTSC同頻道干擾(精確的DTV頻率值使得DTV的同頻道干擾對(duì)NTSC沒有明顯的影響)。一個(gè)DTV發(fā)射臺(tái)導(dǎo)頻對(duì)NTSC同頻干擾的標(biāo)稱偏置在邊帶338.056kHz±10Hz上,即偏移+28.615kHz。這個(gè)頻率進(jìn)一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz來匹配NTSC發(fā)射臺(tái)的頻偏。
對(duì)于DTV-DTV同信道情況,一個(gè)DTV信道可能比另一個(gè)信道偏置高19.403kHz。需要注意:這個(gè)頻率是數(shù)據(jù)段速率的1.5倍,會(huì)在連續(xù)數(shù)據(jù)段上產(chǎn)生倒相干擾;還會(huì)在連續(xù)數(shù)據(jù)場(chǎng)參考段上產(chǎn)生倒相,以致均衡器失效。
所有可能的偏置在VSB接收機(jī)上產(chǎn)生的凈影響(net effect)是因?yàn)樵谔厥庑诺郎系膶?dǎo)頻不可能在標(biāo)稱頻率上,但在38.6kHz范圍內(nèi)。
3 NTSC抑制濾波器
如圖2所示,NTSC干擾抑制濾波器(梳狀濾波器)是一個(gè)抽頭的線性前向反饋濾波器,傳遞函數(shù)為1—z-1。梳狀濾波器延遲信號(hào)12個(gè)符號(hào)(1.115μs),然后抽取一個(gè)。如果NTSC干擾信號(hào)在載波電平上有一個(gè)階躍(從低到高或從高到低),則在ATV和NTSC載頻之間一個(gè)周期的零沖擊頻率(偏移)將通過梳狀濾波器,幅值與作為瞬態(tài)干擾的NTSC階躍值成比例。這個(gè)NTSC載頻上階躍的例子出現(xiàn)在同步的頭部和尾部(40IRE單位)。如果希望的信號(hào)與不希望的信號(hào)的功率比(D/U)足夠大,數(shù)據(jù)判決錯(cuò)誤就會(huì)出現(xiàn)。但交織會(huì)分散錯(cuò)誤,使得RS糾錯(cuò)變得容易(RS能糾10字節(jié)錯(cuò)誤/段)。




因?yàn)樵谑釥顬V波器空隙附近仍然有接近NTSC信號(hào)頻率的邊帶能量,會(huì)使DTV接收機(jī)在同信道狀態(tài)下產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移,如NTSC能量在連續(xù)數(shù)據(jù)段中的相位偏離。
雖然梳狀濾波器減小了NTSC干擾,但數(shù)據(jù)也被改變。7個(gè)數(shù)據(jù)眼(8級(jí))變成了14個(gè)數(shù)據(jù)眼(15級(jí))。這種變化是因?yàn)樘厥馇闆r下的符號(hào)內(nèi)干擾部分響應(yīng)過程不能使眼圖關(guān)閉反而使同等幅度下數(shù)據(jù)眼加倍。但改變后的數(shù)據(jù)信號(hào)能被格狀解碼器正確解碼。
4 NTSC信號(hào)的檢測(cè)與梳狀濾波器的切換
NTSC干擾也可以用圖2所示的電路來檢測(cè)。在梳狀濾波器的輸入和輸出測(cè)量二進(jìn)制數(shù)據(jù)場(chǎng)同步的信號(hào)干擾加噪聲比,并比較兩次結(jié)果,由生成的兩個(gè)誤差信號(hào)來完成。通過比較接收到的信號(hào)和保存的場(chǎng)同步參考信號(hào)生成第一個(gè)誤差信號(hào);通過比較梳狀濾波器的輸出信號(hào)和保存的場(chǎng)同步參考信號(hào)再經(jīng)過梳狀濾波器之后的信號(hào)生成第二個(gè)誤差信號(hào)。誤差信號(hào)經(jīng)過平方和積分器獲得一個(gè)預(yù)定的電平之后,由最大的信噪比(最低的干擾能量)的路徑自動(dòng)切入/出系統(tǒng)。
典型流程是:如果梳狀濾波器路徑是好的,步長(zhǎng)為一個(gè)確定的權(quán)重因子的8位置信

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