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CN1711801B - 用于接收机的方法 - Google Patents

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CN1711801B CN2003801035351A CN200380103535A CN1711801B CN 1711801 B CN1711801 B CN 1711801B CN 2003801035351 A CN2003801035351 A CN 2003801035351A CN 200380103535 A CN200380103535 A CN 200380103535A CN 1711801 B CN1711801 B CN 1711801B
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Abstract

本发明涉及用于接收机(1)的方法，该接收机具有这样的信号路径(3)，在该信号路径中包括：调谐器(4)；用于提供包括基带立体声和信号、19kHz立体声导频和立体声差信号的模拟立体声多路复用信号的频率解调器电路(5)，该多路复用信号是在受抑制38kHz副载波上双边带调幅的；用于将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号的采样器(6)；和用于将时间离散数字立体声多路复用信号解码成时间离散数字立体声和信号和时间离散数字立体声差信号的立体声解码器(7)。按照本发明，将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号，并且然后将时间离散数字立体声多路复用信号频移19kHz的频率。

Description

用于接收机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于接收机的方法、一种接收机和一种用于接收机的立体声解码器，该接收机具有这样的信号路径，该信号路径中包括调谐器、用于提供模拟立体声多路复用信号(包括基带立体声和信号、19kHz立体声导频音和立体声差信号，该多路复用信号是在受抑制38kHz副载波上双边带调幅的)的频率解调器电路，用于将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号的采样器和用于将时间离散数字立体声多路复用信号解码成时间离散数字立体声和信号和时间离散数字立体声差信号的立体声解码器。
背景技术
在调频立体声多路复用信号中，立体声信号是具有在39kHz的载波上调制的抑制载波的双边带(简写为DSB-SC)。使用该多路复用信号中的19kHz导频音来重构用于解调的载波相位和频率。由于具有抑制载波的双边带的结果，相同的立体声信息同时存在于23-38kHz的下边带和38-53kHz的上边带中。不过，在调频传输和解调之后，噪声功率谱密度是迅速增大的频率的函数，即，上边带中的噪声要比下边带中的噪声高得多。因此，仅使用下边带立体声信息的立体声解码器会具有较好的性能。
为了实现这个目的，可以使用具有有限脉冲响应的半带滤波器(简称为FIR半带滤波器)，该半带滤波器正好在38kHz周围具有理想的非对称幅度响应，以致在上和下边带折叠在一起的时候，它们完美地重构出立体声信号，即使大部分上边带已经遭到了抑制。当然必须将所提到的38kHz锁相到立体声多路复用信号中的19kHz导频音上。
为了得到在38kHz周围具有完美对称性的数字滤波器，在EP05126061B1和EP02075981(尚未公开)中介绍了两种可行的解决方案。在EP0512606B1中，通过将模拟数字转换器的采样频率锁相在38kHz的倍数上来解决所述问题，从而在采样频率的一半(简写为FS/2)上具有-6dB的普通FIR半带滤波器可以作为上述滤波器。在EP02075981中，是通过这样的方法来解决上述问题的：将立体声多路复用信号复调制为直流，后面跟一个在直流处具有-6dB的复半带FIR。
发明内容
本发明的目的是给出一种用于接收机的简单方法、一种简单的接收机和一种用于接收机的对时间离散数字立体声多路复用信号进行解码的简单的立体声解码器。
根据本发明，将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号，并且然后将时间离散数字立体声多路复用信号频移19kHz的频率，这意味着，在频移之后，导频音处于DC状态下并且准备好了通过提供锁相环的低通滤波器进行提取的准备。
优选地，将经过19kHz频移的信号进一步频移19kHz.这意味着，调幅信号的双边带的中心处于DC状态下，并且将会由抽选(decimation)滤波器从频移了两次的信号中提取立体声差信号.只有通过两次频移，导频音和立体声差信号才会准备好接受提取，并且然后将它们供应出去.
优选地，在抽选滤波器的前面，由复滤波器从频移了两次的信号中提取立体声差信号的下边带。如果省掉复滤波器，而是直接在调制之后仅使用实部，那么立体声信号的两个边带折叠在一起会得到普通的DSB-SC解调。因此，对于两个边带都得到使用的普通立体声解码器和仅使用下边带的较好的立体声解码器，都可以使用相同的接收机。接收机中仅有的差别是复滤波器。在软件中，这个复滤波器可以看作是一次升级，如果加入了它，需要每秒多出百万条指令(简称为MIPS)，但是声音质量会更高。
优选地，立体声和信号是通过第二抽选滤波器从并联支路中的时间离散数字立体声多路复用信号中提取的。在两个支路中的抽选滤波器是一样的，一个用于立体声和信号的解码，另一个用于立体声差信号的解码。
附图说明
现在将参照附图对按照本发明的实施方式进行介绍，其中：
附图1表示接收机的框图，
附图2表示立体声解码器的框图，
附图3表示具有立体声多路复用信号和滤波器曲线的曲线图，和
附图4表示复半带滤波器幅度响应。
具体实施方式
附图1表示带有天线2的接收机1，接收机1具有信号路径3，在该信号路径3中包括调谐器4、用于提供模拟立体声多路复用信号(包括基带立体声和信号(也称为单声道信号L+R)、19kHz立体声导频音和立体声差信号(也称为立体声信号L-R)，该多路复用信号是在受抑制38kHz副载波上双边带调幅的)的频率解调器电路5、用于将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号的A/D转换器6(简称为采样器)和用于将时间离散数字立体声多路复用信号解码成时间离散数字立体声和信号和时间离散数字立体声差信号的立体声解码器7。A/D转换器6经输入端8向立体声解码器7提供时间离散数字立体声多路复用信号(简称为时间离散数字MPX)。立体声解码器7包括第一信号支路9，该第一信号支路9中包括第二解调器10、复滤波器11、低通抽选滤波器12(用于提取立体声信号L-R)、下采样器13和输出端14。输出端14提供时间离散数字立体声差信号L-R。立体声解码器7包括第二并联信号支路15，该第二并联信号支路15中包括第二低通抽选滤波器16(用于提取单声道信号L+R)、第二下采样器17和第二输出端18。第二输出端18提供时间离散数字立体声和信号L+R。
附图2表示第二解调器10，该第二解调器10包括第一频移电路21(也称为相位旋转器电路)和第二频移电路22(也称为相位旋转器电路)、低通滤波器23(简称为LPF)和锁相环24(简称为PLL).相位旋转器电路21和22(简称为相位旋转器)是串联的并且是采取相同方式实现的.第一相位旋转器21包括三个输入端25-27和三个输出端28-30，其中三个输入端定义了输入信号x_in、y_in和z_in，三个输出端定义了输出信号x_out、y_out和z_out，而第二相位旋转器22包括三个输入端31-33和三个输出端34-36，其中三个输入端也定义了输入信号x_in、y_in和z_in，三个输出端也定义了输出信号x_out、y_out和z_out.为输入端25供应MPX信号.为输入端26供应逻辑零，为输入端27和33供应锁相环的相位信号.输出端28和29与输入端31和32相连接.低通滤波器23与输出端28相连接.两个输出端34和35都与复滤波器10相连接并且供应实和虚立体声信号.输出端30和36未使用.PLL 24为输入端27和33供应信号。
附图3表示MPX信号以及在38kHz上为-6dB的半带滤波器的曲线。
附图4表示复半带滤波器的幅度响应。
可以将立体声解码器7的功能描述如下：
输入端8处的MPX信号应该以106kHz或更高的频率进行采样，从而直到53kHz的立体声信号频率都能够出现。通过使用系数X对MPX信号抽选，以致达到期望的音频采样率，来提取单声道信号。在支路15的末端需要使用一个额外的低通滤波器(未示出)，来除去导频音残留。抽选滤波器16原则上可以是任何类型的抽选滤波器，并且并非必须是FIR滤波器。立体声信号L-R是通过这样的过程获得的：将MPX信号从-38kHz解调为直流，这相当于频移+38kHz，随后进行复滤波，然后进行与单声道信号L+R完全一样的抽选和滤波。直流(简写为DC)的意思是，没有频率或频率为零。如果有38kHz的频移，则立体声差信号的双边带在其中央处为DC。
MPX信号使用复相位旋转器21和22频移+38kHz。经过频移的MPX信号是复信号，其中立体声信号的下边带在为0-15kHz的频率间隔，而立体声信号的上边带为负频率-15-0kHz。复滤波器11是在DC上具有-6dB的频移半带滤波器，抑制负频率并且通过正频率。
附图4表示复半带滤波器11从-Fs/2到Fs/2按照线性比例画出的幅度响应。在对经过频移的MPX信号应用时，导致了与附图3中所示的滤波器相类似的操作。
通过频移-38kHz和使用抑制正频率的频移半带滤波器进行滤波，得到了相同的结果。在采集了实部之后，不管使用什么方法，将正和负频率折叠在一起。
频移是分成+19kHz的两级完成的，从而PLL 24能够锁定19kHz的导频音，在经过第一相位旋转器21之后，该导频音变成了DC。LPF 23抑制PLL环中的音频分量，因为这些音频分量对于DC状态下的导频音来说是噪音。PLL 24的输出信号是锁定在导频音上的19kHz的锯齿信号。相位旋转器21和22的操作可以由下式描述
x_out＝x_in cos(πz_in)-y_in sin(πz_in)
y_out＝y_in cos(πz_in)+x_in sin(πz_in)
或者以复数记法写为：
(x_out+j y_out)＝(x_in+j y_in)ejx 2_in
这意谓着复调制，或者换句话说，是使用z_in信号的频率进行的输入信号的频移.相位旋转器21和22是微处理器(简称为μ处理器)，其中将复平面内的向量旋转给定的角度.相位旋转器21和22(在复域中)是采用相同的方式实现的.所有其它的滤波器12、13、16和17是实域中的.采用滤波器12、13、16和17实现的抽选链对于单声道和立体声信号而言是相同的，所以使用了相同的滤波系数.如果省掉复滤波器11，而是直接在调制之后仅使用实部，则立体声信号的两个边带折叠在一起会得到普通的DSB-DC解调.因此，对于两个边带都得到使用的普通立体声解码器和仅使用下边带的较好的立体声解码器，都可以使用相同的框图.框图中仅有的差别是复滤波器11.在软件中，这个复滤波器可以看作是一次升级，如果加入了它，需要每秒多出百万条指令(简称为MIPS)，但是声音质量会更高.
附图标记列表
1     接收机
2     天线
3     信号路径
4     调谐器
5     解调器
6     采样器，A/D转换器
7     立体声解码器
8     输入端
9     第一信号支路
10    第二解调器
11    复滤波器
12    第一低通抽选滤波器
13    第一下采样器
14    第一输出端
15    第二信号支路
16    第二低通抽选滤波器
17    第二下采样器
18    第二输出端21
21    第一相位旋转器
22    第二相位旋转器
23    低通滤波器
24    锁相环
25    第一输入端pr1
26    第二输入端pr1
27    第三输入端pr1
28    第一输出端pr1
29    第二输出端pr1
30    第三输出端pr1
31    第一输入端pr2
32    第二输入端pr2
33    第三输入端pr2
34    第一输出端pr2
35    第二输出端pr2
36    第三输出端pr2

Claims (10)

1.用于接收机(1)的方法，该接收机具有这样的信号路径(3)，在该信号路径中包括：调谐器(4)；用于提供包括基带立体声和信号、19kHz立体声导频信号和立体声差信号的模拟立体声多路复用信号的频率解调器电路(5)，该多路复用信号是在受抑制38kHz副载波上双边带调幅的；用于将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号的采样器(6)；和用于将时间离散数字立体声多路复用信号解码成时间离散数字立体声和信号以及时间离散数字立体声差信号的立体声解码器(7)，其特征在于
模拟立体声多路复用信号被转换成时间离散数字立体声多路复用信号，然后被频移19kHz的频率以提取导频信号，然后被进一步频移另一个19kHz的频率以提取立体声差信号。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过低通滤波器(12)从被进一步频移了另一个19kHz的频率的信号中提取立体声差信号。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在低通滤波器(12)之前，通过复滤波器(11)从被进一步频移了另一个19kHz的频率的信号中提取立体声差信号的下边带。
4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，立体声和信号是通过第二低通滤波器(16)从并联支路(15)中的时间离散数字立体声多路复用信号中提取的。
5.接收机(1)，该接收机具有这样的信号路径(3)，在该信号路径中包括：调谐器(4)；用于提供包括基带立体声和信号、19kHz立体声导频信号和立体声差信号的模拟立体声多路复用信号的频率解调器电路(5)，该多路复用信号是在受抑制38kHz副载波上双边带调幅的；用于将模拟立体声多路复用信号转换成时间离散数字立体声多路复用信号的采样器(6)；和用于将时间离散数字立体声多路复用信号解码成时间离散数字立体声和信号以及时间离散数字立体声差信号的立体声解码器(7)，其特征在于，立体声解码器(7)包括两个频移电路(21，22)的串联装置，第一频移电路(21)用于将时间离散数字立体声多路复用信号频移19kHz的频率以提取导频信号，第二频移电路(22)用于将时间离散数字立体声多路复用信号进一步频移另一个19kHz的频率以提取立体声差信号。
6.按照权利要求5所述的接收机，其特征在于，立体声解码器(7)包括用于提取立体声差信号的低通滤波器(12)。
7.按照权利要求6所述的接收机，其特征在于，立体声解码器(7)包括在低通滤波器(12)之前的用于提取立体声差信号的下边带的复滤波器(11)。
8.按照权利要求5、6或7所述的接收机，其特征在于，立体声解码器(7)包括用于在并联支路(15)中提取立体声和信号的第二低通滤波器(16)。
9.一种立体声解码器(7)，其用于从时间离散数字立体声多路复用信号中提取导频信号、立体声差信号以及立体声和信号，其特征在于，立体声解码器(7)包括两个频移电路(21，22)的串联装置，第一频移电路(21)用于将时间离散数字立体声多路复用信号频移19kHz的频率以提取导频信号，第二频移电路(22)用于将时间离散数字立体声多路复用信号进一步频移另一个19kHz的频率以提取立体声差信号。
10.按照权利要求9所述的立体声解码器，其特征在于，频移电路(21，22)是相位旋转器。
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