DE68920953T2 - Anordnung mit einer verbesserten Gleichstrompegelauswertungsvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Empfangen eines Signals, mit dem einzelnen numerischen kodierten Signalperioden zugeordnete analoge Helligkeits- und Chrominanzinformationen übertragen werden, mit einer Vorrichtung zur Auswertung der Gleichstromkomponente und einer Dekodierschaltung zum Dekodieren des empfangenen numerischen Signals. Signale dieser Art sind insbesondere MAC- Signale, die analoge Helligkeits- und Chrominanz-Informationen und paketweise kodierte numerische Informationen sowie Analogspannungsstufen als Referenz für den mittleren Grauwert umfassen.
• Bei einer derartigen Vorrichtung kann es sich zum Beispiel um ein für den Empfang eines D2-MAC/Paket-Signals ausgerüstetes Fernsehgerät oder um einen "Satellitentuner" oder auch um irgendein anderes Gerät handeln, das ein Signalverarbeitungselement in einem Übertragungssystem umfaßt.
• Eine derartige Vorrichtung ist zum Beispiel aus der Patentanmeldung FR- A-2 610 773 bekannt. Danach ist ein Fernsehgerät mit Mitteln zum Wiederherstellen der Gleichstromkomponente in einzelnen aufeinanderfolgenden, einander ausschließenden Etappen ausgestattet, wobei die Auswertung zunächst anhand der über das gesamte Signal gemessenen Spitzenpegel, dann anhand der nur über den numerischen Teil des Signals hinweg gemessenen Spitzenpegel und schließlich anhand der Referenzspannungsstufen des Signals erfolgt.
• Das zugrundeliegende Problem ergibt sich daraus, daß die sogenannte "Gleichstromkomponente", die auch eine Niederfrequenzkomponente umfaßt, von den allen Übertragungssystemen eigenen Störungen betroffen ist, die mit dem Fernsehsignal in Wechselbeziehung stehen können oder auch nicht. Diese ein Störsignal darstellenden Störungen enthalten zwei Komponenten, das Niederfrequenzrauschen gegenüber der Zeilenfrequenz (untere Grenzfrequenz, Energiestreuung, 50 Hz-Rest, usw. ..) und das Modulationsrauschen, dessen spektrale Stärkenverteilung von der Art der Übertragung abhängt.
• Wenn bei dem im vorgenannten Dokument beschriebenen Fernsehgerät die über den numerischen Signalteil hinweg gemessenen Pegelspitzen verwendet werden, können sich diese Pegel mit dem numerischen Signalanteil ändern, und die Wiederherstellung der Gleichstromkomponente ist dann nicht mehr genau; und wenn man zur Bestimmung dieser Komponente die Referenzstufe verwendet, stößt man an die theoretischen Grenzen der Wiederherstellung eines Signals unter Rauschbedingungen. Tatsächlich gestattet die zu kurze Dauer der Stufe keine ausreichende Integration über eine Zeile hinweg. Es wurden daher einfache Filter vorgeschlagen, die die Informationen mehrerer Zeilen integrieren. Diese Filter basieren auf dem Prinzip eines rekursiven Filters erster Ordnung und besitzen daher den Vorteil, daß sie bei ungünstigen Übertragungsarten das Rauschen verringern, führen aber zu einem Meßfehler bei der Niederfrequenzkomponente. Versuche, die mit der Übertragung eines Fernsehsignals nach dem D2-MAC-Paket-Standard durchgeführt wurden, zeigen, daß es schwierig ist, einen Kompromiß zwischen Rauschen und Niederfrequenzrest zu erzielen, wobei ein solcher Kompromiß in jedem Fall den besonderen Bedingungen des betreffenden Modulationstyps angepaßt sein muß.
• Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, bei der diese Probleme gelöst sind. Hierzu umfaßt die Vorrichtung zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente ein Kodierelement, das ausgehend von dem dekodierten numerischen Signal eine Kodierung gleich der vornimmt, wie sie für die Erzeugung des empfangenen Signals verwendet wird, ferner eine Auswerteschaltung für die Gleichstromkomponente, die deren Wert aus Differenzen zwischen dem empfangenen kodierten Signal und dem durch das vorgenannte Kodierelement wiederhergestellten kodierten Signal berechnet, wobei der so errechnete Wert ein Gleichstromkomponenten-Korrektursignal darstellt, und eine Subtraktionsschaltung, mittels derer das Korrektursignal über die gesamte Dauer einer Zeile hinweg vom empfangenen Signal abgezogen wird.
• Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung ferner eine der Auswerteschaltung nachgeschaltete Filterschaltung, bestehend vorzugsweise aus einer einfachen Mittelungsschaltung.
• Dies bietet den Vorteil, die Auswirkung des Rauschens auf die Bestimmung der Gleichstromkomponente zu vermindern.
• Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ein der Auswerteschaltung für die Gleichstromkomponente nachgeschaltetes Filter, das gleichzeitig die Korrektursignale mehrerer Zeilenabtastperioden zum Abgleich des Korrektursignals verwendet, bevor dieses in der Subtraktionsschaltung vom empfangenen Signal abgezogen wird, wobei dieses Filter als Filter mit endlicher Impulscharakteristik, zum Beispiel als Mittelungsschaltung, ausgebildet ist, und der Subtraktionsschaltung eine Verzögerungsschaltung für das empfangene Signal zum Ausgleich der durch das Filter bedingten Verzögerung vorgeschaltet ist.
• Die Erfindung beruht daher auf dem Prinzip, aus dem Signal zusätzliche Informationen über die Niederfrequenzkomponente durch wirksame Ausnutzung der numerischen Periode zu gewinnen, und andererseits Informationen mit Hilfe eines entsprechenden Filters unter Erhaltung der Niederfrequenzkomponente über mehrere Zeilen hinweg zu integrieren.
• Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung ferner am Eingang des Dekodierers mit einer Subtraktionsschaltung ausgestattet, in der das Korrektursignal vom empfangenen Signal abgezogen wird. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Dekodierung.
• Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung beruht darauf, daß das Vorhandensein des Kodierelements eine Beurteilung der Zuverlässigkeit des empfangenen Signals ermöglicht. Vorzugsweise weist die Vorrichtung daher eine Validierungsschaltung auf, die auf der Grundlage der Messung des Abstandes zwischen dem empfangenen Signal und dem wiederhergestellten Signal die Berücksichtigung des Korrektursignals steuert.
• Ein Ausführungsbeispiel, das nicht einschränkend zu verstehen ist, ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen:
• Fig. 1 ein Schaltbild der bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente in einer erfindungsgemaßen Vorrichtung; und
• Fig. 2 die für die Entscheidung und Rückkodierung bei einem doppeltbinären Signal und einem Schwellwertdekoder berücksichtigten Pegel.
• Es liegt ein verstärktes Signal an, zum Beispiel ein D2-MAC-Paket- Signal, das zunächst eine Periode doppelt-binär kodierter numerischer Daten von 10us Dauer aufweist, dann eine Referenzstufe des mittleren Graupegels von nur 0,75us Dauer, gefolgt von einer die Chrominanzdaten repräsentierenden analogen Signalperiode und einer die Zeile beendenden, die Helligkeitsinformationen repräsentierenden analogen Signalperiode.
• In Fig. 1 wird das bei 1 anstehende verstärkte Signal zunächst einer herkömmlichen, auf den Zeilenstufen basierenden Gleichspannungs-Abgleichvorrichtung 2, zugeführt. Die Vorrichtung umfaßt anschließend einen Dekodierer für die numerischen Daten 3, dann ein Kodierelement 4 für diese Daten von derselben Art, wie sie auch für die Erzeugung des empfangenen Signals verwendet werden. Der Dekodierer für die numerischen Daten 3 kann in herkömmlicher Weise in Form eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz von 5 MHz ausgebildet sein, dem ein Schwellwertdekodierer oder gegebenenfalls ein Viterbi-Dekodierer nachgeschaltet ist.
• Eine zugehörige Schaltung 5 ermöglicht auf der Grundlage des am Eingang des Dekodierers 3 anliegenden Signals die Validierung des wiederhergestellten numerischen Signals. Das wiederhergestellte kodierte numerische Signal wird in der Auswerteschaltung 6 mit dem anliegenden Signal verglichen, wobei letzteres entweder am Eingang 1 oder am Ausgang des herkömmlichen Gleichstrom-Abgleichsystems 2 abgenommen wird; die Möglichkeit dieser Wahl ist in der Figur durch einen Umschalter 18 angedeutet, der körperlich nicht zwingend vorhanden sein muß; vielmehr kann eine definitive Wahl durch einen entsprechenden Anschluß konstruktiv festgelegt werden. Aus dem genannten Vergleich leitet die Auswerteschaltung 6 ein Korrektursignal ab. In ihrer einfachsten Form besteht die Auswerteschaltung 6 aus einer Schaltung, die das empfangene Signal und das wiederhergestellte Signal voneinander abzieht. Bei einer weiterentwickelten Ausführungsform, die jedoch nicht zwingend erforderlich ist, kann sie auch als rekursive Schaltung ausgebildet sein, die ein vorhergehendes Korrektursignal dadurch korrigiert, daß sie ihm ein Signal hinzufügt, das aus Differenzen zwischen dem empfangenen Signal und dem wiederhergestellten Signal (d.h. nicht nur aus Differenzen im mathematischen Sinne, sondern auch aus Differenzen zwischen anderen Parametern, die auf eine Abweichung hinweisen), gewichtet durch einen festen oder variablen Koeffizienten, der von den Merkmalen des Übertragungskanal abhängen kann, errechnet wird.
• Der Auswerteschaltung 6 ist eine Filterschaltung 7 nachgeschaltet. Zusätzlich zu den normalerweise vorliegenden Informationen über die Referenzstufe (die immer vorhanden ist, da die Signale dieser Stufe von der Schaltung 6 als Teil der doppelt-binären Datengruppe behandelt werden) werden der Schaltung 7 aus der doppelt-binären Datengruppe gewonnene und von der Schaltung 6 gelieferte Informationen zugeführt, die nach entsprechender Validierung die Wiederherstellung der Niederfrequenzkomponente gestatten. Die Schaltung 7, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als einfache Mittelungsschaltung ausgebildet ist, liefert einen Ergebniswert pro Zeile. Das Korrektursignal wird am Eingang des Dekodierers 3 in einer Subtraktionsschaltung 19 vom empfangenen Signal abgezogen. Je nach Position des Umschalters 15 ist das so abgezogene Signal entweder das am Ausgang der Auswerteschaltung 6 oder das am Ausgang der Filterschaltung 7 anliegende Signal. Wie im Falle des Umschalters 18 kann auch der Umschalter 15 weggelassen werden, wenn konstruktiv ein bestimmter Anschluß vorgesehen wird. Der am Ausgang der Filterschaltung 7 anliegende Ergebniswert wird anschließend in einer Schaltung 8 verarbeitet, wo er unter Anwendung der für die vorhergehenden Zeilen erhaltenen Werte gewichtet wird. Bei dieser aus einem Filter bestehenden Schaltung kann es sich entweder um ein rekursives Filter handeln, das die Informationen synchron mit der jeweiligen Zeile liefert, oder sie kann die Informationen um die Dauer einer ganzen Zeilenzahl verzögert liefern. Schließlich wird das Korrektursignal in der Subtraktionsschaltung 9 über die gesamte Dauer eine Zeile hinweg entweder von dem am Eingang 1 oder am Ausgang des herkömmlichen Gleichspannungs-Abgleichsystems 2 anliegenden Signal abgezogen, wobei dieses Signal eventuell (entsprechend der Verzögerung des Zeilenfilters) in einer Schaltung 10 verzögert wird, um die Synchronisation der beiden Signale zu gewährleisten.
• Fig. 2, in der die Bezugsziffern 14 Entscheidungsschwellen und die Bezugsziffern 13 drei Bereiche gleicher Breite bezeichnen, wobei die Breite eine Zuverlässigkeitsschwelle definiert, stellt die Wiederherstellung der doppelt-binären Folge für den Fall dar, daß das Element 3 ein Schwellwertdekoder ist.
• Diese Wiederherstellung läßt sich durch die folgenden logischen Operationen zusammenfassend darstellen:
• Wenn ck-Cc < Entscheidungsschwelle (14), dann k=0,
• wenn ck-Cc < negative Entscheidungsschwelle (14), dann k= -0,4,
• wenn ck-Cc > positive Entscheidungsschwelle (14), dann k= +0,4,
• wobei ck der Wert (numerische Werte in Volt) der empfangenen doppelt-binären Probe, k der Wert der wiederhergestellten doppelt-binären Probe und Cc der Wert der am Eingang des Dekodierers 3 abgezogenen Gleichstromkomponente ist.
• Die Steuerschaltung 5 liefert eine Beurteilung der Zuverlässigkeit der Wiederherstellung des doppelt-binären Signals in Form eines Validierungssignals 12, das dem Filtermodul 7 zugeführt wird. Hierzu geht sie wie folgt vor: Das wiederhergestellte Signal wird mit dem am Eingang des Dekodierers anliegenden doppelt-binären Signal verglichen, und eine bei 12 angelegte Spannung definiert eine Zuverlässigkeitsschwelle, die der maximal zulässigen Differenz zwischen den beiden Signalen entspricht, bei deren Überschreitung die wiederhergestellte Probe für die Berechnung der Niederfrequenzkomponente nicht berücksichtigt wird. Zum Beispiel wird im Falle einer D2-MAC-Paket-Dekodierung/Rückkodierung, die sich auf einhundertfünf Bits pro Zeile erstreckt, die Entscheidung über die Berücksichtigung für jedes dieser einhundertfünf Bits getroffen.
• Die Aufgabe, die diese Schaltung 5 erfüllt und die sehr einfach ist, läßt sich durch die folgende logische Operation zusammenfassend beschreiben:
• Wenn ck-Cc- k < Zuverlässigkeitsschwelle, dann Validierung.
• Die Vorrichtung ist daher mit einer Validierungsschaltung ausgestattet, die ausgehend von der Bestimmung des Abstandes zwischen dem empfangenen Signal und dem wiederhergestellten Signal die Berücksichtigung des Korrektursignals steuert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltung 8, die die Gewichtung der vom Filter 7 gelieferten Informationen mittels der aus den vorausgehenden Zeilen gewonnenen Werte ermöglicht, als nicht rekursives Filter, d.h. als sogenanntes "Filter mit endlicher Impulscharakteristik" ausgebildet. Der Vorteil dieses Filters besteht darin, daß die Ansprechverzögerung im Verhältnis zu den Eingangsdaten für eine gegebene Zeilenlänge fest ist und daher kompensiert werden kann, um eine perfekte Synchronisation zu gewährleisten.
• Eine einfache und vorteilhafte Ausführungsform wird gebildet durch einen Mittler, der eine ungerade Anzahl Daten bevorzugt. Die durch den Mittler verursachte Verzögerung entspricht der mittleren Länge und beträgt also (N-1)/2 Zeilenperioden, wenn das Filter auf N Daten reagiert. In dem fall verzögert die Schaltungsanordnung 10 um diesen Wert das verfügbare Signal am Eingang 1 oder ggf. am Ausgang des bekannten Systems zur Gleichspannungsabgleichung 2.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Empfangen eines Signals, mit dem einzelnen numerischen kodierten Signalperioden zugeordnete analoge Helligkeits- und Chrominanzinformationen übertragen werden, mit einer Vorrichtung zur Auswertung der Gleichstromkomponente und einer Dekodierschaltung (3) zum Dekodieren des empfangenen numerischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente ein Kodierelement (4) umfaßt, das ausgehend von dem dekodierten numerischen Signal eine Kodierung gleich der vornimmt, wie sie für die Erzeugung des empfangenen Signals verwendet wird, ferner eine Auswerteschaltung (6) für die Gleichstromkomponente, die deren Wert aus Differenzen zwischen dem empfangenen kodierten Signal (1) und dem durch das vorgenannte Kodierelement (4) wiederhergestellten kodierten Signal berechnet, wobei der so errechnete Wert ein Gleichstromkomponenten-Korrektursignal darstellt, und eine Subtraktionsschaltung (9), mittels derer das Korrektursignal über die gesamte Dauer einer Zeile hinweg vom empfangenen Signal abgezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer der Auswerteschaltung (6) nachgeschalteten Filterschaltung (7) ausgestattet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (7) aus einer einfachen Mittelungsschaltung besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein der Auswerteschaltung (6) für die Gleichstromkomponente nachgeschaltetes Filter (8) umfaßt, das gleichzeitig die Korrektursignale mehrerer Zeilenabtastperioden zum Abgleich des Korrektursignals verwendet, bevor dieses in der Subtraktionsschaltung (9) vom empfangenen Signal abgezogen wird, wobei dieses Filter als Filter mit endlicher Impulscharakteristik, zum Beispiel als Mittelungsschaltung, ausgebildet ist, und der Subtraktionsschaltung (9) eine Verzögerungsschaltung (10) für das empfangene Signal zum Ausgleich der durch das Filter (8) bedingten Verzögerung vorgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner am Eingang des Dekodierers (3) mit einer Subtraktionsschaltung (19) ausgestattet ist, in der das Korrektursignal vom empfangenen Signal abgezogen wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Schwellwertdekoder als Dekoder (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Kodierelement (4) eine logische Schaltung ist, die die folgenden logischen Operationen ausführt:

Wenn ck-Cc < Entscheidungsschwelle, dann k=0,

wenn ck-Cc < negative Entscheidungsschwelle, dann nimmt k einen negativen Standardwert an,

wenn ck-Cc > positive Entscheidungsschwelle, dann nimmt k einen positiven Standardwert an,

wobei ck der Wert der empfangenen doppelt-binären Probe,

k der Wert der wiederhergestellten doppelt-binären Probe und Cc der Wert des Korrektursignals ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Validierungsschaltung (5) ausgestattet ist, die ausgehend von der Messung des Abstandes zwischen dem empfangenen Signal und dem wiederhergestellten Signal die Berücksichtigung des Korrektursignals steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Validierungsschaltung (5) die Berücksichtigung des Kurrektursignals steuert, wenn ck-Cc- k kleiner ist als ein vorbestimmter Zuverlässigkeits-Schwellwert, wobei ck der Wert der empfangenen doppelt-binären Probe, k der Wert der wiederhergestellten doppelt-binären Probe und Cc der Wert des Korrektursignals ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im übrigen mit einer dem Dekoder vorgeschalteten Vorrichtung (2) zum Gleichspannungsabgleich auf der Grundlage der im empfangenen Signal enthaltenen analogen Gleichspannungsstufen ausgestattet ist.