專利名稱:數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于數(shù)字信號傳輸領(lǐng)域,特別涉及數(shù)字電視中的快速自動搜索頻道的方法。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的數(shù)字電視接收機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,包括信號輸入101、下變換器102、信道解調(diào)器103、信道解碼器104、信源解碼器105、顯示器106、控制輸入模塊107、總控制器108、存儲器110和控制總線109等模塊。下變換器102把從信號輸入部分101接收的射頻信號變換到信道解調(diào)器103可以解調(diào)的合適頻率上,然后經(jīng)過信道解調(diào)器103和信道解碼器104轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流,信源解碼器105對該數(shù)據(jù)流流進行解碼,通過顯示器106進行顯示??刂戚斎肽K107從用戶接收操作命令,總控制器108根據(jù)用戶命令調(diào)整接收機各模塊的工作參數(shù)。這種數(shù)字電視接收機要捕獲節(jié)目至少需要用戶配置“載波頻率”和“符號率”兩個基本傳輸參數(shù),在現(xiàn)有的和可以預(yù)見的將來的數(shù)字電視傳輸標準中,由于靈活性的需要,這兩個參數(shù)都是有大量可能取值的。也就是說,數(shù)字電視接收機的使用者必需擁有一份準確的包含這些參數(shù)的數(shù)據(jù)表格(通常稱為“節(jié)目指南”),才能正確接收電視節(jié)目。然而,普通家庭用戶要得到這種“節(jié)目指南”并不容易,他們可能要為此承擔額外的開銷。同樣的,數(shù)字電視服務(wù)提供商要為用戶提供這種“節(jié)目指南”也面臨增加額外開銷的問題。
為了解決上述問題,改進的數(shù)字電視接收機在總控制器108的軟件中增加了頻道搜索功能。已經(jīng)公開的方案主要有兩種一種方案是把所有可能的節(jié)目參數(shù)出廠之前就存儲在接收機的存儲器109中,我們稱為“節(jié)目字典”,由總控制器108用這些參數(shù)逐個對接收機進行設(shè)置嘗試是否存在頻道。最后得到一組真正存在頻道的“節(jié)目指南”,顯然這樣得到的“節(jié)目指南”只能是“節(jié)目字典”的一個子集,無法搜索到新增的或已經(jīng)修改參數(shù)的頻道,即無法保證“節(jié)目指南”的及時更新。同時,這種方案需要大量的存儲空間,增加了接收機成本。
第二種方案是假定不同頻道的符號率是相同且已知的,則由總控制器108對下變換器102設(shè)定某個載波頻率,同時對信道解調(diào)器103設(shè)定該已知符號率,嘗試是否有頻道。如果有頻道,則由信源解碼器105提取節(jié)目信息后將該載波頻率和符號率及節(jié)目參數(shù)存入存儲器109,然后再以一定的步進量設(shè)置下一個載波頻率來嘗試;如果沒有頻道,則也以一定的步進量設(shè)置下一個載波頻率來嘗試,如此循環(huán)。這種搜索方法在符號率未知或不統(tǒng)一的情況下一般不能工作,即使對于符號率已知的情況,進行一次頻道搜索需要的時間也很長,遠遠超出用戶能夠容忍的限度,無法達到實用水平。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,采用該方法,在頻道的載波頻率和符號率均未知的情況下或者說無任何已知信道參數(shù)情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)快速自動頻道搜索。
該方法包括以下步驟通過對接收信號進行頻譜分析和頻譜識別,得到近似的載波頻率和符號率;通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù),得到更精確的結(jié)果;通過一個專門的自動搜索控制器來控制頻譜分析、頻譜識別、信道解調(diào)和信號解碼之間的工作流程,并與總控制器進行交互;通過一個專門的總控制器接收用戶指令,監(jiān)控接收機各模塊的工作狀態(tài)和工作流程,并輸出和保存搜索結(jié)果。
所述的對接收信號進行頻譜分析的方法是對接收到的信號進行快速傅立葉變換(FFT),得到信號的離散頻譜曲線。
所述的對接收信號進行頻譜分析的方法是對接收到的信號進行掃頻(Sweep),得到信號的離散頻譜曲線。
所述的對接收信號進行頻譜識別的方法是把該頻譜曲線與目標信號模板進行線性相關(guān)匹配運算,通過計算頻譜的中心位置得到近似的載波頻率,通過計算頻譜的-3dB帶寬得到近似的符號率。
所述的通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù)的方法包括以下步驟下變換器將輸入的射頻信號變換到信道解調(diào)模塊所需要的適當頻率上;自動搜索控制器控制下,以頻譜識別得到的近似的載波頻率和符號率作為初始工作參數(shù)啟動信道解調(diào),對信號進行載波恢復和定時恢復,以及可能需要的信道補償;對信道解調(diào)器的輸出數(shù)據(jù)進行分析,判斷信道解調(diào)器是否真正鎖定到了正確的接收信號上,并把判斷結(jié)果輸出給自動搜索控制器;自動搜索控制器控制下,啟動信道解碼器,對信道解調(diào)輸出數(shù)據(jù)進行與發(fā)送端信道編碼相對應(yīng)的信道解碼,包括各種前向糾錯(FEC)、解交織、解擾和其他可能的運算,輸出數(shù)據(jù)流;對信道解碼器的輸出數(shù)據(jù)進行分析,判斷信道解碼是否真正恢復出了需要接收的數(shù)據(jù)流,并把判斷結(jié)果輸出給自動搜索控制器;如果信道解調(diào)和信道解碼都能夠鎖定在正確的接收信號上,則表明已經(jīng)搜索到一個頻道,這時信道解調(diào)和信道解碼的工作參數(shù)就是經(jīng)過檢驗和修正的準確的頻道參數(shù);如果信道解調(diào)和信道解碼不能夠鎖定在正確的的接收信號上,則表明頻譜識別得到的近似的載波頻率和符號率是錯誤的。
所述的自動搜索控制器的控制流程是自動搜索控制器從復位等待狀態(tài)開始,一旦接收到來自總控制器的啟動搜索指令,則開始進行自動搜索;首先啟動頻譜分析,如果頻譜分析判斷不可能存在頻道,則結(jié)束搜索并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0,否則啟動頻譜識別;啟動頻譜識別之后,根據(jù)頻譜曲線形狀識別出載波頻率和符號率,然后把該載波頻率和符號率作為配置參數(shù)啟動信道解調(diào)器;如果判斷信道解調(diào)工作不正確,則搜索結(jié)束并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0,否則啟動信道解碼器;啟動信道解碼器之后,如果判斷信道解碼工作正確則結(jié)束搜索并發(fā)現(xiàn)頻道指示置1,否則結(jié)束搜索并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0。
所述的總控制器的控制流程是當用戶輸入自動頻道搜索命令時,從待搜索的載波頻率范圍的起點開始,對下變換器設(shè)置待搜索的載波頻率,然后啟動自動搜索控制器;此后,總控制器監(jiān)測自動搜索控制器中的搜索狀態(tài),如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為1,則啟動信源解碼器對數(shù)據(jù)流進行解碼,分析得到電視節(jié)目和其他可能的服務(wù)內(nèi)容,同時計算并存儲相應(yīng)的載波頻率及符號率,并且以一定的步進量計算下一點待搜索的載波頻率;如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為0,則以一定的步進量計算下一點待搜索的載波頻率;當待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍時結(jié)束頻道搜索,否則對下變換器設(shè)置此待搜索的載波頻率并再次啟動自動搜索控制器進行下一輪搜索,如此循環(huán)直到待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍為止;在此過程中顯示搜索過程的進度條指示和搜索到頻道的數(shù)量和參數(shù),包括載波頻率及符號率。
本發(fā)明的快速自動頻道搜索方法適用于各種數(shù)字電視傳輸系統(tǒng),由于采用了先對接收信號進行頻譜分析和頻譜識別得到近似的載波頻率和符號率然后通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù)的方法,大大提高了搜索的精度和速度,在保證搜索結(jié)果準確的前提下可以滿足使用者對簡便快捷的要求。
圖1為傳統(tǒng)數(shù)字電視接收機的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明的一個具體實施例的數(shù)字電視接收機的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明的一個具體實施例的總控制器的控制流程圖;圖4為本發(fā)明的一個具體實施例的自動搜索控制器的控制流程圖。
具體實施例方式
下面將參照本發(fā)明的一個具體實施例詳細說明本發(fā)明的工作原理。
圖2所示為該實施例的數(shù)字電視接收機的結(jié)構(gòu)示意圖,它包括信號輸入201輸入包含有待接收信號的射頻信號。從頻域上看,該射頻信號一般包含分布在不同中心頻率上的多個頻道,而且這些頻道的中心頻率往往沒有明確的規(guī)律。
下變換器202將射頻信號變換到信道解調(diào)器203所需要的適當頻率上。輸出的可以是準基帶信號也可以是中頻信號,甚至可以用數(shù)字下變換DDC(Digital Down Conversion)產(chǎn)生數(shù)字中頻。
信道解調(diào)器203對信號進行載波恢復和定時恢復,以及其他可能需要的信道補償。搜索期間,由自動搜索控制器211將頻譜識別器208得到的可能的載波頻率和符號率作為初始參數(shù)配置給信道解調(diào)器203,信道解調(diào)器203從該起始狀態(tài)開始工作一段時間后,如果確實存在可以接收的頻道,那么信道解調(diào)器203將鎖定在一組更加精確的載波頻率和符號率上,從而完成載波恢復和定時恢復。這一組更加精確的載波頻率和符號率可以被總控制器讀出,并經(jīng)過必要的換算后作為搜索結(jié)果保存在存儲器215中。正常接收模式下,信道解調(diào)器的配置參數(shù)可以直接來自“節(jié)目指南”。
信道解碼器204對信道解調(diào)器203輸出數(shù)據(jù)進行與發(fā)送端信道編碼相對應(yīng)的信道解碼,包括各種前向糾錯(FEC)、解交織、解擾和其他必要的運算,輸出數(shù)據(jù)流。
信源解碼器205對數(shù)據(jù)流進行信源解碼,分析得到電視節(jié)目和其他可能的服務(wù)內(nèi)容。
顯示器206播放電視節(jié)目和其他可能的服務(wù)內(nèi)容,同時作為搜索過程中的顯示界面,顯示搜索的進程及結(jié)果。
頻譜分析器207對下變換器202輸出信號進行1024點快速傅立葉變換(FFT),得到信號的離散頻譜曲線H(f)。
頻譜識別器208把頻譜分析器207得到的離散頻譜曲線H(f)進行與目標信號模板進行線性相關(guān)匹配運算。當匹配結(jié)果大于某門限時認為可能含有可以接收的信號,則通過計算頻譜的中心位置得到載波頻率,同時通過計算頻譜的-3dB帶寬得到符號率。當匹配結(jié)果小于門限時認為不可能含有可以接收的信號,輸出沒有信號的指示。由于這種分析和識別是從頻域上進行的,所以一般與具體的調(diào)制方式無關(guān),使用中只需根據(jù)不同的傳輸標準定義不同的目標信號模板。
解調(diào)鑒別器209通過對信道解調(diào)器203的輸出數(shù)據(jù)進行分析,判斷信道解調(diào)器203是否真正鎖定到了正確的接收信號上,并輸出相應(yīng)的指示信號。
解碼鑒別器210通過對信道解碼器204的輸出數(shù)據(jù)進行分析,根據(jù)正確數(shù)據(jù)流的特定規(guī)律判斷信道解碼器204是否真正恢復出了需要接收的數(shù)據(jù)流,并輸出相應(yīng)的指示信號。
自動搜索控制器211監(jiān)控信道解調(diào)器203、信道解碼器204、頻譜分析器207、頻譜識別器208、解調(diào)鑒別器209和解碼鑒別器210的工作狀態(tài),根據(jù)各模塊的輸出狀態(tài)決定他們之間工作流程。同時作為與總控制器的中間接口,負責接收總控制的啟動指令,并及時反饋搜索的進程和結(jié)果,具體流程后面詳細說明。
控制總線212連接總控制器214與下變換器202、信道解碼器204、信道解碼器204、信源解碼器205和自動搜索控制器211。
控制輸入模塊213用于用戶輸入自動頻道搜索的載波頻率范圍及“自動搜索”命令。頻道頻率搜索范圍包括頻道頻率的搜索起點和終點;“自動搜索”命令用于控制自動搜索功能是否執(zhí)行,當執(zhí)行“自動搜索”命令時,總控制器214將控制下變換器202從頻道頻率的搜索起點開始對頻道進行搜索,直到搜索終點。
總控制器214根據(jù)用戶指令監(jiān)控接收即各模塊的工作狀態(tài),根據(jù)各模塊的輸出狀態(tài)決定他們之間工作流程,讀取搜索到的載波頻率修正值及符號率并進行必要的計算,具體流程后面詳細說明。
存儲器215用于保存搜索結(jié)果和接收機工作需要的程序和數(shù)據(jù)。
圖3所示為該實施例的總控制器的控制流程圖,具體如下總控制器214的起始狀態(tài)是設(shè)置頻道搜索的載波頻率范圍并等待用戶執(zhí)行自動搜索命令(301),此時用戶可以通過控制輸入模塊213輸入頻道搜索的載波頻率范圍,為了簡化操作也可以使用接收機軟件中的默認值。如果用戶通過控制輸入模塊213執(zhí)行自動搜索命令(302),則總控制器214對下變換器202設(shè)置搜索的初始載波頻率(303),將下變換器調(diào)到此頻率上,然后啟動自動搜索控制器211(304)。
然后,總控制器214通過中斷或查詢的方式監(jiān)測自動搜索控制器211中的搜索狀態(tài)(305)如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為1,則由總控制器214從信道解調(diào)器203中讀取精確的載波頻率和符號率,并根據(jù)從信道解調(diào)器203中讀取的載波頻率對下變換器202設(shè)置的載波頻率進行修正從而得到正確的載波頻率作為搜索結(jié)果保存在存儲器215中(306),同時在此正確的頻道載波頻率基礎(chǔ)上以一定的步進量A計算下一個載波頻率點計算下一點待搜索的載波頻率(307);如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為0,則當前載波頻率的基礎(chǔ)上以一定的步進量B計算下一點待搜索的載波頻率(308)。如果采用查詢方式,則總控制器214以一定時間間隔查詢自動搜索控制器211的狀態(tài)指示;而如果采用中斷方式,則總控制器214等待來自自動搜索控制器211的中斷信號。
當待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍時(309),即到達待搜索載波頻率范圍的終點,結(jié)束頻道搜索(311)。否則對下變換器202設(shè)置此載波頻率(310)并再次啟動自動搜索控制器211進行下一輪搜索,如此循環(huán)直到待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍為止。在此過程中顯示部分顯示搜索過程的進度條指示,并顯示搜索到頻道的數(shù)量和參數(shù),包括載波頻率及符號率。
圖4所示為本發(fā)明的一種具體實施例的自動搜索控制器的控制流程圖,具體如下自動搜索控制器211從復位等待狀態(tài)(401)開始,一旦接收到來自總控制器214的啟動搜索指令(402),則開始進行自動搜索。首先啟動頻譜分析器207(403),然后根據(jù)頻譜分析器207的指示判斷是否可能存在頻道(404),如果頻譜分析器207判斷不可能存在頻道,則結(jié)束搜索并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0(411),否則啟動頻譜識別器208(405)。頻譜識別器208根據(jù)頻譜曲線形狀識別出載波頻率和符號率,然后把該載波頻率和符號率作為配置參數(shù)啟動信道解調(diào)器203(406)。然后根據(jù)解調(diào)鑒別器209的指示判斷信道解調(diào)器203是否工作正確(407),如果解調(diào)鑒別器209判斷信道解調(diào)器203工作不正確,則搜索結(jié)束并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0(411),否則啟動信道解碼器208(408)。然后根據(jù)解碼鑒別器210的指示判斷信道解碼器204是否工作正確(409),如果解碼鑒別器210判斷信道解碼器204工作正確則結(jié)束搜索并發(fā)現(xiàn)頻道指示置1(410),否則結(jié)束搜索并發(fā)現(xiàn)頻道指示置0(411)。
如上所述,本發(fā)明公開的數(shù)字電視中快速自動頻道搜索的方法和設(shè)備通過對接收信號的頻譜進行分析和識別,得到所需要的載波頻率和符號率,并通過信道解調(diào)和解碼來修正識別出的參數(shù)以便得到更精確的結(jié)果。所以,本發(fā)明的方法可以在未知任何信道參數(shù)的情況下實現(xiàn)頻道的快速自動搜索,在保證搜索結(jié)果準確的前提下所用時間很短,完全可以滿足使用者對簡便快捷的要求。同時,由于使用雙控制器架構(gòu),有效簡化了各自的控制流程,易于軟硬件聯(lián)合實現(xiàn)。
盡管本發(fā)明是參照其優(yōu)選實施例來具體描述的,但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解,在不脫離有所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以對其進行形式和細節(jié)的各種修改。
權(quán)利要求
1.數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于該方法包括以下步驟通過對接收信號進行頻譜分析和頻譜識別,得到近似的載波頻率和符號率;通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù),得到更精確的結(jié)果;通過一個專門的自動搜索控制器來控制頻譜分析、頻譜識別、信道解調(diào)和信號解碼之間的工作流程,并與總控制器進行交互;通過一個專門的總控制器接收用戶指令,監(jiān)控接收機各模塊的工作狀態(tài)和工作流程,并輸出和保存搜索結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的對接收信號進行頻譜分析的方法是對接收到的信號進行快速傅立葉變換,得到信號的離散頻譜曲線。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的對接收信號進行頻譜分析的方法是對接收到的信號進行掃頻,得到信號的離散頻譜曲線。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的對接收信號進行頻譜識別的方法是把該頻譜曲線與目標信號模板進行線性相關(guān)匹配運算,通過計算頻譜的中心位置得到近似的載波頻率,通過計算頻譜的-3dB帶寬得到近似的符號率。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù)的方法包括以下步驟下變換器將輸入的射頻信號變換到信道解調(diào)模塊所需要的適當頻率上;自動搜索控制器控制下,以頻譜識別得到的近似的載波頻率和符號率作為初始工作參數(shù)啟動信道解調(diào),對信號進行載波恢復和定時恢復,以及可能需要的信道補償;對信道解調(diào)器的輸出數(shù)據(jù)進行分析,判斷信道解調(diào)器是否真正鎖定到了正確的接收信號上,并把判斷結(jié)果輸出給自動搜索控制器;自動搜索控制器控制下,啟動信道解碼器,對信道解調(diào)輸出數(shù)據(jù)進行與發(fā)送端信道編碼相對應(yīng)的信道解碼,包括各種前向糾錯、解交織、解擾和其他可能的運算,輸出數(shù)據(jù)流;對信道解碼器的輸出數(shù)據(jù)進行分析,判斷信道解碼是否真正恢復出了需要接收的數(shù)據(jù)流,并把判斷結(jié)果輸出給自動搜索控制器;如果信道解調(diào)和信道解碼都能夠鎖定在正確的接收信號上,則表明已經(jīng)搜索到一個頻道,這時信道解調(diào)和信道解碼的工作參數(shù)就是經(jīng)過檢驗和修正的準確的頻道參數(shù);如果信道解調(diào)和信道解碼不能夠鎖定在正確的的接收信號上,則表明頻譜識別得到的近似的載波頻率和符號率是錯誤的。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的自動搜索控制器的控制流程是自動搜索控制器從復位等待狀態(tài)開始,一旦接收到來自總控制器的啟動搜索指令,則開始進行自動搜索;首先啟動頻譜分析,如果頻譜分析判斷不可能存在頻道,則結(jié)束搜索并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0,否則啟動頻譜識別;啟動頻譜識別之后,根據(jù)頻譜曲線形狀識別出載波頻率和符號率,然后把該載波頻率和符號率作為配置參數(shù)啟動信道解調(diào)器;如果判斷信道解調(diào)工作不正確,則搜索結(jié)束并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0,否則啟動信道解碼器;啟動信道解碼器之后,如果判斷信道解碼工作正確則結(jié)束搜索并發(fā)現(xiàn)頻道指示置1,否則結(jié)束搜索并將發(fā)現(xiàn)頻道指示置0。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字電視中自動搜索頻道的方法,其特征在于所述的總控制器的控制流程是當用戶輸入自動頻道搜索命令時,從待搜索的載波頻率范圍的起點開始,對下變換器設(shè)置待搜索的載波頻率,然后啟動自動搜索控制器;總控制器監(jiān)測自動搜索控制器中的搜索狀態(tài),如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為1,則啟動信源解碼器對數(shù)據(jù)流進行解碼,分析得到電視節(jié)目和其他可能的服務(wù)內(nèi)容,同時計算并存儲相應(yīng)的載波頻率及符號率,并且以一定的步進量計算下一點待搜索的載波頻率;如果搜索結(jié)束且發(fā)現(xiàn)頻道指示為0,則以一定的步進量計算下一點待搜索的載波頻率;當待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍時結(jié)束頻道搜索,否則對下變換器設(shè)置此待搜索的載波頻率并再次啟動自動搜索控制器進行下一輪搜索,如此循環(huán)直到待搜索的載波頻率超過載波頻率范圍為止;在此過程中顯示搜索過程的進度條指示和搜索到頻道的數(shù)量和參數(shù),包括載波頻率及符號率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字電視中的快速自動搜索頻道的方法。傳統(tǒng)的搜索方法頻道搜索時間較長、成本較高。本發(fā)明包括以下步驟通過對接收信號進行頻譜分析和頻譜識別,得到近似的載波頻率和符號率;通過信道解調(diào)和解碼來檢驗并修正識別出的參數(shù),得到更精確的結(jié)果;通過一個專門的自動搜索控制器來控制頻譜分析、頻譜識別、信道解調(diào)和信號解碼之間的工作流程,并與總控制器進行交互;通過一個專門的總控制器接收用戶指令,監(jiān)控接收機各模塊的工作狀態(tài)和工作流程,并輸出和保存搜索結(jié)果。采用本發(fā)明方法,大大提高了搜索的精度和速度,在保證搜索結(jié)果準確的前提下可以滿足使用者對簡便快捷的要求。
文檔編號H04N5/50GK1615004SQ200410054279
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者黃智杰, 龐智博, 張明 申請人:杭州國芯科技有限公司