專利名稱：用于模擬視頻信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?hào)定時(shí)的發(fā)生和復(fù)原的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及來(lái)自模擬視頻信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)原，更確切地說(shuō)，涉及通過利用在視頻信號(hào)中的彩色副載波使發(fā)送器和接收器中的時(shí)鐘同步使來(lái)自模擬視頻信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)原。
各種視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)例如有線電視、閉路電視等利用一發(fā)送器來(lái)發(fā)送模擬視頻信號(hào)以及利用一接收器來(lái)接收模擬視頻信號(hào)，并將其變換為適于觀看的信號(hào)。大多數(shù)這些傳輸系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)編碼方案以便對(duì)加到模擬視頻信號(hào)上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或數(shù)據(jù)位符號(hào)進(jìn)行編碼，用于很多事務(wù)例如解密授權(quán)(descrambling authorization)，屏幕顯示，電視文字，輔助性能，閉路電視字幕等。當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼在模擬視頻信號(hào)上時(shí)，必須提供某些操作，以使發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和在接收器中的時(shí)鐘信號(hào)相同步用于使數(shù)據(jù)復(fù)原。這種技術(shù)通常稱之為“位同步”，并且通常通過將在接收器中的本機(jī)時(shí)鐘源與同數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一起發(fā)送的時(shí)鐘相位信息鎖相來(lái)實(shí)現(xiàn)。
通常，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送程式為一種數(shù)據(jù)脈沖串形式，其中在模擬信號(hào)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)各序列之間有相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間間隔。在此，數(shù)據(jù)脈沖串是指在沒有數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)中的無(wú)數(shù)據(jù)各間隔之間的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)序列或組。彩色同步信號(hào)是一種技術(shù)術(shù)語(yǔ)，指在每行視頻信號(hào)的起始點(diǎn)的8到10個(gè)周期的正弦波，用以產(chǎn)生每段視頻信息的彩色解調(diào)信息。通常該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是在視頻信號(hào)的垂直消隱期發(fā)送傳輸?shù)?。該垂直消隱期是在每一視頻場(chǎng)的起始處不包含視頻數(shù)據(jù)的模擬視頻信號(hào)的一段。按照這種程式，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)脈沖串約相隔16到20毫秒產(chǎn)生。
對(duì)于各種已知的視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以脈沖串的形式發(fā)送時(shí)，必然損失在每一脈沖串中的某些數(shù)據(jù)位來(lái)提供時(shí)鐘相位信息，這是由于接收器的數(shù)據(jù)時(shí)鐘在沒有接收到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的情況下不能精確地貫穿各時(shí)間間隔運(yùn)行，并仍要與數(shù)據(jù)同步。由于這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位必然損失，以此提供時(shí)鐘相位信息，這些位對(duì)于提供所需的信息不是可利用的。因此除了包含該信息的那些位以外，需要附加的數(shù)據(jù)位。由于可利用傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬視頻信號(hào)的部分受到限制，載送時(shí)鐘相位信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位可能限制了可以在每一數(shù)據(jù)脈沖串中發(fā)送傳輸?shù)男畔ⅰ?br>
需要一種位同步技術(shù)，其使在發(fā)送的模擬視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)位與在接收器中的時(shí)鐘相位相同步，使得該數(shù)據(jù)信息可以精確地由視頻信號(hào)中提取，而且，該技術(shù)不采用數(shù)據(jù)信息中的數(shù)據(jù)位來(lái)提供時(shí)鐘相位信息。因此，本發(fā)明的目的是提供這樣一種位同步技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，公開一種視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)和方法，包含一種用于由發(fā)送的模擬視頻信號(hào)產(chǎn)生在接收器中的時(shí)鐘信息的技術(shù)，以便對(duì)加到視頻信號(hào)上的編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)譯碼。在一個(gè)實(shí)施例中，在視頻信號(hào)的垂直消隱期內(nèi)對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在發(fā)送器中的一個(gè)鎖相環(huán)用以將視頻信號(hào)中的彩色同步信號(hào)副載波鎖相到在該鎖相環(huán)中的本機(jī)振蕩器，從而將數(shù)據(jù)時(shí)鐘鎖相到副載波。在接收器中的一個(gè)鎖相環(huán)也用以將發(fā)送的視頻信號(hào)鎖相到在鎖相環(huán)中的本機(jī)振蕩器，也使時(shí)鐘數(shù)據(jù)鎖相到副載波。通過在發(fā)送器和接收器中將數(shù)據(jù)時(shí)鐘鎖相到副載波，在接收器中的數(shù)據(jù)時(shí)鐘可以與在發(fā)送器中的數(shù)據(jù)時(shí)鐘相同步，在不采用用于時(shí)鐘相位信息的附加數(shù)據(jù)位的情況下實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)原。
在一特定實(shí)施例中，在發(fā)送器中對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Manchester(曼徹斯特)編碼，在接收器中進(jìn)行Manchester解調(diào)，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)變換。此外，將“Barker(巴克)”碼附加到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，以提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)序列起始的指示。前導(dǎo)的成串的零先于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)序列中的Barker碼，而在接收器中有一零檢測(cè)電路檢測(cè)該成串的零，以將加在發(fā)送的視頻信號(hào)上的發(fā)射的副載波與在接收器中的數(shù)據(jù)時(shí)鐘相同步，從而在接收器中的正確相位數(shù)據(jù)時(shí)鐘和反相的相位數(shù)據(jù)時(shí)鐘之間加以區(qū)分。
結(jié)合附圖由如下的說(shuō)明和附加的權(quán)利要求會(huì)使本發(fā)明的另外目的、優(yōu)點(diǎn)和特征更明顯。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的對(duì)加在需發(fā)送的模擬視頻信號(hào)上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼的發(fā)送器的一部分的方塊示意圖，圖2表示關(guān)于在圖1中的發(fā)送器中的各種信號(hào)的一系列信號(hào)行。
圖3是表示在圖1中的發(fā)送器中的用于提供在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之前的Barker碼和各前導(dǎo)零的Barker碼和前導(dǎo)零發(fā)生器的邏輯電路。
圖4是表示用于對(duì)在圖1的發(fā)送器中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Manchester(曼徹斯特)編碼的技術(shù)的邏輯電路。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接收器的一部分的方塊圖，該部分對(duì)加在模擬視頻信號(hào)上的經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼；圖6是Manchester解調(diào)器的邏輯電路，用于對(duì)提供到圖5中的接收器的模擬視頻信號(hào)中的Manchester編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；圖7是表示一零檢測(cè)器的邏輯電路，用于檢測(cè)在圖5中的接收器中接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的零態(tài)；圖8是圖7中的零檢測(cè)器中的各種定時(shí)信號(hào)的時(shí)間關(guān)系示意圖；以及圖9是Barker(巴克)碼檢測(cè)系統(tǒng)的邏輯電路，用于檢測(cè)在提供到圖5中的接收器上的視頻信號(hào)中的巴克碼。
對(duì)于各優(yōu)選實(shí)施例的如下介紹實(shí)質(zhì)上僅是解釋的，決不是意在對(duì)本發(fā)明或其用途或使用的限定，這些實(shí)施例涉及關(guān)于在發(fā)送器和接收器中加在模擬視頻信號(hào)上經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位的位同步和復(fù)原技術(shù)。
圖1表示發(fā)送器10的一部分的方塊圖，其發(fā)送具有已編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬視頻信號(hào)。該模擬視頻信號(hào)可以是為各種應(yīng)用場(chǎng)合例如有線電視而發(fā)送類型的信號(hào)，并且可以按照已知的很多不同型式的視頻信號(hào)程式化方式例如NTSC(國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)制)，PAL(逐行倒相制)、SECAM(順序傳送儲(chǔ)存彩色信號(hào)制)按程式處理，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員都是公知的。在一種特定的應(yīng)用中，所示的發(fā)送器10的部分是一編碼器(Scrambler)，其由于各種原因例如信號(hào)接收授權(quán)，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼在模擬視頻信號(hào)上。
一模擬視頻輸入信號(hào)提供到鎖相環(huán)(PLL)12，該模擬視頻輸入信號(hào)載有用于發(fā)送的視頻信息，在發(fā)送和接收之后順序顯示，并且該信息不包括經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位。該P(yáng)LL12包含一用作本機(jī)振蕩器的可變受控振蕩器14，其由PLL12鎖相到在模擬視頻信號(hào)中的視頻信息的每行起始點(diǎn)提供的正弦波彩色同步副載波信號(hào)的相位。用于提供在模擬視頻信號(hào)中的彩色信息的彩色同步副載波信號(hào)的使用對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是充分理解的。圖2表示頻率為Fsc的彩色同步副載波信號(hào)。在序號(hào)為08/1571018的US專利申請(qǐng)(題為“用于鎖定視頻信號(hào)的色度副載波的數(shù)字相位誤差檢測(cè)器”，1995年12月12日申請(qǐng)，轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人)中已經(jīng)介紹了將彩色同步副載波信號(hào)鎖定到在鎖相環(huán)中的本地振蕩器的方式，這里引用可供參考。PLL12產(chǎn)生被稱之為采樣時(shí)鐘(SCLK)信號(hào)的方波輸出信號(hào)，其被鎖相到可變受控振蕩器14上，具有的頻率4倍于副載波的頻率Fsc以適于視頻采樣。在圖2中也表示了該SCLK信號(hào)。
正如上面討論的，在PLL12中的可變受控振蕩器14被鎖定到出現(xiàn)在模擬視頻信號(hào)中的副載波。在所述的實(shí)施例中，可變受控振蕩器14維持的頻率4倍于副載波頻率Fsc，然而，其它種類的副載波頻率Fsc也可提供用作SCLK信號(hào)。對(duì)于PAL和NTSC信號(hào)，副載波頻率可以是色度(chrominance)副載波頻率，這對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，其可以由包含在視頻信號(hào)中的彩色同步信號(hào)派生。對(duì)于SECAM信號(hào)，這一頻率可以是各色度副載波(B-Y或R-Y)中的某一個(gè)，這兩種副載波都是需在模擬視頻信號(hào)中的某些點(diǎn)發(fā)送的。
來(lái)自PLL12的SCLK信號(hào)提供到除法器16。來(lái)自PLL12的相位信息信號(hào)也提供到除法器16，以便在SCLK信號(hào)和除法器16的輸出之間形成更準(zhǔn)確的相位關(guān)系。除法器16將SCLK信號(hào)除以8，以便提供一鎖相到PLL12的可變受控振蕩器14的數(shù)據(jù)時(shí)鐘(DCLK)信號(hào)，以及提供適合于數(shù)據(jù)編碼的足夠慢的時(shí)鐘速率。因此DCLK信號(hào)適合于將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)施加于模擬信號(hào)。DCLK信號(hào)相對(duì)于載頻Fsc可以具有兩種可能的相位的其中之一，反相的或同相的。在圖2中也表示了DCLK信號(hào)。除法器16可以利用其它適合的除法對(duì)SCLK進(jìn)行除法運(yùn)算，以便提供在一個(gè)色度副載波的間隔內(nèi)的各符號(hào)周期。這樣就在發(fā)送器10中提供了符號(hào)(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))時(shí)鐘的待用信號(hào)源。
由于DCLK信號(hào)為在發(fā)送器10中的SCLK頻率的1/8，這樣在DCLK信號(hào)中就有8種可能相位的多重性。通過設(shè)計(jì)在用于使SCLK信號(hào)與輸入的視頻信號(hào)的色度副載波相同步的PLL12中的可變受控振蕩器14來(lái)適應(yīng)這種情況。由于色度副載波信號(hào)用于產(chǎn)生在發(fā)送器10和接收器兩者中的同步的SCLK信號(hào)，發(fā)送器10和接收器電路兩者都能利用為PLL12所需的內(nèi)部信號(hào)。這些所需信號(hào)的其中之一是連續(xù)的時(shí)鐘，其相對(duì)于色度副載波具有固定的相位。由于這一信號(hào)出現(xiàn)在發(fā)送器10和接收器電路中，這就使得DCLK信號(hào)僅具有兩種相位的多重性，即或者是同相的或者是反相的。
DCLK信號(hào)提供到一符號(hào)波形發(fā)生器18，該發(fā)生器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼與DCLK信號(hào)同相地編碼到模擬輸入信號(hào)上。由一可以控制發(fā)送器10工作的適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)(未表示)向波形發(fā)生器18提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在模擬視頻信號(hào)的垂直(場(chǎng))消隱期內(nèi)被編碼，以便對(duì)各種解密授權(quán)、電視文字、閉路電視的字幕信號(hào)等進(jìn)行編碼。符號(hào)發(fā)生器18利用來(lái)自控制器20的控制信號(hào)確定何時(shí)將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)施加到DCLK信號(hào)上?？刂破?0也可以是一控制發(fā)送器10工作的計(jì)算機(jī)，也可以是為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的適用于這里所介紹用途的其它控制器。
符號(hào)波形發(fā)生器18提供在一行中有幾個(gè)零態(tài)的插入代碼的數(shù)據(jù)，以便使數(shù)據(jù)復(fù)原電路確定二重性的時(shí)鐘相位其中的哪一個(gè)對(duì)于位復(fù)原是正確的相位，下面將進(jìn)行討論。此外，符號(hào)波形發(fā)生器18提供成串零后面的7位“Barker”碼。該Barker碼是固定的7位序列碼，用于檢測(cè)每一數(shù)據(jù)串的起始。Barker碼使檢測(cè)電路能確定在數(shù)據(jù)串中的所有數(shù)據(jù)位中的正確位的位置，由于它們相對(duì)于Barker碼是已知的。
圖3表示用于產(chǎn)生接著成串零的Barker碼的Barker碼和前導(dǎo)零發(fā)生器24的邏輯電路。該發(fā)生器24包含一并行輸入串行輸出的移位寄存器26，是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字功能塊，是利用一系列寄存器及每個(gè)寄存器之間的多路轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的，以便或者選擇前面的寄存器輸出或外部輸入。在接近一行視頻數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)的某一時(shí)間點(diǎn)，由外部向寄存器26輸入預(yù)定的Barker碼(1011001)以及一串8個(gè)零。例如來(lái)自控制器20的輸入控制的輸入指定移位寄存器26在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間輸出Barker碼和成串的零。該移位寄存器26按照DCLK信號(hào)速率輸出成串的零，跟著是Barker碼。移位寄存器26的輸出利用多路轉(zhuǎn)換器28進(jìn)行門控形成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。利用例如由控制器20提供的選擇首部信號(hào)控制多路轉(zhuǎn)換器28。該選擇首部信號(hào)使多路轉(zhuǎn)換器28能向Manchester編碼器輸出成串的零，跟著是Barker碼，跟著是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，下面進(jìn)行討論。在運(yùn)用該選擇首部信號(hào)之前和之后，移位寄存器26的輸出未予使用以及其數(shù)值無(wú)關(guān)緊要。正如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，輸入控制和選擇首部信號(hào)以及其它各種控制信號(hào)都是由在發(fā)送器10內(nèi)部的定時(shí)和控制電路產(chǎn)生的。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、Barker碼以及成串零在波形發(fā)生器18中按照DCLK信號(hào)速率進(jìn)行Manchester編碼。Manchester編碼是一種公知的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼技術(shù)，可確保在數(shù)據(jù)位之間適當(dāng)?shù)刈儞Q。通常，利用DCLK信號(hào)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算實(shí)現(xiàn)Manchester編碼。圖4表示說(shuō)明適合于這里所述目的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Manchester編碼的技術(shù)的邏輯電路30。在電路30中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以與DCLK信號(hào)同步的方式同步輸入用作一位寄存器的觸發(fā)器32中。來(lái)自寄存器32的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供到異或門34，利用DCLK信號(hào)對(duì)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算。然后由XOR(異或)門34輸出經(jīng)Manchester編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖2提供一相對(duì)于DCLK信號(hào)的數(shù)據(jù)序列和經(jīng)Manchester編碼的數(shù)據(jù)。
通過對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Manchester編碼，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的平均占空因數(shù)為50％。此外，經(jīng)Manchester編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形成很多變換，使得能更精確將時(shí)鐘復(fù)原，并使該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)AC耦合，在這種情況下，數(shù)據(jù)圍繞與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)關(guān)的平均值連續(xù)地對(duì)稱轉(zhuǎn)換。如果不進(jìn)行Manchester編碼，當(dāng)被AC耦合時(shí)，長(zhǎng)串的零或1趨于朝該平均值漂移。通常，通過RF通道發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在基帶被AC耦合。對(duì)于本發(fā)明的應(yīng)用，Manchester編碼提供“數(shù)據(jù)平均”，其與視頻信號(hào)電平無(wú)關(guān)。這對(duì)于插入到視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)是必要的，因?yàn)橐曨l信號(hào)是利用在數(shù)據(jù)復(fù)原電路內(nèi)的單獨(dú)的電路進(jìn)行DC復(fù)原的。如果沒有為數(shù)據(jù)建立平均值，數(shù)據(jù)對(duì)基帶視頻信號(hào)的信號(hào)電平或增益是十分敏感的。
然后將來(lái)自符號(hào)波形發(fā)生器18的包含Barker碼和前導(dǎo)零的經(jīng)Manchester編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流提供到視頻(信號(hào))/數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器36上。模擬視頻輸入信號(hào)也提供到多路轉(zhuǎn)換器36。來(lái)自控制器38的控制信號(hào)提供到多路轉(zhuǎn)換器36，使得多路轉(zhuǎn)換器36了解何時(shí)要將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流多路轉(zhuǎn)換到視頻輸入信號(hào)上(例如在垂直消隱期間)?？刂破?8可以是控制器20的一部分，或者是適用于這里所述目的任何型式的計(jì)算機(jī)。多路轉(zhuǎn)換器36的輸出是一種編碼有包含鎖相到彩色同步副載波的時(shí)鐘信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬視頻信號(hào)。多路轉(zhuǎn)換器36的輸出是一數(shù)據(jù)流，包括經(jīng)Manchester編碼的各個(gè)零，跟著是經(jīng)Manchester編碼的Barker碼，跟著是經(jīng)Manchester編碼的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在模擬視頻信號(hào)的垂直消隱期間被多路轉(zhuǎn)換為一或多行視頻數(shù)據(jù)。這一信號(hào)提供到天線(未表示)用以發(fā)送，或者其它適合的發(fā)送裝置。在圖2中也表示了這一輸出信號(hào)。
圖5表示接收器40的一部分的方塊圖，該部分用作一解碼器(descrambler)，用于對(duì)編碼至由天線10發(fā)送的模擬視頻信號(hào)上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼以及接收。帶有編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)提供到接收器40的PLL42，PLL42將在視頻信號(hào)中的副載波鎖相到一用作在PLL42中的本機(jī)振蕩器的可變受控振蕩器44。來(lái)自PLL42的SCLK信號(hào)鎖相到本機(jī)振蕩器。在PLL42中的本機(jī)振蕩器鎖相到具有編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)中出現(xiàn)的副載波，其方式與將PLL12中的可變受控振蕩器14鎖相到在模擬視頻輸入信號(hào)中的副載波的方式相同。
來(lái)自PLL42的SCLK信號(hào)以與SCLK信號(hào)由PLL12提供到除法器16相同的方式提供到除法器46。此外，還由PLL42向除法器46提供相位信息信號(hào)。除法器46以與除法器16相同的方式對(duì)SCLK信號(hào)進(jìn)行除法運(yùn)算，以便提供鎖相到在PLL42中的可變受控振蕩器44以及鎖相到在視頻信號(hào)中的副載波的DCLK信號(hào)。由于在提供到PLL12中的視頻信號(hào)中的副載波是提供到PLL42上的相同副載波視頻信號(hào)，來(lái)自除法器46的DCLK信號(hào)將鎖相到來(lái)自除法器14的DCLK信號(hào)。來(lái)自除位器46的DCLK′信號(hào)的具體相位可以與來(lái)自除法器16的DCLK信號(hào)反相，因此，DCLK信號(hào)可能不是按適合于數(shù)據(jù)復(fù)原的方式完全同步。
來(lái)自除位器44的DCLK′信號(hào)以及提供到接收器40的視頻信號(hào)都提供到符號(hào)解調(diào)器48。該符號(hào)解調(diào)器48由來(lái)自控制器50的控制信號(hào)控制?？刂破?0可以是控制接收器40的適宜計(jì)算機(jī)，或者可以是適合于這里所述目的的其它處理器，這對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
符號(hào)解調(diào)器48包括各種用于由視頻信號(hào)接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電路。這些電路的其中之一是零檢測(cè)器電路，其用于檢測(cè)在數(shù)據(jù)流中成串的零態(tài)，并使在接收器40中的DCLK′信號(hào)與在發(fā)送器10中的DCLK信號(hào)相匹配。在所發(fā)送的模擬視頻信號(hào)中的成串的零可能與在接收器40中的DCLK′信號(hào)反相。經(jīng)Manchester編碼的所有成串的零和一看起來(lái)是相同的，它們看起來(lái)都象原有的數(shù)據(jù)時(shí)鐘(DCLK)信號(hào)。僅有的差別是符號(hào)解調(diào)器48選擇查看兩個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘之中的哪一個(gè)。如果接收器40了解某一串為零，特別是在數(shù)據(jù)串中遇到的第一數(shù)據(jù)位，于是它可選擇使解調(diào)器48為這些位輸出零的DCLK的正確相位。于是數(shù)據(jù)串的其余部分也將具有正確的時(shí)鐘相位。如果輸出的位是一，則數(shù)據(jù)時(shí)鐘的狀態(tài)被反相，以置入正確的相位。這種技術(shù)與在序號(hào)為08/592745的US專利申請(qǐng)(1995年12月12日申請(qǐng)，題為“關(guān)于電視系統(tǒng)的數(shù)字彩色同步相位轉(zhuǎn)換”，轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人)中所討論的PAL轉(zhuǎn)換相類似，這里引用可供參考。
符號(hào)解調(diào)器48包含一用于對(duì)加在視頻信號(hào)上經(jīng)Manchester編碼的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行反Manchester變換的Manchester解調(diào)器52，如圖6所示。DCLK信號(hào)用作Manchester解調(diào)器52的時(shí)鐘控制，并與在發(fā)送器10中的DCLK信號(hào)同相，Manchester解調(diào)器52包含一系列的四異或門54，它們接收在模擬信號(hào)中的頭4個(gè)數(shù)字視頻信號(hào)采樣值。由于在視頻信號(hào)中可能有明顯的噪聲，Manchester解碼可能需要除對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算之外更多的運(yùn)算。因此，該Manchester解調(diào)器52包括用于Manchester解碼軟判定的邏輯。每個(gè)異或門54的輸出提供到一包含加法器58和寄存器60的累加器56。通過向寄存器60提供清零信號(hào)在每一數(shù)據(jù)位的起始點(diǎn)將累加器56消零。一種控制電路例如控制器50可以提供清零信號(hào)。由加法器58向寄存器60提供七個(gè)輸出。按照該較快的SCLK信號(hào)速率對(duì)寄存器60進(jìn)行時(shí)鐘控制，以使來(lái)自加法器58的7個(gè)輸出連續(xù)地按照這一速率對(duì)于輸入到加法器的每組4數(shù)據(jù)位在時(shí)鐘控制下返回到加法器58。因此，如果原來(lái)的4個(gè)數(shù)據(jù)位是零，加法器58中的數(shù)值為正，或者如果原來(lái)的4數(shù)據(jù)位是一則該數(shù)值為負(fù)。來(lái)自寄存器60的輸出提供到按DCLK信號(hào)速率進(jìn)行時(shí)鐘控制的寄存器62。寄存器62的輸出的符號(hào)位提供作為經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)，而其余的位被拋棄。
圖7表示零檢測(cè)器68的邏輯圖，該零檢測(cè)器68進(jìn)行上述零檢測(cè)，用于確定在接收器40中的DCLK′信號(hào)的適當(dāng)時(shí)鐘相位。零檢測(cè)器68的目的是確定DCLK信號(hào)的正確相位，該信號(hào)或者與DCLK′信號(hào)同相，或者與DCLK′信號(hào)相位相差180°。
經(jīng)反Manchester變換的數(shù)據(jù)提供到累加器70，該累加器70包含加法器72和一位零檢測(cè)累加器寄存器74。累加器74將為1的數(shù)目求和，這些1是在可能包含要接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)中的某些水平行期間的特定時(shí)間間隔內(nèi)接收的。將這一時(shí)間間隔選擇得與發(fā)送的成串的零在水平行中的預(yù)期位置相一致。在該優(yōu)選實(shí)施例中，要發(fā)送一串8個(gè)零，如圖3中所示。然而，由于在接收的信號(hào)中對(duì)于成串零的位置有某種多重性，僅在六位期間對(duì)所接收的一的數(shù)目累加，以容許位的位置出現(xiàn)差錯(cuò)。
一清零信號(hào)稍先于累加時(shí)間間隔，該清零信號(hào)迫使零檢測(cè)累加器寄存器74數(shù)值為零。該清零信號(hào)還將零檢測(cè)比較寄存器76清零。這將使XOR(異或)門通過DCLK′信號(hào)變?yōu)镈CLK信號(hào)。因此，在零檢測(cè)累加時(shí)間間隔期間一起始DCLK′和DCLK就同相。這一相同的時(shí)間間隔跟著是零檢測(cè)信號(hào)，其將累加的一的數(shù)目與一閾值比較。利用一加權(quán)二進(jìn)制數(shù)字比較器80進(jìn)行比較，并將一位結(jié)果寄存到零檢測(cè)比較寄存器76。在圖8中表示各信號(hào)彼此之間和與視頻信號(hào)之間的關(guān)系。在視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)行提供有原來(lái)的同步信號(hào)，跟著是彩色同步頻率信號(hào)，跟著是成串的零，Barker碼，數(shù)據(jù)。
在累加所接收的1的數(shù)目的過程中未產(chǎn)生由于噪聲引起的差錯(cuò)的情況下，累加器70應(yīng)包含或?yàn)?的數(shù)值(如接收的都是零)或者為6的數(shù)值(如接收的都是一)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，考慮到可能有由噪聲引起的差誤，和形成對(duì)這些差錯(cuò)的抗干擾性，將所接收的一的數(shù)目與數(shù)目三相比較。因此，如果檢測(cè)到4、5或6個(gè)1，則認(rèn)為該串包含“多數(shù)1”，因此，認(rèn)為DCLK信號(hào)的現(xiàn)時(shí)相位是不正確的，必須校正。在零檢測(cè)比較寄存器76中寄存的比較值則將為1，這將用于利用XOR門78將DCLK′信號(hào)反相，由此，使DCLE′信號(hào)與DCLK信號(hào)相位相差180°。另一方面，如果接收到0、1、2或3個(gè)1，則認(rèn)為所接收的數(shù)據(jù)串包含“多數(shù)零”，因此，認(rèn)為現(xiàn)時(shí)DCLK′相位是正確的，DCLK和DCLK′信號(hào)將維持同相。在這種情況下，比較寄存器76將含零，XOR門78將讓DCLK′不變地通過從而變成DCLK。
符號(hào)解調(diào)器48還包含Barker碼檢測(cè)器，用于檢測(cè)在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的每7位Barker碼的起始點(diǎn)。圖9表示Barker碼檢測(cè)器86，其在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被反Manchester轉(zhuǎn)換之后對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Barker碼檢測(cè)。檢測(cè)器86包含七位移位寄存器88(包含7個(gè)寄存器90)。移位寄存器88在最左側(cè)的寄存器90的輸入端接收經(jīng)反Manchester轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，每一寄存器90利用DCLK信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘控制。每一寄存器90的輸出提供到一單獨(dú)的XOR門92的輸入端。每一XOR門92的其它輸入是預(yù)定的Barker碼位，其應(yīng)當(dāng)處在移位寄存器88中的對(duì)應(yīng)位置上。當(dāng)在移位寄存器88中出現(xiàn)Barker碼時(shí)，加法器94的數(shù)值將上升超過指示一串?dāng)?shù)據(jù)位開始的預(yù)定閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，利用零檢測(cè)器的平均能力及Barker碼檢測(cè)器的能力(energy)提供更長(zhǎng)的Barker碼，并增加它對(duì)噪聲的抗干擾性。
上面討論的各種邏輯電路示意圖是以非限定性實(shí)例表示的，以實(shí)現(xiàn)所述特定功能。然而實(shí)際上，有幾種方式可以實(shí)現(xiàn)所述邏輯。例如，現(xiàn)代數(shù)字電路可以一種具有較低級(jí)門控計(jì)數(shù)器的狀態(tài)機(jī)(state machine)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。對(duì)于這樣一種狀態(tài)機(jī)的介紹將比所介紹的更復(fù)雜，因?yàn)橛糜陂T電路的各種觸發(fā)器將實(shí)現(xiàn)一種以上的功能。
通過利用在視頻信號(hào)中的彩色同步副載波來(lái)提供如上所述的時(shí)鐘相位信息，可以產(chǎn)生很多優(yōu)點(diǎn)。例如，不再需要僅用于將在接收器40中的數(shù)據(jù)時(shí)鐘的相位復(fù)原的數(shù)據(jù)位。此外，由于彩色同步信號(hào)產(chǎn)生頻率200倍于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)脈沖串，因而更穩(wěn)定，并且與僅根據(jù)包含在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)脈沖串中的某些位的數(shù)據(jù)時(shí)鐘復(fù)原方法相比對(duì)在通道中的噪聲有更高的抗干擾性。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，雖然這里所介紹的優(yōu)選實(shí)施例利用在數(shù)據(jù)發(fā)送的起始點(diǎn)的一串零來(lái)分辨在接收機(jī)中的DCLK信號(hào)的相位多重性，很明顯普通技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)類似的接收機(jī)，其采用頻率兩倍于這里所介紹的DCLK信號(hào)的頻率的DCLK信號(hào)。在這樣一種系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)速率將兩倍于這里所介紹的系統(tǒng)的兩倍，由于數(shù)據(jù)速率更高，在數(shù)據(jù)傳輸通道的位差錯(cuò)率性能方面將稍有劣化。然而，將不需要成串零，因?yàn)樵诎l(fā)送器中用于對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的DCLK信號(hào)和在接收機(jī)中用于對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的DCLK信號(hào)之間不存在相位多重性。在這樣的系統(tǒng)中，位時(shí)間將與使彩色同步信號(hào)波形循環(huán)一次的的時(shí)間相同。由前面介紹的鎖相環(huán)電路的工作原理可本質(zhì)上了解彩色同步信號(hào)的相位，該信號(hào)使系統(tǒng)時(shí)鐘與輸入的彩色同步信號(hào)同步。
上面的討論僅以舉例方式介紹本發(fā)明的實(shí)施例。根據(jù)這些討論以及根據(jù)附圖和附圖，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)易于認(rèn)識(shí)到，在不脫離由在如下權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下可以進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)送和接收模擬視頻信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含第一鎖相環(huán)，所述第一鎖相環(huán)將第一本機(jī)振蕩器鎖相到視頻信號(hào)中的副載波，以便產(chǎn)生第一鎖相的采樣時(shí)鐘信號(hào)；波形發(fā)生器，響應(yīng)于根據(jù)第一采樣時(shí)鐘信號(hào)的第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，提供經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；視頻/數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器，響應(yīng)于經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和視頻信號(hào)，提供包含編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)；第二鎖相環(huán)，所述第二鎖相環(huán)響應(yīng)于包含編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)，將第二本機(jī)振蕩器鎖相到包含編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)中的副載波，以便產(chǎn)生第二鎖相的采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及解調(diào)器，響應(yīng)于根據(jù)第二采樣時(shí)鐘信號(hào)的第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，并包含用于使第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)與第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)同步的解調(diào)裝置，以便提取編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于波形發(fā)生器包括Manchester編碼裝置，用于對(duì)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行Manchester編碼，以便在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)位之間形成適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于波形發(fā)生器包含Barker碼發(fā)生器，所述Barker碼發(fā)生器在編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中數(shù)據(jù)位序列的起始點(diǎn)產(chǎn)生一種已知的Barker碼數(shù)據(jù)位序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于波形發(fā)生器包含一零發(fā)生器，用于在編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)位序列的起始點(diǎn)產(chǎn)生一串已知數(shù)目的零數(shù)據(jù)位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包含一檢測(cè)在編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的成串的零或一的檢測(cè)器，以便產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)之間的相位定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)器包含一對(duì)編碼的數(shù)字信號(hào)中的數(shù)據(jù)位進(jìn)行累加的累加器，所述累加器以所述采樣時(shí)鐘信號(hào)的速率累加數(shù)據(jù)，所述累加的數(shù)據(jù)構(gòu)成在第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)之間進(jìn)行相位定位的基準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包含一Manchester解調(diào)器，所述Manchester解調(diào)器對(duì)經(jīng)Manchester編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于Manchester解調(diào)器包含一累加器，對(duì)來(lái)自數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，以便形成對(duì)Manchester編碼的解調(diào)的軟判定。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包含Barker碼檢測(cè)器，所述Barker碼檢測(cè)器檢測(cè)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的Barker碼數(shù)據(jù)位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于在視頻信號(hào)中的副載波是在視頻信號(hào)中的用于產(chǎn)生彩色解調(diào)信息的彩色同步頻率信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于視頻信號(hào)/數(shù)據(jù)多路轉(zhuǎn)換器在模擬視頻信號(hào)的垂直消隱期間加入編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
12.一種用于使在接收器中的接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)與發(fā)送器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)同步的系統(tǒng)，該發(fā)送器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)是在包含編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬視頻信號(hào)上被發(fā)送的并由接收器所接收，所述發(fā)送器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)鎖相到視頻信號(hào)中的副載波，所述系統(tǒng)包含
鎖相環(huán)，所述鎖相環(huán)響應(yīng)于包含編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的視頻信號(hào)，將本機(jī)振蕩器鎖相到視頻信號(hào)中的所述副載波，所述鎖相環(huán)產(chǎn)生一鎖相到所述副載波上的采樣時(shí)鐘信，號(hào)并且其頻率快于所述副載波的頻率；以及解調(diào)器，響應(yīng)于所述接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，所述接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)基于所述采樣時(shí)鐘信號(hào)，所述解調(diào)器包含用于將接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)與發(fā)送器時(shí)鐘信號(hào)同步的解調(diào)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中在視頻信號(hào)上的編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括一系列的數(shù)據(jù)位，即包含成串的零，預(yù)定的碼以及隨后的數(shù)據(jù)位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包含一檢測(cè)器，其檢測(cè)成串的零，以便產(chǎn)生接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和發(fā)送器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)之間的相位定位。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)器包含一累加器，其對(duì)成串的零中的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，所述累加器按照采樣時(shí)鐘信號(hào)的頻率累加數(shù)據(jù)，所述累加的數(shù)據(jù)構(gòu)成接收器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和發(fā)送器數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)之間的相位定位的基準(zhǔn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于副載波是在視頻信號(hào)中用于產(chǎn)生彩色解調(diào)信息的彩色同步頻率信號(hào)。
17.一種用于發(fā)送和接收模擬視頻信號(hào)的方法，所述方法包含的步驟有將第一本機(jī)振蕩器鎖相到在視頻信號(hào)中的一個(gè)副載波上，以便產(chǎn)生第一鎖相的采樣時(shí)鐘信號(hào)；產(chǎn)生鎖相到所述采樣時(shí)鐘信號(hào)上的第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)；按照第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的頻率將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼在模擬信號(hào)上；將第二本機(jī)振蕩器鎖相到在視頻信號(hào)中的所述副載波，以便產(chǎn)生第二鎖相的采樣時(shí)鐘信號(hào)；產(chǎn)生鎖相到第二采樣時(shí)鐘信號(hào)上的第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)；使第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)與第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)同步，以便提取經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包含步驟在經(jīng)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位序列的起始點(diǎn)形成成串的零。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于使第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)與第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)同步的步驟包含檢測(cè)在編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的成串的零，以便產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和第一數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)之間的相位定位。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于視頻信號(hào)中的所述副載波是用于產(chǎn)生彩色解調(diào)信息的彩色同步頻率信號(hào)。
全文摘要
一種視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)和方法,包含用于由發(fā)送的模擬視頻信號(hào)產(chǎn)生在接收器中的時(shí)鐘信息,以便對(duì)加在視頻信號(hào)上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)譯碼。在發(fā)送器中采用一鎖相環(huán)將在視頻信號(hào)中的彩色同步信號(hào)副載波鎖相到本機(jī)振蕩器,從而將數(shù)據(jù)時(shí)鐘鎖相到該副載波。在接收器中也采用一鎖相環(huán),將視頻信號(hào)的副載波鎖相到本地振蕩器,從而又將數(shù)據(jù)時(shí)鐘鎖相到副載波。
文檔編號(hào)H04N5/40GK1190312SQ9810437
公開日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1998年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月6日
發(fā)明者羅伯特W·赫爾威 申請(qǐng)人:Trw公司