專利名稱：無限脈沖響應(yīng)重影消除系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器的一種重影消除系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用以使這種系統(tǒng)中的IIR濾波器穩(wěn)定工作的設(shè)備。
重影消除系統(tǒng)一般由兩部分組成可編程濾波器和用以計算信號傳輸通道模型的線路。通道造型線路用以根據(jù)所傳輸?shù)幕鶞?zhǔn)信號和所存儲的理想化基準(zhǔn)信號確定傳輸通道的特性(特別是可能引起多徑畸變的特性)。根據(jù)這些特性，通道造型線路產(chǎn)生用以對可編程濾波器進(jìn)行編程以使濾波器在基本上濾除掉多徑畸變部分之后讓視頻信號通過的一些系數(shù)。有關(guān)通道造型技術(shù)更詳細(xì)的介紹可參看例如1989年9月5日頒布的題為“裝有具非整數(shù)取樣延遲的濾波線路的自適應(yīng)電視重影消除系統(tǒng)”的美國專利4，864，403或N.Komlya在1992年8月第38卷第3期的IEEEE(電氣與電子工程師協(xié)會)消費者電子設(shè)備論文集第195～199頁上發(fā)表的題為“通過再生減少重影”的文章。可編程濾波器通常有兩種類型有限脈沖響應(yīng)(FIR)和無限脈沖響應(yīng)(IIR)。某些重影消除系統(tǒng)采用FIR濾波器，另外一些重影消除系統(tǒng)采用IIR濾波器，但大部分系統(tǒng)都將這兩種濾波器混合使用。
IIR和FIR重影消除濾波器都采用抽頭延遲線提供許多相對延遲了的信號。這些延遲信號由可編程系數(shù)加權(quán)，經(jīng)加權(quán)的系數(shù)經(jīng)過混合，供提供經(jīng)濾波的輸出信號。FIR和IIR濾波器相對地各有其優(yōu)點和缺點，而眾所周知，F(xiàn)IR濾波器本來就相當(dāng)穩(wěn)定，IIR濾波器則會產(chǎn)生穩(wěn)定方面的問題。本發(fā)明旨在改善采用IIR式重影消除濾波器的重影消除系統(tǒng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)。
本發(fā)明是個重影消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個重影消除用的IIR濾波器和通道造型線路，這是用以產(chǎn)生給重影消除IIR濾波器編程用的分接加權(quán)系數(shù)的線路。通道造型線路有一個計算裝置用以計算出所產(chǎn)生的全部加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。該和數(shù)超過預(yù)定值，表明IIR濾波器變得不穩(wěn)定時，加權(quán)系數(shù)就按具體情況按比例縮小，使該和數(shù)減小，從而力圖減小濾波器不穩(wěn)定的可能性。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的重影消除系統(tǒng)的方框圖。
圖2是可應(yīng)用在圖1設(shè)備中的二進(jìn)制補碼溢出檢測器的邏輯圖。
圖3和圖4是圖1系統(tǒng)的工作流程圖。
用以產(chǎn)生重影消除系統(tǒng)的加權(quán)系數(shù)的設(shè)備是視頻信號處理技術(shù)領(lǐng)域的行家們的熟知的，因此這里不再詳細(xì)介紹?？梢赃@樣說，一般的加權(quán)系數(shù)發(fā)生設(shè)備通常由一些專門用途可編程的微處理器組成，這些處理器可以編程得使其可以履行各色各樣的代數(shù)功能。因此，姑且認(rèn)為，將加權(quán)系數(shù)發(fā)生設(shè)備進(jìn)一步編程得使其一旦有加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生時就對這些加權(quán)系數(shù)進(jìn)行簡單的算術(shù)運算，這對本技術(shù)領(lǐng)域的行家們來說是輕而易舉的事。
參看圖1，元件10-18構(gòu)成了周知采用IIR重影消除濾波器的重影消除系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。輸入信號從例如天線/頻道選擇組合件加到總線10。輸入信號加到通道造型和控制元件18上，元件18根據(jù)規(guī)則的預(yù)定間隔而被包含在輸入信號中的重影消除基準(zhǔn)信號產(chǎn)生加權(quán)系數(shù)，加到重影消除濾波器上。重影消除濾波器由加法器12、延遲引出線14、多個加權(quán)電路15和加法器16組成。輸入信號加到輸出端接延遲引出線輸入端的加法器12上。輸入到延遲線上較延遲的復(fù)制信號在各引出點引出之后，由通道造型元件18所產(chǎn)生的系數(shù)值加權(quán)。加權(quán)復(fù)制值在加法器16中加起來，得出的和數(shù)加到加法器12的第二輸入連接點上。假設(shè)各加權(quán)系數(shù)是經(jīng)過正確計算的，則從加法器16加到加法器12的第二輸入端的信號會含有消除包含在輸入信號中的任何多徑畸變所需要的信號分量的補碼。應(yīng)該指出的是，鑒于從加法器16反饋的信號安排得使其消除輸入信號中的各分量，因而加法器12實際上可以采用減法器。元件12采用加法器抑或減法器，這取決于分派給相應(yīng)各加權(quán)系數(shù)的相對極性。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，對IIR重影消除濾波器來說，若加到重影消除IIR濾波器的所有加權(quán)系數(shù)的大小加起來得出的和數(shù)值大于1，濾波器可能不穩(wěn)定。濾波器具有計時延遲元件時，其穩(wěn)定性可以通過對濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行因子分解并確定任何Z平面極的大小是否大于零來加以預(yù)測。穩(wěn)定性也部分取決于輸入信號的可調(diào)動態(tài)范圍和處理設(shè)備的固定動態(tài)范圍。電視系統(tǒng)中所收到電視信號的動態(tài)范圍是隨通道的不同在而異的，因此IIR重影消除濾波器可能對某一通道是不穩(wěn)定的，對另一通道則是穩(wěn)定的。
在本發(fā)明的第一實施例中，重影消除IIR濾波器設(shè)計得使其無論在任何情況下都是穩(wěn)定的。在該實施例中，通道造型和控制設(shè)備安排得使其按圖3所示的流程圖工作的。通道造型和控制設(shè)備根據(jù)輸入視頻信號的水平和垂直同步分量得出包含在視頻信號線21中的重影消除基準(zhǔn)(GCR)信號[101步]。應(yīng)用所收到的GCR和所存儲的GCR的理想信號，通道造型和控制設(shè)備計算出來給重影消除IIR濾波器編程以消除當(dāng)時所收到的通道中的任何重影所需的加權(quán)系數(shù)[102步]。將各加權(quán)系數(shù)值加起來[103步]，并將得出的和數(shù)與1值相比較[104步]。若和數(shù)小于1，加權(quán)系數(shù)就加到IIR濾波器中相應(yīng)的加權(quán)電路。若和數(shù)大于1，就按比例縮小加權(quán)系數(shù)[106步]以減小各系數(shù)的和數(shù)?？s小因數(shù)可以取1/(αS)的形式，其中S為各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)，α是等于1或小于1但接近1的因數(shù)，例如0.95。因數(shù)α可取得使其與S值有關(guān)，用選擇得使αS不小于預(yù)定值，例如1.1。各加權(quán)系數(shù)按比例縮小之后，加到濾波器中相應(yīng)的加權(quán)電路上[105步]。
重影消除濾波器設(shè)計得使其處理輸入信號中的正交分量時，加權(quán)系數(shù)可以取復(fù)數(shù)值。在此情況下，為簡化硬件的各項要求，可把各復(fù)數(shù)分量值加起來。假設(shè)系數(shù)C取下列形式Ci＝Xi+jYi則各系數(shù)的和數(shù)可由下式求出S＝∑|Xi|+|Yi|用這個值作和數(shù)，限定條件是更嚴(yán)了，因為它始終總是超過實際值的總和|Xi+jYi|。
如上所述，如果只因為各加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)超過1，濾波器就不一定是不穩(wěn)定的。若濾波器不穩(wěn)定，將系數(shù)按比例縮小，則多少總會削弱重影消除作用。因此當(dāng)各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)超過1值時，最好只有當(dāng)濾波器顯示出不穩(wěn)定的傾向時才按比例縮小這些系數(shù)。然后即使各加權(quán)系數(shù)的和數(shù)超過1值也還是用這些加權(quán)系數(shù)給濾波器編程。接著測試濾波器和穩(wěn)定性，若檢測出不穩(wěn)定的跡象，則按比例縮小各系數(shù)。圖4的流程圖示出了這種工作方式的工作過程。應(yīng)該指出的是，圖4中所示的工作過程還可以反復(fù)按比例增加各系數(shù)，直到濾波器的不穩(wěn)定情況消失為止。
檢測IIR濾波器不穩(wěn)定傾向的一個辦法是監(jiān)測加法器12的輸出是溢出或下溢。若兩個同極性的取樣值加到加法器的輸入接線上，則舉例說在二進(jìn)制補碼裝置中會出現(xiàn)溢出和下溢的情況，這時可用大于加法器輸出的位元數(shù)的和數(shù)值表示。圖1的設(shè)備包括了溢出/下溢檢測器20。溢出/下溢檢測器產(chǎn)生表示溢出/下溢的輸出信號，該輸出信號加到通道造型和控制電路18上。電路18根據(jù)表示溢出/下溢的信號按比例縮小所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)，從而減小加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。注電路18可以設(shè)計得在加權(quán)系數(shù)和數(shù)超過預(yù)定的大于1的值時自動按比例縮小加權(quán)系數(shù)，在系數(shù)和數(shù)大于1但小于所述預(yù)定值時按溢出/下溢的檢測情況有條件地按比例縮小加權(quán)系數(shù)。
加法器16也可以顯示出部分和數(shù)的溢出/下溢情況。但這些溢出/下溢情況不會影響濾波器的穩(wěn)定性。因此無需監(jiān)視該加法器的溢出/下溢情況以確保濾波器的穩(wěn)定性?？墒羌臃ㄆ鲀?nèi)顯示出的溢出/下溢情況可能會影響重影消除特性的精確性。因此，為使系統(tǒng)達(dá)到最佳特性，最好監(jiān)測加法器16出現(xiàn)溢出/下溢的情況，然后根據(jù)監(jiān)測結(jié)果按比例縮小加權(quán)系數(shù)。在此情況下，比例因數(shù)可能會與加法器12溢出/下溢時的比例因數(shù)不同。
圖2示出了可供二進(jìn)制補碼數(shù)系統(tǒng)作用的溢出/下溢檢測器的一個實例。該線路對加到加法器輸入端的取樣符號位和加法器提供的結(jié)果符號位起反應(yīng)。兩個正輸入值產(chǎn)生一個負(fù)輸出值時，產(chǎn)生溢出情況，兩個負(fù)輸入值產(chǎn)生一個正輸出值時，產(chǎn)生下溢情況。這兩種情況的發(fā)生用兩個“與”門(30，32)和一個“或”門33檢測。在二進(jìn)制補碼數(shù)系統(tǒng)中，正數(shù)的邏輯符號位為零，負(fù)數(shù)的邏輯符號位為1。溢出情況的檢測由加法器的輸出符號位接其不倒相輸入端、加法器的兩輸入符號位接相應(yīng)倒相輸入端的“與”門32進(jìn)行。同樣，下溢情況的檢測由加法器的輸出符號位接其倒相輸入端、加法器的兩輸入符號位接相應(yīng)的不倒相輸入端的第二“與”門30進(jìn)行?！芭c”門32和30只有在分別出現(xiàn)溢示和下溢情況時才在其輸出接線處顯示出邏輯高電平狀態(tài)?！芭c”門30和32的輸出接線與“或”門33的相應(yīng)輸入接線耦合，“或”門33的輸出接線上供應(yīng)有復(fù)合溢出/下溢檢測信號。
“或”門33提供的溢出/下溢信號可以直接加到電路18來控制系數(shù)按比例縮小的過程。但只出現(xiàn)溢出/下溢情況不一定可以精確地說明濾波器不穩(wěn)定。因此“或”門33的輸出加到電路18之前最好先加以處理。圖2示出了溢出/下溢信號處理過程的一個實例。在該實例中，“或”門33的輸出加到二進(jìn)制計數(shù)器34的計數(shù)輸入端。垂直同步信號加到計數(shù)器的復(fù)位控制器上，并在各場掃描消隱時間開始時將計數(shù)值復(fù)位到零。因此計數(shù)器34對各場掃描消隱時間出現(xiàn)的溢出/下溢次數(shù)計數(shù)。計數(shù)器34更有效的輸出位加到“或”門35相應(yīng)的輸入接線上，即二進(jìn)制位2-2。每當(dāng)“或”門33在一個場掃描消隱時間提供的溢出/下溢指出等于或多于8時，“或”門35提供溢出/下溢輸出信號。溢出/下溢信號處理的另一個實例可以是只有在單位場掃描消隱時間連接取樣出現(xiàn)預(yù)定次數(shù)的溢出/指示之后才提供溢出/下溢信號。
權(quán)利要求
1.一種多徑信號消除設(shè)備，其特征在于輸入信號源(10)；可編程ⅡR濾波器(12-16)，有一個信號混合裝置(12)用以將所述輸入信號和所述ⅡR濾波器提供的輸出信號混合起來，所述ⅡR濾波器具有多個加權(quán)電路(15)連同相應(yīng)的輸入接線供接收加權(quán)系數(shù)之用；通道造型裝置(18)，用以根據(jù)所述輸入信號產(chǎn)生所述加權(quán)系數(shù)，所述通道造型裝置包括加法裝置，用以提供所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)；用以按比例縮小所述加權(quán)系數(shù)的裝置，從而在所述和數(shù)超過預(yù)定值時減小所述和數(shù)；和用以將己按比例縮小的加權(quán)系數(shù)加到所述可編程的ⅡR濾波器上的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定值大于1。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述用以按比例縮小系數(shù)的裝置有一個耦合到所述IIR濾波器的裝置，用以檢測IIR濾波器可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定狀態(tài)并在檢測出不穩(wěn)定狀態(tài)時按比例縮小各加權(quán)系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述用以檢測IIR濾波器不穩(wěn)定狀態(tài)的裝置有一個信號溢出檢測器與所述信號混合裝置相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號溢出檢測器有一個信號處理裝置用以處理表示信號溢出的信號從而只有出現(xiàn)預(yù)定溢出情況時才開始按比例縮小加權(quán)系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述按比例縮小裝置有一個比例因數(shù)發(fā)生裝置用以產(chǎn)生與加權(quán)系數(shù)和數(shù)的倒數(shù)成比例的比例因數(shù)。
7.一種多徑信號消除設(shè)備，其特征在于輸入視頻信號的信號源(10);可編程IIR濾波器(12-16)，有一個信號混合裝置(12)用以將所述輸入視頻信號與所述IIR濾波器所提供的輸出信號混合起來，所述IIR濾波器有多個加權(quán)電路(15)連同用以接收加權(quán)系數(shù)的相應(yīng)的輸入接線;通道造型裝置(18)，用以根據(jù)所述輸入視頻信號產(chǎn)生所述加權(quán)系數(shù);溢出信號發(fā)生裝置，與所述信號混合裝置相連接，用以產(chǎn)生表示超過所述信號混合裝置的動態(tài)范圍的溢出信號OVF;檢測裝置(18)，用以根據(jù)所述溢出信號OVF按比例縮小所產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)從而使已按比例縮小的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)超出混合裝置的動態(tài)范圍時小于未經(jīng)按比例縮小的加權(quán)系數(shù)值的和數(shù);和系數(shù)代替裝置，用以用所述已按比例縮小的加權(quán)系數(shù)代替所述加權(quán)系數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測裝置有一個用以處理所述溢出信號OVF的裝置，從而使按比例縮小加權(quán)系數(shù)的過程只有在混合裝置的動態(tài)范圍超過預(yù)定單位時段的預(yù)定次數(shù)之后才開始進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述按比例縮小裝置有一個比例因數(shù)發(fā)生裝置用以產(chǎn)生與加權(quán)系數(shù)和數(shù)的倒數(shù)成比例的比例因數(shù)。
全文摘要
一種重影消除系統(tǒng)，有一個重影消除IIR濾波器(12—16)和通道造型電路(18)，電路(18)用以產(chǎn)生對重影消除IIR濾波器進(jìn)行編程的分接加權(quán)系數(shù)。通路造型電路有一個加法裝置用以計算出所產(chǎn)生的所有加權(quán)系數(shù)值的和數(shù)。該和數(shù)超過預(yù)定值表明IIR濾波器變得不穩(wěn)定時，加權(quán)系數(shù)就按具體情況按比例縮小以減小該和數(shù)，從而力圖減小濾波器不穩(wěn)定的可能性。
文檔編號H04N5/213GK1102924SQ9410129
公開日1995年5月24日 申請日期1994年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月3日
發(fā)明者C·B·迪特里希 申請人:Rca.湯姆森許可公司