[发明专利]数字QAM和VSB调制器和解调器

说明书

本申请是1994年4月5日申请的美国申请序列号no.08/223,223的继续申请。

本发明领域涉及用于解调和解码正交振幅或残留边带调制数字数据信号的一种解调和数字解码方法和一种设备，允许使用基本相同的设备解调这两种调制形式中的任一个。

图1A取自申请人1994年4月5日申请的共同未决美国申请序列号no.08/223,223，名称为“同步检波器和同步检测方法”，在此作为参考，这里重复图1A是为了示出由残留边带调制方案调制的信息信号的一般的信号振幅对频率密度谱。特别地，图1A示出了一个在载频f_c附近调制的残留边带(VSB)调制信息信号。特殊地，载频信号实际上并不存在，在载频处的频率分量主要是信息信号。该信息信号任一边的频谱对振幅的斜率理想状态下是相同的。

参看图1B，已知的正交振幅调制(QAM)信号具有与图1A所示的不同的频谱，QAM载频信号对称地分布在频带中心，在图1A所示的f_c和f_c+(f_b/2)之间，其中f_b是已调数字数据信息信号的波特率。QAM调制信息信号采用一个中心载频f_cs解调，其中“f_cs”是指大致等于该信息信号频谱对称中心的频率值。

在传统的VSB调制数据信号的解调器中，压缩或部分压缩发送载波，解调设备一般包括一种调谐到载频f_c的同步乘积检波器。在一般的QAM数据信号解调器中，解调设备涉及两个乘积检波器的使用，一个调谐到f_cs，或f_c+(f_b/4)，另一个调谐到f_cs的正交值。

随着电视技术向今天所要求的允许显示高分辨率电视图象的分辨率要求发展，发展和就数字数据信号的调制方案达成一致已经成为必须，该数字数据信号能够通过电缆，光纤，卫星或无线传输以高速，特高速，微波或较高无线频率(包括光频率)传输。发送的数字数据信号本身包括数字化和压缩的电视信息信号和相关的立体声音频信号，并可以进一步包括其它数据信号。这些其它数据信号可以叠加在电视或立体声音频信号上，或者以频分或时分复用的格式独立传输。目前正在考虑的调制技术包括VSB和QAM，引起了许多争议。一些高分辨率电视标准的支持者支持VSB，而另外的人则支持QAM。例如，16-QAM是一种将四比特数据半字节序列分割成每序列二比特码元的两个独立序列的技术。这两个独立码元序列馈送到正交类型调制器的两个调制端口。QAM输出信号是双边带信号(按照图1B所示)，并且因为在调制过程中形成的两个独立码元序列之间是不对称的，这些边带彼此间没有特定的相位关系。

相反地，4-VSB是一种将四比特半字节的相同序列分割成两个连续的两比特半字节，以QAM所用的码元速率的两倍发送的技术。通过消除了一个冗余边带，其带宽可以与QAM调制信号的带宽相比。

已知的调制和解调方法在QAM和VSB之间变化。一般的调制器电路或解调器电路的结构也是如此。一种用于VSB解调的同步检波器在图2中示出，基本是从申请人的共同未决美国申请序列号no.08/223,223的图24拷贝来的。VSB解调器与QAM解调器的不同一般在于需要调谐到不同频率f_c对f_c+(f_b+4))，以及保持对本地载波压控振荡器(VCO)的一个或另一个调谐频率输出的控制。

有理由相信，美国的一家有线电视厂商CableLabs的代理们已经在着手开发一种能融合QAM和VSB调制技术的芯片组。根据新闻报导，CablesLabs的调制和解调方法和正在开发的芯片组可能会在美国准备和申请专利申请。然而，就申请人所知，CableLabs的开发的特定细节尚未公开。

因此，鉴于围绕数字VSB和QAM解调的争议，本领域中存在着这样一种需要，即提供设备和一种方法以数字解调这两种类型的调制，并且因此解码已调数字信息信号。这样的设备最好能避免重调谐到预期载频，消除冗余电路，和解码任一种已调数字信号而不大量损失其内容。

本发明的一个目的是提供设备和一种方法以数字解调VSB和QAM调制数据。

本发明的一个进一步目的是这样的设备应当是通用的，这样，基本消除了冗余电路。

本发明的一个进一步目的是提供一个数字解码器以输出解调数据流，而不论该数据流是通过VSB还是QAM调制和发送的。