[发明专利]发送和接收高分辨率电视信号的方法和系统

说明书

总的说来，本发明涉及电视信号的传输系统以及方法；具体地说，本发明涉及一种新颖的具有改进了的噪声性能的电视传输系统。如用调幅(AM)方式来实施本发明，则这种经改进的传输信号信噪比可以全部或部分地转化为传输功率的显著减少而不使信号保真度产生明显下降。如用调频(FM)方式实施本发明，则压缩了的传输信号能产生大大改善了的信噪比，以后还可看出：本发明在解决NTSC制及其他制式的电视信号发送接收制式中普遍存在的邻频道干扰和同频道干扰的问题方面具有特别的优点。这种经改的传输系统还能在位于或邻近NTSC电视信号发送地区内工作而不对NTSC频道产生也不受NTSC频道的有害的邻频道或同频道干扰。本发明的调频实施方案可直接应用于直接广播卫星(DBS)传输系统中。这种使用能使碟状接收天线的直径大大减小，从而能引起卫星电视接收机的数量增长的飞跃。

NTSC制电视信号占据6MHz带宽并要求很大的发送功率。这种功率要求与信号发射机的工作成本直接相关，因此，发送功率的减少能节省非常大的成本。这个事实对那些电缆电视台(特别是那些工作寿命较长、能处理的频道数由它们的放大器的信号功率处理能力所限定的电缆电视台)具有重要意义。能减少发送电视信号所需的信号功率总量是求之不得的，因为这样就能减少发射机的工作成本，功率处理能力固定的那些电缆电视台就能处理数量更多的电视频道信号。本发明的系统能使发射一个AM(调幅)电视信号所需的功率显著下降而不使信号的保真度发生明显下降，从而能给先有技术提出的要求提供一个解决方案。

以调频方式工作时，本发明的系统能在显著减少的带宽中实现发射，这是因为FM信号的频偏已被减至最小。带宽窄能直接改善系统的信噪比性能，这种改善又能转化为接收天线的小型化。因此，下而可以看出本发明的系统能解决DBS发射系统中的一个长期存在的难题。

本发明有几个重要方面。根据本发明的一个重要方面，电视信号以这样的方式形成，即被发送的信号是一个被编码的数字部分和一个模拟部分的“混合物(hybrid)”。被编码的数字部分表示低频图象细节的信号分量(要求较高的发送功率)，可以用较低的功率使用方式加以发送。模拟部分表示高频信号细节的信号分量(及较低的发射功率要求)。模拟部分和数字部分之间的分界部分地是发送数字信号的装置的工作效率的函数。根据本发明，这些数据在发送信号的无效视频部分中被送出。

混合系统又分成“基本混合”和“扩展混合”。在“基本混合”中，频率低于15KHz的信号被取出并被数字化。在“扩展混合”中，频率低于200KHz的信号被取出并被数字化。正象下面将要详细解释的那样，在本发明的基本混合形式中，数字部分中包括低于行偏转频率的视频分量，这些视频分量被进行数字编码，并在电视信号的无效视频信号期间作为数据送出。在本发明的扩展混合方式中，数字部分中包括低于200KHz的频率分量，这些频率分量被进行数字编码，并在电视信号的无效视频部分期间作为数据送出。由于本发明可用于许多不同的电视信号制式，因此，上述的信号的无效视频部分可以包括行消隐期间和场消隐期间的任一个或者二个。

我们还发现下面的做法还能带来进一步的优点、即顺序地进行基本混合处理和扩展混合处理(称之为两步处理法)，对每一水平行的有效视频信号这样进行基本混合处理，即从模拟信号中取出每一水平行低频平均值，然后再顺序地取出剩下的低于200KHz的分量。

本发明系统的另一个重要方面是位于6MHz频道中心的2.8MHz双边带AM压缩载波的应用。这种安排能使对NTSC制电视信号和受NTSC制电视信号的邻近频道干扰减至最小，并使本发明能工作在通常禁止的其他电视信号的毗邻区域。

本发明的另一个重要方面与“瞬时预加重”有关，瞬时预加重也被称为瞬时滤波、场处理或帧合并。通过这种方法，静止图象的发射功率下降，而活动图象的发射功率增加。由于一般的电视图象相对来说是静止的，因此采用瞬时预加重是有好处的，因为与活动图象相对应的信号的干扰趋势由于下列事实而显得不那么重要了：即活动图象中的噪声比静止图象中的噪声要难注意的多。在接收机中进行瞬时去加重。本发明的这一特征在独立于信号混合处理的任何“视频”传输系统使用均有好处。因为通常在相邻的视频帧之间只有少量变动，对这些变动相对于静止部分进行加重能使传输效率提高。

本发明系统的另一个重要特征是压缩“混合”视频信号，从而在噪声容易察觉的平坦、宽阔的视频区域达到一个较大的信噪比，而对噪声不容易察觉的窄视频分量(表示边缘和视频细节)则取得一个低的信噪比。接收机中再对信号进行扩展以补偿发射机中进行的压缩。这里把压缩与扩展的结合称之为“压展”。