[发明专利]数字信号传输系统及其发送器和接收器

说明书

本发明涉及以符号编码并用正交调制在任意频率位置从发送器传输到接收器的数字信号传输系统。本发明进一步涉及用于这种传输系统的发送器，接收器和滤波器组合。

用于数字信号的传输系统已经被认识很长时间了，并且由于其有利性也正在被越来越多地用于娱乐或信息系统中信号或数据的传输或储存。这种系统的主要特点是待传输的信息以数字化或编码的信号呈串行方式，且在其传输或储存之前，这种信号一般要进行QPSK(四相相移键控)调制。即，作为一条规则，要为传输通道或射频传输波段进行频率转换；但如果是储存信号，这种转换就不必要了。在接收器端，按相反的顺序进行信号处理，从而恢复为初始的信号。接着要在接收器中进行进一步的信号处理，但这不是此处所关注的。通过传输通道被传输的信号是含有以某种作为调制的编码形式的数字信息的连续模拟信号。在这种调制期间的一个基本要求是可靠的量化范围的存在，从而可最大可能地免除噪声。上述QPSK调制技术及其变形结合了高传输可靠性和高适应性。待传输的信号可以是从窄带的测量或声音信号到宽带的视频或高分辨率彩色电视信号。一些利用该技术的某些已知的地球的或基于卫星的传输系统的例子包括：DVB-数字视频广播，DAB-数字音频广播，ADR-Astra无线电，以及全球空间无线电(World Space Radio)。其他已知的正交调制方式包括：BPSK-二进制相移键控，QAM-正交幅值调制，及VSB-残留边带调制。

正交调制可被解释为一个向量在一个由I坐标和与之垂直的Q坐标形成的假想平面上以载波频率旋转。没有调制时旋转频率是恒定的，因而相角恒定地增加。这就确定了一个与待传输信号调制的参考相角。对于模拟信号的情况，任何相角值都是可能的。对于数字信号的情况，要进行量化，通过量化仅有特定的相角范围例如四个象限是允许的，因而是可区分的。小于相应的量化极限的干扰不会产生影响。通过指明载波频率，QPSK调制技术可适应于待传输的频率范围。在特定情况下，即在QAM技术中，向量长度也可改变，因而还可再传输另外的独立信息。

在开发一个传输系统时，根据其传输特性和根据所用的发送器和接收器的成本及复杂性进行总体系统的优化是必要的。与此相关的重要内容还有系统是双向的还是象普通广播系统那样本质上仅有一个发送器但有多个接收器。在后面这种情况下，即使这样可能会增加发送器的复杂性，但如果可因此而改进传输特性和/或简化接收器的话，将系统设计为不对称的也是可取的。

因而本发明的目的是提供一种数字信号的传输系统，与常规系统相比，利用该系统可以实现改善传输特性尤其是可减少接收器所需的回路数量。

另一目的是提供用于根据本发明的传输系统的发送器和接收器。

另一目的是提供用于根据本发明的传输系统的有利的滤波器组合。

本发明的主要目的是通过在正交合成之前以给定的时间间隔，具体说是四分之一个信号周期，在发送器中延时两个正交信号分量中的一个而获得的。这种一个正交信号分量相对另一个的延时对于在发送器中正交调制的幅值稳定性和在接收器回路的复杂程度两方面都有明显的影响，如果采用数字电路接收器回路可大大被简化。如下面表明的，发送器所需回路数保持基本不变或仅有微小增加。

接收器的简化来自以下具有发明性的认识：如果发送器中两个正交信号中的一个被延时一给定时间，接收器中的脉冲整形滤波器可被简单的有全通网络的IIR结构取代，而不需要对两个正交信号分量中任何一个进行任何额外的组延时均衡。

下面将参照附图对本发明及其有利的特点进行更详细的解释。其中，

图1是带有相应的接收器的常规发送器的方框图；

图2解释在发送器中对数据进行向并行方式的转换；

图3表示符号定义表；

图4表示QPSK向量图；

图5表示一对正交信号和有利的采样时钟；

图6示意性地解释接收器中的数字信号处理；

图7表示根据本发明的发送器和接收器；

图8表示接收器滤波器的传递函数；

图9表示发送器滤波器的传递函数；

图10表示发送器和接收器滤波器的卷积传递函数；

图11表示接收器滤波器和相关的理想发送器滤波器的衰减特性；

图12表示实际发送器滤波器的衰减特性；

图13以示意眼状图表示接收器中解调后正交分量的极限曲线；

图14表示IIR滤波器结构；及

图15表示全通结构。