本發明專利技術涉及一種用于數字電視信號的全頻譜調制器。一種全頻譜調制器處理來自單獨路徑的多個CATV通道。每一路徑具有：(i)第一濾波器，其用于將輸入通道信號脈沖整形且將其通道頻率上取樣；(ii)內插器，其用于將所述第一濾波器的輸出內插到共同取樣速率；及(iii)抽取器，其用于使所述內插器的輸出在預定通道帶寬上居中。IDFT處理器接收來自所述抽取器的通道信號輸出。多相濾波器組接收來自所述IDFT處理器的經IDFT處理的平行通道信號。整流器將來自所述多相濾波器組的所述經處理的平行通道信號轉換到單個數據流。第二濾波器將所述單個數據流上取樣到固定輸出取樣速率且從其低通濾波混疊信號。標準及諧波相關載波CATV通道頻率計劃兩者都得到調和。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及通過有線電視(CATV)分布系統或類似物的數字電視信號及/或數字數據信號(例如，DOCSIS-通過有線服務接ロ規格的數據)的通信。更明確地說，本專利技術提供全頻譜下游調制器(其依從DOCSIS)的數字信號處理器(DSP)實施方案，所述調制器配合在單個FPGA (現場可編程門陣列)或ASIC(專用集成電路)中且可使用單個數/摸(D/A)轉換器來實施。
技術介紹
近年來，用于窄播數字電視服務的正交振幅調制(QAM)通道的數目已大量増加。大多數多系統操作器(MSO)正提供越來越多的單播QAM通道以支持由視頻點播(VOD)服務 的成功帶來的增長。這在很大程度上已由高清晰度電視服務及內容的提供物的增長驅使。部署切換式數字視頻(SDV)以提供增加數目的多播內容提供物正進ー步驅使QAM通道。額外的QAM通道也正針對MSO有線調制解調器終端系統(CMTS)設備而部署。雖然QAM通道的數目在增加，但MOS正減小其提供的服務群組的大小以更高效地使用其有線電視網絡。較小的服務群組產生改善的服務質量。此外，反復使用網絡中可用的頻譜是有利的，因為其支持窄播服務增長。由于CATV市場中的上述發展，需要更密集邊緣QAM來減少設備成本及前端和分布集線器中的所產生的環境要求。為幫助滿足此需要，已開發新設備架構選項，其使得較密集網絡架構可在模塊化的前端結構中實施。稱為集中式多服務接入平臺(CMAP)的一類新設備正與所述新設備架構選項一起開發。CMAP針對所有窄播及廣播數字服務實施CMTS及邊緣QAM的功能。對CMAP的介紹可在以下文章中找到康卡斯特更新什么是CMAP，J.塞林格(J. Salinger)及J.萊迪(J. Leddy),康卡斯特公司，2010年2月I日。為實施CMAP系統，有必要提供合適的調制器以使用QAM將數字電視數據提供到載波波形?，F有技術包含用于實現此目的的各種不同的架構，但它們都有缺陷。ー些已知的解決方案使用就每通道乘法運算或每樣本乘法運算而言較老的、效率較低的方法。此類方法在圖I及2中最佳地描述。圖I為用于第一現有技術調制器架構中的單個通道的信號處理鏈路的子框圖。圖2說明此單個通道架構如何平行地復制且求和以實施整個下游頻譜。如圖I中所說明，所述調制器包括符號映射器10，所述符號映射器10的輸出提供到第一平方根自乘余弦濾波器(SRRC)及內插器12及第ニ SRRC及內插器14。SRRC及內插器12及14的輸出提供到額外的相應內插器16及20，其將信號的輸出頻率升高到與下游數/模轉換器(DAC) 28的取樣速率兼容的范圍。內插器16的輸出使用混頻器22用來自數字正交振蕩器18的正弦函數輸出進行調制。內插器20的輸出使用混頻器24用來自振蕩器18的余弦函數輸出進行調制。來自混頻器22、24的輸出在加法器26中求和，且結果以常規方式提供到數/模轉換器(DAC) 28。圖2為單個通道子塊的平行化的現有技術實例。此設備(一般標示為30)平行地復制圖I的單個通道架構且對結果求和。來自DAC的輸出表示整個下游頻譜。已知(參見，例如，哈里斯(Harris)等人“用于無線通信的使用多相濾波器組的數字接收器及發射器，，(Digital Receivers and Transmitters Using Polyphase FilterBanks for Wireless Communications),關于微波理論及技術的IEEE匯報,卷51,第4號，2003年4月)圖I及2中說明的類型的架構的效率比其它已知架構(例如基于快速傅里葉變換(FFT)的多相通道化器方法)低得多。多相通道化器在圖3中說明，且已證明為高效得多(就每通道輸出樣本乘法運算而言)。如圖3中所展示，多個通道流32a··· 32η輸入到720點逆離散傅里葉變換(IDFT)處理器34。處理器34的輸出由多相再取樣濾波器36再取樣，且接著由整流器38處理以產生待由數/模轉換器(DAC)轉換到模擬的輸出。多相再取樣濾波器36的功能為將通道再取樣到6MHz中心、提供匹配濾波及提供通道化濾波。對于模塊化CMAP (M-CAMP)系統，此實施方案具有若干限制，其包括I.對于圖3中指定的每相濾波器抽頭的數目，其不能滿足用于鄰近通道、寬帶噪音及載波抑制的規格。滿足這些規格將需要使每相濾波器抽頭的數目不止增加一倍且 抑制高效的、成本劃算的解決方案。2.其不能滿足5ppm頻率精度規格。3.其在所有通道中僅可調制單個模式(256或64QAM)，然而，CMAP規格在所有通道中需要混合模式(同時的64及256QAM)操作。明確地說，如果存在總共N個通道，則所述規格需要64QAM的M個通道及256QAM的K個通道，其中K+M = N。4.多相再取樣器需要720x47個實數乘法器，這過度限制用于任何潛在FPGA實施方案的資源及布局。5.使用此設計僅提供STD頻率計劃，然而M-CMAP也需要HRC頻率計劃。提供其中這些限制被克服的M-CMAP實施方案將是有利的。更明確地說，提供使用單個FPGA或ASIC及單個D/A轉換器的全頻譜D0CSIS/CATV下游調制器的DSP實施方案將是有利的。此外，使此實施方案利用基于FFT的多相通道化器方法并且使用DCT (直接余弦變換)及DST (直接正弦變換)計算(所述計算是高效的且基于N/4大小的FFT內核而計算)實施IDFT將是有利的，其中在DCT/DST之后，信號從復數轉換到實數以使用單個DAC且利用對應的復雜性減小。本專利技術提供具有上述優點及其它優點的方法及設備。此外，本文中掲示的組件/技術的唯一組合提供優于先前已知的結構及技術的各種改善。
技術實現思路
提供一種全頻譜調制器，其處理來自多個平行通道處理路徑的有線電視信號或類似物。每一路徑具有(i)第一濾波器，其用于將輸入通道信號脈沖整形且將其通道頻率上取樣；(ii)內插器，其用于將所述第一濾波器的輸出內插到共同取樣速率；及(iii)抽取器，其用于使所述內插器的輸出在與所述共同取樣速率相關的預定通道帶寬上居中。逆離散傅里葉轉換(IDFT)處理器經耦合以接收來自多個平行通道處理路徑的抽取器的通道信號輸出。多相濾波器組經耦合以從IDFT處理器接收經IDFT處理的平行通道信號。整流器將來自多相濾波器組的經處理的平行通道信號轉換到單個數據流。第二濾波器將所述單個數據流上取樣到固定輸出取樣速率且從其低通濾波混疊信號。所述調制器可經實施以與標準有線電視通道頻率計劃一起使用。在此實施方案中，平行通道處理路徑可包含在內插器與抽取器之間耦合的直接數字合成器(DDS)，以將載波偏移添加到從內插器輸入到抽取器的信號。此實施方案進ー步包括在IDFT處理器與多相濾波器組之間的復數到實數信號處理器。舉例來說，IDFT處理器可為360點IDFT處理器。所述第一濾波器優選地為帶有I 2上取樣的平方根自乘余弦(SRRC)濾波器。所述內插器可包含菲諾(Fairow)六抽頭三次內插器。所述抽取器可為2 I抽取器。所述第二濾波器可包含帶有I : 2上取樣的上取樣半帶濾波器(HBF)。還可根據本專利技術提供一種調制器以與諧波相關載波(HRC)有線電視通道頻率計劃一起使用。在此情況下，縱橫開關處在IDFT處理器之前，所述縱橫開關適于在輸入到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種全頻譜調制器，其包含：多個平行通道處理路徑，每一路徑具有：(i)第一濾波器，其用于將輸入通道信號脈沖整形且將其通道頻率上取樣，(ii)內插器，其用于將所述第一濾波器的輸出內插到共同取樣速率，及(iii)抽取器，其用于使所述內插器的輸出在與所述取樣速率相關的預定通道帶寬上居中；逆離散傅里葉變換IDFT處理器，其經耦合以接收來自所述多個平行通道處理路徑的所述抽取器的通道信號輸出；多相濾波器組，其經耦合以接收來自所述IDFT處理器的經IDFT處理的平行通道信號；整流器，其用于將來自所述多相濾波器組的所述經處理的平行通道信號轉換到單個數據流；及第二濾波器，其用于將所述單個數據流上取樣到固定輸出取樣速率且用于低通濾波其中的混疊信號。
【技術特征摘要】
2011.06.20 US 13/164,0291.一種全頻譜調制器，其包含 多個平行通道處理路徑，每一路徑具有(i)第一濾波器，其用于將輸入通道信號脈沖整形且將其通道頻率上取樣，(ii)內插器，其用于將所述第一濾波器的輸出內插到共同取樣速率，及(iii)抽取器，其用于使所述內插器的輸出在與所述取樣速率相關的預定通道帶寬上居中； 逆離散傅里葉變換IDFT處理器，其經耦合以接收來自所述多個平行通道處理路徑的所述抽取器的通道信號輸出； 多相濾波器組，其經耦合以接收來自所述IDFT處理器的經IDFT處理的平行通道信號; 整流器，其用于將來自所述多相濾波器組的所述經處理的平行通道信號轉換到單個數據流；及 第二濾波器，其用于將所述單個數據流上取樣到固定輸出取樣速率且用于低通濾波其中的混疊信號。2.根據權利要求I所述的調制器，其用于與標準有線電視通道頻率計劃一起使用，其中所述平行通道處理路徑包含在所述內插器與所述抽取器之間耦合的直接數字合成器DDS，以將載波偏移添加到從所述內插器輸入到所述抽取器的信號。3.根據權利要求2所述的調制器，其包含所述IDFT處理器與所述多相濾波器組之間的復數到實數信號處理器。4.根據權利要求3所述的調制器，其中所述IDFT處理器為360點IDFT處理器。5.根據權利要求4所述的調制器，其中所述第一濾波器為具有I: 2上取樣的平方根自乘余弦SRRC濾波器。6.根據權利要求5所述的調制器，其中所述內插器為菲諾六抽頭三次內插器。7.根據權利要求6所述的調制器，其中所述抽取器為2；1抽取器。8.根據權利要求7所述的調制器，其中所述第二濾波器為具有I: 2上取樣的上取樣半帶濾波器HBF。9.根據權利要求I所述的調制器，其用于與諧波相關載波有線電視通道頻率計劃一起使用，其中縱橫開關在所述IDFT處理器之前，所述縱橫開關適于在輸入到所述IDFT處理器之前，翻轉來自所述抽取器的所述通道信號輸出的頻率頻譜。10.根據權利要求9所述的調制器，其中所述第二濾波器包含高通濾波器、在所述高通濾波器...
【專利技術屬性】
技術研發人員：凱南·勞德爾，
申請(專利權)人：RGB網絡有限公司，
類型：發明
國別省市：
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