CN106034101A - 回音辨别装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种回音辨别装置及方法，能够辨别在通信通道中是否有回音发生。所述回音辨别装置的一实施例包含：一通道估测单元，用于接收一基频信号，并依据该基频信号的多个子载波，以产生多个估测通道响应；一转换单元，用于转换该多个估测通道响应，以产生多个估测通道频率响应；一计算单元，用于依据该多个估测通道频率响应，分别计算该多个子载波中个别子载波的一代表值以产生多个代表值；一特征值产生单元，依据该多个代表值产生一特征值；以及一判断模块，依据该特征值与该多个代表值，判断有无回音发生，并得到一判断结果。

Description

回音辨别装置与方法

技术领域

本发明是关于回音辨别装置与方法，尤其是关于能够在通信通道中辨别是否有回音发生的回音辨别装置与方法。

背景技术

在某些通信系统中，传送端的无线电波是以非指向性的方式来传播，故会经由许多不同的路径到达接收端，因此接收端会收到一个以上的信号，由于传播路径不同，该些不同信号会有不同程度的衰减与延迟，这些衰减与延迟会造成数据传输率不稳定，形成多重路径传播效应。另外，当传送与接收端的相对位置移动，传送及/或接收端于移动路径上可得的传播通道不同，使得传送信号的振幅、相位产生变动和延迟，接收端收到的信号个数也会变动，简言之，多重路径传播会因信号传送的延迟现象使信号的接收产生变化。再者，多重路径传播亦可解释如下：在时域上由传送端送出一个脉冲信号，此时若多重路径效应造成多个可解析的路径，接收端会收到来自不同路径却包含相同资讯的信号，每个可解析路径的信号皆有特定的延迟，就像山谷的回音一般，其会造成符元干扰(Instersymbol interference，ISI)，从而影响传输品质。因此，正确地辨别回音的发生并采用适当的等化及信号处理来加以消除是必要的。

在已知技术中，接收端电路利用通道估测器产生估测通道响应，并在时域(Time Domain)观察估测通道响应来判别通道的情形，具体来说，已知技术的缺点在于：通道响应可随着时间变化，因此在时域观察通道响应信号的变化时，接收端并无法辨别系通道响应的实际变化，亦或者是多通道现象造成的回音效应所进一步造成的变化，进而可能导致采用错误的通信机制，降低通信传输效能。

发明内容

鉴于先前技术的不足，本发明的一目的在于提供一种回音辨别装置与一种回音辨别方法，以辨别通道中是否有回音发生。

本发明提出一种回音辨别装置，该回音辨别装置的实施例包含：一通道估测单元，用于接收一基频信号，并依据该基频信号的多个子载波，以产生多个估测通道响应；一转换单元，用于转换该多个估测通道响应，以产生多个估测通道频率响应；一计算单元，用于依据该多个估测通道频率响应，分别计算该多个子载波中个别子载波的一代表值以产生多个代表值；一特征值产生单元，依据该多个代表值产生一特征值；以及一判断模块，依据该特征值与该多个代表值，判断有无回音发生。

本发明另揭示了一种回音辨别方法，由一接收器来执行，包含下列步骤：接收一包含有多个子载波的基频信号；依据该基频信号的多个子载波，以产生多个估测通道响应；转换该多个估测通道响应，以产生多个估测通道频率响应；依据该多个估测通道频率响应分别计算该多个子载波中个别子载波的一代表值以产生多个代表值；依据该多个代表值产生一特征值；以及依据该特征值与该多个代表值，判断有无回音发生。

本发明的回音辨别装置与方法利用通信系统中接收端电路中的通道估测单元所得的估测通道响应，并且藉由观察所述估测通道响应在频谱上所呈现的特性，再加以分析比较与计数统计，来辨别通道是否有回音。相较于已知技术，本发明可避免在时域中难以观察而容易误判的问题，使通信系统得以参考本发明所得出的辨别结果来进行相应调整以消除回音。

有关本发明的特征、实作与功效，兹配合附图作实施例详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的回音辨别装置的一实施例的示意图；

图2是本发明的回音辨别装置的另一实施例的示意图；以及

图3是本发明的回音辨别方法的一实施例的示意图。

符号说明

100 回音辨别装置

110 通道估测单元

120 转换单元

130 计算单元

140 特征值产生单元

150 判断模块

151 比较单元

152 计数单元

153 决定单元

S310～S360 步骤

具体实施方式

本发明的揭示内容包含回音辨别装置与方法，能够得知通道中是否有回音的发生。该装置与方法可应用于无线通信的接收端，尤其是正交分频多工基频接收器。

在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者能够依本说明书的揭示内容来选择等效的元件或步骤来实现本发明，亦即本发明的实施并不限于后叙的实施例。

请参阅图1，其是本发明的回音辨别装置的一实施例的示意图。本实施例的回音辨别装置100包含：一通道估测单元110、一转换单元120、一计算单元130、一特征值产生单元140、与一判断模块150，其中上述电路的任意组合可整合在一集成电路中或为个别电路。本实施例的回音辨别装置100可应用于无线通信系统中的接收端电路，其中该无线通信系统可为采用正交分频多工技术的数字音视讯广播系统，例如数码声音广播(Digital Audio Broadcasting，DAB)、数字多媒体广播-地面/手持DMB-T/H(Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld，DMB-T/H)、地面数字多媒体广播(Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB)、综合数字服务广播(Integrated Services Digital Broadcasting，ISDB-T)、高品质混合式数字广播(High-Definition Radio，HD Radio)等。

请再参阅图1，所述通道估测单元110接收一基频信号，其中该基频信号包含有多个子载波，并依据该基频信号的多个子载波估测一时间点位的通道响应，以产生多个估测通道响应，藉此观察信号所经过的无线通道的通道特性。举例来说，在正交分频多工的系统中，该多个子载波为互相正交，每一个所传输的符码资讯藉由多个子载波所组成，通道估测单元110可对对应一符码的多个子载波所传输的不同载波通道实施估测，以得到对应一符码的多个子载波通道的多个通道响应。在一实施例中，所述基频信号可为脉冲信号，则所述通道估测单元110产生者为估测通道脉冲响应。在另一实施例中，通道估测单元110采用符号式通道估测(Pilot-Symbol-Aided Estimation)技术。

所述通道估测单元110所产生的估测通道响应会输入至转换单元120，用于依据所述估测通道响应将其由时域的通道响应转换为频域的通道响应，以产生多个估测通道频率响应，并藉此观察无线通道的频谱特性。举例来说，在正交分频多工的系统中，对应一符码的多个子载波通道的多个通道响应，可透过转换单元120转换为多个通道频率响应。在一实施例中，转换单元120的实施可为采用快速傅立叶转换(Fast Fourier Transform)技术的一快速傅立叶转换单元。

所述转换单元120产生的估测通道频率响应会输入至计算单元130，用于依据所述估测通道频率响应分别计算基频信号所包含的多个子载波中个别子载波的一代表值，以产生多个分别对应于所述多个子载波的多个代表值。举例来说，在正交分频多工的系统中，对应一符码的多个子载波通道的多个通道频率响应，可透过计算单元130分别计算每一子载波通道所对应通道频率响应的代表值。在一实施例中，计算该代表值的方式可为计算该估测通道频率响应的能量值，例如为绝对值的平方值或者绝对值的平方根值。

所述计算单元130产生的多个能量值会输入至特征值产生单元140，用于计算所述分别对应于多个子载波的多个代表值，以产生一特征值。举例来说，在正交分频多工的系统中，对应一符码的多个子载波通道的多个代表值，可透过特征值产生单元140计算对应该符码的特征值，在一实施例中，可为所有子载波通道所对应的各代表值的平均值，在另一实施例中，可依据多个子载波通道的特性进行加权平均值、或仅针对部分的子载波通道所对应的代表值(意即权重为非零的子载波通道)进行特征值计算。

所述特征值产生单元140产生的特征值会输入至判断模块150，判断模块150依据该特征值得出一第一门槛值，所述第一门槛值为该特征值乘以一特定比例，所述特定比例是由实施者设定。判断模块150可依据所述特征值与该多个代表值得出多个比较结果，举例来说，该第一门槛值可设定为该特征值的110％，判断模块150可依据该第一门槛值与对应一子载波通道的一代表值产生一比较结果，因此在正交分频多工的系统中，对应一符码的多个子载波通道的多个代表值，可透过判断模块150，依据第一门槛值与多个代表值以产生多个比较结果。接着，再依据所述多个比较结果产生一计数值，并依据此计数值来判断通道有无回音发生，并得到所述判断结果。举例来说，当第一门槛值设定为该特征值的110％，且对应一子载波通道的一代表值大于该第一门槛值时，则增加一峰计数值(peak count)的数值；并且，判断模块150亦可另设置一第二门槛值，当第二门槛值设定为该特征值的90％，且对应一子载波通道的一代表值小于该第二门槛值时，则增加一虚计数值(null count)的数值，其中依据该峰计数值与该虚计数值的总和即可判断对应一符码的多个子载波通道中，具有异常偏离通道特征的现象，并据以判断有无回音发生。在一实施例中，若所述计数值(可为峰计数值与虚计数值其中之一者，或其计数的总和)大于一预定值，则判断通道有回音发生，其中所述预定值为一可程式门槛值或实施者依其它规则设定的值。

请参阅图2，其是图1的回音辨别装置100的另一实施例的示意图，如图所示，判断模块150可进一步包含：一比较单元151、一计数单元152、与一决定单元153，其中任二或全部上述电路可整合在一集成电路中或为个别电路。所述比较单元151用于将所述计算单元130所产生的该多个代表值中的所有代表值或部分代表值与该第一门槛值加以比较，以得出多个比较结果。计数单元152依据所述多个比较结果产生相应的计数值。决定单元153依据所述计数值与一预定值，判断通道是否有回音发生，并得到判断结果。在一实施例中，所述第一门槛值为所述特征值产生单元140产生的特征值乘以一特定比例。在一实施例中，所述第一门槛值为大于特征值的一高门槛值，所述高门槛值例如等于所述特征值乘以1.1或1.2，接着，比较单元151所包含的一第一比较器比较对应一子载波通道的一代表值与所述高门槛值以产生比较结果，若比较结果为代表值大于高门槛值，则计数单元152所包含的一第一计数器产生的一第一计数值加一，此时该第一计数值代表峰计数值，为计数对应子载波通道大于该高门槛值的计数。在同一或不同实施例中，亦可设定一第二门槛值，所述第二门槛值为低于所述特征值的一低门槛值，所述低门槛值例如等于所述特征值乘以0.8或0.9，则比较单元151所包含的一第二比较器比较对应一子载波通道的一代表值与所述低门槛值，若代表值小于低门槛值，则计数单元152所包含的一第二计数器产生的第二计数值加一，此时该第二计数值代表虚计数值，为计数对应子载波通道小于该低门槛值的计数。至于判断是否有回音产生的方式可如下述：将第一计数值及第二计数值相加，若第一计数值及第二计数值之和大于一预定值，则判断通道有回音发生；亦可将第一计数值或第二计数值个别与所述预定值比较，若第一计数值与第二计数值其中之一者大于预定值，则判断通道有回音发生。承前所述，高低门槛值的比较和计数可同时或选择性地实施。另，所述比较单元151可包含一个或多个比较器，于同一实施例或不同实施例比较代表值与高低门槛值。

请再参阅图2，以下以一实施例说明本发明回音辨别装置100的运作。在此实施例中，回音辨别装置100位于一地面数字多媒体广播(Digital TerrestrialMultimedia Broadcast，DTMB)系统或数字多媒体广播-地面/手持(DigitalMultimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld，DMB-T/H)系统的接收端，用于接收基频信号，所述基频信号为正交分频多工信号，其包含多个互相正交的子载波，信号是以信号帧为单位，一个基本的信号帧是由信号帧头(Frame Header)和信号帧体(Frame Body)组成，信号帧头包含虚拟杂讯码，信号帧体则是由正交分频多工符码(Symbol)组成。回音辨别装置100位于地面数字多媒体广播系统或数字多媒体广播-地面/手持系统的接收端，通道估测单元110接收基频信号，在一时间点位(例如对应一信号帧或一符码)，依据基频信号的多个子载波，估测通道响应以产生多个估测通道响应；转换单元120将估测通道响应由时域响应转换为频域响应，以产生估测通道频率响应；计算单元130依据估测通道频率响应计算多个子载波中的N个子载波的个别代表值以产生N个代表值，其中所述N个子载波可为多个子载波的全部或部分；N个子载波中的一第一子载波是对应一第一代表值，一第二子载波是对应一第二代表值，依此类推；接着，所述N个代表值会输入至特征值产生单元140，所述特征值产生单元140计算所述N个特征值以产生一特征值，例如可为平均值，或者可依据多个子载波通道的特性的加权平均值；所述特征值以及N个代表值皆输入至判断模块150；判断模块150的比较单元151比较所述第一代表值与第一门槛值以产生比较结果，其中第一门槛值是依据特征值而设定，若比较结果为第一代表值大于第一门槛值，则判断模块150的计数单元152产生的计数值加一；同样地，所述比较单元151比较所述第二代表值与第一门槛值以产生比较结果，其中第一门槛值是依据特征值而设定，若比较结果为第二代表值大于第一门槛值，则计数单元152产生的计数值加一；在所述N个代表值皆如前述步骤进行比较以及计数之后，计数单元152产生的计数值即反映一累加结果，并且如前所述，判断模块150亦可设置一第二门槛值，第二门槛值是依据特征值而设定，且若比较结果为各代表值小于第二门槛值，则判断模块150的计数单元152产生的计数值加一，其余原理原则相同，不在此赘述。将此计数值(即累加结果)与一预定值比较，若计数值大于所述预定值，则判断通道有回音发生，意即对应一时间点位具有异常偏离通道特征的现象。请注意，本实施例中所叙述步骤的顺序仅为示例，在实施为可能的前提下，不同步骤顺序的实施亦包含于本发明的实施范围。

另外，除图1所示的装置发明外，本发明也提出一种回音辨别方法，是由图1位于无线通信接收端电路的回音辨别装置100或其等效电路来执行。如图3所示，该方法的一实施例包含下列步骤：

步骤S310：接收一包含有多个子载波的基频信号。

步骤S320：依据所述基频信号的多个子载波以产生多个估测通道响应；本步骤可藉由图1的通道估测单元110或其等效电路来执行。

步骤S330：转换所述估测通道响应，以产生多个估测通道频率响应；本步骤可藉由图1的转换单元120或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤可透过：执行一快速傅立叶转换程序以产生所述估测通道频率响应。

步骤S340：依据所述估测通道频率响应分别计算所述多个子载波中个别子载波的一代表值以产生多个代表值；本步骤可藉由图1的计算单元130或其等效电路来执行。在一实施例中，计算该代表值的方式可为计算该估测通道频率响应的能量值，例如为绝对值的平方值或者绝对值的平方根值。

步骤S350：依据所述多个代表值产生一特征值；本步骤可藉由图1的特征值产生单元140或其等效电路来执行。

步骤S360：依据所述特征值与所述多个代表值的多个比较结果产生一计数值，并依据所述计数值判断有无回音发生；本步骤可藉由图1的判断模块150或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤尚包含：计算所述多个代表值的一平均值以产生所述特征值。在另一实施例中，本步骤可透过：计算所述多个代表值的一加权平均值以产生所述特征值。在一实施例中，本步骤尚包含：比较代表值与门槛值，若代表值大于第一门槛值，则增加计数值。在一实施例中，本步骤尚包含：比较代表值与第二门槛值，若能量值小于第二门槛值，则增加计数值。在一实施例中，本步骤尚包含：若计数值大于一预定值，则判断有回音发生。

由于本技术领域具有通常知识者可藉由图1及图2的装置发明的揭示内容来了解图3的方法发明的实施细节与变化，因此重复及冗余的说明在此予以省略。

承前所述，本发明回音辨别装置100的实施例是利用无线通信系统中接收端电路的通道估测单元110来接收基频信号，并依据所述基频信号进行通道估测得出估测通道响应；接着进行时域至频域转换程序以得出估测通道频域响应，即，观察所述估测通道响应在频域上所呈现的特性；然后在取得通道响应的能量值后再加以分析比较与计数统计，藉此辨别通道是否有回音。相较于已知技术，本发明可避免在时域中因信号变动而难以观察所造成的容易误判的问题，进而能够正确地辨别是否有回音的发生。

虽然本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围应以本说明书的权利要求书界定为准。

Claims (18)

1.一种回音辨别装置，包含：

一通道估测单元，用于接收一基频信号并依据该基频信号的多个子载波，产生多个估测通道响应；

一转换单元，用于转换该多个估测通道响应，产生多个估测通道频率响应；

一计算单元，用于依据该多个估测通道频率响应，分别计算该多个子载波中个别子载波的一代表值，以产生多个代表值；

一特征值产生单元，依据该多个代表值产生一特征值；以及

一判断模块，依据该特征值与该多个代表值，判断有无回音发生。

2.如权利要求1所述的回音辨别装置，其特征在于，该计算单元分别计算该多个子载波中个别子载波的一能量值，以作为该代表值。

3.如权利要求2所述的回音辨别装置，其特征在于，该计算单元所计算的该能量值为该估测通道频率响应的绝对值的平方值。

4.如权利要求2所述的回音辨别装置，其特征在于，该计算单元所计算的该能量值为该估测通道频率响应的绝对值的平方根值。

5.如权利要求2所述的回音辨别装置，其特征在于，该特征值产生单元计算该多个能量值的一加权平均值以产生该特征值。

6.如权利要求1所述的回音辨别装置，其特征在于，该判断模块包含：

一比较单元，用于比较该多个代表值与一第一门槛值，产生多个第一比较结果，其中该第一门槛值依据该特征值决定；

一计数单元，用以依据该多个第一比较结果，产生一计数值；以及

一决定单元，用以依据该计数值判断有无回音发生。

7.如权利要求6所述的回音辨别装置，其特征在于，该比较单元更用于比较该多个代表值与一第二门槛值，产生多个第二比较结果，且该计数单元依据该多个第一比较结果与该多个第二比较结果，产生该计数值。

8.如权利要求6所述的回音辨别装置，其特征在于，若该计数值大于一预定值，则判断有回音发生。

9.如权利要求1所述的回音辨别装置，其特征在于，该通道估测单元所接收的该基频信号对应一符码单位。

10.一种回音辨别方法，由一接收器来执行，包含下列步骤：

接收一包含有多个子载波的基频信号；

依据该基频信号的多个子载波，产生多个估测通道响应；

转换该多个估测通道响应，以产生多个估测通道频率响应；

依据该多个估测通道频率响应，分别计算该多个子载波中个别子载波的一代表值，以产生多个代表值；

依据该多个代表值产生一特征值；以及

依据该特征值与该多个代表值，判断有无回音发生。

11.如权利要求10所述的回音辨别方法，其特征在于，计算该代表值的步骤包含：分别计算该多个子载波中个别子载波的一能量值，以作为该代表值。

12.如权利要求11所述的回音辨别方法，其特征在于，计算该能量值的步骤包含：计算该估测通道频率响应的绝对值的平方值，以作为该能量值。

13.如权利要求11所述的回音辨别方法，其特征在于，计算该能量值的步骤包含：计算该估测通道频率响应的绝对值的平方根值，以作为该能量值。

14.如权利要求11所述的回音辨别方法，其特征在于，产生该特征值的步骤包含：计算该多个能量值的一加权平均值以产生该特征值。

15.如权利要求10所述的回音辨别方法，其特征在于，包含：

比较该多个代表值与一第一门槛值，产生多个第一比较结果，其中该第一门槛值依据该特征值决定；

依据该多个第一比较结果，产生一计数值；以及

依据该计数值判断有无回音发生。

16.如权利要求15项所述的回音辨别方法，其特征在于，还包含：

比较该多个代表值与一第二门槛值，产生多个第二比较结果，其中该第二门槛值依据该特征值决定，且该计数值依据该多个第一比较结果与该多个第二比较结果所产生。

17.如权利要求15所述的回音辨别方法，其特征在于，包含：若该计数值大于一预定值，则判断有回音发生。

18.如权利要求10所述的回音辨别方法，其特征在于，接收一包含有多个子载波的基频信号的步骤中，该基频信号对应一符码单位。