CN106161295A - 动态信道辨别装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种动态信道辨别装置及方法，能够辨别该无线信道是否为动态信道。所述动态信道辨别装置的一实施例包含：一估计信道响应产生模块，用以于多个时间点估计一基频信号的信道响应，以产生多个估计信道响应；一转换单元，用以对该多个估计信道响应进行转换，以产生多个估计信道频率响应；一计算单元，用以依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值；以及一判断模块，用以依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。

Description

动态信道辨别装置与方法

技术领域

本发明是关于动态信道辨别装置与方法，尤其是关于能够辨别无线信道是否为动态信道的动态信道辨别装置与方法。

背景技术

在无线通讯信道中，发射信号经由不同的路径到达接收天线端，不同的路径到达接收天线会有不同的相对延迟时间、增益与接收相位，构成多路径信道效应。当接收机与基站为相对静止或是相对移动速度很低时，相对延迟时间、增益与接收相位等参数几乎不会随着时间变化，称为静态信道(Static Channel)。当接收机与基站的相对移动速度变大时，此时接收信号的相对延迟、增益、接收相位会随着时间变化，并引发多普勒扩展(Doppler Spread)的现象，称为时变信道状态(Time-varying Channel)或简称为动态信道。

动态信道的意义在于信号经过的信道特性随着时间变化，信号会因为衰减而失真，此时，在接收端需要利用信道信息补偿并检测信号。在已知技术中，接收端电路利用相关性计算器(Correlation Calculator)对于信道估计器所产生的估计信道响应进行相关性计算，再将相关性计算的结果由时域转换至频域，接着，由多普勒频率计算器对所述相关性计算的频域结果进行计算以得到多普勒频率及多普勒频谱，而借此分析判断信道的时变情形，关于多普勒频率的计算细节与实施方式则不在此赘述。已知技术的缺点在于：信道估计器需要收集较长一段时间的信号来估计出信道响应，相关性计算器进行相关性计算以及多普勒频率计算器进行多普勒频率计算的运算量很高，此外，尚有多普勒频率的运算复杂，所耗费的运算时间长等种种缺点，以系统成本与系统效能而言较不经济。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的一目的在于提供一种动态信道辨别装置与一种动态信道辨别方法，以辨别无线信道是否为动态信道。

本发明提出一种动态信道辨别装置，该动态信道辨别装置的一实施例包含：一估计信道响应产生模块，用以于多个时间点估计一基频信号的信道响应，以产生多个估计信道响应；一转换单元，用以对该多个估计信道响应进行时域频域转换，以产生多个估计信道频率响应；一计算单元，用以依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值；以及一判断模块，用以依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。

本发明另提出一种动态信道辨别方法，由一无线通讯接收端电路来执行，包含下列步骤：接收一基频信号，用以于多个时间点估计该基频信号的信道响应，产生多个估计信道响应；对该多个估计信道响应进行时域频域转换，以产生多个估计信道频率响应；依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值；以及依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。

本发明的信道辨别装置与方法利用无线通讯系统中接收端电路中的估计信道响应产生模块所得的估计信道响应，并且借由观察所述估计信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，来辨别信道是否为动态。相较于已知技术，本发明包含的计算方法简易，系统运算量低，所耗费运算时间亦较短，使无线通讯系统得以较经济的方式辨别信道情形并对系统进行相应调整。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明的动态信道辨别装置的第一实施例的示意图；

图2是本发明的动态信道辨别装置的第二实施例的示意图；

图3是本发明的动态信道辨别装置的第三实施例的示意图；以及

图4是本发明的动态信道辨别方法的一实施例的示意图。

图中部件标号说明如下：

100 动态信道辨别装置

110 估计信道响应产生模块

111 信道估计器

112 伪噪声相关器

120 转换单元

130 计算单元

140 判断模块

141 比较单元

142 计数单元

143 决定单元

BBS 基频信号

CV 计算值

DR 判断结果

Fh 估计信道频率响应

h 估计信道响应

S410～S440 步骤

具体实施方式

本发明的披露内容包含动态信道辨别装置与方法，能够得知信道是否为动态信道。该装置与方法可应用于无线通讯的接收端，例如是数字电视的无线通讯接收器、或其他正交分频多工基频接收器。

在实施为可能的前提下，本技术领域普通技术人员能够依本说明书的披露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，其是本发明的动态信道辨别装置的第一实施例的示意图。本实施例的动态辨别装置100包含：一估计信道响应产生模块110、一转换单元120、一计算单元130、与一判断模块140，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。本实施例的动态信道辨别装置100可应用于无线通讯系统中的接收端电路，其中该无线通讯系统可为采用正交分频多工技术的数字音视频广播系统，例如DAB、DVB-T/H、ISDB-T、DRM、HD-Radio、DMB-T/H、DTMB等。本发明的动态信道辨别装置100接收的基频信号(图中标示为BBS)包含有至少一载波；所述基频信号可为在一无线通讯系统的一正交分频多工的信号，其包含多个子载波，且多个子载波之间具有正交性。

请再参阅图1，所述估计信道响应产生模块110接收一基频信号，为取得其所经过的无线信道的信道特性，估计信道响应产生模块110依据所述基频信号估计基频信号于多个时间点的信道响应，以产生多个估计信道响应(图中标示为h)。在一实施例中，估计信道响应产生模块110包含采用符号式信道估计(Pilot-Symbol-Aided Estimation)技术的一信道估计器。在一实施例中，估计信道响应产生模块110包含一伪噪声相关器，用于依据所述基频信号计算基频信号与一伪噪声序列(Pseudo-Noise Sequences)的相关结果(CorrelationResult)，其中所述基频信号的一信号帧的信号帧头(Frame Header)可包含一伪噪声序列。

接着，估计信道响应产生模块110产生的多个估计信道响应输入至转换单元120，用于依据所述多个估计信道响应执行时域响应转换为频域响应的操作，以产生多个估计信道频率响应(图中标示为Fh)，并借此结果观察无线信道的频谱特性。转换单元120的实施可为采用快速傅立叶转换(Fast FourierTransform)技术的一快速傅立叶转换单元。

转换单元120产生的多个估计信道频率响应会输入至所述计算单元130，用于依据所述转换单元120所产生的多个估计信道频率响应进行计算，以产生多个计算值(图中标示为CV)。在一实施例中，计算单元130计算所述载波于多个时间点中的每一时间点的能量值，因此产生多个能量值做为上述计算值，其中，所述时间点可为时间轴上的任何时间点，例如所述能量值可以是基频信号的载波于一信号帧(Signal Frame)的能量值。此外，计算该能量值的一实施方式可为计算该估计信道频率响应的绝对值的平方值，另一实施方式为计算该估计信道频率响应的绝对值的平方根值，然而并不以此为限。

计算单元130产生的多个计算值会输入至所述判断模块140，判断模块140用于依据该多个计算值判断该基频信号所对应的信道是否为时变信道状态，并产生一判断结果(图中标示为DR)，其例如为后述的计数值或其衍生数值。具体来说，判断模块140可依据该多个计算值所分别对应的多个时间点产生多个比例关系，并将的与一门槛值进行比较，以产生多个比较结果，接着进一步根据比较结果执行计数以产生计数值，计数值可用来判断该基频信号所对应的信道是否为动态。

请参阅图2，其是图1的动态信道辨别装置100的第二实施例的示意图，如图所示，判断模块140进一步包含：一比较单元141、一计数单元142与一决定单元143，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。

请再参阅图2，计算单元130产生的多个计算值会输入至所述判断模块140，比较单元141依据所述多个计算值计算多个计算值间的比例关系，并与一门槛值进行比较。在一实施例中，所述比例关系为一第一计算值与一第二计算值之间的比例值，其中第一计算值例如是在一在先的第一时间点的能量值，第二计算值例如是在一在后的第二时间点的能量值，且计算值可于该所对应的时间点经由计算单元130所产生后储存于一储存装置(可为寄存器、缓冲器、或动态存储器，图未示)，比较单元141再依据对应时间点的比例值与一门槛值进行比较，以产生比较结果。例如，当比例值为第一计算值除以第二计算值、门槛值为一高门槛值(例如为2)且比较结果为比例值大于所述高门槛值时，第一计算值大于第二计算值2倍以上；或者，当门槛值为一低门槛值(例如为0.2)且比较结果为比例值小于所述低门槛值时，第一计算值小于第二计算值。因此，透过所述比较单元141与一预定的门槛值进行比较，可借此获得第一计算值与第二计算值的比例关系，且由于第一计算值与第二计算值分别对应不同的时间点，可借此获得第一计算值与第二计算值对应不同时间点的变动幅度，所述计数单元142会在比较结果指出比例值达到门槛时将目前的计数值加一。经过包含多个时间点的一段期间后，决定单元143可依据计数值的该累加结果，若该计数值大于一预定值，则代表对应不同的时间点中，大于预定值的该每一时间点中，其计算值与其前一时间点的计算值之间皆有相当的变动幅度，决定单元143可据此累加结果所产生的计数值判断该无线信道为动态。请注意，前述的高门槛值与低门槛值可同时或不同时实施，意即比较单元141可同时或不同时地比较，在后时间点的第二计算值是否大于在前时间点的第一计算值、以及在后时间点的第二计算值是否小于在前时间点的第一计算值，且所述高门槛值与低门槛值可具有一相对关系，例如高门槛值为1.2、低门槛值为0.8，分别比较变动幅度是否大于20％，或者所述高门槛值与低门槛值可不具有一相对关系，例如高门槛值为1.4、低门槛值为0.8，分别比较变动幅度是否大于40％与20％。

请再参阅图2，以下以一实施例说明本发明动态信道辨别装置100的运作。在此实施例中，动态信道辨别装置100位于一地面数字多媒体广播(DigitalTerrestrial Multimedia Broadcast，DTMB)系统或数字多媒体广播-地面/手持(Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld，DMB-T/H)系统的接收端，用于接收基频信号，信号包含四层结构，其结构是周期性的，与自然时间同步。信号则是以帧或信号帧为单位，一个基本的信号帧是由信号帧头(FrameHeader)和信号帧体(Frame Body)组成，信号帧头包含伪噪声码，信号帧体则是由正交分频多工符号(Symbol)组成。动态信道辨别装置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，所述估计信道响应产生模块110接收基频信号，在第一时间点(对应一第一帧)，依据基频信号估计信道响应，以产生一第一估计信道响应；转换单元120将第一估计信道响应由时域响应转换为频域响应，以产生一第一估计信道频率响应；计算单元130依据第一估计信道频率响应，计算第一计算值，并将第一计算值存入一储存装置(图未示)；再由比较单元141产生第一计算值与一在先计算值的比例关系，并依据该比例关系与一门槛值产生一第一比较结果；若第一比较结果为该比例关系大于该门槛值，则所述计数单元142所产生的计数值加一。接着，在一第二时间点(对应第二帧)，估计信道响应产生模块110至计算单元130亦经过相同程序以产生一第二计算值，并将第二计算值存入一储存装置(图未示)；比较单元141依据第二计算值及前述储存于一储存装置的该第一计算值，计算第二计算值与第一计算值间的另一比例关系；再由比较单元141依据该另一比例关系与一门槛值产生一第二比较结果，；若第二比较结果为该另一比例关系大于该门槛值，则所述计数单元142所产生的计数值加一。在此实施例中，可设定一周期为多个帧，例如20或40个帧为一周期，再比较所述周期内所累加的计数值与一预定值，若累加结果大于所述预定值，则判断该无线信道为动态。完成判断后，再将计数值重置(Reset)以进行下一周期的动态信道辨别。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，并且第一计算值与第二计算值所对应的时间点可相隔为一个正交分频多工符号(Symbol)或一个帧(Frame)，但不以此为限。

请参阅图3，其是图1及图2的动态信道辨别装置100的第三实施例的示意图，如图所示，估计信道响应产生模块110进一步包含：一信道估计器111与一伪噪声相关器112，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。

请再参阅图3，在此实施例中，动态信道辨别装置100亦位于地面数字多媒体广播系统的接收端，用于接收基频信号，且动态信道辨别装置100可运作在两种模式：一获取模式(Acquisition Mode)以及一追踪模式(TrackingMode)。于获取模式，伪噪声相关器112计算基频信号与伪噪声序列的相关结果，以产生估计信道响应，例如地面数字多媒体广播系统的信号帧的信号帧头可带有一伪噪声序列，以借此执行对应的信道估计。同样地，估计信道响应可经过转换单元120、计算单元130以及判断模块140处理后所产生的判断结果，以据以判断信道是否为时变信道状态。于追踪模式，信道估计器111计算基频信号中，一子载波所对应的信道响应，以产生估计信道响应，同样地，估计信道响应可经过转换单元120、计算单元130以及判断模块140处理后所产生的判断结果，以据以判断信道是否为动态。因此，地面数字多媒体广播系统可在获取模式以及追踪模式借此持续性地进行动态信道辨别。

另外，除所示的装置发明外，本发明也提出一种动态信道辨别方法，是由图4位于无线通讯接收端电路的动态信道辨别装置100或其等效电路来执行。如图4所示，该方法的一实施例包含下列步骤：

步骤S410：接收一基频信号，用以于多个时间点估计该基频信号的信道响应，产生多个估计信道响应。本步骤可借由图1的估计信道响应产生模块110或其等效电路来执行。

步骤S420：对该多个估计信道响应进行时域频域转换，以产生多个估计信道频率响应。本步骤可借由图1的转换单元120或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤尚包含：执行一快速傅立叶转换程序。

步骤S430：依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值，其中该多个计算值分别对应于多个时间点。本步骤可借由图1的计算单元130或其等效电路来执行。

步骤S440：依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。本步骤可借由图1的判断模块140或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤尚包含：计算多个计算值间的比例值；比较比例值与一门槛值以产生多个比较结果；以及依据该多个比较结果产生计数值，其中若该计数值大于一预定值，则判断该信道为动态。

由于本技术领域普通技术人员可借由图1至图3的装置发明的披露内容来了解图4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，在本发明动态信道辨别装置与方法的实施例中，先接收基频信号并依据所述基频信号进行信道估计以得出估计信道响应；进行时域频域转换程序后得出估计信道频域响应(即，借由观察所述估计信道响应在频谱上所呈现的特性)；取得信道响应的计算值后再加以分析比较与计数统计，来辨别信道是否为动态。相较于已知技术，本发明包含的计算方法简易，系统运算量低且结构简化，所耗费运算时间亦较短，使无线通讯系统得以较经济的方式辨别信道情形并对系统进行相应调整。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (18)

1.一种动态信道辨别装置，包含：

一估计信道响应产生模块，用以于多个时间点估计一基频信号的信道响应，以产生多个估计信道响应；

一转换单元，用以对该多个估计信道响应进行时域频域转换，以产生多个估计信道频率响应；

一计算单元，用以依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值；以及

一判断模块，用以依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。

2.如权利要求1所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该判断模块包含：

一比较单元，用以依据该多个计算值的比例关系与一门槛值，以产生多个比较结果；

一计数单元，用以依据该多个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该基频信号的该信道状态是否为时变信道状态。

3.如权利要求2所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该比较单元依据该多个计算值中的一第一计算值与一第二计算值，产生一比例値，且比较该比例値与该门槛値以产生该多个比较结果的一者，其中该第一计算值与该第二计算值分别对应一第一时间点与一第二时间点。

4.如权利要求2所述的动态信道辨别装置，其特征在于，若该计数值大于一预定值，则判断该信道为时变信道状态。

5.如权利要求2所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该计算值为该估计信道频率响应的能量値。

6.如权利要求1所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该估计信道响应产生模块包含一信道估计器，用以于多个时间点估计该基频信号的一子载波的信道响应，以产生该多个估计信道响应。

7.如权利要求1所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该估计信道响应产生模块包含一伪噪声相关器，用以于多个时间点对该基频信号的多个伪噪声序列进行相关处理，以产生该多个估计信道响应。

8.如权利要求1所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该多个时间点分别对应多个符号单位。

9.如权利要求1所述的动态信道辨别装置，其特征在于，该多个时间点分别对应多个信号帧。

10.一种动态信道辨别方法，由一接收器来执行，包含下列步骤：

接收一基频信号，用以于多个时间点估计该基频信号的信道响应，产生多个估计信道响应；

对该多个估计信道响应进行时域频域转换，以产生多个估计信道频率响应；

依据该多个估计信道频率响应计算多个计算值；以及

依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。

11.如权利要求10所述的动态信道辨别方法，其特征在于，判断该基频信号的该信道状态的步骤包含：

依据该多个计算值的比例关系与一门槛值产生多个比较结果；

依据该多个比较结果产生一计数值；以及

依据该计数值判断该基频信号的该信道是否为时变信道状态。

12.如权利要求11所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该产生多个比较结果的步骤包含：

依据该多个计算值中的一第一计算值与一第二计算值，产生一比例値；以及

比较该比例値与该门槛値以产生该多个比较结果的一者，

其中该第一计算值与该第二计算值分别对应一第一时间点与一第二时间点。

13.如权利要求11所述的动态信道辨别方法，其特征在于，若该计数值大于一预定值，则判断该信道为时变信道状态。

14.如权利要求11所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该计算值为该估计信道频率响应的能量値。

15.如权利要求10所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该产生该多个估计信道响应的步骤包含：于该多个时间点估计该基频信号的一子载波的信道响应，以产生该多个估计信道响应。

16.如权利要求10所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该产生该多个估计信道响应的步骤包含：于该多个时间点对该基频信号的多个伪噪声序列进行相关处理，以产生该多个估计信道响应。

17.如权利要求10所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该多个时间点分别对应多个符号单位。

18.如权利要求10所述的动态信道辨别方法，其特征在于，该多个时间点分别对应多个信号帧。