CN106330797A - 通道效应消除装置及通道效应消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通道效应消除装置及通道效应消除方法，在本发明提供的通道效应消除装置中，一时域通道估测单元根据第一参考信号产生一通道估测结果。一快速傅立叶转换单元对该通道估测结果施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应。一调整单元接收多个输入信号，并根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号。一快速傅立叶逆转换单元对相关于该组调整后信号的一组输出信号施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号。该时域通道估测单元更根据第二参考信号与该回授信号产生另一通道估测结果。

Description

通道效应消除装置及通道效应消除方法

技术领域

本发明与无线信号接收系统相关，并且尤其与无线信号接收系统中的通道效应消除技术相关。

背景技术

随着通信技术的进步，数字电视广播的发展渐趋成熟。除了经由电缆线路传送外，数字电视信号也可透过基地台或人造卫星等设备以无线信号的型态被传递。无线信号在传递过程中难免会受到其传输环境的影响及干扰。接收端必须评估出相对应的通道效应，进而透过等化程序消除通道效应对信号内容的影响，始能正确解读接收到的数据。

数字地面多媒体广播(digital terrestrial multimedia broadcast,DTMB)是目前中国大陆地区主要采行的数字电视广播标准。根据DTMB规范，其多重载波(multi-carrier)模式下的信号是由一连串交错出现的数据帧标头(frame header)与数据帧本体(frame body)组成。从时域的角度看，数据帧标头可被视为周期性地穿插在多个数据帧本体之间。数据帧标头中的内容皆为已知，因此可做为DTMB接收端进行通道估测时的参考数据。图1(A)绘示一种典型通道效应消除装置100的功能方块图。接收器100包含一时域通道估测电路11、一快速傅立叶转换电路12与一等化电路13。时域通道估测电路11根据参考信号r(例如数据帧标头)产生通道估测结果h。快速傅立叶转换电路12将通道估测结果h与数据信号y(例如数据帧本体)分别转换为频域通道估测结果H和频域数据Y。随后，等化电路13会根据频域通道估测结果H和频域数据Y产生等化后信号X，以重建数据信号y的内容。然而，一旦已知数据(参考信号r)长度不足时，时域通道估测电路11仅根据参考信号r所产生的通道估测结果h便无法反映完整的通道效应，进而导致通道效应消除装置100无法正确地重建数据信号y的内容。

有鉴于此，有一种改良后的通道效应消除装置120，如图1(B)所示。通道效应消除装置120与通道效应消除装置100的差别在于，通道效应消除装置120还包含一决策电路14与一快速傅立叶逆转换电路15。等化后信号X被传送至决策电路14施以硬式决策(hard decision)，产生决策后信号Z。决策后信号Z经过快速傅立叶逆转换电路15转换为一回授信号z，作为时域通道估测电路11进行通道估测时的参考数据的一部份。相较于通道效应消除装置100，将回授信号z纳入参考等效于增加了已知数据的长度，因此时域通道估测电路11根据参考信号r与回授信号z所产生的通道估测结果h能反映更完整的通道效应，进而使通道效应消除装置120能更正确地重建出数据信号y的内容。

发明内容

根据本发明的一具体实施例为一种通道效应消除装置，其中包含一时域通道估测单元、一快速傅立叶转换单元、一调整单元与一快速傅立叶逆转换单元。该时域通道估测单元根据一第一参考信号产生一通道估测结果。该快速傅立叶转换单元对该通道估测结果施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应。该调整单元接收对应于该多个频率指标的多个输入信号，并根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号。该组调整后信号中包含至少一调整后输入信号。该快速傅立叶逆转换单元对相关于该组调整后信号的一组输出信号施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号。随后，该时域通道估测单元根据一第二参考信号与该回授信号产生另一通道估测结果。

根据本发明的另一具体实施例为一种通道效应消除方法。首先，根据一第一参考信号，一通道估测结果被产生。该通道估测结果被施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应。接着，对应于该多个频率指标的多个输入信号被接收。根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，是否调整每一频率指标的输入信号被分别决定，以产生一组调整后信号。该组调整后信号中包含至少一调整后输入信号。接下来，相关于该组调整后信号的一组输出信号被施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号。接着，根据一第二参考信号与该回授信号，另一通道估测结果被产生。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1(A)呈现一种典型通道效应消除装置的功能方块图。

图1(B)呈现已知技术中另一种通道效应消除装置的电路示意图。

图2为本发明的通道效应消除装置的一实施例的功能方块图。

图3为本发明的通道效应消除装置的另一实施例的功能方块图。

图4为本发明的通道效应消除装置的另一实施例的功能方块图。

图5为本发明的通道效应消除方法的一实施例的流程图。

【符号说明】

100、120：通道效应消除装置 11：时域通道估测电路

12：快速傅立叶转换电路 13：等化电路

14：决策电路 15：快速傅立叶逆转换电路

200、300、400：通道效应消除装置

21、31、41：时域通道估测单元 22、32、42：快速傅立叶转换单元

23、33、43：等化单元 24、34、44：决策单元

25、35、45：快速傅立叶逆转换单元

26、36、46：调整单元 r1、r2：参考信号

y：数据信号 Y：频域数据信号

h1、h2：通道估测结果 H：通道频率响应

X：等化后信号 Z：决策后信号

z：回授信号 Z’：调整后决策后信号

X’：调整后等化后信号 H’：调整后通道频率响应

S51～S55：流程步骤

须说明的是，本发明的附图包含呈现多种彼此关联的功能性模组的功能方块图。这些图式并非细部电路图，且其中的连接线仅用以表示信号流。功能性元件及/或程序间的多种互动关系不一定要透过直接的电性连结始能达成。此外，个别元件的功能不一定要如附图中绘示的方式分配，且分散式的区块不一定要以分散式的电子元件实现。

具体实施方式

申请人发现，在某些通道，例如零分贝回音通道(0dB echo channel)，之中会存在频域上的深度空值(deep null)。而在存有杜卜勒效应的通道中，深度空值所在的频率甚至会持续变动。以图1(B)的信号来说明，对于深度空值所在的频率，通道频率响应H的正确性通常都相当低(亦即不可靠)，而根据这些不可靠通道频率响应H所产生的回授信号z，会对通道估测结果h的正确性有负面影响。因此，本发明的通道效应消除装置使用一个调整单元来排除或降低这些不可靠通道频率响应对回授信号造成的影响。

图2绘示本发明的通道效应消除装置的一实施例的功能方块图。通道效应消除装置200包含一时域通道估测单元21、一快速傅立叶转换单元22、一等化单元23、一决策单元24、一快速傅立叶逆转换单元25与一调整单元26。实务上，通道效应消除装置200可被整合在各种需要通道估测的无线信号接收系统中。

首先，时域通道估测单元21根据一第一参考信号r1产生一通道估测结果h1。以DTMB标准为例，参考信号r1可以包含某一段时间内连续多个数据帧的标头。接着，快速傅立叶转换单元22对通道估测结果h1施以快速傅立叶转换，产生对应于N个频率指标k的多个通道频率响应H(k)。整数N为快速傅立叶转换的运算点数，而频率指标k可以是介于0～(N-1)之间的整数指标，每一个频率指标k各自对应于不同的频率。此外，快速傅立叶转换单元22也会将时域数据信号y转换为对应于该N个频率指标k的频域数据信号Y(k)。

接着，等化单元23会根据快速傅立叶转换单元22输出的频域数据信号Y(k)以及通道频率响应H(k)进行等化程序，产生对应于该N个频率指标的N个等化后信号X(k)。随后，决策单元24对该N个等化后信号X(k)施以硬式决策，产生对应于该N个频率指标的N个决策后信号Z(k)。实务上，每一个等化后信号X(k)与每一个决策后信号Z(k)可各自为一多符号(complex symbol)。

接着，该N个通道频率响应H(k)与该N个决策后信号Z(k)会被提供给调整单元26。针对各个频率指标k，调整单元26会根据通道频率响应H(k)的振幅，分别决定是否调整决策后信号Z(k)，以产生一组调整后的决策后信号Z’。在一范例中，调整单元26会判断一频率指标k的通道频率响应的振幅的一振幅指标是否小于一门槛值。其中，振幅指标正相关于通道频率响应的振幅的绝对值|H(k)|，例如：通道频率响应的振幅的绝对值|H(k)|或是绝对值平方|H(k)|2。门槛值可由电路设计者根据经验值决定，举例来说，该门槛值可被设定为比正常通道频率响应H(k)的振幅指标的平均值小二十分贝。

接着，若调整单元26判断频率指标k的通道频率响应的振幅指标小于门槛值，调整单元26便会调整频率指标k的决策后信号Z(k)，而输出一调整后的决策后信号Z’(k)给快速傅立叶逆转换单元25；若调整单元26判断频率指标k的通道频率响应的振幅指标大于或等于门槛值，调整单元26可直接输出原本的决策后信号Z(k)做为调整后的决策后信号Z’(k)给快速傅立叶逆转换单元25。其中，调整单元26可藉由将决策后信号Z(k)设定为一预设值，或将决策后信号Z(k)乘上一预设比例，来调整决策后信号Z(k)。举例来说，可以将决策后信号Z(k)设定为0，或将决策后信号Z(k)乘上十分之一或百分之一。

举例来说，假设调整单元26接收到频率指标k＝100的通道频率响应H(100)与决策后信号Z(100)，并判断频率指标k＝100的通道频率响应的振幅的绝对值平方|H(100)|2小于门槛值，调整单元26便会输出零给快速傅立叶逆转换单元25，作为频率指标k＝100的调整后的决策后信号Z’(100)；假设调整单元26接收到频率指标k＝101的通道频率响应H(101)与决策后信号Z(101)，并判断频率指标k＝101的通道频率响应的振幅的绝对值平方|H(101)|2大于门槛值，调整单元26便直接输出原来接收到的决策后信号Z(101)做为调整后的决策后信号Z’(101)给快速傅立叶逆转换单元25。

接着，快速傅立叶逆转换单元25对调整单元26输出的该组调整后信号Z’进行快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号z。随后，时域通道估测单元21即可根据一第二参考信号r2与回授信号z产生另一通道估测结果h2。须说明的是，第二参考信号r2可以相同，也可以不同于第一参考信号r1。举例而言，第一参考信号r1可以包含一段时间内连续多个数据帧的标头，第二参考信号r2可以包含后续另一段时间内连续多个数据帧的标头。

总结来说，调整单元26会根据判断通道频率响应H(k)的幅指标是否小于一门槛值来分辨不可靠频率响应。当调整单元26判断某一通道频率响应H(k)的振幅指标小于门槛值时，该通道频率响应H(k)便被视为一不可靠频率响应。调整单元26会藉由调整对应于不可靠频率响应H(k)的决策后信号Z(k)，以消除或减少不可靠通道频率响应H(k)对回授信号z的影响，提升通道估测结果的h正确性，进而使通道效应消除装置200能更正确地重建出数据信号y的内容。图3绘示本发明的通道效应消除装置的另一实施例的功能方块图。通道效应消除装置300与通道效应消除装置200的差别在于调整单元的位置。在通道效应消除装置300中，调整单元36设置于等化单元33与决策单元34之间。相似地，调整单元36会根据一频率指标k的通道频率响应H(k)的振幅指标是否小于一门槛值来判断通道频率响应H(k)是否为不可靠频率响应。当调整单元36判断某一通道频率响应的振幅指标小于门槛值时，该通道频率响应便被视为一不可靠频率响应。在这个实施例中，调整单元36调整对应于不可靠频率响应的等化后信号X(k)，以产生一组调整后信号X’(k)，使其相对应的决策后信号Z(k)大致为零，藉此消除或降低这些不可靠等化后信号X(k)对回授信号z的影响，提升通道估测结果的h正确性，进而使通道效应消除装置300能更正确地重建出数据信号y的内容。

图4绘示本发明的通道效应消除装置的另一实施例的功能方块图。通道效应消除装置400与通道效应消除装置200的差别也在于调整单元的位置。在通道效应消除装置400中，调整单元46设置于快速傅立叶转换单元42与等化单元43之间。相似地，调整单元46会根据一频率指标k的通道频率响应H(k)的振幅指标是否小于一门槛值来判断通道频率响应H(k)是否为不可靠频率响应。当调整单元46判断某一通道频率响应的振幅指标小于门槛值时，该通道频率响应便被视为一不可靠频率响应。在这个实施例中，调整单元46调整不可靠的通道频率响应H(k)本身，以产生一组调整后信号H’(k)，使其相对应的决策后信号Z(k)大致为零，藉此消除或降低这些不可靠频率响应H(k)对回授信号z的影响，提升通道估测结果的h正确性，进而使通道效应消除装置300能更正确地重建出数据信号y的内容。

本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，虽然调整单元26、36、46的位置不同，但都能达成提高通道估测结果正确性的功效，进而使其所属通道效应消除装置能更正确地重建出数据信号y的内容。根据本发明的调整单元的共通点在于：接收对应于多个频率指标的多个输入信号，并且根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号。

实务上，本发明的时域通道估测单元、快速傅立叶转换单元、等化单元、决策单元、快速傅立叶逆转换单元与调整单元可由硬体、软体或韧体来实作。其中，时域通道估测单元、快速傅立叶转换单元、等化单元、决策单元、快速傅立叶逆转换单元可为各种本发明所属技术领域中具有通常知识者所知的硬件、软件或固件，于此不再赘述。实务上，调整单元26、36、46可利用多种控制和处理平台实现，包含固定式的和可程式化的逻辑电路，例如可程式化逻辑门阵列、针对特定应用的集成电路、微控制器、微处理器、数字信号处理器。此外，调整单元26、36、46可被设计为透过执行一存储器(未绘示)中所储存的处理器指令来完成其任务。

图5绘示了本发明的通道效应消除装置方法的一实施例的功能流程图。首先，在步骤S51中，根据一第一参考信号产生一通道估测结果。在步骤S52中，对该通道估测结果施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应。接着，在步骤S53中，接收对应于该多个频率指标的多个输入信号，并根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号。该组调整后信号中包含至少一调整后输入信号。随后，在步骤S54中，对相关于该组个调整后信号的一组输出信号施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号。在步骤S55中，根据一第二参考信号与该回授信号产生另一通道估测结果。

本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，先前在介绍通道效应消除装置200、300、400时描述的各种操作变化(例如步骤S53中被调整的输入信号)亦可应用至图5中的通道效应消除方法，其细节不再赘述。

须说明的是，本发明不仅可应用在DTMB接收系统，亦适用于其他采用类似电路架构的无线信号接收系统。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (16)

1.一种通道效应消除装置，包含：

一时域通道估测单元，根据一第一参考信号产生一通道估测结果；

一快速傅立叶转换单元，对该通道估测结果施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应；

一调整单元，接收对应于该多个频率指标的多个输入信号，并根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号，该组调整后信号中包含至少一调整后输入信号；以及

一快速傅立叶逆转换单元，对相关于该组调整后信号的一组输出信号施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号；

其中该时域通道估测单元还根据一第二参考信号与该回授信号产生另一通道估测结果。

2.如权利要求1所述的通道效应消除装置，其特征在于，该调整单元根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生该至少一调整后输入信号包含：

该调整单元判断一频率指标的一通道频率响应的一振幅指标是否小于一门槛值，其中该振幅指标系正相关于该通道频率响应的振幅的绝对值；以及

该调整单元根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的一判断，调整对应于该频率指标的输入信号。

3.如权利要求2所述的通道效应消除装置，其特征在于，该调整单元根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，调整对应于该频率指标的输入信号包含：

该调整单元根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，将对应于该频率指标的该输入信号设定为一预设值。

4.如权利要求3所述的通道效应消除装置，其特征在于，该预设值为零。

5.如权利要求2所述的通道效应消除装置，其特征在于，该调整单元根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，调整对应于该频率指标的输入信号包含：

该调整单元根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，将对应于该频率指标的该输入信号乘上一预设比例。

6.如权利要求1所述的通道效应消除装置，其特征在于，在该快速傅立叶转换单元及该调整单元之间包含：

一等化单元，根据该多个通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号；以及

一决策单元，根据该多个等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号；

其中该调整单元所接收的该多个输入信号系为该多个决策后信号，该组调整后信号为多个调整后决策后信号，相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个调整后决策后信号。

7.如权利要求1所述的通道效应消除装置，其特征在于，包含：

一等化单元，耦接于该快速傅立叶转换单元及该调整单元之间，根据该多个通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号，其中该调整单元所接收的该多个输入信号为该多个等化后信号，该组调整后信号为多个调整后等化后信号；以及

一决策单元，耦接于该调整单元及该快速傅立叶逆转换单元之间，根据该多个调整后等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号，其中相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个决策后信号。

8.如权利要求1所述的通道效应消除装置，其特征在于，该调整单元所接收的该多个输入信号为该多个通道频率响应，该组调整后信号为多个调整后通道频率响应，该通道效应消除装置于该调整单元及该快速傅立叶逆转换单元之间包含：

一等化单元，根据该多个调整后通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号；以及

一决策单元，根据该多个等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号，其中相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个决策后信号。

9.一种通道效应消除方法，包含：

(a)根据一第一参考信号产生一通道估测结果；

(b)对该通道估测结果施以快速傅立叶转换，以产生对应于多个频率指标的多个通道频率响应；

(c)接收对应于该多个频率指标的多个输入信号，并根据每一频率指标的通道频率响应的振幅，分别决定是否调整每一频率指标的输入信号，以产生一组调整后信号，该组调整后信号中包含至少一调整后输入信号；

(d)对相关于该组调整后信号的一组输出信号施以快速傅立叶逆转换，以产生一回授信号；以及

(f)根据一第二参考信号与该回授信号产生另一通道估测结果。

10.如权利要求9所述的通道效应消除方法，其特征在于，步骤(c)包含：

(c1)判断一频率指标的一通道频率响应的一振幅指标是否小于一门槛值，其中该振幅指标正相关于该通道频率响应的振幅的绝对值；以及

(c2)根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的一判断，调整对应于该频率指标的输入信号。

11.如权利要求10所述的通道效应消除方法，其特征在于，步骤(c2)包含：

根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，将对应于该频率指标的该输入信号设定为一预设值。

12.如权利要求11所述的通道效应消除方法，其特征在于，该预设值为零。

13.如权利要求10所述的通道效应消除方法，其特征在于，步骤(c2)包含：

根据该频率指标的该通道频率响应的该振幅指标小于该门槛值的该判断，将对应于该频率指标的该输入信号乘上一预设比例。

14.如权利要求9所述的通道效应消除方法，其特征在于，在步骤(b)及步骤(c)之间包含：

根据该多个通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号；以及

根据该多个等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号；

其中，步骤(c)中所接收的该多个输入信号为该多个决策后信号，该组调整后信号为多个调整后决策后信号，步骤(d)中相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个调整后决策后信号。

15.如权利要求9所述的通道效应消除方法，其特征在于，在步骤(b)及步骤(c)之间包含：

根据该多个通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号，其中步骤(c)中所接收的该多个输入信号为该多个等化后信号，该组调整后信号为多个调整后等化后信号；

且该通道效应消除方法于步骤(c)及步骤(d)之间包含：

根据该多个调整后等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号，其中步骤(d)中相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个决策后信号。

16.如权利要求9所述的通道效应消除方法，其特征在于，步骤(c)中所接收的该多个输入信号为该多个通道频率响应，该组调整后信号为多个调整后通道频率响应；该通道效应消除方法于步骤(c)及步骤(d)之间包含：

根据该多个调整后通道频率响应产生对应于该多个频率指标的多个等化后信号；以及

根据该多个等化后信号产生对应于该多个频率指标的多个决策后信号，其中步骤(d)中相关于该组调整后信号的该组输出信号为该多个决策后信号。