CN108833738B - 应用于显示设备的电路及相关的信号处理方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于一显示设备的电路包含有一模拟前端电路、一时域频域转换电路以及一脉冲式干扰侦测电路，其中该模拟前端电路用以将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；该时域频域转换电路耦接于该模拟前端电路，且用以将该数字输入信号由时域转换为频域，以产生一频域信号；该脉冲式干扰侦测电路耦接于该时域频域转换电路，且用以侦测该频域信号的噪声强度以产生一侦测结果，其中该侦测结果系用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。

Description

应用于显示设备的电路及相关的信号处理方法

技术领域

本发明系有关于显示设备内部的信号处理，尤指一种应用于显示设备的脉冲式干扰侦测电路及相关的信号处理方法。

背景技术

在第二代数位行动电视标准(DVB-T2)中，脉冲式干扰(impulsiveinterference)被视为一种严重影响影像显示的问题，其中脉冲式干扰系具有突发性及周期性的强大振幅，且通常由周遭环境所产生，例如运转中的洗衣机、洗碗机、以及呼啸而过的汽车…等等。请参考图1所示为一脉冲式干扰的示意图，而在图1中，脉冲式干扰可以包含多个具有不同间隔或是长度的突发周期，而每一个突发周期则包含了一或多个脉冲，其中图1绘示了脉冲周期、脉冲振幅、脉冲间隔、突发间隔等相关说明。在先前技术中，系透过侦测信号是否出现突发的高功率振幅来判断接收信号中是否具有脉冲式干扰，并据以控制后续电路的信号处理方式，然而针对某些类型的脉冲式干扰，先前技术的侦测方式有可能产生误判。例如数字电视集团(Digital-TV Group，DTG)所公布的第二代测试标准中，有些测试项目系具有很长的突发周期(burst duration)，且每一个突发周期具有许多的脉冲(pulse)，例如一个突发周期包含了400～40000个脉冲，当这些脉冲式干扰的能量较强时，习知的侦测方式或许还能够进行侦测，然而当这些脉冲式干扰的能量较弱时，可能会被正常的信号掩盖这导致些测试项目无法单纯地透过侦测接收信号的振幅强度来判断接收信号是否具有脉冲式干扰。而在实际的应用上，这种密集出现但强度较弱的脉冲式干扰已足以影响后续信号的处理，因此有必要提出一种能够对此进行侦测的电路及相关的信号处理方法。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种应用于显示设备的电路及相关的信号处理方法，其可以准确地判断出接收信号是否受到脉冲式干扰，特别是可以准确地判断出具有很长突发周期的脉冲式干扰，以解决先前技术中的问题。

在本发明的一个实施例中，揭露了一种应用于一显示设备的电路，其包含有一模拟前端电路、一时域频域转换电路以及一脉冲式干扰侦测电路，其中该模拟前端电路用以将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；该时域频域转换电路耦接于该模拟前端电路，且用以将该数字输入信号由时域转换为频域，以产生一频域信号；该脉冲式干扰侦测电路耦接于该时域频域转换电路，且用以侦测该频域信号的噪声强度以产生一侦测结果，其中该侦测结果系用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。

在本发明的另一个实施例中，揭露了一种应用于一显示设备的信号处理方法，其包含有：将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；将该数字输入信号由时域转换为频域，以产生一频域信号；以及侦测该频域信号的噪声强度以产生一侦测结果，其中该侦测结果系用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。

附图说明

图1所示为一脉冲式干扰的示意图。

图2为根据本发明一实施例的应用于一显示设备的电路的方块图。

图3所示为频域信号的示意图。

图4A为根据本发明一实施例的脉冲式干扰侦测电路的方块图。

图4B则为滤波器以及变异数计算电路的一范例说明。

图5为根据本发明一实施例的使用滤波器滤除信道成分的示意图。

图6为脉冲式干扰侦测电路针对多个符元所产生的噪声变异数的示意图。

图7为根据本发明一实施例的一种应用于一显示设备的信号处理方法的流程图。

符号说明

100 电路

110 模拟前端电路

120 循环前缀移除电路

130 时域频域转换电路

140 导引信号撷取电路

142 数据撷取电路

150 脉冲式干扰侦测电路

160 微处理器

170 信道估测电路

180 均衡器

190 信噪比估测电路

192 解交错电路

194 解映射电路

196 解码器

198 帧处理电路

310 滤波器

312、314 延迟单元

315、316 乘法器

317、318 加法器

320 变异数计算电路

322 强度计算电路

324 加总电路

330 缩放电路

600～608 步骤

具体实施方式

请参考图1，其为根据本发明一实施例的应用于一显示设备的电路100的方块图。如图1所示，电路100包含了一模拟前端电路110、一循环前缀(CyclicPrefix，CP)移除电路120、一时域频域转换电路130、一导引信号(pilot)撷取电路140、一数据撷取电路142、一脉冲式干扰侦测电路150、一微处理器160、一信道估测电路170、一均衡器180、一信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)估测电路190、一解交错(de-interleave)电路192、一解映射电路194、一解码器196以及一帧处理电路198。在本实施例中，电路100为设置于电视或是电视机顶盒中且符合第二代数位行动电视标准(DVB-T2)的接收器，且电路100系用来处理来自天线的一模拟输入信号之后，产生一输出信号至电视或是电视机顶盒中的后端处理电路，以供在屏幕上播放。此外，电路100所接收的模拟输入信号采用一正交分频复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)的调变方法。

在电路100中，模拟前端电路110系用来对来自天线的模拟输入信号进行处理后产生一数字输入信号，详细来说，模拟前端电路110可以包含了一射频至中频混波器、一带通滤波器、一模拟至数字转换器、一中频至基频混波器、一低通滤波器…等等组件以对所接收的模拟输入信号进行处理以产生该数字输入信号。循环前缀移除电路120系用来移除该数字输入信号中的循环前缀以产生移除循环前缀的数字输入信号。时域频域转换电路130将该移除循环前缀的数字输入信号由时域转换为频域以产生一频域信号，其中时域频域转换电路130可以透过使用一快速傅立叶变换操作来实现。请同时参考图2的该频域信号的示意图，其中纵轴部分是代表不同时间的OFDM符元，且每一列(row)为一个OFDM符元，每一OFDM符元分别包含了一边缘导引信号单元(edge pilot cell)、多个数据单元(data cell)以及多个分散导引信号单元(scattered pilot cell)；横轴部分则是代表频率，且每一行(column)则分别对应至不同的载波。

导引信号撷取电路140用来自该频域信号中撷取出一个符元中的多个导引信号单元(可以为边缘导引信号单元及/或分散导引信号单元，以下说明皆以分散导引信号单元为例)。脉冲式干扰侦测电路150用来根据该多个导引信号单元的噪声强度来判断出该符元是否具有脉冲式干扰以产生一侦测结果。接着，微处理器160根据该侦测结果控制信道估测电路170采用不同的计算方式来计算出该频域信号中该符元所对应的信道频率响应。另一方面，数据撷取电路142自该频域信号中撷取出该符元中的多个数据单元，且均衡器180根据信道估测电路170所计算出的该信道频率响应来对该多个数据单元进行均衡操作以产生一均衡后信号。接着，信噪比估测电路190依据该信道估测电路170的估测结果对该均衡后信号进行信噪比的估测以产生一信噪比估测结果，并供给微处理器160作为信号处理的参考。解交错电路192对该均衡后信号进行解交错操作以产生解交错后信号，解映射电路194对该解交错后信号进行解映射操作来产生多个码字，解码器196对该些码字进行低密度奇偶检查码(Low-Density Parity-Check code，LDPC code)以及波西-曹杜立-霍权汉(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem，BCH)解碼，来得到多个解碼后的信号以供后续的帧处理电路198进行处理。

由于本发明的重点着重在导引信号撷取电路140、脉冲式干扰侦测电路150以及信道估测电路170的部分，且其余电路组件的操作应为本领域具有通常知识者所熟知，故以下揭露内容系只针对信号撷取电路140、脉冲式干扰侦测电路150以及信道估测电路170来描述。

请参考图4A，其为根据本发明一实施例的脉冲式干扰侦测电路150的方块图。如图4A所示，脉冲式干扰侦测电路150包含了一滤波器310以及一变异数计算电路320。图4B则为脉冲式干扰侦测电路150细部方块图的一实施例，在本实施例中，滤波器310系为一高通滤波器，在第3B图以及以下的说明中，系以二阶滤波器来做为说明，因此本实施例中的滤波器310包含了两个延迟电路312、314、两个乘法器315、316(其具有乘数“0.5”)、以及两个加法器317、318，但本发明并不以此为限，滤波器310在其他实施例中可以为二阶以上的滤波器。变异数计算电路320系包含一强度计算电路322以及一加总电路324。在本实施例中，脉冲式干扰侦测电路150系依序产生出每一个符元(亦即，图2所示的每一列的OFDM符元)的导引信号单元的噪声的一变异数统计信息，并据以产生脉冲式干扰侦测电路150的一侦测结果。以下将透过公式来说明每一个电路组件的操作。

首先，导引信号撷取电路140所撷取出的导引信号单元的信道频率响应可以被表示为：

其中下标“n”所表示的是第几个符元(亦即，图2所示的第几列)、下标“k”所表示的是第几个载波编号(亦即，图2所示的第几行)、H_n,k所表示的是导引信号单元的信道频率响应、而N_n,k则是代表导引信号单元的噪声，其噪声包含了加性高斯白噪声(Additive white Gaussian noise，AWGN)、载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)、信道间干扰(Adjacent-channel interference，ACI)、同频道干扰(Co-ChannelInterference，CCI)、脉冲式干扰等等。此外，导引信号单元的信道脉冲响应可以被表示为：

其中δ(t)为德尔塔函数(delta function)、τ_m与θ_m为相对应的路径延迟及相位、M为路径的数量。滤波器310系将导引信号单元本身的信道成分(channelcomponent)滤除以撷取出导引信号单元的噪声成分。请参考图5，其中虚线部分即为滤波器310的输出，而τ₀、τ₁、τ₂所对应的即是信道成分。详细来说，图4B所示的滤波器310可以表示为：

且其对应在时域上则为：

因此，图3所示的滤波器310的输出可以表示为：

简单来说，滤波器310每一次所输出的数据即是一导引信号单元的噪声成分与其左右的两个相邻导引信号单元的噪声成分的平均值的差异。

接着，变异数计算电路320计算出每一个符元的导引信号单元的噪声的变异数统计信息。详细来说，强度计算电路系用来计算出滤波器310所输出的噪声之间的差异程度，例如说强度计算电路322可以将前述滤波器310的输出取平方作为输出，加总电路324则用来累加强度计算电路322的输出以产生一变异数统计信息。在本实施例中，脉冲式干扰侦测电路150更包含一缩放电路330，用来将该变异数统计信息进行缩放以产生一侦测结果。具体来说，滤波器310、强度计算电路322、加总电路324以及缩放电路330的计算公式可以表示如下：

上述公式更描述了缩放电路如何对变异数计算电路320所输出的多笔变异数统计信息进行处理以产生该侦测结果，其中“K-2”代表所计算的导引信号单元的数量，而

则是缩放电路330的调整比例。在此，若是定义每一个导引信号单元的噪声变异数为

则上述滤波器310、强度计算电路322、加总电路324以及缩放电路330的计算公式可以表示如下：

在此再定义该符元的噪声变异数为每一个导引信号单元的变异数的平均值，则该符元的噪声变异数可以被表示为：

接着，若是K的值很大的话，则脉冲式干扰侦测电路150的输出可以表示如下：

如上所述，脉冲式干扰侦测电路150可以确实地输出每一个符元中各个载波频率的噪声变异数平均值，以作为该侦测结果。

每一个导引信号单元的噪声包含了固有的噪声以及脉冲式干扰所造成的噪声，其中固有的噪声可包含先前所述的加性高斯白噪声、载波间干扰、信道间干扰及同频道干扰，因此脉冲式干扰侦测电路150所输出的每一个符元的噪声变异数亦会包含固有的噪声以及脉冲式干扰。然而由于在上述的计算过程中，会基于脉冲式干扰偶发性出现的特性产生特别突出的数值表示，因此，透过本实施例的方法可以明确地判断出每一个符元是否有受到脉冲式干扰。举例来说，请参考图6，其为脉冲式干扰侦测电路150针对多个符元所产生的各个载波频率的噪声变异数的平均值(即侦测电路150的侦测结果)的示意图，其中图式的

为第n个符元的固有噪声的变异数，而

为第n个符元的脉冲式干扰所造成的噪声的变异数。如图6所示，当有脉冲式干扰发生时，脉冲式干扰侦测电路150输出的侦测结果具有很大的数值，因此，透过判断脉冲式干扰侦测电路150的输出是否大于一临界值便可以决定出目前的符元是否受到脉冲式干扰。

另外，在判断出有符元受到脉冲式干扰时，微处理器160可以据以控制信道估测电路170采用对应的信道估测方式来降低脉冲式干扰对于信道估测的准确度的影响。详细来说，由于时域频域转换电路130所输出的频域信号包含了导引信号单元的振幅及相位信息，因此，信道估测电路170可以透过此频域信号得知每一个导引信号单元的信道频率响应，并进而计算出每一个数据单元的信道频率响应。在信道估测电路170针对数据单元的信道频率响应的计算上，通常是使用该数据单元周围最近几个导引信号单元的信道频率响应来做平均或是加权平均，举例来说，以图2来说，针对任一数据单元，可以使用周围A*A个范围内的导引信号单元的信道频率响应来作为计算标准，其中“A”可以是任意适合的正整数，其中“A”的值较大时代表了较高的固定噪声消除以及较低的灵敏度，而“A”的值较低时代表了较差的固定噪声消除以及较高的灵敏度。在本实施例中，当没有脉冲式干扰发生时，上述“A”的数值可以设的比较大，亦即每一个数据单元在计算其信道频率响应时可以参考比较多的邻近导引信号单元的信道频率响应；而当有脉冲式干扰发生时，上述“A”的数值可以设的比较小，亦即每一个数据单元在计算其信道频率响应时会参考比较少的邻近导引信号单元的信道频率响应，以避免受到其他符元上的脉冲式干扰的影响。此外，在判断出有符元受到脉冲式干扰时，微处理器160还可以据以控制信噪比估测电路190采用对应的讯躁比估测方式。

图7为根据本发明一实施例的一种应用于一显示设备的信号处理方法的流程图。参考图1～6及以上所揭露的内容，图7的流程如下所述：

步骤600：流程开始。

步骤602：将一模拟输入信号转换为一数字输入信号。

步骤604：将该数字输入信号由时域转换为频域，以产生一频域信号。

步骤606：自该频域信号撷取出一个符元中的多个导引信号单元。

步骤608：根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度来判断该符元是否具有脉冲式干扰。

简要归纳本发明，在本发明的应用于显示设备的电路中，系在频域下撷取出每一个符元的多个导引信号单元，并根据该多个导引信号单元来计算出该符元的各个载波频率的噪声变异数来判断该符元是否有受到脉冲式干扰。透过本实施例所提出的电路及方法，可以准确及快速地判断出脉冲式干扰，并据以调整后续信号处理电路的处理方式，以得到最佳的信号质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种应用于一显示设备的电路，包含有：

一模拟前端电路，用以将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；

一时域频域转换电路，耦接于该模拟前端电路，用以将该数字输入信号由时域转换为频域以产生一频域信号，其中该频域信号包含了多个符元，每一个符元包含了多个导引信号单元；

一脉冲式干扰侦测电路，耦接于该时域频域转换电路，用以侦测该频域信号的噪声强度以产生一侦测结果，其中该侦测结果系用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰；以及

一导引信号撷取电路，耦接于该时域频域转换电路以及该脉冲式干扰侦测电路之间，用以自该频域信号撷取出该多个符元中的一符元中的该多个导引信号单元；

其中该脉冲式干扰侦测电路系根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度来产生该侦测结果。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，每一个符元包含了多个数据单元，且该脉冲式干扰侦测电路不根据该多个数据单元的噪声强度来产生该侦测结果。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该脉冲式干扰侦测电路系根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度的变异数来产生该侦测结果。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该脉冲式干扰侦测电路包含有：

一滤波器，用来对该符元的该多个导引信号单元进行滤波以滤除该些导引信号单元的信道成分并产生一滤波后信号；以及

一变异数计算电路，耦接于该滤波器，用以根据该滤波后信号计算该多个导引信号单元的噪声的一变异数统计信息；

其中该侦测结果系根据该变异数统计信息产生。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，该滤波器为一多阶滤波器，且该滤波器依据该多个导引信号单元中的每一个导引信号单元及其邻近的导引信号单元来计算出对应该每一个导引信号单元的一变异数；以及该变异数计算电路包含有：

一强度计算电路，用以计算出每一个导引信号单元对应的变异数的强度值；以及

一加总电路，耦接于该强度计算电路，用以累加该每一个导引信号单元对应的变异数的强度值以得到该变异数统计信息。

6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，该脉冲式干扰侦测电路另包含有：

一缩放电路，耦接于该变异数计算电路，用以对该变异数统计信息进行缩放以作为该侦测结果。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，每一个符元包含了多个数据单元，且该电路另包含有：

一信道估测电路，耦接于该导引信号撷取电路，用以估测出该多个导引信号单元的信道频率响应，并根据该多个导引信号单元的信道频率响应来计算出该多个数据单元的信道频率响应；

其中针对每一个数据单元，在计算信道频率响应时所参考使用的邻近导引信号单元的数量系根据该侦测结果来决定。

8.一种应用于一显示设备的信号处理方法，包含有：

将一模拟输入信号转换为一数字输入信号，其中该模拟输入信号采用一正交分频复用的调变方法；

将该数字输入信号由时域转换为频域以产生一频域信号，其中该频域信号包含了多个符元，每一个符元包含了多个导引信号单元；

侦测该频域信号的噪声强度以产生一侦测结果，其中该侦测结果系用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰；以及

自该频域信号撷取出该多个符元中的一符元中的该多个导引信号单元；

其中侦测该频域信号的噪声强度以产生该侦测结果的步骤包含有：

根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度来产生该侦测结果。

9.如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，每一个符元包含了多个数据单元，且产生该侦测结果的步骤不根据该多个数据单元的噪声强度进行判断。

10.如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度来产生该侦测结果的步骤系根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声的变异数来产生该侦测结果。

11.如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，根据该符元中的该多个导引信号单元的噪声强度来产生该侦测结果的步骤包含有：

对该符元的该多个导引信号单元进行滤波以滤除该些导引信号单元的信道成分并产生一滤波后信号；

根据该滤波后信号计算该多个导引信号单元的噪声的一变异数统计信息；以及

根据该变异数统计信息产生该侦测结果。

12.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，对该符元的该多个导引信号单元进行滤波以产生该滤波后信号的步骤系由一多阶滤波器来执行，且该滤波器依据该多个导引信号单元中的每一个导引信号单元及其邻近的导引信号单元来计算出对应该导引信号单元的一变异数；以及计算该多个导引信号单元的噪声的该变异数统计信息的步骤包含有：

计算出每一个导引信号单元对应的变异数的强度值；以及

累加该每一个导引信号单元对应的变异数的强度值以得到该变异数统计信息。

13.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，根据该变异数统计信息产生该侦测结果的步骤包含有：

对该变异数统计信息进行缩放以作为该侦测结果。

14.如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，每一个符元包含了多个数据单元，且该信号处理方法另包含有：

估测出该多个导引信号单元的信道频率响应；以及

根据该多个导引信号单元的信道频率响应来计算出该多个数据单元的信道频率响应；

其中针对每一个数据单元，在计算信道频率响应时所参考使用的邻近导引信号单元的数量系根据该侦测结果来决定。

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