CN109587373A - 应用于显示装置的电路及相关的信号处理方法 - Google Patents

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CN109587373A CN201710918014.5A CN201710918014A CN109587373A CN 109587373 A CN109587373 A CN 109587373A CN 201710918014 A CN201710918014 A CN 201710918014A CN 109587373 A CN109587373 A CN 109587373A
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杨子颐
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童泰来
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Abstract

一种应用于一显示装置的电路包含有一模拟数字转换器、一滤波器以及一脉冲式干扰检测电路，其中该模拟数字转换器用以将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；该滤波器滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号；以及该脉冲式干扰检测电路用以检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果，其中该部分频率范围小于该滤波器的一频带，且该检测结果是用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。

Description

应用于显示装置的电路及相关的信号处理方法
技术领域
本发明是有关于显示装置内部的信号处理，尤指一种应用于显示装置的脉冲式干扰检测电路及相关的信号处理方法。
背景技术
在第二代数字移动电视标准(DVB-T2)中，脉冲式干扰(impulsive interference)被视为一种严重影响影像显示的问题，其中脉冲式干扰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。在现有技术中，是通过检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，然而，由于设置在接收器的模拟前端电路中的滤波器无法完全地将相邻信道干扰滤除，因此，可能会因为相邻信道干扰的影响而将信号误判为具有脉冲式干扰。此外，当脉冲式干扰本身的能量较弱时，相邻信道干扰对于脉冲式干扰的判断更会有不良的影响。
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装置的电路及相关的信号处理方法，其可以在有相邻信道干扰的影响之下仍然能准确地判断出接收信号是否受到脉冲式干扰，以解决先前技术中的问题。
在本发明的一个实施例中，提出了一种应用于一显示装置的电路，其包含有一模拟数字转换器、一滤波器以及一脉冲式干扰检测电路，其中该模拟数字转换器用以将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；该滤波器滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号；以及该脉冲式干扰检测电路用以检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果，其中该部分频率范围小于该滤波器的一频带，且该检测结果是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，提出了一种应用于一显示装置的信号处理方法，其包含有以下步骤：将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；使用一滤波器来滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号；以及检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果，其中该部分频率范围小于该滤波器的一频带，且该检测结果是用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。
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1A为根据本发明一实施例的应用在一显示装置中的电路的方块图。
图1B为图1A细部方块图的一实施例。
图2所示为相邻信道干扰滤波器对该基频信号进行滤波的示意图。
图3为根据本发明另一实施例的应用在一显示装置中的电路的方块图。
图4为根据本发明另一实施例的应用在一显示装置中的电路的方块图。
图5所示为频域信号的示意图。
图6为根据本发明一实施例的脉冲式干扰检测电路的方块图。
图7为图6所示的滤波器以及变异数计算电路的一范例说明。
图8为根据本发明一实施例的一种应用于一显示装置的信号处理方法的流程图。
图中元件标号说明：
100 电路
110、410、810 前端电路
112 射频至中频混频器
114 带通滤波器
116 模拟数字转换器
117 中频至基频混频器
118 相邻信道干扰滤波器
119 降频采样电路
120、440、850 脉冲式干扰检测电路
330、890 讯噪比估测电路
340、850 微处理器
420、830 时域频域转换电路
430、840 导频信号撷取电路
610 滤波器
612、614 延迟单元
615、616 乘法器
617、618 加法器
620 变异数计算电路
622 强度计算电路
624 求和电路
900～910 步骤
具体实施方式
图1A为根据本发明一实施例的应用在一显示装置中的电路100的方块图。在本实施例中，电路100为设置于电视或是电视机上盒中且符合第二代数字移动电视标准(DVB-T2)的接收器中，且用来自一天线接收一模拟输入信号并产生一个脉冲式干扰的检测结果。如图1A所示，电路100包含了一前端电路110以及一脉冲式干扰检测电路120，其中前端电路110用来将接收到的模拟输入信号转换为数字输入信号并滤除该数字输入信号的相邻信道干扰(adjacent-channel interference，ACI)以产生一滤波后数字输入信号，以供该脉冲式干扰检测电路120检测该模拟输入信号是否受到脉冲式干扰。
图1B为图1A细部方块图的一实施例。在图2中，前端电路110包含了一射频至中频混频器112、一带通滤波器114、一模拟数字转换器116、一中频至基频混频器117、一相邻信道干扰滤波器118以及一降频采样电路119。其中，射频至中频混频器112将自天线接收的模拟输入信号转换为一中频信号，带通滤波器114对该中频信号进行滤波以产生一滤波后中频信号，而模拟数字转换器116对该滤波后中频信号进行模拟数字转换操作以产生一数字输入信号。接着，中频至基频混频器117将该数字输入信号转换为一基频信号，相邻信道干扰滤波器118的对该基频信号进行滤波操作来滤除相邻信道的信号成分以产生一滤波后基频信号、以及降频采样电路119对该滤波后基频信号进行降频采样操作以产生一滤波后数字输入信号。
图2所示为相邻信道干扰滤波器118对该基频信号进行滤波的示意图，其中该基频信号包含了主要信道内容以及两侧的相邻信道内容，而在本实施例中，主要信道内容可以是第二代数字移动电视标准(DVB-T2)中有关于数字频道的部分，而两侧的相邻信道可以是逐行倒向(Phase-Alternative between Line，PAL)的信道内容。理想上，相邻信道干扰滤波器118可以完全将相邻信道的部分滤除，仅保留主要信道内容，然而实质上由于相邻信道干扰滤波器118并无法具有完美的过滤频带，因此其所产生的该滤波后基频信号会包含相邻信道残余能量(亦即，图示的斜线区域)。而由于相邻信道残余能量的存在，该滤波后基频信号在通过降频采样电路119之后所产生的该数字输入信号将会包含一混叠效应(aliasing effect)，亦即图示的点状区域，而前述的混叠效应将会影响后续基于主要道内容所进行的处理或运算。
因此，为了避免混叠效应对后续脉冲式干扰检测的影响，本实施例的脉冲式干扰检测电路120仅检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果。在本实施例中，脉冲式干扰检测电路120所检测的该部分频率范围不包含前述受到混叠效应影响的范围，即不包含主要信道内容对应的频率范围中具有一最小频率区段(即图2所示的频率区段S1)以及一最大频率区段的范围(即图2所示的频率区段S2)。由于脉冲式干扰检测电路120所检测的该部分频率范围不包含被混叠效应所影响到的频率区段S1、S2，因此其所产生的检测结果能准确地反应出该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰，而不会因为混叠效应的影响而造成误判。
在本实施例中，频率区段S1、S2的范围可以直接被设定为固定的频率区段。在另一实施例中，频率区段S1、S2的范围则可以根据信号的噪声强度而动态地被设定。具体来说，请参考图3，电路100可另外包含一讯噪比估测电路330以及一微处理器340，其中讯噪比估测电路330可以检测该模拟输入信号、或是电路100中有关于该模拟输入信号的参考信号(例如，前端电路110所产生的该滤波后数字输入信号或是更后端的信号)的噪声强度或信号噪声比(Signal-to-noise ratio，SNR)，而微处理器340根据所估测的噪声强度或信号噪声比来动态地调整频率区段S1、S2的范围。举例来说，当噪声越强或是信号噪声比越低时，微处理器340可以增加频率区段S1、S2的范围。虽然前述说明以调整频率区段S1、S2的范围为例，然而该领域技术人员应可以理解，直接设定、或者依据噪声强度或讯噪比估测电路330的检测结果决定脉冲式干扰检测电路120所检测的该部分频率范围亦可达成相同功效。
如上所述，通过以上的实施例所述的方法，可以确实避免因为相邻信道干扰滤波器118无法完美过滤相邻信道成分而造成后续脉冲式干扰检测不准确的问题，进而改善脉冲式干扰检测电路120的检测的准确度。
此外，当脉冲式干扰的能量较弱时，脉冲式干扰的检测会有不准确的问题，因此本发明另外提出了一种可以针对脉冲式干扰密集出现但是能量较弱的情况的实施例，以更准确地检测脉冲式干扰。参考图4，其为根据本发明一实施例的应用在一显示装置中的电路400的方块图。如图4所示，电路400包含了一前端电路410、一时域频域转换电路420、一导频信号撷取电路430以及一脉冲式干扰检测电路440。
在电路400中，前端电路410类似于图1A所示的前端电路110。时域频域转换电路420将该滤波后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420可以通过使用一快速傅立叶转换操作来实现。请同时参考图5的该频域信号的示意图，其中纵轴代表不同时间的OFDM符号，且每一列(row)为一个OFDM符号，每一OFDM符号分别包含了一边缘导频信号单元(edge pilot cell)、多个数据单元(data cell)以及多个分散导频信号单元(scattered pilot cell)；横轴代表频率，且每一行(column)则分别对应至不同的载波。导频信号撷取电路430用来自该频域信号中撷取出一个符号中的多个导频信号单元(可以为边缘导频信号单元及/或分散导频信号单元，以下说明皆以分散导频信号单元为例)。脉冲式干扰检测电路440则根据该多个导频信号单元的噪声强度来判断出该符号是否具有脉冲式干扰以产生一检测结果。
请参考图6，其为根据本发明一实施例的脉冲式干扰检测电路440的方块图。在本实施例中，脉冲式干扰检测电路440是依序产生出每一个符号(亦即，图5所示的每一列的OFDM符号)的导频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检测电路440的一检测结果。如图6所示，脉冲式干扰检测电路440包含了一滤波器610以及一变异数计算电路620，其中滤波器610用来滤除实际上要传送的信号而输出噪声的成分，变异数计算电路620则依据噪声的成分进行变异数计算。
图7为脉冲式干扰检测电路440细部方块图的一实施例，在本实施例中，滤波器610是以二阶滤波器来做为说明，因此本实施例中的滤波器610包含了两个延迟电路612、614、两个乘法器615、616(其具有乘数“0.5”)、以及两个加法器617、618，但本发明并不以此为限，滤波器610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620包含一强度计算电路622以及一求和电路624。以下过公式来说明每一个电路元件的操作。
首先，导频信号撷取电路430所撷取出的导频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号(亦即，图5所示的第几列)、下标“k”所表示的是第几个载波编号(亦即，图5所示的第几行)、Hn,k所表示的是导频信号单元的信道频率响应、而Nn,k则是代表导频信号单元的噪声。此外，导频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)、τm与θm为相对应的路径延迟及相位、M为路径的数量。滤波器610是将导频信号单元本身的信道成分(channel component)滤除以撷取出导频信号单元的噪声成分。详细来说，滤波器610的输出可以表示为：且其对应在时域上则为：因此，滤波器610的输出可以表示为：
简单来说，滤波器610每一次所输出的数据即是一导频信号单元的噪声成分与其左右的两个相邻导频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620计算每一个符号的导频信号单元的噪声的变异数统计信息，特别地，为了要避免先前所述的有关于混叠效应的影响，针对任一个符号，其只根据一部分的导频信号单元的噪声来计算出变异数统计信息，亦即在计算出变异数统计信息的过程中是排除了对应至最小频率区段(例如图2的S1)以及最大频率区段(例如图2的S2)的导频信号单元。详细来说，强度计算电路622是用来计算出滤波器610所输出的噪声之间的差异程度，例如说将前述滤波器610的输出取平方作为输出，求和电路624则用来累加强度计算电路622的一部分输出(亦即，排除对应至最小频率区段以及最大频率区段的输出)以产生一变异数统计信息。在本实施例中，脉冲式干扰检测电路440更可以包含一缩放电路(未绘示)，用来将该变异数统计信息进行缩放以产生一检测结果。具体来说，滤波器610、强度计算电路622、求和电路624以及缩放电路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620所输出的多笔变异数统计信息进行处理以产生该检测结果，其中“Kmax”代表所用来计算的导频信号单元中具有最大频率(亦即，最接近图2所示的频率区段S2的频率)的导频信号单元的编号，“Kmin”代表所用来计算的导频信号单元中具有最小频率(亦即，最接近图2所示的频率区段S1的频率)的导频信号单元的编号，“Kmax-Kmin”代表所计算的导频信号单元的数量，而则是缩放电路的调整比例。在此，若是定义每一个导频信号单元的噪声变异数为则上述滤波器610、强度计算电路622、求和电路624以及缩放电路的计算公式可以表示如下：
在此再定义该符号的噪声变异数为每一个导频信号单元的变异数的平均值，则该符号的噪声变异数可以被表示为：接着，若是(Kmax-Kmin)的值很大的话，则脉冲式干扰检测电路450的输出可以表示如下：
如上所述，脉冲式干扰检测电路440可以确实地输出每一个符号中各个载波频率的噪声变异数平均值，以作为该检测结果。
此外，上述的“Kmax”以及“Kmin”可以直接被设定为固定的编号率，或是类似于图3实施例的电路100，由一微处理器根据所估测的噪声强度或信号噪声比来动态地调整“Kmax”以及“Kmin”的编号，以决定出脉冲式干扰检测电路440所不检测的频率区段S1、S2的范围。举例来说，当噪声越强或是信号噪声比越低时，“Kmax”可以调整的越小而“Kmin”可以调整的越大，以增加脉冲式干扰检测电路440所不检测的频率区段S1、S2的范围。
每一个导频信号单元的噪声包含了一般性的噪声以及脉冲式干扰所造成的噪声，其中一般性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，因此脉冲式干扰检测电路440所输出的每一个符号的噪声变异数实际上亦会包含一般性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，通过本实施例的方法可以明确地判断出每一个符号是否有受到脉冲式干扰。
图8为根据本发明一实施例的一种应用于一显示装置的信号处理方法的流程图。参考第1～7图及以上所披露的内容，图8的流程如下所述：
步骤900：流程开始。
步骤902：将一模拟输入信号转换为一数字输入信号。
步骤904：使用一相邻信道干扰滤波器来滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号。
步骤906：将该滤波后数字输入信号由时域转换为频域，以产生一频域信号。
步骤908：自该频域信号撷取出一个符号中的多个导频信号单元。
步骤910：仅根据该符号中的该多个导频信号单元中一部分的导频单元的噪声强度来判断该符号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装置的电路中，通过排除因为相邻信道干扰滤波器的不完美而被混叠效应所影响的频率范围，可以大幅改善脉冲式干扰检测电路对于脉冲式干扰检测的准确度。此外，搭配通过在频域信号中撷取导频信号单元来进行脉冲式干扰检测，更可以在脉冲式干扰密集出现但是能量较弱的情况仍然维持检测的准确度。
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 (20)

1.一种应用于一显示装置的电路，包含有：
一模拟数字转换器，将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；
一滤波器，滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号；以及
一脉冲式干扰检测电路，检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果，其特征在于，该部分频率范围是小于该滤波器对应的一频带，且该检测结果是用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该部分频率范围不包含该滤波器对应的该频带中具有一最小频率区段以及一最大频率区段的范围。
3.如权利要求2所述的电路，另包含有：
一微处理器，用以控制该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，该微处理器是根据该模拟输入或是有关于该模拟输入信号的一参考信号的一噪声强度决定该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，该微处理器是根据该模拟输入信号或是有关于该模拟输入信号的该参考信号的一信号噪声比决定该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，当该模拟输入信号或是该有关于该模拟输入信号的该参考信号的噪声强度越强，则该微处理器决定的最小频率区段及/或该最大频率区段的范围越大。
7.如权利要求1所述的电路，另包含有：
一时域频域转换电路，将该滤波后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号，每一个符号包含了多个导频信号单元；以及
一导频信号撷取电路，自该频域信号撷取出该多个符号中的一符号中的该多个导频信号单元；
其中该脉冲式干扰检测电路是仅根据该符号中的该多个导频信号单元中一部分导频信号单元的噪声强度来产生该检测结果。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，该滤波器为一第一滤波器，该脉冲式干扰检测电路包含有：
一第二滤波器，用来对该符号的该多个导频信号单元进行滤波以滤除该多个导频信号单元的一信道成分并输出一噪声成分；以及
一变异数计算电路，根据该噪声成分计算该多个导频信号单元中该部分导频信号单元的噪声强度的一变异数统计信息；
其中该检测结果是根据该变异数统计信息产生。
9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，该第二滤波器为一多阶滤波器，且该第二滤波器依据该多个导频信号单元中的每一个导频信号单元及其相邻的导频信号单元来计算出该每一个导频信号单元对应的一变异数；以及该变异数计算电路包含有：
一强度计算电路，用以计算出该每一个导频信号单元对应的变异数的一强度值；以及
一求和电路，用以仅累加该部分导频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。
10.如权利要求8所述的电路，其特征在于，该脉冲式干扰检测电路另包含有：
一缩放电路，用以对该变异数统计信息进行缩放以作为该检测结果。
11.一种应用于一显示装置的信号处理方法，包含有：
将一模拟输入信号转换为一数字输入信号；
使用一滤波器来滤除该数字输入信号的相邻信道干扰以产生一滤波后数字输入信号；以及
检测该滤波后数字输入信号的一部分频率范围的噪声强度以产生一检测结果，其中该部分频率范围小于该滤波器对应的一频带，且该检测结果是用来判断该模拟输入信号是否具有脉冲式干扰。
12.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，该部分频率范围不包含该滤波器对应的该频带中具有一最小频率区段以及一最大频率区段的范围。
13.如权利要求12所述的信号处理方法，另包含有：
动态地控制该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
14.如权利要求13所述的信号处理方法，其特征在于，动态地控制该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围的步骤包含有：
根据该模拟输入或是有关于该模拟输入信号的一参考信号的一噪声强度，以决定该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
15.如权利要求14所述的信号处理方法，其特征在于，动态地控制该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围的步骤包含有：
根据该模拟输入信号或是有关于该模拟输入信号的该参考信号的一信号噪声比，以决定该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围。
16.如权利要求14所述的信号处理方法，其特征在于，当该模拟输入或是有关于该模拟输入信号的该参考信号的该噪声强度越强，则该最小频率区段及/或该最大频率区段的范围越大。
17.如权利要求11所述的信号处理方法，另包含有：
将该滤波后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号，每一个符号包含了多个导频信号单元；以及
自该频域信号撷取出该多个符号中的一符号中的该多个导频信号单元；
其中检测该滤波后数字输入信号的该部分频率范围的噪声强度以产生该检测结果的步骤包含有：
仅根据该符号中的该多个导频信号单元中一部分导频信号单元的噪声强度来产生该检测结果。
18.如权利要求17所述的信号处理方法，其特征在于，仅根据该符号中的该多个导频信号单元中该部分导频信号单元的噪声强度来产生该检测结果的步骤包含有：
对该符号的该多个导频信号单元进行滤波以滤除该多个导频信号单元的一信道成分并输出一噪声成分；
根据该噪声成分计算该多个导频信号单元中该部分导频信号单元的噪声强度的一变异数统计信息；以及
根据该变异数统计信息产生以产生该检测结果。
19.如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，对该符号的该多个导频信号单元进行滤波以产生该滤波后信号的步骤是由一多阶滤波器来执行，且该多阶滤波器依据该多个导频信号单元中的每一个导频信号单元及其相邻的导频信号单元来计算出该每一导频信号单元对应的一变异数；以及该多个导频信号单元中该部分导频信号单元的噪声的该变异数统计信息的步骤包含有：
计算出该每一个导频信号单元对应的变异数的一强度值；以及
仅累加该部分导频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。
20.如权利要求18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检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检测结果。
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