CN110113509A - 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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Abstract

本发明揭露一种应用于一显示装置的电路，其包含有一第一噪声方差估计电路、一脉冲式干扰判断电路、一第二噪声方差估计电路以及一选择电路，其中该第一噪声方差估计电路用以计算出一输入信号的一第一噪声方差；该脉冲式干扰判断电路根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果；该第二噪声方差估计电路用以根据该输入信号以计算出一第二噪声方差；以及该选择电路该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一。

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
在第二代数字行动电视标准(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。而由于脉冲式干扰的影响，信噪比估计电路在计算信噪比的过程中可能会因为噪声方差的偏差而造成失真，进而造成后续信号处理上的错误。
发明内容
因此，本发明的目的的一在于提出一种计算出噪声方差的方法，其可以在有脉冲式干扰的情形下仍然可以输出较为正确的噪声方差，以解决先前技术中的问题。
在本发明的一个实施例中，提出一种应用于一显示装置的电路，其包含有一第一噪声方差估计电路、一脉冲式干扰判断电路、一第二噪声方差估计电路以及一选择电路，其中该第一噪声方差估计电路用以计算出一输入信号的一第一噪声方差；该脉冲式干扰判断电路根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果；该第二噪声方差估计电路用以根据该输入信号以计算出一第二噪声方差；以及该选择电路该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一。
在本发明的另一个实施例中，揭露了一种应用于一显示装置的信号处理方法，其包含有：计算出一输入信号的一第一噪声方差；根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果；计算出该输入信号的一第二噪声方差；以及根据该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一。
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为根据本发明一实施例的应用在一显示装置的一电路的方块图。
图2为根据本发明另一实施例的应用在一显示装置的一电路的方块图。
图3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4为根据本发明一实施例的脉冲式干扰检测电路的细部方块图。
图5为频域信号的示意图。
图6为根据本发明一实施例的接收器的示意图。
图7为根据本发明一实施例的一种应用于一显示装置的信号处理方法的流程图。
100、200 电路
110、210 第一噪声方差估计电路
112、212 脉冲式干扰判断电路
120、220 第二噪声方差估计电路
222 计算电路
124、224 选择电路
226 滤波器
310 噪声撷取电路
412、414 延迟单元
415、416 乘法器
417、418 加法器
320 方差计算电路
422 强度计算电路
424 加总电路
600 接收器
610 模拟前端电路
420、630 时域频域转换电路
430、640 导频信号撷取电路
642 数据撷取电路
670 信道估计电路
680 均衡器
690 信噪比估计电路
692 后端电路
700～706 步骤
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的应用在一显示装置的一电路100的方块图。如图1所示，图1包含了一第一噪声方差估计电路110、一脉冲式干扰判断电路112、一第二噪声方差估计电路120以及一选择电路124。在本实施例中，电路100设置于电视或是电视机上盒中且符合第二代数字行动电视标准(DVB-T2)的接收器中，且接收器所接收的信号是采用正交分频多工(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)的调制方法。
在电路100的操作中，第一噪声方差估计电路110会根据一输入信号Vin以计算出一第一噪声方差且脉冲式干扰判断电路112根据第一噪声方差来判断输入信号Vin是否具有脉冲式干扰。具体来说，在本实施例中，输入信号Vin是为一频域信号，该频率信号包含了多个符号(symbol)，且第一噪声方差估计电路110根据每一个符号中的多个导频信号单元(pilot cell)来计算出第一噪声方差其中的下标“n”代表着符号编号，具体的实施方式将在后续的揭露内容中有详细的叙述；在计算出第一噪声方差之后，脉冲式干扰判断电路112判断第一噪声方差是否大于一临界值来判断输入信号Vin是否有脉冲式干扰，以产生一检测结果Vc。举例来说，若是第一噪声方差大于该临界值，则判断输入信号Vin具有脉冲式干扰，反之则判断输入信号Vin没有脉冲式干扰。
关于第二噪声方差估计电路120，其会根据输入信号Vin的多个观察数值yn,k、一估计信道响应hn,k以及输入信号Vin的多个理想值xn,k，以即时地计算出一第二噪声方差其中的下标“n”代表着符号编号，下标“k”代表着载波编号。在一实施例中第二噪声方差的计算方式为：其中Nn,k即为第n个符号第k个载波的噪声方差统计值。
需注意的是，由于第一噪声方差是特别针对判断输入信号Vin是否有脉冲式干扰所计算出来的，因此第一噪声方差可以充分反映出脉冲式干扰的影响；相对来说，第二噪声方差是分别针对第n个符号第k个载波的观察数值yn,k与估计信道响应hn,k与理想值xn,k乘积之间的差异来计算，故无法确实反映出脉冲式干扰的影响。因此，本实施例中的选择电路124可以根据检测结果Vc来选择输出第一噪声方差或是第二噪声方差以供后续使用。具体来说，当检测结果Vc指出输入信号Vin具有脉冲式干扰时，选择电路124输出第一噪声方差而当检测结果Vc指出输入信号Vin不具有脉冲式干扰时，选择电路124输出第二噪声方差
如上所述，由于选择电路124可以根据输入信号Vin是否存在脉冲式干扰而输出最适合的噪声方差，因此可以确实解决先前技术中在计算信噪比的过程中可能会因为噪声方差的偏差而造成失真，进而造成后续信号处理上错误的问题。
图2为根据本发明另一实施例的应用在一显示装置的一电路200的方块图。电路200与图1所示的电路100的差异在于第二噪声方差估计电路220包含了计算电路222以及滤波器226，其中计算电路222的操作相同于图1所示的第二噪声方差估计电路120而其余元件的操作均相同于图1的具有相同名称的元件，因此以下仅针对滤波器226的部分来描述。
在电路200中，滤波器226可以将计算电路222所计算出的噪声方差作滤波操作(即，平滑处理)。举例来说，第二噪声方差可以采用以下的计算方式：其中α可以是介于0～1之间的任意值，为滤波器226所输出的第n个符号第k个载波的噪声方差，为滤波器226所输出的第(n-1)个符号第k个载波的噪声方差，为计算电路222所输出的第n个符号第k个载波的噪声方差。在另一实施例中，当脉冲式干扰判断电路212可以也将检测结果Vc送至滤波器226，当检测结果Vc指出输入信号Vin具有脉冲式干扰时，关闭滤波器226。
请参考图3，其为根据本发明一实施例的脉冲式干扰检测电路110/210的方块图。如图3所示，第一噪声方差估计电路110/210包含了一噪声撷取电路310以及一方差计算电路320。图4则为脉冲式干扰检测电路110/210细部方块图的一实施例，在本实施例中，噪声撷取电路310是以一滤波器实作，在图4以及以下的说明中，是以二阶滤波器来做为说明，因此本实施例中的噪声撷取电路310包含了两个延迟电路412、414、两个乘法器415、416(其具有乘数“0.5”)、以及两个加法器417、418，但本发明并不以此为限，噪声撷取电路310在其他实施例中也可以为二阶以上的滤波器。方差计算电路320是包含一强度计算电路422以及一加总电路424。在本实施例中，参考图5，图5为输入信号Vin(频域信号)的示意图，其中纵轴部分是代表不同时间的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)；横轴部分则是代表频率，且每一行(column)则分别对应至不同的载波。在本实施例中，第一噪声方差估计电路110/210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方差统计信息，且脉冲式干扰判断电路110/210据以产生一检测结果。以下将透过公式来说明每一个电路元件的操作。
首先，输入信号Vin(频域信号)导频信号单元被一导频信号撷取电路撷取出来，其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，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-Channel Interference，CCI)、脉冲式干扰等等。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。噪声撷取电路310可以表示为：且其对应在时域上则为：因此，图4所示的噪声撷取电路310的输出可以表示为：
简单来说，由于相邻的导频信号单元理论上具有大致相同的信号强度，因此噪声撷取电路310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值。
接着，方差计算电路320计算出每一个符号的导频信号单元的噪声的方差统计信息。详细来说，强度计算电路是用来计算出噪声撷取电路310所撷取的噪声之间的差异值的差异程度，例如说强度计算电路422可以将前述噪声撷取电路310的输出取平方作为输出，加总电路424则用来累加强度计算电路422的输出以产生该第一噪声方差。具体来说，滤波器310、强度计算电路422以及加总电路424的计算公式可以表示如下：
上述公式中，“K-2”代表所计算的导频信号单元的数量，而则是一调整比例。在此，若是定义每一个导频信号单元的噪声方差为则上述计算公式可以表示如下：
在此再定义该符号的噪声方差为每一个导频信号单元的方差的平均值，则该符号的噪声方差可以被表示为：接着，若是K值够大，则第一噪声方差估计电路110/210的输出可以表示如下：
如上所述，第一噪声方差估计电路110/210可以输出每一个符号中各个载波频率的噪声方差平均值，以作为该第一噪声方差。
每一个导频信号单元的噪声包含了常态出现的噪声以及脉冲式干扰所造成的噪声，其中常态出现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，因此第一噪声方差估计电路110/210所输出的每一个符号的噪声方差亦会包含常态出现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准确地计算出噪声方差(即，第一噪声方差)，且可明确地借由第一噪声方差是否大于一临界值来判断出每一个符号是否有受到脉冲式干扰。
图1、2所示的电路100、200可被应用在一接收器中，而请参考图6，其为根据本发明一实施例的接收器600的示意图。如图6所示，电路600包含了一前端电路610、一时域频域转换电路630、一导频信号撷取电路640、一数据撷取电路642、第一噪声方差估计电路110/210、脉冲式干扰检测电路112/212、一信道估计电路670、一均衡器680、第二噪声方差估计电路120/220、选择电路124/224、一信噪比估计电路690以及一后端电路692。在本实施例中，接收器600是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上盒中的后端处理电路，以供在屏幕上播放。
在电路600中，前端电路610将收到的信号进行模拟数转数字处理，并滤除该数字输入信号的邻近信道干扰，以产生一数字输入信号。时域频域转换电路630将该数字输入信号由时域转换为频域以产生一频域信号。导频信号撷取电路640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)。第一噪声方差估计电路110/210以及脉冲式干扰判断电路112/212的操作类似于图3、4所示，故细节不再重述。信道估计电路670依据导频信号单元计算出该频域信号中该符号所对应的信道频率响应CE与信号强度。另一方面，数据撷取电路642自该频域信号中撷取出该符号中的多个数据单元，且均衡器680根据信道估计电路670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EQ。接着，第二噪声方差估计电路120/220的操作类似图1、2所示，且选择电路124/224根据检测结果Vc来选择输出第一噪声方差估计电路110/210所计算出的第一噪声方差或是第二噪声方差估计电路120/220所计算出的第二噪声方差信噪比估计电路690依据信号强度以及第一噪声方差或是该第二噪声方差进行信噪比的估计以产生一信噪比估计结果。后端电路692则依据该信噪比估计结果对这些化后信号EQ进行解交错、解映射以及解码等操作。
在一实施例中，信噪比估计电路690是使用下计算方式来产生该信噪比估计结果：其中SNRn,k为第n个符号第k个载波的信噪比，Sn,k为第n个符号第k个载波的信号强度。
图7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。参考图1～7及以上所揭露的内容，图7的流程如下所述：
步骤700：流程开始。
步骤702：计算出一输入信号的一第一噪声方差，并根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果。
步骤704：根据该输入信号的多个观察数值、一估计信道响应以及该输入信号的多个理想值，以计算出一第二噪声方差。
步骤706：根据该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差或是该第二噪声方差，其中，该输出的该第一噪声方差或是该第二噪声方差是用来进行一信噪比估计操作。
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：
一第一噪声方差估计电路，用以计算出一输入信号的一第一噪声方差；
一脉冲式干扰判断电路，用以根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果；
一第二噪声方差估计电路，用以计算出该输入信号的一第二噪声方差；以及
一选择电路，用以根据该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该第二噪声方差估计电路根据该输入信号的多个观察数值、一估计信道响应以及该输入信号的多个理想值，以计算出该第二噪声方差。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该第二噪声方差估计电路包含：
一计算电路，用以根据该输入信号的多个观察数值、一估计信道响应以及该输入信号的多个理想值，以计算出多个原始噪声方差；以及
一滤波器，耦接于该计算电路，用以对该多个原始噪声方差作滤波处理，以产生该第二噪声方差。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，当该选择电路根据该检测结果以选择输出该第一噪声方差时，该第二噪声方差估计电路关闭该滤波器的操作。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该输入信号为一频域信号，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，以及该电路另包含有：
一导频信号撷取电路，用以自该频域信号撷取出每一个符号中的该多个导频信号单元；
其中该第一噪声方差估计电路是根据每一个符号中的该多个导频信号单元的噪声强度来产生该第一噪声方差。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，每一个符号更包含了多个数据单元，且该第一噪声方差估计电路不根据该多个数据单元的噪声强度来产生该第一噪声方差。
7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，该第一噪声方差估计电路包含有：
一噪声撷取电路，用来撷取每一导频信号单元的噪声成分与其相邻导频信号单元的噪声成分的差异值；以及
一方差计算电路，耦接于该噪声撷取电路，用以根据该多个差异值计算该多个导频信号单元中一部分导频信号单元的噪声的方差统计信息，以产生该第一噪声方差。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，该方差计算电路包含有：
一强度计算电路，用以计算出该多个差异值的强度值；以及
一加总电路，耦接于该强度计算电路，用以累加该多个强度值以得到该方差统计信息。
9.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该脉冲式干扰判断电路是根据该第一噪声方差的大小来判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生该检测结果；且当该检测结果指出该输入信号具有脉冲式干扰时，该选择电路根据该检测结果以选择输出该第一噪声方差；以及当该检测结果指出该输入信号不具有脉冲式干扰时，该选择电路根据该检测结果以选择输出该第二噪声方差。
10.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该输入信号为一频域信号，该频域信号包含了多个符号，每一个符号包含了多个数据单元，以及该电路另包含有：
一数据撷取电路，用以自该频域信号撷取出每一个符号中的多个数据单元；
一信噪比估计电路，耦接于该选择电路，用以根据该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一以产生一信噪比；以及
一后端电路，耦接于该信噪比估计电路，用以根据该信噪比与该多个数据单元进行处理以产生一输出信号。
11.一种应用于一显示装置的信号处理方法，包含有：
计算出一输入信号的一第一噪声方差；
根据该第一噪声方差以判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生一检测结果；
计算出该输入信号的一第二噪声方差；以及
根据该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差的其中之一。
12.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，根据该输入信号以计算出该第二噪声方差的步骤包含有：
根据该输入信号的多个观察数值、一估计信道响应以及该输入信号的多个理想值，以计算出该第二噪声方差。
13.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，根据该输入信号以计算出该第二噪声方差的步骤包含有：
根据该输入信号的多个观察数值、一估计信道响应以及该输入信号的多个理想值，以计算出多个原始噪声方差；以及
使用一滤波器来对该多个原始噪声方差作滤波处理，以产生该第二噪声方差。
14.如权利要求13所述的信号处理方法，另包含有：
当根据该检测结果以选择输出该第一噪声方差时，关闭该滤波器的操作。
15.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，该输入信号为一频域信号，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，以及该信号处理方法另包含有：
自该频域信号撷取出每一个符号中的该多个导频信号单元；
其中产生该第一噪声方差的步骤包含有：
根据每一个符号中的该多个导频信号单元的噪声强度来产生该第一噪声方差。
16.如权利要求15所述的信号处理方法，其特征在于，每一个符号更包含了多个数据单元，且产生该第一噪声方差的步骤不根据该多个数据单元的噪声强度来进行。
17.如权利要求15所述的信号处理方法，其特征在于，根据每一个符号中的该多个导频信号单元的噪声强度来产生该第一噪声方差的步骤包含有：
撷取每一导频信号单元的噪声成分与其相邻导频信号单元的噪声成分的差异值；以及
根据该多个差异值计算该多个导频信号单元中一部分导频信号单元的噪声的方差统计信息，以产生该第一噪声方差。
18.如权利要求17所述的信号处理方法，其特征在于，根据该多个差异值计算该多个导频信号单元中一部分导频信号单元的噪声的方差统计信息以产生该第一噪声方差的步骤包含有：
计算出该多个差异值的强度值；以及
累加该多个强度值以得到该方差统计信息，以产生该第一噪声方差。
19.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，产生该检测结果的步骤包含有：
根据该第一噪声方差的大小来判断该输入信号是否具有脉冲式干扰，以产生该检测结果；以及
根据该检测结果以选择性地输出该第一噪声方差与该第二噪声方差其中之一的步骤包含有：
当该检测结果指出该输入信号具有脉冲式干扰时，根据该检测结果以选择输出该第一噪声方差；以及
当该检测结果指出该输入信号不具有脉冲式干扰时，根据该检测结果以选择输出该第二噪声方差。
20.如权利要求11所述的信号处理方法，其特征在于，该输入信号为一频域信号，该频域信号包含了多个符号，每一个符号包含了多个数据单元，且该信号处理方法另包含有：
自该频域信号撷取出每一个符号中的多个数据单元
根据该第一噪声方差与该第二噪声方差其中之一以产生一信噪比；以及
根据该信噪比与该多个数据单元进行处理以产生一输出信号。
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