TW201119381A - A simple method and device for acquiring a channel with frequency offset less than half symbol rate - Google Patents

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TW201119381A
TW201119381A TW098140559A TW98140559A TW201119381A TW 201119381 A TW201119381 A TW 201119381A TW 098140559 A TW098140559 A TW 098140559A TW 98140559 A TW98140559 A TW 98140559A TW 201119381 A TW201119381 A TW 201119381A
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carrier frequency
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channel
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Chun-Chieh Tseng
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Sunplus Technology Co Ltd
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Description

201119381 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於數位電視之技術領域,尤指一種用於 頻偏小於二分之一符元率之簡易頻道擷取方法及裝置, 可應用於如DVB-S等系統中。 【先前技術】 數位電視要能蓬勃發展,首要任務就是建立數位平 台,其中,數位平台指的不只是單純硬體設備像是機上 盒(Set-Top Box)或者是電視機,更包括數位頻道以及數 位内容。 目前全球數位電視的主要規格可以分為兩大類:一 是美國市場為主的 ATSC (Advanced Television Systems Committee), 一是歐洲的 DVB (Digital Video Broadcasting)。進一步將DVB系統區分,又可以細分為 DVB-C (Cable)、DVB-S (Satellite),以及 DVB-T (Terrestrial)。其中,DVB-C指的是有線電視標準,DVB-S 指的是衛星電視標準,以及DVB-T則指無線電視標準。 透過22000公里以上高空的衛星,局端系統業者可將 信號,如Digital Video Broadcasting-S (DVB-S),傳至住 家建築物上的衛星天線,其是用Quadrature Phase Shift Keying(QPSK)的調變方式來傳輸MPEG2資料,而接收端 可預存多個頻道的載波頻率及符元率(Symbol Rate, SR),以便能快速接收節目。 201119381 然而當頻道的載波頻率及符元率被更改時,預存的 方式則無法接收新更改的頻道,因此在諸如於衛星電視 (DVB-S)接收機這樣的應用中,全盲的頻道搜索(BHnd scan)是-項必不可少的功能。它提供了—種簡便的操作 模式,可以使用戶不需要事先知道所接收衛星的節目資 訊而自動的把所有節目掃描出來,其令掃描速度與準確 I1生疋衡1盲掃〉臾算法性能的最重要的指標,快速的搜索 可以節省用戶的等待時間 傳統的盲掃方法,是基於後端(backend)軟體控制的 掃頻法。圖1係一習知接收端的方塊圖,其工作原理是由 控制裝置11先給調諧器(tuner)12設定一個載波頻率 (Cairier Frequency,CF),然後啟動基帶解調晶片13中的 濾波器組(filter bank)(圖未示)和定時恢復環路(timing recovery ι〇ορ)(圖未示),從最小的符元率開始運算, 如果定時環路無法收斂,則加大符元率。如果符元率超 過預設的最大值而尚未收斂,則表示此頻點上沒有信 號,接下來就需要更新調諧器的載波頻率,在原來基礎 上加上一個步長(S t e p ),然後重復以上步驟直至定時環路 收敛為止。 逆種方法的缺點是搜索速度非常慢。因為可能的符 元率範圍非常大,從baud到45M bauds都有可能。而 且衛星信號所占的頻譜也很寬,在Ku波段調諧器的輸入 範圍有950MHz〜2150MHz。兩者組合產生很多可能性, 盲掃要把這些可能性全部搜索一遍,將需要很長的搜索 τ間另外,改變調譜器的載波頻率是一個耗時的過程, 201119381 會顯著延長搜索時間。定時環路的收斂也是很慢的,利 用定時環路來迴圈搜索符號速率相當慢。综上所述,導 致了傳統的掃頻法速度極慢。 同時’預存内容的正確性可能會隨時間而改變。經 由盲掃方法所獲得的載波頻率(CF)及符元率(SR)亦會因 所採用之演算法之不同及調諧器中之載波頻率步進解析 度的限制’進而使盲掃方法獲得的載波頻率(CF)與頻道 的實際載波頻率(CF)產生一載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset, CFO)。因此,由習知預存方法或盲掃 方法所獲得的載波頻率(CF)及符元率(SR)需進一步予以 確認。頻道參數的擷取(Acquisition),實有其改善之需要。 【發明内容】 本發明之目的主要係在提供用於頻偏小於二分之一 符元率之頻道擷取方法及裝置,以提供更準確的頻道參 數,同時可克服盲掃方法或以預存内容所獲得的載波頻 率(CF)及符元率(SR)不準確的問題,其可應用於如DVB-S 等系統中。 依據本發明之一特色,本發明提出一種用於頻偏小於 二分之一符元率之頻道擷取方法,係適用於DVB-S系統 之接收機,該方法包含以下步驟:(A)選擇一目標頻道; (B)獲得該目標頻道的載波頻率(Carrier Frequency,CF)及 符元率(Symbol rate,SR) ; (C)依據該載波頻率(Carrier Frequency, CF)以設定一調諧器(tuner) ’並獲得該目標頻 道的相對應之一數位基頻訊说,(D)依據该付元率s']鼻·一 201119381 向下採樣因子(down sampling factor,DSF) ; (E)依據該向 下採樣因子(DSF)對該數位基頻訊號進行向下採樣(down sampling)後’並計算頻譜;(F)利用移動平均(Moving average)及頻譜反向(Spectrum inversion)以檢測出目標頻 道的頻譜位置,並計算該頻譜中的一第一及一第二交越 點(cross points) ·’(G)依據該交越點計算一粗估載波頻率 偏移(Coarse Carrier Frequency Offset,C—CFO)及一粗符 元率(C_SR) ; (Η)判斷該粗估載波頻率偏移(c_CF0)是否 大於一第一門檻值,若是,使用該粗估載波頻率偏移 (C_CF0)來調整並補償該調諧器(tuner),使該目標頻道的 頻谱位於該調諧器(tuner)的工作頻寬之中間,並獲得該 目標頻道的相對應之一調整數位基頻訊號;(I)依據該調 整數位基頻§fl號’計异該目標頻道的一細估載波頻率偏 移(Fine Carrier Frequency Offset,F—CFO)及一估測符元 率(Symbol rate Estimate, SRest)。 依據本發明之一特色,本發明提出一種頻偏小於二分 之一符元率之頻道擷取裝置,係適用於DVB-S系統之接 收機,該頻道掏取裝置包含一調諧器、一類比至數位轉 換器、一調諧器自動增益控制裝置' 一數位混波器、一 内插裝置、一數位自動增益控制裝置、一數位匹配濾波 器、一頻譜計算裝置、一頻譜參數擷取裝置、及一控制 裝置。該調諧器接收一天線輸出的一目標頻道中的射頻 訊號,依據一類比載波頻率偏移將該射頻訊號降至基 頻’進而產生一類比基頻訊號。該類比至數位轉換器連 接至該調諧器將該類比基頻訊號轉換成一數位基頻訊 201119381 號。該調諧器自動增益控制裝置連接至該類比至數位轉 換器及該調諧器’依據該數位基頻訊號以用調整該調諧 器的增益》該數位混波器連接至該類比至數位轉換器, 用以接收該數位基頻訊號,依據一數位載波頻率偏移對 該數位基頻訊號進行頻率移位,進而產生一偏移基頻訊 號。該内插裝置連接至該數位混波器’依據一向下採樣因 子’對該偏移基頻訊號進行内插運算,進而產生一内插偏 移基頻訊號。該數位自動增益控制裝置連接至該内插裝 置’以對該内插偏移基頻訊號進行自動增益調整,進而 產生一增益基頻訊號《該數位匹配濾波器連接至該數位 自動增益控制裝置,用以對該增益基頻訊號進行濾波, 進而產生一濾波基頻訊號。該頻譜計算裝置連接至該數 位匹配濾、波器,用以產生該濾、波基頻訊號的頻講。該頻 譜參數擷取裝置連接至該頻譜計算裝置,用以計算該頻 譜的一粗估載波頻率偏移、一細估載波頻率偏移、該數 位基頻訊號的符元率及該頻譜的交越點。連接至該數位 混波器、該内插裝置及該頻譜參數擷取裝置,依據該頻 譜的該粗估載波頻率偏移、該細估載波頻率偏移、該數 位基頻訊號的符元率及該頻譜交越點,用以計算該數位 載波頻率偏移及該向下採樣因子,該控制裝置依據該細 估載波頻率偏移用以設定該數位混波器,進而判斷在該 細估載波頻率偏移處的訊號是否為待擷取的頻道,當該細 估載波頻率偏移處有訊號時,依據該細估載波頻率偏移 以設定該數位混波器,使該目標頻道的頻譜位於該數位混 波器的工作頻寬,用以摘取資料。 201119381 【實施方式】 圖2係本發明一種用於頻偏小於二分之一符元率之 頻道操取方法的應用系統方塊圖,系統包含:一調譜器 (tuner)205、一類比至數位轉換器(Analog to digital converter, ADC)210、一調错器自動增益控制裝置 (AGC)215、一數位混波器(Digital Mixer)220、一 内插裝 置(Interpolation Device)225、一數位自動增益控制裝置 (DAGC)230、一數位匹西己遽波器(Digital Matched Filter, DMF)235、一頻譜計算裝置240、一頻譜參數擷取裝置 245、及一控制裝置250。 該調諧器(tuner)205連接至該控制裝置250,接收一 天線201輸出的射頻訊號,並依據該控制裝置250所指定 的一類比載波頻率偏移(Analog Carrier Frequency Offset, A_CFO)將該射頻訊號降至基頻,以產生一類比基頻訊 號。該調諸器(tuner)205並具有一頻道滤波器(Channel Filter)(圖未示),該頻道濾波器的頻寬較佳為60MHz。該 控制裝置250經由該I2C匯流排以設定頻道濾波器,俾能 擷取某一射頻頻段的訊號,並將之降至基頻,進而產生 該類比基頻訊號。 該類比至數位轉換器(ADC)210連接至該調諧器 205,將該類比基頻訊號轉換成一數位基頻訊號。該類比 至數位轉換器(ADC)的工作頻率較佳為90MHz。 該調諧器自動增益控制裝置(AGC)215連接至該類比 至數位轉換器210及該調諧器205,依據該數位基頻訊號 201119381 以自動調整該調諧器205的增益,使得該調諧器205輸出 的類比基頻訊號之振幅能符合該類比至數位轉換器 (ADC)的輸入範圍。 該數位混波器(Digital Mixer)220連接至該類比至數 位轉換器210及該控制裝置250,接收該類比至數位轉換 器210輸出的該數位基頻訊號,依據該控制裝置250所指 定的一數位載波頻率偏移(Digital Carrier Frequency Offset, D_CFO)用以對該數位基頻訊號進行頻率移位,進 而產生一偏移基頻訊號。 該内插裝置(Interpolation Device)225連接至該數位 混波器220及該控制裝置250,依據該控制裝置250所指定 的一向下採樣因子(down sampling factor, DSF),對該偏移基頻訊號進行内插運算,進而產生一 内插偏移基頻訊號。該内插裝置(Interpolation Device)包 含一串接積分梳型瀘波器(Cascaded Integrator Comb Filter,CIC),用以執行疊頻消除(Anti-Aliasing)。該内插 裝置225藉由執行内插運算,以達到向下採樣(down sampling)的目的 》 該數位自動增益控制裝置(DAGC)230連接至該内插 裝置225,以對該内插偏移基頻訊號降頻偏移基頻訊號進 行自動增益調整,進而產生一增益基頻訊號。 該數位匹配濾波器(Digital Matched Filter, DMF)235 連接至該數位自動增益控制襞置230,對該增益基頻訊號 進行濾波,進而產生一濾波基頻訊號,其中,該數位匹 配濾波器(DMF)235的工作頻寬為該類比至數位轉換器 201119381 2 10的工作頻率的一半,亦即該數位匹配濾波器(DMF)235 的工作頻寬較佳為45MHz。該數位匹配濾波器(DMF)235 較佳可為一根號升餘弦遽波器(Square Root Raised Cosine Filter,SRRC) 〇 該頻譜計算裝置240連接至該數位匹配濾波器235及 該控制裝置250,用以計算並產生該濾波基頻訊號的頻 譜。 該頻譜參數擷取裝置245連接至該頻譜計算裝置240 及該控制裝置250,以計算該頻譜的載波頻率偏移(F_CF0, C_CFO)、該數位基頻訊號的符元率(S一SR, C_SR)及該頻 譜的交越點(CP1,CP2)。 該控制裝置250連接至該數位混波器(Digital Mixer)220、内插裝置(Interpolation Device)225及該頻譜 參數擷取裝置245,依據該頻譜的載波頻率偏移、該數位 基頻訊號的符元率(Symbol Rate,SR)及該頻譜交越點,用 以計算該數位載波頻率偏移(D_CFO)及該向下採樣因子 (DSF)。 該控制裝置250依據該粗中央頻率偏移(C_CFO),進 而產生該類比中央頻率偏移(A_CFO)及數位載波頻率偏 移(D_CFO)。 該控制裝置250依據頻譜參數擷取裝置245輸出的粗 中央頻率偏移(C_CFO),用以計算該數位載波頻率偏移 (D_CFO),並設定該數位混波器220,進而對該數位基頻 訊號進行頻率移位。該控制裝置250依據該細估載波頻率 偏移用以設定該數位混波器220,進而判斷在該細估載波 11 201119381 頻率偏移處的訊號是否為待操取的頻道,當該細估載波頻 率偏移處有訊號時,依據該細估載波頻率偏移以設定該 數位混波器220 ’使該目標頻道的頻譜位於該數位混波器 的工作頻寬,用以擷取資料。 該控制裝置250亦可依據頻譜參數擷取裝置245輸出 的粗符元率(C_SR) ’用以產生該向下採樣因子(DSF),該 内插裝置225依據該向下採樣因子(DSF)執行向下採樣, 進而使得該數位基頻訊號的頻譜佔滿該數位匹配濾波器 235的工作頻寬,增加訊號雜訊比及改善頻譜解析度。 由於習知技術中並未使用向下採樣技巧,數位匹配 滤波器235的工作頻寬中除了目標頻道的頻譜外,還包含 雜訊及可能的鄰頻干擾,因此估測過程中容易引起誤 差。而本發明利用向下採樣技巧’將該數位基頻訊號根 據目標頻道的符元率作向下採樣,以使該數位基頻訊號 成為數位匹配濾波器23 5輸出訊號中的主成分。進而提昇 了數位匹配渡波器帶内(inband)的訊號雜訊比及頻譜解 析度’用以使細中央頻率偏移(F_CFO)及細符元率(F_SR) 估測變得非常的準確。 由於頻譜的對稱性,一般均會將訊號的頻譜移位至 該數位匹配濾波器235之工作頻寬的0MHz處。當訊號的 頻譜位於數位匹配濾波器235時,習知技術需設定調諧器 (tuner)205 ’用以將訊號的頻譜移位至該數位匹配濾波器 235之工作頻寬的0MHz處》然而此舉於小量頻譜移位時 實無必要。本發明利用該數位混波器(Digital Mixer)220 即可將訊號的頻譜移位至該數位匹配濾波器235 —工作 12 201119381 頻寬的0MHz處。亦即本發明利用數位訊號處理的技術即 可達成類比混波器(Analog Mixer)的功能,且其速度遠較 使用類比調諧器(tuner)的快,可有效地減少頻道參數估 測的時間。 圖3係本發明用於頻偏小於二分之一符元率之頻道 擷取方法之流程圖,首先,於步驟(A)中,選擇一目標頻 道。於步騾(B)中,獲得該目標頻道的載波頻率及符元 率,其十,該載波頻率及符元率可藉由一預存的表格獲 ^ 得,或是執行一盲目頻道掃瞄方法後獲得。 於步驟(C)乍,依據該載波頻率(CF)以設定該調諧器 (tuner)205,並獲得該目標頻道的相對應之一數位基頻訊 號。 於步騾(D)中,該控制裝置250計算一向下採樣因子, 其中該向下採樣因子(DSF)係依據步驟(A)中的符元率 (SR)及該數位匹配濾波器(DMF)235頻寬所產生。其中, 該向下採樣因子(DSF)以下列公式表示:
# BW w DFS= DMF ' SRxg 當中,DSF為該向下採樣因子,為該數位匹配濾波 器(DMF)235頻寬,SR為步驟(A)中的符元率(SR),ί為一 第一調整因子,1。 於其他實施例中,該向下採樣因子(DSF)亦可依一粗 符元率(C_SR)及該數位匹配濾波器(DMF)235頻寬而產 生。其中,該向下採樣因子(DSF)以下列公式表示: 13 201119381 DFS= BW〇mf , C_SRxg 當中,C_SR為該粗符元率。 於步驟(E)中,該控制裝置250依據該向下採樣因子 (DSF)設定該内插裝置225,俾對該數位基頻訊號進行向 下採樣(down sampling)後’該頻譜計算裝置240計算頻 譜。 於步驟(F)中,該頻譜參數擷取裝置245利用移動平 均(Moving Average)及頻譜反向技巧檢測出目標頻道的 頻譜位置,並計算該頻譜中的一第一及_第二交越點 (cross points,CP1,CP2)。圖4係本發明計算頻譜中的一第 一及一第二交越點之流程圖。 於步驟(F1)令’計算一數位匹配濾波器(DMF)235輸 出訊说的頻s善’其係使用· — N點快速傅立荦轉換( f F T) 以計算該頻譜。 於步驟(F2)中,對步驟(F1)所產生的頻譜執行一移動 平均運算’以產生一平滑頻譜’其中,該移動平均運算 的工作窗的大小為灰 〇
MA 由於執行移動平均運算(MA)後,代表該平滑頻譜的 點數會減少且會產生偏移,故於步驟(F3)中,補償並平移 該平滑頻譜,用以產生一補償及平移頻譜。 於步驟(F4)中’於該補償及平移頻譜中設定一起超 點(SP)及一終點(EP),當中,該起始點(sp)為1,該終點 (EP)為N/2 ’ N為快速傅立葉轉換器(FFT)的點數。 201119381 於步驟(F5)中’於該始點(SP)及該終點(EP)之間,搜 尋该補償及平移頻譜之振幅最大值Max及振幅最小值
Mln。該起始點(SP)及該終點(EP)主要用於計算該振幅最 大值Max及振幅最小值Min。 於步驟(F6)中’依據該振幅最大值Max及該振幅最小 值Mln,計算一第四門檻值,其中,該第四門檻值77/4為: ^^ = (Μαχ-Μΐη)χη + Μϊη 1 當中,77/4為該第四門檻值,Μ似為該補償及平移頻 譜的振幅最大值,Μ以為該補償及平移頻譜的振幅最小 值,//為一第二調整因子,7較佳為〇7。 於步驟(F7)中,計算一第一暫時交越點cpu及一第 一暫時父越點CP12,以及一第一暫時頻寬gi。 圖5係本發明之交越點的示意圖。如圖5所示,當該 補償及平移頻譜的振幅第一次大於該第四門檻值讯4 (和 圖示不一致,已經更正)的頻率(在數位訊號處理技術中 可稱為指標),其為該第一暫時交越點(cpn),當該補償 及平移頻譜的振幅振幅第一次小於該第四門檻值乃^的 ,率(或指標),其為該第二暫時交越點cpi2。其中,該 第暫時頻寬G1為該第二暫時交越點CP12減去該第一 暫時交越點CP11。 於步驟(F8)中,執行IQ交換,以反轉頻譜,並產生 反轉頻譜。 ^於數位訊號處理技術中,若將一訊號的實部分與虛 部交換,新tfl號的步員譜係將原纟訊號的頻譜反轉並共輛 15 201119381 (complex conjugate)。亦即,該數位基頻信號以 表示時,將IQ父換後所獲得的訊號< =& + 的頻譜,係 將原來訊號C的頻譜反轉並共軛。若圖5為訊號r的絕對 η 頻譜’訊號rn,= a +凡的絕對頻譜則如圖6所示。 於步驟(F9)令,依據該反轉頻譜,計算一第三暫時 交越點CP21及一第四暫時交越點cp22,及一第二暫時頻 寬G2。 圖6係本發明之反轉頻譜之交越點的示意圖。如圖6 所示,在該反轉頻譜的振幅第一次大於該第四門檻值所4 的頻率(在數位訊號處理技術令可稱為指標)為該第三暫 時父越點CP21,該反轉頻譜的振幅振幅第一次小於該第 四門檻值讯4 (和圖示不一致,已經更正)的頻率(或指 標)為該第四暫時交越點CP22。該第二暫時頻寬〇2為該第 四暫時交越點CP22減去該第三暫時交越點CP21。 圖7(A)〜7(B)係本發明執行向下採樣因子之頻譜示 意圖。如圖7(A)所示’當該基頻訊號沒有頻率偏移時, 經過該内插裝置225依據該向下採樣因子(DSF)執行向下 採樣運算後,會將該數位匹配濾波器(DMF)235的頻寬佔 滿。 如圖7(B)所示,當該基頻訊號有頻率偏移時,經過 該内插裝置225依據該向下採樣因子(DSF)執行向下採樣 運算後’無法將該數位匹配濾波器(DMF)235的頻寬佔 滿。由於本發明的頻偏小於二分之一符元率,故經向下 201119381 才木樣運算’該向下採樣的數位基頻訊號之帶内頻寬會大 於忒數位匹配濾波器(DMF)235頻寬的一半。 亦即’不論是否有頻率偏移,於本發明中,經過向 下^樣運算後’該向下採樣的數位基頻訊號之帶内頻寬 會大於s玄數位匹配濾波器(DMF)235頻寬的一半。 於步騎(F10)中,當第一暫時頻寬G1大於第二暫時頻 寬G2時’表示該向下採樣的數位基頻訊號之頻寬由該起 始點(SP)開始且超過該終點(Ep),故以該第一暫時交越點 CP11作為邊第一交越點CP 1 ’以該第二暫時交越點CP 12 作為該第二交越點CP2,並於步驟(F12)中執行IQ交換。 於步騾(FU)中’當第一暫時頻寬G1非大於第二暫時 頻寬G2時’表示該向下採樣的數位基頻訊號之頻寬由該 (N-1)點開始且向下延伸超過該終點(Ep),故該第一交越 點CP1為N減去該第四暫時交越點cp22,該第二交越點 CP2為N減去該第三暫時交越點cp21,並於步驟(Fi2)中執 行IQ交換。 於步驟(G)中,該頻譜參數擷取裝置245依據該些 乂越點GP1,GP2,用以計算一粗估載波頻率偏移及 一粗符元率。圖8係本發明計算一粗估載波頻率偏移 (C—CFO)。 由於該數位匹配遽波器235的轉移帶(Transiti〇n ban(j) 並非如90度般的陡峭,為方便起見,於該數位匹配濾波 器235由通帶(Pass band)與轉移帶(Transiti〇n band)交接 附近設立兩個邊界點(B1,B2)。邊界點⑴為正頻率,邊界 點B2為負頻率。利用兩個交越點與兩個邊界點之大小關 17 201119381 係,便可估測出該粗估載波頻率偏移(C_CFO)的量,說明 如下。 於步驟(G1)中,判斷該第一交越點CP1是否大於一第 二邊界值B2,若是,再於步驟(G2)判斷該第二交越點CP2 是否小於一第一邊界值B1,若判定該第二交越點CP2小於 該第一邊界值B1,該粗估載波頻率偏移(C_CFO)為該第 一交越點CP1減去該第二邊界值B2。圖9(A)係本發明粗估 載波頻率偏移(C_CFO)之示意圖。如圖9(A)所示,在第一 邊界值B1與該第二交越點CP2之間的訊號極有可能位於 該數位匹配滤波器235的轉移帶(Transition band),所以該 處的訊號不可靠,因此粗估載波頻率偏移(C_CFO)為 CP1-B2。 於步驟(G2)中,若判定該第二交越點CP2非小於該第 一邊界值B1,該粗估載波頻率偏移(C_CFO)為該第一交 越點CP1加上該第二交越點CP2再除以2。圖9(B)係本發明 另一粗估載波頻率偏移(C_CF0)之示意圖。如圖9(B)所 示,在該第一交越點CP1與該第二交越點CP2之間的訊號 均位於該數位匹配濾波器235的通帶(Passband),所以粗 估載波頻率偏移(C_CF0)為(CPl+CP2)/2。 於步驟(G1)中,若判定該第一交越點CP1非大於該第 二邊界值B2,再於步驟(G3)判斷該第二交越點CP2是否小 於該第一邊界值B卜若是,該粗估載波頻率偏移(C_CF0) 為該第一邊界值B1減去該第二交越點CP2。圖9(C)係本發 明又一粗估載波頻率偏移(C_CF0)之示意圖。如圖9(C) 所示,在第二邊界值B2與該第一交越點CP 1之間的訊號極 201119381 有可能位於該數位匹配濾波器235的轉移帶(Transition band),所以該處的訊號不可靠,因此粗估載波頻率偏移 (C_CFO)為 B1-CP2。 於步騾(G3)中’若判定該第二交越點CP2非小於該第 一邊界值B1 ’該粗估載波頻率偏移(c_CFO)為該第一交 越點加上該第二交越點在除以2。圖9(D)係本發明另一粗 估載波頻率偏移(C_CFO)之示意圖。如圖9(D)所示,由於 兩邊均有訊號位於該數位匹配濾波器235的轉移帶 (Transition band) ’所以粗估載波頻率偏移(c_CF0)為 (CPl+CP2)/2。 該粗符元率(C_SR)為該第二交越點CP2減去該第一 交越點CP1。 於步驟(H)中,判斷該粗估載波頻率偏移(C_CFO)是 否大於一第一門檻值Tm,若是,表示頻率偏移太大,仍 須使用類比的調諧器(tuner)205,故於步驟(H1)中,該控 制裝置250使用該粗估載波頻率偏移(C_CF0)來調整該調 諧器(tuner)205,使該目標頻道的頻譜位於該調諧器 (tuner)205的工作頻寬之中間,並獲得該目標頻道的相對 應之一調整數位基頻訊號》 於步騾(H)中,若判定該粗估載波頻率偏移(C_CF0) 非大於該第一門檻值TH1,則執行步驟(I)。 於步驟(I)中,依據該調整數位基頻訊號,計算該目 標頻道的一細估載波頻率偏移(Fine Carrier Frequency Offset,F_CF0)及一估測符元率(Symbol rate Estimate, SRest) 〇由於該粗估載波頻率偏移(C—CF〇)非大於該第一 19 201119381 門檻值ΤΗ 1 ’故此時計算的細估載波頻率偏移(F_cFO)及 估測符元率(SRest)會比較準確。 於步驟(J)中’該控制裝置250依據該細估載波頻率偏 移(F_CFO)以設定該數位混波器220,並判斷在該細估載 波頻率偏移(F 一 CFO)處的訊號是否為待擷取的頻道。此 時,由於該數位基頻訊號的頻譜均在該數位匹配濾波器 235的工作頻寬中’無需再對該調諧器(tuner)2〇5進行設 定,亦即無需使用類比的方式進行頻率移位。 步驟(J)經由下述兩個條件皆滿足以判定在該細 估載波頻率偏移(F_CFO)處所擷取頻道為目標頻道,並 表示該細估載波頻率偏移(F_CFO)處確實有訊號^ (η) 連續兩次細估載波頻率偏移(F_CFO)的差值小於一 第二門檻值TH2。(J2)所估測符元率(SR)與目標頻道 所指定的符元率的差值小於一第三門檻值TH 3。 於步驟(K)中,當該細估載波頻率偏移(f_cf〇)處有 訊號時,依據該細估載波頻率偏移(F_CFO)以設定一該數 位混波器(Digital Mixer),使該目標頻道的頻譜作最終 頻率偏移補償。最後擷取資料並結束整個頻道操取方 法0 於步驟(L)中,反映了經由步驟(J)的判斷得知所操 取頻道並非目標頻道。此時判定該細估載波頻率偏移 (F_CFO)處並沒有訊號。因此產生一警示訊息(Faise aiarm message),並結束整個頻道擷取方法。 綜上所述,本發明相較於習知技術提供更簡單且準 確的頻道參數擷取方法,同時克服習知預存内容的正確 20 201119381 性會隨時間改變,以及容忍盲掃方法所獲得的載波頻率 (CF)及付元率(sr)所產生的不準確性。同時,本發明可更 正的頻偏高達符元率的一半。另由於本發明只有在步驟 (C)及步騾(H1)中需對該調諧器2〇5進行編製方法 (Programming)’所以整體來說可以執行得非常快速。同 時本發明的硬H可與轉方法時的硬體❹,進而節省 硬體成本。由上述可知,本發明無論就目的、手段及功 • 效,在在均顯示其迥異於習知技術之特徵,極具實用價 值0 【圖式簡單說明】 圖1係一習知接收端的方塊圖。 圖2係本發明用於頻偏小於二分之-符元率之頻道梅取 方法的應用系統之方塊圖。 圖3係本發明用於頻偏小於二分之—符元率之頻道揭取 方法之流程圖。
圖4係本發明計算頻譜中的交越點之流程圖。 圖5係本發明之交越點的示意圖。 圖6係本發明之反轉頻譜之交越點的示意圖。 =⑷〜7(B)係本發明執行向下採樣因子之頻譜示意圖。 圖8係本發料算—粗估載波頻率偏移之流程圖。 圖9⑷〜9(D)係本發明粗估載波頻率偏移之示意圖。 調諧器12 【主要元件符號說明】 控制裝置11 21 201119381 基帶解調晶片13 一調諧器205 調諸器自動增益控制裝置215 數位混波器220 數位自動增益控制裝置230 頻譜計算裝置240 一控制裝置250 步驟(A)~步驟(L) 步驟(G1)〜步驟(G3) 類比至數位轉換器21 〇 内插裝置225 數位匹配濾波器235 頻譜參數摘取裝置245 天線201 步驟(F1)〜步驟(pi 1) 22

Claims (1)

  1. 201119381 七、申請專利範圍: ,1:、-種用於頻偏小於二分之一符元率之頻道擷取方 法’係適用於DVB-S系統之接收機,包含步驟: (A) 選擇一目標頻道; (B) 獲得該目標頻道的載波頻率及符元率; (C) 依據該載波頻率用以設定一調諧器,進而獲得該 目標頻道的相對應之一數位基頻訊號; 籲 (D)依據§玄符元率計算一向下採樣因子; (E) 依據該向下採樣因子對該數位基頻訊號進 行向下採樣’用以計算頻譜; (F) 利用移動平均及頻譜反向用以檢測出目標頻道 的頻譜位置,並計算該頻譜中的一第一交越點及一 第二交越點; (G) 依據該第一交越點與該第二交越點,用 以計算一粗估載波頻率偏移及一粗符元率; (H) 判斷該粗估載波頻率偏移是否大於一第一門檻 # 值’若是’依據該粗估載波頻率偏移來調整該調諧器, 進而使該目標頻道的頻譜位於該調諧器的工作頻寬之 中間’並獲得該目標頻道的相對應之調整數位基頻訊號; (I) 依據該調整數位基頻訊號,用以計算該目標頻道 的一細估載波頻率偏移及一估測符元率;以及 (J) 依據該細估載波頻率偏移用以設定一數位混波 器’進而判斷在該細估載波頻率偏移處的訊號是否為待 擷取的頻道,當該細估載波頻率偏移處有訊號時,依據 該細估載波頻率偏移以設定該數位混波器,使該目標頻 23 201119381 道的頻譜位於該數位混波器的工作頻寬,用以擷取資 料。 ' 2. 如申請專利範圍第1項所述之頻道操取方法,其 中,於步驟(H)中,若判定該粗估載波頻率偏移非大於^ 第一門捏值,則執行步驟(I)。 3. 如申請專利範圍第2項所述之頻道擷取方法其 更包含步驟: (L)當該細估載波頻率偏移處沒有訊號時,產生一警 示訊息,並結束前述頻道擷取方法。 4. 如申請專利範圍第1項所述之頻道擷取方法其 中,步驟(F)更包含: (F1)計算一數位匹配濾波器輸出訊號的頻譜,其係 使用一 Ν點快速傅立葉轉換器,用以計算該頻譜; (F2)對步驟(F1)所產生的頻譜執行一移動平均運 算,用以產生一平滑頻譜; (F3)補償並平移該平滑頻譜,用以產生一補償及平 移頻譜; (F4)於該補償及平移頻譜中設定一起始點及一終 點,當中,該起始點(SP)為1,該終點(ΕΡ)為Ν/2 ; (F5)於該始點及該終點之間,對於該補償及平移頻 譜之振幅最大值及振幅最小值進行搜尋; (F6)依據該振幅最大值及該振幅最小值,計算_第 四門檻值; (F7)計算一第一暫時交越點及一第二暫時交越點, 及一第一暫時頻寬, 24 201119381 頻譜㈣執行IQ交換,用以反轉頻譜,進而產生一反轉 (F9)依據該反轉頻譜,計算—第 第四暫時交越點,以及一第二暫時頻寬;以及越.及 (F10)當第—暫時頻寬大於第 第-暫時交越點作為該第-交越點,設定;第二? 越點作為料二交越點,以及執行啦換 暫時父 中,==彳範圍第4項所述之頻道擁取方法,其 (FU則-暫時頻寬非大於第: …交越點為_去該第四暫時交越點,二 二交越點為N減去該第三暫時交越點。 …亥第 二+r:時道一其 時交越點,以及越點減去該第-暫 去該第三暫時交=頻寬為該第四暫時交越點減 中,範圍第6項所述之頻道操取方法,其 ⑹)判斷該第—交越點是否大於一第 =若判斷該第—交越點Α於該第二邊界值值再 斷該弟二交越點是否小於— ㈣ 交越點小於該第-邊㈣^ W定該第二 一交越try 毅頻钱移為該第 移為該第:交二邊界值…彳,該粗估载波頻率偏 越j加上該第二交越點再除以2。 25 201119381 中丄 =:_7項所述之頻道操取方法,其 ^ β ν ·知升Α於H 第一邊界值,再判斷該第二交越點是否小於—第—邊男 值=是,該粗估載波頻率偏移為該第—邊界值減去錢 第二交越點’否則’該粗估載波頻率偏移為該第—交楚 點加上該第二交越點在除以2 β
    9·如申請專利範圍第丨項所述之頻道擷取方法其 中’當步驟(I)判定找細估載波頻率偏移處的 前 述待擷取的頻道,需滿足兩個條件,包括: 為月J (Π)該細估載波頻率偏移的差值連續兩次小於 一第一門捏值;以及 (J2)所估測該符元率與目標頻道所指定的符元率 的差值小於一第三門檻值。 10. 如申請專利範圍第9項所述之頻道擷取方法,其 中,步驟(B)中係由一盲目頻道掃瞄方法或一
    用以獲得該該目標頻道t的該中央頻率及該符元率。 11. 如申請專利範圍第10項所述之頻道擷取方法, 其中,該向下採樣因子係依據步驟(A)中的符元率及該數 位匹配濾波器頻寬,進而產生該向下採樣因子。 12. 如申請專利範圍第丨項所述之頻道擷取方法,其 中,該粗符TL率為該第二交越點減去該第一交越點。 13. —種頻偏小於二分之一符元率之頻道擷取裝 置,係適用於DVB-S系統之接收機,其包含: 26 201119381 —調錯器’接收一天線輸出的一目標頻道中的射頻 訊號’依據一類比載波頻率偏移將該射頻訊號降至基 頻,進而產生一類比基頻訊號; 一類比至數位轉換器,連接至該調諧器,將該類比 基頻訊號轉換成一數位基頻訊號; 一調諸器自動增益控制裝置,連接至該類比至數位 轉換器及該調諧器’依據該數位基頻訊號以用調整該調 諧器的增益;
    一數位混波器’連接至該類比至數位轉換器,用以 接收該數位基頻訊號,依據一數位載波頻率偏移對該數 位基頻訊號進行頻率移位,進而產生一偏移基頻訊號; 一内插裝置,連接至該數位混波器,依據一向下採 樣因子’對該偏移基頻訊號進行内插運算,進而產生 一内插偏移基頻訊號; 一數位自動增益控制裝置,連接至該内插裝置,以 對該内插偏移基頻訊號進行自動增益調整,進而產生一 增益基頻訊號; 一數位匹配遽波器,連接至該數位自動增益控制穿 置’用以對該增益基頻訊號進行濾波,進而產生—漁、皮 基頻訊號; 一頻譜計算裝置,連接至該數位匹配濾波器,用以 產生該濾波基頻訊號的頻譜; 一頻譜參數擷取裝置,連接至該頻譜計算裝置’ 以計算該頻譜的一粗估載波頻率偏移、一細 27 201119381 偏移、該數位基頻訊號的符元率及該頻譜的交越點;以 及 一控制裝置,連接至該數位混波器、該内插裝置及 该頻I晋參數操取裝置,依據該頻譜的該粗估載波頻率偏 移、該細估載波頻率偏移、該數位基頻訊號的符元率及 該頻譜交越點,用以計算該數位載波頻率偏移及該向下 採樣因子’該控制裝置再依據該細估載波頻率偏移用以 設定該數位混波器’進而判斷在該細估載波頻率偏移處 的訊號是否為待操取的頻道’當該細估載波頻率偏移處 有訊號時,依據該細估載波頻率偏移以設定該數位混波 益’使該目標頻道的頻谱位於該數位混波器的工作頻 寬,用以擷取資料。
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