TW201524165A - 正交頻分多址信號的接收方法與接收器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種正交頻分多址信號的接收方法。該接收方法包含：計算一第一符元的一子載波雜訊；計算一第二符元的一子載波雜訊；計算該第一符元對該第二符元的子載波雜訊之一第一比例；判斷該比例是否大於一第一門檻值；以及當該第一比例大於該第一門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。

Description

正交頻分多址信號的接收方法與接收器

本發明係關於信號接收，特別係關於正交頻分多址(OFDM,orthogonal frequency division multiple access)信號的接收。

以正交頻分多址形式來傳輸信號的標準規格越來越多，特別是在無線信號的傳輸方面，至少就包含了數位視訊廣播(digital video broadcasting)的地面傳送標準DVB-T與DVB-T2，以及綜合服務數位廣播(ISDB,integrated services digital broadcasting)等標準。在上述的這些信號傳輸標準當中，由於缺乏適合的時間交錯(time interleaving)傳輸規格，因此相當容易受到脈衝干擾(impulsive interference)的影響。

請參考第一圖所示，其為典型脈衝干擾的一示意圖。第一圖所示的時間軸不成比例，以突顯出本發明所要解說的部分。如第一圖所示，沿時間軸有兩個突波(burst)110與120。兩個突波110與120之間大約間隔10ms的時間。突波110包含四個脈衝(pulse)111至114，脈衝之間的間隔時間約為15~35us。每個脈衝的持續時間大約為250ns，而且每個脈衝的強度不一。同樣地，突波120也包含多個未示出的脈衝。

第一圖所示為一種典型的脈衝干擾，本領域的普通技術人員 可以理解到還有其他種典型的脈衝干擾。無論如何，在遭到脈衝干擾的時候，一般的正交頻分多址信號會在全部或至少一部份的子載波(subcarrier)頻段遭到干擾。如此一來，在遭到干擾的各個子載波頻段，接收器會偵測到信號強度增加，脈衝干擾的強度大於原本加成性高斯雜訊(AWGN,additive white Gaussian noise)。

根據DVB-T的標準，在2K模式下的符元長度為224us，在8K模式下的符元長度為896us。根據DVB-T2的標準，符元長度可以是112~3584us。如第一圖所示的典型脈衝干擾，突波與突波之間的間隔時間大約是10ms，遠大於DVT-T/T2定義的符元長度。此外，脈衝之間的間隔時間約為15~35us，明顯短於DVT-T/T2定義的符元長度。且每個脈衝的持續時間僅大約為250ns。換言之，連續兩個符元遭到脈衝干擾的情況將非常少見，突波將可能落在某一符元的持續時間內，或者是落在符元與符元之間的保護期間(guard period)或循環前綴(cyclic prefix)內。

請參考第二A圖所示，其為脈衝干擾落在循環前綴的一示意圖。第二A圖包含有三個正交頻分多址的符元212、222、與232。在這些符元之前，各自對應到其循環前綴210、220、與230。一突波200A的大部分落在循環前綴220。請參考第二B圖所示，其為脈衝干擾落在符元的一示意圖。有另一突波200B落在符元212。

在遭到脈衝干擾時，接收器必須先偵測判斷出某一符元(symbol)或某一符元的循環前綴遭受到干擾，才能夠針對該符元進行特殊處理。據此，需要有一個可靠的機制，可以判斷出某一符元或其循環前綴遭到脈衝干擾。

在本發明的一實施例中，提供一種正交頻分多址信號的接收方法。該接收方法包含：計算一第一符元的一子載波雜訊；計算一第二符元的一子載波雜訊；計算該第一符元對該第二符元的子載波雜訊之一第一比例；判斷該比例是否大於一第一門檻值；以及當該第一比例大於該第一門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。

在本發明的另一實施例中，提供一種正交頻分多址信號的接收器。該接收器包含：一雜訊計算模組，用於計算一第一符元的一子載波雜訊與一第二符元的一子載波雜訊；一比例計算模組，用於計算該第一符元對該第二符元的子載波雜訊之一第一比例；以及一判斷模組，用於判斷該比例是否大於一第一門檻值，以及當該第一比例大於該第一門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。

本發明的主要精神之一，在於透過利用前後符元的子載波雜訊比例，判斷前符元是否遭到脈衝干擾，進而將遭到脈衝干擾的符元進行特殊處理。

110‧‧‧突波

111~114‧‧‧脈衝

120‧‧‧突波

210‧‧‧循環前綴

212‧‧‧符元

220‧‧‧循環前綴

222‧‧‧符元

230‧‧‧循環前綴

232‧‧‧符元

300‧‧‧流程

310~360‧‧‧步驟

400‧‧‧流程

410~499‧‧‧步驟

500‧‧‧接收器

510‧‧‧接收器前端

520‧‧‧記憶體模組

530‧‧‧處理模組

532‧‧‧雜訊計算模組

534‧‧‧比例計算模組

536‧‧‧判斷模組

第一圖為典型脈衝干擾的一示意圖。

第二A圖為脈衝干擾落在循環前綴的一示意圖。

第二B圖為脈衝干擾落在符元的一示意圖。

第三圖為本發明一實施例的判斷脈衝干擾流程之一示意圖。

第四圖為本發明一實施例的判斷脈衝干擾流程之一示意圖。

第五圖為本發明一實施例的一接收器的一方塊示意圖。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為了提供更清楚的描述及使該項技藝的普通人員能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸進行繪圖，某些尺寸或其他相關尺度的比例可能被凸顯出來而顯得誇張，且不相關的細節部分並沒有完全繪出，以求圖示的簡潔。

請參考第三圖所示，其為本發明一實施例的判斷脈衝干擾流程300之一示意圖。該流程300包含以下步驟：步驟310：計算第k符元子載波的雜訊總和。在一實施例中，上述的子載波可以是該符元所有的子載波，包含導頻(pilot)子載波與資料子載波。在另一實施例中，上述的子載波可以是該符元的所有導頻子載波。在更一實施例中，上述的子載波可以是該符元的部分導頻子載波。由於導頻信號是接收端已知的信號，所以接收端比較容易濾出導頻子載波的雜訊，但本發明並不限定子載波的用途。當正交頻分多址的信號傳輸僅使用單個子載波進行時，此單一子載波的雜訊信號就是雜訊信號的總和。

步驟320：計算第k+n符元子載波的雜訊總和，其中n為正整數，亦即為大於或等於一的正整數。在步驟320當中，所指涉的子載波應該和步驟310的相同。如在步驟310計算所有子載波的雜訊總和，則在步驟320計算所有子載波的雜訊總和。上述的n可以視實際案例進行調整，比方說根據脈衝干擾的模型，以及符元的長度。在本發明的一實施例中，n的上限可 以依據突波之間的間隔時間與符元的長度決定。更進一步地說，假定脈衝干擾模型中設定突波的間隔時間為10個符元長度，則n的上限應該為9，以避免在同一個計算週期中，遭遇到兩次突波的可能。除此之外，雖然第k+n符元是在第k符元之後接收，但本發明並不限定步驟310與步驟320的執行順序，因為符元的原始取樣資料可以先儲存起來，之後再來執行步驟310與步驟320的計算。本領域的普通技術人員可以理解到，當n設為1的時候，可能會遇到如第二A圖的狀況，亦即突波200A落在循環前綴220的地方。當此種情況發生時，前後符元的雜訊變化未必能夠大於第一門檻值。因此，在優選的實施例當中，n可以選用大於一的正整數。

步驟330：在步驟310與320之後，計算第k符元與第k+n符元的子載波雜訊總和之比例。也就是將步驟310的計算結果除以步驟320的計算結果。

步驟340：判斷上述的比例是否大於一第一門檻值。假設大於一個第一門檻值，則流程300走向步驟350；否則流程300走向步驟360。在一實施例中，可以將步驟330的比例反過來，亦即計算第k+n符元對第k符元的子載波雜訊總和之比例。並在步驟340做適應性的修改，如判斷上述的比例是否小於一第二門檻值。本領域的普通技術人員可以理解到這種改動是屬於本發明的範圍。

步驟350：接收端認定第k符元遭到脈衝干擾。因此，接收端必須對第k符元進行特殊處理。接著，進行步驟360。

步驟360：設定新的k值。在一實施例中，新的k值可以是舊的k值加一。在另一實施例中，新的k值可以是舊的k值加n，如此一來，就 可以省略下一循環的步驟310。

請參考第四圖所示，其為本發明一實施例的判斷脈衝干擾流程400之一示意圖。在此實施例中，考慮到脈衝干擾落在兩個符元之間的情況，所以比第三圖示出的流程300增加了比例小於第二門檻值的情況。此外，流程400還多設置了一些計數器與一脈衝干擾旗標值(IIS_Detected)。脈衝干擾旗標值用於表示某一符元判定遭到脈衝干擾。虛警計數器(IIS_False_Alarm_Cnt)用於在比例值大於第一門檻值但比例值小於第二門檻值時的計數，避免只使用第一門檻值時的誤判。測試計數器(IIS_Test_Cnt)的用途與虛警計數器類似，但測試計數器是用於在判定某一符元遭到脈衝干擾後的若干符元內，不會被誤判為遭到脈衝干擾。虛警計數器的門檻值稱為虛警門檻(IIS_False_Alarm_Cnt)，而測試計數器的門檻值稱為清除門檻(IIS_Disappear_Cnt)。虛警門檻值可以與清除門檻值相同，也可以不同。該流程400包含以下步驟：步驟410：計算第k符元子載波的雜訊總和。此步驟的實施例可以參考第三圖的步驟310。

步驟415：先將k設為k+n，再計算第k符元子載波的雜訊總和。換言之，即為計算第k+n符元子載波的雜訊總和。此步驟的實施例可以參考第三圖的步驟320。

步驟420：計算步驟410對步驟415所得之子載波雜訊總和的比例。此步驟的實施例可以參考第三圖的步驟330。此比例為第k符元對第k+n符元之子載波雜訊總和的比例。

步驟425：判斷步驟420所得的比例是否大於第一門檻值。當 比例大於第一門檻值時，流程400進入步驟430；否則回到步驟410。此步驟的實施例可以參考第三圖的步驟340。在一實施例中，當比例不大於第一門檻值時，可以再將k設定為新的k+n後，再回到步驟410。

步驟430：再次將k設為k+n，再計算第k符元子載波的雜訊總和。換言之，即為計算第k+2n符元子載波的雜訊總和。

步驟435：計算步驟415對步驟430所得之子載波雜訊總和的比例。換言之，即為計算第k+n符元對第k+2n符元之子載波雜訊總和的比例。

步驟440：判斷步驟435所得之比例是否小於第二門檻值。如先前所述，由於脈衝干擾一般不會對鄰近的符元連續做出干擾。因此，當步驟425判斷出第k符元對第k+n符元的子載波雜訊總和的比例大於第一門檻值，而且步驟440判斷出第k+n符元對第k+2n符元的子載波雜訊總和的比例小於第二門檻值時，幾乎可以判定第k符元遭到脈衝干擾。此時，流程走向步驟445。若判斷出第k+n符元對第k+2n符元的子載波雜訊總和的比例大於第二門檻值時，則代表判斷的依據可能有誤，因此流程走向步驟455。

步驟445：判斷測試計數器的值是否大於一干擾門檻值。如果判斷的結果為是，則流程走向步驟450。此處所使用的測試計數器，主要是用於檢查在前一次的脈衝干擾之後，至少還要經過幾個符元才可能受到另一次的脈衝干擾。比方說，兩次脈衝干擾之間要間隔5n個符元，則上述的干擾門檻值可以設為5。

步驟450：設置脈衝干擾旗標，另外表示第k符元遭到脈衝干擾，其他的處理電路或軟體必須對第k符元進行特殊處理。在設置脈衝干擾旗標之後，同樣得再檢查之後符元對的子載波雜訊總和的比例是否小於第 二門檻值。因此，流程轉入步驟465。但在敘述步驟465之前，先回過頭來看如果在步驟440發生虛警時的處理流程。

步驟455：增加虛警計數器的值。

步驟460：判斷虛警計數器的值是否大於一虛警門檻。如果尚未大於虛警門檻時，則流程400又回到步驟430，計算下一個符元(如第k+3n符元)的子載波雜訊總和。繼之，在步驟435計算符元對(如第k+2n符元對第k+3n符元的比例)，進而再到步驟440做下一次判斷。在步驟460中判斷出虛警計數器的值已經大於虛警門檻，則進入步驟499。

步驟465：再次將k設為k+n，再計算第k符元子載波的雜訊總和。

步驟470：計算先前所計算之符元子雜訊總和對步驟465所計算的子雜訊總和之比例。

步驟475：判斷步驟470所得之比例是否小於第二門檻值。如果小於第二門檻值，表示在設置脈衝干擾旗標之後的某一符元對的比例恢復正常，則流程400進入步驟480。否則，流程400進入步驟490。

步驟480：增加測試計數器的值。

步驟485：判斷測試計數器的值是否大於一清除門檻值。如果為是，則表示在設置脈衝干擾旗標之後已經有若干對符元的比例恢復正常，則流程進入步驟499。反之，回到步驟465。

步驟490：將測試計數器歸零。

步驟499：清除脈衝干擾旗標。無論先前脈衝干擾旗標是否被設置，在此步驟當中，一律清除脈衝干擾旗標。

請參考第五圖所示，其為本發明一實施例的一接收器500的一方塊示意圖。該接收器500係用於接收正交頻分多址形式傳輸的信號，其包含有接收器前端(front end)510、記憶體模組520、與處理模組530。接收器前端510可以包含有天線、類比數位轉換器、取樣器、快速傅立葉轉換器等等電路，其可用於解析出個別的符元，存儲在記憶體模組520內。

處理模組530包含一雜訊計算模組532、一比例計算模組534、與一判斷模組536。上述的處理模組530係可以用於執行第三圖與第四圖所示的流程300至流程400。在一實施例中，雜訊計算模組532係用於執行流程300的步驟310與320。比例計算模組534係用於執行流程300的步驟330。判斷模組536係用於執行流程300的步驟340至360。

在另一實施例中，雜訊計算模組532係用於執行流程400的步驟410、420、430與465。比例計算模組534係用於執行流程400的步驟420、435與470。判斷模組536係用於執行流程400的其餘步驟。上述的記憶體模組520更用於紀錄流程400所需的各個計數器與門檻值。

本領域的普通技術人員可以理解到，上述的處理模組530可以使用軟體、硬體、或是軟體與硬體配合的方式實現，本發明並不限定處理模組530的實作方式。

總上所述，本發明的主要精神之一，在於透過利用前後符元的子載波雜訊比例，判斷前符元是否遭到脈衝干擾，進而將遭到脈衝干擾的符元進行特殊處理。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的申請專利範圍；凡其他為脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改 變或修飾，均應包括在下述的申請專利範圍。

300‧‧‧流程

310~360‧‧‧步驟

Claims (22)

1. 一種正交頻分多址信號的接收方法，包含：計算一第一符元的一子載波雜訊；計算一第二符元的一子載波雜訊；計算該第一符元對該第二符元的子載波雜訊之一第一比例；判斷該第一比例是否大於一預設第一門檻值；以及當該第一比例大於該第一門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。
2. 如申請專利範圍第1項的接收方法，其中上述之子載波所載的內容包含導頻信號以及資料信號至少之一。
3. 如申請專利範圍第1項的接收方法，其中上述之子載波雜訊為該第一符元與該第二符元的下列其中之一的雜訊總和：全部子載波；單一子載波；以及全部子載波之一部分。
4. 如申請專利範圍第1項的接收方法，其中上述之第二符元為該第一符元之後的第n個符元，n為大於或等於一的正整數。
5. 如申請專利範圍第1項的接收方法，其中上述之脈衝干擾包含多個突波，突波之間的間隔時間大於該第一符元與該第二符元的間隔時間。
6. 如申請專利範圍第1項的接收方法，其中當該第一比例大於該第一門檻值時，更包含：計算一第三符元的一子載波雜訊，其中該第三符元為該第二符元之後的符元；計算該第二符元對該第三符元的子載波雜訊之一第二比例；判斷該第二比例是否小於一預設第二門檻值；以及當該第一比例大於該第一門檻值且該第二比例小於該第二門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。
7. 如申請專利範圍第6項的接收方法，其中當該第一比例大於該第一門檻值且該第二比例小於該第二門檻值時，更包含：判斷一測試計數是否大於一干擾門檻值；以及當該測試計數大於該干擾門檻值時，設置一脈衝干擾旗標，且認定該第一符元遭到脈衝干擾。
8. 如申請專利範圍第7項的接收方法，其中在設置該脈衝干擾旗標之後，更包含：計算一第四符元的一子載波雜訊，其中該第四符元為該第三符元之後的符元；計算該第三符元對第四符元的子載波雜訊之一第三比例；判斷該第三比例是否小於該第二門檻值； 當該第三比例小於該第二門檻值時，增加該測試計數；判斷該測試計數是否大於一清除門檻；以及當該測試計數大於該清除門檻時，清除該脈衝干擾旗標。
9. 如申請專利範圍第8項的接收方法，更包含：當該第三比例大於該第二門檻值時，歸零該測試計數；以及計算一第五符元的一子載波雜訊，其中該第五符元為該第四符元之後的符元。
10. 如申請專利範圍第7項的接收方法，其中當該第二比例大於該第二門檻值時，更包含：增加一虛警計數；判斷該虛警計數是否大於一虛警門檻；以及當該虛警計數大於該虛警門檻時，清除該脈衝干擾旗標。
11. 如申請專利範圍第6項的接收方法，其中上述之第二門檻值為該第一門檻值的倒數。
12. 一種正交頻分多址信號的接收器，包含：一雜訊計算模組，用於計算一第一符元的一子載波雜訊與一第二符元的一子載波雜訊；一比例計算模組，用於計算該第一符元對該第二符元的子載波雜訊之一 第一比例；以及一判斷模組，用於判斷該比例是否大於一第一門檻值，以及當該第一比例大於該第一門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。
13. 如申請專利範圍第12項的接收器，其中上述之子載波所載的內容包含導頻信號以及資料信號至少之一。
14. 如申請專利範圍第12項的接收器，其中上述之子載波雜訊為該第一符元與該第二符元的下列其中之一的雜訊總和：全部子載波；單一子載波；以及全部子載波之一部分。
15. 如申請專利範圍第12項的接收器，其中上述之第二符元為該第一符元之後的第n個符元，n為大於或等於一的正整數。
16. 如申請專利範圍第12項的接收器，其中上述之包含多個突波，突波之間的間隔時間大於該第一符元與該第二符元的間隔時間。
17. 如申請專利範圍第12項的接收器，其中當該第一比例大於該第一門檻值時， 上述之雜訊計算模組更用於計算一第三符元的一子載波雜訊，其中該第三符元為該第二符元之後的符元；上述之比例計算模組更用於計算該第二符元對該第三符元的子載波雜訊之一第二比例；以及上述之判斷模組更用於：判斷該第二比例是否小於一第二門檻值；以及當該第一比例大於該第一門檻值且該第二比例小於該第二門檻值時，認定該第一符元遭到脈衝干擾。
18. 如申請專利範圍第17項的接收器，其中當該第一比例大於該第一門檻值且該第二比例小於該第二門檻值時，上述之判斷模組更用於：判斷一測試計數是否大於一干擾門檻值；以及當該測試計數大於該干擾門檻值時，設置一脈衝干擾旗標，且認定該第一符元遭到脈衝干擾。
19. 如申請專利範圍第18項的接收器，其中在設置該脈衝干擾旗標之後，上述之雜訊計算模組更用於計算一第四符元的一子載波雜訊，其中該第四符元為該第三符元之後的符元；上述之比例計算模組更用於計算該第三符元對第四符元的子載波雜訊之一第三比例；以及上述之判斷模組更用於：判斷該第三比例是否小於該第二門檻值； 當該第三比例小於該第二門檻值時，增加該測試計數；判斷該測試計數是否大於一清除門檻；以及當該測試計數大於該清除門檻時，清除該脈衝干擾旗標。
20. 如申請專利範圍第19項的接收器，更包含：上述之判斷模組更用於當該第三比例大於該第二門檻值時，歸零該測試計數；以及該雜訊計算模組計算一第五符元的一子載波雜訊，其中該第五符元為該第四符元之後的符元。
21. 如申請專利範圍第18項的接收器，其中當該第二比例大於該第二門檻值時，上述之判斷模組更用於：增加一虛警計數；判斷該虛警計數是否大於一虛警門檻；以及當該虛警計數大於該虛警門檻時，清除該脈衝干擾旗標。
22. 如申請專利範圍第17項的接收器，其中上述之第二門檻值為該第一門檻值的倒數。