TWI403161B - 頻譜雜訊偵測方法 - Google Patents

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Description

頻譜雜訊偵測方法
本發明是有關於一種頻譜雜訊偵測方法，且特別是有關於一種高效率之頻譜雜訊偵測方法。
衛星電視廣播是由設置在赤道上空的地球同步衛星，先接收地面電視台的射頻訊號，然後再轉發到地球上指定的區域，由地面上的設備接收供電視機收看。近年來數位衛星電視(例如歐洲為主的DVB-S)發展迅速，其係利用地球同步衛星直接將數位編碼壓縮的射頻訊號傳輸到用戶端。其中，用戶端的接收器在接收射頻訊號後需進行盲掃(blind scan)以進行頻道搜尋。然而，射頻訊號除了頻道訊號外還包括很多雜訊。因此，在進行盲掃時，接收器中的解調器須在對雜訊進行解調後才能判斷出解調後的訊號非為頻道訊號而是雜訊。如此一來，將導致頻道搜尋的效率大幅降低，進而影響到接收器的整體效能。
本發明係有關於一種頻譜雜訊偵測方法，藉由簡單的判斷方法找出頻譜雜訊，故得以預先排除頻譜雜訊而提高接收器的整體效能。
根據本發明之第一方面，提出一種頻譜雜訊偵測方法，包括下列步驟。切割一頻域訊號的頻譜為多個頻譜區塊，並計算每一個頻譜區塊的平均值及此些頻譜區塊的總體平均值。依據總體平均值決定排序由小到大之一中斷臨界值、一頻寬檢查臨界值、一變動下限值及一變動上限值。檢查此些平均值是否大於中斷臨界值。若此些平均值都大於中斷臨界值，則檢查此些平均值是否介於變動下限值及變動上限值之間，並依據頻寬檢查臨界值得到對應此些頻譜區塊的一估測頻寬，且檢查估測頻寬的中心頻率是否接近頻域訊號的頻譜的中心頻率及估測頻寬是否大於一預定頻寬。若此些平均值介於變動下限值及變動上限值之間的個數超過一預設值，且估測頻寬的中心頻率接近頻域訊號的頻譜的中心頻率及估測頻寬大於預定頻寬，則判斷頻域訊號為一雜訊。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明提出一種頻譜雜訊偵測方法，藉由簡單的判斷方法找出頻譜雜訊，故得以預先排除頻譜雜訊而提高接收器的整體效能。
請參照第1圖，其繪示依照本發明較佳實施例之接收器之功能方塊圖。接收器100包括一調諧器(tuner)110、一解調器(demodulator)120及其後端電路(未繪示於圖)。解調器120例如包括一直流偏移消除(DC offset cancellation)單元122、一濾波器組(filter banks)124、一時脈回復(timing recovery)單元126、一匹配濾波器(match filter)128、一載波回復(carrier recovery)單元130、一前向錯誤更正(FEC)單元132、一自動增益控制器(AGC)136等諸多電路元件以及一雜訊偵測器140。在傳統的作法中，解調器120須在雜訊經由諸多電路元件122~132處理後才能判斷出解調出來的訊號非為頻道訊號而是雜訊，再加以摒棄，導致頻道搜尋的效率大幅降低。然而，本實施例中之解調器120利用雜訊偵測器140判斷所接收的訊號是否為頻道訊號或雜訊，故得以預先排除雜訊而提高接收器100的整體效能。
請參照第2圖，其繪示依照本發明較佳實施例之頻譜雜訊偵測方法之流程圖。於步驟S200中，切割一頻域訊號的頻譜為多個頻譜區塊，並計算每一個頻譜區塊的平均值及此些頻譜區塊的總體平均值。其中，頻域訊號例如為射頻訊號經調諧器110降頻後再經快速傅立葉轉換或離散傅立葉轉換等處理而得到，並不限制。接下來茲假定頻域訊號的頻譜被切割為32個頻譜區塊為例做說明，然並不限於此。於步驟S200中實質上係計算每一個頻譜區塊的振幅平均而得到32個平均值M1 ~M32 並分別儲存於32個緩衝器。之後，再從緩衝器中將平均值M1 ~M32 讀出並計算得到總體平均值Mav =(M1 +M2 +……+M31 +M32 )/32。
於步驟S210中，依據總體平均值Mav 決定排序由小到大之一中斷臨界值(cut-off threshold)、一頻寬檢查臨界值(bandwidth check threshold)、一變動下限值(variance lower bound)及一變動上限值(variance upper bound)。其中，中斷臨界值例如為總體平均值Mav 的0.2倍，頻寬檢查臨界值例如為總體平均值Mav 的0.8倍，變動下限值例如為總體平均值Mav 的0.9倍，變動上限值例如為總體平均值Mav 的1.1倍，但並不限於此。決定中斷臨界值、頻寬檢查臨界值、變動下限值及變動上限值的依據將詳述於後。
於步驟S220中，檢查32個平均值M1 ~M32 是否大於中斷臨界值。若平均值M1 ~M32 之任一小於或等於中斷臨界值，則進入步驟S225，判斷頻域訊號為一頻道訊號。若平均值M1 ~M32 都大於中斷臨界值，則分別進行步驟S230及步驟S250。於步驟S230中，依據頻寬檢查臨界值得到對應的一估測頻寬。步驟S230係先依序檢查平均值M1 ~M32 是否大於頻寬檢查臨界值。當平均值M1 ~M32 之一第一次大於頻寬檢查臨界值，此平均值為一第一平均值，且其對應的頻譜區塊被定義為一起始區塊。
之後，當第一平均值後之平均值之一第一次小於頻寬檢查臨界值，則此平均值為一第二平均值，且其對應的頻譜區塊被定義為一結束區塊。之後，依據起始區塊及結束區塊決定估測頻寬，並求出估測頻寬的中心頻率。當求出估測頻寬的中心頻率後，進入步驟S240，檢查估測頻寬的中心頻率是否接近頻域訊號的頻譜的中心頻率及估測頻寬是否大於一預定頻寬。若估測頻寬的中心頻率偏離頻域訊號的頻譜的中心頻率或是估測頻寬小於預定頻寬，則進入步驟S225，判斷頻域訊號為一頻道訊號。
此外，於步驟S250中，檢查平均值M1 ~M32 介於變動下限值及變動上限值之間的個數是否超過一預設值。若平均值M1 ~M32 介於變動下限值及變動上限值之間的個數未超過預設值，則進入步驟S225，判斷頻域訊號為一頻道訊號。若於步驟S240中，估測頻寬的中心頻率被判斷為接近頻域訊號的頻譜的中心頻率且估測頻寬被判斷大於預定頻寬，且於步驟S250中，平均值M1 ~M32 介於變動下限值及變動上限值之間的個數被判斷為超過預設值，則進入步驟S260，判斷頻域訊號為一雜訊。
接下來茲說明步驟S210中決定中斷臨界值、頻寬檢查臨界值、變動下限值及變動上限值的依據。請參照第3A~3D圖，第3A圖繪示頻道訊號之一例之頻譜示意圖，第3B圖繪示雜訊之一例之頻譜示意圖，第3C圖繪示依照本發明較佳實施例之頻道訊號的頻譜區塊平均值示意圖，第3D圖繪示依照本發明較佳實施例之雜訊的頻譜區塊平均值示意圖。由於頻道訊號才有止帶(stop band)的存在，而雜訊則無，是故中斷臨界值CB於本實施例中係被設定為總體平均值Mav 的0.2倍。若平均值之任一小於中斷臨界值CB，對應的頻譜區塊可被視為止帶，故頻域訊號可被判斷為頻道訊號。
此外，觀察第3A~3D圖可以得知，雜訊的多個平均值大部份會接近總體平均值Mav ，反之，頻道訊號的多個平均值變動較大而不一定接近總體平均值Mav 。是故，於本實施例中，變動下限值Lb被設定為總體平均值Mav 的0.9倍，變動上限值Ub被設定為總體平均值Mav 的1.1倍，如此一來，即可藉由檢視介於變動下限值Lb及變動上限值Ub的平均值的個數簡易地判斷頻域訊號是否為頻道訊號。
此外，請參照第4圖，其繪示依照本發明較佳實施例之估測頻寬之示意圖。觀察第3A及3C圖可以得知，雜訊的頻譜幾乎佔滿整個頻域訊號的頻寬，而頻道訊號則否。於第4圖中，藉由找到第一次大於頻寬檢查臨界值的平均值，及其後第一次小於頻寬檢查臨界值的平均值，即可求出估測頻寬ESBW，並求出估測頻寬ESBW的中心頻率fe 。之後，檢查估測頻寬ESBW的中心頻率fe 是否接近頻域訊號的頻譜的中心頻率fc 及估測頻寬ESBW是否大於預定頻寬。若估測頻寬ESBW的中心頻率fe 接近頻域訊號的頻譜的中心頻率fc 且估測頻寬ESBW大於預定頻寬，則頻域訊號即為一雜訊。由第3A~3D圖亦可以觀察得到，頻道訊號的估測頻寬ESBW的中心頻率fe1 及fe2 係偏離頻域訊號的頻譜的中心頻率fc ，而中心頻率fe3 雖然接近頻譜的中心頻率fc ，但中心頻率fe3 對應的估測頻寬ESBW實質上係小於預定頻寬，故不會產生誤判。此外，雜訊的估測頻寬ESBW的中心頻率fe4 卻接近頻域訊號的頻譜的中心頻率fc ，且雜訊的估測頻寬ESBW大於預定頻寬。
是故，藉由頻域訊號的多個頻譜區塊的平均值，與中斷臨界值、頻寬檢查臨界值、變動下限值及變動上限值間的相對關係，本實施例之雜訊偵測器140可以預先排除頻譜雜訊而避免解調器120對雜訊進行不要的處理而浪費整體效能。
本發明上述實施例所揭露之頻譜雜訊偵測方法，具有多項優點，以下僅列舉部分優點說明如下：本發明之頻譜雜訊偵測方法，藉由頻域訊號的多個頻譜區塊的平均值，與中斷臨界值、頻寬檢查臨界值、變動下限值及變動上限值間的相對關係，預先判斷所接收的訊號是否為頻道訊號或雜訊，故得以預先排除頻譜雜訊而提高接收器的整體效能。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．接收器
110．．．調諧器
120．．．解調器
122．．．直流偏移消除單元
124．．．濾波器組
126．．．時脈回復單元
128．．．匹配濾波器
130．．．載波回復單元
132．．．前向錯誤更正單元
136．．．自動增益控制器
140．．．雜訊偵測器
第1圖繪示依照本發明較佳實施例之接收器之功能方塊圖。
第2圖繪示依照本發明較佳實施例之頻譜雜訊偵測方法之流程圖。
第3A圖繪示頻道訊號之一例之頻譜示意圖。
第3B圖繪示雜訊之一例之頻譜示意圖。
第3C圖繪示依照本發明較佳實施例之頻道訊號的頻譜區塊平均值示意圖。
第3D圖繪示依照本發明較佳實施例之雜訊的頻譜區塊平均值示意圖。
第4圖繪示依照本發明較佳實施例之估測頻寬之示意圖。

Claims (8)

  1. 一種頻譜雜訊偵測方法，包括：切割一頻域訊號的頻譜為複數個頻譜區塊，並計算每一個頻譜區塊的平均值及該些頻譜區塊的總體平均值；依據該總體平均值決定排序由小到大之一中斷臨界值、一頻寬檢查臨界值、一變動下限值及一變動上限值；檢查該些平均值是否大於該中斷臨界值；若該些平均值都大於該中斷臨界值，則檢查該些平均值是否介於該變動下限值及該變動上限值之間，並依據該頻寬檢查臨界值得到對應該些頻譜區塊的一估測頻寬，且檢查該估測頻寬的中心頻率是否接近該頻域訊號的頻譜的中心頻率及該估測頻寬是否大於一預定頻寬；以及若該些平均值介於該變動下限值及該變動上限值之間的個數超過一預設值，且該估測頻寬的中心頻率接近該頻域訊號的頻譜的中心頻率及該估測頻寬大於該預定頻寬，則判斷該頻域訊號為一雜訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，其中該中斷臨界值為該總體平均值的0.2倍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，其中該頻寬檢查臨界值為該總體平均值的0.8倍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，其中該變動下限值為該總體平均值的0.9倍，該變動上限值為該總體平均值的1.1倍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，更包括：若該些平均值之任一小於或等於該中斷臨界值，則判斷該頻域訊號為一頻道訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，更包括：依序檢查該些平均值是否大於該頻寬檢查臨界值；當該些平均值之一第一平均值大於該頻寬檢查臨界值，則定義該第一平均值對應的頻譜區塊為一起始區塊；當接續於該第一平均值後之該些平均值之一第二平均值小於該頻寬檢查臨界值，則定義該第二平均值對應的頻譜區塊為一結束區塊；以及依據該起始區塊及該結束區塊決定該估測頻寬，並求出該估測頻寬的中心頻率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，更包括：若該些平均值介於該變動下限值及該變動上限值之間的個數未超過該預設值，則判斷該頻域訊號為一頻道訊號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之頻譜雜訊偵測方法，更包括：若該估測頻寬的中心頻率偏離該頻域訊號的頻譜的中心頻率，或該估測頻寬小於該預定頻寬，則判斷該頻域訊號為一頻道訊號。
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