TWI646797B - 符號率估計裝置、符號率估計方法與鄰近通道干擾偵測裝置 - Google Patents

符號率估計裝置、符號率估計方法與鄰近通道干擾偵測裝置 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種符號率估計裝置，包含一功率頻譜密度估計單元，用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度；一索引搜尋單元，用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引；一鄰近通道干擾偵測單元，用來偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生一偵測訊號； 一閾值調整單元，用來根據該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值；一索引輸出單元，用來根據該調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引；以及一符號率計算單元，根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。

Description

符號率估計裝置、符號率估計方法與鄰近通道干擾偵測裝置
本發明與一種符號率估計裝置相關，尤與一種適用於衛星通訊標準的符號率估計裝置相關。
在衛星通訊標準中，例如第一代數位視訊廣播-衛星(digital video broadcasting – satellite, DVB-S)標準、第二代數位視訊廣播-衛星(digital video broadcasting – satellite 2,DVB-S2)標準與第二代數位視訊廣播-衛星擴充(DVB-S2 extensino, DVB-S2X)標準，接收端為了解調變接收訊號，需估計傳送端使用的符號率(symbol rate)。然而，當接收訊號包含鄰近通道干擾(adjacent channel interference，ACI)時，接收端可能會錯誤地估計符號率。
因此，本發明之目在於提供一種可降低鄰近通道干擾影響的符號率估計裝置與方法。
本發明揭露一種符號率估計裝置，包含一功率頻譜密度估計單元，用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率；一索引搜尋單元，用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引；一鄰近通道干擾偵測單元，用來偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生一偵測訊號；一閾值調整單元，用來根據代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值；一索引輸出單元，用來根據該調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引；以及一符號率計算單元，根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。
本發明另揭露一種符號率估計方法，包含估計一輸入訊號之一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率；搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引；偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生一偵測訊號；根據代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值；根據該調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引；以及根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。
本發明另揭露一種鄰近通道干擾偵測裝置，包含一功率頻譜密度估計單元，用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率；一截止頻率索引搜尋單元，用來找出該功率頻譜密度中一截止頻率索引；以及一累計單元，用來累計該截止頻率索引接下來之複數個連續索引，其所對應功率均大於該截止功率的一索引數量；以及一檢查單元，用來檢查該索引數量是否等於一預設索引數量閾值，以產生一控制訊號；一輸出單元，用來根據該控制訊號，輸出代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的一偵測訊號。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
以下說明內容之用語是參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋是以本說明書之說明或定義為準。
本發明之揭露內容包含裝置與方法，該裝置之部分元件單獨而言可能為已知元件，在不影響揭露與可實施性之要求的前提下，以下說明對於個別已知元件的細節將予以節略。另外，本發明之方法可以是軟體及/或韌體之形式，可藉由本發明之裝置或其等效裝置來執行。
第1圖為一符號率估計裝置10之方塊圖。符號率估計裝置10包含一功率頻譜密度估計單元11、一索引搜尋單元12、一索引輸出單元13以及一符號率計算單元14。
功率頻譜密度估計單元11用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度(power spectrum density，PSD)。在一實施例中，功率頻譜密度估計單元11先對輸入訊號S in進行傅立葉轉換以產生一轉換後訊號，再根據該轉換後訊號估計輸入訊號S in的功率頻譜密度PSD。第2圖為輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖，其橫軸代表頻率索引，縱軸代表功率，該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率，因此根據功率頻譜密度PSD可得知每一頻率索引所對應之功率。
索引搜尋單元12用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引(cut-off frequency index)。請參考第2圖，在一實施例中，索引搜尋單元12找出該功率頻譜密度PSD中之一最大功率P max，並據以找出對應於最大功率P max之一最大功率頻率索引I max，如第2圖所示。此外，索引搜尋單元12還會找出該功率頻譜密度PSD中之一截止功率P co(cut-off power)，該截止功率P co例如之一3db、6db或9db截止功率，如第2圖所示。接著，索引搜尋單元12從最大功率頻率索引I max開始，往右找出截止功率P co所對應之頻率索引作為一截止頻率索引I co_r1，如第2圖所示，並將截止頻率索引I co_r1存入索引輸出單元13中之一暫存器(圖未示)。
索引輸出單元13根據一索引數量閾值，輸出該截止頻率索引。在一實施例中，索引輸出單元13判斷截止頻率索引I co_r1右邊之一頻率索引I co_r1_1所對應之功率是否小於截止功率P co，若頻率索引I co_r1_1所對應之功率小於截止功率P co，則將一索引數量N1加1，其中索引數量N1的起始值為0，亦即N1=0+1=1。接著，索引輸出單元13檢查索引數量N1是否等於一索引數量閾值Nth1，索引數量閾值Nth1例如可儲存於索引輸出單元13之一暫存器(圖未示)。若索引數量N1小於一索引數量閾值Nth1，索引輸出單元14繼續判斷截止頻率索引I co_r1_1右邊之一頻率索引I co_r1_2(圖未示)所對應之功率是否小於截止功率P co，若頻率索引I co_r1_2所對應之功率小於截止功率P co，則將索引數量N1加1，亦即N1=1+1=2，直到索引數量N1等於一索引數量閾值Nth1，例如N1=Nth1=2000，索引輸出單元13輸出儲存於暫存器中之截止頻率索引I co_r1給符號率計算單元14。
相似地，索引搜尋單元12從最大功率頻率索引I max開始，往左找出截止功率P co所對應之頻率索引作為一截止頻率索引Ico_l1，如第2圖所示。接著，索引輸出單元13檢查截止頻率索引I co_l1左邊之頻率索引I co_l1_1~ I co_l1_Nth1所對應的功率均小於截止功率P co後，輸出最大功截止頻率索引I co_l1給符號率計算單元14。
符號率計算單元14根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。在一實施例中，符號率計算單元14根據截止頻率索引I co_r1、I co_l1估計輸入訊號S in之一符號率SR，舉例來說，符號率SR可用下式來計算：
SR= ((I co_r1– I co_11)/FFT_size)*Fs
其中，FFT_size為功率頻譜密度估計單元11對輸入訊號S in進行傅立葉轉換時之解析度，Fs為接收端對輸入訊號S in進行取樣時之一取樣頻率(sampling rate)。
請注意，功率頻譜密度估計單元11、索引搜尋單元12、索引輸出單元13以及符號率計算單元14通常可由專用硬體電路實現，但亦可由軟體程式來實現。此外，功率頻譜密度估計單元11、索引搜尋單元12、索引輸出單元13以及符號率計算單元14的各種軟硬體實現方式，係為本領域熟知該項技藝者之通常知識，因此在此不予贅述。
第3圖為包含鄰近通道干擾之輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖。當輸入訊號包含鄰近通道干擾，其功率頻譜密度PSD可能會如第3圖所示。在真正截止頻率索引I co_r1右邊，其對應的功率小於截止功率Pc的頻率索引的數量N1’未達索引數量閾值Nth1(例如，N1’=1500、Nth1=2000)，導致索引輸出單元13不會輸出真正截止頻率索引I co_r1，而可能會輸出錯誤的截止頻率索引I co_r1’，造成後續符號率計算單元14根據錯誤的截止頻率索引I co_r1’估計該輸入訊號之符號率，而得到不正確的符號率。
第4圖為本發明實施例一符號率估計裝置40之方塊圖。符號率估計裝置40包含一功率頻譜密度估計單元41、一索引搜尋單元42、一索引輸出單元43、一符號率計算單元44、一鄰近通道干擾偵測單元45以及一閾值調整單元46。第5圖為本發明實施例一符號率估計方法之流程圖50。請一併參考第4圖與第5圖，其中功率頻譜密度估計單元41用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度(步驟S510)，索引搜尋單元42用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引(步驟S520)。關於功率頻譜密度估計單元41、索引搜尋單元42、索引輸出單元43與符號率計算單元44的詳細說明，可分別參考上述關於功率頻譜密度估計單元11、索引搜尋單元12、索引輸出單元13與符號率計算單元44的詳細說明，在此不再重複說明。
鄰近通道干擾偵測單元45，用以偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生一偵測訊號(步驟S530)。第6圖為本發明實施例一鄰近通道干擾偵測單元45之示意圖。在一實施例中，通道干擾偵測單元45包含一累計單元451、一檢查單元452以及一輸出單元453。第7圖為包含鄰近通道干擾之輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖，請一併參考第6圖與第7圖，累計單元451用來累計截止頻率索引I co_l接下來其所對應功率大於截止功率P co之頻率索引的一索引數量N I2；更詳細地說，累計單元451判斷截止頻率索引I co_r2右邊之一頻率索引I co_r2_1所對應之功率是否大於截止功率P co，若頻率索引I co_r2_1所對應之功率大於截止功率P co，則將索引數量N2加1，其中索引數量N2的起始值為0，亦即N2=0+1=1。接著，檢查單元452檢查索引數量N2是否等於一索引數量閾值Nth2，若索引數量N2小於一索引數量閾值Nth2，累計單元451繼續判斷截止頻率索引I co_r2_1右邊之一頻率索引I co_r2_2所對應之功率是否大於截止功率P co，若頻率索引I co_r2_2所對應之功率大於截止功率P co，則將索引數量N2加1，亦即N2=1+1=2，直到索引數量N2等於索引數量閾值Nth2，例如N2=Nth2=2000，檢查單元452輸出一控制訊號S ctrl給輸出單元453。輸出單元453根據控制訊號S ctrl輸出代表輸入訊號S in包含鄰近通道干擾的一偵測訊號S ACI給閾值調整單元46。
請注意，本發明之鄰近通道干擾偵測單元45並不限於第6圖所示之實施例，在其他實施例中，鄰近通道干擾偵測單元45可利用其他方法來偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生該偵測訊號。
閾值調整單元46根據代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值(步驟S540)。在一實施例中，閾值調整單元46根據偵測訊號S ACI，降低索引輸出單元43據以輸出截止頻率索引之索引數量閾值Nth1，以產生一調整後索引數量閾值Nth1’(例如Nth1=2000、Nth1’=1000)。接著，索引輸出單元43根據調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引(步驟S550)。舉例來說，請參閱第8圖，即使在真正截止頻率索引I co_r右邊，其對應的功率小於截止功率P c的頻率索引的數量N1’，因鄰近通道干擾的影響下降(例如N1’=1500)，由於頻率索引數量N1’還是大於閾值調整單元46輸出調整後之索引數量閾值Nth1’(例如Nth1’=1000)，索引輸出單元43仍可輸出真正的截止頻率索引I co_r1。如此一來，符號率計算單元44亦可根據截止頻率索引I co_r1，正確地計算出輸入訊號S in的符號率SR(步驟S560)。
在一實施例中，截止功率P co例如為3db截止功率；換句話說，鄰近通道干擾偵測單元45係根據3db截止功率來產生偵測訊號S ACI，以控制閾值調整單元46調整索引輸出單元43據以輸出3db截止頻率索引的一索引數量閾值。然而，本發明並不以此為限，在另一實施例中，鄰近通道干擾偵測單元45係根據3db截止功率來產生偵測訊號S ACI，以控制閾值調整單元46調整索引輸出單元43據以輸出6db或9db截止頻率索引的一索引數量閾值。
第9圖為本發明實施例一鄰近通道干擾偵測裝置90之方塊圖。鄰近通道干擾偵測裝置90包含一功率頻譜密度估計單元91、一索引搜尋單元92、一累計單元93、一檢查單元94以及一輸出單元95。功率頻譜密度估計單元91用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度；索引搜尋單元92用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引；累計單元93用來累計該截止頻率索引接下來其所對應功率大於該截止功率之頻率索引的一索引數量；檢查單元94用來檢查該索引數量是否等於一預設索引數量閾值，以產生一控制訊號；輸出單元95用來根據該控制訊號，輸出代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的一偵測訊號。關於功率頻譜密度估計單元91、索引搜尋單元92、累計單元93、檢查單元94以及輸出單元95的詳細說明，可分別參考上述關於功率頻譜密度估計單元11、索引搜尋單元12、累計單元451、檢查單元452以及輸出單元453的詳細說明，在此不再重複說明。
綜上所述，本發明透過當偵測到輸入訊號中有鄰近通道干擾時，降低索引輸出單元據以輸出截止頻率索引之索引數量閾值，來提高符號率估計裝置的準確率。
雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
10、40‧‧‧符號率估計裝置
11、41、91‧‧‧功率頻譜密度估計單元
12、42、92‧‧‧索引搜尋單元
13、43‧‧‧索引輸出單元
14、44‧‧‧符號率計算單元
45‧‧‧鄰近通道干擾偵測單元
46‧‧‧閾值調整單元
451、93‧‧‧累計單元
452、94‧‧‧檢查單元
453、95‧‧‧輸出單元
90‧‧‧鄰近通道干擾偵測裝置
Sin‧‧‧輸入訊號
PSD‧‧‧功率頻譜密度
Pco‧‧‧截止功率
Ico_r1、Ico_l1、Ico_r1’、Ico_r2‧‧‧截止頻率索引
SR‧‧‧符號率
Pmax‧‧‧最大功率
Imax‧‧‧最大功率頻率索引
SACI‧‧‧偵測訊號
Nth1’‧‧‧調整後索引數量閾值
N2‧‧‧索引數量
Sctrl‧‧‧控制訊號
Ico_r1_1、Ico_r1_Nth1、Ico_l1_1、Ico_l1_Nth1‧‧‧頻率索引
Ico_r1_N1’‧‧‧頻率索引
Ico_r2_1、Ico_r2_2、Ico_r2_Nth2‧‧‧頻率索引
Ico_r1_Nth1’、Ico_r1_N1’‧‧‧頻率索引
〔圖1〕一符號率估計裝置之方塊圖。 〔圖2〕輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖。 〔圖3〕包含鄰近通道干擾之輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖。 〔圖4〕本發明實施例一符號率估計裝置之方塊圖。 〔圖5〕本發明實施例一符號率估計方法之流程圖。 〔圖6〕本發明實施例一鄰近通道干擾偵測單元之示意圖。 〔圖7〕包含鄰近通道干擾之輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖。 〔圖8〕包含鄰近通道干擾之輸入訊號之一功率頻譜密度範例之示意圖。 〔圖9〕本發明實施例一鄰近通道干擾偵測裝置之方塊圖。

Claims (9)

  1. 一種符號率(symbol rate)估計裝置，包含： 一功率頻譜密度(power spectrum density，PSD)估計單元，用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率； 一索引搜尋單元，用來搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引(cut-off frequency index)； 一鄰近通道干擾(adjacent channel interference，ACI)偵測單元，用來偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生一偵測訊號； 一閾值調整單元，用來根據代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值； 一索引輸出單元，用來根據該調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引；以及 一符號率計算單元，根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之符號率估計裝置，其中該閾值調整單元係藉由降低該索引數量閾值來調整該索引數量閾值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之符號率估計裝置，其中該鄰近通道干擾偵測單元包括： 一累計單元，用來累計該截止頻率索引接下來，其所對應功率大於該截止功率之頻率索引的一索引數量；以及 一檢查單元，用來檢查該索引數量是否等於一預設索引數量閾值； 一輸出單元，當該索引數量等於該預設索引數量閾值時，輸出代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之符號率估計裝置，其中該截止頻率索引對應於該功率頻譜密度之一3db功率。
  5. 一種符號率(symbol rate)估計方法，包含： 估計一輸入訊號之一功率頻譜密度(power spectrum density，PSD)，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率； 搜尋該功率頻譜密度中一截止頻率索引(cut-off frequency index)； 偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾(adjacent channel interference，ACI)，以產生一偵測訊號； 根據代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號，產生一調整後索引數量閾值； 根據該調整後索引數量閾值，輸出該截止頻率索引；以及 根據該截止頻率索引，計算該輸入訊號之一符號率。
  6. 如申請專利範圍5所述之符號率估計方法，其中調整該索引數量閾值之步驟包括： 降低該索引數量閾值。
  7. 如申請專利範圍5所述之符號率估計方法，其中偵測該輸入訊號是否包含鄰近通道干擾，以產生該偵測訊號之步驟包括： 累計該截止頻率索引接下來，其所對應功率大於該截止功率之頻率索引的一索引數量；以及 檢查該索引數量是否等於一預設索引數量閾值； 當該索引數量等於該預設索引數量閾值時，輸出代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的該偵測訊號。
  8. 如申請專利範圍5所述之符號率估計方法，其中該截止頻率索引對應於該功率頻譜密度之一3db功率。
  9. 一種鄰近通道干擾(adjacent channel interference，ACI)偵測裝置，包含： 一功率頻譜密度(power spectrum density，PSD)估計單元，用來估計一輸入訊號之一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含複數個頻率索引，分別對應於複數個功率； 一截止頻率索引搜尋單元，用來找出該功率頻譜密度中一截止頻率索引(cut-off frequency index)；以及 一累計單元，用來累計該截止頻率索引接下來之複數個連續索引，其所對應功率均大於該截止功率的一索引數量；以及 一檢查單元，用來檢查該索引數量是否等於一預設索引數量閾值，以產生一控制訊號； 一輸出單元，用來根據該控制訊號，輸出代表該輸入訊號包含鄰近通道干擾的一偵測訊號。
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Symbol Rate Estimation with Inverse Fourier Transforms^&rn^Markus Flohberger; Wolfgang Kogler; Wilfried Gappmair; Otto Koudelka, 2006 International Workshop on Satellite and Space Communications, Year 2006 Pages 110 – 113, Cited by Papers (9) IEEE Conferences^&rn^
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