TWI651000B - 應用於顯示裝置的電路及相關的訊號處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種應用於一顯示裝置的電路，其包含有一第一雜訊變異數估測電路、一脈衝式干擾判斷電路、一第二雜訊變異數估測電路以及一選擇電路，其中該第一雜訊變異數估測電路用以計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數；該脈衝式干擾判斷電路根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果；該第二雜訊變異數估測電路用以根據該輸入訊號以計算出一第二雜訊變異數；以及該選擇電路該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一。

Description

應用於顯示裝置的電路及相關的訊號處理方法
本發明係有關於顯示裝置內部的訊號處理，尤指一種應用於顯示裝置的脈衝式干擾偵測電路及相關的訊號處理方法。
在第二代數位行動電視標準(DVB-T2)中，脈衝式干擾(impulsive interference)被視為一種嚴重影響影像顯示的問題，其中脈衝式干擾係具有突發性及週期性的強大振幅，且通常由周遭環境所產生，例如運轉中的洗衣機、洗碗機、以及呼嘯而過的汽車…等等。而由於脈衝式干擾的影響，訊噪比估測電路在計算訊噪比的過程中可能會因為雜訊變異數的偏差而造成失真，進而造成後續訊號處理上的錯誤。
因此，本發明的目的之一在於提出一種計算出雜訊變異數的方法，其可以在有脈衝式干擾的情形下仍然可以輸出較為正確的雜訊變異數，以解決先前技術中的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露一種應用於一顯示裝置的電路，其包含有一第一雜訊變異數估測電路、一脈衝式干擾判斷電路、一第二雜訊變異數估測電路以及一選擇電路，其中該第一雜訊變異數估測電路用以計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數；該脈衝式干擾判斷電路根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果；該第二雜訊變異數估測電路用以根據該輸入訊號以計算出一第二雜訊變異數；以及該選擇電路該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種應用於一顯示裝置的訊號處理方法，其包含有：計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數；根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果；計算出該輸入訊號的一第二雜訊變異數；以及根據該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一。
第1圖為根據本發明一實施例之應用在一顯示裝置的一電路100的方塊圖。如第1圖所示，第1圖包含了一第一雜訊變異數估測電路110、一脈衝式干擾判斷電路112、一第二雜訊變異數估測電路120以及一選擇電路124。在本實施例中，電路100設置於電視或是電視機上盒中且符合第二代數位行動電視標準(DVB-T2)的接收器中，且接收器所接收之訊號係採用正交分頻多工(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)的調變方法。
在電路100的操作中，第一雜訊變異數估測電路110會根據一輸入訊號 Vin以計算出一第一雜訊變異數 ，且脈衝式干擾判斷電路112根據第一雜訊變異數 來判斷輸入訊號 Vin是否具有脈衝式干擾。具體來說，在本實施例中，輸入訊號 Vin係為一頻域訊號，該頻率訊號包含了多個符元(symbol)，且第一雜訊變異數估測電路110根據每一個符元中的多個導引訊號單元(pilot cell)來計算出第一雜訊變異數 ，其中的下標“n”代表著符元編號，具體的實施方式將在後續的揭露內容中有詳細的敘述；在計算出第一雜訊變異數 之後，脈衝式干擾判斷電路112判斷第一雜訊變異數 是否大於一臨界值來判斷輸入訊號 Vin是否有脈衝式干擾，以產生一偵測結果Vc。舉例來說，若是第一雜訊變異數大於該臨界值，則判斷輸入訊號 Vin具有脈衝式干擾，反之則判斷輸入訊號 Vin沒有脈衝式干擾。
關於第二雜訊變異數估測電路120，其會根據輸入訊號Vin的多個觀察數值 、一估測通道響應 以及輸入訊號Vin的多個理想值 ，以即時地計算出一第二雜訊變異數 ，其中的下標“n”代表著符元編號，下標“k” 代表著載波編號。在一實施例中第二雜訊變異數 的計算方式為： ，其中 即為第n個符元第k個載波的雜訊變異數統計值。
需注意的是，由於第一雜訊變異數 是特別針對判斷輸入訊號 Vin是否有脈衝式干擾所計算出來的，因此第一雜訊變異數 可以充分反映出脈衝式干擾的影響；相對來說，第二雜訊變異數 係分別針對第n個符元第k個載波的觀察數值 與估測通道響應 與理想值 乘積之間的差異來計算，故無法確實反映出脈衝式干擾的影響。因此，本實施例中的選擇電路124可以根據偵測結果Vc來選擇輸出第一雜訊變異數 或是第二雜訊變異數 以供後續使用。具體來說，當偵測結果Vc指出輸入訊號Vin具有脈衝式干擾時，選擇電路124輸出第一雜訊變異數 ；而當偵測結果Vc指出輸入訊號Vin不具有脈衝式干擾時，選擇電路124輸出第二雜訊變異數 。
如上所述，由於選擇電路124可以根據輸入訊號Vin是否存在脈衝式干擾而輸出最適合的雜訊變異數，因此可以確實解決先前技術中在計算訊噪比的過程中可能會因為雜訊變異數的偏差而造成失真，進而造成後續訊號處理上錯誤的問題。
第2圖為根據本發明另一實施例之應用在一顯示裝置的一電路200的方塊圖。電路200與第1圖所示之電路100的差異在於第二雜訊變異數估測電路220包含了計算電路222以及濾波器226，其中計算電路222的操作相同於第1圖所示的第二雜訊變異數估測電路120而其餘元件的操作均相同於第1圖之具有相同名稱的元件，因此以下僅針對濾波器226的部分來描述。
在電路200中，濾波器226可以將計算電路222所計算出的雜訊變異數作濾波操作(即，平滑處理)。舉例來說，第二雜訊變異數 可以採用以下的計算方式： ，其中α可以是介於0~1之間的任意值， 為濾波器226所輸出之第n個符元第k個載波的雜訊變異數， 為濾波器226所輸出之第(n-1)個符元第k個載波的雜訊變異數， 為計算電路222所輸出之第n個符元第k個載波的雜訊變異數。在另一實施例中，當脈衝式干擾判斷電路212可以也將偵測結果Vc送至濾波器226，當偵測結果Vc指出輸入訊號Vin具有脈衝式干擾時，關閉濾波器226。
請參考第3圖，其為根據本發明一實施例之脈衝式干擾偵測電路110/210的方塊圖。如第3圖所示，第一雜訊變異數估測電路110/210包含了一雜訊擷取電路310以及一變異數計算電路320。第4圖則為脈衝式干擾偵測電路110/210細部方塊圖的一實施例，在本實施例中，雜訊擷取電路310係以一濾波器實作，在第4圖以及以下的說明中，係以二階濾波器來做為說明，因此本實施例中之雜訊擷取電路310包含了兩個延遲電路412、414、兩個乘法器415、416(其具有乘數“0.5”)、以及兩個加法器417、418，但本發明並不以此為限，雜訊擷取電路310在其他實施例中也可以為二階以上的濾波器。變異數計算電路320係包含一強度計算電路422以及一加總電路424。在本實施例中，參考第5圖，第5圖為輸入訊號Vin(頻域訊號)的示意圖，其中縱軸部分是代表不同時間的OFDM符元，且每一列(row)為一個OFDM符元，每一OFDM符元分別包含了一邊緣導引訊號單元(edge pilot cell)、多個資料單元(data cell)以及多個分散導引訊號單元(scattered pilot cell)；橫軸部分則是代表頻率，且每一行(column)則分別對應至不同的載波。在本實施例中，第一雜訊變異數估測電路110/210係依序產生出每一個符元(亦即，第5圖所示之每一列的OFDM符元)之導引訊號單元的雜訊的一變異數統計資訊，且脈衝式干擾判斷電路110/210據以產生一偵測結果。以下將透過公式來說明每一個電路元件的操作。
首先，輸入訊號Vin(頻域訊號)導引訊號單元被一導引訊號擷取電路擷取出來，其通道頻率響應可以被表示為： ，其中下標“n”所表示的是第幾個符元(亦即，第5圖所示之第幾列)、下標“k”所表示的是第幾個載波編號(亦即，第5圖所示之第幾行)、 所表示的是導引訊號單元的通道頻率響應、而 則是代表導引訊號單元的雜訊，其雜訊包含了加性高斯白雜訊（Additive white Gaussian noise，AWGN）、載波間干擾(Inter-Carrier Interference，ICI)、通道間干擾(Adjacent-channel interference，ACI)、同頻道干擾(Co-Channel Interference，CCI)、脈衝式干擾等等。此外，導引訊號單元的通道脈衝響應可以被表示為： ，其中 為德爾塔函數(delta function)、 與 為相對應的路徑延遲及相位、M為路徑的數量。雜訊擷取電路310可以表示為： ，且其對應在時域上則為： ，因此，第4圖所示之雜訊擷取電路310的輸出可以表示為： 簡單來說，由於相鄰的導引訊號單元理論上具有大致相同的訊號強度，因此雜訊擷取電路310每一次所輸出的資料即是一導引訊號單元的雜訊成分與其左右的兩個相鄰導引訊號單元之雜訊成分之平均值的差異值。
接著，變異數計算電路320計算出每一個符元之導引訊號單元的雜訊的變異數統計資訊。詳細來說，強度計算電路係用來計算出雜訊擷取電路310所擷取之雜訊之間的差異值的差異程度，例如說強度計算電路422可以將前述雜訊擷取電路310的輸出取平方作為輸出，加總電路424則用來累加強度計算電路422的輸出以產生該第一雜訊變異數。具體來說，濾波器310、強度計算電路422以及加總電路424的計算公式可以表示如下： 上述公式中， “K-2”代表所計算之導引訊號單元的數量，而“ ”則是一調整比例。在此，若是定義每一個導引訊號單元的雜訊變異數為 ，則上述計算公式可以表示如下： 在此再定義該符元的雜訊變異數為每一個導引訊號單元之變異數的平均值，則該符元的雜訊變異數可以被表示為： ；接著，若是K值夠大，則第一雜訊變異數估測電路110/210的輸出可以表示如下： 如上所述，第一雜訊變異數估測電路110/210可以輸出每一個符元中各個載波頻率的雜訊變異數平均值，以作為該第一雜訊變異數。
每一個導引訊號單元的雜訊包含了常態出現的雜訊以及脈衝式干擾所造成的雜訊，其中常態出現的雜訊可包含先前所述的加性高斯白雜訊、載波間干擾、通道間干擾及同頻道干擾，因此第一雜訊變異數估測電路110/210所輸出的每一個符元的雜訊變異數亦會包含常態出現的雜訊以及脈衝式干擾。然而由於在上述的計算過程中，會基於脈衝式干擾偶發性出現的特性產生特別突出的數值表示，因此，透過本實施例之方法可以準確地計算出雜訊變異數(即，第一雜訊變異數 )，且可明確地藉由第一雜訊變異數 是否大於一臨界值來判斷出每一個符元是否有受到脈衝式干擾。
第1、2圖所示的電路100、200係可被應用在一接收器中，而請參考第6圖，其為根據本發明一實施例之接收器600的示意圖。如第6圖所示，電路600包含了一前端電路610、一時域頻域轉換電路630、一導引訊號擷取電路640、一資料擷取電路642、第一雜訊變異數估測電路110/210、脈衝式干擾偵測電路112/212、一通道估測電路670、一等化器680、第二雜訊變異數估測電路120/220、選擇電路124/224、一訊噪比估測電路690以及一後端電路692。在本實施例中，接收器600係用來處理來自天線的一類比輸入訊號之後，產生一輸出訊號至電視或是電視機上盒中的後端處理電路，以供在螢幕上播放。
在電路600中，前端電路610將收到的訊號進行類比數轉數位處理，並濾除該數位輸入訊號的鄰近通道干擾，以產生一數位輸入訊號。時域頻域轉換電路630將該數位輸入訊號由時域轉換為頻域以產生一頻域訊號。導引訊號擷取電路640自該頻域訊號中擷取出一個符元中的多個導引訊號單元(可以為邊緣導引訊號單元及/或分散導引訊號單元)。第一雜訊變異數估測電路110/210以及脈衝式干擾判斷電路112/212的操作類似於第3、4圖所示，故細節不再重述。通道估測電路670依據導引訊號單元計算出該頻域訊號中該符元所對應之通道頻率響應CE與訊號強度。另一方面，資料擷取電路642自該頻域訊號中擷取出該符元中的多個資料單元，且等化器680根據通道估測電路670所計算出之該通道頻率響應來對該多個資料單元進行等化操作以產生一等化後訊號EQ。接著，第二雜訊變異數估測電路120/220的操作類似第1、2圖所示，且選擇電路124/224根據偵測結果Vc來選擇輸出第一雜訊變異數估測電路110/210所計算出的第一雜訊變異數 或是第二雜訊變異數估測電路120/220所計算出的第二雜訊變異數 。訊噪比估測電路690依據訊號強度以及第一雜訊變異數 或是該第二雜訊變異數 進行訊噪比的估測以產生一訊噪比估測結果。後端電路692則依據該訊噪比估測結果對該等化後訊號EQ進行解交錯、解映射以及解碼等操作。
在一實施例中，訊噪比估測電路690係使用下計算方式來產生該訊噪比估測結果： ，其中 為第n個符元第k個載波的訊噪比， 為第n個符元第k個載波的訊號強度。
第7圖為根據本發明一實施例之一種應用於一顯示裝置的訊號處理方法的流程圖。參考第1~7圖及以上所揭露的內容，第7圖的流程如下所述：
步驟700：流程開始。
步驟702：計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數，並根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果。
步驟704：根據該輸入訊號的多個觀察數值、一估測通道響應以及該輸入訊號的多個理想值，以計算出一第二雜訊變異數。
步驟706：根據該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數或是該第二雜訊變異數，其中，該輸出的該第一雜訊變異數或是該第二雜訊變異數係用來進行一訊噪比估測操作。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200‧‧‧電路
110、210‧‧‧第一雜訊變異數估測電路
112、212‧‧‧脈衝式干擾判斷電路
120、220‧‧‧第二雜訊變異數估測電路
222‧‧‧計算電路
124、224‧‧‧選擇電路
226‧‧‧濾波器
310‧‧‧雜訊擷取電路
412、414‧‧‧延遲單元
415、416‧‧‧乘法器
417、418‧‧‧加法器
320‧‧‧變異數計算電路
422‧‧‧強度計算電路
424‧‧‧加總電路
600‧‧‧接收器
610‧‧‧類比前端電路
420、630‧‧‧時域頻域轉換電路
430、640‧‧‧導引訊號擷取電路
642‧‧‧資料擷取電路
670‧‧‧通道估測電路
680‧‧‧等化器
690‧‧‧訊噪比估測電路
692‧‧‧後端電路
700~706‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一實施例之應用在一顯示裝置的一電路的方塊圖。 第2圖為根據本發明另一實施例之應用在一顯示裝置的一電路的方塊圖。 第3圖為根據本發明一實施例之脈衝式干擾偵測電路的方塊圖。 第4圖為根據本發明一實施例之脈衝式干擾偵測電路的細部方塊圖。 第5圖為頻域訊號的示意圖。 第6圖為根據本發明一實施例之接收器的示意圖。 第7圖為根據本發明一實施例之一種應用於一顯示裝置的訊號處理方法的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種應用於一顯示裝置的電路，包含有： 一第一雜訊變異數估測電路，用以計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數； 一脈衝式干擾判斷電路，用以根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果； 一第二雜訊變異數估測電路，用以計算出該輸入訊號的一第二雜訊變異數；以及 一選擇電路，用以根據該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該第二雜訊變異數估測電路根據該輸入訊號的多個觀察數值、一估測通道響應以及該輸入訊號的多個理想值，以計算出該第二雜訊變異數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該第二雜訊變異數估測電路包含有： 一計算電路，用以根據該輸入訊號的多個觀察數值、一估測通道響應以及該輸入訊號的多個理想值，以計算出多個原始雜訊變異數；以及 一濾波器，耦接於該計算電路，用以對該多個原始雜訊變異數作濾波處理，以產生該第二雜訊變異數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電路，其中當該選擇電路根據該偵測結果以選擇輸出該第一雜訊變異數時，該第二雜訊變異數估測電路關閉該濾波器的操作。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該輸入訊號為一頻域訊號，該頻域訊號包含了多個符元，每一個符元包含了多個導引訊號單元，以及該電路另包含有： 一導引訊號擷取電路，用以自該頻域訊號擷取出每一個符元中的該多個導引訊號單元； 其中該第一雜訊變異數估測電路係根據每一個符元中的該多個導引訊號單元的雜訊強度來產生該第一雜訊變異數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電路，其中每一個符元更包含了多個資料單元，且該第一雜訊變異數估測電路不根據該多個資料單元的雜訊強度來產生該第一雜訊變異數。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電路，其中該第一雜訊變異數估測電路包含有： 一雜訊擷取電路，用來擷取每一導引訊號單元的雜訊成分與其相鄰導引訊號單元的雜訊成分之差異值；以及 一變異數計算電路，耦接於該雜訊擷取電路，用以根據該多個差異值計算該多個導引訊號單元中一部分導引訊號單元之雜訊的變異數統計資訊，以產生該第一雜訊變異數。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電路，其中該變異數計算電路包含有： 一強度計算電路，用以計算出該多個差異值的強度值；以及 一加總電路，耦接於該強度計算電路，用以累加該多個強度值以得到該變異數統計資訊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該脈衝式干擾判斷電路係根據該第一雜訊變異數的大小來判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生該偵測結果；且當該偵測結果指出該輸入訊號具有脈衝式干擾時，該選擇電路根據該偵測結果以選擇輸出該第一雜訊變異數；以及當該偵測結果指出該輸入訊號不具有脈衝式干擾時，該選擇電路根據該偵測結果以選擇輸出該第二雜訊變異數。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該輸入訊號為一頻域訊號，該頻域訊號包含了多個符元，每一個符元包含了多個資料單元，以及該電路另包含有： 一資料擷取電路，用以自該頻域訊號擷取出每一個符元中的多個資料單元； 一訊噪比估測電路，耦接於該選擇電路，用以根據該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一以產生一訊噪比；以及 一後端電路，耦接於該訊噪比估測電路，用以根據該訊噪比與該多個資料單元進行處理以產生一輸出訊號。
  11. 一種應用於一顯示裝置的訊號處理方法，包含有： 計算出一輸入訊號的一第一雜訊變異數； 根據該第一雜訊變異數以判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生一偵測結果； 計算出該輸入訊號的一第二雜訊變異數；以及 根據該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數的其中之一。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之訊號處理方法，其中根據該輸入訊號以計算出該第二雜訊變異數的步驟包含有： 根據該輸入訊號的多個觀察數值、一估測通道響應以及該輸入訊號的多個理想值，以計算出該第二雜訊變異數。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之訊號處理方法，其中根據該輸入訊號以計算出該第二雜訊變異數的步驟包含有： 根據該輸入訊號的多個觀察數值、一估測通道響應以及該輸入訊號的多個理想值，以計算出多個原始雜訊變異數；以及 使用一濾波器來對該多個原始雜訊變異數作濾波處理，以產生該第二雜訊變異數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之訊號處理方法，另包含有： 當根據該偵測結果以選擇輸出該第一雜訊變異數時，關閉該濾波器的操作。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之訊號處理方法，其中該輸入訊號為一頻域訊號，該頻域訊號包含了多個符元，每一個符元包含了多個導引訊號單元，以及該訊號處理方法另包含有： 自該頻域訊號擷取出每一個符元中的該多個導引訊號單元； 其中產生該第一雜訊變異數的步驟包含有： 根據每一個符元中的該多個導引訊號單元的雜訊強度來產生該第一雜訊變異數。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之訊號處理方法，其中每一個符元更包含了多個資料單元，且產生該第一雜訊變異數的步驟不根據該多個資料單元的雜訊強度來進行。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之訊號處理方法，其中根據每一個符元中的該多個導引訊號單元的雜訊強度來產生該第一雜訊變異數的步驟包含有： 擷取每一導引訊號單元的雜訊成分與其相鄰導引訊號單元的雜訊成分之差異值；以及 根據該多個差異值計算該多個導引訊號單元中一部分導引訊號單元之雜訊的變異數統計資訊，以產生該第一雜訊變異數。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之訊號處理方法，其中根據該多個差異值計算該多個導引訊號單元中一部分導引訊號單元之雜訊的變異數統計資訊以產生該第一雜訊變異數的步驟包含有： 計算出該多個差異值的強度值；以及 累加該多個強度值以得到該變異數統計資訊，以產生該第一雜訊變異數。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之訊號處理方法，其中產生該偵測結果的步驟包含有： 根據該第一雜訊變異數的大小來判斷該輸入訊號是否具有脈衝式干擾，以產生該偵測結果；以及 根據該偵測結果以選擇性地輸出該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數其中之一的步驟包含有： 當該偵測結果指出該輸入訊號具有脈衝式干擾時，根據該偵測結果以選擇輸出該第一雜訊變異數；以及 當該偵測結果指出該輸入訊號不具有脈衝式干擾時，根據該偵測結果以選擇輸出該第二雜訊變異數。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之訊號處理方法，其中該輸入訊號為一頻域訊號，該頻域訊號包含了多個符元，每一個符元包含了多個資料單元，且該訊號處理方法另包含有： 自該頻域訊號擷取出每一個符元中的多個資料單元 根據該第一雜訊變異數與該第二雜訊變異數其中之一以產生一訊噪比；以及 根據該訊噪比與該多個資料單元進行處理以產生一輸出訊號。
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