单载波/多载波共享接收器的制作方法
专利名称：单载波/多载波共享接收器的制作方法
技术领域：
本发明是与数字电视系统的接收器有关，尤指一种可同时支持多载波模式以及单 载波模式的单载波/多载波共享接收器以及其相关信号处理方法，其通过使用补偿电路 (如均衡器补偿电路)以动态地抑制单载波/双载波共享 接收器的单载波信号的色彩噪声 (color noise)，进以提升单载波/双载波共享接收器的通讯质量。
背景技术：
数字电视系统已经成为现代科技发展的趋势之一，一般电视系统又可进一步区分 为单载波(single carrier)模式以及多载波(multi carrier)模式；而数字电视地面多媒 体广播(Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting, DTMB)为中华人民共和国制订 的一套规格，其为一种容许单载波模式与多载波模式同时并存的规范。通过前述规范，可使单载波信号得以与多载波信号共享相同的硬件(如单载波/ 多载波共享接收器)遂因应而生，通过仅使用一套硬件架构来节省接收器的电路成本。然而，在单载波模式下，由于单载波/双载波共享接收器并无法顺利滤除其单载 波接收信号y(t)中的噪声，因此严重影响到共享接收器中，单载波模式时信号的质量。
发明内容
因此，本发明的目的之一即解决前述已知技术的问题并提出一种单载波/多载波 共享接收器，使得经由单载波/多载波共享接收器处理的接收信号免于遭受色彩噪声干扰 而影响到信号质量。根据本发明的一实施例，其揭露一种单载波/多载波共享接收器。该单载波/多 载波共享接收器包含有第一离散傅立叶变换单元、第一频域均衡器、反离散傅立叶变换单 元、切割器以及均衡器补偿电路。该第一离散傅立叶变换单元用以依据该单载波/多载波 共享接收器所接收的该接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；该第一频域均衡 器耦接于该离散傅立叶变换单元，用以依据该频域信号来执行均衡处理以产生第一均衡后 频域信号；该反离散傅立叶变换单元耦接于该第一频域均衡器，用以依据该第一均衡后频 域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；该切割器耦接于该反离 散傅立叶变换单元，用以依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信 号；以及该均衡器补偿电路用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信 号。根据本发明的另一实施例，其还揭露一种处理单载波/多载波共享接收器所接收 的接收信号的方法。该方法包含有以下步骤依据该接收信号来执行离散傅立叶变换以产 生频域信号；依据该频域信号执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号；依据该第一 均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；依据该第一均 衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及依据至少该切割后时域信号来 补偿该第一均衡后频域信号。
图1为本发明单载波/多载波共享接收器的第一实施例的方块示意图。图2为本发明单载波/多载波共享接收器的另一实施例的方块示意图。图3为本发明应用于单载波/多载波共享接收器中以消除单载波接收信号的色彩 噪声的方法流程图。[主要元件标号说明]100,200单载波/双载波共享接收器110、210第一离散傅立叶变换单元120,220第一频域均衡器130第二频域均衡器140,230反离散傅立叶变换单元150,250切割器160第二离散傅立叶变换单元170,260系数调整电路180、270均衡器补偿电路240时域均衡器
具体实施例方式在本专利说明书及上述的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。 所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元 件。本说明书及上述的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元 件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及上述的请求项当中所提及的「包含」 为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此是包含任何直接 及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可 直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。图1为本发明单载波/多载波共享接收器的第一实施例的方块示意图。在本实施 例中，单载波/多载波共享接收器100可支持单载波模式以及双载波模式，如图1所示，单 载波/多载波共享接收器100包含有(但不限定)第一离散傅立叶变换单元110、第一频域 均衡器120、反离散傅立叶变换单元140、切割器150以及均衡器补偿电路180。此外，在本实施例中，均衡器补偿电路180内具有(但不限定)第二频域均衡器 130、第二离散傅立叶变换单元160以及用以调整第二频域均衡器130的系数(可表示为 W’ (f))的系数调整电路170。 本实施例中，均衡器补偿电路180的设置主要是在频域中对经由第一频域均衡器 120输出的第一均衡后信号X(f)做补偿，以通过相关算法的运算来消除第一均衡后信号 X((f)中的信号噪声(包含上述的色彩噪声)，使得最后经由切割器150所产生的时域信 号，亦即切割后频率信号d(t)，可近似于传送端所传送的基频信号(可表示为ζ (t)，未显示 于图1中)。一般在单载波信号专用的接收器系统中，由于其主要在时域中进行信号处理，因 此已知技术可经由时域均衡器轻易地将通道造成的干扰而滤除。然而，单载波信号一旦经由傅立叶变换(如前述的离散傅立叶变换运算)而由时域转至频域，将无法顺利通过估计 频域通道响应进而得到完整的信号(亦即传送端传送的信号Z (t))，因而造成已知单载波/ 多载波共享接收器于单载波模式之下具有不佳的单载波信号质量。在本实施例中，将经由第一频域均衡器120处理后产生的第一均衡后频域信号 X(f)交由另一可动态调整系数的第二频域均衡器130来进行补偿，以通过算法来补偿第一 频域均衡器120的不理想特性。详细来说，在本第一实施例中，可通过在第一频域均衡器120后耦接 第二频域均 衡器130，并经由反馈架构(如由第二频域均衡器130、反离散傅立叶变换单元140、切割 器150、第二离散傅立叶变换单元160以及系数调整电路170所构成的反馈机制)计算出 第二频域均衡器130的系数(可表示为W’(f)))。如此一来，可使得单载波/多载波共享 接收器100输出的信号(亦即切割后时域信号(d(t))可趋近于传送端所传送的传送信号 z(t)。换言之，经由使用均衡器补偿电路180 (如第二频域均衡器130，系数调整电路170 以及第二离散傅立叶变换单元160)的运作，使得可支持单载波模式以及多载波模式的单 载波/多载波共享接收器100不仅得以使用一套硬件来支持两种载波模式，也提升了其于 单载波模式时单载波信号的质量。请继续参阅图1，接下来将进一步说明本发明的单载波/多载波共享接收器100 的相关运作。在本第一实施例中，假设第一频域均衡器120的系数为W(f)，单载波接收 信号为y(t)，则经由第一离散傅立叶变换单元110进行离散傅立叶变换运算得到频域信号 Y(f)，经由系数为W(f)的第一频域均衡器120进行均衡处理后产生第一均衡后频域信号 X(f)，其可以数学式(1)表示X(f) = ff(f)*Y(f)(1)由于单单使用第一频域均衡器120无法完全消除单载波接收信号中的色彩噪声， 故本发明通过算法以使用另一均衡器(例如第二频域均衡器130)来对第一均衡后频域信 号X(f)进行补偿。简单来说，假设第二频域均衡器130的系数为W’(f)，则将第一均衡后 频域信号X(f)经由第二频域均衡器130进行另一均衡处理而产生第二均衡后频域信号 X’(f)，此第二均衡后频域信号X’ (f)可以数学式(2)表示V (f) = W' (f)*X(f)(2)第二均衡后频域信号V (f)更经由反离散傅立叶变换单元140产生时域信号，可 表示为图1中的第一均衡后时域信号X’(t)。而切割器150则依据第一均衡后时域信号 χ’ (t)执行切割运算以产生切割后时域信号(亦即图1的d(t))。在本第一实施例中，第一频域均衡器120以及第二频域均衡器130分别为自适应 滤波器(adaptive filter)，因此可动态地调整其系数。在本发明的一实施例中，第一频域 均衡器120的系数可采用最小均方误差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)的方式来求 得。比方说，传送端的时域信号表示为ζ (t)，接收端的基频信号(如单载波接收信号y(t)) 可视为一个与时域通道响应h(t)以及噪声n(t)相关的函数y (t) = con (h (t), ζ (t)) +η (t)(3)而数学式(3)的频域表示式为
Y(f) = H(f)*Z(f)+N(f)(4)其中 ，第一频域均衡器120的系数W(f)可经由期望值运算来加以求出E{|Z(f)-ff(f)*Y(f) |2}(5)若采用最小均方误差运算，可由数学式(5)求出第一频域均衡器120的系数 ff(f)W {f) = j-—F其中!T(f)为频域通道响应H(f)的共轭复数，K为常数，而期望值E[|N(f) |2]是 正比于噪声能量。由于在单载波/多载波共享接收器100中，单载波模式的信号(单载波接收信号 y(t))变换至频域(Y(f))之后，频域的噪声N(f)并非为单纯的白噪声。请注意到，由于在频 域中N(f)的能量很难准确地运算而往往影响到其单载波信号的信号质量，故在本发明中， 采用均衡器补偿电路(如均衡器补偿电路180)的方式，以通过采用数学运算的方式对第一 均衡后频域信号X (f)做进一步的补偿运算来进一步确保于单载波模式下，单载波/多载波 共享接收器100输出的信号(切割后时域信号(d(t))与传送端所传送的传送信号ζ (t)的 一致性。请继续参阅图1，在本实施例中，第二频域均衡器130的系数W’ (f)可经由期望值 运算来加以求出E{|D(f)-ff' (f)*X(f) |2}(7)在本实施例中，若采用最小均方运算为例，则可由数学式(7)求出第二频域均衡 器130的系数W’ (f)E [X (f) * (D (f)-W' (f)*X(f))] (8)本发明的另一实施例中，假设单载波/双载波共享接收器100的第二频域均衡器 130，其系数W’ (f)的初始值设为1，且假设于每一个区块(block)调整一次第二频域均衡 器130的系数W’(f)，则此时第二频域均衡器130的系数W’ (f)的调整可以由数学式(9) 表示如下Wn' (f) = Wn-! ‘ (f)+stepsize*X(f)*conj(D(f)_X' (f)) (9)其中切割后频域信号D(f)为切割后频率d(t)信号的频域表示式，其是经由第二 离散傅立叶变换单元160进行反离散傅立叶变换而产生。经由前述揭露的运算以及相关硬 件架构，可收敛到一组第二频域均衡器130的系数W’(f)，使得E{|D(f)-W' (f)*X(f)|2} 被最小化，进而确保了经由切割器150输出的切割后频率信号d(t)的信号质量。通过本发明的均衡器补偿电路180，单载波/多载波共享接收器120得以在噪声信 号N(f)较大的时候，得以动态调整出相对应的W’(f)，(也就是说在N(f)过大时通过解 数学式(7)以得到具有较小值的W’(f))。换言之，通过使用算法以及相对应的硬件架构， 均衡器补偿电路180得以对均衡后信号做补偿以得到较佳的切割受频率信号d(t)，进而提 升单载波/多载波共享接收器100的效能。请注意到，前述的揭露仅为说明之用而不为本发明的限制条件之一。举例来说，在 不违背本发明精神之下，于其它实施例中亦可经由适当的设计来进行相对应的电路架构调iF. ο请参阅图2，图2为本发明单载波/多载波共享接收器的第二实施例的方块示意 图。单载波/多载波共享接收器200可支持单载波模式以及双载波模式，在本第二实施例 中，均衡器补偿电路270为一个于时域中进行运算的电路，用以于时域中对经由第一频域 均衡器220输出的第一均衡后信号X(f)做适当补偿，以消除/衰减信号中的噪声。
如图2所示，均衡器补偿电路270包含有(但不限定)时域均衡器240以及系数 调整电路260。其中时域均衡器240耦接于反离散傅立叶变换单元230与切割器250之间， 用以依据由切割器250输出的切割后频率信号d(t)以及反离散傅立叶变换单元230的输 出信号(第一均衡后时域信号x(t))来对经由第一频域均衡器220处理过的第一均衡后频 域信号X(f)做补偿。在图2中，第一频域均衡器220以及时域均衡器240为自适应滤波器，而第一频域 均衡器的系数W(f)是依据频域通道响应H(f)来将以求出。时域均衡器240经由单载波/ 多载波共享接收器200控制系数调整电路260以动态调整时域均衡器的系数(可表示为 w'⑴)。由于图2所示的单载波/多载波共享接收器200的架构以及其操作原理大致上相 同于图1所示的单载波/多载波共享接收器100，而两者主要不同之处在于图1中的均衡器 补偿电路180是运作于频域中，而图2中的均衡器补偿电路270则运作于时域中，由于本领 域技术人员于阅读完以上有关图1所示的单载波/多载波共享接收器100的说明之后应能 轻易地了解图2所示的单载波/多载波共享接收器200的架构及其操作原理，故进一步的 说明便在此省略而不再加以赘述。此外。在本发明中，使用前述的算法来调整均衡器系数亦仅为说明之用。举例来 说，在本发明的其它实施例中，第二频域均衡器180的系数W’ (f)以及时域均衡器240的系 数w’ (t)亦可采用除了最小均方算法之外的其它运算方式。举例来说，可采用递归最小平 方(Recursive Least Square，LMS)或任何其它算法来加以实施，而这些设计变化亦属本发 明的范畴。在本发明中，均衡器补偿电路(亦即均衡器补偿电路180或270)中亦可依据设计 需求或系统状态来加以调整，比方说，在得到理想的切割后频率信号d(t)后，可选择性地 停止系数调整电路(亦即系数调整电路170或260)的运作而维持均衡器(亦即第二频域 均衡器130或时域均衡器240)的系数；又或者，可依据设计需求设定区块(block)的大小， 来调整计算均衡器(亦即第二频域均衡器130或时域均衡器240)的系数的时间间隔。也就是说，使用图1以及图2中的电路架构并不为本发明的限制条件之一，且前述 所示的图1与图2均为方块示意图以作为说明之用，并不代表单载波/多载波共享接收器 100,200的实际结构，任何不违背本发明精神且可达到同样效果的单载波/多载波共享接 收器架构皆属于本发明的范畴。请参阅图3，图3为本发明应用于单载波/多载波共享接收器以消除单载波接收信 号的色彩噪声的方法流程图。请注意到，倘若实质上可达到相同的结果，并不一定需要遵照 图3所示的流程的步骤顺序来依序进行。本流程包含有以下步骤步骤302 依据单载波/多载波共享接收器所接收的单载波接收信号y(t)来执行 离散傅立叶变换以产生频域信号Y (f)。
步骤304:依据频域信号Y(f)执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号X(f)。步骤306 依据第一均衡后频域信号X (f)来执行反离散傅立叶变换运算以产生第 一均衡后时域信号(比方说在图1中，第一均衡后频域信号x(f)在经由第二频域均衡器 130进行补偿后产生第二均衡后频域信号V (f)，则经由反离散傅立叶变换单元240运算后 产生第一均衡后频率信号χ’(t)。举图2的共享接收器200为例，则第一均衡后频域信号 X(f)直接经由反离散傅立叶变换单元230运算后产生第一均衡后频率信号x(t))。步骤408 依据第一均衡后时域信号χ ‘ (t)执行切割运作以产生切割后时域信号 d (t)。举例来说，对单载波/双载波共享接收器100而言，第一均衡后时域信号X (f)在经由 第二频域均衡器130、反离散傅立叶变换单元140处理后产生第一均衡后时域信号X’ (t)， 切割器150即可通过对第一均衡后时域信号χ’ (t)进行运算来产生切割后时域信号d(f)。 对单载波/双载波共享接收器200而言，第一均衡后频域信号X (f)在经由反离散傅立叶变 换单元230以及时域均衡器240处理后，产生第一均衡后时域信号χ’(t)，切割器250经由 对第一均衡后时域信号X’ (t)进行运算后产生切割后时域信号d(t)。步骤410 依据至少切割后时域信号d(t)来补偿第一均衡后频域信号X(f)。举 例来说，对单载波/双载波共享接收器100而言，均衡器补偿电路180依据切割后时域信号 d(t)与第一均衡后时域信号X (f)来调整第二频域均衡器130的系数W’(f)以达到补偿第 一均衡后频域信号X (f)的目的；对于对单载波/双载波共享接收器200而言，均衡器补偿 电路270依据切割后时域信号d(t)与第一均衡后时域信号x(t)来调整时域均衡器240的 系数w’(t)以达到补偿第一均衡后频域信号X (f)(对应于第一均衡后时域信号x(t))的目 的。请注意到，在图3的流程中，第二均衡处理为自适应滤波处理(adaptive filtering process)，而调整该第二均衡处理的系数的方法可通过执行最小均方(Least Mean Square, LMS)运算、递归最小平方(Recursive Least Square, LMS)运算或其它算法 来对第二均衡处理的系数(亦即第二频域均衡器130的系数W’ (f)或时域均衡器240的系 数w’ (t))进行调整。由于经由单载波/双载波共享接收器100、200来消除单载波接收信号y(t)中噪 声(如色彩噪声)的详细说明已于前述揭露说明之，故有关图3的流程的详细说明便在此 省略而不再赘述。总结来说，任何单载波/多载波共享接收器以及其相关方法(可同时支持单载波 模式以及双载波模式的单载波/多载波共享接收器)若根据本发明所揭露的技术而使用一 补偿架构(均衡器补偿电路180、270)来对经由第一频域均衡器120、220所产生的输出进 行补偿，便可有效地解决接收端信号中色彩噪声的问题以提升单载波/多载波共享接收器 100,200中单载波信号的信号质量。此外，任何采用均衡器补偿运算(不论在频域或是在时 域之中)以补偿第一频域均衡器的特性(亦即第一频域均衡器所产生的均衡输出)的方法 以及其相关架构皆属于本发明的范畴而落于本发明的保护范畴之中。以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种单载波/多载波共享接收器，包含有第一离散傅立叶变换单元，用以依据该单载波/多载波共享接收器所接收的接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；第一频域均衡器，耦接于该第一离散傅立叶变换单元，用以依据该频域信号来执行均衡处理以产生第一均衡后频域信号；反离散傅立叶变换单元，耦接于该第一频域均衡器，用以依据该第一均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；切割器，耦接于该反离散傅立叶变换单元，用以依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及均衡器补偿电路，用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
2.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该均衡器补偿电路包含有第二频域均衡器，耦接于该第一频域均衡器与该反离散傅立叶变换单元之间，用以依 据该第一均衡后频域信号来执行均衡处理以产生第二均衡后频域信号，其中该反离散傅立 叶变换单元依据该第二均衡后频域信号来产生该第一均衡后时域信号；第二离散傅立叶变换单元，耦接于该第二频域均衡器与该切割器，用以依据该切割后 时域信号来执行反离散傅立叶变换以产生切割后频域信号；以及系数调整电路，耦接于该第二频域均衡器，用以依据该第一均衡后频域信号与该切割 后频域信号来调整该第二频域均衡器的系数。
3.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该第二频域均衡器是自适 应滤波器。
4.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路依据至少 该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行最小均方运算以调整该第二频域均衡器 的系数。
5.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路依据至少 该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行递归最小平方运算以调整该第二频域均 衡器的系数。
6.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该均衡器补偿电路包含有时域均衡器，耦接于该切割器与该反离散傅立叶变换单元之间，用以依据该第一均衡 后时域信号来执行均衡处理以产生第二均衡后时域信号，其中该切割器依据该第二均衡后 时域信号来产生该切割后时域信号；以及系数调整电路，耦接于该时域均衡器，用以依据该第一均衡后时域信号与该切割后时 域信号来调整该时域均衡器的系数。
7.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该时域均衡器是自适应滤 波器。
8.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路至少依据 该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行最小均方运算以调整该时域均衡器的系 数。
9.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路至少依据 该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行递归最小平方运算以调整该时域均衡器 的系数。
10.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该接收信号为单载波信号。
11.一种处理单载波/多载波共享接收器所接收的接收信号的方法，包含有 依据该接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；依据该频域信号执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号；依据该第一均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及 依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中 补偿该第一均衡后频域信号的步骤包含有依据该第一均衡后频域信号来执行第二均衡处理以产生第二均衡后频域信号； 依据该切割后频率信号来执行反离散傅立叶变换以产生切割后频域信号；以及 依据该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号来调整该第二均衡处理的系数；以及 产生该第一均衡后时域信号的步骤包含有依据该第二均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生该第一均衡后时域 信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该第二均衡处理是自适应滤波处理。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行最小均方运算以调整该第二均衡处理的系数。
15.根据权利要求12所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行递归最小平方运算以调整该第二均衡处理的系数。
16.根据权利要求11所述的方法，其中 补偿该第一均衡后频域信号的步骤包含有依据该第一均衡后时域信号来执行第二均衡处理以产生第二均衡后时域信号；以及 依据该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号来调整该第二均衡处理的系数；以及 产生该切割后频域信号的步骤包含有 依据该第二均衡后时域信号来产生该切割后时域信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中该第二均衡处理是自适应滤波处理。
18.根据权利要求16所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行最小均方运算以调整该第二均衡处理的系数。
19.根据权利要求16所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行递归最小平方运算以调整该第二均衡处理的系数。
20.根据权利要求11所述的方法，其中该接收信号为单载波信号。
全文摘要
本发明提供一种单载波/多载波共享接收器包含有第一离散傅立叶变换单元、第一频域均衡器、反离散傅立叶变换单元、切割器以及均衡器补偿电路。其中第一离散傅立叶变换单元用以依据所接收的接收信号来产生频域信号；第一频域均衡器用以依据该频域信号来产生第一均衡后频域信号；反离散傅立叶变换单元用以依据该第一均衡后频域信号来产生第一均衡后时域信号；切割器用以依据该第一均衡后时域信号来产生切割后时域信号；均衡器补偿电路，用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
文档编号H04L25/03GK101808059SQ20091000669
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者何维鸿 申请人:瑞昱半导体股份有限公司
技术领域：
本发明是与数字电视系统的接收器有关，尤指一种可同时支持多载波模式以及单 载波模式的单载波/多载波共享接收器以及其相关信号处理方法，其通过使用补偿电路 (如均衡器补偿电路)以动态地抑制单载波/双载波共享 接收器的单载波信号的色彩噪声 (color noise)，进以提升单载波/双载波共享接收器的通讯质量。
背景技术：
数字电视系统已经成为现代科技发展的趋势之一，一般电视系统又可进一步区分 为单载波(single carrier)模式以及多载波(multi carrier)模式；而数字电视地面多媒 体广播(Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting, DTMB)为中华人民共和国制订 的一套规格，其为一种容许单载波模式与多载波模式同时并存的规范。通过前述规范，可使单载波信号得以与多载波信号共享相同的硬件(如单载波/ 多载波共享接收器)遂因应而生，通过仅使用一套硬件架构来节省接收器的电路成本。然而，在单载波模式下，由于单载波/双载波共享接收器并无法顺利滤除其单载 波接收信号y(t)中的噪声，因此严重影响到共享接收器中，单载波模式时信号的质量。
发明内容
因此，本发明的目的之一即解决前述已知技术的问题并提出一种单载波/多载波 共享接收器，使得经由单载波/多载波共享接收器处理的接收信号免于遭受色彩噪声干扰 而影响到信号质量。根据本发明的一实施例，其揭露一种单载波/多载波共享接收器。该单载波/多 载波共享接收器包含有第一离散傅立叶变换单元、第一频域均衡器、反离散傅立叶变换单 元、切割器以及均衡器补偿电路。该第一离散傅立叶变换单元用以依据该单载波/多载波 共享接收器所接收的该接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；该第一频域均衡 器耦接于该离散傅立叶变换单元，用以依据该频域信号来执行均衡处理以产生第一均衡后 频域信号；该反离散傅立叶变换单元耦接于该第一频域均衡器，用以依据该第一均衡后频 域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；该切割器耦接于该反离 散傅立叶变换单元，用以依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信 号；以及该均衡器补偿电路用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信 号。根据本发明的另一实施例，其还揭露一种处理单载波/多载波共享接收器所接收 的接收信号的方法。该方法包含有以下步骤依据该接收信号来执行离散傅立叶变换以产 生频域信号；依据该频域信号执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号；依据该第一 均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；依据该第一均 衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及依据至少该切割后时域信号来 补偿该第一均衡后频域信号。
图1为本发明单载波/多载波共享接收器的第一实施例的方块示意图。图2为本发明单载波/多载波共享接收器的另一实施例的方块示意图。图3为本发明应用于单载波/多载波共享接收器中以消除单载波接收信号的色彩 噪声的方法流程图。[主要元件标号说明]100,200单载波/双载波共享接收器110、210第一离散傅立叶变换单元120,220第一频域均衡器130第二频域均衡器140,230反离散傅立叶变换单元150,250切割器160第二离散傅立叶变换单元170,260系数调整电路180、270均衡器补偿电路240时域均衡器
具体实施例方式在本专利说明书及上述的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。 所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元 件。本说明书及上述的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元 件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及上述的请求项当中所提及的「包含」 为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此是包含任何直接 及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可 直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。图1为本发明单载波/多载波共享接收器的第一实施例的方块示意图。在本实施 例中，单载波/多载波共享接收器100可支持单载波模式以及双载波模式，如图1所示，单 载波/多载波共享接收器100包含有(但不限定)第一离散傅立叶变换单元110、第一频域 均衡器120、反离散傅立叶变换单元140、切割器150以及均衡器补偿电路180。此外，在本实施例中，均衡器补偿电路180内具有(但不限定)第二频域均衡器 130、第二离散傅立叶变换单元160以及用以调整第二频域均衡器130的系数(可表示为 W’ (f))的系数调整电路170。 本实施例中，均衡器补偿电路180的设置主要是在频域中对经由第一频域均衡器 120输出的第一均衡后信号X(f)做补偿，以通过相关算法的运算来消除第一均衡后信号 X((f)中的信号噪声(包含上述的色彩噪声)，使得最后经由切割器150所产生的时域信 号，亦即切割后频率信号d(t)，可近似于传送端所传送的基频信号(可表示为ζ (t)，未显示 于图1中)。一般在单载波信号专用的接收器系统中，由于其主要在时域中进行信号处理，因 此已知技术可经由时域均衡器轻易地将通道造成的干扰而滤除。然而，单载波信号一旦经由傅立叶变换(如前述的离散傅立叶变换运算)而由时域转至频域，将无法顺利通过估计 频域通道响应进而得到完整的信号(亦即传送端传送的信号Z (t))，因而造成已知单载波/ 多载波共享接收器于单载波模式之下具有不佳的单载波信号质量。在本实施例中，将经由第一频域均衡器120处理后产生的第一均衡后频域信号 X(f)交由另一可动态调整系数的第二频域均衡器130来进行补偿，以通过算法来补偿第一 频域均衡器120的不理想特性。详细来说，在本第一实施例中，可通过在第一频域均衡器120后耦接 第二频域均 衡器130，并经由反馈架构(如由第二频域均衡器130、反离散傅立叶变换单元140、切割 器150、第二离散傅立叶变换单元160以及系数调整电路170所构成的反馈机制)计算出 第二频域均衡器130的系数(可表示为W’(f)))。如此一来，可使得单载波/多载波共享 接收器100输出的信号(亦即切割后时域信号(d(t))可趋近于传送端所传送的传送信号 z(t)。换言之，经由使用均衡器补偿电路180 (如第二频域均衡器130，系数调整电路170 以及第二离散傅立叶变换单元160)的运作，使得可支持单载波模式以及多载波模式的单 载波/多载波共享接收器100不仅得以使用一套硬件来支持两种载波模式，也提升了其于 单载波模式时单载波信号的质量。请继续参阅图1，接下来将进一步说明本发明的单载波/多载波共享接收器100 的相关运作。在本第一实施例中，假设第一频域均衡器120的系数为W(f)，单载波接收 信号为y(t)，则经由第一离散傅立叶变换单元110进行离散傅立叶变换运算得到频域信号 Y(f)，经由系数为W(f)的第一频域均衡器120进行均衡处理后产生第一均衡后频域信号 X(f)，其可以数学式(1)表示X(f) = ff(f)*Y(f)(1)由于单单使用第一频域均衡器120无法完全消除单载波接收信号中的色彩噪声， 故本发明通过算法以使用另一均衡器(例如第二频域均衡器130)来对第一均衡后频域信 号X(f)进行补偿。简单来说，假设第二频域均衡器130的系数为W’(f)，则将第一均衡后 频域信号X(f)经由第二频域均衡器130进行另一均衡处理而产生第二均衡后频域信号 X’(f)，此第二均衡后频域信号X’ (f)可以数学式(2)表示V (f) = W' (f)*X(f)(2)第二均衡后频域信号V (f)更经由反离散傅立叶变换单元140产生时域信号，可 表示为图1中的第一均衡后时域信号X’(t)。而切割器150则依据第一均衡后时域信号 χ’ (t)执行切割运算以产生切割后时域信号(亦即图1的d(t))。在本第一实施例中，第一频域均衡器120以及第二频域均衡器130分别为自适应 滤波器(adaptive filter)，因此可动态地调整其系数。在本发明的一实施例中，第一频域 均衡器120的系数可采用最小均方误差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)的方式来求 得。比方说，传送端的时域信号表示为ζ (t)，接收端的基频信号(如单载波接收信号y(t)) 可视为一个与时域通道响应h(t)以及噪声n(t)相关的函数y (t) = con (h (t), ζ (t)) +η (t)(3)而数学式(3)的频域表示式为
Y(f) = H(f)*Z(f)+N(f)(4)其中 ，第一频域均衡器120的系数W(f)可经由期望值运算来加以求出E{|Z(f)-ff(f)*Y(f) |2}(5)若采用最小均方误差运算，可由数学式(5)求出第一频域均衡器120的系数 ff(f)W {f) = j-—F其中!T(f)为频域通道响应H(f)的共轭复数，K为常数，而期望值E[|N(f) |2]是 正比于噪声能量。由于在单载波/多载波共享接收器100中，单载波模式的信号(单载波接收信号 y(t))变换至频域(Y(f))之后，频域的噪声N(f)并非为单纯的白噪声。请注意到，由于在频 域中N(f)的能量很难准确地运算而往往影响到其单载波信号的信号质量，故在本发明中， 采用均衡器补偿电路(如均衡器补偿电路180)的方式，以通过采用数学运算的方式对第一 均衡后频域信号X (f)做进一步的补偿运算来进一步确保于单载波模式下，单载波/多载波 共享接收器100输出的信号(切割后时域信号(d(t))与传送端所传送的传送信号ζ (t)的 一致性。请继续参阅图1，在本实施例中，第二频域均衡器130的系数W’ (f)可经由期望值 运算来加以求出E{|D(f)-ff' (f)*X(f) |2}(7)在本实施例中，若采用最小均方运算为例，则可由数学式(7)求出第二频域均衡 器130的系数W’ (f)E [X (f) * (D (f)-W' (f)*X(f))] (8)本发明的另一实施例中，假设单载波/双载波共享接收器100的第二频域均衡器 130，其系数W’ (f)的初始值设为1，且假设于每一个区块(block)调整一次第二频域均衡 器130的系数W’(f)，则此时第二频域均衡器130的系数W’ (f)的调整可以由数学式(9) 表示如下Wn' (f) = Wn-! ‘ (f)+stepsize*X(f)*conj(D(f)_X' (f)) (9)其中切割后频域信号D(f)为切割后频率d(t)信号的频域表示式，其是经由第二 离散傅立叶变换单元160进行反离散傅立叶变换而产生。经由前述揭露的运算以及相关硬 件架构，可收敛到一组第二频域均衡器130的系数W’(f)，使得E{|D(f)-W' (f)*X(f)|2} 被最小化，进而确保了经由切割器150输出的切割后频率信号d(t)的信号质量。通过本发明的均衡器补偿电路180，单载波/多载波共享接收器120得以在噪声信 号N(f)较大的时候，得以动态调整出相对应的W’(f)，(也就是说在N(f)过大时通过解 数学式(7)以得到具有较小值的W’(f))。换言之，通过使用算法以及相对应的硬件架构， 均衡器补偿电路180得以对均衡后信号做补偿以得到较佳的切割受频率信号d(t)，进而提 升单载波/多载波共享接收器100的效能。请注意到，前述的揭露仅为说明之用而不为本发明的限制条件之一。举例来说，在 不违背本发明精神之下，于其它实施例中亦可经由适当的设计来进行相对应的电路架构调iF. ο请参阅图2，图2为本发明单载波/多载波共享接收器的第二实施例的方块示意 图。单载波/多载波共享接收器200可支持单载波模式以及双载波模式，在本第二实施例 中，均衡器补偿电路270为一个于时域中进行运算的电路，用以于时域中对经由第一频域 均衡器220输出的第一均衡后信号X(f)做适当补偿，以消除/衰减信号中的噪声。
如图2所示，均衡器补偿电路270包含有(但不限定)时域均衡器240以及系数 调整电路260。其中时域均衡器240耦接于反离散傅立叶变换单元230与切割器250之间， 用以依据由切割器250输出的切割后频率信号d(t)以及反离散傅立叶变换单元230的输 出信号(第一均衡后时域信号x(t))来对经由第一频域均衡器220处理过的第一均衡后频 域信号X(f)做补偿。在图2中，第一频域均衡器220以及时域均衡器240为自适应滤波器，而第一频域 均衡器的系数W(f)是依据频域通道响应H(f)来将以求出。时域均衡器240经由单载波/ 多载波共享接收器200控制系数调整电路260以动态调整时域均衡器的系数(可表示为 w'⑴)。由于图2所示的单载波/多载波共享接收器200的架构以及其操作原理大致上相 同于图1所示的单载波/多载波共享接收器100，而两者主要不同之处在于图1中的均衡器 补偿电路180是运作于频域中，而图2中的均衡器补偿电路270则运作于时域中，由于本领 域技术人员于阅读完以上有关图1所示的单载波/多载波共享接收器100的说明之后应能 轻易地了解图2所示的单载波/多载波共享接收器200的架构及其操作原理，故进一步的 说明便在此省略而不再加以赘述。此外。在本发明中，使用前述的算法来调整均衡器系数亦仅为说明之用。举例来 说，在本发明的其它实施例中，第二频域均衡器180的系数W’ (f)以及时域均衡器240的系 数w’ (t)亦可采用除了最小均方算法之外的其它运算方式。举例来说，可采用递归最小平 方(Recursive Least Square，LMS)或任何其它算法来加以实施，而这些设计变化亦属本发 明的范畴。在本发明中，均衡器补偿电路(亦即均衡器补偿电路180或270)中亦可依据设计 需求或系统状态来加以调整，比方说，在得到理想的切割后频率信号d(t)后，可选择性地 停止系数调整电路(亦即系数调整电路170或260)的运作而维持均衡器(亦即第二频域 均衡器130或时域均衡器240)的系数；又或者，可依据设计需求设定区块(block)的大小， 来调整计算均衡器(亦即第二频域均衡器130或时域均衡器240)的系数的时间间隔。也就是说，使用图1以及图2中的电路架构并不为本发明的限制条件之一，且前述 所示的图1与图2均为方块示意图以作为说明之用，并不代表单载波/多载波共享接收器 100,200的实际结构，任何不违背本发明精神且可达到同样效果的单载波/多载波共享接 收器架构皆属于本发明的范畴。请参阅图3，图3为本发明应用于单载波/多载波共享接收器以消除单载波接收信 号的色彩噪声的方法流程图。请注意到，倘若实质上可达到相同的结果，并不一定需要遵照 图3所示的流程的步骤顺序来依序进行。本流程包含有以下步骤步骤302 依据单载波/多载波共享接收器所接收的单载波接收信号y(t)来执行 离散傅立叶变换以产生频域信号Y (f)。
步骤304:依据频域信号Y(f)执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号X(f)。步骤306 依据第一均衡后频域信号X (f)来执行反离散傅立叶变换运算以产生第 一均衡后时域信号(比方说在图1中，第一均衡后频域信号x(f)在经由第二频域均衡器 130进行补偿后产生第二均衡后频域信号V (f)，则经由反离散傅立叶变换单元240运算后 产生第一均衡后频率信号χ’(t)。举图2的共享接收器200为例，则第一均衡后频域信号 X(f)直接经由反离散傅立叶变换单元230运算后产生第一均衡后频率信号x(t))。步骤408 依据第一均衡后时域信号χ ‘ (t)执行切割运作以产生切割后时域信号 d (t)。举例来说，对单载波/双载波共享接收器100而言，第一均衡后时域信号X (f)在经由 第二频域均衡器130、反离散傅立叶变换单元140处理后产生第一均衡后时域信号X’ (t)， 切割器150即可通过对第一均衡后时域信号χ’ (t)进行运算来产生切割后时域信号d(f)。 对单载波/双载波共享接收器200而言，第一均衡后频域信号X (f)在经由反离散傅立叶变 换单元230以及时域均衡器240处理后，产生第一均衡后时域信号χ’(t)，切割器250经由 对第一均衡后时域信号X’ (t)进行运算后产生切割后时域信号d(t)。步骤410 依据至少切割后时域信号d(t)来补偿第一均衡后频域信号X(f)。举 例来说，对单载波/双载波共享接收器100而言，均衡器补偿电路180依据切割后时域信号 d(t)与第一均衡后时域信号X (f)来调整第二频域均衡器130的系数W’(f)以达到补偿第 一均衡后频域信号X (f)的目的；对于对单载波/双载波共享接收器200而言，均衡器补偿 电路270依据切割后时域信号d(t)与第一均衡后时域信号x(t)来调整时域均衡器240的 系数w’(t)以达到补偿第一均衡后频域信号X (f)(对应于第一均衡后时域信号x(t))的目 的。请注意到，在图3的流程中，第二均衡处理为自适应滤波处理(adaptive filtering process)，而调整该第二均衡处理的系数的方法可通过执行最小均方(Least Mean Square, LMS)运算、递归最小平方(Recursive Least Square, LMS)运算或其它算法 来对第二均衡处理的系数(亦即第二频域均衡器130的系数W’ (f)或时域均衡器240的系 数w’ (t))进行调整。由于经由单载波/双载波共享接收器100、200来消除单载波接收信号y(t)中噪 声(如色彩噪声)的详细说明已于前述揭露说明之，故有关图3的流程的详细说明便在此 省略而不再赘述。总结来说，任何单载波/多载波共享接收器以及其相关方法(可同时支持单载波 模式以及双载波模式的单载波/多载波共享接收器)若根据本发明所揭露的技术而使用一 补偿架构(均衡器补偿电路180、270)来对经由第一频域均衡器120、220所产生的输出进 行补偿，便可有效地解决接收端信号中色彩噪声的问题以提升单载波/多载波共享接收器 100,200中单载波信号的信号质量。此外，任何采用均衡器补偿运算(不论在频域或是在时 域之中)以补偿第一频域均衡器的特性(亦即第一频域均衡器所产生的均衡输出)的方法 以及其相关架构皆属于本发明的范畴而落于本发明的保护范畴之中。以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种单载波/多载波共享接收器，包含有第一离散傅立叶变换单元，用以依据该单载波/多载波共享接收器所接收的接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；第一频域均衡器，耦接于该第一离散傅立叶变换单元，用以依据该频域信号来执行均衡处理以产生第一均衡后频域信号；反离散傅立叶变换单元，耦接于该第一频域均衡器，用以依据该第一均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；切割器，耦接于该反离散傅立叶变换单元，用以依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及均衡器补偿电路，用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
2.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该均衡器补偿电路包含有第二频域均衡器，耦接于该第一频域均衡器与该反离散傅立叶变换单元之间，用以依 据该第一均衡后频域信号来执行均衡处理以产生第二均衡后频域信号，其中该反离散傅立 叶变换单元依据该第二均衡后频域信号来产生该第一均衡后时域信号；第二离散傅立叶变换单元，耦接于该第二频域均衡器与该切割器，用以依据该切割后 时域信号来执行反离散傅立叶变换以产生切割后频域信号；以及系数调整电路，耦接于该第二频域均衡器，用以依据该第一均衡后频域信号与该切割 后频域信号来调整该第二频域均衡器的系数。
3.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该第二频域均衡器是自适 应滤波器。
4.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路依据至少 该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行最小均方运算以调整该第二频域均衡器 的系数。
5.根据权利要求2所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路依据至少 该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行递归最小平方运算以调整该第二频域均 衡器的系数。
6.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该均衡器补偿电路包含有时域均衡器，耦接于该切割器与该反离散傅立叶变换单元之间，用以依据该第一均衡 后时域信号来执行均衡处理以产生第二均衡后时域信号，其中该切割器依据该第二均衡后 时域信号来产生该切割后时域信号；以及系数调整电路，耦接于该时域均衡器，用以依据该第一均衡后时域信号与该切割后时 域信号来调整该时域均衡器的系数。
7.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该时域均衡器是自适应滤 波器。
8.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路至少依据 该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行最小均方运算以调整该时域均衡器的系 数。
9.根据权利要求6所述的单载波/多载波共享接收器，其中该系数调整电路至少依据 该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行递归最小平方运算以调整该时域均衡器 的系数。
10.根据权利要求1所述的单载波/多载波共享接收器，其中该接收信号为单载波信号。
11.一种处理单载波/多载波共享接收器所接收的接收信号的方法，包含有 依据该接收信号来执行离散傅立叶变换以产生频域信号；依据该频域信号执行第一均衡处理以产生第一均衡后频域信号；依据该第一均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生第一均衡后时域信号；依据该第一均衡后时域信号来执行切割运作以产生切割后时域信号；以及 依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中 补偿该第一均衡后频域信号的步骤包含有依据该第一均衡后频域信号来执行第二均衡处理以产生第二均衡后频域信号； 依据该切割后频率信号来执行反离散傅立叶变换以产生切割后频域信号；以及 依据该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号来调整该第二均衡处理的系数；以及 产生该第一均衡后时域信号的步骤包含有依据该第二均衡后频域信号来执行反离散傅立叶变换运算以产生该第一均衡后时域 信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该第二均衡处理是自适应滤波处理。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行最小均方运算以调整该第二均衡处理的系数。
15.根据权利要求12所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后频域信号与该切割后频域信号执行递归最小平方运算以调整该第二均衡处理的系数。
16.根据权利要求11所述的方法，其中 补偿该第一均衡后频域信号的步骤包含有依据该第一均衡后时域信号来执行第二均衡处理以产生第二均衡后时域信号；以及 依据该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号来调整该第二均衡处理的系数；以及 产生该切割后频域信号的步骤包含有 依据该第二均衡后时域信号来产生该切割后时域信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中该第二均衡处理是自适应滤波处理。
18.根据权利要求16所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行最小均方运算以调整该第二均衡处理的系数。
19.根据权利要求16所述的方法，其中调整该第二均衡处理的系数的步骤包含有 依据至少该第一均衡后时域信号与该切割后时域信号执行递归最小平方运算以调整该第二均衡处理的系数。
20.根据权利要求11所述的方法，其中该接收信号为单载波信号。
全文摘要
本发明提供一种单载波/多载波共享接收器包含有第一离散傅立叶变换单元、第一频域均衡器、反离散傅立叶变换单元、切割器以及均衡器补偿电路。其中第一离散傅立叶变换单元用以依据所接收的接收信号来产生频域信号；第一频域均衡器用以依据该频域信号来产生第一均衡后频域信号；反离散傅立叶变换单元用以依据该第一均衡后频域信号来产生第一均衡后时域信号；切割器用以依据该第一均衡后时域信号来产生切割后时域信号；均衡器补偿电路，用以依据至少该切割后时域信号来补偿该第一均衡后频域信号。
文档编号H04L25/03GK101808059SQ20091000669
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者何维鸿 申请人:瑞昱半导体股份有限公司
最新回复(0)