检测系统及保护区间与传输模式的检测方法
专利名称：检测系统及保护区间与传输模式的检测方法
技术领域：
本发明有关于数字电视系统(DTV)，尤其是有关于检测数字电视正交分频多任务(OFDM)信号的传输模式和保护区间(Interval)的方法和系统。
背景技术：
地面数字视讯广播(DVB-T)是一套基于正交分频多任务(OFDM)搭配容错机制的无线视讯广播标准。OFDM使用多频段载波使数据顺利传输于多路径传输信道(multi-path channels)之中。不同的子载波可分别传输不同的独立数据，而这些子载波彼此互相正交。
保护区间(guard interval)是一种冗余容错设计，用来克服多路径传输信道所产生符元间干扰(Inter-symbol interferenceISI)。每一段符元串流(current)，从头段取一特定比例长度的数据复制后，贴于该符元串流尾段。该保护区间长度NGI越长，可容许越长的多路径信道延迟效应，而代价是实际的数据传输率相对越低。保护区间的长度是可选择性的，根据实际传输环境的品质而定。
DVB-T标准另外制定了弹性的传输模式，每一传输模式的符元(symbol)周期是不同的，用以适应各种不同的传输环境和品质。举例来说，DVB-T提供了至少三种传输模式，即2K模式，4K模式以及8K模式，对应的符元周期N为2048，4096和8192，单位为符元时间(symbol time)。2K模式适合使用于有限的传输距离下的单向传输器或小型单频网络(SFN)。8K模式可用在多路径信道延迟长的情况下，适合双向传输器或SFN网络。
对于一DVB-T接收器而言，当接收到一DVB信号时，其传输模式和保护区间都是未知参数。因此该DVB-T接收器需要一个检测机制，从有限的信息中找出正确的传输模式和保护区间，以利后续的信号译码工作。每一传输模式下的保护区间，可以有四种变化。相对于符元周期N，保护区间的长度可以是N/32，N/16，N/8或N/4，各适用于不同的传输环境。因此整体来说，一个DVB-T接收器必须判断三种传输模式和四种保护区间，总共十二种可能的组合。
发明内容
本发明提供一检测系统，用于检测一无线正交分频多任务(OFDM)信号的保护区间与传输模式。该保护区间有m种等级，而该传输模式有n种模式，该OFDM信号的符元周期N随着该传输模式而异。该检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样该OFDM信号，产生一数字信号。n个传输模式检测器同步接收该数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对该数字信号进行运算，并产生一旗标(flag)用以指出运算结果是否符合一既定条件。一裁决单元观察每一传输模式检测器所输出的旗标，判断该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
当一传输模式检测器判断出该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，该裁决单元终止其它传输模式检测器的运作。每一传输模式检测器包含一关联累加器，用以根据该假定符元周期对该数字信号进行运算，以产生一准关联信号，并各别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将该准关联信号进行动态累加，以产生m个关联信号。一特征产生器从该m个关联信号中产生m个特征组。一分析单元耦接该特征产生器，用以统计该m个特征组，产生一旗标代表一有效的保护区间以及一有效传输模式。该m个假定保护区间的值相对应于该m种等级。
该关联累加器可以包含一延迟器，一乘法器，m个关联器，以及m个绝对值单元。延迟器以该假定符元周期延迟该数字信号，以产生一延迟数字信号。乘法器将该数字信号乘上该延迟数字信号，以产生该准关联信号。m个关联器各别根据对应的该假定保护区间为一第一取样周期，将该准关联信号进行动态累加，以分别产生该关联信号。m个绝对值单元将所述m个关联信号转换为绝对值型态。
该特征产生器包含m个计算单元，各耦接一对应的绝对值单元，该计算单元各自从该关联信号的绝对值型态中计算出对应的特征组。每一特征组包含在一第二取样周期中该关联信号的最大值NM、高于门槛数NP、以及用以指出该最大值NM在该第二取样周期中所在的时间点的发生位置NI。每一分析单元包含m个除法器，一保护区间裁决器以及一统计单元。m个除法器计算并比较每一关联信号的NM与高于门槛数NP的比值NM/NP。保护区间裁决器将具有最大NM与NP比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间。统计单元观察该候选保护区间的发生位置NI，如果该发生位置NI具有周期性，则将该候选保护区间标记为有效，否则为无效。该统计单元更进一步在一段时间内递归地统计该候选保护区间的有效次数与无效次数。如果该有效次数大于一成功门槛，该统计单元输出该旗标，用以代表该候选保护区间，以及对应的该传输模式。
本发明另提供传输模式和保护区间的检测方法，用于检测一OFDM信号，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，所述检测方法包含以下步骤取样所述OFDM信号，产生一数字信号；将所述数字信号同步代入n个检测程序，每一检测程序各别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算；每一检测程序产生一旗标，该旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及观察每一检测程序的旗标，判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
图1为本发明实施例之一的检测系统，用以检测DVB-T系统的传输模式和保护区间；
图2a和图2b为本发明图1中传输模式检测器140的实施例；图3为临界线和统计曲线的实施例；图4为图1中传输模式检测器140的另一实施例；图5为本发明实施例之一的关联信号的时序图；图6为本发明实施例之一的检查最大值NM的有效性的流程图；图7为本发明实施例之一的确认有效性的流程图；以及图8为本发明实施例之一的判断传输模式的流程图。
主要组件符号说明100检测系统101DVB信号103数字信号105，105a～105d关联信号107，107a～107d特征组 109a～109c旗标120模拟数字转换器 140a～140c传输模式检测器142关联累加器 144特征产生器146分析单元160裁决单元202延迟器 204共轭器206乘法器 208a～208d关联器210a～210d绝对值单元 220a～220d计算单元230a～230d除法器 240保护区间裁决器250统计单元302～308统计曲线310临界线 442关联累加器444特征产生器 446分析单元402周期探测器 404统计单元具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1为本发明的检测系统的一实施例，用以检测DVB-T系统的传输模式和保护区间。在检测系统100中，包含了一模拟数字转换器120，传输模式检测器140a，140b及140c，以及一裁决单元160。每一传输模式检测器140设计来检测于一特定的传输模式中的保护区间长度。举例来说，第一传输模式检测器140a检测传输模式为2K模式时的保护区间长度，第二传输模式检测器140b检测传输模式为4K模式时的保护区间长度，而第三传输模式检测器140c检测传输模式为8K模式时的保护区间长度。
模拟数字转换器120将一DVB信号101转换为一数字信号103，并传送给每一传输模式检测器140a～140c。所述传输模式检测器140a～140c分别产生旗标109a～109c并传送至裁决单元160。由本发明的检测系统，DVB信号中真正的传输模式和保护区间，会反映在其中一个旗标中。因为这些传输模式检测器140是同步运作的，所以在旗标109a～109c中只有一个会是有效值。该裁决单元160在接收这些旗标109a～109c之后，便判断出真正的传输模式和保护区间，同时发出一个终止信号，使无关的传输模式检测器140停止运作。
在图1中，每一传输模式检测器140a～104c都包含一关联累加器142，一特征产生器144，和一分析单元146。该关联累加器142接收数字信号103以产生关联信号105。特征产生器144耦接关联累加器142，以从关联信号105中找出特征组107。分析单元146耦接特征产生器144，观察这些特征组107，以输出一旗标109a～109c至裁决单元160。
关联累加器142将延迟一假定符元周期长度的延迟数字信号与数字信号相乘后，并分别代入四个各自对应于以一假定保护区间为取样周期以产生四个不同的移动总和，即四个关联信号。特征产生器144耦接关联累加器142，基于一取样周期W从所述关联信号中找出四组特征组107a～107d。分析单元146耦接该特征产生器144，观察这些特征组，便能得知检测结果，并透过一旗标告知裁决单元160。
图2a和图2b为本发明图1中传输模式检测器140的实施例。如图2a所示，该关联累加器142将数字信号103进行自我关联运算，产生一准关联信号，接着输入分别对应于四个保护区间(N/32，N/16，N/8和N/4)的关联器208a～208d及绝对值单元210a～210d中，以分别产生对应的四个关联信号。该关联累加器142包含一延迟器202，一共轭器204，一乘法器206，四个关联器208a～208d和四个绝对值单元210a～210d。该数字信号103可能是复数信号(complex signal)，因此该延迟器202，共轭器204和乘法器206设计成可以进行复数运算。
延迟器202以对应于不同的传输模式2K，4K和8K的一假定符元周期N对数字信号103进行延迟处理。例如，传输模式检测器140a中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝2K；传输模式检测器140b中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝4K；而传输模式检测器140c中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝8K。
共轭器204耦接至延迟器202，从被延迟的数字信号产生一共轭值。乘法器206接着将数字信号103与该共轭值相乘，以产生一准关联信号。四个关联器208a～208d耦接该乘法器206以接收该准关联信号，其中关联器208a～208d各自对应一假定保护区间，例如关联器208a所对应的保护区间长度为N/32；关联器208b所对应的保护区间长度为N/16；关联器208c所对应的保护区间长度为N/8；关联器208d所对应的保护区间长度为N/4。该准关联信号被输入关联器208a～208d，关联器208a～208d各自以不同的保护区间长度为移动总和的周期，对该准关联信号进行移动总和(moving sum)的运算，之后再各自经由绝对值单元210a～210d以计算其移动总和的绝对值，以产生四个对应的关联信号105a～105d。更确切的说，每一关联器208a～208d中都包含具有一第二延迟器，该第二延迟器以相对应的保护区间的时间长度延迟该准关联信号。因此，所产生的关联信号105a～105d也各自对应于所述假定保护区间。在关联累加器142中，四个绝对值单元210各耦接一关联器208，用以将对应的关联信号从复数型态转换为绝对值型态，因此输出的值为关联信号105a到105d。
在图2a中，该特征产生器144包含四个计算单元220，各耦接到一对应的绝对值单元210，用以算出该关联信号105a～105d的特征组107a～107d，同理特征组107a～107d也各自对应于所述假定保护区间。特征组包含下列特征参数在一取样周期W中关联信号的最大值NM；在取样周期W中关联信号大于一门槛值的高于门槛数NP；以及在一个取样周期W中最大值NM的发生位置NI。取样周期W是一适当选择的区段值，为了观察周期性，在本实施例中取样周期W的长度设定为大于N+NGI，例如1.5N。其中N代表所对应传输模式相关的符元长度2K，4K或8K，而NGI的值则为所对应的保护区间长度N/4，N/8，N/16或N/32。
为了估算特征组，每一计算单元220描绘一统计曲线，用以代表关联信号的绝对值在取样周期W中的分布情形。如图3所示，该统计曲线的峰值被标记为最大值NM，而该最大值NM对应的时间点被标记为发生位置NI。该计算单元220也包含一临界线310代表该门槛值，与该统计曲线相交于两个交点。这两个交点的距离即为高于门槛数NP。包含最大值NM，发生位置NI和高于门槛数NP的这个特征组，接着被传至分析单元146进行统计分析。
图2b为分析单元146的实施例。该分析单元146比较四组最大值NM和高于门槛数NP，以判断何种假定保护区间最符合有效结果，同时利用发生位置NI的值进一步确认其结果的正确性。该分析单元146包含四个除法器230a～230d，一保护区间裁决器240，以及一统计单元250。每一个除法器230a～230d分别耦接至一对应的计算单元220a～220d，分别计算出NM/NP的比值。保护区间裁决器240耦接于除法器230a～230d，选择具有最大NM/NP比值所对应的该假定保护区间做为一候选保护区间。统计单元250耦接该保护区间裁决器240，检查该候选保护区间的发生位置NI。如果该发生位置NI具有周期性，则统计单元250标记该候选保护区间为有效，否则为无效。该统计单元250更进一步递归地在一段时间内统计有效次数和无效次数。如果有效次数超过一成功门槛，则统计单元250输出一旗标109，旗标109用以代表一有效的保护区间长度，以及一有效符元周期也即代表一有效传输模式。相反的，如果无效次数超过一失败门槛，则该统计单元250输出一旗标109指出该候选保护区间是无效的。由此传输模式检测器140a～140c，总共有三个旗标109a～109c对应地被产生并送至该裁决单元160，而该裁决单元160检测最符合检测结果的传输模式。举例来说，当传输模式检测器140b中发现一DVB信号在保护区间为N/16时出现有效结果，一旗标109b便被送至裁决单元160而被确认。该裁决单元160接着将传输模式检测器140a和140c的运作终止。在符元周期较长的传输模式中，其成功门槛与失败门槛被设定为小于等于一符元周期较短的传输模式者。例如，传输模式为8K的符元周期较传输模式为4K及传输模式为2K的符元周期为长；而传输模式为4K的符元周期较传输模式为2K的符元周期为长。
图3为临界线和统计曲线的实施例。在图3中，以DVB信号的保护区间为N/8，而传输模式为4K为例说明本发明传输模式检测器140b中关联累加器142所产生的关联信号的相关统计曲线。所述统计曲线302，304，306和308为该准关联信号分别对应不同累加长度N/32，N/16，N/8和N/4下的动态总和。在统计曲线306上可看到一锐利的峰值，显示出数字信号103和该延迟后的数字信号之间具有高度的关联性。相对的，其余的统计曲线302，304和308则显得不具备有效的迹象。由此可明显的推得该数字信号的保护区间长度就是N/8。计算单元220a～220d接着接收该关联信号，并从中解出特征值来，例如最大值NM，发生位置NI和高于门槛数NP。
图4为图1中传输模式检测器140的另一实施例。该传输模式检测器140包含一关联累加器442，一特征产生器444和一分析单元446。不同于图2a中的关联累加器142，在图4的关联累加器442中，只有一个关联器208和一个绝对值单元210。该关联器208耦接至该乘法器206，以一假定保护区间为移动总和计算的长度，对该准关联信号进行移动总和(moving sum)的运算，之后再各自经由绝对值单元210以计算其移动总和的绝对值，以产生关联信号105，该假定保护区间的值，选择N/8或N/16为较佳。该绝对值单元210耦接至该关联器208，将该关联信号从复数型态转换为绝对值型态。
该特征产生器444从关联信号105中算出一特征值组107，特征值组107包含下列特征参数在一取样周期W中关联信号的最大值NM；以及在该取样周期W中关联信号105与一临界值相关的一第一跨越点Nt。获取第一跨越点Nt的方法如图3所示，特征产生器444依据关联累加器442所产生的关联信号105产生相关统计曲线306，并提供一临界线310与该统计曲线306相交，产生两个交点A和B。其中，交点A所对应的时间点，即标记为第一跨越点Nt。该临界线310为一水平线，对应一临界值，该临界值低于该统计曲线的峰值。更具体的说，该临界值可为最大值NM的乘以一小于1的倍数，例如0.7倍。该分析单元446包含一周期探测器402，耦接该特征产生器444并检查该第一跨越点Nt出现的频率是否具有周期性。由于每一传输检测器140对应一假定符元周期N，周期探测器402仅需要分别针对不同的保护区间进行周期性检测，换言之该第一跨越点Nt相应于某一保护区间具有周期性。当该第一跨越点Nt出现的频率具有周期性，则其出现的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则该周期探测器402标记对应该(N+NGI)的保护区间为有效，否则为无效。其中N在同一传输检测器140中对应一固定的符元周期长度，其值为2K、4K或8K其中之一。而NGI为保护区间的值，其值为N/4，N/8，N/16或N/32其中之一。该分析单元446也包含一统计单元404，该统计单元404，耦接该周期探测器402，其包含4个对应于不同保护区间NGI的有效计数器(未图示)用以各自递归地计算在一段时间内对应于各保护区间的有效次数；以及一无效计数器(未图示)用以递归地计算在一段时间内的无效次数。如果其中一组(N+NGI)有效的次数超过一成功门槛，该统计单元404输出一旗标109，旗标109用以指出对应该组的(N+NGI)的传输模式和保护区间为有效，也就是代表一有效的保护区间长度，以及一有效符元周期也即代表一有效传输模式。相对的，如果无效次数超过一失败门槛，则该统计单元404输出旗标指出检测无效。
图5为本发明实施例之一的关联信号的时序图。在第一时序，两个连续的发生位置NI1和发生位置NI2之间的距离等于一个符元周期(N+NGI)，即NI1-NI2+W＝N+NG1(1)其中发生位置NI1和NI2是图2a中的计算单元220所检测到的最大值发生位置。此外，如图5中的第二时序所示，波峰有可能被取样区间的边缘切掉而无法辨识，因此检测到的发生位置NI可能是属于下一周期。因此，第(1)式中所测得的距离可能是预期中的两倍NI1-NI2+W＝2(N+NGI) (2)由此，上述两种时序在检测符元周期时都要考虑进去。在实际状况下，第(1)式和第(2)式并不容易满足，因为检测误差是存在的。因此需要给予容错的空间。在本实施例中提供一误差上限EN，随传输模式而异。同时将第(1)式和第(2)式可以改写成第(3)和(4)式Error1＝Abs[NI1-NI2+W-(N+NGI)]； (3)Error2＝Abs[NI1-NI2+W-2(N+NGI)]；(4)如果该周期误差Error1和Error2低于该误差上限EN，则该组(N+NGI)则可视为有效。相反的，如果周期误差Error1和Error2都超过该误差上限EN，则该检测结果视为无效。另一方面，图4的特征产生器444可透过第一跨越点Nt检测有效与否，若是以第一跨越点Nt取代发生位置NI，应周在图5，同样可以检测符元周期及保护区间。
图6为本发明实施例之一的检查最大值NM的发生位置NI有效性的流程图。因为符元串流是持续不断的输入，所以这些步骤也是递归地进行。在步骤602中，初始化检测程序。在步骤604中，将第(3)式和第(4)式中所得的周期误差Error1和Error2与误差上限EN比较。如果其中一周期误差Error小于该误差上限EN，则进行步骤606，输出一旗标指出所对应的(N+NGI)是有效的。相对的，如果周期误差Error1和Error2都超过误差上限EN，则跳至步骤612，输出一旗标指出该(N+NGI)是无效的。接着步骤620结束整个流程。本实施例中使用发生位置NI做为有效性检测的基础，而另一实施例则使用图3所示的第一跨越点Nt做为基础。在使用第一跨越点Nt的情况下，所有可能的(N+NGI)组合都需要被图4的周期探测器402验证。更具体的说，周期探测器402依照第(3)式和第(4)式，将两个第一跨越点Nt之间的距离依序和四种不同的组合(N+N/4)，(N+N/8)，(N+N/16)，和(N+N/32)比对。相对的，图2a中的每一关联累加器142只为一候选保护区间对应的发生位置N1进行长度比对，因此需要四组硬件，即关联器208，绝对值单元210，计算单元220和除法器230。
图7为本发明实施例之一的确认有效性的流程图。该裁决单元160根据从传输模式检测器140传来的旗标值，对应地控制该传输模式检测器140的运作。在步骤704中，每一传输模式检测器140包含一无效计数器Inv(N，NGI)以及分别为四组(N+NGI)设置的有效计数器Va(N，NGI)，其中N代表随传输模式而异的符元周期，而NGI则为保护区间N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。在步骤706中，当传输模式和保护区间都确定后，该传输模式检测器140等待从裁决单元160传来的一终止信号，以停止运作。如果没接收到终止信号，则跳至步骤708，判断该数字信号是否具有如图6所示的有效检测结果。如果是，则跳至步骤712，累加对应的有效计数器Va(N，NGI)。相对的，跳至步骤722，累加一无效计数器Inv(N，NGI)。本实施例中提供一组成功和失败门槛。在步骤714中，该有效计数器Va(N，NGI)与对应NGI的一成功门槛SGI比较，如果该有效计数器Va(N，NGI)超过该SGI，则在步骤716，传送一旗标至该裁决单元160，指出该传输模式N和保护区间NGI的检测结果有效。如果有效计数器Va(N，NGI)没超过SGI，则跳至步骤706。同样地，在步骤724中，无效计数器Inv(N，NGI)与对应该NGI的一失败门槛FGI比较，如果无效计数器Inv(N，NGI)超过失败门槛FGI，在步骤726中，传送一旗标至裁决单元160，指出该传输模式N为无效。如果否，则跳至步骤706。步骤730结束整个流程。
图8为本发明实施例之一的判断传输模式的流程图。这个流程由裁决单元160所执行。在步骤802中，初始化该裁决单元160。在步骤804中，该裁决单元160等待传输模式检测器140传送旗标以指出一有效的传输模式和保护区间。如果没有成功的旗标传回，则进行步骤812，该裁决单元160检查是否所有的传输模式检测器140都传回失败的旗标。如果所有的旗标都是失败的，则表示步骤814中没有接收到有效的DVB信号，而流程结束于步骤820。在步骤806中，当一成功旗标在步骤804中出现，该裁决单元160输出一终止信号至其它的传输模式检测器140。在步骤808中，对应于正确传输模式与保护区间的传输模式检测器140将维持运作，继续接收信号。
整体来说，比起使用单一传输模式检测器140，本发明的实施例使用平行处理，因此更具有效率。该传输模式检测器140只需要极少的储存空间，即使是三个传输模式检测器140同时运作，仍然很省空间。每一统计单元404和统计单元250的参数，可随着传输模式而调整，以增进效能。举例来说，图5中对应8K模式的误差上限EN，可以设定为大于4K或2K模式者。而图8中对应8K模式的成功门槛和失败门槛可设定为小于4K或2K模式者。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围当以权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种保护区间与传输模式的检测方法，用于检测一OFDM信号，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，其特征在于，所述检测方法包含以下步骤取样所述OFDM信号，产生一数字信号；将所述数字信号同步代入n个检测程序，每一检测程序各别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算；每一检测程序产生一旗标，该旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及观察每一检测程序的旗标，判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
2.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述检测方法进一步包含以下步骤，当判断出所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，终止所述同步检测程序。
3.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序包含以下步骤将所述数字信号延迟所述假定符元周期长度，以产生一延迟数字信号；将所述延迟数字信号与所述数字信号相乘，以产生一准关联信号；分别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以分别产生m个关联信号；从所述m个关联信号中分别产生m个特征组；以及统计所述m个特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间，以及一有效传输模式；其中所述m个假定保护区间的值相对应于所述m种等级。
4.如权利要求3所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一特征组包含在一第二取样周期中所述关联信号的最大值NM，高于门槛数NP，而产生每一特征组的步骤包含描绘一统计曲线，代表在所述第二取样周期之中，所述关联信号所对应的绝对值大小；找出所述统计曲线中的最大值，标记为最大值NM；根据一临界值产生一水平线，与所述统计曲线相交，产生两个交点；以及将所述两个交点之间的距离，标记为高于门槛数NP。
5.如权利要求4所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一特征组进一步包含一发生位置NI，用以指出所述最大值NM在所述第二取样周期中所在的时间点。
6.如权利要求5所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含计算并比较每一关联信号的NM与NP的比值NM/NP；将具有最大比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间；检查所述候选保护区间的发生位置NI；以及如果所述发生位置NI具有周期性，则将所述候选保护区间标记为有效，否则为无效。
7.如权利要求6所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含在一预定时间内递归地统计所述候选保护区间的有效次数与无效次数；其中，如果所述有效次数大于一成功门槛，则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及所述对应的传输模式。
8.如权利要求6所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含，如果所述发生位置NI具有周期性，则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及所述对应的传输模式。
9.如权利要求4所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一传输模式所对应使用的第二取样周期，大于所述传输模式的符元周期的1.25倍。
10.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序包含将所述数字信号延迟所述假定符元周期长度，以产生一延迟数字信号；将所述延迟数字信号与所述数字信号相乘，以产生一准关联信号；根据一假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生一关联信号；从所述关联信号中产生一特征组；以及统计所述特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间，以及一有效传输模式；其中所述假定保护区间的值是选择自所述m种等级其中之一。
11.如权利要求10所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述特征组包含在一第二取样周期中的一第一跨越点Nt，而产生所述特征组的步骤包含描绘一统计曲线，代表在所述第二取样周期之中，所述关联信号所对应的绝对值大小；根据一临界值产生一水平线，与所述统计曲线相交，产生两个交点；以及第一交点所在的时间点，标记为所述第一跨越点Nt。
12.如权利要求11所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，检查所述第一跨越点Nt的周期性；以及如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则标记所述NGI为有效的保护区间，否则都标记为无效；其中N代表所对应的符元周期，以及NGI代表保护区间，选自N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。
13.如权利要求12所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含在一段时间内递归地统计每一组(N+NGI)被标记为有效与无效的次数；如果对应一组(N+NGI)的有效次数大于一成功门槛，则输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与所述保护区间NGI确定有效。
14.如权利要求12所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含，如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与所述保护区间NGI确定有效。
15.如权利要求11所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述第二取样周期大于所述传输模式的符元周期N的1.25倍。
16.一种检测系统，用于检测一OFDM信号的保护区间与传输模式，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，其特征在于，所述检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样所述OFDM信号，产生一数字信号；n个传输模式检测器，耦接所述模拟数字转换器，同步接收所述数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算，并产生一旗标，所述旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及一裁决单元，耦接所述传输模式检测器，用以观察每一传输模式检测器所输出的所述旗标，并判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
17.如权利要求16所述的检测系统，其特征在于，当一传输模式检测器判断出所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，所述裁决单元终止其它传输模式检测器的运作。
18.如权利要求16所述的检测系统，其特征在于，每一传输模式检测器包含一关联累加器，根据所述假定符元周期对所述数字信号进行运算，以产生一准关联信号，并各别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生m个关联信号；一特征产生器，从所述m个关联信号中产生m个特征组；以及一分析单元，耦接所述特征产生器，用以统计所述m个特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间以及一有效传输模式；其中所述m个假定保护区间的值相对应于所述m种等级。
19.如权利要求18所述的检测系统，其特征在于，所述关联累加器包含一延迟器，根据所述假定符元周期延迟所述数字信号，以产生一延迟数字信号；一乘法器，将所述数字信号乘上所述延迟数字信号，以产生所述准关联信号；m个关联器，耦接所述乘法器，各别根据对应的所述假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以分别产生所述关联信号；以及m个绝对值单元，各耦接一关联器，用以将所述m个关联信号转换为绝对值型态。
20.如权利要求19所述的检测系统，其特征在于，所述特征产生器包含m个计算单元，各耦接一对应的绝对值单元，所述计算单元各自从所述关联信号的绝对值型态中计算出对应的特征组，其中每一特征组包含在一第二取样周期中所述关联信号的最大值NM、高于门槛数NP、以及用以指出所述最大值NM在所述第二取样周期中所在的时间点的发生位置NI。
21.如权利要求20所述的检测系统，其特征在于，每一分析单元包含m个除法器，各耦接一对应的计算单元，计算并比较每一关联信号的NM与高于门槛数NP的比值NM/NP；一保护区间裁决器，耦接所述除法器，将具有最大NM与NP比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间；一统计单元，耦接所述保护区间裁决器，观察所述候选保护区间的发生位置NI，如果所述发生位置NI具有周期性，则将所述候选保护区间标记为有效，否则为无效。
22.如权利要求21所述的检测系统，其特征在于，所述统计单元更进一步在一段时间内递归地统计所述候选保护区间的有效次数与无效次数；如果所述有效次数大于一成功门槛，所述统计单元输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及对应的所述传输模式。
23.如权利要求21所述的检测系统，其中如果所述发生位置NI具有周期性，所述统计单元则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及对应的所述传输模式。
24.如权利要求18所述的检测系统，其特征在于，所述关联累加器包含一延迟器，根据所述假定符元周期延迟所述数字信号，以产生一延迟数字信号；一乘法器，将所述数字信号乘上所述延迟数字信号，以产生所述准关联信号；一关联器，耦接所述乘法器，以一假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生所述关联信号；以及一绝对值单元，耦接所述关联器，将所述关联信号转换为绝对值型态。
25.如权利要求24所述的检测系统，其特征在于，所述特征产生器自所述关联信号中计算出一特征组，其中所述特征组包含在一第二取样周期中的一第一跨越点Nt。
26.如权利要求25所述的检测系统，其特征在于，所述分析单元包含一周期探测器耦接所述特征产生器，用以检查第一跨越点Nt的周期性；如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则所述周期探测器标记所述N为有效符元周期，所述NGI为有效的保护区间；其中，N代表传输模式的符元周期，以及NGI代表保护区间，选自N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。
27.如权利要求26所述的检测系统，其特征在于，所述分析单元进一步包含一统计单元耦接所述周期探测器，在一段时间内递归地统计每一组(N+NGI)被标记为有效与无效的次数；如果对应一组(N+NGI)的有效次数大于一成功门槛，所述统计单元输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与保护区间NGI确定有效。
28.如权利要求18所述的检测系统，其中每一传输模式所对应使用的所述第二取样周期，大于所述传输模式的符元周期N的1.25倍。
全文摘要
本发明提供一种检测系统及保护区间与传输模式的检测方法。所述检测系统用于检测一OFDM信号的保护区间与传输模式。该保护区间有m种等级，而该传输模式有n种模式，该OFDM信号的符元周期N随着该传输模式而异。该检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样该OFDM信号，产生一数字信号。n个传输模式检测器同步接收该数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对该数字信号进行运算，并产生一旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件。一裁决单元观察每一传输模式检测器所输出的该旗标，判断该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。本发明从有限的信息中找出正确的传输模式和保护区间，以利后续的信号译码工作。
文档编号H04N7/52GK101026747SQ20071000428
公开日2007年8月29日 申请日期2007年1月19日 优先权日2006年1月19日
发明者林哲立 申请人:联发科技股份有限公司
技术领域：
本发明有关于数字电视系统(DTV)，尤其是有关于检测数字电视正交分频多任务(OFDM)信号的传输模式和保护区间(Interval)的方法和系统。
背景技术：
地面数字视讯广播(DVB-T)是一套基于正交分频多任务(OFDM)搭配容错机制的无线视讯广播标准。OFDM使用多频段载波使数据顺利传输于多路径传输信道(multi-path channels)之中。不同的子载波可分别传输不同的独立数据，而这些子载波彼此互相正交。
保护区间(guard interval)是一种冗余容错设计，用来克服多路径传输信道所产生符元间干扰(Inter-symbol interferenceISI)。每一段符元串流(current)，从头段取一特定比例长度的数据复制后，贴于该符元串流尾段。该保护区间长度NGI越长，可容许越长的多路径信道延迟效应，而代价是实际的数据传输率相对越低。保护区间的长度是可选择性的，根据实际传输环境的品质而定。
DVB-T标准另外制定了弹性的传输模式，每一传输模式的符元(symbol)周期是不同的，用以适应各种不同的传输环境和品质。举例来说，DVB-T提供了至少三种传输模式，即2K模式，4K模式以及8K模式，对应的符元周期N为2048，4096和8192，单位为符元时间(symbol time)。2K模式适合使用于有限的传输距离下的单向传输器或小型单频网络(SFN)。8K模式可用在多路径信道延迟长的情况下，适合双向传输器或SFN网络。
对于一DVB-T接收器而言，当接收到一DVB信号时，其传输模式和保护区间都是未知参数。因此该DVB-T接收器需要一个检测机制，从有限的信息中找出正确的传输模式和保护区间，以利后续的信号译码工作。每一传输模式下的保护区间，可以有四种变化。相对于符元周期N，保护区间的长度可以是N/32，N/16，N/8或N/4，各适用于不同的传输环境。因此整体来说，一个DVB-T接收器必须判断三种传输模式和四种保护区间，总共十二种可能的组合。
发明内容
本发明提供一检测系统，用于检测一无线正交分频多任务(OFDM)信号的保护区间与传输模式。该保护区间有m种等级，而该传输模式有n种模式，该OFDM信号的符元周期N随着该传输模式而异。该检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样该OFDM信号，产生一数字信号。n个传输模式检测器同步接收该数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对该数字信号进行运算，并产生一旗标(flag)用以指出运算结果是否符合一既定条件。一裁决单元观察每一传输模式检测器所输出的旗标，判断该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
当一传输模式检测器判断出该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，该裁决单元终止其它传输模式检测器的运作。每一传输模式检测器包含一关联累加器，用以根据该假定符元周期对该数字信号进行运算，以产生一准关联信号，并各别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将该准关联信号进行动态累加，以产生m个关联信号。一特征产生器从该m个关联信号中产生m个特征组。一分析单元耦接该特征产生器，用以统计该m个特征组，产生一旗标代表一有效的保护区间以及一有效传输模式。该m个假定保护区间的值相对应于该m种等级。
该关联累加器可以包含一延迟器，一乘法器，m个关联器，以及m个绝对值单元。延迟器以该假定符元周期延迟该数字信号，以产生一延迟数字信号。乘法器将该数字信号乘上该延迟数字信号，以产生该准关联信号。m个关联器各别根据对应的该假定保护区间为一第一取样周期，将该准关联信号进行动态累加，以分别产生该关联信号。m个绝对值单元将所述m个关联信号转换为绝对值型态。
该特征产生器包含m个计算单元，各耦接一对应的绝对值单元，该计算单元各自从该关联信号的绝对值型态中计算出对应的特征组。每一特征组包含在一第二取样周期中该关联信号的最大值NM、高于门槛数NP、以及用以指出该最大值NM在该第二取样周期中所在的时间点的发生位置NI。每一分析单元包含m个除法器，一保护区间裁决器以及一统计单元。m个除法器计算并比较每一关联信号的NM与高于门槛数NP的比值NM/NP。保护区间裁决器将具有最大NM与NP比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间。统计单元观察该候选保护区间的发生位置NI，如果该发生位置NI具有周期性，则将该候选保护区间标记为有效，否则为无效。该统计单元更进一步在一段时间内递归地统计该候选保护区间的有效次数与无效次数。如果该有效次数大于一成功门槛，该统计单元输出该旗标，用以代表该候选保护区间，以及对应的该传输模式。
本发明另提供传输模式和保护区间的检测方法，用于检测一OFDM信号，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，所述检测方法包含以下步骤取样所述OFDM信号，产生一数字信号；将所述数字信号同步代入n个检测程序，每一检测程序各别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算；每一检测程序产生一旗标，该旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及观察每一检测程序的旗标，判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
图1为本发明实施例之一的检测系统，用以检测DVB-T系统的传输模式和保护区间；
图2a和图2b为本发明图1中传输模式检测器140的实施例；图3为临界线和统计曲线的实施例；图4为图1中传输模式检测器140的另一实施例；图5为本发明实施例之一的关联信号的时序图；图6为本发明实施例之一的检查最大值NM的有效性的流程图；图7为本发明实施例之一的确认有效性的流程图；以及图8为本发明实施例之一的判断传输模式的流程图。
主要组件符号说明100检测系统101DVB信号103数字信号105，105a～105d关联信号107，107a～107d特征组 109a～109c旗标120模拟数字转换器 140a～140c传输模式检测器142关联累加器 144特征产生器146分析单元160裁决单元202延迟器 204共轭器206乘法器 208a～208d关联器210a～210d绝对值单元 220a～220d计算单元230a～230d除法器 240保护区间裁决器250统计单元302～308统计曲线310临界线 442关联累加器444特征产生器 446分析单元402周期探测器 404统计单元具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1为本发明的检测系统的一实施例，用以检测DVB-T系统的传输模式和保护区间。在检测系统100中，包含了一模拟数字转换器120，传输模式检测器140a，140b及140c，以及一裁决单元160。每一传输模式检测器140设计来检测于一特定的传输模式中的保护区间长度。举例来说，第一传输模式检测器140a检测传输模式为2K模式时的保护区间长度，第二传输模式检测器140b检测传输模式为4K模式时的保护区间长度，而第三传输模式检测器140c检测传输模式为8K模式时的保护区间长度。
模拟数字转换器120将一DVB信号101转换为一数字信号103，并传送给每一传输模式检测器140a～140c。所述传输模式检测器140a～140c分别产生旗标109a～109c并传送至裁决单元160。由本发明的检测系统，DVB信号中真正的传输模式和保护区间，会反映在其中一个旗标中。因为这些传输模式检测器140是同步运作的，所以在旗标109a～109c中只有一个会是有效值。该裁决单元160在接收这些旗标109a～109c之后，便判断出真正的传输模式和保护区间，同时发出一个终止信号，使无关的传输模式检测器140停止运作。
在图1中，每一传输模式检测器140a～104c都包含一关联累加器142，一特征产生器144，和一分析单元146。该关联累加器142接收数字信号103以产生关联信号105。特征产生器144耦接关联累加器142，以从关联信号105中找出特征组107。分析单元146耦接特征产生器144，观察这些特征组107，以输出一旗标109a～109c至裁决单元160。
关联累加器142将延迟一假定符元周期长度的延迟数字信号与数字信号相乘后，并分别代入四个各自对应于以一假定保护区间为取样周期以产生四个不同的移动总和，即四个关联信号。特征产生器144耦接关联累加器142，基于一取样周期W从所述关联信号中找出四组特征组107a～107d。分析单元146耦接该特征产生器144，观察这些特征组，便能得知检测结果，并透过一旗标告知裁决单元160。
图2a和图2b为本发明图1中传输模式检测器140的实施例。如图2a所示，该关联累加器142将数字信号103进行自我关联运算，产生一准关联信号，接着输入分别对应于四个保护区间(N/32，N/16，N/8和N/4)的关联器208a～208d及绝对值单元210a～210d中，以分别产生对应的四个关联信号。该关联累加器142包含一延迟器202，一共轭器204，一乘法器206，四个关联器208a～208d和四个绝对值单元210a～210d。该数字信号103可能是复数信号(complex signal)，因此该延迟器202，共轭器204和乘法器206设计成可以进行复数运算。
延迟器202以对应于不同的传输模式2K，4K和8K的一假定符元周期N对数字信号103进行延迟处理。例如，传输模式检测器140a中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝2K；传输模式检测器140b中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝4K；而传输模式检测器140c中的延迟器202将数字信号103延迟一假定符元周期N＝8K。
共轭器204耦接至延迟器202，从被延迟的数字信号产生一共轭值。乘法器206接着将数字信号103与该共轭值相乘，以产生一准关联信号。四个关联器208a～208d耦接该乘法器206以接收该准关联信号，其中关联器208a～208d各自对应一假定保护区间，例如关联器208a所对应的保护区间长度为N/32；关联器208b所对应的保护区间长度为N/16；关联器208c所对应的保护区间长度为N/8；关联器208d所对应的保护区间长度为N/4。该准关联信号被输入关联器208a～208d，关联器208a～208d各自以不同的保护区间长度为移动总和的周期，对该准关联信号进行移动总和(moving sum)的运算，之后再各自经由绝对值单元210a～210d以计算其移动总和的绝对值，以产生四个对应的关联信号105a～105d。更确切的说，每一关联器208a～208d中都包含具有一第二延迟器，该第二延迟器以相对应的保护区间的时间长度延迟该准关联信号。因此，所产生的关联信号105a～105d也各自对应于所述假定保护区间。在关联累加器142中，四个绝对值单元210各耦接一关联器208，用以将对应的关联信号从复数型态转换为绝对值型态，因此输出的值为关联信号105a到105d。
在图2a中，该特征产生器144包含四个计算单元220，各耦接到一对应的绝对值单元210，用以算出该关联信号105a～105d的特征组107a～107d，同理特征组107a～107d也各自对应于所述假定保护区间。特征组包含下列特征参数在一取样周期W中关联信号的最大值NM；在取样周期W中关联信号大于一门槛值的高于门槛数NP；以及在一个取样周期W中最大值NM的发生位置NI。取样周期W是一适当选择的区段值，为了观察周期性，在本实施例中取样周期W的长度设定为大于N+NGI，例如1.5N。其中N代表所对应传输模式相关的符元长度2K，4K或8K，而NGI的值则为所对应的保护区间长度N/4，N/8，N/16或N/32。
为了估算特征组，每一计算单元220描绘一统计曲线，用以代表关联信号的绝对值在取样周期W中的分布情形。如图3所示，该统计曲线的峰值被标记为最大值NM，而该最大值NM对应的时间点被标记为发生位置NI。该计算单元220也包含一临界线310代表该门槛值，与该统计曲线相交于两个交点。这两个交点的距离即为高于门槛数NP。包含最大值NM，发生位置NI和高于门槛数NP的这个特征组，接着被传至分析单元146进行统计分析。
图2b为分析单元146的实施例。该分析单元146比较四组最大值NM和高于门槛数NP，以判断何种假定保护区间最符合有效结果，同时利用发生位置NI的值进一步确认其结果的正确性。该分析单元146包含四个除法器230a～230d，一保护区间裁决器240，以及一统计单元250。每一个除法器230a～230d分别耦接至一对应的计算单元220a～220d，分别计算出NM/NP的比值。保护区间裁决器240耦接于除法器230a～230d，选择具有最大NM/NP比值所对应的该假定保护区间做为一候选保护区间。统计单元250耦接该保护区间裁决器240，检查该候选保护区间的发生位置NI。如果该发生位置NI具有周期性，则统计单元250标记该候选保护区间为有效，否则为无效。该统计单元250更进一步递归地在一段时间内统计有效次数和无效次数。如果有效次数超过一成功门槛，则统计单元250输出一旗标109，旗标109用以代表一有效的保护区间长度，以及一有效符元周期也即代表一有效传输模式。相反的，如果无效次数超过一失败门槛，则该统计单元250输出一旗标109指出该候选保护区间是无效的。由此传输模式检测器140a～140c，总共有三个旗标109a～109c对应地被产生并送至该裁决单元160，而该裁决单元160检测最符合检测结果的传输模式。举例来说，当传输模式检测器140b中发现一DVB信号在保护区间为N/16时出现有效结果，一旗标109b便被送至裁决单元160而被确认。该裁决单元160接着将传输模式检测器140a和140c的运作终止。在符元周期较长的传输模式中，其成功门槛与失败门槛被设定为小于等于一符元周期较短的传输模式者。例如，传输模式为8K的符元周期较传输模式为4K及传输模式为2K的符元周期为长；而传输模式为4K的符元周期较传输模式为2K的符元周期为长。
图3为临界线和统计曲线的实施例。在图3中，以DVB信号的保护区间为N/8，而传输模式为4K为例说明本发明传输模式检测器140b中关联累加器142所产生的关联信号的相关统计曲线。所述统计曲线302，304，306和308为该准关联信号分别对应不同累加长度N/32，N/16，N/8和N/4下的动态总和。在统计曲线306上可看到一锐利的峰值，显示出数字信号103和该延迟后的数字信号之间具有高度的关联性。相对的，其余的统计曲线302，304和308则显得不具备有效的迹象。由此可明显的推得该数字信号的保护区间长度就是N/8。计算单元220a～220d接着接收该关联信号，并从中解出特征值来，例如最大值NM，发生位置NI和高于门槛数NP。
图4为图1中传输模式检测器140的另一实施例。该传输模式检测器140包含一关联累加器442，一特征产生器444和一分析单元446。不同于图2a中的关联累加器142，在图4的关联累加器442中，只有一个关联器208和一个绝对值单元210。该关联器208耦接至该乘法器206，以一假定保护区间为移动总和计算的长度，对该准关联信号进行移动总和(moving sum)的运算，之后再各自经由绝对值单元210以计算其移动总和的绝对值，以产生关联信号105，该假定保护区间的值，选择N/8或N/16为较佳。该绝对值单元210耦接至该关联器208，将该关联信号从复数型态转换为绝对值型态。
该特征产生器444从关联信号105中算出一特征值组107，特征值组107包含下列特征参数在一取样周期W中关联信号的最大值NM；以及在该取样周期W中关联信号105与一临界值相关的一第一跨越点Nt。获取第一跨越点Nt的方法如图3所示，特征产生器444依据关联累加器442所产生的关联信号105产生相关统计曲线306，并提供一临界线310与该统计曲线306相交，产生两个交点A和B。其中，交点A所对应的时间点，即标记为第一跨越点Nt。该临界线310为一水平线，对应一临界值，该临界值低于该统计曲线的峰值。更具体的说，该临界值可为最大值NM的乘以一小于1的倍数，例如0.7倍。该分析单元446包含一周期探测器402，耦接该特征产生器444并检查该第一跨越点Nt出现的频率是否具有周期性。由于每一传输检测器140对应一假定符元周期N，周期探测器402仅需要分别针对不同的保护区间进行周期性检测，换言之该第一跨越点Nt相应于某一保护区间具有周期性。当该第一跨越点Nt出现的频率具有周期性，则其出现的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则该周期探测器402标记对应该(N+NGI)的保护区间为有效，否则为无效。其中N在同一传输检测器140中对应一固定的符元周期长度，其值为2K、4K或8K其中之一。而NGI为保护区间的值，其值为N/4，N/8，N/16或N/32其中之一。该分析单元446也包含一统计单元404，该统计单元404，耦接该周期探测器402，其包含4个对应于不同保护区间NGI的有效计数器(未图示)用以各自递归地计算在一段时间内对应于各保护区间的有效次数；以及一无效计数器(未图示)用以递归地计算在一段时间内的无效次数。如果其中一组(N+NGI)有效的次数超过一成功门槛，该统计单元404输出一旗标109，旗标109用以指出对应该组的(N+NGI)的传输模式和保护区间为有效，也就是代表一有效的保护区间长度，以及一有效符元周期也即代表一有效传输模式。相对的，如果无效次数超过一失败门槛，则该统计单元404输出旗标指出检测无效。
图5为本发明实施例之一的关联信号的时序图。在第一时序，两个连续的发生位置NI1和发生位置NI2之间的距离等于一个符元周期(N+NGI)，即NI1-NI2+W＝N+NG1(1)其中发生位置NI1和NI2是图2a中的计算单元220所检测到的最大值发生位置。此外，如图5中的第二时序所示，波峰有可能被取样区间的边缘切掉而无法辨识，因此检测到的发生位置NI可能是属于下一周期。因此，第(1)式中所测得的距离可能是预期中的两倍NI1-NI2+W＝2(N+NGI) (2)由此，上述两种时序在检测符元周期时都要考虑进去。在实际状况下，第(1)式和第(2)式并不容易满足，因为检测误差是存在的。因此需要给予容错的空间。在本实施例中提供一误差上限EN，随传输模式而异。同时将第(1)式和第(2)式可以改写成第(3)和(4)式Error1＝Abs[NI1-NI2+W-(N+NGI)]； (3)Error2＝Abs[NI1-NI2+W-2(N+NGI)]；(4)如果该周期误差Error1和Error2低于该误差上限EN，则该组(N+NGI)则可视为有效。相反的，如果周期误差Error1和Error2都超过该误差上限EN，则该检测结果视为无效。另一方面，图4的特征产生器444可透过第一跨越点Nt检测有效与否，若是以第一跨越点Nt取代发生位置NI，应周在图5，同样可以检测符元周期及保护区间。
图6为本发明实施例之一的检查最大值NM的发生位置NI有效性的流程图。因为符元串流是持续不断的输入，所以这些步骤也是递归地进行。在步骤602中，初始化检测程序。在步骤604中，将第(3)式和第(4)式中所得的周期误差Error1和Error2与误差上限EN比较。如果其中一周期误差Error小于该误差上限EN，则进行步骤606，输出一旗标指出所对应的(N+NGI)是有效的。相对的，如果周期误差Error1和Error2都超过误差上限EN，则跳至步骤612，输出一旗标指出该(N+NGI)是无效的。接着步骤620结束整个流程。本实施例中使用发生位置NI做为有效性检测的基础，而另一实施例则使用图3所示的第一跨越点Nt做为基础。在使用第一跨越点Nt的情况下，所有可能的(N+NGI)组合都需要被图4的周期探测器402验证。更具体的说，周期探测器402依照第(3)式和第(4)式，将两个第一跨越点Nt之间的距离依序和四种不同的组合(N+N/4)，(N+N/8)，(N+N/16)，和(N+N/32)比对。相对的，图2a中的每一关联累加器142只为一候选保护区间对应的发生位置N1进行长度比对，因此需要四组硬件，即关联器208，绝对值单元210，计算单元220和除法器230。
图7为本发明实施例之一的确认有效性的流程图。该裁决单元160根据从传输模式检测器140传来的旗标值，对应地控制该传输模式检测器140的运作。在步骤704中，每一传输模式检测器140包含一无效计数器Inv(N，NGI)以及分别为四组(N+NGI)设置的有效计数器Va(N，NGI)，其中N代表随传输模式而异的符元周期，而NGI则为保护区间N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。在步骤706中，当传输模式和保护区间都确定后，该传输模式检测器140等待从裁决单元160传来的一终止信号，以停止运作。如果没接收到终止信号，则跳至步骤708，判断该数字信号是否具有如图6所示的有效检测结果。如果是，则跳至步骤712，累加对应的有效计数器Va(N，NGI)。相对的，跳至步骤722，累加一无效计数器Inv(N，NGI)。本实施例中提供一组成功和失败门槛。在步骤714中，该有效计数器Va(N，NGI)与对应NGI的一成功门槛SGI比较，如果该有效计数器Va(N，NGI)超过该SGI，则在步骤716，传送一旗标至该裁决单元160，指出该传输模式N和保护区间NGI的检测结果有效。如果有效计数器Va(N，NGI)没超过SGI，则跳至步骤706。同样地，在步骤724中，无效计数器Inv(N，NGI)与对应该NGI的一失败门槛FGI比较，如果无效计数器Inv(N，NGI)超过失败门槛FGI，在步骤726中，传送一旗标至裁决单元160，指出该传输模式N为无效。如果否，则跳至步骤706。步骤730结束整个流程。
图8为本发明实施例之一的判断传输模式的流程图。这个流程由裁决单元160所执行。在步骤802中，初始化该裁决单元160。在步骤804中，该裁决单元160等待传输模式检测器140传送旗标以指出一有效的传输模式和保护区间。如果没有成功的旗标传回，则进行步骤812，该裁决单元160检查是否所有的传输模式检测器140都传回失败的旗标。如果所有的旗标都是失败的，则表示步骤814中没有接收到有效的DVB信号，而流程结束于步骤820。在步骤806中，当一成功旗标在步骤804中出现，该裁决单元160输出一终止信号至其它的传输模式检测器140。在步骤808中，对应于正确传输模式与保护区间的传输模式检测器140将维持运作，继续接收信号。
整体来说，比起使用单一传输模式检测器140，本发明的实施例使用平行处理，因此更具有效率。该传输模式检测器140只需要极少的储存空间，即使是三个传输模式检测器140同时运作，仍然很省空间。每一统计单元404和统计单元250的参数，可随着传输模式而调整，以增进效能。举例来说，图5中对应8K模式的误差上限EN，可以设定为大于4K或2K模式者。而图8中对应8K模式的成功门槛和失败门槛可设定为小于4K或2K模式者。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围当以权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种保护区间与传输模式的检测方法，用于检测一OFDM信号，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，其特征在于，所述检测方法包含以下步骤取样所述OFDM信号，产生一数字信号；将所述数字信号同步代入n个检测程序，每一检测程序各别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算；每一检测程序产生一旗标，该旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及观察每一检测程序的旗标，判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
2.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述检测方法进一步包含以下步骤，当判断出所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，终止所述同步检测程序。
3.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序包含以下步骤将所述数字信号延迟所述假定符元周期长度，以产生一延迟数字信号；将所述延迟数字信号与所述数字信号相乘，以产生一准关联信号；分别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以分别产生m个关联信号；从所述m个关联信号中分别产生m个特征组；以及统计所述m个特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间，以及一有效传输模式；其中所述m个假定保护区间的值相对应于所述m种等级。
4.如权利要求3所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一特征组包含在一第二取样周期中所述关联信号的最大值NM，高于门槛数NP，而产生每一特征组的步骤包含描绘一统计曲线，代表在所述第二取样周期之中，所述关联信号所对应的绝对值大小；找出所述统计曲线中的最大值，标记为最大值NM；根据一临界值产生一水平线，与所述统计曲线相交，产生两个交点；以及将所述两个交点之间的距离，标记为高于门槛数NP。
5.如权利要求4所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一特征组进一步包含一发生位置NI，用以指出所述最大值NM在所述第二取样周期中所在的时间点。
6.如权利要求5所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含计算并比较每一关联信号的NM与NP的比值NM/NP；将具有最大比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间；检查所述候选保护区间的发生位置NI；以及如果所述发生位置NI具有周期性，则将所述候选保护区间标记为有效，否则为无效。
7.如权利要求6所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含在一预定时间内递归地统计所述候选保护区间的有效次数与无效次数；其中，如果所述有效次数大于一成功门槛，则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及所述对应的传输模式。
8.如权利要求6所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含，如果所述发生位置NI具有周期性，则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及所述对应的传输模式。
9.如权利要求4所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一传输模式所对应使用的第二取样周期，大于所述传输模式的符元周期的1.25倍。
10.如权利要求1所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序包含将所述数字信号延迟所述假定符元周期长度，以产生一延迟数字信号；将所述延迟数字信号与所述数字信号相乘，以产生一准关联信号；根据一假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生一关联信号；从所述关联信号中产生一特征组；以及统计所述特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间，以及一有效传输模式；其中所述假定保护区间的值是选择自所述m种等级其中之一。
11.如权利要求10所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述特征组包含在一第二取样周期中的一第一跨越点Nt，而产生所述特征组的步骤包含描绘一统计曲线，代表在所述第二取样周期之中，所述关联信号所对应的绝对值大小；根据一临界值产生一水平线，与所述统计曲线相交，产生两个交点；以及第一交点所在的时间点，标记为所述第一跨越点Nt。
12.如权利要求11所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，检查所述第一跨越点Nt的周期性；以及如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则标记所述NGI为有效的保护区间，否则都标记为无效；其中N代表所对应的符元周期，以及NGI代表保护区间，选自N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。
13.如权利要求12所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含在一段时间内递归地统计每一组(N+NGI)被标记为有效与无效的次数；如果对应一组(N+NGI)的有效次数大于一成功门槛，则输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与所述保护区间NGI确定有效。
14.如权利要求12所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，每一检测程序进一步包含，如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与所述保护区间NGI确定有效。
15.如权利要求11所述的保护区间与传输模式的检测方法，其特征在于，所述第二取样周期大于所述传输模式的符元周期N的1.25倍。
16.一种检测系统，用于检测一OFDM信号的保护区间与传输模式，其中所述保护区间有m种等级，而所述传输模式有n种模式，所述OFDM信号的符元周期随着所述传输模式而异，其特征在于，所述检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样所述OFDM信号，产生一数字信号；n个传输模式检测器，耦接所述模拟数字转换器，同步接收所述数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对所述数字信号进行运算，并产生一旗标，所述旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件；以及一裁决单元，耦接所述传输模式检测器，用以观察每一传输模式检测器所输出的所述旗标，并判断所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。
17.如权利要求16所述的检测系统，其特征在于，当一传输模式检测器判断出所述OFDM信号所使用的保护区间和传输模式之后，所述裁决单元终止其它传输模式检测器的运作。
18.如权利要求16所述的检测系统，其特征在于，每一传输模式检测器包含一关联累加器，根据所述假定符元周期对所述数字信号进行运算，以产生一准关联信号，并各别根据m个假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生m个关联信号；一特征产生器，从所述m个关联信号中产生m个特征组；以及一分析单元，耦接所述特征产生器，用以统计所述m个特征组，产生一旗标，用以代表一有效的保护区间以及一有效传输模式；其中所述m个假定保护区间的值相对应于所述m种等级。
19.如权利要求18所述的检测系统，其特征在于，所述关联累加器包含一延迟器，根据所述假定符元周期延迟所述数字信号，以产生一延迟数字信号；一乘法器，将所述数字信号乘上所述延迟数字信号，以产生所述准关联信号；m个关联器，耦接所述乘法器，各别根据对应的所述假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以分别产生所述关联信号；以及m个绝对值单元，各耦接一关联器，用以将所述m个关联信号转换为绝对值型态。
20.如权利要求19所述的检测系统，其特征在于，所述特征产生器包含m个计算单元，各耦接一对应的绝对值单元，所述计算单元各自从所述关联信号的绝对值型态中计算出对应的特征组，其中每一特征组包含在一第二取样周期中所述关联信号的最大值NM、高于门槛数NP、以及用以指出所述最大值NM在所述第二取样周期中所在的时间点的发生位置NI。
21.如权利要求20所述的检测系统，其特征在于，每一分析单元包含m个除法器，各耦接一对应的计算单元，计算并比较每一关联信号的NM与高于门槛数NP的比值NM/NP；一保护区间裁决器，耦接所述除法器，将具有最大NM与NP比值NM/NP的关联信号所对应的假定保护区间，设定为一候选保护区间；一统计单元，耦接所述保护区间裁决器，观察所述候选保护区间的发生位置NI，如果所述发生位置NI具有周期性，则将所述候选保护区间标记为有效，否则为无效。
22.如权利要求21所述的检测系统，其特征在于，所述统计单元更进一步在一段时间内递归地统计所述候选保护区间的有效次数与无效次数；如果所述有效次数大于一成功门槛，所述统计单元输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及对应的所述传输模式。
23.如权利要求21所述的检测系统，其中如果所述发生位置NI具有周期性，所述统计单元则输出所述旗标，用以代表所述候选保护区间，以及对应的所述传输模式。
24.如权利要求18所述的检测系统，其特征在于，所述关联累加器包含一延迟器，根据所述假定符元周期延迟所述数字信号，以产生一延迟数字信号；一乘法器，将所述数字信号乘上所述延迟数字信号，以产生所述准关联信号；一关联器，耦接所述乘法器，以一假定保护区间为一第一取样周期，将所述准关联信号进行动态累加，以产生所述关联信号；以及一绝对值单元，耦接所述关联器，将所述关联信号转换为绝对值型态。
25.如权利要求24所述的检测系统，其特征在于，所述特征产生器自所述关联信号中计算出一特征组，其中所述特征组包含在一第二取样周期中的一第一跨越点Nt。
26.如权利要求25所述的检测系统，其特征在于，所述分析单元包含一周期探测器耦接所述特征产生器，用以检查第一跨越点Nt的周期性；如果所述第一跨越点Nt的周期大致上为(N+NGI)的倍数，则所述周期探测器标记所述N为有效符元周期，所述NGI为有效的保护区间；其中，N代表传输模式的符元周期，以及NGI代表保护区间，选自N/4，N/8，N/16和N/32其中之一。
27.如权利要求26所述的检测系统，其特征在于，所述分析单元进一步包含一统计单元耦接所述周期探测器，在一段时间内递归地统计每一组(N+NGI)被标记为有效与无效的次数；如果对应一组(N+NGI)的有效次数大于一成功门槛，所述统计单元输出所述旗标，用以指出所述符元周期N与保护区间NGI确定有效。
28.如权利要求18所述的检测系统，其中每一传输模式所对应使用的所述第二取样周期，大于所述传输模式的符元周期N的1.25倍。
全文摘要
本发明提供一种检测系统及保护区间与传输模式的检测方法。所述检测系统用于检测一OFDM信号的保护区间与传输模式。该保护区间有m种等级，而该传输模式有n种模式，该OFDM信号的符元周期N随着该传输模式而异。该检测系统包含一模拟数字转换器，用以取样该OFDM信号，产生一数字信号。n个传输模式检测器同步接收该数字信号，所述传输模式检测器分别以一假定符元周期对该数字信号进行运算，并产生一旗标用以指出运算结果是否符合一既定条件。一裁决单元观察每一传输模式检测器所输出的该旗标，判断该OFDM信号所使用的保护区间和传输模式。本发明从有限的信息中找出正确的传输模式和保护区间，以利后续的信号译码工作。
文档编号H04N7/52GK101026747SQ20071000428
公开日2007年8月29日 申请日期2007年1月19日 优先权日2006年1月19日
发明者林哲立 申请人:联发科技股份有限公司
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