專(zhuān)利名稱：數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器及偵測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字廣播接收系統(tǒng)的傳輸領(lǐng)域，尤其是相容于ETS 300 401標(biāo)準(zhǔn)的一種數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器及偵測(cè)方法。
根據(jù)ETS 300 401的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)傳輸資料框(transmission frame)包含一個(gè)空白符元(null symbol)以及復(fù)數(shù)個(gè)接續(xù)的OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex)符元。接收系統(tǒng)必須先偵測(cè)(detect)到空白符元的出現(xiàn)，來(lái)指示廣播聲音信號(hào)的出現(xiàn)。且，所偵測(cè)到的空白符元的時(shí)序亦作為同步信號(hào)(synchronization signal)。對(duì)于不同的廣播網(wǎng)絡(luò)，ETS 300 401標(biāo)準(zhǔn)定義出四種傳輸模式。例如，傳輸模式I一般使用于都市區(qū)域的地面廣播，而使用衛(wèi)星廣播的系統(tǒng)一般使用傳輸模式II或IV。表一為四種模式的系統(tǒng)參數(shù)規(guī)格。
表一
系統(tǒng)參數(shù)，例如每個(gè)OFDM符元的載波數(shù)(K)、每個(gè)傳輸資料框的符元數(shù)(L)、以及符元期間(Ts)等等，在不同模式是不同的。由于接收系統(tǒng)沒(méi)有傳輸模式的信息時(shí)無(wú)法完整地對(duì)收到的資料解碼，因此接收系統(tǒng)在解調(diào)變以及解碼前必須先偵測(cè)傳輸資料框的模式。
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特提出本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器及偵測(cè)方法，其目的是提供一種可快速偵測(cè)傳輸資料框的傳輸模式、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳輸模式偵測(cè)器。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器包含一用于接收射頻信號(hào)并產(chǎn)生中頻信號(hào)的射頻調(diào)諧器；一過(guò)濾前述中頻信號(hào)，并產(chǎn)生概略的封包波形的封包偵測(cè)器；一將前述概略的封包波形切換成高位準(zhǔn)或低位準(zhǔn)的狀態(tài)，并產(chǎn)生二位元序列信號(hào)的切換器；一將前述二位元序列信號(hào)的雜訊移除，并產(chǎn)生封包信號(hào)的雜訊移除器；一將前述中頻信號(hào)取樣后數(shù)字化，并產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換器；一從前述數(shù)字信號(hào)中取出OFDM符元的同相及垂直信號(hào)的I/Q正交解多工器；一根據(jù)前述封包信號(hào)的周期及OFDM符元的自關(guān)聯(lián)性來(lái)偵測(cè)傳輸模式的模式偵測(cè)單元。
其中所述封包偵測(cè)器包含一二極管，正端接收中頻信號(hào)；一電阻電容網(wǎng)絡(luò)，一端連接于二極管的負(fù)端，另一端接地。且本發(fā)明的切換器為一比較器，其正端連接于二極管的負(fù)端，而該比較器的負(fù)端連接一參考電壓，并產(chǎn)生封包波形。
本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法包含下列步驟接收射頻信號(hào)并產(chǎn)生中頻信號(hào)；過(guò)濾前述中頻信號(hào)，并產(chǎn)生概略的封包波形；將前述概略的封包波形切換成高位準(zhǔn)或低位準(zhǔn)狀態(tài)，并產(chǎn)生二位元序列信號(hào)；將前述二位元序列信號(hào)的雜訊移除，并產(chǎn)生封包信號(hào)；將前述中頻信號(hào)取樣并數(shù)字化，并產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；從前述數(shù)字信號(hào)中取出OFDM符元的同相及垂直信號(hào)；以及傳輸模式偵測(cè)步驟，根據(jù)前述封包信號(hào)的周期及OFDM符元的自關(guān)聯(lián)性來(lái)偵測(cè)傳輸模式。
使用本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器及偵測(cè)方法，可以使接收系統(tǒng)從接收到的射頻信號(hào)中就能快速偵測(cè)到傳輸資料框的模式，從而完整、及時(shí)地對(duì)收到的資料進(jìn)行解碼。
下面是本發(fā)明的附圖

圖1顯示本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器的結(jié)構(gòu)方塊圖；圖2所示為封包偵測(cè)器30與切換器40的電路圖的實(shí)施例；圖3為雜訊移除器的結(jié)構(gòu)圖；圖4為模式偵測(cè)單元的部份流程圖，該部分流程圖是利用封包信號(hào)周期來(lái)判定模式；圖5為模式偵測(cè)單元的另一部份流程圖，該部分流程圖是利用自關(guān)聯(lián)性來(lái)判定模式II或III；圖6所示為該中頻信號(hào)y(t)的波形例子；圖7顯示經(jīng)過(guò)封包偵測(cè)器30的封包波形y’(t)；圖8顯示經(jīng)過(guò)切換器40的二位元信號(hào)s(n)；圖9顯示雜訊移除器50所輸出的封包信號(hào)s’(n)；圖10顯示本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方塊圖；圖11為圖10的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器的模式偵測(cè)單元的流程圖。
圖中元件符號(hào)參數(shù)說(shuō)明10、10’傳輸模式偵測(cè)器 20 RF調(diào)諧器30 封包偵測(cè)器 40 切換器50 雜訊移除器 60 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70 I/Q正交解多工器 80、80’模式偵測(cè)單元以下參考附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明圖1顯示本發(fā)明的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器的結(jié)構(gòu)方塊圖。如該圖所示，傳輸模式偵測(cè)器10包含一RF調(diào)諧器(RF tuner)20、一封包偵測(cè)器(Envelopedetector)30、一切換器(slicer)40、一雜訊移除器(Glitch Remover)50、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-Digital Converter)60、一I/Q正交解多工器(In-phase/Quadrature De-multiplexer)70、以及一模式偵測(cè)單元(ModeDetector)80。在各單元中，RF調(diào)諧器20、封包偵測(cè)器30、與切換器40等路徑為模擬信號(hào)處理；而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器60、I/Q正交解多工器70、與雜訊移除器50等路徑為數(shù)字信號(hào)處理。
如圖1所示，RF調(diào)諧器20從天線接收射頻信號(hào)，并產(chǎn)生中頻信號(hào)(Intermediate signal)y(t)，圖6所示為該中頻信號(hào)y(t)的波形例子。該中頻信號(hào)y(t)經(jīng)由封包偵測(cè)器30產(chǎn)生封包波形y’(t)。該封包波形y’(t)經(jīng)由切換器40轉(zhuǎn)換成二位元信號(hào)s(n)，即H與L的信號(hào)。接著，該二位元信號(hào)s(n)經(jīng)過(guò)雜訊移除器50移除雜訊后，即轉(zhuǎn)換成資料封包信號(hào)s’(n)。同時(shí)，中頻信號(hào)y(t)亦經(jīng)由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器60轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)y1(n)。該數(shù)字信號(hào)y1(n)借由I/Q正交解多工器70取出同相與垂直信號(hào)y2(n)。最后，模式偵測(cè)單元80即根據(jù)資料封包信號(hào)s’(n)與同相與垂直信號(hào)y2(n)來(lái)判定傳輸模式。
圖2所示為封包偵測(cè)器30與切換器40的電路圖的實(shí)施例。如該圖所示，封包偵測(cè)器30包含一二極管(diode)31與一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)(RC network)32，而切換器40為一比較器(comparator)41。封包偵測(cè)器30的RC網(wǎng)絡(luò)32相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器(low-pass filter)。由于只有高于二極管的順向偏壓(約0.6-0.7V)的信號(hào)會(huì)通過(guò)二極管31，因此二極管31的輸出端產(chǎn)生原始信號(hào)的絕對(duì)值波形。需注意到，要偵測(cè)的空白符元的周期分別為96ms(模式I)、48ms(模式IV)、以及24ms(模式II、III)，因此空白符元的出現(xiàn)頻率遠(yuǎn)低于中頻信號(hào)的頻率(大約為幾個(gè)MHZ的范圍)。而且，空白符元的長(zhǎng)度亦從幾百個(gè)μs至幾個(gè)ms，因此經(jīng)過(guò)封包偵測(cè)器30的高頻信號(hào)可被濾除。RC網(wǎng)絡(luò)32所實(shí)施的低通濾波器的3dB頻率f0可從空白符元的時(shí)間周期的倒數(shù)來(lái)決定，即RC的值可利用R·C=12πf0]]>來(lái)決定。圖7顯示經(jīng)過(guò)封包偵測(cè)器30的封包波形y’(t)。
較平順的封包波形y’(t)借由切換器40轉(zhuǎn)換成二位元信號(hào)s(n)，即H與L的信號(hào)。如圖2所示，切換器40可為一個(gè)比較器41，且參考電壓δ可設(shè)定為中頻信號(hào)y(t)的峰對(duì)峰值(peak-to-peak)的一半，或稍微高一些。圖8顯示經(jīng)過(guò)切換器40的二位元信號(hào)s(n)。如圖8所示，經(jīng)過(guò)切換器物的二位元信號(hào)s(n)存在一些不需要的雜訊(glitches)。這些雜訊一般會(huì)出現(xiàn)在低信號(hào)雜訊比(lowsignal-to-noise ratio)的場(chǎng)合，且有很高的機(jī)率會(huì)造成資料框時(shí)序的錯(cuò)誤判斷。因此，本發(fā)明利用雜訊移除器50移除該等雜訊，來(lái)改善偵測(cè)特性(detectionperformance)。
圖3為雜訊移除器50的結(jié)構(gòu)圖。該雜訊移除器50的核心觀念是只有連續(xù)L次取樣為低位準(zhǔn)的s(n)，才會(huì)被視為有效的空白符元。而且，未保持連續(xù)L次的取樣時(shí)間內(nèi)不變換的同一位準(zhǔn)的信號(hào)會(huì)被移除，亦即雜訊會(huì)被視為未保持連續(xù)L次的取樣時(shí)間內(nèi)不變換同一位準(zhǔn)的信號(hào)。以此方式，該雜訊移除器50幾乎可移除所有不需要的雜訊。所以雜訊移除器50所輸出的封包信號(hào)s’(n)會(huì)相當(dāng)清晰，且不會(huì)有雜訊產(chǎn)生。故該封包信號(hào)s’(n)可作為數(shù)字接收系統(tǒng)的資料框時(shí)序信號(hào)。圖9顯示雜訊移除器50所輸出的封包信號(hào)s’(n)。
根據(jù)ETS 300 401標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，資料框包含三種周期長(zhǎng)度，亦即傳輸模式I的資料框周期為96ms、傳輸模式IV的資料框周期為48ms、及傳輸模式II與III的資料框周期為24ms。因此，根據(jù)封包信號(hào)s’(n)的周期即可偵測(cè)出傳輸模式I或傳輸模式IV，或者為傳輸模式II與III。
圖4為模式偵測(cè)單元80的一部份流程圖，該流程圖根據(jù)封包信號(hào)s’(n)的周期來(lái)偵測(cè)出傳輸模式I、傳輸模式IV、或者為傳輸模式II與III。該流程圖的動(dòng)作主要是利用計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算每個(gè)封包信號(hào)s’(n)的周期長(zhǎng)度，若周期長(zhǎng)度為24ms，則判定為模式II或模式III，并進(jìn)一步由圖5的方式來(lái)判定為模式II或模式III。若周期長(zhǎng)度為48ms，則判定為模式IV。若周期長(zhǎng)度為96ms，則判定為模式I。若周期長(zhǎng)度不是在24ms、48ms或96ms，則該資料框?qū)⒈灰暈榉怯行зY料框。而且，若在c*24ms期間尚未偵測(cè)到空白符元，則判定為沒(méi)有收到有用信號(hào)。
由于傳輸模式II與傳輸模式III具有相同的資料框周期，因此當(dāng)資料框周期為24ms時(shí)，必須以再配合其他方式來(lái)判定是傳輸模式II或傳輸模式III。圖5顯示以模式II及模式III的參數(shù)計(jì)算所接收的信號(hào)的自相關(guān)性(auto-correlation)來(lái)辨別模式II或模式III的流程圖，其中具有較大自相關(guān)性的一方即為作為資料框的模式。
從RF調(diào)諧器20所收到的中頻信號(hào)y(t)為I(t)cos(2πfct)-Q(t)sin(2πfct)，其中fc為中頻信號(hào)的中心頻率。該中頻信y(t)經(jīng)由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器60取樣并數(shù)字化后，其I(t)與Q(t)被分離，以提供給解調(diào)變器(demodulator)以及模式偵測(cè)單元80。需注意到，本發(fā)明并不需要模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的取樣脈沖的相位信息、對(duì)于fc的載波回復(fù)、或是精確的符元時(shí)序。
在圖5中，從封包信號(hào)s’(n)的上升緣即開(kāi)始計(jì)算模式II及模式III的自關(guān)聯(lián)性，且該上升緣可大致視為傳輸資料框中的第一個(gè)OFDM資料符元的起始時(shí)序。模式II關(guān)聯(lián)函數(shù)為cj=|Σi=jj+Δ2y2(i+N2)·y2*(i)|-----(1)]]>其中，N2＝512，Δ2＝126。而模式III的關(guān)聯(lián)函數(shù)為dj=|Σi=jj+Δ3y2(i+N3)·y2*(i)|-----(2)]]>其中，N3＝256，Δ3＝63。若Ck與Dk分別為序列{c0，c1，…，cN2+Δ2-1}與{d0，d1，…，dN3+Δ3-1}的最大值，則Ck與Dk分別為y2(n)根據(jù)模式II及模式III所計(jì)算出來(lái)的自關(guān)聯(lián)性。而且，為了避免因?yàn)樾盘?hào)雜訊比太低造成偵測(cè)錯(cuò)誤，可分別連續(xù)累計(jì)N個(gè)符元的Ck與Dk，亦即C=ΣK=0N-1CK]]>與D=ΣK=0N-1DK]]>因此，只要C＞D，則傳輸資料框可視為模式II，否則視為模式III。當(dāng)然根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，N值越大時(shí)，判斷錯(cuò)誤的機(jī)率越小。
本發(fā)明傳輸模式偵測(cè)器先利用封包偵測(cè)器過(guò)濾由RF調(diào)諧器所產(chǎn)生的中頻信號(hào)，并產(chǎn)生概略的封包波形。接著利用雜訊移除器去除概略的封包波形的雜訊，以獲得幾乎沒(méi)有雜訊且正確的封包信號(hào)。接著，模式偵測(cè)單元以該封包信號(hào)的周期來(lái)判定傳輸資料框的模式。若為模式II或模式III，則進(jìn)一步利用自關(guān)聯(lián)性方式判定正確的模式。
圖10為本發(fā)明傳輸模式偵測(cè)器另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方?jīng)Q圖。該傳輸模式偵測(cè)器10’直接由模式偵測(cè)單元80’偵測(cè)出傳輸模式。該模式偵測(cè)單元80’對(duì)每個(gè)傳輸模式I-VI計(jì)算出連續(xù)N個(gè)OFDM資料符元的自關(guān)聯(lián)性。如圖11所示，傳輸模式I-VI的自關(guān)聯(lián)性被分別計(jì)算出來(lái)，且以具有最大的自關(guān)聯(lián)性的傳輸模式作為所偵測(cè)的傳輸模式。根據(jù)ETS 300 401，N1＝2048、Δ1＝504、N2＝512、Δ2＝126、N3＝256、Δ3＝63、N4＝1024、Δ4＝252。
以上雖以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此限定本發(fā)明的范圍，只要不脫離本發(fā)明的要旨，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種變形或變更。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器，其特征是其包含一用于接收射頻信號(hào)并產(chǎn)生中頻信號(hào)的射頻調(diào)諧器；一過(guò)濾前述中頻信號(hào)，并產(chǎn)生概略的封包波形的封包偵測(cè)器；一將前述概略的封包波形切換成高位準(zhǔn)或低位準(zhǔn)的狀態(tài)，并產(chǎn)生二位元序列信號(hào)的切換器；一將前述二位元序列信號(hào)的雜訊移除，并產(chǎn)生封包信號(hào)的雜訊移除器；一將前述中頻信號(hào)取樣后數(shù)字化，并產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換器；一從前述數(shù)字信號(hào)中取出OFDM符元的同相及垂直信號(hào)的I/Q正交解多工器；一根據(jù)前述封包信號(hào)的周期及OFDM符元的自關(guān)聯(lián)性來(lái)偵測(cè)傳輸模式的模式偵測(cè)單元。
2.如權(quán)利要求1所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器，其特征是其中所述封包偵測(cè)器包含一正端接收前述中頻信號(hào)的二極管；一電阻電容網(wǎng)絡(luò)，一端連接于前述二極管的負(fù)端，另一端接地。
3.如權(quán)利要求2所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器，其特征是其中前述切換器為一可產(chǎn)生前述封包波形的比較器，其正端連接于前述二極管的負(fù)端，而該比較器的負(fù)端連接一參考電壓。
4.一種數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法，用于偵測(cè)傳輸資料框的傳輸模式，其特征是該傳輸模式偵測(cè)方法包含下列步驟接收射頻信號(hào)并產(chǎn)生中頻信號(hào)；過(guò)濾前述中頻信號(hào)，并產(chǎn)生概略的封包波形；將前述概略的封包波形切換成高位準(zhǔn)或低位準(zhǔn)狀態(tài)，并產(chǎn)生二位元序列信號(hào)；將前述二位元序列信號(hào)的雜訊移除，并產(chǎn)生封包信號(hào)；將前述中頻信號(hào)取樣并數(shù)字化，并產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；從前述數(shù)字信號(hào)中取出OFDM符元的同相及垂直信號(hào)；以及傳輸模式偵測(cè)步驟，根據(jù)前述封包信號(hào)的周期及OFDM符元的自關(guān)聯(lián)性來(lái)偵測(cè)傳輸模式。
5.如權(quán)利要求4所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法，其特征是其中前述模式偵測(cè)步驟計(jì)算前述封包波形的周期，若該封包波形的周期為24ms，則判定為模式II或模式III，若該封包波形的周期為48ms，則判定為模式IV，若該封包波形的周期為96ms，則判定為模式I。
6.如權(quán)利要求5所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法，其特征是其中前述模式偵測(cè)步驟在計(jì)算資料框的OFDM符元的自關(guān)聯(lián)性時(shí)，模式II的關(guān)聯(lián)函數(shù)為cj=|Σi=jj+Δ2y(i+N2)·y2*(i)|]]>其中，N2＝512，Δ2＝126，而模式III的關(guān)聯(lián)函數(shù)為dj=|Σi=jj+Δ3y(i+N3)·y2*(i)|]]>其中，N3＝256，Δ3＝63。若Ck與Dk分別為序列{c0，c1，…，CN2+Δ2-1}與{d0，d1，…，dN3+Δ3-1}的最大值，則Ck與Dk分別為前述中頻信號(hào)根據(jù)模式II及模式III所計(jì)算出來(lái)的自關(guān)聯(lián)性，只要Ck＞Dk，則傳輸資料框可視為模式II，否則視為模式III。
7.如權(quán)利要求6所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法，其特征是其中前述模式偵測(cè)步驟的計(jì)算中，為了避免因?yàn)榍笆鲋蓄l信號(hào)雜訊比太低造成偵測(cè)錯(cuò)誤，可分別連續(xù)累計(jì)N個(gè)符元的Ck與Dk，亦即C=ΣK=0N-1CK]]>與D=ΣK=0N-1DK]]>因此，只要C＞D，則傳輸資料框可視為模式II，否則視為模式III。
8.如權(quán)利要求6或7所記載的數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)方法，其特征是其中前述傳輸模式偵測(cè)步驟直接以O(shè)FDM符元于不同模式(I，II，III，或IV)參數(shù)下的自關(guān)聯(lián)性偵測(cè)傳輸模式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字接收器的傳輸模式偵測(cè)器及偵測(cè)方法,用來(lái)偵測(cè)傳輸資料框的傳輸模式,該偵測(cè)器包含:一射頻調(diào)諧器,一封包偵測(cè)器,一切換器,一雜訊移除器,一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,一I/Q正交解多工器,以及一模式偵測(cè)單元;該模式偵測(cè)器先利用封包偵測(cè)器過(guò)濾由RF調(diào)諧器所產(chǎn)生的中頻信號(hào),并產(chǎn)生概略的封包波形;再利用雜訊移除器去除概略的封包波形的雜訊,以獲得幾乎沒(méi)有雜訊且正確的封包信號(hào);接著根據(jù)封包信號(hào)的周期判定傳輸資料框的傳輸模式。
文檔編號(hào)H04N1/42GK1387331SQ0111615
公開(kāi)日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2001年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月17日
發(fā)明者李宗霖 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司