专利名称：解调模块、信号分析装置与信号分析方法
技术领域：
本发明涉及一种载波频率飘移的估计方法，特别是涉及一种适用于多重路径传输 信道的载波频率飘移估计方法。
背景技术：
在无线通讯系统中，由于震荡频率不精确以及多普勒效应(DopplerEffeet)，因而 在传送端与接收端之间可能产生载波频率飘移(CarrierFrequency Offset，简称CF0)的 问题。尤其是在正交频分复用(Orthogonalfrequency division multiplexing，简称OFDM) 系统中，载波频率飘移所产生的影响更为严重。由于正交频分复用的传输系统为多载波系 统，对于载波频率飘移十分敏感，载波频率飘移会破坏正交频分复用系统中子载波间的正 交性，因而造成了子载波间互相干扰(Inter-Carrier Interference，简称ICI)，使得正交 频分复用系统的系统效能变差、并且发生错误率增加等问题。因此，如何准确地估计载波频 率飘移以解决载波间互相干扰(ICI)成为正交频分复用系统极需被解决的重要课题。
发明内容
根据本发明的一实施例，一种解调模块包括模拟至数字转换器、基频混频器、时序 回复装置、信号分析装置以及译码器。模拟至数字转换器转换一模拟中频信号，以输出一数 字中频信号。基频混频器接收该数字中频信号，并且根据一载波频率降频该数字中频信号 以产生一基频信号，其中该基频混频器还根据一第一回授控制信号调整该载波频率，以补 偿该载波频率的载波频率飘移。时序回复装置根据一第二回授控制信号重新取样该基频信 号。信号分析装置接收该基频信号，分析该基频信号与一预定虚拟噪声序列的相关性以得 到多个相关性结果，并加强所述相关性结果以产生一相关性序列，并且根据该相关性序列 产生该第一回授控制信号及该第二回授信号。译码器用以译码该时序回复装置的一输出信 号，以产生一译码输出信号。根据本发明的另一实施例，一种信号分析装置包括相关性计算装置、符号 (symbol)边际检测装置、以及载波频率飘移估计装置。相关性计算装置接收一输入信号，根 据多个不同的延迟量延迟该输入信号以得到多个延迟信号，并计算所述延迟信号与一预定 虚拟噪声序列的相关性，以得到多个相关性计算结果，以及根据所述相关性计算结果产生 一相关性序列。符号边际检测装置根据该相关性序列检测具有最大相关性的一取样点，并 且根据该取样点的一相关性数值产生一符号边际指示信号。载波频率飘移估计装置根据该 符号边际指示信号估计一载波频率飘移量。根据本发明的另一实施例，一种信号分析方法包括接收一输入信号，其中该输入 信号至少包括一数据资料与一虚拟噪声序列；根据多个不同的延迟量延迟该输入信号，以 得到多个延迟信号；计算所述延迟信号与一预定虚拟噪声序列的相关性，以得到多个相关 性计算结果；根据所述相关性计算结果产生一相关性序列；以及根据该相关性序列估计该 输入信号的一载波频率飘移量。
图Ia-Ib显示数字电视广播数据的数据结构。图2显示多重路径传输信道环境中接收信号的相关性运算结果。图3a_3b显示多重路径传输信道环境中载波频率飘移的估计以及对应补偿结果。图4显示根据本发明的一实施例所述的接收机。图5a_5c显示根据本发明的一实施例所述的于多重路径传输信道环境的相关性
计算结果。图6显示根据本发明的一实施例所述的相关性计算装置。图7显示根据本发明的一实施例所述的信号分析方法。附图符号说明100、101 数据；201 所求项；202 错误项；400 接收机；401 调谐器；402 解调模块；403 模拟至数字转换器；404 基频混频器；405 时序回复装置；406 均衡器；407 译码器；408 信号分析装置；411、611 相关性计算装置；412 符号边际检测装置；413 时序错误估计装置；414 载波频率飘移估计装置；612、613 运算模块；621、631、624、634、FIF0 先进先出寄存器；622,632 共轭多个单元；623、633 乘法器；625、635 相关性计算单元；Corr (n)、Corr_Dl (η)、Corr A D2 (η) 相关性；D 延迟；Data 数据资料；PN, PN code、Pre PN、Post PN 虚拟噪声序列；S-Βλ S_c、S_i·、S_0UT、SRpλ S_T fn ^^ °
具体实施例方式为使本发明的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几个较佳实施
5例，并结合附图详细说明如下
实施例
数字地面多媒体/ 电视广播(Digital terrestrial multimedia/ televisionbroadcasting，简称DTMB)系统为近年来新发展出来的数字电视广播系统规 格。DTMB的技术包括将已知的虚拟噪声(Pseudo Noise，简称PN)序列填入保护区间内，用 以保护数据讯号，并且可进一步用以辨识数据资料的起始位置。图Ia-Ib显示DTMB的数据 结构。如图所示，数据100与101为一帧(frame)的DTMB的数据，其中数据101为将数据 100延迟D个取样点的结果。数据100与101分别包括PN序列(标示为PN code)的部分 以及数据资料(标示为Data)的部分，其中PN序列尾端部份会再被重复添加于PN序列的 首(标示为I^re PN)，并且PN序列的头部会再被重复添加于PN序列的尾端(标示为Post PN)。例如，DTMB可使用PN420规格，其中数据资料前可一共添加420点的PN序列，包含一 笔完整的255点PN序列，并且添加其中82点于PN序列的前半部形成I^re PN部分，以及添 加其中83点于PN序列的后半部形成Post PN部分，于是形成长度共420点的序列。
由于接收端已知传送端所添入的PN序列的内容，因此藉由将接收机所接收到的 DTMB数据(例如图1所示的数据100)的共轭多个与DTMB数据延迟D个取样点的结果 (例如图1所示的数据101)进行相乘运算后，再将运算结果与接收机本地端所储存的PN 序列执行相关性(correlation)的运算，找出具有最大相关性的取样点max(CorrD(n))， 以达到数据资料同步。其中，具有最大相关性的取样点代表着本地端所储存的PN序列在 此取样点与接收到的DTMB数据最为匹配，一旦PN序列的匹配完成，即可得到接收信号中 PN序列的起始位置，接着，便可藉由PN序列的位置辨识出数据资料起始位置，达到数据资 料同步。计算相关性的范例可进一步参考由Ling-LongDai等人于2008年11月在电机与 电子工禾呈师学会(Institute of Electrical andElectronic Engineers,简称 IEEE)通 讯系统国际会议(International Conferenceon Communications Systems, Ml^ ICCS) 所发表的技术文献，标题为「时域同步正交频分复用系统中新的频率同步算法」(A new frequencysynchronization algorithm in the TDS-OFDM systems)0
除了达到数据资料的时序同步之外，接收机可进一步利用所得到的最大相关性计 算结果max(COITd(η))估计出传输信道所产生的载波频率飘移Af，其中载波频率飘移Af 的估计方法如下
权利要求
1.一种解调模块，包括一模拟至数字转换器，转换一模拟中频信号，以输出一数字中频信号； 一基频混频器，接收该数字中频信号，并且根据一载波频率降频该数字中频信号以产 生一基频信号，其中该基频混频器还根据一第一回授控制信号调整该载波频率，以补偿该 载波频率的载波频率飘移；一时序回复装置，根据一第二回授控制信号重新取样该基频信号； 一信号分析装置，接收该基频信号，分析该基频信号与一预定虚拟噪声序列的相关性 以得到多个相关性结果，并加强所述相关性结果以产生一相关性序列，并且根据该相关性 序列产生该第一回授控制信号及该第二回授信号；以及一译码器，用以译码该时序回复装置的一输出信号，以产生一译码输出信号。
2.如权利要求1所述的解调模块，还包括；一均衡器，在该译码器解码该时序回复装置的该输出信号之前，均衡该时序回复装置 的该输出信号，其中该译码器译码该均衡器的一输出信号。
3.如权利要求1所述的解调模块，其中该信号分析装置包括一相关性计算装置，接收该基频信号，根据多个不同的延迟量延迟该基频信号以得到 所述延迟信号，并计算所述延迟信号与该预定虚拟噪声序列的相关性，以得到所述相关性 计算结果，并且累加所述相关性计算结果以得到该相关性序列；一符号边际检测装置，根据该相关性序列检测具有最大相关性的一取样点，并且根据 该取样点的一位置与一相关性数值产生一符号边际指示信号；一载波频率飘移估计装置，根据该符号边际指示信号估计一载波频率飘移量，并根据 该载波频率飘移量产生该第一回授信号；以及一时序错误估计装置，根据该符号边际指示信号产生该第二回授信号。
4.如权利要求3所述的解调模块，其中该载波频率飘移估计装置根据该取样点的该相 关性数值估计该载波频率飘移量。
5.如权利要求3所述的解调模块，其中该时序错误估计装置根据该取样点的该位置与 该相关性数值产生该第二回授信号。
6.如权利要求3所述的解调模块，其中该相关性计算装置包括 多个运算模块，其中各运算模块包括一先进先出寄存器，用以寄存一既定延迟量的该基频信号； 一共轭多个单元，用以将该基频信号做共轭多个转换；一乘法器，耦接至该先进先出寄存器与该共轭多个单元，用以根据该进先出寄存器的 一输出与该共轭多个单元的一输出执行乘法运算，以得到一相乘结果；以及一相关性计算单元，用以计算该相乘结果与该预定虚拟噪声序列的相关性，以得到该 相关性计算结果；以及一加法器，用以加总所述运算模块输出的该相关性计算结果，以产生该相关性序列。
7.一种信号分析装置，用以估计载波频率飘移，包括一相关性计算装置，接收一输入信号，根据多个不同的延迟量延迟该输入信号以得到 多个延迟信号，并计算所述延迟信号与一预定虚拟噪声序列的相关性，以得到多个相关性 计算结果，以及根据所述相关性计算结果产生一相关性序列；一符号边际检测装置，根据该相关性序列检测具有最大相关性的一取样点，并且根据 该取样点的一相关性数值产生一符号边际指示信号；以及一载波频率飘移估计装置，根据该符号边际指示信号估计一载波频率飘移量。
8.如权利要求7所述的信号分析装置，其中该相关性计算装置累加所述相关性计算结 果以产生该相关性序列。
9.如权利要求7所述的信号分析装置，其中该符号边际检测装置，还根据该取样点的 一位置产生该符号边际指示信号，还包括一时序错误估计装置，根据该符号边际指示信号估计该输入信号的一数据资料的起始 位置。
10.如权利要求7所述的信号分析装置，其中该相关性计算装置包括 多个运算模块，其中各运算模块包括一先进先出寄存器，用以寄存一既定延迟量的该输入信号； 一共轭多个单元，用以将该输入信号做共轭多个转换；一乘法器，耦接至该先进先出寄存器与该共轭多个单元，用以根据该进先出寄存器的 一输出与该共轭多个单元的一输出执行乘法运算，以得到一相乘结果；以及一相关性计算单元，用以计算该相乘结果与该预定虚拟噪声序列的相关性，以得到该 相关性计算结果；以及一加法器，用以加总所述运算模块输出的该相关性计算结果，以产生该相关性序列。
11.一种信号分析方法，用以估计载波频率飘移，包括接收一输入信号，其中该输入信号至少包括一数据资料与一虚拟噪声序列； 根据多个不同的延迟量延迟该输入信号，以得到多个延迟信号； 计算所述延迟信号与一预定虚拟噪声序列的相关性，以得到多个相关性计算结果； 根据所述相关性计算结果产生一相关性序列；以及 根据该相关性序列估计该输入信号的一载波频率飘移量。
12.如权利要求11所述的信号分析方法，其中该相关性序列的产生步骤包括累加所述 相关性计算结果以产生该相关性序列。
13.如权利要求11所述的信号分析方法，其中该载波频率飘移量的估计步骤包括 根据该相关性序列检测具有最大相关性的一取样点；以及根据该取样点的一相关性数值估计该载波频率飘移量。
14.如权利要求13所述的信号分析方法，还包括根据该取样点的一位置与该相关性数值估计该数据资料的起始位置。
15.如权利要求11所述的信号分析方法，其中所述相关性计算结果的计算步骤还包括将该输入信号的一共轭多个与所述延迟信号相乘，以得到多个相乘结果；以及 计算该预定虚拟噪声序列的与所述相乘结果的相关性，以得到所述相关性计算结果。
全文摘要
一种解调模块、信号分析装置与信号分析方法。该信号分析装置包括一相关性计算装置、一符号边际检测装置及一载波频率飘移估计装置。相关性计算装置用以接收一输入信号，并根据多个不同的延迟量延迟该输入信号以得到多个延迟信号，并计算所述延迟信号与一预定虚拟噪声序列的相关性，以得到多个相关性计算结果，以及根据所述相关性计算结果产生一相关性序列。一符号边际检测装置，根据该相关性序列检测具有最大相关性的一取样点，并且根据该取样点的一相关性数值产生一符号边际指示信号。一载波频率飘移估计装置，根据该符号边际指示信号估计一载波频率飘移量。
文档编号H04L27/26GK102035779SQ20091017852
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者徐华璘 申请人:承景科技股份有限公司