处理符元率估测及干扰的装置及方法与流程

发明相关于一种用于通信系统的装置及方法，尤指一种处理符元率估测及干扰的装置及方法。

背景技术：

为了评估系统效能或设定接收端的组态，接收端往往需要精确地估测符元率(symbolrate)。然而，信号在透过通道被传送时，会受到通道效应的影响，例如同频干扰(co-channelinterference)等干扰，使接收端难以精确地估测符元率，进而错误地评估系统效能或设定接收端的组态。

此外，为了减轻干扰的影响，接收端应知道干扰的频率位置，以避免或消除干扰。然而，由于负面效应(例如杂讯)的影响，接收端不易精确地估测干扰的频率位置。

因此，如何在通道效应的影响下精确地估测符元率及干扰的频率位置是极为重要的问题。

技术实现要素：

因此，本发明提供了一种处理符元率估测的装置及方法，可在节省功率消耗及缩短栓锁时间(lockingtime)的情况下获得精确的符元率，以解决上述问题。

本发明揭示一种通信装置，包含有一接收电路，用来接收第一多个时域信号；一转换电路，耦接于该接收电路，用来根据一时频转换运作，将该第一多个时域信号转换为第一多个频域信号；一量级电路，耦接于该转换电路，用来分别对该第一多个频域信号进行一绝对值运作，以产生第一多个输出信号；以及一选择电路，耦接于该量级电路，用来从该第一多个输出信号中选出满足一检测条件的一最大信号。

本发明另揭示使用一接收电路来接收第一多个时域信号；根据一时频转换运作，使用一计算电路来将该第一多个时域信号转换为第一多个频域信号；使用一量级电路来分别对该第一多个频域信号进行一绝对值运作，以产生第一多个输出信号；以及使用一选择电路来从该第一多个输出信号中选出满足一检测条件的一最大信号。

附图说明

图1为本发明实施例一通信系统的示意图。

图2为本发明实施例一估测模块的示意图。

图3为本发明实施例一通信装置的示意图。

图4为本发明实施例一通信装置的示意图。

图5为本发明实施例一通信装置的一运作示意图。

图6为本发明实施例一流程的流程图。

图7为本发明实施例一估测电路的示意图。

符号说明

10通信系统

20估测模块

200接收电路

202转换电路

204量级电路

206选择电路

30、40通信装置

300频宽估测电路

302计算电路

40干扰估测电路

60流程

600、602、604、606、608、步骤

610、612

70估测电路

700暂存器

710加法电路

720滑动视窗电路

722、724比较器

726与门

sig_t1～sig_tp时域信号

sig_f1～sig_fp频域信号

sig_f_out1～sig_f_outp输出信号

sig_f_max最大信号

bw_est频宽

sbr_est符元率

tx传送端

rx接收端

具体实施方式

图1为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何可传送及/或接收单载波(singlecarrier)信号或多载波(multi-carrier)信号的通信系统，简略地由一传送端tx及一接收端rx所组成。多载波信号可为正交分频多工(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，ofdm)信号(或离散多频调制(discretemulti-tonemodulation，dmt)信号)，但不限于此。在图1中，传送端tx及接收端rx是用来说明通信系统10的架构。举例来说，通信系统10可为非对称式数位用户回路(asymmetricdigitalsubscriberline，adsl)系统、电力通信(powerlinecommunication，plc)系统、同轴电缆的乙太网络(ethernetovercoax，eoc)等有线通信系统。或者，通信系统10可为区域无线网络(wirelesslocalareanetwork，wlan)、数位视讯广播(digitalvideobroadcasting，dvb)系统及先进长期演进(longtermevolution-advanced，lte-a)系统等无线通信系统，其中数位视讯广播系统可包含有地面数位多媒体广播(digitalterrestrialmultimediabroadcast，dtmb)、地面数位视讯广播系统(dvb-terrestrial，dvb-t)、新版地面数位视讯广播系统(dvb-t2/c2)及综合数位服务广播系统(integratedservicesdigitalbroadcasting，isdb)。此外，传送端tx及接收端rx可设置于行动电话、笔记型电脑、平板电脑、电子书及可携式电脑系统等装置中，不限于此。

图2为本发明实施例一估测模块20的示意图，用于图1的接收端rx中，可用来估测所接收的信号的频宽或干扰的频率位置。估测模块20包含有一接收电路200、一转换电路202、一量级电路204及一选择电路206。详细来说，在接收多个时域(time-domain)信号sig_t1后，接收电路200将多个时域信号sig_t1提供给转换电路202。其中，多个时域信号sig_t1可为透过执行16正交振幅调制(quadratureamplitudemodulation，qam)、32正交振幅调制、64正交振幅调制、128正交振幅调制或256正交振幅调制等调制运作所产生的信号，但不限于此。转换电路202耦接于接收电路200，可用来根据一时频转换运作，将多个时域信号sig_t1转换为多个频域(frequency-domain)信号sig_f1。其中，该时频转换运作可为快速傅立叶转换(fastfouriertransform，fft)等可将时域信号转换为频域信号的演算法，但不限于此。量级电路204耦接于转换电路202，可用来分别对多个频域信号sig_f1进行一绝对值运作(即分别获得多个频域信号sig_f1的绝对值)，以产生多个输出信号sig_f_out1。

此外，接收电路200可另外接收多个时域信号sig_t2。相似地，转换电路202根据时频转换运作，将多个时域信号sig_t2转换为多个频域信号sig_f2。量级电路204分别对多个频域信号sig_f2进行绝对值运作(即分别获得多个频域信号sig_f2的绝对值)，以产生多个输出信号sig_f_out2。选择电路206可对应地相加多个输出信号sig_f_out1及多个输出信号sig_f_out2以产生多个辅助信号sig_f_aux。上述运作可重复一预先设定的次数，即迭加输出信号至预先设定的次数。

接着，选择电路206可从多个辅助信号sig_f_aux中选出(若未进行迭加，从多个输出信号sig_f_out1选出)满足一检测条件的一最大信号sig_f_max。其中，最大信号sig_f_max具有满足检测条件的一最大振幅。根据以上所述，选择电路206在搜寻最大信号的过程中，不仅会考虑信号振幅的大小，也会考虑该信号是否满足检测条件，透过检测条件来降低负面效应(例如杂讯及/或干扰)，以提高所选出信号的可靠度。

图3为本发明实施例一通信装置30的示意图，用于图1的接收端rx中，用来估测所接收的信号的符元率(symbolrate)。通信装置30包含有估测模块20、一频宽估测电路300及一计算电路302。频宽估测电路300耦接于估测模块20，可用来根据最大信号sig_f_max及多个辅助信号sig_f_aux中(若未进行迭加，多个输出信号sig_f_out1中)最小输出信号sig_f_min估测出频宽bw_est。由于所选出的最大信号sig_f_out具有较高的可靠度，可提高频宽bw_est的准确度。计算电路300，耦接于频宽估测电路300，可用来根据频宽bw_est，计算出符元率sbr_est。如先前所述，频宽bw_est具有较高的准确度，对应地，根据频宽bw_est所获得的符元率sbr_est亦具有较高的准确度，使接收端rx可根据符元率sbr_est精确地评估系统效能或设定接收端的组态。根据符元率sbr_est的定义方式，频宽bw_est与符元率sbr_est间存在有不同的对应关系。举例来说，当频宽bw_est与符元率sbr_est相同(或近似)时，计算电路300可直接输出频宽bw_est作为符元率sbr_est。此时，频宽估测电路300及计算电路302可整合为单一电路。当频宽bw_est与符元率sbr_est具有较大的差异时，本领域具通常知识者可据以对计算电路300做对应地设计或修改，以获得定义的符元率。

图4为本发明实施例一通信装置40的示意图，用于图1的接收端rx中，用来决定干扰的一频率位置。通信装置40包含有估测模块20及一干扰估测电路400。干扰估测电路400耦接于估测模块20，可用来决定该最大信号的一频率位置loc_f。由于所选出的最大信号sig_f_out具有较高的可靠度，可提高频率位置loc_f的准确度。

需注意的是，选择电路206选择最大信号的方法有很多种。举例来说，选择电路206可根据一滑动视窗(slidingwindow)法，以一视窗依序地从多个输出信号sig_f_out1(或者是经过迭加之后所得的多个辅助信号sig_f_aux)的多组输出信号中选出满足检测条件的最大信号。进一步地，可用来判断信号的可靠度的检测条件有很多种。

在一实施例中，当选择电路206是用于估测频宽时，多组输出信号中一组输出信号可根据以下方程式满足该检测条件：

其中为该组输出信号，m为该视窗的一尺寸，f(·)为一函数，sub_max为该组输出信号的一最大信号的一指标，以及g为一正实数。较佳而言，g为增益余裕(gainmargin)。也就是说，g*zsub_max不可过大才会被判断为满足检测条件。g为一设计值或预先决定值，可根据系统考量及设计需求被决定。举例来说，当对可靠度的要求较高时，可将g设定为一较大的正实数，即最大信号zsub_max较不易满足(式1)。反之，当对可靠度的要求较低时，可将g设定为一较小的正实数，即最大信号zsub_max较易满足(式1)。

在另一实施例中，当选择电路206是用于估测干扰时，多组输出信号中一组输出信号可根据以下方程式满足该检测条件：

其中为该组输出信号，m为该视窗的一尺寸，f(·)为一函数，sub_max为该组输出信号的一最大信号的一指标，以及g为一正实数。较佳而言，g为增益余裕。也就是说，g*zsub_max需要足够大才会被判断为满足检测条件。g为一设计值或预先决定值，可根据系统考量及设计需求被决定。举例来说，当对可靠度的要求较高时，可将g设定为一较小的正实数，即最大信号zsub_max较不易满足(式2)。反之，当对可靠度的要求较低时，可将g设定为一较大的正实数，即最大信号zsub_max较易满足(式2)。

需注意的是，在上述实施例中，(式1)及(式2)中的函数可为以下方程式：

即(式1)及(式2)代表了g*zsub_max需要大于所有总和才会被判定满足检测条件。此外(式1)～(式3)仅说明了选择一组输出信号中最大信号的方式，选择电路206应根据滑动视窗法，对多个输出信号sig_f_out1(或者是经过累加之后所得的多个辅助信号sig_f_aux)中所有组输出信号重复执行(式1)～(式3)，以选出最大信号sig_f_max。

图5为本发明实施例一通信装置30的一运作示意图，用来举例说明通信装置30的运作方式。在图5中，接收电路200接收多个时域信号sig_t1(x1,1,…,x1,n)，其中n为快速傅立叶转换的尺寸。接着，转换电路202根据时频转换运作，将多个时域信号sig_t1(x1,1,…,x1，n)转换为多个频域信号sig_f1(y1,1,…,1,n)。量级电路204分别对多个频域信号sig_f1(y1,1,…,y1,n)进行绝对值运作，以产生多个输出信号sig_f_out1(z1,1,…,z1,n)，即z1,k＝|y1,k|,k＝1,…,n。通信装置30可根据使用者的设定条件进行迭加，动作如下所述。接收电路200继续接收多个时域信号sig_t2(x2,1,…,x2,n)。接着，转换电路202根据时频转换运作，将多个时域信号sig_t2(x2,1,…,x2,n)转换为多个频域信号sig_f2(y2,1,…,y2,n)。量级电路204分别对多个频域信号sig_f2(y2,1,…,y2,n)进行绝对值运作，以产生多个输出信号sig_f_out2(z2,1,…,z2,n)，即z2,k＝|y2,k|,k＝1,…,n。选择电路206对应地相加多个输出信号sig_f_out1(z1,1,…,z1,n)及多个输出信号sig_f_out2(z2,1,…,z2,n)以产生多个辅助信号sig_f_aux(a1,…,an)，即选择电路206根据滑动视窗法，以一视窗依序地从多个辅助信号sig_f_aux(a1,…,an)中选出满足检测条件的多个最大信号sig_f_max。为了清楚说明本实施例以了解本发明的概念，本实施例假设所使用的检测条件为(式1)及(式3)。

举例来说，选择电路206所使用的视窗的尺寸为4(即(式1)中的m为4)，以及先从辅助信号a1,…,a4中选出一最大信号，例如辅助信号a2。接着，选择电路206检查a2是否满足如先前所述，g为一正实数，可根据系统考量及设计需求被决定。若辅助信号a2满足检测条件，选择电路206将辅助信号a2视为用来估测频宽有效的最大信号，并储存于估测模块20中。根据滑动视窗法，选择电路206继续从辅助信号a2,…,a5中选出一最大信号，例如辅助信号a4，以及与之前暂存的辅助信号a2比大小。接着，选择电路206检查辅助信号a4是否满足条件a4＞a2。若满足此条件，则更新暂存最大信号为辅助信号a4。接着，继续检查若辅助信号a4满足检测条件，则根据此最大值所估测的频宽会被判断为有效。若辅助信号a4不满足检测条件，则根据此最大值所估测的频宽会被判断为无效。若辅助信号a4不满足a4＞a2，则维持暂存最大信号为辅助信号a2不变，以及维持根据辅助信号a2所估测波频宽为有效或无效的状态。选择电路206会继续上述运作，直到处理完辅助信号an-3,…,an。

在执行上述运作之后，若最大信号满足检测条件，则判断根据该最大信号所估测的频宽为有效，例如为辅助信号amax，频宽估测电路300可根据输出信号amax估测频宽bw_est，以及计算电路302可根据频宽bw_est，计算出符元率sbr_est。

通信装置40与通信装置30的运作方式相似，主要差异在于将频宽估测电路300及计算电路302替换为干扰估测电路400，例如将相关于(式1)及(式3)的运作替换为相关于(式2)及(式3)的运作，故于此不赘述。

根据前述的实施例，估测模块20的运作方式可归纳为本发明实施例一流程60，用于通信装置30或通信装置40中，如图6所示。流程60包含以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：接收多个时域信号。

步骤604：根据一时频转换运作，将该多个时域信号转换为多个频域信号。

步骤606：分别对该多个频域信号进行一绝对值运作，以产生多个输出信号。

步骤608：若存在先前接收的多个先前输出信号，迭加该多个输出信号及该多个先前输出信号为多个辅助信号。若迭加次数等于预先设定次数，执行步骤610；若否，执行步骤602。

步骤610：从该多个辅助信号选出满足一检测条件的一最大信号。

步骤612：结束。

流程60是用来举例说明估测模块20的运作方式，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。

需注意的是，估测模块20(及其中的接收电路200、转换电路202、量级电路204及选择电路206)、通信装置30(估测模块20、频宽估测电路300及计算电路302)及通信装置40(估测模块20及干扰估测电路400)的实现方式可有很多种。举例来说，可根据设计考量或系统需求，将上述电路整合为一或多个电路，且实务上通常会以数位电路予以实现。在某些实施例中，接收电路200可能还会包括一类比数位转换器。此外，估测模块20、通信装置30及通信装置40可以硬件、软件、固件(为硬件装置与电脑指令与数据的结合，且电脑指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合来实现，不限于此。

图7为本发明实施例一估测电路70的示意图，用来实现估测模块20。估测电路70包含有多个暂存器700、一加法电路710、一滑动视窗电路720及一数值更新电路730。详细来说，多个暂存器700可用来接收多组时域信号sig_t1～sig_tp，以及循序输出多组时域信号sig_t1～sig_tp。加法电路710耦接于多个暂存器700，可用来迭加多组时域信号sig_t1～sig_tp，以获得多个辅助信号sig_f_aux。滑动视窗电路720耦接于加法电路710，可用来以一视窗依序地从多个辅助信号sig_f_aux的多组辅助信号中选出满足检测条件的最大信号(例如前例中的a2、a4等)。数值更新电路730耦接于滑动视窗电路720，用来接收及比较滑动视窗电路720所输出的最大信号。当所收到的最大信号(例如前例中的a4)大于目前的最大信号(例如前例中的a2)时，数值更新电路730以收到的最大信号取代目前的最大信号。反之，当所收到的最大信号小于目前的最大信号时，数值更新电路730维持目前的最大信号时。在估测电路70处理完所接收的后，数值更新电路730可获得最大信号sig_f_max(例如前例中的amax)。

在一实施例中，滑动视窗电路720可包含有一比较器722、一比较器724及一与门(andgate)726。详细来说，比较器722可用来比较一组辅助信号(例如前例中的a1,…,a4)，以护得该组辅助信号中的最大信号(例如a2)。比较器722可用来检查最大信号是否满足检测条件(例如前例中的(式1)或(式2))。与门726耦接于比较器722及比较器724，用来在最大信号满足检测条件的情况下，输出最大信号到数值更新电路730。

综上所述，本发明提供了一种处理符元率估测及干扰的装置及方法，可根据(最大)信号是否满足检测条件来停止继续接收及处理额外时域信号，不仅可获得精确的符元率及干扰的频率位置，同时也降低不必要的功率消耗及缩短栓锁时间，解决了已知通信装置需要处理过多且不必要的时域信号的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。