用来估计一影音信号的信道状态的估计方法及相关的估计电路与接收器与流程

本发明系有关于一种信道估计方法，尤指一种应用于数字电视的信道估计方法。

背景技术：

信号传递时所对应的多路径包含一个主路径(main path)与多个回声路径(echo path)，该些回声路径中有时会包含一或多个多普勒路径，而经由多普勒路径传递的信号，其相位将具有一转动频率(多普勒频率)。由于自不同路径传递的信号适用不同的处理方法，因此接收器通常具有信道估计电路来估计出其所接收的信号的多个路径，并判断其中是否存在多普勒路径。若有，则根据对应多普勒路径的信号成分来计算出该多普勒路径对应的多普勒频率，以供后端的均衡器或是错误更正电路的设定使用。然而，由于对应多普勒路径的信号成分的强度有可能会变动，再加上噪声或是其他非理想因素的影响，先前技术很难精确地计算出上述的多普勒频率，因而造成后端的信号处理无法有最佳的效果。

技术实现要素：

因此，本发明的目的之一在于提供一种信道估计方法，其可以精确地计算出多普勒频率，以解决先前技术中的问题。

在本发明的一个实施例中，揭露了一种用以估计一影音信号的信道状态的估计方法，其包含有以下步骤：依据该影音信号估计出一第一响应与一第二响应，其中该第一响应对应一回声路径(echo path)，该第二响应对应一参考路径；计算该第一响应与该第二响应之间于多个时间点的多个相位差；依据该些相位差判断该回声路径是否为一多普勒路径；以及当判断该回声路径为该多普勒路径时，依据该些相位差中的至少两个相位差之间的差异来计算出该多普勒路径对应的一相位转动频率。

在本发明的另一个实施例中，揭露了一种用来估计一影音信号的信道状态的估计电路，其包含了一信道估计电路以及一多普勒路径侦测电路。该信道估计电路用以依据该影音信号估计出一第一响应与一第二响应，其中该第一响应对应一回声路径，该第二响应对应一参考路径；以及该多普勒路径侦测电路用以计算该第一响应与该第二响应之间于多个时间点的多个相位差，以及依据该些相位差判断该回声路径是否为一多普勒路径，且当判断该回声路径为该多普勒路径时，依据该些相位差中的至少两个相位差之间的差异来计算出该多普勒路径对应的一相位转动频率。

在本发明的另一个实施例中，揭露了一种用来依据一影音信号的信道状态处理该影音信号的接收器，其包含有一估计电路、一均衡器以及一错误更正电路。该估计电路用以依据该影音信号估计一回声路径与一参考路径，当该回声路径为一多普勒路径时，依据该回声路径与该参考路径之间于两时间点的相位差之间的差异来计算出该多普勒路径对应的一相位转动频率，并据以产生一组设定信号；该均衡器用以依据该组设定信号均衡处理该影音信号以产生一均衡后信号；以及该错误更正电路用以依据该组设定信号对该均衡后信号进行错误更正。

附图说明

图1A为根据本发明一实施例的接收器的方块图。

图1B为为根据本发明一实施例的接收器中的估计电路的方块图。

图2为主路径以及回声路径的示意图。

图3A为在不同帧下主路径以及回声路径的向量值以及相位差的示意图。

图3B为帧的强度发生变动时主路径以及回声路径的相位关系不变的示意图。

图4为根据本发明一实施例的一种信道估计方法的流程图。

符号说明

100 接收器

102 天线

110 接收电路

120 模拟数字转换器

130 均衡器

140 前向错误更正电路

150 估计电路

151 同步电路

152 信道估计电路

153 路径判断电路

154 多普勒路径侦测电路

155 查找电路

156 存储器

400～410 步骤

具体实施方式

请参考图1A，其为根据本发明一实施例的接收器100的方块图。在本实施例中，接收器100系设置于一数字电视中，且用来自一天线102接收影音信号后进行初步处理，之后再传送至后端电路进行后续处理后进行显示及播放。此外，本实施例的接收器100符合进阶电视系统委员会(Advanced Television Systems Committee，ATSC)的规格。

如图1A所示，接收器100包含有一接收电路110、一模拟数字转换器120、一均衡器130、一前向错误更正(forward error correction)电路140以及一估计电路150。接收电路110用来自天线102接收一影音信号，并对该影音信号进行滤波、增益调整等操作以输出一模拟影音信号；数字模拟转换器120用来将该模拟影音信号转换为一数字影音信号；均衡器130对该数字影音信号的信道响应进行均衡以产生一均衡后影音信号；前向错误更正电路140用来对均衡后影音信号进行错误更正以产生更正后影音信号，目的在于降低位错误率；估计电路150用来估计该数字影音信号的信道状态以产生设定信号S1、S2以供均衡器130以及前向错误更正电路140据以进行参数设定，如此一来，均衡器130与前向错误更正电路140可以具有更优异的追迹能力(tracking ability)。此外，接收器100并将更正后影音信号传送至后端电路，例如解码器，来进行后续的操作。

请参考图1B，其为根据本发明一实施例的接收器100中估计电路150的方块图。如图1B所示，估计电路150包含有一同步电路151、一信道估计电路152、一路径判断电路153、一多普勒路径(Doppler path)侦测电路154、一查找电路155以及一存储器156。同步电路151用来依据该数字影音信号决定出数字影音信号中属于数据部分的位置，并产生一同步信息，详言之，该数字影音信号中系包含了多个帧(frame)，且其数据格式(data format)包含了标头(header)部分以及数据部分，其中标头部分包含了多个重复的序列及帧信息，例如数据部分的起始位置，而数据部分则包含了真正的影音内容，同步电路151可以利用重复的序列判断出标头的位置，并利用标头包含的帧信息得到帧中数据部分的位置；信道估计电路152用来依据该同步信息针对该数据部分进行信道估计以得到对应多个路径的响应与时间信息，以及将该些响应与时间信息存入该存储器156；路径判断电路153用来自存储器156读取该些路径的响应与时间信息来据以判断出一主路径(main path)以及多个回声路径(echo path)，并据以产生一判断结果，详言之，在一实施例中，路径判断电路153将高于一特定强度的响应所对应的路径判断为主路径；以及多普勒路径侦测电路154用来依据该些路径的响应与时间信息及该判断结果侦测该些路径中包含的多普勒路径，并据以产生一侦测结果，该侦测结果更包含对应多普勒路径的响应的相位转动频率；以及该查找电路依据该侦测结果对一查找表(未绘示)进行查找以产生设定信号S1、S2。在另一实施例中，信道估计电路152、路径判断电路153、多普勒路径侦测电路154、查找电路155可以透过软件进行，存储器156可位于估计电路150之外，以及查找电路155在进行查表时可以是利用一个储存于存储器156或估计电路150外存储器的查找表。此外，路径判断电路153与多普勒路径侦测电路154可分别将判断/侦测结果存回存储器156中，因此多普勒路径侦测电路154与查找电路155可以直接自存储器156读取判断/侦测结果来进行相关的操作。

由于本发明的主要特征着重在估计电路150的部分，因此以下揭露内容主要针对估计电路150作细节上的描述，而其余元件的详细操作在此不予赘述。

首先，数字电视的影音信号包含了多个帧，且其数据格式包含了标头部分以及数据部分。此外，接收器100接收的影音信号与传送端传送的原始信号之间具有以下关系：Y＝X*h+N，其中“Y”为接收器100所接收的影音信号，“X”为传送端传送的原始信号，“h”为信道响应，以及“N”为噪声。首先，信道估计电路150中的同步电路151会根据所接收到的数字影音信号来产生包含有帧中标头部分与数据部分位置的一个同步信息，而信道估计电路152会根据数据部分的内容来估计出每一个帧的信道响应的状况，如图2所示，其绘示了其中一个帧的信道响应的状况，其包含了主路径以及多个回声路径对应的响应，其中主路径对应的响应的强度通常大于其他回声路径对应的响应，而路径判断电路153可以根据预设的强度来判断出哪一个路径是主路径(例如，强度高于一临界值的路径)，而其余的路径则被判断为回声路径。

一般来说，响应的相位并不会变化，然而，当回声路径为一个多普勒路径时，则对应该回声路径的响应具有一相位转动频率，即多普勒频率。在本实施例中，多普勒路径侦测电路154可以判断出哪一个回声路径是多普勒路径，且可以精确地决定出其对应的响应的相位转动频率。

在以下的说明内容中，为了简洁起见，多普勒路径侦测电路154只针对一个回声路径作操作，且信道估计电路152已估计出第n个帧至第(n+k)个帧的信道响应并将其储存在存储器156中。参考图3A，其中主路径的响应回声路径的响应当回声路径的响应具有相位转动频率时，在不同的帧下，回声路径的响应将具有不同的向量值，亦即在第n个帧时第(n+1)个帧时第(n+k)个帧时此外，由于主路径的响应的相位实质上并不会变化，因此图示的不同帧的主路径的响应的相位实质上并不会改变。在多普勒路径侦测电路154的操作上，首先，多普勒路径侦测电路154会先计算出不同帧下对应该回声路径与主路径的响应的多个相位差θ_n、θ_n+1、…、θ_n+k。在本实施例中，多普勒路径侦测电路154系计算出多个相位差θ_n、θ_n+1、…、θ_n+k的余弦值(cosine)来供后续的计算，举例来说，其中相位差θ_n的余弦值可以透过以下方式得到接着，多普勒路径侦测电路154可以根据以下三个条件来判断此回声路径是否为多普勒路径：(1)针对该影音信号的第n～(n+k)个帧中任两个相邻帧所分别对应的两个相位差，计算出该两个相位差之间的差异值，并据以得到多个差异值；以及判断该多个差异值的总和是否大于一第一临界值以产生一第一判断结果，亦即判断是否其中“TH1”为第一临界值；(2)针对该接收信号的第一个帧以及最后一个帧(即第n个帧及第(n+k)的帧)所分别对应的两个相位差，计算出该两个相位差之间的一差异值；以及判断该差异值是否大于一第二临界值以产生一第二判断结果，亦即判断是否|cosθ_n+k-cosθ_n|＞TH2，其中“TH2”为第二临界值；(3)根据该多个相位差来统计出一相位转动方向改变次数，并判断该相位转动方向改变次数小于一第三临界值，举例来说，若是θn+1大于θn(即θ_n+1-θ_n>0)，但是θn+2却小于θ_n+1(即θ_n+2-θ_n+1<0)，则就代表发生一次的相位转动方向改变。在本实施例中，当上述三个条件都满足时，多普勒路径侦测电路154才会判断此回声路径是一个多普勒路径，亦即只要有其中一个条件不满足，多普勒路径侦测电路154便会判断此回声路径并非是一个多普勒路径。

接着，若是多普勒路径侦测电路154判断回声路径是一个多普勒路径，则便可以根据上述所计算出来的多个相位差，或是多个相位差的余弦值，来决定出回声路径的相位转动频率(多普勒频率)。举例来说，但并非是本发明的限制，可以透过计算θ_n+1和θ_n之间的差值来得到在一个帧的时间内回声路径的响应的相位转动角度θ_r，亦即θ_r＝θ_n+1-θ_n，并藉由以下关系式来得到相位转动频率：θ_r＝2πfΔt，其中Δt为在一个帧的时间，且“f”为相位转动频率。

最后，查找电路155依据所计算出的回声路径的相位转动频率来自一查找表进行查找，以产生设定信号S1、S2并传送给均衡器130以及前向错误更正电路140，以使得均衡器130与前向错误更正电路140可以据以调整其内部设定以达到最优异的追迹能力。

需注意的是，在上述实施例中的主路径可以被替换为一个相位实质上不会改变的其他参考路径，例如是另一个回声路径。也就是说，多普勒路径侦测电路154可以计算出回声路径与参考路径所对应的响应的多个相位差，并据此决定出回声路径是否是多普勒路径，以及计算出回声路径的相位转动频率，这些设计上的变化应隶属于本发明的范畴。

透过图3A所示的实施例以及上述的说明内容，本实施例的多普勒路径的判断以及其相位转动频率是根据回声路径与主路径所对应的响应的多个相位差所计算出来的，而万一主路径或是回声路径上的信号成分的强度发生变动，由于其相位差并不会受到影响，故所判断及计算结果可以避免信号强度变动的因素而更加准确。具体来说，参考图3B，其为第(n+1)个帧至第(n+k)个帧的强度发生变动的示意图，其中在图3B中在第(n+1)个帧时第(n+k)个帧时同时比较图3A以及图3B，虽然主路径以及回声路径所对应到的响应的强度有所变化，但由于不会影响到其角度，故本实施例的对于多普勒路径的判断以及其相位转动频率的计算也会更加准确。

请参考图4，其为根据本发明一实施例的一种信道估计方法的流程图。参考以上所揭露的内容，图4的流程如下所述：

步骤400：流程开始。

步骤401：接收影音信号

步骤402：判断出影音信号对应的一主路径以及一回声路径。

步骤404：依据该影音信号的多个连续的帧，分别计算出对应回声路径与主路径的影音信号所对应的响应的多个相位差。

步骤406：根据多个相位差来判断出回声路径是否为一多普勒路径。

步骤408：若判断回声路径为多普勒路径，根据多个相位差中的至少两个相位差之间的差异来估算该多普勒路径的一相位转动频率。

步骤410：流程结束。

简要归纳本发明，在本发明的信道估计方法的实施例中，透过计算出回声路径与主路径所对应的响应的多个相位差，并使用这多个相位差来判断出回声路径是否为多普勒路径，且根据多个相位差中的至少两个相位差之间的差异来决定出相位转动频率。由于即使任一路径上信号成分的强度发生变动，相位差也不会受到影响，因此透过本发明的信道估计方法，可以使得判断及计算结果更加准确，进而让后续的电路可以根据此相位转动频率有更佳的设定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。