信号处理装置与方法以及判断多载波信号的频谱是否反转的方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于信号处理装置与方法，尤其是关于能够快速判断多载波信号是否呈 现频谱反转的信号处理装置与方法。
【背景技术】
[0002] 请参阅图1，其是习知应用于数字电视的正交分频多任务（OrthogonalFrequency DivisionMultiplexing,以下简称OFDM)基频接收器的功能方块图。OFDM基频接收器10 适用于支持ISDB-T及DVB-T标准的数字电视，包含天线105、调谐器（tuner)110、模拟数字 转换器（Analog-to-DigitalConverter,以下简称ADC) 120、自动增益控制器（Automatic GainControl,以下简称AGC) 130、频率偏移补偿及频谱反转电路140、时域处理电路150、 快速傅立叶转换（FastFourierTransform,以下简称FFT)电路160以及整数载波频率偏 移（IntegerCarrierFrequencyOffset,以下简称ICF0)估算电路 170。调谐器 110 自 天线105接收射频信号后，从多个电视频道中选取一个，并且将该频道的射频信号降频为 中低频信号。中低频的模拟信号经由ADC120转换为数字信号后传送至AGC130调整信号 的增益。与AGC130耦接的频率偏移补偿及频谱反转电路140对数字信号进行频率偏移补 偿，而下一级的时域处理电路150主要用来在时域对数字信号进行处理，例如同步处理，使 信号接收端的码元（symbol)取样周期能与信号发送端的一致。快速傅立叶转换电路160 用来将数字信号自时域转换至频域，ICFO估算电路170用来估算数位信号的载波频率偏移 (carrierfrequencyoffset),频率偏移补偿及频谱反转电路140依据ICFO估算电路170 估算的结果对数字信号做频率偏移补偿。
[0003] ICFO估算电路170对数字信号进行关联性运算（correlationoperation)而 得到多个关联值（correlationvalue)，依据该关联值可以进一步得知数字信号的载波 频率偏移。更详细地说，载波频率偏移包含整数部分的载波频率偏移（IntegerCarrier FrequencyOffset,ICF0)，及分数部分的载波频率偏移（FractionalCarrierFrequency Offset,FCF0)，而关联值亦可细分为ICFO关联值与FCFO关联值。请参阅图2,其ICFO关联 值与ICFO关联指标的关系图。由图可见，ICFO关联值在ICFO关联指标为R[0]的位置出现 一个极大值，而其邻近的ICFO关联指标所对应的ICFO关联值大小相近，且与R[0]的ICFO 关联值相较之下有极大的差距。ICFO关联指针R[0]所对应的频率可以指示频率偏移的偏 移量，例如对应6000Hz，则图1的频率偏移补偿及频谱反转电路140便依据此数值来补偿数 字信号的频率偏移。
[0004] 请参阅图3,其基于OFDM调变的信号的一个码元的频谱图。在这个例子中，假设一 个码元包含8192个子载波，图3上半部为一般频谱(或称为正相频谱）的态样，而下半部则 为反相频谱的态样。反相频谱与正相频谱在频域上呈现左右反转的情况，也就是原本在正 相频谱中子载波编号为1的子载波，在反相频谱中则出现在最末端的子载波编号（即8192); 而原本在正相频谱中子载波编号为最末端的的子载波，在反正频谱中则出现在子载波编号 为1的位置；而其它子载波也都呈现以频谱为中心点左右反转的情况。正相频谱与反相频 谱呈现一个特点，亦即任一个子载波，在正相频谱与反相频谱中对应的子载波编号的和为 固定值。例如图3中圈示的频谱成分，其各自在正相频谱与反相频谱中对应的子载波编号 的和皆为8193。
[0005] 造成频谱反转的原因之一是因为射频信号发送端的频谱处理方式与调谐器110 预设的频谱处理方式不同。例如发送端以反相的频谱传送信号，而调谐器110却以正相频 谱的处理方式来处理射频信号，便会产生频谱反转的情形；反之亦然。如果ICFO估算电路 170以反相的频谱来运算，则产生的关联性运算结果与图2所示的关系图类似，仍会有一个 极大的ICFO关联值，但其大小比正相频谱的极大的ICFO关联值来得小，而且该极大的ICFO 关联值所对应的频率并非正确的载波频率偏移。
[0006] 针对正确的载波频率偏移，若经由频率偏移补偿及频谱反转电路140补偿过后再 进行一次关联性运算，所得的ICFO关联值将指示载波频率偏移为0,也就是说，当再进行 一次关联性运算时所得的ICFO关联值指示载波频率偏移为0,则代表OFDM基频接收器10 处理正确的频谱；相反的，针对错误的载波频率偏移，若经由频率偏移补偿及频谱反转电路 140补偿过后再进行一次关联性运算，所得的ICFO关联值所指示的载波频率偏移将不为0， 也就是说，当再进行一次关联性运算时所得的ICFO关联值指示载波频率偏移仍不会为0， 则可能代表OFDM基频接收器10以正相频谱的处理方式处理了反相的频谱。当ICFO估算电 路170发现频谱反相时，即传送控制信号控制频率偏移补偿及频谱反转电路140在时域对 数字信号进行处理，使处理后的数字信号经过快速傅立叶转换电路160后在频域呈现正相 的频谱。频率偏移补偿及频谱反转电路140的处理方式包含将数字信号的实虚部对调（IQ swap)或是取其共轭复数（ComplexConjugate)，所得的结果经由快速傅立叶转换后即可得 到反转的频谱。
[0007] 承上所述，当OFDM基频接收器10处理正相的频谱时，ICFO估算电路170至少必 须执行两次关联性运算(一次得到载波频率的偏移量，一次确认补偿后的载波频率的偏移 量为〇)才能够完成频率偏移补偿；而当OFDM基频接收器10处理反相的频谱时，则ICFO估 算电路170必须执行四次关联性运算(反相的频谱与正相的频谱各两次)才能够完成频率偏 移补偿。因此当OFDM基频接收器10遇上频谱反转的情况时效率将大幅降低。
【发明内容】
[0008] 鉴于先前技术的不足，本发明的一目的在于提供一种信号处理装置与一种信号处 理方法，以快速分辨多载波信号在频域上是否呈现频谱反转。
[0009] 本发明揭露了一种信号处理装置，包含：一模拟数字转换器，用来将一模拟信号转 换为一数字信号；一转换电路，用来将该数字信号自时域转换至频域，其中该转换至频域的 数字信号包含呈现一预设顺序的多个数据，且该预设顺序是与该些数据各自所对应的频率 有关；一计算电路，耦接该转换电路，用来依据该预设顺序及该些数据进行关联性运算以产 生一顺向关联性运算结果，并依据该预设顺序的一相反顺序及该些数据进行关联性运算以 产生一逆向关联性运算结果，并且依据该顺向关联性运算结果及该逆向关联性运算结果选 择性地产生一控制信号；以及一数据处理电路，耦接于该模拟数字转换器与该转换电路之 间，用来依据该控制信号于时域中处理该数字信号，使该转换电路后续所产生的该些数据 呈现该预设顺序和该相反顺序中的一者。
[0010] 本发明另揭露了一种信号处理方法，包含：将一模拟信号转换为一数字信号；将 该数字信号自时域转换至频域，其中该转换至频域的数字信号包含呈现一预设顺序的多个 数据，且该预设顺序是与该些数据各自所对应的频率有关；依据该预设顺序及该些数据进 行关联性运算以产生一顺向关联性运算结果；依据该预设顺序的一相反顺序及该些数据进 行关联性运算以产生一逆向关联性运算结果；依据该顺向关联性运算结果及该逆向关联性 运算结果选择性地产生一控制信号；以及依据该控制信号于时域中处理该数字信号，使该 将该数字信号自时域转换至频域的步骤后续所产生的该些数据呈现该预设顺序和该相反 顺序中的一者。
[0011] 本发明另揭露了一种判断一多载波信号的频谱是否反转的方法，该多载波信号包 含呈现一预设顺序的多个数据，且该预设顺序是与该些数据各自所对应的频率有关，该方 法包含：依据该预设顺序及该些数据进行关联性运算以产生一顺向关联性运算结果；依据 该预设顺序的相反顺序及该些数据进行关联性运算以产生一逆向关联性运算结果；以及依 据该顺向关联性运算结果及该逆向关联性运算结果判断该多载波信号的频谱是否反转。
[0012] 本发明的信号处理装置与方法能够快速判断多载波信号是否呈现频谱反转，只要 在频域中对信号做两次关联性运算，一次是以子载波的预设的编号顺序来取得相关的数 值，一次是以子载波的预设编号的相反顺序来取得相关的数值，最后得到ICFO关联值。依 据两次的关联性运算结果可以同时得知信号频谱是否反转，以及信号的载波频率偏移，因 此可以同时对信号进行频谱反转操作及补偿载波频率偏移。相较于习知技术，本发明至多 仅需要两次的关联性运算即可得知信号的频谱是否反转以及信号的载波频率偏移，然而习 知技术中，必须对正、反相的频谱各做两次关联性运算才能得到相同的结果。再者，本发明 的两次关联性运算所依据的是相同的数据；而习知技术中，连续两次的关联性运算所依据 的数据不同，两次运算中间数字信号还必须经过载波频率偏移补偿及快速傅立叶转换等计 算，因此导致判断的程序费时且效率不佳。本发明可以提升信号处理的效率，更快得知信号 的频谱是否反转，以及信号的载波频率偏移。
[0013] 有关本发明的特征、实作与功效，兹配合附图作较佳实施例详细说明如下。
【附图说明】
[0014] 图1为习知应用于数字电视的OFDM基频接收器的功能方块图；
[0015] 图2为ICFO关联值与ICFO关联指标的关系图；
[0016] 图3为基于OFDM调变的信号的一个码元的频谱图；
[0017] 图4为本发明应用于数字电视的OFDM基频接收器的功能方块图；
[0018] 图5为DVB-T标准的数字电视信号的码元与子载波的关系示意图；
[0019] 图6为正相频谱与反相频谱的ICFO关联值与ICFO关联指标的关系图；
[0020] 图7为本发明的码元的频谱图以顺向编号及以逆向编号的示意图；
[0021] 图8为当数字信号没有承载数据时ICFO关联值与ICFO关联指标的关系图；以及
[0022] 图9为本发明的信号处理方法的一实施例的流程