配合可变增益放大器的信号处理系统及信号处理方法
【技术领域】
[0001]本发明与可变增益放大器相关，并且尤其与如何补偿因可变增益放大器提供的增益瞬间变化造成的问题相关。
【背景技术】
[0002]随着通讯技术的进步，数字电视广播的发展渐趋成熟。数字视频广播(digital video broadcasting, DVB)规范是目前该领域中被广泛采用的标准之一。依传输媒介及信号型态的差异，数字视频广播还可被进一步细分为数字视频电缆广播(digital video broadcasting - cable, DVB-C)、数字视频卫星广播(digital videobroadcasting - satellite, DVB-S)、数字视频地面广播(digital video broadcasting -terrestrial, DVB-T)等几个子标准。
[0003]图1呈现一 DVB-C接收端的局部电路方块图。进入此接收系统的射频信号会被低噪声放大器11放大。接着，低噪声放大器11的输出信号被分别提供至模拟-数字转换器12以及滤波器14。自动增益控制电路13会根据模拟-数字转换器12的输出信号选择性地调整低噪声放大器11施于该射频信号的增益。可编程增益放大器15接收滤波器14的输出信号后也会对该信号施以放大程序。相似地，自动增益控制电路17系根据模拟-数字转换器16的输出信号选择性地调整可编程增益放大器15提供的增益量。上述透过回馈机制调整增益量的目的在于将进入模拟-数字转换器16的信号的振幅被调整为符合模拟-数字转换器16的输入信号动态范围。模拟-数字转换器16产生的数字信号将被提供至解调电路18。
[0004]在DVB-C接收系统中，低噪声放大器11提供的增益的变化范围是-18dB?24dB，而其最小单位变化量为6dB。可编程增益放大器15提供的增益的变化范围则是_5dB?22dB，其最小单位变化量为3dB。经过实际测试证明，当低噪声放大器11及/或可编程增益放大器15提供的增益发生变化，且因此令数字基频电路18的输入信号的振幅瞬间被施以大于0.25dB的增益变化时，数字基频电路18提供的信号处理结果可能会出现错误。
[0005]除了上述DVB-C接收系统之外，其他采用类似电路架构的信号处理系统亦可能遭遇同样的问题。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明提出一种新的信号处理系统及信号处理方法。藉由对放大器的输出信号提供一补偿增益，传递至数字基频电路的信号振幅瞬间变化可被有效降低或消除，进而避免数字基频电路因此而产生的错误率升高问题。本发明的概念不仅可应用在DVB-C接收系统，亦适用于其他采用类似电路架构的信号处理系统。
[0007]根据本发明的一具体实施例为一种信号处理系统，其中包含一可变增益放大器、一模拟-数字转换器、一增益补偿模块及一信号处理模块。该可变增益放大器对一模拟输入信号施以一可变增益，以产生一模拟放大后信号。该模拟-数字转换器将该模拟放大后信号转换为一数字放大后信号。该增益补偿模块对该数字放大后信号施以一补偿增益，以产生一补偿后信号。该增益补偿模块令该补偿增益与该可变增益对该数字放大后信号构成的一加成后增益，被保持为具有低于一预设门槛值的一瞬间变化量。该信号处理模块对该补偿后信号施以一信号处理程序。
[0008]根据本发明的另一具体实施例为一种信号处理方法。首先，一模拟输入信号被施以一可变增益，以产生一模拟放大后信号。接着，该模拟放大后信号被转换为一数字放大后信号。该数字放大后信号被施以一补偿增益，以产生一补偿后信号；其中该补偿增益与该可变增益对该数字放大后信号构成的一加成后增益，被保持为具有低于一预设门槛值的一瞬间变化量。随后，该补偿后信号被施以一信号处理程序。
[0009]关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及所附图式得到进一步的了解。
【附图说明】
[0010]图1呈现一数字视频电缆广播(DVB-C)接收端的局部电路方块图。
[0011]图2为根据本发明的一实施例中的信号处理系统的功能方块图。
[0012]图3A和图3B呈现根据本发明的可变增益Gv、补偿增益Gc、加成后增益&以及各号的两种时序关系范例。
[0013]图4呈现根据本发明的增益补偿模块的一种详细实施范例。
[0014]图5呈现根据本发明的转换单元的一种详细实施范例。
[0015]图6为根据本发明的一实施例中的信号处理方法的流程图。
[0016]符号说明
[0017]11:低噪声放大器12:模拟-数字转换器
[0018]13:自动增益控制电路 14:滤波器
[0019]15:可编程增益放大器 16:模拟-数字转换器
[0020]17:自动增益控制电路 18:解调电路
[0021]200:信号处理系统 21:可变增益放大器
[0022]22:模拟-数字转换器 23:自动增益控制电路
[0023]24:增益补偿模块24A:转换单元
[0024]24B:延迟单元24C:增益补偿单元
[0025]25:信号处理模块30:模拟输入信号
[0026]31:模拟放大后信号 32:数字放大后信号
[0027]33:补偿后信号51:查找表
[0028]52:判断单元53:拆解单元
[0029]54:转换单元S61?S64:流程步骤
【具体实施方式】
[0030]能实现本发明概念的一具体实施例为一信号处理系统，其功能方块图系绘示于图
2。信号处理系统200包含一可变增益放大器21、一模拟-数字转换器22、一自动增益控制电路23、一增益补偿模块24与一信号处理模块25。实务上,信号处理系统200可为但不限于一数字视频电缆广播(DVB-C)接收系统或一数字视频卫星广播(DVB-S)接收系统。于实际应用中，可变增益放大器21为一低噪声放大器或一可编程增益放大器。此外，可变增益放大器21可为单一放大器，亦可包含多个串联的放大器电路。
[0031]可变增益放大器21受到自动增益控制电路23的控制，负责对一模拟输入信号30施以一可变增益Gv，以产生一模拟放大后信号31。如图2所示，模拟放大后信号31被提供至模拟-数字转换器22。提供至信号处理系统200的模拟输入信号30的振幅并非定值，而是可能会随着时间变化而有所不同。模拟-数字转换器22的作用之一在于为自动增益控制电路23提供一个数值，指出模拟放大后信号31的概略振幅。自动增益控制电路23根据模拟-数字转换器22的输出信号决定是否应调整可变增益放大器21施于模拟输入信号30的增益值Gv，以使模拟放大后信号31的振幅大致符合模拟-数字转换器22的输入动态范围。须说明的是，自动增益控制和模拟-数字转换的详细实施方式为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知，于此不赘述。
[0032]模拟-数字转换器22将模拟放大后信号31转换为一数字放大后信号32。当自动增益控制电路23改变可变增益放大器21采用的可变增益&时，会将相关的变化信息提供给增益补偿模块24。于一实施例中，当可变增益放大器21将可变增益Gv由一第一增益值调整为一第二增益值时，自动增益控制电路23提供给增益补偿模块24的信息为第一增益值和第二增益值的大小。于另一实施例中，自动增益控制电路23提供给增益补偿模块24的信息为其中一增益值的大小与两增益值间的差异量。
[0033]根据自动增益控制电路23提供的信息，增益补偿模块24对数字放大后信号32施以一补偿增益Ge，以产生一补偿后信号33。增益补偿模块24被设计为令补偿增益Ge与可变增益Gv对数字放大后信号32构成的一加成后增益&被保持为具有低于一预设门槛值的一瞬间变化量，详述如下。
[0034]图3A为可变增益Gv、补偿增益Ge、加成后增益&以及各信号的一时序关系范例。为便于说明，图3A以模拟型态呈现数字放大后信号32和补偿后信号33的波形。于此范例中，可变增益&于时间点til由1倍(xl)被提高为2倍(x2)。因此，模拟放大后信号31的振幅自时间点til开始变为原本的两倍大。由于模拟-数字转换器22会贡献一信号传播延迟(propagat1n delay)DP,直到时间点tl2,数字放大后信号32的振幅才开始变为原本的两倍大。数字放大后信号32也可被视为自时间点tl2才开始受到可变增益Gv的影响。图3A中的可变增益G/系用以表示可变增益Gv对数字放大后信号32构成的一等效增益。对数字放大后信号32构成的加成后增益&即为可变增益G/与补偿增益Ge的乘积。实务上，信号传播延迟DP的长度为预先量测估计得知的，时间点til则是可由自动增益控制电路23告知增益补偿模块24。因此，增益补偿模块24可得知时间点tl2的位置，并将时间点tl2设定为一补偿起始时间。于此范例中，增益补偿模块24在时间点tl2之前提供的补偿增益Ge为1倍(xl)，并且在时间点tl2将补偿增益Ge调降为0.5倍(x0.5)。因此，加成后增益&在时间点tl2前后皆大致为1倍(xl)。如图3A所示，自时间点tl2开始，增益补偿模块24逐渐提高补偿增益Ge，藉此令加成后增益&逐渐趋近2倍(x2)，亦即第二增益值。在时间点tl3，加成后增益G:达到2倍(x2)，此时补偿增益Ge大致被调升至1倍(xl)。
[0035]可变增益Gv的变化为增益补偿模块24所知。另一方面，补偿增益Ge随着时间改变的幅度可由增益补偿模块24控制。藉由适当控制补偿增益Gc，补偿增益Gc与可变增益Gv对数字放大后信号32构成的加成后增益便可被保持为不具有任何高于一预设门槛值(例如0.25dB)的瞬间变化量。由图3A可看出，不同于在时间点tl2会出现瞬间大幅变化的数字放大后信号32，补偿后信号33的振幅在时间点tl2后为逐步小幅度提高；在时间点tl3之后，补偿后信号33与数字放大后信号32几乎为同一信号。
[0036]随后，信号处理模块25接收补偿后信号33，并对该补偿后信号施以一信号处理程序，例如解调程序。由于补偿后信号33的振幅不会因可变增益&的在短时间内的改变而出现大幅瞬间变化。信号处理模块25因此产生的错误率升高问题可被有效避免。实务上，前述预设门槛值可根据信号处理模块25所能承受的信号瞬间变化量来决定，不以特定数值为限。此外，本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，补偿增益Ge的变化模式不一定要为图3A所绘示者，亦可为规则或不规则的曲线。须说明的是，时间点tl3的出现位置会与可变增益Gv以及补偿增益Ge的改变幅度相关。若增益补偿模块24采用另一种补偿增益Gc变化模式，时间点tl3的出现位置便可能不同。假设可变增益放大器21将可