数字广播接收系统及其信号处理方法
【专利摘要】本发明提供一数字广播接收系统及其信号处理方法。本发明的数字广播接收系统的一接收模块接收M个符号。该M个符号各自包含承载一控制信号的N个副载波。一转换模块分别针对M个符号中的第i符号与第(i+1)符号各自包含的第k副载波进行快速傅利叶转换程序，以产生第(i,k)转换值与第(i+1,k)转换值。一解调模块针对该第(i,k)转换值与该第(i+1,k)转换值进行差分解调程序，以产生第(i,k)解调值。一组合模块将该第(i,1)解调值至该第(i,N)解调值软性组合，以产生对应于该第i符号的第i预测值。一判断模块根据该第一预测值至该第(M-1)预测值寻找该控制信号中的一同步区段。
【专利说明】数字广播接收系统及其信号处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明与数字广播技术相关，且尤其相关于如何寻找数字广播系统中的副载波控 制信号所包含的同步区段。
【背景技术】
[0002] 随着通信技术的进步，数字电视广播的发展渐趋成熟。除了经由电缆线路传送外， 数字电视信号也可透过基站或人造卫星等设备以无线信号的型态被传递。综合服务数字地 面广播（ISDB-T)便是目前该领域中被广泛采用的标准之一。
[0003] ISDB-T信号中的每个数据巾贞（frame)各自包含204个正交分频多工（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)符号（symbol)，而每个符号又各自包含多个副 载波（subcarrier)承载的内容位元。根据ISDB-T标准的规定，各符号中的传输及多工组 态控制（TMCC)副载波用以传递调制类型、编码率、加扰长度、多工方案等资讯，供接收端参 考。易言之，各符号中的一个或多个副载波专用于承载TMCC信号，且每一个数据帧中的每 一个TMCC副载波各自载有204位元的资讯。在这204位元的资讯中，第2到第17个位元 (共16位元）为同步区段。
[0004] 在将收到的数据串流解码前，ISDB-T接收端首先必须找出TMCC信号中的同步区 段，以确认各个数据帧之间的边界，进而判定TMCC资讯的所在位置及内容。该同步区段的 标准内容有两种可能：0011010111101110和1100101000010001。在先前技术中，ISDB-T接 收端针对输入串流中的某个特定TMCC副载波，监看其中是否有与上述两种序列的一相符 的内容。为求提高正确性，在找到符合条件的16位元序列之后，ISDB-T接收端还必须进一 步确认，相隔204位元是否再次出现符合条件的另外16位元序列。经过确认有连续多个符 合条件的序列后，ISDB-T接收端才会接着对TMCC资讯进行解码程序。这种做法的缺点在 于，ISDB-T接收端通常必须监看很长的一段时间才能确认帧边界的所在位置，导致ISDB-T 接收端的使用者在开机后必须经过长时间的等待始能观看传送端提供的内容。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明提出新的接收系统及其信号处理方法。藉由将根据多个 副载波控制信号产生的符号预测值软性组合（soft combining)，根据本发明的接收系统及 信号处理方法能产生可靠度较高的预测结果，因而无需长时间监看输入串流便能找到资讯 帧的边界。
[0006] 根据本发明的一具体实施例为一种数字广播接收系统，其中包含一接收模块、一 转换模块、一差分解调模块、一组合模块及一判断模块。该接收模块用以接收包含于一待测 区段中的Μ个符号。该Μ个符号各自包含用以承载一控制信号的N个副载波。Μ与N各自为 大于1的整数。该转换模块分别针对该Μ个符号中的一第i符号与一第（i+1)符号各自所 包含的一第k副载波进行一快速傅利叶转换程序，以产生一第（i，k)转换值与一第（i+1，k) 转换值。该第k副载波包含于该N个副载波内。i为范围在1到（M-1)间的整数指标，k为 范围在1到N间的整数指标。该差分解调模块用以针对该第（i，k)转换值与该第（i+1，k) 转换值进行一差分解调程序，以产生一第（i，k)解调值。该组合模块用以将该第（i，1)解 调值至该第（i，N)解调值软性组合，以产生对应于该第i符号的一第i预测值。该判断模 块用以根据该第一预测值至该第（M-1)预测值寻找该控制信号中的一同步区段。
[0007] 根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一数字广播接收系统的信号处理方 法。该方法首先执行一接收步骤，接收包含于一待测区段中的Μ个符号。该Μ个符号各自 包含用以承载一信号的Ν个副载波。Μ与Ν各自为大于1的整数。该方法随后执行一转换 步骤，分别针对该Μ个符号中的一第i符号与一第（i+1)符号各自所包含的一第k副载波 进行一快速傅利叶转换程序，以产生一第（i，k)转换值与一第（i+l，k)转换值。该第k副 载波包含于该N个副载波内。i为范围在1到（M-1)间的整数指标，k为范围在1到N间的 整数指标。接着，该方法执行一解调步骤，针对该第（i，k)转换值与该第（i+l，k)转换值进 行一差分解调程序，以产生一第（i，k)解调值。随后，该第（i，l)解调值至该第（i，N)解调 值被软性组合，以产生对应于该第i符号的一第i预测值。随后，该方法执行一寻找步骤， 根据该第一预测值至该第（M-1)预测值寻找该控制信号中的一同步区段。
[0008] 关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及附图得到进一步的了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为根据本发明的一实施例中的ISDB-T接收系统的方块图。
[0010] 图2为ISDB-T的信号内容配置范例。
[0011] 图3为根据本发明的信号处理方法的流程图。
[0012] 符号说明
[0013] 100 :ISDB-T接收系统 11:接收模块
[0014] 12 :转换模块 13 :差分解调模块
[0015] 14:组合模块 15 :判断模块
[0016] S31?S35:流程步骤
【具体实施方式】
[0017] 根据本发明的一具体实施例为一综合服务数字地面广播（ISDB-T)接收系统，其 功能方块图如图1所示。ISDB-T接收系统100包含接收模块11、转换模块12、差分解调 (differential demodulation)模块13、组合模块14和判断模块15。于实际应用中，传输 及多工组态控制（TMCC)副载波的数量会随ISDB-T系统当时采用的传输模式变化。在多数 情况下，每一个符号中皆包含有多个TMCC副载波。根据本发明的ISDB-T接收系统100尤 其适用于此类情况。
[0018] 图2为ISDB-T的信号内容配置范例，其横轴为频率，纵轴为符号编号（编号愈大 者的发送时间愈晚）。如图2所示，频率指标为3的倍数（例如0、3、6、...）的副载波每隔 一段特定时间会承载一个分散引导信号，而频率指标为P1、P2的副载波为TMCC副载波。
[0019] 接收模块11用以接收包含于一待测区段中的Μ个符号，而该Μ个符号各自包含用 以承载TMCC信号的Ν个副载波。Μ与Ν各自为大于1的整数。以图2所绘示的情况为例， 该Μ个符号可以是编号0?16的十七个符号（Μ=17)，而各符号至少包含两个TMCC副载波 PI、P2(N 3 2)。以下说明主要以N等于2的情况为例，但本发明所属【技术领域】中具有通常 知识者可理解，N的大小不以此为限。
[0020] 转换模块12用以分别针对该Μ个符号中的第i符号与第（i+1)符号各自所包含的 一第k副载波进行快速傅利叶转换（FFT)程序，以产生第（i，k)傅利叶转换值与第（i+1，k) 傅利叶转换值。该第k副载波包含于该N个副载波内。i为范围在1到（M-1)间的整数指 标，k为范围在1到N间的整数指标。随后，差分解调模块13负责针对该第（i，k)傅利叶转 换值与该第（i+l，k)傅利叶转换值进行差分解调程序，以产生一第（i，k)差分解调值。举 例而言，当Μ等于17、N等于2,贝U i=l?16且k=l?2。转换模块12会针对符号0?符 号17各自包含的副载波PI、P2分别产生一个傅利叶转换值，而差分解调模块13会根据这 三十四个傅利叶转换值产生总共三十二个差分解调值。
[0021] 组合模块14将该第（i，1)差分解调值至该第（i，N)差分解调值软性组合，以产生 对应于第i符号的一第i预测值。也就是说，若N等于2,则第一符号的预测值是将第（1，1) 差分解调值与第（1，2)差分解调值软性组合所产生，第二符号的预测值是将第（2, 1)差分 解调值与第（2, 2)差分解调值软性组合所产生，依此类推。接着，判断模块15会根据该第 一预测值至该第（M-1)预测值寻找TMCC信号中的同步区段。以Μ等于17的情况为例，组 合模块14产生的十六个预测值可被视为一个待测序列，而判断模块15可比较该待测序列 与两种TMCC同步区段标准内容。若该待测序列与其中某一个标准内容相同，判断模块15 即可判定此待测序列很可能是TMCC信号中的同步区段。
[0022] 若判断模块15判定目前的待测序列并非TMCC信号中的同步区段，则ISDB-T接收 系统100可改变待测区段，并再次进行相似的判断程序。举例而言，接收系统100可改以图 2中编号1?17的十七个符号为待测区段。值得注意的是，改变待测区段时，ISDB-T接收 系统100不一定需要重新产生所有的预测值。比方说，若前一次判断程序中已得出编号1? 15的十五个符号的预测值，ISDB-T接收系统100只要再产生编号为16的符号的预测值即 可得到新的待测序列。
[0023] 由以上说明可看出，各位元的预测值是将根据多个TMCC副载波产生的解调值软 性组合而成，不同于先前技术中仅监看单一 TMCC副载波的做法。相较于先前技术，组合模 块14得出的预测值较为准确。此外，相较于硬性组合，软性组合通常能提供较理想的预测 准确度。经过模拟实验证实，被软性结合的解调值愈多，判断模块15的判断结果的错误率 愈低。
[0024] 实务上，若欲进一步提高ISDB-T接收系统100的整体判断正确性，ISDB-T接收系 统100可软性组合判断模块15的连续多个判断结果，做为最终的判断结果。另一方面，若 欲简化ISDB-T接收系统100的硬体复杂度，组合模块14可被设计为将该第（i，1)差分解 调值的实部至该第（i，N)差分解调值的实部（而非同时考虑所有解调值的实部和虚部）软 性组合，以产生第i预测值。
[0025] 根据ISDB-T标准的规定，两相邻数据帧中的TMCC同步区段为反相。根据本发明 的ISDB-T接收系统可利用这个特性产生另一种待测序列。于一实施例中，ISDB-T接收系统 100进一步针对另一待测区段中的Μ个符号产生（M-1)个预测值，做为（M-1)个对照值。两 个待测区段各自的起始位置相隔二百零四个符号。举例而言，若第一个待测区段包含编号 0?16的十七个符号，则第二个待测区段包含编号204?220的十七个符号。也就是说，若 Μ等于17,组合模块14总共会产生三十二个预测值，其中十六个对应于第一个待测区段，另 外十六个对应于第二个待测区段。
[0026] 可理解的是，若第一个待测区段为某个数据帧中的TMCC同步区段，则第二个待测 区段必然是后一个数据帧中的TMCC同步区段，且与前一个TMCC同步区段反相。在不考虑 杂讯的情况下，若以数值1和-1代表信号的两种可能相位，将两相邻数据帧的TMCC同步区 段中各个相对应的预测值一一相减，所得出的信号的振幅将为第一个TMCC同步区段的振 幅的两倍。
[0027] 于此实施例中，判断模块15包含一减法单元与一比较单元。该减法单元自该第i 预测值减去该（M-1)个对照值中的第i对照值，以产生第i差异值。当Μ等于17,该减法单 元总共会产生十六个差异值。这十六个差异值被视为待测序列。该比较单元即比较一参考 序列与该待测序列，以判定该待测序列是否对应于TMCC同步区段。实务上，该比较单元可 分别针对两种参考序列（亦即TMCC同步区段的两种可能内容）及该待测序列进行相关性 运算，以产生两个相关性数值。只要其中一个相关性数值高于一门槛值，该比较模块即判定 该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号对应于该同步区段。该门槛值可根据模拟或实验 决定。
[0028] 此外，根据ISDB-T标准的规定，一数据帧中的十六位元TMCC同步区段之后 跟随着长度为三位元的调制性质区段，用以描述此数据帧为差分调制（differential modulation)或同调调制（coherent modulation)。两相邻数据巾贞的调制性质通常是相同 的。根据本发明的ISDB-T接收系统可利用此特性产生另一种长度为十九位元的待测序列。 于一实施例中，Μ等于二十，且ISDB-T接收系统100进一步针对另一待测区段中的二十个 符号产生十九个预测值，做为十九个对照值。两个待测区段各自的起始位置相隔二百零四 个符号。
[0029] 同样地，在不考虑杂讯的情况下，若以数值1和-1代表信号的两种可能相位，将两 相邻数据帧的TMCC同步区段中各个相对应的预测值一一相减，所得出的信号的振幅将为 第一个TMCC同步区段的振幅的两倍。另一方面，将两相邻数据帧的TMCC调制性质区段中 各个相对应的预测值一一相加，所得出的信号的振幅将为第一个TMCC调制性质区段的振 幅的两倍。
[0030] 在此实施例中，判断模块15包含一减法单元、一加法单元与一比较单元。针对组 合模块14产生的前十六个预测值，该减法单元以第i预测值减去十九个对照值中的第i对 照值，以产生一第i差异值。针对组合模块14产生的最后三个预测值，该加法单元将第i预 测值与第i对照值相加，以产生一第i加总值。第一差异值至第十六差异值与第十七加总 值至第十九加总值构成一待测序列。该比较单元用以比较一参考序列与该待测序列，以判 定该二十个符号中的第一符号至第十九符号是否对应于TMCC同步区段和调制性质区段。
[0031] 实务上，同时考量TMCC同步区段的两种可能内容和调制性质区段的两种可能内 容（111或000)，该参考序列共有四种可能性。该比较单元可分别针对四种参考序列及该待 测序列进行相关性运算，以产生四个相关性数值。只要其中一个相关性数值高于一门槛值， 该比较模块即判定该二十个符号中的第一符号至第十九符号对应于TMCC同步区段和调制 性质区段。
[0032] 无论是采用上述哪一种待测序列，在找出输入串流中的一个或多个TMCC同步区 段后，ISDB-T接收系统100便可进一步根据相对应的帧边界进行解码程序，以得到TMCC信 号的内容和其他数据内容。
[0033] 根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一 ISDB-T接收系统的信号处理方 法，其流程图如图3所示。该方法首先执行步骤S31，接收包含于一待测区段中的Μ个符号。 该Μ个符号各自包含用以承载一传输及多工组态控制信号的Ν个副载波。Μ与Ν各自为大 于1的整数。该方法随后执行步骤S32,分别针对该Μ个符号中的一第i符号与一第（i+1) 符号各自所包含的一第k副载波进行一快速傅利叶转换程序，以产生一第（i，k)傅利叶转 换值与一第（i+l，k)傅利叶转换值。该第k副载波包含于该N个副载波内。i为范围在1 到（M-1)间的整数指标，k为范围在1到N间的整数指标。接着，该方法执行步骤S33,针对 该第（i，k)傅利叶转换值与该第（i+l，k)傅利叶转换值进行一差分解调程序，以产生一第 (i，k)差分解调值。随后，在步骤S34中，该第（i，l)差分解调值至该第（i，N)差分解调值 被软性组合，以产生对应于该第i符号的一第i预测值。随后，该方法执行步骤S35,根据该 第一预测值至该第（M-1)预测值寻找该传输及多工组态控制信号中的一同步区段。
[0034] 先前在介绍ISDB-T接收系统100时描述的各种电路操作变化（例如各种内容不 同的待测序列）亦可应用至图3所绘示的频道效应估计方法中，其细节不再赘述。
[0035] 如上所述，本发明提出新的ISDB-T接收系统及其信号处理方法。藉由将根据多个 TMCC副载波产生的符号预测值软性组合，根据本发明的ISDB-T接收系统及信号处理方法 能产生可靠度较高的预测结果，因而无需长时间监看输入串流便能找到资讯帧的边界。
[0036] 应特别注意的是，前述说明仅以ISDB-T规格作为例示，非用以限定本发明。举例 而言，亦可适用于地面数字视讯广播（Digital Video Broadcasting Terrestrial，DVB_T) 中，藉由根据多个连续引示信号（continual pilot)副载波产生的符号预测值软性组合，产 生可靠度较高的预测结果。
[〇〇37] 藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而 并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望 能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
【权利要求】
1. 一种数字广播接收系统，包含： 一接收模块，用以接收包含于一待测区段中的Μ个符号，该Μ个符号各自包含用以承载 一控制信号的Ν个副载波，Μ与Ν为大于1的整数； 一转换模块，分别对该Μ个符号中的一第i符号与一第（i+1)符号各自所包含的一第 k副载波进行一快速傅利叶转换程序，以产生一第（i，k)傅利叶转换值与一第（i+l，k)傅 利叶转换值，该第k副载波包含于该N个副载波内，i为范围在1到（M-1)间的整数指标，k 为范围在1到N间的整数指标； 一差分解调模块，对该第（i，k)转换值与该第（i+1，k)转换值进行一差分解调程序，以 产生一第（i，k)差分解调值； 一组合模块，用以将该第（i，1)差分解调值至该第（i，N)差分解调值软性组合，以产生 对应于该第i符号的一第i预测值；以及 一判断模块，用以根据该第一预测值至该第（M-1)预测值判断该控制信号中的一同步 区段。
2. 如权利要求1所述的数字广播接收系统，其特征在于： 该数字广播接收系统进一步针对另一待测区段中的Μ个符号产生（M-1)个预测值，做 为（Μ-1)个对照值； 该另一待测区段与该待测区段各自的起始位置相隔一数据帧包含的符号数； 该判断模块包含： 一减法单元，自该第i预测值减去该（Μ-1)个对照值中的一第i对照值，以产生一第i 差异值；以及 一比较单元，用以比较一参考序列与该第一差异值至该第（M-1)差异值构成的一待测 序列，以判定该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号是否对应于该同步区段。
3. 如权利要求2所述的数字广播接收系统，其特征在于，该比较单元针对该参考序列 及该待测序列进行一相关性运算，以产生一相关性，若该相关性高于一门槛值，该比较模块 即判定该Μ个符号中的第一符号至第（Μ-1)符号对应于该同步区段。
4. 如权利要求1所述的数字广播接收系统，其特征在于： 该数字广播接收系统进一步针对另一待测区段中的Μ个符号产生（Μ-1)个预测值，做 为（Μ-1)个对照值； 该另一待测区段与该待测区段各自的起始位置相隔一数据帧包含的符号数； 该判断模块包含： 一减法单元，针对一第一部分的i值，以该第i预测值减去该（Μ-1)个对照值中的一第 i对照值，以产生一第i差异值； 一加法单元，针对一第二部分的i值，将该第i预测值与该第i对照值相加，以产生一 第i加总值；以及 一比较单元，该多差异值与该多加总值构成一待测序列，该比较单元比较一参考序列 与该待测序列，以判定该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号是否对应于该同步区段。
5. 如权利要求4所述的数字广播接收系统，其特征在于，该比较单元针对该参考序列 及该待测序列进行一相关性运算，以产生一相关性，若该相关性高于一门槛值，该比较模块 即判定该Μ个符号中的第一符号至第（Μ-1)符号对应于该同步区段。
6. 如权利要求1所述的数字广播接收系统，其特征在于，该组合模块将该第（i，1)解调 值的实部至该第（i，N)解调值的实部软性组合，以产生该第i预测值。
7. -种应用于一数字广播接收系统的信号处理方法，包含： (a) 接收包含于一待测区段中的Μ个符号，该Μ个符号各自包含用以承载一控制信号的 Ν个副载波，Μ与Ν为大于1的整数； (b) 分别对该Μ个符号中的一第i符号与一第（i+1)符号各自所包含的一第k副载波 进行一快速傅利叶转换程序，以产生一第（i，k)傅利叶转换值与一第（i+l，k)傅利叶转换 值，该第k副载波包含于该N个副载波内，i为范围在1到（M-1)间的整数指标，k为范围在 1到N间的整数指标； (c) 针对该第（i，k)傅利叶转换值与该第（i+1，k)傅利叶转换值进行一差分解调程序， 以产生一第（i，k)差分解调值； (d) 将该第（i，1)差分解调值至该第（i，N)差分解调值软性组合，以产生对应于该第i 符号的一第i预测值；以及 (e) 根据该第一预测值至该第（M-1)预测值寻找该控制信号中的一同步区段。
8. 如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于， 该信号处理方法进一步包含针对另一待测区段中的Μ个符号产生（M-1)个预测值，做 为（Μ-1)个对照值； 该另一待测区段与该待测区段各自的起始位置相隔一数据帧包含的符号数； 步骤（e)包含： (el)自该第i预测值减去该（M-1)个对照值中的一第i对照值，以产生一第i差异值； 以及 (e2)比较一参考序列与该第一差异值至该第（M-1)差异值构成的一待测序列，以判定 该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号是否对应于该同步区段。
9. 如权利要求8所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（e2)包含： 针对该参考序列及该待测序列进行一相关性运算，以产生一相关性；以及 若该相关性高于一门槛值，判定该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号对应于该同 步区段。
10. 如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于： 该信号处理方法进一步针对另一待测区段中的Μ个符号产生（Μ-1)个预测值，做为 (Μ-1)个对照值； 该另一待测区段与该待测区段各自的起始位置相隔一数据帧包含的符号数； 步骤（e)包含： (el)针对一第一部分的i值，以该第i预测值减去该（M-1)个对照值中的一第i对照 值，以产生一第i差异值； (e2)针对一第二部分的i值，将该第i预测值与该第i对照值相加，以产生一第i加总 值；以及 (e3)比较一参考序列与一待测序列，以判定该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号 是否对应于该同步区段，该多差异值与该多加总值构成该待测序列。
11. 如权利要求10所述的信号处理方法，其特征在于，该数字广播接收系统是一综合 服务数字地面广播接收系统，且于步骤（e2)中采用的该参考序列共有四种。
12. 如权利要求10所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（e2)包含： 针对该参考序列及该待测序列进行一相关性运算，以产生一相关性；以及 若该相关性高于一门槛值，判定该Μ个符号中的第一符号至第（M-1)符号对应于该同 步区段。
13. 如权利要求7所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（d)包含： 将该第（i，1)解调值的实部至该第（i，N)解调值的实部软性组合，以产生该第i预测 值。
【文档编号】H04L27/26GK104065606SQ201310095744
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】蓝景赋, 郭欣铨, 林东昇, 童泰来 申请人:晨星半导体股份有限公司