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1、(10)申请公布号 CN 104009944 A (43)申请公布日 2014.08.27 CN 104009944 A (21)申请号 201310062724.4 (22)申请日 2013.02.27 H04L 25/02(2006.01) H04L 27/26(2006.01) (71)申请人 晨星半导体股份有限公司 地址 中国台湾新竹县竹北市台元街 26 号 4 楼之 1 (72)发明人 苏俊吉 蓝景赋 王俊杰 童泰来 林东昇 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 陈亮 (54) 发明名称 用于估计频道响应的装置及方法 (57) 摘要 本发明提供用于估。
2、计频道响应的装置及方 法。本发明的方法包含 ： 一接收模块接收于第一 时间区段抵达的第一数据与第一参考数据、 于第 二时间区段抵达的第二数据与第二参考数据， 以 及于第三时间区段抵达的第三数据与第三参考数 据。一估计模块估计第一数据、 第三数据、 第一参 考数据、 第二参考数据及第三参考数据各自对应 的频道响应。 一系数计算模块根据第一参考数据、 第二参考数据及第三参考数据所对应频道响应进 行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生一组时域 内插系数。 一内插模块根据该组时域内插系数， 利 用第一数据与第三数据各自对应的频道响应内插 产生第二数据对应的频道响应。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104009944 A CN 104009944 A 1/2 页 2 1. 一种频道响应估计装置， 包含 ： 一接收模块， 用以接收于一第一时间区段抵达的一第一数据与一第一参考数据、 于一 第二时间区段抵达的一第二数据与一第二参考数据， 以及于一第三时间区段抵达的一第三 数据与一第三参考数据， 其中该第一数据、 该第二数据与该第三数据透过一第一副载波传 递， 该第一参考数据、 该第二参考数据与该第三参考数据透过一第二副载波传递 ； 一。
4、估计模块， 用以估计该第一数据、 该第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及 该第三参考数据各自对应的一频道响应 ； 一系数计算模块， 用以根据该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据所对 应的这些频道响应进行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生一组时域内插系数 ； 以及 一内插模块， 用以根据该组时域内插系数， 利用该第一数据与该第三数据各自对应的 该频道响应内插产生该第二数据对应的一频道响应。 2. 如权利要求 1 所述的频道响应估计装置， 其特征在于， 该组时域内插系数包含一第 一系数W1与一第二系数W2， 该系数计算模块根据下列方程式产生该第一系数W1与该第二系 数 W2：。
5、 其中 T1代表该第一参考数据所对应的该频道响应， T2代表该第二参考数据所对应的该 频道响应， T3代表该第三参考数据所对应的该频道响应。 3. 如权利要求 2 所述的频道响应估计装置， 其特征在于， 该内插模块根据下列方程式 产生该第二数据对应的该频道响应 H2： 其中 H1代表该第一数据所对应的该频道响应， H2代表该第二数据所对应的该频道响 应。 4. 如权利要求 2 所述的频道响应估计装置， 其特征在于， 该系数计算模块包含一平滑 化单元， 用以于产生该第一系数与该第二系数前， 对下列矩阵进行一平滑化程序 ： 以使该矩阵成为一特普立兹矩阵。 5. 如权利要求 4 所述的频道响应估计装。
6、置， 其特征在于， 该系数计算模块利用一李文 森递归演算法产生该第一系数与该第二系数。 6. 如权利要求 1 所述的频道响应估计装置， 其特征在于， 该第一数据、 该第二数据、 该 第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据由一综合服务数位地面广 播传送端送出， 且该第一数据与该第三数据各自为一分散引导信号， 该第一参考数据、 该第 二参考数据及该第三参考数据则包含于一传输及多工组态控制信号中。 权 利 要 求 书 CN 104009944 A 2 2/2 页 3 7. 一种频道响应估计方法， 包含 ： (a) 接收于一第一时间区段抵达的一第一数据与一第一参考数据、 于一第二。
7、时间区段 抵达的一第二数据与一第二参考数据， 以及于一第三时间区段抵达的一第三数据与一第三 参考数据， 其中该第一数据、 该第二数据与该第三数据透过一第一副载波传递， 该第一参考 数据、 该第二参考数据与该第三参考数据透过一第二副载波传递 ； (b) 估计该第一数据、 该第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数 据各自对应的一频道响应 ； (c) 根据该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据所对应的这些频道响应 进行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生一组时域内插系数 ； 以及 (d) 根据该组时域内插系数， 利用该第一数据与该第三数据各自对应的该频道响应内 插产生该第。
8、二数据对应的一频道响应。 8. 如权利要求 7 所述的频道响应估计方法， 其特征在于， 该组时域内插系数包含一第 一系数W1与一第二系数W2， 步骤(c)包含根据下列方程式产生该第一系数W1与该第二系数 W2： 其中 T1代表该第一参考数据所对应的该频道响应， T2代表该第二参考数据所对应的该 频道响应， T3代表该第三参考数据所对应的该频道响应。 9.如权利要求8所述的频道响应估计方法， 其特征在于， 步骤(d)包含根据下列方程式 产生该第二数据对应的该频道响应 H2： 其中 H1代表该第一数据所对应的该频道响应， H2代表该第二数据所对应的该频道响 应。 10. 如权利要求 8 所述的频道。
9、响应估计方法， 其特征在于， 步骤 (c) 包含于产生该第一 系数与该第二系数前， 对下列矩阵进行一平滑化程序 ： 以使该矩阵成为一特普立兹矩阵。 11.如权利要求10所述的频道响应估计方法， 其特征在于， 步骤(c)包含利用一李文森 递归演算法产生该第一系数与该第二系数。 12. 如权利要求 7 所述的频道响应估计方法， 其特征在于， 该第一数据、 该第二数据、 该 第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据由一综合服务数位地面广 播传送端送出， 且该第一数据与该第三数据各自为一分散引导信号， 该第一参考数据、 该第 二参考数据及该第三参考数据则包含于一传输及多工组态控制信。
10、号中。 权 利 要 求 书 CN 104009944 A 3 1/5 页 4 用于估计频道响应的装置及方法 技术领域 0001 本发明与数字信号广播技术相关， 且尤其相关于如何估计综合服务数位地面广播 (integrated services digital broadcasting-terrestrial,ISDB-T) 信号的频道响应 (channel effect)。 背景技术 0002 随着通信技术的进步， 数位电视广播的发展渐趋成熟。 除了经由电缆线路传送外， 数位电视信号也可透过基地台或人造卫星等设备以无线信号的型态被传递。 综合服务数位 地面广播 (ISDB-T) 便是目前该领域。
11、中被广泛采用的标准之一。无线信号在传递过程中难 免会受到其传输环境的影响及干扰。ISDB-T 接收端必须评估出相对应的频道响应， 进而消 除频道响应对信号内容的影响， 始能正确解读接收到的数据。 0003 ISDB-T 信号中的每个数据帧 (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。图 1 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。
12、 )。如图 1 所示， 频率指标为 3 的倍数 ( 例如 0、 3、 6、 9、 .) 的副载波每隔四个符号会承载一个分散引导信号 (scatter pilot,SP)。 0004 由于上述分散引导信号的原始内容为接收端已知， 因此可做为接收端判定频道响 应的依据。举例而言， ISDB-T 接收端可先找出时间指标为 0、 频率指标为 0 的分散引导信号 的频域频道响应 H(t 0,f=0)， 以及时间指标为 4、 频率指标为 0 的分散引导信号的频域频道响 应 H(t 4,f=0)。随后， ISDB-T 接收端可利用时域内插 (time-domain interpolation) 决定位 于 。
13、H(t 0,f=0)和 H(t 4,f=0)之间的频域频道响应 H(t 1,f=0)、 H(t 2,f=0)、 H(t 3,f=0)。相似地， ISDB-T 接收端可利用 H(t 1,f=3)和 H(t 5,f=3)内插出位于两者之间的 H(t 2,f=3)、 H(t 3,f=3)、 H(t 4,f=3)。 0005 一般而言， ISDB-T 接收端依据时间间隔的比例决定时域内插系数， 例如令 H(t 1,f=0)=H(t 0,f=0)*0.25+H(t 4， f=0)*0.75， 也就是令对应于 H(t 1,f=0)的时域内插系数为 0.25 和 0.75。依此类推， H(t 2,f=0)=。
14、H(t 0,f=0)*0.5+H(t 4,f=0)*0.5， 而 H(t 3,f=0)=H(t 0,f=0)*0.75+H(t 4,f=0)*0.25。 在频道响应会随着时间演进而快速变动的情况下(例如于存在杜卜勒效应的传 播环境中 )， 这种选择时域内插系数的方式很容易产生错误的内插结果。 发明内容 0006 为解决上述问题， 本发明提出新的频道响应估计装置及频道响应估计方法。藉由 利用维纳滤波器 (Wiener filter) 系数计算程序动态决定时域内插系数， 相较于以固定时 间间隔比例决定内插系数的先前技术， 根据本发明的估计装置及估计方法能更确实反映频 道响应随着时间演进而产生的变动。
15、。 0007 根据本发明的一具体实施例为一种频道响应估计装置， 其中包含一接收模块、 一 估计模块、 一系数计算模块及一内插模块。该接收模块用以接收于一第一时间区段抵达的 一第一数据与一第一参考数据、 于一第二时间区段抵达的一第二数据与一第二参考数据， 说 明 书 CN 104009944 A 4 2/5 页 5 以及于一第三时间区段抵达的一第三数据与一第三参考数据。该第一数据、 该第二数据与 该第三数据透过一第一副载波传递。该第一参考数据、 该第二参考数据与该第三参考数据 透过一第二副载波传递。该估计模块用以估计该第一数据、 该第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据各自。
16、对应的一频道响应。 该系数计算模块用以根据该第 一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据所对应的这些频道响应进行一维纳滤波器 系数计算程序， 以产生一组时域内插系数。 该内插模块用以根据该组时域内插系数， 利用该 第一数据与该第三数据各自对应的该频道响应内插产生该第二数据对应的一频道响应。 0008 根据本发明的另一具体实施例为一频道响应估计方法。 该方法首先执行一接收步 骤， 接收于一第一时间区段抵达的一第一数据与一第一参考数据、 于一第二时间区段抵达 的一第二数据与一第二参考数据， 以及于一第三时间区段抵达的一第三数据与一第三参考 数据。该第一数据、 该第二数据与该第三数据透过一第一副。
17、载波传递。该第一参考数据、 该 第二参考数据与该第三参考数据透过一第二副载波传递。 接着， 该方法执行一估计步骤， 估 计该第一数据、 该第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据各自对应 的一频道响应。随后， 该方法执行一计算步骤， 根据该第一参考数据、 该第二参考数据及该 第三参考数据所对应的这些频道响应进行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生一组时域内 插系数。接着， 该方法执行一内插步骤， 根据该组时域内插系数， 利用该第一数据与该第三 数据各自对应的该频道响应内插产生该第二数据对应的一频道响应。 0009 透过以下发明详述及附图， 可进一步了解本发明的优点与精神。 0。
18、010 为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解， 下文特举较佳实施例， 并配合附 图， 作详细说明如下 ： 附图说明 0011 图 1 为 ISDB-T 的信号内容配置范例。 0012 图 2 为根据本发明的一实施例中的频道响应估计装置的功能方块图。 0013 图 3 为根据本发明的一实施例中的频道响应估计方法的流程图。 0014 符号说明 0015 200 ： 频道响应估计装置 22 ： 接收模块 0016 24 ： 估计模块 26 ： 系数计算模块 0017 28 ： 内插模块 S31S34 ： 流程步骤 具体实施方式 0018 根据本发明的一实施例为一频道响应估计装置， 其功能方块图如。
19、图 2 所示。频道 响应估计装置 200 包含接收模块 22、 估计模块 24、 系数计算模块 26 和内插模块 28。于实 际应用中， 频道响应估计装置200可被整合在各种ISDB-T无线接收系统内， 亦可独立存在。 透过以下说明， 本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解， 频道响应估计装置 200 的 应用领域不限于 ISDB-T 系统， 而是可延伸至各种需要决定频道响应的时域内插系数的无 线接收系统。以下实施例主要以频道响应估计装置 200 用以配合 ISDB-T 接收端的情况为 例。 0019 首先， 接收模块22负责接收并暂存依序抵达ISDB-T接收端的各个符号， 其内容如 说 明。
20、 书 CN 104009944 A 5 3/5 页 6 图 1 所示， 包含承载于多个频率不同的副载波的数据信号、 分散引导信号以及频率指标为 P 的传输及多工组态控制(transmission and multiplexing configuration control,TMCC) 信号。这些符号在时间上具有连续性， 符号编号愈小者的抵达时间愈早。TMCC 信号用以传 递调变类型、 编码率、 加扰长度、 多工方案等资讯， 供接收端参考。实务上， 随着 ISDB-T 传输 模式的变化， 各符号中的 TMCC 副载波数量也可能有所不同。以下说明假设 P 为对应于某一 TMCC 副载波的特定数值。。
21、 0020 在这个实施例中， 频道响应估计装置200利用TMCC信号和分散引导信号做为估计 未知频道响应的依据。更明确地说， 频道响应估计装置 200 利用 TMCC 信号做为参考信号， 决定时域内插系数， 再以分散引导信号的频道响应内插产生数据信号的频道响应。以决定 时间指标为 1、 频率指标为 0 的数据信号的频域频道响应 H(t 1,f=0)的情况为例， 频道响应估 计装置 200 首先利用时间指标分别为 0、 1、 4， 而频率指标为 P 的三个 TMCC 信号做为参考信 号， 决定一组时域内插系数。随后， 频道响应估计装置 200 以分散引导信号已知的频域频道 响应 H(t 0， f。
22、=0)和 H(t 4， f=0)内插产生 H(t 1,f=0)。以下详述频道响应估计装置 200 的运作方 式。 0021 估计模块 24 负责估计各个分散引导信号和 TMCC 信号的频域频道响应。如先前所 述， 分散引导信号的原始内容为接收端已知， 估计模块 24 因此可直接比较已知内容和接收 到的内容， 以产生其频域频道响应。相对地， TMCC 信号的原始内容不为接收端所知， 估计模 块 24 可先将各个 TMCC 信号解调、 解码， 再评估其频域频道响应。由于 ISDB-T 传送端利用 差分二元相位偏移调变(differential binary phase shift keying,D。
23、BPSK)产生TMCC信 号， 也就是说， TMCC 信号只有 +1 及 -1 两种， TMCC 信号的解码结果正确性因此相当高。相对 应地， 估计模块 24 所产生的 TMCC 信号的频域频道响应也具有相当高的可信度。须说明的 是， 已知信号的频域频道响应的决定方式为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知， 于此不再赘述。 0022 接着， 根据估计模块 24 针对时间指标分别为 0、 1、 4， 而频率指标为 P 的三个 TMCC 信号所产生的频域频道响应 HTMCC0、 HTMCC1、 HTMCC4， 系数计算模块 26 进行一维纳滤波器 (Wiener filter)系数计算程序， 以。
24、产生一组时域内插系数。 维纳滤波器系数计算程序的特性的一在 于能使估计结果中的错误量被最小化。在这个实施例中， 系数计算模块 26 根据下列方程式 产生包含于该组时域内插系数中的第一系数 W1与第二系数 W2： 0023 ( 式一 ) 0024 式一为维纳 - 霍普方程式 (Wiener-Hopf equation) 的形式之一。 0025 随后， 内插模块 28 根据该组时域内插系数， 利用估计模块 24 产生的 H(t 0， f=0)和 H(t 4,f=0)内插产生 H(t 1,f=0)， 其运算程序可被表示为 ： 0026 ( 式二 ) 0027 于一实施例中， 系数计算模块26可更包含。
25、一平滑化单元(未绘示)， 用以于产生第 一系数 W1与第二系数 W2前， 对下列矩阵进行一平滑化程序 ： 说 明 书 CN 104009944 A 6 4/5 页 7 0028 ( 式三 ) 0029 以使该矩阵成为一特普立兹矩阵 (Toeplitz matrix)， 藉此简化式一的运算复杂 度。举例而言， 该平滑化程序可以是， 但不限于， 计算矩阵中左上角的元素和右下角的元素 的平均值， 并以该平均值取代这两个元素。 0030 若式三中的矩阵被平滑化为特普立兹矩阵， 系数计算模块 26 可相对应地利用一 李文森递归 (Levinson recursion) 演算法产生第一系数 W1与第二系数。
26、 W2。须说明的是， 利用李文森递归演算法简化维纳 - 霍普方程式的解的做法为已知技术， 于此不再赘述。 0031 如图 1 所示， 时间指标为 0、 频率指标为 0 的数据信号和时间指标为 0、 频率指标为 P 的 TMCC 信号包含于同一符号中， 可被视为同一时间区段送抵 ISDB-T 接收端。相似地， 时 间指标为 1、 频率指标为 0 的数据信号和时间指标为 1、 频率指标为 P 的 TMCC 信号于同一时 间区段送抵 ISDB-T 接收端， 而时间指标为 4、 频率指标为 0 的数据信号和时间指标为 4、 频 率指标为 P 的 TMCC 信号于同一时间区段送抵 ISDB-T 接收端。。
27、由于相同时间区段内的频率 响应特性及可能类似， 频道响应估计装置 200 以 HTMCC1相对于 HTMCC0和 HTMCC4的时间关联性来 推估 H(t 1,f=0)相对于 H(t 0， f=0)和 H(t 4， f=0)的时间关联性。依此类推， 根据估计模块 24 针 对时间指标分别为0、 2、 4， 而频率指标为P的三个TMCC信号所产生的频域频道响应， 系数计 算模块 26 可进行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生另一组时域内插系数， 适于产生时间 指标为2、 频率指标为0的数据信号的频域频道响应。 不同于以固定时间间隔比例决定内插 系数的先前技术， 频道响应估计装置 200 的做法平。
28、均而言能更确实反映频道响应随着时间 演进而产生的变动。 0032 值得注意的是， 虽然在上述实施例中， 用以内插产生未知频道响应的频道响应都 是对应于已知信号 ( 分散引导信号 )， 但本发明的概念不限于此。举例而言， 若频道响应估 计 200 已决定出时间指标为 2、 频率指标为 3 的数据信号的频道响应， 以及时间指标为 4、 频 率指标为 3 的数据信号的频道响应， 亦可进一步根据 TMCC 信号决定一组内插系数， 用以产 生时间指标为 3、 频率指标为 3 的数据信号的频道响应。 0033 此外， 据以决定内插系数的参考信号亦不限于 TMCC 信号。举例而言， 在数位视讯 地面广播(d。
29、igital video broadcasting-terrestrial,DVB-T)系统中， 各符号所包含的连 续引导信号 (continual pilot,CP) 亦可做为接收端决定内插系数的参考信号。 0034 根据本发明的另一具体实施例为一频道响应估计方法， 其流程图如图 3 所示。该 方法首先执行步骤S31， 接收于一第一时间区段抵达的一第一数据(例如图1中时间指标为 0、 频率指标为0的分散引导信号)与一第一参考数据(例如图1中时间指标为0、 频率指标 为 P 的 TMCC 信号 )、 于一第二时间区段抵达的一第二数据 ( 例如图 1 中时间指标为 1、 频率 指标为0的数据信号。
30、)与一第二参考数据(例如图1中时间指标为1、 频率指标为P的TMCC 信号)， 以及于一第三时间区段抵达的一第三数据(例如图1中时间指标为4、 频率指标为0 的分散引导信号 ) 与一第三参考数据 ( 例如图 1 中时间指标为 4、 频率指标为 P 的 TMCC 信 号 )。该第一数据、 该第二数据与该第三数据透过一第一副载波传递。该第一参考数据、 该 第二参考数据与该第三参考数据透过一第二副载波传递。接着， 该方法执行步骤 S32， 估计 该第一数据、 该第三数据、 该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三参考数据各自对应的 说 明 书 CN 104009944 A 7 5/5 页 8 一频道。
31、响应。随后， 该方法执行步骤 S33， 根据该第一参考数据、 该第二参考数据及该第三 参考数据所对应的这些频道响应进行一维纳滤波器系数计算程序， 以产生一组时域内插系 数。 接着， 该方法执行步骤S34， 根据该组时域内插系数， 利用该第一数据与该第三数据各自 对应的该频道响应内插产生该第二数据对应的一频道响应。 0035 先前在介绍频道响应估计装置200时描述的各种电路操作变化(例如简化维纳滤 波器系数计算程序的方式 ) 亦可应用至图 3 所绘示的频道响应估计方法中， 其细节不再赘 述。 0036 如上所述， 本发明提出新的频道响应估计装置及频道响应估计方法。藉由利用维 纳滤波器系数计算程序动态决定时域内插系数， 相较于以固定时间间隔比例决定内插系数 的先前技术， 根据本发明的估计装置及估计方法能更确实反映频道响应随着时间演进而产 生的变动。 0037 藉由以上具体实施例的详述， 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。 说 明 书 CN 104009944 A 8 1/2 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104009944 A 9 2/2 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104009944 A 10 。