信號處理裝置與方法以及判斷多載波信號的頻譜是否反轉的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是關于信號處理裝置與方法，尤其是關于能夠快速判斷多載波信號是否呈 現(xiàn)頻譜反轉的信號處理裝置與方法。
【背景技術】
[0002] 請參閱圖1，其是習知應用于數(shù)字電視的正交分頻多任務（OrthogonalFrequency DivisionMultiplexing,以下簡稱OFDM)基頻接收器的功能方塊圖。OFDM基頻接收器10 適用于支持ISDB-T及DVB-T標準的數(shù)字電視，包含天線105、調諧器（tuner)110、模擬數(shù)字 轉換器（Analog-to-DigitalConverter,以下簡稱ADC) 120、自動增益控制器（Automatic GainControl,以下簡稱AGC) 130、頻率偏移補償及頻譜反轉電路140、時域處理電路150、 快速傅立葉轉換（FastFourierTransform,以下簡稱FFT)電路160以及整數(shù)載波頻率偏 移（IntegerCarrierFrequencyOffset,以下簡稱ICF0)估算電路 170。調諧器 110 自 天線105接收射頻信號后，從多個電視頻道中選取一個，并且將該頻道的射頻信號降頻為 中低頻信號。中低頻的模擬信號經(jīng)由ADC120轉換為數(shù)字信號后傳送至AGC130調整信號 的增益。與AGC130耦接的頻率偏移補償及頻譜反轉電路140對數(shù)字信號進行頻率偏移補 償，而下一級的時域處理電路150主要用來在時域對數(shù)字信號進行處理，例如同步處理，使 信號接收端的碼元（symbol)取樣周期能與信號發(fā)送端的一致?？焖俑盗⑷~轉換電路160 用來將數(shù)字信號自時域轉換至頻域，ICFO估算電路170用來估算數(shù)位信號的載波頻率偏移 (carrierfrequencyoffset),頻率偏移補償及頻譜反轉電路140依據(jù)ICFO估算電路170 估算的結果對數(shù)字信號做頻率偏移補償。
[0003] ICFO估算電路170對數(shù)字信號進行關聯(lián)性運算（correlationoperation)而 得到多個關聯(lián)值（correlationvalue)，依據(jù)該關聯(lián)值可以進一步得知數(shù)字信號的載波 頻率偏移。更詳細地說，載波頻率偏移包含整數(shù)部分的載波頻率偏移（IntegerCarrier FrequencyOffset,ICF0)，及分數(shù)部分的載波頻率偏移（FractionalCarrierFrequency Offset,FCF0)，而關聯(lián)值亦可細分為ICFO關聯(lián)值與FCFO關聯(lián)值。請參閱圖2,其ICFO關聯(lián) 值與ICFO關聯(lián)指標的關系圖。由圖可見，ICFO關聯(lián)值在ICFO關聯(lián)指標為R[0]的位置出現(xiàn) 一個極大值，而其鄰近的ICFO關聯(lián)指標所對應的ICFO關聯(lián)值大小相近，且與R[0]的ICFO 關聯(lián)值相較之下有極大的差距。ICFO關聯(lián)指針R[0]所對應的頻率可以指示頻率偏移的偏 移量，例如對應6000Hz，則圖1的頻率偏移補償及頻譜反轉電路140便依據(jù)此數(shù)值來補償數(shù) 字信號的頻率偏移。
[0004] 請參閱圖3,其基于OFDM調變的信號的一個碼元的頻譜圖。在這個例子中，假設一 個碼元包含8192個子載波，圖3上半部為一般頻譜(或稱為正相頻譜）的態(tài)樣，而下半部則 為反相頻譜的態(tài)樣。反相頻譜與正相頻譜在頻域上呈現(xiàn)左右反轉的情況，也就是原本在正 相頻譜中子載波編號為1的子載波，在反相頻譜中則出現(xiàn)在最末端的子載波編號（即8192); 而原本在正相頻譜中子載波編號為最末端的的子載波，在反正頻譜中則出現(xiàn)在子載波編號 為1的位置；而其它子載波也都呈現(xiàn)以頻譜為中心點左右反轉的情況。正相頻譜與反相頻 譜呈現(xiàn)一個特點，亦即任一個子載波，在正相頻譜與反相頻譜中對應的子載波編號的和為 固定值。例如圖3中圈示的頻譜成分，其各自在正相頻譜與反相頻譜中對應的子載波編號 的和皆為8193。
[0005] 造成頻譜反轉的原因之一是因為射頻信號發(fā)送端的頻譜處理方式與調諧器110 預設的頻譜處理方式不同。例如發(fā)送端以反相的頻譜傳送信號，而調諧器110卻以正相頻 譜的處理方式來處理射頻信號，便會產(chǎn)生頻譜反轉的情形；反之亦然。如果ICFO估算電路 170以反相的頻譜來運算，則產(chǎn)生的關聯(lián)性運算結果與圖2所示的關系圖類似，仍會有一個 極大的ICFO關聯(lián)值，但其大小比正相頻譜的極大的ICFO關聯(lián)值來得小，而且該極大的ICFO 關聯(lián)值所對應的頻率并非正確的載波頻率偏移。
[0006] 針對正確的載波頻率偏移，若經(jīng)由頻率偏移補償及頻譜反轉電路140補償過后再 進行一次關聯(lián)性運算，所得的ICFO關聯(lián)值將指示載波頻率偏移為0,也就是說，當再進行 一次關聯(lián)性運算時所得的ICFO關聯(lián)值指示載波頻率偏移為0,則代表OFDM基頻接收器10 處理正確的頻譜；相反的，針對錯誤的載波頻率偏移，若經(jīng)由頻率偏移補償及頻譜反轉電路 140補償過后再進行一次關聯(lián)性運算，所得的ICFO關聯(lián)值所指示的載波頻率偏移將不為0， 也就是說，當再進行一次關聯(lián)性運算時所得的ICFO關聯(lián)值指示載波頻率偏移仍不會為0， 則可能代表OFDM基頻接收器10以正相頻譜的處理方式處理了反相的頻譜。當ICFO估算電 路170發(fā)現(xiàn)頻譜反相時，即傳送控制信號控制頻率偏移補償及頻譜反轉電路140在時域對 數(shù)字信號進行處理，使處理后的數(shù)字信號經(jīng)過快速傅立葉轉換電路160后在頻域呈現(xiàn)正相 的頻譜。頻率偏移補償及頻譜反轉電路140的處理方式包含將數(shù)字信號的實虛部對調（IQ swap)或是取其共軛復數(shù)（ComplexConjugate)，所得的結果經(jīng)由快速傅立葉轉換后即可得 到反轉的頻譜。
[0007] 承上所述，當OFDM基頻接收器10處理正相的頻譜時，ICFO估算電路170至少必 須執(zhí)行兩次關聯(lián)性運算(一次得到載波頻率的偏移量，一次確認補償后的載波頻率的偏移 量為〇)才能夠完成頻率偏移補償；而當OFDM基頻接收器10處理反相的頻譜時，則ICFO估 算電路170必須執(zhí)行四次關聯(lián)性運算(反相的頻譜與正相的頻譜各兩次)才能夠完成頻率偏 移補償。因此當OFDM基頻接收器10遇上頻譜反轉的情況時效率將大幅降低。

【發(fā)明內容】

[0008] 鑒于先前技術的不足，本發(fā)明的一目的在于提供一種信號處理裝置與一種信號處 理方法，以快速分辨多載波信號在頻域上是否呈現(xiàn)頻譜反轉。
[0009] 本發(fā)明揭露了一種信號處理裝置，包含：一模擬數(shù)字轉換器，用來將一模擬信號轉 換為一數(shù)字信號；一轉換電路，用來將該數(shù)字信號自時域轉換至頻域，其中該轉換至頻域的 數(shù)字信號包含呈現(xiàn)一預設順序的多個數(shù)據(jù)，且該預設順序是與該些數(shù)據(jù)各自所對應的頻率 有關；一計算電路，耦接該轉換電路，用來依據(jù)該預設順序及該些數(shù)據(jù)進行關聯(lián)性運算以產(chǎn) 生一順向關聯(lián)性運算結果，并依據(jù)該預設順序的一相反順序及該些數(shù)據(jù)進行關聯(lián)性運算以 產(chǎn)生一逆向關聯(lián)性運算結果，并且依據(jù)該順向關聯(lián)性運算結果及該逆向關聯(lián)性運算結果選 擇性地產(chǎn)生一控制信號；以及一數(shù)據(jù)處理電路，耦接于該模擬數(shù)字轉換器與該轉換電路之 間，用來依據(jù)該控制信號于時域中處理該數(shù)字信號，使該轉換電路后續(xù)所產(chǎn)生的該些數(shù)據(jù) 呈現(xiàn)該預設順序和該相反順序中的一者。
[0010] 本發(fā)明另揭露了一種信號處理方法，包含：將一模擬信號轉換為一數(shù)字信號；將 該數(shù)字信號自時域轉換至頻域，其中該轉換至頻域的數(shù)字信號包含呈現(xiàn)一預設順序的多個 數(shù)據(jù)，且該預設順序是與該些數(shù)據(jù)各自所對應的頻率有關；依據(jù)該預設順序及該些數(shù)據(jù)進 行關聯(lián)性運算以產(chǎn)生一順向關聯(lián)性運算結果；依據(jù)該預設順序的一相反順序及該些數(shù)據(jù)進 行關聯(lián)性運算以產(chǎn)生一逆向關聯(lián)性運算結果；依據(jù)該順向關聯(lián)性運算結果及該逆向關聯(lián)性 運算結果選擇性地產(chǎn)生一控制信號；以及依據(jù)該控制信號于時域中處理該數(shù)字信號，使該 將該數(shù)字信號自時域轉換至頻域的步驟后續(xù)所產(chǎn)生的該些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)該預設順序和該相反 順序中的一者。
[0011] 本發(fā)明另揭露了一種判斷一多載波信號的頻譜是否反轉的方法，該多載波信號包 含呈現(xiàn)一預設順序的多個數(shù)據(jù)，且該預設順序是與該些數(shù)據(jù)各自所對應的頻率有關，該方 法包含：依據(jù)該預設順序及該些數(shù)據(jù)進行關聯(lián)性運算以產(chǎn)生一順向關聯(lián)性運算結果；依據(jù) 該預設順序的相反順序及該些數(shù)據(jù)進行關聯(lián)性運算以產(chǎn)生一逆向關聯(lián)性運算結果；以及依 據(jù)該順向關聯(lián)性運算結果及該逆向關聯(lián)性運算結果判斷該多載波信號的頻譜是否反轉。
[0012] 本發(fā)明的信號處理裝置與方法能夠快速判斷多載波信號是否呈現(xiàn)頻譜反轉，只要 在頻域中對信號做兩次關聯(lián)性運算，一次是以子載波的預設的編號順序來取得相關的數(shù) 值，一次是以子載波的預設編號的相反順序來取得相關的數(shù)值，最后得到ICFO關聯(lián)值。依 據(jù)兩次的關聯(lián)性運算結果可以同時得知信號頻譜是否反轉，以及信號的載波頻率偏移，因 此可以同時對信號進行頻譜反轉操作及補償載波頻率偏移。相較于習知技術，本發(fā)明至多 僅需要兩次的關聯(lián)性運算即可得知信號的頻譜是否反轉以及信號的載波頻率偏移，然而習 知技術中，必須對正、反相的頻譜各做兩次關聯(lián)性運算才能得到相同的結果。再者，本發(fā)明 的兩次關聯(lián)性運算所依據(jù)的是相同的數(shù)據(jù)；而習知技術中，連續(xù)兩次的關聯(lián)性運算所依據(jù) 的數(shù)據(jù)不同，兩次運算中間數(shù)字信號還必須經(jīng)過載波頻率偏移補償及快速傅立葉轉換等計 算，因此導致判斷的程序費時且效率不佳。本發(fā)明可以提升信號處理的效率，更快得知信號 的頻譜是否反轉，以及信號的載波頻率偏移。
[0013] 有關本發(fā)明的特征、實作與功效，茲配合附圖作較佳實施例詳細說明如下。
【附圖說明】
[0014] 圖1為習知應用于數(shù)字電視的OFDM基頻接收器的功能方塊圖；
[0015] 圖2為ICFO關聯(lián)值與ICFO關聯(lián)指標的關系圖；
[0016] 圖3為基于OFDM調變的信號的一個碼元的頻譜圖；
[0017] 圖4為本發(fā)明應用于數(shù)字電視的OFDM基頻接收器的功能方塊圖；
[0018] 圖5為DVB-T標準的數(shù)字電視信號的碼元與子載波的關系示意圖；
[0019] 圖6為正相頻譜與反相頻譜的ICFO關聯(lián)值與ICFO關聯(lián)指標的關系圖；
[0020] 圖7為本發(fā)明的碼元的頻譜圖以順向編號及以逆向編號的示意圖；
[0021] 圖8為當數(shù)字信號沒有承載數(shù)據(jù)時ICFO關聯(lián)值與ICFO關聯(lián)指標的關系圖；以及
[0022] 圖9為本發(fā)明的信號處理方法的一實施例的流程