TWI799170B - 接收機裝置與訊號處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種訊號處理方法，用以判斷一接收訊號是否符合既定規範，包括：對接收訊號執行第一相關性運算，以取得第一運算結果；根據第一運算結果對接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得第一補償過的訊號；對第一補償過的訊號執行第二相關性運算，以取得第二運算結果；根據第二運算結果對第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得第二補償過的訊號；判斷第二補償過的訊號之至少一相位是否正確與至少一解碼結果是否正確。於判斷第二補償過的訊號之至少一相位不正確或至少一解碼結果不正確時，判斷接收訊號為不符合既定規範的訊號。

Description

接收機裝置與訊號處理方法
本發明係關於一種接收機裝置，特別是一種於訊號處理過程中可使頻道中是否存在特定訊號之判斷加速的接收機裝置。
ATSC 3.0，也被稱為次世代電視規格，是由進階電視系統委員會(Advanced Television Systems Committee，縮寫ATSC)所創建用於電視廣播的標準規格。目前採用ATSC 3.0標準的國家包括美國及韓國。
以ATSC 3.0 A325規範的頻率範圍為例，ATSC 3.0接收頻段的頻率範圍為54MHz至698MHz，每一頻道的頻寬為6MHz，共計50個頻道。對於ATSC 3.0的接收裝置而言，由於每個區域所使用的頻道數量及每個頻道的中心頻率不盡相同，於接收裝置第一次開機或者當接收裝置移動到一個新的區域時，就必須執行對ATSC 3.0接收頻段頻率範圍內的所有頻道執行掃描操作，以確認哪些頻道存在ATSC 3.0訊號。
然而，於傳統技術中，頻道掃描的操作相當費時，因此如何加速頻道掃描操作成為ATSC 3.0的技術開發過程中亟需解決的問題。
本發明之一目的在於加速ATSC 3.0的頻道掃描操作。
根據本發明之一實施例，一種接收機裝置包括一天線裝置與一訊號處理裝置。天線裝置用以接收一訊號作為一接收訊號。訊號處理裝置用以處理接收訊號以判斷接收訊號是否為符合一既定規範的訊號，其中訊號處理裝置依序執行以下操作：對接收訊號執行一第一相關性運算，以取得一第一運算結果；根據第一運算結果對接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得一第一補償過的訊號；對第一補償過的訊號執行一第二相關性運算，以取得一第二運算結果；根據第二運算結果對第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得一第二補償過的訊號；判斷第二補償過的訊號之至少一相位是否正確；以及於判斷第二補償過的訊號之至少一相位正確時，判斷第二補償過的訊號之至少一解碼結果是否正確，其中於判斷第二補償過的訊號之至少一相位不正確或第二補償過的訊號之至少一解碼結果不正確時，訊號處理裝置判斷接收訊號為不符合既定規範的訊號。
根據本發明之另一實施例，一種訊號處理方法，用以處理由一接收機裝置接收到的一接收訊號以判斷接收訊號是否為符合一既定規範的訊號，包括：對接收訊號執行一第一相關性運算，以取得一第一運算結果；根據第一運算結果對接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得一第一補償過的訊號；對第一補償過的訊號執行一第二相關性運算，以取得一第二運算結果；根據第二運算結果對第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得一第二補償過的訊號；判斷第二補償過的訊號之至少一相位是否正確；以及於判斷第二補償過的訊號之至少一相位正確時，判斷第二補償過的訊號之至少一解碼結果是否正確，其中於判斷第二補償過的訊號之至少一相位不正確或第二補償過的訊號之至少一解碼結果不正確時，判斷接收訊號為不符合既定規範的訊號。
本發明所欲解決的問題為在ATSC 3.0之應用下加速頻道掃描的操作。相較於既有技術，於本發明之實施例中，藉由在訊號處理過程中搭配多個訊號偵測與識別的條件判斷，使接收端在頻道掃描的操作中可較早確認出於接收到的訊號中是否存在有ATSC 3.0訊號，藉此可大幅縮短頻道掃描所需花費的時間。
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之接收機裝置之範例方塊圖。接收機裝置100可包括至少一天線110與訊號處理裝置120。值得注意的是，第1圖為一簡化的接收機裝置示意圖，其中僅顯示出與本發明相關之元件。熟悉此技藝者均可理解，一接收機裝置當可包含許多未示於第1圖之元件，以實施無線通訊及相關之訊號處理之功能。
天線110自無線通道接收訊號，以下稱為接收訊號。訊號處理裝置120用以處理接收訊號。訊號處理裝置120可包括複數訊號處理子裝置或電路，或訊號處理模組，用以對接收訊號執行對應的訊號處理，並且控制接收機裝置100的接收操作。於本發明之實施例中，訊號處理裝置120可控制接收機裝置100於一既定接收頻段的頻率範圍內執行頻道掃描操作，使接收機裝置100可切換至各頻道之中心頻率接收對應之訊號，並且處理接收訊號，以判斷於目前頻道所接收到的接收訊號是否為符合一既定規範的訊號。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號處理方法之範例流程圖，包括由訊號處理裝置120對自一頻道接收到的接收訊號所執行之以下操作/步驟：
步驟S202: 對接收訊號執行一第一相關性運算，以取得一第一運算結果。
步驟S204: 判斷第一運算結果之一成分是否大於第一門檻值。若否，代表當前處理的訊號並未被判斷出符合既定規範，則返回步驟S202重新對接收訊號執行第一相關性運算。若是，則執行步驟S206。需注意的是，於本發明之實施例中，接收訊號為一資料流。因此，天線110會持續接收訊號，於返回步驟S202時，訊號處理裝置120重新對新的接收訊號執行第一相關性運算。
步驟S206: 根據第一運算結果對接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得一第一補償過的訊號。根據本發明之一實施例，於步驟S206中所執行的載波頻率偏移估計與補償可以是小數載波頻率偏移(Fractional Carrier Frequency Offset，縮寫為FCFO) 估計與補償。
步驟S208: 對第一補償過的訊號執行一第二相關性運算，以取得一第二運算結果，並根據第二運算結果執行載波頻率偏移估計。根據本發明之一實施例，第一相關性運算與第二相關性運算為不同類型的相關性運算。
步驟S210: 判斷第二運算結果之一成分是否大於第二門檻值。若否，代表當前處理的訊號並未被判斷出符合既定規範，則返回步驟S202重新對接收訊號執行第一相關性運算。若是，則執行步驟S212。
步驟S212: 對第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得一第二補償過的訊號。根據本發明之一實施例，於步驟S212中所執行的載波頻率偏移補償可以是整數載波頻率偏移(Integer CFO，縮寫為ICFO)補償。需注意的是，於本發明之一些實施例中，整數載波頻率偏移的估計可於步驟S208中與相關性運算同時被執行，以加快訊號處理的速度，但也可於步驟S212中被執行(即，於判斷第二運算結果之一成分大於第二門檻值後再執行)。
步驟S214: 判斷第二補償過的訊號之至少一相位是否正確。若正確，繼續執行步驟S216。若不正確，代表當前處理的訊號並未被判斷出符合既定規範，返回步驟S202重新對後續的接收訊號執行兩階段之相關性運算及對應之載波頻率偏移估計與補償。
步驟S216: 判斷第二補償過的訊號之至少一解碼結果是否正確。若正確，可初步判斷當前處理的訊號符合既定規範，訊號處理裝置120將繼續執行後續的訊號處理(以下段落將做說明)。若不正確，代表當前處理的訊號並未被判斷出符合既定規範，返回步驟S202重新對後續的接收訊號執行兩階段之相關性運算及對應之載波頻率偏移估計與補償。
於本發明之一實施例中，既定規範可以是前述ATSC 3.0規範，訊號處理裝置120可於步驟S216判斷解碼結果正確後初步判斷於目前頻道所接收到的訊號是存在有ATSC 3.0訊號。然而，本發明並不限於ATSC 3.0之應用。本發明所提出接收機裝置與對應之訊號處理方法當可被應用於處理其他使用類似訊號結構之規範的接收訊號。
需注意的是，由於接收訊號為一資料流，訊號處理裝置120可於處理一既定長度之接收訊號或於已執行一既定時間的訊號處理都無法判斷接收訊號符合既定規範時，判斷既定規範(例如，ATSC 3.0)之訊號不存在於目前頻道，其中此既定長度或既定時間與一特定訊號之傳送週期相關(以下段落將做說明)。舉例而言，假設訊號處理裝置120於(重新)執行到步驟S202時已執行了一既定時間的訊號處理，則於步驟S214中判斷第二補償過的訊號之至少一相位不正確或者於步驟S216中判斷第二補償過的訊號之至少一解碼結果不正確，或者甚至於步驟S204/S210中判斷對應之運算結果之一成分不大於對應之門檻值時，訊號處理裝置120可直接判斷既定規範(例如，ATSC 3.0)之訊號不存在於目前頻道。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之由傳送端所傳送之一ATSC 3.0訊框之訊號結構範例。傳送端在傳送每一個正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，縮寫OFDM)訊框之前，會再加上引導(Bootstrap)訊號，例如圖中所示之引導訊號 BS(0)、BS(1)…BS(K-1)，形成一個ATSC 3.0訊框，其中K為一正整數。
根據ATSC 3.0規範中所定義傳送端的訊號傳送順序，傳送訊號的訊號框架(Frame)(亦簡稱訊框)係由ATSC 3.0訊框組成，各ATSC 3.0訊框由引導符元(Bootstrap Symbol)、前置符元 (Preamble Symbol)以及子框架(Sub-frame) 組成。各引導訊號的時間長度為2毫秒，並且由4個時間長度各為0.5毫秒的引導符元組成，如圖中所示之引導符元Bootstrap_Symbol_0、Bootstrap_Symbol_1、Bootstrap_Symbol_2與Bootstrap_Symbol_3。
各前置符元，例如圖中所示之前置符元Preamble(0)、Preamble(1)…Preamble(K-1)由L1-Basic和L1-Detail訊號組成，並且每一ATSC 3.0訊框的最後一個前置符元所剩餘的可用空間可接續使用來傳送子框架的資料符元(Data Symbol)。各子框架由資料符元組成，形成ATSC 3.0訊框的資料承載部分，例如圖中所示之資料承載Payload(0)、Payload (1)…Payload (K-1)。
第4圖係顯示ATSC 3.0規範所定義之引導符元結構。根據ATSC 3.0規範中的定義，第一個引導符元Bootstrap_Symbol_0的時域結構為CAB，其餘引導符元Bootstrap_Symbol_1~Bootstrap_Symbol_3的時域結構為BCA，其中A、B、C為固定的圖樣，且圖樣B與圖樣C為圖樣A之一個部分(例如，由圖中之方框框起的部分)的複製。此外，於引導訊號中，前三個引導符元Bootstrap_Symbol_0~ Bootstrap_Symbol_2具有相同相位，而第三個引導符元Bootstrap_Symbol_2與第四個引導符元Bootstrap_Symbol_3之間存在180度的相位差，藉此表示引導訊號結束位置。
因此，於本發明之實施例中，於步驟S214中，訊號處理裝置120可依循於ATSC 3.0規範所定義之引導符元之相位特徵(即前述之前三個引導符元具有相同相位，而第三個引導符元與第四個引導符元之間存在180度相位差的相位特徵)判斷補償過的訊號之至少一相位是否正確。
此外，於本發明之實施例中，使用了兩階段之不同類型的相關性運算，其可包括一第一階段之延遲相關性運算(即，前述第一相關性運算)與一第二階段之循環相關性運算(即，前述第二相關性運算)。假設於目前接收信號存在有一個載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset，縮寫為CFO) 是X.Y 個快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform，縮寫為FFT)的頻率間隔，其中小數點(.Y)的部份稱為小數載波頻率偏移(Fractional CFO)，整數(X)的部份稱為整數載波頻率偏移(Integer CFO)，訊號處理裝置120可於執行步驟S206之載波頻率偏移補償前，根據延遲相關性之運算結果取得一小數CFO估計值，再根據小數CFO估計值對接收訊號執行小數CFO補償。此外，訊號處理裝置120可於步驟S208或者於步驟S212中根據循環相關性之運算結果取得一整數CFO估計值，並且於步驟S212中根據整數CFO估計值對經小數CFO補償過的訊號(即，前述第一補償過的訊號)執行整數CFO補償，以取得整數CFO補償過的訊號(即，前述第二補償過的訊號)。
以下段落進一步對本發明所提出之訊號處理方法做詳細說明。
第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號處理裝置之範例方塊圖，用以顯示出本發明實施於訊號處理裝置中用以在頻道掃描的操作處理接收訊號的複數訊號處理子裝置或電路(亦可實施為訊號處理模組)。訊號處理裝置500可包括延遲相關性運算裝置510、小數載波頻率偏移估計與補償裝置520、循環相關性運算裝置530、整數載波頻率偏移估計與補償裝置540、循環移位(cyclic shift)偵測裝置550、相位檢查裝置560與格雷碼解映射裝置570。
第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之由訊號處理裝置對自一頻道接收到的接收訊號所執行之訊號處理方法之詳細流程圖。以下將結合第5圖與第6圖對本發明所提出之訊號處理方法做詳細說明。
步驟S601: 訊號處理裝置可持續自天線接收訊號。於本發明之實施例中，接收訊號為一資料流。
步驟S602: 延遲相關性運算裝置510對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算，以取得延遲相關性之運算結果，其中此運算結果可為一序列之複數值(complex number)。
第7圖係顯示根據本發明之一實施例所述之延遲相關性運算示意圖。延遲電路511用以根據一既定延遲量對接收訊號RX_Sig做延遲，共軛(conjugate)運算裝置512用以對延遲過的接收訊號做共軛運算，以取得其共軛複數，再將接收訊號RX_Sig與延遲過的接收訊號的共軛複數相乘，以得對應之延遲相關性之運算結果。
延遲相關性運算裝置510將產生包含多個延遲相關性運算結果之一延遲相關性之複數值序列，並將此序列取絕對值，以取得延遲相關性之振幅成分，並於此延遲相關性之振幅成分中找出其峰值(以下稱振幅成分之峰值)。
步驟S603: 延遲相關性運算裝置510可進一步判斷延遲相關性之振幅成分之峰值是否大於一第一門檻值。若否，則返回步驟S602由延遲相關性運算裝置510重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。如上所述，天線110會持續接收訊號，即，接收訊號RX_Sig的內容會持續因應天線的運作而更新，因此於返回步驟S602時，延遲相關性運算裝置510是對新的接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。另一方面，若延遲相關性之運算結果之振幅成分之峰值大於第一門檻值，則執行步驟S604。
步驟S604: 小數載波頻率偏移估計與補償裝置520根據延遲相關性之運算結果取得一小數CFO估計值，並且根據小數CFO估計值對接收訊號RX_Sig執行小數CFO補償。於本發明之一實施例中，小數載波頻率偏移估計與補償裝置520可將延遲相關性之運算結果取其相位成分進行運算，以得小數CFO估計值。熟悉此技藝者均可理解根據相關性運算結果之相位成分計算CFO估計值的各種方法，故於此不再詳細說明。
於取得小數CFO估計值後，小數載波頻率偏移估計與補償裝置520可根據估計值對接收訊號RX_Sig做相反方向的頻率調整，以補償小數載波頻率偏移。
需注意的是，小數載波頻率偏移估計與補償並不限於在步驟S603完成後才執行。於本發明之一些實施例中，為了能加快訊號處理的速度，也可於執行延遲相關性運算的同時計算小數載波頻率偏移估計值。
根據本發明之一實施例，於找出延遲相關性之運算結果之振幅成分中大於第一門檻值的峰值後，便可確認引導訊號的起始位置，並辨識出引導符元。因此，在得知引導訊號的起始位置後，如第6圖所示的時間T0，可進一步擷取第1個引導符元作後續的運算。
步驟S605: 由循環相關性運算裝置530對經小數載波頻率偏移補償過的訊號擷取第1個引導符元並對第1個引導符元執行循環相關性運算，以取得循環相關性之運算結果，其中此運算結果可為一序列之複數值(complex number)，並由整數載波頻率偏移估計與補償裝置540執行整數載波頻率偏移估計。例如，於本發明之一實施例中，整數載波頻率偏移估計與補償裝置540可根據循環相關性之運算結果之振幅成分之峰值所對應的移位量取得整數CFO估計值。熟悉此技藝者均可理解根據相關性運算結果計算CFO估計值的各種方法，故於此不再詳細說明。
第8圖係顯示根據本發明之一實施例所述之循環相關性運算示意圖。由於引導符元對接收端為已知的資訊，訊號處理裝置可於本機端重建做為參考用的第1個引導符元Ref_BS_Symbol_0，由循環移位電路531根據一既定移位量對參考引導符元Ref_BS_Symbol_0做循環移位，並由共軛運算裝置532對循環移位過的參考引導符元做共軛運算，以取得其共軛複數，再將自經小數載波頻率偏移補償過的訊號擷取之第1個引導符元RX_BS_Symbol_0與循環移位過的參考引導符元的共軛複數相乘，以得對應之循環相關性之運算結果。
循環相關性運算裝置530將產生包含多個循環相關性運算結果之一循環相關性之複數值序列，並將此序列取絕對值，以取得循環相關性之振幅成分，並於此循環相關性之振幅成分中找出其峰值(以下稱振幅成分之峰值)。
步驟S606: 循環相關性運算裝置530可進一步判斷循環相關性之運算結果之振幅成分之峰值是否大於一第二門檻值。若否，則返回步驟S602由延遲相關性運算裝置510重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。若循環相關性之運算結果之振幅成分之峰值大於第二門檻值，則執行步驟S607。
步驟S607: 整數載波頻率偏移估計與補償裝置540根據整數CFO估計值對經小數載波頻率偏移補償過的訊號執行整數CFO補償。例如，於取得整數CFO估計值後，整數載波頻率偏移估計與補償裝置540可根據估計值對經小數載波頻率偏移補償過的訊號做相反方向的頻率調整，以補償整數載波頻率偏移。
需注意的是，整數載波頻率偏移的估計並不限於在步驟S605中於執行循環相關性運算的同時被執行。於本發明之一些實施例中，整數載波頻率偏移的估計也可被安排於步驟S607中。
步驟S608: 循環移位偵測裝置550偵測引導符元之循環移位量。傳送端可對引導符元之信令位元執行循環移位，藉此移位量承載同步資訊。接收端則透過偵測出的循環移位量可於後續訊號處理裝置120/500執行時域及頻域同步時使用。
步驟S609: 相位檢查裝置560依循於ATSC 3.0規範所定義之引導符元之相位特徵判斷經整數與小數載波頻率偏移補償過的訊號之至少一相位是否正確。如上所述，於引導訊號中，前三個引導符元Bootstrap_Symbol_0~ Bootstrap_Symbol_2具有相同相位，而第三個引導符元Bootstrap_Symbol_2與第四個引導符元Bootstrap_Symbol_3之間存在180度的相位差，相位檢查裝置560可依循此相位特徵判斷引導符元之間的相位是否正確。若不正確，則返回步驟S602由延遲相關性運算裝置510重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。若正確，則執行步驟S610。根據本發明之一實施例，於判斷四個引導符元Bootstrap_Symbol_0~ Bootstrap_Symbol_3的相位關係皆正確時，相位檢查裝置560判斷經整數與小數載波頻率偏移補償過的訊號之相位為正確的。若四個引導符元Bootstrap_Symbol_0~ Bootstrap_Symbol_3的任一者的相位關係不正確，相位檢查裝置560判斷經整數與小數載波頻率偏移補償過的訊號之相位不正確。
步驟S610: 格雷碼解映射裝置570可解碼引導符元，並判斷引導符元的解碼結果是否正確。若不正確，則返回步驟S602由延遲相關性運算裝置510重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。若正確，則執行步驟S611。由於傳送端係使用格雷碼編碼引導符元，故格雷碼解映射裝置570對自經整數與小數載波頻率偏移補償過的訊號擷取之引導符元解映射以解碼引導符元，並依循於ATSC 3.0規範所定義之引導符元內容判斷引導符元的解碼結果是否正確。例如，格雷碼解映射裝置570可判斷解碼第2個引導符元Bootstrap_Symbol_1所得之系統頻寬資訊是否為規範所定義的系統頻寬。又例如，格雷碼解映射裝置570可判斷解碼第3個引導符元Bootstrap_Symbol_2所得之係數與自第2個引導符元Bootstrap_Symbol_1所得之系統頻寬之間的對應關係是否正確。又例如，格雷碼解映射裝置570可判斷解碼第4個引導符元Bootstrap_Symbol_3所得之前置符元結構是否屬於ATSC 3.0規範所定義之結構之一。根據本發明之一實施例，若引導符元Bootstrap_Symbol_1~Bootstrap_Symbol_3的解碼皆正確，例如，其內容皆符合ATSC 3.0規範所定義之引導符元內容，則格雷碼解映射裝置570判斷引導符元的解碼結果正確。若解碼後的引導符元之任一者的訊息不符合ATSC 3.0規範之定義，則判斷引導符元的解碼結果不正確。
根據本發明之一實施例，訊號處理裝置120/500於判斷引導符元的解碼結果正確後，便可初步判斷於目前頻道所接收到的訊號RX_Sig存在有ATSC 3.0訊號，並且可繼續處理ATSC 3.0訊框中後續的部分。另一方面，若於步驟S603中判斷延遲相關性之峰值不大於第一門檻值、於步驟S606中判斷循環相關性之峰值不大於第二門檻值、於步驟S609中判斷引導符元之間的相位不正確、或於步驟S610中判斷引導符元的解碼結果不正確，則訊號處理裝置120/500還無法判斷於目前頻道所接收到的訊號RX_Sig是否存在有ATSC 3.0訊號。由於引導訊號為週期性傳送，因此訊號處理裝置120/500可於處理一既定長度或一既定時間之接收訊號都無法判斷接收訊號RX_Sig存在有ATSC 3.0訊號時，判斷ATSC 3.0之訊號不存在於目前頻道，並且可切換至下一個頻道重新執行第6圖所示之信號處理流程，其中既定長度或既定時間可至少等於引導符元之傳送週期。需注意的是，於本發明之實施例中，前述初步判斷係代表目前頻道所接收到的訊號RX_Sig中有很高的可能性存在有ATSC 3.0訊號。然而，訊號處理裝置120/500於後續處理中仍有可能經由其他更進階的處理而將其判斷結果修改為仍然無法判斷於目前頻道所接收到的訊號RX_Sig是否存在有ATSC 3.0訊號，或者判斷於目前頻道所接收到的訊號RX_Sig不存在ATSC 3.0訊號。因此，於後續的操作中仍可能再返回步驟S602重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。
步驟S611: 由訊號處理裝置內之一取樣頻率偏移估計與補償裝置(未示於第5圖)利用於本機端重建之引導訊號與自接收訊號RX_Sig擷取之引導訊號估計取樣頻率偏移，以取得一取樣頻率偏移估計值，並且根據取樣頻率偏移估計值對接收訊號RX_Sig執行取樣頻率偏移補償。熟悉此技藝者均可理解根據引導訊號計算取樣頻率偏移估計值的各種方法，故於此不再詳細說明。
步驟S612: 由訊號處理裝置內之一載波頻率偏移估計與補償裝置(未示於第5圖)利用自接收訊號RX_Sig擷取之前置符元與子框架中所包含的資料符元執行小數與整數之載波頻率偏移估計與補償。於步驟S612可執行較步驟S604與步驟S605更為精確的頻偏估計。
步驟S613: 由訊號處理裝置內之一前置符元處理裝置(未示於第5圖)對前置符元執行循環冗餘校驗(Cyclic redundancy check，縮寫CRC)查核與線性區塊碼(例如，低密度查核碼(Low-density parity-check code，縮寫LDPC) 及BCH (Bose, Chaudhuri, Hocquenghem))解碼，並判斷CRC查核與前置符元之解碼結果是否正確。若不正確，則判斷ATSC 3.0之訊號不存在於目前頻道，返回步驟S602由延遲相關性運算裝置510重新對接收訊號RX_Sig執行延遲相關性運算。若正確，則執行步驟S614。
步驟S614: 由訊號處理裝置內之一通道估計與前向錯誤更正碼(Forward error correction，縮寫FEC)解碼裝置對接收訊號之前置符元與資料符元執行通道估計並對資料符元進行FEC解碼。由於前置符元可承載傳送端參數，例如，傳輸端所使用的碼率、調變機制等參數，因此，於成功解碼前置符元後，便可利用傳送端參數執行步驟S614之操作。
當訊號處理裝置對所有頻道完成頻道掃描操作時，便可建立起頻道資訊，並將之記錄起來。
於傳統技術中，由於接收端通常必須利用第一個ATSC 3.0訊框對引導訊號與前置符元所搭載的傳送端參數進行解析，所以資料符元的解調和解碼需要在接收到第二個ATSC 3.0 訊框才會開始進行。而傳統技術必須在解碼出一個正確的前向錯誤更正碼的編碼塊之後，才能偵測且識別當前的頻道是否存在ATSC 3.0訊號。因此，傳統技術必須要在處理到第二個ATSC 3.0 訊框才能準確判斷當前的頻道是否存在ATSC 3.0訊號，特別是，傳統技術必須在對第二個ATSC 3.0 訊框解碼出一個正確的前向錯誤更正碼的編碼塊之後才能判斷當前的頻道是否存在ATSC 3.0訊號。此外，由於FEC解碼與錯誤更正的操作都需要花費大量訊號處理時間，因此，傳統技術存在無法提前偵測與識別當前頻道是否存在ATSC 3.0訊號，導致頻道掃描操作速度過慢的問題。
於本發明之實施例中，如第6圖之訊號處理流程所示，為了提高ATSC 3.0訊號偵測與識別的可信賴度，設立了四個判斷條件，如步驟S603、S606、S609與S610之判斷條件(或者，對應於第2圖之步驟S204、S210、S214與S216之判斷條件)。因此，於ATSC 3.0訊號偵測與識別的流程中，若ATSC 3.0之訊號不存在於目前頻道，則如第6圖中虛線框所示之處理流程可大幅縮減所需的訊號處理時間，即，利用本發明所提出之訊號處理方法，若已處理一既定長度或一既定時間之接收訊號，則於時間T1便能判斷ATSC 3.0之訊號不存在於目前頻道，而無需如傳統技術必須在處理到第二個ATSC 3.0 訊框時，其至少需執行到時間T2才能判斷當前的頻道是否存在ATSC 3.0訊號。換言之，對於不存在ATSC 3.0之訊號的頻道，本發明所提出之訊號處理方法可大幅縮減所需的訊號處理時間。以ATSC 3.0 A325規範的頻率範圍為例，ATSC 3.0接收頻段的頻率範圍為54MHz至698MHz，共計50個頻道，假設僅其中的10個頻道存在ATSC 3.0訊號，因本發明所提出之訊號處理方法可較傳統技術更早判斷出頻道不存在ATSC 3.0訊號，則可至少縮短掃描其中40個頻道所需的訊號處理時間，因此可有效加速ATSC 3.0的頻道掃描操作。
以另一範例為例作為說明，若傳送訊號為A327規範中所定義的訊號，其訊框長度為255.33毫秒，並且使用調變訊號為256正交振幅調變(Quadrature Amplitude Modulation，縮寫為QAM)、編碼率為9/15、時域交錯為Convolutional Time Interleaver (縮寫CTI)並且深度為1024。接收端在接收到兩個完整的引導符元之後，即可得知目前ATSC 3.0訊號框架的起始位置，如圖6所示的時間T0。而接收一個完整的訊框需耗費255.33毫秒，並且在接收到第二個訊框時，才會開始進行資料符元的解調與解碼，此時，在時域上的解交錯需花費0.89個框架。
也就是說，除了接收到引導(Bootstrap)訊號前所需耗費的訊號接收時間之外，使用傳統的訊號偵測及識別方法，需要 (1+0.89)*255.33=482.57毫秒才可成功偵測與識別出當前的頻道是否存在ATSC 3.0訊號，即圖6所示的時間T2。若使用本加速方法的話，則只需耗費2.5毫秒，包含引導訊號解碼所需的4個引導符元的時間長度與硬體運算時間約0.5毫秒，可節省482.57-2.5=480.07毫秒。
由於本發明所提出之訊號處理方法，可在完成引導訊號解碼之後，在訊號處理流程圖所示的時間T1即可提早確認該頻道是否不存在ATSC 3.0訊號，此為一個頻道的預估節省時間，若可應用至全頻道掃台，預估可節省下來的時間頗為可觀並且有感。
以前述ATSC 3.0 A325規範的頻率範圍為例，ATSC 3.0的接收頻段內共計50個頻道，若該頻道存在ATSC 3.0訊號，則訊號偵測與識別的方法為一般流程，反之，若所有頻道皆不存在ATSC 3.0訊號的話，在掃台過程中，除了每一個頻道在接收到引導訊號前所需耗費的訊號接收時間 (Wt) 外，依傳統做法執行全頻道掃台所需要的訊號偵測與識別時間為: (Wt + 482.57)*50 = 50*Wt + 24.13秒。相較於此，若應用本發明所提出之訊號處理方法，需耗費 (Wt + 2.5)*50 = 50*Wt + 125毫秒，已大幅縮短全頻道掃台所需耗費的時間。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:接收機裝置 110:天線 120,500:訊號處理裝置 510:延遲相關性運算裝置 511:延遲電路 512,532:共軛運算裝置 520:小數載波頻率偏移估計與補償裝置 530:循環相關性運算裝置 531:循環移位電路 540:整數載波頻率偏移估計與補償裝置 550:循環移位偵測裝置 560:相位檢查裝置 570:格雷碼解映射裝置 BS(0),BS(1),BS(K-1):引導訊號 Bootstrap_Symbol_0,Bootstrap_Symbol_1,Bootstrap_Symbol_2,Bootstrap_Symbol_3,Ref_BS_Symbol_0,RX_BS_Symbol_0:引導符元 Payload(0) ,Payload (1),Payload (K-1):資料承載 Preamble(0),Preamble(1),Preamble(K-1):前置符元 RX_Sig:接收訊號 T0,T1,T2:時間 S202,S204,S206,S208,S210,S212,S214,S216,S601~S614:步驟
第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之接收機裝置之範例方塊圖。 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號處理方法之範例流程圖。 第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之由傳送端所傳送之一ATSC 3.0訊框之訊號結構範例。 第4圖係顯示ATSC 3.0規範所定義之引導符元結構。 第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號處理裝置之範例方塊圖。 第6圖係顯示根據本發明之一實施例所述之由訊號處理裝置對自一頻道接收到的接收訊號所執行之訊號處理方法之詳細流程圖。 第7圖係顯示根據本發明之一實施例所述之延遲相關性運算示意圖。 第8圖係顯示根據本發明之一實施例所述之循環相關性運算示意圖。
S601~S614:步驟

Claims (10)

  1. 一種接收機裝置，包括： 一天線裝置，用以接收一訊號作為一接收訊號；以及 一訊號處理裝置，用以處理該接收訊號以判斷該接收訊號是否為符合一既定規範的訊號，其中該訊號處理裝置依序執行以下操作： 對該接收訊號執行一第一相關性運算，以取得一第一運算結果； 根據該第一運算結果對該接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得一第一補償過的訊號； 對該第一補償過的訊號執行一第二相關性運算，以取得一第二運算結果； 根據該第二運算結果對該第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得一第二補償過的訊號； 判斷該第二補償過的訊號之至少一相位是否正確；以及 於判斷該第二補償過的訊號之該至少一相位正確時，判斷該第二補償過的訊號之至少一解碼結果是否正確， 其中於判斷該第二補償過的訊號之該至少一相位不正確或該第二補償過的訊號之該至少一解碼結果不正確時，該訊號處理裝置判斷該接收訊號為不符合該既定規範的訊號。
  2. 如請求項1所述之接收機裝置，其中該訊號處理裝置更判斷該第一運算結果之一成分是否大於一門檻值，於該成分大於該門檻值時，該訊號處理裝置對該接收訊號執行載波頻率偏移補償。
  3. 如請求項2所述之接收機裝置，其中該接收訊號為一資料流，於該成分不大於該門檻值、該第二補償過的訊號之該至少一相位不正確、或者該第二補償過的訊號之該至少一解碼結果不正確時，該訊號處理裝置重新對該接收訊號執行該第一相關性運算。
  4. 如請求項1所述之接收機裝置，其中該接收訊號包括複數引導符元，該訊號處理裝置依循該既定規範所定義之引導符元之相位特徵判斷該第二補償過的訊號之該至少一相位是否正確。
  5. 如請求項1所述之接收機裝置，其中該接收訊號包括複數引導符元，該訊號處理裝置根據該第一運算結果辨識出該等引導符元，並且藉由判斷該等引導符元的解碼結果是否正確以判斷該第二補償過的訊號之該至少一解碼結果是否正確。
  6. 如請求項1所述之接收機裝置，其中該第一相關性運算為一延遲相關性運算，並且該第二相關性運算為一循環相關性運算。
  7. 如請求項1所述之接收機裝置，其中該既定規範為進階電視系統委員會(Advanced Television Systems Committee，縮寫ATSC) 3.0規範。
  8. 一種訊號處理方法，用以處理由一接收機裝置接收到的一接收訊號以判斷該接收訊號是否為符合一既定規範的訊號，包括： 對該接收訊號執行一第一相關性運算，以取得一第一運算結果； 根據該第一運算結果對該接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償，以取得一第一補償過的訊號； 對該第一補償過的訊號執行一第二相關性運算，以取得一第二運算結果； 根據該第二運算結果對該第一補償過的訊號執行載波頻率偏移補償，以取得一第二補償過的訊號； 判斷該第二補償過的訊號之至少一相位是否正確；以及 於判斷該第二補償過的訊號之該至少一相位正確時，判斷該第二補償過的訊號之至少一解碼結果是否正確， 其中於判斷該第二補償過的訊號之該至少一相位不正確或該第二補償過的訊號之該至少一解碼結果不正確時，判斷該接收訊號為不符合該既定規範的訊號。
  9. 如請求項8所述之訊號處理方法，更包括： 判斷該第一運算結果之一成分是否大於一門檻值， 其中於該成分大於該門檻值時，執行根據該第一運算結果對該接收訊號執行載波頻率偏移估計與補償之步驟。
  10. 如請求項9所述之訊號處理方法，其中該接收訊號為一資料流，於該成分不大於該門檻值、該第二補償過的訊號之該至少一相位不正確、或者該第二補償過的訊號之該至少一解碼結果不正確時，重新執行對該接收訊號執行該第一相關性運算之步驟。
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