检测一数字数据串流中特定符号的电路及相关方法

摘要

本发明是一种检测一数字数据串流中特定符号的电路及相关方法。该检测一数字数据串流中特定符号的电路包含有一频率偏移器、一关联器、一滤波器以及一判断单元。该频率偏移器用于对一第一数据进行一逆频率偏移运算，以产生一第一频率偏移数据；该关联器用来对该第一频率偏移数据以及一第二数据进行一关联性运算，以产生一关联性数据；该第一滤波器用来依据一时间窗长度滤波该关联性数据，以产生一滤波后关联性数据；以及该判断单元用来依据该滤波后关联性数据，以自该数字数据串流中决定出该特定符号。

说明书

技术领域

本发明有关一种用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路及相关方法。

背景技术

在数字视讯广播(Digital Video Broadcasting over Terrestrial 2、DVB-T2)系统中，数据的传输是以信息帧(frame)的形式传输，且在每一个信息帧的起始位置有一个P1符号(P1 symbol)，包含有一些传送端的信息，例如数据作调制时所采用的快速傅立叶转换模式(FFT mode)、天线收发模式为多端输入或是单端输入信息。因此，当一接收器接收到符合DVB-T2规格的数字数据串流时，该接收器首先要将P1符号自数字数据串流取出，并解读出P1符号中所带有的信息后，才能正确地将数字数据串流作一解调制的动作。

请参考图1，图1为符合DVB-T2规格的数字数据串流以及P1符号的示意图。如图1所示，一信息(数据)帧包含有一P1符号、一P2符号以及数据部份，其中P1符号中主要是由3笔数据所组成，这三笔数据依序为数据C(具有542个样本数，时间长度为T_C)、数据A(具有1024个样本数，时间长度为T_A)以及数据B(具有482个样本数，时间长度为T_B)，且数据C是数据A前半部的数据(数据C’)作一频率偏移之后所产生的数据，且数据B是数据A后半部的数据(数据B’)作一频率偏移之后所产生的数据。P1符号p₁(t)的详细公式如下所示：

$>p_1\left(t\right)=\left(\begin{array}{cc}{p}_{1A}\left(t\right)e^{i\frac{2\pi }{1024T}t}& 0\le t<542T\\ p_{1A}(t-542T)& 542T\le t<1566T\\ p_{1A}(t-1024T)e^{i\frac{2\pi }{1024T}t}& 1566T\le t<2048T\\ 0& \mathrm{otherwise}\end{array}\right)$>

其中P_1A为数据A的内容，T为数字数据串流的取样周期。

由于数据C、B是分别由数据A的部份数据作一频率偏移计算而得到的，因此，可以通过比对数据C、B与数据A的相关性来判断目前所接收到的数据是否为P1符号，并依据比对数据C、B与数据A所产生的相关性数据来找出P1符号于数字数据串流中的位置，用以将P1符号自数字数据串流正确地取出。然而，如何依据相关性数据来准确地找出P1符号于数字数据串流中的位置并不容易，若是在判断P1符号位置上出现错误，可能导致后续数据在解调制上的错误。

发明内容

因此，本发明的目的之一，在于提供一种检测一数字数据串流中一特定符号的电路及相关方法，可以准确地决定出该特定符号于该数字数据串流中的位置，以避免导致后续数据在解调制上的错误。

依据本发明的一方面提供一种用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路，该电路包含有一频率偏移器、一关联器、一滤波器以及一判断单元。该频率偏移器用于对一第一数据进行一逆频率偏移运算，以产生一第一频率偏移数据；该关联器用来对该第一频率偏移数据以及一第二数据进行一关联性运算，以产生一关联性数据；该第一滤波器是用来依据一时间窗长度滤波该关联性数据，以产生一滤波后关联性数据；以及该判断单元用来依据该滤波后关联性数据，以自该数字数据串流中决定出该特定符号。

依据本发明的另一方面提供一种用来检测一数字数据串流中一特定符号的方法，其中该特定符号包含有一第一数据及一第二数据，且该第一数据是由该第二数据通过一频率偏移运算所产生，该方法包含有：对该第一数据进行一逆频率偏移运算，以产生一第一频率偏移数据；对该第一频率偏移数据以及该第二数据进行一关联性运算，以产生一第一关联性数据；依据一第一时间窗长度滤波该第一关联性数据，以产生一滤波后第一关联性数据；以及依据该滤波后第一关联性数据，以自该数字数据串流中决定出该特定符号。

本发明相较于现有技术的有益技术效果是：于本发明的检测一数字数据串流中一特定符号的电路及相关方法中，因为滤波器的时间窗长度是经过设计以使得滤波器所产生的滤波后关联性数据于时间轴上的波形实质上具有一单一尖锐波峰，因此，可以更准确地检测出该单一尖锐波峰发生的时间点，并据以决定出该特定于该数字数据串流中的起始位置。如此一来，就可以避免在检测该特定符号位置上出现错误，而导致后续数据在解调制上的错误。

附图说明

图1为符合DVB-T2规格的数字数据串流以及P1符号的示意图。

图2为依据本发明的一第一实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路的示意图。

图3为依据本发明一实施例的检测数字数据串流中P1符号的方法的流程图。

图4A为数据p₁(t)、延迟后数据p_{1_TC}(t)、第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}的示意图。

图4B为频率偏移后数据p_{1_sh}(t)、延迟后数据p_{1_TB}(t)、第二滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}的示意图。

图5为第三关联性数据D_{cor_3}的示意图。

图6为依据本发明的一第二实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路的示意图。

图7为依据本发明的一第三实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路的示意图。

具体实施方式

请参考图2，图2为依据本发明的一第一实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路200的示意图。如图2所示，电路200包含有一频率偏移器201、三个延迟单元211、214、221、一第一关联器212、一第一滤波器213、一第二关联器222、一第二滤波器223、一乘法器230以及一判断单元240。于本实施例中，电路200应用于一数字视讯广播(DVB-T2)系统，且用来检测一数字数据串流中的P1符号(P1符号的结构如图1所示)。其中，频率偏移器201用于将P1符号中的数据C及数据B进行一逆频率偏移运算，使产生数据C_sh及数据B_sh与数据A中的数据C’和数据B’的频率偏移相同。延迟单元211的延迟量是T_C(亦即P1符号中数据C的542个样本数的时间)，将数据C_sh延迟T_C时间，使数据C_sh和数据C’同步进入第一关联器212，以强化两者间的关连性。相同地，延迟单元221的延迟量是T_B(亦即P1符号中数据B的482个样本数的时间)，将数据B’延迟T_B时间，使数据B’和数据B_sh同步进入第二关联器222，以强化两者间的关连性。最后，延迟单元214的延迟量是2*T_B(亦即P1符号中数据B的482个样本数时间的两倍)，使第一关连器212的输出与第二关连器222的输出关连性信号，同步进入乘法器230，将两关连性信号相乘，使关连性的高峰点更为突出，使更容易于判断P1符号的起始点。

此外，第一滤波器213是采用时间窗(time-domain windowing)过滤处理，时间窗长度大致上可以等于P1符号中数据C的样本数，亦即第一滤波器213的时间窗长度可以为542或是任何接近542的一整数；类似地，第二滤波器223的时间窗长度大致上等于P1符号中数据B的样本数，亦即第一滤波器223的时间窗长度可以为482或是任何接近482的一整数。此外，若考量简化电路复杂度及降低电路成本，则将第一滤波器213的时间窗长度设计为2的幂次方2^M，其中M是一正整数，以及2^M为所有2的幂次方中最接近P1符号中数据C的样本数的值，亦即第一滤波器213的时间窗长度可以为512；而第二滤波器223的时间窗长度亦可以为2的幂次方2^N，其中N是一正整数，以及2^N为所有2的幂次方中最接近P1符号中数据B的样本数的值，亦即第二滤波器223的时间窗长度可以为512。但若第一滤波器213及第二滤波器223的时间窗长度选择2⁸＝256时，仅效果较差，亦可达到相同的目的；若第一滤波器213及第二滤波器223的时间窗长度选择2¹⁰＝1024时，可达到相同的目的，但会增加电路面积，导致成本增加。

更详细地，请同时参考图2以及图3，图3为依据本发明一实施例的检测数字数据串流中P1符号的方法的流程图。首先，于步骤300中，频率偏移器201对一数字数据串流进行一频率偏移作业，是将传输端对数据C及数据B进行的频率偏移予以还原，以产生一频率偏移后数据P_{1_sh}(t)，使频率偏移后数据P_{1_sh}(t)中的数据C_sh及数据B_sh与数据P₁(t)中的数据C’及数据B’具有相同频率偏移量，其中频率偏移量f_sh为(1/1024T)，T为数字数据串流的取样周期。假设P1符号数据为P₁(t)*exp(j2πf₀t)，其中f₀为数字数据串流的载波频率偏移量，且频率偏移后数据P_{1_sh}(t)的数学表示式为：

$>P_{1\_\mathrm{sh}}\left(t\right)=P_1\left(t\right)e^{j2\pi (f_0-f_{\mathrm{sh}})t}---\left(1\right)$>

接着，于步骤302中，延迟单元211对频率偏移后数据P_{1_sh}(t)进行延迟操作以产生一延迟后数据P_{1_TC}(t)，使数据P_{1_sh}(t)中的数据C_sh和数据P₁(t)中的数据C’同步进入第一关联器212。其中延迟量为T_C(亦即542个样本数)，且延迟后数据P_{1_TC}(t)的数学表示式为：

$>P_{1\_\mathrm{TC}}\left(t\right)=P_1(t-T_c)e^{j2\pi (f_0-f_{\mathrm{sh}})(t-T_c)}---\left(2\right)$>

接着，于步骤304中，第一关联器212对数据P₁(t)以及延迟后数据P_{1_TC}(t)进行关联性运算以产生一第一关联性数据D_{cor_1}。由于延迟后数据P_{1_TC}(t)延迟时间T_C，使数据P_{1_sh}(t)中的数据C_sh和数据P₁(t)中的数据C’同步进入第一关联器212，关联性运算后会产生如图4A的三角波形的第一关联性数据D_{cor_1}，且第一关联性数据D_{cor_1}的数学表示式为：

$>D_{\mathrm{cor}\_1}=P_1\left(t\right)P_1^{*}(t-T_c)e^{j2\pi f_0{T}_c}{e}^{j2\pi f_{\mathrm{sh}}(t-T_c)}---\left(3\right)$>

亦可简化表示为：

$>D_{\mathrm{cor}\_1}=\left\{P_1\left(t\right){\left[P_1(t-T_c)e^{-j2\pi f_{\mathrm{sh}}(t-T_c)}\right]}^{*}\right\}{e}^{j2\pi f_0{T}_c}---\left(4\right)$>

接着，于步骤306中，第一滤波器213对第一关联性数据D_{cor_1}进行一低通滤波操作以产生一第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}。且第一滤波器213在时间点t＝2T_C所产生的第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}可以近似为：

$>D_{\mathrm{cor}\_1\_\mathrm{fil}}=c_1·e^{j2\pi f_0{T}_C}+N_{i1}---\left(5\right)$>

其中c₁为一常数，且N_i1为噪声。

请参考图4A以进一步了解步骤300～306，图4A为数据P₁(t)、延迟后数据P_{1_TC}(t)、第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}的示意图。在时间t＝0时，电路200开始接收P1符号数据P₁(t)，频率偏移器201对数据P₁(t)进行频率偏移作业，是将数据C进行频率偏移，以产生频率偏移后数据P_{1_sh}(t)。且延迟单元211的延迟量是T_C，将频率偏移后数据P_{1_sh}(t)延迟T_C时间，以产生延迟后数据P_{1_TC}(t)。在时间t＝T_C时，数据C_sh和数据C’的起始数据同步进入第一关联器212。在时间t＝2T_C时，数据C_sh和数据C’全部进入第一滤波器213，且第一滤波器213的时间窗长度为P1符号中数据C的样本数(亦即542左右)，故此时第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}会具有一尖锐波峰。

同样地，于步骤308，延迟单元221对频率偏移后数据P_{1_sh}(t)进行延迟操作以产生一延迟后数据P_{1_TB}(t)，使数据P_{1_sh}(t)中的数据B_sh和数据P₁(t)中的数据B’同步进入第二关联器222。其中延迟量为T_C(亦即482个样本数)，且延迟后数据P_{1_TB}(t)的数学表示式为：

$>P_{1\_\mathrm{TB}}\left(t\right)=P_1(t-T_B)e^{j2\pi f_0(t-T_B)}---\left(6\right)$>

接着，于步骤310中，第二关联器222对数据P₁(t)以及延迟后数据P1_TB(t)进行关联性运算以产生一第二关联性数据D_{cor_2}。由于延迟后数据P_{1_TB}(t)延迟时间T_B，使数据P_{1_sh}(t)中的数据B_sh和数据P₁(t)中的数据B’同步进入第二关联器222，关联性运算后会产生如图4B的三角波形的第二关联性数据D_{cor_2}，且第二关联性数据D_{cor_2}的数学表示式为

$>D_{\mathrm{cor}\_2}=P_1\left(t\right)P_1^{*}(t-T_B)e^{-j2\pi f_{\mathrm{sh}}t}{e}^{j2\pi f_0{T}_B}---\left(7\right)$>

亦可简化表示为：

$>D_{\mathrm{cor}\_2}=\left\{\right[P_1\left(t\right)e^{-j2\pi f_{\mathrm{sh}}t}\left]P_1{(t-T_B)}^{*}\right\}{e}^{j2\pi f_0{T}_B}---\left(8\right)$>

接着，于步骤312中，第二滤波器223对第二关联性数据D_{cor_2}进行一低通滤波操作以产生一第二滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}。且第二滤波器223在时间点t＝(2T_C+2T_B)所产生的第一滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}可以近似为：

$>D_{\mathrm{cor}\_2\_\mathrm{fil}}=c_2·e^{j2\pi f_0{T}_B}+N_{i2}---\left(9\right)$>

其中c₂为一常数，且N_i2为噪声。

请参考图4B以进一步了解步骤308～312，图4B为频率偏移后数据P_{1_sh}(t)、延迟后数据P_{1_TB}(t)、第二滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}的示意图。在时间t＝0时，电路200开始接收P1符号数据P₁(t)，频率偏移器201对数据P₁(t)进行频率偏移作业，是将数据B进行频率偏移，以产生频率偏移后数据P_{1_sh}(t)。且延迟单元221的延迟量是T_B，将频率偏移后数据P_{1_sh}(t)延迟T_B时间，以产生延迟后数据P_{1_TB}(t)。在时间t＝0时，电路200开始接收P1符号数据P₁(t)，频率偏移器201对数据P₁(t)进行频率偏移作业，是将数据B进行频率偏移，以产生频率偏移后数据P_{1_sh}(t)。且延迟单元221的延迟量是T_B，将频率偏移后数据P_{1_sh}(t)延迟T_B时间，以产生延迟后数据P_{1_TB}(t)。在时间t＝2T_C+T_B时，数据Bsh和数据B’起始数据同步进入第二关联器222。在时间t＝2T_C+2T_B时，数据Bsh和数据B’全部进入第二滤波器223，且第二滤波器223的时间窗长度为P1符号中数据B的样本数(亦即482左右)，故此时第一滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}会具有一尖锐波峰。

之后，于步骤314中，第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}经过延迟单元214延迟2T_B的时间之后，使第一滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}的波峰位置与第二滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}的波峰位置同时进入乘法器230相乘以得到如图5所示的一第三关联性数据D_{cor_3}，使第三关联性数据D_{cor_3}的波峰位置更为尖锐，易于判断，且第三关联性数据D_{cor_3}的数学表示式为：

$>D_{\mathrm{cor}\_3}=c_1{c}_2·e^{j2\pi f_0(T_C+T_B)}+N_{i3}---\left(10\right)$>

其中N_i3为噪声。最后，于步骤316中，判断单元240依据第三关联性数据D_{cor_3}的波峰位置，以决定出P1符号。

更详细地说，参考图5所示的第三关联性数据D_{cor_3}，因为第三关联性数据D_{cor_3}在波形上的尖峰位置是位于时间点t＝2T_C+2T_B(假设时间t＝0时，电路200正开始接收P1符号数据P₁(t)的起始数据)，因此判断单元240可以先检测第三关联性数据D_{cor_3}在波形上尖峰发生的时间点，再通过将所检测到的时间往回(2T_C+2T_B)以决定出P1符号数据P₁(t)的起始位置，并据以将P1符号撷取出后传送至后端的处理单元进行解调制的动作。

此外，于图2所示的实施例中，电路200是同时依据两个路径所产生的结果(亦即第一滤波器213以及第二滤波器223的输出)来决定出P1符号于数字数据串流中的位置，然而，于本发明的其它实施例中，亦可仅利用电路200的单一路径所产生的结果(亦即第一滤波器213以及第二滤波器223其中的一的输出)来决定出P1符号于数字数据串流中的位置，其电路图如以下第6、7所示。

请参考图6，图6为依据本发明的一第二实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路600的示意图。如图6所示，电路600包含有一频率偏移器601、一延迟单元611、一关联器612、一滤波器613以及一判断单元640。于本实施例中，电路600中的频率偏移器601、延迟单元611、关联器612以及滤波器613与图2所示的频率偏移器201、延迟单元211、第一关联器212以及第二滤波器213具有相同的功能，且图6所示的P1符号数据P_{1_sh}(t)、延迟后数据P_{1_TC}(t)以及滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}的关系亦如4a图所示，故细节在此不再赘述。

在判断单元640的操作上，因为滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}在波形上的单一尖峰位置是位于时间点t＝2T_C(假设时间t＝0时，电路600正开始接收P1符号数据p₁(t)的起始数据)，因此判断单元640可以先检测滤波后关联性数据D_{cor_1_fil}在波形上单一尖峰发生的时间点，再通过将所检测到的时间往回2T_C以决定出P1符号数据P₁(t)的起始位置，并据以将P1符号撷取出后传送至后端的处理单元进行解调制的动作。

请参考图7，图7为依据本发明的一第三实施例的用来检测一数字数据串流中一特定符号的电路700的示意图。如图7所示，电路700包含有一频率偏移器701、一延迟单元721、一关联器722、一滤波器723以及一判断单元740。于本实施例中，电路700中的频率偏移器701、延迟单元721、关联器722以及滤波器723与图2所示的频率偏移器201、延迟单元221、第二关联器222以及第二滤波器223具有相同的功能，且图7所示的P1符号数据P_{1_sh}(t)、延迟后数据P_{1_TB}(t)以及滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}的关系亦如图4B所示，故细节在此不再赘述。

在判断单元740的操作上，因为滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}在波形上的单一尖峰位置是位于时间点t＝(2T_C+2T_B)(假设时间t＝0时，电路700正开始接收P1符号数据P₁(t)的起始数据)，因此判断单元740可以先检测滤波后关联性数据D_{cor_2_fil}在波形上单一尖峰发生的时间点，再通过将所检测到的时间往回(2T_C+2T_B)以决定出P1符号数据P₁(t)的起始位置，并据以将P1符号撷取出后传送至后端的处理单元进行解调制的动作。

需注意的是，在上述图2、6、7所示的实施例中，是应用于DVB-T2系统，且电路200、600、700用来检测DVB-T2系统中数字数据串流中的P1符号。然而，本发明的电路亦可应用于其它任何处理具有类似图2所示的P1符号结构的数字数据串流的系统中，亦即，本发明的电路可以用来检测一数字数据串流中的一特定符号，其中该特定符号与P1符号类似，具有循序相连的一第一数据、一第二数据、一第三数据以及一第四数据，且该第一数据是由该第二数据通过一特定运算所产生，以及该第四数据是由该第三数据通过一特定运算所产生；以及该特定符号可以位于该数字数据串流中的一信息帧(frame)的起始位置，以及该特定符号是包含有该数字数据串流于解调制时所需要的信息，例如数据作调制时所采用的快速傅立叶转换模式(FFT mode)、天线收发模式为多端输入或是单端输入信息等等。

简要归纳本发明，于本发明的检测一数字数据串流中一特定符号的电路及相关方法中，因为滤波器的时间窗长度是经过设计以使得滤波器所产生的滤波后关联性数据于时间轴上的波形实质上具有一单一尖锐波峰，因此，可以更准确地检测出该单一尖锐波峰发生的时间点，并据以决定出该特定于该数字数据串流中的起始位置。如此一来，就可以避免在检测该特定符号位置上出现错误，而导致后续数据在解调制上的错误。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。