TWI411271B - 可估測複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器及其方法 - Google Patents

Description

可估測複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器及其方法

本發明有關一種估測複數資料信號之虛部成份之方法及其相關通訊信號接收器，尤指一種依據至少相位誤差資訊來調整前饋濾波器之接頭係數以改善虛部成份的估測結果之方法及裝置。

在通訊系統中，符元間干擾(Inter Symbol Interference,ISI)是一種相當常見的現象，其主要成因是多重路徑傳輸(multipath propagation)，因此，信號接收端通常會加上等化器(equalizer)來解決信號傳輸時因為多重路徑傳輸所造成的影響。

而利用等化器來處理複數信號(例如殘邊帶信號，VSB)時，最理想的情況是採用各自的等化器來分別處理複數信號中的實部成分以及虛部成分，然而由於等化器的參數以及接頭數(tap mumber)太多，會造成處理過程太過繁複。因此目前常見的做法是將複數信號中的實部成分經過一個希爾伯特轉換(Hilbert Transform)而得到虛部成份的估計值，以代替原本虛部成分所需要的等化器。但是由於殘邊帶信號中所使用的希爾伯特轉換並非習知信號處理中理想的希爾伯特轉換，當相位誤差稍大時，這種做法的效能便顯得不夠好。

本發明的目的之一在於提供一種估測複數資料信號之虛部成份之方法及其相關通訊信號接收器，以解決先前技術中之問題。

本發明之實施例揭露了一種可估測一複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器。通訊信號接收器包含前饋濾波器以及第一係數調整電路。前饋濾波器係係利用該前饋濾波器之接頭係數以接收實部成分信號，並根據該複數資料信號的實部成分來產生估測虛部成分信號。第一係數調整電路係耦接於該前饋濾波器，用來依據控制資訊來調整前饋濾波器之接頭係數，其中控制資訊包含至少相位誤差資訊，該相位誤差資訊隨著該複數資料信號經由該第一係數調整電路調整前或調整後的相位而改變。

本發明之實施例揭露了一種估測複數資料信號之虛部成份之方法，該方法包含有：依據一組前饋濾波接頭係數以及該複數資料信號的實部成分來產生一估測虛部成分信號；以及依據所接收的一控制資訊來調整該組前饋濾波接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊，該相位誤差資訊隨著該複數資料信號經由該係數調整電路調整前或調整後的相位而改變。其中複數資料信號係為一殘邊帶信號。

本發明之實施例另揭露了一種可估測一複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器。通訊信號接收器包含前饋濾波器、反饋濾波器以及運算單元。前饋濾波器係用以接收該複數資料信號的 實部成分，前饋濾波器係利用該前饋濾波器之接頭係數以根據複數資料信號的實部成分來產生一估測虛部成分信號。反饋濾波器係用來接收一特定信號，該反饋濾波器係利用該反饋濾波器之接頭係數以根據特定信號產生一濾波後特定信號。運算單元係耦接於前饋濾波器與反饋濾波器，依據濾波後特定信號來調整估測虛部成分信號。其中，前饋濾波器之接頭係數以及反饋濾波器之接頭係數皆為預定值。

請參考第1圖，第1圖為本發明可估測一複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器100之第一實施例的示意圖。通訊信號接收器100包含(但不侷限於)延遲器110、前饋濾波器130、第一係數調整電路140以及相位誤差校正器150。延遲器110係用以延遲一複數資料信號之實部成分信號y_r [n]以產生已延遲實部成分信號y_r ’[n]。第一係數調整電路140係耦接於前饋濾波器130，用來接收至少一相位誤差資訊Phase’[n]，並依據相位誤差資訊Phase’[n]來調整前饋濾波器130之接頭係數(tap coefficient)f[k]，相位誤差資訊Phase’[n]係隨著複數資料信號的相位而改變，此處所提及之複數資料信號的相位包含經由第一係數調整電路140調整前以及調整後的相位。而前饋濾波器130則係用以接收實部成分信號y_r [n]，並利用前饋濾波器130之接頭係數f[k]以根據實部成分信號y_r [n]來產生估測虛部成分信號y_i ’[n]，其中估測虛部成分信號y_i ’[n]係為該複數信號之虛部成分信號的估計值，且已延遲實部成分信 號y_r ’[n]與估測虛部成分信號y_i ’[n]係構成之第一複數信號y’[n]。相位誤差校正器150包含查詢表(look－up table)160以及複數乘法器170，其中查詢表160係用來根據相位誤差資訊Phase’[n]以提供一正弦值sin△θ與一餘弦值cos△θ，而複數乘法器170則耦接於查詢表160，利用正弦值sin△θ與餘弦值cos△θ來調整已延遲實部成分信號y_r ’[n]與估測虛部成分信號y_i ’[n]所對應之複數相位以產生輸出實部成份信號x_r ’[n]以及輸出虛部成份信號x_i ’[n]，且輸出實部成份信號x_r ’[n]與輸出虛部成份信號x_i ’[n]係構成輸出複數信號x’[n]。

請注意，上述之該複數資料信號係可為一殘邊帶(vestigial sideband，VSB)信號，而通訊信號接收器100係可為一殘邊帶接收器，但本發明並不侷限於此，亦可為其他種類之信號及其信號接收器。此外，前饋濾波器130係可為一希爾伯特轉換(Hilbert Transform)電路或者其近似者，但此並非本發明之限制條件。

接下來，簡單描述希爾伯特轉換電路的特性以有助於了解本發明所揭露之特徵。以h[n]來表示時間域的希爾伯特轉換電路、以H(f)來表示希爾伯特轉換電路h[n]的頻率響應，則理想的希爾伯特轉換電路h[n]之特性為：經過兩次希爾伯特轉換等於把輸入信號乘以(－1)，以下列式子來表示之：H(f)² ＝(j)² ＝－1 (1)

因此，上述之估測虛部成分信號y_i ’[n]以及已延遲實部成分信號y_r ’[n]與估測虛部成分信號y_i ’[n]所構成之第一複數信號y’[n]可分別以下列式子來表示之：y_i ’[n]＝conv(y_r [n],h[n]) (2) y’[n]＝y_r ’[n]＋j＊conv(y_r [n],h[n]) (3)

由於輸出實部成分信號x_r ’[n]與輸出虛部成分信號x_i ’[n]所構成之輸出複數信號x’[n]係為第一複數信號y’[n]轉一個角度△θ之後的結果，可以下列式子來表示之： x’[n]＝y’[n]＊(cos△θ＋j＊sin△θ)＝x_r ’[n]＋j＊x_i ’[n] (4)

將式子(3)的第一複數信號y’[n]帶入式子(4)中，可以得到輸出實部成分信號x_r ’[n]與輸出虛部成分信號x_i ’[n]，如下：x_r ’[n]＝y_r [n]＊cos△θ－conv(y_r [n],h[n])＊sin△θ (5) x_i ’[n]＝y_r [n]＊sin△θ＋conv(y_r [n],h[n])＊cos△θ (6)

由於希爾伯特轉換電路h[n]的特性，可以由輸出實部成分信號 x_r ’[n]來還原輸出虛部成分信號x_i ’[n]，如下：conv(x_r ’[n],h[n])＝conv(y_r [n],h[n])＊cos△θ＋y_r [n]＊sin△θ＝x_i ’[n] (7)

由上可知，可以透過希爾伯特轉換電路h[n]來根據實部成分信號y_r [n]產生估測虛部成分信號y_i ’[n]，且經過相位誤差校正器150之後的輸出實部成分信號x_r ’[n]與輸出虛部成分信號x_i ’[n]也同樣可依據此特性來互相轉換。

由第1圖可得知，前饋濾波器130的接頭係數f[k]係依據相位誤差資訊Phase’[n]來做調整，不再是預定值，如此一來，經過前饋濾波器130所產生的估測虛部成分信號y_i ’[n]效果較傳統做法來的佳。於本實施例中，前饋濾波器130的接頭係數f[k]係依據相位誤差資訊Phase’[n]來做調整，但此並非本發明之限制條件。於其他的實施例中，亦可同時參考其他的控制資訊CI來調整前饋濾波器130的接頭係數f[k]，例如該複數資料信號的接收訊號品質(signal quality)資訊或頻道鎖定狀態(lock status)資訊等。熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明之精神下，用來調整前饋濾波器130的接頭係數f[k]的控制資訊CI之各種變化皆是可行的。

請再注意，以上所述之實施例僅用來作為本發明的範例說明， 並非本發明的限制條件。請參考第2圖，第2圖為本發明可估測一複數資料信號的虛部成份之通訊信號接收器200之第二實施例的示意圖。第2圖的通訊信號接收器200係與第1圖所示之通訊信號接收器100類似，兩者不同之處在於通訊信號接收器200另包含反饋濾波器230、第二係數調整電路240以及運算單元250。係數調整電路240係耦接於反饋濾波器230，用來接收相位誤差資訊Phase’[n]，並依據相位誤差資訊Phase’[n]來調整反饋濾波器230之接頭係數b[k]。而反饋濾波器則係用來接收特定信號a[n]，並利用反饋濾波器230之接頭係數b[k]以根據特定信號a[n]來產生濾波後特定信號a’[n]。運算單元250係耦接於前饋濾波器130、反饋濾波器230與相位誤差校正器150，用來依據濾波後特定信號a’[n]來調整輸入至相位誤差校正器150之估測虛部成分信號y_i ’[n]。於本實施例中，運算單元250係以一加減法器來實施之，則前饋濾波器130所產生之估測虛部成分信號y_i ’[n]係經由該加法器而與濾波後特定信號a’[n]相減之後再輸入至相位誤差校正器150。於其他的實施例中，亦可採用其他種類的元件來實施運算單元250，此並非本發明之限制條件。

由第2圖可得知，反饋濾波器230的接頭係數b[k]係依據相位誤差資訊Phase’[n]來做調整，不再是預定值，如此一來，可以進一步改善最後所得到的估測虛部成分信號y_i ’[n]的效果。當然，於其他的實施例中，亦可同時參考其他的控制資訊CI來調整反饋濾波器230的接頭係數b[k]，例如該複數資料信號的接收訊號品質 資訊或頻道鎖定狀態資訊等。更甚之，於另一實施例中，前饋濾波器130的接頭係數f[k]以及反饋濾波器230的接頭係數b[k]亦可同時為預定值，此預定值可根據經驗或參考任何其他資訊而預先設定之，如此將可降低電路的成本及複雜度。此外，上述之特定信號a[n]係可為一訓練序列(training sequence)之估測值，但本發明並不侷限於此，亦可為其他信號。

請參考第3圖，第3圖為本發明估測複數資料信號之虛部成份之方法之一操作範例的流程圖，其包含(但不侷限於)以下的步驟(請注意，假若可獲得實質上相同的結果，則這些步驟並不一定要遵照第3圖所示的執行次序來執行)：步驟302：開始。

步驟304：接收一複數資料信號，該複數資料信號包含有實部成分信號與虛部成分信號。

步驟306：延遲實部成分信號以產生已延遲實部成分信號。

步驟308：依據所接收的一控制資訊來調整一組前饋濾波接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊。

步驟310：利用該組前饋濾波接頭係數以根據實部成分信號來產生估測虛部成分信號。

步驟312：依據相位誤差資訊來調整已延遲實部成分信號以及估測虛部成分信號所對應之複數相位。

關於第3圖所示之各步驟請搭配第1圖所示之各元件，即可了解各元件如何運作，故於此不再贅述。

請參考第4圖，第4圖為本發明估測複數資料信號之虛部成份之方法之另一操作範例的流程圖，其包含(但不侷限於)以下步驟：步驟302：開始。

步驟304：接收一複數資料信號，該複數資料信號包含有實部成分信號與虛部成分信號。

步驟306：延遲實部成分信號以產生已延遲實部成分信號。

步驟308：依據所接收的一控制資訊來調整一組前饋濾波接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊。

步驟310：利用該組前饋濾波接頭係數以根據實部成分信號來產生估測虛部成分信號。

步驟410：依據所接收的控制資訊來調整一組反饋濾波接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊。

步驟412：接收一特定信號，並利用該組反饋濾波接頭係數以根據特定信號產生濾波後特定信號。

步驟414：依據濾波後特定信號來調整估測虛部成分信號。

步驟312：依據相位誤差資訊來調整已延遲實部成分信號以及估測虛部成分信號所對應之複數相位。

第4圖的步驟與第3圖的步驟類似，其係為第5圖之一變化實施例，兩者不同之處在於第4圖的流程另增加了反饋濾波器的操作與功能(亦即步驟410~414)，可以進一步改善最後所得到的估測虛部成分信號y_i ’[n]的效果。關於第4圖所示之各步驟請搭配第2圖所示之各元件，即可了解各元件如何運作，故於此不再贅述。

上述流程之步驟僅為本發明所舉可行的實施例，並非限制本發明的限制條件，且在不違背本發明之精神的情況下，此方法可另包含其他的中間步驟或者可將幾個步驟合併成單一步驟，以做適當之變化。

以上所述的實施例僅用來說明本發明之技術特徵，並非用來侷限本發明之範疇。由上可知，本發明提供一種可估測複數資料信號之虛部成份之通訊信號接收器及相關方法。透過利用相位誤差資訊Phase’[n]來調整前饋濾波器130(例如一希爾伯特轉換電路)的接頭係數f[k]，則接頭係數f[k]不再是預定值，如此一來，可以改善前饋濾波器130所產生之複數信號(例如殘邊帶信號)的估測虛部成分信號y_i ’[n]的效果，尤其在相位誤差很大的時候，本發明所揭露之虛部成分估測機制效果更明顯。再者，可以再額外參考其他的控制資訊CI(例如接收訊號品質資訊或頻道鎖定狀態資訊等)來調整前饋濾波器130的接頭係數f[k]。此外，本發明所揭露之虛部成分估測機制效可以延伸應用於反饋濾波器上，以更進一步改善所得到的估測虛部成分信號y_i ’[n]的效果。

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、200‧‧‧通訊信號接收器

110‧‧‧延遲器

130‧‧‧前饋濾波器

140‧‧‧第一係數調整電路

240‧‧‧第二係數調整電路

150‧‧‧相位誤差校正器

160‧‧‧查詢表

170‧‧‧複數乘法器

y_r [n]‧‧‧實部成分信號

y_r ’[n]‧‧‧已延遲實部成分信號

y_i ’[n]‧‧‧估測虛部成分信號

y’[n]‧‧‧第一複數信號

x_r ’[n]‧‧‧輸出實部成分信號

x_i ’[n]‧‧‧輸出虛部成分信號

x’[n]‧‧‧輸出複數信號

f[k]、b[k]‧‧‧接頭係數

CI‧‧‧控制資訊

Phase’[n]‧‧‧相位誤差資訊

sin△θ‧‧‧正弦值

cos△θ‧‧‧餘弦值

250‧‧‧運算單元

230‧‧‧反饋濾波器

a[n]‧‧‧特定信號

a’[n]‧‧‧濾波後特定信號

302~312、410~414‧‧‧步驟

第1圖為本發明可估測複數資料信號之虛部成份之通訊信號接收器之第一實施例的示意圖。

第2圖為本發明可估測複數資料信號之虛部成份之通訊信號接收器之第二實施例的示意圖。

第3圖為本發明估測複數資料信號之虛部成份之方法之一操作範例的流程圖。

第4圖為本發明估測複數資料信號之虛部成份之方法之另一操作範例的流程圖。

100‧‧‧通訊信號接收器

110‧‧‧延遲器

130‧‧‧前饋濾波器

140‧‧‧第一係數調整電路

150‧‧‧相位誤差校正器

160‧‧‧查詢表

170‧‧‧複數乘法器

y_r [n]‧‧‧實部成分信號

y_r ’[n]‧‧‧已延遲實部成分信號

y_i ’[n]‧‧‧估測虛部成分信號

y’[n]‧‧‧第一複數信號

x_r ’[n]‧‧‧輸出實部成分信號

x_i ’[n]‧‧‧輸出虛部成分信號

x’[n]‧‧‧輸出複數信號

f[k]‧‧‧接頭係數

CI‧‧‧控制資訊

Phase’[n]‧‧‧相位誤差資訊

sin△θ‧‧‧正弦值

cos△θ‧‧‧餘弦值

Claims (27)

1. 一種通訊信號接收器，可估測一複數資料信號的虛部成份，包含：一前饋濾波器，用以接收該複數資料信號的實部成分，該前饋濾波器係利用該前饋濾波器之接頭係數以根據該複數資料信號的實部成分來產生一估測虛部成分信號；一第一係數調整電路，耦接於該前饋濾波器，依據一控制資訊來調整該前饋濾波器之接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊，該相位誤差資訊隨著該複數資料信號經由該第一係數調整電路調整前或調整後的相位而改變；一延遲器，用以延遲該複數資料信號的實部成分以產生一已延遲實部成分信號；以及一相位誤差校正器，耦接於該延遲器與該前饋濾波模組，用來依據該相位誤差資訊來調整該已延遲實部成分信號與該估測虛部成分信號所對應之一複數相位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊信號接收器，其中該複數資料信號係為一殘邊帶信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊信號接收器，其中該控制資訊另包含對應該複數資料信號之一接收訊號品質資訊或一頻道鎖定狀態資訊的至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊信號接收器，其中該相位誤差校正器係包含：一查詢表，根據該相位誤差資訊來提供一正弦值與一餘弦值；以及一複數乘法器，利用該正弦值與餘弦值來調整該已延遲實部成分信號與該估測虛部成分信號所對應之該複數相位。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊信號接收器，其另包含：一反饋濾波器，用來接收一特定信號，該反饋濾波器係利用該反饋濾波器之接頭係數以根據該特定信號來產生一濾波後特定信號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之通訊信號接收器，其另包含：一第二係數調整電路，耦接於該反饋濾波器，依據該控制資訊來調整該反饋濾波器之接頭係數。
7. 如申請專利範圍第5項所述之通訊信號接收器，其中該反饋濾波器之接頭係數為一預定值。
8. 如申請專利範圍第5項所述之通訊信號接收器，其另包含：一運算單元，耦接於該前饋濾波器以及該反饋濾波器，依據該濾波後特定信號來調整該估測虛部成分信號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之通訊信號接收器，其中該運算單元係為一加減法器。
10. 如申請專利範圍第5項所述之通訊信號接收器，其中該特定信號係為一訓練序列之估測值。
11. 如申請專利範圍第1項所述之通訊信號接收器，其中該前饋濾波器係為一希爾伯特轉換電路。
12. 一種估測一複數資料信號的虛部成份之方法，包含：依據一組前饋濾波接頭係數以及該複數資料信號的實部成分來產生一估測虛部成分信號；依據所接收的一控制資訊來調整該組前饋濾波接頭係數，其中該控制資訊包含至少一相位誤差資訊，該相位誤差資訊隨著該複數資料信號經由該係數調整電路調整前或調整後的相位而改變；延遲該複數資料信號的實部成分以產生一已延遲實部成分信號；以及依據該相位誤差資訊來調整該已延遲實部成分信號與該估測虛部成分信號所對應之一複數相位。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該複數資料信號係為一殘邊帶信號。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該控制資訊另包含對應該複數資料信號之一接收訊號品質資訊或一頻道鎖定狀態資訊的至少其中之一。
15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中依據該相位誤差資訊來調整該已延遲實部成分信號與該估測虛部成分信號所對應之該複數相位之步驟包含：根據該相位誤差資訊來提供一正弦值與一餘弦值；以及利用該正弦值與餘弦值來調整該已延遲實部成分信號與該估測虛部成分信號所對應之該複數相位。
16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其另包含：利用一組反饋濾波接頭係數，依據一特定信號產生一濾波後特定信號。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其另包含：依據該控制資訊來調整該組反饋濾波接頭係數。
18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該組反饋濾波接頭係數為一預定值。
19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其另包含：依據該濾波後特定信號來調整該估測虛部成分信號。
20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中依據該濾波後特定信號來調整該估測虛部成分信號之步驟係包含：與該濾波後特定信號相減之後，再產生該估測虛部成分信號。
21. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該特定信號係為一訓練序列之估測值。
22. 一種通訊信號接收器，可估測一複數資料信號的虛部成份，包含：一前饋濾波器，用以接收該複數資料信號的實部成分，該前饋濾波器係利用該前饋濾波器之接頭係數以根據該複數資料信號的實部成分來產生一估測虛部成分信號；一反饋濾波器，用來接收一特定信號，該反饋濾波器係利用該反饋濾波器之接頭係數以根據該特定信號產生一濾波後特定信號；一運算單元，耦接於該前饋濾波器與該反饋濾波器，依據該濾波後特定信號來調整該估測虛部成分信號以產生一調整後估測虛部成分信號；一延遲器，用以延遲該複數資料信號的實部成分以產生一已延遲實部成分信號；一相位誤差校正器，耦接於該延遲器與該運算單元，用來依據一相位誤差資訊來調整該已延遲實部成分信號與該調整後 估測虛部成分信號所對應之一複數相位，其中該相位誤差資訊隨著該複數資料信號的相位而改變；其中，該前饋濾波器之接頭係數以及該反饋濾波器之接頭係數皆依據該相位誤差資訊來進行調整。
23. 如申請專利範圍第22項所述之通訊信號接收器，其中該複數資料信號係為一殘邊帶信號。
24. 如申請專利範圍第22項所述之通訊信號接收器，其中該相位誤差校正器包含：一複數乘法器，利用一正弦值與一餘弦值來調整該已延遲實部成分信號與該調整後估測虛部成分信號所對應之該複數相位。
25. 如申請專利範圍第22項所述之通訊信號接收器，其中該運算單元係為一加減法器。
26. 如申請專利範圍第22項所述之通訊信號接收器，其中該特定信號係為一訓練序列之估測值。
27. 如申請專利範圍第22項所述之通訊信號接收器，其中該前饋濾波器係為一希爾伯特轉換電路。