系统信噪比的计算方法及其解码装置与流程

本发明涉及一种系统信噪比(Signal-to-noise Ratio，SNR或S/N)的计算方法及其解码装置，且特别是一种能藉由导频(Pilots)信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数，来有效地计算出系统信噪比结果的方法及其装置。

背景技术：

信噪比是指在通信系统的解码端的一种测量值，其定义为已知信号功率强度(Power of Signal)与噪声功率强度(Power of Noise)的比率，且通常以分贝(dB)表示。因此，解码端常会以信噪比来作为判断传输信道质量好坏的依据，其中在现有的技术当中，大多则是采用已知的导频信号所估测出的信噪比结果，来作为整个通信系统的信噪比结果。

然而，由于导频信号的大量存在，将会同时地降低了通信系统的传输效率。因此，近年来为了适应不同的传输需求，通信系统可自适应性地动态调整发送信号中的导频信号的数目与分布模式，以藉此提高通信系统的使用效率。有鉴于此，当在通道环境发生变化且大大地减少导频信号的总数目的情况下，将会使得现有信噪比的计算结果更为不精确。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种系统信噪比的计算方法，适用于传输系统的解码装置中。所述计算方法的步骤如下。接收一帧序列，并且基于帧序列中 的至少一当前符码的多个导频信号，来估测出对应于当前符码的导频信噪比结果。获得关联于这些导频信号的幅度增益系数，以及关联于此帧序列的导频信号个数与数据信号个数。基于导频信噪比结果、导频信号个数以及数据信号个数，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

本发明实施例另提供一种用以计算出传输系统中的系统信噪比结果的解码装置。所述解码装置包括接收与估测模块以及运算处理模块。接收与估测模块用以接收一帧序列，并且基于帧序列中的至少一当前符码的多个导频信号，来估测出对应于当前符码的导频信噪比结果。运算处理模块用以获得关联于这些导频信号的幅度增益系数，以及关联于此帧序列的导频信号个数与数据信号个数，并且基于导频信噪比结果、导频信号个数以及数据信号个数，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

综上所述，本发明实施例所提供的系统信噪比的计算方法及其解码装置，不采用现有技术所估测出的导频信噪比结果作为系统的信噪比结果，藉此以避免因导频信号个数过少所引起的计算难题，并且采用了曲线拟合运算的方式去实现解决计算偏差的问题，将可使得系统信噪比的计算结果更为精确，进而相对地提升信道响应的估计性能。

为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的系统信噪比的计算方法的流程示意图。

图2是本发明实施例所提供的DVB-T2系统的帧序列之架构示意图。

图3是本发明另一实施例所提供的系统信噪比的计算方法之流程示意图。

图4是本发明实施例所提供的解码装置之功能方块图。

图5是本发明另一实施例所提供的解码装置之功能方块图。

[图的符号简单说明]：

S101～S105：流程步骤

具体实施方式

在下文中，将藉由图式说明本发明之各种实施例来详细描述本发明。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述之例示性实施例。此外，在图式中相同参考数字可用以表示类似的元件。

具体来说，本发明实施例所提供的系统信噪比的计算方法，可以适用于任何传输系统的解码装置中。举例来说，所述传输系统可以为第二代地面数字视频广播(Digital Video Broadcasting–Second Generation Terrestrial，DVB-T2)系统，但本发明并不以此为限制。

请参阅图1，图1是本发明实施例所提供的系统信噪比的计算方法之流程示意图。首先，在步骤S101，接收一帧(Frame)序列，并且基于帧序列中的至少一当前符码(Symbol)的多个导频信号，来估测出对应于当前符码的导频信噪比结果。其次，在步骤S103，获得关联于这些导频信号的幅度增益系数，以及关联于帧序列的导频信号个数与数据信号个数。最后，在步骤S105，基于导频信噪比结果、导频信号个数以及数据信号个数，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

以下为了方便说明，将同样地采用DVB-T2系统中的解码装置进行上述计算方法的例子来说明，但本发明并不限定于此。请参阅图2，图2是本发明实施例所提供的DVB-T2系统的帧序列之架构示意图。由此可知， 依照规格制定标准来说，DVB-T2系统中的每一帧序列是由一个P1符码、一个或者多个P2符码以及多个数据(Data)符码所组成。其中，P1符码的大小固定为2048个载波点(Carrier)，且仅标示于每一帧序列的开头以用于进行同步及帧的侦测。接着，P2符码内则包含有第一层(L1)资料内容，而L1资料内容主要是用来提供解码装置以进行解码(Decode)各数据符码时所需的相关参数信息，例如各导频信号的分布模式(Patterns)、保护区间(Guard Interval，GI)比例、调制(Modulation)方式以及码率等等。最后，才是实际有效承载(Actual Payload)数据的多个数据符码。

值得注意的是，在P2符码中仅存在有一种类型(Type)的P2导频信号，而在数据符码中则存在有多种不同类型的导频信号，例如边缘(Edge)导频信号、连续(Continual)导频信号、离散(Scattered)导频信号或帧结束(Frame-closing)导频信号。其中，因应不同的传输需求，离散导频信号又可区分为多种不同的分布模式来供选择使用，例如密集度较高或较低的分布模式。

因此，根据以上内容的教示，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，若在离散导频信号为高密集度的情况下，意味着有较多的导频信号分布在各数据符码当中，故使用现有技术所估测出的信噪比结果能够更为精确。同理可知，若在离散导频信号为低密集度的情况下，意味着有较少的导频信号分布在各数据符码当中，故使用现有技术所估测出的信噪比结果则较为不精确，且进而亦相对地导致信道响应的估计性能严重下降。如此一来，上述两难的困境决定了现有技术的优劣特性。

有鉴于此，本发明实施例的系统信噪比的计算方法主要精神之一在于，修正现有只利用导频信号所估测出的导频信噪比结果作为系统的信噪比结果，藉此以缓解因导频信号个数过少所引起的计算难题，并改善过去系统整体信噪比估计结果不准确的问题。另外，由于各类型导频信号为本技术领域中具有通常知识者所已知，因此有关于各类型导频信号的细节内容于此就不再多加赘述。

值得一提的是，一般情况下解码装置所接收到的帧序列，还需要经过FFT及信道估计(Channel Estimation)等处理后，才会开始来进行信噪比的计算，因此在本发明实施例的系统信噪比的计算方法中，解码装置所接收到的帧序列，是已经由FFT及信道估计等处理之后的帧序列。然本发明并不限制所接收到的帧序列在经过FFT及信道估计等处理的详细实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。

进一步来说，再同时参阅图1，因此当解码装置接收到所述的帧序列时，解码装置会是利用此帧序列中的至少一当前符码的多个已知的导频信号，来估测出对应于当前符码的导频信噪比结果。另外，如同前面内容所述，由于P1符码用于进行同步及帧的侦测，并且P2符码仅存在有一种类型的P2导频信号，因此在步骤S101中，解码装置所采用的当前符码则可为此帧序列中的多个数据符码(例如，图2中的Data_1～Data_L)的至少其中之一。

另外一方面，由于帧结束导频信号仅存在于此帧序列中的最后一个数据符码(例如，图2中的Data_L)内，并且在各数据符码中的两边缘的导频信号(亦即，边缘导频信号)，会因频域滤波器的边缘效应，而容易导致信道响应的估计性能下降，因此在步骤S101中，解码装置所采用的当前符码更可进一步地限定为，此帧序列中的除了最后一个数据符码的多个数据符码(即，图2中的Data_1～Data_L-1)的至少其中之一，并且所依赖进行运算的导频信号则为相对应的当前符码中的多个离散导频信号或多个连续导频信号。对此，在步骤S101中进行运算以获得对应于当前符码的导频信噪比结果的方程式即可表示为如下。

方程式(1)

其中，SNR_p为对应于当前符码的导频信噪比结果，X为已知的导频信号值，Y为解码装置所接收到的导频信号值，且H为关联于此导频信号的 信道响应参数。值得注意的是，本发明并不限制取得上述X、Y及H的详细实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。另外，由于方程式(1)为本技术领域中具有通常知识者所已知，因此有关于方程式(1)的细部内容于此就不再多加赘述。

接着，如同前面内容所述，由于P2符码内提供有关于每一数据符码的各导频信号的类型及其分布模式，因此在步骤S103中，解码装置可透过现有的技术，从P2符码内获取得到关联于此帧序列中的导频信号个数与数据信号个数。举例来说，若在此帧序列中的信号总个数为Nf，且解码装置藉由P2符码而得知此帧序列中的导频信号个数为Np的情况下，则意味着此帧序列中的数据信号个数可表示为Nd＝Nf-Np。然而，上述仅是获取得到导频信号个数与数据信号个数的其中一种详细实现方式，其并非用以限制本发明。

另外一方面，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，离散导频信号会因为不同的分布模式，而具有不同的幅度增益系数。同理，连续导频信号则会因为不同的FFT大小，而具有不同的幅度增益系数。因此，在步骤S103中，解码装置亦可获取得到关联于在步骤S101时所用于进行运算的这些导频信号的幅度增益系数。总而言之，本发明并不限制步骤S103的具体实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。对此，透过现有的习知技艺，所谓的幅度增益系数则可如下表示。

方程式(2)

其中，Ap为幅度增益系数，且SNR_d则为对应于当前符码的数据信噪比结果。换句话说，在步骤S103中，解码装置还可获取得到对应于当前符码的数据信噪比结果，其中数据信噪比结果为对应于当前符码的导频信 噪比结果与幅度增益系数之平方相除的结果。因此方程式(2)将可进一步地简化成如下表示。

SNR_d＝SNR_p/Ap² 方程式(3)

如同前面内容所述，由于在步骤S101中所获得的仅为对应于当前符码(例如，图2中的数据符码Data_i，其中i为1至L-1的其中之一)的导频信噪比结果，而非对应于整个传输系统(例如，图2中的数据符码Data_1～Data_L)的系统信噪比结果。因此，在步骤S105中，解码装置会进一步地基于导频信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数，以计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

为了更进一步说明关于步骤S105的实现细节，本发明进一步提供其步骤S105的一种实施方式。举例来说，在步骤S105中，解码装置可利用导频信噪比结果、数据信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数进行统计运算，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。对此，在步骤S105中进行统计运算以获得对应于传输系统的系统信噪比结果的方程式即可表示为如下。

方程式(4)

其中，SNR为对应于传输系统的系统信噪比结果，Nd为关联于此帧序列的数据信号个数，且Np为关联于此帧序列的导频信号个数。有鉴于此，上述步骤S105的精神在于，一并地考虑了数据信号与导频信号的各自信噪比结果，并且将两结果加以平均化后作为系统信噪比结果。总而言之，上述采用的实施方式在此仅是用以举例，其并非用以限制本发明。

因此，本发明更进一步地提供其步骤S105的另一种实施方式。举例来说，藉由方程式(3)可以发现，使得解码装置所计算出的系统信噪比结果应可进一步地同样表示为如下。

方程式(5)

换句话说，在步骤S105中，解码装置可利用导频信噪比结果来与幅度增益系数、导频信号个数及数据信号个数进行乘法运算，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。对此，在步骤S105中进行乘法运算以获得对应于传输系统的系统信噪比结果的方程式应可进一步地简化表示为如下。

方程式(6)

有鉴于此，本发明实施例的系统信噪比的计算方法，不采用现有技术所估测出的导频信噪比结果作为系统的信噪比结果，而是进一步地再采用导频信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数，来有效地计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

另外一方面，请参阅图3，图3是本发明另一实施例所提供的系统信噪比的计算方法之流程示意图。图3中部分与图2相同的流程步骤以相同的图号标示，因此在此不再详述其细节。相较于图2的系统信噪比的计算方法，图3的系统信噪比的计算方法更可包括步骤S107及步骤S109。然而，下述仅是系统信噪比的计算方法的其中一种详细实现方式，其并非用以限制本发明。

进一步来说，在步骤S107中，解码装置可利用滤波器来对系统信噪比结果进行滤波运算，以获得滤波后的系统信噪比结果。值得注意的是， 所述滤波器可以为平均滤波器、IIR滤波器或PID滤波器等等。总而言之，本发明并不限制滤波器及其滤波运算的详细实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。有鉴于此，上述步骤S107的精神在于，为了提高估计通道响应的抗噪能力，故加入滤波器功能来滤除掉噪声。因此，根据以上内容之教示，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，上述步骤S107可以是选择性地执行于图3的系统信噪比的计算方法中。

另外，在步骤S109中，解码装置还可对系统信噪比结果进行曲线拟合运算，以藉此获得修正后的系统信噪比结果。具体来说，由于解码装置所计算出的信噪比结果可能会因为部份因素的影响(例如，同步误差或方程式(1)中的通道响应参数H不够精确等等)而导致偏差。因此，在实际上，本发明实施例可再透过与理论值间的偏差来进行曲线拟合，以藉此修正所计算出的系统信噪比结果。其中，上述的曲线拟合进一步地可采用多项式的数学模型来进行，但本发明并不以此为限制。举例来说，本发明实施例可透过MATLAB软件所提供的基本曲线拟合工具(例如，cftool)，来以ployfit函数进行多项式的曲线拟合(Polynomial Fitting)。总而言之，上述采用的实施方式在此仅是用以举例，其并非用以限制本发明。

因此，根据以上内容之教示，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，上述步骤S109的精神之一在于，可利用软件来实现曲线拟合的修正，以藉此增加本发明实施例的灵活特性。

为了更进一步说明关于系统信噪比的计算方法的运作流程，本发明进一步提供其计算方法的一种实施方式。请参阅图4，图4是本发明实施例所提供的解码装置的功能方块图。然而，下述的解码装置4仅是上述方法的其中一种实现方式，其并非用以限制本发明。

所述的解码装置4用以计算出传输系统中的系统信噪比结果。所述的解码装置4可包括接收与估测模块41以及运算处理模块43。其中，上述 各组件可以是透过纯硬件电路来实现，或者是透过硬件电路搭配固件或软件来实现，总而言之，本发明并不限制解码装置4的具体实现方式。另外，接收与估测模块41及运算处理模块43可以是整合或是分开设置，且本发明亦不以此为限制。

进一步来说，接收与估测模块41用以接收一帧序列，并且基于帧序列中的至少一当前符码的多个导频信号，来估测出对应于当前符码的导频信噪比结果。

然而，如同前面内容所述，一般情况下解码装置所接收到的帧序列，还需要经过FFT及信道估计等处理后，才会开始来进行信噪比的计算，因此，在本发明实施例的解码装置4中，接收与估测模块41所接收到的帧序列，是已经由FFT及信道估计等处理之后的帧序列。然本发明并不限制所接收到的帧序列在经过FFT及信道估计等处理的详细实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。

运算处理模块43则用以获得关联于这些导频信号的幅度增益系数，以及关联于帧序列的导频信号个数与数据信号个数，并且基于导频信噪比结果、导频信号个数以及数据信号个数，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

具体来说，所述的传输系统可以为第二代地面数字视频广播系统，但本发明并不以此为限制。另外，本例所述的解码装置4可执行图1所示的系统信噪比的计算方法，因此请一并参阅图1与图2以利理解，故于此不再详述其细节。

进一步来说，运算处理模块43进一步获得对应于当前符码的数据信噪比结果，其中数据信噪比结果为导频信噪比结果与幅度增益系数之平方相除的结果，如方程式(3)所示。因此，运算处理模块43可利用导频信噪 比结果、数据信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数进行统计运算，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果，如方程式(4)所示。

另外一方面，运算处理模块43也可直接利用导频信噪比结果来与幅度增益系数、导频信号个数及数据信号个数进行乘法运算，以藉此计算出对应于传输系统的系统信噪比结果，如方程式(6)所示。

有鉴于此，本发明实施例的解码装置，不采用接收与估测模块41所估测出的导频信噪比结果作为系统的信噪比结果，而是进一步地再采用运算处理模块43以透过导频信噪比结果、导频信号个数及数据信号个数，来有效地计算出对应于传输系统的系统信噪比结果。

另外一方面，请参阅图5，图5是本发明另一实施例所提供的解码装置的功能方块图。图5中部分与图4相同的组件以相同的图号标示，因此在此不再详述其细节。与图4的解码装置4相比，图5的解码装置4’还可包括滤波器模块45及运算修正模块47。然而，下述亦仅是解码装置4’的其中一种详细实现方式，其并非用以限制本发明。另外，本例所述的解码装置4’可执行图3所示的系统信噪比的计算方法，因此请一并参阅图3以利理解，故于此不再详述其细节。

进一步来说，滤波器模块45用以对系统信噪比结果进行滤波运算，以获得滤波后的系统信噪比结果。其中，所述滤波器可以为平均滤波器、IIR滤波器或PID滤波器等等，本发明并不限制滤波器及其滤波运算的详细实现方式，本技术领域中具有通常知识者可依据实际需求或应用来进行设计。有鉴于此，上述滤波器模块45的精神在于，为了提高估计通道响应的抗噪能力，故加入滤波器功能来滤除掉噪声。因此，根据以上内容之教示，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，上述滤波器模块45可以是选择性地设置于解码装置4’中。

另外，运算修正模块47用以对系统信噪比结果进行曲线拟合运算，以藉此获得修正后的系统信噪比结果。其中，上述的曲线拟合进一步地可采用多项式的数学模型来进行，但本发明并不以此为限制。举例来说，运算修正模块47可透过MATLAB软件所提供的基本曲线拟合工具命令(例如，cftool)，来以ployfit函数进行多项式的曲线拟合(Polynomial Fitting)。总而言之，上述采用的实施方式在此仅是用以举例，其并非用以限制本发明。因此，根据以上内容之教示，本技术领域中具有通常知识者应可理解到，上述运算修正模块47可进一步地以软件来实现，以藉此增加本发明实施例的灵活特性。

综上所述，本发明实施例所提供的系统信噪比的计算方法及其解码装置，改善了现有技术所估测出的导频信噪比结果作为系统的信噪比结果所产生的不准确，藉此以避免因导频信号个数过少所引起的计算难题，并且采用了曲线拟合运算的方式去实现解决计算偏差的问题，将可使得系统信噪比的计算结果更为精确，进而相对地提升信道响应的估计性能。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之权利要求保护范围。

【符号说明】

S101～S109：流程步骤

Frame_1～Frame_N：帧序列

P1：P1符码

P2_1～P2_NP2：P2符码

Data_1～Data_L：数据符码

4、4’：解码装置

41：接收与估测模块

43：运算处理模块

45：滤波器模块

47：运算修正模块