專利名稱：軟決策式自適性維特比等化方法及相關裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種接收裝置與信號等化方法，特別涉及一種可自適性等化接收信號的接收裝置與方法。
背景技術：
現(xiàn)今被廣泛使用的全球移動通信系統(tǒng)(Global System for MobileCommunications，GSM)，其所使用的高斯最小鍵控(Gaussian Minimum ShiftKeying，GMSK)調(diào)制通常伴隨著嚴重的符號間干擾(inter-symbolinterference)，為了克服上述符號間干擾的問題，多會在接收機前端使用維特比均衡器(Viterbi equalizer)進行信道預測(channel estimation)以降低符號間干擾的程度。當接收機中的維特比均衡器利用接收封包中的訓練序列(training sequence)來預測信道響應的同時，接收機也可以利用信道預測的結果來推測外界的多路徑衰減(multi-path fading)情形，并降低多路徑衰減對接收機造成的影響。
請參閱圖1，圖1是為已知維特比均衡器10的功能方塊示意圖。維特比均衡器10包含有一信道預測單元12、一匹配濾波器14以及一維特比檢測器16(Viterbi detector)。信道預測單元12是利用已知訓練序列預測出多個信道響應值h0、...、hi，其中i為正整數(shù)。匹配濾波器14則可利用上述信道響應值h0、...、hi對輸入信號中多個原始符號Xk進行運算來產(chǎn)生等化符號Zk，下列方程式可用來說明匹配濾波器14的運作方式Zk=Σl=0nXk-l.hl]]>方程式(一)接著，匹配濾波器14將等化符號Zk輸入維特比檢測器16，而維特比檢測器16便依據(jù)信道響應值h0、...、hi與已知最大相似路徑(Maximum LikelihoodSequence Estimation，MLSE)的原理來運算出維特比檢測數(shù)值(hard-decision)a。
請參閱圖2，圖2是為一已知GSM數(shù)據(jù)流(burst)50的示意圖。如圖2所示，GSM數(shù)據(jù)流50包含有多個數(shù)據(jù)區(qū)塊D1、D2、中置符號(mid-amble)M、末端位(tail)T1、T2以及用來避免符號相互干擾的防護區(qū)間(guardinterval)GI1、GI2。明顯地，GSM數(shù)據(jù)流50中，兩防護區(qū)間GI1、GI2之間的數(shù)據(jù)具有左右對稱的特性，亦即，分隔線52可用來將中置符號M平分為二而使分隔線52兩側的數(shù)據(jù)格式相互對稱。數(shù)據(jù)區(qū)塊D1、D2分別具有58個符號，如圖2所示，數(shù)據(jù)區(qū)塊D1包含有符號D0’-D57’，而數(shù)據(jù)區(qū)塊D2則包含有符號D0-D57。中置符號M(亦即上述的訓練序列)具有26個符號，其主要功能是用來預測對應此一數(shù)據(jù)流的信道響應，如圖2所示，分隔線52左側是為符號M0’-M12’，而分隔線52右側是為符號M0-M12。當利用圖1所示的維特比均衡器10來處理圖2所示的GSM數(shù)據(jù)流50時，首先會利用中置符號M(亦即符號M0’-M12’與M0-M12)進行信道預測以求得多個響應值h0、...、hi。接著，接收機會順向(亦即圖中箭頭56的方向)傳送數(shù)據(jù)區(qū)塊D2進入維特比均衡器10，然后，依據(jù)固定的信道響應值h0、...、hi來等化數(shù)據(jù)區(qū)塊D2中的符號D0-D57，然后進行維特比檢測以產(chǎn)生相對應的維特比檢測數(shù)值；同理，接收機亦會逆向(亦即圖中箭頭54的方向)傳送數(shù)據(jù)區(qū)塊D1進入維特比均衡器10，同樣依據(jù)固定的信道響應值h0、...、hi來等化數(shù)據(jù)區(qū)塊D1中的符號D0’-D57’，然后進行維特比檢測以產(chǎn)生相對應的維特比檢測數(shù)值。
然而，由于施加于接收機的多路徑衰減會隨著接收機的快速移動而產(chǎn)生劇烈變動，如果使用上述固定的信道響應值h0、...、hi來處理圖2所示的GSM數(shù)據(jù)流50，此時緊鄰中置符號M的符號雖然可以還原成為正確的維特比檢測數(shù)值，但距離訓練序列(亦即中置符號M)較遠的符號就很可能發(fā)生誤判的情形而影響接收機的信號接收品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的之一是在于提供一種自適性維特比均衡器及其運作方法，其是動態(tài)地調(diào)整信道預測值來實時反映多路徑衰減的變動，以解決上述問題。
依據(jù)本發(fā)明，揭露一種接收裝置。該接收裝置包含有一匹配濾波器，用來使用多個信道響應值等化一接收信號中多個原始符號以產(chǎn)生相對應的多個等化符號；一維特比檢測器，電連接于該匹配濾波器，用來依據(jù)該多個等化符號產(chǎn)生對應至少一特定原始符號的軟決策數(shù)值以及對應該多個原始符號的多個維特比檢測數(shù)值；以及一自適性信道預測電路，電連接至該維特比檢測器以及該匹配濾波器，用以依據(jù)該多個維特比檢測數(shù)值與該多個信道響應值來計算一再制符號，并依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該多個信道響應值中一信道響應值。
此外，依據(jù)本發(fā)明，其另揭露一種應用于一接收裝置的等化方法。該等化方法包含有(a)使用多個信道響應值等化一接收信號中多個原始符號以產(chǎn)生相對應的多個等化符號；(b)依據(jù)該多個等化符號產(chǎn)生對應至少一特定原始符號的軟決策(soft decision)數(shù)值以及對應該多個原始符號的多個維特比檢測數(shù)值；以及(c)依據(jù)該多個維特比檢測數(shù)值與該多個信道響應值來計算一再制符號(reproduced symbol)，并依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該多個信道響應值中一信道響應值。
因此，本發(fā)明的自適性維特比均衡器是利用一自適性信道預測電路來隨著輸入的數(shù)據(jù)符號動態(tài)地校正信道預測值，如此一來可大幅提升后續(xù)維特比檢測器的檢測正確機率，以進一步地改善已知接收機的信號接收品質(zhì)。


圖1為已知維特比均衡器的功能方塊示意圖。
圖2為一已知GSM數(shù)據(jù)流的示意圖。
圖3為本發(fā)明自適性維特比均衡器的一實施例的功能方塊示意圖。
附圖符號說明

具體實施方式
請參閱圖3，圖3是為本發(fā)明自適性維特比均衡器60的一實施例的功能方塊示意圖。自適性維特比均衡器60可應用于一全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)，其包含有一自適性信道預測電路62、一匹配濾波器64、一維特比檢測器66以及一初始信道預測單元68。此外，自適性信道預測電路62中設置有一延遲單元74、一誤差運算單元76、一信道響應值調(diào)整單元78以及一機率運算單元82。初始信道預測單元68是用來依據(jù)封包中的訓練序列產(chǎn)生多個(例如四個)信道響應值的初始值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3。匹配濾波器64則依據(jù)信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3來等化一接收信號X(接收信號X是由多個原始符號X0、X1...、Xi所組成)，以產(chǎn)生相對應的等化符號Z0、Z2...、Zi，此外，維特比檢測器66亦依據(jù)信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3對輸入信號(亦即等化符號Z0、Z2...、Zi)進行已知維特比檢測以產(chǎn)生一維特比檢測數(shù)值(hard-decision value)a以及一軟決策數(shù)值Δ，其中軟決策數(shù)值Δ是用來表示維特比檢測數(shù)值a的可信度。
請注意，匹配濾波器64與維特比檢測器66所使用的信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3并不限于信道響應值的初始值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，本實施例中，信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3會動態(tài)地進行校正。自適性信道預測電路22是用來依據(jù)維特比檢測數(shù)值a、軟決策數(shù)值Δ以及接收信號X來校正信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3，使得信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3可隨著接收信號X以及由接收信號X所產(chǎn)生的維特比檢測數(shù)值a與軟決策數(shù)值Δ來不斷產(chǎn)生新的信道響應值hk+1，0、hk+1，1、hk+1，2、hk+1，3來更新原本的信道響應值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3，其詳細的運作方式將在下文中進一步地詳述。
請同時參閱圖2與圖3，本實施例是依據(jù)分隔線52將接收封包的中置符號M一分為二，再依據(jù)箭頭54、56的指示方向分別處理分隔線52左側多個原始符號以及分隔線52右側的多個原始符號。因此，本實施例中，自適性維特比均衡器60會依據(jù)箭頭56的指示方向依序處理輸入的原始符號M0、M1、...M12、D0、D1、...、D57。同理，分隔線52以左的多個原始符號M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...、D57’亦依據(jù)箭頭54的指示方向依序輸入自適性維特比均衡器60以進行處理。由于分隔線52兩側的多個原始符號的處理機制相同，所以，在不影響本發(fā)明的技術揭露下，以下僅以分隔線52右側的多個原始符號M0、M1、...M12、D0、D1、...D57來詳細說明自適性維特比均衡器60的運作。
請繼續(xù)參閱圖3，本實施例中，初始信道預測單元68是依據(jù)圖2所示的中置符號M所提供的訓練序列來產(chǎn)生四個初始信道響應值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，舉例來說，初始信道預測單元68可使用中置符號M左側13個符號M0、M1...M12以產(chǎn)生四個初始信道響應值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，并且將初始信道響應值h0，1、...h0，4經(jīng)由信道響應值調(diào)整單元78傳送到匹配濾波器64以及軟決策式維特比檢測器66，以使匹配濾波器64可以利用信道響應值h0，0...、h0，3來等化多個符號M0、M1...、M12，并產(chǎn)生相對應的多個等化符號Z0、Z1...、Z12。接著，軟決策式維特比檢測器66同樣依據(jù)信道響應值h0，0...、h0，3檢測等化符號Z0、Z1...Z12，以產(chǎn)生相對應的維特比檢測數(shù)值a0、a1...、a12以及軟決策數(shù)值Δ0、Δ1...、Δ12。此外，機率運算單元82先運算出軟決策數(shù)值Δ0、Δ1...、Δ12的平均數(shù)(mean)與變異數(shù)(variance)后就可以利用此一平均數(shù)與變異數(shù)來計算后續(xù)維特比檢測數(shù)值ak(k大于12)的正確機率Soft_Bitk為何。下列方程式可用來說明機率運算單元82的運作方式Soft-Bitk=2·11+eMeanVar×Δk-1]]>方程式(二)其中，Mean與Var分別代表上述的平均數(shù)與變異數(shù)。
延遲單元34是依據(jù)一預定時間d來延遲輸入的原始符號X(X0＝M0，X1＝M1，...X13＝D0...)，其延遲的時間約為一個原始符號輸入匹配濾波器64至維特比檢測器66產(chǎn)生相對應的維特比檢測數(shù)值與軟決策數(shù)值所需要的時間，并且將延遲的原始符號輸入誤差運算單元76，然后誤差運算單元76依據(jù)信道響應值hk-1，0...、hk-1，3與多個維特比檢測數(shù)值ak-d-0、ak-d-1...、ak-d-3產(chǎn)生一再制符號rk(reproduced symbol)。一般而言，在無噪聲干擾且自適性維特比均衡器60正確運作的情形下，再制符號rk應該與相對應的原始符號Xk相等，所以便可以利用再制符號rk與原始符號Xk的誤差量e來更新信道響應值hk，0...、hk，3，以使后續(xù)產(chǎn)生的維特比檢測數(shù)值ak更為準確。誤差運算單元76的運作請參考下列方程式rk=Σl=03hk-1,l·ak-d-l]]>方程式(三)ek-d＝Xk-d-rk方程式(四)最后，信道響應值調(diào)整單元78便可依據(jù)誤差量e以及正確機率Soft_Bitk來校正信道響應值hk-1，0...、hk-1，3以產(chǎn)生新的信道響應值hk，0...、hk，3，并且將新的信道響應值hk，0...、hk，3傳送給匹配濾波器64以及維特比檢測器66，使匹配濾波器64與維特比檢測器66可以依據(jù)較精準的信道響應值hk，0...、hk，3對后續(xù)接收的原始符號進行等化與維特比檢測的操作。下列方程式是用來說明信道響應值調(diào)整單元78的運作hk，i＝hk-1，i+μ·Soft_Bitk-i-d·ek_d方程式(五)上述方程式(五)中，系數(shù)μ可為一系統(tǒng)默認值或是根據(jù)外在環(huán)境改變而隨之調(diào)整，用來決定信道響應值hk，i的校正幅度，當系數(shù)μ越大時，信道響應值hk，i可更迅速地校正到最佳的信道響應值，但相對地，如果校正幅度過大，則當誤差量e或正確機率Soft_Bitk運算錯誤時就極有可能導致信道響應值hk，i震蕩甚至不收斂的情形，這也是系統(tǒng)設計者所不樂見的?？偠灾?，每當自適性維特比均衡器60接收一個原始符號X，就會依據(jù)現(xiàn)存的誤差量e以及正確機率Soft_Bitk來動態(tài)地更新信道響應值hk，i，使得匹配濾波器64以及維特比檢測器66可以利用較佳的信道響應值hk，i來產(chǎn)生檢測信號，以提升維特比檢測數(shù)值ak的正確機率，并改善接收機的信號接收品質(zhì)。
同理，當自適性維特比均衡器60接收圖2中分隔線52以左的多個原始符號時，自適性維特比均衡器60亦利用上述運算機制來依序處理原始符號M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...D57’，亦即，只要以原始符號M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...、D57’來分別取代上述的原始符號M0、M1、...M12、D0、D1、...、D57(亦即令X0＝M0’、X1＝M1’，...、X13＝D0’、...等)，即可同樣依據(jù)方程式(二)、方程式(三)、方程式(四)、方程式(五)來完成動態(tài)調(diào)整信道響應值hk，I的目的。
相較于已知技術，本發(fā)明自適性維特比均衡器與相關方法可在處理數(shù)據(jù)流的同時不斷校正以及更新所使用的頻率響應值，即使于多路徑衰減十分嚴重的情形下，仍然可以確保所產(chǎn)生的維特比檢測數(shù)值的正確性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種接收裝置，其包含有一匹配濾波器，其利用多個信道響應值等化一接收信號中多個原始符號以產(chǎn)生相對應的多個等化符號；一維特比檢測器，電連接于該匹配濾波器，用來依據(jù)該多個等化符號產(chǎn)生對應至少一特定原始符號的軟決策數(shù)值以及對應該多個原始符號的多個維特比檢測數(shù)值；以及一自適性信道預測電路，電連接至該維特比檢測器以及該匹配濾波器，用以依據(jù)該多個維特比檢測數(shù)值與該多個信道響應值來計算一再制符號，并依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該多個信道響應值。
2.如權利要求1所述的接收裝置，其中，該接收信號包含有一訓練序列，且該接收裝置另包含有一初始信道預測單元，電連接于該自適性信道預測電路，用來依據(jù)該訓練序列產(chǎn)生該多個信道響應值的初始值。
3.如權利要求1所述的接收裝置，其中，該自適性信道預測電路包含有一延遲單元，用來依據(jù)一預定時間延遲該接收信號以產(chǎn)生一延遲信號；一誤差運算單元，電連接至該延遲單元與該維特比檢測器，用來依據(jù)該延遲信號，該多個信道響應值，以及該多個檢測數(shù)值以產(chǎn)生該誤差量；一機率運算單元，電連接至該維特比檢測器，用來依據(jù)該軟決策數(shù)值產(chǎn)生一檢測準確機率；以及一信道響應值調(diào)整單元，電連接至該匹配濾波器，該維特比檢測器，該誤差運算單元，以及該機率運算單元，用以依據(jù)該檢測準確機率與該誤差量來調(diào)整該多個信道響應值。
4.如權利要求3所述的接收裝置，其中，該預定時間是對應于該匹配濾波器等化該特定原始符號所需的運算時間與該維特比檢測器計算出該特定原始符號的軟決策數(shù)值所需的運算時間的總和。
5.如權利要求3所述的接收裝置，其中，在該自適性信道預測電路開始校正該多個信道響應值之前，該匹配濾波器是依據(jù)該多個信道響應值的初始值來等化該訓練序列，該維特比檢測器是依據(jù)該訓練序列來產(chǎn)生對應該訓練序列的多個軟決策數(shù)值，以及該機率運算單元是依據(jù)對應該訓練序列的多個軟決策數(shù)值來計算一平均數(shù)與一變異數(shù)，且在該自適性信道預測電路開始校正該多個信道響應值時，該機率運算單元是依據(jù)該平均數(shù)、該變異值、以及該軟決策數(shù)值來產(chǎn)生該檢測準確機率。
6.如權利要求3所述的接收裝置，其中，該信道響應值調(diào)整單元是利用該檢測機率與該誤差量的乘積來校正該多個信道響應值。
7.如權利要求6所述的接收裝置，其中，該信道響應值調(diào)整單元另依據(jù)一調(diào)整系數(shù)來調(diào)整該乘積以控制校正該多個信道響應值的幅度。
8.如權利要求1所述的接收裝置，其中，自適性信道預測電路是依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該匹配濾波器等化該特定原始符號所使用的信道響應值。
9.如權利要求1所述的接收裝置，其是應用于一全球移動電話系統(tǒng)。
10.一種應用于一接收裝置的自適性維特比等化方法，其包含有(a)使用多個信道響應值等化一接收信號中多個原始符號以產(chǎn)生相對應的多個等化符號；(b)依據(jù)該多個等化符號產(chǎn)生對應至少一特定原始符號的軟決策數(shù)值以及對應該多個原始符號的多個維特比檢測數(shù)值；以及(c)依據(jù)該多個維特比檢測數(shù)值與該多個信道響應值來計算一再制符號，并依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該多個信道響應值。
11.如權利要求10所述的自適性維特比等化方法，其中，該接收信號包含有一訓練序列，且該自適性維特比等化方法另包含有依據(jù)該訓練序列產(chǎn)生該多個信道響應值的初始值。
12.如權利要求10所述的自適性維特比等化方法，其中步驟(c)包含有依據(jù)一預定時間延遲該接收信號以產(chǎn)生一延遲信號；依據(jù)該延遲信號，該多個信道響應值，以及該多個檢測數(shù)值以產(chǎn)生該誤差量；依據(jù)該軟決策數(shù)值產(chǎn)生一檢測準確機率；以及依據(jù)該檢測準確機率與該誤差量來調(diào)整該多個信道響應值。
13.如權利要求12所述的自適性維特比等化方法，其中，該預定時間是對應于等化該特定原始符號所需的運算時間與計算出該特定原始符號的軟決策數(shù)值所需的運算時間的總和。
14.如權利要求12所述的自適性維特比等化方法，其中在步驟(c)開始校正該多個信道響應值之前，該自適性維特比等化方法另包含有依據(jù)該多個信道響應值的初始值來等化該訓練序列，依據(jù)該訓練序列來產(chǎn)生對應該訓練序列的多個軟決策數(shù)值，以及依據(jù)對應該訓練序列的多個軟決策數(shù)值來計算一平均數(shù)與一變異數(shù)，且在步驟(c)開始校正該多個信道響應值時，該自適性維特比等化方法另包含有依據(jù)該平均數(shù)、該變異值、以及該軟決策數(shù)值來產(chǎn)生該檢測準確機率。
15.如權利要求12所述的自適性維特比等化方法，其是利用該檢測機率與該誤差量的乘積來校正該多個信道響應值。
16.如權利要求15所述的自適性維特比等化方法，其另依據(jù)一調(diào)整系數(shù)來調(diào)整該乘積以控制校正該多個信道響應值的幅度。
17.如權利要求10所述的自適性維特比等化方法，其中，步驟(c)是依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正等化該特定原始符號時所使用的信道響應值。
18.如權利要求10所述的自適性維特比等化方法，其是應用于一全球移動電話系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自適性維特比等化方法與裝置。該裝置包含有一匹配濾波器，用來使用多個信道響應值等化一接收信號中多個原始符號以產(chǎn)生相對應的多個等化符號；一維特比檢測器，用來依據(jù)該多個等化符號產(chǎn)生對應至少一特定原始符號的軟決策數(shù)值以及對應該多個原始符號的多個維特比檢測數(shù)值；以及一自適性信道預測電路，用來依據(jù)該多個維特比檢測數(shù)值與該多個信道響應值以計算一再制符號，并依據(jù)該特定原始符號與該再制符號的誤差量以及該軟決策數(shù)值來校正該多個信道響應值中一信道響應值。
文檔編號H04L27/01GK1747459SQ20041007854
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權日2004年9月9日
發(fā)明者康志偉 申請人:明基電通股份有限公司