专利名称：软决策式自适性维特比等化方法及相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接收装置与信号等化方法，特别涉及一种可自适性等化接收信号的接收装置与方法。
背景技术：
现今被广泛使用的全球移动通信系统(Global System for MobileCommunications，GSM)，其所使用的高斯最小键控(Gaussian Minimum ShiftKeying，GMSK)调制通常伴随着严重的符号间干扰(inter-symbolinterference)，为了克服上述符号间干扰的问题，多会在接收机前端使用维特比均衡器(Viterbi equalizer)进行信道预测(channel estimation)以降低符号间干扰的程度。当接收机中的维特比均衡器利用接收封包中的训练序列(training sequence)来预测信道响应的同时，接收机也可以利用信道预测的结果来推测外界的多路径衰减(multi-path fading)情形，并降低多路径衰减对接收机造成的影响。
请参阅图1，图1是为已知维特比均衡器10的功能方块示意图。维特比均衡器10包含有一信道预测单元12、一匹配滤波器14以及一维特比检测器16(Viterbi detector)。信道预测单元12是利用已知训练序列预测出多个信道响应值h0、...、hi，其中i为正整数。匹配滤波器14则可利用上述信道响应值h0、...、hi对输入信号中多个原始符号Xk进行运算来产生等化符号Zk，下列方程式可用来说明匹配滤波器14的运作方式Zk=Σl=0nXk-l.hl]]>方程式(一)接着，匹配滤波器14将等化符号Zk输入维特比检测器16，而维特比检测器16便依据信道响应值h0、...、hi与已知最大相似路径(Maximum LikelihoodSequence Estimation，MLSE)的原理来运算出维特比检测数值(hard-decision)a。
请参阅图2，图2是为一已知GSM数据流(burst)50的示意图。如图2所示，GSM数据流50包含有多个数据区块D1、D2、中置符号(mid-amble)M、末端位(tail)T1、T2以及用来避免符号相互干扰的防护区间(guardinterval)GI1、GI2。明显地，GSM数据流50中，两防护区间GI1、GI2之间的数据具有左右对称的特性，亦即，分隔线52可用来将中置符号M平分为二而使分隔线52两侧的数据格式相互对称。数据区块D1、D2分别具有58个符号，如图2所示，数据区块D1包含有符号D0’-D57’，而数据区块D2则包含有符号D0-D57。中置符号M(亦即上述的训练序列)具有26个符号，其主要功能是用来预测对应此一数据流的信道响应，如图2所示，分隔线52左侧是为符号M0’-M12’，而分隔线52右侧是为符号M0-M12。当利用图1所示的维特比均衡器10来处理图2所示的GSM数据流50时，首先会利用中置符号M(亦即符号M0’-M12’与M0-M12)进行信道预测以求得多个响应值h0、...、hi。接着，接收机会顺向(亦即图中箭头56的方向)传送数据区块D2进入维特比均衡器10，然后，依据固定的信道响应值h0、...、hi来等化数据区块D2中的符号D0-D57，然后进行维特比检测以产生相对应的维特比检测数值；同理，接收机亦会逆向(亦即图中箭头54的方向)传送数据区块D1进入维特比均衡器10，同样依据固定的信道响应值h0、...、hi来等化数据区块D1中的符号D0’-D57’，然后进行维特比检测以产生相对应的维特比检测数值。
然而，由于施加于接收机的多路径衰减会随着接收机的快速移动而产生剧烈变动，如果使用上述固定的信道响应值h0、...、hi来处理图2所示的GSM数据流50，此时紧邻中置符号M的符号虽然可以还原成为正确的维特比检测数值，但距离训练序列(亦即中置符号M)较远的符号就很可能发生误判的情形而影响接收机的信号接收品质。
发明内容
因此，本发明的主要目的之一是在于提供一种自适性维特比均衡器及其运作方法，其是动态地调整信道预测值来实时反映多路径衰减的变动，以解决上述问题。
依据本发明，揭露一种接收装置。该接收装置包含有一匹配滤波器，用来使用多个信道响应值等化一接收信号中多个原始符号以产生相对应的多个等化符号；一维特比检测器，电连接于该匹配滤波器，用来依据该多个等化符号产生对应至少一特定原始符号的软决策数值以及对应该多个原始符号的多个维特比检测数值；以及一自适性信道预测电路，电连接至该维特比检测器以及该匹配滤波器，用以依据该多个维特比检测数值与该多个信道响应值来计算一再制符号，并依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该多个信道响应值中一信道响应值。
此外，依据本发明，其另揭露一种应用于一接收装置的等化方法。该等化方法包含有(a)使用多个信道响应值等化一接收信号中多个原始符号以产生相对应的多个等化符号；(b)依据该多个等化符号产生对应至少一特定原始符号的软决策(soft decision)数值以及对应该多个原始符号的多个维特比检测数值；以及(c)依据该多个维特比检测数值与该多个信道响应值来计算一再制符号(reproduced symbol)，并依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该多个信道响应值中一信道响应值。
因此，本发明的自适性维特比均衡器是利用一自适性信道预测电路来随着输入的数据符号动态地校正信道预测值，如此一来可大幅提升后续维特比检测器的检测正确机率，以进一步地改善已知接收机的信号接收品质。
图1为已知维特比均衡器的功能方块示意图。
图2为一已知GSM数据流的示意图。
图3为本发明自适性维特比均衡器的一实施例的功能方块示意图。
附图符号说明
具体实施方式
请参阅图3，图3是为本发明自适性维特比均衡器60的一实施例的功能方块示意图。自适性维特比均衡器60可应用于一全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communications，GSM)，其包含有一自适性信道预测电路62、一匹配滤波器64、一维特比检测器66以及一初始信道预测单元68。此外，自适性信道预测电路62中设置有一延迟单元74、一误差运算单元76、一信道响应值调整单元78以及一机率运算单元82。初始信道预测单元68是用来依据封包中的训练序列产生多个(例如四个)信道响应值的初始值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3。匹配滤波器64则依据信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3来等化一接收信号X(接收信号X是由多个原始符号X0、X1...、Xi所组成)，以产生相对应的等化符号Z0、Z2...、Zi，此外，维特比检测器66亦依据信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3对输入信号(亦即等化符号Z0、Z2...、Zi)进行已知维特比检测以产生一维特比检测数值(hard-decision value)a以及一软决策数值Δ，其中软决策数值Δ是用来表示维特比检测数值a的可信度。
请注意，匹配滤波器64与维特比检测器66所使用的信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3并不限于信道响应值的初始值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，本实施例中，信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3会动态地进行校正。自适性信道预测电路22是用来依据维特比检测数值a、软决策数值Δ以及接收信号X来校正信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3，使得信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3可随着接收信号X以及由接收信号X所产生的维特比检测数值a与软决策数值Δ来不断产生新的信道响应值hk+1，0、hk+1，1、hk+1，2、hk+1，3来更新原本的信道响应值hk，0、hk，1、hk，2、hk，3，其详细的运作方式将在下文中进一步地详述。
请同时参阅图2与图3，本实施例是依据分隔线52将接收封包的中置符号M一分为二，再依据箭头54、56的指示方向分别处理分隔线52左侧多个原始符号以及分隔线52右侧的多个原始符号。因此，本实施例中，自适性维特比均衡器60会依据箭头56的指示方向依序处理输入的原始符号M0、M1、...M12、D0、D1、...、D57。同理，分隔线52以左的多个原始符号M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...、D57’亦依据箭头54的指示方向依序输入自适性维特比均衡器60以进行处理。由于分隔线52两侧的多个原始符号的处理机制相同，所以，在不影响本发明的技术揭露下，以下仅以分隔线52右侧的多个原始符号M0、M1、...M12、D0、D1、...D57来详细说明自适性维特比均衡器60的运作。
请继续参阅图3，本实施例中，初始信道预测单元68是依据图2所示的中置符号M所提供的训练序列来产生四个初始信道响应值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，举例来说，初始信道预测单元68可使用中置符号M左侧13个符号M0、M1...M12以产生四个初始信道响应值h0，0、h0，1、h0，2、h0，3，并且将初始信道响应值h0，1、...h0，4经由信道响应值调整单元78传送到匹配滤波器64以及软决策式维特比检测器66，以使匹配滤波器64可以利用信道响应值h0，0...、h0，3来等化多个符号M0、M1...、M12，并产生相对应的多个等化符号Z0、Z1...、Z12。接着，软决策式维特比检测器66同样依据信道响应值h0，0...、h0，3检测等化符号Z0、Z1...Z12，以产生相对应的维特比检测数值a0、a1...、a12以及软决策数值Δ0、Δ1...、Δ12。此外，机率运算单元82先运算出软决策数值Δ0、Δ1...、Δ12的平均数(mean)与变异数(variance)后就可以利用此一平均数与变异数来计算后续维特比检测数值ak(k大于12)的正确机率Soft_Bitk为何。下列方程式可用来说明机率运算单元82的运作方式Soft-Bitk=2·11+eMeanVar×Δk-1]]>方程式(二)其中，Mean与Var分别代表上述的平均数与变异数。
延迟单元34是依据一预定时间d来延迟输入的原始符号X(X0＝M0，X1＝M1，...X13＝D0...)，其延迟的时间约为一个原始符号输入匹配滤波器64至维特比检测器66产生相对应的维特比检测数值与软决策数值所需要的时间，并且将延迟的原始符号输入误差运算单元76，然后误差运算单元76依据信道响应值hk-1，0...、hk-1，3与多个维特比检测数值ak-d-0、ak-d-1...、ak-d-3产生一再制符号rk(reproduced symbol)。一般而言，在无噪声干扰且自适性维特比均衡器60正确运作的情形下，再制符号rk应该与相对应的原始符号Xk相等，所以便可以利用再制符号rk与原始符号Xk的误差量e来更新信道响应值hk，0...、hk，3，以使后续产生的维特比检测数值ak更为准确。误差运算单元76的运作请参考下列方程式rk=Σl=03hk-1,l·ak-d-l]]>方程式(三)ek-d＝Xk-d-rk方程式(四)最后，信道响应值调整单元78便可依据误差量e以及正确机率Soft_Bitk来校正信道响应值hk-1，0...、hk-1，3以产生新的信道响应值hk，0...、hk，3，并且将新的信道响应值hk，0...、hk，3传送给匹配滤波器64以及维特比检测器66，使匹配滤波器64与维特比检测器66可以依据较精准的信道响应值hk，0...、hk，3对后续接收的原始符号进行等化与维特比检测的操作。下列方程式是用来说明信道响应值调整单元78的运作hk，i＝hk-1，i+μ·Soft_Bitk-i-d·ek_d方程式(五)上述方程式(五)中，系数μ可为一系统默认值或是根据外在环境改变而随之调整，用来决定信道响应值hk，i的校正幅度，当系数μ越大时，信道响应值hk，i可更迅速地校正到最佳的信道响应值，但相对地，如果校正幅度过大，则当误差量e或正确机率Soft_Bitk运算错误时就极有可能导致信道响应值hk，i震荡甚至不收敛的情形，这也是系统设计者所不乐见的。总而言之，每当自适性维特比均衡器60接收一个原始符号X，就会依据现存的误差量e以及正确机率Soft_Bitk来动态地更新信道响应值hk，i，使得匹配滤波器64以及维特比检测器66可以利用较佳的信道响应值hk，i来产生检测信号，以提升维特比检测数值ak的正确机率，并改善接收机的信号接收品质。
同理，当自适性维特比均衡器60接收图2中分隔线52以左的多个原始符号时，自适性维特比均衡器60亦利用上述运算机制来依序处理原始符号M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...D57’，亦即，只要以原始符号M0’、M1’、...M12’、D0’、D1’、...、D57’来分别取代上述的原始符号M0、M1、...M12、D0、D1、...、D57(亦即令X0＝M0’、X1＝M1’，...、X13＝D0’、...等)，即可同样依据方程式(二)、方程式(三)、方程式(四)、方程式(五)来完成动态调整信道响应值hk，I的目的。
相较于已知技术，本发明自适性维特比均衡器与相关方法可在处理数据流的同时不断校正以及更新所使用的频率响应值，即使于多路径衰减十分严重的情形下，仍然可以确保所产生的维特比检测数值的正确性。
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。
权利要求
1.一种接收装置，其包含有一匹配滤波器，其利用多个信道响应值等化一接收信号中多个原始符号以产生相对应的多个等化符号；一维特比检测器，电连接于该匹配滤波器，用来依据该多个等化符号产生对应至少一特定原始符号的软决策数值以及对应该多个原始符号的多个维特比检测数值；以及一自适性信道预测电路，电连接至该维特比检测器以及该匹配滤波器，用以依据该多个维特比检测数值与该多个信道响应值来计算一再制符号，并依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该多个信道响应值。
2.如权利要求1所述的接收装置，其中，该接收信号包含有一训练序列，且该接收装置另包含有一初始信道预测单元，电连接于该自适性信道预测电路，用来依据该训练序列产生该多个信道响应值的初始值。
3.如权利要求1所述的接收装置，其中，该自适性信道预测电路包含有一延迟单元，用来依据一预定时间延迟该接收信号以产生一延迟信号；一误差运算单元，电连接至该延迟单元与该维特比检测器，用来依据该延迟信号，该多个信道响应值，以及该多个检测数值以产生该误差量；一机率运算单元，电连接至该维特比检测器，用来依据该软决策数值产生一检测准确机率；以及一信道响应值调整单元，电连接至该匹配滤波器，该维特比检测器，该误差运算单元，以及该机率运算单元，用以依据该检测准确机率与该误差量来调整该多个信道响应值。
4.如权利要求3所述的接收装置，其中，该预定时间是对应于该匹配滤波器等化该特定原始符号所需的运算时间与该维特比检测器计算出该特定原始符号的软决策数值所需的运算时间的总和。
5.如权利要求3所述的接收装置，其中，在该自适性信道预测电路开始校正该多个信道响应值之前，该匹配滤波器是依据该多个信道响应值的初始值来等化该训练序列，该维特比检测器是依据该训练序列来产生对应该训练序列的多个软决策数值，以及该机率运算单元是依据对应该训练序列的多个软决策数值来计算一平均数与一变异数，且在该自适性信道预测电路开始校正该多个信道响应值时，该机率运算单元是依据该平均数、该变异值、以及该软决策数值来产生该检测准确机率。
6.如权利要求3所述的接收装置，其中，该信道响应值调整单元是利用该检测机率与该误差量的乘积来校正该多个信道响应值。
7.如权利要求6所述的接收装置，其中，该信道响应值调整单元另依据一调整系数来调整该乘积以控制校正该多个信道响应值的幅度。
8.如权利要求1所述的接收装置，其中，自适性信道预测电路是依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该匹配滤波器等化该特定原始符号所使用的信道响应值。
9.如权利要求1所述的接收装置，其是应用于一全球移动电话系统。
10.一种应用于一接收装置的自适性维特比等化方法，其包含有(a)使用多个信道响应值等化一接收信号中多个原始符号以产生相对应的多个等化符号；(b)依据该多个等化符号产生对应至少一特定原始符号的软决策数值以及对应该多个原始符号的多个维特比检测数值；以及(c)依据该多个维特比检测数值与该多个信道响应值来计算一再制符号，并依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该多个信道响应值。
11.如权利要求10所述的自适性维特比等化方法，其中，该接收信号包含有一训练序列，且该自适性维特比等化方法另包含有依据该训练序列产生该多个信道响应值的初始值。
12.如权利要求10所述的自适性维特比等化方法，其中步骤(c)包含有依据一预定时间延迟该接收信号以产生一延迟信号；依据该延迟信号，该多个信道响应值，以及该多个检测数值以产生该误差量；依据该软决策数值产生一检测准确机率；以及依据该检测准确机率与该误差量来调整该多个信道响应值。
13.如权利要求12所述的自适性维特比等化方法，其中，该预定时间是对应于等化该特定原始符号所需的运算时间与计算出该特定原始符号的软决策数值所需的运算时间的总和。
14.如权利要求12所述的自适性维特比等化方法，其中在步骤(c)开始校正该多个信道响应值之前，该自适性维特比等化方法另包含有依据该多个信道响应值的初始值来等化该训练序列，依据该训练序列来产生对应该训练序列的多个软决策数值，以及依据对应该训练序列的多个软决策数值来计算一平均数与一变异数，且在步骤(c)开始校正该多个信道响应值时，该自适性维特比等化方法另包含有依据该平均数、该变异值、以及该软决策数值来产生该检测准确机率。
15.如权利要求12所述的自适性维特比等化方法，其是利用该检测机率与该误差量的乘积来校正该多个信道响应值。
16.如权利要求15所述的自适性维特比等化方法，其另依据一调整系数来调整该乘积以控制校正该多个信道响应值的幅度。
17.如权利要求10所述的自适性维特比等化方法，其中，步骤(c)是依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正等化该特定原始符号时所使用的信道响应值。
18.如权利要求10所述的自适性维特比等化方法，其是应用于一全球移动电话系统。
全文摘要
本发明提供一种自适性维特比等化方法与装置。该装置包含有一匹配滤波器，用来使用多个信道响应值等化一接收信号中多个原始符号以产生相对应的多个等化符号；一维特比检测器，用来依据该多个等化符号产生对应至少一特定原始符号的软决策数值以及对应该多个原始符号的多个维特比检测数值；以及一自适性信道预测电路，用来依据该多个维特比检测数值与该多个信道响应值以计算一再制符号，并依据该特定原始符号与该再制符号的误差量以及该软决策数值来校正该多个信道响应值中一信道响应值。
文档编号H04L27/01GK1747459SQ20041007854
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者康志伟 申请人:明基电通股份有限公司