专利名称：动态量化输入的软决策解码器的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种动态量化(dynamic quantization)，特别是有关一种适用于软决策解码器(soft decision decoder)的动态量化的输入方法。
背景技术：
通讯系统的目的是在于将载有数据的信号通过通讯信道，从相隔两地的传送器传递至接收器中。第1图为描述数字通讯系统中传统接收器的方块结构图。信号必须从原本的频率范围调制(modulation)到适合在空气介质中传输的频率范围，因此接收端必须包括一个解调器(demodulator)，将接收到的信号解调(demodulation)，以恢复到原本的频率范围。如第1图所示，从天线11接收到的信号会先传到信道解调器12执行解调。软输出维特比算法(Soft Output Viterbi Algorithm；SOVA)均衡器(equalizer)13从解调器12接收到被解调的信号后，会根据信道估测器14的输出执行信号均衡。接收器中的均衡器通常被用来对抗由于时间分散(time dispersive)信道产生多路径(multi-path)，并当信道频宽与信号频宽太接近而产生的符号间干扰(inter symbol interference；ISI)。均衡器根据其可能输出值，被分类为硬决策均衡器与软决策均衡器。硬决策均衡器的输出值只能为”+1”或是”-1”这两种选择。而软决策均衡器却可以输出介于”+1”与”-1”之间的各种输出值。当硬决策均衡器被实施于系统中时，由于其简单的结构，不可避免地会有不少的失真或干扰影响解码后的信号。如第1图所示，均衡器13可以藉由使用SOVA机制改善由于硬决策所造成的失真问题。不过SOVA均衡器13的输出值范围不一定，因此很难以一定数量的位来表示其输出值。
量化器15的主要作用系将SOVA输出值分配给有限的一组可能值，以限定SOVA的输出信号值。量化处理包括将一个范围内连续的信号振幅值(amplitude)，按其比例分配到一组有限且不连续的值。虽然增加量化阶级(quantization level)可以提高系统的信号处理能力，但是却大幅地增加解码器运算的负荷。
现有的量化器15不会依据通道情况如何而判断量化阶级的数目。因此当SOVA均衡器13的输出信号极为可靠时，量化器15可能会因为使用过多的位来表示均衡输出值，而增加软维特比解码器16不必要的运算负荷，除此之外，解码器也会需要消耗更多的电力。
量化器15的输出于会是传送至软维特比解码器16，使得载于信号中的数据可以得到还原。解码器与均衡器相似，可被分类成硬决策解码器以及软决策解码器。维特比算法通常利用一种广泛被使用在软决策均衡器及解码器的算法，又被称为有效(efficient)最大似然序列估计(maximum likelihoodsequence estimation；MLSE)进行运算。如此一来，均衡器与量化器有能力接受并处理软抽样值，便可有效的改善其信号噪声比(signal to noiseratio；SNR)。通常利用软决策解码得到的SNR比硬决策解码得到的SNR高出2～3dB，可是由于软决策解码器需要处理软抽样值，其运算量比硬决策解码器多，使得解码器的复杂度大大的提高。
发明内容
因此本发明的实施例提供一种减轻接收器中软决策解码器的运算负荷的方法。
本发明的实施例提供的方法，可以在判断到通道状况为良好时，减少接收器的电力损耗。
说明书中揭露了一种动态量化器、动态量化方法、以及一个实施动态量化器的无线通讯接收器的范例。
在一个实施例中，接收器包括接收单元、解调器(dcmodulator)、均衡器、本发明揭露的动态量化器(dynamic quantizer)、以及解码器。接收单元从动态衰减信道接收信号，并传至解调器执行解调。均衡器于是根据接收信号所估测的衰减值，将解调过的信号均衡。动态量化器随着系统估测到的信道状况，根据代表量化阶级的量化位数量，将均衡信号量化，其中量化位数量的数值越小代表预期的可靠度(reliability)越高，数值越大则代表预期的可靠度越低。连接动态量化器的解码器是用来将量化信号解码。本发明的均衡器与解码器利用软输出维特比算法(soft output Viterbi algorithm；SOVA)来提高系统的处理能力。
本发明揭露的动态量化器还包括了可靠度鉴别器、异常排除器、以及量化器。可靠度鉴别器通过设定特定宽度的窗(window)搜集均衡信号，观察落入窗的均衡信号分布，藉此估计出通道的可靠度，并藉由比对此可靠度与预设定限值，来判断适合的量化位的数量。可靠度鉴别器是根据通道状况判断窗的宽度，而用来判断量化位数目的预设定限值是由系统决定的。可靠度鉴别器按照落入窗的均衡信号数量来判断均衡信号的可靠度，如果落入窗中的均衡信号数量小于一个预先决定值，通道状态便被认定为是够好的，而均衡信号也会因此被认为系可靠的。
异常排除器根据计算均衡信号的绝对平均值，判断均衡信号与绝对平均值之间的距离，并将距离比容许距离还大的一些均衡信号排除，判断量化的适当范围。在本发明的实施例中，量化器是一个简单的均匀量化器(uniformquantizer)，其依据可靠度鉴别器判断的量化位数量，将异常排除器判断的适当范围分割成相同大小的阶级，并分配一个对应的阶级给各个均衡信号。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种动态量化器，将接收器中一均衡器输出的多个均衡信号量化，包括可靠度鉴别器，估计可靠度，该可靠度相关于该等均衡信号，并根据该可靠度判断量化位数量，其中该可靠度越高，该量化位数量的数值越小，该可靠度越低，该量化位数量的数值越大；以及量化器，将各均衡信号分配给由该均衡位数量界定的对应阶级。
为了实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种动态量化方法，将多个均衡信号量化，包括下列步骤估计该等均衡信号的可靠度，并根据该估计可靠度判断量化位数量，其中该量化位数量的数值越小代表可靠度越高，数值越大代表可靠度越低；以及将各均衡信号分配给由该均衡位数量界定的对应阶级。
为了实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种接收器，适用于无线通讯系统，包括接收单元，接收从动态衰减信道而来的多个信号；解调器，连接于该接收单元，用来将该等接收信号解调；均衡器，连接于该解调器，根据该等接收信号的估测衰减值，并将该等解调过的信号均衡；动态量化器，连接于该均衡器，随着估测通道状况，分配量化位数量用来代表量化阶级，以将该等均衡信号量化，其中该量化位数量的数值越小代表可靠度越高，数值越大代表可靠度越低；以及解码器，连接于该动态量化器，用来将该等量化信号解码。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
第1图为无线通讯系统中现有的接收器的结构图。
第2图为根据本发明的无线通讯系统中接收器的结构图。
第3图为根据本发明实施例中动态量化器的结构图。
第4a图描述当通道情况不佳时区别信号可靠度的范例。
第4b图描述当信道情况良好时区别信号可靠度的范例。
第5图为根据本发明实施例中区别可靠度操作方法的流程图。
第6图为根据本发明实施例中排除异常操作方法的流程图。
标号说明11～天线；12～解调器；13～软输出维特比算法(SOVA)均衡器；14～通道估测器；15～量化器；16～软维特比解码器；21～天线；22～解调器；23～软输出维特比算法(SOVA)均衡器；24～通道估测器；25～动态量化器；26～软维特比解码器；251～可靠度鉴别器；252～异常排除器；253～量化器；40～预设窗。
具体实施例方式
第2图为根据本发明的无线通讯系统中接收器的结构图。第2图中的接收器与第1图的接收器类似，除了以一个连接SOVA均衡器23及软维特比解码器26的动态量化器25。如第1图所示的现有的量化器15并不会依据通道状态而改变量化阶级的数目，造成通道状态良好情况下浪费太多资源来处理这些信号。维特比解码器16因此必须处理许多不必要的运算，并且消耗许多电力。而动态量化器25则会依据通道状况改变其量化阶级的数目。当通道情况为良好时，为了减少软维特比解码器26的解码运算负荷，可以在量化过程中分配较少的量化位代表均衡结果。当通道情况变差时，也可以换成利用较多的量化位来代表均衡结果，使得信号不至于因为量化过程而失真。
如第2图所示的动态量化器25的结构图显示于第3图中。动态量化器25包括三个区块，用来随时根据通道状态改变量化阶级的数目。这三个区块的功能大致如以下所述。
在量化这些均衡过的信号之前，必须先估计对应的可靠度以减少不必要的量化位。由于均衡信号的可靠度皆不相同，可靠度鉴别器251将会鉴定并提供一个适当的均衡位数量。首先在可靠度鉴别器251中设定一个宽度适中的窗搜集均衡信号。通常宽度适中的窗可以有效地分辨均衡信号的可靠度。第4a与4b图描述藉由观察均衡信号的分布而分辨出不同信号可靠度的两个例子。第4a与4b图中信号分布图的水平轴代表均衡信号的值，而垂直轴则代表均衡信号落入该数值的频率(或解释为数量)。如第4a图所示，如果预设窗40搜集到较多的信号，代表有很多信号的值在”-1”与”1”的正中间，也就是传递这些信号的信道干扰很大，使得这些均衡信号的信号噪声比(SNR)值较小，这些信号因此被认为是不可靠的。如第4b图所示，如果有较少的均衡信号落入预设窗40当中，则代表只有少数信号值位于”-1”与”1”的正中间，大多数的信号值都比较靠近”-1”或是”1”其中之一，因此这些均衡信号的SNR值会比较大，换句话说，就是这些信号也较为可靠。判断量化位所需的定限值是系统决定的，而窗的宽度则是依据通道状态所设定的。
第5图显示可靠度鉴别器的操作，第一个步骤(步骤51)为设定窗的宽度，接着计算落入此窗的均衡信号数量(步骤52)，最后，所需要的量化位数目系根据比对落入窗中的信号数量与预设定限值而判断(步骤53)。当可靠度鉴别器判断完均衡信号的可靠度之后，异常排除器252将异常的信号排除以降低量化误差。第6图的流程图显示异常排除器252的操作。在步骤61中，异常排除器252先计算出均衡信号的绝对平均值，步骤62则是将各均衡信号与绝对平均值之间的距离计算出来。如果计算出来的距离比一个预设的容许距离还要大，所对应的信号就会被当作是一个异常的信号。在判断量化阶级时就不需要考虑这些异常的信号，以免受到这些异常信号太大的影响。
第3图的量化器253在判断到量化阶级数目之后执行均匀量化(uniformquantization)的工作。使用均匀量化的最大优点在于它的简易性，低成本且易于实施，一个预设的范围会平均的被分割成宽度相同的阶级。量化器253将各均衡信号分配至一个对应的阶级。各个阶级是由可靠度鉴别器判断的量化位数量的位代表。例如可靠鉴别器判断适当的量化位数量为五，各个阶级就会以五个位来表示。超过最大或最小阶级值的信号值会分别被分配到最大或最小的阶级。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种动态量化器，将接收器中一均衡器输出的多个均衡信号量化，包括可靠度鉴别器，估计可靠度，该可靠度相关于该等均衡信号，并根据该可靠度判断量化位数量，其中该可靠度越高，该量化位数量的数值越小，该可靠度越低，该量化位数量的数值越大；以及量化器，将各均衡信号分配给由该均衡位数量界定的对应阶级。
2.根据权利要求1所述的动态量化器，其中该可靠度鉴别器是藉由设定特定宽度的窗，搜集该等均衡信号，并观察落入该窗的该等均衡信号的分布，而估计该可靠度。
3.根据权利要求2所述的动态量化器，其中该可靠度鉴别器根据通道状态判断该窗的宽度。
4.根据权利要求2所述的动态量化器，其中该可靠度鉴别器按照落入该窗的均衡信号数量判断该等均衡信号的可靠度，如果落入该窗中的均衡信号数量小于预先决定值，该通道状态便被认定为是够好，而该等均衡信号也因此被认为是可靠的。
5.根据权利要求1所述的动态量化器，其中该可靠度鉴别器藉由将该估计的可靠度与预设定限值比对以决定该量化位数量。
6.根据权利要求5所述的动态量化器，其中该预设定限值是由系统决定的。
7.根据权利要求1所述的动态量化器，还包括异常排除器，根据计算该等均衡信号的绝对平均值，判断该等均衡信号与该绝对平均值之间的距离，并将距离比容许距离还大的均衡信号排除，以判断量化的适当范围。
8.根据权利要求7所述的动态量化器，其中该量化器从该异常排除器得到该适当范围，并根据该可靠度鉴别器判断的该量化位数量，将该适当范围分割成相同大小的阶级。
9.根据权利要求1所述的动态量化器，其中该量化器为均匀量化器。
10.一种动态量化方法，将多个均衡信号量化，包括下列步骤估计该等均衡信号的可靠度，并根据该估计可靠度判断量化位数量，其中该量化位数量的数值越小代表可靠度越高，数值越大代表可靠度越低；以及将各均衡信号分配给由该均衡位数量界定的对应阶级。
11.根据权利要求10所述的动态量化方法，其中该可靠度是藉由设定特定宽度的窗，搜集该等均衡信号，并观察落入该窗的该等均衡信号的分布，而估计出来的。
12.根据权利要求11所述的动态量化方法，其中该窗的宽度是根据通道状态判断。
13.根据权利要求11所述的动态量化方法，如果落入该窗中的均衡信号数量小于预先决定值，该通道状态便被认定为是够好，因此该等均衡信号被判断为可靠的。
14.根据权利要求10所述的动态量化方法，其中该量化位数量是通过比对该估计的可靠度与预设定限值而判断出来的。
15.根据权利要求14所述的动态量化方法，其中该预设定限值是由系统决定的。
16.根据权利要求10所述的动态量化方法，还包括根据计算该等均衡信号的绝对平均值，判断该等均衡信号与该绝对平均值之间的距离，并将距离比容许距离还大的均衡信号排除，以判断量化的适当范围。
17.根据权利要求16所述的动态量化方法，还包括根据所判断的该量化位数量，将该适当范围分割成相同大小的阶级。
18.一种接收器，适用于无线通讯系统，包括接收单元，接收从动态衰减信道而来的多个信号；解调器，连接于该接收单元，用来将该等接收信号解调；均衡器，连接于该解调器，根据该等接收信号的估测衰减值，并将该等解调过的信号均衡；动态量化器，连接于该均衡器，随着估测通道状况，分配量化位数量用来代表量化阶级，以将该等均衡信号量化，其中该量化位数量的数值越小代表可靠度越高，数值越大代表可靠度越低；以及解码器，连接于该动态量化器，用来将该等量化信号解码。
19.根据权利要求18所述的接收器，其中该均衡器为软决策均衡器。
20.根据权利要求18所述的接收器，其中该解码器为软决策解码器。
21.根据权利要求18所述的接收器，其中该均衡器与该解码器是利用维特比算法实现，执行有效最大似然序列估计。
22.根据权利要求18所述的接收器，其中该动态均衡器还包括可靠度鉴别器，通过设定特定宽度的窗，搜集该等均衡信号，并观察落入该窗的该等均衡信号的分布，而估计该可靠度，并藉由比对该估测可靠度与预设定限值判断量化位数量；异常排除器，根据计算该等均衡信号的绝对平均值，判断该等均衡信号与该绝对平均值之间的距离，并将距离比一容许距离还大的均衡信号排除，以判断量化的适当范围；量化器，将该异常排除器判断的该适当范围，根据该可靠度鉴别器判断的该量化位数量，将该适当范围分割成相同大小的阶级，并分配一个对应的阶级给各个均衡信号。
23.根据权利要求22所述的接收器，其中该可靠度鉴别器根据通道状态判断该窗的宽度。
24.根据权利要求22所述的接收器，其中该预设定限值是由系统决定的。
25.根据权利要求22所述的接收器，其中该可靠度鉴别器按照落入该窗的均衡信号数量判断该等均衡信号的可靠度，如果落入该窗中的均衡信号数量小于预先决定值，该通道状态便被认定为是够好，而该等均衡信号也因此被认为是可靠的。
全文摘要
本发明提供一种动态量化方法及动态量化器，会依据通道状况的不同而将均衡器的软输出给予不同程度的量化，以减轻软决策解码器的运算负荷。当通道情况良好时，为了减轻解码器的负荷，动态量化器将分配较少的位来代表均衡信号，因而大幅减少之后的解码运算量。
文档编号H04L27/01GK1722715SQ200510083650
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月13日 优先权日2004年7月14日
发明者蔡益元, 陈宏义 申请人:明基电通股份有限公司