位错误率估计系统及其相关方法

专利名称：位错误率估计系统及其相关方法
技术领域：
本发明是关于一种增强型GPRS(EGPRS)系统及其相关方法，尤指一种应用于EGPRS系统的位错误率估计系统及其相关方法。
背景技术：
移动或无线通讯系统在数字通讯上的效能被非理想传输信道所限制住，而在非理想传输信道中，多重路径传播(multipath propagation)、衰减环境、符号间干扰和突波噪声等因素将可能造成一定程度的传输错误。
在EGPRS通讯系统上，位错误率是用来表现传输效能的重要依据。EGPRS系统上每一组无线连接控制层(radio link control，RLC)区块是根据九种标准调变与编码机制(即MCS-1、MCS-2、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6、MCS-7、MCS-8和MCS-9)来进行编码与调变，而为了最佳化输出效能，EGPRS系统根据信道品质回报而提供一种连结转接算法，来选择一组适当的调变与编码机制，其中信道品质回报包含了位错误率(bit error probability，BEP)的特性，即MEAN-BEP和CV-BEP，用来作为EGPRS系统上信道品质的指针。
公知的位错误率估计方法是通过比较两组数据流来决定位错误率，其中一组是已知传送给接收机的比特流，而另一组则是接收机上已接收信号的一连串重建信号。于理想环境下，这两组数据流应该一样；但是实际上，它们之间常常有某些不同。而这两组数据之间的差异可被利用来产生实际的位错误率数值。换句话说，数据流之间的差异愈小(因此位错误率愈小)，则需要愈大部分的数据流来产生位错误率的值。因此，先前提到公知位错误率估计系统将会需要花费大量的时间来产生位错误率的数值。另一方面，公知的信号重建方法是以区块(block-by-block)的单位来逐一比较两数据流，然而在EGPRS系统上，为了回报MEAN_BEP和CV_BEP，每个信道的接收信号品质必须基于突发(burst-by-burst)的单位来量测，如在使用接收机的软性输出(soft output)进行信道译码前，得到与每一突发有关的位错误率。因此，对于EGPRS系统来说，此种公知的方法是不适合的。
另一种公知产生位错误率的方法是通过统计理论，而这种方法的位错误率估计装置包括一个软性均衡器(soft equalizer)和一个计算模块，此软性均衡器根据对数相似值比(log-likelihood ratio，LLR)产生软性输出Li。软性均衡器的操作方法表示成下述方程式Li=a·logp(y|xi=0)p(y|xi=1)]]>方程式(1)在方程式(1)中，xi代表对应索引值i的传送信号，y代表接收信号向量值，a代表接收机的软性均衡器与前端元件设计相关的调整参数(scaling factor)。在此假设若Li0传送xi＝0，反之，若Li＜0则传送xi＝1，另外在不失一般性之下，p(xi＝0)和p(xi＝1)的先验机率(prior probability)假设相同。软性输出Li的产生是根据传送信号xi等于0的条件下接收信号向量值y的机率以及传送信号xi等于1的条件下接收信号向量值y的机率；譬如，假设调整参数a等于1并且接收信号向量值仍是y，首先，软性均衡器算出机率p(y|xi＝0)等于0.1和p(y|xi＝1)等于0.9，接着对应的软性输出Li应是1*log(0.1/0.9)，即等于-0.954。
在软性均衡器产生多个软性输出后，计算模块则根据下面的统计理论来计算位错误率的值
E[BEP]=p(xi=1|y)p(xi=0|y)+p(xi=1|y)ifLi≥0p(xi=0|y)p(xi=0|y)+p(xi=1|y)ifLi<0]]>方程式(2)=E[11+ea-1·|Li|]]]>在方程式(2)中，为计算位错误率的值，计算模块必须利用软性输出Li来执行除法和指数运算过程，然后此两种运算过程都需要花费大量的运算量，因此先前提到的公知位错误率估计装置的运算效能要求便相当严格，同时它需耗用大量的运算能力(computing power)，以现有的DSP运算能力及电力消耗来看，此种公知位错误率估计装置将无法应用于手机上。

发明内容
本发明的主要目的之一在于提供一种需较少计算量的位错误率估计系统与相关方法，以解决以上提到的问题。此外，本发明的另一目的是提供一种低电力消耗的位错误率估计系统与相关方法。
本发明揭露一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号产生多个软性输出；一校正装置，用来导出一第一参数和一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；以及一计算模块，耦接至软性均衡器并选择性耦接于校正装置，用来根据软性输出、第一参数以及第二参数，以决定位错误率。
本发明揭露一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号以产生多个软性输出；一校正装置，用来得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；一绝对值产生单元，耦接于软性均衡器，用来产生对应该多个软性输出的多个绝对值；一第一缩放单元，耦接于绝对值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值；一指数值产生单元，耦接于第一缩放单元，用来分别根据多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；一平均值产生单元，耦接于指数值产生单元，用来产生指数值产生单元输出的多个指数值的一平均值；以及一第二缩放单元，耦接于平均值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来将第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
本发明揭露一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号产生多个软性输出；一校正装置，用来得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；一第一计算电路，耦接于软性均衡器并选择性耦接于校正装置，用来根据该多个软性输出与第一参数产生多个计算值；一指数值产生单元，耦接于第一计算单元，用来分别根据该多个计算值产生多个指数值，其中指数值产生单元位移一二进制位“1”共 次以根据一计算值V1i得到一指数值 以及一第二计算电路，耦接于指数值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来根据多个指数值与第二参数以产生位错误率。
本发明揭露一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计方法包含有(a)均衡所述接收信号以产生多个软性输出；(b)导出一第一参数和一第二参数，其中第二参数是依该第一参数而定；以及(c)根据该多个软性输出、第一参数以及第二参数来决定位错误率。
本发明揭露一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计方法包含有(a)均衡所述接收信号以产生多个软性输出；(b)得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；(d)产生对应该多个软性输出的多个绝对值；(e)将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值；(f)分别根据该多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；(g)累加并平均该多个指数值以得到一平均值；以及(h)使第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
本发明揭露一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，该位错误率估计方法包含有(a)均衡所述接收信号以产生多个软性输出；(b)导出一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；(c)利用该多个软性输出与第一参数以产生多个计算值；(d)分别根据该多个计算值产生多个指数值，其中通过位移一二进制位“1”共 次，以依据一计算值V1i产生一指数值；以及(e)根据第二参数来缩放该多个指数值的一平均值，以产生位错误率。
本发明的位错误率估计系统及其方法中，首先在校正程序时计算两参数值，接着此系统利用两参数值及软性均衡器的软性输出以估计位错误率。因为此两参数是设计于简化位错误率的计算量，所以位错误率估计系统本身的计算量将会减少。此外，校正装置选择性耦接于位错误率估计系统其它元件上，换句话说，两参数只会在校正程序时被计算。而由于校正装置只被用于位错误率估计系统刚激活时，因此将节省校正装置的电力消耗。


图1为本发明较佳实施例的位错误率估计系统的示意图。
图2为图1所示的计算模块的示意图。
图3为位错误率估计系统在校正程序下的示意图。
图4为本发明较佳实施例的校正装置的操作流程图。
图5为实际位错误率与估计位错误率的对应关系示意图。
10位错误率估计系统20软性均衡器40校正装置60计算模块82、84、86开关120第一计算电路122绝对值产生单元 124第一缩放单元140指数值产生单元 160第二计算电路162平均值产生单元 164第二缩放单元
具体实施例方式
本发明提供一种低复杂度的方法与系统以估计位错误率。根据本发明，此位错误率估计系统能够通过一种较少复杂度的数学模型来计算位错误率，甚至本发明校正机制可以考虑到不同的均衡器设计方式；更进一步地，此位错误率估计与校正的弹性与稳健性十分适合于EGPRS通讯系统或任何其它移动通讯系统，如GSM通讯系统。
本发明的数学模型推导过程如下面方程式所示E[BEP]=E[11+ea-1·|Li|]]]>≈E[e-b·a-1·(|Li|+c)]]]>方程式(3)=e-b·a-1·c·E[2-b·a-1log2e·|Li|]]]> 根据方程式(3)，在不使用公知方法的复杂除法与指数运算过程下，本发明能够简单利用参数k1、k2和多个软性输出Li以估计出位错误率。于方程式(3)中，b和c是可调整的常数，其中b是用来调整指数值的大小，而c是用来调整指数的偏移量，因此本发明可利用k1和k2轻易地估计出位错误率。
在此请参照图1，图1是根据本发明较佳实施例的位错误率估计系统10的示意图。位错误率估计系统10包含有一软性均衡器20、一校正装置40、一计算模块60以及三开关82、84和86；根据本发明较佳实施例，此位误率估计系统110是应用于手机中。由于软性均衡器20的操作方式已经为熟习此项技艺者所知，故在此不另赘述。而在校正程序中，为了产生参数k1和k2，校正装置40是耦接于软性均衡器20与计算模块60(亦即开关82接到端点t2，而开关84和86关闭(closed))，而在计算模块60已存储好由校正装置40所接收的参数k1和k2后，校正装置40可不再耦接于软性均衡器20与计算模块60(亦即开关82接到端点t1，而开关84和86打开(opened))，此时，手机能够利用软性均衡器20与计算模块60来接收数据R并且产生对应于数据R的位错误率。此校正程序将于后续段落加以详细描述。
请参照图2，图2是图1所示的计算模块60的示意图。根据较佳实施例，计算模块60包含有一第一计算电路120、一指数值产生单元140以及一第二计算电路160。首先，第一计算电路120根据软性均衡器20的软性输出Li与校正装置40的参数k1产生一计算值V1i；接着，指数值产生单元140根据计算值V1i产生一指数值V2i。在较佳实施例中，指数值V2i大体上等于2的V1i次方(亦即V2i2V1i)。最后，当第二计算电路160接收到多个指数值V2i后，第二计算电路160根据多个指数值V2i与校正装置40的参数k2以产生位错误率。
根据较佳实施例中，第一计算电路120包含有一绝对值产生单元122以及一缩放单元124，此绝对值产生单元122被用来产生本身输入数据(亦即软性输出Li)的绝对值，而缩放单元124则根据参数k1调整输入的绝对值信号|Li|以产生计算值V1i。绝对值产生单元122与缩放单元124的运算以下面方程式表示V1i＝k1·|Li| 方程式(4)在较佳实施例中，指数值产生单元140由一二进制位移器(binary shifter)来实现，此二进制位移器通过二进制位移一个位“1”共 次，以产生指数值V2i，其中运算子 代表所谓的舍入(rounding)运算。因此，此二进制位移器能够轻易计算2的舍入后整数的次方。由于二进制位移的计算复杂度低于指数运算复杂度，因此通过本发明，位错误率估计系统10的运算速度便大大地提升。请注意，产生指数值V2i的方法并不限于使用舍入运算而已，其它能够产生一大体上等于输入值的整数的函式也能够适用于本发明，均属本发明的范畴。
接着，在一较佳实施例中，第二计算电路160包含有一平均值产生单元162以及一缩放单元164，其中在平均值产生单元162已接收到一先前决定的指数值V2i后，此平均值产生单元162根据指教值V2i的平均值来计算平均值E[V2i]，接着，缩放单元164使用参数k2调整平均值E[V2i]以产生位错误率。平均值产生单元162与缩放单元164的运算如下面方程式所示
BEP＝k2·E[V2i]方程式(5)结果，用来估计位错误率的方程式(3)便由计算模块60得以实现。
现在请参照图3，图3是位错误率估计系统10在校正程序下的示意图。如图3所示，开关82接到端点t2，而开关84与86是关闭的。首先，校正装置40传送一具有预定讯杂比(signal to noise ratio，SNR)的虚拟随机数据流P给软性均衡器20，并且软性均衡器20对于此虚拟随机数据流P产生多个软性输出Li；接着，校正装置40根据预定讯杂比来比较虚拟随机数据流P和软性输出Li，以产生实际位错误率；接下来，校正装置40利用多个对应不同讯杂比的实际位错误率，来得到近似于位错误率的理想数学模型的数学模型；最后，所要的参数k1和k2便根据上述求出的数学模型来产生。请参照图4，图4是本发明较佳实施例的校正装置40的操作流程图。此校正装置40的操作方式如下列步骤所示步骤200开始步骤202将参数k1初始化为一适当的默认值。
步骤204依据所要校正的位错误率范围，决定具有适当分辨率的讯杂比范围，并且产生一讯杂比集合。
步骤206若此讯杂比集合的每一元素已评量过，跳至步骤214；否则执行步骤208。
步骤208由讯杂比集合中挑选一讯杂比数值。
步骤210经由一具有所选取讯杂比的信道传送一虚拟随机数据流P，并且通过比较此虚拟随机数据流P与相关的软性输出Li以计算实际位错误率。
步骤212根据对应虚拟随机数据流P的软性输出Li与参数k1、k2来计算出一估计位错误率(其中k2等于1)，接着回到步骤206。
步骤214针对同一讯杂比，画出一显示实际位错误率与估计位错误率的对应关系的特性曲线。
步骤216若特性曲线的斜率等于或近似于1，跳至步骤222；否则执行步骤218。
步骤218若特性曲线的斜率小于1，增加参数k1的值；否则，减少参数k1的值。
步骤220针对更新过的参数k1重作一讯杂比集合，并回到步骤206。
步骤222针对实际位错误率与估计位错误率的比例来计算参数值k2。
步骤224结束。
请参照图4与图5，图5是本发明较佳实施例执行校正程序下实际位错误率与估计位错误率的对应关系示意图。假设讯杂比集合是[510152025]dB，并且参数k1的初始值等于0.9，在开始校正程序时，所选的讯杂比是5dB，然后相对应的实际位错误率与估计位错误率是指向365此点；当讯杂比调到10dB，相对应的实际位错误率与估计位错误率则指向364；同样地，当讯杂比分别是15dB、20dB和25dB时，相对应的实际位错误率与估计位错误率则分别指向363、362和361三点。在讯杂比集合中所有元素皆已选取过之后，通过连接各点361、362、363、364与365，便可以产生一特性曲线306，而根据本发明实施例，特性曲线360的斜率大于1，结果参数k1变成0.8。接着，校正装置40对于更新过的参数k1重作一讯杂比集合，并且以同样方式来产生另一特性曲线340。若特性曲线340的斜率仍大于1，将参数k1的数值调成0.7，因此校正装置40便产生另一特性曲线320，而当特性曲线320的斜率非常近似于1时，参数k1被决定成0.7，而参数k2则根据下面方程式来决定 方程式(6)所以，参数k1和k2便可经由执行校正程序来加以决定。
根据本发明，位错误率估计系统与方法一开始在校正程序时计算两参数值，接着此系统利用两参数与软性均衡器的软性输出来估计位错误率；而因为两参数值的设计是用于简化计算位错误率的运算量，所以位错误率估计系统本身的计算量便降低了，此外，校正装置是选择性地耦接于位错误率估计系统的其它无件，换句话说，两参数值仅会在校正程序中进行计算。总而言之，根据本发明，位错误率估计系统的电力消耗可大幅降低。
上述具体实施方式
仅用以说明本发明，而非限定本发明。
权利要求
1.一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号产生多个软性输出；一校正装置，用来导出一第一参数和一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；以及一计算模块，耦接至软性均衡器并选择性耦接于校正装置，用来根据所述的软性输出、第一参数以及第二参数，以决定位错误率。
2.如权利要求1所述的位错误率估计系统，其特征在于，计算模块包含有一绝对值产生单元，耦接于软性均衡器，用来产生对应所述的多个软性输出的多个绝对值；一第一缩放单元，耦接于绝对值产生单元，用来将第一参数与每一绝对值相乘以产生多个计算值；一指数值产生单元，耦接于第一缩放单元，用来分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；一平均值产生单元，耦接于指数值产生单元，用来产生由指数值产生单元输出的所述多个指数值的一平均值；以及一第二缩放单元，耦接于平均值产生单元，用来使第二参数与平均值相乘以产生位错误率。
3.如权利要求2所述的位错误率估计系统，其特征在于，指数值产生单元产生一计算值V1i的舍入值V1i，并产生等于2的V1i次方的一指数值2V1i。
4.如权利要求3所述的位错误率估计系统，其特征在于，指数值产生单元位移一二进制位“1”共V1i次以得到指数值2V1i。
5.如权利要求1所述的位错误率估计系统，其特征在于，该位错误率估计系统是应用于手机。
6.如权利要求1所述的位错误率估计系统，其特征在于，接收信号是一EGPRS信号。
7.一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号以产生多个软性输出；一校正装置，用来得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；一绝对值产生单元，耦接于软性均衡器，用来产生对应所述的多个软性输出的多个绝对值；一第一缩放单元，耦接于绝对值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值；一指数值产生单元，耦接于第一缩放单元，用来分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；一平均值产生单元，耦接于指数值产生单元，用来产生指数值产生单元输出的所述多个指数值的一平均值；以及一第二缩放单元，耦接于平均值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来将第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
8.一种位错误率估计系统，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据接收信号产生多个软性输出；一校正装置，用来得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；一第一计算电路，耦接于软性均衡器并选择性耦接于校正装置，用来根据所述的多个软性输出与第一参数产生多个计算值；一指数值产生单元，耦接于第一计算单元，用来分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中该指数值产生单元位移一二进制位“1”共V1i次以根据一计算值V1i得到一指数值2V1i；以及一第二计算电路，耦接于指数值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来根据多个指数值与第二参数以产生位错误率。
9.如权利要求8所述的位错误率估计系统，其特征在于，第一计算电路包含有一绝对值产生单元，耦接于软性均衡器，用来产生对应所述的多个软性输出的多个绝对值；以及一第一缩放单元，耦接于绝对值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值。
10.如权利要求8所述的位错误率估计系统，其特征在于，第二计算电路包含有一平均值产生单元，耦接于指数值产生单元，用来产生所述的多个指数值的一平均值；以及一第二缩放单元，耦接于平均值产生单元并选择性耦接于校正装置，用来使第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
11.一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位元错误率估计方法包含有(a)均衡所述接收信号以产生多个软性输出；(b)导出一第一参数和一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；以及(c)根据所述的多个软性输出、第一参数以及第二参数来决定位错误率。
12.如权利要求11所述的位错误率估计方法，其特征在于，步骤(c)包含有(d)产生对应所述的多个软性输出的多个绝对值；(e)将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值；(f)分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；(g)累加并平均所述的多个软性输出所对应的多个指数值，以得到一平均值；以及(h)使第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
13.如权利要求12所述的位错误率估计方法，其特征在于，步骤(f)包含有(i)计算一计算值V1i的舍入值V1i；以及(j)得到等于2的V1i次方的一指数值2V1i。
14.如权利要求13所述的位错误率估计方法，其特征在于，步骤(j)包含有位移一二进制位“1”共V1i次，以产生指数值2V1i。
15.如权利要求11所述的位错误率估计方法，其特征在于，步骤(b)包含有(k)执行一校正程序来调整第一参数与第二参数。
16.如权利要求11所述的位错误率估计方法，其特征在于，该位错误率估计方法应用于手机。
17.如权利要求11所述的位错误率估计方法，其特征在于，接收信号是一EEGPRS信号。
18.一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位错误率估计方法包含有(a)均衡所述的接收信号以产生多个软性输出；(b)得到一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；(d)产生对应所述的多个软性输出的多个绝对值；(e)将第一参数与每一绝对值相乘，以产生多个计算值；(f)分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中一指数值大体上等于2的一计算值的次方；(g)累加并平均所述的多个指数值以得到一平均值；以及(h)使第二参数与平均值相乘，以产生位错误率。
19.一种位错误率估计方法，用来决定一接收信号的一位错误率，其特征在于，该位错误率估计方法包含有(a)均衡所述的接收信号以产生多个软性输出；(b)导出一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；(c)利用所述的多个软性输出与第一参数以产生多个计算值；(d)分别根据所述的多个计算值产生多个指数值，其中通过位移一二进制位“1”共V1i次，以依据一计算值V1i产生一指数值；以及(e)根据第二参数来缩放所述的多个指数值的一平均值，以产生位错误率。
全文摘要
本发明提供一种位错误率估计系统及其方法，用来决定一接收信号的一位错误率。该位错误率估计系统包含有一软性均衡器，用来根据该接收信号产生多个软性输出；一校正装置，用来导出一第一参数与一第二参数，其中第二参数是依第一参数而定；以及一计算模块，耦接至软性均衡器并选择性耦接于校正装置，用来根据该多个软性输出、第一参数以及第二参数来决定位错误率。
文档编号H04L1/20GK1917488SQ20061008261
公开日2007年2月21日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年8月18日
发明者郭俊明, 黄合淇 申请人:联发科技股份有限公司