CN106972913A - 处理位配置的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理位配置的装置及方法,该位配置装置,包含有一信道估计单元,用来执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量;一处理单元,耦接于该信道估计单元,用来根据该多个信道质量,产生该多个子载波的第一多个位数量,以及一控制单元,耦接于该处理单元,用来根据该第一多个位数量及一位总数上限,产生该多个子载波的第二多个位数量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通信系统的装置及方法,尤其涉及一种处理处理位配置的装置及方法。
背景技术
由于正交频分多工(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)技术(或称为离散多频调制(discrete multi-tone modulation,DMT)技术)具有高频谱使用效率及强健的衰减抵抗能力,多种近代高速通信系统皆采用正交频分多工技术来传送及接收信号,以提高信号被正确还原的机会。正交频分多工技术可于各子载波(subcarrier)上配置各种数量的位(bits),以充分利用信道的容量,其中,子载波的位配置(bit allocation)可被记录于一讯频图(tonemap)中。一般而言,讯频图包含有载波相依(carrier-dependent)信息,例如正交频分多工信号的各个子载波所乘载的位数量,使通信装置可根据讯频图来传送/接收各个子载波上的位。
通信装置可根据信道质量来决定子载波上的位数,即根据信道质量来计算子载波的位配置。然而,通信系统实际运作时,通信装置可能无法根据以上述方式决定的位配置来传送或接收信号。举例来说,营运商可能会对正交频分多工信号的传送有所限制,或者正交频分多工符元所包含的物理区块(physical block,PB)数量是受限的。在此情况下,通信装置需要对原本的位配置进行修改,以在符合限制的情况下,传送或接收正交频分多工信号。
然而,根据信道质量决定的位配置通常会使通信装置具有最佳的效能,例如最高的输出率(throughput),而任意修改位配置会降低效能。因此,如何在降低对效能影响的情况下,修改位配置使其符合限制,是亟待解决的问题。
发明内容
因此,本发明提供了一种位配置装置及方法,用来处理讯频图中的位数量,以解决上述问题。
本发明公开一种位配置装置,包含有一信道估计单元,用来执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量;一处理单元,耦接于该信道估计单元,用来根据该多个信道质量,产生该多个子载波的第一多个位数量,以及一控制单元,耦接于该处理单元,用来根据该第一多个位数量及一位总数上限,产生该多个子载波的第二多个位数量。
本发明另公开一种位配置方法,包含有使用一信道估计单元来执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量;根据该多个信道质量,使用一处理单元来产生该多个子载波的第一多个位数量,以及根据该第一多个位数量及一位总数上限,使用一控制单元来产生该多个子载波的第二多个位数量。
附图说明
图1为本发明实施例一通信系统的示意图。
图2为本发明实施例一位配置装置的示意图。
图3为本发明实施例一信号对噪声比、目标位错误率及位数量的对应关系的示意图。
图4为本发明实施例一根据子载波的位错误率差调整位数量的示意图。
图5为本发明实施例一流程的流程图。
图6为本发明实施例一流程的流程图。
【符号说明】
20 位配置装置
202 信道估计单元
204 处理单元
206 控制单元
208 传送单元
50、60 流程
500、502、504、506、508、 步骤
510、512、514、600、602、604、
606、608、610、612、614
BER_t 目标位错误率
BER_d1 位错误率差
bit_num1、bit_num2 位数量
ch_qt 信道质量
Q16、Q64、Q256、Q1024 正交振幅调制
sc1~sc4 子载波
TX 传送端
RX 接收端
具体实施方式
请参考图1,其为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何使用正交频分多工(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)技术(或称为离散多频调制(discrete multi-tone modulation,DMT)技术)的通信系统,简略地由一传送端TX及一接收端RX所组成。在图1中,传送端TX及接收端RX是用来说明通信系统10的架构。举例来说,通信系统10可为非对称式数字用户回路(asymmetric digital subscriber line,ADSL)系统、电力通信(power line communication,PLC)系统、同轴电缆的以太网络(Ethernet over coax,EOC)等有线通信系统,或者是局域无线网络(wireless local areanetwork,WLAN)、数字视频广播(Digital Video Broadcasting,DVB)系统及先进长期演进(Long Term Evolution-advanced,LTE-A)系统等无线通信系统,其中数字视频广播系统可包含有地面数字视频广播系统(DVB-Terrestrial,DVB-T)及新版地面数字视频广播系统(DVB-T2)系统。此外,传送端TX及接收端RX可设置于移动电话、笔记型计算机、平板计算机、电子书及便携式计算机系统等装置中,不限于此。
请参考图2,其为本发明实施例一位配置装置20的示意图,用于图1的传送端TX中,用来处理讯频图中子载波(subcarrier)的位数量。位配置装置20包含有一信道估计单元202、一处理单元204、一控制单元206及一传送单元208。详细来说,信道估计单元202是用来执行一信道估计,产生多个子载波的多个信道质量ch_qt。处理单元204耦接于信道估计单元202,用来根据多个信道质量ch_qt,产生多个子载波的第一多个位数量bit_num1。控制单元206,耦接于处理单元204,用来根据第一多个位数量bit_num1及一位总数上限,产生多个子载波的第二多个位数量bit_num2。该位总数上限可为通信标准所规范物理区块(physical block,PB)数量所造成的限制,或者为营运商订定的规则所造成限制,但不限于此。传送单元208,耦接于控制单元206,用来传送第二多个位数量bit_num2到一通信装置。
需注意的是,图2是以配置在传送端TX中的位配置装置20为例,故位配置装置20包含有传送单元208。传送端TX除了可自行根据第二多个位数量bit_num2更新讯频图外,也可传送包含有第二多个位数量bit_num2的讯频图到另一通信装置(例如接收端RX),以供另一通信装置更新讯频图,使两端可使用相同的讯频图来进行通信。当位配置装置20是配置在接收端RX中时,由于接收端RX可不需传送第二多个位数量bit_num2,位配置装置20可不包含有传送单元208。此外,可用来表示多个信道质量ch_qt的参数有很多种。举例来说,多个信道质量ch_qt可包含有多个子载波的多个信号对噪声比(signal-to-noise ratio,SNR)。
处理单元204产生第一多个位数量bit_num1的方法可有很多种。举例来说,处理单元204可根据多个信道质量ch_qt及一目标位错误率(bit error rate,BER),产生第一多个位数量bit_num1。
请参考图3,其为本发明实施例一信号对噪声比、目标位错误率及位数量的对应关系的示意图。图3是用来说明处理单元204如何根据信号对噪声比及目标位错误率,产生一子载波的位数量。图3所绘示的纵轴及横轴分别为位错误率及信号对噪声比。图3绘示了4条曲线,从左到右分别为16正交振幅调制(quadrature amplitude modulation,QAM)、64正交振幅调制、256正交振幅调制及1024正交振幅调制的位错误率曲线,其分别标示为Q16、Q64、Q256及Q1024,以及可分别用来传送4、6、8及10个位。每条曲线表示了各信号对噪声比所对应的位错误率。图3也绘示了目标位错误率BER_t,用来表示通过子载波来传送的信号所应满足的位错误率。在本实施例中,假设信道估计单元202所估计的一子载波的信号对噪声比为18分贝(dB)。因此,根据目标位错误率BER_t及信号对噪声比可知,在位错误率应低于目标位错误率BER_t的情况下,为了在该子载波上传送最多的位数量,处理单元204会选择64正交振幅调制Q64,即子载波(可用来传送)的位数量为6。多个子载波中各子载波的位数量的获得方式可依此类推,在此不赘述。实务上,可以查询表(lookup table)来表示图3的各曲线,使处理单元204可经由查表来依据目标位错误率BER_t将信道估计单元202产生的多个信道质量ch_qt转换成对应的第一多个位数量bit_num1。
控制单元206产生第二多个位数量bit_num2的方法可有很多种。举例来说,处理单元206可根据第一多个位数量bit_num1的第一多个位错误率及一目标位错误率,产生多个位错误率差。接着,处理单元206再根据第一多个位数量bit_num1、多个位错误率差及位总数上限,产生第二多个位数量bit_num2。以下进一步举例说明产生第二多个位数量bit_num2的数种方式。
在一实施例中,当第一多个位数量bit_num1的总数大于位总数上限时,控制单元206可根据多个位错误率差的一从大到小的次序及位总数上限,依序减少多个子载波中一组子载波的一组位数量,以产生第二多个位数量bit_num2。也就是说,当根据信道质量所计算出来的位数量的总数超过位总数上限时,位配置装置20可根据位错误率差来减少传送的位数量,以符合位总数上限的限制。在另一实施例中,当第一多个位数量bit_num1的总数小于位总数上限时,控制单元206可根据多个位错误率差的一从小到大的次序及位总数上限,依序增加多个子载波中一组子载波的一组位数量,以产生第二多个位数量bit_num2。也就是说,当根据信道质量所计算出来的位数量的总数未超过位总数上限时,位配置装置20可根据位错误率差来增加传送的位数量,以提高输出率。
请参考图4,其为本发明实施例一根据子载波的位错误率差调整位数量的示意图。图4以4个子载波sc1~sc4来说明处理单元204如何根据子载波的位错误率差,产生子载波的位数量。实际上,本实施例可应用于各种数量的子载波,不限于此。图4也根据图3绘示了信号对噪声比、目标位错误率及位数量的对应关系的示意图,以说明如何计算一子载波的位错误率差。根据本发明,处理单元204可根据子载波sc1~sc4的信道质量(例如信号对噪声比),计算出子载波sc1~sc4的位数量分别为6、8、4及10个位,即位总数为28个位。接着,控制单元206可计算出子载波sc1~sc4的位错误率差BER_d1~BER_d4,其分别为6、8、4及10个位的位错误率及目标位错误率之间的差值。以子载波sc1为例,在信道估计单元202估计子载波sc1的信号对噪声比为18分贝的情况下,根据目标位错误率BER_t,处理单元204可获得子载波sc1的调制为64正交振幅调制Q64,即子载波sc1可用来传送6个位。因此,控制单元206可计算出子载波sc1的位错误率差为BER_d1。依此类推,控制单元206可算出子载波sc2、sc3及sc4的位错误率差BER_d2、BER_d3及BER_d4。
在计算出位错误率差BER_d1~BER_d4后,可通过比较来获得位错误率差的大小顺序,举例来说:BER_d2>BER_d4>BER_d1>BER_d3。在此情况下,根据位总数上限的大小,控制单元206可对子载波sc1~sc4的位数量进行调整。在一实施例中,假设位总数上限为24个位,在原本的位总数为28个位的情况下,控制单元206可根据位错误率差的从大到小的次序,依序减少子载波sc2及sc4的位数量各2个位,即分别调降其调制方式为64正交振幅调制及256正交振幅调制。调整后的子载波sc1~sc4的位数量为6、6、4及8个位,其总数为24个位,符合位总数上限为24个位的限制。在另一实施例中,假设位总数上限为34个位,在原本的位总数为28个位的情况下,控制单元206可根据位错误率差的从小到大的次序,增加子载波sc3、sc1及sc4的位数量各2个位,即分别调升其调制方式为64正交振幅调制、256正交振幅调制及4096正交振幅调制。调整后的子载波sc1~sc4的位数量为8、8、6及12个位,其总数为34个位,不仅符合位总数上限为34个位的限制,也增加了输出率。
需注意的是,在上述实施例中,是以改变正交振幅调制的阶数来调整位数量,故用来调整位数量的单位为2个位。当调制方式不同或者不完全以改变调制方式来调整位数量时,单位可为其他位数量。
为了降低复杂度,位配置装置20的设计可考虑上述状况中的一种即可,例如只考虑第一多个位数量bit_num1的总数小于位总数上限的情况,或者只考虑第一多个位数量bit_num1的总数大于位总数上限的情况。在一实施例中,若位配置装置20的设计只用来处理第一多个位数量bit_num1的总数小于位总数上限的情况,当发生第一多个位数量bit_num1的总数大于位总数上限的情况时,位配置装置20可先减少多个子载波的位数量,例如降低多个子载波的调制阶数,使位数量的总数小于位总数上限,再根据前述方式增加位数量,以增加输出率。在另一实施例中,若位配置装置20的设计只用来处理第一多个位数量bit_num1的总数大于位总数上限的情况,当发生第一多个位数量bit_num1的总数小于位总数上限的情况时,位配置装置20可先增加多个子载波的位数量,例如增加多个子载波的调制阶数,使位数量的总数大于位总数上限,再根据前述方式降低位数量,以符合位总数上限的限制。如此一来,位配置装置20只需一种配置(例如一组电路)即可处理第一多个位数量bit_num1的总数大于或小于位总数上限的情况,可降低位配置装置20的复杂度,减少位配置装置20的功率消耗。
较佳地,根据前述实施例调整后的位数量的平均位错误率应小于目标位错误率,以避免较高的位错误率导致频繁的重传,进而降低输出率。详细来说,考虑N个子载波,若调整后的位数量(即第二多个位数量bit_num2)为Cn,n=1,…,N,其分别对应于位错误率BERn,n=1,…,N,以及目标位错误率为BERt。则平均位错误率应满足以下方程式:
信道估计单元202执行信道估计的时间或条件未有所限。在一实施例中,信道估计单元202可在判断多个子载波的多个信道改变时,执行信道估计。也就是说,信道估计单元202可在判断先前估计的信道质量已不适用时,执行信道估计。在另一实施例中,信道估计单元202可在未执行信道估计的时间长度大于一预先决定值时,执行该信道估计。也就是说,信道估计单元202执行信道估计的时间间隔应小于该预先决定值。
前述低复杂度位配置装置20的运作方式,有关以第一多个位数量bit_num1的总数大于位总数上限的情况为主的实施例,可归纳为一流程50,用于传送端TX中,如图5所示。流程50包含以下步骤:
步骤500:开始。
步骤502:执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量。
步骤504:根据该多个信道质量,产生该多个子载波的第一多个位数量。
步骤506:根据该第一多个位数量的第一多个位错误率及一目标位错误率,产生多个位错误率差。
步骤508:判断该第一多个位数量的一总数是否大于该位总数上限。若是,执行步骤510;若否,执行步骤512。
步骤510:根据该多个位错误率差的一从大到小的次序及该位总数上限,依序减少该多个子载波中一第一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
步骤512:增加该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,执行步骤508。
步骤514:传送包含有该第二多个位数量的一讯频图到一接收端,和/或更新该传送端中的一讯频图。
流程50是用来举例说明位配置装置20的运作方式,详细说明及变化可参考前述,在此不赘述。
前述低复杂度位配置装置20的运作方式,有关以第一多个位数量bit_num1的总数小于位总数上限的情况为主的实施例,可归纳为一流程60,用于传送端TX中,如图6所示。流程60包含以下步骤:
步骤600:开始。
步骤602:执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量。
步骤604:根据该多个信道质量,产生该多个子载波的第一多个位数量。
步骤606:根据该第一多个位数量的第一多个位错误率及一目标位错误率,产生多个位错误率差。
步骤608:判断该第一多个位数量的一总数是否小于该位总数上限。若是,执行步骤610;若否,执行步骤612。
步骤610:根据该多个位错误率差的一从小到大的次序及该位总数上限,依序增加该多个子载波中一第一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
步骤612:减少该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,执行步骤608。
步骤614:传送包含有该第二多个位数量的一讯频图到一接收端,和/或更新该传送端中的一讯频图。
流程60是用来举例说明位配置装置20的运作方式,详细说明及变化可参考前述,在此不赘述。
需注意的是,位配置装置20(及其中的信道估计单元202、处理单元204、控制单元206及传送单元208)的实现方式可有很多种。举例来说,可根据设计考虑或系统需求,将信道估计单元202、处理单元204、控制单元206及传送单元208整合为一或多个单元。此外,位配置装置20可以硬件、软件、固件(为硬件装置与计算机指令与数据的结合,且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合来实现,不限于此。
综上所述,本发明提供了一种处理位配置的装置及方法,用来根据子载波的信道质量及位总数上限,调整讯频图中的位配置。根据本发明,可在位数量的总数可符合位总数上限的限制的情况下,提高系统的输出率。
以上所述仅为本发明的优选实施例,凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (28)
1.一种位配置装置,包含有:
一信道估计单元,用来执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量;
一处理单元,耦接于该信道估计单元,用来根据该多个信道质量,产生该多个子载波的第一多个位数量,以及
一控制单元,耦接于该处理单元,用来根据该第一多个位数量及一位总数上限,产生该多个子载波的第二多个位数量。
2.如权利要求1所述的位配置装置,还包含有:
一传送单元,耦接于该控制单元,用来传送该第二多个位数量到一通信装置。
3.如权利要求1所述的位配置装置,其中该多个信道质量包含有该多个子载波的多个信号对噪声比。
4.如权利要求1所述的位配置装置,其中该处理单元根据该多个信道质量及一目标位错误率,产生该第一多个位数量。
5.如权利要求1所述的位配置装置,其中该控制单元被配置为:
根据该第一多个位数量的第一多个位错误率及一目标位错误率,产生多个位错误率差;以及
根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量。
6.如权利要求5所述的位配置装置,其中该控制单元被配置为:
当该第一多个位数量的一总数大于该位总数上限时,根据该多个位错误率差的一从大到小的次序及该位总数上限,依序减少该多个子载波中一第一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
7.如权利要求6所述的位配置装置,其中该控制单元被配置为:
当该第一多个位数量的该总数小于该位总数上限时,增加该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,使该第一多个位数量的该总数大于该位总数上限。
8.如权利要求5所述的位配置装置,其中该控制单元被配置为:
当该第一多个位数量的一总数小于该位总数上限时,根据该多个位错误率差的一从小到大的次序及该位总数上限,依序增加该多个子载波中一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
9.如权利要求8所述的位配置装置,其中该控制单元被配置为:
当该第一多个位数量的该总数大于该位总数上限时,减少该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,使该第一多个位数量的该总数小于该位总数上限。
10.如权利要求5所述的位配置装置,其中若该第一多个位数量的一总数小于该位总数上限时,该控制单元增加该多个子载波的多个调制阶数,使该总数大于该位总数上限。
11.如权利要求5所述的位配置装置,其中若该第一多个位数量的一总数大于该位总数上限时,该控制单元减少该多个子载波的多个调制阶数,使该总数小于该位总数上限。
12.如权利要求5所述的位配置装置,其中对应于该第二多个位数量的一平均位错误率小于该目标位错误率。
13.如权利要求1所述的位配置装置,其中当该信道估计单元判断该多个子载波的多个信道改变时,该信道估计单元执行该信道估计。
14.如权利要求1所述的位配置装置,其中当未执行该信道估计的一时间长度大于一预先决定值时,该信道估计单元执行该信道估计。
15.一种位配置方法,包含有:
使用一信道估计单元来执行一信道估计,以产生多个子载波的多个信道质量;
根据该多个信道质量,使用一处理单元来产生该多个子载波的第一多个位数量,以及
根据该第一多个位数量及一位总数上限,使用一控制单元来产生该多个子载波的第二多个位数量。
16.如权利要求15所述的位配置方法,还包含有:
使用一传送单元来传送该第二多个位数量到一通信装置。
17.如权利要求15所述的位配置方法,其中该多个信道质量包含有该多个子载波的多个信号对噪声比。
18.如权利要求15所述的位配置方法,还包含有:
根据该多个信道质量及一目标位错误率,使用该处理单元来产生该第一多个位数量。
19.如权利要求15所述的位配置方法,其中根据该第一多个位数量及该位总数上限,使用该控制单元来产生该多个子载波的该第二多个位数量的步骤包含有:
根据该第一多个位数量的第一多个位错误率及一目标位错误率,产生多个位错误率差;以及
根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量。
20.如权利要求19所述的位配置方法,其中根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量的步骤包含有:
当该第一多个位数量的一总数大于该位总数上限时,根据该多个位错误率差的一从大到小的次序及该位总数上限,依序减少该多个子载波中一第一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
21.如权利要求20所述的位配置方法,其中根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量的步骤包含有:
当该第一多个位数量的该总数小于该位总数上限时,增加该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,使该第一多个位数量的该总数大于该位总数上限。
22.如权利要求19所述的位配置方法,其中根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量的步骤包含有:
当该第一多个位数量的一总数小于该位总数上限时,根据该多个位错误率差的一从小到大的次序及该位总数上限,依序增加该多个子载波中一组子载波的一组位数量,以产生该第二多个位数量。
23.如权利要求22所述的位配置方法,其中根据该第一多个位数量、该多个位错误率差及该位总数上限,产生该第二多个位数量的步骤包含有:
当该第一多个位数量的该总数大于该位总数上限时,减少该多个子载波中一第二组子载波的一组位数量,使该第一多个位数量的该总数小于该位总数上限。
24.如权利要求19所述的位配置方法,其中若该第一多个位数量的一总数小于该位总数上限时,使用该控制单元来增加该多个子载波的多个调制阶数,使该总数大于该位总数上限。
25.如权利要求19所述的位配置方法,其中若该第一多个位数量的一总数大于该位总数上限时,使用该控制单元来减少该多个子载波的多个调制阶数,使该总数小于该位总数上限。
26.如权利要求19所述的位配置方法,其中对应于该第二多个位数量的一平均位错误率小于该目标位错误率。
27.如权利要求15所述的位配置方法,其中当判断该多个子载波的多个信道改变时,使用该信道估计单元来执行该信道估计。
28.如权利要求15所述的位配置方法,其中当未执行该信道估计的一时间长度大于一预先决定值时,使用该信道估计单元来执行该信道估计。
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