CN107154831A - 处理序列估测的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种序列估测装置,包含有一软决策处理单元,用来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号;以及一解码单元,耦接于该软决策处理单元,用来根据一解码规则,解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。

Description

处理序列估测的装置及方法
技术领域
本发明系指一种处理序列估测的装置及方法,尤指一种可根据软信息的序列估测装置及序列估测方法。
背景技术
影像广播标准包含有美国的进阶电视系统委员会(advanced television systemcommittee,ATSC)、欧洲的地面数字视频广播(digital video broadcasting-terrestrial,DVB-T)、日本的地面整合数字广播服务(integrated services digitalbroadcasting-terrestrial,ISDB-T),以及中国的地面数字多媒体广播(digitalterrestrial multimedia broadcast,DTMB)等标准。在数字通信系统中,当信号透过无线通道被传送时,会受到多路径衰减(multi-path fading)的影响,进而产生符码间干扰(inter-symbol interference,ISI),使接收端难以正确地还原信号。为了消除符码间干扰,接收端通常会设置均衡器(equalizer)及序列估测装置来估测传送信号以获得估测信号。再者,为了正确还原被传送的信号,接收端还会设置有解码器来解码估测信号,以获得输出信号。
除此之外,当信号透过无线通道被传送时,需先在传送端中进行调变及编码,以克服无线信道的所造成的信号错误。当接收端接收到信号后,接收端中的均衡器及序列估测装置可根据硬决策(hard decision)获得包含有星座符元(constellation symbols)的估测信号,其中该估测信号为一具有硬信息(hard information)的信号。由于具有硬信息的信号未包含有任何信号错误的相关信息,解码器虽可解码仅具有硬信息的估测信号,但输出信号会具有较高的错误率。也就是说,解码器的效能会降低,进而影响通信系统的输出率。
因此,如何处理估测信号,以改善解码器的效能为亟待解决的问题。
发明内容
因此,本发明的主要目的即在于提供一种处理序列估测的装置及方法,以解决上述问题。
本发明揭露一种序列估测装置,包含有一软决策处理单元,用来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息(soft information)的多个输入信号;以及一解码单元,耦接于该软决策处理单元,用来根据一解码规则,解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。
本发明另揭露一种处理序列估测的方法,该方法包含有使用一软决策处理单元来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号;以及根据一解码规则,使用一解码单元来解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。
附图说明
图1为本发明实施例一通信系统的示意图。
图2为本发明实施例一序列估测装置的示意图。
图3为本发明实施例一软决策处理单元的示意图。
图4为本发明实施例一解码单元的示意图。
图5为本发明实施例一流程的示意图。
符号说明
10 通信系统
20 序列估测装置
30 软决策处理单元
40 解码单元
200 均衡器模块
202 误差处理单元
204 序列估测模块
206 解码模块
208 处理器
210、2024、306 切换单元
2002 前馈均衡器
2004 反馈均衡器
2006 决策单元
2008、2028、304 加法器
2022、300 缓存器
2026、302 乘法器
2062 软决策处理单元
2064 解码单元
400 对数似然率计算器
402 低密度奇偶校验码解码器
sig_in、sig_out 信号
dec_in、p_out 均衡信号
dec_est、dec_est_shift 决定信号
sig_est、sig_est_shift 估测信号
ffe_out、fbe_out、dec_est_w、 加权信号
sig_est_w
fbe_w、fbe_w_max 反馈均衡器权重
fbe_w_index 反馈均衡器权重的指标
sig_soft 具有软信息的输入信号
sig_soft_cal 具有软信息的似然信号
50 流程
500、502、504、506 步骤
具体实施方式
因为具有硬信息的估测信号会降低低密度奇偶校验码解码器(low-densityparity-check,LDPC)的效能,本发明提出一种序列估测的装置及方法,用来处理具有硬信息的估测信号,以产生具有软信息的估测信号,来解决上述问题。详细的实施方式如以下所述。
请参考图1,图1为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何使用单载波(single-carrier)技术或正交分频多工(orthogonal frequency-divisionmultiplexing,OFDM)技术的通信系统,简略地系由一传送端TX及一接收端RX所组成。在图1中,传送端TX及接收端RX系用来说明通信系统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)系统及电力通信(powerline communication,PLC)系统等有线通信系统,或者是区域无线网络(wireless localarea network,WLAN)、数字地面多媒体广播(digital terrestrial multimediabroadcast,DTMB)系统及先进长期演进(Long Term Evolution-advanced,LTE-A)系统等无线通信系统。此外,传送端TX及接收端RX可设置于移动电话、笔记本电脑、平板计算机、电子书及便携计算机系统等装置中,不限于此。
请参考图2,图2为本发明实施例一序列估测装置20的示意图,用于图1的接收端RX中,用来估测及解码信号。序列估测装置20包含有一均衡器模块200、一误差处理单元202、一序列估测模块204、一解码模块206、一处理器208及一切换单元210。解码模块206包含有一软决策处理单元2062及一解码单元2064。详细来说,软决策处理单元2062可用来接收多个估测信号sig_est,以根据多个均衡信号p_out、均衡器权重及对应于均衡器权重的多个估测信号,产生具有软信息(soft information)的多个输入信号sig_soft。解码单元2064耦接于软决策处理单元2062,用来根据一解码规则(例如一种低密度奇偶校验码的错误更正码),解码具有软信息的多个输入信号sig_soft,以产生多个输出信号sig_out。也就是说,在将多个估测信号sig_est提供给解码单元2064之前,软决策处理单元2062可先处理多个估测信号sig_est,使多个估测信号sig_est包含有软信息,以提高解码单元2064的效能,进而提高多个输出信号sig_out的正确性。简言之,由于具有软信息的多个输入信号sig_soft可提供多个估测信号sig_est与决策边界间的距离信息,解码单元2064可更有效率的还原估测信号,提高通信系统的输出率。
序列估测模块204,耦接于软决策处理单元2062,可用来产生多个估测信号sig_est。详细来说,序列估测模块204接收多个均衡信号p_out,可根据一分组规则及一序列估测规则,将多个均衡信号p_out排序为多个估测信号sig_est。用于序列估测模块204中的序列估测规则可为最大似然序列估计(maximum-likelihood sequence estimation,MLSE)规则。此外,实现最大似然序列估计规则的方法有很多种。举例来说,序列估测模块204可执行维特比(Viterbi)算法来实现最大似然序列估计规则,来处理多个均衡信号p_out,以获得多个估测信号sig_est。
误差处理单元202,耦接于序列估测模块204,用来接收多个决定信号dec_est、绝对值强度最大的反馈均衡器权重fbe_w_max及其指标fbe_w_index,以及多个均衡信号dec_in,根据多个决定信号dec_est及多个均衡信号dec_in,产生多个均衡信号p_out。详细来说,误差处理单元202包含有缓存器2022、切换单元2024、乘法器2026,以及加法器2028。缓存器2022耦接于决策单元2006,用来接收多个决定信号dec_est,根据预先定义的缓存规则(例如队列结构),缓存多个决定信号dec_est。切换单元2024耦接于缓存器2022,根据多个决定信号dec_est及绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标fbe_w_index,产生多个相对应的决定信号dec_est_shift。乘法器2026耦接于切换单元2024,根据多个相对应的决定信号dec_est_shift,以及绝对值强度最大的反馈均衡器权重fbe_w_max,产生多个相对应的加权的决定信号dec_est_w。加法器2028耦接于乘法器2026,根据多个均衡信号dec_in及多个相对应的加权的决定信号dec_est_w,产生多个均衡信号p_out。
处理器208耦接于反馈均衡器2004,用来接收多个反馈均衡器权重fbe_w,根据预先定义的处理规则(例如决定相对应绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标的处理规则),产生绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标fbe_w_index。切换单元210耦接于反馈均衡器2004及处理器208,根据多个反馈均衡器权重fbe_w及绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标fbe_w_index,产生绝对值强度最大的反馈均衡器权重fbe_w_max。
均衡器模块200,耦接于误差处理单元202,可用来接收多个信号sig_in,以将多个信号sig_in均衡为多个决定信号dec_est,以及产生多个均衡信号dec_in。其中,多个信号sig_in可根据正交相移键控(quadrature phase-shift keying,QPSK)、16正交振幅调变(quadrature amplitude modulation,QAM)、32正交振幅调变或其他调变方法被产生,不限于此。详细来说,均衡器模块200包含有前馈均衡器(feedforward equalizer,FFB)2002、反馈均衡器(feedback equalizer,FBE)2004、决策单元(decision device)2006及加法器2008,其中前馈均衡器2002及反馈均衡器2004分别包含有多个前馈均衡器权重及多个反馈均衡器权重fbe_w,可用来均衡其输入信号。也就是说,前馈均衡器2002可根据多个信号sig_in(例如基频接收信号)及多个前馈均衡器权重,产生多个前馈加权信号ffe_out。反馈均衡器2004耦接于决策单元2006,可根据多个决定信号dec_est及多个反馈均衡器权重fbe_w,产生多个反馈加权信号fbe_out。加法器2008耦接于前馈均衡器2002及反馈均衡器2004,可根据多个前馈加权信号ffe_out及多个反馈加权信号fbe_out,产生多个均衡信号dec_in(例如dec_in=ffe_out+fbe_out)。决策单元2006耦接于加法器2008,根据多个均衡信号dec_in产生(例如透过解调变)多个决定信号dec_est。
根据以上所述,以下进一步提供一实施例,用来说明信号及权重间的关系。均衡器模块200首先根据多个信号yn(例如图2中的sig_in),产生多个均衡信号zn(例如图2中的dec_in)、多个决定信号(例如图2中的dec_est),以及多个反馈均衡器权重b1、b2、…、bh-1、bh(例如图2中的fbe_w),其中h为阶数(tap)。处理器208根据多个反馈均衡器权重b1、b2、…、bh-1、bh,产生绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标k(例如图2中的fbe_w_index)。切换单元210根据多个反馈均衡器权重b1、b2、…、bh-1、bh及绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标k,产生绝对值强度最大的反馈均衡器权重bk(例如图2中的fbe_w_max)。为了减轻均衡模块200可能会产生的误差传播的问题,误差处理单元202可根据多个决定信号绝对值强度最大的反馈均衡器权重bk及其指标k,以及多个均衡信号zn,产生多个均衡信号rn(例如图2中的p_out)。产生多个均衡信号rn的方法有很多种,举例来说,可根据方程式来产生rn,但不限于此。
解码模块206的实施方式有很多种。举例来说,软决策处理单元2062可根据方程式(对应于误差处理单元202用来产生rn的方程式)来产生具有软信息的多个输入信号sig_soft;其中rn为多个均衡信号p_out、为多个估测信号sig_est、bk为多个反馈均衡权重中一绝对值强度最大的反馈均衡器权重,以及k为其指标及n为时间指标。也就是说,由于多个均衡信号p_out包含有软信息,软决策处理单元2062可对多个均衡信号p_out与多个估测信号sig_est进行运算,获得具有软信息的多个输入信号sig_soft。
在一实施例中,当多个信号sig_in为根据正交相移键控方法被产生时,若解码单元2064根据多个估测信号sig_est(非具有软信息的多个输入信号sig_soft)进行解码,会降低解码正确率。也就是说,解码单元2064无法有效率的还原估测信号,会降低通信系统的输出率。因此,当多个信号sig_in为根据正交相移键控方法被产生时,需要经由软决策处理单元2062进行处理,使其包含有软信息,以提高解码单元2064的解码正确率。也就是说,软决策处理单元2062可仅用于多个信号sig_in为根据正交相移键控方法被产生的实施例中。换句话说,当多个信号sig_in为根据16正交振幅调变、32正交振幅调变或其他调变方法被产生时,多个估测信号sig_est可直接输出给解码单元2064进行解码,而不需要经过软决策处理单元2062。
请参考图3,图3为本发明实施例一软决策处理单元30的示意图,可用来实现图2中软决策处理单元2062。软决策处理单元30可包含有一缓存器300、一乘法器302、一加法器304,以及一切换单元306。缓存器300用来接收多个估测信号(例如图3中的sig_est),根据预先定义的缓存规则(例如队列结构),缓存多个估测信号切换单元306耦接于缓存器300,根据多个估测信号及绝对值强度最大的反馈均衡器权重的指标k(例如图3中的fbe_w_index),产生对应于该指标k的多个估测信号(例如图3中的sig_est_shift)。乘法器302可根据绝对值强度最大的反馈均衡器权重bk(例如图3中的fbe_w_max)及对应于指标k的多个的估测信号产生多个相对应的加权的估测信号(例如图3中的sig_est_w)。加法器304可根据多个均衡信号rn及多个相对应的加权的估测信号产生具有软信息的多个输入信号(例如图3中的sig_soft)。
请参考图4,图4为本发明实施例一解码单元40的示意图,可用来实现图2中解码单元2064。解码单元40可包含有一对数似然率计算器400(log-likelihood ratio,LLR)及一低密度奇偶校验码解码器402。对数似然率计算器400可用来接收具有软信息的多个输入信号sig_soft,以产生具有软信息的似然信号sig_soft_cal。接着,低密度奇偶校验码解码器402,耦接于对数似然率计算器400,可用来接收具有软信息的似然信号sig_soft_cal,以产生多个输出信号sig_out。因此,解码单元40可根据软信息提高多个输出信号sig_out的正确性,进而提高通信系统的输出率。
因此,透过解码模块206中的软决策处理单元2062及解码单元2064,解码模块206可根据软信息提高解码器效能,进而提高通信系统的输出率。
前述解码模块206的运作方式,可进一步归纳为一流程50,如图5所示。流程50包含以下步骤:
步骤500:开始。
步骤502:使用一软决策处理单元来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号。
步骤504:根据一解码规则,使用一解码单元来解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。
步骤506:结束。
在流程50中,解码模块206可使用一软决策处理单元来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于均衡器权重的多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号。接着,解码模块206可根据一解码规则,使用一解码单元来解码具有软信息的多个输入信号,以产生多个输出信号。
流程50系用来说明解码模块206的运作方式,详细说明及变化可参考前述,于此不赘述。
综上所述,本发明提供一种序列估测装置及方法,用来估测及解码信号。序列估测装置包含有解码模块,透过解码模块中的软决策处理单元及解码单元,可提高通信系统的输出率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种序列估测装置,包含有:
一软决策处理单元,用来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号;以及
一解码单元,耦接于该软决策处理单元,用来根据一解码规则,解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。
2.如权利要求1所述的序列估测装置,其特征在于,具有该软信息的该多个输入信号根据以下方程式表示被决定:
<mrow> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
其中rn为该第一多个均衡信号、为该多个估测信号、bk为多个反馈均衡权重中一强度最大的反馈均衡器权重,以及k为其指标及n为时间指标。
3.如权利要求1所述的序列估测装置,其特征在于,该解码单元包含有一对数似然率计算器及一低密度奇偶校验码解码器。
4.如权利要求1所述的序列估测装置,其特征在于,另包含有:
一序列估测模块,耦接于该软决策处理单元,用来产生该多个估测信号。
5.如权利要求4所述的序列估测装置,其特征在于,该序列估测模块接收该第一多个均衡信号,以根据一分组规则及一序列估测规则,将该第一多个均衡信号排序为该多个估测信号。
6.如权利要求5所述的序列估测装置,其特征在于,另包含有:
一误差处理单元,耦接于该序列估测模块,用来接收多个决定信号、该均衡器权重,以及一第二多个均衡信号,根据该多个决定信号及该第二多个均衡信号,产生该第一多个均衡信号;以及
一均衡器模块,耦接于该误差处理单元,用来接收多个信号,以将该多个信号均衡为该多个决定信号,以及产生该第二多个均衡信号。
7.如权利要求6所述的序列估测装置,其特征在于,该多个信号根据一正交相移键控、一16正交振幅调变、或一32正交振幅调变被产生。
8.如权利要求5所述的序列估测装置,其特征在于,该序列估测规则为一最大似然序列估计规则。
9.一种处理序列估测的方法,包含有:
使用一软决策处理单元来接收多个估测信号,以根据一第一多个均衡信号、一均衡器权重及对应于该均衡器权重的该多个估测信号,产生具有软信息的多个输入信号;以及
根据一解码规则,使用一解码单元来解码具有该软信息的该多个输入信号,以产生多个输出信号。
10.如权利要求9的方法,其特征在于,具有该软信息的该多个输入信号根据以下方程式表示被决定:
<mrow> <msub> <mi>r</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mover> <mi>x</mi> <mo>~</mo> </mover> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
其中rn为该第一多个均衡信号、为该多个估测信号,以及bk为多个反馈均衡权重中一强度最大的反馈均衡器权重以及k为其指标。
11.如权利要求9的方法,其特征在于,另包含有:
使用一序列估测模块来产生该多个估测信号。
12.如权利要求11的方法,其特征在于,根据一分组规则及一序列估测规则,使用该序列估测模块接收该第一多个均衡信号,以将该第一多个均衡信号排序为该多个估测信号。
13.如权利要求12的方法,其特征在于,另包含有:
使用一误差处理单元来接收多个决定信号、该均衡器权重,以及一第二多个均衡信号,根据该多个决定信号及该第二多个均衡信号,产生该第一多个均衡信号;以及
使用一均衡器模块来接收多个信号,以将该多个信号均衡为该多个决定信号,以及产生该第二多个均衡信号。
14.如权利要求13的方法,其特征在于,该多个信号根据一正交相移键控、一16正交振幅调变、或一32正交振幅调变被产生。
15.如权利要求12的方法,其特征在于,该序列估测规则为一最大似然序列估计规则。
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