CN107786252A - 处理信道脉冲响应的有效路径的装置及方法 - Google Patents

处理信道脉冲响应的有效路径的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种通信装置，包含有一接收电路，用来接收多个导航信号；一信道估测电路，耦接于该接收电路，用来根据该多个导航信号，估测一信道频率响应；一转换电路，耦接于该信道估测电路，用来根据一时频转换运作，将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应；一计算电路，耦接于该转换电路，用来根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比及一预先决定的常数，决定一临界值；以及一选择电路，耦接于该计算电路，用来根据该临界值，决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。

Description

处理信道脉冲响应的有效路径的装置及方法
技术领域
本发明相关于一种用于通信系统的装置及方法，尤指一种处理信道脉冲响应中有效路径的装置及方法。
背景技术
通信系统在运作时，传送端通常会使用部分的资源来传送已知的参考信号，使接收端可以使用这些参考信号来估测信道(即用来传送数据的信道)，以使用估测的信道来还原传送的数据。举例来说，信道通常包含有多个路径，接收端需正确地辨识出这些路径，以提高信道估测的准确度。然而，信道具有随机且时变的特性(特别是在无线通信系统中)，接收端在执行估测信道时也会受到噪声的干扰，使接收端难以从信道估测的结果中，准确地辨识出这些路径。进一步地，接收端会因根据不准确的信道来还原传送的数据，而降低数据被正确还原的机率。因此，如何准确地辨识信道的路径因而成为亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明提供了一种处理信道脉冲响应的有效路径的装置及方法，可准确地辨识信道中的路径，以解决上述问题。
本发明揭露一种通信装置，包含有一接收电路，用来接收多个导航信号(pilots)；一信道估测电路，耦接于该接收电路，用来根据该多个导航信号，估测一信道频率响应(channel frequency response，CFR)；一转换电路，耦接于该信道估测电路，用来根据一时频转换运作，将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应(channel impulse response，CIR)；一计算电路，耦接于该转换电路，用来根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比(signal-to-noise ratio，SNR)及一预先决定的常数，决定一临界值；以及一选择电路，耦接于该计算电路，用来根据该临界值，决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。
本发明另揭露一种处理有效路径的方法，包含有接收多个导航信号(pilots)；根据该多个导航信号，估测一信道频率响应(channel frequency response，CFR)；根据一时频转换运作，将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应(channel impulse response，CIR)；根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比(signal-to-noise ratio，SNR)及一预先决定的常数，决定一临界值；以及根据该临界值，决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。
附图说明
图1为本发明实施例一通信系统的示意图。
图2为本发明实施例一通信装置的示意图。
图3为本发明实施例一信道脉冲响应的信道路径的示意图。
图4为本发明实施例一流程的流程图。
符号说明
10 通信系统
20 通信装置
200 接收电路
202 信道估测电路
204 转换电路
206 计算电路
208 选择电路
40 流程
400、402、404、406、408、410、 步骤
412
sig_p 导航信号
sig_cfr 信道频率响应
sig_cir 信道脉冲响应
path_th 临界值
path_eff 有效路径
path_0～path_6 路径
S0～S6 路径强度
TX 传送端
RX 接收端
具体实施方式
图1为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何可传送及/或接收单载波(single carrier)信号或多载波(multi-carrier)信号的通信系统，简略地由一传送端TX及一接收端RX所组成。多载波信号可为正交分频多工(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)信号(或离散多频调变(discrete multi-tonemodulation，DMT)信号)，但不限于此。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 digitalsubscriber 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，通信系统10可为区域无线网络(wireless local area network，WLAN)、数字视频广播(Digital VideoBroadcasting，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多媒体广播(DigitalTerrestrial Multimedia Broadcast，DTMB)、地面数字视频广播系统(DVB-Terrestrial，DVB-T)、新版地面数字视频广播系统(DVB-T2/C2)及综合数字服务广播系统(IntegratedServices Digital Broadcasting，ISDB)。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。
图2为本发明实施例一通信装置20的示意图，用于图1的接收端RX中，用来处理信道脉冲响应(channel impulse response，CIR)的信道路径。通信装置20包含有一接收电路200、一信道估测电路202、一转换电路204、一计算电路206及一选择电路208。详细来说，在接收多个导航信号(pilots)sig_p后，接收电路200将多个导航信号sig_p提供给信道估测电路202。其中，多个导航信号sig_p可为任何通信装置20已知的参考信号，以供通信装置20执行信道估测。信道估测电路202耦接于接收电路200，可用来根据多个导航信号sig_p，估测信道频率响应(channel frequency response，CFR)sig_cfr。转换电路204耦接于信道估测电路202，可用来根据一时频转换运作，将信道频率响应sig_cfr转换为一信道脉冲响应(channel impulse response，CIR)sig_cir。其中，该时频转换运作可为快速傅立叶逆变换(inverse Fast Fourier Transform，IFFT)等可将频域(frequency-domain)信号转换为时域(time-domain)信号的算法，但不限于此。
计算电路206耦接于转换电路204，可用来根据信道脉冲响应sig_cir的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比(signal-to-noise ratio，SNR)及一预先决定的常数，决定一临界值path_th。其中，预先决定的常数可根据信号对噪声比、设计考虑及/或系统需求被决定，但不限于此。选择电路208耦接于计算电路206，可用来根据临界值path_th，决定信道脉冲响应sig_cir的多个路径中至少一有效路径path_eff。
根据以上所述，用来判断有效路径的临界值path_th会根据最大路径强度、信号对噪声比及预先决定的常数被决定，在信号对噪声比通常会动态改变的情况下，临界值path_th也会对应地动态改变，即临界值path_th亦为一动态数值。因此，临界值path_th不受单一固定因素的限制，可改善判断有效路径的弹性及准确度，进而提高信道估测的准确度。
在一实施例中，根据包含有多个导航信号sig_p的多个接收的信号，计算电路206可获得信号对噪声比。也就是说，计算电路206可在接收包含有导航信号的接收的信号时，获得(或更新)信号对噪声比，使信号对噪声比可反映目前的信道状况。进一步地，该多个接收的信号可为多个频域信号。在一实施例中，该多个接收的信号可为多个正交分频多工信号。在此情况下，多个导航信号sig_p可在部分或所有的子载波(subcarrier)上被传送到接收端RX。
在一实施例中，至少一有效路径的至少一路径强度大于临界值path_th。在一实施例中，其中多个路径中其他路径的路径强度不大于临界值path_th。也就是说，临界值path_th可被用来区分一路径是否有效。当该路径的路径强度大于临界值path_th时，选择电路208判断该路径为有效路径；当该路径的路径强度不大于临界值path_th时，选择电路208判断该路径为无效路径。通信装置20可将无效路径视为噪声，而非信道的一部分。在一实施例中，前述临界值path_th、预先决定的常数及信号对噪声比的一总和为该最大路径强度。详细来说，当临界值path_th、预先决定的常数、信号对噪声比及最大路径强度的数值分别为T、C、SSNR及Smax时，计算电路206可根据方程式“T＝Smax-SSNR-C”获得临界值path_th的数值。需注意的是，前述的路径强度可为功率(power)(以dB为单位)等可用来比较大小的数值，但不限于此。在上述方程式中，亦可定义参数如下：Smax为估测出的信号最大路径的功率，SSNR为系统频段内所估测的信号噪声比平均值，C为系统中设定的最小信号与噪声的比值。若将设定C为10dB及将估测SSNR为20dB时，可推论出若脉冲响应中信号路径小于最大信号路径30(20+10)dB时，可将该信号路径视为噪声，依此根据判断有效路径。此外，有关参数的数值可依环境做不同的设定，不限于此。
图3为本发明实施例一信道脉冲响应的信道路径的示意图，用来举例说明通信装置20的运作方式。图3绘示有信道脉冲响应(例如信道脉冲响应sig_cir)的7个路径path_0～path_6，其分别具有路径强度S0～S6。路径path_0～path_6可视为信道估测的初始结果，其包含有有效路径及无效路径。也就是说，可根据接收电路200、信道估测电路202及转换电路204的运作来得到图3。如图所示，路径path_0具有最大的路径强度，根据先前所述，在假设临界值path_th、预先决定的常数及信号对噪声比的数值分别为T、C及SSNR的情况下，计算电路206可根据方程式“T＝S0-SSNR-C”获得临界值path_th的数值。因此，根据该临界值path_th的数值，选择电路208可判断路径path_0～path_3的路径强度S0～S3大于临界值path_th，以及判断路径path_4～path_6的路径强度S4～S6小于临界值path_th。接着，选择电路208可决定有效路径为路径path_0～path_3，以及决定无效路径为路径path_4～path_6。
前述通信装置20的运作方式可归纳为一流程40，用于通信装置20中，如图4所示。流程40包含以下步骤：
步骤400：开始。
步骤402：用来根据该多个导航信号，估测一信道频率响应。
步骤404：根据一时频转换运作，将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应。
步骤406：根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比及一预先决定的常数，决定一临界值。
步骤408：根据该临界值，决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。
步骤410：结束。
流程40是用来举例说明通信装置20的运作方式，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。
需注意的是，通信装置20(及其中的接收电路200、信道估测电路202、转换电路204、计算电路206及选择电路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，将接收电路200、信道估测电路202、转换电路204、计算电路206及选择电路208整合为一或多个电路，且实务上通常会以数字电路予以实现。在某些实施例中，接收电路200可能还会包括一模拟数字转换器。此外，通信装置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信道脉冲响应的有效路径的装置及方法，可根据最大路径强度、信号对噪声比及预先决定的常数决定临界值。在信号对噪声比通常会动态改变的情况下，临界值也会对应地动态改变，即临界值亦为一动态数值。因此，临界值不受单一固定因素的限制，可改善判断有效路径的弹性及准确度，进而提高信道估测的准确度。
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 (16)

1.一种通信装置，包含有：
一接收电路，用来接收多个导航信号；
一信道估测电路，耦接于该接收电路，用来根据该多个导航信号，估测一信道频率响应；
一转换电路，耦接于该信道估测电路，用来根据一时频转换运作，将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应；
一计算电路，耦接于该转换电路，用来根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比及一预先决定的常数，决定一临界值；以及
一选择电路，耦接于该计算电路，用来根据该临界值，决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。
2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，根据包含有该多个导航信号的多个接收的信号，该计算电路获得该信号对噪声比。
3.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，该多个接收的信号为多个频域信号。
4.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，该多个接收的信号为多个正交分频多工信号。
5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该至少一有效路径的至少一路径强度大于该临界值。
6.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该多个路径中其他路径的路径强度不大于该临界值。
7.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该临界值、该预先决定的常数及该信号对噪声比的一总和为该最大路径强度。
8.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该时频转换运作包含有一快速傅立叶逆变换。
9.一种处理有效路径的方法，包含有：
使用一接收电路来接收多个导航信号；
根据该多个导航信号，使用一信道估测电路来估测一信道频率响应；
根据一时频转换运作，使用一转换电路来将该信道频率响应转换为一信道脉冲响应；
根据该信道脉冲响应的多个路径中一最大路径强度、一信号对噪声比及一预先决定的常数，使用一计算电路来决定一临界值；以及
根据该临界值，使用一选择电路来决定该信道脉冲响应的该多个路径中至少一有效路径。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，另包含有以下步骤：
根据该多个导航信号的多个接收的信号，使用该计算电路来获得该信号对噪声比。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该多个接收的信号为多个频域信号。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该多个接收的信号为多个正交分频多工信号。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该至少一有效路径的至少一路径强度大于该临界值。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该多个路径中其他路径的路径强度不大于该临界值。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该临界值、该预先决定的常数及该信号对噪声比的一总和为该最大路径强度。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该时频转换运作包含有一快速傅立叶逆变换。
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