CN1254983C

CN1254983C - 无线局域网络的信道评估器

Info

Publication number: CN1254983C
Application number: CN 02127097
Authority: CN
Inventors: 苏晓岚
Original assignee: Silicon Integrated Systems Corp
Current assignee: Silicon Integrated Systems Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2006-05-03
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: CN1472967A

Abstract

本发明涉及一种运用于无线局域网络中的信道评估器，主要通过使用一简化型的最小平方递归(RLS)的信道预估控制器以及使用信息重建(Data-Reconstruction)器，在传输信号封包期间执行调整频域中的信道响应的动作，且其调整的动作为弹性化的、在一传输信号封包间的任一时点上作适应性调整，能够有效达成快速收敛以及具备最佳的执行信道评估效果。

Description

无线局域网络的信道评估器

技术领域

本发明涉及一无线局域网络(WLAN)通讯的信道评估器，尤指可适应性地在一传输信号封包间的任一时点上作调整信道评估的操作，进而校正补偿信道效对应数据所造成的影响。

背景技术

无线局域网络(WLAN)通讯正被大量而广泛地研究、讨论及应用，在以正交分频多任务(OFDM)为基础的无线区域通讯网络(WLAN)技术上，信道评估(Channel Estimation)的工作非常重要。目前，大多使用长串或短串的前置序列部分(Short and Long Preamble)来执行信道评估。关于前置序列部分一般的位置设置在每一个传输封包(Transmitted Packet)的前头。然而，无线局域网络通讯在传输一段时间后，信号传输的信道会随着时间或空间的不同而改变，这样一来，使用前置序列部分以执行信道评估的方式，将无法满足适用于信道变更后封包(Packet)的其余数据。

此时，若对信道的信息内容(Channel Information)没有加以调整，则信道评估所产生的错误信号将会影响封包内容数据解调的正确性，进而使其产生错误的解调结果。

发明内容

本发明的目的在于提出一新颖设计的信道评估器(Channel Estimator)，用于解决上述无法适应性调整的缺失。本发明信道评估器的主要原理，通过使用一简化型的最小平方递归(RLS)算法以及使用信息重建(Data-Reconstruction)的方式，而在接收封包信号期间执行调整频域(Frequency Domain)中的信道响应(Channel Response)的动作，并且其调整的动作为弹性化的、在一传输信号封包间的任一时点上作适应性调整。

本发明所述的信道评估器，主要包括有一信道校正器，用于校正补偿信道的效应；一适应性信道预估器，与信道校正器相连接，用于适应性地执行信道预估动作；一符号缓冲器，连接于适应性信道预估器，用于暂存从该信道评估器的所述输入端输入的传输信号的符号；一信息重建器，其输入端连接该无线局域网络接收器中的一译码器的输出端，其输出端连接于该适应性信道预估器，将一反馈信号的数据加以重建，其反馈点为该译码器的输出点，且所述反馈信号的数据重建是与一无线局域网络发射器中的一信号调整器共享硬件电路而达成；一信道预估控制器，分别连接至适应性信道预估器，符号缓冲器及信息重建器，用于整合控制信道评估的信号处理的操作，其中其中，该符号缓冲器在接收该控制信号用于控制其对输入的传输信号的暂存以及该信息重建器在接收该控制信号用于控制其对反馈信号的数据的重建之后，均输出至该适应性信道预估器用于其适应性地执行信道预估动作，从而该适应性信道预估器的输出信号使得所述信道校正器对信道效应进行校正补偿，进而输出一正确校正补偿信道效应的信号至该信号评估器的输出端。然后，由信道校正器输出一经校正补偿信道效应的信号而输出至下一级连接的电路。

本发明的主要功效，在于结合新颖的最小平方递归(RLS)算法以及信息重建的技术而具备快速收敛的功效，同时在执行信道评估效果上较现有技术的效果为佳，且能符合实际信道改变的情形，有效避免信道评估错误发生：

1.信息重建的实施，采用与一发射器中的信号建立器共享硬件电路，可避免额外增加电路，有效节省成本。

2.信道预估控制器，其使用简易型最小平方递归(RLS)算法于实施时，可使用程序化方式完成控制，也可使用硬件电路的方式加以完成。

3.可弹性化的在一传输信号封包间的任一时点上作适应性的信道评估的调整操作。有关本发明的详细内容及技术，配合电路方块图说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的信道评估器装置于一无线局域网络接收器中的电路方块连接示意图；

图2为信道评估器中的信息重建器，其共享一无线局域网络发射器的信号建立器的电路方块连接关系示意图；

图3为本发明实施例中信道评估器调整的动作，是在一传输信号封包间的任一时点上作适应性调整的示意图。

标号说明

2无线局域网络接收器 4无线局域网络发射器

8媒体存取控制器 10模拟数字转换器

12环状前缀移除器 14快速富立叶变换器

16同步器 18信号检测、自动增益控制及功率测量器

20信道评估器 22信道校正器

23适应性信道预估器 24符号缓冲器

25信息重建器 26信道预估控制器

30反向星状图化器 32解交错器

34维特比译码器 36解扰频器

40扰频器 50信号建立器

52编码器 54交错器

56图化器 58嵌入器

60反向快速富立叶变换器 62环状前缀加入器

64长、短前置序列产生器 66多工器

68加窗器 70数字模拟转换器

72射频电路 74天线

具体实施方式

本发明所提出的无线局域网络通讯中的信道评估器(Channel Estimator)主要是在接收封包信号的期间，在信道评估器中使用一简化型的最小平方递归(RLS)方式，以及一信息重建的方法而去执行调整频域中的信道响应，其中所述的调整程序是可弹性化的在一传输信号封包(Transmitted Packet)间的任一时点上作适应性调整。

首先，针对本发明信道评估器的电路方块连接组成作一说明。请参阅图1，图1为本发明实施例的信道评估器20装置于一无线局域网络接收器2中的电路方块连接示意图。整个图1所示为一无线局域网络接收器2，在接收到信号后，通过一模拟数字转换器10将模拟信号转换为数字信号。转换后的数字信号同时传送给一环状前缀移除器(Cyclic Prefix Remover)12、一同步器(Synchronization)16、一信号检测、自动增益控制及功率测量器(Signal Detection& AGC & Power Measurement)18，环状前缀移除器12的输出则连接至一快速富立叶变换器(FFT)14，用于将时域信号转换为频域信号；而信号检测、自动增益控制及功率测量器18的一端则连接回模拟数字转换器10，以控制模拟数字转换器10的转换。快速富立叶变换器14所输出的频域信号一方面传回同步器16中作同步动作，另一方面连接至本发明所提出的信道评估器(ChannelEstimator)20中。

图1中所示本发明的信道评估器20，包括有一信道校正器(ChannelCorrection)22，用于校正补偿信道的效应；其输入端为整个信道评估器20的一输入端，与快速富立叶变换器14相接；信道校正器22的输出端为信道评估器20的一输出端，连接于一反向星状图化器(Constellation Mapper)30。信道评估器20还包括有一适应性信道预估器(Adaptive Channel Estimation)23，用于在一传输信号封包间的任一时点上，适应性地执行信道预估动作。适应性信道预估器23的输入端接收由快速富立叶变换器14所输出的频域信号，其输出端则连接于信道校正器22作信道效应校正补偿之用。信道评估器20还包括有一符号缓冲器(Symbol Buffer)24，是暂存传输信号的符号的缓冲作用。符号缓冲器24的输入端同样连接而接收由快速富立叶变换器14所输出的频域信号，其输出端连接于适应性信道预估器23。

图1的信道评估器20中还包括有一信息重建器(Data Reconstruction)25及一信道预估控制器(Channel Estimation Controller)26。其中，信息重建器25的输入端为信道评估器20的另一输入端，其输出端连接于适应性信道预估器23中，主要是将一反馈信号的数据加以重建。特别是本发明的信息重建器25所反馈的信号点(图1中标示X处)，是从一维特比译码器(Viterbi Decoder)34的输出点所反馈，如此，能有效地提高信道预估的正确性与稳定性。另信道预估控制器26，其输入端与信息重建器25的输入端相连接，即为连接至X接点取维特比译码器34的输出为反馈的信号。信道预估控制器26的输出端分别连接至适应性信道预估器23、符号缓冲器24及信息重建器25，用于整合控制信道评估的信号处理的操作，主要以一简化型的最小平方递归式(RLS)算法而完成控制操作。然后，整个信道评估器20由信道校正器22输出一通过前述电路校正补偿信道效应的信号而输出至下一连接电路，即反向星状图化器(Constellation Demapper)30。

反向星状图化器30将经过信道评估器所输出的信号进行解星状图化的作用，其输出再连接至一解交错器(De-Interleaver)32，将信号解交错化，然后连接至一维特比译码器(Viterbi Decoder)34，将信号加以译码，译码后的输出为一标示X的接点提供反馈给信道评估器20。译码后的信号再连接至一解扰频器(De-Scrambler)36，将原先一发射器中所扰乱的信号加以解开，然后连接至一媒体存取控制器(MAC)8。如此，即完成一通过设置本发明的信道评估器所组成的无线局域网络接收器2的电路方块实施例。

前述的以简化型的最小平方递归式(RLS)算法而完成信道预估的控制操作方式，主要将一般最小平方递归式(RLS)加以改良。如原先一般的RLS的表达式如下：

Q_{p + 1} = Q_{p} + (1 - w) (Y_{p} - Q_{p} {\hat{Y}}_{p}) {\hat{Y}}_{p}^{*} - - - (1)

递归式(1)为一般习用RLS递归式，其中，Qp主要代表一信道预估调整的系数，而Qp+1则代表下一状态调整后信道系数；w则代表一调整计算的参数；Yp表示为一均衡的输入信号；代表一决定模式(Decision Mode)均衡输出的信号；而表示为的共轭复数者。然而，此递归式将增加递归运算的复杂度。

本发明所提出的简易型RLS递归式如下：

Q_{p + 1} = K \frac{{\hat{Y}}_{p}^{*}}{{| {\hat{Y}}_{p} |}^{2}} Y_{p} + (1 - K) Q_{p} - - - (2)

如公式(2)所示即为本发明的简易型RLS递归式，其中K表示为一介于0到1之间(0＜K＜1)的最佳化求解值(Optimalsolution)，而

K = (1 - w) {| {\hat{Y}}_{p} |}^{2}

者。如此，本发明的RLS递归式可以视其为Yp＝XpHp的线性运算方式而加以递归运算，其中Xp可以为

另Hp可为Qp。则公式(2)可有效简化递归式的运算，进而达成快速收敛而将信道快速评估出来。

在此，必须强调的是本发明的信道预估控制器26的控制操作方式，乃可以依照上述递归关系而以计算机程序的执行加以完成，另外，也可使用硬件电路的连接方式而完成上述信道评估的控制。简言之，信道预估控制器26在实施时，可使用软件的方式完成，也能使用硬件的方式加以完成。

有关本发明信道评估器20中所使用的信息重建器25，主要与一无线局域网络发射器4中的一信号建立器50共享硬件电路而达成，烦请参阅图2，可进一步得知信号建立器50的组成。在无线局域网络发射器4电路中，主要将所欲发射的信号数据，先通过一媒体存取控制器(MAC)8加以存取，然后连接至一扰频器(Scrambler)40将信号扰乱，再连接至信号建立器50通过反向快速富立叶变换器60调变。本发明信道评估器20所使用的信息重建器25即为与此无线局域网络发射器4中的信号建立器50为共同使用的实施方式，从而节省接收器2硬件电路的制作，避免额外增加电路所增的成本。

图2的信号建立器50包括：一编码器(Encoder)52，其输入端为信号建立器50本身的一输入端，接收一输入信号而加以编码，所述的接收一输入信号即为接收通过扰频器40所处理后的输出信号；一交错器(Interleaving)54，与编码器52相连接，将编码后的信号加以交错化；一图化器(Mapper)56，与交错器54相连接，将交错化后的信号，以图状分布的对应数关系加以对应；一嵌入器(Insertion)58，与图化器56相连接，将图化后的信号嵌入一领航信号。其中，在电路实施时，编码器52主要为一卷积编码器(Convolution Encoder)者；交错器54为一区块交错器(Block Interleave)；图化器56为一星状图化器(Constellation Mapper)，所以其图状分布的态样为一星状分布者；而嵌入器58则为一领航嵌入器(Pilot Tone Insertion)，其所嵌入为一领航信号。

此外，信号建立器50的输出连接至一反向快速富立叶变换器(IFFT)60中，将信号作反向富立叶变换，转换后信号连接至一环状前缀加入器(Add CyclicPrefix)62中，从而加入环状前缀于传输信号上，传送至一多工器(MUX)66中。多工器66的另一输入端则连接一长、短前置序列器(Short and Long PreambleGenerator)64，如此可将环状前缀与长短前置序列部分加于数据封包前。加入长短前置序列后的信号通过一加窗器(Window)68的加窗处理，使信号产生加窗的作用，然后传送至一数字模拟转换器(DAC)70，将数字信号转换为模拟信号，最后通过一射频电路(RF Section)72的调频作用，通过天线74将信号发射出去。

另外，本发明所述的调整程序，是在传输信号封包期间执行调整频域(Frequency Domain)中的信道响应(Channel Response)的动作，是可弹性化的在一传输信号封包期间的任一时点上作适应性调整，进一步说明请参阅图3。主要是先在一传输数据封包(Packet)前的长串序列中执行信道预估初值化(InitialChannel Estimation)。接着，可在封包期间的任一时点，如图3中所示的数据信号N之前、数据信号2N之前或是数据信号3N之前等时点上，执行适应性信道预估的调整动作；其中N为一任意整数。所以相较于现有技术仅在前置序列部分固定调整信道预估的方式，则本发明所提出信道评估器20的传输封包中适应性调整方式，更能符合实际信道改变的情形，有效避免评估错误发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。凡依本发明所作的等效变化，皆应仍属于本发明所涵盖的范围内。

Claims

1.一种无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该信道评估器包括：

一信道校正器，其输入端为该信道评估器的一输入端，该信道校正器的输出端则为该信道评估器的一输出端，用于校正补偿信道的效应；

一适应性信道预估器，其输入端与该信道校正器的输入端相连接，其输出端连接于该信道校正器，用于适应性地执行信道预估动作；

一符号缓冲器，其输入端与该信道校正器的输入端相连接，其输出端连接于该适应性信道预估器，用于暂存从该信道评估器的所述输入端输入的传输信号的符号；

一信息重建器，其输入端连接该无线局域网络接收器中的一译码器的输出端，其输出端连接于该适应性信道预估器，将一反馈信号的数据加以重建，其反馈点为该译码器的输出点，且所述反馈信号的数据重建是与一无线局域网络发射器中的一信号调整器共享硬件电路而达成；

一信道预估控制器，其输入端与该信息重建器的输入端相连接，其输出端输出的控制信号分别连接至该适应性信道预估器、符号缓冲器及信息重建器，用于整合控制信道评估的信号处理的操作；

其中，该符号缓冲器在接收该控制信号用于控制其对输入的传输信号的暂存以及该信息重建器在接收该控制信号用于控制其对反馈信号的数据的重建之后，均输出至该适应性信道预估器用于其适应性地执行信道预估动作，从而该适应性信道预估器的输出信号使得所述信道校正器对信道效应进行校正补偿，进而输出一正确校正补偿信道效应的信号至该信号评估器的输出端。

2.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，将该信道评估器设置在一无线局域网络接收器中，其特征在于，该信道评估器的一输入端连接该无线局域网络接收器中的一快速富立叶变换器的输出端。

3.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，将该信道评估器设置在一无线局域网络接收器中，其特征在于，该信道评估器的输出端连接至该无线局域网络接收器中的一反向星状图化器的输入端。

4.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该适应性信道预估器的执行更新信道评估的时间点，为弹性地在一信号封包中的任一时点上执行，以适应信道的改变。

5.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该信道预估控制器是以程序处理作为控制的实施者。

6.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该信道预估控制器是以硬件电路作为控制的实施者。

7.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该信道预估控制器的控制操作是以一简化型最小平方递归式而执行信道预估控制的动作。

8.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，该译码器为一维特比译码器。

9.如权利要求1所述的无线局域网络的信道评估器，其特征在于，所共享的硬件电路为一信号建立器，包括：

一编码器，其输入端为该信号调整器的输入端，接收一输入信号而加以编码；

一交错器，与该编码器相连接，将编码后的信号加以交错化；

一图化器，与该交错器相连接，将交错化后的信号，以图状分布的对应数关系加以调整；

一嵌入器，与该图化器相连接，将图化后的信号，嵌入一领航信号。