CN1889386A - 可串接的分集接收系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种可串接的分集接收系统及其方法，该分集接收系统包含有多个串接的接收器，其用于将多个加权位量度数据串作合并以从该多个接收器的一最终接收器输出一最终合并位量度数据串。每一接收器包含有：一谐调器、以及一解映射及合并模块。所述谐调器用以接收一射频信号并从该射频信号内选出一预定频道以产生一模拟输入信号。所述解映射及合并模块，用以依据所述谐调器的模拟输入信号以及一前级合并位量度数据串来进行解映射以及合并运算以产生一合并位量度数据串。本发明不仅提升了分集接收器的传输效能，且因其弹性设计的特点，降低了升级时的硬件购置成本。

Description

可串接的分集接收系统及其方法
技术领域
本发明是有关于一种接收系统及其方法，特别是有关于一种分集接收系统及其方法。
背景技术
在信息产品与数字家电兴起后，各式各样的无线通信产品已渐渐普及于日常生活中，而具有庞大数据量的多媒体应用不断推陈出新，更是推动了无线通信产品对提升数据传输率(data rate)的需求。除了数据传输率外，传输效能(transmission performance)也是相当重要的考虑点，以地面数字电视广播系统(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)为例，最快的传输率大约是每秒3千万个比特(30Mbit/s)，然而，对于某些信道(channel)来说，其传输效能的质量却无法被保证，特别是在移动的情况下。此时人们可利用分集接收器(diversity receiver)来有效提升传输效能。然而，已知分集接收器虽可提升传输效能，其硬件架构却缺乏弹性，尤其是当需要升级时，往往需要大幅度的更动及替换，导致成本偏高。相关已知分集接收器说明，请参阅美国专利案号2,002,150,185以及欧洲专利案号WO03069802，在此不再赘述。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可串接的分集接收系统及其方法，以解决上述问题。
为达成上述目的，本发明提供一种可串接的分集接收系统(diversityreceiving system)，包含有多个串接的接收器(receiver)来接收多个射频信号(radio frequency signal，RF signal)，其用于将对应于该多个射频信号的多个加权位量度数据串(weighted bit metric stream)作合并以从该多个接收器的一最终接收器(final receiver)输出一最终合并位量度数据串(finalcombined bit metric stream)。每一接收器包含有：一谐调器(tuner)、以及一解映射及合并模块(demapping and combining module)。所述谐调器接收一射频信号并从该射频信号内选出一预定频道(channel)以产生一模拟输入信号。所述解映射及合并模块，耦接于所述谐调器以及一前级接收器的一前级解映射及合并模块，其用以依据所述谐调器的所述模拟输入信号以及所述前级接收器的一前级合并位量度数据串来进行解映射(demapping)以及合并(combination)运算以产生一合并位量度数据串(combined bit metricstream)。
本发明另提供一种分集接收方法，其用以进行多次合并运算来将多个加权位量度数据串(weighted bit metric stream)作合并以输出一最终合并位量度数据串(final combined bit metric stream)。每一次合并运算包含有：接收一射频信号(RF signal)；从该射频信号内选择出一预定频道(channel)来产生一模拟输入信号；以及依据该模拟输入信号以及一前级合并位量度数据串来进行解映射(demapping)以及合并(combination)运算以产生一合并位量度数据串(combined bit metric stream)。
本发明不仅提升了分集接收器的传输效能，且因其弹性设计的特点，降低了升级时的硬件购置成本。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明分集接收系统一实施例的示意图；
图2为图1接收器内一位量度产生器的功能方块图；
图3为图1接收器内一合并电路的电路图。
主要组件符号说明：
接收器                      110、120、130
谐调器                      150、180、210
解映射及合并模块            160、190、220
信道估计及等化单元          162、192、222
位量度产生器                164、194、224
合并电路                    166、196、226
映射器                      310
乘法器                      320
同步单元                    410
合并单元                    420
多路复用器                  430
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明分集接收系统(diversity receiving system)100一实施例的示意图。分集接收系统100包含有多个彼此相互串接的接收器(receiver)110、120、以及130。每一个接收器将至少二组以上的加权位量度数据串(weighted bit metric stream)(来源可为解映射自二组以上的射频信号)作合并后输出一合并位量度数据串(combined bit metric stream)，而分集接收系统100则输出由最后一个接收器130所产生的最终合并位量度数据串(final combined bit metric stream)。在本实施例中，是以合并二组位量度数据串为例，每一接收器将来自本身的加权位量度数据串与来自前一级接收器的合并位量度数据串作合并，以输出对应于该级的合并位量度数据串。请注意，本实施例是以三组(级)接收器为例，然而本发明并未限定可串接接收器的个数，换句话说，本发明分集接收系统具有弹性设计的优点。接收器的个数不但可依据当时设计的时空环境背景量身打造以同时满足成本和效能的考虑，还可以在将来有升级需求时随时做更改，至于更改幅度也不大，无需将分集接收系统的硬件做大幅替换或修正，仅将所需的一定个数的接收器串接到目前的分集接收系统即可完成升级。关于个别接收器的运作与功能进一步说明如下。
第一级接收器110包含有一天线(antenna)140、一谐调器(tuner)150、以及一解映射及合并模块(demapping and combining module)160；第二级接收器120包含有一天线170、一谐调器180、以及一解映射及合并模块190；接收器130包含有一天线200、一谐调器210、以及一解映射及合并模块220。由于上述在各别接收器中的同名组件具有相同的功能与运作方式，为简洁起见，各同名组件仅说明一次如下。各接收器内的天线接收来自于传送器(未显示)的射频信号(radio frequency signal，RF signal)后，谐调器接着从射频信号内多个频道(channel)中选出一个当作模拟输入信号；上述天线与谐调器属于熟知技艺者可轻易理解的范畴，为简洁起见，不再提供进一步的相关说明。解映射及合并模块则依据模拟输入信号来计算出对应于所接收到射频信号的加权位量度数据串(包含有位数据串的加权信息)，并且将计算出的加权位量度数据串和前级接收器的合并位量度数据串作合并来产生新的合并位量度数据串。以下首先说明各级解映射及合并模块的运作与功能，关于解映射及合并模块如何将二组数据串合并的方法则留待后述。
第一级接收器(接收器110)内的解映射及合并模块160包含有一信道估计及等化单元(channel estimating and equalizing unit)162、一位量度产生器(bit metric generator)164、以及一合并电路(combining circuit)166；第二级接收器(接收器120)内的解映射及合并模块190包含有一信道估计及等化单元192、一位量度产生器194、以及一合并电路196；第三级接收器(接收器130)内的解映射及合并模块220包含有一信道估计及等化单元222、一位量度产生器224、以及一合并电路226。信道估计及等化单元162依据来自于谐调器150的模拟输入信号进行信道估计(channel estimation)以及等化(equalization)运算后，即可输出一等化信号(equalized signal)X0以及一信噪比(signal-noise ratio value，信噪比)C0。同样地，信道估计及等化单元192和222也进行相同的运算，并分别输出等化信号X1、信噪比C1(信道估计及等化单元192)以及等化信号X2、信噪比C2(信道估计暨等化单元222)。信噪比可表示接收到的射频信号质量，在地面数字电视广播系统(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)中，信噪比一词也可以其它名词如CSI(Channel State Information)或信赖值(confidencevalue)替换。此外，上述的信道估计与等化运算属于熟知技艺者可轻易理解的范畴，为简洁起见，不再提供进一步的相关说明。接着说明各级位量度产生器的运作与功能。
请同时参阅图1以及图2，图2为图1接收器110内一位量度产生器164的功能方块图。该位量度产生器164耦接于信道估计及等化单元162，其用以将所述等化信号解映射(demapping)为一位量度数据串(bit metric stream)并依据所述信赖值来对所述位量度数据串进行加权处理(weightingmultiplication)以产生一加权位量度数据串。该位量度产生器164包含有一解映射器(demapper)310以及一乘法器(multiplier)320。以使用64-QAM(64quadrature amplitude modulation)调制技术的地面数字电视广播系统(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)为例，解映射器310解映射(demap)等化信号X0后即输出位量度数据串(bit metric stream)y0，0，y0，1，y0，2，y0，3，y0，4，y0，5。假设等化信号X0在星座图(constellation diagram)上的位置为p0+j*q0，则位量度数据串内的每一位量度(bit metric)可表示为：
y0，0＝p0
y0，1＝q0
y0，2＝|y0，0|-K1
y0，3＝|y0，1|-K1
y0，4＝|y0，2|-K2
y0，5＝|y0，3|-K2
其中K1和K2代表星座图上由信号间距所决定的预定常数值。在解映射器310输出位量度数据串y0，0，y0，1，y0，2，y0，3，y0，4，y0，5后，乘法器320接着将位量度数据串y0，0，y0，1，y0，2，y0，3，y0，4，y0，5乘以一个信赖值C0以产生一加权位量度数据串M0，0，M0，1，M0，2，M0，3，M0，4，M0，5。加权位量度数据串内的每一加权位量度(weighted bit metric)可表示为：
M0，0＝C0*y0，0
M0，1＝C0*y0，1
M0，2＝C0*y0，2
M0，3＝C0*y0，3
M0，4＝C0*y0，4
M0，5＝C0*y0，5
同样地，位量度产生器194(接收器120内)和位量度产生器224(接收器130内)也如上述的运作方式分别产生对应的加权位量度数据串M1，0，M1，1，M1，2，M1，3，M1，4，M1，5和M2，0，M2，1，M2，2，M2，3，M2，4，M2，5。接着说明各级合并电路的运作与功能。
请同时参阅图1和图3，图3为图1接收器120内合并电路196一实施例的电路图。该合并电路196耦接于所述位量度产生器194以及一前级合并电路166，其用以依据所述加权位量度数据串以及所述前级合并电路的所述前级合并位量度数据串来进行合并(combination)运算以产生该合并位量度数据串。该合并电路196包含有一同步单元(sync unit)410、一合并单元(combining unit)420、以及一多路复用器(multiplexer，MUX)430。同步单元410将加权位量度数据串M1，0，M1，1，M1，2，M1，3，M1，4，M1，5(来自第二级接收器120的位量度产生器194)与合并位量度数据串Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3，Y0，4，Y0，5(来自第一级接收器110的合并电路166)进行同步处理后，再重新输出彼此同步的加权位量度数据串M1，0，M1，1，M1，2，M1，3，M1，4，M1，5与合并位量度数据串Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3，Y0，4，Y0，5。请注意，由于第一级接收器110无需进行合并运算，是以上述合并位量度数据串Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3，Y0，4，Y0，5(来自合并电路166)即直接等于加权位量度数据串M0，0，M0，1，M0，2，M0，3，M0，4，M0，5；换句话说，第一级的合并位量度数据串Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3，Y0，4，Y0，5是由其多路复用器直接选择加权位量度数据串M0，0，M0，1，M0，2，M0，3，M0，4，M0，5来产生。接着合并单元420执行一等效的最大比例合并(maximalratio combination，MRC)运算来将二个同步的数据串(本级的加权位量度数据串M1，0，M1，1，M1，2，M1，3，M1，4，M1，5与前级的合并位量度数据串Y0，0，Y0，1，Y0，2，Y0，3，Y0，4，Y0，5)进行合并以产生一暂时位量度数据串(即新的合并位量度数据串)T1，0，T1，1，T1，2，T1，3，T1，4，T1，5。请注意，上述等效最大比例合并仅为其中一种数据串合并方法，本发明并未限定数据串的合并方法。以下仍以使用64-QAM调制技术的地面数字电视广播系统为例，当解映射器为64-QAM解映射器时，则暂时位量度数据串内的每一暂时位量度(temporary bit metric)可表示为：
T1，0＝Y0，0+M1，0
T1，1＝Y0，1+M1，1
T1，2＝Y0，2+M1，2+|T1，0|-|M0，0|-|M1，0|
T1，3＝Y0，3+M1，3+|T1，1|-|M0，1|-|M1，1|
T1，4＝Y0，4+M1，4+|T1，2|-|M0，2|-|M1，2|
T1，5＝Y0，5+M1，5+|T1，3|-|M0，3|-|M1，3|
上述等效最大比例合并运算(equivalent MRC process)和已知最大比例合并运算的主要差异在于，等效最大比例合并运算的输入来源为已经过解映射(demap)等化信号的位量度数据串，而已知最大比例合并运算的输入来源通常未经过解映射(demap)处理的等化信号，然而二者最后所输出的结果仍会相同。换句话说，等效最大比例合并运算的结果会等于直接对等化信号进行已知最大比例合并运算完成后再进行解映射的结果。针对64-QAM调制技术条件下，各级等效最大比例合并运算表示式的通式说明如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
Ti+1，2＝Yi，2+Mi+1，2+|Ti+1，0|-|Yi，0|-|Mi+1，0|
Ti+1，3＝Yi，3+Mi+1，3+|Ti+1，1|-|Yi，1|-|Mi+1，1|
Ti+1，4＝Yi，4+Mi+1，4+|Ti+1，2|-|Yi，2|-|Mi+1，2|
Ti+1，5＝Yi，5+Mi+1，5+|Ti+1，3|-|Yi，3|-|Mi+1，3|
其中暂时位量度数据串Ti+1，0，Ti+1，1，Ti+1，2，Ti+1，3，Ti+1，4，Ti+1，5为本级合并单元所输出的数据串；合并位量度数据串Yi，0，Yi，1，Yi，2，Yi，3，Yi，4，Yi，5则为前级接收器所输出的数据串；而加权位量度数据串Mi+1，0，Mi+1，1，Mi+1，2，Mi+1，3，Mi+1，4，Mi+1，5为本级位量度产生器所输出的数据串。
请注意，由上述说明可知，是在使用64-QAM调制技术的条件下各解映射及合并模块的实际运作方式，然而本发明并未限定调制技术的使用种类；换句话说，本发明也可搭配其它种类的调制技术，以下列举部分其它调制技术以及相对于该调制技术下解映射及合并模块的实际运作方式。以16-QAM(16quadrature amplitude modulation)调制技术为例，若解映射器为一16-QAM解映射器，则暂时位量度数据串(输出自于合并单元)表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
Ti+1，2＝Yi，2+Mi+1，2+|Ti+1，0|-|Yi，0|-|Mi+1，0|
Ti+1，3＝Yi，3+Mi+1，3+|Ti+1，1|-|Yi，1|-|Mi+1，1|
再以QPSK(quadrature phase shift keying)调制技术为例，若解映射器为一QPSK解映射器，则暂时位量度数据串(输出自合并单元)表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1＝Yi，1+Mi+1，1
最后，多路复用器430可选择暂时位量度数据串T1，0，T1，1，T1，2，T1，3，T1，4，T1，5或是加权位量度数据串M1，0，M1，1，M1，2，M1，3，M1，4，M1，5来当作本级(第二级)接收器的新的合并位量度数据串Y1，0，Y1，1，Y1，2，Y1，3，Y1，4，Y1，5。由于除第一级接收器外的所有接收器都会进行合并运算以合并前级与本级的数据串，因此除第一级外，所有多路复用器都会选择暂时位量度数据串当作输出的新的合并位量度数据串。换句话说，在第二级中，多路复用器430即选择暂时位量度数据串T1，0，T1，1，T1，2，T1，3，T1，4，T1，5当作输出的新的合并位量度数据串Y1，0，Y1，1，Y1，2，Y1，3，Y1，4，Y1，5以将实际经过合并运算的位量度数据串送往下一级。同理，在第三级接收器(接收器130)中，合并电路226也执行相同的等效最大比例合并运算以产生一暂时位量度数据串T2，0，T2，1，T2，2，T2，3，T2，4，T2，5，再由其内的多路复用器选择后当作合并位量度数据串Y2，0，Y2，1，Y2，2，Y2，3，Y2，4，Y2，5输出。最后，分集接收系统100所输出的最终合并位量度数据串Y2，0，Y2，1，Y2，2，Y2，3，Y2，4，Y2，5即可被送到下一级电路(通常是解码器)进行进一步的处理。在地面数字电视广播系统中，分集接收系统所串接的下一级电路通常为Viterbi解码器(Viterbi decoder)。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (12)

1.一种可串接的分集接收系统，其特征在于，该分集接收系统包含有多个串接的接收器以接收多个射频信号，其用于将对应于该多个射频信号的多个加权位量度数据串作合并以从该多个接收器的一最终接收器输出一最终合并位量度数据串，每一接收器包含有：
一谐调器，其用以接收一射频信号并从该射频信号内选出一预定频道以产生一模拟输入信号；以及
一解映射及合并模块，耦接于所述谐调器以及一前级接收器的一前级解映射及合并模块，其用以依据所述谐调器的所述模拟输入信号以及所述前级接收器的一前级合并位量度数据串来进行解映射以及合并运算以产生一合并位量度数据串。
2.如权利要求1所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述解映射及合并模块包含有：
一信道估计及等化单元，其用以依据所述射频信号来进行信道估计以及等化运算以产生一等化信号以及一信赖值；
一位量度产生器，耦接于所述信道估计及等化单元，其用以将所述等化信号解映射为一位量度数据串并依据所述信赖值来对所述位量度数据串进行加权处理以产生一加权位量度数据串；以及
一合并电路，耦接于所述位量度产生器以及一前级合并电路，其用以依据所述加权位量度数据串以及所述前级合并电路的所述前级合并位量度数据串来进行合并运算以产生该合并位量度数据串。
3.如权利要求2所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述位量度产生器包含有：
一解映射器，其用以解映射所述等化信号以产生一位量度数据串；以及
一乘法器，耦接于所述解映射器，其用以将所述位量度数据串与所述信赖值相乘以产生加权位量度数据串。
4.如权利要求3所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述合并电路包含有：
一同步单元，其用以将所述加权位量度数据串与所述前级合并位量度数据串进行同步；
一合并单元，耦接于所述同步单元，其用以执行一等效最大比例合并运算以合并所述加权位量度数据串以及所述前级合并位量度数据串来产生一暂时位量度数据串；以及
一多路复用器，耦接于所述合并电路、所述位量度产生器、以及所述前级合并电路，其用以从所述暂时位量度数据串或所述加权位量度数据串择一作为合并位量度数据串。
5.如权利要求4所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述解映射器为一64-QAM解映射器，且输出所述自合并单元的所述暂时位量度数据串表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
Ti+1，2＝Yi，2+Mi+1，2+|Ti+1，0|-|Yi，0|-|Mi+1，0|
Ti+1，3＝Yi，3+Mi+1，3+|Ti+1，1|-|Yi，1|-|Mi+1，1|
Ti+1，4＝Yi，4+Mi+1，4+|Ti+1，2|-|Yi，2|-|Mi+1，2|
Ti+1，5＝Yi，5+Mi+1，5+|Ti+1，3|-|Yi，3|-|Mi+1，3|
其中Ti+1，0，Ti+1，1，Ti+1，2，Ti+1，3，Ti+1，4，Ti+1，5为所述暂时位量度数据串；Yi，0，Yi，1，Yi，2，Yi，3，Yi，4，Yi，5为所述前级合并位量度数据串；以及Mi+1，0，Mi+1，1，Mi+1，2，Mi+1，3，Mi+1，4，Mi+1，5为所述加权位量度数据串。
6.如权利要求4所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述解映射器为一16-QAM解映射器，且输出所述自合并单元的所述暂时位量度数据串表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
Ti+1，2＝Yi，2+Mi+1，2+|Ti+1，0|-|Yi，0|-|Mi+1，0|
Ti+1，3＝Yi，3+Mi+1，3+|Ti+1，1|-|Yi，1|-|Mi+1，1|
其中Ti+1，0，Ti+1，1，Ti+1，2，Ti+1，3为所述暂时位量度数据串；Yi，0，Yi，1，Yi，2，Yi，3为所述前级合并位量度数据串；以及Mi+1，0，Mi+1，1，Mi+1，2，Mi+1，3为所述加权位量度数据串。
7.如权利要求4所述的可串接的分集接收系统，其特征在于，所述解映射器为一QPSK解映射器，且输出所述自合并单元的所述暂时位量度数据串表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
其中Ti+1，0，Ti+1，1为所述暂时位量度数据串；Yi，0，Yi，1为所述前级合并位量度数据串；以及Mi+1，0，Mi+1，1为所述加权位量度数据串。
8.一种分集接收方法，其特征在于，其是用以进行多次合并运算来将多个加权位量度数据串作合并以输出一最终合并位量度数据串，每一次合并运算包含有下列步骤：
接收一射频信号；
从所述射频信号内选择出一预定频道来产生一模拟输入信号；以及
依据所述模拟输入信号以及一前级合并位量度数据串来进行解映射以及合并运算以产生一合并位量度数据串。
9.如权利要求8所述的分集接收方法，其特征在于，所述解映射以及合并运算步骤另包含有：
依据所述射频信号来进行信道估计以及等化运算以产生一等化信号以及一信赖值；
对所述等化信号进行解映射运算，并依据所述信赖值来产生一加权位量度数据串；以及
依据所述加权位量度数据串以及前次合并运算的前级合并位量度数据串来进行合并运算以产生该合并位量度数据串。
10.如权利要求9所述的分集接收方法，其特征在于，所述解映射步骤另包含有：
解映射所述等化信号以产生一位量度数据串；以及
将所述位量度数据串与所述信赖值相乘以产生所述加权位量度数据串。
11.如权利要求10所述的分集接收方法，其特征在于，所述合并步骤另包含有：
将所述加权位量度数据串与所述前级合并位量度数据串进行同步；
执行一等效最大比例合并运算以合并所述加权位量度数据串以及所述前级合并位量度数据串来产生一暂时位量度数据串；以及
从所述暂时位量度数据串或所述加权位量度数据串择一作为合并位量度数据串。
12.如权利要求11所述的分集接收方法，其特征在于，所述暂时位量度数据串表示如下：
Ti+1，0＝Yi，0+Mi+1，0
Ti+1，1＝Yi，1+Mi+1，1
Ti+1，2＝Yi，2+Mi+1，2+|Ti+1，0|-|Yi，0|-|Mi+1，0|
Ti+1，3＝Yi，3+Mi+1，3+|Ti+1，1|-|Yi，1|-|Mi+1，1|
Ti+1，4＝Yi，4+Mi+1，4+|Ti+1，2|-|Yi，2|-|Mi+1，2|
Ti+1，5＝Yi，5+Mi+1，5+|Ti+1，3|-|Yi，3|-|Mi+1，3|
其中Ti+1，0，Ti+1，1，Ti+1，2，Ti+1，3，Ti+1，4，Ti+1，5为所述暂时位量度数据串；Yi，0，Yi，1，Yi，2，Yi，3，Yi，4，Yi，5为所述前级合并位量度数据串；以及Mi+1，0，Mi+1，1，Mi+1，2，Mi+1，3，Mi+1，4，Mi+1，5为所述加权位量度数据串。
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