TW200810418A - Method for measuring radio channel quality and related equipment - Google Patents

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200810418 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種通訊系統之無線電頻道品質量 測方法及其相對應之積體電路、解調器、以及軟體程式 產品。 【先前技術】 在許多通訊系統中，例如數位影像廣播(DVB)，相 籲同的内容從一個或數個發送器被廣播到不同的無線電 頻道。如果一接收品質指標或等級下降且低於某一基準 點’則在無線電通訊系統中一接收訊號將被切換至一不 同的頻道。這種做法即為習知的訊號交接。 因為^收裔在通訊網路之中的移動或有移動物體 、、二過接收為’使得無線電頻道會經時間而變化。因此， #^II^t α^ ^ 瞻足夠服務Ρ'質的無線電頻道並且將訊號交接到該頻道。 對於刀日t夕工訊號而言，當發送訊號沒有運用接收 * ^ ^ ^ ^ ϋ ^ - IlJ ^ ^ || ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 率0 接收器之電力魏指Η 去亦 刀耗知疋一重要議題。接收器可以是一 種由電池供電之裝詈，1 /- 、 仃動電話或任何種類的行動通 訊裝置。因此，為了目箭 A 、 勺…、線電頻道以及其它可用的 必須盡可能地快速評估接收品質 訊號交接頻道，接收哭 指標。 200810418 不同的接收品質指標表示訊號交接的需求。此種指 標如接收之無線電頻率的能量或訊號強度。在評估不同 頻道的接收訊號強度之後，接收器將作出是否要進行訊 號交接的決定。評估將基於一固定基準點或不同頻道之 比較。固定接收之導引訊號強度以及相對接收之導引訊 號強度或接收之訊號雜訊比為不同接收品質指標之鼙 例。 不靶

廷些指標在使用上的主要缺點為對於多重路徑之 大頻帶訊號或衰減之頻道環境而言，訊號交接的決定將 不是非常可靠。這些頻道經歷頻率選擇與經時間變化而 衰減，使得接收之導引訊號的絕對強度意義發生改變。 即使是不同接收頻道之間的一相對基準點也不能^實 地證明接收器能夠解調相對應的訊號。Λ F ^ (Viterbi)解碼器校準與使用度量值量侧 (BER)」表示，雄特比解碼器中度量值的分佈是依靠^ 訊連結的訊號雜訊比_ 之目的而發展出特殊度量分佈量測。.^ 歐洲專利申請公開案G 865 176 A2係有關於一種路 达電波接’其巾特殊資訊之資料訊號以及其㈣ 別資料訊號係發送於相同的頻帶上。 知 【發明内容】 本發明之—目的為限制上述已確認之缺點。更特別 2 隱 10418 的疋種更進步的無線 + 根據本發明，，線二： 質量測方法，ιφ^…、線電通訊系統之無線電頻道品 广甲匕括下列步驟： 於—無線電頻谨垃此么上 係根據調變參數進行調變；收―綠訊號’該調變訊號 解碼該調變訊號以形成解碼資料； 碼效能指禪係A 料產生—解碼效能指標’其中解 .錯誤修_二篇⑽餘值，雜賴狀值係與一 從一組與調變參數有關之已定函式之中選擇 -轉移函式，·以及 以之中，擇 指伊(RCX)= Γ廷擇之函式以形成—無線電頻道品質 f Γ ^ t It ^ ^ f ^ 、πσ貝指標貫質土不受到該調變參數控制』 、本發明實施例之優點為能夠確實地評估無線電頻 道品質，因為已將調變參數之影響最小化。無線電品質 “貫質上係由解碼器的接收資料解碼能力所決定。無 線電頻道品質指標提供一種非常快速的接收訊號品質 評估，只需要幾千個資料位元就能提供一可靠數值。 本發明更包括根據無線電頻道品質指標而將無線 電訊號切換至另一通訊頻道接收。 本發明之優點更包括能夠快速完成將無線電訊號 切換至另一通訊頻道接收且在接收時能有效地使用極 200810418 少的電力。 本發明亦關於如申請專利範圍第8、9、以及 所述之電腦程式、積體電路、以及解調器。 1〇^ 本發明其它特徵附加於切專利制的敛述 【實施方式】 Τ 〇 本發明可應用在連接任何使用格狀調變的 狀調變，或稱格狀調變碼，是一種能夠於有限頻 1上高效㈣發―«統。格_變^2 藉由❹迴旋解碼轉調，如轉比解碼器。=:夠 末端，需要相對應的迴旋編Μ。迴旋編碼被 用於例如電信與數位f彡像廣㈣統卜 “也運 =信系統中’迴旋碼是錯誤修正碼的—種 其中被編碼之每1位0訊符號將轉換為—^式二 號，m/n是編碼率（n >== m # 、位兀付 是- _階的^於位^迴旋編碼之基本硬體單元 疋 丨白的刀接移位暫存器，其中讲本、门 之記憶位階的數目v 編碼器 [ — —国· — 「弟1圖」為一簡單常見之迴免^ 圖。該編碼器包含為了輪 ^ /101的不意 及狀態暫存器103。在這簡輸入暫存器敗以 六個狀態暫存器。迴旋編石馬心::勺中二該編碼μ 法器ΗΜΑ與104Β。在此兩個二進位加 一進位加法將提供一輸出為〇 Π值則 值，則提供-輸出為!。對應於各別果::，元為不同

初—進位加法器104A 200810418 與104B之不同輪屮八旦 輪出時結合，並，由敫:的、、扁碼位兀將於編碼器 Yj交錯/、错由-整流器開關⑽以將編碍位元 1 第1圖」之迴旋編碼器丨〇1係根據下列方式摔 作:狀態暫存器聰藉由某位元而第一次初始化，2 位凡。然後提供第—輪人位元進入輸入暫存器102，在 ^進位加法之後獲得編碼輸出位元，從兩個不同加法輸 出分量中將編碼位元^與兄交錯。 此外’迴旋編竭器101的輸出位元序列，將使得所 元不傳送到接收器解碼。在編碼之後，迴旋編 ^而之研輸出分量的編碼位元》與1將交錯， α 之各別輸出分量的每個其它位元形 成一位元序列_、‘、 根^柄系統’某位元將能從位元序列中移除以形 於-發送至解碼器的穿刺(Pun伽red)位元^ .^ } Xj+iV '1 /J ^ ^ ^ ^ ^ t M ^SL 7t.° Μ ^ t ‘於=線電頻道上傳送’所以㈣可以保存頻帶寬度。 果穿刺合理的位元數目，則解碼效能將不會降低。 要將迴旋碼解碼有三個—般的方法。其―，使用維 :比演异法執行最大相似度解碼且達到理想效能，但是 :要大量的硬體儲存與計算。另-方式，為了簡化硬 粗’迴授解碼犧牲了效能。錢些方法之，序列解碼 200810418 能接近理想效能而達到某種等級，而該等級絲據解碼 器之複雜度而定。 、在下列實施例當中將使用到維特比解碼器。最大相 似度解碼器檢測-完整接收序列，然後試著去找到與接 收碼之間具有最小漢明距離（Hamming distance)的有 效路徑。兩個向量之間的漢明距離被定義為㈣於在複 數個向量中不同元素項的數目。例如，如果X = (0 :1 0) 且Y- (ο ο 1)，則漢明距離為2，因為第二與第三元素 f f , Sjtb , 比次异法應用—最大相似度原則去限制存留路徑。 主-維特比解碼可时由—包含數個分量之格狀編碼 = '維才寸比解石馬器分配一度量至每-存留路徑的每一 分量’該度量等同於與接收碼之相對應分量之間的漢明 距離。加總分量度量產生累加純度量且接收碼最後被 解碼為存留路徑舆最小路徑度量。 、—Ά比解碼$也可稱為正向逆向解碼器。正向解碼 去，為了編碼器的每一輸出而計算一累加路徑度 =在正向階段的末端，最低路徑度量將被選為逆向階 奴勺，始點。在$向階段，對應於具有最小路徑度量值 之路仏將以格狀編碼來逆向追蹤·，因此能將該編碼器之 輸入解碼。 多"考"「繁 9 闽 一 / 圖」，其表示一應用本發明實施例之通 訊系、先在該系統中，發送器2〇1與2〇2發射出相同内 200810418 容至一接收器203，如發射一數位電視訊號流。該資料 流跟隨於環境或發送器之不同的無線電頻道。例如，發 送器201與202使用不同的頻率且每一傳送經歷了共 振。 接收器203在本實施例中是藉由一通用串列匯流排 (USB)連接到一解調器204的一攜帶式電腦。解調器通 常包含一天線205以接收來自不同無線電頻道的訊號且 連接到一調諧器206。 調諧器206適合於選擇無線電頻道並且處理對應之 資料以提供一處理資料流給維特比解碼器207。接著， 雄特比解碼器207提供解碼資料給電腦。 解調器204更包含一量測模組208以量測無線電頻 道的品質且提供相對應之無線電頻道品質指標（RC QI) 至調諧器206。 其它的解調器204之一般元件將被使用而在此將不 • · 說明。 參考「第-3圖」，本發明實施例將說:明的更仔細。 在一步驟301，解調器204接收一調變訊號。該調變訊 號籍由使用某調變參數而調變。調變結構與編碼率都可 作為調變參數。 在步驟302，接收訊號受到等化作用。當訊號傳送 從發送器到接收器時，等化訊號受到扭曲時會得到補 償。 11 200810418 在下一步驟303，等化訊號經過濾波，使得多餘頻 率被濾掉，然後在步驟304，訊號被放大，使其更適合 於解碼。 〆 步驟301到304是藉由一般方式所執行，係利用調 諧器206與解調器204之一般元件，在此將不作更細節 的說明。 在步驟305，調變訊號受到解碼，在此係利用維特 比解碼器207與使用一正向逆向解碼結構，如參考「第 1圖」之說明。 當於解碼之正向階段時，在步驟306，一解碼效能 指標被計算以標示解碼器效專。在說明妁實施例中，解 碼效能指標（P S)是基於一虛擬徵狀值。該虛擬徵狀值是 一軟式值，係取值於0與1之間，且其代表解碼器輸入 樣本的估計，如相容於迴旋產生之符號。在此背景下， .... - · ’ . ； 迴旋產生之相容性表示接收位元相容於編碼器之連續 狀態。 虛擬徵狀值可以由幾種方法計算。計算虛擬徵狀值 方法之一揭露在由C. Berrou與C· Douillard發表於 IEEE Electronics Letters 5 23rd June 1994 5 vol 30 n°13 之「管理維特比解碼器於任何編碼率之虛.擬徵狀值方 法」。 在此貫施例中5虛擬徵狀值猎由編碼貧料流而計 - -- - 算，不同輸出分量之未穿刺的編碼位元Xj與Yj對應於 12 200810418 相同暫存器狀態，且於解碼格狀中計算未穿刺位元領先 於不同路徑中之次數。然後將該數字比較於未穿刺位元 之總數以傳送虛擬徵狀值，其即為本實施例之解碼效能 指標° 所得到之解碼效能指標係根據調變參數決定，且不 是一個好的實際無線電頻道品質指標。更進一步地，解 碼效能指標表示一瞬間值，且如果無線電頻道經時間而 變化，它將無法提供一可靠的解碼效能指標。 v 解碼效能指標可以被表示，如接收訊號之位元錯誤 專(BER) 〇 「第4圖」描述解碼效能指標如何被表示之一實施 例，藉由參考接收訊號品質，如位元錯誤率。 在所敘述之實施例中，解碼效能指標的產生是直接 由維特比解碼器207執行。 接著，無線電頻道品質指標(RCQI)將基於解碼效能 指標而產生。 產生方式包含，在步驟3〇7中，從一組預設轉移函 . - . ； 式中選擇一轉移函式。這些函式是基於調變參數而定， 一特別函式係連結於每一組調變參數。 產生方式更包含，在步驟308藉由使用對應於目前 調變參數之轉移函式而線性化效能指標。結果，一瞬間 之無線電頻道品質指標將產生，其係實質上不受到調變 參數的控制，且只表示無線電頻道的品質。 13 200810418 為了此目的，如線性函式將被使用。對每一調變參 數’定義_組參數（a，b)。參數（a，b)經由模擬使用所有可 能的參數值而獲得。然後，將獲得無線電頻道品質指 標’例如，從以下公式：RCQI=axPS+b。 然後在步驟309，瞬間之無線電頻道品質指標將建 立於一般比倒’如0到100之間。在此標準下之無線電 頻道品質指標值將表示一瞬間值，其係基於一樣也表示 修瞬間值之解碼效能指標。 為了獲得一平均無線電頻道品質指標值，數個瞵間 ”、、電頻道品質指標樣本將在平均窗口下進行平均。在 二Γ f10 ’平均窗口長度是預設的。平均窗口長度依靠

山邪禾按收器是經歷一迅速改 ’然後平均窗口長度就會增加，其中當 p>質土於某一時段是穩定的，窗口長度 表示瞬間頻道品質之無線電頻道 以形成一無線電頻道品質指 電頻道品質。因此，平均的目的為 i標值在無線電頻道上不受到其他 藉由將瞬間無線電頻道品質指標值 線電頻道品質時的穿越車輛影 茶考接收訊號品質的無線電頻道品 200810418 質指標示意圖。在此，一表示接收訊號品質之單元是一 多重協定封裝訊框錯誤率（MFER)。根據使用於無線電頻 道品質指標之計算方式，該指標線性依靠於訊號品質且 能藉由「第5圖」的線來表示，高無線電頻道品質指標 值對應於高頻道品質。 根據本發明實施例，無線電頻道品質指標僅僅依靠 接收器能力以將接收資料解碼。如果解碼器能夠將接收 資料解碼且不受到調變參數及接收損害的控制影響，則 表示平均頻道品質之無線電頻道品質指標值將是可靠 的。 根據本發明所獲得之無線電頻道品質指標，其為一 無線電頻道品質的代表且不受到調變參數控制，如調變 協定，頻率或其它類似參數。當無線電頻道品質指標不 受到其各別調變參數控制時，直接比較不同無線電頻道 -- . ' .. ； .. . ..」 * 之無線電頻道品質指標是可能的，如不需轉換圖表或其 它顧似物。因此所獲得之無線電頻道品質指標將快速地 允許及可靠地決定無線電頻道之；質而不考慮調變參 數。 在實施例中，無線電頻道品質指標值是藉由調諧器 206而使用，例如在交接程序中決定是否接收無線電訊 號須切換到另一頻道。為此目的，接收器掃描其它可用 之頻道及評估它們的無線電頻道品質指標。 在步驟312，表示目前通訊頻道之平均訊號品質的 15 200810418 無線電頻道品質指標將被比較於一固定基準t。如果無 線电頻道品質指標等於或大於基準t，則其斷定目前頻 逞之品質對通訊是充足的且不需要去執行交接。之後益 線電頻道品質評估程序再次啟動以更新無線電頻道= 質指標值。 如果無線電頻道品質指標低於基準t，則其斷定目 2頻道之無線電頻道品質是不夠好的。在步驟313，目 # 前頻道之無線電頻道品質指標將被比較於其他頻道之 無線電頻道品質指標值。藉著比較不同頻道之無線電頻 道品質«，接收器可靠地蚊何者將提供最佳無線電 ，^質。如果其它頻道之所有無線電頻道品質指標值 是局於目前頻道之無線電頻道品質指標值，則在步驟 314 ’ 乂接將被執行於具有最高無線電頻道品質指禪值 的頻道。之後無線電頻道品質評估將再次啟動:^ 鲁 本發明實施例已經由上述說明揭露，但是其它的每 -…態暫存器1〇3且本發明同樣不受到二進位加法器_ 數目所限制 ' ^ ^ ^ ^ ^ < 在本發明部份實施例中，將不需要等化、濾波、或 /及放大等。此外，它們將被執行於不同上述之命令。 無線電頻道品質指標或其它根據無線電頻道品質 指標之訊號品質資訊也可以顯示在接收器之顯示器上 給使用者，如電腦。 16 200810418 本發明亚且有關於對應之電遙 執行系統之計算方十牲 ^式產扣’當讀取與 實施例之方法。I、’其能夠㈣且執行根據本發明 本發明同樣有關於一積* 施例而安排於執行任何方法步驟。本發明之實 此外，本發明有關一對應之解調哭，盆播太恭 實施例而安排於執行土丰 八根據本發明

浐4^ 何方法乂驟。解調器能夠被實 方也’如一積體電路。 ：^ ^貝 雖然本發明實施例如上所述於dvb之背景下，秋 明亦可適用於任何具有相同應用之其它通訊系 【圖式簡單說明】. 第1圖係為先前技術迴旋編碼器應用於本發明之方 塊圖； / 八 . ... : -· . ... ... .. . ' .- .... 第2圖係為本發明應用之通訊系統示意圖; 第3圖係為本發明之方法步驟圖； 第4獨係為解碼效能指標與接收訊號品質關係示竟 ® ; 、第5圖係為無線電頻道品質指標與接收訊號品質關 係示意圖。 【主要元件符號說明】 1〇1 迴旋編碼器 102 輸入暫存器 \ 1.7 200810418 103 狀態暫存器 104A 二進位加法器A 104B 二進位加法器B 105 整流器開關 Xj 編碼位元

Yj 編碼位元 201 發送器 202 發送器 20.3 接收器 204 解調器 205 天線 206 調諧器 207 維特比解碼器 208 量測模組 RCQI 無線電頻道品質指標 PS 解碼效能指標 INST.RCQI瞬間無線電頻道品質指標 m.RCQl 平均無線電頻道品質指標 18

Claims (1)

1. 200810418 十、申請專利範圍： L 一種無線電通訊系統無線電頻道品質量測方法，其中 包括下列步驟： 於一無線電頻道上接收一調變訊號，該調變訊號 係根據調變參數雨調雙； 將該調變訊號解碼以形成解碼資料； 依據該解碼資料產生一解碼效能指標，其中解碼 效能指標是基於一虛擬徵狀值，該虛擬徵狀值係與錯 誤修正碼之解碼有關； 從一组有關於調雙參數之預設函式中選擇一鞋 移函式；以及 错由使用該選擇之函式以形成一無線電頻道品 質指標(RCQI)而線性化該解碼效能指標，其中該無線 電頻道品質指標實質上不受到該調變參數所控制。 2·如申讀專利範圍第1項所述之無線電通訊系統無線 電頻逞品質量測方法，其中該解碼步驟包含一穿刺位 元序列之迴旋解碼。 . ； - - -- . 3·如申明專利範圍第1項所述之無線電通訊系統無線 包頻遏品質量測方法，其中產生詨解碼效能指標包含 計算未穿刺位元於解碼袼狀中領先於不同路徑之次 數且比較該次數與未穿刺位元之總數。 4·如申凊專利範圍第i項所述之無線電通訊系統無線 電頻道品質量測方法，其中產生該無線電頻道品質指 19 200810418 標包含建立該無線電頻道 .5.如申請專利範圍第」項所^ =之勿級。 電頻道品質量測方法，t &…、線電通訊系統無錄 標包含決定無線電頻該無線電頻道品質指 均窗叶之複^長度且對該平 Ί如申請專利範圍第】項所、線均。 電頻道品質量測方法，其中更勺;^電通訊系統無線 丨品質指椤於佶田土匕3頭不該揲線電頻道 丨貝扣祐於使用者端之顧示器上。、 如申請第】項所述之I龄 電頻道品質量測方法甘士 /，，、線電通訊系統無線 道之該方法更包含於無線電頻 .號接收。道叩貝措標而切換無線電訊 .種電腦程式.產品..，該產σ勹人.士上 :栽入電腦系統中且於該二 :請專侧第1 辦，甩於[測無線電通訊系統無線電頻道品質之積 -包路’其中該積體電路包含執行下列方法之穿置、 無線電頻道上接收—調變訊號，該調'變訊號 1糸根據調變參數而調變； 將該調變訊號解碼以形成解碼資料； ▲依據該解碼資料產生一解碼效能指標，其中解碼 致能指標是基於一虛擬徵狀值，該值係與錯誤修正碼 20 200810418 之解碼有關； 從一組有關於調變參數之預設函式中選擇一轉 移函式；以及 藉由使用該選擇之函式以形成—無線電頻道品 質指標(RCQI)而線性化該解碼效能指標，其中該無線 電頻道品質指標實質上不受到該調變參數所控制。 :: 10· —種用於量測無線電通訊系統無線電頻道品質之解 ‘ 調器’其中該解碼器包含下列方法： 於一無線電頻道上接收一調變訊號，該調變訊號 係根據調變參數而調變； 將該調變訊號解碼以形成解碼資料； 依據該解碼資料產生一解碼效能指標，其中解碼 效能指標是基於一虛擬徵狀值，該值係與錯誤修正碼 之解碼有關； J ^ 」 - . _ 從一組有關於調變參數之預設函式中選擇一轉 • 移函式；以及 二 ？藉由使用該選擇之函式以形成一無線電頻道品 質指標（RCQI)而線性化該解碼效能指標，豆中該1線 •電頻道品質指標實質上不受到該調變參數所控 21