TW200915794A - Scaling apparatus set in a receiver - Google Patents

Description

200915794 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與接收器有關’尤其與縮放裝置(scaling apparatus) 有關，此縮放裝置係逐一對每一符元進行處理，且設置於接收器 中〇 【先前技術】 一般耑言’接收器内通常包含可變增益(variablegain)放大 器’於接收訊號(receivedsignal)進入類比至數位轉換器 (analog-to-digital converter，ADC)之前，先行調整接收訊號之振 幅，這是因為若接收訊號進入類比至數位轉換器時的振幅過大， 將會導致飽和（saturation)的發生’進而導致類比至數位轉換器 輸出失真；而如果進入類比至數位轉換器之接收訊號的振幅過 小’則將導致訊雜比(signal-to-noise ratio, SNR)變得過小，進而影 響到接收器的性能。普遍來說，會藉由控制訊號來調整可變增益 放大器的增益值(gain)來解決前述之問題，而此方法亦稱為自動增 证控制(Automatic Gain Control，AGC)。 一般而言，自動增益控制程序通常為回授控制程序。在此回 授控制程序中包含：估算可變增益放大器之輸出訊號的振幅，將 估异值與期望值(desired value)比較以產生控制訊號，以及根據栌 200915794 制訊號來控制可變增益放大器的增益值。在理想的狀況下，於執 行了自動增益控制程序之後，將可以確保類比至數位轉換器所接 收之訊號在進入類比至數位轉換器之前，其振幅會落在適宜範圍 之中’以便進行後續的數位訊號處理程序。 然而，即使在類比至數位轉換器將所接收之類比訊號轉換成 數位訊號之後，經由轉換之後所產生的數位訊號中仍可能存在因 \ 為鄰賴帶所造成之干擾，因此便需要使關波料把這些不想 要的訊號成分滤除掉。然而’濾、波器在進行雜訊遽除的同時，也 同時會減弱所要訊號之訊號強度。通料了解決這種問題，一個 最普遍的解決方法係在此舰ϋ的輸出端設置—個數位自動增益 控制裝置，此數位自動增益控繼置侧以調整驗後訊號之振 中田，來確保後續之數位訊號處理程序得以順利實施。 然而’對於許多習知的接收器來說(譬如正交分頻多工 i〇rthQg_l frequeney _____，〇fdm)接收器），有 時候必須在触1賴綠（transmito)高速鶴陳況下進行 喊接收。然而，當接收器或傳送器正以高速移動時，接收料 傳送器之間之通道狀態（channelc祕〇n)會隨之迅速地改變。、 在這種快賴_通道㈣巾’執行自動增餘軸序以及數位 自動增益控軸序將無法將城的減調整至適 =:當細正在軸酬，脑咖的物因而大受 200915794 【發明内容】 爲了解決習知技術中’當接收器中的通道狀態因為接收器或 傳送器高速移動而不斷劇烈改變時，無法將訊號的振幅調整至適 宜的範圍之内這一技術問題’本發明提供一種設置於接收器中之 縮放裝置。 根據本發明之實施例，其係揭露一種設置於接收器（例如正 交分頻多工接收器）中之縮放裝置。該縮放裝置係包含有計算單 元、延遲單元以及縮放單元。計算單元係用來估算接收符元 (received symbol)之訊號強度並產生相對應之縮放係數。延遲單元 則用以延遲接收符元。縮放單元係耦接至計算單元以及延遲單 元，用來根據縮放係數以縮放由延遲單元所輸出之接收符元。 根據本發明之另一實施例，其係揭露一種設置於接收器（譬 如說正交分接收H)巾之較裝置。該接㈣包含有符元 處理單元，*職裝置係包含計算單元以及驗單元。計算單元 ，用來估算輸人紅之訊號強度並產生相對應之縮放係數。縮放 料係_接至計算單元以及符元處理單元，用來根獅放係數以 縮放^符元處理單元所輸出之輸出符元，其巾輸㈣元係由符元 處理單元處理輸入符元所產生。 200915794 本發明提供的設置於接收器中之縮放裝置，藉由針對每一個 不同符元來產生相對應的縮放係數，即使當接收器中的通道狀態 因為接收盗或傳送器南速移動而不斷劇烈改變時，本發明所揭露 之裝置仍能使得接收器的效能維持穩定的品質。 【實施方式】 3月參閱第1圖’第1圖所示為本發明之第一實施例中設置於 接收器中之縮放裝置的示意圖。在本實施例中，接收器係為一個 採用頻域分取式(Decimation in Frequency，DIF)快速傅利葉轉換 (FFT)機制之正交分頻多工接收器。正交分頻多工接收器包含有漁 波器110、數位自動增益控制(digitalAGC)單元12〇、快速傅利葉 轉換單元130'位元反轉(bit-reversai)單元140、以及縮放裝置15〇。 其中快速傅利葉轉換單元130係依據自數位自動增益控制單元 120所接收到之時域符元作⑽d〇main吁她冲，而產生具有多個子 載波(sub-carrier)之無序頻域符元(dis〇rderlysymbd)，亦即，輸出 之無序頻域符元之子載波並未依據連續的子載波頻率來依序排 列。對於每一無序符元而言，位元反轉單元14〇則用來將其子載 波的人序力σ以重新排列來產生有序符元(〇rderly symbd)。因此，位 几反轉單元14G之獅需要儲存容量科或大於正賴分多工快 速傅利葉轉換大小(〇FDMFFTsize)的記憶體空間，且此位元反轉 運作會造成-辦恥度為—個正交齡乡讀元(OFDM symbol)的延遲時間。 200915794 中’ _置15()為账為處理單位的縮放裝 Ϊ 15!lTt£ 〇 包合有#异早兀16G以及縮放單元 =40+ί理無序符加產生相對應之有序料時，縮放裝置： 16() 14#細所造成的延 遲夺間(長度為-個正交頻分多工符元之時間長度），去計算此時被 位7G反轉早疋14〇處理之無序符元的訊號強度並且據此產生縮放 係數二在剌健讀，職單元17G_職絲來調整 有序符从振幅大小’這裡所指的有序符元係指經由位元反轉單 70140處理無序符元所產生。也就是說，經域理無序符元而產 生之有序符福難是根_著轉無賴元之誠強度所產生 的縮放係絲加關整的。因為前述的運作方式，本發明此實施 例中所揭路的縮放裝置15〇可視為以符元為處理單絲逐一對每 一符元進行處理的縮放裝置。 為了要估异頻域中之付元的§孔號強度，計算單元160會累計 多個強度係數(strength factor)中至少一個強度係數來產生估算 值，接著將所求得之估算值與臨界值相比較，並據此產生縮放係 數。在本實施例中，此臨界值代表無序符元的理想振幅大小，而 此理想振幅的定義是讓符元的訊號強度足以使後續的數位訊號處 理程序順利地進行，而且此臨界值是可在事先就決定好的參數。 200915794 除此之外，每一個強度係數都會對應到無序符元之多個所選 擇之子载波中其中一個子載波的訊號強度。舉例來說，這些所選 擇之子載波可i包含無序符元之至少—子載波、__部分子載波，、 f者所有的子載波；或者，這些所選擇之子載波可能包含有無序 祷凡之至少-領航子載波⑽的秦㈣岭一部分領航子載波， 或者所有的領航子紐。由鱗舒載_是概(e〇mpiex value) ’因此可以用這些複數的大小(a——)來當作代表所選擇 C 之子紐之強度的錢魏。細，賴蚊小㈣為強度係數 並不為本發明之關條件，也就是說，也可以使騎選擇之子載 波的其他度量(metrie)來當作代表所選擇之子載波之強度的強度係 數。 叩凊參閱第2圖’第2圖為本發明之第二實施例中設置於接收 益内之縮放裝置的示意圖。在此實施例中，接收器為採用時域分 取式(DeCimati〇ninTime ’ DIT)快速侧_換機制之正交分頻多 =接收器。此正交分頻多卫接收器中包含有濾波器加、位元反轉 單^ 22G、快速傅利葉轉換單元、以及縮放裝i 23G。位元反 轉單元220的輸入訊號為多個有序時域符元，其中每個有序時域 符元包含有乡辦域上的資懸本(datasample)。縣—個有序符 π來說’位7L反轉單元220重新排列有序符元内之制樣本的次 序Mer)並產生出與有序符元相對應之無序符元(dis〇rd吻 ’而由位元反轉單元22〇輸出之無序符元將經由縮放裝置 230來針對每-個無序符元的振幅大小做調整，再將具有適當振幅 10 200915794 大二的無序符元傳送到快速傅利葉轉換單元做處。位元反 轉單7G 220的運作需要儲存容量等於或大於正交頻分多工快速傅 利葉，換大小的錢體空間，且此運作會造成—個時間長度為一 個正父頻分多1符元大小的延遲時間。 如第2圖所不，本實施例中的縮放裝置230包含有計算單元 細以及放單元25〇。當位元反轉單元⑽處理有序符元以產生 相對應之祕符元時，計算單元240會_位元反轉單元 220本 身運作造成的延遲時間(長度為一個正交頻分多工符元之時間長 度）’去計算此時由位元反轉單元no處理之有序符元的訊號強 度並且據此產生縮放係畫文。接著，縮放單元25〇即利用此縮放 係數來調整無序符元的振幅大小。如同前述之揭露，此無序符元 係經由$元反轉單元22〇處理有序符元而產生。也就是說，由位 兀反轉單元220處理有序符元後所輸出之無序符元的振幅大小是 根據由估算财序符元的減強度^產㈣縮放餘來加以調整 的。因為這樣的緣故，本實施例所揭露之縮放裝置23〇係可視為 以符元為處理單絲逐—輯每—符元進行處理義放裝置。 為了估算時域符元的訊號強度，計算單元24〇會累計多個強 度係數中至少-個強度係數以求得—健算值，並將此估算值與 臨界值加以比較以產生前述提及之縮放係數，而此可被事先決/定 的臨界值係代表了有腾元_想振幅大小，且紐想振幅大小 係可讓符元的訊號強度足以使後續之數位訊號處理程序順利地進 11 200915794 行。本實m料的每_度係數㈣m有序符 ，料樣本中—個所選擇之資料樣本的訊號強度。舉例來說:t 些所選擇之倾樣本包含有序符元之 :绝 r:r是所有的嶋本。由於每個資= 2因此可以用這些複數的大小來t作代表所選擇之#料樣本之 之：r:二:：大小作為_數並不為本發明 選擇之資料樣本：度 訊號強度的強度係數。作絲妙所選擇之資料樣本其 7之外，因為縮放裝置现在這些無序符元輸人至快速傅 利葉轉換早X 260之前，會調整這些無序料之振幅的強度，因 此在本工接㈣彻配置數位自動增 酬單元’㈣’本細巾之正交瓣玉刪便可節省 數位自動增益控制單元的成本。 請參閱第3圖’第3圖所示為本發明之第三實施例中設置於 接收器内之縮放裝置的示意圖。縮放裝置3〇〇包含有計算單元 310、延遲單元娜以及縮放單元33〇。包含縮放裝置之接收 個實施例係為正交分頻多卫接收器，其包含有快速傅利葉 轉換單元以及位元反轉單元。 假設在此實施例中， 正父分頻多工接收器採用了頻域分取式 200915794 快速傅利葉轉換機制，此時位元反轉單元便是快速傅利葉轉換單 元的後端元件(back-end component) ’而縮放裝置300可以當作快 速傅利葉轉換單元的前端元件(front_end component)，抑或作為位 元反轉單元之後端元件。此外，在其他的設計變化之中，縮放裴 置300亦可以被設置在快速傅利葉轉換單元以及位元反轉單元兩 者之間。 除此之外，若此正交分頻多工接收器採用時域分取式快速傅 利葉轉換機制，此時，位元反轉單元係為快速傅利葉轉換單元的 前端元件，而縮放裝置300可作為位元反轉單元的前端元件或快 速傅利葉轉換單元的後端元件。此外，在其他的設計變化中，縮 放裝置300亦可設置在位元反轉單元以及快速傅利葉轉換單元之 fal 〇 β十异單凡31〇以及延遲單元32〇的輸入訊號係為多個符元(例 如時域符元或賴符元）’輯算單元會估算這些符元中每個 符元的訊號強度並據此產生縮放係數。接著，縮放單元33〇即根 據此縮放係數來調整由延遲單元32〇輸出之符元的振幅強度。對 每一個所接收到的符元來說，在延遲單元娜會將此時運算中的 符元加以延遲的同時，計算單元則估算輸入符元的訊號強度。 也就是說’延遲單元320確保縮放單元33〇接收到符元的時間與 接收到縮放係數的時間—致。藉由把符元加以向後延遲一段延遲 時間，延遲單幻20確保縮放單元33G在對任—符元的振幅進行 13 200915794 調整時’所採用的縮放係數為與該符元相對應之縮放係數。換句 話說，本實施例之縮放裝置300係可被視作為以符元為處理單位 而逐一地針對每一符元進行處理的縮放裝置。 在本實施例中，為了要估算頻域符元或時域符元的訊號強 度，計算單元31〇累計多個強度係數中至少一個強度係數來產生 估算值，接著，計算單元31〇將所求得之估算值與臨界值相比較 C 以據此產生縮放係數。既然先前已經詳細地描述了估算值以及臨 界值之計算方法，故進一步的說明便在此省略而不再費述。 时請參閱第4圖，第4圖為本發明之第四實施例中設置於接收 器内之縮放裝置的示意圖。在本實施例中，接收器為正交分頻多 工接收器’在此接收財包含有符元處理單元·以及縮放裝置 42〇。符元處理單元的輸入訊號為多個輸入符元。符元處理單 元彻係處理每個輸入符元以產生相對應之輸出符元，因此，符 凡處理單於處理每個輸人符树將產生—個延遲時間，也 就是說’任何可在處理程序帽生延遲時關符域理單元皆可 ^用^發明之中。舉例來說，假設此正交分頻多丄接收器採用 了頻域》取式快速侧葉轉換機制，此時符元處理單元備可使 用快逮傅利葉無料分顿術)錢肢妙頻多工 瞻幅個元件來 _刪轉嶋，鱗符福理單元 14 200915794 接收器之位元反轉單元或者快速傅利葉轉換單元(採用時域分取技 術)來加以實現’或者同時使用這兩個元件來加以實現。 在本實施例中，縮放裝置420内包含有計算單元430以及縮

t \ 放單7〇 440。當符元處理單元41〇處理輸入符元以產生輸出符元之 時，此時，計算單元430即利用符元處理單元41〇於處理輸入符 元日造成的延遲時間，來計算此時由符元處理單元41〇處理中之 符元的义5虎強度並據此產生縮放係數。縮放單元440接著即根據 此縮放係絲輸出符元的振駄小。請注朗，此輸出符元 係經由符元處理單元41〇處理輸入符元所產生。也就是說，由符 ，處理單it彻於處理輸人符元後所輸出之輸出符㈣振幅大小 是根據由估算輸人符搞訊號強度而產生的縮係數來加以調整 的。因此’本實施例中所揭露之縮放裝置42〇可視為以符元為處 理單位來逐-對每―符元進行處理的縮放裝置。 同獅，為了要估算所輸人之頻域符元鱗域符元的訊號強 轉單元會累計多鋪度係數中至少—個強度係數來產 生估异值’並將所求得之估算值與臨界值她較，以據此產生縮 放係數。由於先前已轉細地描述了估算值以及臨界值之計 法，故進一步的說明便在此省略而不再贅述。 15 200915794 術中，係制了:t饋式(feed forw㈣控職制來逐—地對符元進行 處理以調正符元的5罐強度(亦即其振幅）。除此之外，在習知技術 所採用的自動增益控制姻絲位自動增益控賴财，其係根 據目前所接收之訊號所決定的增益來對後續接收的訊號進行調 整’而非是事後再對目前所接收之訊舰行輕。在本發明前述 揭露的實施财，所_驗據所選擇之符摘決定之縮放係數 都是用來織該所·之符元或是該所選擇之符元㈣運算處理 後所產生之處理後符元的振幅大小。換句話說，用來調整不同符 元之縮放係數彼此之間相互獨立而不具有依存關係。藉由針對每 個不同付元來產生相對應的縮放係數，即使當接收器中的通道 狀態因為接收器或傳送器高速移動而不斷劇烈改變時，本發明所 揭露之裝置仍能使得接收器的效能維持穩定的品質。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明第一實施例中設置於接收器之縮放裝置的示意圖。 第2圖為本發明第二實施例中設置於接收器之縮放裝置的示意圖。 第3圖為本發明第三實施例中設置於接收器之縮放裝置的示意圖。 第4圖為本發明第四實施例中設置於接收器之縮放裝置的示意圖。 【主要元件符號說明】 16 200915794 110、210 濾波器 120 數位自動增益控制單元 130、260 快速傅利葉轉換單元 140、220 位元反轉單元 150、230、300、420 縮放裝置 160、240、310、430 計算單元 170、250、330、440 縮放單元 320 延遲單元 410 符元處理單元 17

Claims (1)

1. 200915794 十、申請專利範圍： 1. 一種設置於接收器中之縮放裝置，其包含有： 一計算單元’用來估算一接收符元之訊號強度並產生相對應之 一縮放係數； 一延遲單元，用以延遲該接收符元；以及 一縮放單元’耦接至該計算單元以及該延遲單元，用來根據該 縮放係數來縮放由該延遲單元所輸出之該接收符元。 2, 如申請專利範圍第1項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 該接收符元係為一頻域符元；該計算單元係累計多個強度係數 中至少一個強度係數以產生一估計值，以及將該估計值與一臨 界值相比較以產生該縮放係數；以及該等強度係數係分別對應 於該接收符元中多個所選擇之子載波的振幅。 《3·如申請專利範圍第2項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 5亥等所選擇之子載波係包含有該接收符元内之領航子载波。 4_如申請專利範圍第！項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 該接收符元係為一時域符元；該計算單元係累計多個強度係數 中至少一個強度係數以產生一估計值，以及將該估計值與一臨 界值相比較以產生鞠放储；以及鮮強度絲係分別斜應 於該接收符元中多個所選擇之資料樣本的振幅。 " 18 200915794 5. —種設置於接收器中之縮放裝置’該接收器係包含有一符元處 理單元，該縮放裝置包含有： 一計算單元’用來估算一輸入符元之訊號強度並產生相對應之 一縮放係數；以及 一細放單元’搞接至該計算單元以及該符元處理單元，用來祀 據該縮放係數以縮放由該符元處理單元所輸出之一輸出符 元’其中該輸出符元係由§亥付元處理單元處理該輸入符元 !' 戶斤纽° 6·如申請專利範圍第5項所述之設置於接收器中之縮放裝置，其 中該輸入符元係一頻域符元；該計算單元係累計多個強度係數 中至少一個強度係數以產生一估計值，以及將該估計值與一臨 界值相比較以產生該縮放係數；以及該等強度係數係分別對應 於該輸入符元中多個所選擇之子載波的振幅。 (7·如申請專利範圍第ό項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 4等所選擇之子载波係包含該輸入符元之領航子載波。 8.如申請專利範圍第5項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 忒付處理單兀係包含一位元反轉單元，用來將無序之該輸入 符元重新排列以產生有序之該輸出符元。 9·如申睛專利範圍第8項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 19 200915794 該符元處理單元另包含有耦接至該位元反轉單元之一快速傅利 葉轉換單元，用以將該輸入符元從時域轉換到頻域以產生無序 之該輸入符元。 10.如申請專利範圍第5項所述之設置於接收器中縮放裝置，其中 該輸入符元係-時域符元；該計算單元係累計多個強度係數中 至少-個強度係數以產生-估計值，並且將該估計值與一臨界 f _比較以產生麵放魏；以及鱗強度餘齡別對應於 該輸入符元中多個所選擇之資料樣本的振幅。 η.如申請專利範_項所述之設置於接收財縮魏置 翁兀處理皁元係包含一位元反轉單元，用來 二 元重新排顺產生鱗之該輸出符元。 较該輪入符 Η*一、圖式：

   20