TW201308948A - 等化裝置及等化方法 - Google Patents

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Abstract

等化裝置用來等化接收訊號，其中該接收訊號包含有主要訊號以及至少一干擾訊號，該等化裝置包含有轉換模組、序列/並列轉換器以及等化模組。轉換模組包括有一預先決策回授等化器、第一回授濾波器與一加法器，轉換模組係依據接收訊號之主要訊號以及該至少一干擾訊號來產生轉換訊號，其中轉換訊號包含轉換後之主要訊號以及至少一轉換後之干擾訊號；序列/並列轉換器用來將轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列；等化模組用來分別等化複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。

Description

等化裝置及等化方法
本發明係提供一種通訊系統，尤指一種通訊系統中的等化裝置。
在通訊系統中，符元間干擾(Inter Symbol Interference,ISI)是一種相當常見的現象，其主要成因是多路徑傳輸(multipath propagation)。當發射端傳送出一符元D(1)時，由於行經不同路徑的符元D(1)對應至不同的延遲時間，因而接收端所接收到符元D(1)的接收訊號會包含有一主要訊號D(M1)以及至少一干擾訊號D(N1)的能量。如此一來，當發射端又依序傳送數個符元D(2)給接收端時，符元D(2)就可能會受到先前傳送的符元D(1)所產生的該至少一干擾訊號D(N1)所影響。
用以解決符元間干擾(ISI)的裝置通常稱做等化器(equalizer)。常見的等化器有線性前饋等化器(linear feedforward equalizer,LE)、決策回授等化器(decision-feedback equalizer,DFE)與維特比等化器(Viterbi equalizer)。線性前饋等化器的缺點是會使得雜訊(noise)增強。決策回授等化器(DFE)能夠將符元間干擾(ISI)消去且不會使雜訊增強，但無法充分利用到信號的能量。維特比等化器(Viterbi equalizer)能充分利用到ISI間的信號能量，而不是將之消除。然而，當符元間干擾(ISI)橫跨的符元(symbol)數(記做L)來越大時，判決回饋等化器(DFE)的複雜度與L成正比關係，其複雜度會隨著L的增加呈現大幅的成長。
因此，如何充分利用該接收訊號的能量並降低維特比等化器的運算量，實為此一領域的重要課題之一。
因此，本發明的目的之一在於提供一等化器及其相關方法，以解決上述問題。
本發明係揭露一種等化器，包含有：一轉換模組、一序列/並列轉換器以及一等化模組。該轉換模組依據該接收訊號之該主要訊號以及該至少一干擾訊號來產生一轉換訊號，其中該轉換訊號包含一轉換後之主要訊號以及至少一轉換後之干擾訊號；該序列/並列轉換器將該轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列；該等化模組分別等化該複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。
本發明係另揭露一種等化方法，包含有：依據一接收訊號之一主要訊號以及至少一干擾訊號來產生一轉換訊號，其中該轉換訊號包含一轉換後之主要訊號以及至少一轉換後之干擾訊號；將該轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列；以及分別等化該複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。
本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。
請參考第1圖，第1圖為本發明等化裝置200之第二實施例的示意圖。第1圖之等化裝置200包括有一轉換模組210、一序列/並列轉換器以及一等化模組，該轉換模組210包含有：一預先決策回授等化器(predictive DFE)212、一第一回授濾波器214以及一加法器216。預先決策回授等化器212用來依據接收訊號RS來產生一決策訊號DS以及轉換後之主要訊號TMS，第一回授濾波器214耦接於決策回授等化器212，用來依據決策訊號DS來產生至少一轉換後之干擾訊號TNS，加法器216耦接於預先決策回授等化器212以及回授濾波器214，用來依據轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS來產生轉換訊號TS。序列/並列轉換器120耦接於轉換模組210，用來將轉換後之該主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS分別轉換為複數個轉換訊號序列TSS，其中轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS之間具有一相同間隔N，序列/並列轉換器120便依據相同間隔N來將轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS並列輸出以產生複數個轉換訊號序列TSS，其中複數個轉換訊號序列TSS的通道等效長度等於(轉換訊號TS訊號長度－1)/N+1等化模組130耦接於序列/並列轉換器120，用來分別等化複數個轉換訊號序列TSS以產生複數個等化序列，請注意，在本實施例中，等化模組130係以維特比等化模組來實作，但此並非本發明之限制條件。該維特比等化模組的運作原理皆為業界所熟知，故不在此贅述。總而言之，在本實施例中，轉換模組110會保留接收訊號RS中的至少一干擾訊號NS來經過該維特比等化模組進行等化處理，如此一來，可使接收到的訊號具有較多能量，來幫助進行更準確的判斷，以得到更佳的接收訊號。
請注意，在此實施例中，預先決策回授等化器212會將接收訊號RS中的至少一干擾訊號NS消除來產生轉換後之主要訊號TMS，因此，藉由第一回授濾波器214依據決策訊號DS來產生至少一轉換後之干擾訊號TNS，如此一來，才能將至少一轉換後之干擾訊號TNS利用該維特比等化模組進行等化處理來使接收到的訊號具有較多能量。
一較佳實施例，請參考第2圖。第2圖的預先決策回授等化器312包含有一前饋濾波器(Feed-Forward Filter,FFF)316、一減法器317、一決定單元318以及一第二回授濾波器319。前饋濾波器317用來過濾接收訊號RS以產生一過濾後之接收訊號FRS，過濾後之接收訊號FRS包含有主要訊號MS、至少一干擾訊號NS以及一雜訊準位，如方程式(一)所示：
其中，x[n]表示過濾後之接收訊號FRS；a[n]表示主要訊號MS、表示至少一干擾訊號NS、n[n]表示雜訊準位，請注意，在本實施例中，該雜訊準位係為無法消除的訊號，因此本實施例並不針對雜訊準位進行處理以及描述。另外，減法器316耦接於前饋濾波器317，用來依據過濾後之接收訊號FRS以及一預先剩餘干擾訊號PNS來產生轉換後之主要訊號TMS，決定單元318用來依據轉換後之主要訊號TMS來產生決策訊號DS，第二回授濾波器318耦接於前饋濾波器317，用來依據過濾後之接收訊號FRS以及決策訊號DS或一特定訊號KS來產生預先剩餘干擾訊號PNS，如方程式(二)所示：
其中，y[n]表示預先剩餘干擾訊號PNS，在此實施例中，第二回授濾波器318依據過濾後之接收訊號FRS以及決策訊號DS或一特定訊號KS來產生該預先剩餘干擾訊號PNS，如此一來，減法器316便可將過濾後之接收訊號FRS扣除預先剩餘干擾訊號PNS(x[n]－y[n])來得到轉換後之主要訊號TMS，其結果如方程式(三)所示：
其中z[n]表示轉換後之主要訊號TMS，請注意，當決策訊號DS等於轉換後之主要訊號TMS(d[n]=a[n])時，轉換後之主要訊號TMS理想上會如方程式(四)所示：
z[n]=a[n]+n[n]..................................(四)
其中z[n]表示轉換後之主要訊號TMS；n[n]表示雜訊準位。之後，決定單元318便可依據接收訊號RS來產生決策訊號DS。值得注意的是，特定訊號KS實作上可以是與該主要訊號相關之訊號或為一已知符元(symbol)訊號。此外，預先決策回授等化器312依據接收訊號RS以及一預先剩餘干擾訊號PNS來產生決策訊號DS的運作原理皆為業界所熟知，故不在此贅述。之後，加法器216便可依據轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS來產生轉換訊號TS，其結果如方程式(五)所示：
其中z2[n]表示轉換訊號TS；z[n]表示轉換後之主要訊號TMS；表示該至少一轉換後之干擾訊號TNS；N表示相同間隔；L_eff表示等效通道數。
接下來，利用上述各訊號的波形示意圖來說明本發明，請一併參照第2圖以及第3圖，第3圖係為本發明各訊號的波形示意圖。如第3a圖所示，接收訊號RS包含有一主要訊號MS以及至少一干擾訊號NS，前饋濾波器317會過濾接收訊號RS來產生過濾後之接收訊號FRS(如第3b圖所示)，第二回授濾波器318依據過濾後之接收訊號FRS以及決策訊號DS或一特定訊號PS來產生預先剩餘干擾訊號PNS(如第3c圖所示)，接著，減法器316便可將過濾後之接收訊號FRS扣除預先剩餘干擾訊號PNS來產生轉換後之主要訊號TMS(如第3d圖所示)，第一回授濾波器214依據決策訊號DS來產生至少一轉換後之干擾訊號TNS(如第4e圖所示之至少一轉換後之干擾訊號TNS)，加法器216便可將轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS來產生轉換訊號TS(如第3e圖所示)，之後，序列/並列轉換器120便依據相同間隔N來將該轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS並列輸出以產生該複數個轉換訊號序列TSS(如第4f圖所示)。請注意，如第3e圖所示，在轉換後之主要訊號TMS之後每隔3個取樣點會有一個干擾訊號分別為TNS1～TNS3，因此，序列/並列轉換器120便依據相同間隔N(N=3)來對轉換後之主要訊號TMS以及該至少一轉換後之干擾訊號TNS進行取樣來得到該複數個轉換訊號序列TSS(TMS、TNS1～TNS3)，如此一來，等化模組130等效看到4((10－1)/3+1)個等效通道(TMS、TNS1～TNS3)的長度，因此，等化模組130的運算量也會跟著降低。
請注意，第3圖中之各訊號的波形只是用來作為說明本發明的一個範例，並非本發明之限制條件，凡是符合本發明之精神皆應落入本發明之範疇。另外，一實施例中，第一回授濾波器214與第二回授濾波器318可利用有限脈衝響應(Finite Impulse Response,FIR)濾波器來實現，但此亦非本發明之限制條件。
請參考第4圖，第4圖為本發明一種等化方法之另一操作範例的流程圖，第4圖包含(但不侷限於)以下的步驟(請注意，假若可獲得實質上相同的結果，則這些步驟並不一定要遵照第4圖所示的執行次序來執行)：
步驟S600：開始。
步驟S612：依據該接收訊號來產生一決策訊號以及一轉換後之主要訊號。
步驟S614：依據該決策訊號來產生至少一轉換後之干擾訊號。
步驟S616：依據該轉換後之主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號來產生該轉換訊號。
步驟S520：將該轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列。
步驟S530：分別等化該複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。
請搭配第4圖所示之各步驟以及第1圖所示之各元件即可各元件如何運作，為簡潔起見，故於此不再贅述。值得注意的是，步驟S612係由預先決策回授等化器212所執行之；步驟S614係由第一回授濾波器214所執行之；以及步驟S616係由加法器所執行之。
其中，第4圖中的步驟S612還可包括有(如第5圖所示)：
步驟S702：過濾該接收訊號以產生一過濾後之接收訊號。
步驟S704：依據該過濾後之接收訊號以及一預先剩餘干擾訊號來產生該轉換後之主要訊號。
步驟S706：依據該過濾後之接收訊號來產生該決策訊號。
步驟S708：依據該決策訊號或一特定訊號來產生該預先剩餘干擾訊號。
值得注意的是，步驟S702係由前饋濾波器316所執行之；步驟S704係由減法器317所執行之；步驟S706係由決定單元318所執行之；以及步驟S708係由第二回授濾波器319所執行之。
上述各流程之步驟僅為本發明所舉可行的實施例，並非限制本發明的限制條件，且在不違背本發明之精神的情況下，該些方法可另包含其他的中間步驟或者可將幾個步驟合併成單一步驟，以做適當之變化。
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。
100、200、300．．．等化裝置
110．．．轉換模組
120．．．序列/並列轉換器
130．．．等化模組
212．．．預先決策回授等化器
214．．．第一回授濾波器
216．．．加法器
316．．．前饋濾波器
317．．．減法器
318．．．決定單元
319．．．第二回授濾波器
第1圖為本發明等化裝置之第一實施例的示意圖。
第2圖為本發明等化裝置之第二實施例的示意圖。
第3圖係為本發明各訊號的波形示意圖。
第4圖為本發明一種等化方法之一操作範例的流程圖。
第5圖為第4圖中步驟S612之一操作範例的流程圖。
100．．．等化裝置
110．．．轉換模組
120．．．序列/並列轉換器
130．．．等化模組

Claims (12)

  1. 一種等化裝置，用來等化一接收訊號，其中該接收訊號包含有一主要訊號以及至少一干擾訊號，該等化裝置包含有：一轉換模組，包括有一預先決策回授等化器、第一回授濾波器、與一加法器，該轉換模組係依據該接收訊號之該主要訊號以及該至少一干擾訊號來產生一轉換訊號，其中該轉換訊號包含一轉換後之主要訊號以及至少一轉換後之干擾訊號；一序列/並列轉換器，耦接於該濾波模組，係將該轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列；以及一等化模組，耦接於該序列/並列轉換器，係分別等化該複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之等化裝置，其中該預先決策回授等化器包含有：一前饋濾波器，係過濾該接收訊號以產生一過濾後之接收訊號；一減法器，耦接於該前饋濾波器，係依據該過濾後之接收訊號以及一預先剩餘干擾訊號來產生該轉換後之主要訊號；一決定單元，耦接於該減法器，係依據該過濾後之接收訊號來產生該決策訊號；以及一第二回授濾波器，耦接於該前饋濾波器，係依據該過濾後之接收訊號以及該決策訊號或一特定訊號來產生該預先剩餘干擾訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之等化裝置，其中該特定訊號係與該主要訊號相關或為一已知符元(symbol)。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之等化裝置，其中該第一回授濾波器與該第二回授濾波器係為有限脈衝響應(Finite Impulse Response,FIR)濾波器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之等化裝置，其中該轉換後之主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號之間具有一相同間隔。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之等化裝置，其中該序列/並列轉換器依據該相同間隔來將該轉換後之該主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號並列輸出以產生該複數個轉換訊號序列。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之等化裝置，其中該等化模組係為一維特比等化模組。
  8. 一種等化方法，用來等化一接收訊號，包含有：依據該接收訊號來產生一決策訊號以及一轉換後之主要訊號；依據該決策訊號來產生至少一轉換後之干擾訊號；依據該轉換後之主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號來產生一轉換訊號，其中該轉換訊號包含該轉換後之主要訊號以及該至少一轉換後之干擾訊號；將該轉換訊號分別轉換為複數個轉換訊號序列；以及分別等化該複數個轉換訊號序列以產生複數個等化序列。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之等化方法，其中依據該接收訊號來產生該決策訊號以及該轉換後之主要訊號之步驟包含有：過濾該接收訊號以產生一過濾後之接收訊號；依據該過濾後之接收訊號以及一預先剩餘干擾訊號來產生該轉換後之主要訊號；依據該過濾後之接收訊號來產生該決策訊號；以及依據該過濾後之接收訊號以及該決策訊號或一特定訊號來產生該預先剩餘干擾訊號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之等化方法，其中該特定訊號係與該主要訊號相關或為一已知符號(symbol)訊號。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之等化方法，其中該轉換後之主要訊號以及至少該轉換後之干擾訊號之間具有一相同間隔。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之等化方法，其中，轉換為複數個轉換訊號序列之步驟包含有：依據該相同間隔來將該轉換後之該主要訊號以及至少該轉換後之干擾訊號並列輸出以產生該複數個轉換訊號序列。
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