TW453062B - System for the estimation of the complex gain of a transmission channel - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 53 Ob ^ B7_____ 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明有關一種用以預測傳輸波道之複雜增益的系統 〇 此系統尤關於在長波帶，中波帶及短波帶中使用並聯 調變器/解調變器之數位無線電廣播的領域’且調變型式 爲調幅。 可獲得最佳成本及效率之權衡的方法是利用一種並聯 調變器/解調變器，其並聯有幾百個基本的調變器/解調 變器，且傳輸率爲幾十個b P S，每一調變器鎖於其中心 頻率上。這些中心頻率儘可能的相互接近，使得傳輸資訊 的位元傳輸率在傳送器的指定頻帶下爲最大値。 .例如，依據目前無線電廣播的標準，並聯調變器/解 調變器應可工作在9 kH z的總頻帶下，其包括2 8 8個 載波間隔，每一間隔爲3 1 2 5H 2。每一載波可獨立於 其鄰近載波做調變，且相互間達到同步。 當傳輸波道不穩定時，尤其在短波中，此系統基本上 可隨著波道的變化來預測任一時點及每一載波上之傳輸波 道的複雜增益及相位，以便利用所謂的一致性調變方式。 此種一致性的調變方式可使高頻效率多狀態調變的利用率 達到最佳化，亦即，在工作頻率下達到最大的位元傳輸率 b p s 〇 依據預定的樣式，插入已知的振幅及相位符號便可估 計波道的複雜增益°這些符號稱爲”增益參考"符號》同時這 些符號代表使位元傳輸率最大化之總傳輸符號的最小比例 ---I I ^ *------I ^ > I I I 1 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公1 ) -4- 453062 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2) α 任意時點及頻率下之波道的複雜增益可利用內插法來 預測，其利用增益參考點上所量得的增益來計算期望位置 上的波道增益。 此方法的功效可與率波操作的功效相匹敵’且符合細 胞附近之增益參考値的計算加權和。 習知技術的描述 第一種習知的方法是在頻率內插後實施瞬時內插。接 著需要兩道步驟。 第一項步驟是利用內插的方式’由過去及未來的增益 參考値來估計每一載波之指定符號上的波道複雜增益。此 內插法是利用增益參考値之指定數値K t的線性結合來達 成。 在此第一方法中，N爲載波數，且由此値所獲得之設 定的複雜度正比於N.Kt+Nkf=N (Kt+Kf) ο 第二種方法是以實施2 D內插的方式來達成。在此情 形中，僅再第一步驟中實施估計，並結合瞬間內插及頻率 內插。檢驗載波之指定時點的估算增益値爲檢驗載波及其 鄰近載波於過去，現在及未來增益參考値的線性結合。 爲了獲得近似於第一方法的性能，需要在每一內插中 考量稍小於K t · K f的增益値，且僅維持與估算之增益 最相關”的增益値，此增益値相當於3 / 4 N . K t . K f I I I f n I I n I * ϋ n n ϋ It 一-0, · I ϋ J I I - . (請先閱讀背面之达意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 453 06 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 〇 第三種方法是在特徵（eigen )向量上做投影。在此情 形中1接收的訊號爲傳輸於多波道之原始訊號複製値R的 和。指定時點及N個載波上的所有波道增益可化簡成一個 增益向量，其爲以下向量的和：在變化角度中去相關的展 開向量R及隨機雜訊向量。 所使用的方法爲沿著頻率軸，計算增益的自相關，形 成具有這些自相關係數的陣列，求出特徵値，並維持對應 至R路徑的R特徵向量。 接著將增益向量投影在這些特徵値上，此投影可視爲 去雜訊之平順化增益的總値。 .此方法的複雜性對應至N自相關的計算値，接著計算 N X N之陣列的特徵値。換句話說，複雜性相當高。 最後，第四個方法實施適應性濾波法，其使用一種或 兩種內插法，亦即在頻率內插法或2 D內插法後實施瞬間 內插法，且依據數學方法在適當的時間變換內插濾波器的 係數。數學方法包括梯度演算法 > 簡化的梯度演算法，正 負號法，或在一定的時間間隔重複同一計算的方法。在此 情形中，複雜度介於固定內插法及投影法間。此方法在波 道中具有不穩定的風險，如同H F短波帶所出現的高干擾 情形。 本發明的目的在於提供一種次一最佳化的方法，其可 達成相同於前述最複雜之方法的特性。如果接收器的取得 及使用成本爲可接受的，則使波道不被干擾爲必備的條件 農·-------訂-------J ·線 <請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蹵） -6 - A7 453 06 2 ___B7_ 五、發明說明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 。在一特定的時點上，不同廣播站的接收條件變化相當大 。一些廣播站相當”大聲而且淸晰"，而其他的廣播站可能受 到雜訊及失真的影響。因此接收器之波道預測器在上述兩 種不同情形下的操作狀態將明顯不同。 此外，在受干擾之波道上使用內插器，將降低高品質 波道的接收品質。此一情形乃因內插器猶如一低通平順濾 波器，當波道不穩時必須具寬頻帶，而當波道穩定時頻帶 可變窄。在波道穩定時1若使用適於不穩定波道的濾波器 ，則濾波器將接收過量之有用訊號外的雜訊。相反的，若 在波道快速變化的情形下使用適於穩定波道的濾波器，接 收器將無法跟上波道的快速變化，此時若存在小雜訊，則 預測.器的品質將變得很差。 因此，內插器需足夠地調適於目前的操作狀態，此一 操作狀態隨著時點及不同的接收站而變化。在此情形下， 接收品質將低於使用最佳化內插器的情形，但足以應付位 預知的訊號衰退。 發明總結 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了達成此目的，本發明提供一種可預測傳輸波道之 複雜增益的系統，此系統設計成並聯的調變器/解調變器 ，並可用於數位無線電廣播中，其包括一定數量N的內插 器，用以從構成增益參考値的已知符號來預測有用符號上 的增益値，每一組內插器適於特定的接收狀態，其操作範 圍可從穩定的訊號路徑波道至高發散性及高不穩定性的波 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 53 0 6 ：： A7 ___B7___ 五、發明說明（5 ) 道，該內插器的輸出耦合至一選擇裝置，此選擇裝置用以 選取一組內插器，可使特定時間內的預測雜訊最小化。 圖示的簡單說明 由以下的說明及伴隨的圖示應可使本發明之其他特徵 及優點更易於明瞭。 圖1顯示依據本發明之內插器系統的組織模式。 圖2顯示傳輸波道上之增益參考符號的失真情形，此 波道包括多個並聯調變的載波，並顯示本發明之內插器的 計算模式。 圖3顯示依據本發明之方法的流程圖。 主要元件對照表 1 !至1 N 內插器 2 選擇裝置 3 τ至3 u 雜訊預測裝置 較佳實施例的詳細描述 本發明所提出的方法包括使用多組內插器，每一內插 器適用於特定的狀態，且每一狀態由都普勒展開及瞬時展 開”所決定，都普勒展開對應至波道展開的速度，而”瞬時展 開”則對應至原始訊號之兩複製訊號間的平移量，此二複製 訊號分別爲抵達接收器之最早可能時間及最晚可能時間下 的複製訊號》波道的展開速度愈快，都普勒展開的效應則 --------------I ----------I---I <請先閲讀背面之ii意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- A7 53 06 2 __B7__ 五、發明說明（6 ) 愈大。瞬時展開爲使傳輸波道發散的一種方法。 每一組內插器從增益參考値預測一個或多個載波上的 波道增益* 選擇的標準與每一組內插器有關。第η個標準爲可由 η組內插器所獲得之平均內插誤差量的預測値。如果η爲 最小値，則表示邏輯上必須使用η組內插器。 爲了達成此目的，圖1所示的系統包括Ν組內插器1 i 至1 n，傳輸波道的解調變訊號供應至每一內插器的輸入。 每一組內插器的輸出經由N個雜訊預測裝置3 i至3 η耦合 至選擇裝置2。 選擇的標準在於評定特定時點下增益參考値與其預測 値間.的平均差値，預測値是依據鄰近增益參考値所計算的 値。此計算是由包括一組內插器的特殊濾波器來達成。參 考圖3的流程圖，在步驟5中，對.步驟4所考量的增益參 考値，利用濾波自身及鄰近訊號來預測此增益，且在步驟 7中，計算預測値及步驟6之觀察增益間的差値。差異愈 小時，一組內插器的計算性愈加。由於僅對一增益參考値 做計算*且這些增益考値僅佔傳輸符號中的一小比例，因 此在計算所需的功率時，所獲得的增量幾乎可以忽略。 爲了決定一組最佳的內插器，在一個或多個載波上， 於已知的時點t =……t-2 ’ t — 1 ，t ，t + 1 ，t + 2……進行檢驗，其中接收的訊號r ( t )具有由這些 時點所決定的已知增益Z ( t )，如圖2所示。在此情形 中，直接的波道增益g ( t )由以下的關係式所決定： 1ΙΙΙΙΊΙ — — — — — — 1 I I I I I I ·111111!1 I ( ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- - "1 - "1 4 53 0 A7 B7 五、發明說明（7 ) g ⑴ direct = r(t)/z ⑴（1) t時間之波道的間接增益g ( t )是由內插不同時間 之波道的直接增益來獲得，依據的間接關係式爲： 2 其中，d t ( i )*〇，且bu表示對應至不同波道 之頻寬的係數。 頻均差値Q ( k )的計算是由以下的關係式來獲得： Qk = <lg(t)indirect-g(t)directl2>k (3) 對每一組內插器重複上述的計算。在步驟8所選出的 一組內插器是使關係式（3 )所定義的數學期望値Q k最 小化·並最常出現在特定的時間窗口內。 當然，隨機的雜訊一直存在，因此圖1的雜訊預測單 元3 i至3 :，可利於判斷的進行。此方法包括判斷所檢驗的 一組新的內插器可使關係式（3)所定義之標準在一定的 連續時間及數個連續符號下爲最小値，而或若不符合前述 的情形，則保留原先的一組內插器。內插器組僅對應於稍 大或稍小的瞬時展開，或稍大或稍小的頻率展開，而修改 至鄰近的另一組內插器。 ! 1 ^---I---I ^ · I ---II--^ I 1 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- a 53 06 2 A7 Γ_______B7______ 五、發明說明（8 ) 在實際上，系統可包括三組內插器。其中的一組內插 器用於低嚴重性的情形，亦即具有穩定的波道及低的瞬時 展開’另一組內插器則用於系統可承受之最嚴重的情形， 而最後一組則適用於前兩種極端的情形間。 .~~ I ^ — — — — — — — — — I I I I I I 1 Ϊ — — —— — — — — — {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -11 - 本紙張尺度適用中國园家標準（CNS>A4規格（210 X 297公复）

Claims (1)

1. 4 53 0 G 2 ABCS 六、申請專利範圍 1 . 一種用以預測傳輸波道之複雜增益的系統，此系 統設計成並聯的調變器/解調變器，並可用於數位無線電 廣播中，其包括一定數量N的內插器，用以從構成增益參 考値的已知符號來預測有用符號上的增益値，每一組內插 器適於特定的接收狀態，其操作範圍可從穩定的訊號路徑 波道至高發散性及高不穩定性的波道•該內插器的輸出耦 合至一選擇裝置，此選擇裝置用以選取一組內插器 > 可使 特定時間內的預測雜訊最小化。 2 ·如申請專利範圍第1項之系j，其中選擇裝置評 定特定時點下增益參考値與其預測値間的平均差値，預測 値是依據鄰近增益參考値所計算的値。 .3 .如申請專利範圍第2項之f統，其中選擇裝置選 取一組內插器，使增益參考値及自其鄰近增益參考値所求 出之預測値間的差値最小化，並最常出現在特定的時間窗 口內。 4 .如申請專利範圍第1項之多統，其中由增益參考 値所構成的已知符號分布在同一傳輸波道之一個或多個載 波上。 ---— tf— — ·· — —·^^· I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印繁 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •12-