TWI601390B - 訊頻圖選擇裝置、與方法 - Google Patents

Description

訊頻圖選擇裝置、與方法

本發明是關於訊頻圖選擇裝置、與方法，尤其是關於能依據單位符元位元數來選擇訊頻圖的訊頻圖選擇裝置、與方法。

於電力線通訊（Power Line Communication, PLC）系統中，訊號接收端會估測各時間區間（Time Interval）之接收訊號的訊雜比（Signal-to-Noise Ratio, SNR），並將估測結果回傳給訊號傳送端，使訊號傳送端能夠據以決定適當的訊號載波調變方式，亦即訊號傳送端會在滿足一目標位元錯誤率（Bit Error Rate, BER）的前提下，找出適合一時間區間的訊號載波調變方式，所找到的結果被稱做訊頻圖（Tone Map）。

除了每個區間的訊頻圖，一內定訊頻圖（Default Tone Map）可用來做為任一區間的訊頻圖，但內定訊頻圖通常是做為一待重估區間（Unusable Interval）的訊頻圖，一旦某個區間的訊頻圖被視為無效，該區間即為所述的待重估區間，此時前述訊號傳送端會依據該內定訊頻圖使用該待重估區間來傳送資料，直到該待重估區間的訊頻圖被重估出來為止。因此，內定訊頻圖需能即時反映通道現況，以避免資料傳送的錯誤率過高。

目前技術中，選擇內定訊頻圖的方式有三，分別是：將採用正交相移鍵控（Quadrature Phase-Shift Keying , QPSK）的訊頻圖做為內定訊頻圖；將重估所得的新的訊頻圖做為內定訊頻圖；以及總是採用原內定訊頻圖。然而上述任一種方式包含下列缺點：無法反映通道現況；以及無法將各區間的情形納入考量。

鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種訊頻圖選擇裝置、方法與系統，以改善先前技術。

本發明揭露一種訊頻圖選擇裝置，其一實施例包含：一單位符元位元數提供電路，用來提供複數個單位符元位元數，其中每該單位符元位元數關聯一訊頻圖；一計算電路，用來對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果；以及一選擇電路，用來從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者，從而將符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該效訊頻圖做為一內定訊頻圖。

本發明另揭露一種訊頻圖選擇方法，應用於一電力線通訊系統之一訊號接收端，其一實施例包含下列步驟：獲得複數個單位符元位元數，其中每該單位符元位元數關聯一訊頻圖；對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果；以及從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者，從而選擇符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為一內定訊頻圖。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本發明揭露了一種訊頻圖選擇裝置、方法與系統，能夠依據各傳輸區間的情形，彈性決定內定訊頻圖，從而改善資料吞吐量。

請參閱圖1，其是本發明之訊頻圖選擇裝置之一實施例的示意圖，如圖1所示，訊頻圖選擇裝置100包含：一單位符元位元數提供電路110；一計算電路120；以及一選擇電路130。所述單位符元位元數提供電路110，用來提供複數個單位符元位元數（Bit Number per Symbol），其中每該單位符元位元數關聯一有效訊頻圖及其所對應的訊頻圖索引（Tone Map Index, TMI），請注意，單位符元位元數提供電路110雖可用來提供複數個單位符元位元數，但不代表當下一定有複數個單位符元位元數可被提供。詳細來說，每一訊頻圖中係包含訊號載波調變方式的資訊，而依據訊頻圖之訊號載波調變方式的資訊即可得知其對應的單位符元位元數，因此，單位符元位元數提供電路110可自訊號接收端所獲得的各個訊頻圖中得知其各自對應的單位符元位元數。所述計算電路120用來對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果，其中該特定運算例如是加權運算或其它已知或實施者自定義的運算。所述選擇電路130用來從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者（例如找出最接近或最接近且不大於該計算結果者），從而將符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該有效訊頻圖做為一內定訊頻圖（Default Tone Map），或用來將該複數個單位符元位元數中符合一預定條件者（例如當中最小者）所關聯之該有效訊頻圖做為該內定訊頻圖。

承上所述，舉例而言，選擇電路130可從該複數個單位符元位元數中找出最接近或最接近且不大於該計算結果者以符合該預定關係，以將其相關聯的有效訊頻圖做為內定訊頻圖，其中令選擇電路130選擇不大於該計算結果之單位符元位元數可避免高估通道所能承載的資料吞吐量，然此並非限制，本領域人士可依其需求自行設定條件。另外，選擇電路130也可從該複數個單位符元位元數中選擇最小者以符合該預定條件，並將其所關聯的有效訊頻圖做為內定訊頻圖，其中令選擇電路130選擇最小者可儘量確保訊號得以在不求傳輸速度快的前提下順利被傳輸。為了實現上述例子，計算電路120以及選擇電路130之實施例分別如圖2以及圖3所示，詳如後述。

請參閱圖2，計算電路120包含：複數個乘法器210，分別用來依據複數個權重值（W ₀、…、W _N，其中下標N為正整數）以及該些單位符元位元數產生複數個加權值；一加法器220，用來加總該些加權值以產生一加總值；以及一除法器230，用來將該加總值除以該些權重值之總和以得到該計算結果。請參閱圖3，選擇電路130包含：複數個減法器310，分別用來將該些單位符元位元數減去該計算結果以得到複數個減法值；以及一決定單元320，用來依據該複數個減法值找出該些單位符元位元數中最接近或最接近且不大於該計算結果者以符合該預定關係，或用來從該複數個單位符元位元數中找出最小者以符合該預定條件。由於本領域具有通常知識者能依本說明書之揭露以及本領域之既有知識與技術來依其需求實現及/或調整單位符元位元數提供電路110、計算電路120以及選擇電路130之架構及連接關係，重複及冗餘之說明在此予以節略。

請參閱圖4，其是本發明之訊頻圖選擇裝置之另一實施例的示意圖，如圖4所示，訊頻圖選擇裝置400進一步包含：一控制電路410，用來於一第一條件滿足時令計算電路120對該複數個單位符元位元數施以一第一種加權計算，或用來於一第二條件滿足時令計算電路120對該複數個單位符元位元數施以一第二種加權計算，藉此產生該計算結果，其中該第一種與第二種加權計算不同，並可藉由控制電路410設定圖3之權重值來實現。更詳細地說，前述複數個有效訊頻圖包含於（本說明書中「包含於」之含意包括「等於」）複數個訊頻圖，所述第一條件包括該複數個訊頻圖包含至少一新訊頻圖（其可以是該些有效訊頻圖的其中之一），由於新訊頻圖是最能反應目前通道狀態，所述第一加權計算是給予該新訊頻圖所關聯的單位符元位元數較高的權重，而給予其它有效訊頻圖所關聯的單位符元位元數較少的權重，權重值可由實施者依需求自行決定；而所述第二條件包括該複數個訊頻圖包含至少一無效訊頻圖，所述第二加權計算是依前述複數個單位符元位元數的高低排序而給予該些單位符元位元數由高至低的權重以得到計算結果（此時該第二條件可包含一位元錯誤率小於一預設值），或給予該些單位符元位元數由低至高的權重以得到計算結果（此時該第二條件可包含該位元錯誤率大於一預設值）。

承上所述，訊頻圖有效與否之判斷可藉由圖5之判斷電路500來實現，該判斷電路500可包含於圖4之控制電路410或為獨立電路。如圖5所示，判斷電路500包含：一位元錯誤率計算單元510，用來計算某一訊頻圖所對應之區間所接收的資料的位元錯誤率（Bit Error Rate, BER），並產生一BER計算結果；一偵測單元520，用來依據至少一BER門檻（例如一高BER門檻與一低BER門檻）來偵測該BER計算結果是否落於一預設範圍內，並據以產生一偵測結果，若該BER計算結果落於該預設範圍內，則該偵測結果對應一第一值（代表該BER計算結果可接受），若否則對應一第二值；以及一判斷單元530，用來依據該偵測結果輸出一判斷結果以指示該某一訊頻圖是否有效，例如於該偵測結果對應該第一值時輸出該判斷結果指示該某一訊頻圖有效。另外，判斷單元530可進一步用來於一新訊頻圖指示（圖中標示為new_TM）指出該某一訊頻圖為新訊頻圖時輸出該判斷結果以指示該某一訊頻圖有效，其中新訊頻圖指示可由一訊頻圖估測器（未顯示）來產生。而訊頻圖估測器如何估測訊頻圖乃現有技術，在此不再贅述。

請參閱圖4，於一替代實施例中，控制電路410是用來於該計算結果大於一門檻值時，令選擇電路130將符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該有效訊頻圖做為該內定訊頻圖；以及用來於該計算結果小於該門檻值時，令選擇電路130將該複數個單位符元位元數中符合該預定條件者（例如最小者）所關聯之該有效訊頻圖做為該內定訊頻圖，其中該計算結果與該門檻值之比較可藉由控制電路410所包含之比較器（未顯示）或其等效元件來實現，且該門檻值之大小可由實施者依需求自行決定，並可用來避免極端情形，例如用來在該計算結果過小時直接令選擇電路130選擇該複數個單位符元位元數中最小者所關聯的有效訊頻圖以做為該內定訊頻圖。

請再次參閱圖4，於一替代實施例中，控制電路410用來執行下列步驟：判斷一有效訊頻圖數目是否滿足一預設數目（例如判斷該有效訊頻圖數目是否小於2）；若控制電路410判斷該有效訊頻圖數目滿足該預設數目時，將一預設訊頻圖做為該內定訊頻圖（例如當控制電路410判斷該有效訊頻圖數目等於0時，將採用QPSK調變之訊頻圖做為該內定訊頻圖），或將一唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖（例如當控制電路410判斷該有效訊頻圖數目等於1時，將該唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖）。上述之數目判斷可由控制電路410所包含之加法器與比較器之組合或其等效元件來實現。

除前述之裝置外，本發明另提出一種訊頻圖選擇方法，可藉由圖1之訊頻圖選擇裝置100來實施。該方法之一實施例如圖6所示，包含下列步驟： 步驟S610：獲得複數個單位符元位元數，其中每該單位符元位元數關聯一有效訊頻圖。本步驟之相關細節與變化可由前述裝置實施例之說明得知或推衍而得。 步驟S620：對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果。本步驟之相關細節與變化可由前述裝置實施例之說明得知或推衍而得。 步驟S630：從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者，從而選擇符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該有效訊頻圖做為一內定訊頻圖，或者選擇該複數個單位符元位元數中符合一預設條件者所關聯之該有效訊頻圖做為該內定訊頻圖。本步驟之相關細節與變化可由前述裝置實施例之說明得知或推衍而得。

承上所述，本實施例可進一步包含下列步驟：判斷一有效訊頻圖數目是否滿足一預設數目；若判斷該有效訊頻圖數目滿足該預設數目時，將一預設訊頻圖做為該內定訊頻圖，或將一唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖；以及若判斷該有效訊頻圖數目不滿足該預設數目時，執行步驟S610至步驟S630。相關細節與變化可由前述裝置實施例之說明得知或推衍而得。

由於本領域具有通常知識者能夠參酌前述裝置發明之揭露來瞭解本方法發明之實施細節與變化，亦即前述裝置發明之技術特徵均可合理應用於本方法發明中，因此，在不影響本方法發明之揭露要求與可實施性的前提下，重複及冗餘之說明在此予以節略。

除前述之裝置與方法外，本發明亦提出一種訊頻圖選擇系統，其一實施例顯示於圖7。如圖7所示，訊頻圖選擇系統700包含：一接收電路710；以及一傳送電路720。所述接收電路710用來接收一連線端的資料，包含：一訊頻圖選擇裝置712，例如是圖1之訊頻圖選擇裝置100或其等效裝置，用來依據該連線端的資料判斷一新訊頻圖條件（例如前揭實施例中的第一條件或類似條件）或一無效訊頻圖條件（例如前揭實施例中的第二條件或類似條件）是否被滿足，並於該新訊頻圖條件或該無效訊頻圖條件被滿足時，依據複數個有效訊頻圖之單位符元位元數來選擇一內定訊頻圖。所述傳送電路720例如是已知或實施者依需求自行設計的傳送電路，用來將該內定訊頻圖之資訊傳送給該連線端。

承上所述，於該新訊頻圖條件或該無效訊頻圖條件被滿足時，當訊頻圖選擇裝置712依據該連線端的資料判斷一有效訊頻圖數目滿足一預設數目，訊頻圖選擇裝置712將一預設訊頻圖做為該內定訊頻圖，或將一唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖。相關細節與變化可由前述裝置實施例之說明得知或推衍而得。

綜上所述，本發明之訊頻圖選擇裝置、方法與系統能夠參酌各傳輸區間的情形，彈性決定內定訊頻圖，以反映通道現況，從而改善資料吞吐量。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧訊頻圖選擇裝置 110‧‧‧單位符元位元數提供電路 120‧‧‧計算電路 130‧‧‧選擇電路 210‧‧‧乘法器 220‧‧‧加法器 230‧‧‧除法器 W₀、…、W_N‧‧‧權重值 310‧‧‧減法器 320‧‧‧決定單元 400‧‧‧訊頻圖選擇裝置 410‧‧‧控制電路 500‧‧‧判斷電路 510‧‧‧位元錯誤率計算單元 520‧‧‧偵測單元 530‧‧‧判斷單元 BER_exceed‧‧‧偵測結果 new_TM‧‧‧新訊頻圖指示 S610~S630‧‧‧步驟 700‧‧‧訊頻圖選擇系統 710‧‧‧接收電路 712‧‧‧訊頻圖選擇裝置 720‧‧‧傳送電路

［圖1］為本發明之訊頻圖選擇裝置之一實施例的示意圖； ［圖2］為圖1之計算電路之一實施例的示意圖； ［圖3］為圖1之選擇電路之一實施例的示意圖； ［圖4］為本發明之訊頻圖選擇裝置之另一實施例的示意圖； ［圖5］為本發明之用來判斷訊頻圖是否有效之判斷電路的一實施例的示意圖； 〔圖6〕為本發明之訊頻圖選擇方法之一實施例的示意圖；以及 ［圖7］為本發明之訊頻圖選擇系統之一實施例的示意圖。

100‧‧‧訊頻圖選擇裝置

110‧‧‧單位符元位元數提供電路

120‧‧‧計算電路

130‧‧‧選擇電路

Claims (12)

1. 一種訊頻圖選擇裝置，包含： 一單位符元位元數提供電路，用來提供複數個單位符元位元數，其中每該單位符元位元數關聯一訊頻圖； 一計算電路，用來對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果；以及 一選擇電路，用來從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者，從而將符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為一內定訊頻圖。
2. 如申請專利範圍第1項所述之訊頻圖選擇裝置，其中該選擇電路用來將最接近或最接近且不大於該計算結果的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖。
3. 如申請專利範圍第1項所述之訊頻圖選擇裝置，進一步包含： 一控制電路，用來於一第一條件滿足時令該計算電路對該複數個單位符元位元數施以一第一種加權計算，及用來於一第二條件滿足時令該計算電路對該複數個單位符元位元數施以一第二種加權計算，藉此產生該計算結果，其中該第一種加權計算不同於第二種加權計算。
4. 如申請專利範圍第3項所述之訊頻圖選擇裝置，其中，該第一條件包括該複數個訊頻圖包含至少一新訊頻圖，該第二條件包括該複數個訊頻圖包含至少一無效訊頻圖。
5. 如申請專利範圍第1項所述之訊頻圖選擇裝置，進一步包含： 一控制電路，用來於該計算結果大於一門檻值時，令該選擇電路將符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖；以及用來於該計算結果小於該門檻值時，令該選擇電路將該複數個單位符元位元數中符合該預定條件者所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖。
6. 如申請專利範圍第1項所述之訊頻圖選擇裝置，進一步包含： 一控制電路，用來執行下列步驟： 判斷一有效訊頻圖數目是否滿足一預設數目； 若該控制電路判斷該有效訊頻圖數目滿足該預設數目時，將一預設訊頻圖做為該內定訊頻圖，或將一唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖。
7. 一種訊頻圖選擇方法，應用於一電力線通訊系統之一訊號接收端，包含： 獲得複數個單位符元位元數，其中每該單位符元位元數關聯一訊頻圖； 對該複數個單位符元位元數施以一特定運算，藉此產生一計算結果；以及 從該複數個單位符元位元數中找出與該計算結果之關係符合一預定關係者，從而選擇符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為一內定訊頻圖。
8. 如申請專利範圍第7項所述之訊頻圖選擇方法，其中選擇該內定訊頻圖之步驟包含：選擇最接近或最接近且不大於該計算結果的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖。
9. 如申請專利範圍第7項所述之訊頻圖選擇方法，進一步包含： 於一第一條件滿足時對該複數個單位符元位元數施以一第一種加權計算，藉此產生該計算結果；及 於一第二條件滿足時對該複數個單位符元位元數施以一第二種加權計算，藉此產生該計算結果， 其中該第一種加權計算不同於第二種加權計算。
10. 如申請專利範圍第9項所述之訊頻圖選擇方法，其中，該第一條件包括該複數個訊頻圖包含至少一新訊頻圖，該第二條件包括該複數個訊頻圖包含至少一無效訊頻圖。
11. 如申請專利範圍第7項所述之訊頻圖選擇方法，進一步包含： 於該計算結果大於一門檻值時，選擇符合該預定關係的該單位符元位元數所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖；以及 於該計算結果小於該門檻值時，選擇該複數個單位符元位元數中符合該預定條件者所關聯之該訊頻圖做為該內定訊頻圖。
12. 如申請專利範圍第7項所述之訊頻圖選擇方法，進一步包含： 判斷一有效訊頻圖數目是否滿足一預設數目； 若判斷該有效訊頻圖數目滿足該預設數目時，將一預設訊頻圖做為該內定訊頻圖，或將一唯一訊頻圖做為該內定訊頻圖；以及 若判斷該有效訊頻圖數目不滿足該預設數目時，執行申請專利範圍第7項所載之步驟。