TWI646810B - 相位誤差偵測模組及相關的相位誤差偵測方法 - Google Patents
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Abstract
一種相位誤差偵測模組，包含有一星象點選擇器，用來根據一輸入訊號中之資料在一星象圖中之一位置及一半徑，產生一星象點選擇訊號；一符元預測器，用來根據該星象點選擇訊號，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號中資料所對應的一預測符元的複數個參考星象點，其中該複數個參考星象點的數目小於該星象圖之全部星象點的數目；以及一相位評估器，用來根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的一預測相位誤差。
Description
本發明係指一種用於相位回復裝置的相位誤差偵測模組及相關的相位誤差偵測方法，尤指一種根據輸入訊號特性調整計算相位誤差的依據的相位誤差偵測模組及相關的相位誤差偵測方法。
鎖相迴路（Phase Locked-Loop）電路用以產生一週期性輸出訊號，且該週期性輸出訊號預期與一週期性輸入訊號間具有固定之相位關係。鎖相迴路電路被廣泛地應用於各式各樣的電路系統中，如無線通訊系統的數據及時鐘恢復電路（Clock and Data Recovery）、收發模組（Transceiver）或時脈產生器（Frequency Synthesizer），且不限於此。
請參考第1圖，第1圖為一相位誤差偵測器（Phase Error Detector）10的示意圖。相位誤差偵測器10用來偵測一輸入訊號IN的相位誤差以產生一預測相位誤差EPE，使一鎖相迴路電路（圖未示）依據預測相位誤差EPE產生一相位補償訊號（圖未示）來校正輸入訊號IN的相位。如第1圖所示，相位誤差偵測器10包含有一符元預測器（Symbol Estimator）100及一相位評估器（Phase Evaluator）102。符元預測器100用來預測輸入訊號IN中資料所對應的符元，以產生輸入訊號IN的預測符元ES，相位評估器102則用來評估輸入訊號IN中資料與相對應的預測符元ES的差距，以產生輸入訊號IN的預測相位誤差EPE。
通常來說，符元預測器100需計算輸入訊號IN中資料與輸入訊號IN所採用調變方式中所有星象點之間的關係，來取得輸入訊號IN中資料所對應的預測符元ES。隨著調變方式所採用星象點的數目上升，符元預測器100耗費的運算資源及硬體成本會大幅上升。因此，如何降低符元預測器100耗費的運算資源及硬體成本便成為業界亟欲探討的議題。
為了解決上述的問題，本發明提供一種根據輸入訊號特性調整計算相位誤差的依據的相位誤差偵測模組及相關的相位誤差偵測方法。
在一方面，本發明揭露一種相位誤差偵測模組。所述相位誤差偵測模組包含有一星象點選擇器，用來根據一輸入訊號中之資料在一星象圖中之一位置及一半徑，產生一星象點選擇訊號；一符元預測器，用來根據該星象點選擇訊號，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號中資料所對應的一預測符元的複數個參考星象點，其中該複數個參考星象點的數目小於該星象圖之全部星象點的數目；以及一相位評估器，用來根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的一預測相位誤差。
在另一方面，本發明揭露一種相位誤差偵測方法。所述相位誤差偵測方法包含有根據一輸入訊號中資料在一星象圖中之一位置及一半徑，產生一星象點選擇訊號；根據該星象點選擇訊號，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號中資料所對應的一預測符元的複數個參考星象點，其中該複數個參考星象點的數目小於該星象圖之全部星象點的數目；以及根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的一預測相位誤差。
第2圖為本發明實施例一相位誤差偵測模組20的示意圖。相位誤差偵測模組20可用於一衛星通訊系統中的一相位回復（Phase Recovery）裝置，用來預測一輸入訊號IN的相位誤差以產生一預測相位誤差EPE。相較於第1圖所示的相位誤差偵測器10，相位誤差偵測模組20另包含一星象點選擇器204。星象點選擇器204根據輸入訊號IN中資料在一星象圖中的一位置，產生一星象點選擇訊號SEL來控制符元預測單元200從星象圖全部的星象點中，選擇部份的星象點作為計算預測符元ES的依據，亦即參考星象點。舉例來說，請參考第5A圖，第5A圖為本發明實施例中一星象圖50的示意圖。星象圖50對應於為8振幅相位移相鍵控（amplitude-phase-shift-key，APSK）的調變，並具有8個星象點m
1～m
8。星象點選擇器204則會由星象圖50全部的8個星象點m
1～m
8中選擇例如3個星象點m
3、m
4、m
8作為參考星象點。相較於第1圖所示的相位誤差偵測器10，由於符元預測單元200不使用星象圖全部的星象點來計算預測符元ES，因此符元預測單元200所需的運算資源可獲得減少，從而降低了實現相位誤差偵測模組20的成本。
第3圖為本發明實施例一相位誤差偵測方法30的流程圖，請一併參考第2圖與第3圖。星象點選擇器204根據輸入訊號IN中資料在一星象圖中的一位置，產生一星象點選擇訊號SEL(步驟302)。請參閱第4圖，第4圖為本發明實施例星象點選擇器204的方塊圖，在一實施例中，星象點選擇器204包含一區域判斷器400、一半徑比較器402及一星象點查找器404。
區域判斷器400用來判斷該輸入訊號IN中資料在該星象圖中之該位置屬於複數個區域中哪個區域，以產生一區域指示訊號SR。請再次參考第5A圖，在一實施例中，星象圖50被劃分為4個區域A1～A4，且區域A1～A4分別對應於第一象限～第四象限。在不同實施例中，劃分星象圖的區域的數量可被合適地更改。舉例來說，請參閱第5B圖，第5B圖為本發明實施例中劃分星象圖之複數個區域的示意圖。如第5B圖所示，星象圖被劃分為8個區域A1～A8，其中區域A1、A2分別對應於第一象限的下半部及上半部，區域A3、A4分別對應於第二象限的上半部及下半部，以此類推。
半徑比較器402用來判斷該輸入訊號IN中資料在該星象圖中之該半徑R是否大於一半徑閾值RTH，以產生一半徑指示訊號RI。在一實施例中，半徑閾值RTH可為輸入訊號IN所採用的調變方式所使用星象點的半徑平均值，以第5A圖為例，半徑閾值RTH可為星象點m
1～m
8的平均半徑。在另一實施例中，半徑閾值RTH可根據通道品質來設定，舉例來說，當在高訊號雜訊比的環境下，半徑閾值RTH可被設為0。
星象點查找器404根據區域指示訊號SR及半徑指示訊號RI，產生星象點選擇訊號SEL，以使符元預測單元200根據星象點選擇訊號SEL，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號IN中資料所對應的的一預測符元的複數個參考星象點（步驟304）。舉例來說，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例中輸入訊號IN中資料在星象圖中的位置及半徑與參考星象點間的關係對應表。當區域指示訊號SR指出輸入訊號IN中資料在星象圖中的位置對應於區域A1，且半徑指示訊號RI指出輸入訊號IN中資料在星象圖中的半徑R大於半徑閾值RTH時，代表輸入訊號IN的資料對應於星象點m3、m4、m8的機率較高，因此星象點查找器404輸出星象點選擇訊號SEL，來控制符元預測單元200選擇包含有星象點m
3、m
4、m
8的星象點集合CPS
1來計算預測符元ES。當區域指示訊號SR指出輸入訊號IN的資料對應於區域A1，且半徑指示訊號RI指出半徑R小於半徑閾值RTH時，代表輸入訊號IN的資料對應於星象點m
1、m
2、m
3、m
4、m
8的機率較高，因此星象點查找器404輸出星象點選擇訊號SEL，來控制符元預測單元200選擇包含有星象點m
1、m
2、m
3、m
4、m
8的星象點集合CPS
2來計算預測符元ES，其餘以此類推。
實作上，區域判斷器400、半徑比較器402、與星象點查找器404可由硬體、軟體或韌體來實現。本領域熟知技藝者在閱讀完上述說明後，應可了解區域判斷器400、半徑比較器402、與星象點查找器404的各種實現方式，因此在此不贅述。
請參考第7圖，第7圖為第2圖中符元預測單元200一實現方式的示意圖。在第7圖中，符元預測單元200包含複數個多工器MUX
1～MUX
k與一符元預測器700。其中，多工器MUX
1～MUX
k的數目k係對應於所有星象點集合中的元素數量中之一最大值，舉例來說，請重新參考第6圖，星象點集合CPS
1、CPS
3、CPS
5、CPS
7的元素數量均為3，星象點集合CPS
2、CPS
4、CPS
6、CPS
8的元素數量均為5，所以在此實施例中，符元預測單元200包含有5個多工器（即k＝5）。多工器MUX
1具有複數個輸入MI
11～MI
1x，多工器MUX
2具有複數個輸入MI
21～MI
2x，…，MUX
k具有複數個輸入MI
k1～MI
kx。其中，每個多工器之輸入的數量x係對應於星象點集合的總數，舉例來說，請重新參考第6圖，星象點集合一共有8個(即CPS
1～CPS
8)，所以在此實施例中，符元預測單元200中之每一多工器有8個輸入（即x＝8）。
多工器MUX
1～MUX
K根據星象點選擇訊號SEL，分別從輸入MI
11～MI
1x、…、MI
k1～MI
kx選擇一輸入作為參考星象點RM
1～RM
k。在一實施例中，多工器MUX
1～MUX
K根據星象點選擇訊號SEL，選擇MI
11、MI
21、…、MI
k1作為參考星象點RM
1～RM
k，多工器MUX
1～ MUX
5的輸入MI
11、MI
21、…、MI
51分別對應於參考星象點集合CPS
1的元素，由於星象點集合CPS
1僅具有3個元素，因此輸入MI
11、MI
21、…、MI
51中會有兩個輸入為0，例如MI
11＝m
3、MI
21＝m
4、MI
31＝m
8、MI
41＝MI
51＝0，以使多工器MUX
1～ MUX
5於輸出星象點集合CPS
1時，預測符元ES的計算不會被參考星象點RM
4、RM
5影響。此外，在此實施例中，多工器MUX
1～ MUX
5的輸入MI
12、MI
22、…、MI
52對應於參考星象點集合CPS
2的元素，例如MI
12＝m
1、MI
22＝m
2、MI
32＝m
3、MI
42＝m
4、MI
52＝m
8。相似地，多工器MUX
1～ MUX
5的輸入MI
13～MI
53、MI
14～MI
54、…、MI
18～MI
58分別對應於參考星象點集合CPS
3～CPS
8的元素。
接下來，符元預測器700依據參考星象點RM
1～RM
k實施一最小均方差（Minimum Mean-Squared Error）演算法，以產生預測符元ES（步驟306）。關於符元預測器700的說明，可參考符元預測器100的說明，在此不再贅述。
最後，相位評估器202於取得預測符元ES後，即可評估輸入訊號IN中資料與相對應的預測符元ES的差距，以產生輸入訊號IN的預測相位誤差EPE。請注意，本領域熟知技藝者應知相位評估器202的各種實現方式，因此在此不贅述。
綜上所述，本發明之相位誤差偵測模組可根據輸入訊號中資料在星象圖中之位置及半徑來選擇相對應的星象點作為計算預測符元的依據。在此狀況下，可減少相位誤差偵測模組所需耗費的運算資源，進而降低誤差偵測模組的硬體成本。 以上所述僅為本發明之實施例，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。
10‧‧‧相位誤差偵測器
100、700‧‧‧符元預測器
102、202‧‧‧相位評估器
20‧‧‧相位誤差偵測模組
200‧‧‧符元預測單元
204‧‧‧星象點選擇器
30‧‧‧相位誤差預測方法
300～310‧‧‧步驟
400‧‧‧區域判斷器
402‧‧‧半徑比較器
404‧‧‧星象點查找器
50‧‧‧星象圖
A1～An‧‧‧區域
CPS1～CPS8‧‧‧星象點集合
EPE‧‧‧預測相位誤差
ES‧‧‧預測符元
IN‧‧‧輸入訊號
m1～mh‧‧‧星象點
MI11～MI1x、MI21～MI2x、…、MIk1～MIkx‧‧‧多工器輸入
MUX‧‧‧多工器
RI‧‧‧半徑指示訊號
RM1～RMk‧‧‧參考星象點
SEL‧‧‧星象點選擇訊號
SR‧‧‧區域指示訊號
第1圖為一相位誤差偵測器的方塊圖。 第2圖為本發明實施例一相位誤差偵測模組的方塊圖。 第3圖為本發明實施例一相位誤差偵測方法的流程圖。 第4圖為本發明實施例一星象點選擇器的方塊圖。 第5A、5B圖為本發明實施例中區域劃分方式的示意圖。 第6圖為本發明實施例一查找表的示意圖。 第7圖為本發明實施例一符元預測單元的示意圖。
Claims (4)
- 一種相位誤差偵測模組，包含有：一星象點選擇器，用來根據一輸入訊號中之資料在一星象圖中之一位置及一半徑，產生一星象點選擇訊號；一符元預測器，用來根據該星象點選擇訊號，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號中資料所對應的一預測符元的複數個參考星象點，其中該複數個參考星象點的數目小於該星象圖之全部星象點的數目；以及一相位評估器，用來根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的一預測相位誤差；其中該星象圖被劃分為複數個區域，且該星象點選擇器包含有：一區域判斷器，用來判斷該輸入訊號中資料在該星象圖中的該位置屬於該複數個區域中哪個區域，以產生一區域指示訊號；一半徑比較器，用來判斷該輸入訊號中資料在該星象圖中的該半徑是否大於一半徑閾值，以產生一半徑指示訊號；以及一星象點查找器，用來根據該區域指示訊號及該半徑指示訊號，產生該星象點選擇訊號。
- 如請求項1所述的相位誤差偵測模組，其中該符元預測器包含有：複數個多工器，用來根據該星象點選擇訊號，自該星象圖之全部星象點選擇出該複數個參考星象點；以及一符元預測器，用來利用該複數個參考星象點實施一最小均方差演算法，以產生該預測符元。
- 一種相位誤差偵測方法，包含有：根據一輸入訊號中資料在一星象圖中之一位置及一半徑，產生一星象點選擇訊號；根據該星象點選擇訊號，選擇該星象圖之全部星象點中的部份星象點，作為用來計算該輸入訊號中資料所對應的一預測符元的複數個參考星象點，其中該複數個參考星象點的數目小於該星象圖之全部星象點的數目；以及根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的一預測相位誤差；其中該星象圖被劃分為複數個區域，且根據該輸入訊號中資料在該星象圖中之該位置，產生該星象點選擇訊號之步驟包含有：判斷該輸入訊號中資料在該星象圖中的該位置屬於該複數個區域中哪個區域，以產生一區域指示訊號；判斷該輸入訊號中資料在該星象圖中的該半徑是否大於一半徑閾值，以產生一半徑指示訊號；以及根據該區域指示訊號及該半徑指示訊號，產生該星象點選擇訊號。
- 如請求項3所述的相位誤差偵測方法，其中根據該輸入訊號中資料及該預測符元，計算該輸入訊號的該預測相位誤差之步驟包含有：根據該星象點選擇訊號，自該星象圖之全部星象點選擇出該複數個參考星象點；利用該複數個參考星象點實施一最小均方差演算法，以產生該預測符元。
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