专利名称：用于区块编码传输的接收器及其接收方法
技术领域：
本发明涉及区块编码传输(Block Code Transmission)的接收技术，尤其是利用前置等化器将区块信号转变成具最小相位特性的信号并利用Viterbi解码器产生正确信号的一种用于区块编码传输的接收器及其接收方法。
图1显示前述IEEE802.11b的CCK需求的一般接收器架构。该接收器10接收发射器(图未示)所发射的区块信号(Symbol signal)，并将该区块信号经过一通道匹配滤波器(Channel Matched Filter，CMF)11使区块信号杂讯比增加。之后，该区块信号再经过前置等化器(Feed-ForwardEqualizer，FFE)12、区块干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)消除单元13、回授等化器(Feedback Equalizer，FBE)15等消除通道所造成的区块干扰。最后该接收器利用切割器(slicer)14来判断所收的信号为何。
该接收器10虽然利用通道匹配滤波器11使区块信号杂讯比提升，但也使得通道长度(Channel path)变长。且若原通道响应(channelresponse)具最小相位(Minimum Phase)的特性，经此通道匹配滤波器11后，会使通道变成非最小相位(Non-Minimum Phase)。如此，将使得后续的回授等化器15的长度需增长，收敛情况变差。尤其在无线通道环境下，信号杂讯比较差，使得回授等化器15常收敛到错误的值。在此情况下，无论长、短的封包均接收不良。
为达成上述目的，本发明接收器包含一前置等化器，接收一区块信号并将该区块信号转变成具最小相位特性的第一信号；一区块互相干扰消除单元，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；一Viterbi解码器，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生传送的区块信号；以及一回授等化器，接收前述区块信号并产生前述回授信号。
本发明的用于区块编码传输的接收器还有另一种技术方案，其包含一前置等化器，接收区块信号并将该区块信号转变成具最小相位特性的第一信号；一区块互相干扰消除单元，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；一Viterbi解码器，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生第三信号；一区块决定单元，接收前述第三信号并产生传送的区块信号；以及一回授等化器，接收前述区块信号并产生前述回授信号。
本发明还公开了一种用于区块编码传输的接收方法，包含下列步骤产生最小相位信号，以前置等化器将所接收的区块信号变成具最小相位特性的第一信号；消除区块互相干扰，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；解码，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生传送的区块信号；以及产生回授信号，接收前述区块信号并利用回授等化器产生前述回授信号。
图8显示本发明用于区块编码传输的接收方法。
因此，若接收器可利用已经检测出来的区块信号与所收的区块信号作加减的动作，将前一个区块信号对将接收区块信号的区块互相干扰(ISI)消除掉，则不需要传送已知的符元信号，节省频宽，如图4所示。
因此可将此观念应用于类似IEEE802.11b CCK(Complementary Codekeying)的调变技术上，类似的传送信号如图4所示。我们可事先检测出Block 1所包含的信号，再将其对Block 2的干扰消除掉，之后再专心解出Block 2所包含的信号，如此则不需要传送已知信号(Symbol signal)，节省频宽。而IEEE802.11b CCK的调变上就将图4上每个Block视为一个符元(Symbol)，而每个符元内包含8个九十度相位差相位移转键值(Quadrature Phase Shift Keying，QPSk)的信号，每个QPSk信号可视为一个符码(Chip)。即每个区块(Block)或称为符元(Symbol)，包含8个符码(Chip)。
图5显示本发明接收器的架构。本发明接收器50包含一前置等化器(Feed-Forward Equalizer，FFE)51、一区块互相干扰消除单元52、一Viterbi解码器53、一区块决定单元54、以及一回授等化器(FeedbackEqualizer，FBE)55。
该接收器50利用前置等化器51使整个通道变成真正具有最小相位特性，并产生第一信号。前置等化器51的参数设定有数种可用。例如，若通道响应为[1+1j，2+2j，0.5+0.5j]，则2+2j为主要路径(Main-Path)响应，1+1j为前信号干扰响应(Pre-Cursor)，0.5+0.5j为后信号干扰响应(Post-Cursor)。则系统可将前置等化器51的参数设为[1-1j，2-2j]，则在前置等化器51后的通道响应则会变为[2，8，9，2]。之后，系统将〔8〕设为主要路径响应，则[2]为前信号干扰响应，[9，2]为后信号干扰响应。如此，则可将前信号干扰与主要路径的比增为原来的平方倍(由1/2变为1/4)。因此，将前置等化器51的参数设为通道响应的主要路径的共轭数，藉以有效减少前置干扰的能量。当然，我们也可利用事先对通道特性的了解或透过适应性参数调整的方式来设定前置等化器51的参数。
经过前置等化器51整形后的第一信号只有被之前已接收的信号干扰。若第一信号定义为[R0～R7]，则第一信号[R0～R7]与所要的信号〔C0～C7〕、之前已接收的信号[B0～B7]、通道干扰响应[h0～h7]、与杂讯[n0～n7〕的关系如下R0＝C0*h0+B7*h1+B6*h2+B5*h3+B4*h4+B3*h5+B2*h6+B1*h7+n0；R1＝C1*h0+C0*h1+B7*h2+B6*h3+B5*h4+B4*h5+B3*h6+B2*h7+n1；R2＝C2*h0+C1*h1+C0*h2+B7*h3+B6*h4+B5*h5+B4*h6+B3*h7+n2；R7＝C7*h0+C6*h1+C5*h2+C4*h3+C3*h4+C2*h5+C1*h6+C0*h7+n7；该第一信号可藉由区块互相干扰消除单元52来进一步消除区块互相干扰，而产生第二信号。此区块互相干扰消除单元52主要是利用已接收的区块对现在所接收的信号(第一信号)所造成的干扰消除掉。由于通道经由之前的前置等化器51后已经变成了最小相位，因此可简单的利用加减法来达到此目的。这些参数的取得可透过预测前置等化器51后的通道响应或透过适应性信号处理的方式取得。
藉由区块互相干扰消除单元52将第一信号[R0～R7]被之前已接收的信号[B0～B7]的干扰消除后，所产生的第二信号[r0～r7]就仅包含三个部分，亦即所要的信号[C0～C7]、符码互相干扰(Inter-ChipInterference，ICI)[h0～h7]与杂讯(Noise)[n0～n7]。图6显示第二信号[r0～r7]、所要的信号[C0～C7]、通道干扰响应[h0～h7]、与杂讯[n0～n7]的关系如下r0＝C0*h0+n0；r1＝C1*h0+C0*h1+n1；r2＝C2*h0+C1*h1+C0*h2+n2；..r7＝C7*h0+C6*h1+C5*h2+C4*h3+C3*h4+C2*h5+C1*h6+C0*h7+n7；为了有效的解出所要的信号[C0～C7]，系统利用Viterbi解码器53来求出所要的信号[C0～C7]。
Viterbi解码器53消除通道互相干扰ICI的处理程序，如图7所示，此以无线区域网络(wireless Local Area Network，WLAN)的802.11B为例子。Viterbi解码器53处理流程可用具4个状态(state)的格子图(trellis diagram)来表示。此4个状态分别为九十度相位差相位移转键值(Quadrature Phase Shift Keying，QPSk)的4个值(1+j、1-j、-1+j、-1-j)。开始处理时，节点1(node1)对应4个状态即有4个分支路径(Branch)产生到下一个节点。此时计算每个分支路径的分支路径值(branch metric)，并选取最小分支路径值的分支路径作为存活分支路径。分支路径值的计算方式如式(1)所示metrick=metrick-1+|Σi=1ksi^·hk-i-rk|----(1)]]>其中，hk-i为通道干扰响应、rk为第二点号、i(1≤i≤k-1)为已侦测值、i(i＝k)为此节点的值。以此计算每个节点所有的分支路径值(这4节点分别代表QPSK的4个值)，并找出到此节点的存活路径与其路径值。在此实施例中，k为8。因此每收入一个信号就计算找出到每个节点的最新分支路径值与记下此时的分支路径，直到整个区块收到为止。最后利用最小分支路径值的分支路径的信号经过区块决定单元54后决定出最佳的区块。该决定的区块再回授到回授等化器55来消除下一个区块的区块互相干扰。此方式除了可利用在WLAN 802.11B的传送方式上，也可应用于在最小相位通道(Minimum Phase Channel)传送的区块码(block code)规格上。
如图5所示，上述的Viterbi解码器可分为三个部分分支路径计算单元(Branch Metric，BM)531、相加比较选择单元(Add-Compare Select，ASC)532、以及存活路径单元(Survival Metric，SM)533。分支路径计算单元531专门计算每上一个分支到下一个节点的路径值|Σi=1ksi^·hk-i-rk|]]>。相加比较选择单元532将每个到此节点的分支的路径值与此分支的上一个路径值相加后，选择一个最小的路径值(找出i(1≤i≤k)与metricK)，作为存活路径值。存活路径单元533则记录下此时到每个节点的存活路径值与相对应的路径信号。
若以WLAN 802.11b为例，经过Viterbi解码器后，我们可得到的8个QPSK的信号，这些信号可能仍有错误码存在的机会，因此最后我们可将由Viterbi解码器所求出的信号送到下一级的区块决定单元，找出与这些信号最接近的区块，此区块则为接收的最佳值。
利用此种方式，我们可借由Viterbi解码器与区块码的特性先正确的求出先前传送的区块，再将其对下个区块码的干扰扣除掉。此时，所收到的信号仅有此区块内信号相互间的干扰，之后，我们可再次利用简单的Viterbi解码器将此干扰消除掉并经过区块决定单元以得到较佳的信号侦测。同时，此Viterbi解码器所需的存储器也仅有区块码的长度，例如IEEE802.11b，每个区块仅有8个QPSK的信号。而在接收下个区块时，整个Viterbi解码器可说是再重新启动即可。
此外，另一实施例，当区块码的编排方式有固定的格式，也就是说区块内的信号在传送时就有某种关联性存在时，上述区块决定的动作亦可由Viterbi解码器的分支路径计算单元531来完成，当分支路径计算单元531计算完每上一个分支到下一个节点的路径值后，利用区块码的编排方式有固定的格式，直接决定并舍弃不合理的上一个分支到下一个节点的路径值。因此存活路径单元533所决定的此区块即为接收的最佳值。
利用区块内的信号存在的关联性来增加Viterbi解码器的正确性，也就是Viterbi Algorithm在决定最佳路径时就利用区块码的关联性，先将不可能的路径(分支)清除掉，若以WLAN 802.11b为例，传送端将传送出8个QPSK的信号，理应有48种排列组合的形式，但802.11b中所传送出来的区块码只利用到28种，有许多排列组合是不存在的，因此，Viterbi中的分支路径计算单元531在计算时就到不可能的排列组合扣除掉，如在802.11b中所传出的区块码，在传出(1+1j、1+1j、1+1j)后，只有可能继续传出(-1-1j)，其他可能(1+1j、或-1+1j、1-1j)都不存在。因此我们也可利用此种方式，以获得较佳的接收能力。
以下参考图8说明本发明用于区块编码传输的接收方法。该接收方法包含下列步骤
步骤S800开始。
步骤S802产生最小相位信号，以前置等化器将所接收的区块信号变成具最小相位特性的第一信号。
步骤S804消除区块互相干扰，接收第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号。该步骤的一实施方法是将第一信号与回授信号相减来产生不具区块互相干扰的第二信号。
步骤S806解码步骤，接收第二信号，并利用Viterbi演算法产生第三信号。
步骤S808区块决定步骤，接收第三信号并产生传送的区块信号。
步骤S810产生回授信号，接收步骤S810所产生的区块信号并利用回授等化器产生回授信号。其中，上述解码步骤包含了分支路径计算步骤，计算每上一个分支到下一个节点的路径值；相加比较选择步骤，将每个到此节点的分支的路径值与此分支的上一个路径值相加后，选择一个最小的路径值；以及存活路径步骤，记录到每个节点的存活路径值与相对应的路径信号。
当然，在上述步骤S806解码步骤中，可利用区块内的信号存在的关联性来增加Viterbi解码的正确性，也就是Viterbi Algorithm在决定最佳路径时就利用区块码的关联性，先将不可能的路径(分支)清除掉。如此，即可省略步骤S808的区块决定步骤。
以上所述实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种用于区块编码传输的接收器，其特征是包含一前置等化器，接收一区块信号并将该区块信号转变成具最小相位特性的第一信号；一区块互相干扰消除单元，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；一Viterbi解码器，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生传送的区块信号；以及一回授等化器，接收前述区块信号并产生前述回授信号。
2.如权利要求1所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述区块互相干扰消除单元为一加法器。
3.如权利要求1所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述Viterbi解码器包含分支路径计算单元，计算每上一个分支到下一个节点的路径值；相加比较选择单元，将每个到一节点的分支的路径值与此分支的上一个路径值相加后，选择一个最小的路径值作为存活路径值；以及存活路径单元，记录至每个节点的存活路径值与相对应的路径信号。
4.如权利要求3所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述分支路径计算单元根据区块码的关联性，直接舍弃不合理的路径值。
5.一种用于区块编码传输的接收器，其特征是包含一前置等化器，接收区块信号并将该区块信号转变成具最小相位特性的第一信号；一区块互相干扰消除单元，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；一Viterbi解码器，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生第三信号；一区块决定单元，接收前述第三信号并产生传送的区块信号；一回授等化器，接收前述区块信号并产生前述回授信号。
6.如权利要求5所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述区块互相干扰消除单元为一加法器。
7.如权利要求5所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述Viterbi解码器包含分支路径计算单元，计算每上一个分支到下一个节点的路径值；相加比较选择单元，将每个到一节点的分支的路径值与此分支的上一个路径值相加后，选择一个最小的路径值；以及存活路径单元，记录到每个节点的存活路径值与相对应的路径信号。
8.如权利要求7所述的用于区块编码传输的接收器，其特征是前述分支路径计算单元根据区块码的关联性，直接舍弃不合理的路径值。
9.一种用于区块编码传输的接收方法，其特征是包含下列步骤产生最小相位信号，以前置等化器将所接收的区块信号变成具最小相位特性的第一信号；消除区块互相干扰，接收前述第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；解码，接收前述第二信号，并利用Viterbi演算法产生传送的区块信号；以及产生回授信号，接收前述区块信号并利用回授等化器产生前述回授信号。
10.如权利要求9所述的用于区块编码传输的接收方法，其特征是在前述解码步骤后还包含区块决定步骤，接收前述解码步骤的输出信号，并产生前述传送的区块信号。
11.如权利要求9或10所述的用于区块编码传输的接收方法，其特征是前述消除区块互相干扰步骤将前述第一信号与前述回授信号相减。
12.如权利要求9或10所述的用于区块编码传输的接收方法，其特征是前述解码步骤包含分支路径计算步骤，计算每上一个分支到下一个节点的路径值；相加比较选择步骤，将每个到一节点的分支的路径值与此分支的上一个路径值相加后，选择一个最小的路径值作为存活路径值；以及存活路径步骤，记录到每个节点的存活路径值与相对应的路径信号。
13.如权利要求12所述的用于区块编码传输的接收方法，其特征是前述分支路径计算步骤还包含舍弃不合理路径值步骤，根据区块码的关联性，直接舍弃不合理的路径值。
全文摘要
提供一种用于区块编码传输(Block Code Transmission)的接收器及其接收方法，并利用Viterbi演算法产生正确信号。该接收器包含一前置等化器，接收区块信号并将该区块信号转变成具最小相位特性的第一信号；一区块互相干扰消除单元，接收第一信号与一回授信号，并利用该回授信号将该第一信号的区块互相干扰消除，并产生不具区块互相干扰的第二信号；一Viterbi解码器，接收第二信号，并利用Viterbi演算法产生第三信号；一区块决定单元，接收第三信号并产生传送的区块；以及一回授等化器，接收区块并产生授信号。
文档编号H03M13/37GK1433156SQ02101660
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月15日 优先权日2002年1月15日
发明者颜光裕 申请人:瑞昱半导体股份有限公司