专利名称：调变机制的检测装置与方法
技术领域：
本发明是有关于一种应用于EGPRS系统的装置与方法，特别是有关于一种应用于EGPRS系统的调变机制的检测装置与方法。
背景技术：
在增强型通用无线分组服务(Enhanced General Packet Radio Service，EGPRS)通讯系统中，各数据块是依据一指定的调变与编码机制(也就是MCS-1，MCS-2，MCS-3，MCS-4，MCS-5，MCS-6，MCS-7，MCS-8，或MCS-9)进行调变与编码。如众所知，EGPRS通讯系统采用两种调变机制第一种是高斯最小相移键控(Gaussian Minimum Shift Keying，GMSK)，第二种则是8-相移键控(8-Phase Shift Keying，8-PSK)。为了在无线环境中达到较高吞吐量(throughput)，一般必须依信道情况与对服务的需求(如数据率)来选择调变的机制。在EGPRS通讯系统中，一经编码的数据块是根据同一调变机制调变并连续传输四个突波(burst)。在EGPRS通讯系统中，接收端事先并不知道传送端所采用的调变机制；因此，接收端必须检测传送端所采用的调变机制以正确地读取所接收到的数据。
公知技术中有一种简易的检测调变机制的方法，其在传送端与接收端间使用某种信号以指出所采用的调变机制。然而这种方法会降低带信息的数据率(information data rate)，因此不甚理想。另有一种解决方法是所谓的调变机制的盲检测(blind detection)，接收端需要具有一GMSK解调变器与一8-PSK解调变器。GMSK解调变器会将所接收的信号解调变以产生多笔的第一数据，以及8-PSK解调变器会将所接收的信号解调变以产生多笔的第二数据；接下来再根据接收品质(reception quality)而从第一数据与第二数据中选择其一；例如选择较少错误量的一个。由于在此公知的盲检测法中，GMSK与8-PSK解调变器必须同时激活操作，很明显地将耗费很大的存储器空间与计算量。如果再把一般移动电话的消耗功率也纳入考量，这种传统的盲检测法显然不符合使用者的需要。
因此，为使传送端在激活解调变之前先检测出传送端所采用的调变方式，需要一简单可靠且有效率的调变检测技术。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在一复杂度低且性能佳的调变机制的检测装置与方法，以解决上述问题。
本发明揭露一种调变机制的检测装置，用来判断用以对一接收信号进行解调变的一目标调变机制。该调变机制的检测装置包括一第一功率估测模块，用来评估该接收信号于依据一第一调变机制而旋转一第一预定相位后的一第一额定功率；一第二功率估测模块，用来评估该接收信号于依据一第二调变机制而旋转一第二预定相位后的一第二额定功率；及一判断模块，耦接于该第一功率估测模块与该第二功率估测模块，用来根据该第一额定功率与该第二额定功率而由该第一调变机制与该第二调变机制中选择一目标调变机制。
本发明另揭露一种调变机制的检测方法，用来判断用以对一接收信号进行解调变的一目标调变机制。该调变机制的检测方法包括(a)评估该接收信号于依据一第一调变机制而旋转一第一预定相位后的一第一额定功率；(b)评估该接收信号于依据一第二调变机制而旋转一第二预定相位后的一第二额定功率；及(c)根据该第一额定功率与该第二额定功率而由该第一调变机制与该第二调变机制中选择一目标调变机制。
首先，本发明计算该第一额定功率与该第二额定功率。由于该二额定功率各自对应于一调变机制，所以接着判断模块将比较该第一额定功率与该第二额定功率以判断调变机制。由于一般而言，产生额定功率较公知技术要简单而不复杂，所耗费的计算功率与存储器空间也因而降低了。
图1是本发明的一较佳实施例的调变机制的检测装置的功能方块图。
图2是本发明的一较佳实施例的GMSK功率估测模块与8-PSK功率估测模块的功能方块图。
图3为本发明的一较佳实施例的判断模块的示意图。
符号说明10 调变机制的检测装置40 GMSK功率估测模块60 8-PSK功率估测模块80 判断模块42、62 反转器44、64 判断逻辑模块46、66 累加单元48、68 计算单元82 差异化合单元84 衡量标准单元92、96 加法器94 比例单元98 多任务器具体实施方式
为达说明目的，接下来的叙述是针对一移动无线通讯系统；然而本发明并不局限于此而可应用至其它通讯系统。举例而言，本发明可使用具有不同的调变方式的移动无线通讯系统，如增强型通用无线分组服务(EnhancedGeneral Packet Radio Service，EGPRS)系统，其使用GMSK调变机制作为低数据率的调变机制，而使用8-PSK调变机制作为高数据率的调变机制；其中GMSK即为今日全球移动通讯系统(Global System for MobileCommunication，GSM)所采用的调变方式。
请参阅图1。图1是根据本发明的较佳实施例的一调变机制的检测装置10的功能方块图。调变机制的检测装置10是应用于一EGPRS系统，包含有一GMSK功率估测模块40、一8-PSK功率估测模块60、与一判断模块80。R代表所接收的信号，其包含训练数据串(training sequence code)。为检测是否采用GMSK调变机制将传输数据解调变，首先须将接收数据的内容旋转-(nπ)/2弧度，其中n为取样索引。GMSK功率估测模块40接着估算接收信号R于旋转-(nπ)/2弧度后的一额定功率ηGMSK2。而为检测是否采用8-PSK调变机制将传输数据解调变，则须将接收数据的内容旋转-(3nπ)/2弧度，其中n为取样索引。8-PSK功率估测模块60接着估算接收信号R于旋转-(3nπ)/8弧度后的一额定功率ηEPSK2。然后判断模块80会根据额定功率ηGMSK2与ηEPSK2判断传送端所采用的调变机制。后续的段落将说明产生额定功率ηGMSK2与ηEPSK2的操作方式。
请参阅图2。图2为根据本发明的较佳实施例的GMSK功率估测模块40与8-PSK功率估测模块60的功能方块图。GMSK功率估测模块40包含一反转器(derotator)42、一判断逻辑模块44、一累加单元46与一计算单元48。在EGPRS系统中，每一通过接收信号R传送的数据块皆包含多笔接收数据r(n)，在此“n”代表输入接收端的时间点。反转器42将接收数据r(n)于一星宿图(constellation diagram)中旋转-(nπ)/2弧度以产生多笔数据rGMSK(n)。判断逻辑模块44将该多笔数据rGMSK(n)分成相对于多个状态s(n)的数组，其中每一状态s(n)皆可以下列的方程式表示s(n)＝[TSCmTSCm+1TSCm+2]＝4*TSCm+2*TSCm+1+TSCm+2式(1)
在式(1)中，TSCm为由无线连结所提供的已知的训练数据串的第m个位。为简明起见，本实施例是假设接收信号来自一3-tap的有限脉冲响应(FiniteImpulse Response，FIR)模型信道，意即每一状态对应于三个位。因之，本发明中采用了八种状态与八组数据。然而，请注意本发明的方法与系统可以应用于其它任意tap的信道。
在某些实施例中可进一步将状态s(n)减至状态s’(n)以将此八组降为四组。产生状态s’(n)的方法如下s’(n)＝s(n)^[(s(n)＜4)？07] 式(2)在式(2)中，运算子“^”为一互斥或(exclusive-OR)运算。接收数据r(n)的正负符号会于根据s(n)进行相位反转后改变。例如，具有相同绝对值的多笔数据rGMSK(n)会被分类至同一组以减少组数且增加各组的成员数。在本实施例中，若两个状态所对应的位为互补，例如像二进制位“100”与二进制位“011”，这两个状态是对应于同一组。举例来说，一对应于状态“100”的数据rGMSK(p)与一对应于状态“011”的数据rGMSK(q)会被分配至同一组。根据本实施例，判断逻辑模块44的操作如下所示rGMSK′(n)＝-sgn[s(i)XOR2n-1]·rGMSK(n) 式(3)接着，判断逻辑模块44会进一步将数据rGMSK’(n)如前述般分成四组。
累加单元46将累加同组中的数据rGMSK(n)以产生多个对应于各状态的累加值tGMSK(i)，其中“i”代表该组的索引。累加单元46的操作如下tGMSK(i)=ΣnrGMSKi(n)]]>式(4)在式(4)中，rGMSKi(n)表示分配至第i组的数据rGMSK(n)或rGMSK’(n)。最后，计算单元48会产生累加值tGMSK(i)的一加权平均。当有愈多笔数据rGMSK(n)对应于一特定组(例如当i＝m)时，累加值tGMSK(m)的权重即愈大。在本实施例中，加权平均即额定功率ηGMSK2。计算单元48的操作如后续方程式
ηGMSK2=1NΣiNi|tGMSKiNi|2]]>=1NΣi|(Ni)-0.5·tGMSKi|2]]>式(5)在式(5)中，N代表数据rGMSK(n)的总笔数，以及Ni代表分至第i组的数据rGMSKi(n)的数量。另可依据各训练数据串而预先计算(Ni)-0.5并记录于一只读的记录表中。
8-PSK功率估测模块60包含一反转器62、一判断逻辑模块64、一累加单元66与一计算单元68。反转器62将接收数据r(n)于一星宿图中旋转-(3nπ)/8弧度以产生多笔数据rEPSK(n)。判断逻辑模块64则如判断逻辑模块44般将数据rEPSK(n)分至数组。累加单元66将累加同一组的数据rEPSK(n)以产生相对于各状态的多个累加值tEPSK(i)，其中“i”表示该组的索引。最后，计算单元68产生累加值tEPSK(i)的一加权平均。在本实施例中，该加权平均即为额定功率ηEPSK2。由于判断逻辑模块64、累加单元66与计算单元68的操作与GMSK功率估测模块40中的同名装置相同，因此在此省略更详细的叙述。
在本发明的一实施例中，若额定功率ηGMSK2大于额定功率ηEPSK2，则判断目标调变机制为GMSK调变机制；其它情况下则判断目标调变机制为8-PSK调变机制。
本发明的另一实施例更进一步地依据额定功率ηGMSK2与ηEPSK2来计算一成本函数Ck；详细公式如下Ck=ηGMSK2(k)-ηEPSK2(k)]]>式(6)在式(6)中，k代表突波的索引。此处目标调变机制是由比较成本函数Ck与一预定门限值而得。举例来说，若成本函数Ck比该预定门限值大，该突波的调变机制即为GMSK；否则该突波的调变机制即为8-PSK。请注意，本发明的检测方法并不限于以上所举的实施例，任何根据各突波的额定功率ηGMSK2与ηEPSK2来检测调变机制的方法应皆属本发明所揭露的范围。
然而，接收信号R很有可能会遭到噪声的严重破坏，因此经计算而得的额定功率ηGMSK2与ηEPSK2可能会不正确。既然一数据块的调变机制为固定，也就是说连续四个无线突波皆会使用同样的调变机制；所以为了校正错误检测，判断模块80会观察各突波的额定功率ηGMSK2与ηEPSK2且会结合之前的突波的信息以更准确地检测目标调变机制。
请参阅图3。图3为本发明的一较佳实施例的判断模块80的示意图。判断模块80包含一差异化合单元82与一衡量标准单元84。差异化合单元82产生一判断值Dk以依序执行一检测程序，其中判断值Dk是根据下列方程式而产生Dk=Dk-1+Ckσk2,]]>其中D-1＝0及σk2=E[|r(n)|2]-ηX2(k)]]>式(7)在式(7)中，x可能是GMSK调变机制或8-PSK调变机制。当Ck＞0，表示采用的是GMSK调变机制，且噪声功率以σk2=E[|r(n)|2]-ηGMSK2(k)]]>来估算；反之则反。衡量标准单元84是根据判断值Dk判定目标调变机制的种类。如图3所示，差异化合单元82另包含多个加法器92与96、一比例单元94与一多任务器98。首先，加法器92计算成本函数Ck，即一数据块的第k笔数据突波的额定功率ηGMSK2与ηEPSK2的差值。其次，比例单元94进而计算 的值，其中σk2为该第k笔数据突波的噪声变异数。再者，加法器96与多任务器98将 与第(k-1)个突波的判断值Dk-1相加以产生判断值Dk。加法器96与多任务器98的操作是以前述的式(7)为基础。请注意，式(7)是对各数据块分别施行，意即在一数据块中将不会使用另一数据块的判断值Dk。也就是说，在此实施例中，k介于0至3间。
举例来说，在一数据块中，若k为0，多任务器98输出一初始值D-1，加法器96即将值 加上D-1，其中根据较佳实施例，D-1为0。若k大于0，多任务器98输出之前的判断值Dk-1，即第(k-1)个突波的判断值，加法器96即将值 加于该之前的判断值Dk-1。在此发明中，判断值Dk与值 及其前的判断值Dk-1有关。换句话说，数据块中不只是目前的突波数据需要被考量进来以检测调变机制，而是数据块中之前所有采用同样调变机制的突波的信息也都会纳入考量以进一步地改正判断结果。因此，随着将目前数据块中之前的突波信息都纳入考量，判断值Dk的准确度可再增加。最后，衡量标准单元84根据判断值Dk与一门限值T判断该目标调变机制。在本实施例中，T为0。若判断值Dk大于此门限值T，即判断该目标调变机制为GMSK调变机制。相反的，如果判断值Dk未大于门限值T，则判断该目标调变机制为8-PSK调变机制。与公知技术相比，本发明的装置是利用额定功率ηGMSK2与ηEPSK2以检测调变机制。很明显地，用来产生额定功率的运算要比公知技术来得简单许多；因此计算功率与对存储器的需求都可随之减少。此外，调变机制的检测装置中的判断模块借由观测一数据块中以同样调变机制传送的所有突波的额定功率ηGMSK2与ηEPSK2来判断目标调变机制。因此，本发明的调变机制的检测装置的可信度将比公知技术提高许多。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种调变机制的检测装置，用来判断用以对一接收信号进行解调变的一目标调变机制，该调变机制的检测装置包含一第一功率估测模块，用来评估该接收信号于依据一第一调变机制而旋转一第一预定相位后的一第一额定功率；一第二功率估测模块，用来评估该接收信号于依据一第二调变机制而旋转一第二预定相位后的一第二额定功率；及一判断模块，耦接于该第一功率估测模块与该第二功率估测模块，用来根据该第一额定功率与该第二额定功率而由该第一调变机制与该第二调变机制中选择一目标调变机制。
2.如权利要求1所述的调变机制的检测装置，其中该第一功率估测模块包含一第一反转器，用来将该接收信号所传输的多笔接收数据旋转该第一预定相位以产生多笔第一数据；一第一判断逻辑模块，耦接于该第一反转器，用来根据多个第一状态以将该多笔第一数据分类；一第一累加单元，耦接于该第一判断逻辑模块，用来产生分别对应于该多个第一状态的多个第一累加值，其中对应于一特定第一状态的一特定第一累加值是由累加对应于该特定第一状态的多笔第一数据而产生；及一第一计算单元，耦接于该第一累加单元，用来根据该第一累加值的一加权平均以计算该第一额定功率；及该第二功率估测模块包含一第二反转器，用来将该接收信号所传输的多笔接收数据旋转该第二预定相位以产生多笔第二数据；一第二判断逻辑模块，耦接于该第二反转器，用来根据多个第二状态以将该多笔第二数据分类；一第二累加单元，耦接于该第二判断逻辑模块，用来产生分别对应于该多个第二状态的多个第二累加值，其中对应于一特定第二状态的一特定第二累加值是由累加对应于该特定第二状态的多笔第二数据而产生；及一第二计算单元，耦接于该第二累加单元，用来根据该第二累加值的一加权平均以计算该第二额定功率。
3.如权利要求2所述的调变机制的检测装置，其中该第一计算单元的产生一第k个突波的第一额定功率η12(k)，是根据方程式η12(k)=Σi|(Ni)-0.5·t1i(k)|2,]]>其中t1i(k)代表一状态i的一第一累加值，以及Ni代表该状态I的累加值的数量；及该第二计算单元的产生该第k个突波的第二额定功率η22(k)，是根据该方程式η22(k)=Σi|(Ni)-0.5·t2i(k)|2,]]>其中t2i(k)代表该状态i的一第二累加值。
4.如权利要求2所述的调变机制的检测装置，其中该第一反转器与该第二反转器所旋转的由接收信号所传输的接收数据为该接收信号的一训练数据串。
5.如权利要求1所述的调变机制的检测装置，其中该第一调变机制对应于高斯最小相移键控调变机制，该第二调变机制对应于8-相移键控调变机制，该第一预定相位相等于-(nπ)/2弧度，该第二预定相位相等于-(3nπ)/8弧度，以及n为一整数。
6.如权利要求1所述的调变机制的检测装置，其中若该第一额定功率大于该第二额定功率，该判断模块判断该目标调变机制为高斯最小相移键控调变机制；除此之外，该判断模块判断该目标调变机制为8-相移键控调变机制。
7.如权利要求1所述的调变机制的检测装置，其应用于一增强型通用无线分组服务系统。
8.如权利要求1所述的调变机制的检测装置，其中该判断模块包含一差异化合单元，耦接于该第一功率估测模块及该第二功率估测模块，用来根据各突波的第一额定功率与第二额定功率的差值产生一判断值；及一衡量标准单元，耦接于该差异化合单元，用来根据该判断值决定该目标调变机制。
9.如权利要求8所述的调变机制的检测装置，其中该差异化合单元是根据方程式Ck=η12(k)-η22(k)]]>与Dk=Dk-1+Ckσk2]]>来产生一判断值Dk，其中k为各突波的索引符号，η12(k)代表一第k个突波的一第一额定功率，η22(k)代表该第k个突波的一第二额定功率，以及σk2代表该第k个突波的噪声功率。
10.如权利要求9所述的调变机制的检测装置，其中该衡量标准单元是以比较该判断值Dk与一预定门限值来决定该目标调变机制，若该判断值Dk大于该预定门限值，该衡量标准单元决定该目标调变机制为高斯最小相移键控调变机制；否则该衡量标准单元决定该目标调变机制为8-相移键控调变机制。
11.一种调变机制的检测方法，用来判断用以对一接收信号进行解调变的一目标调变机制，该调变机制的检测方法包含(a)评估该接收信号于依据一第一调变机制而旋转一第一预定相位后的一第一额定功率；(b)评估该接收信号于依据一第二调变机制而旋转一第二预定相位后的一第二额定功率；及(c)根据该第一额定功率与该第二额定功率而由该第一调变机制与该第二调变机制中选择一目标调变机制。
12.如权利要求11所述的调变机制的检测方法，其中步骤(a)另包含(e)将该接收信号所传输的多笔接收数据旋转该第一预定相位；(f)根据多个第一状态，将该多笔第一数据分类；(g)产生分别对应于该多个第一状态的多个第一累加值，其中对应于一特定第一状态的一特定第一累加值是由累加对应于该特定第一状态的多笔第一数据而产生；及(h)根据该第一累加值的一加权平均，计算该第一额定功率；及步骤(b)另包含(i)将该接收信号所传输的多笔接收数据旋转该第二预定相位；(j)根据多个第二状态，将该多笔第二数据分类；(k)产生分别对应于该多个第二状态的多个第二累加值，其中对应于一特定第二状态的一特定第二累加值是由累加对应于该特定第二状态的多笔第二数据而产生；及(l)根据该第二累加值的一加权平均，计算该第二额定功率。
13.如权利要求12所述的调变机制的检测方法，其中一第k个突波的第一额定功率η12(k)是根据方程式η12(k)=Σi|(Ni)-0.5·t1i(k)|2,]]>所产生，其中t1i(k)代表一状态i的一第一累加值，以及Ni代表该状态I的累加值的数量；及该第k个突波的第二额定功率η22(k)，是根据该方程式η22(k)=Σi|(Ni)-0.5·t2i(k)|2,]]>所产生，其中t2i(k)代表该状态i的一第二累加值。
14.如权利要求12所述的调变机制的检测方法，其中该旋转该第一预定相位以及经旋转该第二预定相位的由该接收信号所传输的接收数据，是对应于该接收信号的一训练数据串。
15.如权利要求11所述的调变机制的检测方法，其中该第一调变机制是对应于高斯最小相移键控调变机制，该第二调变机制是对应于8-相移键控调变机制，该第一预定相位相等于-(nπ)/2弧度，该第二预定相位相等于-(3nπ)/8弧度，以及n为一整数。
16.如权利要求15所述的调变机制的检测方法，其中若该第一额定功率大于该第二额定功率，步骤(c)选择高斯最小相移键控调变机制为该目标调变机制；除此之外，步骤(c)选择8-相移键控调变机制为该目标调变机制。
17.如权利要求11所述的调变机制的检测方法，其应用于一增强型通用无线分组服务系统。
18.如权利要求11所述的调变机制的检测方法，其中步骤(c)包含根据各突波的第一额定功率与第二额定功率的差值产生一判断值；及根据该判断值决定该目标调变机制。
19.如权利要求18所述的调变机制的检测方法，其是根据方程式Ck=η12(k)-η22(k)]]>与Dk=Dk-1+Ckσk2]]>来产生第k个突波的判断值Dk，其中k为各突波的索引符号，η12(k)代表该第k个突波的一第一额定功率，η22(k)代表该第k个突波的一第二额定功率，以及σk2代表该第k个突波的噪声功率。
20.如权利要求19所述的调变机制的检测方法，其是以比较该判断值Dk与一预定门限值来决定该目标调变机制，若该判断值Dk大于该预定门限值，该方法决定该目标调变机制为高斯最小相移键控调变机制；否则该方法决定该目标调变机制为8-相移键控调变机制。
全文摘要
一种判断一目标调变机制的检测装置与方法。此调变机制的检测装置包括一第一功率估测模块与一第二功率估测模块，分别用来评估该接收信号于依据第一调变机制与第二调变机制而分别旋转第一预定相位与第二预定相位后的第一额定功率与第二额定功率；及一判断模块，耦接于该第一功率估测模块与该第二功率估测模块，用来根据该第一额定功率与该第二额定功率而判断该目标调变机制为该第一调变机制与该第二调变机制其中之一。
文档编号H04Q7/34GK1925379SQ20061010645
公开日2007年3月7日 申请日期2006年7月24日 优先权日2005年8月29日
发明者郭俊明, 黄合淇 申请人:联发科技股份有限公司