无线接收系统及其信号处理方法

无线接收系统及其信号处理方法
【专利摘要】本发明提出一种无线接收系统及其信号处理方法。无线接收系统中包含一解码模块、一估计模块及一搜寻模块。该解码模块接收并解码一封包以产生一解码结果。该估计模块自该解码结果中撷取一封包长度信息，并根据该封包长度信息估计该封包的一完成传递时间。该搜寻模块根据该完成传递时间决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封包搜寻。
【专利说明】无线接收系统及其信号处理方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通讯系统，并且是涉及检测资料封包的技术。

【背景技术】
[0002] 无线区域网络（wireless local area network, WLAN)系统于传送、接收资料时系 以封包为单位。为了降低封包与封包发生冲突（collision)的几率，进而提升传输品质，先 后发送的两个封包之间会有固定的时间间隔。此时间间隔的长度通常是十六微秒（μ s)，并 且被称为短巾贞间隔（short inter frame space, SIFS)。
[0003] 图1A为采用短帧间隔的封包的相对关系示意图。一般而言，接收端有所谓的解码 潜时（decoding latency)。以图1Α呈现的范例来说明，接收端将第一封包11解码完成的 时间点tl2会晚于第一封包11完全传递至接收端的时间点til。时间点til、tl2间的间 隔即为解码潜时。在完成第一封包11的解码后，接收端才会开始检测传输频道中是否存在 下一个封包。位于封包开头的前文（preamble)是接收端辨识封包是否存在的依据，其为总 长八微秒的特定资料。在图1A的范例中，在搜寻到第二封包12的前文（斜线区域）之后， 接收端于时间点tl3判定第二封包12确实存在，并且开始解码第二封包12。
[0004] 802. lln通讯协定中规范了一种间隔较短的封包格式，希望借此增进网络传输效 率。这种缩减巾贞间隔（reduced inter frame space, RIFS)的长度只有两微秒。图1B为采 用缩减帧间隔的封包的相对关系示意图。接收端于时间点tl4完成第三封包13的解码。由 图1B可看出，由于解码潜时的关系，接收端开始检测传输频道中是否存在下一个封包的时 间点tl4晚于第四封包14的前文传递结束时间点tl5。直到时间点tl6,接收端才搜寻到 第五封包15的前文，并且开始将第五封包15解码。显然，接收端会遗漏第四封包14所承 载的资料。解决这个问题的方法的一是在接收端使用运算速度较快的电路，以期缩短解码 潜时以将时间点tl4提前至早于时间点tl5。然而，这个解决方案不仅会使硬件成本大幅上 升，还会增加接收端的耗电量。


【发明内容】

[0005] 为解决上述问题，本发明提出一种无线接收系统及其信号处理方法，借由提前开 始搜寻后续封包来避免因解码潜时而遗漏封包的问题。由于不需要采用运算速度较快的电 路，相较于已知技术，根据本发明的系统及方法的硬件成本和耗电量皆较低。
[0006] 根据本发明的一具体实施例为一种无线接收系统，其中包含一解码模块、一估计 模块及一搜寻模块。该解码模块接收并解码一封包以产生一解码结果。该估计模块自该解 码结果中撷取一封包长度信息，并根据该封包长度信息估计该封包的一完成传递时间。该 搜寻模块根据该完成传递时间决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封包搜寻。
[0007] 根据本发明的另一具体实施例为一种应用于无线接收系统的信号处理方法。该方 法首先执行一解码步骤：接收并解码一封包以产生一解码结果。接着，该方法执行一估计步 骤：自该解码结果中撷取一封包长度信息，并根据该封包长度信息估计该封包的一完成传 递时间。随后，该方法执行一决定步骤：根据该完成传递时间决定一搜寻起始时间，并于该 搜寻起始时间开始封包搜寻。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明，其中：
[0009] 图1A为采用短帧间隔的封包的相对关系示意图。图1(B)为采用缩减帧间隔的封 包的相对关系不意图。
[0010] 图2为根据本发明的一实施例中的无线接收系统的方块图。
[0011] 图3绘示采用缩减帧间隔的封包的相对关系示意图及根据本发明的无线接收系 统相对应的运作时序。
[0012] 图4A?图4C为802. 11η通讯协定所规范的三种封包格式。
[0013] 图5为根据本发明的一实施例中的信号处理方法的流程图。
[0014] 元件符号说明：
[0015] 11 ?15、31 ?33 :封包 til ?tl6、t30 ?t36 :时间点
[0016] 200:无线接收系统 22:解码模块
[0017] 24:估计模块 26 :搜寻模块
[0018] S51?S53:流程步骤

【具体实施方式】
[0019] 根据本发明的一具体实施例为一种无线接收系统，其方块图如图2所示。无线接 收系统200包含一解码模块22、一估计模块24及一搜寻模块26。本发明所属【技术领域】中 技术人员可理解，无线接收系统200能进一步包含其他未绘示于图2的功能区块，例如天 线、自动增益控制器、模拟-数字转换器等等，但皆非必要元件。为求明确呈现本发明的精 神，以下说明着重于介绍解码模块22、估计模块24及搜寻模块26的运作。此外，以下实施 例主要以无线接收系统200为符合802. lln通讯协定的无线通讯系统为例，但本发明的范 畴不以此为限。
[0020] 图3绘示采用缩减帧间隔（RIFS)的802. lln封包的相对关系示意图，亦呈现了无 线接收系统200相对应的运作时序范例。解码模块22用以接收封包并将封包解码。由图3 可看出，第一封包31在时间点t31完全传递至无线接收系统200,而直到时间点t30,解码 模块22才完成将第一封包31解码的工作。时间点t30、t31的间距称为解码潜时。须说明 的是，802. lln封包的解码方式为本发明所属【技术领域】技术人员所知，于此不再赘述。
[0021] 估计模块24负责自解码模块22产生的解码结果中撷取封包长度信息，并根据封 包长度信息估计一封包的完成传递时间（亦即封包的结尾传递至无线接收系统200的时 间）。以第一封包31为例。实务上，第一封包31的开头传递至无线接收系统200的时间为 已知。因此，只要估计出第一封包31的估计长度，估计模块24便能判断第一封包31完成 传递的时间（也就是图3中的时间点t31)。更明确地说，封包的完成传递时间为其起始时 间加上封包的估计长度。
[0022] 802. lln通讯协定规范有三种封包形式：传统（legacy)、高传输量混合（high throughput mixed)、高传输量绿区（high throughput Greenfield)。这三种封包的长度和 内容格式各不相同，图4A?图4C分别为其结构示意图。L-SIG区段和HT-SIG区段中带有 传递封包长度信息的参数。针对符合传统模式的封包，该封包长度信息包含一参数LENGTH 及一参数N_DBPS，并且估计模块24可根据下列方程式估计封包长度：
[0023] Ceiling((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4y s。（式一）
[0024] 其中运算符号Ceiling代表计算大于或等于其运算对象的一最小整数值。参数 LENGTH代表非以高传输量模式传递的资料的比特组数量。参数N_DBPS代表封包中每个 0FDM符号所传递的资料的比特数量。式一的运算结果代表一封包在其L-SIG区段之后还包 含多长时间的内容。易言之，将式一的运算结果加上一预设封包区段长度，即前面几个区段 的长度（皆为已知），即可得出整个封包的估计长度。
[0025] 针对符合高传输量混合模式且具有正常保护区间（guard interval)的封包，封包 长度信息包含参数HT_LENGTH及参数HT_N_DBPS，并且估计模块24可根据下列方程式估计 封包长度：
[0026] Ceiling ((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *4 μ s+8 μ s。（式二）
[0027] 参数HT_LENGTH代表非以传输量模式传递的资料的比特组数量。参数HT_N_DBPS 代表封包中每个OFDM符号所传递的资料的比特数量。式二的运算结果代表一封包在其 HT-SIG区段之后还包含多长时间的内容。
[0028] 针对符合高传输量混合模式且具有短保护区间的封包，估计模块24可根据下列 方程式估计封包长度：
[0029] Ceiling((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *3. 2 μ s+8 μ s。（式三）
[0030] 针对符合高传输量绿区模式的封包，封包长度信息包含参数HT_LENGTH及参数 HT_N_DBPS，估计模块24可根据下列方程式估计封包长度：
[0031] Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4y s，（式四）
[0032] 式四的运算结果代表一封包在其HT-SIG区段之后还包含多长时间的内容。
[0033] 相对于解码程序，估计封包长度的运算较为单纯。因此，估计模块24能轻易在解 码模块22将第一封包31完全解码前估计出第一封包31完成传递的时间。根据第一封包 31的完成传递时间，搜寻模块26会决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封包搜 寻。在图3呈现的范例中，搜寻模块26将第一封包31的完成传递时间加上一已知的最小封 包间距，作为开始搜寻下一个封包的起始时间点t32。就采用缩减帧间隔（RIFS)的802. lln 封包而言，该最小封包间距等于两微秒（μ s)。随后，根据第二封包32的前文，搜寻模块26 在时间点t33判定第二封包32确实存在。须说明的是，只要利用适当的缓冲机制或平行电 路，即使解码模块22尚未完成第一封包31的解码工作，解码模块22仍能在时间点t33开 始将第二封包32解码。
[0034] 搜寻起始时间的设定原则在于确保第二封包32的内容不会被无线接收系统200 遗漏。于另一实施例中，搜寻模块26可将搜寻起始时间设定为时间点t31、在时间点t31和 t32间，或是略晚于时间点t32。将搜寻起始时间设定为封包完成传递时间加上最小封包间 距的好处在于，搜寻模块26不需要在绝对不会出现封包前文的时间点t31?t32间无谓消 耗功率。
[0035] 相似地，在第二封包32结束前，估计模块24估计出其完成传递时间点为t34,且搜 寻模块26将时间点t34加上最小封包间距，决定下一次的搜寻起始时间为时间点t35。在 图3呈现的范例中，搜寻模块26在时间点t36判定第三封包33确实存在，且解码模块22 亦于时间点t36开始将第三封包33解码。
[0036] 由以上说明可看出，根据本发明的搜寻起始时间与解码潜时的长度无关，因此不 会发生因解码潜时导致的遗漏封包问题。值得注意的是，由于无线接收系统200不需要使 用运算速度较快的电路来缩短解码潜时，因此能节省许多硬件成本和耗电量。
[0037] 根据本发明的另一具体实施例为一种应用于无线接收系统的信号处理方法，其流 程图系绘示于图5。该方法首先执行步骤S51 :接收一封包并将该封包解码，以产生一解码 结果。接着，该方法执行步骤S52 :自该解码结果中撷取该封包的一封包长度信息，并根据 该封包长度信息估计该封包的一完成传递时间。随后，该方法执行步骤S53 :根据该完成传 递时间决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封包搜寻。
[0038] 先前在介绍无线接收系统200时描述的各种电路操作变化（例如搜寻起始时间的 选择方式）亦可应用至图5所绘示的信号处理方法中，其细节不再赘述。
[0039] 如上所述，本发明提出一种无线接收系统及其信号处理方法，借由提前开始搜寻 后续封包来避免因解码潜时而遗漏封包的问题。由于不需要采用运算速度较快的电路，相 较于已知技术，根据本发明的系统及方法的硬件成本和耗电量皆较低。
[0040] 借由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神， 而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希 望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明要求保护的专利范围的范畴内。
【权利要求】
1. 一种无线接收系统，包含： 一解码模块，接收并解码一封包以产生一解码结果； 一估计模块，自该解码结果中撷取一封包长度信息，并根据该封包长度信息估计该封 包的一完成传递时间；以及 一搜寻模块，根据该完成传递时间决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封 包搜寻。
2. 如权利要求1所述的无线接收系统，其特征在于，该搜寻模块将该完成传递时间加 上一最小封包间距，作为该搜寻起始时间。
3. 如权利要求1所述的无线接收系统，其特征在于，该估计模块将该封包的一起始时 间加上该封包的一估计长度估计该完成传递时间，该封包符合802. 11η通讯协定的一传统 (Legacy)模式，该封包长度信息包含一参数LENGTH及一参数N_DBPS，并且该估计模块是根 据下列方程式估计该估计长度： L=Cei1ing((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
4. 如权利要求1所述的无线接收系统，其特征在于，该估计模块将该封包的一起始时 间加上该封包的一估计长度估计该完成传递时间，该封包符合802. lln通讯协定的一高传 输量混合（High Throughput Mixed)模式，该封包长度信息包含一参数HT_LENGTH及一参 数HT_N_DBPS，并且该估计模块是根据下列方程式估计该估计长度： L=Ceiling ((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *4 μ s+8 μ s，或是 L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*3. 2 μ s+8 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
5. 如权利要求1所述的无线接收系统，其特征在于，该估计模块将该封包的一起始时 间加上该封包的一估计长度，估计该完成传递时间，该封包符合802. lln通讯协定的一高 传输量绿区模式，该封包长度信息包含一参数HT_LENGTH及一参数HT_N_DBPS，并且该估计 模块系根据下列方程式估计该估计长度： L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
6. -种应用于无线接收系统的信号处理方法，包含： (a) 接收并解码一封包，以产生一解码结果； (b) 自该解码结果中撷取一封包长度信息，并根据该封包长度信息估计该封包的一完 成传递时间；以及 (c) 根据该完成传递时间决定一搜寻起始时间，并于该搜寻起始时间开始封包搜寻。
7. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（c)包含将该完成传递时间加 上一最小封包间距，作为该搜寻起始时间。
8. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（b)包含将该封包的一起始时 间加上该封包的一估计长度估计该完成传递时间，该封包符合802. lln通讯协定的一传统 模式，该封包长度信息包含一参数LENGTH及一参并且步骤（b)包含根据下列方 程式估计该估计长度： L=Cei1ing((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
9. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（b)包含将该封包的一起始时 间加上该封包的一估计长度估计该完成传递时间，该封包符合802. lln通讯协定的一高传 输量混合模式，该封包长度信息包含一参数HT_LENGTH及一参数HT_N_DBPS，并且步骤（b) 包含根据下列方程式估计该估计长度： L=Ceiling ((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *4 μ s+8 μ s，或是 L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*3. 2 μ s+8 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
10. 如权利要求6所述的信号处理方法，其特征在于，步骤（b)包含将该封包的一起 始时间加上该封包的一估计长度估计该完成传递时间，该封包符合802. lln通讯协定的一 高传输量绿区模式，该封包长度信息包含一参数HT_LENGTH及一参数HT_N_DBPS，并且步骤 (b)包含根据下列方程式估计该估计长度： L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4 μ s， 其中，运算符号Ceiling代表计算大于或等于一运算对象的一最小整数值，该估计长 度为长度L加上一预设封包区段长度。
【文档编号】H04L1/00GK104065445SQ201310091026
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】蔡腾汉, 苏裕哲, 童泰来 申请人:晨星半导体股份有限公司