处理信道估测的装置及方法与流程

本发明相关于一种用于通信系统的装置及方法，尤指一种处理信道估测的装置及方法。

背景技术：

在通信系统开始运作之前，即传送端要开始传送信号到接收端之前，接收端通常会进行信道估测，以估测传送端及接收端之间的信道，进而根据估测的结果来还原(例如等化)信号。然而，根据传送端及/或接收端所处环境的不同，两端之间的信道会产生不同的变化，变化的程度也相当不同。一般来说，特定信道估测方法难以适用于所有种类的信道。因此，接收端若要准确的估测信道，如何选择适当的信道估测方法来估测信道是极为重要的问题。

技术实现要素：

因此，本发明提供了一种处理信道估测的装置及方法，用来根据信道变化的程度来处理信道估测，以解决上述问题。

本发明揭露一种通信装置，包含有一侦测单元，用来在一时间区间内，执行一移动性侦测，以产生一侦测结果；一选择单元，耦接于该侦测单元，用来根据该侦测结果，从多个信道估测方法中选出一信道估测方法；以及一信道估测单元，耦接于该选择单元，用来根据该信道估测方法，对用来接收一信号的一信道执行一信道估测。

本发明另揭露一种处理处理信道估测的方法，包含有使用一侦测单元来在一时间区间内，执行一移动性侦测，以产生一侦测结果；根据该侦测结果，使用一选择单元从多个信道估测方法中选出一信道估测方法；以及根据该信道估测方法，使用一信道估测单元对用来接收一信号的一信道执行一信道估测。

附图说明

图1为本发明实施例一通信系统的示意图。

图2为本发明实施例一通信装置的示意图。

图3为本发明实施例一流程的流程图。

图4为本发明实施例一流程的流程图。

图5为本发明实施例一侦测单元的示意图。

图6为本发明实施例又一侦测单元的示意图。

图7为本发明实施例又一侦测单元的示意图。

图8为本发明实施例一移动性侦测流程的流程图。

符号说明

20通信装置

202侦测单元

204选择单元

206信道估测单元

30、40、80流程

300、302、304、306、308、400、步骤

402、404、406、408、410、412、

414、416、810、820、830、840

510估测信道响应产生模块

511信道估测器

512伪噪声相关器

520转换单元

530计算单元

540判断模块

541比较单元

542计数单元

543决定单元

bbs基频信号

cv计算值

det_rst侦测结果

est_mthd信道估测方法

fh估测信道频率响应

h估测信道响应

tx传送端

rx接收端

具体实施方式

请参考图1，其为本发明实施例一通信系统10的示意图。通信系统10可为任何可传送及/或接收单载波(singlecarrier)信号或多载波(multi-carrier)信号的通信系统，简略地由一传送端tx及一接收端rx所组成。多载波信号可为正交分频多工(orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，ofdm)信号(或离散多频调变(discretemulti-tonemodulation，dmt)信号)，但不限于此。在图1中，传送端tx及接收端rx是用来说明通信系统10的架构。举例来说，通信系统10可为非对称式数字用户回路(asymmetricdigitalsubscriberline，adsl)系统、电力通信(powerlinecommunication，plc)系统、同轴电缆的以太网络(ethernetovercoax，eoc)等有线通信系统。或者，通信系统10可为区域无线网络(wirelesslocalareanetwork，wlan)、数字视频广播(digitalvideobroadcasting，dvb)系统及先进长期演进(longtermevolution-advanced，lte-a)系统等无线通信系统，其中数字视频广播系统可包含有地面数字多媒体广播(digitalterrestrialmultimediabroadcast，dtmb)、地面数字视频广播系统(dvb-terrestrial，dvb-t)、新版地面数字视频广播系统(dvb-t2/c2)及综合数字服务广播系统(integratedservicesdigitalbroadcasting，isdb)。此外，传送端tx及接收端rx可设置于移动电话、笔记本电脑、平板计算机、电子书及便携计算机系统等装置中，不限于此。

请参考图2，其为本发明实施例一通信装置20的示意图，用于图1的接收端rx中，用来处理信道估测。通信装置20包含有一侦测单元202、一选择单元204及一信道估测单元206。详细来说，侦测单元202是用来在一时间区间内，执行一移动性侦测，以产生一侦测结果det_rst。选择单元204耦接于侦测单元202，是用来根据侦测结果det_rst，从多个信道估测方法中选出一信道估测方法est_mthd。信道估测单元206，耦接于选择单元204，是用来根据信道估测方法est_mthd，对用来接收一信号的一信道执行一信道估测。也就是说，通信装置20会先进行移动性侦测来判断信道变化的程度(例如变化的速度、幅度等)，并产生对应的侦测结果，再据以选出一个适当的信道估测方法。从另一个角度来说，移动性侦测可视为判断通信装置20(或与其进行通信的另一通信装置)的移动速度的运作。简单来说，通信装置20会根据信道变化的程度来选择信道估测方法。

在一实施例中，多个信道估测方法可包含有最小平方(leastsquare，ls)法及最小均方(leastmeansquare，lms)法。举例来说，当侦测结果指示信道为动态信道时，选择单元204可选择最小平方法，以及当侦测结果指示信道为静态信道时，选择单元204可选择最小均方法。进一步地，当时间区间中信道的变化程度大于一预先决定值时，信道被指示为动态信道，以及当在时间区间中信道的变化程度小于预先决定值时，信道被指示为静态信道；在一实施例中，时间区间可包含有多个帧。也就是说，侦测单元202可花费多个帧来判断信道变化的程度，其细节容后再述。

前述通信装置20的运作方式，可归纳为一流程30，用于接收端rx中，如图3所示。流程30包含以下步骤：

步骤300：开始。

步骤302：在一时间区间内，执行一移动性侦测，以产生对应于一信道变化程度的一数值。

步骤304：判断该数值是否大于一预先决定值。若是，执行步骤306；若否，执行步骤308。

步骤306：根据一最小平方法，对用来接收一信号的一信道执行一信道估测。

步骤308：根据一最小均方法，对用来接收该信号的该信道执行该信道估测。

流程30是用来举例说明通信装置20的运作方式，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。

除此之外，选择单元204可根据侦测结果及(待接收的)信号，从多个信道估测方法中选出信道估测方法。也就是说，在选择信道估测方法时，信号的类型也会被列入考虑，其中信号的类型可包含有单载波信号及多载波信号。在一实施例中，当信号包含有单载波信号及侦测结果指示信道为动态信道时，信道估测方法为最小平方法，以及当信号包含有单载波信号及侦测结果指示信道为静态信道时，信道估测方法为一最小均方法。也就是说，对于单载波信号，会根据不同的信道来选择不同的信道估测方法。在一实施例中，当信号包含有多载波信号及侦测结果指示信道为动态信道时，信道估测方法为具有第一组参数的最小均方法，以及该信号包含有多载波信号及侦测结果指示信道为静态信道时，信道估测方法为具有第二组参数的该最小均方法。其中，该第一参数的一记忆性小于该第二参数的该记忆性。也就是说，相较于第二组参数，当使用第一组参数时，较旧的信道估测结果的权重较低，以及较新的信道估测结果的权重较高。

前述通信装置20的运作方式，可归纳为一流程40，用于接收端rx中，如图3所示。流程40包含以下步骤：

步骤400：开始。

步骤402：在一时间区间内，执行一移动性侦测，以产生对应于一信道变化程度的一数值。

步骤404：判断该数值是否大于一预先决定值。若是，执行步骤406；若否，执行步骤412。

步骤406：判断待接收的一信号是否为一单载波信号或一多载波信号。若为该单载波信号，执行步骤408；若为该多载波信号，执行步骤410。

步骤408：根据一最小平方法，对用来接收一信号的一信道执行一信道估测。

步骤410：根据具有一第一参数的一最小均方法，对用来接收该信号的该信道执行该信道估测。

步骤412：判断待接收的一信号是否为该单载波信号或该多载波信号。若为该单载波信号，执行步骤414；若为该多载波信号，执行步骤416。

步骤414：根据该最小均方法，对用来接收该信号的该信道执行该信道估测。

步骤416：根据具有一第二参数的该最小均方法，对用来接收该信号的该信道执行该信道估测。

流程40是用来举例说明通信装置20的运作方式，详细说明及变化可参考前述，于此不赘述。

需注意的是，通信装置20(及其中的侦测单元202、选择单元204及信道估测单元206)的实现方式可有很多种。举例来说，可根据设计考虑或系统需求，将侦测单元202、选择单元204及信道估测单元206整合为一或多个单元。此外，通信装置20可以硬件、软件、固件(为硬件装置与计算机指令与数据的结合，且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合来实现，不限于此。

请参阅图5，其为图1所示的侦测单元202的第一实施例的示意图。本实施例的侦测单元202包含：一估测信道响应产生模块510、一转换单元520、一计算单元530及一判断模块540，其中任二或全部上述电路可整合在一集成电路中或为个别电路。本实施例的侦测单元202接收的基频信号(图中标示为bbs)包含有至少一载波；所述基频信号可为在一无线通信系统的一正交分频多工的信号，其包含多个子载波，且多个子载波之间具有正交性。请再参阅图5，所述估测信道响应产生模块510接收一基频信号，为取得其所经过的无线信道的信道特性，估测信道响应产生模块510依据所述基频信号估测基频信号于多个时间点的信道响应，以产生多个估测信道响应(图中标示为h)。在一实施例中，估测信道响应产生模块510包含采用符号式信道估测(pilot-symbol-aidedestimation)技术的一信道估测器。在一实施例中，估测信道响应产生模块510包含一伪噪声相关器，用于依据所述基频信号计算基频信号与一伪噪声序列(pseudo-noisesequences)的关联结果(correlationresult)，其中所述基频信号的一信号帧的信号帧头(frameheader)可包含一伪噪声序列。接着，估测信道响应产生模块510产生的多个估测信道响应输入至转换单元520，用于依据所述多个估测信道响应执行时域响应转换为频域响应的操作，以产生多个估测信道频率响应(图中标示为fh)，并藉此结果观察无线信道的频谱特性。转换单元520的实施可为采用快速傅立叶转换(fastfouriertransform)技术的一快速傅立叶转换单元。

转换单元520产生的多个估测信道频率响应会输入至所述计算单元530，用于依据所述转换单元520所产生的多个估测信道频率响应进行计算，以供计算单元530产生多个计算值(图中标示为cv)。在一实施例中，计算单元530计算所述载波于多个时间点中的每一时间点的能量值，因此产生多个能量值做为上述计算值，其中，所述时间点可为时间轴上的任何时间点，例如所述能量值可以是基频信号的载波于一信号帧(signalframe)的能量值。此外，计算该能量值的一实施方式可为计算该估测信道频率响应的绝对值的平方值，另一实施方式为计算该估测信道频率响应的绝对值的平方根值，然并不以此为限。

计算单元530产生的多个计算值会输入至所述判断模块540，判断模块540用于依据该多个计算值判断该基频信号所对应的信道是否为时变信道状态，并产生一侦测结果(图中标示为det_rst)。具体来说，判断模块540可依据该多个计算值所分别对应的多个时间点产生多个比例关系，并将的与一门槛值进行比较，以产生多个比较结果，接着进一步根据比较结果执行计数以产生计数值，计数值可用来判断该基频信号所对应的信道是否为动态。

请参阅图6，其是图1所示的侦测单元202的另一实施例的示意图，如图所示，与图5的判断模块540相较，判断模块540进一步包含：一比较单元541、一计数单元542及一决定单元543，其中任二或全部上述电路可整合在一集成电路中或为个别电路。

请再参阅图6，计算单元530产生的多个计算值会输入至所述判断模块540，比较单元541依据所述多个计算值计算多个计算值间的比例关系，并与一门槛值进行比较。在一实施例中，所述比例关系为一第一计算值与一第二计算值之间的比例值，其中第一计算值例如是在一在先的第一时间点的能量值，第二计算值例如是在一在后的第二时间点的能量值，且计算值可于该所对应的时间点经由计算单元530所产生后储存于一储存装置(可为缓存器、缓冲器、或易失存储器，图未示)，比较单元541再依据对应时间点的比例值与一门槛值进行比较，以产生比较结果。例如，当比例值为第一计算值除以第二计算值、门槛值为一高门槛值(例如为2)且比较结果为比例值大于所述高门槛值时，第一计算值大于第二计算值2倍以上；或者，当门槛值为一低门槛值(例如为0.2)且比较结果为比例值小于所述低门槛值时，第一计算值小于第二计算值。因此，透过所述比较单元541与一预定的门槛值进行比较，可藉此获得第一计算值与第二计算值的比例关系，且由于第一计算值与第二计算值分别对应不同的时间点，可藉此获得第一计算值与第二计算值对应不同时间点的变动幅度，所述计数单元542会在比较结果指出比例值达到门槛时将目前的计数值加一。经过包含多个时间点的一段期间后，决定单元543可依据计数值的该累加结果，若该计数值大于一预定值，则代表对应不同的时间点中，大于预定值的该每一时间点中，其计算值与其前一时间点的计算值之间皆有相当的变动幅度，决定单元543可据此累加结果所产生的计数值判断该无线信道为动态。请注意，前述的高门槛值与低门槛值可同时或不同时实施，意即比较单元541可同时或不同时地比较，在后时间点的第二计算值是否大于在前时间点的第一计算值、以及在后时间点的第二计算值是否小于在前时间点的第一计算值，且所述高门槛值与低门槛值可具有一相对关系，例如高门槛值为1.2、低门槛值为0.8，分别比较变动幅度是否大于20％，或者所述高门槛值与低门槛值可不具有一相对关系，例如高门槛值为1.4、低门槛值为0.8，分别比较变动幅度是否大于40％与20％。

请再参阅图6，以下说明本发明另一实施例的侦测单元202的运作。在此实施例中，侦测单元202位于一地面数字多媒体广播(digitalterrestrialmultimediabroadcast，dtmb)系统或数字多媒体广播-地面/手持(digitalmultimediabroadcast-terrestrial/handheld，dmb-t/h)系统的接收端，用于接收基频信号，信号包含四层结构，其结构是周期性的，与自然时间同步。信号则是以帧或信号帧为单位，一个基本的信号帧是由信号帧头(frameheader)和信号帧体(framebody)组成，信号帧头包含伪噪声码，信号帧体则是由正交分频多工符码(symbol)组成。侦测单元202位于地面数字多媒体广播系统或数字多媒体广播-地面/手持系统的接收端，所述估测信道响应产生模块510接收基频信号，在第一时间点(对应一第一帧)，依据基频信号估测信道响应，以产生一第一估测信道响应；转换单元520将第一估测信道响应由时域响应转换为频域响应，以产生一第一估测信道频率响应；计算单元530依据第一估测信道频率响应，计算第一计算值，并将第一计算值存入一储存装置(图未示)；再由比较单元541产生第一计算值与一在先计算值的比例关系，并依据该比例关系与一门槛值产生一第一比较结果；若第一比较结果为该比例关系大于该门槛值，则所述计数单元542所产生的计数值加一。接着，在一第二时间点(对应第二帧)，估测信道响应产生模块510至计算单元530亦经过相同程序以产生一第二计算值，并将第二计算值存入一储存装置(图未示)；比较单元541依据第二计算值及前述储存于一储存装置的该第一计算值，计算第二计算值与第一计算值间的另一比例关系；再由比较单元541依据该另一比例关系与一门槛值产生一第二比较结果，若第二比较结果为该另一比例关系大于该门槛值，则所述计数单元542所产生的计数值加一。在此实施例中，可设定一周期为多个帧，例如20或40个帧为一周期，再比较所述周期内所累加的计数值与一预定值，若累加结果大于所述预定值，则判断该无线信道为动态。完成判断后，再将计数值重置(reset)以进行下一周期的动态信道辨别。请注意，本实施例中所叙述步骤的顺序仅为示例，在实施为可能的前提下，不同步骤顺序的实施亦包含于本发明的实施范围，并且第一计算值与第二计算值所对应的时间点可相隔为一个正交分频多工符码(symbol)或一个帧(frame)，但不以此为限。

请参阅图7，其为依据本发明图1的侦测单元202的又一实施例的示意图，如图所示，与第5与图6的估测信道响应产生模块510相较，图7的估测信道响应产生模块510进一步包含：一信道估测器511及一伪噪声相关器512，其中任二或全部上述电路可整合在一集成电路中或为个别电路。

请再参阅图7，在此实施例中，侦测单元202亦位于地面数字多媒体广播系统的接收端，用于接收基频信号，且侦测单元202可运作在两种模式：一获取模式(acquisitionmode)以及一追踪模式(trackingmode)。于获取模式，伪噪声相关器512计算基频信号与伪噪声序列的关联结果，以产生估测信道响应，例如地面数字多媒体广播系统的信号帧的信号帧头可带有一伪噪声序列，以藉此执行对应的信道估测。同样地，估测信道响应可经过转换单元520、计算单元530以及判断模块540处理后所产生的侦测结果，以据以判断信道是否为时变信道状态。于追踪模式，信道估测器511计算基频信号中，一子载波所对应的信道响应，以产生估测信道响应，同样地，估测信道响应可经过转换单元520、计算单元530以及判断模块540处理后所产生的侦测结果，以据以判断信道是否为动态。因此，地面数字多媒体广播系统可在获取模式以及追踪模式藉此持续性地进行动态信道辨别。

另外，除所示的装置发明外，本发明也提出一种动态信道辨别方法，用来执行移动性侦测，如图8中的流程80所绘示。流程80可由位于无线通信接收端电路的侦测单元202或其等效电路来执行，其包含有下列步骤：

步骤810：接收一基频信号，用以于多个时间点估测该基频信号的信道响应，产生多个估测信道响应。本步骤可藉由图5的估测信道响应产生模块510或其等效电路来执行。

步骤820：对该多个估测信道响应进行时域频域转换，以产生多个估测信道频率响应。本步骤可藉由图5的转换单元520或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤尚包含：执行一快速傅立叶转换程序。

步骤830：依据该多个估测信道频率响应计算多个计算值，其中该多个计算值分别对应于多个时间点。本步骤可藉由图5的计算单元530或其等效电路来执行。

步骤840：依据该多个计算值判断该基频信号所对应的一信道状态。本步骤可藉由图5的判断模块540或其等效电路来执行。在一实施例中，本步骤尚包含：计算多个计算值间的比例值；比较比例值与一门槛值以产生多个比较结果；以及依据该多个比较结果产生计数值，其中若该计数值大于一预定值，则判断该信道为动态。

综上所述，本发明提供了一种处理信道估测的装置及方法，用来根信道变化的程度，选择适当的信道估测方法。根据本发明，不论用来接收信号的信道是动态信道或静态信道，通信装置皆可准确的估测信道。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。