具有判决反馈均衡器的接收机及其判决序列产生方法 【技术领域】
本发明涉及通讯系统的信号处理领域，尤指一种判决序列的产生方法，能使包含判决反馈均衡器的接收机以整个字码为基础产生判决，取代先前产生的码片判决，以更精确地重建信道脉冲响应的峰值后部分。
背景技术
无线局域网络(wireless local area network，WLAN)为近年来蓬勃发展的高科技领域之一，新的相关技术规格与标准也陆续被提出。然而，WLAN要能进行高速且可靠的无线传输，有许多问题必须克服，其中关键性的即为多路径失真(multi-path distortion)。由于无线通讯系统的发射机与接收机间的信道(channel)存在许多长短不一的传输路径，会使接收机所收到的信号强度呈指数般衰减，并产生符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)。
在WLAN系统中，数据是以字码(codeword)的形式进行传收，每一字码则由N个码片(chip)组成，其中N为整数。字码集(codewordset)所使用的字码总数以及字码所包含地码片数量，则依系统所采行的运作模式而定。所述多路径失真问题包含符号间干扰及码片间干扰(inter-chip interference，ICI)，后者又称符号内干扰(intra-symbolinterference)。
图1是一多路径信道的脉冲响应(impulse response)的示意图。图1中，信道脉冲响应特性10可分成三个部分：(1)峰值部分11，具最大能量，为需要保留的部分；(2)峰值前(pre-cursor)部分12，出现于峰值11之前，通常长度较短；以及(3)峰值后(post-cursor)部分13，出现于峰值11之后，通常长度较长，并依所经历时间而衰减。峰值前部分12与峰值后部分13为造成ISI与ICI等干扰的主要因素。
对于信道脉冲响应中这些“非理想”的部分，一般可于无线通讯系统的接收机内，采用判决反馈均衡器(decision feedback，equalizer，DFE)来滤除，而多路径信道传输所产生的ICI与ISI可有效降低。
图2是现有技术的DFE的方块图。如图2所示，DFE20包含：一前馈滤波器(feed-forward filter)21、一加法器22、一判决单元23以及一反馈滤波器(feedback filter)24，其中前馈滤波器21用于滤除峰值前部分12，而反馈滤波器24则用于滤除峰值后部分13。
DFE20的信号处理流程包含下列步骤：
(1)将接收机所接收的码片送入前馈滤波器21，以从该码片中滤除峰值前部分12所造成的影响。
(2)将该码片送入加法器22，以减去反馈滤波器24所送入的重建的峰值后部分13。反馈滤波器24是由一延迟序列装置(tap-delay line)与训练后较佳(well-trained)的峰值后信道系数所组成。
(3)功能上，DFE20是用于从该码片中滤除ISI与ICI的部分，这些部分乃根据先前所侦测的符号估测而得。修正后的码片接着被送入判决单元23。
(4)最后，判决单元23利用其中所包含的限制器(1imiter)，决定出该修正后码片之一码片判决(chip decision)，再送至反馈滤波器24及其他装置进行后续处理。
然而，习知DFE20的运作是以码片为基础，需要在信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)较高的环境中才能有效运作。若SNR不够高，判决单元23易作出不正确的判决，且错误会一路传递至整个反馈滤波器24。这样就可能因为少数码片的误判，而影响所有后续码片判决的准确性。
【发明内容】
为了减轻所述严重的错误传递问题，本发明提出一种具有DFE(Decision Feedback equalizer)的接收机及其判决序列产生方法，除了能以每个码片为基础来运作，更能使DFE以整个字码为基础产生判决，用于取代先前已送入DFE的反馈滤波器的码片判决，以更精确地重建信道脉冲响应的峰值后部分。
本发明的目的，是提供一种具有判决反馈均衡器(DFE)的接收机，其中DFE是用于降低通讯系统在多路径信道传输数据时所造成的失真。此处数据以字码的形式编码，每一字码选自一字码集，且包含N个码片，N为一正整数。该接收机包含：一前馈滤波器，接收及过滤所传输数据的一字码；一字码相关器(codeword correlator)，计算该字码与该字码集中任何字码间的相关性；一峰值探测器，选取字码相关器的最大输出：一加法器，接收一峰值后代表回波信号(post-cursor representative echo signal)，以作为多路径信道脉冲响应的估计值，并将前馈滤波器的输出减去峰值后代表回波信号；一判决产生器，耦合至峰值探测器与字码相关器，产生对应于该字码的N个码片的N个码片判决，以及对应于该字码的一字码判决；以及一反馈滤波器，根据判决产生器的输出，产生峰值后代表回波信号。
所述接收机的主要特征为，若判决产生器接收该字码的第i个码片，i＝1～N-1，则将一对应的码片判决送至反馈滤波器；若判决产生器接收该字码的第N个码片，则将该字码判决送至反馈滤波器，以取代先前送入反馈滤波器的对应码片判决。
本发明的另一目的，在于提供一种所述接收机的判决序列产生方法：该方法包含下列步骤：(a)接收一字码的一码片，并将其送入判决产生器；(b)若已接收该字码的M个码片，M小于N，则根据该码片产生一码片判决，送入反馈滤波器，并返回步骤(a)；(c)若已接收该字码的N个码片，则根据所接收的该字码的N个码片执行字码合成程序，以合成出一字码判决；以及(d)将该字码判决送入反馈滤波器中，以取代先前步骤(b)所送入的N-1个码片判决。
【附图说明】
图1是一般多路径信道的脉冲响应的示意图。
图2是现有技术的判决反馈均衡器(DFE)的方块图。
图3是本发明的包含DFE的信号处理架构方块图。
图4是无线通讯系统接收机所接收的一部份字码序列的示意图。
图5是本发明显示图3DFE细部的第一实施例的信号处理架构方块图。
图6是本发明显示图3DFE细部的第二实施例的方块图。
图7是以图3的信号处理架构实施本发明的判决序列产生方法的操作流程图
图式的图号说明：
10：信道脉冲响应特性
11：峰值部分
12：峰值前部分
13：峰值后部分
20：判决反馈均衡器(DFE)
21：前馈滤波器
22：加法器
23：判决单元
24：反馈滤波器
30：判决反馈均衡器(DFE)
32：前馈滤波器
33：加法器
34：判决产生器
341：码片判决装置
342：字码合成器
343：切换装置
35：反馈滤波器
351-0～351-(M-1)：连接装置
352-0～352-(M-1)：乘法器
353：加法器
354-0～354-(M-1)：切换器
355：时序调整单元
36：字码相关器
37：峰值探测器
71～75：本发明的判决序列产生方法的操作流程
【具体实施方式】
为更进一步了解本发明，现以两个较佳实施例配合附图，详细说明本发明的实施方式。
图3是本发明的包含判决反馈均衡器(DFE)的信号处理架构方块图。该信号处理架构用于一无线通讯系统的接收机，如WLAN的RAKE接收机，而接收机包含一DFE30，用于降低该无线通讯系统在多路径信道传输数据时所造成的失真。在此数据被编码为字码(codeword)，每一字码则选自一字码集，且包含N个码片。DFE30包含一前馈滤波器32、一判决产生器34、一反馈滤波器35以及一耦合至反馈滤波器35与前馈滤波器32的加法器33。判决产生器34根据接收机所接收的一字码的前N-1个码片，分别产生对应的N-1个码片判决，并根据图3的峰值探测器37所提供的一相关索引，产生一字码判决。反馈滤波器35是耦合至判决产生器34的输出端，以重建出多路径信道脉冲响应的峰值后部分。判决产生器34在正常模式(normal mode)时，先将该对应的N-1个码片判决依产生顺序送入反馈滤波器35，而于字码关联模式(codeword-correlated mode)时，将该字码判决送入反馈滤波器35，以取代先前所送入的对应的N-1个码片判决。
前馈滤波器32用于滤除多路径信道脉冲响应的峰值前部分。加法器33则用于将前馈滤波器32的输出减去反馈滤波器35的输出，并以相减的结果作为所接收的码片，送至判决产生器34。
图3的信号处理架构还包含-字码相关器36与一峰值探测器37。字码相关器36耦合至加法器33的输出，用于计算该字码集的每一字码与所接收字码间的相关性(correlation)，其中字码相关器36在完整收集到一字码(亦即N个码片)时才执行相关性的计算。字码相关器36的实作方式并无限制。不过，为节省硬件线路成本及提高计算速度，可将字码相关器36作为执行快速哈达玛变换(fast Hadamardtransform，FHT)的运算。FHT为现有技术，此处兹不赘述。
峰值探测器37则耦合至字码相关器36与判决产生器34，用于选取字码相关器36的最大输出，产生该相关索引。另外，峰值探测器37的输出，即为与该系统的发射机所传送字码相关性最大的字码(即最大似然性(maximum-likelihood)字码)，再送入接收机的其他装置(图3未显示)，进行后续处理。后续处理的部分与本发明无关，此处不加赘述。
因此，图3信号处理架构的处理流程如下：将接收机所接收字码的一码片，送入前馈滤波器32，以从该码片滤除峰值前部分；接着，将该码片送至加法器33，以将其减去由反馈滤波器35所得的峰值后部分的重建结果，其中相减结果即为已滤掉峰值前与峰值后部分所造成的失真的码片；最后，将此修正后的码片分别送入判决产生器34与字码相关器36，其中判决产生器34根据所送入的码片及该相关索引，分别产生对厅的码片判决(即正常模式)及最大似然性字码(若已收集字码只N个码片，即字码关联模式)，此处该相关索引是为字码相关器36与峰值探测器37运作后所得。判决产生器34接着将这些判决送入反馈滤波器35中，以重建峰值后部分，再将结果反馈至加法器33，以有效地消除ISI与ICI。
DFE 30的主要技术特征，即在于利用判决产生器34所产生的字码判决，取代先前送入反馈滤波器35的码片判决，以便重建出较精确的峰值后部分。这是由于字码判决是以整个字码为根据所选取的最大似然性字码，而码片判决仅以单一码片为单位，利用限制器而产生，准确度自然较差。以下以两个较佳实施例，来说明DFE30的实作细节。
(第一实施例)
图4是无线通讯系统接收机所接收的一部份字码序列的示意图。如图4所示，每一字码包括N个码片，其中Xi(k)是代表第k个字码的第i个码片。图5是本发明显示DFE30细部的第一实施例的信号处理架构方块图。如图5所示，判决产生器34包含一码片判决装置341，其根据所接收的一字码的前N-1个码片，产生对应的N-1个码片判决，即yi(k)，i＝0～N-2，其中i为码片索引，k为字码索引，而码片判决可能为浮点值。判决产生器34还包含一具N个输出(即Ci(k-1)，i＝0～N-1)的字码合成器(codeword synthesizer)342，以根据该字码的相关索引，合成出一字码判决。判决产生器34还包含一切换装置343，耦合至码片判决装置341的输出及字码合成器342的N个输出，用于在正常模式与字码关联模式之间切换。
反馈滤波器35包含一具有M个串接连接装置(tap)的延迟序列装置、M个乘法器352-i，i＝0～M-1、一加法器353以及N个切换器354-i，i＝0～N-1且N＜M，其中M个串接的连接装置351-i，i＝0～M-1分别对应至M个乘法器352-i，i＝0～M-1。每一乘法器352-i执行其对应连接装置351-i的值与相关的训练后较佳的峰值后信道系数Wb(i)，i＝0～M-1的乘法运算。加法器353则耦合至M个乘法器352-i，i＝0～M-1，用于将M个乘法器352-i的输出加和。每个切换器354-i，i＝1～N-1是在不同模式下，于前一个连接装置351-i，i＝0～N-2与切换装置343之间切换。在正常模式下，切换装置343切换至码片判决装置341，并经由切换器354-0将码片送至连接装置351-0；切换器354-i，i＝1～N-1则分别切换至连接装置351-i，i＝0～N-2，以接收前一个连接装置的值。在字码关联模式下，字码合成器342合成出一字码判决Ci(k-1)，i＝0～N-1。切换器354-i，i＝1～N-1切换至切换装置343，而切换装置343则切至字码合成器342，以将该字码判决的N个码片分别送入对应的连接装置351-i，i＝0～N-1，其中该字码判决的前N-1个码片是用来取代先前送至连接装置351-i，i＝0～N-1的N-1个码片判决(即yi(k)，i＝0～N-2)，而该字码判决的第N个码片则经由切换器354-0送入连接装置351-0。此种实作方式是以最大似然性规则所产生的Ci(k-1)，i＝0～N-1来取代先前的码片，在低SNR环境下可减少传统判决反馈均衡器的错误传递。
(第二实施例)
在实际情况下，字码相关器36、峰值探测器37及字码合成器342需要花一些计算功夫(即时脉周期)，以产生最大似然性字码Ci(k-1)，i＝0～N-1。这些装置所产生的时间延迟在第二实施例中会加以考量。图6是本发明显示DFE 30细部的第二实施例的方块图。第一与第二实施例的主要差异，是第二实施例将图5的切换装置343从判决产生器34中移除，并于反馈滤波器乃内新增一时序调整单元(timing-adjust unit)355。如图6所示，时序调整单元355是用于调整每一连接装置351-i，i＝j～j+N-1的时序，其中j为从字码相关器36经由峰值探测器37至字码合成器342的处理过程所需的时脉周期数，其值可由时序调整单元355加以调整、每个切换器354-i，i＝i+N-1是在不同模式下，于时序调整单元355的对应输出与连接装置351-i，i＝j-1～N-2之间切换。在正常模式下，码片判决装置341将码片判决yi(k)，i＝0～N-1的依序送入连接装置351-I，i＝j-1～N-1切换器354-i，i＝j～j+N-1则切换至连接装置351-i，i＝j-1～N-1，以接收前一个连接装置的值。在字码关联模式下，字码合成器342合成出一字码判决Ci(k-1)，i＝0～N-1。切换器354-i，i＝j+N-1切换至时序调整单元355，接收该字码判决的N个码片，以取代先前送入反馈滤波器35的N个码片判决yi(k)，i＝0～N-1。
接着说明本发明如何利用如图3所示的信号处理架构，来实施本发明的判决序列产生方法。此方法适用于所述的本发明的第一与第二实施例。图7是以图3的信号处理架构实施本发明的判决序列产生方法的操作流程图。此流程包含下列步骤：
71接收一字码的一码片，并送入判决产生器34与字码相关器36；
72检查是否己接收该字码的N个码片；
73若己接收该字码的M个码片，M小于N，则根据该码片产生一码片判决，送入反馈滤波器35，并返回步骤71；
74若己接收该字码的N个码片，则根据该字码的N个码片执行字码合成程序，以合成出一字码判决；以及
75将该字码判决送入反馈滤波器35中，以取代先前步骤73所送入的N-1个码片判决。
其中，步骤74的字码合成程序包含以下步骤：
(a)将该字码的N个码片送至字码相关器36，并计算该字码与字码集中任何字码间的相关性；
(b)峰值探测器37选取字码相关器36的最大输出；以及
(c)判决产生器34根据峰值探测器37的输出，合成出该字码判决。
所述步骤(a)中，字码相关器36可采用快速哈达玛变换(FHT)计算相关性。