軟判決方法及其信號接收系統的製作方法
2023-05-31 03:48:41
專利名稱：軟判決方法及其信號接收系統的製作方法
技術領域：
本發明有關通訊系統中的數據處理方法，特別是有關於一種通訊系統逆映射的軟 判決方法。
背景技術：
圖1為現有的信號接收系統10的功能方塊圖，包括信號還原器140、逆映射器 (demapper) 160及解碼器180。逆映射器160包括映射函數對應裝置164及量化器167。信號還原器140接收輸入信號並將原本對應於時域的輸入信號轉換成一組對應 於頻域的同相信號(inphase signal，簡稱I信號)及正交信號(quadrature signal，簡稱 Q信號)。逆映射器160根據應用於輸入信號的星狀圖(constellation)產生對應於I及Q 信號的數字數據。舉例而言，對應於雙相移鍵(binary phase shift keying，BPSK)、四相移 鍵(quadrature phase shift keying,QPSK)、16 正交振巾畐調製(16quadrature amplitude modulation, 16QAM)及64QAM的調製方式的星狀圖各不相同，因此，數字數據所對應的I及 Q信號也不盡相同。最後，解碼器180將數字數據轉換成輸出數據。理論上，信號接收系統10內所產生的I及Q信號應該可準確對應於星狀圖上的一 格雷碼(Gray code)的兩整數。格雷碼是一種編碼方式，它是一個數列集合，每個數使用二 進位來表示，任兩個數之間只有一個位值不同。然而，由於信號接收系統10所處理的信號 可能會受到噪聲的幹擾而使得信號還原器140所產生的I及Q信號不為整數，亦即，I及Q 信號可能無法準確地對應於星狀圖上的任一格雷碼，因此需要再以其它方法將非整數型態 的I及Q信號對應於一格雷碼。軟判決(soft decision)方式為解決上述問題的方法之一。圖2為現有的64QAM 星狀圖。其中橫坐標代表I信號，縱坐標代表Q信號，星狀圖上的每一點皆對應於一 6位的 值(0 26-1)，其中前三位代表I部分，後三位代表Q部分。若信號接收系統10使用64QAM 的調製方式，此軟判決方式會將逆映射器160接收的I及Q信號的坐標值(I，Q)映射為(Itl, I1,12, Q0, Q1, Q2)的一組軟判決坐標值。舉例而言，I坐標值為5. 3，通過映射函數對裝置164 對應為(I0*，I1*, I2*) = (5. 3，-1. 3,0. 7)，其所依據的映射函數如下Γ * - Γr * _ I 一r氺—2 4|-4 +2 受限於硬體的存儲器，實作上需將小數量化為硬體可接受的數值範圍，於是通過 量化器 167 將(I0II1U2*) = (5. 3,-1. 3,0. 7)量化為如圖 2 所示的(I0U2) = (3,-2, 2)，與原本的(Iomi2*) = (5.3,-1.3,0.7)差異很大。現有的的軟判決方式將星狀圖 上的IclU1及I2都均分為N等分(圖2中N = 8)，而未考慮ItlU1及I2三者的範圍不同，即 當Itl決定為正值或負值之後，I1的全部範圍只有Itl全部範圍的一半，亦即，I1的全部範圍 只有Itl的正值區間或負值區間；同理，當I1決定為正值或負值之後，I2的全部範圍只有I1全部範圍的一半。更明確地說，Itl = 4與I1 = 4兩者距離個別原點的絕對長度並不相同。 事實上，由圖2可知，I1 = 4距離其原點的絕對長度只有Itl = 4距離其原點的絕對長度的 一半。因此，若將三者都分為N等分，會導致量化時失真而影響解碼器的判斷，因而導致編 碼增益(coding gain)降低，並且會因無法精確地修正錯誤位，而提高位錯誤率(bit error rate,BER)。因此十分殷切需要一種較佳的軟判決方法及相關的信號接收系統，以增加編碼 增益以及降低位錯誤率。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種軟判決方法及相關的信號接收系統以增加編碼 增益以及降低位錯誤率。本發明提出一種軟判決方法，用以決定相關於一星狀圖的一軟判決坐標，該軟判 決坐標包括一第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該軟判決方法包括接收一輸入 信號，包括一坐標值；於該星狀圖的一坐標軸定義一第一坐標範圍，該第一坐標範圍具有一 第一邊界值與一第二邊界值；根據該第一坐標範圍獲得該第一軟判決子坐標；於該星狀圖 的該坐標軸定義一第二坐標範圍，該第二坐標範圍具有一第三邊界值與一第四邊界值；以 及根據該第二坐標範圍獲得該第二軟判決子坐標；其中該第一邊界值與該第三邊界值以及 該第二邊界值與該第四邊界值系不同時相等。本發明還提出一種軟判決方法，用以決定相關於一星狀圖的一軟判決坐標，該軟 判決坐標包括一第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該軟判決方法包括接收一輸 入信號，包括一坐標值；於該星狀圖的一坐標軸定義一第一坐標範圍，使其具有多個相同大 小的第一區段；根據這些第一區段獲得該第一軟判決子坐標；根據這些第一區段的一部分 定義一第二坐標範圍，使其具有多個相同大小的第二區段；以及根據這些第二區段獲得該 第二軟判決子坐標；其中該第一區段的大小系實質地等於該第二區段的大小。本發明還提出一種信號接收系統，包括一信號還原器，用以接收一輸入信號，並 用以將該輸入信號轉換為一坐標值；一逆映射器，耦接於該信號還原器，用以將該坐標值 逆映射為一軟判決坐標，該軟判決坐標包括一第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標， 該第一軟判決坐標具有一第一、一第二邊界值，該第二軟判決坐標具有一第三、一第四邊界 值，其中該第一邊界值與該第三邊界值以及該第二邊界值與該第四邊界值系不同時相等； 以及一解碼器，耦接於該逆映射器，用以解碼該軟判決坐標以輸出一輸出數據。本發明提出的軟判決方法及相關的信號接收系統，可以改善當信號受到噪聲幹擾 時，信號接收系統的誤判斷，以增加編碼增益以及降低位錯誤率。
為了使能更進一步了解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說 明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制，其中圖1為現有的信號接收系統的功能方塊圖。圖2為現有的64QAM星狀圖。圖3為根據本發明的一實施例所繪示的64QAM星狀圖。圖4為根據本發明的一實施例所繪示的信號接收系統的功能方塊圖。
圖5為根據本發明的一實施例所繪示的逆映射器的功能方塊圖。圖6為根據本發明的一實施例所繪示的64QAM星狀圖。圖7為根據本發明的另一實施例所繪示的逆映射器的功能方塊圖。圖8為根據本發明的一實施例所繪示的量化函數圖。圖9為根據本發明的另一實施例所繪示的逆映射器的功能方塊圖。圖10為根據本發明的一實施例所繪示的軟判決方法流程圖。圖11為根據本發明的另一實施例所繪示的軟判決方法流程圖。
具體實施例方式圖3為根據本發明的一實施例所繪示的64QAM星狀圖。圖4為根據本發明的一實 施例所繪示的信號接收系統40功能方塊圖，包括信號還原器440、逆映射器460及解碼器 480。信號還原器440接收一輸入信號，用以將該輸入信號轉換為一多信號5. 3+4. 5j，該多 信號可代表一坐標值，即可視為在圖3中星狀圖上的一坐標(5. 3,4. 5)，其中5. 3為I坐標 值，4. 5為Q坐標值。逆映射器460耦接於信號還原器440，用以將I及Q坐標值逆映射為(Itl, I1, I2, Q0，Q1, Q2)坐標，I。、I」 12、Q。、Q1及Q2坐標均可具有邊界值。在一較佳實施例中，由於信號 還原器440實際接收信號時會因噪聲影響，輸入信號的振幅可能很大，導致坐標值也很大， 為了避免影響計算結果與降低硬體成本，將坐標範圍以限幅器(clipper)限定在一預定範 圍。舉例而言，參考圖3，將預定範圍設為-8至8，當坐標值大於8時視為8，而小於-8時視 為-8，例如為9. 8時，則將9. 8視為8。在本實施例中，圖3的星狀圖的I坐標軸被定義為具有八個大小相等的區段，編號 為-4至4，則Itl坐標的範圍為-4至4，亦即，-4及4為Itl坐標的邊界值；若將Itl坐標的範 圍設為0至8，則此時0及8為Itl坐標的邊界值；同理，範圍亦可設為-8至0，此時-8及0 即為、坐標的邊界值。上述的坐標範圍可視效能需求與硬體成本由使用者自定，坐標範圍 愈大位錯誤率愈低但硬體成本也愈高。由於Itl坐標將I坐標軸定義為八等分，為了使Itl坐標的絕對數值與I1坐標的絕對 數值能夠反應各自的重要程度，故I1坐標將對應Itl坐標的正值部分，也就是編號1至4的 區段，定義為四個大小相等的區段，同理，也將對應Itl坐標的負值部分，也就是編號-1至-4 的區段，定義為四個大小相等的區段，因此結果就成為Itl坐標及I1坐標的區段長度相等。也 就是說，I1坐標的全部四等分的範圍為Itl坐標的全部範圍的一半，亦即，I0坐標的-4至-1 及4至1皆對應至I1坐標的-2至2，因此可以得知I1坐標的邊界值為-2與2。同理，邊界 值可以為0與4或-4與0。由上可知，I0坐標的兩邊界值與I1坐標的兩邊界值不會同時相寸。解碼器480耦接於逆映射器460，用以解碼(I。，I1, I2, Q0, Q1, Q2)坐標以輸出一輸 出數據。在一較佳實施例中，解碼器可為維特比解碼器。圖5為根據本發明的一實施例所繪示的逆映射器460的功能方塊圖，包括映射函 數對應裝置461及乘法器462。映射函數對應裝置461耦接於信號還原器440，包括映射函 數對應單元4612、4614及4616。映射函數對應單元4612、4614及4616各自還包括一量化 單元(未圖標)。
以下舉I坐標為例，Q坐標同理。請同時參考圖6，圖6為根據本發明的一實施例 所繪示的64QAM星狀圖。映射函數對應單元4612、4614及4616接收I坐標值，並根據以下 的映射函數將I坐標值映射為I。*、I1*及I2*坐標
權利要求
1.一種軟判決方法，用以決定相關於一星狀圖的一軟判決坐標，該軟判決坐標包括一 第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該軟判決方法包括接收一輸入信號，包括一坐標值；於該星狀圖的一坐標軸定義一第一坐標範圍，該第一坐標範圍具有一第一邊界值與一 第二邊界值；根據該第一坐標範圍獲得該第一軟判決子坐標；於該星狀圖的該坐標軸定義一第二坐標範圍，該第二坐標範圍具有一第三邊界值與一 第四邊界值；以及根據該第二坐標範圍獲得該第二軟判決子坐標；其中該第一邊界值與該第三邊界值以及該第二邊界值與該第四邊界值是不同時相等。
2.根據權利要求1所述的軟判決方法，其特徵在於，該坐標值具有一第五邊界值與一 第六邊界值，該第一邊界值與該第二邊界值是通過將該第五邊界值與該第六邊界值分別乘 上一第一係數而產生，且該第三邊界值與該第四邊界值系通過將該第五邊界值與該第六邊 界值分別乘上一第二係數而產生，其中該第二係數與該第一係數是不相等。
3.根據權利要求1所述的軟判決方法，其特徵在於，該坐標軸是該星狀圖的I坐標軸或 Q坐標軸。
4.根據權利要求1所述的軟判決方法，其特徵在於，該方法用於BPSK、QPSKU6QAM或 64QAM的逆映射。
5.一種軟判決方法，用以決定相關於一星狀圖的一軟判決坐標，該軟判決坐標包括一 第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該軟判決方法包括接收一輸入信號，包括一坐標值；於該星狀圖的一坐標軸定義一第一坐標範圍，使其具有多個相同大小的第一區段；根據這些第一區段獲得該第一軟判決子坐標；根據這些第一區段的一部分定義一第二坐標範圍，使其具有多個相同大小的第二區 段；以及根據這些第二區段獲得該第二軟判決子坐標；其中該第一區段的大小是實質地等於該第二區段的大小。
6.根據權利要求1所述的軟判決方法，其特徵在於，該坐標軸是該星狀圖的I坐標軸或 Q坐標軸。
7.根據權利要求1所述的軟判決方法，其特徵在於，該方法用於BPSK、QPSK、16QAM或 64QAM的逆映射。
8.一種信號接收系統，包括一信號還原器，用以接收一輸入信號，並用以將該輸入信號轉換為一坐標值；一逆映射器，耦接於該信號還原器，用以將該坐標值逆映射為一軟判決坐標，該軟判決 坐標包括一第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該第一軟判決坐標具有一第一及一 第二邊界值，該第二軟判決坐標具有一第三及一第四邊界值，其中該第一邊界值與該第三 邊界值以及該第二邊界值與該第四邊界值系不同時相等；以及一解碼器，耦接於該逆映射器，用以解碼該軟判決坐標以輸出一輸出數據。
9.根據權利要求8所述的接收系統，其特徵在於，該逆映射器包括一映射函數對應裝置，耦接於該信號還原器，包括一第一及一第二映射函數對應單元， 該第一及該第二映射函數對應單元接收該坐標值，根據一映射函數並分別根據一第一及一 第二步距，將該坐標值映射為一第一及一第二坐標；以及一乘法器，耦接於該映射函數對應裝置，包括一第一及一第二乘法單元，該第一及該第 二乘法單元用以分別將該第一及該第二坐標乘以一第一及一第二係數以得到該第一及該 第二軟判決子坐標；其中該第一步距等於該第二步距，或該第一係數與該第二係數不相等。
10.根據權利要求9所述的接收系統，其特徵在於，該映射函數對應裝置還包括一量化 器，該量化器包括一第一及一第二量化單元，分別耦接於該第一及該第二映射函數對應單 元，用以根據該第一及該第二步距以得到該第一及該第二坐標。
11.根據權利要求8所述的接收系統，其特徵在於，該逆映射器包括一映射函數對應裝置，耦接於該信號還原器，包括一第一及一第二映射函數對應單元， 該第一及該第二映射函數對應單元接收該坐標值，並根據一映射函數，分別將該坐標值映 射為一第一及一第二坐標；一乘法器，耦接於該映射函數對應裝置，包括一第一及一第二乘法單元，該第一及該第 二乘法單元分別將該第一及該第二坐標乘以一第一及一第二係數，以得到一第三及一第四 坐標；以及一量化器，耦接於該乘法器，包括一第一及一第二量化單元，該第一及第二量化單元 分別根據一第一及一第二步距，將該第三及該第四坐標量化為該第一及該第二軟判決子坐 標；其中該第一步距等於該第二步距，或該第一係數與該第二係數不相等。
12.根據權利要求8所述的接收系統，其特徵在於，該逆映射器包括一映射函數對應裝置，耦接於該信號還原器，包括一第一及一第二映射函數對應單元， 該第一及該第二映射函數對應單元接收該坐標值，並根據一映射函數，分別將該坐標值映 射為一第一及一第二坐標；一量化器，耦接於該映射函數對應裝置，包括一第一及一第二量化單元，該第一及第二 量化單元分別根據一第一及一第二步距，分別將該第一及該第二坐標量化為一第三及一第 四坐標；以及一乘法器，耦接於該量化器，包括一第一及一第二乘法單元，該第一及該第二乘法單元 用以分別將該第三及該第四坐標乘以一第一及一第二係數，以得到該第一及該第二軟判決 子坐標；其中該第一步距等於該第二步距，或該第一係數與該第二係數不相等。
13.根據權利要求8所述的接收系統，其特徵在於，該逆映射器用於BPSK、QPSKU6QAM 或64QAM的逆映射。
14.根據權利要求8所述的接收系統，其特徵在於，該坐標值系I坐標值或Q坐標值。
全文摘要
本發明是一種軟判決方法及其信號接收系統，用以決定相關於一星狀圖的一軟判決坐標，該軟判決坐標包括一第一軟判決子坐標與一第二軟判決子坐標，該軟判決方法包括接收一輸入信號，包括一坐標值；於該星狀圖的一坐標軸定義一第一坐標範圍，該第一坐標範圍具有一第一邊界值與一第二邊界值；根據該第一坐標範圍獲得該第一軟判決子坐標；於該星狀圖的該坐標軸定義一第二坐標範圍，該第二坐標範圍具有一第三邊界值與一第四邊界值；以及根據該第二坐標範圍獲得該第二軟判決子坐標；其中該第一邊界值與該第三邊界值以及該第二邊界值與該第四邊界值是不同時相等。
文檔編號H04L27/34GK102055715SQ20091022087
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者何天行, 莊景翔, 洪紹評 申請人:晨星半導體股份有限公司, 晨星軟體研發(深圳)有限公司