無線接收系統(tǒng)及其信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種無線接收系統(tǒng)及其信號處理方法。無線接收系統(tǒng)中包含一解碼模塊、一估計模塊及一搜尋模塊。該解碼模塊接收并解碼一封包以產(chǎn)生一解碼結果。該估計模塊自該解碼結果中擷取一封包長度信息，并根據(jù)該封包長度信息估計該封包的一完成傳遞時間。該搜尋模塊根據(jù)該完成傳遞時間決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封包搜尋。
【專利說明】無線接收系統(tǒng)及其信號處理方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通訊系統(tǒng)，并且是涉及檢測資料封包的技術。

【背景技術】
[0002] 無線區(qū)域網(wǎng)絡（wireless local area network, WLAN)系統(tǒng)于傳送、接收資料時系 以封包為單位。為了降低封包與封包發(fā)生沖突（collision)的幾率，進而提升傳輸品質，先 后發(fā)送的兩個封包之間會有固定的時間間隔。此時間間隔的長度通常是十六微秒（μ s)，并 且被稱為短巾貞間隔（short inter frame space, SIFS)。
[0003] 圖1A為采用短幀間隔的封包的相對關系示意圖。一般而言，接收端有所謂的解碼 潛時（decoding latency)。以圖1Α呈現(xiàn)的范例來說明，接收端將第一封包11解碼完成的 時間點tl2會晚于第一封包11完全傳遞至接收端的時間點til。時間點til、tl2間的間 隔即為解碼潛時。在完成第一封包11的解碼后，接收端才會開始檢測傳輸頻道中是否存在 下一個封包。位于封包開頭的前文（preamble)是接收端辨識封包是否存在的依據(jù)，其為總 長八微秒的特定資料。在圖1A的范例中，在搜尋到第二封包12的前文（斜線區(qū)域）之后， 接收端于時間點tl3判定第二封包12確實存在，并且開始解碼第二封包12。
[0004] 802. lln通訊協(xié)定中規(guī)范了一種間隔較短的封包格式，希望借此增進網(wǎng)絡傳輸效 率。這種縮減巾貞間隔（reduced inter frame space, RIFS)的長度只有兩微秒。圖1B為采 用縮減幀間隔的封包的相對關系示意圖。接收端于時間點tl4完成第三封包13的解碼。由 圖1B可看出，由于解碼潛時的關系，接收端開始檢測傳輸頻道中是否存在下一個封包的時 間點tl4晚于第四封包14的前文傳遞結束時間點tl5。直到時間點tl6,接收端才搜尋到 第五封包15的前文，并且開始將第五封包15解碼。顯然，接收端會遺漏第四封包14所承 載的資料。解決這個問題的方法的一是在接收端使用運算速度較快的電路，以期縮短解碼 潛時以將時間點tl4提前至早于時間點tl5。然而，這個解決方案不僅會使硬件成本大幅上 升，還會增加接收端的耗電量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種無線接收系統(tǒng)及其信號處理方法，借由提前開 始搜尋后續(xù)封包來避免因解碼潛時而遺漏封包的問題。由于不需要采用運算速度較快的電 路，相較于已知技術，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)及方法的硬件成本和耗電量皆較低。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種無線接收系統(tǒng)，其中包含一解碼模塊、一估計 模塊及一搜尋模塊。該解碼模塊接收并解碼一封包以產(chǎn)生一解碼結果。該估計模塊自該解 碼結果中擷取一封包長度信息，并根據(jù)該封包長度信息估計該封包的一完成傳遞時間。該 搜尋模塊根據(jù)該完成傳遞時間決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封包搜尋。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種應用于無線接收系統(tǒng)的信號處理方法。該方 法首先執(zhí)行一解碼步驟：接收并解碼一封包以產(chǎn)生一解碼結果。接著，該方法執(zhí)行一估計步 驟：自該解碼結果中擷取一封包長度信息，并根據(jù)該封包長度信息估計該封包的一完成傳 遞時間。隨后，該方法執(zhí)行一決定步驟：根據(jù)該完成傳遞時間決定一搜尋起始時間，并于該 搜尋起始時間開始封包搜尋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具 體實施方式作詳細說明，其中：
[0009] 圖1A為采用短幀間隔的封包的相對關系示意圖。圖1(B)為采用縮減幀間隔的封 包的相對關系不意圖。
[0010] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的無線接收系統(tǒng)的方塊圖。
[0011] 圖3繪示采用縮減幀間隔的封包的相對關系示意圖及根據(jù)本發(fā)明的無線接收系 統(tǒng)相對應的運作時序。
[0012] 圖4A?圖4C為802. 11η通訊協(xié)定所規(guī)范的三種封包格式。
[0013] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中的信號處理方法的流程圖。
[0014] 元件符號說明：
[0015] 11 ?15、31 ?33 :封包 til ?tl6、t30 ?t36 :時間點
[0016] 200:無線接收系統(tǒng) 22:解碼模塊
[0017] 24:估計模塊 26 :搜尋模塊
[0018] S51?S53:流程步驟

【具體實施方式】
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種無線接收系統(tǒng)，其方塊圖如圖2所示。無線接 收系統(tǒng)200包含一解碼模塊22、一估計模塊24及一搜尋模塊26。本發(fā)明所屬【技術領域】中 技術人員可理解，無線接收系統(tǒng)200能進一步包含其他未繪示于圖2的功能區(qū)塊，例如天 線、自動增益控制器、模擬-數(shù)字轉換器等等，但皆非必要元件。為求明確呈現(xiàn)本發(fā)明的精 神，以下說明著重于介紹解碼模塊22、估計模塊24及搜尋模塊26的運作。此外，以下實施 例主要以無線接收系統(tǒng)200為符合802. lln通訊協(xié)定的無線通訊系統(tǒng)為例，但本發(fā)明的范 疇不以此為限。
[0020] 圖3繪示采用縮減幀間隔（RIFS)的802. lln封包的相對關系示意圖，亦呈現(xiàn)了無 線接收系統(tǒng)200相對應的運作時序范例。解碼模塊22用以接收封包并將封包解碼。由圖3 可看出，第一封包31在時間點t31完全傳遞至無線接收系統(tǒng)200,而直到時間點t30,解碼 模塊22才完成將第一封包31解碼的工作。時間點t30、t31的間距稱為解碼潛時。須說明 的是，802. lln封包的解碼方式為本發(fā)明所屬【技術領域】技術人員所知，于此不再贅述。
[0021] 估計模塊24負責自解碼模塊22產(chǎn)生的解碼結果中擷取封包長度信息，并根據(jù)封 包長度信息估計一封包的完成傳遞時間（亦即封包的結尾傳遞至無線接收系統(tǒng)200的時 間）。以第一封包31為例。實務上，第一封包31的開頭傳遞至無線接收系統(tǒng)200的時間為 已知。因此，只要估計出第一封包31的估計長度，估計模塊24便能判斷第一封包31完成 傳遞的時間（也就是圖3中的時間點t31)。更明確地說，封包的完成傳遞時間為其起始時 間加上封包的估計長度。
[0022] 802. lln通訊協(xié)定規(guī)范有三種封包形式：傳統(tǒng)（legacy)、高傳輸量混合（high throughput mixed)、高傳輸量綠區(qū)（high throughput Greenfield)。這三種封包的長度和 內(nèi)容格式各不相同，圖4A?圖4C分別為其結構示意圖。L-SIG區(qū)段和HT-SIG區(qū)段中帶有 傳遞封包長度信息的參數(shù)。針對符合傳統(tǒng)模式的封包，該封包長度信息包含一參數(shù)LENGTH 及一參數(shù)N_DBPS，并且估計模塊24可根據(jù)下列方程式估計封包長度：
[0023] Ceiling((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4y s。（式一）
[0024] 其中運算符號Ceiling代表計算大于或等于其運算對象的一最小整數(shù)值。參數(shù) LENGTH代表非以高傳輸量模式傳遞的資料的比特組數(shù)量。參數(shù)N_DBPS代表封包中每個 0FDM符號所傳遞的資料的比特數(shù)量。式一的運算結果代表一封包在其L-SIG區(qū)段之后還包 含多長時間的內(nèi)容。易言之，將式一的運算結果加上一預設封包區(qū)段長度，即前面幾個區(qū)段 的長度（皆為已知），即可得出整個封包的估計長度。
[0025] 針對符合高傳輸量混合模式且具有正常保護區(qū)間（guard interval)的封包，封包 長度信息包含參數(shù)HT_LENGTH及參數(shù)HT_N_DBPS，并且估計模塊24可根據(jù)下列方程式估計 封包長度：
[0026] Ceiling ((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *4 μ s+8 μ s。（式二）
[0027] 參數(shù)HT_LENGTH代表非以傳輸量模式傳遞的資料的比特組數(shù)量。參數(shù)HT_N_DBPS 代表封包中每個OFDM符號所傳遞的資料的比特數(shù)量。式二的運算結果代表一封包在其 HT-SIG區(qū)段之后還包含多長時間的內(nèi)容。
[0028] 針對符合高傳輸量混合模式且具有短保護區(qū)間的封包，估計模塊24可根據(jù)下列 方程式估計封包長度：
[0029] Ceiling((HT_LENGTH*8+22) /HT_N_DBPS) *3. 2 μ s+8 μ s。（式三）
[0030] 針對符合高傳輸量綠區(qū)模式的封包，封包長度信息包含參數(shù)HT_LENGTH及參數(shù) HT_N_DBPS，估計模塊24可根據(jù)下列方程式估計封包長度：
[0031] Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4y s，（式四）
[0032] 式四的運算結果代表一封包在其HT-SIG區(qū)段之后還包含多長時間的內(nèi)容。
[0033] 相對于解碼程序，估計封包長度的運算較為單純。因此，估計模塊24能輕易在解 碼模塊22將第一封包31完全解碼前估計出第一封包31完成傳遞的時間。根據(jù)第一封包 31的完成傳遞時間，搜尋模塊26會決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封包搜 尋。在圖3呈現(xiàn)的范例中，搜尋模塊26將第一封包31的完成傳遞時間加上一已知的最小封 包間距，作為開始搜尋下一個封包的起始時間點t32。就采用縮減幀間隔（RIFS)的802. lln 封包而言，該最小封包間距等于兩微秒（μ s)。隨后，根據(jù)第二封包32的前文，搜尋模塊26 在時間點t33判定第二封包32確實存在。須說明的是，只要利用適當?shù)木彌_機制或平行電 路，即使解碼模塊22尚未完成第一封包31的解碼工作，解碼模塊22仍能在時間點t33開 始將第二封包32解碼。
[0034] 搜尋起始時間的設定原則在于確保第二封包32的內(nèi)容不會被無線接收系統(tǒng)200 遺漏。于另一實施例中，搜尋模塊26可將搜尋起始時間設定為時間點t31、在時間點t31和 t32間，或是略晚于時間點t32。將搜尋起始時間設定為封包完成傳遞時間加上最小封包間 距的好處在于，搜尋模塊26不需要在絕對不會出現(xiàn)封包前文的時間點t31?t32間無謂消 耗功率。
[0035] 相似地，在第二封包32結束前，估計模塊24估計出其完成傳遞時間點為t34,且搜 尋模塊26將時間點t34加上最小封包間距，決定下一次的搜尋起始時間為時間點t35。在 圖3呈現(xiàn)的范例中，搜尋模塊26在時間點t36判定第三封包33確實存在，且解碼模塊22 亦于時間點t36開始將第三封包33解碼。
[0036] 由以上說明可看出，根據(jù)本發(fā)明的搜尋起始時間與解碼潛時的長度無關，因此不 會發(fā)生因解碼潛時導致的遺漏封包問題。值得注意的是，由于無線接收系統(tǒng)200不需要使 用運算速度較快的電路來縮短解碼潛時，因此能節(jié)省許多硬件成本和耗電量。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種應用于無線接收系統(tǒng)的信號處理方法，其流 程圖系繪示于圖5。該方法首先執(zhí)行步驟S51 :接收一封包并將該封包解碼，以產(chǎn)生一解碼 結果。接著，該方法執(zhí)行步驟S52 :自該解碼結果中擷取該封包的一封包長度信息，并根據(jù) 該封包長度信息估計該封包的一完成傳遞時間。隨后，該方法執(zhí)行步驟S53 :根據(jù)該完成傳 遞時間決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封包搜尋。
[0038] 先前在介紹無線接收系統(tǒng)200時描述的各種電路操作變化（例如搜尋起始時間的 選擇方式）亦可應用至圖5所繪示的信號處理方法中，其細節(jié)不再贅述。
[0039] 如上所述，本發(fā)明提出一種無線接收系統(tǒng)及其信號處理方法，借由提前開始搜尋 后續(xù)封包來避免因解碼潛時而遺漏封包的問題。由于不需要采用運算速度較快的電路，相 較于已知技術，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)及方法的硬件成本和耗電量皆較低。
[0040] 借由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所披露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明要求保護的專利范圍的范疇內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種無線接收系統(tǒng)，包含： 一解碼模塊，接收并解碼一封包以產(chǎn)生一解碼結果； 一估計模塊，自該解碼結果中擷取一封包長度信息，并根據(jù)該封包長度信息估計該封 包的一完成傳遞時間；以及 一搜尋模塊，根據(jù)該完成傳遞時間決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封 包搜尋。
2. 如權利要求1所述的無線接收系統(tǒng)，其特征在于，該搜尋模塊將該完成傳遞時間加 上一最小封包間距，作為該搜尋起始時間。
3. 如權利要求1所述的無線接收系統(tǒng)，其特征在于，該估計模塊將該封包的一起始時 間加上該封包的一估計長度估計該完成傳遞時間，該封包符合802. 11η通訊協(xié)定的一傳統(tǒng) (Legacy)模式，該封包長度信息包含一參數(shù)LENGTH及一參數(shù)N_DBPS，并且該估計模塊是根 據(jù)下列方程式估計該估計長度： L=Cei1ing((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4 μ s， 其中，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
4. 如權利要求1所述的無線接收系統(tǒng)，其特征在于，該估計模塊將該封包的一起始時 間加上該封包的一估計長度估計該完成傳遞時間，該封包符合802. lln通訊協(xié)定的一高傳 輸量混合（High Throughput Mixed)模式，該封包長度信息包含一參數(shù)HT_LENGTH及一參 數(shù)HT_N_DBPS，并且該估計模塊是根據(jù)下列方程式估計該估計長度： 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，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
5. 如權利要求1所述的無線接收系統(tǒng)，其特征在于，該估計模塊將該封包的一起始時 間加上該封包的一估計長度，估計該完成傳遞時間，該封包符合802. lln通訊協(xié)定的一高 傳輸量綠區(qū)模式，該封包長度信息包含一參數(shù)HT_LENGTH及一參數(shù)HT_N_DBPS，并且該估計 模塊系根據(jù)下列方程式估計該估計長度： L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4 μ s， 其中，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
6. -種應用于無線接收系統(tǒng)的信號處理方法，包含： (a) 接收并解碼一封包，以產(chǎn)生一解碼結果； (b) 自該解碼結果中擷取一封包長度信息，并根據(jù)該封包長度信息估計該封包的一完 成傳遞時間；以及 (c) 根據(jù)該完成傳遞時間決定一搜尋起始時間，并于該搜尋起始時間開始封包搜尋。
7. 如權利要求6所述的信號處理方法，其特征在于，步驟（c)包含將該完成傳遞時間加 上一最小封包間距，作為該搜尋起始時間。
8. 如權利要求6所述的信號處理方法，其特征在于，步驟（b)包含將該封包的一起始時 間加上該封包的一估計長度估計該完成傳遞時間，該封包符合802. lln通訊協(xié)定的一傳統(tǒng) 模式，該封包長度信息包含一參數(shù)LENGTH及一參并且步驟（b)包含根據(jù)下列方 程式估計該估計長度： L=Cei1ing((LENGTH*8+22)/N_DBPS)*4 μ s， 其中，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
9. 如權利要求6所述的信號處理方法，其特征在于，步驟（b)包含將該封包的一起始時 間加上該封包的一估計長度估計該完成傳遞時間，該封包符合802. lln通訊協(xié)定的一高傳 輸量混合模式，該封包長度信息包含一參數(shù)HT_LENGTH及一參數(shù)HT_N_DBPS，并且步驟（b) 包含根據(jù)下列方程式估計該估計長度： 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，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
10. 如權利要求6所述的信號處理方法，其特征在于，步驟（b)包含將該封包的一起 始時間加上該封包的一估計長度估計該完成傳遞時間，該封包符合802. lln通訊協(xié)定的一 高傳輸量綠區(qū)模式，該封包長度信息包含一參數(shù)HT_LENGTH及一參數(shù)HT_N_DBPS，并且步驟 (b)包含根據(jù)下列方程式估計該估計長度： L=Ceiling((HT_LENGTH*8+22)/HT_N_DBPS)*4 μ s， 其中，運算符號Ceiling代表計算大于或等于一運算對象的一最小整數(shù)值，該估計長 度為長度L加上一預設封包區(qū)段長度。
【文檔編號】H04L1/00GK104065445SQ201310091026
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權日:2013年3月20日
【發(fā)明者】蔡騰漢, 蘇裕哲, 童泰來 申請人:晨星半導體股份有限公司