專利名稱：頻域回波消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用是使用多載波調(diào)制方法的系統(tǒng)，例DMT(離散多頻音)的DSL(數(shù)字用戶線)用戶雙絞線用于高速數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的另一個(gè)應(yīng)用是基于OFDM(正交頻分多路復(fù)用)的系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景技術(shù)和發(fā)明內(nèi)容參見(jiàn)圖1，一個(gè)DSL調(diào)制解調(diào)器包括一個(gè)發(fā)射機(jī)12和一個(gè)接收機(jī)14，通過(guò)一個(gè)稱作混合電路16連接到用戶的雙絞線18(電話線)?；旌想娐?6是一個(gè)二線到四線的接口，他將用戶雙絞線18連接到四線的調(diào)制解調(diào)器(兩線用于發(fā)射機(jī)和兩線用于接收機(jī))。一個(gè)理想的混合電路與用戶線的阻抗精確匹配，并且將發(fā)射信號(hào)只傳輸給用戶線和將接收信號(hào)只傳輸給接收機(jī)。
混合電路(非自適應(yīng)的)的匹配存在的一個(gè)問(wèn)題是不同的用戶線具有不同的阻抗，并且溫度變化使得阻抗緩慢地隨著時(shí)間變化。因此，混合電路不能和用戶線的阻抗精確匹配，而且發(fā)射信號(hào)通過(guò)混合電路“泄漏”到接收機(jī)形成圖1所示的回波信號(hào)。從接收機(jī)的立場(chǎng)看來(lái)，回波信號(hào)就像一個(gè)很強(qiáng)的噪聲源一樣減小了信噪比(SNR)，因而使接收機(jī)的性能變差?；夭ㄏ骺梢杂米鳒p少回波信號(hào)對(duì)接收信號(hào)的影響。
當(dāng)發(fā)射信號(hào)通過(guò)混合電路“泄漏”到接收機(jī)時(shí)，回波消除器的主要目的是減小回波信號(hào)的生成?；夭ㄏ魇紫裙烙?jì)發(fā)射信號(hào)的回波信號(hào)，然后從接收信號(hào)中減去估計(jì)的回波信號(hào)。為了估計(jì)回波信號(hào)，回波消除器必須模型化回波路徑信道。一般來(lái)說(shuō)回波消除器完成一個(gè)“系統(tǒng)估計(jì)”，在此被估計(jì)的系統(tǒng)是回波路徑信道。由于回波路徑信道具有隨時(shí)間緩慢變化的性質(zhì)，回波消除器必須連續(xù)地、但不是經(jīng)常地更新回波路徑的信道估計(jì)。這種更新典型地是由一個(gè)自適應(yīng)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器完成的，以連續(xù)地追蹤隨時(shí)間緩慢變化的回波路徑信道。
回波消除器工作在兩個(gè)不同的模式訓(xùn)練模式和回波消除模式。在訓(xùn)練模式中，強(qiáng)行使遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)靜音，同時(shí)為了估計(jì)回波路徑信道近端的調(diào)制解調(diào)器發(fā)射一個(gè)訓(xùn)練序列。使用追隨一個(gè)自適應(yīng)邏輯的一個(gè)快速訓(xùn)練邏輯(例如LMS算法)來(lái)完成回波路徑信道的估計(jì)。在回波消除器完成訓(xùn)練模式之后，他轉(zhuǎn)換到回波消除模式，該模式使回波消除器完成回波消除，即他從接收信號(hào)中減去回波信號(hào)。
離散多頻音(DMT)調(diào)制是多載波調(diào)制的一種形式，其使用能力令其非常有吸引力，而且他能被有效的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。DMT調(diào)制的基本觀點(diǎn)是使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(眾所周知的快速傅立葉變換和反向快速傅立葉變換FFT/IFFT)將通信信道劃分為正交和無(wú)記憶的子信道。在下述的一些正交條件下一個(gè)子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和其他子信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相互獨(dú)立。DMT也允許有效和靈活地分配每個(gè)信道的功率和比特。
DMT調(diào)制信號(hào)可以被描述為N/2個(gè)獨(dú)立載波的一個(gè)合成物，在此每個(gè)載波具有相等的帶寬和一個(gè)中心頻率fi，在此i＝1...N/2。例如，ADSL使用255個(gè)下行載波(子信道)和31個(gè)上行載波。每一個(gè)載波都是具有指定幅度和相位的正交調(diào)幅信號(hào)(QAM)。指定的幅度值和相位值是由包含一組負(fù)數(shù)值的一個(gè)信號(hào)星座決定的。在啟動(dòng)期間DMT系統(tǒng)每個(gè)子信道的信噪比并給每個(gè)子信道(載波)指定不同數(shù)目的比特以使性能最好。這個(gè)處理是眾所周知的比特填充。一個(gè)低信噪比(SNR)的子信道被指定很少或者沒(méi)有比特?cái)?shù)量，一個(gè)高信噪比的子信道被指定很多的比特?cái)?shù)量。在一個(gè)典型的數(shù)字用戶線的情況下這種技術(shù)是堅(jiān)固的，在此用戶線的條件是未知的和隨時(shí)間緩慢變化的。
通過(guò)一個(gè)物理信道濾波的DMT信號(hào)會(huì)遭受符號(hào)間干擾(ISI)，因?yàn)樗袑?shí)際的物理信道具有一個(gè)記憶功能。(信道的脈沖響應(yīng)在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)上是非零的。)物理信道的這個(gè)損傷使得傳輸?shù)腄MT符號(hào)彼此干擾(ISI)。進(jìn)一步，DMT符號(hào)之間的轉(zhuǎn)換形成接收信號(hào)的瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象形成相同DMT符號(hào)的載波之間的干擾。這種干擾就是眾所周知的信道間干擾(ICI)，在此信道指的是子信道。ISI和ICI暗示接收子信道不能保持互相正交(獨(dú)立)，因而破壞了接收數(shù)據(jù)。
接受的回波信號(hào)，像接收的數(shù)據(jù)信號(hào)一樣，也受到ISI和ICI的影響，因?yàn)樗袑?shí)際的物理回波路徑信道都具有記憶功能。因而，一個(gè)載波的回波將泄漏到具有相同DMT符號(hào)的每個(gè)其他載波和下一個(gè)要傳輸?shù)腄MT信號(hào)。
一種防止，或者至少減少，DMT系統(tǒng)中的ISI和ICI的方法是在每個(gè)傳輸?shù)腄MT符號(hào)開(kāi)始加上一個(gè)周期性前綴(保護(hù)時(shí)間)。周期性前綴(CP)的原理是使子信道彼此獨(dú)立，或換句話說(shuō)，無(wú)記憶。L個(gè)抽樣的一個(gè)周期性前綴意味著N個(gè)抽樣的長(zhǎng)時(shí)域符號(hào)中的最后L個(gè)抽樣被復(fù)制到時(shí)域符號(hào)的開(kāi)頭。因而，加前綴后的時(shí)域符號(hào)總長(zhǎng)度是N+L個(gè)抽樣。圖3說(shuō)明周期性前綴的使用。
如果周期性前綴的長(zhǎng)度大于信道記憶的長(zhǎng)度，那么所有的ISI和所有瞬變現(xiàn)象產(chǎn)生的ICI將包含在周期性前綴里。這意味著信道只能影響每個(gè)發(fā)射載波的幅度和相位，而且不同的子信道將保持獨(dú)立(沒(méi)有ISI和ICI)。不幸的是，增加周期性前綴的長(zhǎng)度減少了數(shù)據(jù)速率。例如，假定一個(gè)時(shí)域符號(hào)是N個(gè)抽樣長(zhǎng)度，而且周期性前綴長(zhǎng)度是L個(gè)抽樣。那么數(shù)據(jù)速率減小的因子是N/(N+L)。
在一個(gè)實(shí)際的DMT系統(tǒng)中回波路徑信道遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于周期性前綴，因而接收的回波信號(hào)會(huì)遭受ISI和ICI。因此，回波信號(hào)中對(duì)應(yīng)于ISI和ICI的部分也必須被估計(jì)和被減去。本發(fā)明提供的回波消除器在估計(jì)回波信號(hào)時(shí)要考慮符號(hào)間干擾和信道間干擾以將他們從接收信號(hào)中減去?；夭ㄏ魍耆陬l域計(jì)算接收的回波信號(hào)，這在DMT類型的系統(tǒng)中是特別有利的，因?yàn)榘l(fā)射的數(shù)據(jù)已經(jīng)是頻域可用的。因而，使用回波路徑信道的頻域模型判定回波估計(jì)，他包括了ISI和ICI干擾的影響。
在第一個(gè)實(shí)施例中，使用系數(shù)的第一矩陣和系數(shù)的第二矩陣判定回波路徑信道的頻域模型。第一矩陣與一個(gè)當(dāng)前的發(fā)射符號(hào)相聯(lián)合，第二矩陣與前一個(gè)發(fā)射符號(hào)相聯(lián)合。這兩個(gè)聯(lián)合的和用于估計(jì)回波信號(hào)。第一矩陣系數(shù)表示一個(gè)當(dāng)前發(fā)射的頻域信號(hào)如何影響接收信號(hào)。第二矩陣系數(shù)表示前一個(gè)發(fā)射的頻域信號(hào)如何影響接收信號(hào)。使用接收信號(hào)和估計(jì)信號(hào)之間的差別調(diào)整第一矩陣系數(shù)和第二矩陣系數(shù)。
在第二個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)和前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)在與第一個(gè)實(shí)施例中描述的矩陣聯(lián)合之前被劃分成實(shí)部和虛部。這個(gè)操作與第一個(gè)實(shí)施例相比將計(jì)算的復(fù)雜性降低了一半。
在第三個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)和第一列矢量相聯(lián)合。前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)與一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)相乘以補(bǔ)償周期性前綴，然后從當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)中將其減去。得到的信號(hào)與一個(gè)矩陣相聯(lián)合。將矢量聯(lián)合和矩陣聯(lián)合相加并用于估計(jì)從接收信號(hào)中消除的回波信號(hào)。第三個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例相比將計(jì)算的復(fù)雜性降低了一半。
在第四個(gè)實(shí)施例中，將第二個(gè)實(shí)施例和第三個(gè)實(shí)施例的操作聯(lián)合導(dǎo)致計(jì)算的復(fù)雜性降低為第一個(gè)實(shí)施例的四分之一。
在第五個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)收發(fā)機(jī)的發(fā)射機(jī)比他的接收機(jī)抽樣速率慢時(shí)，在接收機(jī)處將接收的回波信號(hào)內(nèi)插。內(nèi)插也可以和第二個(gè)實(shí)施例的操作聯(lián)合使計(jì)算的復(fù)雜性降低為第一個(gè)實(shí)施例的四分之一。
在第六個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)發(fā)射機(jī)比接收機(jī)的速率高時(shí)，在接收機(jī)處將回波信號(hào)進(jìn)行抽樣。這種抽樣也可以和第二個(gè)實(shí)施例的操作聯(lián)合使計(jì)算的復(fù)雜性降低為第一個(gè)實(shí)施例的四分之一。
在第七個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)射符號(hào)與接收符號(hào)或者幀在時(shí)間上不一致時(shí)，可以使用一個(gè)異步回波消除器。異步回波消除器可以和上述的任何一個(gè)實(shí)施例相聯(lián)合。
在一個(gè)DMT類型的調(diào)制解調(diào)器中，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)在頻域是可用的，不必進(jìn)行任何附加的傅立葉變換或者反向傅立葉變換，除非異步回波消除器的實(shí)施例需要一個(gè)多余的IDFT。此外，矩陣中的一些系數(shù)可能非常小和可以被忽略，以進(jìn)一步減小了計(jì)算復(fù)雜性和需要的存貯器。


本發(fā)明上述的和其他的目標(biāo)、特征、和優(yōu)點(diǎn)將體現(xiàn)在下述優(yōu)選的、非限制性的實(shí)施例和相關(guān)的附圖中。附圖不強(qiáng)調(diào)按比例縮放而只是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖1說(shuō)明對(duì)稱速率的DMT收發(fā)機(jī)的混合電路與用戶線不匹配；圖2說(shuō)明周期性前綴法；圖3表示具有一個(gè)回波消除器的對(duì)稱速率的DMT收發(fā)機(jī)。
圖4表示具有一個(gè)頻域回波消除器的對(duì)稱速率的DMT收發(fā)機(jī)的實(shí)施例；圖5是圖4的回波消除器執(zhí)行時(shí)的流程圖；圖6表示具有域回波消除器的對(duì)稱速率的DMT收發(fā)機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例；圖7是圖6的回波消除器執(zhí)行時(shí)的流程圖；圖8是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用于非對(duì)稱數(shù)據(jù)收發(fā)的情況；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)對(duì)稱速率DMT收發(fā)機(jī)應(yīng)用于異步數(shù)據(jù)收發(fā)的情況；和圖10和圖11表示在一個(gè)DMT、對(duì)稱速率DSL收發(fā)機(jī)中的圖6所示的回波消除器使用回波路徑信道的一個(gè)簡(jiǎn)單的低通模型生成的學(xué)習(xí)曲線。
附圖的詳細(xì)描述在下述的描述中，陳述的特別的細(xì)節(jié)只是以說(shuō)明為目的和非限制性的，例如特別的實(shí)施例、協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、和技術(shù)，以提供對(duì)本發(fā)明細(xì)致的理解。然而，顯而易見(jiàn)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以脫離這些特別的細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)另外的實(shí)施例。在其他的例子中，眾所周知的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備的詳細(xì)描述被忽略以免不必要的細(xì)節(jié)模糊了本發(fā)明的描述。此外，在一些圖中表示了單個(gè)功能塊。哪些本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到這些功能可以通過(guò)下述手段來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)硬件電路，軟件功能和合適的程序化數(shù)字微處理器或者普通的計(jì)算機(jī)的結(jié)合，一個(gè)專用集成電路(ASIC)，和/或一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSPs)。
圖3說(shuō)明了本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)離散多頻音調(diào)制解調(diào)器20。DMT調(diào)制解調(diào)器包括通過(guò)混合電路24耦合到用戶線的一個(gè)DMT發(fā)射機(jī)22和一個(gè)DMT接收機(jī)26。串行輸入數(shù)據(jù)被組成數(shù)據(jù)塊，轉(zhuǎn)換成并行形式，和被一個(gè)編碼器28編碼。N/2個(gè)激活的子信道中的每個(gè)信道都包含分配給這個(gè)子信道的一定數(shù)量的比特。每個(gè)比特塊映射成一個(gè)兩維信號(hào)星座點(diǎn)(即一個(gè)復(fù)數(shù))。編碼器28的輸出是N/2個(gè)復(fù)數(shù)(即子符號(hào))，每個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)于每個(gè)比特塊。N/2復(fù)數(shù)子符號(hào)組成頻域的一個(gè)DMT符號(hào)并在輸入給塊30之前被擴(kuò)展為埃爾米特對(duì)稱(即共軛對(duì)稱)，這計(jì)算了反向離散傅立葉轉(zhuǎn)換(IDFT)。由于埃爾米特對(duì)稱的性質(zhì)，N-IDFT輸出是包含N個(gè)真實(shí)抽樣的一個(gè)序列。輸出序列由N/2個(gè)調(diào)制正交載波重疊組成。并行的N一IDFT輸出被一個(gè)并行到串行的轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換成一個(gè)串行流。在增加CP塊34中給數(shù)字調(diào)制數(shù)據(jù)流加上周期性前綴，被數(shù)模轉(zhuǎn)換器36轉(zhuǎn)換成模擬形式，在發(fā)射濾波器38處進(jìn)行濾波，并傳遞給混合電路24以在用戶線上進(jìn)行傳輸在接收機(jī)端，混合電路24接收的模擬信號(hào)被接收濾波器40濾波，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器42中轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，在刪除CP塊44剝離周期性前綴。產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)在串行到并行轉(zhuǎn)換器46中被轉(zhuǎn)換成并行格式。在N-DFT塊48中調(diào)制并行數(shù)與信號(hào)。頻域回波消除器50估計(jì)DMT發(fā)射機(jī)22的反射信號(hào)產(chǎn)生的回波，而且從塊52的調(diào)制信號(hào)中消除這些回波信號(hào)估計(jì)。剩余的頻域信號(hào)被均衡、解碼、并在解碼器54被轉(zhuǎn)換回一個(gè)串行形式。
下面的描述將集中在頻域回波消除器50上。為了理解本發(fā)明的回波消除器的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，推導(dǎo)出的頻域接收的回波信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是發(fā)射的頻域信號(hào)和回波路徑信號(hào)的一個(gè)函數(shù)。本發(fā)明的回波消除器的一個(gè)重要特征是接收的回波信號(hào)在頻域被完全消除了。在一個(gè)DMT收發(fā)機(jī)這是特別有益的因?yàn)榘l(fā)射的數(shù)據(jù)在頻域已經(jīng)是可用的。除了在下面描述的異步回波消除器的實(shí)施例中只需要一個(gè)額外的IDFT計(jì)算以外，在其他的情況下不必進(jìn)行任何額外的DFT或者IDFT計(jì)算。
像上面解釋的那樣，由于回波路徑信道的長(zhǎng)脈沖響應(yīng)接收的回波信號(hào)包括ISI和ICI。為了估計(jì)接收的回波信號(hào)，回波路徑信道的頻域模型應(yīng)當(dāng)包括ISI和ICI的作用。
引入下述的表述法Xi＝[Xi(0)，Xi(1)，...，Xi(N-1)]T(1)Xi表示第i個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)，他包含N個(gè)發(fā)射的頻率子符號(hào)Xi(k)，在此下標(biāo)i表示DMT符號(hào)序號(hào)、k表示頻率抽樣序號(hào)。注意矢量Xi是埃爾米特對(duì)稱的以在IDFT之后得到一個(gè)實(shí)值序列。
矢量Xi的埃爾米特對(duì)稱定義如下Xi(k)=Xi*(N-k),k=N/2+1,N/2+2,...,N-1---(2)]]>在此*表示復(fù)數(shù)共軛。進(jìn)一步，直流(DC)項(xiàng)Xi(0)和奈奎斯特項(xiàng)Xi(N/2)必須都是實(shí)值。注意Xi是收發(fā)機(jī)自己發(fā)射的信號(hào)，他產(chǎn)生了回波信號(hào)Yi。矢量Yi＝[Yi(0)，Yi(1)，...，Yi(N-1)]T(3)表示第i個(gè)接收的頻域符號(hào)(埃爾米特對(duì)稱)的回波信號(hào)，他包含接收的頻率子符號(hào)Yi(k)。只考慮接收的回波信號(hào)，并且忽略遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)。因而，這種情況仿真了回波消除器的訓(xùn)練模式，在此遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器是靜音的。
Xi的N個(gè)點(diǎn)的IDFT可以表示如下si＝QXi， (4)在此Q是IDFT矩陣，由下式定義[Q]n,k=1Nej2πNnk,]]>for n＝0，1，...，N-1和k＝0，1，...，N-1. (5)
將Qcp定義為包含Q的最后L行的一個(gè)矩陣，即對(duì)n＝0，1，...，L-1下式成立[Qcp]n，k＝[Q]N-L+n，k(6)發(fā)射的、加前綴的時(shí)域符號(hào)xi表示如下xi=QcpQxi.---(7)]]>包含第i-1個(gè)和第i個(gè)加前綴的時(shí)域DMT符號(hào)可以表示如下 在此表示一個(gè)L行、N列的矩陣由零值元素組成。
回波路徑信道的長(zhǎng)度假定是M個(gè)抽樣長(zhǎng)，而且回波路徑信道的脈沖響應(yīng)用大小是(2N+2L)×(2N+2L)的卷積矩陣表示G=g(0)0···0···0···00g(1)g(0)···0···0···00···························g(M-1)g(M-2)···g(0)···0···000g(M-1)···g(1)···0···00························00···0···g(M-1)···g(1)g(0)---(9)]]>接收的時(shí)域回波信號(hào)等于y＝GQtotX(10)在接收機(jī)中，只有第i個(gè)DMT符號(hào)是有價(jià)值的。他包含ISI和ICI。周期性前綴被刪除，接收矢量y和大小是(N×N)的DFT矩陣R相乘，定義如下[R]n,k=e-j2πNnk---(11)]]>將(此表達(dá)式看不清楚)定義為(此表達(dá)式看不清楚)，接收的第i個(gè)頻域DMT符號(hào)(矢量大小N×1)由下式?jīng)Q定
Yi=RtotGQtotX=AX=[ApreyAcurrent]xi-1xi---(12)]]>這也可以表示為Yi＝AprevXi-1+AcurrentXl， (13)在此定義下述大小是(N×N)的矩陣Aprev=p0,0p0,1······p0,N-1p1,0p1,1···············pN-1,0······pN-1,N-1---(14)]]>Acurrent=c0,0c0,1······c0,N-1c1,0c1,1···············cN-1,0······cN-1,N-1---(15)]]>因而，第i個(gè)符號(hào)中的第k個(gè)接收的頻率回波抽樣可以表示如下Yi(k)=ck,kXi(k)+Σm=0m≠kN-1ck,mXi(m)+Σm=0N-1pk,mXi-1(m).---(16)]]>在等式(16)中，第一項(xiàng)符號(hào)(此表達(dá)式看不清楚)表示符號(hào)序號(hào)i的載波序號(hào)k的直接回波。第二項(xiàng)符號(hào)(此表達(dá)式看不清楚)表示符號(hào)序號(hào)i的ICI。第三項(xiàng)符號(hào)(此表達(dá)式看不清楚)表示前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)序號(hào)i-1的ICI和ISI的聯(lián)合。如果周期性前綴長(zhǎng)于(此句看不清楚)，并且不會(huì)有ISI和ICI項(xiàng)，因?yàn)榫仃?此表達(dá)式看不清楚)在主對(duì)角線上(左上角到右下角)只是一些非零值，而且矩陣(此表達(dá)式看不清楚)將只包含零值。
因此，矩陣(此表達(dá)式看不清楚)表示前一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)的回波如何泄漏到接收信號(hào)或者使接收信號(hào)變形。矩陣(此表達(dá)式看不清楚)表示當(dāng)前發(fā)射的頻域符號(hào)的回波如何泄漏到接收信號(hào)或者使接收信號(hào)變形。因而，兩個(gè)載波(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)在頻域完全模擬ISI和ICI如何影響回波信號(hào)。通過(guò)判定矩陣(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)的系數(shù)，就可以知道頻域的回波，然后從接收信號(hào)中將其減去。未知矩陣(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)的系數(shù)可以自適應(yīng)地確定以估計(jì)接收地回波信號(hào)。通過(guò)估計(jì)回波路徑信道脈沖響應(yīng)(矩陣G)，也可以從等式(12)計(jì)算矩陣(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)。
圖4顯示的收發(fā)機(jī)使用離散多頻音(DMT)作為一個(gè)調(diào)制原理，是矩陣頻域回波消除器(MBAEC)結(jié)構(gòu)的第一個(gè)、非限制性的實(shí)施例。兩個(gè)復(fù)數(shù)矩陣Hi和Wi分別編號(hào)為62和64。每個(gè)矩陣的大小都是(N×N)，在此N是IDFT和DFT的大小。接收的回波信號(hào)是這樣在頻域估計(jì)的將矩陣Hi和當(dāng)前發(fā)射的頻域符號(hào)(一個(gè)N×1矢量)、也就是編碼器的輸出Xi相乘，并將矩陣Wi和前一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)(一個(gè)N×1矢量)、也就是延遲器的輸出Xi-1相乘。兩個(gè)乘積HiXi和WiXi-1相加，即Y^i=HiXi+WiXi-1---(17)]]>在此Hi=H0,0H0,1······H0,N-1H1,0H1,1···············HN-1,0······HN-1,N-1---(18)]]>和Wi=W0,0W0,1······W0,N-1W1,0W1,1···············WN-1,0······WN-1,N-1---(19)]]>因而，第i個(gè)符號(hào)的第k個(gè)估計(jì)的頻率回波抽樣是Y^i(k)=Hk,kXi(k)+Σm=0m≠kN-1Hk,mXi(m)+Σm=0N-1Wk,mXi-1(m)---(20)]]>(此處單詞看不清楚)符號(hào)(此表達(dá)式看不清楚)表示他是接收的回波信號(hào)Yi(k)的一個(gè)估計(jì)值。
從接收的頻域符號(hào)中減去估計(jì)的回波信號(hào)，并且合成的誤差矢量(此表達(dá)式看不清楚)被用于自適應(yīng)算法，例如最小均方(LMS)，以調(diào)整矩陣元素Hi和Wi。在常規(guī)的操作中，(在訓(xùn)練以后)誤差信號(hào)也是所需要的數(shù)據(jù)信號(hào)。使用LMS算法調(diào)整Hi和Wi產(chǎn)生Hi+1=Hi+μEi(Xi*)T---(21)]]>Wi+1=Wi+μEi(Xi-1*)T---(22)]]>在此Ei=Yi-Y^i=[Ei(0),Ei(1),...,Ei(N-1)]T]]>是第i個(gè)接收的頻域誤差矢量，而且μ是LMS算法的步長(zhǎng)大小?？梢宰C明LMS算法使得Hi的系數(shù)適應(yīng)(此表達(dá)式看不清楚)的一個(gè)估計(jì)值、Wi的系數(shù)適應(yīng)(此表達(dá)式看不清楚)的一個(gè)估計(jì)值。矩陣Hi和Wi的大多數(shù)系數(shù)是復(fù)數(shù)值。因此，所有的數(shù)學(xué)計(jì)算是復(fù)數(shù)相加、相減、和相乘。
(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)中的一些系數(shù)幾乎是零，因而能夠被忽略以減小等式(21)和(22)的計(jì)算復(fù)雜性。這也將減小存貯器的數(shù)量。事實(shí)上，ACunent和APrev經(jīng)常是帶矩陣，這意味著主要是強(qiáng)對(duì)角線(從左到右)和一些上部對(duì)角線和下部對(duì)角線具有非零值。依據(jù)回波路徑信道(ISI和ICI)和回波消除所需要的級(jí)別來(lái)考慮對(duì)角線的數(shù)量。
符合第一、非限制性的實(shí)施例的和圖4說(shuō)明的回波消除器的操作現(xiàn)在結(jié)合圖5所示的MBAEC例程(塊70)的流程圖格式進(jìn)行說(shuō)明。在頻域(塊72)檢測(cè)發(fā)射的一個(gè)信號(hào)Xi。那個(gè)信號(hào)與矩陣Hi62相乘，并且前一個(gè)發(fā)射的頻域信號(hào)Xi-1和矩陣Wi(塊74)相乘。矩陣乘積被加在一起，即HiXi+WiXi-1，以估計(jì)當(dāng)前的回波 (塊76)。從實(shí)際接收的信號(hào)Yi中減去估計(jì)的回波 以確定一個(gè)誤差Ei(塊78)。H和W矩陣的系數(shù)值然后在下一個(gè)信號(hào)周期i+1使用檢測(cè)誤差Ei進(jìn)行調(diào)整，例如LMS算法(塊78)。
當(dāng)發(fā)射的時(shí)域信號(hào)是實(shí)值時(shí)，例如在DMT的情況，可以避免使用復(fù)數(shù)運(yùn)算。為了得到一個(gè)實(shí)值、時(shí)域信號(hào)，頻率數(shù)據(jù)必須是埃爾米特對(duì)稱，并且直流(DC)項(xiàng)和奈奎斯特項(xiàng)必須都是實(shí)值。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)、非限制性的實(shí)施例，實(shí)值實(shí)現(xiàn)的MBAEC將計(jì)算的復(fù)雜性降低為上述一般情況的一半。引入的實(shí)值矢量是X~l=Xreal,iXimag,i,---(23)]]>
在此矢量Xreal，i和Ximag，i定義如下Xreal，i＝[Xi(0)，Xreal，i(1)，Xreal，i(2)，...，Xreal，i(N/2-1)，Xi(N/2)]T(24)和Ximag，i＝[Ximag，i(1)，Ximag，i(2)，...，Ximag，i(N/2-1)]T(25)在等式(24)和(25)中，定義Xreal，i(n)＝Re{Xi(n)}和Ximag，i(n)＝Im{Xi(n)}。進(jìn)一步，X(0)是直流項(xiàng)，并且X(N/2)是Xi的奈奎斯特項(xiàng)。矢量 包含與等式(1)定義的矢量Xi完全相同的信息，只是順序稍有不同。
對(duì)k＝0，1，...，N/2-1和n＝0，1，...，N-1定義矩陣(此表達(dá)式看不清楚)和(此表達(dá)式看不清楚)如下[Qcos]n,k=2Ncos(2πNkn),for k=0,1,...,N/2---(26)]]>[Qsin]n,k=2Nsin(2πN(k+1)n),for k=0,1,...,N/2-2---(27)]]>進(jìn)一步，矩陣 定義為Q~=QcosQsin---(28)]]>等式(4)可以重寫表示如下si=Q~Xi~---(29)]]>(此表達(dá)式看不清楚)進(jìn)一步定義為一個(gè)矩陣，包含 的最后L行，即對(duì)n＝0，1，...，L-1，可以得到[Q~cp]n,k=[Q~]n-L+n,k---(30)]]>發(fā)射的加前綴的時(shí)域符號(hào)xi現(xiàn)在可以表示為xi=Q~cpQ~Xρi---(31)]]>像在等式(8)一樣，第i-1個(gè)和第i個(gè)加前綴時(shí)域DMT符號(hào)的序列可以表示為
在此G由等式(9)定義，接收的時(shí)域信號(hào)可以表示為y=GQ~totX~---(39)]]>在接收機(jī)，我們只對(duì)包含ISI和ICI的第i個(gè)DMT符號(hào)感興趣。消除周期性前綴，接收的矢量y與矩陣(此表達(dá)式看不清楚)相乘，此矩陣定義為 在此R~=Qcos-Qsin---(35)]]>接收的第i個(gè)頻域數(shù)據(jù)矢量現(xiàn)在表示為Y~i=R~totGQ~totX~=A~X~=A~prevA~currentX~i-1X~i---(36)]]>在此定義Y~i=Yreal,iYimag,iT---(37)]]>和Yreal，i＝[Yi(0)，Yreal，i(1)，Yreal，i(2)，...，Yreal，i(N/2-1)，Yi(N/2)]T(38)和Yimag，i＝[Yimag，i(1)，Yimag，i(2)，...，Yimag，i(N/2-1)]T(39)比較等式(36)和(12)，在等式(36)必須執(zhí)行2N2個(gè)實(shí)值乘法，而在等式(12)，需要執(zhí)行2N×(N/2)個(gè)復(fù)數(shù)乘法。由于一個(gè)復(fù)數(shù)乘法需要四個(gè)實(shí)值乘法，等式(36)與等式(12)相比實(shí)值乘法的總數(shù)量減少了一半。
圖6所示是一個(gè)MBAEC的第三個(gè)、非限制性的實(shí)施例。大小是(N×N)的矩陣Hi被一個(gè)大小是(N×1)的矢量Vi94所代替。矩陣也可以包括單列矢量或者單行矢量，盡管在此使用的矢量項(xiàng)區(qū)別于上述實(shí)施例中的N×N矩陣。進(jìn)一步，矩陣Wi被另一個(gè)大小是(N×1)的矢量Zi96所代替。在這個(gè)實(shí)施例中，前一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)Xi-1在乘法器90與一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)項(xiàng)相乘以補(bǔ)償周期性前綴，他具有L個(gè)長(zhǎng)度的抽樣，即(此表達(dá)式看不清楚)。從(此表達(dá)式看不清楚)減去乘法器90的乘積輸出，差值與矩陣Zi96相乘。矢量和矩陣的乘積在加法器98中相加以估計(jì)回波。
下述等式描述了算法Y^i=Vi·Xi+Zi(Xi-X‾i-1),---(40)]]>在此[X‾i-1]k=[Xi-1]kej2πNLk,for k=0,...,N-1---(41)]]>Xi是上述定義的第i個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)、(N×1)的矢量。
是第i個(gè)頻域估計(jì)的頻域符號(hào)、(N×1)的矢量。
Vi和Zi是頻域矢量和矩陣，其大小是(N×1)和(N×N)。
使用LMS算法調(diào)整列矢量Vi和矩陣Zi產(chǎn)生Vi+1=Vi+μEi·(Xi*)T---(42)]]>Zi+1=Zi+μEi(Xi*-X‾i-1*)T---(43)]]>在此Ei=Yi-Y^i]]>是第i個(gè)接收的頻域誤差、(N×1)的矢量，μ是LMS邏輯的步長(zhǎng)，并且*表示元素到元素的矢量乘法。
圖6所示的MBAEC的第三個(gè)實(shí)施例的操作過(guò)程和圖7所示的流程圖例程100聯(lián)合進(jìn)行說(shuō)明。在頻域(塊120)檢測(cè)發(fā)射的信號(hào)Xi。這個(gè)信號(hào)和列矢量Vi相乘。前一個(gè)發(fā)射信號(hào)Xi-1和一個(gè)周期性前綴補(bǔ)償復(fù)數(shù)因子相乘，在這個(gè)實(shí)施例中是(此表達(dá)式看不清楚)。從當(dāng)前發(fā)射的信號(hào)Xi中減去那個(gè)乘積，并且差值與大小為(N×N)的矩陣Zi(塊104)相乘。乘積Vi*Xi和(此表達(dá)式看不清楚)被加在一起以估計(jì)回波(此表達(dá)式看不清楚)(塊106)。從實(shí)際接收的符號(hào)Yi減去估計(jì)的回波 以確定誤差Ei(塊108)。通過(guò)LMS算法使用當(dāng)前誤差Ei調(diào)整列矢量Vi和矩陣Zi的系數(shù)。
第四個(gè)、非限制性的實(shí)施例是第二個(gè)和第三個(gè)實(shí)施例操作的聯(lián)合。特別地，當(dāng)前和前一個(gè)符號(hào)的實(shí)部和虛部被確定和使用以簡(jiǎn)化列矢量Vi和使用符合上述等式(23)一(39)的矩陣Zi的矩陣乘法。因而，完成必要數(shù)據(jù)處理的計(jì)算復(fù)雜性降低為第一個(gè)實(shí)施例的大概四分之一。
在一個(gè)DMT應(yīng)用中，矢量Xi、Yi、 和Ei都是埃爾米特對(duì)稱的。可以使用這個(gè)性質(zhì)通過(guò)只計(jì)算矢量前面的N/2+1個(gè)系數(shù)以減少需要計(jì)算的數(shù)量。進(jìn)一步，只需要計(jì)算和存貯矩陣Vi和Zi前面的N/2+1行。而且，根據(jù)等式(23)-(39)將矢量Xi、Xi-1、Yi、和Ei劃分為實(shí)部和虛部會(huì)進(jìn)一步降低計(jì)算的復(fù)雜性。
一個(gè)MBAEC通過(guò)下述的修改也可以用于一個(gè)非對(duì)稱收發(fā)機(jī)中，例如ADSL收發(fā)機(jī)。當(dāng)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射機(jī)比他的接收機(jī)的抽樣速率更低時(shí)，在接收機(jī)對(duì)回波信號(hào)內(nèi)插(第五個(gè)、非限制性的實(shí)施例)。當(dāng)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射機(jī)比接收機(jī)的抽樣速率更高時(shí)，在接收機(jī)將回波信號(hào)進(jìn)行抽樣(第六個(gè)、非限制性的實(shí)施例)。
對(duì)一個(gè)內(nèi)插的MBAEC，假定發(fā)射機(jī)的IDFT的大小是N，而且接收機(jī)的DFT的大小是qN，在ADSL中q＝8。因而，接收的符號(hào)包含著發(fā)射信號(hào)q倍的抽樣速率。接收回波因而在接收機(jī)處內(nèi)插q倍。作為內(nèi)插的非對(duì)稱MBAEC，等式(40)修改如下Y^i=Vi·Xrepi+Zi(Xi-X‾i-1),---(44)]]>在此[X‾i-1]k=[Xi-1]kej2πNLk,for k=0,...,N-1---(45)]]>Xi是第i個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)、(N×1)矢量。
Xrepi等于矢量Xi復(fù)制q倍，形成連續(xù)矢量的一個(gè)塊矢量。例如，如果q＝4，那么Xrepi=XiTXiTXiTXiTT.]]> 是第i個(gè)頻域估計(jì)的回波信號(hào)、(qN×1)矢量。
Vi是大小為(qN×1)的頻域矢量，Zi是大小為(qN×N)的矩陣。
使用建議的LMS算法調(diào)整Vi和Zi產(chǎn)生Vi+1=Vi+μEi·(Xrepi*)T---(46)]]>Zi+1=Zi+μEi(Xi*-X‾i-1*)T---(47)]]>在此Ei=Yi-Y^i]]>是第i個(gè)接收的頻域誤差，μ是LMS算法的步長(zhǎng)，并表示元素到元素的矢量相乘。
因而，與等式(40)唯一的區(qū)別是Xi的復(fù)制和矩陣以及矢量的大小。矩陣和矢量的一些系數(shù)是很小的和可以被忽略的以減小計(jì)算的復(fù)雜性和所需要的存貯器。另外，通過(guò)根據(jù)等式(23)-(39)將矢量Xi、Xrep、Xi-1、Yi、和Ei劃分為實(shí)部和虛部以進(jìn)一步降低內(nèi)插MBAEC的計(jì)算復(fù)雜性。
對(duì)一個(gè)抽樣的MBAEC，假定發(fā)射機(jī)的IFDT的大小是qN，而且接收機(jī)DFT的大小是N，在ADSL中q＝8。因而，發(fā)射符號(hào)包含接收符號(hào)抽樣的q倍。這意味著在接收機(jī)處將對(duì)接收的回波抽樣q次。等式(40)修改如下Y^i=Decimate{(Vi·Xi),q}+Zi(Xi-X‾i-1),---(48)]]>在此[X‾i-1]k=[Xi-1]kej2πNLk,for k=0,...,N-1---(49)]]>Xi是第i個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)、(N×1)矢量。
Decimate{(ViXi)，q}意味著矢量ViXi在頻域被抽樣q次。換句話說(shuō)，頻域矢量ViXi被打包成q個(gè)連續(xù)的、每個(gè)具有N個(gè)點(diǎn)的矢量。這些小矢量然后被加在一起形成一個(gè)大小為(N×1)矢量。
是第i個(gè)頻域估計(jì)的回波信號(hào)、(N×1)矢量。
Vi是大小為(qN×1)的頻域矢量，Zi是大小為(N×qN)的矩陣。
使用建議的LMS算法調(diào)整Vi和Zi產(chǎn)生Vi+1=Vi+μErepi·(Xi*)T---(50)]]>Zi+1=Zi+μErepi(Xi*-X‾i-1*)T---(51)]]>在此Ei=Yi-Y^i]]>是第i個(gè)接收的頻域誤差，Erepi的大小是(qN×1)并且等于矢量Ei復(fù)制q次，形成q個(gè)連續(xù)矢量的一個(gè)塊矢量，μ是LMS算法的步長(zhǎng)，并表示元素到元素的矢量相乘。
另外，與等式(40)的唯一區(qū)別是ViXi的抽樣、Ei的復(fù)制、矩陣和矢量的大小。矩陣和矢量的一些系數(shù)是很小的和可以被忽略的以減小計(jì)算的復(fù)雜性和所需要的存貯器。
圖8描述了一個(gè)非對(duì)稱MBAEC例程(塊120)。在塊122判斷調(diào)制解調(diào)器發(fā)射機(jī)的抽樣速率是否小于調(diào)制解調(diào)器接收機(jī)的抽樣速率。如果是小于，在調(diào)制解調(diào)器接收機(jī)內(nèi)插發(fā)射的符號(hào)，例如一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用下式(塊128)計(jì)算估計(jì)的回波
Y^i=Vi·Xrepi+Zi(Xi-X‾i-1)---(52)]]>如果調(diào)制解調(diào)器發(fā)射機(jī)的抽樣速率高于調(diào)制解調(diào)器接收機(jī)的抽樣速率，在接收機(jī)對(duì)發(fā)射的符號(hào)進(jìn)行抽樣，例如一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并使用下式計(jì)算估計(jì)的回波 Y^i=Decimate{(Vi·Xi),q}+Zi(Xi-X‾i-1)---(53)]]>對(duì)內(nèi)插和抽樣兩種情況，從接收的信號(hào)Yi中減去估計(jì)的回波 以判定誤差Ei(塊132)。通過(guò)例如LMS算法使用誤差Ei調(diào)整列矢量Vi和矩陣Zi的系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)、非限制性的實(shí)施例，回波消除器可以用于異步收發(fā)機(jī)，例如中心局的ADSL收發(fā)機(jī)，并進(jìn)行如下的修改。在異步收發(fā)機(jī)中，發(fā)射或者接收的幀或者符號(hào)在時(shí)間上不一致。因此，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的符號(hào)之間有一個(gè)時(shí)間偏移。在第七個(gè)實(shí)施例中，從接收機(jī)去耦合(分離)回波消除器。不管怎樣，通過(guò)很小的修改，異步MBAEC可以應(yīng)用于前述的任一個(gè)實(shí)施例。不是在頻域消除回波，而是估計(jì)的回波信號(hào)首先通過(guò)IDFT操作轉(zhuǎn)換到時(shí)域，然后在時(shí)域的抽樣到抽樣中進(jìn)行消除。圖9表示異步MBAEC。從MBAEC估計(jì)的回波信號(hào) 輸出被一個(gè)N-IDFT塊140轉(zhuǎn)換到時(shí)域以生成一個(gè)時(shí)域估計(jì)回波 ，然后從接收的回波yi中在時(shí)域抽樣到抽樣地進(jìn)行消除。時(shí)域差別或者誤差ei在N-DFT被轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)域這個(gè)塊在相加階段之后而不是如圖4和圖6所示的在相加之前。另外，根據(jù)等式(23)-(39)將矢量Xi、Xi-1、Yi和Ei劃分為實(shí)部和虛部會(huì)進(jìn)一步降低計(jì)算的復(fù)雜性。
建議的矩陣自適應(yīng)回波消除器(MBAEC)已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)和被仿真在不同的DMT收發(fā)機(jī)中，例如對(duì)稱速率DSL收發(fā)機(jī)、ADSL中心局端收發(fā)機(jī)、ADSL用戶端收發(fā)機(jī)。圖10和圖11表示矩陣自適應(yīng)回波消除器(MBAEC)的學(xué)習(xí)曲線，在一個(gè)DMT對(duì)稱速率DSL收發(fā)機(jī)中實(shí)現(xiàn)，使用了回波路徑信道的一個(gè)簡(jiǎn)單的低通模型。學(xué)習(xí)曲線說(shuō)明在LMS算法的適應(yīng)期間均方誤差(MSE)是怎樣減小的。仿真結(jié)果顯示本發(fā)明是可靠的、精確的、和理論預(yù)期的表現(xiàn)一樣。
由于使用發(fā)射信號(hào)調(diào)整矩陣系數(shù)，矩陣自適應(yīng)回波消除器適于跟蹤傳輸期間信道的緩慢波動(dòng)。本發(fā)明的回波消除器在實(shí)現(xiàn)FDM(頻分復(fù)用)的DMT系統(tǒng)中是特別有效的，因?yàn)榛夭ㄏ恍枰獛讉€(gè)載波，這導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜性降低。此外，因?yàn)樾枰臄?shù)據(jù)在頻域已經(jīng)是可用的，所以在實(shí)現(xiàn)MBAEC時(shí)不必任何額外的DFT或者IDFT操作，除了異步MBAEC的情況，這種情況需要額外的一次IDFT。矩陣和矢量中的一些系數(shù)將是零或者很小，因此可以被忽略，這意味著將降低計(jì)算的復(fù)雜性和所需的存貯器。
盡管通過(guò)一個(gè)特別的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，那些本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不局限于所描述的特別實(shí)施例和在此的說(shuō)明。除了已經(jīng)描述的以外，各種格式、實(shí)施例、和自適應(yīng)以及很多修改、變化、和等效物也可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，盡管本發(fā)明所描述的是他的優(yōu)選實(shí)施例，人們?nèi)耘f能夠理解所公開(kāi)的只是說(shuō)明性的和本發(fā)明的示范例，并且只是提供一個(gè)本發(fā)明全面和允許的公開(kāi)。因而，本發(fā)明將只局限于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于收發(fā)機(jī)中的一個(gè)回波消除器，用于在頻域完全消除接收的回波信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，包括一個(gè)第一個(gè)系數(shù)矩陣，和一個(gè)第二個(gè)系數(shù)矩陣，其中將所述第一個(gè)矩陣和一個(gè)發(fā)射符號(hào)相乘，將所述第二個(gè)矩陣和前一個(gè)發(fā)射符號(hào)相乘，將兩個(gè)乘積進(jìn)行聯(lián)合以估計(jì)一個(gè)回波信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的回波消除器，其中與所述發(fā)射符號(hào)和所述前一個(gè)發(fā)射符號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射信號(hào)是實(shí)值，其中在與分別的矩陣進(jìn)行聯(lián)合之前將所述發(fā)射符號(hào)和所述前一個(gè)發(fā)射符號(hào)分為實(shí)部和虛部以降低計(jì)算的復(fù)雜性。
4.如權(quán)利要求2所述的回波消除器，其中所述第一個(gè)矩陣的系數(shù)表示一個(gè)當(dāng)前發(fā)射的頻域信號(hào)的回波如何影響一個(gè)接收信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的回波消除器，其中所述第二個(gè)矩陣的系數(shù)表示前一個(gè)發(fā)射的頻域信號(hào)的回波如何影響所述接收信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的回波消除器，其中使用接收信號(hào)和所述估計(jì)的回波信號(hào)之間的一個(gè)差別來(lái)修改第一個(gè)矩陣和第二個(gè)矩陣的系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的回波消除器，其中使用一個(gè)最小均方算法來(lái)修改所述系數(shù)。
8.如權(quán)利要求2所述的回波消除器，其中從所述接收信號(hào)中消除所述估計(jì)的回波信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，其中所述的收發(fā)機(jī)是一個(gè)離散多頻音(DMT)收發(fā)機(jī)。
10.如權(quán)利要求2所述的回波消除器，其中所述第一個(gè)矩陣和所述第二個(gè)矩陣是N×N矩陣，在此N是一定數(shù)量的符號(hào)抽樣。
11.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，其中一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)，一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于一個(gè)接收的頻域信號(hào)，和一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于所述回波符號(hào)的一個(gè)估計(jì)，他們都是埃爾米特對(duì)稱的。
12.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，包括一個(gè)第一個(gè)系數(shù)矢量，和一個(gè)第二個(gè)系數(shù)矩陣，其中所述第一個(gè)矢量和一個(gè)發(fā)射的符號(hào)相乘，所述第二個(gè)矩陣和一個(gè)補(bǔ)償后的、前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)相乘，兩個(gè)乘積的聯(lián)合用于估計(jì)一個(gè)回波信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的回波消除器，其中在與所述第一個(gè)矢量和所述第一個(gè)矩陣進(jìn)行分別聯(lián)合之前將所述發(fā)射符號(hào)和所述前一個(gè)發(fā)射符號(hào)分為實(shí)部和虛部以降低計(jì)算的復(fù)雜性。
14.如權(quán)利要求12所述的回波消除器，其中用于補(bǔ)償所述前一個(gè)發(fā)射信號(hào)的一個(gè)補(bǔ)償因子是一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)項(xiàng)。
15.如權(quán)利要求14所述的回波消除器，其中所述收發(fā)機(jī)是一個(gè)離散多頻音(DMT)收發(fā)機(jī)，并且所述補(bǔ)償因子補(bǔ)償與所述前一個(gè)發(fā)射信號(hào)相關(guān)的一個(gè)周期性前綴。
16.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更低的抽樣速率時(shí)，在所述接收機(jī)內(nèi)插所述回波信號(hào)。
17.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更高的抽樣速率時(shí)，在所述接收機(jī)抽樣所述回波信號(hào)。
18.如權(quán)利要求1所述的回波消除器，包括配置的電路使用包括干擾作用的一個(gè)回波路徑信道的一個(gè)頻域模型來(lái)判定所述接收信號(hào)中的所述回波的一個(gè)估計(jì)，并從所述接收的信號(hào)中減去所述回波的估計(jì)。
19.如權(quán)利要求18所述的回波消除器，其中所述回波消除器用于一個(gè)離散多頻音(DMT)類型的收發(fā)機(jī)，并且所述干擾包括符號(hào)間干擾和載波間干擾。
20.如權(quán)利要求18所述的回波消除器，其中所述頻域模型包括值的一個(gè)第一個(gè)組合，他模擬一個(gè)當(dāng)前發(fā)射的頻域符號(hào)的一個(gè)回波如何使所述接收信號(hào)失真，和值的一個(gè)第二個(gè)組合，他模擬前一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)如何使所述接收信號(hào)失真。
21.如權(quán)利要求20所述的回波消除器，其中值的所述第一個(gè)組合是一個(gè)第一個(gè)復(fù)數(shù)矩陣，并且值的所述第二個(gè)組合是一個(gè)第二個(gè)復(fù)數(shù)矩陣。
22.如權(quán)利要求20所述的回波消除器，其中值的所述第一個(gè)組合是一個(gè)列矢量，并且值的所述第二個(gè)組合是一個(gè)矩陣。
23.如權(quán)利要求22所述的回波消除器，其中所述矩陣與下述兩者之間的一個(gè)差別進(jìn)行聯(lián)合所述當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)；所述前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)和一個(gè)補(bǔ)償因子的乘積。
24.如權(quán)利要求20所述的回波消除器，其中在與值的所述第一個(gè)組合和所述第二個(gè)組合進(jìn)行分別聯(lián)合之前將所述發(fā)射符號(hào)和所述前一個(gè)發(fā)射符號(hào)分為實(shí)部和虛部。
25.如權(quán)利要求18所述的回波消除器，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更低的抽樣速率時(shí)，在所述接收機(jī)內(nèi)插所述回波信號(hào)。
26.如權(quán)利要求18所述的回波消除器，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更高的抽樣速率時(shí)，在所述接收機(jī)抽樣所述回波信號(hào)。
27.如權(quán)利要求18所述的回波消除器，其中所述收發(fā)機(jī)是一個(gè)異步收發(fā)機(jī)，他發(fā)射和接收的幀或者符號(hào)在時(shí)間上是不一致的，和其中所述回波估計(jì)被轉(zhuǎn)換到時(shí)域，然后在時(shí)域從所述接收信號(hào)中消除所述估計(jì)。
28.用于一個(gè)異步收發(fā)機(jī)的一個(gè)回波消除器，用于消除一個(gè)回波信號(hào)，包括一個(gè)第一個(gè)系數(shù)矩陣；一個(gè)第二個(gè)系數(shù)矩陣；其中將所述第一個(gè)矩陣和一個(gè)當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)相乘，將所述第二個(gè)矩陣和前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)相乘，將兩個(gè)乘積聯(lián)合以估計(jì)一個(gè)回波信號(hào)，和其中所述回波信號(hào)的所述估計(jì)被轉(zhuǎn)換到時(shí)域，然后在時(shí)域從一個(gè)接收信號(hào)消除所述估計(jì)。
29.如權(quán)利要求28所述的回波消除器，其中所述前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)是一個(gè)補(bǔ)償后的、前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)。
30.一種方法，用于減少一個(gè)接收機(jī)的一個(gè)回波，包括(a)在頻域聯(lián)合一個(gè)當(dāng)前發(fā)射的信號(hào)和值的一個(gè)第一個(gè)組合，產(chǎn)生一個(gè)第一聯(lián)合；(b)在頻域聯(lián)合前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)和第二個(gè)組合產(chǎn)生的第二組值；(c)在頻域聯(lián)合所述第一個(gè)聯(lián)合和所述第二個(gè)聯(lián)合以估計(jì)所述回波；和(d)使用所述估計(jì)的回波以在所述收發(fā)機(jī)減小一個(gè)信號(hào)中的所述回波。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括判定所述接收的信號(hào)和所述估計(jì)的回波之間的一個(gè)差別，并使用所述差別調(diào)整值的所述第一個(gè)組合和所述第二個(gè)組合。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中值的所述第一個(gè)組合對(duì)應(yīng)于一個(gè)第一個(gè)系數(shù)矩陣，并且值的所述第二個(gè)組合對(duì)應(yīng)于第二個(gè)系數(shù)矩陣。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中值的所述第一個(gè)組合對(duì)應(yīng)于系數(shù)的一個(gè)列矢量，并且值的所述第二個(gè)組合對(duì)應(yīng)于系數(shù)的一個(gè)矩陣。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述聯(lián)合的步驟(b)包括將前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)與一個(gè)補(bǔ)償因子相乘以產(chǎn)生一個(gè)乘積；從當(dāng)前所述發(fā)射符號(hào)中減去所述乘積；和將所述相減的結(jié)果和所述矩陣聯(lián)合。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更低的抽樣速率時(shí)，所述方法進(jìn)一步包括內(nèi)插所述回波信號(hào)。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其中當(dāng)所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)發(fā)射機(jī)比所述收發(fā)機(jī)的一個(gè)接收機(jī)具有更高的抽樣速率時(shí)，所述方法進(jìn)一步包括抽樣所述回波信號(hào)。
37.如權(quán)利要求30所述的方法，其中一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)射的頻域符號(hào)，一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于一個(gè)接收的頻域信號(hào)，一個(gè)矢量對(duì)應(yīng)于所述回波符號(hào)的一個(gè)估計(jì)，他們都是埃爾米特對(duì)稱的。
38.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括在所述聯(lián)合步驟(a)、(b)之前，將所述當(dāng)前發(fā)射的符號(hào)和所述前一個(gè)發(fā)射的符號(hào)分別劃分為實(shí)部和虛部，以降低計(jì)算的復(fù)雜性。
39.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述收發(fā)機(jī)是一個(gè)異步收發(fā)機(jī)，所述方法進(jìn)一步包括將所述估計(jì)的回波轉(zhuǎn)換到時(shí)域，和在一個(gè)抽樣到抽樣的基礎(chǔ)上，從所述接收的信號(hào)中消除所述時(shí)域的、估計(jì)的回波信號(hào)。
全文摘要
當(dāng)發(fā)射信號(hào)通過(guò)一個(gè)混合電路泄漏到接收機(jī)時(shí)，一個(gè)回波消除器減小了產(chǎn)生的回波信號(hào)?；夭ㄏ鞴烙?jì)來(lái)自發(fā)射信號(hào)的回波信號(hào)，然后從接收信號(hào)中減去估計(jì)的回波信號(hào)。實(shí)際上，一個(gè)DMT調(diào)制解調(diào)器中的回波路徑信道遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于周期性前綴，因而接收的回波信號(hào)將會(huì)遭遇ISI(符號(hào)間干擾)和ICI(載波間干擾)。為ADSL調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)的一個(gè)傳統(tǒng)的回波消除器使用一個(gè)時(shí)域自適應(yīng)FIR濾波器，或者使用在時(shí)域和頻域?qū)崿F(xiàn)的一個(gè)聯(lián)合的回波消除器。在頻域?qū)崿F(xiàn)一個(gè)矩陣自適應(yīng)回波消除器。公開(kāi)了各種實(shí)施例。
文檔編號(hào)H04B3/23GK1602594SQ01810234
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2001年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月1日
發(fā)明者F·林奎斯特, A·費(fèi)爾特納, P·費(fèi)倫格 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司