專利名稱：頻域適應均衡裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼信號發(fā)送/接收系統(tǒng)中能夠恢復歪曲信號的均衡器；特別是，頻域LMS適應均衡器中適用FFT共有構造減少均衡器復雜度的裝置以及方法。
背景技術：
信號發(fā)送/接收系統(tǒng)中，由于帶域寬度受限制的多重路徑頻道，信號之間會發(fā)生干擾；這也是發(fā)送出去的信號被歪曲、信號接收器發(fā)生比特錯誤的主要原因。因此，為了恢復已歪曲信號，信號接收端使用頻道均衡器。
現(xiàn)在，地面波廣播等單一載波傳送系統(tǒng)用信號接收器中使用最多的均衡器是非線性判決反饋均衡器(Nonlinear Decision FeedbackEqualizer)；該均衡器在時域中，使用了系數(shù)更新演算量比較小的LMS(Least Mean Square)演算法則，因此雖然收斂速度比較慢，但有著操作比較簡單的優(yōu)點。
但是，上述非線性判決反饋均衡器的頻道歪曲比較大，因此均衡器輸出中發(fā)生錯誤時，其錯誤值被重新輸入到反饋部分的均衡器中，因此會發(fā)生均衡器的輸出更加劣化的錯誤傳播(Error Propagation)現(xiàn)象。另外，像時變頻道一樣主要路徑的位置發(fā)生變化時，就會出現(xiàn)幀同步被破壞的問題點。
為了克服這種問題點，開發(fā)出了利用到頻道鎖定器的頻域LMS適應均衡器。
圖1是現(xiàn)有技術中頻域LMS適應均衡器的構成圖。
正如圖1所示，其中包括以下幾個部件系數(shù)初始化裝置100，利用解調器輸入的數(shù)據(jù)，設定頻域LMS均衡器的初始系數(shù)；存儲器106，保存上述系數(shù)初始化裝置100中設定的系數(shù)；雜音清除器108，利用解調器輸入的數(shù)據(jù)清除雜音；錯誤檢測器110，通過上述雜音清除器108的輸入值和輸出值，計算錯誤；系數(shù)更新器120，利用上述錯誤檢測器110計算的錯誤以及解調器輸入的數(shù)據(jù)，更新事先保存在上述存儲器106中的系數(shù)。
另外，上述雜音清除器108中，已清除雜音的數(shù)據(jù)最終通過相位定位器109進行輸出。
這時，上述系數(shù)初始化裝置100則由以下幾個部件組成鎖定頻道推進響應的頻道鎖定器101；將解調器輸入的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)的FFTc102以及FFTD103；將上述轉換成頻域的數(shù)據(jù)再轉換成反頻道頻率響應的ROM平臺104。
在存儲器106中，將初始系數(shù)設定時輸入的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)的過程中利用到上述FFTc102；而在存儲器106中，將通過系數(shù)更新器120更新事先保存系數(shù)時輸入的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)的過程中，利用FFTD103。
另外，上述錯誤檢測器110由判別器111以及加法器112組成；上述系數(shù)更新器120則由更新數(shù)據(jù)和用數(shù)學式1表示W(wǎng)n+1的硬件組成。
Wn+1＝Wn+μxe這時，上述x是輸入到解調器中被轉換成頻域的數(shù)據(jù)，上述e是在錯誤檢測器110中計算出來的錯誤，μ是系數(shù)更新用階段規(guī)格(實數(shù))。
下面對上述應用現(xiàn)有技術的頻域LMS適應均衡器的工作原理進行說明。
首先，從解調器接收數(shù)據(jù)后，頻道鎖定器101利用最小化平方誤差的方法鎖定頻道的推進響應。然后，用FFTc102將上述被鎖定頻道推進響應轉換成頻域，接著利用ROM平臺104再轉換成反頻道頻率響應。該反頻道頻率響應被設定為頻域LMS均衡器的初始系數(shù)，然后根據(jù)LMS運算法則更新均衡器的系數(shù)。
另外，通過FFTD103在頻域已被均衡處理的數(shù)據(jù)，利用通過LMS運算法則更新過的系數(shù)，再次被均衡化；然后通過IFFT107轉換成時域。接著，通過雜音清除器108和相位鎖定器109進行輸出。
正如前面所述，上述頻域LMS均衡器比現(xiàn)有的判決反饋LMS均衡器，在靜態(tài)以及動態(tài)頻道中補償頻道歪曲的性能方面更加突出。
上述應用現(xiàn)有技術的頻域LMS適應均衡器在頻域進行恢復歪曲信號的演算，因此必須具備FFT以及IFFT演算裝置，由于上述增加的組件，使其比時域非線性判決反饋LMS均衡器，整個系統(tǒng)的復雜度更高。

發(fā)明內容
鑒于此，在頻域LMS均衡器中，使用FFT共有構造能夠減少均衡器復雜度的裝備以及方法，以此解決上述種種問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種頻域適應均衡裝置包括生成裝置，從接收到的數(shù)據(jù)鎖定頻道的推進響應，并將其與接收數(shù)據(jù)一同進行多路復用(multiplexing)處理，然后轉換成頻域信號；均衡裝置，利用上述生成裝置中轉換的頻域數(shù)據(jù)，初始化均衡器的系數(shù)，并且補償被傳送頻道歪曲的數(shù)據(jù)；輸出裝置，清除上述均衡裝置輸出數(shù)據(jù)中的雜音，并通過相位鎖定器進行輸出。
這時，所述生成裝置中還包括
頻道鎖定器，從解調器接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并發(fā)送有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生有效的頻道推進響應和同步多路器控制信號；多路器，通過上述頻道鎖定器發(fā)生的控制信號，在鎖定頻道推進響應的有效數(shù)據(jù)和解調器接收到的數(shù)據(jù)中選定一個進行輸出；FFT，將上述多路器輸出的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)；ROM平臺，將在FFT中轉換成頻域的數(shù)據(jù)，再轉換成反頻道頻率響應。
另外，所述均衡器還包括以下部件存儲器，利用上述生成裝置中轉換的頻域數(shù)據(jù)，設定均衡器系數(shù)，并進行保存；錯誤檢測裝置，利用上述輸出裝置的雜音清除器計算的錯誤以及上述均衡裝置輸出的已補償數(shù)據(jù)，計算錯誤；系數(shù)更新器，利用上述錯誤檢測器計算的錯誤以及生成裝置中鎖定頻道推進響應后輸出的數(shù)據(jù)，更新事先保存在上述存儲器中的系數(shù)；IFFT，將上述系數(shù)更新器輸出的頻域數(shù)據(jù)轉換成時域數(shù)據(jù)。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的頻域適應均衡方法包括如下步驟(a)從解調器接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并發(fā)送有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生有效的頻道推進響應和同步多路器(multiplexer)控制信號；(b)判斷從解調器接收到的信號是系數(shù)初始化信號還是系數(shù)更新信號；(c)根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)初始化信號時，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第一多路器輸出頻道鎖定器中鎖定到的頻道推進響應數(shù)據(jù)；
(d)根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)更新信號時，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第一多路器原樣輸出解調器輸出的數(shù)據(jù)；(e)將所述第一多路器輸出的數(shù)據(jù)轉換成頻域；(f)上述已轉換為頻域的數(shù)據(jù)仍然是更新信號時，通過延遲裝置，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第二多路器與均衡裝置內系數(shù)更新器連接，以此更新存儲器內的系數(shù)；(g)上述已轉換為頻域的數(shù)據(jù)仍然是系數(shù)初始化信號時，不通過延遲裝置，根據(jù)上述多路器控制信號，直接控制第2多路器與轉換成反頻道頻率響應的ROM平臺連接，以此初始化均衡器系數(shù)。
這時，上述判斷階段中，頻道鎖定器輸出有效頻道推進響應的區(qū)間，就判斷為系數(shù)初始化信號；其他區(qū)間則判斷為系數(shù)更新信號。
如前所述，通過本項發(fā)明中頻域適應均衡裝置以及方法的應用，將解調器輸入的數(shù)據(jù)轉換成頻域時以及將頻道推進響應轉換成頻域時，只使用一個FFT，從而減少了整個系統(tǒng)的硬件規(guī)模。


圖1是現(xiàn)有技術中頻域LMS適應均衡器的構成圖；圖2是本項發(fā)明中頻域LMS適應均衡器的構成圖；圖3是本項發(fā)明中FFT輸入以及多路器控制信號之間關系的定時圖。
符號說明200生成裝置 210頻道所定器220，240，320多路器 230FFT250ROM平臺300均衡裝置310存儲器 330IFFT
340錯誤檢測器 341判別器342加法器 350系數(shù)更新器400輸出裝置410雜音清除器420相位鎖定器具體實施方式
通過帶有附圖的實例，對本項發(fā)明的其他目的、特性以及優(yōu)點進行說明。
如果參照附圖，對本項發(fā)明中的頻域適應均衡裝置以及方法實例進行說明如下。
圖2是本項發(fā)明中頻域LMS適應均衡器的構成圖。
如圖2所示，其構成如下生成裝置200，從接收到的數(shù)據(jù)鎖定頻道的推進響應，并將其與接收數(shù)據(jù)一同進行多路復用(multiplexing)處理，然后轉換成頻域信號；均衡裝置300，利用上述生成裝置200中轉換的頻域數(shù)據(jù)，初始化均衡器的系數(shù)，并且利用LMS運算法則補償被傳送頻道歪曲的數(shù)據(jù)；輸出裝置400，利用雜音清除器410清除上述均衡裝置300輸出數(shù)據(jù)中的雜音，并通過相位鎖定器420進行輸出。
這時，上述生成裝置200中還包括以下幾個部件頻道鎖定器210，從解調器接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并發(fā)送有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生有效的頻道推進響應和同步多路器控制信號；多路器220，通過上述頻道鎖定器210發(fā)生的控制信號，在鎖定頻道推進響應的有效數(shù)據(jù)和解調器接收到的數(shù)據(jù)中選定一個進行輸出；FFT230，將上述多路器220輸出的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)；ROM平臺250，將在FFT230中轉換成頻域的數(shù)據(jù)，再轉換成反頻道頻率響應。
另外上述均衡器300還包括以下幾個部件存儲器310，利用上述生成裝置200中轉換的頻域數(shù)據(jù)，設定均衡器系數(shù)，并進行保存；錯誤檢測裝置340，利用上述輸出裝置400的雜音清除器410計算的錯誤以及上述均衡裝置300輸出的已補償數(shù)據(jù)，計算錯誤；系數(shù)更新器350，利用上述錯誤檢測器340計算的錯誤以及生成裝置200中鎖定頻道推進響應后輸出的數(shù)據(jù)，更新事先保存在上述存儲器310中的系數(shù)；IFFT330，將上述系數(shù)更新器350輸出的頻域數(shù)據(jù)轉換成時域數(shù)據(jù)。
這時，上述錯誤檢測器340由判別信號的判別器341以及計算錯誤檢測前后信號差異的加法器342組成；上述系數(shù)更新器350則由更新數(shù)據(jù)和用數(shù)學式1表示W(wǎng)n+1的硬件組成。
Wn+1＝Wn+μxe這時，上述x是輸入到解調器中被轉換成頻域的數(shù)據(jù)，上述e是在錯誤檢測器210中計算出來的錯誤，μ是系數(shù)更新用階段規(guī)格(實數(shù))。
下面對上述應用現(xiàn)有技術的頻域LMS適應均衡器的工作原理進行說明。
首先，頻道鎖定器210從解調器處接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并輸出有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生與有效頻道推進響應同步的多路器(multiplexer)控制信號。這時，上述多路器控制信號發(fā)生各自控制多數(shù)個多路器220、240、320的信號。
接著，判斷解調器輸出的信號是保存在均衡器300內存儲器310中的系數(shù)初始化用信號，還是系數(shù)更新用信號。就是說，頻道鎖定器201中，輸出有效頻道推進響應的區(qū)間時，就判斷為系數(shù)初始化信號；其他區(qū)間時，則判斷為系數(shù)更新信號。
根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)初始化信號時，根據(jù)上述頻道鎖定器210輸出的控制信號，控制多路器220輸出頻道鎖定器210中鎖定到的頻道推進響應數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)更新信號時，根據(jù)上述頻道鎖定器210輸出的控制信號，控制多路器220原樣輸出解調器輸出的數(shù)據(jù)。
接著，將上述多路器220輸出的數(shù)據(jù)在FFT230中轉換成頻域，并將上述已轉換數(shù)據(jù)傳送到均衡裝置300。
這時，上述FFT230中被轉換為頻域的數(shù)據(jù)，判斷為更新信號，是上述解調器直接輸出的數(shù)據(jù)時，通過延遲裝置，根據(jù)上述頻道鎖定器210輸出的控制信號，控制多路器240與均衡裝置300內系數(shù)更新器350連接。
這樣，上述系數(shù)更新器350如上述數(shù)學式1一樣，利用均衡裝置內錯誤檢測器340計算出來的錯誤(e)、通過上述多路器240傳送過來的數(shù)據(jù)(x)以及事先設定的階段規(guī)格(μ)，可以更新上述存儲器中的系數(shù)(Wn)。
而且，被上述FFT230轉換成頻域的數(shù)據(jù)為通過頻道鎖定器搜索到頻道推進響應的數(shù)據(jù)時，根據(jù)上述頻道搜索器210輸出的控制信號，通過多路器240連接到轉換成反頻道頻率響應的ROM平臺250中。另外，被上述ROM平臺250轉換成反頻道的數(shù)據(jù)輸入到均衡裝置300內的多路器320中，以此初始化頻域LMS均衡器的系數(shù)。
正如前面所講述的，將數(shù)據(jù)和頻道推進響應轉換成頻域時，即使只使用FFT也不會影響其性能。
因此，在頻域LMS均衡器中將解調器輸入的數(shù)據(jù)轉換成頻域時和將頻道推進響應轉換成頻域時，可以只使用一個FFT。
這時，上述多路器控制信號如圖3一樣，輸入到多路器230、240、320中的數(shù)據(jù)為一般數(shù)據(jù)時，就會維持低(LOW)值；如果是頻道推進響應鎖定值時，就會維持高(HIGH)值。
通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。因此，本項發(fā)明的技術性范圍并不能局限于明細書上的詳細說明內容；必須要根據(jù)專利申請的范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種頻域適應均衡裝置，包括生成裝置，從接收到的數(shù)據(jù)鎖定頻道的推進響應，并其與接收數(shù)據(jù)一同進行多路復用(multiplexing)處理，然后轉換成頻域信號；均衡裝置，利用上述生成裝置中轉換的頻域數(shù)據(jù)，初始化均衡器的系數(shù)，并且補償被傳送頻道歪曲的數(shù)據(jù)；輸出裝置，清除上述均衡裝置輸出數(shù)據(jù)中的雜音，并通過相位鎖定器進行輸出。
2.如權利要求1所述的頻域適應均衡裝置，其中所述生成裝置包括頻道鎖定器，從解調器接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并發(fā)送有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生有效的頻道推進響應和同步多路器控制信號；多路器，通過上述頻道鎖定器發(fā)生的控制信號，在鎖定頻道推進響應的有效數(shù)據(jù)和解調器接收到的數(shù)據(jù)中選定一個進行輸出；FFT，將上述多路器輸出的時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)；ROM平臺，將在FFT中轉換成頻域的數(shù)據(jù)，再轉換成反頻道頻率響應。
3.如權利要求1所述的頻域適應均衡裝置，其中所述均衡器還包括存儲器，利用上述生成裝置中轉換的頻域數(shù)據(jù)，設定均衡器系數(shù)，并進行保存；錯誤檢測裝置，利用上述輸出裝置的雜音清除器計算的錯誤以及上述均衡裝置輸出的已補償數(shù)據(jù)，計算錯誤；系數(shù)更新器，利用上述錯誤檢測器計算的錯誤以及生成裝置中鎖定頻道推進響應后輸出的數(shù)據(jù)，更新事先保存在上述存儲器中的系數(shù)；IFFT，將上述系數(shù)更新器輸出的頻域數(shù)據(jù)轉換成時域數(shù)據(jù)。
4.一種頻域適應均衡方法包括以下步驟(a)從解調器接收到的信號中鎖定頻道推進響應，并發(fā)送有效數(shù)據(jù)，同時發(fā)生有效的頻道推進響應和同步多路器(multiplexer)控制信號；(b)判斷從解調器接收到的信號是系數(shù)初始化信號還是系數(shù)更新信號；(c)根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)初始化信號時，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第一多路器輸出頻道鎖定器中鎖定到的頻道推進響應數(shù)據(jù)；(d)根據(jù)上述判斷結果，被判斷為系數(shù)更新信號時，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第一多路器原樣輸出解調器輸出的數(shù)據(jù)；(e)將上述第一多路器輸出的數(shù)據(jù)轉換成頻域；(f)上述已轉換為頻域的數(shù)據(jù)仍然是更新信號時，通過延遲裝置，根據(jù)上述多路器控制信號，控制第二多路器與均衡裝置內系數(shù)更新器連接，以此更新存儲器內的系數(shù)；(g)上述已轉換為頻域的數(shù)據(jù)仍然是系數(shù)初始化信號時，不通過延遲裝置，根據(jù)上述多路器控制信號，直接控制第2多路器與轉換成反頻道頻率響應的ROM平臺連接，以此初始化均衡器系數(shù)。
5.如權利要求4所述的頻域適應均衡方法，其特征在于，上述判斷過程中，頻道鎖定器輸出有效頻道推進響應的區(qū)間，就判斷為系數(shù)初始化信號；其他區(qū)間則判斷為系數(shù)更新信號。
6.如權利要求4所述的頻域適應均衡方法，其特征在于，上述第1、2多路器中輸入的數(shù)據(jù)為一般數(shù)據(jù)時，所述多路器控制信號將維持低(LOW)值；如果是頻道推進響應鎖定值時，就會維持高(HIGH)值。
全文摘要
本項發(fā)明所公開的是在頻域LMS均衡器中利用FFT共有構造減少均衡器復雜度的頻域適應均衡裝置及方法；其中頻域適應均衡裝置包括生成裝置，從接收到的數(shù)據(jù)鎖定頻道的推進響應，并將其與接收數(shù)據(jù)一同進行多路復用(multiplexing)處理，然后轉換成頻域信號；均衡裝置，利用上述生成裝置中轉換的頻域數(shù)據(jù)，初始化均衡器的系數(shù)，并且補償被傳送頻道歪曲的數(shù)據(jù)；輸出裝置，清除上述均衡裝置輸出數(shù)據(jù)中的雜音，并通過相位鎖定器進行輸出。通過本發(fā)明頻域適應均衡裝置及方法的應用，將解調器輸入的數(shù)據(jù)轉換成頻域時以及將頻道推進響應轉換成頻域時，只使用一個FFT，從而減少了整個系統(tǒng)的硬件規(guī)模。
文檔編號H04L25/03GK1731774SQ20041005350
公開日2006年2月8日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權日2004年8月5日
發(fā)明者姜景遠, 金昞吉 申請人:上海樂金廣電電子有限公司