專利名稱：一種具有虛擬中心的時域自適應均衡器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種時域自適應均衡器，特別是一種具有虛擬中心的時域自適應均衡器，通過設置的虛擬中心提高了時域均衡器對抗信道多普勒效應的能力，屬于對自適應均衡器作出的改進。
背景技術：
在諸如聲音、數據和視頻通訊等許多不同數字信息的實際應用中，均衡器是一種非常重要的元件。均衡器被用作全雙工通信中喇叭擴音器的回聲消除器(補償器)、數字電視或數字電纜傳輸中的視頻消重影器、無線調制解調器和無線電話的信號調節(jié)器等。
在信號傳輸過程中，由于信道中多徑信號的存在，會帶來碼間干擾(ISI)，而碼間干擾是產生誤差的一個重要原因，在大部分單載波數字應用中，一般都使用時域自適應均衡器來修正ISI錯誤。
通常在數字接收機中，時域自適應均衡器包含一個控制器，一個有限脈沖響應(FIR)濾波器，一個硬判決器，和一個反饋均衡器。FIR濾波器用來接收輸入信號，消除前向多徑，即比主傳輸信號提前到達的多徑信號。硬判決器會檢查它的每個輸入信息，并且決定將所接收到的信號中的哪一個傳送給輸出端。反饋均衡器將修改硬判決器的輸入，以消除后向多徑，即晚于主傳輸信號到達的多徑信號，并且能夠消除FIR濾波器產生的殘留信號。誤差信號是硬判決器的輸出和輸入信號之差，同時，硬判決器的輸出作為反饋均衡器的一個輸入?？刂破鞲鶕`差信號值生成FIR濾波器和判決反饋均衡器的濾波器系數。
有很多可行的方法適用于產生濾波器系數，包括最小均方(LMS)和遞歸最小二乘方(RLS)算法。濾波器的形式也有多種，可以是實數濾波器，即，抽頭系數和寄存器的數均為實數，濾波器的乘法運算也是實數運算；也可以是復數濾波器，即，抽頭系數和寄存器的數均為復數，濾波器的乘法運算是復數運算；亦可以是準復數濾波器，即，抽頭系數和寄存器的數雖然均為復數，但濾波器的乘法運算是實數運算。
傳統(tǒng)的時域自適應均衡器在FIR濾波器內的確定的位置有一個固定的抽頭，其初始值為‘1’(對應其他抽頭初始值為‘0’)，均衡器將該位置定義為均衡器的中心位置，對應到均衡器輸出的位置。均衡器將接收到的復合多徑信號中的主徑信號對應到該抽頭，然后自適應的生成其他抽頭系數，來實現主徑信號消除副徑信號的作用，從而對抗傳輸中的多徑效應。
其中，在傳統(tǒng)的線性均衡器中通常默認多徑信號中的最強徑為主徑信號，用以消除多徑信號中的副徑信號。但在信道有多普勒效應時，信道的情況會隨著時間發(fā)生變化，強徑會隨著時間變化變成弱徑，弱徑也會隨著時間變化成為強徑或消失，既主副徑信號由于強度的變化，其位置會發(fā)生交換。
參見圖6，由于傳統(tǒng)固定中心的均衡器要求將所謂主徑對應到中心抽頭上，因此如果先將徑1作為主徑，徑2作為副徑，然后再將其互換，即將均衡器中心從主徑A的位置切換到副徑B位置時，均衡輸出將重復恢復出A和B時刻之間數據(重復輸出X0，X1)；而反之將主徑B的位置切換到副徑A位置時，均衡輸出又將丟失A和B時刻之間數據(丟失了X1，X2)。因此，傳統(tǒng)均衡器無法跟蹤變化的主徑信號，也無法對抗時變的多徑效應。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術中存在的不足和缺陷，對傳統(tǒng)均衡器進行改進，提出了一種新的具有虛擬中心的時域自適應均衡器。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現的一種具有虛擬中心的時域自適應均衡器，包括在濾波器內確定位置的一個固定抽頭，所述固定抽頭定義為均衡器的中心位置，并對應到均衡器的輸出位置；其特征在于所述固定抽頭的位置，根據輸入濾波器的控制信號確定；所述固定抽頭的初始化系數值通過自適應算法生成，與濾波器內其它抽頭的初始化系數值的設置，在一定量化的范圍內一致。
所述固定抽頭的位置根據輸入濾波器的控制信號確定后，在按幀傳輸的數據流中，將預置序列作為數據幀頭，對所述均衡器進行訓練，使得均衡器輸出的位置和固定抽頭的位置對齊，并保持虛擬中心的位置在均衡器工作過程中不變，保證了信號傳輸的連續(xù)性。
所述固定抽頭的系數值與其它抽頭系數值通過同樣的自適應算法更新。
所述濾波器的所有抽頭系數初始化后，開始工作于預置序列的訓練，通過充分的訓練，得到對抗信道多徑效應的抽頭系數分布，然后再進入對數據流的自適應跟蹤。
所述濾波器，可以是一個單獨的前饋濾波器，也可以是一個判決反饋均衡器，還可以是具有重疊結構的時域線性均衡器。
所述濾波器的所有抽頭系數初始值都設定為0，也可以在一定的比特量化精度范圍內變化。例如在(10，1，t)的有限精度，均衡器的抽頭系數可以取自-1/64～1/64的范圍。
所述抽頭系數的自適應算法，可以是LMS算法，RLS算法或其它自適應更新算法，還可以是RCA等盲均衡算法。
所述預置序列可以是一個PN序列，也可以是幾個PN序列的組合。
本發(fā)明的效果在于與傳統(tǒng)的固定中心相比，該虛擬中心也位于FIR內，對應的抽頭位置作為均衡輸出位置，但并不一定對應到所謂的最強幅度的主徑信號，即在初始化時，其初始化系數在一定量化范圍內與其他抽頭一致。在均衡器中設定這樣一個虛擬的中心，保證均衡器不需要鎖定某個主徑上，無需主副徑切換，從而不受動態(tài)多徑響應帶來的影響。該均衡器可以利用傳輸數據流中的數據幀頭的預置序列進行訓練時，將均衡器的抽頭系數穩(wěn)定在動態(tài)的信道響應上。


圖1具有虛擬中心的時域自適應均衡器模塊結構框圖。
圖2具有虛擬中心的含重疊結構的時域自適應均衡器模塊結構框圖。
圖3具有虛擬中心的時域自適應均衡器工作流程圖。
圖4傳統(tǒng)的時域自適應均衡器工作原理示例圖。
圖5具有虛擬中心的時域自適應均衡器工作原理示例圖。
圖6主副徑切換時的均衡輸出數據丟失和數據重復情況。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明如圖1或圖2所示，針對傳輸數據流，本發(fā)明所提供的具有虛擬中心的時域自適應均衡器包括具有虛擬中心的前饋濾波器或具有虛擬中心的前饋重疊濾波器、反饋濾波器、信號疊加器、電平判決器、誤差信號生成器和抽頭系數更新器。
其中，各部件之間的相互連接關系為前饋濾波器或前饋重疊濾波器的輸出和信號疊加器的一個輸入相連接，反饋濾波器的輸出和信號疊加器另一個輸入相連接，信號疊加器的輸出與電平判決器的輸入相連接，電平判決器的輸出與反饋濾波器的輸入相連接，信號疊加器的輸出與電平判決器的輸出與誤差信號生成器相連接，誤差信號生成器的輸出與抽頭系數更新器的輸入相連接，抽頭系數更新器分別控制前饋重疊濾波器或前饋濾波器和反饋濾波器的抽頭系數更新。
具有虛擬中心的前饋濾波器或具有虛擬中心的前饋重疊濾波器與傳統(tǒng)的前饋濾波器或前饋重疊濾波器相比較，在前饋濾波器或前饋重疊濾波器中設置了一個虛擬的中心，該虛擬中心的位置是固定的，但該虛擬中心的抽頭系數值并不固定；所有均衡器的抽頭系數，包括該虛擬中心抽頭系數在內，都是通過自適應算法生成的；均衡器輸出的位置對齊于該虛擬中心的位置。
具有虛擬中心的時域線性均衡器的工作流程如圖3所示，均衡器根據時鐘節(jié)拍對接收到數據信號進行移位；當接收到的控制時鐘信號指示均衡器開始啟動時，均衡器根據時鐘節(jié)拍開始乘加和運算、產生誤差信號、更新均衡器的所有的抽頭系數；和傳統(tǒng)的時域線性均衡器對比，虛擬中心的位置由輸入的控制信號來設定的，所有的抽頭系數從初始值0開始，均通過同樣的自適應算法更新。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器，在按幀傳輸的數據流中，用預置序列作為數據幀頭，均衡器用該預置序列進行訓練；該均衡器具有1個虛擬中心，該虛擬中心對應FIR內的某個抽頭，其初始化系數值與其他FIR內的抽頭初始化值的設置在一定量化范圍內一致。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器在收到控制信號后，虛擬中心位置確定，均衡器根據時鐘的節(jié)拍開始連續(xù)不斷的乘加運算，從而使得輸出的位置和虛擬中心的位置始終對齊，并保持虛擬中心的位置在均衡器工作過程中不變，這將保證了信號傳輸的連續(xù)性。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器的FIR的抽頭系數初始值一般都設定為0，也可以在一定的比特量化精度范圍內變化。例如在(10，1，t)的有限精度，均衡器的抽頭系數可以取自-1/64～1/64的范圍內。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器的抽頭系數初始值一般設定為0，也可以根據信道估計進行系數的預設置。例如在對信道參數預先有估計值的情況下，可以通過一些預設置算法，預設均衡器的抽頭系數，一般該系數非0，從而提高均衡器收斂的速度和準確性。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器，在均衡器開始工作后，該虛擬中心的抽頭系數值與其他抽頭系數值一樣通過同樣的系數更新算法產生。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器的前饋濾波器或前饋重疊濾波器可以是實數均衡器，也可以是復數均衡器；均衡器的結構上可以是傳統(tǒng)的FIR結構或判決反饋結構，也可以是重疊結構的時域線性均衡器。
所述的具有虛擬中心的時域線性均衡器的所有抽頭系數隨信道響應的變化而自適應的變化，自適應的算法可以是LMS算法，RLS算法，也可以是其他的自適應算法，及盲均衡算法。虛擬中心的抽頭系數值同樣隨信道響應而變化。
結合本發(fā)明的內容提供以下實施例，應用在數字電視地面廣播系統(tǒng)中?？紤]到信道環(huán)境很惡劣，在移動傳輸時主徑信號被建筑物完全阻斷了，接收到的信號中是各種反射的多徑信號的疊加，同時信道響應會隨著時間的變化而發(fā)生變化。傳統(tǒng)的時域線性均衡器要求均衡器能通過識別強徑信號消除弱的副徑信號來實現對抗傳輸中的多徑效應，這就要求均衡器的中心對齊于復合多徑信號中的強徑信號。
在多徑信號快速發(fā)生變化時，傳統(tǒng)的均衡器無法正常有效的工作。因此采用具有虛擬中心的時域線性均衡器來有效對抗時變的多徑效應，如圖4所示，當傳輸的多徑信號為兩個0dB的多徑信號的疊加時，傳統(tǒng)的時域線性均衡器在固定的中心位置R0有一個固定的抽頭系數1，通過在R4的位置生成一個抽頭系數-1來實現主徑信號對副徑信號的消除。而當在發(fā)生主副徑切換，即主徑與副徑位置發(fā)生交換時，均衡器將發(fā)生數據丟失或重復。
而具有虛擬中心的時域線性均衡器通過設定虛擬中心的位置，如圖5中虛線的位置，自適應的生成兩個抽頭系數，在R2和R-2的位置分別產生抽頭系數0.5，無需識別主副徑的位置，從而不需要進行主副徑切換，真正實現了信號匹配濾波器的功能。
權利要求
1.一種具有虛擬中心的時域自適應均衡器，包括在濾波器內確定位置的一個固定抽頭，所述固定抽頭定義為均衡器的中心位置，并對應到均衡器的輸出位置；其特征在于所述固定抽頭的位置，根據輸入濾波器的控制信號確定；所述固定抽頭的初始化系數值通過自適應算法生成，與濾波器內其它抽頭的初始化系數值的設置，在一定量化的范圍內一致。
2.根據權利要求1所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述固定抽頭的位置根據輸入濾波器的控制信號確定后，在按幀傳輸的數據流中，將預置序列作為數據幀頭，對所述均衡器進行訓練，使得均衡器輸出的位置和固定抽頭的位置對齊，并保持虛擬中心的位置在均衡器工作過程中不變，保證了信號傳輸的連續(xù)性。
3.根據權利要求2所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述固定抽頭的系數值與其它抽頭系數值通過同樣的自適應算法更新。
4.根據權利要求2所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述濾波器的所有抽頭系數初始化后，開始工作于預置序列的訓練，通過充分的訓練，得到對抗信道多徑效應的抽頭系數分布，然后再進入對數據流的自適應跟蹤。
5.根據權利要求1所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述濾波器，可以是一個單獨的前饋濾波器，也可以是一個判決反饋均衡器，還可以是具有重疊結構的時域線性均衡器。
6.根據權利要求1所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述濾波器的所有抽頭系數初始值都設定為0。
7.根據權利要求6所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述濾波器的所有抽頭系數初始值可以在一定的比特量化精度范圍內變化，在(10，1，t)的有限精度內，可以取自-1/64～1/64的范圍。
8.根據權利要求1所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述抽頭系數的自適應算法，可以是LMS算法，RLS算法或其它自適應更新算法，還可以是RCA等盲均衡算法。
9.根據權利要求1所述的具有虛擬中心的時域自適應均衡器，其特征在于所述預置序列可以是一個PN序列，也可以是幾個PN序列的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時域自適應均衡器，特別是一種具有虛擬中心的時域自適應均衡器，通過設置的虛擬中心提高了時域均衡器對抗信道多普勒效應的能力，屬于對自適應均衡器作出的改進。與傳統(tǒng)的固定中心相比，該虛擬中心也位于FIR內，對應某個抽頭位置并作為均衡輸出位置，但并不對應到所謂最強幅度的主徑信號，即在初始化時，其初始化系數在一定量化范圍內與其他抽頭一致。在均衡器中設定這樣一個虛擬的中心，保證均衡器不需要鎖定某個主徑上，無需主副徑切換，從而不受動態(tài)多徑響應帶來的影響。該均衡器可以利用傳輸數據流中的數據幀頭的預置序列進行訓練時，將均衡器的抽頭系數穩(wěn)定在動態(tài)的信道響應上。
文檔編號H04L27/01GK1845540SQ200510065448
公開日2006年10月11日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權日2005年4月8日
發(fā)明者歸琳, 管云峰, 孫軍, 張文軍, 梁偉強 申請人:上海奇普科技有限公司