專利名稱：數字回波消除設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數字回波消除設備，尤其涉及借助于小量計算和小量存儲使收斂性得到改進的數字回波消除設備。
在諸如非對稱數字用戶線(ADSL)那樣的高速通信應用領域中，回波是通信的障礙。因此，已經開展了對去除回波的裝置和技術的研究。
發(fā)明名稱為“自適應數字回波清除電路(Adaptive Digital EchoCancellation Circuit)”1991年5月19日注冊的和頒發(fā)給Agrawal等人的美國專利US-4,268,727公開了傳統(tǒng)的回波消除設備。

圖1是顯示上述專利公開的數字回波消除設備結構的方框圖。參照圖1，傳統(tǒng)數字回波消除設備包括有限沖激響應(FIR)濾波器和相關器32，相關器32利用接收信號102和發(fā)送信號104之間的相關性補償自適應濾波器的系數。
然而，在傳統(tǒng)數字回波消除設備中，由于傳統(tǒng)數字回波消除設備由自適應FIR濾波器構成，因此需要許多抽頭，并且由于最小均方(LMS)算法用于補償濾波器系數，因此需要較大時間來獲取最佳分辨率。尤其是，當輸入象伴音信號那樣，其中彼此之間存在高度相關性的信號時，收斂性受到損壞，花費在消除回波的時間也隨之增加。
發(fā)明名稱為“含有FIR和IIR(無限沖激響應)濾波器消除長尾回波的回波消除器”(“Echo Canceler Having FIR and IIR Filter for Cancelling Long TailEchos”)、1992年1月28注冊的和頒發(fā)給Koike的美國專利US-5,084,865公開了另一種解決上述問題的傳統(tǒng)技術。圖2是顯示上述專利公開的數字回波消除設備結構的方框圖。參照圖2，另一種傳統(tǒng)數字回波消除設備包括FIR濾波器6和尾消除器7，它們都與混合器1相連接。尾消除器7包括無限沖激響應(IIR)濾波器24。在延遲信號通過FIR濾波器6的帶抽頭延遲線之后，它們由IIR濾波器24的乘法器14重復地彼此相乘，并且相關器22補償濾波器系數。
在上面的數字回波消除設備中，計算量是利用兩級FIR和IIR濾波器來降低的，但是，后級IIR濾波器輸出的穩(wěn)定性受到破壞。
為了解決上面問題，本發(fā)明的目的是提供一種能量降低計算量和存儲量并提高濾波器輸出穩(wěn)定性的回波消除設備。
因此，為了達到上面目的，根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了用于高速雙向通信系統(tǒng)的數字回波消除設備，包括以若干個有限沖激響應(FIR)濾波器的形式估計輸入的接收信號的自適應成束器(beamformer)，用于通過自適應地估計輸入的接收信號，估計回波路徑沖激響應中迅速變化的前部；和正交化無限沖激響應(IIR)濾波器，用于接收自適應成束器輸出的估計信號，并根據IIR估計回波路徑沖激響應的后部。
數字回波消除設備最好還包括，第一加法器，用于從接收信號中減去自適應成束器輸出的信號并輸出第一誤差信號；和第二加法器，用于接收第一誤差信號，從第一誤差信號中減去正交化IIR濾波器輸出的信號，并輸出第二誤差信號。
根據本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了用于高速雙向通信系統(tǒng)的數字回波消除設備，包括以若干個有限沖激響應(FIR)濾波器的形式估計輸入接收信號的自適應成束器，用于通過自適應地估計輸入接收信號，估計回波路徑沖激響應中迅速變化的前部；正交化無限沖激響應(IIR)濾波器，用于接收自適應成束器輸出的估計信號，并根據IIR估計回波路徑沖激響應的后部；第一加法器，用于從接收信號中減去自適應成束器輸出的信號并輸出第一誤差信號；和第二加法器，用于輸出第二誤差信號，此信號是通過從第一加法器輸出的信號減去IIR濾波器輸出的信號消除了回波之后所得的信號。
通過結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將更加清楚，附圖中，圖1是顯示傳統(tǒng)數字回波消除設備結構的方框圖；圖2是顯示另一個傳統(tǒng)數字回波消除設備結構的方框圖；圖3是示意性地顯示根據本發(fā)明實施例的數字回波消除設備結構的方框圖；和圖4詳細顯示圖3所示的數字回波消除設備的結構。
圖3是示意性地顯示根據本發(fā)明實施例的數字回波消除設備結構的方框圖。參照圖3，根據本發(fā)明的數字回波消除設備包括混合器30、自適應成束器32和正交化無限沖激響應濾波器(IIR)34。此外，數字回波消除設備還包括第一加法器322和第二加法器342。
現(xiàn)在描述數字回波消除設備的工作原理。自適應成束器32自適應地估計接收的發(fā)送信號d(n)。正交化IIR濾波器34接收自適應成束器32輸出的估計信號，根據估計信號生成正交化信號，并估計回波路徑的沖激響應。
在此設備中，由于自適應成束器32輸出的良好估計的信號被正交化IIR濾波器34用作輸入信號，因此，有可能迅速地獲得最佳分辨率和提高正交化IIR濾波器34輸出的穩(wěn)定性。并且，由于正交化IIR濾波器34使用了IIR濾波器的特性，因此，有可能通過少數幾個抽頭就可以估計分辨率。
加法器322從接收的發(fā)送信號d(n)中減去橋式(lattice-type)濾波器的輸出信號y(n)，并輸出第一誤差信號e1(n)。將第一誤差信號e1(n)輸入到加法器342，從第一誤差信號e1(n)中減去正交化IIR濾波器的輸出信號z(n)。最后，輸出第二誤差信號e2(n)。第二誤差信號e2(n)是回波消除的信號。
圖4詳細顯示了圖3所示的數字回波消除設備的結構。參照圖4，根據本發(fā)明的回波消除設備的自適應成束器32包括M個級和加法器420，此處M是預定正整數。第一級包括延遲器424和系數b0422。與第一級具有相同形狀的M個級的每一級彼此串聯(lián)。此外，正交化IIR濾波器34包括級46A，級46A由延遲器460和加法器462構成，用于將通過加法器462的信號與系數r相乘所得的信號與通過將延遲器460輸出的信號與系數r相乘所得的信號相加。并且，IIR濾波器34包括級46B，級46B由延遲器468和加法器472構成，用于將通過將級46A輸出的信號與系數(-1)相乘所得的信號、通過延遲器468的信號和通過將延遲器474輸出的信號與系數r相乘所得的信號彼此相加。與級46B具有相同形狀的N個級彼此串聯(lián)。
現(xiàn)在描述上述數字回波消除設備的工作原理。接收信號x(n)在通過M個延遲器的同時，與系數b0、…、bM-1相乘。在通過M個延遲器的同時與系數b0、…、bM-1相乘的信號輸入到加法器420。自適應成束器32的M個級自適地估計接收信號d(n)。加法器440從要消除回波的接收信號中減去估計信號。
根據本發(fā)明的回波消除設備的自適應成束器32根據電信公司業(yè)務區(qū)(CSA)回路估計回波路徑沖激響應的前部。相對于CSA回路的沖激響應的前部對應于沖激響應特性曲線中迅速變化的那一部分。將利用通過自適應成束器32估計的信號輸入到正交化IIR濾波器34。
在本實施例中，從N個級中的每一個輸出的信號分別與系數a0、…、aN-1相乘，此處N是預定正整數，相乘結果輸入到加法器482，從此相乘結果中減去信號e1(n)。最后，輸出回波消除的信號e2(n)。
正交化IIR濾波器34根據CSA回路估計沖激響應的后部，亦即，回波路徑沖激響應的尾部。相對于CSA回路的沖激響應的后部對應于按指數函數形式緩慢衰減的尾部。由于利用通過自適應成束器32估計的信號用作輸入，并且IIR濾波器34利用了正交化信號，因此，IIR濾波器34輸出的穩(wěn)定性是高的。
根據本發(fā)明的回波消除設備，由于自適應成束器32輸出的良好估計的信號被正交化IIR濾波器34用作輸入信號，因此，有可能迅速獲取最佳分辨率，從而提高收斂速度。此外，由于收斂速度提高了，回波消除設備的性能也隨之提高。因此，利用正交化IIR濾波器提高了濾波器輸出的穩(wěn)定性。
并且，根據本發(fā)明的回波消除設備，由于只采用數十個抽頭估計回波路徑的沖激響應，因此大大地降低了計算量和存儲量。
根據本發(fā)明的回波消除設備可以應用于諸如極高比特率用戶線(VDSL)和千兆字節(jié)以太網(Ethernet)以及非對稱數字用戶線(ADSL)那樣的高速雙向通信中，并能有效地消除回波。因此，有可能顯著地提高通信服務的性能。
如上所述，根據本發(fā)明的數字回波消除設備，由于只采用數十個抽頭估計回波路徑的沖激響應，因此，可以顯著地降低計算量和存儲量。
權利要求
1．一種用于高速雙向通信系統(tǒng)的數字回波消除設備，包括以若干個有限沖激響應(FIR)濾波器的形式估計輸入的接收信號的自適應成束器，用于通過自適應地估計輸入的接收信號，估計回波路徑沖激響應中迅速變化的前部；和正交化無限沖激響應(IIR)濾波器，用于接收所述自適應成束器輸出的估計信號，并根據IIR估計回波路徑沖激響應的后部。
2．如權利要求1所述的數字回波消除設備，還包括第一加法器，用于從接收信號中減去所述自適應成束器輸出的信號并輸出第一誤差信號；和第二加法器，用于接收所述第一誤差信號，從所述第一誤差信號中減去所述正交化IIR濾波器輸出的信號，并輸出第二誤差信號。
3．一種用于高速雙向通信系統(tǒng)的數字回波消除設備，包括以若干個有限沖激響應(FIR)濾波器的形式估計輸入的接收信號的自適應成束器，用于通過自適應地估計輸入的接收信號，估計回波路徑沖激響應中迅速變化的前部；正交化無限沖激響應(IIR)濾波器，用于接收所述自適應成束器輸出的估計信號，并根據IIR估計回波路徑沖激響應的后部；第一加法器，用于從接收信號中減去所述自適應成束器輸出的信號并輸出第一誤差信號；和第二加法器，用于輸出第二誤差信號，所述第二誤差信號是通過從第一加法器輸出的信號減去所述IIR濾波器輸出的信號消除了回波之后的信號。
4．如權利要求3所述的數字回波消除設備，其中，所述正交化IIR濾波器包括含有延遲器和加法器的級，用于將通過將加法器輸出的信號與系數r相乘所得的信號與通過將延遲器輸出的信號與系數r相乘所得的信號相加；和每一級都含有延遲器和加法器的、彼此串聯(lián)的若干級，用于將通過將前一級輸出的信號與系數(-r)相乘所得的信號、通過延遲器的信號、和通過將另一個延遲器輸出的信號與系數r相乘所得的信號彼此相加。
全文摘要
一種用于高速雙向通信系統(tǒng)的數字回波消除設備,包括:以若干個有限沖激響應(FIR)濾波器的形式估計輸入的接收信號的自適應成束器,用于通過自適應地估計輸入的接收信號,估計回波路徑沖激響應中迅速變化的前部;和正交化無限沖激響應(IIR)濾波器,用于接收該成束器輸出的估計信號,并根據IIR估計回波路徑沖激響應的后部。該設備的計算量和所需存儲量得到顯著降低、收斂速度加快,濾波器的輸出穩(wěn)定性得到了提高。
文檔編號H04B3/23GK1286535SQ0012630
公開日2001年3月7日 申請日期2000年8月25日 優(yōu)先權日1999年8月27日
發(fā)明者權五祥 申請人:三星電子株式會社