專利名稱：對兼容于調(diào)幅的數(shù)字廣播信號(hào)進(jìn)行均衡的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電廣播，更具體地說，涉及在一個(gè)兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)中，用于均衡在一部接收機(jī)中的已解調(diào)信號(hào)的方法與裝置。
背景技術(shù)：
人們對于通過廣播數(shù)字編碼的音頻信號(hào)來提供改進(jìn)了的音頻保真度的可能性產(chǎn)生了日益增長的興趣。已經(jīng)提出了幾種方案。在美國專利第5,588,022號(hào)中，公開了這樣一種方案，它講授了在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅廣播信道中，一種用于同時(shí)廣播模擬與數(shù)字信號(hào)的方法。在廣播中，一組調(diào)幅射頻信號(hào)具有第1頻譜。調(diào)幅射頻信號(hào)具有被模擬節(jié)目信號(hào)調(diào)制的第1載頻。同時(shí)，在包含第1頻譜的帶寬范圍內(nèi)廣播多組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)。每一組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)被一組數(shù)字節(jié)目信號(hào)的一部分所調(diào)制。第1組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)處于第1頻譜的范圍內(nèi)，并且以正交于第1載頻信號(hào)的方式被調(diào)制。第2和第3組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)處于第1頻譜之外，并且以同相于和正交于第1載頻信號(hào)這兩種方式被調(diào)制。
在美國專利第5,588,022號(hào)中所描述的兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)已經(jīng)被形成，以提供充分的用于數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)避免在模擬調(diào)幅信道中產(chǎn)生串話。借助于正交頻分多路復(fù)用(OFDM)，使用多載頻來承載通信信息。
用于消費(fèi)者調(diào)幅收音機(jī)的單聲道檢波器僅對已接收信號(hào)的包絡(luò)作出響應(yīng)，而不對其相位作出響應(yīng)。由于使用多個(gè)數(shù)字調(diào)制的載頻，就需要有一種裝置，用以降低由于這種混合信號(hào)而產(chǎn)生的包絡(luò)畸變。已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利申請系列號(hào)第08/671,252號(hào)，公開了在兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)中用于降低包絡(luò)畸變的方法。某些高于模擬調(diào)幅載頻的頻率的數(shù)字載頻具有一個(gè)相關(guān)的數(shù)字載頻，它等的頻率偏移處。被放置在上數(shù)字載頻及其相對物(譯者注指下數(shù)字載頻)的數(shù)據(jù)和調(diào)制是這樣的，使得由于這種添加所產(chǎn)生的信號(hào)不具有跟模擬調(diào)幅載頻同相的分量。以這種方式被安排的數(shù)字載頻對被說成是互補(bǔ)的。這種配置對兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播信號(hào)的模擬調(diào)幅接收提供了戲劇性的保真度改進(jìn)。
在接收機(jī)一側(cè)，借助于快速傅里葉變換(FFT)對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在美國專利第5,633,896號(hào)中描述了一種可能的方法以及相關(guān)的裝置。該專利公開了一項(xiàng)解調(diào)技術(shù)，它能在使用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)調(diào)制格式的、兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播(AM DAB)系統(tǒng)中，通過在一組已接收的OFDM數(shù)字信號(hào)中，對分離的各自的同相和正交分量進(jìn)行雙快速傅里葉變換處理，使得介于模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的串話最小化。正交信道的輸出被用來恢復(fù)互補(bǔ)數(shù)據(jù)，并且所得到的已處理的各分量信號(hào)被疊加，以恢復(fù)非互補(bǔ)的數(shù)據(jù)。
在出現(xiàn)動(dòng)態(tài)信道響應(yīng)變化的情況下，已接收的多載頻信號(hào)需要進(jìn)行均衡。如果沒有這樣的均衡，所檢出的將是一種十分畸變了的信號(hào)，并且數(shù)字廣播信號(hào)的信息將是不可恢復(fù)的。均衡器將改進(jìn)數(shù)字音頻廣播信號(hào)信息的可恢復(fù)性。在美國專利第5,559,830號(hào)(WO 96/23374)中，公開了一種這樣的均衡器。該專利所公開的均衡器包括用于接收兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播波形并將該波形作為一個(gè)波形矢量來存儲(chǔ)的裝置。隨后均衡器通過將波形矢量乘以一個(gè)均衡矢量來處理該波形。均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)，每一個(gè)系數(shù)初始地被設(shè)置為一個(gè)規(guī)定的數(shù)值。均衡器將已處理的波形矢量的每一個(gè)位置跟一個(gè)已存儲(chǔ)的波形矢量進(jìn)行比較。最好是，均衡器包括使用波形矢量、已處理的波形矢量和已存儲(chǔ)的波形矢量來更新均衡器各系數(shù)的裝置，以便提供對噪聲的抗干擾性。
在第5,633,896號(hào)和第5,559,830號(hào)(WO 96/23374)這兩份專利的均衡器中，頻域信息作為一個(gè)頻域矢量被送往均衡器。每一個(gè)頻域信息塊都被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器數(shù)組之中。存儲(chǔ)器數(shù)組矢量被乘以多個(gè)均衡器系數(shù)。所得到的乘積就是已均衡的信號(hào)。在均衡器中，事先知道一組精確的數(shù)值，已均衡信號(hào)的每一個(gè)矢量都可以跟它進(jìn)行比較。最接近在矢量位置中所描述的數(shù)值的理想數(shù)值被選擇為實(shí)際的信號(hào)數(shù)值。各種判決的矢量被存儲(chǔ)在一個(gè)判決數(shù)組之中。使用已接收信號(hào)、已均衡信號(hào)以及判決數(shù)組，均衡器系數(shù)估計(jì)器對系數(shù)的各估計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。系數(shù)的更新速率決定均衡器的抗噪聲能力和收斂速率?？梢杂貌煌乃俾蕘砀骂l帶中不同部分的系數(shù)，這依賴于關(guān)于畸變機(jī)制的知識(shí)。
在互補(bǔ)的各載頻的頻率范圍內(nèi)具有對稱于調(diào)幅載頻的幅度響應(yīng)以及不對稱于調(diào)幅載頻的相位響應(yīng)的信道中，雙FFT技術(shù)能改進(jìn)系統(tǒng)性能，對于具有非對稱幅度響應(yīng)或非反對稱相位響應(yīng)的各信道來說，將互補(bǔ)載頻的FFT輸出加以組合的處理方法將破壞非對稱幅度響應(yīng)以及非反對稱相位響應(yīng)信息，并且驅(qū)動(dòng)均衡器的信號(hào)是不正確的。需要有這樣一種解調(diào)方法，它能在這樣的環(huán)境中保留非對稱幅度和非反對稱相位信息。本發(fā)明尋求提供一種改進(jìn)的均衡方法以及含有此種方法的接收機(jī)。
本發(fā)明的概要本發(fā)明提供一種方法，用以估計(jì)針對互補(bǔ)的各載頻的均衡器各系數(shù)，同時(shí)仍然保留對來自互補(bǔ)載頻的FFT輸出進(jìn)行組合的好處。本方法使用來自非互補(bǔ)載頻的信息，經(jīng)過內(nèi)插，來估計(jì)針對互補(bǔ)的各載頻的均衡器各系數(shù)。
本發(fā)明的均衡方法被用來處理兼容于調(diào)幅的數(shù)字廣播信號(hào)，該信號(hào)包括具有第1頻譜的調(diào)幅射頻信號(hào)，調(diào)幅射頻信號(hào)具有被模擬節(jié)目信號(hào)調(diào)制的第1載頻，位于包含第1頻譜的帶寬以內(nèi)的多組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)，第1組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)包括互補(bǔ)的各信號(hào)，并且處于第1頻譜的范圍內(nèi)，第2和第3組數(shù)字調(diào)制的載頻信號(hào)包括非互補(bǔ)的各信號(hào)，并且處于第1頻譜之外，所述方法包括下列各步驟產(chǎn)生第1信號(hào)，它代表了兼容于調(diào)幅的數(shù)字廣播信號(hào)的同相分量；產(chǎn)生第2信號(hào)，它代表了兼容于調(diào)幅的數(shù)字廣播信號(hào)的正交分量；使用第1和第2信號(hào)作為實(shí)部和虛部輸入，進(jìn)行第1和第2信號(hào)的快速傅里葉變換，以產(chǎn)生代表頻域數(shù)據(jù)的多組已變換的信號(hào)；通過將所述多組已變換的信號(hào)乘以一個(gè)均衡矢量，來處理所述多組已變換的信號(hào)，所述均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)；通過對非互補(bǔ)的各信號(hào)的矢量進(jìn)行各系數(shù)的內(nèi)插，來更新用于互補(bǔ)的各信號(hào)的均衡器各系數(shù)。
本發(fā)明還包括利用上述方法的射頻接收機(jī)的操作，執(zhí)行上述方法的裝置，以及含有該裝置的各射頻接收機(jī)。
諸附圖的簡要說明通過參照諸附圖，將使專業(yè)人士更清楚地了解本發(fā)明，在諸附圖中

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種圖解表示，該項(xiàng)技術(shù)包括模擬調(diào)幅和數(shù)字廣播信號(hào)，其各載頻根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行定位；圖2是一部接收機(jī)的方框圖，其中包括根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行工作的一個(gè)均衡器；圖3是一份功能性的方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的解調(diào)器和自適應(yīng)均衡器的工作情況；以及圖4和5是兩份圖，表示均衡器的幅度響應(yīng)。
各優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明提供一種在廣播信號(hào)中用于均衡各載頻的方法，上述廣播信號(hào)包括處于跟現(xiàn)有的模擬調(diào)幅廣播(信道)分配相同的信道分配之中的模擬調(diào)幅信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。在與模擬調(diào)幅信號(hào)相同的信道上廣播數(shù)字信號(hào)的技術(shù)被稱為帶內(nèi)共用信道(IBOC)廣播。借助于多個(gè)正交頻分多路復(fù)用(OFDM)載頻，通過發(fā)送一組數(shù)字波形來完成這種廣播，上述載頻中的某一部分以正交于模擬調(diào)幅信號(hào)的方式被調(diào)制，并且被定位于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅廣播信號(hào)具有主要的能量分布的頻譜區(qū)域內(nèi)。其余的數(shù)字載頻以跟模擬調(diào)幅信號(hào)同相和正交的方式被調(diào)制，并且被定位于與模擬調(diào)幅信號(hào)相同的的信道內(nèi)，但處于模擬調(diào)幅信號(hào)不具有主要能量分布的頻譜區(qū)域內(nèi)。在美國，根據(jù)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的規(guī)章，調(diào)幅廣播電臺(tái)的發(fā)射被限制為處于這樣規(guī)定的信號(hào)電平遮蔽的范圍內(nèi)，使得在離開模擬載頻10.2kHz到20kHz處的發(fā)射，跟未調(diào)制的模擬載頻電平相比，應(yīng)當(dāng)至少衰減25dB，在離開模擬載頻20kHz到30kHz處的發(fā)射，跟未調(diào)制的模擬載頻電平相比，應(yīng)當(dāng)至少衰減35dB，在離開模擬載頻30kHz到60kHz處的發(fā)射，跟未調(diào)制的模擬載頻電平相比，應(yīng)當(dāng)至少衰減[35dB+1dB/kHz]。
圖1表示本發(fā)明可以利用的一種類型的調(diào)幅數(shù)字音頻廣播信號(hào)的頻譜。曲線10表示標(biāo)準(zhǔn)廣播調(diào)幅信號(hào)的振幅頻譜，其中載頻的頻率為f0。項(xiàng)目號(hào)12表示FCC的發(fā)射遮蔽。OFDM波形由位于f1＝59.535×106/(131072)，或者大約454Hz處的一系列數(shù)據(jù)載頻組成。如圖1中的標(biāo)號(hào)為14的包絡(luò)所示，第1組24個(gè)數(shù)字調(diào)制的載頻位于從(f0-12f1)到(f0+12f1)的一個(gè)頻帶之內(nèi)。為了使與模擬調(diào)幅信號(hào)的串話最小化，這些信號(hào)中的大多數(shù)被設(shè)置為比未調(diào)制的調(diào)幅載頻信號(hào)低39.4dB。通過以這樣一種方式，即，保證與模擬調(diào)幅波形的正交性，對數(shù)字信息進(jìn)行編碼，還可以進(jìn)一步地減少串話。這種類型的編碼被稱為互補(bǔ)編碼(即，互補(bǔ)BPSK，互補(bǔ)QPSK，或者互補(bǔ)32QAM)，并且在前面所討論的共同未決的申請系列號(hào)No.08/671,252中進(jìn)行了更充分的說明。互補(bǔ)BPSK調(diào)制被用于位于f0±f1的最里面的數(shù)字載頻對，以便進(jìn)行定時(shí)恢復(fù)。這些載頻被設(shè)置為-28dBc的電平。在第1組中的所有其他載頻都具有-39.4dBc的電平，并且使用互補(bǔ)32QAM以48和32kbps編碼速率被調(diào)制?；パa(bǔ)8PSK調(diào)制被用于從(f0-11f1)到(f0-2f1)以及從(f0+2f1)到(f0+11f1)的各載頻，并采用16kbps的編碼速率。對所有3種編碼速率來說，處于(f0-12f1)和(f0+12f1)處的載頻傳送增補(bǔ)數(shù)據(jù)，并且可以使用互補(bǔ)32QAM來進(jìn)行調(diào)制。
各數(shù)字載頻的各附加組被配置在第1組以外。通過限制模擬調(diào)幅信號(hào)的帶寬，就消除了對這些數(shù)字波形必須跟模擬信號(hào)正交的需求。分別被包絡(luò)16和18所包圍的第2和第3組中的載頻，可以使用例如32QAM，以48和32kbps速率進(jìn)行調(diào)制，以及使用8PSK，以16kbps速率進(jìn)行調(diào)制。對所有編碼速率來說，各載頻都被設(shè)置為-30dBc電平。
圖2是一部接收機(jī)的方框圖，它被用來接收圖1所示的復(fù)合數(shù)字與模擬信號(hào)。天線110接收含有各數(shù)字與模擬信號(hào)的復(fù)合波形，并將該信號(hào)送往常規(guī)的輸入級(jí)112，后者可以包括一個(gè)射頻預(yù)選擇器，一個(gè)放大器，一個(gè)混頻器以及一個(gè)本機(jī)振蕩器。輸入級(jí)在線114上產(chǎn)生中頻信號(hào)。這個(gè)中頻信號(hào)通過自動(dòng)增益控制電路116被送往I/Q信號(hào)發(fā)生器118。I/Q信號(hào)發(fā)生器在線120上產(chǎn)生一組同相信號(hào)，并且在線122上產(chǎn)生一組正交信號(hào)。在線120上的同相信號(hào)輸出被輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器124。類似地，在線122上的正交信號(hào)輸出被輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器126。在線120和122上的反饋信號(hào)被用來控制自動(dòng)增益控制電路116。在線120上的信號(hào)包括模擬調(diào)幅信號(hào)，如方框140所示，它被分離出來，并且被送往輸出級(jí)142，并且隨后被送往揚(yáng)聲器144或者其他輸出裝置。
可以使用一個(gè)可選的高通濾波器146來濾除在線128上的同相分量，以便消除模擬調(diào)幅信號(hào)的能量，同時(shí)在線148上提供一組已濾波的信號(hào)。若不使用高通濾波器，則在線148上的信號(hào)跟線128上的信號(hào)相同。解調(diào)器150接收在線148和130上的數(shù)字信號(hào)，并且在線154上產(chǎn)生輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)被送往均衡器156以及數(shù)據(jù)速率濾波器與數(shù)據(jù)解碼器158。為了獲得互補(bǔ)的各載頻的更高的信號(hào)-噪聲比(SNR)，針對互補(bǔ)的各載頻對的快速傅里葉變換(FFT)輸出被組合在一起。數(shù)據(jù)解碼器的輸出被送往一個(gè)去交織電路與前向糾錯(cuò)解碼器164，以便改進(jìn)數(shù)據(jù)完整性。去交織器/前向糾錯(cuò)電路的輸出被送往源解碼器166。(延時(shí))電路168對源解碼器的輸出進(jìn)行延時(shí)，以補(bǔ)償在發(fā)射機(jī)處的模擬信號(hào)延時(shí)，以及對在接收機(jī)處的模擬和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間對準(zhǔn)。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器160將延時(shí)電路168的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以便在162處產(chǎn)生一組送往輸出級(jí)142的信號(hào)。
圖3是一份功能性的方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的解調(diào)器150和自適應(yīng)均衡器156的工作情況。在線148和130上提供同相(I)和正交(Q)信號(hào)，作為送往窗口與保護(hù)間隔去除電路的輸入。可以通過使用類似于圖2所示的下變頻器部件來提供這些信號(hào)。應(yīng)當(dāng)這樣來施加窗口，使得各數(shù)字載頻保持正交，或者至少使得在各數(shù)字載頻中的正交性缺失為足夠小，以便不致影響系統(tǒng)性能。已經(jīng)開發(fā)出一種能在各載頻中保留正交性的施加窗口的方法。在該方法的一種具體的實(shí)施方案中，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處施加了一個(gè)從根部升起的余弦窗口。對這個(gè)窗口來說，漸變遞減出現(xiàn)在一個(gè)波特的135個(gè)樣本中前頭7個(gè)和最后7個(gè)樣本處。在接收機(jī)上已經(jīng)施加窗口之后，最后7個(gè)樣本被疊加到前頭7個(gè)樣本之上，即，第129個(gè)樣本被疊加到第1個(gè)樣本之上，第130個(gè)樣本被疊加到第2個(gè)樣本之上，按照這種模式繼續(xù)進(jìn)行，第135個(gè)樣本被疊加到第7個(gè)樣本之上。所得到的128個(gè)點(diǎn)被輸入到一個(gè)FFT。在某些情況下，在由高通濾波器146進(jìn)行處理之前，先進(jìn)行施加窗口和保護(hù)間隔去除可能是有利的。來自施加窗口與保護(hù)間隔去除電路151的輸出被輸入到FFT 153。借助于線154，將FFT的輸出輸入到系數(shù)乘法器157。系數(shù)乘法器在頻域?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，并且調(diào)整每一個(gè)OFDM載頻的幅度和相位，以抵消信道擾動(dòng)、發(fā)射機(jī)與接收機(jī)濾波器、發(fā)射機(jī)與接收機(jī)天線以及影響該信號(hào)的幅度和相位的其他因素和處理過程的影響。如方框178所示，在系數(shù)乘法器的輸出端174和176，各互補(bǔ)載頻對的信息被組合在一起。具體地說，通過求出每一個(gè)互補(bǔ)載頻對的頻域平均值就能完成這一步，在這里使用了針對載頻之一的頻域數(shù)據(jù)的負(fù)共軛復(fù)數(shù)。以這種方式來組合互補(bǔ)載頻信息導(dǎo)致針對各互補(bǔ)載頻的提高了的信號(hào)-噪聲比。針對各互補(bǔ)載頻的組合信息，以及在線180和182上的針對非互補(bǔ)的各載頻的系數(shù)乘法器的輸出被輸入到處理器184，它決定哪一個(gè)頻域星座點(diǎn)被發(fā)送。這些判決，連同預(yù)均衡的星座點(diǎn)以及均衡器各系數(shù)的先前值被用來更新均衡器各系數(shù)，如方框186所示。方框186可以利用一種已知算法，例如最小均方(LMS)算法或遞歸最小均方(RLS)算法來更新均衡器各系數(shù)。圖2的均衡器156的輸出可以包括線174，176，180和182上的輸出的組合，或者它可以包括符號(hào)判決處理器185的輸出，其中，線185含有針對互補(bǔ)的與非互補(bǔ)的各載頻的各種判決。所使用的輸出依賴于進(jìn)一步處理所需的數(shù)據(jù)類型，尤其是依賴于在系統(tǒng)中所使用的前向糾錯(cuò)(FEC)的類型。
1996年9月24日公布的第5,559,830號(hào)專利描述了具有一種均衡器系數(shù)更新算法的均衡器的工作方式。本發(fā)明通過考慮當(dāng)均衡器各系數(shù)應(yīng)當(dāng)具有關(guān)于FFT的中心(頻率)的非對稱幅度響應(yīng)或非反對稱相位響應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的影響，來改進(jìn)均衡器的工作以及均衡器系數(shù)更新算法。
若對輸入到FFT的同相信號(hào)進(jìn)行高通濾波以消除模擬信號(hào)，則被輸入到均衡器系數(shù)更新算法的FFT的輸出具有某種對稱特性。具體地說，由于FFT輸入的同相部分在互補(bǔ)的各載頻的頻率上具有接近于零的能量，所以FFT的輸出將在互補(bǔ)的各載頻的頻率上具有接近于反埃爾米特的對稱性。針對互補(bǔ)的各載頻的符號(hào)判決處理器的輸出將具有相同的特性。由于這兩種反埃爾米特信號(hào)用作均衡器系數(shù)更新算法的的輸入，所以均衡器的各系數(shù)將被限制為具有對稱于FFT的中心頻率的幅度響應(yīng)，以及反對稱于FFT的中心頻率的相位響應(yīng)。因此，當(dāng)均衡器的各系數(shù)具有不對稱于FFT的中心(頻率)的幅度響應(yīng)或者非反對稱于FFT的中心(頻率)的相位響應(yīng)時(shí)，均衡器的各系數(shù)將不收斂于適當(dāng)?shù)母鲾?shù)值。圖4將說明這種情況的一個(gè)實(shí)例。對于圖4所示的實(shí)例來說，假定信道的幅度響應(yīng)不對稱于FFT的中心頻率。圖4實(shí)際上表示信道響應(yīng)188的倒置，因?yàn)檫@是所希望的均衡器響應(yīng)。圖4還表示可能從均衡器的幅度響應(yīng)獲得的響應(yīng)190。為了簡明起見，所表示的均衡器響應(yīng)稍為向上移動(dòng)，使得它能跟倒置的信道響應(yīng)有所區(qū)別。要注意的是，在非互補(bǔ)的各載頻的區(qū)域192和194，該響應(yīng)跟隨著倒置的信道響應(yīng)。然而，在互補(bǔ)的各載頻的區(qū)域196，由于在這個(gè)頻譜區(qū)域中，它被迫具有對稱的幅度響應(yīng)，所以均衡器的響應(yīng)是不正確的。
若在實(shí)行FFT之前對同相信號(hào)不使用高通濾波器，則由于模擬信號(hào)泄漏到最靠近模擬調(diào)幅載頻的非互補(bǔ)的各載頻之中，使得針對非互補(bǔ)的各載頻的FFT輸出可能含有噪聲。此外，當(dāng)均衡器各系數(shù)應(yīng)當(dāng)具有對稱于模擬調(diào)幅載頻的幅度響應(yīng)以及反對稱于模擬調(diào)幅載頻的相位響應(yīng)時(shí)，不用高通濾波器跟使用高通濾波器的情形相比，前者對互補(bǔ)的各載頻將導(dǎo)致均衡器各系數(shù)的含有較多噪聲的估計(jì)。還有，當(dāng)均衡器各系數(shù)應(yīng)當(dāng)具有不對稱于模擬調(diào)幅載頻的幅度響應(yīng)以及不反對稱于模擬調(diào)幅載頻的相位響應(yīng)時(shí)，由于模擬信號(hào)以及互補(bǔ)的各載頻不再分別地被分離為同相與正交分量，所以針對互補(bǔ)的各載頻的均衡器各系數(shù)的估計(jì)變得很困難。對于要求均衡器各系數(shù)具有不對稱于FFT的中心(頻率)的幅度響應(yīng)以及不反對稱于FFT的中心(頻率)的相位響應(yīng)的靜態(tài)現(xiàn)象來說，可以利用長期平均來獲得適當(dāng)?shù)木馄鞲飨禂?shù)。然而，信道擾動(dòng)頻繁地具有不對稱于FFT中心(頻率)的幅度響應(yīng)以及不反對稱于FFT中心(頻率)的相位響應(yīng)。這些擾動(dòng)在性質(zhì)上是瞬態(tài)的，并且出現(xiàn)的如此之快，以至于不能通過長期平均來加以糾正。
因此，不管是否使用高通濾波器來消除模擬信號(hào)，當(dāng)針對互補(bǔ)的各載頻的理想均衡器的各系數(shù)應(yīng)當(dāng)具有不對稱于FFT中心(頻率)的幅度響應(yīng)以及不反對稱于FFT中心(頻率)的相位響應(yīng)時(shí)，針對互補(bǔ)的各載頻的均衡器的各系數(shù)將變?yōu)闊o用。
可以使用跨越互補(bǔ)區(qū)域的均衡器各系數(shù)的內(nèi)插來克服這個(gè)缺點(diǎn)。若接收機(jī)的控制環(huán)路，例如自動(dòng)增益控制(AGC)，載頻跟蹤以及符號(hào)跟蹤都具有適當(dāng)?shù)臄?shù)值，則FFT的中心頻率應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)已知的恒定幅度和相位。因此，來自互補(bǔ)載頻區(qū)域196以外的各頻譜區(qū)域192和194的信息可以被用來對互補(bǔ)的各載頻的適當(dāng)?shù)木馄鞯母飨禂?shù)進(jìn)行內(nèi)插和估計(jì)。參看圖3，當(dāng)使用內(nèi)插時(shí)，按照下列方式進(jìn)行處理。系數(shù)乘法器157在線180和182上輸出針對非互補(bǔ)的各載頻的已均衡的各信號(hào)，以及在線174和176上輸出針對互補(bǔ)的各載頻的已均衡的各信號(hào)。跟不使用內(nèi)插以及線187含有針對互補(bǔ)的各載頻的各種判決的情形相比，符號(hào)判決處理器184在線187上輸出僅針對非互補(bǔ)的各載頻的各種判決。均衡器系數(shù)更新電路186對非互補(bǔ)的各載頻的各系數(shù)進(jìn)行更新。通過內(nèi)插，使用在信道中心處的已知數(shù)值以及針對非互補(bǔ)的各載頻的各系數(shù)的數(shù)值，來更新針對互補(bǔ)的各載頻的各系數(shù)。圖5表示跨越信道中心，使用線性內(nèi)插來決定均衡器的各系數(shù)的一個(gè)實(shí)例。如同所看到的那樣，若信道響應(yīng)198相當(dāng)平滑，則內(nèi)插的均衡器的各系數(shù)接近于理想數(shù)值，并且均衡器幅度響應(yīng)200緊跟倒置的信道幅度響應(yīng)。
內(nèi)插的若干變種都是可能采用的。例如，可以使用互補(bǔ)區(qū)域以外的第1組OFDM載頻的均衡器系數(shù)的數(shù)值，將其內(nèi)插到信道中心處的數(shù)值。當(dāng)信號(hào)處于商用調(diào)幅廣播波段(530kHz到1710kHz)以及互補(bǔ)區(qū)域的寬度小于10kHz時(shí)，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)線性內(nèi)插是令人滿意的。作為一種替代，若位于最靠近互補(bǔ)載頻區(qū)域的非互補(bǔ)的載頻或非互補(bǔ)的各載頻受到諸如高通濾波器(該濾波器可以被用來從已接收信號(hào)的同相部分中消除模擬信號(hào))那樣的濾波器的影響時(shí)，則希望使用更加遠(yuǎn)離信道中心的非互補(bǔ)的各載頻。同樣，在內(nèi)插過程中可以使用來自多個(gè)非互補(bǔ)載頻的信息。可以使用線性內(nèi)插以外的內(nèi)插算法。某些眾所周知的內(nèi)插算法包括3次樣條函數(shù)，多項(xiàng)式內(nèi)插，基于FFT的內(nèi)插，以及指數(shù)的或?qū)?shù)的曲線擬合。為了降低噪聲的影響，可以將用于內(nèi)插的非互補(bǔ)的均衡器各系數(shù)跟從內(nèi)插中獲得的互補(bǔ)的均衡器各系數(shù)對時(shí)間求平均值。還可以使用頻域的平滑處理來降低噪聲的影響。取代各系數(shù)的線性幅度的內(nèi)插，在對數(shù)幅度標(biāo)尺上的內(nèi)插可能是有利的?？晒┻x擇地，取代對均衡器各系數(shù)的幅度和相位的內(nèi)插，也可以對能用來表示均衡器各系數(shù)的各系數(shù)的相應(yīng)的實(shí)部和虛部(或笛卡爾坐標(biāo))進(jìn)行內(nèi)插。
本發(fā)明提供了一個(gè)系統(tǒng)，用以對兼容于調(diào)幅的數(shù)字音頻廣播信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)均衡。在上述說明中，已經(jīng)陳述了本發(fā)明的某些優(yōu)選的實(shí)踐和實(shí)施例，然而，人們應(yīng)當(dāng)懂得，可以在下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，用別的方法來實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于均衡復(fù)合信號(hào)的方法，所述的復(fù)合信號(hào)包括第1組互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜內(nèi)，和第2和第3組非互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜之外，其特征在于，所述的方法包括以下步驟對第1和第2信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，以產(chǎn)生代表頻域數(shù)據(jù)的多組已變換的信號(hào)，所述的第1信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的同相分量，所述的第2信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的正交分量；通過將所述的多組已變換的信號(hào)乘以一個(gè)均衡矢量，來處理所述的多組已變換的信號(hào)，所述均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)；和通過使用非互補(bǔ)信號(hào)的所述矢量的系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插，來更新用于互補(bǔ)信號(hào)的所述均衡器系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用以下算法之一針對非互補(bǔ)信號(hào)的所述矢量的所述系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插線性內(nèi)插，3次樣條函數(shù)內(nèi)插，多項(xiàng)式內(nèi)插，基于快速傅里葉變換的內(nèi)插，或者對數(shù)的曲線擬合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)插對于時(shí)間進(jìn)行平均。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)插導(dǎo)致所述系數(shù)的大小和相位作為頻率的函數(shù)而發(fā)生線性變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)插導(dǎo)致所述系數(shù)的大小發(fā)生對數(shù)的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)插是針對所述系數(shù)的大小和相位而進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)插是針對所述系數(shù)的實(shí)部和虛部分量進(jìn)行的。
8.一種用于均衡復(fù)合信號(hào)的裝置，所述的復(fù)合信號(hào)包括第1組互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜內(nèi)，和第2和第3組非互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜之外，其特征在于，所述的裝置包括用于對第1和第2信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換以產(chǎn)生代表頻域數(shù)據(jù)的多組已變換的信號(hào)的裝置，所述的第1信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的同相分量，所述的第2信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的正交分量；用于通過將所述多組已變換的信號(hào)乘以一個(gè)均衡矢量來處理所述多組已變換的信號(hào)的裝置，所述均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)；和用于通過利用非互補(bǔ)信號(hào)的所述矢量的系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插來更新用于互補(bǔ)信號(hào)的所述均衡器系數(shù)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，使用以下算法之一來進(jìn)行針對非互補(bǔ)信號(hào)的所述矢量的所述系數(shù)的內(nèi)插線性內(nèi)插，3次樣條函數(shù)內(nèi)插，多項(xiàng)式內(nèi)插，基于快速傅里葉變換的內(nèi)插，或者對數(shù)的曲線擬合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插對時(shí)間進(jìn)行平均。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插導(dǎo)致所述系數(shù)的大小和相位作為頻率的函數(shù)而發(fā)生線性變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插導(dǎo)致所述系數(shù)的大小發(fā)生對數(shù)的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)插是對所述系數(shù)的大小和相位進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)插是對所述系數(shù)的實(shí)部和虛部分量進(jìn)行的。
15.一種用于均衡復(fù)合信號(hào)的裝置，所述的復(fù)合信號(hào)包括第1組互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜內(nèi)，和第2和第3組非互補(bǔ)的數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)，處于第1頻譜之外，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)解調(diào)器，用于對第1和第2信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換以產(chǎn)生代表頻域數(shù)據(jù)的多組已變換的信號(hào)的裝置，所述的第1信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的同相分量，所述的第2信號(hào)代表所述的復(fù)合信號(hào)的正交分量；一個(gè)處理器，用于通過將所述多組已變換的信號(hào)乘以一個(gè)均衡矢量來處理所述多組已變換的信號(hào)，所述均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)，和用于通過利用非互補(bǔ)信號(hào)的所述矢量的系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插來更新用于互補(bǔ)信號(hào)的所述均衡器系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，還包括使用以下算法之一針對所述非互補(bǔ)的各信號(hào)的所述矢量的所述各系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插線性內(nèi)插，3次樣條函數(shù)內(nèi)插，多項(xiàng)式內(nèi)插，基于快速傅里葉變換的內(nèi)插，或者對數(shù)的曲線擬合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插對時(shí)間進(jìn)行平均。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插導(dǎo)致所述的系數(shù)的大小和相位作為頻率的函數(shù)而發(fā)生線性變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插導(dǎo)致所述的系數(shù)的大小發(fā)生對數(shù)的變化。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插是對所述的系數(shù)的大小和相位進(jìn)行的。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的內(nèi)插是對各系數(shù)的實(shí)部和虛部分量進(jìn)行的。
全文摘要
一種用于均衡復(fù)合信號(hào)的方法，該復(fù)合信號(hào)包括第1組處于第1頻譜內(nèi)的互補(bǔ)數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)和第2和第3組處于第1頻譜外的非互補(bǔ)數(shù)字調(diào)制載頻信號(hào)。該方法包括以下步驟對代表該復(fù)合信號(hào)的同相分量的第1信號(hào)和代表該復(fù)合信號(hào)的正交分量的第2信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，以產(chǎn)生代表頻域數(shù)據(jù)的多個(gè)已變換的信號(hào)；通過將所述多個(gè)已變換的信號(hào)乘以一個(gè)均衡矢量，來處理所述多個(gè)已變換的信號(hào)，所述均衡矢量包括多個(gè)均衡器系數(shù)；以及通過將矢量的系數(shù)用于非互補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，來更新用于互補(bǔ)的各信號(hào)的均衡器的系數(shù)。本發(fā)明還包括用于執(zhí)行上述方法的裝置。
文檔編號(hào)H04B3/06GK1529432SQ200310114910
公開日2004年9月15日 申請日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月2日
發(fā)明者唐·R·各德斯頓, 戴維·C·哈圖普, 馬庫斯·M·馬特尼, M 馬特尼, C 哈圖普, 唐 R 各德斯頓 申請人:艾比奎蒂數(shù)字公司