專利名稱：可變長度等化器及提供前饋與反饋長度的最佳值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種通訊系統(tǒng)，特別是有關(guān)于一種可變長度等化器及其更新 信號值、設(shè)定前饋與反饋長度的最佳值的方法。
背景技術(shù)：
一般而言，通訊系統(tǒng)中都會加入一些信號處理的技術(shù)，好讓信號的傳輸質(zhì)
量在較差的環(huán)境里還能維持一定的水平之上。而多重路徑衰減(multi-path fading)是影響傳輸信道質(zhì)量的主要因素之一，因此使用者通常利用等化 (equalization)設(shè)計等技術(shù)來改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。
等化技術(shù)主要是用來補(bǔ)償多重路徑反射經(jīng)由傳輸信道所造成的碼間干擾 (inter-symbol interference, ISI)，使接收到的信號能夠恢復(fù)應(yīng)有的大小 及相位的平均范圍。同時也是芯片成本的主要部分之一。等化器的性能主要由 其長度(或稱階數(shù))決定。長度越長則能對抗的回音(echo)越長。但是長度 越長，成本也越高，同時還會帶來噪聲被放大的問題。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，等化器由前饋(feedforward)和反饋(feedback) 兩部分組成，用以分別對抗前向回音(pre-echo)和后向回音(post-echo)， 也就是說，等化器的前饋部分和反饋部分需要的長度分別由前向回音和后向回 音相對于主信號的延時長度決定。
例如，在美國專利No. 7,085,317 (Communication receiver with an ad印tive equalizer length)中，揭露了一種在通訊系統(tǒng)中用以估計發(fā)射的 信號的方法。當(dāng)信號被接收時，通訊系統(tǒng)利用延遲功率分析器分析所接收到的 信號，然后根據(jù)延遲功率分析器所獲得的信息來估計延遲擴(kuò)展?；诒还烙嫷?延遲擴(kuò)展來確定新的均衡濾波器長度。而等化器被配置以使用此新的均衡濾波 器長度。
在美國專利No. 7,170,931 (Combined FEED forward and blind equalizer)中，揭露了一種等化器，其包含多個抽頭(tap)、 一輸入選擇器。每一個抽頭具有一個將相對應(yīng)的信號值與系數(shù)值相乘的乘法器。而輸入選擇器 則控制此等化器運(yùn)作在前饋等化器的狀態(tài)或運(yùn)作在盲目等化器的狀態(tài)。
在臺灣專利No. 1278189 (適應(yīng)性等化器和是數(shù)更新方法)中，也揭露了 一種等化器架構(gòu)，其包含多個抽頭組，各儲存對應(yīng)的系數(shù)值和信號值。首先， 根據(jù)量測而來的信道響應(yīng)的某一信道參數(shù)的量值，以計算一步進(jìn)階數(shù)。接著， 根據(jù)此步進(jìn)階數(shù)、誤差信號和此抽頭組的信號值，來更新此抽頭組中的系數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一可變長度等化器及其更新信號值、設(shè)定前饋與反饋長度的最佳 值的方法，是可選擇以前饋方向的信號或者反饋方向的信號來輸入等化器的抽 頭，使得該些抽頭可以作為前饋抽頭或者回饋抽頭，從而改變前饋長度及反饋 長度。
根據(jù)本發(fā)明所提供的可變長度等化器，其包含多個抽頭組、至少一個選擇 切換單元、 一自適應(yīng)系數(shù)更新單元、 一加法器以及一判決器。其中該些抽頭組 用以儲存每一時間點(diǎn)所輸入的一信號值和對應(yīng)的一系數(shù)值；該自適應(yīng)系數(shù)更新 單元是連結(jié)于該些抽頭組，用以根據(jù)該些抽頭組所提供的該信號值及一誤差信 號來更新該些抽頭組中的該系數(shù)值；該加法器連結(jié)于該些抽頭組，用以在每一 時間點(diǎn)上將每一對該信號值與該系數(shù)值的乘積加總而產(chǎn)生一輸出值；該判決器 是連結(jié)于該加法器與該自適應(yīng)系數(shù)更新單元，用以對該加法器的該輸出值進(jìn)行 運(yùn)算進(jìn)而產(chǎn)生一決策值輸出至該自適應(yīng)系數(shù)更新單元。
該選擇切換單元包括一第一選擇切換單元，是連結(jié)于該些抽頭組，根據(jù)一 控制信號來選擇將一前饋方向的信號值與一反饋方向的信號值饋入相對應(yīng)的 該些抽頭組之中，用以更新該些抽頭組的該信號值； 一第二選擇切換單元，其 是連結(jié)于該自適應(yīng)系數(shù)更新單元和該些抽頭組，用以根據(jù)該些抽頭組是作為前 饋抽頭組還是回饋抽頭組來決定采用不同延時的該信號值以更新該些抽頭組 的該系數(shù)值。而每個的該些抽頭組包含一先進(jìn)先出存儲體、 一乘加器及一系數(shù) 存儲體。
另外，本發(fā)明是揭示了一種可變長度等化器的更新信號值、設(shè)定前饋與反 饋長度的最佳值的方法，其執(zhí)行步驟如下首先，預(yù)設(shè)一前饋長度及一反饋長 度，其中該前饋長度包含多個前饋抽頭，該反饋長度包含多個反饋抽頭，開始接收信號；隨后判定等化器是否可以收斂；若等化器不能夠收斂，則回到初始 步驟，改變該預(yù)設(shè)前饋長度和該預(yù)設(shè)反饋長度，直到等化器能夠收斂為止；等 化器收斂之后，檢測其各抽頭系數(shù)，然后將前饋長度和反饋長度重新設(shè)定為包 含所有幅度超過一默認(rèn)值的抽頭的最小長度。
此外，可變長度等化器藉由預(yù)設(shè)一前饋長度及一反饋長度來接收信號。該 預(yù)設(shè)一前饋長度及一反饋長度的值可以是上一次使該等化器能夠收斂的值。該 等化器收斂之后，可以檢測其各抽頭系數(shù)，然后將前饋長度和反饋長度重新設(shè) 定為包含所有幅度超過一默認(rèn)值的抽頭的最小長度，對于多余的抽頭，強(qiáng)迫其 系數(shù)為零或者信號值為零。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1是為本發(fā)明一實(shí)施例可變長度等化器的示意圖2是為本發(fā)明一實(shí)施例決定最佳前饋及反饋長度的方法流程圖。
其中，附圖標(biāo)記
可變長度等化器 100
抽頭組 110,120,130
第一先進(jìn)先出存儲體 111
第一系數(shù)存儲體 113
第二先進(jìn)先出存儲體 121
第二系數(shù)存儲體 123
第三先進(jìn)先出存儲體 131
第三系數(shù)存儲體 133
乘加器 112,122,132
第一選擇切換單元 140
加法器 150
判決器 160
自適應(yīng)系數(shù)更新單元 170
第二選擇切換單元 180
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的可變長度等化器適用于通訊系統(tǒng)中的通訊接收機(jī)，尤其是應(yīng)用于
有線(cable)或地面(terrestrial)廣播的單載波接收機(jī)。本發(fā)明的可變長 度等化器將現(xiàn)有技術(shù)的前饋抽頭與反饋抽頭分割成多個抽頭組，使得這些抽頭 組得以透過選擇切換來相互支持。
本發(fā)明中假設(shè)預(yù)先將所有的抽頭分割成三個抽頭組，分別表示為第一抽頭 組，第二抽頭組，第三抽頭組，使用一個選擇切換單元將來自于第一抽頭組的 信號或來自于第二抽頭組的信號輸入給第三抽頭組。
請參考圖l所示，該圖是為本發(fā)明的一實(shí)施例一，其揭示本發(fā)明內(nèi)容的可 變長度等化器的方塊示意圖。可變長度等化器100包含一第一抽頭組110， 一 第二抽頭組120及一第三抽頭組130。此外，假設(shè)可變長度等化器100在本實(shí) 施例中是為一判決反饋等化器，則且更進(jìn)一步包含一第一選擇切換單元140、 一加法器150、 一判決器160、 一自適應(yīng)系數(shù)更新單元170及一第二選擇切換 單元180。其中該第一選擇切換單元140是為一多對一多任務(wù)器或類似的組件， 其連結(jié)于上述多個抽頭組110、 120、 130，用以接收第一及第二抽頭組110、 120所提供的信號值，并且根據(jù)一控制信號來選擇提供第一抽頭組110或第二 抽頭組120的信號值至第三抽頭組130。
每一抽頭組用以儲存每一時間點(diǎn)所輸入的信號值和對應(yīng)的系數(shù)值。第一抽 頭組110中包含一第一先進(jìn)先出存儲體111、 一乘加器112及一第一系數(shù)存儲 體113。第二抽頭組120包含一第二先進(jìn)先出存儲體121、 一乘加器122及一 第二系數(shù)存儲體123。第三抽頭組130包含一第三先進(jìn)先出存儲體131、 一乘 加器132及一第三系數(shù)存儲體133。其中，第一先進(jìn)先出存儲體lll、第二先 進(jìn)先出存儲體121及第三先進(jìn)先出存儲體131用以儲存信號值，而第一系數(shù)存 儲體113、第二系數(shù)存儲體123及第三系數(shù)存儲體133則用以儲存系數(shù)值。
第一抽頭組110是用以接收當(dāng)前最新的前饋信號，當(dāng)?shù)谝怀轭^組110的第 一先進(jìn)先出存儲體111收到最新的前饋信號時，會將先前所儲存的信號值輸出 至第一選擇切換單元140及乘加器112。乘加器112將接收到的信號值及第一 系數(shù)存儲體113所提供的系數(shù)值作相乘的動作，以產(chǎn)生一第一乘積值并輸出至 加法器150。用以接收當(dāng)前最新的回饋信號，當(dāng)?shù)诙轭^組120的第 二先進(jìn)先出存儲體121收到最新的回饋信號時，會將先前所儲存的信號值輸出 至第一選擇切換單元140及乘加器122。乘加器122將接收到的信號值及第二 系數(shù)存儲體123所提供的系數(shù)值作相乘的動作，以產(chǎn)生一第二乘積值并輸出至 加法器150。
第一選擇切換單元140接收到第一及第二抽頭組110、 120所提供的信號 值，會根據(jù)一控制信號來選擇將第一抽頭組110或第二抽頭組120所提供的信 號值輸出至第三抽頭組130中的第三先進(jìn)先出存儲體131。
第三抽頭組130的第三先進(jìn)先出存儲體131收到信號時，會將先前所儲存 的信號值作為一輸出信號以輸出至乘加器132并當(dāng)作可變長度等化器的輸出 信號，以及將此先前儲存的信號值作為輸出信號而輸出。其中，當(dāng)通訊系統(tǒng)不 需要可變長度等化器的輸出信號時，可將輸出信號丟棄；乘加器132會進(jìn)一步 將接收到的信號值及第三系數(shù)存儲體133所提供的系數(shù)值作相乘的動作，以產(chǎn) 生一第三乘積值并輸出至加法器150。
加法器150是接收上述多個抽頭組110、 120、 130的乘積值，用以在每個 時間點(diǎn)，將每個抽頭組所輸出的乘積值相加，而產(chǎn)生一輸出值，并且將此輸出 值輸出至判決器160及自適應(yīng)系數(shù)更新單元170。
判決器160連結(jié)第二抽頭組120與加法器150，判決器160會接收并根據(jù) 加法器150所提供的輸出值來進(jìn)行決策運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生一決策值以作為最新的 回饋信號輸出至第二抽頭組120的第二先進(jìn)先出存儲體121。
自適應(yīng)系數(shù)更新單元170連結(jié)抽頭組110、 120及130、加法器150與判 決器160;其是接收加法器150的輸出值，且利用判決導(dǎo)引最小均方誤差算法 (decision-directed least-mean-square, DD-LMS)或其它算法，以運(yùn)算所 接收到的輸出值，好更新抽頭組110、 120、 130中的系數(shù)值。
也就是說，根據(jù)判決導(dǎo)引最小均方誤差算法，此自適應(yīng)系數(shù)更新單元170 會將判決器160的決策值與加法器150所提供的輸出值作一相減的動作，以獲 得一個誤差值。接著，再將此誤差值的共軛復(fù)數(shù)分別乘以每一個抽頭信號系數(shù) 值對應(yīng)時刻的的共軛復(fù)數(shù)，再乘以控制更新速度的小數(shù)，最后加上原來的系數(shù) 值即可獲得相對應(yīng)的更新系數(shù)值。
為了節(jié)約成本，可變長度等化器并不限定要在一個符號(symbol)的時間內(nèi)完成該符號需要的濾波運(yùn)算并且更新所有的系數(shù)值，通常自適應(yīng)系數(shù)更新單 元170要將誤差值分別乘以每一個抽頭信號值對應(yīng)時刻的共軛復(fù)數(shù)時，該每一 個抽頭信號值對應(yīng)時刻的信號值已經(jīng)被移動到新的位置。
另外，通常判決回饋等化器的前饋抽頭(即第一抽頭組iio)是分?jǐn)?shù)符號采
樣的，也就是說每一個符號由兩個或以上的信號值表示，而回饋抽頭(即第二 抽頭組120)是整數(shù)符號采樣的，也就是說每一個符號由一個信號值表示。因
此自適應(yīng)系數(shù)更新單元170需要根據(jù)每一個抽頭是前饋抽頭還是回饋抽頭，來
找相對應(yīng)時刻信號值所在的正確位置。
而第二選擇切換單元180連結(jié)自適應(yīng)系數(shù)更新單元170，是為一多對一多 任務(wù)器或類似的組件，用以接收前饋抽頭和回饋抽頭對應(yīng)的信號值；第二選擇 切換單元180會根據(jù)一控制信號來選擇輸入前饋抽頭或回饋抽頭對應(yīng)的信號 值至自適應(yīng)系數(shù)更新單元170。
雖然上述的可變長度等化器是以判決反饋等化器來作為例子，但并不受限 于此，凡利用切換選擇技術(shù)來使等化器的若干抽頭既可以作為前饋抽頭使用也 可以作為回饋抽頭使用的手段，即可變長度等化器是為一種同時包含前饋部分 及反饋部分的等化器，皆可視為本發(fā)明的發(fā)明精神的延伸。上述自適應(yīng)系數(shù)更 新單元170雖采用判決導(dǎo)引最小均方誤差算法，亦可以用一遞歸最小誤差平方 和(recursive least-square, RLS)算法來換算出系數(shù)值的更新值，凡可用 以換算出系數(shù)值的最佳值的手段皆是本發(fā)明的范圍。
為了更進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，請參考圖2所示，是為本發(fā)明一實(shí)施例 決定最佳前饋及反饋長度的方法流程圖。用以說明本發(fā)明調(diào)整可變長度等化器 100的前饋長度及反饋長度的設(shè)定，使可變長度等化器100可以達(dá)到前饋長度 及反饋長度的最佳值。
步驟S210，首先，預(yù)設(shè)一前饋長度及一反饋長度，該預(yù)設(shè)前饋長度及反 饋長度的值可以是上一次使該等化器能夠收斂的值，使得可變長度等化器100 得以根據(jù)此預(yù)設(shè)的前饋長度及反饋長度來接收信號。
步驟S220，可變長度等化器100判斷該預(yù)設(shè)前饋長度及反饋長度是否可 讓該等化器收斂，判斷的依據(jù)可以是判決誤差的平均幅度等。
當(dāng)可變長度等化器100無法收斂時，表示目前所設(shè)定的前饋長度與反饋長 度并不適用，而必須回到步驟S210，再重新設(shè)定前饋長度及反饋長度。當(dāng)可變長度等化器ioo可以收斂時，表示目前所設(shè)定的前饋長度與反饋長 度可能接近最佳值。此時，接續(xù)步驟S230，進(jìn)一步地檢測在所有抽頭中，系 數(shù)值幅度大于一默認(rèn)值的抽頭。
接著，將前饋長度和反饋長度重新設(shè)定為包含所有幅度超過該一默認(rèn)值的 抽頭的最小長度，對于多余的抽頭，可以強(qiáng)迫其系數(shù)為零或者信號值為零，如 步驟S240。
本發(fā)明內(nèi)容所提供的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的可變長度等化器可以根據(jù)使用者 的需求，分配作為前饋抽頭使用和作為回饋抽頭使用的抽頭數(shù)量，從而在抽頭 總數(shù)有限的情況下盡可能滿足不同應(yīng)用的需求。又可變長度等化器先透過檢測 在所有抽頭中，系數(shù)值幅度大于一默認(rèn)值的抽頭，然后將前饋長度和反饋長度 重新設(shè)定為包含所有幅度超過該一默認(rèn)值的抽頭的最小長度，節(jié)省了不必要的 運(yùn)算，從而減少功耗，也減少噪聲放大。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種可變長度等化器，其特征在于，包括多個抽頭組，是用以儲存每一時間點(diǎn)所輸入的一信號值和對應(yīng)的一系數(shù)值；一自適應(yīng)系數(shù)更新單元，是連結(jié)于該些抽頭組，用以根據(jù)該些抽頭組所提供的該信號值及一誤差信號來更新該些抽頭組中的該系數(shù)值；一第一選擇切換單元，是連結(jié)于該些抽頭組，根據(jù)一控制信號來選擇將一前饋方向的信號值與一反饋方向的信號值饋入相對應(yīng)的該些抽頭組之中，用以更新該些抽頭組的該信號值。
2. 如權(quán)利要求1所述的可變長度等化器，其特征在于，更包含 一加法器，連結(jié)于該些抽頭組，用以在每一時間點(diǎn)上將每一對該信號值與該系數(shù)值的乘積加總而產(chǎn)生一輸出值；一判決器，連結(jié)于該加法器與該自適應(yīng)系數(shù)更新單元，用以對該加法器的 該輸出值進(jìn)行運(yùn)算進(jìn)而產(chǎn)生一決策值輸出至該自適應(yīng)系數(shù)更新單元。
3. 如權(quán)利要求2所述的可變長度等化器，其特征在于，其中該誤差信號是 為該輸出值和該決策值的誤差值。
4. 如權(quán)利要求1所述的可變長度等化器，其特征在于，其中每一該抽頭組 包含一先進(jìn)先出存儲體、 一乘加器及一系數(shù)存儲體。
5. 如權(quán)利要求1所述的可變長度等化器，其特征在于，其中該可變長度等 化器是為判決反饋等化器。
6. 如權(quán)利要求1所述的可變長度等化器，其特征在于，更包含一第二選擇 切換單元，其是連結(jié)于該自適應(yīng)系數(shù)更新單元和該些抽頭組，用以根據(jù)該些抽 頭組是作為前饋抽頭組還是回饋抽頭組來決定采用不同延時的該信號值以更 新該些抽頭組的該系數(shù)值。
7. 如權(quán)利要求6所述的可變長度等化器，其特征在于，其中該第一選擇切 換單元與該第二選擇切換單元為一多對一多任務(wù)器。
8. —種提供最佳前饋及反饋長度的方法，應(yīng)用于一可變長度等化器，其特 征在于，包含預(yù)設(shè)一前饋長度及一反饋長度，其中該前饋長度包含多個前饋抽頭，該反饋長度包含多個反饋抽頭，開始接收信號； 判定該等化器是否可以收斂；該等化器不能夠收斂，則回到初始步驟，改變該預(yù)設(shè)前饋長度和該預(yù)設(shè)反饋長度，直到該等化器能夠收斂為止；該等化器收斂之后，檢測其各抽頭系數(shù)，然后將前饋長度和反饋長度重新 設(shè)定為包含所有幅度超過一默認(rèn)值的抽頭的最小長度。
9. 如權(quán)利要求8所述的提供最佳前饋及反饋長度的方法，其特征在于，其 中初始預(yù)設(shè)的該前饋長度及該反饋長度乃是前次使該等化器能夠收斂的值。
10. 如權(quán)利要求8所述的提供最佳前饋及反饋長度的方法，其特征在于， 更包括該等化器收斂之后，檢測其各抽頭系數(shù)，然后將前饋長度和反饋長度重 新設(shè)定為包含所有幅度超過一默認(rèn)值的抽頭的最小長度，對于多余的抽頭，強(qiáng) 迫其系數(shù)為零或者信號值為零。
全文摘要
一種可變長度等化器，包括多個抽頭組，是用以儲存每一時間點(diǎn)所輸入的信號值和對應(yīng)的系數(shù)值；一自適應(yīng)系數(shù)更新單元，是連結(jié)于該些抽頭組，用以根據(jù)該些抽頭組所提供的信號值及一誤差信號來更新該些抽頭組中的系數(shù)值；以及一第一選擇切換單元，是連結(jié)于該些抽頭組，根據(jù)一控制信號來選擇將一前饋方向的信號值與一反饋方向的信號值饋入相對應(yīng)抽頭組之中，用以更新該些抽頭組的信號值，從而改變前饋長度及反饋長度。
文檔編號H04L25/03GK101431488SQ20071016519
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者陳岳勇 申請人:揚(yáng)智科技股份有限公司