CN101427481A - 波形均衡装置 - Google Patents

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CN101427481A CN 200780014302 CN200780014302A CN101427481A CN 101427481 A CN101427481 A CN 101427481A CN 200780014302 CN200780014302 CN 200780014302 CN 200780014302 A CN200780014302 A CN 200780014302A CN 101427481 A CN101427481 A CN 101427481A
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Abstract

本发明提供一种波形均衡装置,进行高精度的波形均衡。该波形均衡装置对输入信号进行波形均衡并输出其结果作为输出信号,包括:FIR滤波器,在输入信号与多个抽头系数之间进行卷积运算;第一限幅器和第二限幅器,其中至少任意一方判定上述输出信号的值;第一延迟器,对上述第二限幅器的输出施加延迟;IIR滤波器;加法运算部,对上述FIR滤波器的输出与上述IIR滤波器的输出进行加法运算,并输出其结果作为上述输出信号。上述IIR滤波器包括接收上述第一限幅器和上述第一延迟器的输出并施加延迟的第一延迟部和第二延迟部,在上述第一延迟部接收到的信号和上述第一延迟部的抽头系数之间、以及上述第二延迟部接收到的信号和上述第二延迟部的抽头系数之间进行卷积运算。

Description

波形均衡装置

技术领域

本发明涉及自适应地进行数字调制信号的波形均衡(waveform equalizing )的波形均ff装置。

背景技术

在进行数字调制信号的波形均衡的波形均衡装置中, 一 般采用 FIR ( finite impulse response:有限脉冲响应)滤波器和IIR (infinite impulse response:无限脉沖响应)滤波器进行均#f 。为了提高均衡性 能,作为IIR滤波器而使用判定反馈型均衡器(DFE: decision feedback equalizer),但DFE会产生误传播,因此成为均衡性能恶化的原因。

因此,在专利文献1中公开了这样的均衡器,通过进行基于可利 用回溯3各径(trace back pass )的网才各解石马器(trelis decoder)的值判 定来减少误传播,使输入数据延迟值判定时在回溯路径运算中产生的 延迟量。另外,在专利文献2中公开了这样的装置,通过将DFE连 接到网格解码器的多个路径存储器输出上,来对DFE输入可靠的判 定结果,减少误传播。这样,通过采用网格解码器,能够对包含高斯 噪声的信号实现高精度的波形均衡。

专利文献1:国际公布第WO2002/084965号小册子

专利文献2:国际公布第WO2002/087180号小册子

发明内容

波形均衡装置不仅对于包含高斯噪声或静态重影(static ghost) 的信号需要较高的波形均衡性能,对于受到动态重影这样的干扰、包 含突发(burst)错误的信号也需要较高的波形均衡性能。但是,在专 利文献1的波形均衡装置中,在对包含突发错误的信号进行波形均衡时,会发生误传播,波形均衡性能恶化。

另外,波形均衡装置的电路面积对解调装置的电路面积的影响较 大,因此,需要将波形均衡装置尽量设计成小规模。但是,为了提高

网格解码器的精度,专利文献1的波形均衡装置需要FIFO (first in ,first out:先进先出)緩存器和施加延迟的滤波器等多个部件,因 此电路面积较大。专利文献2的波形均衡装置由于增加了路径存储器, 因此电路面积较大。

本发明的目的在于,对具有高斯噪声的信号、和具有突发错误的 信号的任意 一 种信号都能进行高精度的波形均衡。

本发明的波形均衡装置,对输入信号进行波形均衡并输出其结果 作为输出信号,包括:FIR ( finite impulse response:有限脉冲响应) 滤波器,在上述输入信号和多个抽头系数之间进行巻积运算,并输出 其结果;第一限幅器和第二限幅器,其中至少任意一方判定上述输出 信号的值,进行判定时输出判定结果,不进行判定时输出上述输出信 号;第一延迟器,对上述第二限幅器的输出施加延迟并进行输出;IIR (infinite impulse response:无限脉沖响应)滤波器;力口法运算部,对 上述FIR滤波器的输出和上述IIR滤波器的输出进行加法运算,并输 出其结果作为上述输出信号;误差检测部,检测上述输出信号的误差 并作为误差信息进行输出;以及抽头系数更新部,根据上述误差信息 更新上述FIR滤波器和上述IIR滤波器的抽头系数。上述IIR滤波器 包括:第一延迟部,接收上述第一限幅器的输出,从多个抽头的每一 个输出对接收到的信号施加第 一延迟以下的互不相同的延迟而得到 的多个信号;和第二延迟部,接收上述第一延迟器的输出,从多个抽 头的每一个输出对接收到的信号施加第二延迟以下的互不相同的延

迟而得到的多个信号,在上述第一延迟部接收到的信号和上述第一延 迟部的多个抽头的每一个所对应的抽头系数之间、以及上述第二延迟 部接收到的信号和上述第二延迟部的多个抽头的每一个所对应的抽 头系数之间进行巻积运算,并输出其结果。上述第一延迟器使得该第 一延迟器的输出相对于上述输出信号的延迟等于在上述第一延迟部

6施加最大延迟而得到的信号相对于上述输出信号的延迟。

由此,由于在IIR滤波器中对第一限幅器的输出进行巻积运算, 因此能够抑制电路面积的同时进行高精度的波形均衡,而不伴随较大 的延迟。尤其是当将噪声产生率较低的限幅器用于第一限幅器时,则 在接收包含突发错误的信号时,也能够进行高精度的波形均衡。

根据本发明,对于包含高斯噪声的信号、以及包含突发错误的信 号的任意一种信号,都能够进行高精度的波形均衡。另外,能够使IIR 滤波器的抽头系数在短时间内收敛,收敛后能够采用限幅器的输出进 行最佳均衡。

附图说明

图l是表示第1实施方式的波形均衡装置的结构的框图。

图2是表示图1的DFE部的结构例的框图。

图3是表示第2实施方式的波形均衡装置的结构的框图。

图4是表示图3的DFE部的结构例的框图。

图5是表示第2实施方式的变形例的波形均衡装置的结构的框图。

符号说明

2加法运算部

3误差一企测部

4抽头系数更新部

6, 306控制部

8平均部

IOFIR滤波器

20, 220 DFE部

22A, 22B, 22C限幅器

24B, 24C延迟器

26, 226 1IR滤波器32、 34、 36延迟部

具体实施方式

以下,参照附图说明本发明的实施方式。 (第一实施方式)

图1是表示第1实施方式的波形均衡装置的结构的框图。图1的 波形均衡装置包括FIR滤波器10、判定反馈型均衡部(以下称为DFE 部)20、加法运算部2、误差一企测部3、抽头(tap)系数更新部4。 该波形均衡装置例如用于网格(trelis)编码系统,特别是用于接收由 ATSC( Advanced Television Systems Committee:高级电一见系统委员会) 规定的VSB (vestigial-sideband:残留边带)信号的接收机。

图2是表示图1的DFE部20的结构例的框图。DFE部20包括 第一限幅器(slicer) 22A、第二限幅器22B、第三限幅器22C、第一 延迟器24B、第二延迟器24C以及IIR滤波器26。 IIR滤波器26包括 第一延迟部32、第二延迟部34、第三延迟部36。

FIR滤波器IO具有延迟部11。延迟部11使输入信号IS延迟,从 而求出受到互不相同的延迟的多个抽头值。FIR滤波器10采用得到 的多个抽头值,在输入信号IS和分别与这些抽头值对应的多个抽头 系数间进行巻积运算,将其结果输出到加法运算部2。

DFE部20使输出信号ES延迟而求出多个抽头值,在输出信号 ES和分别与这些抽头值对应的多个抽头系数间进行巻积运算,将其 结果作为输出DES输出到加法运算部2。

加法运算部2对FIR滤波器10的输出和DFE部20的输出DES 进行加法运算,将其结果作为输出信号ES输出。误差检测部3检测 输出信号ES的误差,将得到的误差作为误差信息输出到抽头系数更 新部4。抽头系数更新部4根据误差信息更新FIR滤波器10和IIR滤 波器26的抽头系数。

限幅器22A将输出信号ES直接输出到延迟部32而不判定其值。 限幅器22B具有网格解码器,利用码流(symbol stream)信息进行网格解码,并进行输出信号ES的值的判定,将其结果输出到延迟器24B 。 限幅器22C将输出信号ES直接输出到延迟部24C而不判定其值。限 幅器22A、 22B、 22C的输出,分别称为限幅输出A、 B、 C。

IIR滤波器26的延迟部32、 34、 36分别具有a、 b、 c ( a、 b、 c 是自然数)个寄存器。在延迟部32、 34、 36的每一个中,各寄存器 按输入信号IS的码周期Ts将所输入的值输出到下一级的寄存器。

即,延迟部32对限幅输出A施加各差Ts的延迟aTs以下的延迟, 并输出所得到的多个抽头值。延迟部34对延迟器24B的输出B2施 加各差Ts的延迟bTs以下的延迟,并输出所得到的多个抽头值。延迟 部36对延迟器24C的输出C2施加各差Ts的c丁s以下的延迟,并输 出所得到的多个抽头值。

延迟器24B对限幅输出B施加延迟,并作为输出B2来输出到延 迟部34。延迟器24B使得输出B2相对于输出信号ES的延迟等于在 延迟部32对限幅输出A施加最大延迟而得到的信号相对于输出信号 ES的延迟。延迟器24B也可以对限幅输出B施加延迟aTs而输出。

延迟器24C对限幅输出C施加延迟,并作为输出C2来输出到延 迟部36。延迟器24C使得输出C2相对于输出信号ES的延迟等于在 延迟部34施加最大延迟而得到的信号相对于输出信号ES的延迟。延 迟器24C也可以对限幅输出C施加延迟(a+b) Ts而输出。

IIR滤波器26分别在从延迟部32、 34、 36输出的抽头值和分别 与这些抽头值对应的抽头系数之间进行乘法运算,求出各乘法运算结 果的和作为输出DES输出。IIR滤波器26按输入信号IS的码周期Ts 重复这样的工作。

即、IIR滤波器26在限幅输出A (输出信号ES)和与延迟部32 的各抽头对应的抽头系数之间进行巻积运算,在延迟器24B的输出 B2和与延迟部34的各抽头对应的抽头系数之间进行巻积运算,以及 在延迟器24C的输出C2和与延迟部36的各抽头对应的抽头系数之 间进行巻积运算。

如上所述,在第一实施方式中,使得将限幅器22B的判定结果输入到延迟部34来作为给IIR滤波器26的均衡性能带来较大影响的主 波附近的值,将输出信号ES直接输入到构成长延迟环的延迟部36。 因此,能够抑制限幅器22B那样的因输入信号而可能成为噪声产生源 的限幅器的影响,得到较高的均衡性能。

另外,由于具备限幅器22A、 22B、 22C,因此为了得到接近主波 的位置的抽头值、相当于较长延迟的位置的抽头值,只要采用噪声产 生率较低的限幅器,就能够在接收包含动态重影或突发错误的信号时 也能进行高精度的波形均衡。

也可以将限幅器22A与限幅器22B调换。换言之,可以是限幅器 22A具有网格解码器,利用码流信息进行网格解码,从而进行输出信 号ES的值的判定,并输出其结果,并且,限幅器22B直接输出被输 入的信号而不判定其值。当使限幅器22B直接输出被输入的信号时, 在接收包含突发错误的信号时也能进行高精度的波形均衡。

另外,还可以是限幅器22A和限幅器22B中的一方如前述那样进 行网格解码,另一方用与此不同的方法,例如进行8值石更判定(hard decision)或16值硬判定来判定输出信号ES的值,并输出判定结果。

另夕卜,还可以是限幅器22A~限幅器22C将被输入的预定范围外 的值限制成预定范围内的值而输出。 (第二实施方式)

图3是表示第2实施方式的波形均衡装置的结构的框图。图3的 波形均ff装置代替DFE部20而具有DFE部220,还具有控制部6, 这一点与图1的波形均衡装置不同。这里,限幅器22A不判定输出信 号ES的值,而限幅器22B判定输出信号ES的值。

控制部6通过对例如时钟信号的脉冲进行计数来测定图3的波形 均衡装置从工作开始起的经过时间,并将经过时间与预定的阈值进行 比较。控制部6例如在经过时间达到预定的阈值之前输出0作为控制 信号CNT,在经过时间达到预定的阈值时输出1作为控制信号CNT。 另外,控制部6在输入信号IS与预定的图案信号之间进行巻积运算 从而推测传输路径特性。图4是表示图3的DFE部220的结构例的框图。DFE部220代 替IIR滤波器26而具有IIR滤波器226,这一点与图2的DFE部20 不同。1IR滤波器226具有延迟部32、 34、 36和选择器38。

选择器38按照控制信号CNT选择延迟部32的最延迟的输出和 延迟器24B的输出B2中的一方,输出到延迟部34。这里,选择器 38在控制信号CNT为0时,选择从延迟部32输出的信号中最延迟的 信号,在控制信号CNT为1时,选择延迟器24B的输出B2。 DFE部 220其它点与DFE部20相同。

这样,IIR滤波器226在选择器38选择延迟部32的输出时,对 限幅输出A施加T广(a+b)Ts的延迟,在选择器38选择延迟器24B 的输出B2时,对限幅输出A施加Ts~ aTs的延迟。即,IIR滤波器226 按照控制信号CNT控制对限幅输出A施加的延迟的最大值。

如上所述,图3的波形均衡装置在波形均衡装置的初始工作阶段, 使施加给限幅输出A的最大延迟为(a+b) Ts,而不用判定输出信号 ES的值的限幅器22B的输出,在经过预定时间后,使施加给限幅输 出A的最大延迟为aTs,并采用限幅器22B的输出。因此,在限幅器 22B的输出的可靠性较低的工作刚开始后,也能够使抽头系数迅速收 敛到最佳值。

说明了 IIR滤波器226对限幅输出A施加aTs以下或(a+b ) Ts 以下的延迟的情况,但也可以在0〜(a+b)Ts的范围内根据状况切换 施加给限幅输出A的延迟的最大值来进行施加。此时,当施加给限幅 输出A的延迟的最大值为kTs时(k为自然数),使施加给延迟器24B 的输出B2的延迟的最大值为(a+b ) Ts -kTs 。即,IIR滤波器226使 得由延迟部32、34对限幅输出A施加的延迟的最大值与由延迟部32、 34对延迟器24B的输出B2施加的延迟的最大值之和一定。

另外,控制部6在IIR滤波器226的所有抽头系数的微分的绝对 值低于预定值时,可以减小与经过时间进行比4交的阈值。

另外,控制部6在IIR滤波器226的抽头系数的绝对值的总和的 微分的绝对值低于预定值时,可以减小与经过时间进行比较的阈值。图3的波形均衡装置的输出信号ES被输出到纠错部(未图示)。

纠错部对输出信号ES进行纠错,求出纠错后的位数。控制部6在由

纠错部在预定期间内进行纠错后的位数低于预定值时,可以减小与经 过时间进行比较的阈值。

另外,控制部6在根据推测的传输路径特性判定为重影信号的大

小与主波的大小之比低于预定值时,可以减小与经过时间进行比较的阈值。

这样更新阈值时,能够在IIR滤波器226的抽头系数收敛后迅速 进行最佳波形均衡。

如上所述,当经过时间达到预定的阈值时,控制部6对于由限幅 器22A、 22B中判定输出信号ES的值的那一个限幅器的判定结果, 增大IIR滤波器226施加的延迟的最大值。

也可以是限幅器22A例如进行网格解码并判定输出信号ES的值, 且限幅器22B直接输出被输入的信号而不判定其值。即、当限幅器 22A进行判定时,当经过时间达到预定的阈值时,控制部6输出控制 信号CNT(这里为值O),使得增大IIR滤波器226对限幅输出A施 加的延迟的最大值。

另外,也可以是控制部6在IIR滤波器226的所有抽头系数的微 分的绝对值低于预定值时,输出控制信号CNT,使得当限幅器22A 进行判定时,增大IIR滤波器226对限幅输出A施加的延迟的最大值, 当限幅器22B进行判定时,减小该最大值。

另外,也可以是控制部6在IIR滤波器226的抽头系数的绝对值 的总和的微分的绝对值低于预定值时,输出控制信号CNT,使得当限 幅器22A进行判定时,增大IIR滤波器226对限幅输出A施加的延迟 的最大值,当限幅器22B进行判定时,减小该最大值。

另外,也可以是控制部6在由纠错部在预定期间内进行纠错后的 位数低于预定值时,输出控制信号CNT,使得当限幅器22A进行判 定时,增大IIR滤波器226对限幅输出A施加的延迟的最大值,当限 幅器22B进行判定时,减小该最大值。另外,也可以是控制部6在根据推测的传输路径特性判定为重影 信号的大小与主波的大小之比低于预定值时,输出控制信号CNT,使

得当限幅器22A进行判定时,增大IIR滤波器226对限幅输出A施加 的延迟的最大值,当限幅器22B进行判定时,减小该最大值。

当这样输出控制信号CNT时,无论输入信号IS为怎样的信号, 都能够进行适当的波形均衡。

(第二实施方式的变形例)

图5是表示第2实施方式的变形例的波形均衡装置的结构的框 图。图5的波形均衡装置代替控制部6而具有控制部306,还具有平 均部8,这一点与图3的波形均衡装置不同。

平均部8求出误差检测部3输出的误差信息在预定期间的移动平 均,并输出到控制部306。控制部306根据所求出的移动平均变更与 经过时间进行比较的阈值,除了这一点之外都与图3的控制部6相同。 控制部306在所求出的移动平均低于预定的值时,减小与经过时间进 行比较的阈值。

根据该变形例,误差变小,能够在抽头系数收敛后迅速进行最佳 均衡。

工业上的可利用性

如上所述,本发明能够进行高精度的波形均衡,因此对波形均衡 装置等是有用的。

Claims (14)

1. 一种波形均衡装置,对输入信号进行波形均衡并输出其结果作为输出信号,该装置包括:有限脉冲响应滤波器,在上述输入信号与多个抽头系数之间进行卷积运算,并输出其结果;第一限幅器和第二限幅器,其中至少任意一方判定上述输出信号的值,在进行判定时输出判定结果,在不进行判定时输出上述输出信号;第一延迟器,对上述第二限幅器的输出施加延迟来进行输出;无限脉冲响应滤波器;加法运算部,对上述有限脉冲响应滤波器的输出和上述无限脉冲响应滤波器的输出进行加法运算,并输出其结果作为上述输出信号;误差检测部,检测上述输出信号的误差并将其作为误差信息来输出;以及抽头系数更新部,根据上述误差信息来更新上述有限脉冲响应滤波器和上述无限脉冲响应滤波器的抽头系数,其中,上述无限脉冲响应滤波器包括:第一延迟部,接收上述第一限幅器的输出,并从多个抽头的每一个输出对接收到的信号施加第一延迟以下的互不相同的延迟而得到的多个信号;和第二延迟部,接收上述第一延迟器的输出,并从多个抽头的每一个输出对接收到的信号施加第二延迟以下的互不相同的延迟而得到的多个信号,并且,在上述第一延迟部接收到的信号与上述第一延迟部的多个抽头的每一个所对应的抽头系数之间、和上述第二延迟部接收到的信号与上述第二延迟部的多个抽头的每一个所对应的抽头系数之间进行卷积运算,并输出其结果,上述第一延迟器使该第一延迟器的输出相对于上述输出信号的延迟等于在上述第一延迟部施加最大延迟而得到的信号相对于上述输出信号的延迟。
2. 根据权利要求1所述的波形均衡装置,其特征在于:还包括对上述输出信号施加延迟来进行输出的第二延迟器,上述无限脉沖响应滤波器还包括第三延迟部,该第三延迟部接收 上述第二延迟器的输出,从多个抽头的每一个输出对接收到的信号施 加互不相同的延迟而得到的多个信号,并且,在上述第三延迟部接收到的信号和上述第三延迟部的多个 抽头的每一个所对应的抽头系数之间进行巻积运算,并输出其结果,上述第二延迟器使该第二延迟器的输出相对于上述输出信号的 延迟等于在上述第二延迟部施加最大延迟而得到的信号相对于上述 输出信号的延迟。
3. 根据权利要求1所述的波形均衡装置,其特征在于: 上述第一限幅器和第二限幅器用互不相同的方法来判定上述输出信号的值。
4. 根据权利要求1所述的波形均衡装置,其特征在于: 还包括生成控制信号的控制部,上述无限脉沖响应滤波器根据上述控制信号来控制对上述第一 限幅器的输出施加的延迟的最大值,以使对上述第一限幅器的输出施 加的延迟的最大值和对上述第 一延迟器的输出施加的延迟的最大值 之和为一定。
5. 根据权利要求4所述的波形均衡装置,其特征在于: 上述控制部测量自该波形均衡装置开始工作时起的经过时间,当经过时间达到预定阈值时,生成使对上述第 一 限幅器的输出施加的延 迟的最大值变更的信号来作为上述控制信号。
6. 根据权利要求5所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在上述无限脉冲响应滤波器的所有抽头系数的微分 的绝对值低于预定值时,减小上述预定阈值。
7. 根据权利要求5所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在上述无限脉沖响应滤波器的抽头系数的绝对值的 总和的微分的绝对值低于预定值时,减小上述预定阈值。
8. 根据权利要求5所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在由对该波形均衡装置的输出进行纠错的纠错部在 预定期间内进行纠错后的位数低于预定值时,减小上述预定阈值。
9. 根据权利要求5所述的波形均衡装置,其特征在于: 上述控制部在上述输入信号和预定的图案信号之间进行巻积运算来推测传输路径特性,当根据推测的传输路径特性判定为重影信号 的大小与主波的大小之比低于预定值时,减小上述预定阈值。
10. 根据权利要求5所述的波形均衡装置,其特征在于: 还包括用于求出上述误差信息的移动平均的平均部, 上述控制部在上述移动平均低于预定值时,减小上述预定阈值。
11. 根据权利要求4所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在上述无限脉沖响应滤波器的所有抽头系数的微分 的绝对值低于预定值时,输出使对上述第 一 限幅器的输出施加的延迟 的最大值变更的信号来作为上述控制信号。
12. 根据权利要求4所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在上述无限脉沖响应滤波器的抽头系数的绝对值的 总和的微分的绝对值低于预定值时,输出使对上述第一限幅器的输出 施加的延迟的最大值变更的信号来作为上述控制信号。
13. 根据权利要求4所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在由对该波形均衡装置的输出进行纠错的纠错部在 预定期间内进行纠错后的位数低于预定值时,输出使对上述第 一限幅 器的输出施加的延迟的最大值变更的信号来作为上述控制信号。
14. 根据权利要求4所述的波形均衡装置,其特征在于:上述控制部在上述输入信号和预定的图案信号之间进行巻积运 算来推测传输路径特性,当根据推测的传输路径特性判定为重影信号 的大小与主波的大小之比低于预定值时,输出使对上述第一限幅器的 输出施加的延迟的最大值变更的信号来作为上述控制信号。
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