CN101567862A - 用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法 - Google Patents

用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法。一种用于通信接收器中执行均衡的方法，包含有：从通信接收器的后方均衡器产生决策输出；通过比较后方均衡器的决策输出与通信接收器的前方均衡器的均衡输出预测估计误差；以及根据估计误差调整前方均衡器，其中通信接收器包含至少两个均衡器级，并且前方均衡器处于后方均衡器的前面级。上述用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法减少了通道失真效应。

Description

用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法
技术领域
本发明是有关于均衡，特别是关于用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法。
背景技术
为了补偿有限频宽(band-limited)传输信道效应，许多数字数据通信系统使用均衡器来移除接收信号中的符号间干扰(Inter-Iymbol Interference，以下简称ISI)。由于ISI包括位于给定决定区域的参考符号的前后符号，因此ISI会使给定符号的值受到其前后符号的影响而失真，其本质上代表符号“重影”(ghost)。上述失真限制了用于此信道通信的数据传输效率，因此需要一种可以减少通道失真效应的方法。
发明内容
为解决上述通道失真效应的问题，有必要提供用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法，以减少通道失真效应。
根据本发明一实施方式，提供一种用于通信接收器中执行均衡的方法，包含有：从通信接收器的后方均衡器产生决策输出；通过比较后方均衡器的决策输出与通信接收器的前方均衡器的均衡输出预测估计误差；以及根据估计误差调整前方均衡器，其中通信接收器包含至少两个均衡器级，以及前方均衡器处于后方均衡器的前面级。
根据本发明另一实施方式，提供一种用于通信接收器中执行均衡的方法，包含有：从通信接收器的前方均衡器产生均衡输出；提供均衡输出给通信接收器的后方均衡器的反馈滤波器，用于初始化；以及通过后方均衡器的初始化的反馈滤波器，在后方均衡器中执行均衡，其中通信接收器包含至少两个均衡器级，以及前方均衡器处于后方均衡器的前面级。
根据本发明另一实施方式，提供一种用于通信接收器中的均衡系统，包含有前方均衡器、后方均衡器、误差估计器以及抽头系数单元。前方均衡器包含有第一前馈滤波器、第一反馈滤波器、第一组合器以及第一决策单元。第一组合器将第一前馈滤波器与第一反馈滤波器的输出组合以产生第一均衡输出。第一决策单元根据第一均衡输出决定第一组离散值。第一均衡输出被提供给第一反馈滤波器。后方均衡器包含有第二前馈滤波器、第二反馈滤波器、第二组合器以及第二决策单元。第二组合器将第二前馈滤波器与第二反馈滤波器的输出组合以产生第二均衡输出。第二决策单元根据第二均衡输出决定第二组离散值。第二均衡输出被提供给第二反馈滤波器。误差估计器用来接收第二组离散值与第一均衡输出以取得估计误差。抽头系数单元用来调整第一前馈滤波器与第一反馈滤波器其中至少之一的抽头系数，其中前方均衡器在通信接收器的多个均衡器级中处于后方均衡器的前面级。
根据本发明另一实施方式，提供一种用于通信接收器中的均衡系统，包含有前方均衡器以及后方均衡器。前方均衡器包含有第一前馈滤波器、第一反馈滤波器、第一组合器以及第一决策单元。第一组合器将第一前馈滤波器与第一反馈滤波器的输出组合以产生第一均衡输出。第一决策单元根据第一均衡输出决定第一组离散值。第一均衡输出被提供给第一反馈滤波器。后方均衡器包含有第二前馈滤波器、第二反馈滤波器、第二组合器以及第二决策单元。第二组合器将第二前馈滤波器与第二反馈滤波器的输出组合以产生第二均衡输出。第二决策单元根据第二均衡输出决定第二组离散值。第二均衡输出被提供给第二反馈滤波器。其中第一均衡输出被提供给第二反馈滤波器用于初始化。
如上所述，在一实施方式中，用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法通过比较后方均衡器的决策输出与通信接收器的前方均衡器的均衡输出预测估计误差，以及根据估计误差调整前方均衡器，从而减少了通道失真效应。在另一实施方式中，用于通信接收器中的均衡系统与执行均衡的方法从通信接收器的前方均衡器产生均衡输出；提供均衡输出给通信接收器的后方均衡器的反馈滤波器，用于初始化；以及通过后方均衡器的初始化的反馈滤波器，从而减少了通道失真效应。
附图说明
图1为包含多均衡器级的均衡系统。
图2为前方均衡器与后方均衡器之间的互连方式示意图。
图3为实施图2所示配置的方法流程图
图4为前方均衡器与后方均衡器之间的另一互连方式示意图。
图5为实施图4所示配置的方法流程图。
图6为能够用于实施前馈滤波器或反馈滤波器的滤波器结构的示意图。
图7为迭代均衡器的示意图。
具体实施方式
图1为包含多均衡器级(multiple equalizer stage)的均衡系统。本实施方式中，第一均衡器101的输出被提供给第二均衡器102。第二均衡器102的输出被提供给第三均衡器103。这种方式下，第(n-1)均衡器104的输出被提供给第n均衡器105。在多均衡器级中，假若r大于k，则称第k均衡器处于第r均衡器的前面级(earlier stage)。另一方面，假若r小于k，则称第k均衡器处于第r均衡器的后面级(latter stage)。同样的，第(k-1)均衡器被称做“先前于且相邻于”(previouslyadjacent)第k均衡器。多均衡器级的最后一个均衡器，即第n均衡器105提供均衡输出，以由通信接收器使用。这种多均衡器级中，均衡器(除去最后一个均衡器)产生中间均衡输出，以由多级中的其它均衡器使用。理论上，经过这种多均衡器级后，最后的均衡输出包含较少的ISI。
然而，后续的较佳实施方式提供不同方式来将多均衡器级中的均衡器互连。后续实施方式中，相较于前方(front)均衡器，后方(rear)均衡器较接近于产生最终均衡输出之最后均衡器。相似的，前方均衡器被称为处于后方均衡器的前面级。前方均衡器可能先前相邻于后方均衡器。或者，在包含多均衡器级的均衡系统中，前方均衡器与后方均衡器之间具有至少一均衡器。
图2为前方均衡器20与后方均衡器22之间的互连方式示意图。前方均衡器20包含前馈滤波器(feed-forward filter)202、反馈滤波器(feedback filter)203、组合器(combiner)204、决策单元205与切换器206。组合器204将前馈滤波器202与反馈滤波器203的输出组合，并且由决策单元205决定多个组合输出。决策单元205为每一组合输出决定一个可能的离散值。在均衡器设计领域，使用切片器(slicer)来设计决策单元205是常用实施方式，故详细的叙述不再赘述。
除了前方均衡器20，图2所示的多均衡器级还包含后方均衡器22。后方均衡器22包含前馈滤波器222、反馈滤波器223、决策单元225、第一切换器226与第二切换器227。相似的，组合器224将前馈滤波器222与反馈滤波器223的输出组合，并且由决策单元225决定多个组合输出。决策单元225为每一组合输出决定一个可能的离散值。
本实施方式中，前馈滤波器202与222皆接收相同的输入，例如一系列数字取样。反馈滤波器203与223分别经由切换器206与第一切换器226接收均衡输出。然而，在初始化期间，来自前方均衡器20的均衡输出不仅被提供给前方均衡器20的反馈滤波器203，还经由第二切换器227被提供给反馈滤波器223。因为这样的安排能够尽快提供更多有用的信息，因此其可提高后方均衡器22的配置，例如抽头系数(tap coefficient)，这是本发明的技术优势之一。
图3为实施图2所示配置的方法流程图，其可被写为程序代码、固件或硬件逻辑来控制上述组件。例如，此方法可用于指示第二切换器227应该在何时提供来自前方均衡器20的均衡输出给后方均衡器22，以及后方均衡器22应该在何时启动，以运行于多均衡器级。总而言之，此方法包含：产生前方均衡器的均衡输出(步骤383)；提供均衡输出给后方均衡器(步骤385)以初始化后方均衡器的反馈滤波器(步骤387)，以通过初始化的反馈滤波器，在后方均衡器中执行均衡。
图4为前方均衡器30与后方均衡器32之间的另一互连方式示意图。相似的，前方均衡器30包含前馈滤波器302、反馈滤波器303、组合器304、决策单元305与切换器306。组合器304将前馈滤波器302与反馈滤波器303的输出组合，并且由决策单元305决定组合输出。决策单元305为每一组合输出决定一个可能的离散值。此外，后方均衡器32包含前馈滤波器322、反馈滤波器323、组合器324、决策单元325与切换器326。组合器324将前馈滤波器322与反馈滤波器323的输出组合，并且由决策单元325决定组合输出。决策单元325为每一组合输出决定一个可能的离散值。
除了基本的均衡配置，后方均衡器32还提供决策输出372(例如由决策单元325决定的一组离散值)给误差估计器，在此实施方式中为误差信号产生器33。除了后方均衡器32的决策输出372，前方均衡器30的均衡输出371也被提供给误差信号产生器33。接着，误差信号产生器33比较后方均衡器32的决策输出372与前方均衡器30的均衡输出371之间的差别，并且产生估计误差。此误差信号产生器33可由用于均衡设计领域的已知误差产生器实施，以决定均衡输出与决策输出之间的差别等级，来提供信息以调整均衡器中的抽头系数滤波器。也就是说，已知的误差计算函数，例如佐藤(Sato)误差函数，全部能够应用于此。更详细的说明不再赘述。
本实施方式中，前馈滤波器302、反馈滤波器303或者前馈滤波器302与反馈滤波器303两者皆能够根据估计误差得以调整。因为在多均衡器级中，相较于前方均衡器30，后方均衡器32处于后面级，所以后方均衡器32较前方均衡器30的决策输出更准确。在这种安排下，前方均衡器30的效能得到提高，因此在进一步处理中更能提高后方均衡器32的效能。上述效能的提高也可视为本发明的另一技术优势。
图5为实施图4所示配置的方法流程图。首先由后方均衡器产生决策输出(步骤380)。比较后方均衡器的决策输出与前方均衡器的均衡输出，以预测估计误差(步骤382)。接着，将估计误差用于调整前方均衡器(步骤384)，例如，由抽头系数单元调整前方均衡器的抽头系数。
图6为能够用于实施前馈滤波器或反馈滤波器的滤波器结构60的示意图。数字取样600被输入延迟线(delay line)电路或者移位寄存器行。移位寄存器行包含一系列存储单元601、602、603、604、605与606。每次操作后，新数据被移入第一存储单元601，并且原来储存在存储单元601、602、603、604与605的数据被移入其右边的单元。每次操作中，抽头内容S1、S2、S3、……Sn-2、Sn-1、Sn由乘法器621、622、623、……624、625与626乘上抽头系数β1、β2、β3、……βn-2、βn-1与βn。接着，相乘的值由加法器63相加，以在每次操作后产生均衡输出值65。抽头系数产生器67根据由比较决策输出与均衡输出而得到的估计误差修正这些抽头系数。
本领域的技术人员应了解，均衡器设计领域中存在多种方式来设计均衡器及其滤波器。当然，图6是用于说明本发明，而不是限定本发明。一旦图1至图6所示的方块由熟悉均衡器设计领域的技术人员实施时，上述每一方块皆可由软件、固件、硬件或者其任意组合来实施。
更进一步地说，多均衡器级别中的至少一均衡器能够被设计为迭代均衡器，例如在适当的控制编码或者对应信号的状况下。图7为迭代均衡器70的示意图。迭代均衡器70包含前馈滤波器701、反馈滤波器702、组合器703、决策单元705与切换器706。迭代均衡器与一般均衡器的主要区别在于其将多次迭代操作应用于至少一组值上。也就是说，均衡输出被多次提供给反馈滤波器702，直到满足所需条件或者达到预定迭代轮数。理论上，这样的安排可以提高均衡质量的水平。
上述具有多均衡器级的均衡系统能用于通信系统中的多种接收器或者程序广播系统。本领域的技术人员应能参考不同的设计需求，了解如何将这种均衡系统嵌入至不同的接收器中。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种用于通信接收器中执行均衡的方法，包含有：
从该通信接收器的后方均衡器产生决策输出；
通过比较该后方均衡器的该决策输出与该通信接收器的前方均衡器的均衡输出预测估计误差；以及
根据该估计误差调整该前方均衡器，其中该通信接收器包含至少两个均衡器级，并且该前方均衡器处于该后方均衡器的前面级。
2.如权利要求1所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于：
提供由来自该多个均衡器级的最后一个均衡器输出的最终均衡结果以用于通信接收器，以及提供该多个均衡器级的其它均衡器的均衡输出给后面级的至少一均衡器。
3.如权利要求2所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，该前方均衡器是先前于且相邻于该多个均衡器级中的该后方均衡器。
4.如权利要求2所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，更包含有：
提供该前方均衡器的该均衡输出给该后方均衡器的反馈滤波器。
5.如权利要求1所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，该前方均衡器与该后方均衡器其中至少之一为迭代均衡器，以及该方法更包含有：
在该迭代均衡器中执行至少一轮均衡。
6.一种用于通信接收器中执行均衡的方法，包含有：
从该通信接收器的前方均衡器产生均衡输出；
提供该均衡输出给该通信接收器的后方均衡器的反馈滤波器，用于初始化；以及
通过该后方均衡器的该初始化的该反馈滤波器，在该后方均衡器中执行均衡，其中该通信接收器包含至少两个均衡器级，以及该前方均衡器处于该后方均衡器的前面级。
7.如权利要求6所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，该前方均衡器先前于且相邻于该多个均衡器级中的该后方均衡器。
8.如权利要求6所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，更包含有：
提供由该多个均衡器级的最后一个均衡器输出的最终均衡结果以用于该通信接收器，以及提供该多个均衡器级的其它均衡器的均衡输出给后面级的至少一均衡器。
9.如权利要求8所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，更包含有：
从该后方均衡器产生决策输出；
通过比较该后方均衡器的该决策输出与该前方均衡器的均衡输出，预测估计误差；以及
根据该估计误差调整该前方均衡器。
10.如权利要求6所述的用于通信接收器中执行均衡的方法，其特征在于，该前方均衡器与该后方均衡器其中至少之一为迭代均衡器，以及该方法更包含有：
在该迭代均衡器中执行至少一轮均衡。
11.一种用于通信接收器中的均衡系统，包含有：
前方均衡器，包含有第一前馈滤波器、第一反馈滤波器、第一组合器以及第一决策单元，其中该第一组合器将该第一前馈滤波器与该第一反馈滤波器的输出组合，以产生第一均衡输出，该第一决策单元根据该第一均衡输出决定第一组离散值，该第一均衡输出被提供给该第一反馈滤波器；
后方均衡器，包含有第二前馈滤波器、第二反馈滤波器、第二组合器以及第二决策单元，其中该第二组合器将该第二前馈滤波器与该第二反馈滤波器的输出组合，以产生第二均衡输出，该第二决策单元根据该第二均衡输出决定第二组离散值，该第二均衡输出被提供给该第二反馈滤波器；
误差估计器，用来接收该第二组离散值与该第一均衡输出以取得估计误差；以及
抽头系数单元，用来调整该第一前馈滤波器与该第一反馈滤波器其中至少之一的抽头系数，其中该前方均衡器在该通信接收器的多个均衡器级中处于该后方均衡器的前面级。
12.如权利要求11所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该多个均衡器级的最后一个均衡器输出最终均衡结果，以用于通信接收器，以及该多个均衡器级的其它均衡器的均衡输出被提供给后面级的至少一均衡器。
13.如权利要求12所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该前方均衡器先前于且相邻于该多个均衡器级中的该后方均衡器。
14.如权利要求12所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该第一均衡输出被提供给该第二反馈滤波器，用于初始化。
15.如权利要求11所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该前方均衡器与该后方均衡器其中至少之一为迭代均衡器，以及该迭代均衡器执行至少一轮均衡。
16.一种用于通信接收器中的均衡系统，包含有：
前方均衡器，包含有第一前馈滤波器、第一反馈滤波器、第一组合器以及第一决策单元，其中该第一组合器将该第一前馈滤波器与该第一反馈滤波器的输出组合，以产生第一均衡输出，该第一决策单元根据该第一均衡输出决定第一组离散值，该第一均衡输出被提供给该第一反馈滤波器；以及
后方均衡器，包含有第二前馈滤波器、第二反馈滤波器、第二组合器以及第二决策单元，其中该第二组合器将该第二前馈滤波器与该第二反馈滤波器的输出组合，以产生第二均衡输出，该第二决策单元根据该第二均衡输出决定第二组离散值，该第二均衡输出被提供给该第二反馈滤波器，其中该第一均衡输出被提供给该第二反馈滤波器用于初始化。
17.如权利要求16所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该前方均衡器先前于且相邻于该多个均衡器级中的该后方均衡器。
18.如权利要求17所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该多个均衡器级的最后一个均衡器输出最后均衡结果，以用于通信接收器，以及该多个均衡器级的其它均衡器的均衡输出被提供给后面级的至少一均衡器。
19.如权利要求18所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，更包含有：
误差估计器，用来接收该第二组离散值与该第一均衡输出，以取得估计误差；以及
抽头系数单元，用来调整该第一前馈滤波器与该第一反馈滤波器中至少之一的抽头系数。
20.如权利要求16所述的用于通信接收器中的均衡系统，其特征在于，该前方均衡器与该后方均衡器其中至少之一为迭代均衡器，以及该迭代均衡器执行至少一轮均衡。
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