CN101808058B - 单载波/多载波共享接收器及其信号处理方法 - Google Patents
单载波/多载波共享接收器及其信号处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种单载波/多载波共享接收器包含有离散傅立叶变换单元、频域均衡器、反离散傅立叶变换单元以及码间干扰消除单元。该离散傅立叶变换单元用来对接收信号进行离散傅立叶变换以产生频域信号，该频域均衡器用来对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号，该反离散傅立叶变换单元用来对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶变换运算以产生均衡后时域信号，以及该码间干扰消除单元用以对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号。
Description
技术领域
本发明有关于单载波/多载波共享接收器，尤指一种具有码间干扰消除单元的单载波/多载波共享接收器及其信号处理方法。
背景技术
在单载波系统的接收器中，通常会利用一个决策反馈均衡器(decisionfeedback equalizer)来消除信道效应以及改善信道在某些频率点可能会遭遇到的严重衰退(deep fading)等问题，然而，在信道长度很长的情形下，决策反馈均衡器需要非常多阶的系数而大量增加运算复杂度。
因此，在一些的单载波/多载波共享接收器中，为了降低运算复杂度，单载波信号会与多载波一样使用频域均衡器(frequency-domain equalizer)来进行均衡操作而不使用传统的决策反馈均衡器，然而，频域均衡器因为无法直接使用决策反馈(decision feedback)的方式，因此性能会类似一个线性均衡器(linear equalizer)，而无法有效地消除码间干扰(Inter-SymbolInterference，ISI)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种单载波/多载波共享接收器，使得可以在不大幅增加运算复杂度的情形下同时消除码间干扰，以解决上述的问题。
依据本发明的一实施例，一种单载波/多载波共享接收器，包含有：离散傅立叶变换单元，用来对接收信号进行离散傅立叶变换以产生频域信号；频域均衡器，耦接于该离散傅立叶变换单元，用来对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；反离散傅立叶变换单元，耦接于该频域均衡器，用来对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶变换运算以产生均衡后时域信号；以及码间干扰消除单元，耦接于该反离散傅立叶变换单元，用以对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号，其中该码间干扰消除单元包含有：第一数据切割器(210)，用来对该均衡后时域信号进行数据切割操作以产生切割后时域信号；第一加法器(206)，用来计算该均衡后时域信号以及该切割后时域信号的差值；第一数字滤波器(220)，用来依据该第一加法器在不同时间点所计算出的多个差值以产生第一滤波后信号；以及第二加法器(202)，用来计算该均衡后时域信号以及该第一滤波后信号的差值以产生对应该码间干扰消除后信号的初步码间干扰消除后信号。
依据本发明的另一实施例，一种信号处理方法，包含有：对接收信号进行离散傅立叶变换以产生频域信号；对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶变换运算以产生均衡后时域信号；以及对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号，其中对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤包含有：提供数据切割器以对该均衡后时域信号进行数据切割操作以产生切割后时域信号；提供第一加法器以计算该均衡后时域信号以及该切割后时域信号的差值；依据该第一加法器在不同时间点所计算出的多个差值来进行数字滤波操作以产生第一滤波后信号；以及计算该均衡后时域信号以及该第一滤波后信号的差值以产生对应该码间干扰消除后信号的初步码间干扰消除后信号。
附图说明
图1为本发明一实施例的单载波/多载波共享接收器的示意图。
图2为图1所示的码间干扰消除单元的示意图。
[主要元件标号说明]
| 100 | 单载波/多载波共享接收器 |
| 110 | 离散傅立叶变换单元 |
| 120 | 频域均衡器 |
| 130 | 反离散傅立叶变换单元 |
| 140 | 码间干扰消除单元 |
| 150、210 | 数据切割器 |
| 202、204、206、208 | 加法器 |
| 220、222 | 数字滤波器 |
具体实施方式
图1为本发明一实施例的单载波/多载波共享接收器100的示意图。如图1所示，接收器100包含离散傅立叶变换单元110、频域均衡器120、反离散傅立叶变换单元130、码间干扰消除单元140以及数据切割器150。
在接收器100的操作上，首先，离散傅立叶变换单元110对单载波接收信号y(t)进行离散傅立叶变换以产生频域信号Y(f)，之后，频域均衡器120对频域信号Y(f)进行均衡运算以产生均衡后频域信号X(f)，接着，反离散傅立叶变换单元130对均衡后频域信号X(f)进行反离散傅立叶变换以产生均衡后时域信号x(t)，码间干扰消除单元140之后对均衡后时域信号x(t)进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号x”(t)，最后，数据切割器150对码间干扰消除后信号x”(t)进行数据切割操作以产生数字信号d(t)。
此外，频域均衡器120将频域信号Y(f)乘以频域均衡器120的系数W(f)以产生均衡后频域信号X(f)，亦即
X(f)＝W(f)*Y(f)
一般均衡器的系数W(f)为信道的频率响应H(f)的倒数(W(f)＝1/H(f))，然而，这种系数容易在信道的频率响应H(f)很小的频带造成噪声的放大，因此，在本实施例中，频域均衡器120为最小均方误差(minimum mean squarederror)均衡器，亦即频域均衡器120的系数W(f)为
其中K为常数，
为噪声功率的期望值。然而，最小均方误差均衡器虽然能避免在信道的频率响应H(f)很小的频带造成噪声的放大，可是却会使得均衡后时域信号x(t)会残留有码间干扰，进而影响到数字信号d(t)的准确性。因此，本发明的码间干扰消除单元140用来消除此码间干扰。
请参考图2，图2为图1所示的码间干扰消除单元140的示意图。如图2所示，码间干扰消除单元140包含有加法器202、204、206以及208、数据切割器210、以及数字滤波器220以及222，以下将叙述码间干扰消除单元140的操作。
首先，假设码间干扰消除单元140用来将对应一时间点(t)的均衡后时域信号x(t)进行数据切割操作以产生码间干扰消除后信号x”(t)，则此时，数据切割器210将对应一时间点(t+L+1)的均衡后时域信号x(t+L+1)进行数据切割操作以产生切割后时域信号d1(t+L+1)，其中L为正整数，因此，均衡后时域信号x(t+L+1)为均衡后时域信号在时间点(t)之后的信号值，之后加法器206计算均衡后时域信号x(t+L+1)以及切割后时域信号d1(t+L+1)的差值，此差值的意义即为在时间点(t+L+1)时，均衡后时域信号x(t+L+1)所具有的码间干扰以及噪声的总和，接着，此差值进入数字滤波器220的接头延迟线(tapped-delay-line)中，在此时，数字滤波器220的接头延迟线中分别储存有对应至时间点(t+1)至(t+L)的均衡后时域信号x(t+1)至x(t+L)所相对应的码间干扰以及噪声，在此定义一个向量p1(t)来表示数字滤波器220的接头延迟线中所储存的数据：
p1(t)＝[(x(t+1)-d1(t+1))，(x(t+2)-d1(t+2))，...，(x(t+L)-d1(t+L))]
之后，数字滤波器220将p1(t)与数字滤波器220的系数x1(t)作内积运算以输出滤波后信号N1(t)，加法器202计算均衡后时域信号x(t)以及滤波后信号N1(t)的差值以产生初步码间干扰消除后信号x’(t)。
同时，加法器208计算均衡后时域信号x(t)以及数字信号d(t)的差值，此差值的意义即为在时间点(t)时，均衡后时域信号x(t)所具有的码间干扰以及噪声的总和，接着，此差值进入数字滤波器222的接头延迟线(tapped-delay-line)中，在此时，数字滤波器222的接头延迟线中分别储存有对应至时间点(t-1)至(t-M)的均衡后时域信号x(t-1)至x(t-M)所相对应的码间干扰以及噪声，其中M为数字滤波器222的接头数(tap)，在此定义一个向量p2(t)来表示数字滤波器222的接头延迟线中所储存的数据：
p2(t)＝[(x(t-1)-d(t-1))，(x(t-2)-d(t-2))，...，(x(t-M)-d(t-M))]
之后，数字滤波器222将p2(t)与数字滤波器222的系数w2(t)作内积运算以输出滤波后信号N2(t)，加法器204计算初步码间干扰消除后信号x’(t)以及滤波后信号N2(t)的差值以产生码间干扰消除后信号x”(t)。
需注意的是，上述依据滤波后信号N1(t)以及N2(t)来计算出码间干扰消除后信号x”(t)的步骤仅为本发明的一实施例，在本发明的其它实施例中，均衡后时域信号x(t)可以先计算与滤波后信号N2(t)的差值，之后再计算与滤波后信号N1(t)的差值以得到码间干扰消除后信号x”(t)；或是直接计算均衡后时域信号x(t)与滤波后信号N1(t)以及N2(t)总和(N1(t)+N2(t))的差值以得到码间干扰消除后信号x”(t)，这些设计上的变化均隶属于本发明的范畴。
此外，码间干扰消除后信号x”(t)可以仅依据均衡后时域信号x(t)与滤波后信号N2(t)的差值或是均衡后时域信号x(t)与滤波后信号N1(t)的差值来得到，亦即在图2所示的码间干扰消除单元140中，滤波后信号N1(t)的相关元件(数据切割器210、加法器202、206以及数字滤波器220)以及滤波后信号N2(t)的相关元件(加法器204、208以及数字滤波器222)中其中之一可以移除。
在本发明中，若是找到适当的系数w1(t)以及w2(t)，则滤波后信号N1(t)以及N2(t)的总和可以近似均衡后时域信号x(t)所对应的码间干扰，因此，将均衡后时域信号x(t)减去滤波后信号N1(t)以及N2(t)可以确实去除掉码间干扰，而数字信号d(t)的正确性也会大幅提高。
此外，数字滤波器220以及222的系数w1(t)以及w2(t)可以利用最小均方法(Least Mean Square method，LMS method)来得到，举例而言，首先，定义w1(t)以及w2(t)如下：
w1(t)＝[w(t，1)，w(t，2)，...，w(t，L)]；
w2(t)＝[w(t，-1)，w(t，-2)，...，w(t，-M)]；
则w1(t)以及w2(t)可以修正如下：
w1(t)＝w1(t-1)+R*p1(t)*conj(d(t)-x”(t))；
w2(t)＝w2(t-1)+S*p2(t)*conj(d(t)-x”(t))；
其中R、S为常数，conj()为共轭复数(complex conjugate)的运算。
此外，上述使用最小均方法来得到数字滤波器220以及222的系数w1(t)以及w2(t)的算法仅为本发明的一范例说明，在本发明的其它实施例中，可采用递归最小平方(Recursive Least Square，LMS)或任何其它算法来加以实施，而这些设计变化亦属本发明的范畴。
需注意的是，本发明的接收器100分别依据均衡后时域信号x(t)所对应的时间点之后的多个时间点的信号值以及均衡后时域信号x(t)所对应的时间点之前的多个时间点的信号值以分别产生滤波后信号N1(t)以及N2(t)，其中滤波后信号N1(t)以及N2(t)的总和可以近似均衡后时域信号x(t)所对应的码间干扰，然而，在本发明的其它实施例中，接收器可以仅利用滤波后信号N1(t)或是N2(t)来近似均衡后时域信号x(t)所对应的码间干扰。简单而言，在本发明的另一实施例中，可以将加法器204、208以及数字滤波器222移除，亦即将该初步码间干扰消除后信号x’(t)是作为该码间干扰消除后信号x”(t)，而数据切割器150对初步码间干扰消除后信号x’(t)进行数据切割操作以产生数字信号d(t)。此外，在本发明的另一实施例中，可以将加法器202、206、数据切割器210以及数字滤波器220移除，亦即加法器204计算均衡后时域信号x(t)以及滤波后信号N2(t)的差值以产生码间干扰消除后信号x”(t)，这些设计上的变化均隶属于本发明的范畴。
简要归纳本发明，本发明的单载波/多载波共享接收器包含有离散傅立叶变换单元、频域均衡器、反离散傅立叶变换单元以及码间干扰消除单元，其中当接收器对单载波接收信号进行信号处理时，因为频域均衡器无法消除单载波接收信号的码间干扰，因此，本发明的码间干扰消除单元用来消除此残留的码间干扰，以使得后续的数据切割运算能具有更高的准确性。
以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (16)
1.一种单载波/多载波共享接收器，包含有：
离散傅立叶变换单元，用来对接收信号进行离散傅立叶变换以产生频域信号；
频域均衡器，耦接于该离散傅立叶变换单元，用来对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；
反离散傅立叶变换单元，耦接于该频域均衡器，用来对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶变换运算以产生均衡后时域信号；以及
码间干扰消除单元，耦接于该反离散傅立叶变换单元，用以对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号，
其中该码间干扰消除单元包含有：
第一数据切割器(210)，用来对该均衡后时域信号进行数据切割操作以产生切割后时域信号；
第一加法器(206)，用来计算该均衡后时域信号以及该切割后时域信号的差值；
第一数字滤波器(220)，用来依据该第一加法器在不同时间点所计算出的多个差值以产生第一滤波后信号；以及
第二加法器(202)，用来计算该均衡后时域信号以及该第一滤波后信号的差值以产生对应该码间干扰消除后信号的初步码间干扰消除后信号。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中该第二加法器计算该第一滤波后信号与对应目前时间点的该均衡后时域信号的差值以产生该初步码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之后的多个时间点的信号值经由该第一数据切割器以及该第一加法器所产生。
3.根据权利要求2所述的接收器，其中该初步码间干扰消除后信号是作为该码间干扰消除后信号，且该接收器还包含有：
第二数据切割器(150)，用来对该初步码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号。
4.根据权利要求2所述的接收器，还包含有：
第二数据切割器(150)，用来对该码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号；
该码间干扰消除单元还包含有：
第三加法器(208)，用来计算该均衡后时域信号以及该数字信号的差值；
第二数字滤波器(222)，用来依据该第三加法器在不同时间点所计算出的多个差值以产生第二滤波后信号；以及
第四加法器(204)，用来计算该初步码间干扰消除后信号以及该第二滤波后信号的差值以产生该码间干扰消除后信号。
5.根据权利要求4所述的接收器，其中该第四加法器计算该第二滤波后信号与对应目前时间点的该初步码间干扰消除后信号的差值以产生该码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之前的多个时间点的信号值经由该第三加法器所产生。
6.根据权利要求1所述的接收器，还包含有：
数据切割器(150)，用来对该码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号；
该码间干扰消除单元包含有：
第一加法器(208)，用来计算该均衡后时域信号以及该数字信号的差值；
数字滤波器(222)，用来依据该第一加法器在不同时间点所计算出的多个差值以产生滤波后信号；以及
第二加法器(204)，用来计算该均衡后时域信号以及该滤波后信号的差值以产生该码间干扰消除后信号。
7.根据权利要求6所述的接收器，其中该第二加法器计算该滤波后信号与对应目前时间点的该均衡后时域信号的差值以产生该码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之前的多个时间点的信号值经由该第一加法器所产生。
8.根据权利要求1所述的接收器，其中该频域均衡器为最小均方误差均衡器。
9.一种信号处理方法，包含有：
对接收信号进行离散傅立叶变换以产生频域信号；
对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；
对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶变换运算以产生均衡后时域信号；以及
对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生码间干扰消除后信号，
其中对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤包含有：
提供数据切割器以对该均衡后时域信号进行数据切割操作以产生切割后时域信号；
提供第一加法器以计算该均衡后时域信号以及该切割后时域信号的差值；
依据该第一加法器在不同时间点所计算出的多个差值来进行数字滤波操作以产生第一滤波后信号；以及
计算该均衡后时域信号以及该第一滤波后信号的差值以产生对应该码间干扰消除后信号的初步码间干扰消除后信号。
10.根据权利要求9所述的信号处理方法，其中对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤还包含有：
计算该第一滤波后信号与对应目前时间点的该均衡后时域信号的差值以产生该初步码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之后的多个时间点的信号值经由该数据切割器以及该第一加法器所产生。
11.根据权利要求10所述的信号处理方法，其中该初步码间干扰消除后信号是作为该码间干扰消除后信号，且该信号处理方法还包含有：
对该初步码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号。
12.根据权利要求10所述的信号处理方法，还包含有：
对该码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号；以及
以及对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤包含有还包含有：
提供第二加法器，用来计算该均衡后时域信号以及该数字信号的差值；
依据该第二加法器在不同时间点所计算出的多个差值来进行数字滤波作业以产生第二滤波后信号；以及
计算该初步码间干扰消除后信号以及该第二滤波后信号的差值以产生该码间干扰消除后信号。
13.根据权利要求12所述的信号处理方法，其中对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤还包含有：
计算该第二滤波后信号与对应目前时间点的该初步码间干扰消除后信号的差值以产生该码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之前的多个时间点的信号值经由该第二加法器所产生。
14.根据权利要求9所述的信号处理方法，还包含有：
对该码间干扰消除后信号进行数据切割操作以产生数字信号；以及
对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤包含有：
提供加法器以计算该均衡后时域信号以及该数字信号的差值；
依据该加法器在不同时间点所计算出的多个差值来进行数字滤波作业以产生滤波后信号；以及
计算该均衡后时域信号以及该滤波后信号的差值以产生该初步码间干扰消除后信号。
15.根据权利要求14所述的信号处理方法，其中对该均衡后时域信号进行码间干扰消除操作以产生该码间干扰消除后信号的步骤还包含有：
计算该滤波后信号与对应目前时间点的该均衡后时域信号的差值以产生该码间干扰消除后信号，以及该多个差值为该均衡后时域信号在该目前时间点之前的多个时间点的信号值经由该加法器所产生。
16.根据权利要求9所述的信号处理方法，其中对该频域信号进行均衡运算以产生该均衡后频域信号的步骤包含有：
对该频域信号进行最小均方误差均衡运算以产生该均衡后频域信号。
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| GR01 | Patent grant |