CN102347921B - 接收器以及对接收信号进行均衡处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接收器以及对接收信号进行均衡处理的方法。该接收器包含有离散傅立叶转换单元、频域均衡器、反离散傅立叶转换单元、时域均衡器以及输出电路。该离散傅立叶转换单元用于对接收信号进行离散傅立叶转换操作以产生频域信号；该频域均衡器用于对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；该反离散傅立叶转换单元用于对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶转换运算以产生第一均衡后时域信号；该时域均衡器用于对该接收信号进行均衡运算以产生第二均衡后时域信号；该输出电路用于依据该第一均衡后时域信号以及该第二均衡后时域信号来产生第三均衡后时域信号。

Description

接收器以及对接收信号进行均衡处理的方法

技术领域

本发明涉及接收器，尤指一种同时利用时域均衡器(equalizer)以及频域均衡器来对接收信号进行均衡操作的均衡器，及其相关方法。

背景技术

在通信系统中，接收器通常会具有均衡器以消除码间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)，其中该均衡器的种类可分为许多种，例如频域均衡器以及时域均衡器等等。然而，就频域均衡器而言，其需要乘法器较少，但频域均衡器的系数更新较为缓慢，通常多个(例：2000个)符号(symbol)才更新一次；此外，就时域均衡器而言，其系数更新的速度很快，但却需要数量较多的乘法器而增加了芯片面积(这是这一领域所公知的特性)。因此，如何提出一种具有良好信号处理质量且又具有较少乘法器数量的均衡器，是一重要的课题。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种同时利用时域均衡器以及频域均衡器来对接收信号进行均衡操作的均衡器，其具有良好信号处理质量且又具有较少乘法器数量，以解决上述的问题。

依据本发明的一个实施例，接收器包含有离散傅立叶转换单元、频域均衡器、反离散傅立叶转换单元、时域均衡器以及输出电路。该离散傅立叶转换单元用于对接收信号进行离散傅立叶转换操作以产生频域信号；该频域均衡器用于对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；该反离散傅立叶转换单元用于对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶转换运算以产生第一均衡后时域信号；该时域均衡器用于对该接收信号进行均衡运算以产生第二均衡后时域信号；该输出电路用于依据该第一均衡后时域信号以及该第二均衡后时域信号来产生第三均衡后时域信号。

依据本发明的另一个实施例，一种用来对接收信号进行均衡处理的方法包含有：对接收信号进行离散傅立叶转换操作以产生频域信号；提供频域均衡器以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转换运算以产生第一均衡后时域信号；提供时域均衡器以对该接收信号进行均衡运算以产生第二均衡后时域信号；以及依据该第一均衡后时域信号以及该第二均衡后时域信号来产生第三均衡后时域信号。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例的接收器的示意图。

图2为图1所示的时域均衡器以及频域均衡器对应至频率响应不同区段的示意图。

图3为圆周卷积积分在进行运算时的等效线性卷积积分的区块长度的示意图。

图4A以及图4B分别为图1所示的误差计算单元的实施例的示意图。

图5为依据本发明第二实施例的接收器的示意图。

图6为依据本发明的实施例的对接收信号进行均衡处理的方法的流程图。

【主要元件符号说明】

100、500  接收器

102、104、502  延迟单元

106、504  串并转换单元

108、506  并串转换单元

121、122、521、522  快速傅立叶转换单元

124、524  频域均衡器

126、526  反快速傅立叶转换单元

128、138、418、528、538  系数调整单元

134、534  时域均衡器

140、411、540  加法器

150、550  误差计算单元

402、412  数据限幅器

404、414  减法器

416  卷积积分计算单元

具体实施方式

请参考图1，图1为依据本发明第一实施例的接收器100的示意图。如图1所示，接收器100包含有两个延迟单元102、104、串并转换单元106、并串转换单元108、两个离散傅立叶转换单元(在本实施例中以两个快速傅立叶转换单元121、122为例)、频域均衡器124、反离散傅立叶转换单元(在本实施例中以反快速傅立叶转换单元126为例)、两个系数调整单元128、138、时域均衡器134、输出电路(在本实施例中，以加法器140为例)以及误差计算单元150。此外，系数调整单元128包含有储存单元(未示出)，且该储存单元储存有频域均衡器124的多个抽头(tap)系数；系数调整单元138也包含有储存单元(未示出)，且该储存单元储存有时域均衡器134的多个抽头系数。

此外，在本实施例中，频域均衡器124与时域均衡器134具有相同的“假想”抽头数，且频域均衡器124与时域均衡器134中的抽头系数仅有一部分会进行更新/调整，且频域均衡器124所调整的抽头系数与时域均衡器134所调整的抽头系数具有不同的抽头序号。举例来说，假设频域均衡器124与时域均衡器134均具有400个抽头数，则频域均衡器124可以被设定在对应抽头序号为Tap_FE_1～Tap_FE_200以及Tap_FE_301～Tap_FE_400的抽头系数才需要被更新/调整，而抽头序号Tap_FE_201～Tap_FE_300的抽头系数为一固定值0，因此不会被用来进行运算执行；另外，时域均衡器134则可以被设定在对应抽头序号为Tap_TE_201～Tap_TE_300的抽头系数才需要被更新/调整，而抽头序号Tap_TE_1～Tap_TE_200以及Tap_TE_301～Tap_TE_400的抽头系数为一固定值0，因此不会被用来进行运算执行。

此外，时域均衡器134所调整的抽头系数是对应到如图2所示的抽头系数变化速度较快的区段B，而频域均衡器124所调整的抽头系数则对应到抽头系数变化速度较慢的区段A以及区段C。

在以下有关图1的接收器100的操作说明中，假设频域均衡器124对应抽头序号为Tap_FE_1～Tap_FE_200以及Tap_FE_301～Tap_FE_400的抽头系数才会被更新/调整与被用来进行运算执行，且时域均衡器134对应抽头序号为Tap_TE_201～Tap_TE_300的抽头系数才会被更新/调整与被用来进行运算执行，然而，本发明并不以此为限。

时域均衡器134对经过延迟单元102的输入信号ffe_in进行均衡运算(例如将输入信号ffe_in与时域均衡器134的抽头系数作卷积积分的计算)以产生第一均衡后时域信号ffe_out1，其公式如下所示：

$\mathrm{ffe}\_\mathrm{out}1\left[n\right]=\underset{k=200}{\overset{299}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k]\mathrm{ffe}\_\mathrm{coeff}{1}_n\left[k\right]$

其中n为符号索引值，D_f为延迟单元102的延迟量，ffe_coeff1_n[k]为时域均衡器134在符号索引值为n时的系数。

另一方面，串并转换单元106与快速傅立叶转换单元121对输入信号ffe_in进行串并(serial-to-parallel)操作以及快速傅立叶转换操作以产生频域信号F1，且快速傅立叶转换单元122对频域均衡器124的多个抽头系数(储存在第一系数调整单元128中的储存单元)进行快速傅立叶转换操作以产生频域信号F2。接着，频域均衡器124对频域信号F1进行均衡运算(例如将频域信号F1、F2相乘)以产生均衡后频域信号F3。之后，反快速傅立叶转换单元126以及并串转换单元108对均衡后频域信号F3进行反快速傅立叶转换运算以及并串(parallel-to-serial)操作以产生如以下公式所示的第二均衡后时域信号ffe_out2。

$\mathrm{ffe}\_\mathrm{out}2\left[n\right]=\underset{k=0}{\overset{199}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k]\mathrm{ffe}\_\mathrm{coeff}{2}_m\left[k\right]+\underset{k=300}{\overset{399}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k]\mathrm{ffe}\_\mathrm{coeff}{2}_m\left[k\right]$

其中n为符号索引值，Df为延迟单元104的延迟量，ffe_coeff2_m[k]为频域均衡器124的系数，N_u为圆周卷积积分(circular convolution)在进行运算时的等效线性卷积积分的(linear convolution)区块长度，关于N_u的意义请参见图3，如图3所示，Nc为圆周卷积积分的区块长度，N_u为线性卷积积分的区块长度，其中Nc＞N_u，且Nc包含N_u区块。

接着，加法器140将第一均衡后时域信号ffe_out1以及第二均衡后时域信号ffe_out2相加以产生第三均衡后时域信号ffe_out3，其公式如下所示：

ffe_out3[n]＝ffe_out1[n]+ffe_out2[n]

接着，误差计算单元150依据第三均衡后时域信号ffe_out3来产生多个误差值err以供系数调整单元138调整时域均衡器134的系数ffe_coeff1_n+1[k]，其公式如下所示：

ffe_coeff1_n+1[k]＝ffe_coeff1_n[k]+u_n，kerr[n]ffe_in[n-D_f-k]，k＝200～299

其中u_n，k为步阶参数。在本实施例中，系数调整单元138在每个符号(symbol)都会更新时域均衡器134的系数，但本发明并不以此为限。此外，系数调整单元128依据多个误差值err[n]来调整频域均衡器124的系数ffe_coeff2_m+1[k]，其公式如下所示：

$\mathrm{ffe}\_\mathrm{coeff}{2}_{m+1}\left[k\right]=\mathrm{ffe}\_\mathrm{coeff}{2}_m\left[k\right]+\underset{n=m\×N_u}{\overset{m\×N_u+N_u-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{n,k}\mathrm{err}\left[n\right]\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k],k=0~199,k=300~399$

此外，请参考图4A以及图4B，图4A以及图4B分别为误差计算单元150的实施例，存在有许多不同方法与前例用于计算不同需求的误差值，但在此不详细赘述，仅举此例以方便说明。参考图4A，误差计算单元150包含有数据限幅器(slicer)402以及减法器404。另外，参考图4B，误差计算单元150包含有加法器411、数据限幅器412、减法器414、卷积积分计算单元416以及系数调整单元418。在图4A所示的实施例中，数据限幅器402将第三均衡后时域信号ffe_out3进行数据限幅操作以产生限幅后第三均衡后时域信号ffe_out3’，之后减法器404再将ffe_out3与ffe_out3’相减以产生误差值err[n]。此外，在图4B所示的实施例中，在图4A所示的实施例中加上判定反馈(decision feedback)的功能，本发明领域中普通技术人员应能了解其操作，故在此不再赘述。

此外，在本实施例中，第三均衡后时域信号ffe_out3根据加法器140将第一均衡后时域信号ffe_out1以及第二均衡后时域信号ffe_out2相加而得到，然而，在本发明的其它实施例中，也可根据其它方式计算出第三均衡后时域信号ffe_out3，例如将第一均衡后时域信号ffe_out1以及第二均衡后时域信号ffe_out2加权相加以得到第三均衡后时域信号ffe_out3等等。换句话说，只要第三均衡后时域信号ffe_out3是依据第一均衡后时域信号ffe_out1以及第二均衡后时域信号ffe_out2而得到，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。

在图1所示的实施例中，抽头系数变化速度较快的部分是由时域均衡器134来进行处理，而抽头系数变化速度较慢的部分则由频域均衡器124来进行处理，且时域均衡器134以及频域均衡器124均只针对部分系数来进行调整，因此，整体而言，均衡器内部所需的乘法器数量能够减少，且具有良好信号处理质量(因为抽头系数变化速度较快的部分由时域均衡器134来处理)。

请参考图5，图5为依据本发明第二实施例的接收器500的示意图。如图5所示，接收器500包含有延迟单元502、串并转换单元504、并串转换单元506、两个离散傅立叶转换单元(在本实施例中以两个快速傅立叶转换单元521、522为例)、频域均衡器524、反离散傅立叶转换单元(在本实施例中以反快速傅立叶转换单元526为例)、两个系数调整单元528、538、时域均衡器534、输出电路(在本实施例中，以加法器540为例)以及误差计算单元550。此外，系数调整单元528包含有储存单元(未示出)，且该储存单元储存有频域均衡器524的多个抽头系数；系数调整单元538也包含有储存单元(未示出)，且该储存单元储存有时域均衡器534的多个抽头系数。

此外，在本实施例中，频域均衡器524与时域均衡器534具有相同的抽头数，且频域均衡器524中的抽头系数仅在特定的时间更新/调整，而时域均衡器534中的抽头系数则在每个符号均会进行更新/调整，并在前述特定的时间，分配到频域均衡器的抽头系数中。

接收器500中元件的操作方式与图1所示的接收器100中元件的操作方式大致相同，差异仅在于系数调整单元528、538的运作方式，故在以下说明中仅针对系数调整单元528、538来进行叙述。

首先，系数调整单元538会依据误差计算单元550所产生的误差值来立即调整时域均衡器534的抽头系数，系数调整单元538会调整抽头系数Tap_TE_1～Tap_TE_400，当时域均衡器534的抽头系数调整到一个特定数量时(例如2000个)，系数调整单元528会依据Tap_TE_1～Tap_TE_400来调整频域均衡器524的系数Tap_FE_1～Tap_FE_400。其中调整频域均衡器524的抽头系数Tap_FE_1～Tap_FE_400有许多方式，举例来说，系数调整单元528可以将抽头系数Tap_TE_1～Tap_TE_400的数值直接一一累加到频域均衡器524的抽头系数Tap_FE_1～Tap_FE_400，而之后系数调整单元538再将抽头Tap_TE_1～Tap_TE_400的数值设为0。接着，时域均衡器继续根据误差调整时域抽头系数，据此循环继续下去。依此方法可使得时域均衡器534的抽头维持在系数很小的状态，使得运算复杂度降低。

此外，系数调整单元538所调整的时域均衡器534的抽头系数，其公式如下所示：

$\mathrm{ffe}\_{\mathrm{coeff}1}_{n+1}\left[k\right]=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{ffe}\_{\mathrm{coeff}1}_n\left[k\right]+u_{n,k}\mathrm{err}\left[n\right]\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k],& n=m\×N_u+1~(m\×N_u+N_u-1)\\ u_{n,k}\mathrm{err}\left[n\right]\mathrm{ffe}\_\mathrm{in}[n-D_f-k],& n=m\×N_u\end{array}\right.$

而系数调整单元528所调整的频域均衡器524的抽头系数，其公式如下所示：

$\mathrm{ffe}\_{\mathrm{coeff}2}_{m+1}\left[k\right]=\mathrm{ffe}\_{\mathrm{coeff}2}_m\left[k\right]+\mathrm{ffe}\_{\mathrm{coeff}1}_{m\×N_u+N_u-1}\left[k\right]$

其中n为符号索引值，D_f为延迟单元502的延迟量，N_u为圆周卷积积分在进行运算时的等效线性卷积积分的区块长度，u_n，k为一步阶参数。

此外，需注意的是，一般来说，均衡器可以分为符号间距均衡器(Symbol-spaced equalizer)以及分数间距均衡器(Fractional-spacedequalizer)，在上述图1以及图5的实施例中，仅以符号间距均衡器来进行说明，然而，本发明也可以应用在分数间距均衡器以及其它利用同样架构的适应性滤波器(adaptive filter)。此外，上述图1以及图5的实施例中的时域均衡器的系数在每个符号皆会调整/更新一次，但本发明并不以此为限。此外，在本发明的其它实施例中，图1以及图5中频域均衡器的抽头系数并不限定在时域上调整，也可在频域上实施。这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。

此外，在本发明的另一实施例，也可结合图1以及图5所示的系数调整单元的特征，举例来说，时域均衡器以及频域均衡器的抽头系数可以分为第一区块以及第二区块，其中该第一区块的抽头系数的调整/更新方式与接收器100中的系数调整单元128、138相同，也即时域均衡器中该第一区块的抽头系数仅有一部分会进行调整并被用来进行运算执行，且频域均衡器中该第一区块的抽头系数也只有一部分会进行调整并被用来进行运算执行，且频域均衡器所调整的抽头系数与时域均衡器所调整的抽头系数具有不同的抽头序号；此外，时域均衡器以及频域均衡器的该第二区块的抽头系数的调整/更新方式与接收器500中的系数调整单元528、538相同，也即频域均衡器524中该第二区块的抽头系数仅在特定的时间会进行更新/调整，而时域均衡器534中该第二区块的抽头系数则持续(每个symbol)进行更新/调整，且频域均衡器524中该第二区块的抽头系数依据时域均衡器534中相对应的抽头系数来进行调整。

请参考图6，图6为依据本发明一个实施例的对一个接收信号进行均衡处理的方法的流程图。请注意，若是有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图6所示的流程顺序为限，参考图1、图6，流程叙述如下：

步骤600：提供时域均衡器以对接收信号进行均衡运算以产生第一均衡后时域信号；

步骤602：对该接收信号进行离散傅立叶转换操作以产生频域信号；

步骤604：提供频域均衡器以对该频域信号进行均衡运算以产生均衡后频域信号；

步骤606：对该均衡后频域信号进行反离散傅立叶转换运算以产生第二均衡后时域信号；

步骤608：依据该第一均衡后时域信号以及该第二均衡后时域信号来产生第三均衡后时域信号。

简要归纳本发明，本发明的接收器结合了时域均衡器以及频域均衡器来对接收信号进行均衡操作，其具有良好的信号处理效果，且还因为需要较少的乘法器数量而节省硬件在制作上的成本。

以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种接收器，包含有：

一时域均衡器；以及

一频域均衡器；

其中，所述时域均衡器以及所述频域均衡器是对一接收信号进行均衡运算，且所述时域均衡器中至少一部分的抽头系数在每一个符号时间均会调整一次，而所述频域均衡器中一部分的抽头系数在多个符号时间才会调整一次，

其中，所述频域均衡器所调整的抽头系数对应到一抽头序号的一第一区段，所述时域均衡器所调整的抽头系数对应到所述抽头序号的一第二区段，以及所述第二区段的抽头系数变化速度快于所述第一区段的抽头系数变化速度。

2.根据权利要求1所述的接收器，其中，所述时域均衡器对所述接收信号进行均衡运算以产生一第一均衡后时域信号，所述接收器还包含有：

一离散傅立叶转换单元，用于对所述接收信号进行一离散傅立叶转换操作以产生一频域信号，其中所述频域均衡器耦接于所述离散傅立叶转换单元，且用于对所述频域信号进行均衡运算以产生一均衡后频域信号；

一反离散傅立叶转换单元，耦接于所述频域均衡器，用于对所述均衡后频域信号进行反离散傅立叶转换运算以产生一第二均衡后时域信号；以及

一输出电路，耦接于所述反离散傅立叶转换单元以及所述时域均衡器，用于依据所述第一均衡后时域信号以及所述第二均衡后时域信号来产生一第三均衡后时域信号。

3.根据权利要求2所述的接收器，还包含有：

一误差计算单元，耦接于所述输出电路，用于依据所述第三均衡后时域信号来产生多个误差值；

一第一系数调整单元，耦接于所述时域均衡器，用来依据所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述时域均衡器的所述至少一部分的抽头系数。

4.根据权利要求3所述的接收器，其中，所述第一系数调整单元利用所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述时域均衡器的一部分的抽头系数，且所述时域均衡器的其它部分的抽头系数不随着所述误差计算单元所产生的误差值来进行调整；以及所述接收器还包含有：

一第二系数调整单元，耦接于所述频域均衡器，用来依据所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述频域均衡器的所述部分的抽头系数，且所述频域均衡器的其它部分的抽头系数不随着所述误差计算单元所产生的误差值来进行调整。

5.根据权利要求4所述的接收器，其中，所述频域均衡器以及所述时域均衡器具有相同的抽头个数，且所述时域均衡器所调整的抽头系数与所述频域均衡器所调整的抽头系数具有不同的抽头序号。

6.根据权利要求3所述的接收器，还包含有：

一第二系数调整单元，耦接于所述频域均衡器，用来依据所述时域均衡器的抽头系数来调整所述频域均衡器的抽头系数。

7.根据权利要求6所述的接收器，其中，当所述时域均衡器的抽头系数调整到一特定数量时，所述第二系数调整单元依据所述时域均衡器的抽头系数来调整所述频域均衡器的抽头系数。

8.一种用来对一接收信号进行均衡处理的方法，包含有：

提供一时域均衡器以及一频域均衡器，其中所述时域均衡器以及所述频域均衡器对一接收信号进行均衡运算；

在每一个符号时间均对所述时域均衡器中至少一部分的抽头系数在每一个符号进行调整；以及

在多个符号时间才会对所述频域均衡器中一部分的抽头系数进行调整，

其中，所述频域均衡器所调整的抽头系数对应到一抽头序号的一第一区段，所述时域均衡器所调整的抽头系数对应到所述抽头序号的一第二区段，以及所述第二区段的抽头系数变化速度快于所述第一区段的抽头系数变化速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述时域均衡器对所述接收信号进行均衡运算以产生一第一均衡后时域信号，所述方法还包含有：

对所述接收信号进行一离散傅立叶转换操作以产生一频域信号；

提供一频域均衡器以对所述频域信号进行均衡运算以产生一均衡后频域信号；

对所述均衡后频域信号进行反离散傅立叶转换运算以产生一第二均衡后时域信号；以及

依据所述第一均衡后时域信号以及所述第二均衡后时域信号来产生一第三均衡后时域信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包含有：

依据所述第三均衡后时域信号来产生多个误差值；以及

利用所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述时域均衡器的所述至少一部分的抽头系数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，利用所述多个误差值中所述至少一部分的误差值来调整所述时域均衡器的所述至少一部分的抽头系数的步骤包含有：

利用所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述时域均衡器的一部分的抽头系数，且所述时域均衡器的其它部分的抽头系数不随着误差计算单元所产生的误差值来进行调整；

以及所述方法还包含有：

利用所述多个误差值中至少一部分的误差值来调整所述频域均衡器的所述部分的抽头系数，且所述频域均衡器的其它部分的抽头系数不随着所述误差计算单元所产生的误差值来进行调整。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述频域均衡器以及所述时域均衡器具有相同的抽头个数，且所述时域均衡器所调整的抽头系数与所述频域均衡器所调整的抽头系数具有不同的抽头序号。

13.根据权利要求10所述的方法，还包含有：

依据所述时域均衡器的抽头系数来调整所述频域均衡器的抽头系数。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，当所述时域均衡器的抽头系数调整到一特定数量时，第二系数调整单元依据所述时域均衡器的抽头系数来调整所述频域均衡器的抽头系数。