CN1115545A - 能进行快速系数更新操作的均衡设备 - Google Patents

Abstract

一种均衡设备，含有更新电路，用来产生一组更新的滤波系数，该电路包括：移位寄存器，用来存储和移位一数据样本，以给出一组数据样本；乘法器，用来把误差信号和该组数据样本相乘，以提供一组误差加权的数据样本；比例电路，用来产生第一组及第二组比例误差加权的数据样本；加法器，用来把第一或第二组比例误差加权的数据样本和一组原先的滤波系数相加，以产生一组更新的滤波系数；及FIFO缓存器，用来存储该组更新的滤波系数。

Description

能进行快速系数更新操作的均衡设备

本发明涉及一种用于高清晰度电视(HDTV)信号接收系统的均衡设备，较具体地说，涉及一种能进行快速系数更新操作的改良的均衡设备。

在HDTV系统中，来自电视信号发射源的电视信号通过例如射频通道这样的发射通道发射给HDTV信号接收端。与通过发射通道发射电视信号相关联的固有问题之一是，通道失真和附加噪声将有破坏例如包含在发射的电视信号中的数据符号的趋势，从而对HDTV信号接收系统的鉴别接收的符号电平的能力起不良影响。为了改善这一情况，典型的HDTV信号接收系统包含有一个通道自适应均衡器。

以往技术的这种通道自适应均衡器采用了一个滤波装置，以从接收的信号中除去例如由发射通道的随频率和时间变化的响应所造成的振幅和相位失真，从而给出了改良的符号确定能力。具体地说，该通道自适应均衡器模仿发射通道的传递函数并对接收的信号作逆传递函数处理，以校正失真造成的后果。

一种用于HDTV信号接收系统的这类均衡设备已在下述论文中公开：Samir N.Hulyalkar等，“Aduanced Digital HDTV Transimission Systemfor Terrestrial Video Simulcasting(用于地面视像、声音同播的高级数字HDTV发射系统)”，IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，11，No1，pp119-125(1993年1月)，该系统含有一个带有多个称为分接系数(tap coefficients)的均衡器系数的有限脉冲响应(FIR)滤波器和一个系数更新模块，以便不需要使用训练程序就能做出自我调整。系数更新模块的工作分两个步骤：盲目模式和决策指导模式。在盲目模式中，根据用于一个已知非线性函数计算得到的粗误差信号，滤波系数被粗略地调整到它们的初始值上。在决策指导模式中，根据用一个已知的决策函数计算得到的决策误差信号，滤波系数被细微地更新到它们的最佳值上。

然而，由于待更新的滤波系数是用单个处理装置进行迭代计算和更新的，这种均衡设备需要用大量的计算时间来获得更新的滤波系数。

因此，本发明的一个主要目的是提供一种能够进行高速更新操作的改良的均衡设备。

根据本发明，提供了一种用于电视信号接收系统的均衡设备，它包括：一个具有一组滤波系数的均衡滤波器，用来均衡在发射通道中相对于原始信号失真了的接收的电视信号，以产生经过滤波的输出信号，其中接收的电视信号含有多个数据样本，滤波的输出信号含有相应的多个滤波的输出数据样本；误差信号发生装置，用来存储一组误差值，并用来根据一个滤波的输出数据样本产生一个对应于上述滤波的输出数据样本的误差信号；以及更新电路，用来根据数据样本和误差信号产生一组更新的滤波系数，作为均衡滤波器的那组滤波系数，其中的更新电路包括：一个移位寄存器，用来存储和移位数据样本以提供一组数据样本；一个乘法器，用来把误差信号和该组数据样本相乘以提供一组以误差加权的数据样本；一个比例电路，用来在对第一控制信号作出响应时以第一比例值缩减该组误差加权的数据样本，以产生第一组比例误差加权的数据样本，并且用来在对第二控制信号作出响应时以第二比例值缩减该组误差加权的数据样本以产生第二组比例误差加权的数据样本；加法器装置，用来把第一或第二组比例误差加权的数据样本和一组原先的滤波系数相加，以产生一组更新的滤波系数，作为更新电路的输出；先进先出(FIFO)缓存器装置，用来存储该组更新的滤波系数，作为提供给加法装置的原先的滤波系数组；以及控制装置，用来在滤波的输出信号的均方误差等于或小于一个预定阈值时产生第二控制信号，并用来在该均方误差大于该预定阈值时产生第一控制信号。

本发明的上述目的和其它目的以及特点将通过下面结合附图对优选实施例的说明而变得清楚明白，在附图中，

图1是根据本发明采用系数更新电路的电视信号均衡设备的原理方框图；以及

图2是图1所示的系数更新电路的详细方框图。

参见图1，其中示出了根据本发明的均衡设备。该均衡设备含有一个具有一组滤波系数的均衡滤波电路10和一个用来更新该组滤波系数的系数更新模块20。

接收的电视信号被一个已知的采样电路采样成多个数据样本，这些样本被依次地耦合给均衡滤波电路10和系数更新模块20。均衡滤波电路10由一个有限脉冲响应(FIR)滤波器组成，利用含于其中的一组滤波系数，来自发射通道的接收的电视信号在该滤波器中被滤波和均衡。滤波的信号含有多个相应的滤波的数据样本，它们被依次地耦合给系数更新模块20和后面的处理器，例如解码器(未示出)。

也就是说，接收的电视信号y(n)被耦合给均衡设备，并被均衡滤波器10滤波，以校正在发射通道(未示出)中发生了失真的接收的电视信号y(n)，并产生一个被均衡了的电视信号，该信号接近于发射之前的原始无失真电视信号。

众所周知，来自均衡滤波电路10的滤波的信号z(n)可以表示如下： $z\left(n\right)=\underset{i=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{i}y(n-i)-----\left(1\right)$ 其中{Wi}是用于均衡滤波器的一个滤波系数矢量或一组滤波系数；M是代表滤波器单元数目的正整数。

该组滤波系数W(n)被系数更新电路20迭代更新，直到获得均衡的电视信号；该组系数可以写成如下形式：

      W(n＋1)＝W(n)＋μY(n)e(n)

                                      (2)其中Y(n)是接收的数据样本矢量；μ是代表一个比例因子的小数，例如1¹⁰或2^-12；e(n)是误差信号。因此，系数更新模块20的工作使w(n)收敛到一组最佳的滤波系数上，以使得均衡滤波器10所产生的滤波的信号z(n)成为接近于原始电视信号的均衡的电视信号。

已经指出，系数更新模块20分两个步骤工作，即盲目模式和决策引导模式；它含有一个第一存储器21，一个转接器23，一个系数更新电路24，一个第二存储器25，以及一个模式选择电路26。在盲目模式中，第一存储器21根据来自均衡滤波电路10的滤波的数据样本，产生第一误差信号，该信号通过转接器23耦合到系数更新电路24中。

在第一存储器21中计算和存储代表一个预测的滤波的数据样本和一个预定固定值之间的差值的粗误差值，其中的预定固定值最好选择为原始无失真数据样本的平均值。以这样的方式，在第一存储器21中计算和存储了对应于所有预测的滤波的数据样本的全部粗误差值，形成一个查找表。在该情形中，假定一个预测的滤波的数据样本用T比特表示，那么所有可以组合的预测的滤波的数据样本的数目，也即存储器所需的容量为2^T，其中T是一个正整数。根据本发明，第一存储器21用电学可擦除可编程只读存储器(EEPROM)来实现。

如上所述，第一存储器21用来根据对应于一个预测的滤波的数据样本的滤波的数据样本，产生代表相应粗误差值的第一误差信号。

系数更新电路24接收对应于滤波的数据样本的第一误差信号和数据样本，以产生一组可给出初步收敛的粗略更新的系数，它们被耦合给均衡滤波器10。可给出初步收敛的粗略更新的系数取代了保持在均衡滤波器10内原先那组滤波系数。

另一方面，以决策指导模式中，第二存储器25接收滤波的数据样本，以产生第二误差信号，该信号通过转接器23耦合给系数更新电路24。

在第二存储器25中，计算并存储代表一个预测的滤波的数据样本和一个相应的原始无失真数据样本之间的差值的细误差值。以这样的方式，在第二存储器25中计算和存储了对应于预测的滤波的数据样本的所有细误差值，形成一个查找表。第二存储器25也用一个电学可擦除可编程只读存储器(EEPROM)来实现。

如上所述，第二存储器25根据对应于预测的滤波的数据样本的滤波的数据样本，产生代表相应细误差值的第二误差信号。

系数更新电路24接收对应于滤波的数据样本的第二误差信号和数据样本，产生一组细更新的系数，以达到滤波系数的最佳收敛。细更新的系数被耦合给均衡滤波器10，以取代原先存储在均衡滤波器10内的那组滤波系数。

模式改变操作利用一个能产生两个模式选择信号的模式选择电路26来控制，这两个模式选择信号是盲目模式信号和决策指导模式信号。也就是说，模式选择电路26接收滤波的信号，以估算它的均方误差(MSE)。该MSE将与一个预定的阈值相比较，该阈值可以根据所谓的目测图案由实验来确定。当MSE大于预定的阈值时，模式选择电路26产生盲目模式信号，用来使转接器23动作，以把来自第一存储器21的第一误差信号作为误差信号，通过转接收器23耦合给系数更新电路24。

另一方面，如果MSE等于或小于预定的阈值，则模式选择电路26产生决策引导模式信号，用来使转接器23动作，以把来自第二存储器25的第二误差信号作为误差信号，通过转接器23耦合给系数更新电路24。

参见图2，该图示出了根据本发明的系数更新电路24的详细方框图，它根据接收的电视信号和误差信号产生一组更新的滤波系数，作为用于均衡滤波器的滤波系数；它含有一个乘法器32，一个比例电路33，一个加法器34，和一个先进先出(FIFO)缓存器35。

当前的数据样本存储在位移寄存器31中，它具有M个存储位置，并能并行地产生包括当前数据样本的一组数据样本。然后，移位寄存器31在对下一个数据样本作出响应时，将存储该下一个数据样本，并使当前数据样本移位，以产生下一组数据样本。该组数据样本和相应的误差信号被同时耦合给乘法器32。乘法器32把数据样本和相应的误差信号相乘，以产生一组误差加权的数据样本。然后该组误差加权的数据样本被耦合给比例电路33。

比例电路33对来自模式选择电路26的盲目模式信号作出响应时，以第一比例值缩减该组误差加权的数据样本，以产生第一组比例误差加权的数据样本；而当比例电路33在对第二控制信号作出响应时，则以第二比例值缩减误差加权的数据样本，以产生第二组比例误差加权的数据样本。从等式(2)可以看出，第一比例值为2^-10，第二比例值为2^-12。因此比例电路33最好用一个10比特的移位器33a，一个12比特的移位器33b和一个分接器33c来实现。

如本技术领域所熟知的，10比特的移位器33a把各个误差加权的数据样本的所有比特位都移动10位，以向转接器33c提供第一组比例误差加权的数据样本。类似地，12比特的移位器33b把各个误差加权的数据样本的所有比特位都移动12位，以向转接器33c提供第二组比例误差加权的数据样本。

转接器33c对来自模式选择电路26的盲目模式信号作出响应时，把第一组比例误差加权的数据样本耦合给加法器34；在对来自模式选择电路26的决策引导模式信号作出响应时，把第二组比例误差加权的数据样本耦合给加法器34。

加法器34接收第一或第二组比例误差加权的数据样本以作为一组比例误差加权的数据样本，还接收一组来自FIFO缓存器35的原先的滤波系数，并把该组比例误差加权的数据样本和该组原先的滤波系数相加，以产生一组更新的滤波系数，作为更新电路的输出；该输出被耦合给均衡滤波器10和FIFO缓存器35。

FIFO缓存器35把该组更新的滤波系数当作一组原先的滤波系数来存储，并把后者耦合给加法器34。

如上所述，通过利用接收的数据样本和误差信号，一组滤波系数通过迭代被有效地更新，直到获得一组最佳的滤波系数。

从上面讨论可以看出，因为系数更新电路可以用一些简单的电路元件(例如乘法器，移位器，加法器和转接器)的特定组合来实现，所以滤波系数的更新可以有效地进行而不增加延迟时间。另外，第一和第二误差信号都已分别在第一和第二存储器中被计算和存储，准备由滤波的数据样本来使用。其结果是，能够以大为减少的延迟时间来获得误差信号，从而达到了均衡设备的高速系数更新操作。

尽管本发明仅仅对某些优选实施例进行了说明，但可以在不偏离由后附权利要求所确定的本发明的精神和范畴的情形下，做出其他的修改和变化。

Claims (3)

1、一种用于电视信号接收系统的均衡设备，它包括：一个具有一组滤波系数的均衡滤波器，用来均衡在发射通道中相对于原始信号失真了的接收的电视信号，以产生经过滤波的输出信号，其中接收的电视信号含有多个数据样本，滤波的输出信号含有相应的多个滤波的输出数据样本；误差信号发生装置，用来存储一组误差值，并用来根据一个滤波的输出数据样本产生一个对应于上述滤波的输出数据样本的误差信号；以及更新电路，用来根据数据样本和误差信号产生一组更新的滤波系数，作为均衡器的那组滤波系数，该均衡设备的特征是，上述更新电路包括：

一个移位寄存器，用来存储和移位数据样本，以提供一组数据样本；

一个乘法器，用来把误差信号和该组数据样本相乘，以提供一组误差加权的数据样本；

一个比例电路，用来在对第一控制信号作出响应时以第一比例值缩减该组误差加权的数据样本，以产生第一组比例误差加权的数据样本，并且，用来在对第二控制信号作出响应时以第二比例值缩减该组误差加权的数据样本，以产生第二组比例误差加权的数据样本；

加法器装置，用来把第一或第二组比例误差加权的数据样本和一组原先的滤波系数相加，以产生一组更新的滤波系数，作为该更新电路的输出；

FIFO缓存器装置，用来存储该组更新的滤波系数，作为提供给加法器装置的那组原先的滤波系数；以及

控制装置，用来在滤波的输出信号的均方误差等于或小于一个预定阈值时产生第二控制信号，并且，用来在该均方误差大于预定阈值时产生第一控制装置；

2、根据权利要求1的均衡设置，其中的比例电路包括：

一个N比特的移位器，用来把各个误差加权的数据样本的全部比特位都移动N位，以产生第一组比例误差加权的数据样本；

一个M比特的移位器，用来把各个误差加权的数据样本的全部比特位都移动M位，以产生第二组比例误差加权的数据样本，其中N和M是正整数；以及

一个转接器，用来在对第一控制信号作出响应时向加法装置提供第一组比例误差加权的数据样本，并且，用来在对第二控制信号作出响应时向加法器提供第二组比例误差加权的数据样本。

3、根据权利要求2的均衡设备，其中上述的误差信号发生装置包括：

第一存储装置，用来存储一组粗误差值，每个粗误差值代表一个预测的滤波的数据样本和一个预定值之间的差值，并且，用来根据对应于上述预测的滤波的数据样本的一个滤波的数据样本，产生代表相应粗误差值的第一误差信号，作为误差信号；以及

第二存储装置，用来存储一组细误差值，每个细误差值代表一个预测的滤波的数据样本和一个相应的原始数据样本之间的差值，并且，用来根据对应于上述预测的滤波的数据样本的一个滤波的数据样本和一个控制信号，产生代表相应细误差值的第二误差信号，作为误差信号。