CN1402912A - 补偿离散多音调制双工数据传输的信号回波的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种补偿离散多音调制DMT回波的方法，其中在采用离散多音调制进行数据传输的初始阶段在频域内由第一基准频道的信号的发送值和接收值的差确定该频道的第一误差并且该第一误差用于修正其余的频道。采用第二基准频道的误差对第一基准频道进行修正。

Description

补偿离散多音调制双工数据传输的信号回波的方法和装置
本发明涉及一种如EP 0933 892 A2中披露的补偿离散多音调制回波的方法和一种对利用离散多音调制进行数字数据双工传输时产生的信号回波干扰进行补偿的相应的装置，其中双向的数据速率是不同的。利用离散多音调制传输的方法是已知的并且在此对此不再赘述。本发明优选适用于数据通信系统。
当在两线线路上进行双工数据传输时，即同时在双向进行传输时(上行和下行)在相应的接收机输入端既会出现对方台站产生的有效信号，又会出现本机台站发送器产生的回波。回波是在同一台站的接收机中不希望出现的发送信号的输入，并且所述传输信号被叠加在必要的传输上并因而造成干扰。该回波主要是由于混合连接器的阻抗匹配不当造成的。在采用频分传输方法时可以通过选择滤波器对回波干扰进行抑制，但采用相同的频率传输的方法时则必须采用专用的装置进行回波补偿。
可以在时域或频域对回波进行补偿或消除。在在时域内对回波消除时通过对整个回波电路的取样推导出回波参数，并且回波仿真涉及一种综合时域-卷积。在在频域内对回波消除时通过对回波电路频谱的取样得出回波参数。
然后在频域内进行回波-仿真和自适应更新过程，为此采用回波电路的频谱的估计值。离散多音调制(DMT)是一种采用数字信号处理的多载波方式，其中采用作为调制/解调矢量的反向快速傅立叶变换/快速傅立叶变换对。FFT为快速傅立叶变换，IFFT为反向快速傅立叶变换。这种已知的装置用于非对称数据传输。通过将周期卷积与线性卷积结合在一起得出，用块相乘可以更迅速地实现频域内的周期卷积，其中短的线性卷积在时域内进行。对此例如在US-A-5 317 596中做了说明。由于出现的回波在很大程度上取决于模拟转接和所采用的线路的参数，所以通常需要对回波补偿器进行自适应调整。
例如在US-A-5 317 596中披露了在帧同步传输时，其中发送-和接收快速傅立叶帧的时间位置精确一致，利用频域补偿器可以对回波的较大的分量进行补偿。采用这种已知的补偿器基本上仅能对每个频率回波的周期分量进行补偿。在其瞬态响应超过“周期前缀”的长度的系统中，将会出现非周期的回波分量，用已知的装置并不能实现对该回波分量的补偿。所以必须附加采用时域-回波补偿器，该回波补偿器对发送信号的取样值进行处理并由接收信号的取样值减去由此产生的取样值。由于必须用发送-及接收信号的取样频率对取样值进行处理，所以为此需要的计算容量非常大。
所以本发明的目的在于利用比已有技术要少的计算容量实现对非周期回波分量的补偿。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求12的装置得以实现。本发明的优选设计是从属权利要求的主题。
在初始阶段，即没有相对端信号(远端信号)时，在频域内，即在傅立叶变换之后，直接根据该频道的发送-和接收信号的差确定出任意第一基准频道的误差，以下简称“第一误差”。该第一误差用于修正其余的频道，其中优选用频道专用的系数对该第一误差进行加权，以便对一相应的频道进行修正。然后优选用第二任意的基准频道的误差对第一基准频道进行修正。该“第二误差”是在初始阶段根据第二基准频道的发送和接收信号的差确定的并且对该第二误差优选同样用频道专用的系数加权。在传输时必须对相对端的信号加以考虑。采用迭代的方法，例如均方误差方法可以求出所采用的系数。
由于信号处理是在频域内进行的所以所需的计算容量相对较小。下述数字可以清楚地说明此点：在不对称数字用户环路(ADSL)-传输系统中接收器的取样频率大约为2.2MHz(周期时间＝0.45微秒)，并且一个快速傅立叶-帧的长度大约为250微秒。
下面将对照附图对本发明的优选的设计做进一步的说明。
图1为具有回波补偿的双工-传输系统的原理示意图；
图2为图1的发送/接收台站的示意图；
图3为本发明的补偿装置在稳定阶段的方框图；和
图4为本发明的补偿装置在传输阶段的方框图。
图1为具有回波补偿的并具有一第一台站的双工-传输装置的原理示意图，所述装置由一个发送器1、一个回波补偿器2、一个接收器3和一个混合连接器4构成，所述台站通过线路5交替换向地与第二台站连接，所述第二台站也相应地由一个发送器6、一个回波补偿器7、一个接收器8和一个混合网络9组成。
图2为图1的发送/接收台站的示意图，所述发送/接收台站由一个发送部分1和一个接收部分3构成。这种离散多音调制-台站具有一个串/并行转换器10，所述转换器将有待传输的数据D转换成一并行比特流，所述比特流被合成为数据块。接着在后面设有一个编码器11，该编码器对在数据块内的一定数量的比特分配一个复数。采用该复数对离散多音调制的载频fi＝i/T，其中i＝1，2，...N/2，进行定义。通过反向快速傅立叶变换12用信号矢量表示的载频fi被转换成时域并直接构成有待发送的DMT-信号的N个取样值。在并/串行转换器13后信号通过混合连接器4到达线路5。
一个到达的离散多音调制-信号通过混合连接器4到达台站的接收部分3。一个串/并行转换器14对一个采用离散多音调制产生的并构成数据块的信号的数字取样值进行接收，其中一个数据块具有多个N并行信号。傅立叶变换15由此产生多个载频fi，所述载频被输送给取决于频率的均衡器16。加法器17利用由补偿器2产生的回波补偿信号对回波进行补偿。在后面的判定器18判定在用QAM(正交调幅)调制的载频的信号状态范围内的哪个信号状态与提供的信号矢量相符。译码器19根据提供的数值离散的信号矢量对所包含的信号进行译码，所述信号在经过并/串行转换器20后作为数据被输出。
图3为图2的接收器内的本发明的回波补偿的方框图。根据本发明在初始阶段(无远端信号的阶段)直接根据发送-和接收值的差确定基准频道的，例如在图2中最上面的频道的误差。在下面该误差被称作第一误差。图中的双线表示复合信号。用C-Ref1和C-Ref2分别表示第一基准频道Ref1和第二基准频道Ref2的发送信号。利用系数Ko-2至Ko-N对第一误差加权。在用(+)标示的位置将经加权的第一误差与其它DMT-频道的信号相加。
根据本发明的进一步设计同样对第一基准频道Ref1的回波进行补偿。为此在下面被称作第二误差的第二基准频道Ref2的误差与第一基准频道Ref1的信号相加。其中在初始阶段中得出作为第二基准频道Ref2的发送信号C-Ref2与接收信号的差的第二误差。
图4示出在传输阶段的状况。由于在此已经存在对方台站-信号(远端-信号)，所以必须附加减去该信号。为此首先构成均衡器16后和判定器18后第一基准频道Ref1的接收信号的差。减掉第一基准频道Ref1的发送信号，以便得出第一误差。这时将该误差连同加权系数与相应的DMT-频道相加。同样得到用于修正第一基准频道Ref2的第二误差。构成均衡器器16和判定器18后的第二基准频道Ref2的接收信号的差。由其中减除掉第二基准频道的发送信号C-Ref2并得出传输工作时的第二误差。该误差在用系数K-1进行相应加权的情况下在用(+)标志的位置与第一基准频道的信号进行相加。
可以以迭代的方式或闭环的方式对用于对误差加权的系数进行计算。例如用于计算系数的这种方法是均方误差方法。
附图标记对照表1        发送器2        补偿器3        接收器4        混合网络5        线路6        发送器7        补偿器8        接收器9        混合网络10       串/并行-转换器11       编码器12       反向快速傅立叶变换(IFFT)13       并/串行转换器14       串/并行转换器15       快速傅立叶变换(FFT)16       均衡器17       加法器18       判定器19       译码器20       并/串行变换器D        数据

Claims (12)

1.一种补偿离散多音调制DMT时回波的方法，其中在频域内进行补偿，其特征在于，在没有来自对方端台站信号的初始阶段直接由第一基准频道(Ref1)的发送-和接收值之间的差推导出一个作为基准频道(Ref1)确定的频道的第一误差，并且该第一误差用于修正其它的DMT-频道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将误差与其它的DMT-频道的信号相加。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用系数(Ko-2，…，Ko-N)对与另一条相应频道相加的误差进行加权，其中系数(Ko-2，…，Ko-N)是频道专用的。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在传输阶段对来自对方台站的信号加以考虑。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为求出第一基准频道(Ref1)的误差，首先构成转换成频域后的基准频道(Ref1)的接收信号和在判定器(18)后该频道的接收信号之间的第一差并且接着由第一差和第一基准频道(Ref1)的发送信号(C-Ref1)构成第二差。
6.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在初始阶段由频道的第二基准频道(Ref2)的发送信号(C-Ref2)和接收信号之间的差构成的第二误差对第一基准频道(Ref1)进行修正。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将第二误差与第一基准频道(Ref1)的信号相加。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，用系数(Ko-1)对第二误差加权。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，在传输阶段在第二误差中对来自对方台站的信号加以考虑。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，为求出第二基准频道(Ref2)的误差首先构成变换成频域后的基准频道(Ref2)的接收信号与在判定器(18)后的该频道的接收信号之间的差并且接着由第一差和第二基准频道(Ref2)的发送信号构成第二差。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，其特征在于，为最大限度地降低误差利用迭代算法，例如均方误差算法确定系数(Ko-1，...，Ko-N)。
12.用于实施上述权利要求中任一项所述的方法的装置是一种工作在频域内的回波补偿系统，所述系统具有一用于至少一个基准频道(Ref1)的误差确定单元和一带具有系数(Ko-1...Ko-N)的加权单元的加法单元(17(+))，以便将基准频道的经加权的误差与其余的信号频道相加，并具有一个快速傅立叶变换单元(15)和一个判定器(18)。
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