CN1684452A - 一种接收器和降低错误传播的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接收器和降低错误传播的方法。该接收器包括一前向均衡器、一判决反馈均衡器、一加法器、一量化器、一错误修正译码器以及一计算单元。该方法包括：均衡一输入信号，产生一均衡信号；量化该均衡信号，产生一量化信号；译码该量化信号，产生一译码信号；根据一信道品质以及一线性函式，所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号加总成一整合结果，其中所述信道品质决定所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号在所述线性函式中的权重比例；将所述整合结果写入所述判决反馈均衡器中对应系数强度最大的一缓存器。因此通过本发明确保适应性均衡器的执行性能，降低判决反馈均衡器中的错误传播。

Description

一种接收器和降低错误传播的方法
技术领域
本发明涉及一种降低错误传播(error propagation)的方法和装置，特别涉及数字通信系统中的适应性均衡器，具体的讲，涉及一种接收器和降低错误传播的方法。本发明已在04/15/2004申请美国案优先权，案号U.S.60/562485。
背景技术
在无线通信系统中，传输信号x(n)除了受到噪声干扰，也会因传输信道的多路径干扰效应(multipath interference)而失真。于是均衡器就是为了消除这些干扰，还原传输信号x(n)而设计。
如图1所示为一现有适应性均衡器的构成示意图。该适应性均衡器100中包括一前向均衡器(FE：Forward Equalizer)102，一判决反馈均衡器(DFE：Decision Feedback Equalizer)104以及一加法器108。一输入信号r(n)被传送至前向均衡器102，所产生的输出结果传送至加法器108，与判决反馈均衡器104的输出结果相加得到一均衡信号q(n)。其中n代表时间。决策单元106根据所述均衡信号q(n)产生一决策信号d(n)做为原始传输信号x(n)的估计值。该决策信号d(n)接着被判决反馈到判决反馈均衡器104中。所述决策单元106可以是一种分切器(slicer)，用来将适应性均衡器100中的均衡信号q(n)分级为固定的阶数。分切的意义就是将连续的数值转换成最接近原值的离散阶数。
在图1中，判决反馈均衡器104为M个单元的有限脉冲响应(Finiteimpluse response)过滤器，每个单元包含一缓存器1042、一判决反馈均衡系数1044、一乘法器1046以及一加总单元1048。一般来说，缓存器1042是一种平移缓存器(shift register)。决策信号d(n)被传送至缓存器1042中。第i个乘法器1046将第i个缓存器1042的值Si，与第i个判决反馈均衡系数1044的值Ci相乘。加总单元1048将所有乘法器1046的输出结果相加。相同的，前向均衡器102也是一个有限脉冲响应过滤器，包括对应的多个前向均衡系数、平移缓存器、乘法器和加总单元。所有前向均衡系数和判决反馈均衡系数的集合即统称为均衡器系数。
错误传播现象，是目前判决反馈均衡器常见的主要问题。如图1所示，前向均衡器102抑制了前兆码间干扰(precursor intersymbolinterference)，例如尚未侦测的码元(symbol)，而判决反馈均衡器104由决策信号d(n)抑制了后兆码间干扰(postcursor intersymbolinterference)，例如那些已侦测过的码元。因此，任何有错误的决策信号d(n)都会在决策单元106中产生额外不应有的后兆码间干扰，然后进一步产生更大的错误决策信号d(n)，导致所谓错误传播效应，影响均衡器性能。当传输信道是多路径信道时，这种情况会更加严重。
在许多应用中，包含数字电视系统，传输信道通常是多路径信道，包括多个稀疏分布的回音脉冲。在这种情况下，接收端的适应性均衡器在进入收敛期之后，只会剩下少数非零的均衡器系数，称为主要系数，而其它收敛到近乎零的系数，称为次要系数。一般来说，主要系数的量值远大于次要系数，也只有这些主要系数有助于均衡器进行回音消除。
图2为一信道响应，以及两个回音脉冲间隔一延迟时间。均衡器系数基本上是通过最小均方(LMS)算法递归地更新，以近似传输信道响应。因此产生对应两个回音脉冲的两个主要系数，其余均衡器系数皆为次要系数，具有远小于主要系数的值，一般来说是近乎于零。如图2所示，判决反馈区间204包含一主要系数。因该主要系数的相对量值较高，当储存在缓存器1042中，对应该主要系数的决策信号d(n)发生错误时，相乘结果将对判决反馈均衡器输出结果造成不正确的后兆码间干扰，并导致错误传播。因此为了确保适应性均衡器的执行性能，有必要设法降低判决反馈均衡器中的错误传播。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接收器和降低错误传播的方法，确保适应性均衡器的执行性能，降低判决反馈均衡器中的错误传播。
本发明提供一种接收器，可降低错误传播，包括：一前向均衡器、一判决反馈均衡器、一加法器、一量化器、一错误修正译码器以及一计算单元；
所述前向均衡器可接收一输入信号并储存于多个第一缓存器，并根据该输入信号和对应的多个前向均衡系数，产生一第一均衡信号；
所述判决反馈均衡器可根据多个第二缓存器中储存的值以及对应的多个判决反馈均衡系数，产生一第二均衡信号；
所述加法器可加总所述第一和第二均衡信号，并产生一第三均衡信号；
所述量化器可接收所述第三均衡信号，产生一量化信号；
所述错误修正译码器可接收所述第三均衡信号，产生一译码信号；
所述计算单元计算一整合结果，用以更新所述多个第二缓存器中的具有最大判决反馈均衡系数强度值的第二缓存器；其中所述整合结果根据所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号而得。
所述整合结果可以是所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号的一线性函式；
该线性函式可以是包含三个权重系数，分别用于对应相乘所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号；
该三个权重系数可以是非负实数，总和为1。
所述接收器还包括一品质指示器，用于测定一信道品质；其中所述权重系数由该信道品质决定。
所述品质指示器可以是根据所述前向均衡系数中一第一峰值以及所述判决反馈均衡系数中一第二峰值来判定所述信道品质。
所述信道品质可以是所述第一峰值和第二峰值的比值。
所述错误修正译码器可以是一维特比(Viterbi)译码器。
所述量化器可以是一分切器(Slicer)。
本发明提供一种接收器，可降低错误传播，包括：
一前向均衡器，用于接收一输入信号并储存于多个第一缓存器，并根据该输入信号和对应的多个前向均衡系数，产生一第一均衡信号；
一判决反馈均衡器，用于根据多个第二缓存器中储存的值以及对应的多个判决反馈均衡系数，产生一第二均衡信号；
一加法器，用于加总所述第一和第二均衡信号，并产生一第三均衡信号；
一量化器，用于接收所述第三均衡信号，产生一量化信号；
一计算单元，计算一整合结果，用于更新所述多个第二缓存器中对应的具有最大判决反馈均衡系数强度值的第二缓存器；其中该整合结果根据所述第三均衡信号、量化信号线性组合而得。
所述整合结果为所述第三均衡信号以及所述量化信号的一线性函式；
该线性函式包含二个权重系数，所述二个权重系数分别用于对应相乘所述第三均衡信号以及所述量化信号；以及
所述二个权重系数均为非负实数，总和为1。
还包括一品质指示器，用于测定一信道品质；其中
所述权重系数由该信道品质决定。
所述品质指示器根据所述前向均衡系数强度中一第一峰值以及所述判决反馈均衡系数强度中一第二峰值，判定所述信道品质。
所述信道品质为所述第一峰值和第二峰值的比值。
所述量化器为一分切器。
本发明提供一种降低错误传播的方法，用于一均衡器，该均衡器包括一前向均衡器和一判决反馈均衡器，该降低错误传播的方法包括下列步骤：均衡(equalize)一输入信号，产生一均衡信号；量化(quantize)该均衡信号，产生一量化信号；译码(error decode)该量化信号，产生一译码信号；根据一信道品质以及一线性函式，所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号加总成一整合结果，其中所述信道品质决定所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号在所述线性函式中的权重比例；将所述整合结果写入所述判决反馈均衡器中对应系数强度最大的一缓存器。
所述信道品质为所述前向均衡器中的最大系数强度和所述判决反馈均衡器中的最大系数强度的比值。
因此通过本发明确保适应性均衡器的执行性能，降低判决反馈均衡器中的错误传播。
附图说明
图1为一现有适应性均衡器的构成示意图；
图2为一信道响应，以及两个回音脉冲间隔一延迟时间；
图3为本发明实施例1的降低错误传播装置构成示意图；
图4为均衡信号q(n)、量化信号d′(n)以及第二译码信号p′(n)相对于信道品质的可靠度分布图；
图5为本发明实施例1的一计算单元；
图6为本发明实施例1的另一计算单元；
图7为本发明实施例2的降低错误传播的方法流程图。
                  【符号说明】
适应性均衡器100      前向均衡器102
判决反馈均衡器104    缓存器1042
判决反馈均衡系数1044 乘法器1046
加总单元1048         决策单元106
加法器108            格形译码器110
量化器116            计算单元120
前向区间202          判决反馈区间204
计算单元500          第一延迟线502
第二延迟线504        乘法器506，508，510
加总单元512          延迟线514，516
品质量测单元520      计算单元600
具体实施方式
实施例1
图3为本发明实施例1的降低错误传播的装置构成示意图，即接收器。适应性均衡器100与图1相同，包含前向均衡器102，判决反馈均衡器104和加法器108。该适应性均衡器100输出一均衡信号q(n)。量化器116用来量化所述均衡信号q(n)以产生一量化信号d′(n)。相较于均衡信号q(n)，量化信号d′(n)具有较佳的可靠度。可靠度在此反映出将一信号还原成原始传输信号x(n)的正确性。均衡信号q(n)接着被送去格形译码器110中进行格形译码(trellis decode)，该格形译码器110可以是一维特比(Viterbi)译码器，在时间点n上的每一候选码元(candidate symbol)都对应一条存活路径(survivor path)。借着回溯该存活路径，计算出时间点n-H的第一译码信号p(n)，以为接收器后续处理。H代表存活路径的长度，对应一段延迟时间。H越大，译码错误率最低，然而耗费的延迟时间也越长。因此为了有效的降低码元错误，H通常设得很大，使得第一译码信号p(n)的值因延迟过久而无法及时应用于判决反馈均衡器104。除了基于以H长度为基础的存活路径之外，一第二译码信号p′(n)根据基于长度h为基础的存活路径而产生，其中该h小于H。由此第二译码信号p′(n)的延迟可以缩短，而同时其可靠度仍然优于量化信号d′(n)。
图4为均衡信号q(n)、量化信号d′(n)以及第二译码信号p′(n)相对于信道品质的可靠度分布图。信道品质并不是唯一影响信号可靠度的因素。均衡信号q(n)、量化信号d′(n)和第二译码信号p′(n)的所有可能的可靠度曲线形成了区间402、404和406。对本领域技术人员可明显判断信道品质何时足够高。在范围412中，因译码的优势，格形译码器110提供的结果相较于其它单元更为可靠。当信道品质降低，落到范围414，格形译码器110的性能也急剧下降，相对的，量化信号d′(n)和均衡信号q(n)仍然维持实用的可靠度。当信道品质低于某一范围416，则量化信号d′(n)的可靠度也急剧下降，只有均衡信号q(n)仍然保持稳定。由图4可知，同时参考三种信号，可得到比仅使用单一信号还好的可靠度。
判决反馈均衡器104中的错误传播与缓存器1042中的主要系数有很大的关系，尤其是具有最大强度(magnitude)值的缓存器。信号Si是对应判决反馈均衡系数Ci，储存在第i个移位缓存器中，具有最大强度值的缓存器。增加信号Si的可靠度，可有效降低错误传播。
图3中的计算单元120，用来计算一整合结果s′以更新所述第i个位移缓存器的值。该整合结果s′结合所述均衡信号、所述量化信号以及所述第二译码信号而得。
图5为本发明实施例1的一计算单元。其中所述第二译码信号的h小于i的值。在本实施例中，整合结果s′通过所述均衡信号q(n-i)、所述量化信号d′(n-i)和所述第二译码信号p′(n-i+h)的线性组合而得，如下式：
s′＝a1·q(n-i)+a2·d′(n-i)+a3·p′(n-i+h)    (1)
其中a1，a2，a3是权重系数，均为非负值，总和为1。
本实施例中的计算单元500包括一第一延迟线502，一第二延迟线504，三个乘法器506、508和510，一加总单元512，一延迟线514以及一品质量测单元520。
所述第一延迟线502接收并延迟所述均衡信号q(n)，产生一均衡信号q(n-h)。所述第二延迟线504接收并延迟所述量化信号d′(n)，产生一量化信号d′(n-h)。所述均衡信号q(n-h)、量化信号d′(n-h)和p′(n)与所述权重系数a1，a2，a3在乘法器506、508和510中相乘，并在加总单元512中完成线性组合。加总单元512的输出进一步被加总单元512延迟，产生所述整合结果s′，用以更新判决反馈均衡器104中的第i个缓存器1042的值。
本实施例中的所述权重系数a1，a2，a3，可根据一品质量测单元520产生的信道品质Qc而动态调整，进而使线性组合的结果维持在最高可靠度，使错误传播降到最低。
以图4为例，如果信道品质Qc很高，则令(a1，a2，a3)＝(0，0，1)，完全仰赖可靠度最高的第二译码信号p′(n)。如果信道品质Qc不高也不低，则令(a1，a2，a3)＝(0.5，0.5，0)，因第二译码信号p′(n)在此情况下完全不堪用。如果信道品质Qc相当低，则令(a1，a2，a3)＝(1，0，0)，因此时均衡信号q(n)是最佳的可靠度依据。
需注意如果i小于第二译码信号p′(n-i+h)中的h，则第二译码信号p′(n-i+h)就成为无效值，因为该时间点是属未来，信号尚未产生。在此情况下，第1式计算整合结果s′的方法改成下式：
s′＝a1·q(n-i)+a2·d′(n-i)    (2)
图6为本发明实施例1的另一计算单元。
本实施例中，计算单元600中包含乘法器506和508、一加总单元512、一延迟线516以及一品质量测单元520。
只有q(n)和量化信号d′(n)被采用，搭配权重系数a1，a2，通过乘法器506、508和加总单元512的运算进行线性组合。加总单元512的输出进一步受延迟线516延迟而产生整合结果s′，用来更新所述判决反馈均衡器104中第i个缓存器1042的值。
本实施例中的所述权重系数a1，a2，可根据一品质量测单元520产生的信道品质QC而动态调整，进而使线性组合的结果维持在最高可靠度，使错误传播降到最低。
以图4为例，如果信道品质QC很高，则令(a1，a2)＝(0，1)，完全仰赖可靠度最高的量化信号d′(n)。如果信道品质QC不高也不低，则令(a1，a2)＝(0.5，0.5)，因两者的重要性很难比较故各选择一半。如果信道品质QC相当低，则令(a1，a2)＝(1，0)，因此时均衡信号q(n)是最佳的可靠度依据。
参考图2，一位于判决反馈区间204中的强回音脉冲，相较于一般位于前向区间202中的主路径，更容易受困于错误传播。因此，这些回音和主路径的强度信息可代表信道品质等级。换言之，信道品质Qc可根据前向均衡系数强度中的最大值CFE以及判决反馈均衡系数强度中的最大值CDFE的比值而定。当该比值高于ΘH，则信道品质Qc为高品质，相对的，当该比值低于ΘL，则信道品质Qc为低品质。介于ΘH和ΘL之间者则为中间品质。
通过均衡信号q(n)、量化信号d′(n)和第二译码信号p′(n)搭配可调整权重系数的线性组合，选择较佳可靠度，并更新判决反馈均衡器中具有最大值的第i个缓存器，错误传播现象可被有效降低。
至于判决反馈均衡器中其余缓存器的值，可以是量化信号d′(n)或第二译码信号p′(n)所判决反馈而得，也可以是计算单元500或计算单元600中加总单元512的输出值。判决反馈均衡器104中的缓存器1042是位移缓存器。对计算单元500而言，加总单元512的输出传送到判决反馈均衡器104中第h个位移缓存器。对计算单元600而言，加总单元512的输出被传送到判决反馈均衡器104中第一个位移缓存器。加总单元512中的值将随着时间平移到第i个缓存器，而达到本发明的效果。
实施例2
图7为本发明实施例2一种降低错误传播的方法流程图。
在步骤702中，一均衡器包括一前向均衡器和一判决反馈均衡器，均衡一输入信号，产生一均衡信号；
在步骤704中，量化所述均衡信号，产生一量化信号；
在步骤706中，一错误修正译码器，译码所述均衡信号，产生一译码信号；
在步骤708中，所述均衡信号、量化信号和译码信号搭配可根据信道品质调整的权重系数，进行线性组合，产生一值；
在步骤710中，根据该值更新对应判决反馈均衡系数强度中最大值的一缓存器。
上述实施例仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明。

Claims (15)

1.一种接收器，可降低错误传播，其特征在于，包括：
一前向均衡器，用于接收一输入信号并储存于多个第一缓存器，并根据该输入信号和对应的多个前向均衡系数，产生一第一均衡信号；
一判决反馈均衡器，用于根据多个第二缓存器中储存的值以及对应的多个判决反馈均衡系数，产生一第二均衡信号；
一加法器，用于加总所述第一和第二均衡信号，并产生一第三均衡信号；
一量化器，用于接收所述第三均衡信号，产生一量化信号；
一错误修正译码器，用于接收所述第三均衡信号，产生一译码信号；
一计算单元，计算一整合结果，用于更新所述多个第二缓存器中对应的具有最大判决反馈均衡系数强度值的第二缓存器；其中该整合结果根据所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号线性组合而得。
2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，
所述整合结果为所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号的一线性函式；
该线性函式包括三个权重系数，该三个权重系数分别用于对应相乘所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号；
所述三个权重系数均为非负实数，总和为1。
3.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，还包括一品质指示器，用于测定一信道品质；其中
所述权重系数由该信道品质决定。
4.根据权利要求3所述的接收器，其特征在于，所述品质指示器根据所述前向均衡系数强度中一第一峰值以及所述判决反馈均衡系数强度中一第二峰值，判定所述信道品质。
5.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于，所述信道品质为所述第一峰值和第二峰值的比值。
6.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述错误修正译码器为一维特比译码器。
7.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述量化器为一分切器。
8.一种接收器，可降低错误传播，其特征在于，包括：
一前向均衡器，用于接收一输入信号并储存于多个第一缓存器，并根据该输入信号和对应的多个前向均衡系数，产生一第一均衡信号；
一判决反馈均衡器，用于根据多个第二缓存器中储存的值以及对应的多个判决反馈均衡系数，产生一第二均衡信号；
一加法器，用于加总所述第一和第二均衡信号，并产生一第三均衡信号；
一量化器，用于接收所述第三均衡信号，产生一量化信号；
一计算单元，计算一整合结果，用于更新所述多个第二缓存器中对应的具有最大判决反馈均衡系数强度值的第二缓存器；其中该整合结果根据所述第三均衡信号、量化信号线性组合而得。
9.根据权利要求8所述的接收器，其特征在于，
所述整合结果为所述第三均衡信号以及所述量化信号的一线性函式；
该线性函式包含二个权重系数，所述二个权重系数分别用于对应相乘所述第三均衡信号以及所述量化信号；
所述二个权重系数均为非负实数，总和为1。
10.根据权利要求9所述的接收器，其特征在于，还包括一品质指示器，用于测定一信道品质；其中
所述权重系数由该信道品质决定。
11.根据权利要求10所述的接收器，其特征在于，所述品质指示器根据所述前向均衡系数强度中一第一峰值以及所述判决反馈均衡系数强度中一第二峰值，判定所述信道品质。
12.根据权利要求11所述的接收器，其特征在于，所述信道品质为所述第一峰值和第二峰值的比值。
13.根据权利要求8所述的接收器，其特征在于，所述量化器为一分切器。
14.一种降低错误传播的方法，用于一均衡器，该均衡器包括一前向均衡器和一判决反馈均衡器，其特征在于，该降低错误传播的方法包括：
均衡一输入信号，产生一均衡信号；
量化该均衡信号，产生一量化信号；
译码该量化信号，产生一译码信号；
根据一信道品质以及一线性函式，所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号加总成一整合结果，其中所述信道品质决定所述第三均衡信号、量化信号以及译码信号在所述线性函式中的权重比例；
将所述整合结果写入所述判决反馈均衡器中对应系数强度最大的一缓存器。
15.根据权利要求14所述的降低错误传播的方法，其特征在于，所述信道品质为所述前向均衡器中的最大系数强度和所述判决反馈均衡器中的最大系数强度的比值。
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