CN1708930A - 用于对均衡器输出数据进行同步的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在盲均衡器的输出对符号进行同步的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：在发送时，将符号串中所重复的一个或者多个已知的符号序列插入所述符号串中；在所述盲均衡器的输出检测所述一个或多个已知的序列；根据所述检测的结果，推断出所述盲均衡器的输出处的所述符号的任何移位；以及，作为所推断的移位的函数，对所述盲均衡器的输出处的所述符号进行重定时。

Description

用于对均衡器输出数据进行同步的方法
技术领域
本发明涉及用于对来自于盲(blind)均衡器的输出数据进行同步的方法。
背景技术
数字通信系统通常使用接收机，所述接收机依次包括解调器装置、均衡器装置、解码器装置等。
均衡器装置的功能是为了防止特别由多条路径的出现所引起的符号间干扰，所述多条路径是静态的或者是随时间而非静态的。
在现有技术中已经知道许多种均衡器装置。
从历史上来说，用于防止符号间干扰的第一系统实质上是“同步的”线性横向滤波器。
已经被使用的其它均衡器结构包括递归非线性判决反馈均衡器(DFE)，在所述递归非线性判决反馈均衡器中，已经被判决的数据被注入到构成所述均衡器的递归部分的反向滤波器中。
上述种类的均衡器结构一般通过用于调整所述结构的参数的适应算法而被用于传输信道，在所述情况下，在两个阶段中执行均衡。在第一阶段中，所述结构由已知的训练序列所控制，所述训练序列被插入到所发送的帧中并且使得所述均衡器算法收敛。在第二阶段，所述结构变成自适应的，即，所述结构基于其自己的判决来控制自己。
然而，使用训练阶段具有严重的缺陷；特别地，就比特速率而言，其对应于效率的损失。
出于这个原因，为了提供盲均衡器系统，已经进行了相当多的研究，其中，所述盲均衡器系统的结构能够以“自训练的”方式向着优选解决方案进行收敛，所述“自训练的”方式即不用使用训练序列。
最近，在法国专利申请2738967中，以及在J.Labat、O.Macchi和C.Laot的论文“Adaptive Decision Feedback Equalization：can you skipthe training period？”，IEEE Transactions on Communications，Vol.46，No.7，1998年7月中提出了这样的盲均衡器，所述盲均衡器根据传输信道的恶劣程度而使用不同的适应算法和结构。
特别地，当接收是困难的时候，所述均衡器使用依次包括纯递归滤波器和横向滤波器的收敛结构，然而，当接收是容易的时候，它们运行在使用传统DFE结构的跟踪模式下，其中，从一个操作模式到另一个操作模式的切换的判决是所述均衡器的输出上所取得的性能的函数。
应当知道，从上述两种操作方法中的一种向另一种进行改变的可逆特性意味着：所述均衡器可以总是以对应于优选性能的配置而运行。因此，与传统的DFE不同，它们可以根据其自己的判决来运行，而没有发散的危险。所述基本特性使得它们能够适应严重的信道波动，因此，使得它们特别适合于非静止的信道，例如，移动无线信道、电离层信道以及水下声音信道。
发明内容
对盲均衡器的第一测试已经显示出时序损失现象，所述现象关于所述均衡器的适应特性而被指责，在所接收的信号中有多个回波(echo)的情况下，所述均衡器并不总是趋向于适应相同的回波，以及然后从一个回波切换到另一个回波。
这导致符号再生中的滞后或者超前(lead)，即，使符号从所述数据流中被消除，或者将符号增加到所述数据流中。
这通过下面的例子而被描述。
H是由其脉冲响应所表征的信道，所述脉冲响应由矩阵H所描述，这样：
H＝[h00…0h160…0]T
所发送和接收的符号满足下面的等式，其中，d(n)表示所发送的符号，而r(n)表示所接收的符号：
r(n)＝h0·d(n)+h16·d(n-16)
在传输的开始，所述数据在对应于h0＝1且h16＝0的第一信道C1上被接收。
例如，由于所述主发送/接收路径在传输期间是变化的，因此，所述均衡器切换到对应于h0＝0且h16＝1的另一个信道(即，切换到对应于第二路径的第二信道C2，所述第二路径变成所述主路径)。
下面的表显示：将所述第二路径当作所述主路径导致在所述均衡器的输出对数据d(4)及随后的数据进行重复，因此产生非零的误差e(n)。
  N   16   17   18   19   20   21   22   23
  Ch.   C1   C1   C1   C1   C2   C2   C2   C2
  d(n)   d(16)   d(17)   d (18)   d(19)   d(20)   d(21)   d(22)   d(23)
  r(n)   d(16)   d(17)   d(18)   d(19)   d(4)   d(5)   d(6)   d(7)
  e(n)   ≈0   ≈0   ≈0   ≈0   d(4)-d(20)   d(5)-d(21)   d(6)-d(22)   d(7)-d(23)
                                               表1：数据的移位的例子
从所述信道C1到所述信道C2的改变导致在所述符号再生中的滞后，并且由此增加符号；相反地，从所述信道C2到所述信道C1的切换导致所述符号再生中的超前，并且由此消除符号。
本发明的目的是为了减轻所述缺陷，并且提出了对所述盲均衡器的运行中所遭受的时序损失的影响进行限制的方法。
为此，本发明提出了在盲均衡器的输出对数据进行同步的方法，所述方法的特征在于以下步骤：将同步序列插入所述符号的帧中；在所述均衡器的输出检测所述序列；并且，作为所述序列中所检测的移位的函数来对所述符号的帧进行重定时(retime)。
附图说明
随着下面的描述，本发明的其它特征和优点会显现出来，所述描述仅是说明性的，而不是对本发明进行限制的，并且是参考附图而给出的，其中：
-图1表示数字通信传输信道，
-图2表示就本发明而在所述传输信道的输出所使用的信号处理装置，
-图3a、3b和3c表示时序损失现象以及在所述盲均衡器的输出的数据同步的例子，
-图4表示由时序损失所产生的移位的检测，以及
-图5a和5b分别表示在收敛模式下和跟踪模式下所使用的盲均衡器结构。
具体实施方式
图1示出了输入传输信道，在所述信道上，符号串d(n)被发送。
所述信道被符号表示为传递函数h(t)以及加在所述传递函数的输出上的噪声b(n)。
在所述传输信道的输出，作为结果的符号r(n)在接收机中被接收并被处理，所述接收机特别包括图2中所表示的类型的装置。
所述装置特别包括盲均衡器1和处理器装置2，其中，所述盲均衡器1在其输入接收符号r(n)，如果适用，则所述符号r(n)预先被滤波，并且所述处理器装置2的功能是对所述均衡器1的输出处的数据y(n)进行处理，以限制时序损失现象对其的影响。
由所述处理器装置2所实现的处理在于：
-在所述盲均衡器1的输出处的符号的帧中，检测已知的序列SYNCH，所述序列以固定的间隔而被插入到所述符号d(n)的帧中，
-推断出由所述均衡器1所处理的符号中的任何移位，以及
-作为以所述方式所确定的移位的函数，对所述均衡器的输出处的数据进行重定时。
这特别在图3a至3c中被表示。
图3a表示对应于符号r(n)的一串帧，所述符号由接收机所接收并且被发送到所述盲均衡器1的输入。
所接收的帧包括所述以固定间隔的已知序列SYNCH。
图3b说明了由所述盲均衡器1所引起的时序损失。
这里，所述时序损失是在符号Sk-17至Sk的重复中所反映的导致增加符号的损失。
在所述符号Sk+1之后且包括所述符号Sk+1的符号被相应地移位，从而所述时序损失之后的序列SYNCH在时刻D，而不是所期望的时刻C，出现在所述均衡器1的输出数据y(n)中。
将所述数据y(n)与所述序列SYNCH进行相关来指示所述序列到达的时刻D，并且这使得所述移位CD能够被估计。
图3C显示：为了在所述均衡器的输出对序列SYNCH进行重定时，在移位(以及由此时序损失)被检测到的序列SYNCH和在前的序列SYNCH之间，所述符号串被减短或加长。
例如，在导致增加符号的时序损失的图3a至3c中所表示的情况下，通过在移位被检测到的序列SYNCH之前的序列SYNCH之后消除对应于所估计的移位的多个符号，从而所述符号串在所述两个序列SYNCH之间被减短。
当然，其它的解决方案也可以被设想：特别地，可以设想将正好位于移位被检测到的序列SYNCH之前的符号消除。
重定时器装置的例子
出于刚被描述的重定时处理的目的，图2的处理器装置2包括同步过滤器3和移位管理单元4。
所述过滤器3和所述管理单元4每个都在其输入接收所述盲均衡器1的输出处的信号y(n)。
所述过滤器3连续地与所述同步序列进行相关，并且在其输出提供图4中所表示的类型的信号。
在与所述均衡器的输出处的同步序列SYNCH相对应的时刻，所述信号具有峰值。
所述过滤器3的输出就所述过滤器中所出现的采样的功率而被规范化。
这里，相关峰值在与所发送数据的帧相同的帧中被查找。
如图4中可以看到的那样，例如通过搜索最大值而在每个帧中检测峰值。与参考时刻相对的峰值的位置被用于检测相对于在前的峰值的任何移位，并且所述移位被用于确定是否发生时序损失。
更准确地来说，所述峰值通过与给定的门限进行比较而被检测，所述门限例如是0.7。
如果没有检测到峰值，即，特别是在两条路径具有相同的功率的情况下或者在信噪比特别低的情况下，不对所述均衡器的输出处的符号y(n)进行移位。
根据关于对所述同步滤波器2的输出处所获得的符号进行再生的过程中的滞后的信息，所述移位管理模块4在一个或者另一个方向上对所述输出数据流进行移位。例如，通过所述盲均衡器1的输出数据被发送到的缓冲器，所述一个或另一个方向上的移位可以很容易地被实现。所述缓冲器的大小是作为将被管理的最大滞后的函数而被确定的。
注意，所述同步过滤器3以及通过所述同步序列SYNCH的所述过滤器级别的相关有利地被用于管理所接收信号的相移，同时解决所述均衡器输出符号中的相位多义性(ambiguity)。
如图2所示，由所述滤波器3所发现的相移因此被插进所述重定时器模块4的输出处的数据y(n)中。
同步序列
例如，如果所述接收机包括在所述均衡器的下行侧的干扰抵消装置，则所述同步序列SYNCH是被用作训练序列的序列。
注意，用于同步序列所需的数量小于用于使用训练序列的均衡器的训练序列所需的数量。
例如，所述同步序列可以仅占用所述帧的大约30％，或者更少。
例如，一种可能的同步序列是下面的31位伪随机序列：
[0000101011101100011111001101001]
在所述实施例中，并且在MDP4调制信号的情况下，所述序列对应于下面的符号串：
[00 00 00 00 11 00 11 00 11 11 11 00 11 11 00 00 00 11 11 11 11 11 00 0011 11 00 11 00 00 11]
盲均衡器的例子
图5a和5b表示所述盲均衡器的一个可能的例子。
环境是自适应判决反馈均衡器(SA DFE)的环境，所述均衡器具有适当的结构以及上面所引用的论文和专利申请中所描述的类型的适当算法。
如上所述，所述类型的均衡器具有与所述传输信道的恶劣程度相适应的两种操作模式。
在被称为收敛模式的初始模式下，所述设备依次包括纯递归白化(whitening)过滤器B(z)、横向滤波器A(z)、自动增益控制器以及相位校正器。用于对所述横向和递归部分的系数进行更新的准则完全是基于由所述信源所发送的信号的统计的现有了解的。因此，所述初始模式是完全“自训练的”(即，盲的或者“非监控的”)。图5a表示所述收敛模式下的SA DFE的结构。
当所述均衡处理足够先进时，其中，所述均衡处理可以根据由所述接收机所采用的判决所估计的均方差而被确定，此时，所述结构和所述均衡器的适应准则被修改，这样，所述设备切换到所述跟踪模式下，在所述跟踪模式下，所述横向和递归滤波器的设置被修改，以便将所述设备转变为传统的判决反馈均衡器(DFE)。于是，用于优选的总体运行的条件变成所最小估计的均方差的条件。图5b表示在所述跟踪模式下的SA DFE的结构。
因此，可以清楚的知道，所述均衡器具有与不同的结构和不同的优选运行准则相关的两种不同的操作模式。所述均衡器的一个基本特征在于所述结构的修改是完全可逆的。这是有益的，因为，其允许在恶劣的情况下返回到非常强壮(robust)的模式下。另一方面，一旦所述信道变得不那么恶劣，所述系统就会切换回所述跟踪模式。
在收敛阶段，所述滤波器A(z)的系数除了一个系数被初始化为1之外都被初始化为0。所述系数被这样安置，从而所述滤波器接近于反因果(anti-causal)结构，也就是说，在本例子中，朝向右边。
A(z)＝[0，0，......0，1，0，0，0，0]T
然后，使用固定模数算法(CMA)来调整所述系数。对于CMA的其它细节，参见Zhi Ding，Ye Geoffrey Li，“Blind Equalization andIdentification”，Signal Processing and Communications Series，2001。
重新初始化
注意，如果所述信道不是随时间而变化的，则所述等于1的系数的位置确定将被考虑的所述盲均衡器的输出处的固定移位。
由于所述信道在这里是随时间而变化的，因此，使得所述系数进行移位，并且一旦其向着因果(causal)结构(即，在本例子中朝向左边)移位得过远，所述均衡器的性能就会降级，如上面Zhi Ding等的出版物中所解释的那样。
为了使所述均衡器的性能不被降级，于是，所述滤波器A(z)的系数以上面所描述的方式根据反因果结构而被有规律地重新初始化。
所述重新初始化也可以导致时序损失。
在所述情况下，使用所述同步序列SYNCH来对所述符号进行重定时。

Claims (10)

1.一种用于在均衡器的输出对符号进行同步的方法，其特征在于，所述均衡器是盲均衡器，并且所述方法包括以下步骤：
-在发送时，将符号串中所重复的一个或者多个已知的符号序列插入所述符号串中，
-在所述盲均衡器的输出检测所述一个或多个已知的序列，
-根据所述检测的结果，推断出所述盲均衡器的输出处的所述符号的任何移位，以及
-作为所推断的移位的函数，对所述盲均衡器的输出处的所述符号进行重定时。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，为了对发送时被插入到符号串中的已知序列进行检测，将所述均衡器的输出处的所述符号与所述序列进行相关，并且对作为结果的相关峰值进行检测。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，将所检测的相关峰值与给定的门限进行比较，并且，除非检测到高于所述门限的峰值，否则不对所述符号进行重定时。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述相关的结果被用于确定关于所述信号载波的相位的信息，所述信号载波承载所接收的符号，并且，所述信息被用于解决关于所述均衡器的输出处的所述符号的相位的多义性。
5.根据前面权利要求中的任何一个的方法，其特征在于，为了对帧进行重定时，在移位被检测到的序列和在前的序列之间，从所述均衡器的输出处的符号串中消除符号，或者将符号加入所述均衡器的输出处的符号串中。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，正好在移位被检测到的序列之前的序列之后消除符号。
7.根据前面权利要求中的任何一个的方法，其特征在于，所述盲均衡器具有可切换的结构，使用可切换算法，并且，在收敛操作模式下，依次包括纯递归白化滤波器和匹配横向滤波器，所述匹配横向滤波器作为所述均衡器的性能的函数而被重新初始化。
8.包括盲均衡器的数字通信接收机，其特征在于，所述接收机包括：用于在所述盲均衡器的输出对被插入到所接收的符号串中的序列进行检测的装置，以及用于从所述检测的结果中推断出所述盲均衡器的输出处的所述符号的任何移位的装置，以及用于作为所检测的移位的函数而对所述盲均衡器的输出处的所述符号进行重定时的装置。
9.根据权利要求8的接收机，其特征在于，其包括turbo均衡系统，所述盲均衡器是所述turbo均衡系统的第一级。
10.根据权利要求8的接收机，其特征在于，其包括在所述盲均衡器的下行侧的干扰抵消级，并且，用于对所述盲均衡器的输出处的所述符号进行重定时的所述已知的序列是还用于训练所述干扰抵消级的序列。
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