專利名稱：適應性均衡器和系數(shù)更新方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適應性均衡器，尤其是涉及用于一適應性均衡器的一種系數(shù)更新方法。本發(fā)明已于04/15/2004申請美國優(yōu)先權，案號為60/562485。
背景技術：
在無線通信中，傳輸信號除了會受到噪聲干擾之外，還會受到多信道干擾而產生信道失真。而均衡器就是用來從這些干擾效應中還原所述傳輸信號。
圖1為現(xiàn)有的適應性均衡器架構圖。一適應性均衡器200包含一前向均衡器202和一反饋均衡器206。一輸入信號r(n)經由前向均衡器202輸入，而所述前向均衡器202的輸出值接著傳送至加法器208，與反饋均衡器206的對應輸出相乘累加，以產生輸出信號y(n)。決策器204根據所述輸出信號y(n)產生一決策信號d(n)，用以將適應性均衡器200所輸出的輸出信號y(n)進行粗略的分級。決策信號d(n)接著回饋到反饋均衡器206中。舉例來說，所述決策器204可以是一“分割器”，y(n)的值具有連續(xù)性，輸入所述決策器204后，輸出值則為有固定階度的離散值。每一輸入值皆可轉換為最接近的一離散值。
誤差量測器207是用于根據輸出信號y(n)和決策信號d(n)，產生一誤差信號e(n)?；旧显撜`差信號e(n)代表的就是輸出信號y(n)和決策信號d(n)之間的差異。系數(shù)更新器205會利用公知的最小均方算法(LMS)，反復地更新適應性均衡器200中包含前向均衡器202和反饋均衡器206的系數(shù)。在典型的最小均方算法中，適應性均衡器200中的系數(shù)向量C(n)以下列公式進行演算y(n)＝CT(n)X(n)(1)e(n)＝d(n)-y(n)(2)
C(n)＝C(n-1)+μ·e(n)·X(n) (3)其中C(n)＝[c0(n)，c1(n)，...，cK(n)]，是適應性均衡器200中的系數(shù)向量，系數(shù)編號從0到K，總共K+1個系數(shù)。其中，c0(n)到cM-1(n)屬于前向均衡器202的系數(shù)，而cM(n)到cK(n)是反饋均衡器206的系數(shù)。CT(n)代表為所述系數(shù)向量C(n)的轉置向量。X(n)＝[x0(n)，x1(n)，...，xK(n)]是適應性均衡器200的數(shù)據向量，其中[x0(n)，x1(n)，...，xM-1(n)]屬于前向均衡器202而[xM(n)，xM+1(n)，...，xK(n)]屬于反饋均衡器206。y(n)是適應性均衡器200的輸出信號。d(n)為決策器204的輸出。e(n)代表誤差信號。μ代表步進階數(shù)。
在各種通信應用中，例如數(shù)字電視系統(tǒng)，通信信道中常夾雜稀疏的回音脈沖(echo)。接收端以適應性均衡器處理所接收的信號，在一段時間之后，均衡器中只剩少數(shù)系數(shù)為非零值，而其它大部份系數(shù)會收斂到零。只有這些非零的系數(shù)對均衡器的回音消除有貢獻。
圖2顯示一信道響應，包含兩個回音脈沖出現(xiàn)在不同的時間位置上，以及均衡器系數(shù)在不同時間的變化情形。借著LMS算法，均衡器系數(shù)被遞歸地更新，而漸漸的近似信道響應。在圖2中，對應該信道響應中的兩個回音脈沖的兩個主要的系數(shù)，在更新過程中出現(xiàn)非零值，而其余系數(shù)則會有隨機的微小噪聲不時的跳動。這些跳動的微小噪聲會影響均衡器的收斂效率，稱為噪聲擴展。如果回音響音的延遲時間相當長，需要較大值的均衡器系數(shù)以涵蓋其范圍時，噪聲擴展效應會造成相當大的干擾，甚至使均衡器進入永不收斂的情況。因此為了增進均衡器的效能，需要提出一個有效的系數(shù)更新方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種系數(shù)更新方法，用于一適應性均衡器，其中該適應性均衡器包含多個過濾單元，各儲存對應的系數(shù)值和信號值；本發(fā)明的系數(shù)更新方法包括
首先，根據一量測而來的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算一步進階數(shù)。接著，根據該步進階數(shù)，一誤差信號以及第i個過濾單元的信號值，更新該第i個過濾單元中的系數(shù)值。其中所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。
所述信道響應是由所述過濾單元的系數(shù)值所估測而得，所述信道響應的第i個信道參數(shù)即為所述過濾單元的第i個系數(shù)。
所述第i個信道參數(shù)的量值，可以是該第i個信道參數(shù)的絕對值。
在計算所述步進階數(shù)時，可以在連續(xù)多個信道參數(shù)中，找出一具有最大值的信道參數(shù)，并以所述具有最大值的信道參數(shù)決定連續(xù)所述信道參數(shù)的步進階數(shù)。
在更新第i個過濾單元的系數(shù)值時，可以根據下列公式，更新第i個過濾單元的系數(shù)值ci(n+1)＝ci(n)+e(n).xi(n).μ[hi(n)]其中ci(n+1)為第i個過濾單元在第n+1個時間點上的系數(shù)值；ci(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的系數(shù)值；e(n)為第n個時間點上的誤差信號；xi(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的數(shù)據值；hi(n)為量測而得的信道響應在第n個時間點上的第i個信道參數(shù)；μ[| hi(n)|]為所述步進階數(shù)，即所述第i個信道參數(shù)絕對值| hi(n)|的非遞減梯度函數(shù)。
更進一步地，如果所述參數(shù)值大于一臨界值，可根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號。否則，使所述第i個過濾單元輸出零。
另一方面，可根據對應的參數(shù)值和信號值，產生第i個過濾單元的輸出信號。如果所述第i個過濾單元的參數(shù)值，或鄰近過濾單元的參數(shù)值，不大于一臨界值，則將所述第i個過濾單元的輸出信號乘上一衰減率。該衰減率可以是1/2N，N是一正整數(shù)。該衰減率也可以為零。
本發(fā)明另提供一適應性均衡器，用以執(zhí)行上述方法，以抑制噪聲。
一種適應性均衡器，可抑制噪聲，其包含多個過濾單元，用以儲存系數(shù)值和數(shù)據值；一系數(shù)調整單元，用以根據一步進階數(shù)，一誤差信號以及一第i個過濾單元的信號值，更新所述第i個過濾單元中的系數(shù)值；其中所述系數(shù)調整單元包含一步進階數(shù)計算器，用以根據一量測而來的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算所述步進階數(shù)；以及所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。
所述信道響應是根據所述過濾單元的系數(shù)值所估測而得；以及所述信道響應的第i個信道參數(shù)即為所述第i個過濾單元的系數(shù)值。
所述第i個信道參數(shù)的量值，為所述第i個信道參數(shù)的絕對值。
所述步進階數(shù)計算器在連續(xù)多個信道參數(shù)中，找出一具有最大值的信道參數(shù)；以及所述步進階數(shù)計算器以所述具有最大值的信道參數(shù)決定連續(xù)所述信道參數(shù)的步進階數(shù)。
所述參數(shù)調整器根據下列公式，更新第i個過濾單元的系數(shù)值ci(n+1)＝ci(n)+e(n).xi(n).μ[hi(n)]其中ci(n+1)為第i個過濾單元在第n+1個時間點上的系數(shù)值；ci(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的系數(shù)值；e(n)為第n個時間點上的誤差信號；xi(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的數(shù)據值；hi(n)為量測而得的信道響應在第n個時間點上的第i個信道參數(shù)；以及μ[|hi(n)|]為所述步進階數(shù)，即所述第i個信道參數(shù)絕對值|hi(n)|的非遞減梯度函數(shù)。
所述第i個過濾單元包含一遮罩；如果所述參數(shù)值大于一臨界值，所述遮罩根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號；否則，所述遮罩使所述第i個過濾單元輸出零。
所述第i個過濾單元包含一衰減器；所述過濾單元根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號；以及如果所述第i個過濾單元的參數(shù)值，以及相鄰的過濾單元的參數(shù)值，皆不大于一臨界值，則所述衰減器將所述第i個過濾單元的輸出信號乘上一衰減率。


圖1為公知的適應性均衡器架構圖；圖2顯示一信道響應，包含兩個回音脈沖出現(xiàn)在不同的時間位置上，及均衡器系數(shù)在不同時間的變化情形；圖3為本發(fā)明實施例之一的均衡器架構圖；圖4為本發(fā)明非遞減梯度函式的示意圖；圖5為步進階數(shù)計算器680的實施例；圖6處理過濾單元410輸出信號的一實施例；圖7為處理過濾單元410輸出信號的另一實施例；圖8為本發(fā)明的系數(shù)更新流程圖。
圖號說明200適應性均衡器 202前向均衡器204決策單元 205系數(shù)更新器206反饋均衡器 207誤差量測器208加法器 400適應性均衡器402前向均衡器 403決策單元405系數(shù)更新器 406反饋均衡器407誤差量測器 408加法器
410過濾單元 420延遲單元430系數(shù)緩存器 440乘法器442遮罩 446衰減器450整合單元 452整合單元460系數(shù)調整單元 480步進階數(shù)計算器680步進階數(shù)計算器具體實施方式
圖3為本發(fā)明實施例之一的均衡器架構圖。在適應性均衡器400中包含一前向均衡器402和一反饋均衡器406，一加法器408和一決策單元403，以及一誤差量測器407和一系數(shù)更新器405。除了系數(shù)更新器405之外，其它組件的功能都與圖2所述相同，因此不再贅述。前向均衡器402和反饋均衡器406中各包含了多個過濾單元410。在本例中，將過濾單元410編號為0到K-1。K的大小隨著適應性均衡器400的實際運作而異。前向均衡器402中包含了第0到第M-1個過濾單元410，而反饋均衡器406則包含了第M到第K-1個過濾單元410。本發(fā)明也可應用在只包含F(xiàn)E(前向均衡器)的均衡器中，并不限定于此。每一過濾單元410中包含一延遲單元420，一系數(shù)緩存器430以及一乘法器440。第i個過濾單元410中的延遲單元420接收并延遲前一個過濾單元410傳送來的數(shù)據xi-1(n)，產生xi(n)并傳送至下一過濾單元410。第i個過濾單元410中的系數(shù)緩存器430儲存系數(shù)ci(n)。前向均衡器402中第一個過濾單元410中的延遲單元420，接收的是輸入信號r(n)，而反饋均衡器406中第一個過濾單元410中的延遲單元420，則是接收決策信號d(n)。第i個過濾單元410中的乘法器440，則將數(shù)據xi(n)和系數(shù)ci(n)相乘。前向均衡器402中每個過濾單元410的乘法器440的運算結果傳送至一整合單元450，該整合單元450將前向均衡器402中所有乘法器440輸出的值相加，以匯整累加成為前向均衡器402的輸出信號。同樣的，一整合單元452將反饋均衡器406中所有乘法器440的輸出值相加，產生反饋均衡器406的輸出信號。
系數(shù)更新器405包含多個系數(shù)調整單元460，各對應一過濾單元410。其中第i個系數(shù)調整單元460根據ci(n)，xi(n)，e(n)和hi(n)計算下一時間點的系數(shù)ci(n+1)。本發(fā)明所提出的系數(shù)更新方法，就是在系數(shù)調整單元460中實現(xiàn)的，而其計算方程式如下ci(n+1)＝ci(n)+e(n).xi(n).μ[|hi(n)|](4)其中ci(n+1)為第n+1個時間點上第i個過濾單元410的系數(shù)；ci(n)為第n個時間點上第i個過濾單元410的系數(shù)；e(n)為第n個時間點上的誤差信號；xi(n)為第n個時間點上第i個過濾單元410中的數(shù)據值；hi(n)為第n個時間點上第i個信道參數(shù)；μ[|hi(n)|]代表步進階數(shù)，第i個信道參數(shù)取絕對值后的非遞減梯度函數(shù)。
步進階數(shù)計算器480以下列方程式，根據第i個信道參數(shù)hi(n)，計算系數(shù)更新時需要的步進階數(shù)μ[|hi(n)|]＝μ0·w(|hi(n)|) (5)其中μ0是一既定常數(shù)，而w(|hi(n)|)代表權重函式，與第i個信道參數(shù)hi(n)的量值成正比關系。在本發(fā)明中，μ[|hi(n)|]是第i個信道參數(shù)取絕對值后的非遞減梯度函數(shù)，使得量值較小的信道參數(shù)在更新時的變化量也較小，而相對的，量值較大的信道參數(shù)在更新時的變化量則較大。藉此可以使微幅跳動的小噪聲在更新過程中保持低調，不致造成噪聲擴展。
圖4為本發(fā)明非遞減梯度函式的示意圖。在本例中，橫軸為信道參數(shù)的量值|hi(n)|，分為四個區(qū)間50，51，52和53。如果信道參數(shù)|hi(n)|落在區(qū)間50，則步進階數(shù)w(|hi(n)|)＝w0。如果信道參數(shù)|hi(n)|落在區(qū)間51，則步進階數(shù)w(|hi(n)|)＝w1......依此類推。如圖4所示，w3＜w2＜w1＜w-0。為了簡化實際運作起見，可以將該函式定義為wj＝w0/2j，j＝1，2，3。
圖5為步進階數(shù)計算器680的實施例。該步進階數(shù)計算器680計算出第i個信道參數(shù)是鄰近若干信道參數(shù)中的局部最大值，則使鄰近所有信道參數(shù)的步進階數(shù)都采用同樣的值，亦即所述第i個信道參數(shù)所對應的步進階數(shù)。最簡單的例子是，假如第i個信道參數(shù)大于前后兩個參數(shù)，則此連續(xù)三個信道參數(shù)對應的均衡器系數(shù)值在更新時皆采用第i個信道參數(shù)所對應的步進階數(shù)。
圖6為處理過濾單元410輸出信號的一實施例。為了更進一步的強化均衡器的噪聲抑制效能，過濾單元410的輸出結果可再做進一步的處理。圖6中的第i個過濾單元410中，包含一遮罩442。該遮罩442提供一臨界值并檢查系數(shù)ci(n)。如果系數(shù)ci(n)不大于所述臨界值，則遮罩442將輸出值直接設為零。反之如果ci(n)大于所述臨界值，所述遮罩442才輸出所述第i個過濾單元410的輸出信號。藉此可以直接消除那些隨機跳動的系數(shù)值所產生的微小噪聲。
圖7為處理過濾單元410輸出信號的另一實施例。如圖7所示，第i個過濾單元410中進一步包含一衰減器446，用以降低過濾單元410的輸出信號。如果第i個過濾單元410中的系數(shù)值，或者鄰近過濾單元410中的系數(shù)值皆不大于一臨界值，則所述衰減器446將把過濾單元410的輸出信號乘上一衰減值。相對地，上述條件不成立時，衰減器446對輸出信號不做任何改動。在實際運作上，可以把所述衰減值設定為1/2N，以簡化硬件。其中N可以是零或正整數(shù)。
上述實施例中，信道響應可以通過各種公知方法測得。舉例來說，透過一公知的信道量測器。信道響應也可以利用過濾單元410中的系數(shù)估量而得。此外，第i個信道參數(shù)的量值，在本實施例中指的是所述第i個信道參數(shù)的絕對值。然而也可以是指所述第i個信道參數(shù)的絕對值的平方，其物理意義并不限定于此。
圖8為本發(fā)明的系數(shù)更新流程圖。在步驟804中，根據一量測而來的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算一步進階數(shù)。在步驟806中，根據所述步進階數(shù)，一誤差信號以及所述第i個過濾單元的信號值，更新所述第i個過濾單元中的系數(shù)值。所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。步驟接著回到804，遞歸執(zhí)行。因此均衡器參數(shù)在一段時間后會漸漸收斂。本發(fā)明提出的更新方法可抑制噪聲擴展，加速收斂的時間。
以上提供的實施例已突顯本發(fā)明的諸多特色。本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可做各種的變動與修飾。此外本說明書依照規(guī)定所提的分段標題并不用于限定其內容所述的范圍，尤其是背景技術中所提未必是已揭露的公知發(fā)明，發(fā)明說明也非用以限定本發(fā)明的技術特征。本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求請求保護的范圍為準。
權利要求
1.一種系數(shù)更新方法，用于一適應性均衡器，其特征在于所述適應性均衡器包含多個過濾單元，各儲存對應的系數(shù)值和信號值，所述系數(shù)更新方法包含根據一量測而來的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算一步進階數(shù)；以及根據所述步進階數(shù)，一誤差信號以及第i個過濾單元的信號值，更新所述第i個過濾單元中的系數(shù)值；其中所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。
2.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于所述信道響應是由所述過濾單元的系數(shù)值估測而得，所述信道響應的第i個信道參數(shù)即為所述過濾單元的第i個系數(shù)。
3.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于所述第i個信道參數(shù)的量值，為該第i個信道參數(shù)的絕對值。
4.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，計算所述步進階數(shù)的步驟，包含在連續(xù)多個信道參數(shù)中，找出一具有最大值的信道參數(shù)；以及以所述具有最大值的信道參數(shù)決定連續(xù)信道參數(shù)的步進階數(shù)。
5.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，更新第i個過濾單元的系數(shù)值的步驟，包含根據下列公式，更新第i個過濾單元的系數(shù)值ci(n+1)＝ci(n)+e(n).xi(n).μ[hi(n)]其中ci(n+1)為第i個過濾單元在第n+1個時間點上的系數(shù)值；ci(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的系數(shù)值；e(n)為第n個時間點上的誤差信號；xi(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的數(shù)據值；hi(n)為量測而得的信道響應在第n個時間點上的第i個信道參數(shù)；以及μ[|hi(n)|]為所述步進階數(shù)，即第i個信道參數(shù)絕對值|hi(n)|的非遞減梯度函數(shù)。
6.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，進一步包含如果所述參數(shù)值大于一臨界值，根據對應的參數(shù)值和信號值，產生第i個過濾單元的輸出信號；否則，使所述第i個過濾單元輸出零。
7.根據權利要求1所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，進一步包含根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號；以及如果所述第i個過濾單元的參數(shù)值，以及相鄰的過濾單元的參數(shù)值，皆不大于一臨界值，則將所述第i個過濾單元的輸出信號乘上一衰減率。
8.根據權利要求7所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，所述衰減率為1/2N，N是一正整數(shù)。
9.根據權利要求7所述的系數(shù)更新方法，其特征在于，所述衰減率為零。
10.一種適應性均衡器，可抑制噪聲，其特征在于，包含多個過濾單元，用以儲存系數(shù)值和數(shù)據值；一系數(shù)調整單元，用以根據一步進階數(shù)，一誤差信號以及一第i個過濾單元的信號值，更新所述第i個過濾單元中的系數(shù)值；其中所述系數(shù)調整單元包含一步進階數(shù)計算器，用以根據一量測而來的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算所述步進階數(shù)；以及所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。
11.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于所述信道響應是根據所述過濾單元的系數(shù)值所估測而得；以及所述信道響應的第i個信道參數(shù)即為所述第i個過濾單元的系數(shù)值。
12.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于所述第i個信道參數(shù)的量值，為所述第i個信道參數(shù)的絕對值。
13.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于所述步進階數(shù)計算器在連續(xù)多個信道參數(shù)中，找出一具有最大值的信道參數(shù)；以及所述步進階數(shù)計算器以所述具有最大值的信道參數(shù)決定連續(xù)所述信道參數(shù)的步進階數(shù)。
14.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于，所述參數(shù)調整器根據下列公式，更新第i個過濾單元的系數(shù)值ci(n+1)＝ci(n)+e(n).xi(n).μ[hi(n)]其中ci(n+1)為第i個過濾單元在第n+1個時間點上的系數(shù)值；ci(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的系數(shù)值；e(n)為第n個時間點上的誤差信號；xi(n)為第i個過濾單元在第n個時間點上的數(shù)據值；hi(n)為量測而得的信道響應在第n個時間點上的第i個信道參數(shù)；以及μ[|hi(n)|]為所述步進階數(shù)，即所述第i個信道參數(shù)絕對值|hi(n)|的非遞減梯度函數(shù)。
15.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于所述第i個過濾單元包含一遮罩；如果所述參數(shù)值大于一臨界值，所述遮罩根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號；否則，所述遮罩使所述第i個過濾單元輸出零。
16.根據權利要求10所述的適應性均衡器，其特征在于所述第i個過濾單元包含一衰減器；所述過濾單元根據對應的參數(shù)值和信號值，產生所述第i個過濾單元的輸出信號；以及如果所述第i個過濾單元的參數(shù)值，以及相鄰的過濾單元的參數(shù)值，皆不大于一臨界值，則所述衰減器將所述第i個過濾單元的輸出信號乘上一衰減率。
17.根據權利要求16所述的適應性均衡器，其特征在于，所述衰減率為1/2N，N是一正整數(shù)。
18.根據權利要求16所述的適應性均衡器，其特征在于，所述衰減率為零。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適應性均衡器及用于適應性均衡器的一種系數(shù)更新方法。其中所述適應性均衡器包含多個過濾單元，各儲存對應的系數(shù)值和信號值。首先，根據一量測得到的一信道響應的一第i個信道參數(shù)的量值，計算一步進階數(shù)。接著，根據所述步進階數(shù)，一誤差信號以及第i個過濾單元的信號值，更新所述第i個過濾單元中的系數(shù)值。其中所述步進階數(shù)與所述第i個信道參數(shù)，成一非遞減梯度函數(shù)關系。
文檔編號H03K5/159GK1684453SQ200510064479
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權日2004年4月15日
發(fā)明者張喬智 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司