專利名稱：調(diào)制解調(diào)器接收機(jī)的預(yù)加重的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。具體地說，本發(fā)明涉及回波消除調(diào)制解調(diào)器。
通常，在交換數(shù)據(jù)連接中，數(shù)據(jù)通信設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器)通過“本地環(huán)路”(如一對(duì)電話線)接到公共電話交換網(wǎng)(PSTN)的中央局。與所有的通信系統(tǒng)一樣，特定的通信信道對(duì)從調(diào)制解調(diào)器發(fā)向中央局的發(fā)送信號(hào)起了某種程度的濾波作用。通信信道的這種濾波作用通常稱為“信道響應(yīng)”或“頻率響應(yīng)”。不幸的是，本地環(huán)路的信道響應(yīng)一般不是平坦的，而是增益隨頻率的增大而減小的。換句話說，發(fā)送信號(hào)的較高頻率分量要比較低頻率分量受到更大的衰減。在低數(shù)據(jù)率的情況下，這個(gè)效應(yīng)并不重要，因?yàn)榘l(fā)送信號(hào)的頻譜沒有顯著的高頻分量。然而，隨著數(shù)據(jù)率的增大，這個(gè)效應(yīng)就會(huì)使發(fā)送信號(hào)失真。具體地說，對(duì)于高速的數(shù)據(jù)信號(hào)本地環(huán)路的信道響應(yīng)將使高速數(shù)據(jù)信號(hào)的頻譜能量隨頻率增大而減小。因此，在本地環(huán)路的中央局端所接收到的高速數(shù)據(jù)信號(hào)在通信信道的頻帶邊緣處受到了相當(dāng)嚴(yán)重的衰減。
所以，如所周知采用了一種稱為“發(fā)送預(yù)加重”的技術(shù)來改善高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能。在發(fā)送預(yù)加重處理中，數(shù)據(jù)信號(hào)在發(fā)送前先由一個(gè)濾波器加以整形，這個(gè)濾波器的頻率響應(yīng)正好與通信信道(如上述的本地環(huán)路)的信道響應(yīng)完全相反。也就是說，發(fā)送預(yù)加重濾波器提升數(shù)據(jù)信號(hào)的高頻分量而減小數(shù)據(jù)信號(hào)的低頻分量，從而對(duì)于所得到的發(fā)送信號(hào)來說，保持總發(fā)送功率不變。這樣，發(fā)送預(yù)加重濾波器就有效地消除了信道響應(yīng)的影響，使得發(fā)送信號(hào)在到達(dá)本地環(huán)路的另一端時(shí)仍具有平坦頻譜。這里所謂“平坦頻譜”是指相應(yīng)信號(hào)的頻譜在預(yù)定帶寬(如相應(yīng)信道的標(biāo)定帶寬)內(nèi)等于一個(gè)常數(shù)(如為1)，而沒有明顯滾降。發(fā)送預(yù)加重應(yīng)與本地環(huán)路特性匹配，使得中央局接收到的信號(hào)具有平坦頻譜。發(fā)送預(yù)加重技術(shù)包括發(fā)送預(yù)加重濾波器的響應(yīng)固定不變的固定預(yù)加重和發(fā)送預(yù)加重濾波器的響應(yīng)在每次數(shù)據(jù)連接時(shí)根據(jù)計(jì)算進(jìn)行更新的自適應(yīng)預(yù)加重。1991年4月16日頒發(fā)給Betts等人的美國專利No.5,008,903介紹了一種自適應(yīng)發(fā)送預(yù)加重技術(shù)。
如上所述，發(fā)送預(yù)加重技術(shù)有效地消除了信道響應(yīng)，使得在本地環(huán)路的中央局端接收到具有平坦頻譜的數(shù)據(jù)信號(hào)。然而，中央局的設(shè)備并沒有對(duì)從中央局發(fā)至調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重處理。因此，調(diào)制解調(diào)器接收到的是在頻帶邊緣受到嚴(yán)重衰減的高速數(shù)據(jù)信號(hào)。所以，眾所周知在調(diào)制解調(diào)器中使用了一個(gè)均衡器來補(bǔ)償由于信道衰減而造成的在接收數(shù)據(jù)信號(hào)中出現(xiàn)的符號(hào)間干擾。這種由均衡器實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償包括對(duì)接收數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行的振幅校正。
在回波消除型高速調(diào)制解調(diào)器中，接收部除了其他一些部件外還有一個(gè)消除回波的回波消除器和一個(gè)上面所提到的均衡器。首先，回波消除器對(duì)接收數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，從接收數(shù)據(jù)信號(hào)中除去任何回波信號(hào)。不幸的是，由于接收數(shù)據(jù)信號(hào)在頻帶邊緣受到了信道的衰減，因此回波消除器不能有效地除去在頻帶邊緣處的遠(yuǎn)回波信號(hào)分量(假設(shè)信道噪聲小于殘余回波)。然后，接著對(duì)接收數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理的均衡器力圖在頻帶邊緣處提升這經(jīng)回波消除處理后的接收數(shù)據(jù)信號(hào)，以補(bǔ)償信道衰減。由于經(jīng)回波消除處理后的接收數(shù)據(jù)信號(hào)仍然含有處在頻帶邊緣的殘余遠(yuǎn)回波信號(hào)，因此這殘余遠(yuǎn)回波信號(hào)也被均衡器提升。這實(shí)際上就造成了將“有色噪聲”引入接收機(jī)的其他一些部件，從而限制了高速回波消除調(diào)制解調(diào)器的性能。
因此，本發(fā)明的發(fā)明者證識(shí)到，在高速回波消除調(diào)制解調(diào)器中，按照本發(fā)明通過在接收機(jī)中提供預(yù)加重處理，進(jìn)一步改善性能是可能的。這也就是說，在調(diào)制解調(diào)器的接收部要加一個(gè)預(yù)加重濾波器。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)制解調(diào)器無論在發(fā)送部還是在接收部都采用了預(yù)加重處理。具體地說，這種調(diào)制解調(diào)器的接收部在對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行回波消除處理前先用一個(gè)預(yù)加重濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理。這樣做的結(jié)果是，在回波消除器處理前先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行頻帶邊緣提升，從而可以在均衡器繼續(xù)處理前由回波消除器更有效地除去處在頻帶邊緣的任何遠(yuǎn)回波。接收預(yù)加重濾波器與發(fā)送預(yù)加重濾波器相同，也就是說在接收部所加的預(yù)加重處理與在發(fā)送部所加的預(yù)加重處理是相同的。
就本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)而言，接收預(yù)加重處理由于使得經(jīng)回波消除處理的接收信號(hào)在頻帶邊緣處變陡，因此還改善了定時(shí)恢復(fù)的性能。
在本說明的附圖中

圖1為體現(xiàn)本發(fā)明原理的一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的方框圖；以及圖2為圖1中體現(xiàn)本發(fā)明原理的調(diào)制解調(diào)器100的例示性方框圖。
圖1為體現(xiàn)本發(fā)明原理的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的例示性方框圖。假設(shè)調(diào)制解調(diào)器100已經(jīng)與遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300如眾所周知的那樣建立了交換數(shù)據(jù)連接。近端的數(shù)據(jù)信號(hào)加到調(diào)制解調(diào)器100，以便發(fā)送給遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300。近端數(shù)據(jù)信號(hào)由通過線104與調(diào)制解調(diào)器100連接的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(未示出)提供。調(diào)制解調(diào)器100對(duì)這近端數(shù)據(jù)信息進(jìn)行如下面將要說明的那樣處理后，將已調(diào)近端數(shù)據(jù)信號(hào)送至本地環(huán)路121，由它發(fā)至PSTN200的中央局終端設(shè)備205。PSTN200將已調(diào)近端數(shù)據(jù)信號(hào)送至遠(yuǎn)端中央局終端設(shè)備210，由它通過遠(yuǎn)端本地環(huán)路321發(fā)至遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300。在相反方向上情況相同，遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300將信息發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器100。具體地說，本地環(huán)路121將已調(diào)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)送至調(diào)制解調(diào)器100，由它進(jìn)行如下面將要說明的那樣處理后通過線141將遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)送至數(shù)據(jù)終端設(shè)備(未示出)。雖然遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300也可以采用本發(fā)明原理，但下面僅對(duì)調(diào)制解調(diào)器100作詳細(xì)說明。假設(shè)調(diào)制解調(diào)器300同樣也采用了對(duì)遠(yuǎn)端本地環(huán)路321進(jìn)行補(bǔ)償?shù)陌l(fā)送預(yù)加重處理。
圖2示出了體現(xiàn)本發(fā)明原理的調(diào)制解調(diào)器100的一個(gè)例示性實(shí)施例。除了本發(fā)明的創(chuàng)見外，調(diào)制解調(diào)器100的各組成部分均是眾所周知的，因此不再詳細(xì)說明。調(diào)制解調(diào)器100包括發(fā)送部(Tx)105、發(fā)送預(yù)加重濾波器(發(fā)送預(yù)加重器)110、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)115、混合電路120、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)125、接收預(yù)加重濾波器(接收預(yù)加重器)130、回波消除器150和接收部(Rx)140。假設(shè)調(diào)制解調(diào)器100是一個(gè)高速調(diào)制解調(diào)器，例如支持ITU-T(國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化部)標(biāo)準(zhǔn)V.34。
近端數(shù)據(jù)信號(hào)，例如為一個(gè)二進(jìn)制輸入數(shù)據(jù)序列{Xk}，通過線104加至調(diào)制解調(diào)器100以轉(zhuǎn)輸給遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300。Tx105對(duì)這近端數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行如所周知的處理(也可以包括加密、冗余編碼等)后以每秒1/T個(gè)符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)速率輸出表示輸入數(shù)據(jù)序列的復(fù)值符號(hào)序列{an}。例如，調(diào)制解調(diào)器100采用的是正交振幅調(diào)制(QAM)。由于調(diào)制解調(diào)器100是一個(gè)高速調(diào)制解調(diào)器，因此符號(hào)序列{an}由發(fā)送預(yù)加重器110濾波，對(duì)本地環(huán)路121的信道響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。假設(shè)發(fā)送預(yù)加重器110的作用與原有技術(shù)中的相同，增強(qiáng)線106上的信號(hào)的高頻分量而減小線106上的信號(hào)的低頻分量，使得對(duì)于所得到的發(fā)射信號(hào)來說總發(fā)射功率保持不變。發(fā)送預(yù)加重器110的輸出信號(hào)送至DAC115。假設(shè)DAC115不僅將復(fù)值符號(hào)序列{an}從數(shù)字域變換到模擬域，而且還包括對(duì)所得到的模擬信號(hào)進(jìn)行各種附加的帶通濾波，從而將一個(gè)已調(diào)近端數(shù)據(jù)信號(hào)加到線116上，由混合電路120耦合給本地環(huán)路121。
在反方向通信時(shí)，混合電路120將已調(diào)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)從本地環(huán)路121耦合給ADC125。假設(shè)ADC125不僅將已調(diào)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)從模擬域變換到數(shù)字域，而且還包括對(duì)已調(diào)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行各種附加的帶通濾波以接收的信號(hào)r(t)通過接收預(yù)加重器130加到回波消除器150。接收信號(hào)r(t)是一個(gè)采樣值序列，受到所謂近、遠(yuǎn)回波的干擾。近回波包括沒有被混合電路120送至信道而經(jīng)混合電路泄漏的發(fā)射信號(hào)能量。遠(yuǎn)回波包括原已送至本地環(huán)路121但因例如阻抗不匹配和其他的信道異常情況又反射回調(diào)制解調(diào)器100的信號(hào)能量。
精確恢復(fù)接收信號(hào)r(t)所表示的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)信號(hào)必需要除去接收信號(hào)r(t)中的回波能量。如所周知，回波消除器150就是用來消除接收信號(hào)r(t)中的回波的?；夭ㄏ?50包括回波消除濾波器(EC)145和加法器135。EC145形成一個(gè)接近接收信號(hào)r(t)中的實(shí)際回波信號(hào)的回波估計(jì)信號(hào)。EC145通過對(duì)復(fù)值符號(hào)序列{an}的濾波形成這個(gè)回波估計(jì)信號(hào)。EC145的傳遞函數(shù)是自適應(yīng)確定的，以模擬“回波途徑”。如所周知，EC145通過根據(jù)作為誤差信號(hào)的加法器135的輸出信號(hào)更新其濾波系數(shù)而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)。應(yīng)該指出的是，實(shí)際上通常用兩個(gè)回波消除器即一個(gè)近回波消除器和一個(gè)遠(yuǎn)回波消除器來消除回波。近回波消除器形成近回波估計(jì)，而遠(yuǎn)回波消除器形成遠(yuǎn)回波估計(jì)。此外，遠(yuǎn)回波消除器通常對(duì)本地環(huán)路121引起的群延遲(group delay)進(jìn)行補(bǔ)償，因此必需參考還由PSTN200引起的變頻效應(yīng)。然而，為了簡明起見，這里的回波消除器150表示近、遠(yuǎn)兩個(gè)回波消除器。
在說明本發(fā)明的創(chuàng)見以前。先對(duì)原有技術(shù)作簡要的介紹。此時(shí)將略去圖2中的接收預(yù)加重器130，認(rèn)為接收信號(hào)r(t)是直接加至回波消除器150的。
在原有技術(shù)中，接收信號(hào)r(t)由回波消除器(如回波消除器150)處理，通過加法器135從接收信號(hào)r(t)中直接減去回波估計(jì)信號(hào)來消除任何回波信號(hào)。然而，由于接收信號(hào)r(t)在頻帶邊緣受到通信信道的衰減，因此回波消除器并沒有有效地消除掉處在頻帶邊緣的回波信號(hào)的這些分量(假設(shè)任何信道噪聲均小于殘余回波)。結(jié)果，經(jīng)這樣回波消除處理后的接收信號(hào)仍然含有處在預(yù)帶邊緣的殘余遠(yuǎn)回波信號(hào)。這信號(hào)加到接收部Rx140。如所周知，Rx140中包括均衡器155，用來提升頻帶邊緣的信號(hào)，對(duì)信道衰減進(jìn)行補(bǔ)償。由于經(jīng)回波消除后的接收信號(hào)在頻率邊緣仍然含有殘余遠(yuǎn)回波信號(hào)，因此殘余遠(yuǎn)回波信號(hào)也被均衡器155提升了。這個(gè)由均衡器155增強(qiáng)的噪聲實(shí)際上造成了接收機(jī)的其余部分都有有色噪聲引入，這就限制了高速回波消除調(diào)制解調(diào)器的性能。
本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在高速回波消除調(diào)制解調(diào)器中對(duì)于加到均衡器和回波消除器的輸入信號(hào)來說應(yīng)該有一個(gè)平坦的譜。因此，按照本發(fā)明通過在接收機(jī)中進(jìn)行預(yù)加重處理就能使性能得到改善。也就是說，在調(diào)制解調(diào)器的接收部加一個(gè)預(yù)加重濾波器。這在圖2中表示為接收預(yù)加重器130，它在均衡器155處理前先對(duì)接收信號(hào)r(t)進(jìn)行預(yù)加重處理。接收預(yù)加重器130提升接收信號(hào)的高頻分量而減小接收信號(hào)低頻分量。在本實(shí)施例中，接收預(yù)加重器130的傳遞函數(shù)與發(fā)送預(yù)加重器110的傳遞函數(shù)是相同的，也就是說在發(fā)送預(yù)加重器110和接收預(yù)加重器130中使用相同的濾波系數(shù)。發(fā)送預(yù)加重器110的傳遞函數(shù)為1/H121(f)，其中H121(f)表示本地環(huán)路121的信道響應(yīng)。因此預(yù)加重器130也采用這個(gè)傳遞函數(shù)。雖然本地環(huán)路121的信道響應(yīng)H121(f)可以用幾種不同的方式加以測(cè)量，但對(duì)于本實(shí)施例來說假設(shè)是在訓(xùn)練期間測(cè)量的。例如，在上面提及的ITU-TV.34中，訓(xùn)練期間在調(diào)制解調(diào)器之間發(fā)送一個(gè)“試探信號(hào)”，即由預(yù)定單音構(gòu)成的一個(gè)序列。此外，所測(cè)得的試探信號(hào)的譜通常用分貝(dB)也就是對(duì)數(shù)來表示。因此除以H121(f)就是減去H121(f)的dB值。
如果以rp(t)表示接收預(yù)加重器130加到線131上的信號(hào)，則這信號(hào)的頻率響應(yīng)為RP(f)=(H121(f)·H200(f)·H321(f)·TP300(f)·FD300(f))1H121(f)---(1)]]>
其中H200(f)表示PSTN200的信道響應(yīng)，H321(f)表示遠(yuǎn)端本地環(huán)路321的信道響應(yīng)，TP300(f)表示調(diào)制解調(diào)器300所加的發(fā)送預(yù)加重，而FD300(f)為在調(diào)制解調(diào)器300發(fā)射預(yù)加重處理前的遠(yuǎn)端已調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)。為了分析簡明起見，假設(shè)FD300(f)是理想平坦的，即等于1。此外，對(duì)于大多數(shù)帶有均勻白噪聲的實(shí)際系統(tǒng)來說，可以認(rèn)為PSTN200的信道響應(yīng)是平坦的，即H200(f)＝1。因此有RP(f)=(H121(f)·H321(f)·TP300(f))1H121(f),---(2)]]>按照本發(fā)明，由于目的是在回波消除器150的輸入端得到一個(gè)具有平坦譜的信號(hào)，即RP(f)＝1，因此TP300(f)的頻率響應(yīng)函數(shù)必需等于1/H321(f)，也就是說調(diào)制解調(diào)器300應(yīng)執(zhí)行對(duì)遠(yuǎn)端本地環(huán)路321進(jìn)行補(bǔ)償?shù)陌l(fā)送預(yù)加重處理，如前面所指出的那樣。換句話說，在大多數(shù)情況下，調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送和接收預(yù)加重器只需對(duì)相應(yīng)的本地環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償以向回波消除器150提供一個(gè)具有接近平坦的譜的輸入信號(hào)。這樣，回波消除器150就能更有效地消除接收數(shù)據(jù)信號(hào)中處在頻帶邊緣的任何遠(yuǎn)回波信號(hào)。通過線136加到Rx140的經(jīng)回波消除的信號(hào)不僅具有較小的殘余回波，而且比較平坦的信號(hào)譜也減小了由均衡器引起的噪聲增大量，因?yàn)榫馄?55現(xiàn)在對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行的是象在原有技術(shù)中那樣的較小的振幅校正，以補(bǔ)償本地環(huán)路121的信道響應(yīng)。噪聲增強(qiáng)實(shí)際上發(fā)生在接收預(yù)加重器130，從而避免了增強(qiáng)任何殘余回波噪聲。
按照本發(fā)明的特點(diǎn)，在高速回波消除調(diào)制解調(diào)器中使用接收預(yù)加重器還改善了調(diào)制解調(diào)器中的定時(shí)恢復(fù)。具體地說，定時(shí)恢復(fù)如所周知通常是根據(jù)加到均衡器的信號(hào)進(jìn)行的。在前面那個(gè)實(shí)例中，用來恢復(fù)定時(shí)的信號(hào)是加到Rx140的經(jīng)回波消除后的信號(hào)。如前面所述，在原有技術(shù)中，亦即在不采用接收預(yù)加重的情況下，加到Rx140的經(jīng)回波消除的信號(hào)在頻率邊緣顯著滾降。不幸的是，這滾降影響了Rx140從經(jīng)回波消除的信號(hào)中恢復(fù)定時(shí)的能力。然而，用了接收預(yù)加重后就能理想地為均衡器提供一個(gè)具有較平坦的譜的信號(hào)。換句話說，接收預(yù)加重器對(duì)頻帶邊緣部分進(jìn)行了整形放大，使之變陡，從而改善了Rx140從經(jīng)回波消除的接收信號(hào)中恢復(fù)定時(shí)信息的性能。
如上所述，PSTN200的信道響應(yīng)假設(shè)是近似平坦的。這簡化了在調(diào)制解調(diào)器100中所進(jìn)行的發(fā)送和接收預(yù)加重的處理形式，例如接收預(yù)加重器130是與發(fā)送預(yù)加重器110相同的。雖然這個(gè)假設(shè)對(duì)于大多數(shù)帶有由電話網(wǎng)絡(luò)引起的均勻白噪聲的實(shí)際系統(tǒng)是正確的，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的創(chuàng)見可以用于任何網(wǎng)絡(luò)濾波、非白網(wǎng)絡(luò)噪聲，甚至不同類型的調(diào)制解調(diào)器(例如含預(yù)編碼的)，提供相應(yīng)補(bǔ)償。必需加以確定的只是相應(yīng)的發(fā)送和接收預(yù)加重器的功能，保證回波消除器輸入信號(hào)的譜是平坦的。
例如，假設(shè)PSTN200產(chǎn)生的噪聲是非均勻的。調(diào)制解調(diào)器100接收的信號(hào)可以模型化成包括一個(gè)噪聲信號(hào)n100(t)和一個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)S100(t)。噪聲信號(hào)n100(t)等于調(diào)制解調(diào)器100測(cè)量的噪聲信號(hào)，其頻譜為N100(f)。類似，接收數(shù)據(jù)信號(hào)S100(t)等于調(diào)制解調(diào)器100測(cè)量的接收數(shù)據(jù)信號(hào)，其相應(yīng)的頻譜為S100(f)。假設(shè)調(diào)制解調(diào)器100用原有技術(shù)來測(cè)量相應(yīng)頻譜N100(f)和S100(f)。例如，可以對(duì)均衡器誤差信號(hào)進(jìn)行變換以確定噪聲譜，或者象前面提到的那樣，可以用ITU-T標(biāo)準(zhǔn)V.34。按ITU-TV.34，在訓(xùn)練階段期間，調(diào)制解調(diào)器之間發(fā)送的是一個(gè)“試探信號(hào)”，即由一系列預(yù)定單音構(gòu)成的一個(gè)序列，用來測(cè)定S100(f)和N100(f)。按ITU-TV.34，從這信號(hào)中本地調(diào)制解調(diào)器測(cè)出遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器應(yīng)提供的發(fā)送預(yù)加重量。然后，本地調(diào)制解調(diào)器通過ITU-TV.34協(xié)議將一組系數(shù)發(fā)回給遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器。遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器在其發(fā)送預(yù)加重濾波器中就使用這組系數(shù)，以提供由本地調(diào)制解調(diào)器100所計(jì)算得出的發(fā)送預(yù)加重處理。這樣，每個(gè)調(diào)制解調(diào)器就可以正確地調(diào)整相應(yīng)遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送預(yù)加重。
回到本例，在訓(xùn)練期間無論對(duì)發(fā)送信號(hào)還是對(duì)接收信號(hào)都不進(jìn)行預(yù)加重處理。噪聲信號(hào)N100(f)可表示為N100(f)＝H121(f)·N200(f)(3)其中N200(f)為PSTN200所產(chǎn)生的非均勻噪聲。由式(3)可見，調(diào)制解調(diào)器100接收和測(cè)量的噪聲信號(hào)就等于PSTN200產(chǎn)生的非均勻噪聲乘以本地環(huán)路121對(duì)這噪聲的信道響應(yīng)。雖然在ITU-TV.34標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)沒有明示，但可以理解在無聲期間，亦即在預(yù)定音序列之間，接收信號(hào)的譜內(nèi)容通常表示3N100(f)的頻譜。
此外，作為根據(jù)預(yù)定音序列測(cè)量到的接收數(shù)據(jù)信號(hào)S100(f)可以表示為S100(f)＝H121(f)·H321(f)(4)其中，再次假設(shè)了PSTN200對(duì)于遠(yuǎn)端發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的響應(yīng)是平坦的，即H200(f)＝1，并且遠(yuǎn)端已調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)譜也是平坦的，即FD300(f)＝1。
就理想情況而言，無論在遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器300進(jìn)行的發(fā)送預(yù)加重還是在本地調(diào)制解調(diào)器100進(jìn)行的接收預(yù)加重，加在一起應(yīng)使輸入回波消除器150的信號(hào)完全平坦，即RP(f)＝1。在這個(gè)更為通用的實(shí)例中，要求平坦的噪聲譜，因而接收預(yù)加重器130要選擇成可對(duì)網(wǎng)絡(luò)噪聲N200(f)和本地環(huán)路121進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男问?。也就是說，接收預(yù)加重器130的傳遞函數(shù)應(yīng)為1/{H121(f)N200(f)}。這值可通過測(cè)量上述試探信號(hào)序列期間的噪聲譜直接測(cè)得。因此，在數(shù)據(jù)通信期間，如果加了預(yù)加重處理，則接收預(yù)加重器130加到線131上的總信號(hào)為RP(f)=1H121(f)N200(f)(S100(f)·TP300(f)),---(5)]]>其中TP300(f)表示調(diào)制解調(diào)器300所加的發(fā)送預(yù)加重。經(jīng)適當(dāng)代換后，式(5)為RP(f)=1H121(f)N200(f)(H121(f)H321(f)TP300(f)),---(6)]]>或RP(f)=H321(f)TP300(f)N200(f)---(7)]]>由于目的是在回波消除器150輸入端得到一個(gè)具有平坦譜的信號(hào)，即RP(f)＝1，因此TP300(f)的頻率響應(yīng)函數(shù)必需等于N200(f)/H321(f)。一旦調(diào)制解調(diào)器100從式(3)確定了N200(f)，就將表示N200(f)/H321(f)的各系數(shù)發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器300，以便調(diào)制解調(diào)器300在其遠(yuǎn)端發(fā)送預(yù)加重處理中使用。例如，ITU-TV.34提供了一種由一個(gè)調(diào)制解調(diào)器向?qū)Ψ秸{(diào)制解調(diào)器傳送發(fā)送預(yù)加重?cái)?shù)據(jù)的方法。應(yīng)該注意的是，在N200(f)是平坦的情況下，調(diào)制解調(diào)器300的發(fā)送預(yù)加重TP300(f)如前所述只是對(duì)本地環(huán)路321進(jìn)行補(bǔ)償。在相反方向，調(diào)制解調(diào)器300進(jìn)行訓(xùn)練期間的相反處理。具體地說，調(diào)制解調(diào)器300將其遠(yuǎn)端接收預(yù)加重設(shè)置為1/{H321(f)N200(f)}，并向調(diào)制解調(diào)器100傳送一組表示N200(f)/H121(f)的系數(shù)，供調(diào)制解調(diào)器100在發(fā)送預(yù)加重器110中使用。
同樣，本發(fā)明的創(chuàng)見也可用于采用預(yù)編碼技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器。通常，在預(yù)編碼中并不用發(fā)送預(yù)加重，也就是說發(fā)送信號(hào)的譜理想上是平坦的。因此，按照本發(fā)明來說，接收預(yù)加重濾波器的傳遞函數(shù)應(yīng)是總信號(hào)譜的倒數(shù)。假設(shè)PSTN200的信道響應(yīng)是平坦的，也就是H200(f)＝1，因此接收預(yù)加重量為1/{H121(f)H321(f)}。在本例中，接收預(yù)加重器使接收的噪聲信號(hào)提升了1/{H121(f)，使網(wǎng)絡(luò)噪聲得到了增強(qiáng)，但是防止了殘余回波的增強(qiáng)。此外，這個(gè)接收預(yù)加重量將使得在均衡器的輸入和輸出端發(fā)生構(gòu)象擴(kuò)展。這個(gè)構(gòu)象擴(kuò)展與在常規(guī)的預(yù)編碼系統(tǒng)中所發(fā)生的相同。
以上僅例示了本發(fā)明的原理，因此可以理解，對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將能設(shè)計(jì)出各種這里雖然沒有明確說明但體現(xiàn)了本發(fā)明原理的等效結(jié)構(gòu)，這些都并不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)，應(yīng)屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
例如，雖然本發(fā)明在此是以離散功能塊(如回波消除器等)實(shí)現(xiàn)方式加以說明的，然而這些功能塊的任何一種或幾種功能都能用一個(gè)或幾個(gè)經(jīng)相應(yīng)編程的處理器(如數(shù)字信號(hào)處理器)來執(zhí)行。此外，雖然本發(fā)明的創(chuàng)見就在接收預(yù)加重濾波器中使用某些具體的整形功能作了說明，但這都是示例性的，接收預(yù)加重濾波器也可以提供其他形式的整形功能。
權(quán)利要求
1.一種用來接收數(shù)據(jù)信號(hào)的改進(jìn)數(shù)據(jù)通信設(shè)備裝置，所述裝置包括一個(gè)對(duì)受回波影響的信號(hào)進(jìn)行處理、輸出經(jīng)回波消除的信號(hào)的回波消除器和一個(gè)對(duì)經(jīng)回波消除的信號(hào)進(jìn)行處理以補(bǔ)償接收數(shù)據(jù)信號(hào)中存在的符號(hào)間干擾的均衡器，所述改進(jìn)裝置的特征是它還包括一個(gè)對(duì)所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理以提供受回波影響的信號(hào)的預(yù)加重器。
2.一種用于具有接收預(yù)加重部的數(shù)據(jù)通信設(shè)備的方法，其特征是所述方法包括下列步驟接收一個(gè)從遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)通信設(shè)備通過一個(gè)通信信道發(fā)來的預(yù)定信號(hào)；對(duì)所接收的預(yù)定信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，確定該通信信道的頻譜響應(yīng)；以及將數(shù)據(jù)通信設(shè)備的一個(gè)接收預(yù)加重濾波器設(shè)置為一部分所確定的頻譜響應(yīng)的相反值。
3.權(quán)利要求2所提出的方法，其特征是其中所述設(shè)置步驟是將接收預(yù)加重濾波器的濾波系數(shù)設(shè)置為一組表示這部分所確定的頻譜響應(yīng)的值。
4.權(quán)利要求2所提出的方法，其特征是所述方法還包括將剩余的所確定的頻譜響應(yīng)傳送給遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)通信設(shè)備以用于遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)通信設(shè)備的一個(gè)遠(yuǎn)端發(fā)送預(yù)加重濾波器這一步驟。
5.權(quán)利要求4所提出的方法，其特征是其中所述傳送步驟是傳送一組表示剩余的所確定的頻譜響應(yīng)的濾波系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種在發(fā)送和接收部都采用預(yù)加重的回波消除調(diào)制解調(diào)器。具體地說，這種調(diào)制解調(diào)器在對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行回波消除處理前先用一個(gè)預(yù)加重濾波器進(jìn)行處理。接收預(yù)加重濾波器與發(fā)送預(yù)加重濾波器相同，也就是說在接收部所加的預(yù)加重處理與在發(fā)送部所加的預(yù)加重處理相同。
文檔編號(hào)H03H21/00GK1138787SQ9512058
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1995年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月13日
發(fā)明者威廉·劉易斯·貝特斯, 基斯·阿蘭·索德爾斯 申請(qǐng)人:美國電報(bào)電話公司