專利名稱：提供改善的頻率均衡性能的多副載波通信系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及接收和發(fā)送基于正交調(diào)幅(QAM)編碼的信號的多副載波通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分多路復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)使用多副載波頻率(子信道)發(fā)送數(shù)據(jù)。
在多副載波通信系統(tǒng)中，通常通過在估計該信道期間基于預(yù)定數(shù)目的接收信號的平均值來計算信道失真值H，然后獲取所計算的信道失真值的逆值H-1以確定頻率均衡器的均衡系數(shù)(均衡向量)，來實現(xiàn)頻率均衡器(FEQ)。FEQ的性能指標(biāo)取決于從接收信號中所采集的樣本數(shù)目。
有線多副載波通信系統(tǒng)的典型協(xié)議在有限的時間內(nèi)(在初始化間隔期間)執(zhí)行信道分析，以確定FEQ系數(shù)(向量)。因此，當(dāng)在接收信號中存在許多噪聲時，或者接收信號的數(shù)目少時，頻率均衡器的性能可能會降低。即使通過準(zhǔn)確地估計信道特性而幸運地優(yōu)化了頻率均衡器的性能，也仍然存在在預(yù)定時間已經(jīng)過去了之后、由于信道特性的變化而可以減低頻率均衡器的性能的機會。
諸如電話線之類的有線信道的信道特性很少在短時間段內(nèi)改變，但是該信道特性可以在長時間段上發(fā)生改變。因此，必須重復(fù)地優(yōu)化與信道特性的改變相對應(yīng)的FEQ系數(shù)向量。但是，很難為每個時間間隔估計準(zhǔn)確的信道特性。在用于估計信道特性的接收信號當(dāng)中存在高噪聲等級，或者樣本數(shù)目少的情況下，頻率均衡器的性能可能顯著地降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的旨在一種多副載波通信系統(tǒng)，并且提供改善的頻率均衡性能，以及該系統(tǒng)的方法。
本發(fā)明的一個方面提供了一種多副載波通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠確定(例如，計算)頻率均衡器的最佳頻率均衡系數(shù)向量。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于設(shè)置多副載波通信系統(tǒng)中頻率均衡器的最佳頻率均衡系數(shù)向量的方法。
根據(jù)隨后給出的示范實施例的詳細(xì)說明，以及通過對公開發(fā)明實踐而了解的，本發(fā)明的附加特征對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。本發(fā)明的特征可以通過在詳細(xì)說明和附圖中具體指出的示范結(jié)構(gòu)、以及在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的其它實施例而實現(xiàn)和獲得。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于計算頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量的方法(例如，用于利用該頻率均衡系數(shù)向量對接收信號的信道失真進行校正)，該方法包括以下步驟計算從頻率均衡器輸出的N個接收信號的平均值；計算單位誤差校正向量，其是預(yù)期值對平均值的比率；以及通過將先前的頻率均衡系數(shù)向量的系數(shù)與所計算的單位誤差校正向量的對應(yīng)系數(shù)相乘，來更新頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量。
接收信號可以是以正交調(diào)幅(QAM)模式編碼的信號。
該方法可以進一步包括在計算平均值的步驟之前用確定的坐標(biāo)值將每個接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值的步驟。
預(yù)期值可以是該參考坐標(biāo)值。
該方法可以進一步包括存儲被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號的步驟。
計算平均值的步驟可以包括當(dāng)所存儲的接收信號的數(shù)目為N時計算被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號的平均值的步驟，其中N為正數(shù)。
該方法可以進一步包括依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償?shù)牟襟E。
更新頻率均衡系數(shù)向量的步驟可以包括當(dāng)單位誤差校正向量不是1時將先前頻率均衡系數(shù)向量的系數(shù)與單位誤差校正向量的相應(yīng)系數(shù)相乘的步驟。
可以為正常的接收模式周期性地執(zhí)行上述步驟。
可以在通信的初始化間隔期間設(shè)置頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量。
接收的信號可以包括I個副載波，其中I為正數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)化每個接收信號的步驟可以包括以下步驟檢測該接收信號中實數(shù)的正負(fù)號和虛數(shù)的正負(fù)號；當(dāng)實數(shù)的正負(fù)號不同于虛數(shù)的正負(fù)號時，將實數(shù)和虛數(shù)彼此交換；將該接收信號的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)到實數(shù)等于虛數(shù)的軸上；以及將該接收信號的已旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)平移到參考坐標(biāo)值。
依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于計算頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量的方法，該頻率均衡器利用頻率均衡系數(shù)向量對接收信號的信道失真進行校正，該方法包括以下步驟接收從頻率均衡器輸出的N個接收信號，而且每個接收信號包括I個副載波；計算每I個數(shù)目副載波的平均值；計算單位誤差校正向量，其每個都是預(yù)期值對每個平均值的比率；以及基于通過將單位誤差校正向量中的每個系數(shù)與先前頻率系數(shù)向量中的每個對應(yīng)系數(shù)相乘而獲得的值，更新頻率均衡器中與每個副載波相對應(yīng)的(頻率均衡系數(shù)向量中的)頻率均衡系數(shù)。
接收信號可以是以QAM模式編碼的信號。
該方法可以進一步包括在計算平均值的步驟之前用確定坐標(biāo)值將接收信號的副載波標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值的步驟。
預(yù)期值可以是該參考坐標(biāo)值。
該方法可以進一步包括存儲被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號的步驟。
計算平均值的步驟可以包括當(dāng)所存儲的接收信號的數(shù)目為N時計算每個被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號中的副載波的平均值的步驟，其中N為正數(shù)。
該方法可以進一步包括依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償?shù)牟襟E。
依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多副載波通信系統(tǒng)，包括頻率均衡器，用于使用頻率均衡系數(shù)向量對接收信號的信道失真進行校正；以及計算單元，用于計算頻率均衡系數(shù)向量，該計算單元包括第一計算器，用于計算來自頻率均衡器的N個接收信號的平均值，以及計算作為預(yù)期值對平均值的比率的單位誤差校正向量；以及第二計算器，用于通過使用單位誤差校正向量(例如，通過將先前頻率均衡系數(shù)向量的系數(shù)與單位誤差校正向量的對應(yīng)系數(shù)相乘)，計算(更新)頻率均衡系數(shù)向量。
接收信號可以以QAM調(diào)制進行編碼。
第一計算器可以包括標(biāo)準(zhǔn)化器，用于將從頻率均衡器輸出的每個接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值；緩沖器，用于存儲被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號；以及單位誤差校正向量計算器，用于計算已標(biāo)準(zhǔn)化然后存儲到該緩沖器中的N個接收信號的平均值，并用于計算作為預(yù)期值和平均值的比率的單位誤差校正向量。
預(yù)期值可以是參考坐標(biāo)值。
第二計算器可以包括誤差補償器，用于依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償；以及乘法器，用于將先前頻率均衡系數(shù)向量的系數(shù)與已補償?shù)膯挝徽`差校正向量的系數(shù)相乘，以計算(更新了的)頻率均衡系數(shù)向量。
此外，接收信號可以包括I個副載波，其中I為正數(shù)。
依據(jù)本發(fā)明，提供了一種多副載波通信系統(tǒng)，包括頻率均衡器，用于通過使用頻率均衡系數(shù)向量，對從傅里葉變換器輸出的每個接收信號的信道失真進行補償；以及計算單元，用于計算頻率均衡系數(shù)向量，計算單元包括標(biāo)準(zhǔn)化器，用于將來自頻率均衡器的每個接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值；緩沖器，用于存儲被標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號；單位誤差校正向量計算器，用于計算已標(biāo)準(zhǔn)化然后存儲到緩沖器中的N個接收信號的平均值，并用于計算作為預(yù)期值對所計算的平均值的比率的單位誤差校正向量；誤差補償器，用于依據(jù)預(yù)定的補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償；以及乘法器，用于通過將先前頻率均衡系數(shù)向量的系數(shù)與已補償?shù)膯挝徽`差校正向量的相應(yīng)系數(shù)相乘，來計算(更新)頻率均衡系數(shù)。
頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量可以通過乘法器的操作來進行更新。
多副載波通信系統(tǒng)還可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將通過信道輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；串并行轉(zhuǎn)換器，用于將從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號；以及傅里葉變換器，用于將從串并行轉(zhuǎn)換器輸出的、時域內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換為頻域內(nèi)的信號。在這時候，將從傅里葉變換器輸出的每個信號作為接收信號提供給頻率均衡器。
應(yīng)當(dāng)理解，上述一般說明和隨后對本發(fā)明詳細(xì)說明是示范性和說明性的，它們用于提供如權(quán)利要求所要求保護的本發(fā)明的進一步說明。


包括在其中以提供對本發(fā)明的進一步理解、且并入這個申請構(gòu)成其一部分的附圖，用來說明本發(fā)明的實施例，并且與說明書一起用來闡明本發(fā)明的原理。將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做出詳細(xì)的討論，附圖中說明了這些實施例的示例。然而，本發(fā)明不局限于在其中說明的實施例，而且引入在其中說明的實施例是為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對本發(fā)明的原理和精神的理解。在附圖中
圖1為說明依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的多副載波通信系統(tǒng)中的接收機的框圖；圖2為描繪信號發(fā)送、接收、和均衡的示意圖，其用于描述頻率均衡器的一般操作；圖3A到3D為描繪示范信道估計誤差的圖示；圖4為描繪在從頻率均衡器輸出的接收信號和參考信號之間的誤差的圖示；圖5為描繪依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于對接收信號進行標(biāo)準(zhǔn)化的方法的圖示；圖6為描繪了當(dāng)在按照G.992.1異步數(shù)字用戶線(ADSL)附錄A的通信系統(tǒng)中接收了實際尺寸大約為256的數(shù)據(jù)時基于正交調(diào)幅(QAM)的示范標(biāo)準(zhǔn)化處理的圖示；圖7為描繪了當(dāng)誤差補償比率K為2時單位誤差校正向量中的改變的一個示例的圖示；圖8為描繪了按照G.992.1ADSL附錄A的有線通信系統(tǒng)中的信號的信噪比(SNR)的圖示；以及圖9為描繪了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例計算(并且更新)頻率均衡系數(shù)向量的方法中的順序操作的流程圖。
具體實施例方式
圖1為一圖示，說明了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的多副載波通信系統(tǒng)中的接收機。
如圖所示，多副載波通信系統(tǒng)的接收機100包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)110；串并行轉(zhuǎn)換器(S/P)120；離散傅里葉變換器(DFT)130；頻率均衡器(FEQ)140；正交調(diào)幅(QAM)解碼器和幀緩沖器150；循環(huán)冗余校驗(CRC)塊160；和頻率均衡系數(shù)(向量)計算單元170。
通過信道接收的模擬信號X由模數(shù)轉(zhuǎn)換器110轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號為串行信號，其由串并行轉(zhuǎn)換器120轉(zhuǎn)換為并行信號。從串并行轉(zhuǎn)換器120輸出的并行信號是時域(數(shù)字)信號。離散傅里葉變換器130將來自串并行轉(zhuǎn)換器120的并行信號轉(zhuǎn)換為頻域的信號，該頻域的信號代表該時域(數(shù)字)信號。頻率均衡器140通過使用頻率均衡系數(shù)向量，對來自離散傅里葉變換器130的接收信號的信道失真進行校正。信道失真包括振幅(實數(shù))分量和相移(虛數(shù))分量。QAM解碼器和幀緩沖器150對從頻率均衡器140輸出的信號進行解碼，以便將輸出信號恢復(fù)為原始信號，并且存儲(緩沖)和輸出所恢復(fù)的信號。循環(huán)冗余校驗塊160檢測接收的信號中是否存在誤差。
頻率均衡系數(shù)計算單元170從頻率均衡器140接收信號，并且計算新的頻率均衡系數(shù)向量，以更新頻率均衡器140的頻率均衡系數(shù)向量。頻率均衡系數(shù)計算單元170包括QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171；緩沖器172；單位誤差校正向量(UECV)計算器173；誤差補償器174；先前系數(shù)緩沖器175；和乘法器176。下面將提供頻率均衡系數(shù)計算單元170的操作的詳細(xì)說明。
應(yīng)當(dāng)注意到，在以下的說明中，在不同的附圖當(dāng)中，相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件。
圖2為示出發(fā)送、接收、和均衡的信號的示意圖，其用于描述典型頻率均衡器的一般操作。
發(fā)送信號X通過信道10，從通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(未示出)發(fā)送到通信系統(tǒng)中的接收機100。接收信號Y是其中振幅和相位已經(jīng)根據(jù)信道10的狀態(tài)而漂移了的信號。因此，接收信號Y被定義為發(fā)送信號X與信道特性H的乘積，即，Y＝X·H。在頻域內(nèi)中校正信道特性是有利的，因此通常使用頻率均衡器140來校正信道特性H。對于信道特性H的校正，需要準(zhǔn)確地知道來自發(fā)射機的發(fā)送信號X，并且估計信道10的特征H。頻率均衡器140通過將接收信號Y的系數(shù)與頻率均衡系數(shù)向量F的相應(yīng)系數(shù)相乘，對信道特性H進行校正。頻率均衡系數(shù)向量可以表示為信道特性H的逆。因此，X＝Y(jié)·F。
為了獲得頻率均衡系數(shù)向量F的最佳值，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地估計信道特性H，而且信道特性H的準(zhǔn)確估計通過最小化信道10的噪聲影響來實現(xiàn)。因為在無限時間上的噪聲的平均值大約為0，所以可以通過對無限的時間計算接收信號的平均值來消除噪聲影響。然而，對于信道特性H的估計，有實際的時間限制，這是因為發(fā)送和接收特定信號的間隔是有限的。如果在校準(zhǔn)時間間隔內(nèi)所接收的信號的噪聲是沒有規(guī)律的，則噪聲的平均值不達(dá)到0值，因此，基于接收信號的相加而估計的信道特性H是不準(zhǔn)確的。
圖3A到3D為描繪示范信道估計誤差的圖示；在圖3A到3D中，白色點代表接收信號，而黑色點代表接收信號的平均值。
圖3A示出了因為信道噪聲平均值接近大約為0的值而準(zhǔn)確估計信道特性的情況。圖3B示出了接收信號中包括了具有瞬時高振幅噪聲的采樣信號的情況。圖3C示出了在用于計算信道值的間隔處，噪聲分布向特定方向歪斜的情況。當(dāng)信道估計間隔短時，可以出現(xiàn)圖3C所述的歪斜噪聲分布。因此，為了信道特性的準(zhǔn)確估計，信道噪聲的振幅變得越高，則要采樣的接收信號的數(shù)目越大。圖3D示出了離散傅里葉變換器130的輸出值因相位失真而向?qū)崝?shù)部分偏轉(zhuǎn)的情況。當(dāng)虛數(shù)的有效數(shù)小于噪聲的振幅時，可出現(xiàn)圖3D所述的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
因此，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的多副載波通信系統(tǒng)中的接收機100在數(shù)據(jù)接收間隔期間，周期性地更新信道特性H和頻率均衡系數(shù)向量F的初始間隔估計。這個更新動作帶來頻率均衡器140性能的改善，這是因為多副載波通信系統(tǒng)的接收機100依據(jù)時間的推移而動態(tài)地處理信道特性的改變。因此，改善了多副載波通信系統(tǒng)的性能。
圖4為示出了從頻率均衡器140輸出的頻率均衡了的接收信號R和參考信號REF之間的誤差的圖示。從頻率均衡器140輸出的頻率均衡了的接收信號R是通過執(zhí)行頻率均衡而校正了信道特性H的信號。然而，當(dāng)由于信道噪聲而不能準(zhǔn)確地估計信道特性H時，在頻率均衡了的接收信號中包括有誤差。因此，在參考信號REF和頻率均衡了的接收信號R之間存在差別。誤差向量EV表示參考信號REF和頻率均衡了的接收信號R之間的上述差別。如果頻率均衡器140具有最佳性能等級，則頻率均衡了的接收信號R變得等于參考信號REF，而且誤差向量EV變?yōu)?。因此，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的頻率均衡系數(shù)計算單元170使用單位誤差校正向量U，來使誤差向量EV變?yōu)?。通過以下的等式1、2和3定義單位誤差校正向量URi＝Hi·Xi·F(i，n) 等式1Ravg(i,n)=1nΣk=1MR(i,k)]]>等式2U(i,n)=REFRavg(i,n)]]>等式3此處，頻率均衡了的接收信號R包括I個副載波(R1、R2、...、RI)，而且Ri是從頻率均衡器140輸出的第i個副載波。因此，i＝1，2，3，...I。此外，Hi和Xi分別為第i個副載波的信道響應(yīng)值和來自發(fā)射機的發(fā)送信號。F(i，n)是在第i個副載波的第n次重復(fù)中獲得的頻率均衡系數(shù)。此外，N是用于從接收信號中計算平均值的幀數(shù)目。
單位誤差校正向量(U)用于更新頻率均衡系數(shù)向量，而且其被定義如下。
F(i，n)＝F(i，n-1)·U(i，n-1) 等式4頻率均衡系數(shù)計算單元170執(zhí)行上述等式1到4的操作。將參考圖1到9詳細(xì)描述頻率均衡系數(shù)計算單元170的操作。
圖9為示出了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例計算頻率均衡系數(shù)向量的方法中的順序操作的流程圖。
在步驟S200，QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171(參見圖1)從頻率均衡器140接收信號(R＝R1，R2，...，RI)，然后將每個副載波標(biāo)準(zhǔn)化到參考坐標(biāo)值。
在初始化間隔期間，多副載波通信系統(tǒng)在由多副載波通信系統(tǒng)的協(xié)議所定義的坐標(biāo)平面的指定位置上發(fā)送/接收信號。然而，當(dāng)不能在預(yù)定時段內(nèi)實現(xiàn)準(zhǔn)確的信道估計時，就不能實現(xiàn)頻率均衡系數(shù)向量的準(zhǔn)確計算。此外，在數(shù)據(jù)接收間隔期間接收的信號具有確定的坐標(biāo)值，因此不可能計算參考信號REF和接收的信號R之間的誤差。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將位于確定坐標(biāo)處的接收信號R標(biāo)準(zhǔn)化為參考信號REF，以便計算單位誤差校正向量U?；谒嬎愕膯挝徽`差校正向量U，計算更新的FEQ系數(shù)向量。
圖5為示意性地示出接收信號的標(biāo)準(zhǔn)化過程的圖示。
如圖5所示，如果接收信號(例如，Rx1)的坐標(biāo)(a+bj)滿足條件(a*b)＞0，則旋轉(zhuǎn)接收信號(Rx1)的坐標(biāo)以便接收信號(Rx1)的坐標(biāo)(a+bj)相應(yīng)地變換到實數(shù)坐標(biāo)和虛數(shù)坐標(biāo)相等的軸上，然后將變換后的坐標(biāo)平移到參考坐標(biāo)。例如，參考坐標(biāo)為(1+1j)。
如果接收信號(例如，Rx2)的坐標(biāo)(a+bj)滿足條件(a*b)＜0，則將接收信號(Rx2)的實部與它的虛部交換。如果實部小于0，即，a＜0，則將接收信號(Rx2)的坐標(biāo)(a+bj)在實軸上折疊。如果虛部小于0，即，b＜0，則將接收信號(Rx2)的坐標(biāo)(a+bj)在虛軸上折疊。對折疊后的坐標(biāo)進行旋轉(zhuǎn)，以便該折疊的坐標(biāo)相應(yīng)地變換到實數(shù)坐標(biāo)與虛數(shù)坐標(biāo)相等的軸上，然后將變換后的坐標(biāo)平移到參考坐標(biāo)。
因此，如上所述以及如圖5所示，由QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171(圖1)將接收信號R變換為參考坐標(biāo)。圖6示出了當(dāng)在遵循G.992.1異步數(shù)字用戶線(ADSL)附錄A標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)中接收實際尺寸大約為256的QAM數(shù)據(jù)時，由QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171(圖1)對接收信號執(zhí)行的示例標(biāo)準(zhǔn)化。
理想情況下，由QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號R的坐標(biāo)為(1+1j)。然而，在實際情形中，由于信道10(圖2)的噪聲，接收信號R分布在坐標(biāo)(1+1j)的周圍。如果將參考信號REF定義為坐標(biāo)(1+1j)，則可以基于參考信號REF和(標(biāo)準(zhǔn)化了的)接收信號R之間的差別計算頻率均衡系數(shù)向量。
進一步參考圖9，將在下文中說明頻率均衡系數(shù)計算的接下來的操作。
在步驟S210，將由QAM標(biāo)準(zhǔn)化器171標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號(Ri)存儲到緩沖器172中。然后，在步驟S220，當(dāng)緩沖器171(圖1)中存儲的標(biāo)準(zhǔn)化接收信號Ri的數(shù)目到達(dá)N時，接下來執(zhí)行步驟S230，否則重復(fù)步驟S200和S210。在步驟S230，單位誤差校正向量計算器173(圖1)計算接收信號R的平均值Ravg(i，n)。接下來，在步驟S240，計算單位誤差校正向量U(i，n)。
單位誤差校正向量U(i，n)代表參考信號的坐標(biāo)和接收信號的坐標(biāo)之間的差別。單位誤差校正向量是指示當(dāng)前頻率均衡系數(shù)向量的精確度等級的指示符。然而，當(dāng)信道噪聲高時，或者生成更大的突發(fā)噪聲時，單位誤差校正向量的可靠性降低?？紤]到這個情形，在步驟S250，誤差補償器174在所計算的單位誤差校正向量U(i，n)上反映預(yù)定的補償比率，以調(diào)整所計算的單位誤差校正向量U(i，n)的可靠性。因此，有可能逐步減少頻率均衡系數(shù)向量的誤差。
當(dāng)參考信號REF的坐標(biāo)與接收信號R的坐標(biāo)沒有區(qū)別時，則在所計算的單位誤差校正向量和理想(ideal)向量之間的差別(即，U(i，n)-ideal))為(1+0*j)。因此，可以基于所計算的單位誤差校正向量U(i，n)和上述差別U(i，n)-ideal計算誤差值E。然后，將所計算的誤差值E除以預(yù)定的常數(shù)。將該除法結(jié)果應(yīng)用到所計算的單位誤差校正向量U(i，n)，以提供部分誤差補償?shù)膯挝徽`差校正向量。不應(yīng)用所計算的單位誤差校正向量U(i，n)，而使用上述部分誤差補償?shù)膯挝徽`差校正向量來控制單位誤差校正向量U(i，n)的可靠性。這個操作由以下的等式5定義等式5Real(E(i，n))＝1-Real(U(i，n))Imag(E(i，n))＝0-Real(U(i，n))Error-補償后的U=U(i,n)+E(i,n)K;]]>其中U(i，n)未補償其中，K是補償比率。
圖7示出了當(dāng)補償比率K為2時調(diào)整單位誤差校正向量的可靠性的一個示范情況。例如，補償比率K等于2指示單位誤差校正向量的可靠性大約為50％。依據(jù)圖7，對于每N個幀，頻率均衡系數(shù)誤差相對于先前頻率均衡系數(shù)(例如，在前一次更新中所定義的)減少大約50％。
參見圖1，乘法器176(圖1)將經(jīng)受了誤差補償操作的單位誤差校正向量與存儲在先前頻率均衡系數(shù)緩沖器175中的先前頻率均衡系數(shù)(F(i，n-1))相乘。在圖9的步驟S260中，將從乘法器176(圖1)輸出的新(更新的)頻率均衡系數(shù)向量提供給頻率均衡器140。
在由頻率均衡器140輸出的頻率均衡系數(shù)向量的更新之后，對N個幀的接收信號R重復(fù)在上述等式1到5中定義的操作。當(dāng)單位誤差校正向量U(i，n)達(dá)到值1時，假定最優(yōu)化了頻率均衡系數(shù)向量。
可以基于接收信號的信噪比(SNR)估計通信系統(tǒng)的接收器的性能。圖8為示出在按照G.922.1ADSL附錄A的有線通信系統(tǒng)中的接收信號的SNR比率的圖示。
在圖8所示的圖示中，細(xì)實線表示沒有圖1中的頻率均衡系數(shù)計算單元170的傳統(tǒng)接收器中的接收信號的SNR比率。另一方面，粗實線表示依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖1的接收器100中的接收信號的SNR比率。對于傳統(tǒng)的接收器，僅僅在初始化間隔期間設(shè)置頻率均衡系數(shù)，而且這個相同的頻率均衡系數(shù)在整個數(shù)據(jù)接收間隔期間用于頻率均衡操作。因此，當(dāng)信道特性隨著時間的推移而改變時，信號的信噪比(SNR)發(fā)展成為鋸齒形狀。
相比較而言，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的接收器100在初始化間隔之后更新頻率均衡向量系數(shù)，并且在數(shù)據(jù)接收間隔期間周期性地進行更新，由此優(yōu)化頻率均衡器140的性能。作為這個優(yōu)化性能的結(jié)果，信號的信噪比相對于時間是平滑曲線。
依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個方面，多副載波通信系統(tǒng)的接收器在用于最初估計信道特性的初始化間隔之后、以及隨后在整體數(shù)據(jù)接收間隔期間，周期性地計算并且更新頻率均衡系數(shù)向量。因此，有可能隨著時間的推移動態(tài)地處理信道特性的改變，以便改善頻率均衡器的性能。因此，可以增強多副載波通信系統(tǒng)的性能。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可以在發(fā)明中進行各種修改和變化。因此，本發(fā)明將涵蓋權(quán)利要求和它們的等效體的范圍之內(nèi)本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于計算頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量以便通過使用該頻率均衡系數(shù)向量來對接收信號的信道失真進行校正的方法，該方法包括以下步驟計算從頻率均衡器輸出的N個接收信號的平均值；計算單位誤差校正向量；以及用所計算的單位誤差校正向量更新頻率均衡系數(shù)向量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，更新頻率均衡系數(shù)向量是通過將先前的頻率均衡系數(shù)向量與所計算的單位誤差校正向量相乘而實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，單位誤差校正向量是期望的接收值對所述平均值的比率。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個接收信號是以正交調(diào)幅(QAM)編碼的信號。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括在計算平均值的步驟之前用預(yù)定的坐標(biāo)值將每個接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述預(yù)期值是參考坐標(biāo)值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括存儲標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)所存儲的接收信號的數(shù)目為N時，執(zhí)行計算標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號的平均值的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償?shù)牟襟E。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，更新頻率均衡系數(shù)向量的步驟包括當(dāng)單位誤差校正向量不是1時，將先前的頻率均衡系數(shù)向量與單位誤差校正向量相乘。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在正常接收模式期間，周期性地執(zhí)行權(quán)利要求10的方法中的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量的初始值在初始化間隔期間確定。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，接收信號包括I個副載波。
14.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，對每個接收信號執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化的步驟可以包括以下步驟檢測該接收信號中實數(shù)的正負(fù)號和虛數(shù)的正負(fù)號；當(dāng)實數(shù)的正負(fù)號不同于虛數(shù)的正負(fù)號時，將所述實數(shù)和虛數(shù)相互交換；將該接收信號的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)到實數(shù)等于虛數(shù)的軸上；以及將該接收信號的已旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)平移到參考坐標(biāo)值。
15.一種用于計算頻率均衡器的頻率均衡系數(shù)向量以便對接收信號的信道失真進行校正的方法，該方法包括以下步驟接收從頻率均衡器輸出的N個接收信號，而且每個接收信號包括I個副載波；計算每I個副載波的平均值；計算單位誤差校正向量，每個所述單位誤差校正向量是預(yù)期值對每個平均值的比率；以及基于通過將單位誤差校正向量中的每個系數(shù)與先前頻率均衡系數(shù)向量中的每個對應(yīng)系數(shù)相乘而獲得的值，更新頻率均衡器中與每個副載波相對應(yīng)的頻率均衡系數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，接收信號是以QAM模式編碼的信號。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述計算平均值的步驟之前用預(yù)定的坐標(biāo)值將接收信號的副載波標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述預(yù)期值是參考坐標(biāo)值。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括存儲標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中計算平均值的步驟包括當(dāng)所存儲的接收信號的數(shù)目為N時計算每個被標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號的副載波的平均值的步驟。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償?shù)牟襟E。
22.一種多副載波通信系統(tǒng)，包括頻率均衡器，用于通過使用頻率均衡向量對接收信號的信道失真進行校正；以及計算單元，用于計算所述頻率均衡向量，其中所述計算單元包括第一計算器，用于計算來自頻率均衡器的N個接收信號的平均值，并用于計算作為預(yù)期值對所述平均值的比率的單位誤差校正向量；以及第二計算器，用于通過將先前頻率均衡向量的系數(shù)與單位誤差校正向量的相應(yīng)系數(shù)相乘，來計算更新的頻率均衡向量。
23.如權(quán)利要求22所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，接收信號以QAM模式編碼。
24.如權(quán)利要求23所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，第一計算器包括標(biāo)準(zhǔn)化器，用于將從頻率均衡器輸出的接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值；緩沖器，用于存儲被標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號；以及單位誤差校正向量計算器，用于計算存儲到緩沖器中的N個接收信號的平均值，并用于計算作為所述預(yù)期值和平均值的比率的單位誤差校正向量。
25.如權(quán)利要求22所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，所述預(yù)期值是參考坐標(biāo)值。
26.如權(quán)利要求22所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，第二計算器包括誤差補償器，用于依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償；以及乘法器，用于將先前頻率均衡向量的系數(shù)與已補償?shù)膯挝徽`差校正向量的相應(yīng)系數(shù)相乘，以計算所述更新的頻率均衡向量。
27.如權(quán)利要求22所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，每個接收信號包括I個副載波。
28.如權(quán)利要求27所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，頻率均衡向量包括與所述I個副載波相對應(yīng)的I個系數(shù)。
29.一種多副載波通信系統(tǒng)，包括頻率均衡器，使用頻率均衡向量以對從傅里葉變換器輸出的每個接收信號的信道失真進行補償；以及計算單元，用于計算所述頻率均衡向量，其中所述計算單元包括標(biāo)準(zhǔn)化器，用于將來自頻率均衡器的每個接收信號標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值；緩沖器，用于存儲標(biāo)準(zhǔn)化了的接收信號；單位誤差校正向量計算器，用于計算N個所存儲的已標(biāo)準(zhǔn)化的接收信號的平均值，并用于計算所述單位誤差校正向量；誤差補償器，用于依據(jù)預(yù)定的補償比率對所計算的單位誤差校正向量進行補償；以及乘法器，用于通過將先前頻率均衡向量的系數(shù)與已補償?shù)膯挝徽`差校正向量的相應(yīng)系數(shù)相乘，來更新所述頻率均衡向量。
30.如權(quán)利要求29所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，單位誤差校正向量表示期望的接收值對所計算的平均值的比率。
31.如權(quán)利要求29所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，當(dāng)輸出乘法器的計算結(jié)果時，更新所述頻率均衡向量。
32.如權(quán)利要求30所述的多副載波通信系統(tǒng)，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將通過信道輸入的接收模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字接收信號；串并行轉(zhuǎn)換器，用于將從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字接收信號轉(zhuǎn)換為并行信號；以及傅里葉變換器，用于將從串并行轉(zhuǎn)換器輸出的、時域內(nèi)的并行數(shù)字接收信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，其中將從傅里葉變換器輸出的頻域信號作為接收信號提供給所述頻率均衡器。
33.如權(quán)利要求32所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，每個接收信號是以QAM調(diào)制進行調(diào)制的信號。
34.如權(quán)利要求33所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，所述預(yù)期值是參考坐標(biāo)值。
35.如權(quán)利要求34所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，每個接收信號包括I個副載波。
36.如權(quán)利要求35所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，標(biāo)準(zhǔn)化器將接收信號的每個副載波標(biāo)準(zhǔn)化為參考坐標(biāo)值。
37.如權(quán)利要求36所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，單位誤差校正向量計算器計算每個接收信號的副載波的平均值，并且計算單位誤差校正向量，其中每個所述單位誤差校正向量為預(yù)期值對每個平均值的比率。
38.如權(quán)利要求37所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，誤差補償器依據(jù)預(yù)定的誤差補償比率對每一個所計算的單位誤差校正向量進行誤差補償。
39.如權(quán)利要求38所述的多副載波通信系統(tǒng)，其中，乘法器通過將單位誤差校正向量中的每個系數(shù)與先前頻率均衡向量中的對應(yīng)系數(shù)相乘，來更新與頻率均衡器中的I個副載波中的每一個相對應(yīng)的頻率均衡系數(shù)。
全文摘要
提供了一種用于提供頻率均衡器的改善了的性能的多副載波通信系統(tǒng)及其方法。該多副載波通信系統(tǒng)包括頻率均衡系數(shù)(向量)計算單元，其接收從頻率均衡器輸出的均衡了的信號，并且周期性地計算新的頻率均衡器系數(shù)(向量)，該系數(shù)(向量)用于由頻率均衡器用來更新頻率均衡器系數(shù)(向量)。多副載波通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)接收間隔期間，通過周期性地計算頻率均衡系數(shù)(向量)，來周期性地更新(用于最初估計信道特性的初始化間隔之后的)頻率均衡系數(shù)(向量)，因此有可能隨著時間的推移而動態(tài)地適應(yīng)信道特性的改變，由此改善頻率均衡器的性能。因此，可以增強多副載波通信系統(tǒng)的性能。
文檔編號H04L27/34GK1798124SQ200510136249
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者鄭竣泳 申請人:三星電子株式會社