專利名稱：一種重影消除均衡器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種重影消除裝置，尤其涉及一種用于數字電視地面廣播系統(tǒng)中的重影消除均衡器。

背景技術：
數字電視信號在傳輸中通常存在不同的傳輸通路(多徑傳輸)，這樣接收機接收到信號時會在所述接收機中產生重影。重影消除的基本思想是估計多徑路徑的特征參數，產生一個模擬的多徑路徑，得出模擬多徑信號，從接收信號減去該信號，實現重影消除。
現有接收機常用重影消除均衡器的結構如圖1所示，重影消除均衡器包括前饋濾波器110，反饋濾波器120，第一操作單元130，第2操作單元140和決定單元150。前饋濾波器110接收輸入信號INDATA和誤差信號ERRV，并能夠輸出由補償輸入信號INDATA的失真而產生的第一輸出信號FFOUT。這種傳統(tǒng)的重影消除均衡器能均衡輸入信號，但沒有關于信道的狀態(tài)的信息，因此，不能適當的處理靜態(tài)和動態(tài)信道的狀態(tài)中的變化。結果，去重影的能力及系統(tǒng)地功耗受到限制。


發(fā)明內容
為解決現有重影消除均衡器存在的上述技術問題，本發(fā)明提供一種消除重影效果好的重影消除均衡器。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案是包括 信道估算器，用于估算信道特征，輸出信道脈沖響應到系數更新器； 誤差生成器，用于計算符號檢測器處理的信號和去重影濾波器輸出的信號的差，并輸出到系數更新器； 狀態(tài)發(fā)生器，用于根據從去重影濾波器輸出的信號和格柵解碼器輸出的信號之間的相等性確定去重影濾波器輸出的可靠性，并將其可靠性輸出到系數更新器； 系數更新器，用于接收誤差生成器輸出的誤差，并根據信道估算器輸出的信道脈沖響應確定具有要被改變的步長的抽頭，根據狀態(tài)發(fā)生器輸出的可靠性改變確定的抽頭的步長以更新去重影濾波器的抽頭系數； 去重影濾波器，用于從輸入的數字碼元信號中去除重影與噪聲。
上述的重影消除均衡器中，所述誤差生成器包括加法器和符號檢測器，符號檢測器將其自身處理的信號和從去重影濾波器輸出的信號之間的差輸出到加法器，加法器進行相加后送到系數更新器。
本發(fā)明的技術效果在于本發(fā)明中由狀態(tài)發(fā)生器將去重影濾波器的輸出與格柵解碼的輸出進行比較以確定可靠性，并將其可靠性狀態(tài)發(fā)送到系數更新器，系數更新器接收誤差生成器輸出的誤差，并根據信道估算器輸出的信道脈沖響應確定具有要被改變的步長的抽頭，再根據狀態(tài)發(fā)生器輸出的可靠性改變確定的抽頭的步長以更新去重影濾波器的抽頭系數，再由去重影濾波器進行去重影濾波，這樣本發(fā)明能根據信道的狀態(tài)信息及時調整去重影濾波器的抽頭系數，大大提高了重影消除均衡器的去重影效果，克服了現有去重影均衡器不能適當的處理靜態(tài)和動態(tài)信道的狀態(tài)中的變化，使其去重影的能力及系統(tǒng)地功耗受到限制的缺陷。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。



圖1為常規(guī)典型的均衡器的框架圖。
圖2為本發(fā)明的結構框圖。
圖3為基于LMS算法的重影消除均衡器的框圖。
圖4為本發(fā)明的流水型去重影濾波器結構圖。
圖5為本發(fā)明的濾波器系數更新方法流程圖。

具體實施例方式 本發(fā)明的結構如圖2所示，本發(fā)明包括去重影濾波器210、誤差生成器250、信道估算器220、狀態(tài)發(fā)生器230和系數更新器240，并且可被連接到格柵解碼器280。
去重影濾波器210可以是前向濾波器，也可以是反饋濾波器，也可以是二者的組合。圖3是本發(fā)明構思的基于LMS算法的重影消除均衡器的框圖，其去重影濾波器包括前向濾波器和反饋濾波器。
去重影均衡器可被實施為一個芯片。也可以是去重影濾波器210、誤差生成器250和系數更新器240可被實施為一個芯片。信道估算器220和狀態(tài)發(fā)生器230可單獨提供。
去重影濾波器210可包括前向濾波器和反饋濾波器。去重影濾波器210使用多個抽頭均衡信號并且可根據預定的系數更新算法將抽頭系數應用于每個抽頭。
誤差生成器250包括加法器260和符號檢測器270。加法器260獲得誤差值，并且將該誤差值輸出到系數更新器240，所述的誤差值是從去重影濾波器210輸出并由符號檢測器270處理的信號和從去重影濾波器210輸出的信號之間的差。
信道估算器220采用使用訓練序列信號的信道估計方法。
狀態(tài)發(fā)生器230可根據從去重影濾波器210輸出的信號和格柵解碼器280輸出的信號之間的相等性來對去重影濾波器230的輸出的可靠性不同的分等級。一般的，若去重影濾波器210輸出的信號等于格柵解碼器280的信號輸出，則可將去重影濾波器210的信號的可靠性輸出為“1”。如果去重影濾波器210輸出的信號不同于格柵解碼器280的信號輸出，則可將去重影濾波器210的信號的可靠性輸出為“0”。該確定的可靠性被發(fā)送給系數更新器240。
系數更新器240基于由信道估算器220估算的信道信息來選擇具有根據確定的可靠性調整的步長的抽頭(以下簡稱為“有關的抽頭”)，并且將不同的步長應用于有關的抽頭和任何無關的抽頭。系數更新器240基于從狀態(tài)發(fā)生器230輸出的可靠性來增加或減小選擇的有關的抽頭的步長。系數更新器240設置包括有關的抽頭的所有抽頭的步長并且將這些設置的步長輸出到去重影濾波器210中。
去重影濾波器包括多個乘法器、多個延時器、和多個加法器。多個乘法器中的每個乘法器的一個輸入端接收第一反饋濾波器輸入信號，另一個輸入端接收相應的濾波系數，并對他們相乘以得到一相應的乘法器的輸出；多個延時器中的第一延時器接收所述多個乘法器中的第一乘法器的輸出，對其進行延時以得到經延時的第一乘法器輸出以輸出到第一加法器，所述多個延時器中除第一延遲器之外的其余延時器接收前一級加法器的輸出作為輸入；多個加法器中的每個加法器的一個輸入端接收一個經延時的當前級乘法器的輸出，另一個輸入端接收一個下一級乘法器的輸出，并對他們進行相加，所述多個加法器中除最后一個加法器以外的所有加法器的輸出均為下一級延時器的輸入。
以下將參考圖3進一步描述依據本發(fā)明的基于LMS算法的重影消除均衡器。
設y(n)為DFE輸出，yF(n)為前饋濾波器輸出，yB(n)為反饋濾波器輸出，那么 y(n)＝y(tǒng)F(n)+yB(n)(1) 其中 其中WFH(n-1)為前饋濾波器的抽頭系數向量，H為轉置，WBH(n-1)為反饋濾波器的抽頭系數向量，XF(n)為前饋均衡器的輸入向量，

為反饋均衡器的輸入向量。
綜合式(1)-(3)，設向量 在式(1)可表示成y(n)＝WH(n-1)X(n)(6) 設y(n)經過判決后為d(n)，則計算誤差 e(n)＝d(n)-y(n)＝d(n)-WH(n-1)X(n)(7) 上式(7)中，d(n)為y(n-D1)經過D1個時鐘周期延遲后的判決輸出。設ξ＝E[e(n)2]，根據最小均方誤差的原理，要使ξ為最小，也即要求出ξ的極小點，這可通過求出ξ函數每一點的梯度，然后通過迭代算法求出使ξ為極小值時的W(n)，首先求ξ在X(n)點的梯度。
因為 (8) 設向量vk＝E[X(n)][e*(n)]，構造抽頭系數向量W(n)的迭代方程為 W(n)＝W(n-1)+ukvk(9) 其中uk為迭代步長，聯合式(6)(7)(9)就可得到基于LMS的判決反饋均衡算法的最基本的形式。
以下將參考圖4進一步描述依據本發(fā)明的流水型IIR與FIR濾波器組設計。
圖4為本發(fā)明的流水型濾波器結構。如圖4所示，整個濾波器組的工作方式可簡述如下在每個時鐘周期，信號被數字化后，數據被送入去重影IIR濾波器組，將相應的前IIR濾波器處理后的數據從緩存器組(28)中取出來，緩存器組采用先進先出(FIFO)的形式，根據存儲在IIR延遲寄存器(27)組中的IIR延遲參數，使用圖4中的多路復用器，去重影IIR濾波器完成乘加運算(MAC)(29)。通過這些先前處理的IIR數據以及相應的存儲在IIR系數寄存器組(26)的IIR系數，MAC運算產生的結果被存儲在FIFO式數據緩存器的頂部，IIR濾波的數據緩存器的大小與IIR或者FIR的最大延遲有關。
均衡FIR濾波器則從數據緩存器中取經IIR處理后的數據來完成MAC運算，通過相應的存儲在FIR系數寄存器(31)中的FIR系數，與IIR濾波器不同的，FIR濾波器僅需要一組特殊數目的連續(xù)數據，從數據緩存器的頂部取出，而IIR濾波器則需要可變延遲數據。濾波后的數據以數字化的形式輸出，也可以通過D/A轉換器輸出模擬信號。
為了減少IIR和FIR濾波器中的乘加電路，濾波器可設計成幾倍于輸入視頻信號的頻率，這樣的乘法器和加法器的數目可被減少成

，其中，ntap為濾波器抽頭總數，xfreq為濾波器工作頻率與輸入信號頻率的比值。
以下將參考圖5進一步描述依據本發(fā)明的濾波器系數更新方法 一般情況下，均衡濾波器的抽頭系數一直處于不斷更新的狀況，以適應不斷變化的多徑環(huán)境。在這種方式下，DSP會不斷分析信道特性，均衡濾波系數產生模塊不斷的生成新的均衡濾波系數，送往均衡濾波器進行更新操作。在多徑環(huán)境變化不大的情況下，每次生成的均衡濾波器系數都會相差不大，均衡濾波器的濾波效果不會有很大的改善，而每次的更新系數都會增加DSP的功耗和均衡濾波器的功耗。隨著更新頻率逐漸變高，這種所謂的功耗會顯著增加，故在某些多徑的情況下，可以通過采用同樣的抽頭系數來均衡濾波。因而減少均衡濾波器系數的更新頻率，降低系統(tǒng)功耗，圖5為所采用的方法，具體步驟如下 1.將通過均衡濾波器進行均衡濾波后的數據送入重影消除參考信號相關運算器，進行相關運算510，得到相關運算值； 2.找出相關運算值的峰值520和次峰值530的位置和數值； 3.通過與峰值閾值比較，得到峰值附近一定范圍內高于該峰值閾值的相關信息； 4.超閾值統(tǒng)計模塊540對步驟3中得到的相關信息進行超閾值統(tǒng)計，判斷峰值是否是超閾值峰值； 5.在一定時間段，超閾值峰值統(tǒng)計和更新模塊550判斷此段時間內的均衡效果，以此判斷是否需要更新均衡濾波器的系數，如需更新均衡濾波器的系數，則繼續(xù)執(zhí)行步驟6，否則，返回步驟1； 6.匹配濾波器系數更新模塊550產生新的系數，均衡濾波器使用該更新后的系數繼續(xù)對信號進行均衡濾波。
權利要求
1、一種重影消除均衡器，其特征在于，包括
信道估算器，用于估算信道特征，輸出信道脈沖響應到系數更新器；
誤差生成器，用于計算符號檢測器處理的信號和去重影濾波器輸出的信號的差，并輸出到系數更新器；
狀態(tài)發(fā)生器，用于根據從去重影濾波器輸出的信號和格柵解碼器輸出的信號之間的相等性確定去重影濾波器輸出的可靠性，并將其可靠性輸出到系數更新器；
系數更新器，用于接收誤差生成器輸出的誤差，并根據信道估算器輸出的信道脈沖響應確定具有要被改變的步長的抽頭，根據狀態(tài)發(fā)生器輸出的可靠性改變確定的抽頭的步長以更新去重影濾波器的抽頭系數；
去重影濾波器，用于從輸入的數字碼元信號中去除重影與噪聲。
2、根據權利要求1所述的重影消除均衡器，其特征在于所述誤差生成器包括加法器和符號檢測器，符號檢測器將其自身處理的信號和從去重影濾波器輸出的信號之間的差輸出到加法器，加法器進行相加后送到系數更新器。
3、根據權利要求1所述的重影消除均衡器，其特征在于所述去重影濾波器包括多個乘法器、多個延時器、和多個加法器，多個乘法器中的每個乘法器的一個輸入端接收第一反饋濾波器輸入信號，另一個輸入端接收相應的濾波系數，并對他們相乘以得到一相應的乘法器的輸出；多個延時器中的第一延時器接收所述多個乘法器中的第一乘法器的輸出，對其進行延時以得到經延時的第一乘法器輸出以輸出到第一加法器，所述多個延時器中除第一延遲器之外的其余延時器接收前一級加法器的輸出作為輸入；多個加法器中的每個加法器的一個輸入端接收一個經延時的當前級乘法器的輸出，另一個輸入端接收一個下一級乘法器的輸出，并對他們進行相加，所述多個加法器中除最后一個加法器以外的所有加法器的輸出均為下一級延時器的輸入。
4、根據權利要求1所述的重影消除均衡器，其特征在于所述去重影濾波器采用流水型結構，包括IIR延遲參數寄存器(420)、IIR系數寄存器(430)、FIR系數寄存器(430)、流水計數器(410)、多路復用器(421，431，441，451，471)、數據緩沖器(440)、IIR的乘加運算器(450)、FIR乘加運算器(480)、寄存器(460，490)，IIR延遲參數寄存器(420)、IIR系數寄存器(430)、FIR系數寄存器(430)的輸出分別接多路復用器(421，431，471)，流水計數器(410)分別與多路復用器(431)、多路復用器(471)、多路復用器(451)相接，數據緩沖器(440)分別與多路復用器(441)、多路復用器(451)、寄存器(460)相接，多路復用器(421)的輸出接IIR的乘加運算器(450)，IIR的乘加運算器(450)的輸出接寄存器(460)，多路復用器(471)的輸出接IIR的乘加運算器(480)，IIR的乘加運算器(480)的輸出接寄存器(490)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重影消除均衡器。包括去重影濾波器，用于從數字碼元信號中去除重影與噪聲；誤差生成器，用于生成去重影濾波器的輸出的誤差；信道估算器，用于估算并輸出輸入到去重影濾波器的數字碼元信號的信道脈沖響應；狀態(tài)發(fā)生器，用于確定并輸出去重影濾波器的輸出的可靠性；系數更新器，用于接收誤差，基于信道脈沖響應確定具有要被改變的步長的抽頭，并基于可靠性改變確定的抽頭的步長以更新去重影濾波器的抽頭系數。本發(fā)明能根據信道的狀態(tài)信息及時調整去重影濾波器的抽頭系數，大大提高了重影消除效果。
文檔編號H04N5/44GK101304495SQ20081003159
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權日2008年6月26日
發(fā)明者何怡剛, 黃姣英, 張松華 申請人:湖南大學