專利名稱：用于自適應(yīng)均衡器的快速靜均衡處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自適應(yīng)均衡器快速靜(Blind)均衡的處理方法，例如使用在諸如HDTV接收機(jī)之類的高級(jí)數(shù)字電視機(jī)中的自適應(yīng)均衡器。
在象高級(jí)數(shù)字電視(ADTV)這樣的高帶寬數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，重要的是把由諸如多路效應(yīng)及符號(hào)間干擾之類經(jīng)發(fā)送頻道引入接收信號(hào)的失真去除掉，否則就很難或不可能有正確的接收。為去除這樣的失真，ADTV接收機(jī)可以包括一個(gè)自適應(yīng)均衡器。這種自適應(yīng)濾波器通常是以構(gòu)形為FIR和/或IIR多抽頭橫向數(shù)字濾波器來實(shí)現(xiàn)，它具有的抽頭多數(shù)是數(shù)是連續(xù)地變化的，以減小發(fā)送頻道的失真并保持所收信號(hào)盡可能接近于所發(fā)送的信號(hào)。通常，抽頭數(shù)目越大其均衡質(zhì)量就越好。
一旦自適應(yīng)均衡器工作，就會(huì)得知針對(duì)其處理過程的各種判定，以保持其余數(shù)盡可能實(shí)際地接收其最佳值。但是，這些針對(duì)其處理過程的判定要求其系數(shù)已經(jīng)相當(dāng)接近其最佳值，以使正確地工作。如果這些系數(shù)值距它們的最佳值相距太遠(yuǎn)，那么這些的針對(duì)處理的判定將會(huì)無法收斂。因此要求在自適應(yīng)均衡器的正確操作中，有兩個(gè)步驟，即一個(gè)接近于其最佳值的初始系數(shù)調(diào)節(jié)，隨后是盡可能實(shí)際保持其系數(shù)接近其最佳值。
在某些高帶寬系統(tǒng)中，例如電話系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)傳輸之前會(huì)發(fā)送一個(gè)振鈴信號(hào)，而且該自適應(yīng)均衡器可以根據(jù)所收振鈴信號(hào)調(diào)節(jié)該系數(shù)使之接近其最佳值。但在電視系統(tǒng)中，這樣的振鈴信號(hào)屬于不切實(shí)際。因此，自適應(yīng)均衡器必須僅根據(jù)所收數(shù)據(jù)產(chǎn)生這些系數(shù)的初始估計(jì)，即一個(gè)稱之為靜均衡的處理過程。只有當(dāng)該靜均衡過程已經(jīng)完成時(shí)，才能使針對(duì)自適應(yīng)均衡處理的判定被引入，以保持其系數(shù)處于或接近其最佳值。
本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，當(dāng)具有大數(shù)目抽頭的均衡器提供更佳質(zhì)量的均衡的同時(shí)，該大數(shù)目抽頭系數(shù)的靜均衡就要花費(fèi)相當(dāng)大量的時(shí)間。另一方面，一個(gè)較小數(shù)目系數(shù)的靜均衡所用時(shí)間較小，但一個(gè)具有較小抽頭的均衡器所能提供的質(zhì)量也低，且很可能是屬于不可接受的均衡效果。
根據(jù)本發(fā)明的原理，針對(duì)一個(gè)自適應(yīng)均衡器的靜均衡處理包括有多個(gè)抽頭，每一個(gè)都有對(duì)應(yīng)的系數(shù)，包括有下面的步驟。靜均衡是在自適應(yīng)均衡器中的系數(shù)子集上執(zhí)行的。隨后，如果這種系數(shù)已經(jīng)收斂，就開始針對(duì)自適應(yīng)均衡過程的判定。


圖1是包括依照本發(fā)明而工作的均衡器的一個(gè)ADTV接收機(jī)的一部分的方框圖；圖2是依照本發(fā)明的快速靜均衡處理方法的流程圖；圖3是圖2所示的快速靜均衡處理方法一部分的更詳細(xì)的流程圖；以及圖4是反映IQ平面的一部分的示意圖，有助于理解圖3所示快速靜均衡處理方法的部分。
圖1是包括依照本發(fā)明而工作的均衡器的一個(gè)ADTV接收機(jī)的一部分的方框圖。其中僅示出了為理解本發(fā)明所需的那些方框。為簡單起見，其它處理方框、以及其它涉及諸如控制及定時(shí)信號(hào)那部分都省略了。ADTV領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員將會(huì)理解到其它方框是必要的，如果與其它所示出的方框接合，以及每個(gè)框要什么樣的控制及定時(shí)信號(hào)以及如何產(chǎn)生和發(fā)送這些信號(hào)。
在圖1中，以QAM分布形式的多級(jí)數(shù)字符號(hào)能調(diào)制的正交調(diào)幅(QAM)ADTV信號(hào)被提供給天線5。這種QAM信號(hào)是脈沖幅度調(diào)制(PAM)信號(hào)的一種類型。天線5耦合到串接的控制器10、自適應(yīng)均衡器20、解調(diào)器30、限幅器40、解碼1050以及音頻信號(hào)處理再生電路60。經(jīng)過顯示屏和揚(yáng)聲器(未示出)，視頻及音頻處理及再生電路60把視頻圖象以及音頻伴音進(jìn)給用戶，或把表示這些成分的信號(hào)送到其它設(shè)備，例如VCR(未示出)。誤差檢測器70具有分別與限幅器40輸入和輸出端連接的輸入端，并且在一輸出端產(chǎn)生誤差表示信號(hào)(e)。誤差檢測器70的誤差信號(hào)輸出端被耦合到系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80的輸入端。系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80的系數(shù)輸出端耦合到自適應(yīng)均衡器20的系數(shù)輸入端。
檢測器10包括一個(gè)RF調(diào)諧器、本振和中頻放大器，以及以共知方式耦合在一起的模一數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)同步恢復(fù)和時(shí)鐘產(chǎn)生電路以及一個(gè)90℃移相器(均未示出)。工作中這些部分合作以在檢測器10的各個(gè)輸出端產(chǎn)生通帶同相(I)和正交(Q)的已收QAM信號(hào)成分。上述的這些部件其排列和操作均屬公知而不加詳述。雖然說天線5意味著接收廣播的RF信號(hào)，但與上述相類似的成分(如公知的那樣)可被用于從電纜及光纜信號(hào)源接收RF調(diào)制信號(hào)并產(chǎn)生通帶I和Q信號(hào)。
在所示實(shí)施例中的自適應(yīng)均衡器20包括有一個(gè)128抽頭的FIR數(shù)字濾波器，它以公知的方式操作以減小多路及符號(hào)間干擾對(duì)于被檢測的通帶I和Q信號(hào)的干擾。對(duì)于這種自適應(yīng)均衡器來說，采用FIR和IIR的組合已屬公知。該FIR濾波器的128抽頭的抽頭系數(shù)由系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80所連續(xù)地提供，其方式如下所述。
以已知的方式所設(shè)計(jì)且其中可包括相點(diǎn)相位控制器和帶通濾波器(BPF)(均未示出)的檢測器的解調(diào)器30解調(diào)該已均衡的通帶I和Q信號(hào)，以產(chǎn)生基帶I和Q信號(hào)。這些解調(diào)的基帶I和Q信號(hào)表示著在QAM符號(hào)分布中的某一個(gè)位置。限幅器40接收已解調(diào)的基帶I和Q信號(hào)。確定在該分布中的那個(gè)符號(hào)是最接近于由這些信號(hào)所表示的位置并且在其輸出端以公知的方式產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)于最接近符號(hào)的位置的值的I和Q信號(hào)。這些I和Q信號(hào)被送到產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該符號(hào)的多比特?cái)?shù)字碼字的解碼器50。解碼的多比特?cái)?shù)字碼字被送到視頻及音頻信號(hào)處理和再生電路80。如上所述，該視頻和音頻信號(hào)處理及再生電路80處理該多比特碼字以向觀眾提供圖象和伴音信號(hào)。
如眾所知，由在限幅器40輸入端的已解調(diào)基帶信號(hào)I和Q所表示的在符號(hào)分布的位置以及由在該限幅器40的輸出端所產(chǎn)生的I和Q信號(hào)所表示的最接近符號(hào)的位置之間的差異代表著在所接收符號(hào)中的誤差。誤差檢測器70以公知的方式對(duì)在限幅器40的輸入和輸出端的I和Q信號(hào)進(jìn)行操作，以確定這些誤差并把表示這一誤差的信號(hào)(e)送到一個(gè)系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80。
其中可以包括一微處理器(μP)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)及其相關(guān)電路(未示出)的系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80響應(yīng)該誤差信號(hào)e，并計(jì)算自適應(yīng)均衡器20抽頭系數(shù)的新值以力圖減小誤差信號(hào)e。隨之這些系數(shù)被送到在自適應(yīng)均衡器20中的抽頭乘法器。在正常的操作之中，這些系數(shù)通過使用公知的處理(例如最小均方值(LMS)算法)以直接方式的判定而被反復(fù)調(diào)節(jié)。
如上所述，在直接的判定LMS的算法可被正確操作之前，必須執(zhí)行一個(gè)靜均衡處理過程，以定位自適應(yīng)均衡器20的抽頭系數(shù)，以使之距最佳的系數(shù)充分地近，以實(shí)現(xiàn)判定直接的LMS算法收斂。圖2是根據(jù)本發(fā)明的靜均衡處理過程200的流程圖。當(dāng)檢測器10檢測到一個(gè)新信號(hào)時(shí)，例如電源接通或觀看者改變頻道時(shí)在系數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)80中由EP和DSP執(zhí)行由圖2所示的步驟。
在所示的實(shí)施例中，如上所述的自適應(yīng)均衡器20(圖1)包括一個(gè)128抽頭的FIR濾波器。在圖2步驟202中，對(duì)這些抽著全部系數(shù)預(yù)置。除去中間8個(gè)抽頭之外，所有的系數(shù)置為0。兩個(gè)中間抽頭的系數(shù)被置成實(shí)質(zhì)大約為5，相鄰兩個(gè)被置成實(shí)質(zhì)大約2.5，再隨后相鄰兩個(gè)被置成實(shí)置大約1.25而再接下來相鄰的兩個(gè)被置成實(shí)質(zhì)大約0.625。
在步驟204中，做一個(gè)償試，以靜均衡自適應(yīng)均衡器20(圖1)的中間32個(gè)抽頭。在步驟206中，確定自適應(yīng)均衡器20的系數(shù)是否收斂。如是收斂，則取標(biāo)有“Y”的步驟206的分支而進(jìn)入步驟220。在步驟220中，啟動(dòng)針對(duì)自適應(yīng)均衡的判定。如果自適應(yīng)均衡器20的系數(shù)不收斂，則取步驟206標(biāo)以“N”的分支而進(jìn)入步驟208。由步驟204和206的組合的步驟300在下詳述。
在步驟208，做一個(gè)償試，以靜均衡自適應(yīng)均衡器20(圖1)的中間的64個(gè)抽頭，在步驟210中，判定該第數(shù)是否已經(jīng)收斂。如果是收斂，則取步驟210標(biāo)以“Y”的分支而啟動(dòng)在步驟220中的針對(duì)自適應(yīng)均衡的判定。如果沒收斂，則取標(biāo)以“N”的分支并在步驟212中作一個(gè)償試以靜均衡中間96個(gè)抽頭的系數(shù)。步驟212和214償試靜均衡自適應(yīng)均衡器20的96個(gè)中間抽頭，而步驟216和218則償試靜均衡自適應(yīng)均衡器20的全部128個(gè)抽頭。步驟218與步驟206、210和214的不同點(diǎn)僅在于是否該系數(shù)還沒有收斂，隨后在步驟202中保持靜均衡。
圖3是圖2中框204和206所示快速靜均衡過程部分300的更詳細(xì)的流程圖，而圖4為IQ平面400的一部分的解釋圖，有助于理解圖3所示快速靜均衡的部分。相同的操作300被執(zhí)行以組合框208和210、框212和214以及框216和218的。圖3中，在圖2中步驟202的中間8抽頭的系數(shù)被預(yù)置之后才進(jìn)入步驟302。在步驟302中，512個(gè)所接收符號(hào)被處理。
參考圖4，IQ平面400中的有效符號(hào)位置由實(shí)線點(diǎn)402所表示。圖4中僅示出了9個(gè)有效符號(hào)位置402，但本專業(yè)多級(jí)QAM數(shù)字傳輸系統(tǒng)的技術(shù)人員會(huì)理解在整個(gè)IQ平面上將多于9個(gè)有效符號(hào)位置。在IQ平面中以方形的方式放置著9個(gè)有效符號(hào)位置402，這些有效符號(hào)位置402間的行和列的距離為d。有半徑為r的圓被視作以每一個(gè)有效符號(hào)位置402為中心。該半徑r被置成大約為1/3d。由于每一個(gè)被接收符號(hào)都是在步驟302中處理，所以對(duì)應(yīng)于所收符號(hào)的由I和Q信號(hào)表示的IQ平面400中的位置被檢測以確定它是否處在一個(gè)有效符號(hào)位置402的一個(gè)預(yù)定距離之內(nèi)。在所示的實(shí)施例中，能收的符號(hào)位置被檢測以確定它是否處在繞一個(gè)有效符號(hào)位置402為中心的一個(gè)圓內(nèi)。
舉例說，在圖4中對(duì)應(yīng)于已收符號(hào)的位置由一個(gè)+字表示，表示這樣一個(gè)被接收位置的一個(gè)位置404處在距任何有效符號(hào)位置402的距離r之外。位置406表示另一個(gè)接收的位置，并處在底部中間所示的有效符號(hào)位置的距離r之內(nèi)。隨著在步驟302中時(shí)所接收符號(hào)的每一個(gè)處理，有多少次該被接收位置落于有效符號(hào)位置的距離r之內(nèi)的計(jì)數(shù)被保持。每一次有被收位置處于一有效符號(hào)位置的距離之內(nèi)，就有計(jì)數(shù)遞增。再次參考圖3，在步驟304中，在全部512個(gè)被接收符號(hào)被處理之后就在步驟304中檢查該計(jì)數(shù)。如果它是超過一個(gè)預(yù)定數(shù)，則這些子數(shù)被認(rèn)為將被收斂。在所示出的實(shí)施例中，該預(yù)定數(shù)大約是100。就是說，如果所接收符號(hào)位置在一有效符號(hào)位置的距離r之內(nèi)的數(shù)字超過100，則在步驟304中就取“Y”分支，而且啟動(dòng)步驟202(圖2)的針對(duì)自適應(yīng)均衡過程的判定。如果這些系數(shù)還沒收斂，則在步驟306中對(duì)自適應(yīng)均衡器20(圖1)的系數(shù)作調(diào)整。這種調(diào)整是根據(jù)公知的數(shù)據(jù)塊最小均方值算法(數(shù)據(jù)塊-LMS)實(shí)現(xiàn)的。在框302中，來自每一個(gè)被接收符號(hào)的信息被累加以實(shí)現(xiàn)根據(jù)512個(gè)所接收符號(hào)的整個(gè)數(shù)據(jù)塊的系數(shù)的調(diào)整。在框306中，累加的信息被處理且計(jì)算針對(duì)這些系數(shù)的刷新值。這些系數(shù)隨即被送到自適應(yīng)均衡器20。
在這一調(diào)節(jié)完成之后，要作一個(gè)是否要重復(fù)上述過程或者是繼續(xù)償試在自適應(yīng)均衡器20中去靜均衡一個(gè)更大的抽頭的子集的的判定。在所示的實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)抽頭子集都作系數(shù)的確定數(shù)目的調(diào)節(jié)。對(duì)于靜均衡32個(gè)抽頭(步驟204和206)的償試來說，要作對(duì)這些系數(shù)的四次調(diào)節(jié)。即在步驟308中，如果對(duì)于32個(gè)中心抽頭已經(jīng)作過少于四個(gè)系數(shù)的調(diào)節(jié)，則該處理過程被重復(fù)并取標(biāo)有“Y”的步驟308的輸出。如果已經(jīng)作過四次調(diào)節(jié)，則取標(biāo)有“N”的步驟308的輸出并進(jìn)入步驟208(圖2)。
四個(gè)系數(shù)調(diào)節(jié)的每一個(gè)被實(shí)行都是試圖靜均衡32個(gè)中心抽頭(如剛剛描述)，64個(gè)中心抽頭以及96個(gè)中心抽頭。當(dāng)執(zhí)行步驟216和218時(shí)，為試圖靜均衡自適應(yīng)濾波器20(圖1)的全部128個(gè)抽頭，就要占用一個(gè)較長的時(shí)間周期。在所示出的實(shí)施例中，在一次償試靜均衡自適應(yīng)濾波器20的128個(gè)抽頭，要作52個(gè)系數(shù)調(diào)節(jié)。如果在52次償度之后系數(shù)尚未收斂，則要使靜均衡重新開始。另一種觀點(diǎn)是分配給最大的周期以利用圖2和圖3的靜均衡過程實(shí)現(xiàn)收斂。在所示實(shí)施例中被分配了64系數(shù)調(diào)節(jié)的最大數(shù)目以實(shí)現(xiàn)收斂。如果到那時(shí)刻仍未實(shí)現(xiàn)收斂則將放棄此償試而開始一個(gè)新的償試。
采用了根據(jù)本發(fā)明的靜均衡處理的系數(shù)將提供比那些總是試圖靜均衡該自適應(yīng)均衡器的全部抽頭的已有技術(shù)的處理過程一個(gè)速度的增加。舉例而言，如果在圖2的步驟204之后其自適應(yīng)濾波器的系數(shù)已經(jīng)收斂，則就使得利用本發(fā)明的處理過程200實(shí)現(xiàn)了4∶1的速度增加。
本發(fā)明所示出的實(shí)施例是以QAM多級(jí)數(shù)字傳輸系數(shù)的情況加以描述的。本專業(yè)人員將理解，其本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)可用于包括自適應(yīng)均衡器而每個(gè)自適應(yīng)均衡器又有多個(gè)抽頭而每個(gè)抽頭又有相關(guān)系數(shù)的其它類型的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，這些系數(shù)在針對(duì)均衡被啟始的制定之前要求一個(gè)靜均衡。例如類似系統(tǒng)可被用于VSB ADTV系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.用于自適應(yīng)均衡器的靜均衡處理方法，該自適濾波器包括多個(gè)抽頭，每一個(gè)都有相對(duì)應(yīng)的系數(shù)，其特征在于處理過程有如下步驟在自適應(yīng)均衡器中對(duì)系數(shù)的子集執(zhí)行靜均衡；確定是否該系數(shù)已收斂；以及如果系數(shù)已經(jīng)收斂，則啟動(dòng)針對(duì)自適應(yīng)均衡處理的一個(gè)判定。
2.如權(quán)利要求1的處理方法，其進(jìn)一步特征在于，在執(zhí)行靜均衡的步驟之前，將系數(shù)的預(yù)定多個(gè)初始化為預(yù)定值的步驟。
3.如權(quán)利要求1的處理方法，其中自適應(yīng)均衡器包括統(tǒng)一中心點(diǎn)對(duì)稱排列的抽頭，而且進(jìn)一步的特征在于執(zhí)行靜均衡的步驟包括有對(duì)應(yīng)于繞中心點(diǎn)相鄰且對(duì)稱排列抽頭的系數(shù)子集的選擇的步驟。
4.如權(quán)利要求3的處理方法，其中的自適應(yīng)均衡器具有128個(gè)抽頭，且進(jìn)一步的特征在于，其系數(shù)子集對(duì)應(yīng)于32個(gè)中間抽頭。
5.如權(quán)利要求1的處理方法，其進(jìn)一步特征在于，如果該系數(shù)沒有收斂，則包括隨即利用更大的系數(shù)子集來重復(fù)執(zhí)行靜均衡的步驟的附加步驟。
6.如權(quán)利要求5的處理方法，其中的自適應(yīng)濾波器包括128個(gè)抽頭，且進(jìn)一步的特征在于，執(zhí)行包括選擇32個(gè)抽頭作為系數(shù)子集的步驟的靜均衡步驟，以及如果對(duì)于實(shí)現(xiàn)收斂屬必要，該重復(fù)步驟連續(xù)地使用64、96和128個(gè)抽頭的子集。
全文摘要
自適應(yīng)均衡器包括每一個(gè)都具有對(duì)應(yīng)系數(shù)的多個(gè)抽頭，所公開的對(duì)該均衡器的靜均衡方法(200)包括有下列步驟。靜均衡(204)是在自適應(yīng)均衡器中對(duì)系數(shù)子集執(zhí)行的。隨后，如果系數(shù)已經(jīng)收斂(206)，則啟動(dòng)針對(duì)自適應(yīng)均衡處理過程(20)的一個(gè)判定。
文檔編號(hào)H03H21/00GK1129880SQ9511864
公開日1996年8月28日 申請(qǐng)日期1995年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月29日
發(fā)明者B·B·巴特, A·蘇扎 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司