专利名称：校正所接收信号量级而不考虑相位失真的预均衡器的制作方法
技术领域：
本发明通常被指向用于无线接收器系统的时序恢复，并更特别地被指向在用于无线接收器系统的基于同步的时序恢复中进行帮助的信道均衡。
基于同步的时序恢复方案通常假定没有所接收信号的多通道特征。当在显示长的多通道轮廓(明显的时间扩散或明显的延迟扩展)的信道上操作时，这样的时序恢复方案可能失败，这是由于相关峰值可变得不清晰(即，或者纯粹的峰值不明显，或者错误的峰值明显)。实际上，长信道脉冲响应模糊了任何其下面的相关峰值，使得精确的峰值检测是不可能的。
由于多通道干扰造成的所接收信号中的时间扩散通常由接收器中的均衡器来校正。对相关峰值的多通道干扰问题的过于简化的解决将是用均衡器来调整时间扩散；然而，常规的接收器结构需要载波和时序恢复两者在可有效地采用均衡之前都是工作着的。
由此该问题实际上是循环的，由于成功的均衡需要时序恢复是工作着的，而对多通道信号的理想的基于同步的时序恢复需要均衡是工作着的。简而言之，使用全均衡器来清除同步相关峰值是既不可取又不可行的。
因此，在本技术领域需要不管多通道干扰的时序恢复的改进。
针对以上讨论的现有技术的不足，本发明的首要目的是提供用于在无线接收器中使用的唯量级均衡器，其均衡所接收无线信号的量级而不考虑所引入的相位失真，并且将量级被均衡的信号传输到时序恢复环以便在基于同步的时序恢复方案中进行改进的相关峰值检测。接收来自时序恢复环的输出信号的信道均衡器均衡该信号并校正由唯量级均衡器引入的任何相位失真。唯量级均衡器包括至少一个滤波器，其仅利用实系数并被约束以使唯量级均衡器内的整个滤波器结构的直接项为一。
以上已相当概括地概述了本发明的特征和技术优点，这样本领域的技术人员可较好地理解随后的本发明的具体描述。本发明的附加特征和优点将在以下被描述，其形成本发明权利要求的主题。本领域的技术人员将理解，他们可容易地使用所公开的概念和特定实施例作为修改或设计其它结构以便实现本发明的相同目的的基础。本领域的技术人员亦将认识到，这种等效构造不背离其最普遍形式的本发明的精神和范围。
在进行以下对本发明的具体描述之前，提出被贯穿这个专利文件而使用的特定单词或词组的定义可能是有利的说法“包括”和“包含”以及其派生词指的是没有局限性的包括；说法“或者”是包括的，指和/或；词组“与...关联”和“与其关联”以及其派生词可能指包括、被包括于、与...互连、包含、被包含于、连接于或与...连接、耦合于或与...耦合、可与...联系、与...合作、交错、并列、近似于、被限定于或被与...限定、具有、具有...的特性，等等；而说法“控制器”指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，不论这种设备是被实施以硬件、固件、软件还是相同项的至少两个的一些组合。应指出，与任何具体控制器关联的功能性可被集中或分配，不论在本地还是在远处。特定单词和词组的定义贯穿这个专利文件而被提供，并且本领域的普通技术人员将理解，这样的定义将在许多——如果不是最多的——实例中适用于这样的所限定单词和词组的先前以及将来的使用。
为了较完整地理解本发明及其优点，现在参照结合附图所进行的以下描述，其中相同的数字表示相同的对象，并且在其中
图1描述无线通信接收器系统，其包括盲量级(二阶)预均衡器，用于依照本发明一个实施例的改进的信道均衡；图2A和2B分别较具体地示出依照本发明各个实施例的前馈和反馈盲量级(二阶)预均衡器。
图3A和3B为比较性模拟，示出由依照本发明一个实施例不存在最小输出能量唯量级均衡器引入的不理想假象；并且图4A到4C为比较性模拟，示出作为利用依照本发明各个实施例最小输出能量唯量级均衡器的结果的相关峰值检测的改进。
以下讨论的图1到4C和在本专利文件中被用于描述本发明原理的各个实施例只是为了说明，而不应以任何方式被说明以限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解，本发明的原理能以任何适当安排的设备来实施。
图1描述了无线通信接收器系统，其包括盲量级(二阶)预均衡器，用于依照本发明一个实施例的改进的信道均衡。接收器系统100包括接收器101，其在示例实施例中为数字电视(DTV)接收器，包括用于接收无线信号的输入102，任选地有输出103，和解调器104。
在所示的实例中，接收器101意欲接收并解调残余边带(VSB)，利用依照当前的高级电视系统委员会(ATSC)标准的八个分立水平(8-VSB)。然而，接收器101可选地可以是任何类型的需要通信信道均衡并采用基于同步的时序恢复的通信系统的接收器。接收器101可因此为任何音频和/或视频通信接收器，包括卫星、地球或电缆广播接收器和/或电视，录像机(VCR)或数字视频记录器(DVR)或数字通用盘(DVD)播放器。
本领域的技术人员将认识到，用于完整的无线通信接收器的构造和操作的全部细节未在附图中说明或在此描述。相反，为简单和清楚起见，如本发明所仅有的或为理解所必要的仅这么多的无线通信系统的构造和操作被说明和描述。
示例实施例中的接收器101包括时序恢复环105，其具有序贯连接的采样速率转换器(SRC)单元106、载波恢复(CR)单元107和方根上升的余弦(SQRC)滤波器单元108，还有反馈环内的时序恢复(TR)单元109。简单的前向均衡器(FE)单元110可任选地被串联耦合于时序恢复环105和信号加法器111之间，该加法器用于在决策反馈均衡器(DFE)单元112的基础上的被恢复信号的均衡，而同步检测器(SD)113任选地被耦合于来自信号加法器111的被均衡的输出信号。
在本发明中，所接收的信号被传递经过在输入102和时序恢复环105之间耦合的预均衡器(预)单元114。可观察到，基于同步的相关是一个二阶统计方法，这样，信道的全均衡对于整理相关信号是不必要的。相反，只有以二阶意义(sense)的信道均衡对于获得可用的全部好处是必要的(至少在原则上)。这样，作为实际情况，均衡信号的量级响应是足够的，并且也可能无需依赖于成功的时序恢复。因此，预均衡器114采用盲二阶适配算法以校正量级响应，并且一类这样的算法在以下被较具体地描述。
图2A和2B分别较具体地示出依照本发明各个实施例的前馈和反馈盲量级(二阶)预均衡器。在所示的两个实施例中，采用预均衡的唯量级均衡器114仅校正量级失真并将任何相位失真视为不相关的。相位不是不受唯量级均衡器114的影响，该均衡器可将相位失真引入到通常可(至少从理论上)被特征化的信号中，这取决于所采用的算法。优选地采用适配的最小输出能量(MOE)准则。考虑使用适配的最小输出能量准则的更通用的信息被提供在有关的申请中。
在本发明中，最小输出能量准则优选地与被约束到一的直接滤波器响应项一起采用，或者通过固定首项系数用图2A的横向结构，或者用图2B的递归结构，其在闭环中自动具有直接项一。
在图2A的实施例中，预均衡器114为纯粹横向的实现，在其中反馈参数B(z)为零，而在信号加法器201处由滤波器部件200引入的适配前馈参数A(z)为实(real)，有滤波器分量202的单位增益。然而在图2B的实施例中，预均衡器114为纯粹递归实现，在其中前馈参数A(z)为零，而在信号加法器201处由滤波器部件203引入的适配反馈参数B(z)为实，由于闭环而自动产生一(unity)直接项。
在具有被约束到一的直接滤波器响应项的优选实施中，最小输出能量准则起作用以均衡信道的最小相位当量。即，如果信道处于最小相位，则最小输出能量预均衡器滤波器114的作用是完全均衡该信道。当信道为混合相位(非最小相位)时，最小输出能量预均衡器滤波器114有效地将信道转换为由信道非最小相位零限定的全通信道。
图3A和3B为比较性模拟，示出由依照本发明一个实施例不存在最小输出能量唯量级均衡器引入的不理想假象。为有效起见，当被应用于全通信道时，最小输出能量唯量级均衡器的作用应为不变的。使用信道H(z)=1-1.5z-11-0.6667z-1]]>的模拟是用和不用依照图2A和2B实施例的最小输出能量唯量级均衡器来进行的。图3A示出没有最小输出能量唯量级均衡器的用于接收器全通信道的时序恢复相关响应和信号频谱量级，而图3B示出有最小输出能量唯量级均衡器的用于接收器全通信道的时序恢复相关响应和信号频谱量级。时序恢复相关响应和信号频谱量级在两种情况下基本相同，证实了最小输出能量唯量级均衡器对于全通因子是不变的。
图4A到4C为比较性模拟，示出作为利用依照本发明各种实施例的最小输出能量唯量级均衡器的结果的相关峰值检测的改进。进行模拟以评估本发明时序恢复系统的性能，该系统有由包括每832个信号四个同步(SYNC)位[5，-5，-5，5]的8水平二进制信号组成的输入。所产生的数据被传递经过实信道，其有产生小于20分贝(dB)信噪比(SNR)的附加白高斯噪声(AWGN)。被用于模拟的信道为零dB回声信道，有H(z)＝1-z-5有等效脉冲响应h＝[1，0，0，0，0，-1]。该信道已知为带缘时序恢复方案的一个问题，这是由于频率响应在一个带缘上具有零位，并且信道亦贯穿整个频带显示出许多零位。接收器处的信号被传递经过最小输出能量唯量级均衡器滤波器，然后被对SYNC序列进行相关以寻找原始数据中那些SYNC的位置。通过使用图2A和2B中所述的前馈和反馈结构两者来进行模拟，并且亦在所接收数据的未滤波格式上进行相关以便进行比较。
图4A示出被传递经过0dB回声信道并在没有最小输出能量唯量级均衡器(即，没有任何量级补偿)的接收器处所接收数据的模拟相关和信号频谱量级结果。相关曲线中的圆圈表示相关峰值应位于的地方，而叉号表示相关峰值在期望峰的指定采样半径(在所示的实例中为15)内被发现并具有比期望位置处峰值大的量级(即，“错误”相关峰值)的地方。由此叉号表示在寻找正确峰值的过程中时序恢复方案可能具有问题的区域，而信道失真模糊了清晰的相关峰值。
图4B和4C示出被传递经过0dB回声信道并分别使用图2A和2B的前馈和反馈最小输出能量唯量级预均衡器结构而被滤波的数据的模拟相关和信号频谱量级结果。注意，相关峰值是较清晰的并且潜在错误峰值(由叉号表示)的存在被消除。
本发明增强时序恢复以克服由于在基于同步相关的时序恢复方案上的信道时间(多通道)失真而造成的问题，特别是当被应用于8-VSB数字电视(DTV)传输时。使用二阶统计成本函数以盲型式被适配的唯量级均衡器可被结合到接收器的时序恢复级中并大大独立于时序恢复工作而工作。基于同步相关的时序恢复方案可因此在它们未被设计的情况下(即，多通道干扰)来工作。此外，由于盲适配量级均衡器的适配速度，时序恢复系统可相对快地收敛，并由此具有跟踪时间变化的多通道干扰的能力。
重要的是，注意，尽管本发明已在全功能系统的情况下被描述，本领域的技术人员将理解，本发明的至少部分机构能分布在包含各种形式指令的机器可用的介质形式中，并且本发明是均等适用的，而与被利用以实际实现该分布的信号承载介质的具体类型无关。机器可用的介质实例包括非易失性、硬编码类型的介质如只读存储器(ROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)，可记录类型介质如软盘、硬盘驱动器和光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD)，以及传输类型介质如数字和模拟通信链路。
尽管本发明已被具体描述，本领域的技术人员将理解，可进行在此所公开的本发明的各种变化、替换、变差、增强、微差、等级、小形式、改变、修改、改进和去除，而无需背离其最普遍形式的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种接收器101，包括-用于接收信号的输入102；-时序恢复机构105；和-被耦合于输入102和时序恢复机构105之间的量级均衡器114，该量级均衡器被安排用于均衡所接收信号的量级，并用于将量级被均衡的信号传输给时序恢复机构105。
2.依照权利要求1的接收器101，其中量级均衡器101均衡所接收信号的量级，而不考虑所接收信号的相位失真。
3.依照权利要求1或2的接收器101，进一步包括被耦合于时序恢复机构105的输出的信道均衡器112，该信道均衡器112被安排用于均衡来自时序恢复机构105的信号。
4.依照权利要求3的接收器101，进一步包括被耦合于信道均衡器112的输出的同步检测器113。
5.依照权利要求3或4的接收器101，其中信道均衡器112被安排用于校正由量级均衡器114引入的任何相位失真。
6.依照任何上述权利要求之一的接收器101，其中量级均衡器114进一步包括-信号加法器201；-被耦合于输入102和信号加法器201之间的前馈滤波器200；以及-与前馈均衡器200并联、被耦合于输入102和信号加法器201之间的单位增益滤波器202。
7.依照权利要求1到5任何之一的接收器101，其中量级均衡器114进一步包括-信号加法器201；以及-被耦合于信号加法器201的输出和信号加法器201之间的反馈环内的反馈滤波器203。
8.依照权利要求1的接收器101，其中量级均衡器114进一步包括至少一个滤波器200、203，其仅利用实系数并被约束以使量级均衡器114内所有滤波器的直接项被约束为一。
9.一种在采用基于同步的时序恢复的接收器101中改进相关峰值检测的方法，包括-接收信号；-均衡所接收信号的量级；以及-将量级被均衡的信号传输给时序恢复机构105。
10.依照权利要求9的方法，其中均衡所接收信号量级的步骤进一步包括均衡所接收信号的量级，而不考虑所接收信号的相位失真。
11.依照权利要求9或10的方法，进一步包括均衡来自时序恢复机构105的信号。
12.依照权利要求11的方法，其中均衡来自时序恢复机构105的信号的步骤进一步包括在将量级被均衡的信号传输给时序恢复机构105之前，校正由均衡所接收信号的量级而引入的任何相位失真。
13.依照权利要求9或12的方法，其中均衡所接收信号量级的步骤进一步包括采用前馈滤波器200，其被耦合于输入102和信号加法器201之间，与被耦合于输入102和信号加法器201之间的单位增益滤波器202并联。
14.依照权利要求9到12任何之一的方法，其中均衡所接收信号量级的步骤进一步包括采用反馈滤波器203，其耦合于信号加法器201和信号加法器201的输出之间的反馈环内。
全文摘要
唯量级均衡器(114)均衡所接收无线信号的量级，而不考虑所引入的相位失真，并将量级被均衡的信号传输给时序恢复环(105)，用于在基于同步的时序恢复方案中进行改进的相关峰值检测。接收来自时序恢复环的输出信号的信道均衡器(110、112)均衡该信号并校正由唯量级均衡器所引入的任何相位失真。唯量级均衡器包括仅利用实系数并被约束以使唯量级均衡器内整个滤波器结构的直接项为一的至少一个滤波器。
文档编号H04L25/03GK1513246SQ02811297
公开日2004年7月14日 申请日期2002年6月5日 优先权日2001年6月5日
发明者R·A·肯尼迪, D·米纽蒂, X·欧阳, M·戈斯, R A 肯尼迪, Φ 申请人:皇家菲利浦电子有限公司