专利名称：均衡装置和方法
技术领域：
本发明涉及均衡。本发明尤其涉及可用于处理经由通信信道发送的信号的均衡装置和方法。
背景技术：
在网络通信领域，对于提供网络或因特网连接，不对称数字用户线(“ADSL”)已经成为十分有利的选择。ADSL为DSL(数字用户线)技术的一种类型，它已经被开发出来以增加传统电话线的数字-数据承载容量。通过使用比话音频带高的频率，ADSL可以共享和电话线一样的同一条线。为了在电话线上提供高速数据传输，可使用离散多音(“DMT”)调制。
作为例子，DMT可以通过将数据分段成为块来实现，在发射机上使用反向快速傅立叶变换(IFFT)运算，并在接收机上使用快速傅立叶变换(FFT)运算。然而，在提供高速率传输的通信信道中，符号间干扰(“ISI”)，它是在依序发射的分离的符号之间的干扰，可能由于信道响应而产生。ISI，由于它在信号质量上的影响，可能影响信号传输的准确性和速率。一种减少ISI的方法是在接收机端利用均衡装置或均衡器来纠正或补偿由通信信道带来的ISI。
然而，传统的均衡装置可能要求大量的计算以有效地纠正或补偿ISI。结果，它们非常消耗资源，这阻止了它们在有限的处理资源下提供快速响应或快速的收敛速率。从而，存在对于能够提供改进的特征、减少资源消耗、或两者皆备的均衡装置和方法的需要。
发明内容
与本发明一致的均衡装置包括第一滤波器，目标滤波器，和第一滤波器和目标滤波器连接的误差判定装置，以及和误差判定装置连接的系数处理器。第一滤波器具有第一组系数并处理经由通信信道发射的输入信号以减少信道响应。目标滤波器具有第二组的系数并产生目标信道输出。误差判定装置随后处理第一滤波器的输出信号以及目标信道的输出以产生误差信号。系数处理器将第一或第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于误差信号更新第一或第二组系数的剩余系数。
与本发明一致的系数更新装置包括误差判定装置和系数处理器。系数更新装置可以用于均衡装置，它具有第一滤波器和第二滤波器，第一滤波器具有用于处理输入信号的第一组系数，并且第二滤波器具有用于产生目标信道输出的第二组系数。误差判定装置随后处理第一滤波器的输出信号以及目标信道的输出以产生误差信号。系数处理器将第一或第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于误差信号更新第一或第二组系数的剩余系数。
与本发明一致的均衡方法包括接收经由通信信道发射的输入信号；通过使用第一组滤波器系数处理输入信号以减少信道响应，并产生均衡信号；通过使用第二组滤波器系数产生目标信道输出；从处理均衡信号和目标信道输出而产生误差信号；将第一或第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于误差信号更新第一或第二组滤波器系数的剩余系数。
与本发明一致的系数更新方法可以用于均衡处理。均衡处理包括使用第一组滤波器系数来处理输入信号以产生均衡的信号，并使用第二组滤波器系数来产生目标信道输出。系数更新方法包括从处理均衡信号和目标信道输出产生误差信号；将第一或第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于误差信号更新第一或第二组过滤系数的剩余系数。
通过结合附图阅读下列详细描述将更全面地理解本发明的这些以及其它要素。
图1示出了通信信道和均衡器之间的示范性的关系；图2举例说明了使用最小二乘算法的示范性的均衡器的结构；图3示出了基于最小均方误差标准的均衡器结构的实施例；图4示出了在频域更新均衡器系数的系统；图5示出了根据本发明的实施例的均衡装置的示范性方框图；图6示出了根据本发明的实施例的均衡方法的示意流程图；图7示出了来自与本发明一致的实施例的仿真结果冲击响应；图8示出了来自与本发明一致的实施例的仿真结果的频率响应；图9示出了来自与本发明一致的实施例的仿真结果的信道信噪比的收敛；图10为本发明的一个实施例的仿真结果，它说明了数字自动增益控制的信号功率调节功能；图11示出了来自与本发明一致的实施例仿真结果的在初始化期间在REVERB和MEDLEY状态的信噪比；图12示出了来自与本发明一致的实施例仿真结果REVERB和MEDLEY状态的比特负荷。
发明详述将详细参考本发明的实施例，实施例的例子在附图中举例说明。
与本发明一致的实施例可以包括使用并更新两组滤波器系数以减小与均衡输出相关的误差均衡装置或均衡方法。在一个实施例中，当剩余的系数被更新时，一个或多个滤波器系数可以保持恒定。在一个实施例中，实现本发明的装置成本有效地确定均衡装置的系数。另外，与本发明一致的实施例可以用于离散多音(“DMT”)收发机，例如在ADSL系统中的DMT收发机，以减小或消除信道对在其上传输的信号的影响，所述的通信信道例如为电话线。不限制本发明的范围，下列段落将举例说明使用典型的适用于ADSL系统的DMT收发机应用的均衡装置和均衡方法。
在ADSL系统中，DMT方法可以用来将数据分段成块或流，并使用这些数据流来调制一个或多个通信信道，例如一对导线，扭绞铜线或电话线。然而，当分开的DMT符号经由通信信道传输时，信道影响可能导致或引起ISI(符号间干扰)，这导致了相邻符号间的干扰。为了减小或消除ISI，某个长度的循环前缀(“CP”)可以加到DMT符号的前面作为DMT符号之间的“保护时间”。添加的CP分开了DMT符号而且在时间上分开，从而消除了来自ISI的影响。
例如，在DMT收发机中，每个将要发射的具有N个采样的DMT符号在其前面都带有具有v个采样的CP以在接收端减小ISI影响。在一个实施例中，如果信道具有等于或小于v+1个采样的长度，由信道漂移(dispersion)引入的ISI可以从接收信号中完全消除。然而，添加CP到现存的DMT符号增加了被发射的样本数目，从而增加了转换相同数目的DMT符号的时间。例如，CP的插入会将传输效率从1减小到N/(N+v)。因此，期望减小CP的长度以使对传输效率的影响最小化。例如，在ADSL的Gdmt标准中，吞吐量效率被定义为N/(N+v)＝512/(512+32)。在该标准下，具有等于32(采样)的长度的信道响应在发射的DMT符号上没有ISI影响。
遗憾地，大多数通信信道的信道响应长度，比如电话线或扭绞铜环，会比32长或者比32长很多，且它的长度随着信道的不同而不同。为了克服信道响应弥散，可能需要均衡装置，例如自适应数字有限冲激响应(“FIR”)滤波器或时域均衡器(“TEQ”)，来缩短信道响应。为了估计信道响应，在ADSL系统中的“有效”的通信信道可在发送端包括发射滤波器和混合电路，扭绞铜线信道，在接收端包括、混合电路和接收滤波器，以及包括一个自适应数字FIR滤波器。
最佳的缩短在一个实施例中，均衡适于纠正或补偿由通信信道带来的ISI，通信信道的响应为未知的。为了适应未知的响应，均衡器可以用大量的可以调整到提高均衡处理的效果的系数来设计。该系数可以被计算或更新多次以获得更好地限制了ISI影响的收敛的结果。例如，可以使用自适应均衡，它基于发送数据或均衡数据对系数进行连续的调整。可以使用自适应算法，例如最小均方(“LMS”)或递归最小二乘(RLS)算法。
图1示出了在通信信道和时域均衡器TEQ之间的典型的关系，均衡器TEQ可以为自适应的数字FIR。在一个实施例中，H表示传输信道，它可以包括发射滤波器、扭绞铜环、接收滤波器和混合电路。W表示自适应数字FIR滤波器，有一种算法可以利用特征值和特征向量来生成TEQ系数，从而缩短反映在信号y(k)上的信道响应长度，给定的原始信道响应、CP长度和TEQ响应的长度。作为例子，有效信道响应heff，其特征在于具有两部分，在v+1个连续样本窗口中的hwin和剩余部分hwall。一种期望的缩短算法可产生W的系数以最小化能量hTwallhwall，同时满足约束hTwinhwin＝A，以避免平凡解w＝
T。缩短信噪比(“SSNR”)可以如下定义SSNR=10log(hwinThwinhwallThwall)=10log(Aλmin)]]>最小二乘(square)缩短在另一个实施例中，最小二乘(“LS”)缩短方法可以用于缩短有效信道响应。缩短算法、由pole-zero模型模拟信道冲激响应，它需要计算本征值和本征向量。在一些实施例中，在硬件或实时DSP(数字信号处理)芯片中实现该算法变得困难或者复杂。另外，原始信道响应在某些场合不能利用。图2举例说明了典型的使用最小二乘(“LS”)算法的TEQ结构。信道响应可以用传递函数表示为pole-zero模型，传递函数为
(z-1)=a(z-1)1+b(z-1)]]>LS算法可以找到pole-zero模型，它带有传递函数h^(z-1)=a^(z-1)1+b^(z-1)]]>它最好地匹配原始信道响应。换言之，它能最小化下面误差的平方e(n)=y(n)-y^(n)]]>在一个实施例中，y(n)和 分别表示原始信道的输出和最好pole-zero模型的输出。缩短的有效信道响应可以近似为下面的传递函数hshort=(z-1)=a(z-1)1+b(z-1)·(1+b^(z-1))≈a(z-1)≈a^(z-1)]]>如果选定的pole-zero模型的零少于v+1，有效信道响应被缩短的长度能小于CP的长度以消除由通信信道带来的ISI。
两信道自动回归模拟在另一个实施例中，可以使用两信道自动回归(“AR”)建模。上述的LS方法要求计算由原始信道输入和输出所构成的自相关矩阵及其逆矩阵。另外，该矩阵为non-Toepliz。因此，在某些场合下，它难以通过硬件或实时DSP芯片实现。AR建模方法利用了Levison算法的优点，并且数字FIR滤波器的系数可以数字地解决。在一个实施例中，AR建模方法会将最好的pole-zero模型简化到all-pole模型以近似地消除原始信道的pole，因为原始信道的pole-zero模型通常具有个数少于v的零。因此，缩短的有效信道响应可以近似地少于v+1以减少ISI。
时域的最小均方误差图3示出了基于最小均方误差(“MMSE”)标准以缩短有效信道响应的TEQ结构的实施例。在一个实施例中，H表示通信信道的信道响应，通信信道比如为扭绞铜线或电话线；W表示自适应数字FIR滤波器以缩短有效信道的响应；B表示有效信道的目标冲激响应。W和B系数可由算法确定以最小化W和B的输出之间的均方误差。根据MMSE标准，建立误差的代价函数为E{e2(k)}＝E{(WTY-BTXΔ)2}＝WTRyyW+BTRxx，ΔB-2WTRyx，ΔB其中W＝[w0w1…wm-1]TB＝[b0b1…bv]TXΔ＝[x(k+Δ) x(k-1+Δ)… x(k-v+Δ)]TY＝[y(k) y(k-1)… y(k-m+1)]TRyy和Rxx，Δ分别表示W和B的输入信号的自相关矩阵。Ryx，Δ为x(k)和y(k)之间的互相关矩阵。注意Rxx，Δ和Ryx，Δ都依延迟Δ而定。
对于给定的延迟Δ，针对W系数，通过将MMSE的代价函数的偏微分等于0，就可以找到W的最优解。即∂(E{e2})∂W=0⇒wopt=Ryy-1Ryx,ΔB]]>接着将最优解wopt代入到MMSE代价函数，将它改写为E{e2(k)}=BT·(Rxx,Δ-Ryx,ΔT(Ryy-1)TRyx,Δ)·B=BTRB]]>最小化上面的代价函数，可以找到最优解Bopt，它是矩阵R中最小特征值所对应的特征向量。另外，unit-norm(单位范数)约束BoptTBopt=C]]>或WoptTWopt=C]]>(C通常为1，被叫作单位能量约束)应用以避免平凡解W＝B＝0。在实践中，可以使用迭代的解决方案以找到期望的在硬件或实时DSP芯片上的解决方案。在一个实施例中，LMS(最小均方)算法能应用到迭代更新W和B系数。如果更新的步长被合适地选择，LMS算法可以在合理的时间内收敛到最佳解决方案。使用单位能量约束(“UEC”)，下列等式提供所要求的运算和过程以在时域实现LMS算法的例子的一个实施例。
Z(k)=WTY=Σi=0m-1wi(k)·y(k-i)]]>
d(k)=BTXΔ=Σi=0v-1bi(k)·x(k-i+Δ)]]>e(k)＝d(k)-z(k)wi(k+1)＝wi(k)+μwe(k)y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1wi(k+1)=wi(k+1)wnorm(k),]]>i＝0，1，2，...，m-1(如果单位规范约束应用到W)bi(k+1)＝bi(k)+μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，vbi(k+1)=bi(k+1)bnorm(k),i=0,1,2,...,v]]>(如果单位规范约束应用到B)wnorm(k)定义为wnorm(k)≡Σi=0m-1wi2(k)]]>在一个实施例中，归一化wwi(k+1)=wi(k+1)wnorm(k)]]>是可选的。当单位规范(即，单位能量)约束应用时可应用该归一化。另外，w(k)和b(k)的适应可由以下替换wi(k+1)＝wi(k)+μw·sgnQ(e(k))·y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1bi(k+1)＝bi(k)+μb·sgnQ(e(k))x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v其中sgnQ(x)将x量化为它的最近的预定值，例如2n，并且n可以为正整数或负整数。另外，如果步长μw和μb被适当地选择(即，分别地为2到整数值的幂)，wi(k)和bi(k)的适应能被简化为只“移位和加”，结果，不需要乘法和乘法器，并且因此时域均衡器调整的硬件复杂性被大大地降低。此外，代替运用误差信号e(k)，为了相似的硬件复杂性降低，量化函数sgnQ(x)也可以运用于信号y(k)或x(k)。
在频域中的最小均方差上面提及的实施例使用LMS更新算法以在时域中更新W和B系数。W和B系数也可以在频域中被更新。时域和频域更新算法可基于相同的MMSE标准以缩短有效信道响应，虽然它们的系数在不同的域被更新。图4示出了在频域更新TEQ的W和B系数的系统。作为例子，W和B的输入信号首先被FFT(快速傅立叶变换)模块转换到频域。均衡器W的系数和目标响应B的系数接着在频域中被更新。为了确定缩短的信道响应的长度小于CP的长度，W和B的频率响应重新被IFFT(反FFT)模块转换到时域。另外，某个窗口运算将被运用以将它们相关的能量会聚在预定长度之内。该过程被重复直到达到期望的性能指标。
均衡装置在与本发明一致的实施例中，LMS算法可用于最小化均衡装置的MMSE代价函数。在一个实施例中，为了避免平凡解W＝B＝0，两个约束会被使用单位能量约束(UEC)和单位抽头约束(UTC)。
下面将描述均衡装置，比如TEQ，它的算法和一个或者多个约束可以消除平凡解。
图5示出了在与本发明一致的实施例的均衡装置的典型的方框图，例如TEQ。参见图5，均衡装置100包括第一滤波器102，目标滤波器104，误差判定装置106，系数处理器108，以及增益控制装置110的备选装置。在一个实施例中，均衡装置100可以处理通过信道传输后所接收到的信号y(k)且可以减小信道响应。均衡装置100可用于ADSL通信信道。例如，通信信道112可以为ADSL通信信道，它在发射端包括发射滤波器和混合电路，在接收端包括扭绞铜通道，混合电路和接收滤波器。x(n)表示在ADSL通信信道的发射端产生的信号。
还参见图5，在一个实施例中，第一滤波器102可以为自适应FIR(有限冲激响应)滤波器并且可以处理已经经由通信信道112传输的输入信号y(k)以减小信道响应。通过减小相邻符号之间的干扰减小信道响应会减小ISI的负面影响。第一滤波器102具有第一组系数，比如时域均衡器滤波系数，这些系数用来减小由第一滤波器102产生的输出z(n)的信道响应。例如，输出z(n)可使用下列公式计算
z(k)=WTY=Σi=0m-1wi(k)·y(k-i)]]>其中wi(k)为第一组系数，它可由一个向量来表示，并且“·”表示相乘。系数wi(k)可以被调整或更新直到达到收敛结果以提高减小信道响应的效果。
目标滤波器104可产生目标信道输出d(n)，该输出可用作估计第一滤波器102的输出的基。在一个实施例中，目标信道输出可以从自适应线性滤波器处理本地生成的训练序列的样本中获得。目标滤波器104具有第二组系数，比如时域均衡器滤波系数，用于产生目标信道输出d(n)。作为例子，输出d(n)可使用下列公式计算d(k)=BTXΔ=Σi=0v-1bi(k)·x(k-i+Δ)]]>其中bi(k)为第二组系数，它可由一个向量来表示，并且“·”表示相乘。系数bi(k)可以如下所述的被调整或更新以更好地减小信道响应。
除了在图5中示出的时间移位Δ之外，在一个实施例中在均衡器训练状态期间本地生成的训练信号应当与在信道H的输入相同。在ADSL标准中，存在几种状态专用于均衡器训练，在这些状态期间，接收机站点除了信道延迟和在信道输入的发射信号的开始定时之外完全知道发射信号的信息。发射信号的这些信道延迟和开始定时被表示为定时移位Δ。不失一般性，在信道输入处的发射信号和本地生成的训练信号都由x(n)表示，并由虚线连接以表示它们的相似性。为了对适当的均衡器训练而在信号wi(k)和bi(k)同步，定时移位Δ需要被估计，因此在TEQ系数的训练被激活之前，本地生成的训练信号x(n)的注入定时进入目标信道系数bi(k)需要被调整。在一个实施例中，为了避免ISI，目标信道的系数bi(k)长度v等于或小于CP长度。系数bi(k)可以如上所举例说明地更新或调整。
参见图5，误差确定装置106可以与第一滤波器102和目标滤波器104连接，以处理第一滤波器102的均衡输出z(n)和来自目标滤波器104的目标信道输出d(n)以产生误差信号e(n)。在一个实施例中，误差确定装置106可以为减法装置，它从d(n)中减去z(n)，即，e(k)＝d(k)-z(k)。在一个实施例中，误差信号e(n)可使用MMSE(最小均方误差)代价函数计算。
系数处理器108用于更新第一滤波器102的第一组系数和/或目标滤波器104的第二组系数。参见图5，系数处理器108包括分开的系数处理器，一个用于第一滤波器102，另一个用于目标滤波器104，或使用一个单个的处理器以更新这些系数中的一个或多个。在一个实施例中，系数处理器108，在更新处理期间，将第一或第二组系数的一个或多个系数保持恒定并且只更新剩余的系数。在更新处理期间，系数处理器可使用例如在时域中的LMS算法，基于由误差确定装置106产生的误差信号e(n)更新剩余的系数。
在一个实施例中，系数处理器108更新剩余的系数以减少在均衡的输出z(n)和目标信道输出d(n)之间的差，以便于最小化来自MMSE代价函数的结果。在一个实施例中，当系数处理器108更新剩余的系数时，可保持第一组系数的一个或多个系数在它们的初始值。在另一个实施例中，当系数处理器108更新第一和第二组系数的剩余系数时，可将第二组系数的一个或多个系数保持在它们的初始值。例如，系数处理器108将第二组系数的中央抽头保持在固定值。下列举例说明的典型公式用于在一个实施例中更新第一和第二组系数。
wi(k+1)＝wi(k)+μwe(k)y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1bi(k+1)＝bi(k)-μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，并且i≠v/2其中wi(k+1)为更新的第一组系数，bi(k+1)为更新的第二组系数。
如公式所示的，带有固定值的抽头为B的中央抽头。在一些实施例中，和本发明一致的均衡装置和方法可保持从第一组和第二组选择的一个或者多个系数不变。在一个实施例中，均衡装置依靠固件来识别将被保持恒定一个或多个系数和所选择的系数将被保持在的一个或多个值。
参见图5，增益控制装置110可和第一滤波器102连接以处理均衡的输出z(n)并保持均衡装置输出的信号功率。在一个实施例中，增益控制装置110会等待直到z(n)的收敛结果被计算，这会在第一和第二组系数的部分的多次的更新之后发生。在一个实施例中，增益控制装置110可为数字自增益装置(“DAGC”)，它包括或使用一阶反馈控制系统来调整输出z′(k)的电平。作为例子，输出z′(k)可使用下列公式计算z′(k)＝gDAGC(k)·z(k)其中，gDAGC(k)表示DAGC 110的增益，“·”表示相乘。在一个实施例基准值Vref被提供，如图5中所示，并且输出z(n)和基准值Vref之间的信号功率差可反馈以调整增益gDAGC。例如，增益gDAGC可自适应地调整以在均衡装置100的输出调节信号功率。因此，通过设置适当的基准Vref，DAGC可为下列部件提供控制信号电平的机制，所述的部件比如为FFT模块114。
参见图5，除了上面例举的部件之外，FFT(快速傅立叶转换)模块114可与增益控制装置110连接以为ADSL通信信道的接收端执行FFT运算。
因此，均衡装置运用MMSE成本函数，和LMS更新算法以在时域中更新第一和第二组系数中的一些系数。换言之，系数的更新避免使用FFT模块或IFFT模块来将系数转换到频域。另外，一个或多个固定系数在系数更新期间会消除全为零的解。例如，目标滤波器104的函数B将不会收敛到全为零的解。在一些实施例中，均衡装置100比传统的均衡器需要更少计算功率。例如，上面提及的DAGC对每个DMT符号只需要一个乘法加两个加法，以及每个样本一个加法。相反，常规的带有UEC的LMS算法必需计算一组系数的norm并规一化所有的系数。
均衡方法图6为在与本发明一致的实施例中的均衡方法的示意性的流程图。在一个实施例中，均衡方法140包括下列的一个或多个在步骤150接收输入信号；在步骤152处理输入信号；在步骤154产生目标信道输出；在步骤156产生误差信号；在步骤158保持一个或多个系数恒定并更新剩余的系数。另外，该均衡方法也包括在步骤160控制输出增益的可选步骤。在一些实施例中，在图6中叙述的几个步骤以及下列描述的可以任选。
在步骤150，经由通信信道发射的输入信号被接收到。在一个实施例中，输入信号包括ADSL传输信号。输入信号接着在步骤152被处理，以通过使用第一组过滤系数以减小信道响应并产生均衡的信号。在一个实施例中，上面提及的自适应数字FIR基于第一组过滤系数处理输入信号以产生均衡的信号。
在步骤154，通过使用第二组滤波系数产生目标信道输出。目标信道输出通过执行信道延迟估计并调整本地生成的训练信号的注入定时来产生。例如，目标信道输出或通过上述的目标滤波器并通过处理从本地训练信号产生器接收的信号样本序列而产生，所述的处理使用估计的定时移位Δ(信道输入信号和训练信号)来调整训练信号的注入定时。另外，第一和第二组滤波系数都可以为时域均衡器滤波系数。在步骤156，误差信号可从处理在步骤152中生成的均衡的信号和在步骤154生成的目标信道输出而生成。如上所述的，误差信号可以从减法运算生成并且以均方误差的形式计算，比如通过使用MMSE代价函数。
在步骤158，第一或第二组系数中的一个或多个系数可保持恒定，第一和第二组滤波系数中剩余的系数可基于误差信号更新。如上所述的，剩余的系数可更新以减小均衡的信号和目标信道输出之间的差，以便于最小化MMSE代价函数的结果。在一个实施例中，剩余的系数可被LMS算法在时域中更新。
在步骤158，被保持的一个或多个系数可从第一组滤波系数中、第二组滤波系数中或者两组之中选出。作为例子，系数可以保持在它的或它们的初始值。在一个实施例中，系数处理器108使用如上所述的更新公式，会将第二组系数的中央抽头保持在固定的值。在一个实施例中，均衡固件可用于识别一个或多个将被保持恒定的系数或用于识别系数将被保持在一个或多个值。
在一个实施例中，均衡方法也包括在步骤160控制输出增益的任选步骤。该输出增益控制可包括使用一阶负反馈控制系统以处理均衡的信号并控制输出增益。在一个实施例中，控制输出增益包括使用公式z′(k)＝gDAGC(k)·z(k)其中z′(k)为增益控制装置的输出，gDAGC(k)为增益因子，z(k)为均衡信号。增益控制和确定gDAGC(k)的例子已在上面提及。
仿真结果不限制本发明的范围，下列段落将举例说明执行的实验以鉴别均衡装置或均衡方法在ADSL系统中的效果。在一个实验中，将对测试回路执行在ADSL标准T1.413，第2期下的数字上的仿真。一个典型的测试回路ANSI(美国国家标准委员会)T1.601Loop#3可用于仿真。该环路可以表示出接收机下行链路的典型问题，因为它使用了不同规格的电线并且在ATU(ADSL收发信机单元)的远端侧(ATU-R)具有两个桥接抽头。
图7和图8分别示出了B和W函数的冲激响应和频率响应。图9示出了当附加的背景噪声为-140dBm时信道SNR的收敛。在一个实施例中，为了加速收敛，可以运用多步长的策略。图10说明了数字AGC增益的信号功率调节功能。另外，数字仿真在一些实验中实施。图11和12分别示出了在初始化期间(T1，413第2期)在REVERB和MEDLEY状态达到的SNR以及相关的比特负荷。在这些仿真中，是假设前向纠错(FEC)的编码增益为4.5dB。达到的数据约为3.9Mbps，均超过了TR-048(令牌环048)的要求。
前面对本发明实施例的揭示是为了说明和描述，并不意味着本发明要完全限制在上面的实施例中。在此描述的实施例的许多的变型和修改在上述公开的情况下对本领域普通技术人员来说是显而易见的。本发明的范围将由后附的权利要求及其等同物限定。
另外，为了描述本发明的代表性的实施例，说明书将与本发明一致的方法和处理过程作为特定顺序的步骤提出。然而，对于这样的范围，即不依赖于在此阐明的特定次序步骤的方法和过理过程的范围，该方法和处理过程将不限于所描述的特定序列的步骤。正如本领域普通技术人员会意识到，其它序列的步骤也是可能的。因此，在说明书中阐明的特定序列的步骤不能解释为对权利要求的限制。另外，针对与本发明一致的方法的权利要求不局限于按所写的次序的步骤的性能，本领域普通技术人员容易意识到顺序可以改变，但是改变仍然保留在本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种均衡装置包括第一滤波器，该第一滤波器具有第一组系数，用于处理经由通信信道传输的输入信号以减小信道响应；一个目标滤波器，该目标滤波器具有第二组系数，用于产生目标信道输出；一个误差判定装置，该误差判定装置与第一滤波器和目标滤波器连接，用于处理该第一滤波器的输出和该目标信道的输出以产生误差信号；和一个系数处理器，该系数处理器与该误差判定装置连接，用于将该第一或第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于该误差信号更新该第一或第二组系数的剩余系数。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述系数处理器利用公式更新所述第一组系数的所述剩余系数，该公式为wi(k+1)＝wi(k)+μwe(k)y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1其中，wi(k)为所述第一组系数，wi(k+1)为更新的第一组系数，e(k)为所述误差信号，以及y(k-i)为所述输入信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述系数处理器利用公式更新所述第二组系数的所述剩余系数，该公式为bi(k+1)-bi(k)-μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，并且i≠v/2其中bi(k)为所述第二组系数，bi(k+1)为更新的第二组系数，以及e(k)为所述误差信号。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述系数处理器利用公式更新所述第一和所述第二组系数的所述剩余系数，该公式为wi(k+1)＝wi(k)+μw·sgnQ(e(k))·y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1bi(k+1)＝bi(k)+μb·sgnQ(e(k))·x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，其中，sgnQ(x)将x量化为最接近的预定值2n，并且n为正或负整数。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述系数处理器利用最小均方(LMS)算法在时域中更新所述剩余系数。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述误差判定装置根据最小均方误差(MMSE)代价函数产生所述误差信号。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一和所述第二组系数为时域均衡器过滤系数。
8.如权利要求1所述的装置，还包括均衡固件，该均衡固件用于识别将保持恒定的所述至少一个系数，并且识别所述至少一个系数的至少一个初始值。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述第一滤波器包括自适应有限冲激响应(FIR)滤波器。
10.如权利要求1所述的装置，还包括用于处理所述第一滤波器输出的增益控制装置。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述输入信号包括一个不对称数字用户线(ADSL)传输信号。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述目标滤波器处理在所述通信信道的接收端产生的训练信号的采样以生成所述目标信道输出。
13.一种用于均衡装置的系数更新装置，该均衡装置具有第一滤波器，该第一滤波器具有用于处理输入信号的第一组系数，该均衡装置还具有目标滤波器，该目标滤波器具有用于产生目标信道输出的第二组系数，该系数更新装置包括一个误差判定装置，用于处理该第一滤波器的输出和该目标信道的输出以产生误差信号；和一个系数处理器，该系数处理器和该误差判定装置连接，用于将该第一或该第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于该误差信号更新该第一或该第二组系数的剩余系数。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述系数处理器利用公式更新所述第二组系数的剩余系数，该公式为bi(k+1)＝bi(k)-μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，并且i≠v/2其中bi(k)为所述第二组系数，bi(k+1)为更新的第二组系数，以及e(k)为所述误差信号。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述系数处理器利用公式更新所述第一组系数和所述第二组系数的剩余系数，该公式为wi(k+1)＝wi(k)+μw·sgnQ(e(k))·y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1，bi(k+1)＝bi(k)+μb·sgnQ(e(k))·x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，其中，sgnQ(x)将x量化为最接近的预定值2n，并且n为正或负整数。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述系数处理器利用最小均方(LMS)算法在时域中更新所述剩余系数。
17.一种均衡方法，包括接收经由通信信道传输的输入信号；通过使用第一组过滤系数处理输入信号以减少信道响应，并产生均衡信号；通过使用第二组过滤系数产生目标信道输出；通过处理该均衡信号和该目标信道输出来产生误差信号；和将该第一或该第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于该误差信号更新该第一或该第二组过滤系数的剩余系数。
18.如权利要求17所述的方法，其中更新所述第一组过滤系数的所述剩余系数包括使用公式wi(k+1)＝wi(k)+μwe(k)y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1，其中，wi(k)为所述第一组过滤系数，wi(k+1)为更新的第一组过滤系数，e(k)为所述误差信号，以及y(k-i)为所述输入信号。
19.如权利要求17所述的方法，其中更新所述第二组过滤系数的所述剩余系数包括使用公式bi(k+1)＝bi(k)-μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，并且i≠v/2，其中bi(k)为所述第二组过滤系数，bi(k+1)为更新的第二组过滤系数，以及e(k)为所述误差信号。
20.如权利要求17所述的方法，其中更新所述第一组系数和第二组系数的所述剩余系数包括使用公式wi(k+1)＝wi(k)+μw·sgnQ(e(k))·y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1，bi(k+1)＝bi(k)+μb·sgnQ(e(k))·x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，其中，sgnQ(x)将x量化为最接近的预定值2n，并且n为正或负整数。
21.如权利要求17所述的方法，其中更新所述剩余系数包括利用最小均方(LMS)算法在时域中更新所述剩余系数。
22.如权利要求17所述的方法，其中产生所述误差信号包括根据最小均方误差(MMSE)代价函数产生所述误差信号。
23.如权利要求17所述的方法，其中所述第一和第二组过滤系数为时域均衡器过滤系数。
24.如权利要求17所述的方法，还包括使用均衡固件，该均衡固件用于识别将保持恒定的所述至少一个系数，和识别所述至少一个系数的至少一个初始值。
25.如权利要求17所述的方法，还包括控制所述均衡信号的输出增益。
26.如权利要求17所述的方法，其中所述输入信号包括一个不对称数字用户线(ADSL)传输信号。
27.如权利要求17所述的装置，其中产生所述目标信道输出包括处理在所述通信信道的接收端产生的训练信号的采样。
28.一种用于均衡处理的系数更新方法，该均衡处理包括使用第一组过滤系数来处理输入信号以产生均衡信号，并使用第二组过滤系数来产生目标信道输出，该系数更新方法包括通过处理该均衡信号和该目标信道输出来产生误差信号；和将该第一或该第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于该误差信号更新该第一或该第二组过滤系数的剩余系数。
29.如权利要求28所述的方法，其中更新所述第二组过滤系数的所述剩余系数包括使用公式bi(k+1)＝bi(k)-μbe(k)x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，并且i≠v/2，其中bi(k)为所述第二组过滤系数，bi(k+1)为更新的第二组过滤系数，和e(k)为所述误差信号。
30.如权利要求28所述的方法，其中更新所述第一和第二组系数的所述剩余系数包括使用公式wi(k+1)＝wi(k)+μw·sgnQ(e(k))·y(k-i)，i＝0，1，2，...，m-1，bi(k+1)＝bi(k)+μb·sgnQ(e(k))·x(k-i+Δ)，i＝0，1，2，...，v，其中，sgnQ(x)将x量化为最接近的预定值2n，并且n为正或负整数。
31.如权利要求28所述的方法，其中更新所述剩余系数包括利用最小均方(LMS)算法在时域中更新所述剩余系数。
全文摘要
一种均衡装置，包括第一滤波器，目标滤波器，与该第一滤波器和该目标滤波器连接的误差判定装置，以及与该误差判定装置连接的系数处理器。该第一滤波器具有第一组系数并处理经由通信信道传输的输入信号以减小信道响应；该目标滤波器具有第二组系数产生目标信道输出；该误差判定装置随后处理该第一滤波器的输出信号以及该目标信道的输出以产生误差信号。该系数处理器将该第一或该第二组系数中的至少一个系数保持恒定，并基于该误差信号更新该第一或该第二组系数的剩余系数。
文档编号H04L25/03GK1722714SQ20041006401
公开日2006年1月18日 申请日期2004年7月5日 优先权日2003年7月9日
发明者薛木添, 吴志峰, 庄栋明, 邹庆锴 申请人:诚致科技股份有限公司