回波消除电路、用于数字通信系统的接收器及回波消除方法与流程

本发明系指一种回波消除电路、用于数字通信系统的接收器及回波消除方法，尤指一种可消除前回波(pre-echo)信号的回波消除电路、接收器及回波消除方法。

背景技术：

数字通信系统如数字视频广播系统(digitalvideobroadcasting，dvb)已广泛地应用于日常生活当中。简单来说，数字通信系统包含一传送端及一接收端，无线信号由传送端发射后，经由一信道抵达接收端。实际上，数字通信系统的信道通常为一多重路径信道(multi-pathchannel)，即传送端所传送的无线信号会依循多重路径抵达接收端。一般来说，依循一主路径(mainpath)抵达接收端的信号称之为一期望信号(desiredsignal)，而依循其余路径抵达接收端的信号称之为回波信号。

当期望信号比回波信号早抵达接收端时，此回波信号称之为后回波(post-echo)信号，习知技术中，可利用一般白噪声滤波器(whiteningfilter)来消除后回波信号的接收器。另一方面，当回波信号先于期望信号抵达接收端(即回波信号先抵达接收端后，期望信号才抵达接收端)时，此回波信号称之为前回波(pre-echo)信号。然而，前叙可消除后回波的一般白噪声滤波器架构无法成功地消除前回波信号，而使得接收端的解码电路无法正确地解码出传送端所发射的无线信号。

因此，如何提供可消除前回波信号的回波消除电路及回波消除方法就成为业界所努力的目标之一。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的即在于提供一种可消除前回波信号的回波消除电路、用于数字通信系统的接收器及回波消除方法，以改善习知技术的缺点。

本发明揭露一种回波消除电路，用于一接收器，用来消除来自一信道的一前回波(pre-echo)，该回波消除电路包含有一延迟模块，用来接收一输入信号，并延迟该输入信号而产生多个延迟信号；一乘法模块，耦接于该延迟模块，用来将该多个延迟信号分别乘以多个系数，以产生多个相乘结果；一总和单元，耦接于该乘法模块，用来将该多个相乘结果进行一总和运算，以产生一总和信号；一减法单元，耦接于该延迟模块，用来接收对该多个延迟信号的一第一延迟信号，并根据该第一延迟信号产生一相减信号；以及一系数计算单元，耦接于该减法单元，用来根据该相减信号计算该多个系数；其中，该回波消除电路输出一输出信号为该相减信号。

本发明另揭露一种接收器，用于一数字通信系统，该接收器包含有一时间回复电路；以及一回波消除电路，该回波消除电路包含有一延迟模块，用来接收一输入信号，并延迟该输入信号而产生多个延迟信号；一乘法模块，耦接于该延迟模块，用来将该多个延迟信号分别乘以多个系数，以产生多个相乘结果；一总和单元，耦接于该乘法模块，用来将该多个相乘结果进行一总和运算，以产生一总和信号；一减法单元，耦接于该延迟模块，用来接收对该多个延迟信号的一第一延迟信号，并根据该第一延迟信号产生一相减信号；以及一系数计算单元，耦接于该减法单元，用来根据该相减信号计算该多个系数；其中，该回波消除电路输出一输出信号至该时间回复电路，该输出信号为该相减信号。

本发明另揭露一种回波消除方法，用于一接收器，用来消除来自一信道的一前回波(pre-echo)，该回波消除方法包含有接收一输入信号，并延迟该输入信号而产生多个延迟信号；将该多个延迟信号分别乘以多个系数，以产生多个相乘结果；将该多个相乘结果进行一总和运算，以产生一总和信号；将该多个延迟信号的一第一延迟信号减去该总和信号，以产生一相减信号；以及根据该相减信号计算该多个系数，使得该总和信号包含有该前回波的信号成份。

附图说明

图1为本发明实施例一接收器的示意图。

图2为本发明实施例一回波消除电路的示意图。

图3为本发明实施例一回波消除电路的示意图。

图4为本发明实施例一回波消除电路的示意图。

图5为本发明实施例一回波消除流程的示意图。

符号说明

1接收器

12前级电路

14后级电路

122射频前端电路

124模拟数字转换器

126内插电路

142时间回复电路

144相位回复电路

146均衡器

10、20、30、40回波消除电路

50流程

200延迟模块

202乘法模块

204总和单元

206减法单元

208、408系数计算单元

300信噪比估测单元

500～508步骤

ant天线模块

d1～dn缓存器

ffe_en致能信号

mx_1、mx_2多工器

in输入端

out输出端

sel选择信号

x、xm输入信号

xm－1～xm－n延迟信号

y输出信号

z总和信号

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一接收器1的示意图。接收器1应用于一数字通信系统，该数字通信系统可为一数字视频广播系统(digitalvideobroadcasting，dvb)或是一地面数字多媒体广播系统(digitalterrestrialmultimediabroadcast，dtmb)，而不限于此。接收器1包含有一天线模块ant、一回波消除电路10、一前级电路12以及一后级电路14。前级电路12可包含有一射频前端电路122、一模拟数字转换器124以及一内插(interpolator)电路126，后级电路14可包含有一时间回复(timingrecovery)电路142、一相位回复(phaserecovery)电路144以及一均衡器146。前级电路12用来对天线模块ant所接收的信号进行前级信号处理，并产生一输入信号x至回波消除电路10。时间回复电路142可根据回波消除电路10的一输出信号y判断接收信号的调变方式(modulationscheme)，使得相位回复电路144及均衡器146得以进行一数据辅助(dataaided)运算。回波消除电路10用来消除数字通信系统的一信道所产生的一回波(echo)信号，需注意的是，回波消除电路10耦接于时间回复电路142之前，即回波消除电路10系于未取得接收信号调变方式的情况下对接收信号进行运算，换句话说，回波消除电路10系透过一非数据辅助(nondataaided)运算(即一盲(blind)运算)来消除回波信号。

详细来说，当数字通信系统的信道为一多重路径信道(multi-pathchannel)时，数字通信系统的一传送端所传送的信号会依循多重路径抵达接收器1，其中依循一主路径(mainpath)抵达接收器1的信号称之为一期望信号(desiredsignal)，而依循其余路径抵达接收器1的信号称之回波信号。换句话说，输入信号x可表示为x＝s+a*secho+c+n，其中s代表一期望信号，secho代表数字通信系统的一信道所造成的一回波信号，a代表对应于回波信号secho的一回波强度，c代表一共信道干扰(co-channelinterference，cci)，n代表一白噪声(whitenoise)。当回波信号secho先于期望信号s抵达接收器1时，回波信号secho为一前回波讯(pre-echo)信号spre(即x＝s+a*spre+c+w)，而当期望信号s先于回波信号secho抵达接收器1时，回波信号secho为一后回波(post-echo)信号spost，回波消除电路10可用来消除输入信号x中的前回波信号spre或后回波信号spost。

关于回波消除电路消除输入信号x中的前回波信号spre的实施方式，请参考图2，图2为本发明实施例一回波消除电路20的示意图。如图2所示，回波消除电路20包含有一输入端in、一输出端out、一延迟模块200、一乘法模块202、一总和单元204、一减法单元206以及一系数计算单元208。输入端in可耦接于前级电路12以接收输入信号x，输出端out可耦接于后级电路14，以将回波消除电路20的输出信号y传递至后级电路14。更精确来说，输入端in可耦接于内插电路126，而输出端out可耦接于时间回复电路142。延迟模块200耦接于输入端in，以接收输入信号x并延迟输入信号x，并产生多个延迟信号，为了区分不同时间点的输入信号x，遂将第m个时间点所接收到的输入信号x记为输入信号xm，多个延迟信号记为延迟信号xm－1～xm－n。延迟模块200包含有多个缓存器d1～dn串接成一缓存器序列，缓存器d1～dn分别输出延迟信号xm－1～xm－n，其中缓存器d1为缓存器序列中最首端的缓存器，缓存器d1耦接于输入端in，而缓存器dn为缓存器序列中最末端的缓存器。乘法模块202包含有多个乘法器，该多个乘法器分别耦接于多个缓存器d1～dn，用来将多个缓存器d1～dn所输出的延迟信号xm－1～xm－n分别乘以多个系数w1～wn，以产生多个相乘结果。总和单元204耦接于该多个乘法器，用来将该多个相乘结果进行一总和运算，以产生一总和信号z，而总和信号z可表示为减法单元206耦接于缓存器序列中最末端的缓存器dn，用来接收缓存器dn所输出的延迟信号xm－n，其中，延迟信号xm－n即为延迟信号xm－1～xm－n中具有最大延迟区间的延迟信号。另外，减法单元206亦耦接于总和单元204及输出端out，以将延迟信号xm－n减去总和信号z而产生一相减信号e，并将相减信号e传递至输出端out，即回波消除电路20于输出端out输出输出信号y为相减信号e。系数计算单元208耦接于减法单元206，用来根据输出信号y(即相减信号e)计算系数w1～wn。

更进一步地，系数计算单元208可利用一第一算法，根据相减信号e计算系数w1～wn，使得总和信号z为具有前回波信号spre的成份的信号(即总和信号z近似于a*spre)，而回波消除电路20可透过减法单元206自延迟信号xm－n中将近似于a*spre的总和信号z减去，即可消除前回波信号spre，进而输出不具前回波成份的输出信号y(即相减信号e)，其中，该第一算法可为一最小均方(leastmeansquare，lms)算法，而最小均方算法的操作细节为本领域具通常知识所熟知，故不在此赘述。

另外，回波消除电路可选择性地消除前回波信号spre或后回波信号spost。请参考图3，图3为本发明实施例一回波消除电路30的示意图。回波消除电路30与回波消除电路20类似，故相同元件沿用相同符号。与回波消除电路20不同的是，回波消除电路30除了可用来消除前回波信号spre之外，回波消除电路30亦可用来消除后回波信号spost。详细来说，回波消除电路30另包含一信噪比估测单元300以及一多工器mx_1，多工器mx_1的一第一输入端耦接于缓存器序列中最末端的缓存器dn，以接收延迟信号xm－n，多工器mx_1的一第二输入端耦接于波消除电路30的输入端in与缓存器序列中最首端的缓存器d1，以接收输入信号xm，而多工器mx_1的一多工输出端耦接于减法单元206，即减法单元206透过多工器mx_1耦接于缓存器序列中最末端的缓存器dn以及最首端的缓存器d1。另外，信噪比估测单元300耦接于减法单元206与多工器mx_1之间，信噪比估测单元300根据相减信号e产生一选择信号sel并将选择信号sel传递至多工器mx_1，多工器mx_1根据选择信号sel，选择将输入信号xm或是延迟信号xm－n传递至减法单元206。

当多工器mx_1根据选择信号sel将延迟信号xm－n传递至减法单元206时，回波消除电路30的操作原理与回波消除电路20相同，即回波消除电路30可消除前回波信号spre。而当多工器mx_1根据选择信号sel将输入信号xm传递至减法单元206时，回波消除电路30的操作原理与白噪声滤波器(whiteningfilter)相同，即回波消除电路30可消除后回波信号spost。

另外，信噪比估测单元300可根据相减信号e于一星座图的分布情形产生选择信号sel，以决定回波消除电路30要消除前回波信号spre或是后回波信号spost。举例来说，当回波消除电路30操作于一消除后回波模式(回波消除电路30正在进行消除后回波信号spost的运算，即选择信号sel为一第一电位使得输入信号xm传递至减法单元206)，而输入信号x中的回波信号secho实际上为前回波讯信号spre时，相减信号e于星座图的分布会过于分散，此时信噪比估测单元300可改变选择信号sel为一第二电位以将延迟信号xm－n传递至减法单元206，如此一来，回波消除电路30可由消除后回波模式切换成为一消除前回波模式，以消除输入信号x中的前回波信号spre。反之亦然，当回波消除电路30操作于消除前回波模式，而输入信号x中的回波信号secho实际上为后回波信号spost时，相减信号e于星座图的分布会过于分散，此时信噪比估测单元300可改变选择信号sel为第一电位以将输入信号xm传递至减法单元206，回波消除电路30可由消除前回波模式切换成为消除后回波模式，以消除输入信号x中的后回波信号spost。关于信噪比估测单元300可根据相减信号e于星座图的分布情形判断回波信号secho为前回波信号spre或后回波信号spost的操作细节为本领域具通常知识所熟知，故不在此赘述。

另外，当输入信号x中的期望信号s与回波信号secho几乎于相同时间抵达接收器1(即期望信号s抵达接收器1的一第一时间与回波信号secho抵达接收器1的一第二时间之间的差距小于一特定值)时，回波消除电路可选择性地操作于一盲均衡(blindequalization)模式，此时回波消除电路可视为一前馈均衡器(feed-forwardequalizer，ffe)，即可对输入信号x进行处理。请参考图4，图4为本发明实施例一回波消除电路40的示意图。回波消除电路40与回波消除电路30类似，故相同元件沿用相同符号。与回波消除电路30不同的是，回波消除电路40另包含一多工器mx_2，多工器mx_2耦接于减法单元206、总和单元204与一系数计算单元408之间。详细来说，多工器mx_2的一第一输入端耦接于减法单元206，以接收相减信号e，多工器mx_2的一第二输入端耦接于总和单元204，以接收总和信号z，多工器mx_2的一多工输出端耦接于系数计算单元408。换句话说，多工器mx_2可根据接收器1所产生的一致能信号ffe_en，选择将相减信号e或是总和信号z传递至系数计算单元408。另外，系数计算单元408亦接收致能信号ffe_en。具体来说，当接收器1产生致能信号ffe_en为一第三电位时，回波消除电路40即为一前馈均衡器，此时多工器mx_2将总和信号z传递至系数计算单元408，系数计算单元408根据总和信号z计算系数w1～wn，而回波消除电路40于输出端out输出输出信号y为总和信号z。

另外，当系数计算单元408接收致能信号ffe_en为第三电位时，系数计算单元408可利用一第二算法计算系数w1～wn，该第二算法可为一常模算法(constantmodulusalgorithm，cma)，而常模算法及前馈均衡器的操作细节为本领域具通常知识所熟知，故不在此赘述。

需注意的是，前述实施例系用以说明本发明的概念，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，系数计算单元208、408不限于利用最小均方算法、常模算法来计算系数w1～wn，亦可利用其他适应性算法(如递归最小平方算法(recursiveleastsquares，rls))来计算系数w1～wn。

此外，图2至图4所示为依据本发明实施例的回波消除电路，本技术领域人员当知图2至图4内的各功能单元可由数字电路(如rtl电路)来实现或进行实作。

另外，前述回波消除电路消除输入信号x中的前回波信号spre的实施方式，可进一步归纳为一回波消除流程50，请参考图5，图5为本发明实施例回波消除流程50的示意图。回波消除流程50包含以下步骤：

步骤500：接收输入信号x，并延迟输入信号x而产生多个延迟信号xm－1～xm－n。

步骤502：将多个延迟信号xm－1～xm－n分别乘以多个系数w1～wn，以产生多个相乘结果。

步骤504：将该多个相乘结果进行总和运算，以产生总和信号z。

步骤506：将延迟信号xm－n减去总和信号z，以产生相减信号e。

步骤508：根据相减信号e计算多个系数w1～wn，使得总和信号z包含有前回波信号spre的信号成份。

关于回波消除流程50的操作细节，请参考前述相关段落，于此不再赘述。

综上所述，本发明的回波消除电路可根据延迟模块所产生的延迟信号，产生相减信号，进而计算回波消除电路的系数，因此可消除信道所导致的前回波信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。