專利名稱：用于在決策反饋均衡器中減輕反饋回路延遲相關(guān)的性能損失的電路及方法
總體上講，本發(fā)明涉及一種決策反饋均衡器(DFE)。更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于減輕DFE中的反饋回路延遲所造成的性能損失的電路，并且公開了一個相應(yīng)的方法。
數(shù)字傳輸容易受到多路衰減等的影響，因而引發(fā)了導(dǎo)致信號質(zhì)量下降的被傳輸信號的波形失真。為了使這一問題最小化，當(dāng)前實際采用的方法是，使用一個自動調(diào)節(jié)的自適應(yīng)均衡器，這一自適應(yīng)均衡器使用了一個橫向濾波器。自適應(yīng)均衡器可以分為線性和非線性類型。線性均衡已廣泛用于地面數(shù)字微波通信系統(tǒng)。然而，線性均衡不能夠有效地使深度或嚴(yán)重的多路波形失真最小化。因此，不希望地增加了殘余符號間干擾，特別是，當(dāng)信號傳輸率變得較高和信號傳播距離增大時，線性均衡不再足以處理其中多路延遲在一個傳輸符號周期上延伸的嚴(yán)重頻率選擇性衰減。為了克服這一問題，通常使用一個非線性類型的均衡器，其呈一個決策反饋均衡器(DFE)的形式。換句話說，決策反饋均衡器通常用于數(shù)字通信系統(tǒng)，以減小由這一信道所造成多路削弱。
由Advanced Television Systems Committee在名為“ATSCDigital Television Standard”的文檔(Document A53，1995年9月16日)中所提出的針對美國地面數(shù)字電視的ATSC標(biāo)準(zhǔn)，要求一個VHF和UHF載頻范圍內(nèi)的10.76MHz符號率的6MHz帶寬上的19.28Mbps的MPEG比特流。所使用的調(diào)制方案是一個單載波8電平的殘余邊帶(VSB)調(diào)制方案。諸如北美地面數(shù)字電視的系統(tǒng)，依賴DFE減小多路削弱。
Tsujimoto的序號為5,119,401的美國專利公開了一種決策反饋均衡器，這一決策反饋均衡器包括正向部分，其信號參照點是可位移的，取決于信道響應(yīng)。在這一專利中，

圖1描述了一個非線性類型均衡器，呈決策反饋均衡器(DFE)的形式，由參照數(shù)字30加以表示。這一DFE包括一個前向均衡器(DFE)32和一個反向均衡器(BE)34。如圖中所述，整個DFE 30的一個中心抽頭(tap)C0位于前向均衡器的最后抽頭處。前向均衡器30包括N-1個串行耦合的延遲電路36、N個乘法器38、以及一個加法器40。另一方面，反向均衡器34配備有M個延遲電路42、M個乘法器44，以及一個加法器46。另外，決策反饋均衡器30還包括一個決策電路48、兩個減法器50，52、以及一個抽頭控制信號發(fā)生器54。
DFE 30用作最小化任何所接收信號中由于在前向均衡器32處的一個脈沖響應(yīng)的前體(precursor)所導(dǎo)致的符號間干擾(ISI)，同時最小化由一個在反向均衡器34處的后體(postcursor)所造成的ISI。從減法器50處的反向均衡器34的輸出減去前向均衡器32的輸出。決策信號an(由決策電路48輸出，然后被反饋到反向均衡器34)不受符號間干擾和噪音的影響。因此，使用決策反饋技術(shù)的反向均衡器34的均衡能力高于前向均衡器32的均衡能力。這意味著，反向均衡器34能夠完全地去除由脈沖響應(yīng)的一個后體所造成的ISI(即，最小化相移衰減)。應(yīng)該認(rèn)識到，DFE 30優(yōu)于僅提供前向均衡器32的情況。
另一方面，由于一個前體的符號間干擾(非最小化相移衰減)在前向均衡器32處得以均衡。因此，與非最小化相移衰減造成的ISI相關(guān)，DFE 30僅實現(xiàn)了等同于前向均衡器32的均衡。這就是為什么在地面數(shù)字微波通信系統(tǒng)中主要使用一個容易安裝的前向均衡器32而不是的一個復(fù)雜的DFE的原因所在，從而放任由于非最小化相位衰減的嚴(yán)重的失真頻繁地出現(xiàn)。
有效去除由非最小化相移衰減所造成的符號間干擾的一種人們所熟悉的方法是，提供一個由一個決策反饋均衡器(DFE)跟隨的匹配濾波器(MF)。圖2描述了這一MF/DEF配置的一個實例的方框圖。這一決策反饋均衡器(DFE)30，等同于圖1中所說明的這一配置，在其前面配有一個匹配濾波器60，匹配濾波器60包括多個延遲電路62，每一個延遲電路62擁有一個符號間隔T/2、多個復(fù)用器64、一個抽頭控制信號發(fā)生器68。如已經(jīng)公知的，匹配濾波器最大化了峰值信號功率對平均噪音功率的輸出比率。與僅提供DFE的情況相比，MF/DFE配置展示了極佳的前體失真均衡特性。然而，MF/DFE不如與后體失真均衡相關(guān)的DFE。MF/DFE中所固有的這一問題，是因MF 60的提供所引入的新的波形失真所造成的。
序號為5119401的美國專利建議，通過提供一個擁有一個前向均衡器的DFE，改善決策反饋均衡器的性能，這一前向均衡器的中心抽頭至少向均衡器的最后級位移了一個符號間隔。如圖3中所示，DFE 100不同于圖1中所示的DFE。其中，圖1的DFE已經(jīng)被修改，以包括2個減法器102、104、2個相關(guān)器106，108、以及一個抽頭控制信號發(fā)生器110，而且先前配置的中心抽頭c0被朝其輸入端位移了一個抽頭，因而最后一個抽頭由c+1加以表示。
因而，將應(yīng)意識到傳統(tǒng)的DFE，例如以上所討論的，其正向(FE)和反饋(FBE)均衡器(例如脈沖濾波器)中均要求非常長的抽頭，以防止可歸結(jié)于信道的多路削弱。由于設(shè)計上的限制，這樣的長濾波器常常使用流水線結(jié)構(gòu)加以實現(xiàn)。這樣的流水線結(jié)構(gòu)通常引入人們所不希望的延遲，即實現(xiàn)延遲。而且，應(yīng)該加以注意的是，均衡器的反饋路徑中的延遲導(dǎo)致了一個性能惡化。對于那些非常接近主路徑的后體回波，均衡器的性能將會被降低。對于這樣的回波，這種反饋濾波器幾乎提供不了任何幫助，迫使前向均衡器承擔(dān)大部分均衡。
由于靠近主路徑的后體回波在地面信道中是普遍的，所以如果能夠在沒有所不希望的延遲的情況下得以實現(xiàn)，將是人們最希望的。因此，所需要的是一種用于減輕與一個DFE中的反饋回路延遲相關(guān)的性能損失的方法和相應(yīng)的電路。如果如此改進(jìn)的方法和相應(yīng)的DFE電路能夠以很小或無附加開銷的情況下得以實現(xiàn)，將是有益的。
根據(jù)以上和先前所述，可以意識到，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)前存在著對于一種減輕由一個決策反饋均衡器中的反饋回路延遲所造成的性能損失的方法和相應(yīng)電路的需求，這一方法和相應(yīng)電路應(yīng)能克服以上所描述的缺陷。本發(fā)明受克服當(dāng)前可得技術(shù)的這些缺陷與不足的希望之激勵，并因此滿足了現(xiàn)有技術(shù)中的這一需求。
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了用于控制一個決策反饋均衡器的一個第一和第二反饋均衡器信號，其中第一反饋均衡器信號由一個實現(xiàn)延遲加以延遲，其中第二反饋均衡器信號不受所述實現(xiàn)延遲的影響。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一個決策反饋均衡器(DFE)，這一DFE包括一個前向均衡器、第一和第二加法器、一個決策設(shè)備、一個反饋均衡器、以及一個N個抽頭的濾波器。較佳的做法是令第一和第二加法器、決策設(shè)備、以及反饋均衡器構(gòu)成一個第一反饋回路。第二加法器、決策設(shè)備、以及N個抽頭的濾波器構(gòu)成一個第二反饋回路。在這種情況下，第二反饋回路不受一個與第一反饋回路相關(guān)的實現(xiàn)延遲的影響。在這一示范性的DFE中，N是一個正整數(shù)，如果希望的話，N個抽頭的濾波器以快速邏輯電路加以實現(xiàn)。
根據(jù)一個進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了一個包括如以上剛剛陳述過的DFE的數(shù)字電視接收機(jī)。
根據(jù)一個更進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了一個決策反饋均衡器(DFE)，這一DFE包括一個前向均衡器、一個決策設(shè)備、用于生成第一反饋信號和生成第二反饋信號的電路，其中第一反饋信號響應(yīng)第一濾波器系數(shù)并適于處理鄰接主信道的后體回波；以及第二反饋信號響應(yīng)第二濾波器系數(shù)并適于處理其它所有后體回波，以及用于施加第一和第二反饋信號因而可控制DFE的電路。在一個示范性的例子中，第二濾波器系數(shù)的個數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一濾波器系數(shù)的個數(shù)。
根據(jù)一個進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了一種用于控制一個決策反饋均衡器(DFE)的方法，其中，DFE包括一個前向均衡器和一個決策設(shè)備。較佳的做法是令該方法包括用于生成一個響應(yīng)第一濾波器系數(shù)的適用于處理鄰接主信道的后體回波的第一反饋信號以及生成一個響應(yīng)第二濾波器系數(shù)的適用于處理其它所有后體回波的第二反饋信號的步驟、以及用于施加第一和第二反饋信號因而可控制DFE的步驟。在一個示范性的例子中，對于第一和第二反饋回路來說，決策設(shè)備是公共的，施加步驟可以包括用于分別把第一和第二反饋信號施加于第一和第二反饋回路因而可控制DFE的步驟。
參照以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些及各種它特性和方面將很容易地得以理解。在附圖中，使用了相同或類似的數(shù)字，其中圖1是一個方框圖，說明了一個包括一個前向均衡器和一個反向均衡器的傳統(tǒng)的決策反饋均衡配置；圖2是一個方框圖，說明了一個傳統(tǒng)的決策反饋均衡配置，這一傳統(tǒng)的決策反饋均衡配置包括一個圖1中所示的決策反饋均衡配置的上游信號流路徑中的匹配濾波器；圖3是一個方框圖，說明了擁有一個位移了的中心抽頭的另一個傳統(tǒng)的決策反饋均衡配置；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個數(shù)字電視(DTV)接收器中所實現(xiàn)的決策反饋均衡器的一個優(yōu)選實施方案的高水平的方框圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個數(shù)字電視(DTV)接收器中所實現(xiàn)的決策反饋均衡器的另一個優(yōu)選實施方案的高水平的方框圖；圖6描述了一簇曲線，說明了對根據(jù)圖4的具有一個傳統(tǒng)DFE的DFE的性能上的改進(jìn)。
在接下來的討論中，所討論的決策反饋均衡器(DFE)可有利地在一個數(shù)字電視(DVTV)接收機(jī)等中實現(xiàn)。然而，應(yīng)該意識到，這一改進(jìn)了的DFE可以在多種形式的數(shù)字接收機(jī)中加以使用。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的一個決策反饋均衡器200的第一優(yōu)選實施方案。它包括連接于第一加法器220的第一輸入端口的前向均衡器210、耦合于第一加法器220的輸出端的第二加法器230。把第二加法器的輸出端口連接于決策設(shè)備240，把它的輸出端連接于反饋均衡器250的輸入端口和N個抽頭的濾波器260的輸入端口。較佳的做法是把反饋均衡器250的輸出設(shè)置于第一加法器220的第二輸入端口，同時把N個抽頭的濾波器260的輸出端設(shè)置于第二加法器230的第二輸入端口。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的決策反饋均衡器200′的第二優(yōu)選實施方案。它包括一個連接于第一加法器220′的第一輸入端口的前向均衡器210′、耦合于第一加法器220′的第二輸入端口的第二加法器230′。把第一加法器220′的輸出端口連接于決策設(shè)備240′，把它的輸出端連接于反饋均衡器250′的輸入端口和一個N個抽頭的濾波器260′的輸入端口。較佳的做法是把反饋均衡器250′和N個抽頭的濾波器260′的輸出均設(shè)置于第二加法器230′的相應(yīng)的輸入端口。
通過把圖4中所說明的DFE 200和圖5中所描述的DFE 200′與圖1中所說明的DFE 300加以比較，將可意識到根據(jù)本發(fā)明的這些優(yōu)選實施方案包括一個小的延遲補(bǔ)償濾波器，即一個N個抽頭的濾波器，與反饋均衡器250，250′相并聯(lián)。還將應(yīng)該意識到反饋均衡器250，250′均可作為類似于圖1～3中所描述的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器加以實現(xiàn)。
應(yīng)該加以注意的是，N個抽頭的濾波器260，260的長度等于不需要的符號延遲的個數(shù)，即實現(xiàn)由反饋均衡器回路所引入的實現(xiàn)延遲。例如，當(dāng)與反饋均衡器回路相關(guān)的所有實現(xiàn)延遲于3個(N+1)符號內(nèi)均已完成時，那么N個抽頭的濾波器的長度將為2個抽頭。
通過把這一反饋均衡器概念化為一個具有100個抽頭的一個單一的FIR濾波器，或許能夠?qū)Ω鶕?jù)本發(fā)明的改進(jìn)的決策反饋均衡器的操作最好地加以理解，其中，分別把系數(shù)C1～C100施加于這100個抽頭，并分兩個級加以實現(xiàn)。換句話說，相對圖4，反饋均衡器包括一個實現(xiàn)系數(shù)C3～C100的第一級反饋均衡器(均衡器250)，以及一個實現(xiàn)系數(shù)C1～C2的第二級反饋均衡器(N個抽頭的濾波器260)。較佳的做法是，以快速邏輯電路實現(xiàn)N個抽頭的濾波器260，以便最小化實現(xiàn)延遲。因而，決策反饋均衡器200包括一個由反饋均衡器250所定義的第一回路，以及一個由N個抽頭的濾波器260所定義的第二回路。有利的是，可對N個抽頭的濾波器260中所實現(xiàn)的系數(shù)進(jìn)行選擇，以最佳化對非常接近于主路徑的后體回波的處理。
可以在一個符號周期內(nèi)，即在所需的最小延遲內(nèi)(包括一個抽頭配合)，完成由N個抽頭的濾波器260所封閉的回路。在算法上，去除反饋路徑中的總的不希望的延遲，同時在反饋均衡器250上的設(shè)計限制還放寬到允許最適度的流水線級。
應(yīng)該加以提及的是，由于配置在反饋均衡器250′的輸出端和第一加法器220′之間的第二加法器230′，圖5中所說明的決策反饋均衡器200′引入了一個附加的實現(xiàn)延遲。這一實現(xiàn)延遲不能夠為對N個抽頭的濾波器260′的修改(例如，在圖5中所描述的取代N個抽頭的濾波器所實現(xiàn)的一個N+1或N-1個抽頭的濾波器)所減輕。然而，當(dāng)實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的決策反饋均衡器時，例如，作為軟件控制的一個數(shù)字信號處理器的組合加以實現(xiàn)時，可以認(rèn)為實現(xiàn)延遲是可以忽視的。
為了說明圖4和5中所說明的決策反饋均衡器200，200′的優(yōu)點，利用一個具有脈沖響應(yīng)(1.0，0.8)的信道進(jìn)行計算機(jī)模擬。圖6針對圖1和4中所說明的電路以信噪比(SNR)與符號錯誤率(SER)相比的形式描繪了模擬結(jié)果。如圖6中所示，與在其反饋路徑中具有一個延遲的實際的均衡器相比，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了1.5dB以上的性能改進(jìn)。
應(yīng)該加以提及的是，除了靜態(tài)性能方面的優(yōu)點外，圖4中所說明的決策反饋均衡器(DFE)還具有其它方面的優(yōu)點。例如，決策反饋均衡器200展示了更快的收斂和更好的對包括接近于主路徑的顯著的后體回波的動態(tài)信道的追蹤。
對于某一已知的技術(shù)來說，用于去除不希望的延遲的簡單的方法是取代以上所討論的N個抽頭的濾波器，使用專門的加法器和乘法器結(jié)構(gòu)設(shè)計反饋部分。這一對元件的替代將特別有利于具有相當(dāng)小數(shù)量的抽頭的濾波器，但實踐證明不適合于具有相當(dāng)大數(shù)量的抽頭的濾波器。與此同時，還應(yīng)該加以注意的是，納入附加元件，例如納入以上所提到的加法器和乘法器，將增加DFE的設(shè)計時間。
應(yīng)該加以提及的是，盡管對優(yōu)選實施方案的討論集中在涉及DTV接收器的應(yīng)用方面，但本發(fā)明并不局限于這樣的應(yīng)用。因此，盡管已在此對本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施方案詳細(xì)地進(jìn)行了描述，但應(yīng)該清楚地認(rèn)識到，此處所講授的基本發(fā)明概念的許多對于本領(lǐng)域技術(shù)人員可能是顯而易見的變體和/或修改并未超出本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。如所附權(quán)利要求進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.用于控制決策反饋均衡器的第一和第二反饋均衡器信號，其中由一個實現(xiàn)延遲對第一反饋均衡器信號進(jìn)行延遲，且其中第二反饋均衡器信號不受這一實現(xiàn)延遲的影響。
2.決策反饋均衡器(DFE(200，200′))，包括-前向均衡器(210，210′)；-第一和第二加法器(220，230)；-決策設(shè)備(240，240′)；-反饋均衡器(250，250′)；以及-N個抽頭的濾波器(260，260′)，其中-第一和第二加法器、決策設(shè)備以及反饋均衡器構(gòu)成第一反饋回路；-第二加法器、決策設(shè)備以及N個抽頭的濾波器構(gòu)成第二反饋回路；-第二反饋回路不受與第一反饋回路相關(guān)的實現(xiàn)延遲的影響；以及-N是一個正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2中所陳述的DFE，其中，N個抽頭的濾波器以快速邏輯電路加以實現(xiàn)；
4.數(shù)字電視接收機(jī)包括如權(quán)利要求2中所陳述的DFE。
5.決策反饋均衡器(DFE(200，200′))，包括-前向均衡器(210，210′)；-決策設(shè)備(240，240′)；-濾波器裝置(250或250′以及260或260′)，用于生成一個響應(yīng)第一濾波器系數(shù)的適于處理鄰接主信道的后體回波的第一反饋信號以及生成一個響應(yīng)第二濾波器系數(shù)的適于處理其它所有后體回波的第二反饋信號；以及-裝置(220或220′以及230或230′)，用于施加第一和第二反饋信號，從而可控制DFE。
6.如權(quán)利要求5中所陳述的DFE，其中，第二濾波器系數(shù)的個數(shù)遠(yuǎn)大于第一濾波器系數(shù)的個數(shù)。
7.數(shù)字電視接收機(jī)，包括如權(quán)利要求5中所陳述的DFE。
8.一種用于控制決策反饋均衡器(DFE)的方法，其中，決策反饋均衡器包括前向均衡器和決策設(shè)備，該方法包括-生成響應(yīng)第一濾波器系數(shù)的適于處理鄰接主信道的后體回波的第一反饋信號；-生成響應(yīng)第二濾波器系數(shù)的適于處理其它所有后體回波的第二反饋信號；以及-施加第一和第二反饋信號因而可控制DFE。
9.如權(quán)利要求8中所陳述的一種方法，其中，-決策設(shè)備對于第一和第二反饋回路是公共的；以及-施加步驟還包括-分別把第一和第二反饋信號施加于第一和第二反饋回路，因而可控制DFE。
全文摘要
決策反饋均衡器(DFE)包括前向均衡器、第一和第二加法器、決策設(shè)備、反饋均衡器、以及N個抽頭的濾波器。較佳的做法是令第一和第二加法器、決策設(shè)備、以及反饋均衡器構(gòu)成第一反饋回路，第二加法器、決策設(shè)備、以及N個抽頭的濾波器構(gòu)成第二反饋回路。在這一情況中，第二反饋回路不受與第一反饋回路相關(guān)的實現(xiàn)延遲的影響。在這一示范性的DFE中，N是正整數(shù)。如果希望的話，N個抽頭的濾波器以快速邏輯電路實現(xiàn)。并且還描述了一種用于根據(jù)第一和第二反饋信號控制決策反饋均衡器的方法。
文檔編號H04B7/005GK1463524SQ02801911
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日
發(fā)明者D·比魯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司