專利名稱：準靜態信道均衡方法、系統和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，更具體地說，涉及一種準靜態信道環境中數 字信號均衡方法、系統和裝置。
背景技術：
與無線傳輸信道一樣，有線傳輸信道存在時延擴展、衰落、反射等特 性，在高速通信中，發送端到達接收端的信號一般都會由于符號間干擾而產 生失真的問題，有時甚至嚴重失真致使無法對其直接進行解調，通常解決問 題的方法是在接收端對信號進行預置系數均衡處理或者自適應均衡處理，在用戶端設置一個預置系數均衡器或自適應均衡器，如圖l或圖2所示，實質 上就是通過數字濾波器消除信號中的碼間串擾，當信道是時變時，經常采用 的方法是利用如圖1所示的自適應均衡器對信號進行自適應均衡；對于信道 特性變化緩慢的信道(可以看作恒參信道或準靜態信道)，經常采用的方法 是在接收端設置預置系數均衡器對信號進行處理，達到均衡的目的，如圖2 所示。自適應式均衡器能夠周期性地或者連續地調整抽頭增益，從而能夠跟蹤 信道特性的變化， 一般采用最小均方誤差法，這種方法中，抽頭加權系數的 值按照均衡器輸出端所有碼間串擾和噪聲功率總和的均方誤差最小來選擇， 采用最小均方差自適應均衡處理時，最終的輸出誤差來自殘余符號間干擾和 被自適應均衡器處理后的噪聲，當信號具有在某些頻段有接近零點的響應， 利用自適應均衡器進行處理時，由于信號中摻雜著噪聲，隨著響應信息被放 大，所述噪聲也可能隨之被放大，如圖1所示，從局端IO發出的信號通過雙 絞線信道20到達用戶端30前端時，由于信道20本身具備的濾波功能以及用 戶端30的自適應均衡器具備的消除干擾的功能，所述雙絞線信道20產生的 碼間干擾被消除了， ^假設雙絞線信道20的頻域響應為H"s)，自適應均衡器的 頻域響應為Hf(s)，這兩者的頻域響應的乘積He(s)xHf(s)的波形應該是接近平坦 的，相位應該為線性的，如圖3中標識"*"的直線所示，圖3中橫坐標為頻 率，縱坐標為幅度，信道的響應Hc(s)波形如圖中標識"o"的曲線所示，為了使得Hc(s)xH^s)的波形盡量接近平坦，自適應均衡器的響應Hf(s)的幅度會很 高(如圖3中標識" "的曲線所示)，由此導致在自適應均衡器前加入的 噪聲的能量也被大幅加強了 ，因此最小均方差自適應均衡處理只能在消除碼 間干擾和增加噪聲幅度這個負面影響之間進行平衡，以使得均衡后的殘余碼 間干擾和被均衡的噪聲的能量之和最小，但是由于外部環境不一樣，很難在 在消除碼間干擾和增加噪聲幅度這個負面影響之間做出合理的平衡，并且， 自適應均衡器是整個通信鏈路中符號速率最高、運算精度要求最高的單元， 有大量的運算器高速運行，耗費大量能量，同時由于自適應均衡器設置在用 戶端30，使得用戶端30成本較高。而采用在用戶端30設置預置系數均衡器對信號進行均衡的方法，如圖2 所示，在通信之前利用通信信道20的特性，設定抽頭增益系數對信號進行調整，這種方法與上述在用戶端設置自適應均衡器的方法存在相同問題在 信號具有在某些頻段有接近零點的響應的情況下，由于信號中不可避免摻雜著噪聲，隨著響應信息被放大，所述噪聲也可能隨著被放大；并且由于預置 系數均衡器設置在用戶端30，所以使得用戶端30成本較高。綜上所述，現有采用在接收端設置自適應均衡器或預置系數均衡器對信 號進行均衡的方法存在噪聲被放大和用戶端成本高的問題。發明內容有鑒于此，本發明的目的在于提供一種準靜態信道均衡方法、系統和裝 置。利用本發明可以避免對信號處理過程中放大噪聲的情況的發生，并且降 j氐用戶端成本。本發明一種準靜態信道的均衡方法是這樣實現的一種準靜態信道均衡方法，包括步驟獲取反映信道特性的信息；按照所述信息的指示，對待發送的信息進行預均衡處理。按照以下步驟進行預均衡處理設置調整參數；利用所述調整參數對待發送的信息進行調整。利用所述調整參^:對待發送的信息進行調整的步驟具體為 在預設時間點將待發送的信息的幅度值調整為預設數值。 按照以下步驟獲取反映信道特性的信息 局端發送多列訓練序列信號；用戶端利用通信信道對所述訓練序列信號的響應信息得到信道特性； 用戶端將反映所述信道特性的信息以預設速率發送至局端。 局端發送多列訓練序列信號的步驟具體為局端定時發送多列訓練序列 信號。本發明還公開了一種準靜態信道均衡系統，包括局端、通信信道和用戶 端，所述局端包括均衡裝置，所述均衡裝置包括獲取單元，用于獲取反映 信道特性的信息；預均衡單元，用于按照所述信息的指示，對待發送的信息 進行預均衡。所述均衡裝置還包括訓練序列定時發送單元，用于定時往用戶端發送訓練序列；所述用戶端包括接收單元、信道特性分析單元和發送單元，其中， 所述接收單元用于接收所述訓練序列；所述信道特性分析單元用于利用通信信道對所述訓練序列的響應信息分析所述通信信道的信道特性；所述發送單元將反映信道特性的信息以預設速率發送至局端。 所述預均衡單元包括設置單元，用于按照反映信道特性的信息設置調整參數；調整單元，用于利用所述調整參數對所述待發送的信息進行調整。本發明同時還公開了一種準靜態信道均衡裝置，所述裝置包括獲取單 元，用于獲取反映信道特性的信息；預均衡單元，用于按照所述信息的指 示，對待發送的信息進行預均衡。所述預均衡單元包括設置單元，用于按照反映信道特性的信息設置調 整參數；調整單元，用于利用所述調整參數對所述待發送的信息進行調整。通過上述4支術方案可知，與現有4支術相比，本發明具有以下特點和優點1、 在信息發送前進行預均衡處理的是純粹的信號，與現有技術采用在 信息接收時對信息進行預均衡的方法相比，可以避免在對信息進行處理時放 大噪聲的情況的發生，進而可以得到更好的誤碼性能；2、 在用戶端無需進行預均衡處理或自適應均衡處理，降低了用戶端成本。
圖l為現有技術l的結構框圖；圖2為現有技術2的結構框圖；圖3為采用現有技術1信道均衡的示意圖；圖4本發明準靜態信道均衡方法的實現流程圖；圖5為本發明準靜態信道均衡方法的實施例一的流程圖；圖6為本發明準靜態信道均衡方法的實施例二的流程圖；圖7為本發明一種準靜態信道均衡系統的結構框圖；圖8為本發明一種準靜態信道均衡系統的均衡裝置的結構示意圖；圖9為本發明一種準靜態信道均衡系統的實施例一的結構示意圖；圖IO為本發明一種準靜態信道均衡系統的預均衡單元的結構示意圖；圖11為本發明一種準靜態信道均衡裝置的結構框圖；圖12為本發明一種準靜態信道均衡裝置的實施例一的結構示意圖；圖13為本發明準靜態信道均衡裝置的預均衡單元的結構示意圖。圖14為現有技術在接收端得到的解調之前的16-QAM星座圖；圖15為本發明在接收端得到的解調之前的16-QAM星座圖。
具體實施方式
對于信道特性變化緩慢的信道，可以看作恒參信道或準靜態信道，所述 恒參信道或準靜態信道的主要傳輸特性通常可以用其振幅特性和相位特性來 描述。信道的相位特性不理想將使信號產生相位失真，其對數字信號影響很 大，因為它引起數字波形失真造成的信號波形產生畸變，從而會引起相鄰碼 元波形之間發生部分重疊，造成碼間串擾，使誤碼率增大。相位失真是一種 線性失真，可通過用一個線性網絡進行補償，以減小碼間串擾，通常是在系 統中插入一種濾波器來補償，這種濾波器就是用于信道均衡的均衡器。與現有在接收端采用自適應均衡器或預置系數均衡器對信號進行均衡處理不同，本發明利用獲取反映信道特性的信息；按照所述信息的指示，對待 發送的信息進行預均衡。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖4，為本發明準靜態信道均衡方法的實現流程圖。步驟S101:獲取反映信道特性的信息。所述信息包括振幅特性信息和相位特性信息。步驟S102:按照所述信息的指示，對待發送的信息進行預均衡。通過在信息發送前，對所述信息進行預均衡(對信號的相位和幅度分別按照振幅特性信息和相位特性信息進行調整)，減小由于信道響應產生的碼間串擾。下面結合附圖和實施例進一步對本發明準靜態信道均衡方法進行詳細描請參考圖5,為本發明準靜態信道均衡方法的實施例一的流程圖。 步驟S201:開始。步驟S202:局端發送多列訓練序列。所述訓練序列X(k)可以是重復頻率很低的單個沖激函數脈沖。 如<formula>formula see original document page 8</formula>此單脈沖波形是指在單一沖激函數脈沖作用下，接收端(用戶端)接收 的波形。步驟S203:用戶端利用所述訓練序列分析出信道特性。 用戶端對通信信道對/人局端發送的多列訓練序列X(k)的響應信息Y(k)抽 樣得到對應各列訓練序列的抽樣值，抽樣的間隔為T，即一個碼元的持續時 間，將所述抽樣值進行平均后得到平均抽樣值，如此，所述信道特性即可由 所述抽樣值對應的抽樣時刻和幅度來表示，所述抽樣時刻與幅度的對應關系 可由函數Z(k)來表示。步驟S204:用戶端發送反映信道特性的信息。用戶端以預設速率發送反映信道特性的信息Z(k)，所述預設速率為信息 的碼間串擾小至可被忽略(不會影響到信息的解調)，其具體數值可通過用戶端多次以不同速率通過信道發送承載預設信息的訓練序列至局端，局端對 以某一速率發送過來的訓練序列進行解調，當解調得到的信息與預設信息相 同時，則可將所述速率設為預設速率。步驟S205:設置調整參數。設置預設時間點和幅度作為調整參數。將Z(k)與X(k)作比較，根據"迫零"調整原理，調整各抽樣時刻對應的幅 度值，使得A(k)=X(k)-Z(k)=0，若A(k)為正極性時，則將相應的幅度值下降 一個適當的幅度增量值△;否則，將相應的幅度增加一個適當的幅度增量值 △。由此得到抽樣時刻與幅度增量的對應關系。所述抽樣時刻即為預設時間點。步驟S206:利用所述調整參數對信息進行調整。利用所述抽樣時刻與幅度增量的對應關系，在預設時間點將待發送的信 息的幅度值下降或增加幅度增量值△。 步驟S207:結束。準靜態信道的特性雖然變化緩慢，但是仍然存在變化，為了獲取更準確 的信道特性，以便設置更合適的調整參數，使得信號均衡效果更好，局端可以定時發送訓練序列，用戶端利用通信信道對所述訓練序列的響應信息分析 得出信道特性，并將反映所述信道特性的信息以預設速率發送至局端。請參考圖6，為本發明準靜態信道均衡方法的實施例二的流程圖。一般的準靜態信道都屬于非對稱信道，即其上行信道(用戶端以此信道 發送信息給局端)和下行信道(局端以此信道發送信息給用戶端)的信道特 性是不同的，上述實施例一所述信道特性指的是下行信道的信道特性，當用 戶端向局端發送信息時，為了對用戶發送的信息更清楚、更容易地進行解調，可以進行以下操作 步驟S301:開始。步驟S302:用戶端發送多列訓練序列。所述訓練序列X(k)可以是重復頻率很低的單個沖激函數脈沖。 如f 1 K=0 X(k)"此單脈沖波形是指在單一沖激函數脈沖作用下，接收端(局端)接收的 波形。步驟S303:局端利用所述訓練序列分析出信道特性。局端對通信信道對>*用戶端發送的多列訓練序列X(k)的響應信息Y(k)抽 樣得到對應各列訓練序列的抽樣值，抽樣的間隔為T,即一個碼元的持續時 間，將所述抽樣值進行平均后得到平均抽樣值，如此，所述信道特性即可由 所述抽樣值對應的抽樣時刻和幅度來表示，所述抽樣時刻與幅度的對應關系 可由函數Z(k)來表示。步驟S304:局端發送反映信道特性的信息。局端以預設速率發送反映信道特性的信息Z(k)，所述預設速率為信息的 碼間串擾小至可被忽略(不會影響到信息的解調)，其具體數值可通過局端 多次以不同速率通過信道發送承載預設信息的訓練序列至用戶端，用戶端對 以某一速率發送過來的訓練序列進行解調，當解調得到的信息與預設信息相 同時，則可將所述速率設為預設速率。步驟S305:設置調整參數。 設置預設時間點和幅度作為調整參數。將Z(k)與X(k)作比較，4艮據"迫零"調整原理，調整各抽樣時刻對應的幅 度值，使得A(k)=X(k)-Z(k)=0，若A(k)為正極性時，則將相應的幅度值下降 一個適當的幅度增量值△;否則，將相應的幅度增加一個適當的幅度增量值 △。由此得到抽樣時刻與幅度增量的對應關系。所述抽樣時刻即為預設時間點。步驟S306:利用所述調整參數對信息進行調整。利用所述抽樣時刻與幅度增量的對應關系，在預設時間點將待發送的信 息的幅度值下降或增加幅度增量值△。 步驟S307:結束。準靜態信道的特性雖然變化緩慢，但是仍然存在變化，為了獲取更準確 的信道特性，以便設置更合適的調整參數，使得信號均衡效果更好，用戶端 可以定時發送訓練序列，局端利用通信信道對所述訓練序列的響應信息分析 得出信道特性，并將所述信道特性以預設速率發送至用戶端。請參考圖7，為本發明一種準靜態信道均衡系統的結構框圖。 為了使本領域技術人員能夠充分理解本技術方案，在此借助調制器102和解調器301對本發明技術方案進行描述。均;斷系統包括局端100、通信信道200和用戶端300，所述局端包括均衡裝置101，所述均衡裝置101用于將從調制器102傳過來的信息進行均衡處理。所述均衡裝置包括獲取單元103和預均衡單元104，如圖8所示，為本 發明一種準靜態信道均衡系統的均衡裝置的結構示意圖；所述獲取單元103 用于獲取反映信道特性的信息；所述預均衡單元104用于按照所述信息的指 示，對待發送的信息進行預均衡。所述通信信道為雙絞線信道或其他準靜態信道。本均衡系統的工作過程為獲取單元103獲取反映通信信道200信道特 性的信息，預均衡單元104按照所述信息的指示，設置調整參數，并利用所 述調整參數對待發送的信息進行調整后通過通信信道200發送至用戶端300 后，解調器301對所述信息進行解調。準靜態信道的特性雖然變化緩慢，但是仍然存在變化，為了獲取更準確 地信道特性，以便設置更合適的調整參數，使得信號均衡效果更好，均衡裝 置101可以包括定時發送單元105,用于定時往用戶端300發送訓練序列； 相應的，用戶端300可以包括接收單元302、信道特性分析單元303和發送 單元304;如圖9所示，為本發明一種準靜態信道均衡系統的實施例一的結 構示意圖；所述定時發送單元105定時發送的訓練序列X(k)可以是重復頻率 很低的單個沖激函數脈沖，如此單脈沖波形是指在單一沖激函數脈沖作用下，接收端(用戶端)接收 的波形，接收單元302接收通信信道200對所述訓練序列X(k)的響應信息Y (k)，所述信道特性分析單元303對所述響應信息Y(k)進行抽樣得到對應各列 訓練序列的抽樣值，抽樣的間隔為T,即一個碼元的持續時間，將所述抽樣 值進行平均后得到平均抽樣值，如此，所述信道特性即可由所述抽樣值對應 的抽樣時刻和幅度來表示，抽樣時刻和幅度的對應關系可由函數Z(k)來表示，用戶端300對Z(k)與X(k)進行比較，得到反映信道特性的信息---抽樣時刻與幅度增量值A的對應關系(根據"迫零"調整原理，調整各抽樣時刻 對應的幅度值，使得A(k)=X(k)-Z(k)=0,若A(k)為正極性時，則將相應的幅 度值下降一個適當的幅度增量值；否則，將相應的幅度增加一個適當的幅度 增量值△)，發送單元304以預設速率通過通信信道200將所述對應關系發 送至局端100，均衡裝置101按照所述相對關系在各個抽樣時刻利用幅度增 量值A對信息的幅度進行調整。所述預設速率為信息的碼間串擾小至可被忽略(不會影響到信息的解 調)，其具體數值可通過發送單元304多次以不同速率通過信道發送承載預設信息的訓練序列至局端100,局端100對以某一速率發送過來的訓練序列進行解調，當解調得到的信息與預設信息相同時，則可將所述速率設為預設 速率。所述預均衡單元104包括設置單元106和調整單元107，如圖10所 示，為本發明一種準靜態信道均衡系統的預均衡單元的結構示意圖；所述設 置單元106用于按照反映信道特性的信息設置調整參數，所述調整參數包括 預設時間點和幅度增量值A，所述預設時間點即為上述抽樣時刻；所述調整 單元107用于按照所述調整參數對所述信息進行調整，即在預設時間點將信 息的幅度值增加或下降所述幅度增量值△。本發明還公開了一種準靜態信道均衡裝置，其結構示意圖如圖11所示。本均衡裝置400包括獲取單元401和預均衡單元402，所述獲取單元401 用于獲取反映通信信道的信道特性的信息；所述預均衡單元402用于按照所 述信息的指示，對待發送的信息進行預均衡。所述通信信道為準靜態信道，如雙絞線信道，其特性包括振幅特性和相 位特性。在此，借助通信信道500和用戶端600對本均4軒裝置400的工作原理進 行詳細描述，均衡裝置400還包括定時發送單元403,所述定時發送單元 403定時將多列訓練序列X(k)通過通信信道500發送至用戶端600，用戶端 600利用通信信道500對訓練序列的響應信息Y (k)分析出所述通信信道500 的信道特性，獲取單元401獲取從用戶端600以預設的速率發送過來的反映 信道特性的信息，所述信息為抽樣時刻與幅度增幅值△的對應關系，預均衡 單元402按照所述信息在所述各個抽樣時刻將待發送信息的幅度值增加或下 降所述幅度增幅值A。所述預設速率為信息的碼間串擾小至可被忽略(不會影響到信息的解 調)，其具體數值可通過用戶端600多次以不同速率通過信道發送承載預設 信息的訓練序列至所述預均衡裝置400，所述預均衡裝置400對以某一速率發送過來的訓練序列進行解調，當解調得到的信息與預設信息相同時，則可 將所述速率設為預設速率。為了減小用戶端的成本，可以在預均衡裝置400中設置信道特性分析單 元404，如圖12所示，為本發明一種準靜態信道均衡裝置的實施例一的結構 示意圖；用戶端500不用對通信信道對訓練序列X(k)的響應信息Y(k)進行 分析，而直接將其以預設速率發送，獲取單元401獲取響應信息Y(k)，信道 特性分析單元404利用所述響應信息Y (k)分析出信道特性(抽樣時刻與幅度 增幅值△的對應關系)，預均衡單元402通過所述信道特性設置調整參數， (所述調整參數包括預設時間點和幅度增幅，所述預設時間點即為抽樣時 刻)，并在預設時間點將待發送信息的幅度值增加或下降幅度增幅值A。所述預均衡單元402包括設置單元405和調整單元406，如圖13所 示，為本發明準靜態信道均衡裝置的預均衡單元的結構示意圖；所述設置單 元405用于按照反映信道特性的信息設置調整參數，所述調整參數包括預設 時間點和幅度增量值△，所述預設時間點即為上述抽樣時刻；所述調整單元 406用于按照所述調整參數對所述信息進行調整，即在預設時間點將信息的 幅度值增加或下降所述幅度增量值A。本發明在信息發送前對所述信息進行預均衡處理，與現有技術采用在信 息接收時對信息進行均衡的方法相比，可以避免在對信息進行處理時放大噪 聲的情況的發生，進而可以得到更好的誤碼性能，請參考圖14和圖15，圖 14為現有技術在接收端得到的解調之前的16-QAM星座圖；圖15為本發明 在接收端得到的解調之前的16-QAM星座圖；從圖中可明顯看出，利用本發 明得到的信號質量更好。以上公開的僅為本發明的優選實施方式，但本發明并非局限于此，任何 本領域的技術人員能思之的沒有創造性的變化，以及在不脫離本發明原理前 提下所作的若干改進和潤飾，都應落在本發明的保護范圍內。
權利要求
1. 一種準靜態信道均衡方法，其特征在于，包括步驟獲取反映信道特性的信息；按照所述信息的指示，對待發送的信息進行預均衡處理。
2、 如權利要求1所述的準靜態信道均衡方法，其特征在于，按照以下 步驟進行預均;衡處理設置調整參數；利用所述調整參^:對待發送的信息進行調整。
3、 如權利要求l所述的準靜態信道均衡方法，其特征在于，利用所述 調整參數對待發送的信息進行調整的步驟具體為在預設時間點將待發送的信息的幅度值調整為預設數值。
4、 如權利要求1所述的準靜態信道均衡方法，其特征在于，按照以下 步驟獲取反映信道特性的信息局端發送多列訓練序列信號；用戶端利用通信信道對所述訓練序列信號的響應信息得到信道特性； 用戶端將反映所述信道特性的信息以預設速率發送至局端。
5、 如權利要求4所述的準靜態信道均衡方法，其特征在于，局端發送 多列訓練序列信號的步驟具體為局端定時發送多列訓練序列信號。
6、 一種準靜態信道均衡系統，包括局端、通信信道和用戶端，其特征 在于，所述局端包括均衡裝置，所述均衡裝置包括獲取單元，用于獲取反 映信道特性的信息；預均衡單元，用于按照所述信息的指示，對待發送的信 息進行預均衡。
7、 如權利要求6所述的準靜態信道均衡系統，其特征在于， 所述均衡裝置還包括訓練序列定時發送單元，用于定時往用戶端發送訓練序列；所述用戶端包括接收單元、信道特性分析單元和發送單元，其中， 所述接收單元用于接收所述訓練序列；所述信道特性分析單元用于利用通信信道對所述訓練序列的響應信息分 析所述通信信道的信道特性；所述發送單元將反映信道特性的信息以預設速率發送至局端。
8、 如權利要求7所述的準靜態信道均衡系統，其特征在于，所述預均 衡單元包括設置單元，用于按照反映信道特性的信息設置調整參數；調整 單元，用于利用所述調整參數對所述待發送的信息進行調整。
9、 一種準靜態信道均衡裝置，其特征在于，所述裝置包括獲取單 元，用于獲取反映信道特性的信息；預均衡單元，用于按照所述信息的指 示，對待發送的信息進行預均衡。
10、 如權利要求9所述的準靜態信道均衡裝置，其特征在于，所述預均 衡單元包括設置單元，用于按照反映信道特性的信息設置調整參數；調整 單元，用于利用所述調整參數對所述待發送的信息進行調整。
全文摘要
本發明公開了一種準靜態信道均衡方法，所述方法包括步驟獲取反映信道特性的信息；按照所述信息的指示，對待發送的信息進行預均衡處理。同時，本發明還公開了一種準靜態信道均衡系統，該系統包括局端、通信信道和用戶端，所述局端包括均衡裝置，所述均衡裝置用于對待發送的信息進行均衡；此外，本發明還提供了一種準靜態信道均衡裝置。利用本發明可以避免在對信息進行處理時放大噪聲的情況的發生，進而可以得到更好的誤碼性能；并且，在用戶端無需進行均衡處理處理，降低了用戶端成本。
文檔編號H04L27/01GK101222462SQ200710036460
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月10日 優先權日2007年1月10日
發明者梁景新, 蔡世光 申請人:英華達(上海)電子有限公司