专利名称：离散多音调制信号中干扰补偿的方法和实施该方法的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且每个载频具有一个信号矢量，并涉及一种用于对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置，其中采用离散多音调制产生的信号在频段中具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量。
离散多音调制(DMT)也被称作多载波调制，是一种调制方法，该调制方法特别适用于在线性失真的信道上进行数据传输。与诸如调幅等只具有一个载频的所谓单载波方法相比，离散多音调制应用多个载频。根据正交调幅(QAM)对每个载频的振幅和相位进行调制。因此可以得到多个正交调幅调制的信号。其中每个载频可以传输一定数量的比特。离散多音调制例如可用于被称作正交频分多路复用(OFDM)的数字无线电广播DAB(数字音频广播)和用于在被称作非对称数字用户线路(ASDL)的电话线路上进行数据传输。
就非对称数字用户线路而言，利用离散多音调制的信号数据被从交换局经电话网传输给模拟连接的用户。其中，由ETSI-和ANSI-标准确定出每个载频具有4kHz带宽并且最高传输达15Bit/s/Hz(比特/秒/赫)。其中每个载频的实际Bit/s/Hz的数量可以不同，从而可以使数据速率和发送频谱与传输信道匹配。
一个离散多音调制-传输系统具有一个编码器，该编码器将有待传输的串行数字数据信号组合成块。分配给块中的特定的比特数量是一个复数。该复数表示当离散多音调制的i＝1、2、……N/2时的载频fi＝i/T，其中所有的载频fi等距离分布。T为一个块的时间长度。通过反向傅立叶变换由信号矢量表示的载频被转换成时域并直接表示一个待发送的离散多音调制信号在该时域内的N取样值。为了可以应用快速反向傅立叶变换，选用二的幂作为N。
经反向快速傅立叶变换后加入循环标序，其中取样值最后的M(M＜N)在此“悬挂”在块的始端。因此，当传输信道产生的起振过程在与一定时间T·M/N相符的M取样值后衰减时，接收机将会受到周期信号的欺骗。由于在解调后接收机内仅需要与传输信道的反向传输函数相乘，以便消除传输信道的线性失真，所以利用循环-标序可以大幅度地降低接收机中的补偿代价。对此将需要对每个载频进行多次或四次实数相乘。
就非对称数字用户线路而言，传输信道是两线线路(双铜芯线)。两线线路与块的长度对应需要较长时间的起振过程。另外，由循环标序占用的附加的传输容量应尽可能的少。
在N＝512的块长度时，确定非对称用户线路中的循环标序M＝32。但在M＝32的值后两线线路的起振过程尚未被衰减。因此，在接收机中将产生干扰，而采用频段补偿器是不可能消除所述干扰的。
在接收机中利用特殊的信号处理措施是可以减少这类干扰的。
为此将一时域补偿器(TDEQ＝时域均衡器)前置于解调器。时域补偿器是一个数字横向滤波器，其系数是可调的。时域补偿器的任务在于缩短传输信道的起振过程。因此数字横向滤波器的脉冲响应值应尽可能小于循环标序的M取样值。有关这类时域补偿器的设计方案请参见N·艾尔-达希尔、J·M·乔菲所著的“对多载波收发信机的有限长度均衡”，电气和电子工程师学会通信会刊，44卷，第一期，1996年1月(Al-Dhahir，N.，Cioffi，J.M.，“Optimum finite-Length equalization for MulticarrierTranceivers”，IEEE Trans.On Comm.，Vol.44，No.1，Jan.1996)。但该方案的缺点在于，由于系数数量很大(20至40个系数)，因而将导致对时域补偿器必须付出额外的高的电路代价，所述时域补偿器在此是作为时域补偿器采用的数字横向滤波器。这种时域补偿器的另一个缺点是计算代价过高，在滤波长度为20至40个系数时每秒要进行50至100百万次乘法运算并因而也造成电路代价相应较高。另外为与数字横向滤波器进行适配必须对每个系数进行调整。
所以本发明的技术问题在于，提出一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法和一种用于实施此方法的电路布置，所述方法及所述电路布置作为时域均衡器需要为电路付出的代价较小并且用简单的和快速的算法及简单的电路即可实现。
该技术问题的解决方案如下-一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量，其中由一个基准信号矢量，该基准信号矢量是多个信号矢量中的一个信号矢量，产生一误差信号矢量，将误差信号矢量与多个信号矢量的其它信号矢量中的每一个相加，实现对干扰的补偿，和将一组可调系数分配给除了基准信号矢量外的多个信号矢量中的每个信号矢量，相加前将误差信号矢量与所述系数相乘；或-一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量，其中由一个基准信号矢量，该基准信号矢量是多个信号矢量中的一个信号矢量，产生一误差信号矢量，由误差信号矢量近似计算出多个其它信号矢量的干扰，和将计算出的干扰减去多个信号矢量中的某个信号矢量，以实现对干扰的补偿；和-一种用于补偿在采用离散多音调制产生的信号中的干扰的电路布置，其中在频段内采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量，其中一基准信号矢量被输送给第一判定电路，该判定电路将基准信号矢量形成离散值基准信号矢量，一用于形成误差信号矢量的减法器电路将基准信号矢量与离散值基准信号矢量相减，误差信号矢量被输送给多个加法器，所述加法器将误差信号矢量与除了基准信号矢量以外的每个其它的信号矢量相加，和乘法器电路前置于每个加法器，乘法器电路将误差信号矢量与可调系数相乘。
本发明涉及一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法。采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且每个载频具有一个信号矢量。由一个基准信号矢量，该基准信号矢量是多个信号矢量中的一个信号矢量，产生一误差信号矢量。误差信号矢量与多个信号矢量的其它信号矢量中的每一个相加，实现对干扰的补偿。将一组可调系数分配给除了基准信号矢量外的多个信号矢量中的每个信号矢量，相加前将误差信号矢量与所述系数相乘。在本方法的一个优选的简单步骤中，计算出误差信号并且在另一简单的步骤中与其它的载频相加。由于每个载频的干扰相互关联，所以由一载频足以计算出误差信号。本方法与时域补偿器相反可以以非常简单的算法加以实现。
特别优选的是根据具有分配给可调系数的信号矢量的载频的传输条件对可调系数进行适配。优选通过该适配实现对在信号矢量中含有的干扰的较为充分的抑制。
在一优选的实施方式中采用均方误差算法对可调系数进行调整。
优选将基准信号矢量形成一离散值基准信号矢量并且将离散值基准信号矢量减去基准信号矢量，形成误差信号矢量。
另外，本发明涉及一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置，其中在频段内采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量。一基准信号矢量被输送给第一判定电路，该判定电路将基准信号矢量形成离散值基准信号矢量，一用于形成误差信号矢量的减法器电路将基准信号矢量与离散值基准信号矢量相减。误差信号矢量被输送给多个加法器，所述加法器将误差信号矢量与除了基准信号矢量以外的每个其它的信号矢量相加。乘法器电路前置于多个加法器中的每个加法器，乘法器电路将第一误差信号矢量与可调系数相乘。
特别优选的是选用二的幂作为调节参数，因此可以通过一简单的移位寄存器实现可调系数的调整。
本发明还涉及一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中由误差信号矢量近似计算出多个其它信号矢量的干扰，和将计算出的干扰减去多个信号矢量的某个信号矢量，以实现对干扰的补偿。其中有益的是不必对系数进行适配调整。因此不会出现适配过程中的会聚问题。
下面将对本发明的其它优点、特征和应用对照实施例并结合附图加以说明。图中示出
图1为对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置的第一实施例；
图2为用于形成误差信号权重系数的电路布置的实施例；图3为在判定器输入端上的信噪比的曲线图；和图4为对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置的第二实施例。
图1示出对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置的第一实施例。一个串并行转换器1对一采用离散多音调制产生的信号IN的数字值进行接收。串并行转换器1将输送的数字取样值组成块，其中一个块具有N个并行信号，所述信号被输送给解调器2。其中N应是二的幂。
解调器2是一个快速傅立叶变换器，该傅立叶变换器将时域内的输送的N个并行信号转换成频段内的n个载频f0-fn，其中在进行离散多音调制时对每个载频用正交调幅(QAM)进行调制。每个载频具有一个信号矢量20a、20b至2na、2nb。
例如在具有其频率间隔分别为4.3125kHz的256个载频的非对称数字用户线路上，应用相当于30.186kHz-1078.125kHz频谱的载频7至250个。
每个信号矢量具有两个分别构成一个复数的实数部分和虚数部分的因素。复数的数值和相位与载有正交调幅调制的信号的载频(频道、路)相符。
与多个信号矢量及载频相符设置有n个频段补偿器30、……3n(FDEQ＝频分均衡器)对信号矢量进行补偿。频段补偿器用于进行信号矢量的信道补偿。为此，每个频段补偿器与传输信道的对一载频具体的传输特性适配。分别有一经修正的信号矢量a0、b0及an、bn加在每个频段补偿器的输出端上。
分别有一判定电路40或4n后置于每个频段补偿器30……3n。由判定电路判定，在用正交调幅调制(QAM)的载频的信号状况空间内的哪种信号状况属于一所加的信号矢量。信号状况与一离散值的信号矢量相符，所述离散值的信号矢量具有一离散值的振幅和一离散值的相位。一个通过传输尽可能少的受到干扰的信号矢量是将一信号矢量具体的分配给离散值的信号矢量的关键。
分别有一译码电路50或5n后置于每个判定电路40……4n。译码电路由所加入的离散值信号矢量译码成在信号矢量内含有的二进制信号输出OUT0至OUTn。
可以以任何一个信号矢量a0、b0作为基准信号矢量。由第一判定电路40将基准信号矢量转换成一离散值基准信号矢量an’、b0’。所述基准信号矢量被用于修正所有其它的信号矢量。此点基于各信号矢量之间的关联是可以实现的。
由基准信号矢量产生一误差信号矢量，该误差信号矢量用于对所有其它的信号矢量进行修正。为此，基准信号矢量的实数部分a0和离散值实数部分a0’被输送给第一减法器电路6并相减。复数的实数部分Δa0加在第一减法器电路6的输出端，该复数构成在信号矢量中含有Δa0、Δb0的误差信号。基准信号矢量的虚数部分Δb0和离散值虚数部分Δb0’与实数部分相符被输送给第二减法电路7。复数的虚数部分Δb0加在第二减法电路的输出端，该复数构成在误差信号矢量中含有Δa0、Δb0的误差信号。
由基准信号矢量项求出误差信号矢量项的公式如下Δa0＝Δa0－Δa’0和Δb0＝Δb0－Δb’0误差信号矢量Δa0、Δb0与有待修正的信号矢量适配并与一等于有待修正的频道的信号矢量相加，从而实现修正。
下面将以一任意的与信号矢量an、bn相符的频道为例对该方法加以说明。根据本方法对除了具有基准信号矢量的频道外的每个频道进行修正。
误差信号矢量的实数部分Δa0被加入一第一乘法器电路8并同时加入一第二乘法器电路11。第一乘法器电路8用第一系数Caan乘以误差信号矢量的实数部分Δa0。第二乘法器电路11用第二系数Cabn乘以误差信号矢量的实数部分Δa0。
误差信号矢量的虚数部分Δb0被加入第三乘法器电路9并同时加入第四乘法器电路10。第三乘法器电路9用第三系数Cban乘以误差信号矢量的虚数部分Δb0。第四乘法器电路10用第四系数Cbbn乘以误差信号矢量的虚数部分Δb0。
第一乘法器电路8和第三乘法器电路9的输出信号被输送给第一加法器电路12。加在频段补偿器3n输出端上的信号矢量的实数部分an同样被输送给第一加法器电路12。第一加法器电路将三个输送的信号相加成一个对误差修正的信号矢量的实数部分an*。
第二乘法器电路和第四乘法器电路的输出信号被输送给一第二加法器电路13。另外，加在第二频段补偿器3n输出端上的信号矢量的虚数部分bn被输送给第二加法器电路13。信号矢量的一经误差修正的虚数部分bn*加在将三个输送的信号相加的第二加法器电路13的输出端上。
上述方法的表达式如下an*＝an＋Caan·Δa0＋Cban·Δb0bn*＝bn＋Cabn·Δa0＋Cbbn·Δb0信号矢量的误差经修正的实数部分an*和误差经修正的虚数部分bn*被输送给第二判定电路4n，该判定电路将经误差修正的实数部分an*和经误差修正的虚数部分bn*转换成一离散值信号矢量an*’、bn*’的离散值实数部分an*’及离散值虚数部分bn*’。
离散值信号矢量an*’、bn*’被输送给第二译码器电路5n。第二译码器电路5n将输入的信号矢量译码成信号。
采用该方法时，除了基准信号矢量，对每个信号矢量根据有待修正的频道对误差信号矢量进行加权并且该将误差信号矢量与表示频道的信号矢量相加。
对用于对误差信号矢量加权的权重系数Caan、Cban、Cabn和Cbbn可以采用用于减少误差的叠代算法，例如采用均方误差算法逐步进行调整(其中k表示离散时间点)Caan(k)＝Caan(k－1)－g·Δa0(k)·Δan(k)Cbbn(k)＝Cbbn(k－1)－g·Δb0(k)·Δbn(k)Cabn(k)＝Cabn(k－1)－g·Δa0(k)·Δbn(k)(1)Cban(k)＝Cban(k－1)－g·Δb0(k)·Δan(k)在根据公式(1)计算权重系数Caan、Cban、Cabn和Cbbn时既要采用基准信号矢量的误差信号矢量Δa0、Δb0，又要采用有待修正的第n条频道的误差信号矢量Δan、Δb0。其中根据基准频道的误差信号矢量求出有待修正的第n条频道的误差信号矢量Δan、Δb0。
如果仅需对较低频段的信号矢量消除干扰，则采用对称的权重系数Caan、Cban、Cabn和Cbbn的简单的算法足以敷用。例如应用前置于解调器2和串并行转换器1的时域补偿器时就是此情况。这时对时域补偿器的要求要低于对没有干扰补偿功能的时域补偿器的要求。此时的权重系数Caan、Cban、Cabn和Cbbn的计算公式如下Cbbn(k)＝Caan(k－1)Cban(k)＝-Cabn(k－1)通过权重系数的对称可以有益地减少存储权重系数所需的存储空间。
在此情况下用于调整的算法如下Caan(k)＝Caan(k－1)－g·(Δa0(k)·Δan(k)＋Δb0(k)·Δbn(k))(2b)Cabn(k)＝Cabn(k－1)－g·(Δa0(k)·Δbn(k)－Δb0(k)·Δan(k))在图2中所示的电路布置用于根据公式(1)的均方误差算法计算权重系数Caan、Cban、Cabn和Cbbn。
每个电路布置都具有一个第一乘法器100，该乘法器将基准频道的误差信号矢量的实数部分Δa0及虚数部分Δb0与由有待修正的频道求出的误差信号矢量的实数部分Δan及虚数部分Δbn相乘。
一后置于第一乘法器100的第二乘法器101将第一乘法器100的结果与调节参数g相乘，该调节参数是在电路方框102中形成的。
为对乘法进行简化，选用二的幂2-μ作为调节参数g。因此第二乘法器101可以应用一个简单的移位寄存器。
另外的简化是采用如下方式实现的，对误差信号矢量的实数部分Δai和虚数部分Δbi仅应用正负号(此点也适用于根据公式(2b)的简化算法)。从而，可以将第一次乘法100简化成一位-运算。
第二乘法器101的输出信号被输送给比较器103的负输入端，比较器的输出通过一延迟网络104被反馈到正输入端。
图3示出采用各种用于补偿每个判定电路40……4n输入端上的干扰的方法时的信噪比。在没有时域补偿器和干扰抑制时在约1.1MHz的频段上可实现-40至约-20分贝的信噪比。而在采用本发明的用于补偿干扰(干扰抑制)的方法时可实现-70至约-45分贝的信噪比，这相当于平均改善25至30分贝。应用一具有32个系数并前置于解调器2的时域补偿器可以实现-70至约-50分贝的信噪比。
图4示出对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置的第二实施例。其中对所有与第一实施例的元器件相同的元器件用相同的附图标记加以标示。
下面将对第一实施例与第二实施例之间的区别加以说明。
基准信号矢量的误差信号矢量Δa0、Δb0被馈送给装置200，该装置将误差信号矢量与有待修正的频道适配。
为此，首先由误差信号矢量计算出误差频率特性的参数，所述参数用于对其它频道的修正。
在将电路布置视作一个二阶系统时，用下面的等式计算出在频率特性补偿器后每个频道的干扰及误差的频率特性Fehlern=(c1+c2·zn)·FEQnFEQ_modn]]>式中n 频道系数Fehlern第n条频道的误差ZnZn＝ejωn-Ta，其中Ta为取样时间(例如在2.208MHz的非对称数字用户线路上)FEQn第n条频道的频段补偿器系数FEQ-modn第n条频道的变型的频段补偿器的系数，其中FEQn利用一反向傅立叶变换被转换成频段并且其中位于循环-标序内的脉冲响应的部分被“剪切”利用下面的等式由基准频道-例如第0条频道计算出参数c1和c2Fehler0=(c1+c2·z0)·FEQ0FEQ_mod0]]>鉴于该等式较为复杂，所以有两个等式，即一个实数等式和一个虚数等式，用于计算两个未知的参数c1和c2。利用该等式可以为每条其它的频道分析计算出误差频率特性并用于修正某条频道。采用该方法其优点是传输时不需要对系数进行适配调整。仅需要由基准频道计算出参数c1和c2并随之计算出其它频道的误差频率特性。因此，由于节省了适配调整时间，因而不会出现会聚问题。
在计算出每条频道的参数c1和c2和误差频率特性后，在频段补偿器前进行修正时用1/FEQ-mod对装置200中的误差信号矢量加以变型，或在频段补偿器后进行修正时用FEQ/FEQ-mod对装置200中的误差信号矢量加以变型。
接着将经采用此方式适配的误差信号矢量利用加法器电路201和202与第n条频道相加，以便实现对干扰的补偿。
权利要求
1.一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量(a0、b0至an、bn)，其特征在于，-由一个基准信号矢量(a0、b0)，该基准信号矢量是多个信号矢量(a0、b0至an、bn)中的一个信号矢量，产生一误差信号矢量(Δa0、Δb0)，-将误差信号矢量与多个其它的信号矢量(Δan、Δbn)中的每一个相加(12、13)，实现对干扰的补偿，和-将一组可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)分配给除了基准信号矢量(a0、b0)外的多个信号矢量(a0、b0至an、bn)中的每个信号矢量，相加(12、13)前将误差信号矢量(Δa0、Δb0)与所述系数相乘。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)根据载频的传输条件进行适配，所述传输条件具有分配给可调系数的信号矢量(an、bn)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，采用叠代算法对可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)进行调整，将误差减少到最小程度。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，采用均方误差算法对可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)进行调整。
5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由基准信号矢量形成离散值基准信号矢量(a0’、b0’)，并且离散值基准信号矢量(a0’、b0’)减去(6、7)基准信号矢量(a0、b0)，形成误差信号矢量(Δa0、Δb0)。
6.一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的电路布置，其中采用离散多音调制产生的信号在频段内具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量(a0、b0至an、bn)，其特征在于，-一基准信号矢量(a0、b0)被输送给第一判定电路(40)，该判定电路将基准信号矢量(a0、b0)形成离散值基准信号矢量(a0’、b0’)，-一用于形成误差信号矢量(Δa0、Δb0)的减法器电路(6、7)将基准信号矢量(a0、b0)与离散值基准信号矢量(a0’、b0’)相减，-误差信号矢量(Δa0、Δb0)被输送给多个加法器(12、13)，所述加法器将误差信号矢量(Δa0、Δb0)与除了基准信号矢量(a0、b0)以外的每个其它的信号矢量(an、bn)相加，和-乘法器电路(8、9、10、11)前置于每个加法器(12、13)，乘法器电路将误差信号矢量(Δa0、Δb0)与可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)相乘。
7.按照权利要求6所述的电路布置，其特征在于，采用调节参数(102)对可调系数(Caan、Cban、Cabn、Cbbn)进行调整。
8.按照权利要求7所述的电路布置，其特征在于，选用一个二的幂作为调节参数(102)。
9.一种对采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法，其中采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且其中每个载频具有一个信号矢量(a0、b0至an、bn)，其特征在于，-由一个基准信号矢量(a0、b0)，该基准信号矢量是多个信号矢量(a0、b0至an、bn)中的一个信号矢量，产生一误差信号矢量(Δa0、Δb0)，-由误差信号矢量(Δa0、Δb0)近似计算出多个其它信号矢量(an、bn)的干扰，和-将计算出的干扰减去(12、13)多个信号矢量(an、bn)的某个信号矢量，以实现对干扰的补偿。
全文摘要
本发明涉及一种对在采用离散多音调制产生的信号中的干扰进行补偿的方法。采用离散多音调制产生的信号具有多个载频并且每个载频具有一个信号矢量。由是多个信号矢量中的一个信号矢量的基准信号矢量产生一误差信号矢量。该误差信号矢量与多个信号矢量中的每一个其它的信号矢量相加,实现对干扰的补偿。对除基准信号矢量以外的多个信号矢量中的每一个信号矢量分配有一组可调系数,在相加前误差信号矢量与该系数相乘。
文档编号H04L25/03GK1328739SQ99813695
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月17日 优先权日1998年11月24日
发明者海因里希·申克, 迪特马尔·施特罗伊斯尼希, 斯特凡·施奈德 申请人:印芬龙科技股份有限公司