數位訊號接收器和接收數位訊號的方法
2023-10-10 03:32:39 2
專利名稱：數位訊號接收器和接收數位訊號的方法
技術領域：
本發明涉及數位訊號接收器，尤其涉及這樣一種數位訊號接收器，在初始預定時間內對其應用自恢復均衡算法，而在經歷該預定時間之後採用判定導向算法(decision directed algorithm)，並涉及一種接收數位訊號的方法。
圖1表示的是一種傳統數位訊號接收器的結構，該接收器公開於題為「用於自適應均衡器的載波相位恢復(Carrier Phase Recovery for an AdaptiveEqualizer)」的歐洲專利申請No．92112305．5(公開號524559)。
圖1所示的數位訊號接收器包括發送器10、信道20、載波恢復環路電路100、和解碼器60。載波恢復環路電路100包括解調器30、自適應均衡器40、和載波恢復單元50。
在發送器10上接收到的信號經信道20輸入到解調器30。自適應均衡器40接收由解調器30解調的信號，並補償由信道20產生的信號失真。自適應均衡器40的輸出信號被輸入到載波恢復單元50，從而根據頻率偏移來產生控制信號，並控制解調器30的解調頻率。
需要採用載波恢復單元50來補償由數位訊號發送器和數位訊號接收器所用的振蕩器的不一致產生的頻率偏移。載波恢復單元50中的鎖相檢測器檢測載波恢復單元50的頻率偏移，並將自適應均衡器40的算法從第一算法轉換成第二算法，從而減小剩餘差錯。
但是，在傳統技術中，因為在載波恢復環路電路100中存在作為延遲線的自適應均衡器40，因此，由於信號延遲而難以快速捕獲和跟蹤頻率偏移。由於載波恢復單元50必須從初始均衡步驟開始運行，因此，未被完全均衡的信號被輸入到載波恢復單元50，從而延遲了捕獲頻率偏移的時間。
為了解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種數位訊號接收器，通過在初始階段採用自恢復均衡算法、然後在對接收信號進行某種程度的均衡之後採用判定導向均衡算法對接收信號進行均衡，該數位訊號接收器能夠快速恢復所需信號。
本發明的另一目的是提供一種用於接收數位訊號的方法。
因此，為了實現第一目的，本發明提供了一種數位訊號接收器，包括均衡單元，它在初始階段採用自適應均衡算法，而在經歷預定時間之後採用判定導向均衡算法，用於補償接收信號的幅度失真；原始信號判定單元，用於從補償了幅度失真的信號中判定出原始信號；載波恢復和鎖相檢測單元，它在經歷預定時間之後運行，用於檢測所述原始信號判定單元的輸入與所判定的原始信號之間的相位誤差，並且當採用相位誤差捕獲到相位時輸出鎖相信號；再旋轉單元，用於通過由載波恢復和鎖相檢測單元補償的相位將來自所述原始信號判定單元的信號恢復成其原始狀態，並將恢復的信號輸出到均衡器；和係數更新單元，用於接收來自所述載波恢復和鎖相檢測單元的鎖相信號以及來自所述再旋轉器的恢復信號，產生用於更新所述均衡器的係數的誤差，並更新所述均衡器的係數。
所述均衡單元最好包括前饋均衡器；反饋均衡器；加法器，用於將所述前饋均衡器的輸出與所述反饋均衡器的輸出相加；和均衡算法轉換器，用於在初始均衡階段選擇所述加法器的輸出，以便採用自恢復均衡算法進行均衡，當從所述載波恢復和鎖相檢測單元輸入鎖相信號時選擇所述再旋轉器的輸出，以便採用判定導向算法進行均衡，並將所選擇的輸出輸出到所述反饋均衡器。
最好，所述載波恢復和鎖相檢測單元包括相位誤差檢測器，用於檢測輸入到所述原始信號判定單元的信號與所判定的原始信號之間的相位誤差；鎖相檢測器，用於當在所述相位誤差檢測器上鎖定相位並且頻率偏移在預定範圍內時，所述鎖相信號(Lock)；鎖相環，用於當來自所述相位誤差檢測器的相位誤差的相位未鎖定時，鎖定相位；選擇器，用於選擇「1」或來自所述鎖相環的信號；乘法器，用於將來自所述均衡器的信號與來自所述選擇器的信號相乘；和計數器，用於控制所述選擇器，以便根據來自所述鎖相檢測器的信號或者選擇「1」、或者選擇所述鎖相環的輸出。
最好，所述再旋轉器包括共軛複數產生器；和乘法器，用於將來自所述共軛複數產生器的複數輸出與來自所述原始信號判定單元的信號相乘。
最好，所述均衡器係數更新單元包括誤差產生器，用於接收來自所述均衡單元和所述再旋轉單元的輸出，並在初始階段根據來自所述均衡器的信號產生一誤差來更新所述均衡器，而當從所述鎖相檢測器接收到鎖相信號時，根據來自所述再旋轉單元的信號產生一誤差來更新所述均衡器；第一係數更新器，用於根據來自所述誤差產生器的誤差更新所述前饋均衡器的係數；和第二係數更新器，用於更新所述反饋均衡器的係數。
最好，所述鎖相環增大環路帶寬，以便當所述載波恢復單元在初始階段運行時快速捕獲所述頻率偏移。
最好，所述計數器通過對接收信號的符號數進行計數來控制所述選擇器。
為了實現第二目的，本發明提供了一種用於接收數位訊號的方法，所述方法包括下列步驟(a)確定所述鎖相檢測器的輸出是頻率偏移釋放信號還是頻率偏移捕獲信號；(b)當在所述步驟(a)確定輸出頻率偏移釋放信號時，不運行所述載波恢復單元而採用自恢復均衡算法來運行所述均衡器，來補償接收信號的失真；和(c)當在所述步驟(a)確定輸出頻率偏移捕獲信號時，通過運行所述載波恢復單元並採用判定導向算法運行所述均衡器，來補償接收信號的失真。
通過參照附圖對本發明優選實施例的詳細描述，本發明的上述目的和優點將變得更加清楚，附圖中圖1表示傳統數位訊號接收器的結構；圖2示出本發明數位訊號接收器；和圖3詳細表示圖2的結構。
圖2示出本發明的數位訊號接收器。
圖2所示的數位訊號接收器包括均衡器20、原始信號判定單元22、載波恢復單元和鎖相檢測器24、再旋轉器(re—rotator)26、和均衡器係數更新單元28。
均衡器20是這樣運行的，在初始階段採用不受相位影響的自恢復均衡算法，而在採用自恢復均衡算法運行預定時間之後採用判定導向均衡算法，從而補償由來自解調器(未示出)的接收信號x(n)的信道引起的幅度失真。
原始信號判定單元22在初始均衡階段從來自均衡器20的信號z(n)判定出原始信號，而在初始均衡階段之後根據來自載波恢復單元和鎖相檢測器24的信號y(n)判定出原始信號。例如，當假設輸入到原始信號判定單元22的信號電平為1．3時，可將原始信號的電平判定為1。
載波恢復單元和鎖相檢測器24在從初始均衡階段開始經歷預定時間之後運行，檢測輸入到原始信號判定單元22的信號(通過補償預定頻率偏移而獲得)與由原始信號判定單元22判定出的信號之間的相位誤差，根據檢測到的相位誤差來檢測相位鎖定，當相位鎖定時(通過判定頻率偏移是否在預定範圍內來確定相位是否鎖定)輸出鎖相信號(頻率偏移捕獲信號)，而當相位未鎖定時鎖定相位。
再旋轉器26通過由載波恢復單元和鎖相檢測器24補償的相位將來自原始信號判定單元22的信號恢復成原始狀態，並將恢復的信號輸出到均衡器20。亦即，再旋轉器26將其相位未校正的正弦波輸出到均衡器20。
均衡器係數更新單元28接收來自均衡器20的信號z(n)、來自載波恢復單元和鎖相檢測器24的鎖相信號(Lock)、和來自再旋轉器26的正弦波，產生用於更新均衡器20的係數的誤差，並採用該誤差來更新均衡器20的係數。
圖3詳細地示出圖2的結構。
均衡器20包括前饋均衡器202、反饋均衡器204、加法器206和均衡算法轉換器208。
前饋均衡器202對接收信號進行均衡，並將接收信號輸出到加法器206。反饋均衡器204輸入均衡算法轉換器208的輸出，並將其輸出到加法器206。加法器將前饋均衡器202的輸出與反饋均衡器204的輸出相加，並將均衡的信號輸出到載波恢復單元和鎖相檢測器204及均衡算法轉換器208。根據來自鎖相檢測器247的鎖相信號，均衡算法轉換器208在初始均衡階段選擇加法器206的輸出z(n)，以便採用自恢復均衡算法進行均衡，在以自恢復均衡算法對輸出均衡預定時間之後選擇再旋轉器26的輸出，以便採用判定導向算法進行均衡，並將所選輸出輸出到反饋均衡器204。從加法器206輸出到均衡算法轉換器208的信號被限制到恆定值或以下。該恆定值是根據信號星座(constellation)的最大功率確定的。
載波恢復單元和鎖相檢測器24的載波恢復單元包括相位誤差檢測器242、鎖相環244、選擇器246、乘法器248、和計數器249。該鎖相檢測器對應於鎖相檢測器247。
相位誤差檢測器242檢測輸入到原始信號判定單元22的信號與從接收信號判定單元22輸出的信號之間的相位誤差。
當輸入和輸出的相位在相位誤差檢測器242上鎖定並且頻率偏移在預定範圍內時，鎖相檢測器247輸出鎖相信號(Lock)。
當來自相位誤差檢測器242的相位誤差的相位未鎖定時，鎖相環244鎖定相位。這裡，鎖相環244增大環路帶寬，以便當載波恢復單元和鎖相檢測器24的載波恢復單元在初始階段運行時快速捕獲頻率偏移。
受控於計數器249的選擇器246選擇「1」或來自鎖相環244的信號。乘法器248將來自均衡器20的信號z(n)與來自選擇器246的信號相乘。亦即，當選擇器246選擇「1」時，乘法器248將來自均衡器20的信號z(n)乘以「1」。其結果是，來自均衡器20的信號z(n)被輸出到原始信號判定單元22。
計數器249控制選擇器246，從而根據來自鎖相檢測器247的鎖相信號或者選擇「1」、或者選擇鎖相環244的輸出。亦即，計數器控制選擇器246，以便當鎖相信號未鎖定時在經歷預定時間之前選擇「1」(稱作頻率偏移釋放，此時，頻率偏移不在預定範圍內)，而當鎖相信號鎖定時選擇鎖相環244的輸出(稱作頻率偏移捕獲，此時頻率偏移在預定範圍內)。這裡，計數器249對接收信號的符號數進行計數，並控制選擇器246。
再旋轉器26包括共軛複數產生器262和乘法器264。共軛複數產生器262輸出來自壓控振蕩器(VCO)的複數e—jθ(n)的共軛複數ejθ(n)。乘法器264將來自共軛複數產生器262的共軛複數ejθ(n)與來自原始信號判定單元22的信號a(n)相乘，以將其相位未校正的信號輸出到均衡算法轉換器208。
均衡器係數更新單元28包括誤差產生器282、第一係數更新器284、第二係數更新器286。
誤差產生器282接收來自均衡器20的信號z(n)和來自再旋轉器26的信號a(n)ejθ(n)，並在初始階段根據來自均衡器20的信號z(n)產生一誤差來更新均衡器，而當從鎖相檢測器247輸入鎖相信號時，根據來自再旋轉器26的信號產生一誤差來更新均衡器。第一係數更新器282根據來自誤差產生器282的誤差來更新前饋均衡器202的係數。第二係數更新器284更新反饋均衡器204的係數。
下面將參照圖3來描述本發明的操作。
在初始均衡階段，載波恢復單元和鎖相檢測器24不運行，而是處於備用狀態，僅有均衡器20運行，從而從某種程度上消除了接收信號符號之間的幹擾。
在本發明中，將具有優異的剩餘誤差性能並在惡劣信道環境下穩定運行的判定反饋均衡器用作均衡器20。更改均衡器20的運行，以便能夠使用可使均衡器收斂而無需訓練序列幫助的自恢復均衡算法。亦即，反饋均衡器204的輸入必須是原始信號判定單元22的輸出。但是，由於原始信號判定單元22的輸出因由頻率偏移影響引起的星座點旋轉而未得到校正，因此，在初始均衡階段，將加法器206的輸出用作反饋均衡器204的輸入而不是採用原始信號判定單元22的信號。這樣一來，可防止由於錯誤輸入造成的錯誤發送。將不受相位影響的恆定模塊算法用作自恢復均衡算法。
當在初始均衡階段均衡器20在某種程度上收斂時，載波恢復單元和鎖相檢測器204運行。當在各符號之間存在幹擾時，載波恢復單元難以捕獲頻率偏移。但是，當載波恢復單元捕獲到頻率偏移時，對載波恢復單元的環路帶寬、均衡器20的均衡算法和係數更新速率進行操作，以便能夠獲得更小的剩餘誤差。將判定導向算法用作轉換後的均衡算法。鎖相檢測器247連續地將其中恢復了頻率偏移的信號與原始信號判定單元22的輸出進行比較，檢測誤差和對誤差平均預定次數，並且當平均值不大於閾值時產生一捕獲信號，而當平均值不小於閾值時產生一釋放信號。
通過捕獲或釋放信號來轉換均衡算法、係數更新速率和環路帶寬。轉換後的均衡算法是判定導向算法，並且將環路帶寬轉換成較小值。在判定反饋均衡器中，將反饋均衡器20的輸入轉換成原始信號判定單元22的輸出，從而減小剩餘誤差。當產生釋放信號時，將均衡算法轉換成自恢復均衡算法，並將係數更新速率轉換成較小值。此時，載波恢復單元和鎖相檢測器24的載波恢復單元不運行而處於備用狀態。當經歷預定時間並且再次打開接收信號的眼圖時，環路電路被轉換成初始的大值，並且載波恢復單元試圖再次捕獲頻率偏移。當捕獲到頻率偏移時，鎖相檢測器242產生捕獲信號，並將均衡算法轉換成判定導向算法。因此，數位訊號接收器再次處於穩定狀態。
如上所述，根據本發明，通過修改判定反饋均衡器的結構使之能夠採用自恢復均衡算法，可實現這樣一種均衡器，該均衡器具有優異的剩餘誤差性能並且在惡劣的信道條件下穩定地運行而無需訓練序列的幫助。
另外，通過由鎖相檢測器自動地轉換均衡算法、係數更新速率和環路帶寬，能夠執行自恢復均衡、在初始均衡狀態下快速捕獲頻率偏移、而在穩定狀態下獲得小的剩餘誤差。
權利要求
1．一種數位訊號接收器，包括均衡單元，它在初始階段採用自恢復均衡算法，而在經歷預定時間之後採用判定導向均衡算法，用於補償接收信號的幅度失真；原始信號判定單元，用於從補償了幅度失真的信號中判定出原始信號；載波恢復和鎖相檢測單元，它在經歷預定時間之後運行，用於檢測所述原始信號判定單元的輸入與所判定的原始信號之間的相位誤差，並且當採用相位誤差捕獲到相位時輸出鎖相信號；再旋轉單元，用於通過由載波恢復和鎖相檢測單元補償的相位將來自所述原始信號判定單元的信號恢復成其原始狀態，並將恢復的信號輸出到均衡器和係數更新單元，用於接收來自所述載波恢復和鎖相檢測單元的鎖相信號以及來自所述再旋轉器的恢復信號，產生用於更新所述均衡器的係數的誤差，並更新所述均衡器的係數。
2．如權利要求1所述的數位訊號接收器，其中，所述均衡單元包括前饋均衡器；反饋均衡器；加法器，用於將所述前饋均衡器的輸出與所述反饋均衡器的輸出相加；和均衡算法轉換器，用於在初始均衡階段選擇所述加法器的輸出，以便採用自恢復均衡算法進行均衡，當從所述載波恢復和鎖相檢測單元輸入鎖相信號時選擇所述再旋轉器的輸出，以便採用判定導向算法進行均衡，並將所選擇的輸出輸出到所述反饋均衡器。
3．如權利要求2所述的數位訊號接收器，其中，所述加法器的輸出被限制在恆定值和以下。
4．如權利要求1所述的數位訊號接收器，其中，所述載波恢復和鎖相檢測單元包括相位誤差檢測器，用於檢測輸入到所述原始信號判定單元的信號與所判定的原始信號之間的相位誤差；鎖相檢測器，用於當在所述相位誤差檢測器上鎖定相位並且頻率偏移在預定範圍內時，輸出所述鎖相信號(Lock)；鎖相環，用於當來自所述相位誤差檢測器的相位誤差的相位未鎖定時，鎖定相位；選擇器，用於選擇「1」或來自所述鎖相環的輸出；乘法器，用於將來自所述均衡器的信號與來自所述選擇器的信號相乘；和計數器，用於控制所述選擇器，以便根據來自所述鎖相檢測器的信號或者選擇「1」、或者選擇所述鎖相環的輸出。
5．如權利要求1所述的數位訊號接收器，其中，所述再旋轉單元包括共軛複數產生器；和乘法器，用於將來自所述共軛複數產生器的複數輸出與來自所述原始信號判定單元的輸出相乘。
6．如權利要求1所述的數位訊號接收器，其中，所述係數更新單元包括誤差產生器，用於接收來自所述均衡單元和所述再旋轉單元的輸出，並在初始階段根據來自所述均衡器的信號產生一誤差來更新所述均衡器，而當從所述鎖相檢測器接收到鎖相信號時，根據來自所述再旋轉單元的信號產生一誤差來更新所述均衡器；第一係數更新器，用於根據來自所述誤差產生器的誤差更新所述前饋均衡器的係數；和第二係數更新器，用於更新所述反饋均衡器的係數。
7．如權利要求3所述的數位訊號接收器，其中，所述鎖相環增大環路帶寬，以便當所述載波恢復單元在初始階段運行時快速捕獲所述頻率偏移。
8．如權利要求1所述的數位訊號接收器，其中，所述計數器通過對接收信號的符號數進行計數來控制所述選擇器。
9．一種用於採用數位訊號接收器接收數位訊號的方法，所述數位訊號接收器包括均衡器，用於補償接收信號的幅度失真；載波恢復單元，用於補償接收信號的頻率偏移；和鎖相檢測器，用於將其中恢復了頻率偏移的信號與原始信號判定單元的輸出進行比較，檢測誤差值，並當所述誤差值不大於一預定閾值時產生頻率偏移捕獲信號，而當所述誤差值不小於所述預定閾值時產生頻率偏移釋放信號，所述方法包括下列步驟(a)確定所述鎖相檢測器的輸出是頻率偏移釋放信號還是頻率偏移捕獲信號；(b)當在所述步驟(a)確定輸出頻率偏移釋放信號時，不運行所述載波恢復單元而採用自恢復均衡算法來運行所述均衡器，來補償接收信號的失真；和(c)當在所述步驟(a)確定輸出頻率偏移捕獲信號時，通過運行所述載波恢復單元並採用判定導向算法運行所述均衡器，來補償接收信號的失真。
全文摘要
一種用於接收數位訊號的數位訊號接收器和方法。該接收器包括均衡單元、原始信號判定單元、載波恢復和鎖相檢測單元、再旋轉單元、和係數更新單元。本發明能夠實現具有優異的剩餘誤差性能並且在惡劣的信道條件下穩定運行而無需訓練序列幫助的均衡器,以便快速捕獲頻率偏移,並在穩定狀態下獲得小的剩餘誤差。
文檔編號H04N5/44GK1280434SQ0011889
公開日2001年1月17日 申請日期2000年6月22日 優先權日1999年7月12日
發明者安源翊 申請人:三星電子株式會社