專利名稱：自適應(yīng)稀疏均衡器濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀疏自適應(yīng)沖擊響應(yīng)(IIR)均衡器濾波器和稀疏判決反饋均衡器(DFE)濾波器，諸如可被用于在陸地電視通信信道中的去疊影(多徑均衡)，更具體地說，涉及這樣一種濾波器，它是二維的，最小均方(LMS)，稀疏(TLLS)自適應(yīng)的，它響應(yīng)一個多徑接收信號而確定濾波器的每一個稀疏非零值接頭(tap)的特殊接頭位置和特殊加權(quán)因子，這導致了首先實現(xiàn)了疊影的最大刪除和超時保持。
可以參照Ciciora等人所著的，發(fā)表于IEEE Transactions onConsumer Electronics,Vol.CE 25,1979年二月的文章“在電視系統(tǒng)中疊影刪除的指南手冊”。在該文章的第42和43頁描述了用于去疊影的基于LMS的自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)和操作過程。
基于LMS的自適應(yīng)濾波器廣泛用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的信道均衡。基于LMS的自適應(yīng)濾波器的一個期望特性是其加權(quán)系數(shù)因子的適當值的推導不需要先前計算的訓練信號。然而，在基于LMS的自適應(yīng)濾波器中實現(xiàn)的數(shù)學操作元素的數(shù)量是與均衡濾波器接頭的數(shù)量成線性比例的，可能需要大量的接頭。例如，在數(shù)字陸地TV廣播應(yīng)用中，多徑傳播可能達到2ms，導致所要求的均衡器接頭的總數(shù)為200的數(shù)量級，或在一些情形中更多。與實值數(shù)據(jù)抽樣的前進流一起使用的基于數(shù)字均衡器濾波器的一個LMS要求包括每一個抽樣周期T而每個接頭兩個乘法(此處T為0.2us(每秒5兆抽樣)或?qū)τ谒邮盏臄?shù)字NTSC電視信號的情形更少)。這導致了每秒巨大數(shù)量的乘法操作，這導致了對于基于大LMS的自適應(yīng)均衡器濾波器的相應(yīng)的IC實現(xiàn)成本。這也是阻止基于自適應(yīng)均衡器濾波器的大LMS用于許多商業(yè)應(yīng)用的一個原因。
在去疊影濾波器的情形中，只有200或更多濾波器接頭的一小部分為非零值。這使得具有僅僅響應(yīng)這些非零值的接頭位置的稀疏濾波器可以使用。響應(yīng)于這些非零值濾波器接頭的各個加權(quán)因子系數(shù)可以這樣選擇，使得可以得到最大去除疊影的效果。問題是確定(1)哪些接頭位置在任何時候為非零值濾波器接頭和(2)各個加權(quán)因子系數(shù)的所要求的值?，F(xiàn)有技術(shù)中的通用方法為提供各個加權(quán)因子系數(shù)的所要求的值，使用響應(yīng)于前面通過一個計算機程序利用以前信息所得到的訓練信號的一個自適應(yīng)數(shù)字濾波器。舉例來說，這樣一種訓練信號計算機程序可以在1991,11月11日授權(quán)給Dieterich等人的U.S.專利5,065,242中可知。此外，在1995,2月7日授權(quán)給Knutson等人的U.S.專利5,388,062中要求一個用于可編程構(gòu)成的去疊影濾波器的訓練信號計算機程序，選擇性地進行再構(gòu)建濾波器的有效接頭位置，和可編程地提供僅僅響應(yīng)于非零值接頭位置的可選擇的加權(quán)因子系數(shù)值。
在許多應(yīng)用中，包括電視，通信信道受到稀疏分離回聲的破壞。在此情形中，接收機自適應(yīng)濾波器，在自適應(yīng)設(shè)置時間后，將具有一些非零值接頭和一些零值接頭。只有那些非零值接頭才對信道回聲消除有貢獻。然而，在緩慢時變信道條件下，回聲的延遲是與時間有關(guān)的，這樣在回聲跟蹤模式中，隨時間的繼續(xù)，非零值接頭位置可能需要再定位。
可以參照Yip和Etter所著的“用于緩慢時變回聲路徑的自適應(yīng)多回聲消除器”，發(fā)表在IEEE Transactions on Communications,1990年十月?；镜腨ip-Etter方法為，在有多于1個的回聲需要消除時，，用于時變回聲的濾波器跟蹤性能將通過使用多個較小濾波器的一個分離濾波器而改善，其中每個濾波器是設(shè)計用于消除多個回聲中的一個。在性能上的改善歸功于去除了傳統(tǒng)大去疊影濾波器的零值接頭。Yip-Etter方法的問題是對于回聲位置和回聲期間估計要求復數(shù)運算。因此，Yip-Etter方法很難降低IC成本。
有鑒于此，需要實時連續(xù)操作以無需訓練信號進行第一確定傳統(tǒng)大去疊影濾波器的零值接頭并有效地刪除該零值接頭的相對較便宜的去疊影濾波器。此外，需要這樣一種便宜的濾波器，可以刪除所有的多徑回聲，而沒有上述的Yip-Etter方法的問題。
本發(fā)明直接導出一個根據(jù)稀疏數(shù)字自適應(yīng)IIR或DFE濾波器的LMS算法改善操作性能的均衡器濾波器，其中自適應(yīng)濾波器包括一個FIR濾波器，它包含L+1個接頭位置，其中包含第一輸入端的一個接頭位置，M個乘法器，其中M＜L+1，用于分派M個乘法器中的任何一個給L+1個接頭位置中的任何一個的交換裝置，其中“L”由其公式(1)-(3)確定。
M個乘法器中的每一個初始地分派給L+1個接頭位置的一個分離的預選位置，而每一個分派的乘法器初始地提供有預選的加權(quán)因子w。然后，在具有等于數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣周期T的一個給定復數(shù)D的期間的每一個連續(xù)時間周期完成之后，確定(a)與多徑復用器有關(guān)的第一組分離的加權(quán)系數(shù)w，并將它分派給所述L+1個接頭位置中的某一個，其絕對值超出一個給定最小正閾值和(b)與多徑復用器有關(guān)的第二組分離的加權(quán)系數(shù)w，并將它分派給所述L+1個接頭位置中的某一個，其絕對值不超出一個給定最小正閾值。在連續(xù)時間周期的剛結(jié)束的一個周期中與第一組的分離加權(quán)系數(shù)有關(guān)的乘法器在連續(xù)時間周期的下一個周期保持它們到L+1個接頭位置的某一個的分派，而在連續(xù)時間周期的剛結(jié)束的一個周期中與第二組的分離加權(quán)系數(shù)有關(guān)的乘法器在連續(xù)時間周期的下一個周期再分派到不同于L+1個接頭位置的某一個的一個接頭位置。
附圖簡述

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的基于LMS的自適應(yīng)IIR均衡器濾波器的優(yōu)選實施例的框圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的基于LMS的自適應(yīng)DFE均衡器濾波器的優(yōu)選實施例的框圖；圖3為基于TLLS的自適應(yīng)均衡器濾波器的總體系統(tǒng)的功能框圖；圖4為構(gòu)成基于TLLS的自適應(yīng)均衡器濾波器的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的框圖；圖5為可能具體用于圖3的前向和反饋TLLS FIR濾波器的一般TLLS FIR濾波器的框圖。
圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的基于LMS的自適應(yīng)IIR均衡器濾波器包括LMS前向FIR濾波器102,LMS反饋FIR濾波器104，加法器106，加法器108和限幅器110。一個前進的抽樣流的每一個連續(xù)發(fā)生的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣x(n)施加于LMS前向FIR濾波器102的輸入端。LMS前向FIR濾波器102的輸出端所得到的前進的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣施加于加法器106的第一輸入端和LMS反饋FIR濾波器104的輸出端所得到的前進的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣施加于加法器106的第二輸入端。在加法器106的輸出端所得到的前進數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣y(n)(它構(gòu)成自適應(yīng)均衡器IIR濾波器的刪除)施加于LMS反饋濾波器104的輸入端，加法器108的負輸入端和限幅器110的輸入端。限幅器110，它將施加于輸入端的每一個數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣的最低有效位的給定數(shù)目切除，將每一個數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣剩余的更有效位(圖1中的y’(n))送到加法器108的正輸入端。加法器108得到作為一個輸出的數(shù)字誤差信號流e(n)，其中每一個誤差信號施加于每個FIR濾波器102和104的誤差輸入端(如圖1所示)。
圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的基于LMS的自適應(yīng)DFE均衡器濾波器100b的優(yōu)選實施例也包括LMS前向FIR濾波器102,LMS反饋FIR濾波器104，加法器106，加法器108和限幅器110。如圖2所示，限幅器110的輸出(圖1中的y’(n))(而非加法器106輸出端的前進數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣y(n))送到LMS反饋濾波器104的輸入端。這是圖2所示的基于LMS的自適應(yīng)DFE均衡器濾波器和圖1所示的基于LMS的自適應(yīng)IIR均衡器濾波器的唯一差別。
如現(xiàn)有技術(shù)所知道的，每一個數(shù)據(jù)抽樣為一個多比特二進制數(shù)，其中最大有效位指示該數(shù)的極性(即，正或負)，而剩余位指示該數(shù)的幅度。由限幅器110的輸出端送到加法器108的正輸入端的每個數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣的更有效位可僅僅包括該最大有效位(即極性-指示位)或可包括該最大有效位和至少次最大有效位(即，最有效的幅度-指示位)。在另一情形中，由數(shù)字誤差抽樣e(n)流的每一個所表示的該數(shù)目的極性與它由此被導出的數(shù)據(jù)抽樣的極性相反，而它的幅度等于或小于它由此被導出的數(shù)據(jù)抽樣的幅度。
傳統(tǒng)LMS自適應(yīng)濾波器的算法可以由其輸入/輸出公式和其接頭值更新公式導出。該其輸入/輸出公式如下yn=ΣiLwn,ixn-1]]>(1)=wn,oxn+wn,lxn-1+…+wn,1xn-L(2)其中系數(shù)I和n分別為接頭位置和時間；而其接頭位置更新公式為
wn+1,i=wn,i+μenxn,ii=0,1,…L,(3)其中en為在時刻=n時，濾波器輸出y(n)和所期望的輸出dn的差值所確定的誤差項，從而en=dn-yn.(4)由上述公式，可以很清楚，在每一個抽樣周期中，在每個L濾波器接頭位置的x值要求乘以在該乘以周期中其加權(quán)系數(shù)wn的值的根據(jù)公式2的第一乘法運算，接下來是乘以在該乘以周期中其誤差項en的值的根據(jù)公式3的第一乘法運算。
在用于NTSC電視信號的傳統(tǒng)數(shù)字LMS去疊影濾波器的理想例子中，該濾波器如圖1或圖2所示，LMS前向FIR濾波器102可以具有100個濾波器位置和LMS反饋FIR濾波器104可以具有150濾波器位置，而每一個抽樣周期僅僅具有0.2us。從而，每秒所需的乘法運算數(shù)目為12.5億次(或?qū)τ?50個接頭位置的一個為每秒5兆)。用于NTSC電視信號的數(shù)字去疊影濾波器只采用實數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣和實加權(quán)系數(shù)，而每一個抽樣周期應(yīng)具有小于0.2us的期間以容納高清晰度電視信號的更寬視頻帶寬。這意味著在每一個抽樣周期，每個接頭位置需要8個(而不是2個)乘法運算，這導致了對于250個接頭位置，每秒的乘法運算總數(shù)遠遠大于12.5億次(或?qū)τ?50個接頭位置的一個遠遠大于每秒5兆)。
如上所知的，基于LMS的自適應(yīng)均衡器的每個LMS FIR濾波器部件(諸如FIR濾波器102和104)的每一個接頭位置被提供有初始加權(quán)系數(shù)值，它出現(xiàn)在時間ZERO。在去疊影濾波器的情形中，每個FIR濾波器的預選接頭位置(例如中間接頭位置)提供有一個等于+1的初始加權(quán)系數(shù)值，從而響應(yīng)于電視主信號，而每個FIR濾波器的所有接頭位置(例如中間接頭位置)提供有一個具有正最小幅值的初始加權(quán)系數(shù)值。根據(jù)上述LMS公式1和3作為去疊影濾波器從時刻ZERO運行的圖2所示的基于LMS的自適應(yīng)DFE均衡器濾波器和圖1所示的基于LMS的自適應(yīng)IIR均衡器濾波器將在大量抽樣周期之后產(chǎn)生一個誤差項en的最小化和會聚到一個穩(wěn)定值的每一個接頭位置的加權(quán)系數(shù)的會聚。具有非零幅值(即，高于最低絕對值的閾值的一個值)的會聚的加權(quán)系數(shù)與分別響應(yīng)于電視主信號和如果在所接收的電視信號中有，也響應(yīng)每個疊影的最少接頭位置。該最少的接頭位置與具有零值的會聚加權(quán)系數(shù)有關(guān)，因為它們對濾波器輸出yn沒有貢獻，所以是不需要的。問題是，每個FIR濾波器102和104的總的大量接頭位置的在任何時候恰好為零值的特殊接頭位置的標識保持為未確定，只在上述通用LMS算法的操作之后才被確定，而這需要大量的乘法運算。
參照圖3，圖3為基于TLLS的自適應(yīng)均衡器濾波器的總體系統(tǒng)部件的功能框圖，它解決了使用通用LMS算法所帶來的上述問題。如上所示，基于TLLS的自適應(yīng)均衡器濾波器的總體系統(tǒng)包括TLLS均衡器濾波器200，功率系數(shù)監(jiān)視器202，接頭控制邏輯單元204。一個前進的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣x(n)流施加到TLLS均衡器濾波器200的第一輸入端；一個使用者確定的初始接頭-控制信號Tcf+b(0)的集合施加于TLLS均衡器濾波器200的各個第二輸入端和施加于接頭控制邏輯電路204的各個第一輸入端；一個來自接頭控制邏輯電路204的自適應(yīng)接頭控制信號Tcf+b(0)的集合施加于TLLS均衡器濾波器200的各個第三輸入端，一個來自TLLS均衡器濾波器200的加權(quán)的系數(shù)值wf+b(n)的集合施加于功率系數(shù)監(jiān)視器202的各個輸入端，一個來自功率系數(shù)監(jiān)視器202的加權(quán)系數(shù)功率系數(shù)Pf+b系數(shù)施加于接頭控制邏輯電路204的各個第二輸入端，而一個前進的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣y(n)流構(gòu)成來自TLLS均衡器濾波器200的輸出。
如圖3所示，TLLS均衡器濾波器200可以是具有圖1所示的基于LMS自適應(yīng)均衡器IIR濾波器100a類似的結(jié)構(gòu)的TLLS均衡器濾波器IIR濾波器200a。更具體地，圖3所示的結(jié)構(gòu)與圖1所示結(jié)構(gòu)的差別僅僅在于圖3中前向和反饋LMS FIR濾波器102和104被前向和反饋LMS FIR濾波器302和304所取代。換句話說，TLLS均衡器濾波器200a在結(jié)構(gòu)和功能上與基于LMS的自適應(yīng)均衡器IIR濾波器100a相同。此外，TLLS均衡器濾波器200可以采用具有與圖2所示的基于LMS的自適應(yīng)均衡器IIR濾波器100b相同結(jié)構(gòu)的TLLS均衡器濾波器DFE濾波器200b的結(jié)構(gòu)形式，除了前向和反饋LMS FIR濾波器102和104被前向和反饋LMS FIR濾波器302和304所取代。
如圖4所示，前向TLLS FIR濾波器302具有作為附加輸入的集合Tcf+b(0)和Tcf+b(n)的子集Tcf(0)和Tcf(n)并具有給出附加輸出的集合wcf+b(n)的子集wcf(n)。類似地，反饋TLLS FIR濾波器304具有作為附加輸入的集合Tcf+b(0)和Tcf+b(n)的子集Tcf(0)和Tcf(n)并具有給出附加輸出的集合wcf+b(n)的子集wcf(n)。
圖5為可能具體用于圖3的前向和反饋TLLS FIR濾波器400的一般TLLS FIR濾波器的框圖，它可以具體用于圖4的前向和反饋TLLSFIR濾波器302和304。TLLS FIR濾波器400包括L-接頭數(shù)字移位寄存器402,M-乘法器分派交換裝置404和加法器406。一個具有抽樣周期T的數(shù)字數(shù)據(jù)抽樣x(n)流施加于移位寄存器402的輸入端而移位寄存器一般以等于1/T的速率移動。L+1接頭位置由L-接頭數(shù)字移位寄存器402確定，包括在移位寄存器402的輸入端的一個附加接頭0。交換裝置404可以根據(jù)一個在時刻ZERO施加于其上的Tc(0)接頭控制信號的集合，和其后根據(jù)施加于其上的Tc(n)自適應(yīng)接頭控制信號的集合，初始地將M個乘法器的每一個分派給L+1接頭位置的任何一個。所分派的乘法器的相應(yīng)輸出作為輸入施加于加法器406，而加法器406導出等于施加給它的所分派的乘法器的相應(yīng)輸出和的值(該加法器406輸出構(gòu)成來自TLLS FIR濾波器400的輸出)。
一般地，本發(fā)明僅僅要求乘法器M的數(shù)量，它是由使用者確定，小于移位寄存器接頭位置L+1(即M＜L+1)。然而，當在稀疏去疊影均衡器濾波器中采用TLLS FIR濾波器400時，比例M/N通常為不大于50％，而一般遠遠小于50％。在下面對本發(fā)明的詳述中，假設(shè)在稀疏去疊影均衡器濾波器中采用TLLS FIR濾波器400，其中接頭位置L/2相應(yīng)于所接收的電視主信號408而在時刻ZERO沒有任何關(guān)于所接收電視信號是否包括疊影的信息，無論接頭位置a1T相應(yīng)于所接收電視信號中的單個預疊影位置410和接頭位置a2T相應(yīng)于所接收電視信號中的單個預疊影位置412的未知因素。
根據(jù)本發(fā)明的原理，在時刻ZERO，使用者確定的Tc(0)控制信號的集合為這樣，即交換裝置404分派一個具有+1加權(quán)系數(shù)的M乘法器給主信號接頭位置L/2和分派剩余的M乘法器，其中每個具有最小正加權(quán)系數(shù)，給基本基本上與主信號接頭位置L/2對稱放置的接頭位置，并盡可能地，依預定順序，以一個允許L+1接頭位置的整個范圍可以由M乘法器最大會聚的量相互分開(其中主信號接頭位置L/2為1號)(M-1)-……5-3-1-2-4……-M，這里-代表相鄰乘法器之間的間隔。從而，舉例，在M/L=50％時，在相鄰乘法器之間有一個未分派的接頭位置；在M/L=33％時，在相鄰乘法器之間有兩個未分派的接頭位置；在M/L=25％時，在相鄰乘法器之間有三個未分派的接頭位置。
從而對于第一連續(xù)周期，允許TLLS FIR濾波器400以根據(jù)上述公式1和3的LMS方式運行，其中每一個間隔為DT，其中D為預定的相對大數(shù)(例如3000)，這使得DT周期間隔足夠長允許所有初始分派接頭位置的加權(quán)系數(shù)的會聚。在第一周期的結(jié)束，所有初始分派接頭位置的加權(quán)系數(shù)送給功率系數(shù)監(jiān)視器202。功率監(jiān)視器202實施通過將送給它的每一個加權(quán)系數(shù)平方而測量這些接頭位置的每一個的功率的第一功能(即，Pi=|wn,i|2)，并對每個Pi執(zhí)行將一個二進制ONE分派給幅值超出給定最小閾值(它由一個非零值加權(quán)系數(shù)代表)的每一個Pi的功能和將一個二進制ZERO分派給幅值未超過給定最小閾值(它由一個零值加權(quán)系數(shù)代表)的每一個Pi的功能。
所有計算的加權(quán)系數(shù)所得到的功率系數(shù)作為P-系數(shù)輸入送給接頭控制邏輯單元204，該單元響應(yīng)于此，而讀取每一個功率系數(shù)，然后根據(jù)下面的規(guī)則執(zhí)行邏輯功能以導出自適應(yīng)接頭控制信號輸出1．在剛完成的DT周期中分派給那些與二進制ONE功率系數(shù)有關(guān)的乘法器的接頭位置(即，非零值接頭位置)在下一個DT周期中保持分派該相同的乘法器。
2．在剛完成的DT周期中分派給那些與二進制ZERO功率系數(shù)有關(guān)的乘法器的接頭位置(即，零值接頭位置)在下一個DT周期中不分派任何乘法器，而這些乘法器可以依據(jù)下列準則再分派該其他接頭位置(1)在剛完成的DT周期中未分派的接頭位置變?yōu)榈谝缓蜻x組的成員，具有在下一個DT周期中分派一個可用乘法器的更高優(yōu)選權(quán)，僅當在剛完成的DT周期中它的至少一個中間相鄰的接頭位置分派有一個具有與二進制ONE功率系數(shù)相關(guān)的乘法器時。
(2)在剛完成的DT周期中未分派的接頭位置變?yōu)榈谝缓蜻x組的成員，具有在下一個DT周期中分派一個可用乘法器的更低優(yōu)選權(quán)，僅當在剛完成的DT周期中它的兩個中間相鄰的接頭位置都未分派有乘法器時。
(3)任何不滿足準則(1)和(2)的接頭位置不是在下一個DT周期中分派一個可用乘法器的候選者。(從而，準則(3)包括在剛完成的DT周期中分派有具有二進制ZERO功率系數(shù)相關(guān)的乘法器的任何接頭位置)。
(4)作為第一候選組的成員的接頭位置依一個給定的重要性順序分派可用的乘法器，其中任何更接近于中間接頭位置L/2的候選接頭位置比其他遠離中間接頭位置L/2的候選接頭位置更重要，直至所有作為第一候選組的成員的接頭位置都已分派可用的乘法器或所有可用乘法器都已被分派。
(5)如果在所有作為第一候選組的成員的接頭位置都已分派可用的乘法器，仍保持任何可用乘法器，則依相同的給定的重要性順序?qū)⒖捎贸朔ㄆ鞣峙山o作為第二候選組的成員的接頭位置，直至所有作為第二候選組的成員的接頭位置都已分派可用的乘法器或所有可用乘法器都已被分派。
接頭控制邏輯單元在每個連續(xù)DT周期的結(jié)束執(zhí)行上述邏輯功能，這導致了由M乘法器進行的有效搜索以首先發(fā)現(xiàn)，然后，一旦發(fā)現(xiàn)，在前進的連續(xù)DT周期內(nèi)就保持非零值接頭位置(即那些與二進制ONE功率系數(shù)相關(guān)的接頭位置)，與每個發(fā)現(xiàn)的非零值接頭位置保持的時間相同。同時，在每一個前進的連續(xù)DT周期內(nèi)，通過在每一個連續(xù)DT周期中采用那些在剛好一個DT周期之前變?yōu)榭捎玫腗乘法器來繼續(xù)對附加的非零值接頭位置進行搜索。
返回圖5，在許多DT周期之后，搜索將發(fā)現(xiàn)非零值接頭位置LT/2,a1T和a2T(如圖2中實線所示)，它們構(gòu)成加法器406的輸出，而分派給這三個非零值接頭位置的乘法器414-1到414-3將在后面的DT周期中保持自己。然而，與零值接頭位置相關(guān)的M-3乘法器(例如與接頭位置0和100相關(guān)的乘法器414-4和414-5，圖5中虛線所示)在搜索中的每一后續(xù)DT周期中保持。因此，如果超時，對應(yīng)于每個或上述兩個疊影的非零值接頭位置應(yīng)改變位置，或出現(xiàn)另一個疊影，連續(xù)的搜索將很快發(fā)現(xiàn)它們。
顯然，實踐中統(tǒng)計表明，乘法器對接頭位置的M/L+1比例越大，平均而言，用于發(fā)現(xiàn)所有存在的疊影的搜索所需的DT周期就越少。然而，M/L+1比例越大，將由于要求越多的乘法器而導致成本的增加。因此，最佳M/L+1比例依賴于TLLS自適應(yīng)濾波器所使用的具體環(huán)境。
雖然只描述了一個TLLS自適應(yīng)濾波器的優(yōu)選實施例時，它由輸出加權(quán)前向TLLS FIR濾波器和一個輸出加權(quán)反饋TLLS FIR濾波器實現(xiàn)，本發(fā)明覆蓋所有由一個或多個輸入加權(quán)TLLS FIR濾波器，或僅僅由一個前向TLLS FIR濾波器或僅僅一個反饋TLLS FIR濾波器實現(xiàn)的TLLS自適應(yīng)濾波器。
權(quán)利要求
1．在一個均衡器濾波器系統(tǒng)中，包括一個稀疏數(shù)字自適應(yīng)濾波器(200)和用于控制所述自適應(yīng)濾波器(200&204)操作的裝置，其中(1)所述自適應(yīng)濾波器包括一個數(shù)字多接頭無限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器(302或304和圖4)，響應(yīng)一個施加到第一輸入端的具有抽樣周期T的連續(xù)抽樣x(n)；(2)所述和用于控制所述自適應(yīng)濾波器(200&204)操作的裝置包括用于響應(yīng)來自所述自適應(yīng)濾波器(306&308)的每一連續(xù)輸出抽樣而導出最小均方(LMS)差項e(n)，并將最小均方差項e(n)施加到所述FIR濾波器的第二輸入端以根據(jù)LMS算法來影響所述FIR濾波器的操作的裝置；和(3)所述多接頭FIR濾波器包括為數(shù)量的L+1接頭位置，其中包括在其(402)第一輸入端的接頭位置，為數(shù)量的M乘法器(M乘法器的414-1到414-5)，其中M＜L+1，和用于將所述M乘法器的任何一個分派給所述L+1個接頭位置(404)的任何一個；其特征在于所述用于控制所述自適應(yīng)濾波器操作的裝置還包括第二裝置，用于初始地將所述M乘法器的任何一個分派給所述L+1個接頭位置中一個分離的預選接頭位置和初始地將其預選加權(quán)系數(shù)w(Tc(0))提供給每一分派的乘法器；第三裝置，響應(yīng)每一連續(xù)時間周期的完成，用于確定(a)與乘法器有關(guān)的第一組分離的加權(quán)系數(shù)w，并將它分派給所述L+1個接頭位置中的某一個，其絕對值超出一個給定最小正閾值和(b)與乘法器有關(guān)的第二組分離的加權(quán)系數(shù)w，并將它分派給所述L+1個接頭位置中的某一個，其絕對值不超出一個給定最小正閾值，其中每一個連續(xù)時間周期具有一個等于抽樣周期T(202)的給定多數(shù)目D的期間；第四裝置，在所述連續(xù)時間周期的一個剛完成的周期中響應(yīng)所述第一組的分離加權(quán)系數(shù)w，用于在所述連續(xù)時間周期(204&Tc(n))的下一個周期中保持將與所述第一組的分離加權(quán)系數(shù)w有關(guān)的乘法器分派到所述L+1接頭位置的所述某一個的裝置；第五裝置，在所述連續(xù)時間周期的一個剛完成的周期中響應(yīng)所述第二組的分離加權(quán)系數(shù)w，用于在所述連續(xù)時間周期(204&Tc(n))的下一個周期中保持將與所述第二組的分離加權(quán)系數(shù)w有關(guān)的乘法器分派到所述L+1接頭位置的所述某一個。
2．權(quán)利要求1所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述第五裝置在將多徑復用器再分派給所述接頭位置而非所述L+1個接頭位置中的某一個是根據(jù)預定的優(yōu)選級規(guī)則。
3．權(quán)利要求2所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述的優(yōu)選級規(guī)律包括如下規(guī)律所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個具有被分派在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器的更高優(yōu)選級，只有在至少其一個中間相鄰接頭位置為在所述連續(xù)時間周期的剛完成周期中的所述第一組的一個時；所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個具有被分派給所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器的更低優(yōu)選級，只有在至少其中間相鄰接頭位置都不是在所述連續(xù)時間周期的剛完成周期中的所述第一組或第二組的一個時；不具有更高或更低優(yōu)選級的所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個可被分派給在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器。
4．權(quán)利要求3所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述的優(yōu)選級規(guī)律包括如下規(guī)律更高的優(yōu)選級接頭位置被以預定的重要性順序分派給乘法器，其中比另一個更高優(yōu)選級接頭位置更接近于預定接頭位置的更高優(yōu)選級接頭位置比所述另一個更高優(yōu)選級接頭位置更重要，直到所有更高優(yōu)選級接頭位置都已分派給乘法器或所有可用乘法器都已分派；和如果在所有更高優(yōu)選級接頭位置都已分派給乘法器仍有乘法器可用，則更低的優(yōu)選級接頭位置被以預定的重要性順序分派給乘法器，其中比另一個更低優(yōu)選級接頭位置更接近于預定接頭位置的更低優(yōu)選級接頭位置比所述另一個更低優(yōu)選級接頭位置更重要，直到所有更低優(yōu)選級接頭位置都已分派給乘法器或所有可用乘法器都已分派。
5．權(quán)利要求4所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述預選接頭位置為所述FIR濾波器(圖4，接頭L/2)的中間接頭位置。
6．權(quán)利要求1所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述稀疏數(shù)字自適應(yīng)濾波器適應(yīng)于用作經(jīng)由陸地通信信道接收的電視信號的去疊影濾波器；和其中所述第二裝置初始地將所述M個乘法器(414-2)分派給所述L+1個接頭位置的一個特殊預選位置并初始地將一個具有值+1的加權(quán)系數(shù)w(wL/2)提供給分派給所述L+1接頭位置的所述特殊預選位置的一個乘法器(414-2)，并初始地將剩余的M-1個乘法器(例如，414-1&414-5)分派給所述L+1個接頭位置的另外預選位置并初始地將一個具有最小正值的加權(quán)系數(shù)(例如w1&w5)剩余M-1個乘法器的每一個，從而所述L+1個接頭位置的所述特殊預選位置相應(yīng)于電視主信號。
7．權(quán)利要求6所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述第五裝置根據(jù)預定優(yōu)選級規(guī)則將乘法器再分派給所述接頭位置，而不是所述L+1個接頭位置的某一個。
8．權(quán)利要求7所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述優(yōu)選級規(guī)則包括以下規(guī)則所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個具有被分派在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器的更高優(yōu)選級，只有在至少其一個中間相鄰接頭位置為在所述連續(xù)時間周期的剛完成周期中的所述第一組的一個時；所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個具有被分派給所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器的更低優(yōu)選級，只有在至少其中間相鄰接頭位置都不是在所述連續(xù)時間周期的剛完成周期中的所述第一組或第二組的一個時；不具有更高或更低優(yōu)選級的所述接頭位置的任何一個而非所述L+1接頭位置的所述某一個可被分派給在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中使用的一個乘法器。
9．權(quán)利要求8所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中訴述預定優(yōu)選級規(guī)則包括下面附加規(guī)則首先，更高優(yōu)選級的接頭位置以一個預定的重要性順序分派乘法器，其中比另一個更高優(yōu)選級接頭位置更靠近特殊預選接頭位置的任何更高優(yōu)選級接頭位置比所述另一個更高優(yōu)選級接頭位置更重要，直至所有更高優(yōu)選級的接頭位置都已分派可用的乘法器或所有可用乘法器都已被分派。其次，如果在所有更高優(yōu)選級的接頭位置都已分派可用的乘法器，仍保持任何可用乘法器，則的重要性順序?qū)⒖捎贸朔ㄆ鞣峙山o更高優(yōu)選級的接頭位置，其中比另一個更低優(yōu)選級接頭位置更靠近特殊預選接頭位置的任何更低優(yōu)選級接頭位置比所述另一個更低優(yōu)選級d接頭位置更重要，直至所有更低優(yōu)選級的接頭位置都已分派可用的乘法器或所有可用乘法器都已被分派。
10．權(quán)利要求9所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述特殊預選接頭位置為所述FIR濾波器的中間接頭位置L/2(圖4，接頭L/2)。
11．權(quán)利要求1所述的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中乘法器的數(shù)目M與接頭位置的數(shù)目L+1的比值不大于50％。
12．權(quán)利要求1所述的均衡器濾波器，其中所述第三裝置包括一個功率系數(shù)監(jiān)視器(202)，它包括第六裝置，用于計算所述與乘法器有關(guān)的分離加權(quán)因子w的每一個的平方，然后分派給所述L+1個接頭位置的所述某一個；和第七裝置，用于將一個二進制ONE功率系數(shù)分派給每一個具有超過所述給定最小正閾值的絕對值的分離平方加權(quán)系數(shù)和用于將用于將一個二進制ZERO功率系數(shù)分派給每一個具有未超過所述給定最小正閾值的絕對值的分離平方加權(quán)系數(shù)；從而所述第一組包括那些已分派有一個二進制ONE功率系數(shù)的分離平方加權(quán)系數(shù)w的每一個，而所述第二組包括那些已分派有一個二進制ZERO功率系數(shù)的分離平方加權(quán)系數(shù)w的每一個。
13．權(quán)利要求12的均衡器濾波器，其中所述系統(tǒng)包括(A)一個接頭控制單元(204)，其合并了所述第四和第五裝置，和(B)第八裝置，用于將所述第二裝置初始地分派的所述L+1個接頭位置的所述分離預選位置的每一個的標識提供給所述接頭-控制單元，其中所述第四裝置根據(jù)所述連續(xù)時間周期的所述剛完成的一個周期的所述二進制ONE功率系數(shù)來確定在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中，所述乘法器的哪一個將保持它們的接頭位置分派；所述第五裝置根據(jù)所述連續(xù)時間周期的所述剛完成的一個周期的所述二進制ZERO功率系數(shù)來確定在所述連續(xù)時間周期的下一個周期中，所述乘法器的哪一個將再分派，根據(jù)再所述連續(xù)時間周期的第一完成周期中所述L+1個接頭位置的每一個所述初始地分派的位置的標識(Tc(0))確定在所述連續(xù)時間周期的第二周期中再分派乘法器的接頭位置的(Tc(n))，此后，根據(jù)再所述連續(xù)時間周期的前面剛完成周期中所述L+1個接頭位置的每一個所述初始地分派的位置的標識(Tc(n))確定在所述連續(xù)時間周期的每一個后續(xù)周期中再分派乘法器的接頭位置的(Tc(n))。
14．權(quán)利要求1的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中每一個連續(xù)輸出抽樣y(n)為多比特數(shù)，而所述第一裝置包括一個具有施加于一個負輸入端的每一個連續(xù)輸出抽樣y(n)的代數(shù)加法器；一個限幅器(308)，相應(yīng)于施加于一個輸入端的每一個連續(xù)輸出抽樣y(n)，用于將該抽樣的最低有效位的一個或多個切下以導出所述限幅器的一個輸出，它至少包括每一個連續(xù)輸出抽樣y(n)的最大有效位，所述限幅器的輸出被送到所述代數(shù)加法器的正輸入端；從而在所述代數(shù)加法器的輸出端導出誤差項e(n)。
15．權(quán)利要求14的均衡器濾波器，其中所述FIR濾波器為所述自適應(yīng)濾波器的一個前向FIR濾波器(302)。
16．權(quán)利要求14的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述FIR濾波器為所述自適應(yīng)濾波器的一個反饋FIR濾波器(圖3中自適應(yīng)濾波器200a的304)，其中每一個連續(xù)輸出抽樣y(n)施加于所述第一輸入端，從而所述自適應(yīng)濾波器為一個IIR濾波器。
17．權(quán)利要求16的均衡器濾波器系統(tǒng)，器總所述自適應(yīng)濾波器還包括一個響應(yīng)于具有施加于第一輸入端的所述抽樣周期T和具有施加于所述第二輸入端以根據(jù)LMS算法影響所述前向FIR濾波器操作的所述誤差項e(n)的連續(xù)數(shù)據(jù)抽樣x(n)’流的前向數(shù)字多接頭FIR濾波器(302)，其中所述前向FIR濾波器包括類似于所述反饋FIR濾波器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其中所述系統(tǒng)還包括具有施加于第一輸入端的所述前向FIR濾波器的連續(xù)輸出抽樣和施加于第二輸入端的所述反饋FIR濾波器的連續(xù)輸出抽樣的第二加法器(304)，從而可以得到所述施加于所述反饋FIR濾波器的所述第一輸出端和施加于所述代數(shù)加法器的所述負輸入端的連續(xù)輸出抽樣y(n)的一個輸出。
18．權(quán)利要求14的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述FIR濾波器為所述自適應(yīng)濾波器的一個反饋FIR濾波器(自適應(yīng)濾波器200b的TLLS反饋FIR濾波器，未示，類似于圖1b的LMS反饋濾波器FIR104)，其中所述限幅器的每一個連續(xù)輸出抽樣施加于所述第一輸入端，從而，所述自適應(yīng)濾波器為一個DFE濾波器。
19．權(quán)利要求18的均衡器濾波器系統(tǒng)，其中所述自適應(yīng)濾波器還包括一個前向數(shù)字多接頭FIR濾波器(自適應(yīng)濾波器200b的TLLS前向FIR濾波器，未示，類似于圖1b的LMS前向濾波器FIR102)，響應(yīng)于具有施加于第一輸入端的所述抽樣周期T的連續(xù)數(shù)據(jù)抽樣x(n)’流和施加于第二輸入端的所述誤差項e(n)以根據(jù)LMS算法影響所述前向FIR濾波器的操作，其中所述前向FIR濾波器包括類似于所述反饋FIR濾波器的結(jié)構(gòu)，其中所述系統(tǒng)還包括第二加法器(自適應(yīng)濾波器200b的加法器，未示，類似于圖2a的加法器306)，具有作為一個輸出項的施加于第一輸入端的所述前向FIR濾波器的連續(xù)輸出抽樣和施加于第二輸入端的所述反饋FIR濾波器的連續(xù)輸出抽樣，施加于所述限幅器的所述輸入端和施加于所述代數(shù)加法器的所述負輸入端的所述輸入端的所述連續(xù)輸出抽樣y(n)。
20．一種用于對具有L個接頭的延遲裝置和具有在所選接頭位置加權(quán)抽樣的M小于L個乘法器的抽樣數(shù)據(jù)稀疏均衡器濾波器分派接頭位置的方法，和用于將各個加權(quán)抽樣合并以提供一個濾波輸出信號的電路，所述方法包括將所述M個乘法器分派給M個預定接頭位置；將預定多用系數(shù)施加于所述乘法器的每一個；以一種方式操作抽樣的數(shù)據(jù)系數(shù)均衡器濾波器以產(chǎn)生趨于引起抽樣數(shù)據(jù)稀疏均衡濾波器的會聚的更新的多用系數(shù)；根據(jù)一個預定標準測試所得到的多用系數(shù)；將與不合標準的多用系數(shù)有關(guān)的接頭分派排除；根據(jù)一個基于根據(jù)其前面選擇和相鄰接頭的當前選擇而選擇不同接頭和的算法來分派新的接頭位置。
21．權(quán)利要求20的一種方法，還包括以一種方式操作具有新接頭選擇的抽樣數(shù)據(jù)稀疏濾波器，以產(chǎn)生趨于引起抽樣數(shù)據(jù)稀疏均衡器濾波器會聚的更新的多用系數(shù)。
22．權(quán)利要求20的一種方法，其中所述均衡器濾波器適合于用作經(jīng)由陸地通信信道接收的電視信號的去疊影濾波器，所述方法還包括將滿足所述標準的多用系數(shù)分派相應(yīng)于所述電視信號的預定接頭位置。
23．權(quán)利要求22的一種方法，其中，所述預定接頭位置為所述濾波器的中間接頭位置。
全文摘要
一個包括前向(302)和反饋(304)有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器的稀疏數(shù)字自適應(yīng)均衡器顯示出改善的最小均方操作。一個交換器(404)將多個乘法器(414－1到414－5)中的一個分配給該濾波器的接頭位置的任何一個。每個乘法器初始地分配了一個具有預定加權(quán)系數(shù)的預定接頭位置。在完成等于給定數(shù)量的數(shù)據(jù)抽樣周期的連續(xù)時間周期之后，對于每個濾波器確定(a)與分配給非零值接頭位置的乘法器有關(guān)的第一組系數(shù)，和(b)與分配給零值接頭位置的乘法器有關(guān)的第二組系數(shù)。在剛完成的一個時間周期中與第一組系數(shù)相關(guān)的乘法器在下一個時間周期中保持它們的接頭位置。在剛完成的一個時間周期中與第二3組系數(shù)相關(guān)的乘法器在下一個時間周期中再分配給新的接頭位置。
文檔編號H04B7/005GK1238095SQ97199853
公開日1999年12月8日 申請日期1997年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月19日
發(fā)明者C·Y·魯 申請人:湯姆森多媒體公司