判决反馈均衡处理装置和方法制造方法及图纸

本申请公开了一种判决反馈均衡处理装置和方法。所述装置包括信道估计器、抽头系数计算器和判决反馈均衡器，其中，信道估计器接收输入信号，并确定输入信号自相关矩阵R

Device and method of decision feedback equalization

【技术实现步骤摘要】
判决反馈均衡处理装置和方法
本申请涉及通信
，更具体地，涉及一种判决反馈均衡处理装置和方法。
技术介绍
在高速数字通信中，无线信道的时变特性以及多径迟延会引起严重的码间干扰(ISI：InterSymbolInterference)。码间干扰会导致脉冲展宽，造成信号的电压幅度不稳定、误码率增大等问题，是制约信号速率提升的关键因素。克服码间干扰的一种方法是在接收机中采用均衡技术，但现有技术中的均衡技术存在性能不佳和计算复杂度高等问题。因此，需要一种高效的信道均衡处理方法。
技术实现思路
本申请的一个目的在于提供一种判决反馈均衡处理装置。所述装置包括：信道估计器，用于接收输入信号，并基于所述输入信号确定输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx；抽头系数计算器，用于从所述信道估计器获取所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx，并基于所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx计算前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f，所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f中的至少一个采用共轭梯度下降方法计算获得，其中所述抽头系数计算器包括：循环矩阵构造单元，用于将所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx、和输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx的共轭转置矩阵中的至少一个构造为循环矩阵；和快速傅里叶变换计算单元，用于在所述共轭梯度下降方法的计算过程中通过快速傅里叶变换对所述循环矩阵和所述共轭梯度下降方法的中间量进行乘法运算；和判决反馈均衡器，用于从所述抽头系数计算器获取所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f，基于所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f对所述输入信号进行均衡处理并产生均衡处理后的输出信号。在本申请的一个方面，还提供一种判决反馈均衡处理方法。所述方法包括：接收输入信号，并基于所述输入信号确定输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx；基于所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx计算前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f，其中，所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f中的至少一个采用共轭梯度下降方法计算获得，并且在所述共轭梯度下降方法的计算过程中：将所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx、和输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx的共轭转置矩阵中的至少一个构造为循环矩阵；以及通过快速傅里叶变换对所述循环矩阵和所述共轭梯度下降方法的中间量进行乘法运算；以及将所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f分别提供给判决反馈均衡器中的前馈均衡器和反馈均衡器，用于对所述输入信号进行均衡处理并产生均衡处理后的输出信号。以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。附图说明通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。图1示出了一种判决反馈均衡器的结构示意图；图2示出了本申请实施例的前馈均衡器的结构示意图；图3示出了本申请实施例的反馈均衡器的结构示意图；图4示出了本申请实施例的判决反馈均衡处理装置的结构示意图；图5进一步示出了图4中的抽头系数计算器的结构示意图；图6示出了本申请实施例的一种判决反馈均衡处理方法的流程图；图7(a)示出了采用本申请的判决反馈均衡处理方法获得的前馈均衡器抽头系数与采用直接矩阵求逆方法获得前馈均衡器抽头系数的比较图；图7(b)示出了采用本申请的判决反馈均衡处理方法获得的反馈均衡器抽头系数与采用直接矩阵求逆方法获得反馈均衡器抽头系数的比较图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其它实施方式，并且可以做出其它变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。通信系统中的传输信道通常是非理想的，高频损耗、反射、串扰以及噪声等因素的存在会使传输信号的质量下降。通过这样的传输信道传输的数字信号在时序上会延展，并叠加到相邻码元，形成码间干扰。通常，接收端接收信号的时域表达式可以表示为：其中，x[n]表示发射机(TX)的发送信号；y[n]表示接收机(RX)的接收信号，n表示第n个时间周期T，n为整数；h0为主标，表示响应的最大值；i为整数，i取负值时hi称为前标分量，表示已发送码元引起的干扰；i取正值时hi称为后标分量，表示后续码元引起的干扰。由于干扰而造成的高速串行数据信号的退化会增加接收机正确地解译接收信号中的数据信息的难度。例如，由于电压差异的减小，接收机可能无法区分接收信号中的一些数据位是二进制1还是二进制0。为了补偿信号退化，接收机侧可以配备一个或多个的均衡电路，例如，判决反馈均衡器(DFE：DecisionFeedbackEqualizer)电路。图1示出了一种判决反馈均衡器的结构示意图。如图1所示，判决反馈均衡器包括前馈均衡器110、反馈均衡器120和判决器130。前馈均衡器110属于线性均衡，是一种有限冲激响应(FIR)滤波器，其将接收到的信号以码元宽度或码元宽度的分数倍为延时单位进行延迟，分别乘以对应的抽头系数，然后将各加权值相加。图2示出了一种横向滤波器结构的前馈均衡器的示例。如图2所示，该前馈均衡器110包括三种基本单元：单位延时单元110a、乘法器110b和加法器110c；g0、g1、g2、...gk-1表示抽头系数，其中k表示抽头的数量；T表示每个延时单元的延时单位。当输入信号y[n]输入到前馈均衡器110后，前馈均衡器110的输出信号可表示为：理论上，前馈均衡器只要抽头数足够多，就可以近似实现各种线性传递函数，从而有效消除接收信号中包括前标分量的码间干扰。另一方面，采用反馈均衡器120和判决器130可以有效消除后标分量。图3中示出了反馈均衡器120和判决器130的示例性结构框图，其结构相当于无限脉冲响应(IIR)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种判决反馈均衡处理装置，其特征在于，包括：/n信道估计器，用于接收输入信号，并基于所述输入信号确定输入信号自相关矩阵R

【技术特征摘要】
1.一种判决反馈均衡处理装置，其特征在于，包括：
信道估计器，用于接收输入信号，并基于所述输入信号确定输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx；
抽头系数计算器，用于从所述信道估计器获取所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx，并基于所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx计算前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f，所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f中的至少一个采用共轭梯度下降方法计算获得，其中所述抽头系数计算器包括：
循环矩阵构造单元，用于将所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx、和输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx的共轭转置矩阵中的至少一个构造为循环矩阵；和
快速傅里叶变换计算单元，用于在所述共轭梯度下降方法的计算过程中通过快速傅里叶变换对所述循环矩阵和所述共轭梯度下降方法的中间量进行乘法运算；和
判决反馈均衡器，用于从所述抽头系数计算器获取所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f，基于所述前馈均衡器抽头系数g和反馈均衡器抽头系数f对所述输入信号进行均衡处理并产生均衡处理后的输出信号。


2.根据权利要求1所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述判决反馈均衡器包括前馈均衡器、反馈均衡器和判决器，其中：
所述前馈均衡器用于接收所述输入信号并基于所述前馈均衡器抽头系数g对所述输入信号进行前馈均衡处理，
所述反馈均衡器用于接收所述判决器的输出信号并基于所述反馈均衡器抽头系数f对所述判决器的输出信号进行反馈均衡处理，以及
所述判决器用于对所述前馈均衡器和所述反馈均衡器的输出信号的加和进行判决处理，产生所述判决器的输出信号。


3.根据权利要求1所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述输入信号包括训练序列，所述信道估计器用于基于所述训练序列确定所述输入信号自相关矩阵Ryy、输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx以及输入信号与输出信号的互相关向量ryx。


4.根据权利要求1所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述抽头系数计算器通过所述共轭梯度下降方法求解方程以计算所述前馈均衡器抽头系数g。


5.根据权利要求4所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述抽头系数计算器通过所述共轭梯度下降方法求解方程计算所述前馈均衡器抽头系数g包括：
(1)：初始化解g0＝ryx，搜索方向p0＝ryx，残余向量r0＝ryx；循环执行以下步骤(2)至(7)，其中循环变量i＝0，1，2，...，k-1，k为所述共轭梯度下降方法的最大迭代次数；
(2)：计算W1＝Ryypi，以及W3＝RyxW2，在计算过程中，所述循环矩阵构造单元构造所述输入信号自相关矩阵Ryy、所述输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx、以及所述输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx的共轭转置矩阵中至少一者的循环矩阵，并且构造与所述循环矩阵对应的pi和W2中的至少一者的扩展列向量，所述快速傅里叶变换计算单元使用快速傅里叶变换对所述循环矩阵和所述扩展列向量进行乘法运算；
(3)：计算W＝W1-W3；
(4)：计算A＝WHpi，其中WH为W的共轭转置矩阵；
(5)：更新解gi+1＝gi+α*pi，其中，标量其中，thr表示预设的门限值；
(6)：缓存残余向量ti＝ri，并更新残余向量ri+1＝ri-α*W；以及
(7)：更新搜索方向pi+1＝ri+1+β*pi，其中，标量


6.根据权利要求5所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述快速傅里叶变换计算单元使用快速傅里叶变换对所述循环矩阵和所述扩展列向量进行乘法运算包括：
对所述循环矩阵的第一列和所述扩展列向量进行快速傅里叶变换后进行点乘；以及
对所述点乘的结果进行快速傅里叶逆变换，并基于快速傅里叶逆变换后的结果确定所述乘法运算的结果。


7.根据权利要求4所述的判决反馈均衡处理装置，其特征在于，所述抽头系数计算器基于所述前馈均衡器抽头系数g和所述输入信号与输出信号的互相关矩阵Ryx的共轭转置矩阵求解方程计算所述反馈均衡器...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡刚，陆震，王雪鹏，聂远飞，
申请(专利权)人：上海澜至半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31