噪声减小的有限冲激响应滤波器均衡器及其噪声减小方法技术

一种噪声减小的有限冲激响应滤波器（ＦＩＲ）均衡器及其噪声减小方法，所说有限冲激响应滤波器（ＦＩＲ）均衡器由一个数字信号处理器（ＤＳＰ），第一横向滤波器和第二横向滤波器组成，数字信号处理器（ＤＳＰ）实现自适应滤波，横向滤波器实现高速的横向滤波；其特征在于：所说数字信号处理器（ＤＳＰ）从输入的数据中检测码间干扰（付径、带内波动等）的强度，根据输入信噪比设定门限值，低于这个门限值的码间干扰都判为噪声，把没有付径而只有噪声的抽头系数都固定为零，即给抽头系数设定一个门限值，低于门限值的抽头系数都用零系数代替。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器及其噪声减小方法。FIR(有限冲激响应滤波器)均衡器结构简单、易于实现，在HDTV接收机中是均衡器的一个可选方案，尤其在研制初期是首选方案。但100多节的FIR均衡器对噪声有较大的增强作用，对接收机接收信号十分不利。自适应FIR均衡器原理如图1所示。FIR均衡器实际上就是一个横向滤波器。Z-1单元是延时单元，将信号延迟一个时钟周期；C0～CN是节点抽头系数。各延时信号乘以相应系数，累加起来就得到输出结果。C0～CN是自适应调节的，e(n)乘以步长a0用以调节各抽头系数。FIR均衡器工作原理的数学表达式如下均衡器输入r(KT)均衡器输出Z(KT)=Σn=0NCn·r(KT)]]>使用均方误差最小准则时，误差的梯度为∂E[eK2]∂Cn(K)]]>其无偏估计为∂eK2∂Cn(K)=2eKr(KT-nT)]]>。因此可得系数更新算法cn(k+1)＝cn(k)-Δekr(kT-nT)前馈均衡器的优点是①环路总是稳定的。②既可以消除延迟的付径也可以消除超前的付径。缺点是①在消除付径干扰时，将信号延迟、乘系数、加到原信号中，在这个过程中，噪声将增大。②在消除一个付径干扰时，前馈均衡器会产生另一个时延是原付径两倍、幅度为原付径平方的多径干扰。这个次生的付径干扰也可以消除，但要产生一系列幅度逐渐变小的次生多径干扰。到最后，新产生未被消除的次生干扰幅度变得很小，类似于信号中的噪声，可以被纠错编码纠正，或在“量化”过程中消失。而要达到这种效果，要求横向滤波器相当长，具有足够多的节点和抽头系数。例如使用自适应的FIR滤波器作均衡器，均衡器参数自动调节到最佳。当设计多径信道付径时延为3，付径相对主径幅度为0.1时，FIR均衡器各节点的系数达到稳定收敛时，依此为1，0，0，-0.1，0，0，+0.01，0，0，-0.001，0，0，0.0001，0，0，-0.00001……。系数0.1抵消信道付径，产生0.01的付径。抵消0.01的付径时产生0.001和0.0001的付径，这个过程不是简单的重复，即抵消第二个付径时产生不止一个付径。图2示意了FIR均衡器产生次生付径的过程。计算机仿真发现对延时n，幅度为A的付径，产生一系列延时为了2n，3n，4n，5n，…幅度为A**2，A**3，A**4，A**5…的次生付径，并依次抵消。均衡器的节点数目是逐步增加的。在数字微波通信中，用于消除信道失真的均衡器长度为5-6节。在2.4kb/s以上速率的Modem中，用于消除电话信道的均衡器长度一般为十几节到二十几节。在HDTV中，为了消除时延较大的鬼影失真，美国大联盟方案中均衡器的长度第一次超过100级。使用这么长的FIR均衡器，带来的问题主要有①由于FIR滤波器噪声是积累的，当级数多时信噪比要下降。②级数多时抽头系数调节步长减小，收敛速度变慢，要训练更多的输入信号点抽头系数才能调节到最佳。③硬件复杂性大大增加。HDTV中均衡器硬件实现是非常困难的，在分析了①专用信号处理器(DSP)实现，②超大规模现场可编程门阵列(FPGA)实现，③超大规模专用集成电路(ASIC)实现之后，得到的结论是HDTV中均衡器只能使用TMS320C31 DSP加L64240组成的系数可以重新置入的自动均衡器。L64240负责作横向滤波，DSP负责为L64240提供系数。L64240是我们目前能够得到的做横向滤波器的规模最大的芯片。L64240是为FIR设计的芯片，在其使用手册中指明用于FIR时可以多片扩展构成长的滤波器，但L64240的使用手册中没有说明构成IIR时可以多片扩展构成长的滤波器。可想而知，构成DFE时困难比FIR大许多。因此，使用L64240构成FIR均衡器，是HDTV中均衡器实现的一个重要方案。本专利技术的目的是提供一种噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器及其噪声减小方法。它给均衡器抽头系数设置一个门限值，小于门限值的抽头系数都置为零可以显著地降低噪声的影响，明显地减小FIR均衡器带来的系统门限信噪比的上升，提高FIR均衡器的性能。按照本专利技术的一种噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器，它由一个数字信号处理器(DSP)，第一横向滤波器和第二横向滤波器组成，数字信号处理器(DSP)实现自适应滤波，横向滤波器实现高速的横向滤波；数字信号处理器(DSP)从输入的数据取出同步信号，计算出均衡器128个节点的抽头系数，分别送到第一和第二横向滤波器的系数输入端，数字信号处理器(DSP)还控制着第一和第二横向滤波器的工作状态，即提供横向滤波器控制字；第一横向滤波器接受来自外部的输入数据，由其DI0端输入，外部的输入数据在第一横向滤波器中经过64级延时，由其SR端输出，送到级联的第二横向滤波器的DI0输入端；各个横向滤波器的节点延时的输入数据与节点抽头系数相乘后累加，结果由DO端输出即完成了横向滤波；第一和第二横向滤波器的输出通过一个加法器相加后即得到均衡器的输出结果；其特征在于所说数字信号处理器(DSP)从输入的数据中检测码间干扰(付径、带内波动等)的强度，根据输入信噪比设定门限值，低于这个门限值的码间干扰都判为噪声，把没有付径而只有噪声的抽头系数都固定为零，即给抽头系数设定一个门限值，低于门限值的抽头系数都用零系数代替。按照本专利技术的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器的噪声减小方法，所说有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器由一个数字信号处理器(DSP)，第一横向滤波器和第二横向滤波器组成，数字信号处理器(DSP)实现自适应滤波，横向滤波器实现高速的横向滤波；其特征在于所说数字信号处理器(DSP)将抽头系数分别送到第一和第二横向滤波器的系数输入端并控制着第一和第二横向滤波器的工作状态，即提供横向滤波器的控制字；所说数字信号处理器(DSP)从输入的数据中检测码间干扰(付径、带内波动等)的强度，根据输入信噪比设定门限值，低于这个门限值的码间干扰都判为噪声，把没有付径而只有噪声的抽头系数都固定为零，即给抽头系数设定一个门限值，低于门限值的抽头系数都用零系数代替。下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。图1是自适应FIR均衡器的原理图。图2是FIR均衡器产生次生付径的示意图。图3是按照本专利技术的噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器的原理图。图4是按照本专利技术的噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器的方框图。图5是按照本专利技术的噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器的详细结构图。下面结合图3-5对本专利技术的噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器及其噪声减小方法进行详细说明。数字传输系统有一个门限信噪比。当传输系统输出的信噪比低于门限信噪比时，信息完全无法传输。当传输系统输出的信噪比略高于门限信噪比时，信息就可以很好地传输，此时传输系统继续提高信噪比，并不能提高系统传输信息的能力。HDTV地面广播系统门限信噪比为14.9dB。即均衡器输出的信噪比(有用信号与噪声、残余码间等有害信号之比)必须高于14.9dB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种噪声减小的有限冲激响应滤波器（ＦＩＲ）均衡器，它由一个数字信号处理器（ＤＳＰ），第一横向滤波器和第二横向滤波器组成，数字信号处理器（ＤＳＰ）实现自适应滤波，横向滤波器实现高速的横向滤波；数字信号处理器（ＤＳＰ）从输入的数据取出同步信号，计算出均衡器１２８个节点的抽头系数，分别送到第一和第二横向滤波器的系数输入端，数字信号处理器（ＤＳＰ）还控制着第一和第二横向滤波器的工作状态，即提供横向滤波器控制字；第一横向滤波器接受来自外部的输入数据，由其ＤＩ０端输入，外部的输入数据在第一横向滤波器中经过６４级延时，由其ＳＲ端输出，送到级联的第二横向滤波器的ＤＩ０输入端；各个横向滤波器的节点延时的输入数据与节点抽头系数相乘后累加，结果由ＤＯ端输出即完成了横向滤波；第一和第二横向滤波器的输出通过一个加法器相加后即得到均衡器的输出结果； 其特征在于：所说数字信号处理器（ＤＳＰ）从输入的数据中检测码间干扰（付径、带内波动等）的强度，根据输入信噪比设定门限值，低于这个门限值的码间干扰都判为噪声，把没有付径而只有噪声的抽头系数都固定为零，即给抽头系数设定一个门限值，低于门限值的抽头系数都用零系数代替。

【技术特征摘要】
1，一种噪声减小的有限冲激响应滤波器(FIR)均衡器，它由一个数字信号处理器(DSP)，第一横向滤波器和第二横向滤波器组成，数字信号处理器(DSP)实现自适应滤波，横向滤波器实现高速的横向滤波；数字信号处理器(DSP)从输入的数据取出同步信号，计算出均衡器128个节点的抽头系数，分别送到第一和第二横向滤波器的系数输入端，数字信号处理器(DSP)还控制着第一和第二横向滤波器的工作状态，即提供横向滤波器控制字；第一横向滤波器接收来自外部的输入数据，由其DI0端输入，外部的输入数据在第一横向滤波器中经过64级延时，由其SR端输出，送到级联的第二横向滤波器的DI0输入端；各个横向滤波器的节点延时的输入数据与节点抽头系数相乘后累加，结果由DO端输出即完成了横向滤波；第一和第二横向滤波器的输出通过一个加法器相加后即得到均衡器的输出结果；其特征在于所说数字信号处理器(DSP)从输入的数据中检测码间干扰(付径、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杭宾，王匡，归琳，
申请(专利权)人：国家科学技术委员会高技术研究发展中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]