均衡装置与使用其的接收器制造方法及图纸

本发明专利技术关于一种均衡装置与使用其的接收器。此均衡装置利用两个均衡器来处理具有两个群集的传输通道，并且两个均衡器的权重在最小均方误差的准则下，分别利用整个通道的增益进行计算而得，使得两个均衡器能够大大降低整个通道中的不同群集的延迟路径所造成的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种均衡技术，且特别涉及一种适用于多群集(cluster)通道的均衡技术。
技术介绍
在无线通信的环境中，由于电磁波受到接收器与传送端之间障碍物的绕射与折射所造成的多路径现象，使得通道就时域上观察时，通道中具有多条延迟路径，而以频率的角度观察时，通道可视为一频率选择通道(frequency-selective channel)。而在目前的各种通信系统中，以展频(spread-spectrum)系统最容易受到频率选择通道的干扰，而造成接收器效能下降。 以目前的码分多址(Code Division Multiple Access，以下简称为CDMA)系统为例。为了解决频率选择通道的干扰，CDMA系统的接收器广泛利用均衡器(equalizer)技术来均衡频率选择通道，换句话说，均衡器用来将频率选择通道均衡为频率平坦通道(frequency-flat channel)，降低频率选择通道对接收信号造成的影响。 图1绘示为传统的CDMA系统利用均衡器的接收器的系统方块图。请参考图1，接收信号r[m]经由通道估测单元110估测出通道响应，也就是估测出通道中各延迟路径的延迟时间τ与每个延迟时间对应的通道增益 并利用所估测出的通道增益 计算出均衡器中的多个权重w0，w1，w2，...，wF-1，再将权重w0，w1，w2，...，wF-1输出给均衡器130。均衡器130将接收信号r[m]依序延迟一码片时间(chipduration)TC，再分别将原始的接收信号r[m]与延迟的接收信号r[m-1]，r[m-2]，...，r[m-F+1]乘上权重w0，w1，w2，...，wF-1后，再将多个乘积结合后输出。而相关器150以客户端的展频码(spreading code)c[n]来解展频经过均衡器130处理的接收信号r(t)，并利用决策单元170解调出一数字信号 上述的均衡器130的窗口长度表示为F。而目前的均衡器技术中，已有许多的文献(例如注[1])讨论到均衡器的窗口长度F必须要大于或等于两倍的通道长度时，均衡器才能有效地消除通道对接收信号的影响。因此，就接收器的硬件而言，若通道估测的窗口长度设计为L，其均衡器的窗口长度F将会被设计为2L。 然而，当通道的延迟扩散(delay spread)较为严重的状况下，实际传输通道的长度大大地增加，如图2所示。图2绘示为通道功率延迟剖面图(channel power delay profile)。请参考图2，横坐标为延迟时间τ，单位为纳秒(nanosecond，ns)，纵坐标为功率 单位为dB。由图2可观察出，通道中的延迟路径在时间的分布上稀疏，并由延迟时间的分布，延迟路径可以被分为两个群集(cluster)，两个群集表示为Cluster1与Cluster2。造成此通道现象的原因，可能是由于在丘陵地带(Hilly Terrain，HT)中，传送端所发出的电磁波经过长距离的反射后，才被接收器所接收，因而产生Cluster2的延迟路径。或者是，接收器刚好位于两个基站的传输范围下，使接收器可以同时接收到两个基站所发出的信号，因而产生Cluster1与Cluster2的延迟路径。 在上述图2的通道环境下，由于硬件限制的原因，接收器的均衡器的窗口长度若维持为F＝2L时，均衡器的窗口长度将不够考虑到通道中的每条延迟路径，造成均衡器将无法均衡传输通道，进而使得接收器的效能下降。 目前美国专利早期公开号2006/0109892 A1已经提出一种具有两个均衡器的接收器，如图3所示。其中，接收器300的两个均衡器335与340分别考虑两个群集的延迟路径305A与305B，来对接收信号进行均衡器的运算。之后，再将两个均衡器335与340均衡后的信号结合，并输出至CMIS电路352。CMIS电路在352进行信号还原之后，将所还原的信号回授至加法器325与330。 上述美国专利早期公开案在计算权重时，均衡器335的权重仅考虑第一个群集的延迟路径的通道响应305A，均衡器340的权重仅考虑第二个群集的延迟路径的通道响应305B，换句话说，均衡器335与340的权重并没有在最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)的准则下计算而得。实际上，当信号在通道中传输时，均衡器335所接收到的信号也受到了第二个群集的延迟路径305B的干扰，但是，均衡器335却只能够降低第一个群集的延迟路径305A的干扰。同样地，均衡器340所接收到的信号也受到了第一个群集的延迟路径305A的干扰，但是，均衡器340却只能够降低第二个群集的延迟路径305B的干扰。因此，上述专利虽然使用了两个均衡器335与340，但是仍无法同时降低两个群集的延迟路径305A与305B的干扰。由于均衡器335与340无法完全降低通道中的干扰，CMIS电路所还原后的信号也还存在有通道中的干扰，但是，此包含有干扰的还原信号却被回授至加法器325与330，因而造成接收器的错误传递(error propagation)的问题。另外，若接收器所接收的信号能量较小时，此回授机制可能会造成接收器的信号干扰噪声比(Signal-to-Interference plus Noise Ratio，SINR)过小，进而使得接收器的效能下降。 注[1]M.Melvasalo，P. and V.Koivunen.，“Low complexityspace-time MMSE equalization in WCDMA systems，”proc.of 2005 IEEE16th International Symposium on Personal，Indoor and Mobile RadioCommunications，Berlin，Germany，pp.306-310，2005.
技术实现思路
本专利技术提供一种均衡装置，使得接收器能够完整地处理来自于不同群集的干扰，进而大大降低接收信号中的干扰。 本专利技术提供一种接收器，利用两个均衡器来消除来自于不同群集中的延迟路径的干扰，以增加均衡器的效能。 本专利技术提出一种均衡装置，接收来自一传送端经由一传输通道的一接收信号，传输通道具有多个延迟路径，并且，多个延迟路径至少具有一第一群集与一第二群集。均衡装置包括通道估测单元、权重计算单元、第一均衡器与第二均衡器。其中，通道估测单元估测第一群集对应的延迟路径的增益以及第二群集对应的延迟路径的增益。权重计算单元将第一群集与第二群集对应的延迟路径的增益进行一最小均方误差演算，以得到多个第一权重与多个第二权重。而第一均衡器依据多个第一权重，对接收信号进行均衡运算后，得到一第一均衡信号。第二均衡器依据多个第二权重，对接收信号进行均衡运算后，得到一第二均衡信号。 本专利技术提出一种接收器，接收来自一传送端经由一传输通道的一接收信号，传输通道具有多个延迟路径，多个延迟路径至少具有一第一群集与一第二群集，接收器包括通道估测单元、权重计算单元、第一均衡器、第二均衡器与结合单元。其中，通道估测单元估测第一群集对应的延迟路径的增益以及第二群集对应的延迟路径的增益。权重计算单元将第一群集与第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均衡装置，接收来自一传送端经由一传输通道的一接收信号，该传输通道具有多个延迟路径，该些延迟路径至少具有一第一群集与一第二群集，该均衡装置包括：　一通道估测单元，用以估测该第一群集对应的该些延迟路径的增益以及该第二群集对应的该些延迟 路径的增益；　一权重计算单元，以该第一群集与该第二群集对应的该些延迟路径的增益进行一最小均方误差演算，以得到多个第一权重与多个第二权重；　一第一均衡器，用以依据该些第一权重，对该接收信号进行均衡运算后，得到一第一均衡信号；以及　 　一第二均衡器，用以依据该些第二权重，对该接收信号进行均衡运算后，得到一第二均衡信号。

【技术特征摘要】
1.一种均衡装置，接收来自一传送端经由一传输通道的一接收信号，该传输通道具有多个延迟路径，该些延迟路径至少具有一第一群集与一第二群集，该均衡装置包括一通道估测单元，用以估测该第一群集对应的该些延迟路径的增益以及该第二群集对应的该些延迟路径的增益；一权重计算单元，以该第一群集与该第二群集对应的该些延迟路径的增益进行一最小均方误差演算，以得到多个第一权重与多个第二权重；一第一均衡器，用以依据该些第一权重，对该接收信号进行均衡运算后，得到一第一均衡信号；以及一第二均衡器，用以依据该些第二权重，对该接收信号进行均衡运算后，得到一第二均衡信号。2.如权利要求1所述的均衡装置，更包括一结合单元，用以结合该第一均衡信号与该第二均衡信号，并输出一结合信号。3.如权利要求1所述的均衡装置，其中该通道估测单元具有一通道估测窗口，表示为W，该通道估测单元所估测出的该第一群集对应的该些延迟路径的增益表示为h，h[1]，...，h[W-1]，该通道估测单元所估测出的该第二群集对应的该些延迟路径的增益表示为h[K]，h[K+1]，...，h[K+W-1]，该第一群集与该第一群集之间的延迟时间差值表示为K，该些第一权重分别表示为w1，0，w1，1，w1，2，...，w1，F-1，该些第二权重分别表示为w2，0，w2，1，w2，2，...，w2，F-1，时间索引m对应的该接收信号表示为r[m]，而该权重计算单元利用计算出该些第一权重与该些第二权重，其中，上标T表示矩阵转置运算，上标-1表示反矩阵运算，w1＝[w1，0 w1，1…w1，F-1]T，w2＝[w2，0 w2，1…w2，F-1]T，为一接收向量y[m]的自相关函数矩阵，该接收向量y[m]＝(rT[m] rT[m-K])T，r[m]＝(r[m]r[m-1]，..r[m-F+1])T，r[m-K]＝(r[m-K]r[m-K-1]…r[m-K-F+1])T，表示与第D列的元素所堆叠的向量，D为小于或等于F+W-1的任意正整数。4.如权利要求3所述的均衡装置，其中该权重计算单元利用以及计算该些第一权重与该些第二权重，其中，IDFT表示反离散傅立叶转换，DFT表示离散傅立叶转换，与表示为一对角矩阵其值为i，j为正整数，且1≤i，j≤2，diag{x}表示一对角矩阵，其对角线元素由向量x的元素所组成，(·)1表示以矩阵内第一列上的元素组成的向量，表示离散傅立叶转换矩阵，为近似于的循环矩阵，表示该传输通道中的高斯噪声的变异数，表示维度为F×F的单位矩阵。5.如权利要求3所述的均衡装置，其中该权重计算单元利用以及计算该些第一权重与该些第二权重，其中，IDFT表示反离散傅立叶转换，DFT表示离散傅立叶转换，与皆为对角线矩阵，其中且diag{x}表示一对角矩阵，其对角线元素由向量x的元素所组成，(·)1表示以矩阵内第一列上元素组成的向量，表示离散傅立叶转换矩阵，与为近似于与的循环矩阵，表示该传输通道中的高斯噪声的变异数，表示维度为F×F的单位矩阵。6.如权利要求3所述的均衡装置，其中该权重计算单元包括一导向向量生成单元，利用该通道估测单元所估测出的该些延迟路径的增益h，h[1]，...，h[W-1]组成一第一导向向量，并利用该通道估测单元所估测出的该些延迟路径的增益h[K]，h[K+1]，...，h[K+W-1]组成一第二导向向量，其中该第一导向向量为矩阵中的第D列上的元素所组成的向量，表示为h1，D，该第二导向向量为矩阵中的第D列上的元素所组成的向量，表示为h2，D；一相关矩阵生成单元，用以计算一第一相关矩阵与一第二相关矩阵，其中该第一相关矩阵表示为该第二相关矩阵表示为其值为表示该传输通道中的高斯噪声的变异数，表示维度为F×F的单位矩阵；一循环矩阵生成单元，用以计算一第一近似向量与一第二近似向量，其中该第一近似向量为该第一相关矩阵的近似循环矩阵中的第一列上元素组成的向量，该第一相关矩阵的近似循环矩阵表示为该第一近似向量表示为该第二近似向量为该第二相关矩阵的近似循环矩阵中的第一列上元素组成的向量，该第二相关矩阵的近似循环矩阵表示为该第二近似向量表示为(·)1表示以矩阵内第一列上元素作为向量；一傅立叶计算单元，用以分别对该第一导向向量h1，D、该第二导向向量h2，D、该第一近似向量与该第二近似向量进行傅立叶转换，以得到DFT{h1，D}、DFT{h2，D}、与并利用组成一第一对角矩阵，利用组成一第二对角矩阵，其中，该第一对角矩阵表示为其值为该第二对角矩阵表示为其值为DFT表示离散傅立叶转换；一增益系数计算单元，用以计算一第一系数矩阵与一第二系数矩阵，其中该第一系数矩阵表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏颖，王信渊，
申请(专利权)人：凌阳电通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]