CN1234669A

CN1234669A - 在电信网络的两个单元间传送的信号的预失真方法和单元

Info

Publication number: CN1234669A
Application number: CN99102303A
Authority: CN
Inventors: 弗朗德兹·堵朗·阿尔芬索; 奴涅兹·里昂·德·桑多斯·格力高瑞奥
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Lucent NV
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 1999-11-10
Also published as: JP2000068905A; AU1635999A; US6285859B1; CA2260282A1; EP0936781A1

Abstract

本发明涉及一种从第一单元发送至第二单元的信号的预失真方法,它包括基于从第二单元发送至该第一单元的第二预定序列计算该第二通道的特征系数的;并且其特征在于它包括以下步骤:由第一单元至第二单元的以一个返回序列形式的第一预定序列的发送,该第二单元以接收的形式将之发送返回至第一单元;根据所接收到的返回序列在所述的第一单元中该第一和第二通道共同的特征系数的计算;以及根据第二通道的所述特征系数和该第一和第二通道共同的所述特征系数,由第一单元发送的信号的预失真。

Description

在电信网络的两个单元间传送的信号的预失真方法和单元

本发明涉及一种用于电信系统的从一个第一单元至一个第二单元所传送或发送的信号的预失真方法，以及一个用于实现此方法的单元。例如，这两个单元通过无线电通道，光纤，铜线或其它类型的物理介质交换数据或声音信号。

典型地，根据本发明的一个单元均衡所接收的信号并且预失真所传送的信号。该单元包括一个在接收链路中的一个均衡器和一个在传输链路中的一个预矫正电路。将均衡器和预矫正电路的功能结合于同一单元的目的在于降低其它远程单元与所述单元交换数据的费用，而这些远程单元不需均衡器。

包括一个均衡器和一个预矫正电路的这种类型的单元，可由W.ZHUANG等人所著的“Adaptive cbannel precoding for personalcommunication”文章中得知，该文章发表于1994年9月15日的“Electronics Letters”杂志Vol 30,No.19,1570-1571页。据此文献可知，在一段时间间隔内，接收中计算的同一均衡系数被用于预失真被传送的信号。这种方法是由基于施加到被发送或传送的信号的干扰或失真与施加到接收的信号的干扰相同，即，传送和接收通道的特性相同的假设而得出的。

假若各传送和接收通道不相同，这个假设就不成立了，例如(a)-通路由各自不同频率而定义，比如频率双分(FDD)，或者-(b)-通路由不同的物理介质而定义，等等。

本发明的一个目的是确定在一个电信系统中从一个第一单元至一个第二单元所传送的信号的预失真方法，考虑到在各传送和接收通道的特性的差异。因此，从一个第一单元发送至一个第二单元的信号的预失真方法，该第一单元经过一个第一通道发送数据至该第二单元，并且该第二单元经一个第二通道发送数据至该第一单元，此方法包括以下步骤：

在该第一单元中，该第二通道的特征系数的计算是基于由该第二单元发送至该第一单元的一个第二预定的序列进行的；

其特征在于它包括以下的步骤：

由该第一单元发送一个以一个返回序列形式的第一预定序列至第二单元，该第二单元以接收到的形式将其返回到第一单元；

在所述的第一单元中，基于所接收的返回序列，计算该第一和第二通道共同的特征系数；以及

通过根据所述的该第二通道的特征系数和所述的该第一和第二通道的共同特征系数计算得出的第一通道逆系数由第一单元发送的信号的预失真。

根据第一子方案，该第二通道的特征系数是该第二通道的逆系数，且该第一和第二通道共同的特征系数是该第一和第二通道共同的正系数，预失真通过使用由第二通道的逆系数和该第一和第二通道共同的正系数卷积的逆系数实现。

根据另一个子方案，该第二通道的特征系数是该第二通道的正系数，且该第一和第二通道共同的特征系数是该第一和第二通道共同的逆系数，预失真通过使用由第二通道的正系数和第一和第二通道逆系数卷积而得的系数实现。

本发明的另一个目的是根据以上定义的方法而定义用于预失真一个将被传送的信号的单元。因此，一个实现此方法的单元包括：

预失真被发送的信号的装置；且其特征在于它包括：

基于由远程单元发送至此单元的一个第二预定序列，计算该第二通道的特征系数的装置；

以一个返回序列的形式发送一个第一预定序列至该远程单元的装置，该远程单元以接收的形式将其发送回所述单元；

基于所接收的返回序列计算该第一和第二通道共同的特征系数的装置；

而且该预失真装置预失真由该第一通道的逆系数发送的信号，该逆系数根据所述的该第二通道的特征系数和所述第一和第二通道共同的特征系数计算而得。

根据本发明，另一种预失真由一个第一单元发送至一个第二单元的信号的方法，该第一单元通过一个第一通道发送数据至所述第二单元，且该第二单元通过一个第二通道发送数据至第一单元，该方法包括以下步骤：

在该第一单元中，基于由该第二单元发送至第一单元的一个第二预定序列，计算该第二通道的特征系数，且其特征在于它包括以下步骤：

由该第一单元发送由一个预定的序列和所述第二通道的所述特征系数的卷积而得的一个第一序列至该第二单元，以由第二单元所接收的形式的该第一序列被以一个返回序列的形式发送回第一单元；

在所述第一单元中，基于所述返回序列计算第一通道的逆系数；以及

基于所述第一通道的逆系数，预失真由该第一单元所发送的信号。

本发明的其它特征和优点的更详细的说明由下面的基于附图的说明给出，其中：

图1示出了通过两个各不相同的通道交换数据的两个单元；

图2示出了图1中第一单元的方框图；

图3示出了图1中第二单元的方框图；

图4是包含在图2中的第一单元中的一个预矫正电路的方框图；

图5是包含在图2中的该第一单元中的预失真系数生成器的方框图；

图6示出了根据本发明的第一实施例由该第一单元传送的信号的一种预失真算法；

图7示出了根据本发明的第二实施例由该第一单元传送的信号的一种预样正算法；

图1示出了一个电信系统的两个单元U1和U2分别通过两个通道H1和H2交换数据。例如，该通道是两个截然不同，由不同特性所限定的物理通道或无线电通道。虽然所述的发明可适用于所有类型的两个单元通过两个不同通道分别发送数据的应用，但是本发明仅以无线电通信系统的结构的应用为范例加以说明。这两个无线电通道，H1和H2由两个不同的频率所定义。

关于图2，在传输链路中第一单元U1包括一个调制器10，一个预矫正电路11，一个上变频器12，一个传送放大器13以及一个双工器14。在接收链路中，所述第一单元U1包括双工器14，一个接收放大器20，一个下变频器21，一个解调器22以及一个预失真系数生成器23。

图4示出了依据本发明的一个实施例的一个长度为N的预矫正电路11。此预矫正电路具有一个常规线性均衡器的结构，但依据本发明，也可以使用所有其它类型的预矫正电路。此预矫正电路11实现了一个被传送的信号的“均衡”函数，从而取代了在远程单元实现该接收信号的均衡。此预矫正电路11包括由时间间隔T/2间膈的多个抽头。由调制器10生成的信号X(n)被提供给预矫正电路的输入，此输入信号在经过串联延迟线时将会得到同样的延迟T/2。第一延迟线的输出是x(n-1)，第二延迟线的输出是x(n-2)，第三延迟线的输出是x(n-3)，以此类推最末一条延迟线的输出是x(n-N+1)。总计(N-1)个延迟线和N个预矫正系数。这N个预失真系数c0,c1,c2,…,cN-1是复数。多个乘法器分别使预失真系数c0,c1,c2,…,cN-1与信号x(n)和不同的延迟的信号x(n-1)，x(n-2),x(n-3),…,x(n-N+1)相乘。一个加法器将得出的乘积信号相加生成预失真信号，它被提供给上变频器12的一个输入。在实际中，预失真参数c0,c1,c2,…,cN-1由图6和7所示的算法周期性的改变，以便与通道H1的特性相适应。

在图5中所示的预失真系数生成器23包括一个转换器230，一个频率响应生成器231，一个逆转换器232，一个预失真系数的除法电路234，或者是一个系数选择器233。该预失真系数234的除法电路的输出将适当的预失真系数c0,c1,c2,…,cN-1提供给预矫正电路11。该预失真系数生成器23可以使用一个处理器，一个微处理器或者其它的信号处理装置。

接收来自解调器22的输出并由一个采样器(未示出)采样的一个训练信号或序列被施加于预失真系数生成器23的一个输入。采样的信号是由转换器230接收，转换器将接收的瞬时信号转换为一个在频域的等效信号。例如，一个DFT回路(离散付立叶变换)可提供该转换器230的功能。所得到的信号被施加于该频率响应生成器或通道逆变器(invertor)231的一个输入，它应用下一个存在的线性关系以生成逆系数：一个接收的训练信号除以一个实际的训练信号，表示该通道的传递函数，并且传递函数的逆对应于实际的训练信号除以该接收的训练信号。

在这里，术语“逆系数”指的是在该瞬时域内，当用正系数(即定义通道的系数)与之卷积后，得到Divac脉冲的一个结果，且在频域中，与正系数相乘后，得到此脉冲的付立叶变换的结果。换而言之，这些逆系数是该逆通道的系数。

由单元U1接收的训练信号通常与初始传送的训练信号不同，而且与所述传送信号失真的形式相对应。实际的训练信号本地存储于频率响应发生器231中。

该逆转换器232生成了逆通道的一个瞬时脉冲响应序列{y(0),y(1),y(2),…,y(M-1)}。此瞬时脉冲响应表示了一个通道的逆的瞬时特性，并且定义了所述通道的有限脉冲响应的特征。在理论上，假若此有限脉冲响应序列与该通道是串联的，则总的脉冲频率响应是与其通频带等于该通道的通频带的一个带通滤波器等效。

脉冲响应序列{y(0),y(1),y(2),…,y(M-1)}定义了由预失真参数的除法模块234所用的预失真系数，正如下面的关于图6和7所述的提供给图4中的预矫正电路的系数。在这种情况下，M等于N。

或者，预矫正电路11可用比由逆转换器232生成的M个系数{y(0),y(1),y(2),…,y(M-1)}的数目少的系数(N个系数)。因此，举例来说，选择器233可选择与接收的信号的最大能量相关的系数。这些所选定的系数被应用于预失真系数的除法模块件234来定义将由单元U1传送的信号的预失真系数。预失真系数生成器23的一个实施例在US-A-5636244中被描述，由第5列14行开始，本应用所参考的包含在其中。

关于图6描述了实现根据本发明的第一可选方案的方法的一种算法。该算法部分在第一单元U1的系数除法电路234中实现，部分在第二单元或远程单元U2中被实现。

图6示出了本发明的第一实施例。根据步骤50，第一单元U1发送一个以一个返回序列形式的第一预定序列或训练序列s(t)至第二单元U2,U2以所接收的形式将信号返回第一单元U1。就图3而言，在传输链路中，第二单元U2包括一个调制器30，一个上变频器31，一个传送放大器32和一个双工器50。在接收链路中，该第二单元U2包括双工器50，一个接收放大器40，一个下变频器41，以及一个解调器42。同样地，第二单元U2也包括一个定时电路34，其输入与解调器42的输出相连，以及由定时电路34所控制的一个开关35。开关35连接在下变频器41的一个输出和上变频器31的一个输入之间。以便第二单元U2可以将以接收到的形式的所接收的序列s(t)发送返回第一单元U1，定时电路34检测所述序列s(t)的瞬时位置，并且这样控制开关35，以在所述序列出现的时间段内下变频器41的输出与上变频器31的一个输入相连。同时，该定时电路34屏蔽(block)了调制器30的输出。这就使得由第一单元U1发送的序列s(t)以第二单元U2接收的形式发送返回至第一单元U1。

第一单元U1接收返回信号H1^*H2^*s(t),H1是该相关通道H1的传递函数，且H2是该相关通道H2的传递函数。在本说明书中，为了简化参考符号，H1和H2用于标明通道，传送函数或与这些函数相关的系数。根据步骤51，第一单元U1基于接收到的返回信号计算第一和第二通道共同的特征系数。

根据步骤53，第一单元U1也基于一个从第二单元U2发送至该第一单元U1(步骤52)的训练序列，s’(t)(可能与s(t)相同)或第二预定义序列来计算第二通道H2的特征系数。根据步骤54，根据这些第二通道H2的特征系数和第一和第二通道H1和H2的特征系数，第一单元U1利用第一通道的逆系数H^-1来预失真发送至第二单元U2的信号。

根据此第一实施例的一个第一副方案，第二通道的特征系数是第二通道的逆系数H2^-1，且该第一和第二通道的共同特征系数是该第一和第二通道共同的正系数H1^*H2。在这种情况下，由U1发送的信号S(t)的预失真使用了第二通道的逆系数H2-1和第一和第二通道的正系数H1^*H2的卷积的逆系数H1^-1而实现。预失真系数生成器23根据接收的信号和本地所存储的一个预定义(训练)序列信号生成逆系数。为了由从生成器23接收的逆系数生成正系数，系数除法电路34包括一个在本技术领域内已知的一种系数求逆电路。

根据在图6中详细说明的第一实施例的一个第二副方案，第二通道H2的特征系数是第二通道的正系数，且该第一和第二通道的共同特征系数是该第一和第二通道共同的逆系数(H1^*H2)^-1。在这种情况下，预失真利用了第二通道的正系数和第一和第二通道共同的逆系数的卷积后的系数H1^-1而实现。正如上面所述，预失真系数生成器23根据接收的信号和一个本地所存储的预定序列生成逆系数。为了由从生成器23接收的逆系数生成正系数，系数除法电路34包括一个在本技术领域内已知的一种系数求逆电路。

对于此第一实施例，在第一单元U1中，电路系统23基于由远程单元U2发送的预定序列s’(t)计算第二通道的特征系数H2或H2^-1。正如图3所示，第一单元U1的传输链路将第一预定序列s(t)发送至远程单元U2,U2以接收的形式将之发送返回单元U1。电路系统23基于接收到的返回序列来调节第一和第二通道的共同特征系数H1^*H2或(H1^*H2)^-1。预矫正电路11利用第一通道的逆系数H1^-1预失真发送信号S(t)，逆系数是根据第二通道的特征系数和第一和第二通道的共同特征系数计算出来的。

在第一副方案中，电路系统计算第二通道的逆系数H2^-1，并且计算第一和第二通道共同正系数H1^*H2。在这种情况下，预矫正电路11通过利用第二通道的逆系数H2^-1和第一和第二通道的共同正系数H1^*H2的卷积的逆系数H1^-1来预失真欲发送的信号。这些第二通道的逆系数H2^-1和第一和第二通道的共同正系数H1^*H2的卷积的逆系数H1^-1在系数除法电路234中计算得到。

在第二副方案中，电路系统23计算第二通道的正系数H2，且计算第一和第二通道共同逆系数(H1^*H2)^-1。在这种情况下，预矫正电路11通过利用第二通道的正系数和第一和第二通道的正系数的卷积的系数H1^-1预失真欲发送的信号。

图7示出了本发明的第二实施例。

根据第二实施例，第一单元U1基于由第二单元U2发送(步骤60)的一个第二序列，典型的是一个训练序列s’(t)来计算第二通道的特征系数H2^-1(步骤61)。

同样的，该第一单元U1将一个第一序列H2^-1 ^*s(t)发送至第二单元U2(步骤62)，此第一序列由一个预定序列s(t)和第二通道的所述特征系数H2^-1的卷积而得，由第二单元U2接收到的所述的第一序列以一个返回序列的形式被发送返回至第一单元U1。第一单元U1接收信号H2^-1 ^*s(t)^*H1^*H2=H1^*s(t)。第一单元U1基于返回序列计算第一通道的特征系数H1^-1，且根据这些第一通道的特征系数预失真发送至第二单元U2的信号。第二通道的特征系数是第二通道的逆系数H2^-1，且第一通道的特征系数H1^-1是由第一单元U1接收的所述返回序列H2^-1 ^*H2^*H1^*s(t)和一个逆预定序列s^-1(t)的卷积的逆系数。

根据此第二实施例，在单元U1中，电路23基于由第二单元U2发送至第一单元U1的第二序列s’(t)来计算第二通道的逆系数H2^-1。第一单元U1的传输链路将由一个预定义序列s(t)和第二通道的逆系数H2^-1的卷积而得到的一个第一序列H2^-1 ^*s(t)发送至第二单元，由第二单元U2接收到的所述的卷积的第一序列以一个返回序列H2^-1 ^*H1^*H2^*s(t)的形式被发送返回至第一单元U1。电路23基于此返回序列计算第一通道的逆系数H1^-1。

实际上，预失真系数是通过反复地利用图6和7的算法以一定的时间间隔不断被更新。

而且，虽然该术语“预失真序列”或“训练序列”被用于本发明技术说明中，这些术语也适用于允许确定第一通道的逆系数H1^-1的任何信号，利用例如盲目均衡(blind equalization)处理来确定这些通道的特性系数H1,H1^*H2，等等。

Claims

1．一种用于预失真由一个第一单元(U1)发送至一个第二单元(U2)的信号的方法，所述第一单元(U1)通过一个第一通道(H1)发送数据至所述第二单元(U2)，且所述第二单元(U2)通过一个第二通道(H2)发达数据至所述第一单元，所述方法包括以下步骤：

在第一单元中，第二通道(H2)的特征系数的计算基于由第二单元(U2)发送至第一单元(U1)的一个第二预定序列(s’(t))；

其特征在于它包括以下步骤：

由第一单元(U1)发送一个返回序列形式的第一预定序列(s(t))至第二单元(U2)，该第二单元(U2)将其以接收到的形式发送返回至该第一单元(U1)；

在所述第一单元(U1)中，第一和第二通道的共同特征系数(H1^*H2；(H1^*H2)^-1)的计算基于接收到的返回序列(H1^*H2^*s(t))；以及

由第一通道利用第一通道的逆系数H1^-1发送的信号的预失真，该逆系数H1^-1根据第二通道的所述特征系数(H2,H2^-1)和第一和第二通道共同的所述特征系数(H1^*H2,(H1^*H2)^-1)计算而得。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于该第二通道的所述特征系数是该第二通道的逆系数(H2^-1)，且该第一和第二通道的共同特征系数是该第一和第一通道共同的正系数(H1^*H2)，所述预失真通过该第二通道的逆系数(H2^-1)和该第一和第二通道共同的正系数(H1^*H2)的卷积的逆系数(H1^-1)来实现。

3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于该第二通道的所述的特征系数(H2)是该第二通道的正系数(H2)，且该第一和第二通道的所述共同特征系数是该第一和第二通道共同的逆系数((H1^*H2)^-1)，该预失真通过利用该第二通道的正系数和该第一和第二通道的逆系数的卷积的系数(H1^-1)来实现。

4．一种用于预失真一个由一个第一单元(U1)发送至一个第二单元(U2)的信号的方法，所述第一单元(U1)通过一个第一通道(H1)发送数据至所述第二单元(U2)，且所述第二单元(U2)通过一个第二通道(H2)发送数据至所述第一单元(U1)，该所述方法包括以下步骤：

在第一单元中，第二通道的特征系数(H2,H2^-1)的计算基于由第二单元(U2)发送至第一单元(U1)的一个第二预定序列(s’(t))进行；

其特征在于它包括以下步骤：

由第一单元(U1)发送至第二单元(U2)一个第一序列(H2^-1 ^*s(t))，该第一序列是由一个预定序列(s(t))和该第二通道的所述特征系数(H2^-1)的卷积计算而得出，第二单元接收到的所述第一序列以一个返回序列(H1^*H2^*H2^-1 ^*s(t))的形式被发送返回至第一单元(U1)；

在所述第一单元(U1)中，该第一通道的逆系数(H1^-1)的计算基于所述的返回序列；以及

第一单元(U1)发送的信号的预失真基于该第一通道的所述逆系数。

5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于第二通道的所述特征系数是第二通道(U2)的逆系数(H2^-1)，且第一通道(U1)的所述特征系数(H1^-1)是由该第一单元(U1)接收的所述返回序列(H1^*H2^*H2^-1 ^*s(t))和一个逆预定序列(s^-1(t))的卷积的逆系数。

6．一个电信系统的预失真一个将被发送至一个远程单元(U2)的信号的单元(U1)，该单元包括：

用于预失真将被发送的所述信号S(t)的装置11；其特征在于它包括：

根据由远程单元(U2)发送至该单元(U1)的一个第二预定序列(s’(t))，计算第二通道(H2)的特征系数的装置(53)；

用于发送一个以一个返回序列的形式的第一预定序列(s(t))至该远程单元(U2)的装置(50)，且该远程单元以接收的形式将信号发送返回至所述单元(U1)；

根据该接收的返回序列(s(t))，用于计算该第一和第二通道共同特征系数(H1,H2)的装置(51)；

并且该所述预失真装置(11)通过第一通道的逆系数预失真发送信号(S(t))，该逆系数是根据该第二通道的所述特征系数(H2,H2^-1)和第一通道和第二通道的所述共同特征系数({H1^*H2}^-1,{H1^*H2})计算而得。

7．根据权利要求6所述的用于以接收的形式将所述以一个返回序列的形式的第一预定序列(s(t))发送返回至该单元(U1)的远程单元，其特征在于它包括：

以一种与该预定序列(s(t))的到达同步的方式将一个下变频器的一个输出与一个上变频器的一个输入相连接的装置。

8．根据权利要求6所递的单元，其特征在于：用于计算第二通道(H2)的特征系数的装置(53)计算第二通道的逆系数(H2^-1)，用于计算该第一和第二通道共同特征系数(H1,H2)的装置(51)计算该第一和第二通道共同正系数(H1^*H2)，以及预失真装置(11)通过第二通道逆系数(H2^-1)和该第一和第二通道共同正系数(H1^*H2)的卷积的逆系数H1^-1预失真将被发送的信号。

9．根据权利要求6所述的单元，其特征在于：用于计算第二通道的特征系数(H2)的装置(53)计算第二通道正系数(H2)，用于计算该第一和第二通道共同的特征系数(H1,H2)的装置(51)计算出该第一和第二通道共同的逆系数((H1^*H2)^-1)，以及该预失真装置(11)通过该第二通道的正系数和该第一和第二通道共同逆系数的卷积的系数(H1^-1)预失真被发送的信号。

10．一种预失真一个被发送至一个第二单元(U2)的信号的电信系统的单元(U1)，包括：

用于预失真将被发送的所述信号(S(t))的装置(11)；

其特征在于它包括：

根据由第二单元(U2)发送至第一单元(U1)的一个第二序列(s’(t))来计算第二通道(U2)的逆系数(H2^-1)的装置(61)；

用于将一个第一序列(H2^-1 ^*s(t))发送至第二单元(U2)的装置(62)，该第一序列由一个预定序列(s(t))和该第二通道(H2)的所述逆系数(H2^-1)的卷积而得出，由第二单元(U2)接收到的所述第一序列以一个返回序列H2^-1H1^*H2^*s(t)的形式被发送返回至该第一单元(U1)；

根据所述的返回序列来计算第一通道逆系数(H1^-1)的装置；以及

所述预失真装置根据第一通道的所述逆系数预失真将被发送的信号(U1)。

11．根据权利要求10所述的用于以接收的形式发送信号返回该单元(U1)的远程单元，所述第一序列(H2^-1 ^*s(t))是一个返回序列的形式，该远程单元特征在于它包括：

以一种与第一序列(s(t))的到达同步的方式将一个下变频器的一个输出与一个上变频器的一个输入相连接的装置。