專利名稱：一種基于壓縮編碼的頻域均衡裝置及方法
技術領域：
本發明涉及數字通信均衡技術領域，特別涉及一種基于壓縮編碼的頻域均衡裝置及方法。
背景技術：
隨著通信技術的不斷進步，信息傳輸速率的不斷提高，對數字通信系統的要求也越來越高。其中，均衡技術是一個瓶頸，特別是在無線通信系統中。傳統的均衡器是時域均衡器，隨著無線傳輸速率的越來越高，時域均衡器的復雜度越來越高。為了兼容單載波和多載波，也為了降低系統的復雜度，提高系統性能，出現了采用頻域均衡的方法。現有采用頻域均衡的數字通信接收機接收數據的流程一般如下步驟1 接收機將接收到的數據進行一系列預處理，得到時域數據y (η)，然后對 y (η)進行FFT變換，得到頻域數據Y (k)。步驟2 接收機進行信道估計，得到信道的時域沖擊響應 (η)，然后對進行FFT
變換，得到信道在頻域的估計的響應 步驟3:進行頻域均衡。步驟4 均衡后的其他處理。其中，頻域均衡的原理如公式(1)所示邪)=厘=糊傳)+曙=歴臂)+墮……① H{k)H{k)H{k)H{k)公式(ι)中，Y(k)和ft(k)分別是接收機在上述步驟1和步驟2所得到的頻域數據，
都是復數。H(k)是信道的實際的頻域響應，W(k)是頻域的噪聲。忽略W(k)，并認為估計的
H(k)
信道的頻域響應與實際的信道頻域響應很接近，即^~紂，那么，可以得到ΤΛ",、 τ",、
即接收機已經正確的恢復了發射機所發送的信息。所以，頻域均衡可以理解為一個復數除
Y(k) 法^~ O H(k)從上面的敘述可以看出，實現頻域均衡的難點就在于在短時間內快速實現大量的復數除法。復數除法很難直接實現。復數除法用硬件實現，需要耗費大量的芯片面積；用軟件實現，需要耗費大量的運算時間；使用傳統的查表方法，需要占用大量的存儲空間。這都提高了系統的成本，降低了系統的性能。
發明內容
(一)要解決的技術問題為了克服現有技術的不足，本發明的主要目的在于提出一種占用存儲空間少，運行速度快，成本低的基于壓縮編碼的頻域均衡方法及裝置。(二)技術方案為了達到上述目的，本發明提供了一種基于壓縮編碼的頻域均衡裝置，該裝置包括除法轉換單元、除數限幅及壓縮編碼單元、除數查表求倒數單元和倒數相乘均衡單元，其中除法轉換單元，用于將復數除法轉換為實數除法，并將被除數輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元；除數限幅及壓縮編碼單元，用于根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，將限幅后的數據壓縮編碼得到碼字，并將該碼字輸出給除數查表求倒數單元；除數查表求倒數單元，用于采用接收自除數限幅及壓縮編碼單元的碼字作為索引進行查表，得到左移了 N位的除數的倒數，并將該倒數輸出給倒數相乘均衡單元； 倒數相乘均衡單元，用于將接收自除法轉換單元的被除數與接收自除數查表求倒數單元的倒數進行相乘，然后右移N位，得到均衡后的數據并輸出。優選地，所述除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，其選擇的壓縮編碼方式為PCM的A-Law或μ -Law。為了達到上述目的，本發明還提供了一種基于壓縮編碼的頻域均衡方法，該方法包括除法轉換單元將復數除法轉換為實數除法，并將被除數輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元；除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，將限幅后的數據壓縮編碼得到碼字，并將該碼字輸出給除數查表求倒數單元；除數查表求倒數單元采用接收自除數限幅及壓縮編碼單元的碼字作為索引進行查表，得到左移了 N位的除數的倒數，并將該倒數輸出給倒數相乘均衡單元；以及倒數相乘均衡單元將接收自除法轉換單元的被除數與接收自除數查表求倒數單元的倒數進行相乘，然后右移N位，得到均衡后的數據并輸出。優選地，所述除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅的步驟中，其選擇的壓縮編碼方式為PCM的A-Law壓縮方式或PCM的μ -Law壓縮方式。優選地，所述壓縮編碼方式為PCM的A-Law壓縮方式，該方法具體包括將Y(k) 與的共軛相乘，得到Y(k)x:ft*(k)，記為rl，為復數；將ft(k)與ft(k)的共軛相乘，得到 ft(k)xH*(k)，記為r2，為正的實數；將r2限幅為12位的有符號數，記為r3 ；將r3進行PCM 的A-Law編碼，取編碼后的低7位作為一個數，記為r4 ；將r4作為索引，從表格中取到相應的數據，取得1/( ft(k)x:ft*(kX) 15，此數記為r5，為實數；以及將實數r5與復數rl相乘， 結果右移15位，得到均衡后的數據Y(k)/ 優選地，所述壓縮編碼方式為PCM的μ -Law壓縮方式，該方法具體包括將Y (k) 與的共軛相乘，得到Y(k)x:ft*(k)，記為rl，為復數；將ft(k)與ft(k)的共軛相乘，得到 ft(k)xH*(k)，記為r2，為正的實數；將r2限幅為13位的有符號數，記為r3 ；將r3進行PCM 的μ -Law編碼，取編碼后的低7位作為一個數，記為r4 ；將r4作為索引，從表格中取到相應的數據，取得1/( ft(k)x:ft*(kX) 15，此數記為r5，為實數；以及將實數r5與復數rl相乘，
結果右移15位，得到均衡后的數據Y(k)/ (三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果
1、本發明提供的基于壓縮編碼的頻域均衡方法及裝置，是一種在查表前先進行數據壓縮編碼，然后使用壓縮編碼后的碼字作為索引進行查表的方法，可以在只占用很少量存儲空間的情況下，獲得很好的性能，可以滿足通信系統對于頻域均衡的精度的要求。2、本發明提供的基于壓縮編碼的頻域均衡方法及裝置，使用了查表的方法，較直接實現除法，可以節省大量的硬件資源和軟件計算資源。3、本發明提供的基于壓縮編碼的頻域均衡方法及裝置，使用將除數壓縮編碼后進行查表的方法，表格可以做的很小，較普通的查表而言，節省了很多的存儲空間；同時，除數的范圍可以做的很大，提高了計算的精度。
圖1是依照本發明實施例基于壓縮編碼的頻域均衡裝置的結構示意圖；圖2是依照本發明實施例采用PCM的A-Law壓縮編碼的頻域均衡方法的流程圖；圖3依照本發明實施例采用PCM的μ t-Law壓縮編碼的頻域均衡方法的流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明的基本思路是，將復數除法轉換為一個新的復數除以一個實數，對實數分母進行限幅并壓縮編碼，以壓縮編碼為索引進行查表，將新的復數與查表查得的分母的倒數相乘，就得到均衡后的數據，本發明使用的數據壓縮編碼方法是已經得到了廣泛應用的PCMA-Law和 μ-Law。 A-Law 禾口 μ—Law 壓縮編碼是國際電 艮電話協會(Consultative Committee for International Telegraph and Telephone, CCITT)最早推出的 G. 711 語音壓縮解壓編碼的一種格式的主要內容。在硬件電路或者是軟件實現的時候，A-Law和μ-Law分別可以使用13折線法和15折線法近似實現。圖1是依照本發明實施例基于壓縮編碼的頻域均衡裝置的結構示意圖，該裝置包括除法轉換單元、除數限幅及壓縮編碼單元、除數查表求倒數單元和倒數相乘均衡單元。 下面對上述各單元分別進行詳細描述。除法轉換單元，該單元用于將復數除法轉換為實數除法，即將復數除法Y(ky:ft(k) 轉換為復數Y(k)xH*(k)的實部和虛部分別除以同一個實數|ft(k)|2，然后將被除數 Y(k)xH*(k)輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元。對復數除法Y(k)/:ft(k)進行如公式2所示的變化
權利要求
1.一種基于壓縮編碼的頻域均衡裝置，其特征在于，該裝置包括除法轉換單元、除數限幅及壓縮編碼單元、除數查表求倒數單元和倒數相乘均衡單元，其中除法轉換單元，用于將復數除法轉換為實數除法，并將被除數輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元；除數限幅及壓縮編碼單元，用于根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，將限幅后的數據壓縮編碼得到碼字，并將該碼字輸出給除數查表求倒數單元；除數查表求倒數單元，用于采用接收自除數限幅及壓縮編碼單元的碼字作為索引進行查表，得到左移了 N位的除數的倒數，并將該倒數輸出給倒數相乘均衡單元；倒數相乘均衡單元，用于將接收自除法轉換單元的被除數與接收自除數查表求倒數單元的倒數進行相乘，然后右移N位，得到均衡后的數據并輸出。
2.根據權利要求1所述的基于壓縮編碼的頻域均衡裝置，其特征在于，所述除法轉換單元將復數除法轉換為實數除法，是將復數除法Y(ky:ft(k)轉換為復數Y(k)x:ft*(k)的實部和虛部分別除以同一個實數|ft(k)|2，。
3.根據權利要求2所述的基于壓縮編碼的頻域均衡裝置，其特征在于，所述除法轉換單元將被除數Y(k)xH*(k)輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元。
4.根據權利要求1所述的基于壓縮編碼的頻域均衡裝置，其特征在于，所述除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，其選擇的壓縮編碼方式為PCM 的 A-Law 或 μ -Law0
5.一種基于壓縮編碼的頻域均衡方法，應用于權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，該方法包括除法轉換單元將復數除法轉換為實數除法，并將被除數輸出給倒數相乘均衡單元，將除數輸出給除數限幅及壓縮編碼單元；除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，將限幅后的數據壓縮編碼得到碼字，并將該碼字輸出給除數查表求倒數單兀；除數查表求倒數單元采用接收自除數限幅及壓縮編碼單元的碼字作為索引進行查表， 得到左移了 N位的除數的倒數，并將該倒數輸出給倒數相乘均衡單元；以及倒數相乘均衡單元將接收自除法轉換單元的被除數與接收自除數查表求倒數單元的倒數進行相乘，然后右移N位，得到均衡后的數據并輸出。
6.根據權利要求5所述的基于壓縮編碼的頻域均衡方法，其特征在于，所述除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅的步驟中，其選擇的壓縮編碼方式為PCM的A-Law壓縮方式或PCM的μ -Law壓縮方式。
7.根據權利要求6所述的基于壓縮編碼的頻域均衡方法，其特征在于，所述壓縮編碼方式為PCM的A-Law壓縮方式，該方法具體包括將Y(k)與ft(k)的共軛相乘，得到Y(k)x:ft*(k)，記為rl，為復數； 將ft(k)與ft(k)的共軛相乘，得到ft(k)x;ft*(k)，記為r2，為正的實數； 將r2限幅為12位的有符號數，記為r3 ；將r3進行PCM的A-Law編碼，取編碼后的低7位作為一個數，記為r4 ； 將r4作為索引，從表格中取到相應的數據，取得1/( ft(k)x:ft*(kX) 15，此數記為r5， 為實數；以及將實數r5與復數rl相乘，結果右移15位，得到均衡后的數據Y(ky:ft(k)。
8.根據權利要求6所述的基于壓縮編碼的頻域均衡方法，其特征在于，所述壓縮編碼方式為PCM的μ -Law壓縮方式，該方法具體包括將Y(k)與ft(k)的共軛相乘，得到Y(k)x:ft*(k)，記為rl，為復數； 將ft(k)與ft(k)的共軛相乘，得到ft(k)x;ft*(k)，記為r2，為正的實數； 將r2限幅為13位的有符號數，記為r3 ；將r3進行PCM的μ -Law編碼，取編碼后的低7位作為一個數，記為r4 ； 將r4作為索引，從表格中取到相應的數據，取得1/( ft(k)x:ft*(kX) 15，此數記為r5， 為實數；以及將實數r5與復數rl相乘，結果右移15位，得到均衡后的數據Y(ky:ft(k)。
全文摘要
本發明涉及數字通信均衡技術領域，公開了一種基于壓縮編碼的頻域均衡裝置及方法，該裝置包括除法轉換單元、除數限幅及壓縮編碼單元、除數查表求倒數單元和倒數相乘均衡單元，除法轉換單元將復數除法轉換為實數除法；除數限幅及壓縮編碼單元根據選擇的壓縮編碼方式對除數進行限幅，將限幅后的數據壓縮編碼得到碼字；除數查表求倒數單元采用接收自除數限幅及壓縮編碼單元的碼字作為索引進行查表，得到左移了N位的除數的倒數；倒數相乘均衡單元將接收自除法轉換單元的被除數與接收自除數查表求倒數單元的倒數進行相乘，然后右移N位，得到均衡后的數據并輸出。本發明可以利用簡單的乘法和壓縮的查表方法，快速的實現各種通信系統的均衡。
文檔編號H04L25/03GK102510365SQ201110375038
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者吳凱, 梁利平, 管武 申請人:中國科學院微電子研究所