專利名稱：通信信道的基于快照的均衡方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)信道接收器，更具體地說，涉及補償與數(shù)字通信信道相關(guān)的失真的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
收方均衡是一種修改在通信信道上接收的信號，從而抵消信道導(dǎo)致的失真的技術(shù)?？捎糜诰庑盘柕难b置有許多，例如有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器，判定反饋均衡器(DFE)，峰值放大器等。
均衡器具有適用于信道，以便抵消盡可能多的失真的許多參數(shù)。存在兩組不同的技術(shù)來計算這些參數(shù)(i)盲均衡；和(ii)自適應(yīng)均衡。
就盲均衡來說，信道被仔細測量，離線計算最佳參數(shù)，隨后把其編程寫入均衡器中。這種技術(shù)允許使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具來計算參數(shù)，但是當(dāng)信道具有時變特性，或者當(dāng)制造(production)數(shù)如此之大，以致每個信道的單獨測量變得不切實際時，這種技術(shù)失敗。
就自適應(yīng)均衡來說，接收器電路測量信道的特征，同時檢測數(shù)據(jù)，并且通常在閉環(huán)中計算和應(yīng)用均衡器的參數(shù)。這種技術(shù)允許補償時變信道，或者具有大量制造變化的信道。另一方面，利用可用的硬件資源，只能進行粗糙的信道測量和簡單的計算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供補償與通信信道相關(guān)的失真的均衡技術(shù)。
在本發(fā)明的一個方面，均衡從通信信道接收的輸入信號的方法/設(shè)備包括下述步驟/操作。根據(jù)與用于恢復(fù)和接收輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣。隨后根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，補償與通信信道相關(guān)的失真。
采樣產(chǎn)生步驟/操作還可包括產(chǎn)生采樣時鐘信號的多個相位，在采樣時鐘信號的相應(yīng)多個相位下，對接收的輸入信號采樣，從而產(chǎn)生相應(yīng)的多個樣本。失真補償步驟/操作還可包括根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，設(shè)置一個或多個參數(shù)值，并把一個或多個參數(shù)值應(yīng)用于接收的輸入信號。采樣時鐘信號可具有低于數(shù)據(jù)恢復(fù)時鐘信號的頻率。
此外，采樣產(chǎn)生步驟/操作還可包括確認至少一個產(chǎn)生的采樣。確認步驟/操作還可包括比較至少一個產(chǎn)生的采樣的樣本和確認閾值。在另一實施例中，確認步驟/操作還可包括從接收的輸入信號產(chǎn)生前沿樣本和后沿樣本，并改變眼中心閾值，從而確定至少一個產(chǎn)生的采樣的有效性。確認步驟/操作還可包括丟棄至少一個產(chǎn)生的采樣的被確定為無效的樣本。
另外，通信信道可以是數(shù)字通信信道。可根據(jù)與通信信道耦接的數(shù)據(jù)接收器執(zhí)行均衡。
在本發(fā)明的另一方面，對從通信信道接收的輸入信號進行響應(yīng)的均衡系統(tǒng)包括一個采樣模塊。采樣模塊根據(jù)與用于恢復(fù)和接收輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣。均衡系統(tǒng)還包括一個濾波器。濾波器根據(jù)對采樣模塊產(chǎn)生的至少一個采樣的至少一部分進行響應(yīng)的均衡算法，補償與通信信道相關(guān)的失真。均衡系統(tǒng)是數(shù)據(jù)接收器的一部分。均衡系統(tǒng)獨立于數(shù)據(jù)接收器的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。
從而，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字通信信道的均衡使用與信道相關(guān)的快照補償失真。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的均衡并不依賴于信道的準(zhǔn)確計時信息，因此可在不對信道進行時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)的情況下，完成數(shù)字通信信道的均衡。
結(jié)合附圖，根據(jù)本發(fā)明的例證實施例的下述詳細說明，本發(fā)明的這些和其它目的、特征及優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1圖解說明連續(xù)時間模擬均衡；圖2圖解說明離散時間模擬均衡；圖3圖解說明離散時間數(shù)字均衡；圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于快照的均衡系統(tǒng)；圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的快照模塊；圖6圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的快照模塊。
具體實施例方式
在說明本發(fā)明的基于快照的均衡系統(tǒng)的例證實現(xiàn)之前，先說明現(xiàn)有的一些均衡技術(shù)。
首先參見圖1，圖1表示了接收器的均衡部分100。圖1中采用的均衡技術(shù)是連續(xù)時間模擬均衡。按照自動增益控制(AGC)放大器102，模擬均衡器104，奈奎斯特濾波器106，采樣器108和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)110，對接收的模擬信號使用這種技術(shù)。顯然，在采樣和數(shù)字轉(zhuǎn)換之前，對模擬信號進行均衡，從而這種均衡被稱為連續(xù)時間模擬均衡。
現(xiàn)在參見圖2，圖2表示了接收器的均衡部分200。圖2中采用的均衡技術(shù)是離散時間模擬均衡。根據(jù)AGC放大器202，奈奎斯特濾波器204，采樣器206，模擬均衡器208和ADC 210，對接收的模擬信號使用這種技術(shù)。顯然，在數(shù)字轉(zhuǎn)換之前，但是在采樣之后，對模擬信號進行均衡，從而這種均衡被稱為離散時間模擬均衡。
現(xiàn)在參見圖3，圖3表示了接收器的均衡部分300。圖3中采用的均衡技術(shù)是離散時間數(shù)字均衡。根據(jù)AGC放大器302，奈奎斯特濾波器304，采樣器306，ADC 308和數(shù)字均衡器310，對接收的模擬信號使用這種技術(shù)。顯然，在采樣和數(shù)字轉(zhuǎn)換之后，對模擬信號進行均衡，從而這種均衡被稱為離散時間數(shù)字均衡。
如同下面詳細說明的那樣，本發(fā)明提供通過獲得輸入信號的時間“快照”，進行自適應(yīng)均衡的技術(shù)。這里使用的術(shù)語“快照”(snapshot)一般指的是輸入信號的采樣(例如，一組一個或多個樣本)。以和數(shù)據(jù)時鐘無關(guān)的低頻時鐘獲得快照或采樣。與采樣時鐘相關(guān)的“低頻”是相對于數(shù)據(jù)時鐘的頻率來說的。例如，用于獲得快照的采樣時鐘的頻率可以是107MHz，而數(shù)據(jù)時鐘的頻率可以是1GHz。
要認識到快照可能多數(shù)時間不能捕獲完整的脈沖。但是，由于采樣時鐘和數(shù)據(jù)時鐘無關(guān)，快照有時是成功的(例如對于隨機數(shù)據(jù)來說，四次中的一次)。從而，還提供評估快照的有效性的技術(shù)。無效快照(或者與之相關(guān)的樣本)被丟棄，有效快照(或者與之相關(guān)的樣本)被傳遞給自動均衡算法。
現(xiàn)在參見圖4，圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于快照的均衡系統(tǒng)。如圖所示，均衡系統(tǒng)400包括可編程濾波器402，快照模塊404和均衡算法406。
均衡系統(tǒng)400接收來自數(shù)據(jù)通信信道(未示出)的輸入信號。輸入信號被提供給其濾波特性由濾波器參數(shù)確定的可編程濾波器402。如同將說明的那樣，濾波器參數(shù)的值由均衡算法406提供。濾波器402的濾波特性被自適應(yīng)設(shè)置，從而，與通信信道相關(guān)的失真被補償，即被抵消，或者至少基本被抵消。即，可編程濾波器402根據(jù)均衡算法406計算的濾波器參數(shù)，修改輸入信號，從而補償信道失真。
例如，如果濾波器402是線性連續(xù)時間放大器，那么參數(shù)可以是其極點和零點的復(fù)平面中的位置。在300MHz下具有強信道衰減的1Gbit/sec信號將要求在300MHz下增強信號的濾波器，衰減超出600MHz的信號。300MHz增強使信道的頻率響應(yīng)變平，而600MHz及以上的衰減改善了信道的噪聲特性。
快照模塊404根據(jù)與用于恢復(fù)數(shù)據(jù)的時鐘無關(guān)(例如獨立于用于恢復(fù)數(shù)據(jù)的時鐘)的時鐘(低頻采樣時鐘)，對可編程濾波器402的輸出采樣，并把輸入信號的快照提供給均衡算法406，從而均衡算法406能夠根據(jù)快照修改濾波器參數(shù)，以便補償由信道導(dǎo)致的輸入信號中的失真。
對輸入信號采樣(借助快照模塊404)，調(diào)整濾波器參數(shù)值(借助均衡算法406)和應(yīng)用濾波參數(shù)值(借助可編程濾波器402)修改輸入信號的自適應(yīng)循環(huán)可繼續(xù)，直到輸入信號中的失真等于或小于某一最大可接受的失真閾值為止。
例如，失真通常被定義為由信道的特性(而不是由信道中的噪聲)引起的接收信號的“閉眼”。它被測量為閉眼的量和完全睜眼的大小的比值，一般用dB表示。根據(jù)存在于信道中的噪聲的量，和所需的最大誤碼率，小于0.6dB的失真閾值是可接受的。
要認識到均衡算法406可實現(xiàn)任意已知的和恰當(dāng)?shù)木夥椒ǎ?，最小均方算法，梯度下降算法，遞歸最小均方算法。有關(guān)可采用的各種均衡算法的說明，參見Shahid Qureshi，“AdaptiveEqualization”，Proceedings of the IEEE，vol.73，no.9，1985年9月，PP.1349-1387，該文獻的內(nèi)容作為參考包含于此。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于任意特定的均衡算法。
從而，在已知使用的特定均衡算法和補償機構(gòu)(例如可編程濾波器)的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于了解特定的均衡算法根據(jù)按照本發(fā)明產(chǎn)生的一組樣本(快照)，如何產(chǎn)生用于均衡輸入信號的補償參數(shù)。
現(xiàn)在參見圖5，圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的快照模塊?？煺漳K500可被看作圖4的快照模塊404的一個例證實現(xiàn)。如圖所示，快照模塊500可包括低頻采樣時鐘502，形成細粒(fine grain)延遲線的一組延遲元件504-1～504-N(這里N是代表構(gòu)成快照或采樣的樣本的數(shù)目的整數(shù))，采樣鎖存器506-1～506-N，和一個快照確認模塊508。
由延遲元件504-1～504-N形成的延遲線接收低頻采樣時鐘502，產(chǎn)生采樣時鐘的多個相位，所述多個相位間隔一個位時間周期的一小部分(例如位時間周期的1/10，取決于系統(tǒng)的特性)。例如，對于1GHz信號，位周期可以是1納秒(nsec)，而采樣周期可以是100皮秒(psec)。
隨后在與延遲元件相關(guān)的各個相位下，借助樣本鎖存器506-1～506-N，在一個位時間周期內(nèi)對(緩沖的)輸入信號采樣N次。這些樣本可以是簡單的二進制樣本。這些樣本給出脈沖形狀的一般印象，其中通過結(jié)合多個快照，可產(chǎn)生脈沖的更準(zhǔn)確表現(xiàn)。
獲得的快照(樣本)被提供給快照確認模塊508，在快照確認模塊508，樣本被確認。無效的樣本被丟棄，有效的樣本被傳遞給均衡算法406(圖4)。可按照多種方法確定樣本的有效性。在一個實施例中，可把樣本和0或一個恰當(dāng)?shù)拇_認閾值進行比較。對于典型的信號值來說，閾值可以是介于100-300毫伏(mV)之間的值。此外，可根據(jù)在快照的起點和終點都存在躍遷，得到快照的確認。這圖解說明于圖6中。
現(xiàn)在參見圖6，圖6圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的快照模塊。更具體地說，圖6表示一組采樣鎖存器如何可被用于查找脈沖的前沿的位置，第二組采樣鎖存器如何可被用于查找脈沖的后沿的位置，中央的第三組采樣鎖存器如何可被用于對實際脈沖采樣。
即，如圖所示，快照模塊600包括塊610、620和630。快照模塊600可被看作圖4的快照模塊404的一個例證實現(xiàn)。每個塊包含延遲元件(方框610中的612-1～612-3，塊620中的622-1～622-3，和塊630中的632-1～632-3)，和采樣鎖存器(塊610中的614-1～614-3，塊620中的624-1～624-3，和塊630中的634-1～634-3)。延遲元件和鎖存器按照上面參考圖5說明的相同方式工作。雖然在圖6中，N等于3，但是本發(fā)明并不局限于此。
根據(jù)延遲線排列，塊610產(chǎn)生前沿樣本，塊620產(chǎn)生眼中心樣本，塊630產(chǎn)生后沿樣本。
更具體地說，塊610的三個鎖存器檢測輸入信號的零交叉，指示脈沖的前沿。塊630的三個鎖存器也檢測輸入信號的零交叉，指示脈沖的后沿。一旦檢測到輸入脈沖的前沿和后沿，塊620的三個鎖存器被用于確定幅度與該脈沖有多相關(guān)。改變眼中心閾值，進行多次實驗，確定脈沖能夠具有的數(shù)值的范圍。
例如，如果閾值被設(shè)置成100mV，那么當(dāng)前沿和后沿鎖存器指示存在脈沖時，中間鎖存器上為“1”的值表示脈沖的幅度大于100mV，而為“0”的值表示脈沖的幅度小于100mV。通過從100mV～300mV掃過閾值，能夠準(zhǔn)確地測量典型脈沖的高度。通過尋找前沿或后沿組中的連續(xù)鎖存器之間的“0”到“1”或“1”到“0”躍遷，確定前沿和后沿。
有利的是，根據(jù)這里描述的發(fā)明原理，從對噪聲和負載非常敏感的接收器的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路取出信道測量。即，根據(jù)本發(fā)明的均衡器能夠獨立工作，操作上并不需要來自CDR電路的輸入。這樣，可使均衡器和許多CDR設(shè)計匹配。此外，由于可以極低的占空度操縱快照電路，可使快照電路一直繼續(xù)工作，而不會導(dǎo)致不得不始終處于工作狀態(tài)的電路的能量損失。在時鐘事件之間，也可關(guān)閉快照電路，從而節(jié)省能量，并且便于均衡器的連續(xù)更新。
要認識到雖然上面提供并說明了本發(fā)明的方法的具體電路實施例，不過也可用一個或多個具有相關(guān)存儲器的數(shù)字信號處理器，專用集成電路，一個或多個具有相關(guān)存儲器的恰當(dāng)編程的通用數(shù)字計算機，來實現(xiàn)本發(fā)明的這種包括通信信道接收器執(zhí)行的其它過程的方法。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以設(shè)想實現(xiàn)本發(fā)明的各種其它方式。
雖然這里參考

了本發(fā)明的例證實施例，不過要明白本發(fā)明并不局限于這些具體實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出各種其它變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種均衡從通信信道接收的輸入信號的方法，包括下述步驟根據(jù)與用于恢復(fù)和接收的輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣；和根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，補償與通信信道相關(guān)的失真。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中采樣產(chǎn)生步驟還包括下述步驟產(chǎn)生采樣時鐘信號的多個相位；和在采樣時鐘信號的相應(yīng)多個相位下，對接收的輸入信號采樣，從而產(chǎn)生相應(yīng)的多個樣本。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中失真補償步驟還包括下述步驟根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，設(shè)置一個或多個參數(shù)值；和把一個或多個參數(shù)值應(yīng)用于接收的輸入信號。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中采樣時鐘信號具有低于數(shù)據(jù)恢復(fù)時鐘信號的頻率。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中采樣產(chǎn)生步驟還包括確認至少一個產(chǎn)生的采樣的步驟。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中確認步驟還包括比較至少一個產(chǎn)生的采樣的樣本和確認閾值。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中確認步驟還包括下述步驟從接收的輸入信號產(chǎn)生前沿樣本和后沿樣本；和改變眼中心閾值，以確定至少一個產(chǎn)生的采樣的有效性。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中確認步驟還包括丟棄至少一個產(chǎn)生的采樣的被確定為無效的樣本。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中通信信道是數(shù)字通信信道。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)與通信信道耦接的數(shù)據(jù)接收器執(zhí)行均衡。
11.一種用于均衡從通信信道接收的輸入信號的設(shè)備，包括一個存儲器；和與所述存儲器耦接的至少一個處理器，所述至少一個處理器用于(i)根據(jù)與用于恢復(fù)和接收的輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣；和(ii)根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，補償與通信信道相關(guān)的失真。
12.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中采樣產(chǎn)生操作還包括產(chǎn)生采樣時鐘信號的多個相位，和在采樣時鐘信號的相應(yīng)多個相位下，對接收的輸入信號采樣，從而產(chǎn)生相應(yīng)的多個樣本。
13.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中失真補償操作還包括根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分設(shè)置一個或多個參數(shù)值，和把一個或多個參數(shù)值應(yīng)用于接收的輸入信號。
14.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中采樣時鐘信號具有低于數(shù)據(jù)恢復(fù)時鐘信號的頻率。
15.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中采樣產(chǎn)生操作還包括確認至少一個產(chǎn)生的采樣。
16.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中確認操作還包括比較至少一個產(chǎn)生的采樣的樣本和確認閾值。
17.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中確認操作還包括從接收的輸入信號產(chǎn)生前沿樣本和后沿樣本，和改變眼中心閾值，以確定至少一個產(chǎn)生的采樣的有效性。
18.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中確認操作還包括丟棄至少一個產(chǎn)生的采樣的被確定為無效的樣本。
19.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中通信信道是數(shù)字通信信道。
20.按照權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中均衡設(shè)備和與通信信道耦接的數(shù)據(jù)接收器相關(guān)。
21.一種對從通信信道接收的輸入信號進行響應(yīng)的均衡系統(tǒng)，包括一個采樣模塊，所述采樣模塊根據(jù)與用于恢復(fù)和接收的輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣；和一個濾波器，所述濾波器根據(jù)對采樣模塊產(chǎn)生的至少一個采樣的至少一部分進行響應(yīng)的均衡算法，補償與通信信道相關(guān)的失真。
22.按照權(quán)利要求21所述的均衡系統(tǒng)，其中所述均衡系統(tǒng)是數(shù)據(jù)接收器的一部分。
23.按照權(quán)利要求22所述的均衡系統(tǒng)，其中所述均衡系統(tǒng)獨立于數(shù)據(jù)接收器的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。
全文摘要
提供補償與通信信道相關(guān)的失真的均衡技術(shù)。在本發(fā)明的一個方面，均衡從通信信道接收的輸入信號的方法/設(shè)備包括下述步驟/操作。根據(jù)與用于恢復(fù)和接收輸入信號相關(guān)的數(shù)據(jù)的時鐘信號無關(guān)的時鐘信號，從接收的輸入信號產(chǎn)生至少一個采樣。隨后根據(jù)至少一個產(chǎn)生的采樣的至少一部分，補償與通信信道相關(guān)的失真。
文檔編號H03H17/02GK1602006SQ200410078800
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者約瑟·A·提爾諾 申請人:國際商業(yè)機器公司