專(zhuān)利名稱(chēng)：通信接收機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信接收機(jī)設(shè)備，特別是，但不是專(zhuān)門(mén)的，用于光纖媒體上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。
光傳輸系統(tǒng)要求在發(fā)送端從電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，在接收端電光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。要求接收端執(zhí)行時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程，其后者提供所包含的邏輯電平之間的鑒別，即在通常所用的兩電平系統(tǒng)中的邏輯“1”和“0”之間。為了達(dá)到這一目的，需要接收機(jī)產(chǎn)生一閾值電平，以便確定在任一時(shí)間的輸入信號(hào)是“1”或“0”。由于在接收端包含的低電平和噪音及失真的影響，很難決定什么閾值電平將是產(chǎn)生可靠的檢測(cè)。


圖1表示這一問(wèn)題，在左側(cè)表示發(fā)送信號(hào)的邏輯電平，其中邏輯“1”是在+5v，邏輯“0”是在稍高于0v，即兩個(gè)電平之間的差幾乎為5v。由于噪音在兩種情況都將有小量的不確定性，由于非理想的傳輸條件降低了光鏈路，在信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)很像該圖的右側(cè)上的情況，其中兩個(gè)邏輯電平之間的差值比起發(fā)送時(shí)的原有差值少很多。由于失真將該差值像200mv那么少。在這些通信系統(tǒng)中通常還明顯缺乏在失真影響上的對(duì)稱(chēng)性。如果現(xiàn)在接收機(jī)具有大約2.5v的固定閾值電平或甚至更高，由于在接收信號(hào)上存在大量的噪音，大大減少了邏輯電壓電平中的差值，很可能是一些“1”降到這個(gè)閾值之下而被動(dòng)作“0”。還會(huì)將少數(shù)的“0”錯(cuò)讀為“1”。該結(jié)果將是數(shù)據(jù)檢測(cè)中的差錯(cuò)，而更重要的將是這些差錯(cuò)中的不等性，在給出的例子中，將是錯(cuò)誤“0”的讀數(shù)比錯(cuò)誤“1”的讀數(shù)多。認(rèn)為理想的系統(tǒng)其中對(duì)于兩個(gè)電平的差錯(cuò)的數(shù)目近似相等。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收的通信接收機(jī)設(shè)備，包括用于接收根據(jù)多編碼電平編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置；用于建立檢測(cè)該多編碼電平的一個(gè)或更多的閾值的裝置；和用于確定與每個(gè)單獨(dú)編碼電平相聯(lián)系的差錯(cuò)率的裝置；該閾值建立裝置包括一閾值最佳化裝置，根據(jù)所確定的差錯(cuò)率最佳化一個(gè)或多個(gè)閾值。
該閾值最佳化裝置可包括用于比較各種差錯(cuò)率的裝置和用于根據(jù)該比較結(jié)果改變一個(gè)或多個(gè)閾值的裝置。該比較裝置可在各種差錯(cuò)率之間形成比率，在這種情況下，在這些差錯(cuò)率之間建立各自的預(yù)定比率之前，該閾值改變裝置將改變一個(gè)或多個(gè)閾值；另一方面，該比較裝置可形成各種差錯(cuò)率之間的差值，在這種情況下，在這些差錯(cuò)率之間建立各自的預(yù)定差值之前，該閾值改變裝置將改變一個(gè)或更多個(gè)閾值。該預(yù)定的比率近似為1而該差值可近似為0。
該編碼電平的數(shù)目可為2。
可以有兩個(gè)電平之間的單個(gè)閾值鑒別。在該閾值中最好提供一個(gè)滯后，以便提供控制的穩(wěn)定性。
最好將該差錯(cuò)率作為糾錯(cuò)系統(tǒng)的副產(chǎn)品來(lái)提供，例如前向糾錯(cuò)系統(tǒng)。
在本發(fā)明的第二方面，一種在通信接收機(jī)中為每個(gè)多數(shù)據(jù)編碼電平均衡亂真計(jì)數(shù)率的方法包括接收根據(jù)多編碼電平編碼的數(shù)據(jù)，確定亂真計(jì)數(shù)率，根據(jù)該確定的亂真計(jì)數(shù)率最佳化一個(gè)或更多個(gè)閾值，以使檢測(cè)這些多編碼電平。
現(xiàn)在借助于附圖僅通過(guò)舉例來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是表示噪音和失真對(duì)光纖發(fā)送數(shù)字信號(hào)和影響的簡(jiǎn)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明用于減少差錯(cuò)不平衡的通信接收機(jī)設(shè)備的框圖；圖3表示在用于減少差錯(cuò)不平衡的本發(fā)明的實(shí)施例中所用的已知前向糾錯(cuò)系統(tǒng)；圖4表示采用該前向糾錯(cuò)系統(tǒng)的本發(fā)明的第一實(shí)施例；圖5表示采用該前向糾錯(cuò)系統(tǒng)的本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖6是以概念形式表示一個(gè)3電平數(shù)字通信設(shè)備的簡(jiǎn)圖；圖7是當(dāng)應(yīng)用到圖6的3電平設(shè)備時(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的框圖；和圖8是一樣本差錯(cuò)計(jì)數(shù)數(shù)字的表，以幫助解釋圖7的實(shí)施例的操作模式。
參看圖2，將2電平通信系統(tǒng)的情況說(shuō)明本發(fā)明的原理。圖2包括以框圖形式的用于接收發(fā)送信號(hào)的接收機(jī)的主要部件，該發(fā)送信號(hào)包括在2電平編碼系統(tǒng)之下編碼的數(shù)據(jù)。將接收的輸入信號(hào)送給電平檢測(cè)級(jí)20，它將該輸入信號(hào)與輸入端21上的閾值電平比較。將高于該閾值電平的輸入電平檢測(cè)為邏輯“1”，而將低于的檢測(cè)為邏輯“0”。在輸出端22將該數(shù)據(jù)拿到進(jìn)一步的處理電路。假定該閾值電平是一個(gè)閾值電平產(chǎn)生器23。
本發(fā)明將差錯(cuò)計(jì)數(shù)產(chǎn)生器24，比較級(jí)25和減法級(jí)26加到了這些基本部件中。該差錯(cuò)計(jì)數(shù)產(chǎn)生器24監(jiān)視數(shù)據(jù)輸出，并在假“0”的數(shù)目和假“1”的數(shù)目(即錯(cuò)誤地分別讀為“0”和“1”)的兩個(gè)輸出端27、28上提供分開(kāi)的計(jì)數(shù)。在操作中，在比較級(jí)25將該差錯(cuò)計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，并從在減法器26的輸入端上的希望比較結(jié)果中減去該比較的結(jié)果。因此減法器26輸出差錯(cuò)信號(hào)ε，將它用于改變閾值產(chǎn)生器23的輸入端29上的閾值電平。調(diào)整該系統(tǒng)使在電平檢測(cè)級(jí)20的輸入端21上的閾值電平在比如減小差錯(cuò)信號(hào)ε到0的方向上變化。從而導(dǎo)致在差錯(cuò)計(jì)數(shù)產(chǎn)生器24的輸出27、28上的基本相等的差錯(cuò)計(jì)數(shù)。
為了減小ε的穩(wěn)態(tài)值，將安排閾值產(chǎn)生器級(jí)23的傳遞函數(shù)具足夠高的增益，并記住穩(wěn)定性的緊急需要。
可以數(shù)字形式方便地實(shí)現(xiàn)這種圖示的設(shè)備，因?yàn)樵摬铄e(cuò)計(jì)數(shù)將自動(dòng)為數(shù)字的而不是模擬的。因此，比較級(jí)25可是數(shù)字的，還有減法級(jí)26和閾值產(chǎn)生器23都可是數(shù)字的。當(dāng)然，可將某些電路部件替代為模擬的，例如，減法器26和閾值產(chǎn)生器23，因?yàn)樵谳斎攵?1的閾值電平本身也可是模擬的。在此情況下，將比較級(jí)25的輸出在被送到減法器26之前送給數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。在減法器26的另一輸入端上希望比較結(jié)合將同樣是模擬電平。
圖2的設(shè)備的實(shí)際數(shù)字實(shí)現(xiàn)采用一種已知的糾錯(cuò)系統(tǒng)來(lái)提供差錯(cuò)計(jì)數(shù)。對(duì)光傳輸系統(tǒng)增加位速率導(dǎo)致了在給定距離上增加差錯(cuò)率，或?qū)τ谕瑯硬铄e(cuò)率的較短可達(dá)到的距離，這是因?yàn)樵胍艉褪д娴挠绊懽兊酶@著了。為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)出了稱(chēng)為前向糾錯(cuò)(FEC)的糾錯(cuò)系統(tǒng)。在圖3中表示了基本的FEC系統(tǒng)。首先在框50產(chǎn)生包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)。其次，將該信號(hào)的每個(gè)字加到它的信息中。以包皮形式(在它的兩端的字加括號(hào))，或者以填充物形式(將其插在現(xiàn)存數(shù)據(jù)中的備用位置)(框51)。這種附加的信息使用所建立的糾錯(cuò)方法(例如，漢明碼，里法索羅門(mén)碼)發(fā)送與該信號(hào)相關(guān)的信息。將包含該附加FEC信息的數(shù)據(jù)加載信號(hào)在傳輸網(wǎng)絡(luò)52上發(fā)送，由接收機(jī)53接收。該接收信號(hào)是數(shù)據(jù)檢測(cè)的，也送給接收FEC級(jí)54，它抽出該附加信息，并用它來(lái)檢測(cè)并校正在該接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中的差錯(cuò)。該結(jié)果在傳輸媒體的可感差錯(cuò)性能中是一個(gè)顯著的改善(在這種情況為一種光纖)。
然而，很重要的是，在該接收機(jī)中的FEC設(shè)備自動(dòng)地提供在給定期間的檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的假“0”和“1”的數(shù)目的指示。然后將這些計(jì)數(shù)用作圖2中的比較級(jí)25的輸入。
圖4表示包括所述的FEC方案的使用的本發(fā)明的實(shí)施例。該接收機(jī)包括光-電轉(zhuǎn)換級(jí)40，將光纖輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后在電平檢測(cè)器20中對(duì)該信號(hào)進(jìn)行電平檢測(cè)。閾值產(chǎn)生器23為該電平檢測(cè)器20提供數(shù)字閾值。電平檢測(cè)器20供給FEC級(jí)41，特定的差錯(cuò)計(jì)數(shù)送給以減法器42形式的比較級(jí)的兩個(gè)輸入端A、B。對(duì)第三輸入端C供給參考值。將該減法器輸出用于控制可變閾值產(chǎn)生器23的輸入，它的輸出為電平檢測(cè)器20提供閾值電平。減法器42產(chǎn)生在它輸入端，即A、B、C上三個(gè)量的差值。輸入C，參考值，表示在兩個(gè)差錯(cuò)計(jì)數(shù)之間希望的差值，它將通常為0，盡管對(duì)于任何特殊的系統(tǒng)該希望的差值可以是非0。
圖5中表示實(shí)現(xiàn)這種設(shè)備的另一種方法。在該圖中，不是采用減法器作為該比較級(jí)，使用一個(gè)除法器來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)差錯(cuò)計(jì)數(shù)的比率，即比率A/B。將該除法器連接到減法器43，后者從量A/B減去該希望的比率(通常為1)，并將結(jié)果的差錯(cuò)信號(hào)ε送給該閾值產(chǎn)生器。
在實(shí)際的兩電平系統(tǒng)中，可以用滯后的測(cè)量來(lái)提供單個(gè)的閾值，以便增強(qiáng)檢測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定性。將該滯后固定，即在高與低閾值電平之間將有一個(gè)固定的差值，當(dāng)調(diào)整平均閾值電平時(shí)這些電壓電平將上升或下降，以均衡該差錯(cuò)位速率。
本發(fā)明不僅可應(yīng)用于兩電平數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，而對(duì)于任何數(shù)量的數(shù)據(jù)電平都可采用。圖6表示一個(gè)三電平系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)可假定為兩個(gè)電壓軌道之間的三個(gè)離散電平的任何一個(gè)“0”電平在地與第一閾值TH.1之間；“1”電平在第一閾值與第二閾值TH.2.之間；第三電平在第二閾值與第二供電軌道(+v)之間。
在圖7中示出了用于處理這種三電平系統(tǒng)的裝置。圖7是兩電平圖2的三電平型式，包括兩個(gè)控制環(huán)，用于有關(guān)的兩個(gè)閾值的每一個(gè)。每個(gè)環(huán)路包括一個(gè)比較級(jí)(減法器或除法器)和一個(gè)可變閾值產(chǎn)生器。該用于第一環(huán)路的比較級(jí)接收“0”和“1”電平的差錯(cuò)計(jì)數(shù)值，而用于第二環(huán)路的比較級(jí)接收“1”和“2”電平的差錯(cuò)計(jì)數(shù)值。
參考圖8可說(shuō)明這個(gè)三電平方案的動(dòng)作。在圖8中假設(shè)，初始沒(méi)有差錯(cuò)均衡系統(tǒng)在應(yīng)有的位置，故三個(gè)電平的差錯(cuò)計(jì)數(shù)是不同的。在所示的例子中(該計(jì)數(shù)值是不現(xiàn)實(shí)的純粹選為說(shuō)明的目的)，“1”電平具有20計(jì)數(shù)值的最多差錯(cuò)，“0”電平具有12計(jì)數(shù)值，而“2”電平具有為7計(jì)數(shù)值的最少差錯(cuò)數(shù)。這兩個(gè)控制環(huán)路一方面取“2”和“1”計(jì)數(shù)的差值，另一方面取“1”和“0”計(jì)數(shù)的差值。這產(chǎn)生了對(duì)各個(gè)閾值產(chǎn)生器60，61的輸入-13和+8計(jì)數(shù)值。因此將產(chǎn)生器60在一個(gè)方向硬驅(qū)動(dòng)，以便顯著降低閾值2，而將產(chǎn)生器61在另一方向更輕地驅(qū)動(dòng)，以便將閾值1升高一些。通過(guò)觀查可知，顯著地降低閾值2將有帶來(lái)十分大量的數(shù)據(jù)落入“1”類(lèi)，升到“2”類(lèi)的影響，而將閾值1升高不多將有帶來(lái)只少數(shù)數(shù)據(jù)落入“1”類(lèi)，降到“0”類(lèi)的影響。最終的結(jié)果朝向系統(tǒng)收斂于，每個(gè)電平將以三個(gè)計(jì)數(shù)值的平均而終結(jié)，即每個(gè)為13計(jì)數(shù)值。在實(shí)際上，收斂將產(chǎn)生在幾個(gè)采樣周期上。
作為一個(gè)實(shí)際考慮，因?yàn)樵S多傳輸系統(tǒng)在任何調(diào)節(jié)之后都采取有限的期間來(lái)固定，通常必須在一個(gè)適當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間上積分該減法/比值，以保證收斂。
如上所述，可以采用數(shù)字和模擬技術(shù)的混合或真正為適當(dāng)?shù)挠布蛙浖幕旌蟻?lái)實(shí)施本發(fā)明。因此，以硬件來(lái)實(shí)施比較(減法/除法)和閾值調(diào)整，將這些計(jì)數(shù)存儲(chǔ)在硬件設(shè)備中，并在硬件中比較這些值，以便產(chǎn)生所需要的閾值校正。另一方面，可通過(guò)軟件來(lái)搜集這些計(jì)數(shù)，并以軟件實(shí)行該比較過(guò)程，然后該軟件校正這些閾值。除了可能減慢響應(yīng)時(shí)間之外軟件方案是可接受的，因?yàn)樵趥鬏斚到y(tǒng)上與本發(fā)明相關(guān)的多數(shù)失真都是長(zhǎng)期現(xiàn)象，而不是傾向于快速的起伏。
權(quán)利要求
1.一種用接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信接收機(jī)設(shè)備，包括用于接收根據(jù)多編碼電平編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置；用于為檢測(cè)該多編碼電平建立一個(gè)或多個(gè)閾值的裝置；和用于確定與每個(gè)單獨(dú)編碼電平相關(guān)的差錯(cuò)率的裝置；該閾值建立裝置包括一個(gè)閾值最佳化裝置，根據(jù)所確定的差錯(cuò)率最佳化該一個(gè)或多個(gè)閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該閾值最佳化裝置包括用于比較各種差錯(cuò)率的裝置和用于根據(jù)該比較結(jié)果改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)閾值的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中該比較裝置產(chǎn)生在各種差錯(cuò)率之間的比率，該閾值改變裝置改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)閾值，直到在這些差錯(cuò)率之間建立各個(gè)預(yù)定的比率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中這些預(yù)定的比率皆近似為1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中在使用中，該比較裝置產(chǎn)生在各種差錯(cuò)率之間的差值，該閾值改變裝置改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)閾值，直到在這些差錯(cuò)率之間建立各個(gè)預(yù)定的差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中這些預(yù)定的差值都近似為0。
7.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中該編碼電平的數(shù)量是二。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中有一個(gè)在該兩個(gè)電平之間的單一閾值鑒別。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，在所述的閾值中提供滯后，以便提供控制的穩(wěn)定性。
10.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中將這些差錯(cuò)率作為糾錯(cuò)系統(tǒng)的副產(chǎn)品來(lái)提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中該糾錯(cuò)系統(tǒng)是一前向糾錯(cuò)系統(tǒng)。
12.一種用于接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信接收機(jī)設(shè)備，基本上如附圖的3，5，6或8中所示或前面參考這些附圖所描述的。
13.一種用于為在通信接收機(jī)中的多數(shù)據(jù)編碼電平的每個(gè)均衡假計(jì)數(shù)率的方法，包括接收根據(jù)多編碼電平編碼的數(shù)據(jù)；確定假計(jì)數(shù)率，并根據(jù)該確定的假計(jì)數(shù)率，最佳化用于檢測(cè)該多編碼電平的一個(gè)或多個(gè)閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該一個(gè)或多個(gè)閾值的最佳化包括形成各種計(jì)數(shù)率的比率和改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)閾值，直到在這些計(jì)數(shù)率之間建立各個(gè)預(yù)定的比率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中這些預(yù)定的比率都近似為一。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該一個(gè)或多個(gè)閾值的最佳化包括形成在各種計(jì)數(shù)率之間的差值和改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)閾值，直到在這些計(jì)數(shù)率之間建立各個(gè)預(yù)定的差值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中這些預(yù)定的差值皆近似為0。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17任一個(gè)的方法，其中將該假計(jì)數(shù)率確定為糾錯(cuò)過(guò)程的副產(chǎn)品。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該糾錯(cuò)方法是前向糾錯(cuò)方法。
20.一種基本上如前所述的用于為通信接收機(jī)的多數(shù)據(jù)編碼電平的每一個(gè)均衡假計(jì)數(shù)率的方法。
全文摘要
一種在數(shù)字通信系統(tǒng)中的接收機(jī),其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)只有若干電平,通過(guò)取得這些電平的計(jì)數(shù)率來(lái)均衡各種數(shù)據(jù)電平的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)率,將這些計(jì)數(shù)率相互比較,并使用該比較結(jié)果來(lái)調(diào)整用于檢測(cè)該接收數(shù)據(jù)序列的閾值電平。最好將該差錯(cuò)計(jì)數(shù)作為前向糾錯(cuò)系統(tǒng)的副產(chǎn)品來(lái)獲得,可利用這種前向糾錯(cuò)系統(tǒng)對(duì)接收數(shù)據(jù)執(zhí)行通常糾錯(cuò)。預(yù)計(jì)該接收機(jī)設(shè)備的主要應(yīng)用是在包括邏輯“1”和“0”的兩電平系統(tǒng)中,盡管也可將它應(yīng)用到具有3個(gè)或更多電平的系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1289192SQ0012875
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月18日
發(fā)明者A·J·巴克 申請(qǐng)人:馬科尼通訊有限公司