CN102480446A

CN102480446A - 接收机均衡器校正装置与方法

Info

Publication number: CN102480446A
Application number: CN2010105660349A
Authority: CN
Inventors: 黄亮维; 叶梅昭; 李建生; 梁礼涵
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102480446B

Abstract

本发明是一种接收机均衡器校正装置与方法，其包含自适应滤波器、时钟数据恢复单元、自适应控制单元与长度编码单元。自适应滤波器接收信道信号并依据滤波控制信号，校正信道信号并补偿为补偿信号。时钟数据恢复单元接收补偿信号并产生取样时钟信号、数据信号与转换取样信号。长度编码单元接收数据信号并进行长度编码运算，藉以产生第一编码数据与第二编码数据。自适应控制单元接收第一编码数据、第二编码数据、数据信号与转换取样信号并进行权重运算来调整滤波控制信号。

Description

接收机均衡器校正装置与方法

技术领域

本发明涉及一种接收机装置，特别涉及一种接收机均衡器校正装置与方法。

背景技术

一般通讯系统的架构，请参考图1，其包含发射机101、信道102、接收机均衡器103，其中，接收机均衡器103包含有：自适应滤波器110、时钟数据恢复单元(Clock Data Recovery unit，CDR)120与自适应控制器130。在此请注意，由于本发明领域中具有通常知识者应能了解上述元件的运作方式，其为已知技术，为简洁起见，该些元件的详细操作在此不再赘述。

先前技术的接收机均衡器103，在数据发生转变时，会判断是信道衰减过分补偿(over EQ)或信道衰减补偿不足(under EQ)而调整自适应滤波器110的滤波控制信号G，并依据滤波控制信号G进行信道信号VR的补偿。实际上上先前技术会遭遇几个问题点：

第一：当所输入接收机均衡器103的信道信号为01010101、001100110011、000111000111、0000111100001111或00000111110000011111...，亦即，二进制序列数出现连续低电平的二进制数(低电平代表0)和连续高电平的二进制数(高电平代表1)，且其低电平的二进制个数等于高电平的二进制个数时，此时的数据为鉴别度较佳的状况，应以不调整滤波控制信号G为宜。不过，以上的同长度数据反复转换的情形，先前技术仍然持续地进行滤波控制信号G的调整。如此，在此种同长度数据反复转换的情形，当信道衰减过分补偿时，反复地去调整自适应滤波器110时将使得补偿信号X反而可能发生更加过度补偿的现象；反之，当信道衰减补偿不足时，反复地去调整自适应滤波器110时将使得补偿信号X反而可能发生严重补偿不足的现象。

第二：当信道信号VR经过自适应滤波器110补偿后的补偿信号X发生补偿不足时，必须快速调整自适应滤波器110的滤波控制信号G，而加强对信道信号VR的补偿。当信道信号VR经过自适应滤波器110补偿后的补偿信号X发生补偿过度时，必须快速调整自适应滤波器110的滤波控制信号G，而减少信道信号VR的补偿。先前技术只能渐次地调整补偿效果，并无法快速且适当地去调整接收机均衡器的滤波补偿效果，进而造成系统的效能降低。

发明内容

鉴于以上已知技术的问题，本发明提供一种接收机均衡器校正装置，该接收机均衡器校正装置利用长度编码技术(run length)产生长度编码数据，自适应控制单元将运用此长度编码数据并进行权重的运算且快速求得最佳调整参数，藉以控制自适应滤波单元有更好的滤波补偿效果。

本发明的目的是提供一种接收机时序数据校正装置，其包含：自适应滤波器、时钟数据恢复单元、长度编码单元与自适应控制单元。自适应滤波器接收信道信号并依据滤波控制信号，校正信道信号并补偿为补偿信号。时钟数据恢复单元连接自适应滤波器，用以接收补偿信号，并产生取样时钟信号、数据信号与转换取样信号。长度编码单元连接时钟数据恢复单元，用以将数据信号编码为第一编码数据与第二编码数据。自适应控制单元连接时钟数据恢复单元与长度编码单元，用以接收第一编码数据、第二编码数据、数据信号与转换取样信号并进行权重的运算来调整滤波控制信号。

本发明另一目的是提供一种接收机均衡器校正的方法，其步骤：将信道信号输入至自适应滤波器，依据滤波控制信号校正信道信号并补偿为补偿信号。处理补偿信号以产生取样时钟信号、转换取样信号与数据信号。对数据信号进行长度编码，以产生第一编码数据与第二编码数据。依据第一编码数据、第二编码数据、转换取样信号与数据信号进行权重的运算来调整滤波控制信号。

为让本发明的上述以及其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举几个优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1是通讯系统的功能方块图；

图2是通讯系统的接收机均衡器校正装置的第一实施例；

图3是数据信号与转换取样信号的时序图；

图4是通讯系统的接收机均衡器校正装置的第二实施例；及

图5是接收机均衡器校正的方法流程图。

主要元件符号说明

101 发射机 102 信道

103 接收机均衡器校正装置 110 自适应滤波器

120 时钟数据恢复单元(CDR) 130 自适应控制单元

140 长度编码单元 160 数字自适应滤波器

200 通讯系统

具体实施方式

本发明是利用长度编码技术(run length)产生长度编码数据，自适应控制单元将运用此长度编码数据并进行权重的运算且求得到最佳调整参数，藉以控制自适应滤波单元，使其有更好的滤波补偿效果。

以下，将分别列举通讯系统的接收机均衡器校正装置的二个实施例。

请先参考图2，其说明本发明的通讯系统的接收机均衡器校正装置的第一实施例。其中，通讯系统200的接收机均衡器校正装置103包含：自适应滤波器110、时钟数据恢复单元120、自适应控制单元130与长度编码单元140。发射机101传送信号VX且经过信道102后，其传送信号可能会受到信道102的干扰而造成失真而成为信道信号VR。自适应滤波器110接收信道信号VR并依据滤波控制信号G，校正信道信号VR并补偿为补偿信号X。时钟数据恢复单元120连接自适应滤波器110，用以接收补偿信号X，并产生取样时钟信号CLK、数据信号Z与转换(transition)取样信号S。长度编码单元140连接时钟数据恢复单元120，用以编码数据信号Z为第一编码数据a(例如，连续出现0的个数)与第二编码数据b(例如，连续出现1的个数)。自适应控制单元130连接自适应滤波器110、时钟数据恢复单元120与长度编码单元140，用以接收第一编码数据a、第二编码数据b、数据信号Z与转换取样信号S并进行权重的运算来调整滤波控制信号G。其中，自适应滤波器110补偿信道信号VR而产生补偿信号X，而衰减或放大的高低频范围则由滤波控制信号G决定而使得波形得以补偿。

实务上发现先前技术对输入数据信号为01010101、001100110011、000111000111、0000111100001111、00000111110000011111......等同长度数据反复转换的情形会造成不当处理，藉由本发明可充分解决。所以对信号数据[a b]转换前后的连续低电平及连续高电平的长度编码的长度，则对前述输入数据信号的长度编码[a b]成为[1 1]、[2 2]、[3 3]、[4 4]、[5 5]...。对其它不同的输入数据信号，则为a≠b的情形，可能的编码结果为：[1 2]、[2 1]、[1 3]、[3 1]、[2 3]、[3 2]、[1 4]、[4 1]、[2 4]、[4 2]、[3 4]、[4 3]、[1 5]、[5 1]...。实际上，第一编码数据a减去第二编码数据b并取绝对值的结果(abs(a-b))越大时，其自适应控制单元130去调整自适应滤波器110的滤波补偿效果较好。而第一编码数据a减去第二编码数据b并取绝对值的结果为零(abs(a-b)＝0)时，此时的数据鉴别度较佳，自适应控制单元130反而不应该去调整自适应滤波器110。

接收机均衡器分为前馈式(Adaptive Feed-forward Equalizer，简称FFE)与后馈式(Adaptive Feedback Equalizer，简称FBE)，本发明以前馈式为例来做本发明应用的说明。请参考图3，若时钟数据恢复单元120的输入为补偿信号X_n，输出为取样时钟信号CLK_n、转换取样信号S_n与数据信号Z_n。其中，转换取样信号S_n为取样时钟信号CLK_n-1在下降沿时对补偿信号X_n进行取样所得到的信号；而S_n-1代表取样时钟信号CLK_n-2在下降沿时对补偿信号X_n-1进行取样所得到的信号。此时，数据信号Z_n为取样时钟信号CLK_n-1为上升沿时对补偿信号X_n进行取样并再利用取样时钟信号CLK_n-1在下降沿时再次取样所得到的信号；而Z_n-1代表取样时钟信号CLK_n-2为上升沿时对补偿信号X_n-1进行取样并利用取样时钟信号CLK_n-2为下降沿时再次取样所得到的信号。

其中，G_n代表现滤波控制信号的增益量，而G_n+1表示下一次滤波控制信号增益量；Δ代表步阶增益量，为每次调整滤波控制信号G的增益量。以FFE的自适应控制单元为例，先前技术调整滤波控制信号G的做法为：

if Z_n＝Z_n-1条件1成立时

G_n+1＝G_n..................公式1

Else if S_n-1＝Z_n-2条件2成立时，亦即，under EQ的情形

G_n+1＝G_n+Δ...............公式2

else 条件3成立时，亦即，over EQ的情形

G_n+1＝G_n-Δ................公式3

本发明的FFE自适应控制单元，其调整滤波控制信号G的做法为以长度编码(run length)为权重而计算滤波控制信号G的值，以下为第一实施例：

if Z_n＝Z_n-1条件4成立时

G_n+1＝G_n..................公式4

Else if S_n-1＝Z_n-2条件5成立时，亦即，under EQ的情形

G_n+1＝G_n+abs(a-b)*Δ.......公式5

Else 条件6成立时，亦即，over EQ的情形

G_n+1＝G_n-abs(a-b)*Δ.......公式6

举例一：假设输入数据信号(011011111011)至长度编码单元140，且长度编码单元140利用长度编码(run length)对数据信号编码，其中，第4位后的连续0的个数为1，亦即，第一编码数据a为1，第5位后的连续1的个数为5，亦即，第二编码数据b为5。此时，若S_n-1＝Z_n-2的情形成立时，将使得条件5成立，则自适应控制单元130将采用公式5进行运算(G_n+1＝G_n+abs(a-b)*Δ)。将G_n+1＝G_n+abs(1-5)*Δ的运算结果送至自适应滤波器110，自适应滤波器110的滤波控制信号的增益再增加4Δ。当第一编码数据a和第二编码数据b的数值差别甚大时，其自适应控制单元130调整自适应滤波器110的滤波补偿因素将得到较大幅度的调整，可得到快速调整的效果。

本发明的FFE自适应控制单元，其调整滤波控制信号G的做法为以长度编码(run length)为权重而计算滤波控制信号G的值，以下为第二实施例，其是增加了以第一编码数据a等于第二编码数据b的差值来作为under EQ或over EQ的判断辅助：

if(Z_n＝Z_n-1)or(a＝b)条件7成立时

G_n+1＝G_n.................公式7

Else if[(a-b＞0)&(S_n-1＝Z_n-1)]or[(a-b＜0)&(S_n-1＝Z_n)]条件8成立时

G_n+1＝G_n+abs(a-b)*Δ.......公式8

Else if[(a-b＜0)&(S_n-1＝Z_n-1)]or[(a-b＞0)&(S_n-1＝Z_n)]条件9成立时

G_n+1＝G_n-abs(a-b)*Δ.......公式9

其中，条件8是under EQ的情形；条件9则为over EQ的情形。

举例一：假设输入数据信号(011000011110100)至长度编码单元140，且长度编码单元140将利用长度编码(run length)对数据信号进行编码，其中，第4位后的连续0的个数为4，亦即，第一编码数据a为4，第8位后的连续1的个数为4，亦即，第二编码数据b为4。此时，由于第一编码数据a等于第二编码数据b(a＝b)的条件7成立，自适应控制单元130的滤波控制信号为G_n+1＝G_n(公式7)。亦即，滤波控制信号G的增益量保持不变，将此G_n+1送至自适应滤波器110，所以自适应滤波器110的信号滤波补偿因素将不加以补偿。

举例二：假设输入数据信号(011011111011)至长度编码单元140，且长度编码单元140利用长度编码(run length)对数据信号编码，其中，第4位后的连续0的个数为1，亦即，第一编码数据a为1，第5位后的连续1的个数为5，亦即，第二编码数据b为5。此时，第一编码数据a不等于第二编码数据b(a≠b)，且a-b＜0，若S_n-1＝Z_n的情形成立时，将使得条件8成立，则自适应控制单元130将采用公式8进行运算 (G_n+1＝G_n+abs(a-b)*Δ)。将G_n+1＝G_n+abs(1-5)*Δ的运算结果送至自适应滤波器110，自适应滤波器110的滤波控制信号的增益再增加4Δ。当第一编码数据a和第二编码数据b的数值差别甚大时，其自适应控制单元130调整自适应滤波器110的滤波补偿因素将得到较大幅度的调整，可得到快速调整的效果。

本发明图2的接收机均衡器的架构为一般模拟均衡器。本发明同样可应用于设计数字接收机均衡器。请参考图4，其说明通讯系统的接收机均衡器校正装置的第二实施例，其为数字接收机均衡器的实施例。通讯系统的接收机均衡器校正装置103包含：时钟数据恢复单元120、自适应控制单元130、长度编码单元140、低通滤波器150与数字自适应滤波器160。发射机101传送信号且经过信道102后，其传送信号可能会受到信道102的干扰而造成失真而成为信道信号VR。数字自适应滤波器160接收信道信号并依据滤波控制信号G，校正信道信号并补偿为补偿信号X。时钟数据恢复单元120连接数字自适应滤波器160，用以接收补偿信号并产生取样时钟信号CLK、数据信号Z与转换取样信号S。长度编码单元140连接时钟数据恢复单元120，用以接收数据信号并进行长度编码运算，用以产生第一编码数据a(例如，连续出现0的个数)与第二编码数据b(例如，连续出现1的个数)。自适应控制单元130连接时钟数据恢复单元120与长度编码单元140，用以接收第一编码数据a、第二编码数据b、数据信号Z与转换取样信号S并进行权重的运算以产生滤波控制信号G至低通滤波器150。低通滤波器150滤除滤波控制信号G的高频噪声并产生固定阶数的数值，其固定阶数的数值用以控制数字自适应滤波器160的滤波阶数。数字自适应滤波器160的滤波阶数代表滤波补偿因素，且数字自适应滤波器160将利用此滤波补偿因素来补偿因信道所干扰的信道信号VR。

请注意，图4与图2的实施例，其主要差异在于图2是采用模拟滤波器而图4是采用数字滤波器。自适应控制单元130与长度编码单元140的调整动作与调整公式，同样可采用第4式、第5式与第6式来进行调整。所不同的是，其中的Δ在模拟与在数字式的设定数值将有所不同。

接着，请参考图5，其为本发明的接收机均衡器的方法流程图，包含以下步骤：

步骤S110：输入信道信号至自适应滤波器，依据滤波控制信号校正信道信号并补偿为补偿信号。

步骤S120：处理补偿信号以产生取样时钟信号、转换取样信号与数据信号。

步骤S130：对数据信号进行长度编码，以产生第一编码数据与第二编码数据。

步骤S140：依据第一编码数据、第二编码数据、转换取样信号与数据信号进行权重的运算，以调整滤波控制信号。

其中，长度编码是利用一组合逻辑编码器对该数据信号进行长度编码，以产生第一编码数据与第二编码数据。而滤波控制信号是利用第一编码数据、第二编码数据、转换取样信号与数据信号，并进行权重的运算以产生最佳补偿参数。

虽然本发明的优选实施例披露如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟习相关技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种接收机均衡器校正装置，包含：

一自适应滤波器，接收一信道信号，依据一滤波控制信号校正所述信道信号并补偿为一补偿信号；

一时钟数据恢复单元，耦接所述自适应滤波器，用以接收所述补偿信号，并产生一取样时钟信号、一数据信号与一转换取样信号；

一长度编码单元，耦接所述时钟数据恢复单元，用以对所述数据信号进行长度编码，以产生一第一编码数据与一第二编码数据；及

一自适应控制单元，耦接所述自适应滤波器、所述时钟数据恢复单元与所述长度编码单元，用以接收所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述数据信号与所述转换取样信号并进行一权重运算来调整所述滤波控制信号。

2.根据权利要求1的接收机均衡器校正装置，其中，所述第一编码数据是连续低电平的二进制数，且所述第二编码数据是连续高电平的二进制数。

3.根据权利要求2的接收机均衡器校正装置，其中，所述自适应控制单元进行所述权重运算是运用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值为权重来调整所述滤波控制信号的。

4.根据权利要求2的接收机均衡器校正装置，其中，当所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值实质上为零，而所述补偿信号为信道衰减过分补偿或信道衰减补偿不足时，所述自适应控制单元不调整所述滤波控制信号。

5.根据权利要求2的接收机均衡器校正装置，其中，当所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值越大时，所述自适应控制单元调整所述滤波控制信号的一调整量越大。

6.根据权利要求2的接收机均衡器校正装置，其中，所述自适应控制单元进行权重运算是利用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值进行判断所述补偿信号为信道衰减过分补偿或信道衰减补偿不足，且运用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值为权重来产生所述滤波控制信号。

7.根据权利要求1的接收机均衡器校正装置，其中，还包含一低通滤波器，其耦接于所述自适应滤波器与所述自适应控制单元之间。

8.一种接收机均衡器校正的方法，包含以下步骤：

输入一信道信号至一自适应滤波器，依据一滤波控制信号校正所述信道信号并补偿为一补偿信号；

处理所述补偿信号以产生一取样时钟信号、一转换取样信号与一数据信号；

对所述数据信号进行长度编码，用以产生一第一编码数据与一第二编码数据；及

依据所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述转换取样信号与所述数据信号进行一权重运算，来调整所述滤波控制信号。

9.根据权利要求8的接收机均衡器校正的方法，还包含以下步骤：

对连续低电平的二进制数进行编码为所述第一编码数据，对连续高电平的二进制数进行编码为所述第二编码数据。

10.根据权利要求9的接收机均衡器校正的方法，其中，进行所述权重运算的步骤是运用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值为权重来调整所述滤波控制信号。

11.根据权利要求9的接收机均衡器校正的方法，其中，在进行所述权重运算的步骤中，当所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值实质上为零，且所述补偿信号为信道衰减过分补偿或信道衰减补偿不足时，所述自适应控制单元不调整所述滤波控制信号。

12.根据权利要求9的接收机均衡器校正的方法，其中，在进行所述权重运算的步骤中，当所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值越大时，所述自适应控制单元调整所述滤波控制信号的一调整量越大。

13.根据权利要求9的接收机均衡器校正的方法，其中，进行权重运算的步骤是运用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值进行判断所述补偿信号为信道衰减过分补偿或信道衰减补偿不足，且运用所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值为权重来调整所述滤波控制信号。

14.根据权利要求8的接收机均衡器校正的方法，还包含以下步骤：对所述滤波控制信号进行一低通滤波处理。