TWI239150B - Updating adaptive equalizer coefficients using known or predictable bit patterns distributed among unknown data - Google Patents
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Description
1239150 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種嵌入式基於圖案之可適性均衡器之係 數更新機制。 【先前技術】 /大量通信網路及系統(諸如(但不限於)高資料速率光通信 系統)採用耗散的通信通道—因為其在個別訊號組件被 傳送過該通道時導致該訊號組件之能量耗散或擴展。在努 力減小耗散效應之過程中,某些系統以意欲”補充"通道效 應之方式使訊號預失真(predist(m),使得"最優地"在接收器 上原始訊號在預失真運行之前即可得到恢復。其它系統藉 由諸如使用耗散補償光纖(DCF)直接處理通道本身以9 改善該問題。此等方法可很困難且昂貴而難以應用,
功能及架構立場看,其相對 ... B 對板,使侍其易於受到諸如機 械振動或溫度變化之運行或環境改變之衝擊。 其^方法試圖在接收器上(諸如)藉由使用運行以估 ^對號之逆向效應之某形式的均衡器來解決問題 地’使得該均衡器之輸出 % 叛出為無通道之耗散影響之原始訊 為通道經受動態振動,所以均衡器應為可適性的, :、 勺通吊取初在資料傳輸前訓練該均衡器,且紗 後偶爾用專用於此3 且然 ρ 、的之_序列以指定間隔來調節該岣 …技術在調適均衡器之係數及減小通道心 3面疋有效的’但其需要在傳輸 用”訓練序列”请位★ 受m r曰1白勺專 σ,廷固有地中斷了使用者資料之傳輪, 93101.doc 1239150 稭此降低了有效使用者資料速率。 【發明内容】 根據本發明,可Μ由 _ 枓、"丄 猎由—可適性均衡器來消除用於在Μ 科速率光通信系統中 在回貝 上文所述問題),,由J ‘知方法之問題(如 括在被如(衫限於)重複地分散於包 括在被輸人至㈣衡器 内之資訊訊…-或多個訊二= 可更新該均衡器之加權係數。根據—較佳但非限 本發明之可適性均衡器之係數更新機制以提 取重稷已知但失真之訊號㈣,且然後藉由該訊號圖案之 與失真版本之提取圖案同步的未失真複本來處理所提取之 圖案,以便導出可更新均衡器之加權係數所藉由的誤差或 差示訊號。已知訊號圖案可包括分散於被輸入至均衡器及 自》亥均衡器所輸出之電通信訊號内之訊框同步圖案或訊框 圖案之組合。根據—示範性實施例,#由使用均衡器之輸 出訊號來識別已知訊號’然而應瞭解,亦可使用對該均衡 器之輸入訊號。 ' 如將於下文之貫例中詳述,當接收到未補償(通道失真) 資料時’藉由可適性均衡器對其進行修改,,均衡化”,且然 後將/、柄a至時脈及資料恢復單元、訊框同步相關器及取 樣電路中之每一個。最初以係數記憶體中所儲存之指定值 設定可適性均衡器之加權係數。初始係數值在通道之一般 特徵的先驗知識可用時係基於此知識的。若通道之先驗知 識不可用’則以使得可適性均衡器對最初所接收之訊號無 93101.doc 1239150 效應之方式規定初始係數值。使用基於關於通信通道之知 識的初始係數值縮短了初始係數收斂時間,且增加了將精 確偵測出時脈及訊框同步訊號之機率。 當藉由可適性均衡器處理所接收之資料訊號且將其耦合 至相關器日守,將其與一或多個訊框同步圖案或模板進行比 較。對於使用同步光網路(s〇net)sts_1922實例實施例, 藉由協定來界定標記有入丨及入2且每一由8位元組成之兩個 基本讯框同步圖案(或八位元組(〇ctet))。相關器模板可由一 或多個A1或A2同步圖案或八位元組形成(對於S0Net SH92,每125微秒資料流含有192個連續ai八位元組及 —連只A2八位元組)。為回應將訊框同步圖案或模板圖 案疋位於所接收之資料流中,訊框同步相關器自取樣電路 之暫存器及自訊框同步資料儲存器啓動資料轉移運行 :取樣:均衡器輸入及輸出資料轉移至一相關資料緩衝 同了將對應但未失真之資料自訊框同步資料儲存器 轉移至一相關資料緩衝器。 ° 隨::失真訊框圖案(或訊框同步圖案)資料及時間核 準、未失真之訊框圖案資料載入個別緩衝器中,可 由電路、程序或演算法來處理所儲存之圖案資料,該、〜: 法被設計以根據諸如f 〜’秀异 最小千方(LMS)、4迴式最小平方 ()或其它機制之某系統最優化準則來更斩 器加權係數。作A吉;… 平更新或調適岣衡 乍為直接應用訊框圖案資料之改 個綾衝器之内容可在將訊號流 兩 受一指宕人此L 係數更新處理之前經 又知疋合成運行,以改良資 、勺衡咨訓練之特徵 93101.doc 1239150 (例如,在將其傳至係數更新處理之前,可能需要使緩衝之 圖案資料隨機化或”變白”)。 【實施方式】 在詳盡描述本發明之嵌入式基於圖案之可適性均衡器之 係數更新機制之前,應觀察到,本發明主要在於習知數位 通仏電路及相關數位訊號處理組件之指定模組化配置及因 此伴卩返之控制此等電路及組件之管理控制電路。在一有助 於將模組化配置封裝於硬體有效設備組態中之實用實施例 中’可容易將該等模組化配置實施為現場可程式化閘極陣 列(FPGA)、特殊應用積體電路(ASIC)晶片組、微波單片積 體電路(MIMIC)及數位訊號處理(DSP)核心之不同組合。 因此,在圖式中,已藉由易於理解之方塊圖說明瞭電路 及組件之此等配置的組態及其與其它通信設備建立介面之 方式,該圖僅顯示了與本發明相關之特定細節,以便不會 因對於具有本文描述益處之熟悉此項技術者顯而易見之細 節而使本揭示模糊。因此,方塊圖說明主要意欲顯示以便 利功能組合之本發明之一實施例的主要組件,藉以可更容 易地理解本發明。 現注意單一圖式’其中本發明之一較佳但非限制性實施 例圖示為包括一輸入埠11,一諸如被傳送過耗散光纖丨3之 光通信訊號耦合至該輸入埠11。為了本實例之目的,可將 該光通信通道理解為包括一習知之基於同步光網路 (SONET)之光通信訊號’例如SONET STS-192,其在每125 微秒之時間間隔内含有A1訊框同步資料之192個連續位元 93101.doc 1239150 組及A2資料之192個連續位元組。 光纖13錯由 '一適當井為1人哭、γ “ 时3田迥田尤耦口益(未圖示)耦合至輸入埠n,該 光麵合器搞合至一光電接收哭留-, 的 按收為早兀,例如光電二極體偵測 器20,其將所接收之光通信訊 tL就轉換為電通信訊號。此電 通信訊號代表光訊號,且因而含右 — Μ ΓΠ7 3有先矾號之所需的使用者 資訊與成框組件,以及因光訊號尤、s〜,, 代就在通道(光纖13)之傳送而引 入該光訊號中之任何失真(例如耗散失真)。 光電二極體20之輸出藉由—自動增益控制(A。。)電路% 耦合至-可控制地調節的(可適性)均冑器4〇之輸入糾。均 衡器40使其加權係數最初以諸如儲存於相關記憶體⑽中之 扣疋值6又疋,且其被耦合以可根據由係數更新單元所提 供之一組更新值而可控制地更新。自—輸入耦合至均衡器 之輸出的時脈及資料恢復單元7〇導出均衡器之時序。儲存 於記憶體50中之指㈣數值在通道之—般特徵的先驗知識 可用時係基於此知識的。若無此知識可用,則以使得可適 性均衡器對最初所接收之訊號無效應之方式規定初始係數 值。使用基於關於通信通道之知識之初始係數值縮短了初 始係數收斂時間,且增加了時脈及資料恢復單元7〇及訊框 同步相關器8 0將精確地偵測到時脈及訊框同步圖案之機率。 均衡器40使其輸出進一步耦合至訊框同步相關器8〇,運 行該相關器80以將由均衡器所產生之訊號流與先驗已知包 含於該訊號流中之訊框同步圖案(或模板)之複本進行比 較。如上文簡述’且根據本實例’對於Sonet STS-192, 此模板可由1至192個A1訊框同步八位元組或i至192個A2 93101.doc -10 - 1239150 λ框同步八位元組所組成。此外,可為相關器、界定一個以 上=模板。運行相關器80以連續地比較傳入之資料流與所 =疋之核板’以定位在所接收之㈣巾此等已知位元圖案 毛生於何處。取樣電路9G含有用於補償與未補償之取樣資 料㈣存器。-旦已制到—已知位元㈣,訊框同步相 關器80就產生—觸發訊號,該觸發訊號啓動或啓用將取樣 電路90中之暫存器内容轉移至資料緩衝器㈣,且啓用將次 料儲存器1〇0中所儲存之對應未失真之資料轉移至資料I 衝器120。 ' 取樣電路90被耦合以對所接收之資料訊號及均衡器糾輸 出Λ號進仃取樣,且將取樣訊號供應至相關資料緩衝器 11〇。成框圖案資料儲存器(訊框同步資料儲存器胸含有一 或多已知訊號圖案之複本一—其中圖案由重複嵌入所接 號中之或多個SONET A1或A2訊框同步欄位或八 位兀組所組成。為回應由訊框同步相關器80所產生之觸發 Λ唬’成框圖案資料儲存器1〇〇將對應已知且未失真之訊號 = 120中俘獲了失真及未失真之圖案資料,可藉由係數更新 早兀60對其進行處理(使用諸如最小平方(LMS)、遞迴式最 小平方(RLS)或某其它方法之差示最優化機制或演算法” 以產生用於由可適性均衡器結構4〇所採用之係數之一组更 新值。 可適性均衡器更新機制如下運行。當接收到未補償(通道 失真)資料時’藉由均衡器4〇將其進行修改,且接著將其搞 93101.doc 1239150 合至時脈及資料恢復單元7〇、訊框同步相_器80與取樣電 路90中之每一個。如上文所指出,以係數記憶體5〇中所儲 存之指定值來最初設定可適性均衡器40之加權係數。此等 值在通道之一般特徵的先驗知識可用時係基於此知識的。 右無此知識可用,則以使得可適性均衡器對最初所接收之 汛號無效應之方式規定初始係數值。使用基於關於通信通 道之知識的初始係數值縮短了初始係數收斂時間,且增加 了時脈及貧料恢復單元7〇及訊框同步相關器8〇將正確地恢 復時脈訊號且偵測訊框同步圖案之機率。 當所接收之資料訊號耦合至相關器80時,使其與已知發 生於資料流中之一或多個訊號圖案或模板相關(或比較在 本實例中,此等圖案或模板由大量s〇NET人丨或八2訊框同步 八位元組所組成)。為回應偵測到一已知訊號圖案,訊框同 步相關器80產生一觸發訊號,該觸發訊號自取樣電路9〇之 暫存為及自成框圖案(訊框同步)資料儲存器1〇〇啓動資料轉 移運行。因此,取樣電路9〇將由訊框同步相關器8〇所偵測 之已知基於SONET A1/A2之圖案的取樣及失真版本轉移至 相關i料緩衝器11 〇。同時,成框圖案資料儲存器i 〇〇將已 知基於SONET A1/A2之圖案的未失真版本輸出至資料緩衝 器 120。 當將失真之已知圖案資料儲存於緩衝器丨1()中且將時間 校準、未失真圖案資料儲存於緩衝器12〇中時,可藉由係數 更新單元60對其進行處理(使用訊號算符、方法或演算法, 諸如最小平方、遞迴式最小平方或其它被設計以最優化系 93101.doc -12- 1239150 統效能之某態樣的相似方法 結構40所採用夕r金 產生用於由可適性均衡器 所知用之係數的多組更新值。 由=述描料瞭朗,在高資料速率錢㈣統中,藉 制/明之敢入式基於圖案之可適性均衡器之係數更新機 可適性均衡化來有效消除用於補償通道耗散之習知方 =的問題,運行該機制以根據藉由Μ知訊號圖案之複本 处理已知訊_案之失真版本所獲得之誤差或心訊號來 之加權係數’肖已知訊號圖案重複地分 放於L 3在自5亥均衡所輸出之電通信訊號内之資訊訊號 中。無需專用"訓練序列”與傳輸器通信,使得係數更新機 制不會衝擊通道之運行或帶寬可用性。 【圖式簡單說明】 單一圖式用圖解法說明本發明之已知嵌入式基於圖案之 可適性均衡器更新機制的非限制性實施例。 【主要元件符號說明】 11 輸入埠 13 光纖通道 20 光電二極體偵測器 30 自動增益控制電路 40 可調節均衡器結構 50 基於先驗資訊之初始係數值(記憶體) 60 係數更新單元 70 時脈及資料恢復單元 80 訊框同步相關器(基於A1/A2的模板) 93101.doc -13· 1239150 90 取樣電路 100 訊框同步資料儲存器(A 1/A2圖案) 110, 120 資料緩衝器 93101.doc 14-
Claims (1)
- !23915〇 十、申請專利範圍: 1 · 一種更新一可適性均衡器之加權係數之方法,其供一用 於處理一被傳送過一耗散通信通道之通信訊號以便恢復 一包含於該通信訊號内之未知資訊訊號之一系統使用, 其中该通信訊號耦合至該可適性均衡器以產生一代表該 資訊訊號之輸出訊號,該方法包括以下步驟: (a) 處理一輸入至該可適性均衡器之輸入訊號或由該可 適性均衡器所產生之該輸出訊號,以提取一代表重複地分 散於包括在該通信訊號内之資訊訊號中之一或多個已知 訊號圖案的失真訊號圖案訊號; (b) 用在步驟(a)中所提取之該訊號失真圖案訊號來處理 該已知訊號圖案之一未失真複本,以導出一誤差或一差示 訊號;及 (C)根據在步驟(b)中所導出之該誤差或該差示訊號來更 新用於該均衡器之該等加權係數。 丨·如申請專利範圍第1項之方法,其中步驟(a)包括: (al)恢復一嵌入於由該可適性均衡器所產生之該輸出 訊號中之時脈訊號; (a2)根據在步驟(al)中所恢復之該時脈訊號,使該輸出 訊號内容與該等已知訊號圖案之一複本相關,以識別在該 輸出訊號内該等已知訊號圖案定位於何處; (a3)根據在步驟(a2)中所識別之該等已知訊號圖案之位 置’對由該均衡器所產生之該輸出訊號進行取樣,並藉此 提取該訊號圖案訊號。 93101.doc 1239150 3β如申請專利範圍第2項之方法,其中步驟(b)包括: (bl)與步驟(a3)中該輸出訊號之該取樣同步地產生該等 已知訊號圖案的該未失真複本;及 (b2)處理在步驟(bl)中所產生之該#已知訊號圖案之該 未失真複本及在步驟(a3)中自該輸出訊號所提取之該訊 號圖案訊號,以導出該誤差或該差示訊號。 4·如申凊專利範圍第3項之方法,其中步驟(b2)包括··使在 步驟(bl)中所產生之該等已知訊號圖案之該未失真複本 及在^驟(a3)中自该輸出訊號所提取之該訊號圖案訊號 、左又扎疋合成算符,以產生該等已知訊號圖案之該未 失真複本的一經合成之版本及自該輸出訊號所提取之該 訊號圖案訊號的一經合成之版本;及組合該等已知訊號 圖案之該未失真複本的該經合成之版本與自該輸出訊號 所提取之該訊號圖案訊號的該經合成之版本,以導出該 誤差或該差示訊號。 5. -種用於處理一被傳送過一耗散通信通道之通信訊號以 便恢復-包含在該通信訊號内之未知資訊訊號的接Μ 裝置,其包括: /一可適性均衡器,其被耦合以接收該通信訊號且將其運 行以產生一代表該資訊訊號之輸出訊號; -圖案提取H’將其運行以處理—輸人至該可適性均衡 器之輸人訊號或由該可適性均衡器所產生之該輸出訊號 中之#1以提取—代表重複分散於包含在該電通信訊號 内之資訊訊號中之一或吝個ρ Α 93101.doc 1239150 案訊"5虎, 圖案Λ戒處理器,將其運行以用該提取之訊號失真圖 案訊唬處理該等已知訊號圖案之一未失真複本,以導出一 誤差或一差示訊號;及 一係數更新單元,將其運行以根據該誤差或該差示訊號 來更新該均衡器之該等加權係數。 6.如申請專利範圍第5項之接收器裝置,其中該圖案提取器 包含··—時脈恢復單元,將其運行以恢復―後入於由該 可適性均衡器所產生之該輸出訊號内之時脈訊號;一相 關器’將其運行以根據該時脈訊號來使該 與該等已知訊號圖案之-複本_,㈣別在該輸出内: 號内該等已知訊_案定位於何處;及—取樣器,將其 運行以根據由該相關器所識別之該等已知訊號圖案之^ 置來對由該均衡器所產生之該輸出訊號進行取樣,且藉 此提取該訊號圖案訊號。 曰 7. 如申請專利範圍第6項之接收器裝置,其中運行該圖案气 號處理器以與該輸出訊號之該取樣同步地產生該等已知 訊號圖案之該未失真複本,且處理該等已知訊號圖案之0 該未失真複本及自該輸出訊號所提取之該訊號圖案訊 號’以導出該誤差或差示訊號。 8. 如申請專利範圍第7項之接收器裝置,其中運行該圖案^ 號處理器則线等已知錢㈣之該未失真複本與自該 輸出訊號所提取之該訊號圖案訊號《 一 ^ 、又一 ί日疋合成算 符’以產生該等已知訊號圖案之該未失真複本之一經合 93101.doc 1239150 成之版本及自該輪出訊號所提取之該訊號阖素訊號的— 、’二〇成之版本,且組合該等已知訊號圖案之該未失真複 本的该經合成之版本與自該輪出訊號所提取之該訊號圖 案訊號的該經合成之版本’以導出該誤差或差示訊號。 93101.doc
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