TWI411272B - 接收機等化器校正裝置與方法 - Google Patents

Description

接收機等化器校正裝置與方法

本發明關於一種接收機裝置，特別是一種接收機等化器校正裝置與方法。

一般通訊系統的架構，請參考第1圖，其包含發射機101、通道102、接收機等化器103，其中，接收機等化器103包含有：適應性濾波器110、時脈資料恢復單元(Clock Data Recovery unit,CDR) 120與適應性控制器130。在此請注意，由於本發明領域中具有通常知識者應能了解上述元件的運作方式為習知技術，為簡潔起見，該些元件的詳細操作在此不再贅述。

先前技術之接收機等化器103，在資料發生轉2時，會判斷是通道衰減過分補償(over EQ)或通道衰減補償不足(under EQ)而調整適應性濾波器110之濾波控制訊號G，並依據濾波控制訊號G進行通道訊號VR之補償。實務上先前技術會遭遇幾個問題點：

第一：當所輸入接收機等化器103的通道訊號為01010101、001100110011、000111000111、0000111100001111或00000111110000011111...，亦即，二進位序列數出現連續低準位之二進位數(低準位代表0)和連續高準位之二進位數(高準位代表1)，且其低準位之二進位個數等於高準位之二進位個數時，此時的資料為鑑別度較佳的狀況，應以不調整濾波控制訊號G為宜。不過，以上的同長度資料反覆轉換的情形，先前技術仍然持續地進行濾波控制訊號G的調整。如此，在此種同長度資料反覆轉換的情形，當通道衰減過分補償時，反覆地去調整適應性濾波器110時將使得補償訊號X反而可能發生更加過度補償的現象；反之，當通道衰減補償不足時，反覆地去調整適應性濾波器110時將使得補償訊號X反而可能發生嚴重補償不足的現象。

第二：當通道訊號VR經過適應性濾波器110補償後的補償訊號X發生補償不足時，必須快速調整適應性濾波器110之濾波控制訊號G，而加強對通道訊號VR的補償。當通道訊號VR經過適應性濾波器110補償後的補償訊號X發生補償過度時，必須快速調整適應性濾波器110之濾波控制訊號G，而減少通道訊號VR的補償。先前技術只能漸次地調整補償效果，並無法快速且適當地去調整接收機等化器之濾波補償效果，進而造成系統之效能降低。

鑑於以上習知技術的問題，本發明提供一種接收機等化器校正裝置，該接收機等化器校正裝置係利用長度編碼技術(run length)產生長度編碼資料，適應性控制單元將運用此長度編碼資料並進行權位之運算且快速求得最佳調整參數，藉以控制適應性濾波單元有更好之濾波補償效果。

本發明的目的是提供一種接收機時序資料校正裝置，其包含：適應性濾波器、時脈資料恢復單元、長度編碼單元與適應性控制單元。適應性濾波器接收通道訊號並依據濾波控制訊號，校正通道訊號並補償為補償訊號。時脈資料恢復單元連接適應性濾波器，用以接收補償訊號，並產生取樣時脈訊號、資料訊號與轉換取樣訊號。長度編碼單元連接時脈資料恢復單元，用以編碼資料訊號為第一編碼資料與第二編碼資料。適應性控制單元連接時脈資料恢復單元與長度編碼單元，用以接收第一編碼資料、第二編碼資料、資料訊號與轉換取樣訊號並進行權位之運算而調整濾波控制訊號。

本發明另一目的是提供一種接收機等化器校正之方法，其步驟：將通道訊號輸入至適應性濾波器，依據濾波控制訊號校正通道訊號並補償為補償訊號。處理補償訊號以產生取樣時脈訊號、轉換取樣訊號與資料訊號。對資料訊號進行長度編碼，以產生第一編碼資料與第二編碼資料。依據第一編碼資料、第二編碼資料、轉換取樣訊號與資料訊號進行權位之運算而調整濾波控制訊號。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明係利用長度編碼技術(run length)產生長度編碼資料，適應性控制單元將運用此長度編碼資料並進行權位之運算且求得到最佳調整參數，藉以控制適應性濾波單元，使其有吏好之濾波補償效果。

以下，將分別列舉通訊系統之接收機等化器校正裝置二個實施例。

請先參考第2圖，其說明本發明之通訊系統之接收機等化器校正裝置之第一實施例。其中，通訊系統200之接收機等化器校正裝置103包含：適應性濾波器110、時脈資料恢復單元120、適應性控制單元130與長度編碼單元140。發射機101傳送訊號VX且經過通道102後，其傳送訊號可能會受到通道102的干擾而造成失真而成為通道訊號VR。適應性濾波器110接收通道訊號VR並依據濾波控制訊號G，校正通道訊號VR並補償為補償訊號X。時脈資料恢復單元120連接適應性濾波器110，用以接收補償訊號X，並產生取樣時脈訊號CLK、資料訊號Z與轉換(transition)取樣訊號S。長度編碼單元140連接時脈資料恢復單元120，用以編碼資料訊號Z為第一編碼資料a(例如，連續出現0的個數)與第二編碼資料b(例如，連續出現1的個數)。適應性控制單元130連接適應性濾波器110、時脈資料恢復單元120與長度編碼單元140，用以接收第一編碼資料a、第二編碼資料b、資料訊號Z與轉換取樣訊號S並進行權位之運算而調整濾波控制訊號G。其中，適應性濾波器110補償通道訊號VR而產生補償訊號X，而衰減或放大之高低頻範圍則由濾波控制訊號G決定而使得波形得以補償。

實務上發現先前技術對輸入資料訊號為01010101、001100110011、000111000111、0000111100001111、00000111110000011111......等同長度資料反覆轉換的情形會造成不當處理，藉由本發明可充分解決。所以對訊號[a b]資料轉換前後之連續低準位及連續高準位之長度編碼的長度，則對前述輸入資料訊號之長度編碼[a b]成為[1 1]、[2 2]、[3 3]、[4 4]、[5 5]...。對其它不同的輸入資料訊號，則為a≠b的情形，可能的編碼結果為：[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]...。實際上，第一編碼資料a減去第二編碼資料b並取絕對值的結果(abs(a-b))越大時，其適應性控制單元130去調整適應性濾波器110之濾波補償效果較好。而第一編碼資料a減去第二編碼資料b並取絕對值的結果為零(abs(a-b)=0)時，此時的資料鑑別度較佳，適應性控制單元130反而不應該去調整適應性濾波器110。

接收機等化器分為前饋式(Adaptive Feed-forward Equalizer，簡稱FFE)與後饋式(Adaptive Feedback Equalizer，簡稱FBE)，本發明以前饋式為例來做本發明應用的說明。請參考第3圖，若時脈資料恢復單元120之輸入為補償訊號X _n ，輸出為取樣時脈訊號CLK _n 、轉換取樣訊號S _n 與資料訊號Z _n 。其中，轉換取樣訊號S _n 為取樣時脈訊號CLK _{n -1} 於負緣時對補償訊號X _n 進行取樣所得到的訊號；而S _n-1 代表取樣時脈訊號CLK _{n -2} 於負緣時對補償訊號X _{n -1} 進行取樣所得到的訊號。此時，資料訊號Z _n 為時脈訊號CLK _{n -1} 為正緣時對補償訊號X _n 進行取樣並再利用取樣時脈訊號CLK _{n -1} 於負緣時再次取樣所得到的訊號；而Z _{n -1} 代表取樣時脈訊號CLK _{n -2} 為正緣時對補償訊號X _{n -1} 進行取樣並利用取樣時脈訊號CLK _{n -2} 為負緣時再次取樣所得到的訊號。

其中，G _n 代表現濾波控制訊號的增益量，而G _{n +1} 表示下一次濾波控制訊號增益量；Δ代表步階增益量，為每次調整濾波控制訊號G 的增益量。以FFE的適應性控制單元為例，先前技術調整濾波控制訊號G 的做法為：

ifZ _n =Z _{n -1} 條件1成立時

G _{n +1} =G _n ..................公式1

Else ifS _{n -1} =Z _{n -2} 條件2成立時，亦即，under EQ的情形

G _{n +1} =G _n +Δ...............公式2

else　條件3成立時，亦即，over EQ的情形

G _{n +1} =G _n -Δ................公式3

本發明的FFE適應性控制單元，其調整濾波控制訊號G 的做法為以長度編碼(run length)為權重而計算濾波控制訊號G 的值，以下為第一實施例：

ifZ _n =Z _{n -1} 條件4成立時

G _{n +1} =G _n ..................公式4

Else ifS _{n -1} =Z _{n -2} 條件5成立時，亦即，under EQ的情形

G _{n +1} =G _n +abs (a -b )*Δ.......公式5

Else　條件6成立時，亦即，over EQ的情形

G _{n +1} =G _n -abs (a -b )*Δ.......公式6

舉例一：假設輸入資料訊號(011011111 011)至長度編碼單元140，且長度編碼單元140利用長度編碼(run length)對資料訊號編碼，其中，第4位元後的運續0的個數為1，亦即，第一編碼資料a為1，第5位元後的連續1的個數為5，亦即，第二編碼資料b為5。此時，若S _{n -1} =Z _{n -2} 的情形成立時，將使得條件5成立，則適應性控制單元130將採用公式5進行運算(G _{n +1} =G _n +abs (a -b )*Δ)。將G _{n +1} =G _n +abs (1-5)*Δ的運算結果送至適應性濾波器110，適應性濾波器110之濾波控制訊號之增益再增加4Δ。當第一編碼資料a和第二編碼資料b之數值差別甚大時，其適應性控制單元130調整適應性濾波器110之濾波補償因素將得到較大幅度的調整，可得到快速調整的效果。

本發明的FFE適應性控制單元，其調整濾波控制訊號G 的做法為以長度編碼(run length)為權重而計算濾波控制訊號G 的值，以下為第二實施例，其係增加了以第一編碼資料a等於第二編碼資料b的差值來做為under EQ或over EQ的判斷輔助：

if(Z _n =Z _{n -1} )or (a =b )條件7成立時

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 )]條件8成立時

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 )]條件9成立時

G _{n +1} =G _n -abs (a -b )*Δ.......公式9

其中，條件8係為under EQ的情形；條件9則為over EQ的情形。

舉例一：假設輸入資料訊號(01100001111 0100)至長度編碼單元140，且長度編碼單元140將利用長度編碼(run length)對資料訊號進行編碼，其中，第4位元後的連續0的個數為4，亦即，第一編碼資料a為4，第8位元後的連續1的個數為4，亦即，第二編碼資料b為4。此時，由於第一編碼資料a等於第二編碼資料b(a=b)的條件7成立，適應性控制單元130之濾波控制訊號為G _{n +1} =G _n (公式7)。亦即，濾波控制訊號G 之增益量保持不變，將此G _{n +1} 送至適應性濾波器110，所以適應性濾波器110之訊號濾波補償因素將不加以補償。

舉例二：假設輸入資料訊號(011011111 011)至長度編碼單元140，且長度編碼單元140利用長度編碼(run length)對資料訊號編碼，其中，第4位元後的連續0的個數為1，亦即，第一編碼資料a為1，第5位元後的連續1的個數為5，亦即，第二編碼資料b為5。此時，第一編碼資料a不等於第二編碼資料b(a≠b)，且a-b<0，若S_n-1 =Z_n 的情形成立時，將使得條件8成立，則適應性控制單元130將採用公式8進行運算(G _{n +1} =G _n +abs (a -b )*Δ)。將G _{n +1} =G _n +abs (1-5)*Δ的運算結果送至適應性濾波器110，適應性濾波器110之濾波控制訊號之增益再增加4Δ。當第一編碼資料a和第二編碼資料b之數值差別甚大時，其適應性控制單元130調整適應性濾波器110之濾波補償因素將得到較大幅度的調整，可得到快速調整的效果。

本發明第2圖之接收機等化器之架構為一般類比等化器。本發明同樣可應用於設計數位接收機等化器。請參考第4圖，其說明通訊系統之接收機等化器校正裝置之第二實施例，其為數位接收機等化器之實施例。通訊系統之接收機等化器校正裝置103包含：時脈資料恢復單元120、適應性控制單元130、長度編碼單元140、低通濾波器150與數位適應性濾波器160。發射機101傳送訊號且經過通道102後，其傳送訊號可能會受到通道102的干擾而造成失真而成為通到訊號VR。數位適應性濾波器160接收通道訊號並依據濾波控制訊號G，校正通道訊號並補償為補償訊號X。時脈資料恢復單元120連接數位適應性濾波器160，用以接收補償訊號並產生取樣時脈訊號CLK、資料訊號Z與轉換取樣訊號S。長度編碼單元140連接時脈資料恢復單元120，用以接收資料訊號並進行長度編碼運算，用以產生第一編碼資料a(例如，連續出現0的個數)與第二編碼資料b(例如，連續出現1的個數)。適應性控制單元130連接時脈資料恢復單元120與長度編碼單元140，用以接收第一編碼資料a、第二編碼資料b、資料訊號Z與轉換取樣訊號S並進行權位之運算以產生濾波控制訊號G至低通濾波器150。低通濾波器150濾除濾波控制訊號G之高頻雜訊並產生固定階數之數值，其固定階數之數值用以控制數位適應性濾波器160之濾波階數。數位適應性濾波器160之濾波階數代表濾波補償因素，且數位適應性濾波器160將利用此濾波補償因素來補償因通道所干擾之通道訊號VR。

請注意，第4圖與第2圖的實施例，其主要差異在於第2圖係採用類比濾波器而第4圖係採用數位濾波器。適應性控制單元130與長度編碼單元140的調整動作與調整公式，同樣可採用第4式、第5式與第6式來進行調整。所不同的是，其中的Δ在類比與在數位式的設定數值將有所不同。

接著，請參考第5圖，其為本發明之接收機等化器之方法流程圖，包含以下步驟：

步驟S110：輸入通道訊號至適應性濾波器，依據濾波控制訊號校正通道訊號並補償為補償訊號。

步驟S120：處理補償訊號以產生取樣時脈訊號、轉換取樣訊號與資料訊號。

步驟S130：對資料訊號進行長度編碼，以產生第一編碼資料與第二編碼資料。

步驟S140：依據第一編碼資料、第二編碼資料、轉換取樣訊號與資料訊號進行權位之運算，以調整濾波控制訊號。

其中，長度編碼係為利用一組合邏輯編碼器該資料訊號進行長度編碼，以產生第一編碼資料與第二編碼資料。而濾波控制訊號係利用第一編碼資料、第二編碼資料、轉換取樣訊號與資料訊號，並進行權位之運算以產生最佳補償參數。

雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

101．．．發射機

102．．．通道

103．．．接收機等化器校正裝置

110．．．適應性濾波器

120．．．時脈資料恢復單元(CDR)

130．．．適應性控制單元

140．．．長度編碼單元

160．．．數位適應性濾波器

200．．．通訊系統

第1圖係為先前技術之通訊系統之功能方塊圖；

第2圖係為通訊系統之接收機等化器校正裝置之第一實施例；

第3圖係為資料訊號與轉換取樣訊號之時序圖；

第4圖係為通訊系統之接收機等化器校正裝置之第二實施例；及

第5圖係為接收機等化器校正之方法流程圖。

101．．．發射機

102．．．通道

103．．．接收機等化器校正裝置

110．．．適應性濾波器

120．．．時脈資料恢復單元(CDR)

130．．．適應性控制單元

140．．．長度編碼單元

200．．．通訊系統

Claims (14)

1. 一種接收機等化器校正裝置，包含：一適應性濾波器，接收一通道訊號，依據一濾波控制訊號校正該通道訊號並補償為一補償訊號；一時脈資料恢復單元，耦接該適應性濾波器，用以接收該補償訊號，並產生一取樣時脈訊號、一資料訊號與一轉換取樣訊號；一長度編碼單元，耦接該時脈資料恢復單元，用以對該資料訊號進行長度編碼，以產生一第一編碼資料與一第二編碼資料；及一適應性控制單元，耦接該適應性濾波器、該時脈資料恢復單元與該長度編碼單元，用以接收該第一編碼資料、該第二編碼資料、該資料訊號與該轉換取樣訊號並進行一權位運算而調整該濾波控制訊號。
2. 如請求項1之接收機等化器校正裝置，其中該第一編碼資料係為連續低準位之二進位數，且該第二編碼資料係為連續高準位之二進位數。
3. 如請求項2之接收機等化器校正裝置，其中該適應性控制單元進行該權位運算係運用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值為權重而調整該濾波控制訊號。
4. 如請求項2之接收機等化器校正裝置，其中當該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值實質上為零，而該補償訊號為通道衰減過分補償或通道衰減補償不足時，該適應性控制單元不調整該濾波控制訊號。
5. 如請求項2之接收機等化器校正裝置，其中當該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值越大時，該適應性控制單元調整該濾波控制訊號之一調整量越大。
6. 如請求項2之接收機等化器校正裝置，其中該適應性控制單元進行權位運算係利用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值進行判斷該補償訊號為通道衰減過分補償或通道衰減補償不足，且運用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值為權重而產生該濾波控制訊號。
7. 如請求項1之接收機等化器校正裝置，其中更包含一低通濾波器，其耦接於該適應性濾波器與該適應性控制單元之間。
8. 一種接收機等化器校正之方法，包含以下步驟：輸入一通道訊號至一適應性濾波器，依據一濾波控制訊號校正該通道訊號並補償為一補償訊號；處理該補償訊號以產生一取樣時脈訊號、一轉換取樣訊號與一資料訊號；對該資料訊號進行長度編碼，用以產生一第一編碼資料與一第二編碼資料；及依數該第一編碼資料、該第二編碼資料、該轉換取樣訊號與該資料訊號進行一權位運算，而調整該濾波控制訊號。
9. 如請求項8之接收機等化器校正之方法，更包含以下步驟：對連續低準位之二進位數進行編碼為該第一編碼資料，對邊續高準位之二進位數進行編碼為該第二編碼資料。
10. 如請求項9之接收機等化器校正之方法，其中進行該權位運算之步驟係運用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值為權重而調整該濾波控制訊號。
11. 如請求項9之接收機等化器校正之方法，其中於進行該權位運算之步驟中，當該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值實質上為零，且該補償訊號為通道衰減過分補償或通遭衰減補償不足時，該適應性控制單元不調整該濾波控制訊號。
12. 如請求項9之接收機等化器校正之方法，其中於進行該權位運算之步驟中，當該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值越大時，該適應性控制單元調整該濾波控制訊號之一調整量越大。
13. 如請求項9之接收機等化器校正之方法，其中進行權位運算之步驟係運用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值進行判斷該補償訊號為通道衰減過分補償或通道衰減補償不足，且運用該第一編碼資料與該第二編碼資料的差值之絕對值為權重而調整該濾波控制訊號。
14. 如請求項8之接收機等化器校正之方法，更包含以下步驟：對該濾波控制訊號係進行一低通濾波處理。