[发明专利]关于均衡器的改进

说明书

技术领域

本发明涉及用于对通过通信信道引入的信号失真进行补偿的自适应均衡器。

背景技术

在发射机和接收机之间的常规二进制串行数据链路中，信息的每个“比特”被发射机编码成信号的极性。取决于发射机和接收机的特性，被发送的信号可以例如是电信号或光信号，并且该信号可以经由任何适当的信道来发送，例如，该信号可以经由自由空间或者经由适当的引导介质(guide medium)(比如导线或光纤光缆)来发送。对于建立的链路，通常按照固定速率发送数据，其中每个数据比特占据的时间段等于比特周期。要求接收机确定每个所接收比特的极性，以便正确地恢复数据序列。简单接收机具有单个阈值，该阈值被设置在平均“1”电平和平均“0”电平的中间。在每个比特周期的中间处对输入信号进行采样，以恢复数据。

接收机中的信号恶化的一个来源是噪声。噪声向接收信号添加随机分量，其中，如果当对信号进行采样时，该随机分量大到足以使接收信号位于判决阈值的错误侧上，则该随机分量将导致接收信号中的差错。

信号恶化的第二个来源是符号间干扰(ISI)。通过其发送信号的信道可以使一个比特周期中的能量扩展到其它比特周期中。可以根据信道的冲激响应来表征ISI。如果该冲激响应在与主峰相距+/-1/2个比特周期以上的位置处包含相当大的能量，则信道将引入显著的ISI。ISI意味着：采样点处的信号幅度不再仅仅取决于当前比特的极性，而且还取决于当前比特之前和之后的比特序列。使信号在采样点处具有较小幅度的比特序列将增大接收机中发生差错的概率。在极端情况下，即使没有噪声，ISI也可以导致接收信号中的差错。

为了最小化ISI对差错率的影响，可以使用均衡器来消除ISI的该作用。均衡器可以被实现成接收机的一部分，或者可以被配置成转发器，以用于接收数据并且向接收机重新发送信号，其中该信号对上游ISI进行了补偿。

均衡器的一种常见类型是前馈均衡器/判决反馈均衡器(FFE/DFE)，如图1所示。

FFE消除前兆(precursive)ISI，该前兆ISI是从在当前被采样的比特之后发送的比特中扩展的能量。对在接收机/均衡器输入处接收的模拟信号进行采样，并且该输入信号101经过抽头延迟线，其中，该抽头延迟线包括按照比特速率进行时钟控制的一系列抽头102和延迟103。来自每个抽头102的输出被输入到乘法器104，该乘法器104将该输出乘以针对该抽头的适合的增益(Wn1，Wn2)。来自所有抽头的经过增益调整的输出被输入到求和模块105。N比特FFE能够将在主峰之前扩展了多达N个比特的前兆ISI置零(null)。抽头系数Wn1到WnN被调整以实现该置零处理。要求负抽头系数Wnx补偿冲激响应，其中该冲激响应在与主峰相距x个比特周期的位置处具有正极性并且反之亦然。

DFE消除后兆(postcursive)ISI，该后兆ISI是从在当前被采样的比特之前发送的比特中扩展的能量。量化输出数据106通过第二抽头延迟线来进行反馈，其中该第二抽头延迟线是由按照比特速率进行时钟控制的抽头107和延迟108构成的。在输入到求和模块105中之前，每个抽头的量化输出经过乘法器109，其中在该乘法器109中应用适合的增益(Wp1，Wp2)。M比特DFE能够将在主峰之后扩展了多达M个比特的后兆ISI置零。系数Wp1到WpM被调整以实现该置零处理。

还有可能通过扩展FFE而不是使用DFE来校正后兆ISI。

来自求和模块105的输出被输入到比较器110，其中在该比较器110中，将该输出与阈值电平进行比较，以判定当前比特表示“1”还是“0”。

比较器110的输出提供量化输出信号106，其中已针对信道失真对该量化输出信号106进行了均衡处理。

为了使均衡器对ISI进行校正，必须针对信道适当地设置抽头系数。一些通信标准涉及训练周期，其中在该训练周期期间，发射机向接收机发送预定义的数据序列以便训练均衡器。然而，许多通信标准(如例如，光纤信道和10G以太网)不允许这样的训练周期。因此，必须根据实时数据来训练均衡器。

在美国专利US7170930中描述了一种可以用于使用实时数据对FFE/DFE进行适配的方法。该方法使用比较器111和112来比较求和模块的输出与上阈值和下阈值，以便将经调整的比特信号分成硬比特(高置信度比特)或软比特(低置信度比特)。控制逻辑单元113在每次接收到软比特时对每个抽头权重进行很小的改动，并且控制逻辑单元113对这些加权处理进行调整，以便改进当前比特的置信度。然而，本领域技术人员应当知道可用来确定均衡器系数的各种其它方法。