接收器传输路径之传输数据重构方法及其对应装置 【发明领域】
本发明系有关于接收器传输路径之传输资料(特别是，非锁码资料)重建方法，其中，传输资料系经由模拟信号回复，并且，模拟信号系由于传输路径传输之缘故而失真及衰减。再者，本发明系有关于传输资料之对应重建装置。
发明说明
在数字固定网络传输系统之例子中，矩形或梯形脉冲之数字资料系馈入传输缆线(通常是铜线或玻璃纤维缆线)，并且，系在缆线另一端利用接收器接收。同时，由于传输之缘故，资料信号之振幅系可能衰减，并且，资料信号之相位及群组延迟时间系可能失真，因此，资料信号亦可能会受到高低频无线干扰之影响。有鉴于此，在重建及回复传输资料信号以前，到达接收器之失真资料信号必须在接收器中放大及等化。为达上述目的，已知接收器系具有输入端放大器、连接于放大器后面之均衡器、产生传输数据时脉之时脉回复电路、及回复原始传输数据之数据回复电路，藉此，数据回复电路便可以供应与再生时脉同步之资料串流。
在已知接收器中，为了经由模拟信号重建资料，其中，模拟信号系由于传输路径传输之缘故而衰减及失真，习知方法主要系使用模拟电路技术。第3图系表示基于模拟电路技术之接收器典型范例。
这种接收器系具有可变或可程序放大器1(”可变增益放大器”，VGA)，藉以放大馈入之资料信号DATA。均衡器2系连接于放大器1后面。均衡器2系具有模拟反锯齿低通滤波器3(“低通滤波器”，LP)，其同时可以压抑串音及噪声来源。反锯齿低通滤波器3之输出系经由另一模拟低通滤波器5回馈以压抑偏压，藉此，放大器1之放大倍数便可以根据另一模拟低通滤波器5之输出信号调整。除此以外，均衡器2亦具有模拟缆线近似滤波器9(APPROX)，藉以补偿特定传输信道或特定传输路径之失真。缆线近似滤波器9之输出信号系利用电位侦测器23(LEVDET)评量其振幅，并且，系独立驱动等化控制单元10(“等化控制”，EQC)，藉以将个别步骤之缆线近似滤波器9系数最佳地匹配至特定传输路径之传输功能，以及，在第3图接收器之接收路径中，尽可能精确地仿真传输路径之反向传输功能。缆线近似滤波器9之模拟信号振幅系利用另一电路方块22(“模拟损耗”，ALOSS)检查，并且，除非超过预设振幅，系侦测不到足够模拟信号电位以进行可靠之资料回复或数据重构。数据及时脉回复系经由”时脉及数据回复单元”(CDR)之单元18及相锁回路14(PLL)执行。原始传输信号之时脉CLK系利用单元18回复或再生，并且，数据串流DATA系与时脉CLK同步送出。
在接收器架构中，各种不同传输标准之条件均需要考量。因此，时脉回复亦需要适用于具有长零值序列之资料序列，诸如：彼此跟随高达14个零值之伪随机二元(PRBS)序列。同样地，各种资料序列之抖动容忍范围亦需要满足。最后，接收器亦应该进行设计，藉以使非锁码资料(也就是说，纯随机资料)能够重建(利用锁码，资料串流系根据预定数学多项式杂乱，藉此，这种技术便可以避免固定信号图案，并且，在整体频率范围内确保信号能量之一致性分布)。
特别是，第3图习知模拟电路技术之缺点系包括：低通滤波器2及缆线近似滤波器9之调整极点及零点位置系受到寄生极点及零点位置之影响，因此，接收器之理想适应功能亦会随之减弱。
除此以外，这种整流及重建资料之模拟电路技术亦容易受到传输信道之制造容忍范围及适应变量影响。除此以外，温度及机械梯度亦可能限制接收器灵敏电路之功能品质，并且，妨碍衰减及失真信号之无误重新识别。
另外，在模拟电路技术中，缆线近似滤波器9之系数集合数目亦受到限制，因此，缆线近似品质亦可能会受到限制。在给定应用条件下，利用系统仿真得到之缆线近似滤波器9系数仅是特定类型缆线之理想系数。应用条件之变量(举例来说，变动缆线长度及不同温度等等)通常会导致错误资料识别，并因此导致较高位误差率。
最后，应该注意的是，在基于缆线之传输系统(特别是，具有长度之缆线)中，或者，在经由所谓f特征之高度缆线衰减(也就是说，基于缆线频率及长度之缆线衰减)中，某支撑点(某系数集合)或下一支撑点(下一系数集合)之距离系位误差率之主要关键。在高度缆线衰减之情况下，若传输路径之两支撑点间距离过大，则位误差率系不相称地递增，藉以得到两相邻支撑点之中间数值。为了抵消这种特性，传输路径之两相邻支撑点间距离及具有高度缆线衰减之两相邻支撑点系数集合间距离将需要降低，且因此，支撑点数目系需要增加。由于模拟电路技术在整流特定传输路径失真及衰减信号之寄生影响及特性，使用模拟电路技术之整流效果将会不敷使用。
有鉴于此，本发明之主要目的便是提供一种传输路径之传输数据重构方法及装置，藉此，整流及数据重构品质便可以最低成本地改善。特别是，根据本发明方法及装置，非锁码资料之重建亦同时变成可能。
为达成上述及其它目地，本发明系提出一种具有权利要求第1项特征之方法，以及，一种具有权利要求第21项特征之装置。另外，本发明之其它较佳实施例系见于权利要求之附属项。
发明概述
根据本发明，接收器在特定传输路径之接收传输信号首先最好能够利用可程序或可变放大器放大，然后再利用模拟/数字转换器数字，藉以得到适当之数字信号。接着，数字信号系利用数字高通滤波器滤波，藉以压抑噪声来源至想要信号(亦可能压抑偏压及相等成分)之最低频谱水准以下，并且，馈入数字缆线近似滤波器(其可能实施为FIR或IIR滤波器)，藉以补偿特定传输路径(举例来说，传输缆线或变压器传输端)之信道失真。因此，数字缆线近似滤波器系提供等化数字信号，藉以回复传输路径之原始传输资料。
在模拟/数字转换以前，放大接收信号可以进行模拟低通滤波，对应之模拟低通滤波器一方面能够做为反锯齿滤波器，另一方面能够同时压抑串音及噪声来源。模拟/数字转换器最好能够操作于相对低之取样速率，藉此，可变放大器之放大接收信号便可以利用Nyquist频率范围(对应于2倍资料速率)或更低频率范围之频率扫描。为调整输入端模拟低通滤波器之数字信号带状区别，本发明可以进行滤波调变，藉以得到极点之稳定性，如此，模拟低通滤波器之滤波调变或极点位置便可以根据各种传输标准，进而一起自动承载于资料或符号速率。
数字缆线近似滤波器之输出信号可以利用等化控制单元评量，藉以独立选择适当滤波器系数，进而得到数字缆线近似滤波器之最佳信道失真补偿、并调整输入端放大器之放大倍数。
数字缆线近似滤波器之数字信号最好能够执行线性内插，藉以增加资料速率并改善后续时脉回复。较佳者，线性内插亦组合低通滤波，藉以滤除经由内插产生之理想频率上方之任何频率。利用数字控制震荡器，原始传输信号之时脉便可以经由相锁回路处理之数字信号再生，并且，利用输出资料同步，与原始传输资料一起送出之资料串流系同步于再生时脉。
另一数字低通滤波器系提供于数字高通滤波器及数字缆线近似滤波器间，藉以带状区分输入信号及压抑串音及噪声来源。另一方面，数字高通滤波器系直接提供在模拟/数字转换器后面，其在模拟/数字转换器及数字高通滤波器间并不具有低通滤波或选裁。
关于模拟/数字转换器，模拟/数字转换器输入之超载系进行侦测，藉以经由等化控制单元控制输入端可变放大器之放大倍数、并改善位误差率。
根据本发明，大部分接收器组件系利用数字电路技术构成。由于关连模拟组件之减少，制造容忍之独立性及其它技术之兼容性亦可以达成。数字缆线近似滤波器之滤波器系数可以储存于内存，举例来说，只读存储器或随机存取内存，藉此，后续服务之数字缆线近似滤波器便可以适用于传输路径或传输缆线之各种特征，其系模拟电路技术所无法达成。由于数字电路技术之使用，数字电路组件之经常操作亦可以得到大范围参数及大适应性。除先前所述之缆线近似滤波器以外，接收器提供之信号侦测器、接收器之等化控制单元及数字滤波器亦可以参照。另外，接收器之输入抖动兼容性亦可以利用本发明改善。内部信号处理将不需要高时脉速率。因此，模拟/数字转换器之输入信号扫描亦可以降低1.6倍扫描速率。
由于馈入缆线近似滤波器之高通滤波数字信号之额外选裁，数字缆线近似滤波器之需要电路表面面积及电流消耗亦可以相当程度地降低。经由先前所述顺序及电路方块组合(模拟/数字转换器、数字高通滤波器、数字低通滤波器、数字缆线近似滤波器、及内插器)，资料回复之高时脉分辨率需求及数字缆线近似滤波器之最低电路复杂性需求亦可以达成。有鉴于此，基于数字技术之接收器便可以表示资料及时脉回复之”时脉及资料回复单元”高时脉分辨率需求及最低电路复杂性需求之最佳化。除此以外，非锁码资料亦可以利用本发明处理。已知需要锁码资料(举例来说，在DSL传输系统(数字用户线路)中)之数字信号处理方法并无法达成先前所述之目的，因为非锁码数据重构将会利用本发明而变成可能。另外，可能作用于传输资料之其它数字信号处理亦无法用于先前所述之目的，因为部分数据传输标准需求(举例来说，EI-/T1-/J1-/E3-/STSI-标准)并不允许。
通常，本发明系重建接收器传输路径之传输资料。较佳者，本发明系在基于缆线(铜线或玻璃纤维缆线)之传输路径上重建传输资料。
图式之简单说明
本发明系参考所附图式，配合较佳实施例详细说明如下，其中：
第1图系表示本发明第一较佳实施例中基于数字电路技术之接收器简化电路方块图；
第2图系表示本发明第二较佳实施例中基于数字电路技术之接收器简化电路方块图；以及
第3图系表示习知技术中基于模拟电路技术之接收器简化电路方块图。
较佳实施例之详细说明
第1图接收器系具有可变或可程序放大器1，其系馈入特定传输路径或特定传输缆线之接收资料信号DATA，藉以放大该接收资料信号DATA并补偿缆线衰减。
均衡器2，其输入端具有模拟低通滤波器3以同时做为反锯齿滤波器及压抑串音之噪声滤波器，系连接于可变放大器1。电路方块4(LPTUN)系做为模拟低通滤波器3之滤波调变器，藉以确保模拟低通滤波器3之极点稳定性。在这种情况下，根据各种传输标准，模拟低通滤波器3之滤波调变或极点位置系承载于资料速率。另一模拟低通滤波器5系压抑偏压、并排列于回馈路径，其系连接模拟低通滤波器3之输出至可变放大器1之控制输入。据此，模拟低通滤波器5之输出信号系可以影响可变放大器1之放大倍数。
模拟低通滤波器3送出之模拟资料信号系馈入模拟/数字转换器6(ADC)。模拟/数字转换器6系利用相对低之取样速率扫描馈入模拟资料信号，藉以数字模拟资料信号、并得到对应之数字资料信号。在这种情况下，模拟/数字转换器6之取样速率或频率可以维持于相对低之频率、并落在所谓之Nyquist频率范围，亦或者，模拟/数字转换器6之取样速率或频率亦可以较Nyquist频率更低。因此，举例来说，本发明可以利用1.6至2倍信号频率之扫描。模拟/数字转换器6可以设计成∑-Δ模拟/数字转换器，藉此，取样速率便可以取决于实施顺序及模拟低通滤波器3类型。举例来说，模拟低通滤波器3可以设计为Butterworth或Bessel滤波器，藉此，在相同顺序下，Butterworth滤波器便可以较Bessel滤波器达到更陡进之频率响应，虽然Butterworth滤波器并无法较Bessel滤波器具有更一致性之群组延迟时间(亦即：Butterworth滤波器系具有非对稳脉冲响应)。
模拟/数字转换器6系直接连接至数字高通滤波器8(HP)，藉以压抑噪声来源及相等成分至预设下限频率以下，特别是，在资料信号之最小频谱成分以下。
数字高通滤波器8之输出系连接至另一数字滤波器9，藉以补偿数据传输期间，缆线或变压器在传输端造成之信道失真。另一数字滤波器9亦可以设定为FIR滤波器或IIR滤波器。另一数字滤波器9系补偿信道失真以仿真传输信道之反向传输功能，并且，亦可以称为缆线近似滤波器。
数字缆线近似滤波器9之数字输出信号系馈入等化控制单元10，其系基于信号振幅以调整可变放大器1之放大倍数及数字缆线近似滤波器9之滤波器系数。滤波器系数系储存于内存11(举例来说，随机存取内存或只读存储器)，并且，利用等化控制单元10适当选择，藉以得到传输信道之反相传输功能之最佳仿真。数字缆线近似滤波器9送出之等化资料信号系用以回复原始时脉速率，藉此，原始传输资料系得以回复。利用第1图较佳实施例，为改善后续时脉及资料回复，在数字缆线近似滤波器9后面，等化信号之资料速率系利用内插单元13增加。为产生等化数字资料信号之额外取样数值及得到资料及时脉回复之额外相位信息，内插单元13之动作系有所需要。内插类型(线性、二次、指数)可以基于预期信号形式选择，并且，内插排列亦可以基于取样数值及最小需要取样数值及最小需要脉冲信息选择。另外，数字内插单元13(INT)最好搭配另一数字低通滤波器，藉以由想要资料信号滤除先前内插单元之额外噪声来源。因此，数字低通滤波器可以设计为压抑量子噪声之form滤波器，藉此，数字低通滤波器便可以朝向内插之等级及排列。
模拟/数字转换器6之信号输入超载系利用单元7(OVDET)侦测，藉以经由等化控制单元10作用于可变放大器1。
利用上述方法准备及等化之资料信号系馈入电路方块，藉以执行第3图相锁回路14及第3图时脉及资料回复单元18之功能。相锁回路之控制回路系具有控制选裁器15(DEC)或频率切分器、相位侦测器17(PD)、以及利用所谓”定时回路”滤波器21(TLF)稳压时脉及脉冲稳压响应之装置、及数字控制震荡器20(DCO)。相位侦测器17系识别侦测与回复时脉CLK相关之侦测资料之相位误差，并且，独立地触发”定时回路”滤波器21，藉以依序触发选裁器15及调整时脉。另外，利用第1图较佳实施例，振幅侦测器16(PEAKDET)系重新调整相位侦测器17之振幅临界值。”定时回路”滤波器21触发之震荡器20系产生再生时脉CLK以馈入同步单元19(SYNC)，藉以与数字控制震荡器20之再生时脉CLK同步送出具有重建或回复资料DATA之资料串流。
先前所述相锁回路之选裁器15系降低时脉速率，藉以减少后续电路组件之表面面积需求及功率消耗。另外，选裁器15之低通特征亦可以用于噪声来源之压抑。
第2图系表示根据本发明接收器之另一较佳实施例，其中，对应第1图电路组件之各个电路组件系具有相同之图式符号。为避免重复，对应电路组件之详细说明系参考先前所述。
在第2图较佳实施例中，数字高通滤波器8送出及滤波之数字信号及高通滤波数字信号不会直接馈入数字缆线近似滤波器9，而是经由数字低通滤波器12。数字低通滤波器12系压抑串音及噪声来源以带收选裁输入信号。否则，第2图较佳实施例系对应于第1图较佳实施例，然而，第1图滤波调变单元4并未见于第2图，藉以表示：理想效果并不一定需要分离电路时脉以进行主动滤波调变，而可以利用熟习此技术者了解之其它方法达成。