CN100527612C - 用于自动均衡器模式选择的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器(DFE)中标准定向判定(dd)模式和软dd模式之一的设备，包括均衡器，用于提供DFE输出信号并含有对呈现选择标准dd模式的第一值和选择软dd模式的第二值的控制信号作出响应的控制输入端。该均衡器包括含有用于提供指示均衡器收敛的锁定信号的输出端的锁定检测器(20)。该设备包括模式选择器(18)，含有与锁定检测器(20)的输出端耦合的输入端和含有与控制输入端耦合的输出端，用于取决于锁定信号的特性，提供呈现第一和第二值之一的输出信号。

Description

用于自动均衡器模式选择的设备和方法
交叉参考相关申请
特此参考2002年4月17日以发明人Markman、Park、Heo和Gelfand的名义提出、名称为“均衡器模式切换器(EQUALIZER MODE SWITCH)”的美国临时专利申请第60,373,204号，特此要求它的优先权，和特此引用它的公开文本以供参考。
还特此参考2002年4月17日以发明人Park、Heo、Markman和Gelfand的名义提出、名称为“均衡器/FEC模式切换器(EQUALIZER/FEC MODESWITCH)”的美国临时专利申请第60,373,205号，特此要求它的优先权，和特此引用它的公开文本以供参考。
还特此参考2002年4月16日以发明人Heo、Markman、Park和Gelfand的名义提出、名称为“判定反馈均衡器的结构(ARCHITECTURE FOR ADECISION FEEDBACK EQUALIZER)”的同时待审美国临时专利申请第60,372,970号，特此要求它的优先权，和特此引用它的公开文本以供参考。
技术领域
本发明一般涉及可以用于通过具有诸如可以出现在高清晰度电视接收中那样，未知的和/或随时间变化的特性的信道来补偿信号传输的自适应均衡器，尤其涉及均衡器/正向纠错(FEC)自动模式选择器。
背景技术
在美国高清晰度电视(HDTV)的高级电视系统委员会(ATSC)标准中，均衡器是接收通过残留边带调制(VSB)发送的数据流的自适应滤波器，VSB是平均速率等于约10.76MHz的码元速率、基于ATSC-HDTV标准的调制系统。均衡器试图消除或降低主要由多路径传播引起的线性失真，这些线性失真是地面广播信道的典型特性。相关内容请参阅美国高级电视系统委员会的“ATSC数字电视标准”(1995年9月16日)。
像用在通信技术中那样的判定反馈均衡器(DFE)一般包括前馈滤波器(FFF)和反馈滤波器(FBF)，其中，通常，FBF受信号检测器的输出端上的判定结果驱动，和滤波系数可以被调整成适合于所需特性，以降低不想要的失真效应。自适应通常可以通过在信号中在同步间隔内传输“训练序列”来实现，或者它可以通过利用传输信号的特性恢复技术的“盲目算法”来实现。通常，取决于像要均衡的多路径延迟扩展那样的因素，和抽头间距“T”一般说来但并不是总是处在码元速率上，均衡器在它的每个滤波器中存在一定数量的抽头。这种滤波器的重要参数是收敛速率，收敛速率可以被定义成收敛到均衡器的最佳设置所需的叠代次数。有关这样的均衡器、使用的算法、和它们应用于通信工作的更详细分析和讨论，请参考像，例如，如下那样的技术文献和教科书：《数字通信》，John G.Proakis著，第2版，McGraw-Hill，NewYork，1989；《无线通信》，Theodore S.Rappaport著，Prentice Hall PTR，SaddleRiver，New Jersey，1996；和《数据传输原理》，A.P.Clark著，第2版，John Wiley& Sons，New York，1983。
发明内容
按照本发明的一个方面，为数据信号自动选择判定反馈均衡器(DFE)中标准定向判定(dd)模式和软dd模式之一的设备包括均衡器，该均衡器用于提供DFE输出信号和含有对呈现选择标准dd模式的第一值和选择软dd模式的第二值的控制信号作出响应的控制输入端。该均衡器包括含有输出端的锁定检测器，该输出端用于提供指示均衡器收敛的锁定信号。该设备包括模式选择器，该模式选择器含有与锁定检测器输出端耦合的输入端和含有与控制输入端耦合的输出端，该输出端用于取决于锁定信号的特性，提供呈现第一和第二值之一的输出信号。
按照本发明的另一个方面，一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准定向判定模式和软定向判定模式之一的设备包括：均衡器，所述均衡器含有提供DFE输出信号的输出端并且含有响应于呈现用于选择所述标准定向判定模式的第一值和用于选择所述软定向判定模式的第二值的第一控制信号而接收数据的控制输入端；所述均衡器包括锁定检测器，该锁定检测器含有耦合到所述均衡器的输出端的输入端、以及用于提供指示均衡器收敛的锁定信号的输出端；和模式选择器，所述模式选择器含有与所述锁定检测器输出端耦合的输入端并且含有与所述控制输入端耦合的第一输出端，所述第一输出端用于根据所述锁定信号的特性，响应于呈现所述第一和第二值之一的第一控制信号而提供所述数据。
按照本发明的另一个方面，模式选择器包括处理器，其具有：与模式选择器输入端耦合的输入端，用于对在规定间隔内锁定信号在第一值和第二值之间的转换次数进行计数；比较器，用于将转换次数与规定阈值计数相比较；和比较器输出端，用于提供当转换次数小于阈值计数时呈现第一值，并且当转换次数不小于阈值计数时呈现第二值的第一控制信号，该比较器输出端与模式选择器的所述第一输出端耦合。
根据本发明的另一个方面，提供了一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中所述标准自动切换模式包括盲目模式或标准定向判定模式，所述软自动切换模式包括盲目模式或软定向判定模式，所述均衡器包括提供指示均衡器收敛的锁定信号的锁定检测器(20)，并且其中，所述选择基于对所述锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率的监视。
按照本发明的另一个方面，提供了为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器(DFE)中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，该标准自动切换模式包括如下之一：(a)盲目模式，和(b)标准定向判定模式，和该软自动切换模式包括：(a)盲目模式，和(b)软定向判定模式；该均衡器含有基于响应呈现如下值的选择信号的模式选择而接收数据的控制输入端：(a)用于选择标准自动切换模式的第一模式选择值，和(b)用于选择软自动切换模式的第二模式选择值，并且包括锁定检测器，用于提供含有分别指示均衡器收敛和不收敛的第一和第二锁定信号的锁定信号；以及提供了提供用于模式选择的所述选择信号的设备，该设备：监视锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换速率，和提供控制信号；将转换速率与阈值转换速率相比较，和使控制信号在转换速率小于阈值速率时呈现第一控制值；当均衡器处在标准自动切换模式下时，监视具有第一控制值的控制信号的出现速率并且将所述控制信号的出现速率与阈值出现速率相比较，如果所述控制信号的出现速率小于阈值出现速率，那么，让选择信号呈现选择软自动切换模式的第二模式选择值；否则，当所述控制信号的出现速率不小于阈值出现速率时，仍然选择标准自动切换模式，和当均衡器处在软自动切换模式下时，监视具有第一控制值的控制信号的出现速率并且将所述控制信号的出现速率与阈值出现速率相比较，如果所述控制信号的出现速率不小于阈值出现速率，那么，让选择信号呈现选择标准自动切换模式的第一模式值，否则，当所述控制信号的出现速率小于阈值出现速率时，仍然选择软自动切换模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种为数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，所述标准自动切换模式包括盲目或定向判定模式，并且所述软自动切换模式包括盲目或软定向判定模式，所述设备包括：监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的装置；将所述转换的速率与规定速率比较的装置；提供控制信号的装置，所述控制信号：当所述转换的所述速率小于所述规定速率时，呈现与所述标准自动切换模式相联系的第一控制值，当所述转换的所述速率不小于所述规定速率时，呈现与所述软自动切换模式相联系的第二控制值；和在所述数据信号的给定数目个码元周期的周期期间对所述控制信号的所述第一控制值的出现次数进行计数的装置，和：如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一控制值的所述出现次数小于给定阈值计数，则所述装置选择所述软自动切换模式，否则，所述装置选择所述标准自动切换模式，和：如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一控制值的所述出现次数不小于所述给定阈值计数，则所述装置选择所述标准自动切换模式，否则，所述装置选择所述软自动切换模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种为数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，所述标准自动切换模式包括盲目或标准定向判定模式，所述软自动切换模式包括盲目或软定向判定模式，该设备包括：监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的装置；将所述转换的速率与规定速率比较的装置；提供选择信号的装置，所述选择信号当所述转换的所述速率小于所述规定速率时呈现用于选择所述标准自动切换模式的第一模式选择值，而当所述转换的所述速率不小于所述规定速率时呈现用于选择所述软自动切换模式的第二模式选择值。
根据本发明的另一方面，提供了一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准定向判定模式和软定向判定模式之一的设备，所述设备包括：确定指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率的装置；将所述转换的速率与规定阈值速率相比较的装置；提供第一控制信号的装置，所述第一控制信号当所述转换的速率小于所述阈值速率时呈现第一控制值，而当所述转换的速率不小于所述阈值速率时呈现第二控制值；和基于所述第一控制信号选择模式的装置，当所述第一控制信号呈现第一控制值时，选择所述标准定向判定模式，当所述第一控制信号呈现第二控制值时，选择所述软定向判定模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换；将所述转换的速率与规定速率相比较；和提供当所述转换的速率小于所述规定速率时呈现用于选择所述标准自动切换模式的第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述规定速率时呈现用于选择所述软自动切换模式的第二选择值的选择信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换；将所述转换的速率与规定速率相比较；和提供当所述转换的速率小于所述规定速率时呈现第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述规定速率时呈现第二选择值的选择信号；在所述数据信号的给定数目个码元周期的周期内，对所述选择信号的所述第一选择值的出现次数进行计数；如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于给定阈值计数，则选择所述标准自动切换模式，否则，选择所述软自动切换模式；和如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于所述给定阈值计数，则选择所述标准自动切换模式，否则，选择所述软自动切换模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：确定指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率；将所述转换的速率与规定阈值速率相比较；提供当所述转换的速率小于所述阈值速率时呈现第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述阈值速率时呈现第二选择值的第一信号；和基于所述第一信号来选择模式，当所述第一信号呈现所述第一选择值时，选择所述标准自动切换模式，而当所述第一信号呈现所述第二选择值时，选择所述软自动切换模式。
附图说明
通过结合附图作如下详细描述，可以更全面地了解本发明，在附图中：
图1示出了判定反馈均衡器(DFE)的示意性方块图；
图2示出了在加性高斯白噪声(AWGN)信道下，对于均衡器和维特比(Viterbi)解码器，位出错率(BER)随用dB表示的信噪比(SNR)的变化；
图3示出了对于SNR的不同值，在AWGN信道和自动切换模式下的均衡器锁定检测器输出；
图4示出了在3dB，3微秒(μs)幻像信号和加性高斯白噪声(AWGN)下，对于均衡器和维特比解码器，位出错率(BER)随用dB表示的信噪比(SNR)的变化；
图5示出了对于盲目和自动切换模式和不同SNR度量，在均衡器输出端上错误脉冲串个数随脉冲串长度的变化；
图6示出了对于SNR的不同值，在-3dB，3μs+AWGN信道下的均衡器锁定检测器输出；
图7示出了按照本发明、以方块图形式表示的均衡器模式切换器的实施例；和
图8示出了按照本发明一个方面的均衡器模式切换器状态机图。
具体实施方式
按照本发明的均衡器自动模式切换器包括具有三个可用模式的T间距(T是码元周期)DFE(判定反馈)均衡器，三个可用模式为：训练、盲目和定向判定。
在进入本发明优选实施例的详细描述之前，首先考虑如图1所示的判定反馈均衡器(DFE)的某种程度上简化的方块图对于更好地理解本发明的原理和定义某些项目是有益的。
到DFE的输入端与输出端与求和单元12耦合的前馈滤波器(FFF)10耦合，到求和单元12的另一个输入端与反馈滤波器(FBF)14的输出端耦合。求和单元12的输出端与限幅器16、模式切换器18的输入端、和锁定检测器20耦合。锁定检测器20的输出端与模式切换器18的控制输入端耦合。限幅器16的输出端与模式切换器18的另一个输入端耦合，和模式切换器18的输出端与FBF 14的输入端耦合。模式切换器18的另一个输出端与FFF 10和FBF 14的系数控制输入端耦合。
FFF 10、FBF 14和限幅器16的功能是众所周知的，它们分别构成滤波和量化的基本功能。有关内容请参阅，例如，前述Proakis的教科书。有关滤波器的附加信息和它们的实现方案可以在像，例如，如下那样的各种教科书中找到：《数字信号处理》，John G.Proakis和Dimitris G.Manolakis，Prentice Hall，New Jersey，1996)和《数字信号处理导论)》(Roman Kuc，McGraw-Hill BookCompany，New York，1988)。锁定检测器20负责均衡器收敛检测功能。它通过将相对于限幅器电平的均衡器输出与阈值相比较更新锁定检测器输出。如果均衡器输出和限幅器电平都在阈值距离之内，那么，检测到锁定或收敛。模式切换器18根据选择的均衡器模式，选择到FBF滤波器的输入，以及要用在均衡器自适应中的错误和控制信号。它还检验锁定检测器输出。在正常操作下，模式切换器18具有取决于均衡器锁定检测器20的输出的自动切换能力。模式切换器18将训练和盲目模式解释成只用于收敛目的。在均衡器锁定检测器检测到收敛之后，均衡器接着转换到定向判定模式。如果收敛丧失了，均衡器返回到训练或盲目模式。
在高级电视系统委员会(ATSC)标准中，训练序列包括在字段sync中，以便为初始均衡器收敛创造条件。在训练模式中，在字段sync期间只更新均衡器系数。但是，与它的使用有关的两个主要缺点是，它要求提前正确检测字段sync和训练序列包含在只大约每25微秒(ms)出现一次的字段sync中，可能导致收敛变慢。
对于难以检测字段sync以及动态成分的幻像环境，令人感兴趣的是存在均衡器抽头系数与训练序列无关的初始调整，即，自恢复调整或盲目调整。有关内容请参阅，例如，上述Proakis的教科书和D.N.Godard的论文《二维数据通信系统中的自我恢复均衡和载波跟踪》(IEEE Trans.on Commum.，Vol.COM-28，pp.1867-1857，November1980)。
并且，由于它对每个数据码元进行处理，盲目算法将具有更快的收敛。
与传统dd模式下的通常情况一样，到FBF14的输入是限幅器16的输出。因此，在dd模式中，限幅器的存在有助于到反馈滤波器的自适应错误和输入，和系数自适应发生在整个数据序列中。这种模式没有良好收敛能力，但在收敛之后，它具有超过其它两种模式的优点。dd模式相对于盲目模式的优点可归因于限幅器的存在，导致均衡器输出端上的MSE(均方误差)和BER(位出错率)性能更好。相对于训练模式，与只对训练码元相反，dd模式对每个码元更新它的抽头的事实为更快的自适应和跟踪能力创造条件。
在此认识到，由于除了别的之外，ATSC-HDTV标准下的训练模式具有缓慢的收敛，以及不良的动态跟踪能力，将盲目和dd模式用作对训练模式的辅助手段或可替代手段是众望所归。
在下文中，参考HDTV接收器和它的一些部件，并且，简要论述一下它们的来龙去脉也许是有益的。在这样的接收器中，自适应信道均衡器通常后面跟着信号从中前进到后面接着数据解交织器的网格解码器、消除相位和增益噪声的相位跟踪网络。然后对信号进行里德-索洛蒙(Reed-Solomon)纠错和然后进行解扰，此后让信号经受音频、视频和显示处理。进一步的细节可以从像，例如，如下手册那样的技术文献中找到：《数字电视基础》(MichaelRobin和Michel Poulin，McGraw-Hill，New York，second edition，2000)。
图2示出了在AWGN(加性高斯白噪声)信道下，对于HDTV接收器的均衡器和维特比解码器，BER(位出错率)随SNR(信噪比)变化的性能曲线的图形。性能是在均衡器之后，以及在维特比解码器(VD)之后测量的。维特比解码器在接收器设计中接在均衡器之后，和与TCM(网格编码调制)码相对应，解码FEC(正向纠错)的第一电平。
在图2中，为均衡器(上面一组曲线)以及为VD输出端(下面一组曲线)显示了三条曲线：只在盲目模式下与均衡器有关的第一条、在自动切换模式下与均衡器有关的第二条、和在软自动切换模式下与均衡器有关的第三条。在自动切换模式下，均衡器在收敛之前处在盲目模式下，并且在检测到收敛之后切换到dd模式。如果收敛丧失了，它切换回到盲目模式。除了dd模式是软dd模式之外，软自动切换模式与自动切换模式相似。在软dd模式下，到反馈滤波器的输入是均衡器的输出，而不是限幅器输出。
鉴于如图2所示的特性，本文认识到如下几点：
a.在自动模式下的均衡器输出性能等于或好于在盲目模式下的均衡器输出性能。随着SNR增加，自动切换性能越来越好；
b.VD输出性能反映均衡器输出性能。在自动切换模式下，它等于或好于在盲目模式下。随着SNR增加，自动切换性能越来越好；
c.自动切换模式和软自动切换模式在均衡器输出端和VD输出端两者上表现出相似性能。
考虑示出对于不同SNR值，在AWGN信道下均衡器锁定检测器的曲线的图3，对于更好地理解在自动切换模式下盲目模式和dd模式之间的关系是有益的。SNR在图3的上图中是13dB，在中图中是15dB，和在下图中是18dB。在图3中，纵坐标标尺上的0电平表示均衡器未被锁住，也就是说，它处在盲目模式下。当均衡器被锁住时，锁定检测器输出呈现1的值，也就是说，它处在dd模式下。我们观察到，对于低的SNR，均衡器主要处在盲目模式下，也就是说，由于噪声电平高，决不会检测到收敛。这是实际不能克服的锁定检测器欠缺之处。对于高的SNR，最终会检测到收敛，均衡器转换到dd模式。在中等SNR的情况下，锁定检测器不断地切换，其噪声除了潜在地影响均衡器收敛之外，还影响它检测均衡器收敛的能力。对于处在软自动切换模式下的均衡器，可以预期行为相似。
如果现在将多路径信号引入信道中，可以观察到在系统模拟方面的一些差异。图4示出了在AWGN加(+)多路径信道下，对于HDTV接收器，BER随SNR变化的性能曲线。多路径信道包括一个3dB，3μs幻像，这是一个相对强的幻像。如图2所示，性能是在均衡器之后，以及在维特比解码器(VD)之后测量的。此外，为均衡器以及为VD输出显示了三条曲线：只在盲目模式下与均衡器有关的第一条、在自动切换模式下与均衡器有关的另一条、和在软自动切换模式下与均衡器有关的第三条。
在软自动切换模式下，均衡器在收敛之前处在盲目模式下，并且在检测到收敛之后切换到软dd模式。如果收敛丧失了，它切换回到盲目模式。在软dd模式下，与传统dd模式相反，到反馈滤波器的输入是均衡器的输出。
鉴于如图4所示的特性，本文认识到如下几点：
a.在自动模式下均衡器输出性能等于或好于在盲目模式下和在软自动模式下的均衡器输出性能。随着SNR增加，自动切换性能越来越好.
b.但是，VD输出性能不反映均衡器输出性能，尤其对于中等SNR。对于SNR的那些值，VD输出性能在自动切换模式下比在盲目模式下和在软自动模式下差高达约1.5dB.
c.虽然在图4中不显而易见，但另外的模拟表明，对于较高的SNR值，VD输出性能在自动切换模式将再次好于或等于在盲目模式下和在软自动切换模式下；
d.另外的模拟还表明，在上述第b项中描述的问题尽管对于较弱的幻像仍然存在于较小的尺度上，但对于较强的幻像变得更加明显。
计算在盲目和自动切换这两种模式下在均衡器输出端上错误脉冲串的个数，对于理解当均衡器处在盲目或自动切换模式下时均衡器和维特比解码器之间的性能差异是有益的。
图5示出了在这两种均衡器模式下和对于不同SNR度量，错误脉冲串个数随脉冲串长度的变化的图形。SNR在图5的上图中是18dB，在中图中是21dB，和在下图中是25dB。鉴于如图5所示的特性，本文认识到如下几点：
a.在低SNR状况下，错误个数对于盲目和自动切换模式两者是非常相似的。在这两种模式下都存在长错误脉冲串，对于盲目模式，数目略大一点。
b.在中等SNR状况下，由于长错误脉冲串的个数在盲目模式下减少和自动切换模式受SNR增加的影响不一样多，与盲目模式相比，对于自动切换模式，错误脉冲串的个数和错误脉冲串长度明显更大；
c.在高SNR状况下，由于在自动切换模式下长错误脉冲串的个数随着SNR增加以更快的速率减少，与自动切换模式相比，对于盲目模式，错误脉冲串的个数和错误脉冲串长度变得更大。
图6示出了均衡器锁定检测器输出与叠代次数(×104)之间的关系。SNR在图6的上图中是18dB，在中图中是21dB，和在下图中是25dB。由于不同幻像意味着不同性能，低、中或高SNR的表示实际上取决于幻像轮廓和强度。然而，如图6所示，在SNR与均衡器锁定检测器之间存在一种关系。与AWGN信道中的情况一样，可以观察到，对于低的SNR，均衡器主要处在盲目模式下，也就是说，由于噪声电平高，决不会检测到收敛。对于高的SNR，最终会检测到收敛，均衡器转换到dd模式，稳定地保持在那种模式下。在中等的SNR下，由于噪声电平不会为稳定的dd模式创造条件，锁定检测器不断地切换。对于处在软自动切换模式下的均衡器，可以预期行为相似。
根据上文的考虑和给出的信息，本发明的特征是检测标准dd模式比软dd模式给出更差性能的这些错误传播状况，并切换模式。
理论上，均衡器锁定检测器将与SNR无关地检测收敛。但是，实现足以不受不良SNR影响的算法是不切实际的。并且，在多路径环境中，噪声还影响均衡器收敛和跟踪的能力，因此，与幻像轮廓或SNR无关，希望可以检测不稳定锁定检测器状况。
图7和8示出了按照本发明的均衡器模式切换器的示范性实施例。本发明着手识别锁定检测器的不稳定状况，和将这个信息用在确定适当均衡器模式中。像应用在本发明中那样的原理是阈值比较原理。与到FBF的输入有关的模式切换、和用于自适应的错误和控制信号生成的其余操作仍然像在第一部分中说明的那样。
在图7中，在W个码元时间周期的某个窗口周期内计数锁定检测器转换，和将转换次数NTr与阈值Thr相比较。在每个窗口周期W之后初始化系统和系统重新开始计数。窗口周期W和阈值Thr是在适当系统测试之后可以识别其值的可编程变量。两个触发器FF1和FF2是带有允许输入端的D型触发器。与均衡器锁定检测器输出相对应的输入eql_lock_int被FF1延迟，并且与它的延迟形式进行异或运算。这种操作识别锁定检测器中的转换。
计数器1拥有时钟脉冲允许输入端并输出在W个计数的窗口内计数的转换次数NTr。计数器2是窗口为W个计数的环绕式码元计数器，它输出最大计数指示符max_ind。当计数器2已经达到它的W个码元计数的极限时，这个信号max_ind处在‘高’或‘1’电平上，否则，它处在‘低’或‘0’电平上。当max_ind＝1时，FF2将存储值NTr。然后将这个值与阈值计数Thr相比较。如果NTr≥Thr，则存在太多次锁定检测器转换，将信号sel设置成‘0’。如果NTr<Thr，转换次数被认为是合理的，将sel设置成‘1’。
不言而喻，在图7中描述的电路用作本发明的示范性实施例，其它相似电路可以提供检测锁定检测器不稳定性的相同功能。
在图7中，信号sel给出系统应该被设置在软自动切换模式(sel＝0)下还是应该保持在自动切换模式(sel＝1)下的指示，自动切换模式(sel＝1)是标准均衡器模式切换。在自动切换模式下，在启动的时候将均衡器设置成盲目模式；它在检测到均衡器收敛之后切换到dd模式，和如果收敛丧失了，切换回到盲目模式。均衡器收敛的指示符是信号eql_lock_int，即，均衡器锁定检测器输出。在软自动切换模式下，dd模式被软dd模式取代，否则，与自动切换模式相似。
图8包含将信号sel用作一个输入，和引入滞后现象的附加电平的本发明一个实施例的状态机表示。当取决于作为正常锁定状态的当前状态或已更改锁定状态，sel保持在0或1上时，它在尺寸为W个码元的N个周期的窗口内分别计数周期个数。在复位时，状态机处在正常锁定状态下，和均衡器模式切换是1，即，选择自动切换模式。状态机不断地对信号sel进行检验和利用变量sel_count计数sel＝1的出现。如果sel_count小于已建立的阈值sel_thr，那么，状态机转换到已更改锁定状态。一旦处在已更改锁定状态下，均衡器模式切换就被设置成0，意思是软自动切换模式。类似地，状态机不断地对信号sel进行检验和利用变量sel_count计数sel＝1的出现。如果sel_count大于或等于已建立的阈值sel_thr，那么，状态机转换到正常锁定状态。
不言而喻，在图8中描述的图形用作本发明的示范性实施例，其它相似的状态机可以提供将滞后现象加入信号sel中的相同功能。
虽然通过为HDTV-ATSC均衡器设计的均衡器模式切换器对本发明作了描述和说明，但它的原理可应用于均衡器后面接着网格或卷积解码器的系统中，具有DFE结构的任何一般性均衡器。对于这样的系统，在dd模式下由线性失真、噪声和存在限幅器引起的传播到DFE滤波器的错误导致在均衡器输出端上出现突发型噪声。这往往会损害解码器性能。不言而喻，本发明的各种功能可以通过编程计算机应用中的软件来实现，或者，以硬电路的形式，要不然以集成电路的形式，或通过两者的组合来实现。另外，尽管是在一个码元间距(T间距，其中，T是码元间隔)的背景下描述的，但本发明也可应用于分数间距均衡器。分数间距均衡器描述在几种教科书中，譬如，上述的《数字通信》(John G.Proakis，第2版，McGraw-Hill，New York，1989)。此外，尽管被描述成均衡器输出，到FBF的软定向判定输入可以是均衡器输出的更复杂软判定函数。还应该明白，图1中的均衡器还可以包括训练模式。操作的训练模式将与传统DFE中一样，相对于盲目模式是排他的，并且，不与定向判定模式冲突。
虽然通过示范性实施例已经对本发明作了描述，但本领域的普通技术人员应该认识到和明白，在不偏离如所附权利要求书所限定的本发明范围和精神的情况下，可以作出各种各样的改变和替换。

Claims (29)

1.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准定向判定模式和软定向判定模式之一的设备，所述设备包括：
均衡器，所述均衡器含有提供DFE输出信号的输出端并且含有响应于呈现用于选择所述标准定向判定模式的第一值和用于选择所述软定向判定模式的第二值的第一控制信号(sel)而接收数据的控制输入端；
所述均衡器包括锁定检测器(20)，该锁定检测器(20)含有耦合到所述均衡器的输出端的输入端、以及用于提供指示均衡器收敛的锁定信号(eql_lock_int)的输出端；和
模式选择器(18)，所述模式选择器(18)含有与所述锁定检测器输出端耦合的输入端并且含有与所述控制输入端耦合的第一输出端，所述第一输出端用于根据所述锁定信号的特性，响应于呈现所述第一和第二值之一的第一控制信号(sel)而提供所述数据。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模式选择器包括：
处理器，其具有：
与所述模式选择器输入端耦合的输入端，用于对在规定间隔内所述锁定信号(eql_lock_int)在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换次数(NTr)进行计数；
比较器(：Thr)，用于将所述转换次数(NTr)与规定阈值计数(Thr)相比较；和
比较器输出端，用于提供当所述转换次数小于所述阈值计数(Thr)时呈现所述第一值并且当所述转换次数不小于所述阈值计数(Thr)时呈现所述第二值的第一控制信号(sel)，所述比较器输出端与所述模式选择器的所述第一输出端耦合。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模式选择器(18)包括用于根据所述锁定信号(eql_lock_int)的特性而有选择地将所述DFE输出端置于如下之一下的第二输出端：
(a)标准定向判定模式和软定向判定模式之一，和
(b)盲目模式。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，
当所述锁定信号输出指示未收敛时，所述模式选择器的所述第二输出端有选择地将所述DFE输出端置于盲目模式下，和
当所述锁定信号输出检测到收敛或不稳定收敛之一时，将所述DFE输出端置于所述定向判定模式之一下，对选择哪种定向判定模式的判定受所述模式选择器的所述第一输出端(sel)控制。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模式选择器(18)包括根据所述锁定信号(eql_lock_int)的特性而有选择地将所述DFE输出端置于如下之一下的第二输出端：
(a)标准定向判定模式和软定向判定模式之一，和
(b)训练模式。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，
当所述锁定信号输出指示未收敛时，所述模式选择器的所述第二输出端有选择地将所述DFE输出端置于训练模式下，和
当所述锁定信号输出检测到收敛或不稳定收敛之一时，将所述DFE输出端置于所述定向判定模式之一下，对选择哪种定向判定模式的判定受所述模式选择器的所述第一输出端(sel)控制。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述规定间隔对应于所述数据信号的规定数目的码元时间周期的周期。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述规定间隔和所述规定阈值计数(Thr)是可编程变量。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述处理器包括：
转换检测器，所述转换检测器包括输出所述锁定信号的延迟形式的第一D型触发器(FF1)；
与所述锁定信号(eql_lock_int)和与所述延迟形式(Q)耦合的异或门(XOR)，用于提供转换指示信号，所述转换指示信号呈现所述规定计数间隔内的转换次数(NTr)的计数；和
所述比较器(：Thr)，用于将所述转换次数(NTr)的计数与所述阈值计数相比较以提供所述第一控制信号(sel)。
10.根据权利要求2所述的设备，其中，所述比较器输出(sel)通过包括如下单元的状态机与所述模式选择器的所述第一输出端耦合：
在所述数据信号的给定数目的码元周期的周期期间对所述第一控制信号的所述第一值的出现次数进行计数以提供第二控制信号的设备，其中：
(a)如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一值的所述出现次数不小于给定阈值计数(sel_thr)，则所述第二控制信号呈现所述第一值，和
(b)如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一值的所述出现次数小于所述给定阈值计数(sel_thr)，则所述第二控制信号呈现所述第二值。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述给定数目的码元周期和所述阈值计数(sel_thr)是可编程变量。
12.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中所述标准自动切换模式包括盲目模式或标准定向判定模式，所述软自动切换模式包括盲目模式或软定向判定模式，所述均衡器包括提供指示均衡器收敛的锁定信号的锁定检测器(20)，并且其中，所述选择基于对所述锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率的监视。
13.根据权利要求12的设备，其中，所述选择基于所述转换的速率小于还是不小于规定速率(Thr)。
14.根据权利要求13所述的设备，其中：
当所述转换的速率小于所述规定速率(Thr)时，选择所述标准自动切换模式；和
当所述转换的速率不小于所述规定速率(Thr)时，选择所述软自动切换模式。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述规定速率(Thr)被定义为在窗口周期内的所述锁定信号的所述转换的阈值计数。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述窗口周期用所述数据信号的码元计数来定义。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述窗口周期和所述阈值计数是可编程变量。
18.根据权利要求12所述的设备，其中，所述选择进一步基于：
对当前选择哪一种模式的考虑；和
与给定阈值出现速率(sel_thr)相比较，用于设置所述标准自动切换模式的锁定信号(eql_lock_int)出现速率(sel_count)。
19.根据权利要求18所述的设备，其中：
当当前选择所述标准定向判定模式并且用于设置所述标准定向判定模式的所述锁定信号出现速率(sel_count)小于所述给定阈值出现速率(sel_thr)时，选择所述软定向判定模式；
否则，当所述锁定信号出现速率(sel_count)不小于所述给定阈值出现速率(sel_thr)时，仍然选择所述标准定向判定模式；
当当前选择所述软定向判定模式并且用于设置所述标准定向判定模式的所述锁定信号出现速率(sel_count)不小于所述给定阈值出现速率(sel_thr)时，选择所述标准定向判定模式；和
否则，当所述锁定信号出现速率(sel_count)小于所述给定阈值出现速率(sel_thr)时，仍然选择所述软定向判定模式。
20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述给定阈值出现速率(sel_count)用在所述数据信号的规定数目N个码元计数W的周期内所述锁定信号阈值出现次数(sel_thr)来定义。
21.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，
所述标准自动切换模式包括如下之一：
(a)盲目模式，和
(b)标准定向判定模式，和
所述软自动切换模式包括如下之一：
(a)盲目模式，和
(b)软定向判定模式；
所述均衡器含有基于响应呈现如下值的选择信号(eql_mode_sel)的模式选择而接收数据的控制输入端：
(a)用于选择所述标准自动切换模式的第一模式选择值，和
(b)用于选择所述软自动切换模式的第二模式选择值，并且包括锁定检测器(20)，用于提供含有分别指示均衡器收敛和不收敛的第一和第二锁定信号值的锁定信号；和
一种提供用于模式选择的所述选择信号(eql_mode_sel)的设备，所述设备：
监视所述锁定信号在所述第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率(NTr)并且提供控制信号(sel)；
将所述转换的速率(NTr)与阈值转换速率(Thr)相比较，并且使所述控制信号在所述转换的速率小于所述阈值速率时呈现第一控制值；
当所述均衡器处在所述标准自动切换模式下时，监视具有所述第一控制值的所述控制信号(sel)的出现速率并且将所述控制信号(sel)的所述出现速率与阈值出现速率(sel_thr)相比较，如果所述控制信号(sel)的所述出现速率小于所述阈值出现速率(sel_thr)，则使所述选择信号呈现用于选择所述软自动切换模式的所述第二模式选择值；
否则，当所述控制信号(sel)的所述出现速率不小于所述阈值出现速率(sel_thr)时，仍然选择所述标准自动切换模式，和
当所述均衡器处在所述软自动切换模式下时，监视具有所述第一控制值的所述控制信号(sel)的出现速率并且将所述控制信号(sel)的所述出现速率与所述阈值出现速率相比较，如果所述控制信号(sel)的所述出现速率不小于所述阈值出现速率(sel_thr)，则使所述选择信号(eql_mode_sel)呈现用于选择所述标准自动切换模式的所述第一模式选择值，和
否则，当所述控制信号(sel)的所述出现速率小于所述阈值出现速率(sel_thr)时，仍然选择所述软自动切换模式。
22.一种为数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，所述标准自动切换模式包括盲目或定向判定模式，并且所述软自动切换模式包括盲目或软定向判定模式，所述设备包括：
监视(FF1、XOR、COUNTER1、COUNTER2、FF2)指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换(NTr)的装置；
将所述转换的速率与规定速率(Thr)比较(：Thr)的装置；
提供控制信号(sel)的装置，所述控制信号(sel)：
当所述转换的所述速率小于所述规定速率(Thr)时，呈现与所述标准自动切换模式相联系的第一控制值，当所述转换的所述速率(NTr)不小于所述规定速率(Thr)时，呈现与所述软自动切换模式相联系的第二控制值；和
在所述数据信号的给定数目个码元周期的周期期间对所述控制信号的所述第一控制值的出现次数(sel_count)进行计数的装置，和：
如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一控制值的所述出现次数(sel_count)小于给定阈值计数(sel_thr)，则所述装置选择所述软自动切换模式，否则，所述装置选择所述标准自动切换模式，和：
如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一控制值的所述出现次数(sel_count)不小于所述给定阈值计数，则所述装置选择所述标准自动切换模式，否则，所述装置选择所述软自动切换模式。
23.一种为数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的设备，其中，所述标准自动切换模式包括盲目或标准定向判定模式，所述软自动切换模式包括盲目或软定向判定模式，该设备包括：
监视(FF1、XOR、COUNTER1、COUNTER2、FF2)指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换(NTr)的装置；
将所述转换的速率(NTr)与规定速率(Thr)比较(：Thr)的装置；
提供选择信号(sel)的装置，所述选择信号(sel)当所述转换的所述速率(NTr)小于所述规定速率(Thr)时呈现用于选择所述标准自动切换模式的第一模式选择值，而当所述转换的所述速率(NTr)不小于所述规定速率(Thr)时呈现用于选择所述软自动切换模式的第二模式选择值。
24.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准定向判定模式和软定向判定模式之一的设备，所述设备包括：
确定指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率的装置；
将所述转换的速率与规定阈值速率(Thr)相比较的装置；
提供第一控制信号(sel)的装置，所述第一控制信号(sel)当所述转换的速率小于所述阈值速率时呈现第一控制值，而当所述转换的速率不小于所述阈值速率时呈现第二控制值；和
基于所述第一控制信号选择模式的装置，当所述第一控制信号呈现第一控制值时，选择所述标准定向判定模式，当所述第一控制信号呈现第二控制值时，选择所述软定向判定模式。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，基于所述第一控制信号选择模式的所述装置包括：
确定所述第一控制信号的所述第一控制值的出现速率以提供第二控制信号(eql_mode_sel)的装置；
将所述第一控制信号的所述第一控制值的所述出现速率与给定出现速率(sel_thr)相比较的装置；
如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一控制信号的所述第一控制值的所述出现速率(sel_count)不小于所述给定出现速率(sel_thr)则使所述第二控制信号呈现第一选择值、否则所述第二控制信号(eql_mode_sel)呈现第二选择值的装置；
如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一控制值的所述出现速率不小于所述给定出现速率(sel_thr)则使所述第二控制信号(eql_mode_sel)呈现所述第二选择值、否则所述第二控制信号呈现所述第一选择值的装置；和
基于所述第二控制信号选择所述模式的装置。
26.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：
监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换；
将所述转换的速率与规定速率相比较；和
提供当所述转换的速率小于所述规定速率时呈现用于选择所述标准自动切换模式的第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述规定速率时呈现用于选择所述软自动切换模式的第二选择值的选择信号。
27.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：
监视指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换；
将所述转换的速率与规定速率相比较；和
提供当所述转换的速率小于所述规定速率时呈现第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述规定速率时呈现第二选择值的选择信号；
在所述数据信号的给定数目个码元周期的周期内，对所述选择信号的所述第一选择值的出现次数进行计数；
如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于给定阈值计数，则选择所述标准自动切换模式，否则，选择所述软自动切换模式；和
如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于所述给定阈值计数，则选择所述标准自动切换模式，否则，选择所述软自动切换模式。
28.一种为了接收数据信号自动选择判定反馈均衡器DFE中标准自动切换模式和软自动切换模式之一的方法，包括如下步骤：
确定指示均衡器收敛的锁定信号在第一锁定信号值和第二锁定信号值之间的转换的速率；
将所述转换的速率与规定阈值速率相比较；
提供当所述转换的速率小于所述阈值速率时呈现第一选择值、而当所述转换的速率不小于所述阈值速率时呈现第二选择值的第一信号；和
基于所述第一信号来选择模式，当所述第一信号呈现所述第一选择值时，选择所述标准自动切换模式，而当所述第一信号呈现所述第二选择值时，选择所述软自动切换模式。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，基于所述第一信号来选择所述模式的所述步骤包括如下步骤：
确定所述第一信号的所述第一选择值的出现次数；
将所述第一信号的所述第一选择值的所述出现次数与阈值计数相比较；
如果所述均衡器处在第一模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于所述阈值计数，则使第二信号呈现所述第一选择值，否则，所述第二信号呈现所述第二选择值；
如果所述均衡器处在第二模式下并且所述第一选择值的所述出现次数不小于所述阈值计数，则使所述第二信号呈现所述第一选择值，否则，所述第二信号呈现所述第二选择值；和
基于所述第二信号来选择所述模式。
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