CN101771636B - 自适应均衡装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种自适应均衡装置及方法。其中，自适应均衡装置，包含：均衡器，用于接收第一信号及根据均衡参数对所述第一信号进行均衡，以产生第二信号；监视电路，电性连接于所述均衡器，用于在实时方式下监视所述第二信号的边缘，以产生侦测结果；以及控制逻辑器，电性连接于所述均衡器，用于根据所述侦测结果自适应调整所述均衡参数。本发明所提供的自适应均衡装置及方法可瞬时侦测出严重的码间干扰，并及时调整均衡器的均衡参数，以减轻码间干扰。

Description

自适应均衡装置及方法
技术领域
本发明涉及均衡输入信号，尤其涉及根据在实时方式下监视的均衡器(equalizer)输出的边缘，自适应调整均衡参数的自适应均衡装置及方法。
背景技术
关于一个应用利用电缆(如HDMI电缆)连接发送机(transmitter)端和接收机端，电缆长度并不需要为固定值。换言之，一个用户可利用具有第一长度的电缆连接发送机端和接收机端，而其它用户可利用具有第二长度的电缆连接发送机端和接收机端。一般来说，电缆会在振幅及/或相位上影响发送的信号。于是，在发送机端输出相同的信号至各自的接收机端的情况下，由于电缆特性的不同(如电缆长度不同)，接收机端接收的信号并不彼此相同。举例来说，电缆具有有限的信道带宽(channel bandwidth)，并可发生码间干扰(inter-symbolinterference，ISI)以降低传输信号的信号质量。通常在接收机端实施自适应均衡器，以自适应的减少或消除电缆带来的信号退化。
请一并参阅图1和图2。图1表明根据相关技术因抖动而退化的接收信号的眼图(eye diagram)。图2表明根据相关技术因码间干扰而退化的接收信号的眼图。熟知技术者可知，眼图是用于定性分析数字信号发送的有用工具。一般来说，眼图为数字信号的示波器显示，重复取样以获得其行为的良好表征。如第1图所示，典型眼图E1由覆盖示波器屏幕上的多个信号序列S1、S2、S3构建而成。可以看到，在信号序列S1、S2、S3的转变间的宽度等于相同值(即W1＝W2＝W3＝W4＝W5＝W6)；然而，由于抖动，信号序列S1、S2、S3的转变时间却不同。关于图2中所示另一眼图E2，其由覆盖示波器屏幕上的多个信号序列S1’、S2’、S3’构建而成。可以看到，即使信号序列S1’、S2’、S3’的长度相同(即W1’+W2’＝W3’+W4’＝W5’+W6’)，但由于码间干扰，信号序列S1’、S2’、S3’的转变间的宽度却是变化的(即W1’≠W2’，W3’≠W4’，且W5’≠W6’)。
在自适应均衡装置的传统设计中，眼图的眼开放(eye opening)由眼开放监视器所监视，以决定是否调整均衡参数。抖动及/或码间干扰可诱使信号退化。然而，自适应均衡器仅能够提高由于码间干扰而退化的信号的质量，且自适应均衡装置的传统设计不能区分码间干扰所引起的信号退化与抖动所引起的信号退化。换言之，传统的眼开放监视器不能区分图1及图2中所示的转变变化R1与R2的干扰源。通过监视图1中的眼图E1的眼开放，抖动导致的信号退化被误认为码间干扰所导致的信号退化，在此情况下，错误的使能传统的自适应均衡器以调整均衡器参数，造成接收的信号的更差信号质量。结果，导致对于应用于均衡器输出的接下来的信号处理(如时钟和数据恢复)失败，造成一个不稳定的系统。
此外，如上所述，根据眼图的眼开放的监视结果，可对传统的自适应均衡器的均衡器参数作自适应调整，其中监视的眼图为多个信号序列的累积结果(即，覆盖)的示波器显示，而非信号序列的瞬时结果。而且，自适应均衡器仅能提高因码间干扰而退化的信号的质量。也就是说，传统的自适应均衡器不能提高因抖动而退化的信号的质量。因此，由于码间干扰的瞬时信息不能来自监视的眼图，其中眼图由覆盖多个信号序列构建而成，因此传统的自适应均衡器不能及时调谐均衡器参数以对码间干扰作出响应，从而为接下来的信号处理(如时钟和数据恢复)实现优化的均衡器输出。
发明内容
为了解决传统的自适应均衡器不能及时调谐均衡器参数的问题，本发明提供了自适应均衡装置及方法。
本发明揭露一种自适应均衡装置，包含：均衡器，用于接收第一信号及根据均衡参数对所述第一信号进行均衡处理，以产生第二信号；监视电路，电性连接于所述均衡器，用于在实时方式下监视所述第二信号的边缘，以产生侦测结果；以及控制逻辑器，电性连接于所述均衡器，用于根据所述侦测结果自适应调整所述均衡参数。
本发明揭露一种自适应均衡方法，包含：接收第一信号及根据均衡参数对所述第一信号进行均衡处理，以产生第二信号；在实时方式下监视所述第二信号的边缘，以产生侦测结果；以及根据所述侦测结果自适应调整所述均衡参数。
本发明所提供的自适应均衡装置及方法可瞬时侦测出严重的码间干扰，并及时调整均衡器的均衡参数，以减轻码间干扰。
以下根据多个图式对本发明的较佳实施例进行详细描述，本领域所属技术人员阅读后应可明确了解本发明的目的。
附图说明
图1是表明根据相关技术因抖动而退化的接收信号的眼图。
图2是表明根据相关技术因码间干扰而退化的接收信号的眼图。
图3是表明根据本发明的典型实施例的自适应均衡装置的方块示意图。
图4是表明自适应均衡装置所用的通用自适应均衡方法的流程图。
图5是表明图3中所示的边缘侦测单元的典型实施例的示意图。
图6是说明应用于无码间干扰的均衡器输出的数据宽度测量的示意图。
图7是说明应用于有码间干扰的均衡器输出的数据宽度测量的示意图。
图8是表明根据本发明的另一个实施例的自适应均衡装置的方块示意图。
具体实施方式
在说明书及前附的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及前附的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前附的权利要求当中所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。
本发明提供一种根据实时监视的均衡器(equalizer)输出的边缘，自适应调整均衡参数的自适应均衡装置及方法。更具体地说，提供每个在实时方式下测量的两个连续边缘间的数据宽度。通过这种方式，可瞬时侦测出严重的码间干扰，并及时调整均衡器的均衡参数，以减轻码间干扰。进一步的描述详述如下。
请一并参阅图3和图4。图3表明根据本发明的典型实施例的自适应均衡装置的方块示意图。图4表明自适应均衡装置300所用的通用自适应均衡方法的流程图。典型的自适应均衡装置300包括但不限于：均衡器302、过取样(over-sampling)电路304、监视电路306及控制逻辑器308。均衡器302接收第一信号SA，并根据均衡参数均衡第一信号SA，以产生第二信号SB(步骤S401)，其中均衡参数可包括有赖于均衡器302的实际设计的一个或多个均衡器参数(均衡器系数)。过取样电路304电性连接至均衡器302，且作为将基于模拟(analog-based)的信号变换为基于数字(digital-based)的信号的转换器来实施。在一个典型实施例中，过取样电路304用5倍过取样率对第二信号SB过取样，以产生多个数据取样D0-DN至监视电路306。需注意的是过取样电路304所利用的过取样率并不限于5倍过取样率，也就是说，过取样率有赖于实际的设计需求。参考产生自过取样电路304的数据取样D0-DN配置监视电路306，以在实时方式下实现监视第二信号SB的边缘的目的，此外，监视电路306产生码间干扰的侦测结果SC至控制逻辑器308(步骤S402)。实施控制逻辑器308以根据侦测结果SC自适应调整均衡参数(步骤S403、S404、S405及S406，其中步骤S403为判断是否发生严重的码间干扰，步骤S404为更新均衡参数，步骤S405为保持均衡参数，步骤S406为是否停止实时自适应均衡)。
在此实施例中，监视电路306包含边缘侦测单元312及数据宽度测量单元314。配置边缘侦测单元312检查(examine)输入的数据取样D0-DN，用于在实时方式下侦测第二信号的边缘，配置数据宽度测量单元314测量边缘侦测单元312所侦测的两个连续边缘间的数据宽度，从而生成侦测结果SC(步骤S402)。在此实施例中，当侦测结果SC显示连续边缘间的数据宽度小于预设阈值时(意味着发生严重的码间干扰)，使能控制逻辑器308以调整均衡器302的均衡参数(步骤S403及S404)。相反地，当侦测结果SC显示连续边缘之间的数据宽度不小于预设阈值时，控制逻辑器308保持设定至均衡器302的均衡参数(步骤S403及S405)。在此实施例中，控制逻辑器308一直检查由对输入的第二信号S2的边缘的监视所产生的侦测结果SC，直到停止实时自适应均衡(步骤S406)。例如，在一个典型实施例中，当控制逻辑器308对均衡器302的均衡器参数的总调整次数达到预设阈值时，实时自适应均衡则终止。在另一个典型实施例中，当在特定时间未发生严重的码间干扰时(这意味着均衡器302的均衡参数已被调整至一个优化的设定)，实时自适应均衡则终止。换言之，若控制逻辑器308保持均衡器302的均衡器参数而不进行任何均衡器参数调整的所在时间段达到预设阈值，实时自适应均衡则终止。需注意到上述典型实施例仅为说明目的，并非意图限制本发明的范围。例如，实时自适应均衡的停止标准是根据自适应均衡装置的设计需求而设定的。这些替换设计遵循本发明的精神。
自适应均衡装置300侧重于均衡器输出的连续边缘间的数据宽度，以识别严重的码间干扰的发生。换言之，由于均衡器302仅能提升因码间干扰而退化的信号的质量，因此码间干扰的相关信息(例如边缘间的数据宽度)则被监视，且自适应均衡装置300忽视可能由抖动所引起的边缘位置变化。结果，当侦测到因码间干扰而严重影响的边缘时，使能均衡器参数的调整。
如前所述，通过检查输入的数据取样D0-DN，配置边缘侦测单元312在实时方式下侦测第二信号SB的边缘。边缘侦测单元312的一个典型硬件实施用异或(XOR)逻辑门。请参阅图5。图5表明图3中所示的边缘侦测单元312的典型实施例的示意图。边缘侦测单元312包含多个XOR逻辑门，每个XOR逻辑门用于对过取样电路304所产生的每两个连续的数据取样执行一个XOR操作，以产生多个逻辑输出。以5倍过取样率的过取样电路304为例。当经由第二信号SB传送的四个数据位的现行位序列以5倍过取样率取样时，会产生20个数据取样(位)D0-D19。如图5所示典型实施例，边缘侦测单元312包含20个XOR逻辑门401～420，以产生逻辑输出L0-L19，其中XOR逻辑门401在先前位序列的最后数据取样D’19及现行位序列的第一数据取样D0上执行XOR操作。当进入XOR逻辑门的两个连续的数据取样具有不同的逻辑值时，由XOR逻辑门产生的逻辑输出则具有逻辑值“1”。这意味着发生了一个边缘(即电平转变)。在此实施例中，图3中所示的数据宽度测量单元314通过对连续的逻辑输出计数以测量两个连续边缘间的数据宽度，并由此产生侦测结果SC至控制逻辑器308，其中每个逻辑输出在两个逻辑输出(此两个逻辑输出具有第二逻辑值，例如“1”)间具有第一逻辑值(例如“0”)。当两个“1”之间的连续“0”的计数值小于预设阈值(例如3或4)时，控制逻辑器308判定发生了严重的码间干扰，然后调整均衡器302的均衡参数，以减轻码间干扰。为更加清楚的理解自适应调整均衡器302的均衡参数的操作，现将若干例子说明如下。
请参阅图6，图6是说明应用于无码间干扰的均衡器输出的数据宽度测量的示意图。过取样电路304利用5倍过取样率对具有4个数据位“1101”的现行位序列进行取样，以产生20个数据取样“11111111110000011111”。在此例中需注意到，先前位序列的最后位取样D’19为“0”。由此，XOR逻辑门401～420产生20个逻辑输出“10000000001000010000”。接着，数据宽度测量单元31通过对两个“1”之间的连续的“0”的计数，测量两个连续边缘间的资料宽度。可以看到，在此实施例中两个连续边缘间的数据宽度相应于“0”的计数值等于9或4。因此，由于两个“1”之间的连续的“0”的个数不小于预设阈值(例如3或4)，具有4个数据位“1101”的现行位序列的码间干扰的监视结果则不会触发控制逻辑器308调整均衡器302的均衡参数。
请参阅图7，图7是说明应用于有码间干扰的均衡器输出的数据宽度测量的示意图。由于诱发了非期望的码间干扰(如由传送电缆的有限信道带宽所诱发)，因此相较于图6中所示的数据位“1101”，图7中所示的数据位“1101”的“0”具有一个更窄的数据宽度，且其后的“1”具有一个更宽的数据宽度。过取样电路304利用5倍过取样率对具有4个数据位“1101”的现行位序列进行取样，以产生20个数据取样“11111111110001111111”。在此例中需注意到，先前位序列的最后位取样D’19为“0”。由此，XOR逻辑门401～420产生20个逻辑输出“10000000001001000000”。接着，数据宽度测量单元314通过对两个“1”之间的连续的“0”的计数，测量两个连续边缘间的资料宽度。可以看到，在此实施例中两个连续边缘间的一个数据宽度相应于“0”的计数值等于9，其不小于预设阈值(例如3或4)；然而，两个连续边缘间的另一个数据宽度相应于“0”的计数值等于2，其小于预设阈值(例如3或4)。因此，由于两个“1”之间的连续的“0”的个数小于预设阈值，当侦测到这样的不可接受的数据宽度时，具有4个数据位“1101”的现行位序列的码间干扰的监视结果会触发控制逻辑器308，以调整均衡器302的均衡参数。
需注意到，图5中所示的XOR逻辑门的数目仅为说明目的，并非意图限制本发明的范围。例如，XOR逻辑门的数目有赖于过取样电路304所用的过取样架构而得以在边缘侦测单元312中实施。
上述自适应均衡装置300的实施例中，包含过取样电路304将基于模拟的信号转换至基于数字的信号，以用于后续数字域(digital-domain)边缘侦测及数据宽度测量。然而，本发明并不局限于上述实施例。换言之，在本发明的其它典型实施例中过取样电路304具有可选性。请参阅图8。图8是表明根据本发明的另一个实施例的自适应均衡装置的方块示意图。在此替换设计中，自适应均衡装置600包含但不限于：均衡器602、监视电路606及逻辑单元608，其中监视电路606包含边缘侦测单元612及数据宽度测量单元614。举例来说，自适应均衡装置600也利用图4中所示的用于自适应调整均衡器参数的通用自适应均衡方法。均衡器602用于接收第一信号SA及根据均衡参数均衡第一信号SA，从而产生第二信号SB(图4中步骤S401)。监视电路606用于在实时方式下监视第二信号SB的边缘，从而产生侦测结果SC(图4中步骤S402)。例如，边缘侦测单元612在实时方式下侦测第二信号SB的边缘，继而数据宽度测量单元614测量两个连续边缘(由边缘侦测单元612侦测)间的数据宽度，以产生侦测结果SC至控制逻辑器608。接下来，控制逻辑器608根据侦测结果SC自适应调整均衡器602的均衡参数(图4中的步骤S403、S404、S405及S406)。简要概述，任何利用均衡器输出的两个连续边缘间的数据宽度的瞬时监视结果，以自适应调整均衡参数的自适应均衡装置均遵循本发明的精神且落入本发明范围之内。
自适应均衡装置300及600能用于多个应用。例如，任何需要一个自适应均衡器以提升因码间干扰而退化的信号的质量的应用可采用图3或图8中所示的硬件配置。以串行(serial)发送应用为例，通常利用电缆将串行数据从发送机端发送至接收机端。一般来说，电缆具有有限的信道带宽。因此，产生的码间干扰使得经由电缆发送的串行数据的信号质量退化。熟知技术者可知，发送机端通常利用并行对串行变换器(parallel-to-serial converter)，例如多路复用器(multiplexer)，以将多个并行信道的并行数据变换至串行数据，从而经由互连电缆发送至接收机端。由此，接收机端需要串行对并行变换器(serial-to-parallelconverter)，例如多路分用器(demultiplexer)，以将接收的串行数据恢复至并行数据。在一个实施例中，于均衡器302/602之后，应用多路分用器以对均衡器输出执行串行对并行变换。在诸此串行发送应用中，修改监视电路306/606以分别监视不同并行信道的码间干扰。例如，监视电路包含多个监视集，每个监视集具有一个边缘侦测单元及一个数据宽度测量单元，以监视其中一个并行信道的码间干扰。需注意到上述例子仅为说明目的，并非意图限制本发明的申请范围。
作为熟知技术人员可轻易领会上述每个步骤的详细操作，此处为简洁不作赘述。需注意到任何利用上述步骤自适应调整均衡器参数的应用需遵循本发明的精神且落入本发明的范围之内。
与传统的利用眼开放监视器监视眼图以确定是否调整均衡器参数的设计相反，本发明的装置及方法通过在实时方式下监视连续的边缘间的数据宽度而获取码间干扰的信息，且利用码间干扰的相关瞬时信息以自适应调整均衡器参数。换言之，由于由覆盖多个信号序列构建而成的眼图不能反映码间干扰的实际条件，因此本发明中均衡器参数的调整有赖于实时数据宽度测量，而非眼图的监视结果。此外，自适应均衡器仅能提升因码间干扰引起的信号退化的信号质量。因此，当因抖动影响侦测转变(边缘)而使得均衡器参数调整不当时，均衡器输出的信号质量可能会更糟糕。为避免由于不当的均衡器调整所导致的信号退化，仅当侦测到码间干扰所严重影响的边缘时，才会使能均衡器参数的调整。
任何熟知此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附权利要求范围为准。

Claims (8)

1.一种自适应均衡装置，其特征在于，包含：
均衡器，用于接收第一信号及根据均衡参数对所述第一信号进行均衡处理，以产生第二信号；
监视电路，电性连接于所述均衡器，用于在实时方式下监视所述第二信号的边缘，以产生码间干扰的侦测结果；以及
控制逻辑器，电性连接于所述均衡器，用于根据所述侦测结果自适应调整所述均衡参数，
其中，所述监视电路包含边缘侦测单元和电性连接于所述边缘侦测单元的数据宽度测量单元，所述边缘侦测单元用于在实时方式下侦测所述第二信号的边缘；所述数据宽度测量单元用于对由所述边缘侦测单元所侦测的两个连续边缘间的数据宽度进行测量，以产生所述码间干扰的侦测结果。
2.如权利要求1所述的自适应均衡装置，其特征在于，当所述侦测结果表明所述数据宽度小于预设阈值时，则使能所述控制逻辑器以调整所述均衡参数。
3.如权利要求1所述的自适应均衡装置，其特征在于，包含：
过取样电路，电性连接于所述均衡器与所述监视电路之间，用于过取样所述第二信号以产生多个数据取样；
其中，所述监视电路根据所述数据取样产生所述侦测结果。
4.如权利要求3所述的自适应均衡装置，其特征在于，所述边缘侦测单元包含多个异或逻辑门，每个所述异或逻辑门用于对产生自所述过取样电路的所述数据取样的每两个连续数据取样执行异或操作，以产生多个逻辑输出；以及
所述数据宽度测量单元用于通过对连续逻辑输出的计数以测量两个连续边缘间的数据宽度，以产生所述侦测结果，其中在两个逻辑输出之间的每个逻辑输出具有第一逻辑值，所述两个逻辑输出具有不同于所述第一逻辑值的第二逻辑值。
5.一种自适应均衡方法，其特征在于，包含：
接收第一信号及根据均衡参数对所述第一信号进行均衡处理，以产生第二信号；
在实时方式下侦测所述第二信号的边缘；
在两个连续的侦测边缘间测量数据宽度，以产生码间干扰的侦测结果；以及
根据所述码间干扰的侦测结果自适应调整所述均衡参数。
6.如权利要求5所述的自适应均衡方法，其特征在于，自适应调整所述均衡参数的步骤包含：
当所述侦测结果表明所述数据宽度小于预设阈值时，则调整所述均衡参数。
7.如权利要求5所述的自适应均衡方法，其特征在于，更包含：
过取样所述第二信号以产生多个数据取样；
其中所述侦测结果是根据所述数据取样产生的。
8.如权利要求7所述的自适应均衡方法，其特征在于，在实时方式下侦测所述第二信号的边缘；在两个连续的侦测边缘间测量数据宽度，以产生侦测结果的步骤包含：
对所述数据取样的每两个连续数据取样执行异或操作，以产生多个逻辑输出；以及
通过对连续逻辑输出的计数以测量两个连续边缘间的数据宽度，以产生所述侦测结果，其中在两个逻辑输出之间的每个逻辑输出具有第一逻辑值，所述两个逻辑输出具有不同于所述第一逻辑值的第二逻辑值。
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