CN1366385A - 具有适应性均衡器与基线飘移补偿器的接收器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种具有适应性均衡器与基线飘移补偿器的接收器,该接收器前端使用适应性均衡器与基线飘移补偿器,以改善输出信号的品质,其传输信号的补偿方法:是在前述传输电缆线未传送数据信号的期间,致能适应性均衡器以长T为观察单位;在前述传输电缆线传送数据信号的期间,致能基线飘移补偿器运作,且控制前述适应性均衡器与前述基线飘移补偿器共同以短T作为观察的时间单位,以使适应性均衡器可获得最佳处理效果,且提升基线飘移补偿器的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据通讯系统(Data Communication System)的接收结构；进一步地说，本发明是一种用于数据通讯系统的接收端以补偿信号衰减或变坏(Signal Degradation)的接收器。
背景技术
数据通讯是指在一通讯媒质(Medium)上传输信息。该通讯媒质在无线通讯系统为空气、在光学通讯网路为光纤、或在有线通讯系统为同轴电缆线等，而在这些通讯媒质上所传输的信息形式可能为数字数据，或模拟数据。
在有线通讯系统中，一般有线通讯设备的数据传输(DataTransmission)包含一发送器(Transmitter)1经由传输电缆(Cable)3连接到一接收器2的结构，如图1所示，以以太网(Ethernet)传输为例，传输电缆3应小于100公尺。在图1的等效电路中，传输电缆线3可视为一低通滤波器(Low-pass Filter)，所以传输电缆线3的低频截止特征会使数据直接遗失。例如，一长串连续的相同传输信号其实为一低频的模拟信号，在传输时会被变压器(Transforms)所截止。为了缓和此边际效应，应在传输的脉冲中尽量避免包含低频成分。然而，传输电缆线3上的传输信号仍会因传输模式(Pattern)而包含低频成分，这对接收器2会引起低频干扰(Degradation)，使接收的传输信号产生所谓「基线飘移效应」(Baseline Wander Effect)。
此基线飘移效应是指传输电缆线3的接地位准偏离了理想的接地位准。而当发生基线飘移效应时，数据信号在传输电缆线3上传送将会包含直流成分。因此，接收器2的前端会进一步装设基线飘移补偿器以补偿信号损失。按现有技术，基线飘移补偿器是一直检测传输电缆线3的进入信号并进行基线飘移补偿。
此外，为了耦合不同的传输电缆线3到接收器2，接收器2的前端还会包含一具有增益控制的均衡器(Equalizer)，对进入的信号(incoming signal)提供适当的振幅(Amplitude)或相位(Phase)补偿。依现有技术，数据传输的接收端均衡器是以观察单一时间长度作为观察单位，通常为长T(500ns)，其最差状况是57位时间(Bit Time)，如图2所示；当高频信号不佳时，均衡器仍以长T作为观察单位并无法有效地补偿高频增益，信号的抖动(Jitter)便相当严重。再者，按现有技术在接收器2的前端同时使用均衡器与基线飘移补偿电路，并在检测到进入的信号(signal detected)后，同时致能(Enable)均衡器与基线飘移补偿器运作，使得两种补偿装置独立工作。所以均衡器以长T为观察单位的增益控制(Gain Control)与基线飘移补偿器以长T为观察单位的补偿作用可能会同时彼此抵消，无法获得预期的补偿效果。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有适应性均衡器与基线飘移补偿器的接收器，其可根据进入信号的振幅是否达到设定的临界值以决定均衡器与基线飘移补偿器何时对进入信号实施补偿，以提升均衡器与基线飘移补偿器的工作使用效率，将具有产业的利用性与创造性。
本发明的目的在于提供一种具有适应性均衡器与基线飘移补偿器的接收器，用于数据通讯系统的接收端，改善均衡器与基线飘移补偿器的工作使用效率。
本发明的另一目的在于提供一种用于数据通讯系统的接收器，改善对高低频信号补偿效果的适应性均衡器。
为了达到上述目的，本发明提供了一种接收器，用以经由一传输线接收一传输信号，包含一适应性均衡器与一基线飘移补偿器，在所述传输线未传送数据信号期间，致能所述适应性均衡器以一长T作为观察的时间单位；而在所述传输线传送数据信号期间，致能所述适应性均衡器与基线飘移补偿器以一短T作为观察的时间单位，以对传输线上的传输信号进行补偿。
有鉴于现有技术有线通讯系统接收端为了信号衰减及变坏问题，而在检测到进入信号后同时使用均衡器与基线飘移补偿器并以长T为观察单位进行补偿却无法获得预期良好的补偿效果，对于上述的目的，本发明遂在有线通讯系统接收器前端使用适应性均衡器与基线飘移补偿器来改善输出信号的品质，其是在检测到传输电缆线进入的信号之前，致能适应性均衡器以长T为观察单位进行以补偿低频增益，直到检测的进入信号已连接成功(Link OK)之后，致能适应性均衡器以短T为观察单位进行以有效地补偿高频增益，以使适应性均衡器可获得最佳处理效果；此外，本发明接收器前端使用的基线飘移补偿器是在检测的进入信号已连接成功(Link OK)之后才致能其工作，并以短T为观察单位补偿信号衰减，以提升基线飘移补偿器的使用效率。
再者，本发明接收器的进一步实施，在传输电缆线的联机过程中，若发生接收器无法锁定种码(Lock Seed)，则基线飘移补偿器将被关闭，以重新激活联机机制。
根据本发明在传输电缆线接收端所实施的接收器，可以克服现有技术有线通讯系统接收端解决信号衰减及变坏所面临的问题，因同时使用均衡器与基线飘移补偿器进行补偿而可能彼此抵消补偿效应，所造成无法获得预期良好的补偿效果与缺点。
附图说明
本发明的接收器及其诸多优点与特征将从下述详细说明及附图中得到进一步的了解。
图1为现有技术有线通讯设备的数据传输的结构图；
图2为现有技术均衡器以长T作为观察单位示意的信号波形图；
图3为本发明接收器前端实施的电路方块图及信号波形图；
图4为本发明方法在联机过程中观察单位的示意图；
图5为本发明以短T作为观察单位所补偿的信号波形图；
图6为本发明方法在联机过程中的流程图。
图中符号说明：
1 发送器 2 接收器
3 传输电缆线
10 适应性均衡器 20 基线飘移补偿器
101 峰值检测器 102 增益控制
103 均衡器 104 指示信号
105 输出信号 106 数据分割器
具体实施方式
虽然本发明将参阅较佳实施例的附图予以充份描述，但在此描述的前应了解本领域技术人员可修改在本文中所描述的发明，同时获致本发明的功效。因此，须了解以下的描述对本领域技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明。
首先请参考图3，显示本发明在接收器前端实施的电路方块图及信号波形图。本发明接收器前端包含一适应性均衡器10与一基线飘移补偿器20，以改善信号的品质。在本发明的实施例中，基线飘移补偿器20是在传输电缆线3开始传输数据之后被致能开始运作，以改善传输电缆线3的基线飘移效应；而适应性均衡 10能够适应性地均衡不同传输电缆线长度或特性所接收的信号，并且选择性地以长T或短T作为观察单位分别补偿信号的高低频增益。在本发明的一种实施例中，实施100base-T以太快速网络的通讯系统，其通讯协议(Protocol)界定于IEEE 802.3规格，其中连接状态(Link Status)每隔一段时间会打闲置模式(Idle Pattern)。再举例而言，通讯装置在自动协调(auto-negotiation)期间，传输电缆线上会有快速连接脉冲(Fast LinkPulse，FLP)或正常连接脉冲(Normal Link Pulse，NLP)，其是以间隔性地连续「1」的数据进行编码(scramble)。根据本发明接收器，其前端适应性均衡器10包含峰值检测器101(Peak Detector)，接收传输电缆线的进入信号RXIP，RXIN，根据选择的长T(500ns)或短T(80ns)观察单位而检测信号波形是否达到预设的临界范围，以输出指示信号104；增益控制102，接收峰值检测器101的指示信号104；以及均衡器103，接收增益控制102输出的一增益控制信号，据以增加或减少增益补偿而输出信号105 OUTP，OUTN。
因此进一步地说明，本发明适应性均衡器是用以适应性均衡传输信号，其中，在未连接期间，适应性均衡器是以500ns的第一预设时间单位观察；而在连接期间，适应性均衡器以80ns的第二预设时间单位观察，以使对该传输信号进行补偿。
请配合图3参考信号波形图，进入信号RXIP，RXIN经过适应性均衡器10的增益补偿以获得输出信号OUTP，OUTN，并且将输出信号OUTP，OUTN送入数据分割器106(Data Slicer)便可获得一NRZI数据形式的数字信号。
依现有技术，接收器前端的均衡器运作一直是以固定的长T作为观察单位，而传输电缆线的低通效应使均衡器对高频信号的补偿效果严重不足，而且在同时致能均衡器与基线飘移补偿器运作时，两者的补偿效应可能会彼此抵消。
有鉴于基线飘移效应通常于传输电缆线3正常传输」，经过扰频器(Scrambler)之后的传输信号够乱，而不易有基线飘移现象。
因此，根据本发明较佳实施例的接收器，请配合参看图4，显示在联机过程中本发明长T与短T观察单位的示意图，在该联机程序中适应性均衡器10一直被致能运作，而在MLT3闲置期间至检测到进入信号(incoming signal detected)后的330usec的期间，适应性均衡器10是以长T作为观察单位，以助于看到在传输线上传输的信号；而在检测到进入信号(incoming signal detected)后的330usec之后，适应性均衡器10改以短T作为观察单位，同时致能基线飘移补偿器20运作，如此，有效提升适应性均衡器10补偿高低频增益，且适应性均衡器10与基线飘移补偿器20两者皆以短T作为观察的时间长度，可避免了两者补偿效应彼此抵消的缺点。
在本发明上述实施例中，适应性均衡器10选择以长T或短T作为观察单位的切换时点是在检测到进入信号后的330usec，而此330usec为IEEE 802.3规格所规范接收端与发送端连接所需大约的时间。然而，本发明技术特点并不因此切换时点而受限制，较佳实施例的技术特征在于传输电缆线在未完成联机期间，适应性均衡器10以长T作为观察单位；而等到传输电缆线开始正常传送数据时，适应性均衡器10改选择以短T作为观察单位，以提升适应性均衡器10的补偿效率及避免与基线飘移补偿器20补偿效应抵消的缺点。
请参阅图5，为本发明接收器在传输电缆线开始传送数据时，以短T作为观察单位补偿后的信号波形图。从图5所示的信号波形中，可清楚观察到输出信号105 OUTP，OUTN的高频部分被增加增益而获得有效地补偿。
再次参考图3所示的电路方块图，基线飘移补偿器20接收峰值检测器101的指示信号104，据以改善传输电缆线的基线飘移效应。在本发明较佳实施例中，基线飘移补偿器20在检测到进入信号后的330usec之后被致能运作，并以短T作为观察单位，根据指示信号104而决定是否对信号补偿。在本发明进一步的实施例中，请配合参看图4，在传输电缆线的联机过程中，倘若发生接收器没有联机时，则基线飘移补偿器20将被关闭，以重新激活联机机制。以下进一步说明本发明接收器的补偿方法。
当检测到进入信号后的330usec之后，适应性均衡器10与基线飘移补偿器20皆被致能运作并以短T作为观察单位，在进入信号RXIP，RXIN经峰值检测器101检测反应后，若指示信号104中指示信号振幅上下方皆无法到达设定的临界值时，则以适应性均衡器10增加增益对进入信号RXIP，RXIN补偿；若指示信号104中指示信号振幅上下方皆超过设定的临界值时，则以适应性均衡器10减少增益对进入信号RXIP，RXIN补偿；但若指示信号104中指示信号振幅上下方只有一方未达到设定的临界值时，则以基线飘移补偿器20补偿。图5即为本发明补偿后的输出信号OUTP，OUTN的波形图。
最后参考图6，显示本发明补偿方法在联机过程中的流程图。在本发明较佳实施例中，使用于传输电缆线接收端的补偿方法，其接收器前端使用适应性均衡器10与基线飘移补偿器20补偿传输电缆线所传送信号的衰减，在联机程序中该补偿方法所包含的程序为：
致能适应性均衡器10运作；在传输电缆线未传送数据信号的闲置期间，控制适应性均衡器10选择以长T作为观察的时间单位；在传输电缆线开始传送数据信号的期间，控制适应性均衡器10选择以短T作为观察的时间单位，且致能基线飘移补偿器20运作以短T作为观察的时间单位；倘若联机过程不成功，则关闭基线飘移补偿器20运作，重新激活联机程序，在本发明实施例中，联机程序中在联机成功之后，必须锁定种码(Look Seed)，否则无法顺利接收正确的数据信号，若联机过程不成功，需重新激活联机程序；以及在传输电缆线开始传送数据信号的期间，适应性均衡器10与基线飘移补偿器20皆以短T作为观察的时间单位，并通过一峰值检测器所提供的指示结果或观察结果，据以决定适应性均衡器10与基线飘移补偿器20的一对数据信号补偿。
其中，该峰值检测器设定有若干临界范围，若其指示结果指示数据信号的振幅上下方皆无法到达设定的临界范围时，则以适应性均衡器10增加增益对数据信号补偿，若其指示结果指示数据信号的振幅上下方皆超过设定的临界范围时，则以适应性均衡器10减少增益对数据信号补偿，若其指示结果指示数据信号的振幅上下方仅有一方未达到设定的临界范围的边界时，则以基线飘移补偿器20补偿。
在详细说明本发明的较佳实施例之后，本领域技术人员可清楚的了解，并在不脱离本专利范围与精神下可进行各种变化与改变，而且本发明亦不受限于说明书的实施例的实施方式，例如：本发明的一种实施例中，接收器前端使用的适应性均衡器10选择以长T或短T作为观察单位的切换时点，是在检测到进入信号后的330usec，此乃根据IEEE 802.3规格所规范接收端与发送端连接所需的时间而定，并非限制本发明实施例的必要条件。
本发明较佳实施例提供适应性均衡器在传输电缆线未传送数据信号的闲置期间以长T观察信号，而在传输电缆线开始传送数据信号的期间，致能适应性均衡器与基线飘移补偿器皆以短T作为观察，以改善适应性均衡器对高低频信号补偿效果，并提升基线飘移补偿器的使用效率，同时避免了两者补偿效应彼此抵消的缺点。
综上所述，本发明具有诸多优良特性，并解决现有技术在实务上与应用上的缺点与不便，提出有效的解决方法，完成实用可靠的系统，进而达成新颖且附经济效益的价值，实已符合发明专利的申请要求，特提出专利申请。
Claims (9)
1.一种接收器，用以经由一传输线接收一传输信号，包含一适应性均衡器与一基线飘移补偿器，其特征在于：在所述传输线未传送数据信号期间，致能所述适应性均衡器以一长T作为观察的时间单位；而在所述传输线传送数据信号期间，致能所述适应性均衡器与基线飘移补偿器以一短T作为观察的时间单位，以对传输线上的传输信号进行补偿。
2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于：所述长T超过500ns。
3.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于：所述短T为80ns。
4.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于：还包含一峰值检测器，所述峰值检测器依据若干临界范围以检测该补偿过的传输信号的振幅。
5.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于：当所述峰值检测器指示信号的振幅上下方皆无法到达设定的临界范围时，则控制所述适应性均衡器增加增益对该传输信号补偿。
6.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于：当所述峰值检测器指示信号的振幅上下方皆超过设定的临界范围时，则控制所述适应性均衡器减少增益对该传输信号补偿。
7.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于：所述峰值检测器指示信号的振幅上下方仅有一方未达到设定的临界范围的边界时，则以所述基线飘移补偿器补偿。
8.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于：所述基线飘移补偿器对所述峰值检测器的指示响应，以补偿该传输电缆线的基线飘移效应。
9.一种接收器，用以经由一传输线接收一传输信号，包含一适应性均衡器与一基线飘移补偿器，其特征在于：在所述传输线信号的闲置期间，致能所述适应性均衡器以一长T作为观察的时间单位；而在所述传输电缆线传送数据信号的期间，致能所述适应性均衡器与基线飘移补偿器以一短T作为观察的时间单位，且根据观察结果选择性地致能所述适应性均衡器与基线飘移补偿器的一对该传输信号进行补偿。
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