KR101626924B1

KR101626924B1 - 폴딩 순차 적응적 등화기

Info

Publication number: KR101626924B1
Application number: KR1020117014067A
Authority: KR
Inventors: 호세인 샤키바; 맨사우어 샤샤아니
Original assignee: 셈텍 캐나다 코포레이션
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2016-06-02
Also published as: WO2010057294A1; KR20110100627A; US20100124265A1; EP2359487A4; CN102282774B; US8351493B2; US20130121395A1; CA2743962A1; CN102282774A; EP2359487B1; US8755427B2; JP5320649B2; JP2012509607A; CA2743962C; EP2359487A1

Abstract

폴딩 (folding) 신호 및 적어도 하나의 게인 제어 신호를 발생시키는 게인 제어 루프; 및 전송 매질로부터의 입력 신호와 결합되고 고-대역폭 전송 함수 및 저 대역폭 전송 함수를 입력 신호에 적용하여 출력 신호를 발생시키는 등화기 코어를 포함하며, 고-대역폭 전송 함수는 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호에 비례하는 고-대역폭 게인을 가지며; 폴딩 신호가 제 1 레벨에 있으면, 상기 저 대역폭 전송 함수는 게인을 갖지 않으며, 폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면, 상기 저 대역폭 전송 함수가 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호에 반비례하는 저 대역폭 게인을 갖는, 등화기가 제공된다.

Description

폴딩 순차 적응적 등화기 {Folding sequentail adaptive equalizer}

관련 출원

본 출원은 폴딩 순차 적응적 등화기라는 제목으로 2008년 11월 18일에 출원된 미국 특허 출원 제 12/272,851호의 출원일의 이익을 주장한다.

상기 출원의 내용은 이 출원의 상세한 설명에 참조로서 포함된다.

본 출원은 적응적 등화기에 관한 것이다.

등화기들이 이상적이지 않은 (non-ideal) 매질을 통한 전송에 의해 야기되는 신호 손실을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 등화기들은 보통 전송 매질에 의해 도입된 열화에 반대되는 (inverse) 게인 및 주파수 특성을 가진 전송 함수를 수신된 신호에 적용함으로써 신호 손실을 보상한다.

전송 함수 1+G(s)는 케이블의 가변 길이에 의해 도입되는 열화와 같은 전송 열화의 가변 정도 (degree)로 작동되도록 설계된 적응적 등화기에서의 케이블 또는 기타 전송 매질의 역 응답을 시행하는데 사용된다. 상수 항 1은 직류 (frequency=0)에서의 케이블 감쇠 부재를 표현하며, 전송 함수 G(s)는 고 주파수 부스팅 게인 (부스팅 게인)을 표시한다. 항 a는 적응 인수 (factor)이며 0 미터 케이블에 상응하는 값 0에서부터 등화기가 설계된 최대 케이블 길이에 상응하는 1까지 변한다.

순차적인 단일 또는 다수 비율의 적응적 등화기의 예시적 구현 및 설명이 미국 공개 특허 출원 제2003/0043897호에 개시되는데, 이 출원은 본 출원 양수인이 소유하며 본 출원에 참조로서 포함된다.

도 1은 입력 신호가 전송 매질에 의해 수신되는 통상의 데이터 통신 시스템에서의 등화기의 블록 다이어그램이며;
도 2는 전송 매질에서 일어나는 손실 (dB)을 신호 주파수 (f)의 함수로 플로팅한 그래프이며 전송 매질의 2개의 다른 길이 (L1 및 L2)에 대해 전송 매질의 2개의 길이에 의해 야기되는 신호 손실을 등화하도록 설계된 2개의 등화기 응답 (R1 및 R2)과 함께 도시되고;
도 3은 다중 스테이지 (stage) 등화기 코어 (core)를 도시하는 블록 다이어그램이며;
도 4는 2개의 게인 부스팅 스테이지 각각의 최대 활성화에 상응하는 다중 스테이지 적응적 등화기의 2개의 상이한 전송 함수의 그래프이고;
도 5는 도 1의 다중 스테이지 등화기 코어에서 게인 제어 신호가 전송 매질의 길이에 따라 어떻게 조절되는지를 도시하는 그래프이며;
도 6은 4개의 스테이지를 갖는 다중 레이트 적응적 등화기 코어를 도시하는데, 처음 2개의 스테이지는 가변-대역폭 전송 함수 G_HBW(s)를 구현하며 나중의 2개의 스테이지는 저대역폭 전송 함수 G_LBW(s)를 구현하고;
도 7은 다중 레이트 적응적 등화기의 5개의 상이한 전송 함수를 도시하는 그래프인데, 이 함수들은 4개의 순차 게인 부스팅 스테이지 각각의 최대 활성화 및 4개의 스테이지 모두의 비 활성화에 상응하며;
도 8은 4개의 게인 제어 신호 및 다중 레이트 적응적 등화기의 자동 게인 제어 루프에서의 대역폭 제어 신호를 도시하는 블록 다이어그램이고;
도 9는 다중 스테이지 등화기 코어의 게인 제어 신호 및 대역폭 제한 신호가 어떻게 주 게인 제어 신호 agc의 값에 따라 제어되는지를 도시하는 그래프이며;
도 10은 본 살명의 예시적 실시예에 따른 순차 폴딩 (폴딩) 다중 레이트 적응적 등화기를 도시하는 블록 다이어그램이고;
도 11은 도 10의 순차 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기의 자동 게인 제어 루프를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 12는 게인 제어 신호 레벨 및 도 11의 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 자동 게인 제어 루프에서의 주 (primary) 자동 게이 제어 신호에 대하여 플로팅된 하나의 폴딩 신호를 도시하는 그래프이며;
도 13은 도 10의 등화기의 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 코어를 도시하는 블록 다이어그램이고;
도 14는 도 10의 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기의 5개의 상이한 전송 함수의 예를 도시하는 그래프이며;
도 15는 도 13의 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 코어의 단일 게인 스테이지를 도시하는 블록 다이어그램이고;
도 15a는 도 13의 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 코어의 단일 게인 스테이지의 대안 실시예를 도시하는 블록 다이어그램이며;
도 16은 도 15 또는 도 15a의 3개의 상이한 전송 함수의 예를 도시하는 그래프이고;.
도 17은 도 15a의 게인 스테이지를 구현하기 위해 사용될 수 있는 상이한 차분 트랜지스터 쌍 및 RC 회로 세트의 일례를 도시하는 회로도이다.

이 명세서에 기술된 예시적 실시예들은 비 이상적 매질을 통한 전송에 의해 야기되는 신호 손실을 수신 신호의 특징에 따라 게인 및 대역폭 프로파일이 변하는 전송 함수를 적용함으로써 보상하며, 높은 대역폭 신호 및 낮은 대역폭 신호 양자를 부스트 (boost)하는데 동일한 게인 부스팅 회로를 사용하는 폴딩 함수를 사용하는 적응적 등화기를 포함한다. 이 명세서에 기술된 적응적 등화기의 예시적 실시예들은 Serial Digital Interface (SDI)를 포함하는, 상이한 데이터 레이트 및 케이블 길이를 사용하는 다양한 데이터 통신 시스템과의 사용에 적합하다.

본 발명의 예시적 실시예들의 보다 나은 이해를 제공하기 위해, 본 발명의 특별한 특징들을 설명하기 전에, 적응적 등화기의 일반적 설명이 제공될 것이다. 도 1은 통상의 데이터 통신 시스템에서의 적응적 등화기 (1)의 사용을 도시하는데, 이 시스템에서는 전송 매질을 통해 전송된 후 입력 신호 (2)가 수신된다. 상기 입력 신호 (2)는 전송 함수 G(s)를 구현하는 게인 부스팅 스테이지 (3:게인 부스팅 스테이지)에 공급된다; 이 게인 부스팅 스테이지 (3)는 값 a에 상응하는 자동 게인 제어 ("agc") 신호 (4) 에 의해 변조기 (8)에서 변조되며, 부스팅 스테이지 (3)에 의해 인가되는 게인은 상기 자동 게인 제어 신호 (4)의 강도에 비례하여, 상기 게인 부스팅 스테이지 (3)에 공급되는 상기 입력 신호 (2)에 인가되는 전송 함수 aG(s)를 얻는다. 이 스테이지 (3)의 출력 (6)은 그 후 합산기 (7)에서 가공되지 않은 (raw) 입력 신호 (2)와 합산되어 전송 함수 1+ aG(s)로 특징 지워지는 최종 출력 신호 (9)를 생성한다.

도면들을 참조하면, 도 2는 신호 주파수 함수로 플로팅된, 2개의 상이한 길이의 케이블을 위한 신호 손실 (10, 11) 및 등화기 응답 (12, 13)을 도시한다. 제 1의 짧은 길이의 케이블 (L1)로부터 얻어지는 신호 손실 (10)은 길이 L1 (10)의 케이블의 전송 함수의 역(逆)에 근사(近似)한 등화기 응답 R1 (12)에 의해, 등화에 의해 얻어지는 고 주파수 노이즈 증폭의 량을 제한하도록 설계된 저역 패스 필터를 부가함으로써 등화된다. 유사하게, 보다 긴 케이블 (L2)의 보다 중요한 손실 전송 함수 (11)는 저역 필터로 보다 높은 게인 등화기 응답 R2 (13)에 의해 등화된다. 전송 함수들 (12, 13) 중의 어느 하나를 대응하는 케이블 길이 (10, 11)에 의해 열화된 신호에 적용하는 것은 고 주파수 노이즈를 제거하도록 감쇠되는 매우 높은 주파수를 제외하면 평탄한 출력 신호 (5)를 생산한다.

적응적 등화기는 케이블의 길이가 길어짐에 따라 신호 열화의 정도가 심해질 때 순차적으로 도입되는 게인 스테이지들 (1)을 사용할 수도 있다. 이 스테이지들 (1) 각각은 수신 신호 (2)를 전송 함수를 주어진 케이블 길이에 비례하여 적용한다: 따라서, 300 미터까지의 케이블 길이를 수용하도록 설계된 예시적 3 스테이지 적응적 등화기는 제 1 게인 부스팅 스테이지 (1)는 100미터까지의 케이블 길이에 적용하고, 제 1 및 제 2 스테이지들 (1)은 100 미터와 200 미터 사이의 길이에 적용하며, 모든 3개의 스테이지들 (1)은 200 미터와 300 미터 사이의 케이블 길이에 적용한다. 적용 인자 a는 여기에서 3개의 스테이지- a1, a2, a3-로 나누어질 수 있으며, 이 값들은 모두 그 최저값에서 시작하여 시퀀스에서 그 최대값까지 올라간다. 따라서, 케이블 길이가 증가함에 따라, 제 1 a1이 0에서 1까지 증가하며; 100미터의 케이블에서, a1은 그 최대값 1에 도달하며, a2가 케이블 길이가 계속 증하함에 따라 그 값이 증가한다. 200미터의 케이블에서, a2는 그 최대값 1에 도달하며, a3가 증가하기 시작한다. 300미터의 케이블에서, 3개의 인자 모두가 그 최대값에 도달하며, 등화기 적용 한계에 도달한다.

도면들을 참조하면, 도 3은 2 스테이지의 적응적 등화기 (14)를 도시한다. 입력되는 신호 (2)는 2개의 게인 스테이지들 (15, 16)을 순차적으로 통과하는데, 각 스테이지는 전송 매질에 의해 야기되는 신호 손실 전부 또는 일부를 없애도록 설계된 전송 함수를 적용하여, 최종적으로 등화된 출력 신호 (9)를 생성한다. 제 1 게인 스테이지 (15)는 자동 게인 제어 신호 agc1 (17)에 의해 변조되며, 제 2 게인 스테이지 (16)는 자동 게인 제어 신호 agc2 (18)에 의해 변조된다.

도 4는 도 3의 2 스테이지 적응적 등화기에 의해 구현되는 전송 함수의 일 례를 도시한다. 3 세트의 자동 게인 제어 신호 agc1 (17) 및 agc2 (18) 값에 상응하는 세개의 상이한 전송 함수들 (19, 20, 21)이 도시된다. 적용 인자 a (여기서는 게인 제어 신호 agc1 (17) 및 agc2 (18)에 의해 구현된다)가 그 최저 값에 있으면, 게인 스테이지가 활성화되지 않아 제 1 전송 함수 (19)에 도시된 것과 같은 평탄 (flat) 게인을 갖는 전송 함수가 된다. 상기 자동 게인 제어 신호 agc (4)가 증가함에 따라, 상기 제 1 게인 제어 신호 agc1 (17)가 0에서 1로 증가하여, 상기 제 1 게인 스테이지 (15)가 최대 게인에 도달할 때까지 전송 함수 (20)에 의해 도시되는 것처럼, 상기 게인 스테이지를 점진적으로 활성화한다. 상기 자동 게인 제어 신호 agc (4)가 지속적으로 증가함에 따라, 상기 제 2 게인 제어 신호 agc2 (18)가 0에서 1로 증가하여, 제 3 전송 함수 (21)에 의해 도시된 바와 같이 제 2 게인 스테이지 (16)가 최대 게인에 도달할 때까지 점진적으로 활성화된다.

도 5는 게인 제어 신호들 (17, 18)이 상기 앞의 도면들의 상기 2 스테이지 등화기 (14)에 의해 agc 신호 (4) 의 값에 따른 자동 게인 제어에 의해 조정되는지를 보여준다. 상기 agc1 신호들 (17) 및 상기 agc2 신호들 (18)은 주 agc 신호 (4)를 제 1 agc1 참조 레벨 (24) 및 제 2 agc2 참조 레벨 25 (점선으로 표시된)과 비교하고 agc 4가 신호의 참조 레벨 (24, 25)로 접근하여 이 값을 넘을 때, 게인 제어 신호 (17,18)에 대응하는 값을 점진적으로 증가시킴으로써 생성된다. 이 예에서, agc2 (18)는 agc1 (17)가 그 최대 레벨 (27)에 도달할 때까지 값 (26)의 증가를 시작하지 않는다.

다중 스테이지 적응적 등화기 (14)의 계속적 개선은 추가의 저주파 게인을 저 대역폭 전송에만 적용하는 하나 이상의 대역폭 제한 제한 스테이지들을 포함하여, 신호 (9)의 대역폭을 제한하지만 대응하는 고 주파 노이즈의 증가 없이 게인을 증가시킨다. 하나 이상의 초기, 가변-대역폭 게인 부스팅 스테이지들이 우선 이들이 그 최대 게인에 도달할 때까지 적용되며, 이 최대 게인은 고주파 노이즈 문턱값을 표시한다; 이 점 이후에, 이 가변 대역폭 스테이지들의 대역폭이 감소하며 하나 이상의 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지들이 적용되어, 최대 게인 피크를 더 낮은 주파수로 효과적으로 천이 (shifting) 하고 더 높은 주파수들을 필터링한다. 상기 등화기는 자동 게인 제어 루프를 사용하여 이 게인 부스팅 스테이지들 각각의 게인을 변조하고 가변 대역폭 게인 부스팅 스테이지들의 대역폭을 제한한다. 이와 같은 다중 레이트 적응적 등화기는 이 등화기가 등화하는 신호들과 이 신호들이 전송될 수 있는 최대 케이블 길이 간의 최대 대역폭 간의 트레이드 오프 (trade-off)를 보여준다.

도면을 참조하면, 도 6은 다중 레이트 적응적 등화기 (41)의 일례의 동작을 도시하는데, 게인 및 대역폭 제어 신호 (17, 18, 33, 34, 35)에 의해 제어되는 등화기 코어 (28). 수신된 신호 (2)는 4개의 순차적 부스팅 스테이지들 (29-32) 각각의 전송함수에 의해 부스팅되어, 등화된 출력 신호 (9)를 생산한다. 제 1 가변 대역폭 게인 부스팅 스테이지 (29)의 전송 함수의 게인은 자동 게인 제어 신호 agc2 (18)에 의해 제어된다. 제 1 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지 (31)의 전송 함수는 자동 게인 제어 신호 agc3 (33)에 의해 제어된다. 제 2 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지 (32)의 전송 함수의 게인은 자동 게인 제어 신호 agc4 (34)에 의해 제어된다. 2개의 가변 대역폭 스테이지들 (29, 30)의 전송 함수의 대역폭은 대역폭 제한 신호 (35)에 의해 제어된다.

도 7은 자동 게인 제어 신호 agc (4)가 증가할 때의 다중 레이트 적응적 등화기 코어 (28)의 전체적인 전송 함수를 도시하는 그래프이다. 자동 게인 제어 신호 agc1 17, agc2 18, agc3 33, 및 agc4 34를 위한 5개의 값의 세트에 상응하는 5개의 전송 함수들 ((36)-40)이 도시된다. 제 1 전송 함수 ((36))는 4개의 자동 게인 제어 신호들 (17, 18, 33, 34)이 그 최소값, 즉 agc1=0, agc2=0, agc3=0, 및 agc4=0일 때의 포인트에 상응한다. 이 제 1 전송 함수 (36)는 고주파 노이즈 제거를 위해 감쇠하는 고주파수에서를 빼면, 기본적으로 통합 (unity) 게인이다. 제 2 전송 함수 (37)는 제 1 자동 게인 제어 신호 17가 그 최대 값: agc1=1, agc2=0, agc3=0, 및 agc4=0에 도달했을 때의 포인트에 상응한다. 상기 제 3 전송 함수 (38) 제 2 자동 게인 제어 신호 (18)가 그 최대 값: agc1=1, agc2=1, agc3=0, 및 agc4=0에 도달했을 때의 포인트에 상응한다. 상기 제 4 전송 함수 (39)는 제 3 자동 게인 제어 신호 (33)가 그 최대 값: agc1=1, agc2=1, agc3=1, 및 agc4=0에 도달한 포인트에 상응한다. 제 5전송 함수 (40)는 4개의 자동 게인 제어 신호 (17, 18, 33, 34)가 모두 그 최대 값: agc1=1, agc2=1, agc3=1, 및 agc4=1에 도달한 포인트에 상응한다. 제 4 전송 함수 및 (39) 제 5 전송 함수 (40)는 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지들 (31, 32)를 활성화하고 대역폭 제어 신호 (35)를 사용하는 가변 대역폭 스테이지들 (29, 30)들의 대역폭을 제한하는 효과를 보이는데, 이것은 제 2 가변 대역폭 부스팅 스테이지 (30)가 그 최대 게인에 도달한 후에 시작되며: 신호 (9)의 대역폭은 하향 이동 (shifted downward) 되지만, 저 주파수 게인은 증가한다.

도 8은 다중 레이트 적응적 등화기 (41)에 agc 신호 agc1, agc2, acg3 및 agc4와 대역폭 신호 (35)를 제공하기 위한 게인 제어 루프 (23)을 도시한다. 출력 신호 (9)가 다시 자동 게인 제어 루프 (23)로 공급되고 참조 (42)와 비교되어, 적용 인자 a에 상응하는 주(primary) 자동 게인 제어 신호 agc (4)를 생성한다. 이 주 자동 게인 제어 신호 (4)는 그 후 5개의 상이한 참조 레벨들 (44-48)과 비교되며 이 신호에 적용되어 4개의 자동 게인 제어 신호들 agc1 17, agc2 18, agc3 33, and agc4 34, 및 대역폭 제한 신호 (35)를 생성하는 5개의 상이한 전송 함수들 (49-53)을 갖는다.

도 9는 다중 레이트 적응적 등화기 (41)의 게인 제어 루프 (23)에 의해 생성되는 신호들 agc1 (17), agc2 (18), agc3 (33), agc4 (34), 및 대역폭 제한 신호 (35)를 플로팅하는 4개의 그래프를 도시한다. 신호들 (17, 18, 33, 34, 35)의 값들은 각각 Y 축에 플로팅되며, 주 게인 제어 신호 agc (4)는 X 축에 플로팅된다. 점선은 5개의 신호들 (17, 18, 33, 34, 35)을 위한 참조 레벨들 (44-48)을 나타낸다. 이 그래프들은 주 게인 제어 신호 (4)의 값이 증가할 때의 5개의 신호들 (17, 18, 33, 34, 35)의 동작을 도시한다. 4개의 게인 제어 신호들 (17, 18, 33, 34) 모두가 그 최소 값 0에서 시작되는 반면, 대역폭 제한 신호 (35)는 고 대역폭 제한 (54)에서 시작된다. agc 4의 값이 증가함에 따라, 제 1 agc1 (17)가 0에서 1로 증가하고, 그 후 agc2 (18)이 0에서 1로 증가한 후, 대역폭 제한 신호 (35)가 대역폭 제한 (55)을 향해 감소하기 시작하고, 반면 agc3 (33)은 0에서 1로 증가하고, 마지막으로 대역폭 제한 신호 (35)가 저 대역폭 제한 (55)을 향해 계속적으로 감소하며, agc4 (34)는 0에서 1로 올라간다. 도 7에 도시된 것처럼, agc 4의 값이 감소할 때, 등화기 코어 (28)의 상이한 전송 함수들 (36-40)을 설명한다.

적응적 등화기의 일반적 설명이 제공되었으며, 본 발명의 예시적 실시예들에 따른 특별한 특징들이 설명될 것이다. 이와 관련, 도 10은 본 발명의 예시적 실시예들에 따른 순차 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 (70)를 도시하는 블록 다이어그램이다. 상기 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 (70)는 게인 및 대역폭 프로파일이 수신 신호의 특징에 따라 변화되며, 고 대역폭 및 저 대역폭 신호 양쪽을 부스팅하는 동일한 게인 부스팅 회로를 사용하는 폴딩 함수를 사용하는 전송함수를 적용함으로써, 비 이상적 매질을 통한 전송에 의해 발생되는 신호 손실을 보상한다. 상기 적응적 등화기 (70)는 자동 게인 제어 루프 (71) 및 등화기 코어 (73)를 포함한다.

순차 다중 레이트 (multi-rate) 폴딩 적응적 등화기 (70)는 폴딩 자동 게인 제어 루프 (71)를 사용하여 별개의 게인 부스팅 회로로 구현되는 추가의 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지들과 무관하게 추가 게인을 저 대역폭 신호에 적용한다. 상기 등화기 코어 (73)는 추가 저 대역폭 게인이 초기 고 주파수 게인 문턱값을 넘어설 필요가 있을 때, 초기 가변 대역폭 게인 스테이지들을 적용하여 그것의 전송 함수를 하향 주파수 스케일링 (scaling)하는 동일한 부스팅 회로를 사용함으로써 동작한다. 이것은 고 대역폭 회로 경로가 그 최대 게인에 도달했을 때 스위치 온되어, 필요한 추가 저 대역폭 게인의 양이 증가할 때 사용이 증가하는 저 대역폭 게인 제어 회로 경로를 개방하는 폴딩 신호 (76)를 활성화함으로써 수행된다.

도 13은 등화기 코어 (73)의 예시적 실시예를 보다 자세하게 도시한다. 도시된 실시예에서, 상기 등화기 코어 (73)는 2개의 가변 주파수 게인 스테이지들 (74 ,75)을 포함한다.

도 17은 도 13의 등화기 코어 (73)를 구현하는데 사용될 수 있는 게인 스테이지 (74 또는 75)를 구현하는 일 세트의 차분 트랜지스터 쌍과 단순 저항기-커패시터 (Resistor-Capacitor:"RC") 회로들을 도시한다. 상기 게인 스테이지 (74)는 폴딩 신호 (76)에 의해 트리거되는 경로 사이에서 스위칭되는, 고 대역폭 회로 경로 (119) 및 저 대역폭 회로 경로 (121)를 포함한다. 폴딩 신호 (76)에 의해 트리거되는 대역폭 회로 경로 (119)에서 저 대역폭 회로 경로 (121)로의 스위치는 하드 스위치 (hard switch)가 아닌데, 왜냐하면 스위칭의 온셋 (onset)에서, 저 대역폭 게인 부스팅 스테이지를 변조하는 신호 agcm (94)가 이미 0 (변수 a를 위한 최대값 1에 상응하는의 최저 레벨에 도달했기 때문이다 ). 다시 한번 저 주파수 게인 부스팅이 요구되면, 상기 agcm (94) 신호가 증가하기 시작하여 고 대역폭 신호 경로로부터 저대역폭 신호 경로로의 소프트 스위치를 야기한다. 소프트 스위치의 사용은 신호 경로의 불연속을 제거하며 게인 제어 루프 (71)의 재 적용에 대한 필요를 피한다. 불연속을 피하는 것 외에, 소프트 스위치에 의해 야기된 대역폭의 부드러운 감소는 만일 회복이 스타트 업의 온셋 상에서 발생해야 한다면, 루프 록 업 (lock-up)으로부터의 회복을 완화환다.

예시적 실시예에서, 등화기 코어 (73)의 각 게인 스테이지에 의해 수신된 신호 (2)에 적용되는 전송 함수는 다음의 식으로 특징 지워진다:

1+aG_HBW(s)+F(1-aG_LBW(s)

이 수식에서, 상수항 1은 통합 게인 평탄 (flat) 주파수 응답. 고 주파수 게인은 부스팅 전송 함수 (HBW and LBW)의 고 대역폭 및 저 대역폭 버젼 (version)에 의해 구현된다. F는 각각 활성화 또는 비활성화 되었을 때의 폴딩 신호에 상응하는 논리값 값 1 또는 0이다. 값 a(0과 1 사이)는 전술한 부분에 설명된 것과 같이 다중 레이트 적응적 등화기 (41)에 공지된 것과 같은 적용 메커니즘을 구현한다. 만일 적용 루프 (71)이 폴딩 없이 등화 (74,75)의 제 1 게인 스테이지들로부터 획득 가능한 게인만을 사용하기로 결정하면, 폴딩 신호 (76)가 디스에이블 (disable) 되며 (F = 0), 등화기 (70)는 고 대역폭 신호 패스 (pass)를 갖는 적절한 양의 게인을 적용하여 고 데이터 레이트 동작을 지원한다. 이 레짐 (regime)에서, 실현된 전송 함수는 단순히 1+G_HBW(s)이며, 여기서 값은 0에서 1까지 배열된다. (이 전송 함수는 따라서 a 값에 따라 2개의 극단적 경우인 1과 1+G_HBW (s) 사이의 보간으로 보여질 수 있다. 낮은 주파수에서 더 많은 게인이 필요하기 때문에, 상기 적용 루프 (71)는 폴딩 문턱값 (78)을 넘어서서 폴딩 신호를 이네이블할 것이다. 폴딩 신호 (76)가 이네이블되면 (F = 1), 전송 함수가 다음과 같이 바뀐다:

1+aG_HBW(s)+(1-a)G_LBW(s)

이 예시적 실시예에서, 폴딩 문턱값 (78)에서 발생되는 폴딩 신호 (76)의 활성화는 전송 함수들 간의 소프트 스위치를 가능하게 한다. 폴딩 신호 (76) 활성화의 온셋에서, 적용 파라미터 a는 이미 그 최대 값인 1에 도달하여 폴딩 직후 및 직전의 전송 함수가 1+G_HBW(s)로 동일하다. 이 소프트 스위치 노-폴딩 레짐에서 폴딩 레짐으로, 등화기 응답 필터 및 적용 루프 (71) 거동의 갑작스러운 변화가 없는 부드러운 스위치를 보장한다. 폴딩 신호 (76)가 활성이면, a의 방향이 변하며, 어플리케이션이 계속적으로 등화기 (70)가 보다 많은 게인을 적용하는 방향으로 독려하여 a가 1에서 0으로의 역 방향으로 움직이기 시작한다. 상기 전송 함수는 극 (extreme) 고 대역폭 식 1+G_HBW(s)로부터 벗어나서 점진적으로 극 저 대역폭 식인 1+G_LBW(s)로 접근하기 시작한다. 이 폴딩 레짐에서, 등화기 전송 함수는 고 대역폭 전송 함수의 최대 게인과 저 대역폭 전송 함수의 최대 게인의 2개의 극단적 경우 사이의 보간으로 보여질 수 있다.

도면을 참조하면, 도 11은 예시적 일 실시예에 따른 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 (70)의 게인 제어 루프 (71)의 동작을 도시한다. 등화기 (70)로부터의 출력 신호 (9)가 다시 자동 게인 제어 루프 (71)로 공급되어 참조 (79)와 비교되며, 이 결과로 얻은 신호가 주 자동 게인 제어 신호, agc (80)를 생성하도록 통합된다. 이 주 agc 신호 (80)는 폴딩되지 않은 레짐 동안의 적용 인자에 상응한다; 하지만 폴딩 신호 (76)가 활성화되면, 주 agc 신호 (80)의 계속적 증가는 적용 인자 a를 증가시키기 보다는 감소시키는 기능을 한다.

이 주 자동 게인 제어 신호 agc (80)는 4개의 상이한 참조 레벨들 (85-88)과 비교되어 2개의 폴딩되지 않은 게인 제어 신호들폴딩되지 않은 (unfolded) agc1 81 및 폴딩되지 않은 agc2 82및 2개의 폴딩된 게인 제어 신호들폴딩된 agc1 83 및 폴딩된 agc2 84를 생성한다. 이 주 신호 agc (80)는 폴딩 문턱값 레벨 (78)과도 비교되어 폴딩 신호 (76)를 생성한다. 따라서, 폴딩 문턱값 (78)에서의 값 agc (80)은 a의 최대값 a=1에 상응한다. agc (80)가 폴딩 문턱값 (78)을 통과한 후, a는 다시 그 최소값 0으로 감소하기 시작한다.

폴딩 신호 (76)의 값이 다시 2개의 로직 게이트 (89, 90)로 공급되어 최종 게인 제어 신호들 agc1 (17) 및 agc2 (18)의 생성을 위해 agc1 및 agc2의 폴딩된 값 (83, 84) 또는 폴딩되지 않은 값 (81, 82)이 사용되는지를 결정한다: 만일 폴딩 신호 (76)가 활성화이면 (F=1), 폴딩된 값들 agc1 (83) 및 agc2 (84)이 사용되며, 만일 폴딩 신호 (76)가 비활성화이면 (F=0), 폴딩되지 않은 값 agc1 (81) 및 agc2 (82)가 사용된다. 이 폴딩된 (83) 또는 폴딩되지 않은 (81) 버젼의 신호 agc1 (17)가 그 후 한 쌍의 전송 함수들 (97, 98)을 적용함으로써 제 1 극성을 갖는 제 1 버젼 agc1p (93) 및 제 1 극성에 반대되는 제 2 극성을 갖는 제 2 버젼 agc1m (94)로 분리된다. 마찬가지로, 폴딩된 (84) 또는 폴딩되지 않은 (82) 버젼의 신호 agc2 (18)가 한 쌍의 전송 함수들 (99, 100)을 적용함으로써 제 1 극성을 갖는 제 1 버젼의 agc2p (95) 및 제 1 극성과 반대되는 제 2 극성을 갖는 제 2 버젼 agc2m (96)으로 분리된다.

다시 도면을 참조하면, 도 12는 폴딩 다중 레이트 적응적 등화기 (70)의 일례의 게인 제어 루프 (71)에 의해 생성된 신호들 agc1p (93), agc1m (94), agc2p (95), agc2m (96), 및 폴딩 신호 (76)를 플로팅하는 5개의 그래프를 도시한다. 신호들 (76, 93-96)의 값이 Y 축에 플로팅되며, 주 게인 제어 신호 agc (80)가 X 축에 플로팅된다. 점선은 신호들 agc1 (17) 및 agc2 (18)을 위한 폴딩되지 않은 (85, 86) 및 폴딩된 (87, 88) 참조 레벨들을 나타낸다. 이 그래프들은 주 게인 제어 신호 agc (80) 의 값이 상승할 때, 5개의 신호 (76, 93-96)의 동작을 도시한다. 여기서, 주 게인 제어 신호 agc (80)의 상승에 대한 신호들 (76, 93-96)의 응답은 전술된 도 9에 도시된 다중 레이트 적응적 등화기 (41) 게인 제어 루프 (23)의 그래프의 응답과 상이하다.

이 폴딩된 등화기 (70)의 예시적 실시예에서, 신호들 agc1p (93) 및 agc2p (95)은 agc (80)이 0의 값에 있으면 그들의 최소값인 0에 있으며, 이 신호들 agc1m (95) 및 agc2m (96)의 역 극성 (reverse-polarity) 버젼은 그들의 최대값인 1에 있다. 상기 폴딩 신호 (76)는 비활성화 값 0에 있다. agc (80)의 값이 상승하면, 제 1 agc1p (93)이 0에서 1로 상승하며, agc1m (94)는 이에 상응하게 1에서 0으로 떨어진다. 그 후, agc2p (95) 0에서 1로 상승하며, agc2m (96)는 이에 상응하게 1에서 0으로 떨어진다. 이 포인트 후에, 상기 폴딩 신호 (76)가 활성화되어 값이 0에서 1로 스위치된다. 폴딩 신호 (76)의 활성화 후에 agc (80)의 값이 계속 상승하고, agc1p (93)는 1에서 0으로 떨어지기 시작하며 agc1m (94)는 이에 상응하게 0에서 1로 상승한다. 그 후 agc2p (95)는 1에서 0으로 떨어지고 agc2m (96)는 이에 상응하게 0에서 1로 상승한다.

이 다양한 게인 제어 신호들 (93-96)이 그 후 도 13의 블록 다이어그램에 도시된 등화기 (70)의 2개의 게인 스테이지들 (74, 75)에 공급된다. 2개의 역 극성 신호들 agc1p (93) 및 agc1m (94)은 제 1 게인 스테이지 (74)로의 입력으로 사용되며, 2개의 역 극성 신호들 agc2p (95) 및 agc2m (96)이 제 2 게인 스테이지 (75)로의 입력으로 사용된다. 상기 폴딩 신호 (76)는 양 스테이지들 (74, 75)로의 입력으로도 사용된다. 상기 입력 신호 (2)는 2개 스테이지들 (74, 75) 각각을 통해 차례로 공급되며, 각 스테이지 (74,75)는 전송 함수를 신호 (2)에 적용하여, 전송 매질에 의해 도입되는 왜곡 없이 미리 전송된 신호를 복사하도록 의도된 출력 신호 (9)를 얻는다.

각 게인 스테이지 (74, 75) 내에서, 양 극성의 게인 제어 신호 (agc1p 93 or agc2p 95)에 의해 변조된 고 대역폭 전송 함수 G_HBW(s)가 상기 입력 신호 (2)에 적용된다. 만일 폴딩 신호 (76)가 활성화되면, 음 극성의 게인 제어 신호 (agc1m 94 또는 agc2m 96)에 의해 변조된 저 대역폭 전송 함수 G_LBW(s)도 적용된다. 전송 함수 둘 또는 하나를 입력 신호 (2)에 적용하면 다음과 같은 방정식으로 특징 지워지는 전체 전송 함수가 생성된다:

1+aG_HBW(s)+F(1-a)G_LBW(s)

여기서 F는 폴딩 신호 (76)이며, aG_HBW(s)는 양의 게인 제어 신호 agc1p (93) 및 agc2p (95)에 의해 생산된 전체 전송 함수를 나타내고, (1-a)G_LBW(s)는 음의 게인 제어 신호들 agc1m (95) 및 agc2m (96)에 의해 생산되는 전체 전송 함수를 나타낸다.

폴딩으로 또는 폴딩 없이, 게인 스테이지들 (74, 75)에 의해 적용되는 상기 전체 전송 함수가 도 14에 도시된다. 게인은 Y축에, 그리고 주파수는 X 축에 플로팅된 도면은 폴딩 신호 (76) 및 4개의 게인 제어 신호들 agc1p (93), agc1m (94), agc2p (95), 및 agc2m (96)에 상응하는 5개의 상이한 값의 세트에 상응하는 5개의 상이한 전송 함수를 도시한다. 이 5개의 상이한 값의 세트는 주 게인 제어 신호 agc (80)의 5개의 상이한 값에 상응한다. 제 1 전송 함수 (106)는 통합 게인 평탄 (flat) 응답을 보여주는데, 여기서 agc (80)는 그 최저값에 있으며; 상기 폴딩 신호 (76)는 비활성화 값 0에 있고, 신호들 agc1p (93) 및 agc2p (95)는 그 최저값 0에 있고, 역 극성 신호들 acg1m (94) 및 agc2m (96)은 상응하게 최대값인 1에 있다. agc (80)가 상승할 때, agc1p (93) 값은 0에서 1로 상승하고 agc1m (94) 1에서 0으로 떨어져서, 제 2 전송 함수 (107)를 얻는다. agc (80)가 지속적으로 상승하여 이 포인트를 통과하면, acg2p (95)가 0에서 1로 상승하고, agc2m (96)가 1에서 0으로 떨어져서, 제 3 전송 함수 (108)를 얻는다. agc (80)가 지속적으로 상승하여 상기 폴딩 문턱값 (78)을 통과하면, 폴딩 신호 (76)는 그 값을 변화시킨다; 하지만, 이 포인트에서, 폴딩 신호 (76)의 값은 전송 함수의 프로파일에 영향을 미치지 않는데, 왜냐하면 그 전송 함수가 폴딩 신호 (76)에 의해 스위치 온 되는 음 극성 신호들 agc1m (94) 및 agc2m (96)이 0의 값에 있기 때문이다. 따라서, 폴딩 신호 (76)가 이 문턱값 (78)에서 활성화되면, 이것이 게인 제어 신호들 (93-96) 또는 출력 신호 (9) 그 자체의 경로에 불연속성을 생성하지 않아, 부드러운 적용 응답 및 게인 제어 루프 응답을 얻는다. 폴딩 신호 (76)가 활성화 된 후에, agc (80)가 지속적으로 상승하여 agc1p (93) 값이 1에서 0으로 떨어지고, agc1m (94)는 0에서 1로 상승하여, 제 4 전송 함수 (109)를 얻는다. 최종적으로, agc (80)이 그 최대 값까지 지속적으로 증가하면, agc2p (95)의 값은 1에서 0으로 떨어지고, agc2m (96)은 0에서 1로 상승하여, 제 5 전송 함수 (110)를 얻는다.

예시적 폴딩 다중 스테이지 적응적 등화기에서, 순차적으로 취해지는 제 1 (106)에서 제 5까지의 (110) 전송 함수는 데시벨로 측정했을 때, 저 주파수 게인의 단조 증가를 보인다. 유사하게, 전술한 2 스테이지 폴딩 적응적 등화기의 일례에서, 순차적으로 취해지는 상기 제 1 (106)에서 제 3 (108)까지의 전송 함수들은 고-주파수 게인의 단조 증가를 보인다. 이와 같은 실시예에서, 프리(pre) 폴딩 게인 스테이지들의 시퀀스는 전 주파수에 걸쳐 게인의 단소 증가를 보이는 반면, 포스트 (post) 폴딩 게인 스테이지들은 오직 저 주파수를 위해서만 지속적으로 단조 게인 증가를 보인다.

예시적 폴딩 다중 스테이지 등화기 코어 (73)에서의 단일 게인 스테이지의 동작이 도 15의 블록 다이어그램에 의해 도시된다. 상기 게인 스테이지 (74)가 입력 신호 (2), 폴딩 신호 (76) 및 음극성의 2개의 게인 제어 신호, agcp (93) 및 agcm (94) (각각 도 13의 agc1p 및 agc1m에 상응하는)를 수신한다. 적은 게인이 필요하거나 또는 게인이 필요 없으면, 폴딩 신호 (76)가 비활성화된다. 양 극성의 게인 제어 신호 agcp (93)의 전압이 증가하여, 양 (positive) 극성 게인 부스트 신호 agcp (93)에 의해 변조되는 고-대역폭 전송 함수 G_HBW(s)를 생산하는 고-대역폭 게인 부스트 경로 (119)를 피딩한다. 이 고-대역폭 부스트 스테이지 (119)의 출력이 입력 신호 (2)와 합산되어 출력 신호 (9)를 생산한다. agcp (93)이 그 최대 전압에 도달하면, agcpm (94)이 그 최소 전압에 있고, 이 포인트에서 계속적인 저 대역폭 게인의 필요하다면, 폴딩 신호 (76)가 활성화된다. 폴딩 신호 (76)의 활성화는 저 대역폭 게인 부스트 경로 (121)를 개방하여 음 극성의 게인 부스트 신호 agcm (94)에 의해 변조되는 저 대역폭 전송 함수 G_LBW(s)를 생산한다. 게인이 더 필요하면, agcp (93)의 전압이 그 최대 값으로부터 하강하고 agcpm (94)이 그 최소값으로부터 증가함에 따라, 고 대역폭 부스트 스테이지 (119)에 의해 생산되는 고-대역폭 게인의 량이 감소하지만, 저 대역폭 부스트 경로 (121)에 의해 생산되는 저 대역폭 게인의 량이 증가한다. 저 대역폭 부스트 경로 (121)에 의해 생산되는 저 대역폭 게인이 여전히 고-대역폭 경로 (119)에 의해 생산되는 중인 고-대역폭 게인과 함께 입력 신호 (2)와 합산되어 출력 신호 (9)를 낳는다.

단일 게인 스테이지의 대안적 실시예가 도 15a의 블록 다이어그램에 의해 도시된다. 여기서는 고-대역폭 전송 함수 G_HBW(s)를 생산하는 고-대역폭 게인 부스트 경로 (119)와 저 대역폭 전송 함수 G_LBW(s)를 생산하는 저 대역폭 게인 부스트 경로 (121) 각각이 평탄 게인 응답을 생산하는 평탄 게인 경로와 나란히 동작한다. 이 2개의 경로들이 양 극성의 게인 부스트 신호 agcp (93) 및 음 극성의 게인 부스트 신호 agcm (94)에 의해 변조되는데, 이 부스트 신호들은 언제나 반대의 값에 있으며, 이 게인 스테이지에 의해 생산되는 전체 전송 함수 도 15의 스테이지에 의해 생산되는 것과 동일한데, 도 15는 게인 제어 신호에 의해 변조되지 않는 2개의 게인 부스트 경로들 사이의 단일 통합 게인 경로를 공유한다. 도 15의 스테이지의 전송 함수가 1+aG_HBW(s)+F(1-a)G_LBW(s)로 특징 지워질 수 있는 반면, 도 15a의 전송 함수는 수학적으로 a +aG_HBW(s)+(1-a)+F(1-a)G_LBW(s)로 특징지워지며, 이것은 동일한 식 1+aGHBW(s)+F(1-a)GLBW(s)로 단순화한다. 도 15 또는 도 15a에 따른 게인 스테이지의 구현의 선택은 다양한 현실적 이유에 의해 이루어지는데, 본 발명은 각 특징에 의해 구현되는 게인 스테이지에 적용한다.

도 15 또는 도 15a에 도시된 단일 폴딩 게인 스테이지에 의해 생산되는 전송 함수들은 도 16에 도시된다. 주 (primary) 게인 제어 신호 agc (80)가 그 최소값에 있으면, 이것은 신호 감쇠 및 게인을 필요로 하지 않는다는 것을 나타내는데, 이 때 제 1 통합 게인 전송 함수 (130)가 폴딩 게인 스테이지에 의해 생산된다. agc (80)의 값이 상승하면, 이것은 고-대역폭 게인이 필요하다는 것을 나타니며, agcp (93)의 전압이 그 최소값에서 최대값으로 상승하여, 고-대역폭 부스트 경로 (119)를 흐르는 신호가 그 최대에 있을 때, 결국 최대 고-대역폭 게인을 갖는 2 전송 함수 (132)를 생성한다. 만일 이 포인트에서 게인이 더 필요하면, 폴딩 신호 (76)가 활성화되고, agcp (93)가 다시 그 최소값으로 하강하기 시작하며, agcm (94)가 그 최소값으로부터 최대를 향해 상승하기 시작하여, 고-대역폭 부스트 경로 (119)로부터 저 대역폭 부스트 경로 (121)로 신호를 이동 (shift) 하며 전송 함수를 왼쪽으로 효과적으로 주파수 천이하여, 최대 저 대역폭 게인을 갖는 제 3 전송 함수 (134)를 얻는다.

다시 도면을 참조하면, 도 17은 도 15a의 블록 다이어그램에 상응하는 폴딩 게인 스테이지 (74)의 예시적 트랜지스터-레벨 회로 구현 (111)을 도시한다. 입력 신호 (2)가 양 (112) 및 음 (113) 리드에 의해 제공되며, 출력 신호 (9)가 그 자체의 양 (114) 및 음 (115) 리드에 의해 생성된다. 그것의 양 및 음 리드에 대하여 측정된 자동 게인 제어 신호 agc (122)는 게인 제어 신호 agcp (93)에 상응한다: 폴딩 신호 (76)가 비활성화되면, 주 게인 제어 신호(80)의 전압이 증가할 때 agc 신호 (122)의 전압이 증가하며, 폴딩 신호 (76)가 활성화되면, 주 게인 제어 신호 (80)의 전압이 지속적으로 증가할 때, 신호 (122)의 전압이 감소한다. 동일한 토큰에 의해, 이 agc 신호 (122)는 그 음의 리드 및 역전된 (reversed) 양의 리드로 측정했을 때, 음 극성의 게인 제어 신호 agcm (94)에 상응한다. 이 예시적 회로 구현에서, 차분 쌍으로 이루어진 트랜지스터들 (116,117)는 게인 부스트 전송 함수 변조를 구현한다. agc (122)가 그 베이스 라인 (baseline) 전압에 있으면, agc 신호 (122)의 음의 리드에 의해 스위치 온된 트랜지스터들 (117)이 완전히 개방되며, 고정 저항 경로 (118)를 흐르는 전류가 오직 출력을 향할 때 평탄 게인이 구현된다. agc (122) 값이 상승하면, agc 신호 (122)의 양의 리드에 의해 스위치 온된 트랜지스터 (116)의 차분 쌍들이 개방되기 시작하여, 고-주파수 게인을 회로의 전송 함수로 도입하는 고-대역폭, 고-주파수 부스트 경로 (119)를 이용 가능하게 만든다. 이 고-대역폭 부스트 경로 (119)는 취급되는 전송 매질 및 신호의 특성에 따라 선택된 커패시터 및 저항기의 결합을 사용하는 단순 RC 회로로 구현될 수 있다. 이 고-대역폭 경로 (119)가 최대 전류에 도달하고 여전히 게인을 필요로 하면, 게인 제어 루프 (71)의 일부로서 전술한 메커니즘을 사용하여 폴딩 신호 (76)가 활성화되고 폴딩 신호 (76)의 활성화는 커패시터와 저항기 결합을 사용하여 단순 RC 회로로 구현되는 저 대역폭, 고-주파수 부스트 경로 (121)를 이용가능하게 만드는 2개의 스위치 (120)를 폐쇄한다. 저 대역폭 게인이 더 필요하면, agc 신호 (122)의 전압이 다시 그 베이스라인 값으로 떨어져서, agc 신호 (122)의 양의 리드에 접속된 차분 트랜지스터 (116) 쌍을 점진적으로 폐쇄하고 agc 신호 (122)의 음의 리드에 접속된 차분 트랜지스터 (117) 쌍을 점진적으로 개방하여 전류가 고-대역폭 경로 (119)로부터 저 대역폭 경로 (121)로 이동 (shift)되고 전송 함수가 더 낮은 대역폭으로 효과적으로 주파수 천이 되는 것을 허용한다 .

폴딩 신호가 활성화되면 그 최대 전압으로부터 최대 전압으로 스윕 (sweep) 한 후에 다시 되돌아가는 게인 제어 신호에 의한, 동일한 증폭기 코너 내의 단순 RC 회로들에 의한 폴딩 적응적 등화기 스테이지의 2개의 게인 부스팅 전송 함수의 구현은 회로 영역, 전력 소모 및 열 발생의 측면에서 상당한 절약 (saving)을 가능하게 한다. 부품 노이즈, 변화 (variation) 및 미스 매치 (mismatch)와 같은 결함 및 노이즈 소스의 감소로 인해 회로의 성능도 개선한다. 단일 회로가 고-대역폭 게인 부스트 또는 저 대역폭 게인 부스트 어느 쪽을 위해 사용될 수 있기 때문에, 회로 영역이 감소된다. 유사하게, 개별 저 대역폭 게인 부스트 스테이지에 대한 필요가 없어지므로, 회로의 전력 소모 및 열 발생도 감소된다. 이것은 수동 부품들 내의 스위칭 및 적응적 등화기 적용 루프 내의 스위칭 기능을 적절히 제어하는 것만으로, 통합 게인 신호 경로를 구현하는데 사용되는 기존 능동 부품을 저 대역폭 게인 부스트 전송 함수를 생산하는 것으로 재사용 및 리퍼포징 (repurposing) 함으로써, 달성된다. 이것은 도 6에 도시된 것과 같은 가변 대역폭 등화기의 다른 구현들과 대비되는데, 이 구현들은 이미 바이어스되고 이용가능한 능동 부품들을 재사용 및 리퍼포징하지 않고 단순히 더 많은 등화 스테이지들을 추가함으로써 더 높은 (higher) 저 대역폭 게인 부스트를 달성한다.

도 13에 도시된 다중 스테이지 등화기 코어는 도 17에 자세히 도시된 하나 이상의 게인 스테이지들을 사용하여 구현될 수 있다. 상이한 스테이지들의 고 대역폭 회로 경로 및 저 대역폭 회로 경로에 의해 적용되는 게인의 온셋은 상이한 스테이지들 각각에서의 상이한 활성화 문턱값을 갖는 차분 트랜지스터 쌍을 사용하여순차적으로 (도 12에 도시된 것과 같이) 케스케이드 (cascade)하도록 설정될 수 있다. 기술분야 당업자들이 추론할 수 있는 바와 같이, 폴딩 어프로우치는 임의의 수의 게인 스테이지들을 갖는 등화기에 적용될 수 있으며, 이 명세서에 기재된 예시적 실시예에 제한되지 않는다. 당업자라면 순차 폴딩 대신에 보다 많은 저 대역폭 게인으로서 케스케이티드된 스테이지들이 필요하며 스테이지들 전부 또는 일부가 동일한 agc 신호에 의해 동시에 제어될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 폴딩된 또는 폴딩되지 않은 스테이지들의 병렬 및 순차 활성화의 모든 가능한 결합이 본 발명에 의해 가능하며 다루어질 수 있다.

저 레벨에서 고 레벨로의 폴딩 신호의 스위치는 도 12에 도시된 단계 기능 (function)으로 구현될 필요는 없으며, 점진적일 수 (gradual) 있다는 것을 기술 분야 당업자라면 이해할 것이다. 폴딩 신호 레벨로의 하드 스위치는 폴딩 신호로의 변화가 역 극성 게인 제어 신호 agcm를 위한 0 값과 일치하도록 보장하는 것을 도울 수 있으며, 이에 의해 신호 경로 불연속을 방지한다; 하지만, 폴딩 신호 레벨들간의 보다 점진적인 스위치를 사용하면 실용적 장점을 가질 수 있고, 이것은 출력 신호 경로 불연속을 피하는 대안적 메커니즘 (즉, 제 1 장소 (place)에 불연속적 폴딩 신호 입력을 도입하지 않음으로써)을 보인다. 덧붙여서, 도 12의 그래프는 agc는 지속적으로 증가하지만 agc1p, agc1m, agc2p 및 agc2m의 값은 일정하게 유지되는 인터벌을 도시한다; 상기 폴딩 신호는 본 발명의 일 예시적 실시예에서, 이 인터벌 동안 출력 신호에 영향을 미치지 않고 저 레벨에서 고 레벨로 점진적으로 증가할 수 있다. 폴딩 신호의 제 2 레벨이 제 1 레벨보다 더 높을 필요가 없으며, 더 낮을 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

이 명세서에 설명된 실시예들은 청구항에 기재된 발명의 구성 요소에 대응하는 구송 요소들을 갖는 구조, 시스템 또는 방법의 예들이다. 이 설명은 기술 분야 당업자로 하여금 청구항에 기재된 발명의 구성 요소에 대응하는 대안적 구성요소들을 갖는 실시예들을 만들어서 사용하는 것을 가능하게 할 것이다. 따라서, 발명의 범위는 청구항의 문언적 기재와 다르지 않은 다른 구조, 시스템 또는 방법 및 청구항의 문언적 기재와 비본질적으로 상이한 구조, 시스템 또는 방법을 포함한다.

Claims

게인 스테이지 (gain stage)로서,
고-대역폭 전송 함수를 제 1 입력 신호에 적용하는 고-대역폭 게인 회로; 및
저 대역폭 전송 함수를 상기 제 1 입력 신호에 적용하는 저 대역폭 게인 회로를 포함하며,
상기 고-대역폭 전송 함수는 제 2 입력 신호 레벨에 의해 변조되는 고-대역폭 게인을 가지며, 상기 저 대역폭 전송 함수는 만일 제 3 입력 신호가 제 1 레벨에 있으면 0 게인을 가지며, 만일 상기 제 3 입력 신호가 제 2 레벨에 있으면, 제 2 입력 신호의 레벨에 의해 역 (inversely) 변조되는 저 대역폭 게인을 갖는, 게인 스테이지.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 입력 신호는 비 이상적 (non-ideal) 전송 매질을 통해 전송된 후 상기 게인 스테이지에 의해 수신되는 신호를 포함하며, 상기 제 2 입력 신호는 자동 게인 제어 신호를 포함하는, 게인 스테이지.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 고-대역폭 게인 모듈 및 저 대역폭 게인 모듈에 의해 적용되는 전송 함수는 주파수 의존 (frequency-dependent) 게인을 갖는, 게인 스테이지.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 3 입력 신호의 제 1 레벨과 제 2 레벨 사이의 이행 (transition)은 연속적 이행과 불연속적 이행 중의 하나일 수 있는, 게인 스테이지.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 게인 스테이지는 제 1 입력 신호에 적용된 고-대역폭 게인 회로 및 저 대역폭 게인 회로의 전송 함수들을 갖는 제 1 입력 신호와 동일한 출력 신호를 발생시키는, 게인 스테이지.
제 5항에 있어서, 상기 게인 스테이지는 게인 스테이지의 출력 신호를 발생시키는 각 게인 회로들에 의해 기여되는 게인과 합산되는 평탄 (flat) 게인 경로 를 더 포함하는, 게인 스테이지.
제 5항에 있어서,
제 2 입력 신호에 의해 변조된 제 1 입력 신호와 동일한 출력 신호를 발생시키는 제 1 평탄 게인 경로; 및
제 2 입력 신호에 의해 역 변조된 제 1 입력 신호와 동일한 출력 신호를 발생시키는 제 2 평탄 게인 경로를 더 포함하며,
상기 게인 스테이지의 상기 출력 신호는 제 1 평탄 게인 경로의 출력 신호, 제 2 평탄 게인 경로의 출력 신호, 고-대역폭 게인 회로가 기여하는 게인 및 저 대역폭 게인 회로가 기여하는 게인의 합과 동일한, 게인 스테이지.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고-대역폭 게인 회로 및 상기 저 대역폭 게인 회로는 몇몇 공통 회로 부품을 공유하는, 게인 스테이지.
등화기로서,
폴딩 (folding) 신호 및 적어도 하나의 게인 제어 신호를 발생시키는 게인 제어 루프; 및
전송 매질로부터의 입력 신호와 결합되고 고-대역폭 전송 함수 및 저 대역폭 전송 함수를 입력 신호에 적용하여 출력 신호를 발생시키는 등화기 코어를 포함하며,
고-대역폭 전송 함수는 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호에 비례하는 고-대역폭 게인을 가지며;
폴딩 신호가 제 1 레벨에 있으면, 상기 저 대역폭 전송 함수는 게인을 갖지 않으며,
폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면, 상기 저 대역폭 전송 함수가 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호에 반비례하는 저 대역폭 게인을 갖는, 등화기.
제 9항에 있어서, 각 전송 함수는 주파수 의존 게인을 갖는, 등화기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 등화기 코어에 의해 적용되는 전송 함수들의 총 게인은 전송 매질을 통한 입력 신호 전송에 의해 발생되는 손실의 역 (inverse)에 근사(近似)한, 등화기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 입력 신호를 등화하기 위해 필요한 저 주파수 게인의 양이 적으면, 상기 폴딩 신호가 제 1 레벨에 있고, 입력 신호 등화에 필요한 저 주파수 게인의 양이 미리 정해진 문턱값을 넘으면, 폴딩 신호가 제 2 레벨로 이행하는, 등화기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 폴딩 신호의 제 1 레벨과 제 2 레벨 사이의 이행은 연속적 이행 또는 불연속적 이행 중의 어느 하나일 수 있는, 등화기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호는 2개의 레짐 (regime)에 따라 동작하며:
폴딩 신호가 제 1 레짐을 특징지우는 제 1 레벨에 있으면, 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호의 레벨이 입력 신호 등화에 필요한 게인의 양이 증가함에 따라 증가하며;
폴딩 신호가 제 2 레짐을 특징지우는 제 2 레벨에 있으면, 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호의 레벨이 입력 신호 등화에 필요한 게인의 양이 증가함에 따라 감소하는, 등화기.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,
상기 등화기 코어는 복수의 게인 스테이지들을 포함하며;
상기 적어도 하나의 게인 제어 신호는 상기 복수의 게인 스테이지들에 상응하는 복수의 게인 제어 신호를 포함하고;
각 게인 스테이지는 고-대역폭 전송 함수 및 저 대역폭 전송 함수를 상기 입력 신호에 적용하고;
각 게인 스테이지에 의해 적용되는 고-대역폭 전송 함수는 스테이지의 게인 제어 신호에 비례하는 고-대역폭 게인을 가지며;
폴딩 신호가 제 1 레벨에 있으면, 각 게인 스테이지에 의해 적용되는 저 대역폭 전송 함수가 게인을 갖지 않으며,
폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면, 각 게인 스테이지에 의해 적용되는 저 대역폭 전송 함수가 스테이지의 게인 제어 신호에 반비례하는 저 대역폭 게인을 갖는, 등화기.
제 15항에 있어서, 폴딩 신호가 제 1 레벨에 있으면 입력 신호를 등화하기 위해 필요한 게인의 양이 증가함에 따라, 이전 게인 스테이지의 게인 제어 신호가 최대 레벨에 도달한 후에만 각 게인 스테이지의 게인 제어 신호가 증가하는, 등화기.
제 15항에 있어서, 폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면 입력 신호 등화를 위해 필요한 저 대역폭 게인의 양이 증가함에 따라, 이전 게인 스테이지의 게인 제어 신호가 최대 레벨에 도달한 후에만 각 게인 스테이지의 게인 제어 신호의 레벨이 감소하는, 등화기.
제 15항에 있어서, 폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면 입력 신호 등화를 위해 필요한 저 대역폭 게인의 양이 증가함에 따라, 2 이상의 게인 제어 신호의 레벨들 이 동시에 감소하는, 등화기.
제 14항에 있어서, 복수의 게인 제어 신호의 레벨들이 게인을 적용하지 않는 복수의 게인 스테이지들에 의해 적용되는 저 대역폭 전송 함수로 귀착되면, 제 1 레벨과 제 2 레벨 사이에서 폴딩 신호를 이행함으로써 상기 2개 레짐 사이의 부드러운 (smooth) 이행이 수행되는, 등화기.
입력 신호 등화 방법에 있어서, 상기 방법은 :
등화기 코어의 하나 이상의 게인 스테이지들을 입력 신호에 적용하는 단계로서, 각 게인 스테이지는 고-대역폭 전송 함수 및 저 대역폭 전송 함수를 상기 입력 신호에 적용하는, 단계; 및
신호를 등화하는데 필요한 저 대역폭 게인의 양이 미리 정해진 문턱값을 초과하면, 제 1 레벨로부터 제 2 레벨로 폴딩 신호를 이행하는 게인 제어 루프를 사용하는 단계를 포함하며,
각 게인 제어 스테이지는 상기 게인 제어 루프에 의해 생성되는 게인 제어 신호에 의해 제어되고,
각 고-대역폭 전송 함수의 게인은 스테이지의 게인 제어 신호 레벨에 비례하고,
각 저-대역폭 전송 함수의 게인은 폴딩 신호가 제 1 레벨에 있으면 평탄 (flat)하고, 폴딩 신호가 제 2 레벨에 있으면 스테이지의 게인 제어 신호의 레벨에 반 비례하는, 방법.
제 20항에 있어서, 각 고-대역폭 전송 함수 및 저 대역폭 전송 함수는 주파수 의존 게인을 갖는, 방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서, 등화기 코어에 의해 적용되는 전송 함수의 총 게인은 전송 매질을 통한 입력 신호 전송에서 발생되는 손실의 역에 근사(近似)한, 방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,
폴딩 신호가 제 1 레짐을 특징지우는 제 1 레벨에 있으면, 입력 신호 등화에 필요한 게인의 양이 증가함에 따라 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호의 레벨이 증가하며;
폴딩 신호가 제 2 레짐을 특징 지우는 제 2 레벨에 있으면, 입력 신호 등화에 필요한 게인의 양이 증가함에 따라 상기 적어도 하나의 게인 제어 신호의 레벨이 감소하는, 방법.
제 23항에 있어서, 제 1 레짐 중에 입력 신호 등화를 위해 필요한 게인의 양이 증가함에 따라, 이전 게인 스테이지의 게인 제어 신호가 최대 레벨에 도달한 후에만 게인 스테이지의 게인 제어 신호의 레벨을 순차적으로 활성화함으로써, 각 게인 스테이지가 순차적으로 활성화되는, 방법.
제 23항에 있어서, 제 2 레짐 중에 입력 신호 등화를 위해 필요한 게인의 양이 증가함에 따라, 이전 게인 스테이지의 게인 제어 신호가 최저 레벨에 도달한 후에만 게인 스테이지의 게인 제어 신호 레벨을 감소함으로써 각 게인 스테이지의 전송 함수가 순차적으로 주파수 천이 (frequency-shifted) 되는, 방법.
제 23항에 있어서, 제 2 레짐 중에 입력 신호 등화를 위해 필요한 저 대역폭 게인의 양이 증가함에 따라, 2 이상의 게인 제어 신호의 레벨들이 동시에 감소하는, 방법.
제 23항에 있어서, 2개 레짐 간의 부드러운 이동 (smooth transition)은 각 게인 스테이지를 위한 게인 제어 신호가 게인을 생성하지 않는 저 대역폭 전송 함수로 귀착되는 레벨에 있을 때, 제 1 레벨과 제 2 레벨 사이에서 폴딩 신호를 이동함으로써 수행되는, 방법.