TW480832B - An arrangement for receiving a digital signal from a transmission medium - Google Patents

An arrangement for receiving a digital signal from a transmission medium Download PDF

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TW480832B
TW480832B TW089112387A TW89112387A TW480832B TW 480832 B TW480832 B TW 480832B TW 089112387 A TW089112387 A TW 089112387A TW 89112387 A TW89112387 A TW 89112387A TW 480832 B TW480832 B TW 480832B
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Aalbert Stek
Theodorus Petrus Henric Jansen
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

480832 五、發明說明（1) 發明範疇 本發明與一種用以從傳輸媒介接收數位信號的配置有 關。該配置包括： -輸入裝置，用以從傳輸媒介接收信號， -非同步取樣單元，用以對類比信號進行取樣，以便獲 得一具有非同步樣值的第一信號， -可變均衡器，其具有一輸入耦合到輸入裝置的輸出； 一控制信號輸入，用以接收一控制信號；以及，一輸出， 用以供應一均衡化信號， -均衡器控制信號產生裝置，其具有一輸入，以及一輸 出，用以供應一均衡器控制信號，該輸出耦合到均衡器裝 置的控制信號輸入， -信號檢波裝置，其具有一輸入耦合到可變均衡器裝置 的輸出；以及，一輸出，用以供應數位信號，該信號檢波 裝置適用於偵測來自均衡化信號的數位信號， -一輸出端子，其耦合到信號檢波裝置的輸出，用以供 應該數位信號。 發明背景 如前述定義的配置可從EP 0 3 8 7 8 1 3 A2得知。該文件 說明一種包括可變均衡器的配置。該配置從傳輸媒介接收 信號。一類比到數位轉換器將收到的信號轉換成具有非同 步樣值的第一信號。可變均衡器均衡第一數位信號，以便 獲得均衡化信號。鎖相環路（PLL)電路從均衡化信號同步 來導出數位信號的樣值。均衡器控制信號產生單元處理非
第5頁 480832 五、發明說明（2) 同步樣值，以便獲得用以控制可變均衡器的均衡器控制信 號。該均衡器控制信號產生單元包括一檢波單元。該檢波 單元偵測數位信號的錯誤率。錯誤率取決於鎖相環路 (PLL )電路及位元檢波單元的校正操作。該均衡器控制信 號產生單元產生均衡器控制信號，以對該錯誤率作出反 應。 發明總結 本發明的目的是提供一種用以接收數位信號的配置，運 用該配置，能夠迅速控制可變均衡器，而不受到鎖相環路 (PLL)電路操作的影響。 ‘ 根據本發明之配置的特徵在於，均衡器控制信號產生裝 置的輸入用於接收具有非同步樣值的第二信號，該均衡器 控制信號產生裝置包括檢波裝置，用於偵測第二信號越過 一預定信號值的瞬間，以便獲得一檢波信號；以及對該檢 波信號作出反應的裝置，用以在第二信號越過一預定信號 值之瞬間的任一端，從第二信號之至少一個非同步樣值導 出均衡器控制信號，該均衡器控制信號係藉由算術組合該 等至少兩個非同步樣的等式運算所導出。 本發明係以下列的認可為基礎。為了校正收到之信號的 變化，必須自輸入的信號導出穩定的誤差信號。用以表示 連續位元之收到的信號可從磁性記錄載體之類的傳輸媒介 取得，例如，磁帶、光碟片之類的光學記錄載體，或廣播 信號之類的傳輸通道。如果從磁帶取得信號，則信號可能 會因磁頭到磁帶的距離而失真，導致收到之信號中高頻率
480832 五 發明說明（3) 的衰減變化。另外，磁帶的粗糙度或磁頭磨損 到之彳古辦中的高頻率笋、、ώ , _ 、 ％曰使收 “虎中的门貝旱哀減。如果從光碟接收信號 可能會因碟片傾斜而失真，導致古镅至认士 y 、Ηθ说 頦-、隹> π啼夕愛六机 蛉致冋頻率的相位變化。已發 ——進位佗^ 7父”占之任一端上一個非同步樣值的瞀 組合的結果與該失真有關聯。 的开術 可變均衡器的控制信號。 用於產生用以控制 於配置的具體實施例t，該配置的特徵在於 樣裝置的輸入耦合到輸入裝置的輸出，該非同步 ^ 的輸出耦合到可變均衡器裝置的輸入， 策裝置 旒產生裝置的輸入耦合到可變均衡器裝董的輸出， 收具有非同步樣值的該第二信號。在此具體實 變均衡器是數位可變均衡器的形式。可變均衡^:a: 限脈衝響應濾波器的形式。有限脈衝響庫（fini°t敢好疋有 wpuise response ;FIR)濾波器具有DC增益丨，】 償高頻率衰減，其可能是3條分接頭型nR渡波器的用形於補 亚具有轉移函數11(2)二(：(3 + 2(：12-1+(：〇2-2，其中（：=1二 以補償高頻率相位變更的有限脈衝響應（f ^ · 1 response ; FIR)濾波器可能是3條分3接頭型 式’其具有轉移函數Η(ζ)=δ + ζιΔζ-2。為了補·償:的^ 衰減及相位變更，可使用3條分接頭型FIR滅波哭，\且+ 轉移函數11(2)二（（：。+八）+ 2(：12-1 + ((：0-^)2-2，其中扣 ^、，、 C〇 二 1 / 2 - q。 於配置的另一項具體實施例中，該配置的特徵於， 同步取樣裝置的輸入耦合到可變均衡器裝置的輪出，以及 480832 五、發明說明（4) 均衡器控制信 輸出，用以接 實施例中，可 於配置的進 算術组合裝置 其中X (t)是直 第二信號樣值 值，C是常數， 中間信號。於 磁碟距離而衰 式計算零交點 的振幅有關聯 乎線性的關聯 於配置的另 算術組合裝置 其中x( t)是直 是直接在該瞬 s (t )係用以導 得的中間信號 高頻率信號之 號係用於控制 差還可能是因 為縮減該中 值。另夕卜，均 號產生裝置的輸入耦合到非同步取樣裝置的 收具有非同步樣值的該第二信號。在此具體 變均衡器疋類比濾波器的形式。 一步具體實施例中，該配置的特徵在於，該 遵守下列方裎式：S(t)=cx|X(t)-x(t-l)丨， 接接在第二信號越過預定信號的瞬間之後的 ’ X ( t -1 )是直接在該瞬間之前的第二信號樣 以及s (t)係用以導出該均衡器控制信號的 收到的信號中，高頻率可能因（例如）磁頭到 減’或因傳輸媒介導致高蘋率損失。該方程 附近之k 5虎的斜率。該斜率與信號中高頻率 。其顯示振幅與磁頭到磁碟距離之間具有幾 ’因此’容易作為控制環路中的誤差信號。 一項具體實施例中，該配置的特徵在於，該 遵守下列方程式·· S(t)=cx|X(t)-X(t-1)丨， 接接在該瞬間之後的第二信號樣值，X (t — i) 間之前的第二信號樣值，c是常數，以及 出x均衡器控制信號的中間信號。因此，取 $傳輪路徑之操作頻率範圍中低頻率信號與 &傳輪路徑所造成延遲差有關聯。該中間信 弓衡器裝置，以便校正該延遲差。延遲 ("ί列^π Λ 門i )光學記錄載體切線傾斜所造成。 二^衆的迅速變化，可算出中間信號的平均 :^控制信號產生裝置可包括查詢表，用以
第8頁 480832 五、發明說明（5) ------~ 取得均衡器控制信號。可使用查詢表來取代用以執行算術 組合至少兩個非同步樣值的處理器。算術組合的複雜度決 定較佳的解決方案。例如，可搭配查詢表，以具成本效益 的方式來建置具有有限輪入範圍的非線性組合。 圖式簡單描述 藉由參考附圖之具體實施例的說明，可明白本發明的這 些及其他觀點。 圖1顯不根據本發明之配置之第一具體實施例的圖式， 圖2顯示輸入仏號及零交點附近的差值， 圖3顯示斜率信號相對於FNyquist信號損失的圖式， 圖4顯示係數更新環路的圖式， ， 圖5顯不根據本發明之配置之第二具體實施例的圖式， 圖6顯不根據本發明之配置之第三具體實施例的圖式。 詳細說明 圖1顯不根據本發明之配置之第一具體實施例的圖式。 本發明揭不一種用以從傳輸媒介接收數位信號的配置。藉 由接收單几2從傳輸媒介接收的信號都會傳送到類比到數 位（AD)轉換器4。接收單元2可包括接收裝置，用以接收傳 輸的信號’或讀取單元，用以從磁性或光學記錄載體讀取 信號 該記錄載體可能是碟片或磁帶的形式
UD)轉換器4對類比信號進行取樣’以便獲得具有非同^ 樣值的第一信號。第一作铐值$ U " 入8。可變均衡器單元心衡器單侧 括傳輸媒介到可變均衡器單元6的輪入二(；傳輪路徑纟 W的傳輸特性，1； 五、發明說明（6) 變均衡器翠元6之控制輪入10的均衡器控制信 至;位i ΐ，以便取得均衡化信。該均衡化信號被傳送 =位π檢波單元12。位元檢波單元（其包括pu及位元檢波 器）係用於偵測均衡化信號中的位元，以便獲得數位信 號。該數位信號被傳送到輸出端子i 4。 ^ 該配置進一步包括單元1 6，用以根據均衡化信號產生第 了控制信號。第一控制信號可由單元丨8任意處理，以便在 第一控制信號傳送到均衡器控制信號產生單元2〇的輸入22 之前’先算出第一控制信號的平均值。均衡器控制信號產 生單元2 0係用於產生均衡器控制信號，以對傳送到其輸入 2 2的信號作出反應，並將均衡器控制信號傳送到可變均衡 器裝置6的控制輸入1 0。第一控制信號或平均化第，控制 信號可能與傳輸路徑之振幅傳輸特性中的高頻率損失有關 聯。例如，於再生期間，磁頭到磁帶的距離會造成該損 ./re 失。第一控制信號還可能與傳輸路徑之操作頻率範園〒： 頻率信號與高頻率信號之間該傳輸路徑所造成延遲袭 挤 聯。從CD之類的光學記錄載體讀取信號時可能會發生 因 差，例如，因整個光學記錄載體的雷射束傾斜所造成而變 碟形光學記錄載體變形，導致延遲差會隨著碟片旋轉％變
AfjCe. Vtl ^ 化 化 " 導致延遲差還會隨著該記錄載體上之磁執的半 的 f 訊 1 —— ——一———— ^ 號，並由AD轉換器進行取樣，以便獲得具有非同资樣# ： 第一信號。圖2顯示從磁帶讀取之信號隨機8到9編痛/
第10頁 480832 五、發明說明（7) 之第一信號的範例。圖2中的第—信號經過財—— !均衡 化。在AD轉換器之前或之後的預先放大器單元（未顯示）中 可能完成Nyquist-I均衡化。為了獲得均衡化信號，於玎 變均衡器中將第一信號均衡化。 ' " 可變均衡器單元6用於均衡傳輪通道（該傳輸通道包栝記 錄通道到可變均衡器單元6的輸入8)的傳輸特性。玎變均 衡器最好是3條分接頭型有限脈衝響應遽波器。但是，町 使用任何其他適合的濾波器類型。為了校正高頻率損失’ 有限脈衝響應（finite impulse response ; FIR)濾波器最 好具有轉移函數：= + ^其中 CQ = 1/2 -Q。 為了校正延遲差，有限脈衝響應（finite impulse response ; FIR)濾波器最好具有轉移函數： HUkA + z-1- Λζ-2。為了校正高頻率損失及延遲差，有限 脈衝響應（finite impulse response ;FIR)濾波器最好具 有轉移函數：H(z)二（c0+ + + Λ)ζ-2，其中 均衡化信號被傳送到單元丨6的輸入2 4。單元丨6包括信號 檢波裝置’用以谓測於輪入24收到之信號越過預定信號值 的瞬間’以便獲得檢波信號。單元丨6進一步包括對該檢波 信號作出反應的裝置，用以在輸入2 4收到之信號越過該預 定信號值之瞬間的任一端，從該信號之至少一個樣值導出 誤差彳§號。預定信號值可能是固定值，例如零值或DC信號 值。但是’如果信號具有變動平均信號值，則預定信號值 可能與該變動平均信號值有關聯。圖2顯示藉由計算零交
第11頁 480832 五、發明說明（8) 點附近的斜率所算出的誤差信號，其計算方式是減去直接 接在零交點之後的樣值及直接接在零交點之前的樣值。因 為誤差信號係從標稱均衡化信號獲得，所以誤差信號幾乎 是常數值。
已發現磁頭到磁帶的距離與零交點附近之信號的斜率有 關聯。圖3顯示零交點附近之信號的斜率相對KFNyquist的振 幅。磁頭到磁碟距離的損失可能表示為位於FNyquist之振幅 的損失。斜率信號（請參閱圖2所示之誤差信號）也幾乎是 標稱均衡化信號的常數值’所以斜率信號可作為控制信號 使用。第一控制信號與磁頭到磁帶的距籬有關聯，第一樣 值最好是位於信號越過預疋值之瞬間的任一端，其可藉由 下列的算術組合獲得，其中s(t) 是第一控制信號，X (t)是直接接在該瞬間之後的信號樣 值，X( t-Ι )是直接在該瞬間之前的信號樣值，以及c是常 數。第一控制信號與延遲差有關聯，第一樣值最好是位於 信號越過預定值之瞬間的任一端，其可藉由下列的算術組 合獲得：S(t) = cx|X(t)-X(t-l)| ，其中s(t)是第一控制信 號，X( t)是直接接在該瞬間之後的信號樣值，x(t —丨）是直 接在該瞬間之前的信號樣值，以及c是常數。以此方式， 獲得的第一控制信號係在控制環路中使用，以便校正磁頭 到磁碟距離變化及/或延遲差。 為了獲得低雜訊的控制環路，在第一控制信號被傳送到 均衡器控制信號產生單元2 0之前，第一控制信號可先由單 元1 8處理’以便獲得穩定的控制信號。單元1 8可用於產生
第12頁 480832 五、發明說明（9) 平均化第一控制信號，其方式是算出（例如）最後N個產生 之第一控制信號的平均值。但是，可使用任何其他適合的 方法來產生可運用之穩定的第一控制信號。 均衡器控制信號產生單元2 0從第一控制信號或其平均化 信號產生均衡器控制信號。均衡器控制信號可包括可變均 衡器中F I R濾波器之濾波器係數的數值。但是，視可變均 衡器的複雜度而定，可變均衡器可能用於自均衡器控制信 號内部產生F I R濾波器的係數。在此情況下，均衡器控制 信號與可變均衡器中要使用的係數有關聯。如前述，磁頭 到磁帶的距離變化約可使用簡單的3條分'接頭型F I R濾波器 補償，其具有轉移函數iKzhCa + SCiZ-i+CaZ-2，其中 C0 = l /2-Q。中心分接頭2Ci係自第一控制信號計算而得， 在此類的方法 邊的分接頭計 增益維持常數 列的方程式計 中，濾波器的升壓符合測量的損失。兩個外 算出具有相同的數值，其方式是濾波器的DC ，例如，D C增益為3 2。係數最好是運用下 算： cl’=cl+a.(cl-8) ./reference- 1 )
^ S(t) J 其中，S(t) 點附近之必要 參數Ci的現值 值。參數參考 號中零交點附 α控制。另外 是第一控制信號的樣值，參數參考是與零交 標稱斜率有關聯的參考值，Cl是轉移函數中 ，以及c Γ是轉移函數中參數q的下一個數 控制F I R濾波器的標稱升壓及均衡化控制信 近的測量斜率。環路的寬頻係運由增益變數 ，α控制環路平均的總量。係數q可運用下
第13頁 480832 五、發明說明（10) 列的方程式求得：CQ = 1 6 - q。 因為方程式的非線性形式，所以係數Q的計算最好是藉 由查詢表（L U T)來完成。然後，第一控制信號、參數參考 及匕的現值是查詢表的輸入信號。查詢表的輸出信號是中 心分接頭係數的新值。 控制環路的實施最好採用兩項限制，那就是F I r濾波器 的最小升壓（OdB)及最大升壓（i〇dB)。這是因為在這些範 圍以外，FIR的效能中不可能再有增益。在cG = 〇及(；=16的 情況下，FIR濾波器具有〇dB升壓。在CQ = _ 16及(；=32的情況 下，F I R濾波器在F IR濾波器的取樣頻率真有l〇dB升壓。 圖4顯示係數更新環路的具體實施例。其為比例環路， 其中部份的平均法係藉由選定適當的α值來完成。輸入端 子40接收均衡化信號。單元42(執行圖1顯示之單元16的功 能）處理均衡化信號，以便取得第一控制信號。單元44將 第一控制信號減去參考信號，以便獲得誤差信號。單元46 處理誤差信號及目前的係數C!，以便獲得標稱調整信號。 單元4 8用於將該標稱調整信號乘以參數，以便獲得調整信 號。信號組合單元5 0將調整信號加上代表目前係數q的信 號，以便獲得係數匕的下一個數值。產生之係數q的下一 個數值等於前述之方程式中的cl’ 。單元52用於將係數q 的下一個數值限制在最小升壓及最大升壓的係數值範圍 内，以便獲得係數卩的下一個數值。係數C!的下一個數值 經由延遲單位5 6傳送到可變均衡器。為了獲得係數匕的下 一個數值，單元44、46、48及50執行前述的方程式，並於
第14頁 五 、發明說明（11) 查詢表54中實現。應知道，查詢表54中可整合單元55>认 圖5顯示根據本發明之配置的第二具體實施例。此項具 體實施例是與圖1所示的配置稍微不同的版本，其中類^ 濾波器形式的可變均衡器6，係用於對收到之信號進行渡 波’以便獲得類比均衡化信號。另外，類比均衡化信號被 傳送到位元檢波單元12，，藉由位元檢波單元12，來偵填j ^ 比均衡化信號中連續的位元。類比均衡化信號進一步被^ 送到類比到數位轉換器4 ’ 。該類比到數位（A D )轉換器4，用 於獲得具有非同步樣值的第一信號。第一控制信號可由單 元16、單元1 8及單元20’連續處理，以便獲得用以控制類 比可變均衡器之轉移函數的可變均衡器控制信號。 圖6顯示根據本發明之配置的第三具體實施例。具有與 圖1所示之單元相同參考符號的單元已於參考圖1之說明中 說明。於本具體實施例中，可變均衡器係運由前饋控制環 路控制。本具體實施例中的均衡器控制信號產生單元2〇 ff 係用於產生均衡器控制信號，以對由單元丨6傳送的第一控 制信號或單元1 8傳送的平均化第一控制信號作出反應。第 三具體實施例使得對可變均衡器的控制比藉由具有^以控 制可變均衡器之反饋環路的具體實施例更快。 雖然已參考本發明的較佳具體實施例進行說明，但應知 道’這些不是限制性的範例。因此，熟知技藝人士應;白 本發明的各種修改’而不會脫離如申請專利範圍中 本發明範嘴。例如，第二具體實施例中的位元檢的 480832 五、發明說明（12) 的輸入可能耦合到類比到數位（A D )轉換器4 ’的輸出。在此 情況下，位元檢波器1 2 ’可能與圖1所示之第一具體實施例 中的位元檢波器相同。 申請專利範圍中的「包括」並不排除使用其他的元件或 步驟。任何參考符號並不限制申請專利範圍的範疇。本發 明可能藉由硬體及軟體實施。數個「裝置」可能藉由相同 的硬體項目表示。另外，本發明在於每項及所有新功能或 功能組合。
第16頁

Claims (1)

  1. 480832 六、申請專利範圍 1. 一種用以從傳輸媒介接收數位信號的配置，該配置包 括： -輸入裝置，用以從傳輸媒介接收信號， -非同步取樣單元，用以對類比信號進行取樣，以便 獲得一具有非同步樣值的第一信號， -可變均衡器，其具有一輸入耦合到輸入裝置；一控 制信號輸入，用以接收一控制信號；以及一輸出，用以供 應一均衡化信號， -均衡器控制信號產生裝置，其具有一輸入，以及一 輸出，用以供應一均衡器控制信號，該輪出耦合到均衡器 裝置的控制信號輸入， -信號檢波裝置，其具有一輸入耦合到可變均衡器裝 置的輸出；以及一輸出，用以供應數位信號，該信號檢波 裝置適用於偵測來自均衡化信號的數位信號， -一輸出端子，其耦合到信號檢波裝置的輸出，用以 供應該數位信號， 其特徵在於，均衡器控制信號產生裝置的輸入用於接 收一具有非同步樣值的第二信號，該均衡器控制信號產生 裝置包括檢波裝置，用於偵測該第二信號越過一預定信號 值的瞬間，以便獲得一檢波信號；以及對該檢波信號作出 反應的裝置，用以在該第二信號越過一預定信號值之瞬間 的任一端，從該第二信號之至少一個非同步樣值導出均衡 器控制信號，該均衡器控制信號係藉由算術組合該等至少 兩個非同步樣的等式運算所導出。
    第17頁 480832
    2 ·如申請專利範圍第1項之配置，其特徵在於，該非同 步取樣裝置的輸入耦合到該輸入裝置，該非同步取樣裝置 的輸出耦合到該可變均衡器裝置的輸入，以及該均衡器控 制信號產生裝置的輸入耦合到該可變均衡器裝置的輸出， 用以接收具有非同步樣值的該第二信號。 3 ·如申請專利範圍第1項之配置，其特徵在於，該非同 步取樣裝置的輸入耦合到該輸入裝置，該非同步取樣裝置 的輪出耦合到該可變均衡器裝置的輸入以及該均衡器控制 ^號產生裝置的輸入，用以接收具有非同步樣值的該第二 信號。 ’ 4 ·如申請專利第2或3項之配置，其特徵在於，可變均衡 器裝置包括一有限脈衝響應（finite impulse response ; F 1 R )濾波器。 5 ·如申請專利範圍第4項之配置，其特徵在於，有限脈 衝響應（finite impulse response ;FIR)濾波器最好是 3 條分接頭型FIR濾波器，其具有轉移函數 zM+CgZ-2，其中= ，而且該等變數與均衡器控制信 號有關聯。 6 ·如申請專利範圍第4項之配置，其特徵在於，有限脈 衝響應（finite impulse response; FIR)濾波器最好是3 條分接頭型F I R濾波器，其具有轉移函數 H(z)= ^ + Λζ-2，其中△數變與均衡器控制信號有關 聯0 7 ·如申請專利範圍第4項之配置，其特徵在於，有限脈
    第18頁 480832 六、申請專利範圍 衝響應（finite impulse response; FIR)濾、波器最好是3 條分接頭型FIR濾波器，其具有轉移函數H(zWCg+A) UQzM + a。-^)2:-2，其中C。、△變數與遵守 C〇 = l/2 - Ci 之均衡器控制信號有關聯。 8.如申請專利範圍第1項之配置，其特徵在於，該非同 步取樣裝置的輸入耦合到可變均衡器裝置的輸出，以及該 均衡器控制信號產生裝置的輸入耦合到該非同步取樣裝置 的輸出，用以接收具有非同步樣值的該第二信號。 9 ·如申請專利範圍第1項之配置，其特徵在於，該算術 組合裝置遵守下列方程式·· S( t ) =cx | X( t)-X(t-1 ) | ，其中 X(t)是直接接在該瞬間之後的第二信號樣值，x(t-i)是直 接在該瞬間之前的第二信號樣值，c是常數，以及S(t)係 用以導出該均衡器控制信號的中間信號。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之配置，其特徵在於，該算術 組合裝置遵守下列方程式：S(t)=cx|X(t)-X(t-l)| ，其中 X(t)是直接接在該瞬間之後的第二信號樣值，x(t〇是直 接在該瞬間之前的第二信號樣值，c是常數，以及S (t)係 用以導出該均衡器控制信號的中間信號。 1 1 ·如申請專利範圍第9或i 0項之配置，其特徵在於，該 均衡器控制信號產生裝置包括用以求出中間信號平均值的 裝置’以便獲取平均化信號，將產生均衡器控制信號，以 對該平均化信號作出反應。 12♦如申請專利範圍第1，2, 3, 8, 9或10項之配置，其特徵 在於’該均衡器控制信號產生裝置包括一查詢表，以便獲
    第19頁 480832 六、申請專利範圍 取均衡化控制信號，以對該第一控制信號作出反應。 iiBil 第20頁
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