專利名稱：補償傳輸信號基準線漂移的方法及相關電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供一種修正網(wǎng)絡傳輸信號電平偏差的方法及相關電路，特別是指一種以傳輸信號中不同種類脈沖的數(shù)量來估計電平偏差進行對應修正的技術。
背景技術：
在網(wǎng)絡通訊發(fā)達的現(xiàn)代信息社會，通過無邊無界的網(wǎng)絡，人們得以快速傳輸信號、交換信息、累積知識，共同促進科學技術的發(fā)展。而維持網(wǎng)絡傳輸信號的品質及正確性，當然是網(wǎng)絡通訊科技最重要的基礎之一，也是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)界致力研發(fā)的課題。
請參考圖1。圖1為兩使用者端10A、10B通過網(wǎng)絡傳輸線18互相連接的示意圖。使用者端10A、10B可以是網(wǎng)絡的交換機、路由器或終端機；傳輸線18則是網(wǎng)絡傳輸線，像乙太網(wǎng)絡(Ethernet)的UTP(無屏蔽雙絞線)(Unshielded Twisted Pair)5纜線。使用者端10A、10B間通過傳輸線18來傳輸信號。兩使用者端中分別有變壓器(transformer)16A、16B；以及用來與傳輸線18匹配阻抗的電阻R0a、R0b。使用者端10A中的發(fā)射器14A以差動的方式發(fā)出要通過網(wǎng)絡傳輸?shù)膫鬏斝盘?；也就是說，傳輸信號中有互為反相的正負傳輸信號，分別以不同的電連接途徑傳輸。而這差動型式的傳輸信號由發(fā)射器14A的兩輸出端分別輸出至節(jié)點P0A與節(jié)點P1A，然后再經(jīng)過變壓器16A輸出至傳輸線18。差動形式的傳輸信號在經(jīng)過傳輸線18的兩條電連接途徑后，傳至使用者端10B。傳輸信號在經(jīng)過變壓器16B轉換之后，以差動的形式分別傳輸至節(jié)點P0B與P1B，再分別傳至接收器14B的兩差動輸入端，讓使用者端10B得以經(jīng)由傳輸線18接收到另一使用者端10A的傳輸數(shù)據(jù)。
在信號傳輸過程中，有許多傳輸問題必須克服；舉例來說，為了要匹配傳輸線18的電特性，兩使用者端分別使用了變壓器16A、16B。但是變壓器本身的高通(high pass)特性，卻會濾去傳輸信號中的低頻部分，影響到傳輸信號的信號電平。例如在乙太網(wǎng)絡系統(tǒng)中，要傳輸?shù)男盘栂仍谑褂谜叨酥薪?jīng)過特殊的編碼(如MLT-3的編碼方式)，才會繼續(xù)輸出至變壓器、再通過傳輸線傳至另一使用者端。經(jīng)過編碼后的傳輸信號會有一定的基準線(baseline)，對應于傳輸信號高低電平間的長期平均(long-term average)。就信號的電特性而言，傳輸信號的長期平均相當于傳輸信號低頻成分；此一低頻成分的大小和傳輸信號中電平不同的數(shù)字數(shù)據(jù)有關。當編碼后的傳輸信號經(jīng)過變壓器而傳輸至傳輸線后，部分低頻成分就會被變壓器的高通特性濾除。等到傳輸信號經(jīng)過傳輸線傳至另一使用者端時，原來的低頻成分已經(jīng)部分喪失而會導致基準線漂移(baseline wander)的負面現(xiàn)象。
請參考圖2。圖2為圖1的網(wǎng)絡系統(tǒng)中，傳輸信號因基準線漂移而產(chǎn)生波形電平偏差的示意圖；圖2的橫軸為即為時間。當使用者端10A(見圖1)要傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)給使用者端10B時，使用者端10A由發(fā)射器14A輸出至節(jié)點P0A的傳輸信號波形，就如同圖2中的波形S0所示。波形S0中分別以周期為T0、電平不同的三種脈沖來代表傳輸信號中的不同數(shù)字數(shù)據(jù)。舉例來說，在時段Tp中，就有多個周期電平為高電平的第一脈沖，用來代表傳輸信號中的多個數(shù)字數(shù)據(jù)“1”；時段Tn中有一個周期的低電平的第二脈沖，代表傳輸信號中的一個數(shù)字數(shù)據(jù)“-1”；時段Tz中則有一個周期的零電平(即電平L0)第三脈沖，代表一個數(shù)字數(shù)據(jù)“0”。傳輸信號以其波形S0中的“1”、“0”、“-1”來編碼形成傳輸信號中的數(shù)字數(shù)據(jù)。而傳輸信號中的基準線(相當于波形S0中的低頻部分)在經(jīng)由傳輸線18傳輸至節(jié)點P0B后，部分的低頻成分就會被變壓器濾去，而被濾除的部分低頻成分，就如同圖2中的波形D所示(水平虛線則標示出零電平的電平L0，做為參考)。如波形D所示，在時段Ta中，因為高電平的第一脈沖數(shù)量遠比低電平的第二脈沖的數(shù)量多，波形S0的長期平均較高，所以波形D也會隨時間漸增，而隨時間t呈現(xiàn)如(1-c·exp(f/τ))的緩升波形(其中τ、c為常數(shù)，exp為指數(shù)函數(shù))。相對地，在時段Tb中，第一脈沖的周期數(shù)與第二脈沖的周期數(shù)相差不多，波形S0的長期平均也因此而減少；在這種情形下，波形D隨時間t以exp(t/τ)的緩降波形，對應由時段Ta中較高長期平均轉換至時段Tb中較低長期平均的過程。同理，在時段Tc中，高電平第一時鐘的周期數(shù)又遠比低電平第二時鐘的周期數(shù)多，使波形S0的長期平均再度增加，波形D也會再度呈現(xiàn)(1-c·exp(t/τ))的緩升波形，對應由時段Tb的較低長期平均轉換為時段Tc的較高長期平均的過程。
如前所述，當傳輸信號經(jīng)過由使用者端10A的變壓器16A、傳輸線18傳輸至另一使用者端10B的變壓器16B后，傳輸信號波形中的長期平均的部分低頻成分就會被濾去；因此，在使用者端10B的節(jié)點P0B所接收到的傳輸信號，就如圖2中波形S所示。簡單地說，波形S是波形S0減去波形D后所形成的。由于波形S0中原本的基準線的部分低頻成分(即波形D)在傳輸過程中被濾除，造成波形S中的基準線漂移；波形S中用來代表數(shù)字數(shù)據(jù)的各脈沖，其電平也隨之漂移。一旦各脈沖的電平漂移，傳輸信號中的數(shù)字數(shù)據(jù)就不能被正確地解讀出來。一般來說，使用者端12B中的接收器14B以一定的電平來決定波形S中各脈沖所代表的數(shù)字數(shù)據(jù)；如圖2中水平虛線所標出的電平Lp及Ln。高于電平Lp的脈沖被解讀為代表“1”的第一脈沖，低于電平Ln的脈沖被解讀為代表“-1”的第二脈沖。然而，當傳輸信號在節(jié)點P0B因基準線漂移而造成波形S中的電平偏移時，接收器14B就不能正確地解讀出傳輸信號中的數(shù)字數(shù)據(jù)。如圖2中所示，在時段Te1及時段Te2間，波形S因為失去了長期平均的低頻成分(波形D)而向下偏移，造成第一脈沖的電平也向下偏移而低于電平Lp，這樣一來在這兩個時段中原本為高電平的第一脈沖，就會因基準線漂移而無法被正確地解讀，因而造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。雖然圖2中以差動形式傳輸信號中的正傳輸信號(由節(jié)點P0A傳至節(jié)點P0B)為例來說明基準線飄移的情形，但如本領域的技術人員所知，由節(jié)點P1A傳至P1B的負傳輸信號也會受到相同基準線漂移的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種補償傳輸信號電平偏差的方法及相關電路，以克服傳輸信號在傳輸過程中的基準線漂移。
本發(fā)明提供一種補償傳輸信號基準線飄移的方法，該傳輸信號包含有多個第一脈沖與多個第二脈沖，用來代表該傳輸信號中不同的數(shù)字數(shù)據(jù)，該方法包含有根據(jù)該第一脈沖的數(shù)量與該第二脈沖的數(shù)量，產(chǎn)生對應的累計結果，以估計該傳輸信號的電平偏差；以及根據(jù)該累計結果補償該傳輸信號的基準線漂移。
本發(fā)明提供一種信號補償電路，用來補償一傳輸信號的電平偏差；該傳輸信號包含有多個第一脈沖與多個第二脈沖，用來代表該傳輸信號中不同的數(shù)字數(shù)據(jù)；該信號補償電路包含有一計數(shù)器，用來根據(jù)該第一脈沖的數(shù)量與該第二脈沖的數(shù)量，產(chǎn)生對應的累計結果，以估計該傳輸信號的電平偏差；并根據(jù)該累計結果產(chǎn)生對應的控制信號；以及一修正電路，用來根據(jù)該控制信號補償該傳輸信號。


圖1為一典型網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸信號的示意圖。
圖2為圖1中網(wǎng)絡各相關信號的波形示意圖。
圖3A為本發(fā)明中信號補償電路用于一網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能方塊圖。
圖3B為圖3中控制電路的功能方塊圖。
圖4A、圖4B及圖5為圖3A中信號補償電路運行時各相關信號的波形時序圖。
圖6為圖3中信號補償電路補償差動形式傳輸信號的示意圖。
附圖的符號說明10A、50使用者端 14A發(fā)射器30信號補償電路16A、32變壓器18傳輸線 34A、34B電流模塊36接收器 38控制電路38A、38B控制信號40修正電路41A、42A、41B、42B偏壓電路46A、48A、46B、48B受控電流源52A、52B限幅器5 53A、53B電平觸發(fā)器
54A、54B權值調(diào)整器 55A、55B取樣器56計數(shù)器 Lc0初始值LcP第一預設值 LcN第二預設值Lc1第一臨界值 Lc2第二臨界值LtP第一觸發(fā)值 LtN第二觸發(fā)值dV第一補償值 dV2第二補償值a1、a1′第一加權值 a2第二加權值clk時鐘T0周期Sc、Tr1、Tr2、cnt、S、a1w、ScN波形Ta、Tb、Tc時段R0、R0a電阻R1第一電阻R2第二電阻Ic1、Ic2補償電流 Vc1、Vc2補償電壓Vcm共模電壓源t0-t6、t4b、t5b、t12、t13時點P0A、P1A、N1-N5、N7a、N7b、N8a、N8b、N9a、N9b、N10節(jié)點具體實施方式
請參考圖3A。圖3A為本發(fā)明中信號補償電路30用于一網(wǎng)絡系統(tǒng)的示意圖。使用者端10A與50通過網(wǎng)絡傳輸線18互相連接；使用者端10A與50可以是終端機、路由器或是網(wǎng)絡的交換機；做為網(wǎng)絡傳輸線的傳輸線18則可以是乙太網(wǎng)絡的UTP5纜線。使用者端10A與50分別使用發(fā)射器14A與接收器36處理信號的傳收。使用者端10A與50中分別有變壓器(trahsformer)16A、32；以及用來匹配組抗的電阻R0a及R0。使用者端10A中的發(fā)射器14A產(chǎn)生差動形式的傳輸信號，其中的正、負傳輸信號就分別由節(jié)點P0A、P1A饋送至傳輸線18；使用者端50中的接收器36則用來接收由傳輸線18傳至節(jié)點N3、N4的差動形式傳輸信號。
為了要補償接收器36接收到的傳輸信號(例如說是MLT-3編碼的信號)的基準線漂移，使用者端50中另設有一信號補償電路30。信號補償電路30中設有一控制電路38與一修正電路40。控制電路38根據(jù)節(jié)點N3、N4的傳輸信號，估計出傳輸信號的電平偏移，并產(chǎn)生對應的控制信號38A及38B。修正電路40則依據(jù)控制電路38的控制信號38A、38B來補償基準線漂移。差動形式的傳輸信號在經(jīng)過使用者端50的變壓器32之后，其正負傳輸信號分別在節(jié)點N1、N2輸入至修正電路40。在修正電路40中，傳輸差動形式傳輸信號的兩信號途徑上(即由節(jié)點N1至N3以及由節(jié)點N2至N4的兩條電連接途徑)，則分別設有第二電阻R2以及電流模塊34A、34B。在此差動傳輸?shù)膬尚盘柾緩降墓?jié)點N3、N4，再各經(jīng)由一第一電阻R1于節(jié)點N5電連至共模(common-mode)電壓源Vcm。以100Base-T的MLT-3編碼為例，共模電壓源Vcm供應的直流電壓為1.8伏特。
修正電路40中的電流模塊34A及34B各有受控電流源46A、48A、46B與48B；偏壓電路41A、42A、41B及42B則用來提供適當?shù)钠珘航o電流模塊34A、34B，使各受控電流源能正常操作。受控電流源48A、48B的電流大小由控制電路38產(chǎn)生的控制信號38A來控制；受控電流源46A、46B的電流大小則受控制電路38的控制信號38B控制。電流模塊34A中的受控電流源46A、48A兩者合起來可在節(jié)點N3處提供補償電流Ic1；電流模塊34B中的受控電流源48B、46BA則可在節(jié)點N4處一起產(chǎn)生補償電流Ic2。補償電流Ic1注入節(jié)點N3、N5間的第一電阻R1后，建立補償電壓Vc1。補償電流Ic2注入節(jié)點N4、N5間的第一電阻R1后，則建立補償電壓Vc2。差動形式的傳輸信號在經(jīng)過節(jié)點N1、N2后，其正負傳輸信號分別經(jīng)過第二電阻R2的分壓，再分別傳輸至節(jié)點N3、N4。以差動形式傳至節(jié)點N3、N4的傳輸信號，其正負傳輸信號的信號電壓電平以共模電壓源Vcm為電壓電平的中心，以第二電阻R2作為負載，分別再附加上補償電壓Vc1及Vc2。在較佳實施例中，補償電流Ic1及Ic2的大小實質相等，再配合電阻值相同的兩第一電阻R1，補償電壓Vc1及Vc2的大小也相等。經(jīng)過補償電壓補償后的傳輸信號，在節(jié)點N3、N4以差動的方式傳輸至接收器36，達到將傳輸信號由使用者端10A傳輸至使用者端50的目的。
修正電路40中以控制電路38的控制信號38A、38B來控制修正的時機與幅度；而本發(fā)明中控制電路38的功能方塊圖，請進一步參考圖3B。在以下討論的實施例中，控制電路38根據(jù)差動形式傳輸信號的正傳輸信號來對應地產(chǎn)生控制信號38A、38B；故控制電路38的輸入為節(jié)點N3的正傳輸信號。在控制電路38中設有限幅器(slicer)52A、52B，權值調(diào)整器54A、54B以及計數(shù)器56。以上各功能方塊都以時鐘clk來控制其運行；在較佳實施例中，時鐘clk與傳輸信號中各脈沖的周期同步，周期的長短都是周期T0(詳見圖2)。限幅器52A中設有電平觸發(fā)器53A及取樣器55A；電平觸發(fā)器53A能被節(jié)點N3的傳輸信號中電平高于一第一觸發(fā)值的脈沖所觸發(fā)，再經(jīng)由取樣器55A隨時鐘clk的控制來將一對應的第一觸發(fā)信號輸出至節(jié)點N7a。同理，限幅器52B中的電平觸發(fā)器53B則能被節(jié)點N3傳輸信號中電平低于一第二觸發(fā)值的脈沖所觸發(fā)；并經(jīng)由取樣器55B將觸發(fā)的第二觸發(fā)信號隨時鐘clk的控制輸出至節(jié)點N7b。權值調(diào)整器54A根據(jù)節(jié)點N3傳輸信號的電平產(chǎn)生一對應的第一加權值，并輸出至節(jié)點N8a；權值調(diào)整器54B則能產(chǎn)生一第二加權值，并輸出至節(jié)點N8b。節(jié)點N7a的第一觸發(fā)信號與節(jié)點N8a的第一加權值相乘，并將乘積輸出至節(jié)點N9a；節(jié)點N7b的第二觸發(fā)信號則與節(jié)點N8b的第二加權值相乘，并將乘積輸出至節(jié)點N9b；上述兩項乘積在加法器58中相減，并將相減的結果經(jīng)由節(jié)點N10傳送至計數(shù)器56。計數(shù)器56根據(jù)節(jié)點N10的輸入累計而產(chǎn)生一累計結果，并根據(jù)累計結果來產(chǎn)生控制信號38A、38B。借助控制信號38A、38B，控制電路38就能控制修正電路40的運行，適當?shù)匮a償節(jié)點N3、N4傳輸信號的電平偏差。
至于本發(fā)明中控制電路38運行的情形，請參考圖4A、4B。圖4A、4B為信號補償電路30運行期間各相關信號的波形時序圖；各圖的縱軸為時間。請先參考圖4A。圖4A由上而下排列的分別是節(jié)點N3傳輸信號的波形Sc、節(jié)點N7a第一觸發(fā)信號的波形Tr1、節(jié)點N7b第二觸發(fā)信號的波形Tr2，以及計數(shù)器56累計結果數(shù)值變化的波形cnt。如前所述，限幅器52A根據(jù)傳輸信號中電平大于第一觸發(fā)值的脈沖而產(chǎn)生對應的第一觸發(fā)信號；圖4A中水平虛線即代表第一觸發(fā)值LtP的電平。隨著時鐘clk的控制，第一觸發(fā)信號的波形Tr1在傳輸信號波形Sc大于第一觸發(fā)值LtP時變成高電平(代表數(shù)字“1”)，并在波形Sc小于第一觸發(fā)值LtP時變?yōu)榈碗娖?代表數(shù)字“0”)。根據(jù)相似的運行原理，限幅器52B所產(chǎn)生的第二觸發(fā)信號被波形Sc中電平低于第二觸發(fā)值LtN的脈沖觸發(fā)為高電平；并在波形Sc中電平高于第二觸發(fā)值LtN時變?yōu)榈碗娖?，如第二觸發(fā)信號的波形Tr2所示。在本發(fā)明中，第一觸發(fā)值LtP根據(jù)第一脈沖的高電平而設定，而波形Tr1中維持為高電平(即數(shù)字“1”)的期間，其實就和傳輸信號波形Sc中第一脈沖持續(xù)的時間對應。同理，第二觸發(fā)電平LtN根據(jù)第二脈沖的低電平而設定，波形Tr2中維持為數(shù)字“1”的期間，就和波形Sc中第二脈沖持續(xù)的時間對應。
如前所述，控制電路38中第一加權值與第一觸發(fā)信號相乘、第二加權值與第二觸發(fā)信號相乘，在相減后輸入至計數(shù)器56，由計數(shù)器56累計于累計結果中；而累計結果數(shù)值變化的波形就如波形cnt所示。如時點t0至t1間，隨著時鐘clk與傳輸信號同步的觸發(fā)，波形Tr1中的數(shù)字“1”與第一加權值a1相乘而累加至計數(shù)器56的累計結果中；波形Tr1中代表高電平第一脈沖的數(shù)字“1”隨時間延續(xù)，累計結果也隨時鐘clk的觸發(fā)而累加；每次累加的幅度是第一加權值a1。在同一時段中(時點t0至t1)，波形Tr2維持為數(shù)字“0”，代表此一時段中傳輸信號中并沒有第二脈沖，累計結果在此時段內(nèi)的數(shù)值變化也不受到第二加權值的影響。直到累計結果的數(shù)值累加至一第一預設值LcP(如圖4A中水平虛線所標示)時，計數(shù)器56就以對應的控制信號38A、38B控制修正電路40，將節(jié)點N3傳輸信號的電平向上補償一預設的補償值dV。如圖4A中的波形cnt所示，在時點t1時，累計結果的數(shù)值累計至第一預設值LcP，修正電路40(詳見圖3A)就在對應時間借助控制信號38B將波形Sc向上修正預設的第一補償值dV。在此同時，一旦累計結果累計至第一預設值LcP后，累計結果就會重設(reset)至一初始值Lc0(如圖4A中水平虛線所標示)，重新由此初始值開始累加。舉例來說，到了時點t2，限幅器52B根據(jù)波形Sc中的第二脈沖觸發(fā)波形Tr2中的數(shù)字“1”，使得累計結果減少，減少的幅度是第二加權值a2。在時點t3到t4間，因為波形Tr1中持續(xù)的數(shù)字“1”，累計結果的數(shù)值又不斷增加，直到時點t4時再度達到第一預設值LcP。此時計數(shù)器56再度以控制信號38A、38B控制修正電路，使傳輸信號的波形Sc繼時點t1后再度向上補償一個第一補償值dV的幅度；而累計結果也會再度重設回初始值Lc0。
在時點t4至t5間，累計結果再度隨波形Tr1中的數(shù)字“1”而每次累加第一加權值a1，在時點t4b時則因波形Tr2中的數(shù)字“1”而每次遞減第二加權值a2，并再度于時點t5達到第一預設值LcP，并在對應時間再度將傳輸信號波形Sc向上修正一個第一補償值dV的幅度?？偠灾诒景l(fā)明中，每當累計結果增加至第一預設值LcP，控制電路38就會以控制信號38A、38B控制修正電路40，來對應地修正傳輸信號的波形Sc。
為了避免上述過程中向上修正的幅度過大，本發(fā)明中另設有一機制來控制向上修正的時機。當傳輸信號波形Sc超過一第一臨界值Lc1時，權值調(diào)整器54A就將第一加權值a1的值按照預設的方式減少。像在圖4A中所示，在時點t5時，補償后的傳輸信號波形Sc已經(jīng)超過第一臨界值Lc1了，故權值調(diào)整器54A將第一加權值a1減少為一個新的第一加權值a1′。在隨后的累加過程中，當累計結果隨波形Tr1中的數(shù)字“1”而累加時，累加的幅度是這個更新后的第一加權值a1′。如圖4A中所示，累計結果的數(shù)值波形cnt在時點t5之后累計成長的趨勢就會減緩，達到第一預設值LcP的時間也會隨之加長，這是因為第一加權值a1′的數(shù)值較小的結果。隨著累計結果達到第一預設值LcP的時間拉長，傳輸信號波形Sc也要等更長的時間才向上修正，使得傳輸信號不再頻繁地向上補償，以避免向上修正的幅度過大。若傳輸信號的電平再度超越第一臨界值Lc1，第一加權值還會再進一步的減少，使得累計結果要花更多的時間才會再達到第一預設值LcP；在相鄰兩次向上修正傳輸信號的時點間，也要經(jīng)歷更長的時間。在較佳實施例中，在逐次調(diào)整并減少第一加權值時，第一加權值隨指數(shù)率(exponential)減少；換句話說，在第n次調(diào)整第一加權值時，其第一加權值可由a1(n)＝c*a1(n-1)算出；其中a1(n)代表第n次調(diào)整時的第一加權值，a1(n-1)代表第(n-1)次調(diào)整時的第一加權值，c為一小于1的常數(shù)(例如0.5)。同時，在較佳實施例中，第二加權值a2的數(shù)值一直維持不變。如在圖4A中的時點t5b，當累計結果因波形Tr2的數(shù)字“1”而減少時，減少的幅度仍然與時點tb4時減少的幅度相同，一樣都是一個第二加權值a2的幅度。
上述本發(fā)明的補償過程，其原理可描述如下。如前所述，傳輸信號中高電平的第一脈沖使傳輸信號的長期平均增加，因而造成傳輸信號中緩升的基準線；相反地，低電平的第二脈沖則使傳輸信號的長期平均減少，造成傳輸信號中緩降的基準線。因此，本發(fā)明中第一觸發(fā)信號的波形Tr1以及第二觸發(fā)信號的波形Tr2，是分別用來累計第一脈沖與第二脈沖隨時間增加的周期數(shù)。隨著第一脈沖周期數(shù)的增加，第一觸發(fā)信號波形Tr1中的數(shù)字“1”的個數(shù)也隨時間增加，反應傳輸線中基準線應該緩升的情形。由于在節(jié)點N3的傳輸信號已在傳輸過程中失去緩升的基準線，整體波形呈現(xiàn)緩降的趨勢(請參考圖2及相關說明)；此時即應對傳輸信號加以正向的補償，使其電平向上修正。至于第一加權值與第二加權值，則用來估計基準線緩升緩降的趨勢；簡言之，是基準線隨時間變化的斜率(slope)?；鶞示€實際的漂移值，可由時間與基準線相對于時間變化的斜率兩者的乘積來表示；其中基準線緩升的時間可由波形Tr1中數(shù)字“1”隨時間的累積來表示，緩升的斜率則由第一加權值來表示；另一方面，基準線緩降的時間可由波形Tr2中數(shù)字“1”隨時間的累積來表示，緩降的斜率則由第二加權值來表示。將緩升時間與第一加權值的乘積，再減去緩降時間與第二加權值的乘積(相減是因為第二加權值取為正值，故以減法來表示緩降的負斜率)而累計于計數(shù)器56的計數(shù)結果中，就能估計基準線漂移值。一旦漂移值正向增加至某一程度，代表傳輸信號已經(jīng)向下偏移同樣程度，此時就應該對傳輸信號做正向的補償，拉高傳輸信號的電平。這也就是本發(fā)明過程中，當累計結果增加至第一預設值LcP時，就對傳輸信號波形Sc做正向補償，將其電平增加一個第一補償值dV。第一補償值dV與第一預設值LcP之間可以有一定的對應關系，以正確地補償傳輸信號的基準線漂移。
當然，基準線緩升緩降的斜率其實并非定值，而是隨時間變化的。如圖2中波形D于時段Ta及Tc中的情形，可看出在時段開始時，波形D上升的速度較快，代表斜率較大，單位時間上升的幅度較多；到了時段的后半部，上升的趨勢就開始趨緩，單位時間中上升的幅度較小。在本發(fā)明中用來表示基準線變化斜率的第一加權值與第二加權值，也有一定的機制來反應其隨時間的變化。如前所述，當累計結果增加至第一預設值LcP時，就對傳輸信號做正向補償。然而，若正向補償?shù)姆冗^大，就表示第一加權值與第二加權值所估計的斜率已經(jīng)不當，此時就可調(diào)整第一加權值與第二加權值，適當?shù)胤磻鶞示€斜率隨時間而改變的情形。由前面的討論可知，基準線緩升緩降的斜率都隨時間呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)的變化，故在本發(fā)明的較佳實施例中，僅改變第一加權值就可反應斜率隨時間的變化，第二加權值則可維持于定值，這樣也可簡化控制電路38的控制程序及實際電路。而權值調(diào)整器54A在傳輸信號波形Sc大于第一臨界值Lc1時，將第一加權值以指數(shù)率減少，以修正對基準線斜率的估計。當傳輸信號向上修正的幅度過大而超越第一臨界值Lc1時，代表傳輸信號變化的趨勢已經(jīng)趨緩，不需再頻繁地向上修正；變小的第一加權值就能代表傳輸信號趨緩的斜率；而累計結果數(shù)值增加的趨勢也趨緩，以對應于趨緩的基準線變化。每次傳輸信號超越第一臨界值Lc1時，第一加權值就再度減少，反應基準線變化的斜率。
請繼續(xù)參考圖4B。圖4B為本發(fā)明信號補償電路38在另一種情況下運行時各相關信號的波形時序圖；圖4B的橫軸即為時間。同圖4A的圖例，圖4B中由上而下排列的是傳輸信號的波形Sc、第一觸發(fā)信號的波形Tr1、第二觸發(fā)信號的波形Tr2以及累計結果數(shù)值變化的波形cnt。相對于圖4A中的情形，圖4B中傳輸信號波形Sc中高電平第一脈沖的數(shù)目與低電平第二脈沖的數(shù)目相差不多，使基準線的波形呈現(xiàn)緩降的趨勢(詳見圖2及相關討論)。雖然累計結果同樣根據(jù)波形Tr1中的數(shù)字“1”而以第一加權值a1的幅度增加、并根據(jù)波形Tr2中的數(shù)字“1”而以第二加權值a2的幅度漸減，但與圖4A相比，在圖4B中波形Tr1中出現(xiàn)數(shù)字“1”的次數(shù)相對較少，而圖4B中波形Tr2中出現(xiàn)數(shù)字“1”的次數(shù)則相對較多，而使累計結果不斷減少，甚至小于累計結果每次重設的初始值Lc0。當累計結果逐漸減少而達到一預定的第二預設值LcN(由圖4B中水平虛線表示)時，計數(shù)器56就重設累計結果為初始值Lc0，并以控制信號38A、38B控制修正電路將傳輸信號的波形向下修正一第二補償值dV2。累計結果由初始值Lc0漸減，代表基準線呈現(xiàn)緩降的趨勢，相對地在節(jié)點N3傳輸信號的波形Sc就呈現(xiàn)緩升的情形。所以本發(fā)明中在累計結果減少至第二預設值LcN時，就將波形Sc向下補償修正。如在時點t12與t13，累計結果都減至第二預設值LcN，因此傳輸信號的波形Sc也都向下修正一個第二補償值dV2的幅度。
相似于圖4A中的情形，基準線向下漂移的趨勢會隨時間趨緩，代表波形Sc向上偏移的趨勢也會趨緩，此時若仍繼續(xù)頻繁地向下修正，波形Sc反而會被過度補償而無法維持正確的電平。所以，權值調(diào)整器54A適當?shù)卣{(diào)整第一加權值的大小，以反應傳輸信號偏移趨勢的改變；當傳輸信號波形Sc的電平低于一預設的第二臨界值Lc2時，權值調(diào)整器54A就會增加第一加權值的大小，以反應趨緩的偏移。如在圖4B所示，在時點t13時，波形Sc降低至第二臨界值Lc2，而第一加權值也會由原先的a1增加為a1′。如此一來，累計結果因為頻繁的第二脈沖而漸減的趨勢就會減緩，要較長時間才能減少至第二預設值LcN，而向下修正傳輸信號的時間也會延遲而不再頻繁，以適度地配合傳輸信號趨緩的上升趨勢。
綜合圖4A、圖4B的技術可看出，在本發(fā)明中，計數(shù)器56的累計結果隨傳輸信號中高電平第一脈沖的周期數(shù)增加而每次累加第一加權值，并隨第二脈沖的周期數(shù)增加而每次遞減第二加權值，以估計傳輸信號增減的情形。當累計結果達到第一預設值LcP時，計數(shù)器56控制修正電路40將傳輸信號的電平拉高一第一補償值dV的幅度，補償向下偏移的傳輸信號；當累計結果遞減至第二預設值LcN時，計數(shù)器56則將傳輸信號的電平減低一第二補償值dV2的幅度，補償向上偏移的傳輸信號。另外，傳輸信號的電平升高超過第一臨界值Lc1時，權值調(diào)整器54A減少第一加權值的數(shù)值，來反應傳輸信號電平上升速度趨緩的情形；當傳輸信號的電平降低超過第二臨界值時，第一加權值的數(shù)值則增加，以反應傳輸信號電平下降速度趨緩的情形。
請參考圖5。圖5為較長時間標度下，本發(fā)明補償修正傳輸信號時各相關信號波形時序的示意圖；圖5的橫軸即為時間，由上而下排列的則是未補償?shù)膫鬏斝盘柌ㄐ蜸、經(jīng)本發(fā)明補償后的傳輸信號波形Sc、累計結果數(shù)值變化的波形cnt以及第一加權值的數(shù)值隨時間變化的波形a1w。由圖5可看出，在時段Ta中，失去基準線的傳輸信號波形S原本向下飄移，此時累計結果的數(shù)值不斷累積而反應此時段中較多的第一脈沖(故有較大的長期平均)；再配合時段啟始時較大的第一加權值，累計結果在較短的時間內(nèi)就累積至第一預設值LcP，使得計數(shù)器56較頻繁地控制修正電路40將傳輸信號向上修正。隨著時間推移，頻繁地向上修正過度修正原本下偏的傳輸信號，此時第一加權值就適當?shù)販p少(如波形a1w所示)，使累計結果增加的幅度趨緩，正可反應傳輸信號向下偏移趨勢也減緩的情形。到了時段Tb，傳輸信號中的第一脈沖與第二脈沖周期的數(shù)量相近，造成較低的長期平均，傳輸信號向上飄移，累計結果也會因為較小的第一加權值、較頻繁出現(xiàn)的第二脈沖而負向累積。在時段開始時，累計結果快速地由初始值Lc0負向累積至第二預設值LcN，使得修正電路較頻繁地將傳輸信號向下修正。隨時間推移，頻繁地向下修正過度補償原本向上偏移的傳輸信號，此時第一加權值也適當?shù)刂饾u增大，使計數(shù)結果負向累積的趨勢減緩，恰能反應傳輸信號向上偏移趨勢減緩的情形。
在實際實施時，修正電路40中的受控電流源可包含多個電流單元聯(lián)合形成；每個電流單元接通后可定量地提供一定的電流(譬如說是電流dI)。要增加受控電流源的電流，可增加接通的電流單元；要減少受控電流源的電流，可減少接通的電流單元。當控制電路38要控制修正電路增減傳輸信號的電平時，就可用控制信號38A、38B來控制受控電流源46A、46B、48A、48B(詳見圖3A)。要增加節(jié)點N3處傳輸信號的電壓電平，只要增加受控電流源46A、46B中接通的電流單元，使補償電流Ic1、Ic2增加電流dI，就能以共模電壓源Vcm為基準、將R1*dI的電壓值增加到節(jié)點N3傳輸信號的電壓電平。如前的討論，本發(fā)明中每次增加傳輸信號電平的幅度是第一補償值dV；因此第一補償值dV就能以適當?shù)碾娏鱠I及第一電阻R1的阻值來設計達成。同理，要減少節(jié)點N3傳輸信號的電壓電平，就可將受控電流源48A、48B中接通的電流單元增加，使補償電流Ic1、Ic2減少電流dI2，節(jié)點N3傳輸信號的電壓電平就能以共模電壓源為基準減少電壓值R1*dI2。因此，第二補償值dV2就能以適當?shù)碾娏鱠I2及第一電阻R1的阻值來達成。在較佳實施例中，第一補償值dV與第二補償值dV2是實質相等的，即電流dI與dI2實質相等。
雖然以上討論針對節(jié)點N3傳輸信號，但由修正電路40的構造可看出，在節(jié)點N4的反相傳輸信號也會得到對應的補償。請參考圖6。圖6為本發(fā)明信號補償電路30修正差動形式傳輸信號中正負傳輸信號的示意圖；圖6的橫軸為時間。波形Sc為節(jié)點N3傳輸信號的波形；波形ScN為節(jié)點N4傳輸信號的波形。因為圖3A中修正電路40以共模電壓源Vcm為基準，對稱地設置兩第二電阻R2、兩第一電阻R1及相關受控電流源；由傳輸線18分別傳輸至節(jié)點N3、N4的反相正負傳輸信號也就以共模電壓的電壓電平(圖6中標示為Vcm的水平虛線)為中心而互為鏡射，如圖6中所示。當同受控制信號38B控制的受控電流源48A、48B增加電流，補償電流Ic1、Ic2都減少，跨接于兩第一電阻R1的補償電壓Vc1、Vc2，其電壓幅度也對應地減少；而補償電壓Vc1、Vc2的正負方向則如圖3A中所示的互為反相，因此波形Sc及波形ScN也就正確地得到互為反相的等量補償。在節(jié)點N3、N4的差動形式傳輸信號能被正確補償而減少基準線飄移的程度，使用者端50中的接收器36也就能正確地取回(retrieve)傳輸信號中的數(shù)字數(shù)據(jù)。
如前面所討論過的，在上述實施例(以下稱第一實施例)中，將第二加權值a2固定而改變第一加權值以反應波形D先緩升再緩降的趨勢改變的情形。當然，本發(fā)明也可以采用將第一加權值a1固定而改變第二加權值a2的方式來反應波形D先緩降再緩升的趨勢。在此第二實施例中，增加第二加權值a2的時機就對應于第一實施例減少第一加權值a1的時機；減少第二加權值a2的時機也就對應于第一實施例增加第一加權值a1的時機。
與公知未能補償基準線漂移而導致數(shù)字數(shù)據(jù)不能正確取還的情況相比較，本發(fā)明能利用計數(shù)器中的累計結果估計基準線漂移的情況，進一步適當?shù)匮a償基準線漂移，故能確保傳輸信號中的數(shù)字數(shù)據(jù)能被正確接收解讀，不受傳輸過程影響，并使網(wǎng)絡傳輸資料、交流知識的功能得以完全發(fā)揮。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化與改進，皆應屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種補償傳輸信號基準線飄移的方法，該傳輸信號包含有多個第一脈沖與多個第二脈沖，用來代表該傳輸信號中不同的數(shù)字數(shù)據(jù)，該方法包含有根據(jù)該第一脈沖的數(shù)量與該第二脈沖的數(shù)量，產(chǎn)生對應的累計結果，以估計該傳輸信號的電平偏差；以及根據(jù)該累計結果補償該傳輸信號的基準線漂移。
2.如權利要求1的方法，其中該補償步驟還包含有根據(jù)該累計結果補償該傳輸信號的電平偏差后，重設該累計結果為初始值。
3.如權利要求1的方法，其中該第一脈沖的電平大于該第二脈沖的電平；隨著該第一脈沖數(shù)量的增加而增加該累計結果，并隨該第二脈沖數(shù)量的增加而減少該累計結果。
4.如權利要求3的方法，其中當補償該傳輸信號的電平偏差時，若該累計結果大于第一預設值，則將該傳輸信號的電平增加第一補償值；若該累計結果小于第二預設值，則將該傳輸信號的電平減少第二補償值。
5.如權利要求3的方法，其中當該第一脈沖的數(shù)量增加一個的時候，將該累計結果增加第一加權值以增加該累計結果；當該第二脈沖的數(shù)量增加一個的時候，將該累計結果減少第二加權值以減少該累計結果。
6.如權利要求5的方法，其中若該傳輸信號的電平超過第一臨界值，則減少該第一加權值；若該傳輸信號的電平低于第二臨界值，則增加該第一加權值。
7.如權利要求6的方法，其中當減少該第一加權值時，以指數(shù)方式減少該第一加權值；當增加該第一加權值時，亦以指數(shù)的方式增加該第一加權值。
8.一種信號補償電路，用來補償一傳輸信號的電平偏差；該傳輸信號包含有多個第一脈沖與多個第二脈沖，用來代表該傳輸信號中不同的數(shù)字數(shù)據(jù)；該信號補償電路包含有一計數(shù)器，用來根據(jù)該第一脈沖的數(shù)量與該第二脈沖的數(shù)量，產(chǎn)生對應的累計結果，以估計該傳輸信號的電平偏差；并根據(jù)該累計結果產(chǎn)生對應的控制信號；以及一修正電路，用來根據(jù)該控制信號補償該傳輸信號。
9.如權利要求8的信號補償電路，其中當該修正電路根據(jù)該控制信號補償該傳輸信號后，該計數(shù)器重設該累計結果為初始值。
10.如權利要求8的信號補償電路，其中該第一脈沖的電平大于該第二脈沖的電平；該計數(shù)器隨著該第一脈沖數(shù)量的增加而增加該累計結果，并隨該第二脈沖數(shù)量的增加而減少該累計結果。
11.如權利要求10的信號補償電路，其中當該修正電路補償該傳輸信號時，若該累計結果大于第一預設值，則對應的控制信號致使該修正電路將該傳輸信號的電平增加第一補償值；若該累計結果小于第二預設值，則對應的控制信號致使該修正電路將該傳輸信號的電平減少第二補償值。
12.如權利要求10的信號補償電路，其中當該第一脈沖的數(shù)量增加一個的時候，該計數(shù)器將該累計結果增加第一加權值以增加該累計結果；當該第二脈沖的數(shù)量增加一個的時候，該計數(shù)器將該累計結果減少第二加權值以減少該累計結果。
13.如權利要求12的信號補償電路，其還包含有一權值調(diào)整器，用來決定該第一加權值，其中若該傳輸信號的電平超過第一臨界值，則該權值調(diào)整器減少該第一加權值；若該傳輸信號的電平低于第二臨界值，則該權值調(diào)整器增加該第一加權值。
14.如權利要求13的信號補償電路，其中當該權值調(diào)整器減少該第一加權值時，以指數(shù)方式減少該第一加權值；當增加該第一加權值時，亦以指數(shù)的方式增加該第一加權值。
15.如權利要求8的信號補償電路，其還包含有一限幅器(slicer)，用來計數(shù)該第一脈沖的數(shù)量。
16.如權利要求15的信號補償電路，其中該限幅器中包含有一電平觸發(fā)器及一取樣器。
17.如權利要求8的信號補償電路，其還包含有一限幅器，用來計數(shù)該第二脈沖的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種補償傳輸信號電平偏差的方法，該傳輸信號以網(wǎng)絡傳輸線傳輸，該傳輸信號包含有多個第一脈沖與多個第二脈沖，用來代表該傳輸信號中不同的數(shù)字數(shù)據(jù)，該方法包含有根據(jù)該第一脈沖的數(shù)量與該第二脈沖的數(shù)量，產(chǎn)生對應的累計結果，以估計該傳輸信號的電平偏差；以及根據(jù)該累計結果修正該傳輸信號的基準線漂移。
文檔編號H04B15/00GK1433160SQ0210206
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月18日 優(yōu)先權日2002年1月18日
發(fā)明者葉澤賢 申請人:威盛電子股份有限公司