專(zhuān)利名稱：連續(xù)時(shí)間濾波器－用于光信道均衡的決策反饋均衡器的制作方法
作為優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)的在先申請(qǐng)本發(fā)明的提出基于以下在先美國(guó)申請(qǐng)1.“連續(xù)時(shí)間濾波器-用于光信道均衡的決策反饋均衡器”，臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/531,403，申請(qǐng)日2003年12月19日；2.“高速運(yùn)用的決策反饋均衡器和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路”，臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/531,402，申請(qǐng)日2003年12月19日；3.“利用時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)相位調(diào)整設(shè)置決策反饋均衡器的環(huán)路延遲”，臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/530,968，申請(qǐng)日2003年12月19日。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)以一個(gè)給定的速度在通信介質(zhì)如光纖、電纜或雙絞線中從數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)向數(shù)據(jù)接收機(jī)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)通信介質(zhì)的頻率響應(yīng)的非平坦程度超過(guò)傳遞傳輸信號(hào)的帶寬時(shí)，增強(qiáng)電信服務(wù)的較高的數(shù)據(jù)傳輸速度可能引起碼間干擾(ISI)。
例如，在光通信系統(tǒng)中，用高數(shù)據(jù)速度或用于長(zhǎng)信道長(zhǎng)度，由光傳播速度的變化作為波長(zhǎng)及傳播軸的函數(shù)帶來(lái)的色差和偏振模式彌散現(xiàn)象可能產(chǎn)生高度嚴(yán)重的碼間干擾現(xiàn)象。這些典型的纖維光電纜的帶寬限制趨向于擴(kuò)散傳播脈沖，如果擴(kuò)散脈沖的寬度超過(guò)一個(gè)碼元區(qū)間，可能發(fā)生與相鄰脈沖交迭，并可能限制通信系統(tǒng)的可完成誤碼率。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明一種通信設(shè)備，包括一個(gè)具有線性均衡輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的可調(diào)節(jié)帶寬的連續(xù)時(shí)間濾波器，本發(fā)明一種通信設(shè)備還進(jìn)一步包括一個(gè)與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合以減小濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)碼間干擾的決策反饋均衡器。
另一方面，本發(fā)明一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)通過(guò)通信介質(zhì)發(fā)射一個(gè)信息信號(hào)的發(fā)射機(jī)和一個(gè)與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信息信號(hào)的接收機(jī)，根據(jù)本發(fā)明的所述接收機(jī)一個(gè)連續(xù)時(shí)間濾波器，該濾波器具有一個(gè)可調(diào)節(jié)帶寬，該帶寬線性均衡傳輸信息信號(hào)作為其函數(shù)，本發(fā)明的所述接收機(jī)還進(jìn)一步包括一個(gè)決策反饋均衡器，該均衡器與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合以減小所述濾波信息信號(hào)的碼間干擾。
根據(jù)本發(fā)明的一種光通信設(shè)備，包括一個(gè)具有可調(diào)節(jié)帶寬的連續(xù)時(shí)間濾波器，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的信道感應(yīng)失真，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)；一個(gè)決策反饋均衡器，與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合，以減小所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，該設(shè)備還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述連續(xù)時(shí)間濾波器包括至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，每一個(gè)所述至少一個(gè)低通濾波器包括一對(duì)差異晶體管，該晶體管具有與其輸出耦合的電容負(fù)載，以調(diào)節(jié)所述低通濾波器的帶寬。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述決策反饋均衡器包括一個(gè)加法器，該加法器通過(guò)將一個(gè)均衡反饋信號(hào)與所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)合成生成一個(gè)合成信號(hào)，以減小所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述帶寬控制器包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述加法器耦合，將所述輸入信號(hào)數(shù)字化；一個(gè)數(shù)字限制器，耦合到接收來(lái)自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字化輸入信號(hào)，以從所述數(shù)字化輸入信號(hào)生成一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)；一個(gè)合成器，從所述二進(jìn)制信號(hào)中減去所述數(shù)字化合成信號(hào)，以生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)通過(guò)通信介質(zhì)發(fā)射一個(gè)信息信號(hào)的發(fā)射機(jī)；一個(gè)與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信息信號(hào)的接收機(jī)，其中所述接收機(jī)包括一個(gè)具有一個(gè)可調(diào)節(jié)帶寬的連續(xù)時(shí)間濾波器，其中，所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小一個(gè)接收信息信號(hào)作為所述可調(diào)節(jié)帶寬函數(shù)的信道感應(yīng)失真，其中，所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波信息信號(hào)；一個(gè)決策反饋均衡器，與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合，以減小所述濾波信息信號(hào)的碼間干擾。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述連續(xù)時(shí)間濾波器包括至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，每一個(gè)所述至少一個(gè)低通濾波器包括一對(duì)差異晶體管，該晶體管具有與其輸出耦合的電容負(fù)載，以調(diào)節(jié)所述低通濾波器的帶寬。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述決策反饋均衡器包括一個(gè)加法器，該加法器通過(guò)將一個(gè)均衡反饋信號(hào)與所述濾波信息信號(hào)合成生成一個(gè)合成信號(hào)，以減小所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述帶寬控制器包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述加法器耦合，將所述輸入信號(hào)數(shù)字化；一個(gè)數(shù)字限制器，耦合到接收來(lái)自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字化輸入信號(hào)，以從所述數(shù)字化輸入信號(hào)生成一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)；一個(gè)合成器，從所述二進(jìn)制信號(hào)中減去所述數(shù)字化合成信號(hào)，以生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述接收機(jī)還進(jìn)一步包括一個(gè)光檢波器，以轉(zhuǎn)換所述接收信息信號(hào)為一個(gè)電信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一種通信系統(tǒng)，包括在通信介質(zhì)中傳輸一個(gè)信息信號(hào)的傳輸裝置；與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信息信號(hào)的接收裝置，其中所述接收裝置包括用于對(duì)所述接收信息信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波裝置；用于調(diào)節(jié)所述濾波裝置的帶寬以減小所述接收信息信號(hào)的信道感應(yīng)失真的帶寬控制裝置；與所述濾波裝置耦合減小濾波信息信號(hào)的碼間干擾的均衡裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一種傳播信息信號(hào)的方法，包括利用一個(gè)第一濾波器帶寬對(duì)一個(gè)信息信號(hào)的第一碼元進(jìn)行濾波，均衡所述濾波信息信號(hào)；由至少所述均衡信號(hào)生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)；用第二濾波器帶寬對(duì)所述信息信號(hào)的第二碼元進(jìn)行濾波。
根據(jù)本發(fā)明的一種光通信設(shè)備，包括一個(gè)連續(xù)時(shí)間濾波器包括至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器，每一個(gè)所述級(jí)聯(lián)低通濾波器具有一個(gè)可調(diào)節(jié)的帶寬，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的信道感應(yīng)失真，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)；一個(gè)與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合以減少所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾的決策反饋均衡器。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，該設(shè)備還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成至少一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，每一個(gè)所述至少一個(gè)低通濾波器包括一對(duì)差異晶體管，該晶體管具有與其輸出耦合的電容負(fù)載，以調(diào)節(jié)所述低通濾波器的帶寬。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述決策反饋均衡器包括一個(gè)加法器，該加法器將一個(gè)均衡反饋信號(hào)與所述濾波輸入信號(hào)合成，以減小所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述帶寬控制器包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述加法器耦合，將所述輸入信號(hào)數(shù)字化；一個(gè)數(shù)字限制器，耦合到接收來(lái)自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字化輸入信號(hào)，以從所述數(shù)字化輸入信號(hào)生成一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)；一個(gè)合成器，從所述二進(jìn)制信號(hào)中減去所述數(shù)字化合成信號(hào)，以生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)。


圖1是光通信系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖2是決策反饋均衡器一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖3是與圖2所示的決策反饋均衡器集成的前饋均衡器一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，具有與圖2所示的決策反饋均衡器集成的連續(xù)時(shí)間濾波器的接收機(jī)的簡(jiǎn)化框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，圖4所示的接收機(jī)的簡(jiǎn)化框圖，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器包括一個(gè)或多個(gè)帶有可調(diào)節(jié)濾波器帶寬的級(jí)聯(lián)低通濾波器；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，圖5所示的低通濾波器的簡(jiǎn)化電路圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，一個(gè)具有連續(xù)時(shí)間濾波器與決策反饋均衡器和帶寬控制器集成以控制所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬的接收機(jī)的另一個(gè)簡(jiǎn)化框圖。
根據(jù)常識(shí)，圖中示出的各種特征是不按比例的。相反，為表示清晰，這些特征的尺寸可任意伸長(zhǎng)和縮短。此外，同樣的參考數(shù)字指向同樣的特征貫穿整個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一個(gè)用于通信系統(tǒng)100并帶有信道均衡的高速接收機(jī)，在一個(gè)實(shí)施例中，該通信系統(tǒng)100包括一個(gè)具有光發(fā)射機(jī)120的光通信系統(tǒng)，該光發(fā)射機(jī)120將一個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光信號(hào)，以便通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)130傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)110，本實(shí)施例中，所述光接收機(jī)將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明不限于光通信系統(tǒng)，也不限于單個(gè)光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，實(shí)際上，實(shí)際使用的光通信系統(tǒng)可以有一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射機(jī)和一個(gè)或多個(gè)光接收機(jī)。
圖示光發(fā)射機(jī)120包括一個(gè)或多個(gè)與光電轉(zhuǎn)換器175耦合的增益級(jí)170，本實(shí)施例中所述增益級(jí)放大所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，所述放大數(shù)據(jù)信號(hào)依次激勵(lì)所述光電轉(zhuǎn)換器175，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)模擬數(shù)據(jù)源提供一個(gè)模擬數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)調(diào)節(jié)所述光電轉(zhuǎn)換器175的輸出。在其他實(shí)施例中，可以采用基帶數(shù)字調(diào)節(jié)或頻率調(diào)節(jié)。
增益級(jí)170可以有多級(jí)，可以接收一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，以控制各種不同的光電轉(zhuǎn)換器的輸出參數(shù)，例如，所述光電轉(zhuǎn)換器可以是一個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)表面發(fā)射激光器或一個(gè)邊發(fā)射激光器，其發(fā)射速度達(dá)每秒10Gb(Gbps)或更高。
圖示接收機(jī)包括一個(gè)光檢波器135、感應(yīng)電阻140、一個(gè)或多個(gè)放大器150、一個(gè)時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路160和一個(gè)均衡器165，光檢波器135可以是任何現(xiàn)有的檢波器，這種現(xiàn)有的檢波器將輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的可以電子監(jiān)控的電輸出信號(hào)。
操作中，當(dāng)發(fā)射的光束到達(dá)光檢波器135的光接收表面，即生成電子孔對(duì)，一個(gè)加在光檢波器兩端的偏置電壓生成一個(gè)具有強(qiáng)度與到達(dá)光強(qiáng)度成比例的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，該電流流經(jīng)感應(yīng)電阻140生成一個(gè)電壓。
一個(gè)或多個(gè)與所述感應(yīng)電阻耦合的放大器150放大所述感應(yīng)電壓信號(hào)，所述放大電壓信號(hào)激勵(lì)一個(gè)時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路160，該電路從所述放大電壓信號(hào)提取一個(gè)時(shí)鐘，并恢復(fù)所述傳輸數(shù)據(jù)。另外，典型的高速接收機(jī)可以包括一個(gè)自適應(yīng)的均衡器165，例如，一個(gè)恢復(fù)或減小接收光數(shù)據(jù)的信道感應(yīng)失真的決策反饋均衡器。
決策反饋均衡技術(shù)利用反饋從已檢測(cè)到的碼元中刪除當(dāng)前碼元干擾。實(shí)際上，決策反饋均衡利用當(dāng)前碼元的已知值在當(dāng)前碼元中通過(guò)以適當(dāng)?shù)臋?quán)重減去前面檢測(cè)到的碼元值去決定和刪除由一個(gè)或多個(gè)前碼提供的碼間干擾。
例如，圖2是一個(gè)傳統(tǒng)單抽頭決策反饋均衡器200的簡(jiǎn)化框圖，其中一個(gè)加法器210將輸入數(shù)據(jù)220與反饋信號(hào)230合成，脈沖限幅器240轉(zhuǎn)換加法器的輸出(軟決策)成為一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)，然后觸發(fā)器250從所述二進(jìn)制信號(hào)恢復(fù)所述數(shù)據(jù)以響應(yīng)提取時(shí)鐘260。
在圖示實(shí)施例中，一個(gè)乘法器270以一個(gè)均衡系數(shù)(g1)測(cè)量所述恢復(fù)數(shù)據(jù)，生成反饋信號(hào)230，然后該反饋信號(hào)與輸入信號(hào)合成，均衡系數(shù)值由輸入數(shù)據(jù)的碼間干擾水平?jīng)Q定，典型地，均衡系數(shù)(通常為負(fù)數(shù))的絕對(duì)值隨碼間干擾的增加而增加，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)實(shí)時(shí)優(yōu)化環(huán)路(未示出)，例如一個(gè)最小均方優(yōu)化環(huán)路，監(jiān)控輸入信號(hào)的誤碼率并調(diào)節(jié)均衡系數(shù)值以響應(yīng)誤碼率的變化。
然后，加法器210將均衡反饋信號(hào)230(典型為副數(shù))與輸入數(shù)據(jù)220合成，并從當(dāng)前碼元中減去按比例量的前碼元，以減小或消除信道感應(yīng)失真如碼間干擾。
但是，決策反饋均衡器不可能有效地補(bǔ)償先驅(qū)碼間干擾，如在當(dāng)前碼元之后被傳輸?shù)拇a元引起的干擾。如圖3所示，當(dāng)前接收機(jī)300通常包括一個(gè)前饋濾波器310和一個(gè)決策反饋均衡器320，以充分補(bǔ)償下沖和過(guò)沖干擾。
本實(shí)施例的前饋濾波器包括一個(gè)帶有可調(diào)節(jié)抽頭系數(shù)C1-Cn多抽頭前饋均衡器，在圖示實(shí)施例中，抽頭間時(shí)間延遲可以與碼元時(shí)間一樣長(zhǎng)，此時(shí)的均衡器稱為碼寬均衡器，不過(guò)，典型的均衡器是一個(gè)微小空間均衡器，它具有一個(gè)在臨近抽頭間的時(shí)間延遲，該時(shí)間延遲小于所述碼元時(shí)間以避免混淆。前饋均衡器的總延遲被典型選取大于或等于所述下沖延遲擴(kuò)散。
圖3中的n個(gè)抽頭均衡器包括n個(gè)乘法器330(a)-330(n)和n-1個(gè)延遲組件340(a)-340(n-1)，每個(gè)延遲組件延遲相應(yīng)的輸入信號(hào)約半個(gè)碼元期間，在本實(shí)施例中，乘法器330(a)-330(n)分別以均衡系數(shù)C1至Cn乘以輸入數(shù)據(jù)信號(hào)和延遲信號(hào)350(a)-350(n-1)，然后加法器360合成乘法器330(a)-330(n)的饋送信號(hào)，因此前饋均衡器按比例從當(dāng)前碼元中減去前碼元的模型，以減少或消除信道感應(yīng)下沖碼間干擾。
前饋均衡器的輸出與決策反饋均衡器的反饋信號(hào)230合成，決策反饋均衡器320運(yùn)行以減小或消除如前述附圖2中過(guò)沖碼間干擾。
前饋均衡器和決策反饋均衡器都是帶有自適應(yīng)系數(shù)的有限脈沖響應(yīng)濾波器，其自適應(yīng)系數(shù)由適應(yīng)電路如最小均方計(jì)算電路(圖未示)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在圖示實(shí)施例中，前饋均衡器和決策反饋均衡器的均衡系數(shù)適應(yīng)一個(gè)濾波器響應(yīng)，該響應(yīng)與信道匹配以減小感應(yīng)失真。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，前饋均衡器和決策反饋均衡器可以各自具有任意數(shù)量的抽頭。最適宜的的抽頭數(shù)是對(duì)應(yīng)于信號(hào)傳輸中產(chǎn)生的一定的脈沖加寬(失真水平)的數(shù)量。實(shí)際上，高水平的碼間干擾能夠通過(guò)增加前饋均衡器和/或決策反饋均衡器的抽頭數(shù)量(即長(zhǎng)度)得到補(bǔ)償。
不過(guò)，與決策反饋均衡器乘法器比較，饋送乘法器330(1)-330(n)消耗相當(dāng)大的死區(qū)和功率，例如，決策反饋乘法器由具有一個(gè)高或低數(shù)值(即對(duì)于不同實(shí)施取1或負(fù)1)的二進(jìn)制信號(hào)，因此，操作中，決策反饋乘法器的輸出是簡(jiǎn)單均衡系數(shù)或該系數(shù)的負(fù)值。作為對(duì)比，前饋均衡器乘法器330(1)-330(n)通過(guò)輸入延遲模擬電壓信號(hào)增加均衡系數(shù)C1至Cn，因此饋送乘法器比響應(yīng)反饋均衡器乘法器要求更大的處理能力。
因此，平衡的接收機(jī)設(shè)計(jì)典型包括一個(gè)前饋濾波器的處理復(fù)雜性和接收機(jī)的靈敏性之間的折中，另外，前饋濾波器延遲組件340(a)-340(n-1)可以以動(dòng)態(tài)抽樣和控制寄存器方式被實(shí)施。然而，利用動(dòng)態(tài)寄存器實(shí)施典型要求另外的時(shí)鐘恢復(fù)電路產(chǎn)生n-1個(gè)提取時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)可以用于對(duì)延遲組件340(a)-340(n-1)進(jìn)行計(jì)時(shí)。因此，為了容易實(shí)施，延遲元件常常包括一系列級(jí)聯(lián)緩沖級(jí)，以提供需要的延遲。
另一方面，整個(gè)級(jí)聯(lián)緩沖級(jí)的延遲絕對(duì)值隨制造方法、操作溫度和供應(yīng)電壓的變化而變化，另外，對(duì)高速運(yùn)用的高速緩沖級(jí)顯著增加了接收機(jī)的成本和死區(qū)，例如，用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)方法制造的高速接收機(jī)元件包括分路峰值電感負(fù)載，以對(duì)緩沖器輸入解調(diào)寄生電容負(fù)載，并增加設(shè)備帶寬。
另一方面，螺旋電感線圈是相對(duì)較大的設(shè)備，并耗用相當(dāng)多的死區(qū)提高了接收機(jī)成本和尺寸，另外，每一個(gè)緩沖器都產(chǎn)生必須被決策反饋均衡器補(bǔ)償?shù)拇a間干擾。
這個(gè)問(wèn)題被典型要求提供期望延遲的相對(duì)大量的緩沖器進(jìn)一步復(fù)雜化。例如，在一個(gè)每秒10Gb系統(tǒng)中，每一個(gè)半期延遲元件將提供大約50微微秒的延遲，該延遲典型要求三個(gè)或更多級(jí)聯(lián)緩沖器，每個(gè)緩沖器具有約15到20微微秒的最大延遲。因此，一個(gè)五抽頭每秒10Gb的前饋均衡器典型需要約十二個(gè)級(jí)聯(lián)高速緩沖器。
如上所述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的接收機(jī)400，可以包括一個(gè)可編程的連續(xù)時(shí)間濾波器410，與決策反饋均衡器420耦合補(bǔ)償如圖4所示輸入信號(hào)信道感應(yīng)失真。在圖示實(shí)施例中，可編程連續(xù)時(shí)間濾波器410是一個(gè)補(bǔ)償輸入信號(hào)過(guò)沖失真的自適應(yīng)均衡器，另外，連續(xù)時(shí)間濾波器410可以用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理以優(yōu)化決策反饋均衡器的性能，在本實(shí)施例中，帶寬控制器430調(diào)節(jié)連續(xù)時(shí)間濾波器410的帶寬，以調(diào)節(jié)連續(xù)時(shí)間濾波器的頻率響應(yīng)接近通信信道頻率響應(yīng)的至少一部分反面。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，具有一個(gè)集成連續(xù)時(shí)間濾波器410和決策反饋均衡器420的高速接收機(jī)500的簡(jiǎn)化框圖，在本實(shí)施例中，可編程連續(xù)時(shí)間濾波器410包括一個(gè)或多個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器520(a-n)，其中，第一低通濾波器(如520(a))的輸出與下一級(jí)低通濾波器(如520(b))耦合。
在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)低通濾波器可以具有近似相同的頻率響應(yīng)，本實(shí)施例中，帶寬控制器430生成一個(gè)公共的控制信號(hào)430(a)，該信號(hào)調(diào)節(jié)每一個(gè)低通濾波器520(a-n)的帶寬以減小過(guò)沖碼間干擾程度。
但是，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，連續(xù)時(shí)間濾波器的低通濾波器520(a-n)不需要具有相同的頻率響應(yīng)，相反，每一個(gè)單獨(dú)的濾波器的頻率響應(yīng)可以是唯一的和特別運(yùn)用而優(yōu)化的。另外，單獨(dú)的濾波器520(a-n)不需要用一個(gè)公共的控制信號(hào)激勵(lì)，相反，一個(gè)實(shí)時(shí)閉環(huán)優(yōu)化器，如最小均方優(yōu)化器可以單獨(dú)調(diào)節(jié)個(gè)別濾波器的帶寬，以補(bǔ)償信道感應(yīng)失真。
在一個(gè)實(shí)施例中，低通濾波器包括一個(gè)帶有可變電容負(fù)載的緩沖級(jí)，該負(fù)載用于調(diào)節(jié)所述緩沖級(jí)的帶寬，例如，圖6是對(duì)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行濾波的單級(jí)高速緩沖器600的簡(jiǎn)化框圖，本實(shí)施例中，一對(duì)差異感應(yīng)負(fù)載晶體管，例如，NMOS場(chǎng)效應(yīng)管M1和M2，在一個(gè)正電壓源VDD和一個(gè)偏壓電流源I1之間耦合。作為進(jìn)一步改進(jìn)，利用感應(yīng)負(fù)載L1和L2調(diào)出寄存電容加載在緩沖器的輸入上，并增加緩沖器的帶寬。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可以等價(jià)運(yùn)用于單端或差異實(shí)施，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步意識(shí)到，運(yùn)用在所述連續(xù)時(shí)間濾波器的低通濾波器的晶體管可以是同一尺寸，也可以不是同一尺寸。不過(guò)，元件尺寸的一致性會(huì)減小加工、偏置量和溫度變化對(duì)所述連續(xù)時(shí)間濾波器的影響。
操作中，當(dāng)激勵(lì)場(chǎng)效應(yīng)管M1的信號(hào)為高電平而激勵(lì)場(chǎng)效應(yīng)管M1的信號(hào)為低電平時(shí)，緩沖級(jí)600的NMOS場(chǎng)效應(yīng)管M1和M2由補(bǔ)償差異輸入信號(hào)激勵(lì)，本實(shí)施例中，可變電容C1和C2分別耦合到晶體管M1和M2的輸出，可變電容C1和C2的值可以調(diào)節(jié)以補(bǔ)償輸入信號(hào)的下沖失真或?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行預(yù)失真處理以優(yōu)化決策反饋均衡器的性能。另一方面，減小低通濾波器的帶寬可能在連續(xù)時(shí)間濾波器的輸出信號(hào)中產(chǎn)生碼間干擾，這樣就需要由決策反饋均衡進(jìn)行補(bǔ)償。
圖7是一個(gè)典型帶寬控制器430與圖5中連續(xù)時(shí)間濾波器410和決策反饋均衡器420集成的簡(jiǎn)化框圖。在本實(shí)施例中，一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器710通過(guò)決策反饋均衡器加法器210將模擬軟決策信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字信號(hào)，在一個(gè)實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器以相對(duì)低的比率對(duì)模擬軟決策進(jìn)行抽樣，響應(yīng)低速參考時(shí)鐘，所述低速參考時(shí)鐘720可以是一個(gè)由穩(wěn)定振蕩源(例如水晶)生成的低頻信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)延遲鎖定電路(圖未示)可以用于對(duì)齊所述低速參考時(shí)鐘720的跳變沿與時(shí)鐘260的跳變沿，時(shí)鐘260對(duì)決策反饋均衡器觸發(fā)器考時(shí)鐘720的過(guò)渡邊與時(shí)鐘260的過(guò)渡邊，時(shí)鐘260對(duì)決策反饋均衡器觸發(fā)器250進(jìn)行記時(shí)以保證帶寬控制器430與決策反饋均衡器完全同步。一個(gè)適合于將參考時(shí)鐘720和時(shí)鐘260進(jìn)行同步的延遲鎖定電路在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“高頻二進(jìn)制相位檢波器”，臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/531,095，申請(qǐng)日2003年12月19日中被公開(kāi)，該公開(kāi)申請(qǐng)被結(jié)合參考。
在本實(shí)施例中，一個(gè)數(shù)字限制器730通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器710與一個(gè)閾值比較量化的軟決策輸出，并生成一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)(如1或負(fù)1)，當(dāng)量化信號(hào)小于所述閾值時(shí)，所述二進(jìn)制信號(hào)為低值，當(dāng)量化信號(hào)大于所述閾值時(shí)，所述二進(jìn)制信號(hào)為高值。一個(gè)合成器740，通過(guò)減去量化的軟決策710(a)輸出生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)740(a)，所述軟決策710(a)由帶有數(shù)字限制器輸出的二進(jìn)制信號(hào)730(a)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出。
在一些實(shí)施例中，帶寬錯(cuò)誤信號(hào)740(a)平方并累積生成一個(gè)和平方帶寬錯(cuò)誤信號(hào)，在本實(shí)施例中，一種優(yōu)化算法可以減小和平方帶寬錯(cuò)誤信號(hào)的值作為所述串行時(shí)間濾波器410的低通濾波器的帶寬的函數(shù)，例如，如果和平方錯(cuò)誤減小以響應(yīng)串行時(shí)間濾波器帶寬的減小，一個(gè)進(jìn)一步減小串行時(shí)間濾波器的帶寬的控制信號(hào)被生成。否則串行時(shí)間濾波器的帶寬被增加，結(jié)合如上圖5的討論，帶寬控制器430將生成至少一個(gè)控制信號(hào)，該控制信號(hào)控制所述串行時(shí)間濾波器410的帶寬。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，所述串行時(shí)間濾波器和決策反饋均衡器可以分別具有任意量的抽頭，最適宜的抽頭數(shù)是對(duì)應(yīng)于信號(hào)傳輸中產(chǎn)生的一定的脈沖加寬(失真水平)的數(shù)量。實(shí)際上，高水平的碼間干擾能夠被增加串行時(shí)間濾波器和/或決策反饋均衡器的抽頭數(shù)量(即長(zhǎng)度)得到補(bǔ)償。
參見(jiàn)圖5，在串行時(shí)間濾波器中增加低通濾波器的數(shù)量增加了增益水平，并通過(guò)降低濾波器滾降作為頻率的函數(shù)來(lái)改善濾波器的頻率響應(yīng)，從而減小下沖干擾水平。不過(guò)，在增加濾波器數(shù)量的同時(shí)，在串行時(shí)間濾波器輸出中生成的相應(yīng)碼間干擾水平的增加也減小了串行時(shí)間濾波器的帶寬。
因此，接收機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)施在抑制下沖干擾和應(yīng)當(dāng)被所述決策反饋均衡器刪除的后沖干擾生成之間包含一個(gè)折中。在一個(gè)實(shí)施例中，高速接收機(jī)包括一個(gè)具有與一個(gè)二抽頭決策反饋均衡器集成的六個(gè)低通濾波器組件的串行時(shí)間濾波器，不過(guò)，本發(fā)明不限于特別的濾波器長(zhǎng)度，相反，本發(fā)明可以用任何數(shù)量的低通濾波器和或可能為滿足特別的運(yùn)用要求的濾波器抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，本發(fā)明可以不脫離其精神實(shí)質(zhì)而以其他特殊的形式得到實(shí)施，因此，本發(fā)明在各個(gè)方面的闡述是示例性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由附帶的權(quán)利要求表示，所有含義和等價(jià)范圍的變化都被認(rèn)為包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種光通信設(shè)備，包括一個(gè)具有可調(diào)節(jié)帶寬的連續(xù)時(shí)間濾波器，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的信道感應(yīng)失真，所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)；一個(gè)決策反饋均衡器，與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合，以減小所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其特征在于還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其特征在于所述連續(xù)時(shí)間濾波器包括至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備，其特征在于每一個(gè)所述至少一個(gè)低通濾波器包括一對(duì)差異晶體管，該晶體管具有與其輸出耦合的電容負(fù)載，以調(diào)節(jié)所述低通濾波器的帶寬。
5.一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)通過(guò)通信介質(zhì)發(fā)射一個(gè)信息信號(hào)的發(fā)射機(jī)；一個(gè)與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信息信號(hào)的接收機(jī)，其中所述接收機(jī)包括一個(gè)具有一個(gè)可調(diào)節(jié)帶寬連續(xù)時(shí)間濾波器，其中，所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小一個(gè)接收信息信號(hào)作為所述可調(diào)節(jié)帶寬函數(shù)的信道感應(yīng)失真，其中，所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波信息信號(hào)；一個(gè)決策反饋均衡器，與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合，以減小所述濾波信息信號(hào)的碼間干擾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信系統(tǒng)，其特征在于還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
7.一種通信系統(tǒng)，包括在通信介質(zhì)中傳輸一個(gè)信息信號(hào)的傳輸裝置；與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信息信號(hào)的接收裝置，其中所述接收裝置包括用于對(duì)所述接收信息信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波裝置；用于調(diào)節(jié)所述濾波裝置的帶寬以減小所述接收信息信號(hào)的信道感應(yīng)失真的帶寬控制裝置；與所述濾波裝置耦合減小濾波信號(hào)的碼間干擾的均衡裝置。
8.一種傳播信息信號(hào)的方法，包括利用一個(gè)第一濾波器帶寬對(duì)一個(gè)信息信號(hào)的第一碼元進(jìn)行濾波，均衡所述濾波信息信號(hào)；由至少所述均衡信號(hào)生成一個(gè)帶寬錯(cuò)誤信號(hào)；用第二濾波器帶寬對(duì)所述信息信號(hào)的第二碼元進(jìn)行濾波。
9.一種光通信設(shè)備，包括一個(gè)連續(xù)時(shí)間濾波器具有至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器，每一個(gè)所述級(jí)聯(lián)低通濾波器具有一個(gè)可調(diào)節(jié)的帶寬，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器減小輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的信道感應(yīng)失真，其中所述連續(xù)時(shí)間濾波器生成一個(gè)濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)；一個(gè)與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合以減少所述濾波輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的碼間干擾的決策反饋均衡器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信設(shè)備，其特征在于還進(jìn)一步包括一個(gè)帶寬控制器，該控制器評(píng)估所述連續(xù)時(shí)間濾波器的帶寬錯(cuò)誤并生成至少一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)級(jí)聯(lián)低通濾波器的帶寬，以減少所述帶寬錯(cuò)誤。
全文摘要
一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，通過(guò)通信介質(zhì)發(fā)射一個(gè)信號(hào)，和一個(gè)接收機(jī)與所述通信介質(zhì)耦合以接收所述傳輸信號(hào)，所述接收機(jī)包括一個(gè)連續(xù)時(shí)間濾波器，所述濾波器具有一個(gè)可調(diào)節(jié)帶寬以線性均衡所述傳輸信息信號(hào)作為所述可調(diào)節(jié)帶寬的函數(shù)，一個(gè)與所述連續(xù)時(shí)間濾波器耦合的決策反饋均衡器以減小所述濾波信號(hào)的碼間干擾。
文檔編號(hào)H04B10/158GK1655483SQ20041010406
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者馬克·布爾, 埃德華·弗蘭克, 納拜瑞簡(jiǎn)·塞亞爵 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司