專利名稱:自適應均衡器的制作方法
本發(fā)明涉及的是一種電話線路均衡器，特別是關于一種自適應均衡器，它在運行時能適應電話線路動態(tài)特性的變化。
用戶的需求表明，在新的辦公室通信控制器中，需要不斷增長的更高速度的數(shù)據(jù)存取，這是由于日常事務變得更加復雜，而且在改進生產率方面也提出了更高的要求。能夠提供這種更高速度的解決辦法是局部區(qū)域網絡(LAN)，但是這種方法價格昂貴且通信過于擁擠。此外，這種方法通常不適于集中的聲音傳送的服務。
有別于傳統(tǒng)的局部區(qū)域網絡方法的另一種途徑是把聲音和數(shù)據(jù)的傳送服務集中在一個中央控制器中，并且使用廉價的標準室內雙絞線提供所需的相互聯(lián)接。這種方法通常都會碰到的問題是傳送時被限制于較低的傳送波特率。盡管標準的雙絞線的傳送能力有限，但仍可預期有一種可行的中央控制器能以2.56兆位/秒的速率用這種雙絞線連接數(shù)字線路接口運行。
在這些情況下，一個通常的要求是對符號間干擾(Inter Symbol Interference ISI)進行均衡，這種ISI干擾是由雙絞線的帶寬限制所引起的。但是，由于其它線路條件，也會使實現(xiàn)充分的均衡復雜化。由于靜態(tài)的和動態(tài)的條件會由于ISI產生不利的影響，因而引起進一步的復雜化。例如，使用不同線徑的布線形成一種靜態(tài)的狀態(tài)，可以通過固定的均衡來補償。但是，線路信號的不完整的預均衡和巡回不定的跨抽頭連接(它也可能是瞬態(tài)的)會給線路的均衡帶來許多問題。
據(jù)此，本發(fā)明的主要目標是提供一種自適應均衡器，它通過提供避免電話線路傳輸特性的變化而減少ISI干擾，這種變化是由使用不同線徑和絕緣型號、不完善的均衡以及跨抽頭連接而引起的。
本發(fā)明的另一方面是一種自適應均衡器，它可以接在標準的雙絞線上以至少為2.56兆位/秒的傳輸速率運行。
本發(fā)明的再一個方面是一種自適應均衡器，它的輸出可以接到電話線路變壓器的平衡輸出端，從而可以直接在變壓器側監(jiān)視。
本發(fā)明的又一個方面是一種自適應均衡器，它可以在表示正或負的二進位的主脈沖到達后對預定位數(shù)做殘余信號或回波效應的校正。
先有技術中存在的問題可以依靠現(xiàn)在的這個發(fā)明，即自適應均衡器得到實質性的解決，并達到上述目標，這種自適應均衡器可以接到電話線路變壓器的平衡輸出端以校正線路上傳送的雙極性信號流中的符號間干擾ISI。均衡器包括控制邏輯裝置，它具有多個輸入端，并根據(jù)檢測到的雙極性信號的預定的參數(shù)，用于產生一組和過去相關的邏輯控制信號;均衡器還包括抽頭部分裝置，它在運行時響應控制信號，產生預定的均衡輸出信號;均衡器還包括聯(lián)接到抽頭裝置的耦合裝置，用于把均衡信號加到平衡輸出端。
作為一個例子，下面將參考附圖所示的本發(fā)明的一種實施方案更為確切地介紹本發(fā)明。其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的自適應均衡器的方塊圖，它在圖中聯(lián)接到電話線路變壓器上;
圖2是圖1所示的均衡器的控制邏輯電路的原理圖;
圖3是圖1的均衡器抽頭的原理圖。
自適應均衡器10的方塊圖示于圖1中。均衡器10包括具有兩個輸入端12和13的控制邏輯線路，這兩個輸入端被耦合到電話線路變壓器15的平衡輸出端。變壓器的初級繞組16接到電話線路上，如圖中的標準雙絞線17所示。三個差分放大器18、19和20，每個放大器的輸入端都耦合到變壓器15的次級繞組21，以便檢出進入的雙極性信號及確定預定的參數(shù)。因此，放大器18產生能反映從雙絞線17輸入的每個邏輯正脈沖的輸出信號，并把此輸出通過“或”門14加到輸入端12。放大器19用來確定進入的雙極性信號的極性，并產生相應的輸出，加到輸入端13。最后，放大器20檢出從雙絞線17輸入的每個邏輯負脈沖，并把相應的輸出通過“或”門14加到輸入端12。
線路11的第三個輸入是時鐘22所產生的時鐘脈沖CLK及
CLK。
“或”門14除了向輸入端12提供一個輸出信號外，還提供數(shù)據(jù)輸出23，它可供進一步處理之用，如同在中央控制器(未示出)。
在圖1中可以看到，均衡器10還包括三個均衡器抽頭25、26和27，每個抽頭有4個輸入端28、29和30，它們都接到控制邏輯線路11的相應輸出。
每個均衡器抽頭的工作都是相同的，不同處僅在輸入端28、29和30的控制邏輯聯(lián)接，要根據(jù)特定的均衡器抽頭，各自施加一組和過去有關的邏輯控制信號，這將在以后敘述。在這些信號的控制下，每個均衡器抽頭用于在表示正的或負的二進位的主脈沖到達后，對預定的位時間數(shù)做殘余信號或ISI的回波效應的校正。按照現(xiàn)在的線路配置，在收到主脈沖后，抽頭25對一個位時間，做殘余或回波信號校正。而抽頭26則在接收到主脈沖后校正兩個位時間，抽頭27則在收到主脈沖后進行三個位時間的類似校正。各均衡器抽頭所產生的帶權有效位的順序是這樣的抽頭25是最高位而抽頭27是最低位。
均衡器抽頭的相應輸出接到輸出總線40，再接到緩沖放大器41的輸入端。從圖1可以看到，在總線40和參考地之間接有一個平滑電容器42，以便使出現(xiàn)在總線40上的輸出電壓保持基本平穩(wěn)。這一功能將在下面線路介紹中詳細說明。
放大器41提供一個高的輸入阻抗以便為總線40提供緩沖，并產生一均衡的輸出信號，這個信號經過一個限流電阻42接到繞組21的一側以便加到進入的信號電壓上。這種線路配置可以直接在變壓器15外監(jiān)視波形。
下面將參考圖3所示的抽頭25的線路來說明均衡器10所完成的基本功能。為了簡捷起見，只敘述一個均衡器抽頭的線路，如前所述，它是均衡器10中各個抽頭的代表。抽頭25執(zhí)行兩個主要功能。首先，在每個輸入端12(圖1)檢出的正或負脈沖到達一個位時間后，在接到總線40的輸出端45上產生一個反極性的均衡輸出脈沖。均衡輸出信號和抽頭帶權電壓成正比，這個電壓保持在積分器46上。其次，根據(jù)當輸入端12收到零輸入信號，抽頭25產生一個輸出，而所有抽頭或更高位抽頭不產生輸出時的誤差電壓，逐步調節(jié)從積分器46得到的抽頭帶權電壓輸出，使誤差電壓減少到趨向于零。
控制邏輯電路11(圖2)的作用是控制場效應晶體管(FET)開關47、48、49和50，這些開關的作用是切換圖3線路里的電容器51和52，以便在相應的時間產生負的或正的輸出脈沖，使積分器46遞增或遞減。此外，控制邏輯電路11存儲一系列和過去有關的邏輯控制信號，包括假定的雙極性編碼的數(shù)據(jù)和符號，它們向相應的均衡器抽頭提供控制信號輸入以便控制產生遞增或遞減脈沖的時間。
參看圖3，可以看到輸入28包括從控制邏輯線路11來的4個輸出，即時鐘輸出53、“異或”門54的輸出、“與”門55的輸出以及從“異或”門56來的第4個輸出。
“與”門57的一個輸入端接到輸出53，第二個輸入則接到鎖存器58的輸出，而它的輸入則是從輸出53和輸入12來的?！芭c”門57當收到一個“1”時提前一個二進位(對以后的控制邏輯各級為提前n個二進位)根據(jù)從鎖存器59輸入到“異或”門54的符號輸入而把“異或”門54切換成正或負。如果前面更高位的抽頭是無效的話，這將使門56的輸出在同一時刻翻轉。在本說明中，抽頭25已經是當前符號的最高有效位，所以除了抽頭25外沒有更高位的抽頭。門56的輸出也隨著門54的輸出而同時轉換，同樣也由符號控制其向位。
如圖中所示，控制邏輯線路11第1級中的倒相器60的輸入端接到鎖存器58的輸出。倒相器60的輸出則加到控制邏輯下一級的“與”門61的一個輸入端，同時也加到那里的“與”門55的一個輸入端。倒相器60的輸出應被認為與過去有關的，因為它取決于存在鎖存器58中的數(shù)據(jù)。相應地，門61的輸出也是與過去有關的，這個輸出加到再下一級控制邏輯的“與”門62的一個輸入端。此外，加到門61的負輸入端的第二個輸入是從鎖存器64的輸出得到的，鎖存器64從鎖存器58的存儲輸出收到它的一個輸入。在這種情況下，和過去有關的各組邏輯控制信號從控制邏輯的各級被輸出到均衡器抽頭的各輸入端28、29和30。
下面再參看圖3，可以看到積分器46包括一個放大器70，它有一個信號輸入71、接地參考輸入72和輸出端73，這個輸出通過一個大容量電容器74再耦合回到輸入端71。輸出端73的電壓表示抽頭的權，它由放大器70和電容器74保持穩(wěn)定。
電容器51電荷的少量增量，增量相當小，可以通過開關47和48使電容器74上的電荷增加或減少。因此，每當控制邏輯線路11決定需要一次聯(lián)接時，電容器51的一端75便從參考接地接到輸入端71，而另一端76則根據(jù)所需要的校正的符號而切換到直流電源的正端或負端。
合適的開關切換由輸出55和56控制，它們被接到開關48和47相應的柵極上。在開關48中，一個P溝道的場效應管77和一個與它并行聯(lián)接的互補的N溝道場效應管78被截止，以便使端子75的電位從參考地升高。相應地，一個N溝道場效應管79和并行聯(lián)接的互補的P溝道場效應管80則被接通而把端子75接到輸入端71。
類似地，一對互補的N溝道和P溝道場效應管81和82與一對互補的P溝道和N溝道場效應管83和84在輸出56的控制下交替地切換。切換的次序是這樣的開關47在開關48操作之前先切換到它所需的狀態(tài)。在此之后，兩個開關47和48同時操作。
輸出73的抽頭帶權電壓的和是通過電容器52進行的，電容器的一端85交替地切換于輸出73和參考地之間、電容器的另一端86則與此同步地交替切換于參考地和輸出45之間。這樣，當端子85從參考地切換到輸出73而端子86也同步地從參考地切換到輸出45時，就進行抽頭帶權電壓的相加。相反，如果端子85從輸出73切換到參考地而端子86則同步地從輸出45切換到參考地，則進行反向的抽頭帶權電壓相加。如圖3所示，端子85是通過并聯(lián)連接的N溝道場效應管87和互補的P溝道場效應管88而被交替地切換到輸出73的，這兩個場效應管的柵極接到輸出54作切換控制，在圖上也示出了端子85交替地在參考地來回切換是由并聯(lián)連接的N溝道場效應管89和互補的P溝道場效應管90進行的。
和別的場效應管開關不同，開關50把端子86從參考地改接到輸出45的頻率由時鐘22確定。在這方面，可以看到，端子86是由并聯(lián)連接的N溝道場效應管91和互補的P溝道場效應管92交替地和參考地相連和斷開的，它們相應的柵極則接到輸出53。一個N溝道場效應管93和一個互補的P溝道場效應管94組成的類似配置則在輸出53的時鐘脈沖的控制下使端子86和輸出45交替地連接和斷開。在開關50切換期間，電容器42使輸出45的電壓保持基本穩(wěn)定。
很明顯，對于那些熟悉這種技術的人來說，這里所介紹的實施方案可以變型，以適合特定要求而不偏離本發(fā)明的真正精髓和范圍。作為一個例子，已說明的自適應均衡器，它使用三個均衡抽頭以影響校正帶權值。不過，這一方案只是自適應均衡器的一個代表，它不一定限制特定的抽頭數(shù)。此外，雖然所示的控制邏輯線路中的各級使用了兩個鎖存器以形成移位寄存器部分，但并不一定限制在線路中使用鎖存器，其它形式的存儲器也可用來存貯從鎖存器來的所需的先決輸出。因此，所述的實施方案不應視作為對本發(fā)明的一種限制的說明，而是一種舉例性的結構，它將由所附的權利要求
予以敘述。
權利要求
1.一種自適應均衡器(10)，它可以接到電話線路(17)的變壓器(15)的平衡輸出上，以校正在線路(17)上所載有的雙極性信號流中的符號間干擾，其特征在于包括具有多個輸入端(12)(13)的控制邏輯裝置(11)，它能響應檢測到的雙極性信號的預定的參數(shù)以產生第一組與過去相關的邏輯控制信號；抽頭裝置(25)(26)(27)，運行時能響應控制信號而產生預定的均衡輸出信號，以及耦合裝置(41)(42)，它接到抽頭裝置的輸出以便把均衡信號加到平衡輸出。
2.根據(jù)權利要求
1中所要求的均衡器(10)，其特征在于，還包括可以產生和暫存與第一組控制信號相應的，與過去相關的控制信號中至少一個分組信號的裝置以及能響應控制信號的每個存儲的分組信號和一參數(shù)，產生后面相應的與過去相關的控制信號組。
3.根據(jù)權利要求
2所要求的均衡器(10)，它的抽頭裝置(25)(26)(27)包括多個帶權電路，與第一組控制信號以及至少一組和過去相關的控制信號相對應，還包括一個共同的、從連接到耦合裝置(41)(42)的線路引出的輸出總線(40)。
4.根據(jù)權利要求
3所要求的均衡器(10)，它的每個帶權線路包括抽頭帶權信號發(fā)生器(47)(48)(51);耦合到發(fā)生器一個輸出端的積分器(46)，用于存貯抽頭帶權信號;以及相加電路(49)(50)(52)，它把一輸出從積分器(46)耦合到帶權電路的輸出。
5.根據(jù)權利要求
4所要求的均衡器(10)，它的積分器包括一個運算放大器(70)，放大器的輸出為(73)，還包括接到參考地的參考輸入(72)和信號輸入(71)，以及第一電容器(74)，它接在輸出和信號輸入之間。
6.根據(jù)權利要求
5所要求的均衡器(10)，其中抽頭帶權信號發(fā)生器(47)(48)(51)包括第二電容器(51);第一開關裝置(47)，它適合于根據(jù)第一預定控制信號而把第二電容器(51)的一端有選擇地接到直流電源的正或負的電源上;以及第二個開關裝置(48)，它適合于有選擇地把第二電容器(51)的另一端接到參考地或運算放大器(70)的信號輸入端(71)。
7.如權利要求
6所要求的均衡器(10)，其中的加法電路(49)(50)(52)包括第三電容器(52);第三開關裝置(49)，它適合于有選擇地把第三電容器(52)的一端接到參考地或運算放大器(70)的輸出端(73)上;以及第四開關裝置(50)，它適合于有選擇地把第三電容器(52)的另一端接到參考地或輸出總線(40)。
8.根據(jù)權利要求
7所要求的均衡器(10)，其特征在于，還包括一個接在參考地和輸出總線(40)之間的平滑電容(42)，用以在第四開關裝置(50)切換過程中保持均衡輸出信號基本平穩(wěn)。
9.根據(jù)權利要求
8所要求的均衡器(10)，其中被檢測的雙極性信號的預定參數(shù)包括每個雙極性信號的符號。相應于收到的雙極性信號和每個零信號的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權利要求
9所要求的均衡器(10)，其中的耦合裝置(41)(42)包括一個緩沖放大器(41)，它的輸入接到輸出總線(40)，而其輸出與一個預先確定的固定電阻(42)串接后接到平衡輸入，以便把均衡信號加到進入的雙極性信號上去。
11.根據(jù)權利要求
10所要求的均衡器(10)，它的控制邏輯裝置(11)包括第一個鎖存器(59)，它適合于存貯對應于輸入的各個雙極性信號符號的信號;第二個鎖存器(58)，它適合于存貯輸入的各個雙極性信號的數(shù)據(jù)信號;以及第一個門電路(54)，它用于分離從鎖存器(58)(59)來的輸出，并負責根據(jù)輸入的每個“0”信號產生第一組控制信號。
12.根據(jù)權利要求
11所要求的均衡器(10)，其中用于產生和暫存與過去相關的控制信號中至少一個分組的信號的裝置包括第三個鎖存器適合于存貯第一鎖存器(59)的輸出;第四個鎖存器(64)，適合于存貯第二鎖存器(58)的輸出;以及第二個門電路，它用于分離第三和第四個鎖存器(64)的輸出，以及根據(jù)第二鎖存器(58)的第一組和過去相關的輸出，產生至少一個分組的控制信號。
13.根據(jù)權利要求
12所要求的均衡器(10)其中響應每個存儲的控制信號的分組信號和一個參數(shù)而產生隨后與它相應的與過去相關的控制信號組的裝置包括第五個鎖存器，適用于存貯第三鎖存器的輸出;第六個鎖存器，適用于存貯第四鎖存器(64)的輸出;以及第三個門電路，它用于分離第五和第六個鎖存器的輸出，并響應從第二和第四鎖存器(58)(64)來的與過去相關的第二組輸出，產生隨后的一組控制信號。
14.根據(jù)權利要求
13所要求的均衡器(10)，其中響應每個存貯的分組控制信號和一個參數(shù)而產生隨后相應的與過去相關的控制信號組的裝置還包括第七個鎖存器，適合于存貯第五鎖存器的輸出;第八個鎖存器，適合于存貯第六鎖存器的輸出;以及第四個門電路，它用于分離第七和第八個鎖存器的輸出，并響應從第二(58)、第四(64)和第六個鎖存器來的第三組與過去相關的輸出，產生隨后的一組控制信號。
15.根據(jù)權利要求
14所要求的均衡器，其中的開關裝置的每一組都包括一對P溝道及互補的N溝道場效應管(77-84)(87-94)，在每一對切換點上并聯(lián)工作。
專利摘要
說明了一種均衡器，可用于校正高速雙極性信號的符號間干擾。它可響應電話線路的靜態(tài)和動態(tài)性能變化。均衡器包括若干級邏輯控制線路及抽頭線路，每個抽頭線路有一個積分器，積分器由電子開關控制進行充電放電。積分器的輸出在邏輯控制下相加或相減。均衡信號還可以在線路變壓器處直接監(jiān)視。
文檔編號H03H21/00GK86101560SQ86101560
公開日1986年8月13日 申請日期1986年2月13日
發(fā)明者約翰·戈登·霍格布姆, 特倫斯·尼爾·托馬斯, 丹尼斯·艾倫·亞拉克, 阿蘭·約瑟夫·安德森 申請人:北方電信有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan