專利名稱：近似最小誤碼率的均衡器自適應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)據(jù)傳輸信道的均衡器自適應(yīng)的系統(tǒng)和方 法，用于減少誤碼率。
背景技術(shù)：
在用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)以及有線和無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道 中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)由彌散信道在有噪聲的情況下被傳遞。該噪聲可能是 簡單的加性高斯白噪聲，但是也可能包括依賴數(shù)據(jù)的噪聲或相關(guān)噪聲， 例如符號(hào)間千擾。在系統(tǒng)的接收器端，基于被采樣的模擬的和有噪聲 的接收信號(hào)來檢測(cè)所傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。接收器中的比特檢測(cè)器分析所 接收的信號(hào)并"評(píng)估，，所傳輸數(shù)據(jù)的比特或符號(hào)序列。用于評(píng)估帶有 符號(hào)間干擾和加性高斯白噪聲的數(shù)據(jù)序列的最佳接收器通常是無法實(shí) 現(xiàn)的，因其十分復(fù)雜，而這導(dǎo)致開發(fā)出了多種次優(yōu)的接收器。
信道接收端上的比特檢測(cè)器典型地使用一些誤差準(zhǔn)則來使所接收 或重現(xiàn)信號(hào)的比特檢測(cè)中的誤差最小化。 一個(gè)這樣的準(zhǔn)則是將所接收
的信號(hào)r和預(yù)期或參考信號(hào)之間的歐幾里德距離最小化，其中，假設(shè) 某個(gè)傳輸比特序列為6?？梢曰谄谕诺赖臄?shù)學(xué)模型(所謂的信道的 目標(biāo)響應(yīng)g)來計(jì)算參考信號(hào)。所接收信號(hào)和參考信號(hào)之間的歐幾里德 距離在數(shù)學(xué)上可以寫作
其中，*代表巻積運(yùn)算。用于修改所接收的信號(hào)/"以盡可能地類似 預(yù)期信號(hào)的傳統(tǒng)技術(shù)是通過對(duì)所接收信號(hào)的線性均衡。通過具有有限 脈沖響應(yīng)濾波器的線性均衡器對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波器的抽頭 以將誤差準(zhǔn)則最小化的方式而被調(diào)試。
圖1示出傳統(tǒng)的局部響應(yīng)最大似然(PRML)系統(tǒng)的示意性方框圖。 二元序列^在傳輸信道12上以速率1/T被傳輸。信道12是線性或非線性彌散信道，其具有有限脈沖響應(yīng)A,并且可以是例如有線或無線 通信信道，或者是光或磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)等的重放信道。信道輸出被增加 的噪聲/7,惡化。所接收的或重放信號(hào)/V是被采樣的模擬的有噪聲信道
輸出，并且由下式給出
<formula>formula see original document page 6</formula>
所接收的信號(hào)A是均衡器14的輸入。典型地，信道脈沖響應(yīng)A 非常長并且可以隨時(shí)間變化。對(duì)于均衡器14來說，可以使用自適應(yīng)局 部響應(yīng)均衡器來將信道響應(yīng)轉(zhuǎn)換為較短的以及更好定義的脈沖響應(yīng)。 均衡器14脈沖響應(yīng)^被自適應(yīng)地優(yōu)化，以便所有從信道輸入到均衡器 輸出的脈沖響應(yīng)都盡可能地接近指定的短脈沖響應(yīng)，稱為目標(biāo)響應(yīng)A。 目標(biāo)響應(yīng)A是期望信道的數(shù)學(xué)模型，并且長度為乂。均衡器輸出A充 當(dāng)Viterbi檢測(cè)器16的輸入，該檢測(cè)器產(chǎn)生比特判決&。 Viterbi檢 測(cè)器網(wǎng)格與目標(biāo)響應(yīng)匹配，并具有^個(gè)狀態(tài)。對(duì)于未編碼二元數(shù)據(jù)，
線性濾波器或查找表18用于產(chǎn)生參考或預(yù)期信號(hào)。在用于調(diào)節(jié)接 收器并安排系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輔助模式中，濾波器18的輸入是所傳輸?shù)亩?序列&。在用f運(yùn)算的直接判決模式中，濾波器18的輸入是Viterbi 檢測(cè)器的輸出^。從濾波器18輸出的參考信號(hào)(《*扮，充當(dāng)Viterbi檢 測(cè)器16的第二輸入。
參考信號(hào)也用于計(jì)算Viterbi檢測(cè)器輸入處的誤差信號(hào)&。這個(gè) 誤差信號(hào)包含信道噪聲成分和非均衡(即由于檢測(cè)器輸入處的期望響 應(yīng)即A與實(shí)際響應(yīng)即J^A之間的失配)所造成的剩余符號(hào)間干擾成分。 理想地，Viterbi檢測(cè)器輸入A等于參考信號(hào)，但實(shí)際還具有信道噪 聲和剩余ISI,輸入^可以表示為 & = (g*6)"e* 公式(3)
在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，基于誤差信號(hào)&來自適應(yīng)地調(diào)節(jié)均衡器14的系數(shù)。 可以調(diào)節(jié)均衡器和目標(biāo)二者，以便獲得最佳噪聲光譜密度和最佳目標(biāo)， 從而將誤碼率最小化。傳統(tǒng)自適應(yīng)算法的例子有迫零算法或最小均方 算法。然而，這些算法被設(shè)計(jì)為將誤差信號(hào)最小化(例如在均方意義 上)，而忽略了所有誤差信號(hào)相關(guān)性或數(shù)據(jù)依賴性，如由例如非均衡 所造成的剩余符號(hào)間干擾(ISI )而引發(fā)的。這些方法沒有直接將誤碼 率最小化，并將在最差的條件下獲得很不夠理想的誤碼率。本發(fā)明的目的是提供一種考慮了誤差信號(hào)相關(guān)性和數(shù)據(jù)依賴性并 試圖使總誤碼率趨于最佳值的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一種從數(shù)據(jù)檢測(cè)器提取誤差可能性信息的方法中可以找到解決 上述問題的一個(gè)方案，其中誤差可能性信息基于可能的誤差序列和引 入的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明提供一種在傳輸信道的接收器中用于均衡器和/ 或目標(biāo)自適應(yīng)的方法，所傳輸數(shù)據(jù)序列被輸入至該傳輸信道，而所接 收的數(shù)據(jù)信號(hào)從該傳輸信道被輸出。所述方法提供檢測(cè)所接收信號(hào)中 的數(shù)據(jù)，得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的潛在判決錯(cuò)誤的誤差序列，得出表示 數(shù)據(jù)檢測(cè)中的判決錯(cuò)誤的可能性的第一值(所述第一值基于誤差序列 和所接收的信號(hào))，并且根據(jù)所述第一值低于或高于預(yù)定閾值而啟動(dòng) 或禁止均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)。
所述第一值優(yōu)選地是由接收器所包括的Viterbi檢測(cè)器中的最佳 路徑和第二最佳路徑之間的路徑度量的差別而得出的。所述閾值優(yōu)選 地從誤差序列得出，并且可以與誤差序列的歐幾里德權(quán)重成比例。或 者， 一方面，所述第一值從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢測(cè)器找到的最近 符號(hào)之間的平方距離的差別而得出，另一方面，所述第一值從檢測(cè)器 輸入和它的第二最近符號(hào)之間的平方距離的差別而得出。
均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)優(yōu)選地包括將所接收信號(hào)與由誤 差序列得出的第二值相關(guān)聯(lián)，而所述第二值優(yōu)選地是從所述誤差序列 和傳輸信道的預(yù)期目標(biāo)響應(yīng)而得出的?；蛘撸馄骱?或目標(biāo)響應(yīng)的 自適應(yīng)可以包括將所接收信號(hào)與誤差序列相關(guān)聯(lián)。此外，均衡器和/或 目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)優(yōu)選地包括由取決于所述誤差序列的自適應(yīng)常數(shù)進(jìn) 行縮放，并且所述自適應(yīng)常數(shù)優(yōu)選地取決于誤差序列的漢明權(quán)。
本發(fā)明還提供一種用于傳輸信道的接收器，包括接收數(shù)據(jù)信號(hào)并 產(chǎn)生參考信號(hào)的線性均衡器、用于調(diào)節(jié)均衡器的自適應(yīng)裝置和用于接 收所述參考信號(hào)并檢測(cè)接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)器。所述檢測(cè)器 得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中判決錯(cuò)誤的可能性的第 一值，所述第 一值基于所 接收的信號(hào)和表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的潛在判決錯(cuò)誤的誤差序列。提供開關(guān)， 用于根據(jù)第一值低于或高于預(yù)定閾值而啟動(dòng)自適應(yīng)電路。
所述檢測(cè)器優(yōu)選地是Viterbi檢測(cè)器，而第一值優(yōu)選地是從Vi terbi檢測(cè)器中的最佳路徑和第二最佳路徑之間的總路徑度量中的 差別而得出的，并且所述閾值優(yōu)選地從誤差序列得出，且可以與誤差 序列的歐幾里德權(quán)重e,成比例?；蛘?，所述檢測(cè)器可以是逐符號(hào)檢測(cè) 器，而所述第一值是從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢測(cè)器找到的最近符號(hào) 之間的平方距離的差別，以及從檢測(cè)器輸入和它的第二最近符號(hào)之間 的平方距離的差別而得出的。
所述接收器可以包括用于產(chǎn)生參考信號(hào)的目標(biāo)響應(yīng)、用于調(diào)節(jié)該 目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)裝置以及用于根據(jù)第一值低于或高于預(yù)定閾值而啟 動(dòng)該自適應(yīng)裝置的裝置。所述自適應(yīng)裝置優(yōu)選地包括用于將所述自適 應(yīng)信號(hào)中的信號(hào)與誤差序列或與從誤差序列得出的第二值相關(guān)聯(lián)的裝 置，其中所述第二值優(yōu)選地從誤差序列和傳輸信道的預(yù)期目標(biāo)響應(yīng)而 得出。所述自適應(yīng)裝置還包括用于由取決于所述誤差序列的自適應(yīng)常 數(shù)進(jìn)行縮放的裝置，并且所述自適應(yīng)常數(shù)可以取決于誤差序列的漢明 權(quán)。


參考附圖，從下列對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述(僅以示例方式)， 本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖中 圖1是傳統(tǒng)的局部響應(yīng)最大似然系統(tǒng)的示意性方框圖。 圖2是Viterbi檢測(cè)器的概念示圖。
圖3是在局部響應(yīng)最大似然系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明第一實(shí)施例的方 框圖。
圖4是本發(fā)明第二簡化實(shí)施例的方框圖。
圖5是在采用逐符號(hào)檢測(cè)器的系統(tǒng)中的本發(fā)明第三實(shí)施例。
圖6是在被均衡的最大似然系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明第四實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從局部響應(yīng)最大似然(PRML)系統(tǒng)或 被均衡的最大似然(EML)系統(tǒng)中的Viterbi檢測(cè)器得出誤差可能性信 息。圖2示出Viterbi檢測(cè)器的概念示圖。圖2中的Vi terbi檢測(cè)器 在與目標(biāo)響應(yīng)^相匹配的網(wǎng)格上運(yùn)^f亍。該網(wǎng)格上的每個(gè)路徑對(duì)應(yīng)于可接受的比特序列，并且所述檢測(cè)器選擇導(dǎo)致網(wǎng)格中最小路徑度量的序
列。比特序列^的度量由歐幾里德度量給出
* 公式(4 )
其中，上述求和適用于所有接收的符號(hào)索引。圖2的Viterbi檢測(cè)器 具有4狀態(tài)網(wǎng)格，但實(shí)際完成可能具有不同狀態(tài)數(shù)。在時(shí)間47; Viterbi 檢測(cè)器為每個(gè)級(jí)采用加比選(ACS)操作以選擇到達(dá)每個(gè)狀態(tài)的最佳路 徑；去掉第二最佳路徑。例如，如果對(duì)應(yīng)于所傳輸比特序列^的路徑 在時(shí)間i7到達(dá)狀態(tài)則我們可以用叭和^來表示ACS操作在階段
&和時(shí)間ir所選擇的和所去掉的路徑。
對(duì)應(yīng)于&，當(dāng)正確路徑被去掉，即當(dāng)^-々時(shí)，在時(shí)間A7將發(fā)生錯(cuò)
誤的ACS判決。在此情況下的所述(錯(cuò)誤地)選擇的路徑是6°=W2e，
其中，e=l/2 (V-扮被稱為誤碼序列。該錯(cuò)誤的ACS判決發(fā)生的概率為 Pr(ACS error|6，e) = Pr(M(6 + 2e) — < 0) 式(5 )
上述公式(5 )表示由于去掉正確路徑而造成Viterbi檢測(cè)器的ACS 操作包括判決錯(cuò)誤的概率，假設(shè)所傳輸比特序列為&，而可接受的誤 碼序列為e,。 V i t erb i檢測(cè)器的整體誤碼率與所有可能的數(shù)據(jù)模式和可 接受的比特序列的ACS判決錯(cuò)誤的概率直接相關(guān)。實(shí)際上，系統(tǒng)性能 由主要誤碼序列的有限集所決定，所述主要誤碼序列跨越少數(shù)比特， 例如單誤碼和特殊的雙誤碼。至于Viterbi檢測(cè)器網(wǎng)格中的路徑，這 意味著正確路徑和^皮錯(cuò)誤地檢測(cè)的路徑只有一些比特不同，然后再次 重合。因此，Viterbi檢測(cè)器中的檢測(cè)誤差由ACS誤差在這些路徑重合 的狀態(tài)處產(chǎn)生。因而，對(duì)于給定的誤碼序列來說，將ACS誤差概率最 小化造成在整個(gè)誤碼率中那個(gè)特殊的誤碼序列的誤碼率被最佳化。
均衡器自適應(yīng)
圖3的實(shí)施例在局部響應(yīng)最大似然(PRML)系統(tǒng)中采用被稱為有 序幅值裕度(SAM)值的參數(shù)。在此系統(tǒng)中，通過選擇數(shù)據(jù)序列纟來執(zhí) 行比特檢測(cè)，以便產(chǎn)生最小歐幾里德度量，如公式(4 )。如果由Viterbi 檢測(cè)器選擇了正確數(shù)據(jù)序列(即"S ),則它的歐幾里德度量將唯一地 由所接收信號(hào)中的噪聲決定<formula>formula see original document page 10</formula>(6)
如果根據(jù)誤碼序列e=i/2 (6°-扮得到一個(gè)或多個(gè)誤碼，其中 6°= e是被錯(cuò)誤地檢測(cè)的比特序列，則所檢測(cè)的比特序列的歐幾里德 度量變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 10</formula>(7 )
相比于所傳輸數(shù)據(jù)的期望信號(hào)，當(dāng)被錯(cuò)誤檢測(cè)的序列的期望信號(hào)
給出與實(shí)際所接收信號(hào)更好的匹配時(shí)，即當(dāng)<formula>formula see original document page 10</formula> 公式(8)
將產(chǎn)生判決錯(cuò)誤。將公式(6)和(7)代入公式(8),得出表達(dá)式
<formula>formula see original document page 10</formula>(9 )
這可以纟皮改寫為
<formula>formula see original document page 10</formula>公式(10)
第一項(xiàng)涉及誤碼序列e通過信道傳輸所產(chǎn)生的信號(hào)能量，通常表 示為特殊誤碼序列的歐幾里德權(quán)重，即|>*力？。第二項(xiàng)線性地依賴 于&。公式(10)左側(cè)的值通常表示有序^值裕度(SAM)值
<formula>formula see original document page 10</formula>(11 )
如杲SAM值為負(fù)，則這指示Viterbi檢測(cè)器已經(jīng)作出判決錯(cuò)誤。 單個(gè)SAM值與每個(gè)可接受的誤碼序列相關(guān)。所述SAM值給出接收器已 經(jīng)作出判決錯(cuò)誤的概率的直接指示。如杲所述SAM值低于某個(gè)值，則 可以說所述接收器有作出判決錯(cuò)誤的危險(xiǎn)，并且可以調(diào)節(jié)均衡器的抽 頭以便在將來類似的情況下(即具有相同數(shù)據(jù)和依賴數(shù)據(jù)的噪聲實(shí)現(xiàn) 的情況)，SAM值更大。這是本發(fā)明的基本操作機(jī)制。
圖3中示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施的方框圖。從傳輸信道l2 (未示出) 接收(有噪聲的)的信號(hào)A是線性均衡器14的輸入。均衡器輸出A 是Viterbi檢測(cè)器16的輸入，Viterbi檢測(cè)器輸出是被檢測(cè)的誤碼序 列S。目標(biāo)信道響應(yīng)模塊18例如實(shí)施為濾波器或查找表。在數(shù)據(jù)輔助模式中，目標(biāo)18接收所傳輸?shù)谋忍匦蛄?amp;，而在直接判決模式中，目 標(biāo)18從Viterbi檢測(cè)器接收局部比特序列評(píng)估信號(hào)15。如前所述，目 標(biāo)18產(chǎn)生參考信號(hào)17，并如下所述，還產(chǎn)生誤差矢量^。
均衡器自適應(yīng)環(huán)路22包括矢量相關(guān)乘法器23、標(biāo)量乘法器24和 離散時(shí)間積分器25。所述自適應(yīng)環(huán)路包括使能開關(guān)或設(shè)備26,其根據(jù) 使能信號(hào)啟動(dòng)或禁止適配環(huán)路22。
圖3中，所接收的信號(hào)A 被示為自適應(yīng)環(huán)路的輸入，用于均衡器 14的第p個(gè)均衡器抽頭的自適應(yīng)。在每個(gè)時(shí)鐘周期iT，在Viterbi檢 測(cè)器16中每個(gè)狀態(tài)處進(jìn)行ACS操作。在解碼狀態(tài)，即用于在Viterbi 檢測(cè)器網(wǎng)格中返回的狀態(tài)，在Viterbi檢測(cè)器中從加比選(ACS)模塊 得出兩個(gè)量。首先，得出所選擇(最好)路徑和第二最好路徑之間的 路徑度量的差別。其次，得出誤碼序列e"作為對(duì)應(yīng)于所選擇路徑和 第二最好路徑的兩個(gè)序列之間的逐位差別。Viterbi檢測(cè)器16將需要 寄存器來存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于所選擇路徑和第二最好路徑的序列(注意，第二 最好路徑在上述傳統(tǒng)系統(tǒng)中是被去掉的)，并需要電路來計(jì)算這兩個(gè) 序列之間的逐位差別。
最好路徑(實(shí)際選擇的路徑)和第二最好路徑之間的總路徑度量 的差別是SAM值的計(jì)算。理想地，最好路徑在上述公式(6)示出，示 出比特序列6的歐幾里德度量，即#(^入而第二最好路徑在上述公式 (7)示出，示出比特序列^2e的歐幾里德度量，即V^h^e入然而， 由Viterbi檢測(cè)器16計(jì)算的SAM值19受檢測(cè)器的返回深度和信道12 的存儲(chǔ)器的限制。將SAM值19與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生自適應(yīng) 環(huán)路22的使能信號(hào)。
來自Viterbi檢測(cè)器的誤碼序列^用于計(jì)算誤差矢量^，其可以 被計(jì)算為[(^^,(^^_,,...(^。^]、其中g(shù)是目標(biāo)響應(yīng)，并且整數(shù)值# 取決于相關(guān)的誤碼序列的最大長度。^可以簡單地被定為Viterbi檢測(cè) 器的返回深度。
自適應(yīng)環(huán)路22將所接收信號(hào)和誤差矢量之間的相關(guān)性添加到線性 均衡器4的多個(gè)抽頭。只有路徑度量中的差別小于與誤碼序列^的歐 幾里德權(quán)重成比例的閾值時(shí)，才啟動(dòng)均衡器自適應(yīng)。所述閾值可以被 計(jì)算為4a^/^，其中"是比例系數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于"的滿意選擇是1/2。
當(dāng)啟動(dòng)自適應(yīng)時(shí)，由矢量乘法器(相關(guān)器)23為均衡器的每個(gè)抽頭計(jì)算誤差矢量^與均衡器輸入矢量^的標(biāo)量積，第P個(gè)均衡器抽頭
的輸入矢量為 ]T。由標(biāo)量乘法器24利用自適應(yīng)常
數(shù)-/7 (^>將產(chǎn)生的標(biāo)量積進(jìn)行縮放，然后將其發(fā)送至理想離散時(shí)間積 分器25,以產(chǎn)生均衡器14的每個(gè)均衡器抽頭的更新的抽頭值。確定自 適應(yīng)環(huán)路的帶寬的所述自適應(yīng)常數(shù)，可以取決于誤碼序列，以進(jìn)一步 提高性能。最佳自適應(yīng)常數(shù)與仄^乂成比例，并可以表示為/7 #Je>^。，其中，^6^是誤碼序列e的漢明權(quán)，即e中非零數(shù)的數(shù)量， 而//。是與誤碼序列a無關(guān)的常數(shù)。常數(shù)w。確定自適應(yīng)環(huán)路的帶寬和均 衡器的能力，以跟隨所接收信號(hào)中的快速變化，并且常數(shù)t/。可以使用 本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的考慮來確定。
注意，在直接判決模式中(其中在接收器側(cè)所傳輸數(shù)據(jù)是不可用 的)，作為Viterbi網(wǎng)格中最好和第二最好路徑之間的差別的SAM值 總是為正。在此情況下，假設(shè)VUerbi網(wǎng)格中的最好路徑是正確的路 徑，而第二最好路徑用于計(jì)算誤碼序列。均衡器自適應(yīng)電路的剩余部 分不變。
圖5是在采用逐符號(hào)檢測(cè)器替換Viterbi檢測(cè)器的局部響應(yīng)最大 似然系統(tǒng)中所實(shí)現(xiàn)的第三實(shí)施例的方框圖。在接收器中使用逐符號(hào)檢 測(cè)器使得均衡器自適應(yīng)可以被簡化。在此實(shí)施例中，接收器包括線性 均衡器14、多級(jí)閾值(逐符號(hào))檢測(cè)器32、誤差序列發(fā)生器34、使能 信號(hào)發(fā)生器36和自適應(yīng)回路22 (前面實(shí)施例中有述)。均衡器輸出 a輸入至檢測(cè)器32。與前述實(shí)施例的Viterbi檢測(cè)器相似，檢測(cè)器32 被修改為不僅向a輸出最近符號(hào)，還輸出第二最近符號(hào)。對(duì)于向a輸 出的最近符號(hào)，這些輸出可以表示為V,而對(duì)向^輸出的第二最近符 號(hào)，這些輸出可以表示為V。
誤差序列發(fā)生器34在每個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生可能的誤差序列。對(duì)于逐 符號(hào)檢測(cè)，優(yōu)選地，只考慮單個(gè)符號(hào)誤差。符號(hào)誤差序列^的推導(dǎo)在 數(shù)據(jù)輔助和直接判決模式中有所不同。在數(shù)據(jù)輔助模式中，所傳輸?shù)?符號(hào)^已知，并且在"*&時(shí)(即在檢測(cè)誤差的情況下)誤差序列可 以被計(jì)算為2e尸在&=&時(shí)(即在沒有檢測(cè)誤差的情況下) 可以被計(jì)算為A。在直接判決模式中，假設(shè)檢測(cè)器32輸出 正確判決，并且可以將^簡單地計(jì)算為2e尸A。符號(hào)序列^的 歐幾里德度量由#^^=(^-&)2給出。與前述實(shí)施例的SAM值相似，值"- A) 2- (A- A) 2代表接收器險(xiǎn)些在直接判決模式中作出判決錯(cuò)誤的 可能性。
使能信號(hào)發(fā)生器36也比Viterbi檢測(cè)器的情況簡單。給定(最后 的)符號(hào)誤差在數(shù)據(jù)輔助模式中，使能條件的一般表示由 ￥(W2e)-#(扮< 7;給定，在直接判決模式中，使能條件的一般表示由 #W+2e)-#W < r力給定(后面的表示等于值(心-62》2-(心-61》2,并代 表判決錯(cuò)誤的可能性)。使用關(guān)系#(6)= (x廣^)2和r^4oce/,則在 數(shù)據(jù)輔助模式中，使能條件可以表示為(1-ot) leJ^/g"(e,)(^-W，在 直接判決模式中，使能條件可以表示為(1-cOleJSs/g"(e》"-&)，其 中如果0則">/7(力=1，否則Ww(力一l。對(duì)a的滿意選擇是1/2。
均衡器輸入信號(hào)/Vp與符號(hào)誤差序列^之間的關(guān)聯(lián)由相關(guān)器23執(zhí) 行。在此情況下，對(duì)于均衡器14的第； 個(gè)抽頭的自適應(yīng)，所述關(guān)聯(lián)被 簡化為e,/v,。進(jìn)一步的簡化方式可以這樣實(shí)現(xiàn)，即不需要相乘，而是 通過使用關(guān)聯(lián)s/^ (e》/Vp來代替
直觀上，可以如下地理解均衡器自適應(yīng)算法。將誤差信號(hào)￡投影 到可能的誤碼序列的標(biāo)記(即當(dāng)特殊誤碼序列將通過信道被傳輸時(shí)所 接收的信號(hào))上。如果該投影大于某閾值，則該誤碼序列看起來非常 象特殊誤碼序列所預(yù)期的誤差信號(hào)。在此情況下，應(yīng)該啟動(dòng)均衡器自 適應(yīng)，因?yàn)楸忍貦z測(cè)器可能將要產(chǎn)生判決錯(cuò)誤。 一旦啟動(dòng)自適應(yīng)，則 從均衡器抽頭中減去所接收信號(hào)自身在誤差標(biāo)記上的投影。這意味著 下次出現(xiàn)該所接收信號(hào)時(shí)，與之前所出現(xiàn)的相比，均衡器輸出中的相 對(duì)變化到誤差標(biāo)記上的投影已經(jīng)減小。這降低了比特檢測(cè)器作出判決 錯(cuò)誤的概率。
目標(biāo)響應(yīng)自適應(yīng)
EML系統(tǒng)中的Viterbi檢測(cè)器在與線性目標(biāo)響應(yīng)^匹配的網(wǎng)格上 操作。對(duì)于給定的比特序列^和可接受的誤碼序列e"可以將成本函 數(shù)玍定義為
<formula>formula see original document page 13</formula>并且二 (1 - & +吼
以及從=￡[&、], a是區(qū)間
中的固定值。
近似最小誤碼率自適應(yīng)試圖將所有相關(guān)誤碼序列的成本函數(shù)&最 小化。
成本函數(shù)&包括變量^ =么、=2^(^4& 。序列^和^+2^之間 路徑度量的差別僅經(jīng)由^取決于誤差信號(hào)。l的分母涉及誤碼序列a 的歐幾里德權(quán)重，即^/么?；贏s的目標(biāo)響應(yīng)的最佳化將會(huì)在么方向 減少誤差信號(hào)著色，并增加誤碼序列a的歐幾里德權(quán)重。上述閾值7; 表示比特序列、誤碼序列上的自適應(yīng)的聚焦(focusing)和對(duì)應(yīng)于 Viterbi檢測(cè)器中的不可靠判決的噪聲實(shí)現(xiàn)。至于Viterbi檢測(cè)器中的 路徑度量，使能條件(Ze > 7^}可以被表示為+ 2。- A/(。 < 4(么'& - 7;)}, 其中A/(A)二2^(^-(g")j2代表序列^的路徑度量。所述閾值處理自動(dòng) 地選擇對(duì)于BER起決定作用的最差比特序列和誤碼序列的集合。例如， 考慮到非均衡ISI,閾值處理等于只在ISI起破壞作用(即造成預(yù)檢測(cè) SNR的惡化)的比特序列和誤碼序列fr上聚焦(focusing)自適應(yīng)工作。
7;對(duì)〃e的依賴性可以忽略，因?yàn)?^比么"&小得多，并且，如果
省略常數(shù)因數(shù)U-a),則可以將成本函數(shù)A。改寫為 △e—眠'] e§JL 公式(13)
可以將使能條件簡化為{M(6 + 2e)-< }，其中閾值7; = 4a《/么， 如上所述。
為了將總BER最小化，將不同誤碼序列的差函數(shù)l與不同誤碼序 列的不同權(quán)重組合。誤碼序列^的權(quán)重與它的漢明權(quán)^(^(即e,中零 的數(shù)量)成比例。對(duì)于給定的誤碼序列將公式(13)最小化的目 標(biāo)自適應(yīng)方案可以基于最速下降算法。這包括在每次迭代時(shí)&的梯度 相對(duì)于目標(biāo)系數(shù)的反方向。第p個(gè)目標(biāo)抽頭的自適應(yīng)可以被寫作如下
<formula>formula see original document page 14</formula> 公式(14)
其中^"'是時(shí)間ir時(shí)的第p個(gè)目標(biāo)抽頭。系數(shù);/，(e)代表目標(biāo)自適應(yīng)常 數(shù)，并理想地與誤碼序列e,的漢明權(quán)成比例，即？7，(e)= /。^(e),其中//。是正的常數(shù)值。
在將公式(13)中的指數(shù)J、由它的即時(shí)實(shí)現(xiàn)代替，并取它相對(duì)于 第p個(gè)目標(biāo)抽頭的梯度時(shí)，可以得出公式(14)的自適應(yīng)規(guī)則的表達(dá) 式。這可以;故寫為
<formula>formula see original document page 15</formula>公式(14)<formula>formula see original document page 15</formula>
公式(15)
其中 <formula>formula see original document page 15</formula>而
<formula>formula see original document page 15</formula>公式(15)右側(cè)表達(dá)式中的項(xiàng)4^可以解釋為相對(duì)
于最小化《《的最大化歐幾里德距離^^中的加權(quán)因數(shù)。為了簡化公式 (15),可以簡單地將該項(xiàng)固定為符合使能條件的值-,即"〉l-oc。 / 的簡單選擇是々-1。此外，取決于主要誤碼序列，可以假設(shè)自適應(yīng)
常數(shù)//。的表達(dá)式中的比例^^近似與e,無關(guān)。這將進(jìn)一步簡化等式
<formula>formula see original document page 15</formula>(14)。
通過使用這些近似并以Viterbi檢測(cè)器路徑度量的方式來表示使 能條件，可以將等式(H)和U5)改寫為<formula>formula see original document page 15</formula>等式(16)<formula>formula see original document page 15</formula>等式(17 )
圖6示出在被均衡的最大似然系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自適應(yīng)和均衡器自 適應(yīng)的本發(fā)明的實(shí)施例。目標(biāo)自適應(yīng)環(huán)路40包括使能開關(guān)或設(shè)備41, 其根據(jù)使能信號(hào)來啟動(dòng)或禁止目標(biāo)自適應(yīng)環(huán)路40。目標(biāo)自適應(yīng)環(huán)路40 還包括矢量相關(guān)乘法器42、標(biāo)量乘法器43和離散時(shí)間積分器44。
總體目標(biāo)自適應(yīng)執(zhí)行如下。在每個(gè)時(shí)鐘周期A/;在每個(gè)狀態(tài)處在 Viterbi檢測(cè)器中使用ACS操作。在解碼狀態(tài)，得出兩個(gè)量。首先，取 得所選擇路徑和所去掉路徑之間的路徑度量的差別。其次，得出誤碼 序列&，作為對(duì)應(yīng)于所去掉路徑和所選擇路徑的兩個(gè)序列之間的逐位 差別。誤碼序列的推導(dǎo)反映了直接判決(DD)模式，其中所傳輸數(shù)據(jù)對(duì)于接收器是未知的。在數(shù)據(jù)輔助(DA)模式中(其中，所傳輸數(shù)據(jù) 作為已知的前同步信號(hào)對(duì)于接收器是可用的)，誤碼序列的推導(dǎo)更加 簡單，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于所傳輸數(shù)據(jù)的狀態(tài)在每個(gè)時(shí)鐘周期都是已知的。在 此情況下，如杲ACS判決是正確的，則誤碼序列對(duì)應(yīng)于由ACS操作去 掉的路徑，否則，對(duì)應(yīng)于所選擇路徑。
誤碼序列"用于計(jì)算誤差矢量么=[(^^,(^^，..(《*《^ ，其中 整數(shù)值W取決于相關(guān)誤碼序列的最大長度。值^可以被固定為Viterbi 檢測(cè)器的返回長度。當(dāng)路徑度量中的差別小于與誤碼序列的歐幾里德 權(quán)重成比例的閾值時(shí)，啟動(dòng)目標(biāo)自適應(yīng)。所述閾值可以被計(jì)算為 7>4o^/&，如相對(duì)于均衡器自適應(yīng)所述。當(dāng)設(shè)定使能信號(hào)以啟動(dòng)目標(biāo) 自適應(yīng)時(shí)，公式(17)中的表達(dá)式r/"由矢量相關(guān)乘法器42估計(jì)，由 標(biāo)量乘法器43中的自適應(yīng)常數(shù) /(e)縮放，然后被發(fā)送至產(chǎn)生更新的第 p個(gè)目標(biāo)抽頭值的離散時(shí)間積分器44。應(yīng)該注意，rV"的估計(jì)不需要真 的乘法。
數(shù)字記錄系統(tǒng)經(jīng)常采用奇偶校驗(yàn)(PC)和誤差校正代碼(ECC), 以便獲取Viterbi檢測(cè)器的輸出處的剩余誤碼。這些代碼的表現(xiàn)取決 于Viterbi檢測(cè)器之后的主要誤碼序列。因此，為了在PC和ECC解碼 之后將區(qū)段錯(cuò)誤率最佳化，可以更好地選擇自適應(yīng)常數(shù),以便目 標(biāo)和均衡器自適應(yīng)主要聚焦于沒有被PC和ECC覆蓋或"較少覆蓋"的
誤差序列。也就是說，本發(fā)明可以歸納為通過將自適應(yīng)常數(shù)；/(e)最佳 化來實(shí)現(xiàn)區(qū)段錯(cuò)誤率最小化。
均衡器和目標(biāo)自適應(yīng)之間的相互作用
如果均衡器和目標(biāo)響應(yīng)由相同因數(shù)縮放，則圖6的EML系統(tǒng)的誤 碼率不變化。該相互作用會(huì)使得均衡器和目標(biāo)能量漂移至較大值或降 低至非常小的值，其會(huì)在固定點(diǎn)執(zhí)行中導(dǎo)致飽和或量化問題。該相互 作用可以以多種方式處理。 一種方法是固定目標(biāo)響應(yīng)的能量?？梢浴秺^ 改公式(17 )的目標(biāo)自適應(yīng)規(guī)則，以便在每次自適應(yīng)之后目標(biāo)被縮放 為具有單元能量。
另一種相互作用可以源于這樣的事實(shí)，即對(duì)于線性信道和長均衡 器14,誤碼率與目標(biāo)響應(yīng)18的相位響應(yīng)無關(guān)。與從具有首一約束 (monic constraint)的MMSE自適應(yīng)產(chǎn)生的最小相位目標(biāo)響應(yīng)相反，用于記錄信道的目標(biāo)響應(yīng)相位的最簡單的實(shí)際選擇是線性相位，其具 有不需要相位均衡的優(yōu)點(diǎn)，即標(biāo)稱的均衡器只需要處理幅度信道失真。 這降低了對(duì)均衡器復(fù)雜性的要求。
線性相位目標(biāo)自動(dòng)地避免發(fā)生在目標(biāo)自適應(yīng)和定時(shí)恢復(fù)環(huán)路間的
相互作用問題，并且它可以實(shí)現(xiàn)Viterbi檢測(cè)器的簡化，而在BER中 并無損失，這是因?yàn)樵诿總€(gè)時(shí)鐘周期處需要計(jì)算的分支度量的總數(shù)被 大致減半了。也可以通過折疊Viterbi檢測(cè)器網(wǎng)格來降低復(fù)雜性。此 外，對(duì)于線性相位目標(biāo)，只有一半數(shù)量的目標(biāo)抽頭需要被調(diào)整。這把 目標(biāo)自適應(yīng)復(fù)雜性減半，并且，相比于需要調(diào)整所有目標(biāo)抽頭的情形 而言，這改進(jìn)了它的跟蹤能力。對(duì)于長度為^的對(duì)稱目標(biāo)響應(yīng)，公式 (17)的自適應(yīng)規(guī)則可以復(fù)合為
<formula>formula see original document page 17</formula>對(duì)于非對(duì)稱目標(biāo)響應(yīng)而言，可以得出類似的自適應(yīng)規(guī)則。這等于
在公式(19)中分別用 ，和A - A-/來代替+ /和A p +
<formula>formula see original document page 17</formula>在不同的記錄信道之間可以作出區(qū)分。對(duì)于光學(xué)信道和垂直^ 茲記 錄信道，所述目標(biāo)優(yōu)選地被限定為對(duì)稱的，并且它的能量固定為1。對(duì) 于縱向磁記錄信道而言，所述目標(biāo)優(yōu)選地;故限定為非對(duì)稱的，并且其 具有單元能量。
本發(fā)明提供一些優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明改善了誤碼率，具有讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的更大能力，或者具有用于有線或無線傳輸信道的更高 的吞吐量和更高的可靠性。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)環(huán)路的復(fù)雜性是非常低的。以 其最為簡單的方式來說，單個(gè)使能信號(hào)指示是否應(yīng)該將一部分?jǐn)?shù)據(jù)信 號(hào)(具有基于誤碼序列的符號(hào)反轉(zhuǎn))加到均衡器抽頭。此外，該自適 應(yīng)方法可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域中，在最差情況下其具有最大性能增加。
不僅如此，通過使用本發(fā)明提高了自適應(yīng)環(huán)路的收斂。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，只在誤差信號(hào)低于某個(gè)閾值時(shí)才能夠啟動(dòng)自適應(yīng)環(huán)路。在非常 大的誤差期間，例如由于外部擾動(dòng)或由于加性高斯白噪聲中不可避免 的尖峰，自適應(yīng)環(huán)路被禁止。然而，在非收斂自適應(yīng)環(huán)路的初始情況 下，誤差將變大，使得自適應(yīng)環(huán)路時(shí)常被禁止。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，這導(dǎo) 致自適應(yīng)環(huán)路的緩慢的初始收斂。本發(fā)明改善了在此情況下的自適應(yīng)
環(huán)路的收斂。在非最佳均衡器的初始操作期間，SAM值很大，并因此啟 動(dòng)自適應(yīng)環(huán)路。這導(dǎo)致自適應(yīng)環(huán)路的高初始帶寬和快速收斂。在收斂 階段中，SAM值很小，經(jīng)常造成自適應(yīng)禁止，產(chǎn)生較低帶寬和較少梯度噪聲。
本發(fā)明可以用在磁或光存儲(chǔ)系統(tǒng)中，也可以用在有線或無線通信 系統(tǒng)中。該自適應(yīng)方法不僅可以用于時(shí)間均衡，也可以用于如2D存儲(chǔ) 器和多輸入多輸出系統(tǒng)中的空間均衡。此外，所述技術(shù)不限于二元信 號(hào)，而是同樣適用于多級(jí)符號(hào)傳輸。
可以理解，關(guān)于一個(gè)實(shí)施例所述的任何特征也可以用于其它實(shí)施 例。而且，也可以采用上面沒有描述到的等同物和變化，而不脫離本 發(fā)明的范圍，其在權(quán)利要求中得以限定。
權(quán)利要求
1.一種在傳輸信道(12)的接收器(20)中用于均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng)自適應(yīng)的方法，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列(b)被輸入至傳輸信道，并且所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)(r)從傳輸信道被輸出，所述方法包括檢測(cè)所接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)，所述方法的特征在于進(jìn)一步包括-得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的潛在錯(cuò)誤的誤差序列(e)；-得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的錯(cuò)誤的可能性的第一值(19)，所述第一值基于誤差序列和所接收的信號(hào)；并且-根據(jù)所述第一值低于或高于預(yù)定閾值(Th)而啟動(dòng)或禁止均衡器(14)和/或目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)。
2. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述接收器包括Viterbi檢測(cè) 器(16),所述第一值由Viterbi檢測(cè)器中的最佳路徑和第二最佳路 徑之間的總路徑度量中的差別而得出。
3. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述接收器包括逐符號(hào)檢測(cè)器 (32),所述第一值是從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢測(cè)器找到的最近符號(hào)(6、)之間的平方距離的差別，以及從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢測(cè) 器找到的第二最近符號(hào)(A)之間的平方距離的差別而得出的。
4. 上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于所述閾值(rA)是從誤 差序列(e)而得出的。
5. 權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述閾值(7;)與誤差序列的 歐幾里德4又重成比例。
6. 權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述閾值(7;)與誤差序列的 平方成比例。
7. 上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng) 的自適應(yīng)包括將所接收信號(hào)與由誤差序列(e)得出的第二值(&)相 關(guān)聯(lián)。
8. 權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述第二值(^)是從所述誤 差序列(e)和傳輸信道的預(yù)期目標(biāo)響應(yīng)(g)而得出的。
9. 權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于均衡器的 自適應(yīng)包括將所接收信號(hào)與誤差序列(e)相關(guān)聯(lián)。
10. 上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)包括通過取決于所述誤差序列(e)的自適應(yīng)常數(shù)(-) 來進(jìn)4于縮放。
11. 權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述自適應(yīng)常數(shù)(-w(e)) 取決于誤差序列(e)的漢明權(quán)。
12. —種用于傳輸信道(12)的接收器(20),所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序 列(6)被輸入至傳輸信道，并且所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)(r)從傳輸信道 被輸出，所述接收器包括-用于接收所接收的數(shù)據(jù)信號(hào)并產(chǎn)生參考信號(hào)(,)的線性均衡器 (14);-用于調(diào)節(jié)均衡器的自適應(yīng)裝置(22);和-用于接收所述參考信號(hào)并檢測(cè)所接收的信號(hào)中的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢 測(cè)器(16, 32);其特征在于所述檢測(cè)器得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的判決錯(cuò)誤的可能性的第 一值(19),所述第一值基于所接收的信號(hào)和表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的潛在 錯(cuò)誤的誤差序列(e);以及-用于根據(jù)第一值低于或高于預(yù)定閾值(n)而啟動(dòng)自適應(yīng)裝置的裝置。
13. 權(quán)利要求12的接收器，其特征在于所述檢測(cè)器是ViterM檢 測(cè)器，并且所述第一值是由Viterbi檢測(cè)器中的最佳路徑和第二最佳 路徑之間的總路徑度量中的差別而得出的。
14. 權(quán)利要求12的接收器，其特征在于所述檢測(cè)器是逐符號(hào)檢測(cè) 器(32),所述第一值是從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢測(cè)器找到的最近 符號(hào)(A)之間的平方距離的差別，以及從檢測(cè)器輸入和由逐符號(hào)檢 測(cè)器找到的第二最近符號(hào)(A)之間的平方距離的差別而得出的。
15. 權(quán)利要求12-14中任一權(quán)利要求的接收器，進(jìn)一步包括 -用于產(chǎn)生參考信號(hào)(17)的目標(biāo)響應(yīng)(I"; -用于調(diào)節(jié)目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)裝置(40);和-用于根據(jù)笫一值(19)低于或高于預(yù)定閾值(t;)而啟動(dòng)自適應(yīng)裝置(40)的裝置。
16. 權(quán)利要求12-15中任一權(quán)利要求的接收器，其特征在于所述 閾值(7;)是從誤差序列(e)得出的。
17. 權(quán)利要求13的接收器，其特征在于所述閾值(t;)取決于誤差序列的歐幾里德權(quán)重。
18.權(quán)利要求14的接收器，其特征在于所述閾值(n)與誤差序 列的平方成比例。
19. 權(quán)利要求12-18中任一權(quán)利要求的接收器，其特征在于所述 自適應(yīng)裝置(22， 40)包括與由誤差序列(e)得出的第二值(&)相 關(guān)聯(lián)的裝置。
20. 權(quán)利要求19中任一權(quán)利要求的接收器，其特征在于所述第二 值(么)是從所述誤差序列(e)和傳輸信道的預(yù)期目標(biāo)響應(yīng)(g)而得 出的。
21. 權(quán)利要求12-18中任一權(quán)利要求的接收器，其特征在于所述 自適應(yīng)裝置(22, 40 )包括與誤差序列(e)相關(guān)聯(lián)的裝置。
22. 權(quán)利要求12-21中任一權(quán)利要求的接收器，其特征在于所述 自適應(yīng)裝置(22， 40)包括通過取決于所述誤差序列(e)的自適應(yīng)常 數(shù)(-n (e))來進(jìn)行縮放的裝置。
23. 權(quán)利要求22的接收器，其特征在于所述自適應(yīng)常數(shù)(-;/(e)) 取決于誤差序列(e)的漢明權(quán)。
全文摘要
一種在傳輸信道的接收器中用于均衡器和/或目標(biāo)自適應(yīng)的方法。所述方法提供檢測(cè)所接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)，得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的潛在判決錯(cuò)誤的誤差序列，得出表示數(shù)據(jù)檢測(cè)中的誤差的可能性的第一值，所述第一值基于誤差序列和所接收的信號(hào)，并且根據(jù)所述第一值低于或高于預(yù)定閾值而啟動(dòng)或禁止均衡器和/或目標(biāo)響應(yīng)的自適應(yīng)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101310495SQ200680042976
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者A·H·J·英明克, J·W·M·伯格曼斯, J·里阿尼, S·J-M·L·范貝尼登 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司