专利名称：校正不完全均衡双极性信号的方法及装置的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及电信。更具体地说，本发明涉及用于校正不完全均衡双极性信号的方法和装置。
2.技术状况第一个商业数字语音通信系统于1962年在伊利诺斯洲的芝加哥建立。这个系统称作“T1”，它基于双绞线上二十四个电话呼叫的时分多址复用(TDM)。T1系统的数字比特率为1.544MBPS(±200bps)，在二十世纪六十年代，这是大约一英里范围内双绞线所支持的最高数据率。传送T1信号的电缆埋设在地下，可经人孔接触到，在当时的芝加哥，每个人孔相距约一英里(实际上为6000英尺)。因此，可以很方便地以大约一英里的间隔来布置具有数字中继器的模拟放大器。
现在，T1系统仍然得到广泛地应用，形成了高容量通信系统的基本构件块，其中，这些高容量系统包括传输二十八个T1信号的T3。名称T1原本用来描述特定类型的载波设备。现在，T1常常用来表示载波系统、数据率、各种复用及成帧约定。虽然在谈到以8KHz速率形成的并由T1载波用来承载二十四路语音信道的复用数字信号时，使用名称“DS1”更为准确，但是，DS1和T1这两个名称经常可交换使用。现在，T1/DS1系统仍具有1.544MBPS的数据率，并支持多达二十四路语音和/数据DS0信道。同样，DS2和T2这两个名称指传输多达四个DS1信号(96路DS0信道)的系统，DS3和T3这两个名称指传输多达七个DS2信号(672路DS0信道)的系统。现代T1设备的定时容差已提高到±50bps。T1和T2标准用于北美和日本。称作E1和E2的类似但不兼容的标准用于欧洲。T3标准用于北美，而称作E3的类似但不兼容的标准则用于欧洲。在二十世纪八十年代，称作SONET(同步光纤网)的光纤技术通过允许T3和E3映射为STS-1信号而提供T3和E3之间兼容性的量度。
目前T1/SD1系统的标准结合了许多对原T1系统的改进和扩展。基本T1系统基于193比特的帧，即二十四路8比特信道(净荷)以及一个成帧比特(F)。根据现行标准，192比特净荷不需要被“信道化”为24路DS0信道。此外，已经定义了超帧和扩展超帧格式。超帧(SF)格式由十二个连续T1帧组成，即大约1.5ms的T1信号。在SF格式中，二十个成帧比特F被分为二组，六个终端成帧比特(terminal framing bits)Ft和六个信令成帧比特Fs。Ft比特用来标识帧边界，Fs比特则用来标识超帧边界。当帧经DS0信道化时，Fs比特还用来标识信令帧。扩展超帧(ESF)格式由二十四个连续T1帧组成，即大约3ms的T1信号。在ESF格式中，二十四个F比特被分为三组。六个F比特被用来提供2KBPS成帧模式序列(FPS)，用于标识帧和ESF边界。当帧经DS0信道化时，FPS标识信令帧。另外六个F比特用来提供采用CRC-6码的2 KBPS CRC(循环冗余检验错误检验)信道。其余的十二个F比特用来提供4KBPS数据链路(DL)信道。DL信道有时称作“FDL信道”或“FDL链路”，其中，DS表示数据链路，F则表示设施(facility)。
除了现代成帧约定外，现行的T1规范还包括了对不同“线路代码”的规定，其中，“线路代码”有时称作“传输代码”。将会知道，T1信号是一种准同步(紧紧控制异步)信号，与同步信号不同，它仍然易受到漂移、抖动及滑移。线路代码是信令约定，它被设计成便于帧同步和检错。一种流行的线路代码是一般称作信号交替反转(AMI或双极线路代码)。AMI采用三进制信号(正、负及零)来传送二进制数(零和一)。连续的二进制一由交替极性且相等大小的信号元来表示。二进制零由具有零振幅的信号元来表示。在AMI线路代码下，跟随同极性的非零信号元之后的非零信号元称作“双极扰乱”。
先有技术的
图1说明了二进制数1011的双极性信号。图1中的水平线说明了开关阈值。当图1所示的信号由“数据限制器”接收时，对电压电平进行分析，如果电压越过任何一个阈值时，检测到二进制1。图1说明了一个标准信号，其中，脉冲的定时几乎是理想的。先有技术的图4说明了对于接收信号的数据限制器来说，图1的信号是如何表现为“逻辑电平”的。这种几乎理想的信号具有准确持续时间(脉冲宽度)的准确脉冲。
通过同轴电缆传送或储存在磁介质中的信号是易受到符号间干扰(ISI)的。如果构成发送波形的频率在送往接收器时有不同的时间延迟，则出现ISI。各个脉冲“涂抹”(smeared)在一起。这使接收机难以确定正确的逻辑电平。对ISI问题的解决方案是在接收机处采用“均衡器”来反转传输媒介引起的时间延迟。理想的均衡器是一种滤波器，它具有与引起ISI的媒介相反的频率响应。实际上，ISI是可变的，均衡器必须经反馈网络来不断地适应传输媒介的变化的频率响应。这种均衡器称作“自适应均衡器”。
先有技术的图2说明了图1的信号通过一段同轴电缆之后的情况。引入信号中的ISI通过减缓上升及下降时间，使某些脉冲无法穿过开关阈值，从而使该信号失真。没有均衡，将会以具有图5所示逻辑电平的形式来接收所述信号。引入信号的ISI将会使该信号被误解为表示二进制数1010而不是1011。
先有技术的图3说明了图1的信号穿过一段同轴电缆并经过了自适应均衡器之后的情况。将会以具有图6所示的逻辑电平的形式来接收所述信号。由于大多数均衡器都具有高通频率响应，并且象微分器那样作用，从而放大过渡(transition)。在图3中，在每个脉冲之后，可以看到这些放大的过渡。有时，放大的过渡会产生类似于图3中第二个脉冲的伪脉冲。该伪脉冲可能具有比真脉冲更短的脉冲持续时间。
在图2(欠均衡)和图3(过均衡)的两种情况中，均产生不正确持续时间的脉冲，即过宽或过窄的脉冲(图5和6)。此外，在过均衡的情况下会产生伪比特(false bits)。如果脉冲过宽，则它们可能被接收机逻辑解释为错误的双极扰乱。如果这些脉冲过窄，表示过均衡，会出现两种错误状况。第一，表示有效数据比特的窄脉冲可能被接收机逻辑解释为零。第二，有效数据比特下降沿的过冲(overshoot)产生的窄脉冲可能被接收机逻辑解释为伪脉冲。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种方法及装置，用于以数字方式纠正不完全均衡的双极性信号。
本发明的另一个目的是提供一种方法及装置，用于从过均衡的双极性信号中消除错误的脉冲。
本发明的另一个目的是提供一种方法及装置，用于纠正均衡的双极性信号的脉冲宽度。
本发明的另一个目的是从均衡的双极性信号中消除错误的双极扰乱。
根据下文将要详细说明的这些目的，本发明的装置包括至少一个具有复位控制的延迟线、至少一个“与”门以及至少一个单稳多谐振荡器。该装置与自适应均衡器一道使用，其中所述自适应均衡器具有限制器，将均衡的双极性模拟信号转换成两个数字信号，即正比特脉冲流和负比特脉冲流。自适应均衡器的输出经限制器连接到本发明的装置的输入。更具体地说，限制器的每个输出连接到延迟线中相应延迟线的输入和复位，以及连接到“与”门中相应“与”门的一个输入。各延迟线的输出连接到所述相应“与”门的另一个输入。每个“与”门的输出连接到相应单稳多谐振荡器的输入，以及每个单稳多谐振荡器的输出是校正的信号。
根据本发明的一个方法，时间延迟约等于错误脉冲的脉冲宽度，其中预计所述错误脉冲来自过均衡。当延迟信号经“与”门同原始信号进行比较时，从该信号中排除窄脉冲。“与”门的输出只包含原始信号中足够宽的脉冲，它们在时间上与延迟信号中的脉冲重叠。根据本发明的另一个方面，对单稳多谐振荡器进行配置，使每个从“与”门的输出进入它的脉冲均引起单稳多谐振荡器产生规定长度的脉冲。因此，单稳多谐振荡器的输出包含等长的脉冲，由此把接收比特设置为适当宽度。根据本发明的另一个方面，如果来自均衡器的脉冲宽得足够进入相邻的数据位，则反极性的脉冲将使延迟线复位并重新开始过程。如果窄脉冲后跟随一个窄隙且然后再跟随适当宽度的脉冲，则所述复位也将激活。
通过参考结合所提供附图进行的详细说明，本领域的技术人员将会清楚本发明的其它目的和优点。
附图概述图1是先有技术的没有任何符号间干扰的双极性信号的波形图；图2是先有技术的图1中的信号通过了产生符号间干扰的传输介质的波形图；图3是先有技术的图1中的信号通过了产生符号间干扰的传输介质并通过了自适应均衡器的波形图；图4是先有技术的由数据限制器所解释的图1中信号的脉冲图；图5是先有技术的由数据限制器所解释的图2中信号的脉冲图；图6是先有技术的由数据限制器所解释的图3中信号的脉冲图；图7是根据本发明的装置的高级(high level)方框图；图8是说明图6的信号如何由图7的装置来纠正的时序图；以及图9是说明延迟线复位如何排除窄错误脉冲的时序图。
最佳实施方案详细说明现在参照图7，本发明10的装置10将与自适应均衡器/限制器11一道使用，均衡器/限制器以下一般称作均衡器，它包含正比特输出11a和负比特输出11b。装置10包括用于正比特的电路和用于负比特的电路。更详细地说，对于正比特，本发明包括延迟线12，它具有输入12a、输出12b及复位控制12c；“与”门14，它具有两个输入14a和14b及输出14c；单稳多谐振荡器16，它具有输入16a和输出16b；“或”门18，它具有两个输入18a和18b及输出18c；以及反相器20，它具有输入20a和输出20b。对于负比特，本发明包括延迟线12’，它具有输入12a’、输出12b’以及复位控制12c’；“与”门14’，它具有两个输入14a’和14b’及输出14c’；单稳多谐振荡器16’，它具有输入16a’和输出16b’；“或”门18’，它具有两个输入18a’和18b’及输出18c’；以及反相器20’，它具有输入20a’和输出20b’。
均衡器的正比特输出11a连接到延迟线12的输入12a以及“与”门1 4的一个输入14a。延迟线的输出12b连接到“与”门14的另一个输入14b。“与”门14的输出14c连接到单稳多谐振荡器16的输入16a，并且单稳多谐振荡器的输出是校正的正比特信号。“或”门18的输出18c连接到延迟线的复位输入12c。“或”门18的输入18a连接到反相器20的输出20b，反相器20的输入20a连接到均衡器的正比特输出11a。“或”门18的输入18b连接到均衡器的负比特输出11b。
均衡器的负比特输出11b连接到延迟线12’的输入12a’，并连接到“与”门14’的一个输入14a’及正比特电路的“或”门的一个输入18b。延迟线的输出12b’连接到“与”门14’的另一个输入14b’。“与”门14’的输出14c’连接到单稳多谐振荡器16’的输入16a’，并且单稳多谐振荡器的输出是校正的负比特信号。“或”门18’的输出18c’连接到延迟线的复位输入12c’。“或”门18’的输入18a’连接到反相器20’的输出20b’，反相器20’的输入20a’连接到均衡器的负比特输出11a’。“或”门18’的输入18b’连接到均衡器的正比特输出11a。
根据本发明的一个方面，延迟线12和12’的时间延迟约等于错误脉冲的脉冲宽度，例如适当脉冲宽度的20-40％之间的脉冲宽度，其中所述错误脉冲预计来自过均衡。当延迟信号经“与”门14和14’同原始信号进行比较时，从该信号中排除窄脉冲。参照图8可以更清楚地了解本方法。图8中的第一个信号“A”基本上与上文中结合图3和图6讨论的过均衡信号相同。在t4和t5之间的第二个脉冲是其宽度为(t5-t4)的错误脉冲。图8中的第二个信号“B”基本上与信号“A”相同，但延迟了时间(t2-t1)，这个时间最好稍大于错误脉冲的脉冲宽度(t5-t4)。信号“B”是延迟线的输出。图8中的信号“C”是“与”门的输出。信号“C”中的第一个脉冲在时间t2开始并到时间t3结束，导致比信号“A”的第一个脉冲稍窄的脉冲。当信号“B”中在t5出现至t6结束的第二个脉冲出现之前，紧接信号“B”中的第一个脉冲之后，在时间t4出现信号“A”中的第二个脉冲，该脉冲在时间t5结束。信号“A”和“B”的“与”操作导致从信号“C”中省略所述第二个脉冲。信号“C”确实还包含来自信号“A”的第三和第四个脉冲，因为延迟信号“B”也具有在时间上与信号“A”重叠的这些脉冲。但是，将会知道，信号“C”中的第二和第三脉冲实际上比信号“A”和“B”中的原始脉冲要窄。
根据本发明的另一个方面，对单稳多谐振荡器16和16’进行配置，使从“与”门14和14’的输出进入它的脉冲引起单稳多谐振荡器产生规定长度的脉冲。单稳多谐振荡器的输出如图8中的信号“D”所示。
根据本发明的另一个方面，当检测到反极性脉冲时，将时间延迟12和12’复位，也就是，在“或”门18的输入18b检测到负比特时抑制16b的正比特输出；而在“或”门18’的输入18b’检测到正比特时抑制16b’的负比特输出。另外，从比特流中滤出窄脉冲，如图9所示。图9中的信号E说明了均衡器的正比特输出，它进入本发明的装置。图9中的信号G说明了对信号E进行响应而施加到时间延迟12的复位12c上的信号。图9中的信号G说明了正比特单稳线路的输出16b。当信号E为低时，它由反相器20进行反转，使复位信号F为高。当信号E例如在t1变高时(表示输入比特)，复位信号F变低，以便使输入比特可以通过时间延迟12。但是，如果出现窄(错误)比特，如信号E所示，则复位信号F例如在t2变高，在该比特能使其通过时间延迟之前，对时间延迟复位。例如在t3出现有效比特时，复位信号变低，直到例如t4，长到足以使所述比特能通过所述延迟。
本文已描述和说明了用于纠正不完全均衡双极性信号的方法及装置的几个实施例。虽然已经描述了本发明的具体实施例，但并不意味着本发明受限于此，实际上本发明的范围象技术上将允许的那样并且同样也象说明书所描述的那样宽。因此，虽然示出了“与”门，将会知道，等效于这些门电路的其它逻辑电路均可被使用。此外，虽然公开延迟线的时间延迟约为一般正确脉冲的持续时间的20-40％，然而将知道，时间延迟仅需为最长持续时间错误脉冲的持续时间那样长。因此，本领域的技术人员将知道，在不脱离所要求的本发明精神和范围的全靠性，还可以对所提供的发明进行其它修改。
权利要求
1.一种用于校正不完全均衡双极数字信号的装置，它包括a)第一延迟线，它具有输入和输出，所述数字信号施加到所述第一延迟线的所述输入；b)第一“与”门，它具有输出和两个输入，所述第一延迟线的所述输出连接到所述第一“与”门的一个所述输入，所述数字信号也施加到所述第一“与”门的另一个所述输入；以及所述第一“与”门的所述输出提供信号，该信号为所述数字信号的校正形式，以及
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一延迟线具有复位输入，所述数字信号还连接到所述复位输入。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括c)第一单稳多谐振荡器，它具有信号输入和信号输出，所述信号输入连接到所述第一“与”门的所述输出，其中所述第一“与”门的所述输出是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少两个脉冲具有不同的脉冲宽度，并且所述第一单稳多谐振荡器的所述信号输出是包括多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的所有脉冲基本上具有相同的脉冲宽度。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述第一延迟线具有复位输入，所述数字信号还连接到所述复位输入。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于还包括d)第二延迟线，它具有输入和输出，所述数字信号施加到所述第二延迟线的所述输入；e)第二“与”门，它具有输出和两个输入，所述第二延迟线的所述输出连接到所述第二“与”门的一个所述输入，所述数字信号也施加到所述第二“与”门的另一个所述输入，f)第二单稳多谐振荡器，它具有信号输入和信号输出，所述信号输入连接到所述第二“与”门的所述输出，其中所述数字信号具有正比特脉冲流和负比特脉冲流，所述正比特脉冲流施加到所述第一“与”门和所述第一延迟线的所述输入，所述负比特脉冲流施加到所述第二“与”门和所述第二延迟线的所述输入所述第一“与”门的所述输出提供信号，该信号是所述正比特脉冲流的校正形式，所述第二“与”门的所述输出提供信号，该信号是所述负比特脉冲流的校正形式，所述第一“与”门的所述输出是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少两个脉冲具有不同的脉冲宽度，所述第一单稳多谐振荡器的所述信号输出是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的所有脉冲基本上具有相同的脉冲宽度，所述第二“与”门的所述输出是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少两个脉冲具有不同的脉冲宽度，所述第二单稳多谐振荡器的所述信号输出是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的所有脉冲基本上具有相同的脉冲宽度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于还包括g)第一“或”门，它具有输出和两个输入，所述负比特脉冲流施加到一个所述输入；h)第二“或”门，它具有输出和两个输入，所述正比特脉冲流施加到一个所述输入；i)第一反相器，它具有输入和输出，所述正比特脉冲流施加到所述输入，并且所述输出连接到所述第一“或”门的另一个所述输入；j)第二反相器，它具有输入和输出，所述负比特脉冲流施加到所述输入，并且所述输出连接到所述第二“或”门的另一个所述输入，其中所述第一延迟线具有复位输入，所述复位输入连接到所述第一“与”门的所述输出，所述第二延迟线具有复位输入，所述复位输入连接到所述第二“与”门的所述输出，所述正比特脉冲流是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间，以及所述负比特脉冲流是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
9.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，所述第一延迟线具有延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
11.一种用于校正不完全均衡数字信号的方法，它包括以下步骤a)创建所述数字信号的延迟复制信号；以及b)创建校正的信号，所述校正的信号是所述延迟复制信号和所述数字信号的逻辑“与”。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述数字信号包含多个脉冲，所述方法还包括以下步骤c)通过消除短持续时间的脉冲，来改变所述复制信号。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于还包括以下步骤c)通过使所述校正的信号中的所有脉冲具有基本相同的宽度，进一步校正所述校正的信号。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于还包括以下步骤d)通过使所述校正的信号中的所有脉冲具有基本相同的宽度，进一步校正所述校正的信号。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，以及创建所述不完全均衡信号的延迟复制信号的所述步骤包括把所述不完全均衡信号延迟一个延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，以及创建所述不完全均衡信号的延迟复制信号的所述步骤包括把所述不完全均衡信号延迟一个延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，以及创建所述不完全均衡信号的延迟复制信号的所述步骤包括把所述不完全均衡信号延迟一个延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述数字信号是包含多个脉冲的信号，其中所述多个脉冲中的至少一个脉冲是错误脉冲，以及创建所述不完全均衡信号的延迟复制信号的所述步骤包括把所述不完全均衡信号延迟一个延迟时间，该延迟时间约等于所述错误脉冲的最大可能持续时间。
全文摘要
一种用于校正不完全均衡双极性信号的装置(10)包括:延迟线(12),它具有复位控制;“与”门(14);以及单稳多谐振荡器(16)。所述装置与自适应均衡器一道使用,自适应均衡器的输出连接到所述装置的输入。均衡器的输出连接到延迟线的输入和复位,并连接到“与”门的一个输入。延迟线的输出连接到“与”门的另一个输入。“与”门的输出连接到单稳多谐振荡器的输入(16a),并且单稳多谐振荡器的输出(16b)是校正的信号。延迟线约等于预计来自过均衡的错误脉冲的脉冲宽度。当延迟信号经“与”门和原始信号进行比较时,从信号中排除窄脉冲。每个从“与”门的输出进入磁单稳多谐振荡器的脉冲使单稳多谐振荡器产生规定长度的脉冲,包含等长的脉冲。如果来自均衡器的脉冲过窄而不能成为有效比特,则该延迟线被复位。
文档编号H03K5/125GK1390385SQ00815656
公开日2003年1月8日 申请日期2000年11月7日 优先权日1999年11月17日
发明者B·L·斯塔克利, E·亚里茨, P·R·埃普利, A·施斯科夫 申请人:美商传威股份有限公司