专利名称：用输出信号符号和绝对值控制操作的自适应均衡器及方法
技术领域：
本发明涉及自适应均衡器及自适应均衡方法，更具体讲，涉及一种用于将输入信号均衡为具有解码器所需的电平的信号的自适应均衡器，以及由该均衡器执行的自适应均衡方法。本申请是基于韩国专利申请No.2001-78275而申请的，本文将该申请引用为参考文献。
背景技术：
为了将通过具有连续变化的特性的信道而发送的输入信号均衡为所需类型的信号，通常使用用于对输入信号进行均衡的具有FIR滤波器功能的均衡器。
图1是描述传统的具有FIR滤波器的自适应均衡器的方框图。具体讲，图1示出了在EP1014363中以标题“重放装置”公开的用于高速光盘系统的自适应均衡器。如图1所示，传统的自适应均衡器包括FIR滤波器10，零检测器14，抽头延时电路16，临时决定块12，以及系数计算器18。
FIR滤波器10通过对输入信号进行均衡生成均衡的输出信号。在光盘系统中，输入信号是被诸如DVD或CD的盘上的拾取器所读取的RF信号。从FIR滤波器10输出的输出信号提供给维特比(viterbi)解码器(未示出)。
零检测器14检测FIR滤波器10输出的均衡的输出信号的零值。当均衡的输出信号的值接近于零时，零检测器14输出“1”作为检测电平值。否则，零检测器14输出“0”作为检测电平值。
抽头延时电路16通过对由零检测器14检测的零检测信号进行延时而生成一系列零检测值。换句话说，抽头延时电路16利用延时元件对零检测器14生成的“0”或“1”进行延时而生成零检测值(比如，01000100010)。
来自抽头延时电路16的零检测值输入到临时决定块12，并且，来自FIR滤波器10的均衡输出信号输入到临时决定块12。临时决定块12利用零检测值和均衡输出信号来判决均衡输出信号的误差。换句话说，临时决定块12利用零检测值来检测FIR滤波器10的输出信号的电平。此后，临时决定块12通过计算FIR滤波器10的输出信号的检测电平与实际电平之间的差来计算误差。
来自临时决定块12的误差输入到系数计算器18，并且将通过对输入信号延时预定时间而得到的信号从FIR滤波器10输入到系数计算器18。系数计算器18利用上述误差、延时的输入信号和FIR 10的当前系数，来计算输入到FIR滤波器10的新的系数。同时，系数滤波器18通过对误差和延时的输入信号执行LMS(Least Mean Square，最小均方)算法，计算出FIR滤波器10所需的系数，并且将计算的系数提供给FIR滤波器10。
对FIR滤波器10进行修改以便具有与系数计算器18生成的系数相符的各种特征。相应地，FIR滤波器10可对输入信号进行均衡，以便输出具有所需输出电平的输出信号。
正如以上的描述，传统的自适应均衡器利用零检测值和均衡的输出信号来通过临时决定块12计算误差。因此，误差的可靠性取决于零检测值的准确性。
然而，在传统的自适应均衡器中，由于零检测器14在检测零值符号变化时仅考虑均衡输出信号的符号，这就有可能产生这样的问题，即在输入到零检测器14的信号中发生很多变化的情况下零检测器14检测零值时就有可能发生故障。
例如，当传送输入信号的信道状态并不令人满意时，再例如，当输入信号中含有大量噪声或相位差时，就有可能生成输入信号并不需要的变化。具体讲，当输入信号的电平由于包含有噪声从而在零值附近的区域频繁变化时，零检测器14输出的信号为“1”。因此，临时决定块12不能正确计算误差，系数计算器18误操作。其结果是，均衡器的整体性能得到恶化。
而且，输入信号的恶化造成系数的偏差，因此系统的操作产生一系列的误差。具体讲，当传统的自适应均衡器用于一种诸如带有频繁突变的信号恶化的光盘系统时，系统的稳定性就有可能产生一系列的问题。光盘系统中信号的恶化可能是几个因素所造成，主要是由于用户的粗心使得光盘的表面产生指印或粘上其它物质。此外，输入信号的失真可能发生在RF信号根本没有输入的情况下，比如当要读的区域从磁盘的一定区域变化到另一区域时。
当异常信号输入到自适应均衡器时，均衡器的系数就可能为发散。因此，尽管在这以后接收到正常输入信号，也可能需要花很长的时间将输入信号返回到正常系数，或者输入信号就不可能返回到正常系数。
发明内容
本发明就是为了克服以上提到的问题而提出的。因此，本发明的一个目的是提供一种具有由于准确的误差计算率而改善的均衡性能的自适应均衡器。
本发明的另一个目的是提供一种自适应均衡器，当由于输入信号的恶化而使均衡器的系数发生偏差时，它能够迅速返回到稳定的状态。
为实现以上的目的而提供的一种自适应均衡器包括一个FIR滤波器，用于通过对RF输入信号进行均衡来生成一个均衡的输出信号；一个信号检测器，用于检测输出信号的符号；一个绝对值计算器，用于计算所述输出信号的绝对值；一个电平误差检测部分，用于利用符号和绝对值来检测所述输出信号的检测电平，该检测电平是所述输出信号被提供给的解码器的信道特征模型所需的参考值之一，所述的电平误差检测部分用于计算输出信号的检测电平和实际电平之差的误差；以及，一个系数计算器，用于基于所述误差来计算FIR滤波器的系数，并且用于将计算后的系数提供给FIR滤波器。
在这里，电平误差检测部分利用目标信号和在目标信号之前和之后输入的预定数量的信号来检测检测电平，所述的目标信号就是检测检测电平的目标。
所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此相同时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。同时，所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度都大于预定的阈值时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
而且，所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此不同时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的中间值和零值之一。同时，所述的电平误差检测部分根据在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度的比较结果来判断检测电平。
另一方面，按照本发明的自适应均衡器还包括系数再初使化部分，用于基于系数来判断FIR的增益是否为发散，该系数再初使化部分用于当判断出FIR滤波器为发散时，向系数计算器提供故障检测信号。
所述的系数计算器在在被输入故障检测信号时将预定的初使化值设定为所述系数并将其提供给FIR滤波器。
按照本发明，不仅信号的符号用于计算误差，符号的值也用于计算误差。因此，误差的准确性得到提高。
另外，当判断出FIR滤波器的DC增益为发散时，系数计算器将FIR滤波器的系数初使化为稳定值。因此，可以保证自适应均衡器的稳定操作。
同时，按照本发明，提供了以上描述的自适应均衡器所执行的自适应均衡方法。
通过参照附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和特征将变得更明白，附图中图1是表示传统的自适应均衡器的方框图；图2是表示具有根据本发明的均衡器的光盘系统的某些部分的方框图；图3是更详细表示图2的PRMK块的方框图；图4是表示按照本发明的自适应均衡器的方框图；图5是DVD RF信号的眼图；图6是光信道模型PR(a，b，b，a)的RF信号的眼图；图7是表示图5和图6中每一个信号的频域中特征的曲线图；图8A到8E是电平误差决定块的误差决定算法的图。
具体实施例方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。在本发明的优选实施例中，将描述将本发明的均衡器应用于高速光盘系统的例子。具体讲，将描述这样一个例子，其中，对一个从盘中重现之后输入的输入信号进行均衡，使得均衡之后的信号具有由维特比解码器所要求的信号电平。
如图2所示，一个光学的光盘系统具有拾取器34，用于读取记录在诸如DVD或CD之类的盘上的数据；RF块36，用于将由拾取器34读取的信号转换为RF信号；DP(数据处理器)块40，用于处理从RF块36输出的信号；以及PRML(部分响应最大似然性)块38，用于改善从RF块36输出的RF信号的比特错误率并且将改善后的RF信号发送到DP块40。
如图3所示，PRML块38包括ADC(模拟-数字转换器)42，用于将RF信号转换为数字信号；DC去除器44，用于去除RF信号的DC分量；均衡器100，用于对已经被去除了DC分量的数字RF信号进行均衡；以及维特比解码器46，用于通过对在均衡器100均衡的信号进行解码来恢复数据。均衡器100将输入RF信号均衡为具有维特比解码器46所需的电平的输出信号。
图4是表示按照本发明的自适应均衡器100的方框图。如图4所示，按照本发明的自适应均衡器100包括FIR滤波器110，误差检测部分120，系数计算器130，以及系数再初使化部分140。误差检测部分120包括符号检测器122，绝对值计算器124，抽头延时电路126以及电平误差检测部分128。
FIR滤波器110将RF输入信号均衡成用户所想要的形式并且生成均衡的输出信号。FIR滤波器110的均衡的特征是由系数计算器130输入的系数所决定的。从FIR滤波器110输出的信号提供给维特比解码器46。
符号检测器122检测FIR滤波器110输出的均衡输出信号的符号。换句话说，当均衡输出信号的符号为正时，符号检测器122输出“1”，而当输出信号的符号为负时输出“-1”。输出信号的符号很容易利用输入数字信号的最高有效位(MSB)检测。
绝对值计算器124计算均衡输出信号的绝对值。
抽头延时电路126通过对符号检测器122检测的符号值和绝对值计算器124计算的信号的绝对值进行延时从而生成一系列的符号值和一系列的绝对值。
所述的符号值，所述的绝对值和FIR滤波器110的输出信号从抽头延时电路126输入到电平误差检测部分128。电平误差检测部分128利用所述符号值，绝对值和输出信号，按照随后描述的方法来判决信号的误差。
误差从电平误差检测部分128输入到系数计算器130，系数计算器130利用误差计算FIR滤波器110的新的系数。计算后的系数提供到FIR滤波器110和系数再初使化部分140。
系数再初始化部分140利用系数计算器130计算的新的系数检测在FIR滤波器110的增益中是否有非正常情况。当它检测到存在非正常情况时，系数再初使化部分140输出一个故障检测信号，该故障检测信号用于将FIR滤波器110的系数初使化为稳定的值。
接下来，将描述按照本发明的具有以上结构的自适应均衡器100的工作。
按照本发明的自适应均衡器100将具有图5所示的特征的输入信号(DVD的RF信号)转换成如图6所示的维特比解码器46所需的光学模型PR(a，b，b，a)的RF信号。然后，按照本发明的自适应均衡器100将输入RF信号转换成低误差率的数字信号。下面是自适应均衡器100工作的详细描述。
输入到FIR滤波器100的输入信号在被DVD播放机中的拾取器34读取后具有如图5所示的形式。如图5所示，输入信号按照其值的不同有各种各样的信号电平，而该信号电平是由磁盘32的物理特征所决定的。
图6示出了维特比解码器46所需的信号特征。维特比解码器46所需的信号电平的数学模型基于其理论特征，并且图6示出了按照光信道模型PR(a，b，b，a)的参考电平。该信道模型PR(a，b，b，a)可以用下面的数学表达式表示。
F(z)＝a+bz+bz2+az3如图6所示，维特比46所需的信号电平由五种类型的参考电平组成+MAX，+MID，ZERO，-MID，-MAX。如果MID电平和MAX电平的幅度分别是x和y，那么x∶y＝b∶(a+b)图7是表示DVD RF信号和PR(a，b，b，a)中的RF信号模型在频域中的不同特征的比较结果。按照本发明的自适应均衡器100的功能是将如图7中实线表示的DVD RF信号的特征改变成图7中点划线表示的PR(a，b，b，a)模型中的RF信号的特征。
误差检测部分120利用输入信号的符号值和绝对值并通过图8A到8E所示的算法来检测FIR滤波器110的输出信号的电平和PR(a，b，b，a)模型中的信号的电平。
图8A到8E是用于解释电平误差检测部分128的误差判决算法。
为了能够计算误差，首先，需要判决FIR滤波器110的输出信号的电平与五种信号电平(+MAX，+MID，ZERO，-MID，-MAX)中的哪一种电平相对应。在本发明中，利用五个取样的输出信号来计算FIR滤波器110的输出信号中的分别取样的输出信号电平。换句话说，为了计算一个目标信号的电平，使用了该目标信号、在目标信号之前输入的两个取样的输出信号、以及在该目标信号之后输入的两个取样的输出信号。
同时，当目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号都彼此相同时，电平误差检测部分128判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。同时，当目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度都大于预定的阈值时，电平误差检测部分128判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
而且，当目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此不同时，电平误差检测部分128判断目标信号所具有的检测电平对应于参考值中的中间值(middle value)和零值之一。同时，目标信号是否具有中间值和零值是由两个相邻信号的幅度比较结果而定的。
接下来将结合图8A到8E进行详细描述。
在图8A到8E中，目标输出信号用‘c’标记，目标输出信号‘c’之前的两个取样信号用‘d’和‘e’标记，目标输出信号‘c’之后的两个取样信号用‘a’和‘b’标记。
如图8A所示，在目标信号‘c’具有-MAX电平的情况下，相邻信号‘b’和‘d’的符号都是负值。另外，可以知道相邻信号‘b’和‘d’的值都小于负的阈值-Th(换句话说，两个信号‘b’和‘d’的绝对值都大于阈值Th)。这可以用以下的数学表达式表示(‘sgn’表示信号的符号，而‘abs’表示信号的绝对值)。
{sgn(b)＝sgn(c)＝sgn(d)＝-1}&{abs(b)＞Th}&{abs(c)＞Th}&{abs(d)＞Th}因此，当包括目标信号的五个信号的状态对应于上述数学表达式时，就可以判断目标信号‘c’属于-MAX的检测电平。比较信号的阈值Th和信号的绝对值可以得出从检测目标上除掉了由噪声所加的信号而得到的效果，因为噪声信号的绝对值远远小于一定的阈值Th。
在图8B到8E中，判决目标信号‘c’的电平是-MID，ZERO，+MID，+MAX的情况表达为符合以上原理的数学表达式。
按照图8B，当输出信号的状态符合以下数学表达式中的一种时，情况一{sgn(a)＝+1}&{sgn(b)＝-1}&{abs(a)＞abs(b)}情况二{sgn(b)＝+1}&{sgn(c)＝-1}&{abs(b)＜abs(c)}情况三{sgn(c)＝-1}&{sgn(d)＝+1}&{abs(c)＞abs(d)}情况四{sgn(d)＝-1}&{sgn(e)＝+1}&{abs(d)＜abs(e)}然后就可以判断信号具有的检测电平为-MID。图8B表示以上情况中的第四种情况(情况四)的示例。
按照图8C，当输出信号的状态符合以下的数学表达式时，情况一{sgn(c)≠sgn(d)}&{abs(c)＜abs(d)}情况二{sgn(b)≠sgn(c)}&{abs(b)＞abs(c)}然后就可以判断信号具有的检测电平为ZERO。在图8D中，示出了相应于以述情况中的情况一的示例。
按照图8D，当输出信号符合以下数学表达式时，情况一{sgn(a)＝-1}&{sgn(b)＝+1}&{abs(a)＞abs(b)}情况二{sgn(b)＝-1}&{sgn(c)＝+1}&{abs(b)＜abs(c)}情况三{sgn(c)＝+1}&{sgn(d)＝-1}&{abs(c)＞abs(d)}情况四{sgn(d)＝+1}&{sgn(e)＝-1}&{abs(d)＜abs(e)}就可以判断信号具有的检测电平为+MID。在图8D中，示出了相应于以上情况中的情况二的示例。
按照图8E，当输出信号的状态属于下述表达式时，{sgn(b)＝sgn(c)＝sgn(d)＝+1}&{abs(b)＞Th}&{abs(c)＞Th}&{abs(d)＞Th}就可以判断信号具有的检测电平为+MAX。
误差检测部分120中的电平误差检测部分128通过计算按照以上的标准判断的FIR滤波器110的输出信号的电平和FIR滤波器110的实际电平之差来计算每个数据值的误差。
计算后的误差用于通过LMS(最小均方)自适应均衡算法来计算系数检测器130的新系数。
Wk+1＝Wk+2μεXk(其中，Wk+1是FIR滤波器的新的系数，
Wk是FIR滤波器的当前系数，Xk是FIR滤波器的当前输入值，ε是电平误差值，以及μ是均衡增益)计算后的系数值提供到FIR滤波器10，相应地，对FIR滤波器110的特征进行控制，以输出具有对PR(a，b，b，a)模型的维特比解码器46最优的信号电平的输出信号。
系数再初使化部分140检查系数计算器130计算后的所有系数，并且检测FIR滤波器的DC增益是否太大或太小。当认为太大或太小时，就判断自适应均衡器100不能收敛(converge)而是发散(diverge)。因此，系数再初使化部分140对系数值再次初使化以便FIR滤波器100的系数能够初使化为稳定值，因此整个系统的稳定性得到解决。
同时，FIR滤波器100的DC增益可以通过将所有输入到FIR滤波器100的系数值相加而计算出。FIR滤波器100的系数的再初使化的执行可以首先令系数再初使化部分140将故障检测信号传送到系数计算器130，然后令系数计算器130将输出到FIR滤波器110的系数值设置为稳定的初使值。
按照本发明，与传统的自适应均衡器在判断输入信号的零点时只考虑输入信号的符号不同，本发明的自适应均衡器100不仅使用了信号的符号值也使用了信号的绝对值来计算误差。因此，误差计算的稳定性增强了。
另外，当FIR滤波器100的DC增益太大或太小时，考虑到由系数计算器130计算的FIR滤波器110的系数，就能判断自适应均衡器100不能收敛而是发散。当判断出自适应均衡器100为发散时，系数再初使化部分140将FIR滤波器110的系数初使化为稳定值，因此自适应均衡器100的稳定操作得以保证。
相应地，对于应用本发明的光盘系统的PRML块38，当将输入RF信号转换成数字值时具有低的BER(比特误差率)，并且能够改善光盘系统的稳定性。
至此，本发明的优选实施例已经图示并描述。然而，本发明并不局限于所描述的优选实施例，本领域的技术人员在不偏离所附权利要求所述的本发明的要点的情况下，可以对本发明进行修改。
权利要求
1.一种自适应均衡器，包括一个FIR滤波器，用于通过对RF输入信号进行均衡来生成一个均衡的输出信号；一个信号检测器，用于检测输出信号的符号；一个绝对值计算器，用于计算所述输出信号的绝对值；一个电平误差检测部分，用于利用符号和绝对值来检测所述输出信号的检测电平，该检测电平是所述输出信号被提供给的解码器的信道特征模型所需的参考值之一，所述的电平误差检测部分用于计算输出信号的检测电平和实际电平之差的误差；及一个系数计算器，用于基于所述误差来计算FIR滤波器的系数，并且用于将计算后的系数提供给FIR滤波器。
2.如权利要求1所述的自适应均衡器，其中，所述的电平误差检测部分利用目标信号和在目标信号之前和之后输入的预定数量的信号来检测检测电平，所述的目标信号就是检测检测电平的目标。
3.如权利要求2所述的自适应均衡器，其中，所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此相同时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
4.如权利要求3所述的自适应均衡器，其中，所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度都大于预定的阈值时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
5.如权利要求2所述的自适应均衡器，其中，所述的电平误差检测部分在目标信号和分别在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此不同时，判断目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的中间值和零值之一。
6.如权利要求5所述的自适应均衡器，其中，所述的电平误差检测部分根据在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度的比较结果来判断检测电平。
7.如权利要求1所述的自适应均衡器，还包括系数再初使化部分，用于基于系数判断FIR滤波器的增益是否为发散，该系数再初使化部分用于在判断到FIR滤波器为发散时将故障检测信号提供给系数计算器。
8.如权利要求7所述的自适应均衡器，其中所述的系数计算器在在被输入故障检测信号时将预定的初使化值设定为所述系数并将其提供给FIR滤波器。
9.一种自适应均衡方法，包括计算均衡输出信号的符号和绝对值，该均衡输出信号是通过对RF输入信号进行均衡而生成的FIR滤波器的输出；利用符号和绝对值检测输出信号的检测电平，该检测电平是所述输出信号被提供给的解码器的信道特征模型所需的参考值之一；计算作为输出信号的检测电平和实际电平之差的误差；基于误差计算FIR滤波器的系数；及将计算后的系数提供给FIR滤波器。
10.按照权利要求9所述的自适应均衡方法，其中，在检测步骤中，检测电平是利用目标信号和在目标信号之前以及之后输入的预定数量的信号来检测的，所述的目标信号就是用于检测检测电平的目标。
11.按照权利要求10所述的自适应均衡方法，其中，在检测步骤中，当目标信号和在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此相同时，判断该目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
12.按照权利要求11所述的自适应均衡方法，其中，在检测步骤中，当目标信号和在目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度都大于预定的阈值时，判断该目标信号所具有的检测电平对应于参考电平中的最大值。
13.按照权利要求10所述的自适应均衡方法，其中，在检测步骤中，当目标信号和在目标信号之前和之后输入的两个信号的符号彼此不同时时，判断该目标信号所具有的检测电平对应于参考电平的中间值和零值之一。
14.按照权利要求13所述的自适应均衡方法，其中，在检测步骤中，按照目标信号之前和之后输入的两个信号的幅度的比较结果来检测所述检测电平。
15.按照权利要求9所述的自适应均衡方法，还包括以下步骤基于所述系数来判断FIR滤波器的增益是否为发散；及当判断到FIR滤波器为发散时，生成故障检测信号。
16.按照权利要求15所述的自适应均衡方法，还包括步骤当生成故障检测信号时，将所述系数初使化为预定的初始化值。
全文摘要
一种自适应均衡器，包括FIR滤波器，用于通过对RF输入信号进行均衡生成均衡的输出信号；符号检测器，用于检测输出信号的符号；绝对值检测器，用于计算输出信号的绝对值；电平误差检测部分，用于利用符号和绝对值计算误差；以及系数计算器，用于基于误差计算FIR滤波器的系数。所述的电平误差检测部分检测输出信号的检测电平，该检测电平是输出信号被提供给的解码器的信道特征模型所需的参考值之一，并且计算作为输出信号的检测电平与实际电平之差的误差。由于信号的符号和值都用于计算误差，因此可以提高误差计算的可靠性。
文档编号G11B20/18GK1427408SQ0215407
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月10日 优先权日2001年12月11日
发明者李载旭, 沈大尹, 李政炫 申请人:三星电子株式会社