专利名称：通讯信号接收器及其信号处理方法
技术领域：
本发明有关一种通讯信号接收器及其信号处理方法，尤指一种利用无限脉冲响应滤波器来取代反馈均衡器，以降低后端解码器的复杂度并改善整体的系统效能的装置与方 法。
背景技术：
一般的通讯信号接收器通常包含以下的方块匹配滤波器(matchedfilter)、频 率还原器(timing recovery)、均衡器、干扰消除器(interferencecanceller)和解码器。 而为了使这些方块能找到正确的参数来运作，通常需要通过对方传送已知的数据，通过数 据辅助(data-aided)的方式来找到适当的参数。但是在IEEE 802. 3的标准规范中，并没 有利用传送已知的数据来调整这些方块，因此必须利用决策导向(decision-directed)的 方式来进行参数的调整。目前常见的均衡器包含有线性前馈均衡器(LE)以及决定反馈均衡器(decision feedback equalizer, DFE)，其中决定反馈均衡器又包含一个前馈均衡器以及一个反馈均 衡器。决定反馈均衡器可以有效地将信号中的后光标(post-cursor)成分消除，但他的缺 点在于无法有效遏止误差扩散(errorpropagation)的情况发生，因而会对系统效能造成 相当大的影响。若是在决定反馈均衡器之后直接接上一个维特比(Viterbi)解码器，其解码能力 会因为误差扩散而大受影响。因此，为了解决这些问题，已有不少学者提出了一些方法，目 前相关的解决方法已揭露于美国专利案号第7，272，177号及第7，453，935号等专利中。 于美国专利案号第7，272，177号中，Lin使用决定反馈序列估测器(decision feedback sequence estimator, DFSE)来检测决定反馈均衡器所传送的数据，但是必须提供关于 反馈均衡器的参数给决定反馈序列估测器，另外还需要一个暂时决策方块(tentative decision)来提供数据切片器的错误信号(slicer error)以调整前述各方块的参数。因 此在决定反馈序列估测器之前必须配置一个由反馈均衡器与数据切片器所组成的暂时决 策方块，来提供反馈均衡器的参数给决定反馈序列估测器使用。此种方式虽然可以降低误 差扩散的影响，但是使用维特比解码器跟反馈均衡器一起做决定反馈序列估测器会使得系 统的复杂度大大提升，而且维特比解码器也无法得到最佳的编码增益(亦即最大似然序列 估计值(maximumlikehood sequence estimation, MLSE)的最佳角军)。而于美国专禾丨J案号 第7，453，935号中，仅采用一个反馈均衡器，可以减少一个反馈均衡器的成本，但却让后端 的处理变得更加复杂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种通讯信号接收器及其信号处理方法，以解决先前 技术中的问题。本发明的实施例揭露了一种通讯信号接收器。通讯信号接收器包含第一加法器、数据切片器及无限脉冲响应滤波器。第一加法器执行加法运算于第一信号与过滤后信号上以产生输出信号。数据切片器耦接于第一加法器，用来执行硬性决策于输出信号上以产生 检测结果。无限脉冲响应滤波器耦接于数据切片器与第一加法器，用来处理输出信号以产 生过滤后信号。通讯信号接收器还包含一解码器，耦接于第一加法器，用来接收输出信号并 进行解码以产生已解码输出信号。其中，解码器为一维特比解码器。本发明的实施例还揭露了一种应用于一通讯信号接收器的信号处理方法，通讯信 号接收器包含有一无限脉冲响应滤波器。该方法包含步骤执行一加法运算于一第一信号 以及一过滤后信号上以产生一输出信号；执行一硬性决策于该输出信号上，以产生一检测 结果；以及利用该无限脉冲响应滤波器来处理该输出信号以产生该过滤后信号。
图1为本发明通讯信号接收器的第一实施例的示意图。图2为本发明通讯信号接收器的第二实施例的示意图。图3为本发明应用于一通讯信号接收器的信号处理方法的一操作范例的流程图。[主要元件标号说明]100、200 通讯信号接收器110、210适应性处理电路120前馈均衡器130第一加法器140数据切片器150无限脉冲响应滤波器160第二加法器180解码器Sin输入信号Sl第一信号Sf过滤后信号Squti 输出信号Sd检测结果Ser错误信号Sout2已解码输出信号220选择器222多工器SC控制信号302 322 步骤
具体实施例方式请参考图1，图1为本发明通讯信号接收器100的第一实施例的示意图。如图1 所示，通讯信号接收器100包含有适应性处理电路110以及解码器180。于本实施例中，适 应性处理电路110可为一决定反馈均衡器(decisionfeedback equalizer，DFE)，但此并非 本发明的限制条件，亦可为其它种类的处理电路。适应性处理电路110包含有(但不局限 于)前馈均衡器120、第一加法器130、数据切片器(slicer) 140、无限脉冲响应(infinite impulseresponse，IIR)滤波器 150 以及第二加法器 160。前馈均衡器120接收一输入信号Sin，并依据输入信号Sin产生第一信号Si，譬如 消除输入信号Sin的前光标(pre-cursor)成分以产生第一信号Si。第一加法器130耦接 于前馈均衡器120、数据切片器140以及无限脉冲响应滤波器150，用来执行加法运算于第 一信号Sl以及过滤后信号Sf上以产生输出信号SOT1。数据切片器140耦接于第一加法器 130，用来执行一硬性决策(hard decision)于输出信号Sotti上，以产生一检测结果Sd。第 二加法器160耦接于数据切片器140，用来执行加法运算于输出信号Soti以及检测结果Sd上，以产生一错误信号Ser。而无限脉冲响应滤波器150耦接于数据切片器140与第一加 法器130，用来处理输出信号S_以产生过滤后信号Sf，譬如消除输出信号Soti的后光标 (post-cursor)成分以产生过滤后信号Sf。另外，解码器180耦接于适应性处理电路110， 用来接收输出信号Soti并进行解码以产生一已解码输出信号S_。
于本实施例中，解码器180可为一维特比(Viterbi)解码器，但本发明并不局限于 此。此外，通讯信号接收器100可应用于IGBase-T系统或者IOGbase-T系统中，但本发明 并不局限于此，亦可应用于其它的网络系统中。另外，利用输出信号Squti以及检测结果Sd经过运算后(例如相减)所得到的错误 信号Ser，可用来调整通讯信号接收器100中匹配滤波器、频率还原器、均衡器、干扰消除器 (图未示)等方块的参数，由于这些方块的相关细节与运作为本领域技术人员所熟知，于此 不再赘述。由图1可得知，本发明所揭露的通讯信号接收器100，利用无限脉冲响应滤波器 150来取代传统的反馈均衡器。且原本输入至反馈均衡器的信号是采用经过数据切片器 140执行硬性决策后的检测结果Sd，会导致误差扩散的问题发生，而本发明改成将未经过 数据切片器140处理的输出信号Soti输入至无限脉冲响应滤波器150，可让后端使用单纯 的解码器180(例如一维特比解码器)来进行解码，以降低解码器180的复杂度并减少解 码器180的面积。此外，由于前端的前馈均衡器120搭配无限脉冲响应滤波器150，已经可 以得到没有码元间干扰(inter symbol interference, ISI)的情况，所以解码器180可得 到最佳的编码增益(亦即最大似然序列估计值的最佳解)。举例而言，采用本发明所揭露 的通讯信号接收器100(搭配无限脉冲响应滤波器150的架构)，最大似然序列估计值可以 得到6dB的编码增益，而采用先前技术中的通讯信号接收器(搭配DFSE的架构)，最大似 然序列估计值仅有3. 5dB的编码增益。即便无限脉冲响应滤波器150会造成噪声增强效应 (noiseenhancement)(约1. 5dB)，但整体的系统效能仍可得到改善，且硬件架构也相对地 简单许多。然而，无限脉冲响应滤波器150的架构最令人诟病的缺点在于收敛性的问题。在 收敛的过程中，由于没有使用数据切片器140将信号限缩在正确解附近，无限脉冲响应滤 波器150会有收敛过程爆掉的问题。因此，我们可采用一个变形的实施例来解决此问题。请参考图2，图2为本发明通讯信号接收器200的第二实施例的示意图。图2所 示的通讯信号接收器200的架构是与图1中的通讯信号接收器100类似，两者不同之处在 于通讯信号接收器200的适应性处理电路210还包含一选择器220，耦接于数据切片器140 以及无限脉冲响应滤波器150。于本实施例中，是采用一多工器222来实践选择器220，但 此并非本发明的限制条件，亦可采用其它种类的选择器来实践之，例如一开关。则多工器 222会根据一控制信号SC选择性地将输出信号Soti或者检测结果Sd输出至无限脉冲响应 滤波器150，其中当多工器222将输出信号Squti输出至无限脉冲响应滤波器150时，无限脉 冲响应滤波器会处理输出信号Soti来产生过滤后信号Sf ；而当多工器222将检测结果Sd输 出至无限脉冲响应滤波150器时，无限脉冲响应滤波器150会处理检测结果Sd来产生过滤 后信号Sf0值得注意的是，选择器220可依据控制信号SC而先输出检测结果Sd至无限脉冲 响应滤波器150，之后再将输出信号Sotti输出至无限脉冲响应滤波器150。举例而言，在收敛过程中，可选择输出检测结果Sd至无限脉冲响应滤波器150 ；而当收敛完成之后，再选择将输出信号Squti输出至无限脉冲响应滤波器150，如此一来，可避免无限脉冲响应滤波器150 发生收敛过程爆掉的问题。至于选择器220切换信号的时间点，可参照IEEE 802. 3的标准 规范中所定义的收敛时间来设定，只要不超过其所定义的收敛时间即可。当然，以上所述的实施例仅用来作为本发明的范例说明，并非本发明的限制条件。 本领域技术人员应可了解，在不违背本发明的精神下，通讯信号接收器100、200的各种变 化皆是可行的，此亦属于本发明所涵盖的范畴。请参考图3，图3为本发明应用于一通讯信号接收器的信号处理方法的一操作范 例的流程图，其包含(但不局限于)以下的步骤(请注意，假若可获得实质上相同的结果， 则这些步骤并不一定要遵照图3所示的执行次序来执行)步骤3O2:开始。步骤304 接收输入信号，并依据输入信号产生第一信号。步骤306 执行加法运算于第一信号以及过滤后信号上，以产生输出信号。步骤310 执行硬性决策于输出信号上，以产生检测结果。步骤312 执行加法运算于输出信号以及检测结果上，以产生错误信号。步骤320 利用无限脉冲响应滤波器来处理输出信号，以产生过滤后信号。步骤322 接收输出信号，并进行解码以产生已解码输出信号。请搭配图3所示的各步骤以及图1所示的各元件即可了解各元件如何运作，为简 洁起见，故于此不再赘述。其中步骤304是由前馈均衡器120所执行之，步骤306是由第一 加法器130所执行之，步骤310是由数据切片器140所执行之，步骤312是由第二加法器 160所执行之，步骤320是由无限脉冲响应滤波器150所执行之，以及步骤322是由解码器 180所执行之。上述流程的各步骤仅为本发明所举可行的实施例，并非限制本发明的限制条件， 且在不违背本发明的精神的情况下，此方法可还包含其它的中间步骤或者可将几个步骤合 并成单一步骤，以做适当的变化。举例而言，可另增加一选择步骤于图3中的步骤320之前， 以实践图2所示的选择器210所执行的功能-根据控制信号SC选择性地将输出信号Soti 或者检测结果Sd输出至无限脉冲响应滤波器150。如此一来，于收敛过程中，可选择将检测 结果Sd输出至无限脉冲响应滤波器150 ；而于完成收敛之后，可选择将输出信号Soti输出 至无限脉冲响应滤波器150，以避免无限脉冲响应滤波器150发生收敛过程爆掉的问题。以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明的范畴。 由上可知，本发明提供一种通讯信号接收器及其信号处理方法。通过利用无限脉冲响应滤 波器150来取代传统的反馈均衡器，并将输入至无限脉冲响应滤波器150的信号改成未经 过数据切片器140处理的输出信号Stmi，可让后端使用单纯的解码器180 (例如一维特比解 码器)来进行解码，以降低解码器180的复杂度并减少解码器180的面积。如此一来，解码 器180可得到最佳的编码增益，来改善整体的系统效能，且硬件架构也十分简单。此外，可 另增加选择器220(例如一多工器或者一开关)于通讯信号接收器中，以在不同的模式下 (例如收敛过程中或者收敛完成之后)切换输入至无限脉冲响应滤波器150的信号，来解决 无限脉冲响应滤波器150会发生收敛过程爆掉的问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围 。
权利要求
一种通讯信号接收器，包含有第一加法器，用来执行加法运算于第一信号以及过滤后信号上以产生输出信号；数据切片器，耦接于该第一加法器，用来执行硬性决策于该输出信号上，以产生检测结果；以及无限脉冲响应滤波器，耦接于该数据切片器与该第一加法器，用来处理该输出信号以产生该过滤后信号。
2.根据权利要求1所述的通讯信号接收器，还包含解码器，耦接于该第一加法器，用来 接收该输出信号并进行解码以产生已解码输出信号。
3.根据权利要求2所述的通讯信号接收器，其中该解码器为维特比解码器。
4.根据权利要求1所述的通讯信号接收器，还包含选择器，耦接于该数据切片器以及该无限脉冲响应滤波器，用来根据控制信号选择性 地输出该输出信号或者该检测结果至该无限脉冲响应滤波器，其中当该选择器输出该输出 信号至该无限脉冲响应滤波器时，该无限脉冲响应滤波器处理该输出信号以产生该过滤后 信号，以及当该选择器输出该检测结果至该无限脉冲响应滤波器时，该无限脉冲响应滤波 器处理该检测结果以产生该过滤后信号。
5.根据权利要求4所述的通讯信号接收器，其中该选择器为多工器或者开关。
6.根据权利要求4所述的通讯信号接收器，其中该选择器依据该控制信号而先输出该 检测结果至该无限脉冲响应滤波器，之后再输出该输出信号至该无限脉冲响应滤波器。
7.根据权利要求1所述的通讯信号接收器，还包含前馈均衡器，耦接于该第一加法器，用来接收输入信号并依据该输入信号产生该第一 信号。
8.根据权利要求1所述的通讯信号接收器，还包含第二加法器，耦接于该数据切片器，用来执行加法运算于该输出信号以及该检测结果 上以产生错误信号。
9.一种应用于通讯信号接收器的信号处理方法，该通讯信号接收器包含有无限脉冲响 应滤波器，该方法包含有执行加法运算于第一信号以及过滤后信号上以产生输出信号；执行硬性决策于该输出信号上，以产生检测结果；以及利用该无限脉冲响应滤波器来处理该输出信号以产生该过滤后信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其还包含接收该输出信号并进行解码以产生已解码 输出信号。
11.根据权利要求9所述的方法，其还包含根据控制信号选择性地输出该输出信号或者该检测结果至该无限脉冲响应滤波器；其中，当该输出信号被输出至该无限脉冲响应滤波器时，该无限脉冲响应滤波器处理 该输出信号以产生该过滤后信号，以及当该检测结果被输出至该无限脉冲响应滤波器时， 该无限脉冲响应滤波器处理该检测结果以产生该过滤后信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中该检测结果被先输出至该无限脉冲响应滤波 器，之后再输出该输出信号至该无限脉冲响应滤波器。
13.根据权利要求9所述的方法，其还包含接收输入信号并依据该输入信号产生该第一信号。
14.根据权利要求9所述的方法，其还包含执行加法运算于该输出信号以及该检测结果上以产生错误信号。
全文摘要
通讯信号接收器包含加法器、数据切片器及无限脉冲响应滤波器。加法器执行加法运算于第一信号与过滤后信号上以产生输出信号。数据切片器执行硬性决策于输出信号上，以产生检测结果。无限脉冲响应滤波器耦接于数据切片器与加法器，用以处理输出信号来产生过滤后信号。通讯信号接收器还包含一解码器，用来接收输出信号并进行解码以产生已解码输出信号。其中，该解码器为一维特比解码器。
文档编号H04L25/03GK101958857SQ20091016070
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者徐子瀚, 郭协星, 黄亮维 申请人:瑞昱半导体股份有限公司