專利名稱：用于對信號進行限制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對信號進行限制(slicing)的方法和裝置。更具體而言，雖然不是獨有的，但是本發(fā)明涉及一種用于對被振幅調(diào)制的通信信號進行限制以使所述信號能夠解調(diào)的方法和裝置。
數(shù)據(jù)傳輸通常涉及到將所述數(shù)據(jù)作為一系列邏輯1和0進行編碼并且傳輸信號，而不論所述信號是光學、電學信號，或者相反是經(jīng)所述系列邏輯1和0所調(diào)制。例如，邏輯1可由高水平信號(例如高電壓水平或高光強度)表示且邏輯0可由低水平信號(例如低電壓水平或低光強度)或信號缺少來表示。
在接收到被調(diào)制的信號時，有必要將它轉(zhuǎn)換成表示原始數(shù)據(jù)的信號。因此有必要確定所述接收信號的已知水平是表示邏輯1還是表示邏輯0。當然，信號可以通過傳輸因例如信號衰減、噪聲等而遭受降級。通常通過將所接收信號的量值與一限制或閾值水平相比較，并且若輸入信號的量值大于限制水平輸出量值為高(表示邏輯1)的信號，若輸入信號的量值小于限制水平輸出量值為低(表示邏輯0)的信號，則所接收的信號被限制。
因此，同由被傳輸信號所表示的原始信號相比較，限制水平的值(量值)可以影響由解調(diào)輸出信號所表示的數(shù)據(jù)的精確度。
當制造包括這樣一個信號的設(shè)備時，公知地是在制造每個這樣的限制電路時永久地對限制水平進行編程或預先設(shè)定。允許按照相同規(guī)格被制造的信號限制電路具有被賦予其的不同限制水平是考慮到電路被賦予一最佳限制水平的可能性，以允許由于制造公差導致的信號限制電路的性質(zhì)差異。典型地限制的水平將被設(shè)定成這樣的一個水平，對于一測試輸入信號其位于所測量的高和低水平之間路線上的恒定比例處。所賦予的比例從一個設(shè)備到另一設(shè)備而變化，但是賦予給一個已知設(shè)備的比率通常是在輸入信號尖峰電壓的0.4和0.5之間的一個恒定值。
本發(fā)明尋求提供一種用于對輸入信號進行限制的系統(tǒng)和裝置，其具有對用于進行信號限制的限制水平進行設(shè)定的改善方法。
根據(jù)本發(fā)明提供有一種對被調(diào)制的輸入信號進行限制的方法，其包括產(chǎn)生至少一個限制閾值水平；將所述輸入信號的量值與所述至少一個閾值水平相比較，以產(chǎn)生一個對應(yīng)的被限制信號，若輸入信號大于所述閾值水平則對應(yīng)的被限制信號具有第一量值，若輸入信號小于所述閾值水平則具有第二量值；檢測在被限制信號中的誤差且產(chǎn)生對應(yīng)的誤差信號；以及響應(yīng)于所述誤差信號設(shè)定閾值水平。
因此優(yōu)選地以將誤差減至最小為目的，限制閾值水平可以被動態(tài)地調(diào)節(jié)。優(yōu)選地限制閾值水平根據(jù)所檢測的誤差率而變化。因此優(yōu)選地誤差信號包括有關(guān)被檢測的誤差率的信息。
所述方法可以是這樣的，以便于如果存在非常低的誤差率，則假設(shè)限制閾值水平處于或接近最佳水平(對應(yīng)于最小誤差率)，且因此不需要被顯著地改變。相應(yīng)地所述方法可以是這樣的，以便于如果存在相對高的誤差率，則假設(shè)存在對應(yīng)于較低誤差率的更好的限制閾值水平，且因此限制閾值水平應(yīng)該被相對地大量改變，以為了快速地達到對應(yīng)于較低誤差率的限制閾值水平。
方便地，當對包括源數(shù)據(jù)以及誤差檢測信息兩者的被調(diào)制的輸入信號進行限制時，所述方法可以被使用。檢測被限制信號中的誤差，以及響應(yīng)于所述誤差檢測產(chǎn)生一誤差信號的步驟在那種情況下可涉及利用那個誤差檢測信息。
所述方法可以被使用，以有利于其中被限制信號存在兩個以上預先設(shè)定量值的情況，在所述情況下存在不只一個限制閾值水平。然而，所述方法特別有利于其中輸入信號被表示為二進制信號(即具有兩個狀態(tài))的情況，且在此情況下優(yōu)選地存在一單個動態(tài)可變化的限制閾值水平。
優(yōu)選地誤差信號包括有關(guān)所檢測誤差的類型的信息。然后當改變限制閾值水平時這樣的信息可被使用。
所述方法有利地包括下述步驟即從被限制的信號中提取源數(shù)據(jù)、檢測誤差、以及校正那些誤差。在輸入信號包括誤差檢測信息的情況下，鑒于這樣的誤差檢測信息，在源數(shù)據(jù)中的誤差可被校正。當然，所述方法可是這樣的，當執(zhí)行這些步驟時，在誤差檢測信息中的誤差也被有效地加以檢測和校正。優(yōu)選地誤差信號取決于所檢測的誤差，而不管所述誤差是涉及源數(shù)據(jù)還是涉及誤差檢測信息。
在以二進制輸入信號操作的本發(fā)明方法的一個實施例中，誤差信號包括指示下述內(nèi)容的信息，即(a)被錯誤地限制成邏輯“1”(在此后被稱為錯誤0)的邏輯“0”以及(b)被錯誤地限制成邏輯“0”(在此后被稱為錯誤1)的邏輯“1”。
誤差信號可例如表示錯誤0和1的相應(yīng)比率。作為另一選擇地，誤差信號可表示錯誤0和1率的比值。然而，優(yōu)選地誤差信號簡單地表示在一給定時間階段內(nèi)錯誤0與錯誤1之間的平衡。所述時間階段簡單地可是從操作開始直至產(chǎn)生已知誤差信號的瞬間。
誤差信號可被用來指示限制閾值水平應(yīng)該被增加還是被降低。限制閾值水平被改變的量可是一個預先設(shè)定的量。所述預先設(shè)定量可有效地被手動調(diào)節(jié)。
假設(shè)被檢測的誤差率與限制閾值水平相比較之間的總體關(guān)系可由在最佳限制閾值水平處具有最小值的概念曲線來表示，則通過利用被用來有效地發(fā)現(xiàn)這樣曲線的最小值的數(shù)學方法，響應(yīng)于被檢測的誤差可改變限制閾值水平。例如，通過使用Newton-Raphson方法，限制值可快速地被帶到接近最佳值。
優(yōu)選地，所述方法包括其中一個限制閾值水平被初始地加以設(shè)定的步驟。初始限制閾值水平可取決于被手動地預先設(shè)定的水平。所述方法還可有效地包括這樣的步驟，其中做出有關(guān)所述方法是否應(yīng)該利用預先設(shè)定的限制閾值水平再次被啟動的決定。如果例如出現(xiàn)故障(例如，誤差率變得非常高)則這樣的步驟將使限制閾值水平能夠被復位。
檢測被限制信號中的誤差的所述步驟方便地利用前向誤差校正(FEC)算法。
輸入信號可以是來源于光學通信信號的電信號。
所述方法可包括這樣的步驟，即在被檢測的誤差率非常低的階段期間搜索更佳的限制閾值水平。當輸入信號的質(zhì)量高時，即使限制閾值水平并不接近理論的最佳水平，但將觀察到相對低的誤差率。如果傳輸質(zhì)量突然惡化，則限制閾值水平顯著地不同于最佳水平這一事實可導致一個被限制信號中誤差大大增加的階段。在其中被檢測的誤差率非常低的階段期間搜索更佳的限制閾值水平可預先取得對這種情形的控制。優(yōu)選地，搜索更佳的限制閾值水平的所述步驟僅在這樣的階段之后進行，即其中所檢測的誤差率小于被接收的每106位中有1個被檢測的誤差。更優(yōu)選地，在所述方法包括校正被檢測誤差的步驟的情況下，搜索步驟僅在這樣的階段之后進行，即當誤差率是這樣，以致于被校正的數(shù)據(jù)平均上包含每105位中少于1個誤差時，且更優(yōu)選地是當誤差率足夠低以致于被校正的數(shù)據(jù)基本上無誤差時。
優(yōu)選地，在搜索更佳限制閾值水平的所述步驟期間，并沒有使誤差率顯著增加。例如，假設(shè)傳輸質(zhì)量基本上維持恒定，優(yōu)選地誤差率被維持在低于某一比率，且更優(yōu)選地(在其中所述方法包括校正被檢測誤差的步驟的情況下)低于對應(yīng)于基本上無誤差的被校正數(shù)據(jù)的誤差率。優(yōu)選地，搜索更佳的限制閾值水平的所述步驟包括下述步驟將限制閾值水平從其中被檢測的誤差率相對低的第一水平變化到(a)高于所述第一水平的第二水平，其中被檢測的誤差率是高于所述相對低的比率的某特定比率，以及變化到(b)低于所述第一水平的第三水平，其中被檢測的誤差率是高于所述相對低的比率的某特定比率，然后將限制水平改變到介于所述第二和第三水平之間根據(jù)這些水平而計算出的一個水平。
例如，可存在第一步驟和第二步驟，在所述第一步驟中限制閾值水平被增加(到所述第二水平)直至被檢測的誤差率升高高出預先設(shè)定的閾值，在所述第二步驟中限制閾值水平被降低(到所述第三水平)直至被檢測的誤差率升高高出所述預先設(shè)定的閾值，隨后所述限制閾值水平被設(shè)定到介于所述第二和第三水平中間的一個水平。優(yōu)選地所述被預先設(shè)定的誤差率是這樣的，以便于誤差率足夠低以使所有的誤差基本上可校正。
作為另外選擇地，考慮到被檢測的誤差率的變化率，限制閾值水平可被設(shè)定在所述第二和第三水平之間。例如，新的限制閾值水平可隨后被選擇到這樣一個被計算出的水平，其對應(yīng)于最小(且因此沒有必要正好在所述第二和第三水平中間)誤差率。
本發(fā)明還提供一種用于對被調(diào)制輸入信號進行限制的裝置，其包括用于產(chǎn)生至少一個限制閾值水平的限制閾值產(chǎn)生器；用于將所述輸入信號的量值與所述至少一個閾值水平相比較以產(chǎn)生對應(yīng)的被限制信號的信號限制器，如果所述輸入信號大于所述閾值水平則所述被限制信號具有第一量值，如果所述輸入信號小于所述閾值水平則所述被限制信號具有第二量值；用于檢測被限制信號中的誤差并且產(chǎn)生對應(yīng)的誤差信號的誤差檢測器；以及響應(yīng)于所述誤差信號用于設(shè)定所述閾值水平的裝置。
所述裝置可例如由執(zhí)行每個信號限制器、限制閾值水平信號產(chǎn)生器、以及誤差檢測器功能的被適當編程的處理器形成。作為另一選擇地，專用的電子部件可執(zhí)行信號限制器和誤差檢測器的功能。
信號限制器可包括一個比較器，所述比較器將所述輸入信號和所述限制閾值水平作為其輸入。
限制閾值水平產(chǎn)生器可包括一個優(yōu)勢計數(shù)器，所述計數(shù)器響應(yīng)于所述誤差類型(作為錯誤1和錯誤0的那些)中的一個被遞增，且響應(yīng)于另一個被遞減，由此提供哪個類型是處于優(yōu)勢的度量。
限制閾值水平產(chǎn)生器可包括一個其值響應(yīng)于誤差信號被調(diào)節(jié)的限制閾值計數(shù)器，以及可包括一個響應(yīng)于所述計數(shù)器的所述值用以提供限制閾值水平的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
所述裝置可被這樣加以設(shè)置，以便于如優(yōu)勢計數(shù)器所指示，若所述誤差類型中的一個處于優(yōu)勢則限制閾值計數(shù)器遞增，以及若另一個處于優(yōu)勢則遞減。
所述裝置可被這樣加以設(shè)置，以便于只要當所述誤差類型中的一個或另一個出現(xiàn)時限制閾值水平計數(shù)器便遞增或遞減。
誤差檢測器可包括一個誤差校正器，其用于校正所檢測的誤差。
當然通過利用這樣的裝置本發(fā)明的所述方法可以被執(zhí)行。此外，所述裝置可以被這樣加以設(shè)置，以便能夠如同所述來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
現(xiàn)在將參考所附附圖僅借助于實例說明本發(fā)明的一個實施例，其中

圖1是一個用于解調(diào)被調(diào)制輸入信號的接收器設(shè)備的示意性方框圖；圖2是一個示例根據(jù)本發(fā)明設(shè)定閾值限制水平的方法的流程圖；以及圖3是一個示例根據(jù)圖2中示例方法用于設(shè)定閾值限制水平的電路方框圖。
本發(fā)明的示范性實施例涉及到光學傳輸系統(tǒng)，例如波分復用(WDM)系統(tǒng)，其中包括邏輯1和0的數(shù)據(jù)以被調(diào)制的光學信號形式被傳輸。正如所公知的那樣，通過調(diào)制由利用例如被連接到激光器輸出上的Mach-Zehnder光學調(diào)制器的激光源所產(chǎn)生的光學輻射，典型地產(chǎn)生被調(diào)制的光學信號。振幅調(diào)制是這樣的，即在初始傳輸時，邏輯1由處于最大強度的光脈沖表示且邏輯0由處于低強度的傳輸光表示。理想地，邏輯0將被表示成不傳輸任何光，但是由于調(diào)制器的限制實際上難以實現(xiàn)這種設(shè)備。
在對到光學輻射載體上的數(shù)據(jù)(此后這種數(shù)據(jù)將被稱為客戶數(shù)據(jù))進行調(diào)制之前，客戶數(shù)據(jù)被編碼，以形成包括誤差檢測信息的預先打包的數(shù)據(jù)，以便于被傳輸?shù)慕?jīng)調(diào)制光學信號的接收器可以對所述信號進行解碼以及檢測并利用向前誤差校正(FEC)算法來校正所接收的打包的數(shù)據(jù)中的誤差。FEC算法的使用降低了請求在數(shù)據(jù)傳輸期間數(shù)據(jù)已經(jīng)被破壞的數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)倪@一需求，因為誤差總體上在接收端可校正。(同檢測誤差相反，校正誤差對本發(fā)明并不是必要的，但為了其自身起見當然是所希望的。)圖1示出一示意性方框圖，其示例出用于接收和處理來自被調(diào)制光學輸入信號的數(shù)據(jù)的接收器設(shè)備的部件。已經(jīng)利用預先打包的數(shù)據(jù)(即所述數(shù)據(jù)被包含在包括誤差檢測信號和客戶數(shù)據(jù)塊的幀內(nèi))被調(diào)制的光學輸入信號1由一光電變換器2所接收，所述光電變換器2包括一個雪崩光電二極管電路和一個電信號放大器。所述變換器2將光信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的經(jīng)放大的電輸入信號。
由變換器2輸出的電輸入信號被施加在比較器3的第一輸入上。限制閾值電壓由閾值水平產(chǎn)生器20來產(chǎn)生，且被施加到比較器3的第二輸入上。比較器3輸出包含第一和第二預先設(shè)定電壓(方便地所述第二預先設(shè)定電壓等于地電勢)的限制電信號(D)。因此所述第一和第二預先設(shè)定水平容易彼此加以區(qū)分。通過將電輸入信號的量值(電壓)與限制閾值電壓的量值相比較，比較器3對輸入信號進行限制；如果輸入信號的量值大于限制電壓，則比較器輸出所述第一(高)預先設(shè)定電壓，而如果輸入信號的量值小于限制電壓，則信號輸出處于所述第二(低)預先設(shè)定電壓。
由比較器3輸出的被限制信號D被施加到數(shù)據(jù)恢復裝置4上。借助于鎖相環(huán)路，所述數(shù)據(jù)恢復裝置4將來自限制信號、表示邏輯0和邏輯1脈沖的定時信號進行恢復。這種方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的，且因此在此沒有被進一步詳細說明。
由被數(shù)據(jù)恢復裝置4輸入的定時信號所表示的數(shù)據(jù)被組合的解碼器和誤差檢測器5進行解碼。所述組合的解碼器和誤差檢測器5執(zhí)行FEC算法，以檢測和校正所接收數(shù)據(jù)中的誤差。所述組合的解碼器和誤差檢測器5輸出一個誤差得到校正的信號，所述信號表示從光學輸入信號1所檢索的輸出客戶數(shù)據(jù)6(對應(yīng)于原始的客戶數(shù)據(jù))。所述組合的解碼器和誤差檢測器5還產(chǎn)生有關(guān)被檢測誤差的信息。
在圖1中被示意性示出的系統(tǒng)使用有關(guān)被檢測誤差的信息來設(shè)定由閾值水平產(chǎn)生器20所產(chǎn)生的限制閾值電壓，如參考圖2所進一步解釋的那樣，目的是優(yōu)化對輸入信號進行限制的精確度。
在由所述圖進行示例的實施例中所使用的FEC方法利用了公知的Reed-Solomon算法，所述算法利用根據(jù)2000年3月發(fā)表的International Telecommunications Union(國際電信同盟)技術(shù)規(guī)范ITU-T G709草案的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，數(shù)據(jù)包作為由4個幀所組成的16,320個字節(jié)超幀而被傳輸，其中每個幀具有255個字節(jié)的16個子幀。數(shù)據(jù)作為255/239數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被預先打包；即255個字節(jié)需要包裝239個字節(jié)的有效負載(或客戶數(shù)據(jù))，16位的差異(開銷)可歸因于將誤差檢測和校正信號包括在內(nèi)所要求的額外空間。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還包含16個交錯水平(interleaving level)，以便于如果傳輸被突發(fā)誤差所降級則將誤差檢測和校正能力最大化。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)允許校正在每225個字節(jié)誤差中最多為8個字節(jié)的誤差，并且允許校正在給定幀中1024位誤差的脈沖串。數(shù)據(jù)的傳輸速率是這樣的，以便于一個超幀可在12.25微秒內(nèi)(即以約1010位/秒的速率)傳輸。
典型地，在正常的傳輸操作條件期間，所接收的位將基本上沒有誤差。如果條件是這樣的，以致于例如誤差率是每109一個，F(xiàn)EC算法的使用可使在誤差校正之后客戶數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)量降低到基本上為零。
圖2示例所述方法(流程圖)，借此方法閾值水平產(chǎn)生器20設(shè)定限制閾值電壓。參考圖2，最初(從起始點7開始)限制閾值電壓被限制電壓復位裝置8設(shè)定在一初始水平。所述初始限制電壓被選擇成位于表示邏輯1的預計電壓與表示邏輯0的預計電壓的中間。
在限制電壓已經(jīng)被最初加以設(shè)定之后，復位判定裝置9確定限制電壓是否需要被復位。如果出現(xiàn)故障如丟失輸入信號、在數(shù)據(jù)恢復裝置4中出現(xiàn)鎖相環(huán)路誤差、幀失調(diào)誤差等，則限制電壓被復位。如果復位判定裝置9判定限制電壓應(yīng)該被復位(“yes”判定-見從框9引出的“Y”箭頭)，則如上所說明，限制電壓復位裝置8將限制電壓復位。
當獲得了正常的操作時(即沒有主要的故障存在)，則復位判定裝置9判定限制電壓不需要被復位(“no”判定-見從框9引出的“N”箭頭)。然后，誤差檢測裝置10確定是否在已經(jīng)被接收到的預先打包數(shù)據(jù)中存在可檢測的誤差。如果沒有誤差被檢測出(“no”判定-見從框10引出的“N”箭頭)，則限制電壓被假設(shè)成處于最佳水平且保持無變動。然后再次從復位判定裝置9開始重復這一過程。
在另一方面，如果由誤差檢測裝置10檢測到在一信息位中的誤差(“yes”判定-見從框10引出的“Y”箭頭)，則限制電壓被改變，以努力達到一最佳水平。然后就限制電壓是應(yīng)該被增加還是被減少做出判定。如果限制電壓應(yīng)該被增加，則限制平衡計數(shù)器11(參考圖3被更詳細地加以說明)輸出邏輯“1”，如果限制電壓應(yīng)該被減少，則輸出邏輯0。因此如果邏輯“0”是輸出，則借助于限制電壓減少裝置12限制電壓被減少一個預先設(shè)定的量，以及如果邏輯“1”是輸出，則借助于限制電壓增加裝置13限制電壓被增加一個預先設(shè)定的量。隨后再次從復位判定裝置9開始重復這一過程。
圖3更詳細地示例圖2中所示的限制水平優(yōu)化方法是如何被實施的。包括客戶數(shù)據(jù)、誤差校正信息和定時信號的限制電信號D被組合的解碼器和誤差檢測器5(也在圖1中示出)所接收。如上參考圖1所解釋的那樣，組合的解碼器和誤差檢測器5輸出客戶數(shù)據(jù)。在圖3中所示的電路包括一個限制水平計數(shù)器。所述限制水平計數(shù)器14是無下溢或上溢的16位計數(shù)器，所述計數(shù)(從數(shù)字0至65,535)表示當前的限制閾值水平。(因此將計數(shù)從65,535增加或?qū)⒂嫈?shù)從0減小的指令導致計數(shù)保持不變。)被保持在計數(shù)器14中表示當前計數(shù)(即表示當前限制水平)的數(shù)字輸出由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器15接收，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器15輸出與限制水平計數(shù)成比例的模擬量電壓V。緩沖器裝置(未示出)接收所述電壓V并且輸出限制閾值水平電壓以由轉(zhuǎn)換器3(在圖3中未示出)所使用，以如上面參考圖1所解釋的那樣將其輸入信號進行限制。緩沖器裝置既將電壓V放大又將其偏移。例如，范圍在0至0.5V之間的輸入電壓可是范圍在1.5V至2.5V之間的輸出(增益為2且偏移為1.5V)。
組合的解碼器和誤差檢測器5輸出時鐘信號C和兩個誤差信號E0和E1。如果沒有誤差被檢測到，則誤差信號E0和E1均被表示成邏輯0。如果檢測到一誤差，則表示邏輯1的單時鐘脈沖被輸出；如果所述誤差是當相關(guān)位本應(yīng)該為邏輯0(即錯誤0)時邏輯1已經(jīng)被解碼，則誤差信號E0產(chǎn)生高位脈沖(邏輯1)，而如果所述誤差是當相關(guān)位本應(yīng)該是邏輯1(即錯誤1)時邏輯0已經(jīng)被解碼，則誤差信號E1產(chǎn)生高位脈沖。
誤差信號E0和E1以及時鐘信號被限制平衡計數(shù)器11(也被示于圖2中)接收。限制平衡計數(shù)器11是一個二進制12位模數(shù)上/下計數(shù)器(up/down counter)。因此由保持在計數(shù)器內(nèi)的12位所表示的數(shù)字范圍可是從0至4095，且從4095向上計數(shù)產(chǎn)生0，而從0向下計數(shù)產(chǎn)生4095。最初(或在復位時)被保持在計數(shù)器11內(nèi)的12位數(shù)字被設(shè)定成2048。由計數(shù)器所保持的12位數(shù)字的最高有效位M(如果0≤計數(shù)≤2047則等于“0”以及如果2048≤計數(shù)≤4095則等于“1”)是限制平衡計數(shù)器11的輸出。
如果限制平衡計數(shù)器11接收在誤差信號E0上的邏輯1脈沖，則計數(shù)器11引起一增量，這樣如果檢測到錯誤0則由計數(shù)器11所保持的數(shù)字被增加1。同樣地，如果限制平衡計數(shù)器11接收在誤差信號E1上的邏輯1脈沖，則計數(shù)器引起一減量，這樣如果檢測到錯誤1則由計數(shù)器所保持的數(shù)字被減少1。因此，如果在操作期間檢測到比錯誤1更多的錯誤0則計數(shù)器將趨向于增加。
來自解碼器和誤差檢測器5的誤差信號E0和E1被傳遞到邏輯OR門16，因此當檢測到誤差時其輸出為高，否則為低。第一邏輯AND門17接收來自O(shè)R門16的輸出及來自表示計數(shù)最高有效位M的限制平衡計數(shù)器的輸出。第二個邏輯AND門18接收來自O(shè)R門16的輸出以及來自表示計數(shù)最高有效位M的限制平衡計數(shù)器的求反輸出，所述求反由位于AND門18輸入處的邏輯NOT門19來執(zhí)行。
AND門17、18的輸出與時鐘信號C一道被限制水平計數(shù)器14接收。來自所述第一AND門17的高輸出導致限制水平計數(shù)器遞增，而來自所述第二AND門18的高輸出導致限制水平計數(shù)器14遞減。因此如果M是“1”且檢測到錯誤0或錯誤1則限制水平計數(shù)器14遞增，而如果M是“0”且檢測到誤差則限制水平計數(shù)器遞減。
如果限制平衡計數(shù)器11的計數(shù)大于或等于2048，則最高有效位M將為1。因此，如果錯誤0或錯誤1被檢測到，則限制水平計數(shù)，且因此電壓V將增加。如果存在其中檢測到比錯誤0多的錯誤1(指示限制電壓太高)的階段，則限制平衡計數(shù)器11的計數(shù)將減少，但是當最大有效位M維持“1”時限制水平計數(shù)器將繼續(xù)增加。一旦限制平衡計數(shù)器11的計數(shù)已經(jīng)減少到2048以下時最大有效位M將為“0”且任何被檢測到的誤差將導致限制水平計數(shù)器14減少限制水平。限制電壓將因此向更接近于最佳限制電壓(在此錯誤1的數(shù)量和錯誤0的數(shù)量處于最小值且大致彼此相等)移動。
一種實施數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器15的方法是使用占空度取決于計數(shù)而變化的經(jīng)脈沖編碼調(diào)制的信號，并且對這個信號進行低通濾波以產(chǎn)生電壓V。通過使用場可編程門陣列，這樣的設(shè)備可以容易被實施且提供適當?shù)臄?shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換。
如果例如由復位判定裝置9(被示于圖2)檢測到系統(tǒng)故障，則復位信號R被發(fā)送到限制平衡計數(shù)器11以及限制水平計數(shù)器14兩者上。因此如果出現(xiàn)故障如丟失輸入信號、在數(shù)據(jù)恢復裝置4中出現(xiàn)鎖相環(huán)路誤差、幀失調(diào)等，則限制閾值電壓被復位。當復位判定裝置9判定限制電壓應(yīng)該被復位時(如上參考圖2所說明)，這樣的復位信號被發(fā)送。
上述系統(tǒng)能夠在啟動光學信號接收電路時快速建立處于或接近最佳值的限制閾值電壓。如果限制閾值電壓不再足夠接近于最佳水平，則所述系統(tǒng)能夠在操作期間動態(tài)地改變限制閾值電壓。
正如將理解到的，可以對上述系統(tǒng)進行各種修改而不偏離本發(fā)明的實質(zhì)。
所述系統(tǒng)可以利用更精密的搜索方法來搜索最佳限制閾值電壓。例如，所述系統(tǒng)可以采用Newton-Raphson方法，以為了將概念性的誤差-限制電壓曲線最小化，在這種情況下所述系統(tǒng)將確定在相對小的限制電壓變化下錯誤0與錯誤1的比率，且然后獲得相對于限制電壓那個比率的變化率指示，以及變化率的變化率。
如果限制水平計數(shù)器14的初始設(shè)定產(chǎn)生遠遠不同于最佳電壓的限制閾值電壓，則存在限制平衡計算器將上溢的可能性，因此在限制電壓已經(jīng)達到最佳電壓之前對最大有效位M求反且反轉(zhuǎn)限制電壓的變化方向。存在被示例的系統(tǒng)可以被改變以降低那種情況發(fā)生機會的幾種方法。限制平衡計數(shù)器11的大小可以從12位計數(shù)器增加至，比如說，16位計數(shù)器，或限制平衡計數(shù)器11可以防止上溢。
存在商業(yè)上可買得到的集成電路，所述集成電路執(zhí)行FEC算法且為每個被校正的誤差(不區(qū)分錯誤1和錯誤0)輸出高位脈沖，并且輸出錯誤1到錯誤0的平衡指示。在一個利用這樣電路的本發(fā)明實施例中，這些信號由場可編程門進行處理，所述場可編程門陣列通過以VHDL(采用IEEE標準)或一些其它高級人工語言(例如Verilog)對它進行規(guī)定而加以設(shè)計。由于指示給定誤差的輸出由OR門16來表示且指示誤差平衡的輸出由限制平衡計數(shù)器11的最高有效位M信號來表示，因此圖3中的電路完全與這種商業(yè)上可買得到的芯片兼容。商業(yè)上可買得到的芯片的平衡計數(shù)器是一個沒有上溢或下溢的計數(shù)器，即是一個其值從其最大值遞增到其最小值以及反之亦然的計數(shù)器。將會飽和，即不增加超出其最大值或減少至低于其最小值的計數(shù)器將是優(yōu)選的，但是通過使平衡計數(shù)器足夠大可避免下溢或上溢的問題；方便地商業(yè)上可買得到芯片的計數(shù)器的大小可進行編程。
通過將誤差信號E0直接饋給到第一AND門17的輸入上且將誤差信號E1直接饋給到第二AND門18的輸入上而去除OR門16及到AND門17、18的對應(yīng)輸入，圖3的實施例當然還可以操作。這一效果將是減少限制電壓過沖(overshooting)最佳水平的效應(yīng)。例如，考慮到這樣的情況，即限制平衡計數(shù)器11的最高有效位M等于零(指示檢測到比錯誤0多的錯誤1)且然后限制閾值電壓變得更加低于最佳限制閾值水平(導致檢測到比錯誤1更多的錯誤0)。當限制平衡計數(shù)器正在向2048增加(且M因此仍然等于0)時，在檢測到誤差時限制閾值電壓將被進一步減少(即進一步遠離最佳值)。然而，對于如此所修改的電路，當檢測到錯誤1(當限制閾值電壓進一步減少到低于最佳水平時其將愈加變得不太可能)時，限制閾值電壓將僅是進一步被減少。因此，過沖最佳閾值限制水平的趨勢得到降低。
如上所提到的，在啟動或復位時，限制電壓被初始地設(shè)定到一適合的水平。雖然限制水平可被設(shè)定成中間值，但是被連接到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器15輸出上的緩沖器裝置(未示出)可被這樣加以設(shè)置，以便于從半個最小值到最大值的限制水平對應(yīng)于小于進入信號的半個最小值到最大值的限制電壓。進入信號中可歸因于表示邏輯1的信號的噪聲遠大于邏輯0中的噪聲。因此最佳的限制電壓通常處于信號谷到峰的30％和50％之間。
盡管被檢測的誤差率非常低，但是所述系統(tǒng)還可被設(shè)置成搜尋更佳的限制電壓。當信號質(zhì)量高時，所述系統(tǒng)可錯誤地將限制電壓維持在一基本上恒定的電壓，所述恒定電壓相對地被遠離理論的最佳電壓。雖然當傳輸為高質(zhì)量時客戶可接收無誤差的數(shù)據(jù)，但是如果傳輸質(zhì)量忽然下降，超出必要的更多誤差可能需要校正(在更差的情況下導致如此多的誤差，以致于一部分還未被檢測到便通過)。因此所述系統(tǒng)可以被設(shè)置成預先取得如下的情形。在低誤差檢測的階段期間(即所接收的數(shù)據(jù)基本上無誤差)，限制電壓被降低以致于誤差率最終上升到預先設(shè)定的閾值，其仍然足夠低以致于客戶數(shù)據(jù)沒有誤差。然后限制電壓從那個第一電壓開始增加到第二電壓，在此時誤差率再次達到預先設(shè)定的閾值。然后最佳的限制電壓被設(shè)定在對應(yīng)于誤差率閾值、處于所述第一和第二電壓中間的電壓。因此，由此所設(shè)定的限制電壓應(yīng)該更接近于最佳限制電壓，以便于即使傳輸突然惡化，但是可以維持高的性能。
所使用的FEC算法允當相對大的數(shù)據(jù)包(幀)。因此每個操作周期內(nèi)可能存在不只一個被檢測的誤差。在那種情況下，在所述包結(jié)束后，一系列定時脈沖可從組合的解碼器和誤差檢測器中輸出，脈沖的數(shù)量對應(yīng)于所檢測的誤差數(shù)量。當然，該時鐘脈沖處于一個足夠高的頻率，以便于在下一個操作周期之前完成限制閾值電壓的變化。進一步地雖然本發(fā)明就利用一單個限制閾值水平用于對二進制信號(即具有兩個邏輯狀態(tài)的信號)進行限制的方法和裝置已經(jīng)加以說明，應(yīng)當理解本發(fā)明還可以被應(yīng)用于利用多水平的被接收信號來設(shè)定兩個或多個閾值水平的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種對被調(diào)制的輸入信號進行限制的方法包括產(chǎn)生至少一個限制閾值水平；將所述輸入信號的量值與所述至少一個閾值水平進行比較以產(chǎn)生一對應(yīng)的被限制信號，如果所述輸入信號大于所述閾值水平則所述被限制信號具有第一量值以及如果所述輸入信號小于所述閾值水平則所述被限制信號具有第二量值；檢測被限制信號中的誤差并產(chǎn)生一對應(yīng)的誤差信號；以及響應(yīng)于所述誤差信號設(shè)定所述閾值水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述被調(diào)制的輸入信號包括源數(shù)據(jù)和誤差檢測信息兩者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中所述誤差信號包括有關(guān)被檢測誤差的類型的信息。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中所述誤差信號包括有關(guān)被檢測的誤差率的信息。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的方法，其中所述誤差信號表示為(a)被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”以及(b)被錯誤地限制為邏輯“0”的邏輯“1”。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括如果邏輯“0”被錯誤地限制為邏輯“1”則升高限制閾值水平且如果邏輯“1”被錯誤地限制為邏輯“0”則降低限制閾值水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括確定所述誤差信號指示是存在被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”的優(yōu)勢還是存在被錯誤地限制為邏輯“0”的邏輯“1”的優(yōu)勢，以及作為響應(yīng)，如果所述優(yōu)勢為被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”，則升高限制閾值水平，以及如果所述優(yōu)勢為被錯誤地限制為邏輯“0”的邏輯“1”，則降低限制閾值水平。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中所述方法包括這樣的步驟從所述被限制的信號中提取源數(shù)據(jù)、檢測誤差、以及校正那些誤差。
9.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的方法，其中所述檢測被限制信號中的誤差的步驟利用了前向誤差校正算法。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中所述方法包括這樣的步驟，即在其中誤差校正之后誤差率基本上為零的階段期間，搜索一更佳的限制閾值水平。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，包括通過以下方法搜索更佳的限制閾值水平的步驟將限制閾值水平從其中被檢測的誤差率相對低的第一水平變化(a)到比所述第一水平高的第二水平，在所述第二水平被檢測的誤差率是比所述相對低的比率高的某特定比率，以及變化(b)到比所述第一水平低的第三水平，在所述第三水平被檢測的誤差率是比所述相對低的比率高的某特定比率；以及然后將限制水平改變到介于所述第二和第三水平之間根據(jù)這些水平而計算出的一個水平。
12.用于對被調(diào)制的輸入信號進行限制的裝置，包括用于產(chǎn)生至少一個限制閾值水平的限制閾值產(chǎn)生器；一個用于將所述輸入信號的量值與所述至少一個閾值水平相比較以產(chǎn)生對應(yīng)的被限制信號的信號限制器，如果所述輸入信號大于所述閾值水平則所述被限制信號具有第一量值，以及如果所述輸入信號小于所述閾值水平則所述被限制信號具有第二量值；一個用于檢測被限制信號中的誤差并且產(chǎn)生對應(yīng)的誤差信號的誤差檢測器；以及響應(yīng)所述誤差信號用于設(shè)定閾值水平的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中所述誤差檢測器被設(shè)置成在誤差信號中包括有關(guān)被檢測的誤差類型的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的裝置，其中所述誤差檢測器被設(shè)置成在誤差信號中包括有關(guān)被檢測的誤差率的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任何一項的裝置，其中所述誤差檢測器被設(shè)置成指示在誤差信號中(a)被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”以及(b)被錯誤地限制為邏輯“0”的邏輯“1”。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其中所述限制閾值產(chǎn)生器被設(shè)置成如果邏輯“0”被錯誤地限制為邏輯“1”則升高限制閾值水平以及如果邏輯“1”被錯誤地限制為邏輯“0”則降低限制閾值水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其中所述限制閾值產(chǎn)生器被設(shè)置成確定所述誤差指示是存在被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”優(yōu)勢還是存在被錯誤地限制為邏輯“ 0”的邏輯“1”優(yōu)勢，以及作為響應(yīng)，如果所述優(yōu)勢為被錯誤地限制為邏輯“1”的邏輯“0”，則升高限制閾值水平，以及如果所述優(yōu)勢為被錯誤地限制為邏輯“0”的邏輯“1”，則降低限制閾值水平。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述限制閾值水平產(chǎn)生器包括一優(yōu)勢計數(shù)器，所述優(yōu)勢計數(shù)器被設(shè)置成響應(yīng)于所述誤差類型中的一個遞增且響應(yīng)于另一誤差類型遞減，從而在使用時提供哪個類型處于優(yōu)勢的量度。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任何一項的裝置，其中所述限制閾值水平產(chǎn)生器包括一個被設(shè)置成其值響應(yīng)于誤差信號可被調(diào)節(jié)的限制閾值計數(shù)器，以及一個響應(yīng)于所述計數(shù)器的所述值且被設(shè)置成提供限制閾值水平的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18和權(quán)利要求19一道的裝置，其被這樣加以設(shè)置，以便于如優(yōu)勢計數(shù)器所指示，若所述誤差類型中的一個處于優(yōu)勢則限制閾值計數(shù)器遞增，以及若另一個處于優(yōu)勢則遞減。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其被這樣加以設(shè)置，以便于只要當所述誤差類型中的一個或另一個出現(xiàn)時限制閾值水平計數(shù)器便遞增或遞減。
22.根據(jù)權(quán)利要求12至21中任何一項的裝置，其中所述誤差檢測器包括用于校正被檢測誤差的誤差校正器。
23.根據(jù)權(quán)利要求12至22中任何一項的裝置，其中所述誤差檢測器被設(shè)置成應(yīng)用前向誤差校正算法。
24.根據(jù)權(quán)利要求12至23中任何一項的裝置被設(shè)置成在其中誤差校正之后誤差率基本上為零的階段期間，搜索一更佳的限制閾值水平。
25.根據(jù)權(quán)利要求12至24中任何一項的裝置被設(shè)置成(i)將限制閾值水平從其中被檢測的誤差率相對低的第一水平變化(a)到比所述第一水平高的第二水平，在所述第二水平被檢測的誤差率是比所述相對低的比率高的某特定比率，以及變化(b)到比所述第一水平低的第三水平，在所述第三水平被檢測的誤差率是比所述相對低的比率高的某特定比率；以及然后(ii)將限制水平改變到介于所述第二和第三水平之間根據(jù)這些水平而計算出的一個水平。
全文摘要
一種用于對被調(diào)制的輸入信號進行限制的方法和裝置被公開。所述方法包括產(chǎn)生至少一個限制閾值水平(20)；將所述輸入信號(1)的量值與所述至少一個閾值水平相比較(3)，以產(chǎn)生一對應(yīng)的被限制信號，若所述輸入信號大于所述閾值水平則所述被限制信號具有第一量值，以及若所述輸入信號小于所述閾值水平則所述被限制信號具有第二量值。所述方法進一步包括檢測在所述被限制信號中的誤差(5)并產(chǎn)生對應(yīng)的誤差信號；以及響應(yīng)于所述誤差信號設(shè)定閾值水平。
文檔編號H04L25/06GK1535526SQ02806617
公開日2004年10月6日 申請日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月15日
發(fā)明者P·J·利弗莫爾, G·布特勒, J·S·希爾, P J 利弗莫爾, 乩, 希爾 申請人:馬科尼英國知識產(chǎn)權(quán)有限公司