專利名稱：帶局部反饋的減少狀態(tài)viterbi檢測(cè)器中的流水線式判決反饋單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及均衡、檢測(cè)和譯碼技術(shù)，更具體地，涉及復(fù)雜性降低的序列估計(jì)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
磁記錄讀信道把模擬讀信道變換成被記錄在磁介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)的估值。讀磁頭和磁介質(zhì)把噪聲和其它失真引入到讀信號(hào)中。隨著磁記錄中信息密度的增加，碼間干擾(ISI)也變得更嚴(yán)重(即，信道脈沖響應(yīng)變長(zhǎng))。在讀信道芯片中，Viterbi檢測(cè)器典型地被用來(lái)在存在碼間干擾和噪聲的情形下檢測(cè)讀數(shù)據(jù)位。然而，當(dāng)信道脈沖響應(yīng)很長(zhǎng)時(shí)，與Viterbi譯碼器有關(guān)的硬件復(fù)雜性變得過(guò)大，因?yàn)閂iterbi檢測(cè)器所考慮的狀態(tài)數(shù)隨信道脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度呈指數(shù)增加。為了降低Viterbi檢測(cè)器的復(fù)雜性，已提出多種技術(shù)。
例如，可以通過(guò)使用只考慮縮短脈沖響應(yīng)的減少狀態(tài)柵格，以及通過(guò)使用過(guò)去幸存碼元作為局部反饋而消除由于每個(gè)狀態(tài)的脈沖響應(yīng)拖尾引起的碼間干擾，從而降低Viterbi檢測(cè)器的硬件復(fù)雜性。例如，參閱J.W.M.Bergmans，“Digital Baseband Transmission andRecording”，Kluwer Academic Publishers，326(1996)或授權(quán)給Haratsch等的名稱為“Method and Apparatus for Reducing theComputational Complexity and Relaxing the Critical Path ofReduced-State Sequence Estimation(RSSE)Techniques”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?690754，這兩篇文獻(xiàn)以引用的方式被包含進(jìn)來(lái)。
帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的誤碼率性能可以接近采用最大似然序列估計(jì)(MLSE)的、不帶局部反饋的全部狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的性能。然而，帶局部反饋的Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的可達(dá)到的最大數(shù)據(jù)率與不帶局部反饋的Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案相比要低很多，因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)不得不執(zhí)行多得多的運(yùn)算。因此，需要一種用于以高數(shù)據(jù)率執(zhí)行帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)的方法和設(shè)備，所述高數(shù)據(jù)率是推動(dòng)高端存儲(chǔ)應(yīng)用的發(fā)展所需要的。

發(fā)明內(nèi)容
總地公開(kāi)了一種流水線判決反饋單元(DFU)，其用于帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器。所公開(kāi)的流水線判決反饋單元提高由減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器通過(guò)基于部分碼間干擾的估值的流水線計(jì)算而達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率，其中基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無(wú)碼間干擾信號(hào)估值。為此，公開(kāi)了一種流水線判決反饋單元，計(jì)算多個(gè)基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個(gè)基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)一個(gè)選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸所計(jì)算出的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，公開(kāi)了一種對(duì)于具有信道脈沖響應(yīng)的信道計(jì)算基于碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括至少一個(gè)用于計(jì)算基于部分碼間干擾的估值的功能性單元。該功能性單元包括至少一個(gè)復(fù)接器，用于從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸的、基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇基于部分碼間干擾的估值；至少一個(gè)流水線寄存器，用于存儲(chǔ)基于部分碼間干擾的估值；以及至少一個(gè)算術(shù)電路，例如加法器或減法器，用來(lái)將與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾考慮進(jìn)來(lái)。
所公開(kāi)的方法和設(shè)備也可以用于其它應(yīng)用，諸如在銅質(zhì)1千兆比特或10千兆比特以太網(wǎng)中通過(guò)參考以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，將更加全面地了解本發(fā)明，以及本發(fā)明的另外的特性和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是對(duì)于具有ISI和加性噪聲的通信信道的傳統(tǒng)系統(tǒng)模型的示意性框圖；圖2顯示對(duì)于具有記憶力L＝1的信道的柵格圖；圖3顯示對(duì)于具有記憶力L＝4的信道的柵格圖；圖4顯示對(duì)于具有記憶力L＝4和縮短信道記憶力K＝1的信道的、對(duì)應(yīng)于圖3的完全狀態(tài)柵格的減少狀態(tài)柵格圖；圖5是對(duì)于帶局部反饋的示例性的傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖；圖6顯示對(duì)應(yīng)于圖4的柵格的、帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的詳細(xì)的狀態(tài)平行實(shí)施方案；圖7是包含流水線判決反饋單元(DFU)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖；圖8是顯示在DFU中具有一個(gè)流水線級(jí)的、圖7的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的實(shí)施方案的示意性框圖；圖9是包含流水線判決反饋單元的另一個(gè)減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖；圖10是顯示在DFU中具有三個(gè)流水線級(jí)的、圖9的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的實(shí)施方案的示意性框圖；圖11是顯示在DFU中具有三個(gè)流水線級(jí)的、圖9的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施方案的示意性框圖；圖12是顯示圖10的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施方案的示意性框圖；圖13是包含流水線的DFU和流水線分支度量單元(BMU)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖；圖14是顯示在DFU中具有兩個(gè)流水線級(jí)和在BMU中具有一個(gè)流水線級(jí)的、圖13的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的實(shí)施方案的示意性框圖；圖15顯示在銅電纜線上1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸；圖16是1000BASE-T接收機(jī)實(shí)施方案的示意性框圖；圖17是對(duì)于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的等效的離散時(shí)間信道模型的示意性框圖；圖18是在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的卷積編碼的示意性框圖；圖19顯示在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中規(guī)定的四維柵格碼的柵格圖；圖20顯示在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的一維和四維子集劃分；圖21是顯示包含流水線式DFU和BMU的、用于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的實(shí)施方案的示意性框圖；圖22是顯示使用一個(gè)流水線級(jí)計(jì)算部分無(wú)ISI信號(hào)估值的示意性框圖；圖23是顯示考慮更新的幸存信息的部分無(wú)ISI信號(hào)估值的選擇的示意性框圖；
圖24是顯示使用一個(gè)流水線級(jí)計(jì)算部分無(wú)ISI信號(hào)估值和預(yù)計(jì)算一維誤差度量值的示意性框圖；圖25是顯示在圖24上A型和B型一維誤差度量值的計(jì)算的示意性框圖；圖26是顯示一維誤差度量值的選擇的示意性框圖；以及圖27是顯示對(duì)應(yīng)于圖19所示的柵格圖的一個(gè)狀態(tài)的幸存路徑存儲(chǔ)單元的行的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提高可以由減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流水線判決反饋單元被提供給根據(jù)基于部分ISI的估值計(jì)算無(wú)ISI信號(hào)估值或ISI估值的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器，其中基于部分ISI的估值是使用選定的基于部分ISI的估值而計(jì)算的，所選定的基于部分ISI的估值是使用ACS判決從用于到相關(guān)狀態(tài)的幸存路徑延伸的數(shù)值當(dāng)中選擇的?；诓糠諭SI的估值是部分ISI估值或部分無(wú)ISI信號(hào)估值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，部分無(wú)ISI信號(hào)估值或部分ISI估值是使用與檢測(cè)器所考慮的柵格結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的復(fù)接器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以流水線方式來(lái)計(jì)算的。
關(guān)于也被稱為減少狀態(tài)序列估值(RSSE)、(延時(shí))判決反饋序列估值(DFSE)和并行判決反饋均衡(PDFE)的帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)的詳細(xì)討論，例如參閱授權(quán)給Haratsch等的、名稱為“Method and Apparatus for Reducing the Computational Complexityand Relaxing the Critical Path of Reduced-State Sequence Estimation(RSSE)Techniques”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?690754，該專利以引用的方式被包含在本文中并引用為參考文獻(xiàn)。也參閱Lee和Messerschmidt，“Digital Communication”，Kluwer Academic Publishers，2nded.(1994)。
圖1是具有ISI和加性噪聲的通信信道100的傳統(tǒng)系統(tǒng)模型的示意性框圖。雖然示例性實(shí)施例是結(jié)合基帶通信討論的，但這里討論的教導(dǎo)也可以應(yīng)用于帶通通信系統(tǒng)，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很清楚的。此外，雖然為了易于說(shuō)明，在圖1中假設(shè)不采用柵格編碼調(diào)制(TCM)，但所公開(kāi)的技術(shù)可推廣到使用TCM或其它調(diào)制方案的通信系統(tǒng)，下面將進(jìn)一步描述。
調(diào)制器110把信息碼元bn映射成信道碼元an。為了易于說(shuō)明，假設(shè)每個(gè)信息碼元的信息比特?cái)?shù)為1。換句話說(shuō)，信息碼元bn等價(jià)于單個(gè)信息比特bn。調(diào)制器110根據(jù)以下規(guī)則把信息碼元bn映射成二電平信道碼元anan=-1,bn=01,bn=1.---(1)]]>這里討論的技術(shù)可以容易地應(yīng)用于其它調(diào)制方案和兩個(gè)以上的信號(hào)電平，如在下面進(jìn)一步顯示的。
ISI信道100被建模為具有多個(gè)濾波器抽頭的FIR濾波器，每個(gè)濾波器抽頭與一個(gè)信道系數(shù)相聯(lián)系，在時(shí)間n的信道輸出被給出為rn=zn+wn=Σi=0Lfi·an-i+wn,---(2)]]>其中zn是ISI信道輸出，{fi}，0≤i≤L，是信道系數(shù)，L是信道記憶力，而wn是噪聲。與信道系數(shù)f1，f2，...，fL有關(guān)的濾波器抽頭被稱為后繼抽頭(postcursor tap)。對(duì)應(yīng)于bn的檢測(cè)器120的判決被表示為bn′。
ISI信道輸出zn取決于當(dāng)前信道碼元an和過(guò)去L個(gè)發(fā)送過(guò)的信道碼元{an-i}，1≤i≤L。該輸出可以通過(guò)使用有限狀態(tài)機(jī)(FSM)模型被表示為L(zhǎng)個(gè)過(guò)去發(fā)送的信道碼元的函數(shù)，其中在時(shí)間n的信道狀態(tài)被定義為αn＝(an-1，an-2，...，an-L).(3)信道狀態(tài)根據(jù)L個(gè)過(guò)去發(fā)送的信息比特被等價(jià)地定義為βn＝(bn-1，bn-2，...，bn-L).(4)從公式(3)或(4)可以看到，信道狀態(tài)數(shù)目被給出為2L. (5)為了簡(jiǎn)化表示起見(jiàn)，對(duì)應(yīng)于向量(bn-1，...，bn-L+1，bn-L)的整數(shù)值被用來(lái)代表信道狀態(tài)βn。例如，0n代表βn＝(0，...，0，0)，1n代表βn＝(0，...，0，1)。
描述ISI信道100的FSM過(guò)程可以使用對(duì)于記憶力L＝1的信道如圖2所示的柵格圖200而圖形表示。對(duì)于所考慮的示例的非編碼信道模型，在時(shí)間n的柵格狀態(tài)用σn表示，它等于信道狀態(tài)，即，σn＝βn。在圖2上，實(shí)線對(duì)應(yīng)于幸存路徑，點(diǎn)線對(duì)應(yīng)于丟棄的轉(zhuǎn)移路徑，而虛線對(duì)應(yīng)于路徑延伸。有兩個(gè)信道狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于信息碼元bn＝0和bn＝1的兩個(gè)分支使得每個(gè)狀態(tài)σn到達(dá)相應(yīng)的后繼狀態(tài){σn+1}。從公式(5)可以看到，信道狀態(tài)的數(shù)目關(guān)于信道記憶力呈指數(shù)增長(zhǎng)。
圖2顯示Viterbi算法在時(shí)間步n時(shí)的操作。這時(shí)，Viterbi算法已確定了到狀態(tài)0n的幸存路徑，其中狀態(tài)0n對(duì)應(yīng)于幸存狀態(tài)序列(0n，1n-1，0n-2，1n-3，...)。在本例中，到狀態(tài)1n的幸存路徑對(duì)應(yīng)于狀態(tài)序列(1n，0n-1，0n-2，1n-3，...)。根據(jù)這兩條幸存路徑，Viterbi算法以下面描述的方式?jīng)Q定到狀態(tài)0n+1和1n+1的幸存路徑。
首先，Viterbi算法計(jì)算從σn到σn+1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的分支度量值。對(duì)于具有加性白色高斯噪聲的信道，最佳分支度量值是對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的、在接收的碼元rn與理想的ISI信道輸出zn之間的歐幾里德距離。對(duì)于從σn開(kāi)始的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，分支度量值被給出為λn(σn,an)=(rn-zn)2=(rn-Σi=0Lfi·an-i)2,---(6)]]>其中an是與從σn到后繼狀態(tài)σn+1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移有關(guān)的信道碼元。這里描述的技術(shù)與計(jì)算分支度量值的方式無(wú)關(guān)，即，分支度量值也可以使用在接收的碼元rn與理想的ISI信道輸出zn之間的差值的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算。
在圖2的柵格200中，存在到任何狀態(tài)σn+1的兩條路徑延伸，例如，狀態(tài)0n+1可以從狀態(tài)0n和1n到達(dá)。在到特定狀態(tài)σn+1的兩條路徑延伸中，Viterbi算法只保留具有最小路徑度量值的一條延伸，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于到達(dá)該狀態(tài)的最可能的路徑。對(duì)于從狀態(tài)σn發(fā)出并前往σn+1的路徑的度量值可以通過(guò)使對(duì)于前一狀態(tài)σn的路徑度量值Γn(σn)和用于轉(zhuǎn)移的分支度量值λn(σn，αn)相加來(lái)計(jì)算。
用三項(xiàng)操作來(lái)確定到新的狀態(tài)σn+1的最佳幸存路徑的即，求和前驅(qū)狀態(tài)σn的相應(yīng)路徑度量值和對(duì)于到新?tīng)顟B(tài)σn+1的延伸的分支度量值；比較這些延伸的序列的路徑度量值；以及選擇具有最小路徑度量值的延伸作為用于新?tīng)顟B(tài)的幸存序列，這些操作被稱為加-比-選(ACS)，它可以由以下的公式描述Γn+1(σn+1)=min{σn}→σn+1(Γn(σn)+λn(σn,an)).---(7)]]>如前所述，當(dāng)分支度量值被不同地計(jì)算時(shí)，也可以應(yīng)用本發(fā)明。正如本領(lǐng)域中已知的，對(duì)于某些分支度量值定義，到某一狀態(tài)的最佳路徑由具有最大(而不是最小)路徑度量值的路徑給出。對(duì)于這樣的情形，由公式(7)描述的ACS運(yùn)算涉及最大值運(yùn)算，而不是最小值運(yùn)算。
在圖2的例子中，到狀態(tài)0n和1n的兩個(gè)幸存序列在時(shí)間步n-2時(shí)合并成單個(gè)路徑。通常，所有的幸存路徑有很大的可能性在某個(gè)檢測(cè)延時(shí)D后合并成單個(gè)路徑。因此，信息碼元可以從這個(gè)時(shí)間步往后被唯一地檢測(cè)。所以，有可能實(shí)施具有固定的檢測(cè)延時(shí)的Viterbi算法。不需要在第一碼元可被檢測(cè)之前處理整個(gè)發(fā)送的序列。通常，檢測(cè)延時(shí)D應(yīng)當(dāng)近似地是基礎(chǔ)FSM過(guò)程的記憶力的五倍。對(duì)于ISI信道，記憶力等于L。典型地，對(duì)于D的不同數(shù)值通過(guò)運(yùn)行誤碼率模擬，來(lái)確定D的良好數(shù)值。
圖3顯示描述具有記憶力L＝4的ISI信道的柵格300。在時(shí)間n時(shí)的柵格狀態(tài)用σn表示，對(duì)于所考慮的示例性的非編碼信道模型，它等于信道狀態(tài)，即σn＝βn。有16個(gè)信道狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于信息碼元bn＝0和bn＝1的兩個(gè)分支使得每個(gè)狀態(tài)σn到達(dá)各自的后繼狀態(tài){σn+1}。
帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器如上所述，MLSE的缺點(diǎn)在于，它的復(fù)雜性隨信道記憶力呈指數(shù)增長(zhǎng)。認(rèn)為用于最大可能數(shù)據(jù)序列的檢測(cè)的更少狀態(tài)將減少所需要的硬件或計(jì)算努力。帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)可以通過(guò)將幾個(gè)分開(kāi)的狀態(tài)合并為一個(gè)單一減少狀態(tài)并且每個(gè)減少狀態(tài)只保留一個(gè)幸存路徑而達(dá)到這一點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)減少狀態(tài)，通過(guò)以局部反饋方式使用來(lái)自相應(yīng)的幸存路徑中的信道碼元，可以消除在減少狀態(tài)中沒(méi)有考慮的ISI。帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)也被稱為“減少狀態(tài)序列估值(RSSE)”、“(延時(shí))判決反饋序列估值”和“并行判決反饋均衡”等等。
在RSSE的最簡(jiǎn)單的變例中，減少狀態(tài)βn′是通過(guò)不考慮所有L個(gè)信息碼元而只考慮用于定義柵格狀態(tài)的過(guò)去的K個(gè)信息碼元得到的βn′＝(bn-1，bn-2，....，bn-K)，0≤K≤L，(8)其中K被稱為截短信道記憶力。在減少狀態(tài)柵格中的狀態(tài)數(shù)目于是被給出為2K. (9)減少狀態(tài)βn’不包含關(guān)于由信道碼元(an-K-1，an-K-2，...，an-L)引起的ISI的信息。原理上，這個(gè)減少狀態(tài)可以通過(guò)以下方式獲得把在公式(4)中定義的、具有相同的信息碼元序列(bn-1，bn-2，...，bn-K)但具有不同的序列(bn-K-1，bn-K-2，...，bn-L)的所有初始狀態(tài)βn分組成一個(gè)單一減少狀態(tài)βn’。所以，這個(gè)減少狀態(tài)對(duì)于與信道系數(shù)(fK+1，fK+2，...，fL)相關(guān)聯(lián)的ISI沒(méi)有作出任何表述。但對(duì)這個(gè)ISI分量的估值可以通過(guò)考慮來(lái)自到該狀態(tài)的幸存序列中的相應(yīng)信道碼元而進(jìn)行計(jì)算。對(duì)應(yīng)于一個(gè)狀態(tài)的ISI不象在MLSE中那樣是事先已知的，而必須在每個(gè)檢測(cè)步驟通過(guò)使用來(lái)自相應(yīng)的幸存路徑的信道碼元而確定。令σn表示在減少狀態(tài)柵格中的狀態(tài)，即σn＝βn′。對(duì)于狀態(tài)σn的ISI估值un(σn)在時(shí)間步n被計(jì)算為un(σn)=Σi=1Kfi·an-i+Σi=K+1Lfi·a^n-i(σn),---(10)]]>其中 是對(duì)應(yīng)于到狀態(tài)σn的幸存序列并與柵格階n-i有關(guān)的信道碼元。在公式(10)的右端的第一項(xiàng)計(jì)算由于在公式(8)中對(duì)減少狀態(tài)的定義而事先已知的ISI分量。在公式(10)的右端的第二項(xiàng)是由在公式(8)的減少狀態(tài)定義中被忽略的信道抽頭引起的ISI分量。這個(gè)ISI項(xiàng)在每個(gè)檢測(cè)步驟是通過(guò)使用相應(yīng)的幸存碼元作為局部反饋而對(duì)于給定的狀態(tài)來(lái)計(jì)算的。
利用ISI估值un(σn)，對(duì)于從狀態(tài)σn出發(fā)到達(dá)后繼狀態(tài)σn+1并且對(duì)應(yīng)于信道碼元an的轉(zhuǎn)移的分支度量值可被計(jì)算為λn(σn，an)＝(rn-f0·an-un(σn))2. (11)如在MLSE中那樣，在從所有可能的前驅(qū)狀態(tài){σn}出發(fā)的路徑延伸當(dāng)中具有路徑度量值Γn+1(σn+1)的、到狀態(tài)σn+1的最大可能幸存路徑利用ACS運(yùn)算來(lái)確定Γn+1(σn+1)=min{σn}→σn+1(Γn(σn)+λn(σn,an)).---(12)]]>其中減少狀態(tài)是通過(guò)僅僅考慮在公式(8)中的截短信道記憶力而被定義的RSSE的版本被稱為(延時(shí))判決反饋序列估值(DFSE)，例如在A.Hallen和C.Heegard，“Delayed Decision-Feedback SequenceEstimation，”IEEE Transaction on Communications，426-436(May1989)中描述的。減少狀態(tài)柵格也可以通過(guò)把集合劃分原理應(yīng)用到信道碼元數(shù)字字母而被構(gòu)建，如在M.V.Eyuboglu和S.U.Qureshi，“Reduced-State Sequence Estimation With Set Partitioning andDecision-Feedback，”IEEE Transaction on Communications，13-20(Jan.1988)中建議的。最近，在B.E.Spinner和J.Huber，“Design ofHyper States for Reduced-State Sequence Estimation，”AEU(Electronics and Communication)，17-26(1996)中給出用于減少狀態(tài)的定義的更一般的法則。本發(fā)明可被應(yīng)用于這樣的一般的RSSE方法。另外，本發(fā)明可被應(yīng)用于被稱為并行判決反饋均衡的、另一個(gè)子類的RSSE，如在Lee和Messerschmidt，“Digital Communication”，2nded.(1994)中描述的。這些文獻(xiàn)每個(gè)以引用的方式被包含進(jìn)來(lái)。
現(xiàn)在將針對(duì)L＝4和K＝1的情形說(shuō)明RSSE。于是，在減少狀態(tài)柵格中的狀態(tài)根據(jù)公式(8)被定義為βn′＝(bn-1) (13)并且在減少狀態(tài)柵格中的狀態(tài)的數(shù)目等于2l＝2。圖4顯示描述具有記憶力L＝4的ISI信道的、對(duì)應(yīng)于圖3的完整狀態(tài)柵格300的減少狀態(tài)柵格400。在減少狀態(tài)柵格中在時(shí)間n的狀態(tài)用σn表示，即σn＝βn’。有兩個(gè)信道狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于信息碼元bn＝0和bn＝1的兩個(gè)分支使得每個(gè)狀態(tài)σn到達(dá)各個(gè)后繼狀態(tài){σn+1}。
圖5是對(duì)于帶局部反饋的示例性的傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器500的示意性框圖。如圖5所示，減少狀態(tài)檢測(cè)器500包括判決反饋單元，它使用局部反饋根據(jù)公式(10)計(jì)算對(duì)每個(gè)柵格狀態(tài)的單獨(dú)的ISI估值；分支度量值單元(BMU)，它計(jì)算所有轉(zhuǎn)移的分支度量值；加比選單元(ACSU)，用來(lái)確定到每個(gè)狀態(tài)的最佳幸存路徑，以及幸存路徑存儲(chǔ)單元(SMU)，用來(lái)存儲(chǔ)幸存路徑。
如圖5所示，由于局部反饋，主路徑510由包括每個(gè)處理模塊(即，BMU，ACSU，SMU和DFU)的遞歸環(huán)組成。由于沿這個(gè)主路徑510的所有運(yùn)算在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，所以這個(gè)遞歸環(huán)限制最大的可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率。所以，帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的最大數(shù)據(jù)速率明顯低于僅僅由ACS功能限制的、不帶局部反饋的Viterbi檢測(cè)器的最大數(shù)據(jù)速率。
圖6顯示具有記憶力L＝4和縮短的信道記憶力K＝1的、對(duì)應(yīng)于圖4的柵格400的、帶局部反饋的詳細(xì)的狀態(tài)并行減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案600。 是來(lái)自到狀態(tài)0n的幸存路徑的、對(duì)于時(shí)間步n-4的幸存碼元。sn+1(0n+1)是對(duì)于到狀態(tài)0n+1的兩個(gè)路徑延伸的ACS判決。對(duì)于每個(gè)減少狀態(tài)存儲(chǔ)L-k個(gè)幸存碼元 的SMU的部分是用寄存器交換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@些判決對(duì)于在DFU中無(wú)延時(shí)地計(jì)算ISI估值是必需的。使用寄存器交換結(jié)構(gòu)的SMU的實(shí)施方案，例如是在R.Cypher和C.B.Shung，“Generalized Trace-back Technique for Survivor MemoryManagement in the Viterbi Algorithm，”Journal of VLSI SignalProcessing，85-94(1993)中描述的。因?yàn)樗懻摰氖纠孕诺朗褂枚盘?hào)電平，在DFU中的乘法器可以通過(guò)移位運(yùn)算來(lái)實(shí)施。在BMU中用于歐幾里德距離計(jì)算的平方運(yùn)算可以通過(guò)使用隨機(jī)邏輯或查找表而近似實(shí)現(xiàn)。
例如實(shí)施RSSE的、帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)與實(shí)施相同信道記憶力L的MLSE的完全狀態(tài)Viterbi檢測(cè)相比具有較低的計(jì)算復(fù)雜性。然而，這是以長(zhǎng)得多的主路徑為代價(jià)得到的，該路徑在圖6上是用點(diǎn)線畫(huà)出的。主路徑包括在DFU中的一次碼元乘法和L-K次加法(在公式(10)的右側(cè)的第一項(xiàng)可以在環(huán)路外面被計(jì)算)，在BMU中的一次加法、減法和平方運(yùn)算，在ACSU中的一次加比運(yùn)算，以及在SMU中的2到1復(fù)接。沿這個(gè)主路徑的所有運(yùn)算必須在一個(gè)碼元周期內(nèi)完成，并且不能是流水線的。與此相反，在Viterbi檢測(cè)器中的主路徑僅僅包括ACS運(yùn)算。所以，帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的最大數(shù)據(jù)速率與執(zhí)行MLSE的Viterbi檢測(cè)器相比較有可能大大降低。此外，帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的最大吞吐率取決于信道記憶力，它隨著L增加而減小。
具有流水線式DFU的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的最大數(shù)據(jù)速率可以通過(guò)預(yù)先計(jì)算所有可能的分支度量值而被改進(jìn)，正如在名稱為“Method and Apparatus for Precomputation and Pipelined Selectionof Branch Metrics in a Reduced State Viterbi Detection”的、美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No.10/853,089中公開(kāi)的。然而，當(dāng)信道記憶力L很大時(shí)，預(yù)先計(jì)算所有可能的分支度量值變得非常昂貴，因?yàn)榉种Ф攘恐岛蜻x者隨后繼者的數(shù)目的增加呈指數(shù)增加。計(jì)算部分幸存路徑的基于部分ISI的估值并且以流水線方式根據(jù)ACS判決選擇對(duì)應(yīng)于所選擇的幸存路徑的估值可以用較少的硬件成本縮短減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的主路徑?；诓糠諭SI的估值是ISI估值或無(wú)ISI信號(hào)估值。用于這樣的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的體系結(jié)構(gòu)顯示于圖7。大多數(shù)或所有的ISI估值在這個(gè)體系結(jié)構(gòu)中不是主路徑的一部分，而與基于部分ISI的估值的流水線計(jì)算有關(guān)的硬件額外開(kāi)銷是信道記憶力L的線性函數(shù)。
圖7是包含本發(fā)明的特征的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器700的示意性框圖。如圖7所示，減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器700包括流水線判決反饋單元710、分支度量值單元720、加比選單元730和幸存路徑存儲(chǔ)單元740。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流水線判決反饋單元710以流水線方式計(jì)算對(duì)部分幸存路徑的部分ISI估值或部分無(wú)ISI信號(hào)估值。對(duì)應(yīng)于所選擇的幸存路徑的部分ISI估值或部分無(wú)ISI信號(hào)估值是基于ACS判決來(lái)選擇的。分支度量值單元720使用基于ISI的估值來(lái)計(jì)算所有轉(zhuǎn)移的分支度量值，其中基于ISI的估值是考慮所有后繼抽頭的部分ISI估值或無(wú)ISI信號(hào)估值。加比選單元730確定到每個(gè)狀態(tài)的最佳幸存路徑。幸存路徑存儲(chǔ)單元740存儲(chǔ)幸存路徑。
具有一個(gè)流水線級(jí)的DFU的實(shí)施方案對(duì)應(yīng)于從時(shí)間n到時(shí)間n+1的轉(zhuǎn)移的部分ISI估值可以在時(shí)間n-1基于進(jìn)入時(shí)間n-1狀態(tài)的路徑中的幸存碼元進(jìn)行預(yù)計(jì)算?？紤]信道系數(shù)fK+1，fK+2，...，fL并基于到狀態(tài)σn-1的幸存路徑中的碼元的部分ISI估值被給出為un′(σn-1,[K+1,L])=Σi=K+1Lfi·a^n-i(σn-1).---(14)]]>考慮信道系數(shù)fK+1，fK+2，...，fL并基于到狀態(tài)σn的幸存路徑中的碼元的部分ISI估值被給出為un′(σn,[K+1,L])=Σi=K+1Lfi·a^n-i(σn)---(15)]]>這個(gè)部分ISI估值可以從根據(jù)(14)計(jì)算出的部分ISI估值當(dāng)中進(jìn)行選擇。該選擇是使用對(duì)到σn的幸存路徑的ACS判決，在σn的與前驅(qū)狀態(tài)σn-1有關(guān)的數(shù)值當(dāng)中作出的un′(σn,[K+1,L])=sel{σn-1}→σn{un′(σn-1,[K+1,L])}.---(16)]]>例如，對(duì)于L＝4和K＝1，對(duì)于在時(shí)間n的狀態(tài)0n的部分ISI估值un’(0n，[2，4])是通過(guò)根據(jù)ACS判決sn(0n)選擇un’(0n-1，[2，4])或un’(1n-1，[2，4])而得到的。
顧及所有后繼者的ISI估值通過(guò)把所選擇的部分ISI估值和與信道系數(shù)f1，f2，...，fK有關(guān)的ISI項(xiàng)相加而給出un(σn)=un′(σn,[K+1,L])+Σi=1Kfi·an-i.---(17)]]>在(17)的右側(cè)的第二項(xiàng)中的信道碼元由減少狀態(tài)σn來(lái)確定。ISI估值un(σn)被用來(lái)根據(jù)(11)計(jì)算分支度量值。
在替換的實(shí)施方案中，計(jì)算的是部分無(wú)ISI信號(hào)估值，而不是部分ISI估值，其中部分無(wú)ISI信號(hào)估值q′n和無(wú)ISI信號(hào)估值qn由以下公式定義qn′(σn-1,[K+1,L])=rn-Σi=K+1Lfi·a^n-i(σn-1),---(18)]]>qn′(σn,[K+1,L])=sel{σn-1}→σn{qn′(σn-1,[K+1,L])}.---(19)]]>qn(σn)=qn′(σn,[K+1,L])-Σi=1Kfi·an-i,---(20)]]>并且分支度量值根據(jù)下式計(jì)算λn(σn，an)＝(qn(σn)-f0·an)2. (21)通過(guò)在流水線式DFU中計(jì)算部分無(wú)ISI信號(hào)估值而不是部分ISI估值，可以縮短主路徑，因?yàn)榉种Ф攘恐涤?jì)算不再需要考慮接收的信號(hào)rn。本發(fā)明可應(yīng)用于在流水線式DFU中的部分ISI估值或部分無(wú)ISI信號(hào)估值的計(jì)算。
由于基于部分ISI的估值是提前一個(gè)時(shí)間步計(jì)算的，所以一個(gè)流水線級(jí)可以被插入在基于部分ISI的估值與分支度量值的計(jì)算之間，把主路徑切割成兩個(gè)部分。當(dāng)L-K不大時(shí)，最大吞吐率僅由一次加法、誤差度量值計(jì)算、ACSU中的加比運(yùn)算以及2到1復(fù)接器的延時(shí)來(lái)限制。在傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案中使得延時(shí)正比于L-K的基于ISI估值的計(jì)算不再是主路徑的一部分。
圖8是顯示作為圖7的實(shí)施方案的、示例性的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器800的示意性框圖。圖8顯示無(wú)ISI信號(hào)估值的流水線計(jì)算，其中L＝4和K＝1。減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器800在DFU 810中具有一個(gè)流水線級(jí)。如圖8所示，流水線判決反饋單元810包括電路級(jí)814，它計(jì)算對(duì)于兩個(gè)狀態(tài)的兩個(gè)部分無(wú)ISI信號(hào)估值。電路級(jí)814包括多個(gè)乘法器和加法器。電路級(jí)814的乘法器和加法器執(zhí)行公式(14)和(18)。應(yīng)當(dāng)指出，用于構(gòu)建高階信道系數(shù)f4和f3的乘法器從幸存路徑存儲(chǔ)單元840接收對(duì)于每個(gè)狀態(tài)的幸存碼元。
兩個(gè)部分無(wú)ISI信號(hào)估值被施加到相應(yīng)的選擇器816-1和816-2，這兩個(gè)選擇器根據(jù)公式(19)使用ACS判決選擇部分無(wú)ISI信號(hào)估值。對(duì)于一個(gè)狀態(tài)進(jìn)入每個(gè)選擇器的輸入是對(duì)于到該狀態(tài)的幸存路徑延伸的部分無(wú)ISI信號(hào)估值。流水線判決反饋單元810包括用于每個(gè)狀態(tài)的一個(gè)帶流水線寄存器818-1和818-2的流水線級(jí)。公式(20)由加f1的加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
分支度量值單元820包括多個(gè)單元，這些單元根據(jù)公式(21)計(jì)算分支度量值。加比選單元830確定到每個(gè)狀態(tài)的最佳幸存路徑。為了更詳細(xì)地討論加比選單元830，例如，參閱每個(gè)在2004年5月25日提交的、美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No.10/853,087，10/853,088，10/853,089，10/853,090，這些專利申請(qǐng)以引用的方式被包含進(jìn)來(lái)。幸存路徑存儲(chǔ)單元840采用寄存器交換結(jié)構(gòu)生成每個(gè)狀態(tài)的幸存碼元。
具有多個(gè)流水線級(jí)的DFU的實(shí)施方案當(dāng)L-K很大時(shí)，根據(jù)公式(14)或(18)計(jì)算部分ISI估值un’(σn-1，[K+1，L])或部分無(wú)ISI信號(hào)估值qn’(σn-1，[K+1，L])所引起的延時(shí)可能變得很明顯，以致于該運(yùn)算決定了主路徑。然而，還有可能使基于部分ISI的估值的計(jì)算流水化。對(duì)于與從時(shí)間n到時(shí)間n+1的轉(zhuǎn)移有關(guān)的分支度量值所需的部分ISI估值可能已在時(shí)間n-M時(shí)被計(jì)算，其中1≤M≤L-K。
考慮信道系數(shù)fM+1，fM+2，...，fL并且使用與在時(shí)間n-M可得到的狀態(tài)σn-M的有關(guān)的信息的部分ISI估值被給出為un′(σn-M,[M+1,L])=Σi=M+1M+Kfi·an-i+ΣM+K+1Lfi·a^n-i(σn-M).---(22)]]>應(yīng)當(dāng)指出，在這個(gè)公式的右端的第一項(xiàng)中使用的K個(gè)信道碼元由信道狀態(tài)σn-M決定，來(lái)自到該狀態(tài)的幸存路徑中的L-M-K個(gè)碼元被用在公式(22)的右端的第二項(xiàng)中。部分ISI估值un’(σn-M，[M+1，L])可以提前M個(gè)時(shí)間步被計(jì)算。
根據(jù)計(jì)算的un′(σn-M，[M+1，L])和在以后的時(shí)間步n-M+1對(duì)于到狀態(tài)的幸存路徑的ACS判決，部分ISI估值可以根據(jù)更新的幸存路徑信息來(lái)確定。新的部分ISI估值un′(σn-M+1，[M+1，L])可以從對(duì)應(yīng)于σn-M+1的前驅(qū)狀態(tài)的計(jì)算出的部分ISI估值當(dāng)中進(jìn)行選擇un′(σn-M+1,[M+1,L])=sel{σn-M}→σn-M+1{un′(σn-M,[M+1,L])},---(23)]]>
其中選擇是根據(jù)ACS判決sn-M+1(σn-M+1)進(jìn)行的。
更新的部分ISI估值的計(jì)算和選擇可以通過(guò)根據(jù)以下公式遞歸地考慮剩余的信道系數(shù)而繼續(xù)進(jìn)行，其中1＜i＜M-1un′(σn-i，[i+1，L])＝un′(σn-i，[i+2，L])+fi+1·an-i-1，(24)un′(σn-i+1,[i+1,L)=sel{σn-i}→σn-i+1{un′(σn-i,[i+1,L])}.---(25)]]>公式(24)把與信道系數(shù)fi+1有關(guān)的ISI加到以前計(jì)算并選擇出的部分ISI估值。信道碼元an-i-1由狀態(tài)σn-i確定。在(25)中的選擇是根據(jù)對(duì)狀態(tài)σn-i+1的ACS判決，即sn-i+1(σn-i+1)而進(jìn)行的。
最后，考慮所有的后繼抽頭f1，f2，...，fL并且對(duì)應(yīng)于來(lái)自到這個(gè)狀態(tài)的幸存路徑中的碼元的、對(duì)狀態(tài)σn的ISI估值根據(jù)下式來(lái)計(jì)算un(σn)＝un′(σn，[1，L])＝un′(σn，[2，L])+f1·an-1. (26)這個(gè)ISI估值被用來(lái)根據(jù)(11)計(jì)算分支度量值。由于這個(gè)ISI估值的計(jì)算提前M個(gè)時(shí)間單位開(kāi)始，所以在硬件實(shí)施方案中可以插入M個(gè)流水線級(jí)。
圖9是包含流水線判決反饋單元的另一個(gè)減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖。如圖9所示，流水線判決反饋單元910包括足夠的流水線級(jí)，這樣，來(lái)自幸存路徑存儲(chǔ)單元940的幸存碼元不再需要被反饋到流水線判決反饋單元910。
圖10是顯示作為圖9的實(shí)施方案的示例性的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1000的示意性框圖，其中L＝4，K＝1并且M＝3。當(dāng)參數(shù)M等于L-K時(shí)，正如這里的情形，ISI估值的計(jì)算是完全流水線式的，即，ISI項(xiàng)的每次相加都與一個(gè)流水線級(jí)有關(guān)。在這種情形下，流水線式DFU也不需要幸存碼元信息來(lái)計(jì)算ISI估值，如圖9和10所示。
減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1000在DFU 1010中具有三個(gè)流水線級(jí)。如圖10所示，流水線判決反饋單元1010具有三個(gè)相同的功能單元1005，每個(gè)單元一起計(jì)算對(duì)應(yīng)于兩個(gè)狀態(tài)的兩個(gè)部分ISI估值。每個(gè)功能單元1005包括用于每個(gè)狀態(tài)的加法器、流水線寄存器和選擇器。再次應(yīng)當(dāng)指出，因?yàn)樵黾拥牧魉€(相對(duì)于圖8)，幸存碼元不再反饋到與更高階信道系數(shù)有關(guān)的電路。
根據(jù)(22)計(jì)算考慮f4的部分ISI估值，并且根據(jù)(23)計(jì)算對(duì)應(yīng)的新的部分ISI估值。還考慮f3和f2的部分ISI估值根據(jù)公式(24)進(jìn)行計(jì)算，從到相關(guān)狀態(tài)的路徑延伸當(dāng)中選擇對(duì)應(yīng)的新數(shù)值根據(jù)公式(25)進(jìn)行。公式(26)解決還考慮f1的部分ISI估值的計(jì)算，這個(gè)部分ISI估值事實(shí)上是對(duì)相關(guān)狀態(tài)的ISI估值，因?yàn)樗紤]所有的后繼信道系數(shù)。分支度量值根據(jù)(11)計(jì)算。應(yīng)當(dāng)指出，流水線式DFU1010計(jì)算部分ISI估值和ISI估值的負(fù)值，即，-un′和-un，而不背離本發(fā)明的精神。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，在功能單元1005-1，1005-2，1005-3中可以使用減法器，而不是在流水線式DFU中的加法器，用來(lái)在對(duì)于本節(jié)所示的公式的微小算術(shù)修改后實(shí)現(xiàn)與附加信道系數(shù)f3、f2和f1有關(guān)的ISI。
在圖10的每列復(fù)接器前面的連接網(wǎng)絡(luò)反映了基礎(chǔ)柵格的拓?fù)?，在寄存器交換SMU中的復(fù)接器列的前面的連接網(wǎng)絡(luò)同樣如此。流水線式DFU 1010的體系結(jié)構(gòu)類似于SMU的寄存器交換實(shí)施方案(例如SMU 1040)的體系結(jié)構(gòu)。與寄存器交換SMU實(shí)施方案相反，流水線式DFU結(jié)構(gòu)1010包括一個(gè)算術(shù)電路，例如每個(gè)寄存器的加法器或減法器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的ISI項(xiàng)，并且寄存器存儲(chǔ)部分ISI估值而不是幸存碼元。
與圖6所示的傳統(tǒng)的DFU實(shí)施方案相反，數(shù)據(jù)路徑對(duì)于局部連接是常規(guī)的。僅僅ACS判決是全局信號(hào)，而在傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi寄存器結(jié)構(gòu)中幸存碼元必須從SMU反饋到DFU，潛在地引起較長(zhǎng)的線路延時(shí)。在1005-3和1005-2中的部分ISI估值的計(jì)算是在主路徑以外，并且總吞吐率僅由兩次加法、誤差度量值計(jì)算、加比和選擇來(lái)限制。在這個(gè)體系結(jié)構(gòu)中，只是對(duì)于復(fù)接器需要額外的硬件，復(fù)接器的數(shù)目隨預(yù)計(jì)算深度M線性地增加。
圖10的流水線式DFU可以通過(guò)進(jìn)位保存算術(shù)來(lái)實(shí)施，以節(jié)省功率，其中變換到非冗余數(shù)系統(tǒng)可以在與信道系數(shù)f1有關(guān)的最終流水線級(jí)之前完成。
由于在SMU中的幸存碼元對(duì)于ISI估值的計(jì)算是不需要的，所以如果檢測(cè)延時(shí)不是問(wèn)題的話，可以以回溯的方式實(shí)施SMU，以節(jié)省功率，正如下面在題目為“回溯幸存者存儲(chǔ)器”的一節(jié)中討論的。
圖11是顯示作為圖9的替換實(shí)施方案的示例性的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1100的示意性框圖，其中L＝4，K＝1，和M＝3。減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1100以類似于圖10的方式在DFU 1110中具有三個(gè)流水線級(jí)。減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1100計(jì)算無(wú)ISI信號(hào)估值，這些信號(hào)估值被定義為如下qn′(σn-M,[M+1,L])=rn-Σi=M+1M+Kfi·an-i-ΣM+K+1Lfi·a^n-i(σn-M),---(27)]]>qn′(σn-M+1,[M+1,L])=sel{σn-M}→σn-M+1{qn′(σn-M,[M+1,L])},---(28)]]>qn′(σn-i，[i+1，L])＝qn′(σn-i，[i+2，L])-fi+1·an-i-1， (29)qn′(σn-i+1,[i+1,L])=sel{σn-i}→σn-i+1{qn′(σn-i,[i+1,L])}.---(30)]]>qn(σn)＝qn′(σn，[1，L])＝qn′(σn，[2，L])-f1·an-1. (31)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流水線式DFU計(jì)算如圖10所示的部分ISI估值或如圖11所示的部分無(wú)ISI信號(hào)估值。在圖10上，接收信號(hào)rn在流水線式DFU的輸出端附近被考慮，而在圖11上，接收信號(hào)rn在流水線式DFU的輸入端附近被考慮。對(duì)于本發(fā)明，在流水線式DFU內(nèi)的哪個(gè)地方考慮接收信號(hào)rn都沒(méi)有關(guān)系。
圖12是顯示作為圖9的替換實(shí)施方案的示例性的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1200的示意性框圖，其中L＝4，K＝1，和M＝3。減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1200以類似于圖10和圖11的方式在DFU 1210中具有三個(gè)流水線級(jí)。如圖12所示，流水線判決反饋單元1110改變?cè)诹魉€判決反饋單元1210的功能單元1205中的復(fù)接器和流水線寄存器的次序(相對(duì)于圖11的實(shí)施方案)。流水線式DFU 1210是通過(guò)使用在教科書(shū)Peter Pirsch，“Architecture for Digital Signal Processing”(1998)中描述的割集變換技術(shù)從流水線式DFU 1110得到的。
具有流水線式DFU和流水線式BMU的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案主路徑可以通過(guò)預(yù)先計(jì)算分支度量值而進(jìn)一步減少，如圖13所示。對(duì)于L＝4，K＝1，和M＝3的詳細(xì)實(shí)施方案被顯示于圖14。與圖11相比較，與信道系數(shù)f1有關(guān)的ISI項(xiàng)的相加和誤差度量值計(jì)算被移動(dòng)到最后的流水線寄存器和2到1復(fù)接器的前面。假設(shè)度量值計(jì)算具有等于一次加法的延時(shí)，主路徑現(xiàn)在包括ACSU中的加比運(yùn)算和2到1復(fù)接器。它具有與實(shí)施MLSE的Viterbi檢測(cè)器中相同的長(zhǎng)度。所以，這個(gè)減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器體系結(jié)構(gòu)將達(dá)到與不帶有任何判決反饋的MLSE實(shí)施方案相同的吞吐率，即，最大時(shí)鐘速度與在原始RSSE算法中作為判決反饋被用于計(jì)算ISI估值的幸存碼元的數(shù)目(等于L-K)完全無(wú)關(guān)。與圖11相比，在圖14中計(jì)算兩倍的分支度量值。
圖13是包含本發(fā)明的特征的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的示意性框圖。如圖13所示，減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1300包括流水線判決反饋單元1310、流水線分支度量值單元1320、加比選單元1330和幸存路徑存儲(chǔ)單元1340。再次地，流水線判決反饋單元1310以流水線方式計(jì)算基于部分ISI的估值?；诓糠諭SI的估值根據(jù)ACS判決被選擇。流水線分支度量值單元1320使用由流水線判決反饋單元1310生成的基于ISI的估值來(lái)預(yù)先計(jì)算所有轉(zhuǎn)移的分支度量值。加比選單元1330確定到每個(gè)狀態(tài)的最佳幸存路徑。幸存路徑存儲(chǔ)單元1340存儲(chǔ)幸存路徑。
圖14是顯示作為圖13的實(shí)施方案的示例性的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1400的示意性框圖。減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器1400在DFU 1410中具有兩個(gè)流水線級(jí)，它們計(jì)算部分無(wú)ISI信號(hào)估值。流水線分支度量值單元1420根據(jù)下式計(jì)算所有可能的、推測(cè)的分支度量值λ~n(σn-1,a~n)=(qn′(σn-1,[3,L])-f0·an-f1·a~n-1-f2·an-2)2,]]>其中 是推測(cè)的信道碼元，an-2是由狀態(tài)σn-1定義的。由于在本實(shí)施例中考慮的二電平調(diào)制，對(duì)于推測(cè)的信道系數(shù) 可以假設(shè)有兩個(gè)數(shù)值，以及有兩個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)移，總共預(yù)計(jì)算8個(gè)推測(cè)的分支度量值。以與選擇基于部分ISI的估值類似的方式，根據(jù)ACS判決來(lái)選擇正確的分支度量值。
回溯幸存者存儲(chǔ)器本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在圖10、圖11、圖12和圖14的實(shí)施例中，只有ACS判決被用來(lái)選擇ISI估值或無(wú)ISI信號(hào)估值，而不需要將幸存碼元反饋到流水線式DFU。當(dāng)在流水線式DFU中僅僅使用ACS時(shí)，SMU 1040、1140、1240和1440可以使用回溯結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施，因?yàn)椴幌裨趫D6所示的傳統(tǒng)的DFU實(shí)施方案中那樣，幸存碼元不被用于局部反饋?；厮菪掖嬲叽鎯?chǔ)器體系結(jié)構(gòu)在R.Cypher和C.B.Shung，“Generalized Trace-back Technique for Survivor MemoryManagement in the Viterbi Algorithm，”Journal of VLSI SignalProcessing，85-94(1993)；H.-L.Lou，“Implementing the Viterbialgorithm”，IEEE Signal Processing Magazine，42-52(September1995)；或O.J.Joeressen和H.Meyr，“Viterbi Decoding with DualTimescale Traceback Processing，”IEEE International Symposium onPersonal，Indoor and Mobile Radio Communications，213-217(September 1995)中描述，每個(gè)文獻(xiàn)以引用的方式被包含進(jìn)來(lái)。
在寄存器交換幸存者存儲(chǔ)器實(shí)施方案中，對(duì)于每個(gè)狀態(tài)的幸存碼元在每個(gè)檢測(cè)步驟被存儲(chǔ)和更新。然而，在回溯實(shí)施方案中，ACS判決作為指針被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，檢測(cè)出的碼元通過(guò)回溯對(duì)應(yīng)于幸存路徑的指針而得到。因?yàn)榛厮萁Y(jié)構(gòu)不需要在每個(gè)檢測(cè)步驟更新所有的幸存碼元，所以它比起寄存器交換結(jié)構(gòu)需要較少的功耗。然而，回溯結(jié)構(gòu)涉及到較大的檢測(cè)延時(shí)，所以，它不適合用于圖5所示的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器，其中為計(jì)算ISI估值和分支度量值的局部反饋需要零延時(shí)幸存碼元。然而，在圖10、圖11、圖12和圖14上顯示的公開(kāi)的結(jié)構(gòu)只使用ACS判決來(lái)選擇和計(jì)算無(wú)ISI信號(hào)估值的ISI估值，因此使得有可能使用回溯結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施幸存者存儲(chǔ)器SMU。在這種情形下，回溯SMU比起對(duì)應(yīng)的寄存器交換SMU實(shí)施方案需要小得多的功耗。
1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)在未屏蔽的雙絞線銅電纜上的1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)是在考慮后繼ISI并譯碼柵格代碼的序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)性應(yīng)用。本發(fā)明允許將序列檢測(cè)器實(shí)施為在所需數(shù)據(jù)率下的帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器。
這里通過(guò)文獻(xiàn)被引用的1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，例如在IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3ab中描述的，定義了在吞吐率為1Gb/s的四對(duì)Category-5銅電纜上的全雙工數(shù)據(jù)傳輸，如圖15所示。
每對(duì)線1510同時(shí)以250Mb/s的速率發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?；旌掀?520分離發(fā)送和接收路徑。采用具有碼元數(shù)值{-2，-1，0，1，2}的PAM-5調(diào)制。在線對(duì)末端的接收信號(hào)受到ISI、來(lái)自同一線對(duì)的發(fā)送信號(hào)的回波、來(lái)自本地發(fā)射機(jī)的近端串?dāng)_(NEXT)以及來(lái)自三個(gè)其它線對(duì)的遠(yuǎn)端發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)等等損害。
為了達(dá)到由1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小于10-10的誤碼率，需要均衡、回波與NEXT抵消。在1000BASE-T應(yīng)用中可以忽略FEXT。1000BASE-T采用多維柵格編碼調(diào)制使數(shù)據(jù)傳輸更可靠。規(guī)定的4D柵格碼達(dá)到約6dB的無(wú)ISI的漸近編碼增益。
1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的成本經(jīng)濟(jì)的實(shí)施方案要求包括模擬和數(shù)字信號(hào)處理的整個(gè)收發(fā)信機(jī)被集成在單個(gè)芯片中。不帶有模擬前端的簡(jiǎn)化的接收機(jī)結(jié)構(gòu)1600顯示于圖16。除了序列檢測(cè)器1610以外，圖16只顯示對(duì)應(yīng)于一個(gè)線對(duì)的處理模塊。
首先使用具有125MHz或更高采樣率的AD變換器1620對(duì)1605的輸出進(jìn)行數(shù)字化。自適應(yīng)前向均衡(FFE)1630去除先導(dǎo)ISI，使得信道是最小相位的，并且它白化噪聲。來(lái)自對(duì)應(yīng)于同一線對(duì)的發(fā)射機(jī)的回波和來(lái)自對(duì)應(yīng)于相鄰線對(duì)的發(fā)射機(jī)的NEXT分別通過(guò)相應(yīng)的自適應(yīng)抵消器1640、1650被抵消。在前向均衡1630、回波抵消1640和NEXT抵消1650后，信道脈沖響應(yīng)1660只包括跨越約14個(gè)碼元周期的后繼者。序列檢測(cè)器1610考慮后繼ISI，并譯碼柵格代碼。序列檢測(cè)器1610輸入是在前向均衡、回波和NEXT抵消后的、對(duì)應(yīng)于四個(gè)線對(duì)的四個(gè)接收信號(hào)。
在FFE、回波和NEXT抵消后，總信道可以通過(guò)使用圖17所示的等效的離散時(shí)間信道模型1700來(lái)描述。不失一般性，假設(shè)信道系數(shù)是已知的，在特定的線對(duì)上的噪聲是白色高斯噪聲，并且在四個(gè)線對(duì)上的噪聲序列是不相關(guān)的。
在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)上，碼元周期是125Mbaud，每個(gè)信息碼元載送八個(gè)信息比特，即，bn＝(bn(1)，bn(2)，...，bn(8))，其中bn(i)是信息碼元bn的第i比特。這8個(gè)信息比特中的兩個(gè)信息比特通過(guò)使用比率2/3的卷積編碼器1705來(lái)編碼，產(chǎn)生一個(gè)編碼比特。八個(gè)信息比特和一個(gè)編碼比特然后由映射器1710映射成4D碼元an＝(an(1)，an(2)，an(3)，an(4))，其中PAM-5碼元an(i)是在第i個(gè)線對(duì)上發(fā)送的。對(duì)應(yīng)于特定線對(duì)的序列檢測(cè)器1740的輸入被給出為rn=zn+wn=an+Σi=1Lfi·an-i+wn,---(32)]]>其中{fi}是后繼信道系數(shù)，{wn}是對(duì)該線對(duì)的噪聲采樣，L是后繼信道記憶力。在(32)中，線對(duì)號(hào)被省略，例如rn代表rn(i)，其中i是指四個(gè)線對(duì)之一。另外此后，當(dāng)公式或變量是指四個(gè)線對(duì)的任一項(xiàng)時(shí)，線對(duì)號(hào)也將省略。
不失一般性，對(duì)應(yīng)于抽頭零的信道系數(shù)等于1，即，f0＝1。這通常由接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制(AGC)電路實(shí)現(xiàn)。典型地，信道系數(shù)在大約14個(gè)碼元周期后達(dá)到零的數(shù)值。這表示認(rèn)為后繼信道記憶力L＝14是足夠的。
具有8信息比特(bn(1)，bn(2)，...，bn(8))的信息碼元bn在四個(gè)線對(duì)上以125MHz的速率傳送。在這8個(gè)信息比特中，兩個(gè)信息比特bn(1)和bn(2)被卷積編碼器，產(chǎn)生一個(gè)編碼的比特cn，如圖18所示。圖18是1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中卷積編碼的示意性框圖。因?yàn)閮蓚€(gè)比特被編碼，并且因?yàn)槭褂萌齻€(gè)延時(shí)單元，所以這個(gè)代碼通過(guò)圖19所示的具有8個(gè)狀態(tài)和每個(gè)狀態(tài)4個(gè)分支的柵格進(jìn)行描述。
在卷積編碼后，9個(gè)比特被映射成4D碼元an＝(an(1)，an(2)，an(3)，an(4))。遵循由Ungerbocck開(kāi)發(fā)的子集劃分原理，對(duì)應(yīng)于an的4D碼元數(shù)字字母被分成8個(gè)不同的4D子集S(0)，S(1)，...，S(7)，使得在圖19的柵格中允許的序列之間的歐幾里德距離最大化。兩個(gè)信息比特bn(1)和bn(2)和編碼的比特cn選擇8個(gè)4D子集的一個(gè)子集，剩余的信息比特在選定的4D子集內(nèi)選擇一個(gè)特定的4D碼元an。
圖20顯示在1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中的一維子集劃分2010和四維子集劃分2020。在對(duì)應(yīng)于單個(gè)線對(duì)的1D信號(hào)空間中，PAM-5碼元星座圖被劃分成兩個(gè)1-D子集A＝{-1，1}和B＝{-2，0，2}，導(dǎo)致在同一個(gè)1-D子集的碼元之間的最小歐幾里德距離Δ2＝4(見(jiàn)圖20)。通過(guò)級(jí)聯(lián)四個(gè)1-D子集的不同組合，形成8個(gè)4-D子集S(0)，S(1)，...，S(7)。每個(gè)4-D子集包含A型和B型4-D碼元。例如，子集S(0)的A型4-D碼元包含對(duì)于所有四個(gè)線對(duì)的A型1-D碼元。4-D子集劃分保證在同一個(gè)4-D子集中的不同4-D碼元之間的最小歐幾里德距離Δ2＝4以及在不同的偶數(shù)4-D子集(S(0)，S(2)，S(4)，S(6))或奇數(shù)4-D子集(S(1)，S(3)，S(5)，S(7))的4-D碼元之間的最小歐幾里德距離Δ2＝2。
在圖19所示的柵格中的每個(gè)轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)于在圖20的右側(cè)的表中指定的一個(gè)4D子集。僅僅對(duì)應(yīng)于偶數(shù)或奇數(shù)4D子集的分支離開(kāi)或進(jìn)入每個(gè)狀態(tài)。所以，在允許的序列之間的最小歐幾里德距離是Δ2＝4，這對(duì)應(yīng)于在無(wú)ISI的信道中相對(duì)于未編碼的PAM-5的等于10log104＝6dB的漸近編碼增益。
在題目為“Method and Apparatus for Precomputation andPipelined Selection of Branch Metrics in a Reduced State ViterbiDetection”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No.10/853,089中描述了預(yù)先計(jì)算所有可能的分支度量值以縮短序列檢測(cè)器1610的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案的主路徑，該方案對(duì)于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)而言，由于在這篇申請(qǐng)中采用的多維柵格代碼而變得非常復(fù)雜。以流水線方式計(jì)算基于部分ISI的估值以便縮短主路徑是更可行的。圖21顯示用于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的、具有兩個(gè)流水線級(jí)的體系結(jié)構(gòu)。使用幸存碼元提前兩個(gè)時(shí)間步來(lái)預(yù)先計(jì)算基于部分ISI的估值，然后根據(jù)ACS判決選擇正確的基于部分ISI的估值。所選擇的基于部分ISI的估值被用來(lái)提前一個(gè)時(shí)間步預(yù)先計(jì)算1D誤差度量值。根據(jù)ACS判決和幸存碼元選擇正確的1-D誤差度量值。與圖5所示的傳統(tǒng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器實(shí)施方案相比，主路徑被切割成三段，基于部分ISI的估值的計(jì)算、1-D誤差度量值計(jì)算和ACS環(huán)路由一個(gè)流水線級(jí)互相分隔開(kāi)。
用于多維柵格代碼的、包含流水線式DFU和流水線式BMU的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器結(jié)構(gòu)圖21顯示根據(jù)本發(fā)明的、包含流水線式DFU和流水線式BMU的、用于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器的實(shí)施方案。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)顯示本發(fā)明如何被應(yīng)用于采用多維柵格編碼的通信系統(tǒng)，諸如1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)。不失一般性，現(xiàn)在假設(shè)由減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器可以看到的信道記憶力是L＝14，為減少狀態(tài)定義所考慮的信道抽頭數(shù)是K＝0，并且減少狀態(tài)柵格中的狀態(tài)的數(shù)目等于柵格代碼狀態(tài)的數(shù)目，即，8個(gè)。在圖21的體系結(jié)構(gòu)中，基于部分ISI的估值提前兩個(gè)時(shí)間步進(jìn)行預(yù)計(jì)算，即M＝2。
令σn表示在由1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的8狀態(tài)代碼柵格中的狀態(tài)。考慮信道系數(shù)f3，f4，...，f14并且使用來(lái)自到狀態(tài)σn的幸存路徑中的碼元的部分ISI估值根據(jù)(22)被給出為un+2′(σn,[3,14])=ΣII2fi+2·a^n-i(σn).---(33)]]>這個(gè)部分ISI估值可以從接收信號(hào)中被減去，得到作為部分消除ISI的對(duì)應(yīng)信號(hào)估值q′n+2(σn，[3，14])＝Tn+2-u′n+2(σn，[3，14]). (34)用于計(jì)算這個(gè)部分無(wú)ISI信號(hào)估值的體系結(jié)構(gòu)2200被顯示于圖22。
考慮在時(shí)間n可得到的幸存碼元信息的、對(duì)從n+1到n+2的轉(zhuǎn)移的信號(hào)估值可以從對(duì)應(yīng)于σn的前驅(qū)狀態(tài)的預(yù)計(jì)算出的估值當(dāng)中進(jìn)行選擇qn+1′(σn;[3,14])=sel{σn-1}→σn{qn+1′(σn-1;[3,14])},---(35)]]>其中該選擇是通過(guò)對(duì)狀態(tài)σn的ACS判決，即sn(σn)來(lái)確定的。這個(gè)選擇電路2300在圖23上被顯示為用于狀態(tài)0n。
也考慮與信道系數(shù)f2有關(guān)的ISI的部分無(wú)ISI信號(hào)估值可以根據(jù)下式計(jì)算(參閱(29))qn+1′(σn,[2,14])=qn+1′(σn,[3,14])-f2·a^n-1(σn),---(36)]]>其中 是來(lái)自到狀態(tài)σn的幸存路徑的最新碼元。這個(gè)信號(hào)估值可以提前一個(gè)時(shí)間步被計(jì)算。在這個(gè)公開(kāi)的、用于1000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)的流水線式DFU實(shí)施方案中，與信道系數(shù)f2有關(guān)的ISI項(xiàng)不是由相關(guān)狀態(tài)來(lái)確定，而是可以使用相應(yīng)的幸存碼元進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于每個(gè)狀態(tài)和線對(duì)，A型和B型1-D誤差度量值可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的推測(cè)信號(hào)估值根據(jù)下式進(jìn)行預(yù)計(jì)算e~n+1(σn,A,a~n)=(qn+1′(σn,[2,14])-f1·a~n-a~n+1(σn,A,a~n))2,---(37)]]>e~n+1(σn,B,a~n)=(qn+1′(σn,[2,14])-f1·a~n-a~n+1(σn,B,a~n))2,---(38)]]>其中an+1(A)和an+1(B)是就歐幾里德距離而言最接近信號(hào) 的最佳A型和B型1-D碼元， 是對(duì)于時(shí)間n的推測(cè)的數(shù)據(jù)碼元。用于1-D誤差度量值的預(yù)計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)2400被顯示于圖24，其中1-D誤差度量值計(jì)算由圖25所示的電路2500實(shí)施。圖24上的碼元乘法2410或圖23的4到1復(fù)接器2310位于1-D誤差度量值預(yù)計(jì)算的主路徑上。另外，如圖24和25所示，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行三次加法2420、2430、2530、限幅(slicing)2510和平方2540。由于有四個(gè)線對(duì)，八個(gè)狀態(tài)，對(duì)于 的五種可能性(由于PAM-5信令)和對(duì)于an+1的兩種可能性(A型和B型1-D碼元)，所以總共必須預(yù)計(jì)算8×4×5×2＝320個(gè)1-D誤差度量值。
對(duì)于每個(gè)線對(duì)、狀態(tài)和1-D子集類型，有4×5＝20個(gè)預(yù)計(jì)算的1-D誤差度量值候選者。在這些候選者中間，根據(jù)相應(yīng)的ACS判決sn(σn)和幸存碼元 選擇對(duì)應(yīng)于從時(shí)間n到時(shí)間n+1的轉(zhuǎn)移的正確的數(shù)值。圖26是顯示由電路2400計(jì)算的一維誤差度量值的選擇電路2600的示意性框圖。這個(gè)選擇在圖26所示的兩級(jí)2610、2620中執(zhí)行。首先，ACS判決sn(σn)確定對(duì)應(yīng)于正確的前驅(qū)狀態(tài)σn-1的五個(gè)推測(cè)的1-D誤差度量值。然后，幸存碼元 選擇1-D誤差度量值，它假設(shè)a~n-1=a^n-1(σn).]]>圖26顯示在相應(yīng)的20個(gè)預(yù)計(jì)算的1-D誤差度量值當(dāng)中的1-D誤差度量值en(0n，A)的選擇。基于ACS判決的選擇優(yōu)選地在基于幸存碼元的選擇之前完成，因?yàn)锳CS判決在最后的幸存碼元之前就產(chǎn)生了。圖26中的選擇結(jié)構(gòu)需要64次，因?yàn)樵?000BASE-T千兆比特以太網(wǎng)中有64個(gè)1-D誤差度量值必須被提供給每個(gè)柵格步驟。
圖27是顯示對(duì)應(yīng)于柵格圖的一個(gè)狀態(tài)的幸存路徑存儲(chǔ)單元2700的行的示意性框圖。示例性的幸存路徑存儲(chǔ)單元2700使用寄存器交換結(jié)構(gòu)以14的合并深度被實(shí)施。頭12列和第一行被顯示于圖27。對(duì)應(yīng)于時(shí)間步n-1，n-2，...，n-12的幸存碼元2710被用來(lái)計(jì)算如圖22所示的部分無(wú)ISI信號(hào)估值。對(duì)應(yīng)于時(shí)間步n-1的幸存碼元也是在圖24中計(jì)算部分無(wú)ISI信號(hào)估值和在圖26中選擇1-D誤差度量值所必需的。
應(yīng)當(dāng)看到，這里顯示和描述的實(shí)施方案和變例僅僅是說(shuō)明本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)施各種修改方案而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于使用減少狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)計(jì)算信道的基于碼間干擾的估值的方法，所述信道具有信道脈沖響應(yīng)，所述方法包括以下步驟計(jì)算多個(gè)基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個(gè)基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)一個(gè)選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸計(jì)算出的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇是基于從相應(yīng)狀態(tài)的判決進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中考慮由于所述信道脈沖響應(yīng)的多個(gè)信道系數(shù)造成的碼間干擾的基于部分碼間干擾的估值是基于碼間干擾的估值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括根據(jù)所述基于碼間干擾的估值計(jì)算分支度量值的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括根據(jù)從相應(yīng)狀態(tài)的判決選擇所述計(jì)算出的分支度量值之一的步驟。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述基于碼間干擾的估值被用來(lái)計(jì)算一維誤差度量值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中對(duì)于多維碼元的分支度量值是根據(jù)所述一維誤差度量值進(jìn)行計(jì)算的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述一維誤差度量值是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)基于部分碼間干擾的估值和與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾的和值進(jìn)行計(jì)算的。
9.如權(quán)利要求6的所述方法，其中一維誤差度量值是根據(jù)至少一個(gè)加比選判決或至少一個(gè)幸存碼元從所述計(jì)算出的一維誤差度量值當(dāng)中選擇的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算步驟還包括將所述選定的基于碼間干擾的估值和與至少一個(gè)其它信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾相加的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的與至少一個(gè)其它信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾由相應(yīng)的狀態(tài)限定。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的與至少一個(gè)其它信道系數(shù)有關(guān)的基于碼間干擾的估值由信道系數(shù)和對(duì)于相關(guān)狀態(tài)的相應(yīng)幸存碼元給出。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無(wú)碼間干擾信號(hào)估值。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計(jì)算步驟采用至少一個(gè)流水線寄存器。
15.一種對(duì)于具有信道脈沖響應(yīng)的信道計(jì)算基于碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括處理單元，用于計(jì)算多個(gè)基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個(gè)基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及復(fù)接器，用于從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸的計(jì)算出的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
16.如權(quán)利要求15所述的流水線判決反饋單元，其中考慮由于所述信道脈沖響應(yīng)的多個(gè)信道系數(shù)造成的碼間干擾的基于部分碼間干擾的估值是基于碼間干擾的估值。
17.如權(quán)利要求16所述的流水線判決反饋單元，其中所述基于碼間干擾的估值被用來(lái)計(jì)算一維誤差度量值。
18.如權(quán)利要求17所述的流水線判決反饋單元，其中對(duì)于多維碼元的分支度量值是根據(jù)所述一維誤差度量值進(jìn)行計(jì)算的。
19.如權(quán)利要求17所述的流水線判決反饋單元，其中所述一維誤差度量值是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)基于部分碼間干擾的估值和與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾的和值進(jìn)行計(jì)算的。
20.如權(quán)利要求17所述的流水線判決反饋單元，其中所述一維誤差度量值中的一個(gè)是根據(jù)至少一個(gè)加比選判決或至少一個(gè)幸存碼元選出的。
21.如權(quán)利要求15所述的流水線判決反饋單元，其中所述處理單元包括加法器或減法器，用于將所述選定的基于碼間干擾的估值和與至少一個(gè)其它信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾相加或相減。
22.如權(quán)利要求15所述的流水線判決反饋單元，其中所述基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無(wú)碼間干擾信號(hào)估值。
23.如權(quán)利要求15所述的流水線判決反饋單元，還包括至少一個(gè)流水線寄存器。
24.一種對(duì)于具有信道脈沖響應(yīng)的信道計(jì)算基于碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括至少一個(gè)功能性單元，用于計(jì)算基于部分碼間干擾的估值，其中所述功能性單元包括至少一個(gè)復(fù)接器，用于從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇所述基于部分碼間干擾的估值；至少一個(gè)流水線寄存器，用于存儲(chǔ)基于部分碼間干擾的估值；以及至少一個(gè)加法器，用于相加一個(gè)考慮了與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾的數(shù)值。
25.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中所述至少一個(gè)復(fù)接器由加比選判決來(lái)驅(qū)動(dòng)。
26.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中所述基于部分碼間干擾的估值是使用幸存碼元來(lái)計(jì)算的。
27.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中考慮了與任何更高階抽頭有關(guān)的碼間干擾的所述基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)至少一個(gè)其它功能單元的輸出得到的。
28.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中所述路徑延伸是根據(jù)柵格確定的。
29.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中所述基于部分碼間干擾的估值是部分碼間干擾估值或部分無(wú)碼間干擾信號(hào)估值。
30.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中多個(gè)所述功能單元采用寄存器交換結(jié)構(gòu)。
31.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中考慮與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾的所述數(shù)值是由相應(yīng)的狀態(tài)限定的。
32.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中考慮與至少一個(gè)信道系數(shù)有關(guān)的碼間干擾的所述數(shù)值是根據(jù)對(duì)于相關(guān)狀態(tài)的至少一個(gè)相應(yīng)的幸存碼元計(jì)算出的。
33.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，其中僅僅使用加比選判決，而不使用幸存碼元。
34.如權(quán)利要求24所述的流水線判決反饋單元，它被用在減少狀態(tài)檢測(cè)器中，其中根據(jù)回溯體系結(jié)構(gòu)實(shí)施幸存路徑存儲(chǔ)單元。
35.一種對(duì)于具有信道脈沖響應(yīng)的信道計(jì)算基于碼間干擾的估值的流水線判決反饋單元，包括多個(gè)算術(shù)電路，用于計(jì)算多個(gè)基于部分碼間干擾的估值；多個(gè)復(fù)接器，被配置為寄存器交換結(jié)構(gòu)，用于從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇基于部分碼間干擾的估值；以及多個(gè)寄存器，用于存儲(chǔ)基于部分碼間干擾的估值。
36.一種濾波器電路，包括至少一個(gè)復(fù)接器，用于從多個(gè)輸入值當(dāng)中選擇一個(gè)數(shù)值；至少一個(gè)流水線寄存器，用于存儲(chǔ)數(shù)值；以及加法器，用于相加一個(gè)考慮了當(dāng)前濾波器抽頭的數(shù)值。
37.如權(quán)利要求36所述的濾波器電路，其中多個(gè)所述濾波器電路被配置成多行多列，其中到至少一個(gè)濾波器電路的復(fù)接器的輸入被連接到與所述濾波器電路有關(guān)的在前列的至少兩個(gè)濾波器電路。
38.如權(quán)利要求36所述的濾波器電路，其中一列對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的濾波器抽頭。
39.一種計(jì)算基于碼間干擾的估值的寄存器交換結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)功能性單元，其中每個(gè)功能性單元包括寄存器，它存儲(chǔ)基于部分碼間干擾的估值；復(fù)接器，它使用從相關(guān)狀態(tài)而來(lái)的判決選擇基于部分碼間干擾的估值；以及算術(shù)電路，它將與至少一個(gè)信道抽頭有關(guān)的碼間干擾考慮進(jìn)來(lái)。
40.如權(quán)利要求39所述的寄存器交換結(jié)構(gòu)，其中所述復(fù)接器的輸入根據(jù)柵格結(jié)構(gòu)被連接到其它電路單元。
全文摘要
公開(kāi)了一種流水線判決反饋單元(DFU)，用于帶局部反饋的減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器。所公開(kāi)的流水線判決反饋單元提高可以由減少狀態(tài)Viterbi檢測(cè)器通過(guò)基于部分碼間干擾的估值的流水線計(jì)算而達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率。為此，公開(kāi)了一種流水線判決反饋單元，計(jì)算多個(gè)基于部分碼間干擾的估值，其中至少一個(gè)基于部分碼間干擾的估值是根據(jù)一個(gè)選定的基于部分碼間干擾的估值得出的；以及從對(duì)于到一個(gè)狀態(tài)的路徑延伸所計(jì)算出的基于部分碼間干擾的估值當(dāng)中選擇所述選定的基于部分碼間干擾的估值。
文檔編號(hào)H04L25/49GK101061684SQ200480044426
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
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