均衡方法和均衡電路的製作方法

2023-07-02 07:26:46 1

專利名稱：均衡方法和均衡電路的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種可適性均衡方法及均衡電路，尤其是有關於根據所接 收到的字符的信噪比值調整步進階數的均衡方法及均衡電路。
背景技術：
一般均衡器(Equalizer)都是使用最小均方(Least Mean Square, LMS)算 法來更新其均衡係數(Coefficient)。在字符(symbol)時間n之下，均衡 器所產生的均衡結果y(n)，是由線性濾波器(Linear Filter)和決策反饋濾波器 (Decision Feedback Filter)的輸出結果相加而得 =Z K" + " - c—A (") +- A;). q (") (i)
其中r(n)代表所接收到的字符，d(n)是字符r(n)的決策值，而k代表線性
濾波器和決策反饋濾波器中的閘數。
接著量測決策值d(n)和均衡結果y(n)之間的誤差如下
K") (2) 而線性濾波器和決策反饋濾波器中的均衡係數是根據最小均方(LMS)
算法而更新
<^0 + 1) = (^(") + "*(")-^( —A:) (3) c—fc(" + l)(")《"+A) (4)
其中ILi代表最小均方算法所定義的步進階數(Step Size), Ck(n)是線性濾 波器中第k個均衡係數，而c-k(n)代表決策反饋濾波器中第k個均衡係數。 從第(2)式可推算均方差(Mean Square Error, MSE):
雄=闢(")|2} = ￡轉)-:K")I2} (5)
圖1是各種步進階數的MSE曲線，其中步進階數的值p各為a， b和c，
且a>b>c。較大的步進階數的MSE曲線收斂得較快，並飽和在較高的MSE 值，如『a的曲線所示。相對的，較小的步進階數值的MSE曲線收斂得慢， 飽和時具有較低的MSE值，如『c的曲線所示。由此可知，較小的步進階 數的MSE具有較佳的穩定性。由MSE可進一步推算均衡結果的信噪比值 (Signal to Noise Radio, SNR):
醇K).log^ (6)
其中S代表字符所有可能值的期望值 S = ￡{±1,±3,±5，±7} (7)
圖2是由MSE推算而得的信噪比值曲線。在均衡過程幵始後，信噪比 值會逐漸上升，最後飽和在一位準(level)上。不同的步進階數的信噪比值 曲線上升速率不同，飽和位準也不同。舉例來說，(^a的信噪比值曲線收斂 得快，但是飽和位準低，而『c的信噪比值曲線收斂慢，飽和位準高。由此 可見，在均衡的過程中較佳收斂速度和較佳信噪比值之間必須有所取捨。如 果欲兩全其美，上述的均衡方法是有待改良的。

發明內容
本發明的目的是提供一種均衡方法及均衡裝置，以解決上述的問題。 本發明的實施例之一為一種均衡方法，可接收字符並產生一均衡結果。 其中的均衡係數是由最小均方(LMS)算法以一步進階數更新，該均衡方法 包含下列步驟。首先，遞歸地根據該均衡結果估算信噪比值(SNR)。接著 分析在一段時間內連續兩次信噪比值之間的差異。最後根據該差異判定是否 需要調整該步迸階數。當判斷出需要調整時，將該步迸階數降低至低位準， 否則維持不變。該必要性是指該差異低於臨界值。
在降低該步進階數時，首先判斷最近一次降低步進階數的成效。如果成 效不佳，則維持步進階數不變。所謂成效的好壞是指信噪比值是否隨著步進
該均衡結果包含一場同步段和若干段，每一段的開頭具有一段同步碼。 估算信噪比值的步驟是每隔一段執行一次，包含下列步驟。首先從該場同步 段量測一場信噪比，並周期性地從每一段的段同步碼中量測而得若干段信噪 比。每當量測出一段信噪比時，將該段信噪比與該場信噪比比較。如果該段 信噪比和該場信噪比的差異大於一默認值，則將該場信噪比視為該信噪比值 而輸出，否則將該段信噪比視為該信噪比值而輸出。
本發明均衡方法或均衡裝置，接收字符以產生一均衡結果，其均衡係數
由最小均方(LMS)算法以一步進階數更新，該步進階數可根據均衡結果的 信噪比值動態調整，因此在對字符均衡的過程中可具有較佳收斂速度和較佳 信噪比值。
本發明的均衡電路，接收字符以產生一均衡結果，其中所述均衡電路包
含均衡器，其依據所述均衡結果的信噪比值對接收到的字符進行均衡；信 噪比值量測器，其耦接所述均衡器，接收所述均衡結果以量測其信噪比值； 其中所述均衡器以最小均方算法對所接收到的字符進行均衡，其中的均衡 係數以一步進階數遞歸更新，且其步進階數是根據所述信噪比值而調整；或
其中的均衡係數根據運作參數而遞歸更新，且其運作參數是根據所述信噪比 值而調整。本發明在對字符均衡的過程中可具有較佳收斂速度和較佳信噪比 值。


圖1是各種步進階數的均方差(MSE)曲線圖。 圖2是從MSE計算而得的信噪比值曲線圖。 圖3是本發明均衡電路的實施例。 圖4是本發明實施例的推算步進階數的流程圖。 圖5是場同步和段同步與信噪比值的關聯圖。 圖6是本發明實施例的量測信噪比值的流程圖。
具體實施例方式
圖3是本發明均衡電路的實施例的示意圖。該均衡電路用以接收字符x(n) 並產生均衡結果y(n)。其中均衡器310根據均衡結果y(n)的信噪比值^SNR 對該字符x(n)進行均衡運算。信噪比量測器320耦接於該均衡器310的輸出 端，用以接收該均衡結果y(n)以量測其信噪比值。該均衡器310是使用最小 均方算法來均衡字符x(n)，其中的均衡係數遞歸地以一個步進階數持續更新。 該步進階數又可動態調整的，根據該信噪比量測器320所測得的信噪比值而 定。具體的說，當均衡電路啟動後，首先使用一個較大的步進階數，如圖2 中的『a的曲線，由此可以以較快的速度收斂。而當信噪比值到達飽和點 Pa吋，接著使用較小的步進階數，如圖2的p-b的曲線，由此飽和點可再進 一歩提升至Pb。同樣的，當信噪比值到達飽和點PB時，使用圖2中的p-c 的曲線繼續進行收斂，使均衡結果y(n)在最有效率的收斂速度下達到最髙的 信噪比值。
該均衡器310中包含均衡係數更新器302和階數控制器304。均衡係數 更新器302持續地以步進階數更新均衡係數。階數控制器304耦接均衡係數 更新器302及信噪比量測器320，持續地根據信噪比值計算新的步進階數以 供均衡係數更新器302使用。信噪比值可以是每隔一段(Segment)量測一次。 根據VSB標準，每一段傳送832字符，而前四個字符稱為段同步碼(Segment Syncs)。段同步碼中包含已知的數據特徵，可供段同步，而字符的信噪比值 也可由此推得。階數控制器304連接信噪比量測器320，可分析連續兩個信 噪比值的差異，以判斷步進階數是否需要調整。如果有需要調整，則階數控 制器304將步進階數降低至一個較低位準；如果無需要則維持原值。舉例來 說，當『a的曲線的信噪比值到達飽和點PA，若連續兩個信噪比值的差異 會小於一臨界值，使階數控制器304檢測到調整的必要性，將該步進階數減 少。
信噪比值可能最後還是會到達一個上限的，例如圖2的飽和點Pc。到達
此上限時，不論如何縮小歩進階數，信噪比值都不會再增加。為了避免步進
階數被過度縮小，階數控制器304進一步的判斷前一次調整的效用是否良好。
如果調整後沒幫助，則不再繼續縮小步進階數。
在均衡結果y(n)中，每313個段包含一場同步串(field sync stream),當 中有832個已知字符值，供場同步運算使用。場同步串也可以用來量測信噪 比值，所產生的值稱為場信噪比(FS-SNR)。相對的，由段同步碼所量到的信 噪比值稱為段信噪比(SS-SNR)。場信噪比每313個段會產生一個，而段信噪 比則是每個段可產生一個。基本上信噪比量測器320每隔一段輸出一信噪比 值，而該信噪比值是選自場信噪比或段信噪比其中之一。場信噪比是由信噪 比量測器320中的一場量測器316所測得，而段信噪比是由信噪比量測器320 中的一段量測器314所測得。由於段信噪比是從一串較短的字符特徵所測得， 所以發生誤差的機會比較大，但間隔比較短時間產生一次，可以快速反應現 行信號質量。相對的場信噪比雖然每隔較長的時間才產生一次，但是其值是 較穩定和可靠的。在本實施例中，信噪比值是綜合兩者而決定的，以減少誤 差發生的機率並能快速反應現行信號質量。在正常情況下，段信噪比會被優 先選擇當成信噪比值供後續運用。而當段信噪比和場信噪比的差異過大時， 則認定段信噪比是不準確的，而改用場信噪比來當成信噪比值。選擇器3i2 耦接段量測器314和場量測器316，每隔一段獲取一段信噪比之後，就對兩 者的值進行比較。如果兩者的差超過一默認值，則選擇器312就選擇場信噪 比作為信噪比值。反之則使用段信噪比作為信噪比值。
圖4是本發明實施例之一的計算步進階數的流程圖。在步驟402中，信
噪比值是遞歸地從均衡結果測得。在步驟404中，量測連續兩個信噪比值的 差異。在步驟406中，由該差異判斷是否該調整步進階數。如果是，則進行 步驟40S，判斷最近一次步進階數的調整對信噪比值是否有效果。相反的， 如果由該差異判斷該步進階數無須調整，則回到步驟402。在步驟408中， 如果發現調整無效，則在步驟410中停止步進階數的調整。相對的，如果發
現調整是有效的，則跳至步驟412，將步進階數降至一較低位準，最後，整 個程序回到步驟402，遞歸執行。
圖5是場同步串和段同步碼所對應的信噪比值圖。在時間軸上， 一個場 同步串FS和312個段同步碼SS周期性的出現。場信噪比FS—SNR是一個穩 定可靠的值，在313個段周期中保持定值。段信噪比SS—SNR則是每個段周 期更新一次，具有較高的錯誤率。每隔一段周期，FS—SNR和SS一SNR的誤 差ASNR就被檢查一次。如果誤差超過一默認值，則選擇較可靠的場信噪比 FS—SNR作為信噪比值而輸出至階數控制器304。
圖6是為本發明實施例之一的信噪比值量測方法流程圖。在步驟602中， 每隔313個段周期從場同步串量測一場信噪比，每隔一個段周期從段同步碼 量測一段信噪比。在步驟604中，在量得一段信噪比後，與場信噪比進行比 較，判斷其差異是否大於一默認值。如果是，則進行步驟606，將該場信噪 比當成信噪比值而輸出。如果不是，則進行步驟608，選擇段信噪比作為信 噪比值而輸出。
在本發明中，均衡器可根據其步進階數的更新模式，使用現有的盲目算 法或直接決策算法來均衡字符。其中，步進階數的更新模式是根據信噪比值 所決定。
本發明均衡方法或均衡裝置，接收字符以產生均衡結果，其均衡係數由 最小均方(LMS)算法以一步進階數更新，該步進階數可根據均衡結果的信 噪比值動態調整，因此在對字符均衡的過程中可具有較佳收斂速度和較佳信 噪比值。
雖然本發明以較佳實施例說明如上，但可以理解的是本發明的範圍未必 如此限定。相對的，任何基於相同精神或對現有技術者為顯而易見的改良都 在本發明涵蓋範圍內。因此專利要求範圍必須以最廣義的方式解讀。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，舉凡熟悉此項技藝的人士，在依 本發明精神架構下所做的等效修飾或變化，都應包含於權利要求範圍內。
權利要求
1. 一種均衡方法，將接收到的字符產生均衡結果，其中均衡過程中的均衡係數是由最小均方算法以步進階數更新，所述均衡方法包含下列步驟遞歸地根據所述均衡結果估算信噪比值；分析在一段時間內連續兩次信噪比值之間的差異；根據所述差異判定是否需要調整所述步進階數；當判斷出需要調整時，將所述步進階數降低至低位準，否則維持所述步進階數不變；以及返回進行所述估算信噪比值的步驟。
2. 如權利要求1所述的均衡方法，其中所述步進階數需要調整是在所述 差異低於一臨界值時成立。
3. 如權利要求1所述的均衡方法，其中所述步進階數的降低步驟包含 判斷最近一次降低步進階數的成效；以及如果成效不佳，則維持步進階數不變；其中成效的好壞與否是指信噪比 值是否隨著歩進階數降低而提升。
4. 如權利要求1所述的均衡方法，其中所述均衡結果包含一場同步串和若干段，每一段的開頭具有一段同步 碼；以及估算信噪比值的步驟是每隔一段執行一次，包含 從所述場同步串量測 一場信噪比；周期性地從每一段的段同步碼中量測而得若干段信噪比； 每當量測出一段信噪比時，將所述段信噪比與所述場信噪比比較；以及 如果所述段信噪比和所述場信噪比的差異大於一默認值，將所述場信噪 比視為所述信噪比值而輸出，否則將所述段信噪比視為所述信噪比值而輸
5. —種均衡電路，接收字符以產生一均衡結果，其中所述均衡電路包含-均衡器，其依據所述均衡結果的信噪比值對接收到的字符進行均衡； 信噪比值量測器，其耦接所述均衡器，接收所述均衡結果以量測其信噪比值；其中所述均衡器以最小均方算法對所接收到的字符進行均衡，其中的均衡系 數以一步進階數遞歸更新；以及所述步進階數是根據所述信噪比值而調整。
6. 如權利要求5所述的均衡電路，其中所述均衡器包含 均衡係數更新器，其根據所述步進階數持續更新所述均衡係數； 步進階數控制器，其耦接所述均衡係數更新器及所述信噪比值量測器，持續接收所述信噪比值以計算所述步進階數；其中所述信噪比值是周期性的測得並輸出至所述均衡器；所述步進階數控制器分析在一段時間內至少連續兩次信噪比值之間的 一差異；所述步進階數控制器根據所述差異判定是否需要調整所述步進階數； 當判斷出需要調整時，所述步進階數控制器將所述步進階數降低至一低 位準，否則維持所述步進階數不變。
7. 如權利要求6所述的均衡電路，其中所述步進階數需要調整是在所述 差異低於一臨界值時成立。
8. 如權利要求7所述的均衡電路，其中所述步進階數控制器進一步判斷 最近一次降低步進階數的成效，如果成效不佳，則維持步進階數不變；其中 成效的好壞與否是指信噪比值是否隨著步進階數降低而提升。
9. 如權利要求6所述的均衡電路，其中-所述均衡結果包含一場同步串和若干段，每一段的幵頭具有一段同步 碼；以及所述信噪比值量測器每隔一段輸出一信噪比值，所述信噪比值量測器包含—場信噪比計算器，其從所述場同步串量測一場信噪比； 一段信噪比計算器，其周期性地從每一段的段同步碼中量測而得若干段 信噪比；一選擇器，其耦接所述段信噪比計算器和所述場信噪比計算器，每當量 測出一段信噪比時，將所述段信噪比與所述場信噪比比較；其中如果所述段 信噪比和所述場信噪比的差異大於一默認值，所述選擇器選擇所述場信噪比 當作所述信噪比值而輸出，否則選擇所述段信噪比當作所述信噪比值而輸 出。
10. —種均衡電路，接收字符以產生一均衡結果，其中所述均衡電路包含 均衡器，依據所述均衡結果的一信噪比值對接收到的字符進行均衡； 信噪比值量測器，其耦接所述均衡器，接收所述均衡結果以量測其信噪比值；其中所述均衡器以最小均方算法對所接收到的字符進行均衡，其中的均衡系 數根據運作參數而遞歸更新；以及所述運作參數是根據所述信噪比值而調整。
11. 如權利要求10所述的均衡電路，其中所述運作參數決定所述均衡器的更新模式，使所述均衡器運用盲目算法 或直接決策算法；以及所述更新模式是根據所述信噪比值而決定。
12. 如權利要求11所述的均衡電路，其中所述均衡電路進一步包含一信 噪比值量測器，所述信噪比值每隔一段輸出一信噪比值，所述信噪比值量測 器包含一場信噪比計算器，其從所述場同步串量測一場信噪比； 一段信噪比計算器，其周期性地從每一段的段同步碼中量測而得若干段 信噪比；一選擇器，其耦接所述段信噪比計算器和所述場信噪比計算器，每當量測出一段信噪比時，將所述段信噪比與所述場信噪比比較；其中如果所述段 信噪比和所述場信噪比的差異大於一默認值，所述選擇器選擇所述場信噪比 當作所述信噪比值而輸出，否則選擇所述段信噪比當作所述信噪比值而輸 出。
全文摘要
本發明揭露一種均衡方法和均衡電路，接收字符後產生均衡結果。其中的均衡係數是由最小均方(LMS)算法以一步進階數更新，該均衡方法包含下列步驟。首先，遞歸地根據該均衡結果估算信噪比值(SNR)。接著分析在一段時間內連續兩次信噪比值之間的差異。最後根據該差異判定是否需要調整該步進階數。當判斷出需要調整時，將該步進階數降低至低位準，否則維持不變。該必要性是指該差異低於臨界值。本發明在對字符均衡的過程中可具有較佳收斂速度和較佳信噪比值。
文檔編號H04L25/02GK101207589SQ20071009633
公開日2008年6月25日 申請日期2007年4月10日 優先權日2006年12月19日
發明者崔義明, 張喬智, 王維廷 申請人:聯發科技股份有限公司