专利名称：接收机时序数据校正装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种接收机装置，特别涉及关于一种接收机时序数据校正装置与方法。
背景技术：
一般通讯系统的架构，请参考图1，其包含发射机101、信道102、与接收机均衡器 103，其中，接收机均衡器103包含均衡滤波器110与时钟数据恢复单元120 (Clock Data Recovery unit, CDR单元)。其中，均衡滤波器110用以接收信道信号VR并补偿为补偿信号X，而CDR单元120用以接收补偿信号X并输出数据信号Z与采样时钟信号CLK。现有技术中的时钟数据恢复单元120，在数据发生转变时，无视数据的依存性 (data dependent)，就同样地去将采样时钟信号CLK调快或调慢，如此反而可能将正确的 CLK调成一个不正确的CLK，也会使CLK调整的速度变慢。再者，当信道信号VR被严重的干扰，均衡滤波器110无法充分补偿信道信号VR，而使得补偿信号X的信号不完整，CDR单元 120接收这不完整的补偿信号X，将使得⑶R单元120的CLK的相位与频率发生严重的偏移或失锁。这时，当均衡滤波器110接收到正常的信道信号VR而产生补偿信号X，现有技术中的CDR单元120仍反复地利用已偏移的CLK的相位与频率对补偿信号X进行采样而得到采样数据，而⑶R单元120内的逻辑运算单元利用采样数据进行运算，而逐渐地循序渐进得到正常CLK的相位与频率，并无法将其快速地调整。而当⑶R单元120内的电路因发生噪声干扰，而造成CLK发生严重偏移或失锁，而后当⑶R单元恢复正常时，现有技术中的⑶R单元亦无法对CLK的相位与频率做出快速的校正与调整。
发明内容
本发明提供一种接收机时序数据校正装置，利用长度编码技术(rimlength)进行权重计算，以解决已知技术的问题。本发明的目的之一是提供一种接收机时序数据校正装置，其包含时钟数据恢复单元与权重计算单元。其中，时钟数据恢复单元耦接均衡滤波器，用以接收补偿信号并产生采样时钟信号、数据信号、误差信号、及转换采样信号；权重计算单元耦接时钟数据恢复单元，用以接收误差信号与数据信号并据以进行权重计算而产生权重数据；其中，时钟数据恢复单元根据权重数据来调整采样时钟信号。本发明另一目的是提供一种接收机时序数据校正的方法，包含以下步骤接收补偿信号以产生采样时钟信号、数据信号、误差信号、及转换采样信号；根据该误差信号、转换采样信号与数据信号来进行权重计算，以产生权重数据；以及，根据权重数据来调整采样时钟信号。为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图1是通讯系统的功能方块图；图2是通讯系统的接收机时序数据校正装置的功能方块图；图3是接收机时序数据校正装置的权重计算单元的第一实施例；图4是接收机时序数据校正装置的权重计算单元的第二实施例；图5是数据信号与转换采样信号的时序图；及图6是接收机时序数据校正装置的方法流程图。主要组件符号说明10、11、12闩锁单元(触发器)13、14异或门15加法器16 低通滤波器(LPF)17 电压控制振荡器(VCO)21 长度编码器22算术计算器23 均衡判断器101发射机102信道103接收机均衡器105接收机时序数据校正装置110均衡滤波器120时钟数据恢复单元130权重计算单元200通讯系统
具体实施例方式请先参考图2，其是说明本发明的通讯系统的时序数据校正装置的功能方块图。其中，通讯系统200的接收机时序数据校正装置105包含时钟数据恢复单元120与权重计算单元130。发射机101传送的传输信号VX经过信道102后成为信道信号VR。信道信号VR 经过均衡滤波器110补偿为补偿信号X。时钟数据恢复单元120耦接均衡滤波器110，用以处理补偿信号X，并产生误差信号E、采样时钟信号CLK、转换(transition)采样信号S与数据信号Z。而权重计算单元130耦接⑶R单元120，用以接收误差信号E与数据信号Z (图3 实施例)，或者接收转换采样信号S、误差信号E与数据信号Z (图4实施例)，并利用长度编码技术进行权重的计算以产生权重数据we，并根据此权重数据we调整CLK的相位与频率。本发明借由提供的权重计算单元130，利用长度编码运算的方式来改善现有技术的问题。例如补偿信号X的二进制序列数为1111011111，在此取其后半部的序列数011111 来说明，长度编码运算先定义第一编码数据为a与第二编码数据为b，若以[a b]代表数据转换前后的连续低电平及连续高电平的长度编码(rim length)的长度(长度编码值)，则其rim length具体为[1 5]。实践中发现a减去b且取绝对值的结果(abs(a-b))越大， 时钟数据恢复单元120若已产生较佳的CLK的相位与频率，此时，CDR单元120越不应去调整CLK的相位与频率。而当a等于b (a = b)时(即收到连续二进制序列数为01010101、 001100110011,000111000111,0000111100001111 等)，因其含有较佳鉴别度(也即信号 1 与O的波形较对称)，可快速地借由此时的序列数来调整到良好的CLK的相位与频率。若以 000111为例，a等于3，且b等于3，a减去b且取绝对值的结果为零(abs(3_3) = 0)，利用此结果去调整CLK的相位与频率，将较易得到较佳的CLK的相位与频率。以下，将分别列举两个接收机时序数据校正装置的实施例。
请参考图3，其说明本发明的接收机时序数据校正装置105的权重计算单元130的第一实施例。其中，接收机时序数据校正装置105的权重计算单元130包含长度编码器 21与算术计算器22。其中，CDR单元120耦接均衡滤波器110，用以接收补偿信号X并根据 CLK对补偿信号X进行采样的数据进行运算而产生误差信号E、转换采样信号S、数据信号Z 与CLK。长度编码器21耦接时钟数据恢复单元120，用以编码数据信号Z为第一编码数据 a与第二编码数据b。算术计算器22耦接长度编码器21，用以接收误差信号E、第一编码数据a与第二编码数据b，并进行算术的计算并产生权重数据we至⑶R单元120。其中，CLK 的前沿对补偿信号X采样而产生信号Y，而CLK的后沿对信号Y采样而产生数据信号Z。异或门13接收补偿信号X与信号Y并产生信号U，以及异或门14接收信号Y与数据信号Z并产生信号D，且加法器15将信号U减去信号D后提供误差信号E。举例一假设数据信号Z(00001111)输入至长度编码器21，且长度编码器21利用长度编码技术对数据信号进行编码而产生a为4与b为4。此时，算术计算器22的运算公式为we = (max_run_length-abs (a_b)) *E............公式 1其中，长度编码最大值(maX_rUn_length)为预设的长度编码值，可预设为5，则公式Kwe = (5-abs(4-4))*E)运算后将使得权重数据we = 5E，其权重为5。将此权重数据 we = 5E送至⑶R单元120，权重数据we = 5E将输出至低通滤波器16以滤除高频噪声并控制电压控制振荡器(VCO) 17。经由公式1的运算得知，当a等于b时，其权重数据we为5E， 表示此数据信号Z的二进制序列数00001111中含有较佳的权重数据we。利用此较佳的权重数据we去控制电压控制振荡器17，将使得⑶R单元120的电压控制振荡器17能快速地调整到正确的CLK的相位与频率。举例二 假设数据信号Z(Olllll)输入至长度编码器21，且长度编码器21对数据信号ζ进行编码而产生a为1与b为5。算术计算器22由公式1运算求得权重数据we =(5-abs(H))*E，权重数据we = 1E，其权重为1。将此权重数据we = IE送至CDR单元120，权重数据we = IE先输出至低通滤波器16以滤除高频噪声并控制电压控制振荡器 (VCO) 17。经由公式1得知当a为1而b为5时，其权重数据we为IE，表示此数据信号Z的二进制序列数00001111中不含有较佳的权重数据we。此权重数据we只能些微地调整电压控制振荡器(VCO) 17，实践中甚至只要第一编码数据a减去第二编码数据b且取绝对值的结果差别过大，可不对电压控制振荡器17 (VCO)进行调整，以免因调整变化太大进而造成CLK 的相位与频率发生严重的偏移现象。接着，请参考图4，其说明本发明的接收机时序数据校正装置105的权重计算单元 130的第二实施例。其中，图4的权重计算单元130的第二实施例与图3的第一实施例的差别在于其多加了均衡判断器23来辅助权重计算单元130判断⑶R单元120的CLK的状况。其中，接收机时序数据校正装置105的权重计算单元130包含长度编码器21、均衡判断器23与算术计算器22。其中，时钟数据恢复单元120耦接均衡滤波器110，用以接收补偿信号X并产生误差信号E、转换采样信号S、数据信号Z与CLK。长度编码器21耦接时钟数据恢复单元120，用以编码数据信号Z为第一编码数据a与第二编码数据b。均衡判断器 23耦接时钟数据恢复单元120，用以根据转换采样信号S与数据信号Z来判断信道衰减过补偿(over EQ)，或信道衰减补偿不足(under EQ)，以产生一均衡判断结果。算术计算器22耦接长度编码器21、均衡判断器23，用以接收误差信号E、均衡判断结果、转换采样信号S、 数据信号Z、第一编码数据a与第二编码数据b并进行算术计算，以产生权重数据we并输出至时钟数据恢复单元120。其中，均衡判断器23可为一数字累加器，用以累计多个转换采样信号S与数据信号Z并判断现在为over EQ或under EQ的情形，而产生两种均衡判断结果。其中，均衡判断结果中的第一均衡数据代表over EQ的情形，均衡判断结果中的第二均衡数据则代表under EQ的情形。通常均衡判断器23用以累计数十个或数百个以上的转换采样信号S与数据信号Z，并加以判断现在接收信道信号VR经由均衡滤波器110补偿的补偿信号X为over EQ 或under EQ0接着，图5是数据信号Z与转换采样信号S的时序图。若⑶R单元120的输入为补偿信号I，输出为采样时钟信号CLKn、转换采样信号&与数据信号\。其中，转换采样信号&为采样时钟信号CLKlri于后沿时对补偿信号Xn进行采样所得到的信号，而Slri代表采样时钟信号CLKn_2于后沿时对补偿信号Xlri进行采样所得到的信号。此时，数据信号τ 为时钟信号CLKlri为前沿时对补偿信号Xn进行采样并再利用采样时钟信号CLKlri于后沿时再次采样所得到的信号，而Zlri代表采样时钟信号CLKn_2为前沿时对补偿信号Xlri进行采样并利用采样时钟信号CLKn_2为后沿时再次采样所得到的信号。当⑶R单元120的CLK在较佳的状态下，或CLK已在较佳的采样点，此时Over EQ 的判断方式为若第一编码数据a减去第二编码数据b大于零且Slri等于Zlri或第一编码数据a减去第二编码数据b小于零且Slri等于Zn,即{[(a-b > 0) &(Slri = ZnJ ] or [ (a-b <0) & (Slri = Zn)B,则补偿信号X为Over EQ;而Under EQ的判断方式为若a减去b小于零且Slri等于Zlri或a减去b大于零且Slri等于Zn,即{[ (a-b < 0) &(Slri = ZnJ ] or [ (a-b > 0) & (Slri = Zn) ]}，则补偿信号 X 为 Under EQ。如果在上述Over EQ的判断条件下，均衡判断器23却判断此时为Under EQ (均衡判断结果中的第二均衡数据)，或在上述Under EQ的判断条件下，均衡判断器23却判断此时为Over EQ (均衡判断结果中的第一均衡数据)，则表示此时CDR单元120的CLK并非在较佳的状态下，而是有严重的错误或失锁，需立刻进行高权重的调整。其运作如下算术计算器22会根据第一编码数据a、第二编码数据b、第一均衡数据、第二均衡数据、转换采样信号S与数据信号Z进行上述Over EQ或Under EQ的判断条件的相关运算，并与均衡判断器 23的判断结果作比较，进而判断当下的CDR单元120的CLK是否在较佳的状态，或有严重的错误或失锁；若CDR单元有严重的错误，则须进行高权重的校正(calibration)。相关公式及条件如下If (第一均衡数据 is true &{[ (a-b < 0)&(Slri = Zn^1) ]or [ (a-b > 0)&(Slri = Zn)] }is true) 条件 2calibration = max_run_lengthwe = max (max_run_length-abs (a_b)，calibration) *E......公式 2else if (第二均衡数据 is true &{[(a-b > 0) & (Slri = ZnJ ] or [ (a-b < 0) & (Slri =Zn)] }is true) 条件 3calibration = max_run_lengthwe = max (max_run_length-abs (a_b)，calibration) *E......公式 3
else条件 4calibration = 0we = max (max_run_length-abs (a_b)，calibration) *E......公式 4由上述相关公式及条件可知，本发明的第二实施例是在第一实施例的公式1的条件下，加入当CDR单元120的CLK若不在较佳的状态下(而是严重的错误或失锁的情况下) 的判断方法及其快速校正机制。举例一假设数据信号Z 二进制序列数为011001111100输入至长度编码器21，其中，第4位以后的连续0的个数为2，亦即，第一编码数据a为2，第6位以后的连续1的个数为5，亦即，第二编码数据b为5，而长度编码最大值(maX_rUn_length)设定为5。且条件2为真，即第一均衡数据为真且Under EQ的判断条件也为真，如此代表算术计算器22判断当下为信道衰减补偿不足的情形，但均衡判断器23由过去数据判断的结果却为信道衰减过补偿的矛盾现象。因此，若条件2成立，则代表当下的⑶R单元120的CLK的相位与频率发生严重的偏差，此时必须给予最大的校正值(calibration)，让其快速地调整并恢复正常，此时校正值为5。此时公式2计算为max (5-abs (2-5)，5) 其代表第一编码数据a (为 2)减去第二编码数据b (为5)后取绝对值的结果为3，再利用长度编码最大值(maX_rUn_ length)(为5)减去3的结果为2，再跟校正值5比较，取二者的中的最大值(max)。所以算术计算器22得到权重数据we为5E，其权重为5，再将权重数据we为5E送至⑶R单元120 以快速调整电压控制振荡器(VCO) 17来进行CLK的调整，以得到较佳的相位与频率。举例二 假设数据信号Z 二进制序列数为011001111100输入至长度编码器21，其中，a为2，b为5，max_rim_length设定为5。且算术计算器22中的条件4成立(代表条件 2与条件3都不成立)。此时，calibration = 0，根据公式4计算为max (5_abs (2-5)，0) *E， 所以算术计算器22得到权重数据we为2E，其权重为2，再将权重数据we为2E送至⑶R单元120以进行CLK的相位与频率的调整。其中，权重数据we为2E代表现在只要稍微调整 VC017,即可得到较适当的CLK的相位与频率。举例三假设数据信号Z 二进制序列数为0110000111100输入至长度编码器21， 其中，a为4，b为4，max_run_length设定为5。且算术计算器22中的条件4成立(代表条件2与条件3都不成立)。此时，calibration = 0，根据公式4计算为max (5-abs (4-4)， 0) 所以算术计算器22得到权重数据we为5E，其权重为5，再将权重数据we为5E送至时钟数据恢复单元120。其中，权重数据we为5E代表补偿信号X中含有较佳鉴别度，时钟数据恢复单元120可利用补偿信号X进行运算，并利用运算的结果让VC017快速地调整 CLK的相位与频率。所以只要遇到即收到连续二进制序列数为01010101、001100110011、 000111000111,0000111100001111等)，即可快速地调整CLK的相位与频率。请注意，上述公式与条件的参数及其数值并非特别限定，参数的选用及数值大小的设定可视系统的实际应用来加以选择与改变。接着，请参考图6，其为本发明的接收机时序数据校正的方法流程图，包含步骤SllO 接收补偿信号以产生采样时钟信号、数据信号、误差信号、及转换采样信号。S120 根据误差信号、转换采样信号与数据信号来进行权重计算，以产生权重数据。S130 根据权重数据来调整采样时钟信号。
其中，转换采样信号在采样时钟信号的后沿对补偿信号进行采样，而数据信号在采样时钟信号的前沿对补偿信号进行采样并再用采样时钟信号的后沿再次采样。其中，权重计算是利用长度编码技术，对数据信号进行长度编码，借以产生第一编码数据与第二编码数据，第一编码数据是连续低电平的二进制数且第二编码数据是连续高电平的二进制数或第一编码数据是连续高电平的二进制数且第二编码数据是连续低电平的二进制数。虽然本发明的较佳实施例揭露如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种接收机时序数据校正装置，包含一时钟数据恢复单元，用以接收一补偿信号并产生一采样时钟信号、一数据信号、一误差信号、及一转换采样信号；以及一权重计算单元，耦接所述时钟数据恢复单元，用以接收所述误差信号与所述数据信号并据以进行权重计算而产生一权重数据；其中，所述时钟数据恢复单元根据所述权重数据来调整所述采样时钟信号。
2.根据权利要求1的接收机时序数据校正装置，其中所述权重计算单元包含一长度编码器，耦接所述时钟数据恢复单元，用以编码所述数据信号为一第一编码数据与一第二编码数据，所述第一编码数据是连续低电平的二进制数，且所述第二编码数据是连续高电平的二进制数；以及一算术计算器，耦接所述长度编码器、所述时钟数据恢复单元，用以接收所述误差信号、所述第一编码数据、及所述第二编码数据，并进行算术计算以产生所述权重数据。
3.根据权利要求2的接收机时序数据校正装置，其中所述算术计算器根据所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重数据的一权重。
4.根据权利要求3的接收机时序数据校正装置，其中当所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值越大，所述权重越小。
5.根据权利要求3的接收机时序数据校正装置，其中所述算术计算器根据一长度编码值减去所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重。
6.根据权利要求1的接收机时序数据校正装置，其中所述权重计算单元接收所述误差信号、所述转换采样信号与所述数据信号并据以进行权重计算而产生所述权重数据，所述权重计算单元包含一长度编码器，耦接所述时钟数据恢复单元，用以编码所述数据信号为一第一编码数据与一第二编码数据，所述第一编码数据是连续低电平的二进制数，且所述第二编码数据是连续高电平的二进制数；一均衡判断器，耦接所述时钟数据恢复单元，用以根据所述转换采样信号与所述数据信号来判断信道衰减过补偿或信道衰减补偿不足，以产生一均衡判断结果；以及一算术计算器，耦接所述长度编码器，用以接收所述误差信号、所述均衡判断结果、所述转换采样信号、所述数据信号、所述第一编码数据、及所述第二编码数据，并进行算术计算以产生所述权重数据。
7.根据权利要求6的接收机时序数据校正装置，其中所述均衡判断器是一数字累加器，用以累计所述转换采样信号与所述数据信号来据以产生所述均衡判断结果。
8.根据权利要求6的接收机时序数据校正装置，其中所述算术计算器根据所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重数据的一权重。
9.根据权利要求6的接收机时序数据校正装置，其中所述算术计算器根据所述转换采样信号、所述数据信号、所述第一编码数据及所述第二编码数据来产生一均衡条件判断结果以与所述均衡判断结果来进行比较，以产生一判断结果，并根据所述判断结果及所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重数据的一权重。
10.根据权利要求6的接收机时序数据校正装置，其中所述算术计算器根据一长度编码值减去所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值再与一校正值比较而取两者中的大者来产生所述权重数据的一权重。
11.一种接收机时序数据校正的方法，包含以下步骤接收一补偿信号以产生一采样时钟信号、一数据信号、一误差信号、及一转换采样信号；根据所述误差信号、所述转换采样信号与所述数据信号来进行权重计算，以产生一权重数据；以及根据所述权重数据来调整所述采样时钟信号。
12.根据权利要求11的接收机时序数据校正的方法，其中进行权重计算的步骤还包含将连续低电平的二进制数的所述数据信号编码为一第一编码数据，及将连续高电平的二进制数的所述数据信号编码为一第二编码数据。
13.根据权利要求12的接收机时序数据校正的方法，其中进行权重计算的步骤还包含根据所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重数据的一权重。
14.根据权利要求12的接收机时序数据校正的方法，其中进行权重计算的步骤还包含根据所述转换采样信号、所述数据信号、所述第一编码数据及所述第二编码数据来产生一均衡条件判断结果以与所述均衡判断结果来进行比较，以产生一判断结果，并根据所述判断结果及所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值来产生所述权重数据的一权重。
15.根据权利要求12的接收机时序数据校正的方法，其中进行权重运算的步骤还包含运用一长度编码值减去所述第一编码数据与所述第二编码数据的差值的绝对值再与一校正值比较而取两者中的大者来产生所述权重数据的一权重。
全文摘要
本发明是一种接收机时序数据校正装置与方法，其包含时钟数据恢复单元与权重计算单元。时钟数据恢复单元接收并处理均衡滤波器的补偿信号，而产生误差信号、采样时钟信号、转换采样信号与数据信号。权重计算单元接收误差信号、转换采样信号与数据信号，并利用长度编码技术进行权重计算以产生权重数据。最后，权重数据输出并控制电压控制时钟电路，藉以调整采样时钟信号的相位与频率。
文档编号H04L25/03GK102480447SQ20101056826
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者俞丁发, 叶梅昭, 曾达钦, 黄亮维 申请人:瑞昱半导体股份有限公司