專利名稱：在二進(jìn)制信號(hào)中設(shè)置限制電平的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在二進(jìn)制信號(hào)中設(shè)置限制電平的方法和設(shè)備。
二進(jìn)制信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)電平通常是指“高”和“低”電平，分別是邏輯“1”和邏輯“0”?！案摺彪娖綄?duì)應(yīng)于例如+5V的信號(hào)電平，而“低”電平對(duì)應(yīng)于例如-5V或地的信號(hào)電平。當(dāng)恢復(fù)發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)時(shí)，必須判定哪個(gè)信號(hào)部分是高哪個(gè)是低。所以，通常將閾值近似地設(shè)置在高信號(hào)電平和低信號(hào)電平的中間。任何超過(guò)閾值或“限制電平”的信號(hào)電平都被認(rèn)為是高電平，其他信號(hào)電平被歸類(lèi)為低電平。
在有噪聲的情況下可能會(huì)引進(jìn)錯(cuò)誤。存在于低電平信號(hào)部分的噪聲峰值會(huì)超過(guò)限制電平，使得不正確地導(dǎo)致檢測(cè)到高電平?，F(xiàn)有技術(shù)只提供了此問(wèn)題的部分解決方案。
US-A-4,707,740公開(kāi)了用于恢復(fù)來(lái)自視頻信號(hào)的同步信號(hào)的同步檢測(cè)器。在視頻信號(hào)的低電平(“同步脈沖頂部”)部分期間，調(diào)整限制電平信號(hào)。所以，在低電平信號(hào)部分期間，噪聲檢測(cè)器提供了表示平均噪聲的輸出。該噪聲檢測(cè)器輸出用來(lái)在低電平信號(hào)部分期間產(chǎn)生正限制電平偏移，在高電平信號(hào)部分期間產(chǎn)生同樣幅度的負(fù)偏移。
現(xiàn)有技術(shù)解決方案有幾個(gè)缺點(diǎn)。限制電平調(diào)整是不連續(xù)的，因此混合有任何檢測(cè)錯(cuò)誤。另外，只是在低電平信號(hào)部分才能基于噪聲電平進(jìn)行調(diào)整。隨著噪聲電平的升高，限制電平也不加選擇地向高信號(hào)電平增加，甚至?xí)_(dá)到高信號(hào)電平，這顯然是不合乎要求的。而且，相同幅度的正負(fù)偏移是假定對(duì)稱的噪聲分布，即，在高電平信號(hào)和低電平信號(hào)中噪聲峰值具有(平均起來(lái))相同的幅度。然而，在許多應(yīng)用中噪聲是非對(duì)稱分布的，一個(gè)信號(hào)電平中的噪聲峰值(平均起來(lái))與另一個(gè)信號(hào)電平中噪聲峰值具有不同的幅度。光通信線路就是這樣一個(gè)應(yīng)用例子。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的就是，解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，并提供用于在二進(jìn)制信號(hào)中設(shè)置限制電平的方法，其將低電平和高電平信號(hào)部分的噪聲電平都考慮進(jìn)去了。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供用于在二進(jìn)制信號(hào)中設(shè)置限制電平的方法，其能適當(dāng)?shù)奶幚矸菍?duì)稱噪聲分布。
本發(fā)明還又一個(gè)目的就是，提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備，以及給該設(shè)備提供的接收器。
本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求定義。從屬權(quán)利要求定義有利的實(shí)施例。
通過(guò)在第二信號(hào)部分和第一信號(hào)部分期間測(cè)量噪聲電平，有可能當(dāng)調(diào)整限制電平時(shí)將兩個(gè)噪聲電平都考慮進(jìn)去，由此得到更加平衡的調(diào)整。通過(guò)在第一和第二信號(hào)部分中應(yīng)用連續(xù)的限制電平調(diào)整，避免了任何不正確的間斷調(diào)整的不利影響。
在優(yōu)選實(shí)施例中，限制電平的值設(shè)置在基本等于第一信號(hào)電平與第二信號(hào)電平的幅度之差的一半減去第一噪聲電平與第二噪聲電平幅度之差的一半。即，開(kāi)始最好將限制電平設(shè)置在信號(hào)電平之間的一半，調(diào)整等于噪聲電平中差的一半。顯然，如果信號(hào)電平幅度相等但符號(hào)相反，那么它們的差將等于0。同樣，如果噪聲電平幅度相等，則不作調(diào)整。然而，如果噪聲電平幅度不等(非對(duì)稱噪聲)，那么限制電平將作相應(yīng)調(diào)整，使檢測(cè)錯(cuò)誤較少。
測(cè)量相應(yīng)的噪聲電平最好包括在二進(jìn)制信號(hào)中檢測(cè)峰值。通過(guò)使用峰值檢測(cè)，可以容易地得到較好的噪聲電平指示。
本發(fā)明也提供了用于在二進(jìn)制信號(hào)中檢測(cè)噪聲電平的設(shè)備，包括噪聲峰值電平檢測(cè)裝置，用于接收輸入信號(hào)并產(chǎn)生噪聲指示信號(hào)，其特征在于，噪聲峰值電平檢測(cè)裝置包括RMS電平檢測(cè)器，用于檢測(cè)二進(jìn)制信號(hào)的RMS電平；第一差分放大器，用于放大二進(jìn)制信號(hào)的第一電平與RMS電平之差，以將第一電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)提供給第一峰值檢測(cè)器；第二差分放大器，用于放大二進(jìn)制信號(hào)的第二電平與RMS電平之差，以產(chǎn)生第二電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)給第二峰值檢測(cè)器。這種噪聲電平檢測(cè)器具有可以檢測(cè)現(xiàn)有技術(shù)噪聲檢測(cè)器通常無(wú)法檢測(cè)的非常小的噪聲峰值(小于50mV)的優(yōu)點(diǎn)。
下面參考附圖所示的示例性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中

圖1示意性示出了含有對(duì)稱噪聲的二進(jìn)制信號(hào)；圖2示意性示出了含有對(duì)稱噪聲的二進(jìn)制信號(hào)；圖3更詳細(xì)地示出了圖2的信號(hào)；圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明用于設(shè)置限制電平的設(shè)備；圖5示意性示出了圖4設(shè)備的實(shí)施例；圖6示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的峰值檢測(cè)裝置；以及圖7示意性示出了圖6設(shè)備的實(shí)施例。
圖1所示二進(jìn)制信號(hào)T有兩個(gè)信號(hào)電平，一個(gè)表示邏輯“1”另一個(gè)表示邏輯“0”。兩個(gè)信號(hào)電平被噪聲破壞到類(lèi)似程度。在接收此信號(hào)時(shí)必須判定發(fā)送的是哪個(gè)信號(hào)電平。因此，將閾值或限制電平SL設(shè)置在近似平均正信號(hào)電平與平均負(fù)信號(hào)電平之間的一半，如圖1所示。邏輯值“1”(或信號(hào)電平“高”)分配給超過(guò)限制電平SL的那些信號(hào)部分，而邏輯值“0”(或信號(hào)電平“低”)分配給剩余的信號(hào)部分。虛線示出了所得到的波形，稱之為被檢測(cè)信號(hào)。
將限制電平設(shè)置在平均正信號(hào)電平與平均負(fù)信號(hào)電平之間的一半(相應(yīng)于圖1的信號(hào)電平“地”)，使得由越過(guò)限制電平的噪聲峰值所引起(檢測(cè))的錯(cuò)誤的數(shù)量最少。這樣，得到了限制電平和噪聲峰值之間的最大距離，這里假定兩個(gè)信號(hào)電平的噪聲峰值具有大致相同的幅度。然而，在圖2的信號(hào)T中，高信號(hào)周期期間的噪聲峰值比低信號(hào)周期期間的噪聲峰值具有更大的幅度。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在調(diào)整限制電平SL以保持限制電平和噪聲峰值之間的最大距離，使得檢測(cè)錯(cuò)誤較少。如圖2所示，在特殊情況下，將限制電平SL設(shè)置在低于地電平G的電平，這樣就由于高信號(hào)部分的噪聲峰值而降低了檢測(cè)錯(cuò)誤的概率，同時(shí)在低信號(hào)部分也保持了足夠低的檢測(cè)錯(cuò)誤概率。
如圖3所示的信號(hào)T是圖2信號(hào)的程式化版本。該信號(hào)T具有幅度為A的高(“1”)信號(hào)電平和幅度為B的低(“0”)信號(hào)電平。通常相對(duì)于公共信號(hào)電平G(例如地)，幅度A與B相等，但符號(hào)相反。高信號(hào)部分有幅度為X的噪聲峰值，而低信號(hào)部分期間的噪聲峰值被視為有較小幅度Y(應(yīng)該理解對(duì)于低信號(hào)電平也可能有最大的噪聲峰值)。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置限制電平SL以使限制電平和噪聲峰值之間的距離最大。當(dāng)限制電平設(shè)置在公共信號(hào)電平G時(shí)，噪聲峰值X和限制電平SL之間的距離小于噪聲峰值Y和限制電平之間的距離。結(jié)果，有一個(gè)噪聲峰值X越過(guò)限制電平的不必要的大概率，導(dǎo)致檢測(cè)錯(cuò)誤。然而，如圖3所示，當(dāng)限制電平SL以偏移Z設(shè)置在公共信號(hào)電平G以下時(shí)，噪聲峰值X和Y位于相等距離處。在數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)中意思是D＝A-X+Z＝B-Y-Z由上式可得出Z＝(B-A)+(X-Y)當(dāng)信號(hào)幅度相等時(shí)(A＝B)可得出Z＝(X-Y)換句話說(shuō)，當(dāng)信號(hào)幅度相等時(shí)，偏移Z等于噪聲(峰值)幅度差的一半。在對(duì)稱噪聲(X＝Y(jié))情況下，意味著偏移等于0，如前所述。
圖4以框圖形式描繪根據(jù)本發(fā)明用于設(shè)置限制電平的設(shè)備。設(shè)備10包括第一電平移動(dòng)裝置11和第二電平移動(dòng)裝置12，它們通過(guò)可選的去耦電容并行地連接到輸入端15。輸入端15接收如圖3的具有相對(duì)于地的信號(hào)分量IN和INQ的信號(hào)T。在第二電平移動(dòng)裝置12中，從信號(hào)分量IN和INQ中減去直流電平，以便在進(jìn)行峰值檢測(cè)之前補(bǔ)償噪聲電平中的差。在電平移動(dòng)后，這些信號(hào)分量的幅度分別為IN”＝IN-Vcon和INQ”＝INQ+Vcon。然后電平移動(dòng)信號(hào)分量被傳遞到峰值檢測(cè)單元13，該峰值檢測(cè)單元13包括第一峰值檢測(cè)器17、第二峰值檢測(cè)器18和差分放大器19。第一峰值檢測(cè)器17檢測(cè)補(bǔ)償(高電平)信號(hào)IN”中的峰值，而第二峰值檢測(cè)器18檢測(cè)對(duì)應(yīng)信號(hào)INQ”中的峰值。峰值檢測(cè)器17、18的輸出信號(hào)由差分放大器19接收，以便產(chǎn)生表示噪聲峰值電平中差的噪聲指示信號(hào)Vcon。在優(yōu)選實(shí)施例中，用低通濾波器14對(duì)信號(hào)Vcon進(jìn)行濾波，以便去除任何高頻噪聲。從上面的描述中很清楚，在對(duì)稱噪聲的情況下，信號(hào)Vcon基本等于0。
噪聲指示信號(hào)Vcon傳遞到第一電平移動(dòng)裝置11和第二電平移動(dòng)裝置12。在第二電平移動(dòng)裝置12中，如上所述，該信號(hào)用來(lái)從輸入信號(hào)分量IN和INQ中減去直流電平，所述直流電平等于Vcon。在第一電平移動(dòng)裝置11中，信號(hào)Vcon用來(lái)將等于Vcon的直流電平加到輸入信號(hào)分量IN和INQ上，使得在輸出端16輸出信號(hào)分量IN’和INQ’，其幅度分別為IN’＝IN+Vcon和INQ’＝INQ-Vcon。這是圖3中示出的具有偏移限制電平的信號(hào)T。
可以看出，使用噪聲指示信號(hào)Vcon的限制電平的調(diào)整是連續(xù)的。當(dāng)噪聲特性改變時(shí)，限制電平也要作相應(yīng)調(diào)整。甚至噪聲類(lèi)型的改變(例如從非對(duì)稱到對(duì)稱)也要考慮進(jìn)去。被檢測(cè)的信號(hào)不再用來(lái)設(shè)置限制電平，因此避免了復(fù)合檢測(cè)錯(cuò)誤的可能性。
圖5示出了圖4設(shè)備的有利實(shí)施例?？扇菀椎刈R(shí)別出峰值檢測(cè)單元13和低通濾波器14。與圖4相對(duì)比，圖5所示的差分放大器產(chǎn)生信號(hào)Vcon和反相信號(hào)-Vcon，它們都通過(guò)濾波器14進(jìn)行濾波。第一和第二電平移動(dòng)裝置11和12分別由全部連接到電流源S1的晶體管對(duì)T1、T2和T3、T4構(gòu)成。各晶體管對(duì)又構(gòu)成差分放大器。信號(hào)Vcon和-Vcon使得電流流過(guò)各自的晶體管，分別導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的電阻R1、R2和R3，R4中電壓的下降(也就是電平移動(dòng))。
圖6示出了特別有利的峰值檢測(cè)單元13。大多數(shù)峰值檢測(cè)器都具有只能檢測(cè)大約超過(guò)50mV的信號(hào)的缺點(diǎn)，這顯然遺漏了檢測(cè)不到的小噪聲峰值。圖6的峰值檢測(cè)單元通過(guò)檢測(cè)相對(duì)于存在噪聲的信號(hào)的RMS(均方根)值的噪聲值來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。也就是指，檢測(cè)相對(duì)噪聲值而不是絕對(duì)噪聲值。為此，提供RMS電平檢測(cè)器22在25輸出RMS。第一差分放大器23放大信號(hào)分量IN與輸入信號(hào)T的RMS之差，而第二差分放大器24放大信號(hào)分量INQ與RMS之差。然后將這些放大的差饋給峰值檢測(cè)器17和18。這樣，即使是小噪聲峰值也能被檢測(cè)到。圖6的峰值檢測(cè)單元13也可用于與上述限制電平檢測(cè)無(wú)關(guān)地檢測(cè)。
圖7示出了峰值檢測(cè)單元13的特別有利實(shí)施例。晶體管T5、T6和電阻R5以及電容C5、C6一起構(gòu)成圖6的RMS電平檢測(cè)器22，在25產(chǎn)生RMS電平值。差分放大器K1和晶體管T7形成圖6的放大器23，而它們的對(duì)應(yīng)部分K2和T8對(duì)應(yīng)于放大器24。一方面晶體管T9和電容C7一起構(gòu)成峰值檢測(cè)器17，另一方面晶體管T10和電容C8一起構(gòu)成峰值檢測(cè)器18，晶體管對(duì)T11、T12形成差分放大器19。噪聲指示信號(hào)Vcon、-Vcon(如圖5)出現(xiàn)在終端27、28。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍的前提下可作些修改和增加。應(yīng)該注意本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例。權(quán)利要求中的標(biāo)號(hào)均不應(yīng)解釋為限制了本發(fā)明的保護(hù)范圍?！鞍ā币辉~不應(yīng)排除在權(quán)利要求中提到的以外的其它部分的存在。元件之前的詞“一個(gè)”并不排除多個(gè)這種元件的存在。形成本發(fā)明部分的裝置既可以以專用硬件形式實(shí)現(xiàn)也可以以程序目處理器實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明存在于各新特征或結(jié)合特征。
權(quán)利要求
1.一種在存在噪聲的二進(jìn)制信號(hào)(T)中設(shè)置限制電平(SL)的方法，所述二進(jìn)制信號(hào)具有在第一信號(hào)部分期間的第一信號(hào)電平(A)和在第二信號(hào)部分期間的第二信號(hào)電平(B)，所述方法包括如下步驟-開(kāi)始將所述限制電平(SL)設(shè)置在第一信號(hào)電平(A)和第二信號(hào)電平(B)的中間電平，-通過(guò)在第一信號(hào)部分期間測(cè)量第一噪聲電平(X)而提供噪聲指示(Vcon)，以及-利用所述噪聲指示(Vcon)調(diào)整所述限制電平(SL)，其特征在于-提供噪聲指示(Vcon)的步驟包括在第二信號(hào)部分期間測(cè)量第二噪聲電平(Y)，-調(diào)整所述限制電平(SL)的步驟包括基本同樣地在第一和第二信號(hào)部分期間調(diào)整所述限制電平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述限制電平(SL)設(shè)置在基本等于第一信號(hào)電平(A)與第二信號(hào)電平(B)幅度之差的一半減去第一噪聲電平(X)與第二噪聲電平(Y)幅度之差的一半。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，測(cè)量相應(yīng)噪聲電平(X，Y)包括檢測(cè)在所述二進(jìn)制信號(hào)(T)中的峰值。
4.一種用于在存在噪聲的二進(jìn)制信號(hào)(T)中設(shè)置限制電平(SL)的設(shè)備(10)，其特征在于-第一電平移動(dòng)裝置(11)，它耦合在用于接收所述二進(jìn)制信號(hào)(T)的一對(duì)輸入端(15)和用于提供已調(diào)整的二進(jìn)制信號(hào)的一對(duì)輸出端(16)之間，-第二電平移動(dòng)裝置(12)，它耦合到所述一對(duì)輸入端(15)，-噪聲峰值電平檢測(cè)裝置(13)，它耦合到所述第二電平移動(dòng)裝置(12)，用于接收移動(dòng)的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生噪聲指示信號(hào)(Vcon)，該噪聲指示信號(hào)(Vcon)指示在具有不同信號(hào)電平(A，B)的信號(hào)部分之間的噪聲電平中的任何差噪聲指示信號(hào)(Vcon)，以及-調(diào)整連接(14)，用于將所述噪聲指示信號(hào)(Vcon)饋給第一和第二電平移動(dòng)裝置(11，12)，以便補(bǔ)償噪聲電平中的任何差。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述噪聲峰值電平檢測(cè)裝置(13)包括第一峰值檢測(cè)器(17)，用于檢測(cè)在所述二進(jìn)制信號(hào)(T)的第一信號(hào)電平(A)中的峰值，并提供第一峰值檢測(cè)信號(hào)；第二峰值電平檢測(cè)器(18)，用于檢測(cè)在所述二進(jìn)制信號(hào)(T)的第二信號(hào)電平(B)中的峰值，并提供第二峰值檢測(cè)信號(hào)；以及差分放大器，用于放大第一和第二峰值檢測(cè)信號(hào)的差信號(hào)，以便產(chǎn)生所述噪聲指示信號(hào)(Vcon)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其中所述調(diào)整連接(14)包括用于對(duì)所述噪聲指示信號(hào)(Vcon)進(jìn)行濾波的低通濾波器(14)。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的設(shè)備，其中第一信號(hào)移動(dòng)裝置(11)和/或第二信號(hào)移動(dòng)裝置(12)包括電阻元件(R1；R2；R3；R4)、晶體管(T1；T2；T3；T4)和電流源(SI)的串行連接，所述晶體管的基極耦合以接收所述噪聲指示信號(hào)(Vcon)。
8.如權(quán)利要求4到7中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述噪聲峰值檢測(cè)裝置(13)還包括RMS電平檢測(cè)器(22)，用于檢測(cè)所述二進(jìn)制信號(hào)(T)的RMS電平；第一差分放大器(23)，用于放大所述二進(jìn)制信號(hào)的第一電平(A)與所述RMS電平之差，以把第一電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)提供給第一峰值檢測(cè)器(17)；第二差分放大器(24)，用于放大所述二進(jìn)制信號(hào)的第二電平(B)與所述RMS電平之差，以產(chǎn)生第二電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)給第二峰值檢測(cè)器(18)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述RMS電平檢測(cè)器(22)包括晶體管(T5；T6)、電阻(R5)和電容(C5)的串行連接。
10.一種用于檢測(cè)二進(jìn)制信號(hào)(T)中的噪聲電平的設(shè)備(10)包括噪聲峰值電平檢測(cè)裝置(13)，用于接收輸入信號(hào)并產(chǎn)生噪聲指示信號(hào)(Vcon)，其特征在于，所述噪聲峰值檢測(cè)裝置(13)包括用于檢測(cè)所述二進(jìn)制信號(hào)(T)的RMS電平的RMS電平檢測(cè)器(22)；第一差分放大器(23)，用于放大所述二進(jìn)制信號(hào)的第一電平(A)與所述RMS電平之差，以將第一電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)提供給第一峰值檢測(cè)器(17)；第二差分放大器(24)，用于放大所述二進(jìn)制信號(hào)的第二電平(B)與所述RMS電平之差，以產(chǎn)生第二電平補(bǔ)償噪聲信號(hào)給第二峰值檢測(cè)器(18)。
全文摘要
一種在二進(jìn)制信號(hào)(T)中設(shè)置限制電平(SL)的方法包括，測(cè)量在兩個(gè)信號(hào)電平(A，B)的噪聲，并根據(jù)所測(cè)量的噪聲電平調(diào)整(Z)限制電平。通過(guò)衡量噪聲電平，可以將非對(duì)稱噪聲考慮進(jìn)去。用于設(shè)置限制電平的設(shè)備(10)包括電平移動(dòng)裝置和噪聲峰值電平檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)H03K5/1532GK1672328SQ03818199
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者R·J·海納 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司