混合型判决反馈均衡器设计与FPGA实现

时间:2018-09-05
  1 判决反馈均衡解码器的结构
  许多数字通信系统中都使用了网格编码和脉冲幅度调制,1000BASE-T中使用4维8状态网格编码及5电平调制,每对双绞线上有5种符号{-2,-1,0,1,2},分为A={-1,1},B={-2,0,2}两组。4对双绞线组合的16种结果分为图1(a)所示的8个子集,属于相同子集的不同符号间的欧氏距离为4。图1(b)为其网格编码[1]图,每个状态均有4条进出路径,偶状态ρ0、ρ2、ρ4、ρ6出发路径对应的输出判决符号取自偶子集S0、S2、S4、S6;奇状态ρ1、ρ3、ρ5、ρ7出发路径输出判决符号取自奇子集S1、S3、S5、S7,相同起止点的编码路径间距离为4,即网格编码在理想条件下可以获取6 dB编码增益。
  由于噪声和串扰的存在,译码使用了基于似然估计(MLSE)的维特比算法,该算法的复杂度随着信道数和译码深度呈指数增长,因此,硬件复杂度是算法设计重点。一种是串联式均衡解码器结构,即将4个DFE(判决反馈均衡器)与一个维特比译码器串联,其中,4路DFE用于消除后馈干扰,维特比译码器则用于进行网格译码,两部分组成串联式结构。
  串联分离式结构[2]电路简单、硬件开销小、可流水线操作且速度快。但其中DFE输入直接来自硬判决,当存在误判时,会引起错误传递[3],导致误码率升高。抑制误差传递的一种方法是使用并联式结构,DFE与Viterbi译码器形成环路,后馈干扰补偿嵌入Viterbi译码器中,DFU输入不采用硬判决而采用各状态幸存信号,这种结构能取得很好的误码率性能。
  并联式结构针对8状态都进行了DFU计算,需8倍的DFU单元数、8倍的1D-BMU单元数以及4倍的4D-BMU的单元数,大大增加了硬件开销。并且由于n时刻的码间干扰计算需要此前的多级判决值,因此,后馈码间干扰的补偿、一维及4维分支度量计算、加比选单元以及幸存信号的选择形成了一个关键回路,路径延迟大,系统工作速率低。
  串联式结构硬件简单且能达到较高的速度,而并联式结构拥有较好的误码率性能,可以综合这两种结构设计一种折衷的混合型结构。
 
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