CN105897632A - 一种数据处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据处理的方法，所述方法包括：将第一时域数据转换为频域数据；根据所述频域数据获取控制信号；根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。上述技术方案利用时域和频域的变换关系，采用了在频域上调整采样点位置的方法，有效的提高了数据采样点的准确度。

Description

一种数据处理的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域光传输网，具体涉及一种数据处理的方法和装置。

背景技术

目前OTN(OpticalTransport Network，光传送网)是电信网进行信息传输主要形式之一。由于光传送网的发射端和接收端采样时钟不同，这会造成接收端的数据不在最佳采样点采样，因此需要在接收端调整采样点的位置，恢复出最佳采样点的数据。通常，调整采样点的位置的方法是在时域上调整采样时钟频率和相位，主要是通过数字鉴相模块输出控制信号，实时控制外部模拟VCO输出恢复时钟，然后用该恢复时钟进行采样。

对于传统的低速数据，通常采用幅度调制的方式进行传输，在接收端只需要判断出“0”或“1”就可以，对于接收端数据的采样点位置精度要求不高。而对于传输速率为100Gbit/s以上的高速数据，一般采用复杂的相位调制方式进行传输，在接收端不仅需要判断出“0”或者“1”，还需要判断出信号的幅度大小，不同的幅度对应不同的相位，因此对于接收端数据的采样点位置精度要求比较高,如果使用传统的在时域上调整采样时钟频率和相位，不但精度很难保证，而且很难实时快速调整采样时钟频率和相位。

发明内容：

本发明提供一种数据处理的方法和装置，以提高OTN高速数据时钟恢复的精确度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种数据处理的方法，所述方法包括：

将第一时域数据转换为频域数据；

根据所述频域数据获取控制信号；

根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

优选地，

所述控制信号包括插值控制信号；

所述根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据包括：

根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；

将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据。

优选地，

所述控制信号还包括样点增减控制信号；

所述根据所述频域数据获取控制信号包括：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；

将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

优选地，

所述将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据包括：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；

根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；

将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

优选地，

所述根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作包括：

根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

本发明还提供一种数据处理的装置，所述装置包括：

转换模块，用于将第一时域数据转换为频域数据；

信息获取模块，用于根据所述频域数据获取控制信号；

第一处理模块，用于根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

第二处理模块，用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

优选地，

所述控制信号包括插值控制信号；

所述第一处理模块用于根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据是指：

根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；

将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据。

优选地，

所述控制信号还包括样点增减控制信号；

所述信息获取模块用于根据所述频域数据获取控制信号是指：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；

将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

优选地，

所述将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据进一步是指：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；

根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；

将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

优选地，

所述第二处理模块用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作是指：

根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

上述技术方案利用时域和频域的变换关系，采用了在频域上调整采样点位置的方法，有效的提高了数据采样点的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例一中的数据处理的方法的流程图；

图2为本发明实施例一中的数据处理的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二中的数据处理的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

为了实现传输速率为100Gbit/s以上的高速数据时钟恢复，确保恢复出的时钟对应的数据采样点为最佳，本发明采用在频域上调整采样点的位置的方法。主要原理是：由时域和频域变换关系可知，时域进行采样点调整，相当于频域进行数据相位调整。

本发明提供一种数据处理的方法，所述方法包括：

步骤S11：将第一时域数据转换为频域数据；

步骤S13：根据所述频域数据获取控制信号；

具体的，控制信号可以包括样点增减控制信号；

所述根据所述频域数据获取控制信号包括：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；

将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

步骤S15：根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

具体的，所述控制信号包括插值控制信号；

所述根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据包括：

根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；

将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据，具体可以按照以下方式进行：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

步骤S17：根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

具体的，可以根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

上述技术方案由于采用了在频域上调整采样点的位置的方法，更加有利于提高数据采样点的准确度。

如图2所示，本实施例还提供一种数据处理的装置，所述装置包括：

转换模块11，用于将第一时域数据转换为频域数据；

信息获取模块12，用于根据所述频域数据获取控制信号；

第一处理模块13，用于根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

第二处理模块14，用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

优选地，所述控制信号包括插值控制信号；

所述第一处理模块13根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据。

其中，将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据进一步是指：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

此外，控制信号还包括样点增减控制信号；

信息获取模块12用于根据所述频域数据获取控制信号是指：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

所述第二处理模块14用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作是指：

根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

实施例二

下面结合具体的实现的方式进一步解释本发明的技术方案。在本实施例中第一时域数据为时钟恢复前数据，第二时域数据为时钟恢复后数据。

本实施例中数据处理的步骤包括：

步骤一，可以采用FFT(Fast Fourier Transfer，快速傅氏变换)将时域数据转变为频域数据，在其它实施例中还可以采用DFT(Discrete FourierTransform，离散傅立叶变换)。

步骤二，将FFT输出的频域数据进行蝶形滤波处理，实现频域均衡。

蝶形滤波公式可以采用以下计算公式：

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{\mathrm{pd}}\left(k\right)=X\left(k\right)H_{\mathrm{xx}}\left(k\right)+Y\left(k\right)H_{\mathrm{xy}}\left(k\right)& \\ & k\∈K\∪(K+\frac{N}{2})\\ Y_{\mathrm{pd}}\left(k\right)=X\left(k\right)H_{\mathrm{yx}}\left(k\right)+Y\left(k\right)H_{\mathrm{yy}}\left(k\right)& \end{array}\right.,$

其中为鉴相所用部分频点索引，N为FFT处理的长度，X(k),Y(k)为FFT输出，H_xx,H_xy,H_yx,H_yy为滤波系数。

步骤三，将蝶形滤波输出的频域数据进行鉴相，提取时间误差，输出鉴相值。具体实现可以采用以下公式：

1)提取时钟信号C，

$C=\underset{k\∈K}{\mathrm{\Σ}}\{X_{\mathrm{pd}}\left(k\right)X_{\mathrm{pd}}^{*}(k+\frac{N}{2})+Y_{\mathrm{pd}}\left(k\right)Y_{\mathrm{pd}}^{*}(k+\frac{N}{2})\},$ 其中，*表示共轭运算， $K=\{\frac{N}{8},..,\frac{3N}{8}-1\}.$

2)将提取的时钟信号C和之前提取的多个时钟信号进行加和，

C_sum＝C(t)+C(t-1)+…+C(t-N_avg+1)，

其中N_avg为滑动加和窗口长度，C初始值全设为0。

3)计算鉴相输出，

$\mathrm{\μ}=-\frac{1}{2\mathrm{\π}}\arg \left(C_{\mathrm{sum}}\right).$

步骤四，将鉴相结果进行环路滤波处理，实现对时间误差进行低通滤波，消除一些高频抖动，同时跟踪误差变化。经过环路滤波处理后得到插值控制信号μ₁(t)和样点增减控制信号N_{cr_add}。滤波过程可以采用计算公式：

1)计算差值，

μ_e＝μ_t-μ₁(t-D)。

2)积分通路积分器状态更新，

f_intg(t)＝f_intg(t-1)+k₂*μ_e。

3)NCO积分器状态更新，产生插值控制信号，

μ₁(t)＝mod[μ₁(t-1)+f_intg(t)+k₁*μ_e,1]，

其中μ₁(t)即为滤波后的鉴相值，该信号作为插值控制信号，输出给样点插值模块。

4)产生样点增减控制信号，

$c1=\left\{\begin{array}{cc}1& \begin{array}{cc}\mathrm{if}& \mathrm{mod}({{\mathrm{\μ}}_1}^{\mathrm{pre}},1)\end{array},\≥0.5\\ 0& \mathrm{ortherwise}\end{array}\right.$

$c_2=\left\{\begin{array}{cc}1& \begin{array}{cc}\mathrm{if}& \mathrm{mod}({{\mathrm{\μ}}_1}^{\mathrm{cur}},1)\end{array},\≥0.5\\ 0& \mathrm{ortherwise}\end{array}\right.$

$c3=\left\{\begin{array}{cc}1& \begin{array}{cc}\mathrm{if}& \mathrm{mod}({{{\mathrm{\μ}}_1}^{\mathrm{cur}-}{\mathrm{\μ}}_1}^{\mathrm{pre}},1)\end{array},\≥0.5\\ 0& \mathrm{ortherwise}\end{array}\right.,$

其中，当前的鉴相值μ₁记为前一拍的鉴相值μ₁记为控制信号c₁,c₂,c₃。通过c₁，c₂，c₃计算时钟恢复增删样点个数N_{cr_add}。

N_{cr_add}＝1表示增加一个值，N_{cr_add}＝-1表示删掉一个值。

步骤五，根据插值控制信号μ₁(t)，对FFT输出的频域数据进行样点插值处理，实现采样时刻调整功能，输出X_{cr_out},Y_{cr_out}。样点插值过程为：

1)计算相位调整角度η，

μ_TE＝mod(μ₁,1)

$\mathrm{\η}\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{TE}}\·\frac{2k}{N}& \mathrm{if}& 0\≤k\≤\frac{N}{2}-1& \\ & & & k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ {\mathrm{\μ}}_{\mathrm{TE}}\·\frac{2(k-N)}{N}& \mathrm{if}& \frac{N}{2}\≤k\≤N-1& \end{array}\right..$

其中μ₁∈[0,1)，N为FFT处理长度。

2)对频域数据进行样点插值处理，实现采样时刻调整，

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{\mathrm{cu}\_\mathrm{out}}\left(k\right)=X\left(k\right)e^{j2\mathrm{\π\η}\left(k\right)}& \\ & k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ Y_{\mathrm{cr}\_\mathrm{out}}\left(k\right)=Y\left(k\right)e^{j2\mathrm{\π\η}\left(k\right)}& \end{array}\right..$

其中，X_{cr_out},Y_{cr_out}为时钟恢复模块输出的频域数据，这两个信号将作为步骤六和步骤七的输入信号。

步骤六，对经过样点插值处理的数据X_{cr_out},Y_{cr_out}，进行均方误差(MSE)的计算，并根据最小均方准则(LMS)来实时更新自适应滤波器的抽头系数，最终由自适应滤波器产生新的滤波系数。

步骤七，将经过样点插值处理的数据X_{cr_out},Y_{cr_out}，进行频域滤波，完成频域数据的滤波处理。滤波过程为：

$\left\{\begin{array}{cc}{X}_{\mathrm{cma}\_\mathrm{out}}\left(k\right)=X_{\mathrm{cma}\_\mathrm{in}}\left(k\right)H_{\mathrm{xx}}\left(k\right)+Y_{\mathrm{cma}\_\mathrm{in}}\left(k\right)H_{\mathrm{xy}}\left(k\right)& \\ & ,k=\mathrm{0,1,2},...,N-1\\ Y_{\mathrm{cma}\_\mathrm{out}}\left(k\right)=X_{\mathrm{cma}\_\mathrm{in}}\left(k\right)H_{\mathrm{yx}}\left(k\right)+Y_{\mathrm{cma}\_\mathrm{in}}\left(k\right)H_{\mathrm{yy}}\left(k\right)& \end{array}\right.$

其中N为FFT处理长度，X_{cma_in}，Y_{cma_in}为样点插值模块输出，H_xx,H_xy,H_yx,H_yy为滤波系数，X_{cma_out}，Y_{cma_out}即为滤波后频域数据。

步骤八，可以将经过频域滤波的数据采用IFFT(inverse fast fouriertransfer，FFT逆变换)，将该频域数据转换为时域数据。

步骤九，根据样点增减控制信号N_{cr_add}，对IFFT输出的时域数据进行样点的增加或删除操作。

需要说明的是，本实施例中涉及的计算公式是优选的方式，在其它实施例中也可以采用其它计算公式，在此不做具体限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种数据处理的方法，其特征在于，所述方法包括：

将第一时域数据转换为频域数据；

根据所述频域数据获取控制信号；

根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述控制信号包括插值控制信号；

所述根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据包括：

根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；

将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述控制信号还包括样点增减控制信号；

所述根据所述频域数据获取控制信号包括：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；

将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据包括：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；

根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；

将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作包括：

根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

6.一种数据处理的装置，其特征在于，所述装置包括：

转换模块，用于将第一时域数据转换为频域数据；

信息获取模块，用于根据所述频域数据获取控制信号；

第一处理模块，用于根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据；

第二处理模块，用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述控制信号包括插值控制信号；

所述第一处理模块用于根据所述控制信号对所述频域数据进行样点插值处理，并将所述经过样点插值处理的数据转换为第二时域数据是指：

根据所述插值控制信号对所述频域数据进行样点插值处理；

将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述控制信号还包括样点增减控制信号；

所述信息获取模块用于根据所述频域数据获取控制信号是指：

将所述频域数据进行碟形滤波处理；

将碟形滤波处理后的数据进行鉴相；

将鉴相后的数据进行环路滤波处理后获取插值控制信号和样点增减控制信号。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述将经过样点插值处理的数据进行滤波处理后转换为第二时域数据进一步是指：

对所述经过样点插值处理的数据进行误差计算，根据所述误差计算结果生成滤波系数；

根据所述滤波系数对所述经过样点插值处理的数据进行频域滤波处理；

将所述经过频域滤波处理的数据转换为所述第二时域数据。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述第二处理模块用于根据所述控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作是指：

根据所述样点增减控制信号对所述第二时域数据进行样点增加或删除操作。