CN109639305A - 一种实现数据接收处理的方法及接收机 - Google Patents

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程雪
肖海勇
曾文琪
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    • H04B1/16—Circuits

Abstract

一种实现数据接收处理的方法及接收机，包括：接收数字信号；对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。本发明实施例通过减小等效信道长度，消除了基线漂移，提升了接收机的可靠性。

Description

一种实现数据接收处理的方法及接收机
技术领域
本文涉及但不限于局域网通信技术，尤指一种实现数据接收处理的方法及接收机。
背景技术
以太网是当前应用最为普遍的局域网技术。在采用双绞线等传输介质的以太网中，由于信道存在色散，符号间的干扰成为影响传输性能的一个固有因素，因此需要引入各种均衡技术保证数据的正确接收。随着以太网标准的演进，在更高速率的以太网中，由于符号进一步变短和电平间距进一步减小，符号间干扰往往更加严重。
基线漂移(BLW，Baseline Wander)效应是以太网中影响传输性能的一个主要因素。基线漂移效应源于以太网中的隔离变压器(网络变压器)。隔离变压器具有增强信号、隔离防护、干扰抑制等作用，属于以太网接口的标准配置；从频域来看，隔离变压器等效为一个具有低截止频率和陡峭截止特性的高通滤波器，因此，隔离变压器导致基线漂移，影响通信性能；相关技术中，消除基线漂移的方法通常是设法估计其大小后，根据估计获得的基线漂移的大小进行相应的补偿，该补偿可以在模拟域或/和数字域上进行。图1为相关技术接收机的结构框图，如图1所示，根据判决器的输入和输出对数字信号进行基线漂移估计；根据基线漂移估计的结果对模数转换器接收的模拟信号进行基线漂移的补偿；图1只是相关技术中进行基线漂移估计和补偿的示例，本领域技术人员可以对图1所示电路根据相关技术进行变形和调整。在更高速率的以太网(如2.5吉以太网(2.5GBASE-T))中，如果基线漂移补偿存在误差时，容易导致严重的错误传播效应，降低接收机的可靠性。相关技术中还有一种处理方式是：将隔离变压器的影响视为信道本身畸变的一部分，仍采用均衡技术进行消除；但是，从时域来看，隔离变压器的效果是引入了相对较小但相当长、衰减很慢的符号间干扰。要通过均衡技术消除这样的长符号间干扰，势必大幅度增加均衡器的实现复杂度，降低接收机的可靠性。
综上，对更高速率的以太网(如2.5GBASE-T)，相关技术中的消除基线漂移的方法，容易降低接收机的可靠性。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种实现数据接收处理的方法及接收机，能够消除基线漂移，提升接收机的可靠性。
本发明实施例提供了一种接收机，包括：高通滤波器；
高通滤波器用于：接收数字信号，并对接收的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
可选的，所述高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
可选的，所述以太网通信系统为千兆以太网(1000BASE-T)时，所述高通滤波器的截止频率范围包括：0.5兆赫兹(MHz)～5MHz；
所述以太网通信系统为2.5吉以太网(2.5GBASE-T)时，所述高通滤波器的截止频率范围包括：1MHz～10MHz。
可选的，所述高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
可选的，所述接收机还包括：第一模数转换器、第一前馈均衡器、第一反馈均衡器和第一判决器；其中，
所述第一模数转换器用于：将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并将转换获得的所述数字信号发往所述高通滤波器；
所述第一前馈均衡器用于：对完成所述高通滤波的数字信号进行前向码间干扰的消除处理；
所述第一反馈均衡器用于：对消除前向码间干扰的数字信号，进行后向码间干扰的消除处理；
所述第一判决器用于：将判决输入映射为两个或两个以上的电平值，并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；
其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡。
可选的，所述接收机还包括：第二模数转换器、第二前馈均衡器、第二反馈均衡器、求模运算器、第二判决器、第一模式选择器、第二模式选择器；其中，
第二模数转换器，用于将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并发往所述高通滤波器；
第二前馈均衡器，用于消除通过高通滤波器的数字信号的前向码间干扰；
第二反馈均衡器，用于在信道训练阶段获取预编码参数；
求模运算器，用于将信号幅度限定在预设的目标范围内；
第二判决器，用于将判决输入映射为两个或两个以上的电平值,并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡。
第一模式选择器用于控制求模运算器打开与关闭；
第二模式选择器用于控制第二反馈均衡器的打开与关闭。
另一方面，本发明实施例还提供一种实现数据接收处理的方法，包括：
接收数字信号；
对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
可选的，所述高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
可选的，所述以太网通信系统为千兆以太网(1000BASE-T)时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：0.5MHz～5MHz；
所述以太网通信系统为2.5吉以太网时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：1MHz～10MHz。
可选的，所述高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
再一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述实现数据接收处理的方法。
还一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行以下操作：
接收数字信号；
对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
与相关技术相比，本申请技术方案包括：接收数字信号；对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。本发明实施例通过减小接收机的等效信道长度，消除了基线漂移，提升了接收机的可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为相关技术接收机的结构框图；
图2为本发明实施例接收机的结构框图；
图3为本发明另一实施例接收机的结构框图；
图4为本发明一可选实施例高通滤波器的组成框图；
图5为本发明实施例实现数据接收处理的方法的流程图；
图6为本发明第一应用示例接收机的结构框图；
图7为本发明第二应用示例的接收机的结构框图；
图8为本发明第三应用示例的发送机的结构框图；
图9为本发明第三应用示例的接收机的结构框图；
图10为本发明第四应用示例的接收机的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明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。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图2为本发明实施例接收机的结构框图，如图2所示，包括：高通滤波器；
高通滤波器用于：接收数字信号，并对接收的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
可选的，本发明实施例高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
需要说明的是，本发明实施例高通滤波器的截止频率可以参照相关电路中隔离变压器进行设定，包括：截止频率远大于隔离变压器等效的高通滤波器的截止频率。
可选的，本发明实施例以太网通信系统为千兆以太网(1000BASE-T)时，高通滤波器的截止频率范围包括：0.5兆赫兹(MHz)～5MHz；以太网通信系统为2.5G以太网(2.5GBASE-T)时，高通滤波器的截止频率范围包括：1MHz～10MHz。
可选的，本发明实施例高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
可选的，本发明实施例接收机还包括：第一模数转换器、第一前馈均衡器、第一反馈均衡器和第一判决器；其中，
所述第一模数转换器用于：将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并将转换获得的所述数字信号发往所述高通滤波器；
所述第一前馈均衡器用于：对完成所述高通滤波的数字信号进行前向码间干扰的消除处理；
所述第一反馈均衡器用于：对消除前向码间干扰的数字信号，进行后向码间干扰的消除处理；
所述第一判决器用于：将判决输入映射为两个或两个以上的电平值，并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；
其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡。
需要说明的是，第一模数转换器、第一前馈均衡器、第一反馈均衡器和第一判决器可以包括相关技术中已有的电路结构，其线路连接、参数设置等均可以参照相关技术进行实施。
图3为本发明另一实施例接收机的结构框图，如图3所示，所述接收机还包括：第二模数转换器、第二前馈均衡器、第二反馈均衡器、求模运算器、第二判决器、第一模式选择器、第二模式选择器；其中，
第二模数转换器，用于将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并发往所述高通滤波器；
第二前馈均衡器，用于消除通过高通滤波器的数字信号的前向码间干扰；
第二反馈均衡器，用于在信道训练阶段获取预编码参数；
求模运算器，用于将信号幅度限定在预设的目标范围内；
第二判决器，用于将判决输入映射为两个或两个以上的电平值,并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡。
第一模式选择器用于控制求模运算器打开与关闭；
第二模式选择器用于控制第二反馈均衡器的打开与关闭。
需要说明的是，第二模数转换器、第二前馈均衡器、第二反馈均衡器、求模运算器、第二判决器、第一模式选择器、第二模式选择器；可以包括相关技术中已有的电路结构，其线路连接、参数设置等均可以参照相关技术进行实施。
图4为本发明一可选实施例高通滤波器的组成框图，如图4所示，D表示延时单元，图4表示的高通滤波器的传递函数为：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
图5为本发明实施例实现数据接收处理的方法的流程图，如图5所示，包括：
步骤500、接收数字信号；
步骤501、对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
可选的，本发明实施例高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
需要说明的是，本发明实施例高通滤波器的截止频率应远大于隔离变压器等效高通滤波器的截止频率。
可选的，本发明实施例所述以太网通信系统为千兆以太网(1000BASE-T)时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：0.5MHz～5MHz；
所述以太网通信系统为2.5GBASE-T时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：1MHz～10MHz。
可选的，本发明实施例高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述实现数据接收处理的方法。
本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行以下操作：
接收数字信号；
对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
以下通过具体应用示例对本发明实施例方法进行清楚详细的说明，应用示例仅用于陈述本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
应用示例1
图6为本发明第一应用示例接收机的结构框图，如图6所示，接收机结构包含模数转换器、高通滤波器、前馈均衡器、反馈均衡器、判决器。接收机接收信道输出信号波形y(t)，输出判决结果其中，首先由模数转换器接收信道输出信号波形y(t)，将其转换为数字信号序列{rk}；接收机在第k个符号的传输过程中，由rk到的具体处理包括：
高通滤波器接收输入信号rk，对其采用传递函数进行滤波，得到输出vk，1；
前馈均衡器接收输入信号vk，1，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出uk；其中，前向码间干扰的来源是比信号主径更早到达接收机的多径信号，它们导致了对当前符号接收的干扰。
反馈均衡器根据过去时刻的判决结果输出当前时刻的反馈dk；前馈均衡器的输出uk减去dk得到在这一过程中，后向码间干扰被消除。其中，后向码间干扰的来源是比信号主径更晚到达接收机的多径信号，它们导致了对当前信号接收的干扰；
判决器输出判决结果
应用示例2
图7为本发明第二应用示例的接收机的结构框图，如图7所示，该接收机结构包含模数转换器、前馈均衡器、高通滤波器、反馈均衡器、判决器；接收机接收信道输出信号波形y(t)，输出判决结果其中，首先由模数转换器接收信道输出信号波形y(t)，将其转换为数字信号序列{rk}。接收机在第k个符号的传输过程中，由rk到的处理包括：
前馈均衡器接收输入信号rk，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出vk,2。
高通滤波器接收输入信号vk,2，对其采用传递函数进行滤波，得到输出uk。
反馈均衡器根据过去时刻的判决结果输出当前时刻的反馈dk。前馈均衡器的输出uk减去dk得到在这一过程中，后向码间干扰被消除。
判决器输出判决结果
应用示例3
图8为本发明第三应用示例的发送机的结构框图，如图8所示，发送机部分的模式选择器1、预处理器(THP)、数字模拟转换器；图9为本发明第三应用示例的接收机的结构框图，如图9所示，接收机包括模数转换器、高通滤波器、前馈均衡器、模式选择器2、求模运算器、模式选择器3、反馈均衡器、判决器。
发送机和接收机收发机有两种工作模式：训练模式和传输模式。对训练模式，三个模式选择器的模式参数均设定为m＝0；对传输模式则均设定为m＝1。
在训练模式下，发送机首先将接收机已知的训练序列{Ik}通过数字模拟转换器映射为信道输入波形x(t)。接收机接收信道输出信号波形y(t)，通过模数转换器将其转换为数字信号序列{rk}，进一步处理最终得到判决结果其中，在第k个符号的传输过程中，接收机由rk到的处理包括：
高通滤波器接收输入信号rk，对其采用传递函数进行滤波，得到输出vk，3。
前馈均衡器接收输入信号vk，3，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出uk。
反馈均衡器根据过去时刻的判决结果输出当前时刻的反馈dk。前馈均衡器的输出uk减去dk得到在这一过程中，后向码间干扰被消除。
判决器接收输入信号输出判决结果
在以上步骤中，接收机通过比较{Ik}和得到对THP参数的估计后，即设定m＝1，转入传输模式。其中THP的作用是通过预编码，消除接收机中出现的后向码间干扰。
在传输模式下，发送机首先根据训练阶段得到的THP参数，通过THP将所需传输的符号序列{Ik}转换为预编码序列{sk}，再通过数字模拟转换器将其映射为信道输入波形x(t)；接收机接收信道输出信号波形y(t)，通过模数转换器将其转换为数字信号序列{rk}，进一步处理最终得到判决结果其中，在第k个符号的传输过程中，接收机由rk到的处理包括：
高通滤波器接收输入信号rk，对其进行滤波，得到输出vk，3。
前馈均衡器接收输入信号vk，3，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出uk。
求模运算器接收输入信号uk，对其进行求模运算，得到输出由于后向码间干扰已经通过THP消除，该输出可直接作为判决器输入。
判决器接收输入信号判决输出结果
应用示例4
本发明第四应用示例的发送机的结构与第三应用示例的发送机结构相同，包括：模式选择器1、THP、数字模拟转换器；图10为本发明第四应用示例的接收机的结构框图，如图10所示，包括：模数转换器、前馈均衡器、高通滤波器、模式选择器2、求模运算器、模式选择器3、反馈均衡器、判决器。
发送机和接收机有两种工作模式：训练模式和传输模式。对训练模式，三个模式选择器的模式参数均设定为m＝0；对传输模式则均设定为m＝1。
在训练模式下，发送机首先将接收机已知的训练序列{Ik}通过数字模拟转换器映射为信道输入波形x(t)。接收机接收信道输出信号波形y(t)，通过模数转换器将其转换为数字信号序列{rk}，进一步处理最终得到判决结果其中，在第k个符号的传输过程中，接收机由rk到的处理包括：
前馈均衡器接收输入信号rk，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出vk，4。
高通滤波器接收输入信号vk，4，对其进行滤波，得到输出uk。
反馈均衡器根据过去时刻的判决结果输出当前时刻的反馈dk。高通滤波器的输出uk减去dk得到
判决器接收输出判决结果
在以上步骤中，接收机通过比较{Ik}和得到对THP参数的估计后，即设定m＝1，转入传输模式。
在传输模式下，发送机首先根据训练阶段得到的THP参数，通过THP将所需传输的符号序列{Ik}转换为预编码序列{sk}，再通过数字模拟转换器将其映射为信道输入波形x(t)；接收机接收信道输出信号波形y(t)，通过模数转换器将其转换为数字信号序列{rk}，进一步处理最终得到判决结果其中，在第k个符号的传输过程中，接收机由rk到的处理包括：
前馈均衡器接收输入信号rk，对其进行均衡处理，消除前向码间干扰，得到输出vk，4。
高通滤波器接收信号vk，4，对其进行滤波，得到输出uk。
求模运算器接收输入信号uk，对其进行求模运算，得到输出
判决器输出判决结果
本应用示例中的THP、数字模拟转换器、模数转换器、前馈均衡器、反馈均衡器、判决器、模式选择器及求模运算器结构与相关电路的结构相同。
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(例如处理器)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，上述实施例中的每个模块/单元可以采用硬件的形式实现，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过处理器执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种接收机，其特征在于，包括：高通滤波器；
高通滤波器用于：接收数字信号，并对接收的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
3.根据权利要求2所述的接收机，其特征在于，
所述以太网通信系统为千兆以太网1000BASE-T时，所述高通滤波器的截止频率范围包括：0.5兆赫兹MHz～5MHz；
所述以太网通信系统为2.5吉以太网2.5GBASE-T时，所述高通滤波器的截止频率范围包括：1MHz～10MHz。
4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
5.根据权利要求1～4任一项所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括：第一模数转换器、第一前馈均衡器、第一反馈均衡器和第一判决器；其中，
所述第一模数转换器用于：将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并将转换获得的所述数字信号发往所述高通滤波器；
所述第一前馈均衡器用于：对完成所述高通滤波的数字信号进行前向码间干扰的消除处理；
所述第一反馈均衡器用于：对消除前向码间干扰的数字信号，进行后向码间干扰的消除处理；
所述第一判决器用于：将判决输入信号映射为两个或两个以上的电平值，并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；
其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡。
6.根据权利要求1～4任一项所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括：第二模数转换器、第二前馈均衡器、第二反馈均衡器、求模运算器、第二判决器、第一模式选择器、第二模式选择器；其中，
第二模数转换器，用于将接收的模拟信号转换为所述数字信号，并发往所述高通滤波器；
第二前馈均衡器，用于消除通过高通滤波器的数字信号的前向码间干扰；
第二反馈均衡器，用于在信道训练阶段获取预编码参数；
求模运算器，用于将信号幅度限定在预设的目标范围内；
第二判决器，用于将判决输入信号映射为两个或两个以上的电平值,并选择映射的一个电平值输出作为判决结果；其中，所述判决结果用于自适应反馈均衡；
第一模式选择器用于控制求模运算器打开与关闭；
第二模式选择器用于控制第二反馈均衡器的打开与关闭。
7.一种实现数据接收处理的方法，其特征在于，包括：
接收数字信号；
对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高通滤波器的截止频率包括：根据以太网通信系统的带宽确定的大于预设取值的截止频率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述以太网通信系统为千兆以太网1000BASE-T时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：0.5兆赫兹MHz～5MHz；
所述以太网通信系统为2.5吉以太网2.5GBASE-T时，所述高通滤波器的截止频率的取值范围包括：1MHz～10MHz。
10.根据权利要求7～9任一项所述的方法，其特征在于，所述高通滤波器的传递函数包括：
其中，z-1表示时域的一个延时单元；α为可变参数，0＜α＜1。
11.一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行如权利要求7～10任一项所述的实现数据接收处理的方法。
12.一种终端，包括：存储器和处理器；其中，
处理器被配置为执行存储器中的程序指令；
程序指令在处理器读取执行以下操作：
接收数字信号；
对接收到的数字信号进行高通滤波，以减小等效信道长度。
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