CN109861692A - 高速曼彻斯特编码的解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明研究并实现了一种高速曼彻斯特编码的解码方法和装置，通过使用移相器输出等相位差的多路输出的同源时钟，并采用双时钟沿采样的方式对曼彻斯特编码进行高速采样，并在高速采样得到的数据基础上提出了对码型进行去抖动和去毛刺处理的具体方法，从而实现了高速曼彻斯特编码的可靠解码，对曼彻斯特编码的高速、远距离传输有着重要的意义，具有广泛的应用场景。

Description

高速曼彻斯特编码的解码方法和装置

(一)技术领域：

本发明涉及一种编码的解码方式，尤其是涉及一种曼彻斯特编码的解码方法及装置。

(二)背景技术：

曼彻斯特编码是一种同步时钟的物理层编码技术，广泛的应用于网络传输，在众多行业使用的通信系统中都有其相关的应用。

曼彻斯特编码的原理，每一个码元被调制成两个电平，如图1所示，即在传输时数据“1”调制成从高电平到低电平的跳变，数据“0”调制成从低电平到高电平的跳变。这种编码的优势在于良好的抗干扰性和自同步能力，但数据的传输速率只有调制速率的1/2。

常见的曼彻斯特编码解码方法，都会用几倍于码速的高频时钟来对编码进行过采样，根据采样后的数据来进行解码。这种方法只适用于低速率传输，当码速高到一定速率后，解码设备需要的采样时钟就会变的很高。例如传输100Mbit的数据，曼彻斯特编码的调制速率需要200Mhz，这时码流中高电平的持续的最小时间只有5ns，如采用常规的方式实现可靠的传输则需要1600Mhz以上的采样时钟。这样解码设备成本会极大增加，且在如此高的时钟频率下设计难度也会大大增加，这也是曼彻斯特编码很少应用于高速率传输的原因。

即便是在曼彻斯特编码低速率传输中，提高解码设备的采样率也有助于纠错，以便于在复杂的传输环境下实现远距离的传输。

因此找到一种低成本，高采样率的解码装置对曼彻斯特编码高速、可靠传输有着重要的意义。

(三)发明内容：

本发明首次提出使用等相位差的同源时钟并采用双时钟沿采样的方式，使用低速时钟对曼彻斯特编码进行高速采样，并在此基础上实现去除码型抖动和纠正码型错误的方法和装置。

本发明所示的解码方法，包括：

接收曼彻斯特编码；

使用移相器输出等相位差的多路输出的同源时钟，并采用双时钟沿采样的方式对曼彻斯特编码进行高速采样；

在高速采样的基础上去除传输过程中的码型抖动；

在高速采样的基础上去除传输过程中的码型毛刺干扰；

本发明所示的解码装置，包括：

码流接收单元，用于接收曼彻斯特编码；

移相器，用于输出多路等相位差的时钟信号；

高速采样单元，用于使用移相器输出的多路时钟信号对接收到的曼彻斯特编码进行采样；

码型恢复单元，用于去除码流传输过程中产生的抖动和毛刺干扰。

(四)附图说明：

图1曼彻斯特编码规则示意图；

图2解码方法示意图；

图3A为移相器结构示意图；

图3B为移相器输出波形及采样沿示意图；

图4抖动去除方法示意图；

图5毛刺去除方法示意图；

图6解码装置示意图；

图中标号说明如下：

1-解码装置 2-码流接收单元 3-高速采样单元

4-码型恢复单元 5-移相器 6-本地时钟

(五)具体实施方式：

为了使本发明的方法、技术方案及优点更加明晰，以下结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。相关领域的技术人员应当理解，此处描述的具体实例仅仅用于理解本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，在一个实例中提供了曼彻斯特编码的解码方法，该方法包括：

步骤201，接收曼彻斯特编码。

步骤202，使用移相器输出等相位差的多路输出的同源时钟，并采用双时钟沿采样的方式对曼彻斯特编码进行高速采样。

其具体方法如下：解码装置的本地时钟CIN经过移相器后得到多路等相位差的采样时钟，下面以移相器的输出路数N＝4为例进行说明，如图3A 所示，其中解码装置的本地时钟CIN作为移相器的输入时钟， COUT1-COUT4为移相器的输出时钟。经过移相器后得到的4等相位差采样时钟的输出波形如图3B所示，COUT1-COUT4的时钟相移依次为0°、 45°、90°、135°。

解码装置使用COUT1-COUT4这四路时钟的上升沿和下降沿对曼彻斯特编码进行采样，其采样沿如图3B所示。这样采样速率就相当于原有的 CIN时钟速率的8倍，从而实现了使用低速时钟实现了高速采样，如果使用更多路输出的移相器则可以实现更高速的采样。

其中采样速率和采样时钟速率的关系为2N的关系，移相器各路输出之间的相位差应保持180°/N，以便能够在采样时保持在一个周期内对信号的均匀采样。例如本实例中N＝4，采样速率和本地时钟速率的关系为2N＝8，移相器各路输出之间的相位差应保持180°/N＝45°。

步骤203，在高速采样所得数据的基础上，去除码型在传输过程中的抖动和毛刺。

具体方法如下：造成码型抖动的原因很多，比如由于在传输过程中的各种原因造成信号上升或下降沿变缓慢造成的信号占空比不再是50％的关系；或是发送端与接收端时钟不同源造成的累积误差，这些对码型的正确识别有一定的影响。要实现抖动去除需要保证采样沿的数量是数据传输速度的8倍以上，如图4所示。使用高速采样，保证理论上在曼彻斯特编码最短电平持续周期T内能满足4次采样以上。采取忽略边沿采样值的方法去除抖动。

以4次采样方法为例，具体方法如下，由于曼彻斯特编码的沿在ab之间抖动，采样得到的结果可能为“1111”、“1110”、“0111”，此时均认为此处是一个高电平信号‘1’。

同理若采样得到的结果为“0000”、“1000”、“0001”，此时均认为此处是一个低电平信号‘0’。

造成码型出现毛刺的原因大部分是干扰，要实现毛刺去除需要保证采样速率是数据传输速度的16倍以上，如图5所示。使用高速采样，保证理论上在曼彻斯特编码最短电平持续周期T内能满足8次采样以上。采取忽略周期内持续独立异常采样值的方式去除毛刺。

以8次采样为例，具体方法如下，由于毛刺n可能发生在电平持续周期T的任意时刻，因此采样得到的结果可能为“01111111”、“10111111”、“11011111”、“11101111”、“11110111”、“11111011”、“11111101”、“11111110”，此时均认为此处未一个高电平信号‘1’。

同理若采样得到的结果为“10000000”、“01000000”、“00100000”、“00010000”、“00001000”、“00000100”、“00000010”、“00000001”、此时均认为此处未一个高电平信号‘0’。

本发明中的去抖动、去毛刺均是建立在高采样率之上的，要实现去抖动至少需要8倍于数据传输速度的采样频率，实现去毛刺则需要16倍于数据传输速度的采样频率。

例如使用200Mhz的输入时钟CIN，使用N＝4的移相器输出，则采样频率为1600Mhz，可实现对400M曼彻斯特编码的去抖动，即200Mbit/s 的数据传输。可实现对200M曼彻斯特编码的去抖动和去毛刺，即100Mbit/s 的数据传输。

步骤204，根据曼彻斯特编码规则，正确解码。去除抖动和毛刺后已经得到无错误的曼彻斯特编码信号，根据其规则进行解码，就能得到数据流。

本发明中的解码装置如图6所示，其中包括：

码流接收单元，用于接收曼彻斯特编码；

移相器，用于输出多路等相位差的时钟信号；

高速采样单元，用于使用移相器输出的多路时钟信号对接收到的曼彻斯特编码进行采样；

码型恢复单元，用于去除码流传输过程中产生的抖动和毛刺干扰，并根据曼彻斯特编码的规则恢复数据流。

本地时钟，用于移相器的输入时钟。

如上所述，使用本发明中的方法和装置可实现相关的高速曼彻斯特编码的可靠传输。

Claims (7)

1.一种高速曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于，所述的方法包括：

接收曼彻斯特编码；

使用移相器输出等相位差的多路输出的同源时钟，并采用双时钟沿采样的方式对曼彻斯特编码进行高速采样；

去除传输过程中的码型抖动；

去除传输过程中的码型毛刺干扰。

2.根据权利要求1所述的使用移相器输出等相位差的多路输出的同源时钟，其特征在于：输出时钟的相位差值为180°/N，其中N为移相器的时钟输出路数。

3.根据权利要求1所述的采用双时钟沿采样的方式，其特征在于：在移相器输出时钟的上升沿和下降沿均对曼彻斯特编码进行采样。

4.根据权利要求1所述的高速采样，其特征在于：采样频率为本地时钟速率2N倍，其中N为移相器的时钟输出路数。

5.根据权利要求1所述的去除传输过程中的码型抖动；其特征在于：使用采样频率为数据速率的8倍以上，保证理论上在曼彻斯特编码最短电平持续周期T内能满足4次采样以上，采样忽略边沿采样值的方法去除抖动。

6.根据权利要求1所述的去除传输过程中的码型毛刺干扰；其特征在于：使用采样频率为数据速率的16倍以上，保证理论上在曼彻斯特编码最短电平持续周期T内能满足8次采样以上；采取忽略周期内持续独立异常采样值的方式去除毛刺。

7.一种高速曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于，所述的装置包括：

码流接收单元，用于接收曼彻斯特编码；

移相器，用于输出多路等相位差的时钟信号；

高速采样单元，用于使用移相器输出的多路时钟信号对接收到的曼彻斯特编码进行采样；

码型恢复单元，用于去除码流传输过程中产生的抖动和毛刺干扰，并根据曼彻斯特编码的规则恢复数据流。

本地时钟，用于移相器的输入时钟。