CN112565146A - 一种数据接收方法、装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据接收方法、装置以及计算机可读存储介质，属于通信技术领域，其中，数据传输方法包括：第三FPGA接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；所述第三FPGA识别第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；所述第三FPGA识别第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧；该数据接收方法在Aurora协议的流模式下，在传输时只抽取有用的子载波数据传输，不仅提高了传输效率，也保证了后续处理需要子帧边界的需求，能较好的应用于高速率大带宽的通信系统物理层实现中。

Description

一种数据接收方法、装置以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据接收方法、装置以及计算机可读存储介质。
背景技术
随着通信系统带宽以及速率的提高，物理层的数据速率也越来越高，接收数据经过高速AD采样后，高速数字信号在FGPA中进行处理，由于FPGA资源有限，需要2片到3片FPGA协作处理，即需要不同的板卡之间传输高速率大带宽的数据，一般使用高速串行总线。Xilinx公司提供了多种串行通信协议IP核，便于用户进行开发，比如常用的Aurora 8B/10B、Aurora64B/66B。
Aurora协议主要是进行点到点的串行数据传输，可以达到较高的传输速率，且速率配置灵活方便。在使用上，Aurora核为用户提供了一个透明的物理层接口，它支持任何上层私有的或符合工业标准的协议，如以太网和TCP/IP等。基于此，Aurora协议传输在通信系统中的使用越来越广泛。
Aurora传输模式可配置为帧模式(Framing)和流模式(Streaming)。
帧模式配置下，用户层接口有帧起始、帧结束、数据以及数据有效标记，适用于需要边界传输情况，在本文的应用中，帧起始和帧结束可以标记出每个OFDM Symbol的开始和结束，接收端根据标记区分出数据帧并做相应的处理；缺点是帧模式的协议开销大，传输效率低。
流模式配置下用户层接口只有数据和数据有效标记，协议开销比较小，传输效率高，适用于高速数据传输，但是在接收端无法区分OFDM符号开始和结束，也就无法提取出OCEF去做信道估计，所以单纯的流模式不适用于本文的应用场景。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种传输效率低、协议开销小而且适用于文本的数据接收方法以及数据接收装置。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种数据接收方法，应用于Aurora协议的流模式下，包括以下步骤：
第三FPGA接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；其中，所述第一OFDM符号的两端包括用于识别的第一帧头和第一帧尾；所述第二OFDM符号的两端包括用于识别的第二帧头和第二帧尾；
所述第三FPGA识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；
所述第三FPGA识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；
所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧。
可选的，在所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧，之后还包括：
所述第三FPGA对接收到的第一OFDM符号以及第二OFDM符号做信道估计、信道均衡以及解扰。
可选的，所述第一帧头、第一帧尾、第二帧头以及第二帧尾根据传输位宽进行自定义而成。
可选的，当所述第一OFDM符号中的数据中有与所述第一帧头或第一帧尾的数据相同时，则对所述第一帧头和所述第一帧尾进行转义。
可选的，当所述第二OFDM符号中的数据中有与所述第二帧头或第二帧尾的数据相同时，则对所述第二帧头和所述第二帧尾进行转义。
可选的，所述第三FPGA在接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号时对两者进行同步。
可选的，所述第三FPGA在接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号时对两者进行同步，具体包括：
所述第三FGPA分别将所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号存储到第一FIFO存储器以及第二FIFO存储器中；
同时读取所述第一FIFO存储器以及第二FIFO存储器中的数据。
可选的，所述OCEF帧的有效数据数量为1024个，所述有效子载波帧的有效数据数量为352个。
另一方方面，本发明提供一种数据接收装置，应用于Aurora协议的流模式下，包括：
接收单元，用于接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；其中，所述第一OFDM符号的两端包括用于识别的第一帧头和第一帧尾；所述第二OFDM符号的两端包括用于识别的第二帧头和第二帧尾；
第一识别单元，用于识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；
第二识别单元，用于识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；
确定单元，用于根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧。
可选的，在上述数据接收装置还包括同步单元，用于接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号进行同步。
本发明相对于现有技术的有益效果是：该数据接收方法在Aurora协议的流模式下，通过在OFDM符号的两端用于识别的帧头和帧尾，接收端只需要识别该帧头和帧尾，从而在传输时只抽取有用的子载波数据传输，不仅提高了传输效率，也保证了后续处理需要子帧边界的需求，能较好的应用于高速率大带宽的通信系统物理层实现中。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的数据接收方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的数据同步的流程图；
图3是本发明一实施例提供的数据接收装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应当说明的是，本申请实施例提供的数据接收方法以及数据接收装置是针对MIMO系统接收机物理层FPGA实现。
MIMO系统主要有3片FPGA实现信号的处理，第一FPGA和第二FPGA为发送经过处理的信号，经过同步以及FFT之后把数据传给第三FPGA做信道估计以及均衡。若ADC采样率为3.072GHz，经过16并行降速后，第一FPGA和第二FPGA的处理时钟是192MHz，FFT之后的实部和虚部数据分别用16bit表示，若所有数据都传输则传输带宽为98.304Gbps，为了减少传输带宽，只传输必要的数据，首先去除导频，然后在FFT之后提取出有效子载波数据以及信道估计需要的训练序列OCEF，本申请中，一个OFDM符号有1024个子载波，导频128个，有效子载波数据352个，OCEF帧则是把整个1024个子载波都保留，
数据抽取后，传输带宽减少至30Gbps左右，考虑到Aurora自身的传输开销，选用11.0592Gbps Aurora 64B/66B,Dual x4 links可以实现本申请的数据传输。
参照图1，本实施例提供数据接收方法，一种数据接收方法，包括以下步骤：
S10：第一FPGA在第一OFDM符号的两端增加用于识别的第一帧头和第一帧尾。
具体的，第一帧头和第一帧尾可以根据传输位宽自定义，例如传输位宽是32位，则需要定义32位的帧头和帧尾，一般选择重复的字节，本文选取的第一帧头是32bit的数据7E7E7E7E，第一帧尾是3E3E3E3E。
需要说明的是，第一FPGA在加第一帧头和第一帧尾时，若遇到数据中有与第一帧头或第一帧尾相同的数据，要进行转义，即把与第一帧头和第一帧尾相同的数据变换成其他数据，例如本文中若数据中存在7E7E7E7E，则转义成7D7D7D7D,5E5E5E5E；若数据中存在3E3E3E3E，则转义成7D7D7D7D,1E1E1E1E，转义字符也是根据数据位宽自定义的字符，一般也选择重复字节。以此区分第一帧头和第一帧尾符号和真实的数据。
S20：第二FPGA在第二OFDM符号的两端增加用于识别的第二帧头和第二帧尾；
同样的，第二帧头和第二帧尾可以根据传输位宽自定义，例如传输位宽是32位，则需要定义32位的帧头和帧尾，一般选择重复的字节，本文选取的第二帧头是32bit的数据7E7E7E7E，第二帧尾是3E3E3E3E。
同样的，发送端在加第二帧头和第二帧尾时，若遇到数据中有与第二帧头或第二帧尾相同的数据，要进行转义，即把与第二帧头和第二帧尾相同的数据变换成其他数据，例如本文中若数据中存在7E7E7E7E，则转义成7D7D7D7D,5E5E5E5E；若数据中存在3E3E3E3E，则转义成7D7D7D7D,1E1E1E1E，转义字符也是根据数据位宽自定义的字符，一般也选择重复字节。以此区分第二帧头和第二帧尾符号和真实的数据。
S30：第三FPGA接收所述第一FPGA以及所述第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及所述第二OFDM符号。
另外，需要说明的是，采用Aurora协议传输时延具有不确定性，因此第三FPGA收到第一FPGA和第二FPGA传输的数据是不同步的，接收端必须做数据同步。根据实际测量，两路Aurora数据传输到第三FPGA的时间差在100ns以内，因此接收端可以根据帧头的位置去做同步，如图2所示。
在t1时刻和t2时刻，第一FPGA和第二FGPA分别将第一OFDM符号和第二OFDM符号传输到第三FPGA，第三FPGA分别将第一OFDM符号和第二OFDM符号存储到第一FIFO存储器和第二FIFO存储器中。其中，t1时刻为第一OFDM符号的帧头所指示的时刻，t2时刻为第一OFDM符号的帧头所指示的时刻。
将t1和t2中较晚的时刻设为t3时刻，如图2所示，在本实施例中以t1设为t3，在t3时刻同时读取所述第一FIFO存储器以及第二FIFO存储器中的数据，从而达到两路数据的同步。
S31：所述第三FPGA识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；
应当说明的是，第三FPGA收到7E7E7E7E，即认为是一个OFDM符号的开始，取第一帧头后面的数据为有效数据，收到3E3E3E3E则结束，若收到的是转义字符，则转换成对应的数据，同时对有效数据进行计数。
S32：所述第三FPGA识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；
同样的，第所述第二OFDM符号为7E7E7E7E，即认为是一个OFDM符号的开始，取第二帧头后面的数据为有效数据，收到3E3E3E3E则结束，若收到的是转义字符，则转换成对应的数据，同时对有效数据进行计数。
S33：所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧；
应当说明的是，若有效数据为1024个，则认为收到的是训练序列OCEF，若有效数据个数为352个，则认为收到是有效子载波帧。
在确定了OCEF帧以及有效子载波后，就能够进行后续进行信道估计、信道均衡以及解扰。由于后续的信道估计、信道均衡以及解扰的方法属于本领域的现有技术，故在本实施例中就不再赘述。
该数据接收方法在Aurora协议的流模式下，通过在OFDM符号的两端用于识别的帧头和帧尾，接收端只需要识别该帧头和帧尾，从而在传输时只抽取有用的子载波数据传输，不仅提高了传输效率，也保证了后续处理需要子帧边界的需求，能较好的应用于高速率大带宽的通信系统物理层实现中。
在另外一实施例中，本发明还提供一种数据接收装置，如图3所示，该数据接收装置包括第三FPGA：
其中，第三FGPA包括接收单元401，用于接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；其中，所述第一OFDM符号的两端包括用于识别的第一帧头和第一帧尾；所述第二OFDM符号的两端包括用于识别的第二帧头和第二帧尾；具体的接收方法在上述数据接收方法的步骤S30中已经详细阐述，在本实施例中就不再赘述。
第一识别单元402，用于识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；具体的识别方法在上述数据接收方法的步骤S31中已经详细阐述，在本实施例中就不再赘述。
第二识别单元403，用于识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；具体的识别方法在上述数据接收方法的步骤S32中已经详细阐述，在本实施例中就不再赘述。
确定单元404，用于根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧；具体的确定方法在上述数据接收方法的步骤S33中已经详细阐述，在本实施例中就不再赘述。
另外，该数据接收装置还包括同步单元405，用于接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号进行同步；具体的识别方法在上述数据接收方法的步骤S30中已经详细阐述，在本实施例中就不再赘述。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种数据接收方法的部分或全部步骤。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种数据接收方法，应用于Aurora协议的流模式下，其特征在于：
第三FPGA接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；其中，所述第一OFDM符号的两端包括用于识别的第一帧头和第一帧尾；所述第二OFDM符号的两端包括用于识别的第二帧头和第二帧尾；
所述第三FPGA识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；
所述第三FPGA识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；
所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧。
2.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于，在所述第三FPGA根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧，之后还包括：
所述第三FPGA对接收到的第一OFDM符号以及第二OFDM符号做信道估计、信道均衡以及解扰。
3.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于：所述第一帧头、第一帧尾、第二帧头以及第二帧尾根据传输位宽进行自定义而成。
4.根据权利要求1或3所述的数据接收方法，其特征在于：当所述第一OFDM符号中的数据中有与所述第一帧头或第一帧尾的数据相同时，则对所述第一帧头和所述第一帧尾进行转义。
5.根据权利要1或3所述的数据接收方法，其特征在于：当所述第二OFDM符号中的数据中有与所述第二帧头或第二帧尾的数据相同时，则对所述第二帧头和所述第二帧尾进行转义。
6.根据权利要1所述的数据接收方法，其特征在于：所述第三FPGA在接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号时对两者进行同步。
7.根据权利要求6所述的数据接收方法，其特征在于，所述第三FPGA在接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号时对两者进行同步，具体包括：
所述第三FGPA分别将所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号存储到第一FIFO存储器以及第二FIFO存储器中；
同时读取所述第一FIFO存储器以及第二FIFO存储器中的数据。
8.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于：所述OCEF帧的有效数据数量为1024个，所述有效子载波帧的有效数据数量为352个。
9.一种数据接收装置，应用于Aurora协议的流模式下，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收第一FPGA以及第二FPGA分别发送的所述第一OFDM符号以及第二OFDM符号；其中，所述第一OFDM符号的两端包括用于识别的第一帧头和第一帧尾；所述第二OFDM符号的两端包括用于识别的第二帧头和第二帧尾；
第一识别单元，用于识别所述第一帧头和第一帧尾并确定所述第一帧头和第一帧尾之间的有效数据的数量；
第二识别单元，用于识别所述第二帧头和第二帧尾并确定所述第二帧头和第二帧尾之间的有效数据的数量；
确定单元，用于根据所述有效数据的数量确定OCEF帧以及有效子载波帧。
10.根据权利要求9所述的数据接收装置，其特征在于，还包括：同步单元，用于接收到所述第一OFDM符号和所述第二OFDM符号进行同步。
11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的一种数据接收方法的步骤。
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