本发明涉及高速有线通信领域,具体涉及一种信息接收方法及基于adc的serdes系统。
背景技术:
1、目前,业界常用的通信方式包括有线通信和无线通信,因二者传播的物理介质的不同,使得二者在发射机与接收机的架构设计上存在显著差异。
2、串行器和解串器(serializer and deserializer, serdes)是常用的高速通信技术。serdes技术通常需要链路均衡,而去加重技术、预加重技术是常用于实现反馈判决均衡器(decision feedback equalizer, dfe)和前向反馈均衡器(feed forward equalizer,ffe)的链路均衡方法。进一步地,加重技术可以分为:前向去加重、前向预加重、后向去加重、后向预加重,分别用于解决通信链路中的前向串扰、后向串扰问题。本发明关注于包含dfe的serdes系统。
3、serdes系统充分利用传输媒体的信道容量,可减少所需的传输信道和器件引脚数目,并提升信号的传输速度和抗干扰能力,从而大大降低通信成本,在未来高带宽、低成本的应用领域会越来越广泛。serdes系统的主要特点包括:在数据线中时钟内嵌,不需要传送时钟信号,通过加重或均衡技术可以实现高速长距离传输,使用了较少的芯片引脚等。
4、图1为常见的基于模数转换器(analog digital converter, adc)的serdes系统,包括发射机和接收机,发射机信号经过链路传输后进入接收机。在接收机中,时钟数据恢复(clock and data recovery, cdr)电路负责进行时钟恢复,adc进行模数转换并基于cdr电路恢复的时钟和数据进行相位调整。adc采样后的信号经分块与重叠添加模块处理后,由ffe、浮动抽头前向均衡器(floating tap feed forward equalizer, floating tap ffe)和dfe进行均衡,同时ffe和floating tap ffe由时域系数更新模块更新均衡系数,dfe由dfe更新模块更新均衡系数。在高速serdes系统信道衰减比较大的情况下,通常需要使用较大抽头数的时域ffe和floating tap ffe来对信号的码间干扰(inter-symbolinterference,isi)进行均衡 ,甚至用dfe进一步提升信号质量以获得更好的性能。
5、当信号的波特率越来越高,使用的各个均衡器所需要的抽头数越来越大,使得信号的延迟加大,以及芯片的复杂度上升。同时,由于在实际信号处理中信号必须分块以降低单个模块处理的延迟以及存储压力,这会造成ffe滤波处理单块信号时,由于数据不连续形成截断效应,对ffe滤波性能造成很大影响。通常采用的方法是将数据缓存下来进行重叠添加,以降低性能的损失,但这会造成信号的进一步延迟。此外,由于抽头数与信道性能是正相关的,随着波特率的增加,码间干扰越来越大,ffe需要的抽头数越来越多,ffe的复杂度和功耗越来越高,且重叠添加的数据也需要越多,所以一般情况下,ffe的抽头数是受限制的。
6、针对目前高波特率大衰减信道的ffe复杂度问题,业界主要的解决方法为降低或限制ffe的抽头数,增加其他的均衡器,例如,利用后级dfe来分担部分的均衡压力,但是当dfe的抽头数大于1之后,反馈回路的时序压力过大不利于高速实现,所以dfe不能选择过高的抽头数,使得dfe的补偿效果有限,整个系统的性能也受到限制。
7、因此,如何降低高波特率大衰减信道的前向反馈均衡器的高复杂度及传输信号延迟大是该领域迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了缓解或部分缓解上述技术问题,本发明的解决方案如下所述:
2、一种信息接收方法,应用于基于adc的serdes系统,该方法包括如下步骤:步骤s1:将接收机接收的模拟信号转换为数字信号;步骤s2:将所述数字信号进行离散傅里叶变换,从而将时域信号变换为频域信号,随后进行频域滤波;步骤s3:将频域滤波后的信号进行逆离散傅里叶变换;步骤s4:对逆离散傅里叶变换后的信号进行反馈均衡及判决处理。
3、进一步地,在步骤s2进行离散傅里叶变换之前,将转换后的数字信号进行分块。
4、进一步地,所述步骤s2中基于以下公式进行频域滤波:
5、,
6、e(k)=d(k)-y(k),
7、,
8、其中,x(k)、y(k)、w(k)、e(k)和d(k)分别是x(n)、y(n)、w(n)、e(n)和d(n)的离散傅里叶变换值,x(n) 代表当前时刻频域滤波模块输入的n个时域信号,y(n)代表当前时刻表频域滤波模块输出的n个时域信号,e(n)代表当前时刻的n个误差信号,d(n)代表当前时刻信号的n个理想值,w(n)代表当前时刻的系数值 ,w(n+1)代表下一个时刻的系数值,u代表ffe收敛的步长大小。
9、进一步地,所述步骤s2中,离散傅里叶变换后的数字信号的带宽小于等于,且中心频率满足下面关系:
10、,
11、其中,m=0,1,2,…,(m-1),m为离散傅里叶变换后的点数,为采样频率,为中心频率。
12、一种基于adc的serdes系统,所述serdes系统包括发射机与接收机,所述发射机的输出经链路传递给接收机;所述接收机包括:
13、模数转换器,将接收机接收的模拟信号转换为数字信号;
14、分块模块,所述分块模块的输入端与所述模数转换器的输出端耦接,将转换后的数字信号进行分块;
15、离散傅里叶变换模块,所述离散傅里叶变换模块的输入端与所述分块模块的输出端耦接,将分块后的信号进行离散傅里叶变换;
16、频域滤波模块,所述频域滤波模块的输入端与所述傅里叶变换模块的输出端耦接,以进行频域滤波;
17、逆离散傅里叶变换模块,所述逆离散傅里叶变换模块的输入端与所述频域滤波模块的输出端耦接,将频域滤波后的信号进行逆离散傅里叶变换;
18、反馈判决均衡模块,所述反馈判决均衡模块的输入端与所述逆离散傅里叶变换模块的输出端耦接,以进行反馈均衡及判决处理。
19、进一步地,所述离散傅里叶变换模块将分块后的信号从时域变换到频域,所述逆离散傅里叶变换模块将频域滤波后的信号从频域变换回时域。
20、进一步地,所述serdes系统还包括频域滤波更新模块,所述频域滤波更新模块用于对频域滤波模块进行频域系数更新或/和频域误差更新。
21、进一步地,所述离散傅里叶变换模块执行以下变换:
22、,
23、其中,n为当前时刻,x(n)为当前时刻频域滤波输入的n个时域信号,x(k)为x(n)的离散傅里叶变换值,k是频域的频率,exp为指数函数,n为正整数。
24、进一步地,所述频域滤波模块基于以下公式进行频域滤波:
25、,
26、e(k)=d(k)-y(k),
27、,
28、其中,x(k)、y(k)、w(k)、e(k)和d(k)分别是x(n)、y(n)、w(n)、e(n)和d(n)的离散傅里叶变换值,x(n) 代表当前时刻频域滤波模块输入的n个时域信号,y(n)代表当前时刻表频域滤波模块输出的n个时域信号,e(n)代表当前时刻的n个误差信号,d(n)代表当前时刻信号的n个理想值,w(n)代表当前时刻的系数值 ,w(n+1)代表下一个时刻的系数值,u代表ffe收敛的步长大小。
29、进一步地,所述serdes系统还包括时钟数据恢复电路,所述时钟数据恢复电路的输入端与所述模数转换器的输出端耦接,所述时钟数据恢复电路将恢复的时钟信号和恢复的数据信号反馈给所述模数转换器。优选地,时钟数据恢复电路基于穆勒-穆勒鉴相器(mueller-muller phase detector,mmpd)实现。
30、进一步地,基于所述时钟数据恢复电路恢复的时钟信号和数据信号,所述模数转换器将接收机接收的模拟信号转换为数字信号。
31、进一步地,所述发射机包括依次耦接的数据产生器、映射器、发射机前向反馈均衡器和数模转换器;
32、所述数据产生器产生的数字信号经过映射器映射和发射机前向反馈均衡器滤波后送入数模转换器进行数模转换,所述数模转换器的输出经链路传递给接收机。
33、进一步地,所述接收机的频域滤波模块与所述发射机前向反馈均衡器进行联合设计,使得所述接收机的频域滤波模块和所述发射机接收的模拟信号的频谱相重合。
34、进一步地,离散傅里叶变换后的数字信号的带宽小于等于,且中心频率满足下面关系:
35、,
36、其中,m=0,1,2,…,(m-1),m为离散傅里叶变换后的点数,为采样频率,为中心频率。
37、本发明技术方案,具有如下有益的技术效果之一或多个:
38、(1)本发明在接收机中,利用离散傅里叶变换(discrete fourier transform,dft)将信号从时域变换到频域,将时域卷积变换为频域乘法,在频域进行均衡,降低了计算复杂度;
39、(2)本发明通过增加接收机中ffe的抽头数,对于频域乘法来说并不增加额外的复杂度,使得接收机中ffe可以尽量的增加抽头数获取更好的性能,解决了目前高波特率大衰减信道的接收机中ffe复杂度问题;
40、(3)本发明的接收机通过频域滤波的乘法代替了时域均衡时多个模块的卷积(如现有技术中接收机中的前向反馈均衡器和浮动抽头前向均衡器),节省了一个模块,进一步降低了复杂度;
41、(4)本发明的发射机与接收机的频域滤波模块进行联合设计,以及选择合适的dft点数后,避开频谱泄露的频段,提升了滤波效果,并且可以去掉ffe前面的重叠添加模块,减少信号的延迟。
42、此外,本发明还具有的其它有益效果将在具体实施例中提及。
1.一种信息接收方法,应用于基于adc的serdes系统,其特征在于,该方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的信息接收方法,其特征在于:
3.根据权利要求1或2所述的信息接收方法,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的信息接收方法,其特征在于:
5.一种基于adc的serdes系统,其特征在于:
6.根据权利要求5所述的基于adc的serdes系统,其特征在于:
7.根据权利要求6所述的基于adc的serdes系统,其特征在于:
8.根据权利要求5至7任一项所述的基于adc的serdes系统,其特征在于:
9.根据权利要求8所述的基于adc的serdes系统,其特征在于:
10.根据权利要求9所述的基于adc的serdes系统,其特征在于: