一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统，定义IIR滤波器为预均衡器；IIR滤波器的系数由RC模拟电路建模获得，IIR滤波器的系数可取多组值，对应预均衡器可设置多个预均衡档位；输入信号依次输入自动增益控制单元和预均衡器，初始化预均衡器开启最小的预均衡档位，依次执行训练步骤及收敛步骤，后输出预均衡信号。本发明专利技术用数字方法实现以太网自适应预均衡，实现较为简单，节约芯片面积，降低芯片成本，可配置性高，灵活性更强，可移植性更高，信号不会溢出，准确度高。准确度高。准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统


[0001]本专利技术属于数字电子
，尤其涉及一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统。

技术介绍

[0002]以太网信号在传输的过程中会受到信道的影响，这主要是由于双绞线信道的趋肤效应导致的，信号频率越高，趋肤效应越明显，导致传输的损耗就越大，从而导致信号的高频分量衰减和符号间干扰（ISI）。而预均衡技术主要针对前者，提高高频分量的补偿，属于频域均衡方法，判决反馈均衡（DFE）则针对后者，属于时域均衡。只有两者完美配合才能达到最佳的解调性能。
[0003]目前预均衡的实现方法主要是模拟预均衡方法，通过电阻，电感，电容等无源器件来实现一个频率选择滤波器。固定的模拟预均衡器很好实现，但是针对以太网这种线长不固定，即需要自适应不同信道的模拟预均衡器实现起来较为复杂。而且其补偿的范围较窄，导致所有频率的信号都被影响，从而导致较低的信噪比。而且模拟预均衡器对模型和工艺的变化十分敏感，难以精确控制。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了解决现有技术中以太网信号传输过程中自适应模拟预均衡较为复杂不够简便的问题，本专利技术提供一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法及其系统。
[0005]技术方案：一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，包括以下步骤：定义IIR滤波器为预均衡器；对RC模拟电路建模，再转换至数字域，得到IIR滤波器的系数，IIR滤波器的系数可取多组值，对应预均衡器可设置多个预均衡档位；输入信号依次输入自动增益控制单元和预均衡器，初始化预均衡器开启最小的预均衡档位，依次执行训练步骤及收敛步骤，后输出预均衡信号；所述训练步骤包括：自动增益控制单元对输入信号进行自动增益控制，当自动增益控制单元锁定后，输出第一增益值至预均衡器，预均衡器根据第一增益值设置预均衡档位；所述收敛步骤包括：自动增益控制单元对预均衡器的输出信号进行自动增益控制，自动增益控制单元输出第二增益值，预均衡器保持训练步骤中设置的预均衡档位不变。
[0006]进一步地，收敛步骤中，预均衡器向自动增益控制单元发出收敛信号，自动增益控制单元接收到收敛信号后，对预均衡器输出的信号进行增益调节；训练步骤中，预均衡器不发出收敛信号，自动增益控制单元默认对输入信号进行增益调节。
[0007]进一步地，所述IIR滤波器系数与RC相关，预均衡器的各预均衡档位中IIR滤波器系数中的RC取值由不同长度网线的信道响应拟合所得，预均衡档位越高，对应的网线长度越长。
[0008]进一步地，RC模拟电路建模采用一阶RC模拟电路建模，具体包括：对一阶RC模拟电路进行频域分析，得频域响应为：
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（1）其中，为频率响应函数，U
O
为RC模拟电路输出信号，U
i
为RC模拟电路输入信号，R为RC模拟电路中的电阻R的电阻值，C为RC模拟电路中的电容C的电容值；令式(1)中的jw=s,得到s域传递函数H(s)：
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（2）对式（2）采用一阶后向差分法转换至数字域，令,T表示采样周期，得到Z域的传递函数H(z)：
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（3）由式（3）得到传递函数H(z)的零点和极点分别为和 ，分别作为IIR滤波器传递函数的分母和分子。
[0009]进一步地，训练步骤中，预均衡器根据第一增益值设置预均衡档位，第一增益值越大，预均衡档位越高。
[0010]一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡系统，包括自动增益控制单元及预均衡器，所述预均衡器为IIR滤波器，IIR滤波器的系数由RC模拟电路建模再转换至数字域得到；输入信号从自动增益控制单元输入端输入，自动增益控制单元的输出端连接预均衡器输入端，预均衡器输出端输出预均衡信号，且预均衡器的输出端连接自动增益控制单元的输入端；在自动增益单元锁定前，预均衡器输出信号输入自动增益控制单元无效，自动增益控制单元对输入信号进行增益调节；当自动增益单元锁定后，预均衡器发出收敛信号至自动增益控制单元，预均衡器输出信号输入自动增益控制单元有效，自动增益控制单元对预均衡器输出的信号进行增益调节，且预均衡器保持原有调节参数不变。
[0011]进一步地，IIR滤波器的系数可取多组值，对应预均衡器可设置多个预均衡档位。
[0012]进一步地，所述IIR滤波器系数与RC相关，预均衡器的各预均衡档位中IIR滤波器系数中的RC取值由不同长度网线的信道响应拟合所得，预均衡档位越高，对应的网线长度越长。
[0013]进一步地，所述原有调节参数指由第一增益值对应的预均衡档位的调节参数，所述第一增益值为自动增益控制单元锁定前输出的增益值，预均衡器根据第一增益值设置预均衡档位，第一增益值越大，预均衡档位越高。
[0014]进一步地，对RC模拟电路建模为对一阶RC模拟电路建模，具体包括：对一阶RC模拟电路进行频域分析，得频域响应为：
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（1）其中， 为频率响应函数，U
O
为RC模拟电路输出信号，U
i
为RC模拟电路输入信号，R为RC模拟电路中的电阻R的电阻值，C为RC模拟电路中的电容C的电容值；令式(1)中的jw=s,得到s域传递函数H(s)：
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（2）
对式（2）采用一阶后向差分法转换至数字域，令,T表示采样周期，得到Z域的传递函数H(z)：
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（3）由式（3）得到传递函数H(z)的零点和极点分别为和，分别作为IIR滤波器传递函数的分母和分子。
[0015]本专利技术提供一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，相比较现有的模拟方法而言存在以下有益效果：1、数字实现较为简单，在芯片设计中可以大面积的节约芯片面积，尤其适用于对成本要求较高的场合；2、可配置性高，数字预均衡可预留更多的配置参数和算法模型，适用于更多的场景，灵活性更强；3、数字实现的可移植性更高，在芯片设计中可以忽略工艺环境等不同影响因素，从一块芯片中完美移植到另一芯片中，既可以在FPGA芯片中实现，也可以在ASIC芯片中实现；4、AGC单元及预均衡器配合使用二次收敛法，使AGC输出合适的增益值，预均衡器设置合适的预均衡档位，信号不会溢出，不影响后续信号的计算和处理，提高准确度。
附图说明
[0016]图1为百兆以太网的自适应数字预均衡系统的整体框图；图2为一阶RC模拟电路的示意图；图3为s域与Z域响应对比图；图4为建模信道与补偿滤波器的传输函数；图5为预均衡器的硬件电路实现图；图6为预均衡器的硬件仿真结果波形图；图7为预均衡前后的时域波形图；图8为预均衡前后的眼图对比。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：定义IIR滤波器为预均衡器；对RC模拟电路建模，再转换至数字域，得到IIR滤波器的系数，IIR滤波器的系数可取多组值，对应预均衡器可设置多个预均衡档位；输入信号依次输入自动增益控制单元和预均衡器，初始化预均衡器开启最小的预均衡档位，依次执行训练步骤及收敛步骤，后输出预均衡信号；所述训练步骤包括：自动增益控制单元对输入信号进行自动增益控制，当自动增益控制单元锁定后，输出第一增益值至预均衡器，预均衡器根据第一增益值设置预均衡档位；所述收敛步骤包括：自动增益控制单元对预均衡器的输出信号进行自动增益控制，自动增益控制单元输出第二增益值，预均衡器保持训练步骤中设置的预均衡档位不变。2.根据权利要求1所述的适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，其特征在于，收敛步骤中，预均衡器向自动增益控制单元发出收敛信号，自动增益控制单元接收到收敛信号后，对预均衡器输出的信号进行增益调节；训练步骤中，预均衡器不发出收敛信号，自动增益控制单元默认对输入信号进行增益调节。3.根据权利要求1或2所述的适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，其特征在于，所述IIR滤波器系数与RC相关，预均衡器的各预均衡档位中IIR滤波器系数中的RC取值由不同长度网线的信道响应拟合所得，预均衡档位越高，对应的网线长度越长。4.根据权利要求1或2所述的适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，其特征在于，RC模拟电路建模采用一阶RC模拟电路建模，具体包括：对一阶RC模拟电路进行频域分析，得频域响应为：
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（1）其中， 为频率响应函数，U
O
为RC模拟电路输出信号，U
i
为RC模拟电路输入信号，R为RC模拟电路中的电阻R的电阻值，C为RC模拟电路中的电容C的电容值；令式(1)中的jw=s,得到s域传递函数H(s)：
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（2）对式（2）采用一阶后向差分法转换至数字域，令 ,T表示采样周期，得到Z域的传递函数H(z)：
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（3）由式（3）得到传递函数H(z)的零点和极点分别为和，分别作为IIR滤波器传递函数的分母和分子。5.根据权利要求1或2所述的适用于百兆以太网的自适应数字预均衡方法，其特征在于，训练步骤中，预均衡器根据第一增益值设置预均衡档位，第一增益值越大，预均衡档位越高。6.一种适...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献炜，
申请(专利权)人：南京沁恒微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：