百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理模块技术

本发明专利技术公开了百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理模块，包括：预设第一迭代次数阈值及第二迭代次数阈值；对信道信号进行幅值调节及ADC采样；对采样后的信号进行DFE自适应均衡，当自适应均衡的迭代次数未达到第一迭代次数阈值时，只启动DFE自适应均衡，不启动CDR相位跟踪；当自适应均衡的迭代次数达到第一迭代次数阈值时，继续DFE自适应均衡，且启动CDR相位跟踪；在DFE自适应均衡过程中，根据迭代次数选择不同的方法调整DFE中的前馈滤波器和后溃滤波器的系数。本发明专利技术可以解决百兆以太网ISI问题，收敛速度快、精度高、系统稳定，各模块间不会相互影响。块间不会相互影响。块间不会相互影响。

【技术实现步骤摘要】
百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理模块


[0001]本专利技术涉及百兆以太网通信
，尤其涉及一种百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理模块。

技术介绍

[0002]100Base
‑
Tx采用125M的波特率传输100Mbps的信号，接收端需要将信道信号进行恢复，将信号还原成原始信号。在100Base
‑
Tx采用的双绞线传输信道中，信号存在较为严重的高频衰减，由此将产生较为严重的码间串扰（ISI）问题，因此需要在此阶段完成自适应均衡。
[0003]以太网中一般采用判决反馈均衡（DFE）算法来消除ISI的影响，但是100Base
‑
Tx中采用MLT
‑
3的三电平传输方式，如果处理不好，DFE算法很容易出现不收敛的现象，从而影响信号的正常传输。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了解决现有技术中百兆以太网通信过程中均衡不易收敛，无法解决码间串扰问题，本专利技术提供一种百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理模块。
[0005]技术方案：一种百兆以太网数字基带信号处理方法，包括以下步骤：预设第一迭代次数阈值及第二迭代次数阈值；接收信道信号，对信道信号进行幅值调节及ADC采样；对采样后的信号进行DFE自适应均衡，当自适应均衡的迭代次数未达到第一迭代次数阈值时，只启动DFE自适应均衡，不启动CDR相位跟踪；当自适应均衡的迭代次数达到第一迭代次数阈值时，继续DFE自适应均衡，且启动CDR相位跟踪；在DFE自适应均衡过程中，根据迭代次数选择相应的方法调整DFE中的前馈滤波器和后溃滤波器的系数，当自适应均衡的迭代次数少于第二迭代次数阈值时，采用适用于MLT
‑
3的盲均衡算法进行调整；当自适应均衡的迭代次数达到第二迭代次数阈值时，采用变系数的均衡算法进行调整。
[0006]进一步地，所述适用于MLT
‑
3的盲均衡算法具体包括：设前馈滤波器的系数为，后溃滤波器的系数为，其中L0和L1分别表示前馈和反馈滤波器的阶数，设进入判决器的信号为，判决器的输出信号为，定义中间参数，；；前馈滤波器的系数调整为：；后溃滤波器的系数调整为：；
其中，为适用于MLT
‑
3的盲均衡算法的调节步长；为相对于滞后l个抽样间隔的信号， 为DFE自适应均衡的输入信号。
[0007]进一步地，所述变系数的均衡算法具体包括：设前馈滤波器的系数为，后溃滤波器的系数为，其中L0和L1分别表示前馈和反馈滤波器的阶数，设进入判决器的信号为，判决器的输出信号为，判决误差为；前馈滤波器的系数调整为：；后溃滤波器的系数调整为：;其中， 为变系数的均衡算法的调节步长；为相对于滞后l个抽样间隔的信号， 为DFE自适应均衡的输入信号。
[0008]进一步地，在变系数的均衡算法中，预设第三迭代次数阈值，当自适应迭代次数未达到第三迭代次数阈值时，；当自适应迭代次数达到第三迭代次数阈值时， ；其中，。
[0009]进一步地，对信道信号进行幅值调节及ADC采样，具体包括：检测是否接受到信道信号，将接收到的信道信号通过可编程增益放大器放大后，再对调整幅度后的信号进行ADC采样，得到的采样信号分别输入模拟AGC和数字AGC，模拟AGC采用峰值型AGC算法调整可编程增益放大器的增益保证ADC输出有效；数字AGC采用逐次逼近的方法调整采样信号的幅值，使平均幅值接近预设门限值。
[0010]进一步地，信道信号的检测采用滑动平均的方法，具体为：设经过时钟频率为125MHz的ADC采样输出的采样信号为，对应的绝对幅度值表示为，则滑动滤波的输出可以表示为：其中为滑动平均因子，当 时，认为在接收端接收到信号，Th0为信号检测门限。
[0011]进一步地，峰值型AGC算法具体包括：（a1）预设步长调整门限q0和q1，，预设两种增益调整步长， ；对可编程增益放大器的增益、调整值进行初始化设置，，迭代次数i=0；
（a2）设置可编程增益放大器的实际增益为，等待生效；（a3）向窗口W存储ADC输出的采样点，同时对幅值超过Th0的采样点进行计数，记窗口W存储的采样点数达到M0时，超过Th0的采样点的总数为C
i
；（a4）；；;（a5）判断循环条件是否成立，所述循环条件为：处于可编程增益放大器的增益调整范围内且，若循环条件成立，则，继续迭代执行步骤（a2）~（a5）；若循环条件不成立，则结束模拟AGC调整。
[0012]进一步地，数字AGC采用逐次逼近的方法具体包括：（b1）设数字AGC输出信号的绝对幅值为v
n
；预设增益调整步长为，，预设AGC输出信号门限为Th1；对可编程增益放大器的增益g
ini
、调整值进行初始化设置，，迭代次数i=0；（b2）设置可编程增益放大器的实际增益为，等待生效；（b3）计算信号的平均幅度值，M1为用来计算平均信号幅度值的样点数；（b4）; ;（b5）；判断循环条件是否成立，所述循环条件为：，若循环条件成立，则，继续迭代执行步骤（b2）~（b5）；若循环条件不成立，则结束数字AGC调整。
[0013]一种百兆以太网数字基带信号处理模块，采用上述的百兆以太网数字基带信号处理方法，包括采样放大单元、判决反馈均衡单元及CDR相位跟踪单元；所述采样放大单元的输入端输入信道信号，输出端连接判决反馈均衡单元的输入端；判决反馈均衡单元的输出端输出处理后的信号，且连接CDR相位跟踪单元的输入端；CDR相位跟踪单元的输出端连接采样放大单元。
[0014]进一步地，所述采样放大单元包括可编程增益放大器、ADC采样转换单元、模拟AGC单元、及数字AGC单元；可编程增益放大器的输入端连接信道信号，输出端连接ADC采样转换单元，ADC采样转换单元的输出端连接数字AGC单元及模拟AGC单元，模拟AGC单元的输出端连接可编程增益放大器，数字AGC单元的输出端连接判决反馈均衡单元。
[0015]相比较现有技术，本专利技术提供一种百兆以太网数字基带信号处理方法及信号处理
模块，存在以下有益效果：（1）DFE部分采用分阶段的均衡算法，在刚开始均衡时采用适应于MLT
‑
3的盲均衡算法进行冷启动，将均衡误差拉到合理的区间，然后再采用变系数的常规均衡算法获得优化的均衡收敛性能，使得整个自适应均衡过程能够更加稳健地收敛，既可以达到较好的精度，也可以避免不稳定的问题。
[0016]（2）协调自适应均衡和时钟定时恢复两方面的工作，设置CDR的启动相较于DFE适当的滞后，使DFE与CDR之间的相互影响降至最低，以提升信号恢复效果。
[0017]（3）DFE的输入信号调整至合适的幅值水平，其幅值调整采用模拟AGC和数字AGC相结合的双AGC方法。模拟AGC以ADC输出信号的峰值不超过ADC的最大值的一定比例为AGC收敛目标，使得在适应100Base
‑
Tx信号的基线漂移（BLW）问题的情况下，ADC输出的有效位数尽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：预设第一迭代次数阈值及第二迭代次数阈值；接收信道信号，对信道信号进行幅值调节及ADC采样；对采样后的信号进行DFE自适应均衡，当自适应均衡的迭代次数未达到第一迭代次数阈值时，只启动DFE自适应均衡，不启动CDR相位跟踪；当自适应均衡的迭代次数达到第一迭代次数阈值时，继续DFE自适应均衡，且启动CDR相位跟踪；在DFE自适应均衡过程中，根据迭代次数选择相应的方法调整DFE中的前馈滤波器和后溃滤波器的系数，当自适应均衡的迭代次数少于第二迭代次数阈值时，采用适用于MLT
‑
3的盲均衡算法进行调整；当自适应均衡的迭代次数达到第二迭代次数阈值时，采用变系数的均衡算法进行调整。2.根据权利要求1所述的百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，所述适用于MLT
‑
3的盲均衡算法具体包括：设前馈滤波器的系数为，后溃滤波器的系数为，其中L0和L1分别表示前馈和反馈滤波器的阶数，设进入判决器的信号为，判决器的输出信号为，定义中间参数，；；前馈滤波器的系数调整为：；后溃滤波器的系数调整为：；其中，为适用于MLT
‑
3的盲均衡算法的调节步长；为相对于滞后l个抽样间隔的信号，为DFE自适应均衡的输入信号。3.根据权利要求1或2所述的百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，所述变系数的均衡算法具体包括：设前馈滤波器的系数为，后溃滤波器的系数为，其中L0和L1分别表示前馈和反馈滤波器的阶数，设进入判决器的信号为，判决器的输出信号为，判决误差为；前馈滤波器的系数调整为：；后溃滤波器的系数调整为：；其中，为变系数的均衡算法的调节步长；为相对于滞后l个抽样间隔的信号，为DFE自适应均衡的输入信号。4.根据权利要求3所述的百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，在变系数的均衡算法中，预设第三迭代次数阈值，当自适应迭代次数未达到第三迭代次数阈值时，
；当自适应迭代次数达到第三迭代次数阈值时，；其中，。5.根据权利要求1或2所述的百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，对信道信号进行幅值调节及ADC采样，具体包括：检测是否接受到信道信号，将接收到的信道信号通过可编程增益放大器放大后，再对调整幅度后的信号进行ADC采样，得到的采样信号分别输入模拟AGC和数字AGC，模拟AGC采用峰值型AGC算法调整可编程增益放大器的增益保证ADC输出有效；数字AGC采用逐次逼近的方法调整采样信号的幅值，使平均幅值接近预设门限值。6.根据权利要求5所述的百兆以太网数字基带信号处理方法，其特征在于，信道信号的检测采用滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德良，欧阳翔，
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：