一種提高數字基帶信號傳輸質量的解碼方法技術

本發明專利技術公開了一種提高數字基帶信號傳輸質量的解碼方法，在接收端對數字基帶信號進行過采樣，多值量化采樣的信號，對量化后的數字基帶信號使用時間同步、信道均衡、軟判決譯碼等手段充分利用信號的多值信息，降低信號的誤碼率，提高傳輸距離。本發明專利技術利用高速模數轉換器取代傳統的接收芯片，通過過采樣和對接收數據的多值量化，來獲得信道的有效信息，進而可以得到信道當前的狀況。在得到信道有效信息的基礎上，在算法上通過時間同步、信道均衡、信道解碼等多個閉環操作，達到遞歸收斂，算法上可以保證高可靠性。在得到信道有效信息后，可以實時分析信道的狀況，根據信道的特點進行算法優化，信道傳輸的靈活度更大。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于有線網絡信號傳輸
，涉及。
技術介紹
使用有線網絡傳輸數字基帶信號時，當傳輸線路過長時，碼間干擾、鏈路衰減、環境噪聲都會對信號質量造成影響，導致接收端誤碼率抬升，因此線纜傳輸數字信號受到傳輸距離的制約。高速數字信號傳輸中物理層普遍使用發射端加擾、預加重，接收端均衡的方法，此功能由收、發專用芯片完成，用戶簡單配置，便可發送、接收數字信號。但數字信號傳輸中與信道相關的有效信息用戶并不可見，因此無法獲得信道狀況，定位信道中出現的問題，也不能利用此信息優化信道接收情況，提高傳輸效果的自由度大大降低。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述現有技術中存在的問題，提供了，在接收端對數字基帶信號進行過采樣，多值量化采樣的信號，對量化后的數字信號使用時間同步、信道均衡、軟判決譯碼等手段充分利用信號的多值信息，降低信號的誤碼率，提高傳輸距離。為實現上述目的，本專利技術采用如下的技術方案: ，包括以下步驟: 第一步，接收端通過模數轉換器對信號進行過采樣，將包含失真的數字基帶信號進行多位量化，由多位數值代替0/1兩位； 第二步，經過模數轉換輸出的多位數據，送至時間同步模塊，使發送端與接收端數據同步，在數據中心位置采集；所述的時間同步模塊由內插濾波器、誤差檢測模塊和環路濾波器構成一個環路，通過遞歸操作，使最終的插值輸出與發送端中心位置同步； 第三步，通過信道均衡器對時間同步后的數據進行信道均衡，得到信道的沖激響應模型，消除傳輸過程中的碼間干擾；所述的信道均衡器由均衡濾波器、判決器、反饋濾波器構成一個環路，通過判決器及反饋濾波器遞歸修正均衡濾波器的信道估計系數，最終達到收斂； 第四步，經過信道均衡后的數據，再通過信道解碼操作糾正信道噪聲帶來的誤碼；采用適合軟輸入軟輸出譯碼的信道編碼，以軟判決的方式將多值信息通過多個分量譯碼器迭代傳遞先驗信息，充分利用多值量化的數據，最終輸出解碼后數據； 第五步，經過信道解碼后的數據通過疊加在數據末端的校驗位進行正確性校驗，作為算法效果的評判，若校驗錯誤，則通知信道均衡器重新進行均衡處理，直至校驗正確為止。本專利技術具有的優點和積極效果是:本專利技術利用高速模數轉換器取代傳統的接收芯片，通過過采樣和對接收數據的多值量化，來獲得信道的有效信息，進而可以得到信道當前的狀況。在得到信道有效信息的基礎上，在算法上通過時間同步、信道均衡、信道解碼等多個閉環操作，達到遞歸收斂，算法上可以保證高可靠性。在得到信道有效信息后，可以實時分析信道的狀況，根據信道的特點進行算法優化，信道傳輸的靈活度更大。【附圖說明】圖1為本專利技術的解碼方法發送端和接收端的結構功能框圖； 圖2為本專利技術的過采樣多值量化示意圖； 圖3為本專利技術的時間同步模塊的結構示意圖； 圖4為本專利技術的信道幅頻相頻響應曲線圖； 圖5為本專利技術的均衡器幅頻相頻響應曲線圖； 圖6為本專利技術的信道均衡器的結構示意圖； 圖7為本專利技術的軟判決信道解碼示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的提高數字基帶信號傳輸質量的解碼方法做進一步說明。下述各實施例僅用于說明本專利技術而并非對本專利技術的限制。圖1為本專利技術的解碼方法發送端和接收端的結構功能框圖。從圖1的功能框圖可以看出，發送端生成數據校驗信息，供接收端利用此信息評判接收結果的正確性，采用軟判決的信道編碼處理數據及校驗位，增加幀頭組成完整的數據幀，經過直流平衡及預加重等均衡處理后輸出，直流平衡及預加重處理可采用專用驅動芯片，不在本文所述范圍內。數據在有線信道傳輸過程中，受信道傳輸特性和環境噪聲影響，如公式I。x(t)為信道輸入信號，h(t)為信道時域沖激響應，n(t)為環境噪聲，符合白噪聲特性，y(t)為信道輸出信號。j(r) = χ(?) * h(t) + η(?) (i) 接收端采用高采樣率模數轉換器替代專用接收芯片，對接收信號進行采集，采樣率和位寬決定算法性能，采樣率越高，每位發送數據獲得的信道信息越多，時鐘同步和信道均衡的性能越高，靈活度越大，同時對模數轉換器的要求也越高，后續處理也越復雜。位寬越多，有線傳輸信道包含的信息越準確，信道解碼性能越好，同時對模數轉換器的要求也越高。因此性能與復雜度和成本需要折中考慮，且采樣率和位寬達到一定程度后，系統性能將主要受制于算法，因此根據傳輸需要，選擇合適且合理的模數轉換器。接收端的解碼方法如下: 第一步，接收端通過模數轉換器對信號進行過采樣，將包含失真的數字基帶信號進行多位量化，由多位數值代替0/1兩位。通過模數轉換器對信號進行過采樣后，得到多位數據，送至后級時間同步模塊，根據定時恢復算法的不同，對采樣率的要求也不同。圖2為本專利技術的過采樣多值量化示意圖，如圖2所示，以8次過采樣為例，在一個信號周期內，進行8次采樣(t0—17)，采樣結果由多位數值代替0/1兩位。第二步，經過模數轉換輸出的多位數據，送至時間同步模塊，使發送端與接收端數據同步，在數據中心位置采集。圖3為本專利技術的時間同步模塊的結構示意圖。如圖3所示，時間同步模塊由內插濾波器、誤差檢測模塊和環路濾波器構成一個環路，通過遞歸操作，使最終的插值輸出與發送端中心位置同步。誤差檢測模塊檢測當前采樣點與理想采樣點的時間偏差，常規的定時恢復算法需要至少單倍采樣率，且定時恢復性能與信號特征有關，與采樣率成正比，基本方法都是通過每位數據的多個采樣值計算出與理想采樣模型的偏差。偏差值經過環路濾波器濾除噪聲干擾后，送至插值濾波器重新計算插值系數，調整插值點位置后再重新進行時間偏差檢測，經過多次遞歸操作后，時間偏差基本消除，經過重新采樣后的數據即為理想采樣點。對于有線信道傳輸，多數情況下傳輸環境恒定，時間偏差非時變，時間同步初次完成后即不會發生大幅度變化。第三步，通過信道均衡器對時間同步后的數據進行信道均衡，得到信道的沖激響應模型，消除傳輸過程中的碼間干擾。信道均衡是為了消除傳輸過程中的碼間干擾，信道畸變引起的符號間干擾通常由期望信號兩邊有限個信號產生，如式2所示，y(nTs)表示當前采樣時刻的信道的輸出，x(nTs)表示當前采樣時刻信道的輸入，x((n+i)Ts)表示當前采樣時刻前后信道的輸入，h(0)表示當前輸入點的沖激響應幅度，h(i)表示當前點前后輸入點對當前點的沖激響應幅度。通過信道均衡可以得到信道的沖激響應模型，通過均衡濾波器產生信道沖激響應的反變換，抵消碼間干擾的影響。圖4為本專利技術的信道幅頻相頻響應曲線圖；圖5為本專利技術的均衡器幅頻相頻響 應 曲線圖。如圖4和圖5所示，有線信道的幅頻相頻響應與均衡濾波器的幅頻相頻響應，二者疊加可以消除碼間干擾。信道均衡采用判決反饋均衡器結構，如圖6所示，由均衡濾波器、判決器、反饋濾波器構成一個環路，通過判決器、及反饋濾波器遞歸修正均衡濾波器的信道估計系數，最終達到收斂。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高數字基帶信號傳輸質量的解碼方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：第一步，接收端通過模數轉換器對到達的基帶信號進行過采樣，將包含失真的數字信號進行多位量化，由多位數值代替0/1兩位；第二步，經過模數轉換輸出的多位數據，送至時間同步模塊，使發送端與接收端數據同步，在數據中心位置采集；第三步，通過信道均衡器對時間同步后的數據進行信道均衡，得到信道的沖激響應模型，消除傳輸過程中的碼間干擾；第四步，經過信道均衡后的數據，再通過信道解碼操作糾正信道噪聲帶來的誤碼；采用適合軟輸入軟輸出譯碼的信道編碼，以軟判決的方式將多值信息通過多個分量譯碼器迭代傳遞先驗信息，充分利用多值量化的數據，最終輸出解碼后數據；第五步，經過信道解碼后的數據通過疊加在數據末端的校驗位進行正確性校驗，作為算法效果的評判，若校驗錯誤，則通知信道均衡器重新進行均衡處理，直至校驗正確為止。

【技術特征摘要】
1.一種提高數字基帶信號傳輸質量的解碼方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 第一步，接收端通過模數轉換器對到達的基帶信號進行過采樣，將包含失真的數字信號進行多位量化，由多位數值代替0/1兩位； 第二步，經過模數轉換輸出的多位數據，送至時間同步模塊，使發送端與接收端數據同步，在數據中心位置采集； 第三步，通過信道均衡器對時間同步后的數據進行信道均衡，得到信道的沖激響應模型，消除傳輸過程中的碼間干擾； 第四步，經過信道均衡后的數據，再通過信道解碼操作糾正信道噪聲帶來的誤碼；采用適合軟輸入軟輸出譯碼的信道編碼，以軟判決的方式將多值信息通過多個分量譯碼器迭代傳遞先驗信息，充...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳勁，季茂林，佟穎，張文碩，蔡昌勝，
申請(專利權)人：天津師范大學，
類型：發明
國別省市：天津;12