一种以太网pma层的迭代整形方法和系统与流程

1.本发明属于电子信息、通讯及电力系统自动化领域，特别是涉及一种以太网pma层的迭代整形方法和系统。


背景技术：

2.光以太网链路层通过数字逻辑编码来实现，其中链路层的pma层主要用于实现的是高速串行数据的采集，其编码方式为nrzi码，nrzi码元又名非归零反相编码，是一种不归零码元，主要通过电平的跳变沿来代表码元。
3.以一串光以太网数据链路层的异步串行数据序列为例：
[0004]“0101101010，10100110”[0005]
每个码元的宽度持续一个时钟周期8ns。理想情况下采样后，码元1对应8bit的过采样值为：11111111，码元0对应8bit的过采样值为00000000，以上码元经过过采样后在缓存中的序列应该是“00000000，11111111，00000000，11111111，11111111，00000000，11111111，00000000，11111111
…………”
。由于采样窗口的问题，我们实际采样到的序列有可能是“00000111，11111000，00000111，11111111，11111000，00000111，11111000，00000111，11111
…………”
。这是理想状态下的采样数据，可以看到，0和1的占空比为5:5，都是8bit。但是在实际的应用中这种理想情况是很难出现的。
[0006]
由于以太网接收端收到的是异步串行数据,实际采样的数据非理想值，真实的采样数据具有很大的畸变。采样数据造成采样数据畸变的原因有以下几种：一是以太网收发电路造成波形畸变，特别是以太网光电信号转换过程，由于光器件开关存在延时，容易造成方波高低电平占空比失真，最终造成过采样值的偏差。二是接收端过采样时钟抖动造成过采样数据的偏差。如图1所示，为光以太网接收端通过示波器测量到的以太网pma层的串行编码数据，示波器测到的波形畸变主要体现在高低电平占空比的失真。根据ieee802.3标准，以太网链路层编码所允许的最大占空比失真范围是40％-60％。但是，在实际的以太网通讯中，许多以太网物理层的波形占空比是不满足协议要求的。
[0007]
综上，现有技术存在以太网接收端接收的数据发生了畸变，导致数据不准确的问题。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种以太网pma层的迭代整形方法和系统，以解决现有技术中以太网接收端接收的数据发生了畸变，导致数据不准确的技术问题。
[0009]
为实现上述目的，本发明所提供的一种以太网pma层的迭代整形方法和系统的技术方案是：
[0010]
一种以太网pma层的迭代整形方法，在一段时间内，对光以太网载波信号进行过采样得到采样序列，采样序列包括有多个周期的采样值，采样值由多个0和/或1组成；判断采样序列的占空比是否失真，当占空比失真时，对采样序列中各采样值的特征值逐个进行判
断；当特征值在门槛值内时，对该采样值进行迭代补偿后输出；当特征值不在门槛值内时，原样输出采样值，实现对采样序列的一次补偿；当一次补偿的采样序列输出后，再次对该采样序列的占空比进行判断，直至占空比不失真时停止判断，输出多次补偿后的采样序列；特征值为上一周期采样值的后典型值和当前周期采样值的前典型值的和，后典型值为上一周期采样值中连续1或连续0的个数，前典型值为当前周期采样值中连续1或连续0的个数。
[0011]
有益效果是：首先判断采样序列整体的占空比是否失真，对于失真的采样序列需要进一步的处理。采样序列中包括多个周期的采样值，对每个采样值进行判断和迭代补偿，从而达到对失真的采样序列的整形。通过特征值判断采样序列的采样值需不需要迭代补偿。对失真的采样序列进行依次处理后可能没有消除失真的缺陷，因此在一次处理后要再次判断处理后的采样序列是否失真，通过循环多次对采样值的处理，达到消除采样序列失真的缺陷。从而实现对数据失真畸变的整形，提高数据的准确性。
[0012]
作为进一步地改进，占空比失真指的是高低电平的占空比超过设定阈值的情况；占空比失真有两种原因：一种是在一段时间内采样序列中1占比过高，另一种是在一段时间内采样序列中0占比过高。
[0013]
有益效果是：采样序列中1占比过高或0占比过高都会引起占空比失真。
[0014]
作为进一步地改进，占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则后典型值确定过程为：当采样值为全1时，后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值0之后连续1的个数；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则实际运行功能模块后典型值确定过程为：当采样值为全0时，后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值1之后连续0的个数。
[0015]
有益效果是：根据占空比失真的不同原因，分别说明后典型值时如何计算的。
[0016]
作为进一步地改进，若占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则实际运行功能模块前典型值为采样值0之前连续1的个数；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则实际运行功能模块前典型值为采样值1之前连续0的个数。
[0017]
有益效果是：根据占空比失真的不同原因，分别说明前典型值时如何计算的。
[0018]
作为进一步地改进，若占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则实际运行功能模块迭代补偿为：当采样值为全1且后典型值为1时，输出原始采样值，否则将采样值0之前的第一位1换为0后输出；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则实际运行功能模块迭代补偿为：当采样值为全0且后典型值为0时，输出原始采样值，否则将采样值1之前的第一位0换为1后输出。
[0019]
有益效果是：根据占空比失真的不同原因，分别说明迭代补偿的具体方法，由于采样序列占空比失真不代表采样序列的所有采样值都不正常，因此对采样值逐个判断，提高对采样序列整形的精准度。
[0020]
作为进一步地改进，门槛值根据采样序列的目标高低电平的占空比得到。
[0021]
有益效果是：本方案是通过占空比失真来判断采样序列的数据畸变的，门槛值相当于是一个修正的目标，因此门槛值根据占空比得到，保障对数据的修正更合理。
[0022]
作为进一步地改进，过采样为八倍过采样。
[0023]
有益效果是：八倍过采样采集的采样值数据量较大，便于对采样值判断和补偿。
[0024]
本发明还公开一种以太网pma层的迭代整形系统，该系统包括有处理器，该处理器
用于处理上述的以太网pma层的迭代整形方法的任意一项实施例。
附图说明
[0025]
图1为本发明以太网pma层的迭代整形方法中占空比失真的波形图；
[0026]
图2为本发明以太网pma层的迭代整形方法的流程图。
具体实施方式
[0027]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]
以太网pma层的迭代整形方法实施例：
[0029]
如图2所示。以太网pma层的迭代整形方法，该方法包括如下步骤：
[0030]
获取采样序列，判断采样序列的占空比是否失真，具体地，当占空比失真时，对采样序列的采样值的特征值逐个进行判断；当特征值在门槛值内时，对该采样值进行迭代补偿后输出；当特征值不在门槛值内时，输出原始采样值；当采样序列的所有采样值输出后，再次对采样序列的占空比进行判断，直至占空比不失真时停止判断，输出采样序列。
[0031]
其中，引起占空比失真有两种原因：一种是在一段时间内采样序列中1占比过高，另一种是在一段时间内采样序列中0占比过高。
[0032]
本实施例以采样序列中1占比过高引起占空比失真为例进行介绍，具体的处理步骤如下：
[0033]
1)获取采样序列。
[0034]
在一段时间内，对光以太网载波信号进行过采样得到采样序列，实际运行功能模块采样序列包括有多个周期的采样值，实际运行功能模块采样值由多个0和/或1组成。此处以八倍过采样获得采样序列为例子进行说明。
[0035]
2)判断采样序列的占空比是否失真。
[0036]
当高低电平的占空比超过设定阈值时，判定采样序列的占空比是否失真。
[0037]
以高低电平的占空比失真为13:3的进行举例采样序列枚举了所有可能出现的采样值序列，如下表1所示：
[0038]
表1
[0039][0040][0041]
这里的n为整数，一个值代表一个过采样周期，n表示当前采样周期。n-1表示上一个采样周期，n+1表示下一个采样周期。
[0042]
3)当占空比失真时，对采样序列采样值的特征值进行判断。
[0043]
当特征值在门槛值内时，对采样序列的采样值逐个进行迭代补偿后输出；当特征值不在门槛值内时，输出原始采样值；
[0044]
其中，特征值通过对采样序列的采样值进行迭代递推得到，进一步地，特征值为上一周期的后典型值和当前周期的前典型值的和；其中，当采样值为全1时，则后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值0之后连续1的个数；前典型值为采样值0之前连续1的个数。下一周期采样值的最高位的值可表示为：s(n+1)(7)。
[0045]
门槛值根据采样序列的目标高低电平的占空比得到，例如：ieee802.3所规定的最
低门限值当目标高低电平的占空比为4:6时，则门槛值∈[10,14]。
[0046]
迭代补偿具体是：先对采样值进行迭代使能判断，当迭代使能为0时，将采样值0之前的第一位1换为0后输出；当迭代使能为1时，输出原始采样值，当采样值为全1且后典型值为1时，迭代使能为1，否则迭代使能为0。采样值为全1指的是s(n)＝“11111111”，采样值0之前的第一位1换为0指的是：在s(n)下降沿补1位0。
[0047]
4)输出采样序列。，
[0048]
当采样序列的所有采样值输出后，重复步骤2)，即再次对采样序列的占空比进行判断，直至占空比不失真时停止判断，输出采样序列。
[0049]
针对采样序列中0占比过高引起的占比失真的情况，其处理方法与1占比过高引起失真的处理方法类似。其区别在于：1)后典型值确定过程为：当采样值为全0时，后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值1之后连续0的个数。2)前典型值为采样值1之前连续0的个数。3)述迭代补偿为：当采样值为全0且后典型值为0时，输出原始采样值，否则将采样值1之前的第一位0换为1后输出。
[0050]
本发明首先判断采样序列整体的占空比是否失真，对于失真的采样序列需要进一步的处理。采样序列中包括多个采样值，对每个采样值进行判断和迭代补偿，从而达到对失真的采样序列的整形。通过特征值判断采样序列的采样值需不需要迭代补偿。对失真的采样序列进行依次处理后可能没有消除失真的缺陷，因此在一次处理后要再次判断处理后的采样序列是否失真，通过循环多次对采样值的处理，达到消除采样序列失真的缺陷。从而实现对数据失真畸变的整形，提高数据的准确性。
[0051]
以太网pma层的迭代整形系统实施例：
[0052]
以太网pma层的迭代整形系统，该系统包括有处理器，该处理器用于处理上述的以太网pma层的迭代整形方法的实施例，本实施例参照上述以太网pma层的迭代整形方法的实施例，此处不再赘述。
[0053]
最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：在一段时间内，对光以太网载波信号进行过采样得到采样序列，所述采样序列包括有多个周期的采样值，所述采样值由多个0和/或1组成；判断采样序列的占空比是否失真，当占空比失真时，对采样序列中各采样值的特征值逐个进行判断；当特征值在门槛值内时，对该采样值进行迭代补偿后输出；当特征值不在门槛值内时，原样输出采样值，实现对采样序列的一次补偿；当一次补偿的采样序列输出后，再次对该采样序列的占空比进行判断，直至占空比不失真时停止判断，输出多次补偿后的采样序列；所述特征值为上一周期采样值的后典型值和当前周期采样值的前典型值的和，后典型值为上一周期采样值中连续1或连续0的个数，前典型值为当前周期采样值中连续1或连续0的个数。2.根据权利要求1所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，所述占空比失真指的是高低电平的占空比超过设定阈值的情况；占空比失真有两种原因：一种是在一段时间内采样序列中1占比过高，另一种是在一段时间内采样序列中0占比过高。3.根据权利要求2所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，若占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则所述后典型值确定过程为：当采样值为全1时，后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值0之后连续1的个数；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则所述后典型值确定过程为：当采样值为全0时，后典型值为下一周期采样值的最高位的值，否则，后典型值为采样值1之后连续0的个数。4.根据权利要求2或3所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，若占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则所述前典型值为采样值0之前连续1的个数；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则所述前典型值为采样值1之前连续0的个数。5.根据权利要求3所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，若占空比失真是采样序列中1占比过高引起的，则所述迭代补偿为：当采样值为全1且后典型值为1时，输出原始采样值，否则将采样值0之前的第一位1换为0后输出；若占空比失真是采样序列中0占比过高引起的，则所述迭代补偿为：当采样值为全0且后典型值为0时，输出原始采样值，否则将采样值1之前的第一位0换为1后输出。6.根据权利要求1所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，所述门槛值根据采样序列的目标高低电平的占空比得到。7.根据权利要求1-3、5、6任意一项所述的以太网pma层的迭代整形方法，其特征在于，所述过采样为八倍过采样。8.一种以太网pma层的迭代整形系统，其特征在于，该系统包括有处理器，所述处理器用于处理权利1-7任意一项所述的以太网pma层的迭代整形方法。

技术总结
本发明涉及一种以太网pma层的迭代整形方法和系统，属于电子信息、通讯及电力系统自动化领域，以太网pma层的迭代整形方法先判断采样序列整体的占空比是否失真，对于失真的采样序列需要进一步的处理。采样序列中包括多个采样值，对每个采样值进行判断和迭代补偿，从而达到对失真的采样序列的整形。通过特征值判断采样序列的采样值需不需要迭代补偿。对失真的采样序列进行依次处理后可能没有消除失真的缺陷，因此在一次处理后要再次判断处理后的采样序列是否失真，通过循环多次对采样值的处理，达到消除采样序列失真的缺陷。从而实现对数据失真畸变的整形，提高数据的准确性。提高数据的准确性。提高数据的准确性。


技术研发人员：牟涛 周东杰 赵会彬 朱付强 王志鹏 姚艳艳 吕玄兵 常正泰 马志敏
受保护的技术使用者：许继集团有限公司 许继电气股份有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/15