专利名称：无源光网的并行分布式采样解扰设备及其方法
技术领域：
本发明涉及分布式采样加扰和解扰，尤其是，涉及异步传输模式(下文中称为ATM)无源光网(下文中称为PON)的并行分布式采样的分布式采样解扰。
图1显示的是传统PON的视图。
如图1所示，当将通过ATM、PSTN或ISDN传输的数据传输到OLT110时，OLT110通过光线路将数据传输到ONU120。同时，使用同样的处理实现反方向的传输。ONU120连接到用户终端。对于ONU的类型，有地面安装类型，办公室安装类型，桌面类型，立柱安装类型等等。
ITU-T G.983.1是一种超高速光学连接系统的接口和光信号国际标准，ITU-T G.983.1建议对从OLT110传输到ONU120的数据，即下行数据进行加扰。当OLT110使用特征多项式X31+X28+1对数据进行加扰后对数据进行传输时，ONU120通过对所接收的数据进行再次解扰而恢复数据。在解扰时所使用的特征多项式和在加扰时使用的一样。
对于加扰/解扰方法，主要使用的是自同步加扰(下文中称为SSS)，帧同步加扰(下文中称为FSS)，分布式采样加扰(下文中称为DSS)等等。
对于FSS的情况，当开始各个帧时，复位加扰/解扰设备，并且其是一种在帧较大时所使用的加扰方法。
SSS方法用于SDH基站的物理层，并且具有特征多项式“X43+1”。在此方法中，由于伪随机比特序列(下文中称为PRBS)生成单元的状态取决于输入信号，所以即使由传输误差丢失了加扰器和解扰器的同步状态，也可以自己恢复同步状态。因此，由于SSS方法不要求帧同步处理，其实现较为简单，但是由于传输误差影响PRBS生成单元的状态，所以1比特的输入误差会增加到2或者更多比特的输出误差。
另一方面，由于在基于信元的传输中，不对信元报头进行加扰，所以使用DSS方法。该方法使用特征多项式X31+X28+1，通过对其进行加扰而传输ATM信元和用户信息部分的报头。本方法要求对发送端和接收端的PRBS生成单元进行同步操作。因此，通过操作HEC的上两个比特而将发送端的PRBS信号传输到接收端。
下文中，将参照附图对传统的DSS设备进行描述。
图2显示的是传统的DSS设备。如图2所示，传统的DSS设备以622MHz的时钟速度，使用以比特为单位的串行处理方法对数据进行处理。
传统的DSS设备包括校正矢量生成单元150，用于在发送端和接收端的PRBS同步信号不同时，输出校正矢量‘1’；和PRBS处理单元160，用于生成PRBS信号。
PRBS同步信号是发送/接收端的PRBS信号，其在特定时刻进行比较，以进行下行数据的解扰。
当所接收的数据处于收集状态(acquisition state)，并且起始HEC(424时钟周期)信号或者起始HEC212为高电平时，校正矢量生成单元150对发送端和接收端的PRBS同步信号进行比较。对于两个同步信号不同的情况，校正矢量生成单元150生成值为“1”的校正矢量K，将该值传输到PRBS处理单元160，并且将PRBS信号校正为校正矢量K。
PRBS处理单元160包括多个移位寄存器R1～R31，用于在每一个预定的周期中将输入信号顺序移动。PRBS处理单元160对移位寄存器R28的输出信号和移位寄存器R31的输出信号进行异或(XOR)运算，将运算结果值V施加到移位寄存器R1。然后，PRBS处理单元160通过对移位寄存器R31的输出信号和所接收的数据进行异或运算，将所接收的数据恢复成为原始信号(解扰信号)。
同样，当起始HEC信号或者起始HEC212信号为高电平时，校正矢量生成单元150接收运算结果值V作为接收端的PRBS同步信号。
由于DSS方法在622MHz的快速时钟速度下对接收数据进行串行处理，消耗了很多的功率，并且定时余量不足。同时，由于定时余量不足，所以解扰设备的操作是不稳定的。
为了实现上述和其它优点，根据本发明的目的，如同此处作为实施例并加以广泛描述的，提供了一种并行分布式采样解扰设备，其包括串行/并行转换单元，用于将所接收的数据转换成为并行数据(D[70])，并且生成计数信号；报头误差检验(下文中称为HEC)生成单元，用于通过CRC计算而生成所接收数据的HEC数据，并且提取HEC数据的上两个比特；解扰处理单元，用于通过接收串行/并行转换单元和HEC生成单元的输出信号，实现字节模块的并行解扰。
为了实现上述和其它优点，根据本发明的目的，如同此处作为实施例并加以广泛描述的，提供了一种并行分布式采样解扰方法，包括如下步骤将接收到的数据转换成为并行数据(D[70])；生成计数信号和发送端的1/8速度时钟信号(B时钟)；通过所接收ATM信元信号的报头数据的CRC操作，生成所接收ATM信元信号的HEC数据，并且提取所生成的HEC数据的上两个比特(Y[10])；生成PRBS信号；通过进行PRBS信号的前四字节的CRC操作，生成PRBS HEC信号；通过接收并行数据(D[70])、2比特(Y[10])信号、PRBS信号和PRBS HEC信号，从而恢复原始信号。
由以下本发明的详细描述，结合附图，可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点。
图6显示的是PRBS生成单元的详细视图；图7显示的是PRBS校正单元的详细视图；图8显示的是解扰器的详细视图；以及图9显示的是根据本发明的解扰流程图。
优选实施例详细说明下面对附图所示的本发明优选实施例进行详细的描述。
图3显示的是根据本发明的并行分布式采样解扰(下文中称为DSS)设备的框图，图4显示的是串行/并行转换单元210的输出信号的定时。
如图3所示，根据本发明的并行DSS设备包括串行/并行转换单元210，用于分别将所输入的以比特为单位和622MHz时钟速度的串行数据SD转换为以字节为单位和77.6MHz时钟速度的并行数据(D[70])而输出；HEC生成单元230，用于提取报头误差检验(HEC)数据的上两个比特，该HEC数据是通过对所接收的ATM信元信号的报头部分进行CRC操作而生成的；解扰处理单元220，用于通过接收串行/并行转换单元210和HEC生成单元230的输出信号而进行以字节为单位的并行解扰。
当将以622MHz的时钟速度进行传输的ATM信元串行数据SD输入到串行/并行转换单元210时，串行/并行转换单元210分辨出信元边界，通过将信号转换为具有77.76MHz时钟速度的并行数据信号(D[70])而输出串行数据信号SD。即，时钟速度降低为1/8。
同时，如图4所示，串行/并行转换单元210在输出ATM信元的第一个字节时开始计数，在输出有效负荷的最后一个字节时结束计数。因此，计数信号CNT的周期为“000000(2)(0(10))～110100(2)(52(10))”，并且在各个ATM信元中重复此周期。实际上，ATM信元的长度为53字节，并且ATM信元包括5字节的报头(第1到第5字节)和48字节(第6到第53字节)的有效负荷。
HEC生成单元230接收串行/并行转换单元210的ATM信元并行数据(D[70])，并且进行报头部分(CNT＝0～3)的循环冗余检验操作(生成多项式为X8+X2+X+1)。将8字节的CRC结果数据，即，HEC字节的最高有效位(下文中称为MSB)和下一个比特分别设定为Y
和Y[1]的值，并且当CNT为4时HEC生成单元230将Y[10]输出到解扰处理单元220。
另一方面，解扰处理单元220从串行/并行转换单元210接收并行数据(D[70])，从HEC生成单元230接收Y[10]，从而以字节为单位输出解扰的并行数据(DSCD[70])。
图5显示的是根据本发明的解扰处理单元的详细视图。
如图5所示，解扰处理单元220包括PRBS生成单元420，用于生成PRBS数列(X4[70]&X3[75])；PRBS校正单元430，用于通过对校正矢量和PRBS数列(X4[70])&X3[75])进行异或操作而生成PRBS信号(X5[70])，并且从PRBS信号(X5[70])中提取2比特的PRBS同步信号(S[10])；PRBS HEC生成单元440，用于通过对PRBS信号的前4字节进行CRC操作而生成PRBS HEC信号；解扰器450，用于生成校正矢量并输出到PRBS校正单元430，并且通过对并行数据(D[70])、PRBS信号和PRBS HEC信号进行异或操作而恢复原始信号。
解扰处理单元220位于ONU中，并且以77.76MHz的时钟速度操作。当在OLT中进行加扰的下行数据传输到ONU时，ONU的解扰处理单元220实现具有特征多项式X31+X28+1的分布式采样解扰过程，以将所传输的下行数据恢复为原始数据。该过程是并行处理过程。
图6显示的是PRBS生成单元的详细视图。
如图6所示，PRBS生成单元420通过接收PRBS校正单元430的输出信号，而输出PRBS数列(X4[70]&X3[75])，即，PRBS信号(X5[70])，并且包括由触发器构成的四个8比特寄存器。
将从PRBS校正单元430输出的PRBS信号(X5[70])反馈到PRBS生成单元420的第一寄存器421。第一寄存器421通过具有反馈的PRBS信号(X5[70])的一些比特(X5[60])的输入信号和零值(‘0’)而输出X1[71]。第二寄存器422通过具有第一寄存器421的输出信号(X1[71])和反馈的PRBS信号(X5[70])的其余比特(X5[7])而输出X2[70]。第三寄存器423通过具有第二寄存器422的输出信号X2[70]而输出X3[70]。第四寄存器424通过具有第三寄存器423的输出信号X3[70]而输出(X4[70])。
第四寄存器424的输出信号(X4[70])和第三寄存器423的一些输出信号(X3[75])是PRBS生成单元420的输出信号。
PRBS生成单元420中的触发器的初始值为‘1’。
图7显示的是PRBS校正单元的详细视图。
如图7所示，PRBS校正单元430接收从PRBS生成单元420输出的PRBS数列X4[70]&X3[75])，和解扰器450的校正矢量K。然后，如表1所示，根据CNT信号进行不同的异或操作而生成PRBS信号(X5[70])。
同时，PRBS校正单元430通过从PRBS信号中提取两个比特而将此两个比特设定为PRBS同步信号(S[10])。当计数信号为4(10)时，S[1]为PRBS信号的第二比特(X5[6])，当计数信号为30(10)时，S
为PRBS信号的上第六比特(X5[2])。
如果发送端的PRBS同步信号和接收端的PRBS同步信号不同，则将校正矢量K的值设定为‘1’。
表1
PRBS HEC生成单元440接收PRBS信号(X5[70])，并且对于CNT为0，1，2或3，即报头数据(H0～H3)的情况，通过进行PRBS信号(X5[70])的CRC操作，而生成PRBS HEC信号(H[70])。
图8显示的是解扰器的详细视图。
如图8所示，解扰器450包括校正矢量生成单元450，用于通过比较发送端的PRBS同步信号和PRBS同步信号(S[10])，而确定校正矢量值，并且将校正矢量值输出到PRBS校正单元430；第一解扰单元451，用于实现并行信号(D[70])和PRBS信号(X5[70])的异或运算；第二解扰单元452，用于实现并行信号(D[70])和PRBSHEC信号(H[70])的异或运算；选择输出单元453，当CNT为4时，输出第二解扰单元452的运算结果，当CNT为其它值时，输出第一解扰单元451的运算结果。
在发送端的PRBS同步信号和PRBS同步信号(S[10])不同时，校正矢量生成单元454将校正矢量值设定为‘1’。即，当所接收的数据处于获取状态并且CNT为4时，解扰器450通过对D[7]和Y
进行异或运算而比较操作结果值S
。如果两个值不同，则当CNT为4，5，6或7时，将校正矢量K输出为1。当CNT为4时，D[6]和Y[1]的异或运算结果值为CD。
当所接收的数据处于获取状态并且CNT为30时，解扰器450对CD值和S[1]进行比较。如果两个值不同，则当CNT为30，31，32，33或34时，将校正矢量K输出为1。
通过对从所接收ATM信元(D[76]，当CNT为4时)中提取的HEC字节的上两个比特和HEC生成单元230的输出信号(Y[10])进行异或操作，从而获得发送端的PRBS同步信号。
下面的表2说明了第一和第二解扰单元451和452的异或操作。
图9显示的是根据本发明的解扰流程图。
如图9所示，根据本发明的解扰方法包括如下步骤将接收到的ATM信元信号转换成为并行信号(D[70])(S10)；生成计数器信号和发送端的1/8速度时钟信号(B时钟)(S20)；通过CRC操作，生成所接收数据的HEC数据，并且提取HEC数据的上两个比特(Y[10])(S30)；生成PRBS信号和PRBS HEC信号(S40)；通过接收并行数据(D[70])、所提取的2比特信号(Y[10])、PRBS信号和PRBS HEC信号，从而恢复原始信号(S50)。
原始信号恢复步骤(S50)包括如下步骤通过对发送端的PRBS同步信号和PRBS同步信号(未显示)进行比较，确定校正矢量的值；首先进行并行数据(D[70])和PRBS信号的异或操作(S52)；然后进行并行数据(D[70])和PRBS HEC信号的异或操作(S54)；当CNT为4时，输出第二解扰单元的运算结果，当CNT为其它值时，输出第一解扰单元的运算结果(S56)。
PRBS信号生成过程(S40)包括如下步骤生成PRBS数列(未显示)；进行校正矢量和PRBS数列(未显示)的异或操作而生成PRBS信号；从PRBS信号中提取两比特的PRBS同步信号(未显示)。
由于并行DSS设备将622MHz的时钟速度降低到了1/8的速度(77.76MHz)，并且将处理转换为以字节为单位的并行解扰处理，从而对以比特为单位的串行解扰处理进行操作，能够降低功耗，保证足够的定时余量。由于将高速串行处理转换成为低速并行处理，在不改变解扰处理设备每小时的处理量的情况下，能够获得更精确和更充足的定时余量。
在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以实施为多种形式，还应该理解，除非另外特别说明，以上实施例不限于上述的任何细节，而应在权利要求所限定的精神和范围内广义地解释，因此，所附的权利要求涵盖所有落在权利要求的界限或其等同物内的变化和改进。
权利要求
1.一种无源光网的并行分布式采样解扰(下文中称为DSS)设备，包括串行/并行转换单元，用于将接收数据转换成为并行数据(D[70])，并且生成计数信号；报头误差检验(下文中称为HEC)生成单元，用于通过CRC计算而生成接收数据的HEC数据，并且提取HEC数据的上两个比特；以及解扰处理单元，用于通过接收串行/并行转换单元和HEC生成单元的输出信号，从而进行字节模块的并行解扰。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，串行/并行转换单元通过把信号减低到1/8的速度，从而输出发送端的时钟信号。
3.根据权利要求1的设备，其特征在于，根据发送端1/8速度的时钟信号(B时钟)，对解扰处理单元进行操作。
4.根据权利要求1的设备，其特征在于，计数信号是6比特的二进制信号，其根据B时钟速度，从0(10)到52(10)重复计数。
5.根据权利要求1的设备，其特征在于，计数信号以信元为模块重新计数。
6.根据权利要求1的设备，其特征在于，解扰处理单元包括PRBS生成单元，用于生成PRBS数列；PRBS校正单元，用于通过进行校正矢量和PRBS数列的异或运算而生成PRBS信号，并且从PRBS信号中提取2比特PRBS同步信号；PRBS HEC生成单元，用于通过进行PRBS信号的前4字节的CRC运算而生成PRBS HEC信号；以及解扰器，用于生成校正矢量并输出到PRBS校正单元，并且通过进行并行数据(D[70])，PRBS信号和PRBS HEC信号的异或运算而恢复原始信号。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于，对于校正矢量为‘1’的情况，PRBS校正单元对PRBS信号进行校正。
8.根据权利要求6的设备，其特征在于，所述PRBS同步信号是在PRBS校正单元所生成的PRBS信号中，和发送端PRBS同步信号同样位置的信号。
9.根据权利要求6的设备，其特征在于，解扰器包括校正矢量生成单元，其通过对发送端的PRBS同步信号和上述PRBS同步信号进行比较，以确定校正矢量的值，并且将该校正矢量的值输入到PRBS校正单元；第一解扰单元，用于进行并行数据(D[70])和PRBS信号的异或运算；第二解扰单元，用于进行并行数据(D[70])和PRBS HEC信号的异或运算；以及选择输出单元，当CNT为4时，输出第二解扰单元的运算结果，当CNT为其它值时，输出第一解扰单元的运算结果。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于，如果比较值为不同，则校正矢量生成单元将校正矢量的值设定为‘1’；如果比较值为相同，则将校正矢量的值设定为‘0’。
11.根据权利要求9的设备，其特征在于，通过对从接收数据中提取的HEC数据的上两个比特和HEC生成单元的输出信号进行异或运算，生成发送端的PRBS信号。
12.一种无源光网的并行分布式采样解扰方法，包括如下步骤将接收数据转换成为并行数据(D[70])；生成计数信号和发送端的1/8速度时钟信号(B时钟)；通过CRC运算，生成接收数据的HEC数据，并且提取HEC数据的上两个比特(Y[10])；生成PRBS信号；通过进行PRBS信号的前四字节的CRC运算，生成PRBS HEC信号；以及通过接收并行数据(D[70])、所提取的2比特(Y[10])、PRBS信号和PRBS HEC信号而以字节为单位恢复原始信号。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，根据B时钟的速度进行所述的恢复处理。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于，计数信号是6比特的二进制信号，其根据B时钟速度，从0(10)到52(10)重复计数。
15.根据权利要求12的方法，其特征在于，计数信号以信元为单位重新计数。
16.根据权利要求12的方法，其特征在于，生成PRBS信号的步骤包括如下步骤生成PRBS数列；通过进行校正矢量和PRBS数列的异或运算而生成PRBS信号；以及从PRBS信号中提取两比特的PRBS同步信号。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述PRBS同步信号是在所生成的PRBS信号中，和发送端PRBS同步信号同样位置的信号。
18.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述的恢复处理包括如下步骤通过对发送端的PRBS同步信号和上述PRBS同步信号进行比较，确定校正矢量的值；第一，进行并行数据(D[70])和PRBS信号的异或运算；第二，进行并行数据(D[70])和PRBS HEC信号的异或运算；以及当CNT为4时，输出第二解扰的运算结果，当CNT为其它值时，输出第一解扰的运算结果。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于，如果比较值为不同，则校正矢量确定处理将校正矢量的值设定为‘1’；如果比较值为相同，则将校正矢量的值设定为‘0’。
20.根据权利要求18的方法，其特征在于，通过对从接收数据中提取的HEC数据的上两个比特和HEC生成单元的输出信号进行异或运算，生成发送端PRBS信号。
全文摘要
本发明的并行分布式采样解扰(下文称为DSS)设备及方法将622MHz的时钟速度降低到了1/8的速度(77.76MHz)，并且将处理转换为以字节为单位的并行解扰处理，从而对以比特为单位的串行解扰处理进行操作，能够降低功耗，并保证足够的定时余量。本发明的并行DSS设备包括串行/并行转换单元，用于将所接收的数据转换成为并行数据(D[7∶0])，并且生成计数信号；报头误差检验(下文中称为HEC)生成单元，用于通过CRC计算而生成所接收数据的HEC数据，并且提取HEC数据的上两个比特；解扰处理单元，用于通过接收串行/并行转换单元和HEC生成单元的输出信号，从而进行字节模块的并行解扰。
文档编号H04L25/03GK1427559SQ0215606
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月13日 优先权日2001年12月13日
发明者金志洪 申请人:Lg电子株式会社