数据接收方法、实施同一方法的装置以及数据发送系统的制作方法

专利名称：数据接收方法、实施同一方法的装置以及数据发送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据接收方法、实施该方法的装置、和一个数据发送系统，尤其是涉及这样的一种数据接收方法、实施该方法的装置、和数据发送系统，其中，例如，各个装置通过环型拓扑结构的传送路径连接，并通过设定各装置的评估级别来进行单向电子通信。
背景技术：
在汽车等装置中的因特网信息或图像信息的传送，如近些年在汽车导航或ITS(智能传送系统)技术中的应用，是需要大量数据的传送及快速通信的。发送这些数字化图像和/或声音数据、或数字化数据(如，计算机数据)的通信方法得到了大力的研究。用于汽车等装置中的数字化数据发送的网络的实际使用早已存在了。这样的车载网络采用环状拓扑结构作为其实际布局。具体地说，按环状拓扑结构将多个节点连接起来，形成一个单向环型LAN(局域网)，其中声音设备、导航设备、信息终端设备等等互连成一个整体。在环型局域网中采用的信息通信协议的一个例子是MOST(面向媒体系统传送)。MOST不仅定义了通信协议，而且涉及到构造分布式系统的方式。在MOST网中数据以逐帧的方式传送，以便这些帧沿一个方向顺序从一个节点传送到下一个节点。
例如，在汽车内部设置环型局域网的情况下，该局域网的噪声辐射会引起安装在该汽车中的其他电子设备的故障。另一方面，来自这些其他设备的噪声辐射不应妨碍正常的传送。因此，在传统的采用MOST的环型局域网中，所述节点被典型地地通过光纤电缆相互连接，以便在阻止电磁波的产生的同时，提高抗噪声能力。然而，价格低廉的电缆，如双绞线电缆或同轴电缆，也可以被用来进行电子通信；这一技术已经得到了实施，在降低噪声辐射和提高抗噪声能力的同时，实现了传送速率超过20Mbps的快速数据传送。例如，在国际公开WO 02/30077中报道的系统中，在上述的电子通信中要被发送的一个信号以这样的方式被发送到传送路径，即一个数字信号在符号定时(symbol timing)被映射到8个符号级别中的任意一个。
参照图15至18，描述国际公开WO 02/30077中公开的一个数据接收装置。图15是表明该数据接收装置的结构的框图；图16解释该数据接收装置的评估级别；图17是说明图15中评估级别设置单元107的内部结构的框图；以及图18用于解释该数据接收装置中设置评估级别的示例性方法。
在图15中，所述数据接收装置包括一个接收器101，一个低通滤波器102，一个模/数转换器103，一个数字滤波器104，一个评估处理单元105，一个同步检测单元106，一个评估级别设置单元107，以及一个评估级别设置开始检测单元108。例如，所述接收器101从另一装置接收一个电信号Dr，以便数字信号在每个符号定时被映射到8个信号级别中的任意一个。所述低通滤波器102消除接收器101接收到的电信号Dr的信号频带以外的噪声，并将该电信号Dr发送到模/数转换器103。该模/数转换器103将该电信号Dr转换成一个数字信号，并将该数字信号发送到数字滤波器104和同步检测单元106。该数字滤波器104使相应于从模/数转换器103输出的数字信号的符号率一半的频带通过，并将该数字信号输出到评估处理单元105。所述同步检测单元106检测从模/数转换器103输出的该数字信号的同步。所述评估级别设置单元107设置评估级别，在对数字滤波器104输出的信号进行信号级别评估中，所设置的评估级别(evaluation level)被用作阈值。评估级别设置开始检测单元108检测从另一装置发送来的评估级别设置开始模式信号。根据评估级别设置单元107设置的评估级别，评估处理单元105解码从数字滤波器104输出的信号的数据符号。
在数据发送装置中(未示出)通过将8个数据符号映射到8个信号级别上，所述电信号Dr被获取。例如，该电信号Dr被这样设计使得数据符号被映射到下面8个信号级别的任意一个上，“+7”、“+5”、“+3”、“+1”、“-1”、“-3”、“-5”、和“-7”(见图16)。为了评估这样一个电信号Dr的信号级别，在数据发送之前该数据接收装置设置一套评估级别。在进行该评估级别设置的过程中，从该数据发送装置发出一个初始模式信号(以下称为“训练信号TS”)。该训练信号TS包含一个用于在接收端建立同步的同步模式信号；一个评估级别设置开始模式信号，例如，其可以通过将最大振幅水平保持预定的一段时间来表示；以及一个评估级别设置模式信号，其具有预先设定在所述数据发送装置和数据接收装置之间的一个数据模式。该评估级别设置模式信号可是一种PN模式信号，其中含有所有上述各种模式的信号级别。例如，当电源打开时，数据发送装置输出一个训练信号TS。
当数据接收装置接收到包含在训练信号TS中的同步模式信号时，该数据接收装置恢复同步检测单元106中的时钟并检测同步的建立。然后，所述评估级别设置开始模式信号被评估级别设置开始检测单元108检测到。当接收到训练信号TS后，在评估级别设置单元107中进行评估级别设置。
所述评估级别设置单元107将下述8个信号级别分别记为P7、P5、P3、P1、M1、M3、M5和M7。然后该评估水平设置单元107设置评估级别P57、P35、P13、PM1、M13、M35和M57使其分别位于这些信号级别之间(见图16)。
在图17中，所述评估级别设置单元107包括一个最大最小信号级别存储单元110；一个评估级别值算术电路130；一个评估级别存储单元140；比较器151和152；和选择器161和162。该最大/最小喜好水平存储单元110有寄存器111至126，用以为每个信号级别存储最大和最小值。为每个信号级别存储最大值的寄存器连接至选择器161，而为每个信号级别存储最小值的寄存器连接至选择器162。训练信号TS输入到比较器151和52中。响应于与所述训练信号TS同步的一个教师信号MS，选择器161和62将对应于当前输入的训练信号TS的信号级别的、存储在最大/最小信号级别存储单元110中的最大值和最小值分别输出到比较器151和152。比较器151将当前输入的训练信号TS的信号级别与与存储在最大/最小信号级别存储单元110中的相应的最大值进行比较。如果训练信号TS的当前信号级别超过上述最大值，比较器151将所述最大/最小信号级别存储单元110中的保存所述信号级别最大值的寄存器更新为当前信号级别。比较器152将当前输入的训练信号TS的信号级别与与存储在最大/最小信号级别存储单元110中的相应的最小值进行比较。如果训练信号TS的当前信号级别小于上述最小值，比较器152将所述最大/最小信号级别存储单元110中的保存所述信号级别最小值的寄存器更新为当前信号级别。
这样一个更新过程一直被重复到训练信号TS的每个信号级别的每个最大值和最小值都存储在最大/最小信号级别存储单元110中。于是，评估级别值算术电路130使用存储在最大/最小信号级别存储单元110中每个信号级别的最大和最小值计算在相邻信号级别间的评估级别，并且将计算得到的评估级别输出到评估级别存储单元140中。具体地说，所述评估级别值算术电路130通过将较大信号级别的最小值和较小信号级别的的最大值取平均计算在相邻信号级别间的评估级别。例如，如图18所示，该评估级别值算术电路130通过将信号级别P7的最小值P7min和信号级别P5的最大值P5max取平均值计算评估级别P57。所述评估级别存储单元140具有寄存器141至147来存储各个评估级别。
然而，在即将从数据发送装置发送的训练信号TS中，可会加入无法预料的噪声或突发级别变化。如果训练信号TS的每一信号级别的最大值和最小值由于这样的突然波动而改变，所得到的改变了的最大值或最小值将被存储在最大/最小信号级别存储单元110。如图18所示，计算评估级别P57只用到信号级别P7的最小值P7min和信号级别P5的最大值P7max，而信号级别P7和P5的其他数值没有使用。因此，评估级别的设定所依据的可是仅仅由于这样的突然波动造成的最大值和最小值。用这样的评估级别，很难对后续的数据接收进行正确的信号级别评估。
此外，由于包括在评估级别设置单元107中的比较器和寄存器必须将每个信号级别与其最大值和最小值比较并存储这些数值，这样该电路的尺寸增加了，致使数据接收装置的成本的提高。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一个数据接收方法，实施该方法的装置和数据发送系统，其中在数据通信初始化时设置信号级别的正确的评估级别，该设置使用小电路来实现。
本发明具有以下特征来达到上述目的。可以理解的是，提供圆括号中的参考数字符号等是为了帮助理解本发明并显示与一个具体实施例的对应关系，如后面将要描述的那样，而不是为了限制本发明的范围。
本发明的数据接收方法是一个接收传送来的发送信号的方法，其中传送数据的每个符号被映射为多个信号级别(+7、+5、+3、+1、-1、-3、-5和-7)，该方法包括在初始化时刻检测对应于该符号的训练模式中的信号级别，该训练模式是这样的，使得发送信号的多个信号级别以已知的变异模式(variation pattern)发送(基于PN数据的信号)；根据预定条件初始化将要接收到的多个信号级别的每一个的模型值(P1至P14)，并保存该模型值；重复执行一个这样的过程将当前检测到的信号级别与已经存在的根据训练模式的符号的模型值相比较，并且依据当前检测到的信号级别大于还是小于现存模型值，通过将现存模型值加上或减去一个预定量来更新现存模型值；用根据训练模式的符号更新的模型值设置评估级别(R1至R13)，该评估级别区别并评估所述接收到的发送信号的多个信号级别。
在一个例子中，根据预设条件保存的模型值可以是对应于训练模式符号的所检测到的第一个信号级别。在另一个例子中，根据预定条件初始化并存储的该模型值可以是预设的固定值。
评估级别可以通过将根据训练模式符号更新的相邻的模型值取平均而设置。
在一个例子中，作为将当前检测信号级别与根据训练模式符号的现存模型值比较的结果，如果当前检测信号级别大于现存模型值，通过在现存模型值上加一个预定值将现存模型值更新为一个新的模型值；如果当前检测信号级别小于现存模型值，通过在现存模型值上减去一个预定值将现存模型值更新为一个新的模型值。另外，该预定值(0.25级)可以设为总是等于或小于所述比较得到的差值(1.00级)的一个量。
在另一例子中，作为将当前检测信号级别与根据训练模式符号的现存模型值比较的结果，如果当前检测信号级别大于现存模型值，通过在现存模型值上加上一个量而更新为一个新的模型值，该量等于或小于所述差值并根据差值加权；并且如果当前检测信号级别小于现存模型值，通过在现存模型值上减去一个量而更新为一个新的模型值，该量等于或小于所述差值并根据差值加权。
另外，对应于训练模式符号的多个信号级别可以通过计算任一符号(B(k))与前一符号(B(k-1))的差值(dd)而检测到；而且可以根据与符号与其前一个符号之间的信号级别的差值，设置评估级别来区分并评估接收到的多个信号级别。
再进一步地说，初始化之后，区分多个对应于发送信号符号的信号级别的结果，通过评估级别输出。具体地说，将要传送或接收的数据可具有由MOST(面向媒体系统传送)定义的格式。
例如，在锁定信号发送之后该训练模式与预设的标头一起发送，该锁定信号包括为了与发送端建立同步的时钟分量；所述多个信号级别可被分成包含相对较高信号级别的的上组和包含相对较低级别的下组；该训练信号和锁定信号是这样的，任一从上组选出的信号级别和任一从下组选出的信号级别交替地映射；而且标头是这样的，相邻符号被映射到相同信号级别。在这种情况下，在初始化时，通过恢复锁定信号中的时钟分量可以建立与发送端的同步；并且在同步建立之后的信号级别中，通过检测彼此相同的相邻信号级别来检测到所述标头。另外，训练信号可以从发送标头开始发送一个预定的时间段；当从接收到所述标头开始的一个预定时间段过去后，对模型值的更新结束。
本发明的一个数据发送装置(1)通过传送路径(80)与另一数据发送装置(1)连接，是一个接收传送来的发送数据的装置，其中传送数据中的每个符号都映射到多个信号级别中的任意一个上，在数据接收装置包括一个在初始化时检测训练模式中的对应于所述符号的信号级别的信号级别的检测单元(54)，该训练模式是这样的，从所述数据发送送装置发出的发送信号的多个发送信号级别以一种已知的变异模式形成；一个具有多个存储装置(576)的模型值存储单元(571)，该存储装置用于存储接收到的多个信号级别的每一个的模型值，所述模型值根据预定条件别初始化并存储在其各自的存储装置中并根据预设过程更新；一个比较和更新单元(574)，其重复这样一个过程，根据训练模式符号将当前检测到的信号级别与存储在所述存储装置中的现存模型值比较，并通过在现存模型值上加上或减去一个预定量来将现存模型值更新为一个新的模型值，这依赖于当前检测到的信号级别大于还是小于现存模型值；一个使用存储在多个存储装置中的更新了的模型值计算评估级别的评估级别值算术电路(572)，该评估级别区分并评估由数据接收装置从所述数据发送装置接收到的传送数据的多个信号级别；以及一个存储由评估级别值算术单元计算得到的评估级别的评估级别存储单元(573)。
在一个例子中，根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值，可以是所述信号级别检测单元检测到的相应于训练模式符号的第一组信号级别。在另外一个例子中，根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值可以是预定的固定值。
该评估级别值算术单元可以通过将更新后的并存储于多个存储装置中的任意相邻模型值取平均来计算所述评估级别。
在一个例子中，如果当前检测到的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元会通过在现存模型值上加一个预定量而将现存模型值更新为一个新的模型值；而如果当前检测到的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元会通过在现存模型值上减去一个预定量而将现存模型值更新为一个新的模型值。另外，该比较与更新单元会在存储在所述存储装置中的现存模型值上加或减去一个被设定为总是等于或小于通过上述比较得到的差值的预定数值。
在另一例子中，如果当前检测到的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元会通过在现存模型值上加一个等于或小于所述差值并根据该差值加权的量而将现存模型值更新为一个新的模型值；如果当前检测到的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元会通过在现存模型值上减去一个等于或小于所述差值并根据该差值加权的量而将现存模型值更新为一个新的模型值。
通过计算任一符号与其前一个符号间的信号级别差值，所述信号级别检测单元可以对应于训练模式符号的多个信号级别；并且根据任一符号与其前一个符号间的信号级别差值，可以设置评估级别来区分和评估由数据接收装置从所述数据发送装置接收的多个信号级别。
当数据接收装置通过映射从数据发送装置接收到发送信号时，使用存储在评估级别存储单元的评估级别，所述信号级别检测单元会进一步输出区分和评估数据发送装置发出的多个信号级别的结果。具体地，将要传送和接收的数据可是MOST(面向媒体系统传送)定义的数据格式的信号。
例如，所述训练模式可以在一个锁定信号发出之后从数据发送装置与一个预定的标头一起发出，该锁定信号包括用于与数据发送装置建立同步的时钟分量；所述多个信号级别可分成包括相对较高级别的上组和包括相对较低级别的下组；训练模式和锁定信号可以是这样的，任一从上组选择的信号级别和从下组选出的信号级别被轮流映射；标头可以是这样使得相邻的符号被映射到相同信号级别。
在上述情况中，该数据接收装置可进一步包括一个将接收到的发送信号转换为数字信号的转换单元(52)；通过除去转换单元转换的信号中的噪声来修整波形的滤波器(53)；通过恢复在转换单元转换为数字信号的锁定信号中的时钟分量，与数据发送装置建立同步的时一个钟恢复单元(50)；以及一个反向映射单元(55)，其中根据由时钟恢复单元建立了同步的时钟，使用存储在评估级别存储单元中的评估级别，上述信号级别检测单元可以进一步输出区分和评估数字信号的多个信号级别；并且通过对信号级别检测单元输出的所述评估结果进行反向映射，反向映射单元可以将接收到的作为发送信号发送的数据解码。另外，所述数据接收装置可进一步包括在初始化时，通过从时钟恢复单元建立同步后的数字信号的信号级别中检测彼此相同的相邻信号级别来检测所述标头的标头检测单元(58)；一个训练信号生成单元，用于根据标头检测单元检测到所述标头的时间和时钟恢复单元建立同步的时钟时间输出训练信号到比较与更新单元，所述训练信号指示比较与更新单元更新任一存储装置。例如，该数据发送装置可进一步包括一个计数器，其中所述训练模式可以被发送从标头被发送开始的一段预定的时间(固定长度)；该计数器可以计数该预先设定的时间段；比较与更新单元根据该计数器的计数可以发现所述训练模式的结束并停止更新存储在所述存储装置中的模型值。另外，在接收到训练模式之后，反向映射单元可以对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射并解码接收数据的符号。
本发明的数据发送系统具有通过一个环状传送路径相互连接的多个数据发送装置(1)，这些数据发送装置单向相互通信，其中每个数据发送装置包括一个数据发送单元(64至66)，用于映射(63)传送数据符号为多个信号级别中任意一个，并发送映射后的电信号到下一个数据发送装置中的任一数据发送装置；一个训练模式发送单元(67)，用于在初始化时发送一个训练模式到下一个数据发送装置，该训练模式是这样的，所述电信号的多个信号级别以一种已知的变异模式形成；一个信号级别检测单元，用于检测对应于所述符号的从前一个数据发送装置的任一数据发送装置发出的电信号的信号级别，并在数据接收时区分和评估所述检测到的信号级别；一个具有多个存储装置的模型值存储单元，用于在初始化时存储将要接收到的多个信号级别的每一个的模型值，所述模型值根据预定的条件初始化，存储在各自的存储装置中，并根据预定的程序更新；一个比较与更新单元，用于重复进行这样一个过程，将当前检测到的信号级别与存储在所述存储装置中的基于训练模式符号的现存模型值比较，并通过在现存模型值上加上或减去一个预定量来将现存模型值更新为一个新的模型值，这依赖于当前检测到的信号级别大于还是小于现存模型值；一个使用被更新的并存储在所述多个存储装置中的模型值计算评估级别的评估级别值算术单元，在数据接收时所述评估级别被信号级别检测单元用来区分和评估所述电信号的多个信号级别；以及存储评估级别值算术单元计算得到的评估级别的评估级别存储单元。
在一个例子中，根据预定条件初始化了的并储存于所述多个存储装置中的模型值，可是信号级别检测单元首次检测到的对应于训练模式符号的信号级别。在另一例子中，根据预定条件初始化了的并储存于所述多个存储装置中的模型值可以是预先设定的固定值。
该评估级别值算术单元通过将更新后并存储于多个存储装置中的相邻模型值取平均可以计算所述评估级别。
在一个例子中，如果当前检测到的信号级别大于现存模型值，根据训练模式符号，所述比较与更新单元通过在现存模型值上加一个预定值将现存模型值更新为一个新的模型值；如果当前检测信号级别小于现存模型值，根据训练模式符号，所述比较与更新单元通过在现存模型值上减去一个预定值将现存模型值更新为一个新的模型值。另外，该比较与更新单元会在现存模型值上加或减去一个被设定为总是等于或小于通过上述比较得到的差值的预定数值。
在另一例子中，如果当前检测信号级别大于现存模型值，根据训练模式符号，所述比较与更新单元通过在现存模型值上加上一个量而更新为一个新的模型值，该量等于或小于所述差值并根据差值加权；并且如果当前检测信号级别小于现存模型值，根据训练模式符号，所述比较与更新单元通过在现存模型值上减去一个量而更新为一个新的模型值，该量等于或小于所述差值并根据差值加权。
通过计算任一符号与前一个符号的信号级别的差值，信号级别检测单元可以检测多个信号级别；并且在数据接收时，根据任一符号与前一个符号的差值，设定所述评估级别以区分和评估相应于从前一个数据发送装置发出的发送信号符号的信号级别。
在数据接收时，该信号级别检测单元可以使用存储在评估级别存储单元中的评估级别输出评估结果。具体地说，将要发送或接收的数据可是具有MOST(面向媒体系统传送)定义的数据格式的信号。
例如，在一个锁定信号发出之后，所述训练模式可以与一个由前一个数据发送装置发出的预定的标头一起发出，该锁定信号包括一个用以与前一个数据传说装置建立同步的时钟分量；所述多个信号级别可以分成包含相对较高信号级别的上组和包含相对较低信号级别的下组；该训练模式和时钟信号是这样的，从所述上组选出的任一信号级别与从下组选出的任一信号级别被交替映射；并且所述标头是这样的，相邻的符号被映射到相同的信号级别。
在上述情况中，每个数据发送装置包括一个将接收到的电信号转换为数字信号的转换单元；一个通过除去该转换单元转换的数字信号中的噪声来整形波形的滤波器；一个通过恢复锁定信号中的时钟分量与前一个数据发送装置建立同步的时钟恢复单元；以及一个反向映射单元，其中根据由所述时钟恢复单元建立了同步的时钟，信号级别检测装置进一步输出使用存储在评估级别存储单元中的评估级别区分并评估所述数字信号的多个信号级别的结果；并且通过对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射，所述反向映射单元可以解码作为电信号发送的接收数据的符号。另外，每个所述数据发送装置可以进一步包括在初始化时，通过检测由时钟恢复单元建立了同步的数字信号的信号级别中的彼此相同的相邻信号级别，来检测所述标头的标头检测单元；根据标头检测单元检测到所述标头的时间和时钟恢复单元建立同步的时钟时间，输出训练信号到比较与更新单元的一个训练信号生成单元，该训练信号指定任一存储装置被比较与更新单元更新。例如，每个数据发送装置可以进一步包括一个计数器，其中训练模式被发送从所述标头开始的一段预定的时间；该计数器可以计数该预定的时间长度；并且所述比较与更新单元可以根据该计数器的计数值检测到该训练模式的结束并终止更新存储在所述存储装置中的模型值。另外，在接收到训练信号后，反向映射单元对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射并开始解码接收到数据的符号。
根据本发明的数据发送方法，根据在初始化时刻考虑到以训练模式的形式接收到的信号级别值的模型值设置评估评估级别，该评估级别用于评估在传送前被多值映射的基于传送波形符号的信号级别。即，即使加入未预料的噪声或在训练模式中引起了突然的级别改变因而产生了非连续的波动，最终结果的数值不直接设为评估级别，而是获取了差值整体趋势的正确的评估级别被设置。因此，通过使用评估级别评估基于传送波形符号的信号级别，就可以进行正确的数值评估。另外，与传统情况相比，设置评估级别所要求的存储和比较模型值的装置的数目大为减少了。这样，与传统情况相比在减小所述装置的尺寸的同时可以设置正确的评估级别。
而且，通过存储在初始化时检测到的基于所述训练模式的符号的作为模型值的第一信号级别，在开始接收训练模式之后立刻可以获得接近正确模型值的数值。另外，通过在初始化时保存预定的固定值，在开始接收训练模式之后立刻可以获得接近预期的模型值的数值。
通过在所述模型值上加或减去一个预定量来更新该模型值，用来更新的设备的结构可以简化了。另外，模型值可以被增加或减小一个很小的增量或减量来更新，而不使该模型值超过接收到的信号级别。
通过使用一个根据现存模型值与当前检测的模型值之差而加权的数值来加/减，有可设置与体现接收到的训练模式的趋势的值更接近的模型值。
此外，通过使用接收到的符号值与其前一个符号值之差计算接收符号值，有可排除在发送端发送时产生的信号级别整体的改变。
在锁定信号发送之后当一个训练模式与一个预定的标头一起发送时，并且该标头是通过连续映射相同的信号级别产生的，所述锁定信号与该训练模式可以容易地区分开。另外，从所述标头发送开始的一段预定时间内该训练模式被发送，其中当从接收到所述标头开始的一段预定时间过去后对模型值的更新过程可结束。
而且，根据本发明的所述数据接收装置和数据发送装置达到与上述数据接收方法一样的有益效果。
在下面结合附图的对本发明的详细描述中，本发明的这些和其他目标、特征、状况和优点会更为明显。


图1是说明根据本发明的一个实施例的数据发送系统的结构的框图；图2是说明图1中的数据发送装置结构的功能框图；图3说明由图1中的数据发送装置在发送端进行的8值映射输出的转换状态；图4说明不同差值下的8值映射输出；图5是表示一个传送波形的例子，其中前面的符号值B(k-1)是上4个符号，而符号值B(k)被映射到下4个符号；图6是一个传送波形的例子，其中前面的符号值B(k-1)是下4个符号，而符号值B(k)被映射到上4个符号；图7是一个从数据发送装置1传送的训练信号TS的传送波形的例子；图8是图7中锁定信号的传送波形模式的第一个例子；图9是图7中锁定信号的传送波形模式的第二个例子；图10是图7中锁定信号的传送波形模式的第三个例子；图11是图7中锁定信号的传送波形模式的第四个例子；图12是说明图2中评估级别设置单元57的结构的框图；图13解释图2中评估级别设置单元57的评估级别设置；图14解释由评估级别设置单元57使用训练模式的差值dd进行的评估级别设置的操作；图15是说明传统数据接收装置的结构的框图；图16解释图15中数据接收装置的评估级别；图17是说明图15中评估级别设置单元107的内部结构的框图；以及图18解释设置图15中数据接收装置的评估级别的方法。
具体实施例方式
结合图1描述根据本发明的一个实施例的数据发送系统。该数据发送系统包括多个数据发送装置，其中每一个都含有一个接收单元。这是一个应用本发明的数据接收装置的数据发送系统的例子。在只构造一个数据接收装置的情况下，可以只在数据接收装置中提供所述接收单元。图1是说明该数据发送系统结构的框图。
在图1中的数据发送系统采用环型拓扑结构作为实际拓扑结构来连接多个节点，这样形成一个单路环型LAN。作为数据发送系统的例子，下面描述一个系统，其中作为节点的6级数据发送装置1a至1f，分别通过传送路径80a至80f相互连接成一个环，数据通过该传送路径80a至80f单向传送。所述数据发送装置1a至1f分别连接着设备10a至10f(如音响设备、导航设备、和信息终端设备)，这些设备根据传送到该数据发送系统的数据执行处理，并将其结果输出到该数据发送系统。在一般的硬件设置中，集成地设置数据发送装置1a至1f和所连接的设备10a至10f。
在上述数据发送系统中，作为一种信息通信协议，例如，面向媒体系统传送(以下称为“MOST”)可被采用。采用MOST作为通信协议进行传送的数据是一帧一帧地传送，在数据发送装置1之间帧顺序地单方向传送。也就是说，数据发送装置1a通过传送路径80a输出数据到数据发送装置1b。数据发送装置1b通过传送路径80b输出数据到数据发送装置1c。数据发送装置1c通过传送路径80c输出数据到数据发送装置1d。数据发送装置1d通过传送路径80d输出数据到数据发送装置1e。数据发送装置1e通过传送路径80e输出数据到数据发送装置1f。数据发送装置1f通过传送路径80f输出数据到数据发送装置1a。低价电缆，如双绞线电缆和同轴电缆被用作传送路径80a至80f，数据发送1之间相互进行远程通信。当数据发送系统打开时，数据发送装置1a作为主传送装置发送其中含有生成的时钟的数据，数据发送系统1b至1f作为从传送装置将其频率锁定为由主传送装置产生的时钟。
结合附图2描述数据发送装置1的结构。附图2是说明该数据发送装置1的构造的功能模块图。注意上述所有数据发送装置1a至1f具有相同的结构。
在图2中，数据发送装置1包括一个控制器2，一台微机(MPU)3，和一个发送/接收单元4。下面以数据发送系统中采用MOST作为通信协议为例进行描述。
控制器2连接着设备10，该设备根据发送到该数据发送系统的数据执行处理，并将其结果输出到该数据发送系统。控制器2的功能之一是，控制器2将从所连接的设备10发送的数据转换成MOST定义的协议并输出数字化数据TX到发送/接收单元4，从发送/接收单元4输出的数字化数据RX输入该控制器2并传送到所连接的设备10。
根据所述数据发送装置1的传送模式，MPU 3控制控制器2、发送/接收单元4和所连接的设备10。例如，MPU 3控制数据发送装置1的复位功能、电源控制(切换到能量节省模式)、主/从选择处理、诊断模式(diag-mode)转换处理、加密传送功能等。
所述发送/接收单元4典型地包括一个LSI并具有一个接收单元5、一个发送单元6和一个时钟控制单元7。接收单元5通过传送路径80接收从另一个数据传送装置1输入的电信号，将该电信号转换成数字信号RX，并将其输入到控制器2。另外，接收单元5恢复包含在该电信号中的时钟分量并将其输出到时钟控制单元7。根据时钟控制单元7的时钟，发送单元6将从控制器2输出的数字化数据TX转换为一个电信号，然后通过传送路径80输出该电信号至另一个数据发送装置1。
时钟控制单元7控制该数据发送装置1的时钟。例如，时钟控制单元恢复用于另一个数据发送装置1的时钟，恢复控制器2的时钟，或输出一个在发送端的信号处理单元使用的时钟。具体地，如果该数据发送装置1是主传送装置，时钟控制单元7输出一个在发送端的PLL(锁相环)恢复的时钟，而如果该数据发送装置1是从传送装置，时钟控制单元7输出一个在接收端的PLL(锁相环)恢复的时钟。
发送单元6包括一个选择器61，一个S/P(串行/并行)转换单元62，一个映射单元63，一个滚降滤波器64，一个DAC(数-模转换器)65，一个差分驱动器66，和一个训练信号生成单元67。所述S/P转换单元62、映射单元63、和滚降滤波器64在发送端形成一个信号处理单元。为讲述简单起见，下面描述一种情况，其中信号处理单元对数字化数据进行8-值映射，将数字化数据转换成模拟电信号，然后输出该模拟电信号。后面将会对该模拟电信号进行更详细的描述。
选择器61根据由时钟控制器7控制的时钟选择将要从发送单元6发送的数据(如，数字化数据TX或RX)，然后输出所选择的数据到S/P转换单元62。
为了进行多值传送，所述S/P转换单元62将从控制器2输出的串行数字化数据TX转换成2位并行数据。根据上述时钟，所述映射单元63将S/P转换单元62转换的2位并行数据或训练信号生成单元67(下文描述)输出的训练信号TS映射成任意一个8值符号。映射是这样进行的，所述8个符号值的上4个符号和下4个符号被轮流地设定为2位并行数据，以便对在接收端设置的另一个数据传送装置1上进行时钟恢复。另外，使用当前和前一个数值的差异进行映射，以消除发送和接收之间的直流分量的改变或差异的影响。
结合图3和4描述8值映射的例子。图3说明了8值映射输出的转换状态，图4显示了图3中不同差值的8值映射输出。
在图3和图4中，在8值映射方法中，传送符号值根据前一个符号值和2位并行数据(传送数据)而定(映射)，因此数据的接收不受该数据传送装置1之间直流分量的改变或差异的影响。所述传送符号值被设计成可以映射到8个信号级别“+7”、“+5”、“+3”、“+1”、“-1”、“-3”、“-5”、和“-7”中任意一个上。例如，在映射其前一个符号值为B(k-1)为“-1”的传送数据“00”，，其传送符号值B(k)为“+7”，因此与前一个符号值的差为“+8”。如图3所示，传送符号值B(k)被这样映射使得其极性(正或负)与其前一个符号值B(k-1)相反。另外，如图4所示，这样进行映射，根据与前一个符号值的差值来唯一地确定传送数据。
回到图2，滚降滤波器64是个波形整形滤波器，用以限制所传送的电信号的频带并减少符号间的相互干扰。例如，使用一个FIR滤波器，其采样率是符号率的4倍，滚降因子是100％，抽头数是33，并且比特数是12。
所述DAC 65将被滚降滤波器64进行了频带限制的信号转换成一个模拟信号。例如，DAC 65是一个在100MHz下运行的12-位D/A转换器，并输出一个模拟信号，以便可以在差分驱动器66的输出端输出一个正弦波，其中在该正弦波中，上述传送符号值交替地达到其最大值和最小值正弦。该差分驱动器66放大从DAC 65输出的模拟信号的强度，将该模拟信号转换为差分信号，然后将该差分信号输出至传送电路80。差分驱动器66将一个电信号发送到形成所述传送路径80的一对导线中的一条(正的一方)，并将一个与该电信号极性相反的信号发送至这对导线的另一条(负的一方)。这样一个正的电信号和一个负的电信号作为一对被传送到传送电路80，由此在各自电信号中发生的变化相互抵消，从而可减小传送路径80的噪声辐射和外部电干扰。
在初始化时刻(如开启电源时刻)，训练信号生成单元67产生一个预定的用于设置评估级别的训练信号。该评估级别用来作为在数据发送装置1和设置在接收端的另一个数据发送装置1之间进行数据评估的参照。该训练信号TS包括一个用来在接收端建立同步的时钟恢复信号，如一个正弦波，(下文称为“锁定信号”)；一个训练模式标头(header)，其可以通过，例如，将最大和最小振幅值保持一段预定时间来表示；以及一训练模式，这是在数据发送装置1之间的已知模式。该训练模式使用例如一个包含各种模式的上述所有传送符号值的PN模式信号。在训练信号生成单元67产生的训练信号TS被发送到映射单元63。
图5和图6给出了从数据发送装置1发送的作为传送数据的传送波形的例子。图5显示了一个传送波形，其中前面的符号值B(k-1)是上4个符号(即，“+7”、“+5”、“+3”和“+1”)，并且符号值B(k)映射到下4个符号(即，“-1”、“-3”、“-5”和“-7”)。图6显示了一个传送波形，其中前面的符号值B(k-1)是下4个符号，并且符号值B(k)映射到上4个符号。从数据发送装置1传送的传送数据就是这样一个传送波形，即上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个交替映射。
在图5中，在前一个符号值B(k-1)是符号“+7”的情况下，针对表示“-1”、“-3”、“-5”和“-7”的符号值B(k)，传送数据“00”、“10”、“11”和“01”分别被传送(如图5的最左部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“+5”的情况下，针对表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“01”、“00”、“10”和“11”分别被传送(如图5左中部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“+3”的情况下，针对表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“11”、“01”、“00”和“10”分别被传送(如图5右中部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“+1”的情况下，表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“10”、“11”、“01”和“00”分别被传送(如图5最右部分所示)。
在图6中，在前一个符号值B(k-1)是符号“-7”的情况下，针对表示“+7”、“+5”、“+3”和“+1”的符号值B(k)，传送数据“10”、“11”、“01”和“00”分别被传送(如图6的最左部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“-5”的情况下，针对表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“11”、“01”、“00”和“10”分别被传送(如图6左中部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“-3”的情况下，针对表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“01”、“00”、“10”和“11”分别被传送(如图6右中部分所示)。在前一个符号值B(k-1)是“-1”的情况下，表示与上述情况相同符号值的符号值B(k)，传送数据“00”、“10”、“11”和“01”分别被传送(如图6最右部分所示)。
图7展示了从数据发送装置1发出的训练信号TS的传送波形的例子。如上所述，该训练信号TS包括以如下次序传送的一个锁定信号、一个训练模式标头和一个训练模式，。
该锁定信号是一个从发送端发出的信号，以便接收端可以建立与发送端的同步。该锁定信号具有这样一种传送波形，以便这样上述上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个被交替地映射。所以，该锁定信号包含一个固定的频率分量，方便了接收端的时钟恢复。
图8至图11展示了示例性的所述锁定信号传送波形模式的例子。在第一例中，锁定信号以一个传送波形发出，其中符号“+7”和符号“-7”被交替地映射(图8所示的例子)。在该例中，锁定信号的传送波形具有最大振幅。在第二例中，锁定信号以一个传送波形发出，其中符号“+1”和符号“-1”被交替地映射(图9所示的例子)。在该例中，锁定信号的传送波形具有最小振幅。在第三例中，锁定信号以一个传送波形发出，其中一个固定的模式被重复映射(图10所示的例子)。在图10所示的锁定信号中，一个周期由8个符号组成，这样第一至第六个符号交替地表示“+1”和“-1”，第七和第八个符号分别表示“+7”和“-7”。在第四例中，所述锁定信号以一个传送波形发出，其中一个随机的模式被映射(图11所示的例子)。在上述任意例子中，锁定信号具有这样的传送波形，上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个被交替映射。
回到图7，训练模式标头是一个加到训练模式上的信号并且在接收端建立了时钟同步后从发送端发出。发出训练模式标头以便紧跟在该锁定信号之后，训练模式标头是通过在预定的时间段内连续地映射一个预定的符号(如，符号“+7”或“-7”)来生成。也就是说，映射单元63以这样的方式对训练模式标头进行特殊的映射，使得发送信号具有相同的信号级别。接收端检测该训练模式标头，由此将锁定信号和训练模式区分开。如果所述接收端对训练模式标头进行反向映射(后面描述)，则其差值约为零。例如，图7所示训练模式标头由3个符号组成，并且保持最大振幅水平，此时所有的符号都表示“+7”，及其差值为零。注意训练模式标头可以具有其他的传送波形，只要其波形模式是非交替模式，即其中上述上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个不是被交替地映射。例如，训练模式标头可以具有一个上4个符号中任意一个被连续地映射的传送波形。
训练模式具有上述上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个交替映射的传送图形。具体地说，训练模式是，例如，通过映射PN数据得到的一个模式，该PN数据包括了根据上述映射表的各种模式的上述发送信号值。通过在预先设定的数据序列中排列所述PN数据，接收端可以模仿一个训练模式，因此使用伪随机数(PN数据)、所述评估级别可以被确定地、容易地设置。训练模式最好有固定的长度(即，当从发出训练模式标头开始的预定的一段时间结束时，训练模式结束)。注意训练模式可以有变化的长度，一个表示该训练模式结束的信号可以加到该训练模式上。
当训练模式被发出后，没有停顿地，根据上述映射表映射的数据的传送开始。接收端在接收完整个训练信号TS后接收所述传送数据。使用这样的训练信号，使得在初始化时接收端可以建立时钟同步并设置多值评估级别。接收端根据多值评述级别评估传送数据的信号级别，并对评估结果进行反向映射，因此可以完成数据恢复。
回到图2，接收单元5包括一个时钟恢复单元50、一个差分接收器51、一个ADC(模数转换器)52、一个滚降滤波器53、一个差值计算单元54、一个反向映射单元55、一个P/S(并行/串行)转换单元56、一个评估级别设置单元57、一个训练信号检测单元58和一个教师信号生成单元59。所述滚降滤波器53、差值计算单元54、反向映射单元55和P/S转换单元56构成了在接收端的信号处理单元。
差分接收器51将通过传送路径80输入的差值信号转换成电压信号，然后输出该电压信号到ADC 52。由于，如上所述，一个正的电信号和一个负的电信号作为一对信号在构成所述传送路径80的一对导线上传送，该差分接收器通过正负电信号的差值决定一个信号，使得该信号不受外部电场的影响。ADC 52将差分接收器5 1输出的电压信号转换为一个数字信号。
所述滚降滤波器53是一个整形FIR滤波器，用于消除ADC 52输出的数字信号中的噪声。例如，使用采样率是符号率16倍的FIR滤波器。将滚降滤波器53和前面描述的发送端的滚降滤波器64相结合就实现了没有符号间相互干涉的滚降特征。如稍后所要描述的，根据在时钟恢复单元50检测的数据符号定时，差值计算单元54计算滚降滤波器53输出的一个接收符号值与前一个符号值之差值。然后，根据在评估级别设置单元57设置的一个评估级别，所述差值计算单元54对每个差值进行数据评估，并输出评估值结果到反向映射单元55。通过使用该接收符号值与前一个符号值之间的差值来评估所述接收符号值，这样就可消除在从发送端的数据发送装置1到接收端的数据发送装置1的传送时发生的总的电压改变。
根据在时钟恢复单元50检测的数据符号定时，在上述评估数值被发送端的映射单元63映射之前，反向映射单元55将其解码为数据。通过在反向映射单元55进行的反向映射，所述评估值被转化成并行数据。P/S转换单元56将已经在反向映射单元55转换过的并行数据转换为串行数字数据RX，然后输出该串行数据RX到控制器2。
时钟恢复单元50恢复ADC 52发出的通过传送路径80接收到的信号的时钟分量，来扫行对该传送路径的时钟恢复并检测数据符号定时，即上述传送波形的最大值和最小值。在时钟恢复单元50恢复的时钟被用做接收端的信号处理单元的时钟。另外，在时钟恢复单元50恢复的时钟输出到时钟控制单元7并作为接收端的PLL的参考时钟输入。
对于在差值计算单元54中计算的一个差值dd，评估级别设置单元57设置一个评估级别来评估差值dd的阈值。训练信号检测单元58检测另一个数据发送装置1发送的训练信号TS的训练模式标头和训练模式。当训练信号检测单元58检测到训练信号TS的训练模式标头和训练模式时，教师信号生成单元59输出一个具有与所述训练模式相同的数据模式相同并与该训练模式同步的教师信号MS到评估级别设置单元57。这些操作将在下面详细描述。
结合图12描述评估级别设置单元57。图12是说明评估级别设置单元57的构造的框图。
在图12中，评估级别设置单元57包括一个模型值存储单元571、一个评估级别值算术电路572、一个评估级别存储单元573、一个比较器574和一个选择器575。模型值存储单元571有寄存器576a至576n，每一个存储一个在差值计算单元54计算的训练模式中的每个差值的模型值。寄存器576a至576n连接到选择器575。响应于教师信号生成单元59输出的一个教师信号，选择器575将相应于当前输入训练模式的差值的且存储在模型值存储单元571的一个模型值输出到比较器574。比较器574将当前输入练训模式的差值和与其相应的存储在模型值存储单元571的模型值相比较。然后比较器574对上述模型值执行预定计算(下文描述)，并将存储模型值的模型值存储单元571中任意一个寄存器576a至576n更新为计算得到的模型值。
使用存储在模型值存储单元571中的每个模型值，评估级别值算术电路572计算相邻模型值间的每个评估级别，然后输出该评估级别到评估级别存储单元573。具体地说，评估级别值算术电路572通过将相邻模型值取平均计算得到相邻模型值的一个评估级别。评估级别存储单元573具有寄存器577a至577m，每一个存储上述、基于在相邻模型值之间的值的评估级别。
结合图13描述一个关于评估级别和在评估级别设置单元57的评估值设置以及在差值计算单元54的差值计算的例子。图13解释在评估级别设置单元57的评估级别的设置。
如上所述，在进行8值映射的情况下，在发送端的数据发送装置1将数据符号映射为8个信号级别(见图3至6)。具体地说，数据符号被设计成可以映射到“+7”、“+5”、“+3”、“+1”、“-1”、“-3”、“-5”和“-7”等8个信号级别的任意一个上。该传送符号值被映射成其极性与前一个符号值的极性相反，据根据与前一个符号值的差值传送数据被唯一地确定。具体地说，有14种差值，它们按上升的顺序分别是，“-14”、“-12”、“-10”、“-8”、“-6”、“-4”、“-2”、“+2”、“+4”、“+6”、“+8”、“+10”、“+12”和“+14”。这些是将要在发送端的数据发送装置1内被映射的发送端差值。也就是说，在接收端的数据发送装置1接收到的传送波形不可正确地保持上述差值。所以在接收端的数据发送装置1需要评估接收端接收并计算到的差值与发送端的差值的关系。得到的评估结果是一个评估值，该评估值表示在发送端的上述14种差值中的任意一个。
在图13中，评估级别设置单元57以上升的顺序处理接收端差值P1至P14。该评估级别设置单元57将评估级别R1至R13分别设置在相邻的差值P1至P14之间。评估级别R1至R13是用作评估数值评估的评估边界(evaluation boundaries)的数值。例如，评估级别R1设置在接收端差值P1和P2之间，并且用作相应于接收端差值P1和P2的评估值“-14”和“-12”的评估边界。评估级别R2设置在接收端差值P2和P3之间，并且用作相应于接收端差值P2和P3评估值“-12”和“-10”的评估边界。评估级别R3至R13以相同的方式设置。如果计算得到的差值小于评估级别R1，差值计算单元54(见图2)输出评估值“-14”到反向映射单元55。如果计算得到的差值大于评估级别R1并小于评估级别R2，差值计算单元54输出评估值“-12”到反向映射单元55。差值计算单元54将计算得到的差值与在评估级别设置单元57设置的评估级别R1至R13中任一个比较，并将相应于比较结果的数值区域的评估值输出到反向映射单元55。
为了评估该评估值，在发送端和接收端之间的数据发送之前，数据发送装置1设置评估级别。在设置评估级别时，从发送端的数据发送装置1发出一个训练信号TS。如上所述，该训练TS信号包含一个时钟信号，一个训练模式标头，一个训练模式。该训练模式是数据发送装置1之间的已知数据模式(基于PN数据的模式)，并使用，例如，一个包含上述所有传送符号值的PN模式信号。在开启电源时，例如，发送端的数据传送装置1输出训练信号TS。
当在接收端的数据发送装置1接收到训练信号TS中的时钟信号时，时钟恢复单元50执行时钟恢复并检测数据符号定时，即该时钟信号的最大点或最小。在顺序处理过程中，该数据符号定时被用作评估级别设置单元57、训练信号检测单元58和教师信号生成单元59的时钟。
接下来，接收端的数据发送装置1中的训练信号检测单元58检测在时钟信号后接收到的训练模式标头。该训练信号检测单元58通过检测这样一个部分，即其中差值计算单元54计算得到的差值dd0，来检测一个训练模式标头。例如，在接收到如图7所示的训练信号TS的情况下，差值计算单元54将计算结果发送两次，以便关于训练模式标头的差值dd0，其中训练模式标头中的三个符号都表示“+7”。训练信号检测单元58检测差值计算单元54发出的dd0的差值dd。然后评估级别设置单元57和教师信号生成单元59使用在训练模式标头后接收到的训练信号TS中的训练模式开始评估级别设置。
具体地说，当输入一个训练信号TS，根据时钟恢复单元50通报的数据符号定时，差值计算单元54计算接收到的符号值与前一个符号值的差值，并将计算结果作为接收端差值dd输出到评估级别设置单元57和训练信号检测单元58。例如，包括在训练信号TS中的训练信号标头具有一个最大值或最小值保持一预定时间长度的模式，差值dd表示一个预定时间“0”。在这种情况下，训练信号检测单元58检测从差值计算单元54输出的的差值dd为“0”的时间周期，因此就检测到了训练信号TS的训练信号标头的输入。训练信号TS的训练模式使用，例如，一个基于预定PN数据的信号，该PN数据包括所有上述发送信号值。这样，由差值计算单元54使用训练模式计算得到的差值dd包含有接收端的数据发送装置1接收到的所有可的差值。该训练模式是数据发送装置1之间的已知数据模式。根据时钟恢复单元50通报的数据符号定时，教师信号生成单元59输出一个教师信号MS到评估级别设置单元57。根据训练信号检测单元58对训练模式标头检测的通告，该教师信号MS给出当前输入的训练模式的哪个差值dd代表哪个发送端差值。
在训练模式标头具有非交替模式的情况下，即上4个符号中任意一个和下4个符号中任意一个都不是交替映射，该训练信号检测单元58通过检测非交替模式来检测训练信号标头(例如，上4个符号中任意一个或下4个符号中任意一个连续地映射)。
参考图12与14描述评估级别设置单元57使用训练模式的差值dd进行评估级别设置的操作。差值计算单元54输出的训练模式的差值dd输入到比较器574。教师信号生成单元59输出的教师信号MS输入到选择器575。选择器575根据教师信号MS通告的差值选择寄存器576a至576n中任意一个，并将存储在所选择的寄存器中数据输出到比较器574。
如果输入的差值dd是第一次被输入，该比较器574允许所选择的寄存器将差值dd存储为接收到的模型值。对每个寄存器576a至576n执行上述过程，由此将要存储在寄存器576a至576n中的，接收端的每个差值P1至P14的模型值的初始值被设置(即，如图14所示的初始值设置状态)。
初始值设置后，比较器574将差值计算单元54输出的差值dd与所述选择器575输出的差值dd的模型值比较。如果差值dd大于该模型值，比较器574将当前选择的寄存器更新为一个新模型值，该值是通过将一个预定的数值加到所述模型值上得到的(即，图14所示的更新A的状态)。如果差值dd小于该模型值，比较器574将当前选择的寄存器更新为一个新模型值，该值是通过将所述模型值减去一个预定的数值得到的(即，图14所示的更新B的状态)。如果差值dd等于该模型值，比较器574将当前选择的寄存器更新为一个相同的模型值(即，该模型值不变)。
例如，在训练模式的差值P2被输入到比较器574的情况下，响应于教师信号MS，选择器575选择寄存器576b，并将存储在寄存器576b中的差值P2的模型值输出到比较器574。如果差值P2大于差值P2的模型值，比较器574将寄存器576b更新为一个新的模型值，该值通过将一个预定的数值加到差值P2的模型值上得到的(即，图14所示的更新A的状态)。如果差值P2小于差值P2的模型值，比较器574将寄存器576b更新为一个新的模型值，该值是通过将差值P2的模型值减去一个预定的数值得到的(即，图14所示的更新B的状态)。比较器574用来加在所述模型值上或从所述模型值减去的这个预定数值将要在下面描述。
这个更新过程对所有寄存器576a至576n重复执行，因此存储在寄存器576a至576n的在接收端的每个差值P1至P14的模型值被最终设定。如上所述，训练信号TS的训练模式具有固定长度，因而所述更新根据包含在评估级别设置单元57中的计数器(未示出)的计数而完成。在一个例子中，计数器计数从接收到训练模式标头直到完成具有固定长度的训练模式的接收的时间。于是，训练信号生成装置59停止输出教师信号MS并且通过比较器574对寄存器576a至576n的更新完成了，由此接收端的每个差值P1至P14的模型值被设定。在训练模式具有可变长度且一个表示训练模式结束的信号加在该训练模式上的情况下，所述更新以这样的方式完成，即训练信号检测单元58检测到指示训练模式结束的信号。
评估级别值算术电路572使用接收端的差值P1至P14的模型值计算评估级别R1至R13，所述模型值设置在模型值存储单元571中的寄存器576a至576n中。所述评估级别值算术电路572通过对相邻模型值取平均计算得到相邻模型值之间的评估级别。例如，在计算介于评估级别“-14”和“-12”间的评估级别R1时，该评估级别值算术电路572将分别存储在寄存器576a至576b的差值P1和P2的模型值取平均(即，图14所示的评估级别设置状态)。然后评估级别值算术电路572将计算得到的评估级别R1至R13分别存储在评估级别存储单元573中的577a至577m中。这样通过评估级别设置单元57进行的评估级别设置过程就完成了，并且开始了数据发送装置1之间的数据发送。
在上述描述中，通过将相邻模型值取平均所述评估级别被设置于寄存器577a至577m；但是，可以将与要设置的评估级别相邻的模型值乘以一预设数值而设定该评估级别。例如，在计算介于评估值“-10”和“-8”之间的评估级别R3时，可以将存储于寄存器576c的差值P3的模型值乘以一个预先设定的数(如，0.9)。
按照考虑了通过上述训练模式接收的所有差值dd的结果，来设置存储于模型值存储单元571的模型值。即，即使增加了未预料的噪声或在训练模式中发生了突然的级别改变因而产生了突发波动，结果得到的数值不被直接设置为模型值，而是将适当的模型值被设置为差值P1至P14以捕获差值的总趋势。另外，由于使用了适当的模型值计算评估级别R1至R13，所以使用评估级别R1至R13，数据发送中的数据评估可以正确地进行。
下面，描述一个关于所述预定数值的具体的例子，评估级别设置单元57在模型值上加上或减去这样一个该预定数值。例如，由差值计算单元54输出的差值dd表示为一位的符号位(+或-)加到10位的(0至1023)差值dd的绝对值上。在这种情况下，差值dd的取值范围是从-1023到+1023的2047个级别。最好将预定数值设置为总是等于或小于差值dd与一个模型值之差。如果该预定数值被设为大于所述差值dd与一个模型值之差，该模型值被更新为一个大于实际差值dd与一个模型值之差的值。结果获取了差值整体趋势的适当的模型值将不会被设定。所以，为了将所述预定数值设定为一个总是等于或小于上述差值的数值，最好将所述预定数值设置为等于或小于差值dd的单位级别(unit level)的值(如，在差值dd有2047个级别的情况下的0.25级)。
为了能够处理该预定数值(0.25级)，所述评估级别设置单元57将差值dd的绝对值扩展到12位，并且也将模型值的绝对值扩展到12位。使用扩展的较低二位，带小数点的级别(0.00，0.25，0.50，0.75)被处理。如果差值dd大于一个模型值，在上述12位中该模型值增加“1”(即，0.25级)，而如果差值dd小于一个模型值，该模型值减小“1”。这样，就完成了加/减0.25个级别。由于模型值增减的量(0.25级)小于差值dd的一级值(1.00级)，所述模型值可以增加或减小一个很小的增量或减量而不导致该模型值被更新为超过接收到的差值dd的值。
在上面的描述中，所述预定数值是一个固定的值，但它也可以是一个不固定的值。例如，该预定数值可以是一个根据差值dd与一个模型值之差被加权的值(即，差值越大，要增减的数值越大)。即使使用加权数值来进行加或减，所述模型值能够被设为适当数值。
在数据发送时，如上所述，差值计算单元54计算滚降滤波器53输出的一个接收到的符号值与前一个符号值之差，使用设置于评估级别设置单元57的评估级别R1至R13对每个差值执行数据评估，然后输出评估数值的结果到反向映射单元55。例如，当差值介于评估级别R1和R2之间时，差值计算单元54输出一个评估值“-12”到反向映射单元55。在被发送端的映射单元63映射之前，反向映射单元55应用一个对应关系能够正确地将所述评估值解码为并行数据，所述对应关系是传送数据与发送端相对于前一个符号的差值的对应关系的反向对应关系(见图4)。
如上所述，在本实施例的数据发送装置中，用于评估经过多值映射和远程传送的传送波形的符号值的评估级别，是根据考虑到所有差值的结果而设定的，所述差值是通过初始化时的训练模式接收到的。也就是说，即使加入未预料的噪声或在训练模式中引起了突然的级别改变因而产生了突发波动，最终结果的数值不直接设为评估级别，而是获取了差值整体趋势的适当的评估级别被设置。因此，当采用所述评估级别评估用于数据发送的符号值时，就可以进行正确的数值评估。
另外，与传统方法相比，本实施例所需要的设置评估级别的寄存器数量大为减少了。具体地说，在本实施例中的模型值存储单元和评估级别存储单元中，所提供的寄存器的数目与要设置的模型值和评估级别的数目相同。另一方面，传统的最大值/最小值信号级别存储单元所需要的寄存器的数目是要设置的信号级别数目的两倍。传统的最大值/最小值信号级别存储单元中的寄存器的数目是根据信号级别的数目设定的，因此，与图12所示的本实施例中模型值存储单元的寄存器数目相比，其数目减小的作用是很小的。在采用传统方法用差值进行评估时，所需要的寄存器数目是包括在本发明中模型值存储单元中的寄存器数目的两倍。另外，本实施例中设置评估级别所需要的比较器和选择器的数目是传统方法所需数目的一半。即，与传统情况比较本实施例的电路尺寸可以减小，并且可以设置适当的评估级别。
在上述描述中，要被设置于寄存器576a至576n的每一个中的模型值的初始值是使用一个差值dd设置的，该差值是到比较器574的第一个输入；但是，该模型值的初始值可以是一个预设的固定值。在这一情况下，第一个输入到比较器574的差值dd与第一次输入之后输入的差值dd以同样方式进行处理。
在本实施例中，使用8值映射进行传送，但本发明不仅局限于此。例如，本发明也可以应用于用4值映射传送的情况。另外，在本实施例中，使用与前一个符号值的差值进行数据评估，然而本发明也可以相应地应用于通过评估符号值本身来进行数据评估的情况。
虽然已经详细地描述了本发明，上述描述在所有方面都是说明性的而不是限定性的。可以理解的是在不超出本发明的范围内可以设计出很多种其他的修改和变异。
权利要求
1.一个用于接收被传送的发送信号的数据接收方法，其中传送数据的每个符号被映射为多个信号级别中的任意一个，在初始化时该方法包括检测对应于所述符号的训练模式中的信号级别，所述训练模式是这样的，所述发送信号的多个信号级别以已知变异模式发送；根据预定条件初始化将要接收到的多个信号级别中每一个信号级别的模型值，并保存该模型值；重复这样一个过程基于所述传送模式的符号，比较当前检测到的信号级别与现存模型值，并根据当前检测到的信号级别大于还是小于现存模型值而将现存模型值更新为一个新的模型值，所述新的模型数据是通过在现存模型数据上加或减去一个预定量得到的；以及使用基于训练模式的符号而更新的模型值来设置评估级别，所述评估级别区分并评估接收到的发送信号的多个信号级别。
2.如权利要求1所述的数据接收方法，其中根据预定条件初始化并保存的模型值是检测到的对应于训练模式的符号的第一组信号级别。
3.如权利要求1所述的数据接收方法，其中根据预定条件初始化并保存的模型值是预置的固定值。
4.如权利要求1所述的数据接收方法，其中将通过将根据训练模式符号更新的任意相邻的模型值取平均而设置评估级别。
5.如权利要求1所述的数据接收方法，其中作为将当前检测的信号级别与基于训练模式符号的现存模型值比较的结果，如果当前检测到的信号级别大于现存模型值，现存模型值被更新为新的模型值，通过在现存模型值上加上一个预定量得到该新的模型值，并且如果当前检测到的信号级别小于现存模型值，现存模型值被更新为新的模型值，通过在现存模型值上减去一个预定量得到该新的模型值。
6.如权利要求5所述的数据接收方法，其中所述预定量被设为总是等于或小于通过比较得到的差值的一个值。
7.如权利要求1所述的数据接收方法，其中作为将当前检测的信号级别与基于训练模式符号的现存模型值比较的结果，如果当前检测到的信号级别大于现存模型值，现存模型值被更新为新的模型值，通过在现存模型值上加上一个预定量得到该新的模型值，该预定量等于或小于所述差值并根据该差值加权，而且如果当前检测到的信号级别小于现存模型值，现存模型值被更新为新的模型值，通过在现存模型值上减去一个量得到该新的模型值，该量等于或小于所述差值并根据该差值加权。
8.如权利要求5所述的数据接收方法，其中通过计算任意一个符号与前一个符号之间的信号级别的差值检测到对应于训练模式的符号的多个信号级别；并且基于任意一个符号与前一个符号的信号级别的差值，设置所述的评估级别来区分和评估接收到的多个信号级别。
9.如权利要求8所述的数据接收方法进一步包括，在初始化之后，输出使用上述评估级别来区分对应于训练信号的符号的多个信号级别的结果。
10.如权利要求9所述的数据接收方法，其中将要发送和接收的数据是具有MOST(面向媒体系统传送)定义的数据格式的信号。
11.如权利要求1所述的数据接收方法，其中在锁定信号发出之后，所述训练模式与一个预定的标头一起发送，该锁定信号包括用于与发送端建立同步的时钟分量；所述多个信号级别分为包括相对较高信号级别的上组和包括相对较低信号级别的下组；所述训练模式和锁定信号是这样的，任一选自上组的信号级别与任一选自下组的信号级别被交替映射；以及所述标头是这样的，相邻符号被映射到相同信号级别。
12.如权利要求11所述的数据接收方法，初始化时进一步包括通过恢复锁定信号中的时钟分量与发送端建立同步；而且通过在建立了同步后的信号级别中检测相邻的彼此相同的相邻信号级别来检测所述标头。
13.如权利要求11所述的数据接收方法，其中从所述标头被发送时开始，所述训练模式被发送一段预定的时间；以及从接收到所述标头开始的预定的时间段之后，终止重复更新所述模型值。
14.一种数据接收装置，通过传送路径连接到数据发送装置，用来接收传送来的发送信号，其中传送数据的每个符号被映射为多个信号级别，该数据接收装置包括信号级别检测单元，用于在初始化时从训练模式中检测对应于所述符号的信号级别，所述训练模式是这样的，以已知的变异模式形成从数据发送装置发出的发送信号的多个信号级别；模型值存储单元，其具有多个存储装置，用来存储要接收的多个信号级别的每一个的模型值，根据预定的条件该模型值被初始化，存储在各自的存储装置中，并根据预定的过程被更新；比较与更新单元，用于重复这样一个过程将当前检测到的信号级别与存储在存储装置中基于训练模式的符号的现存模型值进行比较，并根据当前检测的信号级别大于还是小于现存模型值，通过在现存的模型值上加或减去一个预定量将现存的模型值更新为新的模型值；评估级别值算术单元，使用更新后并存储在所述多个存储装置中的模型值来计算评估级别，所述评估级别区分并评估数据接收装置从数据发送装置接收的发送信号的多个信号级别；以及评估级别存储单元，用于存储由评估级别值算术单元计算的评估级别。
15.如权利要求14所述的数据接收装置，其中根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值是被信号级别检测单元检测到的相应于训练模式的符号的第一组信号级别。
16.如权利要求14所述的数据接收装置，其中根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值是预置的固定值。
17.如权利要求14所述的数据接收装置，其中评估级别值算术单元通过将更新后存储在所述多个存储装置中的相邻模型值取平均而计算所述评估级别。
18.如权利要求14所述的数据接收装置，其中如果当前检测的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上加上一个预定量而得到的新的模型值；以及如果当前检测的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上减去一个预定量而得到的新的模型值。
19.如权利要求18所述的数据接收装置，其中该比较与更新单元会在存储在所述存储装置中的现存模型值上加或减去一个被设定为总是等于或小于通过上述比较得到的差值的预定量。
20.如权利要求14所述的数据接收装置，其中如果当前检测的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上加上一个等于或小于所述差值且根据所述差值加权的量而得到的新的模型值；以及如果当前检测的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上减去一个等于或小于所述差值且根据所述差值加权的量而得到的新的模型值。
21.如权利要求18所述的数据接收装置，其中通过计算任意一个符号与前一个符号的信号级别的差值，所述信号级别检测单元检测到对应于训练模式的符号的多个信号级别；并且设置评估级别来根据任意一个符号与前一个符号之间的信号级别的差值区分和评估所述数据接收装置从所述数据发送装置接收的多个信号级别。
22.如权利要求21所述的数据接收装置，其中当数据接收装置通过所述映射从所述数据发送装置接收到发送信号时，信号级别检测单元进一步输出使用存储在评估级别存储单元中的评估级别来区分所述数据发送装置发出的多个信号级别的结果。
23.如权利要求22所述的数据接收装置，其中将要发送和接收的数据是具有MOST(面向媒体系统传送)定义的数据格式的信号。
24.如权利要求14所述的数据接收装置，其中在锁定信号发出之后，所述训练模式与一个预定的标头一起从数据发送装置发送，该锁定信号包括用于与数据发送装置建立同步的时钟分量；所述多个信号级别分为包括相对较高信号级别的上组和包括相对较低信号级别的下组；所述训练模式和锁定信号是这样的，任一选自上组的信号级别与任一选自下组的信号级别被交替映射；以及所述标头是这样的，相邻符号被映射到相同信号级别。
25.如权利要求24所述的数据接收装置，进一步包括转换单元，将接收到的发送信号转换为数字信号；滤波器，通过消除该转换单元转换的数字信号中的噪声来整形波形；时钟恢复单元，通过恢复在所述转换单元转换成数字信号的锁定信号中的时钟分量以与数据发送装置建立同步；以及一个反向映射单元，其中根据由所述时钟恢复单元建立了同步的时钟，信号级别检测单元进一步输出使用存储在评估级别存储单元中的评估级别来区分并评估所述数字信号的多个信号级别的结果；并且通过对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射，所述反向映射单元解码作为发送信号发送的接收数据的符号。
26.如权利要求25所述的数据接收装置，进一步包括标头检测单元，在初始化时，通过由时钟恢复单元建立了同步之后的数字信号的信号级别中检测彼此相同的相邻信号级别来检测所述标头；和教师信号生成单元，根据标头检测单元检测到所述标头的定时和时钟恢复单元建立同步的时钟定时，输出教师信号到比较与更新单元，该教师信号指定任一存储装置要由比较与更新单元更新。
27.如权利要求26所述的数据接收装置，进一步包括一个计数器，其中从所述标头被发送开始的一段预定的时间周期内，所述训练模式被发送；该计数器计数该预定的时间周期；并且所述比较与更新单元可以根据该计数器的计数值检测该训练模式的结束并终止更新存储在所述存储装置中的模型值。
28.如权利要求27所述的数据接收装置，其中在接收到训练模式后，反向映射单元对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射并开始解码接收到数据的符号。
29.一个数据发送系统，具有通过传送路径相互连接为一个环状的多个数据发送装置，这些数据发送装置单向相互通信，其中每个数据发送装置包括数据发送单元，用于映射传送数据符号为多个信号级别中任意一个，并发送映射后的电信号到下一个数据发送装置中的任意一个数据发送装置；训练模式发送单元，用于在初始化时发送一个训练模式到该下一个数据发送装置，该训练模式是这样的，所述电信号的多个信号级别以一种已知的变异模式形成；信号级别检测单元，用于从前一个数据发送装置的任一数据发送装置发出的电信号中检测对应于所述符号的信号级别，并在数据接收时区分和评估所述检测到的信号级别；具有多个存储装置的模型值存储单元，用于在初始化时存储将要接收到的多个信号级别的每一个的模型值，所述模型值根据预定的条件初始化，存储在各自的存储装置中，并根据预定的程序更新；比较与更新单元，用于重复进行这样一个过程，将当前检测到的信号级别与存储在所述存储装置中的基于训练模式符号的现存模型值比较，并通过在现存模型值上加上或减去一个预定量来将现存模型值更新为一个新的模型值，这依赖于当前检测到的信号级别大于还是小于现存模型值；评估级别值算术单元，使用被更新的并存储在所述多个存储装置中的模型值计算评估级别，在数据接收时所述评估级别被信号级别检测单元用来区分和评估所述电信号的多个信号级别；以及存储评估级别值算术单元计算得到的评估级别的的评估级别存储单元。
30.如权利要求29所述的数据发送系统，其中根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值是被信号级别检测单元检测到的相应于训练模式的符号的第一组信号级别。
31.如权利要求29所述的数据发送系统，其中根据预定条件初始化并存储在多个存储装置中的模型值是预置的固定值。
32.如权利要求29所述的数据发送系统，其中评估级别值算术单元通过将更新后存储在所述多个存储装置中的任一相邻模型值取平均而计算所述评估级别。
33.如权利要求29所述的数据发送系统，其中如果当前检测的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上加上一个预定量而得到的新的模型值；以及如果当前检测的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上减去一个预定量而得到的新的模型值。
34.如权利要求33所述的数据发送系统，其中该比较与更新单元在现存模型值上加或减去一个被设定为总是等于或小于通过上述比较得到的差值的预定量。
35.如权利要求29所述的数据发送系统，其中如果当前检测的信号级别大于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上加上一个等于或小于所述差值且根据所述差值加权的量而得到的新的模型值；以及如果当前检测的信号级别小于现存模型值，根据训练模式的符号，比较与更新单元将现存模型值更新为通过在现存模型值上减去一个等于或小于所述差值且根据所述差值加权的量而得到的新的模型值。
36.如权利要求33所述的数据发送系统，其中通过计算任意一个符号与前一个符号之间的信号级别的差值，所述信号级别检测单元检测到所述多个信号级别；并且设置评估级别来根据任意一个符号与前一个符号之间的信号级别的差值区分和评估对应于在数据接收时从所述前一个数据发送装置发送的发送信号的符号的多个信号级别。
37.如权利要求36所述的数据发送系统，其中在数据接收后，所述信号级别检测单元输出使用存储在评估级别存储单元中的评估级别的评估结果。
38.如权利要求37所述的数据发送系统，其中将要发送和接收的数据是具有MOST(面向媒体系统传送)定义的数据格式的信号。
39.如权利要求29所述的数据发送系统，其中在锁定信号发出之后，所述训练模式与一个预定的标头一起从前一个数据发送装置发送，该锁定信号包括用于与前一个数据发送装置建立同步的时钟分量；所述多个信号级别分为包括相对较高信号级别的上组和包括相对较低信号级别的下组；所述训练模式和锁定信号是这样的，任一选自上组的信号级别与任一选自下组的信号级别被交替映射；以及所述标头是这样的，相邻符号被映射到相同信号级别。
40.如权利要求39所述的数据发送系统，其中每个数据发送装置进一步包括将接收到的电信号转换为数字信号的转换单元；通过消除在该转换单元内转换的数字信号中的噪声来整形波形的滤波器；通过恢复锁定信号中的时钟分量，与前一个数据发送装置建立同步的时钟恢复单元；以及反向映射单元，其中根据由所述时钟恢复单元建立了同步的时钟，信号级别检测单元进一步输出使用存储在评估级别存储单元中的评估级别来区分并评估所述数字信号的多个信号级别的结果；并且通过对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射，所述反向映射单元解码作为电信号发送的接收数据的符号。
41.如权利要求40所述的数据发送系统，其中每个数据发送装置进一步包括标头检测单元，在初始化时通过检测由时钟恢复单元建立了同步后的数字信号的信号级别，检测彼此相同的相邻信号级别，；和教师信号生成单元，根据标头检测单元检测到的所述标头的定时和时钟恢复单元建立同步的时钟定时，输出一个教师信号到比较与更新单元，该教师信号指定要由比较与更新单元更新的任一存储装置。
42.如权利要求41所述的数据发送系统，其中每个数据发送装置进一步包括一计数器，其中从所述标头被发送开始，所述训练模式被发送一段预定的时间；该计数器计数该预定的时间长度；并且所述比较与更新单元根据该计数器的计数检测该训练模式的结束并终止更新存储在所述存储装置中的模型值。
43.如权利要求42所述的数据发送系统，其中在接收到训练模式后，反向映射单元对信号级别检测单元输出的评估结果进行反向映射并开始解码接收到数据的符号。
全文摘要
一种数据接收方法、实施此方法的装置和数据发送系统，其中使用小电路在数据通信初始化时设置信号级别的适当的评估级别。比较器574比较差值dd和其相应的模型值。如果差值dd大于该模型值，比较器574通过将一个预定的数值加到该模型值来更新寄存器576a至576n中的当前选择的一个寄存器。如果差值dd小于该模型值，比较器574通过从该模型值减去一个预定的数值来更新寄存器576a至576n中的当前选择的一个寄存器。一个评估级别值算术电路572使用在寄存器576a至576n中设置的模型值计算评估级别R1至R13，并分别将评估级别R1至R13存储在评估级别存储单元573中的寄存器576a至576n。
文档编号H04L25/03GK1574781SQ20041000524
公开日2005年2月2日 申请日期2004年2月17日 优先权日2003年6月2日
发明者秋田贵志, 胜田升, 堺贵久, 水口裕二, 河田浩嗣, 梅井俊智 申请人:松下电器产业株式会社