专利名称：一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信领域与数字通信领域，尤其涉及到一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法。
背景技术：
在相控阵雷达中，多路AD数据在传输过程中，由于信号传输路径长短的不同，造成信号延迟的差异，致使设计过程中常常会遇到将多路数据对齐的问题。本发明还涉及到复分接技术在传输线路的发送端把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称作数字复接；在传输线路的接收端把一路复合数字信号分离成两个或两个以上的支路数字信号的过程称作数字分接，数字分接是数字分接的逆过程。详细原理可参考《现代通信原理》(参考文献I)的第八章。 中国发明专利《一种多通道数据对齐去偏移的方法及装置》(申请号为CN201110342980.X)公开了一种多通道去偏移的技术，其具体操作步骤步骤一.检测到各通道的标记块，从该标记块开始将对应通道的数据依次写入缓存；步骤二.检测到第一个标记块开始计时，若在预定时间内，检测到所有通道的标记块都到达，则标记对齐有效；步骤三.在标记对齐有效的情况下，从各个通道缓存的起始位置开始同时读出数据；步骤四.检测到第一个标记块开始计时，若在预定时间内，检测到非所有通道的标记块都到达，则标记对齐失败，然后对各通道数据的缓存进行清空操作。该专利还存在以下不足假如其中的一个数据通道断开，则检测到该通道的标记块在预定时间内未到达，标记对齐失败，对各通道数据的缓存进行清空操作，因此导致其它通道的数据也无法对齐。直到该断开的通道重新连接上才能实现数据的去偏移。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明提供了一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，通过增设“系统同步”信号，使传输的多通道数据基本保持同步；其后增设“参考通道”数据，使通道对齐的读控制模块与工作通道的数据无关。本发明的技术方案是一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，包括如下步骤
步骤一、在发送端产生“系统同步”信号；
步骤二、根据“系统同步”，在发送端的N通道数据中插入同步帧；
步骤四，根据“系统同步”，在发送端产生“参考通道”数据，并与N通道数据进行数据合
成；
步骤五、在接收端对传输的数据解合成；
步骤七、在接收端对解合成的数据进行数据对齐。其中N大于等于2。其有益效果是任何I个数据通道断开时都不会影响其它通道数据的对齐工作，并且断开的通道在重新连接上以后，会自动与其它的通道数据对齐，并且不会影响其它通道的数据传输。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤一的“系统同步”信号由时序控制板产生，并通过差分信号接口分发给N块AD板。其有益效果是保证N块AD板使用的同步与时序控制板的“系统同步”保持一致。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤二为AD数据插入帧同步，包括下述内容每块AD板根据“系统同步”的正脉冲位置在AD变换后的数据中插入同步帧。其有益效果是因为“系统同步”的正脉冲占空比很小，所以同步帧在串行数据帧中占用的带宽也很小；数据中的同步帧保证后面数据对齐步骤的写控制器和解帧器的有效工作。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于它还包括步骤三、在发送端将步骤二中的插入同步帧的通道数据通过光纤传输。其有益效果是采用光纤传输比电缆传输误码率低。 如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤四包括首先根据“系统同步”产生带有同步帧的“参考通道”数据；其次将N通道数据与I路“参考通道”数据合成I路数据，并通过电光转换成I路光信号送给通信板。其有益效果是“参考通道”数据保证后面数据对齐步骤中读控制器的有效工作。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤四害包括将N通道数据与M路“参考通道”数据合成M路数据，并通过电光转换成M路光信号送给通信板，其中M大于I。其有益效果是N通道数据可以合成为M路信号传输，M路信号中各包含I路“参考通道”数据。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤五包括在通信板中，M路光信号经过光电转换成M路电信号，然后通过解合成恢复出N通道数据与M路“参考通道”数据。其有益效果是M路“参考通道”数据保证后面主通道选择器的有效工作。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于它还包括步骤六、在接收端对步骤五中的解合成的数据进行主通道选择。其有益效果是对步骤五中有M路“参考通道”数据输出的系统，可以进行主通道选择，只要有一个“参考通道”数据正确，就能选择出主通道，增加了数据对齐的可靠性。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤六包括首先分别搜索M路“参考通道”的同步帧，其次将先搜到同步帧的“参考通道”作为主通道，并将与搜索到同步帧的“参考通道”相对应的解串器的恢复时钟作为N通道数据对齐的主时钟。其有益效果是在M路恢复时钟中选出I路作为主时钟，保证主时钟与系统时钟同源。如上所述的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤七包括首先搜索N通道数据的同步帧，从该同步帧开始将对应通道的数据依次写入缓存；其次将主通道数据延迟一个预定时间，从延迟后的主通道数据中搜索到同步帧，然后从该主通道的同步帧开始从各个通道缓存的起始位置开始读出数据。其有益效果是写控制器只跟N通道的数据有关，读控制器只跟主通道数据有关。
图I为本发明发送端的硬件示意 图2为本发明接收端的硬件示意 图3为本发明的流程 图4为本发明组帧后的一个串行数据帧结构 图5为“参考通道”数据帧结构图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步的说明。如图I为本发明实施例的一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐系统发送端的硬件示意图；图2为本发明实施例的一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐系统接收端的硬件示意图。以下为图1、2中使用硬件的说明
AD板完成对雷达中频数据的AD转换，并将AD转换后的数据与“系统同步”组帧。复接板完成对N通道数据的复接、8B10B编码、并串转换和电光转换。由于N较大，N通道的数据在复接、8B10B编码、并串转换后的串行数据带宽较大，超出了 I个电光转换器的带宽容量范围，因此通过2个电光转换器转换成2路光信号将f X通道的数据复接、8B10B编码、并串转换和电光转换成第I路光信号；将(Χ+1ΓΝ的通道数据复接、8Β10Β编码、并串转换和电光转换成第2路光信号。其中，X大于等于2。时序控制板产生“系统同步”与“参考通道”数据；完成将来自复接板的第I路光信号恢复成f X通道数据，并将恢复的f X通道数据与I路“参考通道”数据复接、8B10B编码、并串转换和电光转换；将来自复接板的第2路光信号恢复成(Χ+1ΓΝ通道数据，并将恢复的(Χ+1ΓΝ通道数据与I路“参考通道”数据复接、8B10B编码、并串转换和电光转换。通信板将来自时序控制板的两路光信号分别恢复成fX通道数据、(Χ+1ΓΝ通道数据，并将该N通道数据进行对齐、解帧、恢复成原始的AD转换后的数据。如图3所示，具体的基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法包括以下步骤
I.在发送端产生“系统同步”信号
在时序控制板中，同步产生器由系统时钟产生一个“系统同步”:1个固定周期的正脉冲信号。并将“系统同步”信号通过差分信号接口分发给N块AD板。其中，“系统同步”的周期可以为毫秒级或秒级，正脉冲宽度为微妙级。其中，差分信号接口能够有效抑制共模干扰，可以为RS422接口，也可以为LVDS接□。2.根据“系统同步”，在发送端的N通道数据中插入同步帧
根据“系统同步”的正脉冲位置在AD变换后的数据中插入同步帧。包括同步帧插入控制器和组帧器
所述同步帧插入控制器，用于将“系统同步”转换成一个同步帧；
所述组帧器，用于将数据帧与同步帧组帧成串行数据帧发送。组帧后形成的串行数据帧在“系统同步”的正脉冲位置全部用作“同步帧指示”，其它时间均是传输通道数据，组帧后形成的一个串行数据帧结构如图4所示。因为“系统同步”的正脉冲占空比很小，所以同步帧在串行数据帧中占用的带宽也很小。3.在发送端将步骤二中的插入同步帧的通道数据通过光纤传输
在复接板中，复接器将fx通道数据复接成8路并行数据；串行器把该8路并行数据8B10B编码成10路并行数据，然后将该10路并行数据转换成串行数据；电光转换器将该路串行数据转换成第I路光信号后发送给时序控制板。在复接板中，复接器将(Χ+1ΓΝ通道数据复接成8路并行数据；串行器把该8路并行数据8B10B编码成10路并行数据，然后将该10路并行数据转换成串行数据；电光转换器将该路串行数据转换成第2路光信号后发送给时序控制板。 在复接板中，复接器的工作时钟和串行器的参考时钟均由系统时钟分/倍频得到。在时序控制板中，光电转换器将来自复接板的第I路光信号转换成串行电信号；解串器从串行电信号中恢复出时钟，将串行信号转换成10路并行信号，将10路并行信号8B10B解码成8路并行信号；分接器将这8路并行信号分接成f X通道的数据。在时序控制板中，光电转换器将来自复接板的第2路光信号转换成串行电信号；解串器从串行电信号中恢复出时钟，将串行信号转换成10路并行信号，将10路并行信号8B10B解码成8路并行信号；分接器将这8路并行信号分接成(Χ+1ΓΝ通道的数据。在时序控制板中，解串器的参考时钟均由系统时钟分/倍频得到或者由时序控制板的晶振时钟分/倍频得到；分接器的工作时钟为串行器的恢复时钟。其中，串行器和解串器目前多个厂家有商用产品，如CYPRESS公司的CYP15G0101DXB就能够实现串行器和解串器的功能。有些FPGA带有内置的Transceivers，能够实现串行器和解串器的功能，如ALTERA公司的arria GX、arria II GXXyclone IV GX都带有内置的Transceivers。4.根据“系统同步”，在发送端产生“参考通道”数据，并与N通道数据进行数据合成
在时序控制板中，同步产生器根据“系统同步”产生带有同步帧的“参考通道”数据。“参考通道”数据帧在“系统同步”的正脉冲位置全部用作“同步帧指示”，其它时间均是传输填充码，一个“参考通道”数据帧结构如图5所示。在时序控制板中，复接器将f X通道数据与I路“参考通道”数据复接成8路并行数据；串行器把该8路并行数据8B10B编码成10路并行数据，然后将该10路并行数据转换成串行数据；电光转换器将串行数据转换成I路光信号后通过光口 I发送给通信板。在时序控制板中，复接器将(Χ+1ΓΝ通道数据与I路“参考通道”数据复接成8路并行数据；串行器把该8路并行数据8B10B编码成10路并行数据，然后将该10路并行数据转换成串行数据；电光转换器将串行数据转换成另I路光信号后通过光口 2发送给通信板。在时序控制板中，同步产生器的工作时钟、复接器的工作时钟和串行器的参考时钟均由系统时钟分/倍频得到。5.在接收端对传输的数据解合成在通信板中，光电转换器将光口 I的光信号转换成串行电信号；解串器从串行电信号中恢复出时钟，将串行信号转换成10路并行信号，将10路并行信号8B10B解码成8路并行信号；分接器将这8路信号分接成fX通道的数据和I路“参考通道I”数据。在通信板中，光电转换器将光口 2的光信号转换成串行电信号；解串器从串行电信号中恢复出时钟，将串行信号转换成10路并行信号，将10路并行信号8B10B解码成8路并行信号；分接器将这8路信号分接成(Χ+1ΓΝ通道的数据和I路“参考通道2”数据。在通信板中，解串器的参考时钟由通信板的晶振时钟分/倍频得到；分接器的工作时钟为串行器的恢复时钟。6.在接收端对步骤五中的解合成的数据进行主通道选择
首先搜索“参考通道I”数据与“参考通道2”数据的同步帧，其次将先搜到同步帧的“参考通道”作为主通道；并将与搜索到同步帧的“参考通道”相对应的解串器的恢复时钟作 为主时钟。后面的数据对齐模块的工作时钟由主时钟分/倍频得到。包括
同步帧搜索单元，用于搜索“参考通道”达到数据的同步帧。选择单元，用于选择主通道与主时钟。7.在接收端对解合成的数据进行数据对齐
首先搜索各通道数据的同步帧，从该同步帧开始将对应通道的数据依次写入缓存；其次将主通道数据延迟一个预定时间，从延迟后的主通道数据中搜索到同步帧；然后从该主通道的同步帧开始从各个通道缓存的起始位置开始读出数据；最后将各缓存读出的数据进行解帧、恢复成原始AD变换后的数据。包括
写控制器，用于搜索各通道数据的同步帧，根据搜索到的同步帧的位置开始控制各通道数据的缓存。缓存器，用于分别缓存各通道的数据。延时器，用于将主通道数据延迟一个预定时间。读控制器，用于搜索主通道数据的同步帧，控制同时从各个通道缓存的起始位置开始同时读出数据。解帧器，用于根据所接收的串行数据含有的帧同步信息找到帧的边界，然后把接收的通道数据帧与同步帧分发给后级单元使用。其中，写控制器包括
同步帧搜索单元，用于搜索各通道达到数据的同步帧；
写使能产生单元，用于产生缓存器的写使能。其中，缓存器可以通过FIFO或指针自增RAM实现。其中，读控制器包括
同步帧搜索单元，用于搜索主通道达到数据的同步帧；
读使能产生单元，用于产生缓存器的读使能。其中，解帧器包括
同步帧搜索单元，用于搜索缓存器中读出的数据的同步帧；
数据解帧单元，用于分解通道数据帧与同步帧；可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。具体化，系统发送端的输入数据不仅仅可以为雷达的模拟中频信号，也可以为RS232接口数据、RS422接口数据、RS485接口数据、LVDS接口数据等其它类型的接口信号。“系统同步”不仅仅可以由时序控制板产生，也可以由其中I路AD板或者由复接板产生。当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。参考文献I :《现代通信原理》一北京清华大学出版社出版1992年8月作者曹 志刚、钱亚生书号 ISBN 7-302-01002-1/TN. 31。
权利要求
1.一种基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，包括如下步骤 步骤一、在发送端产生“系统同歩”信号； 步骤ニ、根据“系统同歩”，在发送端的N通道数据中插入同步帧； 步骤四，根据“系统同歩”，在发送端产生“參考通道”数据，并与N通道数据进行数据合成； 步骤五、在接收端对传输的数据解合成； 步骤七、在接收端对解合成的数据进行数据对齐， 其中N大于等于2。
2.如权利要求I所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤一的“系统同歩”信号由时序控制板产生，并通过差分信号接ロ分发给N块AD板。
3.如权利要求2所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在干所述步骤ニ为AD数据插入帧同步，包括下述内容姆块AD板根据“系统同歩”的正脉冲位置在AD变换后的数据中插入同步帧。
4.如权利要求I所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在干它还包括步骤三、在发送端将步骤ニ中的插入同步帧的通道数据通过光纤传输。
5.如权利要求I所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤四包括首先根据“系统同歩”产生带有同步帧的“參考通道”数据；其次将N通道数据与I路“參考通道”数据合成I路数据，并通过电光转换成I路光信号送给通信板。
6.如权利要求5所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤四还包括将N通道数据与M路“參考通道”数据合成M路数据，并通过电光转换成M路光信号送给通信板，其中M大于I。
7.如权利要求I所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤五包括在通信板中，M路光信号经过光电转换成M路电信号，然后通过解合成恢复出N通道数据与M路“參考通道”数据。
8.如权利要求I或7所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于它还包括步骤六、在接收端对步骤五中的解合成的数据进行主通道选择。
9.如权利要求8所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤六包括首先分别搜索M路“參考通道”的同步帧，其次将先搜到同步帧的“參考通道”作为主通道，并将与捜索到同步帧的“參考通道”相对应的解串器的恢复时钟作为N通道数据对齐的主时钟。
10.如权利要求I所述的基于系统同步与參考通道的多通道数据对齐的方法，其特征在于所述步骤七包括首先捜索N通道数据的同步帧，从该同步帧开始将对应通道的数据依次写入缓存；其次将主通道数据延迟ー个预定时间，从延迟后的主通道数据中搜索到同步帧，然后从该主通道的同步帧开始从各个通道缓存的起始位置开始读出数据。
全文摘要
本发明涉及光纤通信领域与数字通信领域，尤其涉及到一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法。本发明提供了一种基于系统同步与参考通道的多通道数据对齐的方法，通过增设“系统同步”信号，使传输的多通道数据基本保持同步；其后增设“参考通道”数据，使通道对齐的读控制模块与工作通道的数据无关。
文档编号H04L7/00GK102820964SQ201210239168
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者宋慧 申请人:武汉滨湖电子有限责任公司