用于百兆以太网多电平传输调制系统降低误码率的方法与流程

本发明属于通信，尤其是标准以太网物理层通信，具体涉及一种用于百兆以太网多电平传输调制系统降低误码率的方法。

背景技术：

1、在标准以太网通信技术中，多电平传输编码技术(mlt)，尤其是3电平传输(mlt3)编码是一种常用于数字通信的信号编码技术，它将输入数据流映射为三种可能的输出信号电平：+1v、0v、-1v。mlt3编码的特点是尽量减少信号电平的变化：如果当前传输电平为+1v时，则下一时刻的传输电平只能是+1v或0v而不能是-1v；如果当前传输电平为-1v时，则下一时刻的传输电平只能是-1v或0v而不能是+1v；任一时刻传输的电平值只能按照+1v、0v、-1v、0v、+1v轮流交替传输，如图1所示。这种编码方式有利于降低信号谱的带宽，让其更加有利于在线缆信道中传输。传统的译码方法是将接收信号直接做硬判决后译码而无视当前mlt3编码的规则，显然，硬判决方案丢失了mlt3编码本身的编码增益。因此设计一种使用mlt3编码的规则的译码方案可以有效地降低整个通信系统的误码率，并可以有效的验证通信距离。

2、对于mlt3的译码方案，一个简而易见的方案是将其硬判决后译码，如图2所示，当接收信号的电平值大于0.5v时，判定当前信号对应的码元为1，当接收信号的电平值小于于-0.5v时，判定当前信号对应的码元为-1，否则判定当前信号对应的码元为0；文献《基于100base-tx以太网phy芯片设计与验证》就是使用直接硬判决译码算法。专利cn102340393a根据软性数据以产生一软性序列，利用以“+1”或“-1”开头的二相邻mlt3数据和为0的特性检测接收序列的错误事件，当侦测到错误事件后，直接依据正确的序列规则纠正mlt3数据。专利us06977971使用信道均衡以及基线漂移矫正技术修复了信号，提高了信噪比，从而使得判决更加准确，但是该专利方法无法应对信道状态为纯高斯噪声的场景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于百兆以太网多电平传输调制系统降低误码率的方法，本在不改变发送端波形的条件下，有效降低误码率，可以在一定程度上提升通信距离。

2、本发明具体是：

3、步骤(1)构建基本mlt3编码系统的数学模型，mlt3的编码规则如下：mlt3编码共有4个状态，分别定义为p1、p0、n1和n0，状态p1对应输出+1v，状态p0或n0对应输出0v，状态n1对应输出-1v。当初始态为p1且发送端发送数据0，则编码状态维持当前状态不变；当发送数据1，则编码状态跳转为p0使用隐马尔科夫链描述状态转移。

4、mlt3编码的隐马尔科夫链的下一个状态只与前一个状态有关，数学表达式为：p(xt+1|...,xt-2,xt-1,xt)＝p(xt+1|xt)；其中，x表示mlt3编码的隐马尔科夫链的无噪表现态，p(xt+1|xt)表示隐马尔科夫链从时刻t到时刻t+1的转移概率，p(xt+1)表示时刻t+1的状态概率。

5、步骤(2)计算当前接收信号概率值：i时刻接收到信号yi时，发送信号xi＝1、xi＝0和xi＝-1的概率值p(xi＝1|yi)、p(xi＝0|yi)、p(xi＝-1|yi)；

6、n0为当前信道估计的噪声方差值。

7、步骤(3)计算三种当前接收信号yi的最大似然概率比值的自然对数，作为一组软信息，每个自然对数对应马尔科夫链中的路径节点：

8、

9、

10、

11、得到软信息值本实施例中n0固定为1，可以取得较好的效果。

12、步骤(4)计算整个序列的最大后验概率值：

13、θ为概率最大发送信号序列；满足上述表达式的发送信号序列即为最大似然路径。

14、步骤(5)直接删除软信息llr(yi)的最小值对应的路径节点，不再作为可能的路径。

15、步骤(6)对于具有锚定点的软信息，将锚定点设置为译码路径的必经节点，所述的锚定点为软信息值大于1的节点。

16、步骤(7)在两个锚定点之间选择满足mlt3编码规则的路径。

17、步骤(8)删除不满足4b5b编码规则的路径。

18、步骤(9)重新计算剩余路径的对数最大似然值的和值，

19、m为剩余路径个数；选取最大和值对应的路径为译码输出。

20、不同于专利库中以往的、现有的专利使用诸如硬判决等方案，本发明使用隐马尔科夫链描述mlt3的编码过程，设计一个巧妙的译码结构并使用最大似然序列的思想计算当前符号的最大似然比值，基于此，删除不可能路径、增加锚定点、校验mlt3编码规则，充分考虑4b5b编码。最后计算一次最大似然序列的和值，取其最大值即为译码输出。上述方案在没有改变标准以太网100base-tx物理层相关编码规则的情况下降低了解调解码系统的误码率，从而有效地提升通信距离。

技术特征：

1.用于百兆以太网多电平传输调制系统降低误码率的方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了用于百兆以太网多电平传输调制系统降低误码率的方法。本发明方法首先构建基本MLT3编码系统的数学模型，计算接收到信号时，发送端为1/0/‑1的概率，和发送端为1/0/‑1的软信息，再计算所有序列的最大后验概率值，然后舍弃包含有最不能节点的序列，舍弃不经过锚点的序列，舍弃不符合MLT3编码规则的序列，舍弃不符合4B5B编码规则的序列，在剩余路径中选取最大似然路径为译码输出。本发明方法在没有改变标准以太网物理层相关编码规则的情况下降低了解调解码系统的误码率，从而有效地提升通信距离。

技术研发人员：肖绵合,彭一洵,梁骏,黄磊,罗淑文,朱文渊,陆俊宇
受保护的技术使用者：杭州国芯科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15