CN107135670B - 总线拓扑网络中的报文数据高速均衡化的方法、报文数据发送和接收方法、及接收机 - Google Patents

Abstract

用于在总线拓扑网络中发送报文的方法包含如下步骤：与总线拓扑网络相连的接收节点的接收机接收来自发送节点的报文；接收机基于所述报文中包含的标识确定是否已关于发送节点之前发送的训练报文进行了均衡器训练；在之前已进行过关于发送节点的均衡器训练的情况下，接收机加载针对所述发送节点的均衡器系数以设置所述接收机的均衡器；接收机使用具有比所述训练报文中所含的训练序列短的训练序列的报文来得到最优采样相位差或最优载波相位相位差的至少一者；所述接收机修正输入信号的相位差或载波的相位差中的至少一者；接收机使用所存储的均衡器系数来进行所述均衡器的系数设置并对所述报文进行均衡化。

Description

总线拓扑网络中的报文数据高速均衡化的方法、报文数据发 送和接收方法、及接收机

技术领域

本发明涉及总线拓扑网络中发送和接收报文数据的方法及均衡化所接收报文的方法。

背景技术

以太网是有线总线拓扑报文网络的代表性标准。高达10Mbps的以太网利用总线拓扑网络。但是，当数据速率超过100Mbps时，信道失真变得严重，不利用均衡器无法进行高速通信。

在总线拓扑网络中，多个接收机应当能够接收由发射机发送的报文。但是，由于无法提前知晓发射机向哪个接收机发送报文，难以进行均衡器训练。因此，100Mbps或更高速率的网络利用星型拓扑网络(星型网络)。由于星型网络中所有的以太网节点通过交换机与其他网络节点通信，当节点传输数据时，相应的接收机被统一(unified)为交换机中的接收机，且仅需要针对单个收发机链路的均衡器。因此，可预先对节点和交换机间的信道进行均衡器训练，且在该均衡器训练的基础上可进行高速数据传输。

发明内容

[技术问题]

尽管星型网络被用于传输大量数据，但是该星型网络的缺点在于需要大量的交换机和线缆。例如，在比如汽车的***中，由于空间有限及线缆的重量，通常采用总线拓扑网络。

本发明旨在提供一种报文传输方法，该方法有利于基于总线拓扑网络的收发机***中的接收机、包括相应均衡器的接收机和网络***的均衡化。

[技术方案]

本发明的一方面提供一种高速均衡化报文数据的方法，所述方法包括：由包括第一节点和第二节点的总线中的第二节点的接收机接收来自第一节点的第一报文；由所述接收机使用所述第一报文的第一训练序列设置均衡器的均衡器系数并存储所设置的均衡器系数；由所述接收机接收来自所述第一节点的第二报文，所述第二报文包括比所述第一训练序列短的第二训练序列；及由所述接收机使用所存储的均衡器系数均衡化所述第二报文。

所述第二报文的均衡化可包括：由所述接收机确定所述第一训练序列和第二训练序列间的采样相位差和载波相位差中的至少一者并基于所确定的所述采样相位差和所述载波相位差中的至少一者校正所述均衡器的输入信号；及由应用所述均衡器系数的均衡器均衡化校正过的所述输入信号。

本发明的另一方面提供一种接收报文数据的方法，所述方法包括：由通过总线拓扑网络连接的接收节点的接收机接收来自发送节点的报文；由所述接收机基于所述报文中所包含的标识确定是否已用由所述发送节点之前发送的训练报文进行了均衡器训练；在已进行过对应所述发送节点的均衡器训练的情况下，由所述接收机加载针对所述发送节点的均衡器系数以设置所述接收机的均衡器；及由所述接收机使用具有所述均衡器系数的均衡器均衡化所述报文。

所述方法还可包括在已进行过对应所述发送节点的均衡器训练的情况下，所述接收机利用具有比所述训练报文中包含的训练序列短的训练序列的所述报文，来校正采样相位差和载波相位差中的至少一者，其中，所述采样相位差和所述载波相位差出现在所述均衡器利用所述均衡器系数对所述报文进行均衡化时。

本发明的另一发面提供一种总线拓扑网络的接收机，所述接收机包括：系数提取装置，其用于存储针对至少一个发送节点的均衡器系数并根据接收到的报文的源节点提取均衡器系数；采样装置，其用于以每个符号周期对基带信号进行采样；及均衡器，其用于当所述基带信号为自所述发送节点接收到的信号时，使用所存储的均衡器系数均衡化所述采样装置的输出信号。

所述总线拓扑网络的接收机还可包括：相位校正器，用于针对所述输出信号，利用所述基带信号中包含的训练序列、校正所述均衡器的输出和所述训练序列间的采样相位差和载波相位差。

所述相位校正器可在多个量化的备选采样相位差和载波相位差中确定用以使所述均衡器的输出误差最小的最优采样相位差和最优载波相位差，基于所确定的最优采样相位差和最优载波相位差来对输入信号进行第一校正，针对每个训练符号、确定使所述均衡器的输出和每个训练符号间的误差最小的载波相位差值，通过将针对所有符号确定的载波相位差的平均值与所确定的所述最优载波相位差相加来确定最终的最优载波相位差，及基于所述最终的最优载波相位差对进行过所述第一校正的输入信号的相位进行第二校正。

本发明的另一个方面提供了一种发送报文数据的方法，所述方法包括：(a)由连接至总线的第一节点的发射机向连接至所述总线的第二节点发送第一格式的第一报文；(b)由所述发射机在步骤(a)后向连接至所述总线的第三节点发送所述第一格式的第二报文；(c)由所述发射机在步骤(a)后向所述第二节点发送第二格式的第三报文，及(d)由所述发射机在步骤(b)后向所述第三节点发送所述第二格式的第四报文。所述第一格式包括第一训练序列的字段，所述第二格式包括比所述第一训练序列短的第二训练序列的字段。

所述接收节点可使用所述第一格式的报文设置所述接收节点的均衡器系数，且在接收到所述第二格式的报文的情况下，所述接收节点可校正所述第一格式的报文和所述第二格式的报文间的采样相位差和载波相位差中的至少一者，且使用具有所设置的均衡器系数的均衡器均衡化所述第二格式的所述报文。

[有益效果]

以下描述的技术使得可使用总线拓扑网络相对简单地构造网络。此外，根据下面描述的技术，接收机识别已发送过报文的发送节点，且每次接收报文时，不再从头训练均衡器而是使用之前的均衡器设置快速均衡化所接收到的报文。这样的高速均衡化技术减小了均衡器训练所需的数据开销(data overhead)并使***的吞吐量(throughput)最大化。因此，下面描述的技术使得能够在总线拓扑网络的基础上进行高速报文数据通信。

附图说明

图1为示出总线拓扑网络中通常传输报文的过程的示例。

图2为示出总线拓扑网络中利用高速均衡化传输报文的过程的示例。

图3为示出图2中所用的报文的字段的示例。

图4为总线拓扑网络中接收报文的方法的流程图的示例。

图5为总线拓扑网络中高速均衡化所接收报文的方法的流程图的示例。

图6为示出总线拓扑网络的接收机300的结构的框图的示例。

图7为当训练报文P1和数据报文P3被从同一发送节点接收时采样装置的过程的示意图的示例。

图8为示出总线拓扑网络的接收机中均衡器的结构的框图的示例。

图9为用于计算最优载波相位的复平面的示例。

具体实施方式

下面描述的技术可被多样地修改且可具有多种示例性实施例，具体的示例性实施例将在附图中作为示例示出并在下文中详述。但是，应当注意，下文所述的技术并不限于这些特定示例性实施例而是包括落入下文所述技术的精神和范围内的所有可能的变型、等同、和替代。

术语，比如第一、第二、A、B等，可被用于描述多种组件，但是该组件并不受该术语限制。该术语仅被用于将一个组件与其他组件进行区分。例如，在不偏离下述技术的范围的情况下，第一组件可被称为第二组件，且类似地，第二组件可被称为第一组件。术语“和/或”包括多个列出的相关项的组合或任一个。

单数形式的表述包括多数形式的表述，除非上下文中明显表明并非如此。本文所用术语，比如“包括”等仅被用于标示说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件、或其组合，但是不应当被理解为排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合。

在具体描述附图前，本说明书中的结构单元的划分仅是依据每个结构单元的主要功能。换句话说，将在下面描述的两个或多个结构单元可组合为一个结构单元，或一个结构单元根据子功能(subdivided function)可被分为两个或多个单元。每个将在下文介绍的结构单元除了负责执行主功能外，还可附加地执行为其他结构单元设置的功能中的部分或全部功能，且由每个结构单元执行的主功能的一些功能可单独地被其他结构单元执行。因此，应当从功能上理解通过本说明书介绍的每个结构单元的存在。因此，明显应当注意，在实现下述技术的目的的限制内，根据下述的技术的总线拓扑网络的接收机300和均衡器400的结构单元的结构可不同于相应的附图。

当执行一种方法或操作方法时，该方法的步骤可以与所描述的顺序不同的顺序进行，除非在文中明显提到特定的顺序。换句话说，各步骤可以所述的相同顺序执行、几乎同时执行或以相反的顺序执行。

在下文中，总线拓扑网络中传输报文的方法、总线拓扑网络中接收报文的方法、总线拓扑网路中高速均衡化报文的方法、总线拓扑网络中的接收机和总线拓扑网络接收机的均衡器将结合附图具体介绍。

图1为示出总线拓扑网络中通常传输报文的过程50的示例。在图1中，假设节点A、节点B和节点C通过总线连接且由各节点在不同时间传输报文。图1示出了节点A和节点C向节点B传输报文的情况。

在图1中，每个节点传输包括训练序列和数据的报文。由发送节点传输的报文在经过信道时会经受码间干扰。因此，接收节点利用接收机的均衡器补偿由该码间干扰造成的失真。在下面的描述中，假设均衡器构造有前馈均衡器(FFE)和反馈均衡器(FBE)，其中FFE为线性均衡器，FBE为非线性判决反馈均衡器。

当获得发生码间干扰的信道的完整信息时，在此信息的基础上可计算对应于该信道的逆值(inverse)的均衡器系数。但是，通常来说，由于接收机没有信道的信息，发送节点的发射机一开始发送该接收机知晓的训练序列，该接收机使用所接收的训练序列训练均衡器并确定均衡器系数。

均衡器使用接收到的报文的训练序列进行均衡器训练来补偿码间干扰。该均衡器通过均衡器训练来确定FFE系数和FBE系数并用该均衡器系数设置。随后，该均衡器使用所设置的均衡器系数均衡化报文中所含的数据。已补偿信道失真的均衡器的输出被确定为通过将FFE的输出和FBE的输出的负值相加得到的值。

尽管下文中无具体描述，假设由发送节点执行的过程是由该发送节点的发射机执行的且由接收节点执行的过程是由该接收节点的接收机执行的。

在图1中，首先，节点A向节点B发送报文(51)。由节点A发送的该报文具有前段的训练序列及在该训练序列后的数据。节点B的接收机使用该训练序列训练均衡器，使用训练过的均衡器补偿后面的数据的码间干扰，并接收数据。

随后，节点C向节点B发送报文(52)。由节点C传输的报文也有训练序列和数据。由于不同传输节点进行报文传输的有线信道具有不同的特性，节点B应当在接收机中再次进行均衡器训练。因此，节点B丢弃为节点A至节点B链路优化的均衡器系数且对节点C至节点B链路进行训练。

接着，节点A向节点B发送报文(53)。由于节点B刚使用由节点C发送的报文的训练序列设置均衡器(52)，节点B应当使用节点A发送的训练序列再次训练均衡器。

之后，节点A向节点B再次发送另一报文(54)。节点B刚刚才从节点A接收报文，但是又应使用该另一报文中所包含的训练序列再次训练均衡器。这是因为作为接收节点的节点B不知道该另一报文当前是由哪个节点在发送。进一步地，即使节点B知晓该另一报文是由同一节点在发送，节点B的均衡器在上一报文传输后无数据交换的时间段内丢失了时间和相位同步，因此节点B应该再次执行均衡器训练。这样，常规总线拓扑网络中的每个报文中均传输了用于训练均衡器的训练序列，且接收机在使用训练序列训练均衡器后可接收数据。如上所述，在图1的总线拓扑网络中，由于每次传输报文时都应携带用于均衡器训练的训练序列，数据收发效率显著变差。此外，诸如最小均方LMS的技术被广泛用作对均衡器系数的训练方法，但是LMS技术需要较长时间以训练得到均衡器系数。因此，对于使用训练序列来执行均衡器训练的接收机来说，时间开销会显著增加。

图2为示出在与图1相同的总线拓扑网络中利用高速均衡化传输报文的过程100的示例。图2示出了有三个节点的情况作为示例，但是可轻易明白过程100也可用于两个或更多个节点相连的任意网络中。图2中节点传输的报文具有不同于图1的报文的结构。首先，介绍由图2中节点传输的报文的结构。图3为示出图2中所用的报文的字段的示例。在图2中，节点A向节点B发送报文P1和P3，且节点C发送报文P2和报文P4。

所有的报文一般都包括前导字段和报文类型字段。同时，所有报文一般都包括训练序列字段，该训练序列字段的长度根据报文类型而不同。报文可包括数据字段也可不包括数据字段。由于数据报文为用于传输数据的报文，数据报文必须包括数据字段，其将在下文中描述。

前导字段包括发送相应的报文的发送节点的身份(ID)及接收该报文的接收节点的ID。报文类型包括训练报文(其报文类型值在图3中示为0)和数据报文(其报文类型值在图3中示为1)。

训练报文为用于训练接收节点的均衡器的报文。接收节点的接收机使用该训练报文中所含的训练序列训练均衡器。包含于该训练报文中的训练序列被称为第一训练序列。接收节点使用第一训练序列确定均衡器系数，并将所确定的均衡器系数与发送节点相对应地进行存储。

数据报文为用于向接收节点传输数据的报文。数据报文也包括训练序列，但是该训练序列比训练报文的第一训练序列短。包含于数据报文中的训练序列被称为第二训练序列。接收节点使用该第二训练序列进行高速均衡化。高速均衡化的详细过程将在下文中介绍。

图2的报文传输将根据时间流描述。在图2中，节点A向节点B发送报文P1(111)。报文P1对应于训练报文。节点B通过报文类型识别报文P1是否为训练报文并使用该训练报文中所含的训练序列(第一训练序列)确定均衡器系数。当均衡器训练成功完成时，节点B在接收机中的预定存储装置中存储针对作为发送节点的节点A的均衡器系数，并向作为发送节点的节点A通知均衡器已收敛。

之后，节点C向节点B发送作为训练报文的报文P2(112)。节点B确定所接收的报文P2为训练报文并使用P2中所含的训练序列(第一训练序列)训练均衡器。当均衡器训练成功完成时，节点B在接收机中的预定存储装置中存储针对作为发送节点的节点C的均衡器系数，并向作为发送节点的节点C通知均衡器已收敛。

尽管在图2中未示出，当均衡器训练未被合适地执行时，作为接收节点的节点B可要求发送节点再次发送训练报文。

如图2和图3所示，由节点C发送的训练报文P2包括数据字段。根据对应于通讯规则和规章的协议是如何定义的，数据字段可被包括于训练报文中。节点B可使用训练报文P2中所含的训练序列训练均衡器、设置均衡器系数，然后继续接收P2中所含的数据。

随后，节点A向节点B再次发送作为数据报文的报文P3(113)。节点B基于报文类型信息确定P3为数据报文。之后，节点B从内部存储装置加载针对节点A的均衡器系数以设置均衡器、使用第二训练序列快速进行均衡器设置，然后接收P3中的数据。

当总线中无变化(比如，添加新节点或移除节点)且该总线的物理状态未变化时，有线信道的码间干扰特性不会改变。因此，可明白使用报文P1进行训练的均衡器系数与适用于在同一节点A至节点B链路中接收报文P3的均衡器系数相似。但是，节点B接收报文P1的时间点和节点B接收报文P3的时间点不同，且解调载波的相位可能改变。因此，对于作为接收节点的节点B，对接收机的设置做预定修改是优选的。当接收报文P3时，接收机以预定时间间隔对信号进行采样并将采样的信号传送给均衡器。在此，由于进行采样的相位和报文P1被接收的相位不同，两个报文的接收时间的差被表现为采样相位差。为了补偿这一采样相位差和载波相位差，数据报文需要预定的训练序列。接收机使用该训练序列进行设置，以再次使用先前的均衡器系数。本技术描述了在均衡器的前端校正采样相位差和载波相位差的情况，但是，本领域普通技术人员可轻易理解通过对接收机的一部分、比如均衡器系数，做与这样的相位校正等同的修改可获得同样的效果。数据报文中所含的训练序列(第二训练序列)可被设置得比训练报文中所含的训练序列(第一训练序列)短很多。根据***需要的性能，第二训练序列的长度可被设置为第一训练序列的长度的几十分之一或几百分之一。因此，可通过减少训练序列的数量并延长数据报文中的数据部分来提高***的吞吐量。

最后，节点C向节点B发送作为数据报文的报文P4(114)。节点B加载针对节点C的均衡器系数，并校正采样相位差和载波相位差以对报文P4进行高速均衡化。

额外地介绍发送节点的操作。发送节点应当管理关于所生成报文将被发送到的接收节点的均衡器训练状态的信息。在图2中，当使用训练报文P1的第一训练序列成功确定均衡器系数时，节点B向作为发送节点的节点A通知均衡器系数已被确定。节点A存储关于节点B中均衡器系数已被确定(均衡化训练以正常执行)的状态的信息。

之后，当节点A再次向节点B发送报文时，节点A使用其均衡器训练状态信息确认节点B中的均衡化训练已完成。接着，节点A构造数据报文而不是训练报文并发送数据。当节点A向均衡器还未被设置的第四节点发送数据时，节点A应当通过向该节点发送训练报文来预先设置相应节点的接收机中的均衡器。相应节点通知节点A均衡器设置已完成后，节点A向相应节点发送数据报文。

图4为在总线拓扑网络中接收报文的方法200的流程图的示例。

在总线拓扑网络中接收报文的方法200中，假设发送节点已发送过预定的报文。如前所述，已由该发送节点发送的报文包括前导字段、报文类型字段和训练序列字段。

前导字段包括开始信号、报文的发送节点ID和接收节点ID。发送节点ID和接收节点ID一般可被以0和1的组合指示。例如，节点A可用0101指示且节点B可用1010指示。

首先，接收节点接收由发送节点发送的报文(210)。事实上，在总线拓扑网络中，由特定发送节点发送的报文可被传输至经由总线连接的全部接收节点。

接收到报文的接收节点检查前导的接收节点ID以确定该报文是否要被传输至该接收节点(220)。例如，当接收节点为节点A(0101)且该前导中所含的接收节点ID为“1010”时，节点A不处理并忽略所接收的报文(步骤220中的“否”)。当接收节点为节点B(1010)且该前导中所含的接收节点ID为“1010”时，节点B确定当前接收到的报文的目的地是节点B且处理所接收的报文(步骤220中“是”)。

随后，该接收节点检查该报文的报文类型字段以确定报文类型(230)。为了与图2和图3一致，假设训练报文具有报文类型0。若当前接收到的报文的报文类型为训练报文(步骤230中“是”)时，该接收节点使用该报文中所含的第一训练序列进行一般的均衡器训练。在如图3的P3中数据跟在第一训练序列之后的情况下，该接收节点使用已进行过训练的均衡器设置来接收数据。

当所接收报文的报文类型不是训练报文而是数据报文时(步骤230中“否”)，该接收节点基于发送节点ID加载针对相应发送节点的均衡器系数。随后，该接收节点使用所加载的均衡器系数高速均衡化所接收的报文(250)。尽管报文被接收，均衡器的系数可以判决反馈的方式更新，这是为了使均衡器追踪信道中非常缓慢的变化。

执行均衡化后，接收节点计算均衡器的输出的信噪比(SNR)(260)。即使用训练报文进行一般的均衡器训练(240)已完成后，该接收节点计算均衡器的输出的SNR。

判定该SNR值是否比参考值SNR_th大(270)。当该SNR值比参考值SNR_th大时，该接收节点确定该均衡器已收敛、在内部存储器中存储更新的均衡器系数并通知发送节点该均衡器的收敛状态(290)。在这一过程期间，接收节点可分别存储所计算的SNR值并将该计算得到的SNR值传送给发送节点。

当SNR比SNR_th小时，接收节点确定该均衡器未收敛(发散)、丢弃当前均衡器系数并向该发送节点请求再次进行均衡器训练(280)。在这种情况下，该发送节点再次发送训练报文并在该接收节点正常完成均衡器训练后再次发送数据报文。

SNR_th是用于确定均衡器是否已适当收敛的参考值。根据调制技术、总线拓扑网络的性能和通信环境等，SNR_th可采用不同的值。

图4中接收节点进行高速均衡化的过程(250)将在下文中详细介绍。图5为在总线拓扑网络中高速均衡化所接收报文的方法250的流程图的示例。

接收节点通过对特定发送节点已执行的均衡器训练来保持针对该特定发送节点的均衡器系数。这一过程通过图4的步骤240进行。

由于接收机的采样相位和载波相位在该接收节点接收来自发送节点的训练报文的时间点和该接收节点接收来自该发送节点的数据报文的时间点之间可能变化，因此有必要对差进行校正。

该接收机接收从该发送节点发送的数据报文(251)。该接收机加载所存储的均衡器系数中的、对应于该报文中所含的发送节点ID的均衡器系数(252)。

该接收机使用该数据报文中所含的训练序列(第二训练序列)和所加载的均衡器系数计算最优的采样相位差和载波相位差，并做必要的校正。具体地，该接收机使用该第二训练序列确定最优的采样相位差和载波相位差(253)，并基于所确定的最优采样相位差和载波相位差对该接收机的采样装置的输出信号进行校正(254)。随后，该接收机通过将所校正的信号作为均衡器的输入，来均衡化该报文(255)。该均衡化过程将在下文中结合图8的均衡器400更加详细地描述。

图6为示出总线拓扑网络的接收机300的构造的框图的示例。

在信道中，由发送节点的发射机传输的信号经受由于频率特性造成的码间干扰，受白噪声污染，然后被传输至接收节点的接收机300。

接收机300在通带调制的情况下通过解调器310将所接收的信号转换至基带，在基带转换的情况下使所接收的信号经过接收滤波器320，并将该信号应用于采样装置330。在通带调制的情况下，发射机的调制器和接收机的解调器310具有相同的工作频率f。但是，由于该发射机的相位信息不为该接收机所知晓，存在载波相位差θ。

从现在起，假设由接收机300接收到的信号为通带信号。但是，当由接收机300接收到的信号为基带信号时，不使用载波，且仅存在采样相位差。在这种情况下，接收机300仅被要求校正采样相位差。

图7为示出采样装置处理自同一发送节点接收到的报文的过程的图的示例。

图7示出了在图2的报文发送和接收过程中，当节点B接收报文P1的第一训练序列并随后接收报文P3的训练序列时，接收机的采样装置中的模拟信号采样过程。假设接收机利用相对于作为第一训练序列的峰值点t＝0具有任意值δ₁的偏移，对接收到的报文P1的模拟信号r₁(t₁)进行采样。

当所接收的数据的符号周期的长度为T时，采样装置在每个符号周期对所接收到的信号r₁(t₁)进行采样，并将所采样的信号传输给均衡器。在时间t＝nT+δ₁时，采样装置的输出信号r_n,1可用下列的方程式1表达。

[方程式1]

在图7中，δ₁为负值。在t₁＝δ₁、t₁＝T+δ₁、t₁＝2T+δ₁和t₁＝3T+δ₁时分别依次采样获得对应于n＝0的第一采样r_0,1、对应于n＝1的第二采样r_1,1、对应于n＝2的第三采样r_2,1及对应于n＝3的第四采样r_3,1并传送至均衡器。在图7中，假设报文P1中传输的训练序列的前四位为+1、-1、+1和+1。利用全部这四位及后面的训练数据对接收机的均衡器进行训练，并将对应的系数存储于均衡器的存储器中。

接着，如图7所示，假设当将报文P3的训练序列的模拟信号r₂(t₂)输入给接收机时，与接收报文P1的情况不同，该接收机利用相对于作为报文P3的第一训练信号的峰值点t₂＝0的任意采样偏移δ₂，对模拟信号r₂(t₂)进行采样。假设报文P3的训练序列的前四位为+1、-1、+1和-1。此处，被采样的离散的信号r_n,2由下面的方程式2表示。

[方程式2]

r_n，2＝r₂(nT+δ₂)，-T/2≤δ₂＜T/2

在图7中，假设δ₂正值。因此，当报文P1和报文P3被接收时，采样装置的输出可具有采样相位差δ_d，该采样相位差δ_d通过从δ₂中减去δ₁得到(δ_d＝δ₂-δ₁)，且接收节点预先并不知晓该采样相位差。δ_d为大于-T且小于T的值。

因此，由于接收报文P1和接收报文P3之间的时间段中链路中无变化，为了将接收报文P1时已执行过训练的均衡器系数用作接收报文P3时的均衡器系数，有必要传送通过补偿采样相位差δ_d和对报文P3再次采样得到的离散信号，作为均衡器的输入。换句话说，有必要使用报文P1的延迟值δ₁对报文P3的模拟信号进行采样，并将采样信号传送至均衡器。此外，报文P1和报文P3间有θ_d的载波相位差，但是接收节点也并不知晓该载波相位差。

当接收机准确地估计出δ_d和θ_d并进行相应补偿时，可使用先前的均衡器系数直接进行数据接收，而无需额外的均衡器训练。

图8为示出总线拓扑网络的接收机中的均衡器400的构造的框图的示例。图8示出了对应于图6的均衡器340的构造。

总线拓扑网络的均衡器400包括系数提取装置410，其存储针对至少一个发送节点的均衡器系数并根据所接收的报文的源节点提取均衡器系数；及均衡器430，其使用存储的均衡器系数对采样装置的输出信号均衡化。此外，总线拓扑网络的均衡器400还可包括相位校正器420，其针对每符号周期对基带信号进行采样的采样装置的输出信号，利用该基带信号中包括的训练序列、来校正均衡器的输出与该训练序列间的采样相位差和载波相位差。

首先，当接收到数据报文时，接收机解释前导以检查该数据报文是否要被传送给该接收机。当接收机ID不同时，该接收机等待直到接收到新的报文。当接收机ID相同且所接收的报文为训练报文时，该接收机进行均衡器训练。当所接收的报文是数据报文时，该接收机使用报文中的第二训练序列计算δ_d和θ_d以校正从采样装置330中输出的信号，将所校正的信号传送至均衡器，并继续接收数据的步骤。

当所接收的报文为数据报文且针对相应发送节点的均衡器系数已被存储时，该均衡器从存储单元413提取针对报文的发送节点的均衡器系数并将该均衡器系数存储于FFE431和FBE 432各自的内部存储器中。假设FFE 431具有M个内部存储器且FBE 432具有N个内部存储器。

均衡器单元430包括FFE 431、FBE 432、加法器433和判定器434。

采样装置的输出信号被依次输入给FFE 431的M个存储器中。当前符号值和先前接收到的M-1个信号被分别与FFE系数w₀、w₁、....、w_M相乘，乘积被加法器相加以得到FFE的输出F_n。FBE 432向其内的N个存储器输入已经过判定器434的判定值

将存储器的输出分别与FBE系数b₁、b₂、....、b_N相乘，且通过加法器将乘积相加以计算FBE的输出B_n。通过由该加法器433将FFE的输出F_n和FBE的输出B_n的负值相加，来计算得到总的均衡器输出。

系数提取装置410包括存储单元413，其存储已使用接收自发送节点的报文中所含的训练序列进行过训练的均衡器系数及发送节点的ID；发送节点识别单元411，其从接收到的报文中提取发送节点ID；及系数选择单元412，其在存储单元中选择对应于发送节点ID的均衡器系数。

下面将详细描述校正采样装置的输出信号的采样相位差和载波相位差的过程。相位校正器420执行校正采样相位差和载波相位差的过程。

相位校正器420包括相位估计单元421，其估计采样相位差和载波相位差；采样校正单元422，其基于采样相位差来校正输出信号的采样相位；及载波校正单元423，其基于载波相位差来校正已校正过采样相位的信号的载波相位。

采样校正单元422接收输入的离散信号r_n,2作为输入且生成具有任意时间延迟的离散信号序列

一般来说，定时转换滤波器被广泛用于采样校正。已知多种使用输入信号的线性加和生成具有任意时间延迟的离散信号的方法，且可采用所有的方法。采样相位已被校正的采样

此后被提供为载波校正单元423的输入。当相位旋转值为θ时，该装置输出已通过将输入与e^jθ相乘而使相位旋转θ的信号

被用作均衡器输入。通过从均衡器中的FFE的输出F_n中减去FBE的输出B_n得到的均衡器输出

由下列方程式3表示。

[方程式3]

w_k为均衡器系数中的FFE系数，b_k为均衡器系数中的FBE系数，且

为均衡器的判定器434的输出。

w_k和b_k为使用先前的训练报文算得的均衡器系数。当在数据报文中传输有K个训练序列时，均衡器输出

和训练数据S_n的总误差Γ由下列方程式4给出。

[方程式4]

相位校正器420的相位估计单元421计算使方程式4的Γ(δ,θ)最小的δ和θ。使误差最小的值被称为最优采样相位差

和最优载波相位差

这一过程确定参数

和

使得均衡器的输出变得与训练数据尽可能相似。

假设均衡器收敛且判定器的输出没有误差，可做如下取代：

且当b₀被定义为等于1时，Γ(δ,θ)可被安排为如下方程式5中所示，

[方程式5]

在上述方程式中，第一项

为与δ和θ无关的固定值且因此表示为Φ_n，且第二项可用下面的方程式定义：

随后，方程式5可被简化为如下列方程式6所示。

[方程式6]

e^jθF_n(δ)为当定时转换器(timing converter)的延迟值被设为δ且载波相位旋转值被设为θ时FFE的输出。因此，Φ_n可使用已知的训练序列预先计算出来，且FFE输出可从δ和θ的所有可能组合算得以找到使差最小的δ和θ。

简而言之，导致均衡器输出的误差最小的最优采样相位差和最优载波相位差选自多个备选的采样相位差和多个备选的载波相位差。随后，校正输入均衡器的信号(采样装置的输出信号)使得均衡器的输入信号可具有最优采样相位和最优载波相位。

但是，由于θ可具有0和2π间的连续任意值且δ可具有-T和T间的任意值，从δ和θ的所有值中计算使Γ(δ,θ)最小的最优预测值很困难。

因此，更加实用的方法包括从预定数量的δ和θ的量化值中计算使Γ(δ,θ)最小的估计值。换句话说，通过量化备选的采样相位差和备选的载波相位差来降低计算的复杂度。这包括两步。首先，在第一步中，计算得到最优的量化值

和

在第二步中，通过额外的计算得到更加准确的值

在第一步中，在δ和θ的量化值中找到导致误差最小的值。

首先，使用

该等式通过将θ量化为0度和2π度间的U个预定角度单位得到。当U的值较大时，从精确角度算得误差且可得到精确的相位误差值，但是存在复杂度增加的缺点。

使用量化的

作为采样相位差。计算总计为U×2V个组合的

且计算用于使

最小的δ_j和θ_j并将其表示为

和

被确定为前面提及的最优采样相位差

采样校正单元422使用

校正该信号并随后在第二步中更精确地校正载波相位差。

在第二步中，基于已确定的最优采样相位差

计算更加准确的载波相位差。计算极准确的载波相位值是因为当使用高阶调制方案，比如64位正交幅度调制(64QAM)、256QAM等时，即使是小的载波相位差也会直接导致误差。载波相位差的改善包括基于在第一步计算得到的估计值

计算残余载波相位差。

为此，相位可表示如下：

θ_r为在第二步中将被估计的残余载波相位差。此处，均衡器输出误差Γ(δ,θ)被安排如下列方程式7中所示。

[方程式7]

由于使

最小的θ_r的计算需要非常复杂的计算过程，因此提出较简单的方法。

采用如下的简化方法，即：根据符号单独计算使每个训练符号S_n的误差

最小的θ_r的值θ_r(n)，且不直接计算使

最小的值而是对θ_r(n)(n＝1,…..,K)求平均。

当

被定义如下

时,可轻易明白最好将用于使Φ_n和

间误差最小的θ_r设置为复平面中Φ_n和

间的角度。图9为用于计算最优相位的复平面的示例。

通过按照如下方程式8中所示，对针对K个训练序列算得的θ_r(n)(n＝1,.....,K)求平均，计算得到估计的残余相位值

[方程式8]

最终的载波相位差

为

载波校正单元423将采样校正单元422的输出信号在复平面中旋转最优载波相位差

并将旋转后的输出信号传送作为均衡器的输入。这样，当采样装置的输出信号的采样相位差和载波相位差被校正且输出信号被传送作为均衡器输入时，可无需额外的均衡器训练直接使用先前的均衡器系数开始数据接收。

同时，在接收到报文后，接收机可使用下列方程式9计算均衡器输出

的SNR。

[方程式9]

此处，K为用于计算该SNR的训练符号的数量。当SNR的值比参考值SNR_th大时，确定均衡器已收敛，且当SNR比SNR_th小时，确定均衡器未收敛，并将消息传输至发送节点以请求再次进行均衡器训练。

本实施例和所附附图仅是示意性的，以介绍上述技术中所含的技术精神的一部分。因此，很明显本领域普通技术人员在上述技术的说明书和附图中所含的技术精神的范围内可轻易推断得出的修改和具体实施例也在上述技术的技术范围内。

Claims (9)

1.一种在连接多个节点的总线拓扑网络中对接收到的报文数据进行均衡化的方法，所述方法包括：

所述多个节点中的接收节点的接收机接收来自所述多个节点中的发送节点的第一报文；

所述接收机存储所述发送节点的第一标识信息，以及针对所述发送节点、使用所述第一报文中的第一训练序列所设置的均衡器的均衡器系数；

所述接收机接收来自所述发送节点的第二报文，所述第二报文包括比所述第一训练序列短的第二训练序列；

所述接收机利用基于所述第二报文的第二标识信息选择的所述均衡器系数来设置所述均衡器；

所述接收机基于所述第一训练序列与所述第二训练序列的信号特性之间的差来更新所述均衡器的所述均衡器系数或校正所述均衡器的输入信号；以及

所述接收机使用所述均衡器均衡化所述第二报文，

其中，所述第一标识信息和所述第二标识信息分别被包括在所述第一报文和所述第二报文的前导中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，更新所述均衡器系数包括：

所述接收机确定所述第一训练序列和所述第二训练序列间的采样相位差和载波相位差中的至少一者；

所述接收机基于所确定的所述采样相位差和所述载波相位差的至少一者，改变所述均衡器系数；及

所述接收机均衡化所述第二报文。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入信号的校正包括：

基于所述第一训练序列和所述第二训练序列之间的采样相位差和载波相位差的至少一者来校正所述均衡器的输入信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入信号的校正包括：

从多个量化的备选采样相位差和载波相位差中，确定用于使所述均衡器的输出误差最小的最优采样相位差和最优载波相位差；

基于所述最优采样相位差和最优载波相位差对所述输入信号进行第一校正；

针对每个训练符号，确定用于使所述均衡器的输出和每个训练符号间误差最小的载波相位差；

通过将所有符号的载波相位差的平均值与所确定的所述最优载波相位差相加，来确定最终的最优载波相位差；及

基于所述最终的最优载波相位差，对第一校正过的所述输入信号的相位进行第二校正。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均衡器包括：

前馈均衡器FFE，其为线性均衡器；和

反馈均衡器FBE，其为非线性判决反馈均衡器。

6.一种连接多个节点的总线拓扑网络的接收机，包含：

存储设备，其用于存储针对所述多个节点的至少两个节点的多个均衡器系数，其中分别基于来自所述至少两个节点的第一报文的第一训练序列来对所述多个均衡器系数进行训练；

系数选择装置，其用于基于所述多个节点中的发送节点的第二报文中的标识来从多个均衡器系数中选择特定的均衡器系数；

校正装置，其用于基于来自所述发送节点的所述第一报文的所述第一训练序列与来自所述发送节点的所述第二报文的第二训练序列的信号特性的差，来校正所述均衡器的输入信号；及

均衡器，其用于使用所述特定的均衡器系数对所述输入信号进行均衡化，

其中，所述第二训练序列短于所述第一训练序列，以及

其中，所述标识被包括在所述第二报文的前导中。

7.根据权利要求6所述的接收机，其中，所述校正装置还被配置为：

从多个量化的备选采样相位差和载波相位差中，确定用于使所述均衡器的输出误差最小的最优采样相位差和最优载波相位差；

基于所确定的所述最优采样相位差和所述最优载波相位差，来对输入信号进行第一校正；

针对每个训练符号，确定用于使所述均衡器的输出和每个训练符号间误差最小的载波相位差；

通过将针对所有符号确定的载波相位差的平均值与所确定的所述最优载波相位差相加，来确定最终的最优载波相位差；及

基于所述最终的最优载波相位差，对进行过所述第一校正的所述输入信号的相位进行第二校正。

8.根据权利要求6所述的接收机，其中，所述均衡器包括：

为线性均衡器的前馈均衡器FFE；和

为非线性判决反馈均衡器的反馈均衡器FBE。

9.根据权利要求6所述的接收机，其中，所述校正装置还被配置为：

基于所述第一训练序列与所述第二训练序列之间的采样相位差和载波相位差的至少一者对所述输入信号进行校正。

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