具体实施方式

针对现有技术中，传统的均衡器采用自适应盲均衡方法，虽然系统净吞吐量较高但是存在均衡效率较低、自适应收敛较慢的问题；而采用基于训练序列的自适应更新方法，虽然其自适应均衡收敛速度较快，但是会占用系统的有效载荷带宽，从而导致系统净吞吐量较低的问题。本发明旨在提供一种高速突发信号的同步及均衡装置与方法，使得均衡器能在盲均衡和训练均衡之间进行切换，有效结合了两种均衡模式的优点，不但能高效均衡而且能有效保证系统的有效载荷带宽；同时还能提升同步与训练的质量，满足了实际应用需求。

其主要的设计思路为：该高速突发信号的同步及均衡装置，包括均衡器、时间同步器和均衡控制器。其中，均衡器用于接收上行突发信号，并在均衡控制器的控制下，能在盲均衡模式或训练均衡模式下进行切换；其中，上行突发信号的PSBu数据模式设计为由A+和A-两部分组成，且A+和A-呈负相关特征。时间同步器能基于设计的PSBu数据模式发现上行突发信号并进行PSBu数据模式边界鉴定，并将发现结果和鉴定结果反馈给均衡器控制器。均衡控制器则根据时间同步器的反馈，按照预设的均衡控制状态机控制均衡器在盲均衡模式与训练均衡模式之间进行切换。

本方案中，提出了一种混合模式的均衡器以及均衡控制器。该均衡控制器基于预设的状态机模型，能够控制均衡器在盲均衡模式和训练均衡模式之间进行切换，使得均衡器可以结合两种均衡模式的优点，实现高效均衡并有效保证系统的有效载荷带宽，从而提高系统净吞吐量。除此之外，本方案还提出了一种优化的PSBu数据模式以及对应的时间同步器。该PSBu数据模式由对称的数据块A+和A-两部分组成，且A+和A-呈负相关特征，具有较好的自相关特性，使得与之对应设计的时间同步器能够基于PSBu数据模式有效的确认模式边界，从而整体上提升同步与训练的质量，满足了实际应用需求。

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

但需说明的是：接下来要介绍的示例仅是一些具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

实施例一

参见图2所示，本实施例提供了一种高速突发信号的同步及均衡装置，包括均衡器、时间同步器和均衡控制器。

其中，均衡器，用于：接收上行突发信号，并在均衡控制器的控制下，在盲均衡模式或训练均衡模式下将运算后的均衡输出传递给时间同步器；其中，所述上行突发信号的PSBu数据模式包括A+和A-两部分，且A+和A-呈负相关特征。举例来说，以32比特的PSBu数据模式为例，如果A+部分用二进制表示为：[1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1,1,1,-1]，则A-部分用二进制表示为：[-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1]。可以理解的是，上述设计的PSBu数据模式具有较好的自相关特性，便于时间同步器能够有效的鉴定(检测)模式边界，具体鉴定(检测)过程在后文中进行详述，此处不赘述。

具体来说，如图2所示，本实施例中均衡器的输入信号为上行突发信号，均衡器的输出接时间同步器；该均衡器为混合模式的均衡器，具有两种工作模式：盲均衡模式和训练均衡模式，可根据均衡控制器的控制信号进行切换。在盲均衡模式下能够得到较高的系统净吞吐量，在训练均衡模式下能快速地自适应均衡收敛，通过结合两种均衡模式的优点，不但能高效均衡而且能有效保证系统的有效载荷带宽。并且，本装置作为接收机会事先与发送机协商好上行突发信号的PSBu帧的数据模式，使得上行突发信号的PSBu数据模式由A+和A-两部分组成，且A+和A-呈负相关特征。由于该PSBu数据模式由对称的数据块构成，具备较好的峰值检测特性(峰值检测器PD-Peak Detector输出具有明显周期性，在波峰和波谷之间周期性变化)，因此该设计的PSBu数据模式具有较好的自相关特性，便于时间同步器能够有效的确认(或检测)模式边界。

时间同步器，用于：将均衡器的输出作为自身输出信号进行输出；同时，基于PSBu数据模式发现上行突发信号并进行PSBu数据模式边界鉴定，并将发现结果和鉴定结果反馈给均衡器控制器。具体来说，如图2所示，本实施例中时间同步器的输入为均衡器的均衡输出，时间同步器的输出包括：输出信号和反馈信号。其中，时间同步器的输出信号等同于均衡器的输出信号，时间同步器的反馈信号包括是否发现上行突发信号的发现结果信号，以及是否成功鉴定到PSBu数据模式边界的鉴定结果信号。

均衡控制器，用于：根据时间同步器的反馈，按照预设的均衡控制状态机控制均衡器在盲均衡模式与训练均衡模式之间进行切换。

通过上述内容可以看出，本实施例提出了一种混合模式的均衡器以及均衡控制器。该均衡控制器基于预设的状态机模型，能够控制均衡器在盲均衡模式和训练均衡模式之间进行切换，使得均衡器可以结合两种均衡模式的优点，实现高效均衡并有效保证系统的有效载荷带宽，从而提高系统净吞吐量。除此之外，本实施例还提出了一种优化的PSBu数据模式以及对应的时间同步器。该PSBu数据模式由对称的数据块A+和A-两部分组成，且A+和A-呈负相关特征，具有较好的自相关特性，使得与之对应设计的时间同步器能够基于PSBu数据模式有效的确认模式边界，从而整体上提升同步与训练的质量，满足了实际应用需求。

进一步地，作为一种可选的实施方式，所述均衡器为N个抽头前向均衡器，所述均衡器根据其N个抽头系数W[1,2,…,N]以及当前时刻N个抽头所对应的输入信号采样IN[1,2,…,N]，运算当前时刻的均衡输出OUT，运算公式为：

OUT＝P(W,IN)；

式中，运算符P(.)表示两个矢量信号的点积运算，即：矢量信号中每个对应单元的乘积之和。

在此基础上，所述均衡器通过计算误差E，进行抽头系数更新，更新公式为：

W’＝W+u*E*IN；

式中，u为常量，表示自适应更新系数；W’表示更新后的N个抽头系数。

其中，当所述均衡器在盲均衡模式下，误差E的计算公式为：E＝1–ABS(OUT)；式中，运算符ABS(.)表示绝对值运算。可以理解的是，在盲均衡模式下，由于输入信号采样IN已经过归一化处理，误差E可通过恒模“1”与均衡输出OUT信号的绝对值决定。当所述均衡器在训练均衡模式下，误差E的计算公式为：E＝Ts–OUT；式中，Ts表示当前时刻的均衡输出OUT信号所对应的训练序列样值(Sample Value)。可以理解的是，本实施例的均衡器在均衡控制器的均衡控制状态机控制下，会先进入盲均衡模式，同时在盲均衡模式下完成同步。同步后，进入训练均衡模式时，就能够将均衡器输出OUT信号与训练序列的Ts样值进行对应，从而实现训练均衡。也因此，可通过Ts与OUT进行误差E的计算。

进一步地，作为一种优选的实施方式，所述时间同步器基于PSBu数据模式进行PSBu数据模式边界鉴定，并将鉴定结果反馈给均衡器控制器，具体包括以下操作：

通过将本地存储的PSBu数据模式(本装置作为接收机，在事先与发送机协商好上行突发信号的PSBu帧的数据模式时，会在本地存储该PSBu数据模式)与接收到的PSBu数据模式进行相关运算，来检测两者相关性；

若相关检测输出峰值或者谷值，且当前峰值/谷值距离前一个谷值/峰值的时间间隔为T/2(T表示一个数据模式周期)，则鉴定结果为PSBu数据模式边界鉴定成功，并将该鉴定结果反馈给均衡器控制器；否则，鉴定结果为PSBu数据模式边界鉴定失败，并将该鉴定结果反馈给均衡器控制器。

具体来说，参见图3所示，由于PSBu数据模式由对称的数据块A+和A-两部分组成，且A+和A-呈负相关特征，具有较好的自相关特性，因此在一个数据模式周期T内，当接收到的PSBu数据模式与本地存储的PSBu数据模式完全对齐时，两者相关性最高，相关检测输出峰值；当接收到的PSBu数据模式与本地存储的PSBu数据模式偏移T/2时，两者相关性最低，相关检测输出谷值。由此可知，时间同步器通过进行相关运算检测两者相关性时，相关检测输出信号呈周期性变化，其中峰值出现在数据模式完全对齐时刻，谷值出现在数据模式相对偏移T/2时刻。根据以上特征，可以有效的鉴定数据模式的边界，即当相关检测输出满足以下两个条件时，表示PSBu数据模式边界鉴定成功：1)出现峰值或者谷值；2)当前峰值/谷值距离前一个谷值/峰值的时间间隔为T/2。

进一步地，作为一种优选的实施方式，所述均衡控制器的均衡控制状态机包括：S1-准备状态，S2-盲均衡状态，S3-转换状态，S4-训练均衡状态，S5-同步状态。参见图4所示，所述均衡控制器按照预设的均衡控制状态机控制均衡器在盲均衡模式与训练均衡模式之间进行切换，具体包括以下操作：

1)初始时，所述均衡控制器的均衡控制状态机为S1状态，其控制均衡器处于初始状态，此时时间同步器会基于PSBu数据模式进行相关检测，用于发现上行突发信号；当时间同步器反馈发现上行突发信号的发现结果时，则均衡控制状态机进入S2状态。

2)进入S2状态后，所述均衡控制器控制均衡器处于盲均衡模式，此时时间同步器会基于PSBu数据模式进行相关检测，用于鉴定PSBu数据模式边界；当时间同步器反馈PSBu数据模式边界鉴定成功的鉴定结果时，则均衡控制状态机进入S3状态，否则持续处于S2状态。

3)进入S3状态后，所述均衡控制器继续控制均衡器处于盲均衡模式，此时时间同步器继续基于PSBu数据模式进行相关检测，用于鉴定PSBu数据模式边界；同时，所述均衡控制器会初始化一个计数值Count，当时间同步器反馈PSBu数据模式边界鉴定成功的鉴定结果时，则Count值加1，若Count值小于盲均衡阈值则保持S3状态，一旦Count值等于盲均衡阈值则进入S4状态；当时间同步器反馈PSBu数据模式边界鉴定失败的鉴定结果时，则返回S2状态。实际操作中，盲均衡阈值可优选为3，但具体选择还需根据实际情况而定，本实施例不做具体限定。

4)进入S4状态后，所述均衡控制器控制均衡器切换至训练均衡模式，此时时间同步器继续基于PSBu数据模式进行相关检测，用于鉴定PSBu数据模式边界；同时，所述均衡控制器会对Count进行初始化，当时间同步器反馈PSBu数据模式边界鉴定成功的鉴定结果时，则Count值加1，若Count值小于训练均衡阈值则保持S4状态，一旦Count值等于训练均衡阈值则进入S5状态；当时间同步器反馈PSBu数据模式边界鉴定失败的鉴定结果时，则返回S3状态。同样，实际操作中，训练均衡阈值可优选为3，但具体选择还需根据实际情况而定，本实施例不做具体限定。

5)进入S5状态后，所述均衡控制器控制均衡器处于训练均衡模式直到PSBu结束，其中PSBu的结束以终止符为边界。

从上述操作可以看出，该优选的实施方式中，均衡控制状态机将由S1准备状态开始，首先进入S2盲均衡状态，再由S3转换状态进入到S4训练均衡状态，最终经S5同步状态直至同步结束。基于上述优化设计的状态机模型，均衡控制器能够控制均衡器在盲均衡模式和训练均衡模式之间进行切换，而且盲均衡模式下，同时进行均衡以及同步，提高了PSBu的利用率；一旦同步成功，进入训练均衡模式可以极大的提高均衡器收敛速度和准确度；在同步失锁状态下，可以切回到盲均衡状态持续进行信道均衡并逐步恢复同步。以上特征保证了系统可以在较短的PSBu条件下，快速完成同步以及信号均衡器参数初始化功能。

另外，可以理解的是，PSBu数据模式的具体内容设计决定了边界鉴定的效率。因此，在上述实施例一的基础上，为了实现更高的均衡以及峰值/谷值检测效率，本方案对PSBu数据模式的A+和A-部分进行了优化的设计选择。即，当PSBu数据模式的A+和A-部分满足以下规则时，其能达到更高的均衡以及峰值/谷值检测效率：1)相关检测输出的峰值/谷值易于识别，且除峰值/谷值以外其它时刻的相关值显著区分于峰值/谷值；2)应避免较长的连续“1”或者“-1”。通常情况下，认为3～5个以上的连续则为“较长”，但是并不是说3～5个以上就完全不可以用，其实也可以用，只是效果不是最理想的。举例来说，以32比特的PSBu数据模式为例，该PSBu数据模式的A+部分可选用二进制表示为：[1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,1,1,-1,-1,-1]，则A-部分可选用二进制表示为：[-1,-1,1,-1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,1]。以64比特的PSBu数据模式为例，该PSBu数据模式的A+部分可选用二进制表示为：[-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1,1,1,-1,-1]，则A-部分可选用二进制表示为：[1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1,1]。

进一步地，为了更好的证明A+及A-数据模式的技术可行性与先进性，下面分别通过实施例二和实施例三以具体的数值实例和对应的周期性相关性图来进行说明。

实施例二

本实施例提供的一种高速突发信号的同步及均衡装置，其基本结构与实施例一相同，不同之处在于，本实施例以32比特的PSBu数据模式为例，参见表1所示，该PSBu数据模式的A+部分优选用二进制表示为：[1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1,1,1,-1]，则A-部分优选用二进制表示为：[-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1]。

表1：32比特的PSBu数据模式

基于上述表1中32比特的PSBu数据模式，构建PSBu和本地的数据模式(参考图3所示)，然后进行一种基于滑动窗口的相关运算模式，可得到图5所示的32比特PSBu数据模式的周期性相关性图，该图显示了一个数据周期的基于滑动窗口的相关运算结果。

参见表1(32比特的PSBu数据模式)和图5(32比特PSBu数据模式的周期性相关性图)可知：32比特的PSBu数据模式采用上述优选的A+部分和A-部分，其对应的周期性相关检测输出的峰值/谷值易于识别，且除峰值/谷值以外其它时刻的相关值(相关中间值)显著区分于峰值/谷值(以图5为例：波峰和波谷的“数值”分别为30和0，其它所有地方的“数值”在15附近，那么波峰和波谷就显著区分其他相关中间值，非常容易分辨)；并且，A+部分和A-部分均避免了较长的连续“1”或者“-1”，满足了PSBu数据模式的规则设计。在实际应用中，能达到更高的均衡以及峰值/谷值检测效率。

实施例三

本实施例提供的一种高速突发信号的同步及均衡装置，其基本结构与实施例一相同，不同之处在于，本实施例以64比特的PSBu数据模式为例，参见表2所示，该PSBu数据模式的A+部分优选用二进制表示为：[1,-1,1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,1,1,-1,-1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1]，则A-部分优选用二进制表示为：[-1,1,-1,1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1]。

表2：64比特的PSBu数据模式

基于上述表2中64比特的PSBu数据模式，构建PSBu和本地的数据模式(参考图3所示)，然后进行一种基于滑动窗口的相关运算模式，可得到图6所示的64比特PSBu数据模式的周期性相关性图，该图显示了一个数据周期的基于滑动窗口的相关运算结果。

参见表2(64比特的PSBu数据模式)和图6(64比特PSBu数据模式的周期性相关性图)可知：64比特的PSBu数据模式采用上述优选的A+部分和A-部分，其对应的周期性相关检测输出的峰值/谷值易于识别，且除峰值/谷值以外其它时刻的相关值(相关中间值)显著区分于峰值/谷值(以图6为例：波峰和波谷的“数值”分别为60和0，其它所有地方的“数值”在30附近，那么波峰和波谷就显著区分其他相关中间值，非常容易分辨)；并且，A+部分和A-部分均避免了较长的连续“1”或者“-1”，满足了PSBu数据模式的规则设计。在实际应用中，能达到更高的均衡以及峰值/谷值检测效率。

实施例四

参见图7所示，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种高速突发信号的同步及均衡方法，该方法基于上述高速突发信号的同步及均衡装置，具体包括以下步骤：

步骤A、均衡器接收上行突发信号，该上行突发信号的PSBu数据模式包括A+和A-两部分，且A+和A-呈负相关特征；并且，均衡器在均衡控制器的控制下，在盲均衡模式或训练均衡模式下将运算后的均衡输出传递给时间同步器；

步骤B、时间同步器将均衡器的输出作为自身输出信号进行输出；同时，基于所述PSBu数据模式发现上行突发信号并进行PSBu数据模式边界鉴定，并将发现结果和鉴定结果反馈给均衡器控制器；

步骤C、均衡控制器根据时间同步器的反馈，按照预设的均衡控制状态机控制均衡器在盲均衡模式与训练均衡模式之间进行切换。

需要说明的是，上述装置实施例中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的方法，通过上述装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中方法的各种实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

注意：上述的具体实施例仅是例子而非限制，且本领域技术人员可以根据本发明的构思从上述分开描述的各个实施例中合并和组合一些步骤和装置来实现本发明的效果，这种合并和组合而成的实施例也被包括在本发明中，在此不一一描述这种合并和组合。

本发明实施例中提及的优点、优势、效果等仅是示例，而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，本发明实施例公开的上述具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明实施例必须采用上述具体的细节来实现。

本发明实施例中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子，并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。本发明实施例所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。本发明实施例所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

本发明实施例中的步骤流程图以及以上方法描述仅作为例示性的例子，并且不意图要求或暗示必须按照给出的顺序进行各个实施例的步骤。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意顺序进行以上实施例中的步骤的顺序。诸如“其后”、“然后”、“接下来”等等的词语不意图限制步骤的顺序；这些词语仅用于引导读者通读这些方法的描述。此外，例如使用冠词“一个”、“一”或者“该”对于单数的要素的任何引用不被解释为将该要素限制为单数。

另外，本发明各个实施例中的步骤和装置并非仅限定于某个实施例中实行，事实上，可以根据本发明的概念来结合本文中的各个实施例中相关的部分步骤和部分装置，以构思新的实施例，而这些新的实施例也包括在本发明的范围内。

本发明实施例中的各个操作可以通过能够进行相应的功能的任何适当的手段而进行。该手段可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于硬件的电路或处理器。

本发明实施例的方法包括用于实现上述的方法的一个或多个动作。方法和/或动作可以彼此互换而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了动作的具体顺序，否则可以修改具体动作的顺序和/或使用而不脱离权利要求的范围。

本领域技术人员可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。且本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。