[发明专利]一种抑制数字地震仪数据传输码间干扰的解码装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于解码领域，具体涉及一种抑制数字地震仪数据传输码间干扰的解码装置及方法，用于在长线传输中接收端信息受干扰时的解码。

背景技术

高精度数字地震仪是用来记录人工或天然地震信号，然后根据这些地震信号的记录来寻找油、气、煤和其他矿产资源的地质勘探仪器，并可用于探测地球内部结构、进行工程及地质灾害预测等。地震勘探法目前仍然是勘探石油和天然气的主要手段，同时也是其他矿产资源的重要勘探方法，并广泛应用于研究地球内部结构、工程勘探和检测、地质灾害预测等等方面。其基本方法是在勘探靶区的地面上埋放数千乃至上万只地震波传感器，然后用炸药激发人工地震。地震波向地下深处传播，遇到不同性质地层的分界面就会产生反射，地震检波器拾取到反射波并将其转换成模拟电信号，然后由高精度的数字地震仪把这些模拟电信号转换成数字信号记录下来。野外勘探时，勘探靶区达几十平方公里，探测终端需上千至上万只，传输距离达上千米，要接收大量数据。在大量数据的传输方式上大多数数字地震仪采用了抗干扰能力较强的曼切斯特编码。

曼彻斯特编码(Manchester Encoding)，也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示″0″，从高到低跳变表示″1″。提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失。曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。在曼切斯特编码的电平序列中宽窄电平的长度比为1∶2，采样时钟保持在固定频率上。

由于数字地震仪的测量区域甚广，传输线动辄千米，曼切斯特编码也会因噪声干扰、线长等因素在接收端造成码间干扰。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种抑制数字地震仪数据传输码间干扰的解码装置及方法，抑制数字地震仪接收端出现的码间干扰，优化曼切斯特编码在数字地震仪接收端的波形。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抑制数字地震仪数据传输码间干扰的解码装置，包括高速差分比较器、缓存区延迟器、时钟恢复单元、码间干扰判决单元、逻辑电平判决单元、采样时钟自适应单元、高速时钟计数单元和串行数据与采样时钟输出单元；

所述高速时钟计数单元为时钟恢复单元、码间干扰判决单元、逻辑电平判决单元和采样时钟自适应单元提供高速时钟信号，与时钟恢复单元、码间干扰判决单元、逻辑电平判决单元和采样时钟自适应单元配合，共同完成传输信号中时钟的初步恢复、是否存在码间干扰的判决、逻辑电平宽窄的判决、自适应采样时钟的获得与最终传输数据的获取。

所述高速差分比较器用于对传输线上的差分信号进行预处理，形成TTL电平信号并将其保存于缓冲区延迟器；

所述缓存区延迟器用于对TTL电平信号进行缓存并延迟；

所述时钟恢复单元用于形成初步采样时钟；

所述码间干扰判决单元用于判定是否存在码间干扰；

所述逻辑电平判决单元对所述TTL电平信号的宽度进行判别；

所述采样时钟自适应单元用于对TTL电平信号重新采样解码得到与发送端一致的数据结果；

所述串行数据与采样时钟输出单元用于输出采样时钟自适应单元的结果。

所述解码装置是利用FPGA实现的；

所述高速时钟计数单元的高速时钟信号为信号采样时钟的16倍，是由外部晶振和FPGA内部倍频单元PLL设置产生的。

所述时钟恢复单元包括两级D触发器和双异或门，高速差分比较器形成的所述TTL电平信号作为输入信号IN与第一级D触发器的输入端连接，第一级D触发器的输出与双异或门的一个输入端相连；同时输入信号IN进入双异或门的另一个输入端，双异或门的输出结果进入第二级D触发器，第二级D触发器的输出为初步采样时钟；两级D触发器的时钟信号均由所述高速时钟计数单元提供。

TTL电平信号的初始序列进入码间干扰判决单元；所述码间干扰判决单元包括计数单元、存储单元和比较单元；

以所述初步采样时钟作为所述计数单元的时钟信号，以高速时钟计数单元提供的高速时钟作为所述计数单元的输入信号，每一次时钟信号触发一次计数；将每次计数的结果保存在所述存储单元中；