一种光电混合计算系统中ADC欠采样校准方法及装置与流程

本发明属于光子计算，尤其涉及一种光电混合计算系统中adc欠采样校准方法及装置。

背景技术：

1、通常光通信系统中会采用nyquist采样。所谓nyquist采样是指采样率fs必须大于被测信号感兴趣最高频率分量的两倍，才能避免信息的损失。而小于两倍，则称之为欠采样。然而，在应用于ai计算（即人工智能算法，包括各种神经网络算法）的光电混合计算系统中，由于光子芯片对精度和灵活性的要求更高，尤其是具有大规模光子阵列（或光电混合计算阵列）的光子芯片其对精度和灵活性要求更高，因此，adc（模数转换器）输入模拟信号采样为数值采样而非nyquist采样，也即欠采样。然而，输入信号在链路中是逐渐趋于稳定的，并非一开始就是稳定的，因此，欠采样情况下，若从非稳定波段就开始采样，就会导致信息丢失，从而降低光电混合计算系统的精度。

2、中国实用新型专利cn210515010u公开了一种欠采样采集高速信号的系统，其通过pll外设产生一个时钟信号驱动定时器模块，同时定时器模块以定时器定时信号作为采样触发的起始信号控制adc模块开始采样，每经过一个采样周期内，采样时钟的相位均发生改变。然而，该系统是通过改变adc采样时钟相位来保证采样时钟与高速信号之间的重叠，也即通过pll和定时器改变adc采样时钟的相位来等效出高频采样，以实现对高速重频信号的欠采样。然而，这种方式不仅采用方式复杂，而且需要对adc的硬件结构进行改进，对于已经集成且封装传统结构adc的光电混合计算系统来说，并不适用。

3、有鉴于此，当前亟需一种针对光电混合计算系统中adc欠采样校准方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光电混合计算系统中adc欠采样的校准方法及装置，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，通过获取信号周期内的最佳采用时间点，从而降低或避免后续进行欠采样时信息丢失的风险。

2、为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：

3、本发明的第一方面，在于提供一种光电混合计算系统中adc欠采样的校准方法包括步骤：

4、s101提供一输入信号；

5、s102根据预先配置的延迟参数将一个周期的所述输入信号均分，得到n个延迟信号；

6、s103基于每个延迟信号的起始点作为采样时间点进行波形采集，得到待识别信号集；

7、s104将所述待识别信号集中每个待识别信号与所述输入信号进行比较，得到每个所述待识别信号与所述输入信号的相似度；

8、s105按照预设筛选条件从所述待识别信号集中筛选出目标延迟信号，并将所述目标延迟信号的起始点作为最佳采样时间点进行欠采样；其中，所述预设筛选条件包括：将相似度最大的所述待识别信号作为目标延迟信号。

9、在一些实施例中，所述预设筛选条件还包括：若多个所述待识别信号的相似度相互之间的差值小于预设差值阈值，将其中发送时间为倒数第n个的所述待识别信号作为目标延迟信号。

10、在一些实施例中，预先配置的延迟参数的步骤具体包括:

11、s201根据初始延迟参数将一个周期的所述输入信号进行均分，得到m个延迟信号；

12、s202基于每个延迟信号的起始点作为采样时间点进行波形采集，得到待识别信号集；

13、s203将所述待识别信号集中每个待识别信号与所述输入信号进行比较，得到每个所述待识别信号与所述输入信号的相似度；

14、s204判断其中相似度差值小于预设差值阈值的待识别信号的数量是否达到预设数量阈值，若是，执行步骤s205；否则执行步骤s206；

15、s205判定所述输入信号质量较好，并将第一预设参数作为配置所述延迟参数的最大极限值；

16、s206判定所述输入信号质量差，并将第二预设参数作为配置所述延迟参数的最小极限值；其中，所述第二预设参数大于所述第一预设参数。

17、在一些实施例中，利用延时锁相环（dll）将所述输入信号进行均分。

18、在一些实施例中，利用波形选择器从每个延迟信号的起始点开始波形采集。

19、在一些实施例中，所述延迟参数为10。

20、本发明的第二方面，在于提供一种光电混合计算系统中adc欠采样校准装置，其包括：

21、延迟处理模块，用于根据预先配置的延迟参数将一个周期的所述输入信号均分，得到n个延迟信号；

22、采样模块，用于将每个延迟信号的起始点作为采样时间点进行波形采集，得到待识别信号集；

23、相似度判定模块，用于将所述待识别信号集中每个待识别信号与所述输入信号进行比较，得到每个所述待识别信号与所述输入信号的相似度；

24、校准模块，用于按照预设筛选条件从所述待识别信号集中筛选出目标延迟信号，并将所述目标延迟信号的起始点作为最佳采样时间点；其中，所述预设筛选条件包括：将相似度最大的所述待识别信号作为目标延迟信号。

25、在一些实施例中，所述预设筛选条件还包括：若多个所述待识别信号的相似度相互之间的差值小于预设差值阈值，将其中发送时间为倒数第n个的所述待识别信号作为目标延迟信号；相应地，

26、所述相似度判定模块还用于计算相邻两个所述待识别信号的相似度相互之间的差值，并判断所述差值是否小于预设差值阈值，若多个所述待识别信号的相似度相互之间的差值小于预设差值阈值，将其中发送时间为倒数第n个的所述待识别信号作为目标延迟信号。

27、在一些实施例中，所述一种光电混合计算系统中adc欠采样校准装置还包括延迟参数配置模块，所述延迟参数配置模块具体包括：

28、延迟处理单元，用于根据初始延迟参数将一个周期的所述输入信号进行均分，得到m个延迟信号；

29、波形采集单元，用于将所述延迟处理单元均分得到的每个延迟信号的起始点作为采样时间点进行波形采集，得到待识别信号集；

30、相似度计算单元，用于将所述待识别信号集中每个待识别信号与所述输入信号进行比较，得到每个所述待识别信号与所述输入信号的相似度；

31、参数配置单元，用于判断其中相似度差值小于预设差值阈值的待识别信号的数量是否达到预设数量阈值，若是判定所述输入信号质量较好，并将第一预设参数作为配置所述延迟参数的最大极限值；若未达到预设数量阈值，判定所述输入信号质量差，并将第二预设参数作为配置所述延迟参数的最小极限值；其中，所述第二预设参数大于所述第一预设参数。

32、在一些实施例中，所述延迟处理模块利用延时锁相环（dll）对所述输入信号进行延迟处理。

33、在一些实施例中，所述采样模块利用波形选择器从每个延迟信号的起始点开始波形采集。

34、在一些实施例中，所述延迟参数为10。

35、有益效果：本发明通过在待采集的模拟信号中选择一个周期来确定该信号的最佳采样时间点，该周期可以是随机选择也可由系统指定一个具有代表性的周期。然后对其进行均分延迟处理，得到多个延迟信号，并基于每个延迟信号的起始点开始进行波形采集，然后将其与输入信号的波形进行比较，获得与输入信号的相似度，并将其中相似度最大的一个延迟信号的起始点作为该输入信号该周期内（或后续每个周期）的最佳采样时间点以进行欠采样。与原始输入信号相似度最大，说明其对应延迟信号的起始点，也即最佳采样时间点避开了因链路产生的不稳定波段，从而使得采集到的波形数据完整性较高，进而保证了ai计算过程中的计算精确度，也即避免因为丢失大量数据而导致ai计算精确度降低的问题，尤其是涉及到大规模光电混合计算阵列的光电混合计算系统。

36、测试过程中，通过获取周期内寻找一个最佳采样时间点，理论上从该最佳采样时间点进行采样可获得该周期最有代表性的信号点。将该最佳采样时间点所在的时间点位应用到待采集信号的所有周期中进行欠采样，能够最大程度获得该信号的信息从而便于进行模拟信号向数字信号的转换。

37、进一步地，均分延迟处理过程中，具体均分为多少是一个值得考虑的问题，若分的过多，使得可能同时存在多个波形与输入信号的波形之间的相似度相同或差值较小，这样不仅加大了测试的繁琐程度，也加大测试的难度；若分的多小，使得采集到的波形与输入信号的波形之间的相似度差值多大，即使从中选取相似度最大波形对应延迟信号的起始点作为最佳采样时间点，也可能存在较大误差；有鉴于此，在一些实施例中，先基于初始延迟参数来进行第一次均分延迟处理，然后根据每个延迟信号的波形与输入信号波形最相似或最相近（例如，相似度差值小于预设差值阈值）的延迟信号的数量来判断输入信号的质量好坏，然后根据输入信号的质量好坏来设定相应的延迟参数，例如，若质量好，均分处理时可将延迟信号的间隔设置的较大，若质量较差，均分处理时可将延迟信号的间隔设置的较小，从而针对输入信号匹配一个合理的延迟参数。

38、在一些实施例中，若采集到的多个波形与输入信号的波形之间的相似度非常接近，例如，与最大相似度之间的差值非常小（且相似度最大对应的延迟信号可能是最后发送的延迟信号，也可能并不是最后一个发送的延迟信号），甚至可以忽略，因此，也可不采用最大相似度对应延迟信号的起始点作为最佳采样时间点，而是从相似度差值非常小的多个延迟信号中按照发送时间先后进行排序，并将其中倒数第n个（例如，倒数第2个）作为目标延迟信号，并将其起始点作为输入信号的最佳采样时间点。