專利名稱：延遲裝置和使用這種延遲裝置的傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于延遲數(shù)字符號的延遲裝置，包括用于在寫控制信號的控制下存儲所述數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下恢復(fù)所述數(shù)字符號的存儲器。
本發(fā)明還涉及使用這種延遲裝置的傳輸系統(tǒng)和用于這種傳輸系統(tǒng)的副站。
根據(jù)上文的延遲裝置已在1989年1月23日于日本出版的KOKAI 64-19822公知。
這種延遲裝置可在需要將一系列數(shù)字符號延遲一定時間的許多應(yīng)用中被使用。
已有若干種將信號延遲一定時間的方法。一種眾所周知的可能的方法是使用由電阻、電容和/或電感構(gòu)成的模擬全通濾波器。這種延遲裝置可能需要使用精確的元件以避免模擬元件不可避免的離散性。此外，很難以構(gòu)成這種可以容易地進行控制的模擬延遲裝置。
為了避免這些問題，上述KOKAI 64-19822的延遲裝置采用了在寫控制信號的控制下向其寫入數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下從中讀出數(shù)字符號的FIFO存儲器(先進先出)。為了獲得一定的延遲，通過利用門電路禁止一些脈沖來從寫控制信號產(chǎn)生讀控制信號。利用(可預(yù)置)計數(shù)器對被禁止的脈沖的數(shù)目進行計數(shù)，如果達到了要被禁止的脈沖的個數(shù)，寫脈沖就被門電路通過。這樣就使得讀地址和寫地址相差被禁止的脈沖個數(shù)，造成了數(shù)字符號的恢復(fù)比它們被寫入FIFO存儲器晚了所述被禁止的時鐘脈沖個數(shù)，實現(xiàn)了所需的延遲。
該公知延遲裝置的問題是只能夠獲得等于整數(shù)倍符號周期的延遲。其原因在于，要被禁止的脈沖數(shù)只能夠是整數(shù)值。
本發(fā)明的目的是提供根據(jù)上文的延遲裝置，該延遲裝置還能夠獲得非整數(shù)倍符號周期的延遲值。
因此，根據(jù)本發(fā)明的延遲裝置的特征在于包括用于在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移的移相裝置。
通過利用用來在寫控制信號和讀控制信號之間產(chǎn)生相移的移相裝置，就能夠獲得相應(yīng)于在寫控制信號和讀控制信號之間引入的相移的任何延遲值。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例的特征在于移相裝置包括用來根據(jù)讀控制信號和寫控制信號之間的相移值給出相位誤差信號的鑒相器、用來根據(jù)該相位誤差信號產(chǎn)生讀信號或?qū)懶盘柕氖芸卣袷幤鳌⒑陀靡粋€偏移值來偏移該相位誤差信號的裝置。
由于給該相位誤差信號引入了偏移，由鑒相器和受控振蕩器組成的鎖相環(huán)就力圖產(chǎn)生能抵消該偏移值的相位誤差信號。這意味著在該鎖相環(huán)的輸入信號和輸出信號之間產(chǎn)生了依賴于該偏移值的附加相移。鎖相環(huán)的使用是一種在寫控制信號和讀控制信號之間獲得(可變)相移的非常簡單的方法。IBM技術(shù)公報1977年1月19日卷8期3131～3132頁上描述了在鎖相環(huán)中引入偏移來在輸入和輸出信號之間獲得任意的相移值。
本發(fā)明另一個實施例的特征在于移相裝置包括用于從寫控制信號獲得相位比較器的第一輸入信號的第一分頻器、和用于從讀控制信號獲得相位比較器的第二輸入信號的第二分頻器。
第一和第二分頻器的使用使相移值的范圍大于鑒相器可容忍的相位誤差的范圍。如果分頻器的分頻比為N，則相移的范圍就增大了N倍。
本發(fā)明的延遲裝置可被有利地應(yīng)用于包括經(jīng)過傳輸通道耦合到主站的多個副站的傳輸系統(tǒng)，該傳輸通道的至少一部分是為若干個副站所公用的，所述各副站包括延遲裝置，該延遲裝置把要從該各副站發(fā)送到主站的數(shù)字符號延遲一段可調(diào)的時間，以便防止來自不同副站的數(shù)字符號互相沖突，所述延遲裝置包括用于在寫控制信號的控制下存儲所述數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下恢復(fù)所述數(shù)字符號的存儲器，還包括用于在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移的移相裝置。
這種傳輸系統(tǒng)可用于經(jīng)過其至少一部分為某些副站所公用的傳輸通道在若干副站和一主站之間的通信。這種傳輸通道可以包括光纖、同軸電纜或無線電鏈路。這種傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用可以是無源光網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和移動無線電系統(tǒng)。
在使用用于某些副站的公用通道的傳輸系統(tǒng)中，必須保證同時向主站發(fā)送信息的各副站沒有產(chǎn)生干擾。防止這種干擾的一種可能就是將若干不同時隙中的一預(yù)定時隙分配給這些副站中的每個站。因為這些時隙不重疊，所以主站能夠區(qū)分來自不同副站的信號。
一般來說，所述各副站距主站的距離各不相同。在移動無線電系統(tǒng)中這些距離甚至是可變的。因這些不同距離的緣故，在這些副站和主站之間的傳播延遲可各不相同。這就造成了在非重疊時隙中所發(fā)送的信號在到達主站時發(fā)生沖突。
為了避免這一問題，測量從各副站至主站的傳播延遲，然后改變各副站的傳輸時刻來防止所述沖突。將延遲裝置的延遲值設(shè)定為這樣的數(shù)值，即對于所有副站，所述延遲值和傳輸延遲值之和都相等。在只能夠容許發(fā)送信號有少量延遲的系統(tǒng)中，時隙的寬度只是一個或幾個符號周期，如果時隙如此窄的話，則只能夠容許這樣的時隙之間少量的重疊，否則就會完全或部分地丟失時隙中的數(shù)據(jù)。通過在時隙之間使用保護間隙可以放寬總傳輸延遲的允許容限，但這將導(dǎo)致可用傳輸容量使用效率的降低。為了防止時隙間的重疊但又不引入保護間隔，就要求能夠以符號周期的幾分之一的分辨率對延遲裝置進行調(diào)整。
已有技術(shù)中可用的高比特速率的延遲裝置相當(dāng)昂貴、不可靠、或者甚至根據(jù)就沒有。本發(fā)明的延遲裝置滿足全部要求，并且結(jié)構(gòu)非常簡單。
現(xiàn)在參看附圖詳細地討論本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明延遲裝置的方框圖；圖2是圖1延遲裝置中所用的移相裝置8的一實施例；圖3是圖1中的FIFO存儲器4的第一實施例；圖4是圖1中的FIFO存儲器4的第二實施例和移相裝置8；圖5是圖4延遲裝置中某些信號的時序圖；圖6是其中可應(yīng)用本發(fā)明延遲裝置的傳輸網(wǎng)絡(luò)；圖7是供圖6傳輸系統(tǒng)所用的副站。
要被延遲的數(shù)字符號在圖1的延遲裝置2中以串行方式被加到FIFO存儲器4的輸入端上。載有作為輸出信號的寫控制信號的時鐘發(fā)生器6的輸出端與FIFO存儲器4的寫控制輸入端和移相裝置8的輸入端連接。載有讀控制信號的移相裝置8的輸出端與FIFO存儲器4的讀控制輸入端連接。移相裝置8還有用來接收規(guī)定相移值的控制信號的另一輸入端。
FIFO存儲器4在輸入端接收要被延遲的數(shù)字符號。這一數(shù)據(jù)在時鐘發(fā)生器6產(chǎn)生的時鐘脈沖期間內(nèi)被存儲在FIFO存儲器4中。時鐘發(fā)生器6產(chǎn)生的時鐘信號的頻率等于符號頻率。在FIFO存儲器的輸出端根據(jù)移相裝置8輸出端的讀控制信號恢復(fù)被存儲的符號。按照與被存儲的符號寫入到FIFO存儲器4的順序相同的順序恢復(fù)被存儲的符號。
由于寫控制信號和讀控制信號之間有任意的相移值，就能夠獲得包括符號周期的幾分之一的延遲值。
在圖2的移相裝置8中，輸入信號被加到第一分頻器10的輸入端上。分頻器10的輸出端與相位比較器12的第一輸入端連接。相位比較器12的輸出端與加法器16的第一輸入端連接。偏移信號被加到加法器16的第二輸入端上。加法器16的輸出端與低通濾波器18的輸入端連接。低通濾波器18的輸出端與可控振蕩器20的控制輸入端連接。載有讀控制信號的可控振蕩器的輸出端與第二分頻器14的輸入端連接。第二分頻器14的輸出端與相位比較器12的第二輸入端連接。
由第一和第二分頻器10和14、相位比較器12、加法器16、低通濾波器18和可控振蕩器20構(gòu)成的鎖相環(huán)將使低通濾波器的輸入信號等于零。如果在加法器16的第二輸入端無偏移信號輸入，則相位比較器輸出信號的平均值也等于零。一般來說，這時寫控制信號和讀控制信號之間的相移為90°。如果在加法器16的第二輸入端輸入了偏移值，鎖相環(huán)就將保持加法器16輸出信號的平均值等于零。這只有當(dāng)鑒相器12輸出信號的平均值不為零才有可能。這只能夠是由寫控制信號和讀控制信號之間的附加的相移所造成，所述相移依賴于該偏移值。附加相移的可能值由相位比較器12的范圍來確定。為了增大附加相移可能值的范圍，采用了第一和第二分頻器。分頻器10和14的采用使附加相移的范圍增大了N倍。
在圖3的FIFO存儲器4的實施中，要被延遲的信號被加到雙端RAM22的數(shù)據(jù)輸入端上。可編程計數(shù)器24的若干輸出端與該雙端口RAM22相應(yīng)的地址輸入端連接。寫控制信號被加到可編程計數(shù)器24的時鐘輸入端上。計數(shù)器24和26包括用于使預(yù)定值能在并行裝入信號的控制下送入所述計數(shù)器24和26的并行輸入端。
FIFO存儲器4的輸出端包括雙端RAM22的數(shù)據(jù)輸出端?？删幊逃嫈?shù)器26的若干輸出端與該雙端RAM22相應(yīng)的地址輸入端連接。讀控制信號被加到可編程計數(shù)器26的時鐘輸入端上。計數(shù)器26包括用于使預(yù)定值在并行裝入的信號的控制下送入所述計數(shù)器26的并行輸入端。
在圖3的FIFO存儲器開始工作時，在相應(yīng)并行裝入信號的控制下給計數(shù)器24和26裝入一數(shù)值。延遲值由分別裝入計數(shù)器24和26中的數(shù)值的差值來確定。計數(shù)器24和26初始化之后，按照寫控制信號的每一脈沖在由計數(shù)器24指出的地址處向雙端口RAM22寫入輸入符號。在寫操作之后增大計數(shù)器24的計數(shù)值。按照讀控制信號的每一脈沖在由計數(shù)器26指出的地址處從雙端口RAM22讀出輸出符號。在讀操作之后也增大計數(shù)器26的計數(shù)值。計數(shù)器24和26的內(nèi)容之差確定了以若干符號周期表示的粗延遲值。所述粗延遲的獲得是因為從雙端口RAM22中讀出輸出符號比將所述符號寫入該雙端口RAM22晚了D個符號周期的緣故。圖3的延遲裝置的延遲有可能顯出一個符號周期的延遲值的不確定性。這一不確定性是由在裝入計數(shù)器24和26期間讀控制信號和寫控制信號之間未知的相位關(guān)系所造成的。通過在裝入計數(shù)器24和26期間將讀控制信號和寫控制信號之間的相位差設(shè)定為預(yù)定值就能夠避免這種不確定性。通過在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移，則延遲值就不必等于整數(shù)數(shù)目的符號周期。
要被延遲的信號在圖4的延遲裝置中被加到FIFO存儲器4的輸入端上，該輸入端由串-并轉(zhuǎn)換器30的輸入端構(gòu)成。串-并轉(zhuǎn)換器30的N個并行輸出端與鎖存器31的N個并行輸入端連接。鎖存器31的N個并行輸出端與并-串轉(zhuǎn)換器32的N個并行輸入端連接。并-串轉(zhuǎn)換器32的輸出端構(gòu)成FIFO存儲器4的輸出端和延遲裝置2的輸出端。
時鐘信號CLK被加到移相裝置8的輸入端上，該輸入端由分頻器34的時鐘輸入端構(gòu)成并且時鐘信號CLK也被加到串-并轉(zhuǎn)換器30的時鐘輸入端上。載有輸出信號CLK8的分頻器34的第一輸出端與鎖相環(huán)的基準(zhǔn)輸入端連接。載有輸出信號BYTE的分頻器24的第二輸出端與鎖存器31的時鐘輸入端連接。載有輸出信號PCLK的鎖相環(huán)38的輸出端與分頻器36的時鐘輸入端和與并-串轉(zhuǎn)換器32的時鐘輸入端連接。載有輸出信號PCLK8的分頻器36的第一輸出端與鎖相環(huán)38的第二輸入端連接。載有輸出信號PLOAD的分頻器36的第二輸出端與并-串轉(zhuǎn)換器32的并行裝入輸入端連接。鎖相環(huán)38還具有用于接收表示所希望的相移的信號Ф的控制輸入端。
圖4延遲裝置2的操作將參照呈現(xiàn)圖4延遲裝置中出現(xiàn)的一些信號的圖5來予以說明。在圖5中假定了N的值等于8。
被加到延遲裝置2的時鐘信號CLK的頻率等于符號周期。這一時鐘信號示于圖5a。加在串-并轉(zhuǎn)換器的輸入端上的符號隨時鐘信號CLK而被輸入到所述串-并轉(zhuǎn)換器并且這些符號在串-并轉(zhuǎn)換器30的輸出端上以并行格式被給出。分頻器34產(chǎn)生輸出信號BYTE，該信號的脈沖寬度等于符號周期而重復(fù)周期為N(＝8)個符號周期。在信號BYTE的各下降沿處，在串-并轉(zhuǎn)換器30的輸出端上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)被鎖存器31接收。這可由圖5c看出。在8個后續(xù)符號周期期間內(nèi)，并行數(shù)據(jù)可在鎖存器31的輸出端上被給出。
占空因數(shù)為50％的信號CLK8(圖5d)被加到鎖相環(huán)38。鎖相環(huán)38產(chǎn)生一個其頻率等于時鐘信號CLK的頻率但被移相的輸出時鐘信號PCLK。因存在信號Ф的緣故，輸出信號PCLK8相對于時鐘信號CLK8被鎖相環(huán)38移了相。
具有一個符號周期的寬度和N(＝8)個符號周期的重復(fù)周期的信號PLOAD被加到并-串轉(zhuǎn)換器32的并行裝入輸入端。在信號PLOAD的各下降沿處，鎖存器31輸出端的信號被傳送到并-串轉(zhuǎn)換器32。
延遲裝置2的延遲值D由信號PLOAD的下降沿和信號BYTE的下降沿的相對位置來確定。通過將信號Ф引入鎖相環(huán)38來改變信號PLOAD的位置，就能夠獲得可變的延遲值D。因為信號CLK8和PCLK8之間的相移可以具有在0和8個符號周期之間的任何值，所以所述延遲值不限于整數(shù)符號周期。
在圖6的傳輸系統(tǒng)中，主站40經(jīng)過通道54與若干副站42...52耦合。傳輸通道54的一部分為某些副站所公用。
傳輸通道可以是局部環(huán)路傳輸系統(tǒng)的無源光網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)的電纜或用于移動無線電系統(tǒng)的自由空間。如果使用所謂“時分多址”方法，則一些或全部正在起作用的站就必須借助于在預(yù)定幀中的相應(yīng)時隙發(fā)送其數(shù)據(jù)。由于幾個副站和主站之間傳播延遲的不同，將會出現(xiàn)由所述各副站在正確的時刻發(fā)送的信號在它們到達主站時發(fā)生沖突的情況。
為了防止這種沖突，給各副站提供延遲裝置來對它們的發(fā)送信號進行延遲，使得所述這些信號從幾個副站到達主站時不發(fā)生沖突。如果時隙的大小只有一個或幾個符號周期，以便限制傳輸系統(tǒng)中的信號延遲，且如果因效率的緣故不使用保護間隔，那么就要求能夠?qū)π盘栠M行非整數(shù)個數(shù)符號周期的延遲。為此，本發(fā)明的延遲裝置提供了簡單和有效的解決方案。
在圖7的主站中，傳輸通道可以與雙工器60的輸入端/輸出端耦合。雙工器60的輸出端連到接收機62的輸入端。該接收機的輸出端連到譯碼器64的輸入端。譯碼器64的輸出端連到幀分解器(frame disassembler)66的輸入端。在第一輸出端可得出代表有用數(shù)據(jù)的信號。
要發(fā)送的數(shù)據(jù)被加到延遲裝置2的輸入端上。載有代表所需延遲值的信號的分解器66的第二輸出信號被耦合到延遲裝置2的第二輸入端。該延遲裝置的輸出端連到編碼器70的輸入端。編碼器70的輸出端連到發(fā)射器72的輸入端。發(fā)射器72的輸出端連到天線共用器60的輸入端。
傳輸通道的信號由雙工器60被加到接收機62上。接收機62對接收信號進行處理，在其輸出端輸出代表輸出符號的基帶信號。接收機62的工作可包括解調(diào)、均衡，定時恢復(fù)和檢波。接收機62的輸出符號被譯碼器64譯碼。為了防止錯誤或為保密起見可對接收信號進行編碼。在分解器中把包含符號的幀分解為有用數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。該有用數(shù)據(jù)可在副站的輸出端給出。一部分控制信號確定在相應(yīng)于所述第二信號的時隙中被發(fā)送的數(shù)據(jù)的所需延遲。要被副站發(fā)送的信號被延遲所需的數(shù)值并被加到編碼器70以進行編碼。編碼信號被變換為適合于由發(fā)射機72經(jīng)過傳輸通道進行傳輸?shù)男盘枴＿@一變換可包括調(diào)制和放大到所需的信號電平。雙工器60將發(fā)射機72的輸出信號加到傳輸通道并防止要發(fā)送的信號的串音干擾到接收機62的輸入端。
被加到延遲裝置2的控制輸入端的延遲值可包括代表該延遲值的整數(shù)個數(shù)符號周期的整數(shù)部分和代表該延遲值的幾分之一符號周期的分數(shù)部分。圖3的延遲裝置適合于具有這種控制信號的應(yīng)用。整數(shù)部分確定在初始化時裝入計數(shù)器的數(shù)值之間的差，小數(shù)部分確定相移值。
權(quán)利要求
1.一種用于延遲數(shù)字符號的延遲裝置，包括用于在寫控制信號的控制下存儲所述數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下恢復(fù)所述數(shù)字符號的存儲器，其特征在于包括用于在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移的移相裝置。
2.權(quán)利要求1的延遲裝置，其特征在于移相裝置包括用于根據(jù)讀控制信號和寫控制信號之間的相移值給出相位誤差信號的鑒相器、用來根據(jù)該相位誤差信號產(chǎn)生讀信號或?qū)懶盘柕氖芸卣袷幤饕约坝靡粋€偏移值來偏移該相位誤差信號的裝置。
3.權(quán)利要求2的延遲裝置，其特征在于移相裝置包括用于從寫控制信號獲得相位比較器的第一輸入信號的第一分頻器和用于從讀控制信號獲得相位比較器的第二輸入信號的第二分頻器。
4.一種包括經(jīng)過傳輸通道耦合到主站的多個副站的傳輸系統(tǒng)，該傳輸通道的至少一部分是為若干副站所公用的，所述各副站包括延遲裝置，該延遲裝置把要從該各副站發(fā)送到主站的數(shù)字符號延遲一段可調(diào)的時間，以便防止來自不同副站的數(shù)字符號的互相沖突，所述延遲裝置包括用于在寫控制信號的控制下存儲所述數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下恢復(fù)所述數(shù)字符號的存儲器，還包括用于在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移的移相裝置。
5.權(quán)利要求4的傳輸系統(tǒng)，其特征在于移相裝置包括用于根據(jù)讀控制信號和寫控制信號之間的相移值給出相位誤差信號的鑒相器、用來根據(jù)該相位誤差信號產(chǎn)生讀信號或?qū)懶盘柕氖芸卣袷幤饕约坝闷浦灯圃撓辔徽`差信號的裝置。
6.權(quán)利要求5的傳輸系統(tǒng)，其特征在于移相裝置包括用于從寫控制信號獲得相位比較器的第一輸入信號的第一分頻器和用于從讀控制信號獲得相位比較器的第二輸入信號的第二分頻器。
7.一種多址傳輸系統(tǒng)的副站，所述副站包括延遲裝置，該延遲裝置把要從該副站發(fā)送到主站的數(shù)字符號延遲一段可調(diào)的時間，以便防止來自不同副站的數(shù)字符號的互相沖突，所述延遲裝置包括用于在寫控制信號的控制下存儲所述數(shù)字符號和在讀控制信號的控制下恢復(fù)所述數(shù)字符號的存儲器，還包括用于在讀控制信號和寫控制信號之間引入任意相移的移相裝置。
8.權(quán)利要求7的副站，其特征在于移相裝置包括用于根據(jù)讀控制信號和寫控制信號之間的相移值給出相位誤差信號的鑒相器、用來根據(jù)該相位誤差信號產(chǎn)生讀信號或?qū)懶盘柕氖芸卣袷幤饕约坝闷浦灯圃撓辔徽`差信號的裝置。
9.權(quán)利要求8的副站，其特征在于移相裝置包括用于從寫控制信號獲得相位比較器的第一輸入信號的第一分頻器和用于從讀控制信號獲得相位比較器的第二輸入信號的第二分頻器。
全文摘要
在根據(jù)已有技術(shù)的包括FIFO(4)的延遲裝置(2)中，只能夠獲得等于符號周期的整倍數(shù)的延遲值。通過使用移相器(8)來在控制FIFO存儲器的寫操作的寫控制信號和控制FIFO存儲器的讀操作的讀控制信號之間獲得任意相移，就能夠獲得不是符號周期的整數(shù)值的延遲值。
文檔編號H03K5/00GK1137845SQ95191080
公開日1996年12月11日 申請日期1995年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月15日
發(fā)明者H·T·G·M·彭寧德維爾艾斯 申請人:菲利浦電子有限公司