專(zhuān)利名稱(chēng)：時(shí)鐘鎖相環(huán)及時(shí)鐘鎖相的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)同步技術(shù)，尤其涉及一種時(shí)鐘鎖相環(huán)及時(shí)鐘鎖相的控制方法。
背景技術(shù)：
為了保證通信網(wǎng)正常工作，通常利用網(wǎng)同步技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率和相位嚴(yán)格控制在一定的容差范圍。網(wǎng)同步技術(shù)主要分為準(zhǔn)同步法和同步法兩大類(lèi)，所述準(zhǔn)同步技術(shù)常用于國(guó)際間鏈路，各節(jié)點(diǎn)獨(dú)立設(shè)置基準(zhǔn)時(shí)鐘，其頻率精確度保持在一個(gè)極窄的頻率容差之內(nèi)。各國(guó)國(guó)內(nèi)的通信網(wǎng)普遍采用主從同步技術(shù)。何為主從同步技術(shù)？即，將通信網(wǎng)絡(luò)所有的時(shí)鐘分為高低不同的多種等級(jí)，并且在網(wǎng)絡(luò)中處于高等級(jí)的時(shí)鐘作為主鐘，低等級(jí)的時(shí)鐘作為從鐘去跟蹤主鐘的頻率，使得全網(wǎng)的時(shí)鐘具有相同的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步效果。
主從同步技術(shù)是網(wǎng)同步技術(shù)的核心技術(shù)。它廣泛應(yīng)用在數(shù)字同步網(wǎng)、程控交換機(jī)、SDH(同步數(shù)字傳送體系)系統(tǒng)設(shè)備和CDMA(碼分多址)移動(dòng)通信網(wǎng)等。時(shí)鐘鎖相環(huán)是實(shí)現(xiàn)主從同步技術(shù)的一個(gè)重要裝置。
請(qǐng)參閱圖1，其為傳統(tǒng)時(shí)鐘鎖相環(huán)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。它是由鑒相器11、環(huán)路濾波器12、D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器13、晶體振蕩器14、分頻器15和處理器16。鑒相器11、環(huán)路濾波器12、D/A轉(zhuǎn)換器13、晶體振蕩器14和分頻器15組成的一個(gè)相位負(fù)反饋回路。該時(shí)鐘鎖相環(huán)主要為了實(shí)現(xiàn)參考時(shí)鐘源輸出的時(shí)鐘頻率f0和晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率f1的一致，其中f1是由晶體振蕩器14輸出頻率f經(jīng)分頻器15分頻得到的，其中鑒相器11用于比較f0和f1的相位差，并將相位差輸出到環(huán)路濾波器12；環(huán)路濾波器12，連接處理器16，在處理器16的控制下對(duì)鑒相器11輸出的相位差進(jìn)行濾波處理，采用相應(yīng)的濾波算法將頻差值輸出到D/A轉(zhuǎn)換器13。也就是說(shuō)，時(shí)鐘鎖相環(huán)必須有自由狀態(tài)(free)、快捕狀態(tài)(fast)、跟蹤狀態(tài)(follow)、保持狀態(tài)(hold)和失鎖狀態(tài)(loss)。而環(huán)路濾波器12通過(guò)濾波算法實(shí)現(xiàn)在快捕狀態(tài)使晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)快速靠近外參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率值，以及在跟蹤狀態(tài)使晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)與參考時(shí)鐘信號(hào)同步；D/A轉(zhuǎn)換器13，將接收的數(shù)字信號(hào)(頻差值)轉(zhuǎn)化成模擬電壓，以控制晶體振蕩器14的輸出頻率，進(jìn)而達(dá)到輸出時(shí)鐘頻率與參考時(shí)鐘頻率一致的目的。
在上述時(shí)鐘鎖相環(huán)中，鑒相器11輸出的相位差沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理就直接輸出到環(huán)路濾波器12，而參考時(shí)鐘信號(hào)在傳輸過(guò)程中極易產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移，由此把產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移的干擾信號(hào)引入環(huán)路濾波器12，從而造成晶體振蕩器14輸出頻率圍繞受干擾的參考時(shí)鐘頻率上下波動(dòng)，進(jìn)而降低時(shí)鐘鎖相環(huán)控制時(shí)鐘鎖相準(zhǔn)確度。
以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，基站控制器RNC做為基站NodeB的控制設(shè)備，位于核心網(wǎng)CN和NodeB之間。當(dāng)多種業(yè)務(wù)在NodeB、RNC和CN之間傳遞時(shí)，由于它們之間各自的時(shí)鐘頻率不一致，因此會(huì)產(chǎn)生滑碼現(xiàn)象而造成業(yè)務(wù)的損傷。為了確保RNC和CN之間的通信質(zhì)量，必須在RNC中設(shè)置包括時(shí)鐘鎖相環(huán)的網(wǎng)同步設(shè)備以實(shí)現(xiàn)NodeB與CN之間的時(shí)鐘同步。
RNC中的時(shí)鐘鎖相環(huán)是以CN的時(shí)鐘作為本裝置的參考時(shí)鐘。但是，由于CN中的時(shí)鐘在傳輸過(guò)程中受到各種干擾以及各種環(huán)境變化因素的影響，會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移現(xiàn)象，而時(shí)鐘鎖相環(huán)在時(shí)鐘鎖相的控制過(guò)程中若不消弱和濾除參考時(shí)鐘的抖動(dòng)和飄移，就有可能造成同步時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、同步效果不佳，甚至產(chǎn)生誤碼和滑碼等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種時(shí)鐘鎖相控制方法及時(shí)鐘鎖相環(huán)，以解決現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有消弱和濾除參考時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)和飄移而產(chǎn)生時(shí)鐘同步效果不佳的技術(shù)問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種時(shí)鐘鎖相環(huán)，包括由鑒相器、環(huán)路濾波器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器及分頻器組成的相位負(fù)反饋環(huán)路以及連接所述環(huán)路濾波器的處理器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述鑒相器與所述環(huán)路濾波器之間的前置濾波器，所述前置濾波器連接所述處理器，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)定的更新周期接收并保存由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差，過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移的參考時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)算獲得的相位差，由此提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的控制精度。
所述前置濾波器具體包括算術(shù)平均計(jì)算單元，其輸入端連接所述鑒相器，其輸出端連接所述環(huán)路濾波器，用于將在所述更新周期內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
所述前置濾波器還包括設(shè)置在所述鑒相器和所述算術(shù)平均計(jì)算單元之間的中值處理單元，用于將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差分別發(fā)送至所述算術(shù)平均計(jì)算單元。
所述前置濾波器設(shè)置在所述處理器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與所述處理器的連接。
所述環(huán)路濾波器設(shè)置在所述處理器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與所述處理器的連接。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，所述方法應(yīng)用于至少包含鑒相器、前置濾波器、環(huán)路濾波器、處理器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器及分頻器的時(shí)鐘鎖相環(huán)中，該方法包括以下步驟(1)預(yù)先設(shè)置采樣周期T1和更新周期T2，其中，所述采樣周期T1是所述鑒相器輸出相位差的時(shí)間周期，所述更新周期T2是所述晶體振蕩器輸出時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘周期，并且所述更新周期T2是所述采樣周期T1的數(shù)倍；(2)所述鑒相器依據(jù)采樣周期T1采樣參考時(shí)鐘信號(hào)和晶體振蕩器輸出的經(jīng)分頻器分頻后的時(shí)鐘信號(hào)，并輸出兩者之間的相位差；(3)所述前置濾波器在所述處理器的控制下依據(jù)更新周期T2輸出經(jīng)計(jì)算的相位差以過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)；(4)所述環(huán)路濾波器在所述處理器的控制下根據(jù)步驟(3)的計(jì)算結(jié)果輸出濾波值，并通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，以控制所述晶體振蕩器的輸出時(shí)鐘頻率，進(jìn)而達(dá)到輸出的時(shí)鐘頻率與參考時(shí)鐘頻率相同。
步驟(3)中計(jì)算相位差包括將在所述更新周期內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
步驟(3)中計(jì)算相位差包括將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
步驟(4)中，所述環(huán)路濾波器通過(guò)Y1＝k1·(X+X·Z-1)+k2·Y1·Z-1來(lái)獲得濾波值，其中，Y1表示當(dāng)前環(huán)路濾波器輸出的濾波值，X為當(dāng)前輸入環(huán)路濾波器的計(jì)算結(jié)果，X·Z-1為前一次輸入環(huán)路濾波器的計(jì)算結(jié)果，Y·Z-1為前一次環(huán)路濾波器輸出的濾波值，k1、k2為濾波參數(shù)。
步驟(4)中，所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器通過(guò)Y2＝Y(jié)2·Z-1+k·Y1輸出控制晶體振蕩器的電壓值，其中Y2*Z-1為前一次的輸出值，Y1為輸入D/A轉(zhuǎn)換器13的濾波值，K3為轉(zhuǎn)換參數(shù)。
與傳統(tǒng)鎖相環(huán)相比，本發(fā)明在環(huán)路濾波器和鑒相器之間增加了前置濾波器。前置濾波器可以采用由算術(shù)平均值法和中值法相結(jié)合的算法，過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移的參考時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)算獲得的相位差，由此提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的控制精度。
并且，本發(fā)明的采用的環(huán)路濾波器的濾波步驟可以實(shí)現(xiàn)不同的濾波效果還可以實(shí)現(xiàn)一般濾波器很難達(dá)到的對(duì)頻率很低的信號(hào)的濾波。
還有，本發(fā)明中還建立的關(guān)于D/A轉(zhuǎn)換器和晶體振蕩器的轉(zhuǎn)換步驟，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖相環(huán)在不同情況下頻率控制精度的影響，在需要高精度控制時(shí)進(jìn)行高精度控制，在需要低精度控制時(shí)進(jìn)行低精度控制，從而靈活地控制鎖相環(huán)的工作。


圖1是傳統(tǒng)時(shí)鐘鎖相環(huán)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明鎖相環(huán)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為前置濾波器的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明時(shí)鐘鎖相環(huán)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的一種時(shí)鐘鎖相的控制流程。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明鎖相環(huán)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。它包括鑒相器11、前置濾波器17、環(huán)路濾波器12、D/A轉(zhuǎn)換器13、晶體振蕩器14、分頻器15和處理器16，其中鑒相器11，連接分頻器15和前置濾波器17，其輸入端用于接收晶體振蕩器14經(jīng)分頻器15分頻后的時(shí)鐘信號(hào)及參考時(shí)鐘源輸入的時(shí)鐘信號(hào)，其輸出端連接前置濾波器17，用于輸出兩種時(shí)鐘信號(hào)的相位差；事實(shí)上，鑒相器11是一種基于計(jì)數(shù)器的相位比較裝置，用來(lái)檢測(cè)參考時(shí)鐘信號(hào)和晶體振蕩器14輸出信號(hào)之間的相位差。本發(fā)明中的鑒相器11可以由采樣周期計(jì)數(shù)器、相位計(jì)數(shù)器、相位差寄存器組成。采樣周期計(jì)數(shù)器用于設(shè)置采樣周期T1，即在T1周期內(nèi)采集參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率和晶體振蕩器14經(jīng)分頻器15分頻后的時(shí)鐘頻率。相位計(jì)數(shù)器用來(lái)計(jì)算兩頻率之間的相位差。相位差寄存器用來(lái)存放相位計(jì)數(shù)器的相位差。
前置濾波器17，分別連接鑒相器11、處理器16和環(huán)路濾波器12。它在處理器16的控制下，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)定的更新周期T2輸出經(jīng)過(guò)計(jì)算的相位差以過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)，由此提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的控制精度。
請(qǐng)參閱圖3，其為前置濾波器17的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖。它包括中值處理單元171和算術(shù)平均計(jì)算單元172。其中設(shè)置在所述鑒相器11和所述算術(shù)平均計(jì)算單元172之間的中值處理單元171，用于將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差分別發(fā)送至所述算術(shù)平均計(jì)算單元；算術(shù)平均計(jì)算單元172，其輸入端連接所述中值處理單元171，其輸出端連接所述環(huán)路濾波器12，用于將在所述更新周期T2內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器12。
當(dāng)然，所述前置濾波器172也可以只包括算術(shù)平均計(jì)算單元172，用于將在將在所述更新周期T2內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器12。
由于時(shí)鐘鎖相環(huán)的參考時(shí)鐘在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移，因此鑒相器11采樣的可能是存在抖動(dòng)和飄移的參考時(shí)鐘頻率，然而通過(guò)前置濾波器17的過(guò)濾，能夠提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的鎖相控制精度。
環(huán)路濾波器12，連接處理器16和D/A轉(zhuǎn)換器13，用于在處理器16的控制下，以控制由鑒相器11、前置濾波器17、環(huán)路濾波器12、D/A轉(zhuǎn)換器12、晶體振蕩器14和分頻器15組成的反饋回路的噪聲性能、捕獲和跟蹤性能等。時(shí)鐘鎖相環(huán)包括自由狀態(tài)、快捕狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)、保持狀態(tài)及失鎖狀態(tài)。環(huán)路濾波器12通過(guò)濾波算法能夠?qū)崿F(xiàn)在快捕狀態(tài)下晶體振蕩器14的輸出時(shí)鐘信號(hào)的頻率快速靠近參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率以及在跟蹤狀態(tài)下輸入的參考時(shí)鐘信號(hào)和本時(shí)鐘鎖相環(huán)輸出的時(shí)鐘信號(hào)同步。
D/A轉(zhuǎn)換器13，連接晶體振蕩器14，用于將環(huán)路濾波器12輸出的濾波值進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以控制晶體振蕩器輸出相應(yīng)的時(shí)鐘頻率，達(dá)到與參考時(shí)鐘信號(hào)同步的效果。
以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。并且，環(huán)路濾波器12可以設(shè)置在處理器16的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與處理器16的連接，前置濾波器17也可以設(shè)置在處理器16的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與處理器16的連接。請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明時(shí)鐘鎖相環(huán)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。該時(shí)鐘鎖相環(huán)包括鑒相器11、處理器、D/A轉(zhuǎn)換器13、晶體振蕩器14以及分頻器15。請(qǐng)參閱圖5，其為上述處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。它包括前置濾波單元161和環(huán)路濾波單元162。所述前置濾波單元161即實(shí)現(xiàn)前置濾波器17的功能，用于將在更新周期-T1內(nèi)接收到的鑒相器11輸出的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，獲得算術(shù)平均值，并在更新周期T2內(nèi)將所述算術(shù)平均值發(fā)送至環(huán)路濾波單元162。環(huán)路濾波單元162根據(jù)預(yù)先設(shè)置的濾波算法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)輸入的算術(shù)平均值輸出控制時(shí)鐘鎖相環(huán)輸出時(shí)鐘信號(hào)的濾波值。
在本發(fā)明公開(kāi)的時(shí)鐘鎖相環(huán)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了基于上述時(shí)鐘鎖相環(huán)的時(shí)鐘鎖相控制方法。請(qǐng)參閱圖6，其為本發(fā)明的一種時(shí)鐘鎖相的控制流程。它包括以下步驟S110預(yù)先設(shè)置鑒相器11的采樣周期T1和更新周期T2，其中，更新周期T2是采樣周期T1的數(shù)倍，所述采樣周期T1是鑒相器11采樣參考時(shí)鐘信號(hào)和本時(shí)鐘鎖相環(huán)的晶體振蕩器14經(jīng)分頻器15分頻后的時(shí)鐘頻率的時(shí)間；所述更新周期T2是前置濾波器17計(jì)算算術(shù)平均值的時(shí)間周期；S120鑒相器11依據(jù)采樣周期T1采樣參考時(shí)鐘信號(hào)和晶體振蕩器14輸出的經(jīng)分頻器15分頻后的時(shí)鐘信號(hào)，并輸出兩者的相位差；S130所述前置濾波器17在所述處理器16的控制下依據(jù)更新周期T2輸出經(jīng)過(guò)計(jì)算的相位差以過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)；S140所述環(huán)路濾波器12在所述處理器16的控制下根據(jù)步驟S130的計(jì)算結(jié)果輸出濾波值，并通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器13進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，以控制所述晶體振蕩器14的輸出時(shí)鐘頻率，進(jìn)而達(dá)到輸出的時(shí)鐘頻率與參考時(shí)鐘頻率相同。
在步驟S120中，前置濾波器17可以采用e‾=1NΣi=1Ne(i)]]>來(lái)獲得算術(shù)平均值，其中，e為算術(shù)平均值，e(i)是第i個(gè)采樣周期的相位差，N是更新周期是采樣周期的數(shù)倍。算術(shù)平均值法是一種簡(jiǎn)單有效的濾波方法，它能夠平滑輸入信號(hào)，顯著降低參考時(shí)鐘在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)和飄移。
前置濾波器17也可以采用算術(shù)平均法配合中值法獲得算術(shù)平均值，將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器11發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器12。
以下具體介紹本發(fā)明完成步驟S140的具體步驟。
由于每隔一個(gè)采樣周期T1輸出一個(gè)相位差，所以相位差不是連續(xù)輸出的連續(xù)信號(hào)，而應(yīng)屬于離散信號(hào)。連續(xù)信號(hào)的分析是在時(shí)域中進(jìn)行的，相當(dāng)于輸出信號(hào)是輸入信號(hào)關(guān)于時(shí)間的函數(shù)；而對(duì)于離散信號(hào)的分析是通過(guò)把連續(xù)信號(hào)離散化進(jìn)行的，即通過(guò)Z和時(shí)間之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換公式將時(shí)域分析轉(zhuǎn)換在Z域中進(jìn)行的，相當(dāng)于輸出信號(hào)是輸入信號(hào)關(guān)于Z的函數(shù)。將環(huán)路濾波器12的傳遞函數(shù)設(shè)為G1(z)，D/A轉(zhuǎn)換器13傳遞函數(shù)設(shè)為G2(z)，即Y＝Gn(z)*X，其中X為輸入值，Y為輸出值，Gn(z)為傳遞函數(shù)。
先以環(huán)路濾波器的G1(z)為例來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中如何計(jì)算濾波值，將G1(z)設(shè)置為(k1·z+1z-k2),]]>則Y1=(k1·z+1z-k2)·X]]>---①將公式①改寫(xiě)成公式②Y1＝k1·(X+X·Z-1)+k2·Y1·Z-1---②公式②中，Y1表示當(dāng)前環(huán)路濾波器輸出的濾波值，X為當(dāng)前輸入環(huán)路濾波器的計(jì)算結(jié)果，X·Z-1為前一次輸入環(huán)路濾波器的算術(shù)平均值，Y·Z-1為前一次環(huán)路濾波器輸出的濾波值，k1、k2為濾波參數(shù)。
在本發(fā)明中，可以采用②來(lái)計(jì)算濾波值。只要改變環(huán)路濾波器中k1和k2這兩個(gè)參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)不同的濾波效果。而且可以對(duì)頻率很低的信號(hào)進(jìn)行濾波，這是一般濾波器很難達(dá)到的。通過(guò)對(duì)k1和k2這兩個(gè)參數(shù)的調(diào)整，可以使鎖相環(huán)在快捕工作狀態(tài)下，快速而準(zhǔn)確地捕捉到外部參考時(shí)鐘的頻率變化，而在跟蹤工作狀態(tài)下又能濾除相位信號(hào)的抖動(dòng)與漂移。通過(guò)環(huán)路濾波器處理后的相位差，將由處理器16控制進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器13的過(guò)濾值，以改變晶體振蕩器的頻率。
再以D/A轉(zhuǎn)換器13的G2(z)為例來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例中如何將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，設(shè)G2(z)=k3z-1,]]>則
Y2＝G2(z)*Y1-------------------(3)對(duì)(3)式進(jìn)行演變，即為Y2＝Y(jié)2*Z-1+K3*Y1，其中Y2*Z-1為前一次的輸出值，Y1為輸入D/A轉(zhuǎn)換器13的濾波值，K3為轉(zhuǎn)換參數(shù)。通過(guò)對(duì)k3參數(shù)的調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖相環(huán)在不同情況下頻率精度的控制，在需要高精度控制時(shí)進(jìn)行高精度控制，在需要低精度控制時(shí)進(jìn)行低精度控制。k3參數(shù)的設(shè)置由處理器根據(jù)實(shí)際情況完成。
按照上面提供的關(guān)于鑒相器11、前置濾波器17、環(huán)路濾波器12、D/A轉(zhuǎn)換器13和晶體振蕩器的數(shù)學(xué)模型，便可以確立鎖相環(huán)的算法，由處理器根據(jù)外部參考頻率的變化，選擇合適的K1、K2、K3參數(shù)，靈活地控制鎖相環(huán)以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步的目的。
還是以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，RNC中的時(shí)鐘鎖相環(huán)是以CN的時(shí)鐘作為本裝置的參考時(shí)鐘，雖然CN中的時(shí)鐘在傳輸過(guò)程中受到各種干擾以及各種環(huán)境變化因素的影響，會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移現(xiàn)象，而采用本發(fā)明的時(shí)鐘鎖相環(huán)及時(shí)鐘鎖相控制方法，則濾除參考時(shí)鐘的抖動(dòng)和飄移，滿(mǎn)足RNC系統(tǒng)對(duì)同步性能的要求。
并且，除了在RNC設(shè)備上使用以外，本發(fā)明的時(shí)鐘鎖相環(huán)及時(shí)鐘鎖相的控制方法也可應(yīng)用于電話交換網(wǎng)(PSTN)、窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(N-ISDN)、GSM網(wǎng)、CDMA網(wǎng)等多種需要同步功能的業(yè)務(wù)網(wǎng)中。
以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘鎖相環(huán)，包括由鑒相器、環(huán)路濾波器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器及分頻器組成的相位負(fù)反饋環(huán)路以及連接所述環(huán)路濾波器的處理器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述鑒相器與所述環(huán)路濾波器之間的前置濾波器，所述前置濾波器連接所述處理器，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)定的更新周期接收并保存由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差，過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移的參考時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)算獲得的相位差，由此提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的控制精度。
2.如權(quán)利要求1所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)，其特征在于，所述前置濾波器具體包括算術(shù)平均計(jì)算單元，其輸入端連接所述鑒相器，其輸出端連接所述環(huán)路濾波器，用于將在所述更新周期內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
3.如權(quán)利要求2所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)，其特征在于，所述前置濾波器還包括設(shè)置在所述鑒相器和所述算術(shù)平均計(jì)算單元之間的中值處理單元，用于將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差分別發(fā)送至所述算術(shù)平均計(jì)算單元。
4.如權(quán)利要求2或3所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)，其特征在于，所述前置濾波器設(shè)置在所述處理器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與所述處理器的連接。
5.如權(quán)利要求1或4所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)，其特征在于，所述環(huán)路濾波器設(shè)置在所述處理器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與所述處理器的連接。
6.一種時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于至少包含鑒相器、前置濾波器、環(huán)路濾波器、處理器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器及分頻器的時(shí)鐘鎖相環(huán)中，該方法包括以下步驟(1)預(yù)先設(shè)置采樣周期T1和更新周期T2，其中，所述采樣周期T1是所述鑒相器輸出相位差的時(shí)間周期，所述更新周期T2是所述晶體振蕩器輸出時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘周期，并且所述更新周期T2是所述采樣周期T1的數(shù)倍；(2)所述鑒相器依據(jù)采樣周期T1采樣參考時(shí)鐘信號(hào)和晶體振蕩器輸出的經(jīng)分頻器分頻后的時(shí)鐘信號(hào)，并輸出兩者之間的相位差；(3)所述前置濾波器在所述處理器的控制下依據(jù)更新周期T2輸出經(jīng)計(jì)算的相位差以過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的抖動(dòng)；(4)所述環(huán)路濾波器在所述處理器的控制下根據(jù)步驟(3)的計(jì)算結(jié)果輸出濾波值，并通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，以控制所述晶體振蕩器的輸出時(shí)鐘頻率，進(jìn)而達(dá)到輸出的時(shí)鐘頻率與參考時(shí)鐘頻率相同。
7.如權(quán)利要求6所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，步驟(3)中計(jì)算相位差包括將在所述更新周期內(nèi)獲得的若干相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
8.如權(quán)利要求6所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，步驟(3)中計(jì)算相位差包括將在所述更新周期內(nèi)獲得的由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差先進(jìn)行排序，然后去掉預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的大值和預(yù)先設(shè)定個(gè)數(shù)的小值，最后將剩余的相位差進(jìn)行算術(shù)平均，并把計(jì)算結(jié)果發(fā)送至所述環(huán)路濾波器。
9.如權(quán)利要求7或8所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，步驟(4)中，所述環(huán)路濾波器通過(guò)Y1＝k1·(X+X·Z-1)+k2·Y1·Z-1來(lái)獲得濾波值，其中，Y1表示當(dāng)前環(huán)路濾波器輸出的濾波值，X為當(dāng)前輸入環(huán)路濾波器的計(jì)算結(jié)果，X·Z-1為前一次輸入環(huán)路濾波器的計(jì)算結(jié)果，Y·Z-1為前一次環(huán)路濾波器輸出的濾波值，k1、k2為濾波參數(shù)。
10.如權(quán)利要求6或9所述的時(shí)鐘鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，步驟(4)中，所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器通過(guò)Y2＝Y(jié)2·Z-1+k·Y1輸出控制晶體振蕩器的電壓值，其中Y2*Z-1為前一次的輸出值，Y1為輸入D/A轉(zhuǎn)換器13的濾波值，K3為轉(zhuǎn)換參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種時(shí)鐘鎖相環(huán)及時(shí)鐘鎖相的控制方法，該時(shí)鐘鎖相環(huán)包括由鑒相器、環(huán)路濾波器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器及分頻器組成的相位負(fù)反饋環(huán)路以及連接所述環(huán)路濾波器的處理器，還包括設(shè)置在所述鑒相器與所述環(huán)路濾波器之間的前置濾波器，所述前置濾波器連接所述處理器，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)定的更新周期接收并保存由所述鑒相器發(fā)送的若干相位差，過(guò)濾在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生抖動(dòng)和飄移的參考時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)算獲得的相位差，由此提高時(shí)鐘鎖相環(huán)的控制精度。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1770633SQ20041008635
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者劉飚 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司