專利名稱：一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改善和提高時鐘恢復(fù)性能的實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在電信網(wǎng)絡(luò)中，為了有效利用傳輸媒介的帶寬，通常在源端通過復(fù)用的方式將低速的客戶層信號映射到高速的服務(wù)層信號中，之后，再通過傳輸媒介傳送到宿端；在宿端解復(fù)用時，需要采用專門的電路恢復(fù)出客戶層信號的時鐘。其中，所述的映射具體包括同步映射和異步映射。
所述的同步映射要求客戶層信號速率和服務(wù)層信號速率之間必須存在固定比率，在解映射時可以直接將服務(wù)層信號時鐘分頻、鎖相得到客戶層信號時鐘，因而應(yīng)用范圍比較窄。
而所述的異步映射則無相應(yīng)的限制，即異步映射對客戶層信號速率和服務(wù)層信號速率沒有嚴格的比率要求，應(yīng)用更廣泛。
目前，傳統(tǒng)的PDH(準同步數(shù)字體系)業(yè)務(wù)在SDH(同步數(shù)字體系)網(wǎng)絡(luò)中傳送時，主要采用的是異步映射方案；同時，在OTN(光傳送網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)承載SDH業(yè)務(wù)時，通常也采用異步映射方式的實現(xiàn)方案；另外，對于包交換網(wǎng)絡(luò)傳送TDM(時分復(fù)用)業(yè)務(wù)，也會涉及異步映射處理方案。
在異步映射處理過程中，需要恢復(fù)出滿足抖動等指標要求的時鐘，以實現(xiàn)針對接收數(shù)據(jù)的解映射處理。具體以從STM-1(同步傳送模塊1)幀信號中解映射E4信號為例，STM-1幀前9行9列為SDH的段開銷部分，沒有包含任何E4業(yè)務(wù)，相當(dāng)于一個巨大的缺口時隙，單獨依靠外部模擬鎖相環(huán)路顯然難以實現(xiàn)平滑，因此，其會給恢復(fù)出的E4時鐘引入一個很大的抖動；同樣，OTN網(wǎng)絡(luò)中OTUk幀的前16列為OTUk/ODUk/OPUk的開銷部分(16列包含調(diào)整控制和負調(diào)整時隙)，解映射出SDH業(yè)務(wù)時也存在類似的問題。除了上述固定缺口時隙以外，承載信號中的正、負調(diào)整控制等信息還會產(chǎn)生一些隨機的缺口時隙，所述的缺口時隙都會影響恢復(fù)業(yè)務(wù)的時鐘抖動指標。
可以看出，解映射的一個重要處理環(huán)節(jié)就是要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄆ交鋈笨跁r隙，從而獲得滿足抖動等指標要求的時鐘。
為此，目前分別提供了兩種可供選擇的恢復(fù)出滿足抖動等指標要求的時鐘的實現(xiàn)方案，下面將分別進行說明。
其中，第一種實現(xiàn)方案為采用一種兩級FIFO(先進先出存儲器)從STS-3(或STM-1)中恢復(fù)E4信號的平滑濾抖方法，第一級FIFO將STS-3幀的段開銷時隙均勻間插到整個STS-3(或STM-1)幀時隙中；第二級FIFO再利用特定的間插圖案將缺口時隙泄放，使缺口時隙基本均勻分布到鑒相時鐘中，最后通過鎖相環(huán)節(jié)實現(xiàn)客戶層時鐘恢復(fù)。
這種方法第一級FIFO可以將承載信號中固定的連續(xù)缺口時隙基本均勻泄放，降低其對恢復(fù)時鐘抖動指標的影響，但是對承載信號中隨機的缺口時隙只能靠第二級來平滑；而第二級FIFO對缺口時隙的平滑能力有限，并且難以從頻域上分析其平滑效果，因此，當(dāng)這種隨機的缺口時隙比較大時，比如STS-3業(yè)務(wù)出現(xiàn)指針調(diào)整時，則無法保證恢復(fù)時鐘的抖動性能。
現(xiàn)有技術(shù)提供的第二種解映射時鐘恢復(fù)方案是采用外接數(shù)字信號處理器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器以及壓控晶體振蕩器構(gòu)成鎖相環(huán)外接數(shù)字信號處理器以高速接口實時采樣解映射芯片內(nèi)的解映射FIFO的讀、寫指針差異，再通過數(shù)字濾波計算得到當(dāng)前壓控晶體振蕩器的控制電壓，最后控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換器輸出模擬控制電壓。
然而，由于現(xiàn)有的數(shù)字信號處理器運算速度有限，限制了數(shù)字濾波器的采樣速率和階數(shù)，使得系統(tǒng)鎖相環(huán)路帶寬受到限制；同時，采用外置數(shù)字信號處理器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。
因此，現(xiàn)有的解映射處理實現(xiàn)方案，由于時鐘恢復(fù)設(shè)計上的存在的缺陷，使得其輸出的鑒相時鐘或鑒相脈沖依然包含很大非均勻缺口時隙，或者，使得整個鎖相環(huán)路帶寬過低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法及裝置，使得在其實現(xiàn)解映射處理中的時鐘恢復(fù)功能過程中，可以獲得缺口時隙均勻的時鐘信號，而且，本發(fā)明還可以修正解映射芯片中時鐘恢復(fù)電路的設(shè)計缺陷，提高解映射芯片恢復(fù)時鐘的抖動性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法，用于對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理，并經(jīng)鎖相環(huán)處理后恢復(fù)為客戶層時鐘信號，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理包括對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)的輸出信號進行低通數(shù)字濾波處理；根據(jù)經(jīng)低通數(shù)字濾波處理后的信號將各缺口時隙均勻間插到作為鎖相環(huán)參考時鐘信號的服務(wù)層時鐘信號中，經(jīng)所述鎖相環(huán)恢復(fù)輸出客戶層時鐘信號。
可選地，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計的處理包括利用服務(wù)層時鐘信號進行計數(shù)操作，以產(chǎn)生數(shù)字濾波采樣周期，并在所述采樣周期內(nèi)對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計。
可選地，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計處理包括對于服務(wù)層時鐘信號中的固定缺口時隙，先將固定缺口時隙總數(shù)平均分配到每個數(shù)字濾波器采樣周期，并以分配的固定缺口時隙的均值加上每個采樣周期內(nèi)統(tǒng)計的隨機缺口時隙數(shù)作為統(tǒng)計結(jié)果。
可選地，所述的低通數(shù)字濾波處理包括采用濾波器系數(shù)和為1的FIR低通數(shù)字濾波器進行數(shù)字濾波處理。
可選地，所述的均勻間插處理包括在每個服務(wù)層時鐘信號周期，對低通數(shù)字濾波輸出作累加，累加溢出時刻對應(yīng)于均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙。
可選地，所述的方法還包括將鎖相環(huán)輸出的恢復(fù)后的時鐘信號和由服務(wù)層時鐘信號處理獲得的鎖相環(huán)參考時鐘信號分別進行分頻處理，獲得輸出到鎖相環(huán)的兩個鑒相信號；且在對所述鎖相環(huán)參考時鐘信號進行分頻處理過程中，在插入缺口時隙的位置停止分頻器的計數(shù)操作。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的裝置，該裝置連接于時鐘鎖相環(huán)電路中的鑒相器，為鑒相器提供鎖相環(huán)參考時鐘信號，該裝置具體包括缺口時隙統(tǒng)計單元、數(shù)字濾波單元和缺口時隙間插單元，其中缺口時隙統(tǒng)計單元，用于對服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙進行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果傳遞給數(shù)字濾波單元；數(shù)字濾波單元用于對缺口時隙統(tǒng)計單元輸出的統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)的輸出信號進行低通數(shù)字濾波處理；缺口時隙間插單元，用于將進行低通數(shù)字濾波處理后的各缺口時隙均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中，并作為鎖相環(huán)參考時鐘信號輸出至所述鑒相器，以恢復(fù)獲得客戶層時鐘信號。
可選地，所述的缺口時隙統(tǒng)計單元執(zhí)行的處理包括對于固定缺口時隙，先將固定缺口時隙總數(shù)平均分配到每個數(shù)字濾波器采樣周期，并以分配的固定缺口時隙的均值加上每個采樣周期內(nèi)統(tǒng)計的隨機缺口時隙數(shù)作為數(shù)字濾波器的輸入值。
可選地，所述的缺口時隙間插單元執(zhí)行的均勻間插處理為在每個服務(wù)層時鐘信號周期，對低通數(shù)字濾波輸出作累加，累加溢出時刻對應(yīng)于均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙。
可選地，所述的裝置還包括參考時鐘分頻單元，用于將鎖相環(huán)輸出的恢復(fù)后的時鐘信號和由服務(wù)層時鐘信號處理獲得的鎖相環(huán)參考時鐘信號分別進行分頻處理，獲得輸入到鎖相環(huán)的兩個鑒相信號；且在對所述鎖相環(huán)參考時鐘信號進行分頻處理過程中，在插入缺口時隙的位置停止計數(shù)操作。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法，用于在數(shù)據(jù)處理過程中，對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理，并經(jīng)鎖相環(huán)處理后恢復(fù)為客戶層時鐘信號，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理包括在數(shù)據(jù)處理過程中，統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值，對所述的差值進行低通數(shù)字濾波處理；利用濾波處理后的差值對服務(wù)層時鐘信號進行處理，進而將處理后的服務(wù)層時鐘信號經(jīng)鎖相環(huán)處理得到恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
可選地，所述的統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值具體包括在數(shù)據(jù)處理過程中，根據(jù)服務(wù)層時鐘信號及寫使能信號對寫數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計，根據(jù)讀時鐘進行讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計，根據(jù)寫數(shù)據(jù)量和讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計結(jié)果計算所述差值；或者，在數(shù)據(jù)處理過程中，分別采樣鑒相UP脈沖和DOWN脈沖或鑒相時鐘，根據(jù)采樣結(jié)果確定所述的差值。
所述的對時鐘信號進行處理包括對濾波處理后的差值輸入進行累加處理，獲得UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，所述的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號用于輸出給鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器處理獲得恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的裝置，該裝置連接于時鐘鎖相環(huán)電路中，為鎖相環(huán)電路提供鎖相環(huán)參考時鐘信號，該裝置具體包括差值統(tǒng)計單元、數(shù)字濾波單元和恢復(fù)時鐘處理單元，其中差值統(tǒng)計單元，用于在數(shù)據(jù)處理過程中，統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值；數(shù)字濾波單元，用于對所述的差值進行低通數(shù)字濾波處理，并輸出到鎖相環(huán)電路；鎖相環(huán)電路，用于利用濾波處理后的差值對時鐘信號進行處理，得到恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
可選地，所述的差值統(tǒng)計單元包括寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元和取差值單元，或者，僅包括采樣轉(zhuǎn)換單元，其中寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元，用于根據(jù)服務(wù)層時鐘信號及寫使能信號對寫數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計；讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元，用于根據(jù)讀時鐘進行讀數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計；取差值單元，用于根據(jù)寫數(shù)據(jù)量和讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計結(jié)果計算所述差值；采樣轉(zhuǎn)換單元，用于分別采樣鑒相時鐘的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，根據(jù)采樣結(jié)果確定所述的差值。
可選地所述的鎖相環(huán)電路包括依次連接的鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元、鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器處理連接，其中，所述鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元用于對濾波處理后的差值進行鑒相及累加處理，獲得UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器用于對所述的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號進行處理，并獲得恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的實現(xiàn)使得可以在解映射芯片內(nèi)實現(xiàn)低抖動輸出的時鐘恢復(fù)，且整個實現(xiàn)過程較為簡便，無需較高的實現(xiàn)成本。另外，本發(fā)明中，對于輸出抖動過大的解映射芯片，還可以通過外置補償電路的方式提高恢復(fù)時鐘的抖動性能。因此，本發(fā)明的實現(xiàn)也能有效降低輸出時鐘的抖動，提高整個鎖相環(huán)路的帶寬和穩(wěn)定性。


圖1為實施例一實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的電路原理示意圖；圖2為本發(fā)明中所述鑒相器實現(xiàn)電路；圖3為本發(fā)明中所述低通濾波器的實現(xiàn)電路；圖4為實施例二實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的電路原理示意圖；圖5為實施例三實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的電路原理示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心是通過在解映射時鐘恢復(fù)電路中使用全硬件邏輯實現(xiàn)的數(shù)字濾波器，采用微調(diào)參數(shù)的方式使得數(shù)字濾波器對缺口時隙無漏損的平滑的輸出，并配合模擬鎖相環(huán)路實現(xiàn)客戶層時鐘的恢復(fù)。
本發(fā)明具體可以通過把數(shù)字濾波器置于鎖相環(huán)路外或者置于鎖相環(huán)路內(nèi)部的方案實現(xiàn)時鐘恢復(fù)；還可以采用外接FPGA器件做數(shù)字濾波器提高恢復(fù)時鐘的抖動性能。
下面將結(jié)合附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的三個實施例進行詳細的說明。
實施例一數(shù)字濾波器置于鎖相環(huán)環(huán)路外的時鐘恢復(fù)方案該方案優(yōu)選但不限定在解映射處理芯片內(nèi)部實現(xiàn)。
在該實現(xiàn)方案中，具體采用數(shù)字濾波器、外接低通濾波器(LPF)和壓控晶體振蕩器的方式可以構(gòu)成一個性能優(yōu)異的解映射電路，所述的數(shù)字濾波器可以采用FIR(有限長單位脈沖響應(yīng))濾波器，相應(yīng)的具體實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中以采用FIR濾波器為例，但實際應(yīng)用并不限于采用FIR濾波器。
如圖1所示，相應(yīng)的解映射處理過程中通常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理流程包括
當(dāng)客戶層信號時隙有效，則解映射FIFO的寫使能信號有效，這樣便可以將客戶數(shù)據(jù)寫入FIFO中；在恢復(fù)時鐘的驅(qū)動下，客戶數(shù)據(jù)不間斷地被讀出，實現(xiàn)客戶數(shù)據(jù)地解映射操作。
在該實現(xiàn)方案中，本發(fā)明提供的時鐘恢復(fù)的處理過程如下(1)利用服務(wù)層高頻時鐘(即服務(wù)層時鐘信號)Clk_H計數(shù)產(chǎn)生數(shù)字濾波器的采樣周期Ts，作為數(shù)字濾波器的缺口時隙統(tǒng)計周期；具體為在每個Ts間隔內(nèi)，由缺口時隙統(tǒng)計單元統(tǒng)計本周期內(nèi)缺口時隙的數(shù)量，假設(shè)為N(i)，并傳送給與其連接的后續(xù)FIR濾波單元進行濾波處理；所述的缺口時隙統(tǒng)計單元具體為一個帶使能的同步計數(shù)器，其采用的計數(shù)時鐘為高速時鐘Clk_H，其采用的使能信號則對應(yīng)于缺口時隙，每個采樣脈沖將作為計數(shù)器的同步清零信號，通過計數(shù)器在采樣周期內(nèi)對缺口時隙進行統(tǒng)計；當(dāng)然，若采樣脈沖和缺口時隙同時到達，則需要將計數(shù)器置為1。
(2)FIR濾波單元，即FIR低通數(shù)字濾波器，也稱為FIR濾波器，其對輸入的N(i)經(jīng)過濾波處理后，將N(i)轉(zhuǎn)化成僅含低頻變化分量的N(i)；N(i)反映的是一個采樣周期Ts內(nèi)的缺口時隙統(tǒng)計結(jié)果；所述的FIR濾波單元具體實現(xiàn)FIR濾波器的乘/累加功能，對于m階的FIR濾波器，可以將N(i)表述為N(i)‾=Σi=1ma(i)xN(i),]]>其中，a(i)(i＝1、2…m)為濾波器系數(shù)；在該式中，相應(yīng)的乘運算具體可以通過專用硬件乘法器實現(xiàn)，也可以通過簡單的邏輯單元運用手工運算思想實現(xiàn)；下面以采用手工運算思想描述相應(yīng)的電路實現(xiàn)過程濾波器系數(shù)采用定點數(shù)以簡化電路實現(xiàn)，例如，小數(shù)0.75可以表示為二進制數(shù)3’b011；乘法3×0.75(即2’b11×3’b011)可以轉(zhuǎn)換為(2’b11×1’b1)+(3’b110×1’b1)+(4’b1100×1’b0)，因此，這種手工算法實現(xiàn)只需要加法器配合移位寄存器就可以實現(xiàn)了；相應(yīng)的累加運算 通過加法器多次累加實現(xiàn)。
在該方案中，因為FIR濾波器位于鎖相環(huán)路外，其處理延時不會導(dǎo)致鎖相環(huán)路振蕩，所以鎖相環(huán)路可以實現(xiàn)較寬的環(huán)路帶寬，提高解映射處理的抖動傳遞性能；也正因為如此，要求FIR濾波器不能遺漏任何缺口時隙，這就需要對濾波器系數(shù)作如下修正微調(diào)a(i)，使a(i)滿足Σi=1ma(i)=1,]]>則濾波器的輸入和輸出量在長期來看趨于一致，短期內(nèi)的差異值將被解映射FIFO補償。
當(dāng)濾波器選擇較大的帶外衰減時，濾波系數(shù)需要較多的定點位數(shù)，單周期內(nèi)實現(xiàn)寬位數(shù)的加法會變得困難，這時可以采用流水線技術(shù)提高電路的處理能力，具體為首先將參與加法運算的兩個數(shù)分別分成高位部分和低位部分，高位部分相對于低位部分延遲一個時鐘周期；低位的加法運算在前一時鐘周期實現(xiàn)，運算得到的進位傳到后一時鐘周期參與高位的加法運算。
(3)采用缺口時隙間插單元將FIR濾波單元輸出的N(i)均勻分布到整個Ts中，這樣就可以有效避免一次性泄放N(i)將導(dǎo)致產(chǎn)生的較大低頻抖動；所述的缺口時隙間插單元具體需要將濾波器輸出的N(i)均勻間插到Ts時間段內(nèi)，即將各缺口時隙均勻地間插到服務(wù)層時鐘信號中；相應(yīng)的可以采用的一個簡單的方法是采用累加器實現(xiàn)，即N(i)先除以Ts時間段內(nèi)的時鐘Clk_H的周期數(shù)n，得到n(i)；在每個服務(wù)層高速時鐘(即服務(wù)層時鐘信號)周期對n(i)作累加，累加得到的整數(shù)部分溢出丟棄，并在溢出時產(chǎn)生一個缺口時隙的泄放，通過該累加處理過程實現(xiàn)缺口時隙的間插操作；需要說明的是，為便于缺口時隙間插單元的操作，之前可以選擇合適的采樣周期Ts，使得n＝2q，這樣，相應(yīng)的除法運算變成簡單的移位操作；另外，在累加過程中，若加法器位寬過大，則可以采用流水線方式實現(xiàn)累加運算。
(4)利用參考時鐘分頻單元(即分頻器)產(chǎn)生鑒相時鐘，結(jié)合后續(xù)模擬鎖相環(huán)實現(xiàn)客戶信號的時鐘恢復(fù)；具體的時鐘恢復(fù)處理可以為將分頻后的輸出恢復(fù)獲得的時鐘信號和分頻后的服務(wù)層時鐘信號分別作為鑒相器的輸入，從而通過鎖相環(huán)電路處理獲得相應(yīng)的恢復(fù)后的客戶層時鐘信號；通常，其中所述的分頻器為采用計數(shù)器實現(xiàn)，在圖1中，所述的參考時鐘分頻單元具體是在計數(shù)器的基礎(chǔ)上增加了一個禁止計數(shù)的控制位，相應(yīng)的控制方式為當(dāng)前端缺口時隙間插單元輸出缺口時隙時，當(dāng)前計數(shù)器停止計數(shù)，使缺口時隙從參與鑒相的參考時鐘中扣除掉。
在該方案中，相應(yīng)的鑒相器和低通濾波器具體可以但不限于采用圖2和圖3所示的實現(xiàn)電路；因為參考時鐘分頻扣除缺口時隙時，依然會有很大的高頻抖動，并且FIR濾波單元由于奈魁斯特效應(yīng)，部分高頻抖動仍然會通過濾波器，因此，圖1中的模擬低通濾波器(即LPF)的截至頻率需要選擇為FIR數(shù)字濾波器采樣頻率的1/10或更低。
可以看出，通過上述實現(xiàn)方案，當(dāng)數(shù)字濾波器帶外衰減足夠大的情況下，服務(wù)層信號中固定時隙的缺口可以直接經(jīng)過濾波器平滑。即當(dāng)固定缺口時隙相對隨機缺口時隙不是太大的情況下，可以將固定缺口時隙看成隨機缺口時隙，與隨機缺口時隙采用一樣的處理方式。當(dāng)固定時隙的缺口數(shù)量過大時，可以先將固定缺口時隙均分到每個采樣周期，再加上每個采樣周期統(tǒng)計到的隨機缺口時隙，一起作為濾波器的輸入。
具體以O(shè)TU1解映射STM-16信號為例，假定數(shù)字濾波器采樣頻率是OTU1幀頻率的2倍，那么在每個濾波采樣周期，不論固定缺口時隙到來的實際數(shù)量，強制將2行16列OTU1/ODU1/OPU1開銷加上隨機的缺口作為數(shù)字低通濾波器的輸入；而且，在缺口時隙間插單元中，當(dāng)固定時隙的缺口總數(shù)不能完全整除采樣周期的情況下，余數(shù)可以當(dāng)作隨機的缺口來處理。預(yù)均分處理方式可以大大降低了固定缺口時隙與采樣點不匹配引起的輸入量波動。
在該方案中，由于相應(yīng)的平滑缺口時隙的處理單元均位于模擬鎖相環(huán)路外部，且數(shù)字濾波器的設(shè)計相對獨立，因此，不會對環(huán)路穩(wěn)定性構(gòu)成影響，因此整個時鐘鎖相環(huán)路的帶寬可以做的較大，從而可以很好地滿足解映射需求。
實施例二數(shù)字濾波器置于鎖相環(huán)環(huán)路內(nèi)部的時鐘恢復(fù)方案對于環(huán)路帶寬要求不大的應(yīng)用場合，也可以將數(shù)字濾波器放置到時鐘鎖相環(huán)內(nèi)部。該實施例提供的實現(xiàn)方案具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、取差值單元和數(shù)字濾波單元，其中，數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元和讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元的輸出分別作為取差值單元的輸入，取差值單元的輸出則連接著所述的數(shù)字濾波單元，且數(shù)字濾波單元與鎖相環(huán)的鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元連接。
下面將分別對圖4中包括的各處理單元的具體實現(xiàn)進行說明(1)讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元用于統(tǒng)計當(dāng)前寫數(shù)據(jù)的數(shù)量，該單元具體以解映射FIFO的讀時鐘為計數(shù)時鐘的循環(huán)計數(shù)器實現(xiàn)，當(dāng)計數(shù)器溢出時丟棄溢出位。
(2)寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元該單元具體是實現(xiàn)循環(huán)累加功能的器件，即循環(huán)累加器，累加器溢出時丟棄溢出位。
(3)取差值單元具體可以為減法器，用于對讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計和寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元輸出作減運算，得到差值Vl，并作為數(shù)字濾波單元的輸入。
(4)數(shù)字濾波單元該單元具體可以是FIR數(shù)字低通濾波器或者IIR數(shù)字低通濾波器，即采用定點方式實現(xiàn)，將Vl經(jīng)過平滑后得到 具體定點處理方案參見實施例一，此處不再詳述。
(5)鎖相環(huán)電路該電路具體可以包括依次連接的鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元，以及鎖相環(huán)的模擬低通濾波器和振蕩器處理；鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元，該單元可以為累加器，用于在每個時鐘周期內(nèi)對 作累加。由于 是一個有符號數(shù)，所以累加器正溢出時，將產(chǎn)生一個UP脈沖輸出，負溢出時，將產(chǎn)生一個DOWN脈沖輸出，獲得的UP脈沖和DOWN脈沖將輸出給鎖相環(huán)的模擬低通濾波器，即LPF，進而經(jīng)壓控晶體振蕩器輸出恢復(fù)后的客戶層時鐘信號；另外，為了方便調(diào)整鎖相環(huán)路的增益，在累加前可以對 乘/除一個系數(shù)2S(S為整數(shù))，這樣，對 作左移位或右移位即可實現(xiàn)累加處理。
圖4中的低通濾波器與圖1中的低通濾波器類似，設(shè)置的目的是為了保證環(huán)路穩(wěn)定性，且低通濾波器在低頻段的相移應(yīng)盡量小。
實施例三、數(shù)字濾波器用于改善解映射時鐘抖動性能的方案基于實施例二的實現(xiàn)思想，本發(fā)明中還可以在解映射處理芯片的鑒相時鐘輸出接口設(shè)置數(shù)字濾波器，以克服解映射芯片的時鐘恢復(fù)方案存在的缺陷，從而提高恢復(fù)時鐘的抖動性能。
例如，如圖5所示，具體可以在解映射芯片上外接FPGA(可編程邏輯門陣列)器件實現(xiàn)數(shù)字濾波等功能。所述的解映射芯片為了恢復(fù)客戶業(yè)務(wù)的時鐘，通常采用鑒相前的時鐘輸出(即鑒相時鐘)或鑒相后的UP/DOWN脈沖輸出。在兩種輸出接口處，均可以采用該實施例，即設(shè)置FPGA在外部對信號作平滑處理。
仍參照圖5所示，該實施例中的FPGA具體包括與解映射處理芯片依次連接的采樣轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字濾波單元和鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元。
在解映射芯片輸出鑒相時鐘的應(yīng)用場合，所述的采樣轉(zhuǎn)換單元用于實現(xiàn)兩個鑒相時鐘上升沿間時間間隔的取樣，具體功能作用與實施例二中的寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元和取差值單元完成的功能相同，即實質(zhì)是為了獲得讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值。
該采樣轉(zhuǎn)換單元的具體實現(xiàn)原理如下(1)利用數(shù)字濾波器的高速處理時鐘Clk_F產(chǎn)生一個循環(huán)計數(shù)器Count_Free，每個Clk_F時鐘周期計數(shù)器加1，溢出時自動清零；(2)以時鐘Clk_F檢測兩個鑒相時鐘Clk_A(UP)、Clk_B(DOWN)的上升沿，將兩個時鐘信號同步到Clk_F時鐘域內(nèi)；(3)采用兩個計數(shù)器Count_EdgeA和Count_EdgeB，分別對Clk_A、Clk_B的上升沿作循環(huán)計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器溢出則自動清零；(4)在Clk_A的每個上升沿，將當(dāng)前Count_Free的值寫入以Count_EdgeA為地址的雙口RAM(隨機存儲器)，即DRAM_A中；在Clk_B每個上升沿，將當(dāng)前Count_Free的值寫入以Count_EdgeB為地址的雙口RAM，即DRAM_B中；(5)在數(shù)字濾波器采樣時刻，以當(dāng)前的Count_EdgeA為地址分別讀DRAM_A和DRAM_B，得到ValueA和ValueB；ValueA和ValueB相當(dāng)于在同一時間標尺上Clk_A、Clk_B上升沿的投影坐標；(6)將ValueA和ValueB取差值，得到兩個鑒相時鐘上升沿的時間間隔作為數(shù)字濾波器輸入。
如果解映射芯片直接輸出鑒相后脈沖UP/DOWN，采樣轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對UP和DOWN脈沖持續(xù)時間測量，具體處理如下利用數(shù)字濾波器的高速處理時鐘Clk_F直接計數(shù)一個采樣周期內(nèi)UP/DOWN的各自的持續(xù)時間，取差值后作為數(shù)字濾波器的輸入。
同時，由于UP/DOWN與Clk_F是異步信號，因此，為了減小異步采樣誤差，只對脈沖寬度超過一個Clk_F時鐘周期的UP/DOWN作統(tǒng)計。
在圖5中，所述的數(shù)字濾波單元和鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元與圖4中相應(yīng)的處理單元的功能作用完全相同，故在此不再贅述。
綜上所述，本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)解映射處理中的時鐘恢復(fù)功能；還可以修正部分解映射芯片中時鐘恢復(fù)電路的設(shè)計缺陷，從而有效提高解映射芯片恢復(fù)時鐘的抖動性能。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法，用于對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理，并經(jīng)鎖相環(huán)處理后恢復(fù)為客戶層時鐘信號，其特征在于，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理包括對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)的輸出信號進行低通數(shù)字濾波處理；根據(jù)經(jīng)低通數(shù)字濾波處理后的信號將各缺口時隙均勻間插到作為鎖相環(huán)參考時鐘信號的服務(wù)層時鐘信號中，經(jīng)所述鎖相環(huán)恢復(fù)輸出客戶層時鐘信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計的處理包括利用服務(wù)層時鐘信號進行計數(shù)操作，以產(chǎn)生數(shù)字濾波采樣周期，并在所述采樣周期內(nèi)對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行統(tǒng)計處理包括對于服務(wù)層時鐘信號中的固定缺口時隙，先將固定缺口時隙總數(shù)平均分配到每個數(shù)字濾波器采樣周期，并以分配的固定缺口時隙的均值加上每個采樣周期內(nèi)統(tǒng)計的隨機缺口時隙數(shù)作為統(tǒng)計結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低通數(shù)字濾波處理包括采用濾波器系數(shù)和為1的FIR低通數(shù)字濾波器進行數(shù)字濾波處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的均勻間插處理包括在每個服務(wù)層時鐘信號周期，對低通數(shù)字濾波輸出作累加，累加溢出時刻對應(yīng)于均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括將鎖相環(huán)輸出的恢復(fù)后的時鐘信號和由服務(wù)層時鐘信號處理獲得的鎖相環(huán)參考時鐘信號分別進行分頻處理，獲得輸出到鎖相環(huán)的兩個鑒相信號；且在對所述鎖相環(huán)參考時鐘信號進行分頻處理過程中，在插入缺口時隙的位置停止分頻器的計數(shù)操作。
7.一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的裝置，其特征在于，該裝置連接于時鐘鎖相環(huán)電路中的鑒相器，為鑒相器提供鎖相環(huán)參考時鐘信號，該裝置具體包括缺口時隙統(tǒng)計單元、數(shù)字濾波單元和缺口時隙間插單元，其中缺口時隙統(tǒng)計單元，用于對服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙進行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果傳遞給數(shù)字濾波單元；數(shù)字濾波單元用于對缺口時隙統(tǒng)計單元輸出的統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)的輸出信號進行低通數(shù)字濾波處理；缺口時隙間插單元，用于將進行低通數(shù)字濾波處理后的各缺口時隙均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中，并作為鎖相環(huán)參考時鐘信號輸出至所述鑒相器，以恢復(fù)獲得客戶層時鐘信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的數(shù)字濾波單元為低通FIR數(shù)字濾波器，且相應(yīng)的濾波器系數(shù)和為1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的缺口時隙統(tǒng)計單元執(zhí)行的處理包括對于固定缺口時隙，先將固定缺口時隙總數(shù)平均分配到每個數(shù)字濾波器采樣周期，并以分配的固定缺口時隙的均值加上每個采樣周期內(nèi)統(tǒng)計的隨機缺口時隙數(shù)作為數(shù)字濾波器的輸入值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的缺口時隙間插單元執(zhí)行的均勻間插處理為在每個服務(wù)層時鐘信號周期，對低通數(shù)字濾波輸出作累加，累加溢出時刻對應(yīng)于均勻間插到服務(wù)層時鐘信號中的缺口時隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包括參考時鐘分頻單元，用于將鎖相環(huán)輸出的恢復(fù)后的時鐘信號和由服務(wù)層時鐘信號處理獲得的鎖相環(huán)參考時鐘信號分別進行分頻處理，獲得輸入到鎖相環(huán)的兩個鑒相信號；且在對所述鎖相環(huán)參考時鐘信號進行分頻處理過程中，在插入缺口時隙的位置停止計數(shù)操作。
12.一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法，用于在數(shù)據(jù)處理過程中，對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理，并經(jīng)鎖相環(huán)處理后恢復(fù)為客戶層時鐘信號，其特征在于，所述的對服務(wù)層時鐘信號的缺口時隙進行處理包括在數(shù)據(jù)處理過程中，統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值，對所述的差值進行低通數(shù)字濾波處理；利用濾波處理后的差值對服務(wù)層時鐘信號進行處理，進而將處理后的服務(wù)層時鐘信號經(jīng)鎖相環(huán)處理得到恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值具體包括在數(shù)據(jù)處理過程中，根據(jù)服務(wù)層時鐘信號及寫使能信號對寫數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計，根據(jù)讀時鐘進行讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計，根據(jù)寫數(shù)據(jù)量和讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計結(jié)果計算所述差值；或者，在數(shù)據(jù)處理過程中，分別采樣鑒相UP脈沖和DOWN脈沖或鑒相時鐘，根據(jù)采樣結(jié)果確定所述的差值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述的對時鐘信號進行處理包括對濾波處理后的差值輸入進行累加處理，獲得UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，所述的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號用于輸出給鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器處理獲得恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
15.一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的裝置，其特征在于，該裝置連接于時鐘鎖相環(huán)電路中，為鎖相環(huán)電路提供鎖相環(huán)參考時鐘信號，該裝置具體包括差值統(tǒng)計單元、數(shù)字濾波單元和恢復(fù)時鐘處理單元，其中差值統(tǒng)計單元，用于在數(shù)據(jù)處理過程中，統(tǒng)計確定讀數(shù)據(jù)量和寫數(shù)據(jù)量的差值；數(shù)字濾波單元，用于對所述的差值進行低通數(shù)字濾波處理，并輸出到鎖相環(huán)電路；鎖相環(huán)電路，用于利用濾波處理后的差值對時鐘信號進行處理，得到恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的差值統(tǒng)計單元包括寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元和取差值單元，或者，僅包括采樣轉(zhuǎn)換單元，其中寫數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元，用于根據(jù)服務(wù)層時鐘信號及寫使能信號對寫數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計；讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元，用于根據(jù)讀時鐘進行讀數(shù)據(jù)量進行統(tǒng)計；取差值單元，用于根據(jù)寫數(shù)據(jù)量和讀數(shù)據(jù)量統(tǒng)計結(jié)果計算所述差值；采樣轉(zhuǎn)換單元，用于分別采樣鑒相時鐘的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，根據(jù)采樣結(jié)果確定所述的差值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于，所述的鎖相環(huán)電路包括依次連接的鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元、鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器處理連接，其中，所述鑒相脈沖轉(zhuǎn)換單元用于對濾波處理后的差值進行鑒相及累加處理，獲得UP脈沖信號和DOWN脈沖信號，鎖相環(huán)的模擬低通濾波器及振蕩器用于對所述的UP脈沖信號和DOWN脈沖信號進行處理，并獲得恢復(fù)后的客戶層時鐘信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)時鐘恢復(fù)的方法及裝置。本發(fā)明主要包括在解映射時鐘恢復(fù)電路中使用全硬件邏輯實現(xiàn)的數(shù)字濾波器，采用定點的方式使得FIR濾波器對缺口時隙無漏損的平滑的輸出，并配合模擬鎖相環(huán)路實現(xiàn)客戶層時鐘的恢復(fù)，同時提高解映射芯片恢復(fù)時鐘的抖動性能。因此，本發(fā)明的實現(xiàn)既可以修補已有解映射芯片時鐘恢復(fù)電路的缺陷，同時還可以實現(xiàn)低抖動輸出的時鐘恢復(fù)，提高了整個鎖相環(huán)路的帶寬和穩(wěn)定性。而且，本發(fā)明還具有容易部署、成本低的特點。
文檔編號H04J3/06GK1968063SQ20061015034
公開日2007年5月23日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者吳繼東 申請人:華為技術(shù)有限公司