專利名稱：用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法與電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ATM網(wǎng)絡傳輸接收端的時鐘恢復技術(shù)，更確切地說是涉及一種在ATM(異步轉(zhuǎn)移模式，Asynchronous Transfer Mode)網(wǎng)絡中承載CBR業(yè)務(CBR業(yè)務也被稱作為電路仿真業(yè)務，Constant Bit Rate)的源業(yè)務時鐘恢復實現(xiàn)方法與實現(xiàn)電路。
ATM技術(shù)是一種能將語音、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務在同一網(wǎng)絡中進行統(tǒng)一傳輸和交換的技術(shù)。為了適應對多種業(yè)務的承載，ITU-T(國際電信聯(lián)盟)針對業(yè)務的特性進行了分類并且制定了相應的AAL(ATM Adaptation Layer)協(xié)議。目前已經(jīng)定義的AAL協(xié)議有AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5，其中AAL1協(xié)議所對應的業(yè)務就是CBR業(yè)務。常見的CBR業(yè)務有E1、E3、T1、T3等數(shù)據(jù)流。CBR業(yè)務可以實現(xiàn)ATM網(wǎng)絡同原有的以時分復用為基礎的網(wǎng)絡間的互聯(lián)，這對于充分利用原有網(wǎng)絡設備的投資有著非常重要的意義。
CBR業(yè)務中一項很關(guān)鍵的技術(shù)就是在接收端恢復源業(yè)務時鐘。ITU-T在I.363.1中定義了兩種恢復源業(yè)務時鐘的方法一種是自適應時鐘法(ACM，Adaptive Clock Method)，是基于信元接收緩沖器中所收到的數(shù)據(jù)的多少來實現(xiàn)源業(yè)務時鐘的恢復；另外一種是同步剩余時間標志法(SRTS，SynchronousResidual Time Stamp Method)，簡稱剩余時標法，是基于源業(yè)務時鐘與ATM標準網(wǎng)絡時鐘之間的差異來實現(xiàn)源業(yè)務時鐘的恢復。針對同步剩余時間標志法，ITU-T建議I.363.1中明確定義了所恢復的源業(yè)務時鐘的抖動和漂移指標，必須符合G.823建議的規(guī)定。因此除了要恢復出一個同源業(yè)務時鐘頻率相同的時鐘外，控制時鐘的抖動和漂移也是非常重要的。
在ATM物理層收發(fā)信息的時鐘是一個同步時鐘，稱為ATM系統(tǒng)時鐘。在知道源業(yè)務時鐘與ATM系統(tǒng)時鐘之間差異的情況下，根據(jù)這個差異，就可以在接收端由ATM系統(tǒng)時鐘恢復出源業(yè)務時鐘。
結(jié)合參見

圖1，圖中示出同步剩余時間的標志原理。Fs為源業(yè)務時鐘(頻率)，F(xiàn)n為網(wǎng)絡時鐘(頻率)，F(xiàn)nx為導出網(wǎng)絡時鐘，F(xiàn)nx＝Fn/X(在實際應用中通常不直接用Fn，而是用Fn經(jīng)X分頻后的導出網(wǎng)絡時鐘Fnx)。N為源業(yè)務時鐘周期數(shù)，T為剩余時標周期，T＝N/Fs，M(正常Mnom，最大Mmax，最小Mmin)為在一個剩余時標周期T內(nèi)Fnx的周期數(shù)，Mq為小于或等于M的整數(shù)。
N個源業(yè)務時鐘Fs的周期為一個剩余時標周期T，由此可以得到在一個剩余時標周期T內(nèi)有Mq個Fnx。既然在接收端知道Mq、Fnx和N，那么就可以恢復出源業(yè)務時鐘Fs。然而Mq可以看作是由它的標稱部分和剩余部分組成的，標稱部分的Mnom對應標稱頻率，在接收端也可以得到，因此實際上需要的只是將Mq的剩余部分傳到接收端便可以在接收端實現(xiàn)源業(yè)務時鐘恢復。
根據(jù)I.363.1建議，對于2.048MHz的E1業(yè)務，N取3008，F(xiàn)nx取2.43MHz。
以上簡單介紹的是同步剩余時間標志的基本概念，更詳細的內(nèi)容可以參考I.363.1。
參見圖2，結(jié)合E1數(shù)據(jù)流的分段與重組(SAR，Segmentation And Reassembly)功能的實現(xiàn)，進一步說明利用同步剩余時間標志來恢復源業(yè)務時鐘的技術(shù)方案。
圖2中21是接收的E1數(shù)據(jù)流，22是E1數(shù)據(jù)流的接收模塊，23是剩余時標產(chǎn)生模塊，24是信元頭、SAR頭、剩余時標(SRTS)插入模塊，25是信元發(fā)送模塊，26是信元接收模塊，27是信元頭、SAR頭、剩余時標(SRTS)抽取模塊，28是剩余時標(SRTS)時鐘恢復模塊，29是信元數(shù)據(jù)緩沖器，210是E1數(shù)據(jù)流的發(fā)送模塊，211是發(fā)送的E1數(shù)據(jù)流，212是接收的源業(yè)務時鐘Fs，213是網(wǎng)絡時鐘Fn，214是來自ATM網(wǎng)絡的信元信號，215是恢復出的本地業(yè)務時鐘，216是向ATM網(wǎng)絡輸出的信元信號。
E1數(shù)據(jù)流接收模塊22，接收E1數(shù)據(jù)流信號21，并在接收的源業(yè)務時鐘21(Fs)的控制下對E1數(shù)據(jù)流信號進行同步搜索實現(xiàn)幀定位；剩余時標(SRTS)產(chǎn)生模塊23利用網(wǎng)絡時鐘(Fn)213和源業(yè)務時鐘(Fs)212進行計算，產(chǎn)生剩余時標(SRTS)信號并與經(jīng)過幀定位的E1數(shù)據(jù)流一起送信元頭、SAR頭、剩余時標(SRTS)插入模塊24。模塊24產(chǎn)生信元頭、SAR頭，并且將模塊23產(chǎn)生的剩余時標(SRTS)插入到適當位置，形成信元信號，由信元發(fā)送模塊25將信元信號發(fā)送到ATM網(wǎng)絡上去。
另一方向，通過信元接收模塊26從ATM網(wǎng)絡上接收信元信號214，由信元頭、SAR頭、剩余時標(SRTS)抽取模塊27完成信元頭抽取、SAR頭抽取和剩余時標(SRTS)抽取，將信元信號中的47個字節(jié)的凈荷寫入信元數(shù)據(jù)緩沖器29中緩存，而將抽取出的剩余時標(SRTS)送入剩余時標時鐘恢復模塊28進行時鐘恢復，時鐘恢復模塊28在網(wǎng)絡時鐘(Fn)213及參考時鐘Fr的控制下恢復出本地源業(yè)務時鐘215，做為信元數(shù)據(jù)緩沖器29的讀數(shù)據(jù)時鐘和作為E1數(shù)據(jù)流發(fā)送模塊210的E1信號發(fā)送時鐘，由E1數(shù)據(jù)流發(fā)送模塊210將來自信元數(shù)據(jù)緩沖器29的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，形成信號211。
本發(fā)明的目的是設計一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法與電路，用于解決在ATM網(wǎng)絡中承載包括E1、E3、T1、T3等數(shù)據(jù)流時，在剩余時標時鐘恢復模塊中利用剩余時標法恢復源業(yè)務時鐘的一種實現(xiàn)方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，在剩余時標接收方向利用接收的剩余時標(SRTS)、參考時鐘(Fr)及網(wǎng)絡時鐘(Fn)，恢復源業(yè)務時鐘(Fsl)，其特征在于包括A.對接收的剩余時標(SRTS)和產(chǎn)生的本地剩余時標進行數(shù)值比較；B.對比較結(jié)果(Delta_rec_loc)進行數(shù)字濾波，產(chǎn)生數(shù)控振蕩器的控制信號值K；C.以參考時鐘(Fr)作為基準頻率的數(shù)控振蕩器在K值控制下產(chǎn)生本地業(yè)務時鐘；D.根據(jù)該本地業(yè)務時鐘產(chǎn)生本地剩余時標；E.連續(xù)執(zhí)行步驟A至D，由步驟C所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘就是恢復的源業(yè)務時鐘(Fsl)。
所述的步驟A是由一剩余時標緩沖器和由一剩余時標比較器完成的，由剩余時標緩沖器暫時儲存所述接收的剩余時標(SRTS)，并送剩余時標比較器一端；所述步驟D所產(chǎn)生的本地剩余時標送剩余時標比較器另一端。
所述剩余時標比較器完成的是用接收的剩余時標(SRTS)差減去產(chǎn)生的本地剩余時標差。
所述的接收的剩余時標(SRTS)差是當前接收的剩余時標與前一個接收的剩余時標之差；所述的產(chǎn)生的本地剩余時標差是當前產(chǎn)生的本地剩余時標與前一個產(chǎn)生的本地剩余時標之差。
所述的步驟B進一步包括由加1/減1運算器根據(jù)所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作；由加法器對常數(shù)K0和所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行相加操作，加法器輸出所述的數(shù)控振蕩器的控制信號值K。
所述加法器的寬度選擇為26位，所述的常數(shù)K0為33547718，所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)的初值選擇6714，所述加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)的最小值不小于2，最大值不大于13428。
還包括在對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作后對所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行鎖存操作，和在輸出所述的數(shù)控振蕩器的控制信號K值前對加法器輸出進行鎖存操作。
所述的對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作，是在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為1時，當前的加1/減1運算結(jié)果是對上一次的加1/減1運算結(jié)果減1；在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為15時，當前的加1/減1運算結(jié)果是對上一次的加1/減1運算結(jié)果加1；在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為2至14時，當前的加1/減1運算結(jié)果是上一次的加1/減1運算結(jié)果。
所述的步驟C進一步包括由n比特的累加器對當前K值與鎖存器輸出的n位的前一次累加結(jié)果(Sum[n-10])進行累加，并將累加結(jié)果送鎖存器；鎖存器在參考時鐘(Fr)作用下對累加結(jié)果進行鎖存操作；鎖存器輸出的累加器最高位(Sumn-1)是所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘(Fsl)。
所述的n、參考時鐘(Fr)、當前K值與所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘(Fsl)間滿足關(guān)系Fsl=K2n×Fr.]]>所述的參考時鐘(Fr)為32.768MHz，所述的n為29。
所述的步驟C中，數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘信號的頻率隨輸入K值的升高而升高，隨輸入K值的降低而降低。
所述的步驟D進一步包括由一分頻器對所述的本地業(yè)務時鐘進行分頻，產(chǎn)生剩余時標周期；由另一分頻器對所述的網(wǎng)絡時鐘進行分頻產(chǎn)生導出網(wǎng)絡時鐘；由計數(shù)器對導出網(wǎng)絡時鐘計數(shù)；由鎖存器根據(jù)剩余時標周期及導出網(wǎng)絡時鐘產(chǎn)生所述的本地剩余時標。
所述的一分頻器是3008分頻器，所述的另一分頻器是3/64分頻器，所述的計數(shù)器是4比特計數(shù)器，所述的本地剩余時標是4比特。
所述的步驟E中，是在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)出現(xiàn)1和15的次數(shù)相等并且交替出現(xiàn)時，所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘就是恢復的源業(yè)務時鐘(Fsl)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案還是這樣的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的電路，其特征在于包括接收剩余時標(SRTS)的剩余時標緩沖器、對接收的剩余時標(SRTS)及產(chǎn)生的本地剩余時標進行數(shù)值比較的剩余時標比較器、對剩余時標比較器的比較結(jié)果進行濾波產(chǎn)生控制值K的數(shù)字濾波器、受K值控制并以參考時鐘(Fr)為基準頻率產(chǎn)生本地業(yè)務時鐘并經(jīng)過逐步逼近的過程恢復出源業(yè)務時鐘(Fsl)的數(shù)字控制振蕩器和根據(jù)本地業(yè)務時鐘和網(wǎng)絡時鐘(Fn)產(chǎn)生本地剩余時標的本地剩余時標產(chǎn)生模塊。
所述的剩余時標比較器由第一減法器、第二減法器和第三減法器連接構(gòu)成；所述的第一減法器對當前接收的剩余時標與前次接收的剩余時標作減法，所述的第二減法器對當前產(chǎn)生的本地剩余時標與前次產(chǎn)生的本地剩余時標作減法，所述的第三減法器對第一減法器與第二減法器的輸出結(jié)果作減法。
本發(fā)明的用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法與電路，通過分析ATM網(wǎng)絡中承載CBR業(yè)務的數(shù)據(jù)流(如E1業(yè)務)剩余時標的規(guī)律，用剩余時標比較器對恢復的本地剩余時標與接收的剩余時標的數(shù)值(反映出頻率差異)進行比較，再將這種差異反應到數(shù)字濾波器的輸出，進而通過數(shù)控振蕩器控制本地業(yè)務時鐘不斷地向源業(yè)務時鐘逼近，實現(xiàn)源業(yè)務時鐘的恢復。
本發(fā)明的用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法與電路，所采用的算法簡單且電路可實現(xiàn)性強，用可編程邏輯器件或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)都可實現(xiàn)。由于源業(yè)務時鐘的恢復過程是一個逐步逼近的過程，因而其過程不會有大的震蕩，亦不會產(chǎn)生時鐘的過調(diào)現(xiàn)象。
下面結(jié)合實施例及附圖進一步說明本發(fā)明的方法。
圖1是同步剩余時間標志原理2是實現(xiàn)E1數(shù)據(jù)流分段與重組(SAR)的功能框圖。
圖3是圖2中剩余時標產(chǎn)生模塊的剩余時標產(chǎn)生過程原理及電路框圖。
圖4是本發(fā)明在剩余時標接收方向完成源業(yè)務時鐘恢復的原理及電路框圖。
圖5是圖4實現(xiàn)源業(yè)務時鐘恢復的詳細原理及電路框圖。
圖6是抖動容限標準模板曲線圖。
圖7是抖動轉(zhuǎn)移標準模板曲線圖。
圖1與圖2說明前已述及不再贅述。
參見圖3，是圖2中剩余時標產(chǎn)生模塊23的功能性結(jié)構(gòu)框圖。
在ITU-T的I363.1中已經(jīng)說明了剩余時標的產(chǎn)生方法。剩余時標產(chǎn)生模塊23包括業(yè)務時鐘分頻模塊31、鎖存模塊32、計數(shù)模塊33和網(wǎng)絡時鐘分頻模塊34。對E1數(shù)據(jù)流來說，業(yè)務時鐘分頻模塊31是一個3008分頻器，對業(yè)務時鐘Fs進行3008分頻，產(chǎn)生剩余時標(SRTS)周期39，該業(yè)務時鐘分頻信號39作為鎖存信號送入鎖存模塊32，用于鎖存計數(shù)模塊33的輸出數(shù)據(jù)；對E1數(shù)據(jù)流來說，網(wǎng)絡時鐘分頻模塊34是一3/64分頻器，對網(wǎng)絡時鐘Fn進行3/64分頻，獲得的分頻信號38是導出網(wǎng)絡時鐘Fnx(Fnx＝Fn/X，X為3/64)，計數(shù)模塊33是一4比特(4bit)的計數(shù)器，對導出網(wǎng)絡時鐘38進行計數(shù)，鎖存模塊32對計數(shù)模塊33的輸出數(shù)據(jù)進行鎖存，輸出形成4比特(4bit)的剩余時標(SRTS)37。
由于網(wǎng)絡時鐘Fn的頻率采用51.84MHz，因此分頻器34的分頻系數(shù)(X)采用3/64(Fnx＝2.43MHz)。實際應用中可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡時鐘選用適當?shù)姆诸l系數(shù)。由于源業(yè)務時鐘Fs和ATM的網(wǎng)絡時鐘Fn之間為異步時鐘，在具體電路的實現(xiàn)過程中，還要采取適當?shù)耐教幚硪员ＷC可靠產(chǎn)生剩余時標(SRTS)。
參見圖4，圖中示出在剩余時標的接收方向完成源業(yè)務時鐘恢復的原理，是本發(fā)明對實現(xiàn)圖2中剩余時標時鐘恢復模塊28功能的原理、結(jié)構(gòu)框圖，對由模塊27抽取出的剩余時標(SRTS)在網(wǎng)絡時鐘Fn(實際是導出網(wǎng)絡時鐘Fnx)、參考時鐘(Fr)的控制下恢復出本地業(yè)務時鐘。其結(jié)構(gòu)同大多數(shù)的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)相類似，包括剩余時標緩沖器41、剩余時標比較器42、本地剩余時標產(chǎn)生模塊44、數(shù)字濾波器43和數(shù)字數(shù)控振蕩器45(DCO，簡稱數(shù)控振蕩器)。
接收到的剩余時標(SRTS)暫時儲存在剩余時標緩沖器41中，剩余時標緩沖器41輸出的接收的剩余時標410送剩余時標比較器42一端；由本地剩余時標產(chǎn)生模塊44產(chǎn)生的本地剩余時標411送剩余時標比較器42另一端；剩余時標比較器42對本地剩余時標和接收的剩余時標進行頻率比較，比較結(jié)果415送入數(shù)字濾波器43進行濾波，產(chǎn)生信號414作為數(shù)控振蕩器45的控制信號(K)，參考時鐘(Fr)413送入到數(shù)控振蕩器45中，在K信號的控制下所產(chǎn)生的時鐘412(Fsl)即為恢復的本地業(yè)務時鐘，再由本地剩余時標產(chǎn)生模塊44根據(jù)該恢復的本地業(yè)務時鐘412(Fsl)產(chǎn)生本地剩余時標411，恢復的本地業(yè)務時鐘信號(Fsl)412的頻率隨輸入K值的升高而升高，隨輸入K值的降低而降低，即實現(xiàn)輸出的本地業(yè)務時鐘的頻率調(diào)節(jié)。
為了便于理解圖示的工作原理，先假設恢復的本地業(yè)務時鐘(Fsl)412等于源業(yè)務時鐘；本地剩余時標產(chǎn)生模塊44同圖2中剩余時標發(fā)送方向的剩余時標產(chǎn)生模塊23完全相同；所輸入的ATM網(wǎng)絡導出時鐘Fn也是完全相同的，其結(jié)果是接收的剩余時標與本地的剩余時標在剩余時標比較器42中比較的差異就不應該存在，剩余時標比較器42的輸出不會控制數(shù)字濾波器43的輸出發(fā)生變化，本地恢復的業(yè)務時鐘也保持不變。
在本地恢復的業(yè)務時鐘(Fsl)412的頻率不等于源業(yè)務時鐘頻率的情況下，則經(jīng)過剩余時標比較器42的比較后，剩余時標比較器42就會將這種差異反映到剩余時標比較器的輸出信號415上，數(shù)字濾波器43會根據(jù)剩余時標比較器42的輸出對K值進行升高或降低的調(diào)整。隨著K值的升高或降低，數(shù)字數(shù)控振蕩器45的輸出頻率也相應的升高或降低，使本地業(yè)務時鐘(Fsl)412對源業(yè)務時鐘跟隨并且不斷逼近，最終使得本地恢復的本地業(yè)務時鐘(Fsl)412等于源業(yè)務時鐘。
參見圖5，圖中所示是用剩余時標法實現(xiàn)源業(yè)務時鐘恢復的詳細原理及電路結(jié)構(gòu)，即圖4中剩余時標緩沖器41，剩余時標比較器42，數(shù)字濾波器43，數(shù)控振蕩器45及本地剩余時標產(chǎn)生模塊44的細化結(jié)構(gòu)，根據(jù)前述的剩余時標原理及剩余時標的產(chǎn)生方法，進一步分析E1業(yè)務剩余時標(SRTS)的規(guī)律。
圖中本地剩余時標產(chǎn)生模塊44的結(jié)構(gòu)同圖3所示的剩余時標產(chǎn)生模塊，只是省去了3/64分頻器，從而直接引入導出網(wǎng)絡時鐘Fnx。
每個剩余時標周期(即3008個業(yè)務時鐘周期)產(chǎn)生一個新剩余時標，為便于分析可以假設開始計算第一個新剩余時標時計數(shù)器(33)的初值也為零，并且輸入的業(yè)務時鐘(Fs)的頻率等于標稱值2.048MHz。
根據(jù)剩余時標產(chǎn)生方法對于第一個剩余時標的產(chǎn)生采用下面的公式計算2.432.048×3008=16·X+Y]]>其中X為小于或等于 的最大整數(shù)。
即X=[2.432.048×16×3008]]>第一個剩余時標SRTS1有下面的關(guān)系SRTS1＝[Y]即SRTS1為小于或等于Y的最大整數(shù)。
相應的對于第n個剩余時標的產(chǎn)生采用下面的公式計算2.432.048×3008·n=16·Xn+Yn]]>其中Xn可以由下面的公式得到Xn=[2.432.048×16×n×3008]]>因此第n個剩余時標SRTSn可表示為SRTSn＝[Yn假設開始計算剩余時標時計數(shù)器(33)的初值為0，那么可以得到前16個剩余時標的值1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，1通過分析我們不難看出當前剩余時標值減去上一個剩余時標值總是等于1或2，事實上業(yè)務時鐘與標稱時鐘間一般存在有一定的頻率差異，但同樣具有當前剩余時標減去上一個剩余時標總是等于1或2的規(guī)律，因此業(yè)務時鐘的頻率越高，當前剩余時標減去上一個剩余時標之差等于2出現(xiàn)的次數(shù)就越少；業(yè)務時鐘的頻率越低，當前剩余時標減去上一個剩余時標之差等于2出現(xiàn)的次數(shù)就越多。
圖5中剩余時標比較器42由3個4比特減法器52、53、54組成，剩余時標比較器42用于比較本地產(chǎn)生的剩余時標411和接收到的剩余時標410，以判斷出本地恢復的業(yè)務時鐘頻率是高于或低于或等于源業(yè)務時鐘頻率。實際上并不是直接比較這兩個剩余時標，而是對這兩個剩余時標之差進行比較。
從圖5中可以看到剩余時標比較器42的輸出應該是用接收的剩余時標差減去恢復的本地剩余時標差，即表示為Delta_rec_loc＝Delta_srts_rec-Delta_srts_loc；
其中接收的剩余時標差是采用當前接收的剩余時標與前一個接收的剩余時標之差，恢復的本地剩余時標差是采用當前恢復的本地剩余時標與前一個恢復的本地剩余時標之差，即表示為Delta_srts_rec＝Srts_rec_curr-Srts_rec_lastDelta_srts_loc＝Srts_loc_curr-Srts_loc_last。
由于E1業(yè)務當前剩余時標總是比前一個剩余時標大1或2，上述兩個公式的相減結(jié)果也就總是等于1或2。因此正常情況下，剩余時標比較器42的輸出有三種可能1或15或0。
剩余時標比較器42的輸出反映出本地恢復的業(yè)務時鐘與源業(yè)務時鐘之間的差異，剩余時標比較器42輸出出現(xiàn)1的次數(shù)多，說明本地恢復的業(yè)務時鐘頻率高于源業(yè)務時鐘；剩余時標比較器輸出出現(xiàn)15的次數(shù)多，說明本地恢復的業(yè)務時鐘頻率低于源業(yè)務時鐘。
圖5中43是一個數(shù)字濾波器。由加1/減1運算器58，第一鎖存器59，加法器510和第二鎖存器511組成，第一、第二鎖存器59、511的鎖存時鐘采用參考時鐘Fr，加法器510對常數(shù)K0和第一鎖存器59的輸出Delta-k進行相加，第一鎖存器59向加1/減1運算器58反饋Delta-k信號，根據(jù)剩余時標比較器42輸出的Delta_rec_loc在加1/減1運算器58中對Delta-k進行加1或減1操作。數(shù)字濾波器43的工作原理相對比較簡單，根據(jù)剩余時標比較器42的輸出產(chǎn)生數(shù)控振蕩器45的控制值K。該數(shù)字濾波器43輸出的K具有下面的關(guān)系K＝K0+Delta_k其中K0為常數(shù)，Delta_k的大小與前一個Delta_k的值及數(shù)字濾波器43的輸入Delta_rec_loc(415)有關(guān)。用Delta_kn表示當前值，Delta_kn-1表示上一次的值。Delta_kn具有下面的關(guān)系
剩余時標比較器42的輸出每出現(xiàn)一次1，Delta_k減1；每出現(xiàn)一次15，Delta_k加1。在一段時間后，如果1出現(xiàn)的次數(shù)多，則Delta_k相對初始值減少；如果15出現(xiàn)的次數(shù)多則Delta_k相對初始值增加，Delta_k值的減少或增加直接反映到K值的減少或增加。K值的減少或增加控制數(shù)控振蕩器45的輸出頻率降低或升高，使本地產(chǎn)生的業(yè)務時鐘頻率向源業(yè)務時鐘頻率逼近。最終當本地業(yè)務時鐘頻率等于源業(yè)務時鐘頻率時，剩余時標比較器42輸出出現(xiàn)1和15的次數(shù)相等并且交替出現(xiàn)，K值將在很小的范圍內(nèi)震蕩，電路進入相對穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)被稱為鎖定狀態(tài)。
數(shù)控振蕩器(DCO，Digitally Controlled Oscillator)45由一個n比特的累加器512和一個鎖存器513構(gòu)成。鎖存器513的鎖存時鐘參用參考時鐘Fr，累加器512對K值及鎖存器513輸出的n位(即0至n-1位)Sum[n-10]進行累加，累加器512輸出的最高位(第n-1位，即Sumn-1)為本地恢復的業(yè)務時鐘Fsl。Fsl有下面的關(guān)系Fsl=Sumn-1=K2n×Fr]]>其中Fr為參考時鐘(頻率)，顯然本地業(yè)務時鐘頻率的大小直接受K值的控制，并且隨著K值的降低而降低，隨著K值的升高而升高。
圖5中44為本地剩余時標產(chǎn)生模塊。包括對Fsl進行分頻的3008分頻器56、對Fnx進行計數(shù)的4比特計數(shù)器57和鎖存器55。與圖3所示結(jié)構(gòu)的工作原理相同，不再贅述。
本發(fā)明的參考時鐘Fr采用32.768MHz，構(gòu)成數(shù)控振蕩器的累加器512的寬度選擇29位，數(shù)字濾波器43中的加法器510的寬度選擇26位，常數(shù)K0取33547718。Delta_k的初值選擇6714，并且Delta_k的最小值不小于2，最大值不大于13428。
根據(jù)前面參數(shù)的選擇，本源業(yè)務時鐘恢復電路的最小可調(diào)整頻率為1229×32.768MHz=0.06H]]>時鐘調(diào)整范圍為(33547718+2)229×32.768MHz≤Fsl≤(33547718+13428)229×32.768MH]]>
即2.047590MHz≤Fsl≤2.048409MHz本源業(yè)務時鐘恢復電路可以實現(xiàn)時鐘恢復的范圍達到±200ppm，完全可以滿足系統(tǒng)的需求。
此外，由于加法器510和累加器512的位數(shù)都比較寬，具體實現(xiàn)時為避免由于位數(shù)太多而引起的時序問題，可以考慮采用目前流行的流水線技術(shù)。
本發(fā)明具體的電路設計采用的是0.35微米工藝的標準單元模塊，如加法器510用兩級流水完成，累加器512采用三級流水完成。
在E1 SAR專用集成電路中采用本發(fā)明的方法進行源業(yè)務時鐘恢復試驗，經(jīng)過對時鐘恢復電路的測試，其恢復的源業(yè)務時鐘的指標完全符合ITU-TG.823協(xié)議所規(guī)定的要求。表一及表二分別示出利用MP1550A SDH測試儀測出的恢復時鐘抖動容限特性(UIpp)和抖動轉(zhuǎn)移特性(dB)的測試結(jié)果。
表1表1中第2、5列及第3、6列分別表示在相應頻率下的抖動容限特性的實測結(jié)果，明顯優(yōu)于由圖6抖動容限標準模板中曲線所示的規(guī)定指標。
表2表2中，第2、3、5、6列是測試儀表給出的頻率、抖動條件，第4、8列是實測的抖動轉(zhuǎn)移特性結(jié)果，明顯優(yōu)于由圖7抖動轉(zhuǎn)移標準模板中曲線所示的規(guī)定指標。
本發(fā)明方法的上述實施例，解決了在ATM網(wǎng)絡中承載E1數(shù)據(jù)流時用剩余時標法恢復源業(yè)務時鐘的實現(xiàn)方法，但其概念同樣可以應用于其它數(shù)據(jù)流業(yè)務。
權(quán)利要求
1.一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，在剩余時標接收方向利用接收的剩余時標(SRTS)、參考時鐘(Fr)及網(wǎng)絡時鐘(Fn)，恢復源業(yè)務時鐘(Fsl)，其特征在于包括A.對接收的剩余時標(SRTS)和產(chǎn)生的本地剩余時標進行數(shù)值比較；B.對比較結(jié)果(Delta_rec_loc)進行數(shù)字濾波，產(chǎn)生數(shù)控振蕩器的控制信號值K；C.以參考時鐘(Fr)作為基準頻率的數(shù)控振蕩器在K值控制下產(chǎn)生本地業(yè)務時鐘；D.根據(jù)該本地業(yè)務時鐘產(chǎn)生本地剩余時標；E.連續(xù)執(zhí)行步驟A至D，由步驟C所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘就是恢復的源業(yè)務時鐘(Fsl)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟A是由一剩余時標緩沖器和由一剩余時標比較器完成的，由剩余時標緩沖器暫時儲存所述接收的剩余時標(SRTS)，并送剩余時標比較器一端；所述步驟D所產(chǎn)生的本地剩余時標送剩余時標比較器另一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述剩余時標比較器完成的是用接收的剩余時標(SRTS)差減去產(chǎn)生的本地剩余時標差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的接收的剩余時標(SRTS)差是當前接收的剩余時標與前一個接收的剩余時標之差；所述的產(chǎn)生的本地剩余時標差是當前產(chǎn)生的本地剩余時標與前一個產(chǎn)生的本地剩余時標之差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟B進一步包括由加1/減1運算器根據(jù)所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作；由加法器對常數(shù)K0和所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行相加操作，加法器輸出所述的數(shù)控振蕩器的控制信號值K。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述加法器的寬度選擇為26位，所述的常數(shù)K0為33547718，所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)的初值選擇6714，所述加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)的最小值不小于2，最大值不大于13428。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于還包括在對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作后對所述的加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行鎖存操作，和在輸出所述的數(shù)控振蕩器的控制信號K值前對加法器輸出進行鎖存操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的對加1/減1運算結(jié)果(Delta-k)進行加1或減1操作，是在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為1時，當前的加1/減1運算結(jié)果是對上一次的加1/減1運算結(jié)果減1；在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為15時，當前的加1/減1運算結(jié)果是對上一次的加1/減1運算結(jié)果加1；在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)為2至14時，當前的加1/減1運算結(jié)果是上一次的加1/減1運算結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟C進一步包括由n比特的累加器對當前K值與鎖存器輸出的n位的前一次累加結(jié)果(Sum[n-10])進行累加，并將累加結(jié)果送鎖存器；鎖存器在參考時鐘(Fr)作用下對累加結(jié)果進行鎖存操作；鎖存器輸出的累加器最高位(Sumn-1)是所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘(Fsl)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的n、參考時鐘(Fr)、當前K值與所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘(Fsl)間滿足關(guān)系Fsl=K2n×Fr.]]>
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的參考時鐘(Fr)為32.768MHz，所述的n為29。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟C中，數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘信號的頻率隨輸入K值的升高而升高，隨輸入K值的降低而降低。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟D進一步包括由一分頻器對所述的本地業(yè)務時鐘進行分頻，產(chǎn)生剩余時標周期；由另一分頻器對所述的網(wǎng)絡時鐘進行分頻產(chǎn)生導出網(wǎng)絡時鐘；由計數(shù)器對導出網(wǎng)絡時鐘計數(shù)；由鎖存器根據(jù)剩余時標周期及導出網(wǎng)絡時鐘產(chǎn)生所述的本地剩余時標。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的一分頻器是3008分頻器，所述的另一分頻器是3/64分頻器，所述的計數(shù)器是4比特計數(shù)器，所述的本地剩余時標是4比特。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法，其特征在于所述的步驟E中，是在所述的比較結(jié)果(Delta_rec_loc)出現(xiàn)1和15的次數(shù)相等并且交替出現(xiàn)時，所產(chǎn)生的本地業(yè)務時鐘就是恢復的源業(yè)務時鐘(Fsl)。
16.一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的電路，其特征在于包括接收剩余時標(SRTS)的剩余時標緩沖器、對接收的剩余時標(SRTS)及產(chǎn)生的本地剩余時標進行數(shù)值比較的剩余時標比較器、對剩余時標比較器的比較結(jié)果進行濾波產(chǎn)生控制值K的數(shù)字濾波器、受K值控制并以參考時鐘(Fr)為基準頻率產(chǎn)生本地業(yè)務時鐘并經(jīng)過逐步逼近的過程恢復出源業(yè)務時鐘(Fsl)的數(shù)字控制振蕩器和根據(jù)本地業(yè)務時鐘和網(wǎng)絡時鐘(Fn)產(chǎn)生本地剩余時標的本地剩余時標產(chǎn)生模塊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的電路，其特征在于所述的剩余時標比較器由第一減法器、第二減法器和第三減法器連接構(gòu)成；所述的第一減法器對當前接收的剩余時標與前次接收的剩余時標作減法，所述的第二減法器對當前產(chǎn)生的本地剩余時標與前次產(chǎn)生的本地剩余時標作減法，所述的第三減法器對第一減法器與第二減法器的輸出結(jié)果作減法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用剩余時標法進行源業(yè)務時鐘恢復的方法與電路,包括接收剩余時標的剩余時標緩沖器、對接收的剩余時標及產(chǎn)生的本地剩余時標進行數(shù)值比較的剩余時標比較器、對其比較結(jié)果進行濾波產(chǎn)生控制K值的數(shù)字濾波器、受K值控制并以參考時鐘為基準頻率而產(chǎn)生本地業(yè)務時鐘的數(shù)控振蕩器和根據(jù)本地業(yè)務時鐘和網(wǎng)絡時鐘產(chǎn)生本地剩余時標的本地剩余時標產(chǎn)生模塊。整個調(diào)整過程是通過控制本地業(yè)務時鐘不斷地向源業(yè)務時鐘逐步逼近來恢復源業(yè)務時鐘的。
文檔編號H04L12/42GK1383299SQ0111555
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月28日
發(fā)明者雷飛飛 申請人:華為技術(shù)有限公司