專利名稱：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)字式時(shí)鐘恢復(fù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)字式時(shí)鐘恢復(fù)裝置。
背景技術(shù)：
DWDM(Dense Wavelenth Division Multiplexing密集波分復(fù)用)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)透明傳送，如將多個(gè)低速業(yè)務(wù)匯聚成一個(gè)高速業(yè)務(wù)用一個(gè)波長(zhǎng)傳送可以提高帶寬利用率。在國(guó)家城域OADM(Optical Add/DropMultiplexer光分差復(fù)用設(shè)備)環(huán)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿中提出OTU(OpticalTransponder Unit光轉(zhuǎn)發(fā)器單元)單板支持多業(yè)務(wù)復(fù)用解復(fù)用功能，要求提供SDH(Synchronous Digital Hierarchy同步數(shù)字體系)業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、其他業(yè)務(wù)(包括FC(Fibre Channe光纖通道)、FICON(FibreConnection光纖連接)、ESCON(Enterprise Systems Connection企業(yè)系統(tǒng)互連協(xié)議)、Digital Vedio等)。因此，有多種任意速率匯聚的需求，即實(shí)現(xiàn)多個(gè)非常規(guī)業(yè)務(wù)的接入，如ESCON、FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)、DTV(清晰數(shù)字電視)、FC、FICON、GE(Gigabit Ethernet千兆以太網(wǎng))、HDTV(高清晰數(shù)字電視)，甚至SDH/SONET(SynchronousDigital Hierarchy同步數(shù)字體系/Synchronous Optical Network同步光網(wǎng)絡(luò))、ATM(Asynchronous Transfer Mode異步轉(zhuǎn)移模式)、PDH等光傳送業(yè)務(wù)匯聚，提高帶寬利用率的需求。但當(dāng)多個(gè)低速支路業(yè)務(wù)匯聚到一個(gè)高速業(yè)務(wù)，時(shí)鐘再生后會(huì)丟失支路業(yè)務(wù)的時(shí)鐘信息，在接收側(cè)需要完成對(duì)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)跟蹤，就必須恢復(fù)出支路業(yè)務(wù)的時(shí)鐘。
目前異步傳送系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送如FE(快速以太網(wǎng))、GE、ESCON(Enterprise Systems Connection企業(yè)系統(tǒng)互連協(xié)議)等，采用速率適配方法。圖1描繪了現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用速率適配方法的時(shí)鐘裝置。在本裝置中，利用提取得到的接收時(shí)鐘先將所接收的數(shù)據(jù)存放到先入先出緩存(FIFO)，再利用本地的發(fā)送時(shí)鐘，將緩存中數(shù)據(jù)送出，由于本地發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘有偏差，使緩存FIFO可能出現(xiàn)空或滿，當(dāng)FIFO出現(xiàn)空，系統(tǒng)的控制裝置(未示出)向FIFO中插入一定數(shù)量的業(yè)務(wù)規(guī)定的格式空閑包，當(dāng)FIFO出現(xiàn)滿，則系統(tǒng)要求接收的上游節(jié)點(diǎn)暫時(shí)停發(fā)數(shù)據(jù)，直到FIFO狀態(tài)正常。
此方案在處理過(guò)程中必須對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，空閑包應(yīng)該插在一個(gè)數(shù)據(jù)包結(jié)束和下一個(gè)數(shù)據(jù)包的開(kāi)始，同時(shí)插入空閑包的格式需要參考不同的業(yè)務(wù)，因而此方法只能實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送，不能實(shí)現(xiàn)任意業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳送。
上面提到目前的數(shù)據(jù)傳送需要有多種任意速率匯聚的需求，即實(shí)現(xiàn)多個(gè)非常規(guī)業(yè)務(wù)的接入，如ESCON、FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)、DTV(清晰數(shù)字電視)、FC、FICON、GE(千兆以太網(wǎng))、HDTV(高清晰數(shù)字電視)，甚至SDH/SONET、ATM、PDH等光傳送業(yè)務(wù)匯聚，提高帶寬利用率的需求。但當(dāng)多個(gè)低速支路業(yè)務(wù)匯聚到一個(gè)高速業(yè)務(wù)，時(shí)鐘再生后會(huì)丟失支路業(yè)務(wù)的時(shí)鐘信息，在接收側(cè)需要完成對(duì)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)跟蹤，就必須恢復(fù)出支路業(yè)務(wù)的時(shí)鐘。因此，時(shí)鐘不僅應(yīng)能夠提供任意速率業(yè)務(wù)時(shí)鐘恢復(fù)的功能，而且對(duì)于每一路業(yè)務(wù)都應(yīng)是任意速率業(yè)務(wù)可配的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，包括鑒頻器，用于存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送，所述鑒頻器包括存儲(chǔ)器，以在接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)的時(shí)鐘有偏差時(shí)，保證數(shù)據(jù)不丟失和不發(fā)送無(wú)效數(shù)據(jù)；時(shí)鐘提取裝置，耦合到所述鑒頻器，用于提取所述接收數(shù)據(jù)的時(shí)鐘；時(shí)鐘生成裝置，耦合到所述鑒頻器和所述時(shí)鐘提取裝置，用于根據(jù)所述時(shí)鐘提取裝置的結(jié)果產(chǎn)生發(fā)送時(shí)鐘，所述發(fā)送時(shí)鐘控制所述鑒頻器發(fā)送接收的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述的鑒頻器是存儲(chǔ)器，包括FIFO(先入先出)存儲(chǔ)器。
可選地，所述的時(shí)鐘提取裝置包括DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波、信號(hào)處理和算法處理。
優(yōu)選地，所述的時(shí)鐘生成裝置包括DDS(直接數(shù)字信號(hào)合成器)，用于根據(jù)所述時(shí)鐘提取裝置的控制字的值產(chǎn)生任意頻率的信號(hào)。
可選地，所述的時(shí)鐘生成裝置還包括時(shí)鐘整形裝置，包括低通濾波器，用于濾除時(shí)鐘頻率以外的諧波；和波形轉(zhuǎn)換裝置，用于將濾波后的時(shí)鐘信號(hào)變換為所需要的時(shí)鐘信號(hào)。
優(yōu)選地，所述的低通濾波器為橢圓型濾波器。
可選地，所述的鑒頻器還包括濾抖處理裝置，用于濾除接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差引起的抖動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的濾抖處理裝置包括低通濾波器。
可選地，所述的濾抖處理裝置包括均值計(jì)算裝置，用于將接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差求均值。
優(yōu)選地，所述均值計(jì)算裝置包括采樣裝置，根據(jù)預(yù)定的周期所述鑒頻器輸出的表示接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差的信號(hào)采樣，和加法器，用于將所述信號(hào)采樣求均值。
本發(fā)明還提供一種數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，用于在通信裝置中恢復(fù)時(shí)鐘，所述裝置包括鑒頻器，所述鑒頻器包括FIFO；根據(jù)接收信號(hào)提取發(fā)送時(shí)鐘的時(shí)鐘提取裝置和由所述時(shí)鐘提取裝置控制而生成發(fā)送時(shí)鐘的時(shí)鐘生成裝置，其特征在于，包括步驟設(shè)置所述FIFO的水線初始值，計(jì)算所述FIFO的水線值，監(jiān)控所述FIFO水線值的變化，當(dāng)所述FIFO水線值不變化，不調(diào)整所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率；當(dāng)所述FIFO水線值增加，增加所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率；
當(dāng)所述FIFO水線值減少，減少所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控所述FIFO水線值的變化的步驟包括步驟用N階有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)FIR濾波器濾除所述FIFO水線值的變化的抖動(dòng)。
可選地，設(shè)定接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率對(duì)應(yīng)的發(fā)送速率為發(fā)送時(shí)鐘的頻率。
可選地，所述時(shí)鐘生成裝置包括直接數(shù)字信號(hào)合成器DDS，其特征在于，還包括步驟，根據(jù)接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率確定的發(fā)送時(shí)鐘的頻率設(shè)定所述DDS頻率控制字的初始值，根據(jù)接收信號(hào)的碼速率調(diào)整所述DDS頻率控制字的值，所述頻率控制字用于控制直接數(shù)字信號(hào)合成器輸出的頻率，所述頻率控制字的初始值使所述DDS輸出所述標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率。
優(yōu)選地，所述不調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括不改變輸入DDS的所述頻率控制字的值的步驟，所述頻率控制字用于控制直接數(shù)字信號(hào)合成器輸出的頻率；和所述增加發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括減小或增加DSP輸出的頻率控制字的值的步驟，和減少發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括增加或減少DSP輸出的頻率控制字的值的步驟。
本發(fā)明通過(guò)跟蹤接收時(shí)鐘變化，調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘，保證發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤接收數(shù)據(jù)。整個(gè)設(shè)計(jì)方案均由數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的鑒頻器用緩存器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接收時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘不同步，引起FIFO水線變化，通過(guò)DSP處理調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘，使之與接收時(shí)鐘同步。除此之外，通過(guò)DDS解決了任意頻率的設(shè)置和任意頻偏要求的難題，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)濾波功能，濾除傳輸過(guò)程中引入的高頻抖動(dòng)，使恢復(fù)時(shí)鐘在抖動(dòng)抑制方面有了更好的性能。
本發(fā)明的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了下行方向任意業(yè)務(wù)速率恢復(fù)且每一業(yè)務(wù)端口任意可配的問(wèn)題，從而使下行方向任意業(yè)務(wù)速率與上行對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)速率同步，達(dá)到多路任意低速業(yè)務(wù)匯聚，最終提高帶寬利用率的目的。


圖1描繪現(xiàn)有技術(shù)異步傳送系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率適配的裝置的原理框圖；圖2描繪本發(fā)明實(shí)施方案的數(shù)字式n路任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置的原理框圖；圖3描繪本發(fā)明實(shí)施方案的n路任意速率時(shí)鐘恢復(fù)設(shè)計(jì)方案信號(hào)流向圖；圖4描繪本發(fā)明的鑒頻數(shù)據(jù)濾抖處理方法示意圖；圖5描繪本發(fā)明的DSP分時(shí)處理方法及算法流程圖；圖6描繪本發(fā)明的4路任意速率業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)鐘方案的原理方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好的闡述本發(fā)明，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例描述本發(fā)明。
圖2描繪了本發(fā)明的實(shí)施方案的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置的原理圖。本發(fā)明的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置通過(guò)跟蹤接收時(shí)鐘變化，調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘，保證發(fā)送數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)跟蹤接收數(shù)據(jù)。整個(gè)裝置均由數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)。該裝置中，鑒頻部分利用緩存器FIFO實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接收時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘不同步，引起FIFO水線變化，通過(guò)將變化情況反饋給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器輸出調(diào)整信號(hào)調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘與接收時(shí)鐘同步，且通過(guò)直接數(shù)字頻率合成技術(shù)解決了任意頻點(diǎn)設(shè)置及任意頻偏要求的難題。利用高速數(shù)字信號(hào)處理功能模塊，通過(guò)軟件編程，使得每路通道不但任意業(yè)務(wù)可配，而且通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)濾波功能，濾除傳輸過(guò)程中引入的高頻抖動(dòng)，使恢復(fù)時(shí)鐘在抖動(dòng)抑制方面有了更好的性能。圖中n代表圖中所描會(huì)的業(yè)務(wù)可以有n路，其中只有DSP和晶振可以共用，其他都需n個(gè)，其中n大于等于1。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明技術(shù)方案主要功能是完成對(duì)客戶側(cè)業(yè)務(wù)發(fā)送速率的實(shí)時(shí)跟蹤，以完成對(duì)任意速率業(yè)務(wù)的處理。本發(fā)明的裝置主要由以下四個(gè)部分組成鑒頻處理部件10，數(shù)字信號(hào)處理器20(DSP，Digital signalprocess)，直接數(shù)字合成器30(DDS，Direct digital synthesis)，濾波器(未示出)，在本發(fā)明的實(shí)施例中是橢圓濾波器。首先，接收的數(shù)據(jù)5進(jìn)入鑒頻處理部件，在本實(shí)施方案中是先入先出緩存(FIFO)10。本發(fā)明中，鑒頻處理部件10作為水線差值處理部分，是由FPGA實(shí)現(xiàn)的。鑒頻數(shù)據(jù)的進(jìn)入和讀出導(dǎo)致FPGA中的FIFO水線差值(FIFO讀寫(xiě)指針差)的變化。為了使FIFO不上下溢，在本實(shí)施方案中，置FIFO10中的數(shù)據(jù)為半滿狀態(tài)。如果接受時(shí)鐘頻率大于發(fā)送時(shí)鐘頻率，則接收FIFO的數(shù)據(jù)要多于讀出數(shù)據(jù)的速率，F(xiàn)IFO水線值就會(huì)增大，為了不使FIFO水線值上溢，就必須增大發(fā)送時(shí)鐘速率，通過(guò)DSP20的時(shí)鐘算法增大DDS30頻率控制字，從而增大發(fā)送時(shí)鐘頻率；由于發(fā)送時(shí)鐘頻率增大到大于接收時(shí)鐘頻率，此時(shí)接收FIFO的數(shù)據(jù)要少于讀出的數(shù)據(jù)，因此FIFO水線值會(huì)降低，直到讀出數(shù)據(jù)的頻率等于接受數(shù)據(jù)的頻率，即發(fā)送時(shí)鐘的頻率等于接受時(shí)鐘的頻率，F(xiàn)IFO水線值才會(huì)保持在一個(gè)定值不變，并且通過(guò)DSP時(shí)鐘算法運(yùn)算，此FIFO值所對(duì)應(yīng)的發(fā)送時(shí)鐘頻率一定等于接受時(shí)鐘頻率，即此時(shí)的發(fā)送時(shí)鐘與接受時(shí)鐘同步。這就是FIFO鑒頻及DSP算法調(diào)頻的原理。
參照?qǐng)D3，描繪本發(fā)明實(shí)施方案的n路任意速率時(shí)鐘恢復(fù)設(shè)計(jì)方案信號(hào)流向圖。同時(shí)，也參照?qǐng)D2。首先，接收的數(shù)據(jù)5進(jìn)入鑒頻處理部件，在本實(shí)施方案中是先入先出緩存(FIFO)10，進(jìn)行鑒頻處理310。鑒頻處理310包括利用鑒頻處理部件10進(jìn)行水線差值處理315，然后將處理后的數(shù)據(jù)濾抖動(dòng)處理318，在本發(fā)明的實(shí)施例中，包括兩級(jí)濾抖處理一級(jí)濾波是利用FPGA，以FPGA的處理周期(20ns)為采樣點(diǎn)間隔，以鋸齒波的頻率的2N為單位對(duì)水線值進(jìn)行采樣，并求取平均值實(shí)現(xiàn)，二級(jí)濾波是利用DSP編程實(shí)現(xiàn)，包括FIR濾波器(有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器)，所述濾波器用來(lái)濾除經(jīng)過(guò)一級(jí)濾波之后的數(shù)據(jù)低頻抖動(dòng)，該抖動(dòng)來(lái)自于上行業(yè)務(wù)本身的抖動(dòng)。然后，將獲得的去除低頻抖動(dòng)的鑒頻均值由DSP進(jìn)行時(shí)鐘算法處理320，以生成頻率控制字，控制DDS頻率合成器在步驟330生成發(fā)送時(shí)鐘。該發(fā)送時(shí)鐘經(jīng)低通濾波340后產(chǎn)生較干凈的具有發(fā)送時(shí)鐘頻率的正弦波，然后，通過(guò)比較器在步驟350生成時(shí)鐘方波信號(hào)。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，接收數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)速率是20MHz，F(xiàn)IFO初始值為A，DDS頻率在20MHz對(duì)應(yīng)的控制字為0x111111111111，即根據(jù)接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率確定的發(fā)送時(shí)鐘的頻率設(shè)定所述DDS頻率控制字的初始值，此時(shí)，設(shè)定接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率為發(fā)送時(shí)鐘的頻率，DDS輸出時(shí)鐘速率為20MHz，因此，接受時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘頻率相同，F(xiàn)IFO值為A這個(gè)定值不變。在由于各種原因，如溫度的變化或其它振蕩器參數(shù)的變化使接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率高于發(fā)送時(shí)鐘速率Cppm時(shí)，F(xiàn)IFO水線值會(huì)增大，DSP根據(jù)FIFO水線值的增大的速率，根據(jù)預(yù)定算法，使發(fā)送時(shí)鐘頻率增大；而在發(fā)送時(shí)鐘頻率增大，引起FIFO水線值減?。籉IFO水線值減小，通過(guò)DSP時(shí)鐘算法，又會(huì)引起輸出頻率控制字會(huì)減小，則發(fā)送時(shí)鐘頻率又會(huì)減小，這種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)一直持續(xù)到發(fā)送時(shí)鐘與接受時(shí)鐘同頻，此時(shí)FIFO水線值會(huì)維持在一個(gè)定值A(chǔ)+D處不變，DDS頻率控制字會(huì)增大為0x11111C4060D1，此時(shí)接受時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘同步。雖然這里的例子為速率20MHz，實(shí)際上，在ESCON業(yè)務(wù)，即存儲(chǔ)網(wǎng)接口業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)速率為200M。本發(fā)明也可用于這種情況。
下面，分別對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)描述。
FIFO鑒頻器10的處理過(guò)程310本實(shí)施例的鑒頻部分10由邏輯編程實(shí)現(xiàn)。鑒頻數(shù)據(jù)就是FIFO水線差值(FIFO讀寫(xiě)指針差)。鑒頻數(shù)據(jù)可反映當(dāng)前接收時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘是否同步。實(shí)現(xiàn)原理如下如果鑒頻數(shù)據(jù)恒為定值，此時(shí)接受時(shí)鐘與發(fā)送時(shí)鐘同頻率，即同步。如果鑒頻數(shù)據(jù)不斷減小，說(shuō)明發(fā)送時(shí)鐘頻率大于接受時(shí)鐘頻率；如果鑒頻數(shù)據(jù)不斷增加，說(shuō)明發(fā)送時(shí)鐘頻率小于接受時(shí)鐘頻率。為防止數(shù)據(jù)在FIFO中上下溢，通常置FIFO水線差值為與上、下限有一定余量的值，假設(shè)為中間值。例如，設(shè)FIFO中間值為A，當(dāng)鑒頻數(shù)據(jù)不斷增加，F(xiàn)IFO水線值就會(huì)增大，通過(guò)DSP時(shí)鐘算法增大DDS頻率控制字，從而增大發(fā)送時(shí)鐘頻率防止FIFO水線值上溢；由于發(fā)送時(shí)鐘頻率增大，此時(shí)寫(xiě)入FIFO的數(shù)據(jù)會(huì)少于讀出的數(shù)據(jù)，因此FIFO水線值會(huì)降低，直到讀出數(shù)據(jù)的頻率等于接受數(shù)據(jù)的頻率，即發(fā)送時(shí)鐘的頻率等于接受時(shí)鐘的頻率，F(xiàn)IFO水線值才會(huì)保持在一個(gè)定值不變，并且通過(guò)DSP時(shí)鐘算法運(yùn)算，此FIFO值所對(duì)應(yīng)的發(fā)送時(shí)鐘頻率一定等于接受時(shí)鐘頻率，即此時(shí)的發(fā)送時(shí)鐘與接受時(shí)鐘同步。這就是FIFO鑒頻及DSP算法調(diào)頻的原理。
圖4是鑒頻數(shù)據(jù)濾抖處理方法示意圖，F(xiàn)IFO既有讀時(shí)鐘又有寫(xiě)時(shí)鐘，寫(xiě)時(shí)鐘與讀時(shí)鐘為不同頻率，且數(shù)據(jù)以突發(fā)的形式傳送，由于寫(xiě)的速率遠(yuǎn)大于讀的時(shí)鐘，當(dāng)上下行業(yè)務(wù)同步時(shí)，F(xiàn)IFO水線差值為頻率、幅值都相同的鋸齒波，水線值的反復(fù)變化使得鎖相環(huán)路跟蹤困難，且抖動(dòng)很大。因此，需對(duì)FIFO水線值進(jìn)行濾抖處理。方法如圖4所示“以鋸齒波周期為單位對(duì)水線值進(jìn)行采樣，并求取平均值。采樣點(diǎn)數(shù)為2^N(N取整數(shù))。由于傳輸過(guò)程中會(huì)引入各種干擾，為使FIFO不上下溢，即不允許丟數(shù)據(jù)，我們?nèi)IFO長(zhǎng)度要適當(dāng)，才能容忍各種抖動(dòng)引起FIFO中數(shù)據(jù)的驟增或驟減。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，在FIFO中，寫(xiě)時(shí)鐘為50M×32bit/s，相當(dāng)于1.6Gbit/s的帶寬。讀時(shí)鐘為業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)鐘，數(shù)據(jù)以突發(fā)的形式傳送，且burst長(zhǎng)度為64×8bit。由于寫(xiě)的速率遠(yuǎn)大于讀的時(shí)鐘，當(dāng)上下行業(yè)務(wù)同步時(shí)，F(xiàn)IFO水線差值為頻率、幅值都相同的鋸齒波，水線值的反復(fù)變化使得鎖相環(huán)路跟蹤困難，且抖動(dòng)很大。在本實(shí)施方案中，需對(duì)FIFO水線值進(jìn)行濾抖處理，因此，在DSP中，以鋸齒波的頻率的2N為單位對(duì)水線值進(jìn)行采樣，并求取平均值。采樣點(diǎn)數(shù)為2^N(N取整數(shù))。由于傳輸過(guò)程中會(huì)引入各種干擾，為使FIFO不上下溢，必須考慮FIFO的長(zhǎng)度和DSP及DDS處理速度和可能的抖動(dòng)的范圍，本實(shí)施方案取FIFO長(zhǎng)度為512×16bit來(lái)容忍各種抖動(dòng)引起的FIFO中數(shù)據(jù)驟增或驟減。
DSP20部分本發(fā)明中，DSP20部分包括處理業(yè)務(wù)傳輸中會(huì)引入隨機(jī)抖動(dòng)的抖動(dòng)處理裝置，這是由一個(gè)DSP實(shí)現(xiàn)的14階FIR(有限沖激響應(yīng))濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這實(shí)際上考慮了DSP的處理能力與需要處理的抖動(dòng)的精度等因素確定的，也可用其它濾波器，包括數(shù)字和模擬濾波器，但數(shù)字濾波器具有易編程的特點(diǎn)。將鑒頻結(jié)果經(jīng)過(guò)該14階FIR濾波器后濾除抖動(dòng)。經(jīng)過(guò)濾波之后，DSP輸出調(diào)整字控制DDS最終輸出與業(yè)務(wù)時(shí)鐘同步的恢復(fù)時(shí)鐘。由于本方案使用單片DSP處理多個(gè)通道鑒頻數(shù)據(jù)，因此濾波采用分時(shí)處理，且分時(shí)向DDS輸出DDS調(diào)整字。而且該部分算法由軟件編程實(shí)現(xiàn)，不同的業(yè)務(wù)速率及業(yè)務(wù)允許頻偏可通過(guò)軟件設(shè)置不同參數(shù)來(lái)滿足，參數(shù)的可配決定了業(yè)務(wù)的可配。圖5描繪本發(fā)明的DSP分時(shí)處理方法及算法流程圖。即，DSP20首先處理通道1的FIR濾波并進(jìn)行鎖頻算法，然后處理通道2的FIR濾波并進(jìn)行鎖頻算法。依次處理各通道，進(jìn)行FIR濾波并進(jìn)行鎖頻算法。
DDS30部分雖然圖2僅示出一個(gè)DDS及一個(gè)FIFO，本實(shí)施方案，可用于多路任意速率業(yè)務(wù)匯聚，因此，時(shí)鐘功能模塊輸出的參考時(shí)鐘頻率跨度很大，從20MHz-125MHz。通常，DDS時(shí)鐘輸出范圍很寬(主要取決于器件的速度和奈奎斯特準(zhǔn)則)，可通過(guò)改變頻率調(diào)整字改變輸出的時(shí)鐘頻率，根據(jù)DDS的特點(diǎn)，頻率輸出可精確到微Hz。在此方案中，通過(guò)DSP給出初始頻率調(diào)整字設(shè)置DDS輸出時(shí)鐘為業(yè)務(wù)的中心頻點(diǎn)，如果上行業(yè)務(wù)速率不在中心頻點(diǎn)，則DSP將鑒相數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)整量加入初始頻率調(diào)整字，重新送給DDS寄存器，從而實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)鐘的調(diào)整、跟蹤上行業(yè)務(wù)時(shí)鐘變化。DDS器件系統(tǒng)時(shí)鐘可由外部晶振提供，由于DDS內(nèi)部包括4到20倍的倍頻器，因此具有晶振選擇范圍很寬的優(yōu)點(diǎn)。
濾波器和倍頻器部分(在圖3及圖6中有示意)DDS芯片的DAC輸出的時(shí)鐘信號(hào)在除輸出所要頻點(diǎn)之外的頻譜上還有分量，因此，我們要將其他的輸出頻率分量濾除，因此在DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換)輸出端加低通濾波器。由于我們所需時(shí)鐘信號(hào)為方波，因此我們要將DDS的DAC輸出的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波。DDS芯片內(nèi)部自帶了比較器，可將正弦波轉(zhuǎn)化為方波，輸出需要的時(shí)鐘信號(hào)。
圖6描繪本發(fā)明的實(shí)施例的4路任意速率業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)鐘方案的原理方框圖。其中，包括分別用于4個(gè)通道的4個(gè)FIFO鑒頻處理，分別用于4個(gè)通道的4個(gè)濾抖處理器(可集成于DSP和FPGA中)和一個(gè)DSP，DSP通過(guò)分時(shí)控制分別用于4個(gè)通道，DSP用于完成FIR濾波和鎖頻算法，然后，控制4個(gè)DDS產(chǎn)生4路發(fā)送時(shí)鐘頻率的信號(hào)，通過(guò)濾波和整形產(chǎn)生4路通道的發(fā)送時(shí)鐘。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)MATLAB仿真，證明其效果切實(shí)可行。本發(fā)明可用于N路任意速率業(yè)務(wù)匯聚產(chǎn)品。
以上所述，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，其中所描述的裝置和方法都只是用做舉例，非因此即局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容的等效變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，包括鑒頻器，用于存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送，所述鑒頻器包括存儲(chǔ)器，以在接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)的時(shí)鐘有偏差時(shí)，保證數(shù)據(jù)不丟失和不發(fā)送無(wú)效數(shù)據(jù)；時(shí)鐘提取裝置，耦合到所述鑒頻器，用于提取所述接收數(shù)據(jù)的時(shí)鐘；時(shí)鐘生成裝置，耦合到所述鑒頻器和所述時(shí)鐘提取裝置，用于根據(jù)所述時(shí)鐘提取裝置的結(jié)果產(chǎn)生發(fā)送時(shí)鐘，所述發(fā)送時(shí)鐘控制所述鑒頻器發(fā)送接收的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的鑒頻器是存儲(chǔ)器，包括FIFO(先入先出)存儲(chǔ)器。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的時(shí)鐘提取裝置包括DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波、信號(hào)處理和算法處理。
4.如權(quán)利要求1或3所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的時(shí)鐘生成裝置包括DDS(直接數(shù)字信號(hào)合成器)，用于根據(jù)所述時(shí)鐘提取裝置的控制字的值產(chǎn)生任意頻率的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的時(shí)鐘生成裝置還包括時(shí)鐘整形裝置，包括低通濾波器，用于濾除時(shí)鐘頻率以外的諧波；和波形轉(zhuǎn)換裝置，用于將濾波后的時(shí)鐘信號(hào)變換為所需要的時(shí)鐘信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的低通濾波器為橢圓型濾波器。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的鑒頻器還包括濾抖處理裝置，用于濾除接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差引起的抖動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的濾抖處理裝置包括低通濾波器。
9.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述的濾抖處理裝置包括均值計(jì)算裝置，用于將接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差求均值。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，其特征在于，所述均值計(jì)算裝置包括采樣裝置，根據(jù)預(yù)定的周期所述鑒頻器輸出的表示接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)時(shí)鐘頻率差的信號(hào)采樣，和加法器，用于將所述信號(hào)采樣求均值。
11.一種數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，用于在通信裝置中恢復(fù)時(shí)鐘，所述裝置包括鑒頻器，所述鑒頻器包括FIFO；根據(jù)接收信號(hào)提取發(fā)送時(shí)鐘的時(shí)鐘提取裝置和由所述時(shí)鐘提取裝置控制而生成發(fā)送時(shí)鐘的時(shí)鐘生成裝置，其特征在于，包括步驟設(shè)置所述FIFO的水線初始值，計(jì)算所述FIFO的水線值，監(jiān)控所述FIFO水線值的變化，當(dāng)所述FIFO水線值不變化，不調(diào)整所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率；當(dāng)所述FIFO水線值增加，增加所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率；當(dāng)所述FIFO水線值減少，減少所述時(shí)鐘生成裝置生成的發(fā)送時(shí)鐘的頻率。
12.如權(quán)利要求11的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，其特征在于，所述監(jiān)控所述FIFO水線值的變化的步驟包括步驟用N階有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)FIR濾波器濾除所述FIFO水線值的變化的抖動(dòng)。
13.如權(quán)利要求11或12的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，其特征在于，還包括步驟，設(shè)定接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率對(duì)應(yīng)的發(fā)送速率為發(fā)送時(shí)鐘的頻率。
14.如權(quán)利要求13的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，所述時(shí)鐘生成裝置包括直接數(shù)字信號(hào)合成器DDS，其特征在于，還包括步驟，根據(jù)接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率確定的發(fā)送時(shí)鐘的頻率設(shè)定所述DDS頻率控制字的初始值，根據(jù)接收信號(hào)的碼速率調(diào)整所述DDS頻率控制字的值，所述頻率控制字用于控制直接數(shù)字信號(hào)合成器輸出的頻率，所述頻率控制字的初始值使所述DDS輸出所述標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)速率。
15.如權(quán)利要求14的數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)方法，其特征在于，所述不調(diào)整發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括不改變輸入DDS的所述頻率控制字的值的步驟，所述頻率控制字用于控制直接數(shù)字信號(hào)合成器輸出的頻率；和所述增加發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括減小或增加DSP輸出的頻率控制字的值的步驟，和減少發(fā)送時(shí)鐘的頻率的步驟包括增加或減少DSP輸出的頻率控制字的值的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字式任意速率時(shí)鐘恢復(fù)裝置，包括鑒頻器，用于存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送，所述鑒頻器包括存儲(chǔ)器，以在接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)的時(shí)鐘有偏差時(shí)，保證數(shù)據(jù)不丟失和不發(fā)送無(wú)效數(shù)據(jù)；時(shí)鐘提取裝置，耦合到所述鑒頻器，用于提取所述接收數(shù)據(jù)的時(shí)鐘；時(shí)鐘生成裝置，耦合到所述鑒頻器和所述時(shí)鐘提取裝置，用于根據(jù)所述時(shí)鐘提取裝置的結(jié)果產(chǎn)生發(fā)送時(shí)鐘，所述發(fā)送時(shí)鐘控制所述鑒頻器發(fā)送接收的數(shù)據(jù)。本發(fā)明提高了系統(tǒng)帶寬利用率。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1536804SQ0311003
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者肖長(zhǎng)貴, 衛(wèi)曉紅 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司