專利名稱：雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于電通信領(lǐng)域，是一種恢復(fù)多路復(fù)接系統(tǒng)收端支路時(shí)鐘的數(shù)字化方法及裝置。
在通信系統(tǒng)中，為了傳輸方便，需要復(fù)接系統(tǒng)在發(fā)端將多路支路信號(hào)合成一路合路信號(hào)，在收端再將一路合路信號(hào)分成多路支路信號(hào)。通常情況下，在復(fù)接系統(tǒng)中，合路時(shí)鐘與支路時(shí)鐘并不是完全同步的。因此，在合路信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中，除了有一定地開(kāi)銷比特外(如同步碼、對(duì)端告警信號(hào)等)，還要有塞入位置比特。系統(tǒng)根據(jù)支路時(shí)鐘與合路時(shí)鐘之間的相位關(guān)系，來(lái)決定塞入位置比特是傳信息，還是不傳信息(即塞入)。其中，有塞入的幀數(shù)與總幀數(shù)的比值被稱為塞入率，記為ρ，它是反映合路時(shí)鐘與支路時(shí)鐘頻率關(guān)系的值。在收端，當(dāng)遇到有塞入時(shí)，則扣除塞入位置的時(shí)鐘脈沖，不讀取塞入位置比特。從長(zhǎng)期平均的角度來(lái)看，收端恢復(fù)的支路時(shí)鐘與發(fā)端支路時(shí)鐘頻率相同。但是，此時(shí)收端從合路時(shí)鐘中得到的支路時(shí)鐘存在抖動(dòng)，它包括由于開(kāi)銷比特引起的，頻率等于幀頻的高頻抖動(dòng)，還包括由于塞入引起的塞入抖動(dòng)。抖動(dòng)是數(shù)字網(wǎng)中最復(fù)雜的基本損傷因素。因此，在收端需要對(duì)從合路時(shí)鐘中分離出的支路時(shí)鐘進(jìn)行處理，以得到無(wú)抖動(dòng)的均勻時(shí)鐘，從而恢復(fù)出發(fā)端送出的支路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)正確、無(wú)損傷的傳輸。
在以往的設(shè)備中，通常利用模擬鎖相環(huán)來(lái)濾除抖動(dòng)。但是，此方法有局限性1、模擬電路難以集成，不利于設(shè)備的小型化；2、模擬鎖相環(huán)的穩(wěn)定性、抗干擾性能差；3、增加生產(chǎn)、調(diào)試過(guò)程中的難度。
由于以上原因及隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)字化方法恢復(fù)收端支路時(shí)鐘成為迫切的問(wèn)題。以往的數(shù)字化方法中，有的是使用數(shù)字鎖相環(huán)。但數(shù)字鎖相環(huán)的電路規(guī)模較大，捕捉范圍小，且當(dāng)輸入時(shí)鐘的抖動(dòng)較大時(shí)(例如，在同步數(shù)字系列的指針調(diào)整中會(huì)有24比特的抖動(dòng))，難以鎖住。不使用數(shù)字鎖相環(huán)的一些數(shù)字化方法可以克服以上不足，如美國(guó)的專利，US5297180，“應(yīng)用于均勻時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)的數(shù)字去時(shí)鐘抖動(dòng)電路”(Digital Clock Dejitter Circuits For Regenerating Clock Signals With Minmal Jitter)。該方法的主要原理是，每隔數(shù)幀(該方法的一種實(shí)例是應(yīng)用于同步數(shù)字系列中，時(shí)間間隔為500ms)，在一個(gè)固定位置，觀察一次彈性存儲(chǔ)器讀、寫時(shí)鐘(以下簡(jiǎn)稱讀或?qū)憰r(shí)鐘)的相位差，根據(jù)此相位差來(lái)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)間間隔讀時(shí)鐘的頻率。寫時(shí)鐘是指通過(guò)處理合路時(shí)鐘得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘，讀時(shí)鐘則是指恢復(fù)出的收端支路時(shí)鐘。當(dāng)寫時(shí)鐘的相位超前讀時(shí)鐘的相位時(shí)，預(yù)測(cè)的讀時(shí)鐘頻率增大，超前得越多，頻率增加得越多，這樣，讀時(shí)鐘的相位便會(huì)前移。反之，當(dāng)寫時(shí)鐘的相位滯后讀時(shí)鐘的相位時(shí)，預(yù)測(cè)的讀時(shí)鐘頻率減小，滯后越多，頻率減小得越多，這樣，讀時(shí)鐘的相位便會(huì)后移。因此，從長(zhǎng)期平均的角度看，二者的頻率是相同的，該方法在收端對(duì)支路時(shí)鐘起到了一定的勻滑作用，收端支路時(shí)鐘便被恢復(fù)出來(lái)。總之，該方法的主要步驟可概括如下1、求出彈性存儲(chǔ)器讀寫時(shí)鐘的相位差；2、根據(jù)該相位差來(lái)預(yù)測(cè)收端支路時(shí)鐘(即彈性存儲(chǔ)器的讀時(shí)鐘)的頻率。
圖1是實(shí)現(xiàn)此方法的裝置框圖。(42)為高速時(shí)鐘，頻率為58.32MHz(同步數(shù)字系列中第一層的時(shí)鐘頻率155.520MHz的3/8)。(14a)為彈性存儲(chǔ)器的寫入數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱寫數(shù)據(jù))，(14b)為彈性存儲(chǔ)器的寫時(shí)鐘(以下簡(jiǎn)稱寫時(shí)鐘)，(18a)為彈性存儲(chǔ)器的讀出數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱讀數(shù)據(jù))，(18b)為彈性存儲(chǔ)器的讀時(shí)鐘(以下簡(jiǎn)稱讀時(shí)鐘)，也是該裝置的輸出時(shí)鐘。寫數(shù)據(jù)經(jīng)高速時(shí)鐘(42)再同步后，輸入彈性存儲(chǔ)器(20)，寫時(shí)鐘經(jīng)高速時(shí)鐘(42)再同步后，輸入寫計(jì)數(shù)器(54)，讀時(shí)鐘(18b)輸入讀計(jì)數(shù)器(56)，讀、寫計(jì)數(shù)器的6位輸出送入彈性存儲(chǔ)器(20)作為讀、寫地址，同時(shí)，該輸出還送入減法器(58)，使寫計(jì)數(shù)減去讀計(jì)數(shù)。(58)的輸出為寫、讀地址之差，表示寫、讀時(shí)鐘的相位差，輸出為100000時(shí)，表示寫、讀時(shí)鐘間的關(guān)系為適中；輸出為000000時(shí)，表示彈性存儲(chǔ)器為取空，是讀時(shí)鐘超前寫時(shí)鐘的最大值；輸出為111111時(shí)，表示彈性存儲(chǔ)器為溢出，是讀時(shí)鐘滯后寫時(shí)鐘的最大值。(58)的輸出送入10位寄存器(62)的高6位，(62)的低4位輸入為4位計(jì)數(shù)器(66)的輸出，復(fù)幀信號(hào)(67)經(jīng)(42)再同步后作為(62)的時(shí)鐘，以此實(shí)現(xiàn)每一復(fù)幀(周期為500ms)觀察一次。(62)的10位輸出作為減數(shù)送入減法器(64)一個(gè)輸入端的低10位，其它位為0，17位固定值01111011000000000作為被減數(shù)送入(64)的另一輸入端，(64)的輸出(35)送入可變分頻電路(40)，(35)經(jīng)過(guò)如圖所示的17位加法器(72)與17位寄存器(74)所構(gòu)成的電路，以(72)的進(jìn)位輸出CY經(jīng)(18b)采樣后控制計(jì)數(shù)器(66)，當(dāng)該控制信號(hào)為1時(shí)，(66)對(duì)(42)進(jìn)行29分頻；當(dāng)該控制信號(hào)為0時(shí)，(66)對(duì)(42)進(jìn)行28分頻，(66)的分頻輸出為讀時(shí)鐘(18b)。讀時(shí)鐘的頻率由(35)的數(shù)值決定。當(dāng)(62)的輸出為1000000000時(shí)，表明讀、寫時(shí)鐘間的關(guān)系適中，此時(shí)，(35)的值為01111010000000000，讀時(shí)鐘(18b)的頻率是(42)的28.4765625分頻，即2.048MHz；當(dāng)(62)的輸出值大于1000000000時(shí)，表明讀時(shí)鐘較慢，此時(shí)，(35)的值小于01111010000000000，可變分頻器的分頻比也會(huì)小于28.4765625，讀時(shí)鐘(18b)的頻率便會(huì)大于2.048MHz；當(dāng)(62)輸出值小于1000000000時(shí)，表明讀時(shí)鐘較快，此時(shí)，(35)的值大于01111010000000000，可變分頻器的分頻比也會(huì)大于28.4765625，讀時(shí)鐘(18b的頻率便會(huì)小于2.048MHz。
上述方法雖然克服了數(shù)字鎖相環(huán)中存在的一些缺陷，但是，該方法仍然有局限性。首先，由于塞入抖動(dòng)的存在，寫時(shí)鐘是含有塞入抖動(dòng)的。這樣，鑒相器所得到的讀、寫時(shí)鐘相位差會(huì)受到塞入抖動(dòng)的影響，并不能準(zhǔn)確反映讀、寫時(shí)鐘頻率的差別。當(dāng)通過(guò)該相位差來(lái)決定下一時(shí)間間隔的頻率時(shí)，便會(huì)有較大的頻率誤差，頻率差的長(zhǎng)期積累會(huì)引起讀時(shí)鐘較大的相位抖動(dòng)。例如，如果讀、寫時(shí)鐘的頻率無(wú)差別時(shí)，由于寫時(shí)鐘塞入抖動(dòng)的存在，使得寫時(shí)鐘相位有可能會(huì)超前或滯后讀時(shí)鐘，引起讀時(shí)鐘頻率增大或減小，反而使讀、寫時(shí)鐘頻率不相等。其次，當(dāng)有輸入抖動(dòng)(發(fā)端支路信號(hào)含有抖動(dòng))時(shí)，寫時(shí)鐘除具有塞入抖動(dòng)外，還要包含輸入抖動(dòng)，這樣，寫時(shí)鐘相位會(huì)有更大范圍的變動(dòng)，使得讀、寫時(shí)鐘間的相位差更加難以反映讀、寫時(shí)鐘的頻率差別，從而增大讀時(shí)鐘的相位抖動(dòng)。因此，該方法還會(huì)引起抖動(dòng)積累。由此而見(jiàn)，僅僅根據(jù)彈性存儲(chǔ)器讀寫時(shí)鐘的相位差來(lái)預(yù)測(cè)讀時(shí)鐘的頻率是有缺陷的。
本發(fā)明旨在解決上述方法的不足，提出一種新的恢復(fù)復(fù)接系統(tǒng)收端支路時(shí)鐘的數(shù)字化方法及裝置，以達(dá)到消除塞入抖動(dòng)對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)鐘的影響，無(wú)抖動(dòng)積累，電路易于集成，且與數(shù)字鎖相環(huán)相比具有較寬的捕捉范圍的目的。
在復(fù)接合路信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)中，對(duì)各支路而言，塞入位置比特可能只有一個(gè)，也可能有多個(gè)，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以下只討論一幀中只有一個(gè)塞入位置比特的情況，這也是最常見(jiàn)的情況。對(duì)塞入的控制，一般是以幀為單位，即同一幀中某一支路的塞入位置比特要么都是信息比特，要么都是塞入比特。塞入率、發(fā)端支路時(shí)鐘與合路時(shí)鐘之間的關(guān)系是
(I為一幀合路信號(hào)中固定的信息比特?cái)?shù)，S為一幀合路信號(hào)中的總?cè)胛恢帽忍財(cái)?shù)，N為一幀合路信號(hào)中的總比特?cái)?shù)，L為合路信號(hào)中的支路數(shù)，fh為合路時(shí)鐘，f1為支路時(shí)鐘，ρ為塞入率)，I、S、L、N均是由國(guó)際電信聯(lián)盟ITU的有關(guān)建議所規(guī)定的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)一定數(shù)目幀中有塞入的幀的個(gè)數(shù)，就可以估計(jì)出塞入率。以正碼速調(diào)整為例，在無(wú)輸入抖動(dòng)時(shí)，如果m幀中有n幀的塞入位置不傳信息，則可得到塞入率的估計(jì)值
在通常情況下，
與真正的塞入率ρ之間會(huì)存在一定的誤差，當(dāng)統(tǒng)計(jì)的幀數(shù)越多，即m越大，此誤差越小，m→∞時(shí)，
ρ。
另外，在數(shù)字網(wǎng)中，合路時(shí)鐘一般被認(rèn)為是穩(wěn)定的、無(wú)抖動(dòng)的，其頻率對(duì)于收端是已知的。這樣，已知合路時(shí)鐘頻率與塞入率ρ，便可得到支路時(shí)鐘頻率。所以，可以認(rèn)為塞入攜帶了發(fā)端支路時(shí)鐘的頻率信息。
基于以上原因，利用塞入信息中包含的時(shí)鐘頻率信息，便可找到一種較為簡(jiǎn)便的方法來(lái)恢復(fù)支路時(shí)鐘。首先，在m幀中統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)n，根據(jù)n和m，得到塞入率的估計(jì)值
該式表明，在m幀中共需要扣除n個(gè)塞入位置所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘。其次，根據(jù)
便可自適應(yīng)地預(yù)測(cè)出支路時(shí)鐘
預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘的一種方法可以是處理高速時(shí)鐘fM。高速時(shí)鐘fM可以來(lái)源于合路時(shí)鐘fh，即fM與fh同步，那么fM的頻率為
(K可為十幾或幾十)；fM與fh也可以互不相關(guān)，那么fM的頻率可為
。處理過(guò)程就是根據(jù)
扣除高速時(shí)鐘的脈沖，在m幀的時(shí)間間隔內(nèi)均勻扣除kn個(gè)高速時(shí)鐘脈沖，當(dāng)
大時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量多，從而預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率小，當(dāng)
小時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，從而預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率大，因此，預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率便會(huì)隨
自適應(yīng)地改變。例如，當(dāng)K＝16，m＝1024，如n的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為400，此時(shí)
應(yīng)該在1024個(gè)幀周期的時(shí)間間隔內(nèi)，扣除16×400＝6400個(gè)fM脈沖，這6400個(gè)扣除均勻分布于時(shí)間間隔內(nèi)。另外一種預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘的方法是處理低速時(shí)鐘fN。同fM一樣，fN的頻率可以是
也可以是；
。處理過(guò)程就是使被處理的低速時(shí)鐘脈沖的間隔增加一固定值，此過(guò)程被稱為間隔調(diào)整，每次間隔的改變量為低速時(shí)鐘周期的K分之一(K可為十幾或幾十)，從長(zhǎng)期平均的角度看，時(shí)鐘的頻率就發(fā)生了變化。有間隔調(diào)整的脈沖個(gè)數(shù)由
決定，產(chǎn)生kn個(gè)有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖均勻分布于m幀時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)
大時(shí)，有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖數(shù)量多，從而預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率小，當(dāng)
小時(shí)，有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，從而預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率大，因此，預(yù)測(cè)出的支路時(shí)鐘頻率便會(huì)隨
自適應(yīng)地改變。例如，當(dāng)k＝16，m＝1024，如n的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為400，此時(shí)
應(yīng)該在1024個(gè)幀周期的時(shí)間間隔內(nèi)，使有間隔調(diào)整的fN脈沖個(gè)數(shù)為16×400＝6400，此6400個(gè)脈沖均勻分布于時(shí)間間隔內(nèi)。這樣，根據(jù)塞入率預(yù)測(cè)收端支路時(shí)鐘的頻率，可不受塞入抖動(dòng)與輸入抖動(dòng)的影響，與前述美國(guó)專利的方法相比具有優(yōu)越性。由于
與ρ存在一定誤差(誤差隨m增大而減小)，
與實(shí)際的支路時(shí)鐘f1的頻率還有一微小差別。因此，還應(yīng)對(duì)
進(jìn)行微調(diào)，即當(dāng)彈性存儲(chǔ)器出現(xiàn)溢出(或取空)時(shí)，減少(或增加)扣除一個(gè)高速時(shí)鐘fM脈沖，或者減少(或增加)一個(gè)有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘fN脈沖，使
超前或滯后一個(gè)調(diào)整量。這樣，從長(zhǎng)期平均的角度看，經(jīng)過(guò)微調(diào)以后的
與f1的頻率是相同的，支路時(shí)鐘便被恢復(fù)出來(lái)。
另外，應(yīng)說(shuō)明的是，在不同的應(yīng)用中，合路時(shí)鐘fh與待處理的高速時(shí)鐘fM可能有著不同的關(guān)系。當(dāng)fM來(lái)源于fh時(shí)，fM與fh同步，對(duì)fM的處理則比較簡(jiǎn)單，可如上所述，僅根據(jù)塞入率進(jìn)行預(yù)測(cè)就能得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。此時(shí)，fM、ρ與f1間的關(guān)系是已知的，根據(jù)ρ，便可利用已知的關(guān)系設(shè)計(jì)電路，通過(guò)處理fM得到收端支路時(shí)鐘。當(dāng)fh與fM互不相關(guān)時(shí)，fM的頻率與
存在誤差，而且，不同的待處理時(shí)鐘源fM的頻率不一定完全相同，誤差的大小也是不一樣的。f1、fM、ρ間的關(guān)系未知，這便需要一個(gè)自校準(zhǔn)過(guò)程來(lái)求出這一關(guān)系，同時(shí)消除fM的頻率與
的誤差引起的預(yù)測(cè)頻率的不精確。但是，對(duì)某一系統(tǒng)而言，fM是穩(wěn)定的，頻率不變，所以，f1、fM、ρ間的關(guān)系是不變的。因此，自校準(zhǔn)只是一個(gè)初始化過(guò)程。另外，當(dāng)待處理的時(shí)鐘為低速時(shí)鐘fN時(shí)，如fN來(lái)源于fh，由于在集成電路中，難以實(shí)現(xiàn)完全精確的脈沖間隔調(diào)整，會(huì)增加
與f1的頻率誤差，所以，為了提高預(yù)測(cè)時(shí)鐘頻率的精確度，無(wú)論fN是否來(lái)源于fh，由于在集成電路中，難以實(shí)現(xiàn)完全精確的脈沖間隔調(diào)整，會(huì)增加f1與f1的頻率誤差，所以，為了提高預(yù)測(cè)時(shí)鐘頻率的精確度，無(wú)論fN是否來(lái)源于fh，都需要有自校準(zhǔn)過(guò)程來(lái)確定f1、fN、ρ間的關(guān)系。自校準(zhǔn)過(guò)程的步驟是觀察一段時(shí)間內(nèi)，由于
與f1的頻率誤差而引起的微調(diào)次數(shù)，如微調(diào)次數(shù)多到一定程度時(shí)，表明
頻率與f1頻率存在較大誤差。這就需要在預(yù)測(cè)時(shí)，減小或增大
的頻率，即在處理高速時(shí)鐘fM(或低速時(shí)鐘fN)時(shí)，固定增加或減少扣除高速時(shí)鐘脈沖(或有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖)的數(shù)目，以減小預(yù)測(cè)時(shí)鐘
與實(shí)際支路時(shí)鐘f1的頻率誤差。例如，在m個(gè)幀周期的時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)因
頻率過(guò)大而使微調(diào)次數(shù)超過(guò)K時(shí)，在待處理的時(shí)鐘為高速時(shí)鐘fM的情況下，自較準(zhǔn)過(guò)程將固定增加扣除K個(gè)fM脈沖；在待處理的時(shí)鐘為低速時(shí)鐘fN的情況下，自校準(zhǔn)過(guò)程將固定增加K個(gè)有間隔調(diào)整的fN脈沖。自校準(zhǔn)過(guò)程可以通過(guò)修正
值來(lái)實(shí)現(xiàn)上述步驟，通過(guò)增大或減小
，以減小或增大預(yù)測(cè)時(shí)鐘f1的頻率。自校準(zhǔn)過(guò)程的存在使得在不同的應(yīng)用情況下，待處理的時(shí)鐘源具有更大的選擇范圍，它可以來(lái)源于合路時(shí)鐘，也可以與合路時(shí)鐘互不相關(guān)。
綜上所述，本方法在一般情況下，主要經(jīng)過(guò)了自適應(yīng)的預(yù)測(cè)過(guò)程和自校準(zhǔn)過(guò)程，因此，本方法稱雙自法。當(dāng)待處理的高速時(shí)鐘fM來(lái)源于合路時(shí)鐘fh時(shí)，雙自法的步驟如下1、在m幀中統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)n，根據(jù)m和n，估計(jì)塞入率ρ，得到塞入率的估計(jì)值
2、根據(jù)塞入率的估計(jì)值
，自適應(yīng)地預(yù)測(cè)出支路時(shí)
。預(yù)測(cè)過(guò)程是處理一高速時(shí)鐘fM(高速時(shí)鐘的頻率為
，根據(jù)
決定扣除fM脈沖的個(gè)數(shù)，在m幀的時(shí)間間隔內(nèi)均勻扣除kn個(gè)高速時(shí)鐘脈沖，當(dāng)
大時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量多，當(dāng)
小時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，扣除后的高速時(shí)鐘再經(jīng)K分頻，得到預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘
；3、對(duì)
進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
與直接從合路時(shí)鐘fh得到的具有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘的相位相差過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可使
的相位超前或滯后一個(gè)調(diào)整量，經(jīng)過(guò)微調(diào)以后，
頻率的長(zhǎng)期平均值與f1頻率相同，收端支路時(shí)鐘便被恢復(fù)出來(lái)。
當(dāng)待處理時(shí)鐘為低速時(shí)鐘fN或?yàn)榕c合路時(shí)鐘fh互不相關(guān)的高速時(shí)鐘fM時(shí)，需要增加自校準(zhǔn)過(guò)程。此時(shí)，雙自法步驟如下1、在m幀中統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)n，根據(jù)m和n，估計(jì)塞入率ρ，得到塞入率的估計(jì)值
2、根據(jù)塞入率的估計(jì)值ρ，自適應(yīng)地預(yù)測(cè)出支路時(shí)鐘f1。預(yù)測(cè)的過(guò)程是處理一高速時(shí)鐘fM(高速時(shí)鐘的頻率為
，根據(jù)
決定扣除fM脈沖的個(gè)數(shù)，在m幀的時(shí)間間隔內(nèi)均勻扣除kn個(gè)高速時(shí)鐘脈沖，當(dāng)
大時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量多，當(dāng)
小時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，扣除后的高速時(shí)鐘再經(jīng)k分頻，得到預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘
；或者處理一低速時(shí)鐘fN(低速時(shí)鐘的頻率等于或約等于
)，根據(jù)
決定有間隔調(diào)整(間隔調(diào)整是指使該時(shí)鐘脈沖的間隔增加一個(gè)固定值，該增加量一般為時(shí)鐘周期的k分之一)的fN脈沖個(gè)數(shù)，產(chǎn)生kn個(gè)有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖均勻分布于m幀的時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)
大時(shí)，有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖數(shù)量多，預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘頻率就小，當(dāng)
小時(shí)，有間隔調(diào)整低速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘頻率就大，最終得到預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘
3、對(duì)
進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
與直接從合路時(shí)鐘fh得到的有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘的相位相差過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可使
的相位超前或滯后一個(gè)調(diào)整量，經(jīng)過(guò)微調(diào)以后，
頻率的長(zhǎng)期平均值與f1頻率相同，收端支路時(shí)鐘便被恢復(fù)出來(lái)；4、自校準(zhǔn)過(guò)程。當(dāng)微調(diào)次數(shù)過(guò)多時(shí)，根據(jù)微調(diào)的原因是予測(cè)支路時(shí)鐘
相位超前還是滯后直接從合路時(shí)鐘得到的有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘相位，以減小或增大預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
的頻率。自校準(zhǔn)過(guò)程可以通過(guò)修正
值實(shí)現(xiàn)，使
增大或減小，來(lái)減小或增大預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘的頻率。
實(shí)現(xiàn)雙自法的裝置由三大部分組成，一、塞入統(tǒng)計(jì)電路。統(tǒng)計(jì)m幀中有塞入的幀數(shù)n，以得到塞入率的估計(jì)值
。如果有自校準(zhǔn)過(guò)程存在，則需要增加校準(zhǔn)器修正
；二、時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路。根據(jù)
預(yù)測(cè)收端支路時(shí)鐘，同時(shí)，根據(jù)彈性存儲(chǔ)器給出的控制信號(hào)，對(duì)收端支路時(shí)鐘進(jìn)行微調(diào)，以最終恢復(fù)出收端支路時(shí)鐘；三、彈性存儲(chǔ)器。以未經(jīng)勻滑的支路時(shí)鐘為寫時(shí)鐘寫入數(shù)據(jù)，以時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路得到的支路時(shí)鐘為讀時(shí)鐘讀出數(shù)據(jù)，同時(shí)，彈性存儲(chǔ)器還根據(jù)讀、寫時(shí)鐘的相位關(guān)系給出微調(diào)控制信號(hào)。
圖2為不需自校準(zhǔn)過(guò)程的雙自法裝置框圖。此時(shí)，待處理的時(shí)鐘為高速時(shí)鐘fM，且高速時(shí)鐘fM來(lái)源于合路時(shí)鐘fh。(3)為高速時(shí)鐘fM。(1)為來(lái)自復(fù)接系統(tǒng)收端定時(shí)系統(tǒng)的塞入信息，它表示本幀是有塞入，還是無(wú)塞入。(1)進(jìn)入m(一般可取m＝2′)幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，通過(guò)在m幀的時(shí)間間隔中對(duì)塞入計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)m幀中有塞入的幀數(shù)n。統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器每隔m幀的時(shí)間間隔輸出一次i位n值(6)，將(6)送入加法器，(7)為復(fù)接系統(tǒng)收端定時(shí)系統(tǒng)給出的幀信號(hào)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果(6)經(jīng)過(guò)圖中所示的由加法器和寄存器所構(gòu)成的電路得出扣除信號(hào)(2)，(2)為寄存器i位輸出的最高位，寄存器的時(shí)鐘為(7)，頻率為k倍幀頻。該電路可以使扣除信號(hào)(2)為在m幀時(shí)間間隔內(nèi)具有kn個(gè)均勻分布的脈沖?？鄢盘?hào)(2)送入時(shí)鐘產(chǎn)生器，在這里，時(shí)鐘產(chǎn)生器的主要作用是扣除時(shí)鐘。在時(shí)鐘產(chǎn)生器中，每遇到一個(gè)(2)的脈沖，就扣除一個(gè)高速時(shí)鐘fM(3)的脈沖而得到(4)。(4)經(jīng)過(guò)k分頻后，得到預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
(5)，作為彈性存儲(chǔ)器的讀時(shí)鐘，(4)中一個(gè)時(shí)鐘周期的空缺在(5)中變?yōu)?
(單位間隔)的抖動(dòng)。(8)是彈性存儲(chǔ)器的輸入數(shù)據(jù)，(9)是直接從合路時(shí)鐘fh得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘，作為彈性存儲(chǔ)器的寫時(shí)鐘。由于前
與ρ之間誤差的存在，預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘(5)與(9)的頻率不一定完全相同。所以需要有微調(diào)過(guò)程．當(dāng)(5)的頻率略高于(9)的頻率時(shí)，在彈性存儲(chǔ)器中，(5)的相位便會(huì)逐漸超前，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，彈性存儲(chǔ)器便送出微調(diào)控制信號(hào)(10)。(10)控制時(shí)鐘產(chǎn)生器增加扣除一個(gè)脈沖，使得(5)的相位后移
。反之，如(5)的頻率略低于(9)時(shí)，彈性存鍺器送出微調(diào)控制信號(hào)(11)。(11)控制時(shí)鐘產(chǎn)生器減少扣除一個(gè)脈沖，使得(5)的相位前移
。這樣，(5)與(9)的長(zhǎng)期平均頻率相同，收端支路時(shí)鐘便被恢復(fù)出來(lái)。(12)為彈性存鍺器輸出的支路信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，并非一定要等到彈性存儲(chǔ)器溢出或取空時(shí)才動(dòng)作，它是有保護(hù)間隔的。
當(dāng)高速時(shí)鐘fM與臺(tái)路時(shí)鐘fh互不相關(guān)時(shí)，需要有自校準(zhǔn)過(guò)程。如圖3，為實(shí)現(xiàn)自較準(zhǔn)過(guò)程，需增加一個(gè)校準(zhǔn)器．校準(zhǔn)器為m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)i位的初值(13)，使得m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器在該初值的基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，以達(dá)到修正
的目的。校準(zhǔn)器根據(jù)微調(diào)控制信號(hào)(10)與(11)在m幀時(shí)間間隔中對(duì)微調(diào)次數(shù)計(jì)數(shù)。當(dāng)m幀中微調(diào)控制(10)的次數(shù)超過(guò)k時(shí)，校準(zhǔn)器的輸出(14)便增加1。當(dāng)m幀中微凋(11)的次數(shù)超過(guò)k時(shí)，校準(zhǔn)器的輸出(14)便減少1。自校準(zhǔn)過(guò)程一般發(fā)生在設(shè)備開(kāi)始工作的時(shí)候，經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)整，設(shè)備最終進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，即m幀中的微調(diào)次數(shù)不超過(guò)k，這時(shí)，校準(zhǔn)器便不再工作，只是為m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)固定的初值。由于校準(zhǔn)器的工作僅是為了調(diào)整適應(yīng)fh與fM間的關(guān)系，所以，校準(zhǔn)器可以被各支路共用。
圖4是待處理的時(shí)鐘為低速時(shí)鐘fN的雙自法裝置框圖。低速時(shí)鐘(3)被送入時(shí)鐘產(chǎn)生器，每當(dāng)遇到一個(gè)扣除信號(hào)(2)的膿沖，時(shí)鐘產(chǎn)生器便使一個(gè)(3)的脈沖間隔增加一凋整量，滾調(diào)整量為低速時(shí)鐘(3)的周期的k分之一。低速時(shí)鐘(3)經(jīng)過(guò)間隔調(diào)整后，頻率產(chǎn)生了變化，得到預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘f1(5)。(5)是彈性存鍺器的讀時(shí)鐘。當(dāng)進(jìn)行微調(diào)時(shí)，時(shí)鐘產(chǎn)生器只是增加或減少一個(gè)有間隔凋整的低速時(shí)鐘(3)的脈沖，其它部分與前面所述相同。校準(zhǔn)器的工作與圖3中的相同，其輸出(4)被送入m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，作為統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)的初值，以達(dá)到修正
的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是適用于各種準(zhǔn)同步復(fù)接系統(tǒng)中。包括正碼速調(diào)整、正/零/負(fù)碼速凋整，既可應(yīng)用于準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)，又可應(yīng)用于同步數(shù)字系列(SDH)，以及其它數(shù)字信號(hào)的復(fù)接方式，特別是在象同步數(shù)字系列SDH的指針調(diào)整等具有較大相位抖動(dòng)的復(fù)接方式中，有著較為廣闊的應(yīng)用前景。它可解決數(shù)字鎖相環(huán)在抖動(dòng)較大時(shí)易失鎖的問(wèn)題，具有極寬的捕捉帶，而且值得指出的是，應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)接系統(tǒng)沒(méi)有抖動(dòng)積累。


附圖1是應(yīng)用于均勻時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)的數(shù)字去時(shí)鐘抖動(dòng)電路的原理框圖。
附圖2是無(wú)自校準(zhǔn)過(guò)程的雙自法裝置圖。
附圖3是有自校準(zhǔn)過(guò)程的雙自法裝置圖。
附圖4是待處理的時(shí)鐘為低速時(shí)鐘時(shí)的雙自法裝置圖。
實(shí)施例
本方法應(yīng)用于一次群至二次群的正碼速調(diào)整復(fù)接系統(tǒng)時(shí)，采用如圖3所示的裝置，根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟ITU的G.742建議fh＝8.448MHz，f1＝2.048MHz，可選擇fM＝32.836MHz，k＝16，m＝65536，i＝16，這樣便構(gòu)成了一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用裝置。
權(quán)利要求
1、一種雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于
①統(tǒng)計(jì)塞入率的估計(jì)值
，即在m幀中統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)n，根據(jù)m和n得到塞入率的估計(jì)值
②根據(jù)塞入率的估計(jì)值
自適應(yīng)地預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
預(yù)測(cè)過(guò)程是處理一高速時(shí)鐘fM，fM來(lái)源于合路時(shí)鐘fh，且
根據(jù)
決定扣除高速時(shí)鐘脈沖的數(shù)量，即在m幀的時(shí)間間隔內(nèi)均勻地扣除kn個(gè)高速時(shí)鐘脈沖，當(dāng)
大時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖多，當(dāng)
小時(shí)，扣除的高速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，扣除后的高速時(shí)鐘經(jīng)k分頻，得到預(yù)測(cè)的支路時(shí)鐘
③對(duì)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
進(jìn)行微調(diào)，即當(dāng)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
與直接從合路時(shí)鐘fh得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘的相位相差過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可使
的相位超前或滯后一個(gè)調(diào)整量，經(jīng)過(guò)微調(diào)后，
頻率的長(zhǎng)期平均值與支路時(shí)鐘f1頻率相同，收端支路時(shí)鐘f1便被恢復(fù)出來(lái)。
2、按照權(quán)利要求1所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于所說(shuō)的高速時(shí)鐘脈沖fM與合路時(shí)鐘互不相關(guān)，且
具體步驟是
①統(tǒng)計(jì)塞入率的估計(jì)值
②根據(jù)塞入率的估計(jì)值
自適應(yīng)地預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
③對(duì)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
進(jìn)行微調(diào)，收端支路時(shí)鐘f1被恢復(fù)出來(lái)。
④當(dāng)微調(diào)次數(shù)過(guò)多時(shí)，可進(jìn)行自校準(zhǔn)，即根據(jù)微調(diào)原因是預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
相位超前還是滯后直接從合路時(shí)鐘fh得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘相位，確定減小還是增大預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
的頻率，并據(jù)此修正
值，使預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
頻率減小或增大。
3、按照權(quán)利要求1和2所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于所說(shuō)的k值可以是十幾～幾十。
4、一種雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于
①統(tǒng)計(jì)塞入率的估計(jì)值
，即在m幀中統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)n，根據(jù)m和n得到塞入率的估計(jì)值
②根據(jù)塞入率的估計(jì)值
自適應(yīng)地預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
預(yù)測(cè)過(guò)程是處理一低速時(shí)鐘fN，低速時(shí)鐘頻率為
根據(jù)ρ決定有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖的數(shù)量(間隔調(diào)整是指使低速時(shí)鐘脈沖的時(shí)間間隔增加一個(gè)固定值，該增加值一般為低速時(shí)鐘周期的1/k)，即在m幀的時(shí)間間隔內(nèi)均勻地產(chǎn)生kn個(gè)有調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖，當(dāng)
大時(shí)，有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖多，預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘頻率就小，當(dāng)
小時(shí)，有間隔調(diào)整的低速時(shí)鐘脈沖數(shù)量少，預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘頻率就高，得到預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
③對(duì)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
進(jìn)行微調(diào)，即當(dāng)預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
的相位與直接從合路時(shí)鐘得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘相位相差過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可使
的相位超前或滯后一個(gè)調(diào)整量，經(jīng)過(guò)微調(diào)后，
頻率的長(zhǎng)期平均值與f1頻率相同，收端支路時(shí)鐘f1便被恢復(fù)出來(lái)。
④當(dāng)微調(diào)次數(shù)過(guò)多時(shí)，可進(jìn)行自校準(zhǔn)，即根據(jù)微調(diào)原因是預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
相位超前還是滯后直接從合路時(shí)鐘得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘，確定減小還是增大預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
的頻率，并據(jù)此修正
的值，使預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
的頻率減少或增大。
5、按照權(quán)利要求4所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于所說(shuō)的低速時(shí)鐘也可以是
。
6、按照權(quán)利要求4和5所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于所說(shuō)的k可以是十幾～幾十。
7、一種雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的裝置，其特征在于由塞入統(tǒng)計(jì)電路、時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路和彈性存儲(chǔ)電路組成，塞入統(tǒng)計(jì)電路包括一個(gè)m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，其入端有來(lái)自復(fù)接系統(tǒng)收端定時(shí)系統(tǒng)的塞入信息(1)和幀信號(hào)(7)，出端接時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路的扣除信號(hào)電路的入端，輸出信號(hào)為每隔m幀的時(shí)間間隔內(nèi)輸出一次n值(6)，即塞入率估計(jì)值
，時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路包括1個(gè)i位加法器、i位寄存器組成的扣除信號(hào)電路，時(shí)鐘產(chǎn)生和k分頻器，(6)為i位加法器的入端信號(hào)，i位寄存器的時(shí)鐘為(7)，扣除信號(hào)電路的出端接時(shí)鐘產(chǎn)生器，輸出信號(hào)為在m幀時(shí)間間隔內(nèi)有kn個(gè)均勻分布的脈沖(2)，時(shí)鐘產(chǎn)生器的入端接處理時(shí)鐘(3)，此時(shí)鐘為高速時(shí)鐘fM且
其出端接k分頻器，時(shí)鐘產(chǎn)生的輸出信號(hào)(4)經(jīng)k分頻后得到預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
(5)，(5)作為彈性存儲(chǔ)器的讀時(shí)鐘，彈性存貯器的寫時(shí)鐘(9)是直接從合路時(shí)鐘fh得到的含有抖動(dòng)的支路時(shí)鐘，輸入數(shù)據(jù)為(8)，當(dāng)(5)的頻率略高于(9)的頻率時(shí)，彈性存儲(chǔ)器便送出微調(diào)控制信號(hào)(10)，當(dāng)(5)的頻率低于(9)的頻率時(shí)，彈性存儲(chǔ)器有微調(diào)控制信號(hào)(11)送時(shí)鐘產(chǎn)生器，(12)是彈性存儲(chǔ)器輸出的支路信號(hào)。
8、按照權(quán)利要求7所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的方法，其特征在于所說(shuō)的處理時(shí)鐘(3)為高速時(shí)鐘，且
時(shí)，需在所說(shuō)的統(tǒng)計(jì)塞入電路中加校準(zhǔn)器，校準(zhǔn)器的入端與彈性存儲(chǔ)器相連，輸入信號(hào)為彈性存儲(chǔ)器送出的微調(diào)控制信號(hào)(10)、(11)，校準(zhǔn)器的出端接m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，為m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器提供一個(gè)初值(13)。
9、按照權(quán)利要求1所說(shuō)的雙自法頻率預(yù)測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的裝置，其特征在于所說(shuō)的處理時(shí)鐘(3)為低速時(shí)鐘fN，且
時(shí)，所說(shuō)的時(shí)鐘預(yù)測(cè)電路包括1個(gè)i位加法器和1個(gè)i位寄存器組成的扣除信號(hào)電路和時(shí)鐘產(chǎn)生器，扣除信號(hào)(2)和低速時(shí)鐘fN均送入時(shí)鐘產(chǎn)生器，每遇到一個(gè)扣除信號(hào)(2)的脈沖，時(shí)鐘產(chǎn)生器便使一個(gè)(3)的脈沖間隔增加一個(gè)調(diào)整量，此調(diào)整量為低速時(shí)鐘(3)的周期的k分之一，時(shí)鐘產(chǎn)生器輸出為預(yù)測(cè)支路時(shí)鐘
(5)做為彈性存儲(chǔ)器的讀時(shí)鐘，所說(shuō)的統(tǒng)計(jì)塞入電路增加一個(gè)校準(zhǔn)器，校準(zhǔn)器的入端與彈性存儲(chǔ)器相連，輸入信號(hào)為彈性存儲(chǔ)器送出的微調(diào)控制信號(hào)(10)、(11)，校準(zhǔn)器的出端接m幀計(jì)數(shù)器，其輸出(4)被送入m幀統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器，作為統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器的初值，達(dá)到修正
的目的。
10、按照權(quán)利要求1和9所說(shuō)的雙自法頻率予測(cè)恢復(fù)收端支路時(shí)鐘的裝置，其特征在于所說(shuō)的處理時(shí)鐘(3)也可以是與合路時(shí)鐘fh不相關(guān)的低速時(shí)鐘，且
。
全文摘要
本發(fā)明屬于電通信領(lǐng)域,主要應(yīng)用于數(shù)字通信的多路復(fù)用技術(shù)。本發(fā)明提供了一種恢復(fù)復(fù)接系統(tǒng)收端支路時(shí)鐘的數(shù)字化方法及裝置,其技術(shù)特征是通過(guò)統(tǒng)計(jì)有塞入的幀數(shù)而得到塞入率,根據(jù)塞入率,處理時(shí)鐘,便可得到復(fù)接系統(tǒng)的收端支路時(shí)鐘。本發(fā)明具有便于集成,捕捉范圍寬,無(wú)抖動(dòng)積累的特點(diǎn)在數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信等領(lǐng)域可以有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04J3/06GK1177243SQ96109748
公開(kāi)日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1996年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日
發(fā)明者曾烈光, 王瀚晟 申請(qǐng)人:清華大學(xué)