DE2853058A1 - DEVICE FOR CYCLE RECOVERY IN A RECEIVING STATION OF A DIGITAL DATA TRANSFER SYSTEM - Google Patents
DEVICE FOR CYCLE RECOVERY IN A RECEIVING STATION OF A DIGITAL DATA TRANSFER SYSTEMInfo
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Description
K.Caves 6-1K. Caves 6-1
Einrichtung zur Taktrückgewinnung in einer Empfangsstation eines digitalen Datenübertragungssystems Device for clock recovery in a receiving station of a digital data transmission system
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Taktrückgewinnung in einer Empfangsstation eines digitalen Datenübertragungssystems aus den in der Empfangsstation empfangenen digitalen Daten und dem Leitungstakt des Datenübertragungssystems, bei der vom Leitungstakt eine Daten-Taktimpulsfolge abgeleitet wird, deren Frequenz gleich der Nenn-Bitgeschwindigkeit der empfangenen Daten ist.The invention relates to a device for clock recovery in a receiving station of a digital data transmission system from the digital data received in the receiving station and the line clock of the data transmission system which is derived from the line clock a data clock pulse train, the frequency of which is equal to the nominal bit rate of the received data is.
Ein bekanntes Verfahren zur Übertragung eines seriellen Datenstroms an eine entfernte Datenstation besteht darin, die Daten mit einem Leitungstakt zu versehen, dessen Frequenz um ein Vielfaches höher ist als die Datenbitgeschwindigkeit und das redundant kodierte Signal über ein Modem auf die Leitung auszusenden. Nach der Demodulation in der Empfangsstation wird eine Hehrheitsentscheidung aufgrund der η zuletzt empfangenen Bits durchgeführt, wodurch eine Grundfehlerkorrektur erfolgen kann, η ist die ungerade Zahl, die dem Verhältnis zwischen der Frequenz des Leitungstaktes und des Datentaktes am nächsten kommt. Durch Ableitung des Datentaktes von diesem durch die Mehrheitsentscheidung gewonnenen Datensignal ist es möglich, dieses Datensignal wieder in das richtige Zeitraster zu bringen, und damit die Fehlerkorrektur zu vervollständigen.A well-known method for transmitting a serial data stream to a remote data station is to to provide the data with a line clock, its frequency is many times higher than the data bit rate and the redundantly coded signal via a modem to the To send out the line. After the demodulation in the receiving station, a majority decision based on the η is made last received bits, whereby a basic error correction can be carried out, η is the odd number assigned to the Ratio between the frequency of the line clock and the data clock comes closest. By deriving the data clock from this data signal obtained by the majority decision, it is possible to convert this data signal back into the Bringing the correct time grid and thus completing the error correction.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Rückgewinnung des Datentaktes abhängig von einem ankommenden Datensignal anzugeben, die sich für eine Verwendung in einem digitalen Datenübertragungssystem eignet.It is the object of the invention to provide a device for recovering the data clock as a function of an incoming Specify a data signal that is suitable for use in a digital data transmission system.
Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, The object is achieved with the means specified in claim 1. Further developments result from the subclaims,
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, for example.
Es zeigen:Show it:
Fig.1 die Daten- und Taktsignale eines solchen Systems mit Maßnahmen zur Fehlerkorrektur,Fig.1 shows the data and clock signals of such a system with measures to correct errors,
Fig.2 ein vereinfachtes Blockschaltbild des zum Verständnis der Erfindung relevanten Teils einer Datenempfangsstation und2 shows a simplified block diagram of the for understanding the invention relevant part of a data receiving station and
Fig.3 ein ausführlicher dargestelltes Blockschaltbild der in Fig.2 gezeigten Anordnung.3 shows a more detailed block diagram of the in the arrangement shown in Fig.2.
Die Signalform a in Fig.1 zeigt einen Teil eines asynchronen zu übertragenden Datenstromes in der NRZ-Kodierung (NRZ = non-return-to-zero) wogegen b den Leitungstakt zeigt, dessen Frequenz, wie leicht zu sehen ist, weitaus höher als die Bitgeschwindigkeit der Daten ist. Bei diesem Frequenzunterschied schließen jeweils zwei aufeinanderfolgende Datenbits eineThe signal form a in FIG. 1 shows part of an asynchronous data stream to be transmitted in the NRZ coding (NRZ = non-return-to-zero) whereas b shows the line clock whose Frequency, as can easily be seen, is far higher than the bit rate of the data. With this frequency difference each two consecutive data bits close one
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Anzahl von Taktperioden des Leitungstakts ein, die nicht konstant sein muß, sondern von einem Paar aufeinanderfolgender Bits zum nächsten Paar um 1 schwanken kann. Die Signalform c zeigt die Verknüpfung des DatenStroms a mit dem Leitungstakt b, nämlich die auf die Leitung ausgesendeten Daten.Number of clock periods of the line clock that are not must be constant, but can fluctuate by 1 from one pair of consecutive bits to the next pair. The waveform c shows the link between the data stream a and the line clock b, namely the data transmitted on the line.
Die Signalform b zeigt die Daten der Signalform c, wie sie an einer Empfangsstation empfangen werden, nämlich beispielsweise mit zwei Ubertragungsfehlern A und B. Die Mehrheitsentscheidung erfolgt dadurch, daß unter der Steuerung des Leitungstaktes die relative Anzahl von 1- und O-Zuständen im empfangenen Datenstrom für jeden Satz der η zuletzt abgelaufenen Perioden des Leitungstaktes gezählt werden. Im vorliegenden Fall ist n=7, und die Mehrheit für die Mehrheitsentscheidung beträgt 4. Wie bei e gezeigt, bewirkt dies, daß der Fehler A innerhalb der Periode des 1-Zustande beseitigt wird, wie mit A1 gestrichelt gezeigt, wogegen der Fehler B, wie mit B1 gezeigt, eine Verzögerung des Endes des ersten 1-Zustandes um eine Periode des Leitungstaktes zur Folge hat. Die Signaiform f ist die rückgewonnene Daten-Taktimpulsfolge auf deren Rückgewinnung, wie nachstehend beschrieben wird, abhängig von dem empfangenen Datenstrom sich die vorliegende Erfindung bezieht.The signal form b shows the data of the signal form c as they are received at a receiving station, namely, for example, with two transmission errors A and B. Data stream for each set of the η last elapsed periods of the line clock are counted. In the present case, n = 7, and the majority for the majority decision is 4. As shown at e, this causes the error A to be eliminated within the period of the 1-state, as shown with a 1 dashed line, while the error B is eliminated , as shown with B 1 , delaying the end of the first 1-state by one period of the line clock result. The signal form f is the recovered data clock pulse train on its recovery, as will be described below, depending on the received data stream, the present invention relates.
Die Signalform g zeigt die durch Mehrheitsentscheid erhaltenen Daten der Signalform e, wie sie nach einem ersten Wiederherstellen der Synchronisation auftreten. Wie man sieht, ist die Verzögerung des Übergangs, die durch den ubertragungsfehler B verursacht wurde, beseitigt. Dies ist mit B'' gezeigt. Die durch Mehrheitsentscheidung gewonnenen Daten nach ihrer letzten Synchronisation zeigt schließlich die Signalimpulsfolge h,The signal form g shows the data of the signal form e obtained by majority decision, as they are after a first restoration synchronization occur. As you can see, the transition delay is caused by the transmission error B was eliminated. This is shown with B ″. The data obtained by majority decision according to their last synchronization finally shows the signal pulse sequence h,
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und man sieht, daß die normale Übereinstimmung mit dem Datentakt wiederhergestellt ist, wie mit C angedeutet ist, d.h. die Datenübergänge fallen zusammen mit den ansteigenden Flanken der Taktimpulse.and you can see that the normal correspondence with the Data clock is restored, as indicated by C, i.e. the data transitions coincide with the increasing ones Clock pulse edges.
Es wird nun die Fig.2 beschrieben. Wie"bereits erwähnt, ist die Frequenz des Leitungstaktes (b) kein ganzzahliges Vielfaches der ursprünglichen Datenbitgeschwindigkeit, so daß einige der empfangenen Datenbits eine Taktimpulsperiode mehr als andere einschließen. Dazu kommt, daß die Daten und der Leitungstakt, obwohl ihre Frequenzen normalerweise fest sind und sie daher über eine lange Periode synchron zueinander sein sollten, in Wirklichkeit leicht asynchron zueinander sind aufgrund von Toleranzen dieser beiden Frequenzen. Das vorliegende übertragungssystem soll beiden dieser Faktoren Rechnung tragen. '2 will now be described. As "mentioned earlier, is the frequency of the line clock (b) is not an integer multiple of the original data bit rate, so that some of the received data bits include one clock pulse period more than others. In addition, the data and the Line clock, although their frequencies are usually fixed and therefore they are synchronous with each other over a long period should be, in reality, slightly asynchronous to each other are due to tolerances of these two frequencies. The present transmission system aims to address both of these factors Take into account. '
Weil die Daten in einem seriellen NRZ-Bitstrom über die Leitung übertragen werden, liegt die einzige Information über den Takt der Daten in den übergängen des Leitungszustandes. In einem solchen System ist es üblich, eine synchronisierende Präambel in den ausgesendeten Datenstrom einzufügen, wenn eine Reihe von aufeinanderfolgenden Bits mit demselben logischen Pegel länger als eine vorgegebene Zeit t andauert. Dies ist notwendig, weil bei einem solchen Datenstrom die Leitung für eine relativ lange Periode in einem einzigen Zustand bleibt, und der Empfänger somit keine Möglichkeit hat, die Synchronisation aufrecht zu erhalten, wenn nicht eine solche Maßnahme getroffen wird. Auf diese Weise kommt zumindest von einer Datenübergangshäüfigkeit von 1/t ein Beitrag zur Taktinformation zum Empfänger.Because the data is in a serial NRZ bit stream via the Line, the only information about the clock rate of the data is in the transitions of the line status. In such a system it is common to insert a synchronizing preamble into the transmitted data stream, if a series of consecutive bits with the same logic level takes longer than a predetermined time t lasts. This is necessary because with such a data stream the line remains in a single state for a relatively long period and the receiver thus has no way of maintaining synchronization when no such action is taken. In this way comes at least a data transition frequency of 1 / t a contribution to the clock information to the receiver.
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Somit arbeitet das System unter den folgenden Bedingungen:Thus the system works under the following conditions:
a) übertragungsfehler (bis zu einer vorgegebenen Grenze)a) transmission errors (up to a specified limit)
b) Datenbits von ungleicher Längeb) Data bits of unequal length
c) Asynchronismus zwischen der Daten- und der Leitungstaktfrequenz (bis zu einer vorgegebenen Grenze) undc) Asynchronism between the data and line clock frequencies (up to a given limit) and
d) mindestens 1/t Datenübergänge in der Sekunde.d) at least 1 / t data transitions per second.
Bei der Anordnung nach Fig.2 wird der Leitungstakt, dessen Frequenz ein Vielfaches der Bitgeschwindigkeit (Fig.1) ist an einen Multiplizierer 1 mit einem Phasenregelkreis angelegt, dessen Ausgangssignal wiederum einem Taktteiler 2 zugeführt wird, der die rückgewonnene Daten-Taktimpulsfolge (f, Fig.1) liefert. Diese hat eine Frequenz, die gleich der Nenn-Datenbitgeschwindigkeit ist, und ist somit niedriger als die Frequenz des Leitungstaktes.In the arrangement according to Figure 2, the line clock, its Frequency a multiple of the bit rate (Fig. 1) is applied to a multiplier 1 with a phase-locked loop, whose output signal is in turn fed to a clock divider 2, which generates the recovered data clock pulse sequence (f, Fig. 1) supplies. This has a frequency which is equal to the nominal data bit rate and is thus lower than that Frequency of the line clock.
Die empfangenen Daten gelangen auf eine Phasenvergleichsschaltung 3, an die auch die rückgewonnene Daten-Taktimpulsfolge angelegt wird. Diese Phasenvergleichsschaltung 3 stellt Unterschiede zwischen den Zeitpunkten der übergänge des Leitungszustandes und den Zeitpunkten der ansteigenden Flanken des Ausgangssignals des Taktteilers 2 fest. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird über eine Einheit 4, die mit "übertragungsfehlerreduzierung" bezeichnet ist, an eine Phasenverschiebungssteuerung 5 angelegt, die die Phase der vom Taktteiler 2 erzeugten Impulse einstellt. Wie anhand von Fig.3 noch erläutert werden wird, wird eine Phasendifferenz ignoriert, wenn sie kleiner ist als ein vorgegebener BetragThe received data pass to a phase comparison circuit 3, to which the recovered data clock pulse sequence is also sent is created. This phase comparison circuit 3 represents differences between the times of the transitions of the Line status and the times of the rising edges of the output signal of the clock divider 2 fixed. That The result of this comparison is transmitted to a unit 4, which is referred to as “transmission error reduction” Phase shift control 5 applied, which adjusts the phase of the pulses generated by the clock divider 2. As with 3 will be explained later, there is a phase difference ignored if it is less than a specified amount
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Dies bedeutet ein "Synchronisationsfenster", außerhalb dessen ein Synchronisationsfehler erst beachtet wird.This means a "synchronization window", outside whose synchronization error is only taken into account.
Zusätzlich zu der Regelschleife, welche die Einheiten 3, 4 und 5 umfaßt, ist eine zweite Regelschleife vorhanden, welche die Menge der für die Phasenfehlererkennung notwendigen Information im Verhältnis zur Menge der empfangenen Taktinformation verändert. Diese Regelschleife enthält eine Taktüberwachungseinheit 6, die anhand der Anzahl der übergänge in der ankommenden Information die Menge der Taktinformation in den Daten bestimmt und die Phasenverschiebungssteuerung 5 über eine Phasenfehlersteuerung 7 entsprechend dieser Menge von Taktinformation beeinflußt.In addition to the control loop, which the units 3, 4 and 5, there is a second control loop which controls the amount of the necessary for phase error detection Information changed in relation to the amount of clock information received. This control loop contains a Clock monitoring unit 6, based on the number of transitions in the incoming information, the amount of clock information determined in the data and the phase shift control 5 via a phase error control 7 accordingly influenced by this amount of timing information.
Nachdem nun die Anordnung, die sicherstellen soll, daß die Daten-Taktimpulsfolge der empfangenden Datenstation richtig synchronisiert ist, sehr kurz beschrieben ist, sei nun das ausführlicher dargestellte Blockschaltbild nach Fig.3 betrachtet. Hier werden die Daten, nachdem sie der oben erwähnten Mehrheitsentscheidung unterworfen worden sind, einer übergangserkennungsschaltung 10 und von dort in der Hauptregelschleife einer Einheit 11 zugeführt, in welcher die synchronen Datenübergänge unterdrückt werden. Dies geschieht unter der Steuerung durch den Taktzähler 12, der die rückgewonnene Daten-Täktimpulsfolge liefert, über eine Einheit zur Bestimmung des Synchronisationsfensters. Diese Einheit 13 wird vom Taktzähler 12 so gesteuert, daß Datenübergänge, die innerhalb des Synchronisationsfensters liegen, in der Einheit 11 gesperrt werden. Wie bereits erwähnt, ist diesesNow that the arrangement that is to ensure that the Data clock pulse sequence of the receiving data station is correctly synchronized, is described very briefly, let that be considered in more detail shown block diagram according to Figure 3. Here is the data after following the above mentioned Majority decisions have been submitted to a transition detection circuit 10 and from there into the main control loop fed to a unit 11 in which the synchronous data transitions are suppressed. this happens under the control of the clock counter 12, which the recovered Data clock pulse train delivers, via a unit for determining the synchronization window. This unit 13 is controlled by the clock counter 12 so that data transitions, which are within the synchronization window are blocked in the unit 11. As mentioned earlier, this is
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Synchronisationsfenster derart um die ansteigende Flanke eines Taktimpulses angeordnet, daß diese Flanke in seiner Mitte liegt, und ein Datenübergang wird als zeitlich richtig liegend betrachtet, wenn er innerhalb dieser Fensterperiode liegt.Synchronization window around the rising edge of a clock pulse arranged that this edge is in its center, and a data transition is considered temporal considered correctly if it is within this window period.
Das Ausgangssignal der Einheit 11 zur Eliminierung synchroner übergänge besteht daher aus Signalen, von denen jedes einem Datenübergang entspricht, der außerhalb des Synchronisationsfensters auftritt. Diese Signale werden einem Phasenfehler- zähler 14 zugeführt, welcher der oben erwähnte Vorwärts-Rückwärtszähler ist. Diese Einheit enthält eine logische Schaltung, die vom Ausgangssignal des Taktzählers 12 so gesteuert wird, daß der Phasenzähler um einen Zählschritt vorwärts oder rückwärts zählt, je nach den zeitlichen Beziehungen zwischen den Datenübergängen auf der Leitung und der ansteigenden Flanke des Daten-Taktimpulses. Wenn der Datenübergang zu früh kommt, wird der Zähler in der Einheit 14 um einen Zählschritt rückwärts geschaltet, und wenn der Datenübergang zu spät kommt, wird der Zähler um einen Zählschritt vorwärts geschaltet.The output of the unit 11 for eliminating synchronous transition therefore consists of signals, each of which corresponds to a data transition that occurs outside of the synchronization window. These signals are subjected to a phase error counter 14 supplied, which the above-mentioned up-down counter is. This unit contains a logic circuit, which from the output signal of the clock counter 12 so it is controlled that the phase counter counts up or down by one counting step, depending on the time Relationships between the data transitions on the line and the rising edge of the data clock pulse. if the data transition comes too early, the counter in the unit 14 is switched back by one counting step, and if the data transition comes too late, the counter is incremented by one counting step.
Die Phasenfehlerzählereinheit 14 hat zwei Ausgänge. Ein Ausgang ist mit einem Detektor 15 für den Zählerstand -N verbunden und der andere mit einem Detektor 16 für den Zählerstand +N. Wenn der Zähler 14 um N Zählschritte in einer Richtung fortgeschaltet worden ist, so spricht einer dieser beiden Zähler an und zeigt damit an, daß die Schwelle der Phasenverschiebung erreicht worden ist. Zu beachten ist, daß keiner dieser beiden Detektoren anspricht, wenn eine solche Folge vonThe phase error counter unit 14 has two outputs. An exit is connected to a detector 15 for the counter reading -N and the other to a detector 16 for the counter reading + N. When the counter 14 is incremented by N counts in one direction has been, one of these two counters responds and thus indicates that the threshold of the phase shift has been achieved. It should be noted that neither of these two detectors responds if such a sequence of
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nichtsynchronen übergängen aufgetreten ist, die abwechslungsweise vor und nach dem Synchronisationsfenster liegen. Jeder dieser beiden Detektoren gibt, wenn er anspricht, ein Signal an eine Einheit 17 zur Rückstellung des Phasenfehlerzählers, deren Ausgangssignal in einem solchen Fall den Phasenfehlerzähler 14 zurückstellt.Nonsynchronous transitions occurred alternately before and after the synchronization window lie. When it responds, each of these two detectors gives a signal to a unit 17 for resetting of the phase error counter, the output signal of which resets the phase error counter 14 in such a case.
Der Taktzähler 12 erhält seine Eingangssignale normalerweise aus dem Leitungstaktgenerator über einen Multiplizierer 18 mit einer Phasenregelschleife, der eine Zwlschen-Taktimpulsfolge produziert, deren Frequenz gleich einem Vielfachen der Frequenz des Leitungstaktes ist. Diese Zwischen-Taktimpulsfolge wird einer Phasenverzögerungseinheit 19 zugeführt, welche sie während des synchronen Betriebszustandes unverändert bis zum Taktzähler 12 durchläuft, der in diesem Falle als Teiler arbeitet und die wiedergewonnene Daten-Taktimpulsfolge liefert.The clock counter 12 receives its input signals normally from the line clock generator via a multiplier 18 with a phase-locked loop that generates an intermediate clock pulse sequence produced whose frequency is equal to a multiple of the frequency of the line clock. This intermediate clock pulse train is fed to a phase delay unit 19, which it remains unchanged during the synchronous operating state runs through to the clock counter 12, which works as a divider in this case, and the recovered data clock pulse sequence supplies.
Falls aufgrund der oben beschriebenen Weiterschaltungen des Phasenfehlerzählers 14 der Detektor 16 für den Schwellenwert +N ein Ausgangssignal abgibt, so sperrt die Phasenverzögerungseinheit 19 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen der vom Multiplizierer 18 stammenden Zwischen-Taktimpulsfolge auf ihrem Weg zum Taktzähler 12, und bewirkt somit eine Phasenverzögerung im Taktzähler 12 und in dessen Ausgangssignal, der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge. Wenn jedoch der Detektor 15 für den unteren Schwellenwert -N anspricht, so bewirkt sein Ausgangssignal über die Einheit 20 zur Phasenvorwärtsverschiebung, daß sich der Taktzähler 12 um eine vorbestimmte Anzahl von Impulsperioden früher als normalerweise zurücksetzt, was eine Phasenvorwärtsverschiebung desIf, due to the forwarding of the Phase error counter 14, the detector 16 emits an output signal for the threshold value + N, the phase delay unit blocks 19 a predetermined number of pulses of the originating from the multiplier 18 intermediate clock pulse train their way to the clock counter 12, and thus causes a phase delay in the cycle counter 12 and in its output signal, of the recovered data clock pulse train. However, if the detector 15 responds for the lower threshold value -N, so causes its output signal via the unit 20 for phase forward shift, that the clock counter 12 is a predetermined number of pulse periods earlier than normal resets, which is a phase shift of the
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Taktzählers und seines Ausgangssignals, der wiedergewonnen Daten-Taktimpulsfolge, bewirkt.Clock counter and its output signal, the recovered data clock pulse train caused.
Um die zweite in Fig.1 mit den Einheiten 6 und 7 dargestellte Regelschleife unter einem geeigneten Blickwinkel zu beschreiben, werden nun die Hauptmerkmale im Betrieb des digitalen Datenübertragungssystems kurz nochmals erläutert. To the second shown in Fig.1 with the units 6 and 7 Describing the control loop from an appropriate point of view will now be the main features in operation of the digital data transmission system briefly explained again.
Wenn ein Datenübergang festgestellt wird, so wird die gerade vorhandene Phase des wiedergewonnenen Datentakts geprüft, und falls der übergang innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, dem zentral um die ansteigende Flanke des Taktimpulses festgesetzten Synchronisationsfenster, liegt, so geschieht weiter nichts, da der Takt in diesem Falle als synchron betrachtet wird. Wenn aber festgestellt wird, daß ein Datenübergang außerhalb des Synchronisationsfensters auftritt, so wird der Zählerstand des Vorwärts-/Rückwärtszählers, des Phasenfehlerzählers 14, um einen Zählschritt geändert. Wenn der Datenübergang während des hohen Pegels der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge liegt, d.h. wenn er zu spät kommt, so wird der Zählerstand des Phasenfehlerzählers 14 erhöht und umgekehrt. Wenn also der Datentakt und die Daten nicht miteinander synchron sind, so wächst schrittweise ein Zählerstand im Phasenfehlerzähler 14 an, und sein Vorzeichen gibt die Richtung der gegenseitigen Phasenabweichung an.If a data transition is detected, the currently existing phase of the recovered data clock is checked, and if the transition occurs within a short time interval, the synchronization window set centrally around the rising edge of the clock pulse, see above nothing else happens, since the clock is considered to be synchronous in this case. But if it is found that a data transition occurs outside the synchronization window, the counter reading of the up / down counter is of the phase error counter 14 is changed by one counting step. When the data transition during the high level of the recovered data clock pulse sequence, i.e. if it comes too late, the count of the phase error counter becomes 14 increased and vice versa. So if the data clock and the data are not synchronized with each other, it grows a count in the phase error counter 14, and its sign indicates the direction of the mutual phase deviation at.
Wenn der Zählerstand im Phasenfehlerzähler 14 die oben erwähnte Phasenabweichungsschwelle N erreicht hat, so wirdIf the count in the phase error counter 14 has reached the phase deviation threshold N mentioned above, then
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die Phase der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge um einen festen Betrag in eine Richtung verschoben, die vom Vorzeichen des Zählerstandes bestimmt wird. Dies geschieht mit Hilfe einer geeigneten Steuerungseinheit für den Taktzähler 12. Außerdem wird der Phasenfehlerzähler 14 zurückgesetzt und der Zyklus wiederholt sich, falls die vorgenommene Phasenverschiebung den Phasenfehler noch nicht genügend reduziert hat.shifted the phase of the recovered data clock pulse train by a fixed amount in a direction starting from Sign of the counter reading is determined. This is done with the help of a suitable control unit for the cycle counter 12. In addition, the phase error counter 14 is reset and the cycle repeats itself if the phase shift that has been carried out does not yet sufficiently compensate for the phase error has reduced.
Da ein Übertragungsfehlerbit gewöhnlich zwei fehlerhafte Übergänge des Leitungszustandes bewirkt, jedoch nur noch einen, nachdem das Datensignal der Mehrheitsentscheidung (Fig.1) unterworfen worden ist, wird dieses durch die Mehrheitsentscheidung gewonnene Datensignal als die Quelle der Information über den Datentakt verwendet. Ein Fehler bei der Mehrheitsentscheidung ist dann typischerweise ein Datenübergang, der um eine Impulsperiode des Leitungstaktes zu früh oder zu spät auftritt. Ein solcher Fehler in ansonsten synchronisierten Daten kann außerhalb des Synchronisationsfensters fallen und somit den Phasenfehlerzähler 14 um eins erhöhen oder erniedrigen. Bei zufälligen Fehlern sollte etwa eine gleiche Anzahl von zu.frühen und zu spaten übergängen auftreten, so daß Fehler bei der Mehrheitsentscheidung einander im Phasenfehlerzähler ausgleichen und dadurch zum effektiven Fehlerstand wenig beitragen. Die Genauigkeit der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge ist daher günstigerweise unabhängig von übertragungsfehlern.Since one transmission error bit usually two erroneous Transitions of the line state caused, but only one more after the data signal of the majority decision (Fig.1) has been subjected, this is done by the majority decision obtained data signal is used as the source of information about the data clock. A bug in The majority decision is then typically a data transition that increases by one pulse period of the line clock occurs early or too late. Such an error in otherwise synchronized data can fall outside the synchronization window and thus the phase error counter 14 by one raise or lower. In the case of accidental errors, an approximately equal number of transitions too early and too late should be used occur, so that errors in the majority decision compensate each other in the phase error counter and thereby to the contribute little to the effective level of error. The accuracy of the recovered data clock pulse train is therefore beneficial regardless of transmission errors.
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Wie bereits anhand der Fig.1 erwähnt, ist das Verhältnis zwischen der Leitungstaktfrequenz und der Datenbitgeschwindigkeit nicht ganzzahlig, so daß einige Perioden der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge mehr Perioden des Leitungstakts umfassen, als andere. Das Synchronisationsfenster ist normalerweise nicht breit genug, um beide Bitlängen unterzubringen/ wodurch manchmal der Phasenfehler zähler betätigt wird. Im praktischen Fall findet das System zu einem Gleichgewicht, wenn gleiche Anzahlen von übergängen vor und nach den Synchronisationsfenstern auftreten. As already mentioned with reference to FIG. 1, the ratio is between the line clock frequency and the data bit rate is not an integer, so that some periods of the recovered data clock pulse train comprise more periods of the line clock than others. The synchronization window is usually not wide enough to accommodate both To accommodate bit lengths / which sometimes actuates the phase error counter. In the practical case, that takes place System to equilibrium when there are equal numbers of transitions before and after the synchronization windows.
Ein Asynchronismus zwischen dem Daten- und dem Leitungstakt aufgrund von Takttoleranzen kann eine allmähliche Phasenverschiebung zwischen dem Datentakt und der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge hervorrufen. Wenn die so bewirkte Phasenverschiebung groß genug ist, so bewirkt der Phasenfehlerzähler eine Phasenverschiebung der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge, um die Synchronisation zu verbessern. Auf diese Weise kann die wiedergewonnene Daten-Taktimpulsfolge zeitlich fest an die asynchronen Daten angepaßt bleiben.Asynchronism between the data and line clocks due to clock tolerances can result in a gradual phase shift between the data clock and the recovered data clock pulse train. If it did so Phase shift is large enough, the phase error counter effects a phase shift of the recovered Data clock pulse train to improve synchronization. In this way, the recovered data clock pulse train remain permanently adapted to the asynchronous data.
Die Forderungen nach der optimalen Phasenverschiebungsschwelle vom Betrag N führen zu einem Problem. Dies wird wiederum gelöst, indem man den Betrag N einen variablen Parameter sein läßt, der abhängig von der Häufigkeit der übergänge zwischen zwei Grenzwerten N . und N steuerbarThe requirements for the optimal phase shift threshold of magnitude N lead to a problem. this will again solved by letting the amount N be a variable parameter that depends on the frequency of the transitions between two limit values N. and N controllable
min maxmin max
ist. Dieser Schwellenwert wird gleich der Anzahl von übergängen gesetzt, die in der Zeit t, deren Bedeutung oben erläutert ist, auftreten. Somit wird der Phasenverschiebungs-is. This threshold becomes equal to the number of transitions which occur in the time t, the meaning of which is explained above. Thus the phase shift
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Schwellenwert normalerweise in Intervallen von t aktualisiert, mit der Ausnahme, daß, wenn Nübergänge empfangen wordenThreshold value usually updated at intervals of t, except when Ntransitions have been received
maxMax
sind bevor die Zeit t abgelaufen ist, der Schwellenwert auf N gesetzt und der Zähler der übergänge und die Zeitspanne t erneut gestartet wird.are before the time t has expired, the threshold value N is set and the transitions counter and the time period t are restarted.
Zu diesem Zweck hat die Einheit 10 zur Erkennung von Datenübergängen in Fig.3 einen zweiten Ausgang, der mit einer logischen Einheit 21 zur Feststellung der Häufigkeit von Übergängen verbunden ist, wobei diese Verbindung direkt und nicht über die Einheit 11 zur Eliminierung synchroner übergänge verlauft.For this purpose, the unit 10 has to recognize data transitions in Figure 3 a second output, which is connected to a logic unit 21 for determining the frequency of Transitions is connected, this connection directly and not via the unit 11 to eliminate synchronous transitions runs.
Die logische Einheit 21 zur Feststellung der Häufigkeit der übergänge ist ein Zähler, der die Anzahl der seit seinem letzten Rücksetzen empfangenen übergänge des Leitungszu-Standes aufaddiert. Dieser Zählerstand wird an einen Haltespeicher 23 für den Phasenverschiebungsschwellenwert und an eine Steuerungseinheit 22 angelegt. Diese Steuerungseinheit 22 leitet vom I/eitungstakt einen Impuls t ab und prüft, ob das Ausgangssignal der logischen Schaltung 21 zur Feststellung der Häufigkeit von übergängen den Grenzwert Nmax erreicnt hat.The logic unit 21 for determining the frequency of the transitions is a counter which adds up the number of transitions of the line status received since it was last reset. This counter reading is applied to a holding memory 23 for the phase shift threshold value and to a control unit 22. This control unit 22 passes from the I / eitungstakt a pulse t and checks whether the output signal of the logic circuit 21 has erreicnt the limit value N max for determining the frequency of transitions.
Wenn entweder die Zeit t abgelaufen ist oder der GrenzwertWhen either the time t has expired or the limit value
Nerreicht ist, so schaltet die Steuerungseinheit 22 maxIf it is sufficient, the control unit 22 switches Max
das gerade am Ausgang der logischen Einheit 21 vorhandene Ausgangssignal zu einem Haltespeicher 23 für den Phasenverschiebungsschwellenwert durch und setzt sich selbst zurück sowie den Zähler in der logischen Einheit 21. Der Ausgang des Haltespeichers 23 hält nun einen aktualisierten Wert von +N, und dieser Wert bleibt bestehen, bis wiederumthat which is just present at the output of the logic unit 21 Output to a latch 23 for the phase shift threshold through and resets itself as well as the counter in logical unit 21. The The output of the latch 23 now holds an updated value of + N, and this value remains until again
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die Zeit t abgelaufen oder N im Zähler der Steuerungseinheit 22 erreicht ist. Den entsprechenden Wert für -N liefert ein Komplementierwerk 24 aufgrund des entsprechenden Wertes +N.the time t has elapsed or N has been reached in the counter of the control unit 22. The corresponding value for -N A complementing unit 24 supplies on the basis of the corresponding value + N.
Dadurch, daß man den Phasenverschiebungsschwellenwert eine dynamische Größe sein läßt, die von der zweiten Regelschleife bestimmt wird, lassen sich die an das System gestellten Leistungsforderungen leichter erfüllen.By having the phase shift threshold a Can be dynamic variable, which is determined by the second control loop, can be those placed on the system Meet performance requirements more easily.
Auf diese Weise ist es bei einer geringen Häufigkeit von übergängen mittels eines niedrigen Phasenverschiebungsschwellenwertes möglich, daß das System seine Phase angepaßt an die asynchronen Daten hält, und bei größeren Häufigkeiten von übergängen ermöglicht ein höherer Phasenverschiebungsschwellenwert eine wirksame Fehlerbeseitigung.In this way it is with a low frequency of transitions by means of a low phase shift threshold it is possible that the system keeps its phase adapted to the asynchronous data, and with greater frequencies of transitions allows a higher phase shift threshold effective troubleshooting.
Um die Fehlerbeseitigung zu vervollständigen, übernimmt die abfallende Flanke der wiedergewonnenen Daten-Taktimpulsfolge die durch Mehrheitsentscheidung gewonnenen Daten in der Mitte jedes Datenbits in ihr Zeitraster, da dieser Zeitpunkt in einem durch Mehrheitsentscheid gewonnenen Bit derjenige ist, der mit der geringsten Wahrscheinlichkeit durch übertragungsfehler verfälscht ist. Schließlich können die Daten erneut mit der ansteigenden Flanke der wiedergewonnenen Daten-T.aktimpulsfolge in ein Zeitraster übernommen werden, wodurch dann die normale Übereinstimmung mit dem Takt erreicht ist. Nachdem nun alle empfangenen Datenbits die gleiche Länge haben, mit dem Datentakt in Übereinstimmung sind und die meisten Fehler korrigiert sind, kann der Datenstrom seiner eigentlichen Verarbeitung zugeführt werden.To complete the troubleshooting, takes over the falling edge of the recovered data clock pulse train the majority voting data in the middle of each data bit in its time grid, since this point in time is in a bit obtained by majority decision is the one that is least likely to have been corrupted by transmission errors. Finally you can the data are taken over again with the rising edge of the recovered data clock pulse sequence in a time grid the normal coincidence with the beat is achieved. After all received data bits the Data stream are fed to its actual processing.
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Vernachlässigte Ausgangsfehler werden durch Phasenfehler zwischen den Daten und dem Datentakt hervorgerufen, so daß Verbesserungen hinsichtlich der Taktrückgewinnung die Ausgangsfehlerhäufigkeit nicht berühren. Verbesserungen sind jedoch in gewissen Fällen auf dem Gebiet des Taktjitters möglich. So könnte,ebenso wie der Phasenverschiebungsschwellenwert N abhängig von der Häufigkeit der übergänge gesteuert wird, um die Fehlerstörfestigkeit zu optimieren t die Schrittweite der Phasenverschiebung auf eine von zwei nachfolgend beschriebenen Arten verändert werden.Neglected output errors are caused by phase errors between the data and the data clock, so improvements in clock recovery do not affect the output error rate. However, improvements are possible in the area of clock jitter in certain cases. So could, as well as the phase shift threshold value N is controlled depending on the frequency of transitions, in order to optimize the Fehlerstörfestigkeit t is the step size of the phase shift to be changed one of two types as described below.
Bei der ersten dieser zwei Möglichkeiten ist, wenn die Übergangshäufigkeit diejenige übersteigt, die dazu notwendig ist, N =v zu erreichen eine Phasenverschiebungs-In the first of these two possibilities, if the transition frequency exceeds that which is necessary to achieve N = v , there is a phase shift
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häufigkeit möglich, welche diejenige übersteigt, die nötig ist, um den angenommenen Asynchronismus zu überwinden. Anstatt einen größeren maximalen Asynchronismus zuzulassen, wie es in der oben beschriebenen Anordnung geschieht, kann man auch die Schrittweite der Phasenverschiebung reduzieren. Dies kann die Möglichkeit einer erhöhten Phasenverschiebungshäufigkeit ausgleichen, so daß der maximal zugelassene Wert & des Asynchronismus zwischen dem Datentakt und dem Leitungstakt unverändert1 bleibt.frequency possible, which exceeds that which is necessary to overcome the assumed asynchronism. Instead of allowing a greater maximum asynchronism, as happens in the arrangement described above, the step size of the phase shift can also be reduced. This can compensate for the possibility of an increased frequency of phase shifts, so that the maximum permitted value & of the asynchronism between the data clock and the line clock remains unchanged at 1.
Bei der zweiten dieser beiden Möglichkeiten sind Mittel vorgesehen, um die näherungsweise Größe des Phasenfehlers aufzunehmen, anstatt den Phasenfehlerzähler bei jedem außerhalb des Synchronisationsfensters gelegenen übergang um eins weiterzuschalten. Dies geschieht durch zusätzliche Phasenzähler und eine aufwendigere Logik zur Bestimmung des Synchronisationsfehsters. Jeder unsynchronisierte übergangIn the second of these two possibilities, means are provided to approximate the size of the phase error instead of taking the phase error counter at every transition outside of the synchronization window to advance one. This is done using additional phase counters and a more complex logic for determining the Synchronization error. Every unsynchronized transition
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steuert den für das geeignete Band des Phasenfehlers
zuständigen Phasenfehlerzähler an. Die Schrittweise der
Phasenverschiebung, die ein Phasenfehlerzähler, der +U oder -N erreicht, hervorruft, ändert sich derart, daß Zähler, die
einem größeren Phasenfehlerband zugeordnet sind, um größere Beträge verschoben werden und umgekehrt.controls that for the appropriate band of phase error
responsible phase error counter. The step by step of the
The phase shift caused by a phase error counter which reaches + U or -N changes in such a way that counters assigned to a larger phase error band are shifted by larger amounts and vice versa.
Die zweite dieser beiden Möglichkeiten ist die umfassendere, da die Jitterreduktion für alle Datenübergangshäufigkeiten arbeiten würde, sie kann jedoch nur schwierig angewendet oder optimiert werden. Das erste dieser beiden Verfahren hat den Vorteil der Einfachheit hinsichtlich Analyse und Optimierung/ aber da man gewöhnlich nur eine niedrige Häufigkeit der Datenübergänge dazu braucht, damit N den Grenzwert N ^v erreicht,The second of these two possibilities is the more comprehensive, since jitter reduction would work for all data transition frequencies, but it is difficult to apply or optimize. The first of these two methods has the advantage of simplicity in terms of analysis and optimization / but since you usually only need a low frequency of data transitions for N to reach the limit value N ^ v ,
in α χin α χ
so ist seine Wirkung, die erst bei Häufigkeiten von übergängen oberhalb dieser Höhe einsetzt, kein großer Vorteil.so is its effect, which only occurs when there are frequent transitions sets in above this level, not a big advantage.
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