CN101227268A - 产生采样斜坡信号的设备和协助重建同步信号的设备 - Google Patents

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Abstract

一种专门用于协助重建同步信号的设备(D2)，例如处于IP网络的通信设备项(EQ2)中。这个设备(D2)包括i)锁相环(BV)，负责基于所接收的第二采样斜坡信号，而重建参考时钟信号和第二斜坡信号，所述第二斜坡信号与已采样的第二斜坡信号等同并同相，以及ii)处理装置(MT)，负责根据所接收的第一斜坡信号，所述第一斜坡信号代表待重建的同步信号，而且第一斜坡信号的每一个采样均与和可确定的采样周期相对应的第二斜坡信号的采样相关联，确定与所接收的第一采样斜坡信号的第一采样相对应的值，以及与该值相对应的采样周期，然后利用这个所确定的值对同步计数器(C4)进行初始化，基于重建的参考时钟信号，所述同步计数器与第二重建斜坡信号同步。

Description

产生采样斜坡信号的设备和协助重建同步信号的设备
技术领域
本发明涉及设备的同步，具体涉及通过通信网络传输同步信号，以便对设备进行相互同步。
背景技术
例如视频设备(例如摄像机或录像机)的特定设备，一旦与参考时间基础同步，就能够提供同步的数据(例如定义视频图像)。这个同步通过向设备发送同步信号而完成，在视频设备的情况下(非限制)，该同步信号例如被称作“同步锁相”。
当借助专用电缆(例如同轴型)来完成同步信号的传输时，该电缆中不会有其他信号流动。因此，向待同步的各项设备传输同步信号的时延是恒定的，而且不会出现抖动。基于所接收的同步信号，每一个接收方的设备项能够重建针对其操作的定时时钟(或参考时间基础，或其他参考时钟信号)，并保证其产生的每一个数据集(例如图像)与在相同的同步下的每一个其他的设备项所产生的每一个数据集严格地同相。因此，例如两个摄像机可以产生彼此不同的但严格同相和同频的视频内容。回想一下，时钟的相位和频率构成了所谓的定时。
当设备与引起传输时延和抖动(随设备项的不同而不同)的通信网络连接时(如同所谓的分组交换网络的情况，例如基于有线(以太网)或基于无线的IP网络)，不再能够传输同步信号。这时，在网络部分上传输代表同步信号的采样斜坡信号。
更具体地，在发送端，从同步信号中提取能够恢复参考时钟信号和内容尖脉冲(例如图像尖脉冲)的信息，该同步信号由主设备项传递。参考时钟信号提供给传递第一和第二同步斜坡信号的第一和第二计数器，该第一和第二同步斜坡信号分别代表从最后恢复的内容尖脉冲开始以及从最后的参考尖脉冲开始已经传递的参考时钟信号的滴答(Tick)数。每当内容尖脉冲被恢复时，第一计数器的值被设为零。第三计数器测量第一斜坡信号的零设置次数，并每当该次数等于所选阈值时产生参考尖脉冲。每当产生参考尖脉冲时，第二计数器的值(通常称作“PCR”(代表“程序时钟参考”))被设为零。根据采样频率(通常由网络提供)对第二斜坡信号进行采样，并借助包括分组的帧经网络把所获得的采样传输给接收方的设备项。
注意，在视频内容的情况下，内容尖脉冲的周期例如在625行标准的情况下等于40ms。
在接收端，通过网络而接收到的采样用于对锁相环(或PLL)进行同步，并因此重建启始参考时钟信号。更具体地，锁相环基于所传输的第二采样斜坡信号来重建参考时钟信号，然后其重建与已经被采样的发送端相同并同相的第二斜坡信号。处理装置负责：基于第二重建斜坡信号和重建的参考时钟信号，对同步计数器的值进行初始化，与第二重建斜坡信号同步。
以有规律的间隔(采样周期)在发送端采样的第二斜坡信号(PCR)以无规律的间隔到达接收端，主要是因为传输该信号(例如通过IP)而引起的抖动。在接收端上再次考虑到这些PCR信号具有有规律的间隔(Tsamp)。锁相环(PLL)负责对与PCR计数斜坡的采样时刻有关的抖动进行滤波，使得从计数器(接收端)中获得与发送端产生的第二斜坡信号(PCR)严格同步的第二斜坡信号作为输出。发送端和接收端的采样时刻之间的不准确由具有合适带宽的PLL来吸收。因此，接收端重建的参考时钟信号的定时与发送端上所产生的在频率和相位上均相同。
一旦完成对定时的重建，需要重建第一斜坡信号，并将其与第二重建斜坡信号进行同步。因此，使用与发送端所用相同的零设置周期(例如40ms)。然后，每当第一斜坡信号被设为零，就产生内容尖脉冲，并基于内容尖脉冲和重建的参考时钟信号来重建初始同步信号。
发明内容
当前不能完成对第一斜坡信号的重建，除非第二斜坡信号(PCR)的周期T2是所述第一斜坡信号的周期T1的整数倍，或T2＝m*T1。因此，为了能够开始重建第一斜坡信号，需要在接收端等待计数器第一次被设置为零，其用于重建第二斜坡信号。在最坏的情况下，该等待可能几乎等于第二斜坡信号(PCR)的周期T2。现在，本领域的技术人员了解，由于与PLL接收端的锁定时间有关的原因，周期T2的持续时间可能会很长。例如，在T1等于40ms的情况下(视频内容)，m必须处于2000的数量级，所以对用于重建第一斜坡信号的计数器进行初始化的等待时间可能等于大约80秒，这个时间太长了。
为了减小这个等待时间，例如可以在第二斜坡信号接近其最大值时(即，将要被复位至零之前)决定开始传输(发送端)这个第二斜坡信号。但是，这将涉及发送和接收几乎是同时开始，而该情况几乎不会在使用阶段发生。
因此，本发明的目的是尽可能地减小计数器的初始化所需的等待时间，该计数器用于在与分组交换网络(例如为IP类型)相连的远程通信设备项中重建第一斜坡信号，包括当第二斜坡信号(PCR)的周期T2不是第一斜坡信号的周期T1的整数倍的情况。
为此，本发明首先提出了一种设备，该设备专门用于产生代表同步信号的采样斜坡信号，而且另一方面，该设备还负责从接收到的同步信号中恢复参考时钟信号和内容尖脉冲，并传递代表从最后恢复的内容尖脉冲和最后的参考尖脉冲开始分别已经传递的参考时钟信号的滴答数的第一和第二同步斜坡信号，每一个内容尖脉冲触发所述第一斜坡信号的零设置，而当所述第一斜坡信号的零设置个数等于选定阈值时定义每一个参考尖脉冲，而另一方面，所述设备包括采样器，所述采样器负责根据采样频率对所述第二斜坡信号进行采样，使得所产生的采样可以在包括分组的帧中传输。
这个产生设备的特征在于，其采样器还负责根据所述采样频率对所述第一斜坡信号进行采样，并把与同一个采样周期相对应的第一和第二斜坡信号的采样相互关联，使得第一和第二斜坡信号的采样能够以相关联的方式在包括分组的帧中传输。
采样器还负责对与同一个采样周期相对应的第一和第二斜坡信号的采样进行相互关联，使得第一和第二斜坡信号的相关联的采样被结合到同一个分组中。
另外，所述产生设备可能包括网络接口装置，所述网络接口装置连接至所述采样器的输出，并负责构建待传输的帧的分组。
本发明还提出了一种用于分组交换通信网络、适于传输包括分组的帧的第一通信设备项，其装备有上述类型的产生设备。
本发明还提出了一种用于协助重建同步信号的第一设备，其特征在于所述第一设备包括：
-锁相环，负责基于远程设备项(在根据选定采样频率进行采样后，所述选定采样频率与本地采样频率相同并同相)传输的第二斜坡信号，而重建参考时钟信号和第二斜坡信号，所述第二斜坡信号与采样前的所述第二斜坡信号等同并同相，以及
-处理装置，负责在远程设备项(根据采样频率进行采样之后)所传输的第一斜坡信号中，至少确定与接收到的第一采样斜坡信号的第一采样相对应的值以及与该值相对应的采样周期，所述第一斜坡信号代表待重建的同步信号，而且其每一个采样与和可确定的采样周期相对应的第二斜坡信号的采样相关联，然后利用这个所确定的值对同步计数器进行初始化，基于所述重建的参考时钟信号，所述同步计数器与所述第二重建斜坡信号同步。
根据本发明用于协助重建同步信号的第一设备可以包括其他特性，这些特性可以单独地或一起被采用，具体为：
-其可以包括控制装置，所述控制装置负责在所述同步计数器的每一个零设置期间定义内容尖脉冲；
-首先，其可以包括至少一个辅助计数器，所述辅助计数器与所述同步计数器同步，而且其当前值代表选定的内容子集，其次，处理装置负责根据所述第一计数器的当前值来推断所述辅助计数器的相应值，并且当第一计数器的当前值与该辅助计数器所能采取的最大值相对应时把所述辅助计数器的值设置为零，再次，所述控制装置负责在检测到所述辅助计数器的每一个零设置期间定义同步尖脉冲，该同步尖脉冲用作重建所述同步信号的开始时刻；
-其可以包括生成装置，所述生成装置负责基于所述内容尖脉冲和/或所定义的同步尖脉冲以及本地参考时钟信号来重建同步信号。
本发明还提出了一种用于协助重建同步信号的第二设备，包括锁相环，所述锁相环负责基于远程设备项(在根据选定采样频率进行采样后)所传输的第二斜坡信号，所述选定采样频率与本地采样频率等同并同相，重建参考时钟信号以及第二斜坡信号，所述第二斜坡信号与采样之前的第二斜坡信号等同并同相，后者自身与代表待重建的同步信号的第一斜坡信号同步。
这个第二辅助设备的特征在于其包括处理装置，所述处理装置负责：至少确定与所接收的第二采样斜坡信号的第一采样相对应的值以及与这个值相对应的采样周期，然后根据这个值推断代表与这个所确定的采样周期相对应的第一斜坡信号的一部分的初始化值，并利用这个初始化值对同步计数器进行初始化，基于重建的参考时钟信号，所述同步计数器与重建的斜坡信号同步。
根据本发明用于协助重建同步信号的第二设备可以包括其他特性，这些特性可以单独地或一起被采用，具体为：
-其可以包括控制装置，所述控制装置负责在所述同步计数器的每一个零设置期间定义内容尖脉冲；
-首先，其可以包括至少一个辅助计数器，所述辅助计数器与所述同步计数器同步，而且其当前值代表选定的内容子集，其次，处理装置负责根据所述第一计数器的当前值来推断所述辅助计数器的相应值，并且当第一计数器的当前值与该辅助计数器所能采取的最大值相对应时把所述辅助计数器的值设置为零，再次，所述控制装置负责在检测到所述辅助计数器的每一个零设置期间定义同步尖脉冲，该同步尖脉冲用作重建所述同步信号的开始时刻；
-其可以包括生成装置，所述生成装置负责基于所述内容尖脉冲和/或所定义的同步尖脉冲以及本地参考时钟信号来重建同步信号。
本发明还提出了一种用于分组交换通信网络、适于传输分组帧的第二通信设备项，并装备有上述类型的用于协助重建同步信号的第一或第二设备。
本发明尤其适于(尽管以非排他的方式)视频设备网络的同步或工业设备网络的同步，例如生产线上的机器人。在后者的应用中，发送方独立地对在同一对象上执行不同任务的至少两个机器人进行同步。这些机器人必须遵守暂时精确的顺序，以便不会相互打扰。可以设想，可以基于PCR斜坡信号的具体值而对每一个机器人的特定顺序进行解码。然而，需要该顺序序列以例如每大约80秒而重复。
附图说明
通过查看下面的详细描述及附图，本发明的其他特性和优点将会变得明显，其中：
-图1以示意性和功能性的方式示出了典型通信设备项，其包括根据本发明用于产生采样斜坡信号的设备的典型实施例，
-图2以示意性和功能性的方式示出了典型通信设备项，其包括根据本发明用于协助重建同步信号的设备的第一典型实施例，
-图3示出了如下信号的典型时序图：发送端(Tx)的内容尖脉冲(TC)，发送端(Tx)的第一斜坡信号(RC1)，发送端(Tx)的第二斜坡信号(RC2)，接收端(Rx)的重建内容尖脉冲(TC’)，接收端(Rx)的第一重建斜坡信号(RC’1)，和接收端(Rx)的第二重建斜坡信号(RC’2)，以及
-图4以示意性和功能性的方式示出了典型通信设备项，其包括根据本发明用于协助重建同步信号的设备的第二典型实施例。
附图不仅能够对本发明做出补充，而且如果合适的话，能够对本发明的限定有所贡献。
具体实施方式
本发明的目的是减小同步计数器的初始化所需的等待时间，该同步计数器用于在与分组交换网络相连的远程通信设备项中重建第一斜坡信号。
在下文中，通过非限制性示例的方式，考虑该分组交换通信网络是提供IP(“因特网协议”)接入的基于有线的局域网(例如以太网类型(IEEE 802.3))。但是，本发明不限于这种类型的网络。实际上，本发明涉及能够通过电线或电波来传输包括分组的帧的任意类型的分组交换通信网络(可能是IP类型)。
本发明不仅涉及位于接收端(Rx)并且需要对同步信号进行重建以对其自身进行同步、或允许至少一个其他的设备项与其自身进行同步的(通信)设备项，而且还涉及位于发送端(Rx)并且产生采样斜坡信号的远程设备项，该采样斜坡信号代表需要在接收端重建的同步信号。
例如，本发明所涉及的设备是服务器、通信接口(例如IP/类似物)、工业设备(例如机器人)或允许观看由摄像机拍摄的视频图像的设备，其需要彼此同步(包括摄像机)，特别是固定或移动电话、固定或便携式计算机、个人数字助理(或PDA)、录像机和视频摄像机(或任意其他演播室视频设备)。
在下文中，通过非限制性示例的方式来考虑同步信号意在根据例如等于40ms(对应于625行的标准)的预定义周期(T1)对传递视频内容(或图像)的视频设备进行同步。在这种情况下，同步信号通常被称作“同步锁相”。但是，本发明不限于这种类型的应用。实际上，本发明涉及需要通过分组交换通信网络把同步信号传输到远程设备(待同步的)的所有情况。
首先参考图1来描述专门用于产生采样斜坡信号(也被称作计数器信号)的(通信)设备项EQ1。如图所示，该设备项EQ1包括根据本发明用于产生采样斜坡信号D1的设备。注意，在变体中，(用于产生采样斜坡信号的)设备D1可以是设备项EQ1外部、但与设备项EQ1相耦合的元件(例如电子卡)。
(用于产生采样斜坡信号的)设备D1首先负责在接收到的同步信号SC中，恢复参考时钟信号Fout和周期性内容尖脉冲TC。
每一个同步信号(这里是同步锁相)由主生成模块GM产生，这个主生成模块GM形成了设备项EQ1的一部分(如图所示的非限制方式)，或形成了借助于例如同轴型电缆与设备项EQ1相连的另一个设备项的一部分。
内容尖脉冲是表明内容(这里是视频图像)的开始的信息。
通常借助于提取模块ME来完成基于同步信号SC而恢复参考时钟信号Fout和内容尖脉冲TC。
设备D1还负责：基于所恢复的参考时钟信号Fout和内容尖脉冲TC来传递第一RC1和第二RC2同步斜坡信号。
第一斜坡信号RC1代表从提取模块ME所恢复的最后的内容尖脉冲TC开始已经传递的参考时钟信号Fout的滴答数的每个时刻。例如，第一计数器C1用于根据恢复的参考时钟信号Fout而产生第一斜坡信号RC1。在每一个时钟信号Fout，第一计数器C1的值递增一个单位。
第二斜坡信号RC2代表从最后的尖脉冲开始已经传递的参考时钟信号Fout的滴答数的每个时刻。例如，第二计数器C2用于根据恢复的参考时钟信号Fout而产生第二斜坡信号RC2。在每一个时钟信号Fout，第二计数器C2的值递增一个单位。
每个内容尖脉冲TC触发第一斜坡信号RC1的零设置。例如，第三计数器C3用于测量提取模块ME所恢复的每一个内容尖脉冲TC，并且每当恢复并测量内容尖脉冲TC，就把第一计数器C1设置为数值零。这个第三计数器C3额外地负责：每当第一计数器C1(即第一斜坡信号RC1的值)的零设置次数等于选定阈值(m)(例如m＝2048)时，定义参考尖脉冲。
下文中，标记T1表示第一斜坡信号RC1的周期，而标记T2表示第二斜坡信号RC2的周期。
该设备还包括第一E1和第二E2采样模块，其负责根据采样频率Fsamp对第一RC1和第二RC2斜坡信号(由第一C1和第二C2计数器所传递)进行采样。
采样频率Fsamp(或周期Tsamp)通常由本领域的技术人员所称的“采样尖脉冲”来限定，其被周期性地(根据所述采样周期)传输给网络中(或与网络相连的)所有通信设备(或站)，而且对于所有这些设备来说是相同的。采样尖脉冲限定了采样时刻。当其构成帧尖脉冲时，如同在IEEE 802.16-D标准的情况下，其还针对每一个设备(或站)项限定了该设备(或站)能够发送或接收帧的时刻。这种采样尖脉冲例如由IEEE 1588标准来限定，该标准最初专门用于以太网(基于有线的)网络，近来扩展至基于无线的网络(所有类型)。其与被称作PTP(“精确时间协议”)的时钟同步协议一同使用。注意，本发明可应用于所使用的任意类型的采样尖脉冲。
例如，Tsamp等于5ms。
第一采样模块E1的输出传递第一采样斜坡信号(或第一计数器信号)Pcr_i1，而第二采样模块E2的输出传递第二采样斜坡信号(或第二计数器信号)Pcr_i2。
根据本发明，包括第一E1和第二E2采样模块(通过其钳位而与恢复的参考时钟信号Fout同步)的采样器负责：在把与同一个采样周期Tsamp相对应的第一Pcr_i1和第二Pcr_i2斜坡信号在包括分组的帧中传输之前，将它们的采样进行相互关联(inter-associating)。这个传输通过网络接口模块MI1中形成设备D1的一部分(如图1所示)或形成设备项EQ1的一部分的装置来完成。因此，网络接口模块MI1以相关联的方式把第一Pcr_i1和第二Pcr_i2斜坡信号的采样结合为分组(这里是IP)，之后把这些分组结合为帧，用于远程设备项EQ2的同步。
例如，这种以相关联的方式进行的结合可以通过如下来完成：在同一个分组中，同时传输与给定采样周期Tsamp相对应的第一斜坡信号Pcr_i1的采样以及与这个相同的采样周期Tsamp相对应的第二斜坡信号Pcr_i2的采样。
提取模块ME，计数器C1、C2和C3以及采样模块E1和E2优选地以电子电路(“硬件”)的形式而体现。但是，可以设想其中至少一项可以由软件模块(“软件”)和电子电路(“硬件”)的组合的形式来体现。
现在参考图2来描述根据本发明用于协助重建同步信号D2的第一设备。如图2所示，该设备D2可以安装在需要同步信号的(通信)设备项EQ2中，或通过电线连接至需要同步信号的至少一个其他设备项。在后者的情况下，设备D2可以形成网络接口的一部分或构成网络接口，例如IP/类似类型。
注意，在变体中，设备D2可以是设备项外部但与设备项耦合的元件(例如电子卡)。
第一设备(用于协助重建同步信号)D2包括至少一个处理模块MT，锁相环(或PLL)BV以及第一计数器C4。
如图2所示，锁相环(PLL)BV传统上包括比较模块MCN、修正模块MCR、时钟模块MH、第二计数器C5以及采样器E4。
比较模块MCN包括从网络接口模块MI2接收第二斜坡信号Pcr_i2的采样的输入。更具体地，后者接收包括分组(这里为IP)的帧，对其内容进行分析，并把第二斜坡信号Pcr_i2的采样传输到比较模块MCN，而且如进一步可看到的，还把第一斜坡信号Pcr_i1的至少第一采样传输到处理模块MT。如图2所示，网络接口模块MI2可以形成协助设备D2的一部分。但是，在变体中，其可以位于协助设备D2的外部并与协助设备D2耦合。
该比较模块MCN负责把第二采样斜坡信号Pcr_i2(源自设备D1)与本地采样斜坡信号PcrLoc2进行比较，以便在输出上传递比较信号Er，比较信号Er表示该比较的结果。如图2所示，比较模块MCN例如可以由比较器的形式而体现，该比较器从第二采样斜坡信号Pcr_i2的值减去第二采样斜坡信号PcrLoc2的值，并在其输出上传递与这个相减(Er＝Pcr_i2-PcrLoc2)的结果相等的比较信号(或误差信号)Er。
可以理解，在PLL BV中，比较信号(误差信号)Er在锁定到具有很小抖动的输入信号期间等于零(0)。对于包括抖动的输入信号，PLLBV的输出是无抖动的。在这种情况下，误差Er的值是去抖动的值。
修正模块MCR负责：根据比较模块MCN所传递的比较信号Er，确定时钟模块MH必须施加的配置值。
例如，比较模块MCR实现了所谓的Zdan过程，该过程能够实现从控制(slaving control)含义下的零速误差。但是也可以实现本领域的技术人员所知的其他过程。
时钟模块MH负责：重建参考时钟信号Fout，该信号表现出与D1在发送端上所使用的相同的参考时钟频率。例如，其采用实现所谓的累积原理的数字VCO(“压控振荡器”)的形式。
时钟模块MH的输出向设备项EQ2、PLL BV的第一计数器C4和第二计数器C5提供了重建的参考时钟信号Fout。
第二计数器C5负责产生并在输出上传递周期性重建的斜坡信号RC2’，该信号代表从时钟模块MH最后一次复位至零开始由该时钟模块MH传递的参考时钟信号Fout的个数的每个时刻。除非另有声明，在从时钟模块MH接收到的每个参考时钟信号Fout，第二计数器C5的值递增一个单位。当这个第二计数器C5的值达到预定义的最大值时(与设备D1的第二计数器C2所使用的严格相同)，其被复位至零，并且新的周期(T2)开始。
采样器E2负责根据采样频率Fsamp对第二重建的斜坡信号RC2’(由第二计数器C5的输出所传递)进行采样，该采样频率Fsamp等同于先前由设备D1所使用的采样频率，从而构建并在输出上传递第二本地采样斜坡信号PcrLoc2，该信号由比较模块MCN所使用。
一旦PLL已经锁定，则第二重建的采样斜坡信号PcrLoc2等同于设备D1所产生的第二采样斜坡信号Pcr_i2，并与其同相。
第一计数器C4(也被称作同步计数器)以初始值V1而初始化，该初始值V1等于网络接口模块MI2所接收的第一采样斜坡信号的第一采样所表示的值。
一旦PLL已经锁定，因而一旦参考时钟信号Fout已经由PLL BV所重建，第一计数器C4将其初始化值在所述参考时钟信号Fout的每个时钟滴答处递增一个单位。然后，其在输出上传递周期性重建的斜坡信号RC1’，该信号代表从最后一次复位至零开始由(PLL BV的)时钟模块MH所传递的参考时钟信号Fout的个数的每个时刻。
注意，一旦初始化，第一计数器在到达预定义的最大值(与设备D1的第一计数器C1所使用的严格相同)时将其值复位至零(0)，由此引发新的计数周期(T1)的开始。
另外，还要注意，一旦PLL BV已经锁定，则第一重建的斜坡信号RC1’与第二重建的斜坡信号RC2’同相。因此，其与设备D1所产生的第一斜坡信号RC1精确地等同和同相，因为一旦PLL已经执行锁定，第二重建的斜坡信号RC2’与第二斜坡信号RC2(由设备D1所产生)同相，其自身根据定义而与第一斜坡信号RC1完全同相。第一重建的斜坡信号RC1’因而可以用于根据发送端上定义的第一斜坡信号RC1来重建同步信号SC。
处理模块MT把初始化值V1提供给第一计数器C4。后者实际上与网络接口模块MI2耦合，因而从该网络接口模块MI2接收第一斜坡信号Pcr_i1的采样。因此至少可以确定与所接收的第一采样斜坡信号Pcr_i1的第一采样相对应的值V1，以及这个第一采样(即这个值V1)相对应的采样周期。然后，处理模块MT对第一计数器C4进行约束，使其基于值V1开始计数，并被钳位至与接收到的第一斜坡信号Pcr_i1的第一采样相对应的采样周期(见图3)。这个钳位导出第一计数器C4关于第二重建的斜坡信号RC2’的同步。
优选地，第一计数器C4的输出向控制模块MC2提供第一斜坡信号RC1’，该控制模块MC2负责每当所述第一计数器C4被复位至零时定义内容尖脉冲TC’。如图2所示，这个控制模块MC2优选地形成设备D2的一部分。但是，其还可以位于设备D2之外，并与该设备D2的第一计数器C4的输出耦合。
另外，如图2中所示，设备D2还可以包括生成模块MG2，该生成模块MG2负责根据内容尖脉冲TC’(由控制模块MC2来限定)和参考时钟信号Fout来重建同步信号SC(最初由发送端(Tx)的主生成模块GM所产生)。这个生成模块MG2还可以位于设备D2之外，并与该设备D2的控制模块MC2的输出耦合。
图3以非限制的方式示出了发送端(Tx)和接收端(Rx)上所考虑的时间图(时序图)。这些时间图对应于第二斜坡信号RC2(RC2’)的周期T2是第一斜坡信号RC1(RC1’)的周期T1的整数倍的(非限制性)情况，即T2＝m*T1。但是，本发明以相同的方式应用于第二斜坡信号RC2(RC2’)的周期T2不为第一斜坡信号RC1(RC1’)的周期T1的整数倍的情况。
更具体地，在图3中：
-信号“TC”与设备D1的提取模块ME从同步信号SC中推断出的内容尖脉冲TC相对应，
-信号“RC1”与设备D1的第一计数器C1基于参考时钟信号的滴答和内容尖脉冲TC所产生的第一斜坡信号RC1相对应，
-信号“RC2”与设备D1的第二计数器C2基于参考时钟信号的滴答和第一斜坡信号RC1的连续零设置所产生的第二斜坡信号RC2相对应，
-信号“RC2”与设备D2的第二计数器C5基于所接收的第二采样斜坡信号Pcr_i2所重建的第二斜坡信号RC2’相对应。标记DR区分出设备D2(或D2’)对第二采样斜坡信号Pcr_i2以及(这里)相关联的第一采样斜坡信号Pcr_i1的接收的开始，
-信号“RC1”与设备D2的第一计数器C4基于第一斜坡信号Pcr-i1的第一采样的值V1所重建的第一斜坡信号RC1’相对应，
-信号“TC”与设备D2的控制模块MC2从第一斜坡信号RC1’(由第一计数器C4传递)中推断出的内容尖脉冲TC’相对应。标记TC1区分出能够暂时进行钳位的第一有效内容尖脉冲，以开始重建同步信号SC。
可以理解，之后，生成模块MG2根据由设备D2的控制模块MC2所重建的内容尖脉冲TC’和参考时钟信号Fout来重建同步信号SC。
可以想到参考图2所描述的第一设备D2的实施例的变体。在这个变体中(未示出)，第一设备D2包括补充模块，该补充模块包括至少一个辅助计数器，该辅助计数器与第一计数器(同步计数器)C4同步，并表现出表示从最后的同步尖脉冲开始所考虑的内容子集的个数的值。例如，该子集是定义图像的多个(625)行之一，而且在这种情况下辅助计数器是行计数器。但是，该子集也可以是图像行中多个像素之一，而且在这种情况下辅助计数器是像素计数器。在这种情况下，对于第一计数器C4的给定值，存在相对应的行计数器的唯一值和/或像素计数器的唯一值。
在这个变体中，处理模块MT例如可以负责从第一计数器C4的当前值中推断出每一个辅助计数器的相应值，注意，内容的持续时间是子集的持续时间的整数倍。因此，一旦处理模块MT检测到第一计数器C4的当前值与辅助内容子集计数器所能采取的最大值相对应，则其把这个辅助计数器的值设置为零。例如，每一个零设置由控制模块MC2来检测，该控制模块MC2定义了第一设备D2所能够暂时钳位的同步尖脉冲，以开始重建同步信号SC。这使得能够进一步减小初始化等待时间的持续时间。但是，注意的是，这个持续时间不能小于采样周期Tsamp的持续时间。
现在参考图4来描述根据本发明用于协助重建同步信号的第二设备D2’。如图4所示，该第二设备D2’可以安装在需要同步信号的(通信)设备项EQ2中，或由电线与需要同步信号的至少一个其他设备项相连。在后者的情况下，第二设备D2’可以形成网络接口的一部分，或构成网络接口，例如IP/类似类型。
注意，在变体中，第二设备D2’可以是位于设备项EQ2外部、但与设备项EQ2耦合的元件(例如电子卡)。
第二设备(用于协助重建同步信号)D2’包括至少一个处理模块MT’和锁相环(或PLL)BV’。
特别要注意，第二设备D2’意在仅对传统类型的用于生成采样斜坡信号的设备所产生的第二采样斜坡信号进行处理，而不对根据本发明用于生成采样斜坡信号的设备D1所产生的信号进行处理。
回想一下，传统类型的用于生成采样斜坡信号的设备包括：
-提取模块，负责根据主生成模块所产生的同步信号SC(这里是同步锁相)而恢复参考时钟信号Fout和内容尖脉冲TC，
-第一计数器，根据恢复的参考时钟信号Fout而产生第一斜坡信号RC1，
-第二计数器，根据恢复的参考时钟信号Fout而产生第二斜坡信号RC2，
-第三计数器，i)对提取模块所恢复的每一个内容尖脉冲TC进行测量，ii)每当内容尖脉冲TC被恢复并得以测量时，把第一计数器的值设置为零，以及iii)每当第一计数器的零设置次数(即第一斜坡信号RC1的值)等于选定阈值(m)(例如m＝2048)时，定义参考尖脉冲，
-采样器，根据采样频率Fsamp对第二斜坡信号RC2(由第二计数器传递)进行采样，并传递第二采样斜坡信号Pcr_i2，
-可能的网络接口模块MI1，把第二斜坡信号Pcr_i2的采样结合为分组，并把这些分组在帧中向远程设备项EQ2而传输。
如图4所示，网络接口模块MI2’向锁相环(PLL)BV’提供第二采样斜坡信号Pcr_i2。网络接口模块MI2’接收包括分组(这里是IP)的帧，对其内容进行分析，并把第二斜坡信号Pcr_i2的采样传输至比较模块MCN’。如图4中所示，网络接口模块MI2可以形成协助设备D2’的一部分。但是，在变体中，其可以位于协助设备D2’之外，并与协助设备D2’耦合。
如先前的典型实施例(图2所示)中，锁相环(PLL)BV’包括比较模块MCN’、修正模块MCR’、时钟模块MH’、第二计数器C5’和采样器E4’。其操作与第一设备D1的锁相环(PLL)BV的操作相同。因此，比较模块MCN’的操作与比较模块MCN的操作相同，修正模块MCR’的操作与修正模块MCR的操作相同，时钟模块MH’的操作与时钟模块MH的操作相同，第二计数器C5’的操作与第二计数器C5的操作相同，而采样器E4’的操作与采样器E4的操作相同。
回想一下，时钟模块MH’负责重建表现出与发送端所用相同的参考时钟频率的参考时钟信号Fout。时钟模块MH’的输出向设备项EQ2、PLLBV’的第一计数器C4’和第二计数器C5’提供重建的参考时钟信号Fout。
第二设备D2’包括处理模块MT’，该处理模块MT’负责确定至少是与第二重建采样斜坡信号PcrLoc2的第一采样相对应的值V1’，以及与这个值V1’相对应的采样周期。因此，如图4所示，处理模块MT’例如可以对第二重建斜坡信号PcrLoc2(由采样器E4’所传递)的至少第一采样进行分析，以确定至少是由这个第一采样所表示的值V1’，以及与这个值V1’相对应的采样周期。
一旦处理模块MT’已经确定了值V1’，则其根据这个值推断出初始化值V2，这个初始化值V2与针对所确定的值V1’的采样周期相对应，另一方面，其代表发送端的第一斜坡信号RC1(即待重建的同步信号)的一部分所获取的值，另一方面，其对应于这个所确定的采样周期。为了能够推断出与第二斜坡信号RC2的一部分的值同步的第一斜坡信号RC1的一部分的值，必然需要第二斜坡信号RC2的斜坡的持续时间T2等于选定值K与第一斜坡信号RC1的斜坡的持续时间T1的乘积。例如，在视频内容的情况下且T1等于40ms时，这个值K等于2048。在这种情况下，针对给定采样周期的第二斜坡信号Pcr_i2的采样值与和这个相同的给定采样周期相对应的第一相关斜坡信号RC1(发送端)的一部分的值之间实际上存在已知的对应。这里使用如下事实：持续时间T2必须为模数K与T1的乘积。
一旦处理模块MT’已经确定初始化值V2，则其利用这个初始化值V2对第一计数器(或同步计数器)C4’进行初始化，第一计数器C4’关于第二重建斜坡信号RC2’是同步的，因为它们使用重建的参考时钟信号Fout，或以重建的参考时钟信号Fout而构建。
除非另有声明，处理模块MT’约束第一计数器C4’，使其基于值V2开始计数，被钳位至与所接收的第二斜坡信号Pcr_i2的第一采样相对应的采样周期。这个钳位驱使第一计数器关于第二重建斜坡信号RC2’的同步。根据钳位时刻，第一计数器C4’切换到自治模式。在重建的参考时钟信号Fout的每个滴答处，第一计数器C4’将其起始值V2递增一个单位，而且每当其值达到预定义的最大值时(与设备D1的第一计数器C1所用的严格相同)，第一计数器C4’将其值设置为零，并开始持续时间为T1的新的计数周期。
优选地，第一计数器C4’的输出向控制模块MC2’提供第一重建斜坡信号RC1’，控制码MC2’负责在每当所述第一计数器C4’被设置为零时定义内容尖脉冲TC’。如图4所示，这个控制模块MC2’优选地形成第二设备D2’的一部分。但是，其也可以位于第二设备D2’之外，并与第二设备D2’的第一计数器C4’的输出耦合。
另外，如图4所示，第二设备D2’还可以包括生成模块MG2’，该生成模块MG2’负责根据内容尖脉冲TC’(由控制模块MC2’来定义)以及参考时钟信号Fout来重建同步信号SC(最初由发送端(Tx)的主生成模块GM所产生)。这个生成模块MG2’还可以位于第二设备D2’之外，并与第二设备D2’的控制模块MC2’的输出耦合。
图3所示的时间图也可以应用于第二设备D2’。
如同第一设备D2的情况，第二设备D2’可能包括补充模块，该补充模块包括至少一个辅助计数器，该辅助计数器与第一计数器(同步计数器)C4’同步，并表现出表示从最后的同步尖脉冲开始所考虑的内容子集的个数的值。在这种情况下，处理模块MT’例如可以根据第一计数器C4’的当前值来推断每一个辅助计数器(例如，行或像素计数器)的相应值。因此，一旦处理模块MT’检测到第一计数器C4’的当前值与辅助内容子集计数器能够采用的最大值相对应，则其把这个辅助计数器的值设置为零。例如，每一个零设置由控制模块MC2’来检测，然后该控制模块MC2’定义第二设备D2’能够暂时钳位的同步尖脉冲，以开始重建同步信号SC。
优选地，时钟模块MH(或MH’)、计数器C4(或C4’)和C5(或C5’)、采样模块E4(或E4’)、以及可能的控制模块MC2(或MC2’)和生成模块MG2(或MG2’)由电子电路(“硬件”)的形式来体现。但是，可以想到其中至少一项可以由软件模块(“软件”)和电子电路(“硬件”)的组合的形式来体现。
优选地，处理模块MT(或MT’)以软件模块的形式来体现。但是，可以想到其可以由软件模块和电子电路的组合的形式来体现，或单纯地由电子电路来体现。
本发明不限于用于产生采样斜坡信号的设备、用于协助重建同步信号的第一和第二设备、以及通信设备的上述实施例，其仅作为示例，但是本发明包括本领域的技术人员在所附权利要求的范围内能够设想出的所有变体。

Claims (14)

1.一种用于产生代表同步信号的采样斜坡信号的设备(D1)，所述设备(D1)i)被设计为从接收到的同步信号中恢复参考时钟信号和内容尖脉冲，并传递代表从最后恢复的内容尖脉冲和最后的参考尖脉冲开始分别已经传递的参考时钟信号的滴答数的第一和第二同步斜坡信号，每一个内容尖脉冲触发对所述第一斜坡信号的零设置，而当所述第一斜坡信号的零设置个数等于选定阈值时定义每一个参考尖脉冲，以及ii)包括采样器(E1、E2)，所述采样器(E1、E2)被设计为根据采样频率对所述第二斜坡信号进行采样，使得所产生的采样在分组帧中传输，其特征在于，所述采样器(E1、E2)还被设计为根据所述采样频率对所述第一斜坡信号进行采样，并把与同一个采样周期相对应的第一和第二斜坡信号的采样相互关联，使得第一和第二斜坡信号的采样以相关联的方式在分组帧中传输。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述采样器(E1、E2)被设计为对与同一个采样周期相对应的第一和第二斜坡信号的采样进行相互关联，使得第一和第二斜坡信号的相关联的采样被结合到同一个分组内。
3.根据权利要求1和2之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括网络接口装置(MI1)，所述网络接口装置(MI1)连接至所述采样器(E1、E2)的输出，并被设计为构建待传输的所述帧的分组。
4.一种用于分组交换通信网络、适于传输分组帧的通信设备项(EQ1)，其特征在于，所述通信设备项包括根据权利要求1至3之一所述的用于产生采样斜坡信号的设备(D1)。
5.一种用于协助重建同步信号的设备(D2’)，包括锁相环(BV’)，所述锁相环被设计为：基于远程设备项(EQ1)在根据选定采样频率进行采样后而传输的第二斜坡信号，所述选定采样频率与本地采样频率等同并同相，而重建参考时钟信号和第二斜坡信号，所述第二斜坡信号与采样前的所述第二斜坡信号等同并同相，而采样前的所述第二斜坡信号自身与代表待重建的同步信号的第一斜坡信号同步，其特征在于，所述设备还包括处理装置(MT’)，所述处理装置(MT’)被设计为至少确定与接收到的采样斜坡信号的第一采样相对应的值，以及与该值相对应的采样周期，然后根据该值推断出代表与这个所确定的采样周期相对应的第一斜坡信号的一部分的初始化值，并利用该初始化值对同步计数器(C4’)进行初始化，基于所述重建的参考时钟信号，所述同步计数器与所述重建斜坡信号同步。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备包括控制装置(MC2’)，所述控制装置(MC2’)被设计为在所述同步计数器的每一个零设置期间定义内容尖脉冲。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个辅助计数器，所述辅助计数器与所述同步计数器(C4’)同步，而且其当前值代表选定的内容子集，其中所述处理装置(MT’)被设计为根据所述第一计数器(C4’)的当前值来推断所述辅助计数器的相应值，并且当第一计数器(C4’)的当前值与该辅助计数器所能采取的最大值相对应时把所述辅助计数器的值设置为零，而且所述控制装置(MC2’)被设计为在检测到所述辅助计数器的每一个零设置期间定义同步尖脉冲，然后，该同步尖脉冲用作重建所述同步信号的开始时刻。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述设备包括生成装置(MG2’)，所述生成装置(MG2’)被设计为基于所述内容尖脉冲和/或所定义的同步尖脉冲以及本地参考时钟信号来重建同步信号。
9.一种用于协助重建同步信号的设备(D2)，其特征在于，所述设备包括：i)锁相环(BV)，被设计为基于远程设备项(EQ1)在根据选定采样频率进行采样后所传输的第二斜坡信号，所述选定采样频率与本地采样频率等同并同相，而重建参考时钟信号和第二斜坡信号，所述第二斜坡信号与已采样的第二斜坡信号等同并同相，以及ii)处理装置(MT)，被设计为：根据由所述远程设备项(EQ1)在根据所述采样频率进行采样后所传输的第一斜坡信号，所述第一斜坡信号代表待重建的同步信号，而且第一斜坡信号的每一个采样均与和可确定的采样周期相对应的第二斜坡信号的采样相关联，而至少确定与所接收的第一采样斜坡信号的第一采样相对应的值，以及与该值相对应的采样周期，然后利用这个所确定的值对同步计数器(C4)进行初始化，基于所述重建的参考时钟信号，所述同步计数器与所述第二重建斜坡信号同步。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括控制装置(MC2)，所述控制装置被设计为在所述同步计数器的每一个零设置期间定义内容尖脉冲。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个辅助计数器，所述辅助计数器与所述同步计数器(C4)同步，而且其当前值代表选定的内容子集，其中所述处理装置(MT)被设计为根据所述第一计数器(C4)的当前值来推断所述辅助计数器的相应值，并且当第一计数器(C4)的当前值与该辅助计数器所能采取的最大值相对应时把所述辅助计数器的值设置为零，而且所述控制装置(MC2)被设计为在检测到所述辅助计数器的每一个零设置期间定义同步尖脉冲，然后，该同步尖脉冲用作重建所述同步信号的开始时刻。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，所述设备包括生成装置(MG2)，所述生成装置(MG2)被设计为基于所述内容尖脉冲和/或所定义的同步尖脉冲以及本地参考时钟信号来重建同步信号。
13.一种用于分组交换通信网络、适于传输分组帧的通信设备项(EQ2)，其特征在于，所述通信设备项包括根据权利要求5至12之一所述的用于协助重建同步信号的设备(D2、D2’)。
14.根据上述权利要求之一所述的用于产生采样斜坡信号的设备(D1)、用于协助重建同步信号的设备(D2、D2’)以及通信设备项(EQ1、EQ2)在视频设备或工业设备的同步中的应用。
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