CN101321052B - 四倍过采样的数据恢复方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四倍过采样的数据恢复系统，包括：电荷泵锁相回路，接收频率信号后产生复数个倍频频率信号；四倍过采样器，根据所述倍频频率信号采样串行数据后输出M位信号，其中串行数据中的每一位皆可被采样四次；数据重构单元，接收所述四倍过采样器输出的M位信号，合并连续二次接收到的M位信号后产生(M+N)位信号；以及，数字锁相回路，接收所述(M+N)位信号并区分为N+1组M位数据，并从该N+1组M位数据中选择一组M位数据来产生P位恢复数据。使用本发明能够使用较低倍频的电荷泵PLL，并可同时采样较多位的串行数据。

Description

四倍过采样的数据恢复方法与系统 

技术领域

本发明涉及过采样的数据恢复技术，特别涉及一种四倍过采样的数据恢复方法与系统。 

背景技术

基于最小化传输差分信号(Transition Minimized Differential Signaling，以下简称TMDS)标准或者高清晰度多媒体接口(High Definition MultimediaInterface，以下简称HDMI)标准的接收端(Rx)均具有用于传送频率信号的频率通道(channel C)以及三个分别用于传送红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的串行数据(serial data)的颜色信道(channel[0:2])。 

根据TMDS以及HDMI标准，频率信号(CLK)为25～165MHz，而颜色信道的数据传输率(data rate)为频率信号的十倍。也就是说，一个频率信号周期中任意一个颜色信道皆会有十位的串行数据在传输，而TMDS或者HDMI的接收端必须利用上述关系对每个颜色信道的十位的串行数据进行恢复(recovery)。 

为了要提高数据恢复的成功率，一般都是利用过采样(over-sampling)方法将数据恢复。如美国专利号为US5,905,769、标题为“高速偏斜不灵敏的多信道数据传输系统与方法”(System and method for high-speedskew-insensitive multi-channel data transmission)的专利文件中公开了一种三倍过采样(3X over-sampling)的数据恢复方法与系统。 

参见图1，图1示出了现有技术中三倍过采样的数据恢复系统。该数据恢复系统包括电荷泵锁相回路(charge-pump phase locked loop，以下简称电荷帮浦PLL)20、过采样器(oversampler)26和数字锁相回路(digital phase locked loop，以下简称数字PLL)30。其中，数字PLL30具体包括相位对准窗(phase aligning window)50、检测逻辑电路(detection logic circuit)52、数字回路滤波器(digital loop filter)54和相位对准有限状态机(phase-aligningfinite state machine，简称FSM)56。其中，电荷泵PLL20接收频率信号(CLK)22，过采样器26接收串行数据28，该串行数据28例如三个颜色通道中的任一串行数据。 

其中，电荷泵PLL20接收频率信号22并将频率信号(CLK)22倍频2.5倍之后产生相位差30度的12个倍频频率信号(multiphase clock signal)24输入至过采样器26，进行串行数据28的采样。过采样器26会产生14个过采样数据(oversampled data)，也就是14个位数据并输入至相位对准窗50，相位对准窗50可从14个位数据中选取12个过采样数据组成一12位信号62以及由该12位信号62中选择特定的4位组成一4位信号64并输出。另外，检测逻辑电路52根据该12位信号62可产生二个相位检测信号(phasedetection signal)，也就是相位往前信号(UPF)66与相位往后信号(DOWNF)68，输入至数字回路滤波器(digital loop filter)54。而数字回路滤波器54则根据收到的相位往前信号(UPF)66或相位往后信号(DOWNF)68的数目产生三个相位正确建议信号(phase correction recommendation signal)，也就是往前信号(UPT)70、维持信号(HOLD)72与往后信号(DOWNT)74，输入至FSM 56。最后，FSM 56根据往前信号(UPT)70、维持信号(HOLD)72与往后信号(DOWNT)74产生一相位选择信号(phase selection signal)58输入至相位对准窗50，使得相位对准窗50可由14个过采样数据中选取12个过采样数据组成一12位信号62以及从该12位信号62中选择特定的4位组成一4位信号64并输出。 

参见图2A，图2A为现有技术中三倍过采样的数据恢复第一示意图。电荷泵PLL20将频率信号(CLK)22倍频2.5倍之后产生相位差30度的12个倍频频率信号24-1～24-12。由于一个频率信号(CLK)周期内有十位(bit)串行数据28-1～28-10，而利用12个倍频频率信号24的上升延作为采样时刻， 依序采样十个位数据，则可以使得每一位数据皆被采样3次。 

参见图2B，图2B为现有技术中三倍过采样的数据恢复第二示意图。当以12个倍频频率信号24的上升延为采样时刻依序采样四个位的数据时，可以产生十二个位的过采样数据(oversampled data)，分别为S[0]、S[1]～S[11]，再加上前一次采样的最后一个过采样位S’[11]以及下一次采样的第一个过采样位S”[0]组成14位信号。 

举例来说，图2B中假设串行数据中四个位28-1、28-2、28-3、28-4的数据分别为1、0、1、0，倍频频率信号24-1、24-2、24-3的上升延可采样第一位28-1，因此S[0]＝S[1]＝S[2]＝1；倍频频率信号24-4、24-5、24-6的上升延可采样第二位28-2，因此S[3]＝S[4]＝S[5]＝0；倍频频率信号24-7、24-8、24-9的上升延可采样第三位28-3，因此S[6]＝S[7]＝S[8]＝1；倍频频率信号24-10、24-11、24-12的上升延可采样第四位28-4，因此S[9]＝S[10]＝S[11]＝0。此时串行数据与倍频频率信号为完美同步(perfect synchronization)，12位信号为S[0]～S[11]，而选取12位信号中的S[1]、S[4]、S[7]、S[10]组成4位信号，此时，串行数据中的四个位28-1、28-2、28-3、28-4的正确逻辑数值S[1]＝1、S[4]＝0、S[7]＝1、S[10]＝0成功的被恢复(recovery)。 

检测逻辑电路52以三个采样数据为单位，根据该12位信号S[0]～S[11]的逻辑数值来决定是否输出相位往前信号(UPF)66或相位往后信号(DOWNF)68。在完美同步时，由于S[0]＝S[1]＝S[2]＝1、S[3]＝S[4]＝S[5]＝0、S[6]＝S[7]＝S[8]＝1、S[9]＝S[10]＝S[11]＝0，因此，检测逻辑电路52不会输出相位往前信号(UPF)66或相位往后信号(DOWNF)68。因此，FSM 56会收到维持信号(HOLD)72，并且产生相位选择信号通知相位对准窗50维持现在相位的选择。 

参见图2C，图2C为现有技术中三倍过采样的数据恢复第三示意图。当串行数据与倍频频率信号为不完美同步(imperfect synchronization)时，14位信号为S’[11]＝1、S[0]＝1、S[1]＝1、S[2]＝0、S[3]＝0、S[4]＝0、S[5]＝1、S[6]＝1、S[7]＝1、S[8]＝0、S[9]＝0、S[10]＝0、S[11]＝1、S”[0]＝1。此时，12位信号为 S[0]～S[11]，而12位信号中的S[1]、S[4]、S[7]、S[10]即为4位信号。虽然串行数据中的四个位24-1、24-2、24-3、24-4的正确逻辑数值S[1]＝1、S[4]＝0、S[7]＝1、S[10]＝0可以成功的被恢复(recovery)，但是检测逻辑电路52根据S[0]＝S[1]≠S[2]、S[3]＝S[4]≠S[5]、S[6]＝S[7]≠S[8]、S[9]＝S[10]≠S[11]，会输出相位往前信号(UPF)66。因此，FSM 56会收到往前信号(UPT)70，并且产生相位选择信号通知相位对准窗50改变相位的选择，使得12位信号为S’[11]、S[0]、S[1]、S[2]、S[3]、S[4]、S[5]、S[6]、S[7]、S[8]、S[9]、S[10]。因此，S’[11]＝S[0]＝S[1]、S[2]＝S[3]＝S[4]、S[5]＝S[6]＝S[7]、S[8]＝S[9]＝S[10]，再次回到完美同步。 

一般来说，现有技术中过采样的数据恢复方法与系统皆是使用奇数(odd)的过采样方法与系统，例如3倍过采样或者5倍过采样的方法与系统。而这些方法与系统都必须使用超过2.5倍频的电荷泵PLL。此外，这两种方法与系统每次仅能采样四位的串行数据。以3倍过采样的方法与系统来说，当串行数据的偏斜(skew)太严重时，采样数据可能同时出现错误进而造成数据无法正确恢复(recovery)的情况发生。 

发明内容

本发明的目的是提出一种四倍过采样的数据恢复方法与系统，该系统使用较低倍频的电荷泵PLL，并可同时采样较多位的串行数据。 

因此，本发明提出一种四倍过采样的数据恢复系统，包括：电荷泵锁相回路，接收频率信号后产生复数个倍频频率信号；四倍过采样器，接收所述倍频频率信号并利用这些被频频率信号采样串行数据后输出M位信号，其中串行数据中的每一位皆可被采样四次；数据重构单元，接收所述四倍过采样器输出的M位信号，合并连续二次接收到的该M位信号后产生(M+N)位信号；以及，数字锁相回路，将所述(M+N)位信号并区分为N+1组M位数据，并从该N+1组M位数据中选择一组M位数据来产生P位恢复数据；其中，所述数字锁相回路还包括：多任务单元，用于接收所述M+N位信号，将所述M+N位信号分为N+1组M位数据，根据接收自数据选择单元的相位选择信号从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据；数据检测单元，用于接收所述多任务单元选定的M位数据，根据接收的M位数据生成用于恢复所述P位恢复数据的检测信号组；数据决定单元，用于接收所述检测信号组，根据所接收的检测信号组产生右移采样信号和左移采样信号其中之一；数据选择单元，用于接收所述右移采样信号或所述左移采样信号，当接收到右移采样信号时，且当前相位不为编号最大的相位时，则选择编号增加的相位，当接收到左移采样信号时，且当前相位不为第零相位时，则选择编 号减小的相位；以及数据校正单元，用于接收所述多任务单元选定的M位数据，根据接收自所述数据检测单元的检测信号组产生P位恢复数据；所述N+1与数据选择单元中的相位数目相同；所述P与数据检测单元生成的检测信号组中的信号数目相同；所述M为大于N的自然数。 

进一步的，本发明还提出一种四倍过采样的数据恢复方法，包括下列步骤：根据频率信号产生复数个倍频频率信号；利用该些倍频频率信号采用串行数据并产生M位信号，其中串行数据中的每一位皆可被采样四次；然后，合并连续二次产生的M位信号，得到(M+N)位信号；区分该(M+N)位信号产生N+1组M位数据；从该N+1组M位数据中选择一组M位数据；以及，根据选定的一组M位数据产生P位恢复数据；所述从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据为：根据当前相位选择信号从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据；所述相位选择信号的确定方式为：根据所述选择的M位数据生成用于恢复所述P位恢复数据的检测信号组；根据所述检测信号组产生右移采样信号或者左移采样信号；当产生右移采样信号时，且当前相位不为编号最大的相位时，则选择编号增加的相位；以及当产生左移采样信号时，且当前相位不为第零相位时，则选择编号减小的相位；所述N+1与相位数目相同；所述P与检测信号组中的信号数目相同；所述M为大于N的自然数。 

附图说明

图1为现有技术中三倍过采样的数据恢复系统。 

图2A为现有技术中三倍过采样的数据恢复的第一示意图。 

图2B为现有技术中三倍过采样的数据恢复的第二示意图。 

图2C为现有技术中三倍过采样的数据恢复的第三示意图。 

图3为本发明四倍过采样的数据恢复系统的结构示意图。 

图4为本发明四倍过采样器采样串行数据示意图。 

图5A为本发明数据检测单元的结构示意图。 

图5B为第一数据检测电路示意图。 

图6A为数据决定单元的判断方法第一实施例的流程图。 

图6B为数据决定单元的判断方法第二实施例的流程图。 

图7为本发明数据选择单元的相位(phase)选择图。 

图8A为本发明四倍过采样的数据恢复方法的第一示意图。 

图8B为本发明四倍过采样的数据恢复方法的第二示意图。 

图8C为本发明四倍过采样的数据恢复方法的第三示意图。 

图8D为本发明四倍过采样的数据恢复方法的第四示意图。 

图9为本发明数据校正单元电路图。 

主要元件符号说明 

20  电荷泵锁相回路        22  频率信号 

24  12个倍频频率信号      26  过采样器 

28串行数据          30数字锁相回路 

50相位对准窗        52检测逻辑电路 

54数字回路滤波器    56相位对准有限状态机 

62 12位信号          64 4位信号 

66相位往前信号      68相位往后信号 

70往前信号          72维持信号 

74往后信号 

120电荷泵锁相回路   122频率信号 

124 20个倍频频率信号 125四倍过采样器 

126数据重构单元     128串行数据 

130数字锁相回路     150多任务单元 

152数据检测单元     154数据决定单元 

156数据选择单元     158数据校正单元 

180、182、184、186、188、190异或非门 

192与门 

194、196、200非门 

198、202或非门 

158-1～158-5多任务器 

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。 

参见图3，图3为本发明四倍过采样的数据恢复系统的结构示意图。该数据恢复系统包括电荷泵锁相回路(charge-pump phase locked loop，以下简称电荷泵PLL)120、四倍过采样器(4X oversampler)125、数据重构单元(data regenerator)126和数字锁相回路(digital phase locked loop，以下简称数字PLL)130。其中，数字PLL130具体包括多任务单元(multiplexing unit)150、数据检测单元(data detection unit)152、数据决定单元(data decision unit)154、数据选择单元(data selection unit)156和数据校正单元(datacorrection unit)158。其中，电荷泵PLL 120接收频率信号(CLK)122；过采样器125接收串行数据128，该串行数据128例如而三个颜色通道中的任一串行数据。 

根据本发明的实施例，电荷泵PLL120接收频率信号(CLK)122并将频率信号(CLK)122倍频2倍之后产生相位差18度的20个倍频频率信号124，输入至四倍过采样器125进行串行数据128的采样。四倍过采样器125在一个频率周期(clock cycle)内产生20个过采样数据，也就是20个位数据S[0:19]输入至数据重构单元126。 

参见图4，图4为本发明四倍过采样器125采样串行数据示意图。由于电荷泵PLL 120接收频率信号(CLK)22并将频率信号(CLK)22倍频2倍，因此，倍频频率信号的一个倍频频率周期可以采样五位的串行数据，而每一位皆可被采样四次。如图4所示，在一个倍频频率周期可以采样20个位数据S[0:19]。 

当20个位数据S[0:19]输入至数据重构单元126时，数据重构单元126会将前一频率周期采样的最后7个位数据S’[13:19]加上20个位数据S[0:19]后输出27位数据Q[0:26]。 

多任务单元150接收27位数据Q[0:26]，并将该27位数据Q[0:26]分成八组20位数据，亦即Q[0:19]、Q[1:20]、Q[2:21]、Q[3:22]、Q[4:23]、Q[5:24]、Q[6:25]、以及Q[7:26]。而数据选择单元156会选择多任务单元150的八组20位数据其中之一作为20位数据D[0:19]，输入至数据检测单元152；同时，20位数据D[0:19]中可选择D[1:5:9:13:17]或者D[2:6:10:14:18]作为5位数据输入至数据校正单元158。 

参见图5A示出的本发明数据检测单元的结构示意图。数据检测单元152包括五个相同的数据检测电路152-1～152-5，第一数据检测电路152-1接收D[0:3]、第二数据检测电路152-2接收D[4:7]、第三数据检测电路152-3接收D[8:11]、第四数据检测电路152-4接收D[12:15]、第五数据检测电路152-5 接收D[16:19]。根据接收的四位数据，每个数据检测电路皆可以输出正确信号(五个数据检测电路输出的正确信号分别表示为O1～O5)、错误信号(五个数据检测电路输出的错误信号分别表示为X1～X5)、左移信号(五个数据检测电路输出的左移信号分别表示为L1～L5)和右移信号(五个数据检测电路输出的右移信号分别表示为R1～R5)。 

参见图5B，图5B为本发明第一数据检测电路示意图。以第一个数据检测电路152-1为例，第一数据检测电路152-1包括：第一异或非门(NXOR)180接收D[0]、D[1]后产生一信号a(a＝(D[0]+D[1])·(D[0]+D[1]))，第二异或非门(NXOR)182接收D[1]、D[2]后产生一信号b(b＝(D[1]+D[2])·(D[1]+D[2]))，第三异或非门(NXOR)184接收D[2]、D[3]后产生一信号c(c＝(D[2]+D[3])·(D[2]1+D[3]))，第四异或非门(NXOR)186接收信号a、信号b后产生一信号d(d＝(a+b)·(a+b))，第五异或非门(NXOR)188接收信号b、信号c后产生一信号e(e＝(b+c)·(b+c))。然后，利用第六异或非门(NXOR)190与第一与门(AND)192可产生第一正确信号(O1)为O1＝b·(d+e)·(d+e)；利用第一非门(NOT)194可产生第一错误信号(X1)为X1＝b，利用第二非门(NOT)196与第一或非门(NOR)198可产生第一左移信号(L1)为L1＝d·e、利用第三非门(NOT)200与第二或非门(NOR)202可产生第一右移信号(R1)为R1＝e·d。 

根据本发明的实施例，当D[0:3]为[0，0，0，0]、[1，1，1，1]、[1，0，0，1]与[0，1，1，0]时，第一正确信号(O1)输出“1”，第一错误信号(X1)输出“0”，第一左移信号(L1)输出“0”，第一右移信号(R1)输出“0”。当D[0:3]为[0，0，0，1]、[1，1，1，0]时，第一正确信号(O1)输出“0”，第一错误信号(X1)输出“0”，第一左移信号(L1)输出“1”，第一右移信号(R1)输出“0”。当D[0:3]为[1，0，0，0]、[0，1，1，1]时，第一正确信号(O1)输出“0”，第一错误信号(X1)输出“0”，第一左移信号(L1)输出“0”，第一右移信号(R1)输出“1”。此外，当D[0:3]为上述八种情况之外的信号时， 例如[0，0，1，1]、[1，1，0，0]，第一正确信号(O1)输出“0”，第一错误信号(X1)输出“1”，第一左移信号(L1)输出“0”，第一右移信号(R1)输出“0”。 

也就是说，当第一正确信号(O1)输出“1”时，代表输入的D[0:3]为正确的数据；当第一错误信号(X1)输出“1”时，代表输入的D[0:3]的数据有误；当第一左移信号(L1)输出“1”时，代表可将采样的数据向左移动一个位(bit)；以及，当第一右移信号(R1)输出“1”时，代表可将采样的数据向右移动一个位(bit)。 

参见图6A，图6A为本发明中数据决定单元判断方法第一实施例的流程图。由于数据决定单元154连接至数据检测单元152，而数据检测单元152输出的五个正确信号(O1～O5)、五个错误信号(X1～X5)、五个左移信号(L1～L5)和五个右移信号(R1～R5)可视为一检测信号组(detecting signalset)。因此，数据决定单元可以根据数据检测单元输出的检测信号组来决定采样数据的调整。 

由图6A可知，当检测信号组中的错误信号输出“1”的数目为大于或等于3时(步骤a1)，直接输出左移采样信号(Lout)(步骤f1)；反之，当错误信号输出“1”的数目小于3时(步骤a1)，则判断正确信号输出“1”的数目是否大于或等于3(步骤b1)。 

进一步地，当正确信号输出“1”的数目大于或等于3时(步骤b1)，则判断错误信号输出“1”的数目是否为2(步骤c1)。当错误信号输出“1”的数目为2(步骤c1)时，则输出左移采样信号(Lout)(步骤f1)；反之，当错误信号输出“1”的数目不为2(步骤c2)时，则不输出右移采样信号(Rout)以及左移采样信号(Lout)(步骤e1)，也就是保持原来的状态。 

进一步地，当正确信号输出“1”的数目小于3时(步骤b1)，则判断右移信号输出“1”的数目大于或等于2且左移信号输出“1”的数目小于2(步骤d1)是否成立。当(步骤d1)成立时，则输出右移采样信号(Rout)(步骤g1)；反之，则输出左移采样信号(Lout)(步骤f1)。 

参见图6B，图6B为本发明数据决定单元判断方法第二实施例的流程图。由于数据决定单元154连接至数据检测单元152，而数据检测单元152输出的五个正确信号(O1～O5)、五个错误信号(X1～X5)、五个左移信号(L1～L5)和五个右移信号(R1～R5)可视为一检测信号组(detecting signalset)。因此，数据决定单元可以根据数据检测单元输出的检测信号组来决定采样数据的调整。 

由图6B可知，当检测信号组中的错误信号输出“1”的数目大于或等于3时(步骤a2)，直接输出右移采样信号(Rout)(步骤f2)；反之，当错误信号输出“1”的数目小于3时(步骤a2)，则判断正确信号输出“1”的数目是否大于或等于3(步骤b2)。 

进一步地，当正确信号输出“1”的数目大于或等于3时(步骤b2)，则判断错误信号输出“1”的数目是否为2(步骤c2)。当错误信号输出“1”的数目为2(步骤c2)时，则输出右移采样信号(Rout)(步骤f2)；反之，当错误信号输出“1”的数目不为2(步骤c2)时，则不输出右移采样信号(Rout)以及左移采样信号(Lout)(步骤e2)，也就是保持原来的状态。 

进一步地，当正确信号输出“1”的数目小于3时(步骤b2)，则判断左移信号输出“1”的数目大于或等于2且右移信号输出“1”的数目小于2(步骤d2)是否成立。当(步骤d2)成立时，则输出左移采样信号(Lout)(步骤g2)；反之，则输出一右移采样信号(Rout)(步骤f2)。 

参见图7，图7为本发明数据选择单元的相位(phase)选择图。由于多任务单元150可接收27位数据Q[0:26]，并将该27位数据Q[0:26]分成八组20位数据，即Q[0:19]、Q[1:20]、Q[2:21]、Q[3:22]、Q[4:23]、Q[5:24]、Q[6:25]、以及Q[7:26]。因此，数据选择单元中的八个相位(phase 0～phase 7)就对应到多任务单元150的八组20位数据。即，数据选择单元156可输出相位选择信号至多任务单元150，使得多任务单元150可由八组20位数据中选择一特定20位数据。也就是说，当数据选择单元156处在第零相位(phase 0)时，该数据选择单元156可以控制多任务单元150输出Q[0:19]的20位数据。 同理，第1相位(phase 1)可对应至Q[1:20]的20位数据；第2相位(phase2)可对应至Q[2:21]的20位数据；并依此类推。 

由图7可知所有相位之间的转换关系。举例来说，假设数据选择单元156当前处在第零相位(phase 0)时，如果数据决定单元154持续输出7次右移采样信号(Rout)，则数据选择单元156会依序转换到第七相位(phase7)。其顺序为第零相位(phase 0)、第一相位(phase 1)、第二相位(phase2)直至第七相位(phase 7)；当数据选择单元156处在第七相位(phase 7)且数据决定单元154再输出1次右移采样信号(Rout)，则数据选择单元156会转换到第四相位(phase 4)；同理，假设数据选择单元156当前处在第七相位(phase 7)时，如果数据决定单元154持续输出7次左移采样信号(Lout)，则数据选择单元156会依序转换到第零相位(phase 0)；当数据选择单元156处在第零相位(phase 0)且数据决定单元154再输出1次左移采样信号(Lout)，则数据选择单元156会转换到第三相位(phase 3)。总的来说，相位转换的原则为：当接收到右移采样信号时，且当前相位不为编号最大的相位时，则选择编号增加的相位，当接收到左移采样信号时，且当前相位不为第零相位时，则选择编号减小的相位。当接收到右移采样信号时，且当前相位为编号最大的相位时，则选择编号最大相位所在组的编号最小的相位，当接收到左移采样信号时，且当前相位为第零相位时，则选择第零相位所在组的编号最大的相位。其中，本实施例中，第零相位(phase 0)、第一相位(phase 1)、第二相位(phase 2)和第三相位(phase 3)为一组；第四相位(phase 4)、第五相位(phase 5)、第六相位(phase 6)和第七相位(phase7)为一组。 

参见图8A，图8A为本发明四倍过采样数据恢复方法的第一示意图。假设串行数据为交错出现的“0”与“1”，且在不理想的状态(non-ideal case)。假设多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(I)，数据检测单元152中的五个数据检测电路152-1～152-5会输出三个错误信号(X1、X3、X4)、一个左移信号(L2)、以及一个右移信号(R5)。因此，第一实施例的数 据决定单元154会产生一左移采样信号(Lout)，使得多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(II)。 

当多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(II)时，数据检测单元152中的五个数据检测电路152-1～152-5会输出三个左移信号(L1、L3、L4)、一个正确信号(O2)、以及一个错误信号(X5)。因此，第一实施例的数据决定单元154会产生一左移采样信号(Lout)，使得多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(III)。 

当多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(III)时，数据检测单元152中的五个数据检测电路152-1～152-5会输出三个正确信号(O1、O2、O4)、一个右移信号(R3)、以及一个左移信号(L5)。因此，第一实施例的数据决定单元154不会输出右移采样信号(Rout)以及左移采样信号(Lout)，也就是保持原来的状态。 

或者，假设多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(IV)，数据检测单元152中的五个数据检测电路152-1～152-5会输出四个右移信号(R1、R2、R4、R5)、以及一个错误信号(X3)。因此，第一实施例的数据决定单元154会产生一右移采样信号(Rout)，使得多任务单元150输出的20位数据D[0:19]为情况(III)。 

同理，第图8B、图8C和图8D，也提出各种非理想状况时的四倍过采样的数据恢复方法示意图。由于原理相同，因此不再作解释。 

根据本发明的实施例，多任务单元150输出的20位数据D[0:19]中可选择D[1:5:9:13:17]或者D[2:6:10:14:18]成为5位数据输入至数据校正单元158。参见图9，图9为本发明数据校正单元电路图。数据校正单元158中包括五个多任务器158-1～158-5，每个多任务器158-1～158-5皆具有选择端、零输入端、壹输入端和输出端。五个多任务器158-1～158-5的输出端Dout[0]、Dout[1]、Dout[2]、Dout[3]、Dout[4]即为恢复的5位数据(5bits recovereddata)。 

其中，第一多任务器158-1的选择端(S1)接收第一错误信号(X1)； 第二多任务器158-2的选择端(S2)接收第二错误信号(X2)；第三多任务器158-3的选择端(S3)接收第三错误信号(X1)；第四多任务器158-4的选择端(S4)接收第四错误信号(X4)；以及，第五多任务器158-5的选择端(S5)接收第五错误信号(X1)。 

第一多任务器158-1的零输入端(0)接收D[1]数据、第二多任务器158-2的零输入端(0)接收D[5]数据、第三多任务器158-3的零输入端(0)接收D[9]数据、第四多任务器158-4的零输入端(0)接收D[13]数据、第五多任务器158-5的零输入端(0)接收D[17]数据。 

第一多任务器158-1的壹输入端(1)接收第二多任务器158-2反相的Dout[1]数据(Dout[1])、第二多任务器158-2的壹输入端(1)接收第一多任务器158-1反相的Dout[0]数据(Dout[0])以及第三多任务器158-3反相的Dout[2]数据(Dout[2])、第三多任务器158-3的壹输入端(1)接收第二多任务器158-2反相的Dout[1]数据(Dout[1])以及第四多任务器158-4反相的Dout[3]数据(Dout[3])、第四多任务器158-4的壹输入端(1)接收第三多任务器158-3反相的Dout[2]数据(Dout[2])以及第五多任务器158-5反相的Dout[4]数据(Dout[4])、第五多任务器158-5的壹输入端(1)接收第四多任务器158-4反相的Dout[3]数据(Dout[3])。 

很明显地，当错误信号(X1～X5)皆输出“0”时，代表多任务器158-1～158-5零输入端上的数据D[1:5:9:13:17]即为恢复数据Dout[0:4]。反之，举例来说，当第一错误数据(X1)输出“1”时，代表第一多任务器158-1零输入端上的数据D[1]有误，此时，第一多任务器158-1会选择第二多任务器158-2输出端Dout[1]数据经过反相成为第一多任务器158-1输出端的数据。亦即，Dout[0]＝Dout[1]。也就是说，当错误信号出现时，相对应的数据会由前一位或者由下一个位的数据来校正。 

因此，本发明的特点在于提供一种四倍过采样的数据恢复方法与系统。当取数据为非理想状况时，本发明可以调整多任务器的采样数据，使得采样 的数据正确率大幅提升。并且，可以利用本发明的数据校正单元对错误的数据进行校正。 

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，该系统包括：

电荷泵锁相回路，用于接收频率信号后产生M个倍频频率信号；

四倍过采样器，用于根据所述倍频频率信号采样串行数据后，输出M位信号，其中所述串行数据中的每一位均被采样四次；

数据重构单元，用于接收所述四倍过采样器输出的M位信号，合并连续二次接收到的M位信号后产生M+N位信号；以及

数字锁相回路，将所述M+N位信号区分为N+1组M位数据，从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据后产生P位恢复数据；

其中，所述数字锁相回路还包括：

多任务单元，用于接收所述M+N位信号，将所述M+N位信号分为N+1组M位数据，根据接收自数据选择单元的相位选择信号从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据；

数据检测单元，用于接收所述多任务单元选定的M位数据，根据接收的M位数据生成用于恢复所述P位恢复数据的检测信号组；

数据决定单元，用于接收所述检测信号组，根据所接收的检测信号组产生右移采样信号和左移采样信号其中之一；

数据选择单元，用于接收所述右移采样信号或所述左移采样信号，当接收到右移采样信号时，且当前相位不为编号最大的相位时，则选择编号增加的相位，当接收到左移采样信号时，且当前相位不为第零相位时，则选择编号减小的相位；以及

数据校正单元，用于接收所述多任务单元选定的M位数据，根据接收自所述数据检测单元的检测信号组产生P位恢复数据；

所述N+1与数据选择单元中的相位数目相同；所述P与数据检测单元生成的检测信号组中的信号数目相同；所述M为大于N的自然数。

2.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数据选择单元，当接收到右移采样信号时，且当前相位为编号最大的相位时，则选择编号最大相位所在组的编号最小的相位，当接收到左移采样信号时，且当前相位为第零相位时，则选择第零相位所在组的编号最大的相位。

3.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数据检测单元包括五个数据检测电路，每个数据检测电路处理接收的M位数据中的四位数据，进而产生正确信号、错误信号、左移信号和右移信号，其中，所述五个数据检测电路分别产生的所述正确信号、所述错误信号、所述左移信号和所述右移信号构成所述检测信号组。

4.如权利要求3所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数据检测电路包括：

第一异或非门，用于接收所述四位数据中的第一位数据和第二位数据后产生信号a；

第二异或非门，用于接收所述四位数据中的第二位数据和第三位数据后产生信号b；

第三异或非门，用于接收所述四位数据中的第三位数据和第四位数据后产生信号c；

第四异或非门，用于接收所述信号a和所述信号b后产生信号d；

第五异或非门，用于接收所述信号b和所述信号c后产生信号e；

第六异或非门，用于接收所述信号d和所述信号e；

与门，用于连接至所述第六异或非门输出端并接收所述信号b后输出正确信号；

第一非门，用于接收所述信号b后输出错误信号；

第二非门，用于接收所述信号d；

第一或非门，用于接收所述信号e后输出左移信号；

第三非门，用于接收所述信号e；以及

第二或非门，用于接收所述信号d后输出右移信号。

5.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数据决定单元具有判断流程，包括下列步骤：

a1、判断所述检测信号组中错误信号的数目是否大于或等于3；如果是，则输出所述左移采样信号；否则，执行步骤b1；

b1、判断所述检测信号组中正确信号的数目是否大于或等于3；如果是，则执行步骤c1；否则，执行步骤d1；

c1、判断所述错误信号的数目是否为2；如果是，则输出左移采样信号，结束所述判断流程；否则，不输出右移采样信号和左移采样信号，结束所述判断流程；

d1、判断所述检测信号组中右移信号的数目大于或等于2且左移信号的数目小于2是否成立；如果是，则输出右移采样信号；否则，输出左移采样信号。

6.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数据决定单元具有判断流程，包括下列步骤：

a2、判断所述检测信号组中错误信号的数目是否大于或等于3；如果是，则输出右移采样信号；否则，执行步骤b2；

b2、判断所述检测信号组中正确信号的数目是否大于或等于3；如果是，则执行步骤c2；否则，执行步骤d2；

c2、判断所述错误信号的数目是否为2；如果是，则输出右移采样信号，结束所述判断流程；否则，不输出右移采样信号和左移采样信号，结束所述判断流程；

d2、判断所述检测信号组中左移信号的数目大于或等于2且右移信号的数目小于2是否成立；如果是，则输出左移采样信号；否则，输出右移采样信号。

7.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数字锁相回路选定的一组M位数据具有20位；所述P位恢复数据具有5位，且所述P位数据包括所述选定的一组M位数据中的第二位数据、第六位数据、第十位数据、第十四位数据和第十八位数据。

8.如权利要求1所述的四倍过采样的数据恢复系统，其特征在于，所述数字锁相回路选定的一组M位数据具有20位；所述P位恢复数据具有5位，且所述P位数据包括所述选定的一组M位数据中的第三位数据、第七位数据、第十一位数据、第十五位数据和第十九位数据。

9.一种四倍过采样的数据恢复方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

根据频率信号产生M个倍频频率信号；

利用所述倍频频率信号采样串行数据，产生M位信号；所述串行数据中的每一位被采样四次；

合并连续二次产生的M位信号，得到M+N位信号；

将所述M+N位信号区分为N+1组M位数据；

从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据；以及

由所选定的一组M位数据产生P位恢复数据；

所述从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据为：根据当前相位选择信号从所述N+1组M位数据中选择一组M位数据；

所述相位选择信号的确定方式为：根据所述选择的M位数据生成用于恢复所述P位恢复数据的检测信号组；根据所述检测信号组产生右移采样信号或者左移采样信号；当产生右移采样信号时，且当前相位不为编号最大的相位时，则选择编号增加的相位；以及当产生左移采样信号时，且当前相位不为第零相位时，则选择编号减小的相位；

所述N+1与相位数目相同；所述P与检测信号组中的信号数目相同；所述M为大于N的自然数。

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