CN1064497C - 一种码速调整的接收端信息时钟恢复方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于电通信技术领域，特别涉及数字通信的多路复用技术。本发明提出二次匀滑式信息时钟恢复方法。第一次匀滑是将部分附加开销比特和调整比特混合后经锁相环匀滑。第二次匀滑是将第一次匀滑得到的脉冲流从收端输入时钟中扣除，再扣去其余的附加开销比特后经锁相环匀滑。本方法相对比特泄漏法进一步压缩了时钟的相位抖动，可用于同步数字系列的指针调整和C-n接口的码速调整。本发明对我国实现同步光纤通信网有技术促进作用。

Description

一种码速调整的接收端信息时钟恢复方法和电路

本发明属于电通信领域，特别涉及数字通信的多路复用技术。

在数字通信中利用数字复接技术实现多路复用。数字复接技术分为两大系列，即准同步数字系列(PDH)和同步数字系列(SDH)。实现数字复接的关键技术是码速调整技术。我国采用的码速调整技术有正码速调整技术和正／零／负码速调整技术。在SDH中采用的指针调整也是一种正／零／负码速调整。

指针调整每次调整8或24比特(AU-4为24比特，TU为8比特)，调整引起的相位抖动大且调整频率又很低，收端很难将其匀滑。目前常规使用的方法是比特泄漏法。比特泄漏法是在两次调整期间每次一个比特均匀地泄放指针调整引起的相位偏差。这样，比特泄漏法将指针调整引起的调整幅度减小了8或24倍，调整频率提高了8或24倍。本发明人于1993年提出申请号为93116607．1的中国专利，发明了二次扣除式码速恢复方法。它在第二次扣除时将调整频率提高很多，调整幅度大大下降从而有利于随后的锁相环将抖动滤除。但它在第二次扣除时是通过统计平均方法实现第二次扣除均匀化。统计平均法设计和分析较困难，且电路实现比较复杂。

本发明提出二次匀滑式码速恢复方法和电路。它旨在克服统计平均方法不便分析和实现复杂的不足，二次采用锁相环来匀滑调整引起的相位抖动，以进一步减小码速调整带来的抖动。

本发明提出一种码速调整的接收端信息时钟恢复方法，其特征在于采用如下具体步骤：

(1)将速率为f₁的附加开销比特脉冲流S₁分成速率各为f₂和f₃的部分附加开销比特脉冲流S₂和 $S_3,f_2=\left(\frac{q}{P}\right)\·f_4,$ P为自然数，q为非负整数，P、q互质。f₁为码速调整帧的频率；

(2)从频率为f₅的时钟S₅间隔地扣除脉冲，得到带间隙的脉冲流S₆，被扣除脉冲的总速率为C·f₂，这里，f₅=C·f₇，f₇为收端输入时钟S₇的频率，C为分数；

(3)速率为d·f₃的脉冲流遇正调整控制码则加塞一串脉冲，其脉冲数量为一次正调整所调整的比特数的d倍；遇负调整则扣除一串脉冲，其脉冲数等于一次负调整所调整的比特数的d倍。这样得到脉冲流S₁₁，再经锁相环匀滑得到频率为f₉的匀滑脉冲流S₉。d为分数；

(4)从脉冲流S₆扣除频率为C·f₉／d的脉冲流，得到带间隙的脉冲流S₁₀；

(5)将脉冲流S₁₀经锁相环匀滑和除C，即可恢复出匀滑的信息时钟，若C＞＞1，则将S₁₀除C即可恢复出足够匀滑的信息时钟。

码速调整由发端的码速调整过程和收端的码速恢复过程构成。收端的码速恢复过程又分为数据恢复过程和信息时钟恢复过程。本发明只涉及收端的信息时钟恢复方法和电路。发端的码速调整和收端的数据恢复可使用包括常规方法和电路在内的任意方法和电路。

本发明所述方法的原理是：由发端码速调整引起的相位偏差不易被收端的锁相环所滤除而产生相位抖动。如果在收端我们先用比较高的频率对码速调整引起的相位偏差进行泄放，然后再用锁相环匀滑，则恢复的信息时钟的相位抖动可减小很多。我们将附加开销比特分为两部分，一部分和调整比特汇合，再经锁相环匀滑，由于调整比特的速率比附加开销比特的速率低很多，因而调整比特引起的相位偏差就被以很高的速率泄放掉，每次泄放的相位偏差就非常小。这样，我们借助于部分附加开销比特将调整比特匀滑掉，得到了匀滑的脉冲流S₉。从收端输入时钟扣去另一部分附加开销比特和S₉，就恢复了信息时钟的速率。由于另一部分附加开销比特是周期性的，易被其后锁相环所匀滑，而S₉又是非常匀滑的，因而经锁相环再次匀滑后，信息时钟的相位抖动就非常小了。

本发明所述减小抖动的方法可用于正(或负)码速调整，正／零／负码速调整和正／负码速调整。正码速调整没有负调整动作，因而上述具体步骤(3)中就不会遇到负调整，同理负码速调整在上述具体步骤(3)中不会遇到正调整。另外，负调整机会比特在不作负调整时不传信息，因而作为附加开销比特处理。正调整机会比特在不作正调整时传送信息，因而作为信息比特处理。其他非信息比特在本发明中为叙述方便都归入附加开销比特。

当收端输入时钟频率比较低时，扣除动作可针对频率为收端输入时钟频率C倍的时钟进行，C可取大于1的数。这样可进一步提高相位泄放频率、减小抖动。若C＞＞1，则第二次匀滑可不用锁相环，只要C分频即可。C越大，恢复的信息时钟的相位抖动越小。

当收端输入时钟的频率很高，器件的工作速度跟不上时，如SDH的AU-4指针调整，C可取小于1的分数。这样做虽然性能略有下降，但实现起来容易。这时所说的C分频或除C实为倍频操作。同理，所说的C倍频实为分频操作。

在上述步骤(3)中，取d=1或d=c是两个比较方便的数值。

本发明所述附加开销比特脉冲流是指速率等于附加开销比特速率的脉冲信号。部分附加开销比特脉冲流的含义可类推。本文所述收端输入时钟是指从收端信码中提取的与收信码速率相同的时钟信号。本发明所述的调整控制码在指针调整场合则意指指针，因为指针在指针调整中起了调整控制码的作用。

本发明提出一种采用上述方法的信息时钟恢复电路。它由调整控制码检测电路、部分附加开销比特脉冲流产生电路、脉冲流S₁₁产生电路、第一次匀滑电路、第一次扣除电路、第二次扣除电路和第二次匀滑电路构成的工作原理如下：调整控制码检测电路利用收端定时同步系统产生的调整控制码脉冲，对输入信码检测调整控制码(或指针)，产生调整指示信号。调整指示信号有正调整指示信号和／或负调整指示信号(视不同码速调整方案而定)。部分附加开销比特脉冲流产生电路利用再生电路提供的时钟S₅产生速率为C·f₂的部分附加开销比特脉冲流和速率为f₃的部分附加开销比特脉冲流。脉冲流S₁₁产生电路在收到正调整指示时在速率为f₃的部份附回开销比特脉冲流中塞入一串脉冲，其脉冲数量为一次正调整所调整的比特数；在收到负调整指示时在脉冲流中扣除一串脉冲，其脉冲数等于一次负调整所调整的比特数。脉冲流经这样处理后输出。第一次匀滑电路可以是模拟锁相环或数字锁相环，对脉冲流S₁₁进行匀滑和C倍频后输出。时钟S₅经第一次扣除电路扣去频率为Cf₂部分附加开销比特脉冲(7)得到(9)，再经第二次扣除电路扣去经匀滑且C倍频后的另一部分附加开销比特脉冲和调整比特脉冲(即扣去正调整比特脉冲和塞入负调整比特脉冲)(8)得到(10)，最后经第二次匀滑电路匀滑和C分频得到匀滑的信息时钟(11)。第二次匀滑电路可以是一个模拟锁相环或数字锁相环。

本发明采用二次匀滑的方式恢复码速调整中的信息时钟。第一次匀滑过程是一种相位泄放过程。它比比特泄漏的泄放频率更高，泄放幅度更小，因而具有更好的减小抖动效果。它在二次匀滑过程中皆可采用锁相环，便于电路实现和设计，也便于集成化。

本发明可应用于准同步数字系列和同步数字系列的码速调整电路。特别适宜于应用在同步数字系列的指针调整和速率较高的C-3和C-4接口的码速调整场合，对同步光纤通信网的建设有重要意义。

附图简要说明：

图1是实现本发明所述方法的一种信息时钟恢复电路的方块图。

本发明提供二种所述信息时钟恢复方法和电路的实施例。

实施例一、

同步数字系列的AU-4指针调整的收端VC-4时钟恢复方法和电路。电路方块图见图1所示。其工作过程如下：调整控制码检测电路利用收端定时同步系统产生的调整控制码脉冲(1)，对输入信码(2)检测指针，产生调整指示信号(4)，调整指示信号有正调整指示信号和负调整指示信号。部分附加开销比特脉冲流产生电路利用再生电路提供的时钟S₅(3)产生速率为C·f₂的部分附加开销比特脉冲流(7)和速率为f₃的部分附加开销比特脉冲流(5)。脉冲流S₁₁产生电路在收到正调整指示时在脉冲流(5)中塞入一串脉冲，其脉冲数量为一次正调整所调整的比特数；在收到负调整指示时在脉冲流(5)中扣除一串脉冲，其脉冲数等于一次负调整所调整的比特数。脉冲流(5)经这样处理后输出(6)。第一次匀滑电路可以是数字锁相环，对(6)进行匀滑和C倍频后输出(8)。时钟S₅(3)经第一次扣除电路扣去部分附加开销比特脉冲(7)得到(9)，再经第二次扣除电路扣去经匀滑后的另一部分附加开销比特脉冲和调整比特脉冲(即扣去正调整比特脉冲和塞入负调整比特脉冲)(8)得到(10)，最后经第二次匀滑电路匀滑和C分频得到匀滑的信息时钟(11)。第二次匀滑电路可以是一个模拟锁相环。其他电路皆一般逻辑电路。所用方法中的参数取值如下：c=1，p=1，q=639，d=11。f₄和f₇按国际电信联盟ITU规定。

实施例二、

同步数字系列中C-4接口的从VC-4恢复E4时钟的电路。同样使用图1电路方块图。第一次匀滑电路使用数字锁相环，第二次匀滑使用模拟锁相环。其他皆一般逻辑电路。取c=1，p=1，q=117，d=1。f4和f7皆按ITU规定。

Claims (2)

1、一种码速调整的接收端信息时钟恢复方法，其特征在于采用如下所述的具体步骤：

(1)将速率为f₁的附加开销比特脉冲流S₁分成速率各为f₂和f₃的部分附加开销比特脉冲流S₂和S₃， $f_2=\left(\frac{q}{P}\right)\·f_4,$ P为自然数，q为非负整数，P、q互质，f₄为码速调整帧的频率；

(2)从频率为f₅的时钟S₅间隔地扣除脉冲，得到带间隙的脉冲流S₆，被扣除脉冲的总速率为C·f₂，这里，f₅=C·f₇，f₇为收端输入时钟S₇的频率，C为分数；

(3)速率为d·f₃的脉冲流遇正调整控制码则加塞一串脉冲，其脉冲数量为一次正调整所调整的比特数的d倍；遇负调整则扣除一串脉冲，其脉冲数等于一次负调整所调整的比特数的d倍，这样得到脉冲流S₁₁，再经锁相环匀滑得到频率为f₉的匀滑脉冲流S₉，d为分数；

(4)从脉冲流S₆扣除频率为C·f₉／d的脉冲流，得到带间隙的脉冲流S₁₀；

(5)将脉冲流S₁₀经锁相环匀滑和除C，即可恢复出匀滑的信息时钟，若C＞＞1，则将S₁₀除C即可恢复出足够匀滑的信息时钟。

2、采用如权利要求1所述方法的信息时钟恢复电路，其特征在于它由利用调整控制码脉冲检测输入信码中的调整控制码并输出调整指示信号的调整控制码检测电路，利用时钟S₅产生速率各为C·f₂和f₃的部分附加开销比特脉冲流的部分附加开销比特脉冲流产生电路，利用调整指示信号产生调整比特脉冲流并与速率为f₃的部分附加开销比特脉冲流合成一路输出的脉冲流S₁₁产生电路，用锁相环将S₁₁匀滑输出频率为C·f₉的脉冲流的第一次匀滑电路，从时钟S₅中扣除频率为C·f₂的附加开销比特脉冲流并输出脉冲流S₆的第一次扣除电路，从脉冲流S₆扣除频率为C·f₉的脉冲流并输出脉冲流S₁₀的第二次扣除电路，以及用锁相环对脉冲流S₁₀匀滑和除C并输出匀滑的信息时钟的第二次匀滑电路等构成。