CN1848713A - 时分复用系统子节点帧同步实现方法及实现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时分复用系统子节点提取帧同步的方法，包括：增设一个帧同步调整使能标志信号，并在子节点计数器计数时执行步骤：当子节点计数器达到最大值时，检测父节点的帧同步信号，若其为高，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；若其为低，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；当子节点检测到帧同步到达标志信号为有效时，若所述帧同步调整使能标志信号为有效，则将子节点计数器清零，调整本地帧同步；若其为无效，则计数器正常计数，保持本地帧同步。采用本发明方法，可以有效提高系统的容错能力和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)系统子节点帧同步的实现方法及实现装置。
背景技术
TDM技术是通信领域广泛应用的信道共享技术。它借助把时间帧划分成若干个时隙和各路信号占有各自时隙的方法来实现同一信道上传输多路信号。
在TDM系统中，通常是由父节点接收时钟并产生本系统的帧同步分发给各子节点。父节点可能是时钟板、主控板等，子节点可能是业务板、接口板等。
为了可靠的将各路信号正确的复用到信道或从信道中分离，TDM时钟及帧同步的准确性显得尤为重要。时钟及帧同步的抖动会引起承载业务的误码，降低系统可靠性。
现有技术中，通常子节点提取帧同步的方法是，设计一个本地计数器，以父节点下发的TDM时钟作为参考时钟，以父节点送过来的帧同步信号作为清零信号；再由本地计数器产生本地帧同步，具体流程为：
1、引入一个帧同步到达标志FSC_FLAG，该信号为输入帧同步信号鉴相输出，该信号为一个时钟信号宽度；
2、上述FSC_FLAG作为本地计数器的清零信号，一旦发现FSC_FLAG(检测到帧同步信号)，即清零本地计数器。
下面以TDM系统父节点下发32M(32.786MHz)时钟，帧频率为8KHz，3个周期低电平脉冲信号为帧同步有效信号，并假定低电平中间一个时钟周期(第二个时钟周期)为同步点为例，说明子节点帧同步过程及帧同步抖动对系统的影响。
如图1所示，正常的8K帧同步之间应该为4096个32M时钟周期，如图1中“正常的帧同步”所示；当帧同步发生抖动，提前了1个时钟周期时，FSC_FLAG有效信号也提前1个时钟周期到达，使得TDM子节点提前1个时钟周期检测到该信号，进行节点计时器清零，导致两帧之间为4095个时钟周期，如图1中“帧同步抖动-提前1个周期”所示；当帧同步发生抖动，延迟了1个时钟周期时，FSC_FLAG有效信号也延迟1个时钟周期到达，使得子节点延迟1个时钟周期检测到该信号，进行节点计时器清零，导致两帧之间为4097个时钟周期，如图1中“帧同步抖动-延迟1个周期”所示。由于这种帧同步信号的抖动，使得两帧同步信号间时钟周期数发生变化，从而引起帧定位错误，导致业务产生误码，使得系统可靠性降低。
由此可见，现有技术的系统容错性差，一旦由于一些不可预知的原因，产生了帧同步信号抖动，系统会灵敏的察觉，并由此产生误码，影响系统性能。
发明内容
本发明提供时分复用系统子节点帧同步实现方法及实现装置，用以解决现有技术中因帧同步信号抖动而容易产生帧定位错误，系统容错性能差的问题。
本发明方法包括：增设一个帧同步调整使能标志信号，并在子节点计数器计数时执行步骤：
当子节点计数器达到计数最大值时，如果父节点发送的帧同步信号处在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；如果父节点发送的帧同步信号不在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
当子节点检测到帧同步到达标志信号为有效时，若所述帧同步调整使能标志信号也为有效，则将子节点计数器清零，调整本地帧同步；否则，子节点计数器正常计数，保持本地帧同步。
根据本发明的上述方法，所述计数器计数的最大数值根据一帧数据所占时长和系统选用的时钟频率确定。
根据本发明的上述方法，所述帧同步信号低电平有效；所述帧同步到达标志信号和所述帧同步调整使能标志信号高电平有效。
本发明另提供一种时分复用系统子节点帧同步实现方法，包括：增设一个帧同步调整使能标志信号；设置一个计数器计数值检测域，使子节点计数器零点位于该检测域内，并在计数器计数时执行步骤：
当计数器当前计数值位于所述检测域时，检测帧同步达到标志信号；若在该检测域对应的系统时钟周期内检测到有效的帧同步到达标志信号，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；否则，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
当子节点检测到帧同步到达标志信号为有效时，若所述帧同步调整使能标志信号也为有效，则将子节点计数器清零，调整本地帧同步；否则，计数器正常计数，保持本地帧同步。
根据本发明的上述方法，所述计数器计数的最大数值根据一帧数据所占时长和系统选用的时钟频率确定。
根据本发明的上述方法，所述帧同步信号低电平有效；所述帧同步到达标志信号和所述帧同步调整使能标志信号高电平有效。
根据本发明的上述方法，所述检测域以子节点计数器零点为中心左右对称。
根据本发明的上述方法，所述检测域对应的系统时钟周期与帧同步信号的帧同步有效周期相等。
本发明提供一种时分复用系统子节点帧同步实现装置，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测点检测单元：当检测到子节点计数器的当前计数值达到最大计数值时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，判断父节点发送的帧同步信号的当前状态；如果当前帧同步信号处在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；如果帧同步信号不在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
本发明还提供一种时分复用系统子节点帧同步实现装置，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测域检测单元：预设一计数器计数值检测域，使计数器零点在该检测域内；当计数器的当前计数值位于所述检测域时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，检测帧同步达到标志信号；若在该检测域对应的系统时钟周期内检测到有效的帧同步到达标志信号，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；否则，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
本发明的有益效果如下：
本发明增设一个帧同步调整使能标志信号，以此作为是否将本地计数器清零的依据。当帧同步信号抖动在容限范围内时，将该帧同步调整使能标志信号置为无效；当帧同步信号抖动在容限范围外时，将该帧同步调整使能标志信号置为有效；在TDM子节点检测到帧同步标志信号到达时，检测该帧同步调整使能标志信号是否有效，仅当帧同步调整使能标志信号为有效时，才将本地计数器清零，调整本地帧同步；若其为无效，计数器正常计数，保持本地帧同步。这样，系统可以容许帧同步信号在一定范围内抖动，在该范围内，不会影响子节点帧同步计数器的正常计数，不会产生帧定位错误，子节点将帧同步信号的轻微抖动进行了滤除；若帧同步信号抖动在容限范围外，则按照帧同步信号将计数器清零，调整本地帧同步，保证父节点重新调整帧同步时，子节点能同步更新帧同步，有效地提高系统的容错能力和系统的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中TDM系统子节点帧同步实现时序图；
图2为本发明TDM系统子节点帧同步实现时序图之一；
图3为本发明TDM系统子节点帧同步实现时序图之二；
图4为本发明TDM系统子节点帧同步实现装置的结构示意图之一；
图5为本发明TDM系统子节点帧同步实现装置的结构示意图之二。
具体实施方式
参见图2，为本发明TDM系统子节点帧同步实现方法一的实施例时序图，图中以TDM系统父节点下发32M(32.768MHz)时钟，帧频率为8KHz，3个周期低电平脉冲信号为帧同步有效信号，并假定低电平中间一个时钟周期(第二个时钟周期)为同步点为例，对子节点帧同步实现方法描述如下：
帧同步到达标志信号FSC_FLAG在帧同步信号的低电平有效周周期的第二个时钟周期产生有效信号，由低电平信号跳变为高电平信号(假定主电平为有效，低电平为无效)，其宽度为一个时钟周期宽度。
本发明增设一个帧同步调整使能标志信号EN_FLAG，并定义其为高电平有效，低电平为无效。
计数器在不受干预的情况下保持正常计数，即达到最大值时重新从零开始计数。计数器计数最大值根据一个数据帧所占用的时长和系统选用的系统时钟频率确定，如8KHz帧的时长周期为1/8000秒，32MHz(32.768MHz)时钟的周期为1/32.768×106秒，则计数器最大值为4096。
当计数器达到最大值时，检查此刻输入的帧同步信号，如果帧同步信号为低，表示在帧抖动的容限范围内，则将帧同步调整使能标志信号电平EN_FLAG置为低(无效)；如果此刻的帧同步信号为高，表示超出了帧抖动的容限范围，则将帧同步调整使能标志信号电平EN_FLAG置为高(有效)；
当检测到帧同步到达标志信号FSC_FLAG为高(有效)时，若此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为高(有效)，则将本地计数器清零；若此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为低(无效)，则保持本地计数器正常计数。
如图2中“帧同步抖动提前1个周期”的时序所示：
当帧同步信号比正常情况(即4096个时钟周期)提前了1个周期(即4095个时钟周期)到达，则帧同步到达标志信号FSC_FLAG也因此提前了1个周期(即4095个时钟周期)由低电平(无效)跳变为高电平(有效)；
当计数器到达最大值(4095)时，检测到此刻输入的帧同步信号为低，则将帧同步调整使能标志电平信号EN_FLAG置为低(无效)；
当下一个为高(有效)的帧同步到达标志信号被检测到时，此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为低(无效)，则计数器正常计数，保持本地帧同步。
如图2中“帧同步抖动延迟2个周期”的时序所示：
当帧同步信号比正常情况(即4096个时钟周期)延迟了2个周期(即4098个时钟周期)到达，则帧同步达到标志信号也因此延迟了2个周期(即4098个时钟周期)由低电平跳变为高电平；
在上述延迟的帧同步信号到达之前，计数器到达最大值(4095)，检测到此刻输入的帧同步信号为高，则将帧同步调整使能标志电平信号EN_FLAG置为高(有效)；
当检测到延迟到达的为高(有效)的帧同步到达标志信号(4098个时钟周期到达)时，此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为高(有效)，则将本地计数器清零并重新计数，调整本地帧同步。
采用本发明的上述方法，帧同步抖动提前或延迟1个时钟周期，计数器的计数不受影响，保持本地帧同步；即在帧同步信号的有效周期为三个系统时钟周期，帧同步到达标志信号占用一个系统时钟周期时，采用本发明方法，允许帧同步信号在正常情况下提前或延迟1个时钟周期内抖动，不会引出帧定位错误。这样，帧同步抖动的容许范围受到帧同步信号的有效周期占用系统时钟个数的限制。
图3为本发明TDM系统子节点帧同步实现方法二的时序图，图中以TDM系统父节点下发32M(32.786MHz)时钟，帧频率为8KHz，10个周期低电平脉冲信号帧同步有效信号，并假定低电平的第二个时钟周期为同步点，对子节点帧同步的实现方法描述如下：
帧同步到达标志信号FSC_FLAG在帧同步信号低电平的第二个时钟周期，由低电平信号跳变为高电平信号(假定高电平信号表示为有效，低电平信号为无效)，其宽度为一个时钟周期宽度。
增设一个帧同步调整使能标志电平信号EN_FLAG，并定义其为高电平表示为有效，低电平为无效。
计数器在不受干预的情况下保持正常计数，即达到最大值时重新从零开始计数。
在计数器零点左侧若干个时钟周期到零点右侧若干个时钟周期设置一个计数器数值检测域。当计数器数值位于所述检测域时，在每个时钟周期检测帧同步达到标志信号，若子节点检测到帧同步到达标志信号FSC_FLAG为高(有效)，说明帧抖动在容限范围内，则将所述帧同步调整使能标志信号EN_FLAG置为低(无效)；若在该检测域内未检测到FSC_FLAG高电平(有效)信号，说明帧抖动超出了容限范围，则在该检测域终点处将所述帧同步调整使能标志信号EN_FLAG置为高(有效)；
当检测到下一个帧同步到达标志信号FSC_FLAG为高(有效)时，若此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为高(有效)，则将本地计数器清零；若此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为低(无效)，则保持本地计数器正常计数。
如图3中“帧同步抖动提前3个周期”的时序所示：
当帧同步信号比正常情况(即4096个时钟周期)提前了3个周期(即4093个时钟周期)到达，则帧同步到达标志信号FSC_FLAG也因此提前了3个周期(即4093个时钟周期)由低电平(无效)跳变为高电平(有效)；
计数器检测域应包含计数器的零点，此处假定设置计数器检测域为计数器零点前5个时钟周期到零点后5个时钟周期，即从计数器数值4091到5的范围为检测域；
当计数器到达检测域的起点(4091)时，在该检测域(4091到5)内，检测帧同步到达信号FSC_FLAG；由于在计数器4093时检测到FSC_FLAG高电平(有效)信号，则将帧同步调整使能标志电平信号EN_FLAG置为低(无效)；
当下一个为高(有效)的帧同步到达标志信号被检测到时，由于帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为低(无效)，则计数器正常计数，保持本地帧同步。
如图3中“帧同步抖动延迟6个周期”的时序所示：
当帧同步信号比正常情况(即4096个时钟周期)延迟了6个周期(即4102个时钟周期)到达，则帧同步到达标志信号FSC_FLAG也因此延迟了6个周期(即4102个时钟周期)由低电平(无效)跳变为高电平(有效)；
当计数器到达检测域的起点(4091)时，在该检测域(4091到5)内，检测帧同步到达信号FSC_FLAG；由于FSC_FLAG的高电平(有效)信号已超出该检测域，在计数器正常计数情况下数值为6时才到达，则在该范围内未检测到FSC_FLAG高电平(有效)信号，因此在该检测域终点(计数器数值为5)时将帧同步调整使能标志电平信号EN_FLAG置为高(有效)；
当为高(有效)的帧同步到达标志信号被检测到时(即延迟到达的帧同步到达标志信号)，此时帧同步调整使能标志信号EN_FLAG为高(有效)，则将计数器清零并重新开始计数，调整本地帧同步。
上述第二种方法中，是以设定计数器数值检测域来界定帧同步信号的容许抖动范围。如上例中，设定检测域对应的系统时钟数为10个时钟周期(以计数值0为中心，左右各占5个时钟周期)，帧同步抖动提前3个时钟周期时计数器依然不受影响，正常计数，保持本地帧同步。
如果帧同步抖动延迟6个时钟周期，则超出了设定的容许范围，延迟到达的有效的帧同步到达标志信号会使计数器清零，重新调整本地帧同步。
根据本发明的上述两种方法，本发明提供如下两种TDM系统子节点帧同步实现装置。
参见图4，为本发明TDM系统子节点帧同步实现装置结构示意图之一，该装置是根据上述方法一设计的，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测点检测单元：当检测到子节点计数器的当前计数值达到最大计数值时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，判断父节点发送的帧同步信号的当前状态；如果当前帧同步信号处在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；如果帧同步信号不在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
参见图5，为本发明TDM系统子节点帧同步实现装置结构示意图之二，该装置是根据上述方法二设计的，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测域检测单元：预设一计数器计数值检测域，使计数器零点在该检测域内；当计数器的当前计数值位于所述检测域时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，检测帧同步达到标志信号；若在该检测域对应的系统时钟周期内检测到有效的帧同步到达标志信号，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；否则，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
通过以上描述可知，本发明增设一个帧同步调整使能标志信号作为节点计数器清零的依据，该信号的设置方法有两种，一种方法是：当子节点计数器到达最大值时，检测帧同步信号，若为低则说明帧抖动在容限范围内，将帧同步调整使能标志信号置为无效；若为高则说明帧抖动在容限范围外，则将帧同步调整使能标志信号置为有效；
另一种方法是：设置一个计数器数值检测域，并使计数器零点在该检测域内；在计数器的计数值到达该检测域内时检测帧同步到达标志信号，若检测到有效信号则说明帧抖动在容限范围内，将帧同步调整使能标志信号置为无效，否则说明帧抖动在容限范围外，将帧同步调整使能标志信号置为有效。
在检测到有效的帧同步到达标志信号时，以该帧同步调整使能标志信号作为是否清零的依据，若该信号为有效，则将节点计数器清零，调整本地帧同步；若该信号无效，则将计数器正常计数，保持本地帧同步。
由此可见，采用本发明的系统可以容许帧同步信号在一定范围内抖动，在该范围内，不会影响子节点帧同步计数器的正常计数，不会产生帧定位错误，子节点将帧同步信号的轻微抖动进行了滤除；若帧同步信号的抖动在容限范围外，则按照帧同步信号将计数器清零，调整本地帧同步，保证父节点重新调整帧同步时，子节点能同步更新帧同步，有效地提高系统的容错能力和系统的可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1、一种时分复用系统子节点帧同步实现方法，其特征在于，增设一个帧同步调整使能标志信号，并在子节点计数器计数时执行步骤：
当子节点计数器达到计数最大值时，如果父节点发送的帧同步信号处在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；如果父节点发送的帧同步信号不在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
当子节点检测到帧同步到达标志信号为有效时，若所述帧同步调整使能标志信号也为有效，则将子节点计数器清零，调整本地帧同步；否则，子节点计数器正常计数，保持本地帧同步。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计数器计数的最大数值根据一帧数据所占时长和系统选用的时钟频率确定。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧同步信号低电平有效；所述帧同步到达标志信号和所述帧同步调整使能标志信号高电平有效。
4、一种时分复用系统子节点帧同步实现方法，其特征在于，增设一个帧同步调整使能标志信号；设置一个计数器计数值检测域，使子节点计数器零点位于该检测域内，并在计数器计数时执行步骤：
当计数器当前计数值位于所述检测域时，检测帧同步达到标志信号；若在该检测域对应的系统时钟周期内检测到有效的帧同步到达标志信号，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；否则，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
当子节点检测到帧同步到达标志信号为有效时，若所述帧同步调整使能标志信号也为有效，则将子节点计数器清零，调整本地帧同步；否则，计数器正常计数，保持本地帧同步。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计数器计数的最大数值根据一帧数据所占时长和系统选用的时钟频率确定。
6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述帧同步信号低电平有效；所述帧同步到达标志信号和所述帧同步调整使能标志信号高电平有效。
7、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测域以子节点计数器零点为中心左右对称。
8、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测域对应的系统时钟周期与帧同步信号的帧同步有效周期相等。
9、一种时分复用系统子节点帧同步实现装置，其特征在于，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测点检测单元：当检测到子节点计数器的当前计数值达到最大计数值时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，判断父节点发送的帧同步信号的当前状态；如果当前帧同步信号处在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；如果帧同步信号不在帧同步有效周期内，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
10、一种时分复用系统子节点帧同步实现装置，其特征在于，包括：
计数器：自动循环计数，产生本地帧同步；
帧同步到达标志信号发生单元：根据父节点输出的帧同步信号，产生帧同步到达标志信号；
检测域检测单元：预设一计数器计数值检测域，使计数器零点在该检测域内；当计数器的当前计数值位于所述检测域时，输出控制信号给帧同步调整使能标志信号发生单元；
帧同步调整使能标志信号发生单元：接收到所述检测点检测单元发送的控制信号后，检测帧同步达到标志信号；若在该检测域对应的系统时钟周期内检测到有效的帧同步到达标志信号，则将所述帧同步调整使能标志信号置为无效；否则，则将所述帧同步调整使能标志信号置为有效；
计数器清零控制单元：当帧同步到达标志信号为有效时，若判断出帧同步调整使能标志信号也为有效，使所述子节点计数器清零；否则，保持所述子节点计数器正常计数。
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