DE69837955T2

DE69837955T2 - Frequenzdatenübertragungssystem für ATM-Adaptierungsschicht vom Type 1(AAL 1)

Info

Publication number: DE69837955T2
Application number: DE69837955T
Authority: DE
Inventors: Silvio Cucchi; Marzio Orsucci
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2018-07-04
Also published as: CA2240899A1; EP0892515B1; DE69837955D1; EP0892515A1; US6320911B1; IT1293457B1; ITTO970644A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System.
Um die Empfängervorrichtung zu synchronisieren, wird von digitalen Empfangs-/Sende-Systemen gewöhnlich gefordert, dass sie Informationen senden, die auf der Taktfrequenz einer Datenquelle beruhen, die beispielsweise durch die Quelle eines digitalen Videosignals repräsentiert sein kann.
Es ist beispielsweise bekannt, die Taktfrequenz der Datenquelle im Vergleich zur Sendefrequenz der Sendersystem-Daten zu messen, die der Empfängervorrichtung an sich bereits bekannt ist. Der Wert aus der Frequenzmessung wird dann, ordnungsgemäß codiert, zu der Empfängervorrichtung gesendet, wo er decodiert und zu Zwecken der Taktung verwendet wird.
1 zeigt ein Beispiel eines Frequenzmesssystems der Datenquelle, wie es im ETSI-ITU-J81-Standard (September 1993) beschrieben ist und zum Senden eines digitalen Fernsehsignals in einem 34368-Kb/s-Strom dient.
Es wird ein ET-System beschrieben, das einen Sendefluss FT zeigt, der mit einer Frequenz FQ2 von 34368 kHz zu einem geeigneten Frequenzteiler DT gesendet wird, der die Frequenz FQ2 des Sendeflusses FT durch 4296 teilt und ein Abtastsignal SC mit einer Messfrequenz FP von 8 kHz liefert. Genau gesagt, wird das Abtastsignal SC zu einem Piloteingang IP einer Abtastvorrichtung CP gesendet. Ein Datenfluss FS aus einer hier nicht gezeigten Videosignalquelle speist einen Modulo-2-Zähler C1 mit einer Nennfrequenz FQ1 von 27 MHz, der ein Signal SD mit einer halbierten Frequenz FD, d. h. 13,5 MHz, ausgibt. Das Signal SD gelangt in den Signaleingang IS der Abtastvorrichtung CP, in der es abgetastet wird. Da die in einem Zeitintervall von 125 μs, das der Messfrequenz FP von 8 kHz des Abtastsignals SC entspricht, gezählte Anzahl von Zyklen theoretisch 1687,5 beträgt, wird in einem Intervall von 125 μs aus dem Abtastvorrichtungs-Ausgang CP ein codiertes U-Signal erhalten, das alternativ 0- und 1-Werte hat, sofern der Datenfluss SF seine Nennfrequenz FQ1 stets beibehält, wobei 0 einer Zählung von 1687 Zyklen und 1 einer Zählung von 1688 entspricht. Daher misst das ET-System die Frequenz FQ1 des Datenflusses FS auf der Grundlage einer Ein-Zyklus-Präzision und führt sie auf der Grundlage einer Ein-Zyklus-Präzision einem Empfänger R zu. Der Empfänger R ist an sich bekannt und wird im Folgenden nicht ausführlich beschrieben, da die Möglichkeiten seiner Implementierung recht unterschiedlich sind. Der Empfänger R enthält jedenfalls eine Phasenregelschleife PLL, die beispielsweise gemäß dem bekannten Stand der Technik entworfen sein kann, um am Eingang im Wesentlichen das codierte Signal U, das ein digitales Signal ist, zu empfangen, einen Phasenvergleich mit einem vorher gespeicherten Phasenwert auszuführen und das Vergleichsergebnis über einen Tiefpassfilter einem gesteuerten Oszillator unter einer Spannung analog zuzuführen, die die Frequenz FQ1 dem Empfänger R liefert.
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung und zum Ausschließen möglicher Missverständnisse hinsichtlich Frequenz- und Phasenmessungen ist anzumerken, dass die Abtastvorrichtung CP wegen der geringen Frequenzabweichungen der betreffenden Frequenz FQ1 alle 125 μs eine Phasenmesszählung C1 durchführt, die unmittelbar in eine Frequenzmessung umgesetzt wird, die als eine physikalische Größe vorgesehen ist und als eine Anzahl von Zyklen innerhalb einer Zeiteinheit gemessen wird. Eine durch eine Veränderung in der Frequenz FQ1 oder FQ2 verursachte Phasenabweichung wird in eine Variation des Zeitpunkts, zu dem der Zähler C1 abgetastet wird, und dann schließlich in einen unterschiedlichen Frequenzwert umgesetzt. Die Abtastvorrichtung CP liefert jedenfalls eine Frequenzmessung, die, sobald sie verarbeitet ist, eine Phasenmessung bereitstellt.
Es ist möglich, mittels einer einfachen Integration von einer Phasenmessung zu einer Frequenzmessung überzugehen, sodass, genau gesagt, die Verwendung der einen oder der anderen Größe im Allgemeinen eine Frage der Annehmlichkeit und der Angemessenheit ist.
Beim ET-System wird das codierte Signal U, das, wenn die Zählung 1687 oder 1688 beträgt, an sich nur die alle 125 μs gelieferten Informationen enthält, zum Empfänger R gesendet, der gemäß dem ETSI-Standard das codierte Signal U in Phaseninkremente und -dekremente umsetzt, sodass 1687 dabei –1 Zyklus und 1688 dabei +1 Zyklus bedeutet.
Da der Empfänger R die Informationen aus dem codierten Signal U verwendet, um auf die Phasenregelschleife PLL einzuwirken, die so entworfen ist, dass sie sich auf die Bildwechselfrequenz auswirkt, die weitaus geringer als 8 kHz ist, neigt die Phasenregelschleife PLL dazu, dem Mittelwert der Summe der Phaseninkremente und -dekremente zu folgen, der durch das codierte Signal U bestimmt wird, sodass die Informationen der Frequenzphase FQ1 erhalten werden.
Daher muss gemäß dem ETSI-Standard, wenn die Frequenz FQ1 den Nennwert annimmt, dem Empfänger R ein Signal zugeführt werden, das aus einem codierten Signal U besteht, das durch einen Satz von Werten wie z. B. 0101010101 repräsentiert wird, die nach einer Integration irgendeiner Art, wie zum Beispiel einer Umsetzung des Satzes in Phaseninkremente und -dekremente, einem konstanten Phasenwert von –0,5 Zyklen, also –π, entsprechen. Wenn dagegen eine Phasenverschiebung der Frequenz FQ1 vorliegt, ist dies dem Senden einer Folge wie 01011010 zugeordnet, die nach einer Integration im Empfänger R, durchgeführt durch seine digitalen Schleifen, –π, –π, π, π entspricht, also einer Verschiebung um einen ganzen Zyklus.
Dies bedeutet, dass bei Verwendung eines ET-Sendesystems gemäß dem ETSI-Standard der Empfänger R die Frequenz FQ1 mit einer Ein-Zyklus-Präzision erfassen kann, während keine Frequenzabweichung erfasst wird, wenn die Frequenzabweichung FQ1 unter diesem Wert liegt.
Zur Klarheit der Veranschaulichung wird hier ein Beispiel gegeben, wobei zuerst mit den Frequenz-Nennwerten begonnen wird. Dabei gilt:
'0' steht für: 3374 Zyklen in 125 μs
'1' steht für: 3376 Zyklen in 125 μs
wahre Eingangsfrequenzwerte für den Zähler C1:
1687,5 1687,5 1687,5
vom Zähler C1 gezählte Werte:
1687 1688 1687 1688 1687 1688
1687 ...
von der Abtastvorrichtung CP (Modulo 2) gemessene und bei einer Frequenz von 8 kHz gesendete Frequenz:
0 1 0 1 0 1 0
kumulative gemessene Phase, d. h. Messen und Aufsummieren von Phaseninkrementen:
0 1 1 2 2 3 3
momentane Phase:
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Phasendifferenz zwischen der gemessenen Phase und der momentanen Phase:
–0,5 0 –0,5 0 –0,5 0 –0,5
Nun ist ersichtlich, dass beim Verarbeiten dieser Daten durch Multiplizieren mit 2 und Addieren einer geeigneten Konstanten, z. 3. 0,5, eine Phasendifferenz beim Fluss mit 27 MHz erhalten wird:
–0,5 0,5 –0,5 0,5 –0,5 0,5 –0,5
Schließlich stellt sich heraus, dass die gesendete Mitteilung, d. h. eine Modulo-2-Frequenzmessung, eine Frequenzcodierung mit lokalen Fehlern repräsentiert, jedoch dergestalt, dass sie nach der Mittelung den wahren Wert angibt.
Wenn sich die Frequenz des Datenflusses im Vergleich zu der Frequenz des Sendeflusses ändert (z. B. mit einer langsamen Zunahme), zeigt das System zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Ein-Zyklus-Phasendifferenz.
Gezählte Werte:
1687 1688 1687 1688 1687 1688 1687 ...
(Modulo 2) gemessene und bei der Frequenz 8 kHz gesendete Frequenz:
0 1 0 1 1 0 1
gemessene Phase:
0 1 1 2 3 3 4
theoretische Phase:
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Phasendifferenz:
–0,5 0 –0,5 0 –0,5 0 –0,5
Phasendifferenz (27 MHz) unter Vernachlässigung einer Konstanten (Phasendifferenz * 2 + 0,5):
–0,5 0,5 –0,5 0,5 1,5 0,5 1,5
Der Mittelwert dieser Phasendifferenz geht von einem Mittelwert '0' zu einem Mittelwert '1' über, wobei eine Ein-Zyklus-Auflösung der 27-MHz-Frequenz erzielt wird.
Hochfrequenz-Phasenverschiebungen, bei denen die Frequenz einen Wert von 4 kHz erreicht, werden von der Schleife PLL im Empfänger nicht erfasst, die ein Tiefpassfilter mit einem niedrigeren Äquivalenzband, d. h. mit sicher weniger als 1 kHz, ist und bei der Bildwechselfrequenz arbeitet.
Eine Frequenzverschiebung desselben Ausmaßes, gemessen über einen 16-kHz-Frequenz-Zyklus, bei dem die theoretische Zyklenzählung 843,75 beträgt, hat eine Halbzyklus-Auflösung.
Ein ähnliches Frequenzmess-System für die Datenquelle, wie es in 2 gezeigt ist, ist in der Empfehlung ITU-T I1.363.1 (August 1996) definiert, die den MPEG-Standard (AAL1) (ATM-Anpassungsschicht Typ 1) betrifft.
Darin wird ein AAL-System beschrieben, bei dem der Sendefluss FT durch einen Frequenzteiler K geführt wird, wobei ein Ausgangssignal mit einer verringerten Frequenz FTX erhalten wird, die einen Modulo-16-Zähler C4 speist. Dadurch funktioniert der Modulo-16-Zähler C4 mit 4 Bits und gibt ein 4-Bit-Signal S4 aus, während der Datenfluss FS einen entsprechenden Frequenzteiler DN passiert, dessen Ausgang ein Abtastsignal SC2 mit einer geeigneten Frequenz hat, um die Abtastschaltung CP anzusteuern, die das 4-Bit-Signal S4 abtastet und die Modulo-16-Phasenmessung SRTS ausgibt. Die Phasenmessung SRTS wird als synchroner Restzeitstempel bezeichnet und enthält Phaseninformationen für den Empfänger R.
Die oben beschriebenen Systeme ermöglichen ein Wiedergewinnen des Datenquellen-Taktsignals für die Empfängervorrichtung, wobei die Phasenmessung bereitgestellt und eine Phasenregelschleife PLL verwendet wird, wie bereits mit Bezug auf 1 angegeben wurde.
Bezüglich spezieller Frequenzverhältnisse, wie sie z. B. in der Veröffentlichung 'Jitter in Synchronous Residual Time Stamp', von K. Murakami, IEEE Trans. Commun., Bd. 44, Nr. 6, S. 742–748, Juni 1996, beschrieben wurden, kann ein Niederfrequenz-'Jitter', d. h. eine Verzerrung auf Grund von Synchonisationsfehlern, bestimmt werden, der von der Phasenregelschleife wegen seiner niedrigen Frequenz schwierig zu filtern ist. Mit anderen Worten: Eine durch die Standard-Spezifikationen, z. B. unter Bezug auf einen ETSI-Standard, garantierte Zykluspräzision bedeutet, dass der Empfänger, wenn die sich dem Empfänger annähernden Frequenzinformationen sehr langsam abweichen, also bei einem Niederfrequenz-'Jitter', nicht in der Lage ist, irgendeine Frequenzabweichung zur gegebenen Zeit zu erfassen, um eine Verzerrung zu vermeiden.
Dies kann zu einer nicht akzeptablen Synchronisation des empfangenen Signals führen, insbesondere beim Beispiel eines Fernsehsignals, das gegenüber einem 'vorübergehenden Jitter' besonders empfindlich ist.
EP-A-0 637 137 offenbart eine jitter-kompensierte Phasenregelschleife mit geringer Leistung und ein Verfahren dafür. Die Phasenregelschleife (PLL) umfasst einen Phasendetektor und einen Phasenfehler-Akkumulator, die mit dem Ausgang des Phasendetektors verbunden sind. Der Phasenfehler-Akkumulator tastet einen Ausgang des Phasendetektors mit einer relativ hohen Taktrate ab, akkumuliert diese Abtastungen jedoch und stellt dann einen Ausgang zu einem Schleifenfilter mit einer relativ niedrigen Taktrate bereit. Dadurch erfasst die PLL kurze Perioden einer Phasenverzögerung, um einen Ausgangssignal-Jitter mit langsamem Takt beizubehalten, während der Schleifenfilter gleichzeitig seinen Ausgang nur periodisch mit der relativ niedrigen Rate anpassen muss, wodurch Leistung gespart wird. Der Phasendetektor erfasst bei einem Phasendetektor-Signalspeicher einen metastabilen Zustand und löst zu einem 'Aufwärts'-Puls oder einem 'Abwärts'-Puls auf, um einen Taktausgangssignal-Jitter weiter zu verringern.
EP-A-0 718 995 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Synchronisieren von Taktsignalen für Digitalverbindungen bei einer Paketvermittlungs-Betriebsart. Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen es, das Taktsignal eines ersten (oder Slave-)Datenterminalgeräts mit einem zweiten (oder Master-)Datenterminalgerät zu synchronisieren, die über einen ersten Netzknoten bzw. einen zweiten Netzknoten mit einem Kommunikationsnetz verbunden sind. Das Kommunikationsnetz hat einen Referenztakt, den es zum zweiten Netzknoten sendet, der es mit dem Taktsignal vergleicht, das er vom zweiten Datenterminalgerät empfängt. Die Phasendifferenz wird dann erfasst und zu einem Datenpaket umgesetzt, das eine ATM-Zelle oder irgendwelche anderen Datenpakete darstellen kann, sodass es mit den Datenpaketen vermittelt werden kann, die vom zweiten DTE gesendet und durch das Kommunikationsnetz zum ersten DTE übertragen werden. Das Datenpaket, das die Phasendifferenz enthält, hat einen bestimmten Kopf, sodass es von den anderen gesendeten Datenpaketen unterschieden werden kann. Der erste Netzknoten empfängt die Datenpakete, erfasst das Phasendifferenz-Datenpaket und decodiert es, bevor es zu einem Digital-zu-analog-Umsetzer gesendet wird. Der Letztgenannte erzeugt dann ein analoges Signal, das die Phase des Referenztakts anpasst, den der erste Netzknoten aus dem Kommunikationsnetz gewonnen hat. Das angepasste Taktsignal wird zum ersten DTE gesendet, das daher mit dem zweiten (oder Master-)DTE synchronisiert ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden und ein System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System aufzuzeigen, sodass es eine im Vergleich zu den bereits bekannten Lösungen verbesserte und effizientere Lösung darstellt.
In diesem Rahmen ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System aufzuzeigen, wobei das System die Umsetzung eines Niederfrequenz-'Jitters' zu einem Hochfrequenz-'Jitter' ermöglicht, der beim Empfang leicht entfernbar ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System zu schaffen, um eine präzisere Messung sicherzustellen und sie zum Empfänger auf eine Weise zu übertragen, die mit Übertragungsstandards kompatibel ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System aufgezeigt, wobei die Merkmale gemäß den beigefügten Ansprüchen integriert sind.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Frequenzmessung bei einer Datenquelle, das die Merkmale der beigefügten Ansprüche integriert.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Übertragungsvorrichtung, die die Merkmale der beigefügten Ansprüche integriert.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung hervor, die nur als erläuterndes, nicht aber einschränkendes Beispiel gegeben wird und in der:
1 einen Blockschaltplan eines ersten Systems zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System gemäß dem Stand der Technik zeigt;
2 einen Blockschaltplan eines zweiten Systems zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System gemäß dem Stand der Technik zeigt;
3 einen Blockschaltplan eines Systems zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 einen Blockschaltplan eines Details des Systems zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System gemäß 3 zeigt;
5 einen Blockschaltplan einer Variante für das Detail des Systems zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System gemäß 3 zeigt; und
6 eine tabellarische Darstellung zeigt, die sich auf die Variante von 5 bezieht.
1 und 2 werden nicht weiter beschrieben, da sie bereits im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung abgehandelt wurden.
3 zeigt ein System zur Messung der Frequenz einer Datenquelle S, dessen Betrieb demjenigen des in 1 dargestellten Systems ET ähnelt, d. h. dem ETSI-ITU-J81-Standard (Sept. 1993) entspricht, wobei es einen Sendeflusseingang FT mit einer Frequenz FQ2 von 34768 kHz und einen Datenfluss FS mit einer Frequenz FQ1 von 27 MHz hat, während es ein binär codiertes Signal U mit logischen Zuständen 0 und 1 sowie einer Frequenz FP von 8 kHz, d. h. einer Periode TP von 125 μs, ausgibt, wodurch die Informationen über die Messung der Frequenz FQ1 für den Datenfluss FS dargestellt werden. Der Sendefluss FT wird zu einem Zähler CM gesendet, der eine Frequenzteilung für einen Faktor M ausführt und dessen Ausgang ein Signal SR mit einer verringerten Frequenz F führt, die die Abtastvorrichtung CP ansteuert. Daher ist die Frequenz F die Mess- oder Abtastfrequenz. Dagegen passiert der Datenfluss FS einen entsprechenden Zähler CN, der eine Frequenzteilung durch einen Faktor N ausführt und dessen Ausgang ein Signal SM mit einer verringerten Frequenz FM führt, die in die Abtastvorrichtung CP gelangt. Eine Ausgangsfrequenzmessung U' aus der Abtastvorrichtung CP gelangt dann in eine Nachverarbeitungsvorrichtung P, deren Ausgang das codierte Signal P führt, das gemäß dem ETSI-Standard die Informationen über die Frequenzmessung FQ1 des Datenflusses FS enthält, d. h. eine Folge von '0' und '1' mit einer Frequenz von 8 kHz sendet.
Bei dem in 1 gezeigten System ET haben der Faktor M wie auch der Faktor N, die die durch den Zähler CM bzw. den Zähler CN angewandten Frequenzteilungen repräsentieren, den Wert 4296 bzw. 2, sodass für die Abtastvorrichtung CP eine Abtastfrequenz von 8 kHz festgelegt wird, die der Frequenz des Signals SR mit verringerter Frequenz F entspricht, damit in jedem Phasenzyklus des Datenflusses FS eine Abtastung erhalten wird.
Das System S verwendet eine Zahl M und eine Zahl N, um eine Anzahl NUM von Messungen festzulegen, die in der gleichen Periode TP höher als die Frequenz FQ1 des Datenflusses FS ist, die vom System ET verwendet wird. Bei dem oben beschriebenen System S ist die Zahl M beispielsweise 1074 anstatt 4096 wert, während die Zahl N hierbei 1 anstatt 2 wert ist, sodass das Signal SR mit einer verringerten Frequenz F mit 32 kHz anstatt mit 8 kHz auftritt, während der Datenfluss FS, durch 1 dividiert, ein Signal SM mit einer verringerten Frequenz FM im Rahmen der 27-MHz-Frequenz FQ1 ergibt. Die Werte der verringerten Frequenzen F und FM legen in der vom ETSI-Standard spezifizierten Zeit TP von 125 μs innerhalb der Periode 4 Frequenzmessungen FQ1 beim Datenfluss FS fest. Daher ist es durch Mittelung der 4 Messungen der Frequenz FQ1 möglich, 1/4-Zyklus-Phasenänderungen des Datenflusses FS zu bestimmen, wobei die Messpräzision der Frequenzmessung U' erhöht wird.
Daher enthält die Ausgangsfrequenzmessung U' der Abtastvorrichtung CP für jede Zeitperiode TP von 125 μS vier Messungen der Frequenz FQ1, was nach einer Mittelung beispielsweise einen Phasenwert π/2 anzeigen kann. Daher ist bei Einhaltung des ETSI-Standards ein codiertes Signal U zu senden, das alle 125 μs die Frequenz des Datenflusses FS misst, ausgedrückt durch logische Zustände '0' und '1'.
Folglich liefert die Ausgangsfrequenzmessung U' der Abtastvorrichtung CP über eine Zeitperiode TP von 125 μs jedoch eine Messung, deren Präzision Q höher als die Präzision QP ist, die nach dem ETSI-Standard zu erzielen ist. Folglich ist die Frequenzmessung U' nicht mit dem oben erwähnten Standard kompatibel, denn sie ergibt schließlich ein binäres Signal mit einer Periode von 31,25 μs. Daher wird die Frequenzmessung U' in die Nachverarbeitungsvorrichtung P eingeschoben, die eine Codierung ausführt, um sie kompatibel mit dem Empfänger R zu machen, der gemäß den Spezifikationen des ETSI-Standards arbeitet und es dem Empfänger R auch ermöglicht, die Präzision Q zu erfassen, die in Beziehung zur Frequenzmessung U' steht. Wie gesagt, entspricht die Frequenzmessung U' tatsächlich vier Werten, die von der Abtastvorrichtung CP jedes Mal mit einer Periode von 31,25 μs bereitgestellt werden. Die vier Werte werden im Allgemeinen integriert, d. h. ihr Mittelwert wird am Eingang der Nachbearbeitungsvorrichtung P ausgewertet, um einen Phasenwert bereitzustellen, der geeignet codiert ist, um die Verarbeitung zu ermöglichen, wie nachstehend beschrieben wird. Da sie die in der Nachbearbeitungsvorrichtung P ausgeführten Prozesse betrifft, wird die Frequenzmessung U' dann als der Mittelwert von NUM Messungen vorgesehen, die während einer Zeit, die der Zeit TP von 125 μs entspricht, erzielt und zum Phasenwert umgesetzt werden. Der Einfachheit halber ist ein Integratorblock I dargestellt, der den Mittelungsvorgang auch dann ausführt, wenn im Allgemeinen besagter Vorgang sowie die nachfolgend beschriebenen Vorgänge und die Vorgänge, die mit der Abtastung in Beziehung stehen, effizient durch eine ordnungsgemäß programmierte Vorrichtung PLD (programmierbare Logikvorrichtung) ausgeführt werden. Die Nachverarbeitungsvorrichtung P ist in 4 detaillierter veranschaulicht, in der gezeigt ist, dass der Frequenzmesswert U' der Frequenz FQ1 mit einer Präzision Q in einen Addierer SUM gelangt. Es ist ein Folgengenerator GEN vorgesehen, der mit einer Periode TP, d. h. einer Frequenz von 8 kHz, eine periodische Folge W von Null-Mittelwerten erzeugt. Die periodische Folge W wird im Addierer SUM zur Frequenzmessung U' summiert, die die Phasenmessung des Datenflusses FS enthält, wodurch am Ausgang ein geändertes Signal U'' erhalten wird, das stets eine Phasenmessung ist. Das geänderte Signal U'' wird in einen Komparator COMP geführt, um den Wert des geänderten Signals U'' mit dem Phasenwert des letzten Werts des codierten Signals U* zu vergleichen, das gesendet und in Speichermitteln M1 gespeichert wurde.
Genauer gesagt, führt die Nachverarbeitungsvorrichtung P die folgenden Schritte aus:

a) Sie erzeugt mittels des Generators GEN eine periodische Folge W, wobei ein 2Q langes Wort W' mit dem Null-Mittelwert wiederholt wird, das beispielsweise aus 2Q Symbolen besteht, die die Werte [+1 –1 +3 –3 ... + (2Q – 1) – (2Q – 1)]/2Q haben, wobei jeder über eine Periode TP von 125 μs gesendet wird.
b) Sie addiert mittels des Addierers SUM zu jeder Frequenzmessung U' ein Symbol des Wortes W', wobei das geänderte Signal U'' erhalten wird.
c) Mithilfe des Komparators COMP vergleicht sie den U''-Wert mit einem Phasenwert U*, der in Speichermitteln M1 gespeichert ist und der der Wert des codierten Signals U ist, das zuvor gesendet und als ein Phasenwert berichtet wurde.

Der Komparator COMP sendet das codierte Signal U gemäß den IF-Auswahlregeln, d. h.:

i) wenn U'' > U* ist, dann ist U = 1;
ii) wenn U'' < U* ist, dann ist U = 0;
iii) wenn U'' = U* ist, dann ist der dem codierten Signal U zugeschriebene Wert unerheblich; beispielsweise wird ein codiertes Signal U gesendet, das die Negation des vorausgehenden Signals U* ist;
iv) ein Zyklus wird zu U* addiert oder davon subtrahiert, je nachdem, ob Schritt i) oder Schritt ii) ausgeführt wurde.

Die Summe der Folge W, die eine zunehmend oszillierende Beschaffenheit hat, hat keine Auswirkung beim Frequenzwert U', der die Phasenmessung enthält, wenn die Phasenmessungsänderung nahe bei null liegt, was die Abwesenheit von Phasenverschiebungen bedeutet. Wenn die Phasenmessung eine Verschiebung von 1/2Q relativ zu null erfasst, wird das codierte Signal U geändert, um die Größe der Abweichung selbst zu beseitigen.
Folglich wird das ausgegebene codierte Signal U, das eine Frequenzmessung FQ1 enthält, die einer höheren Präzision Q zugeordnet ist, bei dem Beispiel auf 4 Symbole codiert, die mit der im Voraus festgelegten Frequenz FP von 8 kHz zu senden sind, wie es vom ETSI-Standard vorgeschrieben wird, und die eine längere Mess-Sendezeit T als gemäß dem System ET von 1 erfordern. Genauer gesagt, liegt eine vier Mal so lange Mess-Sendezeit T vor, da die Präzision Q vervierfacht ist. Dies ist durchführbar, da die Phasenregelschleife PLL über längere Zeitintervalle arbeitet, bei dem bestimmten Beispiel in der Größenordnung der Bildwechselfrequenz eines Fernsehgeräts, sodass die Übertragungszeit für eine Messung T sogar mehr als 125 μs erfordern kann, wie es vom ETSI-Standard vorgeschrieben ist.
5 zeigt eine Nachverarbeitungsvorrichtung P2, die anstelle der Nachverarbeitungsvorrichtung P von 4 verwendet werden kann. Die Nachverarbeitungsvorrichtung P2 besteht einfach aus einem Speicher M2, der eine Tabelle T2 enthält, wie in 6 gezeigt ist. Anstatt dass ein Algorithmus verwendet wird, um das codierte Signal U wie in der Nachverarbeitungsvorrichtung P zu erzeugen, werden, da auch die Frequenzmessung U' selbst diskretisiert ist, die über die Periode TP gemittelte Frequenzmessung U' und das codierte Signal U recht einfach mit Hilfe der Tabelle 2 in Korrelation gesetzt. Dies ergibt ein codiertes Signal U, das dem von der Nachbearbeitungsvorrichtung P erzeugten ähnelt, mit dem einzigen Unterschied, dass die Nachverarbeitungsvorrichtung P2 keine Vergleiche und auch keine Verarbeitung der Frequenzmessung U' auf der Grundlage einiger Algorithmen ausführt.
Dadurch wird ein vorteilhaftes System erhalten, um Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System bereitzustellen, das ein codiertes Signal U ausgibt, das mit dem ETSI-Standard kompatibel ist, aber dessen Fehler sich auf Grund der summiertem periodischen Folge W mit Null-Mittelwert nun bei einer höheren Frequenz verändert, obwohl ein Null-Mittelwert beibehalten wird, d. h. der Mittelwert des codierten Signals U unverändert belassen wird. Da die Phasenregelschleife PLL von selbst nicht in der Lage ist, einer derartigen sich ändernden Frequenz des codierten Signals U zu folgen, führt sie daran eine Integration aus, die angesichts der durch die Nachverarbeitungsvorrichtung P ausgeführten Codierung einen Mittelwert des codierten Signals U zurückgibt, der mit der Präzision Q von 1/4 Zyklus variiert. Dadurch ist der Empfänger R in der Lage, den 'Jitter' effizienter zu erfassen und zu entfernen, da der 'Jitter' nun bei einer höheren Frequenz auftritt, als bei den Systemen ET und AAL, die in 1 und 2 gezeigt sind.
Die Charakteristiken und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie ihre Vorteile gehen aus der obigen Beschreibung hervor.
Das System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System, wie es beispielhaft beschrieben wurde, ermöglicht es, ein codiertes Signal zu erhalten, das in die Phasenregelschleife gelangt, wobei der der Phasenmessung zugeordnete Fehler bei einer höheren Frequenz variiert, während der Fehlermittelwert null bleibt. Dadurch wird der 'Jitter' auf Grund einer präziseren Messung der Frequenz und auf Grund der zugeordneten Codierung bei einer höheren Frequenz verschoben.
Vorteilhaft kann das System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung günstigerweise in bekannten standardisierten Systemen implementiert werden, wie etwa in irgendwelchen Systemen, die mit ETSI- und AAL1-Standards konform sind, da dies einfach eine Änderung an den Frequenzteilern und eine weitere Nachverarbeitungsvorrichtung erfordert.
Bezüglich einer Anwendung in AAL1 muss der Nachverarbeitungsvorrichtungs-Algorithmus einfach so abgeändert werden, dass er die Modulo-16-Messung über 4 Bits sendet, anstatt die Modulo-2-Messung über 1 Bit zu senden.
Es ist offensichtlich, dass an dem System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System, wie es beispielhaft beschrieben wurde, für den Fachmann auf dem Gebiet viele Änderungen möglich sind, ohne dass von den Neuheitsprinzipien der innovativen Lösung abgewichen wird, und es ist außerdem klar, dass bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung die gezeigten Details in Form und Größe von den beschriebenen häufig abweichen können sowie durch technisch gleichwertige Elementen ersetzt werden können.
Genauer gesagt, können mehrere Frequenzteilungsverhältnisse festgesetzt werden, um die Anzahl von Messungen zu erhöhen. Eine optimale Lösung berücksichtigt für den Datenfluss und den Sendefluss in der Tat eine solche Auswahl von zwei Teilungsverhältnissen, dass die Werte der zwei erhaltenen Frequenzen sich zueinander wie Primzahlen verhalten. Da bei dem Beispiel des ETSI-Systems der größte gemeinsame Faktor beider Frequenzen 24 ist, kann die Wahl so getroffen werden, dass die Sendeflussfrequenz durch 24 und die Datenflussfrequenz durch 1 dividiert wird, damit 179 unterschiedliche Abtastungen der Frequenzphase des Datenflusses in 125 μs erhalten werden.
Sowohl die Abtastvorrichtung als auch die Nachverarbeitungsvorrichtung können allgemein Teil einer Signalverarbeitungsschaltung sein, die beide Funktionen ausführt.
Außerdem können, da die Signalphase und die Frequenz für eine 'Jitter'-Erfassung duale Größen sind, Wechsel von der einen zur anderen Größe zwischen der Abtastung und der Übertragung zum Empfänger ausgeführt werden, wie es sich als zweckmäßiger erweist, ohne dass jedoch vom innovatorischen Verfahren abgewichen wird, wie es in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.
Andere mögliche Änderungen können die Art und Weise betreffen, in der die Frequenzmessungen codiert werden, um ein für den Empfänger geeignetes codiertes Signal zu erhalten, damit durch Auswahl der Frequenzverhältnisse die Messung gemäß der im Voraus festgelegten Präzision erfasst wird. Ein derartiges Codierungsverfahren kann Algorithmen verschiedener Typen umfassen, wie etwa die Verwendung von in einem Speicher gespeicherten Tabellen oder eine gemeinsame Verwendung von Algorithmen und Tabellen.

Claims

System zum Bereitstellen von Informationen mit der Taktfrequenz einer Datenquelle in einem digitalen Empfangs-/Sende-System, wobei die Taktfrequenz der Datenquelle einen Wert hat, der mit einer im Voraus festgelegten Rate (FP) geschickt wird, um einen korrekten Empfang von Informationen durch Empfängermittel (R) sicherzustellen, mit: – Messmitteln (CP, CN, CM) zum Ausführen einer Frequenzmessung (U') einer ersten Frequenz (FQ1) eines ersten Signals (FS) im Vergleich zu einer zweiten Frequenz (FQ2) eines zweiten Signals (FT), wobei die erste Frequenz (FQ1) der Datenquelle zugeordnet ist, die zweite Frequenz (FQ2) dem Sendesystem zugeordnet ist, das zweite Signal (FT) als ein Referenzsignal verwendet wird, um das erste Signal (FS) zu messen, und die Messmittel (CP, CN, CM) die Frequenzmessung (U') mit einer Messrate (F) ausführen, die höher als die im Voraus festgelegte Rate (FP) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst: – Nachverarbeitungsmittel (P) zum Codieren der Frequenzmessung (U') und zum Liefern eines codierten Signals (U) mit der im Voraus festgelegten Rate (FP) zu den Empfängermitteln (R), wobei die Nachverarbeitungsmittel (P) bei der Frequenzmessung (U') eine Präzision (Q) aufrechterhalten, die durch die Messmittel (CP, CN, CM) geliefert wird und durch die Messrate (F) bestimmt ist, und die Präzision (Q) höher als eine Präzision (QP) ist, die durch die im Voraus festgelegte Rate (FP) bestimmt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverarbeitungsmittel (P) das codierte Signal (U), das der Frequenzmessung (U') entspricht, während eines Zeitintervalls (T) senden, das zu der Präzision (Q) der Frequenzmessung (U') proportional ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverarbeitungsmittel (P) die Frequenzmessung (U') codieren und das codierte Signal (U), dessen momentaner Wert sich im Vergleich zu der Frequenzmessung (U') schnell ändert, liefern, wobei der Mittelwert des codierten Signals (U) der gleiche wie für die Frequenzmessung (U') ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel Abtastmittel (CP) sowie erste und zweite Frequenzteilermittel (CN, CM), die dem ersten Signal (FS) bzw. dem zweiten Signal (FT) zugeordnet sind, umfassen.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz des ersten Signals (FS) durch die ersten Frequenzteilermittel (CN) gemäß einem ersten Faktor (N) geteilt wird und ein erstes Eingangssignal (FM) liefert, das einen ersten Eingang (IS) der Abtastmittel (CP) bildet, während die zweite Frequenz des zweiten Signals (FT) durch die zweiten Frequenzteiler (CM) gemäß einem zweiten Faktor (M) geteilt wird und ein zweites Eingangssignal (F) liefert, das einen zweiten Eingang (IP) der Abtastmittel (CP) bildet.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Faktor (N) und der zweite Faktor (M) eine Messrate (F) festlegen, die eine Anzahl (NUN) von Messungen bestimmt, die im Vergleich zu der Messrate (F), die in Übereinstimmung mit der im Voraus festgelegte Rate (FP) in diesem Zeitintervall (T) bestimmt wird, höher ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang der Abtastmittel (CP) der Signaleingang (IS) ist, während der zweite Eingang der Abtastmittel (CP) der Abtasteingang (IP) ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang der Abtastmittel (CP) der Abtasteingang (IP) ist, während der zweite Eingang der Abtastmittel (CP) der Signaleingang (IS) ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal (FS) mit der ersten Frequenz (FQ1), das zweite Signal (FT) mit der zweiten Frequenz (FQ2) und das codierte Signal (U) mit der Empfehlung ITU J.81, September 1993, kompatibel sind.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal (FS) mit der ersten Frequenz (FQ1), das zweite Signal (FT) mit der zweiten Frequenz (FQ2) und das codierte Signal (U) mit der Empfehlung ITU-T I.363.1, August 1996, kompatibel sind.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzmessung (U') gemäß der Messrate (F) durch die Nachverarbeitungsmittel (P) verarbeitet wird und dass die Nachverarbeitungsmittel (P) mit geeigneten Mitteln (SUM, GEM) zum Ändern der Frequenzmessung (U') und mit Mitteln zum Ausführen eines Vergleichs (COMP, M1) mit einem letzten gesendeten Frequenzwert (U*) ausgerüstet sind.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverarbeitungsmittel (P) Folgengeneratormittel (GEN) zum Erzeugen einer periodischen Folge (W), Addierermittel (SUM) zum Summieren der periodischen, Folge (W) und der Frequenzmessung (U') und zum Erhalten einer geänderten Folge (U''), Speichermittel (M1), die den wenigstens einen gesendeten Frequenzwert (U*) speichern können, und Komparatormittel (COMP) zum Ausführen eines Vergleichs zwischen der geänderten Folge (U'') und dem letzten gesendeten Wert (U*), die das codierte Signal (U) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis senden können, umfassen.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folgengeneratormittel (GEN) eine periodische Folge (W) durch Wiederholen eines Wortes (W') mit einem Null-Mittelwert erzeugen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverarbeitungsmittel (P) Speichermittel (M2) umfassen, in denen gegebene Folgen (T2), die den Werten der Frequenzmessungen (U') entsprechen, gespeichert werden.
Verfahren zum Messen der Frequenz einer Datenquelle, das die folgenden Schritte umfasst: a) Verarbeiten eines ersten Signals (ES) mit einer ersten Frequenz (FQ1), die der Datenquelle zugeordnet, ist, durch Ausführen einer Frequenzteilung gemäß einem ersten Faktor (N); b) Verarbeiten eines zweiten Signals (FT) mit einer zweiten Frequenz (FQ2), die einem Sendefluss zugeordnet ist, durch Ausführen einer Frequenzteilung gemäß einem zweiten Faktor (M); c) Verwenden der zweiten Frequenz (FQ2) des zweiten Signals (FT), das durch den zweiten Faktor (M) geteilt ist, als eine Referenzfrequenz (F, FR), um die durch den ersten Faktor (N) geteilte erste Frequenz (FQ1) des ersten Signals (FT) zu messen; d) Senden einer codierten Messung (U) der ersten Frequenz (FQ1) zu einem Empfänger (R) mit einer im Voraus festgelegten Rate (FP) und einer Präzision (QP), die durch die im Voraus festgelegte Rate (FP) bestimmt ist; e) Wählen des ersten und des zweiten Faktors (N, M), um eine Messrate (F) festzulegen, die eine höhere Anzahl (NUM) von Messungen in dem Zeitintervall (TP) im Vergleich zu der Anzahl von Messungen, die durch die im Voraus festgelegte Rate (FP) bestimmt ist, bestimmt; dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden weiteren Schritte vorsieht: f) Berechnen des Mittelwerts über das Zeitintervall (TP) der höheren Anzahl (NUN) von Messungen und Erhalten einer Frequenzmessung (U'), der eine Präzision (Q), die höher als die Präzision (QP) ist, die durch die im Voraus festgelegte Rate (FP) bestimmt ist, und eine Frequenz, die gleich der im Voraus festgelegten Rate (FP) ist, zugeordnet sind; und g) Codieren der Frequenzmessung (U'), um ein codiertes Signal (U) zu erhalten, das die Frequenz der im Voraus festgelegten Rate (FP) hat, so dass es im Vergleich zu dem Empfänger (R) einen Mittelwert hat, der gleich jenem der Frequenzmessung (U) ist, und einen Fehler hat, der sich schneller ändert.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für jede zu sendende Frequenzmessung (U') das codierte Signal (U) ein längeres Zeitintervall (T) als das durch die im Voraus festgelegte Rate (FP) bestimmte Zeitintervall (TP) erfordert.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das codierte Signal (U) durch Verarbeiten der Frequenzmessung (U') durch eine spezielle Codierungsprozedur, die die Speicherung von Daten, die mit der Frequenzmessung (U') in Beziehung stehen, der eine höhere Präzision (Q) zugeordnet ist, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das codierte Signal (U) erhalten wird, das Werte der Frequenzmessung (U') besitzt, die im Voraus festgelegten Folgen (T2) entsprechen, die in geeigneten Speichermitteln (M2) enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsprozedur die folgenden Schritte vorsieht: – Summieren eines entsprechenden Wertes einer Nennfolge (W), die durch Wiederholen eines Wortes (W) mit einem Null-Mittelwert erhalten wird, zu jeder Frequenzmessung (U'), die aus einer Anzahl von Symbolen besteht, die gleich der Präzision (Q) und eines ±1/2 Q-Werts ist, um eine geänderte Folge (U'') zu erhalten, – Auswerten des Wertes, den die geänderte Folge (U'') annimmt, und Senden des Wertes des codierten Signals (U) in Übereinstimmung mit bestimmten Auswahlregeln (IF), und – Speichern des letzten gesendeten Wertes (U*) des codierten Signals (U).
Verfahren zum Messen der Frequenz einer Datenquelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlregeln (IF) sind: i) falls der Wert der geänderten Folge (U'') höher als der letzte gesendete Wert (U*) ist, hat das codierte Signal (U) den logischen Wert "1"; ii) falls der Wert der geänderten Folge (U'') niedriger als der letzte gesendete Wert (U*) ist, hat das codierte Signal (U) den logischen Wert "0"; iii) falls der Wert der geänderten Folge (U'') gleich dem letzten gesendeten Wert (U*) ist, wird ein codiertes Signal (U) gesendet, das die Negation des letzten gesendeten Wertes (U*) ist; und iv) falls der Fall i) aufgetreten ist, wird der letzte gesendete Wert (U*) aktualisiert, damit er einen um einen Zyklus erniedrigten Phasenwert repräsentiert, oder falls der Fall ii) aufgetreten ist, wird der letzte gesendete Wert (U*) aktualisiert, damit er einen um einen Zyklus erhöhten Phasenwert repräsentiert.