JP2005536153A - 位相ロック・ループ、サンプル・レート変換、またはネットワーク・フレーム・レートから生成される同期クロックを用いて、ネットワーク・フレーム・レートでデータをネットワークに送信し、ネットワークから受信するための通信システム - Google Patents

Abstract

可能な３つの異なる方法の１つでデータを転送するための通信システム、その通信システムの送信元ポートと宛先ポート、方法を提供する。送信元ポートまたは宛先ポート内のサンプル・レートまたはマスタ・レートと同じでも異なってもよいフレーム・サンプル・レートでネットワークを介してデータを転送する。送信元ポートのサンプル・レートが分かれば、宛先ポートのサンプル・レートは宛先ポート内のＰＬＬを使用し、送信元ポートでは単に位相比較器を利用するだけで生成することができる。位相比較器はネットワーク・フレーム・レートと送信元サンプル・レートの位相差または周波数差を宛先ポートに転送し、宛先ポートは送信元と等しいローカル・クロックを発生させ、再生するオーディオ・データを送信元でサンプリングされたのと同じレートで構成する。コスト的に実行可能であれば、送信元でサンプル・レート変換を実行することができる。しかし、同期ネットワークのフレーム転送レートに関係する送信元サンプル・レートがネットワークを介して転送される場合、宛先でサンプル・レート変換を実行するのが好ましい。サンプル・レート変換器は単に宛先で送信情報から再生レートを生成する。しかし、サンプル・レート変換は、デジタルＰＬＬモードにおいて比較される位相差と類似する相対位相差変化を比較する。代替として、送信元ポートと宛先ポート内のサンプル・レートを、送信元ポートと宛先ポートで分数分周器を使用して、ネットワーク・フレーム・レートから取り出す。

Description

本発明は、送信元ポートおよび／または宛先ポートにおけるデータのサンプリング・レートとは異なるフレーム転送レートを有するネットワークを介して、ストリーミング・データおよび非ストリーミング・データを送信する相互接続されたノードからなるネットワークなどの通信システムに関し、送信元ポートは好ましくは、ネットワーク・フレーム・レートと送信元レートまたはサンプル・レートとの間の位相の変化を比較する位相比較器を含む。送信元ポートまたは宛先ポート内のポートは好ましくは、ネットワークの同期フレーム転送レートを使用して、送信元ポートと宛先ポートでサンプル・クロックとマスタ・クロックを生成する回路を含む。

通信システムは一般に、伝送線路によって相互接続された少なくとも２つのノードを含むものとしてよく知られている。各ノードは、データ送信元および／またはデータ宛先を含む。ノードがネットワークにデータを送信するように構成されている場合、そのノードは送信元ポートとして知られる。別のポートは、ネットワークからデータを受信するように構成することができ、時として宛先ポートとして知られる。ノードは、あるトランザクションではデータを送信し、別のトランザクションではデータを受信するように構成することができるので、送受信器である。各送信元ポートおよび各宛先ポートは、以降本明細書で送信元ポートと宛先ポートとして知られるポートを含む。送信元ポートは、ネットワークにデータを送信するために使用され、宛先ポートは、ネットワークからデータを受信する。送信元ポートは、その送信元ポート内のその他のサブシステムに結合される集積回路として、１枚のモノリシック基板上に構成することができる。同様に、宛先ポートも、宛先ポート内の集積回路である。

ネットワークの伝送線路は、デジタル・データばかりでなく、音声データ、オーディオ・データ、ビデオ・データ、またはコンピュータ・ドメインから出力されるバースト・データとして到着するデータにも適応していることが一般には望ましい。したがって、最適な伝送線路は、ネットワークを介してどのような形式の情報でも伝送できるあらゆるハードウェアおよび／またはソフトウェア・モジュールとして本明細書で定義されるマルチメディア・デバイスから情報を受信できる伝送線路である。伝送線路は、銅線、光ファイバ、または無線伝送媒体とすることができる。

多くのタイプのマルチメディア・デバイスが存在する。例えば、マルチメディア・デバイスは、電話、ＣＤ（コンパクト・ディスク）プレーヤ、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）プレーヤ、コンピュータ、増幅器、スピーカ、またはネットワークの伝送線路を介して様々なタイプのデータを送受信できるあらゆるデバイスを含むことができる。

普及しているタイプのデータとして、ストリーミング・データまたはパケット・データがある。ストリーミング・データは、送信元ポートからネットワークに送出されるサンプル間に時間的関係を有するデータである。ギャップや周波数変化などの認知可能なエラーを防止するため、それらのサンプル間の関係は、伝送線路の全体にわたって維持されなければならない。時間的関係が失われると、宛先ポートの受信器において、ジッタやエコーが発生し、最悪の場合には、音声ストリームまたはビデオ・ストリーム中に断続的なブランクが出現することになる。ストリーミング・データとは反対に、パケット・データは、サンプル・レートまたはデータの時間的関係を維持する必要がなく、代わりに、伝送線路を介して独立のバーストとして送信することのできるデータである。データ・パケットは、伝送線路を介して実質的にどのような伝送線路のデータ伝送レートでも送信することができ、パケット・データは一般に非サンプリング・データとして認識されるので、データ・パケットは、サンプリング周波数にはいかなる形でも依存しない。

送信元ポート（または宛先ポート）のローカル・クロックとネットワークのフレーム転送レートの周波数差に応じて、ストリーミング・データをネットワークを介して同期的またはアイソクロナスに送信することができる。ノードにおけるサンプル・レート（すなわち、「ｆｓ」）が伝送線路のフレーム同期レート（すなわち、「ＦＳＲ」）と周波数が同じである場合、ストリーミング・データをネットワークを介して同期的に送信することができる。しかし、多くの場合、ＦＳＲはｆｓと異なっている。したがって、サンプル・レートを変更（もしくは変換）するか、またはストリーミング・データをネットワークを介してアイソクロナスに送信しなければならず、その場合、認知可能なギャップ、エラー、ジッタ、またはエコーを防止するため、アイソクロナス転送プロトコルを使用して周波数差を調整しなければならない。

データをアイソクロナスに送信しないようにする１つの方法は、データをネットワークに送信する前に、送信元でデータをサンプル・レート変換することである。市場には現在利用可能なサンプル・レート変換が様々出回っている。例えば、アナログデバイシズ社（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）は、ローカル・クロックが提供するサンプル・レートを、例えば、別のクロックと同期する別のサンプル・レートに変換する、部品番号ＡＤ１８９６を市場に供給している。したがって、サンプル・レートを上げたり下げたりすることは、ｆｓをＦＳＲに一致させることのできるシステムを実際に利用できる場合には有益である。

ネットワーク環境でサンプル・レート変換を実施するには、ローカル・サンプル・レート・クロックをフレーム転送レートと比較し、その周波数比較に応じて、ＦＳＲに一致するようにサンプル・レートを変更する周波数比較器が必要になる。従来の周波数比較器は一般に、複数のクロック・サイクルにわたっていくつかのサンプルを採取した後、周波数比較を定式化するタイマを使用する。必要な数のクロック・サイクルが経過した後、周波数差が測定され、例えば、サンプル・レート変換器内のＦＩＲデジタル・フィルタのインパルス応答係数が設定される。もちろん、これには、各送信元ポートにおいて、時間を消費する周波数比較器ばかりでなく、かなり複雑なデジタル・フィルタとデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）も必要になる。例えば、ＤＶＤからのオーディオ情報をサンプル・レート変換しなければならない場合、ＤＶＤからストリーム出力される複数のチャネルが、サンプル・レート変換を行うためのかなり高価なＤＳＰを必要とする。したがって、場合によっては、サンプル・レート変換は、実現するのにかなり複雑で高価なものになることがある。さらに、サンプル・レート変換を使用する場合、周波数比較メカニズムでしばしば長い時間がかかり、その結果、宛先ポートで受信されるデータにジッタや可聴の偽信号が混入する。

典型的なサンプル・レート変換器は、使用される場合、ネットワークの送信元ポートで利用される。ＤＶＤはその特性上、圧縮データを含む。圧縮データは、データをネットワークのフレーム・レートにサンプル・レート変換する前に伸張しなければならない。その後、伸張されたサンプル・レート変換データをネットワークを介して送信する。残念ながら、伸張データの送信は、圧縮データの送信よりも多くのネットワーク帯域を消費する。したがって、サンプル・レート変換は、送信元で行うよりもむしろ宛先で行う方が望ましい。しかし、アイソクロナスなデータのフレーム・レートは、送信元でのサンプル・レートと異なっているため、宛先では使用することができない。

送信元ポートでの従来のサンプル・レート変換は、例えば、マルチメディア・デバイスがより少ないチャネル、より低いビット解像度をもつ場合に行うことができる。カウント・タイムアウトが長いカウンタを使用して、サンプル・レートをフレーム・レートと比較する解像度を上げると、ジッタが混入する。ジッタを回避すべき場合、またはマルチメディア・デバイス出力がかなり複雑でサンプル・レート変換のコストがかさむ場合、サンプル・レート変換の代わりにアイソクロナス転送を使用すべきである。アイソクロナス・データ転送は、場合によっては、転送されるデータのチャネル毎に追加のバイトを必要とすることがある。改良は従来技術より優れていることが望ましい。望ましいアイソクロナス転送技法では、（ネットワークを介して送信された相対位相変化または周波数情報を用いる）サンプル・レート変換を宛先で使用するべきであり、（ネットワークＦＳＲに知られ、それと同期する、送信元と宛先での逓倍率および分周率を用いる）位相ロック・ループ（ＰＬＬ）を送信元または宛先内で使用することができ、または（ネットワークを介して送信された位相差を用いる）ＰＬＬを宛先だけで使用することができる。宛先でサンプル・レート変換を使用する同期的またはアイソクロナスなデータ転送、ネットワークとの恣意的レート同期、または送信元では使用されず宛先でのみ使用されるＰＬＬといった所望の方法はすべて、従来の転送技法よりも優れており、その改良となっている。その詳細について以下で説明する。

上で略述した問題は、その大部分が本発明の改良された通信システムによって解決される。通信システムは、サンプリング・データをネットワークを介して同期的またはアイソクロナスに送信するように実施することができる。ストリーミング・データを同期的に送信する場合、送信元ノードでサンプル・レート変換が実施される。より具体的には、サンプル・レート変換は、送信元ノードのポート（すなわち、送信元ポート）内で行うことができる。代替的に、送信元でサンプル・レート変換を実行せずに、データを同期的に（ただし、送信元／宛先レートとフレーム・レートとの差を明らかにするため、アイソクロナス転送メカニズムを用いて）送信することができる。したがって、後者の例では、送信元ポートと宛先ポートは、送信元ポートと宛先ポートのクロックと、ネットワークを介したフレーム転送を同期させるのに使用されるクロック、すなわち、ＦＳＲとの差を明らかにする分周器と逓倍器を含む同期回路などの回路を有する。送信元ポートと宛先ポートのクロックは好ましくは、同じレート、すなわち、マルチメディア・デバイスからストリーム出力されるデータのｆｓサンプル・レートとする。分周率については、送信元ポートと宛先ポートのクロック・レートは同じであるが、ネットワークのＦＳＲとはおそらく僅かに異なると仮定する。この技法では、ネットワークのフレーム転送レート（すなわち、ＦＳＲ）からのクロック回復を用いてローカル・クロックを恣意的に設定するが、これは以降本明細書で、恣意的レート同期として知られる技法である。

サンプル・レート変換のコストがマルチメディア・デバイスによっては非常にかさみ、また送信元サンプリング・クロック（ｆｓ）をネットワーク・フレーム転送レートに同期させることができない場合、ＰＬＬを宛先内だけで使用することができる。送信元ポートでは、送信元ポートにおけるサンプリング・クロック（ｆｓ）とネットワーク・フレーム・レート（ＦＳＲ）の位相差を比較する位相比較器を使用するだけでよい。その位相差は、宛先ポートに転送される。例えば、ローカル水晶発振器によって供給されるローカル・クロックは、ＦＳＲとは異なることができるが、宛先内のＰＬＬは、ローカル送信元クロックに速やかにロックされ、送信元ローカル・クロック・サンプリング・レートで送信元からストリーム出力されるオーディオ・データを聴くのに必要な、例えば、アナログ／デジタル変換機能や増幅機能を実行する。

サンプル・レート変換が送信元ポートで実行可能である場合、データが送信元でサンプリングされるときに、データをサンプル・レート変換し、その後でネットワークを介して送信することができる。しかし、宛先でのサンプル・レート変換は、送信元での変換に比べて利点が多く、送信元データが圧縮されている場合は特に利点が多い。サンプル・レート変換が宛先で行われる場合、ＰＬＬによる実施形態と同様に、送信元では位相比較器を使用しなければならない。しかし、ｆｓとＦＳＲとの位相差だけを送信する代わりに、位相比較器は、（ｉ）ＦＳＲの連続するサイクルで採取された２組の位相差、（ｉｉ）ＦＳＲの数サイクル隔たったサイクルで採取された２組の位相差、（ｉｉｉ）連続するサイクルまたは数サイクル隔たったサイクルに関する位相差の変化、または（ｉｖ）周波数差のいずれかを送信することができる。送信元ポートの位相（周波数）比較器からの情報は、ネットワークを介して宛先ポートに送信され、データがアイソクロナスに送信されるとしても、宛先ポートは、情報の形式に応じて、利用可能なｆｓとＦＳＲとの差を取得する。ＦＳＲに関連するｆｓで動作する宛先ポートは、宛先ポートでサンプリング・クロックｆｓを取得するため、サンプル・レート変換を実行することができる。このようにして、宛先の増幅器またはＤ／Ａ変換器は、オーディオ情報がネットワークを介して異なるレートで送信されるとしても、オーディオ情報をサンプリングされた時と同じレートで再生することができる。

複数チャネル、高ビット解像度を生成するマルチメディア・デバイスは、送信元ポートで複雑なサンプル・レート変換を行うのを避けて、代わりに送信元ポートでは位相比較器を使用するだけにすることができる。位相比較器は、１サンプル・クロック内の位相差を決定し、その位相差を宛先に渡すことができ、宛先では、ジッタを最低に抑えて送信元ポートのサンプル・レートを再生成する。したがって、送信元のローカル・クロックは水晶発振器とすることができ、一方、宛先のクロックは、ネットワークを介して位相差（または位相差の相対変化から計算される周波数差）を送信することによって、送信元クロックから再生成される。

マルチメディア・デバイスが過度に複雑な出力を生成しない場合、送信元ポートでサンプル・レート変換を実行することができる。しかし、それでも、送信元では簡単な位相比較を使用し、サンプル・レート変換は宛先で実行する方が好ましい。位相比較器は、ローカル・サンプル・レートを生成するローカル・クロックとネットワークのＦＳＲの間の相対位相差を比較する。１つのサンプル・クロック（またはＦＳＲ）と別のサンプル・クロック（またはＦＳＲ）の間の位相差の変化は、周波数差を表す。サンプル・レート変換による実施形態では、位相情報は、宛先のサンプル・レート変換器に転送され、デジタル・サンプル周波数をネットワークの周波数または宛先のローカル基準クロックに変換するため、サンプル・レート変換器用の適切なデジタル・フィルタ係数を生成する。宛先ポートのサンプル・レート変換器は、位相または周波数情報ばかりでなく、アイソクロナスなデータも受信し、特定のデジタル・サンプル周波数で送信されたアイソクロナスなデータを、ネットワーク転送レートＦＳＲまたは宛先ポートのローカル基準クロック周波数に変換する。

（送信元ではなく）宛先でデジタルＰＬＬを用いる場合、ローカル・クロックは遠位的に、すなわち、送信元のサンプリング・クロックから生成される。サンプル・レート変換では、アイソクロナス受信データの転送レートは、ネットワークのＦＳＲまたは宛先のローカル・クロックでアイソクロナス転送データと一致させられる。恣意的レート同期では、知られている好ましくは固定のネットワーク・クロックまたはＦＳＲから、送信元と宛先双方のローカル・クロックが生成される。例えば、ＦＳＲは４８ＫＨｚまたは４４．１ＫＨｚとすることができる。ＦＳＲに関わらず、送信元と宛先ポートのサンプリング・クロックは、送信元と宛先ポートで分周器および／または逓倍器を使用することによって、互いに等しく４８ＫＨｚまたは４４．１ＫＨｚとすることができる。分周器と逓倍器を組み合わせて、例えば、送信元と宛先ポート内のＰＬＬで使用される分数分周器を形成することができる。宛先サンプル・レート変換による実施態様では、データ・レートをネットワークのレートまたは宛先ノードにおけるクロック・レートに変換し、デジタルＰＬＬによる実施態様では宛先ポートのクロックを生成し、恣意的レート同期による実施態様ではＦＳＲから同じレートの宛先ポートおよび送信元ポートのクロックを生成する。しかし、各実施態様で、ローカル・クロックは、送信されたクロック情報またはネットワークから取得したクロック情報から生成される。

したがって、本発明の通信システムは通信ネットワークを含む。ネットワークは、送信元ポートと宛先ポートを含む。送信元ポートと信先ポートはそれぞれ、ネットワークの送信元ノードと宛先ノード内に構成される。好ましくは、送信元ポートは、１枚のモノリシック基板内に形成された集積回路として維持され、同様に、宛先ポートも、１枚のモノリシック基板上の集積回路として維持される。送信元ポートと宛先ポートは、有線または無線とすることができる通信リンクによって隔てられている。有線構成の通信リンクは、光ファイバまたは銅線を含むことができる。

デジタルＰＬＬによる実施態様の場合、送信元ポートは、ネットワークを介してデータ・フレームを転送するのに使用される転送クロックと、送信元ポートにおけるサンプリング・クロックとの位相差を比較するために結合された比較器を含む。宛先ポートは、ネットワークを介して送信された送信元ポートにおけるサンプリング・クロックに位相と周波数がロックされた、宛先ポートにおけるクロックを生成するために結合されたＰＬＬを含む。送信元ポート内の比較器は、ネットワークを介して位相差を転送し、宛先ポートは、その位相差を使用して、送信元ポートのサンプリング・クロックにロックし、宛先ポートのローカル・クロックを再生成する。

サンプル・レート変換による実施形態の場合、送信元ポート内の比較器は、フレーム転送クロックと、そのノードにおけるサンプリング・クロックまたはそのノードから遠位のサンプリング・クロックとの間の位相差の変化を比較する。好ましくは、サンプル・レート変換は、宛先ポートで行われるので、位相差または周波数差の情報は、送信元ポートの比較器から送信される。位相差の変化は、フレーム転送クロックの連続するサイクル間で計算することができ、またはＮサイクル隔たったサイクル間で計算することもできる。連続サイクル上での計算は、第Ｎサイクルまで計算を待機しなければならない場合よりも早く周波数差を検出することができる。しかし、Ｎサイクル隔たったサイクル間での計算は、周波数差の精度または解像度を向上させる。各位相差のビット値、または位相差の変化を表すビット値、または位相差の変化から計算された周波数差を表すビット値は、ネットワークを介して宛先ポートのサンプル・レート変換器に送信することができる。

恣意的レート同期による実施態様の場合、送信元と宛先ポートは、ネットワークのＦＳＲを逓倍し、分周することによって、適切なローカル・クロックを生成する。送信元ポートは、例えば、２７ＭＨｚのマスタ・クロックを必要とする。４８ＫＨｚのＦＳＲからマスタ・クロックを生成するには、逓倍器と分周器は約１１２５／２の比をもたなければならない。４４．１ＫＨｚのＦＳＲからマスタ・クロックを生成するには、逓倍器と分周器の比は３００００／４９でなければならない。宛先ポートも、マスタ・クロックを生成するため、逓倍器と分周器を含む。しかし、宛先ポートのマスタ・クロックは、２７ＭＨｚである必要はない。代わりに、宛先ポートのマスタ・クロックは、データがローカル増幅器および／またはデジタル／アナログ変換器で正確に再生されるように、データが送信元からストリーム出力されるレートにデータ・フレームを直接同期させるのに使用することができる。ストリーミング・データとネットワークのＦＳＲを再編集するのに必要な宛先ポートのローカル周波数に応じて、宛先ポート内のマスタ・クロックは、ＦＳＲの約１．０、１４７／１６０、または１６０／１４７倍の周波数をもつ。

通信システムまたはネットワークが、送信元で単一の比較器、宛先でＰＬＬを利用するか、送信元または宛先でサンプル・レート変換を利用するか、または送信元または宛先で恣意的レート同期を利用するかにかかわらず、本発明の通信システムは、マルチメディア・デバイスの一部とすることができる、またはマルチメディア・デバイスに結合されるネットワーク・インタフェース内に存在することができる、上述した送信元と宛先ポートを利用する。したがって。通信システムは、ストリーミング同期データとストリーミング・アイソクロナス・データに適応する。マルチメディア・デバイスがストリーミング・デバイスである場合、送信元ポートは、例えば、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＤＶＢ（デジタル・ビデオ放送）レシーバとすることができる。したがって、宛先マルチメディア・デバイスは、増幅器、デジタル／アナログ変換器、および／またはスピーカとすることができる。

本発明のその他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、また添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。

本発明は様々な修正形態および代替形態を許容するが、本発明の特定の実施形態を、例として図面に示し、本明細書で詳細に説明することにする。しかし、図面と実施形態の詳細な説明は、開示された特定の形態に本発明を限定することを意図するものではなく、本発明には、添付の特許請求の範囲によって確定される本発明の主旨および範囲内に包含されるすべての修正形態、均等物、代替形態が含まれることを理解されたい。

次に図面を参照すると、図１には通信システム１０の一例が示されている。通信システム１０は相互接続された複数のノード１２を含む。図を簡潔にするため、４つのノードだけが示されている。しかし、システム１０が、４つより多くのノードを含むことができること、また相互接続されたネットワークを含むこともできることは理解されよう。図１に示すネットワークはリング型またはループ型である。しかし、ネットワーク・バックボーンは、バス型、スター型、またはネットワークに利用可能なその他のあらゆるトポロジとすることができることも理解されよう。ノード１２の間は、対応する伝送リンク１４が結合する。伝送リンク１４は、光学的、音響的、または電気的（有線または無線）とすることができる。

各ノード１２は好ましくは、個々のエリアに配置される。各ノード内には、少なくとも１つのマルチメディア・デバイスが存在する。ノード１２ｄに示すように、ノードは、１つより多くのマルチメディア・デバイス１６を有する。１つより多くのマルチメディア・デバイス１６が配置された場合、選択的な破線１７によって示すようなループ型またはバス型トポロジをとるローカル伝送線路またはローカル・バスをマルチメディア・デバイス１６の間に使用することができる。

デバイス１６とノード１２のネットワークとの間をネットワーク・インタフェース２０が接続する。ノード１２に複数のデバイス１６が配置される場合、ネットワーク・インタフェース２０は、ローカル・バス１７とネットワークの間に配置される。インタフェース２０は、ノード１２に配置されたデバイス１６の間で情報を伝達するための通信ポート（すなわち、双方向送受信ポート）を含む。通信ポートは、各マルチメディア・デバイス１６の内部にも見出すことができ、その構成に応じて、クロック・ピン、１本または２本の信号ピン、少なくとも１本のデータ・ピンまたは１対のデータ・ピンを含む。本明細書から理解されるように、ネットワーク・インタフェース機能は、１つまたは複数のマルチメディア・デバイス１６内に設けることができ、またはネットワーク・インタフェースは、マルチメディア・デバイスから離して設けることができる。マルチメディア・デバイス１６は、１枚のモノリシック基板上にあり、またネットワーク・インタフェースも、１枚のモノリシック基板上に存在することができる。したがって、通信ポートは、例えば、ネットワーク・インタフェースのモノリシック基板上に、またはネットワーク・インタフェースを含んでも含まなくてもよい、マルチメディア・デバイスのモノリシック基板上に設けることができる。通信ポートはまた、送信元ポートまたは宛先ポートすることができる。送信元ポートは、ネットワークまたはローカル・バスにデータを供給するポートして定義され、宛先ポートは、送信元ポートからデータを受信することになっているポートである。例えば、第１のノード内の送信元ポートは、第２のノード内の宛先ポートによって受信されるデータをネットワークに送信することができ、第２のノード内の宛先ポートは、今度は送信元ポートとして動作して、宛先ポートを備える別のノードにデータを転送することができ、こうしたことが、データが最終的にその指定された宛先に届くまで繰り返される。したがって、送信元ポートは、発信ポートと考えることがき、宛先ポートは、最終宛先と考えられる。

好ましくは、ネットワーク・インタフェース２０は、ネットワークを介してデータを送信するのに使用される実施形態に応じて、ＰＬＬ、ＤＳＰ、または単に位相比較器を含むことができる。位相比較器は、選択的に、ネットワーク・インタフェース２０の内部に存在することもでき、あるいはネットワーク・インタフェース２０の外部に存在して、単に通信ノードの一部を形成することもできる。さらに、ネットワーク・インタフェース２０は、例えば、マルチメディア・デバイス自体の内部に存在することもできる。マルチメディア・デバイス１６は、マルチメディア信号を送信および／または受信できるあらゆるデバイスであり、その１つまたは複数がノード内に見出される。マルチメディア信号は、音声、オーディオ、ビデオ、または実行可能データ・プログラムを含む。マルチメディア・デバイスの例として、電話、センサ、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオ・カメラ、スピーカ、モニタ、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、周波数変調ステレオ、ナビゲーション・システムなどがある。

一例によれば、マルチメディア・デバイスは自動車内に配置することができ、通信システム１０は、マルチメディア・デバイスを互いに、または同じ自動車の他のノード内のマルチメディア・デバイスと接続するため、または別の自動車、衛星、もしくは静止基地局と接続するため、自動車内で利用することができる。データがマルチメディア・デバイス１６で暗号化または符号化されているかどうかに応じて、通信システム１０は、そのような情報を宛先に、（同期またはアイソクロナス）ストリーミング・データ、制御データ、または同期（パケット）データとして伝送することができる。さらに、通信システム１０は、通信線路１４内に確立された１つまたは複数のチャネルを介して、またはローカル・バス１７を介して、４つのタイプのデータをすべて伝送することができる。したがって、通信システム１０は、使用可能な様々なタイプのマルチメディア・デバイス１６に汎用性を追加するため、異なるタイプのデータに対応する。

１つまたは複数のマルチメディア・デバイス１６は、伝送線路１４のフレーム同期レート（ＦＳＲ）よりも高いまたは低いレート（ｆｓ）でデータをサンプリングできることは理解されよう。例えば、マルチメディア・デバイス１６は、約４４．１ＫＨｚでサンプリングを行うＣＤプレーヤとすることができる。ＣＤプレーヤは、例えば、１６ビット／サンプルのオーディオ・チャネル（３２ビット／ステレオのチャネル）で、データをストリーム出力することができ、したがって、伝送線路のｂｐｓボーレートは、３２ビット／ステレオ・サンプル×４４．１Ｋサンプル／秒＝１．４１１２Ｍｂｐｓとなる。デバイスからの非ゼロ復帰（「ＮＲＺ」）データは、複数の方法で符号化することができる。データは、例えば、周知のミラー符号化技法を用いて符号化することもできる。代替的な符号化には、２相符号化、または符号化ビット・ストリームがＤＣ値を累積させないような符号化がある。後者の符号化メカニズムは、ＤＣ適応符号化としばしば呼ばれ、出願番号０９／７１０，２２０の「Ａｎ Ｅｎｃｏｄｅｒ Ｗｉｔｈｉｎ ａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｈａｔ Ａｖｏｉｄｓ Ｅｎｃｏｄｅｄ ＤＣ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｎ Ｕｓｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｖｉｏｌａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅ ａ Ｄｅｃｏｄｅｒ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｒｒｏｒｓ」と題する、本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の出願で説明されている。

伝送線路１４のフレーム同期レート（ＦＳＲ）が４８ＫＨｚと異なる（例えば、４４．１ＫＨｚのＣＤサンプル・レートと一致するようにＦＳＲを選択することができる）場合、４８ＫＨｚでサンプリングされるＤＶＤプレーヤからのストリーミング・オーディオ・データは、別のノード（すなわち、スピーカ）に伝送線路１４を介して同期的に送信できるとは限らない。ストリーミング・データは、送信元ポートでサンプル・レート変換されない場合、アイソクロナス・ストリーミング・データとして送信することができる。したがって、位相差を単に比較し、データと共に定期的に送信する場合、宛先ポートは、データがアイソクロナスに送信されるとしても、送信元ポートのサンプル・レートを再編集することができる。

ストリーミング・データが伝送線１４上でアイソクロナスに送信される場合、送信元ポートのサンプリング・レートがネットワークのＦＳＲより高いならば、各フレームに追加のバイトを確保しなければならないことがある。さらに、位相差についても、デジタルＰＬＬによる実施形態では、宛先ポートのＰＬＬが送信元ポートのサンプル・レートと同期するローカル・クロックを計算できるように、追加のバイトをデータ・フレーム内に定期的に挿入しなければならないことがある。例えば、送信元ポートのサンプル・レートと宛先ポートのマスタ・クロックの両方を編集するのに、ネットワークのＦＳＲが使用される場合、送信元と宛先ポートにおいて適切な分周および逓倍回路を使用することができ、分周および逓倍回路は、与えられたトランザクションに対して、ＦＳＲが一定であり続け、送信元と宛先が同じレートでクロックされるならば、例えば、恣意的レート変換および同期による実施形態では、同じ分周比を使用することができる。

図２には、送信元でサンプル・レート変換が行われる場合の、送信元ポートのいくつかの主要構成要素がより詳細に示されている。ノード１２は、送信元ポートして構成される場合、マルチメディア・ドライバ２０を含む。ドライバ２０には、オーディオおよび／またはビデオ・データを生成できるあらゆるデバイスが含まれる。そのようなドライバの例には、ＤＶＤドライブ、ＣＤドライブが含まれ、またはＤＶＢレシーバが含まれることもあろう。ドライバ２０からのデータはノードに入力され、最終的にはデータの断片としてネットワークに出力される。最初、データは一定の周期的なサンプル・レート（ｆｓ）でサンプリングされなければならない。例えば、ＤＶＤドライブは、ムービ・ディスクまたはオーディオ・ディスクを再生することができる。ムービ・ディスクのオーディオ情報は、４４．１ＫＨｚまたは４８ＫＨｚのサンプル・レートをもち、通常は圧縮されている。しかし、オーディオ・ディスクのオーディオ情報は一般に、４４．１ＫＨｚまたは４８ＫＨｚのＰＣＭオーディオであり、これら２つの周波数の倍数のサンプル・レートが許容される。放送ＤＶＢも、サンプル・レートが４４．１ＫＨｚまたは４８ＫＨｚの圧縮オーディオを含む。

ｆｓサンプル・レートは一般に、ローカル基準値から取り出される。ローカル基準値は、例えば、主として機械的ドライブとローカル基準クロックに同期するシステム・チップから構成されるＤＶＤドライブに適用可能な２７ＭＨｚとすることができる。一方、ＤＶＢレシーバは、レシーバによって受信される放送のビットストリームにロックするＰＬＬを利用することができる。水晶発振器ベースのＰＬＬは、回復されたビットストリームのクロックからマスタ基準クロックを発生させることができるが、以下で説明するようなより単純化したクロック発生技法を使用することもできる。

サンプル・レートは、フレーム同期レートに等しいか、またはそれに近いことが好ましい。図２に示すように、サンプル・レート（ｆｓ）は、ネットワークによって現在使用されているフレーム同期レート（ＦＳＲ２）と異なるフレーム同期レート（ＦＳＲ１）とすることができる。すなわち、ネットワークは、別のマルチメディア・デバイスがネットワークを介してデータを同期的に送信しているＦＳＲ２にロックすることができる。例えば、サンプル・レートは４４．１ＫＨｚとすることができるが、ネットワークは異なるサンプル・レートである４８ＫＨｚにロックすることができる。ドライバ２０からのサンプリング周波数を変えるため、サンプル・レート変換器２２を使用することができる。典型的なサンプル・レート変換器２２は、サンプル・ホールド・フィルタ、線形補間フィルタ、またはより複雑な高次補間間引きフィルタなど、何らかの形のデジタル・フィルタを使用する。サンプル・レート変換器は、送信元には設けられるが、アイソクロナス送信データは宛先でサンプル・レート変換を行うのに必要な元のサンプル・クロックを含まないので、一般に宛先では見出すことができない。図２には、送信元でのサンプル・レート変換が示されているが、送信元に位相／周波数比較器を配置して、送信元の代わりに宛先で変換を行うこともできることは理解されよう。

送信元マルチメディア・デバイスが圧縮データを出力する場合、サンプル・レート変換は宛先で実行するのが望ましいであろう。従来のサンプル・レート変換を送信元で行うとすると、変換を行う前に圧縮データを伸張しなければならない。これを行うと、ネットワークの複数のチャネルを介して伸張データを送信することになり、伝送メカニズムが非効率なものとなり、必要以上に多くのネットワーク伝送帯域を消費することになる。より効率的な伝送メカニズムでは、帯域の有効利用のためデータは圧縮されたままに保たれ、圧縮データがネットワークを介して送信され、宛先でサンプル・レート変換を実行する際に圧縮データが伸張される。しかし、これを行うには、元のサンプル・レートとフレーム・レートの位相差、または元のサンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの実際の周波数差もネットワークを介して送信する必要がある。

図２に示す送信元のサンプル・レート変換器２２は、サンプル・レートを、フレームがネットワークを介して送信される際のより高いまたは低い周波数のフレーム転送レートに変換するという特定の目的を果たす。したがって、マルチメディア・デバイスは、ｆｓが実際にフレーム転送レートと等しくなるように変換されるならば、マルチビット・マルチチャネル出力をあらゆるフレームにｆｓでストリーム出力することができる。フレーム転送レートと一致するサンプル・レートは、サンプル間の時間的関係が連続するフレームにわたって維持されることを保証するので、宛先ポートでギャップが生じることはない。

サンプル・レートを現在のネットワーク・フレーム転送レートに（すなわち、ＦＳＲ１からＦＳＲ２に）変換するには、サンプル・レートと現在のネットワーク・フレーム転送レート（すなわち、ＦＳＲ２）の差を知らなければならない。できるだけ速く周波数比較を実行でき、あまり時間がかからないことは重要である。例えば、ＦＳＲの連続するサイクルで比較を行うことができる。しかし、より高い解像度が必要な場合、単に２つの連続するサイクルではなく、複数（Ｎ）のフレーム・レート・サイクルにわたって比較を行うことができる。従来の周波数カウンタは、周波数を決定し得る前にＮよりもはるかに多くのサンプルが消えなければならず、そのため、その間に過度のジッタがサンプル・レート変換されたデータに追加されるので不適切となる。

図２には、ブロック２４で実行される相対位相比較が示されている。ｆｓ（またはＦＳＲ１）とＦＳＲ２の間の位相差は、１つのクロック・サイクルにおいて決定することができ、ｆｓとＦＳＲ２の間の連続する位相差は、次のクロック・サイクルにおいて生じる。どの信号が基準として使用されるかに応じて位相差が増減する場合、周波数は、最大で２クロック・サイクル内に決定することができ、あるいはより高い精度または解像度が必要な場合は、Ｎサイクル内に決定することができる。周波数の決定は、ｆｓを知り、次にｆｓから位相差の変化に基づいてＦＳＲ２を計算することに基づいている。これは、多くのクロック・サイクルを必要とする従来の周波数検出器よりも優れている。

したがって、第２の位相差Δφ２マイナス第１の位相差Δφ１は、周波数差に等しい位相差の変化を示す。単に位相差を１つ捉えた場合、２つの信号の推移は、周波数は同じで、いくらか位相がずれているのかもしれない。しかし、第２の位相差が第１の位相差と異なっている場合、周波数差が存在し、第１の位相差から第２の位相差を引き、その位相差をサンプル・レート変換器２２に供給することによって、周波数差を測定できることが分かる。サンプル・レート変換器２２は、おそらくデジタル・フィルタの係数を変化させることによって、サンプル・レートを変化させる。サンプル・レートが、ロックされたフレーム転送レートまたはＦＳＲ２に一致するように変換された後、ストリーミング・データは、ストリーミング・メッセージを転送するのに必要な複数のフレームのうちの各連続するフレームにわたって同期的に送信される。

サンプル・レート変換は送信元ポートで行うことができるが、好ましくは、送信元ポートの位相比較器からネットワークを介して送信された周波数差（または位相変化の差）を用いて、宛先ポートで実行されることは理解されよう。変換器２２が宛先ポートに存在する場合、データはネットワークを介してアイソクロナスに送信することができ、宛先マルチメディア・デバイスが許容できるマスタ・クロック・レートに宛先ポートで変換することができる。したがって、サンプル・レート変換は、送信元ポートまたは宛先ポートで行うことができる。

しかし、送信元で行うストリーミング・データのサンプル・レート変換は、マルチメディア・デバイス出力の複雑さに応じて、かなり高コストの手法になることがある。サンプル・レート変換器は一般に、シリアル入力および出力ポートから構成されるだけでなく、ＦＩＦＯバッファ、デジタルＰＬＬ、（ＦＩＲフィルタなどの）フィルタ、ＤＳＰも含む。ドライバが、例えば、９６ＫＨｚ、２４ビット解像度の非圧縮オーディオを６チャネル発生させるＤＶＤドライバである場合、サンプル・レート変換は、複数のＤＳＰを必要とする。したがって、場合によっては、送信元でのサンプル・レート変換は、実にコストがかかり、代替手法が必要になる。さらに、サンプル・レート変換は、宛先でも送信元と同程度の複雑さが生じるため、宛先で行ったとしても高コストになる場合がある。

図３には、サンプル・レート変換器による実施形態とは異なるＰＬＬによる実施形態で、または宛先内にサンプル・レート変換器をもつ実施形態で使用できる送信元ポートが示されている。サンプル・レート変換器を送信元ポートに配置する代わりに、図３には、送信元ポート１２内で位相比較器３０だけが使用されている様子が示されている。サンプル・レートを変更または変換する代わりに、比較器３０は、サンプル・レートｆｓ（すなわち、ＦＳＲ１）を、ネットワークが現在ロックされているフレーム転送レートＦＳＲ２と比較する。位相差の量は、シングル・ビットまたはマルチ・ビットとしてネットワークを介して転送される。位相差またはΔφ１は、位相差の大きさに応じて異なるビット値をもつ。したがって、サンプリングされたデータは、ＦＳＲ２のフレーム転送レートでアイソクロナスなデータとして送信することができるが、ＦＳＲ２よりも速いＦＳＲ１に対応するため、各フレームに確保された追加のバイトをおそらく有する。このようにして、ストリーミング・データが、ネットワークを介して送信される連続する各フレームにわたって維持される。

位相比較器３０は、各フレーム転送クロックまたはサンプル・クロックの立上がりエッジまたは立下がりエッジの間の位相差を比較する。デジタル位相比較器は、例えば、タイマを使用して実施することができる。位相比較器３０はまた、宛先ポートのサンプル・レート変換器で使用する周波数差を取得するため、連続するＦＳＲサイクルの間の位相差、または第１サイクルと第Ｎサイクルの間の位相差の変化を比較するように実装することもできる。

図４Ａには、ＦＳＲ１（ｆｓ）とＦＳＲ２の間の相対的な位相差と周波数差がより詳細に示されている。ＦＳＲ１がＦＳＲ２より低い周波数である場合、周波数差は、図示するように、Δφ２からΔφ１を引くことによって決定することができる。しかし、位相差だけを計算すればよい場合、一定のサンプル・レート間隔で、Δφ１を捉えることができる。したがって、Δφ１は、各サンプル推移で（すなわち、ＦＳＲ２またはＦＳＲ１の各立上がりエッジまたは立下がりエッジで）繰り返される。図４には、ＦＳＲ２の立下がりエッジで行われる比較が示されている。しかし、比較は、ＦＳＲ２の立上がりエッジでも、またはＦＳＲ１の立下がりエッジもしくは立上がりエッジでも、等しく行うことができる。その比較の精度または解像度は、サンプル・レートよりｘ倍速い高速サンプリング・クロックの周波数に依存する。言い換えると、高速サンプリング・クロックは、フレーム転送レートＦＳＲの整数倍である。例えば、高速クロックは、３０７２ｆｓまたは２４５７６ｆｓとすることができる。例えば、ＦＳＲ１とＦＳＲ２の立下がりエッジの（Δφ１で表される）隔たりが６サイクルの３０７２ｆｓである場合、バイナリ値の６を表すバイトが、ネットワークを介して周期的に送信される。クロック・レートを２４５７６ｆｓに上げると、バイナリ値の解像度も著しく向上し、したがって、周期的に８ビットを送信する代わりに、１２ビットを送信することができる。

図４Ｂに示すように、高速クロック（例えば、３０７２ｆｓまたは２４５７６ｆｓ）によってサンプリングされる位相差は、符号化され、位相差バイト４０として周期的に配置される。バイト４０は、各フレーム内に配置することができ、または場合によってはＮフレーム毎（Ｎは２以上）に１回配置することができる。図４Ｂには、連続する複数のフレームが示されており、ストリーミング・データは、連続するフレームの特定のセグメントまたは部分に入れて、送信元ポートからアイソクロナスまたは同期的に送信される。したがって、セグメントＡは、特定の送信元ポートのストリーミング・データを伝送するため、各フレームに確保される。各フレームの別のセグメントは、おそらく別のストリーミング送信元ポートからのデータを受け入れるために確保することができ、これが各フレームが満杯になるまで繰り返され、複数セグメントのストリーミング・データまたはパケット・データが、例えば、時分割多重方式によって確保されたチャネルを用い、ネットワークを介して送信される。

参照番号４０で示すように、少なくとも１ビット（例えば、８ビット・バイトまたは１２ビット）で周期的に送信される位相差Δφ１が示されている。位相差はその後、宛先ポートのＰＬＬによって使用される。しかし、宛先ポートがサンプル・レート変換を実行する場合、周波数差が必要になる。周波数差は、送信元ポートで計算することができるが、代わりに、送信元ポートは単に位相差を送信するだけにして、宛先ポートで周波数差を計算することもできる。そのため、例えば、Δφ１のビット値とΔφ２のビット値を、好ましくは連続するフレームにわたって周期的に送信するか（参照番号４１ａ、４１ｂを参照）、またはΔφ２−Δφ１のビット値を周期的に送信するか（参照番号４１ｃを参照）、または送信元でΔφ２−Δφ１から計算される周波数差のビット値を周期的に送信する（参照番号４１ｄを参照）。

図５には、図３の送信元ポート１２からフレームと周波数差情報を受信する宛先ポート１２が示されている。したがって、図３と図５の組み合わせは、図３の位相／周波数比較器３０からネットワークを介して送信される、位相差のビット値または計算された周波数差のビット値を使用して宛先ポートで行われるサンプル・レート変換を表す。図５は、ビット値が４１ｃまたは４１ｄ（図４Ｂを参照）である場合、宛先ポートで必要となるのは、図２の変換器２２と同様のサンプル・レート変換器４３であることを示している。しかし、ビット値が４１ａ、４１ｂである場合、宛先ポートで比較器４５によって位相変化の比較を行わなければならず、その結果が変換器４３で使用される。送信元ポートによって送信される値に応じて、図５の宛先ポート１２では、どちらかの方法を選択して実行することができる。

図６には、図２の複雑なサンプル・レート変換器回路を使用しないですむ、宛先ポート内のＰＬＬが示されている。（図３の位相比較器と同様の）位相比較器３０は、サンプル・レートｆｓ＝ＦＳＲ１をネットワーク転送レートＦＳＲ２と比較する。ＦＳＲ１は、符号Ａで示され、ネットワーク・フレーム・レートは、符号Ｒで示されている。したがって、位相比較器３０は、図示するように、位相差Ａ−Ｒを生成する。

宛先ポートにサンプル・レート変換器を設ける代わりに、図６には、送信元ポートから位相差情報を受信するＰＬＬと、特に位相比較器３０とを有する宛先ポート１２が示されている。加算器５０は、位相差Ａ−Ｒと別の比較器５２からの出力とを減算する。加算器５０とデジタル・フィルタ５４は、ＤＳＰの一部を形成することができる。位相比較器５２は、ネットワーク転送フレーム・レート・クロックのエッジを参照符号Ｂで示される宛先ポートのローカル・サンプル・レートと比較する。参照符号Ｂは、デジタル・フィルタ５４とプログラム可能分周器５６からのフィードバックであるので、参照符号Ａに等しくなる。分周器５６は、発振器５８から高い周波数クロックを受信し、フィルタ５４からの制御出力に基づいて、ローカル・サンプリング・クロックＢを送信元ポートのサンプリング・クロックＡにロックするのに必要な適切な周波数と位相に、発振器出力を分周する。

デジタル・フィルタ５４、プログラム可能分周器５６、発振器５８の組み合わせは、ＰＬＬの発振器出力を統合およびフィルタリングして、最終的にＡ＝Ｂとなり、ＰＬＬがロックされることを保証するように機能する。したがって、図６は、ネットワークを介して位相差を伝達することによって、宛先ポートで送信元ポートのサンプリング・クロックを再生成できるように、送信元ポートには簡単な位相比較器を配置でき、宛先ポートにはデジタルＰＬＬを配置できることを示している。こうすることで、送信元ノードでＤＳＰのオーバヘッドが生じる、複雑なサンプル・レート変換メカニズムを送信元ポートで使用しないですむ。代わりに、宛先ポートで単一のＰＬＬを使用することができ、それによって、ネットワークを介してアイソクロナスなデータを送信できるようになり、宛先ポートでは、サンプル・レート変換またはローカル水晶発振器に関連するジッタの代わりに、クロック回復が使用される。

デジタル・フィルタ５４は、任意のローパス・デジタル・フィルタを含み、発振器５８は、ローカル・サンプル・クロックＢを生成するために分周することのできる、任意の高速発振器を含む。一例によれば、ローカル・サンプル・クロックは、送信元ポート内のサンプリング・クロックに一致するように、４４．１ＫＨｚまたは４８ＫＨｚとして取り出し、またネットワークを介して送信されるフレームのフレーム転送レートと同であることも、異なることもできる。

図７には、さらに別の実施形態が示されている。サンプル・レート変換を送信元ポートで実行したり（図２）、宛先ポートで実行したり（図５）、またはネットワークを介して送信される位相差／周波数差を使用して、宛先ポートでＰＬＬによってローカル・クロックを生成したり（図６）する代わりに、図７には、同期ネットワークから取り出される送信元ポートと宛先ポートにおける適切な周波数を生成する、送信元ポートと宛先ポートの周波数逓倍器および分周器が示されている。したがって、図７の実施形態は、恣意的レート同期としても知られ、送信元ポートと宛先ポートのサンプル・レートは、ネットワークを介して送信されるフレーム・レート（ＦＳＲ）の整数倍である。特に、ネットワーク内のフレーム・レートは、ノードにおけるクロック信号を発生させるのに使用される。クロック信号は、ローカル・ノードにおいて分数分周器または整数逓倍器と整数分周器の組み合わせを使用して、恣意的に選択することができる。

図７には、分周器７０と逓倍器７２を有することができる、送信元ポート内のネットワーク・インタフェース２０ａが示されている。代替的に、ネットワーク・インタフェース２０ａは、別個の逓倍器と分周器の代わりに、分数分周器だけを有することもできる。さらに、ネットワーク・インタフェース２０ａの分数分周器または別個の逓倍器と分周器は実際には、マルチメディア・デバイス１６ａの一部にすることができ、マルチメディア・デバイス１６ａと組み合わせることができる。

一例によると、別個の分数分周器および／または別個の分周器と逓倍器は、デバイス１６ａ内の逓倍器７４と分周器７６が、ネットワーク・インタフェース２０ａの分数分周比Ｘ／Ｙとは別個で異なる分数分周比Ｍ／Ｎを生成するように実装される。しかし、Ｍ／ＮとＸ／Ｙの累積分周率は好ましくは、１２ｆと表記される送信元ポートとは別に離れて存在する、１２ｅと表記される宛先ポートの累積分周比（Ｍ／Ｎ）（Ｘ／Ｙ）と等しい。送信元ポートと宛先ポートの累積分周比を等しくすれば、４８ＫＨｚ（または４４．１ＫＨｚ）のフレーム同期レート（ＦＳＲ２）を等しい量の分数で分周して、送信元ポートと宛先ポートで同じサンプル・レートを確実に提供できるようになる。例えば、ネットワーク・フレーム・レートが４８ＫＨｚで、送信元と宛先のサンプル・レートが４４．１ＫＨｚである場合、累積比は１４７／１６０となる。一方、ネットワーク・フレーム・レートが４４．１ＫＨｚで、送信元と宛先のサンプル・レートが４８ＫＨｚである場合、累積比は１６０／１４７となる。

送信元ポート１２ｆと同様、宛先ポート１２ｅも、ネットワーク・インタフェース２０ｂと、増幅器および／またはデジタル／アナログ変換器などのマルチメディア・デバイス１６ｂを含むことができる。代替的に、ネットワーク・インタフェースとマルチメディア・デバイスとを単に結合して、例えば、マルチメディア・デバイス１６ｃとすることもでき、分数分周比はもっぱら、増幅器および／またはＤ／Ａ変換器１６ｃ内で生じ、その中に組み込まれる。ローカル・サンプル・レートが等しく、フレーム同期レート（ＦＳＲ２）から取り出されるように、宛先ポートの統合されたまたは別個の分周器と逓倍器は、送信元ポートの分周器と逓倍器と等しくする。

ＤＶＤドライブの一部として、システム・コントローラが、ドライブを制御し、オーディオとビデオ情報を復号化し、非圧縮ビデオをディスプレイに送信しながら、オーディオ情報をアナログに変換する。コントローラは、ローカルの２７ＭＨｚ水晶発振器によってクロックされ、または図６に示すように、フレーム同期レートから取り出される２７ＭＨｚクロックによってクロックされる。オーディオ・データは、ドライブから読み取られたとき、ムービの場合は伸張され、必要に応じて、Ｄ／Ａ変換器に転送される。Ｄ／Ａ変換器のサンプル・レートは固定され変更されず、２７ＭＨｚの基準クロックから直接または暗黙に生成される。一例として、２／１１２５の周波数変換比をもつＰＬＬは、コントローラの２７ＭＨｚの基準クロックを、ドライブからのオーディオ・データをサンプリングするのに必要な４８ＫＨｚのサンプル・クロックに変換する。４９／３００００の変換比は２７ＭＨｚを４４．１ＫＨｚに変換する。ディスクからのオーディオ・データは、宛先のＤ／Ａ変換器のクロックと正確に同じサンプル・レートで読み取らなければならない。言い換えると、１つのオーディオ・サンプルは、圧縮されていても、ＰＣＭでも、Ｄ／Ａ変換器のサンプル・クロック・サイクル毎にディスクから読み取らなければならない。Ｄ／Ａ変換器のサンプル・クロックは、２７ＭＨｚの基準クロックまたはマスタ・クロックと同期するので、ディスクからのオーディオ・データは、２７ＭＨｚのローカル・マスタ・クロックと同期する。

図８には、送信元ポート８２および宛先ポート８４に配置される分数分周器によって達成可能ないくつかの比の表が示されている。これらの例は、ネットワークがデータ・フレームを転送するフレーム・サンプル・レート（ＦＳＲ２）と、送信元と宛先のマルチメディア・デバイス／ドライバがローカルにデータをサンプリングするレート（ｆｓ＝ＦＳＲ１）からなる様々な順列から取られたものである。ネットワーク・フレーム・レートは、参照番号８６で示されており、送信元ポートと宛先ポートとで等しいローカル・サンプル・レートは参照番号８８で示されている。

ＤＶＤドライブは、４８ＫＨｚの何倍かで記録されたディスクを再生するときは、４８ＫＨｚのフレーム・レートで動作するネットワークと容易にインタフェースをとる。ネットワークの４８ＫＨｚのフレーム・レート・クロックは、送信元ポートで１１２５／２を乗じられ、ＤＶＤコントローラが必要とする２７ＭＨｚのクロックを生成する。これは、後で説明するように、クロック逓倍ＰＬＬまたは分数分周器を用いて実装することができる。ムービからのオーディオ情報は、伸張され、ネットワーク・フレーム・レートと同期するＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換される。宛先ポートでは、逓倍比または分周比を必要とせず、単にオーディオ情報を再生するだけである。したがって、４８ＫＨｚの送信元サンプル・レートを２７ＭＨｚのマスタ・クロックに変換するには、行９０によって示されるように、マルチメディア・デバイス内で見出される分周比だけが必要とされる。

ＤＶＤコントローラによって発生されるサンプル・クロックは、２７ＭＨｚのローカル・マスタ・クロックを整数倍したものである。クロックをネットワーク・タイミングから発生させる場合、サンプル・クロックは、ネットワーク・フレーム・レート（ＦＳＲ２）と整数比の関係にある。この比は固定しているので、同じ比を増幅器で使用して、ドライブと正確に同じサンプル・クロック周波数を発生させることができる。さらに、このクロックを使用して、サンプル・レート変換を必要とせずに、Ｄ／Ａ変換器を駆動することができる。図７、図８に示す例では、２７ＭＨｚのマスタ基準クロックとＤＶＤコントローラのＤ／Ａサンプル・クロックの比は、４４．１ＫＨｚを２７ＭＨｚに変換するため、３００００／４９とすることができる。しかし、宛先ポートでの比は、１に等しいままである。上述の例は行９２として示されている。

行９４には、送信元と宛先のローカル・サンプル・レートが４４．１ＫＨｚの整数倍であり、ネットワーク・フレーム・レートは４８ＫＨｚである例が示されている。送信元ポートで２７ＭＨｚのローカル・マスタ・クロックを達成するため、比１１２５／２が必要となる。４４．１ＫＨｚのサンプル・レートを発生させるため、２７ＭＨｚのクロックは、４９／３００００を乗じられる。累積率は（１１２５／２）（４９／３００００）、または１４７／１６０となる。図示するように、送信元での比８２は、マスタ・クロックを駆動するのに必要な比であるが、送信元での累積比は、送信元での比８２と、マスタ・クロックをオーディオ・サンプル・クロックに変換するのに必要な別の比とからなる。図示の例では、送信元での比も１４７／１６０となる。宛先での比についても同様である。行９６に示すように、フレーム転送レートが４４．１ＫＨｚ、ディスク上のオーディオ・サンプル・レートが４８ＫＨｚである場合、送信元での比は、送信元で２７ＭＨｚのマスタ・クロックを発生させるため、３００００／４９となる。累積比は（３００００／４９）（２／１１２５）、または１６０／１４７となる。宛先での比についても同様である。

図９には、分数分周器を生成するのに回路を利用できる代替機構が示されている。例えば、比Ｍ／Ｎは、図示のＰＬＬ９８を使用して取得することができる。ＰＬＬ９８は、位相検出器１０２への入力側にＮ分周器１００を備えるように示されている。帰還ループには、Ｍ分周器１０４（実際上はＭ逓倍器）、通常のローパス・フィルタ１０６、発振器１０８も存在する。分周器で整数分され、逓倍器でも整数倍されるとしても、分周器と逓倍器を組み合わせることによって、分数分周器が提供される。ＰＬＬ９８は、フレーム・レートをマスタ・クロックに低下させるため、ネットワーク・インタフェースで分数分周比を形成することができ、宛先ポートでサンプル・レートを発生させるのに（すなわち、Ｘ／Ｙ、または（Ｍ／Ｎ）（Ｘ／Ｙ）を提供するのに）使用することもできる。ＰＬＬ９８は、サンプル・レートとマスタ・クロックの間の比Ｍ／Ｎを提供するため、マルチメディア・デバイスの一部とすることもできる。

分数分周器１１０は、１００サイクルの間Ｐで割り、次に１サイクルの間Ｐ＋１で割り、さらに次の１０１サイクルの間上記のプロセスを繰り返して、分数分周量１／（Ｐ×１．０１）を達成することによって形成することができる。整数（または分数）分周器は、入力ノードの分周器１００の位置に、帰還ノードに、またはオプションであることを示す破線で描かれたＰＬＬの出力ノード１１２に配置することができる。

上述の開示を十分に理解すれば、当業者には多くの変形および修正が容易に認識できるであろう。添付の特許請求の範囲は、そのような変形および修正のすべてを包含するものと解釈されたい。

ストリーミング・データ（同期データまたはアイソクロナス・データ）、制御データ、パケット・データ（すなわち、非同期データ）など異なるタイプのデータを送信できる、相互接続されたノードからなる通信システムのブロック図である。 ネットワーク・インタフェースの、より具体的には、サンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの間の周波数差によって制御されるサンプル・レート変換器を有する送信元ノードの送信元ポートに、サンプリング・データを供給するマルチメディア・デバイスのブロック図である。 ネットワーク・インタフェースの、より具体的には、宛先ポートで宛先ＰＬＬを使用して送信元ポートのサンプル・レートを再生成するため、または宛先サンプル・レート変換器で適切なデジタル・フィルタ係数を発生させるため、サンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの間の位相差または周波数差を比較し、その情報をネットワークを介して転送する位相比較器および／または周波数比較器を有する送信元ノードの送信元ポートに、サンプリング・データを供給するマルチメディア・デバイスのブロック図である。 Ａ：宛先ポートＰＬＬ用に必要な位相差を発生させるため、および／または宛先ポートでのサンプル・レート変換用に必要な周波数差を計算するための２つの位相差の間の関連性を形成するため、フレーム・レートと比較されるサンプル・レートのタイミング図である。 Ｂ：各フレームが、ストリーミング・アイソクロナスもしくは同期データ、または非同期データの１つまたは複数のチャネル、および宛先ポートＰＬＬ用に必要な位相差、または宛先ポートでのサンプル・レート変換用に必要な位相変化もしくは周波数差を表す、連続するフレームにわたって周期的に送信されるバイトを送信するために確保されたタイム・スロットを表すセグメントを有する、ネットワークを介して送信される複数の連続するデータ・フレームのプラン図である。 宛先ポートでのサンプル・レート変換用に宛先ポートにアイソクロナスに送信されるデータのサンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの間の位相差、相対位相変化、または周波数差を受信できる、宛先ポートのネットワーク・インタフェースのブロック図である。 送信元サンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの間の位相差と、宛先サンプル・レートとネットワーク・フレーム・レートの間の位相差を引き算して、ネットワーク・フレーム・レートに関係なく、生成された宛先クロック・レートを送信元サンプル・レートにロックする、好ましくはデジタルＰＬＬとして実施される宛先ポートＰＬＬのブロック図である。 送信元でストリーミング・データをサンプリングし、送信元または宛先でサンプル・レート変換を使用せず、ネットワーク・レートの共通フレーム・レートを使用してサンプリングされたのと同じレートで宛先でサンプリング・データを再生するためのクロックを、送信元ポートと宛先ポートで発生させるのに使用する逓倍整数および分周整数のブロック図である。 図８の恣意的レート同期転送モードにおいて、４４．１ＫＨｚおよび４８ＫＨｚの例示的なサンプル・レートおよびフレーム転送レート用に使用可能な、いくつかの逓倍比および分周比の表である。 ネットワーク・フレーム・レートの送信元マスタ・レートまたはサンプル・レート、および宛先サンプル・レートへの分数変換を実行するための代替回路のブロック図である。

Claims (43)

1. ネットワークを介してデータを転送するのに使用される転送クロックと送信元ポートにおけるサンプリング・クロックの間の位相差を決定するために結合される比較器を含む通信ネットワークの送信元ポート。
2. 前記比較器がさらに、前記ネットワークを介して送信される少なくとも１ビットとして前記位相差を転送するために結合される請求項１に記載の送信元ポート。
3. 前記少なくとも１ビットが、前記ネットワークを介して定期的に送信される請求項２に記載の送信元ポート。
4. 前記比較器が、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの各クロック・サイクル毎に、前記転送クロックの立上がりエッジまたは立下がりエッジを、前記サンプリング・クロックの立上がりエッジまたは立下がりエッジと比較するために結合される請求項１に記載の送信元ポート。
5. 通信ネットワークを介して送信先ポートに結合される送信元ポートにおけるサンプリング・クロックに位相がロックされる、送信先ポートにおけるクロックを生成するために結合される位相ロック・ループを含む通信ネットワークの送信先ポート。
6. 前記位相ロック・ループが、前記送信元ポートにおける前記サンプリング・クロックと前記ネットワークを介してデータを転送するのに使用される転送クロックの間の位相差を受信し、前記位相差と、前記送信先ポートにおける前記クロックと前記転送クロックの間の位相差とを減算するために結合される請求項５に記載の送信先ポート。
7. 発振器と、前記減算の結果に応答して、前記送信先ポートにおける前記クロックを生成するプログラム可能分周器とをさらに含む請求項６に記載の送信先ポート。
8. 前記送信先ポートにおける前記クロックが、前記送信元ポートにおける前記サンプリング・クロックから前記減算結果に比例する位相分ずれて推移する請求項７に記載の送信先ポート。
9. 前記位相のずれは実質的に一定である請求項８に記載の送信先ポート。
10. 送信元ポートと、
    前記送信元ポートとネットワークを介して結合される送信先ポートと、
    各データ・フレームがフレーム転送レートで前記ネットワークを介して転送される複数のデータ・フレームと、
    前記フレーム転送レートで推移する転送クロックと前記送信元ポートでデータをサンプリングするのに使用されるサンプリング・クロックの間の位相差の比較結果を生成するために結合される比較器と、
    前記送信元ポートと前記送信先ポートで前記クロックをロックするため、前記比較結果と、前記転送クロックと前記送信先ポートでデータを発生させるのに使用されるクロックの間の位相差とを減算するように結合される位相ロック・ループとを含む通信ネットワーク。
11. 前記フレーム転送レートが、前記複数のデータ・フレームを前記ネットワークを介して転送する転送レートと同期する周波数で推移する請求項１０に記載の通信ネットワーク。
12. 前記送信元ポートが前記比較器を含み、前記送信先ポートが前記位相ロック・ループを含む請求項１０に記載の通信ネットワーク。
13. 前記比較結果が前記ネットワークを介して送信される請求項１０に記載の通信ネットワーク。
14. ネットワークを介してデータを転送するのに使用される転送クロックと、前記ネットワークを介して送信先ポートに結合される送信元ポートにおけるサンプリング・クロックとの間の位相差または周波数差情報を受信するために結合されるサンプル・レート変換器を含む通信ネットワークの送信先ポート。
15. 前記周波数差情報が、１つのサイクル上の第１の位相差が、続くサイクル上の第２の位相差と比較されるように、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの連続するサイクルで計算される請求項１４に記載の送信先ポート。
16. 前記周波数差情報が、第１サイクル上の第１の位相差が第Ｎサイクル上の第２の位相差と比較されるように、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの第１サイクル上と前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの第Ｎサイクル上で測定される差として計算される請求項１４に記載の送信先ポート。
17. 前記位相差情報が、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの第１の推移で測定された第１の位相差に対応する第１の値と、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの別の推移で測定された第２の位相差に対応する第２の値との２つの値を含む請求項１４に記載の送信先ポート。
18. 前記位相差情報が、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの第１の推移で測定された第１の位相差と、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックの第２の推移で測定された第２の位相差とを減算した値に対応する値を含む請求項１４に記載の送信先ポート。
19. 前記位相差情報が、前記転送クロックと前記サンプリング・クロックとの周波数差に対応する値を含む請求項１４に記載の送信先ポート。
20. 前記変換器が、前記サンプリング・クロックの周波数を一致させるため、前記送信先ポートにおけるデジタル・フィルタの係数を変化させるように適合された請求項１４に記載の送信先ポート。
21. 前記送信元ポートが、ストリーミング・データを前記ネットワークに送信する請求項１４に記載の送信先ポート。
22. 送信元ポートと、
    前記送信元ポートとネットワークを介して結合される送信先ポートと、
    各データ・フレームがフレーム転送レートで前記ネットワークを介して転送される複数のデータ・フレームと、
    前記フレーム転送レートで推移する転送クロックと前記送信元ポートでデータをサンプリングするのに使用されるサンプリング・クロックの間の位相差の第１のクロック・サイクル間の第１の比較結果と、
    前記転送クロックと前記サンプリング・クロックの間の位相差の第２のクロック・サイクル間の第２の比較結果と
    を生成する比較器と、
    前記送信先ポートにおけるデジタル・フィルタの係数を変化させるため、前記第１と第２の比較結果に対応する周波数差を受信するように結合される前記送信先ポートのサンプル・レート変換器と
    を含む通信ネットワーク。
23. 前記第１と第２の比較結果を前記送信元ポートで結合し、前記周波数差を前記ネットワークを介して前記サンプル・レート変換器に転送する前記送信元ポートにおける加算器をさらに含む請求項２２に記載の通信ネットワーク。
24. 前記第１と第２の比較結果を前記送信先ポートで結合し、前記周波数差を前記サンプル・レート変換器に転送する前記送信先ポートにおける加算器をさらに含む請求項２２に記載の通信ネットワーク。
25. 前記第１と第２のクロック・サイクルが、前記転送クロックまたは前記サンプリング・クロックのクロック・サイクルである請求項２２に記載の通信ネットワーク。
26. 前記第２のクロック・サイクルが、前記第１のクロック・サイクルに後続する請求項２２に記載の通信ネットワーク。
27. 前記第２のクロック・サイクルが、前記第１のクロック・サイクルの次のクロック・サイクルである請求項２２に記載の通信ネットワーク。
28. 前記第２のクロック・サイクルが、前記第１のクロック・サイクルのＮクロック・サイクル後のクロック・サイクルである請求項２２に記載の通信ネットワーク。
29. 前記サンプル・レート変換器が、前記送信先ポートにおけるサンプル・レートを、前記第２の比較結果と前記第１の比較結果とが異なる比率に比例して変化させる請求項２２に記載の通信ネットワーク。
30. 前記ネットワークが、前記複数のフレームを前記ネットワークを介して同期的に転送する請求項２２に記載の通信ネットワーク。
31. ネットワークのフレーム転送レートを受信し、送信元ポートのサブシステムが同期するマスタ・クロックを生成する回路を含む通信ネットワークの送信元ポートであって、前記マスタ・クロックが、４８ＫＨｚの前記フレーム転送レートの約１１２５／２倍の周波数、または４４．１ＫＨｚの前記フレーム転送レートの約３００００／４９倍の周波数をもつ送信元ポート。
32. 前記転送クロックが、複数のフレームを前記ネットワークを介して送信するレートと同期する周波数で推移する請求項３１に記載の送信元ポート。
33. ネットワークのフレーム転送レートを受信し、送信先ノードのサブシステムが同期するサンプル・クロックを生成する回路を含む通信ネットワークの送信先ポートであって、前記サンプル・クロックが、前記フレーム転送レートの約１４７／１６０倍または約１６０／１４７倍の周波数をもつ送信先ポート。
34. 前記フレーム転送レートが、複数のフレームを前記ネットワークを介して送信するレートと同期する周波数で推移する請求項３３に記載の送信先ポート。
35. 前記フレーム転送レートが約４８ＫＨｚであり、前記サンプル・クロックが４８ＫＨｚ×１４７／１６０の周波数で推移する請求項３３に記載の送信先ポート。
36. 前記フレーム転送レートが約４４．１ＫＨｚであり、前記サンプル・クロックが４４．１ＫＨｚ×１６０／１４７の周波数で推移する請求項３３に記載の送信先ポート。
37. 送信元ポートと、
    前記送信元ポートとネットワークを介して結合される送信先ポートと、
    各データ・フレームがフレーム転送レートで前記ネットワークを介して転送される複数のデータ・フレームと、
    前記フレーム転送レートを分周および逓倍して得る周波数と実質的に等しい送信元サンプル・レートおよび送信先サンプル・レートを生成するため、前記送信元ポートと前記送信先ポート内に構成される回路とを含む通信ネットワーク。
38. 前記ネットワークが同期ネットワークである請求項３７に記載の通信ネットワーク。
39. 前記送信元ポート内の前記回路の一部が、前記フレーム転送レートを分周および逓倍して、前記送信元ポートのサブシステムが同期するマスタ・クロックを生成するように適合され、前記マスタ・クロックが、４８ＫＨｚの前記フレーム転送レートの約１１２５／２の周波数、または４４．１ＫＨｚの前記フレーム転送レートの約３００００／４９の周波数をもつ請求項３７に記載の通信ネットワーク。
40. 前記回路の前記一部が、前記フレーム転送レートから前記マスタ・クロックを生成し、前記回路の別の一部が、前記マスタ・クロックから前記送信元サンプル・レートを生成する請求項３７に記載の通信ネットワーク。
41. 前記送信先ポート内の前記回路の一部が、前記ネットワークのフレーム転送レートを分周および逓倍して、前記送信先ポートのサブシステムが同期する前記送信先サンプル・レートを生成するように適合され、前記送信先サンプル・レートが、前記フレーム転送レートの約１４７／１６０または約１６０／１４７の周波数をもつ請求項３７に記載の通信ネットワーク。
42. 前記フレーム転送レートが約４８ＫＨｚであり、前記送信先サンプル・レートが４８ＫＨｚ×１４７／１６０の周波数で推移する請求項３７に記載の通信ネットワーク。
43. 前記フレーム転送レートが約４４．１ＫＨｚであり、前記送信先サンプル・レートが４４．１ＫＨｚ×１６０／１４７の周波数で推移する請求項３７に記載の通信ネットワーク。

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