JP3806046B2 - Data receiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送路を介してデータを伝送する場合に、受信側装置のタイミングを送信側装置のタイミングに追従させるデータ伝送方式に係り、特に、そのデータ伝送方式で使用するデータ受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
映像データなどのデータ伝送においては、送信側のクロックを受信側に送り受信側で再生する必要がある。
クロック再生の方法としては、Scrambled-NRZI(SMPTE259M),8B/10BCoding(DVB_ASI) などがある。しかしながら、これらの方法はチャンネルコーディングであり、送信装置と受信装置は、直接つながっている必要がある。
【0003】
伝送路が映像データと全く独立のクロックで動作している場合でも、クロック再生が可能な方式としては、MPEGで採用しているPCRと呼ばれるクロック情報を送る方式がある。この方式は、データ以外にクロック情報を送らなければならないため、オーバーヘッドが大きくなるという欠点がある。また、オーバーヘッドを小さくするために、クロック情報の送り出しの間隔を広くすると再生クロックを制御する間隔が広くなりビデオ信号での周波数偏差が発生しやすくなる。
【0004】
送信側、受信側装置内部の動作クロック周波数と伝送路の伝送速度とが異なる場合に、当該装置と伝送路との間に速度差を吸収するためのFIFOメモリを設けてデータ伝送を行う伝送システムにおいて、受信側装置のFIFOメモリに蓄えられているデータの量を監視し、データの量の増減に応じて受信側装置の読み出しクロックのクロック周波数を制御することで、受信側装置の動作クロックを送信側装置のそれに同期させる方式が、公開特許公報、特開平10−93540号「データ伝送方式」に記載されている。
【0005】
図2を参照してこの方式を簡単に紹介するに、送信装置1は伝送路のクロックでデータを出力し、受信装置3は、伝送路のクロックでデータを取り込んでいる。すなわち、伝送路2が基準となるため、送信装置内部で使用しているクロックは受信側に伝達されない。
【0006】
図3は、受信装置でのクロック再生方法を示していて、回線からのデータは、受信データ入力としてFIFOメモリ4に書き込まれる。FIFOメモリ4に書き込まれたデータは、減算器5の出力として得られ、カウンタ6の計数値からカウンタ7の計数値を差し引いた値と設定値との差分により制御される電圧制御発振器9の出力である読み出しクロックにより読み出される。なお、符号8は、電圧制御発振器9の制御電圧(入力電圧)を平滑するためのローパスフィルタ(LPF)を示している。
【0007】
上記において、設定値とは、パケットサイズおよびパケットの受信間隔によって決まる定数であり、通常、書き込まれているデータ量がFIFOメモリ4の容量の半分を占める量にあらかじめ設定する。
【0008】
受信データは、速度が速くバースト的にFIFOメモリ4に書き込まれる。一方、FIFOメモリ4からの読み出し出力は、出力が映像データであるため、連続で出力される(標準テレビで270Mbps、ハイビジョンテレビで1485Mbps)。
【0009】
クロック再生の動作は次のとおりである。
いま、FIFOメモリ4に蓄えられているデータの量が設定値より低くなると、電圧制御発振器9の制御電圧が下がることによって電圧制御発振器9の発振周波数(読み出しクロツクの周波数)が下がり、FIFOメモリ4の読み出し速度が下がり、従って、FIFOメモリ4にデータが貯まるように働く。
【0010】
逆に、FIFOメモリ4に蓄えられているデータの量が設定値より高くなると、電圧制御発振器9の制御電圧が上がることによって電圧制御発振器9の発振周波数(読み出しクロツクの周波数)が上がり、FIFOメモリ4の読み出し速度が上がり、従って、FIFOメモリ4内のデータが少なくなるように働く。
【0011】
電圧制御発振器9の制御の容易さの点からみると、パケットサイズは、小さいほど制御点が多くなるため制御が容易に行えるようになる。ただし、パケットサイズが小さくなると各パケット毎のヘツダ情報のため、オーバーヘッドが大きくなり回線利用率が悪くなる。
【0012】
また、上記設定値は、設定値が大きいほどFIFOメモリ4の容量を大きくし、受信データ量に変動があってもFIFOメモリ4で吸収できるようにすることが可能なため、電圧制御発振器の制御が容易に行えるようになる。しかしながら、設定値を大きくするとFIFOメモリ4の容量を大きくしなければならず、また遅延も大きくなる。
【0013】
なお、図3において、符号10乃至13で示される部分は、伝送路を通して送られてきた受信データの各パケツトから必要なパケツトのみをFIFOメモリ4に書き込むために、パケツトヘッダをヘッダ検出部10で検出し、検出したヘッダの中に含まれているデータ量サイズを読み取り、当該サイズに対応する期間だけゲート12,13が開くように入力制御部11によって制御を行う部分であ。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のデータ伝送方式(特開平10−93540号公報に記載されているもの)は、データ伝送回線の多重度が少なく、パケットの間隔が短いときには有効な方法であった。しかし、回線容量が増大し、データ伝送回線の多重度が多くなり、また、パケットサイズが大きくなってくると、データ伝送回線は時分割多重(TDM)回線であるため、必要なデータが一瞬のうちに大量に到着し、次の到着まで長時間待たされることになる。
【0015】
その結果、受信側装置の電圧制御発振器の制御電圧がデータの入力量によって変動し、送信側装置の周波数に比べて変動してしまうことになる。この変動を押さえるために、電圧制御発振器の制御入力に強力なローパスフィルタをかけると、今度は、送信側装置の周波数が変化したにもかかわらず、受信側装置の周波数の追従速度が遅くなるという欠点があった。
【0016】
本発明の目的は、受信データ量の不均一性に起因する受信クロックの変動を抑制するとともに受信クロックの応答特性を改善するようにしたデータ受信装置を提供することにある。
【0017】
上記目的を達成するため、本発明データ受信装置は、受信クロックに同期して受信データが書き込まれる第1のFIFOメモリと、
前記受信クロックのクロック周波数を1/Nに分周し、1/Nに分周された前記受信クロックを、前記第1のFIFOメモリの読み出しクロックとして前記第1のFIFOメモリに出力する手段と、
前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量と設定値とを比較し、前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量が前記設定値より大きいときには、前記第1のFIFOメモリのデータの読み出しを行い、前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量が前記設定値より小さいときには、前記第1のFIFOメモリのデータの読み出しを停止する手段と、
前記第1のFIFOメモリから読み出されたデータが書き込まれる第2のFIFOメモリと、
前記第2のFIFOメモリに蓄えられているデータ量を監視し、前記第2のFIFOメモリに蓄えられているデータ量に応じて、前記第2のFIFOメモリの読み出しクロックの周波数を制御する手段とを具え、
N>1としたことを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明データ受信装置は、前記第1のFIFOメモリの書き込みクロックのクロック周波数をK、前記第2のFIFOメモリの書き込みクロックのクロック周波数をLとしたとき、前記クロック周波数Kと前記クロック周波数Lとの間に、K/N>Lの関係が成立していることを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明データ受信装置の一実施形態をブロック図にて示している。
図1において、14,15はFIFOメモリ、16,17,18はカウンタ、19,20は加算器、21は1/N分周器、22はクロック制御回路、23は比例制御回路、24は積分制御回路、25は微分制御回路、および26は電圧制御発振器である。
【0020】
動作について説明する。
図1において、受信データ入力は、回線クロックに同期して、FIFOメモリ14に書き込まれる。ここで、受信データは、時分割多重されたデータから当該受信側装置に必要なデータだけを取りだしたもので、高速で入力される。
【0021】
また、回線クロックも、FIFOメモリ14に供給されて書き込まれるとともに、受信データを書き込んだ個数を計数するカウンタ16および回線クロックのクロック周波数を1/Nに分周する1/N分周器21にも供給される。
【0022】
1/N分周器21の出力はクロック制御回路22を介してFIFOメモリ14に供給され、書き込まれた受信データを読み出すための読み出しクロック(つまり、FIFOメモリ14の読み出しクロック)として使用される。
【0023】
ここで、回線クロック(これは、FIFOメモリ14の書き込みクロックでもある)のクロック周波数K、FIFOメモリ15の読み出しクロックのクロック周波数L、および分周比Nの間には次式が成立することが必要である。
K/N>L
その理由は、FIFOメモリ15の読み出しクロックは連続(他方、FIFOメモリ14の読み出しクロックは、クロック制御回路22により間欠的にされている)であり、上式の関係が成立しないと、FIFOメモリ15がアンダーフローしてしまい、FIFOメモリ15からデータが読み出せなくなってしまうからである。
【0024】
また、1/N分周器21の分周比Nは、N>1とする。これは、N=1とすると、FIFOメモリ14から読み出されたデータのデータレートが回線のデータレートと同じになってしまい、FIFOメモリ14の効果が生じないからである。
【0025】
カウンタ16から出力される受信データをFIFOメモリ14に書き込んだ個数と、カウンタ17から出力されるFIFOメモリ14から読み出したデータの個数とを加算器19に供給して、前者から後者を減算する。得られた減算結果は、FIFOメモリ14に蓄えられている(書き込まれたデータの個数から読み出したデータの個数を差し引いたものであるため)データの量を意味している。
【0026】
1/N分周器21により分周された回線クロックは、比較回路とオン・オフ回路を具えたクロック制御回路22に供給される。クロック制御回路22は、加算器19から供給されるFIFOメモリ14に蓄えられているデータの量とあらかじめ定めた設定値とを比較し、蓄えられているデータの量が設定値より大きいときにはクロックを通過させてデータの読み出しを行い、小さいときにはクロックを通過させないで、従ってデータの読み出しを停止するように、いわば、クロックのゲート回路として動作する。
以上のように構成することにより、FIFOメモリ14から読み出されるデータの量が均一化される。
【0027】
このように量的に均一化されたデータは直接FIFOメモリ15に書き込まれる。
FIFOメモリ15およびその周辺回路の構成および動作は、上述の公開特許公報(特開平10−93540号)に記載されている受信側装置の構成および動作と基本的に同じであるが、簡単に説明するならば、カウンタ17、カウンタ18および加算器20(それぞれカウンタ16、カウンタ17および加算器19に対応し、上述と同じ動作を行う)によりFIFOメモリ15に蓄えられているデータの量を監視し、その監視出力により電圧制御発振器26を制御し、FIFOメモリ15の読み出しクロック周波数を変化させる。これにより、FIFOメモリ15がアンダーフローもオーバーフローも起こさないように制御することが可能になる。
【0028】
なお、本実施形態においては、図1に示すように、FIFOメモリ15の読み出しクロック周波数を制御する制御回路にPID制御を用いている。ここに、比例制御回路23はシステムの応答特性を調整し、積分制御回路24はシステムの定常偏差特性を改善し、微分制御回路25はシステムのオーバーシュート、アンダーシュートを抑制する働きをする。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、受信側装置のFIFOメモリに蓄えられているデータの量を監視し、蓄えられているデータ量の増減により、FIFOメモリの読み出しクロックのクロック周波数を制御して、受信側装置の内部動作クロック周波数を送信側装置の内部動作クロック周波数に一致させるようにしたデータ受信装置において、パケット間隔が長くなっても、受信側装置で安定に読み出しクロックを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明データ受信装置の一実施形態をブロック図にて示している。
【図2】 特開平10−93540号公報に記載されているデータ伝送方式を示している。
【図3】 同じく特開平10−93540号公報に記載されている受信側装置の構成をブロック図にて示している。
【符号の説明】
14,15 FIFOメモリ
16,17,18 カウンタ
19,20 加算器
21 1/N分周器
22 クロック制御回路
23 比例制御回路
24 積分制御回路
25 微分制御回路
26 電圧制御発振器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data transmission system that causes the timing of a receiving apparatus to follow the timing of a transmitting apparatus when transmitting data via a transmission line, and more particularly to a data receiving apparatus used in the data transmission system.
[0002]
[Prior art]
In data transmission such as video data, it is necessary to send a clock on the transmission side to the reception side and reproduce it on the reception side.
Examples of clock recovery methods include Scrambled-NRZI (SMPTE259M) and 8B / 10BCoding (DVB_ASI). However, these methods are channel coding, and the transmitter and the receiver need to be directly connected.
[0003]
Even when the transmission line is operating with a clock that is completely independent of the video data, there is a method of sending clock information called PCR adopted in MPEG as a method of clock recovery. This method has a drawback that overhead is increased because clock information must be sent in addition to data. Also, if the clock information sending interval is widened in order to reduce the overhead, the interval for controlling the reproduction clock is widened, and the frequency deviation in the video signal is likely to occur.
[0004]
A transmission system for providing data transmission by providing a FIFO memory for absorbing a speed difference between the transmission device and the transmission line when the operation clock frequency inside the transmission side and the reception side apparatus is different from the transmission speed of the transmission line. , The amount of data stored in the FIFO memory of the receiving device is monitored, and the clock frequency of the read clock of the receiving device is controlled according to the increase or decrease of the amount of data, so that the operating clock of the receiving device is A method of synchronizing with that of the transmission side device is described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-93540, “Data transmission method”.
[0005]
To briefly introduce this method with reference to FIG. 2, the
[0006]
FIG. 3 shows a clock recovery method in the receiving apparatus, and data from the line is written in the FIFO memory 4 as received data input. The data written in the FIFO memory 4 is obtained as the output of the subtracter 5 and is output from the voltage controlled oscillator 9 controlled by the difference between the value obtained by subtracting the count value of the
[0007]
In the above, the set value is a constant determined by the packet size and the packet reception interval, and is normally set in advance to an amount in which the amount of written data occupies half of the capacity of the FIFO memory 4.
[0008]
The received data is written into the FIFO memory 4 at a high speed and in a burst manner. On the other hand, since the output from the FIFO memory 4 is video data, it is output continuously (270 Mbps for standard television and 1485 Mbps for high-definition television).
[0009]
The operation of clock recovery is as follows.
Now, when the amount of data stored in the FIFO memory 4 becomes lower than the set value, the control voltage of the voltage controlled oscillator 9 is lowered, so that the oscillation frequency (reading clock frequency) of the voltage controlled oscillator 9 is lowered. Therefore, the data is stored in the FIFO memory 4.
[0010]
On the other hand, when the amount of data stored in the FIFO memory 4 becomes higher than the set value, the control voltage of the voltage controlled oscillator 9 increases, so that the oscillation frequency (read clock frequency) of the voltage controlled oscillator 9 increases. 4 is increased, and therefore, the data in the FIFO memory 4 is reduced.
[0011]
From the viewpoint of ease of control of the voltage controlled oscillator 9, the smaller the packet size is, the more control points are provided, so that the control can be easily performed. However, if the packet size is reduced, the header information for each packet causes the overhead to increase and the line utilization rate to deteriorate.
[0012]
Further, since the capacity of the FIFO memory 4 can be increased as the setting value increases, and the FIFO memory 4 can absorb even if the received data amount fluctuates, the control of the voltage controlled oscillator is possible. Can be easily performed. However, if the set value is increased, the capacity of the FIFO memory 4 must be increased, and the delay also increases.
[0013]
In FIG. 3, the parts indicated by
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional data transmission method (described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-93540) is an effective method when the number of data transmission lines is small and the packet interval is short. However, when the line capacity increases, the number of data transmission lines increases, and the packet size increases, the data transmission line is a time division multiplexing (TDM) line. A large amount arrives and waits for a long time until the next arrival.
[0015]
As a result, the control voltage of the voltage controlled oscillator of the reception side device varies depending on the amount of data input, and varies compared to the frequency of the transmission side device. In order to suppress this variation, if a powerful low-pass filter is applied to the control input of the voltage controlled oscillator, the frequency follow-up speed of the receiving side device is slowed down even though the frequency of the transmitting side device has changed. There were drawbacks.
[0016]
An object of the present invention is to provide a data receiving apparatus that suppresses fluctuations in the received clock due to non-uniformity in the amount of received data and improves the response characteristics of the received clock.
[0017]
In order to achieve the above object, a data receiving apparatus of the present invention includes a first FIFO memory in which received data is written in synchronization with a reception clock,
Means for dividing the clock frequency of the reception clock by 1 / N, and outputting the reception clock divided by 1 / N to the first FIFO memory as a read clock of the first FIFO memory;
The amount of data stored in the first FIFO memory is compared with a set value, and when the amount of data stored in the first FIFO memory is larger than the set value, the data in the first FIFO memory Means for stopping reading of data from the first FIFO memory when the amount of data stored in the first FIFO memory is smaller than the set value;
A second FIFO memory to which data read from the first FIFO memory is written;
Means for monitoring the amount of data stored in the second FIFO memory and controlling the frequency of the read clock of the second FIFO memory in accordance with the amount of data stored in the second FIFO memory; With
N> 1 .
[0018]
In the data receiving apparatus of the present invention, when the clock frequency of the write clock of the first FIFO memory is K and the clock frequency of the write clock of the second FIFO memory is L, the clock frequency K and the clock frequency The relationship of K / N> L is established between L and L.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the data receiving apparatus of the present invention.
In FIG. 1, 14 and 15 are FIFO memories, 16, 17 and 18 are counters, 19 and 20 are adders, 21 is a 1 / N frequency divider, 22 is a clock control circuit, 23 is a proportional control circuit, and 24 is an integration. A control circuit, 25 is a differential control circuit, and 26 is a voltage controlled oscillator.
[0020]
The operation will be described.
In FIG. 1, the received data input is written into the
[0021]
The line clock is also supplied to and written into the
[0022]
The output of the 1 /
[0023]
Here, the following equation may be established between the clock frequency K of the line clock (which is also the write clock of the FIFO memory 14), the clock frequency L of the read clock of the
K / N> L
The reason is that the read clock of the
[0024]
Further, the frequency division ratio N of the 1 /
[0025]
The number of received data output from the
[0026]
The line clock divided by the 1 /
With the configuration described above, the amount of data read from the
[0027]
Such quantitatively uniformed data is directly written into the
The configuration and operation of the
[0028]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, PID control is used for a control circuit that controls the read clock frequency of the
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, the amount of data stored in the FIFO memory of the reception side device is monitored, and the clock frequency of the read clock of the FIFO memory is controlled by increasing or decreasing the amount of stored data, so that the reception side device In the data receiving apparatus in which the internal operation clock frequency is made to coincide with the internal operation clock frequency of the transmitting side apparatus, the receiving side apparatus can stably reproduce the read clock even if the packet interval becomes long.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a data receiving apparatus of the present invention.
FIG. 2 shows a data transmission system described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-93540.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a receiving side apparatus similarly described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-93540.
[Explanation of symbols]
14, 15
Claims (1)
前記受信クロックのクロック周波数を1/Nに分周し、1/Nに分周された前記受信クロックを、前記第1のFIFOメモリの読み出しクロックとして前記第1のFIFOメモリに出力する手段と、
前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量と設定値とを比較し、前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量が前記設定値より大きいときには、前記第1のFIFOメモリのデータの読み出しを行い、前記第1のFIFOメモリに蓄えられているデータ量が前記設定値より小さいときには、前記第1のFIFOメモリのデータの読み出しを停止する手段と、
前記第1のFIFOメモリから読み出されたデータが書き込まれる第2のFIFOメモリと、
前記第2のFIFOメモリに蓄えられているデータ量を監視し、前記第2のFIFOメモリに蓄えられているデータ量に応じて、前記第2のFIFOメモリの読み出しクロックの周波数を制御する手段とを具え、
N>1とし、
前記第1のFIFOメモリの書き込みクロックのクロック周波数をK、前記第2のFIFOメモリの読み出しクロックのクロック周波数をLとしたとき、前記クロック周波数Kと前記クロック周波数Lとの間に、K/N>Lの関係が成立していることを特徴とするデータ受信装置。A first FIFO memory in which reception data is written in synchronization with a reception clock;
Means for dividing the clock frequency of the reception clock by 1 / N, and outputting the reception clock divided by 1 / N to the first FIFO memory as a read clock of the first FIFO memory;
The amount of data stored in the first FIFO memory is compared with a set value, and when the amount of data stored in the first FIFO memory is larger than the set value, the data in the first FIFO memory Means for stopping the reading of data from the first FIFO memory when the amount of data stored in the first FIFO memory is smaller than the set value;
A second FIFO memory to which data read from the first FIFO memory is written;
Means for monitoring the amount of data stored in the second FIFO memory and controlling the frequency of the read clock of the second FIFO memory in accordance with the amount of data stored in the second FIFO memory; With
N> 1 and
When the clock frequency of the write clock of the first FIFO memory is K and the clock frequency of the read clock of the second FIFO memory is L, K / N between the clock frequency K and the clock frequency L A data receiving apparatus characterized in that a relationship of> L is established .
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