JP5575229B2 - 分散型の同期されたクロックアーキテクチャのためのジッタ低減方法およびジッタ低減装置 - Google Patents
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Description
本出願は、出願されたとおりの内容の全体が参照により本明細書に組み込まれている、2009年5月20日に出願した米国特許出願第61/179904号に基づくとともに、第61/179904号の出願日の利益を主張する。
そのUSBハブを使用して、或るデータストリームビットレートを有するUSBデータストリーム(SuperSpeed USBデータストリームであるか、非SuperSpeed USBデータストリームであるかにかかわらず)を観測すること、
そのUSBハブがUSBデータストリームの中の周期信号構造を復号すること、
そのUSBハブが、周期信号構造を復号したことに応答してイベント信号を生成すること、および
そのUSBハブが、そのUSBハブのローカルクロックの周波数を周期イベント信号にロックすること(その結果、周期イベント信号が、USBハブの位相ロックループローカルクロックが、クロックの周波数を同期する基準をもたらす)を備え、
USBハブのクロックが、ビットレートの周波数の実質的に倍数でUSBハブの回路のためのクロック制御源となるように適合される方法を提供する。
一実施形態において、USBデータストリームは、USBハブの上流ポートにおいて観測される。
一実施形態において、周期信号構造は、1つまたは複数のSuperSpeed USBアイソクロナスタイムスタンプパケットを備える。
ローカルクロックと、上流ポートと、複数の下流ポートと、上流ポート経由でホストコントローラに向けて通信するため、および下流ポート経由でUSBデバイスに向けて通信するための回路とを有するUSBハブ回路と、
或るビットレートを有するUSBデータストリーム(SuperSpeed USBデータストリームであるか、非SuperSpeed USBデータストリームであるかにかかわらず)を観測するように適合されたモニタ(監視回路の形態などの)と、
USBデータストリームの中の周期データ構造を復号するように適合された復号器(復号回路の形態などの)と、
周期データ構造を復号したことに応答してイベント信号を生成するように適合された信号ジェネレータ(信号生成回路の形態などの)と、
イベント信号の周波数に対してUSBハブ回路のクロックの周波数をロックするように適合された回路(位相ロック回路の形態などの)とを備え、
USBハブ回路のクロックは、USBデータストリームのビットレートの周波数の実質的に倍数でUSBハブ回路のハブ回路のためのクロック制御源となるように適合される。
一実施形態において、モニタは、上流ポートにおいてUSBデータストリームを観測するように適合される。
そのUSBハブのそのローカルクロックの周波数を制御することを備え、そのクロックは、ビットレートの周波数の実質的に倍数でUSBハブのそのリピータ回路のためのクロック制御源となるように適合される方法。
別の実施形態において、その周波数を制御することは、雑音を制御信号として利用する。
クロックと、
クロックコントローラまたはクロックコントローラ回路とを備え、
そのクロックコントローラまたはクロックコントローラ回路は、そのクロックの供給電圧を調整することによって、そのクロックを制御するように適合される。
或る周波数を有するクロックと、
フィードバック制御によってそのクロックの周波数を安定させるように適合されたフィードバック安定器と、
クロックコントローラまたはクロックコントローラ回路とを備え、
そのクロックコントローラまたはクロックコントローラ回路は、そのクロックのフィードバック安定器に外乱信号を導入することによって、そのクロックを制御するように適合される。
そのUSBネットワーク内のそのUSBハブの層を特定すること、
或る事前定義されたレベルの範囲内に、そのUSBハブにすぐ上流のUSBデータストリームのデータビットレートの周波数を整合させることを回避するように、そのUSBネットワーク内のそのUSBハブのその層に依存して、そのUSBハブのクロックの周波数を設定することを備える。
或る特定の実施形態において、そのUSBハブのその層を特定することは、そのUSBハブのルーティング文字列アドレスのクエリを行うことを備える。
第7の広い態様において、本発明は、USBハブの上流ポートで受信されるUSBデータストリームのビットレートを算出するための装置を提供し、この装置は、
知られている、または算出可能な周波数のクロックと、
そのUSBハブのその上流ポートからのそのUSBデータストリームを観測する回路と、
そのクロックの周波数と、そのUSBデータストリームの周波数を比較して、その結果、そのビットレートを算出する回路とを備える。
或るビットレートを有するUSBデータストリームを観測するように適合されたモニタと、
そのUSBデータストリームの中の周期データ構造を復号するように適合された復号器と、
その周期データ構造を復号したことに応答してイベント信号を生成するように適合された信号ジェネレータと、
クロックを有するUSBハブまたはUSBハブ回路と、
そのUSBハブまたはUSBハブ回路の周波数と、そのUSBデータストリームの周波数を比較して、その結果、そのビットレートを算出する回路と、
そのイベント信号の周波数に対してそのUSBハブまたはUSBハブ回路のそのクロックの周波数をロックするように適合された回路とを備え、
そのUSBハブまたはUSBハブ回路のそのクロックは、そのクロック制御源とそのUSBデータストリームの間の一定の位相関係が、そのUSBデバイスのそのローカルクロックにおけるジッタを低減するように、そのUSBデータストリームのそのビットレートの周波数の実質的に倍数で、そのUSBハブのためのクロック制御源となるように適合されるシステムを提供する。
さらに、本発明は、前述した本発明の方法のそれぞれを実行するように構成された装置およびシステムも提供することに留意されたい。
グラフ50は、ホストコントローラクロック(またはUSBデータストリームのビット時間)とUSBハブクロックの間のクロックの不整合(δ)に対してうなり周波数(fb)をプロットする。一方のクロックが、他方のクロック周波数の整数倍である場合(52におけるように)、クロック間に一定の位相関係が存在し、うなり効果は全く観測されない。不整合が、整数倍から離れて増加するにつれ(すなわち、完全に整合した52のいずれかの側に)、デバイス間ジッタの周期的増加は、非常に遅いうなり周波数を有して顕著になる。不整合がさらに増加するにつれ、うなり周波数は、レベル54(または「フィルタレベル」)まで増加して、うなり周波数は、この実施形態により実行されるとおり、ローパスフィルタが周期的ジッタを除去するのに十分なだけ速いうなりを生じる。
Claims (20)
- USBハブのリピータ回路における再クロッキングエラーに起因する、同期されたUSBデバイスのローカルクロックにおけるジッタを低減する方法であって、当該USBハブに、当該USBデバイスが接続されるものであり、当該方法が、
前記USBハブを使用して、或るデータストリームビットレートを有するUSBデータストリームを観測する(observing)ステップと、
前記USBハブが前記USBデータストリームの中の周期信号構造(periodic signal structure)を復号する(decoding)ステップと、
前記USBハブが、前記周期信号構造を復号したことに応答してイベント信号を生成するステップと、
前記USBハブが、前記USBハブの前記ローカルクロックの周波数を前記周期イベント信号にロックするステップとを備え、
前記USBハブの前記ローカルクロックは、前記USBハブの前記リピータ回路のためのクロック制御源(clocking source)となるように適合され(adapted to)、前記ローカルクロックは、前記データストリームビットレートの周波数の実質的に整数倍(integer multiple)となるように制御される周波数を有し、又は、前記ローカルクロック周波数と前記データストリームビットレート周波数の間のビート周波数が、ローパスフィルタのカットオフ周波数より大きいようにされる、
方法。 - 前記USBハブの前記ローカルクロックの前記周波数は、前記USBビットストリームデータレートの実質的に整数倍に同期され、前記USBデータストリームと前記USBハブの前記ローカルクロックの間に一定の位相関係が存在する請求項1に記載の方法。
- 前記USBハブの前記ローカルクロックの前記周波数は、前記USBビットストリームデータレートの実質的に半整数倍(half integer multiple)に同期され、前記周期信号構造のそれぞれの後続の(subsequent)構造(structure)の受信時に、前記USBデータストリームと前記USBハブの前記ローカルクロックの間に急速に(rapidly)変化する位相関係が存在する請求項1に記載の方法。
- 前記USBハブの前記ローカルクロックが統計的技術(statistical techniques)または電気フィルタを使用して、前記USBハブの前記ローカルクロックの前記ジッタを低減するステップを備える請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、更に、
前記USBネットワーク内の前記USBハブの層を特定するステップと、
或る事前定義されたレベルの範囲内に、前記USBハブにすぐ上流のUSBデータストリームのデータビットレートの周波数を整合させることを回避するように、前記USBネットワーク内の前記USBハブの前記層(layer)に依存して、前記USBハブのローカルクロックの前記周波数を設定するステップとを備える方法。 - 前記事前定義されたレベルは、1kHzであるか、又は、100kHzである、請求項5に記載の方法。
- 前記USBハブの前記層を前記特定するステップは、
i)前記USBハブのルーティング文字列アドレスのクエリ(querying)を行うステップと、
ii)前記USBハブの物理接続層についての情報を求めて、前記USBネットワークが接続されたUSBホストコントローラのオペレーティングシステムにソフトウェアを使用してクエリを行うステップと、
iii)前記USBハブの上流ポートで前記USBデータストリームの周波数を測定するステップとを備える請求項5に記載の方法。 - USBハブ回路内の再クロッキングエラーに起因する、同期されたUSBアーキテクチャ内のUSBデバイスのローカルクロックにおけるジッタを低減するための装置であって、
当該USBハブ回路に、前記USBデバイスが接続されるものであり、当該装置が、
ローカルクロックと、上流ポートと、複数の下流ポートと、前記上流ポート経由でホストコントローラに向けて通信するため、および前記複数の下流ポート経由で複数のUSBデバイスに向けて通信するための回路とを有するUSBハブ回路と、
或るビットレートを有するUSBデータストリームを観測するように適合されたモニタと、
前記USBデータストリームの中の周期データ構造を復号するように適合された復号器と、
前記周期データ構造を復号したことに応答してイベント信号を生成するように適合された信号ジェネレータと、
前記イベント信号の周波数に対して前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの周波数をロックするように適合された回路とを備え、
前記USBハブ回路の前記ローカルクロックは、前記USBハブ回路のためのクロック制御源となるように適合され、前記ローカルクロックが、前記USBデータストリームビットレートの周波数の実質的に整数倍となるように制御される周波数を有し、
又は、前記ローカルクロック周波数と前記データストリームビットレート周波数の間のビート周波数が、ローパスフィルタのカットオフ周波数より大きいようにされる、
装置。 - 前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの前記周波数は、前記USBビットストリームデータレートの実質的に整数倍に同期され、前記USBデータストリームと前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの間に一定の位相関係が存在する請求項8に記載の装置。
- 前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの前記周波数は、前記USBビットストリームデータレートの実質的に半整数倍に同期され、前記周期信号構造のそれぞれの後続の構造の受信時に、前記USBデータストリームと前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの間に急速に変化する位相関係が存在する請求項8に記載の装置。
- USBハブ又はUSBハブ回路における再クロッキングエラーに起因する、同期されたUSBデバイスのローカルクロックにおけるジッタを低減するためのシステムであって、当該USBハブ又はUSBハブ回路に当該USBデバイスが接続されるものであり、当該システムが、
或るビットレートを有するUSBデータストリームを観測するように適合されたモニタと、
前記USBデータストリームの中の周期データ構造を復号するように適合された復号器と、
前記周期データ構造を復号したことに応答してイベント信号を生成するように適合された信号ジェネレータと、
ローカルクロックを有するUSBハブまたはUSBハブ回路と、
前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの周波数と、前記USBデータストリームの周波数を比較して、その結果、前記ビットレートを算出する回路と、
前記イベント信号の周波数に対して前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの周波数をロックするように適合された回路とを備え、
前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックは、前記USBハブのためのクロック制御源(clocking source)となるように適合され、前記ローカルクロックは、前記USBデータストリームの前記ビットレートの周波数の実質的に整数倍になるように制御される周波数を有し、又は、前記ローカルクロック周波数と前記データストリームビットレート周波数の間のビート周波数が、ローパスフィルタのカットオフ周波数より大きいようにされる、
システム。 - 前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの前記周波数は、前記ビットレートの実質的に整数倍に同期され、前記USBデータストリームと、前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの間に一定の位相関係が存在する請求項11に記載のシステム。
- 前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの前記周波数は、前記ビットレートの実質的に半整数倍に同期され、前記周期信号構造のそれぞれの後続の(subsequent)構造の受信時に、前記USBデータストリームと、前記USBハブまたは前記USBハブ回路の前記ローカルクロックの間に急速に(rapidly)変化する位相関係が存在する請求項12に記載のシステム。
- USBハブのリピータ回路における再クロッキングエラーに起因する、同期されたUSBデバイスのローカルクロックにおけるジッタを低減する方法であって、当該USBハブに、当該USBデバイスが接続されるものであり、当該方法が,
前記USBハブの上流に接続されたUSBホストからのUSBデータストリームのビットレートに関して前記ローカルクロックの位相をランダム化する制御信号を利用することによって、前記USBハブの前記ローカルクロックの周波数を制御するステップを備え、
前記ローカルクロックは、前記USBハブの前記リピータ回路のためのクロック制御源となるように適合される方法。 - 前記USBハブの前記ローカルクロックの前記周波数を、前記上流USBデータストリームビットレートの周波数である中心周波数の辺りに制御するステップを含む請求項14に記載の方法。
- 前記ローカルクロックの前記周波数が、正弦波形、鋸歯状波形、または三角波形の制御信号を利用することによって制御される、請求項14に記載の方法。
- 前記ローカルクロックの前記周波数が、雑音を制御信号として利用することによって制御される、請求項14に記載の方法。
- 同期されたUSBアーキテクチャにおいてクロック制御ジッタを低減するための装置であって、
ローカルクロックと、
クロックコントローラまたはクロックコントローラ回路とを備え、
前記クロックコントローラまたは前記クロックコントローラ回路は、上流USBデータストリームのビットレートに関してローカルクロックの位相をランダム化する制御信号を利用することによって前記ローカルクロックを制御するように適合される装置。 - 前記クロックコントローラ、又は、クロックコントローラ回路が、
前記クロックの供給電圧を調整することによって、前記ローカルクロックを制御する、
請求項18に記載の装置。 - 請求項18に記載の装置であって、更に、
フィードバック制御によって前記ローカルクロックの前記周波数を安定させるように適合されたフィードバック安定器と、
を備え、
前記クロックコントローラまたは前記クロックコントローラ回路は、前記ローカルクロックの前記フィードバック安定器に外乱(perturbation)信号を導入することによって前記ローカルクロックを制御するように適合される装置。
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