JP6194122B2

JP6194122B2 - クロック回復方法及び装置

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Publication number: JP6194122B2
Application number: JP2016547210A
Authority: JP
Inventors: リャオ，クン; サイ，イー; ジョウ，ウェイチン
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: EP3046300A1; EP3046300A4; CN104579621A; US9948448B2; US20160261398A1; JP2016535555A; EP3046300B1; CN104579621B; WO2014180404A1

Description

本発明はクロック回復技術分野に関し、特にクロック回復方法及び装置に関する。

通信システムにおける送信機と受信機のサンプリングクロックが完全に同期するものではなく、正確的に受信端で送信信号を取得するために、送信機と受信機のクロックが同期しない問題を解決する必要があり、クロック回復は送信機と受信機のサンプリングクロックが同期しない問題を解決するためのものである。

現代の通信デジタル受信機は一般的にコヒーレントデジタル受信機を使用し、コヒーレントデジタル受信機はデジタル領域で受信信号における伝送劣化を補償することができ、例えば、波長分散補償、偏波モード分散補償、クロック回復、周波数オフセット補償及び位相補償等がある。クロック回復モジュールはサンプリングされたデジタル信号からサンプリングクロック周波数及びサンプリング位相を正確的に抽出することができ、且つ信号に誤差補償を行う。それにより伝送信号を正確的に復調することができる。

本発明の実施例は、送信機と受信機のサンプリングクロックが同期しない問題を解決するクロック回復方法及び装置を提供する。

クロック回復方法であって、
偏光逆多重化及び均等化後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値及び残留位相誤差補償値を計算することと、
前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整することと、
前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行うことと、
前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うことと、を含む。

選択的に、前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整するステップは、
前記クロックサンプリング誤差に基づいてアナログ-デジタル変換装置ADCのサンプリング周波数を変更することを含む。

選択的に、前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行うステップの前に、
変更後のADCサンプリング周波数によりデジタル信号をサンプリングすることと、
サンプリングして得られたデジタル信号データに前端のデジタル信号処理を行うことと、
前端データ信号処理後のデータを周波数領域信号のデータに変換することと、を更に含む。

選択的に、前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うステップの前に、
第1回位相調整を行った後のデジタル信号データに偏光分離を行い、且つ信号に均等化処理を行うことを更に含む。

選択的に、前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うステップの後、
第2回位相調整の後得られた周波数領域データを時間領域データに変換し、後続のキャッシュに用いることを更に含む。

選択的に、該方法は、
前記位相弁別値に対して補間値又は削除値、又は保持指令を計算するフィルタリング処理を行い、補間値又は削除値、又は保持指令を得ることを更に含む。

選択的に、前記第2回位相調整の後得られた周波数領域データを時間領域データに変換し、後続のキャッシュに用いるステップの後、
受信した時間領域データをキャッシュすることと、
前記補間値又は削除値、又は保持指令により、受信した時間領域データに対して対応する補間又は削除、又は保持操作を実行することを更に含む。

本発明の実施例はクロック回復装置を更に提供し、クロック誤差計算モジュール、アナログ-デジタル変換装置ADCモジュール、第1サンプリング位相調整モジュール及び第2サンプリング位相調整モジュールを含み、
前記クロック誤差計算モジュールは、偏光逆多重化及び均等化後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値及び残留位相誤差補償値を計算するように設定され、
前記ADCモジュールは、前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整するように設定され、
前記第1サンプリング位相調整モジュールは、前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行うように設定され、
前記第2サンプリング位相調整モジュールは、前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うように設定される。

選択的に、前記クロック誤差計算モジュールは、
前記位相弁別値に対して、補間値又は削除値、又は保持指令を計算するフィルタリング処理を行い、補間値又は削除値、又は保持指令を得るように設定される第4クロック誤差計算ユニットを更に含む。

選択的に、前記装置は、
受信した時間領域データをキャッシュし、且つ前記補間値又は削除値又は保持指令により、受信した時間領域データに対して対応する補間又は削除、又は保持操作を実行するように設定されるバッファBUFFERモジュールを更に含む。

選択的に、該装置は、
第1回位相調整を行った後のデジタル信号データに偏光分離を行い、且つ信号に均等化処理を行うように設定される偏光逆多重化及び均等化モジュールを更に含む。

本発明の実施例はクロック回復方法及び装置を提供し、偏光逆多重化及び均等化後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値及び残留位相誤差補償値を計算し、前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整し、前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行い、更に前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行い、クロックに対する3段誤差補償メカニズムを実現し、送信機及び受信機のサンプリングクロックが同期しない問題を解決する。

図1は本発明の実施例1によるクロック回復装置の構造模式図である。図2は図1におけるクロック誤差計算モジュールの構造模式図である。図3は本発明の実施例1における第1サンプリング位相調整モジュール及び第2サンプリング位相調整モジュールの実現原理模式図である。図4は本発明の実施例1におけるADCモジュールのサンプリング周波数調整の実現原理の模式図である。図5は本発明の実施例1におけるBUFFERモジュールを利用してサンプルポイント保持、サンプルポイント補間及びサンプルポイント削除を実現する操作模式図である。図6は本発明の実施例2によるクロック回復方法のフローチャートである。

本発明の実施例はクロック回復方法及び装置を提供する。以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明する。なお、衝突しない場合に、本願における実施例及び実施例における特徴を互いに任意に組み合わせることができる。

まず、図面を参照しながら、本発明の実施例1を説明する。

本発明の実施例によるクロック回復の装置は、その構造が図1に示すように、アナログ-デジタル変換装置（ADC）モジュール11、前端デジタル信号処理モジュール12、フーリエ変換モジュール（FT）13、第1サンプリング位相調整モジュール14、偏光逆多重化及び均等化モジュール15、クロック誤差計算モジュール16、第2サンプリング位相調整モジュール17、フーリエ逆変換モジュール（IFT）18及びバッファ（BUFFER）モジュール19を含む。

ADCモジュール11は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、且つ該デジタル信号を前端デジタル信号処理モジュールに送信し、且つクロック誤差計算モジュールで計算されたクロックサンプリング誤差によりサンプリングクロックを調整する。

前端デジタル信号処理モジュールは、受信したデジタル信号に前端のデジタル信号処理を行い、遅延調整、直流除去等のデジタル信号処理を含む。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続のFTモジュール13に送信する。

FTモジュール13は、受信した時間領域信号を周波数領域に変換する。そして、該モジュールは処理した後の周波数領域信号を後続の第1サンプリング位相調整モジュールに送信する。

クロック誤差計算モジュール16は、偏光逆多重化及び均等化後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値及び残留位相誤差補償値を計算し、計算したクロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値及び残留位相誤差補償値を第1サンプリング位相調整モジュール14、第2サンプリング位相調整モジュール17及びADCモジュール11に送信し、且つサンプルポイント保持、サンプルポイント補間及びサンプルポイント削除指令を生成してBUFFERモジュールに伝達するように設定される。

第1サンプリング位相調整モジュール14は、前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行い、受信した信号の位相を調整するように設定される。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続の偏光逆多重化及び均等化モジュールに送信する。

偏光逆多重化及び均等化モジュール15は、第1回位相調整を行った後のデジタル信号データに偏光分離を行い、且つ信号に均等化処理を行うように設定される。対応的に、受信したデジタル信号に偏光分離を行い、且つ信号に均等化処理を行い、信号の有色雑音（残留色度色散及び偏波モード分散等を含む）を除去する。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続の第2サンプリング位相調整モジュール及びクロック誤差計算モジュールに送信する。

第2サンプリング位相調整モジュール17は、前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うように設定される。

クロック誤差計算モジュール16は装置全体のコアモジュールである。色度色散、偏波モード分散及び他の雑音が誤差計算に大きな影響を与えるので、このモジュールは偏光逆多重化及び均等化モジュールの後に設定され、このように、これらの雑音の誤差計算に対する影響を除去する。

クロック誤差計算モジュール16は3つのレベルのクロック誤差を計算し、このモジュールにより相対的に固定されたクロック誤差補償値をADCモジュールに伝達し、ADCモジュールのサンプリング周波数を変更し、それによりADCのサンプリングクロックができるだけDACのサンプリングクロックに近接する。クロック誤差はデータにおいてサンプリング位相の変化と表現し、クロック誤差計算モジュール及び第1サンプリング位相調整モジュールはフィードバックループであるので、計算した位相誤差が複数のクロックの前のデータに基づくものであり、現在の位相誤差と一定の偏差が存在するので、第1サンプリング位相調整モジュールは変化が比較的に遅い位相誤差のみを処理する。クロック誤差計算モジュール及び第2サンプリング位相調整モジュールはフィードフォワードループであり、現在データの位相誤差をリアルタイムに処理することができ、このため、第2サンプリング位相調整モジュールを利用して第1サンプリング位相調整モジュールの余剰の残留位相誤差を処理する。このような3段誤差補償メカニズムにより、様々なタイプのクロック誤差を効果的に補償することができる。

また、デジタル-アナログ変換装置DACとADCとの間のクロック誤差により、受信したデータが送信したデータよりも多い又は少ない現象は出現することがあり、クロック誤差計算モジュールは補間又は削除指令を同時に計算し、且つこの指令をIFTの後のバッファ（BUFFER）に伝達し、補間又は削除操作を行う。

第2サンプリング位相調整モジュール17は、クロック誤差計算モジュールで計算された残留位相誤差補償値により、サンプリング信号の位相を調整する。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続のIFTモジュール18に送信する。

IFTモジュール18は、第2サンプリング位相調整モジュールからのデータを受信し、周波数領域データを時間領域データに変換する。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続のバッファモジュールに送信する。

BUFFERモジュール19は、受信した時間領域データをキャッシュし（IFTモジュールからのデータを受信する）、クロック誤差計算モジュールからの補間又は削除指令により、受信した時間領域データに対して対応する操作を実行する（例えば補間又は削除操作を行う）ように設定される。そして、該モジュールは処理した後の信号を後続の他のデジタル信号処理モジュールに送信する。

そのうち、クロック誤差計算モジュールの構造は、図2に示すように、クロック誤差位相弁別ユニット161、第1クロック誤差計算ユニット162、第2クロック誤差計算ユニット163、第3クロック誤差計算ユニット164、第4クロック誤差計算ユニット165を含む。

第1クロック誤差計算ユニット162は、前記位相弁別値に対して、前記クロックサンプリング誤差を計算するフィルタリング処理を行い、前記クロックサンプリング誤差を得るように設定される。

第2クロック誤差計算ユニット163は、前記位相弁別値に対して、前記信号位相誤差補償値を計算するフィルタリング処理を行い、前記信号位相誤差補償値を得るように設定される。

第3クロック誤差計算ユニット164は、前記位相弁別値に対して、前記残留位相誤差補償値を計算するフィルタリング処理を行い、前記残留位相誤差補償値を得るように設定される。

第4クロック誤差計算ユニット165は、前記位相弁別値に対して、補間値又は削除値、又は保持指令を計算するフィルタリング処理を行い、補間値又は削除値、又は保持指令を得るように設定される。

本発明の実施例はクロック回復の方法を更に提供する。偏光逆多重化及び均等化の後のデータにより、クロック回復に用いるパラメータを計算する。図1に示すクロック回復装置を合わせて、ADCモジュール、第1サンプリング位相調整モジュール、第2サンプリング位相調整モジュール及びバッファモジュールは計算したクロック誤差パラメータにより、サンプリングクロック、サンプリング位相の調整及びサンプルポイント保持、サンプルポイント削除及びサンプルポイント補間操作を行う。

ADCモジュール11は、クロック誤差計算モジュールが計算したサンプリングクロック誤差値によりサンプリングクロックを調整し、且つアナログ信号をデジタル信号に変換し、且つ後続の前端デジタル信号処理モジュールに伝達し、前端デジタル信号処理モジュールにおいて固定遅延補償、直流バイアス補償等のデジタル信号処理を行い、そして、信号をIFTモジュールに伝達し、IFTモジュールは時間領域データを周波数領域データに変化し、そして、データを第1サンプリング位相調整モジュール14に伝達し、第1サンプリング位相調整モジュールはクロック誤差計算モジュールが計算した信号位相誤差補償値によりデータを位相調整し、そして、位相調整した後のデータを偏光逆多重化及び均等化モジュールに伝達し、偏光逆多重化及び均等化モジュールは2つの偏光分離及び均等化処理を行い、そして、処理後のデータをクロック誤差計算モジュール及び第2サンプリング位相調整モジュール17に伝達し、クロック誤差計算モジュールは偏光逆多重化及び均等化モジュールの後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値、残留位相誤差補償値及びサンプルポイント保持、サンプルポイント補間及びサンプルポイント削除指令を計算し、それぞれADCモジュール11、第1サンプリング位相調整モジュール14、第2サンプリング位相調整モジュール17及びBUFFERモジュール19に伝達し、第2サンプリング位相調整モジュールはクロック誤差計算モジュールが計算した残留位相誤差補償値により、偏光逆多重化及び均等化の後のデータを更に位相調整し、そして、データをIFTモジュール18に伝達し、IFTモジュール18は周波数領域データを時間領域データに変換し、且つデータをバッファに伝達し、バッファはクロック誤差計算モジュールの指令により、サンプルポイント値保持、サンプルポイント補間又はサンプルポイント削除操作を行い、そして、データを受信機の後続モジュールに伝達する。

クロック誤差計算モジュールは偏光逆多重化及び均等化の後のデータによりクロック誤差を計算する。そのうち、クロック誤差位相弁別モジュールは位相弁別誤差を計算する。

（3）位相弁別結果を第1クロック誤差計算ユニットに送信し、フィルタリング処理により、ADCモジュールのクロック周波数調整指令を計算し、該クロック周波数調整指令はクロックサンプリング誤差を含む。変化が遅いクロック誤差に適合し、フィルタ係数はこの条件に基づいて設定されることができる。

（4）位相弁別結果を第2クロック誤差計算ユニットに送信し、フィルタリング処理により、第1サンプリング位相調整モジュールに適合した信号位相誤差補償値を算出する。変化が速いクロック誤差に適合し、フィルタ係数はこの条件に基づいて設定されることができる。

（5）位相弁別結果を第3クロック誤差計算ユニットに送信し、フィルタリング処理により、第2サンプリング位相調整モジュールに適合した残留位相誤差補償値を算出する。変化が非常に速いクロック誤差に適合し、フィルタ係数はこの条件に基づいて設定されることができる。

（6）位相弁別結果を第4クロック誤差計算ユニットに送信し、フィルタリング処理により、BUFFERモジュールの補間値又は削除値、又は保持指令を算出する。補間/削除指令は、サンプリングクロック誤差によるデータサンプリングポイントの差異が既に1つのサンプルポイントに達すると表し、保持指令は、サンプリングクロック誤差によるデータサンプリングポイントの差異が1つのサンプルポイントの内にあると表す。

図3は本発明の実施例の第1サンプリング位相調整モジュール及び第2サンプリング位相調整モジュールの位相調整原理模式図であり、cos及びsinの生成はルックアップテーブル（ look-up table）の方式で実現されてもよく、他の方式で実現されてもよい。

図4は本発明の実施例におけるADCモジュールのサンプリング周波数調整の実現原理の模式図である。

ADCモジュール11のサンプリングクロックもクロック誤差計算モジュール16からのサンプリングクロック誤差値によりサンプリングクロックを調整する。例えば、サンプリングクロック誤差モジュールが長期的に削除状態にあることは、ADCモジュールのサンプリングクロックが速すぎると表し、サンプリングクロックを低減する必要がある。逆に、長期的に補間状態にあることは、ADCモジュールのサンプリングクロックが遅すぎると表し、サンプリングクロックを向上させる必要がある。

図5は発明の実施例のBUFFERモジュールを利用してサンプルポイント保持、サンプルポイント補間及びサンプルポイント削除操作を実現する模式図である。NがFT点数であり、Lが冗長データ点数であり、Dが誤差計算モジュールで得られた補間又は削除を必要とするサンプルポイント数である。

BUFFERモジュールはクロック誤差計算モジュールで計算して得られたサンプルポイント保持、サンプルポイント補間又はサンプルポイント削除指令により、サンプルポイント保持、サンプルポイント補間又はサンプルポイント削除操作を行う。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例2を説明する。

本発明の実施例はクロック回復方法を提供し、本発明の実施例1におけるクロック回復装置を合わせて、サンプリングクロックを回復するプロセスは、図6に示すように、以下のステップ601〜ステップ605を含む。

ステップ601、偏光逆多重化及び均等化後のデータにより、クロックサンプリング誤差、信号位相誤差補償値、残留位相誤差補償値及び補間値又は削除値又は保持指令を計算する。

ステップ602、前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整する。

該ステップにおいて、前記クロックサンプリング誤差に基づいてADCのサンプリング周波数を変更する。そして、受信したデータに対して、まず変更後のADCサンプリング周波数によりデジタル信号をサンプリングし、そして、サンプリングして得られたデジタル信号データに前端のデジタル信号処理を行い、更に前端データ信号処理後のデータを周波数領域信号のデータに変換する。周波数領域信号のデータを第1サンプリング位相調整モジュールに送信する。

ステップ603、前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行う。

ステップ604、前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行う。

ステップ605、受信した時間領域データをキャッシュし、且つ前記補間値又は削除値又は保持指令により、受信した時間領域データに対して対応する補間又は削除、又は保持操作を実行する。

該ステップにおいて、BUFFERモジュールはクロック誤差計算モジュールで計算して得られた補間値又は削除値、又は保持指令により、対応する補間又は削除、又は保持操作を実行する。

当業者は、上記実施例の全部又は一部のステップがコンピュータプログラムプロセスで実現することができることを理解することができ、前記コンピュータプログラムはコンピュータ可読記憶媒体に記憶されることができ、前記コンピュータプログラムは対応するハードウェアプラットフォーム（例えばシステム、デバイス、装置、機器等）で実行し、実行する際、方法の実施例のステップの1つ又はその組み合わせを含む。

選択的に、上記実施例の全部又は一部のステップは集積回路を使用して実現することもでき、これらのステップはそれぞれ1つの集積回路モジュールに製造されるか、又はそれらの中の複数のモジュール又はステップを単一の集積回路モジュールに製造して実現することができる。このように、本発明は任意の特定のハードウェアとソフトウェアの組合せに限定されない。

上記実施例における各装置/機能モジュール/機能ユニットは汎用の計算装置を採用して実現することができ、それらは単一の計算装置に集積されてもよく、複数の計算装置からなるネットワークに分布されてもよい。

上記実施例における各装置/機能モジュール/機能ユニットはソフトウェア機能モジュールで実現するとともに独立な製品として販売又は使用される場合、1つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる。上記のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は読み取り専用メモリ、磁気ディスク又はCD等であってよい。

任意の当業者が本発明に開示された技術範囲内において簡単に考えられる変換又は切替は、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。このため、本発明の保護範囲は請求の範囲に記載の保護範囲を標準とすべきである。

本発明の実施例はクロックに対する3段誤差補償メカニズムを実現し、送信機及び受信機のサンプリングクロックが同期しない問題を解決する。このため、強い産業上の利用可能性を有する。

Claims

前記クロックサンプリング誤差に基づいてサンプリングクロックを調整するステップは、
前記クロックサンプリング誤差に基づいてアナログ-デジタル変換装置ADCのサンプリング周波数を変更することを含む請求項1に記載のクロック回復方法。
前記信号位相誤差補償値に基づいて第1回位相調整を行うステップの前に、
変更後のADCサンプリング周波数によりデジタル信号をサンプリングすることと、
サンプリングして得られたデジタル信号データに対し前端のデジタル信号処理を行うことと、
前端データ信号処理後のデータを周波数領域信号のデータに変換することと、を更に含み、
前記前端データ信号処理は遅延調整及び直流除去を含む請求項2に記載のクロック回復方法。
前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うステップの前に、
第1回位相調整を行った後のデジタル信号データに対し偏光分離を行い、且つ信号に対し均等化処理を行うことを更に含む請求項5に記載のクロック回復方法。
前記残留位相誤差補償値に基づいて第2回位相調整を行うステップの後、
第2回位相調整の後に得られた周波数領域データを時間領域データに変換し、後続のキャッシュに用いることを更に含む請求項5又は6に記載のクロック回復方法。
前記位相弁別値に対して、補間値又は削除値、又は保持指令を計算するフィルタリング処理を行い、補間値又は削除値、又は保持指令を得ることを更に含む請求項1に記載のクロック回復方法。
前記第2回位相調整の後に得られた周波数領域データを時間領域データに変換し、後続のキャッシュに用いるステップの後、
受信した時間領域データをキャッシュすることと、
前記補間値又は削除値、又は保持指令により、受信した時間領域データに対して対応する補間又は削除、又は保持操作を実行することを更に含む請求項8に記載のクロック回復方法。
前記クロック誤差計算モジュールは、
前記位相弁別値に対して、補間値又は削除値、又は保持指令を計算するフィルタリング処理を行い、補間値又は削除値、又は保持指令を得るように設定される第4クロック誤差計算ユニットを更に含む請求項10に記載のクロック回復装置。
受信した時間領域データをキャッシュし、且つ前記補間値又は削除値又は保持指令により、受信した時間領域データに対して対応する補間又は削除、又は保持操作を実行するように設定されるバッファBUFFERモジュールを更に含む請求項11に記載のクロック回復装置。
第1回位相調整を行った後のデジタル信号データに対し偏光分離を行い、且つ信号に対し均等化処理を行うように設定される偏光逆多重化及び均等化モジュールを更に含む請求項10に記載のクロック回復装置。