專利名稱：減小抖動的過采樣技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對異步數(shù)字信號采樣以獲得減小的抖動性能的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在各種類型的電子系統(tǒng)中，需要對數(shù)字信號采樣以確定其狀態(tài)(即，確定該信號是邏輯“1”還是邏輯“0”電平)。實際中，這種采樣通常是響應(yīng)周期性的采樣時鐘脈沖而周期性發(fā)生的。理想情況下，采樣應(yīng)該以足夠高的頻率發(fā)生，以最小化抖動，其中抖動通常被定義為從被采樣信號的狀態(tài)改變到下一采樣時鐘脈沖之間的時間的不確定性。在最壞的情形中，被采樣的信號恰在采樣時鐘出現(xiàn)后改變狀態(tài)，從而要過去幾乎整個采樣時鐘間隔，才會對輸入信號再次采樣。
增加采樣頻率將減小時間不確定性，并由此改進(jìn)抖動性能。然而，增加采樣頻率將導(dǎo)致更多的樣本。在某些電子系統(tǒng)中，帶寬約束限制了在給定間隔內(nèi)能夠傳輸?shù)臉颖镜臄?shù)目。在這種系統(tǒng)中，對于抖動性能的改進(jìn)，存在有限的機會。
于是，需要一種在帶寬受限系統(tǒng)中增進(jìn)抖動性能的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供了一種對數(shù)字信號采樣的方法，其獲得了改進(jìn)的抖動性能。該方法在給定的間隔內(nèi)對數(shù)字信號采樣n次，其中n如此選擇log2(n+1)是大于0的整數(shù)x。在每個間隔t之后，生成x+1比特的數(shù)據(jù)塊。第一比特代表被采樣信號的狀態(tài)，而其他x比特表示發(fā)生改變(如果發(fā)生了改變的話)的采樣間隔(即，n個時鐘脈沖中特定一個脈沖)。如果改變確實發(fā)生，則在解碼時反轉(zhuǎn)樣本值，以與樣本值在所表示的采樣間隔內(nèi)發(fā)生的改變相一致。


圖1示出了根據(jù)對異步數(shù)字信號采樣的現(xiàn)有技術(shù)的裝置的示意框圖；圖2的時序示出了被采樣的數(shù)字信號、所獲得的樣本值以及由圖1中的采樣時鐘所生成的采樣時鐘脈沖之間在時間上的關(guān)系；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的原理用于對異步數(shù)字信號采樣且具有改進(jìn)的抖動性能的裝置的示意框圖；以及圖4的時序示出了被采樣的數(shù)字信號、所獲得的樣本值以及由圖3中的采樣時鐘所生成的采樣時鐘脈沖之間在時間上的關(guān)系。
具體實施例方式
圖1示出了用于對由發(fā)射機12所生成的異步數(shù)字信號11進(jìn)行采樣的現(xiàn)有技術(shù)的裝置10。發(fā)射機12可以采取任何類型的產(chǎn)生異步數(shù)字輸出信號的數(shù)字設(shè)備的形式。換言之，發(fā)射機12的輸出信號11周期性地在邏輯“1”電平和邏輯“0”電平之間改變狀態(tài)。采樣裝置10包括接收機14，其耦合到發(fā)射機12的輸出，以便響應(yīng)來自采樣時鐘16的周期性時鐘脈沖15的序列中每個脈沖來檢測信號11的狀態(tài)。采樣時鐘16在持續(xù)時間為t的間隔內(nèi)生成m個均勻間隔的時鐘脈沖15。在所圖示的實施例中，m＝5，但是m的值可以更大或更小。
圖2的時序圖示出了圖1的發(fā)射機12的輸出信號11與圖1的采樣時鐘16所生成的時鐘脈沖15之間在時間上的關(guān)系。在圖2所示的示例中，在圖1的采樣時鐘16所生成的時鐘脈沖15中第二個脈沖出現(xiàn)后不久，信號11經(jīng)歷了從邏輯“1”狀態(tài)到邏輯“0”電平的轉(zhuǎn)變。在接收到第二個時鐘脈沖15之后，圖1的接收機14將再次對信號11采樣。一旦發(fā)現(xiàn)信號11處于邏輯“1”電平，接收機14將維持圖2中的其輸出信號20為與先前一樣的邏輯“1”電平。接收機14的輸出信號20保持這一邏輯狀態(tài)，直至在接收到下一(即，第三)時鐘脈沖15之后的下一采樣間隔。當(dāng)還是使用圖1的采樣時鐘16作為時鐘時(即，第四時鐘脈沖出現(xiàn))，圖2的接收機14現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)信號11的幅度已經(jīng)降到邏輯“0”電平。因此，圖2所示的接收機輸出信號現(xiàn)在下降到邏輯“0”電平。
圖2所示的接收機輸出信號20的陰影部分對應(yīng)于信號11的狀態(tài)改變與接收機輸出信號的狀態(tài)改變之間的滯后。該滯后，在本領(lǐng)域中稱為抖動，是由于異步信號的周期性采樣引起的，并且可以持續(xù)直至一個時鐘周期。增加采樣速率(即，增加每個時間間隔t中的采樣時鐘脈沖數(shù))將導(dǎo)致更多的樣本，由此減小抖動量。然而，某些電子系統(tǒng)具有帶寬約束，這限制了在給定間隔內(nèi)可以傳輸?shù)臉颖镜臄?shù)目。在這種系統(tǒng)中，不存在增加采樣速率來改進(jìn)抖動性能的選擇。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的系統(tǒng)100的示意框圖，該系統(tǒng)100用于對發(fā)射機12所產(chǎn)生的異步數(shù)字信號11進(jìn)行采樣，以便在保持帶寬約束同時改進(jìn)抖動性能。系統(tǒng)100包括接收機140，其在接收到時鐘160所生成的周期性時鐘脈沖150的序列中每個脈沖時對輸出信號11采樣。與圖1的采樣時鐘16在每個間隔t內(nèi)生成m個均勻間隔的周期性脈沖15相比，圖3的采樣時鐘160在相同的間隔t內(nèi)生成n個均勻間隔的脈沖150，其中n＞m。在所圖示的實施例中，n＝15，但是n可以采用更大或更小的值，只要log2(n+1)是大于0的整數(shù)x。不是像圖1的接收機14那樣生成單個比特的采樣值，圖3的接收機140而是在每個間隔t內(nèi)生成由x+1比特的字200組成的樣本。x+1比特的字200表示信號11的采樣值，并且還標(biāo)識出了在間隔t內(nèi)的n個時鐘周期中信號11的狀態(tài)改變(如果確實發(fā)生這種改變的話)的特定一個時鐘周期。
圖4的時序圖示出了圖2的發(fā)射機12所生成的信號11與時鐘160所生成的脈沖150之間在時間上的關(guān)系。如圖4所示，在每個持續(xù)時間為t的采樣間隔期間，圖1的接收機140接收15個時鐘脈沖150中連續(xù)的一個，每個脈沖使接收機對輸入信號11采樣。在每個間隔t的末端，接收機140生成5比特的字200，其第一比特(后文稱為“參考數(shù)據(jù)”比特)表示輸入信號11的狀態(tài)。其余四個比特一起標(biāo)識出在間隔t內(nèi)的15個時鐘周期中信號11改變狀態(tài)的特定一個時鐘周期(如果發(fā)生改變的話)。
從圖4所示的時序圖可以理解，5比特樣本的最后四個比特將唯一地標(biāo)識出間隔t內(nèi)15個時鐘脈沖中的每個脈沖。例如，在15個時鐘脈沖的時間中沒有發(fā)生改變時4比特的二進(jìn)制字(0000)會標(biāo)識出15個脈沖中的第一個脈沖，而在此時發(fā)生改變時，4比特的二進(jìn)制字(1111)標(biāo)識出第15個時鐘脈沖。以這種方式，由圖3的接收機140生成的5比特樣本在每個間隔t內(nèi)提供了單個樣本，其精度與15個單獨的樣本相同，這樣，改進(jìn)了抖動性能，而不會違背帶寬約束。如果信號的值確實發(fā)生了改變，則5比特字200中的樣本值在解碼時反轉(zhuǎn)，以與樣本中發(fā)生的改變一致。
接收機140所執(zhí)行的采樣方法形成了步長編碼的形式，這導(dǎo)致了長度為x比特且精度與n個樣本相同的單個樣本，其中假設(shè)log2(n+1)＝x。這種方案用給定通信鏈路帶寬的最大樣本獲取速率換取了改進(jìn)的抖動性能。在所圖示的實施例中，獲得了3.2∶1的壓縮因子(5個周期中16個樣本)，因此抖動減小了相同的比例。其他壓縮因子也是可以的。
這種方法的唯一缺點是，信號11在每個間隔t內(nèi)不能經(jīng)歷多于一次的狀態(tài)改變。換言之，信號11在每個RLEDB內(nèi)不能經(jīng)歷多次改變。如果信號11在每個RLEDB內(nèi)狀態(tài)改變了兩次或更多次，則將丟失數(shù)據(jù)。
前面描述了一種具有改進(jìn)的抖動性能而同時維持帶寬約束的對異步信號采樣的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于對數(shù)字信號采樣的方法，其在指定的帶寬約束內(nèi)獲得改進(jìn)的抖動性能，所述方法包括如下步驟在每個間隔t內(nèi)周期性地對所述數(shù)字信號采樣n次，其中n如此選擇log2(n+1)是大于0的整數(shù)(x)；在每個間隔t后生成x+1比特的樣本值，所述樣本值的第一比特表示被采樣的數(shù)字信號的值，而其他的x比特一起表示在所述數(shù)字信號狀態(tài)發(fā)生改變時狀態(tài)改變的那個采樣間隔，以及在解碼時反轉(zhuǎn)所述第一比特，以與所述數(shù)字信號中的改變相一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中n＝15，且x＝4。
3.一種用于對數(shù)字信號采樣的裝置，其在指定的帶寬約束內(nèi)獲得改進(jìn)的抖動性能，所述裝置包括采樣時鐘，用于在每個間隔t內(nèi)生成n個周期性時鐘脈沖，其中n如此選擇log2(n+1)是大于0的整數(shù)(x)；接收機，用于在每個間隔t之后生成x+1比特的樣本值，所述樣本值的第一比特表示被采樣的數(shù)字信號的值，而其他的x比特一起表示在所述數(shù)字信號狀態(tài)發(fā)生改變時狀態(tài)改變的那個采樣間隔，以及所述接收機在解碼時反轉(zhuǎn)所述第一比特，以與所述數(shù)字信號中的改變相一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中n＝15，且x＝4。
全文摘要
公開了一種減小抖動的過采樣技術(shù)，為了在指定的帶寬約束內(nèi)獲得改進(jìn)的抖動性能，在時間間隔t內(nèi)發(fā)生的n個周期性采樣時鐘脈沖中每一個脈沖處，接收機(140)對數(shù)字信號(11)采樣，其中n如此選擇log
文檔編號H04L7/033GK1762100SQ200480007656
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者羅伯特·阿倫·卡斯?fàn)柌? 羅伯特·勞埃德·舍曼 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司