專利名稱：實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的數(shù)字平滑電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字平滑電路以及利用該數(shù)字平滑電路從隨機(jī)的以太網(wǎng) 信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法。
背景技術(shù)：
在基于IP的新一代通信網(wǎng)中，為了實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸，在發(fā)送端，把實(shí)時(shí) 業(yè)務(wù)(T畫業(yè)務(wù))進(jìn)行打包處理，使其變成太網(wǎng)包的數(shù)據(jù)包，然后傳輸；在接 收端，為了回復(fù)原來的T謹(jǐn)業(yè)務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和抖動(dòng)消除，從而獲得碼流 的定時(shí)信息。抖動(dòng)消除的基本原理就是數(shù)字鎖相環(huán)的原理；利用鎖相環(huán)技術(shù)實(shí) 現(xiàn)對(duì)輸入定時(shí)信號(hào)的量化、數(shù)字濾波和定時(shí)綜合。傳統(tǒng)的數(shù)字化理論在這里表 現(xiàn)為簡單的取整，電路往往對(duì)應(yīng)的是吞吐脈沖，即為計(jì)數(shù)器的形式。
在TDMoIP系統(tǒng)中，在發(fā)送端，需要發(fā)送的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的El信號(hào)，為了在 以太網(wǎng)系統(tǒng)中傳輸，把E1信號(hào)進(jìn)行拆分、封裝，使其變成固定大小的以太網(wǎng)包, 原來的El信號(hào)中的定時(shí)信息全部丟失；在接收端收到的信號(hào)中不含有任何定時(shí) 信息，數(shù)據(jù)的抖動(dòng)也變?yōu)殡S機(jī)的，這就需要在接收端要進(jìn)行特殊處理，才能回 復(fù)E1信號(hào)的時(shí)鐘。由于以太網(wǎng)信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，首先對(duì)隨機(jī)的以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)處理，得到信號(hào)的基本頻率，然后以此頻率為基準(zhǔn)，進(jìn)行數(shù)字平滑；傳統(tǒng) 的數(shù)字平滑電路可分為兩類； 一類是由比特調(diào)整電路和中等帶寬的數(shù)字鎖相環(huán) 構(gòu)成，另一類是由一個(gè)鎖相環(huán)構(gòu)成，但鎖相環(huán)的帶寬很窄。但是，該類數(shù)字平 滑電路結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的數(shù)字平滑電路及 方法，其解決了現(xiàn)有數(shù)字平滑電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是-
一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的數(shù)字平滑電路，包括比特調(diào)整電路和 中等帶寬的數(shù)字鎖相環(huán)，所述比特調(diào)整電路是由多模計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成；所述多模計(jì)數(shù)器包括第一計(jì)數(shù)器1和第二計(jì)數(shù)器2;其特殊之處是，所述 數(shù)字鎖相環(huán)包括鑒頻器FD、鑒相器PD、加法器3和小數(shù)分頻器；所述第一計(jì) 數(shù)器1和第二計(jì)數(shù)器2的輸出以及鑒相控制信號(hào)vd分別與鑒頻器PD的輸入相 連；所述鑒相控制信號(hào)vd和小數(shù)分頻器的輸出分別與鑒相器FD的輸入相連； 所述鑒頻器FD和鑒相器PD的輸出分別與加法器3的輸入相連；所述加法器3 的輸出分別與小數(shù)分頻器的輸入相連。
上述小數(shù)分頻器包括控制器4、第一分頻器5、第二分頻器6和選擇器MUX; 所述加法器3的輸出與控制器4的輸入相連，所述控制器4的輸出與選擇器MUX 的控制端相連;所述第一分頻器5和第二分頻器6的輸入分別接基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)， 其輸出分別與選擇器MUX的輸入端相連。
上述控制器4由串行加法器構(gòu)成。
一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法，其包括以下步驟 l]第一計(jì)數(shù)器1和第二計(jì)數(shù)器2分別對(duì)以太網(wǎng)信號(hào)的輸入信號(hào)fin和輸出
信號(hào)f。ut進(jìn)行計(jì)數(shù)；
2]計(jì)數(shù)結(jié)果和鑒相控制信號(hào)vd分別送入鑒頻器FD，鑒頻器FD輸出頻差
fd;鑒相器PD利用高速時(shí)鐘對(duì)選擇器MUX的輸出信號(hào)和鑒相控制信號(hào)vd的相
差進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出相差pd;
3]加法器3把鑒頻器FD和鑒相器PD的結(jié)果和常數(shù)相加，產(chǎn)生分頻器的控 制信號(hào)；
4]分頻器根據(jù)加法器3處理后產(chǎn)生的控制信號(hào)得到分頻比，送入小數(shù)分頻
器；
5]小數(shù)分頻器輸出以太網(wǎng)的輸出信號(hào)f。ut。
上述分頻器將分頻比送入小數(shù)分頻器的具體步驟為控制器4根據(jù)加法器
3的輸出信號(hào)filter,得到分頻比，并將分頻比送入選擇器MUX，選擇器MUX 根據(jù)分頻比，對(duì)第一分頻器5和第二分頻器6的頻率進(jìn)行選擇和調(diào)整，輸出以 太網(wǎng)的輸出信號(hào)f。ut。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明提出了一種可對(duì)E1支路信號(hào)平滑的數(shù)字平滑器，其中包含二階 數(shù)字鎖相環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，尤其適合ASIC實(shí)現(xiàn)，用該方法設(shè)計(jì)ASIC電路，運(yùn)行可靠，且經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明抖動(dòng)指標(biāo)符合有關(guān)ITU-T標(biāo)準(zhǔn)。
2、 本發(fā)明采用鑒頻、鑒相并置方法，同時(shí)把數(shù)字濾波器融入其中，采用 小數(shù)分頻器構(gòu)成數(shù)控振蕩器，從中恢復(fù)E1時(shí)鐘信號(hào)。
3、 本發(fā)明使輸出數(shù)據(jù)流的頻率的變化在時(shí)間上拉長，便于數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)。


圖1為本發(fā)明的電路原理示意其中l(wèi)一第一計(jì)數(shù)器、2—第二計(jì)數(shù)器、3—加法器、4—控制器、5—第 一分頻器、6—第二分頻器、FD—鑒頻器、PD"鑒相器、MUX—選擇器、f。ut— 輸出信號(hào)、fin—輸入信號(hào)、vd—鑒相控制信號(hào)、fo—基準(zhǔn)時(shí)鐘、filter—加法 器輸出信號(hào)、fd—輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻差、pd—輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相差。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明數(shù)字平滑電路，包括比特調(diào)整電路和中等帶寬的數(shù)字鎖相環(huán)，比特 調(diào)整電路是由多模計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成；多模計(jì)數(shù)器包括第一計(jì)數(shù)器和第 二計(jì)數(shù)器；數(shù)字鎖相環(huán)包括鑒頻器、鑒相器、加法器和小數(shù)分頻器；第一計(jì)數(shù) 器和第二計(jì)數(shù)器的輸出以及鑒相控制信號(hào)分別與鑒頻器的輸入相連；鑒相控制 信號(hào)和小數(shù)分頻器的輸出分別與鑒相器的輸入相連；鑒頻器和鑒相器的輸出分 別與加法器的輸入相連；加法器的輸出分別與小數(shù)分頻器的輸入相連。小數(shù)分 頻器包括控制器、第一分頻器、第二分頻器和選擇器；加法器的輸出與控制器 的輸入相連，控制器的輸出與選擇器的控制端相連；第一分頻器和第二分頻器 的輸入分別接基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，其輸出分別與選擇器MUX的輸入端相連；控制器 根據(jù)輸入信號(hào)產(chǎn)生對(duì)第一分頻器和第二分頻器輸出的控制信號(hào)，控制器由串行 加法器構(gòu)成。
一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法，包括以下步驟第一計(jì)數(shù)器和 第二計(jì)數(shù)器分別對(duì)以太網(wǎng)信號(hào)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)結(jié)果和鑒 相控制信號(hào)分別送入鑒頻器，鑒頻器輸出頻差；鑒相器利用高速時(shí)鐘對(duì)選擇器 的輸出信號(hào)和鑒相控制信號(hào)的相差進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出相差；加法器把鑒頻器和鑒 相器的結(jié)果和常數(shù)相加，產(chǎn)生控制器的控制信號(hào)；控制器根據(jù)加法器處理后產(chǎn)生的控制信號(hào)得到分頻比，送入選擇器；選擇器根據(jù)分頻比，對(duì)第一分頻器和 第二分頻器的頻率進(jìn)行選擇和調(diào)整，輸出以太網(wǎng)的輸出信號(hào)。 本發(fā)明原理
本發(fā)明針對(duì)通過以太網(wǎng)傳輸E1信號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了一種全數(shù)字鎖 相環(huán)，采用鑒頻、鑒相并置方法，同時(shí)把數(shù)字濾波器融入其中，采用小數(shù)分頻 器構(gòu)成數(shù)控振蕩器，從中恢復(fù)E1時(shí)鐘信號(hào)。經(jīng)硬件實(shí)驗(yàn)證實(shí)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求， 該電路結(jié)構(gòu)簡單，易于集成到ASIC中去，有較強(qiáng)的實(shí)用性，便于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明采用由比特調(diào)整電路和中等帶寬的數(shù)字鎖相環(huán)構(gòu)成數(shù)字平滑電路， 比特調(diào)整電路是由多模計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成；多模計(jì)數(shù)器根據(jù)數(shù)據(jù)緩沖器 FIF0的狀態(tài)，確定在數(shù)據(jù)流上加或扣脈沖的頻率，然后把這種信息存入數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)流上加扣脈沖，使輸出數(shù)據(jù)流的頻率的變化在時(shí)間上拉長。
本發(fā)明是一個(gè)直接處理式鎖相環(huán)，第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別對(duì)讀寫時(shí) 鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，減法器，輸出頻差，數(shù)字鑒相器，是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用高速時(shí) 鐘對(duì)相差進(jìn)行計(jì)數(shù)，加法器的作用是把鑒頻和鑒相的結(jié)果和常數(shù)相加，產(chǎn)生控 制器的控制信號(hào)，控制器是由串行加法器構(gòu)成；第一分頻器和第二分頻器是M 和M+l分頻器，它們和控制器、選擇器一起構(gòu)成一個(gè)含有小數(shù)的分頻器，分頻 器的分頻比是由鑒頻和鑒相的結(jié)果，經(jīng)過加法器處理后產(chǎn)生的控制信號(hào)確定。
由于數(shù)字鎖相環(huán)和比特調(diào)整電路一起構(gòu)成數(shù)字抖動(dòng)衰減器，用來衰減通過 以太網(wǎng)傳輸E1信號(hào)引起的抖動(dòng)，這里的比特調(diào)整電路就相當(dāng)于一個(gè)可控的低通 濾波器，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，比特調(diào)整電路的輸出，即鎖相環(huán)的輸入為首先對(duì)以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定E1信號(hào)的基本速率，然后對(duì)高于或低于基本速率的數(shù) 據(jù)進(jìn)行比特調(diào)整，比特調(diào)整的快慢由自適應(yīng)算法確定。
第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器是相同的循環(huán)計(jì)數(shù)器，只是初始值不相同，其功 能相當(dāng)于對(duì)過去輸入信號(hào)進(jìn)行無窮次累加，它們和鑒頻器、鑒相器、加法器共 同完成鑒頻、鑒相的作用，同時(shí)還含有濾波器的功能，也就是說把鑒頻、鑒相 結(jié)果進(jìn)行了數(shù)字濾波。鑒相控制信號(hào)完成對(duì)鑒頻、鑒相結(jié)果的取值時(shí)刻，實(shí)際 上起一個(gè)量化間隔的作用，它應(yīng)和鑒相器的摸數(shù)有確定的整數(shù)比例關(guān)系。加法 器在這里的作用是把鑒頻、鑒相的結(jié)果并置和一個(gè)常數(shù)相加，起一個(gè)電路前后 銜接的作用。實(shí)際上，信號(hào)在經(jīng)過加法器之后，才真正完成了鑒頻、鑒相作用。
權(quán)利要求
1、一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的數(shù)字平滑電路，包括比特調(diào)整電路和中等帶寬的數(shù)字鎖相環(huán)，所述比特調(diào)整電路是由多模計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成；所述多模計(jì)數(shù)器包括第一計(jì)數(shù)器(1)和第二計(jì)數(shù)器(2)；其特征在于所述數(shù)字鎖相環(huán)包括鑒頻器(FD)、鑒相器(PD)、加法器(3)和小數(shù)分頻器；所述第一計(jì)數(shù)器(1)和第二計(jì)數(shù)器(2)的輸出以及鑒相控制信號(hào)(vd)分別與鑒頻器(PD)的輸入相連；所述鑒相控制信號(hào)(vd)和小數(shù)分頻器的輸出分別與鑒相器(FD)的輸入相連；所述鑒頻器(FD)和鑒相器(PD)的輸出分別與加法器(3)的輸入相連；所述加法器(3)的輸出分別與小數(shù)分頻器的輸入相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的數(shù)字平滑電路, 其特征在于所述小數(shù)分頻器包括控制器(4)、第一分頻器(5)、第二分頻器(6) 和選擇器(MUX);所述加法器(3)的輸出與控制器(4)的輸入相連，所述控制器 (4)的輸出與選擇器(MUX)的控制端相連；所述第一分頻器(5)和第二分頻器(6) 的輸入分別接基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)(fo)，其輸出分別與選擇器(MUX)的輸入端相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字平滑電路，其特征在于所述控制器(4) 由串行加法器構(gòu)成。
4、 一種實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法，其特征在于其包括以下 步驟1]第一計(jì)數(shù)器(1)和第二計(jì)數(shù)器(2)分別對(duì)以太網(wǎng)信號(hào)的輸入信號(hào)(fin)和輸出信號(hào)(f。ut)進(jìn)行計(jì)數(shù)；2]計(jì)數(shù)結(jié)果和鑒相控制信號(hào)(vd)分別送入鑒頻器(FD)，鑒頻器(FD)輸出頻 差(fd);鑒相器(PD)利用高速時(shí)鐘對(duì)選擇器(MUX)的輸出信號(hào)和鑒相控制信號(hào)(Vd)的相差進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出相差(pd);3]加法器(3)把鑒頻器(FD)和鑒相器(PD)的結(jié)果和常數(shù)相加，產(chǎn)生分頻器 的控制信號(hào)；4]分頻器根據(jù)加法器(3)處理后產(chǎn)生的控制信號(hào)得到分頻比，送入小數(shù)分 頻器；5]小數(shù)分頻器輸出以太網(wǎng)的輸出信號(hào)(f。ut)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法，其特征在于所述分頻器將分頻比送入小數(shù)分頻器的具體步驟為所述小數(shù)分頻器包括控制器(4)、第一分頻器(5)、第二分頻器(6)和選擇器(MUX);所述控制器(4)根據(jù)加法器(3)的輸出信號(hào)(filter)，得到分頻比， 并將分頻比送入選擇器(MUX)，選擇器(MUX)根據(jù)分頻比，對(duì)第一分頻器(5)和 第二分頻器(6)的頻率進(jìn)行選擇和調(diào)整，輸出以太網(wǎng)的輸出信號(hào)(f。ut)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字平滑電路以及利用該數(shù)字平滑電路從隨機(jī)的以太網(wǎng)信號(hào)中提取時(shí)鐘的方法，數(shù)字平滑電路包括比特調(diào)整電路和數(shù)字鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)包括鑒頻器、鑒相器、加法器和小數(shù)分頻器。本發(fā)明采用鑒頻、鑒相并置方法，同時(shí)把數(shù)字濾波器融入其中，采用小數(shù)分頻器構(gòu)成數(shù)控振蕩器，從中恢復(fù)E1時(shí)鐘信號(hào)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有數(shù)字平滑電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，用該方法設(shè)計(jì)ASIC電路，運(yùn)行可靠，且經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明抖動(dòng)指標(biāo)符合有關(guān)ITU-T標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H04L7/033GK101534186SQ200810017670
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者黃海生 申請(qǐng)人:西安郵電學(xué)院