專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多級(jí)的定時(shí)恢復(fù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及使接收器一側(cè)與發(fā)送器一側(cè)相同步的接收器電路，更具體而言，本發(fā)明涉及在接收器一側(cè)恢復(fù)符號(hào)定時(shí)(symbol timing)的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路。
背景技術(shù)：
在高速串行通信中，提供了一定的方法以避免將時(shí)鐘信號(hào)作為與通信數(shù)據(jù)相分離的信號(hào)來(lái)發(fā)送，從而減少通信線路的數(shù)目。在數(shù)據(jù)接收一側(cè)，從發(fā)送器一側(cè)發(fā)送的通信數(shù)據(jù)需要被正確地接收。為此，例如采用了符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路，來(lái)控制接收信號(hào)的相位以與數(shù)據(jù)接收一側(cè)上的時(shí)鐘同步。
圖1示出了相關(guān)技術(shù)的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的配置示例。該符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2000-101659中有所公開(kāi)。圖1的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路包括時(shí)鐘控制電路10、觸發(fā)器(F/F)11和12、數(shù)字濾波器13、相位比較器14、環(huán)路濾波器15、NCO(數(shù)控振蕩器)16以及抽頭系數(shù)計(jì)算單元17。
觸發(fā)器11接收數(shù)據(jù)DATA，數(shù)據(jù)DATA以這樣的足夠高的頻率進(jìn)行取樣以使得接收信號(hào)的所有信號(hào)頻率分量都低于尼奎斯特(Nyquist)頻率。觸發(fā)器11利用時(shí)鐘信號(hào)CLK1鎖存所接收的數(shù)據(jù)DATA，并輸出鎖存后的數(shù)據(jù)。時(shí)鐘信號(hào)CLK1的頻率比所接收的數(shù)據(jù)DATA的符號(hào)速率的兩倍還要高。因此，觸發(fā)器11的輸出等同于這樣的接收數(shù)據(jù)，該接收數(shù)據(jù)是以時(shí)鐘信號(hào)CLK1的頻率對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行取樣而得到的。
數(shù)字濾波器13響應(yīng)于其中提供的抽頭系數(shù)而延遲觸發(fā)器11的輸出，從而生成延遲后的接收數(shù)據(jù)。觸發(fā)器12利用時(shí)鐘信號(hào)CLK2鎖存延遲后的接收數(shù)據(jù)，并輸出鎖存后的數(shù)據(jù)。時(shí)鐘信號(hào)CLK2是通過(guò)利用時(shí)鐘控制電路10抽取(decimate)時(shí)鐘信號(hào)CLK1的時(shí)鐘脈沖而獲得的。這里，執(zhí)行這樣的控制以使得抽取后的頻率等于接收數(shù)據(jù)DATA的符號(hào)速率的兩倍。例如，接收數(shù)據(jù)DATA的符號(hào)速率可以是18MHz，時(shí)鐘信號(hào)CLK1的頻率可以是48MHz。這種情況下，時(shí)鐘控制電路10在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的每四個(gè)時(shí)鐘脈沖中抽取(丟棄)一個(gè)，從而生成36MHz的時(shí)鐘信號(hào)CLK2。利用這樣的配置，獲得了以符號(hào)速率的兩倍(18MHz×2＝36MHz)進(jìn)行取樣的接收數(shù)據(jù)。這種接收數(shù)據(jù)由交替出現(xiàn)的接收信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)和數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)組成。
在上述操作中，時(shí)鐘控制電路10進(jìn)行的時(shí)鐘抽取用來(lái)使接收器一側(cè)上的時(shí)鐘頻率與接收信號(hào)的符號(hào)速率相匹配。另外，數(shù)字濾波器13施加的延遲用來(lái)調(diào)整接收信號(hào)的相位以與接收器一側(cè)上的時(shí)鐘信號(hào)同步。具體而言，在這種延遲中，利用響應(yīng)于實(shí)際取樣點(diǎn)和數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)之間的定時(shí)差的系數(shù)來(lái)執(zhí)行濾波處理。結(jié)果，以偏離數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)的定時(shí)取得的樣本(即，觸發(fā)器11的輸出)被內(nèi)插以去除相位位移(定時(shí)位移)，從而計(jì)算在數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)處取樣的值。
時(shí)鐘控制電路10的抽取和數(shù)字濾波器13的濾波處理是基于利用觸發(fā)器12的輸出而進(jìn)行的反饋控制來(lái)控制的。該反饋控制使得來(lái)源于數(shù)字濾波器13的濾波處理的觸發(fā)器12的輸出與數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)一致。具體而言，在觸發(fā)器12的輸出數(shù)據(jù)中，相位比較器14使用假定處在過(guò)零點(diǎn)處的數(shù)據(jù)的值和假定處在之前和之后的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)的值，并計(jì)算與過(guò)零點(diǎn)的值和數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的值假定應(yīng)滿足的條件之間的偏離。該計(jì)算出的值代表觸發(fā)器12的輸出和過(guò)零點(diǎn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的相位差。
從相位比較器14輸出的指示相位差的值被環(huán)路濾波器15積分。NCO16以響應(yīng)于環(huán)路濾波器15的輸出指示的值的頻率振蕩。例如，環(huán)路濾波器15的輸出越大，NCO 16的振蕩頻率就越高。環(huán)路濾波器15的輸出越小，NCO 16的振蕩頻率就越低。NCO 16的振蕩信號(hào)具有鋸齒波形。響應(yīng)于該鋸齒波形的信號(hào)值，抽頭系數(shù)計(jì)算單元17計(jì)算提供給數(shù)字濾波器13的濾波系數(shù)。
當(dāng)在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的頻率和符號(hào)速率的頻率的兩倍之間存在差時(shí)，觸發(fā)器11的輸出的取樣點(diǎn)和數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)之間的定時(shí)差逐漸增大，然后逐漸減小。這種定時(shí)差隨后再逐漸增大，然后又逐漸減小。重復(fù)這些動(dòng)作。這里，鋸齒波形值的變化與定時(shí)差中的這些變化匹配。由數(shù)字濾波器13執(zhí)行的處理抵消了這種定時(shí)差。
當(dāng)在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的頻率和符號(hào)速率的頻率的兩倍之間存在差時(shí)，需要下調(diào)觸發(fā)器11的輸出的取樣數(shù)目，這是因?yàn)檫@些取樣的數(shù)目大于數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目。即使數(shù)字濾波器13抵消了定時(shí)差，也會(huì)出現(xiàn)這種需要。時(shí)鐘控制電路10在與從NCO 16輸出的鋸齒波形的下降沿相對(duì)應(yīng)的定時(shí)處抽取時(shí)鐘脈沖，從而實(shí)現(xiàn)期望的抽取。
圖2用于說(shuō)明時(shí)鐘控制電路10對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的抽取。如圖2所示，在與從NCO 16輸出的鋸齒信號(hào)的下降沿相對(duì)應(yīng)的定時(shí)處抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1的一個(gè)時(shí)鐘脈沖，從而生成時(shí)鐘信號(hào)CLK2。
在如圖1所示的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖抽取率是整數(shù)的倒數(shù)，如1/2(每?jī)蓚€(gè)抽取一個(gè))或1/3(每三個(gè)抽取一個(gè))時(shí)，操作性能會(huì)極大地降低。
圖3用于說(shuō)明與以1/2的速率抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。當(dāng)在理想狀況下以1/2的速率抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1時(shí)，在與示為NCO2的鋸齒波形的下降沿相對(duì)應(yīng)的定時(shí)處丟棄時(shí)鐘脈沖，該鋸齒波形的周期為時(shí)鐘信號(hào)CLK1的周期的兩倍。因此，在時(shí)鐘脈沖的均衡抽取后，獲得了諸如時(shí)鐘脈沖均勻分布的時(shí)鐘信號(hào)CLK2之類(lèi)的信號(hào)。然而，在實(shí)際電路中，由于例如在圖1中所示的從環(huán)路濾波器15到NCO 16的抖動(dòng)效應(yīng)，NCO16的輸出信號(hào)的下降沿可能會(huì)有波動(dòng)的定時(shí)。這種情況下，獲得了示為NCO3的信號(hào)波形。當(dāng)在與這種鋸齒信號(hào)的下降沿相對(duì)應(yīng)的定時(shí)處抽取時(shí)鐘脈沖時(shí)(抽取緊跟著每個(gè)下降沿之后的時(shí)鐘脈沖)，所得到的波形將類(lèi)似于示在圖底部的時(shí)鐘信號(hào)CLK3。
時(shí)鐘信號(hào)CLK3具有所期望的等于1/2的抽取比(抽取率)。然而，時(shí)鐘脈沖的分布是非常不均勻的。我們本意所希望的操作是利用諸如圖3中所示的時(shí)鐘信號(hào)CLK2之類(lèi)的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)執(zhí)行圖1的觸發(fā)器12的鎖存操作，從而生成數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的值和過(guò)零點(diǎn)的值在其中交替出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。然而，實(shí)際上，諸如圖3中所示的時(shí)鐘信號(hào)CLK3之類(lèi)的不規(guī)則時(shí)鐘信號(hào)被用來(lái)執(zhí)行圖1中所示的觸發(fā)器12的鎖存操作。這不能實(shí)現(xiàn)正確的抽取以留下正確的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的值和過(guò)零點(diǎn)的值。結(jié)果，接收信號(hào)的恢復(fù)變得不準(zhǔn)確，從而引起信號(hào)接收性能的降低。
圖4示出了通過(guò)仿真獲得的抽取率和錯(cuò)誤率之間的關(guān)系。在圖4中，垂直軸代表BER(誤碼率)，水平軸代表NCO旋轉(zhuǎn)比(revolutionratio)。這里，2.000的NCO旋轉(zhuǎn)比對(duì)應(yīng)于1/2的抽取率。NCO旋轉(zhuǎn)比和抽取率是倒數(shù)關(guān)系。
如圖4所示，在為2的NCO旋轉(zhuǎn)比(1/2的抽取率)附近性能的降低是很明顯的。另外，在抽取率為整數(shù)倒數(shù)的點(diǎn)處，如對(duì)應(yīng)于NCO旋轉(zhuǎn)比3和4(抽取率為1/3和1/4)的點(diǎn)處，性能的降低增強(qiáng)。隨著NCO旋轉(zhuǎn)比從3增大到4、5等等，抽取樣本的數(shù)目對(duì)取樣點(diǎn)的總數(shù)目的比率減小。結(jié)果，對(duì)由鋸齒波形中的波動(dòng)引起的波動(dòng)抽取定時(shí)的BER性能的影響減小。
作為用于避免在抽取率等于整數(shù)倒數(shù)時(shí)發(fā)生的性能降低問(wèn)題的方法，可以提供多個(gè)取樣時(shí)鐘，并且取決于符號(hào)速率選擇性地使用這些時(shí)鐘，從而避免抽取比變?yōu)檎麛?shù)倒數(shù)的情形。然而，這種使用多個(gè)時(shí)鐘的配置帶來(lái)了電路變得復(fù)雜和電路尺寸增加的問(wèn)題。另外，難以無(wú)縫地切換時(shí)鐘，從而帶來(lái)了無(wú)法容易地改變符號(hào)速率的問(wèn)題。
因此，需要一種可以防止與時(shí)鐘信號(hào)的抽取相關(guān)聯(lián)的性能降低的定時(shí)恢復(fù)電路和抽取時(shí)鐘生成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是提供一種定時(shí)恢復(fù)電路和抽取時(shí)鐘生成方法，其基本克服了由相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)引起的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中給出，并且部分從下面的描述和附圖中變清楚，或者可以根據(jù)描述中提供的教導(dǎo)通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)獲知。本發(fā)明的目的以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)在說(shuō)明書(shū)中特別指出的定時(shí)恢復(fù)電路和抽取時(shí)鐘生成方法來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得，在說(shuō)明書(shū)中以這樣的完全、清楚、簡(jiǎn)明和準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)提出了這些內(nèi)容以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明目的的這些和其他優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種定時(shí)恢復(fù)電路，包括第一振蕩電路，其被配置用來(lái)在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第一定時(shí)信號(hào)；第二振蕩電路，其被配置用來(lái)在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第二定時(shí)信號(hào)；第一抽取電路，其耦合到第一時(shí)鐘信號(hào)的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和第一振蕩電路的輸出節(jié)點(diǎn)，以在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于第一定時(shí)信號(hào)抽取第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)；以及第二抽取電路，其耦合到第一抽取電路的輸出節(jié)點(diǎn)和第二振蕩電路的輸出節(jié)點(diǎn)，以產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于第二定時(shí)信號(hào)抽取第二時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第三時(shí)鐘信號(hào)，其中第一定時(shí)信號(hào)和第二定時(shí)信號(hào)中的一個(gè)具有固定周期，而第一定時(shí)信號(hào)和第二定時(shí)信號(hào)中的另外一個(gè)具有響應(yīng)于反饋控制的周期。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種在定時(shí)恢復(fù)電路中生成抽取時(shí)鐘的方法，所述定時(shí)恢復(fù)電路生成通過(guò)響應(yīng)于利用輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的相位進(jìn)行的反饋控制抽取第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)，并且通過(guò)響應(yīng)于反饋控制調(diào)整輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣點(diǎn)的相位并響應(yīng)于第二時(shí)鐘信號(hào)抽取取樣點(diǎn)，來(lái)生成輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。該方法包括第一抽取步驟，其生成通過(guò)抽取第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的中間時(shí)鐘信號(hào)；以及第二抽取步驟，其生成通過(guò)抽取中間時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)，其中第一抽取步驟和第二抽取步驟中的一個(gè)以響應(yīng)于反饋控制的間隔抽取脈沖，而第一抽取步驟和第二抽取步驟中的另外一個(gè)以固定間隔抽取脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路將時(shí)鐘信號(hào)的抽取劃分為多個(gè)抽取級(jí)，從而使有一個(gè)部分利用不受抖動(dòng)影響的固定抽取率來(lái)執(zhí)行抽取處理，而另一個(gè)部分在存在抖動(dòng)效應(yīng)的情況下利用基于反饋的抽取率來(lái)執(zhí)行抽取處理。這些部分組合在一起以實(shí)現(xiàn)期望的抽取率。在該配置中，利用固定抽取率進(jìn)行的抽取處理可以降低基于反饋的抽取處理的抽取率。因此，可以減少抖動(dòng)對(duì)基于反饋的抽取處理的影響。


本發(fā)明的其他目的和另外的特征將從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中變清楚，在附圖中圖1示出了相關(guān)技術(shù)的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的配置示例；圖2用于說(shuō)明時(shí)鐘控制電路對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的抽?。粓D3用于說(shuō)明與以1/2的速率抽取時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題；圖4示出了抽取率和通過(guò)仿真獲得的錯(cuò)誤率之間的關(guān)系；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的基本配置；圖6示出了圖5的電路對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的抽取示例；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的第一實(shí)施例的配置；圖8的波形圖示出了從時(shí)鐘信號(hào)CLK1到時(shí)鐘信號(hào)CLK2的抽取處理和從時(shí)鐘信號(hào)CLK2到時(shí)鐘信號(hào)CLK3的抽取處理；以及圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的第二實(shí)施例的配置。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的基本配置。圖5的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路包括第一抽取電路20、第二抽取電路21、第一NCO 22、第二NCO 23以及相位比較和環(huán)路濾波器24。
第一抽取電路20和第二抽取電路21中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于如圖1中所示包括時(shí)鐘控制電路10、數(shù)字濾波器13、觸發(fā)器12和抽頭系數(shù)計(jì)算單元17的部分。第一抽取電路20和第二抽取電路21中的每一個(gè)通過(guò)濾波處理等調(diào)整輸入接收數(shù)據(jù)的定時(shí)，并抽取取樣點(diǎn)，從而產(chǎn)生經(jīng)定時(shí)調(diào)整的、抽取后的接收數(shù)據(jù)。另外，第一抽取電路20和第二抽取電路21中的每一個(gè)抽取輸入到其中的時(shí)鐘信號(hào)以產(chǎn)生抽取后的時(shí)鐘信號(hào)。
第一抽取電路20的濾波處理和抽取處理由第一NCO 22的輸出信號(hào)控制。第二抽取電路21的濾波處理和抽取處理由第二NCO 23的輸出信號(hào)控制。
第一NCO 22以固定振蕩頻率振蕩以產(chǎn)生具有預(yù)定周期的鋸齒信號(hào)。第一NCO 22的輸出被固定到預(yù)定頻率，從而是高度精確的，且不受抖動(dòng)的影響。
第二NCO 23基于類(lèi)似于結(jié)合圖1所述的反饋控制來(lái)產(chǎn)生鋸齒信號(hào)。即，該反饋控制使得從第二抽取電路21輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)與數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)一致。具體而言，相位比較和環(huán)路濾波器24使用其相位比較功能來(lái)檢測(cè)觸發(fā)器12的數(shù)據(jù)輸出和過(guò)零點(diǎn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的相位差，并使用其環(huán)路濾波功能對(duì)相位差進(jìn)行積分。第二NCO 23以響應(yīng)于相位比較和環(huán)路濾波器24的輸出所指示的值的頻率振蕩。
因此，第二抽取電路21的輸出變?yōu)檫@樣的接收數(shù)據(jù)，該接收數(shù)據(jù)被以兩倍的符號(hào)速率進(jìn)行取樣，即，在該數(shù)據(jù)中，接收信號(hào)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)的值交替出現(xiàn)。
在圖5的配置中，第一抽取電路20首先以精確的抽取定時(shí)抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK2，然后，第二抽取電路21以響應(yīng)于與符號(hào)速率的偏離的抽取率抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK2，從而產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK3。選擇在從時(shí)鐘信號(hào)CLK1到時(shí)鐘信號(hào)CLK2的第一級(jí)的抽取率，使得在從時(shí)鐘信號(hào)CLK2到時(shí)鐘信號(hào)CLK3的第二級(jí)的抽取率不被設(shè)置為諸如1/2或1/3之類(lèi)的產(chǎn)生大的抖動(dòng)效應(yīng)的速率。
這樣一來(lái)，根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路將時(shí)鐘信號(hào)的抽取劃分為多個(gè)抽取級(jí)，從而使有一個(gè)部分利用不受抖動(dòng)影響的固定抽取率來(lái)執(zhí)行抽取處理，而另一個(gè)部分在存在抖動(dòng)效應(yīng)的情況下利用基于反饋的抽取率來(lái)執(zhí)行抽取處理。這些部分組合在一起以實(shí)現(xiàn)期望的抽取率。在該配置中，利用固定抽取率進(jìn)行的抽取處理可以降低基于反饋的抽取處理的抽取率。因此，可以減少抖動(dòng)對(duì)基于反饋的抽取處理的影響。
圖6示出了圖5的電路對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的抽取示例。在圖6的示例中，具有固定周期的鋸齒信號(hào)NCO1被用來(lái)抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK2。該抽取處理對(duì)應(yīng)于圖5中所示的第一抽取電路20進(jìn)行的抽取。鋸齒信號(hào)NCO1不受抖動(dòng)效應(yīng)的影響并且以固定周期振蕩，從而使時(shí)鐘信號(hào)CLK2具有均勻分布的時(shí)鐘脈沖。
此后，具有基于反饋控制的周期的鋸齒信號(hào)NCO2被用來(lái)抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK2以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK3。該抽取處理對(duì)應(yīng)于圖5中所示的第二抽取電路21進(jìn)行的抽取。由于抖動(dòng)效應(yīng)的影響，鋸齒信號(hào)NCO2的周期有波動(dòng)。由于從時(shí)鐘信號(hào)CLK2到時(shí)鐘信號(hào)CLK3的抽取頻率很低，因此抽取位置的失準(zhǔn)對(duì)接收信號(hào)的質(zhì)量只有很小的影響。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的第一實(shí)施例的配置。圖7的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路包括時(shí)鐘控制電路31、觸發(fā)器32、數(shù)字濾波器33、相位比較器34、環(huán)路濾波器35、NCO 36、抽頭系數(shù)計(jì)算單元37、時(shí)鐘控制電路41、觸發(fā)器42、數(shù)字濾波器43、抽頭系數(shù)計(jì)算單元44和NCO 45。
時(shí)鐘控制電路31、觸發(fā)器32、數(shù)字濾波器33和抽頭系數(shù)計(jì)算單元37對(duì)應(yīng)于圖5的第二抽取電路21。相位比較器34和環(huán)路濾波器35對(duì)應(yīng)于圖5的相位比較和環(huán)路濾波器24。NCO 36對(duì)應(yīng)于圖5的第二NCO 23。時(shí)鐘控制電路41、觸發(fā)器42、數(shù)字濾波器43和抽頭系數(shù)計(jì)算單元44對(duì)應(yīng)于圖5的第一抽取電路20。NCO 45對(duì)應(yīng)于圖5的第一NCO 22。兩級(jí)抽取處理的操作與結(jié)合圖5所述的相同。
數(shù)字濾波器43響應(yīng)于其中提供的抽頭系數(shù)而延遲接收數(shù)據(jù)DATA，從而產(chǎn)生延遲后的接收數(shù)據(jù)。觸發(fā)器42利用時(shí)鐘信號(hào)CLK2鎖存延遲后的接收數(shù)據(jù)，并輸出鎖存后的數(shù)據(jù)。時(shí)鐘信號(hào)CLK2是通過(guò)利用時(shí)鐘控制電路41以固定抽取率抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK1而獲得的。這生成了這樣的接收數(shù)據(jù)，對(duì)該數(shù)據(jù)的取樣數(shù)目被抽取到接近于所期望的取樣速率的速率(即，符號(hào)速率的兩倍)，這還生成了頻率接近于所期望的取樣頻率的時(shí)鐘信號(hào)CLK2。
時(shí)鐘控制電路41的抽取處理和數(shù)字濾波器43的濾波處理由NCO 45控制。NCO 45以固定周期振蕩以產(chǎn)生鋸齒波形。響應(yīng)于該鋸齒波形的信號(hào)值，抽頭系數(shù)計(jì)算單元44計(jì)算提供給數(shù)字濾波器43的濾波系數(shù)。另外，時(shí)鐘控制電路41檢測(cè)從NCO 45輸出的鋸齒波形的下降沿(即，信號(hào)值返回到其初始值的時(shí)刻)，并在與所述的檢測(cè)相同的定時(shí)處抽取(丟棄)時(shí)鐘脈沖，從而實(shí)現(xiàn)所期望的抽取處理。
NCO 45包括用于多位數(shù)據(jù)的觸發(fā)器62和加法器61。加法器61將固定值加上觸發(fā)器62的輸出，并將和提供給觸發(fā)器62。觸發(fā)器62與預(yù)定時(shí)鐘同步地鎖存所提供的和。利用該配置，獲得了這樣的輸出，該輸出的值與預(yù)定時(shí)鐘同步地累積增加。一步的增量等于輸入到加法器61中的固定值。還提供了這樣的配置，使得一旦達(dá)到最大值觸發(fā)器62的輸出就被復(fù)位并返回到零。
數(shù)字濾波器33響應(yīng)于其中提供的抽頭系數(shù)而延遲觸發(fā)器42的輸出，從而生成延遲后的接收數(shù)據(jù)。觸發(fā)器32利用時(shí)鐘信號(hào)CLK3鎖存延遲后的接收數(shù)據(jù)，并輸出鎖存后的數(shù)據(jù)。時(shí)鐘信號(hào)CLK3是通過(guò)利用時(shí)鐘控制電路31抽取時(shí)鐘信號(hào)CLK2的時(shí)鐘脈沖而獲得的。這里，執(zhí)行這樣的控制使得抽取后的頻率等于接收數(shù)據(jù)DATA的符號(hào)速率的兩倍。利用該配置，獲得了以符號(hào)速率的兩倍進(jìn)行取樣的接收數(shù)據(jù)。這種接收數(shù)據(jù)由交替出現(xiàn)的接收信號(hào)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)和過(guò)零點(diǎn)組成。
時(shí)鐘控制電路31的抽取和數(shù)字濾波器33的濾波處理是基于利用觸發(fā)器32的輸出而進(jìn)行的反饋控制來(lái)控制的。該反饋控制使得數(shù)字濾波器33的濾波處理所產(chǎn)生的觸發(fā)器32的輸出與數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)一致。具體而言，在觸發(fā)器32的輸出數(shù)據(jù)中，相位比較器34使用假定處在過(guò)零點(diǎn)處的數(shù)據(jù)的值和假定處在之前和之后的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)的值，并計(jì)算與過(guò)零點(diǎn)的值和數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)的值假定應(yīng)滿足的條件之間的偏離。該計(jì)算出的值代表觸發(fā)器32的輸出和過(guò)零點(diǎn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的相位差。
從相位比較器34輸出的指示相位差的值被環(huán)路濾波器35積分。NCO36以響應(yīng)于環(huán)路濾波器35的輸出指示的值的頻率振蕩。例如，環(huán)路濾波器35的輸出越大，NCO 36的振蕩頻率就越高。環(huán)路濾波器35的輸出越小，NCO 36的振蕩頻率就越低。NCO 36的振蕩信號(hào)具有鋸齒波形。響應(yīng)于該鋸齒波形的信號(hào)值，抽頭系數(shù)計(jì)算單元37計(jì)算提供給數(shù)字濾波器33的濾波系數(shù)。另外，時(shí)鐘控制電路31檢測(cè)從NCO 36輸出的鋸齒波形的下降沿(即，信號(hào)值返回到其初始值的時(shí)刻)，并在與所述的檢測(cè)相同的定時(shí)處抽取(丟棄)時(shí)鐘脈沖，從而實(shí)現(xiàn)所期望的抽取處理。
NCO 36包括用于多位數(shù)據(jù)的觸發(fā)器52和加法器51。加法器51獲得固定值、環(huán)路濾波器35的輸出以及觸發(fā)器52的輸出的和，并將和提供給觸發(fā)器52。觸發(fā)器52與預(yù)定時(shí)鐘同步地鎖存所提供的和。利用該配置，獲得了這樣的輸出，其值與預(yù)定時(shí)鐘同步地累積增加。一步的增量等于固定基礎(chǔ)值加上輸入到加法器51中的環(huán)路濾波器35的輸出所得的值。還提供了這樣的配置，使得一旦達(dá)到最大值觸發(fā)器52的輸出就被復(fù)位并返回到零。
下面將參考這樣的示例描述本發(fā)明的抽取處理，在該示例中，圖7中所示的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路從48MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK1生成40MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK2，并進(jìn)一步從40MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK2生成32MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK3。圖8的波形圖示出了從時(shí)鐘信號(hào)CLK1到時(shí)鐘信號(hào)CLK2的抽取處理和從時(shí)鐘信號(hào)CLK2到時(shí)鐘信號(hào)CLK3的抽取處理。
在該示例中，假定NCO 36和NCO 45的輸出是8位數(shù)據(jù)。為了從48MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK1生成40MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK2，并進(jìn)一步從40MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK2生成32MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK3，第一級(jí)以1/6的抽取率執(zhí)行抽取，第二級(jí)以1/5的抽取率執(zhí)行抽取。
為了在NCO 45中實(shí)現(xiàn)1/6的抽取率，輸入到圖7所示的加法器61中的固定值被設(shè)為42(幾乎等于256步(8位)被6除)。隨著圖7中所示的觸發(fā)器62與時(shí)鐘信號(hào)CLK1同步地執(zhí)行鎖存操作，獲得了鋸齒波形，該波形在等于時(shí)鐘信號(hào)CLK1的6個(gè)周期的時(shí)間段內(nèi)從0增加到256(準(zhǔn)確地說(shuō)，該數(shù)目是252＝42×6)。該波形在圖8中示為NCO1。盡管1/6的抽取率是整數(shù)的倒數(shù)，但是獲得了如圖8所示的脈沖被均勻抽取的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，這是因?yàn)樵诘谝患?jí)處執(zhí)行的抽取處理利用了不受抖動(dòng)效應(yīng)影響的固定周期鋸齒波形。
假定NCO 36實(shí)現(xiàn)1/5的抽取率，圖7中所示的加法器51的基礎(chǔ)值被設(shè)為51(幾乎等于256步(8位)被5除)。該設(shè)置值被加到充當(dāng)反饋調(diào)整的環(huán)路濾波器35的輸出上。因此，響應(yīng)于反饋調(diào)整，在NCO 36的輸出累積增加時(shí)一步的增量與基礎(chǔ)值“51”相偏離。以這種方式生成的鋸齒波形在圖8中示為NCO2。該反饋調(diào)整包括抖動(dòng)效應(yīng)，從而NCO2的下降沿的定時(shí)由于抖動(dòng)而產(chǎn)生波動(dòng)。然而，在圖8所示的示例中，抽取率僅有1/5，從而抖動(dòng)效應(yīng)不明顯。
由于抖動(dòng)效應(yīng)而導(dǎo)致時(shí)鐘脈沖抽取的位置偏位的信號(hào)在圖8的底部示為時(shí)鐘信號(hào)CLK3’。由箭頭A指示的部分對(duì)應(yīng)于由于抖動(dòng)效應(yīng)而導(dǎo)致時(shí)鐘脈沖抽取的位置偏位的點(diǎn)。這種偏位最大只可能在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的每6個(gè)周期中發(fā)生一次。然而，在相關(guān)技術(shù)的單級(jí)抽取配置中，需要1/3的抽取率以通過(guò)抽取將48MHz時(shí)鐘信號(hào)CLK1轉(zhuǎn)換為32MHz。這種情況下，由于抖動(dòng)效應(yīng)導(dǎo)致的抽取位置的偏位最大在時(shí)鐘信號(hào)CLK1的每3個(gè)周期中發(fā)生一次。
在上述示例中，出于簡(jiǎn)化說(shuō)明的目的，已經(jīng)描述了在第一級(jí)處抽取率為1/6并且在第二級(jí)處抽取率為1/5的情形。例如，第二級(jí)的抽取率可設(shè)為發(fā)生頻率較低的諸如1/8之類(lèi)的較小的值。這種設(shè)置比上述示例提供了更為穩(wěn)定的性能。另外，盡管參考使用8位數(shù)據(jù)的NCO進(jìn)行了描述，但是大多數(shù)情況下實(shí)際數(shù)據(jù)大小可設(shè)為24位或該數(shù)目附近。
在圖8所示的示例中，由NCO 45生成的振蕩波形NCO 1和由NCO36生成的振蕩波形NCO2被設(shè)為相同周期。應(yīng)當(dāng)注意，振蕩的初始值被設(shè)為不同的值，從而防止NCO1和NCO2的下降沿彼此一致。如果NCO1返回到0的定時(shí)和NCO2返回到0的定時(shí)彼此一致或接近，則在第二級(jí)處抽取的時(shí)鐘脈沖的位置緊跟著在第一級(jí)處抽取的時(shí)鐘脈沖的位置。這種情況下，作為兩級(jí)抽取處理的結(jié)果的時(shí)鐘信號(hào)CLK3具有非常不均勻的脈沖分布，其中丟棄了連續(xù)的脈沖。
為了避免這種情形，優(yōu)選地使第一級(jí)的NCO 45的下降沿定時(shí)不同于第二級(jí)的NCO 36的下降沿定時(shí)，如圖8中的示例所示。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，例如，NCO 45可以從初始值0開(kāi)始操作，而NCO 36可以從初始值100左右開(kāi)始操作。利用這種NCO初始值的不同設(shè)置，可以獲得具有均勻脈沖分布的時(shí)鐘信號(hào)。在第一級(jí)NCO的周期與第二級(jí)NCO的周期不同的情況下，在對(duì)應(yīng)于這些周期的最小公倍數(shù)的定時(shí)處發(fā)生連續(xù)抽取。然而，由于這種連續(xù)抽取的發(fā)生頻率極低，因此這不是個(gè)明顯問(wèn)題。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路的第二實(shí)施例的配置。在圖9中，與圖7中相同的元件以相同的標(biāo)號(hào)指代，并且省略其描述。
在圖9所示的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路中，與圖7所示的符號(hào)定時(shí)恢復(fù)電路相比，第一級(jí)抽取處理的角色和第二級(jí)抽取處理的角色被互換。在圖7所示的配置中，在第一級(jí)處執(zhí)行具有固定抽取率的抽取處理，而在第二級(jí)處執(zhí)行具有基于反饋控制的抽取率的抽取處理。相反，在圖9所示的配置中，在第一級(jí)處執(zhí)行具有基于反饋控制的抽取率的抽取處理，而在第二級(jí)處執(zhí)行具有固定抽取率的抽取處理。即，環(huán)路濾波器35的輸出被提供給第一級(jí)處的NCO 45的加法器61，而第二級(jí)的NCO 36的加法器51僅具有固定值。
即使在圖9所示的配置中，相位比較器34、環(huán)路濾波器35、NCO45、抽頭系數(shù)計(jì)算單元44、數(shù)字濾波器43、觸發(fā)器42、數(shù)字濾波器33和觸發(fā)器32也一起構(gòu)成了反饋路徑，其實(shí)現(xiàn)了等同于圖7中的反饋控制。另外，NCO 36、時(shí)鐘控制電路31和觸發(fā)器32提供了具有固定抽取率的抽取處理。這提供了與圖7所示配置相同的優(yōu)點(diǎn)。即，通過(guò)降低基于反饋控制的抽取處理的抽取率，減小了抖動(dòng)效應(yīng)。
另外，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下進(jìn)行各種變化和修改。
本申請(qǐng)基于2005年3月28日向日本專(zhuān)利局提交的在先日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2005-093004并要求其優(yōu)先權(quán)，這里通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種定時(shí)恢復(fù)電路，包括第一振蕩電路，其被配置用來(lái)在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第一定時(shí)信號(hào)；第二振蕩電路，其被配置用來(lái)在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第二定時(shí)信號(hào)；第一抽取電路，其耦合到第一時(shí)鐘信號(hào)的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和所述第一振蕩電路的輸出節(jié)點(diǎn)，以在輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于所述第一定時(shí)信號(hào)抽取所述第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)；以及第二抽取電路，其耦合到所述第一抽取電路的輸出節(jié)點(diǎn)和所述第二振蕩電路的輸出節(jié)點(diǎn)，以產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于所述第二定時(shí)信號(hào)抽取所述第二時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第三時(shí)鐘信號(hào)，其中所述第一定時(shí)信號(hào)和所述第二定時(shí)信號(hào)中的一個(gè)具有固定周期，而所述第一定時(shí)信號(hào)和所述第二定時(shí)信號(hào)中的另外一個(gè)具有響應(yīng)于反饋控制的周期。
2.如權(quán)利要求1所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述第一抽取電路還耦合到第一數(shù)據(jù)信號(hào)的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)以將所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為與所述第二時(shí)鐘信號(hào)同步的第二數(shù)據(jù)信號(hào)，并且所述第二抽取電路將所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為與所述第三時(shí)鐘信號(hào)同步的第三數(shù)據(jù)信號(hào)，以在輸出節(jié)點(diǎn)輸出所述第三數(shù)據(jù)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的定時(shí)恢復(fù)電路，還包括相位檢測(cè)電路，其耦合到所述第二抽取電路的輸出節(jié)點(diǎn)，以輸出響應(yīng)于所述第三數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的相位檢測(cè)信號(hào)；以及環(huán)路濾波器，其耦合到所述相位檢測(cè)電路以接收所述相位檢測(cè)信號(hào)，其中所述第一振蕩電路和所述第二振蕩電路中只有一個(gè)耦合到所述環(huán)路濾波器的輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述第一抽取電路包括被配置用來(lái)調(diào)整所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路；以及被配置用來(lái)通過(guò)與所述第二時(shí)鐘信號(hào)同步地鎖存經(jīng)相位調(diào)整的第一數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)生成所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)的電路，并且其中所述第二抽取電路包括被配置用來(lái)調(diào)整所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路；以及被配置用來(lái)通過(guò)與所述第三時(shí)鐘信號(hào)同步地鎖存經(jīng)相位調(diào)整的第二數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)生成所述第三數(shù)據(jù)信號(hào)的電路。
5.如權(quán)利要求4所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述被配置用來(lái)調(diào)整所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路響應(yīng)于所述第一定時(shí)信號(hào)來(lái)調(diào)整所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的相位，并且所述被配置用來(lái)調(diào)整所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路響應(yīng)于所述第二定時(shí)信號(hào)來(lái)調(diào)整所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)的相位。
6.如權(quán)利要求5所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述被配置用來(lái)調(diào)整所述第一數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路和所述被配置用來(lái)調(diào)整所述第二數(shù)據(jù)信號(hào)的相位的電路包括數(shù)字濾波器。
7.如權(quán)利要求1所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述第一振蕩電路和所述第二振蕩電路包括數(shù)控振蕩器。
8.如權(quán)利要求1所述的定時(shí)恢復(fù)電路，其中所述第一振蕩電路和所述第二振蕩電路分別從不同的初始值開(kāi)始振蕩。
9.一種在定時(shí)恢復(fù)電路中生成抽取時(shí)鐘的方法，所述定時(shí)恢復(fù)電路生成通過(guò)響應(yīng)于利用輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的相位進(jìn)行的反饋控制抽取第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)，并且通過(guò)響應(yīng)于所述反饋控制調(diào)整輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣點(diǎn)的相位并響應(yīng)于所述第二時(shí)鐘信號(hào)抽取所述取樣點(diǎn)，來(lái)生成所述輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，所述方法包括第一抽取步驟，其生成通過(guò)抽取所述第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的中間時(shí)鐘信號(hào)；以及第二抽取步驟，其生成通過(guò)抽取所述中間時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)，其中所述第一抽取步驟和所述第二抽取步驟中的一個(gè)以響應(yīng)于所述反饋控制的間隔抽取脈沖，而所述第一抽取步驟和所述第二抽取步驟中的另外一個(gè)以固定間隔抽取脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一抽取步驟生成通過(guò)調(diào)整所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣點(diǎn)的相位并響應(yīng)于所述中間時(shí)鐘信號(hào)抽取所述取樣點(diǎn)而獲得的中間數(shù)據(jù)信號(hào)，并且所述第二抽取步驟生成通過(guò)調(diào)整所述中間數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣點(diǎn)的相位并響應(yīng)于所述第二時(shí)鐘信號(hào)抽取所述中間數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣點(diǎn)而獲得的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。
全文摘要
一種定時(shí)恢復(fù)電路，包括第一振蕩電路，其被配置用來(lái)產(chǎn)生第一定時(shí)信號(hào)；第二振蕩電路，其被配置用來(lái)產(chǎn)生第二定時(shí)信號(hào)；第一抽取電路，其耦合到第一時(shí)鐘信號(hào)的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)和第一振蕩電路，以產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于第一定時(shí)信號(hào)抽取第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第二時(shí)鐘信號(hào)；以及第二抽取電路，其耦合到第一抽取電路和第二振蕩電路，以產(chǎn)生通過(guò)響應(yīng)于第二定時(shí)信號(hào)抽取第二時(shí)鐘信號(hào)的脈沖而獲得的第三時(shí)鐘信號(hào)，其中第一定時(shí)信號(hào)和第二定時(shí)信號(hào)中的一個(gè)具有固定周期，而另外一個(gè)具有響應(yīng)于反饋控制的周期。
文檔編號(hào)H04L7/02GK1842070SQ20061005685
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
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