專利名稱：實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的數(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)字平滑電路從隨機的以太網(wǎng) 信號中提取時鐘的方法。
背景技術(shù)：
在基于IP的新一代通信網(wǎng)中，為了實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸，在發(fā)送端，把實時 業(yè)務(wù)(T畫業(yè)務(wù))進行打包處理，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謹業(yè)務(wù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和抖動消除，從而獲得碼流 的定時信息。抖動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 現(xiàn)對輸入定時信號的量化、數(shù)字濾波和定時綜合。傳統(tǒng)的數(shù)字化理論在這里表 現(xiàn)為簡單的取整，電路往往對應(yīng)的是吞吐脈沖，即為計數(shù)器的形式。
在TDMoIP系統(tǒng)中，在發(fā)送端，需要發(fā)送的信號是標準的El信號，為了在 以太網(wǎng)系統(tǒng)中傳輸，把E1信號進行拆分、封裝，使其變成固定大小的以太網(wǎng)包, 原來的El信號中的定時信息全部丟失；在接收端收到的信號中不含有任何定時 信息，數(shù)據(jù)的抖動也變?yōu)殡S機的，這就需要在接收端要進行特殊處理，才能回 復(fù)E1信號的時鐘。由于以太網(wǎng)信號是隨機信號，首先對隨機的以太網(wǎng)信號進行 統(tǒng)計處理，得到信號的基本頻率，然后以此頻率為基準，進行數(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現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的數(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-
一種實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的數(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)整電路是由多模計數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲器組成；所述多模計數(shù)器包括第一計數(shù)器1和第二計數(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 數(shù)器1和第二計數(shù)器2的輸出以及鑒相控制信號vd分別與鑒頻器PD的輸入相 連；所述鑒相控制信號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的輸入分別接基準時鐘信號， 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。
一種實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的方法，其包括以下步驟 l]第一計數(shù)器1和第二計數(shù)器2分別對以太網(wǎng)信號的輸入信號fin和輸出
信號f。ut進行計數(shù)；
2]計數(shù)結(jié)果和鑒相控制信號vd分別送入鑒頻器FD，鑒頻器FD輸出頻差
fd;鑒相器PD利用高速時鐘對選擇器MUX的輸出信號和鑒相控制信號vd的相
差進行計數(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；
4]分頻器根據(jù)加法器3處理后產(chǎn)生的控制信號得到分頻比，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，對第一分頻器5和第二分頻器6的頻率進行選擇和調(diào)整，輸出以 太網(wǎng)的輸出信號f。ut。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明提出了一種可對E1支路信號平滑的數(shù)字平滑器，其中包含二階 數(shù)字鎖相環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，尤其適合ASIC實現(xiàn)，用該方法設(shè)計ASIC電路，運行可靠，且經(jīng)實驗證明抖動指標符合有關(guān)ITU-T標準。
2、 本發(fā)明采用鑒頻、鑒相并置方法，同時把數(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時鐘信號。
3、 本發(fā)明使輸出數(shù)據(jù)流的頻率的變化在時間上拉長，便于數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計。


圖1為本發(fā)明的電路原理示意其中l(wèi)一第一計數(shù)器、2—第二計數(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、fin—輸入信號、vd—鑒相控制信號、fo—基準時鐘、filter—加法 器輸出信號、fd—輸入信號和輸出信號的頻差、pd—輸入信號和輸出信號的相差。
具體實施例方式
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)整電路是由多模計數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲器組成；多模計數(shù)器包括第一計數(shù)器和第 二計數(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；第一計數(shù) 器和第二計數(shù)器的輸出以及鑒相控制信號分別與鑒頻器的輸入相連；鑒相控制 信號和小數(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 的輸入分別接基準時鐘信號，其輸出分別與選擇器MUX的輸入端相連；控制器 根據(jù)輸入信號產(chǎn)生對第一分頻器和第二分頻器輸出的控制信號，控制器由串行 加法器構(gòu)成。
一種實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的方法，包括以下步驟第一計數(shù)器和 第二計數(shù)器分別對以太網(wǎng)信號的輸入信號和輸出信號進行計數(shù)；計數(shù)結(jié)果和鑒 相控制信號分別送入鑒頻器，鑒頻器輸出頻差；鑒相器利用高速時鐘對選擇器 的輸出信號和鑒相控制信號的相差進行計數(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；控制器根據(jù)加法器處理后產(chǎn)生的控制信號得到分頻比，送入選擇器；選擇器根據(jù)分頻比，對第一分頻器和 第二分頻器的頻率進行選擇和調(diào)整，輸出以太網(wǎng)的輸出信號。 本發(fā)明原理
本發(fā)明針對通過以太網(wǎng)傳輸E1信號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計出了一種全數(shù)字鎖 相環(huán)，采用鑒頻、鑒相并置方法，同時把數(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時鐘信號。經(jīng)硬件實驗證實達到了設(shè)計要求， 該電路結(jié)構(gòu)簡單，易于集成到ASIC中去，有較強的實用性，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)整電路是由多模計數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲器組成；多模計數(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 儲器，實現(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間上拉長。
本發(fā)明是一個直接處理式鎖相環(huán)，第一計數(shù)器和第二計數(shù)器分別對讀寫時 鐘脈沖進行計數(shù)，減法器，輸出頻差，數(shù)字鑒相器，是一個計數(shù)器，用高速時 鐘對相差進行計數(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，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)字抖動衰減器，用來衰減通過 以太網(wǎng)傳輸E1信號引起的抖動，這里的比特調(diào)整電路就相當于一個可控的低通 濾波器，根據(jù)設(shè)計要求，比特調(diào)整電路的輸出，即鎖相環(huán)的輸入為首先對以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，確定E1信號的基本速率，然后對高于或低于基本速率的數(shù) 據(jù)進行比特調(diào)整，比特調(diào)整的快慢由自適應(yīng)算法確定。
第一計數(shù)器和第二計數(shù)器是相同的循環(huán)計數(shù)器，只是初始值不相同，其功 能相當于對過去輸入信號進行無窮次累加，它們和鑒頻器、鑒相器、加法器共 同完成鑒頻、鑒相的作用，同時還含有濾波器的功能，也就是說把鑒頻、鑒相 結(jié)果進行了數(shù)字濾波。鑒相控制信號完成對鑒頻、鑒相結(jié)果的取值時刻，實際 上起一個量化間隔的作用，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)果并置和一個常數(shù)相加，起一個電路前后 銜接的作用。實際上，信號在經(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、一種實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的數(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)整電路是由多模計數(shù)器和數(shù)據(jù)存儲器組成；所述多模計數(shù)器包括第一計數(shù)器(1)和第二計數(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；所述第一計數(shù)器(1)和第二計數(shù)器(2)的輸出以及鑒相控制信號(vd)分別與鑒頻器(PD)的輸入相連；所述鑒相控制信號(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所述的實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的數(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) 的輸入分別接基準時鐘信號(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、 一種實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的方法，其特征在于其包括以下 步驟1]第一計數(shù)器(1)和第二計數(shù)器(2)分別對以太網(wǎng)信號的輸入信號(fin)和輸出信號(f。ut)進行計數(shù)；2]計數(shù)結(jié)果和鑒相控制信號(vd)分別送入鑒頻器(FD)，鑒頻器(FD)輸出頻 差(fd);鑒相器(PD)利用高速時鐘對選擇器(MUX)的輸出信號和鑒相控制信號(Vd)的相差進行計數(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；4]分頻器根據(jù)加法器(3)處理后產(chǎn)生的控制信號得到分頻比，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(f。ut)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)從以太網(wǎng)信號中提取時鐘的方法，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(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，對第一分頻器(5)和 第二分頻器(6)的頻率進行選擇和調(diào)整，輸出以太網(wǎng)的輸出信號(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)字平滑電路從隨機的以太網(wǎng)信號中提取時鐘的方法，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時鐘信號。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，易于實現(xiàn)的優(yōu)點，用該方法設(shè)計ASIC電路，運行可靠，且經(jīng)實驗證明抖動指標符合有關(guān)ITU-T標準。
文檔編號H04L7/033GK101534186SQ200810017670
公開日2009年9月16日 申請日期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 申請人:西安郵電學(xué)院