專利名稱：調節信號采樣點的技術的制作方法
技本領域本發明通常涉及用于調節失真數據信號水平采樣點的技術。
背景技術：
抖動是用來描述由于信號從其理想定時位置短期偏離而引起的失真的通用術語。期望傳輸具有最小抖動量的信號，但通信系統內的非理想部件不可避免地使數據信號失真。失真可以是數據信號的幅度、時間或相位偏離，并且在接收器內的數據恢復中可以引起誤差。
抖動可以分成(1)隨機抖動(這可能由系統內不可避免的噪聲源引起)和(2)確定性抖動(這可能由非理想的數據信號傳輸和處理引起)。隨機抖動成分被認為具有零均值高斯(鐘形)分布，而確定性抖動成分可以具有離散和非對稱分布。在出現非高斯抖動分布的情況下，常規接收器可能呈顯出退化的性能。
附圖1A-1C描述(a)以眼圖形式圖示的發送(transmitted)輸入信號、(b)在接收器內生成并用來采樣接收(received)輸入信號的時鐘信號(標注為CLOCK)、以及(c)輸入信號的相關轉換密度圖的不同實施例。眼圖可以表示出現輸入信號轉換時的信號CLOCK相位(即時間例子)。輸入信號的轉換(即從‘0’轉換到‘1’或從‘1’轉換到‘0’)可以定義為跨越50％水平。
在一些當前的系統中，Alexander型相位比較器用來再生輸入信號。關于Alexander相位檢測器描述，參見《電子通訊(Electronic Letters)》1975年10月第11卷第541-542頁，由J.D.H.Alexander撰寫、名稱為“從隨機二進制信號中進行時鐘恢復(ClockRecoveryFrom Random Binary Signals)”的文章。在一些系統中，Alexander型比較器使CLOCK信號的180度相位與轉換分布的波峰或均值對齊，并且在CLOCK信號的每個零(0)度相位時采樣輸入信號。可以使用這樣的輸入信號的樣本來再生輸入信號。
圖1A描述非回零(NRZ)輸入信號的所謂“睜眼”情況，其中輸入信號的轉換主要出現在窄的相位區域(圖示為區域T)內。轉換分布曲線顯示輸入信號的轉換主要出現在窄的相位區域內。當CLOCK信號的180度相位與轉換分布的波峰對齊時，CLOCK信號的零(0)度相位可以用來采樣輸入信號。
圖1B描述失真的NRZ信號和所謂的“閉眼”情況，其中輸入信號的轉換出現在信號CLOCK的寬的相位范圍內。因此，輸入信號的眼圖揭示了沒有出現轉換的小區域。在這種情況下，相位比較可以指示輸入信號的轉換頻繁地出現在區域T之外。區域T可以表示包容輸入信號轉換分布的區域。在這種情況下，在相位S采樣的樣本可以在輸入信號出現轉換時采樣。如果輸入信號的樣本是在相位S進行采樣的，則輸入信號可能被不正確地采樣。
圖1C描述非對稱回零(RZ)信號的情況，其中輸入信號轉換與信號CLOCK相位的離散分布一起出現。在這種情況下，相位比較可以指示輸入信號的轉換分布在區域T的中心不具有它的最大值。而且，與由轉換分布函數所描述的相對應的“模糊”轉換相比，輸入信號的邊緣之一可以是更陡峭和更明確。在這種情況下，CLOCK信號的180度相位可以與轉換分布的波峰之一對齊，并且在相位S采樣的樣本可以在在“眼圖”沒有完全打開時采樣。因此，輸入信號的樣本可能不準確。


在附圖中圖解圖1A-1C描述時鐘信號、輸入信號、以及相關轉換密度圖的實例。
圖2描述可以使用本發明一些實施方案的接收器實施例。
圖3以方框圖形式描述作為采樣相位調節器的本發明實施方案。
圖4描述依據本發明實施方案的相位比較器的采樣傳遞函數。
圖5描述依據本發明實施方案的相位比較器的實施例。
圖6描述依據本發明實施方案，相位比較器可以實施的領先A/落后A和領先B/落后B的示例性傳遞函數。
注意，在不同圖中使用相同附圖標記指示相同或相似部件。
具體實施例方式
例如，圖2描述可以使用本發明一些實施方案的接收器系統20的實施例。光-電轉換器(“O/E”)22可以把從光學網絡中接收的光信號轉換成電信號。盡管已經參考光信號，但另外或可選擇地，接收器20可以從電信號網絡中接收電信號。放大器24可以放大電信號。依據本發明的實施方案，重定時器系統25可以調節用來采樣的時鐘信號的相位，并且再生輸入信號。重定時器系統25也可以使用樣本來再生電信號。關于再生信號，層二處理器26可以執行例如符合以太網的介質訪問控制(MAC)管理，所述的管理在以下的版本中描述，例如IEEE 802.3；符合例如ITU-T G.709的光學傳輸網絡(OTN)解幀(de-framing)和解包封(de-wrapping)；按照ITU-T G.975的前向糾錯(FEC)處理；和/或其他層2(layer 2)處理。接口28可以在層二處理器26和其他設備之間提供相互通信，例如交換結構(未圖示)。例如，接口28可以符合供應商專用多源協定(MSA)協議。關于圖1描述的實施例決不是限定可以使用本發明一些實施方案的系統。例如，接收器20可以被調適來接收依據任何標準的無線或有線信號。
圖3以方框圖形式描述作為采樣相位調節器300的本發明實施方案。采樣相位調節器300可以調節輸入信號(圖示為信號INPUT)的采樣相位，以便可以對信號INPUT進行精確采樣。依據本發明的實施方案，采樣相位調節器300可以把信號CLOCK的采樣相位(例如零(0)度相位)調節成這樣的相角，即在該相角信號INPUT轉換出現的可能性更小。
例如，在圖1B和1C內描述的情形中，信號CLOCK的采樣相位(相位S)對應于這樣的相位，即在該相位信號INPUT的轉換可能出現。在本實施例中，依據本發明的實施方案，采樣相位調節器300可以把信號CLOCK的采樣相位從S調節到S’。相位S’可以對應于這樣的相位，即在該相位信號INPUT的轉換比在相位S出現的可能性更小，并且其中“睜眼”的程度可以是最大的(即，眼圖內的相位，其中“1”和“0”值之間的幅度差可以是最大的)。
采樣相位調節器300的一個實施方式可以包括時鐘發生器310、相位比較器320、電荷泵330和環路濾波器340。時鐘發生器310可以輸出時鐘信號(圖示為CLOCK)。時鐘發生器310可以基于控制信號CNTRL調節信號CLOCK的相位。時鐘發生器310可以實施為壓控振蕩器(VCO)或壓控晶體振蕩器(VCXO)，盡管其他振蕩器也可以使用。
相位比較器320可以輸出根據信號CLOCK定時的信號INPUT的樣本(這樣的輸出樣本圖示為信號OUTPUT)。在一個實施方式中，相位比較器320可以在信號CLOCK的零(0)度相位時采樣信號INPUT，盡管其他相角也可以使用。另外，相位比較器320可以提供信號(圖示為領先/落后)來移動信號CLOCK的采樣相位。在本發明的一個實施方案中，與當信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約|±180|和|±X|之間的相角時相比，當信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約|±X|和0之間的相角時，相位比較器320可以更多地移動信號CLOCK的采樣相位。值X可以對應于信號CLOCK這樣的相角，即在該相角如果信號INPUT的轉換近似地出現，則信號INPUT可以具有閉眼特性(例如針對圖1B和1C所述)。當想要更小的轉換區域時，可以選擇更大的X值。例如，在一個實施中，值X可以約為90度，盡管其他值也可以使用。
例如，圖4描述依據本發明實施方案的相位比較器320的采樣傳遞函數，用于采樣相位為零度并且轉換對準在180度的情況。在本實施例中，如果信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約-180和-X之間的相角，則相位比較器320可以輸出幅度為-L的領先/落后信號以使信號CLOCK減慢與L成比例的相位量(這可以對應于信號INPUT落后信號CLOCK的狀態)。在本實施例中，如果信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約-X和0之間的相角，則相位比較器320可以輸出幅度為-M的領先/落后信號以使信號CLOCK減慢與M成比例的相位量(這可以對應于信號INPUT落后信號CLOCK的狀態)，這里M＞L。
在本實施例中，如果信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約X和180之間的相角，則相位比較器320可以輸出幅度為L的領先/落后信號以使信號CLOCK加快與L成比例的相位量(這可以對應于信號INPUT領先信號CLOCK的狀態)。在本實施例中，如果信號INPUT的轉換出現在信號CLOCK的約0和X之間的相角，則相位比較器320可以輸出幅度為M的領先/落后信號以使信號CLOCK加快與M成比例的相位量(這可以對應于信號INPUT領先信號CLOCK的狀態)，這里M＞L。
圖5描述依據本發明實施方案的相位比較器320的示例性實施方式。相位比較器320可以包括相位比較器510A和510B以及加法器520。例如，圖6描述各個相位比較器510A和510B可以實施的領先A/落后A信號和領先B/落后B信號的示例性傳遞函數。
對于信號CLOCK的0，180和-180度相角而言，相位比較器5l0A可以比較信號INPUT的轉換與信號CLOCK的轉換，并且指示信號INPUT的轉換是否領先或落后信號CLOCK的轉換(這樣的輸出圖示為領先A/落后A)。這里，信號CLOCK-X可以表示信號CLOCK相位偏移-X度的版本。這里，信號CLOCK+X可以表示信號CLOCK相位偏移+X度的版本。對于信號CLOCK的X和-X度相角而言，相位比較器510B可以比較信號INPUT的轉換與信號CLOCK+X和CLOCK-X各自的轉換，并且指示信號INPUT的轉換是否領先或落后信號CLOCK+X和CLOCK-X各自的轉換(這樣的輸出圖示為領先B/落后B)。領先/落后信號(具有圖4中所述的傳遞函數)可以表示領先A/落后A信號和領先B/落后B信號的總和。
相位比較器510A和510B中的每一個可以實施為Alexander(“起停”)型電路。在《電子通訊(Electronic Letters)》1975年10月第11卷第541-542頁，由J.D.H.Alexander撰寫、名稱為“從隨機二進制信號中進行時鐘恢復(Clock Recovery From Random BinarySignals)”的文章中描述了Alexander相位檢測器的一個可能實施方式。
相位比較器510A和510B可以輸出領先A/落后A信號和領先B/落后B信號給向加法器520。加法器520可以求領先A/落后A信號和領先B/落后B信號之和，并且把所述和作為領先/落后信號提供給電荷泵330(圖3)。
參考圖3，電荷泵330可以從相位比較器320接收領先/落后信號。電荷泵330可以從時鐘發生器310增加或消除與領先/落后信號的符號(正或負)和幅度成比例的量的電荷。電荷泵330可以輸出信號CNTRL，信號CNTRL命令時鐘發生器310增加或降低信號CLOCK的速度。例如，如果電荷泵330接收到領先指示符，則信號CNTRL可以給時鐘發生器310相應增加電荷來增加信號CLOCK的速度。相反，如果電荷泵330接收到落后指示符，則信號CNTRL可以從時鐘發生器310相應去除電荷來降低信號CLOCK的速度。
當信號CNTRL的頻率位于環路濾波器340的通頻帶內時，環路濾波器340可以把信號CNTRL傳遞給時鐘發生器310。時鐘發生器310可以接收信號CNTRL和的被傳遞部分。盡管提供電荷泵和環路濾波器組合作為實施例，但可以使用其他設備向時鐘發生器310有選擇地傳遞信號CNTRL。
附圖和前述說明給出了本發明的實施例。然而，本發明的范圍決不是由這些具體實施例進行限定。無論說明書中是否明確給出，許多變化是可能的，例如在結構、尺寸和材料使用方面的差異。本發明的范圍至少是與下列權利要求書給出的范圍一樣寬。
權利要求
1.一種方法，包括提供第一和第二信號轉換的相位比較結果，其中約在第二信號的0和|X|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度比約在第二信號的|X|和|±180|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度更大；基于所述相位比較結果來調節第二信號的相位；以及基于所述相位調節的第二信號來采樣所述第一信號。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述調節步驟包括將所述第二信號的相位調節一個與所述相位比較結果的幅度成比例的量。
3.如權利要求1所述的方法，其中X約為90度。
4.如權利要求1所述的方法，其中基于主要出現第一信號轉換的第二信號相位區域來選擇X。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述調節步驟包括基于所述相位比較結果的幅度和符號來調節第二信號的相位。
6.一種裝置，包括相位比較器，所述相位比較器比較第一和第二信號的相位，并且提供相位比較結果，其中約在第二信號的0和|X|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度比約在第二信號的|X|和|±180|度之間的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度更大；第二信號源，所述第二信號源輸出第二信號，其中所述第二信號源根據所述相位比較結果來調節第二信號的相位，其中所述相位比較器基于所述相位調節的第二信號來采樣第一信號；電荷泵，所述電荷泵接收所述相位比較結果并且基于所述相位比較結果提供控制信號；以及濾波器，所述濾波器對所述控制信號進行積分，并且向所述第二信號源提供指令以基于所述積分來改變第二信號的速度。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述相位比較器包括第一相位比較器，所述第一相位比較器約在第二信號的0，180和-180度相角比較第一和第二信號的相位，并且提供第二相位比較結果；第二相位比較器，所述第二相位比較器約在第二信號的X和-X度相角比較第一和第二信號的相位，并且提供第三相位比較結果；以及加法器，所述加法器求第二與第三相位比較結果之和，并且基于所述和，把相位比較結果提供給所述電荷泵。
8.如權利要求6所述的裝置，其中所述第二信號源是基于所述相位比較結果的幅度和符號來調節所述第二信號的相位。
9.如權利要求7所述的裝置，其中所述第一相位比較器包括Alexander型相位比較器。
10.如權利要求7所述的裝置，其中所述第二相位比較器包括Alexander型相位比較器。
11.一種方法，包括根據第二信號的相位采樣第一信號；以及把第二信號的采樣相位調節到所述第一信號的轉換大約最不可能出現的相位。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述調節步驟包括提供第一和第二信號轉換之間的相位比較結果，其中約在第二信號的0和|X|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度比約在第二信號的|X|和|±180|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度更大；以及基于所述相位比較結果來調節第二信號的相位。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述調節所述相位的步驟包括基于所述相位比較結果的幅度和符號來調節所述第二信號的相位。
14.一種系統，包括放大器，所述放大器接收第一信號并放大所述第一信號；相位比較器，所述相位比較器比較第一信號和第二信號之間的相位，并且提供相位比較結果，其中約在第二信號的0和|X|度之間出現的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度比約在第二信號的|X|和|±180|度之間的第一和第二信號之間的相位差的相位比較結果的幅度更大；第二信號源，所述第二信號源輸出第二信號，其中所述第二信號源基于所述相位比較結果來調節所述第二信號的相位，其中所述相位比較器基于所述相位調節的第二信號來采樣第一信號；以及層二處理器，所述層二處理器接收所述第一信號。
15.如權利要求14所述的系統，還包括光-電轉換器，所述光-電轉換器把光信號轉換成電信號，并且把所述電信號提供給所述放大器作為所述第一信號。
16.如權利要求14所述的系統，其中所述層二處理器包括邏輯以執行符合IEEE802.3的介質訪問控制。
17.如權利要求14所述的系統，其中所述層二處理器包括邏輯以執行符合ITU-TG.709的光學傳輸網絡解幀。
18.如權利要求14所述的系統，其中所述層二處理器包括邏輯以執行符合ITU-TG.709的光學傳輸網絡解包封。
19.如權利要求14所述的系統，其中所述層二處理器包括邏輯以執行符合ITU-TG.975的前向糾錯處理。
20.如權利要求14所述的系統，還包括數據總線，所述數據總線從所述層二處理器接收信號和向所述層二處理器提供信號。
21.如權利要求20所述的系統，還包括耦合到所述數據總線的交換結構。
全文摘要
調節輸入信號的采樣次數的技術。
文檔編號H03L7/08GK1695338SQ03824958
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月3日 優先權日2002年9月4日
發明者本尼·克里斯琴森, 卡斯珀·迪特里希, 畢阿克·戈斯, 索吉爾德·弗蘭克, 艾溫德·約翰森 申請人:英特爾公司