[發(fā)明專利]應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法及其電學(xué)器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010204588.4
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101873133A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琿
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州橙芯微電子科技有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中的時鐘恢復(fù)技術(shù)，特別涉及一種利用最大頻率相關(guān)性獲取時鐘恢復(fù)的頻率鎖定技術(shù)。

背景技術(shù)

在包括數(shù)據(jù)通信的許多應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)臅r鐘頻率和相位校準(zhǔn)是在對數(shù)據(jù)進行處理前由時鐘恢復(fù)模塊進行的。在相對較低的數(shù)據(jù)速率和時序要求寬松的系統(tǒng)中，系統(tǒng)發(fā)送時鐘信號作為一個單獨的信號數(shù)據(jù)位。接收器可直接使用時鐘校準(zhǔn)模塊，如鎖相回路(PLL)或延遲鎖定回路(DLL)，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臅r鐘信號采樣接收數(shù)據(jù)信號。這已被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信，如PCI技術(shù)。

在高數(shù)據(jù)傳輸速率和時序嚴(yán)格的系統(tǒng)中，如應(yīng)用高速PCI-Express的串行數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，在系統(tǒng)中使用獨立的時序信號線與數(shù)據(jù)線同時進行傳輸將造成硬件和功耗的大量消耗。一個有吸引力的選擇是：將時鐘信號嵌入到傳輸數(shù)據(jù)流中，并在接收器采用時鐘恢復(fù)電路來提取數(shù)據(jù)中嵌入的時鐘信息。

現(xiàn)代高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)計，廣泛采用了在發(fā)射端原始數(shù)據(jù)流中嵌入時鐘并在接收端恢復(fù)時鐘的方式，使得該系統(tǒng)消除了對單獨的計時通道的需要。它提供了更高的數(shù)據(jù)率，更好的可靠性，降低噪音的產(chǎn)生，提高抗噪聲性能、降低功耗和成本。

在一般情況下，接收器的時鐘頻率可以與發(fā)送器的時鐘頻率不同。可以使用不同類型的鑒頻鑒相器(PFD)，如Hogge類型或是Alexander類型或過采樣型鑒頻鑒相器。由于數(shù)據(jù)的隨機性和鑒頻鑒相器比較小的增益，這些鑒頻鑒相器具有非常有限的頻率捕獲范圍。因此，需要高精確度的時鐘源，如晶體振蕩器來減小發(fā)送器和接收器間的頻率差異。為了避免采用這種高成本的方案，需要尋求一種具有很寬的頻率捕獲范圍的時鐘恢復(fù)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)需求，本發(fā)明的目的是提出一種應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法及其電學(xué)器件結(jié)構(gòu)，解決減小發(fā)送器與接收器間的頻率差異。以適應(yīng)高數(shù)據(jù)傳輸率和時序嚴(yán)格的系統(tǒng)通信之用。

本發(fā)明的第一個目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法，其特征在于包括步驟：

I、調(diào)節(jié)本地時鐘發(fā)生器的輸出頻率及相位；

Ⅱ、在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)掃描本地時鐘發(fā)生器，比對并確定本地時鐘發(fā)生器輸出與接收信號內(nèi)嵌時鐘的即時相位誤差；

Ⅲ、累加或濾波一段預(yù)設(shè)時間內(nèi)本地時鐘發(fā)生器輸出在不同頻率點的即時相位誤差，其中所述預(yù)設(shè)時間遠長于相位誤差噪聲的采樣間隔；

Ⅳ、基于最大似然法，通過查找累加或濾波的各相關(guān)頻率點，確定最大似然發(fā)生的頻率點，并將該頻率點鎖定為本地時鐘發(fā)生器的輸出頻率；

V、啟動時鐘恢復(fù)環(huán)路進行頻率及相位鎖定。

進一步地，上述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法，通過計算機運行，累加或過濾的即時相位誤差及對應(yīng)的掃描頻率點均存儲在計算機的可讀介質(zhì)中，以供調(diào)用查找。

進一步地，上述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法，步驟Ⅱ中對本地時鐘發(fā)生器進行掃描采用的是均勻步長、非均勻步長、步長單調(diào)增減或步長非單調(diào)增減的任一方式。而掃描本地時鐘發(fā)生器并確定即時相位誤差是通過鑒頻鑒相器實現(xiàn)的，其輸入端分別接收本地時鐘發(fā)生器的輸出及接收信號，且其輸出端產(chǎn)生數(shù)字化或模擬化的即時相位誤差信號。

更進一步地，上述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法，其中該鑒頻鑒相器輸出數(shù)字化的即時相位誤差信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后供給模擬最大似然檢測；或輸出模擬化的即時相位誤差信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后供給數(shù)字最大似然檢測。

進一步地，上述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)的頻率鎖定方法，步驟Ⅱ中所述即時相位誤差的輸出經(jīng)濾波器降噪。

本發(fā)明的第二個目的，其得以實現(xiàn)的技術(shù)手段為：

應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)頻率鎖定的電學(xué)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：該時鐘恢復(fù)頻率鎖定電學(xué)器件結(jié)構(gòu)包括本地時鐘發(fā)生器、鑒頻鑒相器、濾波器、累加/過濾器及最大似然檢測器，其中所述鑒頻鑒相器的輸入端分別連接本地時鐘發(fā)生器的輸出及接收信號，鑒頻鑒相器的輸出之一經(jīng)濾波器反饋至本地時鐘發(fā)生器，而另一輸出順次連接至累加/過濾器及最大似然檢測器；所述最大似然檢測器輸出連接至本地時鐘發(fā)生器。

進一步地，前述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)頻率鎖定的電學(xué)器件結(jié)構(gòu)，其中本地時鐘發(fā)生器的輸入端外接有一個重置開關(guān)。

進一步地，前述應(yīng)用于通信時鐘恢復(fù)頻率鎖定的電學(xué)器件結(jié)構(gòu)，其中所述鑒頻鑒相器輸出N比特即時相位誤差數(shù)據(jù)，在鑒頻鑒相器與最大似然檢測器之間連接有N比特模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)換器件。

本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用實施后，較之于現(xiàn)有技術(shù)突出的技術(shù)效果為：