低取样频率的数字数据恢复方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种数据恢复方法及相关电路，用来由一输入信号中恢复一数字数据；该输入信号以对应多个数据周期的振幅来表示该数字数据。该方法包含有：于一取样周期中计算多个控制字，分别用来估计该取样周期与一数据周期的相位差；以及根据该控制字与该输入信号于各取样周期的振幅而恢复该数字数据。其中一取样周期中的多个控制字使得对应该取样周期的取样频率得以低于该数据周期对应的频率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是提供一处数据恢复的方法及相关的数字电路，尤指一种取样频率得以低于数据时钟脉冲频率的数据恢复方法及相关电路。
技术介绍
随着电子信息科技的进步，藉着以电子信号传输的数字数据，能使丰富的信息、知识得以快速正确地传播与交换。举例来说，在电脑系统中，记录在光盘(例如说是数字多功能光盘DVD)中的数据以光盘机读取转换为电子信号的数字数据后，就能让使用者进一步地处理、整合、运用光盘中的数据。电脑系统中各单元(例如说是硬盘机经由南桥电路至中央处理器)也是透过总线以电子信号来传递数字数据。另外，藉由通信系统或网路中传递的数字数据，分布于各地的电脑系统也得以交流信息、传递消息。请参考图1。图1为一电子形式的原始信号10用来携载(carry)数字数据14的相关波形时序的示意图；图1的横轴即为时间。原始信号10可以是由光盘机读取头由光盘上读取出来的原始信号，或是总线、通讯系统或网路中传递的电子信号。原始信号10是以其经过调制后的波形振幅，并配合一数据时钟脉冲12，来代表其携载的数字数据14。数据时钟脉冲12具有多个时间长度固定为T0的数据周期，各数据周期对应于一数字数据14中的位；而该位的内容即由该原始信号10对应于该数据周期的波形振幅的大小来决定。以图1中的例子来进一步说明，数据时钟脉冲12中于各数据周期的脉波上升缘发生于时间点t1、t2、t3等等时刻；原始信号10在这些时刻的波形振幅是否大于一固定的标准电平L0(通常即为零电平)，就代表了该时刻对应的数字数据。举例来说，在时间点t1，原始信号10的波形振幅大于标准电平L0，就代表数字数据中的位D1内容为1。在时间点t2，原始信号10的波形振幅仍然大于标准电平L0，故时间点t2的对应位D2的内容仍为1。到了时间点t6，原始信号10的波形振幅变得低于标准电平L0，故时间点t6对应的位D6也变成0。同理，由原始信号10在时间点t8的波形振幅，就可推知时间点t8对应的位D8为0。这样一来，配合数据时钟脉冲12，原始信号10就能以其波形振幅的大小来代表数字数据14各位的内容了。然而，在实际实施运用时，仅有携载数字数据的原始信号可供利用，而不会有对应的数据时钟脉冲。举例来说，光盘机由光盘上读取出来的数据仅有原始信号，并不包含数据时钟脉冲。同理，在通讯系统中，也仅会传输原始信号，不会传输数据时钟脉冲。如此一来，要由原始信号中正确解读出数字数据，就必须使用数据恢复电路。请参考图2。图2为一现有的数字式数据恢复电路20的电路方块图。数据恢复电路20设有一取样器22、内插器(interpolator)24、控制字计算单元26以及数据电路28。由于数据恢复电路20是数字式的电路，故输入信号16(也就是原始信号10)会先经过取样器22的取样，变成离散时间的取样信号23；而取样器18的取样频率，则由取样时钟脉冲18来决定。由于取样时钟脉冲18并不会与输入信号16(即原始信号10)对应的数据时钟脉冲同步(包括频率及相位都不会同步)，取样信号23必须由内插器24以加权内插的方式算出在输入信号16中原本对应于数据时钟脉冲的数字数据，并输出为输出信号25。由输入信号16恢复出来的输出信号25就能和原始信号原本的数据时钟脉冲同步，来表示原始信号中携载的数字数据。经由数据电路28(例如是比较器或斩波器)就能由输出信号25中得到原本在输入信号中的数字数据。另一方面，用来内插恢复出输出信号25的内插器24，要以控制字30来控制其内插的计算；而控制字30本身则是由控制字计算单元26根据输出信号25的反馈求得。至于现有数据恢复电路20工作的情形，请进一步参考图3。图3为数据恢复电路20运作时各相关信号的波形时序图；图3的横轴即为时间。在图3中最上面的波形为输入信号26携载的数字数据原本对应的数据时钟脉冲12。但就如前面所讨论过的，数据恢复电路20必须在没有数据时钟脉冲12的情况下，由输入信号16中直接恢复出其携载的数字数据。输入信号16的波形在图3中即以虚线来表示。如图3中所示，图2中的取样时钟脉冲18具有多个周期固定为Tps的取样周期(故对应的取样频率为1/Tps)；各取样周期对应于时间点ta1、ta2等等时刻。在取样时钟脉冲18的触发控制下，取样器22会将输入信号16取样成为取样信号23，如图3中以垂直实线与空心原点所表示的离散时间信号。由于数据恢复电路20没有数据时钟脉冲12做为参考，取样时钟脉冲18也不会和数据时钟脉冲12同步。而内插器24的功能，就是将取样信号23重新内插而恢复为输出信号25；而输出信号25就如图3中以垂直虚线及实心圆点所表示的离散时间信号。请注意输出信号15的各个离散时间点(即时间点t1、t2等等)已经和数据时钟脉冲12同步。利用输出信号25，数据电路28就能得到携载于输入信号16中的数字数据(如图1中的说明)。为了要由取样信号23正确恢复出输出信号25，内插器24必须利用控制字30当作参数，来控制内插的过程。在现有技术中，每个取样周期中会有一个对应的控制字；各控制字用来估计对应的取样周期与最接近的数据周期间的相位差(等效上就是时间差)。虽然数据恢复电路20无法取得原来的数据时钟脉冲12，但控制字计算单元26仍然能利用输出信号25的反馈并以相位误差检测(phase error detection)及调整(OSR adjustment)来估计取样时钟脉冲18与数据时钟脉冲12对应周期间的相位差，并求得对应各取样周期的控制字；此技术的细节已为本领域普通技术人员所熟知，于此不再赘述。控制字计算单元26计算的结果，就如图3中所示；控制字mp1对应于时间点ta1的取样周期，即是用来估计该取样周期与时间点t1的数据周期间的相位差。同理，控制字mp2用来代表时间点ta2的取样周期与时间点t2的数据周期间的相位差；于时间点ta4，最接近对应取样周期的数据周期为时间点t3的数据周期，故控制字mp4是用来估计时间点ta4的取样周期与时间点t3的数据周期间的相位差。内插器24在取得控制字计算单元26计算的控制字后，就能以内插的方式由取样信号23计算出输出信号25。举例来说，要根据时间点ta1的控制字mp1来计算出时间点t1时输出信号25的波形振幅，可用下列的加权内插公式y(t1)=Σn-N1N2x(ta1-n·Tps)·w(mp1+n·Tps)]]>其中y(t1)代表输出信号25在时间点t1的波形振幅；w(则代表一预设的加权函数(weighting function)，譬如说是sinc函数(定义为sinc(x)＝sin(πx)/(πx))等；x(则代表取样信号23的波形振幅；N1、N2为适当的整数，代表总和(summation)的上下限。换句话说，输出信号25在时间点t1的值，可由取样信号23在时间点ta1的值(即x(ta1))乘上加权w(mp1)、加上取样信号23在时间点ta2的值(即x(ta1+Tps))乘上加权w(mp1-Tps)、加上取样信号23在时间点ta3的值(x(ta1+2·Tps)乘上加权)w(mp1-2·Tps)等等来计算而得。同理，将上式中的ta1换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据恢复方法，用来由一输入信号的波形中恢复一对应的数字数据；该数字数据是与一数据时钟脉冲同步； 该数据时钟脉冲中具有多个数据周期，而该输入信号是以对应该数据周期中的波形振幅来表示该数字数据； 该方法包含有： 设定一具有一固定取样频率的取样时钟脉冲，该取样时钟脉冲中具有多个取样周期； 于每一取样周期中计算至少一对应的控制字； 每一控制字对应于一数据周期，用来估计该取样周期与该数据周期的相位差；以及 根据该控制字与该输入信号对应各取样周期的波形振幅计算出该输入信号对应各数据周期的波形振幅，以恢复该数字数据； 其中该取样频率是介于该输入信号波形的频带的实质最高频率与该数据时钟脉冲的频率之间； 使得当该输入信号波形的频带低于该数据时钟脉冲的频率时，每一取样周期中可计算出多个对应的控制字，而该取样频率得以低于该数据时钟脉冲的频率。

【技术特征摘要】
1.一种数据恢复方法，用来由一输入信号的波形中恢复一对应的数字数据；该数字数据是与一数据时钟脉冲同步；该数据时钟脉冲中具有多个数据周期，而该输入信号是以对应该数据周期中的波形振幅来表示该数字数据；该方法包含有设定一具有一固定取样频率的取样时钟脉冲，该取样时钟脉冲中具有多个取样周期；于每一取样周期中计算至少一对应的控制字；每一控制字对应于一数据周期，用来估计该取样周期与该数据周期的相位差；以及根据该控制字与该输入信号对应各取样周期的波形振幅计算出该输入信号对应各数据周期的波形振幅，以恢复该数字数据；其中该取样频率是介于该输入信号波形的频带的实质最高频率与该数据时钟脉冲的频率之间；使得当该输入信号波形的频带低于该数据时钟脉冲的频率时，每一取样周期中可计算出多个对应的控制字，而该取样频率得以低于该数据时钟脉冲的频率。2.如权利要求1的方法，其中该控制字是根据该输入信号对应各取样周期的波形振幅而计算出来。3.如权利要求1的方法，其中该输入信号是由一数字多用途光盘机所读取的数据。4.如权利要求1的方法，其另包含有利用该恢复出来的数字数据，修正该控制字。5.如权利要求1的方法，其是以加权内插的方式根据该多个控制字与该输入信号对应各取样周期的波形振幅计算出该输入信号对应各数据周期的波形振幅。6.一种数据恢复电路，用来由一输入信号的波形中恢复一对应的数字数据；该数字数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马清文，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]