多通道时钟恢复系统技术方案

本发明专利技术公开了一个新型多信道时钟恢复方案，利用共用ＣＯＲＤＩＣ来精确计算每个ｔｏｎｅ的相位。然后基于硬件的线性组合模块被用来从多相位测量上重现最好的相位评估。固件监测导频噪声差异并决定相应的每个ｔｏｎｅ的负载来确保最小的相位抖动噪声。然后基于硬件的二阶时钟恢复控制回路产生ＶＣＸＯ或ＤＣＸＯ的频率基准信号。一个单连续控制乘法器被用作控制回路中的所有乘法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用本申请要求2005年12月23日提交的临时专利申请60/753,616的权益，其内容通过引用组合于此。
本专利技术涉及时钟恢复系统，尤其涉及基于硬件的多通道CORDIC处理的时钟恢复系统。
技术介绍
对于基于离散多音频(DMT)的VDSL2系统来说，时钟恢复是一个非常重要的接收机功能。设计一个好的时钟恢复系统，把抖动噪声抑制到相当于回路接收器级别的程度，是必不可少的。否则，接收机性能将被糟糕的时间响应所限制。在基于DMT的系统中，单个或多个频率的tone被用作导频嵌入在时钟相位信号中。时钟回复模块从导频中重现相移信息，相位信息的作用是时钟回复控制回路的参考。时钟回复控制回路产生出频率控制信号，对照这发送系统时钟，来调整当地时钟频率。为了达到较高的性能，从导频中重现高精度的相移信息是非常重要的。在VDSL2系统中，时间恢复总是一个基本的构件块。通常，在CO(中心局)端的收发器驱动DAC(数模转换)信号输出，然后在本-->地晶振下对模数转换信号进行采样。在客户端(CP)，收发机也输出数模转换信号，并对模数信号在本地时钟下进行采样。但是在CP和CO端，不可能有十分相同的晶振频率。因此，时钟恢复系统被用在客户端，来回复时钟信息，这样就有效地使收发机在两端有相同的时钟频率。时间恢复系统通常由相移侦测模块和二阶控制回路。从接收到的信号，相移侦测模块恢复被CO端收发机嵌入的时钟频率信息。失踪频率信息基本上与CO端的主时钟和CP端的从属时钟之间的时钟频率差有关。频率差用来驱使二阶控制回路通过电压控制晶振(VCXO)或者数字控制晶振(DCXO)调整从属时钟。通过闭环系统的一部分——信道，频率差最后被调到0，这意味着CP端的从属时钟与CO端的主时钟频率相同。时钟恢复系统设计经过仔细设计，整合进收发机通信系统。一个超标准设计的系统可能浪费系统的成本，包括硬件和固件。一个不足标准的系统可能会限制整个系统的性能。一个影响时钟恢复系统的性能的重要因素是噪声的衡量。噪声的衡量主要来自于串扰，射频干扰，和板子的加性白高斯噪声(AWGN)。对于一个单独的导频方案，如果在选择的导频上的噪声衡量，因为新的噪声源而突然变的极差，那么导频方案的性能将大大恶化。然而，如何使用多导频，那么运行在硬件或固件中的适配方案将快速提取被影响的tone，并限制它的恶化影响。因此，系统可以被维护住，调制解调器不必要再次重训练。另一方面，相移评估自己可以影响系统性能。一般在一个基于-->DMT的系统，相移评估为了选择导频，而从FFT输出萃取出来，这基本是一个有实部和虚部的复向量。相移评估模块需要从这些实部和虚部中重现相移信息。然而相移评估的精确也大大影响着整个系统的性能
技术实现思路
本专利技术定义并执行了一个新的多信道时钟恢复方案，利用公用的协调旋转数字计算机来精确估算每一个tone的相移。然后基于硬件的线性组合模块被用来重现从多相位测量来的最好的相移评估。固件监测导频tone的噪声差异并决定相应的每个tone的负担，通过线性组合器确保最小的相移抖动噪声。然后一个基于硬件的二阶时钟恢复控制回路为VCXO或DCXO，产生频率基准信号。一个单受控乘法器被用来作控制回路的乘法。根据本专利技术的实施例，时钟恢复系统包含相位误差和导频上的复相位误差评估模块。一个线性组合器模块从CORDIC处理模块组合了所有的多导频的相角误差，并且组成了单相位误差基准信号。产生频率基准信号的二阶控制回路，在线性组合模块后启动，组合了所有的角度误差。通过时钟恢复系统控制数据并行处理并决定数据何时通往下一个模块的并行处理阶段控制器，会开始处理进来的数据。其中时钟恢复回路中的所有的乘法操作，将被一个连续公用的单乘法器所执行。我们的关注在于VDSL2的应用。然而，同样的技术可以应用到其-->他的应用中，例如WiMAX。附图说明通过下面的附加描述、附加声明和附图，可以更好地了解本专利技术的各功能、各个方面以及优越性。图1展示了我们时钟恢复系统设计的上层的功能图。图2展示了相位误差评估模块的硬件架构。图3展示了CORDIC处理图。图4展示了线性组合模块的硬件结构。图5展示了时钟恢复二阶控制回路的硬件结构。具体实施方式时钟恢复硬件结构图在我们的时钟恢复系统设计中，我们仔细识别出硬件与固件之间的分界，来达到硬件消耗和固件速度需求方面的最佳解决方案。图1展示了我们时钟恢复系统设计的上层的功能图。在我们的设计中，基于固件配置，需要两种类型的数据。基于参考的导频恢复，需要导频星座图(FFT后频域中的复数值)。对于决策驱动导频恢复，需要切片误差值(解调器中的切片器给出的复数值)。相位出差评估模块处理或者是导频星座图或者是切片误差，来产生导频相位误差向量。然后向量通过cordic处理模块，在圆面积内产生精确的角度误差向量。角度误差向量被合并到线性组合模块，增加相位误差评估的精确度。-->此外，组合相位误差被送到二阶控制回路，为VCXO或DCXO的控制产生控制信号。上面的处理被一个集中的并行处理阶段控制器所控制，用共用的乘法器单元在减少硬件消耗的处理期间，来执行计算。共用乘法器单元由集中控制并行处理阶段控制器来控制。如我们之前提到的，所有时钟恢复回路中的乘法运行，是共用的单乘法器执行的。我们可以用单乘法器的原因是基于时钟恢复回路带宽需求比实际的系统时钟频率要窄很多。VDSL2用2个采样速率4.3125kHz和8.625kHz。对于一个系统时钟例如141.312MHz，高达16384个时钟周期可以被用于共用乘法器，来支持时钟恢复模块的乘法处理需求。另一方面，时钟恢复系统本身就是一个时序处理。二阶控制回路可以仅在线性组合器组合所有的从CORDIC处理模块出来的角度误差之后才开始启动。类似地，CORDIC处理模块可以仅在它从相角评估收到复相位坐标误差后计算每一个导频tone的相角。所以，在我们的时钟恢复系统中，连续共用乘法器通过所有处理模块，我们减少了硬件消耗而不对性能有任何影响。并行处理阶段控制器决定哪些输入将被复用进乘法器，输出将如何被多寄存器寄存，来存储中间或最后的结果。另外，并行处理阶段控制器控制数据并行处理通过时钟恢复系统，并觉得数据什么时候通过下一个模块，什么时候下个模块开始处理进来的数据等。事实上，它担负着协调整个时钟恢复系统的作用。相位误差评估模块基于硬件的相位误差评估是我们时钟恢复系统中第一个处理模-->块，它计算从导频星座图(在导频模式下)来的相位误差或者导频切片输出(数据模式无导频)。相位误差评估模块是可配置的，用来支持首次获得的阶段和跟踪阶段。在首次获得阶段，一个单频率正弦曲线在每个导频上发送。接收机需要重现2个相邻采样间的相位差，实际上是由时钟差造成的相位误差。在导频模式下，它由现在的FFTtone输出的共轭和前面FFT tone输出两项相乘。方程式如下：Dp,k=Cp,k*×Cp,k-1]]>=(Rp,k-jIp,k)×(Rp,k-1+jIp,k-1)]]>=Rp,kRp,k-1+Ip,kIp,k-1+j(Rp,kIp,k-1-Ip,kRp,k-1)]]>=DRp,k+jDIp,k,]]>其中P是导频指数，k是采样指数，Cp，k是频域中的导频星座图。我们可本文档来自技高网...

【技术保护点】
时钟恢复系统，包含：　为每个导频产生复相位误差坐标的相位误差评估模块；　ＣＯＲＤＩＣ处理模块，用于从相位误差评估模块收到复相位误差坐标后为每个导频计算相角；　线性组合器模块，用于组合来自ＣＯＲＤＩＣ处理模块的多个导频的所有 相角误差，并形成单相位误差基准信号；　用于产生频率基准信号的二阶控制回路，其在线性组合模块已经组合所有角度误差后启动；及　并行处理阶段控制器，其用于在数据将被传给下一模块时及在所述下一模块将开始处理所输入的数据时控制通过时钟恢复 系统的数据流；　其中时钟恢复回路中的所有乘法运算由连续公用的单乘法器执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-23 60/753,6161、时钟恢复系统，包含：为每个导频产生复相位误差坐标的相位误差评估模块；CORDIC处理模块，用于从相位误差评估模块收到复相位误差坐标后为每个导频计算相角；线性组合器模块，用于组合来自CORDIC处理模块的多个导频的所有相角误差，并形成单相位误差基准信号；用于产生频率基准信号的二阶控制回路，其在线性组合模块已经组合所有角度误差后启动；及并行处理阶段控制器，其用于在数据将被传给下一模块时及在所述下一模块将开始处理所输入的数据时控制通过时钟恢复系统的数据流；其中时钟恢复回路中的所有乘法运算由连续公用的单乘法器执行。2、根据权利要求1的系统，其中并行处理阶段控制器还确定哪些输入将被复用进乘法器及输出将如何被多个寄存器寄存以存储中间或最后结果。3、根据权利要求1的系统，其中相位误差评估模块在导频控制模式时从导频星座图计算相位误差或者在判决反馈模式时计算导频切片误差值。4、根据权利要求3的系统，其中固件使用引导方法寄存器以配置在时钟恢复系统中使用哪一方法，即导频控制或者判决反馈。5、根据权利要求4的系统，其中，基于所选引导方法，或者是切片输出(SRp，k，SIp，k)或者是被寄存的前一引导星座图(Rp，k-1，Ip，k-1)用于相位误差计算(mux0单元)；当前的引导星座图被锁到前一星座图的(Rp，k-1，Ip，k-1)寄存器，寄存器的顺序控制逻辑是在每个帧运算之后(延迟单元D)；及并行处理阶段控制器把每个导频的数据复用进共用乘法器，以顺序通过两个MUX。6、根据权利要求1的系统，其中CORDIC仅使用转换器和加法器来计算相位角。7、根据权利要求6的系统，其中对于给定复坐标Dp＝DRp+jDIp，CORDIC处理模块计算相角ep＝tan-1(DIp/DRp)，如下等式所示：Si=1DIp,i<0-1DIp,i≥0]]>DRp，i+1＝DRp，i-DIp，i×Si×2-iDIp，i+1＝DIp，i+DRp，i×Si×2-iep，i+1＝ep，i-Si×arctan(2-i)其中i是迭代指数，从0开始，DRp，0＝DRp，DIp，0＝DIp，和ep，0＝0。8、根据权利要求7的系统，CORDIC处理模块用以下方法计算相角：引导误差被一个接一个地通过并行处理阶段控制器产生的导频指数控制信号转换进CORDIC处理模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭耀龙，
申请(专利权)人：创达特苏州科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]