产生计数器信号的设备及重构时钟信号的设备

摘要

一种专门用于例如在IP网络的通信设备(EQ2)内重构时钟信号的设备(D2)。该设备(D2)包括i)锁相环(BV)，其具有一方面取决于使其能够根据选定时钟频率来重构时钟信号的配置值，而另一方面取决于选定采样频率的截止频率，以及ii)控制装置(MC2)，负责迫使锁相环(BV)根据接收到的操作模式指示呈现为可变的截止频率。

权利要求

1.一种用于产生表示时钟信号的计数器信号的设备(D1)，所述设备(D1)包括i)时钟装置(MH1)，用于根据基准时钟频率来提供时钟信号，ii)计数器(C1)，用于提供表示所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，以及iii)采样器(E1)，用于以选定采样频率来对所述斜坡信号进行采样，以形成计数器信号，其特征在于：所述时钟装置(MH1)根据与所述基准时钟频率不同的至少一个其它时钟频率来提供时钟信号，以及所述设备(D1)包括控制装置(MC1)，用于根据接收的命令选择可提供的时钟频率之一，以及用于定义采样频率，所述采样频率等于所选时钟频率与基准时钟频率之间的比值乘以基准采样频率。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述时钟装置(MH1)根据至少一个其它时钟频率提供时钟信号，所述至少一个其它时钟频率与所述基准时钟频率之比等于2的选定幂。

3.根据权利要求1和2之一所述的设备，其特征在于，所述时钟装置(MH1)包括分别用于向输出端提供具有所述基准时钟频率和所述至少一个其它时钟频率的时钟信号的至少第一(H1)和第二(H2)时钟，以及所述设备(D1)包括选择装置(MS)，所述选择装置(MS)包括分别连接到第一(H1)和第二(H2)时钟的输出端的第一输入端和第二输入端，以及连接到所述计数器(C1)的输入端的输出端，所述选择装置的所述输出端具体用于根据来自所述控制装置(MC1)的命令选择性地连接到所述第一输入端或所述第二输入端，以提供具有所述基准时钟频率或所述至少一个其它时钟频率的时钟信号。

4.根据权利要求1和2之一所述的设备，其特征在于，所述设备(D1)包括网络接口装置(MI1)，所述网络接口装置(MI1)连接到所述采样器(E1)的输出端，用于形成寻址到远程通信设备(EQ2)的数据分组，所述数据分组包括由所述采样器(E1)形成的所述计数器信号和用于发信号通知由所述控制装置(MC1)所定义的所选时钟 频率和采样频率所定义的操作模式的指示。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述网络接口装置(MI1)用于在被传送的分组中放置计数器字段，所述计数器字段的最高位表示所述操作模式指示，而其它低位表示由所述采样器(E1)所提供的最新计数器信号。

6.一种分组交换通信网络的通信设备(EQ1)，用于传送分组帧，其特征在于，所述通信设备(EQ1)包括根据权利要求1至5中的任何一项所述的用于产生表示时钟信号的计数器信号的设备(D1)。

7.一种用于重构时钟信号的设备(D2)，包括锁相环(BV)，所述锁相环(BV)具有取决于下述因素的截止频率，i)使其能够根据选定时钟频率重构时钟信号的配置值，ii)选定的采样频率，所述设备包括控制装置(MC2)，用于迫使所述锁相环(BV)根据接收到的操作模式指示呈现可变截止频率，所述设备(D2)的特征在于，所述锁相环(BV)包括i)比较装置(MCN)，用于将外部计数器信号与本地计数器信号进行比较，提供表示所述比较的结果的比较信号，ii)校正装置(MCR)，用于从所述比较信号来确定所述配置值，iii)时钟装置(MH2)，用于根据由所述配置值所定义的时钟频率来提供时钟信号，iv)计数器(C2)，用于提供表示由所述时钟装置(MH2)所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，以及v)采样器(E2)，用于根据选定采样频率来对所述斜坡信号进行采样，以提供所述本地计数器信号，所述控制装置(MC2)配置所述校正装置(MCR)，使得能够产生迫使所述时钟装置(MH2)提供时钟信号和为所述采样器(E2)定义选定采样频率的配置值，所述时钟信号具有等于基准时钟频率乘以取决于接收的操作模式指示的比值的时钟频率，所述选定采样频率等于基准采样频率乘以所述比值。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述比值等于由从配置产生的配置值所定义的时钟频率除以基准时钟频率的结果。

9.根据权利要求7和8之一所述的设备，其特征在于，所述比值等于2的选定幂。

10.根据权利要求7和8之一所述的设备，其特征在于，所述设备 (D2)包括网络接口装置(MI2)，所述网络接口装置(MI2)连接到所述锁相环(BV)的输入端，并接收包括所述外部计数器信号和所述操作模式指示的数据分组的帧。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，在包含计数器字段的接收分组存在，且所述计数器字段的最高位表示所述操作模式指示、其它低位表示外部计数器信号的情况下，所述网络接口装置(MI2)确定包含计数器字段的每个接收分组中的最高位的值，并将所述最高位的值传送至所述控制装置(MC2)。

12.一种分组交换通信网络的通信设备(EQ2)，用于传送分组帧，其特征在于，所述通信设备(EQ2)包括根据权利要求7至11之一所述的用于重构时钟信号的设备(D2)。

说明书

产生计数器信号的设备及重构时钟信号的设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分组交换通信网络，更具体地，一方面，涉及表示针对远程通信设备的时钟信号的计数器信号的产生，另一方面，涉及用于根据经由分组交换通信网络传送的计数器信号在远程通信设备内重构时钟信号。

[0002] 本发明涉及所有的分组交换通信网络，特别是涉及那些利用IP(“网际协议”)分组交换的有线(例如以太网(IEEE802.3))或是无线(例如IEEE 802.16D-2004)的分组交换通信网络。

[0003] 在此，术语“通信设备”应被理解为表示构成了(通信)网络的一部分或能够连接到(通信)网络且需要用以执行内部数据处理操作的内部时钟(主或从类型的时钟，其时钟频率由远程发射机设定)的任意类型的通信设备。因此，例如该通信设备可以是基站(BTS或NodeB)、接入点、固定或移动电话、固定或便携式计算机、个人数字助理(PDA)、装备有通信卡的“智能电话”、视频记录器或相机。

背景技术

[0004] 如本领域的技术人员所知，在一些上述类型的网络中，通信设备中的特定项不具有精度非常高的本地时钟，以致于必须给它们提供(通过网络)表示非常精确的时钟信号的所谓计数器数字信号(或PCR信号)，从而使它们能够在本地重构这些时钟信号。

[0005] 这种计数器信号(PCR)是由位于或连接到(分组交换)网络的通信设备中的项的专用产生设备(在发射侧)产生的。这种设备通常包括：

[0006] -时钟装置，用于根据所谓基准时钟频率，例如等于27MHz，来提供时钟信号，[0007] -计数器，用于提供表示由时钟装置所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，根据该信号的周期复位为零，以及

[0008] -采样器，用于以例如与等于5ms的采样周期相对应的选定采样频率来对斜坡信号进行采样，以提供表示时钟信号的计数器信号。

[0009] 采样频率(或周期)是本领域的技术人员通常称为“采样脉冲”所定义的，将该“采样脉冲”周期性地(根据所述采样周期)传送至(附着于)网络的所有通信设备(或站)，并且该“采样脉冲”对于所有通信设备是相同的。采样脉冲定义了采样时间。当采样脉冲构成帧脉冲时(如IEEE 802.16-D标准的情况)，该采样脉冲还可以为设备(或站)中的每一项定义其能够发送或接收帧的时刻。例如(非排他地)，这类采样脉冲是由最初专用于(有线)以太网络并在最近扩展至(所有类型)无线网络的IEEE 1588标准所定义的。将IEEE 1588标准与被称为PTP(“精确时间协议”)的时钟同步协议一起使用。要注意，本发明是在不考虑所使用的采样脉冲类型的情况下应用的。

[0010] 在接收侧，通过位于或连接到通信设备的专用重构设备来重构(初始)时钟信号，该通信设备连接到(分组交换)网络(或构成了(分组交换)网络的一部分)。这种设备包括锁相环(PLL)，锁相环(PLL)通常包括：

[0011] -比较装置(或比较器)，用于将接收到(外部)的计数器信号与本地计数器信号进行比较，并提供表示该比较的结果的比较信号(或误差信号)，

[0012] -校正装置(或校正器)，用于根据上述比较信号(或误差信号)来确定旨在使得能够根据选定时钟频率来重构时钟信号的配置值，

[0013] -时钟装置，用于根据由配置值所定义的时钟频率来产生时钟信号，[0014] -计数器，用于提供表示由时钟装置所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，以及

[0015] -采样器，用于根据选定采样频率来对该斜坡信号进行采样，以提供本地计数器信号。

[0016] 在发送侧被以有规律的间隔(采样周期)采样的计数器信号(PCR)以无规律的间隔到达接收侧，这主要是因为信号传输(例如基于IP)所引入的抖动。在本地以有规律的间隔再次考虑这些PCR值。PLL(在接收侧)滤除由于发送侧的采样所造成的斜坡信号的抖动，该斜坡信号通过与不同频率(例如等于80MHz)同步的采样脉冲来与时钟(例如，具有27MHz频率)同步。因此，存在不固定的误差。锁相环(PLL)负责滤除该抖动，因此在计数器(在接收侧)的输出端，又一次存在与在发送侧所产生的斜坡信号严格同步地展开的斜坡信号。通过具有适当带宽的PLL来消除发送侧与接收侧上的采样时间之间的不精确性。
为此，在接收侧重构的时钟信号的速率与在发送侧所产生的相同，频率和相位都相同。

[0017] 当本地计数器信号(由采样器所产生的，有时被称为PcrLoc)变得与每个采样周期接收到(外部)的计数器信号相同时，以及因此当比较装置所提供的比较信号(或“误差信号”)等于零(0)时，该锁相环(PLL)是稳定的。

[0018] 可以看出，当采样周期等于5ms时，要花费大约2000个采样周期或大约10s才能达到规定速率。将获得规定速率所需要的时间称为PLL锁定时间。PLL锁定时间直接与PLL的带宽相关。因此，对于与由斜坡信号(PCR计数器信号)的采样所引入的误差相关联的抖动的滤除越有效，则需要PLL的截止频率越低。由于产生采样脉冲(基于IP)的精确性取决于呈现为由IP分组的传输所引入的跳跃的基于IP的信息交换，因此该精确性不高。

发明内容

[0019] 在给定了用于重构时钟信号的设备的当前结构的情况下，如果PLL具有较低的截止频率，则无法减少PLL的锁定时间。PLL的锁定时间与其上升时间有效地相关，上升时间本身取决于截止频率。

[0020] 因此，本发明的目的是加快对连接到例如IP类型的分组交换网络的远程通信设备中的PLL的锁定速度。

[0021] 为此，本发明首先建议了一种专门用于产生表示时钟信号的计数器信号的设备，该设备包括i)时钟装置，用于根据所谓的基准时钟频率来提供时钟信号，ii)计数器，用于提供表示由时钟装置所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，以及iii)采样器，用于根据选定采样频率来对斜坡信号进行采样，以提供计数器信号。

[0022] 该产生设备的特征在于：该产生设备包括用于根据不同于基准时钟频率的至少一个其它时钟频率来提供时钟信号的时钟装置；以及该产生设备包括控制装置，其用于根据接收命令(为了给计数器馈入具有该所选时钟频率的信号)来选择可提供的时钟频率之一，以及用于定义(针对采样器)等于基准采样频率乘以所选时钟频率与基准时钟频率之间的比值的采样频率。

[0023] 根据本发明的产生设备可以包括能够单独或组合起来考虑的其它特性，具体为：

[0024] -可以要求其时钟装置根据至少一个其它时钟频率来提供时钟信号，所述至少一n个其它时钟频率与基准时钟频率的比(K)等于2的选定幂(K＝2)；

[0025] -其时钟装置可以包括分别用于向输出端提供具有基准时钟频率和另一时钟频率的时钟信号的至少第一和第二时钟。在这种情况下，该时钟装置可以包括选择装置，该选择装置包括分别连接到第一和第二时钟的输出端的第一和第二输入端，以及连接到计数器的输入端的输出端，具体用于根据来自控制装置的命令选择性地连接到第一输入端或第二输入端，以提供具有基准时钟频率或另一时钟频率的时钟信号。

[0026] -该设备可以包括网络接口装置，该网络接口装置连接到采样器的输出端，并用于形成要被寻址到远程通信设备的数据分组，此外，该网络接口装置包括所提供的计数器信号和用于发信号通知由控制装置所定义的所选时钟频率和采样频率所定义的操作模式的指示；

[0027] 可以要求该网络接口装置将要传送的分组放置在计数器字段中，其中最高位比特表示操作模式指示，而其它低位比特表示由采样器所提供的最终计数器信号。

[0028] 本发明还提出用于分组交换网络的第一通信设备，所述第一通信设备用于传输分组帧，并装配有上面所描述类型的产生设备。

[0029] 本发明还建议一种专门用于重构时钟信号的设备，该设备包括具有截止频率的锁相环(PLL)，所述截止频率一方面取决于使其可以根据选定时钟频率重构时钟信号的配置值而另一方面取决于选定采样频率。

[0030] 用于重构时钟信号的设备的特征在于：其包括用于迫使锁相环(PLL)根据接收到的操作模式指示呈现出可变的截止频率的控制装置。

[0031] 根据本发明的用于重构时钟信号的设备可以包括能够单独或组合起来的其它特性，具体为：

[0032] -其锁相环(PLL)可以包括：

[0033] ·比较装置，用于将外部计数器信号与本地计数器信号进行比较，并提供表示该比较的结果的比较信号，

[0034] ·校正装置，用于从比较信号来确定配置值，

[0035] ·时钟装置，用于根据由配置值所定义的时钟频率来提供时钟信号，[0036] ·计数器，用于提供表示由时钟装置所提供的时钟信号的数目的周期性斜坡信号，以及

[0037] ·采样器，用于根据选定采样频率来对该斜坡信号进行采样，以提供本地计数器信号，以及

[0038] 可以要求其控制装置对校正装置进行配置，使得能够产生迫使时钟装置提供时钟信号的配置值，该时钟信号具有等于基准时钟频率乘以取决于接收操作模式指示的比值(K)、并为采样器定义等于基准采样频率乘以所述比值(K)的选定采样频率的时钟频率；

[0039] 例如，比值(K)可以等于由配置值(由配置产生)所定义的时钟频率除以基准时钟频率的结果；

[0040] 例如，比值(K)可以等于2的选定幂(K＝2n)；

[0041] -该设备可以包括网络接口装置，该网络接口装置连接到锁相环(PLL)的输入端，并负责接收包括外部计数器信号和操作模式指示的数据分组的帧。

[0042] 在包含其最高位表示操作模式指示、其它低位表示外部计数器信号的计数器字段的接收分组存在的情况下，可以要求该网络接口装置确定包含计数器字段的每个接收分组中的最高位的值，并将该最高位的值传送给控制装置。

[0043] 本发明还建议了第二通信设备，用于分组交换通信网络，具体用于传送分组帧，并配备有用于重构上述类型时钟信号的设备。

附图说明

[0044] 通过研究下列详细描述和附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：

[0045] -图1极其示意性且功能性地示出了根据本发明的包括用于产生计数器信号的设备的示例性实施例的示例性通信设备，

[0046] -图2极其示意性且功能性地示出了根据本发明的包括用于重构时钟信号的设备的示例性实施例的示例性通信设备，

[0047] -图3极其示意性且功能性地示出了根据本发明的用于重构时钟信号的设备的校正模块的示例性实施例，

[0048] -图4极其示意性且功能性地示出了根据本发明的用于重构时钟信号的设备的时钟模块的示例性实施例，

[0049] -图5示出了采样信号Tech(上部)、本地计数器信号PcrLoc(中部)、以及调步信号Nbc(下部)的示例性时序图，

[0050] -图6示出了在发送(Tx，A，B)和接收(Rx，C-F)中的速率变化的示例的时序图，[0051] -图7示出了根据本发明在不执行加速模式的情况下时钟频率发生变化时计数器信号(PCR)在发送(Tx)和接收(Rx)中的示例性时间趋势图，以及

[0052] -图8示出了在执行根据本发明的加速模式时计数器信号(PCR)在发送(Tx)和接收(Rx)中的示例性时间趋势图。

[0053] 上述附图不仅可用于使本发明更加完备，而且还可以有助于本发明的定义。

具体实施方式

[0054] 本发明的目的是使其能够减小位于或连接到通信设备、用于重构时钟信号的设备中的锁相环(PLL)的锁定时间，该通信设备连接到分组交换通信网络(或构成了分组交换通信网络的一部分)，执行用于周期性地发送同一采样脉冲的机制为附着于网络的通信设备(或站)中的所有项定义了它们可以发送或接收分组帧的时刻。

[0055] 在下文中，作为非限制性示例假设了分组交换通信网络是提供IP接入的有线局域网(例如，以太网(802.3)类型)。然而，本发明不局限于这类网络。实际上，本发明涉及能够通过有线或无线装置发送分组帧的任意类型的分组交换网络(可能为IP类型)。

[0056] 此外，在下文中，作为非限制性示例假设了用于周期性地发送采样脉冲的机制是由IEEE 1588标准(最初专门用于(有线)以太网，最近扩展到(所有类型)无线网络)所定义的，并且将IEEE 1588标准与被称为PTP(“精确时间协议”)的时钟同步协议一起使用。然而，本发明不局限于这类采样脉冲。本发明是在不考虑所使用的采样脉冲类型的情况下应用的。

[0057] 本发明不仅涉及一种需要重构非常精确的时钟信号(由远程设备产生)的(通信)设备，而且涉及用于产生要重构的时钟信号的所述远程设备。

[0058] 例如而非排他地，受本发明影响的设备包括可用于观看由相机所拍摄的视频图像并且必须彼此同步(包括与相机)的那些设备项，特别是固定或移动电话、固定或便携式计算机、个人数字助理(PDA)、视频记录器及相机。

[0059] 首先参考图1来描述专门用于产生要重构的时钟信号的(通信)设备EQ1。如图所示，这种设备EQ1包括根据本发明的用于产生计数器信号D1的设备。要注意，作为变体，设备(用于产生计数器信号)D1可以是处于设备EQ1外部但耦合到后者的元件(例如，电子卡)。

[0060] 设备(用于产生计数器信号)D1包括至少一个时钟模块MH1、一个计数器C1、一个采样器E1以及一个控制模块MC1。

[0061] 时钟模块MH1包括至少两个时钟H1和H2。第一时钟H1用于根据所谓的基准时钟频率FH1来提供时钟信号。例如，基准时钟频率FH1等于27MHz。第二时钟H2用于根据不同于基准时钟频率FH1的另一时钟频率FH2来提供时钟信号。优选地，该另一时钟频率FH2与基准时钟频率FH1之间的比值K等于2的选定幂。例如，另一时钟频率FH2等于2
108MHz(或比值K＝FH1/FH2等于4(2))。

[0062] 例如，以振荡器(图4中所示的类型)的形式来实现第一H1和第二H2时钟，优选的是，振荡器彼此同步，并因此根据具有例如200MHz频率的公共时钟信号clk来构成它们的时钟信号。

[0063] 控制模块MC1具体负责根据接收到的用于请求所谓的“正常”模式下或所谓的“加速”模式下的操作的命令Cd来选择时钟模块MH1所能够提供的时钟频率FH1、FH2之一。正常模式对应于在PLL锁相之后对具有基准时钟频率FH1的时钟信号的正常使用。加速模式对应于在快速PLL锁相期间对具有另一时钟频率FH2的时钟信号的使用。命令Cd可以源自网络，或源自想要快速地锁定其PLL以便根据基准时钟频率FH1尽可能快地具有时钟信号的通信设备的远程项。

[0064] 如图1中非限制性地所示，设备D1可以包括选择模块MS，选择模块MS包括与时钟模块MH1中的时钟一样多的输入端，以及与计数器C 1的输入端连接的输出端。在所示的示例中，选择模块MS包括分别连接到第一H1和第二H2时钟的输出端的第一和第二输入端。选择模块MS的输出端可以根据来自控制模块MC1的命令(在接收到命令时)选择性地连接到其第一输入端或其第二输入端，以提供具有基准时钟频率FH1或另一时钟频率FH2的时钟信号。只要选择模块MS包括n(n＝2)个信号输入端、一个命令输入端、以及一个能够选择性地连接到所述n个信号输入之一的输出端，可以设想本领域的技术人员已知的任意类型的选择模块MS。

[0065] 计数器C1用于产生斜坡信号Rc1并将其提供给输出端，该斜坡信号Rc1是周期性的，并表示每一时刻由时钟模块MH1所提供的时钟信号Fout的数目(由于后者被复位为零)。换言之，在从选择模块MS接收的每个信号Fout(FH1或FH2)上，将计数器C1的值递增1个单位。当计数器C1的值到达预定最大值时，将其复位为零，并开始新的周期。

[0066] 采样器E1用于根据由控制模块MC1根据接收到的命令Cd所选择的采样频率Fech来对斜坡信号Rc1(通过计数器C1的输出端提供)进行采样，以便形成计数器信号Pcr_in，并将其提供给输出端。

[0067] 更具体地，控制模块MC1定义了等于基准采样频率乘以乘法因子K的采样频率Fech，K的值是控制模块MC1所选的时钟频率Fout(FH1或FH2)与基准时钟频率FH1之间的比，或K＝Fout/FH1。基准采样频率正好对应于由网络周期性地传送到所有设备(或站)的采样脉冲的采样周期。例如，基准采样周期等于5ms。

[0068] 如图所示，由采样器E1所提供的计数器信号Pcr_in是根据由控制模块MC1所选定的采样频率Fech来进行采样的斜坡信号。

[0069] 当控制模块MC1接收到请求正常模式下的操作的命令Cd时，其据此选择由第一时钟H1(例如以27MHz)所提供的时钟信号FH1(＝Fout)，并定义等于基准采样频率的采样频率Fech(因为这里的比Fout/FH(＝FH1/FH1)等于1，所以乘法因子K等于1，)。当控制模块MC1接收到请求加速模式下的操作的命令Cd时，其选择由第二时钟H2(例如，以27MHz)所提供的时钟信号FH2(＝Fout)，并定义等于基准采样频率4倍的采样频率Fech(因为这里的比Fout/FH(＝FH1/FH1)等于4，所以乘法因子K等于4)。

[0070] 换言之，在加速模式下，在发送侧(Tx)以与采样频率Fech相同的比(等于Tech-1)来加速计数器信号Pcr_in的产生。在所选示例中，这相当于基准采样周期除以4，得到1.25ms(5ms/4)，以及相当于基准时钟频率乘以4，得到108MHz(27MHz*4)。因此，在具有5ms采样周期的两个远程采样脉冲之间，两个采样计数器值之间的差始终等于135000。

[0071] 因此，要注意的是，在加速模式下，根据比正常模式下的速率大K倍的速率来将计数器信号Pcr_in发送到接收部分(Rx)，K是Fout/FH1的比值。设备D1保持在加速模式，直到其控制模块MC1接收到用于请求与正常速率(这里为27MHz)相对应的正常操作模式的命令Cd为止。

[0072] 将计数器信号Pcr_in合并到作为要发送到远程设备EQ2的帧的一部分的分组(在这种情况下为IP)中。例如，上述合并可以通过优选地作为设备D1的一部分的网络接口模块MI1来进行。

[0073] 为了向远程设备EQ2通知设备D1使用的操作模式，设备D1中的控制模块MC1例如可以命令网络接口模块MI1将指示IM合并到包含计数器信号Pcr_in的分组中，该指示IM用于发送信号来通知由所选时钟频率Fout和定义的采样频率Fech所定义的选定操作模式(正常或加速)。

[0074] 例如，当以分组的计数器字段(“PCR字段”)来传送计数器信号Pcr_in时，可以使用最高位(MSB)来表示操作模式指示IM，并使用其它低位来表示采样器E1所提供的最终计数器信号Pcr_in。作为非限制示例，当计数器字段的最高位等于1时，该信号操作于加速模式，以及当计数器的最高位等于0时，该信号操作于正常模式。还可能发生相反的情况。在这些情况下，由于现在将计数器字段的最高位保留给操作模式指示IM，因此在一位上所编码的计数器信号Pcr_in的适当值小于现有技术中的对应值。

[0075] 要注意，可以将选定的加速比编码于若干比特上，以便根据需要请求例如达到2、4或8的加速。这使其能够为特定应用提供动态加速。

[0076] 优选地，以电路(“硬件”)的形式来实现时钟H1和H2、PCR计数器C1以及采样器E1。然而，可以设想以软件模块(“软件”)和电路(“硬件”)组合的形式来实现上述元件的至少之一。

[0077] 控制模块MC1优选地以软件模块的形式来实现。然而，可以设想以软件模块和电路的组合的形式来实现。

[0078] 此外，通过软件来决定PCR信息的恢复以及模式改变命令(正常或加速模式)。

[0079] 现在，参考图2至8来描述根据本发明的用于重构时钟信号D2的设备。如图2所示，这种设备D2可以实现于需要极其精确的时钟信号的(通信)设备EQ2中。要注意的是，作为变型，设备(用于重构时钟信号)D2可以是处于设备EQ1外部但耦合到后者的元件(例如，电子卡)。

[0080] 设备(用于重构时钟信号)D2包括至少一个控制模块MC2和一个具有截止频率Fc的锁相环(PLL)BV，该截止频率一方面取决于使得可以根据选定时钟频率Fout(由设备D1定义)重构初始时钟信号的配置值Addend，而另一方面，取决于选定采样频率。

[0081] 控制模块MC2具体负责迫使锁相环BV具有截止频率Fc，该截止频率Fc的值取决于接收到的操作模式指示IM(例如，由同样包含计数器信号Pcr_in的计数器字段的最高位定义)。换言之，当指示IM发信号通知正常操作模式时，控制模块MC2迫使锁相环BV具有例如等于0.1Hz的基准截止频率，以及当指示IM发信号通知加速操作模式(PLLBV的锁相)时，控制模块MC2迫使锁相环BV具有等于K*0.1Hz的截止频率(例如，如果Fout＝4*FH1，则K＝4)。例如，通过网络接口模块MI2将该指示IM提供给控制模块MC2，网络接口模块MI2用于接收分组帧(在这种情况下为IP)，并对其内容进行分析。例如，网络接口模块MI2负责确定特定分组(IP)包括的计数器字段中的最高位的值。如图2所示，网络接口模块MI2可以是重构设备D2的一部分。然而，作为变型，网络接口模块MI2可以处于重构设备D2外部，同时与后者相耦合。

[0082] 如图2所示，锁相环(PLL)BV具有传统架构。因此，该锁相环(PLL)BV包括比较模块MCN、校正模块MCR、时钟模块MH2、计数器C2以及采样器E2。

[0083] 比较模块MCN负责将外部计数器信号Pcr_in(源自设备D1)与本地计数器信号PcrLoc进行比较，以便向输出端提供表示该比较结果的比较信号Er。如图2所示，例如该比较模块MCN可以实现为比较器形式，该比较器从外部计数器信号Pcr_in的值中减去本地计数器信号Pcr_in的值，并将等于该减法结果的比较信号(或误差信号)Er(Er＝Pcr_in-PcrLoc)提供到其输出端。

[0084] 可以理解，在PLL BV中，在具有极小抖动的输入信号的锁相的末端，比较信号(或误差信号)Er等于零(0)。必须根据算法来得到从一个模式切换到另一个模式的判决。可以有效地滤除误差，以观察并使用其来进行判决。

[0085] 校正模块MCR负责根据由比较模块MCN所提供的比较信号Er以及从控制模块MC2中获得的命令(取决于所需的操作模式)来确定时钟模块MH2必须提供的配制值Addend。

[0086] 更具体地，控制模块MC2具体负责依靠命令(取决于接收到的指示IM)来配置校正模块MCR，以使得校正模块MCR产生旨在迫使时钟模式提供具有等于基准时钟频率FH1乘以乘法因子K的时钟频率Fout的时钟信号的配置值Addend(或Cout(n))，K的值等于由接收到的操作模式指示IM所定义的比Fout/FH1。

[0087] 图3示意性地示出了校正模块MCR的非限制示例性实施例。校正模块MCR可以具有PLL BV，其脉冲响应是第二阶脉冲响应。校正模块MCR实现了所谓的Zdan方法(但也可以实现本领域的技术人员已知的其它方法)。这类校正模块MCR可以在伺服控制的意义上具有零速度误差(zero speed error)。

[0088] 校正模块MCR中的附图标记a1和a2表示其值被选择用于获得选定的衰减因子ξ的因子。例如，a1＝1250370，a2＝1247598。附图标记INT表示用于确定时钟模块MH2必须针对有关采样周期Tech(n)二使用的配置值Cout(n)(或Addend)。该积分模块INT保证了零速度误差。Er(n)表示比较模块MCN针对当前采样周期Tech(n)所确定的比较信号。Er(n-1)表示由比较模块MCN在前一采样周期Tech(n-1)所确定的比较信号。要注意的是，因为两个PCR信号之差始终等于135000而与Tech无关，所以控制模块MC2不需要向校正模块MCR提供值Tech。

[0089] 时钟模块MH2用于根据由配置值Addend(Cout(n))所定义的时钟频率Fout来获得时钟信号，该配置值是由校正模块MCR确定的。

[0090] 图4示意性地示出了时钟模块MH2的非限制示例性实施例。这里所例证的压控振荡器(VCO)类型的数字时钟模块MH2基于以下关系实现了所谓的累积原理：

[0091]

[0092] 其中，clk是加法器的工作频率(例如，等于200MHz)，而p_bit_accu是累加器Accu的带宽(例如，等于48比特)。

[0093] 根据前述关系，推导出时钟频率Fout：

[0094]

[0095] 例如，如果配置值Addend等于0x228F5C28F5C2，以及如果带宽p_bit_accu等于48比特，则输出频率Fout等于27MHz，并且时钟模块MH2的增益A(A＝Fout/Addend＝p_bit_accu -7
clk/2 )等于7.10543*10 。

[0096] 要注意，在每个采样周期Tech上更新配置值Addend。

[0097] 时钟模块MH2的输出馈入设备EQ2以及具有重构时钟信号的计数器C2，该重构时钟信号具有时钟频率Fout。

[0098] 计数器C2负责产生斜坡信号Rc2，并将其提供给输出端，该斜坡信号Rc2是周期性的，并表示每一时刻由时钟模块MH2所提供的时钟信号Fout的数目(由于后者被复位为零)。换言之，在从时钟模块MH2接收的每个时钟信号Fout(FH1或FH2)上，将计数器C2的值递增1个单位。当计数器C2的值达到预定最大值(严格地与设备D1的计数器C1的预定最大值相同)时，对其进行复位，并开始新的周期。

[0099] 需要采样器E2根据由控制模块MC2根据接收到的操作模式指示IM所选择的采样频率Fech来对斜坡信号Rc2(通过计数器C2的输出端提供)进行采样，以便形成本地计数器信号PcrLoc，并将其提供给输出端，供比较模块MCN使用。

[0100] 因此，控制模块MC2还负责为采样器E2定义采样频率Tech。采样频率Tech等于基准采样频率(例如，在此等于5ms)乘以乘法因子K，K的值等于比Fout/FH1的值。

[0101] 包括计数器C2和采样器E2的组合使得可以保持在等于当前采样周期Tech的持续时间内保持以当前时钟频率Fout改变的计数值。

[0102] 可以看出，包括计数器C2和采样器E2的组合包括具体用于伺服控制的积分器。该积分器保证了零位置误差。可以通过下列原因来强调该积分器在PLL BV中的存在。

[0103] 如果现在参考图5中所示的三个时序图，可以看出与采样周期Tech(n)相对应的本地计数器信号PcrLoc(n)的值取决于与前一个采样周期Tech(n-1)相对应的本地计数器信号PcrLoc(n-1)的值以及相同的前一采样周期Tech(n-1)中的时钟脉冲Fout的总数Nbc。

[0104] 更具体地，存在PcrLoc(n)＝PcrLoc(n-1)+Nbc的关系(在Tech(n-1)期间)。由于Nbc(Tech(n-1))等于Tech(n-1)*Fout，因此可以在给定了如上所述的Fout的表达式的前提下如下地重写PcrLoc(n)：

[0105]

[0106] 然后，在给定上述时钟模块MH2的增益A的表达式的前提下，可以如下所示地重写最后的Z变换关系：-1 -1

[0107] PcrLoc-Z PcrLoc＝Z Addend.A.Tech

[0108] 从上述最后关系中，可以推导出下列关系：

[0109]

[0110] 项[1/(1-Z-1)]构成了上述积分器。应回想到，例如数字积分器是一个加法器，借助于该加法器将输入信号添加到延迟一个采样周期的输出信号。由于PLL环BV包括积分器，因此不需要为其添加一个积分器来获得在伺服控制意义上的零位置误差。

[0111] 概括地说，在上述示例性实施例中，当控制模块MC2接收用于请求开始PLL BV的锁相的指示时，控制模块MC2将采样周期Tech除以因子(或比)K(FH2/FH1)，并将时钟频率Fout乘以同一因子K。例如，如果将基准采样周期除以4(K＝4)(例如，从5ms变到1.25ms)，则PLLBV的时钟频率增加因子4(例如，从27MHz变到108MHz)。要注意的是，这避免了对PLL BV的内部值计算中的任何不连续性，这在一定程度上相当于在暂时加快用于锁相的持续时间。

[0112] 下面给出的示例例证了该加速原理。

[0113] 如果在正常模式下使用等于0.1Hz的截止频率Fc，基准采样周期Tech等于5ms，基准时钟频率Fout等于27MHz，时钟模块MH2的累加器带宽p_bit_accu等于48比特，时钟模块MH2中的加法器的工作频率等于200MHz，以及衰减因子ξ等于0.707，则必须将分别等于1250370和1247598的因子a1和a2用于校正模块MCR，以获得等于0x228F5C28F5C2的配置值Addend。

[0114] 如果截止频率Fc是要在加速操作模式下使用的前一个的四倍(或0.4Hz)，以相同的累加器带宽p_bit_accu(48比特)，相同的时钟模块MH2中的加法器的工作频率(200MHz)，以及相同的因子a1和a2(分别等于1250370和1247598)，据此对应于相同的衰减因子ξ(0.707)，则必须使用比基准小三倍(K＝4)的采样周期Tech(或1.25ms)以及比前一个大三倍(K＝4)的配置值(或0x8A3D70A3D70A)，以获得四倍于(K＝4)基准的时钟频率Fout(或108MHz)。

[0115] 因为加速模式下的采样周期Tech比正常模式下使用的基准周期小4(K＝4)倍，所以根据加速模式下的PLL BV的锁定时间比正常模式下的快4(K＝4)倍，可以立即推导出用于达到由正常模式和加速模式下的同一近似关系所给出的确定速率的采样周期的数目N(N~2000*Tech)。

[0116] 要注意的是，在加速模式期间，以等于5ms/K的采样周期基于等于27*KMHz的时钟频率产生计数信号PcrLoc。结果是两个采样时刻之间的增量在正常模式与加速模式之间保持不变，即135000(以每5ms27MHz的时钟周期数目或以每5ms/K 27*KMHz的时钟周期的数目)。因此，PLL BV的校正因子的值保持不变。因此，不必在时钟频率Fout和采样周期Tech改变时内插校正模块MCR的中间值。

[0117] 还应注意的是，当K等于4时：当从正常模式切换到加速模式时，可以将配置值Addend改变积分器INT中所包含的值Cout(n)和Cout(n-1)的2比特左移(乘以4)；或当从加速模式切换到正常模式时，可以将配置值Addend改变积分器INT中所包含的值Cout(n)和Cout(n-1)的2比特右移(乘以4)。由接收到的采样脉冲给出必须执行移位的时刻。

[0118] 在不作用于配置值的情况下从一个操作模式切换到另一个操作模式将伴随着在新的锁相阶段重新开始PLL BV的风险。

[0119] 此外，要注意的是，设备D2保持在加速模式(与加速速率(这里为108MHz)相对应)，直到它的控制模块MC2接收到用于指出正常操作模式(与正常速率(这里为27MHz)相对应)的指示IM。

[0120] 图6示出了速率的这种变化。更具体地，在图6中：

[0121] -信号“A”对应于在发送侧(Tx，在设备D1中)产生的计数器信号Pcr_in，[0122] -信号“B”对应于在发送侧(Tx，在设备D1中)的采样信号(具有采样周期Tech)，[0123] -信号“C”对应于在接收侧(Rx，在设备D2中)接收到的计数器信号Pcr_in，[0124] -信号“D”对应于在接收侧(Rx，在设备D2中)接收到的计数器信号Pcr_in，并通过信号“E”再次考虑信号“D”，

[0125] -信号“E”对应于在接收侧(Rx，在设备D2中)的采样信号(具有采样周期Tech)，以及

[0126] -信号“F”对应于将校正模块MCR中的积分器INT的值除以4(K＝4)的命令。

[0127] 要注意的是，在图6中，将计数器信号Pcr_in标记为“Pcr m”(其中，m是正整数、负整数或零)，将正常模式标记为模式1，将加速模式标记为模式2，IM2表示请求切换到加速模式的指示(MSB＝1)，IM1表示请求切换到正常模式的指示(MSB＝0)。

[0128] 在正常操作中(例如，以27MHz的时钟信号)，将设备D2中的PLL BV锁定在信号“D”上。在发送(信号“A”)与接收(信号“D”，在其中锁定PLL BV)之间存在计数器信号Pcr_in的值中的n*Tech差。这是由于包括考虑了发送侧(D1)上的计数器信号Pcr_in、其通过IP网络的转移以及考虑了接收侧(D2)上的计数器信号Pcr_in的发送时间造成的。该差等于采样周期Tech的整数数目，这是因为与接收侧一样将发送侧上的计数器信号Pcr_in考虑到采样脉冲中。由于发送时间为非零，所以n至少等于1。在图6中所示的示例中，n＝2，这对应于平均情况。

[0129] 例如，在以108MHz的时钟信号的加速操作中，将设备D2中的PLL BV(接收侧)锁定在信号“D”上。在发送(信号“A”)与接收(信号“D”，在其中锁定PLL BV)之间仍然存在计数器信号Pcr_in的值中的相同时间差。然而，已经将采样周期Tech除以4(在所例证的非限制性示例中，K＝4)。然而，从发送侧与接收侧切换到加速模式的时刻并不相同。这是由于同样包含了切换命令(例如，最高位)的计数器信号Pcr_in的发送时间造成的。因此，当从正常模式切换到加速模式时，设备D1开始以比设备D2(接收)快四倍(K＝4)的速度来发送计数器信号Pcr_in。

[0130] 将额外计数器信号Pcr_in例如存储在设备D2的FIFO(先进先出)型的存储器中。对于计数器信号Pcr_in而言，这是进入FIFO存储器所必需经过的，从而说明了为什么计数器信号Pcr_in的发送与其识别之间的时间差保持相同(而采样周期Tech减小)。在考虑计数器信号Pcr_in(信号“D”)的时候，接收到计数器信号Pcr2(信号“C”)，而在考虑计数器信号Pcr3(信号“D”)的时候，已经接收到了计数器信号Pcr7(信号“C”)。此时，FIFO存储器包含计数器信号Pcr4、Pcr5和Pcr6。

[0131] 在从加速模式向正常模式切换的时刻，清空该FIFO存储器。

[0132] 图7示出了在不存在加速相的情况下发送侧(Tx)和接收侧(Rx)的计数器信号Pcr_in的值的组合时间趋势曲线。其中的一条曲线是原始图像，而另一条曲线是具有固定时间延迟的图像(在上述示例中等于2*Tech(n＝2))。

[0133] 可以看出，向接收侧(Rx)上的计数器信号Pcr_in的值添加了常数，因此两个曲线是重叠的。这是具有用作发送时基(发送侧Tx的时钟信号)的图像的添加常数的计数器信号。

[0134] 图8表示在存在加速相的情况下发送侧(Tx)和接收侧(Rx)的计数器信号Pcr_in的值的组合时间趋势曲线。其中的一条曲线仍然是原始图像，而另一条曲线是具有固定时间延迟的图像(在上述示例中等于2*Tech(n＝2))。

[0135] 可以看出，在将发送从正常模式切换到加速模式的时刻到将接收从加速模式切换到正常模式的时刻运行的时间间隔期间，这两条曲线没有重叠。因此，在上述时间间隔期间，对发送时基(发送侧Tx的时钟信号)的图像进行相移，同时也对以该图像进行解码的时刻进行相同操作。由于该时间间隔与锁定的相位相对应，因此在假设在锁定相位之外计数是两个PCR计数器实际上同相的情况下，它也不会构成问题，这要归功于本发明。

[0136] 时钟模块(VCO)MH2、PCR计数器C2和采样器E2优选地以电路(“硬件”)的形式来实现。

[0137] 构成PLL BV和控制模块MC2的其它元件优选地以软件模块的形式来实现。然而，可以设想以软件模块和电路的组合形式来实现上述元件中的至少之一。

[0138] 通过软件模块将以采样形式接收到的PCR值写进PLL BV。

[0139] 要注意的是，本发明可以以不同于上述参考图1至8所描述的实施例的方式来实现。实际上，作为变型，可以在锁相过程中通过直接改变校正模块中的因子的值来增加PLL BV的截止频率。然而，这种解决方案还需要直接改变专门用于PLL BV的操作的所有中间值，这使得在频率改变时的值内插成为必须，并导致了复杂的计算。

[0140] 本发明不局限于用于产生计数器信号的设备、用于重构时钟信号的设备、以及上述纯粹作为示例所描述的通信设备的实施例；本发明包括本领域的技术人员根据下面的权利要求所能够设想的所有变型。

[0141] 因此，前述说明描述了本发明的一个示例性实现方式，在其中存在正常模式和单一的加速模式。然而，可以设想，在其中存在正常模式和若干种不同的加速模式的实现方式。