用于調節采樣相位的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于調節采樣相位的方法和裝置的制作方法
用于調節采樣相位的方法和裝置技術領域
本發明一般地涉及信號再生時采樣相位調節的領域。
在下文中出于說明目的尤其是參照用于通過自適應的相位跟隨系統來降低串行通信系統中的位誤差率的方法和裝置——尤其是參照DigRF接口——來說明本發明。
但是本發明不限于這種實施方式，而是可以結合通過過采樣對任意信號進行再生時的采樣相位調節來應用。但是主要的應用領域是用于串行通信信號的接收器的數據和時鐘恢復的采樣相位調節。
背景技術：
在經由串行通信信道接收數據時，在真實的接收條件下實際上總是或多或少地出現位誤差。也就是說，數據的原來的值可能不能由接收器無誤差地恢復。
當接收器用所恢復的、相應于發送時鐘速率的時鐘速率對數據進行采樣時，也就是說在接收器時鐘同步到經由信道發送的數據的時鐘速率上的時刻，得出的位誤差率通常最小。隨著在發送器時鐘速率與接收器時鐘速率之間沒有重新同步情況下的傳輸長度增加，平均的位誤差率增加。
在現有的DigRF接口的情況下，實現低的位誤差率迄今為止基于對數據信號進行過采樣(英語“Oversampling (過采樣)”)直至6個采樣相位。過采樣意味著,數據信號在該數據信號的位周期時長T期間的多個采樣時刻被采樣。也就是說，在6重過采樣的情況下，對數據信號的采樣在I個位周期內的6個相繼時刻發生。
在相位噪聲的影響被忽略的情況下，一個位周期內的采樣時刻彼此之間具有均勻分布的時間間距。在使用6個采樣相位的情況下，該時間間距相應于T/6或60°的相移，在使用4個采樣相位的情況下，相應于T/4或90°的相移。
在MIPfDigRF接口(移動工業處理器接口)的情況下，在層I中借助于數據幀(英語=Frame (幀))來傳輸的數據，其中所述幀包括總是相同的同步序列、幀報頭(英語=Header (報頭))(其尤其是確定幀的長度)以及由此得到和跟隨的有用數據(英語=Payload (有效載荷))。
在幀開始處的不變的同步序列因此使得能夠檢查基于什么采樣相位可以檢測該同步序列的因此在接收器側已知的數據。從所述采樣相位中選出在位周期時長T內盡可能最中間的采樣相位。一般，這也相應于在其采樣時刻兩個差分傳輸信號(其表示數據)的電壓差值最大并且因此差分信號的誤譯可能性最小的采樣相位。在此，DigRF系統特別是使用差分信號傳輸(英語Low Voltage Differential Signaling (低壓差分信號傳輸))的方案。在這種情況下，邏輯“I”通過施加在兩個傳輸信號上的電壓的正電壓差值來表示，邏輯 “ O ”相應地通過負電壓差值來表示。
在連續的傳輸幀期間，在層I的層面上不發生另外的、越過參考采樣相位的以上選擇的糾錯。因此有時不能識別變差的數據信號。數據信號的變差在此可以 基于許多效應，如增加的相移、各個采樣時刻的較高的相位噪聲(也稱為Jitter (跳動))或者數據信號的眼圖中的減小的開度角。
因此，誤差可以在接收器側僅僅通過較高協議層上的冗余的糾錯碼(例如 Reed-Solomon碼)或者通過同樣在較高協議層上重新請求有誤差的幀來消除。
此外，在實際中如上面那樣確定的參考采樣相位依據對數據信號的所提到的不同損害而被證明為不是總是最可能的采樣相位。
根據這些以及另外的原因，存在對于本發明的需求。發明內容
提供了用于在信號再生時調節采樣相位的裝置和方法，這基本上結合附圖中的至少一個附圖示出和/或描述并且包括在以下的描述和權利要求書中說明。
本發明的另外的任務、特征和優點從以下詳細的、參照所附附圖的描述中得出，所述附圖——又僅僅用于說明本發明——示出實施例。


附上附圖，以便使得能夠對本發明更深入地理解。這些附圖是本發明公開的一部分。附圖闡述了本發明的實施例并且與說明書一起用于解釋本發明的基礎。本發明的另外的實施例以及許多以此為目的的優點由于其較簡單的可理解性而參照以下詳述的描述變得顯而易見。
圖1結合在串行數據信號恢復時對采樣相位的調節示出了所述數據信號作為簡化眼圖中的示意性眼，所述眼圖在每個位周期4個采樣相位的情況下被采樣，其中所述4個采樣相位具有關于數據信號的恒定相位噪聲和恒定相移速率并且所述數據信號具有簡化眼圖中的眼的保持相同的開度。在此尤其是取用來發送數據的參考頻率與接收器頻率之間的頻率變化(Frequenzdelta)作為相移速率。在被假設為理想的發送器-接收器布局中， 該相移速率為零；圖2示出用于在串行數據信號恢復時調節采樣相位的電路的實施例，該電路具有用于跟蹤在關于相鄰采樣相位的預定對的相位值之間的差值誤差的歷史的移位寄存器和用于對相應的差值誤差進行加和的計數寄存器的操控電路；圖3結合在串行數據信號恢復時對采樣相位的調節示出了所述數據信號作為簡化眼圖中的示意性眼，所述眼圖在每個位周期4個采樣相位的情況下被采樣，其中所述4個采樣相位具有關于數據信號的增加的相位噪聲而沒有相移速率并且所述數據信號具有簡化眼圖中的眼的保持相同的開度；圖4結合在串行數據信號恢復時對采樣相位的調節示出了所述數據信號作為簡化眼圖中的示意性眼，所述眼圖在每個位周期4個采樣相位的情況下被采 樣，其中所述4個采樣相位具有關于數據信號的恒定的相位噪聲而沒有相移速率并且所述數據信號具有簡化眼圖中的眼的縮小的開度；和圖5示出用于在串行數據信號恢復時調節采樣相位的方法的實施例，該方法基于對數據信號過采樣和比較關于至少兩個不同采樣相位對的至少兩個差值誤差率。
具體實施方式
以下詳述的描述參照所附的附圖，附圖構成本發明公開的一部分并且在其中示出特定實施例用于說明，通過這些實施例可以示例性地在實際中實現本發明。不言而喻，可以使用其他實施例和進行結構上的或者其他改變，而不會脫離本發明的保護范圍。以下詳述的描述因此不應被理解為是以限制方式的。更確切地說，本發明的保護范圍僅僅通過所附權利要求來限定。
本發明的實施方式使得能夠通過自適應地再控制所述采樣相位來降低或避免傳輸信道上的在接收器側被有誤差地檢測到的位。此外，采樣相位的這種再控制允許降低由于相位跳動或者相位噪聲所引起的傳輸誤差。
跳動、相位跳動或者相位噪聲是實際相位與理想相位之間的隨時間變化的差值， 也就是諧波振動或周期性信號的實際過零點與理想過零點之間的隨時間變化的差值。
此外，實施方式——例如以相應電路的形式——能夠確定用來發送數據的參考頻率與接收器側的參考頻率之間的頻率差異的絕對值。由此可以獲得電壓控制的振蕩器的另一調節參數，接收器時鐘信號基于該另一調節參數。
如果通信系統的發送器和接收器例如處于汽車的不同區域中并且在這些區域中充斥著不同的環境條件、尤其是不同的溫度，則所述發送器和接收器可以根據實施方式通過相應地設立的電路被重構。
因此這種實施方式也可以用作為用于由于極端的環境條件對系統故障進行預警的傳感器。
基于眼信號的經控制的時間上變換的變差和改善，可以相對于正常的數據傳輸信道建立正交的第二數據信道，該第二數據信道與所發送的O和I并行地通過眼的預先給定的經操縱的質量來傳輸附加的有用數據信息。在這里可以設想的是，在該數據信道中編碼附加的有用數據位，以便因此提高所傳輸數據的總速率，正如在該附加信道中編碼校驗位和糾錯位那樣。
這通過對參考采樣相位時的采樣值與相鄰的、在幀開始時同樣是同步的采樣相位進行比較來實現，但是也通過與開始時非同步的采樣相位進行比較來實現。此外，特定的實施方式使得能夠測量相位噪聲的絕對值的恒定量。
在這種意義上，實施方式使得能夠為電路使用更簡單并且因此更成本有利的振蕩器、振蕩石英以及PLL電路來恢復信號。
如上面已經表明的那樣，在用于調節采樣相位的迄今為止的實現方式中嘗試檢測在采樣值中所發送的幀開始處的同步序列，所述采樣值關于采樣相位的每個單個的采樣相位被確定。從在其采樣值中成功檢測到同步相位的采樣相位中選擇最中間的并且因此可以視作為在位周期中心的采樣相位。用于確定未被選擇的采樣相位時的采樣值的電路部件被關斷直至幀的結束。
但是在實施方式意義上的電路中，可以進一步確定所有采樣相位時的采樣值直至幀的結束，也就是說相應的電路部件不一定被關斷。在此在特定的實施方式中，只要在相鄰采樣相位的采樣值中檢測到同步序列，就對不同采樣相位時的相應采樣值進行比較。
在多于3個在其采 樣值中成功檢測到同步序列的采樣相位時，一般可以在幀的開始處在所有采樣相位時的采樣值中檢測到一致的數據值。在此在特定的實施方式中，在所有采樣相位時執行數字采樣值的連續比較，但是在其他實施方式中至少在其采樣值中在開始時成功檢測到同步序列的采樣相位時執行該比較。
如果在其采樣值中在開始時成功檢測到同步序列的采樣相位時的采樣值中的所確定信號值之間確定了開始有偏差，則這表明信號相對于采樣的時鐘信號的相位的變化、 采樣相位的跳動的變化或者關于所接收信號的眼圖的信號質量的變化。
作為眼圖，在數據傳輸中表示這樣的圖該圖通過在顯示區域中相疊地顯示數據信號的時間變化曲線的相繼片段得出，所述數據信號具有不同數量的位周期以后的信號變換，所述顯示區域相應于一個或多個位周期的寬度。
最簡單地，概念“眼圖”在其寬度同樣相應于3個位周期的相同的顯示區域中特別地重疊顯示“ 1-0-1”和“0-1-0”數據序列的時間變化曲線時變得清楚。
在重疊地顯示“ 1-0-1 ”和“0-1-0”數據序列的時間變化曲線時，所述時間變化曲線在信號電平“O”和“I”之間的兩個點處相遇。因此，由于在實際中有限的轉換時間，在所述點之間并且通過數據序列變化曲線的重疊的上升-下降邊沿包圍地形成類似于眼的形狀。
在實施方式中，對眼形狀的有針對性的調制可以用于將另外的信息編碼到數據信號中并且由此引入重疊的并行的數據信道，以便提到數據吞吐率。被調制到眼形狀中的信息于是可以通過例如6重過采樣在接收器側被恢復。
此外在實施方式中還可以通過預定采樣相位時的采樣值的差值誤差的比較結果確定采樣值關于差分信號的眼圖的相關變化曲線。
在下面結合圖描述變差的信號質量的三種典型的可能性，所述可能性可以利用實施方式被檢測到并且直至一定程度還可以被區分開。
在此，圖1示出所發送信號的恒定相移速率在與接收器中的過采樣相聯系的采樣相位或采樣時刻方面的效果。該相移速率通過相應發送器的時鐘速率與用于采樣的接收器時鐘的時鐘速率之間的頻移得出。
在圖3中與此相反地示出由于接收時鐘的增加的相位噪聲實際采樣相位相對于理想采樣相位的位置的增加的不確定性區間的效果。最后，圖4示出變差的開度角在所接收信號的眼圖方面的效果。
再次參照圖1，示出了利用數據信號`的4重過采樣的情況，由此得出4個采樣相位 0，1，12和3或者換句話說每個位周期4個采樣時刻。
在此在這種情況下假設，各個采樣時刻具有相對于位周期時長T的10%的相位噪聲。采樣相位0，1，2和3的相位噪聲的值在圖1中通過不確定性區間來表示，所述不確定性區間在那里作為相應地寬的打陰影的垂直條被象征性表示。
相位噪聲在該情況下被假設為隨著時間是恒定的，使得象征性表示采樣相位0，1， 2和3的條的寬度在所有3個涉及不同時刻的圖1的子圖中保持相同。
在這些相疊的子圖中，附圖標記14表示簡化眼圖中的示意性眼，以便能夠再現采樣相位0,1,2和3相對于相應的傳輸眼的相對位置。
總而言之，在圖1中示出的在所接收信號再生時有損害的第一情況的特點在于數據信號關于采樣相位的恒定相位噪聲和恒定相移速率。此外在該第一情況下假設圖1的子圖的簡化眼圖中的示意性眼14的開度角保持相同或者開度保持相同。在此，開度角是眼質量的度量并且尤其是與傳輸信道的帶寬相關聯。
數據信號關于采樣相位的恒定相移速率意味著，在發送器中為生成所傳輸數據使用的時鐘速率和在接收器中為恢復數據使用的時鐘速率不完全一致。
因此相應于采樣相位0，1，2和3的采樣時刻在圖形上利用恒定相移速率滑動通過示意性眼14。這在圖1的涉及不同時刻的子圖的序列中變得明顯。因此，例如采樣相位O 從在上面的子圖中的示意性眼14的左邊緣處的位置移動到兩個下面的子圖中越來越趨向于相應的示意性眼14的中間。
采樣相位0，1，2和3關于圖1中示意性眼14的位置的該特性因此示出了在所接收的數據信號再生時有損害的標準情況，即發送時鐘速率與接收時鐘速率之間的所提到的頻移。
根據4個采樣相位0，1，2和3中的哪個從圖形上來說駛入和哪個駛出正確檢測到同步序列的采樣相位的窗中，可以識別到，接收器是以比發送器略低還是略高的時鐘速率來運行的。此外，從用于改變正確檢測到同步序列的采樣相位的速度中可以確定差值頻率的大小。
在圖1中所示的情況下，在開始時——也就是在圖1的上面的子圖中——存在兩個采樣相同的采樣相位I和2，也就是說采樣相位I和2的采樣值在幀開始時始終是相同的。具體地關于圖1的上面的子圖假設，采樣相位0，1，2和3關于其相對于示意性眼14的位置分別檢測到采樣值0，1，I和0，也就是第一采樣值序列15。
由于恒定的相移速率，在圖1的中間的子圖中所有4個采樣相位0，1，2和3相對于示意性眼14向右被推移。由此在采樣相位0，1，2和3時關于其相對于示意性眼14的改變了的位置分別確定采樣值1，1，I和0，這些采樣值相應于第二采樣值序列16。
在圖1的下面的子圖中，所有4個采樣相位0，1，2和3還相對于示意性眼14進一步被向右推移。因為采樣相位3可能由此被推出示意性眼14的右邊緣并且因此被推出下一個位變換，現在將示意性眼14的左邊緣的下一個采樣相位定義為采樣相位3。與此相應地，在采樣相位0，1，2和3時關于其相對于示意性眼14的改變了的位置分別確定采樣值1， 1，0和0，這些采樣值相應于第三采樣值序列17。
通過在通過圖1的上面的子圖和中間的子圖象征性表示的時刻之間將采樣相位3 越來越推向示意性眼14的右邊緣，采樣相位3提供作為相對于采樣相位I和2的采樣值越來越有偏差的第一采樣值，即越來越多地提供采樣值O。
越來越多地如采樣相位I和2那樣確定采樣值I的采樣相位O的采樣值的偏差相反地下降。換句話說，通過偏差涉及預定的時間段，采樣相位O的采樣值相對于采樣相位I 和2的采樣值的偏差率下降。
由此可以導出，相對最早的采樣相位O越來越晚地關于最后的位變換對數據信號進行采樣，相反首先相對最晚的采樣相位3以越來越短的時間間距關于下一位變換對數據信號進行采樣。也就是說，與采樣相位相聯系的采樣時鐘的通過接收時鐘速率預先給定的邊沿相對于最后的位變換的通過發送時鐘速率預先給定的邊沿越來越延遲。由此可以在圖1中所示的情況下導出與接收器時鐘速率相比較高的發送時鐘速率。
在實施方式中，除 了比較開始同步的、也就是識別到同步序列的采樣相位的實際確定的位值以外，為了確定差值誤差速率分別比較兩個相鄰的采樣相位的采樣值。如果這些采樣值不一致，則相應的差值誤差寄存器加1，所述差值誤差寄存器表示采樣相位的相應采樣值彼此之間的偏差的絕對數。由此可以確定兩個采樣相位的相應采樣值彼此之間的偏差的絕對數。
在圖2中所示的實施方式中借助于AND門22和NAND門23對相鄰采樣相位的采樣值進行比較。借助于復用器21從邏輯門22和23的輸出值中選擇與所比較的采樣值的相應邏輯值“ O ”或“ I ”相對應的比較結果。
為了跟蹤差值誤差的歷史，可以在每個采樣時鐘將如此獲得的比較結果經由復用器21推移到作為差值誤差寄存器20的移位寄存器中。在存在偏差、也就是相鄰的采樣相位的相應采樣值被確定為不同的情況下，邏輯“ I ”被推移到差值誤差寄存器20中，在一致的情況下，邏輯“O”被推移到差值誤差寄存器20中。該差值誤差寄存器20可以例如是32 位深的。在此可以任意地適當選擇差值誤差寄存器20的深度，以便確定采樣周期的數量， 通過該數量應當構成所比較的采樣值的差值誤差的滑動平均值。在運行時間期間寄存器深度的動態改變也是可設想的。大的寄存器深度在此的后果是較大的遲滯，因此到達直至確定的觸發值持續較長時間，而在較小深度的差值誤差寄存器的情況下有時較快地在采樣相位之間來回切換。實施方式可以包括所述移位寄存器中的一個或多個。
計數寄存器29確定該差值誤差寄存器20中的非一致性的數量。為此，在每次向差值誤差寄存器20中推移邏輯“I”時計數寄存器29加I，在每次在結尾移去邏輯“I”時， 計數寄存器29減I。這通過與根據圖2的差值誤差寄存器20的輸入端和輸出端連接的AND 門24和NAND門25以及用于選擇邏輯門24和25的輸出值和操控計數寄存器29的復用器 20進行。
該計數寄存器29在示例情況下因此從O至32地計數，并且要么在差值誤差寄存器20中推入邏輯“ I”和同時推出邏輯“O”時加I，在推入邏輯“O”和同時推出邏輯“O”以及在推入邏輯“I”和同時推出邏輯“I”時保持相同，要么在推入邏輯“O”和推出邏輯“I” 時減I。計數寄存器29的溢出因此是不可能的。在該意義上，計數寄存器構成了過去η個計數時鐘和在該時間段中出現的誤差的滑動窗。
差值誤差寄存器20可以因此用于確定兩個采樣相位的相應采樣值之間的差值誤差的時間上滑動的平均值。
參照圖1中的情況，該差值誤差在采樣相位I和2的采樣值之間開始時是0，在采樣相位2和3的采樣值之間不等于O并且在采樣相位O和I的采樣值之間不等于O。隨著時間增加，采樣相位O和I的采樣值之間的平均差值誤差下降并且采樣相位2和3的采樣值之間的平均差值誤差增加。
在根據圖2的實施方式中，采樣相位O和I的采樣值之間的差值誤差的數量的滑動平均值SumDelta(0，I)以及采樣相位2和3的采樣值之間的差值誤差的數量的滑動平均值SumDelta(2，3)可以再次在其側相互比較并且構成差值。在根據圖1的情況下，SumDelta (2,3)隨著時間走向增加,而SumDelta (O, I)下降。
差值SumDelta (2,3)- SumDelta (0，I)因此參照圖1中所示的采樣值在開始時是正的，由此具有過零點并且最后是負的。
所述過零點可以用于定義觸發時刻，以便從測量特定眼的采樣相位的組中提取采樣相位3并且替代采樣相位0，如也由圖1的下面的子圖表明的那樣 。
在圖2中所示的實施例中，僅僅通過另外的計數寄存器28對相鄰采樣相位O和I的采樣值之間的差值誤差以及通過已經提到的計數寄存器29對相鄰采樣相位2和3的采樣值之間的差值誤差進行計數。在其他實施例中，可以構造任意的采樣相位對的采樣值之間的差值誤差并且對該差值誤差進行計數。
因此從預定的采樣相位對的采樣值之間的差值誤差的平均數量中，通過參照相應的、在其中確定差值誤差的所述數量的時間間隔，還可以導出預定的采樣相位對的采樣值的差值誤差率。
在根據圖2的實施例中，關于米樣相位對O和I以及關于米樣相位對2和3的米樣值的差值誤差通過比較器26相互比較。在另外的實施方式中，可以一方面相互比較任意的采樣相位對的差值誤差，另一方面可以也進行或者替代地進行與差值誤差閾值(也就是恒定的標準值)的比較，以便由此在所謂的決策矩陣(英語“Decision Matrix (決策矩陣)”) 中導出關于要選擇的參考采樣相位的決策。該決策矩陣在圖2中用附圖標記27表示。
作為決策矩陣的決策之一，可以考慮例如將原來的參考采樣相位轉換成新的參考采樣相位，其中該決策通常在時間上更長時間地有效并且優選具有可預定的有效時長。
在3個或更多個采樣相位的情況下(在這些采樣相位的采樣值中可以檢測到同步序列，但是這些采樣相位提供彼此間有偏差的采樣值)，可以在這些采樣相位之間的多數決策的意義上來決策哪個采樣值應被視為正確的并且因此在相應系統中被進一步處理以用于數據恢復。該決策可以通過這些采樣相位的采樣值的差值誤差率來支持，所述差值誤差率允許對所接收信號的質量和所接收信號的誤差自由度的概率做出結論。
圖3結合在串行數據信號恢復時對采樣相位的調節示出了所述數據信號作為簡化眼圖中的示意性眼300，該眼圖同樣在每個位周期4個采樣 相位30，31，32和33的情況下被采樣。在此，4個采樣相位具有關于數據信號的增加的相位噪聲并且不具有關于數據信號的相移速率，并且數據信號具有簡化眼圖中的眼的保持相同的開度。
就此而言，圖3示出實際采樣相位由于接收時鐘的相位噪聲增加而相對于理想采樣相位的位置的增加的不確定性區間的效果。
該增加的跳動又可以通過觀察所述差值誤差率識別出中間的采樣相位確定保持相同的采樣值，但是具有在開始時一致的采樣值的位于邊緣的采樣相位相對于中間采樣值的采樣值具有增加的差值誤差數量。
在圖3的上面的子圖中，相應于采樣相位30、31、32和33的各個采樣時刻首先具有相對于位周期時長T的10%的相位噪聲。采樣相位30，31，32和33的相位噪聲的值再次地也在圖3中通過不確定性區間示出，這些不確定性區間在那里作為相應地寬的打陰影的垂直條被象征性表示。
與此相應地，在采樣相位30，31，32和33時關于其相對于在上面的子圖中的示意性眼300的穩定位置分別確定采樣值0，1，I和0，這些采樣值相應于另一采樣值序列38。
在圖3的下面的子圖中，相應于米樣相位34, 35, 36和37的各個米樣時刻與此相反地具有相對于位周長時長T的20%的相位噪聲。打陰影的垂直條在圖3的下面的子圖中相應地較寬，這些條通過相應較大的不確定性區間象征性表示采樣相位34，35，36和37的相位噪聲的提聞的值。
與此相應地，數據信號在圖3的下面的子圖中在采樣相位34和37時盡管其在示意性眼300的邊緣處的位置還是增加地在采樣時刻被采樣，所述采樣時刻由于相位噪聲提高也可以更靠近示意性眼300的中間。因此在采樣相位34，35，36和37時分別確定采樣值 1/2，1，I和O，這些采樣值相應于另一采樣值序列39。
也就是說，尤其是當實際采樣時刻由于相位噪聲提高而在時間上靠近最后一個相位變換時，在示意性眼300的左邊緣處的采樣相位34增加地以相同頻率對值O進行采樣， 或當實際采樣時刻由于相位噪聲提高而在時間上返回更接近位中間時，對值I進行采樣。 就此而言，在特定的、檢測平均采樣值1/2的時段上取平均。
如已經關于圖1的那樣，還可以參照圖3中的采樣相位和數據信號的特性將采樣相位30/34和31/35的采樣值之間、采樣相位31/35和32/36的采樣值之間、以及采樣相位 32/36和33/37的采樣值之間的差值誤差的數量的滑動平均值分別構造為SumDelta(0，I )， SumDelta (I, 2)以及 SumDelta (2,3)。在根據圖 3 的情況下,SumDelta (1,2)保持恒定， 而 SumDelta (2, 3)和 SumDelta (0,1)同時增加。
圖4結合在串行數據信號恢復時對采樣相位的調節示出了所述數據信號作為簡化眼圖中的示意性眼44，所述眼圖在每個位周期4個采樣相位的情況下被采樣。在此，所述 4個采樣相位40，41，42和43具有關于數據信號的恒定相位噪聲而沒有相移速率并且所述數據信號具有簡化眼圖中的眼的縮小的開度。這在圖4中通過在圖4子圖序列中的示意性眼44，45和46的減小的開度角來表明。
就此而言，圖4示出了所接收信號的眼圖中眼的縮小的開度角對于通過在4個采樣相位時進行過采樣來再生信號的效果。
參照圖4的上面的子圖，在采樣相位40，41，42和43時關于示意性眼44分別確定了采樣值1/2，1，I和O，這些采樣值相應于采樣值序列47。
通過在圖4的中間子圖中所接收信號的眼圖中的示意性眼45的減小的開度角，在示意性眼45的邊緣處的采樣相位40和43以較高概率確定了值O。由此在圖4的中間子圖中在采樣相位40，41，42和43時分別確定了采樣值0，1，I和0，這些采樣值相應于采樣值序列48 ο
參照在圖4的下面的子圖中所接收信號的眼圖中的示意性眼46的仍進一步減小的開度角，不僅相應的示意性眼46的邊緣處的采樣相位40和43以較高概率確定了值O。 更確切地說，由于仍更小地開啟的示意性眼46的(未示出的)一定的非對稱性，假設采樣相位42也越來越頻繁地提供采樣值0，由此得出取平均的采樣值1/2。相應地在圖4的下面的子圖中在采樣相位40，41，42和43時分別確定采樣值0，1，1/2和0， 這些采樣值相應于采樣值序列49。
由此可以看出，在位周期的、但是數據信號的眼圖中的眼的開度縮小的位周期的采樣相位的恒定相位噪聲和恒定相位關系的情況下，具有一致的采樣值的采樣相位的數目減少。相應地,按照采樣值序列47，48和49的順序，可確定具有一致采樣值的位于位周期中心的采樣相位的減少。
這指明了發送器與接收器之間的傳輸信道的降低的帶寬，這例如可能由于信號被越來越差地傳輸通過發送器中的連接路徑引起。
參照圖4假設在開始時在上面的子圖中強調的采樣相位41被選作為參考采樣相位，因此在圖4的子圖中采樣值序列47，48和49的順序表明，在此合理的是保持采樣相位 41在整個幀上作為參考采樣相位。
參照圖4中的采樣相位和數據信號的特性，還可以將采樣相位40和41的采樣值之間、采樣相位41和42之間的采樣值之間、以及采樣相位42和43之間的采樣值的差值誤差的數量的滑動平均值分別構造為SumDelta (0,1), SumDelta (1,2)以及SumDelta (2， 3)。
在根據圖4的情況下，SumDelta (1，2)仍然最長時間地保持恒定，因為中心的采樣相位41和42仍然最長時間地確定采樣值I。與此相反,SumDelta (O, I)和SumDelta (2, 3)首先增加，因為位周期邊緣處的采樣相位40和43由于在那里閉合程度最強的眼而以較高概率檢測到采樣值0，而中心的采樣相位41和42仍確定采樣值I。
但是，在眼開度最小時的最后一個米樣值序列49中米樣相位42時的米樣值1/2 表明，SumDelta (O, I)和SumDelta (2,3)在眼進一步閉合時再次下降。這由此得出，即中心的采樣相位41和42也由于進一步閉合的眼而以越來越高的概率確定縮小的采樣值并且在極端情況下還仍僅僅確定采樣值O。
在對參照圖1，3和4的相應采樣相位對的采樣值之間的差值誤差的數量的滑動平均值SumDelta (0，I)，SumDelta (1，2)和SumDelta (2，3)進行比較時變得明顯的是，其特征性的時間變化模式允許直至一定程度地區分對所接收的信號進行再生時的損害效應，如采樣相位相對于信號的恒定相移速率和增加的相位噪聲以及信號眼圖中的縮小的眼開度。
因此例如在關于數據信號的采樣相位的相移速率是純的時間恒定的情況下，分別位于所觀察的位周期的邊緣處的采樣相位的采樣值具有最大的差值誤差。在分別位于最大眼開度的中心的采樣值的情況下，不顯示出偏差并且因此不顯示出差值誤差。
沒有差值誤差的相應采樣相位對隨時間有條件地通過恒定的相移速率移動。由此可以確定發送器和接收器的時鐘速率之間的差值并且必要時按照發送時鐘重調產生接收器時鐘的電壓控制的振蕩器。沒有差值誤差的采樣相位可以在這種情況下用作為用于對真實的有用信號進行信號傳輸的參考采樣相位。
在相位噪聲純改變的情況下，位于位周期中心的采樣相位(其采樣值不具有差值誤差)不隨時間移動。與此相反地，位于位周期邊緣處的采樣相位對時的采樣值的差值誤差增加。直接位于位變換區域中的采樣相位由于實際系統的決策遲滯基本上確定了恒定的采樣值。因此針對對于其存在損害效應的分析，在這種情況下還可以使用采樣值的恒定量。
改變眼的質量的情況最后可以識別出在位于位周期中心的采樣相位附近的具有相鄰采樣相位的低差值誤差率的采樣相位區域在眼質量改善的情況下要么均勻地在位于趨向位周期邊緣的采樣相位上延伸要么在眼質量變差的情況下均勻地向位于位周期中心的采樣相位收縮。因此也可以通過重復地比較特定的差值誤差率來確定眼質量。
當然在實際中所述損害效應的線性重疊是可能的并且這些損害效應也可以如所提到的那樣直至一定程度地被解決。
在特定的實施方式中，所接收的數據信號以差分電壓信號的形式存在。在這種情況下，應當在確定采樣值時將所述決策遲滯一并包括進 來。這是在實際的決策電路的傳輸函數中在將預先給定的采樣值分配給特定的輸入差值電壓時得出的遲滯。在下面觀察所述輸入差值電壓被分配給數字的I位采樣值的實施方式。
在特定實施例中，數字采樣值的位值在此僅針對250mV至400mV的輸入差值電壓的絕對值被明確定義。而在OmV至IOOmV的輸入差值電壓的絕對值范圍中，數字采樣值的位值是未定義的。
但是在實施方式中，在數字采樣值的位變換時仍可以添加遲滯。就此而言對于數字采樣值從I到O的變換，可能需要的是，在可以假設新的數字采樣值之前，輸入差值電壓穿過其過零點附加地至少降落直至_25mV的負的交變閾值電壓。也就是說，從_25mV起，所分配的數字采樣值可以變換其值，相反小于或等于-1OOmV的輸入差值電壓被明確地分配給數字采樣值O。
在另一實施方式中，過采樣可以通過傳輸眼中的損害效應的分析找到另一已經提到的應用。因此可以例如通過確定6個采樣值交替地在假設為穩定的信號的情況下人工的在每個位于信號中的I一 O序列處逐點地放大或縮小所述眼。換句話說，可以按照上面的描述例如以眼開度的大小的形式人工地調制可通過過采樣檢測到的信號質量。
相應于該調制，或多或少的采樣相位的采樣值與參考采樣相位的采樣值一致。這實現了與真實的數據信道并行的數據信道，以便傳輸附加的數據。這些數據例如可以是糾錯位，所述糾錯位同樣用于將已經在層I上的傳輸誤差的數量降低到最小值并且因此使相應的數據傳輸系統整體上更有效率。
在實施例中，頻率300MHz的差分信號例如被6重過采樣，也就是用1800MHz的頻率過采樣，其中該模擬信號同樣以I位的深度被變換成數字采樣值，也就是具有采樣值O或 I。
實施例涉及一種用于控制通過采樣來再生的信號的采樣相位的方法，具有如下步驟。在一個步驟中，信號被η重地過采樣，其中η > 3，以便在信號的每個周期時長T的η個采樣相位AP (i)時獲得η個采樣值A(i)，其中i = 0，1，…!!-丄。
在另一步驟中，針對i = 0，1，*··η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m (其中 m彡I,m+i彡η)構成至少兩個分別的采樣值A (i+m)和A(i)之間的相應的差值誤差Delta (i, i+m) = A (i+m) — A(i)。
在仍另一步驟中，針對i = 0，1，*··η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m(其中 m彡I, m+i < η)對相應的差值誤差Delta (i, i+m)進行連續加和。
此外在一個步驟中針對i = 0，1，··· n-2中的至少兩個不同的i和至少一個m (其中m彡I,m+i ( η)在預定數量的采樣周期Τ’上構成經過加和的差值誤差Delta (i, i+m) 的相應的時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta (i, i+m)。
在所述方法的還有一個步驟中，針對i = 0，1，*··η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m (其中m彡I,m+i < η)比較經過加和的差值誤差Delta (i, i+m)的至少兩個時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta (i, i+m),以便獲得至少一個比較結果。
最后使用至少一個比較結果來進行決策在所述η個采樣相位AP⑴中的哪個相位時采樣值在平均上至少與實際的信號值有偏差，也就是說，所述η個采樣相位AP (i)中的哪個相位要被選作為參考采樣相位。
在所述方法的第二實施方式中，針對i = 0，1，- n-2中的另外的i和/或另外的 m (其中m彡I,m+i ( η)附加地構成另外的預定——優選全部——采樣值對之間的差值誤差 Delta (i, i+m)。
在第三實施方式中，針對i = 0，1，*··η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m(其中m彡I,m+i ( n)，從經過加和的差值誤差Delta (i, i+m)的時間 上滑動的差值誤差平均值SumDelta ( i, i+m)中導出在第i個或第(i+m)個采樣相位時的-也就是關于采樣相位對AP⑴，AP (i+m)的——采樣值之間的至少兩個差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)。
根據第四實施方式，針對I彡m ;1彡ο ；m+i+o ( η對關于至少兩個預定的-優選全部-采樣相位對的所導出的差值誤差率中的至少兩個DiffErrRateQ, i+m)和DiffErrRate (i+o, i+m+o)進行比較,其中由此得出的另一結果同樣在決策選擇η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位時使用。
在第五實施方式中，比較至少一個差值誤差率DiffErrRate (i, i+m)與至少一個相應的預定差值誤差閾值，其中由此得出的另一比較結果同樣在決策選擇η個采樣相位 AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位時使用。
在所述方法的第六實施方式中，時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta(i，i+m)、 差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)和/或差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)與預定差值誤差閾值之間的至少兩個比較結果借助于決策矩陣相對于彼此被加權，以便由此導出選擇 η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位的決策。
根據第七實施方式，所述信號是包括同步序列的數字通信信號，其中當可在至少兩個相鄰采樣相位時的采樣值中檢測到同步序列時，才進行差值誤差平均值 SumDelta(i，i+m)彼此之間、差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)彼此之間和/或差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)與預定差值誤差閾值的比較。
在第八實施方式中，在可在3個或更多個采樣相位時的采樣值中檢測到同步序列的情況下，作為3個或更多個采樣相位之間的基于所述3個或更多個采樣相位之間的差值誤差率的多數決策，對選擇η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位進行決策。
根據第九實施方式，通過作為差值誤差寄存器的移位寄存器來對差值誤差Delta (i, i+m)進行加和。在此在每個米樣周期T’在所比較的采樣值的絕對值大于或等于預定差值閾值ATh、I Ad . m) - Jim I ) A.,——也就是說所比較的采樣值實際上不一致——的情況下，邏輯“ I ”被推移到差值誤差寄存器中。與此相反地，在所比較的采樣值的絕對值小于預定差值閾值Att、],部._ ... / ( | I < Ant——也就是說所比較的采樣值實際上一致——的情況下，邏輯“O”被推移到差值誤差寄存器中。
第十實施方式涉及一種根據第九實施方式的方法，其中所述加和還包括計數寄存器，該計數寄存器采集差值誤差寄存器中相應采樣值的不一致的數量，所通過的方式是，在每次將邏輯“I”推進差值誤差寄存器中和同時將邏輯“O”推出差值誤差寄存器時計數寄存器提高，每次將邏輯“O”推進差值誤差寄存器中和同時將邏輯“O”推出差值誤差寄存器或者每次將邏輯“ I ”推進差值誤差寄存器和同時將邏輯“ I ”推出差值誤差寄存器時計數寄存器保持不變，并且所通過的方式是，在每次將邏輯“O”推進差值誤差寄存器和同時將邏輯 “ I ”推出差值誤差寄存器時計數寄存器降低。
第十一實施方式涉 及一種根據第九或第十實施方式的方法，其中差值誤差寄存器是32位深的。
另一實施方式涉及一種用于控制通過采樣來再生的信號的采樣相位的電路，該電路具有用于對信號過采樣以確定信號在預定采樣相位時的采樣值的裝置。該電路還具有用于確定預定采樣相位的不同采樣相位時的采樣值之間的差值誤差的裝置。
此外，所述電路還包括基于所確定的差值誤差而設立的裝置，用于確定至少一個第一和至少一個第二采樣相位時的采樣值之間的差值誤差率，也就是說確定關于預定的采樣相位對的差值誤差率。
最后，所述電路具有用于比較關于至少兩個不同采樣相位對的至少兩個差值誤差率以確定如下決策的裝置，所述決策是選擇預定采樣相位中的哪個采樣相位作為用于正確地再生信號的參考采樣相位。
圖5示出一種與最后所述的電路類似的方法，該方法基于對數據信號過采樣和比較關于至少兩個不同采樣相位對的至少兩個差值誤差率來調節在恢復串行數據信號時的采樣相位。
盡管在前面說明和描述了特定的實施方式，但是專業人員可以識別出，特定的、所示出的和所描述的實施方式可以通過許多可替換的和/或等效的實現方式代替，而這些實現方式不會脫離本發明的保護范圍。本申請因此覆蓋了這里所述的特定實施方式的所有適應 和修改。因此本發明僅僅通過權利要求書的對象及其等效物來限制。
權利要求
1.用于控制通過采樣來再生的信號的采樣相位的方法，具有以下步驟一對信號進行η重過采樣，其中n ^ 3，以便獲得在信號的每周期時長T中η個采樣相位AP(i)時的η個采樣值A⑴，其中i=0，I, -n-1 ；—針對i = 0，1，*··η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m,其中m彡l,m+i ^ η,相應地構成至少兩個分別的采樣值A(i+m)和A(i)之間的差值誤差Delta(i, i+m) = A(i+m) 一 A(i)；—針對i = 0，1，“·η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m,其中m彡I, m+i ^ η,對差值誤差Delta (i，i+m)進行相應地連續地加和；—針對i = 0，1，“·η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m,其中m彡I, m+i < η,在預定數量的采樣周期Τ’上相應地構成經過加和的差值誤差Delta(i，i+m)的時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta (i, i+m)；—針對i = 0，1，“·η-2中的至少兩個不同的i和至少一個m,其中m彡I, m+i ^ η,比較經過加和的差值誤差Delta(i，i+m)的至少兩個時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta (i, i+m),以便獲得至少一個比較結果；一使用至少一個比較結果來決策在η個采樣相位AP(i)中的哪個相位時采樣值在平均上至少與實際的信號值有偏差，也就是說，η個采樣相位AP (i)中的哪個相位要被選作為參考采樣相位。
2.根據權利要求1的方法，其中針對i= 0，1，一11-2中的另外的i和/或另外的m， 其中m > 1，m+i ( η,附加地構成另外的預定——優選全部——采樣值對之間的差值誤差 Delta (i,i+m)。
3.根據前述權利要求之一的方法，其中針對i= 0，1，一11-2中的至少兩個不同的 i和至少一個m,其中m彡I, m+i ( η,從經過加和的差值誤差Delta (i, i+m)的時間上滑動的差值誤差平均值SumDelta (i, i+m)中導出在第i個或第(i+m)個采樣相位時的——也就是關于采樣相位對AP(i)，AP(i+m)的——采樣值之間的至少兩個差值誤差率 DiffErrRate(i, i+m)。
4.根據權利要求3的方法，其中針對I彡m; I彡ο ；m+i+o彡η對關于至少兩個預定的——優選全部——采樣相位對的所導出的差值誤差率中的至少兩個 DiffErrRate (i, i+m)和DiffErrRate (1-o, i+m-o)進行比較,其中由此得出的另一結果同樣在決策選擇η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位時使用。
5.根據前述權利要求之一的方法，其中比較至少一個差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)與至少一個相應的預定差值誤差閾值，其中由此得出的另一比較結果同樣在決策選擇η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位時使用。
6.根據前述權利要求之一的方法，其中時間上滑動的差值誤差平均值 SumDelta(i，i+m)、差值誤差率 DiffErrRate (i,i+m)和 / 或差值誤差率 DiffErrRate (i, i+m)與預定差值誤差閾值之間的至少兩個比較結果借助于決策矩陣相對于彼此被加權，以便由此導出選擇η個采樣相位AP(i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位的決策。
7.根據前述權利要求之一的方法，其中所述信號是包括同步序列的數字通信信號，并且其中當能在至少兩個相鄰的采樣相位時的采樣值中檢測到同步序列時，才進行差值誤差平均值SumDelta(i，i+m)彼此之間、差值誤差率DiffErrRate (i, i+m)彼此之間和/或差值誤差率DiffErrRate (i，i+m)與預定差值誤差閾值的比較。
8.根據權利要求7的方法，其中在能在3個或更多個采樣相位時的采樣值中檢測到同步序列的情況下，作為3個或更多個采樣相位之間的基于所述3個或更多個采樣相位之間的差值誤差率的多數決策，對選擇η個采樣相位AP (i)中的哪個采樣相位作為參考采樣相位進行決策。
9.根據前述權利要求之一的方法，其中通過作為差值誤差寄存器的移位寄存器來對差值誤差Delta(i，i+m)進行加和，其中在每個采樣周期T’，一在所比較的采樣值的絕對值大于或等于預定差值閾值ATh、I ,-Kr M) 4(1) > An——也就是說所比較的采樣值實際上不一致——的情況下，邏輯 “I”被推移到差值誤差寄存器中；—在所比較的采樣值的絕對值小于預定差值閾值ATh、A(i' m) — J(i) I < Kin——也就是說所比較的采樣值實際上一致——的情況下，邏輯“O”被推移到差值誤差寄存器中。
10.根據權利要求9的方法，其中所述加和還包括計數寄存器，該計數寄存器采集差值誤差寄存器中相應采樣值的不一致的數量，所通過的方式是一在每次將邏輯“I”推進差值誤差寄存器中和同時將邏輯“O”推出差值誤差寄存器時計數寄存器提聞;一每次將邏輯“O”推進差值誤差寄存器和同時將邏輯“O”推出差值誤差寄存器或者每次將邏輯“ I ”推進差值誤差寄存器和同時將邏輯“ I ”推出差值誤差寄存器時計數寄存器保持不變；一在每次將邏輯“O”推進差值誤差寄存器和同時將邏輯“I”推出差值誤差寄存器時計數寄存器降低。
11.根據權利要求9或10之一的方法，其中所述差值誤差寄存器是32位深的。
12.用于控制通過采樣來再生的信號的采樣相位的電路，包括一用于對信號過采樣以確定信號在預定采樣相位時的采樣值的裝置；一用于確定預定采樣相位中的不同采樣相位時的采樣值之間的差值誤差的裝置；一基于所確定的差值誤差而設立的裝置，用于確定至少一個第一和至少一個第二采樣相位時的采樣值之間的差值誤差率，也就是說確定關于預定的采樣相位對的差值誤差率；一用于比較關于至少兩個不同采樣相位對的至少兩個差值誤差率以確定如下決策的裝置，所述決策是選擇預定采樣相位中的哪個采樣相位作為用于正確地再生信號的參考采樣相位。
全文摘要
用于調節采樣相位的方法和裝置。本發明的實施方式涉及用于控制通過采樣來再生的信號、尤其是串行通信信號的采樣相位的方法和電路，具有用于如下操作的方法步驟和裝置用于對信號過采樣以確定信號在預定采樣相位時的采樣值；用于確定預定采樣相位中的不同采樣相位時的采樣值之間的差值誤差；基于所確定的差值誤差確定至少一個第一和至少一個第二采樣相位時的采樣值之間的差值誤差率；以及用于比較關于至少兩個不同采樣相位對的至少兩個差值誤差率以確定選擇預定采樣相位中的哪個采樣相位作為用于正確地再生信號的參考采樣相位的決策。
文檔編號H04L7/04GK103067153SQ201210399559
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月19日 優先權日2011年10月20日
發明者J.赫爾姆施密特 申請人:英飛凌科技股份有限公司