专利名称：数字化分离塞入比式正(或负)码速调整方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属电通信技术领域，特别涉及数字通信的多路复用技术。
正码速调整技术已被广泛地应用于数字通信中，解决传输中的时钟同步问题。我国采用的准同步复用系列和国际上CCITT正制定的同步数字系列都采用了正码速调整技术。
正码速调整技术采用略高的码流速度传输信息源的码流。在发送端用调整控制码指示出多余的比特位，在接收端通过检测出调整控制码，再去除多余的比特位。这样恢复出的信息码流具有与发端完全一致的速率，但是不均匀，存在较大的相位抖动。为解决相位抖动问题，普通的正(或负)码速调整方法采用先恢复出时钟，再经锁相环低通滤波，恢复出较为均匀的时钟，再用它恢复信息码流。经锁相环匀滑后，相位抖动有了较大改善。但一般仍然不尽人意，通常高达百分之十几单位间隔至百分之几十单位间隔。
清华大学曾烈光教授和冯重熙教授提出的《用于码速调整减小等候抖动技术》(见中国专利CN85100120A)对这个问题的解决是一种很好的方法。它将二次群和三次群数字复用设备的输入无抖动时的输出抖动降低到百分之几单位间隔。这项发明已广泛应用于二次群和三次群数字复用设备中，获得过国家发明二等奖。这项发明采用的方法是将塞入比ρ分离成两部份ρ1和ρ2，ρ＝ρ1+ρ2；ρ1＝N/M，M、N皆自然数；ρ1为小于但接近于最小的实际塞入比的固定值；ρ2fsmax大于fL，1/Mfsmax大于fL；这里fsmax为最大码速调整率，fL为码速恢复锁相环低通截止频率；塞入比分别为ρ1和ρ2的两个码速调整过程是相互独立的。本文称这种码速调整方法为分离塞入比法。其实现简要过程如下先进行塞入比为ρ1的码速调整，码速调整时钟经塞入比为ρ1的调整后送入匀滑电路匀滑。匀滑电路采用锁相环。匀滑后再进行塞入比为ρ2的调整。这儿匀滑锁相环的使用消除了二次塞入之间的相关性，使它们相互独立。上述的匀滑锁相环是一种模拟电路，故称模拟式分离塞入比法。匀滑锁相环的存在妨碍了发送端的全数字化，不便于专用集成化。该发明的接收端采用普通的码速恢复装置。普通的码速恢复装置采用锁相环匀滑恢复的时钟，亦不便于专用集成化。
本发明旨在进一步提高复用设备的专用集成化水平。它去除匀滑锁相环电路，采用全数字逻辑实现分离塞入比法正(或负)码速调整。
本发明采用全数字方式实现分离塞入比式正(或负)码速调整，故称为数字化分离塞入比法。由于负码速调整技术同正码速调整技术相类似本文以后只针对正码速调整技术讲述数字化分离塞入比方法。
数字化分离塞入比法包括发送端的脉冲塞入方法和收端的码速恢复方法。
发端脉冲塞入过程如下(1)先进行塞入量为ρ1的预塞入；(2)用数字逻辑将码速调整时钟变换成带有ρ1塞入的预塞入量时钟；(3)根据预塞入时钟和被调整时钟的相位比较结果，产生剩余塞入请求；(4)根据剩余塞入请求，进行塞入量为ρ2的剩余塞入。
预塞入，剩余塞入请求检测和剩余塞入都各有几种不同的实现方法，下面对它们分别进行介绍。
本发明提出的预塞入方法有两种实现方案。其一，所述的ρ1是固定不变的，这种方法称为固定分离塞入比法。其二，可对ρ1进行自适应调整，称为自适应分离塞入比法，即当ρ2增大时，可增大ρ1；当ρ2·fsmax接近于fL时，就适当减小ρ1。如果ρ1只能取有限个离的值，对于采用数字逻辑实现会带来方便，这样更实用。
本发明所述的发送端的剩余塞入请求检测方法有二种具体实现方案第一种方案是将码速调整时钟每M帧扣除N个脉冲后作为预塞入时钟，剩余塞入请求检测是在第M帧的帧末进行。第二方案是将码速调整时钟每帧分N次作
比特的相位延时(或提前)得到预塞入时钟，剩余塞入请求检测是每帧进行一次。本发明所述的剩余塞入方法有二种具体实现方案。其一，在剩余塞入请求发生后的下一个无预塞入的帧进行一次塞入。其二，若剩余塞入请求发生后的下一帧没有预塞入，则进行剩余塞入；否则将该预塞入扣除，同时在此之前和之后的无预塞入的帧处各进行一次塞入。
本发明所述的接收端的码速恢复方法有三种实现方案。它们可同时适用于数字式分离塞入比法和模拟式分离塞入比法。其一，采用普通的码速恢复方法，即用锁相环匀滑去塞入处理后的非均匀时钟。其二，采用二次恢复法，二次恢复法分二步走。第一步通过调整控制码检测分别检测出塞入比为ρ1的塞入过程和塞入比为ρ2的塞入过程；第二步分别对塞入比为ρ1的塞入过程和塞入比为ρ2的塞入过程进行码速恢复。其三，采用双输入计数法，即在接收端先恢复出塞入比为ρ1的预塞入过程和塞入比为ρ2的塞入过程。若塞入比为ρ1的塞入过程为每M帧塞入N比特，塞入比为ρ2的塞入过程为J比特塞入的间隔为Q比特，则每1/KN帧双输入计数器加1，每Q/KMJ比特双输入计数器亦加1。当双输入计数器计到K时，将码速恢复时钟作一次1/M比特的相位延时，然后将双输入计数器清零，再重复前述计数过程。这样得到码速恢复后时钟，用它可得码速恢复后信码。当然在自适应调整下，上述的M、N、Q是不断更新的。
本发明上述的多种预塞入方法，剩余塞入请求检测方法，剩余塞入方法及码速恢复方法可进行不同的组合以产生多种实施方案。
另外，对于固定分离塞入比方法，收端可不用检测M、N参数，因为它们是已知的。前述的第二种和第三种码速恢复方法同样可适用于模拟式分离塞入比法正(或负)码速调整。
本发明提出采用上述数字化分离塞入比式正(或负)码速调整方法的装置，包括发送端装置及接收端装置。
发送端装置见
图1所示。它由塞入比为ρ1的塞入信号发生器、塞入比为ρ2的调整电路、塞入安排电路、调整控制码生成电路，读时钟生成电路、弹性存储器和合路门等部份构成。其工作过程如下塞入比为ρ1的塞入信号发生器产生预塞入请求信号(5)，预塞入时钟(3)和剩余塞入检测脉冲(4)。塞入比为ρ2的调整电路将预塞入时钟和被调整时钟进行相位比较，在剩余塞入检测脉冲到来时检测相位差大小，以确定是否产生剩余塞入请求(6)。塞入安排电路综合预塞入请求和剩余塞入请求，产生总的塞入请求信号(7)总塞入请求信号驱动调整控制码生成电路产生调整控制码，同时驱动读时钟生成电路产生弹性存储器的读时钟(8)。
输入被调整信码经弹性存储器缓冲后被送往合路门，与调整控制码合路，得到码速调整后信码(11)。其他码位，如帧同步码等的产生略去不谈，这与已往技术无二。对于自适应分离塞入比法的发送端装置，预塞入请求的产生要受剩余塞入请求信号的调整，而对于固定分离塞入比法的发送端装置，不需要此调整。
本发明的接收端装置可采用已有技术的普通接收端码速恢复装置，也可采用本发明设计的数字化码速恢复装置。
一种采用二次恢复法的码速恢复方法的装置的方块图如图2所示。它由调整控制码检测电路、载信时隙恢复电路、弹性存储器、塞入比为ρ1的塞入恢复电路、塞入比为ρ2的塞入恢复电路、塞入比为ρ1的码速恢复电路和塞入比为ρ2的码速恢复电路等部份构成。其工作过程如下(1)是输入信码，(2)是输入时钟，输入时钟速率是输入信码速率的M倍。调整控制码检测电路通过检测调整控制码，判明码速调整位是否载送信息，从而指示载信时隙恢复电路产生弹性存储器的写时钟(5)。利用写时钟(5)将输入信码中的信息写入弹性存储器。利用调整控制码检测结果，塞入比为ρ1的塞入恢复电路和塞入比为ρ2的塞入恢复电路分别产生预塞入脉冲(10)和剩余塞入脉冲(6)，塞入比为ρ1的塞入码速恢复电路从预塞入脉冲(10)统计出M和N的值，然后每隔1/N帧扣除输入时钟的一个脉冲，产生时钟(7)。塞入比为ρ2的码速恢复电路，在剩余塞入脉冲(6)的控制下每Q/MJ比特扣除一个时钟(7)的脉冲，然后经M分频电路得到码速恢复后的时钟(8)。Q、J是对剩余塞入脉冲(6)统计的结果，即J比特剩余塞入的间隔为Q比特。当然，前述的统计是不断更新的。但对于固定分离塞入比法，M、N为已知，收端不必进行统计。用时钟(8)作为读时钟，可恢复出均匀的信息码流(9)。
另一种采用双输入计数器的数字式码速恢复装置如图3所示。它由调整控制码硷测电路，载信时隙恢复电路，弹性存储器，塞入比为ρ1的塞入统计电路，塞入比为ρ2的塞入统计电路，双输入计数器和时钟恢复电路等部份构成。其工作过程如下(1)为输入码流，(2)为输入时钟，输入时钟速率是输入码流速率的M倍。调整控制码检测电路载信时隙恢复电路和弹性存储器的工作与前一种码速恢复装置相同，不再重述。塞入比为ρ1的塞入统计电路统计出M、N，然后每1/KN帧输出一个脉冲(7)。塞入比为ρ2的塞入统计电路统计出Q，然后每Q/KMJ比特输出一个脉冲(6)。双输入计数器每收到一个脉冲就加1。当计到K时就启动时钟恢复电路扣除输入时钟的一个脉冲，然后清零双输入计数器，重新计数。输入时钟经扣除后再经M分频就得到码速恢复后时钟(10)。用它作为弹性存储器的读时钟可恢复出均匀的信息码流(9)。对于固定分离塞入比法，塞入比为ρ1的塞入统计是多余的，因为M、N已知。
本发明可采用全数字的方法实现分离塞入比法正(或负)码速调整和码速恢复。这大大便利了复用设备的专用集成化，提高了集成度，降低了成本，提高了可靠性。本发明可应用于准同步复用系列和同步复用系列的复用设备中。在微波数字通信、卫星通信和光通信领域，在公共通信网和各种专用通信网都可以有广泛的应用。
附图简要说明图1为本发明一种发送端装置方块图。
图2为本发明一种接收端装置方块图。
图3为本发明另一种接收端装置方块图。
本发明提供所述方法不同组合的四种实施例。
实施例一(1)每M个调整帧进行N次正塞入，可每隔M/N(取整数)帧塞入一次。
(2)根据预塞入时钟同被调整时钟的相位关系产生剩余塞入请求。若预塞入时钟超前被调整时钟一个比特，则发出剩余塞入请求；否则不发出请求。
(3)用码速调整时钟的M倍的时钟信号产生预塞入时钟，每帧基本上等间隔地扣除N个脉冲，再M分频得到预塞入时钟。
(4)在每帧第N次扣除后检测剩余塞入请求。
(5)剩余塞入请求发生后，在其后第一个无预塞入的帧处进行一次塞入。
(6)用普通码速恢复方法进行码速恢复，即用锁相环匀滑不均匀时钟。
实施例二(1)——(5)同实施一。
(6)采用双输入计数法进行码速恢复。
实施例三(1)——(4)同实施例二。
(5)剩余塞入请求发生后，若下一帧没有预塞入，则进行一个塞入；否则扣除此预塞入，同时在此之前和之后的各一个无预塞入的帧处各进行一个塞入。
(6)同实施例二。
实施例四(1)每M调整帧进行N次正塞入，可每隔M/N(取整数)帧塞入一次。M取固定值，对N进行自适应调整。当剩余塞入率大于300HZ时，每M帧可增加一个塞入。当剩余塞入率小于100HZ时，每M帧可减少一个塞入。
(2)——(6)同实施三。
权利要求
1.一种分离塞入比式正(或负)码速调整方法，包括发送端的脉冲塞入方法和接收端的码速恢复方法，脉冲塞入方法是将实际脉冲塞入比ρ分离成ρ1和ρ2，ρ＝ρ1+ρ2，ρ1＝N/M，M，N皆自然数，ρ1为小于且接近于最小的实际塞入比的固定值，ρ2fsmax大于fL，1/Mfsmax＞＞fL，塞入比分别为ρ1和ρ2的两个码速调整过程是相互独立的；其特征是使用数字的方法实现分离塞入比式的脉冲塞入过程，具体步骤是(1)先进行塞入量为ρ1的正(或负)预塞入；(2)用数字逻辑将码速调整时钟变换成带有ρ1塞入量的预塞入时钟；(3)根据预塞入时钟和被调整时钟的相位比较结果，产生剩余塞入请求；(4)根据剩余塞入请求，进行塞入量为ρ2的正(或负)剩余塞入。
2.如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法，其特征在于对所述的M、N进行自适应调整，以进一步压缩等候抖动。
3.如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法，其特征在于所说的ρ1的取值是固定不变的。
4.如权利要求1所说的正(或负)码速调整方法，其特征在于(1)将所述的码速调整时钟每M个调整帧扣除N个比特后作为预塞入时钟；(2)在第M帧的帧末检测剩余塞入请求。
5.如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法，其特征在于(1)所说的预塞入时钟是将所说的码速调整时钟每帧分N次作1/M比特的相位延时(或提前)来得到；(2)所说的剩余塞入请求的检测是每帧进行一次。
6.如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法，其特征是在于在所说的剩余塞入请求发生后的下一个无预塞入帧处作一次正(或负)塞入
7.如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法，其特征是若所说的剩余塞入请求发生后的下一帧无预塞入，则作一次正(或负)塞入；否则扣除该塞入，并在此之前和之后各进行一次正(或负)塞入。
8.一种分离塞入比式正(或负)码速调整方法，包括发送端的脉冲塞入方法和接收端的码速恢复方法，其特征在于所说的接收端的码速恢复方法采用二次恢复法，即先检测出塞入比为ρ1和ρ2的两个塞入过程，然后将码速恢复过程分解成塞入比为ρ1的码速恢复过程和塞入比为ρ2的码速恢复过程。
9.一种分离塞入比式正(或负)码速调整方法，包括发送端的脉冲塞入方法和接收端的码速恢复方法，其特征在于所述的接收端的码速恢复方法采用双输入计数法，即在接收端先恢复出塞入比为ρ1的预塞入过程和塞入比为ρ2的剩余塞入过程，若塞入比为ρ1的预塞入过程为每M帧正(或负)塞入N比特，塞入比为ρ2的剩余塞入过程为每Q比特正(或负)塞入J比特，则双输入计数器每1/KN帧加1，且每Q/KMJ比特亦加1，当双输入计数器计到K时，将码速恢复前时钟作一次1/M比特的相位延时(或提前)，然后将双输入计数器清零，再重复前述计数过程，这样得到码速恢复后的均匀时钟。
10.一种采用如权利要求1所述的正(或负)码速调整方法的装置，包括发送端装置和接收端装置，其特征在于所说的发送端装置由塞入比为ρ1的调整信号发生器，塞入比为ρ2的调整电路，塞入安排电路，调整控制码生成电路，读时钟生成电路，弹性存储器和合路门各部分构成。
11.一种采用如权利要求8所述的正(或负)码速调整方法的装置，包括发送端装置及接收端装置，其特征在于所述的接收端装置是由调整控制码检测电路、载信时隙恢复电路、弹性存储器、塞入比为ρ1的塞入恢复电路、塞入比为ρ2的塞入恢复电路，塞入比为ρ1的码速恢复电路和塞入比为ρ2的码速恢复电路各部份构成。
12.一种采用如权利要求9所述的正(或负)码速调整方法的装置，包括发送端装置及接收端装置，其特征在于所说的接收端装置是由调整控制码检测电路，载信时隙恢复电路、弹性存储器、塞入比为ρ1的塞入统计电路、塞入比为ρ2的塞入统计电路、双输入计数器和时钟恢复电路等各部份构成。
全文摘要
本发明属于电通信技术领域，特别涉及数字通信的多路复用技术。本发明采用数字的方法实现分离塞入比式正(或负)码速调整。它保持了分离塞入比式正(或负)码速调整方法所具有的压缩等候抖动的优点，又方便了复用设备的专用集成化。本发明的采用可减小复用设备的体积、降低成本，提高可靠性。在微波数字通信、卫星通信和光通信领域，在公共通信网和各种专用通信网都可有广泛的应用。
文档编号H04L7/02GK1085712SQ9211105
公开日1994年4月20日 申请日期1992年10月15日 优先权日1992年10月15日
发明者林孝康, 冯重熙 申请人:清华大学