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傳輸系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步技術(shù)
同步模塊是每個(gè)系統(tǒng)的心臟，它為系統(tǒng)中的其他每個(gè)模塊饋送正確的時(shí)鐘信號。因此需要對同步模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)給予特別關(guān)注。本文對影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘特性進(jìn)行了考察，并對信號惡化的原因進(jìn)行了評估。本文還分析了同步惡化的影響，并對標(biāo)準(zhǔn)化組織為確保傳輸質(zhì)量和各種傳輸設(shè)備的互操作性而制定的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了探討。摘要：
網(wǎng)絡(luò)同步和時(shí)鐘產(chǎn)生是高速傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方面。為了通過降低發(fā)射和接收錯(cuò)誤來提高網(wǎng)絡(luò)效率，必須使系統(tǒng)的各個(gè)階段都要使用的時(shí)鐘的質(zhì)量保持特定的等級。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)定義同步網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及其在標(biāo)準(zhǔn)接口上的預(yù)期性能，以保證傳輸質(zhì)量和傳輸設(shè)備的無縫集成。有大量的同步問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在建立系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)必須十分清楚。本文論述了時(shí)鐘惡化的各種來源，如抖動(dòng)和漂移。本文還討論了傳輸系統(tǒng)中時(shí)鐘惡化的原因和影響，并分析了標(biāo)準(zhǔn)要求，提出了各種實(shí)現(xiàn)技巧。
基本概念：抖動(dòng)和漂移
抖動(dòng)的一般定義可以是“一個(gè)事件對其理想出現(xiàn)的短暫偏離”。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，抖動(dòng)被定義為數(shù)字信號的重要時(shí)刻在時(shí)間上偏離其理想位置的短暫變動(dòng)。重要時(shí)刻可以是一個(gè)周期為 T1 的位流的最佳采樣時(shí)刻。雖然希望各個(gè)位在 T 的整數(shù)倍位置出現(xiàn)，但實(shí)際上會有所不同。這種脈沖位置調(diào)制被認(rèn)為是一種抖動(dòng)。這也被稱為數(shù)字信號的相位噪聲。在下圖中，實(shí)際信號邊沿在理想信號邊沿附近作周期性移動(dòng)，演示了周期性抖動(dòng)的概念。
圖 1.抖動(dòng)示意
抖動(dòng)，不同于相位噪聲，它以單位間隔 (UI) 為單位來表示。一個(gè)單位間隔相當(dāng)于一個(gè)信號周期 (T)，等于 360 度。假設(shè)事件為 E，第 n 次出現(xiàn)表示為 tE[n] 。則瞬時(shí)抖動(dòng)可以表示為：
一組包括 N 個(gè)抖動(dòng)測量的峰到峰抖動(dòng)值使用最小和最大瞬時(shí)抖動(dòng)測量計(jì)算如下：
漂移是低頻抖動(dòng)。兩者之間的典型劃分點(diǎn)為 10 Hz。抖動(dòng)和漂移所導(dǎo)致的影響會顯現(xiàn)在傳輸系統(tǒng)的不同但特定的區(qū)域。
抖動(dòng)類型
根據(jù)產(chǎn)生原因，抖動(dòng)可分成兩種主要類型：隨機(jī)抖動(dòng)和確定性抖動(dòng)。隨機(jī)抖動(dòng)，正如其名，是不可預(yù)測的，由隨機(jī)的噪聲影響如熱噪聲等引起。隨機(jī)抖動(dòng)通常發(fā)生在數(shù)字信號的邊沿轉(zhuǎn)換期間，造成隨機(jī)的區(qū)間交叉。毫無疑問，隨機(jī)抖動(dòng)具有高斯概率密度函數(shù) (PDF)，由其均值 (μ) 和均方根值 (rms) (σ) 決定。由于高斯函數(shù)的尾在均值的兩側(cè)無限延伸，瞬時(shí)抖動(dòng)和峰到峰抖動(dòng)可以是無限值。因此隨機(jī)抖動(dòng)通常采用其均方根值來表示和測量。
圖 2.以高斯概率密度函數(shù)表示的隨機(jī)抖動(dòng)
對抖動(dòng)余量來講，峰到峰抖動(dòng)比均方根抖動(dòng)更為有用，因此需要把隨機(jī)抖動(dòng)的均方根值轉(zhuǎn)換成峰到峰值。為將均方根抖動(dòng)轉(zhuǎn)換成峰到峰抖動(dòng)，定義了隨機(jī)抖動(dòng)高斯函數(shù)的任意極限 (arbitrary limit)。誤碼率 (BER) 是這種轉(zhuǎn)換中的一個(gè)有用參數(shù)，其假設(shè)高斯函數(shù)中的瞬時(shí)抖動(dòng)一旦落在其強(qiáng)制極限之外即出現(xiàn)誤碼。通過下面兩個(gè)公式，就可以得到均方根抖動(dòng)到峰到峰抖動(dòng)的換算。3
由公式可得到下表，表中峰到峰抖動(dòng)對應(yīng)不同的 BER 值。
確定性抖動(dòng)是有界的，因此可以預(yù)測，且具有確定的幅度極限�？紤]集成電路 (IC) 系統(tǒng)，有大量的工藝、器件和系統(tǒng)級因素將會影響確定
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