JP4100144B2 - Clock regeneration apparatus and clock regeneration method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信や放送を行なう装置において、送信元から送出されるクロック情報を使用して受信側で送信元のクロックを再生するクロック再生装置、その再生クロックに基づき受信データを再生するデータ通信装置、およびクロック再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開2001−28537号公報に示された従来のクロック再生装置では、受信クロック情報(PCR)8と、再生クロックをカウンとするカウンタとの差分の総和を求めることで網揺らぎの影響を平滑化している。つまり、平均的な網遅延を持った受信クロック情報と、カウンタとの差分の総和を計算しているのと同じことになり、網揺らぎを無視できる状態で差分を計算できるので、ゲイン設定回路で全ての受信クロック情報を基にカウンタとの差分の所定期間の総和をとることで、網揺らぎの影響をそれほど受けずに周波数制御を行なうようにしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−28537号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のクロック再生装置は、大きな網揺らぎに対して正常にクロック再生を行なえないという問題点がある。
【0005】
例えば、インターネット等の場合では、網揺らぎが数十msに及ぶ場合があり、このような状況下で27MHzのクロックを使用した場合のカウンタのずれは、270000以上に及ぶ。従来のクロック再生装置で想定している揺らぎは、カウンタ差分で数十程度である。この場合、総和をとることによって個々の差分は1桁程度の差分として認識できるが、上記のように大きな網揺らぎのある状況下で差分の総和をとったとしても、許容できる範囲に修正できず、その結果再生するクロックの周波数は揺らぎ、安定したクロック再生が行えないことになる。
【0006】
そこで、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、網揺らぎの大きい状況下でも安定したクロック再生を行なえるクロック再生装置、データ通信装置およびクロック再生方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、上記目的を達成するため本発明のクロック再生装置では、指定された周波数で再生クロックを出力するクロック再生手段と、前記クロック再生手段が出力した再生クロックをカウントするカウント手段と、受信クロック情報の受信時における前記カウント手段のカウンタ値から該受信クロック情報のカウンタ値を引いたカウンタ値差分に基づき所定時間毎もしくは所定数毎に最も小さいカウンタ値差分に対応する受信クロック情報を伝送遅延時間が最も小さい受信クロック情報として選択し、この選択した受信クロック情報と前記カウント手段がカウントしたカウント値とに基づいて前記クロック再生手段から出力される再生クロックの周波数を指定して制御するクロック制御手段とを備えた。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1であるクロック再生装置を示す構成図である。
図において、1はクロックの周波数を制御可能なクロック再生手段、2はこのクロック再生手段1のクロックをカウントするカウント手段、3はカウント手段2よりカウントされた再生クロック情報(MPEG−2システム規格であればSTC)7および送信装置(図示せず)が送信してきて受信した受信クロック情報(MPEG−2システム規格であればPCR)8とに基づきクロック再生手段1の周波数を制御するクロック制御手段である。
【0009】
次に動作について説明する。
送信装置(図示せず)側から受信クロック情報(PCR)8が送信されてくると、まず、カウント手段2は、最初に受信する受信クロック情報(PCR)8をカウンタの初期値としてロードする一方、クロック制御手段3は、その受信クロック情報(PCR)8のカウンタ値と、カウント手段2からの再生クロック情報(STC)7のカウンタ値との2つのカウンタ値を記録する。この最初のときクロック制御手段3は、クロック再生手段1に対し周波数制御を行なわない。そのためクロック再生手段1はデフォルトの周波数でクロックを出力する。なお、受信クロック情報(PCR)8は、送信装置(図示せず)内のクロックのカウンタ値で定期的にインクリメントされいるものを、送信装置(図示せず)から任意の間隔で、“1000”、“1040”、“1100”、…というように送信されてくるもので、この受信装置に伝送されるまでの伝送遅延の影響を受けるものである。
【0010】
そして、カウント手段2は、クロック再生手段1より出力される再生クロックの周波数に同期して、カウンタを初期値から1つずつインクリメントしてカウントし、再生クロック情報(STC)7としてクロック制御手段3へ出力する。
【0011】
その後、カウント手段2およびクロック制御手段3にてn番目に受信する受信クロック情報(PCR)8のカウント値をPCRn、そのときカウント手段2がクロック再生手段1からの再生クロックをカウントしたカウンタ値である再生クロック情報(STC)7をSTCn、時刻をTnとする。
【0012】
ところで、受信クロック情報(PCR)8を送出する送信装置(図示せず)側のクロックの周波数と、受信装置側のクロック再生手段1のクロックの周波数とが異なると、単位時間のカウンタ増分が異なるため、時間と共にカウンタ差分(STCn−PCRn)の絶対値は大きくなっていく。
【0013】
このカウンタ差分(STCn−PCRn)の時間的変化率が周波数のずれを示しているため、この差分が時間的に変化しなくなるようにクロック制御手段3によってクロック再生手段1の周波数を調整することで、受信クロック情報(PCR)8に同期したクロック再生が行なえる。
【0014】
このように、送信側のクロックの状態を示すクロック情報を送信し、このクロック情報を受信した受信装置でこのクロック情報を基に送信側のクロックに同期したクロックを生成するシステム規格として、ISO/IEC13818−1がある。これはMPEG−2システム規格と呼ばれ、各種画像通信システムに取り込まれている。
【0015】
図2は、MPEG−2システム規格に準拠したクロック同期の仕組みを説明する説明図である。送信装置AにはPCR(Program Clock Reference)生成手段A1が設けられている一方、受信装置Bにはクロック再生装置B1が設けられており、このクロック再生装置B1が図1等に実施の形態として示す本発明のクロック再生装置である。
このMPEG−2システム規格では、送信側から送出されるクロック情報をPCR(Program Clock Reference)、受信側で再生するクロック情報をSTC(System Time Clock)と呼んでおり、PCRは送信側で使用するクロックで動作するカウンタのカウンタ値、STCは受信側で再生したクロックで動作する前記カウント手段2のカウンタ値である。受信装置は送信装置から送られてくるPCRを用いて、本発明のクロック再生装置内のSTCの周波数を送信装置のクロックと合わせる。
【0016】
MPEG−2システム規格では、固定パケット多重を行なうシステムをMPEG−2 TS、可変長パケット多重を行なうシステムをMPEG−2 PSと呼び、それぞれ伝送するクロック情報をPCR、SCR(System Clock Reference)と呼んでいる。
【0017】
ネットワークの伝送遅延が一定でない状況では、受信クロック情報(PCR)8の到着時間が揺らぐため、相当するカウント手段2のカウンタ値が所望の値から揺らぐことになる。これによりカウンタ差分(STCn−PCRn)も揺らぐことになり、正常なクロック再生が行なえなくなる。
【0018】
そこで、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、クロック制御手段3が受信クロック情報(PCR)8の中から、同程度の伝送遅延時間を持つもののみを有効な受信クロック情報(PCR)8として選択して、クロック再生制御を行なうことにより正常なクロック再生が行なえる。
【0019】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、クロック制御手段3が受信クロック情報(PCR)8の中から、遅延時間が同程度の受信クロック情報のみを使用してクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【0020】
ところで、伝送遅延の平均をとっても状況により伝送遅延の平均値は一定とはならない。また、伝送遅延は状況によっていくらでも大きくなるが、ネットワークの構成上ある程度以上は小さくならない。そこで、安定した遅延時間で伝送された、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8のみを使用することで正確なクロック再生を行なうことができる。
【0021】
図3は、受信クロック情報(PCR)8の送信時刻および受信時刻の関係を説明する説明図である。
縦軸にクロック情報のカウンタ値を、横軸に時刻を示す。左側の直線Cと、その直線C上の点は、送信側で周波数一定のクロックのカウンタ値が直線的に増加し、そのカウンタ値を離散的に送信していることを示している。
送信側の直線C上の点である、受信クロック情報(PCR)8のカウンタ値が、伝送遅延によってカウンタ値は変化しないが時刻だけ変化して受信側に届く。
【0022】
受信側では、送信側の直線Cの傾き、すなわち受信クロック情報(PCR)8の周波数が分からないので、その点を幾つか集めて、送信側と同じ周波数のクロック再生が行なえるように、同じ傾きの直線を再現する必要がある。
【0023】
図3では、伝送の遅延時間が小さいクロック情報D2,D6を例えば2つ使用して、受信側で再生しようとする波線Dにて示すような直線を描いている。このように、伝送遅延時間が最小のほうからクロック情報を2つ選ぶことにより、なるべく伝送遅延の影響を受けていないクロック情報を選択できることになる。これにより、直線Dの傾きが、送信側の直線Cの傾きとできるだけ一致するようになる。このため、遅延時間が小さいクロック情報を2つ使用することによってほぼ送信側の直線Cの傾きを予測することができ、受信側の再生クロック情報(STC)が、送信側から送信されてきて受信した受信クロック情報(PCR)8のクロックの周波数がほぼ一致していることになる。なお、ここでは、伝送の遅延時間が小さいクロック情報を例えば2つ使用して送信側の直線Cの傾きを予測するように説明したが、2つ以上でも良いことは勿論である。
【0024】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、クロック制御手段3が受信クロック情報(PCR)8の中から、遅延時間がなるべく小さい受信クロック情報(PCR)8を例えば2つ使用して送信側の受信クロック情報(PCR)8のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【0025】
なお、クロック制御手段3がクロック再生手段1に対しクロック再生制御を行う際のクロックの周波数のずらし分等は予め決められている。
【0026】
次に、クロック制御手段3がクロック再生手段1に対しクロック再生制御を行う際に、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択等するための具体的方法については、次に説明する。
【0027】
<遅延時間の小さい受信クロック情報 (PCR) 8を選択するための方法その1>
図4は、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法の一例を示す説明図である。
送信側のクロック情報の送信タイミングがわかれば、受信側で伝送遅延の小さいクロック情報を選択するのは容易であるが、受信装置側では送信装置側のクロック情報は分からない。図4では、送信側のクロック情報がわからない状況で、受信側には、伝送遅延の小さいクロック情報を選択する方法の一例を示す。
【0028】
具体的には、この図4に示す場合、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、多数の受信クロック情報(PCR)8を用いて近似直線Eを生成するようにする。近似直線Eは、例えば各点と近似直線Eとの間の距離の二乗の和が最小となるような直線とする。この近似直線Eと各点の水平方向(時間軸方向)の位置を比較し、近似直線Eに対しより左側にある点、すなわち近似直線Eとの時間差が大きい点を、伝送遅延時間が小さいクロック情報として認識することができるので、そのような近似直線Eとの時間差が大きい点を2つ選択すれば、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8が2つ決まり、なるべく伝送遅延の影響を受けていないクロック情報を選択できることになり、図3に示す場合と同様に、送信側の直線Cの傾きとできるだけ一致した傾きの近似直線Eを求めることができる。
【0029】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、図4に示すようにして、多数の受信クロック情報(PCR)8から近似直線Eを作成し、その近似直線Eと各受信クロック情報(PCR)8との間の時間を比較することにより、遅延時間のなるべく小さい受信クロック情報(PCR)8を選定できる。その結果、図3に示す場合と同様に、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を例えば2つ使用して送信側の受信クロック情報(PCR)8のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なうことができる。
【0030】
<遅延時間の小さい受信クロック情報 (PCR) 8を選択するための方法その2>
図5は、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法の他の例を示す説明図である。クロック情報に関しては図3、図4と同様であり、さらにカウント手段2のカウンタ値の軌跡Fを追加したものである。
具体的には、カウント手段2でカウントするカウント値の周波数が、送信側のクロックの周波数とほぼ同じなので、このカウント手段2のカウンタ値と、受信クロック情報(PCR)8のカウンタ値とを比較することにより、遅延時間の小さいクロック情報を選択できる。つまり、受信クロック情報(PCR)8を受信したときのカウント手段2のカウンタ値から、その受信クロック情報(PCR)8のカウンタ値を引いた値が小さいものほど遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8となる。図5では、カウント手段の軌跡Fの直線より上方にある点ほど、その値が小さくなり、遅延時間の小さいクロック情報ということになる。
【0031】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、図5に示すようにして、受信クロック情報(PCR)8を受信したときのカウント手段2のカウンタ値からその受信クロック情報(PCR)8のカウンタ値を引いた値が小さいものを選ぶことにより、容易に遅延時間が小さい受信クロック情報(PCR)8を選定できる。その結果、図3に示す場合と同様に、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を例えば2つ使用して送信側の受信クロック情報(PCR)8のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【0032】
<所定時間毎の再生クロックの周波数制御>
なお、以上の説明では、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択する際に利用する受信クロック情報(PCR)8のサンプル数や、クロック制御のタイミング等については何等述べていないが、上述のようにしての遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するにあたり、例えば、所定時間毎に受信した受信クロック情報(PCR)8のうち、図4に示すようにして伝送遅延時間が小さい、もしくは図5に示すようにしてカウント手段2のカウンタ値との差分が小さい受信クロック情報(PCR)8を例えば1つだけ選びだし、その受信クロック情報(PCR)8と、例えばその前後等の他の所定期間から同様にして1つだけ選んだ受信クロック情報(PCR)8とにより、図3に示す近似直線Dを選択するようにしても良い。こうすることで、一定の間隔でクロック制御が行なえるため安定した制御となり、また制御間隔をあけることができるため処理負荷が低減される。
【0033】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、所定時間に受信した受信クロック情報(PCR)8の中から1つだけ選択して、その受信クロック情報(PCR)8と、その他の所定期間から同様にして1つだけ選んだ受信クロック情報(PCR)8とを用いてクロック制御を行なうことにより、安定かつ処理負荷の少ないクロック再生制御が行なうことができる。
【0034】
<受信クロック情報 (PCR) 8が所定数毎の再生クロックの周波数制御>
所定時間毎の場合と同様に、ある所定数毎に受信クロック情報(PCR)8を受信した後、遅延時間が小さいもしくはカウント手段2との差分が小さい受信クロック情報(PCR)8を1つだけ選びだし、その受信クロック情報(PCR)8と、例えばその前後等の他の所定数の受信クロック情報(PCR)8から同様にして例えば1つだけ選んだ受信クロック情報(PCR)8とにより、図3に示す近似直線Dを選択して、クロック制御を行なうようにしても良い。こうすることで、常に所定数のサンプルが確保した上で遅延時間の小さいに受信クロック情報(PCR)8を選択できるため、より遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を確実に発見でき、誤差の少ないより正確なクロック再生が可能となる。
【0035】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、所定数毎に受信クロック情報(PCR)8の中から1つだけ選択して、その受信クロック情報(PCR)8と、その他の所定数の受信クロック情報(PCR)8から同様にして1つだけ選んだ受信クロック情報(PCR)8とを用いてクロック制御を行なうことにより、遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を高い確率で発見でき、安定かつ処理負荷の少ないクロック再生制御が行なうことができる。
【0036】
<初期ロードした受信クロック情報 (PCR) 8が遅延時間の小さいものでない場合の再生クロックの周波数制御例>
また、本方式で再生しようとしているカウント手段2のカウンタ値の遷移は、遅延時間の小さい受信クロック情報で結ばれた図3における右側の近似直線Dである。
しかしながら、最初にカウント手段2にロードされる受信クロック情報(PCR)8のカウント値は、必ずしも遅延時間の小さいものではない。この初期状態から、カウント手段2のカウント値を、図3における右側の直線D上に乗せるようにするには、大きな周波数変化をもたらす制御が必要となり、クロック再生機能としてはクロックが不安定となるため好ましくない。
【0037】
そこで、図3の右側の直線Dと、初期ロードした受信クロック情報(PCR)8との間の距離を一定に保つ、すなわちクロック再生手段1に対しクロック制御を行う際、初期ロードした受信クロック情報(PCR)8との間の差分を加算してクロック制御を行うことにより、クロック再生手段1に対しクロック制御する周波数の傾きは、図3における右側の直線Dと平行で、かつ、初期ロードした受信クロック情報(PCR)8を通る直線となるので、これをカウント手段2のカウンタ値の軌跡としてもよい。これにより、初期ロードした時点より、送信側のクロック周波数に合わせるような制御を行なうことができ、安定したクロック再生が行なえるようになる。
【0038】
以上のように、本実施の形態1のクロック再生装置B1では、図3に示す右側の近似直線Dと、初期ロードした受信クロック情報(PCR)8との間のカウンタ差分を保持して、図3に示す右側の近似直線Dに対しそのカウント差分を付加した軌跡がカウント手段2のカウンタ値の軌跡となるようにクロック再生制御を行なうことにより、初期ロードした受信クロック情報(PCR)8と遅延時間の小さい受信クロック情報で結ばれた図3の右側の近似直線Dとの間の差分によるクロック周波数の揺らぎを防ぐことができる。
【0039】
<カウンタ差分(STCn−PCRn)に対する領域(ゾーン)管理>
また、再生クロック情報(STC)7と受信クロック情報(PCR)8との間のカウンタ差分(STCn−PCRn)の時間的変化率がクロック再生手段1における再生クロックの周波数のずれを示すが、このカウンタ差分(STCn−PCRn)が網揺らぎにより誤差を含む場合、この差分を基にクロック制御を行なうと再生するクロックの周波数は揺らいでしまう。
【0040】
このため、カウンタ差分(STCn−PCRn)には、常に誤差が含まれているものとして、誤差とみなせないぐらいカウンタ差分が発生した場合にのみ再生クロック制御を行なうようにしてもよい。
つまり、カウンタ差分(STCn−PCRn)に対する管理を領域(ゾーン)で行なうことにし、カウンタ差分(STCn−PCRn)があるゾーン内で変化している分にはクロック制御は現状のまま保持し、ゾーンを越えた時点でクロックの周波数制御を行なうこととする。
【0041】
こうすることで、カウンタ差分に含まれる誤差によって再生クロックを乱すこともなく、明らかに周波数差分が認識できる時点でクロック制御を行なうことで安定かつ正確なクロック再生制御が行なえる。
【0042】
以上のように、カウンタ差分(STCn−PCRn)による管理をゾーンで行なうようにし、カウンタ差分がゾーンを越えた時のみ再生クロックの制御を行なうことにより、このカウンタ差分(STCn−PCRn)が網揺らぎにより誤差を含む場合でも、このカウンタ差分(STCn−PCRn)がゾーン内であれば、このカウンタ差分(STCn−PCRn)を基にクロック制御を行なうことがなくなり、網揺らぎによる再生クロックの周波数の揺らぎを防止でき、安定かつ正確なクロック再生を行なうことができる。
【0043】
<カウンタ差分(STCn−PCRn)が大小の方向にずれる場合の再生クロックの周波数制御>
所定期間毎や所定数毎に幾つかの受信クロック情報(PCR)8のサンプルのうちから遅延時間の小さいものを選択する時、実際にはそれほど伝送遅延時間の小さいものが含まれていない場合がありうる。すると伝送遅延時間が小さくないのに小さいものと認識して、再生クロック情報(STC)7と受信クロック情報(PCR)8との間のカウンタ差分(STCn−PCRn)のずれを、再生クロック情報(STC)7と受信クロック情報(PCR)8との間の周波数差分と誤認識してしまう。
【0044】
そのため、前の期間あるいは所定数の範囲で検出した遅延時間やカウント差より小さい遅延時間やカウント差のサンプルが次の期間あるいは所定数の範囲で見つけられない時の状況である、例えばカウンタ差分(STCn−PCRn)が大きくなる方向にずれる場合は、さらにサンプル数を増やして遅延時間やカウント差がより小さい、すなわち例えばカウンタ差分(STCn−PCRn)がより小さいサンプルを探し、なお見つからない場合には本当に周波数がずれているものとして、例えばその期間あるいは所定数の範囲で遅延時間やカウント差のサンプルが小さい受信クロック情報(PCR)8を用いてクロック制御を行なう。
【0045】
その一方、カウンタ差分(STCn−PCRn)が小さくなる方向にずれるときは、より遅延時間の小さいサンプルが見つかる場合であるが、遅延時間の最小値には限界が有り、極端に遅延時間の小さいサンプルは存在しない。そのため、カウンタ差分が小さくなる方向にずれるときは、本当に周波数がずれている時であるから、すぐさまその期間あるいは所定数の範囲で遅延時間やカウント差のサンプルが小さい受信クロック情報(PCR)8を用いてクロック制御を行なうようにする。
【0046】
以上のように、カウンタ差分(STCn−PCRn)のずれる方向に基づいて、受信クロック情報(PCR)8のサンプル抽出期間あるいは抽出数を増やしてサンプル数を増やすか、あるいはそのサンプル抽出期間あるいは抽出数を変えないかを決定していて、そのサンプル抽出期間あるいは抽出数の範囲内で、遅延時間やカウント差が小さい受信クロック情報(PCR)8を用いてクロック制御を行なうようにしたので、カウンタ差分(STCn−PCRn)のずれる方向に応じてクロック制御を変えることができ、安定かつ迅速なクロック再生制御が行なうことができる。
【0047】
実施の形態2.
以上の実施の形態1では、網揺らぎの大きさに関係無く、予め設定しておいたサンプル抽出期間やサンプル抽出数、周波数のずらし分等の係数を用いてクロック再生制御を行なうように説明したが、本実施の形態2では、網揺らぎの状況に応じて上記係数などの制御方法を変更し、常に最適なクロック再生を行なえるようにしたものである。
【0048】
図6は、実施の形態2のクロック再生装置を示す構成図である。
図において、4は再生クロック情報(STC)7と受信クロック情報(PCR)8との情報から網揺らぎの大きさを予測する揺らぎ予測手段である。図6において、図1と同一の参照番号は図1と同一または同等の要素であるので、これら構成の詳細説明を省略する。
【0049】
次に動作について説明する。なお、以下に説明する動作以外は、上述の実施の形態1の動作と同じである。
揺らぎ予測手段4は、再生クロック情報(STC)7と、受信クロック情報(PCR)8との間のカウンタ差分(STCn−PCRn)の揺らぎから、網揺らぎの大きさを予測し、クロック制御手段3に通知する。
【0050】
クロック制御手段3は、再生クロック情報(STC)7、受信クロック情報(PCR)8、および揺らぎ予測手段5が予測した網揺らぎの予測情報から、クロック再生手段1の再生クロックの周波数を決定し制御する。
【0051】
網揺らぎの大きさは、カウンタ差分(STCn−PCRn)の揺らぎの量に比例するため、ある時間内あるいはサンプル数内のカウンタ差分の最大値と最小値の差により、ある程度推測できる。
【0052】
網揺らぎが大きい場合、受信クロック情報(PCR)8の遅延時間が最小値に近づく可能性は低くなる。遅延時間が最小値に近い受信クロック情報(PCR)8を使用しないでクロック再生制御を行なおうとすると、誤差を多分に含んでいるため正確なクロック再生を行なえなくなる。そのため、網揺らぎが大きい場合は、受信クロック情報(PCR)8のサンプル数を増やすことにより、遅延時間が最小値に近い受信クロック情報(PCR)8を選択する確率が高くなり、正確なクロック再生を行なうことができる。サンプル時間を増やすことにより、サンプル数を増やすことができる。
【0053】
しかし、受信クロック情報(PCR)8のサンプル数や、サンプル時間を増やすことにより、結果的に制御間隔が長くなるため、迅速なクロック再生が行なえなくなってしまう。
【0054】
そのため、揺らぎが小さい場合は、受信クロック情報(PCR)8のサンプル時間もしくはサンプル数を減らして、クロック再生手段1の再生クロックの周波数を制御することによって、迅速なクロック再生が可能となる。
【0055】
以上のように、本実施の形態2によれば、揺らぎ予測手段5によって網揺らぎの大きさを予測し、予測した網揺らぎの大きさによってサンプルする受信クロック情報(PCR)8の期間やサンプル数を決定して制御するようにしたので、網揺らぎの大きさに応じた迅速かつ安定したクロック再生を行なうことができる。
【0056】
また、上記実施の形態1で説明したようにクロック差分をゾーンで管理する場合、本実施の形態2では、ゾーンの大きさを網揺らぎの大きさによって変更するようにしてもよい。つまり、網揺らぎが大きい場合は、揺らぎを周波数変化と誤認識しないようにクロック差分のゾーンを大きくすることで安定したクロック再生が行なえる。また揺らぎが小さい場合は、クロック差分のゾーンを小さくすることで、ゾーンを越えるまでの時間が短くなり、その結果、制御間隔も短くなり、クロック再生制御が迅速に行なえる。
【0057】
以上のように、揺らぎ予測手段5によって網揺らぎの大きさを予測し、予測した揺らぎの大きさによってカウンタ差分を管理するゾーンの大きさを変えることにより、迅速かつ安定したクロック再生を行なうことができる。
【0058】
なお、本実施の形態2においても、上記実施の形態1で説明したクロック制御手段3がクロック再生手段1に対しクロック再生制御を行う際に行う各種処理である、「遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法その1」や、「遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法その2」、「所定時間毎の再生クロックの周波数制御」、「受信クロック情報(PCR)8が所定数毎の再生クロックの周波数制御」、「初期ロードした受信クロック情報(PCR)8が遅延時間の小さいものでない場合の再生クロックの周波数制御例」、「カウンタ差分(STCn−PCRn)が大小の方向にずれる場合の再生クロックの周波数制御」等を行うようにしても良い。このようにすれば、上記実施の形態1で説明した効果が、この実施の形態2の効果と併せて得られることになる。
【0059】
実施の形態3.
以上の実施の形態1、2では、網揺らぎによる伝送遅延の発生した状況下でクロック再生制御を行なうものを説明したが、この実施の形態3では、網揺らぎの有無にかかわらず、より精度の高いクロック再生制御を行なうための実施の形態を示す。なお、クロック再生装置の構成は、図1に示す実施の形態1または図6に実施の形態2のものと同じであるので、構成の説明は省略して、それらの図を参照して特徴ある動作のみを説明する。
【0060】
クロック制御手段3における制御アルゴリズムを除いた、基本的なクロック再生制御動作に関しては、実施の形態1,2と同様なので省略する。
【0061】
図7は、送信側および受信側のカウンタ値の推移を示す説明図である。
送信側、受信側のクロックは各々所定の周波数で動作しており、カウンタ手段2はその周波数でインクリメントされる。そのため、本来カウンタ値の遷移は階段のようにステップ毎に上昇していく。図7では、カウンタが連続的に上昇すると仮定した場合の軌跡を示しいている。ある時刻のカウンタ値は、カウンタ値の軌跡Fを示した直線上でその時刻と交差する点が示すカウンタ値の小数点以下を切捨てまたは切り上げたものである。例えば時刻t0の送信側のカウンタ値は、直線上では123.2を示しているが、実際のカウンタ値は、切り下げによると123となる。
【0062】
送受の周波数差を認識するために、単位時間における送受カウンタの差分の変化量が必要となる。
図7におけるt0からt13までのカウンタ差分は、−1,0,0,1,1,0,1,1,1,2,1,1,2,2となっている。
このようにステップ的に変化するカウンタ値の差分を求めるとき、切り捨てまたは切り上げによる±1の誤差が加算されて、正確な周波数差分が求められない。これは一種の量子化誤差である。
【0063】
図7における周波数差分は、単位時間あたりの2つの直線で示される差の変動分であるため、2つの直線の差を正確に示すポイントの情報のみを使用して周波数差分を求めれば、正確なクロック再生が行なえる。受信側の直線から送信側の直線を引いた値は、時間と共に増加している。カウンタ差分が1を示すのは、2つの直線の間にカウンタ値の変化点が1つ入る場合で、このとき2つの直線の差分は0より大きく2より小さくなる。
【0064】
図7のようにカウンタ差分が多少増減しながらも、少しずつ増加していく場合、同じカウンタ差分をもつ複数の時刻において、直線差分は時刻と共に増加している。カウンタ差分の値の最初の変化点が、同じカウンタ差分の値を有するポイントの中でも一番直線差分が小さいことになる。このとき、直線差分はカウンタ差分から1を引いたものに近い値となる。
よって、カウンタ差分の値の最初の変化点は、{直線差分+1}に近い値となる。
【0065】
ある程度正確に直線差分を求められる点のみを使用してクロック制御を行なうことにより、正確なクロック再生が行なえるので、カウンタ差分の値の最初の変化点のみを使用してクロック制御を行なう。
図7において、カウンタ差分の値の最初の変化点となるt3とt9のカウンタ差分を用いて周波数差分を求めると、より正確な周波数差分が得られる。計算で求められる周波数差分は、{(t9のカウンタ差分)−(t3のカウンタ差分))/時間=(2−1)/6Δt=1/6Δtとなり、図7に示す2つの直線の傾きの差とほぼ同じである。
【0066】
また、カウンタ差分の値の最後の変化点のみを使用しても、正確な周波数差分が求められる。カウンタ差分の値の最後の変化点は{直線差分−1}に近い値となる。
図7において、カウンタ差分の値の最後の変化点となるt5とt11を使用して求められる周波数差分は同様に1/6Δtとなる。
【0067】
以上のように、本実施の形態3によれば、カウンタ差分が微少にしか変化しない場合でも、カウンタ差分の最初または最後の変化点の情報のみ使用することで、正確な周波数差分が求められ、正確なクロック再生を行なうことができる。
【0068】
なお、上記実施の形態3では、クロック制御手段3における制御アルゴリズムを、実施の形態1,2のものと別にしたが、本発明ではこれに限らず、実施の形態1,2のクロック制御手段3における制御アルゴリズムに、この実施の形態3の制御アルゴリズムを対買うするようにしても勿論よい。
【0069】
なお、上記実施の形態1〜3では、受信クロック情報8または再生クロック情報7として、MPEG−2システム規格におけるPCR(Program Clock Reference)、STC(System Time Clock)を一例に説明したが、本発明では、これに限らず、送信側におけるクロック情報8を基に受信側で再生クロック情報7を生成して同期をとる発明であれば、何でも良く、MPEG−2システム規格に限定されるものではない。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、再生クロックをカウントすると共に、送信側から受信した受信クロック情報(PCR)8のうちから有効な受信クロック情報(PCR)8のみを選択し、その選択した受信クロック情報(PCR)8と前記カウント値とに基づき、前記再生クロックの周波数を制御するようにしたので、網揺らぎの大きい状況下でも、安定したクロック再生を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1であるクロック再生装置を示す構成図。
【図2】 MPEG−2システム規格に準拠したクロック同期の仕組みを説明する説明図。
【図3】 受信クロック情報(PCR)8の送信時刻および受信時刻の関係を説明する説明図。
【図4】 遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法の一例を示す説明図。
【図5】 遅延時間の小さい受信クロック情報(PCR)8を選択するための方法の他の例を示す説明図。
【図6】 実施の形態2のクロック再生装置を示す構成図。
【図7】 実施の形態3における送信側および受信側のカウンタ値の推移を示す説明図。
【符号の説明】
1 クロック再生手段、2 カウント手段、3 クロック制御手段、揺らぎ推定手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clock reproducing device for reproducing a transmission source clock on a receiving side using clock information transmitted from a transmission source in a communication or broadcasting device, and data communication for reproducing received data based on the reproduction clock. The present invention relates to an apparatus and a clock recovery method.
[0002]
[Prior art]
For example, in the conventional clock recovery device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-28537, the influence of network fluctuations is obtained by obtaining the sum of the differences between the received clock information (PCR) 8 and a counter using the recovered clock as a count. Smoothing. In other words, it is the same as calculating the sum of the difference between the reception clock information with an average network delay and the counter, and the difference can be calculated in a state where the network fluctuation can be ignored. By taking the sum of the difference from the counter for a predetermined period based on all the received clock information, the frequency control is performed without being affected by the fluctuation of the network.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-28537 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional clock recovery device has a problem that clock recovery cannot be normally performed for a large network fluctuation.
[0005]
For example, in the case of the Internet or the like, the network fluctuation may reach several tens of ms, and the counter deviation when using a 27 MHz clock under such circumstances reaches 270000 or more. The fluctuation assumed in the conventional clock recovery apparatus is about several tens of counter differences. In this case, each difference can be recognized as a difference of about 1 digit by taking the sum, but even if the sum of the differences is taken under the situation where there is a large network fluctuation as described above, it cannot be corrected to an allowable range. As a result, the frequency of the clock to be reproduced fluctuates and stable clock reproduction cannot be performed.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a clock recovery device, a data communication device, and a clock recovery method capable of performing stable clock recovery even under a large network fluctuation. For the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the above object, in the clock recovery apparatus of the present invention, a clock recovery means for outputting a recovered clock at a specified frequency, and a count means for counting the recovered clock output by the clock recovery means When,Receive clock information corresponding to the smallest counter value difference every predetermined time or every predetermined number based on the counter value difference obtained by subtracting the counter value of the reception clock information from the counter value of the counting means at the time of reception clock information reception As reception clock information with the shortest delay timeSelect this selectReceivingClock control means for designating and controlling the frequency of the reproduction clock output from the clock reproduction means based on the received clock information and the count value counted by the counting means.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a clock recovery apparatus according to
In the figure, 1 is a clock recovery means capable of controlling the frequency of the clock, 2 is a count means for counting the clock of the clock recovery means 1, and 3 is recovered clock information counted by the count means 2 (in accordance with the MPEG-2 system standard). STC) 7 and the clock control means for controlling the frequency of the clock recovery means 1 based on the received clock information (PCR in the case of the MPEG-2 system standard) 8 transmitted and received by the transmission device (not shown). is there.
[0009]
Next, the operation will be described.
When reception clock information (PCR) 8 is transmitted from the transmission device (not shown) side, first, the counting means 2 loads the reception clock information (PCR) 8 received first as the initial value of the counter. The clock control means 3 records two counter values, that is, the counter value of the received clock information (PCR) 8 and the counter value of the reproduction clock information (STC) 7 from the count means 2. At this initial time, the clock control means 3 does not perform frequency control on the clock recovery means 1. Therefore, the clock recovery means 1 outputs a clock at a default frequency. The reception clock information (PCR) 8 is “1000” which is periodically incremented by the counter value of the clock in the transmission device (not shown) at an arbitrary interval from the transmission device (not shown). , “1040”, “1100”,..., Which are affected by transmission delay until transmission to the receiving apparatus.
[0010]
Then, the counting means 2 counts the counter by incrementing the counter one by one from the initial value in synchronization with the frequency of the reproduction clock output from the clock reproduction means 1 and provides the clock control means 3 as reproduction clock information (STC) 7. Output to.
[0011]
Thereafter, the count value of the received clock information (PCR) 8 received n-th by the
[0012]
By the way, if the frequency of the clock on the side of the transmission device (not shown) that sends the reception clock information (PCR) 8 and the frequency of the clock of the clock recovery means 1 on the side of the reception device are different, the counter increment of the unit time is different. Therefore, the absolute value of the counter difference (STCn−PCRn) increases with time.
[0013]
Since the temporal change rate of the counter difference (STCn−PCRn) indicates a frequency shift, the clock control means 3 adjusts the frequency of the clock regeneration means 1 so that the difference does not change with time. The clock reproduction synchronized with the reception clock information (PCR) 8 can be performed.
[0014]
In this way, the system standard for transmitting clock information indicating the state of the clock on the transmission side and generating a clock synchronized with the clock on the transmission side based on this clock information in the receiving device that has received this clock information is ISO / There is IEC13818-1. This is called the MPEG-2 system standard and is incorporated in various image communication systems.
[0015]
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a mechanism of clock synchronization compliant with the MPEG-2 system standard. The transmitting device A is provided with PCR (Program Clock Reference) generation means A1, while the receiving device B is provided with a clock recovery device B1, and this clock recovery device B1 is shown in FIG. 1 is a clock recovery device according to the present invention.
In this MPEG-2 system standard, clock information transmitted from the transmission side is called PCR (Program Clock Reference), and clock information reproduced on the reception side is called STC (System Time Clock), and PCR is used on the transmission side. The counter value of the counter operating with the clock and STC is the counter value of the counting means 2 operating with the clock regenerated on the receiving side. The receiving device uses the PCR sent from the transmitting device to match the STC frequency in the clock recovery device of the present invention with the clock of the transmitting device.
[0016]
In the MPEG-2 system standard, a system that performs fixed packet multiplexing is called MPEG-2 TS, a system that performs variable-length packet multiplexing is called MPEG-2 PS, and clock information to be transmitted is called PCR and SCR (System Clock Reference). It is out.
[0017]
When the network transmission delay is not constant, the arrival time of the reception clock information (PCR) 8 fluctuates, and the corresponding counter value of the counting means 2 fluctuates from a desired value. As a result, the counter difference (STCn−PCRn) also fluctuates, and normal clock recovery cannot be performed.
[0018]
Therefore, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, the clock control means 3 uses only the reception clock information (PCR) 8 which has the same transmission delay time from the reception clock information (PCR) 8 as effective reception clock information (PCR) 8. By selecting this and performing clock recovery control, normal clock recovery can be performed.
[0019]
As described above, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, the clock control means 3 uses only the received clock information with the same delay time from the received clock information (PCR) 8 to control the clock recovery. By performing the above, stable clock reproduction that is not affected by network fluctuations can be performed.
[0020]
By the way, even if the average of the transmission delay is taken, the average value of the transmission delay is not constant depending on the situation. Further, although the transmission delay increases as much as possible depending on the situation, it does not decrease more than a certain amount due to the network configuration. Therefore, accurate clock recovery can be performed by using only the reception clock information (PCR) 8 transmitted with a stable delay time and having a small delay time.
[0021]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the transmission time and the reception time of the reception clock information (PCR) 8.
The vertical axis represents the counter value of the clock information, and the horizontal axis represents the time. The left straight line C and the point on the straight line C indicate that the counter value of the clock having a constant frequency increases linearly on the transmission side, and the counter value is transmitted discretely.
The counter value of the reception clock information (PCR) 8, which is a point on the straight line C on the transmission side, does not change due to transmission delay, but changes only at the time and reaches the reception side.
[0022]
On the receiving side, since the slope of the straight line C on the transmitting side, that is, the frequency of the received clock information (PCR) 8 is not known, several points are collected and the same frequency can be reproduced so that clock reproduction at the same frequency as the transmitting side can be performed. It is necessary to reproduce a straight line of inclination.
[0023]
In FIG. 3, for example, two pieces of clock information D2 and D6 having a small transmission delay time are used to draw a straight line as indicated by a broken line D to be reproduced on the receiving side. In this way, by selecting two pieces of clock information from the one with the smallest transmission delay time, it is possible to select the clock information that is not affected by the transmission delay as much as possible. As a result, the slope of the straight line D matches the slope of the straight line C on the transmission side as much as possible. For this reason, by using two pieces of clock information with a short delay time, it is possible to predict the slope of the straight line C on the transmission side, and the reproduction clock information (STC) on the reception side is transmitted from the transmission side and received. The frequency of the received clock information (PCR) 8 is substantially the same. Here, the description has been made so that the slope of the straight line C on the transmission side is predicted using, for example, two pieces of clock information having a small transmission delay time, but it is needless to say that two or more may be used.
[0024]
As described above, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, the clock control means 3 uses, for example, two reception clock information (PCR) 8 having a delay time as small as possible from the reception clock information (PCR) 8. Then, the clock frequency of the reception clock information (PCR) 8 on the transmission side is predicted, and the clock regeneration control is performed so that the frequency becomes this frequency, so that stable clock regeneration that is not affected by the fluctuation of the network can be performed.
[0025]
Note that the amount of shift in the clock frequency when the clock control means 3 performs clock regeneration control on the clock regeneration means 1 is determined in advance.
[0026]
Next, a specific method for selecting the reception clock information (PCR) 8 having a small delay time when the clock control means 3 performs clock recovery control on the clock recovery means 1 will be described next.
[0027]
<Receiving clock information with small delay time (PCR)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a method for selecting reception clock information (PCR) 8 having a small delay time.
If the transmission timing of the clock information on the transmitting side is known, it is easy to select clock information with a small transmission delay on the receiving side, but the receiving device side does not know the clock information on the transmitting device side. FIG. 4 shows an example of a method for selecting clock information with a small transmission delay on the receiving side in a situation where clock information on the transmitting side is unknown.
[0028]
Specifically, in the case shown in FIG. 4, the clock recovery device B1 of the first embodiment generates an approximate line E using a large number of received clock information (PCR) 8. The approximate line E is, for example, a line that minimizes the sum of the squares of the distances between the points and the approximate line E. The approximate straight line E and the position of each point in the horizontal direction (time axis direction) are compared, and a point on the left side of the approximate straight line E, that is, a point having a large time difference from the approximate straight line E is a clock with a small transmission delay time. Since it can be recognized as information, if two points having a large time difference from the approximate straight line E are selected, two reception clock information (PCR) 8 having a small delay time are determined, and the influence of the transmission delay is as much as possible. The clock information that has not been received can be selected, and as in the case shown in FIG. 3, it is possible to obtain an approximate straight line E having a slope that matches the slope of the straight line C on the transmission side as much as possible.
[0029]
As described above, in the clock recovery apparatus B1 of the first embodiment, as shown in FIG. 4, an approximate line E is created from a large number of received clock information (PCR) 8, and the approximate line E and each received clock are generated. By comparing the time with the information (PCR) 8, the reception clock information (PCR) 8 with the smallest possible delay time can be selected. As a result, as in the case shown in FIG. 3, the clock frequency of the reception clock information (PCR) 8 on the transmission side is predicted using, for example, two reception clock information (PCR) 8 with a small delay time, and this frequency By performing the clock regeneration control so as to become stable, stable clock regeneration that is not affected by the fluctuation of the network can be performed.
[0030]
<Receiving clock information with small delay time (PCR)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a method for selecting reception clock information (PCR) 8 having a small delay time. The clock information is the same as that shown in FIGS. 3 and 4, and further includes a counter value locus F of the counting means 2.
Specifically, since the frequency of the count value counted by the counting means 2 is substantially the same as the clock frequency on the transmission side, the counter value of the counting means 2 is compared with the counter value of the reception clock information (PCR) 8. By doing so, clock information with a small delay time can be selected. That is, the smaller the value obtained by subtracting the counter value of the reception clock information (PCR) 8 from the counter value of the counting means 2 when the reception clock information (PCR) 8 is received, the smaller the reception clock information (PCR ) 8. In FIG. 5, the value is smaller as the point is higher than the straight line of the trajectory F of the counting means, and the clock information has a shorter delay time.
[0031]
As described above, in the clock recovery apparatus B1 of the first embodiment, as shown in FIG. 5, the reception clock information (PCR) is calculated from the counter value of the counting means 2 when the reception clock information (PCR) 8 is received. The reception clock information (PCR) 8 having a small delay time can be easily selected by selecting a value obtained by subtracting the counter value of 8). As a result, as in the case shown in FIG. 3, the clock frequency of the reception clock information (PCR) 8 on the transmission side is predicted using, for example, two reception clock information (PCR) 8 with a small delay time, and this frequency By performing the clock regeneration control so as to satisfy the above, stable clock regeneration that is not affected by network fluctuations can be performed.
[0032]
<Frequency control of recovered clock every predetermined time>
In the above description, the number of samples of the reception clock information (PCR) 8 used when selecting the reception clock information (PCR) 8 having a small delay time, the timing of clock control, etc. are not described at all. In selecting the reception clock information (PCR) 8 having a small delay time as described above, for example, among the reception clock information (PCR) 8 received every predetermined time, the transmission delay time as shown in FIG. 5, for example, only one reception clock information (PCR) 8 having a small difference from the counter value of the counting means 2 is selected as shown in FIG. The approximate straight line D shown in FIG. 3 may be selected based on only one received clock information (PCR) 8 selected in the same manner from another predetermined period. By doing so, the clock control can be performed at a constant interval, so that the control is stable, and the control interval can be increased, so that the processing load is reduced.
[0033]
As described above, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, only one of the received clock information (PCR) 8 received at a predetermined time is selected, and the received clock information (PCR) 8 and the others are selected. By performing clock control using only one received clock information (PCR) 8 selected in the same manner from a predetermined period of time, it is possible to perform clock reproduction control with a stable and low processing load.
[0034]
<Receiving clock information (PCR) 8 is the frequency control of the regenerative clock every predetermined number>
As in the case of every predetermined time, after receiving the reception clock information (PCR) 8 every predetermined number, only one reception clock information (PCR) 8 having a small delay time or a small difference from the counting means 2 is obtained. From the received clock information (PCR) 8 and another selected number of received clock information (PCR) 8 such as before and after, for example, only one received clock information (PCR) 8 is selected similarly. The approximate straight line D shown in FIG. 3 may be selected to perform clock control. In this way, the reception clock information (PCR) 8 can be selected with a small delay time after always securing a predetermined number of samples, so that the reception clock information (PCR) 8 with a smaller delay time can be found reliably, More accurate clock recovery with less error is possible.
[0035]
As described above, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, only one received clock information (PCR) 8 is selected for each predetermined number, and the received clock information (PCR) 8 and other information are selected. By performing clock control using only one reception clock information (PCR) 8 selected in the same manner from a predetermined number of reception clock information (PCR) 8, the reception clock information (PCR) 8 having a small delay time is increased. Clock recovery control can be performed with probability and stable and with a low processing load.
[0036]
<Initially loaded receive clock information (PCR) Example of frequency control of recovered clock when 8 is not a small delay time>
Further, the transition of the counter value of the counting means 2 to be reproduced by this method is an approximate straight line D on the right side in FIG. 3 connected by the reception clock information having a small delay time.
However, the count value of the reception clock information (PCR) 8 that is first loaded into the counting means 2 is not necessarily a small delay time. In order to put the count value of the counting means 2 on the straight line D on the right side in FIG. 3 from this initial state, control that causes a large frequency change is required, and the clock becomes unstable as a clock recovery function. Therefore, it is not preferable.
[0037]
Therefore, when the distance between the straight line D on the right side of FIG. 3 and the initially loaded reception clock information (PCR) 8 is kept constant, that is, when clock control is performed on the clock recovery means 1, the initially loaded reception clock information. By performing the clock control by adding the difference from (PCR) 8, the slope of the frequency for clock control with respect to the clock regeneration means 1 is parallel to the straight line D on the right side in FIG. Since it is a straight line passing through the reception clock information (PCR) 8, this may be used as a trace of the counter value of the counting means 2. As a result, it is possible to perform control so as to match the clock frequency on the transmission side from the time of initial loading, and stable clock reproduction can be performed.
[0038]
As described above, in the clock recovery device B1 of the first embodiment, the counter difference between the approximate line D on the right side shown in FIG. 3 and the initially loaded reception clock information (PCR) 8 is held, By performing clock regeneration control so that the locus obtained by adding the count difference to the approximate straight line D on the right side shown in FIG. 3 becomes the locus of the counter value of the counting means 2, the received clock information (PCR) 8 that has been initially loaded and the delay It is possible to prevent fluctuations in the clock frequency due to a difference from the approximate straight line D on the right side of FIG.
[0039]
<Region (zone) management for counter difference (STCn-PCRn)>
In addition, the temporal change rate of the counter difference (STCn−PCRn) between the recovered clock information (STC) 7 and the received clock information (PCR) 8 indicates the frequency shift of the recovered clock in the clock recovery means 1. When the counter difference (STCn−PCRn) includes an error due to network fluctuation, the clock frequency to be reproduced fluctuates when clock control is performed based on this difference.
[0040]
For this reason, the counter difference (STCn−PCRn) may always include an error, and the reproduction clock control may be performed only when the counter difference is generated such that it cannot be regarded as an error.
That is, management for the counter difference (STCn-PCRn) is performed in the area (zone), and the clock control is maintained as it is in the zone where the counter difference (STCn-PCRn) changes within a certain zone. The clock frequency is controlled at a time exceeding
[0041]
By doing this, stable and accurate clock recovery control can be performed by performing clock control when the frequency difference can be clearly recognized without disturbing the recovered clock due to an error included in the counter difference.
[0042]
As described above, management based on the counter difference (STCn-PCRn) is performed in the zone, and the reproduction clock is controlled only when the counter difference exceeds the zone. If the counter difference (STCn-PCRn) is within the zone even if an error is included, the clock control is not performed based on the counter difference (STCn-PCRn), and the frequency of the recovered clock varies due to network fluctuations. Can be prevented, and stable and accurate clock reproduction can be performed.
[0043]
<Frequency control of recovered clock when counter difference (STCn-PCRn) shifts in a larger or smaller direction>
When a sample with a small delay time is selected from a number of samples of the received clock information (PCR) 8 for each predetermined period or every predetermined number, there are cases in which a sample with a small transmission delay time is not actually included. It is possible. Then, it recognizes that the transmission delay time is not small but is small, and the deviation of the counter difference (STCn−PCRn) between the reproduction clock information (STC) 7 and the reception clock information (PCR) 8 is represented by the reproduction clock information ( The frequency difference between the STC) 7 and the received clock information (PCR) 8 is erroneously recognized.
[0044]
For this reason, a delay time or count difference sample detected in a previous period or a predetermined number of ranges is smaller than a delay time or a count difference sample that is not found in the next period or a predetermined number of ranges. When STCn-PCRn) is shifted in the direction of increasing, the number of samples is further increased to search for a sample having a smaller delay time or count difference, for example, a smaller counter difference (STCn-PCRn). Assuming that the frequency is really shifted, for example, clock control is performed using reception clock information (PCR) 8 with a small sample of delay time and count difference in that period or a predetermined number of ranges.
[0045]
On the other hand, when the counter difference (STCn−PCRn) decreases, it is a case where a sample with a smaller delay time is found, but there is a limit to the minimum value of the delay time, and a sample with an extremely small delay time. Does not exist. Therefore, when the counter difference deviates in the direction of decreasing, it is a time when the frequency is really shifted. Therefore, the reception clock information (PCR) 8 in which the delay time or the sample of the count difference is small within that period or a predetermined number of ranges immediately. To control the clock.
[0046]
As described above, based on the direction of deviation of the counter difference (STCn−PCRn), the number of samples is increased by increasing the sample extraction period or the number of extractions of the reception clock information (PCR) 8, or the sample extraction period or the number of extractions. Since the clock control is performed using the reception clock information (PCR) 8 having a small delay time and a small count difference within the range of the sample extraction period or the number of extractions, the counter difference is determined. The clock control can be changed according to the direction of deviation of (STCn-PCRn), and stable and quick clock regeneration control can be performed.
[0047]
In the first embodiment described above, it has been described that the clock regeneration control is performed using coefficients such as a preset sample extraction period, the number of sample extractions, and a frequency shift regardless of the magnitude of the network fluctuation. However, in the second embodiment, the control method such as the coefficient is changed in accordance with the network fluctuation situation so that optimum clock regeneration can always be performed.
[0048]
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating the clock recovery device according to the second embodiment.
In the figure, reference numeral 4 denotes fluctuation prediction means for predicting the magnitude of network fluctuation from information of the reproduction clock information (STC) 7 and the reception clock information (PCR) 8. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or equivalent elements as those in FIG.
[0049]
Next, the operation will be described. The operation is the same as that of the first embodiment except for the operation described below.
The fluctuation prediction means 4 predicts the magnitude of the network fluctuation from the fluctuation of the counter difference (STCn−PCRn) between the reproduction clock information (STC) 7 and the reception clock information (PCR) 8, and the clock control means 3 Notify
[0050]
The clock control means 3 determines and controls the frequency of the recovered clock of the clock recovery means 1 from the recovered clock information (STC) 7, the received clock information (PCR) 8, and the network fluctuation prediction information predicted by the fluctuation prediction means 5. To do.
[0051]
Since the magnitude of the network fluctuation is proportional to the amount of fluctuation of the counter difference (STCn−PCRn), it can be estimated to some extent by the difference between the maximum value and the minimum value of the counter difference within a certain time or the number of samples.
[0052]
When the network fluctuation is large, the possibility that the delay time of the reception clock information (PCR) 8 approaches the minimum value is low. If the clock recovery control is performed without using the reception clock information (PCR) 8 whose delay time is close to the minimum value, an error is likely to be included, so that accurate clock recovery cannot be performed. Therefore, when the network fluctuation is large, increasing the number of samples of the reception clock information (PCR) 8 increases the probability of selecting the reception clock information (PCR) 8 whose delay time is close to the minimum value, and accurate clock recovery. Can be performed. By increasing the sample time, the number of samples can be increased.
[0053]
However, increasing the number of samples of the received clock information (PCR) 8 and the sample time result in a longer control interval, which makes it impossible to perform rapid clock recovery.
[0054]
Therefore, when the fluctuation is small, the clock time can be quickly reproduced by reducing the sample time or the number of samples of the reception clock information (PCR) 8 and controlling the frequency of the reproduction clock of the clock reproduction means 1.
[0055]
As described above, according to the second embodiment, the fluctuation prediction means 5 predicts the magnitude of the network fluctuation, and the period and the number of samples of the reception clock information (PCR) 8 sampled according to the predicted magnitude of the network fluctuation. Therefore, the clock can be quickly and stably reproduced according to the magnitude of the network fluctuation.
[0056]
Further, when the clock difference is managed in the zone as described in the first embodiment, in the second embodiment, the size of the zone may be changed depending on the size of the network fluctuation. In other words, when the network fluctuation is large, stable clock reproduction can be performed by increasing the zone of the clock difference so that the fluctuation is not erroneously recognized as a frequency change. When the fluctuation is small, the clock difference zone is reduced to shorten the time until the zone is exceeded. As a result, the control interval is also shortened and the clock regeneration control can be performed quickly.
[0057]
As described above, it is possible to perform quick and stable clock reproduction by predicting the magnitude of the network fluctuation by the fluctuation prediction means 5 and changing the size of the zone for managing the counter difference according to the predicted fluctuation magnitude. it can.
[0058]
In the second embodiment, “received clock information with a small delay time” is a variety of processing performed when the
[0059]
In the first and second embodiments described above, the clock recovery control is performed under the condition where the transmission delay is caused by the network fluctuation. However, in the third embodiment, more accurate regardless of the presence or absence of the network fluctuation. An embodiment for performing high clock recovery control will be described. The configuration of the clock recovery device is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 or the second embodiment shown in FIG. Only the operation will be described.
[0060]
Since the basic clock regeneration control operation excluding the control algorithm in the clock control means 3 is the same as in the first and second embodiments, the description thereof will be omitted.
[0061]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in counter values on the transmission side and the reception side.
The transmitting side and receiving side clocks each operate at a predetermined frequency, and the counter means 2 is incremented at that frequency. For this reason, the transition of the counter value is increased step by step like a staircase. FIG. 7 shows a locus when it is assumed that the counter continuously increases. The counter value at a certain time is obtained by rounding down or rounding up the decimal value of the counter value indicated by the point intersecting with the time on the straight line indicating the locus F of the counter value. For example, the counter value on the transmission side at time t0 indicates 123.2 on the straight line, but the actual counter value becomes 123 when rounded down.
[0062]
In order to recognize the frequency difference between transmission and reception, the amount of change in the difference between the transmission and reception counters per unit time is required.
The counter difference from t0 to t13 in FIG. 7 is -1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 2.
When obtaining the difference between the counter values that change stepwise in this way, an error of ± 1 due to rounding down or rounding up is added, and an accurate frequency difference cannot be obtained. This is a kind of quantization error.
[0063]
Since the frequency difference in FIG. 7 is a variation of the difference indicated by two straight lines per unit time, if the frequency difference is obtained using only the information of the point that accurately indicates the difference between the two straight lines, the frequency difference is accurate. Clock reproduction can be performed. The value obtained by subtracting the straight line on the transmission side from the straight line on the reception side increases with time. The counter difference indicates 1 when there is one counter value change point between two straight lines. At this time, the difference between the two straight lines is greater than 0 and smaller than 2.
[0064]
When the counter difference increases little by little as shown in FIG. 7, the linear difference increases with time at a plurality of times having the same counter difference. The first change point of the counter difference value has the smallest linear difference among the points having the same counter difference value. At this time, the linear difference is close to a value obtained by subtracting 1 from the counter difference.
Therefore, the first change point of the counter difference value is a value close to {Linear difference + 1}.
[0065]
By performing clock control using only points at which straight line differences can be obtained with a certain degree of accuracy, accurate clock reproduction can be performed. Therefore, clock control is performed using only the first change point of the value of the counter difference.
In FIG. 7, when the frequency difference is obtained using the counter difference between t3 and t9, which is the first change point of the counter difference value, a more accurate frequency difference is obtained. The frequency difference obtained by the calculation is {(counter difference at t9) − (counter difference at t3)) / time = (2-1) / 6Δt = 1 / 6Δt, and the difference between the slopes of the two straight lines shown in FIG. Is almost the same.
[0066]
Even if only the last change point of the counter difference value is used, an accurate frequency difference can be obtained. The last change point of the counter difference value is close to {Linear difference-1}.
In FIG. 7, the frequency difference obtained by using t5 and t11, which is the last change point of the counter difference value, is similarly 1 / 6Δt.
[0067]
As described above, according to the third embodiment, even when the counter difference changes only slightly, an accurate frequency difference is obtained by using only information on the first or last change point of the counter difference. Accurate clock recovery can be performed.
[0068]
In the third embodiment, the control algorithm in the clock control means 3 is different from that in the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to this, and the clock control means 3 in the first and second embodiments is not limited thereto. Of course, the control algorithm of the third embodiment may be purchased for the control algorithm in FIG.
[0069]
In the first to third embodiments described above, PCR (Program Clock Reference) and STC (System Time Clock) in the MPEG-2 system standard are described as examples of the reception clock information 8 or the reproduction clock information 7, but the present invention is not limited thereto. However, the present invention is not limited to this, and any invention may be used as long as it generates synchronization by generating the reproduction clock information 7 on the reception side based on the clock information 8 on the transmission side, and is not limited to the MPEG-2 system standard. .
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, the reproduction clock is counted and only valid reception clock information (PCR) 8 is selected from the reception clock information (PCR) 8 received from the transmission side, and the selected reception clock information (PCR) is selected. ) Since the frequency of the recovered clock is controlled based on 8 and the count value, it is possible to perform stable clock recovery even under a large network fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a clock recovery device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a clock synchronization mechanism compliant with the MPEG-2 system standard.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a transmission time and a reception time of reception clock information (PCR) 8;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a method for selecting reception clock information (PCR) 8 having a small delay time.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a method for selecting reception clock information (PCR) 8 having a small delay time.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a clock recovery device according to a second embodiment;
FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in counter values on the transmission side and the reception side in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 clock recovery means, 2 count means, 3 clock control means, fluctuation estimation means.
Claims (8)
前記クロック再生手段が出力した再生クロックをカウントするカウント手段と、
受信クロック情報の受信時における前記カウント手段のカウンタ値から該受信クロック情報のカウンタ値を引いたカウンタ値差分に基づき所定時間毎もしくは所定数毎に最も小さいカウンタ値差分に対応する受信クロック情報を伝送遅延時間が最も小さい受信クロック情報として選択し、この選択した受信クロック情報と前記カウント手段がカウントしたカウント値とに基づいて前記クロック再生手段から出力される再生クロックの周波数を指定して制御するクロック制御手段と
を備えたことを特徴とするクロック再生装置。Clock recovery means for outputting a recovered clock at a specified frequency;
Counting means for counting the recovered clock output by the clock recovery means;
Receive clock information corresponding to the smallest counter value difference every predetermined time or every predetermined number based on the counter value difference obtained by subtracting the counter value of the reception clock information from the counter value of the counting means at the time of reception clock information reception select the smallest receive clock information delay time, specified by controlling the frequency of the recovered clock said counting means and the selected received clock information is output from said clock reproduction means based on the count value obtained by counting And a clock control device.
を備え、
前記クロック制御手段は、前記揺らぎ推定手段によって推定された網の伝送遅延時間の揺らぎの大きさに基づいて前記所定時間を決定することを特徴とする請求項1記載のクロック再生装置。Fluctuation estimation means for estimating fluctuations in the transmission delay time of the network from the received clock information,
2. The clock recovery apparatus according to claim 1, wherein the clock control means determines the predetermined time based on a fluctuation magnitude of a network transmission delay time estimated by the fluctuation estimation means.
前記クロック再生ステップが出力した再生クロックをカウントするカウントステップと、
受信クロック情報の受信時における前記カウントステップのカウンタ値から該受信クロック情報のカウンタ値を引いたカウンタ値差分に基づき所定時間毎もしくは所定数毎に最も小さいカウンタ値差分に対応する受信クロック情報を伝送遅延時間が最も小さい受信クロック情報として選択し、この選択した受信クロック情報と前記カウントステップがカウントしたカウント値とに基づいて前記クロック再生ステップから出力される再生クロックの周波数を指定して制御するクロック制御ステップと
を備えたことを特徴とするクロック再生方法。A clock recovery step for outputting a recovered clock at a specified frequency;
A counting step for counting the recovered clock output by the clock recovery step;
The reception clock information corresponding to the smallest counter value difference is transmitted every predetermined time or every predetermined number based on the counter value difference obtained by subtracting the counter value of the reception clock information from the counter value of the count step at the time of reception clock information reception. select the smallest receive clock information delay time, specified by controlling the frequency of the recovered clock said counting step and the selected received clock information is output from the clock reproducing step based on the count value obtained by counting A clock regenerating method comprising the steps of:
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