結果與檢討

0 1

−

−

−

⋅ −

= z

K z z

H

,

K

3

∈

常數

當輸入信號有跳動時，經過此濾波的動作輸出值較不易隨跳動的產生而起伏擺動。

0 20 40 60 80 100 120 140

0 10 20 30 40 50 60 70

Output Input

圖 5.3 迴路濾波器作用圖

5.2 結果與檢討

本 節 的 結 果 主 要 在 探 討 其 收 斂 的 速 度 和 區 間 ， 由 第 三 章 演 算 法 得 知

( ) ^{n f T}

e ≈

4

π ⋅ ∆

，要得到 T

∆

首先要乘以1/4

π f

的常數，再者因整個系統傳輸的增益表 現，所以

e

(n)最後要乘上1/

K

，藉由調整 K 值以得出我們所要的時脈誤差值。

在同樣的情況下當 K 值越小， T

∆

的調整值越大收斂的速度快，但是當到了穩態 時，相對於之前的調整值 T

∆

已經變小，而 K 值仍保持不變所以收斂區間較大，容易

盪始終無法收歛。

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 10⁶ -5

-4 -3 -2 -1 0 1 2

3x 10^-4 Clock Offset with initial value = 400ppm, SNR=25dB

Iteration

圖 5.4 時脈誤差修正圖

當從傳送端與接收端的時脈初始值彼此有 400ppm 的偏移誤差，經過數次的時脈 復原機制達到穩態後，雖然收斂時間很短但會發現有震盪的情況產生，其偏移量大約 在

±

100ppm。因此收斂的速度要快則收斂區間會變大，反之收斂範圍要小則要犧牲收 斂速度以換取我們所期望的要求，藉由適當調整 K 值以取得平衡點。

在同樣的情況下當 K 值越大， T

∆

的調整值較小收斂的速度較為和緩，但是當到 了穩態時，相對於之前的調整值 T

∆

已經變小，而 K 值仍保持不變所以收斂區間會有 較小的擺動，此種情況便如下圖 5.5a 的結果。我們可看出最後收歛區間時脈的精確度 已能達到

±

10

ppm

左右。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10⁶ -450

-400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Iteration

ppm

Clock Offset with initial value = -400ppm, SNR=25dB

2.5 3 3.5

x 10⁶ -10

-5 0 5 10

Iteration

ppm

圖 5.5a 時脈誤差修正圖

隨著定點實現方式的不同，當用越少的位元來表示各信號輸出值，則會降低時脈 的準確度。在 G994.1 握持程序裡精確度的要求為

±

50

ppm

，因此我們可以拉大收斂範 圍以期能換取較少位元輸出。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10⁶ -450

-400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Iteration

ppm

Clock Offset with initial value = -400ppm, SNR=25dB

2.5 3 3.5

x 10⁶ -15

-10 -5 0 5 10 15

Iteration

ppm

圖 5.5b 時脈誤差修正圖

由於圖 4.9b-3 相對比較的結果，藉由降低

K 十倍其後各端的解析度也會慢慢以

₁ 少，

e

[n]的漂移範圍開始變大，此時時脈維持在

±

15

ppm

。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10⁶ -400

-350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Iteration

ppm

Clock Offset with initial value = -400ppm, SNR=25dB

2.5 3 3.5

x 10⁶ -20

-10 0 10 20

Iteration

ppm

圖 5.5c 時脈誤差修正圖

同樣道理去作各個增益調整，當用越少的位元去實現，我們可看出信號抖動的趨 勢越明顯時脈誤差的偏移量越大，最後收歛範圍在

±

20

ppm

。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 x 10⁶ -450

-400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Iteration

ppm

Clock Offset with initial value = -400ppm, SNR=25dB

1.5 2 2.5 3

x 10⁶ -50

-30 -10 10 30 50

Iteration

ppm

圖 5.5d 時脈誤差修正圖

此圖 5.5d 為之前所述增加

I

[

n

],

Q

[

n

]1-bits，將原本

K 再降低四倍、

₂

K 降低十倍

₃ 所得之結果。最後模擬所得之理想的結果，由初始偏移為

−

400

ppm

開始我們的時脈復 原機制，最後時脈偏移率穩定維持在

±

50

ppm

。

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10⁶ -400

-350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50

Iteration

ppm

Clock Offset with initial value = -400ppm, SNR=25dB

2 2.5 3 3.5

x 10⁶ -40

-20 0 20 40

Iteration

ppm

圖 5.5e 時脈誤差修正圖

經由實驗最後找出一適當值來作為本次時脈恢復的運作方式，由上圖 5.5e 裡的子 圖可看到最後時脈的偏移量大約能維持在

±

40

ppm

左右，這是犧牲收斂速度及減少位 元使用率換取而來的。本次模擬實驗 K 值皆是保持定值去做時脈恢復機制，將來若是 進一步要改善產生最佳的表現效果， K 值還必須去偵測 T

∆

的變化量，即另外要有一 個迴路機制去動態的調整 K 值，以達到最短時間內的同步化及更精確的同步化時脈。

由最後的穩態所偵測出的時脈對信號取樣，用第三章所提之演算法將傳送端調變 的訊號解譯還原回來便如下圖所示，底下的圖 5.6a 為擷取某一段解譯出的信號所繪，

要注意的是通常信號經過通道傳輸到達接收端會有一小相位差，所以我們可以看到解 譯所得的資料與原始資料會有一偏移，但是從數位時間的觀點來看其實兩者信號是相 等的。因此我們可以不必等到通道等化器完成以補償相位差，便可先行得出傳送資料。

1800 1810 1820 1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 -1

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

n= 0~2047

An

Decoded G994.1 data with small initial phase

傳送端 接收端

圖 5.6a 傳送端與接收端解碼資料部份比較圖

下圖 5.6b 為傳輸端(HSTU-R)調變前資料與接收端(HSTU-C)解譯還原的資料，整 個比較圖。隨著時脈復原機制不斷的運作，最後判斷取樣出我們所要的資料，從此圖 可發現在 800 至 1600 的範圍我們所解譯的資料其輸出高、低準位略低，但仍可判斷出 此位元為高或低準位，此偵測輸出的準位與時脈的精準度和相位差有關。

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -1

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

n= 0~2047

An

Decoded G994.1 data with small initial phase

傳送端 接收端

圖 5.6b 傳送端與接收端解碼資料整個比較圖

在文檔中 同步化單對線數位用戶迴路接收端之初始化時脈 (頁 69-78)