(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのデータチャンネルと、これとは分離され、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルとを含むシステムでのデータ伝送方法であって、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するべく、クロックチャンネル上で伝送されるべきクロック信号と、複数のデータワードを有するデータ信号とを組み合わせることと、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送することを含み、前記データ信号のデータ周波数スペクトルの主要部をエンコードによりフェーズロックループの周波数帯域以上の高い周波数に移動させることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられて伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの周波数の高いジッタノイズを前記フェーズロックループのローパスフィルタで減衰させ、低い周波数のクロック信号を減衰させたノイズと共に回復させることを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】
前記エンコードは、データワードをｐビットのデータワードからｑビットのデータワードに、ｑ＞ｐの条件下でマッピングすることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
前記エンコードは、前記組み合わせられた信号のＤＣ成分を最小化するために、直流（ＤＣ）平衡されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
前記エンコードは、更に、それぞれのデータワードの遷移の数を増加させることを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
前記エンコードは、データ信号のエネルギをより高い周波数にシフトさせている間、データを暗号化することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
少なくとも一つのデータチャンネルと、これとは分離された、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルとを含むシステムでのデータ伝送方法であって、複数のパルスを有し、それぞれのパルスが前端部及び後端部を有するクロック信号を提供することと、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、エンコードが実施された後のデータ信号でクロック信号に変調を施し、この変調により少なくとも前記複数のパルスの一つの端部を移動させることで、クロック信号成分が、クロック伝送チャンネルの帯域幅より充分低い周波数を有し、データ信号成分が、クロック信号成分の周波数よりも高く、かつ、フェーズロックループの帯域幅より高い周波数を有するように構成されることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネルに伝送し、当該伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号をローパスフィルタで減衰させると共にクロック信号を回復させることを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項７】
前記エンコードは、データワードをｐビットのデータワードからｑビットのデータワードに、ｑ＞ｐの条件下でマッピングすることを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
前記エンコードは、組み合わせられた信号のＤＣ成分を最小化するために、直流（ＤＣ）平衡されていることを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項９】
前記変調のステップは、複数のパルスの前端部及び後端部の双方を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すこと含むことを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１０】
前記変調のステップは、前記複数のパルスの前端部を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すことを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１１】
前記変調のステップは、前記複数のパルスの後端部を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すことを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１２】
前記エンコードは、更に、それぞれのデータワードの遷移の数を増加させることを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１３】
前記エンコードは、データ信号のエネルギをより高い周波数にシフトさせている間、データを暗号化することを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１４】
データ伝送システムであって、少なくとも1つのデータチャンネルと、これとは分離され、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルを有する送信部を備え、当該送信部は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、クロックチャンネル上で伝送されるべきクロック信号と、複数のデータワードを有するデータ信号とを組み合わせ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送するように動作し、データ信号のデータ周波数スペクトルの主要部をフェーズロックループ周波数帯域以上の高い周波数領域にエンコードにより移動させることにより、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられて伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの周波数の高いジッタノイズをフェーズロックループのローパスフィルタで減衰させ、低い周波数のクロック信号を減衰させたノイズと共に回復させるように構成したことを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項１５】
少なくとも1つのデータチャンネルと、これとは分離された、少なくとも１つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルを有する送信部を備え、当該送信部は、複数のパルスを有するクロック信号を提供し、それぞれのパルスが前端部及び後端部を有し、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、エンコードが実施された後のデータ信号でクロック信号に変調を施し、この変調により少なくとも前記複数のパルスの一つの端部を移動させることで、クロック信号成分が、クロック伝送チャンネルの帯域幅より充分低い周波数を有し、データ信号成分が、クロック信号成分の周波数よりも高く、かつ、フェーズロックループの帯域幅より高い周波数を有するように構成されることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送し、当該伝送された組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号をローパスフィルタで減衰させると共にクロック信号を回復させるように構成されていることを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項１６】
請求項１４および１５のいずれかに記載のデータ伝送システムは、クロックチャンネル上のクロック信号と1つあるいはそれ以上のデータ信号を送信する遷移最小化差動信号（ＴＭＤＳ）システムであることを特徴とするデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロック信号及び、データ信号の伝送に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルディスプレイワーキンググループ（オンライン）による、１９９９年４月２日に発表されたデジタルビジュアルインターフェイスの仕様ＤＶＩ１．０は、インターネット（URL:http://www.ddwg.org）により提供されており（２００１年３月１５日）、本明細書中に参照されて取り入れられている。仕様ＤＶＩ１．０は、高性能のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とデジタルディスプレイ用の、デジタル接続の仕様について、コンピュータ業界の要求を提言しようとうするものである。
【０００３】
デジタル信号を処理する同期化高速伝送システムにおいて、クロック信号と、一またはそれ以上のデータ信号とは、別々の電線により伝送されている。例えば、前記システムは、データ信号をデータチャンネルを通して伝送し、クロック信号をクロックチャンネルを通して伝送する。これらの、データ信号のみ、またはクロック信号のみを伝送する、分離されたチャンネルは、極めて簡単な構成からなるシステムを用いて、高性能なデジタルデータを伝送することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、クロック信号のみが、クロックチャンネルを通して伝送されるため、例えばデータ信号のような追加の信号は、このシステムを用いたクロックチャンネルを通して伝送することができない。従って、このシステムはデータ信号及びクロック信号の両方を、クロックチャンネルを通して伝送することができない。
【０００５】
クロック信号及びデータ信号を組み合わせ、組み合わせられた信号を単一のケーブルを通して伝送する方法及びシステムが開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一面によれば、少なくとも一つのデータチャンネルと、これとは分離され、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルとを含むシステムでのデータ伝送方法であって、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するべく、クロックチャンネル上で伝送されるべきクロック信号と、複数のデータワードを有するデータ信号とを組み合わせることと、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送することを含み、前記データ信号のデータ周波数スペクトルの主要部をエンコードによりフェーズロックループの周波数帯域以上の高い周波数に移動させることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられて伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの周波数の高いジッタノイズを前記フェーズロックループのローパスフィルタで減衰させ、低い周波数のクロック信号を減衰させたノイズと共に回復させることを特徴とするデータ伝送方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の一面によれば、前記エンコードは、データワードをｐビットのデータワードからｑビットのデータワードに、ｑ＞ｐの条件下でマッピングすることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の一面によれば、前記エンコードは、前記組み合わせられた信号のＤＣ成分を最小化するために、直流（ＤＣ）平衡されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の一面によれば、前記エンコードは、更に、それぞれのデータワードの遷移の数を増加させることを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の一面によれば、前記エンコードは、データ信号のエネルギをより高い周波数にシフトさせている間、データを暗号化することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の一面によれば、少なくとも一つのデータチャンネルと、これとは分離された、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルとを含むシステムでのデータ伝送方法であって、複数のパルスを有し、それぞれのパルスが前端部及び後端部を有するクロック信号を提供することと、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、エンコードが実施された後のデータ信号でクロック信号に変調を施し、この変調により少なくとも前記複数のパルスの一つの端部を移動させることで、クロック信号成分が、クロック伝送チャンネルの帯域幅より充分低い周波数を有し、データ信号成分が、クロック信号成分の周波数よりも高く、かつ、フェーズロックループの帯域幅より高い周波数を有するように構成されることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネルに伝送し、当該伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号をローパスフィルタで減衰させると共にクロック信号を回復させることを特徴とするデータ伝送方法が提供される。
【００１７】
前記方法は、前記エンコードが、データワードをｐビットのデータワードからｑビットのデータワードに、ｑ＞ｐの条件下でマッピングすることを特徴とする。
【００１８】
前記エンコードは、組み合わせられた信号のＤＣ成分を最小化するために、直流（ＤＣ）平衡されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の一面によれば、前記変調のステップは、複数のパルスの前端部及び後端部の双方を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すこと含むことを特徴とする。
【００２０】
前記変調のステップは、前記複数のパルスの前端部を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すことを含むことを特徴とする。
【００２１】
前記変調のステップは、前記複数のパルスの後端部を移動させることで、データ信号でクロック信号に変調を施すことを含む。
【００２２】
前記エンコードは、更に、それぞれのデータワードの遷移の数を増加させることを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記エンコードは、データ信号のエネルギをより高い周波数にシフトさせている間、データを暗号化することを特徴とする。
【００２６】
本発明の更に他の一面によれば、データ伝送システムであって、少なくとも1つのデータチャンネルと、これとは分離され、少なくとも一つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルを有する送信部を備え、当該送信部は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、クロックチャンネル上で伝送されるべきクロック信号と、複数のデータワードを有するデータ信号とを組み合わせ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送するように動作し、データ信号のデータ周波数スペクトルの主要部をフェーズロックループ周波数帯域以上の高い周波数領域にエンコードにより移動させることにより、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられて伝送されたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの周波数の高いジッタノイズをフェーズロックループのローパスフィルタで減衰させ、低い周波数のクロック信号を減衰させたノイズと共に回復させるように構成したことを特徴とするデータ伝送システムが提供される。
【００２７】
本発明の更に他の一面によれば、少なくとも1つのデータチャンネルと、これとは分離された、少なくとも１つのデータチャンネル上に伝送されたデータのデコードに使用されるクロックチャンネルを有する送信部を備え、当該送信部は、複数のパルスを有するクロック信号を提供し、それぞれのパルスが前端部及び後端部を有し、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、エンコードが実施された後のデータ信号でクロック信号に変調を施し、この変調により少なくとも前記複数のパルスの一つの端部を移動させることで、クロック信号成分が、クロック伝送チャンネルの帯域幅より充分低い周波数を有し、データ信号成分が、クロック信号成分の周波数よりも高く、かつ、フェーズロックループの帯域幅より高い周波数を有するように構成されることによって、クロック信号とデータ信号とが組み合わせられ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号をクロックチャンネル上に伝送し、当該伝送された組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号をローパスフィルタで減衰させると共にクロック信号を回復させるように構成されていることを特徴とするデータ伝送システムが提供される。
【００２８】
前記データ伝送システムは、クロックチャンネル上のクロック信号と1つあるいはそれ以上のデータ信号を送信する遷移最小化差動信号（ＴＭＤＳ）システムであることを特徴とする。
【００３７】
本発明の他の特徴及び実施形態は、例示により示されるが、添付の要約、図面、そして詳細な説明により限定されるものではない。従って、要約、発明の概要、図面、及び詳細な説明は、限定的なものでなく、むしろ、説明的なものと見なされるべきであり、発明は、請求項によってのみ評価される。
【発明の効果】
【００３８】
データ信号をクロック信号と組み合わせ、組み合わせられた信号を伝送する方法とシステムが開示されている。組み合わせられたクロック信号及びデータ信号はクロックチャンネルを通して伝送される。クロックチャンネルで用いうる帯域幅を広げることができる。一つの実施態様では、データ信号はコード化され、コード化されたデータ信号はクロック信号と組み合わせられる。データ信号のコード化は、エンコードされたデータ信号のエネルギ成分の一部を、より高い周波数へ動かし、ローパスフィルタで減衰させることができる。ローパスフィルタは、組み合わせられた信号から、クロック信号を回復させ、回復させた信号を他の装置に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】クロック信号及び一またはそれ以上のデータ信号をクロックチャンネルを通して伝送する遷移最小化差動信号（ＴＭＤＳ）システムのブロック図。
【図２】クロックチャンネルを通して伝送されるデータ信号及びクロック信号のタイミング図。
【図３】データ信号とクロック信号をクロックチャンネルを通して伝送するための、データ信号のクロック信号への混合方法を示す図。
【図４】組み合わせられたクロック信号及びデータ信号からクロック信号を回復させるために用いるフェーズロックループ（ＰＬＬ）を示す、受信部のブロック図。
【図５】組み合わせられたクロック信号及びデータ信号の、個々のクロック成分及びデータ成分を示す図。
【図６】受信側における、回復したクロック信号及びデータ信号に対するノイズの影響を示す図。
【図７】クロック信号に変調され、クロックチャンネルを通して伝送されるデータ信号の、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）パワースペクトルを示す図。
【図８】組み合わせられたクロック信号及びデータ信号からのクロック信号の回復に使用される、２次のＰＬＬの、ＰＬＬジッタ転送特性を示す図。
【図９】ＰＬＬジッタ伝送特性によって変換された後の、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号の、周波数スペクトルを示す図。
【図１０】組み合わせられたエンコードされたデータ信号及びクロック信号の、ジッタノイズ成分の周波数スペクトルを示す図。
【図１１】エンコード方法の一例を示す図。
【図１２】組み合わせられたエンコードされたデータ信号及びクロック信号を生成する装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
クロック信号とデータ信号を組み合わせるシステムの例として、遷移最小化差動信号（ＴＭＤＳ）システムがある。これは、「クロック信号線を通してデータ信号を送受するシステムと方法」と題して、米国出願Ｎｏ．０９／３９３，２３５で述べられており、本明細書中に参照されて取り入れられている。
【００４１】
図１は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成し、伝送するＴＭＤＳシステムのブロック図を示す。組み合わせられた信号は送信側１５０で生成され、データ信号及びクロック信号は受信側１６０で回復される。組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５は、クロックチャンネル１７０を通して伝送される。追加のデータ信号は、データチャンネル１１０、１２０、及び１３０を通して伝送される。
【００４２】
図２は、データチャンネル１１０、１２０、１３０の内の一つを通して、クロック信号２２０とは別に典型的に伝送されたデータ信号２１０の例を示す。クロック信号２２０は、ＴＭＤＳ受信部１６０により、データ信号２１０からデータを抽出するために使用される。一またはそれ以上のデータチャンネル１１０、１２０、１３０を通して伝送されるデータ信号２１０（単数または複数）に加えて、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成するために、更にデータ信号がクロック信号２２０と組み合わされる。図１に示すように、送信側１５０は、更にデジタルデータ信号及びデジタルクロック信号を多重化することで、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を生成する。
【００４３】
クロック信号及びデータ信号の多重化は、一つの信号で他の信号に変調を施す変調方法を用いて実施することができる。例えば、図３及び図５に示されるように、クロック信号３０１のパルス３１５の立下り（或いは尾引き）端部３１０の位置が、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５の立下り端部３１０がデータ信号５２０の関数となり、組み合わせられた信号１７５の立上り端部３２０が、クロック信号３０１の関数となるように、立上り端部３２０の位置に関し変調が施され、或いは移動がされる。この、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５は、データ信号をクロック信号と同時に伝送するために使用される。また、立上り端部３２０の位置は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５の立上り端部３２０の位置が、データ信号の関数になるように、立下り端部３１０に関して変調、或いは移動させるようにしてもよい。また、クロック信号３０１の、立上り端部と立下り端部の双方を、それらの通常の位置から相対的に変調或いは、移動させ、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５の、立上りと立下り端部の双方の位置が、データ信号の関数となるようにしてもよい。図示されているデータ信号５２０は、クロック信号３０１に変調を施す最終の成分であることに注意すべきである。元のデータ信号、或いはデータワードそのものは、典型的により単純に表現される。すなわち、示されているデータ信号５２０は、データ信号のエネルギスペクトルを、クロック信号３０１のエネルギスペクトルから離間するようにシフトさせる、何らかのエンコードが実施された後のデータ信号５２０を表す。
【００４４】
受信側１６０は、図１に示すように、クロック信号３０１を、組み合わせられたクロック信号１７５から、ローパスフィルタとして作用することができる、例えばフェーズロックループ（ＰＬＬ）のようなローパスフィルタを用いて回復させる。信号１７５のクロック信号成分は、クロック伝送チャンネル１７０の帯域幅より充分低い周波数を有する。また、組み合わせられた信号のデータ信号成分は、クロック信号成分の周波数よりかなり高く、また、ローパスフィルタループの帯域幅より高い周波数を有する。受信側１６０において、組み合わせられた信号はローパスフィルタを通過する。データ信号の高い周波数のエネルギは、ローパスフィルタにより、組み合わせられた信号から減衰させられる。従って、ローパスフィルタは、データ信号を組み合わせられた信号から除去、回復したクロック信号を出力することができる。
【００４５】
ＴＭＤＳシステム１００で用いられる、クロック信号の回復及び回復したクロック信号をデータ回復部に送ることを行うＰＬＬローパスフィルタ４００の実施形態のブロック図を図４に示す。Ｎ分割ブロック４１０は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５を受け入れ、信号１７５をＮ分割し、Ｎ分割された、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号を出力するＮ分割回路である。ＰＦＤブロック４２０は、Ｎ分割された、組み合わせられた信号の周波数を検出する、位相／周波数検出器である。ＣＰブロック４３０は、信号の電圧レベルを高めるチャージポンプである。
【００４６】
ループフィルタ（ＬＰ）ブロック４４０はブロック４３０に続いて設けられており、データ信号４８０の回復のため、及び組み合わせられた信号１７５からクロック信号４９０を回復するために、信号をフィルタリングする。多相電圧制御発信器（ＶＣＯ）４５０は、正確に生成された周波数を有する、回復したデータ信号４８０を、データ抽出回路４５０に供給する。データ抽出回路４５５は、図示された実施形態中にある、二つの機能を持つ回路で、回復されたデータ信号４８０と、図１に関して述べたように、データチャンネル１１０、１２０、及び１３０を通して、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５とは別に伝送された、データ信号４８５との双方からデータを抽出する働きをする。データ抽出回路４５５は、二つの機能を持つ回路として、発明を図示する目的のためのみに、図式的に示されていることに注意すべきである。また、分けられている機能は、一つは、分離されたデータチャンネルからデータを抽出すること、もう一つは、データを、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号から抽出する、二つの異なるモジュールにより典型的に、提供されることに注意すべきである。このように、機能が分けられているのは、通常、データを抽出する方法が、個別のデータチャンネルの場合、組み合わせられたクロックチャンネル及びデータチャンネルと比較したとき、極めて異なるものであるという事実に起因している。また、当業者に認識されるように、元のクロック信号３０１の周波数を持つクロック信号は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５からデータを抽出して得られる。これは、ＤＩＶＮブロック４１０に管理される部分を反転させるブロックを含むＶＣＯブロック４５０の後に、分離された出力を与えることにより得られる。また、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５に埋め込まれたデータは、４５５とは別の、分離された、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５が入力されるデータ抽出回路により直接抽出するようにしてもよい。
【００４７】
ＶＣＯ４５０はまた、回復したクロック信号を、回復したクロック信号がＭ分割される、Ｍ分割（ｄｉｖ Ｍ）ブロック４７０に供給する。Ｍ分割ブロック４７０は、適切な周波数を有する、回復したクロック信号４９０を出力し、クロック信号４９０は、それを必要とする装置に供給される。例えば、信号４９０の適切な周波数は、データ抽出部４５５が、４５５部が受け取ったデータ信号４８５からデータを抽出するために必要とする周波数である。
【００４８】
このように、クロック信号及びデータ信号を組み合わせる変調を用いることで、システム１００は、組み合わせられた信号１７５をクロックチャンネル１７０を通して伝送することができる。変調を施すことにより、システム１００は、組み合わせられた信号のデータ信号成分からのノイズを減衰させるローパスフィルタを用いて、組み合わせられた信号からクロック信号を回復させることができる。
【００４９】
クロック信号及びデータ信号を組み合わせることにより生成されたノイズの例を図３に示す。クロック信号３０１に、データ信号５２０を含むように変調を施すことにより、同一のチャンネルまたはライン上に、データ情報及びクロック情報を伝送させるために、組み合わせられた信号１７５の立下り端部３１０に、強度的なジッタが加わる。立下り端部３１０にジッタを含む、組み合わせられた信号１７５は、受信側１６０で処理される。周波数が低いときは、ジッタは、組み合わせられた信号の、使用されていない、例えば立下り端部に影響するのみである。
【００５０】
組み合わせられた信号は、低い周波数でのシステムの動作に最小の不利益を与える。これは、ＰＬＬが、クロック相を比較するために、入力された、組み合わせられた信号の立上り端部を用いるからである。従って、信号を組み合わせるために変調を用いることの利益は、データ信号及びクロック信号の双方の、直交の性質を維持することにある。また、クロック信号は、図２に示すように、データ信号よりかなり低い周波数で伝送されるため、クロック信号は、帯域幅が制限されたクロックチャンネル１７０で、大きく減衰することがない。
【００５１】
しかし、組み合わせられた信号の周波数が、クロックチャンネルの周波数帯域の境界に達したとき、或いはクロックチャンネルのケーブルが長くなったとき、組み合わせられた信号は減衰する。この減衰は、クロック信号を回復するために使用される、組み合わせられた信号にエラーを生じさせる。従って、ローパスフィルタから出力された、回復されたクロック信号はまた、前記減衰によるエラーを有する。
【００５２】
更に、より高いクロック周波数では、クロック信号の周波数は、データ信号の周波数に近づく。結果として、データ信号の中のエネルギ成分の一部は、ローパスフィルタの帯域幅以下の周波数領域にあり、ローパスフィルタにより減衰させられない。ローパスフィルタを通過することのできるデータ信号の、低い周波数成分は、組み合わせられた信号にジッタノイズを発生させる。従って、ローパスフィルタにより回復されたクロック信号はジッタノイズを有し、ＰＬＬから出力される回復されたクロック信号にエラーを生じさせる。ジッタノイズは、例えば、記号間干渉及び信号分散により発生する。
【００５３】
記号間干渉は、信号がクロックチャンネルの帯域幅に接近したときに発生する。この、高い周波数において、信号上に伝送されるビット、或いは記号は、接近したビット或いは記号に影響される。このことは、記号が、受信部による検出に必要な閾値に達することを妨げる。
【００５４】
信号分散はまた、信号の周波数が増加したときに発生する。例えば、デジタルのデータビットは、信号上に、方形波として表される。それぞれの方形波は、多数の周波数成分を有している。方形波の周波数成分の一部は、他のものより速く伝わり、前記周波数成分は、高い周波数において、分散されるようになる。遅い周波数成分は、後で伝送されるビットに影響し、速い周波数成分は、先に伝送されるビットに影響する。例えば、クロック信号の、変調の施された立下り端部は、この信号分散のために、クロック信号の立上り端部に影響する。
【００５５】
従って、記号間干渉及び信号分散によるノイズは、例えば、ＰＬＬのようなローパスフィルタを、クロック信号と共に通過する、低い周波数のジッタノイズの量を増加させ、回復されたクロック信号を、ノイズを伴うものにする。例として、高い周波数での、記号間干渉及び信号分散により発生したノイズの影響を図５及び図６に示す。組み合わせられたクロック信号及びデータ信号１７５は、図５のように、クロック信号３０１及びデータ信号５２０の重ね合わせとして表わされる。
【００５６】
組み合わせられた信号が、クロックチャンネルの帯域幅の境界に接近した周波数で、クロックラインを伝送されたとき、記号間干渉及び信号分散のようなノイズが、回復されたクロック信号及びデータ信号にエラーを起こさせる。例として、図６に、共に、ローパスフィルタを通過することのできるノイズにより作り出されたエラーを有する、回復したクロック信号６１０及び回復したデータ信号６２０を示す。これにより、ＰＬＬから出力された回復したクロック信号のビットエラーレート（ＢＥＲ）は増加している。
【００５７】
例えば、回復したクロック信号の立上り端部に与えられた悪影響が、Ｖerrorであると、ジッタノイズにより、結果として起きるエラーインパクトは次のように表わされる。
【数１】
0004940268.tif 000002
正のパルスと負のパルスは、ジッタに対して反対の効果を有するため、それらは、図４に示すように、ＰＦＤ（位相／周波数検出器）に入力される信号に、ジッタノイズを効果的に加える。
【００５８】
低い周波数領域でのジッタノイズの量は、パワースペクトル及び周波数スペクトルにより、図示することができる。例えば、ランダムなデータの信号は、図７に示すようなパワースペクトルを示す。このパワースペクトルは次の式を用いて作成される。
【数２】
0004940268.tif 000003
ここで、ｆ0はビットレート、ｆは周波数である。
【００５９】
周波数スペクトルに関して、ランダムなデータの流れが、図８の転送曲線を有するＰＬＬに入力されると、ＰＬＬループの周波数帯域以下の周波数領域にあるノイズエネルギ成分は、図９に示すように、ＰＬＬのローパスフィルタを通過することができる。従って、ＰＬＬは、入力されたクロック信号をフィルタリングされていないジッタノイズのパワースペクトルに基づいて再形成し、ＰＬＬの転送特性に対応したジッタノイズ成分を有する回復されたクロック信号を出力する。
【００６０】
図９の、陰影を付けた領域により示すように、ＰＬＬより出力される、回復したクロック信号は、組み合わせられたクロック信号及びデータ信号の、低い周波数のエネルギノイズを含んでいるため、この、低い周波数のノイズは、回復したクロック信号にエラーを発生させ、結果として、クロック信号のデータ回復に使用される装置により出力されるデータ信号にエラーを生じさせる。
【００６１】
ＰＬＬを通過し、また、回復したクロック信号に含まれるジッタノイズの量は、データ信号をエンコードすることで、かなり減少または除去される。エンコードは、回復したクロック信号に、ジッタノイズから、データ信号のデータ周波数スペクトルの主要部をＰＬＬ周波数帯域以上の高い周波数領域に移動させることにより導かれる、低い周波数エネルギの量を減少させるために使用することができる。ＰＬＬローパスフィルタは、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの、周波数の高いジッタノイズを減衰させる。そして、低い周波数のクロック信号を、減少させられた量のノイズと共に回復させる。
【００６２】
このデータ信号のエンコードによる、低い周波数領域から、高い周波数への、一部のジッタノイズエネルギの動きは、図９及び図１０を比較することにより明らかである。例として、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされていないデータワードの、スペクトルエネルギ分布を図９に示す。データ信号をエンコードするとき、エンコードは、例えば、８ビットのデータワードを１０ビットのデータワードへのマッピングを含む。マッピングにより、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号は、図１０のようなスペクトルエネルギ分布を持つようになる。
【００６３】
図９と図１０との差異の比較は、データワードをコードスペースにエンコードすることは、データワードのスペクトルエネルギ分布を、より高い周波数側にシフトさせ、図９の、低い周波数の、一部のジッタ成分のエネルギを、図１０の、より高い周波数に移動させることを示す。例として、ＰＬＬをフィルタリングされないで通過した、エンコードされていないデータ信号からのノイズエネルギの量を、図９の点線間のエネルギ分布により示す。このノイズエネルギの量は、図１０に示されている、ＰＬＬをフィルタリングされないで通過した、エンコードされたデータ信号のノイズエネルギより大きい。
【００６４】
組み合わせられたクロック信号及びデータ信号のエネルギスペクトルを、ＰＬＬの実効ループ帯域幅から離間してシフトすることで、変化しないクロック信号の立上り端部の従属性は、かなり減少または除去され、クロック信号の、立上り端部または双方の端部が、変調に使用されるようになる。
【００６５】
エンコードにより、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号が、帯域幅の制限されたチャンネルを伝送される、組み合わせられた信号中に、最小化された、或いは減少させられた、例えば記号間干渉及び信号分散のような、ジッタノイズを含む性質を有するようになる。ＰＬＬは、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの、高い周波数のジッタ成分をフィルタリングできるため、エンコードにより、ＰＬＬは、図１０のように、組み合わせられた信号からの高い周波数のジッタノイズを減衰させることができるようになる。
【００６６】
従って、データ信号のエンコードの結果として、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からの、ＰＬＬによって回復されるクロック信号は、図９及び図１０に示すように、ノイズエネルギの量が少なくなっている。回復したクロック信号は、クロック信号を、データ信号から、或いは組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号からデータを抽出するために使用するデータ回復装置に送られる。この抽出されたデータのエラーは、より少ないものである。これは、データ回復装置で使用される、回復したクロック信号は、エンコードされていないデータ信号を含む、組み合わせられた信号より回復されたクロック信号に比べてより少ないエラーを有するものであるためである。
【００６７】
データをエンコードする一つの利点は、データのエンコードにより、データ信号の一部の低い周波数の成分が、高い周波数領域に押し上げられるために、高い周波数のクロック信号が、単一のチャンネルを通して伝送される、エンコードされたデータと組み合わせられた信号を生成するために組み合わせること、及びクロック信号と、伝送された組み合わせられた信号の、エンコードされたデータ信号を回復させることができるようになることである。高い周波数とは、例えば、クロックチャンネルの帯域幅に接近した周波数である。
【００６８】
データのエンコードの一つの方法は、組み合わせられた信号に、データ信号により、クロック信号に変調を施すことで導入された、エネルギの周波数スペクトルを増加させる、最小の重複を用いる方法であり、回復されたクロック信号のノイズ量が減少させることができる。最小重複エンコード法は、データ信号がクロック信号と混合させられる前に、データ信号の中のデータのビット数を増加させることで、データ信号をマッピングすることを含んでいる。データ信号中のビット数を増やすことで、データ信号のエネルギの多くが、ＰＬＬでフィルタリングされるための充分高い周波数領域に置かれることになる。
【００６９】
エンコードは、データの変化を増加、或いは最大化し、ノイズエネルギの一部或いは全部を、より高い周波数スペクトル領域に移動させる。データのエンコードの実施形態の一例を図１１に示す。エンコード１１１０は、入力されたｐビットのデータワードをｑビットのデータワードにマッピングするデータエンコーダを含む。ここでｑ＞ｐである。従って、エンコード方法は、ジッタノイズのエネルギの一部を、より高い周波数領域に移動させるために、データの遷移の数を増加させる。
【００７０】
本方法は、エンコードされたデータワード及びクロック信号を、クロック信号のパルスの、一またはそれ以上の端部に対し、エンコードされたデータワードに基づいて変調を施すことで、組み合わせる（１１２０）。例えば、データワードで、クロック信号パルスに変調を施すには、エンコードされたデータワードに基づいて、一またはそれ以上のクロック信号パルスの、立上り端部、立下り端部、或いは双方を動かす、遷移最大化エンコード体系を用いる。また、遷移が最大化されていないエンコード体系を用いてもよい。一つの実施形態としては、エンコードされたデータ信号に基づくクロック変調は、組み合わせられる信号の、事前の強調を含み、帯域幅の制限されたチャンネルを伝送される、組み合わせられた信号の記号間干渉は、最小化されるか或いは減少させられる。
【００７１】
また、データは、出力されるデータワードが、即時に入力されたデータワード及び初期に入力されたデータワードの双方の関数であるように、エンコードされる。例えば、出力された、エンコードされたデータワードは、有限の数の、将来入力されるデータワード、または、有限の数の、初期に出力されたデータワード、またはそれらの双方の関数である。更に、エンコード方法は、また、データ信号のエネルギをより高い周波数にシフトさせている間、データを暗号化するための、エンコードされたデータ信号のスクランブリングを含む。暗号化されたデータは、受信側で元のデータに戻される。エンコード方法は、エンコードされた信号のＤＣ成分を最小化するため、直流（ＤＣ）平衡されたコード方法を使用する。使用されるエンコードの方式は、使用される周波数及び回復したクロック信号を使用する、例えば、データ回復装置のような装置が要求するジッタ軽減効果によって異る。
【００７２】
組み合わせられたクロック及びエンコードされたデータワードは、単一のチャンネルを通して伝送される（１１３０）。一つの実施形態では、データは、クロックライン上を、双方向に伝送される。他の実施形態では、データは、クロックから逆の方向のみに伝送される。
【００７３】
図１２に、データ信号をエンコードし、クロック信号及びエンコードされたデータ信号を組み合わせる装置１２００の例を示す。本装置では、多くの異なる実施形態が使用可能であるが、１２１０は、遷移最大化（或いは遷移増加）エンコーダである。例えば、エンコーダ１２１０の一つの実施形態は、８ビットの入力コーディングスペースを、１０ビットの出力コーディングスペースにマッピングする。このコード化は、より高い冗長性を用いて、ｐビットをｑビットにマッピングするように拡張することができる。例えば、８ビットを１０ビットにするエンコードに換えて、エンコーダは、入力の流れの中での、低い周波数の成分の更なる移動のために、８ビットを１２ビットにするエンコード方法を用いてもよい。
【００７４】
エンコードされたデータ信号をシリアル化する必要がある場合は、シリアライザ１２２０を、エンコードされたデータ信号をシリアル化するために使用することができる。データ信号がエンコード及びシリアル化された後、エンコードされたデータ信号は、クロック信号と組み合わせられる。当該組み合わせは、変調部１２３０で実施され、クロック信号に、エンコードされたデータ信号に基いて変調を施し、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号を生成する。
【００７５】
例えば、一つの実施形態では、変調部は、クロック信号の一またはそれ以上のパルスの、最初の端部の、一またはそれ以上の、例えば、立上り或いは立下りの端部ような端部を、正確な参照クロック情報を送るために用いる。この実施形態では、変調部は、デジタルデータの情報を送るクロック信号の、一またはそれ以上のパルスの、例えば、立下り、或いは立上りの端部である二番目の端部の一またはそれ以上の端部を用いる。他の変調の実施形態も、また、使用することができる。例えば、クロック信号のパルスの立上り端部及び立下り端部の双方は、エンコードされたデータ信号の関数として変調が施される。これは、ジッタにより引き起こされた影響は、組み合わされたクロック信号及びエンコードされたデータ信号の周波数スペクトルの特性によって、大きく減少させられるからである。組み合わせられた信号は、単一の信号ケーブル中を伝送される。
【００７６】
データ信号をクロック信号と組み合わせるシステムと方法が論じられた。データ信号を、高い周波数のクロック信号と組み合わせる前に、当該データ信号をエンコードすることで、エンコードにより高い周波数に移動させられたノイズ成分の一部をＰＬＬにより、減衰させることができる。高い周波数のノイズ成分が減衰させられるため、回復したクロック信号中のノイズの量は減少する。従って、組み合わせられた信号のノイズのエネルギの一部を除去することは、ＰＬＬから出力される回復したクロック信号の正確さを増す。この、エラー量の減少している、回復したクロック信号により、クロック信号を用いるデータ回復装置は、データを、データ信号或いは組み合わせられたクロック信号及びエンコードされたデータ信号から抽出することができる。この抽出されたデータは、組み合わせられたクロック信号及びエンコードされていないデータ信号から回復された、ノイズの多いクロック信号を用いるデータ回復装置により抽出されたデータより、少ないエラーを有する。
【００７７】
このように、クロック信号及びデータ信号を組み合わせることは、クロックチャンネルの帯域幅を増加させるため、このチャンネルは、クロック信号及びデータ信号を同時に伝送することができる。一つの実施形態によれば、データ信号はエンコードされる。データ信号をエンコードすることで、データ信号のエネルギ成分の一部を、ＰＬＬでフィルタリングできる、より高いエネルギ領域に移動させ、また、受信した、組み合わせられたエンコードされたデータ信号及びクロック信号中のノイズ量を減少させる。従って、組み合わせられた、エンコードされたデータ及びクロック信号は、クロックチャンネルの帯域幅に接近した周波数で、例えば、記号間干渉または、信号分散のようなノイズに、大きく影響されることなく伝送される。更に、エンコードすることにより、ＰＬＬが、組み合わせられた信号からの、高い周波数のエネルギをフィルタリングすること、及び他の装置で使用できる正確なクロック信号を回復することを可能にする。
【００７８】
ここに示された教示に従って、他の実施形態が案出されたとしても、それらはこの発明の思想の範囲内のものである。従って、明細書と図面は、限定的というより説明的なものと見なされるものであり、本発明は請求項のみによって評価される。
【符号の説明】
【００７９】
１１０，１２０，１３０…データチャンネル、１５０…送信側、１６０…受信側、１７５…クロック信号とデータ信号、２１０，５２０…データ信号、２２０，３０１…クロック信号、３０５…データ信号で変調が施されたクロック信号、３１０…立下り端部、３２０…立上り端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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