Dans la communication série de données numériques, la récupération d’horloge est le processus d’extraction d’informations de synchronisation à partir d’un flux de données série pour permettre au circuit de réception de décoder les symboles transmis. La récupération d’horloge à partir du flux de données est accélérée en modifiant les données transmises. Lorsqu’un canal de communication série ne transmet pas le signal d’horloge avec le flux de données, l’horloge doit être régénérée au niveau du récepteur, en utilisant les informations de synchronisation du flux de données. La récupération d’horloge est un composant courant des systèmes communiquant par fils, fibres optiques ou par radio.
Certains flux de données numériques, en particulier les flux de données série à haut débit (tels que le flux brut de données provenant de la tête magnétique d’un lecteur de disque et des réseaux de communication série tels qu’Ethernet) sont envoyés sans signal d’horloge associé. Le récepteur génère une horloge à partir d’une référence de fréquence approximative, puis aligne l’horloge sur les transitions du flux de données avec une boucle à verrouillage de phase (PLL). Il s’agit d’une méthode d’exécution d’un processus communément appelé récupération d’horloge et de données (CDR). D’autres méthodes comprennent l’utilisation d’une boucle verrouillée à retard et le suréchantillonnage du flux de données.
Le suréchantillonnage peut être effectué à l’aveugle en utilisant plusieurs phases d’une horloge libre pour créer plusieurs échantillons de l’entrée, puis sélectionner le meilleur échantillon. On peut également utiliser un compteur piloté par une horloge d’échantillonnage fonctionnant à un multiple de la fréquence du flux de données, le compteur étant réinitialisé à chaque transition du flux de données et le flux de données échantillonné à un nombre prédéterminé. Ces deux types de suréchantillonnage sont parfois appelés respectivement spatial et temporel. Le meilleur rapport d’erreur binaire (BER) est obtenu lorsque les échantillons sont prélevés aussi loin que possible des transitions de flux de données. Alors que la plupart des plans de suréchantillonnage utilisant un compteur utilisent une fréquence d’horloge d’échantillonnage qui est un multiple pair du flux de données, un multiple impair est mieux en mesure de créer un point d’échantillonnage plus éloigné de toute transition de flux de données et peut le faire à près de la moitié de la fréquence d’un plan utilisant un multiple pair. Dans les CDR de type suréchantillonnage, le signal utilisé pour échantillonner les données peut être utilisé comme horloge récupérée.
La récupération d’horloge est très étroitement liée au problème de la récupération de porteuse, qui est le processus de recréation d’une version à verrouillage de phase de la porteuse lorsqu’un schéma de modulation de porteuse supprimé est utilisé. Ces problèmes ont d’abord été abordés dans un article de 1956, qui a introduit une méthode de récupération d’horloge maintenant connue sous le nom de boucle de Costas. Depuis lors, de nombreuses méthodes supplémentaires ont été développées.
Pour que ce schéma fonctionne, un flux de données doit effectuer une transition suffisamment fréquente pour corriger toute dérive de l’oscillateur de la PLL. La limite de la durée pendant laquelle une unité de récupération d’horloge peut fonctionner sans transition est connue sous le nom de spécification CID (maximum consecutive identical digits). Pour assurer des transitions fréquentes, une sorte de signal d’auto-horloge est utilisée, souvent un codage limité en longueur d’exécution; le codage 8b / 10b est très courant, tandis que le codage Manchester sert le même objectif dans les anciennes révisions des réseaux locaux 802.3.