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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Taktrückgewinnungsschaltung und insbesondere eine
Taktrückgewinnungsschaltung zur Rückgewinnung eines verbesserten Taktsignals
aus einem CMI-kodierten (Coded Mark Inversion) Binärsignal.
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Eine Schaltung zur Rückgewinnung eines Taktsignals
aus einem CMI-kodierten Binärsignal oder einfach einem CMI-
Signal, wie hier im weiteren bezeichnet, ist in US-A-
4 823 363 offenbart. Die Schaltung hat ein D-Flipflop, das
an einem Dateneingangsanschluß ein CMI-Signal und an einem
Takteingangsanschluß ein rückgewonnenes Taktsignal empfängt,
ein Tiefpaßfilter zum Glätten der Ausgabe des Flipflops und
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) zum Erzeugen
eines rückgewonnenen Taktsignals, dessen Schwingungs frequenz
gesteuert wird, indem bezüglich der Ausgabe des
Tiefpaßfilters angepaßt wird. Eine derartige herkömmliche
Taktrückgewinnungsschaltung erfordert keinen Tankkreis und ist daher
einfach als eine integrierte Schaltung zu realisieren.
Außerdem leidet diese Art der Schaltung unter einem minimalen
Phasenjitter.
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Das Problem mit der oben genannten
Taktrückgewinnungsschaltung ist jedoch, daß es ihr nicht gelingt, ein
Taktsignal exakt rückzugewinnen, wenn in dem
Originalinformationssignal, bevor es der CMI-Kodierung unterzogen wurde,
kontinuierlich ein "1"-Signal erscheint, weil es aus später
beschriebenen Gründen schwierig ist, die Phase des VCO an
die des CMI-Signals zu binden.
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Es ist daher ein Merkmal einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, eine Taktrückgewinnungsschaltung zur
Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, ein Taktsignal
stabil, mit geringerer Abhängigkeit vom Inhalt eines
originalinformationssignals rückzugewinnen.
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Entsprechend den Merkmalen dieser Ausführungsform
hat eine Taktrückgewinnungsschaltung zum Extrahieren eines
rückgewonnenen Taktsignals aus einem binären CMI-Signal eine
Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen des
Rückgewinnungstaktsignals, indem dessen Frequenz von einem Steuersignal
geändert wird, eine Abtasteinrichtung zum Abtasten des
rückgewonnenen Taktsignals durch Verwendung des CMI-Signals als
ein Zeitsteuersignal, um dadurch ein abgetastetes Signal zu
erzeugen, und eine Steuersignalerzeugungseinrichtung zum
Glätten des abgetasteten Signals, um dadurch das
Steuersignal zu erzeugen.
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Ein D-Flipflop, zu dessen D-Eingang ein
rückgewonnenes Taktsignal zurückgeführt wird, wurde in US-A-4 129 748
offenbart, um ein Fernsehsignal zu synchronisieren, aber das
obige Problem der CMI-Signale tritt bei
Videosynchronisationsbursts nicht auf.
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Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten
zeichnungen genommen deutlich, wobei
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Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine
herkömmliche Takt rückgewinnungsschaltung zeigt;
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Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm ist, das zum
Verständnis der in Fig. 1 gezeigten Schaltung nützlich ist;
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Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das schematisch eine
Taktrückgewinnungsschaltung zeigt, welche die vorliegende
Erfindung verkörpert; und
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Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm ist, das eine
bestimmte Betriebsweise der Ausführungsform demonstriert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen,
wird kurz Bezug genommen auf eine
Taktrückgewinnungsschaltung der in US-A-4 823 363 offenbarten Art nach bisherigem
Stand der Technik, die in Fig. 1 gezeigt ist. Ein CMI-Signal
ist ein binäres NRZ-Signal (Non-Return to Zero), das derart
formatiert ist, daß ein Originalsignal "0" mit der
Zeichengeschwindigkeit
1/T, das "0,1" entspricht und eine doppelt
so hohe Bit geschwindigkeit hat, und ein
Originalsignal "1", das entweder "0,0" oder "1,1" entspricht, wie auf
dem Fachgebiet wohlbekannt, abwechselnd gesendet werden.
Fig. 2(b) zeigt ein invertiertes Signal eines derartigen
CMI-Signals. In der folgenden Beschreibung mit Bezug auf
Fig. 1 und 2(a) - 2(c) wird auf das invertierte CMI-Signal
als ein Eingangs-CMI-Signal Bezug genommen. In Fig. 1 wird
das Eingangs-CMI-Signal 101 an einen Eingangsanschluß D
eines D-Flipflops (FF) 2 angelegt, während die
Schwingungsausgabe eines VCO 4 an einen Zeitsteueranschluß C des FF 2
angelegt wird.
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Es wird angenommen, daß das
Originalinformationssignal, wie in Fig. 2(a) gezeigt, "0" ist. Dann hat das
Eingangs-CMI-Signal an dem Zwischenpunkt ta eines Zeitschlitzes
T eine abfallende Flanke und hat dort keine ansteigenden
Flanken. Die Ausgabe des FF 2 ist "0", wenn die Phase, in
der die Ausgabe 104 des VCO 4 nach oben geht, dem
Zwischenpunkt ta des Zeitschlitzes T (Abtastpunkt ist t1)
vorauseilt, oder sie ist "1", wenn die erstere gegenüber der
letzteren verzögert ist (Abtastpunkt ist t2). Auf diese Weise
erzeugt der FF 2 eine Ausgabe 102, die einen Phasenfehler
zwischen dem Eingangs-CMI-Signal 101 und der Ausgabe 104 des
VCO 4 darstellt. Ein Tiefpaßfilter (LPF) 3 entfernt Rauschen
und unnötige hohe Frequenzkomponenten aus der FF-Ausgabe 102
und erzeugt eine niederf requente Signalkomponente 103. Die
niederfrequente Signalkomponente 103 verzögert die Ausgabe
104 des VCO 4, wenn das Verhältnis von "0" in der FF-Ausgabe
102 groß ist, oder verschiebt sie weiter, wenn das
Verhältnis von "1" groß ist, wodurch bewirkt wird, daß "0" und "1"
in der FF-Ausgabe 102 im gleichen Verhältnis erscheinen.
Wenn das Originaldatensignal andererseits "1" ist, tritt an
dem Zwischenpunkt ta des Zeitschlitzes T weder eine
ansteigende noch eine abfallende Flanke auf. Folglich erscheinen
"1" und "0" jeweils mit der gleichen Wahrscheinlichkeit in
der Ausgabe 102 des FF 2 und beeinflussen daher die
Steuerung der VCO-Schwingungsfrequenz überhaupt nicht.
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Am Grenzpunkt tb zwischen benachbarten Zeitschlitzen
T treten ansteigende und abfallende Flanken auf. Daher hat
die Ausgabe 102 des FF 2 keine Regelmäßigkeit hinsichtlich
des Phasenfehlers, d.h. es ist kein Phasenfehlersignal
erhältlich. In einem derartigen Fall wird verhindert, daß die
Phase der Ausgabe 102 des VCO 4 an die Phase tb des
Eingangs-CMI-Signals 101 gebunden wird.
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Wie weiter oben festgestellt, steuert die
Taktrückgewinnungsschaltung nach bisherigem Stand der Technik die
Ausgabe 104 des VCO 4 auf der Basis von "0" des
Originalinformationssignals derart, daß der Abtastpunkt des FF 2 mit
dem Zwischenpunkt ta des Zeitschlitzes T übereinstimmt. Als
Folge wird die Ausgabe 104 des VCO 4 an die Phase des
Eingangs-CMI-Signals 101 gebunden.
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Es wird jedoch angenommen, daß das
Originalinformationssignal immer "1", d.h. ein AIS ('Alarm Indication
Signal), ist, wie von der CCITT vorgeschrieben. Da an dem
Zwischenpunkt ta des Zeitschlitzes T weder eine ansteigende
noch eine abfallende Flanke auftritt, hat die Ausgabe des FF
2 dann "1" und "0" im gleichen Verhältnis, ungeachtet des
Phasenfehlers, d.h. ob die ansteigende Flanke der Ausgabe
104 des VCO 4 phasenvorauseilend (Abtastpunkt ist t1) oder
phasenverzögert (Abtastpunkt ist t2) ist. Da die Ausgabe des
FF 2 keinerlei Information enthält, die den Phasenfehler
relativ zum Eingangs-CMI-Signal betrifft, kann insbesondere
die Phase der Ausgabe des VCO 4 nicht an die Phase des
Eingangs-CMI-Signals gebunden werden. Der herkömmlichen
Taktrückgewinnungsschaltung gelingt es daher nicht, eine
Zeitsteuerung abhängig vom Inhalt des
Originalinformationssignals zu extrahieren.
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Bezug nehmend auf Fig. 3 ist eine
Taktrückgewinnungsschaltung gezeigt, die die vorliegende Erfindung
verkörpert. Wie gezeigt, hat die Taktrückgewinnungsschaltung
einen D-FF 2, der an einem Zeitsteueranschluß C ein
Eingangs-CMI-Signal 201 (nicht invertiert) empfängt und an
einem Eingangsanschluß D die Ausgabe eines VCO 4 empfängt.
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Wenn das Originalsignal "0" ist, geht das Eingangs-
CMI-Signal 201, wie in Fig. 4 gezeigt, nach oben, d.h. eine
ansteigende Flanke tritt ausnahmslos nur an dem Grenzpunkt
tb eines Zeitschlitzes T auf. Wenn die ansteigende Flanke
der Ausgabe 204 des VCO 4 in einer gegenüber dem Grenzpunkt
tb des Zeitschlitzes T vorauseilenden Phase auftritt
(Abtastpunkt ist t2'), ist die Ausgabe des FF 2 "0"; wenn die
erstere in einer gegenüber der letzteren verzögerten Phase
auftritt (Abtastpunkt ist t1'), ist die Ausgabe des FF 2 "1".
Als Folge erzeugt das FF 2 eine Ausgabe 202, die einen
Phasenfehler zwischen dem CMI-Signal 201 und der Ausgabe 204
des VCO 4 darstellt. Ein LPF 3 entfernt Rauschen und
unnötige hochfrequente Komponenten aus der FF-Ausgabe 202 und
erzeugt eine niederfrequente Komponente 203. Die
niederfrequente Komponente 203 verzögert die Ausgabe 204 des VCO 4,
wenn das Verhältnis von "0" in der FF-Ausgabe 202 groß ist,
oder verschiebt sie vor, wenn das Verhältnis von "1" groß
ist, so daß "0" und "1" jeweils im gleichen Verhältnis
erscheinen können. Das heißt, die VCO-Ausgabe 204 wird derart
gesteuert, um zu bewirken, daß der Abtastpunkt mit dem
Grenzpunkt tb des Zeitschlitzes T übereinstimmt, wodurch die
Phase der VCO-Ausgabe 204 an die Phase des
Eingangs-CMI-Signals 201 gebunden wird.
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Wenn das Originalinformationssignal "1" ist, tritt
in dem Eingangs-CMI-Signal alle zwei Zeitschlitze eine
ansteigende Flanke auf. Wenn die Ausgabe 204 des VCO 4
gegenüber dem Grenzpunkt tb des Zeitschlitzes, in dem eine
ansteigende Flanke vorhanden ist, vorauseilt, ist die Ausgabe
des FF 2 "0"; wenn der erstere gegenüber dem letzteren
verzögert ist, ist die FF-Ausgabe "1". Dann steuert die
niederfrequente Komponente 103 die VCQ-Ausgabe 204 derart, daß "1"
und "0" in der FF-Ausgabe 202 jeweils das gleiche Verhältnis
haben, d.h. der Abtastpunkt stimmt mit dem Grenzpunkt tb des
Zeitschlitzes T überein. Als Folge wird die Phase der VCO-
Ausgabe 204 an die Phase des Eingangs-CMI-Signals 201
gebunden. Selbst wenn das Originalinformationssignal eine
Zeichenkette aus "1", d.h. ein AIS, ist, kann daher die
Zeitsteuerungsinformation
jederzeit stabil extrahiert werden, da
die FF-Ausgabe 202 Informationen enthält, die einen
Phasenfehler zwischen dem Eingangs-CMI-Signal 201 und der
VCO-Ausgabe 204 darstellen.
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Selbst mit einem AIS oder einem ähnlichen
Originalinformationssignal, das nicht nur "1" ist, ist die
vorliegende Erfindung aus dem folgenden Grund ferner in der
Lage, einen Takt genauer rückzugewinnen als die in Fig. 1
gezeigte herkömmliche Taktrückgewinnungsschaltung. Es wird
als Beispiel ein gewöhnliches Originalinformationssignal
angenommen, in dem "0" und "1" jeweils mit der
Wahrscheinlichkeit 1/2 auftreten.
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Die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche
Taktrückgewinnungsschaltung kann, wie bereits festgestellt, nur in den
Zeitschlitzen, in denen das Originalinformationssignal "0"
ist, Informationen detektieren, die einen Phasenfehler
zwischen der VCO-Ausgabe 104 und dem Eingangs-CMI-Signal
darstellen. Mit einer derartigen Schaltung ist es daher im
wesentlichen möglich, Phasenfehlerinformation in einer Hälfte
der Zeitschlitze zu detektieren.
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Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung in
der Lage, Phasenfehlerinformationen zwischen der VCO-Ausgabe
204 und dem Eingangs-CMI-Signal nicht nur in den
Zeitschlitzen zu detektieren, in denen das Originalinformationssignal
"0" ist, sondern auch in den Zeitschlitzen, in denen es "1"
ist, mit der Wahrscheinlichkeit 1/2. Es folgt, daß die
vorliegende Erfindung derartige Informationen in dreiviertel
aller Zeitschlitze detektieren kann.
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Es wird aus dem obigen deutlich, daß die vorliegende
Erfindung einen Takt genauer als die herkömmliche
Taktrückgewinnungs schaltung rückgewinnen kann.
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Zusammengefaßt liefert die vorliegende Erfindung
eine Taktrückgewinnungsschaltung, die in der Lage ist, eine
Zeitsteuerinformation, ungeachtet des Inhalts des
Originalinformationssignals eines CMI-Signals, z.B. selbst mit
einem AIS, das eine Zeichenkette aus "1" ist, stabil zu
extrahieren. Dies liegt daran, daß die Schaltung der
vorliegenden
Erfindung Phasenfehlerinformationen durch Abtasten
der Ausgabe eines VCO, welcher mit einer Taktfrequenz
schwingen kann, an den Grenzen der Zeitschlitze des
CMI-Signals erzielt.
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Vielfältige Änderungen werden für Fachleute möglich,
nachdem sie die Erklärungen der vorliegenden Offenbarung
erhalten haben, ohne sich vom Bereich ihrer Patentansprüche zu
entfernen.