JP2001339374A - ビット同期装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常的なジッタ量を小さくするとともにジッ
タ抑圧に要する時間を短くすること。 【解決手段】 受信データＤｔをサンプリングする毎に
出力カウンタ３６の計数値を１ずつ進めている過程で、
エッジ検出回路３０によって受信データの変化点が検出
されると、位相比較回路３２において基準値Ｎと出力カ
ウンタ３６の計数値とが比較され、位相の進み・遅れに
関する情報とジッタ絶対値をもとにカウンタ調整量がカ
ウンタ調整量決定回路３４によって決定される。このと
き、出力カウンタ３６の計数値がＮ＋Ｋ１−１のときに
はこの値に対応したカウンタ調整量として−Ｐ１が設定
され、出力カウンタ３６の計数値がＮ＋Ｋ１−１−に調
整され、その後カウンタの計数値が１進められて、カウ
ンタ３６の計数値がＮ＋Ｋ１−Ｐ１となり、出力カウン
タ３６の出力はＰ１だけ位相が遅らされ、出力カウンタ
３６の計数値が２Ｎとなったときにデータ抽出回路３８
によって受信データからデータが抽出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビット同期装置お
よびその方法に係り、特に、ディジタル伝送信号を受信
したときに、ベースバンド信号から同期タイミングを抽
出してビット同期を確立するに好適なビット同期装置お
よびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道などの通信システムにおいて
は、短く区切られた線路区間ごとに保安信号を伝送し、
列車の運行を制御することが行われている。この場合、
新幹線など高速で走行する列車に関する保安信号を受信
装置で受信しなければならず、保安信号を受信するにも
非常に短い同期時間が要求されている。そして保安信号
としてのディジタル伝送信号を受信したときに、ベース
バンド信号から同期タイミングを抽出してビット同期を
確立するに際して、同期タイミング抽出回路には、ＤＰ
ＬＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌ
ｏｏｐ）回路が使用され、ＤＰＬＬ制御方式として、例
えば、特開平９−２２４０２１号公報に記載されている
技術が採用されている。

【０００３】従来のＤＰＬＬ制御方式を用いてベースバ
ンド信号から同期タイミングを抽出してビット同期を確
立するビット同期装置としては、ディジタル伝送信号を
受信して得られた受信データを、受信データの情報送信
速度（シンボルレートまたはボーレト）よりも高い周波
数でサンプリングして受信データの変化点を検出するエ
ッジ検出回路と、受信データをサンプリングする毎にカ
ウント数を進ませて、計数値をエッジ検出回路の検出出
力をトリガとしてリセットするソースカウンタと、受信
データをサンプリングする毎にカウント数を進ませて、
計数値が１シンボル変調周期または１ビット変調周期に
相当する計数値（２Ｎ）または２Ｎ±カウンタ調整量に
達したときに計数値をリセットするＤＰＬＬ出力カウン
タと、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値が“Ｌ”レベル相
当の計数値ＮまたはＮ±カウンタ調整量になったときに
受信データからデータを抽出するデータ抽出回路と、デ
ータ抽出回路によってデータが抽出されたときに、ソー
スカウンタの計数値とＤＰＬＬ出力カウンタの計数値と
を比較し、両者の位相差に関する比較結果を出力する位
相比較回路と、位相比較回路の比較結果が０のときには
カウンタ調整量を０に、比較結果が進みのときにはカウ
ンタ調整量をＦに、比較結果が遅れのときにはカウンタ
調整量を−Ｂに決定するカウンタ調整量決定回路を備え
て構成されているものがある。

【０００４】従来のビット同期装置においては、ＤＰＬ
Ｌ出力カウンタの計数値（カウント数）がソースカウン
タの計数値（カウント数）と同じときには、ＤＰＬＬ出
力カウンタの位相と受信データの位相との差は０、すな
わち、ビット同期が確立しているとして、カウンタ調整
量を０とし、次の周期におけるデータ抽出はＤＰＬＬ出
力カウンタの計数値がＮのときに実行される。一方、Ｄ
ＰＬＬ出力カウンタの計数値がソースカウンタの計数値
よりも大きいときには、ＤＰＬＬ出力の位相が受信デー
タの位相よりも進んでいるとして、カウンタ調整量を＋
Ｆとし、次の周期におけるデータ抽出タイミングをＦカ
ウント遅らせ、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値がＮ＋Ｆ
（カウンタ調整量）のときに実行される。またＤＰＬＬ
出力カウンタの計数値がソースカウンタの計数値よりも
小さいときには、ＤＰＬＬ出力カウンタの位相が受信デ
ータの位相よりも遅れているとして、カウンタ調整量を
−Ｂとし、次の周期におけるデータ抽出のタイミングを
Ｂカウンタだけ速くし、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値
がＮ−Ｂになったときに実行する。

【０００５】また、前記ビット同期装置においては、受
信データのデューティ比が５０％対５０％の場合には、
カウンタ調整量をＦ＝Ｂとし、デューティ比が４０％対
６０％など異なるときには、カウンタ調整度Ｆ≠Ｂに設
定し、カウンタ調整量ＦおよびＢの値はデータ抽出時に
おけるＤＰＬＬ出力カウンタの計数値とソースカウンタ
の計数値との差が常に一定に調整されている。すなわ
ち、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値がソースカウンタの
計数値よりも大きい場合には、ＤＰＬＬ出力カウンタの
位相と受信データの位相の差がどんなに大きくてもカウ
ンタ調整量はＦに、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値がソ
ースカウンタの計数値よりも小さいときには、ＤＰＬＬ
出力カウンタの位相と受信データの位相との差がどんな
に小さくてもカウンタ調整量は−Ｂに設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来技術
において、データ抽出時のソースカウンタの計数値とＤ
ＰＬＬ出力カウンタの計数値との差（位相差）、すなわ
ちジッタの大きさに比べてカウンタ調整量ＦおよびＢを
小さい値に設定した場合、カウンタ調整量ＦまたはＢに
したがってデータ抽出タイミングを補正するにも、ジッ
タの大きさに比べてカウンタ調整量ＦまたはＢの値が小
さく、しかも固定された値なので、ジッタを小さくする
ための制御を数回繰り返さなければならず、ビット同期
に時間がかかることになる。

【０００７】一方、同期時間を短くするために、ジッタ
の大きさに比べてカウンタ調整量ＦおよびＢをそれぞれ
大きい値に設定した場合、ジッタが小さくても、一定の
値で値の大きいカウンタ調整量によってデータ抽出タイ
ミングが補正されるため、定常的なジッタが残り、ビッ
ト同期を達成することができなくなる。

【０００８】本発明の目的は、定常的なジッタ量を小さ
くするとともにジッタ抑圧に要する時間を短くすること
ができるビット同期装置およびその方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ディジタル伝送信号を受信して得られた
受信データを受信データの情報送信速度よりも高い周波
数でサンプリングして受信データの変化点を検出するエ
ッジ検出手段と、前記受信データをサンプリングする毎
にカウント数を変化させて計数値が１シンボル変調周期
または１ビット変調周期に相当する値に達したときに計
数値をリセットするデータ計数手段と、前記エッジ検出
手段の検出出力に応答して基準値と前記データ計数手段
の計数による計数値とを比較して比較結果を出力する位
相比較手段と、前記位相比較手段の比較結果に応じてカ
ウンタ調整量を決定しこのカウンタ調整量に従って前記
データ計数手段の次の周期に対する計数値を補正するカ
ウンタ調整量決定手段と、前記データ計数手段の計数値
がリセットされたときに受信データからデータを抽出す
るデータ抽出手段とを備えてなるビット同期装置を構成
したものである。

【００１０】前記ビット同期装置を構成するに際して
は、前記データ計数手段の代わりに、受信データをサン
プリングする毎にカウント数を変化させて計数値を前記
エッジ検出手段の検出出力によりリセットするソースカ
ウンタと、受信データをサンプリングする毎にカウント
数を変化させて計数値が１シンボル変調周期または１ビ
ット変調周期に相当する計数値とカウンタ調整量を含む
計数値に達したときに計数値をリセットする出力カウン
タを設けたり、前記位相比較手段の代わりに、前記出力
カウンタの計数値が設定値に達したときに前記ソースカ
ウンタの計数値と前記出力カウンタの計数値とを比較し
て比較結果を出力する位相比較手段を設けたりすること
もできる。さらに、カウンタ調整量決定手段の代わり
に、前記位相比較手段の比較結果に応じて前記出力カウ
ンタの次の周期に対するカウンタ調整量を決定するカウ
ンタ調整量決定手段を設けたり、また、前記データ抽出
手段の代わりに、前記出力カウンタの計数値が設定値に
達したときに受信データからデータを抽出するデータ抽
出手段を設けたりすることもできる。

【００１１】前記各ビット同期装置を構成するに際して
は、前記カウンタ調整量決定手段として、前記位相比較
手段の比較結果による位相差（ジッタ）の大小に応じて
前記カウンタ調整量の大小を決定する機能を有するもの
で構成することができる。

【００１２】また、ディジタル変調信号に重畳するノイ
ズ成分を除去する帯域制限フィルタと、前記帯域制限フ
ィルタの出力によるディジタル変調信号からベースバン
ド信号を取り出す検波手段と、前記検波手段により検波
されたベースバンド信号を波形整形する波形整形手段
と、前記波形整形手段により波形整形されたベースバン
ド信号を差動復号する差動復号手段と、前記差動復号さ
れた信号をディジタル伝送信号として受信してビット同
期を行なうビット同期装置とを備えたディジタル変調信
号受信装置において、前記ビット同期装置として、前記
いずれかのビット同期装置を用いることができる。

【００１３】前記した手段によれば、ディジタル伝送信
号を受信して得られた受信データを受信データの情報送
信速度よりも高い周波数でサンプリングして受信データ
の変化点の有無を監視するとともに、前記受信データを
サンプリングする毎に出力カウンタのカウント数を変化
させて計数値が１シンボル変調周期または１ビット変調
周期に相当する値に達したときに前記出力カウンタの計
数値をリセットし、前記出力カウンタの計数値がリセッ
トされたときに受信データからデータを抽出し、前記受
信データの変化点が検出されたときには基準値と前記出
力カウンタの計数値とを比較し、この比較結果に応じて
カウンタ調整量を決定し、このカウンタ調整量に従って
前記出力カウンタの次に周期に対する計数値を補正する
処理が実行される。

【００１４】すなわち、ジッタの大きさに合わせてカウ
ンタ調整量の大きさを調整することで、例えば、ジッタ
が大きいほどカウンタ調整量を大きくし、ジッタが小さ
いときほどカウンタ調整量を小さくすることで、定常的
なジッタ量を小さくするとともに、ジッタ抑圧に要する
時間（ビット同期までの時間）を短くすることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
ビット同期装置の全体構成図、図２は、軌道回路を用い
たＡＴＣ信号の送受信システムに本発明を適用したとき
の全体構成図、図３は図２に示すシステムの受信装置の
ブロック構成図である。ここで、本発明を適用した装置
として、鉄道における軌道回路を用いたＡＴＣ（自動列
車制御）信号の受信装置を考え、かつ、ディジタル変調
方式として、位相変調方式の一つであるＱＰＳＫを用
い、復調の検波方式として、同期検波方式を用いたディ
ジタル伝送方式を例に説明する。

【００１６】図２において、鉄道の各軌道回路１０の一
端には、位相変調信号であるＡＴＣ信号を送信する送信
装置１２が配置され、送信装置１２と一定の距離、例え
ば１Ｋｍ離れて各軌道回路１０の他端にはＡＴＣ信号を
受信する受信装置１４が配置されている。一方、各軌道
回路１０上を走行する列車１６上には受信装置１８が設
置されており、列車１６が各軌道回路１０上に存在する
場合、列車１６の車軸によって軌道が短絡されるため、
送信装置１２から出力されるＡＴＣ信号は列車１６上の
受信装置１８が受信する。送信装置１２と受信装置１４
間の各軌道回路１０上に列車１６が存在しない場合は、
送信装置１２から送信されるＡＴＣ信号は地上の受信装
置１４によって受信される。

【００１７】受信装置１４、１８は、例えば、ディジタ
ル変調信号受信装置として構成されており、図３に示す
ように、帯域制限フィルタ２０、同期検波回路２２、波
形整形回路２４、差動復号回路２６、ビット同期回路２
８を備えて構成されている。

【００１８】帯域制限フィルタ２０は、ディジタル変調
信号としてのＡＴＣ信号に重畳しているノイズ成分を除
去し、ノイズ成分の除去されたＡＴＣ信号を同期検波回
路２２に出力するようになっている。同期検波回路２２
は、帯域制限フィルタ２０の出力信号から変調信号とし
てベースバンド信号を検波して取り出す検波手段として
構成されており、ベースバンド信号を波形整形回路２４
に出力するようになっている。波形整形回路２４は、同
期検波回路２２の出力によるベースバンド信号を波形整
形し、波形整形された信号Ｉ、Ｑを差動復号回路２６に
出力する波形整形手段として構成されている。差動復号
回路２６は、波形整形回路２４の出力信号のうち同相成
分の信号Ｉと直交成分の信号Ｑの２値の離散値を用いて
差動復号を行う差動復号手段として構成されており、差
動復号による信号をビット同期回路２８に出力するよう
になっている。ビット同期回路２８は、１シンボル周期
中に入力される離散値の中から一度だけデータを抽出し
てビット同期を行うようになっている。

【００１９】ビット同期回路２８は、図１に示すよう
に、ビット同期装置として、エッジ検出回路３０、位相
比較回路３２、カウンタ調整量決定回路３４、ＤＰＬＬ
出力カウンタ３６、データ抽出回路３８を備えて構成さ
れている。

【００２０】エッジ検出回路３０は、ディジタル伝送信
号を受信して得られた受信データＤｔを受信データの情
報送信速度（シンボルレートまたはボーレート）よりも
高い周波数（短い周期）でサンプリングして受信データ
の変化点を検出するエッジ検出手段として構成されてお
り、エッジ検出信号をトリガ信号として位相比較回路３
２に出力するようになっている。ＤＰＬＬ出力カウンタ
３６は、受信データをサンプリングする毎にカウント数
を変化させて、例えば、サンプリング毎にカウント数を
一つ進ませて、計数値（カウンタ値）が１シンボル変調
周期（１シンボル送信周期）または１ビット変調周期
（１ビット送信周期）に相当する値、例えば、１シンボ
ル送信周期または１ビット送信周期に相当するサンプリ
ング数を偶数２Ｎ（Ｎは正の整数）とした場合、２Ｎに
達したときに、計数値をリセットするデータ計数手段と
して構成されている。位相比較回路３２は、エッジ検出
回路３０から出力されるエッジ検出信号をトリガとし
て、基準値、例えば、Ｎ（１シンボル送信周期または１
ビット送信周期に相当するサンプリング数の半分の値）
とＤＰＬＬ出力カウンタ３６の計数値とを比較し、比較
結果として、位相遅れ・位相進みに関する情報と位相差
の絶対値（ジッタ絶対値）に関する情報をカウンタ調整
量決定回路３４に出力する位相比較手段として構成され
ている。カウンタ調整量決定回路３４は、位相比較回路
３２の比較結果に応じてカウンタ調整量を決定し、この
カウンタ調整量にしたがってＤＰＬＬ出力カウンタ３６
の次の周期に対する計数値を補正するカウンタ調整量決
定手段として構成されている。

【００２１】そして、本実施形態においては、位相比較
回路３２の比較結果による位相差（ジッタ）の大小に応
じてカウンタ調整量の大小を決定するために、すなわ
ち、基準値とＤＰＬＬ出力カウンタ３６の計数値との比
較結果による位相差（ジッタ）が大きいほどカウンタ調
整量を大きくし、位相差が小さいほどカウンタ調整量を
小さくするために、図４に示すようなテーブルにしたが
ってカウンタ調整量を決定することとしている。図４に
示すテーブルは、１シンボル送信周期または１ビット送
信周期に相当するサンプリング数が偶数２Ｎの場合であ
って、ＤＰＬＬ出力カウンタの計数値とカウンタ調整量
Ｐとの関係が負の傾きを有する一次曲線に設定されてい
る。そしてＤＰＬＬ出力カウンタ３６の計数値の方が基
準値より大きく位相が進んでいるときにはマイナスのカ
ウンタ調整量が選択され、カウンタ３６の計数値の方が
基準値より位相が遅れているときには、プラスのカウン
タ調整量が選択されるようになっている。

【００２２】データ抽出回路３８は、ＤＰＬＬ出力カウ
ンタ３６の計数値が２Ｎに達しリセットされたときに、
受信データの抽出を行うデータ抽出手段として構成され
ている。

【００２３】次に、ビット同期回路２８の作用を図４な
いし図７にしたがって説明する。図５は、ビット同期回
路２８の作用を説明するためのフローチャートであり、
図６にはカウンタ３６の計数値が受信データより位相が
進んでいるときの波形図を、図７にはカウンタ３６の計
数値の方が受信データより位相が遅れているときの波形
図を示してある。

【００２４】まず、図６に示すように、カウンタ３６の
計数値の方が受信データより位相が進んでいる場合（ジ
ッタ＝Ｎ＋Ｋ１：ただし、図６では、カウンタ３６の出
力をカウンタ調整量にしたがって補正した後、カウンタ
３６の計数値を１進めたときの波形を示している。）、
受信データＤｔを指定のサンプリング周波数にしたがっ
て順次サンプリングして受信データの変化点が検出され
ると（ステップＳ１）、エッジ検出をトリガとして、位
相比較回路３２においてカウンタ３６の計数値と基準値
との比較が行われる（ステップＳ２）。このときカウン
タ３６の計数値は、図４に示すように、（Ｎ＋Ｋ１−
１）であるため、この計数値＝（Ｎ＋Ｋ１−１）に対応
したカウンタ調整量として、−Ｐ１が決定され（ステッ
プＳ３）、カウンタ調整量決定回路３４の決定にしたが
って、カウンタ３６の計数値が（Ｎ＋Ｋ１−１−Ｐ１）
に調整され（ステップＳ４）、その後、カウンタ３６の
計数値が１進められ、カウンタ３６の計数値は（Ｎ＋Ｋ
１−Ｐ１）となる（ステップＳ５）。これにより、図６
（ｂ）に示すように、カウンタ３６の出力（計数値）は
カウンタ調整量Ｐ１だけ位相が遅らされ、図６（ａ）に
示すように、次の周期におけるタイミング抽出点が目標
のタイミング抽出点（データ抽出点）に近くなる。そし
てステップＳ１〜Ｓ５までの処理はカウンタ３６の計数
値が２Ｎとなるまで継続され、カウンタ３６の計数値が
２Ｎになったときに（ステップＳ６）、データ抽出回路
３８によって受信データからデータの抽出が行われ（ス
テップＳ７）、カウンタ３６の計数値がリセットされる
（ステップＳ８）。このように、ステップＳ１〜Ｓ８の
処理を繰り返すことで、制御後のタイミング抽出点が目
標のタイミング抽出点に一致し、カウンタ３６の出力と
受信データのジッタが抑圧され、ビット同期が確立す
る。

【００２５】一方、図７に示すように、カウンタ３６の
出力の方が受信データより位相が遅れているときには
（ジッタ＝Ｎ−Ｋ２：ただし、図７では、カウンタ３６
の出力をカウンタ調整量にしたがって補正した後、カウ
ンタ３６の計数値を１進めたときの波形を示してい
る。）、受信データの変化点を検出したときのカウンタ
３６の計数値は、図４に示すように、（Ｎ−Ｋ２−１）
である。このカウンタ３６の計数値＝Ｎ−Ｋ２−１）に
対応したカウンタ調整量は、図４から＋Ｐ２であるの
で、カウンタ３６の計数値は（Ｎ−Ｋ２−１＋Ｐ２）に
調整され、その後、カウンタ３６の計数値が１進められ
るので、カウンタ３６の計数値は（Ｎ−Ｋ２＋Ｐ２）と
なる。よってカウンタ３６の出力はカウンタ調整量Ｐ２
だけ位相が進まされ、次の周期におけるデータ抽出のタ
イミングがより目標のデータ抽出点に近くなる。そして
このような処理を繰り返すことで、カウンタ３６の出力
と受信データのジッタが抑圧され、ビット同期が確立す
る。

【００２６】このように、本実施形態においては、ジッ
タ（位相差）の大きさに合わせてカウンタ調整量の大き
さを調整するようにしているため、定常的なジッタ量を
小さくすることができるとともにジッタ抑圧に要する時
間（ビット同期までの時間）を短くすることができる。
すなわち、エッジ検出時にジッタが生じたときには、ジ
ッタの大きさに応じてカウンタ調整量を決定し、この決
定にしたがってカウンタ３６の計数値を調整する処理を
エッジが検出される毎に繰り返すことで、カウンタ調整
量が順次小さくなり、定常的なジッタ量を小さくすると
ともに、ジッタ抑圧に要する時間を短くすることができ
る。

【００２７】なお、カウンタ３６の計数値は整数でも小
数でも構わない。またエッジ検出回路３０における変化
点の検出は、受信データが２値の場合、０から１または
１から０に変化したときを検出する方法を用いることが
できるとともに、１サンプリング前の受信データを記憶
しておき、現時点における受信データと記憶したデータ
との差分を取り、その結果が設定したしきい値よりも大
きい場合には、変化点有り、小さい場合には変化点無し
とする方法を採用することができる。また１変調周期前
の受信データを記憶しておき、現時点の受信データと記
憶したデータとの差分を取り、その結果が設定したしき
い値よりも大きい場合には変化点有り、小さい場合には
変化点無しとする方法を採用することもできる。

【００２８】また、位相比較回路３２における位相比較
方法としては、例えば、カウンタ３６の計数値そのもの
を利用する方法、１変調周期に相当する計数値とカウン
タ３６の計数値との差分を利用する方法、１変調周期に
相当する計数値（カウント数）とカウンタ３６の計数値
との除算値を利用する方法が考えられる。さらにカウン
タ３６の計数値を１進める代わりに、１変調周期に相当
するカウント数の設定次第では、１以外の値、例えば、
２ずつカウント数を進めることもできる。また受信デー
タとしては２値の他に多値の場合にも同様に処理するこ
とができる。

【００２９】前記実施形態においては、カウンタ調整量
として、図４に示す特性のテーブルを用いたものについ
て述べたが、１シンボル送信周期または１ビット送信周
期に相当するサンプリング数が奇数（２Ｎ＋１）のとき
には図８に示す特性のテーブルを用いることもできる。
また、図９に示すように、１シンボル送信周期または１
ビット送信周期に相当するサンプリング数を１０とした
場合、離散値のみの調整量を用いたテーブルを採用した
り、図１０に示すように、ジッタの大きさとカウンタ調
整量が非線形な関係となる特性のテーブルを用いること
もできる。

【００３０】一方、図４に示した直線の傾きを検出した
ジッタ量だけカウンタ３６の計数値を調整するように設
定すれば、すなわち、ジッタ量とカウンタ計数値を等し
く調整すれば、１回の制御によってビット同期が確立す
ることになる。この場合のカウンタの計数値（ジッタ
量）とカウンタの計数値に対応したカウンタ調整量との
関係を図１１に示す。

【００３１】図１１に示す特性のテーブルを用いて制御
した場合、図１２に示すように、エッジ検出時にカウン
タ３６の計数値が（Ｎ＋Ｋ１−１）であって、この計数
値に対応したカウンタ調整量として−Ｋ１が選択され、
その後、カウンタ３６の計数値が１進められてカウンタ
３６の計数値がＮ＋Ｋ１となり、カウンタ３６の出力は
Ｋ１だけ位相が遅らされ、次の周期におけるデータのタ
イミング抽出点は目標のタイミング抽出点と一致するこ
とになる。

【００３２】しかし、図１３に示すように、実際の適応
では、受信データにはノイズが重畳することがあり、受
信時のエッジは、送信したデータが変化する場合のみで
はなく、ノイズによって受信データが変化した場合にも
検出される。このため、受信データに重畳したノイズに
より発生したエッジに基づいてジッタを抑圧するための
制御が行われると、実際のジッタ検出時とは異なるタイ
ミングで、ジッタ量と同じ量のカウンタ調整量によって
カウンタの計数値が補正されるので、ジッタは逆に大き
くなる。したがって、ノイズレベルが大きい環境におい
てビット同期制御を実施する場合、ジッタ量とカウンタ
計数値を等しくすると、ジッタを大きくするような制御
の割合が大きくなり、その大きさは、図４に示した直線
の傾きが急峻になればなる程大きくなる。よって、実際
の適応では、直線の傾きは、図１１に示したものよりも
絶対値を小さく設定し、検出したジッタ量よりもカウン
タ調整量を小さくすることが望ましい。

【００３３】次に、本発明に係るビット同期方法と従来
のビット同期方法との違いを、カウンタ出力が受信デー
タよりも位相が遅れている場合について図１４ないし図
１７にしたがって説明する。まず、図１５に示すよう
に、カウンタ出力の方が受信データよりも位相がＫ３１
カウント分遅れている場合、図１４に示す特性から、カ
ウンタ調整量として、従来方法および本発明方法とも−
Ｂ３が選択され、このカウンタ調整量−Ｂ３にしたがっ
てカウンタの計数値が調整され、１回目の制御として、
図１５に示すように、次の周期におけるタイミング抽出
点が共に目標のタイミング抽出点に近い値に設定され
る。

【００３４】次に、図１６（従来）、図１７（本発明）
に示すように、２回目の制御に以降するときに、カウン
タ出力が受信データよりもＫ３２だけ位相が遅れている
場合（Ｋ３２＜Ｋ３１）、従来方法の場合にはカウンタ
調整量として、１回目と同様固定されたカウンタ調整量
−Ｂ３が選択され、このカウンタ調整量−Ｂ３にしたが
ってカウンタの計数値が調整される。このため、図１６
に示すように、次の周期におけるタイミング抽出点が１
回目の制御のときよりも目標のタイミング抽出点からず
れ、次の制御ではジッタ量が大きくなる。

【００３５】これに対して、本発明に係る方法の場合に
は、図１７に示すように、２回目の制御に以降したとき
に、カウンタの出力が受信データよりも位相Ｋ３２だけ
遅れたときには、カウンタ調整量として、図１４に示す
ように、−Ｐ３が選択され、１回目よりも小さいカウン
タ調整量にしたがってカウンタ３６の計数値が調整され
る。このため、図１７に示すように、次の周期における
タイミング抽出点が１回目の制御のときよりもさらに目
標のタイミング抽出点に近くなる。

【００３６】すなわち、本発明の方法によれば、ジッタ
量の大きいときでも、制御を繰り返すことでジッタを順
次小さくすることができ、定常的なジッタ量を小さくす
るとともに、ジッタ抑圧に要する時間を短くすることが
できる。

【００３７】次に、図１８に示すように、従来方法にお
いて、定常的なジッタを小さくするために、カウンタ調
整量として、−Ｂ４（＞−Ｂ３）に設定した場合と本発
明方法との違いを図１９ないし図２１にしたがって説明
する。

【００３８】図１９に示すように、カウンタ出力の方が
受信データよりも位相がＫ４１カウント分だけ遅れてい
る場合、図１８に示す特性から、従来方法および本発明
に係る方法とも、カウンタ調整量として、−Ｂ４が選択
され、このカウンタ調整量−Ｂ４にしたがってカウンタ
の計数値が調整され、図１９に示すように、１回目の制
御において、次の周期におけるタイミング抽出点が目標
のタイミング抽出点に近くなる。

【００３９】ところが、従来方法の場合には、図２０に
示すように、２回目の制御に以降したときに、カウンタ
調整量が前回制御時と同じ−Ｂ４であり、カウンタ調整
量が小さいため、次の周期におけるタイミング抽出点が
目標のタイミング抽出点から離れ、ジッタをあまり小さ
くできず、ビット同期するまでに時間がかかることにな
る。

【００４０】これに対して、本発明に係る方法の場合に
は、図２１に示すように、２回目の制御のときには、ジ
ッタが大きくなったことに伴って、カウンタ調整量とし
て、前回制御時とは異なる−Ｐ４が選択され、このカウ
ンタ調整量にしたがってカウンタの計数値が調整され、
次の周期におけるタイミング抽出点が目標のタイミング
抽出点に近くなる。すなわち、本発明の場合には、２回
目の制御のときにジッタの大きさに比例してカウンタ調
整量が大きくなるため、ジッタが大幅に抑圧されること
になる。なお、カウンタ出力が受信データよりも位相が
進んでいる場合も、本発明によれば、ジッタが大きい程
カウンタ調整量が大きくなり、ジッタが小さい程カウン
タ調整量が小さくなるため、定常的なジッタ量を小さく
するとともにジッタ抑圧に要する時間を短くすることが
できる。

【００４１】また、本実施形態においては、エッジ検出
時のカウンタの計数値とカウンタ計数値に対応したカウ
ンタ調整量とを任意に設定できるので、定常的なジッタ
量を小さくしたまま、同期時間だけを任意に調節するこ
ともできる。

【００４２】次に、本発明の他の実施形態として、二つ
のカウンタを用いたビット同期回路について説明する。
ビット同期回路４０は、ビット同期装置として、エッジ
検出回路４２、ソースカウンタ４４、ＤＰＬＬ出力カウ
ンタ４６、位相比較回路４８、カウンタ調整量決定回路
５０、データ抽出回路５２を備えて構成されている。

【００４３】エッジ検出回路４２は、ディジタル伝送信
号を受信して得られた受信データＤｔを受信データの情
報送信速度よりも高い周波数（短い周期）でサンプリン
グして受信データの変化点を検出したときに、検出信号
をトリガ信号としてソースカウンタ４４に出力するエッ
ジ検出手段として構成されている。ソースカウンタ４４
は、受信データをサンプリングするごとにカウント数を
変化させて、例えばカウント数を一つ進ませて、計数値
をエッジ検出回路４２からのトリガ信号によりリセット
するようになっている。ＤＰＬＬ出力カウンタ４６は、
受信データをサンプリングする毎にカウント数を変化さ
せて、例えば、カウント数を一つ進ませて、計数値が１
シンボル変調周期（１シンボル送信周期）または１ビッ
ト変調周期（１ビット送信周期）に相当する値とカウン
タ調整量を含む値に達したときに計数値をリセットする
ようになっている。位相比較回路４８は、出力カウンタ
４６の計数値が設定値、例えば、“Ｌ”カウント相当の
カウント数に達したときに、ソースカウンタ４４の計数
値とＤＰＬＬ出力カウンタ４６の計数値とを比較して比
較結果として、位相遅れ・進みに関する情報と位相差の
絶対値に関する情報をカウンタ調整量決定回路５０に出
力する位相比較手段として構成されている。カウンタ調
整量決定回路５０は、位相比較回路４８の比較結果に応
じて出力カウンタ４６の次の周期に対するカウンタ調整
量を決定するカウンタ調整量決定手段として構成されて
おり、決定したカウンタ調整量を出力カウンタ４６に出
力するようになっている。この場合、カウンタ調整量決
定回路５０は、図２３に示すジッタ（ソースカウンタ４
４の計数値とカウンタ４６の計数値との差）とカウンタ
調整量との関係を示すテーブルにしたがってカウンタ調
整量を決定するようになっている。データ抽出回路５２
は、出力カウンタ４６の計数値が設定値、例えば“Ｌ”
カウント相当のカウント数に達したときに受信データか
らデータを抽出するデータ抽出手段として構成されてい
る。

【００４４】次に、ビット同期回路４０の作用を図２４
ないし図２６にしたがって説明する。

【００４５】まず、受信データと出力カウンタ４６の計
数値との間にジッタが存在し、図２５に示すように、出
力カウンタ４６の出力の方が受信データより位相が進ん
でいる場合、受信データをサンプリングし、受信データ
の変化点が検出されたときには（ステップＳ１１）、ソ
ースカウンタ４４の計数値をリセットする（ステップＳ
１２）。またエッジが検出されないときでも、ソースカ
ウンタ４４の計数値が１シンボル変調周期または１ビッ
ト変調周期に相当するカウント数２Ｎに達したときには
ソースカウンタ４４の計数値をリセットする（ステップ
Ｓ１３、Ｓ１４）。このあと出力カウンタ４６の計数値
が２Ｎ＋Ｘ（カウンタ調整量）に達したか否かを判定し
（ステップＳ１５）、出力カウンタ４６の計数値が２Ｎ
＋Ｘに達したときには出力カウンタ４６の計数値をリセ
ットし（ステップＳ１６）、出力カウンタ４６の計数値
を１進め、出力カウンタ４６の計数値が“Ｌ”カウント
数になったときにはデータ抽出回路５２により受信デー
タからデータを抽出し（ステップＳ１９）、位相比較回
路４８においてソースカウンタ４４の計数値と出力カウ
ンタ４６の計数値とを比較し（ステップＳ２０）、位相
比較回路４８の比較結果に応じて、カウンタ調整量決定
回路５０においてカウンタ調整量が決定され（ステップ
Ｓ２１）、次回のデータ抽出に必要な“Ｌ”カウントの
調整量Ｘにしたがって出力カウンタ４６のカウント数が
調整される（Ｓ２２）。

【００４６】具体的には、出力カウンタ４６の出力の方
が受信データより位相が進んでいる場合、図２５に示す
ように、最初の受信データ抽出時には、図２３に示すよ
うに、ソースカウンタ４４の計数値と出力カウンタ４６
の計数値との差（カウント差）が−Ｋ１なので、カウン
タ調整量として＋Ｐ１が選択され、次回の“Ｌ”カウン
トは（Ｎ＋Ｐ１）に調整される。この調整によって、次
回のデータ抽出のタイミングは＋Ｐ１だけ遅れることに
なり、出力カウンタ４６の出力はＰ１だけ位相が遅らさ
れ、データ抽出のタイミングがより目標のデータ抽出点
に近くなる。このよう処理を繰り返すとともに、各処理
において、ジッタの大きさに合わせてカウンタ調整量の
大きさを調整することで、出力カウンタ４６の出力と受
信データとの差を示すジッタが抑圧され、ビット同期が
確立するとともに、ビット同期までの時間を短くするこ
とができる。

【００４７】一方、図２６に示すように、出力カウンタ
４６の出力の方が受信データより位相が遅れている場合
には、最初の受信データ抽出時におけるソースカウンタ
４４の計数値と出力カウンタ４６の計数値との差（カウ
ント差）は、図２３から＋Ｋ２となるので、次回の
“Ｌ”カウントは（Ｎ−Ｐ２）に調整される。この調整
によって、次回のデータ抽出のタイミングがＰ２だけ速
くなり、出力カウンタ４６の出力はＰ２だけ位相が早め
られ、データ抽出のタイミングがより目標のデータ抽出
点に近くなる。このような処理を繰り返すことで、ジッ
タの大きさに合わせてカウンタ調整量の大きさが調整さ
れ、定常的なジッタ量を小さくすることができるととも
に、ビット同期までの時間を短くすることができる。

【００４８】このように、本実施形態においては、ＡＴ
Ｃ信号を送受信して列車の運行を制御する場合、ジッタ
が生じても、ジッタの量に比例して大きくなるようにカ
ウンタ調整量が設定されるので、定常的なジッタ量が小
さくなるとともに、ジッタ抑圧に要する時間を短くする
ことができ、ＡＴＣ信号を正確に素早く受信することが
可能になる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ジッタの大きさに合わせてカウンタ調整量の大きさを調
整するようにしたため、定常的なジッタ量を小さくする
とともにジッタ抑圧に要する時間を短くすることがで
き、ビット同期までの時間を短くすることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すビット同期回路のブ
ロック構成図である。

【図２】軌道回路を用いたＡＴＣ信号の送受信システム
を示す構成図である。

【図３】図２に示すシステムに用いられる受信装置のブ
ロック構成図である。

【図４】出力カウンタの計数値とカウンタ調整量との関
係を示す特性図である。

【図５】図１に示す回路の作用を説明するためのフロー
チャートである。

【図６】カウンタ出力の方が受信データより位相が進ん
でいるときの作用を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図７】カウンタ出力の方が受信データより位相が遅れ
ているときの作用を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図８】サンプリング数が奇数の場合のカウンタ計数値
とカウンタ調整量との関係を示す特性図である。

【図９】離散値による調整量を用いたときのカウンタ計
数値とカウンタ調整量との関係を示す特性図である。

【図１０】調整量が非線形の場合のカウンタ計数値とカ
ウンタ調整量との関係を示す特性図である。

【図１１】ジッタ量とカウンタ調整を等しくした場合の
カウンタ計数値とカウンタ調整量との関係を示す特性図
である。

【図１２】図１に示す特性にしたがって制御を行ったと
きの作用を説明するためのタイムチャートである。

【図１３】図１１に示す特性にしたがって制御する過程
でノイズに応答したときの作用を説明するためのタイム
チャートである。

【図１４】本発明によるカウンタ調整量の特性と従来例
のカウンタ調整量の特性との差を説明するための図であ
る。

【図１５】本発明の方法と従来方法との差を説明するた
めの図であって１回目の制御のときの作用を説明するた
めのタイムチャートである。

【図１６】従来方法による２回目の制御方法を説明する
ためのタイムチャートである。

【図１７】本発明による２回目の制御方法を説明するた
めのタイムチャートである。

【図１８】カウンタ調整量の特性として本発明と従来例
との関係を説明するための図である。

【図１９】本発明の方法と従来の方法による制御を説明
するためのタイムチャートである。

【図２０】従来方法による２回目の制御が行われたとき
の作用を説明するためのタイムチャート出有る。

【図２１】本発明による２回目の制御が行われたときの
作用を説明するためのタイムチャートである。

【図２２】ビット同期回路の他の実施形態を示すブロッ
ク構成図である。

【図２３】ジッタと“Ｌ”カウント調整量との関係を説
明するための特性図である。

【図２４】図２２に示すビット同期回路の作用を説明す
るためのフローチャートである。

【図２５】図２２に示すビット同期回路によってデータ
を受信したときにカウンタ出力が受信データよりも位相
が進んでいるときの作用を説明するためのタイムチャー
トである。

【図２６】図２２に示すビット同期回路によってデータ
を受信しているときに、カウンタ出力の方が受信データ
より位相が遅れている場合の作用を説明するためのタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

２０ 帯域制限フィルタ ２２ 同期検波回路 ２４ 波形整形回路 ２６ 差動復号回路 ２８ ビット同期回路 ３０ エッジ検出回路 ３２ 位相比較回路 ３４ カウンタ調整量決定回路 ３６ ＤＰＬＬ出力カウンタ ３８ データ抽出回路 ４０ ビット同期回路 ４２ エッジ検出回路 ４４ ソースカウンタ ４６ ＤＰＬＬ出力カウンタ ４８ 位相比較回路 ５０ カウンタ調整量決定回路 ５２ データ抽出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K004 AA05 FA05 FC02 FG00 FH08 5K029 AA03 FF08 HH14 HH27 LL19 5K047 AA06 BB01 CC01 EE02 GG11 GG24 GG29 MM12 MM38 MM48 MM56 MM62 MM63

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル伝送信号を受信して得られた
   受信データを受信データの情報送信速度よりも高い周波
   数でサンプリングして受信データの変化点を検出するエ
   ッジ検出手段と、前記受信データをサンプリングする毎
   にカウント数を変化させて計数値が１シンボル変調周期
   または１ビット変調周期に相当する値に達したときに計
   数値をリセットするデータ計数手段と、前記エッジ検出
   手段の検出出力に応答して基準値と前記データ計数手段
   の計数による計数値とを比較して比較結果を出力する位
   相比較手段と、前記位相比較手段の比較結果に応じてカ
   ウンタ調整量を決定しこのカウンタ調整量に従って前記
   データ計数手段の次の周期に対する計数値を補正するカ
   ウンタ調整量決定手段と、前記データ計数手段の計数値
   がリセットされたときに受信データからデータを抽出す
   るデータ抽出手段とを備えてなるビット同期装置。
2. 【請求項２】 ディジタル伝送信号を受信して得られた
   受信データを受信データの情報送信速度よりも高い周波
   数でサンプリングして受信データの変化点を検出するエ
   ッジ検出手段と、前記受信データをサンプリングする毎
   にカウント数を変化させて計数値を前記エッジ検出手段
   の検出出力によりリセットするソースカウンタと、前記
   受信データをサンプリングする毎にカウント数を変化さ
   せて計数値が１シンボル変調周期または１ビット変調周
   期に相当する値とカウンタ調整量を含む値に達したとき
   に計数値をリセットする出力カウンタと、前記出力カウ
   ンタの計数値が設定値に達したときに前記ソースカウン
   タの計数値と前記出力カウンタの計数値とを比較して比
   較結果を出力する位相比較手段と、前記位相比較手段の
   比較結果に応じて前記出力カウンタの次の周期に対する
   カウンタ調整量を決定するカウンタ調整量決定手段と、
   前記出力カウンタの計数値が設定値に達したときに受信
   データからデータを抽出するデータ抽出手段とを備えて
   なるビット同期装置。
3. 【請求項３】 前記カウンタ調整量決定手段は、前記位
   相比較手段の比較結果による位相差の大小に応じて前記
   カウンタ調整量の大小を決定してなる請求項１または２
   に記載のビット同期装置。
4. 【請求項４】 ディジタル伝送信号を受信して得られた
   受信データを受信データの情報送信速度よりも高い周波
   数でサンプリングして受信データの変化点の有無を監視
   するとともに、前記受信データをサンプリングする毎に
   出力カウンタのカウント数を変化させて計数値が１シン
   ボル変調周期または１ビット変調周期に相当する値に達
   したときに前記出力カウンタの計数値をリセットし、前
   記出力カウンタの計数値がリセットされたときに受信デ
   ータからデータを抽出し、前記受信データの変化点が検
   出されたときには基準値と前記出力カウンタの計数値と
   を比較し、この比較結果に応じてカウンタ調整量を決定
   し、このカウンタ調整量に従って前記出力カウンタの次
   に周期に対する計数値を補正するビット同期方法。
5. 【請求項５】 前記カウンタ調整量として、前記基準値
   と前記出力カウンタの計数値との比較結果による位相差
   が大きいときほど前記カウンタ調整量を大きくし、前記
   位相差が小さいほど前記カウンタ調整量を小さくする請
   求項４に記載のビット同期方法。
6. 【請求項６】 ディジタル変調信号に重畳するノイズ成
   分を除去する帯域制限フィルタと、前記帯域制限フィル
   タの出力によるディジタル変調信号からベースバンド信
   号を取り出す検波手段と、前記検波手段により検波され
   たベースバンド信号を波形整形する波形整形手段と、前
   記波形整形手段により波形整形されたベースバンド信号
   を差動復号する差動復号手段と、前記差動復号された信
   号をディジタル伝送信号として受信してビット同期を行
   なうビット同期装置とを備え、前記ビット同期装置は、
   請求項１、２または３に記載のビット同期装置から構成
   されてなることを特徴とするディジタル変調信号受信装
   置。
7. 【請求項７】 ディジタル変調信号に重畳するノイズ成
   分を帯域除去フィルタによって除去し、前記帯域制限フ
   ィルタの出力によるディジタル変調信号を検波してベー
   スバンド信号を取り出し、このベースバンド信号を波形
   整形し、波形整形されたベースバンド信号を差動復号
   し、差動復号された信号をディジタル伝送信号として受
   信してビット同期を行なうに際して、前記ディジタル伝
   送信号を受信してビット同期を行なうときに、請求項４
   または５に記載のビット同期方法を採用することを特徴
   とするディジタル変調信号受信方法。