JP2006262454A - クロック再生方法及びマンチェスタ復号方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マンチェスタデータのデューティ比が大きく変動しても、精度の良いクロック再生が可能なクロック再生方法と、ユニークワード等を用いないマンチェスタデータの復号が可能な、回路規模の小さいマンチェスタ復号方法とを提供する。
【解決手段】エッジ間隔カウント部１０１は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジの間隔を、入力されるサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント信号として出力する。パタン判別部１０２は、エッジ間隔カウント信号と、マンチェスタデータの所定パタンの立ち下がりエッジ間隔をサンプルクロックでカウントした基準値とが一致するか否か判定する。パタン判別部１０２は、エッジ間隔検出信号と基準値とが一致した場合、パタン検出信号を出力する。クロック生成部１０３は、パタン検出信号の出力タイミングと同期した再生クロックを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の方式で符号化されたデータ列を復号するためのクロック再生方法及び復号方法に関し、より特定的には、ＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ）データをマンチェスタ符号化して得られるデータ列（以下、マンチェスタデータという）を復号するためのクロック再生方法及び復号方法に関する。

データにクロック情報を含んだ符号化の一例として、マンチェスタ符号化がある。マンチェスタ符号化は、ＮＲＺデータの１ビットにあたる期間Ｔを前半と後半とに分割し、前半と後半とで必ず極性が反転した符号語で置き換えたものである。例えば、ＮＲＺデータの“１”をマンチェスタ符号“１０”に対応させ、ＮＲＺデータの“０”をマンチェスタ符号“０１”に対応させる。このため、マンチェスタデータは、ＮＲＺデータの１ビット期間Ｔにおいて、必ずレベルが遷移する。なお、マンチェスタデータのデューティ比が５０％である場合を以下に説明する。デューティ比とは、ＮＲＺデータの１ビット期間Ｔに対する、マンチェスタデータのハイレベルの期間Ｔ１の割合のことをいう。

マンチェスタデータのような、クロック情報を含んだデータを、特に伝送路が無線であるデータ伝送に適用した場合、マルチパスフェージングによるレベル変動や、受信機の増幅器における非線形歪または帯域制限、受信器の検波器の特性等によって、検波波形（アイパタン）に歪みが発生する。また、伝送路が有線である場合、送受信機のクロック精度によっては、検波波形に歪みが発生する。検波波形に歪みが発生したことに伴うデューティ比の変動を、図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は、検波波形に歪みがない場合のマンチェスタデータのアイパタンである。図２０（ｂ）は、検波波形に歪みが発生した場合のマンチェスタデータのアイパタンである。なお、図２０（ａ）及び（ｂ）において、マンチェスタデータのビットレートは、１．０２４Ｍｂｐｓであり、検波波形は、１ビットあたり２４．５７６ＭＨｚのサンプルクロックでオーバーサンプリングされているものとする。また、横軸は、サンプルクロックで正規化した時間を示している。すなわち、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すマンチェスタデータの１ビット期間Ｔ（ビットレートの逆数）は、２４サンプルクロックの長さに相当する。

検波波形を２値化するためのしきい値を、特許文献１に示すように、検波波形の最大値と最小値との平均値とした場合（図２０（ａ）及び（ｂ）の一点鎖線）、図２０（ａ）に示す検波波形のハイレベル期間とローレベル期間との比率は、ほぼ１：１となる。このため、マンチェスタデータのデューティ比は５０％となる。一方、図２０（ｂ）に示す検波波形のハイレベル期間とローレベル期間との比率は、１：１にならない。このため、マンチェスタデータのデューティ比は５０％とはならない。このように、検波波形に歪みが発生した場合、マンチェスタデータのデューティ比が５０％から変動する。

図２１は、検波波形の最大値と最小値との平均値をしきい値とした場合の、マンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図である。図２１（ａ）は、歪みがない場合の検波波形を示す図である。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示す検波波形を復調した受信データ（マンチェスタデータ）を示す図である。図２１（ｃ）は、歪みが発生した検波波形を示す図である。図２１（ｄ）は、図２１（ｃ）に示す検波波形を復調した受信データ（マンチェスタデータ）を示す図である。

図２１（ｂ）に示すように、歪みがないマンチェスタデータのハイレベル期間Ｔ１とローレベル期間Ｔ２との比率は１：１である。このため、マンチェスタデータのデューティ比は、５０％となる。一方、図２１（ｄ）に示すように、歪みが発生したマンチェスタデータのハイレベル期間とローレベル期間との比率は、Ｔ１：Ｔ２（Ｔ１＝０．５Ｔ−Δｔ、Ｔ２＝０．５Ｔ＋Δｔ、Δｔは、歪みがないマンチェスタデータの立ち下がりエッジと歪みが発生したマンチェスタデータの立ち下がりエッジとの時間差。また、Δｔは、歪みがないマンチェスタデータの立ち上がりエッジと歪みが発生したマンチェスタデータの立ち上がりエッジとの時間差でもある）となる。このため歪みが発生した場合、マンチェスタデータのデューティ比は５０％ではなくなる。

図２１（ｄ）に示すように、マンチェスタデータのデューティ比が変動した場合、マンチェスタデータの復号及びクロック再生が困難となり、ビット誤りが発生しやすいという問題がある。この問題を解決するために、従来から様々な方法が提案されている。

例えば、特許文献２は、マンチェスタデータが正常であるか否かを判定する方法を開示している。特許文献２に示す方法では、マンチェスタデータのハイレベル期間及びローレベル期間の継続期間を監視し、それぞれの継続時間が予め定められた時間の範囲内であるか否かを判定する。

図２２は、特許文献２が開示しているマンチェスタデータの正常データの判定方法を示す図である。図２２（ｂ）は、マンチェスタデータのハイレベルの継続期間の監視方法を説明する図である。所定のタイミングから、マンチェスタデータの立ち上がりエッジまでの時間（１／２Ｔｍｉｎ）を取得する。次に、立ち上がりの時間を取得後、マンチェスタデータの立ち下がりエッジまでの時間（１／２Ｔｍａｘ）を取得する。（１／２Ｔｍａｘ−１／２Ｔｍｉｎ）の時間がハイレベルの継続時間となる。図２２（ｃ）は、ローレベルの継続時間の監視方法を説明する図である。ハイレベルの継続時間の監視方法と同様に、所定のタイミングから、立ち下がりエッジまでの時間を取得し、ついで立ち上がりエッジまでの時間を取得することによって、ローレベルの継続時間を算出する。ハイレベルの継続時間及びローレベルの継続時間が、予め定めた継続時間の＋１５％かつ−１５％以内である場合、受信したデータが正常なマンチェスタデータであると判定して、マンチェスタデータからクロックを再生すると共に、ＮＲＺデータへの復号を行う。

図２３は、特許文献３に開示されているマンチェスタ復号装置の構成を示すブロック図である。図２３に示すマンチェスタ復号装置は、クロック再生部９１ａ及び９１ｂと、スプリットフェーズ復号部９２ａ及び９２ｂと、ＵＷ検出部９３ａ及び９３ｂと、判定部９４と、第１の切替部９５と、第２の切替部９６と、データ解析部９７とを備える。クロック再生部９１ａ及び９１ｂは、受信クロックの再生を行い、それぞれ再生クロックを生じる。二つの再生クロックの位相は、異なる値であり、任意に設定される。スプリットフェーズ復号部９２ａ及び９２ｂは、それぞれの再生クロックをタイミング信号にして、無線部から入力されるスプリットフェーズ符号化されたＡＳＫ検波信号を、ＮＲＺ形式の再生データに復号する。ＵＷ検出部９３ａ及び９３ｂは、再生データからＵＷ信号をそれぞれ検出して、ＵＷ信号の検出結果を判定部８に送出する。判定部９４は、ＵＷ検出部９３ａ及び９３ｂのからのＵＷ信号の検出結果を比較判定する。具体的には、判定部９４は、ＵＷ検出部９３ａ及び９３ｂがそれぞれ格納するＵＷ信号と検出したＵＷ信号との一致率が良い方を、ＵＷ信号の検出結果が良いと判断する。切替部９５及び９６は、ＵＷ信号の検出結果が良いとされた側の再生クロックと再生信号とをそれぞれ選定して、選定された再生クロック及び再生データをデータ解析部９７に出力する。
特開２０００−７８２１１号公報 特開２００１−１１１６３３号公報 特開２００１−２７４７８３号公報 特許第２６８５１８０号明細書 特開２００１−２１１２１４号公報

特許文献２が開示するマンチェスタデータの正常データの判定方法は、マンチェスタデータの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を検出する必要がある。このため、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを検出するための回路が必要となり、回路規模が大きくなるという問題がある。また、特許文献２が開示するマンチェスタデータの正常データの判定方法は、ハイレベルとローレベルの継続時間が所定の時間内に収まらないマンチェスタデータを異常なデータと判定した場合、マンチェスタデータのクロック再生及びマンチェスタ復号を行わない。このため、マンチェスタデータに歪みが発生した場合、クロック再生できるハイレベル期間及びローレベル期間の幅に一定の限界があるという問題がある。

また、特許文献３が開示するマンチェスタ復号装置は、異なる再生クロックを用いて再生データに復号するために、クロック再生部、スプリットフェーズ復号部、及びＵＷ検出部を２つ以上備える必要がある。このため、特許文献３に開示されているマンチェスタ復号装置は、回路規模が増大するという問題がある。また、特許文献３が示すマンチェスタ復号装置は、ユニークワードがないマンチェスタデータの復号をすることができないため、汎用性が低いという問題もある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、マンチェスタデータのデューティ比が大きく変動しても、精度の良いクロック再生が可能なクロック再生方法を提供するとともに、ユニークワード等を用いないマンチェスタデータの復号が可能な、汎用性が高く、回路規模の小さいマンチェスタ復号方法を提供することを目的とする。

本発明は、ＮＲＺデータをマンチェスタ符号化して得られるマンチェスタデータから当該ＮＲＺデータのビットレートと同一レートの再生クロックを再生するためのクロック再生方法に向けられている。そして、上記課題を解決させるために、本発明に係るクロック生成方法は、入力されたマンチェスタデータの同一方向のエッジを検出するステップと、同一方向のエッジを検出する間隔をサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント値として出力するステップと、特定パタンのＮＲＺデータをマンチェスタ符号化したパタンデータの同一方向のエッジ間隔を、予めサンプルクロックでカウントした値である基準値と、エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、判定するステップにおいて基準値とエッジ間隔カウント値とが一致した場合、パタンデータを検出したことを示すパタン検出信号を出力するステップと、パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップとを備える。

好ましくは、検出するステップにおいて、マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、特定パタンのＮＲＺデータは、“１０１”であるとよい。また、検出するステップにおいて、マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、特定パタンのＮＲＺデータは、“０１０”であるとよい。また、判別するステップにおいて、基準値に幅を持たせてもよい。

本発明は、ＮＲＺデータをマンチェスタ符号化して得られるマンチェスタデータを、当該ＮＲＺデータに復号するためのマンチェスタ復号方法に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明に係るマンチェスタ復号方法は、入力されたマンチェスタデータの同一方向のエッジを検出するステップと、同一方向のエッジを検出する間隔をサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント値を出力するステップと、直前に復号したＮＲＺデータの最終ビット値を前値フラグとして保持するステップと、複数の所定パタンのＮＲＺデータをマンチェスタ符号化した複数のパタンデータの同一方向のエッジ間隔を、予めサンプルクロックでそれぞれカウントした値である複数の基準値の少なくとも一つと、エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、判別するステップにおいて、基準値の少なくとも一つとエッジ間隔カウント値とが一致した場合、エッジ間隔カウント値に一致する少なくとも一つの基準値に対応するパタンデータから、同一方向のエッジを検出する間隔に入力されたマンチェスタデータに対応するパタンデータを、前値フラグを用いて決定するステップと、決定するステップによって決定されたパタンデータに基づいて、ＮＲＺデータに復号するステップとを備える。

ここで、マンチェスタデータが、ＮＲＺデータに対して誤り訂正符号化処理を施しマンチェスタ符号化して得られるデータである場合には、上記復号するステップを、複数の所定パタンのＮＲＺデータのうち、特定パタンのＮＲＺデータに対応する特定の基準値と、エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、判別するステップにおいて、特定の基準値とエッジ間隔カウント値とが一致した場合、特定パタンのＮＲＺデータに対応するパタンデータを検出したことを示す特定パタン検出信号を出力するステップと、誤り訂正符号化されたＮＲＺデータと同一のビットレートであり、特定パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップと、決定するステップによって決定されたパタンデータに基づいて、誤り訂正符号化されたＮＲＺデータに、再生クロックに同期して変換する変換ステップと、変換ステップにおいて得られた、誤り訂正符号化されたＮＲＺデータに対して誤り訂正処理を行いＮＲＺデータに復号するステップとに置き換えれば実行可能である。

好ましくは、複数の所定パタンのＮＲＺデータのうち、特定パタンのＮＲＺデータに対応する特定の基準値と、エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、判別するステップにおいて、特定の基準値とエッジ間隔カウント値とが一致した場合、特定パタンのＮＲＺデータに対応するパタンデータを検出したことを示す特定パタン検出信号を出力するステップと、ＮＲＺデータと同一のビットレートであり、特定パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップとをさらに備える。

また、好ましくは、検出するステップにおいてマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“１１”、“１００”、“１０１”、“０００”及び“００１”であるとよい。また、立ち上がりエッジを検出する場合、複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“００”、“０１１”、“０１０”、“１１１”及び“１１０”であるとよい。

さらに、好ましくは、検出するステップにおいてマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、特定パタンのＮＲＺデータは、“１０１”であるとよい。また、立ち上がりエッジを検出する場合、特定パタンのＮＲＺデータは、“０１０”であるとよい。さらに、判別するステップにおいて、基準値に幅を持たせるとよい。

上記のように、本発明によれば、マンチェスタデータの同一方向のエッジに着目して、一意に判別できるマンチェスタデータのパタンを用いて、再生クロックの位相をリセットして従属同期を実現する。このため、マンチェスタデータの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を検出する必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、マンチェスタデータのデューティ比が大きく変動したとしても、精度の良いクロック再生が可能となる。

また、本発明によれば、マンチェスタデータの同一方向のエッジに着目したマンチェスタデータのパタンを用いて、マンチェスタデータの復号を行う。これにより、マンチェスタデータのデューティ比が大きく変動したとしても、精度のよいマンチェスタデータの復号が可能となる。さらに、マンチェスタデータのエッジに着目してマンチェスタデータの復号を行うため、ユニークワードがないマンチェスタデータの復号が可能となる。

また、同一方向のエッジ間隔から一意に判別することが可能な“１０１”または“０１０”のパタンを検出することによって、マンチェスタデータから精度のよいクロックを再生することができる。

さらに、マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、ＮＲＺデータの所定パタンとして、“１１”、“１００”、“１０１”、“０００”及び“００１”を用いることによって、マンチェスタデータの復号が可能となる。また、立ち上がりエッジを検出する場合、ＮＲＺデータの所定パタンは、“００”、“０１１”、“０１０”、“１１１”及び“１１０”を用いることによって、立ち下がりエッジを検出する場合と同様の効果が得られる。

また、基準値の値に幅を持たせることによって、ジッタや波形歪みよって同一方向のエッジ間隔が変動したマンチェスタデータが、どのパタンに該当するか判別することができる。これにより、同一方向のエッジ間隔が変動したマンチェスタデータを用いて、正確なクロック再生が可能になるとともに、復号データの途切れを防止することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るクロック再生装置１の構成を示すブロック図である。図１において、クロック再生装置１は、エッジ間隔カウント部１０１と、パタン判別部１０２と、クロック生成部１０３とを備える。クロック生成部１０３は、２４進カウンタ１３１と、デコーダ１３２とを含む。クロック再生装置１に入力される受信データは、マンチェスタデータである。なお、以下では、サンプルクロックが２４．５７６ＭＨｚであり、再生クロックが１．０２４ＭＨｚである場合を例にして説明を行う。

エッジ間隔カウント部１０１は、入力されたマンチェスタデータの立ち下がりエッジの間隔を、サンプルクロックでカウントする。エッジ間隔カウント部１０１は、カウントした値をエッジ間隔カウント信号として、パタン判別部１０２に出力する。パタン判別部１０２は、エッジ間隔カウント信号が、図２に示すマンチェスタデータのパタン３に対応するカウント数に一致するかどうか判定を行う。エッジ間隔カウント信号が図２に示すパタン３に対応するカウント数に一致する場合、パタン判別部１０２は、パタン３検出信号をクロック生成部１０３に出力する。図２に関する詳細な説明は、後述する。クロック生成部１０３は、サンプルクロックを用いて再生クロックを生成すると共に、パタン判別部１０２が出力するパタン３検出信号に基づいて、再生クロックの位相の制御を行う。クロック生成部１０３の詳細な説明は、後述する。

マンチェスタデータは、立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジのどちらかの、同一方向のエッジに着目すると、２ビットまたは３ビットを単位とした５つのパタンのデータ列に分類できる。図２は、同一方向のエッジとして立ち下がりエッジに着目した場合における、マンチェスタデータを５つのパタンに分類した図である。あらゆるパタンのマンチェスタデータは、図２に示す５つのパタンのデータ列を、前後１ビットまたは２ビットをオーバラップさせて並べることで表現できる。

図２において、パタン１は、ＮＲＺデータが“１１”である場合のマンチェスタデータである。立ち下がりエッジの間隔をサンプルクロックでカウントした場合、パタン１の立ち下がりエッジ間隔は、２４クロックとなる。パタン２は、ＮＲＺデータが“１００”である場合のマンチェスタデータである。パタン２の立ち下がりエッジ間隔は、３６クロックとなる。パタン３は、ＮＲＺデータが“１０１”である場合のマンチェスタデータである。パタン３の立ち下がりエッジ間隔は、４８クロックとなる。パタン４は、ＮＲＺデータが“０００”である場合のマンチェスタデータである。パタン４の立ち下がりエッジ間隔は、２４クロックとなる。パタン５は、ＮＲＺデータが“００１”である場合のマンチェスタデータである。パタン５の立ち下がりエッジ間隔は、３６クロックとなる。

マンチェスタデータのデューティ比が変動しても、図２に示すパタン１〜５のマンチェスタデータは、デューティ比の変動を吸収することができる。図３〜図５を用いて、その理由を説明する。
図３は、パタン３のマンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図である。図３（ａ）は、歪みがない場合（デューティ比が５０％の場合）のパタン３の検波波形を示す図である。図３（ｂ）は、歪みがない場合のパタン３のマンチェスタデータを示す図である。図３（ｃ）は、歪みが発生した場合（デューティ比が変動した場合）のパタン３の検波波形を示す図である。図３（ｄ）は、歪みが発生した場合のパタン３のマンチェスタデータを示す図である。

図３（ｂ）に示すように、歪みがない場合、パタン３の立ち下がりエッジ間隔は、０．５Ｔ＋０．５Ｔ＋０．５Ｔ＋０．５Ｔ＝２Ｔとなる。一方、図３（ｄ）において、デューティ比が変動した場合のパタン３の立ち下がりエッジ間隔は、Ｔ１＝０．５Ｔ−Δｔ及びＴ２＝０．５Ｔ＋Δｔ（Δｔは、歪みがないマンチェスタデータの立ち下がりエッジと歪みが発生した場合のマンチェスタデータの立ち下がりエッジとの時間差。また、Δｔは、歪みがないマンチェスタデータの立ち上がりエッジと歪みが発生したマンチェスタデータの立ち上がりエッジとの時間差でもある）であることから、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ２＋Ｔ１＝２Ｔとなる。このように、パタン３は、デューティ比が変動しても、立ち下がりエッジ間隔が変動しない。

図４は、パタン１のマンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図である。図４（ａ）は、歪みがない場合のパタン１の検波波形を示す図である。図４（ｂ）は、デューティ比が５０％のパタン１のマンチェスタデータを示す図である。図４（ｃ）は、歪みが発生した場合のパタン１の検波波形を示す図である。図４（ｄ）は、デューティ比が変動したパタン１のマンチェスタデータを示す図である。

図４（ｂ）に示すように、歪みがない場合、パタン１の立ち下がりエッジ間隔は、０．５Ｔ＋０．５Ｔ＝Ｔとなる。一方、図４（ｄ）において、デューティ比が変動した場合のパタン１の立ち下がりエッジ間隔は、Ｔ３＝０．５Ｔ−２Δｔ及びＴ４＝０．５Ｔ＋２Δｔであることから、Ｔ４＋Ｔ３＝Ｔとなる。このように、パタン１も、デューティ比が変動しても立ち下がりエッジ間隔が変動しない。パタン４も同様である。

図５は、パタン２のマンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図である。図５（ａ）は、歪みない場合のパタン２の検波波形を示す図である。図５（ｂ）は、デューティ比が５０％のパタン２のマンチェスタデータを示す図である。図５（ｃ）は、歪みが発生した場合パタン２の検波波形を示す図である。図５（ｄ）は、デューティ比が変動したパタン２のマンチェスタデータを示す図である。

図５（ｂ）に示すように、歪みがない場合、パタン２の立ち下がりエッジ間隔は、０．５Ｔ＋０．５Ｔ＋０．５Ｔ＝１．５Ｔとなる。一方、図５（ｄ）において、デューティ比が変動した場合のパタン２の立ち下がりエッジ間隔は、Ｔ２＝０．５Ｔ＋Δｔ及びＴ３＝０．５Ｔ−２Δｔであることから、Ｔ２＋Ｔ２＋Ｔ３＝１．５Ｔとなる。このように、パタン２も、デューティ比が変動しても立ち下がりエッジ間隔が変動しない。パタン５も同様である。

上記のように、パタン１〜５のマンチェスタデータは、歪みが発生した場合でも、デューティ比の変動を吸収することができる。さらに、パタン１〜５のマンチェスタデータは、デューティ比が９９％と極端に変動した場合でも、その変動を吸収することが可能となる。従って、パタン１〜５のマンチェスタデータをクロック再生に用いることが可能となる。

しかし、図２に示すように、パタン１及びパタン４は、立ち下がりエッジ間隔がほぼ同じ値である。このため、立ち下がりエッジ間隔をカウントするだけでは、パタン１とパタン４との判別ができない。同様に、パタン２及びパタン５も、立ち下がりエッジ間隔がほぼ同じ値であるため、立ち下がりエッジ間隔をカウントするだけでは、パタン２とパタン５との判別ができない。従って、パタン１、２、４及び５を用いて、再生クロックの位相を決定することができない。一方、パタン３は、図２に示すように立ち下がりエッジ間隔をカウントするだけで、一意に決定することができる。このため、パタン３を検出するタイミングと再生クロックの位相とを同期させることが可能となる。

パタン判別部１０２は、図２に示すように、入力されたエッジ間隔カウント信号の値が４８である場合、パタン３のマンチェスタデータがクロック再生装置１に入力されたと判別する。パタン判別部１０２は、パタン３のマンチェスタデータが入力されたと判定するごとに、パタン３検出信号をクロック生成部１０３へ送出する。クロック生成部１０３において、２４進カウンタ１３１は、サンプルクロック数の立ち上がりエッジごとに、０から２３の範囲でカウントアップを行い、カウント値をデコーダ１３２に送出する。２４進カウンタ１３１は、カウント値が２３に達した時に、カウント値を０に戻してカウントを続ける。２４進カウンタ１３１は、パタン３検出信号が入力されると、カウント値を０に戻して再びカウントを続ける。デコーダ１３２は、２４進カウンタ１３１のカウント値が０〜１１の場合にハイレベルの信号を出力し、１２〜２３の場合にローレベルの信号を出力する。このようにして再生クロックが生成される。クロック生成部１０３は、以上のように動作することによって、サンプルクロックから１．０２４Ｍｂｐｓの再生クロックを生成すると共に、パタン３検出信号が入力されるたびに、再生クロックの位相をリセットする。

図６を用いて、クロック再生装置１の動作を説明する。図６は、クロック再生装置１の処理を示すフローチャートである。クロック再生装置１は、入力されたマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出すると、図６に示す処理を開始する。エッジ間隔カウント部１０１は、次の立ち下がりエッジを検出するまでの間、入力されるサンプルクロックをカウントする（ステップＳ１０１）。エッジ間隔カウント部１０１は、新たな立ち下がりエッジを検出すると、カウント数をエッジ間隔カウント信号としてパタン判別部１０２に出力する。エッジ間隔カウント信号の値が１８〜３０の場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、パタン判別部１０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン１またはパタン４であると判断して（ステップＳ１０３）、処理を終了する。エッジ間隔カウント信号の値が３１〜４２の場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、パタン判別部１０２は、マンチェスタデータがパタン２またはパタン５であると判断して（ステップＳ１０５）、処理を終了する。エッジ間隔カウント信号の値が４３〜５４の場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、パタン判別部１０２は、マンチェスタデータがパタン３であると判断して（ステップＳ１０７）、パタン３検出信号をクロック生成部１０３に出力する（ステップＳ１０８）。クロック生成部１０３は、パタン３検出信号の入力に基づいて、２４進カウンタ１３１を０にリセットして（ステップＳ１０９）、再生クロックの位相をリセットする。

マンチェスタデータのパタンを判別する際に、エッジ間隔カウント信号を判定する値（以下、判定値という）に幅を持たせた理由を説明する。マンチェスタデータには、通常ジッタや波形歪みが含まれることが多いため、マンチェスタデータの立ち下がりエッジ間隔は変動する。このため、判定値を一つの値に固定すると、パタン判別部１０２において、エッジ間隔が変動したマンチェスタデータのパタンの判別ができないケースが発生する。このため、パタン判別部１０２は、パタンを判定するカウント数の値に幅を持たせて連続させることによって、立ち下がりエッジ間隔が変動したマンチェスタデータがどのパタンに該当するか判別することができる。

図７は、クロック再生装置１が行う処理の具体例を示す図である。図７（ａ）は、データ復号装置に入力されるマンチェスタデータを示す図である。図７（ｂ）は、エッジ間隔カウント部１０１のカウント数を示す図である。図７（ｃ）は、パタン判別部１０２が出力するパタン３検出信号を示す図である。図７（ｄ）は、クロック生成部１０３が出力する再生クロックを示す図である。図７（ａ）〜（ｄ）は、図１に示すａ〜ｄの各点にそれぞれ対応している。

図７に示す例を用いてクロック再生装置１の動作を詳しく説明する。エッジ間隔カウント部１０１には、図７（ａ）に示すマンチェスタデータが入力される。具体的には、時刻ｔ０からｔ３の間に、マンチェスタデータ“１００１１０”がエッジ間隔カウント部１０１に入力される。エッジ間隔カウント部１０１は、時刻ｔ１でマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出すると、サンプルクロックのカウントを開始する。エッジ間隔カウント部１０１は、時刻ｔ２において次の立ち下がりエッジを検出すると、図７（ｂ）に示すように、カウント数４７の値をエッジ間隔カウント信号としてパタン判別部１０２へ出力する。

パタン判別部１０２は、エッジ間隔カウント信号が入力されると、データ復号装置に入力されたマンチェスタデータのパタンを判別する。時刻ｔ２において入力されたエッジ間隔カウント信号の値は４７であるので、パタン判別部１０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン３であると判定する。そして、パタン判別部２０２は、図７（ｃ）に示すように、パタン３検出信号をクロック生成部１０３に出力する。
クロック生成部１０３は、パタン３検出信号が入力されると、１．０２４Ｍｂｐｓの再生クロックの位相を時刻ｔｒにおいてリセットする（図７（ｄ）参照）。クロック再生装置１は、時刻ｔ３以後も、パタン３に相当するマンチェスタデータが入力されるたびに、再生クロックの位相のリセットを繰り返す。

このように、第１の実施形態に係るクロック再生装置１は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジに着目して、一意に判別できるマンチェスタデータのパタン３を検出する。そして、クロック再生装置１は、パタン３の検出タイミングと同期した再生クロックを生成する。このため、マンチェスタデータの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を検出する必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、デューティ比が大きく変動したとしても、精度の良いクロック再生が可能となる。

なお、上記第１の実施形態では、エッジ間隔カウント部１０１は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジ間隔をサンプルクロックでカウントするものとして説明した。しかし、エッジ間隔カウント部１０１は、マンチェスタデータの立ち上がりエッジ間隔をサンプルクロックでカウントしてもよい。この場合、マンチェスタデータの５つのパタンを図８に示す。図８に示すように、立ち上がりエッジを検出する場合、一意にマンチェスタデータの判別が可能なパタンは、パタン３となる。

また、上記第１の実施形態において、クロック生成部１０３は、パタン３検出信号を受信するたびに、再生クロックの位相をリセットするものとして説明を行った。しかし、クロック生成部１０３は、パタン３検出信号を、例えば３回受信して初めて再生クロックの位相をリセットするような、前方保護を用いた構成としてもよい。
また、パタン判別部１０２は、図２に示すパタンに対応しないカウント数を検出した際に、該当パタンなしと判断してもよい。この場合、第１の実施形態に係るクロック再生装置１は、特別な処理を行わない。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係るマンチェスタ復号装置２のブロック図である。図９に示すマンチェスタ復号装置２は、エッジ間隔カウント部１０１と、パタン判別部２０２と、クロック生成部１０３と、復号部２０４とを備える。マンチェスタ復号装置２に入力されるデータは、マンチェスタデータである。エッジ間隔カウント部１０１及びクロック生成部１０３は、第１の実施形態に係るクロック再生装置１で説明したものと同じであるため、その説明を省略する。以下では、サンプルクロックが２４．５７６ＭＨｚであり、再生クロックが１．０２４ＭＨｚである場合を例にして説明を行う。

マンチェスタ復号装置２は、図２に示すマンチェスタデータの５つのパタンを検出することによって、クロック再生及びマンチェスタデータの復号を行う。図２の詳細な説明は、第１の実施形態で既に説明しているため省略する。

パタン判別部２０２は、前値フラグとエッジ間隔カウント信号とを用いて、入力されたマンチェスタデータが図２に示すどのパタンに該当するかを判別する。前値フラグは、復号部２０４が直前に出力したＮＲＺデータの最終１ビットの値である。パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータのパタンを判別後、パタン検出信号を復号部２０４に出力する。また、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン３であると判別した場合、パタン３検出信号をクロック生成部１０３に出力する。復号部２０４は、パタン検出信号とクロック生成部１０３が出力する再生クロックとを用いて、マンチェスタデータをＮＲＺデータに復号する。

図１０〜図１２を用いて、マンチェスタ復号装置２が行う処理を説明する。図１０は、マンチェスタ復号装置２が行う処理を示すフローチャートである。エッジ間隔カウント部１０１がマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出した場合、マンチェスタ復号装置２は、図１０に示す処理を開始する。エッジ間隔カウント部１０１は、新たな立ち下がりエッジを検出するまでの間、サンプルクロック数をカウントする（ステップＳ２０１）。エッジ間隔カウント部１０１は、新たな立ち下がりエッジを検出すると、エッジ間隔カウント信号をパタン判別部２０２に出力する。パタン判別部２０２は、エッジ間隔カウント信号の判定を行う。エッジ間隔カウント信号の値が１８〜３０の場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン１またはパタン４であると判断して、ステップＳ２０３に進む。エッジ間隔カウント信号の値が３１〜４２の場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、パタン判別部２０２は、マンチェスタデータがパタン２またはパタン５であると判断し、ステップＳ２０５に進む。エッジ間隔カウント信号の値が４３〜５４の場合（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）、パタン判別部２０２は、マンチェスタデータがパタン３であると判断し、ステップＳ２０７に進む。

上記第１の実施形態のパタン判別部１０２と同様に、エッジ間隔カウント信号の判定値には、幅を持たせている。これは、マンチェスタデータの立ち下がりエッジ間隔が変動したとしても、マンチェスタデータのパタンを判別可能にするためである。これにより、パタン１〜５のいずれにも該当しない値を持つエッジ間隔カウント信号の発生を防ぐことが可能となるため、マンチェスタ復号装置２は、復号データを途切れることなく出力することが可能となる。

ステップＳ２０３の詳細は、図１１を用いて説明する。パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン１またはパタン４であると判定した後、前値フラグの値を判定する。前値フラグの値が“０”の場合（ステップＳ３０１、Ｙｅｓ）、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン４であると判断する（ステップＳ３０２）。パタン判別部２０２は、パタン４に対応するＮＲＺデータ“０００”の最後のビット値“０”を前値フラグに設定する（ステップＳ３０３）と共に、パタン４を検出したことを示すパタン検出信号を復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン４に対応するＮＲＺデータ“０００”のうち、各パタンのオーバラップするビットを考慮して、“０”を復号する（ステップＳ３０４）。一方、前値フラグの値が“１”の場合（ステップＳ３０１、Ｎｏ）、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン１であると判断する（ステップＳ３０５）。パタン判別部２０２は、パタン１に対応するＮＲＺデータ“１１”の最後のビット値“１”を前値フラグに設定する（ステップＳ３０６）と共に、パタン１を検出したことを示すパタン検出信号を復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン１に対応するＮＲＺデータ“１１”のうち、各パタンのオーバラップするビットを考慮して、“１”を復号する（ステップＳ３０４）。

ステップＳ２０５の詳細は、図１２を用いて説明する。パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン２またはパタン５であると判定した後、前値フラグの値を判定する。前値フラグの値が“０”の場合（ステップＳ４０１、Ｙｅｓ）、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン５であると判断する（ステップＳ４０２）。パタン判別部２０２は、パタン５に対応するＮＲＺデータ“００１”の最後のビット値“１”を前値フラグに設定する（ステップＳ４０３）と共に、パタン５を検出したことを示すパタン検出信号を復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン５に対応するＮＲＺデータ“００１”のうち、各パタンのオーバラップするビットを考慮して、“０１”を復号する（ステップＳ４０４）。一方、前値フラグの値が“１”の場合（ステップＳ４０１、Ｎｏ）、パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン２であると判断する（ステップＳ４０５）。パタン判別部２０２は、パタン２に対応するＮＲＺデータ“１００”の最後のビット値“０”を前値フラグに設定する（ステップＳ４０６）と共に、パタン２を検出したことを示すパタン検出信号を復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン２に対応するＮＲＺデータ“１００”のうち、各パタンのオーバラップするビットを考慮して、“０”を復号する（ステップＳ４０７）。

図１０に戻って、マンチェスタ復号装置２の処理の続きを説明する。パタン判別部２０２は、ステップＳ２０７において、入力されたマンチェスタデータがパタン３であると判定した後、パタン３に対応するＮＲＺデータ“１０１”の最終ビット値“１”を前値フラグに設定する（ステップＳ２０８）。パタン判別部２０２は、パタン３を検出したことを示すパタン検出信号をクロック生成部１０３及び復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン３に対応するＮＲＺデータ“１０１”のうち、各パタンのオーバラップするビットを考慮して、“０１”を復号する（ステップＳ２０９）。クロック生成部１０３は、パタン３検出信号を受信するたびに、再生クロックの位相をリセットする（ステップＳ２１０）。復号部２０４は、ステップＳ２０９、ステップＳ３０４、ステップＳ３０７、ステップＳ４０４及びステップＳ４０７で復号した復号データ（ＮＲＺデータ）を、クロック生成部１０３が生成した再生クロックの位相に合わせて、１ビットずつ出力して（ステップＳ２１１）、処理を終了する。

なお、図１０〜図１２に示すフローチャートは、エッジ間隔カウント部１０１が立ち下がりエッジを検出するたびに実行される。このため、マンチェスタ復号装置２は、図１０〜図１２のフローチャートに示す処理を、二つ並行して行うことになる。

マンチェスタ復号装置２は、図１０〜図１２で説明したように、マンチェスタデータの立ち下がりエッジ間隔と前値フラグとを用いることによって、マンチェスタデータを、図２に示すパタンのどれに該当するか判別すると共に、ＮＲＺデータへの復号を行う。図２に示すパタン１〜５のマンチェスタデータは、上述したように、デューティ比が９９％と大きく変動した場合でも、デューティ比の変動を吸収することができる。このため、マンチェスタ復号装置２は、デューティ比が大きく変動したマンチェスタデータであっても、正確にＮＲＺデータへ復号することが可能となる。

図１３は、マンチェスタ復号装置２が行う処理の具体例を示す図である。図１３（ａ）は、マンチェスタ復号装置２に入力されるマンチェスタデータを示す図である。図１３（ｂ）は、エッジ間隔カウント部１０１が行うサンプルクロックのカウント値を示す図である。図１３（ｃ）は、前値フラグの時間変化を示す図である。図１３（ｄ）は、パタン判別部２０２が出力するパタン３検出信号を示す図である。図１３（ｅ）は、クロック生成部１０３が出力する再生クロックを示す図である。図１３（ｆ）は、マンチェスタ復号装置２が出力する復号データ（ＮＲＺデータ）を示す図である。図１３（ａ）〜（ｆ）は、図９に示すｅ〜ｊの各点にそれぞれ対応している。

図１３を用いてマンチェスタ復号装置２の動作を詳しく説明する。エッジ間隔カウント部１０１には、図１３（ａ）に示すマンチェスタデータが入力される。具体的には、時刻ｔ０からｔ３の間に、マンチェスタデータ“１００１１０”がエッジ間隔カウント部１０１に入力される。エッジ間隔カウント部１０１は、時刻ｔ１でマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出すると、サンプルクロックのカウントを開始する。エッジ間隔カウント部１０１は、時刻ｔ２において次の立ち下がりエッジを検出すると、図１３（ｂ）に示すように、カウント数４７の値をエッジ間隔カウント信号としてパタン判別部２０２へ出力する。

パタン判別部２０２は、エッジ間隔カウント信号が入力されると、マンチェスタ復号装置２に入力されたマンチェスタデータのパタンを判別する。時刻ｔ２においてパタン判別部２０２に入力されたエッジ間隔カウント信号の値は４７であるため、パタン判別部２０２は、パタン３のマンチェスタデータが入力されたと判定して、前値フラグを“１”にセットする（図１３（ｃ）参照）。パタン判別部２０２は、図１３（ｄ）に示すように、パタン３検出信号をクロック生成部１０３に出力する。パタン判別部２０２は、入力されたマンチェスタデータがパタン３であることを示すパタン検出信号を、復号部２０４に出力する。

クロック生成部１０３は、パタン３検出信号が入力されると、時刻ｔ２’において１．０２４Ｍｂｐｓの再生クロックの位相をリセットする（図１３（ｅ）参照）。復号部２０４は、パタン検出信号に基づいて、パタン３のマンチェスタデータを、“１０１”と復号する。そして、復号部２０４は、復号データ（ＮＲＺデータ）としてクロック生成部１０３が生成する再生クロックに位相を合わせて１ビットずつ出力する（図１３（ｆ）参照）。

なお、図１３に示す例と異なり、最初に入力されるマンチェスタデータがパタン３でない場合も考えられる。この場合、マンチェスタ復号装置２は、パタン３のマンチェスタデータが検出されるまで正常な再生クロックを生成できないため、正常な復号動作を保証しない。前値フラグの初期値は、エッジ間隔カウント信号の値のみで一意に決定できるパタン３のマンチェスタデータが入力されるまで前値フラグの値を決定できないため、任意の値でよい。

エッジ間隔カウント部１０１は、時刻ｔ２において、カウント値をリセットする。エッジ間隔カウント部１０１は、次の立ち下がりエッジを検出するまでの間、サンプルクロック数をカウントする（図１３（ｂ）参照）。時刻ｔ４において、エッジ間隔カウント部１０１は、次の立ち下がりエッジを検出して、カウント数２３のエッジ間隔カウント信号をパタン判別部２０２に出力する。

パタン判別部２０２は、時刻ｔ４において、エッジ間隔カウント信号の値と前値フラグの値とを用いて、入力されたマンチェスタデータのパタンを判定する。具体的には、パタン判別部２０２は、時刻ｔ２からｔ４の間に入力されたマンチェスタデータが、パタン１またはパタン４であると判定する。続いて、パタン判別部２０２は、前値フラグの値が１であるため、最初のビットが“１”であるパタン１のマンチェスタデータが入力されたと判定する。パタン判別部２０２は、パタン１の最後のビット値“１”を前値フラグとして設定する（図１３（ｃ）参照）と共に、パタン１のマンチェスタデータが入力されたことを示すパタン検出信号を、復号部２０４に出力する（図１３（ｆ）参照）。復号部２０４は、パタン検出信号を基に、パタン１に対応するＮＲＺデータ“１１”のうち、２番目のビットである“１”を、再生クロックの位相に合わせて出力する。

時刻ｔ４以降、エッジ間隔カウント部１０１、パタン判別部２０２、クロック生成部１０３及び復号部２０４は、上記と同様の動作を繰り返す。時刻ｔ５において、エッジ間隔カウント部１０１は、カウント数３５のエッジ間隔カウント信号を出力する（図１３（ｂ）参照）。パタン判別部２０２は、エッジ間隔カウント信号の値“３５”と、前値フラグの値“１”とから、パタン２のマンチェスタデータが入力されたと判定する。パタン判別部２０２は、前値フラグの値を“０”に設定する（図１３（ｃ）参照）と共に、パタン２を検出したことを示すパタン検出信号を、復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン２に対応するＮＲＺデータ“１００”のうち最初の２ビットを除いた“０”を、復号データとして、再生クロックの位相に合わせて出力する（図１３（ｆ）参照）。

時刻ｔ６において、エッジ間隔カウント部１０１は、カウント数２３のエッジ間隔カウント信号を出力する（図１３（ｂ）参照）。パタン判別部２０２は、エッジ間隔カウント信号の値”２３”と、前値フラグの値“０”とから、パタン４のマンチェスタデータが入力されたと判定する。パタン判別部２０２は、前値フラグの値を“０”に設定する（図１３（ｃ）参照）と共に、パタン４を検出したことを示すパタン検出信号を、復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン４に対応するＮＲＺデータ“０００”のうち最初の２ビットを除いた“０”を、復号データとして、再生クロックの位相に合わせて出力する（図１３（ｆ）参照）。

時刻ｔ７において、エッジ間隔カウント部１０１は、カウント数３５のエッジ間隔カウント信号を出力する（図１３（ｂ）参照）。パタン判別部２０２は、エッジ間隔カウント信号の値”３５”と、前値フラグの値“０”とから、パタン５のマンチェスタデータが入力されたと判定する。パタン判別部２０２は、前値フラグの値を“１”に設定する（図１３（ｃ）参照）と共に、パタン５を検出したことを示すパタン検出信号を、復号部２０４に出力する。復号部２０４は、パタン５に対応するＮＲＺデータ“００１”のうち最初の２ビットを除いた“１”を、復号データとして、再生クロックの位相に合わせて出力する（図１３（ｆ）参照）。

このように、第２の実施形態によれば、マンチェスタ復号装置２は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジに着目したマンチェスタデータのパタンを用いて、マンチェスタデータの復号を行う。このため、マンチェスタデータの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を検出する必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、マンチェスタ復号装置２は、デューティ比が大きく変動したとしても、マンチェスタデータの復号を行うことが可能となる。

なお、第２の実施形態において、マンチェスタ復号装置２は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出するものとして説明を行ったが、マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出してもよい。立ち上がりエッジを検出する場合、パタン判別部２０２が用いるパタンは、第１の実施形態と同様に、図８に示すパタンを用いる。

また、第１及び第２の実施形態において、判定値が連続するように幅を持たせても良いものとして説明を行ったが、判定値の幅が連続しないように設定してもよい。判定値の幅を狭くした場合、パタン判別部２０２は、マンチェスタデータのパタン判別の精度を向上することができる。しかし、判定値の幅を必要以上に狭くすると、マンチェスタデータにジッタや波形歪みが少し存在した場合に、どのパタンにも該当しないエッジ間隔カウント信号が発生する可能性がある。このため、マンチェスタデータのパタンの判別が不可能となり、適切なクロック再生及びマンチェスタ復号が出来なくなる恐れがある。上記の点を勘案して、判定値の幅は、適切に決定されることが望ましい。

また、第１及び第２の実施形態において、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、図１４〜図１７に示すデータ構造のフレームを受信することが望ましい。クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、図１４〜図１７に示すフレームデータを用いることによって、より精度の高いクロック再生及びマンチェスタデータの復号をすることが可能となる。以下に詳しく説明する。

図１４は、第１及び第２の実施形態において、使用することが望ましいフレームデータの一例を示す図である。図１４に示すフレームデータは、送受信機間で伝送される情報データ３０１に、ヘッダであるプリアンブル（ＰＲ）３０２とユニークワード（ＵＷ）３０３とが付加される。ＰＲ３０２は、クロック再生（ビット同期）に用いられる。ＵＷ３０３は、フレーム同期にとるために用いられる。

図１４に示すフレームデータにおいて、ＰＲ３０２には、パタン３に対応するＮＲＺデータが含まれることが望ましい。エッジ間隔カウント部１０１が立ち下がりエッジをカウントする場合、ＰＲ３０２は、ＮＲＺデータのパタンとして“１０１”を含む。このように、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、ＰＲ３０２を受信している間にパタン３に対応するＮＲＺデータが少なくとも一つ以上入力されることになるため、精度のよいクロック再生を行うことが可能となる。なお、エッジ間隔カウント部１０１が立ち上がりエッジをカウントする場合、ＰＲ３０２には、ＮＲＺデータのパタンとして“０１０”を含んでいればよい。

また、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、パタン３に対応するＮＲＺデータがより多く入力されることによって、より正確にクロック再生を行うことが可能となる。このため、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの検出に関係なく、図１４に示すフレームデータのＰＲ３０２には、ＮＲＺデータの“１”と“０”とが交互に並んだパタン（例えば、“１０１０１０１０”）を含んでもよい。

図１５は、第１及び第２の実施形態において、使用することが望ましいフレームデータの一例を示す図である。図１５に示すフレームデータは、情報データ３０１は、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の情報データ３０１−Ｂ１〜３０１−Ｂｎに分割される。情報データ３０１−Ｂｋと情報データ３０１−Ｂｋ＋１（ｋは１以上ｎ−１以下の自然数）との間には、パタン３に対応するＮＲＺデータ“１０１”が挿入される。また、ＰＲ３０２及びＵＷ３０３には、パタン３に対応するＮＲＺデータ“１０１”が付加される。

図１５に示すフレームデータが、クロック再生装置１またはマンチェスタ復号装置２に入力されることによって、以下のような効果が発生する。通信を行う送受信機間において周波数ずれが存在する場合、プリアンブルを用いてクロック再生を行ったとしても、時間の経過とともに再生クロックにずれが発生する。情報データ３０１にパタン３に対応するＮＲＺデータが含まれている場合、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、再生クロックの位相をリセットができるため、周波数ずれに伴う再生クロックのずれの修正が可能である。しかし、情報データ３０１にパタン３に対応するＮＲＺデータが含まれていない場合も考えられる。この場合、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、再生クロックの位相をリセットすることができず、再生クロックのずれの修正ができない。そこで、図１５に示すフレームのように、情報データ３０１中にパタン３に対応するＮＲＺデータを意図的に挿入することによって、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、送受信機間において周波数ずれが発生しても、周期的に再生クロックの修正を行うことが可能となる。従って、図１５に示すフレームは、図１４に示すフレームと比較して、マンチェスタデータを復号する際にビット誤りの発生を防ぐことが可能となる。また、情報データ中に挿入するパタンは、パタン３に対応する３ビットより長いパタンのＮＲＺデータでもよい。例えば、“１０１０１０１０１”のように、“１”と“０”とが交互に並んだＮＲＺデータなどが考えられる。なお、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２が立ち上がりエッジを検出する場合、図１５に示すフレームデータに挿入されるＮＲＺデータ列は、“０１０”となる。

図１６及び図１７は、第１及び第２の実施形態において、使用することが望ましいフレームデータの一例を示す図である。図１６及び図１７に示すフレームデータは、情報データ３０１がｎ個の情報データ３０１−Ｂ１〜３０１−Ｂｎに分割される点において、図１５と同じである。図１６は、分割された情報データ３０１−Ｂｋの最終ビットが“０”の場合、情報データ３０１−Ｂｋの直後には、ＮＲＺデータの“１０”のパタンが挿入される。情報データ３０１−Ｂｋの最終ビットが“１”の場合、情報データＢｋの直後には、ＮＲＺデータの“０１”のパタンが挿入される。

図１７は、分割された情報データ３０１−Ｂｋの先頭ビットが“０”の場合、情報データ３０１−Ｂｋの直前には、ＮＲＺデータの“０１”のパタンが挿入される。情報データ３０１−Ｂｋの先頭ビットが“１”の場合、情報データ３０１−Ｂｋの直前には、ＮＲＺデータの“１０”のパタンが挿入される。図１６及び図１７に示すように、情報データＢｋの先頭ビットまたは最終ビットの値に応じたＮＲＺデータのパタンを挿入することによって、情報データにパタン３に対応するＮＲＺデータが含まれることになる。また、図１６及び図１５に示すフレームは、ＮＲＺデータの“１０１”及び“０１０”のパタンをそれぞれ含むＰＲ２１１及びＵＷ２１２が情報データ３０１の先頭に付加されることによって構成される。

図１６及び図１７に示すように、情報データ中にＮＲＺデータの“１０１”または“０１０”のパタンが挿入されたフレームを用いることによって、図１５に示すフレームと同様の効果を得ることができる。また、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２が立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジのどちらを検出するか不明な場合にも有用である。さらに、図１６及び図１７に示すフレームは、分割された情報データ３０１−Ｂｋの直前または直後に２ビットのパタンを挿入するため、図１５に示すフレーム２１０よりも、挿入するビット数を減らすことができる。このため、図１５に示すフレームを用いた場合と比較して、伝送効率を改善することができる。

なお、図１６及び図１７に示すフレームは、図１５に示すフレームのように挿入するビット数を３ビットとしてもよい。この場合、挿入するＮＲＺデータのパタンは、 “１０１”または“０１０”となる。また、挿入するビット数を３ビット以上としてもよい。この場合、挿入するＮＲＺデータのパタンは、“１”と“０”とが交互に並んだパタンであることが望ましい。これにより、クロック再生装置１及びマンチェスタ復号装置２は、図１５に示すフレームを用いる場合よりも、正確にクロック再生を行うことができる。

（第３の実施形態）
図１８は、本発明の第３の実施形態に係るマンチェスタ復号装置３のブロック図である。図１８に示すマンチェスタ復号装置３は、エッジ間隔カウント部１０１と、パタン判別部２０２と、クロック生成部１０３と、復号部２０４と、誤り訂正部２０５とを備える。
第３の実施形態に係るマンチェスタ復号装置３が、第２の実施形態に係るマンチェスタ復号装置３と異なるのは、入力されるデータが誤り訂正符号化されたＮＲＺデータをマンチェスタ符号化したマンチェスタデータである点と、復号部２０４から出力されたデータを入力信号の一つとする誤り訂正部２０５が追加されている点である。エッジ間隔カウント部１０１及びクロック生成部１０３は、第１の実施形態に係るクロック再生装置１で説明したものと同じであり、また、パタン判別部２０２は、第２の実施形態に係るマンチェスタ復号装置２で説明したものと同じであるため、同じ番号を用いると共に、その説明を省略する。

以下の説明では、誤り訂正符号としてブロック符号の一つであるＢＣＨ符号を用い、また、マンチェスタ復号装置３はマンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出するものとして、本発明の第３の実施形態について説明する。

マンチェスタ復号装置３に入力される、ＢＣＨ符号化されたＮＲＺデータをマンチェスタ符号化したマンチェスタデータに、例えば立ち下がりエッジと誤認識されるノイズが乗った場合、そのノイズの前後で、エッジ間隔が本来のエッジ間隔より短くカウントされることとなる。このような場合、マンチェスタ復号装置３が行う処理を示すフローチャートである図１０において、処理がステップＳ２０６まで進み、さらにステップＳ２０６において、エッジ間隔カウント信号の値が４３〜５４のいずれでもない（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、と判断され、特に何も処理を行わずステップＳ２１１に進む。

この時、パタン判別部２０２では該当するパタンがなく、パタン判別ができなかったことになるので、復号部２０４で適切なマンチェスタ復号が行えないことになる。よって、復号部２０４が再生クロックのタイミングに合わせて出力するデータ（以後、誤り訂正符号化データと称する）は、誤っている可能性がある。一方、クロック生成部１０３から出力された再生クロックは、ノイズが乗ったマンチェスタデータがクロック生成部１０３において、図２に示したパタン３と誤認識されない限りノイズの影響を受けず、そのままのタイミングで出力され続ける。そのため、その再生クロックに同期して復号部２０４から出力される誤り訂正符号化データは、誤っている可能性はあるもののノイズにより欠落することは無い。

誤り訂正部２０５は、復号部２０４から出力された誤り訂正符号化データと再生クロックとを入力信号として、ＢＣＨ符号化された誤り訂正符号化データの復号化を行い、誤り訂正された結果である復号データを出力する。この誤り訂正部２０５は、例えば特許文献４に記載の「誤り訂正装置」を用いて実現することが出来る。誤り訂正部２０５でこのように誤り訂正を行うことが出来るのは、上述したように、誤り訂正符号化データがクロック生成部１０３から出力される再生クロックに同期して復号部２０４から出力されるためで、ノイズにより欠落することが無いことに起因する。ノイズにより誤り訂正符号化データが欠落してしまう場合には、誤り訂正符号を構成する要素そのものが欠落することとなり、誤り訂正を行うことすら出来ない。

このように、第３の実施形態に係るマンチェスタ復号装置３によれば、誤り訂正符号化したＮＲＺデータをマンチェスタ符号化したマンチェスタデータが入力される。このため、入力されるマンチェスタデータに立ち下がりエッジと誤認されるノイズが乗った場合でも、再生クロックは影響を受ける可能性が少なく、また誤り符号化データは誤る可能性はあるが、その出力データの数は送信されたデータの数に対して増減しない。よって、誤り訂正符号化データに誤り訂正処理を行って最終的な復号データとするので、信頼性の高いマンチェスタデータの復号が可能となる。

なお、上記第３の実施形態では、マンチェスタ復号装置３は、マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出するものとして説明を行ったが、一般に立ち下がりエッジと誤認識されるノイズは立ち上がりエッジでも誤認識されるため、マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出してもよい。また、誤り訂正部２０５が、復号部２０４から出力された再生クロックを入力する場合を説明しているが、図１９に示すようにクロック生成部１０３から再生クロックを直接入力してもよい。さらに、上述した誤り訂正符号は、ＢＣＨ符号には限定されず、リードソロモン符号や畳み込み符号等を用いてもよい。

さらに、本発明のクロック再生装置１やマンチェスタ復号装置２及び３を構成するエッジ間隔カウント部１０１、パタン判別部１０２及び２０２、クロック生成部１０３、及び復号部２０４の各機能のブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いによりＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと称される）として実現される。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、本発明以外の特許文献１や特許文献５に記載されているような一般的な受信信号処理回路と、本発明の各の各機能のブロックとを組み合わせて１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。全てを１チップ化することによって、小型無線チップとリーダライタ装置との間で無線通信を行うＩＣカードや無線タグなどのＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術等への適用も可能である。
また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで使用してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別の技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

本発明に係るクロック生成方法及びマンチェスタ復号方法は、デューティ比が大きく変動したマンチェスタデータから精度のよいクロック生成を可能にするとともに、ユニークワードを用いないマンチェスタデータの復号を可能にする効果を有し、マンチェスタデータをＮＲＺデータに復号するためのクロック生成方法及びマンチェスタ復号方法等として有用である。

第１の実施形態に係るクロック再生装置１の構成を示すブロック図 立ち下がりエッジを検出する場合における、マンチェスタデータを５つのパタンに分類した図 マンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図 マンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図 マンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図 クロック再生装置１の処理を示すフローチャート クロック再生装置１が行う処理の具体例を示す図 立ち上がりエッジを検出する場合における、マンチェスタデータを５つのパタンに分類した図 第２の実施形態に係るマンチェスタ復号装置２のブロック図 マンチェスタ復号装置２が行う処理を示すフローチャート マンチェスタ復号装置２がステップＳ２０３において行う詳細な処理を示すフローチャート マンチェスタ復号装置２がステップＳ２０５において行う詳細な処理を示すフローチャート マンチェスタ復号装置２が行う処理の具体例を示す図 使用することが望ましいフレームの一例を示す図 使用することが望ましいフレームの一例を示す図 使用することが望ましいフレームの一例を示す図 使用することが望ましいフレームの一例を示す図 第３の実施形態に係るマンチェスタ復号装置３のブロック図 第３の実施形態に係る他のマンチェスタ復号装置３のブロック図 マンチェスタデータのアイパタンを示す図 マンチェスタデータのデューティ比の変動を示す図 特許文献２が開示しているマンチェスタデータの正常データの判定方法を示す図 特許文献３が開示しているマンチェスタ復号装置のブロック図

符号の説明

１ クロック再生装置
２、３ マンチェスタ復号装置
１０１ エッジ間隔カウント部
１０２、２０２ パタン判別部
１０３ クロック生成部
１３１ ２４進カウンタ
１３２ デコーダ
２０４ 復号部
２０５ 誤り訂正部

Claims (17)

1. ＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ）データをマンチェスタ符号化して得られるマンチェスタデータから当該ＮＲＺデータのビットレートと同一レートの再生クロックを再生するためのクロック再生方法であって、
   入力された前記マンチェスタデータの同一方向のエッジを検出するステップと、
   前記同一方向のエッジを検出する間隔をサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント値として出力するステップと、
   特定パタンのＮＲＺデータをマンチェスタ符号化したパタンデータの同一方向のエッジ間隔を、予め前記サンプルクロックでカウントした値である基準値と、前記エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、
   前記判別するステップにおいて前記基準値と前記エッジ間隔カウント値とが一致した場合、前記パタンデータを検出したことを示すパタン検出信号を出力するステップと、
   前記パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップとを備える、クロック再生方法。
2. 前記検出するステップにおいて、前記マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“１０１”であることを特徴とする、請求項１に記載のクロック再生方法。
3. 前記検出するステップにおいて、前記マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“０１０”であることを特徴とする、請求項１に記載のクロック再生方法。
4. 前記判別するステップにおいて、前記基準値に幅を持たせることを特徴とする、請求項１に記載のクロック再生方法。
5. ＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ）データをマンチェスタ符号化して得られるマンチェスタデータを、当該ＮＲＺデータに復号するためのマンチェスタ復号方法であって、
   入力された前記マンチェスタデータの同一方向のエッジを検出するステップと、
   前記同一方向のエッジを検出する間隔をサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント値を出力するステップと、
   直前に復号したＮＲＺデータの最終ビット値を前値フラグとして保持するステップと、
   複数の所定パタンのＮＲＺデータをマンチェスタ符号化した複数のパタンデータの、前記検出するステップが検出するエッジと同一方向のエッジ間隔を、予め前記サンプルクロックでそれぞれカウントした値である複数の基準値の少なくとも一つと、前記エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、
   前記判別するステップにおいて、前記基準値の少なくとも一つと前記エッジ間隔カウント値とが一致した場合、前記エッジ間隔カウント値に一致する少なくとも一つの前記基準値に対応するパタンデータから、同一方向のエッジを検出する前記間隔に入力されたマンチェスタデータに対応する前記パタンデータを、前記前値フラグを用いて決定するステップと、
   前記決定するステップによって決定された前記パタンデータに基づいて、前記ＮＲＺデータに復号するステップとを備える、マンチェスタ復号方法。
6. 前記複数の所定パタンのＮＲＺデータのうち、特定パタンのＮＲＺデータに対応する特定の前記基準値と、前記エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、
   前記判別するステップにおいて、特定の前記基準値と前記エッジ間隔カウント値とが一致した場合、前記特定パタンのＮＲＺデータに対応するパタンデータを検出したことを示す特定パタン検出信号を出力するステップと、
   前記ＮＲＺデータと同一のビットレートであり、前記特定パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップとを備える、請求項５に記載のマンチェスタ復号方法。
7. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、前記複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“１１”、“１００”、“１０１”、“０００”及び“００１”であることを特徴とする、請求項５に記載のマンチェスタ復号方法。
8. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、前記複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“００”、“０１１”、“０１０”、“１１１”及び“１１０”であることを特徴とする、請求項５に記載のマンチェスタ復号方法。
9. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“１０１”であることを特徴とする、請求項６に記載のマンチェスタ復号方法。
10. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“０１０”であることを特徴とする、請求項６に記載のマンチェスタ復号方法。
11. 前記判別するステップにおいて、前記基準値に幅を持たせることを特徴とする、請求項５に記載のマンチェスタ復号方法。
12. ＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ）データに対して誤り訂正符号化処理を施しマンチェスタ符号化して得られるマンチェスタデータを、誤り訂正処理が施された当該ＮＲＺデータに復号するためのマンチェスタ復号方法であって、
    入力された前記マンチェスタデータの同一方向のエッジを検出するステップと、
    前記同一方向のエッジを検出する間隔をサンプルクロックでカウントした値を、エッジ間隔カウント値を出力するステップと、
    直前に変換したＮＲＺデータの最終ビット値を前値フラグとして保持するステップと、
    複数の所定パタンのＮＲＺデータをマンチェスタ符号化した複数のパタンデータの、前記検出するステップが検出するエッジと同一方向のエッジ間隔を、予め前記サンプルクロックでそれぞれカウントした値である複数の基準値の少なくとも一つと、前記エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、
    前記判別するステップにおいて、前記基準値の少なくとも一つと前記エッジ間隔カウント値とが一致した場合、前記エッジ間隔カウント値に一致する少なくとも一つの前記基準値に対応するパタンデータから、同一方向のエッジを検出する前記間隔に入力されたマンチェスタデータに対応する前記パタンデータを、前記前値フラグを用いて決定するステップと、
    前記複数の所定パタンのＮＲＺデータのうち、特定パタンのＮＲＺデータに対応する特定の前記基準値と、前記エッジ間隔カウント値とが一致するか否かを判別するステップと、
    前記判別するステップにおいて、特定の前記基準値と前記エッジ間隔カウント値とが一致した場合、前記特定パタンのＮＲＺデータに対応するパタンデータを検出したことを示す特定パタン検出信号を出力するステップと、
    前記誤り訂正符号化されたＮＲＺデータと同一のビットレートであり、前記特定パタン検出信号が出力されるタイミングに同期した再生クロックを生成するステップと、
    前記決定するステップによって決定された前記パタンデータに基づいて、前記誤り訂正符号化されたＮＲＺデータに、前記再生クロックに同期して変換する変換ステップと、
    前記変換ステップにおいて得られた、前記誤り訂正符号化されたＮＲＺデータに対して誤り訂正処理を行い前記ＮＲＺデータに復号するステップとを備える、マンチェスタ復号方法。
13. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、前記複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“１１”、“１００”、“１０１”、“０００”及び“００１”であることを特徴とする、請求項１２に記載のマンチェスタ復号方法。
14. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、前記複数の所定パタンのＮＲＺデータは、“００”、“０１１”、“０１０”、“１１１”及び“１１０”であることを特徴とする、請求項１２に記載のマンチェスタ復号方法。
15. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち下がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“１０１”であることを特徴とする、請求項１２に記載のマンチェスタ復号方法。
16. 前記検出するステップにおいて前記マンチェスタデータの立ち上がりエッジを検出する場合、前記特定パタンのＮＲＺデータは、“０１０”であることを特徴とする、請求項１２に記載のマンチェスタ復号方法。
17. 前記判別するステップにおいて、前記基準値に幅を持たせることを特徴とする、請求項１２に記載のマンチェスタ復号方法。
    
    

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