JP2008072186A - Synchronous tracking circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置の受信側で用いられる同期追従回路に関するものである。 The present invention relates to a synchronization tracking circuit used on the receiving side of a communication apparatus.
通信装置の受信側では、送信側から送られてきた信号を復調するために、受信した信号に対して同期をとる必要がある。この同期動作では、期待している信号を受信した場合に復調動作を開始する同期捕捉と、復調の最中に同期ずれをモニターして随時位相補正を行って同期維持を図る同期追従の二通りの動作が要求される。 On the receiving side of the communication device, in order to demodulate the signal sent from the transmitting side, it is necessary to synchronize with the received signal. In this synchronization operation, there are two methods: synchronization acquisition that starts demodulation operation when an expected signal is received, and synchronization tracking that maintains synchronization by monitoring phase shift and performing phase correction at any time during demodulation. Is required.
後者の同期追従では、同期捕捉時に再生するクロックを用いて、その再生クロックに対して1クロックだけ位相が進遅したクロックを発生し、このように再生クロックを1クロックずつずらしながら位相補正を行う方法が知られている(例えば特許文献1)。以下、図9を参照して、従来の同期追従方法についてその概要を説明する。 In the latter synchronization tracking, a clock that is recovered at the time of capturing the synchronization is used to generate a clock whose phase is advanced or delayed by one clock, and thus the phase correction is performed while shifting the recovered clock one clock at a time. A method is known (for example, Patent Document 1). Hereinafter, an outline of a conventional synchronization tracking method will be described with reference to FIG.
図9は、従来の同期追従回路の構成例を示すブロック図である。図9に示す従来の同期追従回路900は、復調回路910の入力段に設けられるもので、A/D変換回路901と、クロック再生回路902と、位相シフト回路903と、2次サンプリング回路904と、位相ずれ検出回路905とを備えている。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a conventional synchronization tracking circuit. A conventional
A/D変換回路901は、ベースバンドアナログ信号をサンプリングして量子化し、2次サンプリング回路904に出力する。
The A /
クロック再生回路902は、同期捕捉時において、再生クロックと、再生クロックよりも1クロック早いearlyクロックと、再生クロックよりも1クロック遅いlateクロックとをそれぞれ発生し、位相シフト回路903に出力する。
The
位相シフト回路903は、クロック再生回路902から入力される3本のクロック信号の各位相を、位相ずれ検出回路905から位相ずれ情報が入力するときはその位相ずれ情報に基づきシフト操作して2次サンプリング回路904に出力する。
The
2次サンプリング回路904は、A/D変換回路901から入力されるサンプリングデータを、位相シフト回路903から入力される3本のクロック用いて2次サンプリングを行い、earlyタイミングデータと再生タイミングデータとlateタイミングデータとを生成し、それらを位相ずれ検出回路905に与える。
The
位相ずれ検出回路905は、2次サンプリング回路904から入力される3本のクロックタイミングデータの振幅比較などを行って位相ずれを検出し、位相ずれの内容(位相ずれ量と位相ずれの方向)を示す位相ずれ情報を位相シフト回路903に与える。
The phase
なお、2次サンプリング回路904から出力される3つのクロックタイミングデータのうち、再生タイミングデータが復調回路910に入力され、同期追従時のデータ復調が行われる。
Of the three clock timing data output from the
次に、図9に示す従来の同期追従回路900の動作について説明する。まず、有効なベースバンド信号に対して同期捕捉が確立した時点で、クロック再生回路902から再生クロック、earlyクロック、lateクロックが出力され始める。
Next, the operation of the conventional
この時点では、位相シフト回路903は、位相シフトを行わずに、入力される各クロックをそのまま2次サンプリング回路904に出力する。2次サンプリング回路904は、A/D変換回路901からの入力データを、位相シフト回路903から入力される各クロックで2次サンプリングして位相ずれ検出回路905に出力する。
At this time, the
いま、同期が正確に取れていると仮定すると、2次サンプリング回路904から出力される3つタイミングデータのうち、再生クロックでサンプリングされたデータが最もSN比が高く、信頼できるデータとなり、復調回路910では、このSN比の高いデータを用いて復調を行うので、問題は生じない。
Assuming that the synchronization is accurately obtained, among the three timing data output from the
しかし、時間の経過に伴い、送受信機間のマスタークロックのずれにより、受信信号との同期が次第にずれていく。そのずれ量が、例えば、位相シフト回路903から出力されるearlyクロックで2次サンプリングされたデータの方が、再生クロックで2次サンプリングされたデータよりもSN比が高くなるまでに至ったとすると、復調回路910に入力されるデータは、再生クロックで2次サンプリングされたデータよりもearlyクロックでサンプリングされたデータの方が望ましいことになる。
However, with the passage of time, the synchronization with the received signal gradually shifts due to the master clock shift between the transceivers. For example, when the amount of deviation reaches a higher S / N ratio than the data secondarily sampled by the early clock output from the
そこで、位相ずれ検出回路905は、そのような位相ずれを検出すると、その検出した位相ずれの内容を位相シフト回路903に通知する。位相シフト回路903は、通知を受けて現在のearlyクロックが新しい再生クロックとなるように位相をずらす操作を行う。その結果、新しいearlyクロックおよび新しいlateクロックは、それぞれ新しい再生クロックよりも1クロック早いクロックおよび新しい再生クロックよりも1クロック遅いクロックとなる。
Therefore, when detecting such a phase shift, the phase
このような動作を行うことにより、2次サンプリング回路904では、それまでearlyクロックでサンプリングされていたデータが、新しい再生クロックでサンプリングされることになり、それが復調回路910に渡されるので、復調回路910では、SN比の高いデータを用いて復調できることになる。
しかしながら、上記従来の同期追従回路では、再生クロックで選択できるデータはA/D変換回路が出力するデータのいずれかであるので、A/D変換回路でn倍のオーバーサンプリング(nは自然数)を行っているとすると、同期追従回路が最良の動作を行っても、位相シフト回路で再生クロックの位相をずらす前後で、Tをシンボル周期またはチップ周期として、最大T/(2n)程度の時間は理想のサンプルタイミングからずれてしまい、復調誤りが生ずる原因の一つになっている。 However, in the above conventional synchronization tracking circuit, the data that can be selected by the reproduction clock is any of the data output from the A / D conversion circuit, so that the A / D conversion circuit performs n times oversampling (n is a natural number). Assuming that the synchronization tracking circuit performs the best operation, a time of about T / (2n) at the maximum is obtained by setting T as a symbol period or chip period before and after shifting the phase of the recovered clock by the phase shift circuit. Deviation from the ideal sample timing is one of the causes of demodulation errors.
また、上記従来の同期追従回路では、再生クロックにT/(2n)程度のずれが生じないと位相ずれを検出しないので、位相のずれている期間が長いという問題もある。 In addition, the conventional synchronization tracking circuit has a problem that a phase shift period is long because a phase shift is not detected unless a shift of about T / (2n) occurs in the recovered clock.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、最大SN比を与える位相での同期状態を高精度に保持できる同期追従回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a synchronization tracking circuit that can maintain a synchronization state at a phase that gives a maximum S / N ratio with high accuracy.
上述した目的を達成するために、本発明は、ベースバンドアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路と、前記A/D変換回路から入力するデジタル信号についてインターポレーション演算処理を実施する際に、位相ずれ情報が入力する場合は、当該位相ずれ情報に基づきインターポレーション演算係数を調整するインターポレーション回路と、同期捕捉時に再生された再生クロックと、当該再生クロックに対し1処理クロック分の位相が進遅した2つのクロックの都合3つのクロックを用いて前記インターポレーション回路が出力するインターポレーションデータをサンプリングして出力する2次サンプリング回路と、前記2次サンプリング回路が出力する3つのサンプリングデータを用いて最大SN比を与える位相からのずれを監視し、所定の位相ずれを検出した場合は前記位相ずれ情報を出力する位相ずれ検出回路と、前記2次サンプリング回路が出力する再生クロックでサンプリングされたデータを用いて復調処理を行う復調回路とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention performs an interpolation calculation process on an A / D conversion circuit that converts a baseband analog signal into a digital signal and a digital signal that is input from the A / D conversion circuit. In this case, when phase shift information is input, an interpolation circuit that adjusts an interpolation calculation coefficient based on the phase shift information, a recovered clock regenerated at the time of synchronization acquisition, and one processing clock for the recovered clock A secondary sampling circuit that samples and outputs the interpolation data output by the interpolation circuit using three clocks of two clocks whose phases are advanced / delayed by a minute, and the secondary sampling circuit outputs Deviation from phase giving maximum signal-to-noise ratio using 3 sampling data A phase shift detection circuit that monitors and outputs the phase shift information when a predetermined phase shift is detected; and a demodulation circuit that performs a demodulation process using data sampled by a reproduction clock output from the secondary sampling circuit; It is characterized by having.
本発明によれば、同期ずれを検出した場合は、インターポレーション回路が位相ずれ検出回路からの位相ずれ量に基づきSN比が最大となるタイミングと再生クロックのタイミングとが合うようにA/D変換回路からのデータを補間して出力するので、高精度な同期追従が実現でき、受信感度の向上が図れる。 According to the present invention, when synchronization deviation is detected, the A / D is set so that the timing at which the S / N ratio becomes maximum and the timing of the recovered clock match the interpolation circuit based on the phase deviation amount from the phase deviation detection circuit. Since the data from the conversion circuit is interpolated and output, high-accuracy synchronous tracking can be realized and reception sensitivity can be improved.
本発明によれば、最大SN比を与える位相での同期状態を高精度に保持できるので、復調に用いるデータのSN比を向上させ、受信感度の向上が図れるという効果を奏する。 According to the present invention, since the synchronization state at the phase that provides the maximum SN ratio can be maintained with high accuracy, it is possible to improve the SN ratio of data used for demodulation and improve reception sensitivity.
以下に図面を参照して、本発明にかかる同期追従回路の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a synchronization tracking circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による同期追従回路の構成を示すブロック図である。図1に示すこの実施の形態1による同期追従回路100は、A/D変換回路101と、帯域制限フィルタ102と、インターポレーション回路103と、2次サンプリング回路104と、位相ずれ検出回路105と、ジッタ除去フィルタ106とを備えている。なお、帯域制限フィルタ102とジッタ除去フィルタ106とは、必要に応じて設けられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a synchronous tracking circuit according to Embodiment 1 of the present invention. A synchronization follow-
A/D変換回路101は、ベースバンドアナログ信号をオーバーサンプリングして量子化し、帯域制限フィルタ102に出力する。
The A /
帯域制限フィルタ102は、A/D変換回路101が出力するサンプリングデータに帯域制限処理を施してインターポレーション回路103に出力する。例えば、ベースバンドアナログ信号が充分に帯域外ノイズが抑えられて入力する場合は、帯域制限フィルタ102は、省略可能である。
The
インターポレーション回路103は、例えば図2に示すような構成によって、帯域制限フィルタ102から入力するサンプリングデータにインターポレーション処理(補間処理)を施し、それを2次サンプリング回路104に出力する。インターポレーション回路103の詳細な動作は後述する。
The
2次サンプリング回路104は、外部から入力される同期捕捉時の再生クロックから、1クロック早いearlyクロックと1クロック遅いlateクロックとをそれぞれ発生し、それら3本のクロックを用いて、インターポレーション回路103にてインターポレーション処理が施されたサンプリングデータ(インターポレーションデータ)を2次サンプリングし、earlyタイミングデータと再生タイミングデータとlateタイミングデータとを生成し、それらを位相ずれ検出回路105に与える。
The
位相ずれ検出回路105は、2次サンプリング回路104から入力される3つのクロックタイミングデータの振幅比較などを行って位相ずれを検出し、検出した位相ずれの内容(位相ずれ量と位相ずれの方向)を示す位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106に与える。
The phase
ジッタ除去フィルタ106は、位相ずれ検出回路105から入力する位相ずれ情報を平均化してジッタの影響の除去し、それをインターポレーション回路103に出力する。位相ずれ検出回路105での位相ずれ検出情報にジッタ成分が少なくその検出精度が充分であれば、ジッタ除去フィルタ106は、省略可能である。
The
なお、2次サンプリング回路104から出力される3つのクロックタイミングデータのうち、再生タイミングデータが復調回路110に入力され、同期追従時のデータ復調が行われる。
Of the three clock timing data output from the
図2は、図1に示すインターポレーション回路103の構成例を示すブロック図である。インターポレーション回路103は、例えば図2に示すように、帯域制限フィルタ102から入力するサンプリングデータを2段シフトするシフトレジスタ201と、シフトレジスタ201の初段出力データを一方の入力データとする乗算回路202と、シフトレジスタの終段出力データを一方の入力データとする乗算回路203と、乗算回路202の他方の入力データであるインターポレーション演算係数(乗算係数p)を発生するインターポレーション演算係数発生回路204と、乗算回路203の他方の入力データであるインターポレーション演算係数(乗算係数q)を発生するインターポレーション演算係数発生回路205と、乗算回路202,203の乗算結果を加算し、それをインターポレーションデータとして2次サンプリング回路104に出力する加算回路206とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
ここで、インターポレーション演算係数発生回路204,205は、A/D変換回路101のサンプリングレートとシンボルレート(スペクトル拡散の場合はチップレート)との関係を考慮して定められる周期でインターポレーション演算係数を発生する。その周期は、次のように決定される。
Here, the interpolation calculation
まず、A/D変換回路101のサンプリングレートをRa、シンボルレート(スペクトル拡散の場合はチップレート)をRs、同期追従処理を行う際のオーバーサンプリング数をnとすると、インターポレーション回路103は、ベースバンドアナログ信号に対して等間隔でサンプリングされた単位時間当たりRa個のデータを用い、あたかも、ベースバンドアナログ信号に対して単位時間当たり(n×Ra)個の等間隔サンプリングを行ったかのようなデータを出力する。
First, assuming that the sampling rate of the A /
このときのインターポレーション演算係数の周期は、Raと(n×Ra)との最大公約数の逆数で与えられる。例えば、A/D変換回路101のサンプリングレートとオーバーサンプリングのレートとが同一であれば、インターポレーション演算係数の周期は、サンプリングレートの逆数、つまり一定値となる。
The period of the interpolation calculation coefficient at this time is given by the reciprocal of the greatest common divisor of Ra and (n × Ra). For example, if the sampling rate of the A /
具体的な数値で示すと、例えば、A/D変換回路101のサンプリングレートが60MHz、チップレートが11MHz、オーバーサンプリング数が4である場合、インターポレーション回路103は、60MHzでサンプリングされたデータを44MHzサンプリングデータに変換して出力することになる。このときのインターポレーション演算係数の周期は、0.25μsとなる。
Specifically, for example, when the sampling rate of the A /
なお、デジタル回路が60MHzのクロックで動作しているとすると、0.25μsは15クロック分である。この場合には、インターポレーション演算係数発生回路204,205は、15通りのインターポレーション演算係数を準備して巡回させることになる。このとき、インターポレーション回路103における単位時間当たりの入力データ数に対する出力データ数の比は15:11となるので、15通りのインターポレーション演算係数のうち、4個はダミーデータとなる。そこで、ダミー以外の有効なデータが出力されているときにそのことを示すイネーブル信号を生成するなどの処置を施すと、以降の処理が簡便になる。
If the digital circuit is operating with a 60 MHz clock, 0.25 μs is 15 clocks. In this case, the interpolation calculation
また、もしインターポレーション演算係数発生回路204,205に位相ずれ情報が入力される場合は、その瞬間にインターポレーション出力の位相をずらすようなインターポレーション演算係数を発生し、以降、そのずれた位相を維持するようにインターポレーション演算係数を巡回発生する、もしくは、その瞬間にインターポレーション出力のインターポレーション演算係数選択の順番を適当な順番に飛ばし、以降、飛ばしたところから順番にインターポレーション演算係数を選択する。位相ずれ情報が入力される場合の詳細な動作については後述する。
Also, if phase shift information is input to the interpolation calculation
次に、図1〜図4を参照して、この実施の形態1による同期追従回路100の動作について説明する。なお、図3および図4では、ベースバンドアナログ信号、A/D変換回路のサンプルタイミングおよびインターポレーション処理との関係が示されているが、図3は、同期追従回路100の動作(その1)として位相ずれ検出回路105が予め定めた位相ずれ量を超える位相ずれ量を検出した場合に行う同期追従動作を説明する図であり、図4は、同期追従回路100の動作(その2)として位相ずれ検出回路105が検出した位相ずれ量に基づき随時に行う同期追従動作を説明する図である。
Next, the operation of the
図3、図4において、横軸に示すa,b,c,dは、A/D変換回路101が4倍のオーバーサンプリングを行っている場合のサンプルタイミングである。ベースバンドアナログ信号300の波形上に示すA,B,C,Dは、a,b,c,dの対応するサンプルタイミングでA/D変換回路101が出力するサンプリングデータである。図3(a),(b),(c)と図4(a),(b)では、ベースバンドアナログ信号300の最大振幅タイミングとA/D変換回路101でのサンプルタイミングa,b,c,dとの各種の関係が示されている。
3 and 4, a, b, c, and d shown on the horizontal axis are sample timings when the A /
インターポレーション回路103では、図2において、シフトレジスタ201には、サンプリングデータA,B,C,Dがこの順序で入力される。今、乗算係数pが0、乗算係数qが1であるとすれば、乗算回路203の乗算結果は0となり、乗算回路204の乗算結果はA,B,C,Dとなる。
In the
さて、図3において、ベースバンドアナログ信号300の最大値を示すタイミングが最大のSN比を与えるタイミングと一致しているとし、そのタイミングがA/D変換回路101のサンプルタイミングbと一致した図3(a)に示す関係であるときは、インターポレーション演算係数(p,q)が例えば(p,q)=(0,1)であれば、インターポレーション回路103が出力するインターポレーションデータA,B,C,Dは、サンプルタイミングa,b,c,dにてサンプリングされたデータそのものである。
In FIG. 3, it is assumed that the timing indicating the maximum value of the baseband analog signal 300 coincides with the timing giving the maximum S / N ratio, and the timing coincides with the sample timing b of the A /
2次サンプリング回路104では、今の例では、インターポレーション出力データA,B,Cの振幅比較からB>A=Cなる関係を検出し、B>A=Cなる位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路103に与える。インターポレーション回路103は、正規のサンプルタイミングで位相ずれ情報を受けたので、インターポレーション演算係数(p,q)=(0,1)を維持する。これによって、復調回路110では、ベースバンドアナログ信号300の最大値Bを取り込むことができるので、良好なSN比の基で復調を行うことができる。
In the present example, the
この状態から時間が経つにつれ、送受信機間のマスタークロック周波数の僅かなずれにより、ベースバンドアナログ信号300の最大値とサンプルタイミングbとの関係が徐々にずれ始め、図3(b)に示す状態となったとする。図3(b)では、ベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングb,c間の中央に位置し、インターポレーション出力データB,Cの振幅が等しくなった場合が示されている。図3(a)にて最大振幅を示すインターポレーション出力データBと比較すると、図3(b)でのインターポレーション出力データB,Cは、共にサンプルタイミングがずれているので、SN比は低くなっている。 As time elapses from this state, the relationship between the maximum value of the baseband analog signal 300 and the sample timing b gradually begins to shift due to a slight shift in the master clock frequency between the transceivers, and the state shown in FIG. Suppose that FIG. 3B shows a case where the maximum value of the baseband analog signal 300 is located at the center between the sample timings b and c, and the amplitudes of the interpolation output data B and C are equal. Compared with the interpolation output data B showing the maximum amplitude in FIG. 3A, the interpolation output data B and C in FIG. 3B are both out of sample timing, so the SN ratio is It is low.
さらに時間の経過に伴ってベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングb,c間の中央位置を過ぎてサンプルタイミングcの方に少しでも近づくと、インターポレーション出力データCの振幅がインターポレーション出力データBよりも大きる。このとき、位相ずれ検出回路105では、サンプルタイミングcでのタイミングデータが最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報を出力する。この位相ずれ情報はジッタ除去フィルタ106を通りインターポレーション回路103に入力される。
As the time elapses, when the maximum value of the baseband analog signal 300 passes the center position between the sample timings b and c and approaches the sample timing c as much as possible, the amplitude of the interpolation output data C becomes interpolated. Output data B. At this time, the phase
インターポレーション回路103では、lateタイミングデータが最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報を受けたので、インターポレーション演算係数を変更する。例えば、(p,q)=(0,1)を(p,q)=(0.5,0.5)と変更する。その結果、インターポレーション回路103では、入力するサンプリングデータA,B,C,Dから、図3(b)に示すように、(A+B)/2,(B+C)/2,(C+D)/2なるインターポレーション出力データを生成して2次サンプリング回路104に出力する。こうすることによって、復調回路110は、再生クロックで2次サンプリングしたインターポレーション出力データ(B+C)/2を取り込むことができる。
Since the
ここで、図3(b)に示すように、インターポレーション出力データ(B+C)/2は、インターポレーション演算によってベースバンドアナログ信号300の最もSN比が大きくなるタイミングのデータとして作り出されているので、最もSN比が高いデータである。したがって、復調回路110では、位相ずれが生じた場合でも良好なSN比の下で復調を行うことができる。
Here, as shown in FIG. 3B, the interpolation output data (B + C) / 2 is generated as data at a timing at which the SN ratio of the baseband analog signal 300 becomes the largest by the interpolation calculation. Therefore, the data has the highest SN ratio. Therefore, the
その後、図3(c)に示すように、やがてベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングcの位置と一致し、さらに時間が経過した場合は、インターポレーション演算係数は(p,q)=(0.5,0.5)を維持しているので、位相ずれ検出回路105は、earlyクロックで2次サンプリングされたインターポレーション出力データ(A+B)/2と、再生クロックで2次サンプリングされたインターポレーション出力データ(B+C)/2と、lateクロックで2次サンプリングされたインターポレーション出力データ(C+D)/2とを受ける。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (c), when the maximum value of the baseband analog signal 300 eventually coincides with the position of the sample timing c and further time elapses, the interpolation calculation coefficient is (p, q). = (0.5, 0.5) is maintained, the phase
この場合には、インターポレーション出力データ(C+D)/2が最も振幅が大きくなるので、位相ずれ検出回路105は、lateタイミングデータが最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路103に出力する。
In this case, since the interpolation output data (C + D) / 2 has the largest amplitude, the phase
インターポレーション回路103は、lateタイミングデータを再生クロックのタイミングデータに変更するように、再びインターポレーション演算係数を(p,q)=(0,1)とする。これによって、インターポレーション出力データA,B,C,Dが出力される。
The
このとき、インターポレーション回路103は、再生クロックのタイミングでデータCを出力するようにタイミングを調整しておく。こうすることで、復調回路110は、ベースバンドアナログ信号300の最大値Cを取り込むことができ、良好なSN比の基で復調を行うことができる。
At this time, the
このように、SN比が最大となるタイミングとの同期ずれが生じた場合には、インターポレーションの演算係数を変更してSN比が最大となるタイミングのデータを作って復調するようにしたので、良好なSN比の下で安定的に復調動作が行えるようになり、受信感度の向上が図れる。 As described above, when the synchronization with the timing at which the S / N ratio becomes maximum occurs, the interpolation calculation coefficient is changed so that data at the timing at which the S / N ratio becomes maximum is generated and demodulated. Thus, the demodulation operation can be stably performed under a good S / N ratio, and the reception sensitivity can be improved.
次に、図4を参照して、同期位相が少しでもずれた場合に、位相ずれ検出回路105が随時位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路103に与えて同期追従動作を行う場合について説明する。
Next, referring to FIG. 4, when the synchronization phase is shifted even a little, the phase
図4(a),(b)は、図3(a)に示した状態から少しだけ位相がずれた状態を示している。図4(a)は、サンプリングデータAよりもサンプリングデータCの方がやや振幅が大きい場合を示し、図4(b)は、サンプリングデータAよりもサンプリングデータCの方がやや振幅が小さい場合を示している。 FIGS. 4A and 4B show a state where the phase is slightly shifted from the state shown in FIG. 4A shows a case where the sampling data C has a slightly larger amplitude than the sampling data A, and FIG. 4B shows a case where the sampling data C has a slightly smaller amplitude than the sampling data A. Show.
上記したように、図3(a)に示す状態では、位相ずれ検出回路105は、現在復調に用いられているサンプルタイミングはサンプルタイミングbであると認識している。インターポレーション回路103では、インターポレーション演算係数(p,q)を(p,q)=(0,1)としているので、インターポレーション回路103が出力するインターポレーションデータA,B,C,Dは、サンプルタイミングa,b,c,dにてサンプリングされたデータそのものである。
As described above, in the state shown in FIG. 3A, the phase
位相ずれ検出回路105は、2次サンプリング回路104からの3つのタイミングデータの振幅を比較し、どのデータがどれだけ大きくなったかを示す位相ずれ情報を生成し、ジッタ除去フィルタ106を通してインターポレーション回路103に与える。
The phase
インターポレーション回路103は、入力される位相ずれ情報に応じてインターポレーション演算係数p,qの値を変更する。
The
具体的には、図4(a)に示す場合は、インターポレーション回路103では、サンプリングデータAよりもサンプリングデータCの方がやや振幅が大きいという位相ずれ情報が入力されるので、インターポレーション演算係数pは0よりもやや大きい値にし、インターポレーション演算係数qは1よりやや小さい値とする。例えば、(p,q)=(0.125,0.875)とする。その結果、インターポレーション回路103の出力は、図4(a)に示すα,β,γ・・・となる。ここでのインターポレーションデータβのタイミング位置は、サンプリングデータBのサンプルタイミングbの近傍進相側にあるが、実際のベースバンドアナログ信号300の最大値を与えるタイミング位置である。インターポレーション回路103は、再生クロックでインターポレーションデータβをサンプリングするようにタイミングを調整してインターポレーションデータを出力する。
Specifically, in the case illustrated in FIG. 4A, the
また、図4(b)に示す場合は、インターポレーション回路103では、サンプリングデータAの方がサンプリングデータCよりもやや振幅が大きいという位相ずれ情報が入力されるので、インターポレーション演算係数pは1よりやや小さい値にし、インターポレーション演算係数qは0よりもやや大きい値とする。例えば、(p,q)=(0.875,0.125)とする。その結果、インターポレーション回路103の出力は、図4(b)に示すα,β,γ・・・となる。ここでのインターポレーションデータαのタイミング位置は、サンプリングデータBのサンプルタイミングbの近傍遅相側にあるが、実際のベースバンドアナログ信号300の最大値を与えるタイミング位置である。インターポレーション回路103は、再生クロックでインターポレーションデータαをサンプリングするようにタイミングを調整してインターポレーションデータを出力する。
In the case shown in FIG. 4B, the
このように、位相ずれを随時検出してインターポレーション処理を実施する場合には、図3にて説明したよりもさらに短い時間遅れを有して位相ずれに追従できることになるので、より高精度な同期追従が可能となる。 As described above, when the phase shift is detected at any time and the interpolation processing is performed, the phase shift can be followed with a shorter time delay than that described in FIG. Synchronized tracking is possible.
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2による同期追従回路の構成を示すブロック図である。なお、図5では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the synchronization tracking circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 1 (Embodiment 1). Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.
すなわち、図5に示すように、この実施の形態2による同期追従回路500は、図1(実施の形態1)に示した構成において、インターポレーション回路103及び2次サンプリング回路104に代えてインターポレーション回路501が設けられ、また、位相ずれ検出回路105に代えて位相ずれ検出回路502が設けられている。また、復調回路110に代えて復調回路510が設けられている。
That is, as shown in FIG. 5, the synchronous follow-
インターポレーション回路501は、例えば図6に示すような構成によって、帯域制限フィルタ102から入力するサンプリングデータにインターポレーション処理(補間処理)を施し、その際に、ジッタ除去フィルタ106から制御信号(位相ずれ情報)が入力されるときはインターポレーション演算係数(乗算係数)を変更してインターポレーション処理を施し、それをインターポレーションデータとして出力するとともに、外部から入力される同期捕捉時の再生クロックから復調用イネーブル信号と位相ずれ検出用イネーブル信号とを生成して出力する。
The
位相ずれ検出回路502は、インターポレーション回路501が出力する位相ずれ検出用イネーブル信号が示すイネーブル期間において、インターポレーション回路501が出力するインターポレーションデータの各データの振幅比較などによって位相ずれを検出するとともに、最大振幅が存在するタイミングを検出し、検出した位相ずれの内容(位相ずれ量と位相ずれの方向)を示す位相ずれ情報と、最大振幅タイミング情報とをジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路501に与える。
In the enable period indicated by the phase shift detection enable signal output from the
なお、インターポレーション回路501から出力される復調用イネーブル信号とインターポレーション出力データとが復調回路510に入力され、同期追従時のデータ復調が行われる。
Note that the demodulation enable signal and the interpolation output data output from the
図6は、図5に示すインターポレーション回路の構成例を示すブロック図である。インターポレーション回路501は、例えば図6に示すように、図2に示したインターポレーション回路103に、カウンタ601とデコーダ602とが追加されている。つまり、インターポレーション回路501は、インターポレーション演算部(201〜206)と、イネーブル信号発生部(601,602)とで構成されている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the interpolation circuit shown in FIG. For example, as shown in FIG. 6, the
カウンタ601は、外部から入力される同期捕捉時の再生クロックの1周期を繰り返しカウントし、そのカウント値をデコーダ602に与える。
The
デコーダ602は、カウンタ601からのカウント値をデコードして、A/D変換回路101での3サンプルタイミングの期間をイネーブル期間とする位相ずれ検出回路105向けのイネーブル信号(位相ずれ検出用イネーブル信号)と、A/D変換回路101での3サンプルタイミングの期間の真ん中のタイミングを示す復調回路510向けのイネーブル信号(復調用イネーブル信号)とを出力する。
The
次に、図5〜図8を参照して、この実施の形態2による同期追従回路500の動作について説明する。なお、図7は、同期追従回路500の動作(その1)として位相ずれ検出回路502が予め定めた位相ずれ量を超える位相ずれ量を検出した場合にインターポレーション処理を適用して行う同期追従動作を説明する図である。また、図8は、同期追従回路500の動作(その2)として位相ずれ検出回路502が検出した位相ずれ量に基づき随時インターポレーション処理を適用して行う同期追従動作を説明する図である。
Next, the operation of the
ここで、図7は図3に対応し、図8は図4に対応し、同様に、ベースバンドアナログ信号の位相同期すべき最大値とA/D変換回路のサンプルタイミングとの関係及び位相ずれとインターポレーション処理との関係が示されている。説明の便宜から、図7は図3と同様の表現とし、図8は図4と同様の表現としている。また、インターポレーション回路501では、インターポレーション演算部(201〜206)は、インターポレーション回路103と同様である。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
7 corresponds to FIG. 3 and FIG. 8 corresponds to FIG. 4. Similarly, the relationship between the maximum value of the baseband analog signal to be phase-synchronized and the sample timing of the A / D converter circuit and the phase shift And the interpolation process are shown. For convenience of explanation, FIG. 7 has the same expression as FIG. 3, and FIG. 8 has the same expression as FIG. In the
まず、図7において、ベースバンドアナログ信号300の最大値がA/D変換回路101のサンプルタイミングbと一致した図7(a)に示す関係であるときは、位相ずれ検出回路502は、サンプルタイミングa〜cの期間をイネーブル期間としてインターポレーション出力データを取り込む。インターポレーション回路501のインターポレーション演算部(201〜206)では、実施の形態1と同様に、例えば(p,q)=(0,1)としてインターポレーションデータA,B,C,Dを出力している。
First, in FIG. 7, when the maximum value of the baseband analog signal 300 matches the sample timing b of the A /
位相ずれ検出回路502では、インターポレーション出力データA,B,Cの振幅比較から、B>A=Cなる関係を検出し、現在復調している真ん中のタイミングでのデータの振幅が最も大きい、つまり、同期ずれは生じていないと判定し、ジッタ除去フィルタ10経由でインターポレーション回路501に同期ずれは生じていないことを通知する。したがって、インターポレーション演算部(201〜206)では、インターポレーション演算係数(p,q)=(0,1)を維持する。これによって、復調回路510では、ベースバンドアナログ信号300の最大値Bを取り込むことができるので、良好なSN比の下で復調を行うことができる。
The phase
次に、送受信器間のマスタークロック周波数の僅かなずれによってベースバンドアナログ信号300の最大値とサンプルタイミングbとの関係が徐々にずれ始め、図7(b)に示す状態となった場合について説明する。 Next, the case where the relationship between the maximum value of the baseband analog signal 300 and the sample timing b starts to gradually shift due to a slight shift in the master clock frequency between the transmitter and receiver, and the state shown in FIG. To do.
図7(b)では、ベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングb,c間の中央に位置しインターポレーション出力データB,Cの振幅が等しくなった場合が示されている。図7(b)でのインターポレーション出力データB,Cは、共にベースバンドアナログ信号300の最大値とタイミングがずれているので、共にSN比は低くなる。 FIG. 7B shows a case where the maximum value of the baseband analog signal 300 is located at the center between the sample timings b and c and the amplitudes of the interpolation output data B and C are equal. Since the interpolation output data B and C in FIG. 7B are both out of timing with the maximum value of the baseband analog signal 300, the SN ratio is low.
さらに時間の経過に伴って、ベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングb,c間の中央位置を過ぎてサンプルタイミングcの方に少しでも近づくと、インターポレーション出力データCの振幅がインターポレーション出力データBよりも大きくなる。 As the time further elapses, when the maximum value of the baseband analog signal 300 passes through the center position between the sample timings b and c and approaches the sample timing c as much as possible, the amplitude of the interpolation output data C becomes interpolated. It becomes larger than the poration output data B.
このとき、位相ずれ検出回路502は、サンプルタイミングcでのタイミングデータ(lateタイミングデータ)が最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報を出力する。この位相ずれ情報はジッタ除去フィルタ106を通り、インターポレーション回路501に入力される。
At this time, the phase
インターポレーション回路501では、lateタイミングデータが最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報を受けたので、インターポレーション演算係数を変更する。例えば、(p,q)=(0,1)を(p,q)=(0.5,0.5)と変更する。その結果、インターポレーション回路501では、入力するサンプリングデータA,B,C,Dから、図7(b)に示すように、(A+B)/2,(B+C)/2,(C+D)/2なるインターポレーション出力データを生成して出力する。このとき、インターポレーション出力データ(B+C)/2を出力するタイミングと復調用イネーブル信号を出力するタイミングとを合わせておく。こうすることで、復調回路510は、インターポレーション出力データ(B+C)/2を取り込むことができる。
Since the
ここで、図7(b)に示すように、インターポレーション出力データ(B+C)/2は、インターポレーション演算によってベースバンドアナログ信号300の最もSN比が大きくなるタイミングのデータとして作り出されているので、最もSN比が高いデータとなる。したがって、復調回路510では、位相ずれが生じた場合でも良好なSN比の下で復調を行うことができる。
Here, as shown in FIG. 7B, the interpolation output data (B + C) / 2 is generated as data at the timing at which the SN ratio of the baseband analog signal 300 is maximized by the interpolation calculation. Therefore, the data with the highest SN ratio is obtained. Therefore, the
その後、図7(c)に示すように、やがてベースバンドアナログ信号300の最大値がサンプルタイミングcの位置と一致し、さらに時間が経過した場合は、インターポレーション回路501では、インターポレーション演算係数を(p,q)=(0.5,0.5)に維持しているので、位相ずれ検出回路502は、位相ずれ検出用イネーブル信号によって(A+B)/2,(B+C)/2,(C+D)/2なるインターポレーション出力データを受ける。
After that, as shown in FIG. 7C, when the maximum value of the baseband analog signal 300 eventually coincides with the position of the sample timing c and further time elapses, the
この場合は、インターポレーション出力データ(C+D)/2が最も振幅が大きくなるので、位相ずれ検出回路502は、位相ずれ検出用イネーブル信号期間の最後のタイミングで取り込んだデータが最も振幅が大きかったことを知らせる位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路501に出力する。
In this case, since the interpolation output data (C + D) / 2 has the largest amplitude, the phase
インターポレーション回路501は、位相ずれ検出用イネーブル信号期間最後のタイミングでのデータを位相ずれ検出用イネーブル信号期間の真ん中のタイミングのデータに変更するように、再びインターポレーション演算係数を(p,q)=(0,1)とする。これによって、インターポレーション出力データA,B,C,Dが出力される。このとき、インターポレーション回路501では、復調用イネーブル信号のタイミングでデータCを出力するようにタイミング調整をしておく。こうすることで、復調回路510では、ベースバンドアナログ信号300の最大値Cを取り込むことができるので、良好なSN比の下で復調を行うことができる。
The
このように、SN比が最大となるタイミングとの同期ずれ検出した場合には、インターポレーションの演算係数を変更してSN比が最大となるタイミングのデータを作って復調するようにしたので、良好なSN比の下で安定的に復調動作が行えるようになり、受信感度の向上が図れる。 As described above, when the synchronization deviation from the timing at which the SN ratio is maximized is detected, the interpolation calculation coefficient is changed, and data at the timing at which the SN ratio is maximized is generated and demodulated. The demodulation operation can be stably performed under a good S / N ratio, and the reception sensitivity can be improved.
次に、図8を参照して、同期位相が少しでもずれた場合に、位相ずれ検出回路502が随時検出した位相ずれ情報をジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路501に与えて同期追従動作を行う場合について説明する。
Next, referring to FIG. 8, when the synchronization phase is shifted even a little, the phase shift information detected by the phase
図8(a),(b)は、図7(a)に示した状態から少しだけ位相がずれた状態を示している。図8(a)は、サンプリングデータAの振幅よりもサンプリングデータCの振幅がやや大きい場合を示し、図8(b)は、サンプリングデータAの振幅よりもサンプリングデータCの振幅がやや小さい場合を示している。 FIGS. 8A and 8B show a state where the phase is slightly shifted from the state shown in FIG. 8A shows a case where the amplitude of the sampling data C is slightly larger than the amplitude of the sampling data A, and FIG. 8B shows a case where the amplitude of the sampling data C is slightly smaller than the amplitude of the sampling data A. Show.
上記したように、図7(a)に示す状態では、位相ずれ検出回路502は、現在復調に用いているサンプルタイミングはサンプルタイミングbであると認識している。インターポレーション回路501では、インターポレーション演算係数を(p,q)=(0,1)としているので、インターポレーション回路501が出力するインターポレーションデータA,B,C,Dは、サンプルタイミングa,b,c,dにてサンプリングされたデータそのものである。
As described above, in the state shown in FIG. 7A, the phase
位相ずれ検出回路502は、位相ずれ検出用イネーブル信号の期間に取り込んだインターポレーションデータの振幅を比較し、どのデータがどれだけ大きくなったかを示す位相ずれ情報を生成し、ジッタ除去フィルタ106経由でインターポレーション回路501に与える。
The phase
インターポレーション回路501は、入力される位相ずれ情報に応じてインターポレーション演算係数p,qの値を変更する。
The
具体的には、図8(a)に示す場合は、インターポレーション回路501では、サンプリングデータAよりもサンプリングデータCの方がやや振幅が大きいという位相ずれ情報が入力されるので、インターポレーション演算係数pは0よりもやや大きい値にし、インターポレーション演算係数qは1よりもやや小さい値とする。例えば、(p,q)=(0.125,0.875)とする。その結果、インターポレーション回路501の出力は、図8(a)に示すα,β,γ・・・となる。ここでのインターポレーションデータβのタイミング位置は、サンプリングデータBのサンプルタイミングbの近傍進相側にあるが、実際のアナログベースバンド信号の最大値を与えるタイミング位置である。インターポレーション回路501は、再生クロックでこのインターポレーションデータβをサンプリングするようにタイミングを調整してインターポレーションデータを出力する。
Specifically, in the case shown in FIG. 8A, the
また、図8(b)に示す場合は、インターポレーション回路501では、サンプリングデータAの方がサンプリングデータCよりもやや振幅が大きいという位相ずれ情報が入力されるので、インターポレーション演算係数pは1よりもやや小さい値にし、インターポレーション演算係数qは0よりもやや大きい値とする。例えば、(p,q)=(0.875,0.125)とする。その結果、インターポレーション回路501の出力は、図8(b)に示すα,β,γ・・・となる。ここでのインターポレーションデータαのタイミング位置は、サンプリングデータBのサンプルタイミングbの近傍遅相側にあるが、実際のベースバンドアナログ信号300の最大値を与えるタイミング位置である。インターポレーション回路501は、再生クロックでこのインターポレーションデータαをサンプリングするようにタイミングを調整してインターポレーションデータを出力する。
Further, in the case shown in FIG. 8B, the
このように、位相ずれを随時検出してインターポレーション処理を実施する場合には、図7にて説明したよりもさらに短い時間遅れを有して位相ずれに追従できることになるので、より高精度な同期追従が可能となる。 As described above, when the phase shift is detected at any time and the interpolation process is performed, the phase shift can be followed with a shorter time delay than that described with reference to FIG. Synchronized tracking is possible.
以上のように、本発明にかかる同期追従回路は、最大SN比を与える位相での同期状態を高精度に保持し、良好なSN比の下での安定的な復調動作を実現して受信感度の向上を図るのに有用である。 As described above, the synchronization tracking circuit according to the present invention maintains the synchronization state at the phase that gives the maximum S / N ratio with high accuracy, realizes a stable demodulation operation under a good S / N ratio, and receives the sensitivity. This is useful for improving the above.
100,500 同期追従回路
101 A/D変換回路
102 帯域制限フィルタ
103,501 インターポレーション回路
104 2次サンプリング回路
105,502 位相ずれ検出回路
106 ジッタ除去フィルタ
110、510 復調回路
201 シフトレジスタ
202,203 乗算回路
204,205 インターポレーション演算係数発生回路
206 加算回路
601 カウンタ
602 デコーダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,500 Synchronization tracking circuit 101 A /
Claims (8)
前記A/D変換回路から入力するデジタル信号についてインターポレーション演算処理を実施する際に、位相ずれ情報が入力する場合は、当該位相ずれ情報に基づきインターポレーション演算係数を調整するインターポレーション回路と、
同期捕捉時に再生された再生クロックと、当該再生クロックに対し1処理クロック分の位相が進遅した2つのクロックの都合3つのクロックを用いて前記インターポレーション回路が出力するインターポレーションデータをサンプリングして出力する2次サンプリング回路と、
前記2次サンプリング回路が出力する3つのサンプリングデータを用いて最大SN比を与える位相からのずれを監視し、所定の位相ずれを検出した場合は前記位相ずれ情報を出力する位相ずれ検出回路と、
前記2次サンプリング回路が出力する再生クロックでサンプリングされたデータを用いて復調処理を行う復調回路と、
を備えていることを特徴とする同期追従回路。 An A / D conversion circuit for converting a baseband analog signal into a digital signal;
An interpolation circuit that adjusts an interpolation calculation coefficient based on phase shift information when phase shift information is input when performing interpolation calculation processing on a digital signal input from the A / D conversion circuit. When,
Sampling the interpolation data output by the interpolation circuit using three clocks: a recovered clock regenerated at the time of synchronization acquisition and two clocks of which the phase of one processing clock is advanced or delayed with respect to the recovered clock. A secondary sampling circuit that outputs
A phase shift detection circuit that monitors the shift from the phase that gives the maximum S / N ratio using the three sampling data output by the secondary sampling circuit, and outputs the phase shift information when a predetermined phase shift is detected;
A demodulation circuit that performs demodulation processing using data sampled by a reproduction clock output from the secondary sampling circuit;
A synchronous tracking circuit comprising:
前記A/D変換回路から入力するデジタル信号についてインターポレーション演算処理を実施して復調回路に出力する際に、位相ずれ情報が入力する場合は、当該位相ずれ情報に基づきインターポレーション演算係数を調整するとともに、同期捕捉時に再生された再生クロックに対し前後1処理クロックの期間を示す位相ずれ検出用イネーブル信号を発生するインターポレーション回路と、
前記インターポレーション回路が出力する前記位相ずれ検出用イネーブル信号の期間内に前記インターポレーション回路が出力するインターポレーションデータを用いて最大SN比を与える位相からのずれを監視し、所定の位相ずれを検出した場合は前記位相ずれ情報を出力する位相ずれ検出回路と、
前記インターポレーションデータを前記再生クロックで取り込んで復調処理を行う復調回路と、
を備えていることを特徴とする同期追従回路。 An A / D conversion circuit for converting a baseband analog signal into a digital signal;
When the phase shift information is input when performing the interpolation calculation process on the digital signal input from the A / D conversion circuit and outputting the digital signal to the demodulation circuit, the interpolation calculation coefficient is calculated based on the phase shift information. An interpolation circuit that adjusts and generates a phase shift detection enable signal that indicates a period of one processing clock before and after the recovered clock recovered at the time of synchronization acquisition;
Deviation from the phase that gives the maximum S / N ratio is monitored using the interpolation data output from the interpolation circuit within the period of the phase shift detection enable signal output from the interpolation circuit, and a predetermined phase is detected. A phase shift detection circuit that outputs the phase shift information when a shift is detected;
A demodulation circuit that takes in the interpolation data with the recovered clock and performs demodulation processing;
A synchronous tracking circuit comprising:
Priority Applications (2)
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2006
- 2006-09-12 JP JP2006246518A patent/JP2008072186A/en active Pending
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