JP2949996B2 - クロック再生回路 - Google Patents

クロック再生回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力信号に同期した
クロック信号を再生するクロック再生回路、特に、多値
PSKやQAM信号等の複数のアイを持つ多値符号伝送
系の受信装置で用いられるクロック再生回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図9は、例えば特開平1−240024
に示された従来のクロック再生回路の一例であり、図に
おいて、1は位相比較回路、2はループフィルタ、3は
電圧制御発振器である。
【0003】次に図9の動作について説明する。クロッ
ク再生回路の入力信号4は、位相比較回路1に入力され
る。位相比較回路1は、入力信号4の符号が変化すると
きゼロを横切ること、すなわちゼロクロスを利用して入
力信号4とクロック信号5の位相差に相当する位相比較
信号6をループフィルタ2に出力する。ここで、位相比
較信号6はループフィルタ2によって帯域制限されて電
圧制御発信器3に入力される。電圧制御発信器3はこの
入力信号に従って、出力するクロック信号5の位相と周
波数を制御して、入力信号4とクロック信号5の同期を
とる。
【0004】位相比較回路1で基準レベルとするゼロク
ロスレベルは、例えばBPSK信号を検波した場合等に
生じる2値信号の場合は、アイアパ−チャ−の中央値と
なる。図5は、入力信号4として2値信号が入力された
ときのアイパタ−ンを示す一例である。ゼロクロスレベ
ルは点線で表わされたアイアパ−チャ−の中央値に設定
され、位相比較回路1は、このレベルと入力信号4の交
点とクロック信号5の位相差を求める。例えば、電圧制
御発振器3はクロック信号5の立下がり点をゼロクロス
レベルとの交点に一致させるよう、すなわち位相誤差Δ
θをゼロとするように制御を行う。
【0005】次に、図6に16QAM信号を直交検波し
たときの4値信号のような複数のアイを持つ多値符号伝
送系の場合のアイパタ−ンの一例を示す。この場合従来
のクロック再生回路では、例えば特開昭63−1647
42第2図に示されるように、ゼロクロスレベルは複数
のアイアパ−チャ−の中央値となり、このレベルのみを
基準としてクロック再生を行う。図7は、図6の4値信
号の信号遷移例と基準レベルを示す波形図であるが、図
から分かるように、従来のクロック再生回路では点線B
のみを基準とするため、信号遷移S1のような遷移では
基準レベルとの交差点を検出することができず、クロッ
ク再生が不能になったり引き込みが遅くなる恐れがあ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のクロック再生回
路は以上のように構成されているので、多値PSKやQ
AM信号等の複数のアイを持つ多値符号伝送系の入力信
号に対してクロック再生を行う場合、ある信号遷移で
は、基準レベルとの交差回数が減少して、クロック再生
が不能になったり、引き込みが遅くなる、タイミングジ
ッタが大きくなるなどの問題点があった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、多値PSKやQAM信号等の複
数のアイを持つ多値符号伝送系の入力信号に対してクロ
ック再生を行う場合にも、高速な引き込みを行うことが
できるとともに、タイミングジッタを低減し、雑音電力
が大きいような悪条件下でも安定して動作するクロック
再生回路を実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる請求項
1記載のクロック再生回路は、複数のアイを持つ多値符
号伝送系の信号を入力信号とし、入力信号が基準レベル
と交差するタイミングに基づいて入力信号に同期したク
ロック信号を再生するクロック再生回路において、前記
入力信号のアイアパチャーの数に対応して予め定められ
た基準レベルに基づいて前記入力信号が前記基準レベル
と交差するタイミング信号を出力する第一の識別回路
と、前記第一の識別回路のタイミング信号からタイミン
グ点の相互関係に基づいて、入力信号の多値符号の遷移
を推定し、推定した遷移に対応する新たな基準レベルを
求める基準レベル判定回路と、前記基準レベル判定回路
で求めた新たな基準レベルと入力信号を遅延させた信号
とが交差するタイミングを求める第二の識別回路と、前
記第二の識別回路の出力タイミング信号とクロック信号
との位相を比較し位相比較信号を出力する位相比較回路
と、前記位相差信号を帯域制限しジッタや雑音を取除く
ループフィルタと、前記ループフィルタの出力信号に基
づいて発振クロックの位相と周波数を制御する電圧制御
発振器とを有するものである。
【0009】
【0010】この発明に係る請求項記載のクロック再
生回路は、基準レベル判定回路の出力に基づいて位相比
較回路の出力する位相比較信号に重み付けを行う重み付
け回路を設けたものである。
【0011】この発明に係る請求項記載のクロック再
生回路は、入力信号の品質の度合いを示す入力信号品質
情報に基づいて信号品質が基準値より低下したか基準値
以上かを判定する信号品質判定回路と、この信号品質判
定回路の出力に基づいて基準レベルの数を変更する識別
回路を設けたものである。
【0012】
【作用】この発明に係わる請求項1記載のクロック再生
回路は、複数のアイを持つ多値符号伝送系の信号を入力
信号とし、入力信号が基準レベルと交差するタイミング
に基づいて入力信号に同期したクロック信号を再生する
クロック再生回路において、第一の識別回路が、前記入
力信号のアイアパチャーの数に対応して予め定められた
基準レベルに基づいて前記入力信号が前記基準レベルと
交差するタイミング信号を出力し、基準レベル判定回路
が、前記第一の識別回路のタイミング信号からタイミン
グ点の相互関係に基づいて、入力信号の多値符号の遷移
を推定し、推定した遷移に対応する新たな基準レベルを
求める。そして、第二の識別回路が、前記基準レベル判
定回路で求めた新たな基準レベルと入力信号を遅延させ
た信号とが交差するタイミングを求め、位相比較回路
が、前記第二の識別回路の出力タイミング信号とクロッ
ク信号との位相を比較し位相比較信号を出力する。次
に、ループフィルタが、前記位相差信号を帯域制限しジ
ッタや雑音を取除き、電圧制御発振器が、前記ループフ
ィルタの出力信号に基づいて発振クロックの位相と周波
数を制御する。
【0013】
【0014】また、重み付け回路では、基準レベル判定
回路で推定した入力信号の遷移の大きさに基づいて位相
比較回路の出力する位相比較信号に重み付けを行うた
め、雑音の影響を受けやすい小さな遷移の場合は小さ
く、雑音の影響を受けにくい大きな遷移の場合は大きく
重み付けを行うため、雑音の影響を低減しタイミングジ
ッタを減らすことが可能となる。
【0015】また、信号品質判定回路によって入力信号
の品質を監視し、信号品質が基準値より低下した場合
は、入力信号のゼロクロスレベルのみを基準レベルとし
て動作し、信号品質が基準値以上の場合は複数の基準レ
ベルを用いた動作を行うため、雑音レベルが大きい場合
に、クロックジッタが増加するのを防ぎ、安定したクロ
ック再生を行うことが可能となる。
【0016】
【実施例】実施例1. 図1はこの発明のクロック再生回路のブロック図であ
る。図1において、7は第一の識別回路、8は入力信号
が基準レベルと交差するタイミングを示すタイミング信
号である。また、図9と同一部分については同一符号を
付して説明を省略する。
【0017】次に動作について説明する。以下の説明で
は、入力信号4として16QAM信号を直交検波したと
きの4値信号を例にとり、この入力信号のアイパターン
を図6に示す。識別回路7は、複数存在するアイアパ−
チャ−のそれぞれの中央値を基準レベルとしており、こ
の場合図6の点線で示される3つの基準レベルが存在す
る。識別回路7は、入力信号4が基準レベルと交差する
タイミングを求めタイミング信号8として位相比較回路
1に入力する。位相比較回路1はタイミング信号8とク
ロック信号5の位相差に相当する位相比較信号6をルー
プフィルタ2に出力する。位相比較信号6はループフィ
ルタ2によって帯域制限されてジッタ等が除去され、電
圧制御発信器3に入力される。電圧制御発信器3はこの
入力信号に従って、出力するクロック信号5の位相と周
波数を制御して、入力信号4とクロック信号5の同期を
とる。
【0018】ここで識別回路7が図7の点線Bで表され
るゼロクロスレベルのみを基準レベルとした場合は、図
7の信号遷移S1のような信号遷移の情報を使用するこ
とができない。これに対して、点線A,B,C3つを基
準レベルとすることによって全ての信号遷移を利用でき
る。ここで、真のタイミングポイントをb1の位置とする
と、信号遷移S3のように複数の基準レベルと交差する
遷移の場合は、b1以外の点a1、c1もタイミング情報とし
て使用することになるが、点a1、c1の位置が真のタイミ
ングポイントに対してほぼ対称なため、位相比較回路1
またはループフィルタ2で充分な積分効果を持たせるこ
とによってジッタ成分はキャンセルされる。
【0019】実施例2. 図2はこの発明のクロック再生回路を示す図で、図にお
いて、9は新たな基準レベルを求める基準レベル判定回
路、10は基準レベル判定回路9で求めた基準レベルと
入力信号4の交差するタイミングを求める第2の識別回
路、11は入力信号4を遅延する遅延回路、12は基準
レベル判定回路9で求めた基準レベル信号、13は第2
の識別回路で求めたタイミング信号である。
【0020】次に動作について説明する。識別回路7
は、入力信号4が基準レベルと交差するタイミングを求
めタイミング信号8として基準レベル判定回路9に入力
する。基準レベル判定回路9は、タイミング信号8によ
って示されるタイミング点がどの基準レベルとの交差点
か、タイミング点相互の時間間隔はどうなっているかを
調べ、これらの情報より入力信号の多値符号の遷移を推
定し、推定した遷移に相当する新たな基準レベルを求め
る。
【0021】図8に基準レベル判定回路の動作例をフロ
−チャ−トで示す。タイミング点相互の時間間隔が1/
2シンボル時間以内でそれぞれが別の基準レベルとの交
差点の場合は、ある1つの信号遷移の中で連続して生じ
た交差点であると考える。そして、連続して生じた交差
点の最大値と最小値の中間のレベルを新たな基準レベル
として設定する。例えば、図7のS3の信号遷移の場合
は、点a1、b1,c1が連続した交差点となり,基準レベル
A,Cの中間のBの値が基準レベルとして設定される。
S2の信号遷移の場合は、点a2、b2が連続した交差点と
なり基準レベルA,Bの中間の一点鎖線で示されるDの
値が基準レベルとして設定される。またS1の信号遷移
の場合は、点a3のみがある信号遷移に対応した交差点と
して検出され、基準レベルはAの値になる。これらの基
準レベルは、入力信号の遷移の種類によって生じるタイ
ミングジッタを減少させるレベルとなっているため安定
したクロック再生が可能となる。
【0022】基準レベル判定回路9の出力は、基準レベ
ル信号12として識別回路10に入力される。識別回路
10には、遅延回路11によって基準レベル判定回路9
での処理遅延と同等の遅延をかけた入力信号4が入力さ
れ、この入力信号が基準レベルと交差するタイミングを
求める。図7の場合は、信号遷移S1ではa3、信号遷移
S2ではd1、信号遷移S3ではb1がタイミング点として
求められる。それぞれほぼ真のタイミングポイントと一
致しており、タイミングジッタを低減できることが分か
る。これらのタイミング点がタイミング信号13として
位相比較回路1に入力され、クロック再生が行われる。
【0023】実施例3. 以下、特許請求の範囲第項記載のこの発明の一実施例
を図3について説明する。図3において、14は位相比
較信号6に重み付けを行う重み付け回路、15は基準レ
ベル判定回路9から出力され、重み付けの係数を制御す
る制御信号、16は重み付けが行われた位相比較信号で
ある。
【0024】次に動作について説明する。重み付け回路
14には、基準レベル判定回路9で推定した信号の遷移
の大きさを示す信号が重み付けの係数を制御する制御信
号15として入力され、この制御信号15に従って入力
信号の遷移の大きさに比例する重み付けを位相比較回路
1の出力する位相比較信号6に対して行う。例えば、基
準レベル判定回路9で、1つの信号遷移の中で生じた交
差点の数をカウントし、このカウントを制御信号15と
して重み付け回路14に入力し、カウント数に比例した
係数を位相比較信号6に乗じて信号16として出力す
る。図7のS1の遷移では交差点はa3の1点であるか
ら、重み付け係数は1、S2の遷移では交差点はa2,b2
の2点であるから、重み付け係数は2、S3の遷移では
交差点はa1、b1、c1の3点であるから、重み付け係数は
3とすれば良い。この係数は図8のフロ−チャ−トでの
定数Kに当たる。このように雑音の影響を受けやすい小
さな遷移の場合は小さく、雑音の影響を受けにくい大き
な遷移の場合は大きく重み付けを行うため、雑音の影響
を低減しタイミングジッタを減らすことが可能となる。
【0025】実施例4. 以下、特許請求の範囲第項記載のこの発明の一実施例
を図4について説明する。図4において、17は入力信
号4の品質を監視する信号品質判定回路、18は信号品
質判定回路17に入力される信号品質を示す信号、19
は識別回路7に入力される制御信号である。
【0026】次に動作について説明する。信号品質判定
回路17には信号18が入力される。この信号18は入
力信号4の品質を示す信号であり、例えば、信号の受信
電力を示すRSSI(Received Signal Strength Indic
ator)信号、復調デ−タのビット誤り率、フレ−ム同期
のために設けられるユニ−クワ−ドの検出信号等を使用
する。信号品質判定回路17は、この信号品質を示す信
号18によって入力信号の品質を監視しており、信号品
質が予め定められた基準値(閾値)より低下した場合
は、制御信号19により識別回路7のアイパターンの数
に対応して設けられた基準レベルのうちゼロクロスレベ
ルのみを基準レベルとして、このゼロクロスレベルと入
力信号4の交差点タイミングを求めるよう識別回路7の
動作を制御する。
【0027】また、信号品質が予め定められた基準値
(閾値)以上の場合は複数の基準レベルを用いた実施例
1に示した動作を行うように制御する制御信号19を出
力する。従って、雑音レベルが大きかったり、フェ−ジ
ングによって信号レベルが変動しており、識別回路7で
複数の基準レベルの識別が困難な場合でも、ゼロクロス
レベル以外の基準レベルを使用しないため、位相比較回
路1で基準タイミングとして使用するタイミング点の分
散が大きくなりクロックジッタが増加するのを防ぎ、安
定したクロック再生を行うことが可能となる。
【0028】なお、上記実施例4では、実施例1の構成
に信号品質判定回路16を設けた場合を示したが実施例
2や実施例3についても同様に信号品質判定回路16を
設ければよい。
【0029】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0030】
【0031】識別回路で求めたタイミング点の相互関係
より入力信号の多値符号の遷移を推定し、推定した遷移
に相当する新たな基準レベルを求める基準レベル判定回
路を設けたことにより、入力信号の多値符号の遷移の種
類によって生じるタイミングジッタを低減し高速な引き
込みを行うことができる。
【0032】また、基準レベル判定回路で推定した入力
信号の遷移の大きさに比例して、位相比較回路の出力す
る位相比較信号に重み付けを行う重み付け回路を設けた
ことにより、雑音の影響を低減しタイミングジッタを減
らすことが可能となる。
【0033】そして、入力信号の品質を監視する信号品
質判定回路を設け、信号品質が基準値より低下した場合
と信号品質が基準値以上の場合で識別回路の動作を変え
ることにより、信号品質に応じた安定したクロック再生
を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施例2の発明の一実施例を示すブ
ロック図である。
【図3】この発明の実施例3の発明の一実施例を示すブ
ロック図である。
【図4】この発明の実施例4の発明の一実施例を示すブ
ロック図である。
【図5】2値信号のアイパタ−ンとゼロクロスレベルを
示す波形図である。
【図6】4値信号のアイパタ−ンと基準レベルを示す波
形図である。
【図7】4値信号の信号遷移例と基準レベルを示す波形
図である。
【図8】この発明による基準レベル判定回路の動作例を
示すフロ−チャ−トである。
【図9】従来のクロック再生回路を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 位相比較回路 2 ル−プフィルタ 3 電圧制御発振器 7、10 識別回路 9 基準レベル判定回路 11 遅延回路 14 重み付け回路 17 信号品質判定回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアイを持つ多値符号伝送系の信号
    を入力信号とし、入力信号が基準レベルと交差するタイ
    ミングに基づいて入力信号に同期したクロック信号を再
    生するクロック再生回路において、 前記入力信号のアイアパチャーの数に対応して予め定め
    られた基準レベルに基づいて前記入力信号が前記基準レ
    ベルと交差するタイミング信号を出力する第一の識別回
    路と、前記第一の識別回路のタイミング信号からタイミング点
    の相互関係に基づいて、入力信号の多値符号の遷移を推
    定し、推定した遷移に対応する新たな基準レベルを求め
    る基準レベル判定回路と、 前記基準レベル判定回路で求めた新たな基準レベルと入
    力信号を遅延させた信号とが交差するタイミングを求め
    る第二の識別回路と、 前記第二の識別回路の出力タイミング信号とクロック信
    号との位相を比較し位相比較信号を出力する位相比較回
    路と、 前記位相差信号を帯域制限しジッタや雑音を取除くルー
    プフィルタと、 前記ループフィルタの出力信号に基づいて発振クロック
    の位相と周波数を制御する電圧制御発振器とを有するこ
    とを特徴とするクロック再生回路。
  2. 【請求項2】 記基準レベル判定回路で推定した入力
    信号の遷移の大きさに基づいて記位相比較回路の出力
    する位相比較信号に重み付けを行う重み付け回路を設け
    たことを特徴とする請求項記載のクロック再生回路。
  3. 【請求項3】 複数のアイを持つ多値符号伝送系の入力
    信号の品質を示す信号品質情報と予め定められた閾値と
    に基づいて入力信号の品質を判定する信号品質判定回路
    を設け、信号品質が基準値より低下した場合は前記第1
    の識別回路はゼロクロスレベルのみを基本レベルとして
    動作し、信号品質が基準値以上の場合はすべての基準レ
    ベルを使用して動作することを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載のクロック再生回路。
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