JP3338659B2 - Bit synchronization circuit - Google Patents
Bit synchronization circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル通信に
おける電子回路の構成要素であるビット同期回路に関す
る。The present invention relates to a bit synchronization circuit which is a component of an electronic circuit in digital communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】パケット通信では、各々の回線で交換機
に到着するパケットのタイミングが異なる。これら位相
がランダムなパケットを受信する場合、誤りなくデータ
を識別再生するためには、システムクロックにデータ位
相を合わせるビット同期回路が有効である。また、交換
機ボード間配線を大幅に小型化する技術として注目を集
めている光インターコネクション技術においても、光イ
ンターコネクション受信側で、O/E変換された後パラ
レル入力されたデータの位相を合わせるビット同期回路
が必要である。2. Description of the Related Art In packet communication, the timing of packets arriving at an exchange differs in each line. When receiving packets with random phases, a bit synchronization circuit that matches the data phase with the system clock is effective to identify and reproduce data without error. Also, in the optical interconnection technology, which has been attracting attention as a technology for greatly reducing the wiring between switchboards, a bit for adjusting the phase of data input in parallel after O / E conversion has been performed on the optical interconnection receiving side. A synchronization circuit is required.
【0003】従来技術としては、特開平4−16032
号に記載されているように、多相クロック又は多相デー
タを用いてデータをクロックに同期させる方法がある。
この方法では、正確に位相調整されたクロックを必要と
し、4相クロックを用いる場合には 180°以上の位相余
裕が必要である。しかし、ビットレートが高くなると必
然的に位相余裕が小さくなる。この方法では、電気回路
の性能限界から1Gb/s以上のビットレートのビット同期
は困難である。The prior art is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-16032.
As described in the publication, there is a method of synchronizing data with a clock using a multiphase clock or multiphase data.
This method requires a clock whose phase has been accurately adjusted, and requires a phase margin of 180 ° or more when a four-phase clock is used. However, as the bit rate increases, the phase margin necessarily decreases. In this method, bit synchronization at a bit rate of 1 Gb / s or more is difficult due to the performance limit of an electric circuit.
【0004】また、H.Rokugawa et.al., "A Skew Free
Receiver Circuit for Gigabit Optical Parallel Inte
rconnection"(Tech.Dig.ECOC'93,Wep10.5,p.63) に記載
されているように、クロックとデータとの位相関係をパ
ルス幅に変換して位相検出を行う方法がある。しかし、
この方法では、データ及びクロック波形の立ち上がり又
は立ち下がり時間がデータビット周期の5割程度以上の
時間になってくると、位相関係をパルス幅に変換するこ
とが困難になってくる。従って、前記の方法と同様に、
高速動作に不向きであるという欠点がある。Also, H. Rokugawa et.al., "A Skew Free
Receiver Circuit for Gigabit Optical Parallel Inte
rconnection "(Tech.Dig.ECOC'93, Wep10.5, p.63), there is a method of detecting the phase by converting the phase relationship between clock and data into a pulse width. ,
In this method, when the rising or falling time of the data and clock waveforms becomes about 50% or more of the data bit period, it becomes difficult to convert the phase relationship into a pulse width. Therefore, similar to the above method,
There is a disadvantage that it is not suitable for high-speed operation.
【0005】このような欠点を補い、論理構成を簡単に
し、高速動作を可能にするために開発されたビット同期
回路の構成例を図1に示す。また、ビット同期回路のコ
アとなる位相検出部PDETのブロック図を図2に示す。こ
れらの回路の動作を信号のタイミングチャート図3を用
いて説明する。位相検出部PDETに入力されたデータは2
分岐され、1系統は遅延回路DLY で適当な遅延を与えら
れ、同一のクロックでそれぞれ遅延フリップフロップ回
路DFF で識別される。遅延フリップフロップ回路DFF の
出力は排他的論理和EXORに入力されるが、ここで2系統
の遅延フリップフロップ回路DFF の結果が一致すれば排
他的論理和EXORの出力は0であり、一致しなければ出力
は1になる。FIG. 1 shows an example of the configuration of a bit synchronization circuit developed to compensate for such a drawback, simplify the logic configuration, and enable high-speed operation. FIG. 2 is a block diagram of a phase detection unit PDET serving as a core of the bit synchronization circuit. The operation of these circuits will be described with reference to a signal timing chart in FIG. The data input to the phase detector PDET is 2
Branching is performed, and one system is given an appropriate delay by a delay circuit DLY, and each is identified by a delay flip-flop circuit DFF with the same clock. The output of the delay flip-flop circuit DFF is input to the exclusive OR EXOR. Here, if the results of the two systems of the delay flip-flop circuits DFF match, the output of the exclusive OR EXOR is 0 and must not match. In this case, the output becomes 1.
【0006】図3に示すように、クロックCLK でデータ
DATA1 と遅延データDATA2(DELAY)とを識別する場合、DA
TA1 からD4が、DATA2(DELAY)からはD3が得られ、D
3とD4のデータが異なる場合は排他的論理和EXORの出
力は1になる。また、排他的論理和EXORの出力が1の場
合には、図1におけるセレクタ回路SEL で、遅延回路DL
Y 側のデータDATA2 を選択する。ここで、遅延回路DLY
の遅延量は基準クロック信号の半クロック時間程度に設
定されるものとする。DATA2 に関してDATA1 と同様の処
理を行ってみると、DATA2 からもDATA2(DELAY)からもD
3が得られ、排他的論理和EXOR出力は0となる。従っ
て、このビット同期回路の出力はDATA2 となる。この回
路は、遅延したデータと遅延しないデータとの不一致を
用いているので、プリアンブルパターンはデータ変化の
多いパターンが用いられる。[0006] As shown in FIG.
When distinguishing DATA1 from delayed data DATA2 (DELAY), DA
D1 is obtained from TA1 and D3 is obtained from DATA2 (DELAY).
When the data of 3 and D4 are different, the output of the exclusive OR EXOR becomes 1. When the output of the exclusive OR EXOR is 1, the selector circuit SEL in FIG.
Select the data DATA2 on the Y side. Here, the delay circuit DLY
Is set to about half a clock time of the reference clock signal. When the same processing as DATA1 is performed for DATA2, D2 is obtained from both DATA2 and DATA2 (DELAY).
3 is obtained, and the exclusive OR EXOR output becomes 0. Therefore, the output of this bit synchronization circuit is DATA2. This circuit uses a mismatch between delayed data and non-delayed data, so that a preamble pattern having a large data change is used.
【0007】この技術では論理構成が簡単化されてお
り、多相のデータ及び多相のクロックを用いないため、
10Gb/s以上の高速のビットレートに対してビット同期
を行うことができる。しかしながら、クロックでデータ
を識別する時間位置がデータの立ち上がり又は立ち下が
りに当たった場合には、データが確定していないため一
致又は不一致のEXOR判断ができない。従って、不感位相
が発生することになる。ディジタル回路技術だけで同期
回路を構成する場合には、データとクロックとの相対的
位置を0/1で理論判定を行わなければならない。この
不感位相をなくすためには、やはり多値論理である多相
クロック又は多相データを用いる方法しかなかった。In this technique, the logical configuration is simplified, and since polyphase data and polyphase clock are not used,
Bit synchronization can be performed for a high-speed bit rate of 10 Gb / s or more. However, if the time position at which data is identified by the clock falls on the rising edge or falling edge of the data, the data is not determined, so that a match or mismatch EXOR determination cannot be made. Therefore, a dead phase occurs. When a synchronous circuit is constituted only by digital circuit technology, theoretical determination must be made with the relative position between data and clock being 0/1. The only way to eliminate this dead phase is to use a multi-phase clock or multi-phase data, which is also multi-valued logic.
【0008】また、アナログ回路技術でデータの情報か
らクロック成分を抽出する方法として、P.Gray et.al.,
"Analysis and Design of Analog Integrated Circuit
s" (John Wilay & Sons,1997) に示されているようなフ
ェーズロックループPLL を用いる方法がある。しかし、
この方法では、位相比較回路PCMP−低域通過フィルタLP
F −電圧制御発信器VCO という帰還ループを用いてお
り、クロック位相がロックするまでに時間がかかるとい
う欠点がある。As a method of extracting a clock component from data information by analog circuit technology, P. Gray et al.,
"Analysis and Design of Analog Integrated Circuit
s "(John Wilay & Sons, 1997), using a phase-locked loop PLL.
In this method, the phase comparison circuit PCMP-low-pass filter LP
Since a feedback loop called F-voltage controlled oscillator VCO is used, there is a disadvantage that it takes time until the clock phase is locked.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の技術においては、多相クロック又は多相データを
用いてデータをクロックに同期させる方法、及び、クロ
ックとデータとの位相関係をパルス幅に変換して位相検
出を行ってデータをクロックに同期させる方法が案出さ
れているが、これらは、1Gb/s以上のビットレートでは
動作が困難であった。また、論理構成を簡素化して遅延
を用いた2相データのみを用いてデータをクロックに同
期させる方法が案出されており、これは、10Gb/s程度
の高速ビットレートでの動作が可能であるが、不感位相
が存在するという欠点があった。As described above,
In the conventional technology, a method of synchronizing data with a clock using a multiphase clock or multiphase data, and synchronizing data with a clock by performing phase detection by converting a phase relationship between the clock and data into a pulse width and performing phase detection. Methods have been devised, but these have been difficult to operate at bit rates of 1 Gb / s and higher. In addition, a method has been devised in which the logic configuration is simplified and data is synchronized with a clock using only two-phase data using a delay, which can operate at a high bit rate of about 10 Gb / s. However, there is a disadvantage that a dead phase exists.
【0010】本発明は、10Gb/s以上の高速ビットレー
トでも動作が可能で、不感位相がなく、しかも瞬時に同
期を行うことができるビット同期回路を提供することを
目的とする。An object of the present invention is to provide a bit synchronization circuit which can operate even at a high bit rate of 10 Gb / s or more, has no dead phase, and can perform instantaneous synchronization.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のビット同期回路
は、上記の目的を達成するため、遅延回路、位相比較回
路及び振幅比較回路又は電位比較回路を含む構成を有
し、データ位相に同期しているクロック信号と基準にな
る外部クロック信号とを位相比較してビット同期を行う
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a bit synchronization circuit according to the present invention has a configuration including a delay circuit, a phase comparison circuit, an amplitude comparison circuit or a potential comparison circuit, and synchronizes with a data phase. It is characterized in that bit synchronization is performed by comparing the phase of the synchronized clock signal with the reference external clock signal.
【0012】このような本発明のビット同期回路によれ
ば、クロック信号相互間で位相比較を行い、デジタル回
路と共に一部アナログ的に動作する回路を用いて同期判
定を行うので、簡易な構成となり、不感位相がなく、ま
た帰還ループがないため瞬時にビット同期が可能であ
る。According to the bit synchronization circuit of the present invention, since the phase comparison is performed between the clock signals and the synchronization determination is performed using a circuit which operates partially in analog with the digital circuit, the configuration becomes simple. Since there is no dead phase and no feedback loop, bit synchronization can be performed instantaneously.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施例
を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0014】〔第1実施例〕図4は本発明のビット同期
回路の第1実施例を示すブロック図であり、図5(a)
〜(f)は、それぞれ、その構成要素である遅延回路DL
Y 、位相比較回路PCMP、振幅比較回路ACMPその1、振幅
比較回路ACMPその2、マンチェスタ復号化及びクロック
抽出回路CKREC 及び電位比較回路(差動増幅器)VCMPの
構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the bit synchronization circuit according to the present invention, and FIG.
To (f) denote the delay circuit DL,
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of Y, a phase comparison circuit PCMP, an amplitude comparison circuit ACMP 1, an amplitude comparison circuit ACMP 2, a Manchester decoding and clock extraction circuit CKREC, and a potential comparison circuit (differential amplifier) VCMP.
【0015】図4のビット同期回路に入力されるデータ
信号は、図6のDATA1 のような構成を有する。この構成
では、情報が含まれるDa0 以降のデータ(ペイロード)
の前に、プリアンブルパターンとして外部の基準クロッ
ク信号CLK の1/2の周波数のクロックデータが含まれ
る。例えば、データ信号が光ファイバ通信で現在最も多
く用いられているNRZ符号の場合には、このプリアン
ブルパターンは0と1との繰り返しである。PRE はプリ
アンブル位置を指示するデータであり、プリアンブルパ
ターンの部分で1になるデータである。The data signal input to the bit synchronization circuit in FIG. 4 has a configuration like DATA1 in FIG. In this configuration, data after Da0 that contains information (payload)
, Clock data having a half frequency of the external reference clock signal CLK is included as a preamble pattern. For example, when the data signal is an NRZ code most frequently used in optical fiber communication, the preamble pattern is a repetition of 0 and 1. PRE is data indicating a preamble position, and is data that becomes 1 in a preamble pattern portion.
【0016】次に、図4及び図6を用いて本発明のビッ
ト同期回路の動作を説明する。図4において、入力信号
DATAは先ず2分岐され、1系統は遅延回路DLY に入り、
遅延を受ける。遅延量は基準クロック信号CLK の半クロ
ック程度である。データ信号及び遅延されたデータ信号
は、位相比較回路PCMPで、外部の基準クロック信号CLK
から発生させたクロックの1/2の周波数のクロック信
号CLK/2 と位相比較される。データ信号が先頭のプリア
ンブル部分である場合は、位相比較回路PCMPで先ずデー
タ信号及びクロック信号CLK/2 が排他的論理和EXORに入
力される。Next, the operation of the bit synchronization circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the input signal
DATA first branches into two, and one system enters the delay circuit DLY,
Receive delay. The delay amount is about a half clock of the reference clock signal CLK. The data signal and the delayed data signal are supplied to an external reference clock signal CLK by a phase comparison circuit PCMP.
The phase is compared with a clock signal CLK / 2 having a frequency of 1/2 of the clock generated from. When the data signal is the leading preamble portion, the data signal and the clock signal CLK / 2 are first input to the exclusive OR EXOR in the phase comparison circuit PCMP.
【0017】例えば、クロック信号CLK/2 の角周波数を
ωc 、クロック信号CLK/2 を基準とするデータ信号(プ
リアンブルパターン)の位相のずれをφとすると、クロ
ック信号CLK/2 の電圧VA 、データ信号(プリアンブル
パターン)の電圧VB は、以下のように表される。For example, if the angular frequency of the clock signal CLK / 2 is ω c and the phase shift of the data signal (preamble pattern) with respect to the clock signal CLK / 2 is φ, the voltage V A of the clock signal CLK / 2 is obtained. , The voltage V B of the data signal (preamble pattern) is expressed as follows.
【数1】 (Equation 1)
【数2】 (Equation 2)
【0018】これは、矩形波を仮定しており、偶数次の
高調波は存在しない。この二つの矩形波の積は、以下の
ようになる。This assumes a square wave and no even harmonics. The product of these two rectangular waves is as follows.
【数3】 (Equation 3)
【0019】従って、二つのクロック信号の電圧積はD
C電圧を含むクロックの偶数次高調波になる。排他的論
理和EXORは、この電圧積の反転出力である。最も強度の
強い二次の高調波をカットするような低域通過フィルタ
LPF を通すと、クロック信号CLK/2 を基準とするデータ
信号(プリアンブルパターン)の位相のずれφを含むD
C情報のみを取出すことができる。このDC成分は、位
相差φがnπで±1となり、nπ/2(nは奇数)で0
となる。Therefore, the voltage product of the two clock signals is D
It becomes an even harmonic of the clock including the C voltage. The exclusive OR EXOR is an inverted output of this voltage product. A low-pass filter that cuts the strongest second harmonic
When the signal passes through the LPF, a D signal including a phase shift φ of the data signal (preamble pattern) based on the clock signal CLK / 2
Only C information can be extracted. This DC component is ± 1 when the phase difference φ is nπ and is 0 when nπ / 2 (n is an odd number).
Becomes
【0020】図7で、DATAは入力データ信号、CLK-DATA
はそのプリアンブルパターン、DATA(DELAY) は遅延回路
を経た入力データ信号、CLK-DATA(DELAY) はそのプリア
ンブルパターンである。また、CLK は外部の基準クロッ
ク信号、CLK/2 は外部の基準クロック信号CLK の立ち下
がりをトリガーとしてトグルフリップフロップ(分周回
路)TFF で1/2分周したクロック信号である。それぞ
れのデータプリアンブルパターンは、当然データ信号と
同一の位相になる。In FIG. 7, DATA is an input data signal, CLK-DATA
Is the preamble pattern, DATA (DELAY) is the input data signal passed through the delay circuit, and CLK-DATA (DELAY) is the preamble pattern. CLK is an external reference clock signal, and CLK / 2 is a clock signal whose frequency is 分 divided by a toggle flip-flop (frequency dividing circuit) TFF triggered by the fall of the external reference clock signal CLK. Each data preamble pattern naturally has the same phase as the data signal.
【0021】図でCLK-DATA及びCLK-DATA(DELAY) とCLK/
2 とを位相比較すると、CLK-DATAとCLK/2 とは約π/2
の位相差、CLK-DATA(DELAY) とCLK/2 とは約πの位相差
である。約π/2の位相差に近いDATAの場合、CL1 を用
いて遅延フリップフロップ回路DFF で識別すると、DATA
の中央付近で識別できる。これに対し、約πの位相差が
あるDATA(DELAY) の場合はデータ変化点付近で識別され
てしまう。また、排他的論理和EXOR出力の振幅(正論理
と負論理との差)を取出すと、位相差φがnπに近い場
合に振幅が大きく、nπ/2(nは奇数)に近い場合に
振幅が小さくなる。従って、排他的論理和EXOR出力の振
幅が小さい場合には、外部クロックでデータの中央付近
で識別が可能であり、識別誤りも極めて少ない。In the figure, CLK-DATA and CLK-DATA (DELAY) and CLK / DATA
Comparing the phase with 2, the CLK-DATA and CLK / 2 are approximately π / 2
, CLK-DATA (DELAY) and CLK / 2 have a phase difference of about π. For DATA near the phase difference of about [pi / 2, when identified in the delay flip-flop circuit DFF with CL 1, DATA
Can be identified near the center of. On the other hand, in the case of DATA (DELAY) having a phase difference of about π, it is identified near the data change point. When the amplitude of the exclusive OR EXOR output (difference between positive logic and negative logic) is taken out, the amplitude is large when the phase difference φ is close to nπ, and is large when the phase difference φ is close to nπ / 2 (n is an odd number). Becomes smaller. Therefore, when the amplitude of the exclusive OR EXOR output is small, it is possible to identify near the center of the data with an external clock, and the identification error is extremely small.
【0022】以上のことから、識別誤りを少なくするた
めには、位相比較回路PCMPの二つの出力を振幅比較回路
ACMPに入力し、遅延回路があるかないかいずれかによ
り、振幅が小さい経路を選択すればよいことが分かる。
振幅比較回路ACMPは常に振幅が小さい方を選択するだけ
であり、位相余裕が極めて少ないデータに対しても不感
位相は存在しない。From the above, in order to reduce the identification error, two outputs of the phase comparison circuit PCMP are connected to the amplitude comparison circuit.
It can be seen that a path having a small amplitude may be selected by inputting to the ACMP and determining whether or not there is a delay circuit.
The amplitude comparison circuit ACMP always selects only the one with the smaller amplitude, and there is no dead phase even for data with an extremely small phase margin.
【0023】この振幅比較回路ACMPの構成としては、図
5(c)及び図5(d)のような構成とすることができ
る。図中の全波整流回路FWR は図8に示すような構成と
することができる。また、ダイオードを半波整流回路と
して、リング状に組合せた回路としてもよい。図5
(d)の回路は、後段の全波整流回路FWR で2端子のう
ち1端子に外部DC電圧を入力し、しきい値とするもの
である。この場合には、前段の全波整流回路FWR の位相
差がこのしきい値を超えない場合は、0が出力される。
実際には、振幅比較を行う全波整流回路FWR の出力が充
分に大きい場合にのみ、外部クロックがデータの遷移領
域にくる可能性があり、その場合にのみ経路を変更すれ
ばよいので、しきい値を設けることは無駄な経路変更を
しないために有効である。The configuration of the amplitude comparison circuit ACMP can be as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d). The full-wave rectifier circuit FWR in the figure can be configured as shown in FIG. Further, a diode may be used as a half-wave rectifier circuit to form a ring-shaped circuit. FIG.
The circuit (d) is a circuit in which an external DC voltage is input to one of the two terminals of the full-wave rectifier circuit FWR at the subsequent stage and is used as a threshold value. In this case, if the phase difference of the preceding full-wave rectifier circuit FWR does not exceed this threshold value, 0 is output.
Actually, the external clock may enter the data transition region only when the output of the full-wave rectifier circuit FWR that performs amplitude comparison is sufficiently large, and the path may be changed only in that case. Providing a threshold value is effective to prevent useless route change.
【0024】また、この経路選択はデータのプリアンブ
ルパターンで実施し、これに続く情報を有するデータが
入ってきた時には経路選択を固定しておく必要がある。
そこで、外部から図6のPRE のようにプリアンブルパタ
ーンの位置を示すデータを入力し、振幅比較回路ACMPの
後のセレクタ回路SEL をプリアンブル位置を指示するデ
ータPRE で制御し、その後段のセレクタ回路SEL を固定
する。データは、位相比較回路PCMPの前からバイパスさ
れ、2段目のセレクタ回路SEL で選択されて出力され
る。Further, this route selection is performed by a preamble pattern of data, and when data having information following the data comes in, it is necessary to fix the route selection.
Therefore, data indicating the position of the preamble pattern is input from outside as shown in PRE of FIG. 6, and the selector circuit SEL after the amplitude comparison circuit ACMP is controlled by the data PRE indicating the preamble position. Is fixed. The data is bypassed from before the phase comparison circuit PCMP and is selected and output by the second-stage selector circuit SEL.
【0025】〔第2実施例〕図9は本発明のビット同期
回路の第2実施例を示すブロック図であり、第1実施例
の図4におけるセレクタ回路SEL 2段の経路選択部分の
うち、前段のセレクタ回路SEL を遅延フリップフロップ
回路DFF で置換えた構成である。この場合には、プリア
ンブルパターン位置の終わりを示す図6のパターンPRE
の立ち下がりを、遅延フリップフロップ回路DFF のクロ
ックとして使用することができる。[Second Embodiment] FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the bit synchronization circuit according to the present invention. Of the two-stage path selecting portion of the selector circuit SEL in FIG. 4 of the first embodiment, FIG. This is a configuration in which the selector circuit SEL in the preceding stage is replaced by a delay flip-flop circuit DFF. In this case, the pattern PRE of FIG. 6 indicating the end of the preamble pattern position
Can be used as a clock for the delay flip-flop circuit DFF.
【0026】〔第3実施例〕図10は本発明のビット同
期回路の第3実施例を示すブロック図であり、第1実施
例の図4における外部基準クロック信号CLK のトグルフ
リップフロップTFFを除いた構成を有する。図10のビ
ット同期回路に入力されるデータ信号は、図6のDATA2
のような構成を有する。この構成では、情報が含まれる
Da0 以降のデータ(ペイロード)の前に、プリアンブル
パターンとして外部の基準クロック信号CLK と同一の周
波数のクロックデータが含まれる。例えば、データ信号
がマンチェスタ符号の場合には、このプリアンブルパタ
ーンは0の繰り返しか又は1の繰り返しとしてデータ信
号に乗せることが可能である。[Third Embodiment] FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the bit synchronization circuit according to the present invention, except for the toggle flip-flop TFF of the external reference clock signal CLK in FIG. 4 of the first embodiment. It has a configuration. The data signal input to the bit synchronization circuit of FIG.
It has the following configuration. This configuration contains information
Before the data (payload) after Da0, clock data having the same frequency as the external reference clock signal CLK is included as a preamble pattern. For example, when the data signal is a Manchester code, this preamble pattern can be carried on the data signal as a repetition of 0 or a repetition of 1.
【0027】データ信号がマンチェスタ符号の場合に
は、0に対して(10)、1に対して(01)を送る b
iphase符号であり、データの中心が変化点になってい
る。従って、外部の基準クロック信号CLK にビット同期
して最も誤りなくこのマンチェスタ符号を識別するため
には、データに同期したプリアンブルパターンと外部ク
ロック信号との位相差がnπ/2(nは奇数)であるこ
とが必要である。従って、実施例1で説明したように、
外部クロック信号と、このクロック信号と同一の周波数
のプリアンブルパターンとを位相比較及び振幅比較する
ことにより、ビット同期を得ることができる。If the data signal is a Manchester code, (10) is sent for 0 and (01) for 1 b
This is an iphase code, and the center of the data is a change point. Therefore, in order to identify this Manchester code with the most error by synchronizing the bit with the external reference clock signal CLK, the phase difference between the preamble pattern synchronized with the data and the external clock signal is nπ / 2 (n is an odd number). It is necessary to be. Therefore, as described in the first embodiment,
By performing phase comparison and amplitude comparison between the external clock signal and a preamble pattern having the same frequency as the clock signal, bit synchronization can be obtained.
【0028】〔第4実施例〕図11は本発明のビット同
期回路の第4実施例を示すブロック図である。マンチェ
スタ符号のように容易にデータ信号からクロック信号を
抽出できる場合は、先ずデータ入力側のマンチェスタ復
号化及びクロック抽出回路CKREC でクロック信号の抽出
を行う。図5(e)はマンチェスタ復号化及びクロック
抽出回路CKREC の構成例を示す。この回路CKREC におい
て、抽出されたクロック信号OUT2は位相比較回路PCMPに
入力され、更に電位比較回路VCMPに入力される。一方、
NRZに復号化されたデータ信号OUT1は、位相比較回路
PCMP及び電位比較回路VCMPの比較結果を受けて、セレク
タ回路SEL において経路の選択が行われる。この場合に
は、プリアンブルパターン位置を示すPRE を省略するこ
とができるので、セレクタ回路SEL を1段減らすことが
できる。Fourth Embodiment FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment of the bit synchronization circuit according to the present invention. When the clock signal can be easily extracted from the data signal as in the case of the Manchester code, the clock signal is first extracted by the Manchester decoding and clock extraction circuit CKREC on the data input side. FIG. 5E shows a configuration example of the Manchester decoding and clock extraction circuit CKREC. In this circuit CKREC, the extracted clock signal OUT2 is input to the phase comparison circuit PCMP and further to the potential comparison circuit VCMP. on the other hand,
The data signal OUT1 decoded to NRZ is supplied to a phase comparison circuit
In response to the comparison result of the PCMP and the potential comparison circuit VCMP, a path is selected in the selector circuit SEL. In this case, since the PRE indicating the preamble pattern position can be omitted, the number of selector circuits SEL can be reduced by one.
【0029】更に、この実施例の場合には、クロック抽
出されたクロック信号と復号化されたデータ信号とは位
相同期している。抽出されたクロック信号と外部基準ク
ロック信号との位相差が0の場合にはNRZ符号データ
信号のエッジ部分で、位相差がπの場合には中心で識別
できる。位相比較回路PCMPは、位相差0で最大(cos
(0)=1)、位相差πで最小(cos(π)=−1)の電圧
を出力する。従って、図11のように、この位相比較結
果を電位比較回路VCMPに入力し、小さい方を選択すると
よい。Further, in this embodiment, the phase of the clock signal extracted from the clock and the phase of the decoded data signal are synchronized. When the phase difference between the extracted clock signal and the external reference clock signal is 0, it can be identified at the edge of the NRZ code data signal, and when the phase difference is π, it can be identified at the center. The phase comparison circuit PCMP has the maximum (cos
(0) = 1), and outputs a minimum (cos (π) = − 1) voltage with a phase difference π. Therefore, as shown in FIG. 11, it is preferable to input the result of this phase comparison to the potential comparison circuit VCMP and select the smaller one.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のビット同
期回路は、データに位相同期しているクロック信号と基
準となるクロック信号とを用いて正弦波相互の位相比較
を行うことにより位相検出を行うので原理的に不感位相
がないこと、多相クロック又は多相データを用いない簡
易な論理判定を用いるので高速ビットレートのビット同
期が可能であること、開ループ構成であるため瞬時のビ
ット同期動作が可能であること、等の特長を具え、実用
上の効果は極めて大きい。As described above, the bit synchronization circuit of the present invention performs phase detection by comparing the phases of sine waves with each other using a clock signal that is phase-synchronized with data and a reference clock signal. In principle, there is no dead phase, simple logic judgment that does not use multi-phase clock or multi-phase data enables high-speed bit rate bit synchronization, and instantaneous bit It has features such as being capable of synchronous operation, and has a very large practical effect.
【図1】従来のビット同期回路の構成例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional bit synchronization circuit.
【図2】従来のビット同期回路の位相検出部PDETのブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram of a phase detector PDET of a conventional bit synchronization circuit.
【図3】図1の回路における信号のタイミングチャート
である。FIG. 3 is a timing chart of signals in the circuit of FIG. 1;
【図4】本発明のビット同期回路の第1実施例を示すブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the bit synchronization circuit of the present invention.
【図5】本発明のビット同期回路の各構成要素の構成例
を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of each component of the bit synchronization circuit of the present invention.
【図6】本発明のビット同期回路に入力する信号の構成
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a signal input to a bit synchronization circuit of the present invention.
【図7】図4の回路における信号のタイミングチャート
である。FIG. 7 is a timing chart of signals in the circuit of FIG. 4;
【図8】全波整流回路の構成例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a full-wave rectifier circuit.
【図9】本発明のビット同期回路の第2実施例を示すブ
ロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the bit synchronization circuit of the present invention.
【図10】本発明のビット同期回路の第3実施例を示す
ブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the bit synchronization circuit of the present invention.
【図11】本発明のビット同期回路の第4実施例を示す
ブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment of the bit synchronization circuit of the present invention.
ACMP 振幅比較回路 AMP 増幅器 CKREC マンチェスタ復号化及びクロック抽出回路 CLK 基準クロック信号 DFF 遅延フリップフロップ回路 DLY 遅延回路 EXOR 排他的論理和 FWR 全波整流回路 LPF 低域通過フィルタ PCMP 位相比較回路 PDET 位相検出部 PRE プリアンブル位置を指示するデータ SEL セレクタ回路 TFF トグルフリップフロップ回路(分周回路) VCMP 電位比較回路(差動増幅器) ACMP Amplitude comparison circuit AMP amplifier CKREC Manchester decoding and clock extraction circuit CLK Reference clock signal DFF Delay flip-flop circuit DLY Delay circuit EXOR Exclusive OR FWR Full-wave rectifier LPF Low-pass filter PCMP Phase comparator PDET Phase detector PRE Data indicating the preamble position SEL selector circuit TFF Toggle flip-flop circuit (frequency divider) VCMP potential comparator (differential amplifier)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−255743(JP,A) 特開 平9−149026(JP,A) 特開 平4−16032(JP,A) 小野寺清光 葉原敬士,位相比較/振 幅比較回路を用いた10Gbps瞬時ビッ ト同期回路,電子情報通信学会全国大 会,日本,00−秋−エレクトロニクスソ サイエティ2,C−12−31 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 7/04 H04L 7/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-255743 (JP, A) JP-A 9-149026 (JP, A) JP-A 4-16032 (JP, A) Kiyomitsu Onodera Keishi Habara, 10Gbps Instantaneous Bit Synchronization Circuit Using Phase Comparison / Amplitude Comparison Circuit, IEICE National Convention, 00-Autumn-Electronics Society 2, C-12-31 (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7, DB name) H04L 7/04 H04L 7/02
Claims (3)
路を含み、基準となる第1クロック信号及び第1データ
信号を入力とするビット同期回路において、 第1データ信号が伝送すべき情報データの前の部分に第
1クロック信号の1/2の周波数を有し且つ第1データ
信号に同期する第2クロック信号を含み、 第1データ信号を第1データ経路と第1遅延回路を含む
第2データ経路とに2分岐し、 第1クロック信号に同期し且つ第1クロック信号の1/
2の周波数で第1クロック信号から発生させた第3クロ
ック信号と第1データ経路を経た第2データ信号に含ま
れる第4クロック信号とを第1位相比較回路で位相比較
し、 第3クロック信号と第2データ経路を経た第3データ信
号に含まれる第5クロック信号とを第2位相比較回路で
位相比較し、 第1位相比較回路及び第2位相比較回路における位相比
較の結果を第1振幅比較回路において振幅比較して第1
データ経路と第2データ経路とのいずれかを瞬時に選択
し、第1クロック信号に同期させて第1データ信号を出
力することを特徴とするビット同期回路。1. A bit synchronization circuit including a delay circuit, a phase comparison circuit, and an amplitude comparison circuit, to which a first clock signal and a first data signal serving as a reference are input, wherein a first data signal transmits information data to be transmitted. A second portion including a second clock signal having a frequency half that of the first clock signal and being synchronized with the first data signal in a preceding portion, including a first data path and a first delay circuit; And two branches to the data path, synchronized with the first clock signal and 1/1 of the first clock signal.
A third clock signal generated from the first clock signal at a frequency of 2 and a fourth clock signal included in the second data signal passing through the first data path by a first phase comparison circuit; And a fifth clock signal included in the third data signal that has passed through the second data path. The second phase comparison circuit compares the phases of the signals and the first phase comparison circuit and the second phase comparison circuit compare the result of the phase comparison with the first amplitude. The first comparison is performed by comparing the amplitude in the comparison circuit.
A bit synchronization circuit which instantaneously selects one of a data path and a second data path and outputs a first data signal in synchronization with a first clock signal.
路を含み、基準となる第1クロック信号及び第1データ
信号を入力とするビット同期回路において、 第1データ信号が伝送すべき情報データの前の部分に第
1クロック信号と同一の周波数を有し且つ第1データ信
号に同期する第2クロック信号を含み、 第1データ信号を第1データ経路と第1遅延回路を含む
第2データ経路とに2分岐し、 第1クロック信号と第1データ経路を経た第2データ信
号に含まれる第4クロック信号とを第1位相比較回路に
おいて位相比較し、 第1クロック信号と第2データ経路を経た第3データ信
号に含まれる第5クロック信号とを第2位相比較回路に
おいて位相比較し、 第1位相比較回路及び第2位相比較回路における位相比
較の結果を第1振幅比較回路において振幅比較して第1
データ経路と第2データ経路とのいずれかを瞬時に選択
し、第1クロック信号に同期させて第1データ信号を出
力することを特徴とするビット同期回路。2. A bit synchronization circuit including a delay circuit, a phase comparison circuit, and an amplitude comparison circuit, which receives a first clock signal and a first data signal as a reference, wherein a first data signal transmits information data to be transmitted. A second data path including a second clock signal having the same frequency as the first clock signal and being synchronized with the first data signal in a previous portion, and including the first data path and the first delay circuit; The first clock signal and the fourth clock signal included in the second data signal passing through the first data path are compared in phase by a first phase comparator, and the first clock signal and the second data path are compared. The second clock signal included in the passed third data signal is compared in phase by the second phase comparison circuit, and the result of the phase comparison in the first phase comparison circuit and the second phase comparison circuit is compared by the first amplitude comparison circuit. The by amplitude comparison in 1
A bit synchronization circuit which instantaneously selects one of a data path and a second data path and outputs a first data signal in synchronization with a first clock signal.
路を含み、基準となる第1クロック信号及び第1データ
信号を入力とするビット同期回路において、 第1データ信号を第1クロック抽出回路に入力して第1
データ信号に同期した第2クロック信号を生成し、 第1データ信号を第1データ経路と第1遅延回路を含む
第2データ経路とに2分岐し、 第2クロック信号を第1クロック経路と第2遅延回路を
含む第2クロック経路とに2分岐し、 第1クロック信号と第1クロック経路を経た第3クロッ
ク信号とを第1位相比較回路において位相比較し、 第1クロック信号と第2クロック経路を経た第4クロッ
ク信号とを第2位相比較回路において位相比較し、 第1位相比較回路及び第2位相比較回路における位相比
較の結果を第1電位比較回路において電位比較して第1
データ経路と第2データ経路とのいずれかを瞬時に選択
し、第1クロック信号に同期させて第1データ信号を出
力することを特徴とするビット同期回路。3. A bit synchronization circuit that includes a delay circuit, a phase comparison circuit, and a potential comparison circuit and receives a first clock signal and a first data signal as a reference, wherein the first data signal is supplied to a first clock extraction circuit. Enter first
Generating a second clock signal synchronized with the data signal; branching the first data signal into a first data path and a second data path including a first delay circuit; dividing the second clock signal into a first clock path and a second data path; A second clock path including two delay circuits; a first clock signal and a third clock signal passing through the first clock path; The phase of the fourth clock signal having passed through the path is compared in the second phase comparator, and the result of the phase comparison in the first phase comparator and the second phase comparator is compared in the first potential comparator.
A bit synchronization circuit which instantaneously selects one of a data path and a second data path and outputs a first data signal in synchronization with a first clock signal.
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---|---|---|---|
JP32326598A JP3338659B2 (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Bit synchronization circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32326598A JP3338659B2 (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Bit synchronization circuit |
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---|---|
JP2000151571A JP2000151571A (en) | 2000-05-30 |
JP3338659B2 true JP3338659B2 (en) | 2002-10-28 |
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1998
- 1998-11-13 JP JP32326598A patent/JP3338659B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
小野寺清光 葉原敬士,位相比較/振幅比較回路を用いた10Gbps瞬時ビット同期回路,電子情報通信学会全国大会,日本,00−秋−エレクトロニクスソサイエティ2,C−12−31 |
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