JP3748326B2 - データスライス回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にデジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した後に帯域制限された変調信号を入力とし、変調信号を比較器で2値化信号に変換して出力し、出力の2値化信号の平均値を基準として変調信号のスライス位置を決定するデータスライス回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、デジタル信号の伝送においては、変調信号の平均値が一定になる方式が用いられている。例えば、CD(Compact Disc) の8−15変調やDVD(Digital Versatile Disc)の8−16変調もそのような変調方式である。変調信号は伝送路の周波数特性によってなまっており、それをデータスライス回路を用い、ハイ・ローの2値化信号に変換する。このような変調信号の平均値が一定になる変調方式のデータスライス回路は、変調信号の平均値が一定であるという特性を利用して、2値化信号の平均値からスライス位置を決定してデータスライスを行う。
【0003】
図5に、従来のデータスライス回路を示し説明する。この回路は、特開昭62−40664号公報の従来例の説明に用いられている回路で、データスライス回路としては極めて一般的な回路である。
【0004】
図5において、11はデジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した後に帯域制限された変調信号が入力される入力端子、15はデータスライスした2値化信号の出力端子、12は入力端子11に入力された変調信号を増幅する増幅器、13は増幅された変調信号のジッタを減少させる波形等化のためのイコライザ、14はデータスライスを行う比較器、56は出力信号の平均直流値を求めるためのLPFである。
【0005】
このうち、データスライス部DSは、比較器14にイコライザ13より供給される変調信号S1を一方の比較入力とし、比較器14より2値化信号S3を出力端子15に出力として出力するとともに、LPF16を介して得られる平均電圧S2として比較器14の他方の比較入力に入力する構成部分である。
【0006】
LPF16は、2値化した信号の平均電圧S2を出力する。比較器14は、イコライザ13より出力される変調信号S1とLPF16より出力される平均電圧S2とを比較し、ハイまたはローを出力する。LPF16を含む比較器14の帰還ループが負帰還になるよう構成していれば、比較器14は出力の平均値が一定の値になるように変調信号S1を2値化する。
【0007】
この動作について図6を用いてもう少し詳しく説明する。S1〜S3の図の符号は、図5に付された符号S1〜S3の信号波形を示している。比較器14の入力に、変調信号S1と平均電圧S2が与えられると、比較器14は2値化信号S3を出力する。すなわち、S1がS2よりも高い電圧のときは、2値化信号S3はハイになり、S1がS2よりも低い電圧のときは、2値化信号S3はローになる。
【0008】
ここで、平均電圧S2は、2値化信号S3の平均値で決まる電圧であって、負帰還させているので、平均的には変調信号S1の電位が変化すると、平均電圧S2の電位も変化し、2値化信号S3の平均電圧は変化しないよう動作する。すなわち、変調信号S1と平均電圧S2の関係は一定に保たれ、常に2値化信号S3の平均値が一定になるようデータスライスが行われる。この場合、変調信号S1のスライス位置は平均電圧S2となる。
【0009】
このように構成されたデータスライス回路は、入力信号が歪んだりして変調信号S1の平均電圧が変化した場合でも、スライス位置は歪みの影響を受けずに2値化信号S3を出力できる。
【0010】
変調信号S1は伝送路の帯域によってなまっているが、DVDのように高効率で伝送路帯域を使用するシステムやデータスライス部DSの比較器14の性能ギリギリまで扱う高速システムでは、十分に2値化動作できない場合がある。高効率で伝送路帯域を使用することとは、限られた帯域に多くの信号を詰め込むということである。つまり、高域の信号は低域の信号に比べて帯域制限された伝送路の特性の影響で信号振幅が小さくなるためである。
【0011】
図7と図8を用いて、この問題点について説明する。図7は比較器14の特性である。横軸は変調信号S1の振幅、縦軸は比較器14の遅延時間である。比較器14も増幅器の一種であるので、信号振幅が小さい所では有限の利得が見えて線形に近い動作をするために、信号振幅が小さいと出力の変化量が不足して遅延時間が大きくなる。
【0012】
この動作について図8の信号波形とともに説明する。この図の例の場合には、S1とS2は3回交差しており比較器14は3回反転することになる。最初の交差は後の2回の交差よりも変調信号S1の振幅が小さい。最初の交差の信号振幅をVa、後の2回の交差の信号振幅をVbとすれば、図7から最初の交差の遅延時間はTa、後の2回の交差の遅延時間はTbとなる。このため図8の実線で示すように、2値化信号S3は最初の反転がTa遅延し、後の2回の反転がTb遅延している。
【0013】
図8の場合、仮に最初の反転も破線のように遅延時間がTbであれば、時間間隔がS1とS2の交点と全く同じになるので一番良い状態であり、データスライス部DSの誤差がない状態である。実際には最初の反転は実線のようにTaの遅延時間があるので、このTaとTbの時間差が2値化信号のジッタとなり、最終的には復調する時のエラー率を劣化させるという問題がある。この問題は、変調信号の変調度が低いほど、また、変調信号の反転間隔が短いほど問題として起こりやすい。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のデータスライス回路では、変調信号の変調度が低いほど、また、変調信号の反転間隔が短いほど、復調する時のエラー率を劣化させるという問題がある。
【0015】
この発明の目的は、ジッタを抑えて復調時のエラー率の劣化を抑えたデータスライス回路を提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明のデータスライス回路では、デジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した変調信号を入力し、該変調信号に基づき2値化信号を出力するデータスライス回路において、変調信号を第1の差動出力および第2の差動出力からなる差動信号に変換する差動変換手段と、差動信号を入力し、2値化信号を出力する比較器と、2値化信号に基づいて該2値化信号の平均値を出力する平均化手段と、2値化信号の平均値が変調信号の対応する平均値に収束するよう第2の差動出力の直流電位を可変する直流電位可変手段とを具備することを特徴とする。
【0017】
上記した手段により、入力信号であるデジタル信号の直流成分を一定となるようにした変調信号を、データスライスするための比較器に差動信号の状態で入力し、その差動信号間の相対的な電位を変えることによって、スライス位置を制御可能とし、データスライスするための比較器に変調信号を差動信号で与えて、比較器に与える変調信号の振幅を大きくして比較器の振幅依存の時間遅延によるジッタの増大を防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、この発明の第1の実施の形態について説明するための回路構成図である。図5と同一の機能の部分には同一の符号を付して説明する。
【0019】
すなわち、この実施の形態は、イコライザ13の出力を、データスライス部DSの差動変換回路101に入力し、ここで2系統の変調信号S11,S12とする。変調信号S11は比較器14の一方の比較入力に、変調信号S12は直流シフト回路102を介して直流シフトされた変調信号S121を得て比較器14の他方の比較入力にそれぞれ入力する。さらに、直流シフト回路102は、LPF16より出力される平均電圧S21に基づき、その直流シフト量を制御する。
【0020】
図1の主要部の信号波形を示した図4とともに、図1の動作について説明する。SP1およびSP2は、それぞれ変調信号S11がスライスされる位置であり、比較信号がS121(a)のときはスライス位置SP1であり、比較信号がS121(b)のときはスライス位置SP2となる。
【0021】
比較器14はS11とS121(a)またはS11とS121(b)を比較して2値化信号を出力するので、そのときの2値化信号はそれぞれS31(a),S31(b)となる。仮に、スライス位置SP1が本来の正しいスライス位置であったとし、比較信号がS121(b)である場合には2値化信号はS31(b)となるが、S31(b)はハイ期間が短いので、図1のLPF16の出力である平均電圧S21が下がる。直流シフト回路102は、この平均電圧S21で制御され、S121(b)がS121(a)になるよう直流シフトを行い、2値化信号はS31(a)となって回路は望ましいスライス位置に収束する。
【0022】
直流シフト回路102は、スライス位置を決定するための帰還ループの中に入るので、直流シフト回路102の制御特性は単調性さえ確保されれば、利得や利得カーブは重要ではない。
【0023】
スライス位置を決定するのための帰還ループの応答は、通常変調信号S11の波形の反転期間に比べて十分遅く設計されるが、図4はその一部を拡大表示しているので、ハイ期間とロー期間は同じになっていない。通常の変調ではハイ期間とロー期間の平均値は等しくなるように設計される。データスライス部DSそのものは、そのシステムの変調がどのような平均値で行われたかがわかっていれば、必ずしもハイ期間とロー期間の平均値が等しくなくても動作可能である。
【0024】
比較器14の入力信号は、差動信号で与えられるので、比較器14の入力としては従来の2倍の振幅になる。従来回路の問題点で指摘した場合と条件で考えれば、図7において比較器14の信号振幅は、2×Vaと2×Vbの間で動作するので、遅延時間はTa2とTb2となり、ジッタの量が減少してエラー率は改善される。
【0025】
この実施の形態では、データスライス部DSの比較器14の比較信号は、差動信号を与えているので、信号振幅が大きくなり、これにより比較器14の遅延時間が小さくなることからジッタ量が減少しデータのエラー率を改善できる。
【0026】
なお、イコライザ13は、差動変換回路17の後段に設置し、差動信号に変換された変調信号に対して、それぞれジッタを減少させる波形等化を行うようにしてもよい。
【0027】
図2の回路構成図を用いて、この発明の第2の実施の形態について説明するが、第1の実施の形態と同一の機能の部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【0028】
この実施の形態は、差動の変調信号S11,S12に直流シフト回路201,202を介してそれぞれ直流シフトされた変調信号S111,S121を比較入力として比較器14に入力し、2値化信号S31の平均値を得るLPF16の出力S21も差動変換回路203を介して差動の制御電圧S211,S212を得て、これら制御電圧S211,S212で直流シフト回路201,202の直流シフト量を制御したものである。
【0029】
すなわち、変調信号S111の電位を上昇させる時には2値化信号S31の電位を下降させるよう直流シフト回路201,202を制御する。このように構成すると直流シフト回路201,202の、片側あたりの直流シフト量を半分にできるので、比較器14に入力する変調信号S111,S121のダイナミックレンジをその分だけ広くできる。
【0030】
この実施の形態では、ジッタ量を減少させることができるばかりか、比較器14に入力する変調信号S111,S121のダイナミックレンジをその分だけ広くできる。
【0031】
図3は、この発明の第3の実施の形態について説明するための回路構成図であり、第1の実施の形態と同一の機能の部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【0032】
この実施の形態では、直流シフト回路301で変調信号を直流シフトしてから差動変換回路301で差動変換するとともに、LPF16の出力である平均電圧S21で直流シフト回路301の直流シフト量を制御したものである。
【0033】
すなわち、差動変換回路101の入力に、LPF16の平均電圧S21によって意図的にオフセットを持たせて、差動変調回路301の出力の直流電位を差動的に制御できるようにした。
【0034】
この場合にも、比較器14には差動の変調信号S11,S12が入力されることになり、ジッタ量を減少させることができる。また、差動変調回路301では、イコライザ13より出力される変調信号の直流値も差動的に変化することから、比較器14に入力する変調信号S11,S12のダイナミックレンジをその分だけ広くできる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のデータスライス回路によれば、データスライス部の比較器に差動信号を入力し、その差動信号間の相対的な電位を変えることによって、スライス位置を制御可能とし、比較器に変調信号を差動信号で与える。比較器に与える変調信号の振幅を大きくできるので、比較器の振幅依存の時間遅延によるジッタの増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態について説明するための回路構成図。
【図2】この発明の第2の実施の形態について説明するための回路構成図。
【図3】この発明の第3の実施の形態について説明するための回路構成図。
【図4】この発明の動作について説明するための信号波形図。
【図5】従来のデータスライス回路について説明するための回路構成図。
【図6】図5の動作について説明するための波形図。
【図7】従来とこの発明の動作の比較について説明するため特性図。
【図8】従来の問題点について説明するための波形図。
【符号の説明】
11…入力端子、12…増幅器、13…イコライザ、14…比較器、15…出力端子、16…LPF、101,203…差動変換回路、102,201,202,301…直流シフト回路、DS…データスライス部。
Claims (4)
- デジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した変調信号を入力し、該変調信号に基づき2値化信号を出力するデータスライス回路において、
前記変調信号を第1の差動出力および第2の差動出力からなる差動信号に変換する差動変換手段と、
前記差動信号を入力し、前記2値化信号を出力する比較器と、
前記2値化信号に基づいて該2値化信号の平均値を出力する平均化手段と、
前記2値化信号の平均値が前記変調信号の対応する平均値に収束するよう前記第2の差動出力の直流電位を可変する直流電位可変手段と
を具備することを特徴とするデータスライス回路。 - デジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した変調信号を入力し、該変調信号に基づき2値化信号を出力するデータスライス回路において、
前記変調信号を第1の差動出力および第2の差動出力からなる差動信号に変換する第1の差動変換手段と、
前記差動信号を入力し、前記2値化信号を出力する比較器と
前記2値化信号に基づいて該2値化信号の平均値を出力する平均化手段と、
前記2値化信号の平均値に基づいて第1の制御電圧および第2の制御電圧を出力する第2の差動変換手段と、
前記第1の制御電圧に基づいて前記第1の差動出力の直流電位を可変して前記比較器に入力する第1の直流電位可変手段と、
前記第2の制御電圧に基づいて前記第2の差動出力の直流電位を可変して前記比較器に入力する第2の直流電位可変手段と
を備え、
前記第1および第2の直流電位可変手段は、前記2値化信号の平均値が前記変調信号の対応する平均値に収束するように、それぞれの直流電位を可変すること
を特徴とするデータスライス回路。 - 前記第1および第2の直流電位可変手段は、それぞれ前記第1の制御電圧および前記第2の制御電圧に基づいて、前記第1および第2の差動出力のうち一方が上昇する時には他方は下降するようにそれぞれの直流電位を可変すること
を特徴とする請求項2に記載のデータスライス回路。 - デジタル信号を直流成分が一定になるよう変調した変調信号を入力し、該変調信号に基づき2値化信号を出力するデータスライス回路において、
前記変調信号を差動信号に変換する差動変換手段と、
前記変換された差動信号を入力し、前記2値化信号を出力する比較器と、
前記2値化信号に基づいて該2値化信号の平均値を出力する平均化手段と、
前記2値化信号の平均値が前記変調信号の対応する平均値に収束するように該変調信号をオフセットさせる直流電位可変手段と
を備えたことを特徴とするデータスライス回路。
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