JP3971048B2 - Clock phase error detection circuit and clock phase error detection method - Google Patents

Clock phase error detection circuit and clock phase error detection method Download PDF

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JP3971048B2
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【発明属する技術分野】
この発明は、帯域制限されたパルス信号を用いてデジタル信号を伝送するシステムにおける受信装置に利用されるクロック再生回路の位相補正に用いるクロック位相誤差信号を得るためのクロック位相誤差検出回路およびクロック位相誤差検出方法に関する。
【0001】
【従来の技術】
帯域制限されたパルス波を用いてデジタル信号を伝送するシステムにおいては、一般にロールオフスペクトル整形されたパルスを用いて符号伝送を行うようにする。そのため、受信側のサンプル・タイミングの僅かなずれは特性を急激に劣化させることになる。
【0002】
従来、簡単なサンプルタイミング、すなわち、クロック再生は入力信号を整流し、クロック成分を抽出すると共に、この抽出したクロック成分を狭帯域帯城通過ろ波器に通してクロックを再生するようにしていた。しかし、近年、より伝送帯域幅を節約するため、ロールオフファクタの小さいスペクトル整形特性を用いるようになったため、クロック再生の一層の高性能化が要求されるようになってきた。
【0003】
このような要求に応えるクロック再生回路として、例えば、図11(A)に示す如きの制御法が提案されている。これは零クロスポイント前後でクロックの位相制御信号を検出するようにするもので、ここではこの制御法を零クロス制御法と呼ぶことにする。
【0004】
零クロス制御法を説明する。図11(A)の(a)は2値デジタル信号のアイパターンを簡略化して示したもので、平均的には信号の状態そのものは問題はない。そして、この2値デジタル信号をサンプリングする場合に、サンプルタイミングがS1,S2のように信号の位相にタイミングが一致していれば正しく送信符号を取り込むことができるので、正しくデータを再生できる。
【0005】
次に、図11(A)の(b)に示すように、サンプルタイミングがTe秒だけ、遅れてS1′,S2′の位置にずれた場合にどうなるかを考えてみる。この場合、S1からS1′にずれたことにより、2値デジタル信号のアイパターンの開きはW0からW1と狭くなる一方、零クロスポイント位置であるS2でサンプリングするはずのタイミングもTe秒だけずれて図11(A)の(c)におけるS2′のタイミング位置で入力信号をサンプリングすることとなり、このサンプリングタイミングでのサンプリングした値(サンプル値)をeとすると、このeは本来零近傍であったはずの値に比べて大きな値をとるようになる。
【0006】
ところでこの場合に、零クロスポイント前後で送信符号が“−1”から“+1”に変化したとすると、サンプル値はe(−+)なる正の値をとり、逆に“+1”から“−1”へ変化した場合にはサンプル値はe(+−)なる負の値をとる。従って、零クロスポイント前後での送信符号を知ることにより、サンプル・タイミングのずれを知ることができる。これが零クロス制御の原理である。
【0007】
このように、零クロス制御法では、零クロスポイント近傍の値を用いているので、アイパターンの振幅によらず、動作する特徴がある。しかし、実際にはアイパターンは図12に示すような波形をしており、クロック位相が同期していてもe(−+)およびe(+−)は零にはならない場合があり、このときには制御信号が発生するので、ジッタが多いと云う問題が残る。
【0008】
これに対して、図11(B)に示す如きの制御法も開発されている。これはアイパターン収束ポイントの前後でクロックの位相制御信号を検出する方式であって、ここではこれをアイ収束点制御法と呼ぶことにする。すなわち、アイ収束点制御法は次の如き制御法である。図11(B)の(a)は2値デジタル信号のアイパターンを図11(B)の(b)のT−1,T0,T1は最適クロック位相を示している。この例では2ビットA/D変換器により基準レベルL1,L2,L3によりサンプリングされているが、多値A/D変換器によりを用いた例を考える。送信符号がa−1,B0,C1と変化した場合、クロック位相が+Δtずれていると、サンプル値は基準レベルL1より大きな値となり、−Δtずれていると、サンプル値は基準レベルL1より小さな値となる。
【0009】
従って、制御ポイントの前後の送信符号と、制御ポイントでの基準レベルとの差分値によりサンプルタイミングのずれを検出することができる。
【0010】
このように、アイ収束点制御法ではアイ収束ポイント近傍の値を用いているので、位相同期時のジッタが少なくて済む。しかし、アイパターンの振幅が変化するような場合では、基準レベルとの差分値が正確にサンプルタイミングのずれを示さないため、クロック位相の制御ができないと云う問題を抱える。
【0011】
そこで、これらの問題を解決してクロック再生の高性能化を図ったクロック再生回路として、特願平4-126041号(特開平5‐327681号公報参照 )に示される如き技術が開発されている。
【0012】
これは図13に示す如きもので、クロック位相誤差検出制御法と呼ぶことにする。このクロック位相誤差検出制御法を説明する。図13(a)は、アイパターンを示しており、アイ収束ポイントのサンプル値が“L0”および“−L0”の場合を示している。今、クロック位相が“+Δt”ずれていた場合を考えてみる。この状態で送信符号が“A1”,“B2”と変化したとすると、
“A1”のサンプル値は“−(L0−Δl)”,“B2”のサンプル値は“(L0+Δl)”となる。ここで、それぞれのサンプル値の絶対値を比べてみると、
|L0+Δl|−|−(L0−Δl)|=2Δl>0
であり、絶対値では“B2”のサンプル値の方が大きい。
【0013】
また、送信符号が“B1”,“A2”と変化した場合、“B1”のサンプル値は“(L0−Δl)”,“A2”のサンプル値は“−(L0+Δl)”となる。ここで、それぞれのサンプル値の絶対値を比べてみると、
|−(L0+Δl)|−|(L0−Δl)|=2Δl>0
であり、絶対値では“A2”のサンプル値の方が大きいことがわかる。
【0014】
すなわち、クロック位相が遅れている(クロック位相“+Δt”)場合には、連続する2サンプルの絶対値は後の値の方が大きく、同様にクロック位相が進んでいる(クロック位相“−Δt”)場合には、連続する2サンプルの絶対値は後の値の方が小さい、と云うことがわかる。
【0015】
これにより、連続する2サンプル間の振幅差を求めれば位相差を得ることができる。
【0016】
すなわち、クロック位相誤差検出制御法における位相誤差が検出できる場合では、図13で説明した原理を模式的に表した図である図14に示すように、入力されたパルス符号の連続する4つのシンボルの発生パターンである入力パターンがシンボル“A0”,“A1”,“B2”,“B3”の位置をとる時、サンプルポイントが△tずれたとすれば、位相誤差を“2Δl”として求めることが出来 る。
【0017】
また、これとは逆に、図15は位相誤差が検出できない場合の例であるが、この例では入力されたパルス符号の連続する4つのシンボルの発生パターンである入力信号の入力パターンがシンボル“B0”、“A1”、“B2”、“A3”の位置をとる時、サンプルポイントが△tずれたとすると、位相誤差は“O”とな って求めることが出来ない。
【0018】
故に特願平4‐126041号開示のクロック位相誤差検出制御法で位相誤差を検出できるのは、サンプルタイミングT1の直前から次のサンプルタイミング T2の直後までの間に、入力信号が単調増加または単調減少している場合に限ることになる。
【0019】
これは、信号が図14の如き場合であって、連続する4シンボルの入力パターンが“A0”,“A1”,“B2”,“B3”の位置をとるケースと、“B0”,“B1”,“A2”,“A3”の位置をとるケースの計2通りである。連続する4シンボルの入力パターンバリエーションは16通りであるから、当該クロック位相誤差検出制御法で位相誤差を検出できるのは入力データに対して“1/8”の確率でしかなく、“1/8”と云う低い確率でしか位相誤差を求めることが出来ない。
【0020】
このように、位相誤差検出出来る確率が低いため、低C/Nでのクロック再生が不十分であった。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
帯域制限されたパルス波を用いてデジタル信号を伝送するシステムにおいては、伝送帯域幅を節約するため、ロールオフファクタの小さいスペクトル整形特性を用いるようになり、そのため、クロック再生の一層の高性能化が要求されるようになってきた。そして、このような要求に応えるクロック再生回路として、特願平4-126041号(特開平5‐327681号公報参照)に示される如き 技術が開発されている。
【0022】
しかし、この技術で位相誤差を検出できるのは、サンプルタイミングの直前から次のサンプルタイミングの直後までの間に、入力信号が単調増加または単調減少している場合に限ることになる。
【0023】
これは、入力パターンとしては2通りでしかないが、連続する4シンボルの入力パターンとしては16通りであるわけであるから、当該クロック位相誤差検出制御法で位相誤差を検出できるのは入力データに対して“1/8”の確率でしかなく、“1/8”と云う低い確率でしか位相誤差を求めることが出来ない。
【0024】
このように、従来方法では位相誤差検出出来る確率が低いため、低C/Nでのクロック再生性能が不十分であるという問題があった。
【0025】
そこでこの発明の目的とするところは、高い確率で位相誤差検出出来、クロック再生回路の位相補正に用いるクロック位相誤差信号を得ることができて低C/Nでのクロック再生性能を満足することができるようにしたクロック位相誤差検出回路およびクロック位相誤差検出方法を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。すなわち、帯域制限を受けたパルス符号信号から所定の位相に同期したクロックを再生する回路に用いる再生クロック位相補正用のクロック位相誤差信号を得るクロック位相誤差検出回路において、前記パルス符号信号を前記クロックによりサンプリングして得た信号の符号パターンを検出してパターン判定する判定手段と、判定した符号パターンと前記サンプリングして得た信号とから所定の位相誤差演算によりクロック位相誤差信号を求める位相誤差演算手段とを備えることを特徴とする。また、特に位相誤差演算手段はFIRフィルタにて構成すると共に、位相誤差演算は前記検出された符号パターンに応じてFIRフィルタの係数を切り換える構成とすることを特徴とする。
【0027】
本発明は、帯域制限を受けたパルス符号信号から所定の位相に同期したクロックを再生するにあたり、前記パルス符号信号を前記クロックによりサンプリングして得た信号の符号パターンを検出してパターン判定し、この判定した符号パターンと前記サンプリングして得た信号とから所定の演算により位相誤差を求める。そして、求めた位相誤差はクロック再生の位相補正に利用する。
【0028】
また、FIRフィルタを用いると、位相誤差演算手段を容易に構成することでき、しかも、誤差演算はフィルタ係数を入力パターン対応に変更することで、連続する符号パターン全てにおいて、位相誤差検出することができるようになり、クロック再生の際のクロック位相にずれが生じたときには速やかに位相ずれを補正することができるようになる。
【0029】
とくに本発明は、帯域制限を受けたパルス符号信号から所定の位相に同期したクロックを再生する回路において、前記クロックによりサンプリングされた信号の符号パターンを検出し、前記検出された符号パターンに応じて位相誤差を演算することにより、連続する符号パターン全てにおいて、位相誤差検出することができるようになるので、多くの場合で位相誤差検出が可能であり、従って、入力信号から位相誤差を検出できる確率を高めることが出来、低C/N(キャリアノイズ比)でのクロック再生性能を改善することが出来る。
【0030】
従って、本発明によれば、低C/Nでのクロック再生性能を満足するクロック再生が可能となる。
【0031】
【発明の実施の態様】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0032】
(実施例1)
本発明であるクロック位相誤差検出回路の一実施例のブロック図を図1に示す。図において、1は位相誤差演算回路、2はパターン判定回路、3はレベル判定回路、4は有効判定回路、5はホールド回路、6は入力端子、7はしきい値入力端子、8は出力端子である。
【0033】
これらのうち、入力端子6には受信したパルス符号信号を再生クロックタイミングでサンプリングして得た入力信号が入力される。尚、ここでのパルス符号信号は帯域制限を受けたパルス符号信号である。位相誤差演算回路1は、この入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、演算結果である誤差データをホールド回路5に与えるものである。
【0034】
パターン判定回路2は、入力端子6から入力された入力信号の符号パターンを判定するためのものであり、レベル判定回路3は、入力端子6から入力された入力信号のレベルを判定するためのものであって、しきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも当該入力信号のレベルが大きいことを検出するものである。
【0035】
有効判定回路4は、パターン判定回路2によるパターン判定結果とレベル判定回路3によるレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定して満足されていれば“有効”、満足されていなければ“無効”の判定をするものであり、ホールド回路5は、有効判定回路4の判定結果が“有効”である場合には位相誤差演算回路1の出力する誤差データをそのまま通し、これをクロック位相誤差信号として出力し、有効判定回路4の判定結果が“無効”であればこれをホールド信号としてその直前における位相誤差演算回路1の誤差信号をホールドし、クロック位相誤差信号として出力するものである。出力端子8にはホールド回路5からのクロック位相誤差信号が出力される。
【0036】
このような構成の本装置は、パルス符号信号を再生クロックタイミングでサンプリングして得た入力信号が入力端子6より入力される。この入力信号は位相誤差演算回路1、レベル判定回路3およびパターン判定回路2へ分岐される。
【0037】
まず、レベル判定回路3はしきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも入力信号レベルが大きいことを検出する。このしきい値は大き過ぎても、また、小さ過ぎても問題であるので、目的に合わせて経験的に最適な値を選択することになるが、標準的には図2に示す如く、入力信号レベル“+L0”,“−L0”の50%近傍の値である、例えば、“+L0/2”,“−L0/2”程度が良い。
【0038】
なお、本実施例では後述するように“4サンプル”を用いて位相誤差を計算するので、レベル判定回路3では、このレベル判定においても連続する“4サンプル”が同時にしきい値より大きいことを判定するようにする。判定結果は有効判定回路4に供給される。
【0039】
次に、パターン判定回路2は前記“4サンプル”の符号パターンを判定する。そして、その判定結果は位相誤差演算のための係数切換信号として位相誤差演算回路1に供給されると共に、誤差演算に有効なパターンであるかどうかを判定するために、有効判定回路4にも供給される。
【0040】
有効判定回路4はパターン判定結果とレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定する。すなわち、連続する“4サンプル”の符号パターンが位相誤差演算を行えるパターンに一致し、更にその信号振幅があらかじめ規定されたしきい値よりも大きいときに“有効”と判定する。もし上記2つの判定が同時に満足されていない場合は“無効”と判定し、当該“無効”なる判定信号はホールド信号としてホールド回路5に供給する。
【0041】
一方、位相誤差演算回路1は入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、演算結果である誤差データをホールド回路5に供給する。ホールド回路5は、位相誤差演算回路1から供給される誤差データをクロック位相誤差信号として出力端子8に出力する。ただし、有効判定回路4からホールド信号が供給されているときには、その直前のクロック位相誤差信号をホールドし、位相誤差演算回路1から供給される誤差データは“無効”であると判断する。
【0042】
従って、ホールド回路5は、有効判定回路4の判定結果が“有効”である場合には位相誤差演算回路1の出力する誤差データをそのまま通し、これをクロック位相誤差信号として出力端子8に出力し、有効判定回路4の判定結果が“無効”であればこれをホールド信号としてその直前における位相誤差演算回路1の誤差信号をホールドし、クロック位相誤差信号として出力端子8に出力することになる。
<位相誤差演算回路の構成>
次に位相誤差演算回路1の具体的な実施例を図3を用いて説明する。図3に示すように、位相誤差演算回路1はシリアル接続の遅延素子201,202,203,204と、これら各遅延素子201,202,203,204からの遅延出力を供給される可変係数器205,206,207,208及びこれら可変係数器205,206,207,208の各出力を加算する加算器209で構成されるFIRフィルタにより実現されている。
【0043】
サンプリング信号はサンプリング信号入力端子210から供給される。このサンプリング信号入力端子210から供給されるサンプリング信号は遅延素子201,遅延素子202,遅延素子203,遅延素子204の順に供給される。それぞれ遅延された信号は可変係数器205,206,207,208のうち、それぞれの対応する可変係数器205,206,207,208でそれぞれの係数に応じて増幅された後、加算器209で加算されて誤差演算が完了し、出力端子212から誤差データとしてホールド回路5に出力される。
【0044】
入力端子211にはパターン判定回路2から係数切換信号が供給されており、係数切換信号に応じて可変係数器205,206,207,208の係数C3,C2,C1,C0を制御し、フィルタ特性を切り換える。
【0045】
<誤差演算の方法>
図4を参照して誤差演算の方法を説明する。図4における(a)は入力端子210から供給されるサンプリング信号である。ここで示した信号の符号パターンは、図6における“A0”(=−L0),“A1”(=−L0),“B2”(=+L0)”,“A3”(=+L0)である。この符号パターンに対して、図4 (b)に示す如く、可変係数器(C0)205,可変係数器(C1)206,可変係数器(C2)207,可変係数器(C3)208の係数を、それぞれ順に “−1”,“+2”,“0”,“−1”と係数設定してFIRフィルタを構成すると、そのFIRフィルタ出力、すなわち、誤差演算結果はクロック遅れが1クロックあったときは“−3L0”,クロック遅れが無かったときは“0”,クロック進みが1クロックあったときは“+3L0”となる図4(c)の如きのものとなる。
【0046】
なお、図4(b)の係数は“C0=−1”、“C1=2”、“C2=0”、 “C3=−1”を示しており、図4(a)に示す値を各サンプル値がとる場合 (サンプル値が“L0”または“−L0”)が位相誤差“零”の状態であり、図 4(c)の時刻tがt=0の時点においての値がその誤差演算結果である。
【0047】
ここで、クロック位相誤差が1クロックある場合を考える。すると、図4(c)からわかるように1クロック遅れている場合は時刻tが“t=−1”の状態であるから、このときのフィルタ出力は“−3L0”となり、1クロック進んでいる場合は時刻tが“t=+1”の状態であるから、このときのフィルタ出力は “+3L0”となることがわかる。
【0048】
上記は入力信号がサンプリングされた値で考えているが、帯域制限されたパルス符号の連続信号を入力した場合は図4(d)のような連続した結果が得られる。これはサンプリングのタイミングずれ、すなわち、サンプリング位相誤差が生じた時には、同図4(d)に示す時刻t=0の近傍でフィルタ出力が変化することを意味している。
【0049】
このように、本実施例における位相誤差演算回路1では当該位相誤差演算回路1を構成するフィルタ出力はクロック位相が遅れているときには正の値をとり、遅れているときには負の値をとる。また、位相誤差が無いときには零となるので、フィルタ出力、すなわち、位相誤差演算回路1の出力が位相誤差を表すことになる。
【0050】
図5は各入力パターンにおける誤差演算が可能なフィルタ係数を示している。“4シンボル”の前後のシンボル値により異なるが、図3のフィルタによる構成の位相誤差演算回路1によれば、すべて図4(d)のように、位相遅れ時から位相進み時まで連続に増加するフィルタ出力を得ることが出来る。
【0051】
そして、図3のフィルタによる構成の位相誤差演算回路1によれば、“4シンボル”の符号パターンの持つ“16パターン”のうち、図5に示すように、“16パターン”について誤差演算が可能である。
【0052】
すなわち、位相誤差が検出できる場合では、図4で説明した原理を模式的に表した図である図6に示すように、入力パターンが[1]“A0”,“A1”, “B2”,“B3”の配置をとる時、[2]“B0”,“B1”,“A2”, “A3”,の配置をとる時、[3]“A0”,“A1”,“B2”,“A3”の配置をとる時、[4]“B0”,“B1”,“A2”,“B3”の配置をとる時、[5]“A0”,“B1”,“A2”,“A3”の配置をとる時、[6]“B0”,“A1”,“B2”,“B3”,の配置をとる時、[7]“A0”,“A1”,“A2”,“B3”の配置をとる時、[8]“B0”,“B1”,“B2”,“A3”の配置をとる時、[9]“B0”,“A1”,“A2”,“A3”,の配置をとる時、[10]“A0”,“B1”,“B2”,“B3”の配置をとる時、[11]“A0”,“B1”,“B2”,“A3”の配置をとる時、 [12]“B0”,“A1”,“A2”,“B3”の配置をとる時、[13] “A0”,“B1”,“A2”,“B3”の配置をとる時、[14]“B0”,“A1”,“B2”,“A3”の配置をとる時、の計14パターンにおいては、サンプルポイントの位相ずれに応じて位相誤差を求めることが出来る。
【0053】
また、これとは逆に、図7は従来、位相誤差が検出できなかった例であるが、この例では入力パターンが“B0”、“B1”、“B2”、“B3”の時、そして、“A0”、“A1”、“A2”、“A3”の時、いずれもサンプルポイントがずれたとしても、位相誤差が“O”となって求めることが出来なかった。
【0054】
しかし、これも本発明では位相誤差を検出可能である。
【0055】
つまり、“4シンボル”の符号パターンのバリエーションは図5に示したように[15]“B0”,“B1”,“B2”,“B3”の配置をとる時、[16]“A0”,“A1”,“A2”,“A3”の配置をとる時、を含めて全部で“16パターン”あるわけであるが、このような符号が変化しない“A0”,“A1”,“A2”,“A3”の配置をとるパターン及び“B0”,“B1”,“B2”,“B3”の配置をとるパターンの計2パターンを含め、誤差演算が可能である。これは従来の誤差演算方法よりも位相誤差検出精度が上がったことを意味している。
【0056】
なお、低C/N時のパターン判定ミスによる位相誤差検出精度の劣化を防止するため、サンプリング信号の振幅があらかじめ規定されたしきい値よりも小さい場合には誤差演算結果を使用せずに直前の位相誤差信号をホールドするようホールド回路5が動作する。
【0057】
そして、このホールド回路5を介して得られる位相誤差信号を位相制御信号として用いて、クロック再生回路の位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正する。
【0058】
本実施例では、連続する4つのシンボルの出現形態が符号変化の全くない場合の2パターンも含めて計16パターンについて、サンプルポイントがずれれば、いずれもこの位相誤差を求めることが出来、得られる位相誤差信号を位相制御信号として用いて、クロック再生回路の位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正することができる。そのため、シンボルの配置の全バリエーションである16パターン中の16パターンすべてについて位相誤差信号を得ることができるので、従来の誤差演算方法よりも位相誤差検出精度を飛躍的に増大してクロック再生回路の位相ずれが発生した場合に、速やかに位相ずれの修正制御を実施可能になる。
【0059】
従って、高い確率で位相誤差検出出来、クロック再生回路の位相補正に用いるクロック位相誤差信号を得ることができて低C/Nでのクロック再生性能を満足することができるようにしたクロック位相誤差検出回路が得られる。
【0060】
次に、本発明の別の実施例を実施例2として説明する。
【0061】
(実施例2)
図8は本発明の別の実施例である。図8において、1は位相誤差演算回路、502はパターン判定回路、3はレベル判定回路、4は有効判定回路、5はホールド回路、6は入力端子、7はしきい値入力端子、8は出力端子、501は入力端子6から入力される入力信号の絶対値を得る絶対値回路である。
【0062】
本実施例では位相誤差演算回路1の前段に絶対値回路501を設け、入力端子6に入力された入力信号をこの絶対値回路501を介して位相誤差演算回路1に与えるようにした点、そして、レベル判定回路3も、入力端子6から入力された入力信号を絶対値回路501にて絶対値化したものを与えてこれのレベル判定をさせるようにした点が実施例1と異なるが、その他の構成は基本的には実施例1と変わらない。但し、本実施例では再生クロックタイミングでサンプリングされた入力信号が入力端子6に入力されるとパターン判定回路502は、これについてパターン判定することになる。
【0063】
また、位相誤差演算回路1は絶対値回路501で入力信号の符号パターンが絶対値化されたものを入力として用いてこの入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、演算結果である誤差データをホールド回路5に与えるものである。
【0064】
尚、レベル判定回路3は、入力端子6から入力された入力信号を絶対値回路501にて絶対値化されたもののレベルを判定するためのものであって、しきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも当該入力信号のレベルが大きいことを検出するものであり、有効判定回路4は、パターン判定回路502によるパターン判定結果とレベル判定回路3によるレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定して満足されていれば“有効”、満足されていなければ“無効”の判定をするものであり、ホールド回路5は、有効判定回路4の判定結果が“有効”である場合には位相誤差演算回路1の出力する誤差データをそのまま通し、これをクロック位相誤差信号として出力し、有効判定回路4の判定結果が“無効”であればこれをホールド信号としてその直前における位相誤差演算回路1の誤差信号をホールドし、クロック位相誤差信号として出力するものである。出力端子8にはホールド回路5からのクロック位相誤差信号が出力される。
【0065】
このような構成の本装置は、再生クロックタイミングでサンプリングされた入力信号が入力端子6より入力される。この入力信号は絶対値回路501、およびパターン判定回路502へ分岐される。
【0066】
すると、絶対値回路501は入力信号の絶対値変換を行った後、位相誤差演算回路1とレベル判定回路3に供給する。従って、位相誤差演算回路1とレベル判定回路3には入力信号の符号パターンが絶対値化されたものが与えられることになる。
【0067】
そして、レベル判定回路3はしきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも入力信号レベルの絶対値が大きいかを検出する。ここでは、“4サンプル”を用いて位相誤差を計算するので、このレベル判定においても連続する“4サンプル”が同時にしきい値より大きいことを判定する。判定結果は有効判定回路4に供給される。
【0068】
また、パターン判定回路502は入力端子6からの入力信号について前記“4サンプル”の符号パターンを判定する。そして、その判定結果は位相誤差演算のための係数切換信号として位相誤差演算回路1に供給すると共に、誤差演算に有効なパターンであるかどうかを判定するために、有効判定回路4にも供給される。
【0069】
有効判定回路4はパターン判定結果とレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定する。すなわち、連続する“4サンプル”の符号パターンが位相誤差演算を行えるパターンに一致し、更にその信号振幅があらかじめ規定されたしきい値よりも大きいときに“有効”と判定する。もし上記2つの判定が同時に満足されていない場合は“無効”と判定し、当該“無効”なる判定信号はホールド信号としてホールド回路5に供給する。
【0070】
一方、位相誤差演算回路1は絶対値化された入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、演算結果である誤差データをホールド回路5に供給する。ホールド回路5は、位相誤差演算回路1から供給される誤差データをクロック位相誤差信号として出力端子8に出力する。ただし、有効判定回路4からホールド信号が供給されているときには、その直前のクロック位相誤差信号をホールドし、位相誤差演算回路1から供給される誤差データは“無効”であると判断する。
【0071】
従って、ホールド回路5は、有効判定回路4の判定結果が“有効”である場合には位相誤差演算回路1の出力する誤差データをそのまま通し、これをクロック位相誤差信号として出力端子8に出力し、有効判定回路4の判定結果が“無効”であればこれをホールド信号としてその直前における位相誤差演算回路1の誤差信号をホールドし、クロック位相誤差信号として出力端子8に出力することになる。
【0072】
そして、この位相誤差信号をクロック位相誤差信号として用いて、この信号対応分、クロック再生回路の位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正するようにする。
【0073】
このように、本実施例は誤差演算を、絶対値変換を行った入力信号に対して実施するようにしたことを特徴としている。
【0074】
すなわち、この実施例において、前記実施例1との違いを図9を用いて説明すると次の如きである。絶対値変換を行った入力信号に対して、前記実施例と同じ誤差演算結果を得るためには、絶対値変換によって符号が変換されたシンボル、すなわち、負の値を持った信号が通る可変係数器の符号を変換させてやれば良い。このことは、FIRフィルタの構成から容易に判断がつく。
【0075】
そこで、図5の16バリエーションあったフィルタ係数を、対応する入力パターンが負の値の時に符号変換してバリエーションを減らすと、フィルタ係数は図9の如きバリエーションとなる。ここで、フィルタ係数のバリエーションに注目すると、フィルタ係数が“A”,“A′”,“B”,“B′”,“C”,“C′”,“D”の7種類であることが判る。
【0076】
すなわち、入力信号を絶対値変換することによってフィルタ係数の数を減らすことが出来る。
【0077】
これは回路構成の簡素化、すなわち、回路規模の削減及び制御の容易化を意味する。また、フィルタ係数のバリエーション“A”と“A′”、“B”と“B′”そして、“C”と“C′”はそれぞれ係数の符号が反転しているだけであるのが判る。たとえば、バリエーション“A′”のフィルタ係数が必要なときに、バリエーション“A”のフィルタ係数で誤差演算を行い、その演算結果の符号を反転してやれば、バリエーション“A′”のフィルタ係数を用いて誤差演算を行ったのと全く同じ結果が得られる。
【0078】
このようにすることにより、必要なフィルタ係数は4種類ですみ、この4種類のバリエーションのフィルタ係数を用意すれば誤差演算が可能であることが判る。
【0079】
そして、ホールド回路5を介して得られる位相誤差信号を位相制御信号として用いて、クロック再生回路の位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正する。
【0080】
本実施例では、連続する4つのシンボルの出現形態が符号変化の全くない場合の2パターンを含めて計16パターン全てにおいて、サンプルポイントがずれれば、いずれもこの位相誤差を求めることが出来、得られる位相誤差信号(クロック位相誤差信号)をクロック位相制御信号として用いて、クロック再生回路のクロック位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正することができる。そのため、シンボルの配置の全バリエーションである16パターン中の16パターン全てについて位相誤差信号をえることができるので、従来の誤差演算方法よりも位相誤差検出精度を飛躍的に増大してクロック再生回路の位相ずれが発生した場合に、速やかに位相ずれの修正制御を実施可能になる。
【0081】
しかも、この実施例では、入力信号を絶対値変換することによって位相誤差演算回路を構成するフィルタにて用いるフィルタ係数の数を絶対値変換しない場合での16パターンからその半分の7パターン、そして、更に4パターンに減らすことが出来る。従って、回路構成の簡素化、すなわち、回路規模の削減及び制御の容易化が図れようになる。
【0082】
従って、高い確率で位相誤差検出出来、クロック再生回路の位相補正に用いるクロック位相誤差信号を得ることができて低C/Nでのクロック再生性能を満足することができるようにしたクロック位相誤差検出回路が得られる。
【0083】
(実施例3)
図10は、上記実施例の応用例で直交振幅変調、たとえば、QPSK変調信号を復調する受信機の場合である。
【0084】
QPSK変調信号はI信号とQ信号から構成されるので、I信号、Q信号のそれぞれで誤差演算を行い、それぞれの有効判定結果から位相誤差信号を出力する構成とするものである。基本的には、図8に示した構成をI信号用と、Q信号用の2系統分用意したかたちであって、I信号系統用は、絶対値回路501と、位相誤差演算回路1と、パターン判定回路502と、レベル判定回路3と、有効判定回路4とから構成され、Q信号系統用は、絶対値回路706と、位相誤差演算回路701と、パターン判定回路702と、レベル判定回路703と、有効判定回路704とから構成される。
【0085】
ここで、絶対値回路706は絶対回路501と、位相誤差演算回路701は位相誤差演算回路1と、パターン判定回路702はパターン判定回路502と、レベル判定回路703はレベル判定回路3と、有効判定回路704は有効判定回路4と同一のものである。
【0086】
この構成に更に、平均回路707、セレクタ708、遅延回路709、IQ判定回路710を加えて構成される。平均回路707はI信号からの誤差データと、Q信号からの誤差データの平均を取るものであって、位相誤差演算回路1と位相誤差演算回路701との出力を受けてこれらの平均値を求めてセレクタ708に与えるものである。
【0087】
また、セレクタ708は位相誤差演算回路1の出力および位相誤差演算回路701の出力、平均回路707の出力、遅延回路709の出力が入力され、これらのいずれかをIQ判定回路710の選択信号対応に選択して出力するものである。
【0088】
また、IQ判定回路710は有効判定回路4から出力されるI信号系統の有効判定結果と有効判定回路704から出力されるQ信号系統からの有効判定結果をもとに両系統が“有効”の場合には平均回路707の出力を、そして、I信号系統の有効判定結果のみが“有効”の場合には位相誤差演算回路1の出力を、そして、Q信号系統の有効判定結果のみが“有効”の場合には位相誤差演算回路701の出力を、そして、I信号系統およびQ信号系統の双方とも“無効”の場合には遅延回路709の出力を、選択するように選択信号を発生してセレクタ708に与えるものである。
【0089】
また、遅延回路709はセレクタ708の出力を1クロック遅延して再びセレクタ708に出力するものであって、1クロック遅延した位相誤差信号を得るものである。従って、実施例3ではホールド回路は持たせていないが、遅延回路709とセレクタ708により、実施例2でのホールド回路の役割を担っている。
【0090】
このような構成の本装置は、再生クロックタイミングでサンプリングされたI信号が入力端子6より入力され、また、再生クロックタイミングでサンプリングされたQ信号が入力端子705より入力される。
【0091】
そして、この入力されたI信号は絶対値回路501、およびパターン判定回路502へ分岐され、また、入力されたQ信号は絶対値回路706、およびパターン判定回路702へ分岐される。
【0092】
すると、I信号が入力されたI信号系統の絶対値回路501は当該入力信号の絶対値変換を行った後、位相誤差演算回路1とレベル判定回路3に供給する。従って、位相誤差演算回路1とレベル判定回路3には入力信号の符号パターンが絶対値化されたものが与えられることになる。
【0093】
そして、レベル判定回路3はしきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも入力信号レベルの絶対値が大きいかを検出する。ここでは、“4サンプル”を用いて位相誤差を計算するので、このレベル判定においても連続する“4サンプル”が同時にしきい値より大きいことを判定する。判定結果は有効判定回路4に供給される。
【0094】
また、パターン判定回路502は入力端子6からの直接の入力信号であるI信号について前記“4サンプル”の符号パターンを判定する。そして、その判定結果は位相誤差演算のための係数切換信号として位相誤差演算回路1に供給すると共に、誤差演算に有効なパターンであるかどうかを判定するために、有効判定回路4にも供給される。
【0095】
有効判定回路4はパターン判定結果とレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定する。すなわち、連続する“4サンプル”の符号パターンが位相誤差演算を行えるパターンに一致し、更にその信号振幅があらかじめ規定されたしきい値よりも大きいときに“有効”と判定する。もし上記2つの判定が同時に満足されていない場合は“無効”と判定し、当該“無効”なる判定信号はホールド信号としてIQ判定回路710に供給する。
【0096】
一方、位相誤差演算回路1は絶対値化された入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、その演算結果であるI誤差データ(I信号系統の誤差演算結果)を平均回路707およびセレクタ708に供給する。そして、平均回路707はQ信号系統用の位相誤差演算回路701からのQ誤差データ(Q信号系統の誤差演算結果)があればこれと平均した結果を出力し、セレクタ708に与える。
【0097】
一方、Q信号が入力されたQ信号系統の絶対値回路706は、当該入力信号の絶対値変換を行った後、位相誤差演算回路701とレベル判定回路703に供給する。従って、位相誤差演算回路701とレベル判定回路703には入力信号の符号パターンが絶対値化されたものが与えられることになる。
【0098】
そして、レベル判定回路703はしきい値入力端子7から供給されるしきい値よりも入力信号レベルの絶対値が大きいかを検出する。ここでは、“4サンプル”を用いて位相誤差を計算するので、このレベル判定においても連続する “4サンプル”が同時にしきい値より大きいことを判定する。判定結果は有効判定回路4に供給される。
【0099】
また、パターン判定回路702は入力端子705からの直接の入力信号であるQ信号について前記“4サンプル”の符号パターンを判定する。そして、その判定結果は位相誤差演算のための係数切換信号として位相誤差演算回路701に供給すると共に、誤差演算に有効なパターンであるかどうかを判定するために、有効判定回路704にも供給される。
【0100】
有効判定回路704はパターン判定結果とレベル判定結果が同時に満足されているかどうかを判定する。すなわち、連続する“4サンプル”の符号パターンが位相誤差演算を行えるパターンに一致し、更にその信号振幅があらかじめ規定されたしきい値よりも大きいときに“有効”と判定する。もし上記2つの判定が同時に満足されていない場合は“無効”と判定し、当該“無効”なる判定信号はホールド信号としてIQ判定回路710に供給する。
【0101】
また一方、位相誤差演算回路701は絶対値化された入力信号の符号パターンに応じて誤差演算を行い、その演算結果であるQ誤差データ(Q信号系統の誤差演算結果)を平均回路707およびセレクタ708に供給する。そして、平均回路707はI信号系統用の位相誤差演算回路1からのI誤差データ(I信号系統の誤差演算結果)があればこれと平均した結果を出力し、セレクタ708に与える。
【0102】
I誤差データの有効判定結果とQ誤差データの有効判定結果が供給されたIQ判定回路710は、有効判定を行い、その判定結果に対応した切り換え信号をセレクタ708に出力する。
【0103】
すなわち、IQ判定回路710の判定が“I信号だけ有効”の時はI信号からの誤差データを選択するよう位相誤差演算回路1からのI誤差データを選択し、また、IQ判定回路710の判定が“Q信号だけ有効”の時はQ信号からの誤差データを選択するよう位相誤差演算回路701からのQ誤差データを選択し、また、IQ判定回路710の判定が“I信号,Q信号共に無効”の時は1クロック前の誤差データを選択するように遅延回路709の出力を選択し、IQ判定回路710の判定が“I信号およびQ信号双方とも有効”の時はI信号からの誤差データとQ信号からの誤差データの平均のデータを選択するよう平均回路707の出力を選択し、これをクロック位相誤差信号として出力端子711に出力するように動作する。
【0104】
すなわち、実施例3のシステムは、I信号系統用とQ信号系統用の誤差演算及び有効判定機能をそれぞれ設けて、平均回路707ではI信号からの誤差データと、Q信号からの誤差データの平均を取り、セレクタ708に供給するようにし、セレクタ708にはI信号からの誤差データとQ信号からの誤差データおよびセレクタ708の出力を1クロック遅延した位相誤差信号も供給するようにし、IQ判定回路710ではI信号からの有効判定結果とQ信号からの有効判定結果をもとにセレクタ708に切り換え信号を出力するようにし、有効判定がI信号だけの時はI信号からの誤差データを選択するように、また、有効判定がQ信号だけの時はQ信号からの誤差データを選択するように、また、I信号,Q信号共に“無効”の時は1クロック遅延した位相誤差信号を選択するように、また、I信号,Q信号共に“有効”の時はI信号からの誤差データとQ信号からの誤差データの平均を選択するようにし、クロック位相誤差信号として出力するようにした。そして、このクロック位相誤差信号を再生クロックの位相ずれを修正するための位相制御信号として用いて、クロック再生回路の位相制御を実施し、再生クロックの位相のずれを当該位相制御信号対応に修正するようにした。これによって、QPSK方式においても位相誤差検出精度を更に高めることが可能となる。
【0105】
尚、本発明は、QPSK方式に限定されるものではなく、BPSK方式や8PSK方式などの変調方式にも適用できることは勿論である。
【0106】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、位相誤差演算可能な入力パターンを大幅に増やすことが可能となるため、クロック再生性能を大幅に改善することができる。従って、高い確率で位相誤差検出出来、クロック再生回路の位相補正に用いるクロック位相誤差信号を得ることができて低C/Nでのクロック再生性能を満足することができるようにしたクロック位相誤差検出回路およびクロック位相誤差検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としてのクロック位相誤差検出回路構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明装置で用いるレベル判定回路のしきい値の設定例を説明するための図である。
【図3】本発明装置で用いる位相誤差演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図4】本発明のクロック位相誤差検出回路の動作例を説明するための図である。
【図5】本発明の位相誤差演算回路の入力信号のパターンとフィルタ係数の対応図である。
【図6】入力信号のパターンを説明するための図である。
【図7】従来、全くクロック位相誤差検出ができなかった入力信号のパターンを説明するための図である。
【図8】本発明のクロック位相誤差検出回路の他の実施例を説明するブロック図である。
【図9】本発明の他の実施例における位相誤差演算回路の入力パターンとフィルタ係数の対応図である。
【図10】直交検波出力に適用した場合の本発明のクロック位相誤差検出回路例を示すブロック構成図である。
【図11】従来技術を説明するための図である。
【図12】アイパターンの例を示す図である。
【図13】従来技術を説明するための図である。
【図14】従来のクロック位相誤差検出方法を模式的に示した図である。
【図15】従来のクロック位相誤差検出方法を模式的に示した図であって、クロック位相誤差検出ができない入力信号のパターンを説明するための図である。
【符号の説明】
1,701…位相誤差演算回路、2,502,702…パターン判定回路、3,703…レベル判定回路、4,704…有効判定回路、5…ホールド回路、501,706…絶対値回路、707…平均回路、708…セレクタ、709…遅延回路、710…IQ判定回路。
[Technical Field]
The present invention relates to a clock phase error detection circuit and a clock phase for obtaining a clock phase error signal used for phase correction of a clock recovery circuit used in a receiving apparatus in a system for transmitting a digital signal using a band-limited pulse signal. The present invention relates to an error detection method.
[0001]
[Prior art]
In a system that transmits a digital signal using a band-limited pulse wave, code transmission is generally performed using a roll-off spectrum shaped pulse. For this reason, a slight shift in the sample timing on the receiving side causes the characteristics to deteriorate rapidly.
[0002]
Conventionally, simple sample timing, that is, clock recovery, rectifies an input signal, extracts a clock component, and passes the extracted clock component through a narrow-band castle pass filter to recover the clock. . However, in recent years, in order to save more transmission bandwidth, spectrum shaping characteristics with a small roll-off factor have been used, so that higher performance of clock recovery has been required.
[0003]
For example, a control method as shown in FIG. 11A has been proposed as a clock recovery circuit that meets such requirements. This is to detect the clock phase control signal before and after the zero cross point, and this control method will be referred to as the zero cross control method here.
[0004]
The zero cross control method will be described. FIG. 11A is a simplified illustration of an eye pattern of a binary digital signal. On average, there is no problem with the signal state itself. When this binary digital signal is sampled, the transmission code can be correctly fetched if the sample timing matches the signal phase as in S1 and S2, so that the data can be reproduced correctly.
[0005]
Next, as shown in FIG. 11A (b), let us consider what happens when the sample timing is delayed by Te seconds and shifted to the positions S1 ′ and S2 ′. In this case, the shift of the eye pattern of the binary digital signal is narrowed from W0 to W1 due to the shift from S1 to S1 ′, while the timing at which sampling should be performed at S2 which is the zero cross point position is also shifted by Te seconds. The input signal is sampled at the timing position of S2 'in (c) of FIG. 11A. If the sampled value (sample value) at this sampling timing is e, this e is essentially near zero. It takes a larger value than the expected value.
[0006]
In this case, if the transmission code changes from “−1” to “+1” before and after the zero cross point, the sample value takes a positive value e (− +), and conversely from “+1” to “−” When it changes to 1 ″, the sample value takes a negative value e (+ −). Therefore, by knowing the transmission code before and after the zero cross point, it is possible to know the difference in sample timing. This is the principle of zero cross control.
[0007]
Thus, the zero cross control method uses a value in the vicinity of the zero cross point, and thus has a feature that operates regardless of the eye pattern amplitude. However, the eye pattern actually has a waveform as shown in FIG. 12, and e (− +) and e (+ −) may not become zero even when the clock phase is synchronized. Since the control signal is generated, the problem that the jitter is large remains.
[0008]
On the other hand, a control method as shown in FIG. 11B has also been developed. This is a method of detecting a clock phase control signal before and after the eye pattern convergence point, and here it is referred to as an eye convergence point control method. That is, the eye convergence point control method is the following control method. FIG. 11B shows an eye pattern of a binary digital signal, and T-1, T0, and T1 of FIG. 11B show optimum clock phases. In this example, sampling is performed at the reference levels L1, L2, and L3 by a 2-bit A / D converter, but an example using a multilevel A / D converter is considered. When the transmission code changes to a-1, B0, and C1, if the clock phase is shifted by + Δt, the sample value becomes larger than the reference level L1, and if it is shifted by −Δt, the sample value is smaller than the reference level L1. Value.
[0009]
Therefore, it is possible to detect a sample timing shift based on the difference value between the transmission code before and after the control point and the reference level at the control point.
[0010]
As described above, since the eye convergence point control method uses values near the eye convergence point, the jitter at the time of phase synchronization can be reduced. However, when the amplitude of the eye pattern changes, there is a problem that the clock phase cannot be controlled because the difference value from the reference level does not accurately indicate a sample timing shift.
[0011]
Therefore, as a clock recovery circuit that solves these problems and improves the performance of clock recovery, a technique as shown in Japanese Patent Application No. 4-126041 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-327681) has been developed. .
[0012]
This is as shown in FIG. 13 and is called a clock phase error detection control method. This clock phase error detection control method will be described. FIG. 13A shows an eye pattern, in which the sample values of the eye convergence point are “L0” and “−L0”. Consider a case where the clock phase is shifted by “+ Δt”. If the transmission code changes to “A1” and “B2” in this state,
The sample value of “A1” is “− (L0−Δl)”, and the sample value of “B2” is “(L0 + Δl)”. Here, comparing the absolute values of the sample values,
| L0 + Δl | − | − (L0−Δl) | = 2Δl> 0
The sample value “B2” is larger in absolute value.
[0013]
When the transmission code changes to “B1” and “A2”, the sample value of “B1” is “(L0−Δl)”, and the sample value of “A2” is “− (L0 + Δl)”. Here, comparing the absolute values of the sample values,
| − (L0 + Δl) | − | (L0−Δl) | = 2Δl> 0
It can be seen that the sample value of “A2” is larger in absolute value.
[0014]
That is, when the clock phase is delayed (clock phase “+ Δt”), the absolute value of the two consecutive samples is larger in the latter value, and the clock phase is similarly advanced (clock phase “−Δt”). ), It can be seen that the absolute value of two consecutive samples is smaller in the latter value.
[0015]
Thereby, a phase difference can be obtained if an amplitude difference between two consecutive samples is obtained.
[0016]
That is, when the phase error in the clock phase error detection control method can be detected, as shown in FIG. 14, which is a diagram schematically showing the principle described in FIG. 13, four consecutive symbols of the input pulse code When the input pattern, which is the generation pattern, takes the positions of the symbols “A0”, “A1”, “B2”, “B3”, if the sample point is shifted by Δt, the phase error can be obtained as “2Δl”. I can do it.
[0017]
On the other hand, FIG. 15 shows an example in which the phase error cannot be detected. In this example, the input pattern of the input signal, which is the generation pattern of four consecutive symbols of the input pulse code, is the symbol “ If the sample point is shifted by Δt when taking the positions of B0, “A1,” “B2,” and “A3”, the phase error becomes “O” and cannot be obtained.
[0018]
Therefore, the phase error can be detected by the clock phase error detection control method disclosed in Japanese Patent Application No. 4-126041 between the time immediately before the sample timing T1 and the time immediately after the next sample timing T2. Only when it is decreasing.
[0019]
This is the case where the signal is as shown in FIG. 14, and the input pattern of four consecutive symbols takes positions “A0”, “A1”, “B2”, “B3”, and “B0”, “B1”. "," A2 ", and" A3 ". Since there are 16 input pattern variations of 4 consecutive symbols, the phase error can be detected by the clock phase error detection control method only with a probability of “1/8” with respect to the input data. The phase error can be obtained only with a low probability of "".
[0020]
As described above, since the probability that the phase error can be detected is low, clock regeneration at a low C / N is insufficient.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
In systems that transmit digital signals using band-limited pulse waves, spectrum shaping characteristics with a small roll-off factor are used to save transmission bandwidth, and thus higher performance of clock recovery is achieved. Has come to be required. As a clock recovery circuit that meets such requirements, a technique as shown in Japanese Patent Application No. 4-126041 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-327681) has been developed.
[0022]
However, the phase error can be detected by this technique only when the input signal is monotonously increasing or monotonically decreasing between immediately before the sample timing and immediately after the next sample timing.
[0023]
This is because there are only two input patterns, but there are 16 consecutive 4-symbol input patterns. Therefore, the phase error can be detected by the input data in the clock phase error detection control method. On the other hand, there is only a probability of “1/8”, and the phase error can be obtained only with a low probability of “1/8”.
[0024]
As described above, the conventional method has a low probability of detecting the phase error, so that there is a problem that the clock reproduction performance at a low C / N is insufficient.
[0025]
Therefore, an object of the present invention is to be able to detect a phase error with a high probability and obtain a clock phase error signal used for phase correction of a clock recovery circuit and satisfy a clock recovery performance at a low C / N. An object of the present invention is to provide a clock phase error detection circuit and a clock phase error detection method which can be performed.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, in a clock phase error detection circuit that obtains a clock phase error signal for correction of a recovered clock phase used in a circuit that recovers a clock synchronized with a predetermined phase from a pulse code signal subjected to band limitation, the pulse code signal is converted into the clock signal. A phase error calculation that obtains a clock phase error signal by a predetermined phase error calculation from the determined code pattern and the signal obtained by sampling. Means. In particular, the phase error calculation means is configured by an FIR filter, and the phase error calculation is configured to switch the coefficient of the FIR filter in accordance with the detected code pattern.
[0027]
The present invention detects a code pattern of a signal obtained by sampling the pulse code signal with the clock to reproduce a clock synchronized with a predetermined phase from a band-limited pulse code signal, and determines a pattern. A phase error is obtained by a predetermined calculation from the determined code pattern and the signal obtained by sampling. The obtained phase error is used for phase correction for clock recovery.
[0028]
Further, when an FIR filter is used, the phase error calculation means can be easily configured, and the error calculation can detect the phase error in all the continuous code patterns by changing the filter coefficient to correspond to the input pattern. Thus, when a clock phase shift occurs during clock reproduction, the phase shift can be corrected quickly.
[0029]
In particular, the present invention detects a code pattern of a signal sampled by the clock in a circuit that regenerates a clock synchronized with a predetermined phase from a pulse code signal subjected to band limitation, and according to the detected code pattern. By calculating the phase error, it becomes possible to detect the phase error in all the continuous code patterns, so it is possible to detect the phase error in many cases, and therefore the probability that the phase error can be detected from the input signal. The clock reproduction performance at a low C / N (carrier noise ratio) can be improved.
[0030]
Therefore, according to the present invention, it is possible to perform clock recovery that satisfies the clock recovery performance at low C / N.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0032]
Example 1
A block diagram of an embodiment of the clock phase error detection circuit according to the present invention is shown in FIG. In the figure, 1 is a phase error calculation circuit, 2 is a pattern determination circuit, 3 is a level determination circuit, 4 is a validity determination circuit, 5 is a hold circuit, 6 is an input terminal, 7 is a threshold input terminal, and 8 is an output terminal. It is.
[0033]
Of these, the input terminal 6 receives an input signal obtained by sampling the received pulse code signal at the reproduction clock timing. The pulse code signal here is a pulse code signal subjected to band limitation. The phase error calculation circuit 1 performs an error calculation according to the sign pattern of the input signal, and gives error data as a calculation result to the hold circuit 5.
[0034]
The pattern determination circuit 2 is for determining the code pattern of the input signal input from the input terminal 6, and the level determination circuit 3 is for determining the level of the input signal input from the input terminal 6. In this case, it is detected that the level of the input signal is higher than the threshold value supplied from the threshold value input terminal 7.
[0035]
The validity determination circuit 4 determines whether the pattern determination result by the pattern determination circuit 2 and the level determination result by the level determination circuit 3 are satisfied at the same time, and is “valid” if satisfied, “invalid” otherwise. When the determination result of the validity determination circuit 4 is “valid”, the hold circuit 5 passes the error data output from the phase error calculation circuit 1 as it is, and uses this as the clock phase error signal. If the determination result of the validity determination circuit 4 is “invalid”, this is used as a hold signal, and the error signal of the phase error calculation circuit 1 immediately before is held and output as a clock phase error signal. A clock phase error signal from the hold circuit 5 is output to the output terminal 8.
[0036]
In this apparatus having such a configuration, an input signal obtained by sampling the pulse code signal at the reproduction clock timing is input from the input terminal 6. This input signal is branched to the phase error calculation circuit 1, the level determination circuit 3 and the pattern determination circuit 2.
[0037]
First, the level determination circuit 3 detects that the input signal level is higher than the threshold supplied from the threshold input terminal 7. Even if this threshold is too large or too small, it is a problem. Therefore, an optimum value is selected empirically according to the purpose. However, as shown in FIG. For example, “+ L0 / 2” and “−L0 / 2” which are values near 50% of the signal levels “+ L0” and “−L0” are preferable.
[0038]
In this embodiment, since the phase error is calculated using “4 samples” as will be described later, the level determination circuit 3 also confirms that “4 samples” consecutive in this level determination are simultaneously larger than the threshold value. Make a decision. The determination result is supplied to the validity determination circuit 4.
[0039]
Next, the pattern determination circuit 2 determines the code pattern of the “4 samples”. The determination result is supplied to the phase error calculation circuit 1 as a coefficient switching signal for phase error calculation and also supplied to the validity determination circuit 4 to determine whether the pattern is effective for error calculation. Is done.
[0040]
The validity determination circuit 4 determines whether the pattern determination result and the level determination result are satisfied at the same time. That is, it is determined as “valid” when the code pattern of consecutive “4 samples” coincides with a pattern capable of performing phase error calculation and the signal amplitude is larger than a predetermined threshold value. If the above two determinations are not satisfied at the same time, it is determined as “invalid”, and the determination signal indicating “invalid” is supplied to the hold circuit 5 as a hold signal.
[0041]
On the other hand, the phase error calculation circuit 1 performs error calculation according to the sign pattern of the input signal, and supplies error data as the calculation result to the hold circuit 5. The hold circuit 5 outputs the error data supplied from the phase error calculation circuit 1 to the output terminal 8 as a clock phase error signal. However, when the hold signal is supplied from the validity determination circuit 4, the clock phase error signal immediately before is held, and it is determined that the error data supplied from the phase error calculation circuit 1 is “invalid”.
[0042]
Therefore, when the determination result of the validity determination circuit 4 is “valid”, the hold circuit 5 passes the error data output from the phase error calculation circuit 1 as it is, and outputs this to the output terminal 8 as a clock phase error signal. If the determination result of the validity determination circuit 4 is “invalid”, the error signal of the phase error calculation circuit 1 immediately before is held as a hold signal and is output to the output terminal 8 as a clock phase error signal.
<Configuration of phase error calculation circuit>
Next, a specific embodiment of the phase error calculation circuit 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the phase error calculation circuit 1 includes serially connected delay elements 201, 202, 203, and 204, and a variable coefficient unit 205 that is supplied with delay outputs from these delay elements 201, 202, 203, and 204. , 206, 207, 208 and an adder 209 that adds the outputs of the variable coefficient units 205, 206, 207, 208.
[0043]
The sampling signal is supplied from the sampling signal input terminal 210. The sampling signal supplied from the sampling signal input terminal 210 is supplied in the order of the delay element 201, the delay element 202, the delay element 203, and the delay element 204. The delayed signals are amplified by the corresponding variable coefficient units 205, 206, 207, and 208 in accordance with the respective coefficients, and then added by the adder 209. Then, the error calculation is completed, and the error data is output from the output terminal 212 to the hold circuit 5.
[0044]
A coefficient switching signal is supplied to the input terminal 211 from the pattern determination circuit 2, and the coefficients C3, C2, C1, and C0 of the variable coefficient units 205, 206, 207, and 208 are controlled in accordance with the coefficient switching signal, and the filter characteristics. Switch.
[0045]
<Error calculation method>
The error calculation method will be described with reference to FIG. 4A shows a sampling signal supplied from the input terminal 210. FIG. The code patterns of the signals shown here are “A0” (= −L0), “A1” (= −L0), “B2” (= + L0) ”, and“ A3 ”(= + L0) in FIG. With respect to this code pattern, as shown in FIG. 4B, the coefficients of the variable coefficient unit (C0) 205, variable coefficient unit (C1) 206, variable coefficient unit (C2) 207, and variable coefficient unit (C3) 208 are calculated. When the FIR filter is configured by sequentially setting coefficients “−1”, “+2”, “0”, “−1”, respectively, the FIR filter output, that is, the error calculation result is when the clock delay is one clock. FIG. 4C shows “−3L0”, “0” when there is no clock delay, and “+ 3L0” when the clock advance is 1 clock.
[0046]
The coefficients in FIG. 4B indicate “C0 = −1”, “C1 = 2”, “C2 = 0”, “C3 = −1”, and the values shown in FIG. When the sample value is taken (sample value is “L0” or “−L0”), the phase error is “zero”, and the value at time t = 0 in FIG. 4C is the error calculation. It is a result.
[0047]
Here, consider a case where there is one clock phase error. Then, as can be seen from FIG. 4C, when the time is delayed by one clock, the time t is in the state of “t = −1”, and the filter output at this time is “−3L0”, which is advanced by one clock. In this case, since the time t is in the state of “t = + 1”, it can be seen that the filter output at this time is “+ 3L0”.
[0048]
The above is based on the value obtained by sampling the input signal. However, when a continuous signal with a band-limited pulse code is input, a continuous result as shown in FIG. 4D is obtained. This means that when a sampling timing deviation, that is, a sampling phase error occurs, the filter output changes in the vicinity of time t = 0 shown in FIG.
[0049]
As described above, in the phase error calculation circuit 1 in this embodiment, the filter output constituting the phase error calculation circuit 1 takes a positive value when the clock phase is delayed, and takes a negative value when the clock phase is delayed. Further, when there is no phase error, it becomes zero, so the filter output, that is, the output of the phase error calculation circuit 1 represents the phase error.
[0050]
FIG. 5 shows filter coefficients that allow error calculation in each input pattern. Although it differs depending on the symbol values before and after “4 symbols”, according to the phase error calculation circuit 1 configured by the filter of FIG. 3, all increase continuously from the phase delay time to the phase advance time as shown in FIG. Filter output can be obtained.
[0051]
Then, according to the phase error calculation circuit 1 configured by the filter of FIG. 3, among the “16 patterns” of the code pattern of “4 symbols”, as shown in FIG. 5, “16 patterns” can be calculated. It is.
[0052]
That is, when a phase error can be detected, the input pattern is [1] “A0”, “A1”, “B2”, When taking the arrangement of “B3”, [2] When taking the arrangement of “B0”, “B1”, “A2”, “A3”, [3] “A0”, “A1”, “B2”, “ When [4] “B0”, “B1”, “A2” and “B3” are arranged, [5] “A0”, “B1”, “A2” and “A3” are arranged. [6] “B0”, “A1”, “B2”, “B3”, [7] “A0”, “A1”, “A2”, “B3” [8] “B0”, “B1”, “B2”, “A3”, [9] “B0”, “A1”, “A2”, “A3” [1 ] When arranging “A0”, “B1”, “B2”, “B3”, [11] When arranging “A0”, “B1”, “B2”, “A3”, [12] “ [13] When taking the arrangement of “B0”, “A1”, “A2”, “B3”, [14] When taking the arrangement of “A0”, “B1”, “A2”, “B3”, [14] “B0” , “A1”, “B2”, “A3”, the phase error can be obtained in accordance with the phase shift of the sample points in the total 14 patterns.
[0053]
On the other hand, FIG. 7 shows an example in which a phase error could not be detected conventionally. In this example, when the input pattern is “B0”, “B1”, “B2”, “B3”, and , “A0”, “A1”, “A2”, “A3”, even if the sample points were shifted, the phase error was “O” and could not be obtained.
[0054]
However, this can also detect the phase error in the present invention.
[0055]
That is, the variation of the code pattern of “4 symbols” is [15] “B0”, “B1”, “B2”, “B3” as shown in FIG. “A1”, “A2”, “A3” are arranged, and there are a total of “16 patterns” including these, but such signs do not change “A0”, “A1”, “A2” , “A3” and two patterns including “B0”, “B1”, “B2”, and “B3” are calculated. This means that the phase error detection accuracy is higher than that of the conventional error calculation method.
[0056]
In order to prevent deterioration of the phase error detection accuracy due to a pattern judgment error at low C / N, if the amplitude of the sampling signal is smaller than a predetermined threshold value, the error calculation result is not used and immediately before The hold circuit 5 operates to hold the phase error signal.
[0057]
Then, using the phase error signal obtained via the hold circuit 5 as a phase control signal, the phase control of the clock recovery circuit is performed, and the phase shift of the recovered clock is corrected to correspond to the phase control signal.
[0058]
In this embodiment, if the sample points are shifted for a total of 16 patterns including 2 patterns in the case where the appearance of four consecutive symbols has no sign change, this phase error can be obtained in any case. Using the generated phase error signal as the phase control signal, the phase control of the clock recovery circuit can be performed, and the phase shift of the recovered clock can be corrected to correspond to the phase control signal. As a result, phase error signals can be obtained for all 16 patterns out of 16 patterns, which are all variations of the symbol arrangement, so that the phase error detection accuracy can be dramatically increased over the conventional error calculation method. When the phase shift occurs, the phase shift correction control can be performed promptly.
[0059]
Therefore, it is possible to detect the phase error with a high probability, and to obtain a clock phase error signal used for phase correction of the clock recovery circuit, so that the clock recovery performance at low C / N can be satisfied. A circuit is obtained.
[0060]
Next, another embodiment of the present invention will be described as a second embodiment.
[0061]
(Example 2)
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In FIG. 8, 1 is a phase error calculation circuit, 502 is a pattern determination circuit, 3 is a level determination circuit, 4 is a validity determination circuit, 5 is a hold circuit, 6 is an input terminal, 7 is a threshold input terminal, and 8 is an output. A terminal 501 is an absolute value circuit for obtaining an absolute value of an input signal input from the input terminal 6.
[0062]
In this embodiment, an absolute value circuit 501 is provided in front of the phase error calculation circuit 1, and an input signal input to the input terminal 6 is supplied to the phase error calculation circuit 1 via the absolute value circuit 501, and The level determination circuit 3 is also different from the first embodiment in that the input signal input from the input terminal 6 is converted into an absolute value by the absolute value circuit 501 and the level is determined. Is basically the same as that of the first embodiment. However, in this embodiment, when the input signal sampled at the reproduction clock timing is input to the input terminal 6, the pattern determination circuit 502 determines the pattern for this.
[0063]
Further, the phase error calculation circuit 1 performs an error calculation according to the code pattern of the input signal by using the absolute value circuit 501 in which the code pattern of the input signal is converted into an absolute value as an input, and calculates error data as a calculation result. Is provided to the hold circuit 5.
[0064]
The level determination circuit 3 is used to determine the level of an input signal input from the input terminal 6 and converted to an absolute value by the absolute value circuit 501, and is supplied from the threshold input terminal 7. The validity determination circuit 4 detects whether the pattern determination result by the pattern determination circuit 502 and the level determination result by the level determination circuit 3 are satisfied at the same time. If it is satisfied if it is satisfied, it is determined to be “valid”, and if not satisfied, it is determined to be “invalid”. The hold circuit 5 determines that the determination result of the validity determination circuit 4 is “valid”. Passes the error data output from the phase error calculation circuit 1 as it is and outputs it as a clock phase error signal. If the determination result of the validity determination circuit 4 is “invalid”, this is hall Holds the error signal of the phase error calculation circuit 1 in the immediately preceding a signal, and outputs a clock phase error signal. A clock phase error signal from the hold circuit 5 is output to the output terminal 8.
[0065]
In this apparatus having such a configuration, an input signal sampled at the reproduction clock timing is input from the input terminal 6. This input signal is branched to the absolute value circuit 501 and the pattern determination circuit 502.
[0066]
Then, the absolute value circuit 501 performs absolute value conversion of the input signal and then supplies it to the phase error calculation circuit 1 and the level determination circuit 3. Accordingly, the phase error calculation circuit 1 and the level determination circuit 3 are given the absolute value of the sign pattern of the input signal.
[0067]
The level determination circuit 3 detects whether the absolute value of the input signal level is larger than the threshold value supplied from the threshold value input terminal 7. Here, since the phase error is calculated using “4 samples”, it is determined in this level determination that consecutive “4 samples” are simultaneously larger than the threshold value. The determination result is supplied to the validity determination circuit 4.
[0068]
The pattern determination circuit 502 determines the code pattern of the “4 samples” for the input signal from the input terminal 6. The determination result is supplied to the phase error calculation circuit 1 as a coefficient switching signal for phase error calculation, and is also supplied to the validity determination circuit 4 in order to determine whether the pattern is effective for error calculation. The
[0069]
The validity determination circuit 4 determines whether the pattern determination result and the level determination result are satisfied at the same time. That is, it is determined as “valid” when the code pattern of consecutive “4 samples” coincides with a pattern capable of performing phase error calculation and the signal amplitude is larger than a predetermined threshold value. If the above two determinations are not satisfied at the same time, it is determined as “invalid”, and the determination signal indicating “invalid” is supplied to the hold circuit 5 as a hold signal.
[0070]
On the other hand, the phase error calculation circuit 1 performs an error calculation according to the sign pattern of the input signal converted to an absolute value, and supplies error data as a calculation result to the hold circuit 5. The hold circuit 5 outputs the error data supplied from the phase error calculation circuit 1 to the output terminal 8 as a clock phase error signal. However, when the hold signal is supplied from the validity determination circuit 4, the clock phase error signal immediately before is held, and it is determined that the error data supplied from the phase error calculation circuit 1 is “invalid”.
[0071]
Therefore, when the determination result of the validity determination circuit 4 is “valid”, the hold circuit 5 passes the error data output from the phase error calculation circuit 1 as it is, and outputs this to the output terminal 8 as a clock phase error signal. If the determination result of the validity determination circuit 4 is “invalid”, the error signal of the phase error calculation circuit 1 immediately before is held as a hold signal and is output to the output terminal 8 as a clock phase error signal.
[0072]
Then, using this phase error signal as a clock phase error signal, the phase of the clock recovery circuit is controlled by the amount corresponding to this signal, and the phase shift of the recovered clock is corrected to correspond to the phase control signal.
[0073]
As described above, this embodiment is characterized in that the error calculation is performed on the input signal subjected to the absolute value conversion.
[0074]
That is, in this embodiment, the difference from the first embodiment will be described with reference to FIG. In order to obtain the same error calculation result as that of the above embodiment for an input signal subjected to absolute value conversion, a variable coefficient through which a symbol whose sign is converted by absolute value conversion, that is, a signal having a negative value, passes. What is necessary is just to change the code of the vessel. This can be easily determined from the configuration of the FIR filter.
[0075]
Therefore, when the filter coefficients having the 16 variations shown in FIG. 5 are subjected to code conversion when the corresponding input pattern is a negative value and the variations are reduced, the filter coefficients are changed as shown in FIG. Here, paying attention to variations of filter coefficients, there are seven types of filter coefficients: “A”, “A ′”, “B”, “B ′”, “C”, “C ′”, “D”. I understand.
[0076]
That is, the number of filter coefficients can be reduced by converting the input signal to an absolute value.
[0077]
This means that the circuit configuration is simplified, that is, the circuit scale is reduced and control is facilitated. It can also be seen that the filter coefficient variations “A” and “A ′”, “B” and “B ′”, and “C” and “C ′” only have the signs of the coefficients inverted. For example, when the filter coefficient of the variation “A ′” is required, an error calculation is performed using the filter coefficient of the variation “A”, and the sign of the calculation result is inverted, so that the filter coefficient of the variation “A ′” is used. The result is exactly the same as the error calculation.
[0078]
By doing so, only four types of filter coefficients are required, and it can be seen that error calculation is possible if these four types of filter coefficients are prepared.
[0079]
Then, using the phase error signal obtained via the hold circuit 5 as a phase control signal, phase control of the clock recovery circuit is performed, and the phase shift of the recovered clock is corrected to correspond to the phase control signal.
[0080]
In this example, if the sample point is shifted in all 16 patterns including 2 patterns when the appearance form of four consecutive symbols has no sign change, this phase error can be obtained in any case, By using the obtained phase error signal (clock phase error signal) as a clock phase control signal, clock phase control of the clock recovery circuit can be performed, and the phase shift of the recovered clock can be corrected in correspondence with the phase control signal. As a result, phase error signals can be obtained for all 16 patterns of 16 patterns, which are all variations of the symbol arrangement, so that the phase error detection accuracy can be dramatically increased over the conventional error calculation method. When the phase shift occurs, the phase shift correction control can be performed promptly.
[0081]
In addition, in this embodiment, the absolute value of the input signal is converted to an absolute value, and the number of filter coefficients used in the filter constituting the phase error calculation circuit is converted from the 16 patterns in the case where the absolute value is not converted, to 7 patterns which are half of them. Further, it can be reduced to 4 patterns. Therefore, the circuit configuration can be simplified, that is, the circuit scale can be reduced and control can be facilitated.
[0082]
Therefore, it is possible to detect the phase error with a high probability, and to obtain a clock phase error signal used for phase correction of the clock recovery circuit, so that the clock recovery performance at low C / N can be satisfied. A circuit is obtained.
[0083]
(Example 3)
FIG. 10 shows a case of a receiver that demodulates quadrature amplitude modulation, for example, a QPSK modulation signal, in an application example of the above embodiment.
[0084]
Since the QPSK modulation signal is composed of an I signal and a Q signal, an error calculation is performed for each of the I signal and the Q signal, and a phase error signal is output from each validity determination result. Basically, the configuration shown in FIG. 8 is prepared for two systems for the I signal and for the Q signal. For the I signal system, the absolute value circuit 501, the phase error calculation circuit 1, The pattern determination circuit 502, the level determination circuit 3, and the validity determination circuit 4 are configured. For the Q signal system, an absolute value circuit 706, a phase error calculation circuit 701, a pattern determination circuit 702, and a level determination circuit 703 are used. And a validity determination circuit 704.
[0085]
Here, the absolute value circuit 706 is the absolute circuit 501, the phase error calculation circuit 701 is the phase error calculation circuit 1, the pattern determination circuit 702 is the pattern determination circuit 502, the level determination circuit 703 is the level determination circuit 3, and the validity determination is performed. The circuit 704 is the same as the validity determination circuit 4.
[0086]
In addition to this configuration, an averaging circuit 707, a selector 708, a delay circuit 709, and an IQ determination circuit 710 are added. The averaging circuit 707 takes the average of the error data from the I signal and the error data from the Q signal. The average circuit 707 receives the outputs of the phase error calculation circuit 1 and the phase error calculation circuit 701 to obtain the average value of these. To the selector 708.
[0087]
The selector 708 receives the output of the phase error calculation circuit 1 and the output of the phase error calculation circuit 701, the output of the averaging circuit 707, and the output of the delay circuit 709, and either one of them corresponds to the selection signal of the IQ determination circuit 710. Select and output.
[0088]
Further, the IQ determination circuit 710 determines that both systems are “valid” based on the validity determination result of the I signal system output from the validity determination circuit 4 and the validity determination result from the Q signal system output from the validity determination circuit 704. In this case, the output of the averaging circuit 707 is output, and when only the validity determination result of the I signal system is “effective”, the output of the phase error arithmetic circuit 1 is output, and only the validity determination result of the Q signal system is “effective. The selection signal is generated so as to select the output of the phase error calculation circuit 701 in the case of "" and the output of the delay circuit 709 in the case where both the I signal system and the Q signal system are "invalid". This is given to the selector 708.
[0089]
The delay circuit 709 delays the output of the selector 708 by one clock and outputs it again to the selector 708, and obtains a phase error signal delayed by one clock. Therefore, although the hold circuit is not provided in the third embodiment, the delay circuit 709 and the selector 708 serve as the hold circuit in the second embodiment.
[0090]
In this apparatus having such a configuration, the I signal sampled at the reproduction clock timing is input from the input terminal 6, and the Q signal sampled at the reproduction clock timing is input from the input terminal 705.
[0091]
The input I signal is branched to the absolute value circuit 501 and the pattern determination circuit 502, and the input Q signal is branched to the absolute value circuit 706 and the pattern determination circuit 702.
[0092]
Then, the absolute value circuit 501 of the I signal system to which the I signal is input performs absolute value conversion of the input signal and then supplies it to the phase error calculation circuit 1 and the level determination circuit 3. Accordingly, the phase error calculation circuit 1 and the level determination circuit 3 are given the absolute value of the sign pattern of the input signal.
[0093]
The level determination circuit 3 detects whether the absolute value of the input signal level is larger than the threshold value supplied from the threshold value input terminal 7. Here, since the phase error is calculated using “4 samples”, it is determined in this level determination that consecutive “4 samples” are simultaneously larger than the threshold value. The determination result is supplied to the validity determination circuit 4.
[0094]
The pattern determination circuit 502 determines the code pattern of the “4 samples” for the I signal that is a direct input signal from the input terminal 6. The determination result is supplied to the phase error calculation circuit 1 as a coefficient switching signal for phase error calculation, and is also supplied to the validity determination circuit 4 in order to determine whether the pattern is effective for error calculation. The
[0095]
The validity determination circuit 4 determines whether the pattern determination result and the level determination result are satisfied at the same time. That is, it is determined as “valid” when the code pattern of consecutive “4 samples” coincides with a pattern capable of performing phase error calculation and the signal amplitude is larger than a predetermined threshold value. If the above two determinations are not satisfied at the same time, it is determined as “invalid”, and the determination signal “invalid” is supplied to the IQ determination circuit 710 as a hold signal.
[0096]
On the other hand, the phase error calculation circuit 1 performs an error calculation according to the sign pattern of the input signal converted into an absolute value, and calculates the I error data (error calculation result of the I signal system) as the calculation result as an average circuit 707 and a selector 708. To supply. The averaging circuit 707 outputs the averaged result of the Q error data (the Q signal system error calculation result) from the Q signal system phase error calculation circuit 701, and gives it to the selector 708.
[0097]
On the other hand, the absolute value circuit 706 of the Q signal system to which the Q signal is input performs absolute value conversion of the input signal and then supplies it to the phase error calculation circuit 701 and the level determination circuit 703. Therefore, the phase error calculation circuit 701 and the level determination circuit 703 are given the absolute value of the sign pattern of the input signal.
[0098]
The level determination circuit 703 detects whether the absolute value of the input signal level is larger than the threshold value supplied from the threshold value input terminal 7. Here, since the phase error is calculated using “4 samples”, it is determined in this level determination that consecutive “4 samples” are simultaneously larger than the threshold value. The determination result is supplied to the validity determination circuit 4.
[0099]
The pattern determination circuit 702 determines the code pattern of the “4 samples” for the Q signal that is a direct input signal from the input terminal 705. The determination result is supplied to the phase error calculation circuit 701 as a coefficient switching signal for phase error calculation, and is also supplied to the validity determination circuit 704 to determine whether the pattern is effective for error calculation. The
[0100]
The validity determination circuit 704 determines whether the pattern determination result and the level determination result are satisfied at the same time. That is, it is determined as “valid” when the code pattern of consecutive “4 samples” coincides with a pattern capable of performing phase error calculation and the signal amplitude is larger than a predetermined threshold value. If the above two determinations are not satisfied at the same time, it is determined as “invalid”, and the determination signal “invalid” is supplied to the IQ determination circuit 710 as a hold signal.
[0101]
On the other hand, the phase error calculation circuit 701 performs an error calculation according to the sign pattern of the input signal that has been converted to an absolute value, and calculates Q error data (error calculation result of the Q signal system) as the calculation result as an average circuit 707 and a selector. 708. Then, the averaging circuit 707 outputs the averaged result of the I error data (error calculation result of the I signal system) from the phase error calculation circuit 1 for the I signal system, and gives it to the selector 708.
[0102]
The IQ determination circuit 710 to which the validity determination result of the I error data and the validity determination result of the Q error data are supplied performs the validity determination, and outputs a switching signal corresponding to the determination result to the selector 708.
[0103]
That is, when the determination of the IQ determination circuit 710 is “valid for only the I signal”, the I error data from the phase error calculation circuit 1 is selected so as to select error data from the I signal, and the determination of the IQ determination circuit 710 When Q is “valid only for Q signal”, the Q error data from the phase error calculation circuit 701 is selected so as to select error data from the Q signal, and the IQ determination circuit 710 determines that both the I signal and the Q signal are When “invalid”, the output of the delay circuit 709 is selected so as to select error data one clock before, and when the judgment of the IQ judgment circuit 710 is “both I signal and Q signal are valid”, the error from the I signal The output of the averaging circuit 707 is selected so as to select the average data of the error data from the data and the Q signal, and the output is output to the output terminal 711 as a clock phase error signal.
[0104]
That is, the system of the third embodiment is provided with error calculation and validity determination functions for the I signal system and the Q signal system, and the averaging circuit 707 averages the error data from the I signal and the error data from the Q signal. Is supplied to the selector 708, and the selector 708 is also supplied with error data from the I signal, error data from the Q signal, and a phase error signal obtained by delaying the output of the selector 708 by one clock. In 710, a switching signal is output to the selector 708 based on the validity judgment result from the I signal and the validity judgment result from the Q signal. When the validity judgment is only the I signal, error data from the I signal is selected. In addition, when the validity judgment is only the Q signal, error data from the Q signal is selected, and when both the I signal and the Q signal are “invalid”, one count is selected. The phase error signal delayed by the clock signal, and when both the I signal and the Q signal are “valid”, the average of the error data from the I signal and the error data from the Q signal is selected, and the clock phase Output as an error signal. Then, using this clock phase error signal as a phase control signal for correcting the phase shift of the recovered clock, the phase control of the clock recovery circuit is performed, and the phase shift of the recovered clock is corrected to correspond to the phase control signal. I did it. As a result, even in the QPSK system, it is possible to further improve the phase error detection accuracy.
[0105]
Note that the present invention is not limited to the QPSK system, and can of course be applied to a modulation system such as the BPSK system or the 8PSK system.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to greatly increase the number of input patterns capable of calculating a phase error, so that the clock recovery performance can be greatly improved. Therefore, it is possible to detect the phase error with a high probability, and to obtain a clock phase error signal used for phase correction of the clock recovery circuit, so that the clock recovery performance at low C / N can be satisfied. A circuit and clock phase error detection method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a clock phase error detection circuit as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of setting a threshold value of a level determination circuit used in the device of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a phase error calculation circuit used in the device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation example of a clock phase error detection circuit according to the present invention;
FIG. 5 is a correspondence diagram between input signal patterns and filter coefficients of the phase error calculation circuit of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a pattern of an input signal.
FIG. 7 is a diagram for explaining a pattern of an input signal that has not been able to detect a clock phase error at all in the past.
FIG. 8 is a block diagram illustrating another embodiment of the clock phase error detection circuit of the present invention.
FIG. 9 is a correspondence diagram between an input pattern and a filter coefficient of a phase error calculation circuit in another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a clock phase error detection circuit of the present invention when applied to quadrature detection output.
FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional technique.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an eye pattern.
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional technique.
FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a conventional clock phase error detection method.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a conventional clock phase error detection method for explaining a pattern of an input signal that cannot be detected by a clock phase error.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,701 ... Phase error calculating circuit 2,502,702 ... Pattern judgment circuit, 3,703 ... Level judgment circuit, 4,704 ... Valid judgment circuit, 5 ... Hold circuit, 501,706 ... Absolute value circuit, 707 ... Average circuit, 708... Selector, 709... Delay circuit, 710.

Claims (7)

帯域制限を受けたパルス符号信号から所定の位相に同期したクロックを再生する回路に用いる再生クロック位相補正用のクロック位相誤差信号を得るクロック位相誤差検出回路において、
前記パルス符号信号を前記クロックによりサンプリングして得た信号の符号パターンを検出してパターン判定する判定手段と、
前記符号パターンそれぞれに対応する複数の位相誤差演算のうち、前記判定手段の判定結果に基づいて該当する位相誤差演算を選択し、当該位相誤差演算により前記サンプリングして得た信号を処理して前記クロック位相誤差信号を求める位相誤差演算手段と
を備えることを特徴とするクロック位相誤差検出回路。
In a clock phase error detection circuit that obtains a clock phase error signal for correction of a recovered clock phase used in a circuit that recovers a clock synchronized with a predetermined phase from a pulse code signal subjected to band limitation,
Determination means for determining a pattern by detecting a code pattern of a signal obtained by sampling the pulse code signal with the clock; and
Of the plurality of phase error calculations corresponding to each of the code patterns, the corresponding phase error calculation is selected based on the determination result of the determination unit, and the signal obtained by sampling by the phase error calculation is processed to A clock phase error detection circuit comprising phase error calculation means for obtaining a clock phase error signal.
前記位相誤差演算手段における位相誤差演算を、連続する4シンボルについて演算させることを特徴とする請求項1記載のクロック位相誤差検出回路。 2. The clock phase error detection circuit according to claim 1, wherein the phase error calculation in the phase error calculation means is calculated for four consecutive symbols. 前記位相誤差演算手段は、前記複数の位相誤差演算を前記符号パターンそれぞれに対応する複数の係数を有するFIR Finite Impulse Response :有限インパルス応答)フィルタにて構成すると共に、前記複数の位相誤差演算は前記パターン判定手段の判定結果に応じて前記FIRフィルタの係数を切り換える構成とすることを特徴とする請求項1記載のクロック位相誤差検出回路。 The phase error calculation means comprises the FIR ( Finite Impulse Response ) filter having a plurality of coefficients corresponding to each of the code patterns , and the plurality of phase error calculations. 2. The clock phase error detection circuit according to claim 1, wherein a coefficient of the FIR filter is switched according to a determination result of the pattern determination means . さらに、帯域制限を受けたパルス符号信号があらかじめ規定された振幅よりも大きいことを検出するレベル判定回路を備え、
前記位相誤差演算手段は、前記パルス符号信号があらかじめ規定された振幅よりも大きいときに前記位相誤差演算を行うことを特徴とする請求項1乃至いずれか1項記載のクロック位相誤差検出回路。
Furthermore, a level determination circuit for detecting that the pulse code signal subjected to the band limitation is larger than a predetermined amplitude,
Said phase error calculating means, the pulse code signal is pre-defined clock phase error detection circuit of claims 1 to 3 any one wherein the performing the phase error calculation when greater than the amplitude.
前記位相誤差演算をI信号及びQ信号のそれぞれで行い、それぞれの位相誤差演算結果を平均した値を位相誤差検出信号とすることを特徴とする請求項1乃至いずれか1項記載のクロック位相誤差検出回路。Said phase error calculation was carried out in each of the I and Q signals, each phase error calculation results an average value of, characterized in that the phase error detection signal according to claim 1 to 4 set forth in any one clock phase Error detection circuit. 帯域制限を受けたパルス符号信号から所定の位相に同期したクロックを再生するにあたり、
前記パルス符号信号を前記クロックによりサンプリングして得た信号の符号パターンを検出してパターン判定し、前記符号パターンそれぞれに対応する複数の位相誤差演算のうち、前記判定した符号パターンに該当する位相誤差演算を選択し、当該位相誤差演算により前記サンプリングして得た信号を処理して前記クロックの位相誤差を求めると共に、求めた位相誤差はクロック再生の位相補正に利用することを特徴とするクロック位相誤差検出方法。
In reproducing a clock synchronized with a predetermined phase from a pulse code signal subjected to band limitation,
A phase error corresponding to the determined code pattern among a plurality of phase error operations corresponding to each of the code patterns is detected by detecting a code pattern of a signal obtained by sampling the pulse code signal with the clock. A clock phase characterized by selecting a calculation and processing the signal obtained by sampling by the phase error calculation to obtain a phase error of the clock and using the obtained phase error for phase correction of clock recovery. Error detection method.
帯域制限されたパルス符号信号を伝送するシステムの受信装置において、  In a receiving apparatus of a system for transmitting a band-limited pulse code signal,
前記パルス符号信号を受信して当該信号から所定の位相に同期したクロックを再生するクロック再生回路と、  A clock recovery circuit that receives the pulse code signal and recovers a clock synchronized with a predetermined phase from the signal;
前記クロック再生回路で再生されるクロックの位相誤差を検出するクロック位相誤差検出回路と、  A clock phase error detection circuit for detecting a phase error of a clock recovered by the clock recovery circuit;
前記クロック位相誤差検出回路で得られたクロック位相誤差に基づいてクロック位相制御手段とを具備し、  A clock phase control means based on the clock phase error obtained by the clock phase error detection circuit;
前記クロック位相誤差検出回路は、前記パルス符号信号を前記クロックによりサンプリングして得た信号の符号パターンを検出してパターン判定する判定手段と、  The clock phase error detection circuit is configured to determine a pattern by detecting a code pattern of a signal obtained by sampling the pulse code signal with the clock; and
前記符号パターンそれぞれに対応する複数の位相誤差演算のうち、前記判定手段の判定  Of the plurality of phase error calculations corresponding to each of the code patterns, the determination unit determines 結果に基づいて該当する位相誤差演算を選択し、当該位相誤差演算により前記サンプリングして得た信号を処理して前記クロック位相誤差信号を求める位相誤差演算手段とを備えることを特徴とする受信装置。And a phase error calculation unit that selects a corresponding phase error calculation based on the result and processes the signal obtained by sampling by the phase error calculation to obtain the clock phase error signal. .
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