JPH06508969A - クロック再生 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 クロック再生 本発明は、デジタルデータ信号からのタイミング情報の再生に関し、特にそれに 限定するものではないがアナログ処理されたデジタルデータ信号からのタイミン グ情報の再生に関する。

タイミング情報の正確な再生は、デジタルデータの処理に必要である。デジタル データが、例えば無線周波数信号を形成するためにアナログ処理を受ける場合に は再生が困難になる。直角位相振幅変調（ＱＡＭ）のような変調技術に関して、 正確なりロック再生は多レベルの配列のために重要である。

移動無線リンクによるＱＡＭ伝送の特定の問題は、高いシンボル率、例えば８Ｍ Ｂｄが使用されるとき顕著なシンボル間干渉（Ｉ　Ｓ　Ｉ）が生じることである 。このＩＳＩは、適当でない多くの通常のクロック再生機構を与える多数の複雑 化の要因を生じる。ＩＳＩに加えて、搬送波はＱＡＭおいて抑制され、シンボル タイミングは移動無線チャンネルにおけるこれらのフェードに付随する強度のフ ェードおよび激しい位相の変化のために追跡が難しい。ＩＳＩは受信された波形 を歪ませるが、クロック再生回路の前の等化は、クロック再生システムが適切に 動作する前に動作することが要求され、はぼ全ての等化器が正確な動作のために 正確なりロック再生を要求するのでこの歪みを除去するためには使用できない。

本発明の目的は、特にそれに限定しないが、ＩＳＩによって汚染された信号で動 作するクロック再生システムを供給することである。これはさらに受信機動作を 強健にし、等化器が絶縁体において機能することを可能にし、それによってクロ ック再生／等化器の相互作用によって生じられる問題を避ける。

既知の方法は早い−遅い（Ｅ　Ｌ）クロック再生である。最良の変調機構におけ る正確なサンプリング時間が入力信号のピークにあり、これらのピークが通常対 称的であるので、ＥＬクロック再生システムは現在のサンプリングポイントの周 囲の入力信号における任意の非対称の検出を試みる。これは、現在のサンプリン グ時間の直前および直後に１つずつ入力波形の２つのサンプルを得ることによっ て行う。パルスが対称的であり、サンプリング時間が正確である場合、これら２ つのサンプルの大きさは同じである。ＥＬシステムは別のサンプルから１つのサ ンプルを減算し、位相ロックされたループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ）を更新するために差信 号を使用する。入力信号は全てのピークを正にするように最初に２乗されなけれ ばならず、エラー信号は正および負のピークに関する異なる極性を有する。

ＱＡＭ伝送用のＥＬクロック再生に関する主な問題は、全てのＱ　Ａ　Ｍシーケ ンスが各サンプリング周期を生ずるピークを生ずるわけではないことである。さ らに、ピークの半分はクロック再生技術に関して間違った極性である。この問題 は図１に示されており、早い信号マイナス遅い信号の極性は全ての場合において サンプリングポイントが早過ぎる時に多数のＱＡＭシーケンスに関して熟考され る。それ故、早い信号マイナス遅い信号は負となるべきであり、これはｒＥ−Ｌ 負」として図１に表されている。これらの実施例において、平易にするためＩチ ャンネルのみを考慮する。この機構の実質的な実行は、同じＰＬＬを駆動するこ と以外は！およびＱの両チャンネルに関して独立したＥＬ再生システムを有する 。

図１（ａ）においてＱＡＭシーケンス１．　３．　１および−１、−３，−１が 見られ、第１の数はピーク検出を試みる前のシンボル周期に伝送されるチャンネ ルｌにおける変調レベルに関する。シーケンスにおける第２の数は、ピーク検出 を試みるシンボル周期における変調レベルに関し、第３の数はピーク検出を試み る後のシンボル周期における変調レベルに関する。オーバーにサンプリングされ た波形は考慮しないで、３つの独立したシンボルを考慮する。ＥＬ処理の整数部 分であるこれらのシーケンスの２乗は正確なＥ−Ｌ極性を生ずる。

図１（ｂ）において、シーケンス３，１．３および−３゜−１，−３が見られる 。（ａ）におけるように早期にサンプリングが生じるにも関わらず、Ｅ−Ｌの値 が（ａ）に対して反対の極性であることが認識される。

また、問題は図１（Ｃ）に見られる−１．１．３および３゜−１，３のようなシ ーケンスであり、サンプリングが早いか遅いかにかかわらず単調な波形は負の早 い−遅いの差信号へ導く。

この結果は、この場合負となるべきである早い−遅いの差信号が伝送されたシン ボルの有理数のみが正しいことである。

図１（ｂ）におけるタイプのピークは不正確な信号を生じさせ、図１（ｃ）の単 調の波形は正確な信号および不正確な信号の均等な分布を平均して生ずる。これ は、システムがロックを維持することを難しくする。

第１の観点によれば、本発明はタイミング情報を供給する信号の一部の適合性を 決定するために信号の周期的評価を特徴とするデジタルデータ信号からタイミン グ情報を再生する方法を提供する。

第２の観点によれば、本発明は次のステップを具備しているデジタルデータ信号 からタイミング情報を再生する方法を提供することである。

（ａ）信号の一部がタイミング情報を供給する信号の一部の適合性を示す１つ以 上の特徴を有するか否かを評価し、（ｂ）前記少なくとも１つの特徴を有する信 号の一部からタイミングポイントを決定する。

本発明の好ましい実施例は、添付図面と共に実施例によって説明されている。

図１は、ＱＡＭシーケンスに対する早い−遅いクロック再生の潜在的な適用を示 し、 図２は、本発明の第１の実施例の概略図であり、図３は、図２の実施例のクロッ ク再生システムの一部分の概略図であり、 図４は、本発明の別の実施例のクロック再生システムの概略図である。。

図２および３を参照すると、最初に図２に関して、第１の好ましい実施例のクロ ック再生システムは受信されたＱＡＭ信号の入力オーバーサンプリング測定とし て受信機に接続される正および負のピーク評価器１および２を有する。正および 負のピーク検出器は比較器３に接続され、比較器３はスイッチ４に接続され、ス イッチ４はシステムクロック（図示されていない）用の位相ロックループ制御装 置５に接続される出力をそれぞれ有する。正のピーク評価器１は図３においてさ らに詳細に示され、負のピーク評価器２が極性に適当な変化を有し、正のピーク 検出器と本質的に同じである。

図３に示される正のピーク評価器１は２つの主な部品、ピーク検出器１１および ピークスコア計算器１２を有する。

ピーク検出器１１は比較器２１および記憶装置、アドレス記憶装置２２および値 記憶装置２３を有する。ピーク検出器は、現在のシンボル期間中の最大入力値が 生じるオーバーサンプリング周期を確実にするためのものである。現在の入力値 はシンボル周期中に観察される現在の最大値と比較器２１によって比較され、後 者は値記憶装置２３に記憶される。現在の入力値が現在の最大値を越えると、比 較器が新しい最大値で更新されるために値記憶装置２３をトリガーし、またこの 最大値が生じたオーバーサンプリングポイントを記憶するためにアドレス記憶装 置２３をトリガーする。最大オーバーサンプリングポイントは、全体のタイミン グが更新されるときに使用され、ピーク検出器１１から出力ｒＭａｘＪとして供 給される。

ピークスコア計算器１２は１段シフトレジスタ３１を有し、ここでｎは１シンボ ル周期当りのオーバーサンプリング率に対応する。シフトレジスタ３１は、以下 に説明されるように制御装置３４の制御下で部分的ピークスコアを形成するため に６つの１６ウエイスイツチ３２−１乃至３２−６のアレイによって６つの減算 器３３−１乃至３３−６のアレイに結合される。減算器３３は部分的ピークスコ アを評価し、正のピークスコアを出力として比較器３に供給するために加算器お よび極性検査装置３４に接続される。

一般にオーバーサンプリングされた入力値は、シンボル周期の終りの各オーバー サンプル周期の入力が得られるようにシフトレジスタ３１に供給される。減算器 ３３は以下に説明されるように部分的ピークスコアを形成し、最終ピークスコア は加算器および合計計算器３４によって形成される。正のピーク計算器１２から の出力は図面において「正のピークスコア」と標識されたピークの評価であり、 この「正のピークスコア」と比較器および減算器における極性変化に加えて負の ピーク評価器２によるほぼ同一の方法で得られる「負のピークスコア」は比較器 ３によって比較され、どのピークが最も強いかを決定し、この比較の結果はスイ ッチ４に送られる。スイッチ４は、しきい値が超過されずにピークが不十分であ ると判断され、ＰＬＬ５に更新信号が供給されない場合に選択されたピークスコ アを設定されたしきい値と比較する。ピークが十分であれば、正あるいは負のピ ークが選択されることに依存して、適当な最大あるいは最小のオーバーサンプリ ングアドレスｒＭａｘＪあるいはｒＭｉｎＪが選択され、ＰＬＬ５の状態を適当 に前進、後退あるいは保持するために使用される。

システムの一般的な動作、およびピーク計算器によって得られる部分的ピークス コアおよび最終ピークスコアの導出方法について説明する。

第１の実施例のクロック再生システムは、シンボル周期に対するオーバーサンプ リングされた観察の全てのｎがシフトレジスタ３１において形成され保持される まで待つ。ｎの観察は、現在のサンプリングポイント付近に等しく間隔が隔てら れる。その周期中の最大（および最小）のサンプルに関連したサンプルポイント は、ピーク検出器１１のアドレス記憶装置２２において保持される。最大値がサ ンプリング周期の終りにある場合、正のパルスの検索は、現在のサンプリング周 期に有効な正のピークが存在しないことを意味するので中止される。最小値がサ ンプリング周期の終りにある場合同様に適用し、オーバーサンプリング周期にお ける有効な負のピークが存在しないことを示している。

有効な最大サンプルが存在する場合、ピークの両側の勾配が計算され、ピークは 局部的な勾配に依存して（以下に説明されるように）評価される。同様の評価は 、有効な最小値が存在する場合に負のパルスに関して計算される。ピークスコア 計算器１２は、正のピークを評価する以下のアルゴリズムによってシンボル周期 からオーバーサンプリング値を選択する。

Ｇ　＋３　＝　Ｒ、Ｒ、＋３ Ｇ−２″″Ｒ、Ｒ、−２ ここで、Ｒはピークｐにおける入力波形の振幅であり、Ｒｐ＋にはｐから除去さ れるポイントにのオーバーサンプルの振幅であり、ｋは数値±２．±３である。

６つのＧの値は勾配を表し、中間部分的ピークスコアである。これら全ての数が 正である場合、正のピークの存在のみを認める。これは、ピークの両側上の受信 された波形が傾斜し、急勾配を増加することを意味する。パルス形状の性質のた めｐ±１におけるＲの値は使用せず、これらはｐにおけるＲに非常に類似し、そ のため勾配は雑音によって容易に歪む。全ての過去のピークスコアが正である場 合、次の式にしたがってピークを評価する。

Ｐ　＝Ｇ、＋Ｇ＋３＋Ｇ、＋Ｇ。

ｃｏｒｅ ここでＰ　は正のピークスコアである。

ｃｏｒｅ 同様に負のピークに関して、 Ｎ　＝Ｇ＋２＋Ｇ、＋Ｇ−、、＋Ｇ−３ｃｏｒｅ を形成する。ここでＮ　は負のピークスコアである。

ｃｏｒｔ 最低値を有するピークスコアは比較器３によって廃棄される。予め定められた値 を越えて残存する有効なピークが存在する場合、現在のサンプリング時間とピー クに関連したサンプリング時間の差は可変内部クロック、位相ロックされたルー プ（ＰＬＬ）システム５を更新するためにスイッチ４によって使用される。一方 、ＰＬＬはその現在の値で継続し続けることを可能にする。

第２の好ましい実施例の機能的ブロック図が図４に示されている。第２の実施例 における最大および最小ピークの評価は、第１の好ましい実施例におけるような 分離したサブ装置においてではなくむしろ共に実行される。

この実施例においては、例えば８ビツトデジタル形式の入力サンプル波形は時間 Ｔ−０，Ｔ＝−１およびＴ−−２における入力サンプル、すなわち現在および２ つの先行するサンプリング周期のサンプル値を出力に供給する遅延ブロック１０ １に供給され、遅延ブロック１０１はＴ＝−１とＴ−０の入力の差とＴ−−１と Ｔ−−２の入力の差をそれぞれ計算する１対の減算器１０２　、１０３に供給さ れ、７ビツト数でこの差は表される。各減算器の出力の８番目のビットは差の極 性を示す信号として使用される。極性符号のない差信号は加算器１０４に送られ 、極性信号は差極性信号が同じあるいはそうでないことを決定する極性検査器１ ０５に送られる。加算器１０４および極性検査器１０５の出力はピークスコア記 憶装置１０６および１０７に供給される。

Ｔ＝−１の遅延ブロック１０１からの出力は最大検出器１１０および最小検出器 Ｉｌｌに供給され、Ｔ＝−１のデータサンプルが現在のシンボル周期においてそ れぞれ最大値あるいは最小値であるか否かを評価する。最大値検出器１１０はピ ーク記憶装置１０６および最大値記憶装置１０８に出力を供給し、最小値検出器 １１１はピークスコア記憶装置１０７および最小値記憶装置１０９に出力を供給 する。最大値および最小値記憶装置１０８．１０９は適当な最大値あるいは最小 値およびそのサンプリングポイントをそれぞれ記憶する。

ピークスコア記憶装置１０６　、１０７は比較器１１２に出力を供給し、この比 較器１１２はしきい値検出器１１３に出力を供給するために使用される。しきい 値検出器１１３の出力はサンプリングポイント更新装置１１４に供給され、それ は記憶装置１０８゜１０９から最大および最小のオーバーサンプリングポイント を与えられる。サンプリングポイント更新装置は、例えばクロック回路の位相さ れたロックループ等のクロック回路に出力を供給する。

システムの第２の実施例の動作を以下説明する。各シンボル周期の始めに、記憶 装置１０６　、１０７　、１０８および１０９がリセットされる。

各最大値検出器１１０　、１１１はこれまでのシンボル周期における最大値ある いは最小値とＴ＝−１の入力を比較し、新しい最大値あるいは最小値が観察され る場合、この最大値あるいは最小値は適当に記憶装置１０８あるいは１０９にお いて発生したオーバーサンプルポイントと共に記憶される。また、最大値あるい は最小値が生じる場合、減算処理からの極性がピークか生じたことを極性検査器 １０５によって決定されたときに異なっており、加算器１０４からの差の合計で ある「ピークスコア」は適当に記憶装置１０６あるいは１０７に記憶される。

次のサンプル間の差は、シンボル周期の全サンプルが集められた後にピークが認 められるときに計算が行われる第１の実施例とは異なって各サンプル周期で計算 される。この第２の実施例において、これらの差はピークが認められた場合にの み記憶される。別々の計算は極性符号のない差が使用されるために、正および負 のピークに対して必要とされない。ピークが発生しない場合、ピークスコア記憶 装置１０６　、１０７はリセットされ、シンボル周期の終りにゼロを記憶する。

シンボル周期の終りに、比較器１１２は記憶装置１０６および１０７からの最小 ピークに対するスコアと最大ピークに対するスコアとを比較し、大きいほうが選 択される。しきい値検出器１１はしきい値と選択されたスコアを比較し、選択さ れたスコアが十分に大きい場合、現在のサンプルポイントは選択されたピークに 関して同じサンプルポイントに対して装置１１４によって更新される。

この構成は、標準的なデジタルｔＣのみを必要とする。約３０乃至４０の簡単な デジタルＩＣが必要とされ、それ程複雑でない回路を表す。

補正音の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年１２月２７８１

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．デジタルデータ信号からタイミング情報を再生する方法において、 タイミング情報を供給する信号の一部分の適合性を決定するために信号の周期的 評価を特徴とするタイミング情報再生方法。
2. ２．デジタルデータ信号からタイミング情報を回復する方法において、 （ａ）信号の一部分がタイミング情報を供給する信号の一部分の適合性を示す１ つ以上の特徴を有することについて評価し、 （ｂ）前記少なくとも１つの特徴を有する信号の一部分からタイミングポイント を決定するステップを有している方法。
3. ３．タイミング情報を供給する信号の一部分の適合性を示す１つの特徴が信号に おけるピークであり、信号の一部分を評価するステップがピークの発生に関する 信号の部分を評価することを含む請求項２記載の方法。
4. ４．信号の一部分におけるピークの発生に対する信号の評価に続き、予め定めら れた基準と適合するピークの不存在、あるいは評価されたピークの不存在がタイ ミング情報を供給する信号の一部分の不適合を示す請求項３記載の方法。
5. ５．信号の一部分におけるピークの発生に対する信号を評価するステップが、評 価される信号の一部分の勾配に対する近似値を少なくとも決定することを含む請 求項２，３または４のいずれか１項記載の方法。
6. ６．ピークの発生に対する信号を評価するステップが信号の一部分の勾配に対す る少なくとも近似値をタイミング情報を供給するのに適当なピークである信号の 一部分の適合性を決定するしきい値と比較することを含む請求項５記載の方法。
7. ７．ピークの発生に対する信号を評価するステップが、信号の多数の部分の勾配 に対する近似値を少なくとも決定し、少なくとも近似の勾配が１つ以上の予め定 められた基準に一緒にあるいは別々に適合することを設定することを含む請求項 ５または６記載の方法。
8. ８．基準が極性を変化させる１つ以上の近似の勾配、および、またはしきい値を 越える多数の近似の勾配の絶対値の合計を含む請求項７記載の方法。
9. ９．ピークの発生に対する信号を評価するステップが信号を周期的にサンプリン グし、サンプル間の差を設定することを含む請求項２乃至８のいずれか１項記載 の方法。
10. １０．差が連続したサンプル間で設定される請求項９記載の方法。
11. １１．ピークの発生がこのようなサンプルのシーケンスにおける時間的に近接し たサンプル間の差の極性における変化の発生によって示される請求項９または１ ０記載の方法。
12. １２．ピークの評価がこのようなサンプルのシーケンスにおけるサンプル間の多 数の差の合計であるピークスコアの形成を含む請求項９，１０または１１のいず れか１項記載の方法。
13. １３．ピークスコアがタイミング情報を供給するピークの適合性を評価するしき い値と比較される請求項１２記載の方法。
14. １４．データ信号内のシンボル周期と関係したサンプルがサンプリングが生ずる ときに評価される請求項９乃至１３のいずれか１項記載の方法。
15. １５．データ信号内のシンボル周期に関係したサンプルがシンボル周期に関する 全サンプルが得られるときに評価される請求項９乃至１３のいずれか１項記載の 方法。
16. １６．ピークに関係したサンプルが次のピークスコアを供給するために評価され る請求項１５記載の方法。 Ｐｓｃｏｒｅ＝Ｇ＋２＋Ｇ＋３＋Ｇ−２＋Ｇ−３ここでＰｓｃｏｒｅが正のピー クスコアであり、Ｇ＋２＝Ｒｐ−Ｒｐ＋２ Ｇ＋３＝Ｒ−Ｒｐ＋３ Ｇ−２＝Ｒｐ−Ｒｐ−２ Ｇ−３＝Ｒｐ−Ｒｐ−３ Ｇ＋２３Ｒｐ＋２−Ｒｐ＋３ Ｇ−２３Ｒｐ−２−Ｒｐ−３ またＲｐがピークｐの入力波形の振幅であり、Ｒｐ＋ｋがｐから除去されるポイ ントｋのオーバーサンプルの振幅であり、ｋは数値±２，±３であり、 Ｎｓｃｏｒｅ＝Ｇ＋２＋Ｇ＋３＋Ｇ−２＋Ｇ−３ここでＮｓｃｏｒｅは負のピー クスコアであり、Ｇ＋２＝Ｒｐ＋２−Ｒｐ Ｇ＋３＝Ｒｐ＋３−Ｒｐ Ｇ−２＝Ｒｐ−２−Ｒｐ Ｇ−３＝Ｒｐ−３−Ｒｐ Ｇ＋２３＝Ｒｐ＋３−Ｒｐ＋２ Ｇ−２３＝Ｒｐ−３−Ｒｐ−２
17. １７．時間情報を供給する信号の一部分の適合性を示す少なくとも１つの特徴が 信号における最大値あるいは最小値の発生である請求項１乃至１６のいずれか１ 項記載の方法。
18. １８．ピークが予め定められた基準と最良に適合することを決定するために信号 の一部分内のピークについて比較が行われる請求項２乃至１７のいずれか１項記 載の方法。
19. １９．予め定められた基準がピークがシンボル周期内の最大あるいは最小の信号 レベルと関係されることである請求項１８記載の方法。
20. ２０．デジタルデータ信号が多重データレベルを有する請求項１乃至１９のいず れか１項記載の方法。
21. ２１．デジタルデータが多重レベル信号を供給するためにアナログ処理されてい る請求項１乃至２０のいずれか１項記載の方法。
22. ２２．アナログ処理が直角位相振幅変調である請求項２１記載の方法。
23. ２３．請求項１乃至２２の方法を実行するクロック再生システム。
24. ２４．デジタルデータ信号からタイミング情報を認識するためのクロック再生シ ステムにおいて、 信号の一部分におけるピークの発生を設定するピーク検出器と、 タイミング情報を供給するためのピークの適合性を決定するピーク評価器と、 デジタルデータ信号における適当なピークの発生に基づいてクロックを更新する ためのタイミング情報を供給する手段とを具備しているクロック再生システム。
25. ２５．図面を参照してここに実質的に説明されたような方法。
26. ２６．図２および３を参照してここに実質的に説明されたようなクロック再生シ ステム。
27. ２７．図４を参照してここに実質的に説明されたようなクロック再生システム。