JPH0664848B2 - 同期クロツク再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、PCM信号を記録再生する磁気テープレコーダ
ーにおける、再生データ識別用の同期クロック再生装置
に関するものである。

（従来の技術） 近年、マルチトラック記録再生を行なうPCM磁気テープ
レコーダーにおいて、ディジタル信号処理により、高安
定で時分割多重化処理による小形化可能な装置として同
期クロック再生装置の開発が進められており、例えば、
「固定ヘッドディジタルテープレコーダーにおけるデー
タ検出の一手法について」杉田他電子通信学会電気音響
研究会資料EA−82−59のように、マルチトラック再生信
号を時分割多重化信号とし、ディジタル信号処理手法を
用いて再生信号中の符号間干渉の減少除去及び同期クロ
ック再生を含めたデータ識別を行なう一連の装置の開発
が盛んである。

第４図は従来の同期クロック再生装置の構成図、第５図
はその各部信号波形図、第６図は代表的なアイパターン
の例を示している。

第４図において、１は加算器、２は遅延器、３は零交差
判定器、４は位相計算器である。また、５は減算器、６
は減衰器、７はスイッチ、８は加算器、９は遅延器であ
り、これらは位相同期部10を構成している。

このように構成された従来の同期クロック再生装置につ
いて説明する。

まず、第５図に示す信号波形のように、２値PCM信号
（ａ）は、再生波形等化を含む、記録再生特性が基本的
に帯域通過型であるため波形（ｂ）に示されるような帯
域制限された波形になりかつ、記録再生によるテープト
ランスポートメカニズムのジッター等による同期クロッ
ク位相変動を含んでいる。したがって第４図の加算器１
に印加される入力信号xnは波形（ｂ）の信号を離散化し
た（ｃ）の信号となる。ここで、前記PCM信号の反転周
期をTw〔秒〕とすれば、上記（ｃ）の信号のサンプリン
グ周期はTw／２〔秒〕となっている。今、入力される離
散化された（ｃ）の信号をxn（ｎは正の整数）とすれ
ば、これに加算器１により２値レベル識別オフセット信
号Δｘが加算され、xn×Δｘが出力され遅延器２に印加
される。ここでは印加されたxn＋Δｘを１サンプリング
同期遅延させxn_{− １}＋Δｘを出力して零交差判定器３に
入力される。零交差判定器３には前記加算器１の出力xn
＋Δｘも印加されており前記遅延器２の出力xn_{− １}＋Δ
ｘで表わされる２サンプル値間に零交差点が生じたと
き、すなわち（xn＋Δｘ）・（xn_{− １}＋Δｘ）≦０のと
きに“1"を出力し、零交差点が生じなかったとき、すな
わち（xn＋Δｘ）・（xn_{− １}＋Δｘ）＞０のときに“0"
を出力し、スイッチ７に入力させる。位相計算器４は前
記加算器１の出力xn＋Δｘ及び前記遅延器２の出力xn_−
１＋Δｘを入力とし、前記零交差点位相を180゜と定義
して第５図（ｄ）のようにxn＋Δｘの点に対応する位相
値として零交差位相信号φinを次式により計算し出力す
る。

φni＝180゜（xn＋Δｘ）／（xn−xn_{− １}）＋180゜ …
（１） 減算器５は、上式により計算される零交差位相信号φin
と、再生クロック位相信号である遅延器９の出力φrnと
の差信号である位相誤差信号φenを出力し減衰器６に入
力する。減衰器６は特定の減衰率αを入力された位相誤
差信号φenに乗じてスイッチ７に入力させる。スイッチ
７は上記零交差判定器３の出力が“1"であった時に減衰
器６の出力のα・φenを、また“0"であった時に“0"を
加算器８に入力させ、ここではスイッチ７の出力及び18
0゜に対応する位相値及び、遅延器９の出力φrnを加算
し、法を360゜とする剰余を出力する。

加算器８及び遅延器９の構成によれば第５図（ｅ）のよ
うにスイッチ７の出力が“0"であった場合に周波数１／
Tw〔Hz〕で自走する発振器となり、また、スイッチ７の
出力が“0"でない場合には前記自走周波数成分にさら
に、スイッチ７の出力を累積して出力する電圧制御発振
器のように動作し、遅延器９の出力として再生クロック
位相信号φrnを出力する。

このように位相周期部10は零交差判定器３の出力が“1"
であった場合に前記加算器４の出力φinに追従動作し、
また、“0"のときは自走する発振器として、再生クロッ
ク位相信号φrnを、この装置の出力として取り出すこと
ができ、その出力は入力信号xnの同期クロックが零交差
点の生ずる時刻が変動するものであっても、それに追従
動作した再生クロック信号としてサンプリング時刻に連
続して得ることが可能である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような構成では入力信号の識別レ
ベルが固定されたものであり、識別レベルにオフセット
を持つ入力信号に対しては位相同期部10の追従動作が悪
化し、良好な同期クロック位相信号を得るためには識別
オフセット信号を調整する必要があった。また入力信号
の最適識別レベルが変動する場合の適応が不可能な問題
があった。すなわち、第６図は入力信号のアイパターン
の代表例を示しているが、その（ａ）に示すように、上
下対称なアイパターンであるとき識別レベルは零で良い
が、記録再生した信号を本装置に入力する際にＡ／Ｄ変
換器等の直流オフセットにより生ずる（ｂ）のようなア
イパターン、あるいは記録再生系の非線形性等により生
ずる（ｃ）のようなアイパターンの場合には、最適識別
レベルは零にはならずそのため識別オフセット信号の調
整が必要であった。

本発明は上記の従来装置の問題点に鑑み、識別オフセッ
ト信号の調整を必要としない最適識別レベルを自動調整
することが出来る同期クロック再生装置を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の同期クロック再生装
置は、加算器と、遅延器と、零交差判定器と、位相計算
器と、位相同期部とからなる従来の同期ブロック装置の
構成に加え、符号判定器と、累積部を設け、零交差点が
入力信号の立上りによって生じた場合に、位相誤差信号
が正であったとき“1"、負であったとき“−1"、零交差
点が入力信号の立下りにより生じた場合に位相誤差信号
が正であったとき“−1"、負であったとき“−1"、零交
差点が生じなかった場合に“0"を符号判定器によって出
力し、さらにこれを累積部により累積、減衰して識別オ
フセット信号とするようにして、識別オフセット信号を
変化させて識別レベルを常に最適に保ち、安定した同期
クロックの再生を行なうものである。

（作 用） 上記の構成により本発明の同期クロック再生装置は、入
力信号の識別レベルを常に正常にすることができるか
ら、オフセットをもつ入力信号に対しても追従動作が最
適に行なわれ、良好な同期クロック信号が得られる。ま
た、上記の構成のための識別レベルの補正信号は、装置
各部の符号のみにより判定するから回路構成が簡単にな
る。

（実施例） 以下本発明を実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における同期クロック再生装
置の基本構成を示すものであり、第２図及び第３図は第
１図の信号説明図である。第１図において、11は符号判
定器である。また、12は加算器、13は遅延器、14は減衰
器で、これらは累積部15を構成しており、前記従来例と
同一の番号を付与したものは構成、動作が同じであるか
らその説明を省略するがただ、位相同期部10については
その出力の再生クロック位相信号φrn以外に位相誤差信
号φenもとり出して利用している。なお、識別オフセッ
ト信号は、最適識別レベルに応じて変化するため前記従
来例の説明ではΔｘとしたが以下の説明ではΔxn記号と
する。

まず、符号判定器11は加算器１の出力xn＋Δxn及び遅延
器２の出力xn_{− １}＋Δxn_{− １}及び位相誤差信号φenを入
力として、それらの信号xn＋Δxn,xn_{− １}＋Δxn_{− １}の
２サンプル値間に零交差点が生じたときに、その零交差
点が入力信号xnの立上りで生じたか、あるいは立下りで
生じたか、あるいは零交差点が生じなかったかを判定
し、そのときの位相誤差信号φenの符号を判定して以下
示すように表わされる識別レベル補正信号Dnを出力す
る。

ただし、sgn（φen）は である。

累積部15の加算器12は上記のようにして得た識別レベル
補正信号Dnと、遅延器13の出力を加算し出力し、減衰器
14は特定の減衰率βを前記遅延器13の出力に乗じて識別
オフセット信号Δxnとして出力する。したがって累積部
15は、前記識別オフセット信号Δxnの時刻ｎ＝０におけ
る初期値をΔｘ_０とし、識別レベル補正信号Dnを入力と
して次式のような識別オフセット信号Δxnを出力する。

ここで、本実施例装置の入力信号xnの最適識別レベルと
識別レベル補正信号Dnの関係は以下のようになる。

すなわち第２図は最適識別レベルに負のオフセットがあ
った場合の説明図で、（ａ）はアイパターンの開口部を
示し、このような負のオフセットの場合、立上り時の零
交差点と立下り時の零交差点に定常的な時間的ずれが生
ずるが、この場合にも位相同期部10の出力である再生ク
ロック位相信号φrnは、前記時間的ずれの平均となる立
上り零交差点と、立下り零交差点の中央付近に平均的な
零交差点があるものとして動作し、第２図（ｂ）に従う
ような再生クロック位相信号となる。一方、立上りによ
る零交差点のみによる再生クロック位相信号は（ｃ）の
ように与えられ、立下りによる零交差点のみによる再生
クロック位相信号は（ｄ）のように与えられる。この場
合、（ｂ）と（ｃ）の位相差からわかるように立上りに
よる零交差点が発生した時の位相誤差信号は（ｃ）と
（ｂ）の差であり常に負となる。また（ｂ）と（ｄ）の
位相差からわかるように立下りによる零交差点が発生し
た時の位相誤差信号は（ｄ）と（ｂ）の差であり常に正
となる。

第３図は第２図と同様に、最適識別レベルに正のオフセ
ットが生じた場合を示しており、第２図の説明と同様
に、最適識別レベルに正のオフセットが生じた場合に
は、立上りによる零交差点が生じたときの位相誤差信号
は常に正となり、逆に立下りによる零交差点が生じたと
きの位相誤差信号は常に負となる。したがって前記式
（２）の関係から、最適識別レベルに負のオフセットが
生じた場合には全ての零交差点の発生により与えられる
識別レベル補正信号Dnは常に“1"の値をとり、逆に最適
識別レベルに正のオフセットが生じた場合には全ての零
交差点の発生により与えられる識別レベル補正信号Dnは
常に“−1"の値をとる。なお、以上の動作においてはア
イパターンの開口部は理想的なものであり、符号間干渉
あるいは雑音による影響は無視して述べたが、零交差点
にゆらぎがある場合でも、平均的な動作としては上記の
ように考えることができ、特に上記式（３）の形で識別
レベル補正信号Dnを平均化して識別オフセット信号Δxn
とするため、本発明は支障なく動作する。したがって最
適識別レベルに負のオフセットが生じた場合は、識別レ
ベル補正信号Dnは平均的に正となって識別オフセット信
号Δxnは増加し識別レベルを最適値へ近づけることがで
き、常に正のオフセットが生じた場合は識別レベル補正
信号Dnが平均的に負となり識別オフセット信号Δxnは減
少し識別レベルを最適値へ近づけることができる。

すなわち、本発明は以上のように同期クロック再生装置
において符号判定器11を設けそれにより零交差点が入力
信号xnの立上りによって生じたものであるか立下りによ
って生じたものであるかを判定し、さらにこのときの位
相誤差信号φenの符号との組み合わせによって識別レベ
ル補正信号Dnを決定し、さらに識別レベル補正信号Dnを
平均化して識別オフセット信号Δxnとして入力信号xnに
加算するものであり、識別レベルが常に最適となるよう
に自動的に調整される。さらに、累積部の時定数を無限
大すなわち完全な積分としたために、定常的な最適識別
レベルのオフセットに対しても誤差を生じることなく最
適識別レベルに設定される。

（発明の効果） 本発明は、入力信号の零交差点が立上りによって生じた
かあるいは立下りによって生じたかを判定し、かつその
ときの位相誤差信号符号を判定することにより識別レベ
ル補正信号を出力する符号判定器を設け、この識別レベ
ル補正信号を積分して識別レベルを調整する累積部を設
けることにより、識別レベルを常に最適に保つことがで
き、さらに識別レベル補正信号を各部信号の符号のみを
用いて判定する構成としたから簡単な回路構成で、優れ
た同期クロック再生装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における同期クロック再生装
置の構成図、第２図及び第３図は信号説明図、第４図は
従来の同期クロック再生装置の構成図、第５図は各部信
号波形図、第６図はアイパターンである。 1,8,12……加算器、2,9,13……遅延器、３……零交差判
定器、４……位相計算器、５……減算器、6,14……減衰
器、７……スイッチ、10……位相同期部、11……符号判
定器、15……累積部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯域制限された２値PCM信号を離散的にサ
   ンプリングして入力する入力信号に、上記２値PCM信号
   の２値レベル識別オフセット信号を加算する加算器と、
   この加算器の出力を１サンプリング周期遅延して出力す
   る遅延器と、前記加算器出力信号とこの遅延器出力信号
   とを入力して、この１サンプリング周期間隔の２点間で
   符号反転が生じた場合に“1"他の場合に“0"を出力する
   零交差判定器と、前記加算器出力信号と前記遅延器出力
   信号とを入力して上記符号反転が生じた零交差点の時刻
   とサンプリング時刻との相対時刻を計算し零交差点位相
   信号として出力する位相計算器と、前記零交差判定器出
   力と前記位相計算器出力とを入力として前記零交差判定
   器出力が“1"のときに前記零交差点位相信号に追従動作
   し、“0"のときには自走した再生クロック位相信号を出
   力すると同時に、前記零交差点位相信号と前記再生クロ
   ック位相信号との差信号である位相誤差信号を出力する
   位相同期部と、前記加算器出力及び前記遅延器出力及び
   前記位相同期部位相誤差信号出力を入力とし、前記零交
   差点を生じた場合にその零交差点が前記２値PCM信号の
   立上りで生じたか、立下りで生じたかを判定し、かつ、
   前記位相誤差信号の符号を判定して、これら２つの判定
   結果の特定の組合せによって“1",“0"あるいは“−1"
   を出力する符号判定器と、前記符号判定器出力を適当な
   時定数を持たせて積分し、前記２値レベル識別オフセッ
   ト信号として出力する累積部とを備えたことを特徴とす
   る同期クロック再生装置。