JPS5840932A - デイジタル位相同期回路 - 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】 本発明は、ランダムウオークフィルタを用いたディジタ
ル位相同期回路（以下、ＤＰＬＬという。）Ｋ関する４
のである。

まず、第１図に示す従来のＤＰＬＬの一例のブロック図
に従い、従来例の説明をする。

任意の各時点”　（ｎ＝Ｏｅ　Ｌ　２ｅ・・・）におい
て、位相比較器１は、入力信号ＩＮの位相φｎｒ　（ｎ
）と電圧制御発振器（以下、■ＣＯという。）３からの
出力信号ＯＵＴの位相φｏｖｔ　（ｎ）とを比較し、そ
の位相差に応じて正、負の情報を含む出力Ｐ　（ｎ）を
ランダムウオークフィルタ２に対して送出する。

すなわち、上記出力Ｐ　（ｎ）は、 で表わされる。

ランダムウオークフィルタ２は、所定の段数Ｎを有し、
受信した上記位相比較器１の出力Ｐ　（ｒｌ）に応じて
決定される状態変数Ｘ　（ｎ）に従い、出力Ｑ　（Ｉ’
ｍ）をｖｃｏａに対して送出する。

すなわち、ｎ＝０を初期設定時として、Ｘ（Ｉ’ｍ）−
０（Ｅｌ−０） で決定される状態変数Ｘ　（ｎ）に従い、は、当該出力
Ｑ　（ｎ）を送出した後、Ｘ（ｎ）二〇にする（リセッ
トする）。

ｖＣＯ３は、所定値の位相追従量Δφを有しており、上
記出力Ｑ　（ｎ）に従って出力信号ＯＵＴの位のごとく
変化させ、入力信号ＩＮに同期した出力信号ＯＵＴを得
るように動作する。

このような従来例においては、高速引込みを図るために
は、ランダムウオークフィルタ２０段数Ｎを小さくし、
ｖＣＯ３の位相追従量Δφを太きくしておくことが望ま
しい。

しかしながら、引込み後のジッタを小さくするためには
、上述とは逆に、上記段数Ｎを大きくし、上記位相追従
量Δφを小さくしておくことが望ましい。

すなわち、上記Ｎ、Δφは所定値に固定されているので
、高速引込みをすることと、引込後のジッタを小さくす
ることは、相互に矛盾することであって、これらを両立
させるべき上記Ｎ、Δφの値の決定が困難であった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、高
速引込みをし、かつ、引込み後のジッタを小さくするこ
とができるＤＰＬＬを提供することにある。

本発明の特徴は、位相同期ループに含まれるランダムウ
オークフィルタの段数を可変とし、これを制御する制御
用ランダムウオークフィルタを付加して構成し喪ＤＰＬ
ＬＫある。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第２図は、本発明に係るＤＰＬＬの一実施例のブロック
図、第３図は、そのフローチャートである。

ここで、１は、位相同期ループを構成する位相比較器、
２Ａは、同ランダムウオークフィルタ、２Ｂは、その制
御用ランダムウオークフィルタ、３は、位相同期ループ
を構成するｖＣＯである。

任意の各時点”　（ｎ＝Ｌ　Ｌ　２ｅ・・・）において
、位相比較器１の出力Ｐ　（ｎ）は、入力信号ＩＮ。

出力信号ＯＵＴの位相φｔｘ（ｎ）ｅφＯＩ７？　（ｎ
）に応じ、前述の従来例と同様に表わされる。

次に、ランダムウオークフィルタ２人は、上記出力Ｐ　
（ｎ）と後述する制御用ランダムウオークフィルタ２Ｂ
の出力Ｑ、（ｎ）とを入力し、その状態変数ｘ　＊　（
ｎ）　、最高段数Ｎ１で特徴づけられた動作を行い、出
力Ｑ、（ｎ）を送出する。

ここで、ランダムウォークフィルタ２Δ瞳時点ｎにおけ
る段数Ｎ　（ｎ）は、その区間（１，Ｎｌ）を次のよう
に所定数で分割した整数の分点νｉ（０≦ｉ≦り、すな
わち、 ν＠（＝１）＜ν１くν３〈　・・・・・・　くシバ；
Ｎ１）を値として採用する変数であって、 Ｎ　（ｎ）＝ν１ であったときには、 にかかわらず、Ｎ（１１＋１）−ν・（＝１）とする。

なお、ランダムウオークフィルタ２人の段数の上記分割
は、例えば、入力信号の「ゆらぎ」が、大きいときには
粗に、小さいときには細にするようにすればよい。

ま九、状態変数ｘｔ（ｎ）は、位相比較器１の出力Ｐ　
（ｎ）に従い、 のように変化する。ただし、初期設定時ｎ＝０において
Ｘｓ　（Ｏ）＝０とする。

したがって、ランダムウオークフィルタ２人の出力Ｑ、
（ｎ）は、上記状態変数Ｘｓ　（ｎ）に従い、となるが
、ＩＸＩ（ｎ）１＝Ｎ（ｎ）ノ場合には、当該出力Ｑ、
（Ｉ’ｍ）を送出した後、Ｘｒ　（”）　＝　Ｏにする
（リセットする）。

更に、制御用ランダムウオークフィルタ２Ｂは、上記出
力Ｑ、（１ｍ）を入力し、その状態変数ｘ富（ｎ）、段
数Ｎ■で特徴づけられた動作を行い、出力Ｑ、（Ｉｍ）
を送出する。

すなわち、状態変数Ｘｓ（”）は、上記出力Ｑ、（ｎ）
のように変化する。ただし、初期設定時ｎ　＝　Ｑにお
いては、Ｘ雪（０）−０とする。

したがって、制御用ランダムウオークフィルタ２Ｂの出
力Ｑ、（ｎ）は、上記状態変数ｘ言ｎ）に従い、Ｑｓ（
ｎ）を送出した後、Ｘ會（”）＝０　にする（リセット
する）。

この出力Ｑ、（ｎ）により、前述のごとく、ランダムウ
オークフィルタ２人の各時点ｎにおける段数Ｎ　（ｆｌ
）が制御されることになる。

ｖｃｏｓは、前述の従来例と同様に、所定値の位相追従
量Δφを有しており、前述ランダムウオークフィルタ２
人の出力Ｑｔ（ｎ）に従って出力信号ＯＵＴの位相φ昭
を、 信号ＯＵＴを得るように動作する。

位相比較器１では、再び、入力信号ＩＮ、出力信号ＯＵ
Ｔの位相φＩＮ（ｎ＋１）、φｏｖｔ（ｎ＋１）が比較
され、それに従って上述の各動作が繰り返されることに
なる。

この場合において、任意の時点ｍ　、　ｎ　（ｍ（ｎ　
）に対して、 Ｑｓ　（ｍ−Ｈ）＝Ｑｔ　（ｍ−１−２）　−−−−−
−−＝Ｑｓ（ｎ−ｉ）＝。

であって、かつ、 Ｑ會に）＞　０　、　Ｐ（ｎ）＜　０ または Ｑｓ　ＩＩ＜　０　、　Ｐ　（”）＞　０となるような
状態が生起したときには、ランダムウオークフィルタ２
Ａ社、 Ｎ　　（ｎ＋１　　）”Ｎ＊　　、　　Ｘｓ　　（ｎ＋
ｔ　　）−＝Ｑとし、引込み動作を終了する。

以上の動作を要約すると次のとおりである。

ランダムウオークフィルタ２人は、位相検出器１の出力
Ｐ　（Ｅｌ）の正、零、負に従い、それぞれ、アップ、
ステー、ダウンのランダムウオーク動作を行ない、その
結果が当該時点ｎの段数Ｎ　（ｎ）に等しければｖｃｏ
ｓに進相情報（Ｑ、（ｎ）＞ｏ）を、段数−Ｎ（Ｉｌｍ
）に等しければ遅相情報（Ｑ、（Ｋｌ）＜Ｏ）を、さも
危ければ状態維持情報（Ｑｔ　（”）＝０　）を送出す
る。

ＶＣＯ３は、この情報Ｑ、（ｎ）に従い、出力信号ＯＵ
Ｔの位相を変化させる。

一方、制御用ランダムウオークフィルタ２Ｂは、上記情
報Ｑ、（Ｉｎ）の正１．零、負に従い、それぞれ、アッ
プ、ステー、ダウンのランダムウオーク動作を行い、そ
の結果が轟該段数歯、−歯に等しければ、前述のごとき
所定の分点ν１（１＝０〜ｌ）に対応してランダムウオ
ークフィルタ２人の当該時点ｎでの段数Ｎ　（ｎ）を減
少するべき情報（Ｑ、　（ｎ）〜０）を、さもなければ
、そのまま段数を維持すべき情１ｋ（Ｑｓ　（ｎ）＝ｏ
　）を送出し、ランダムウオークフィルタ２人を制御す
る。

すなわち、Ｑ、（ｎ）≧００場合には、位相を進める回
数が多いとどを、Ｑ嘗（ｎ）〈０の場合には、位相を遅
らせる回数が多いことを示しているので、ランダムウオ
ークフィルタ２人の当該時点ｎでの段数Ｎ　（ｎ）を減
少させることにより、本ＤＰＬＬの引込みを高速化する
。

更に、ある時点ｍ　（＜ｒｌ　）に対して、Ｑ嘗（ｍ＋
１　）＝Ｑｓ　（ｍ＋２　）＝・−−−−・＝Ｑ倉（ｎ
−１）＝０ であって、かつ、 Ｑｓ　Ｈ＞　０　、　’Ｐ　（ｎＫ　Ｏまたは Ｑｓ　ｆＦ”ｊ＜　０　、　Ｐ　（ｎ）＞　０すなわち
、時点ｍでは進相または遅相となるように制御すること
が多かったので、これに従ってランダムウオークフィル
タ２人の段数を減少させた結果、当該時点ｎでは、遅相
情報（Ｐ（ｎ）＜０）または進相情報（Ｐ（ｆｌ）＞０
）が出されることになる。

これは、本ＤＰＬＬが引込みを完了していることを示す
ものであるので、以後、そのジッタを少なくするために
、動作状態を Ｎ　（ｎ＋１　）＝Ｎｔ　、　Ｘｓ　（”＋１　）＝０
に固定、するものである。

第２図の実施例において、位相比較器１は、例えば、そ
の主要部１″／７リツプフロツプを利用して構成するこ
とかで惠るが、その場合において、出力Ｐ　（ｆｌ）は
、位相が進んで−るときは（φ、、（ｎ）−φｍ（ｎ）
≧０）％゛１ｙ１連れているときは（φ１．（ｎ）−φ
−ｔ＋ｖ（ｎ）〈０）％Ｑ　Ｉ、という２値をとること
になる。

ｔた、ｖ００３は、例えば、その主要部にＰＴＭ（プロ
グラマブルタイマモジュール）を利用して構成すること
ができ、このＰＴＭの書替えを行うことによね、位相を
進ませ、または遅らせることができる。

更に、各ランダムウォームフィルタ２Ａ、２Ｂ社、例え
ば、その主要部に汎用のマイクロコンビエータを利用し
て構成することができ、その場合には、制御用ランダム
ウオークフィルタ２Ｂの出力Ｑ、（ｎ）は、２つのビッ
トＢｌ、Ｂ２で表記することができ、 となる。

最後に、以上に説明したところに基づき、主として各ラ
ンダムウオークフィルタ２Ａ、２Ｂの動作について　第
３図に示すフローチャートによつ） て説明をする。

まず、位相比較器１の出力Ｐ　（ｎ）がランダムウオー
クフィルタ２人に入力されると、その時点ｎでの段数Ｎ
　（ｎ）＝νｉとし、当該出力Ｐ　（１ｍ）をロードす
る（第３図のブロック１０）。

次に、ｐ（ｎ）−％０＃であるか否かを判断しく同図ブ
ロック１１）、％Ｑ＃（遅相）であればｘｔ（ｎ）から
１を減じ（同図ブロック１２人）、１１１（進相）であ
ればｘｌΦ）に１を加える（同図ブロック１２Ｂ）。

ソレソレノ場合ニ、Ｘｔ　（ｎ）−Ｎ（”）−刈（ｆｌ
）＝Ｎ（ｎ）Ｋなったか否かを判断しく同図ブロック１
３Ａ・１３　Ｂ　）　、前者であれば、ＰＴＭを書き替
え１位相を進ませ、または遅らせた後、Ｘｓ　（”）を
クリアし、ｘｓ（ｎ）に対して１を減算、加算する（同
図ブロック１４人・１４Ｂ、１５Ａ・１５Ｂ、１６Ａ・
１６Ｂ）。

次いで、Ｘｓ　（”）”　　Ｎｓ’ｔたは歯であるか否
かを判断しく同図ブロック１７Ａ・１７Ｂ）、等しけれ
ば、それぞれ、段数Ｎ　（ｎ）を１つだけ下げてシ１−
１とし、ビットＢｌ　−ｆ３　ｇ　ｘ＝　％　ｌ　Ｉを
セットする（同図ブロック１８Ａ−１８Ｂ、１９Ａ４９
Ｂ）。

一方、同図ブロック１３Ａ・１３Ｂ、１７Ａ・１７Ｂに
おいて、Ｘｓ（”）’Ｐ±Ｎ（ｎ）、　ｘｓ（ｎ）−ｗ
±歯であったときには、それぞれ、ピッ）Ｂ２＝％１１
またはＢ１＝’ｌ＃であるか否かを判断する（同図ブロ
ック２０Ａ・２０Ｂ）。

そうであれば、それぞれ、本ＤＰＬＬが引込み状態とな
ったことを示すので、段数Ｎ　（ｎ）をＮムに固定し、
ビットＢｌ、Ｂ２をクリアする（同図ブロック２１．２
２）。

そうでない場合および前記ブロック１９Ａ・１９Ｂが行
われた場合には、次のサイクル以降におりて、本ＤＰＬ
Ｌが引込み状態となるまで各動作を繰り返す。

以上により、ランダムウオークフィルタ２人の段数Ｎｔ
の可変段階数をｊとすれば（すなわち、Ｎ１＝ｊＸｊ＋
１）、時点ｎ　＝　ＱでＭ×Δφなる位相誤差が検出さ
れたときには、位相の一致が得られるまでの時間は、高
々 （ＣＭ／ｊ〕＋１）（２Ｎｔ　　（Ｍ／ｊ）＋１）Ｔ／
２である。ここで〔〕はガウス記号、Ｔは位相同期ルー
プの周期である。

これに対して第１図の従来例では、段数を同じ＜Ｎ１と
すれば、この時間はＭＮｔＴとなる。したがって、本実
施例によれば、少なくとも７　Ｎ＊　（Ｍ　ＣＭ／ｊ　
）　　１　）＋（ＣＭ／ｊ　）　”−１）　Ｔ／　２だ
け早く位相の一致が得られた。

また、一般に、ＤＰＬＬの８／Ｎ比（信号対雑音比）は
、ランダムウオークフィルタの段数に比例するので、高
速引込み後は、その段数を最大値Ｎｓに設定することに
より、ジッタの発生を最小限に保つことができる。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高速引
込みが可能で、かつ、引込み後のジッタを小さくするこ
とができるので、ひいては、これを用いた通信システム
の性能向上、信頼性向上に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＤＰＬＬの一例のブロック図、第２図
は、７本発明に係るＤＰＬＬの一実施例のブロック図、
第３図は、そのフローチャートである。 １・・・位相比較器、２Ａ・・・ランダムウオームフィ
ルタ、２Ｂ・・・制御用ランダムウオークフィルタ、３
・・・■ＣＯ０ ＄　ｌ　目 茅３目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、位相同期ループに含まれるランダムウオークフィル
   タの段数を可変とし、その出力に応じて上記段数を制御
   する制御用ランダムウオークフィルタを付加して構成し
   たことを特徴とするディジタル位相同期回路。