JPS5913453A - タイミング情報抽出装置 - Google Patents

タイミング情報抽出装置

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JPS5913453A
JPS5913453A JP57122678A JP12267882A JPS5913453A JP S5913453 A JPS5913453 A JP S5913453A JP 57122678 A JP57122678 A JP 57122678A JP 12267882 A JP12267882 A JP 12267882A JP S5913453 A JPS5913453 A JP S5913453A
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sampling
equalizer
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pll
timing
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Kunihiro Yamada
邦博 山田
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Ricoh Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/227Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation
    • H04L27/2271Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals
    • H04L27/2272Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals using phase locked loops

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

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】 本発明はタイミング情報抽出装置、とくに、たとえばフ
ァクシミリなどのデータ信号を受信して復調する復調器
を含む受信装置に適用されるタイミング情報抽出装置に
関するものである。
一般にこのような受信装置では、テ゛−タ信号の受信に
先立って所定のトレーニングシーケンスを実行し、搬送
波位相制御および初期タイミング設定を行ない、自動利
得制御回路や自動等化器を信号レベルや回線特性に適応
させ、収束させている。受信装置はこのトレーニングシ
ーケンスにおいてできるだけ早期にタイミングの初期設
定を行ない、それ以降、タイミング抽出や搬送波位相制
御の位相同期ループ(PLL)、、および自動等化器を
含む系を迅速かつ安定に収束させることが要求される。
従来、タイミング情報の抽出方式として、たとえばり、
 L、 Lyonの文献”Envelope−Deri
vedTiming Recovery 、in QA
M and SQAM Systems ”IEEET
rans、 Commun、 (Concise Pa
per) 、第C0M−25巻、第11号、第1327
〜1331頁(]−9975111月には、最終的にボ
ー周波数fbのμの周波数成分、すなわち帯域端部の周
波数成分子b/2 が最大となるようなサンプリングの
タイミングを抽出するよく知られた方法が記載されてい
る。しかし、一般に帯域端部の周波数成分は小さいので
、この方法では、使用される帯域フィルタ(BPF)の
Qを十分に大きくしないかぎシ、抽出されたタイミング
情報は強いノックを含み、満足に使用できるものではな
い。
一方、Qを高くするとタイミング情報のジッタは少なく
なるが、系が安定するまでの時間が長くなる。またこの
方法は基底帯域信号を入力とするので、復調後の波形整
形フィルタにおける演算量が非常に多い。
別の例では、復調器における位相同期ルーズ(PLL)
を利用して等化器のタッグ係数から直接、または間接的
に最適なサンプリングのタイミングを求め、シンボルサ
ンプラに帰還する方式がある。この方式では波形整形フ
ィルタの演算量は少ないが、初期条件によっては系の収
束がきわめて悪くなることがある。たとえば、最初にた
またまシンボルの最悪のタイミングでサンプリングを開
始すると、タイミング抽出PLLのみならず自動等化器
や搬送波位相制御PLLまで良好に収束することができ
ない。
一例として、G、 Schollmeierの文献”C
arrierand Timing Recovery
 in Data Receivers withAd
aptive Equalization” ICC7
7(Chicago)Conference Reco
rd 1977、第21.4.96〜21.4゜99頁
(1977年)には、自動等化器としてのトランスバー
ザル(非巡回型)フィルタの中央タップの係数coを常
に1に(まだはその虚数部Imag (Co )を常に
0に)固定し、またはそのように制御したうえで、中央
タップから1タツフ。
すなわち1シンボル期間ボストカーサ寄りのり、fの係
数C1の実数部Real(CI )がOになるようにタ
イミングを制御する方式が記載されている。coが1、
またはImag(’Co )がOとなるように制御する
ためには搬送波の位相を制御すればよい。
変復調器(MODEM)の初期トレーニング中に等化器
の各タップ係数が逐次修正される。coが1に固定され
ている場合、等化器におけるC6の最適値がたまたま1
でないことがあると等化性能が劣化する。また、coが
1に(またはImag(Co)が0に)なるように搬送
波の位相を制御する方式では、初期トレーニング中にだ
また’! Imag (Co )が0でないことがある
とタイミング情報Real(C1)に大きな誤りが導入
されることがある。また、このImag(Co )がO
になるまでの間、系は不完全な状態で動作することにな
り、過渡応答が強く、かつ長くなる傾向がある。
このような現象は通常の通信状態ではさほど問題となら
ないが、初期トレーニング期間においては、タイミング
抽出PLL 、搬送波位相制御PLLおよび等化器を含
む系の収束(これらは相互に密接に関連している)の安
定性および速度に悪影響を与える。
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、タイミン
グ抽出PLL 、搬送波位相制御PLLおよび等化器の
適応動作において迅速かつ安定に収束することができ、
初期トレーニングに要する時間が短いタイミング情報抽
出装置を提供することを目的とする。
本発明によればこの目的は、等化器のタップ係数の調整
と搬送波位相制御PLLとを独立させ、Imag(Co
)が0以外の値をとることを可能とすることによって達
成される。すなわち、本発明によるタイミング情報抽出
装置は、複数のタッグを含む自動等化器と、自動等化器
の入力に接続され基底帯域に復調されたライン信号をサ
ンプリングして自動等止器に入力するサンプリング回路
と、サンプリング回路におけるサンプリングの位相を制
御する制御回路とを含み、制御回路は、自動等化器の中
央タップの係数C6、および中央タップよシ1シンボル
期間だけ後段のタップの係数C1に基づいてサンプリン
グの位相を早めたシ遅くしたりすることによって最適の
サンプリング時点を得るものである。
次に添付図面を参照して本発明によるタイミング情報抽
出装置の実施例を詳細に説明する。
図は本発明によるタイミング情報抽出装置を電話回線用
の変復調装置(MODEM)に適用した実施例を示す。
この実施例では、変調方式は直交(2次元)振幅変調(
位相変調を含む)方式でよく、シンボル伝送速度はたと
えば1,600ボーである。電話回線に接続されたライ
ン信号入力端子10には、搬送波周波数1,800 H
zの8相変調のライン信号(4,800ビット/秒)が
入力される。
入力ライン信号10は、電圧制御発振器(veo) 1
2が発振するサンプリングクロックでサンプラ14によ
ってサンプリングされる。このサンプリングクロックの
周波数f8は、この実施例では9,600Hzである。
サンプラ14でサンプルされた信号16はアナログ・デ
ィノタル(A/D )変換器18でディジタル信号20
゛に変換され、復調器22に入力される。
復調器22は周波数fc(−1,800Hz)の搬送波
をライン信号に乗じてディジタル復調し、復調された基
底帯域信号24は波形整形フィルタ26を介してシンボ
ルサンシラ30に供給される。々お同図では複素数信号
は二重線で示されている。波形整形フィルタ26は復調
器22の出力z4の不要周波数帯域成分を除去して波形
整形する低域フィルタである。シンボルサンシラ30は
、VCO12のり0ツクf8を分周器32によってこの
例では1/6に分周したクロックfb (=1,600
Hz)がサンプリングパルスとして供給され、フィルタ
26の出力28をこのクロックでサンプリングするサン
プリングスイッチである。なおこのクロックの周波数f
bハライン信号のボー周波数に等しく設定される。
シンボルサンプラ30の出力34は自動適応等止器36
に接7続されている。等止器36は、受信したライン信
号の回線特性を補償する、すなわち入力端子10に接続
された回線の逆特性を有するように自動的に適応動作す
るトランスバーサルフィルタが望寸しい。このトランス
/<−サルフィルタは、縦続接続された複数(たとえば
32)の遅延回路で各タップを構成し、各タッグにおい
て乗算器およびアキーミュレータによってタップ係数す
力わち利得が乗ぜられた各タップごとの遅延信号を加算
器にて合成する通常のものである。その合成出力38が
搬送波位相制御回路40に入力され、谷タツフ0係数は
搬送波位相制御回路40の誤差信号出力42に応動して
修正される。
搬送波位相制御回路40の出力44は量子化器46に入
力され、量子化器46は入力44の信号からライン信号
に含まれるシンボルを判定して量子化する回路である。
量子化器46の入力44と出力48の差は誤差信号50
として搬送波位相制御回路40に帰還され、系の収束に
利用される。
ところでこの実施例では、回線から入力端子lOに受信
される信号は送信端においてたとえばスクランブルされ
、差分符号化され、直交振幅変調された信号である。す
なわち、たとえばファクシミリ信号などのデータ信号を
シンぎルノ伝送・やターンに片寄りがないように平均化
、ランダム化して、スクランブルされたビット流を形成
し、次に搬送波位相のあいまいさを除去するためにこの
ビット流の位相成分を差分符号化する。次にこれを低域
フィルタを通過させてシンボルの周波数スイクトルを整
形し、この基底帯域信号によって周波数fcの搬送波を
変調し、帯域フィルタまたは低域フィルタによって不要
帯域の周波数成分が除去され、回線に送出される。
このように入力端子lOの受信信号はたとえば差分符号
化およびスクランブルされているので、図に示す装置で
は量子化器46の出力48にデコーダ52およびデスク
ランブラ54が設けられている。デコーダ52は量子化
出力48に含まれるシンボルからビット流を形成する。
その出力56はデスクランブラ54に接続され、デスク
ランブラ54は送信端におけるスクランブラと逆の関数
を有し、信号線56のビット流からデータ信号を復元し
て出力端子58に出力する。
本発明によれば、電圧制御発振器(VCO) l 2の
発振周波数18は自動適応等止器36から演算器60に
よって抽出されるタイミング情報teに応じて制御され
る。
このタイミング情報teは演算器60において次のよう
にして形成される。演算器60には、自動適応等化器3
6からタップ係数coおよびC,が入力される。タップ
係数Coは等止器36の中央タップにおけるタップ係数
である。
ポル期間分だけボストカーサ寄り、すなわち後段の(つ
まり1シンボル分だけ遅延した)タップのタップ係数で
ある。これらのタップ係数すなわちタップ利得は、同相
成分および直交成分を含む複素数で表現される。演算器
60は演算部62によって中央タッグ係数coの共役複
素数co*を生成し、このco*は等止器36からのC
1と乗算器64にて乗算される。その乗算結果C,Co
*は演算部66にて実数部Re a l (CICo*
)が抽出され、これがタイミング情報teとしてループ
フィルタ70に入力される。
ところで前述の5cho 11me ierの文献に記
載のように、中央タップ係数C6を1に固定しておき1
.Reaj(Cz)が0となるようにサンプリングのタ
イミングすなわち位相を調整することが知られている。
この場合、Real(C1)がOであればほぼ最適なタ
イミングに近いサンプリング時点が得られる。
Real(Cs)が正のときはサンプリングのタイミン
グを早め、負のときは遅くする。また、最適のサンプリ
ング時点の近傍では、サンプル時点τの関数であるRe
al(C1(τ))はτについて単調となることが知ら
れている。
Schollme ierの文献に記載の方式では自動
等止器の中央タップから搬送波位相制御のだめの情報を
得るため搬送波位相制御によってCOを1としている。
、しかし本発明の図示の実施例では、搬送波位相制御回
路40は中央タップから搬送波位相制御の情報を得ない
で、自動等化器36とは独立した構成をとっている。し
たがって中央タップ係数C6を1とする必要はなく、一
般にこれは1ではない。そこで、COおよびC1をそれ
ぞれCo で正規化すると、Co/Coは1であるから
、Re a L (C1/C6)が0となるようにサン
プリング時点を制御すればよいことがわかる。Re a
 I (C+ /Co )の割算は、次のように乗算に
変形することができる。
Rea l(CI/Co) =Real(CI Co*
/Co CO*)=Re a t (c、 co*)/
 I Col 2(t)ここで1col”1とみなせる
ので、 Real(C1/Co )キReal(CICo*) 
     (2)したがってRe a I (CICo
*)の値をタイミング情報teとして用いることができ
る。
簡単のために と表わすと、Re a l (ClC6*)の演算は、
Real(CICo*)=Real[(CIt+jCQ
+XCIo  jcQo)]m1kal[(CII−C
Io+CQ+ ・CQo )+ j(CQ+ ・C1o
 −CI+ ・CQo ) )]= CI 1・CI 
o+ CQ+ ・CQo     (4)となる。演算
器60はこの演算を行ない、実数部のみの結果をループ
フィルタ70ヘタイミング情報teとして出力する。そ
こで、最適のサンプリングタイミングを得るためには、
Real(C4Cのが正ならばサンプリングの位相を早
め、負ならば遅くすればよい。
タイミング情報teはループフィルタ70を介して電圧
制御発振器(VCO) 12へ制御電圧信号72として
入力される。したがって自動等化器36、演算器60、
ループフィルタ70、およびVCO12によってタイミ
ング抽出PLLの帰還ルーフ0が形成される。VCO1
・2は制御電圧信号72に応じて発振周波数fsすなわ
ちその発振周期が可変の発振器である。これは比較的高
い安定度を要求されるが、発振周期の可変範囲は、たと
えば十0.1係程度の狭い範囲で十分であるので、簡略
なディジタル回路にて構成することができる。たとえば
9.6 MHzの基本周波数を1/1000に分周すれ
ば9,600Hzが得られるが、1/999 tたは1
/1001に分周することによってその発振周期は9,
600Hzの場合と比較してO,1%それぞれ短かく、
または長くなる。
ループフィルタ70は演算器60から入力されるタイミ
ング情報t8 から、VCO12の発振周期の変化分Δ
tを表わす制御電圧信号72を形成する。したがってV
CO12は、Δtが正であればその発振周期を0.1%
短くし、負であれば0.1%長くし、0であれば正確な
9.60’OHzのクロックf8  を出力する。この
ように、Δtを正または負にすることによってシンボル
サンプラ30におけるサンプリングの時点すなわち位相
を調整し、サンプリングの同期がとれると定常的にはΔ
t(l−j:Oである。なお、ここに記載した各数値は
説明のだめの一例にすぎない。
本発明によるタイミング情報抽出装置は、実用上はぼ最
適に近いサンプリングのタイミングが得られるばかりで
なく、タイミング情報抽出のだめの演算量が非常に少な
く、タイミング抽出PLL 、搬送波位相制御PLLお
よび等止器などの適応動作を安定かつ高速に収束させる
ことができる。したがって初期トレーニングに必要な時
間を短縮させることができる。なお、サンプリング時点
の最適値からの誤差は等止器によって吸収、等化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明によるタイミング情報抽出装置を電話回線用
MODEMに適用した実施例を示すブロック図である。 主要部分の符号の説明 12・・・・・・・・・電圧制御発振器30・・・・・
・・・シンボルサンシラ36・・・・・・・・自動適応
等止器 60・・・・・・・・・演算器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 複数のタップを含む自動等化器と、該自動等化器
    の入力に接続され、基底帯域に復調されたライン信号を
    サンプリングして該自動等化器に入力するサンプリング
    回路と、該サンプリング回路におけるサンプリングの位
    相を制御する制御回路とを含み、 該制御回路は、前記自動等化器の中央タップの係数co
    、および該中央タップより1シンボル期間だけ後段のタ
    ップの係数C1に基づいてサンプリングの位相を早めた
    シ遅くしたシすることによって最適のサンプリング時点
    を得ることを特徴とするタイミング情報抽出装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記制
    御回路は、中央タッグ係数coからその共役C8*を求
    めてC1と乗算し、その実数部Real(CI Co*
    )を算出し、これによってサンプリングの位相を制御す
    ることを特徴とするタイミング情報抽出装置。 3、 特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
    制御回路は、C+/Coの演算を行ない、その実数部R
    eal(CI/Co)を算出し、これによってサンプリ
    ングの位相を制御することを特徴とするタイミング情報
    抽出装置。
JP57122678A 1982-07-14 1982-07-14 タイミング情報抽出装置 Granted JPS5913453A (ja)

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JP57122678A JPS5913453A (ja) 1982-07-14 1982-07-14 タイミング情報抽出装置

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JPS5913453A true JPS5913453A (ja) 1984-01-24
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6354019A (ja) * 1986-08-25 1988-03-08 Hitachi Ltd A/d・d/a変換装置
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