JPS62159543A - デイジタル受信機のタイミング同期検出回路 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明はディジタルデータ受信機（以下ディジタル受信
機という）のタイミング同期状態を検出する回路に関す
るものである。

ディジタル受信機においてはデータを再生するためにタ
イミング同期を確立することが必要である。タイミング
同期が確立していない場合およびタイミング同期が確立
していてもジッタが多い場合にはデータは正しく再現さ
れない。（なおジッタとは送信側ベースバンドのクロッ
ク信号の位相に対する再生タイミング信号の位相の瞬間
的変化である。）このためディジタル受信機にはタイミ
ング同期の同期状態の表示を行う機能が要求される。

（従来の技術） 第１図は従来のディジタル受信機の構成側図で、タイミ
ング同期回路７およびタイミング同期検出回路８の構成
も示しである。第１図において受信信号は帯域フィルタ
（ＢＰＦ）ｌで選択され、同期または非同期検波器２で
検波された後、低域フィルタ（ＬＰＦ）３で搬送波が除
去され復調される。復調出力は２分されその１つは識別
判定器４において符号の“０”と“１”の判定が行われ
、次段のパルス再生器５において完全なパルスに再生さ
れて出力される。

ＬＰＦ３よりの復調出力の他の一方は零交叉信号発生回
路６に入力して零交叉信号を発生する。

この信号も２方向に送られるが、その１つ６１はタイミ
ング同期回路７に入力して再生タイミング信号７４を作
り、それを識別判定器４に送る。他方の零交叉信号６２
はタイミング同期検出回路８に入力し、タイミング同期
の状態が次の説明のように検出され出力される。なお零
交叉信号は受信復調信号の極性の変換点すなわち零交叉
点を利用して発生される。

ここでタイミング同期回路７についてその構成と動作を
説明する。この回路はディジタル受信機において復調さ
れたままのディジタル信号の“１”と“０”を判定する
ために必要なパルスすなわち再生タイミング信号７４を
発生させるＰＬＬ　（位相同期）回路である。回路７に
おいて復調信号から作られた零交叉信号６１とタイミン
グ再生用ＶＣＯ（電圧制御発振器）７３よりの再生タイ
ミング信号７４が位相比較器（ＰＤ）７１に入力して、
その出力である位相誤差信号がループフィルタ７２によ
って平滑化され制御信号となってＶＣＯ７３に入力して
ＰＬＬ回路が構成される。その結果復調信号の“ｌ”、
“０”判定に必要な復調信号に同期した再生タイミング
信号７４が得られる。

さてタイミング同期回路７において入力の零交叉信号６
１とＰＤ７１の出力信号は同期が確立した状態では基本
周期は同じである。しかし零交叉信号の平均周期はディ
ジタル送信側で規定される一定値であるが、その瞬間的
な周期はディジタル受信機の入力信号対雑音比（Ｓ／Ｎ
）によって比較的高速に変動する。また再生タイミング
信号７４の平均周期は零交叉信号６１の平均周期と同じ
であって、その瞬間的な周期の変動はループフィルタ７
２の効果によって零交叉信号６１より緩やかである。そ
して零交叉信号６１と再生タイミング信号７４とを位相
比較したＰ　Ｄ’７１の出力すなわち位相誤差信号の確
率密度分布は第２図のようになる。この図において分布
がａ、ｂ、ｃのように形が変わるのは入力信号のＳ／Ｎ
によるもので、Ｓ／Ｎが大きければａＳＳ／Ｎが小さけ
ればｂからＣのようになる。

従って復調信号のビット同期が正しく保持されている状
態すなわち入力信号のＳ／Ｎが大きい場合には、誤差信
号の確率密度分布の形は第２図のｂまたはａの状態であ
り、ビット同期が保持限界に近い状態、すなわち入力信
号のＳ／Ｎが低く、再生したビットタイミング信号に位
相ジッタが多いときには、誤差信号の確率密度分布の形
は第２図Ｃのようになる。これらのことからタイミング
同期回路７の位相誤差信号の確率密度分布の形状は人力
信号６１のＳ／Ｎに対応することがわかる。また入力信
号のＳ／Ｎはタイミング同期回路の出力である再生タイ
ミング信号７４のジッタと対応する。

従ってタイミング同期状態を表示するには位相誤差信号
の確率密度分布の形状を識別すればよいことがわかる。

次にタイミング同期検出回路８について説明する。第３
図はそのタイミングチャートの一例である。第１図の回
路８において入力信号が加えられる８１と８２は１ビッ
ト積分器で、１ビット積分器−１（８１）は第３図のＡ
の区間を１ビット積分器＝２　（８２）はＢ区間をそれ
ぞれ積分し、その積分出力はそれぞれ全波整流器８３と
８４にて全波整流される。なおＴはタイムスロットの時
間すなわち１ビツトの時間である。８５はＴ／２時間遅
延回路で、積分器８２と整流器８４側の出力を積分器８
１と整流器８３側の出力と位相を合わせるための回路で
、その補正された出力は減算器８６にて整流器８３の出
力と減算され、かつ平滑回路８７にて平滑することによ
ってタイミング同期状態の判定を行うものである。

この回路８ではタイミングが正確な時は８１−８３側の
出力が大であるが、タイミングの変動が大きくなると減
算器８６の２つの入力の差が小さくなるのでこれによっ
て同期の判定が行われる。このタイミング同期検出回路
８の欠点は、回路が複雑で重く小形化に不便かつ高価に
つくことである。

（発明の具体的目的） 本発明は従来のタイミング同期検出回路に比べて回路構
成を簡略化し、しかもタイミング同期回路に付加するだ
けで構成できるようにしたもので、第５図に示すように
コンパレータ２個と簡単な積分器１個で形成できるから
上記の目的を達し安価に実現できる。

（発明の構成と動作） 第５図は本発明を実施したタイミング同期検出回路を備
えたディジタル受信機の構成側図であるが、第１図の記
号１〜６の部分は共通なので省略しである。さて前記の
ようにタイミング同期状態は位相誤差信号の確率密度分
布の形状の識別から知ることができるが、位相誤差信号
の確率密度分布は位相比較器の特性から位相比較器の出
力信号、すなわち位相誤差信号の電圧振幅分布に変換さ
れる。従って位相誤差信号の確率密度分布はその電圧振
幅分布によって第４図のように表される。第２図および
第４図の分布特性は必ずしも左右対称形ではないので、
第４図のように十■１および−Ｖ、の“しきい値”を持
った２つの電圧比較器を用いることもあるが、ここでは
説明の都合上＋■１の１つに限っておく。第４図におい
て破線で示した＋■、を設定電圧とし＋■１を越える電
圧と、＋ｙ、に達しない電圧の単位時間内の比をとれば
第４図中の分布曲線ａとｂを識別することができる。第
５図のタイミング同期識別回路９はこれを実現した回路
である。

第５図においてタイミング同期回路７は第１図に示した
ものと同一であるから説明は省く、同期識別（または判
定）回路９において、第１の電圧比較器９１は位相比較
器ＰＤ７１よりの位相誤差信号（ｄｌが設定電圧＋■１
を越すか否かを検出する。

Ｒ＋、Ｒｚ、Ｃは漏洩積分回路を形成し、位相誤差信号
中＋Ｖ１を越すものの時間当たりの積算量を形成する。

第２の電圧比較器９２はこの積算量があらかじめ定めら
れているしきい値Ｖｔを越すがどうかの判定を行いこれ
によって分布曲線の識別を行うことができる。

第６図は第５図の回路９の各部波形のタイムチャートで
ある。これによって回路９の動作を説明する。なお第６
図中左端の記号（ｂｌ〜（ｆｌは第５図中の同記号の位
置に対応し、また（ｂ）の波形において実線はＳ／Ｎが
小、破線はＳ／Ｎが大の各場合を示す。（Ｓは信号、Ｎ
は雑音である。）第６図において（ａ）は送信データの
一例（ＴＤ）に対する送信タイミングの位置を示す。（
ｂ）は受信信号がら作成した零交叉波を示すもので、Ｓ
／Ｎが十分大きければ送信データＴＤの切替りと一致し
た（ａｌと破線のように一致するが、Ｓ／Ｎが小さくな
ると実線で示すように（ａｌの位置からずれるようにな
る。

なお（ｂｌ波形で実線と破線の重なったものは一致の場
合である。

（Ｃ１は再生タイミング信号でほぼ送信タイミング（ａ
）と一致する。（ｄ）は位相誤差信号で、再生タイミン
グ信号を基準とした零交叉信号（ｂｌの位相誤差を電圧
に変換したものである。（ｅ）は位相誤差信号（ｄｌに
対する第１の電圧比較器９１の出力で、（ｄｌの信号が
電圧■、を越えたときのみ出力がある。（ｆ）には（１
１４１の信号を平滑化した実線と第２の比較器９２の基
準電圧ｖｔの破線を示しであるが、この例では平滑化し
た電圧がＶ！より大で、同期はずれの状態にあることが
出力され適当な表示器によってこの状態を表示できるこ
とを示している。

（発明の効果） 第５図９に示すように従来のタイミング同期検出回路８
に比べて著しく簡単な回路をタイミング同期回路７のル
ープに付加することによって、タイミング同期表示機能
を持たせることができるので、ディジタル受信機の回路
の簡素化、小形化と低価格化に著しく貢献することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディジタル受信機の構成側図、第２図は
位相誤差信号の確率密度分布図、第３図は第１図中のタ
イミング同期検出回路のタイミングチャート、第４図は
位相誤差信号の確率密度分布を位相比較器の出力電圧振
幅分布によって表した一例図、第５図は本発明を実施し
たタイミング同期検出回路を備えたディジタル受信機の
一部の構成何回、第６図は第５図中のタイミング同期検
出回路の各部波形のタイムチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル受信機に設けられタイミング同期状態を検出
   する回路であって、前記受信機の受信ディジタル信号復
   調器の出力から零交叉信号発生器を介して得られる零交
   叉信号の位相誤差を検出し、これによって送信側と同期
   した再生タイミング信号を前記受信機の信号識別判定器
   に出力する位相同期形タイミング同期回路中の位相検波
   器よりの再生タイミング信号を基準とした前記零交叉信
   号の位相誤差信号を入力し、この入力レベルが一定基準
   値を越えたときのみ出力する第１比較器と、その出力を
   積分し平滑化する積分回路と、その積分出力レベルが一
   定基準値を越えたときは同期はずれの判定出力を発生す
   る第２比較器によって構成したことを特徴とするディジ
   タル受信機のタイミング同期検出回路。