JPS6331985B2 - - Google Patents

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JPS6331985B2
JPS6331985B2 JP56189548A JP18954881A JPS6331985B2 JP S6331985 B2 JPS6331985 B2 JP S6331985B2 JP 56189548 A JP56189548 A JP 56189548A JP 18954881 A JP18954881 A JP 18954881A JP S6331985 B2 JPS6331985 B2 JP S6331985B2
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JP
Japan
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circuit
sampling
sampling phase
phase error
phase
Prior art date
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Application number
JP56189548A
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Japanese (ja)
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JPS5890854A (en
Inventor
Hideo Suzuki
Shunsuke Yoda
Meiki Yahata
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56189548A priority Critical patent/JPS5890854A/en
Publication of JPS5890854A publication Critical patent/JPS5890854A/en
Publication of JPS6331985B2 publication Critical patent/JPS6331985B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • H04L7/0334Processing of samples having at least three levels, e.g. soft decisions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は、デイジタル信号処理によるデータ
復調装置等において、受信アナログ信号をA/D
変換器でデイジタル信号化する際のサンプリング
位相を受信アナログ信号に同期させるためのサン
プリング位相同期回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention provides an A/D converter for converting a received analog signal into a data demodulator or the like using digital signal processing.
The present invention relates to a sampling phase synchronization circuit for synchronizing the sampling phase of a received analog signal when converting it into a digital signal with a converter.

発明の技術的背景とその問題点 近年、音声帯域の電話回線を用いたデータ伝送
モデム等に見られるように、ナイキストのロール
オフ特性を満たすべく波形伝送を行ない、これを
受信側でボーレイト(シンボル伝送速度)で自動
化等のデイジタル信号処理演算を施す場合が多く
見られるようになつている。このようにロールオ
フ・スペクトラムの重なりを許す場合、受信アナ
ログ信号をA/D変換回路でデイジタル信号化す
る際、受信アナログ信号に同期した正しい位相で
サンプリングを行なわないと、その後のデイジタ
ル信号処理演算が安定に行なわれないことが指摘
されている。このため、A/D変換回路でのサン
プリング位相を受信アナログ信号に同期させる、
サンプリング位相同期回路と呼ばれるものが必要
となる。
Technical background of the invention and its problems In recent years, as seen in data transmission modems using voice band telephone lines, waveform transmission is performed to satisfy the Nyquist roll-off characteristic, and this is converted to a baud rate (symbol) on the receiving side. There are many cases where digital signal processing operations such as automation are performed based on transmission speed). When roll-off spectra overlap in this way, when converting the received analog signal into a digital signal using the A/D conversion circuit, if sampling is not performed at the correct phase in synchronization with the received analog signal, subsequent digital signal processing calculations will be affected. It has been pointed out that this is not carried out stably. For this reason, the sampling phase in the A/D conversion circuit is synchronized with the received analog signal.
What is called a sampling phase synchronization circuit is required.

第1図に従来のサンプリング位相同期回路の構
成を示し、第2図にそのタイミングチヤートを示
す。入力端子1に与えられる受信アナログ信号2
はA/D変換回路3でサンプリングパルス4によ
りサンプリングされた後、デイジタル信号5に変
換され、サンプリング位相誤差検出回路6に入力
される。サンプリング位相誤差検出回路6では、
まず受信アナログ信号2のボーレイト周波数B
1/2に通過域が設定された狭帯域デイジタルフイ
ルタ7を介して乗算器8で2逓倍する。例えばデ
イジタル信号5が第2図aに示す如くボーレイト
周波数B=1/Tの波形のサンプル値21であると
すると、フイルタ7の出力は S1=AcosπBt(A±1) ……(1) となり、乗算器8の出力は S1 2=A2cos2πBt =A2(1+coszπBt)/2 ……(2) となる。この乗算器8の出力は通過域がボーレイ
ト周波数Bに設定された狭帯域デイジタルフイル
タ9を通過し、第2図bに示す。
FIG. 1 shows the configuration of a conventional sampling phase synchronization circuit, and FIG. 2 shows its timing chart. Received analog signal 2 given to input terminal 1
is sampled by the sampling pulse 4 in the A/D conversion circuit 3, converted to a digital signal 5, and inputted to the sampling phase error detection circuit 6. In the sampling phase error detection circuit 6,
First, it passes through a narrow band digital filter 7 whose passband is set to 1/2 of the baud rate frequency B of the received analog signal 2, and then is multiplied by a multiplier 8. For example , if the digital signal 5 is a sample value 21 of a waveform with a baud rate frequency B = 1/T as shown in FIG. ), and the output of the multiplier 8 is S 1 2 =A 2 cos 2 π B t =A 2 (1+coszπ B t)/2 (2). The output of this multiplier 8 passes through a narrowband digital filter 9 whose passband is set to the baud rate frequency B , as shown in FIG. 2b.

S2=A′cos2πBt ……(3) なる余弦波のサンプル値22となつて、位相比較回
路10に与えられる。位相比較回路10はさらに
発振回路12から第2図cに示す S3=A″sin(2πBt+Δθ) ……(4) なる基準信号S3のサンプル値23が与えられること
によつて、 S4=BsinΔθ ……(5) なる位相誤差信号S4を生成する。この誤差信号S4
は低域通過フイルタ11を介して発振回路12の
制御入力となる。位相比較回路10、低域通過フ
イルタ11、発振回路13はデイジタルPLL回
路13を構成し、基準信号S3がデイジタルフイル
タ9の出力S3に位相同期するように動作する。こ
の結果、発振回路12内の可変分周回路から出力
されるサンプリングパルス4の位相が受信アナロ
グ信号2のボーレイトに同期する。
S 2 =A′cos2π B t (3) The sample value 22 of the cosine wave is given to the phase comparison circuit 10. The phase comparator circuit 10 is further provided with the sample value 23 of the reference signal S 3 shown in FIG. 4 = BsinΔθ ……(5) A phase error signal S 4 is generated.This error signal S 4
becomes the control input of the oscillation circuit 12 via the low-pass filter 11. The phase comparison circuit 10, the low-pass filter 11, and the oscillation circuit 13 constitute a digital PLL circuit 13, which operates so that the reference signal S3 is phase-synchronized with the output S3 of the digital filter 9. As a result, the phase of the sampling pulse 4 output from the variable frequency divider circuit in the oscillation circuit 12 is synchronized with the baud rate of the received analog signal 2.

ところで、第1図のデイジタルPLL回路13
においてS3が同期する位相はS2に対して90゜ずれ
た所であるから、第2図cのサンプル値23はt=
nT+T/4(n:整数)の位置で安定する。従つ
て、第2図a,bのサンプル値21、22もt=nT
±T/4で安定化されることになるため、サンプ
リング位相、つまりサンプリングパルス4の位相
は最適サンプリング点t=nTから±T/4だけ
ずれるという問題があつた。すなわち、サンプリ
ング位相誤差検出回路6での位相誤差検出特性
は、サンプリング位相の最適位相からのずれを
Δとしたとき、第3図の曲線30に示されるよ
うになり、位相角換算でπ/2だけの位相誤差
Δが残つてしまう。
By the way, the digital PLL circuit 13 in FIG.
Since the phase at which S 3 is synchronized is 90° shifted from S 2 , the sample value 23 in Figure 2c is t =
Stabilizes at position nT+T/4 (n: integer). Therefore, the sample values 21 and 22 in Fig. 2 a and b are also t = nT.
Since it is stabilized at ±T/4, there is a problem in that the sampling phase, that is, the phase of sampling pulse 4, deviates from the optimum sampling point t=nT by ±T/4. In other words, the phase error detection characteristic of the sampling phase error detection circuit 6 is as shown by the curve 30 in FIG. 3, where the deviation of the sampling phase from the optimum phase is Δ, which is π/2 in phase angle conversion. This leaves a phase error Δ of .

従来では、このようなサンプリング位相のT/
4(π/2)のずれを除去する場合、第2図aの
21,21′に示されるように、ボーレイト周波
数の4N倍(Nは整数)の周波数でサンプリング
する方法をとつていた。しかし、このようにサン
プリングレートを高くすることは、演算処理数、
ハードウエアの回路規模の増大を伴うことになり
好ましくない。
Conventionally, the sampling phase T/
In order to remove a deviation of 4 (π/2), a method has been used in which sampling is performed at a frequency 4N times the baud rate frequency (N is an integer), as shown at 21 and 21' in FIG. 2a. However, increasing the sampling rate in this way increases the number of calculations,
This is not preferable because it involves an increase in the hardware circuit scale.

発明の目的 この発明の目的は、サンプリングレートを必要
以上に高くすることなく、サンプリング位相を最
適位相に制御できるサンプリング位相同期回路を
提供することである。
OBJECT OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sampling phase synchronization circuit that can control the sampling phase to an optimum phase without increasing the sampling rate more than necessary.

発明の概要 この発明は、サンプリング位相誤差検出回路
を、実質的に入力デイジタル信号を直交信号に変
換し、この直交2信号に非線形演算処理を施すこ
とにより、サンプリング位相誤差が零の点をサン
プリング位相安定位相点とせしめる位相誤差信号
を生成するように構成したことを特徴としてい
る。
Summary of the Invention The present invention provides a sampling phase error detection circuit that essentially converts an input digital signal into a quadrature signal and performs nonlinear arithmetic processing on these two orthogonal signals, thereby converting the point at which the sampling phase error is zero into the sampling phase. It is characterized in that it is configured to generate a phase error signal that makes it a stable phase point.

発明の効果 この発明によれば、サンプリングレートが例え
ばボーレイト周波数の2倍の場合でも、サンプリ
ング位相は位相誤差が零の点で安定化され、従来
よりサンプリングレートを低くすることが可能と
なる。従つて、演算処理数およびハードウエアの
大幅な減少を図ることができる。
Effects of the Invention According to the present invention, even when the sampling rate is, for example, twice the baud rate frequency, the sampling phase is stabilized at a point where the phase error is zero, making it possible to lower the sampling rate than before. Therefore, the number of arithmetic operations and hardware can be significantly reduced.

発明の実施例 第4図はこの発明の一実施例に係るサンプリン
グ位相同期回路の概略構成を示したもので、入力
端子41には例えばデータ伝送モデムの受信部で
得られたベースバンド帯域の受信アナログ信号4
2が与えられる。この受信アナログ信号42は
A/D変換回路43でサンプリングパルス44に
よりサンプリングされ、ベースバンド帯域のデイ
ジタル信号45に変換されて、サンプリング位相
誤差検出回路46に入力される。この検出回路4
6はデイジタル信号45からA/D変換回路43
でのサンプリング位相誤差を検出し、位相誤差信
号を出力する。この位相誤差信号は雑音抑圧回路
47を介して可変分周回路48に与えられる。可
変分周回路48は基準クロツク信号49を分周し
てA/D変換回路43へのサンプリングパルス4
4を生成する。そして、雑音抑圧回路47を介し
て与えられる位相誤差信号により可変分周回路4
8の分周比が制御されることによつて、サンプリ
ングパルス44の位相、すなわちA/D変換回路
43のサンプリング位相が受信アナログ信号42
に同期するように制御される。
Embodiment of the Invention FIG. 4 shows a schematic configuration of a sampling phase synchronization circuit according to an embodiment of the present invention. analog signal 4
2 is given. This received analog signal 42 is sampled by a sampling pulse 44 in an A/D conversion circuit 43, converted into a baseband digital signal 45, and input to a sampling phase error detection circuit 46. This detection circuit 4
6 is an A/D conversion circuit 43 from the digital signal 45
Detects the sampling phase error at and outputs a phase error signal. This phase error signal is given to a variable frequency divider circuit 48 via a noise suppression circuit 47. The variable frequency divider circuit 48 divides the frequency of the reference clock signal 49 and outputs the sampling pulse 4 to the A/D converter circuit 43.
Generate 4. Then, the variable frequency divider circuit 4 uses the phase error signal given via the noise suppression circuit 47
By controlling the frequency division ratio of
Controlled to synchronize with.

サンプリング位相誤差検出回路46は、デイジ
タルフイルタ50と、演算回路60とから構成さ
れる。デイジタルフイルタ50は、例えば90゜位
相分割狭帯域フイルタであり、その具体的な構成
例を第5図に示す。
The sampling phase error detection circuit 46 includes a digital filter 50 and an arithmetic circuit 60. The digital filter 50 is, for example, a 90° phase division narrowband filter, and a specific example of its configuration is shown in FIG.

第5図において、51,55,56,57,5
8は係数乗算器、52は加(減)算器で構成され
る合成回路、53,54は1サンプル遅延のため
のワード・メモリ、59は減算器である。51〜
56は2次の巡回形デイジタルフイルタを構成し
ており、その伝送関数F(z)はb、c、dを係
数パラメータとして F(z)=b/1+cz-1+dz-2 ……(6) で与えられ、係数パラメータの設計によつて通過
域が任意に設定され得るものである。例えばこの
2次巡回形デイジタルフイルタを受信アナログ信
号42のボーレイトの2倍の倍速度で動作させれ
ば、c=0、d≦1とすることによりB/2
B:ボーレイト周波数)を通過域とする狭帯域
フイルタが実現される。
In Figure 5, 51, 55, 56, 57, 5
8 is a coefficient multiplier, 52 is a synthesis circuit composed of adders (subtractors), 53 and 54 are word memories for one sample delay, and 59 is a subtracter. 51~
56 constitutes a second-order cyclic digital filter, and its transmission function F(z) is as follows with b, c, and d as coefficient parameters: F(z) = b/1 + cz -1 + dz -2 ...(6) The passband can be set arbitrarily by designing the coefficient parameters. For example, if this second-order cyclic digital filter is operated at twice the baud rate of the received analog signal 42, by setting c=0 and d≦1, B /2
A narrowband filter with a passband of ( B : baud rate frequency) is realized.

(6)式を用いて第5図の2つの出力x1,x2を求め
ると、 x1=z-1・F ……(7) またx2は係数乗算器57,58の係数値を1/2
とすると、 x2=1/2(z-2−1)・F(z) =1/2z-1・F(z)・(z-1−z) =X1・z-1−z/2 ……(8) となる。(8)式にz=ej〓(但し、j=√−1、θは
サンプリング周波数で規格化された位相角)を代
入して、x1,x2の周波数特性の違いをみると、 x2/x1=−jsinθ ……(9) である。ここで、前記の2次巡回形デイジタルフ
イルタは通過域がB/2、すなわちθ=±π/2
に集中しているから、このようなフイルタの出力
に対して(9)式の特性は90゜位相シフトフイルタ特
性(ヒルベルト変換特性)の良い近似になつてい
ることがわかる。従つて、第5図の構成は90゜位
相分割狭帯域フイルタを実現しており、出力x2
x1に対して直交相関係にある。なお、係数値1/2
の係数乗算器57,58は単なるビツトシフトに
よつて実現できるから、このための特別なハード
ウエアは不要である。
When the two outputs x 1 and x 2 in Fig. 5 are obtained using equation (6), x 1 = z -1・F ...(7) Also, x 2 is the coefficient value of the coefficient multipliers 57 and 58. 1/2
Then, x 2 = 1/2(z -2 -1)・F(z) = 1/2z -1・F(z)・(z -1 −z) =X 1・z -1 −z/ 2...(8) becomes. Substituting z = e j 〓 (where j = √-1, θ is the phase angle normalized by the sampling frequency) into equation (8) and looking at the difference in the frequency characteristics of x 1 and x 2 , we get x 2 /x 1 = −jsinθ...(9). Here, the passband of the second-order cyclic digital filter is B /2, that is, θ=±π/2.
It can be seen that for the output of such a filter, the characteristic of equation (9) is a good approximation to the 90° phase shift filter characteristic (Hilbert transform characteristic). Therefore, the configuration shown in Figure 5 realizes a 90° phase split narrowband filter, and the output x 2 is
It has an orthogonal relationship with x 1 . In addition, the coefficient value 1/2
Since the coefficient multipliers 57 and 58 can be realized by simple bit shifting, no special hardware is required for this purpose.

一般に、90゜位相分割フイルタは、入力に対し
並列に、例えば伝達関数がNj=1 (aij−z-1)/(1
−aijz-1)(但し、i=1、2、J=1、2、……
…N、z-1は1サンプル遅延のためのz変換演算
子)で与えられる位相補正用の全通過フイルタを
設置し、これらの各フイルタの出力を互いに90゜
位相が異なるようパラメータaijを設計できること
が知られている。従つて、第4図のデイジタルフ
イルタ50として用いられる90゜位相分割狭帯域
フイルタは、例えばB/2を通過域とする狭帯域
フイルタに、上記全通過フイルタを並列に設ける
ことによつても実現できる。
In general, a 90° phase splitting filter is applied in parallel to the input, for example, with a transfer function of Nj=1 (a ij −z -1 )/(1
-a ij z -1 ) (where i=1, 2, J=1, 2,...
...N, z -1 is a z-transform operator for a one-sample delay) All-pass filters for phase correction are installed, and parameters a ij are set so that the outputs of these filters have a phase difference of 90° from each other. It is known that it is possible to design Therefore, the 90° phase splitting narrowband filter used as the digital filter 50 in FIG. 4 can also be realized by, for example, providing the above-mentioned all-pass filter in parallel with a narrowband filter whose passband is B /2. can.

一方、第4図の演算回路60は90゜位相分割狭
帯域フイルタであるデイジタルフイルタ50から
与えられる直交2信号x1,x2に非線形演算処理を
施して、サンプリング位相誤差が零の点を安定位
相点とせしめるような位相誤差信号を生成するも
のであり、具体的には例えば第6図a,b,cに
示されるような、乗算器61または極性切換回路
62または排他的論理和(EX−OR)回路63
等によつて実現される。
On the other hand, the arithmetic circuit 60 in FIG. 4 performs nonlinear arithmetic processing on two orthogonal signals x 1 and x 2 provided from the digital filter 50, which is a 90° phase splitting narrow band filter, to stabilize the point where the sampling phase error is zero. It generates a phase error signal that can be used as a phase point, and specifically, it uses a multiplier 61, a polarity switching circuit 62, or an exclusive OR (EX) as shown in FIGS. -OR) circuit 63
This is realized by etc.

次に、この実施例の動作を第7図、第8図を用
いて説明する。第7図aはデイジタル信号45の
波形例であり、ボーレイトT=1/B当り2つの
サンプル値71、72からなつている。このデイジタ
ル信号45は90゜位相分割狭帯域フイルタである
デイジタルフイルタ50により、 x1=AcosπBt(A=±1) ……(10) なる同相信号と、 x2=AsinπBt(A±1) ……(11) なる直交相信号とからなる直交2信号に変換され
る。これら直交2信号x1,x2は演算回路60に入
力される。演算回路60が第6図aに示す如き乗
算器61とすると、その出力は時間的に連続した
波形で見ると、 x3=x1・x2 =A2/2・sin2πBt ……(12) で表わされ、また第7図aの71、72に対応するサ
ンプル値で見ると、第7図bの73、74となる。こ
こで、演算回路60を構成する乗算器61がボー
レイトT当り1回に間引いて演算を行なうものと
すると、x3のサンプル値は第7図bの73、74のい
ずれか一方の値、すなわち第8図aの位相誤差検
出特性81に示されるように、サンプリング位相
誤差Δに対してsinΔに比例した一定値を採る。
Next, the operation of this embodiment will be explained using FIGS. 7 and 8. FIG. 7a shows an example of the waveform of the digital signal 45, which consists of two sample values 71 and 72 per baud rate T=1/ B . This digital signal 45 is processed by the digital filter 50, which is a 90° phase splitting narrow band filter, into an in-phase signal of x 1 =A cosπ B t(A=±1)...(10), and x 2 =A cosπ B t(A ±1) ...(11) It is converted into two orthogonal signals consisting of the orthogonal phase signals. These two orthogonal signals x 1 and x 2 are input to the arithmetic circuit 60. Assuming that the arithmetic circuit 60 is a multiplier 61 as shown in FIG. 6a, its output, viewed as a temporally continuous waveform, is x 3 = x 1 x 2 = A 2 /2 sin2π B t...( 12), and looking at the sample values corresponding to 71 and 72 in FIG. 7a, they become 73 and 74 in FIG. 7b. Here, if the multiplier 61 constituting the arithmetic circuit 60 performs the arithmetic operation by thinning out once per baud rate T, the sample value of x 3 will be one of the values 73 and 74 in FIG. 7b, i.e. As shown in the phase error detection characteristic 81 in FIG. 8a, a constant value proportional to sinΔ is taken for the sampling phase error Δ.

従つて、演算回路60の出力に得られる位相誤
差信号x3をボーレイト当り1回の割合で、例えば
通常の低域通過デイジタルフイルタによつて構成
される雑音抑圧回路47を介して可変分周回路4
8に与えて、サンプリングパルス44の位相を制
御すれば、第8図の位相誤差検出特性に従つて、
サンプリング位相はその位相誤差Δが零で安定
化して、受信アナログ信号42に同期するように
なる。例えば位相誤差信号x3として、第7図b、
第8図aの73のサンプル値を採用すると、ループ
はサンプリング位相を進めるように動作し、第8
図aの73がΔ=0付近になつて安定化する。こ
の場合、第7図aの71が最適サンプリング位相点
T,2T,………でのサンプル値となる。一方、
位相誤差信号x3として第7図b、第8図aの74の
サンプル値を採用する場合には、ループはサンプ
リング位相を遅らせるように動作し、74がΔ=
0付近になつて安定化するから、第7図aの72が
最適サンプリング位相点でのサンプル値となる。
このように、演算回路60においてはデイジタル
フイルタ50からボーレイト当り2回ずつ出力さ
れるサンプル値71、72のうちどちらを採用して位
相誤差信号x3を得てもよい。
Therefore, the phase error signal x 3 obtained at the output of the arithmetic circuit 60 is transmitted once per baud rate to a variable frequency dividing circuit via a noise suppression circuit 47 constituted by, for example, an ordinary low-pass digital filter. 4
8 to control the phase of the sampling pulse 44, according to the phase error detection characteristics shown in FIG.
The sampling phase becomes stable with its phase error Δ being zero, and becomes synchronized with the received analog signal 42. For example, as a phase error signal x 3 , Fig. 7b,
Taking the sample value of 73 in Figure 8a, the loop operates to advance the sampling phase and the 8th
73 in Figure a becomes stable when Δ=0. In this case, 71 in FIG. 7a is the sample value at the optimum sampling phase points T, 2T, . . . . on the other hand,
When adopting the sample value 74 in Figures 7b and 8a as the phase error signal x3 , the loop operates to delay the sampling phase, and 74 becomes Δ=
Since it becomes stable near 0, 72 in FIG. 7a becomes the sample value at the optimum sampling phase point.
In this manner, the arithmetic circuit 60 may use either of the sample values 71 and 72 output from the digital filter 50 twice per baud rate to obtain the phase error signal x3 .

上記の説明では演算回路60として第6図aの
乗算器61を用いたが、前述したように第6図b
の極性切換回路62またはcのEX−OR回路6
3を用いてもよい。例えば極性切換回路62を用
いた場合は、同相信号x1の符号に従い直交相信号
x2の極性を反転して位相誤差信号を得るようにす
ればよく、その場合の位相誤差検出特性は第8図
bの82のようになる。また、EX−OR回路6
3を用いた場合は、第8図cの83のようにな
る。第8図b,cのいずれの場合も第8図aと同
様、Δ=0の最適位相点でサンプリング位相を
安定化することができる。
In the above explanation, the multiplier 61 shown in FIG. 6a is used as the arithmetic circuit 60, but as described above,
polarity switching circuit 62 or EX-OR circuit 6 of c
3 may be used. For example, when using the polarity switching circuit 62, the orthogonal phase signal
The phase error signal may be obtained by inverting the polarity of x 2 , and the phase error detection characteristic in that case will be as shown at 82 in FIG. 8b. In addition, EX-OR circuit 6
If 3 is used, the result will be as shown in 83 in FIG. 8c. In both cases of FIGS. 8b and 8c, the sampling phase can be stabilized at the optimum phase point of Δ=0, as in FIG. 8a.

なお、第4図の雑音抑圧回路47は低域通過デ
イジタルフイルタに代えて、ボーレイト周波数B
を通過域とする狭帯域の高速通過デイジタルフイ
ルタを用いることもできる。その場合、位相誤差
信号x3として、第7図bのサンプル値73、74をボ
ーレイトの2倍の速度で上記フイルタに入力し
て、ボーレイト周波数以外の雑音成分を抑圧し、
可変分周回路48の制御を前述の如くボーレイト
当り1回の割合で行なえばよいことは明らかであ
る。雑音抑圧回路47としては、低域通過形また
は高域通過の通常のデイジタルフイルタで構成す
る代りに、入力される位相誤差信号の正、負をそ
れぞれアツプ信号、ダウン信号に対応させたアツ
プダウンカウンタで実現することもできる。
Note that the noise suppression circuit 47 in FIG. 4 uses a baud rate frequency B instead of a low-pass digital filter.
It is also possible to use a narrowband fast-pass digital filter with a passband of . In that case, input the sample values 73 and 74 in FIG. 7b as the phase error signal x 3 to the filter at twice the baud rate to suppress noise components other than the baud rate frequency,
It is clear that the variable frequency divider circuit 48 can be controlled once per baud rate as described above. The noise suppression circuit 47 is configured with an up-down counter in which the positive and negative of the input phase error signal are made to correspond to the up signal and down signal, respectively, instead of being configured with a normal low-pass or high-pass digital filter. It can also be realized by

また、上記説明では演算回路60から雑音抑圧
回路47を通して可変分周回路48に最終的に与
えられる位相誤差信号のサンプル値をボーレイト
当り1回としたが、2回とすることも可能であ
る。この場合、演算回路60または雑音抑圧回路
47の出力は、第7図bの73、74の両サンプル値
であるが、これらは雑音成分を考えない限り振幅
は等しく、極性が互いに反転しているだけである
から、演算回路60または雑音抑圧回路47の出
力を交互に極性反転すればよい。すなわち、例え
ば演算回路60を極性反転回路を含ませて構成
し、その出力を低域通過デイジタルフイルタから
なる雑音抑圧回路47にボーレイトの2倍の速度
で入力するか、または雑音抑圧回路47を高域通
過デイジタルフイルタと極性反転回路とで構成す
ればよい。このようにすると、演算処理数とハー
ドウエアは若干増加するが、サンプリング位相の
制御回数が増えるので、位相同期の初期引込み速
度を上げることができる。
Furthermore, in the above description, the sample value of the phase error signal that is finally given from the arithmetic circuit 60 to the variable frequency divider circuit 48 via the noise suppression circuit 47 is once per baud rate, but it is also possible to sample it twice. In this case, the outputs of the arithmetic circuit 60 or the noise suppression circuit 47 are both sample values 73 and 74 in FIG. Therefore, the polarity of the output of the arithmetic circuit 60 or the noise suppression circuit 47 may be alternately inverted. That is, for example, the arithmetic circuit 60 may be configured to include a polarity inversion circuit, and its output may be input to the noise suppression circuit 47 consisting of a low-pass digital filter at twice the baud rate, or the noise suppression circuit 47 may be configured to include a polarity inversion circuit. It may be constructed from a band pass digital filter and a polarity inversion circuit. In this case, although the number of arithmetic processing and hardware increases slightly, the number of times the sampling phase is controlled increases, so the initial pull-in speed of phase synchronization can be increased.

この発明はその他種々変形して実施が可能であ
り、例えば第4図のデイジタルフイルタ50とし
て90゜位相分割狭帯域フイルタの形態を直接採る
ことなく、サンプリング位相誤差検出回路46に
先の実施例と同様の機能を持たしめることが可能
であることは、デイジタル信号処理技術の特質か
ら明らかである。第9図はサンプリング位相誤差
検出回路46の他の構成例を示したもので、デイ
ジタルフイルタ50は第5図に示した90゜位相分
割狭帯域デイジタルフイルタの構成要素の一部を
なす2次巡回型デイジタルフイルタのみによつて
構成されている。すなわち、91,95,96は
係数乗算器、92は合成回路、93,94はワー
ドメモリである。一方、演算回路60はこの場
合、2つの乗算器97,98と、減算器99とか
らなつてい。
The present invention can be implemented with various other modifications. For example, instead of directly adopting the form of a 90° phase splitting narrowband filter as the digital filter 50 in FIG. It is clear from the nature of digital signal processing technology that similar functions can be provided. FIG. 9 shows another example of the configuration of the sampling phase error detection circuit 46, in which the digital filter 50 is a secondary cyclic filter that is a part of the 90° phase splitting narrowband digital filter shown in FIG. It consists only of type digital filters. That is, 91, 95 and 96 are coefficient multipliers, 92 is a synthesis circuit, and 93 and 94 are word memories. On the other hand, the arithmetic circuit 60 in this case consists of two multipliers 97 and 98 and a subtracter 99.

前述したように、位相誤差信号x3は直交2信号
x1,x2の乗算によつて得ることができるから、(8)
式より x3∝x1・x2=1/2F2(z)z-1(z-2−1) =1/2{H1(z)−H2(z)} ……(13) ここで、 H1(z)=z-1F(z)・z-2F(z) ……(14) H2(z)=P(z)・z-1F(z) ……(15) で与えられる。(14)、(15)式中のF(z)、z-1F
(z)、z-2F(z)はそれぞれ第7図におけるx21
x1,x22に対応するから、これらを演算回路60
において乗算器97,98で互いに乗算し、その
結果を減算器99で減算することにより、前記の
場合と同様の位相誤差信号が得られることは明ら
かである。
As mentioned above, the phase error signal x 3 is two orthogonal signals
Since it can be obtained by multiplying x 1 and x 2 , (8)
From the formula, x 3 ∝x 1・x 2 = 1/2F 2 (z) z -1 (z -2 -1) = 1/2 {H 1 (z) - H 2 (z)} ... (13) Here, H 1 (z)=z -1 F(z)・z -2 F(z) ...(14) H 2 (z)=P(z)・z -1 F(z) ...( 15) is given by. F(z), z -1 F in formulas (14) and (15)
(z) and z -2 F(z) are respectively x 21 and
Since it corresponds to x 1 and x 22 , these are processed by the arithmetic circuit 60.
It is clear that by multiplying each other by multipliers 97 and 98 and subtracting the result by subtractor 99, a phase error signal similar to that in the previous case can be obtained.

第10図はこの発明をPM、直交AM、AM−
PM等の変調方式による直交変調信号に対して適
用した実施例であり、サンプリング位相誤差検出
回路の部分のみを示している。図において、端子
101,102には受信アナログ信号をA/D変
換回路を通して得たベースバンド帯域の直交デイ
ジタル信号が入力され、これらはそれぞれ第5
図、第6図あるいは第9図に示したと同様の構成
のデイジタルフイルタ103,104および演算
回路105,106を通して加算器107で合成
される。これによつて、加算器107の出力に直
交デイジタル信号のサンプリング位相誤差を示す
位相誤差信号108が得られる。
Figure 10 shows this invention in PM, quadrature AM, AM-
This is an embodiment applied to a quadrature modulated signal using a modulation method such as PM, and only the sampling phase error detection circuit is shown. In the figure, baseband orthogonal digital signals obtained by passing a received analog signal through an A/D conversion circuit are input to terminals 101 and 102, and these are respectively input to terminals 101 and 102.
The signals are combined by an adder 107 through digital filters 103, 104 and arithmetic circuits 105, 106 having the same configuration as shown in FIG. 6 or 9. As a result, a phase error signal 108 indicating the sampling phase error of the orthogonal digital signal is obtained at the output of the adder 107.

以上詳細に説明したように、この発明によれば
サンプリングレートを例えばボーレイト周波数の
2倍と、従来の1/2以下に下げることができ、演
算処理数、ハードウエアを減少させることが可能
である。また、前記実施例の如く位相誤差信号を
ボーレイト当り1回だけ出力するような構成をと
ることによつて、さらに演算処理数、構成要素を
減らすことも可能となる。
As explained in detail above, according to the present invention, the sampling rate can be lowered to, for example, twice the baud rate frequency, which is less than half of the conventional rate, and the number of calculation processes and hardware can be reduced. . Further, by adopting a configuration in which the phase error signal is output only once per baud rate as in the embodiment described above, it is possible to further reduce the number of arithmetic operations and the number of components.

なお、この発明はサンプリングレートがボーレ
イト周波数の2倍の場合のみに適用され得るもの
ではなく、モデム等のシステム全体の設計上から
サンプリングレートをより高くした場合にも、適
用可能なことは勿論であり、その場合、デイジタ
ルフイルタ、雑音抑圧回路(高域通過フイルタの
場合)等の通過域を入力デイジタル信号の速度に
合わせて変更することによつて容易に対応させる
ことができる。
Note that this invention is not only applicable when the sampling rate is twice the baud rate frequency, but also applicable when the sampling rate is set higher due to the design of the entire system such as a modem. In that case, it can be easily accommodated by changing the passband of a digital filter, noise suppression circuit (in the case of a high-pass filter), etc. in accordance with the speed of the input digital signal.

また、A/D変換回路に入力されるアナログ信
号がパスバンド信号である場合、サンプリングレ
ートはボーレイト周波数の2倍よりもつと高い周
波数とする必要があるが、その場合はパスバンド
信号の復調出力を低いサンプリング周波数に変換
して、この発明のサンプリング位相同期回路を適
用すればよい。
Also, if the analog signal input to the A/D conversion circuit is a passband signal, the sampling rate must be higher than twice the baud rate frequency, but in that case, the demodulated output of the passband signal The sampling phase synchronization circuit of the present invention may be applied by converting the sampling frequency to a lower sampling frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のサンプリング位相同期回路の構
成図、第2図はその動作を説明するためのタイム
チヤート、第3図は同じく位相誤差検出特性を示
す図、第4図はこの発明の一実施例に係るサンプ
リング位相同期回路の概略構成図、第5図はこの
発明におけるサンプリング位相誤差検出回路で用
いるデイジタルフイルタの具体的構成例を示す
図、第6図はこの発明で用いる演算回路の具体的
構成例を示す図、第7図は同実施例の動作を説明
するためのタイムチヤート、第8図は同じくサン
プリング位相誤差検出特性を示す図、第9図はこ
の発明におけるサンプリング位相誤差検出回路で
用いるデイジタルフイルタおよび演算回路の他の
具体的構成例を示す図、第10図はこの発明の他
の実施例におけるサンプリング位相誤差検出回路
の概略構成図である。 41……受信アナログ信号入力端子、43……
A/D変換回路、46……サンプリング位相誤差
検出回路、47……雑音抑圧回路、50,10
3,104……デイジタルフイルタ、60,10
5,106……演算回路、48……可変分周回
路。
Fig. 1 is a configuration diagram of a conventional sampling phase synchronization circuit, Fig. 2 is a time chart for explaining its operation, Fig. 3 is a diagram also showing phase error detection characteristics, and Fig. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration example of a digital filter used in the sampling phase error detection circuit according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration example of the arithmetic circuit used in the present invention. 7 is a time chart for explaining the operation of the embodiment, FIG. 8 is a diagram showing the sampling phase error detection characteristics, and FIG. 9 is a sampling phase error detection circuit according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing another specific example of the configuration of the digital filter and arithmetic circuit used, and is a schematic configuration diagram of a sampling phase error detection circuit in another embodiment of the present invention. 41... Reception analog signal input terminal, 43...
A/D conversion circuit, 46...Sampling phase error detection circuit, 47...Noise suppression circuit, 50, 10
3,104...Digital filter, 60,10
5,106...Arithmetic circuit, 48...Variable frequency dividing circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 受信アタログ信号をA/D変換回路を通して
得られたデイジタル信号から、前記A/D変換回
路におけるサンプリング位相の誤差を示す位相誤
差信号を生成するサンプリング位相誤差検出回路
を有し、上記位相誤差信号に基き前記サンプリン
グ位相を前記受信アナログ信号に同期するように
制御するサンプリング位相同期回路において、前
記位相誤差検出回路は実質的に前記デイジタル信
号を直交2信号に変換し、この直交2信号に非線
形演算処理を施すことにより、前記サンプリング
位相の誤差が零の点を前記サンプリング位相の安
定位相点とせしめる位相誤差信号を生成すること
を特徴とするサンプリング位相同期回路。 2 サンプリング位相誤差検出回路は、前記デイ
ジタル信号を入力とし直交2信号を得る90゜位相
分割狭帯域デイジタルフイルタと、このフイルタ
によつて得られる直交2信号を非線形演算処理し
て位相誤差信号を得る演算回路とから構成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のサ
ンプリング位相同期回路。 3 90゜位相分割狭帯域デイジタルフイルタは、
2次巡回形デイジタルフイルタを含み、このフイ
ルタの出力に線形変換を施して直交2信号を得る
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載のサンプリング位相同期回路。 4 演算回路は90゜位相分割狭帯域デイジタルフ
イルタからの直交2信号を乗算する乗算器、また
はこの直交2信号の一方の信号の符号により他方
の信号の極性を反転させる極性切換回路、または
この直交2信号を両入力とする排他的論理和回路
であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載のサンプリング位相同期回路。 5 A/D変換回路は、受信アナログ信号のボー
レイト周波数の2倍の周波数でサンプリングを行
なうものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のサンプリング位相同期回路。 6 サンプリング位相誤差検出回路は、位相誤差
信号を受信アナログ信号のボーレイト当り1回ず
つ出力するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項または第2項記載のサンプリング位
相同期回路。
[Claims] 1. A sampling phase error detection circuit that generates a phase error signal indicating a sampling phase error in the A/D conversion circuit from a digital signal obtained by passing a received analog signal through an A/D conversion circuit. In the sampling phase synchronization circuit that controls the sampling phase to be synchronized with the received analog signal based on the phase error signal, the phase error detection circuit substantially converts the digital signal into two orthogonal signals; A sampling phase synchronization circuit characterized in that a phase error signal is generated that causes a point at which the sampling phase error is zero to be a stable phase point of the sampling phase by performing nonlinear arithmetic processing on two orthogonal signals. 2. The sampling phase error detection circuit includes a 90° phase-splitting narrowband digital filter that receives the digital signal as input and obtains two orthogonal signals, and performs nonlinear arithmetic processing on the two orthogonal signals obtained by this filter to obtain a phase error signal. 2. The sampling phase synchronization circuit according to claim 1, wherein the sampling phase synchronization circuit is comprised of an arithmetic circuit. 3 90° phase split narrowband digital filter is
Claim 2, characterized in that it includes a second-order cyclic digital filter, and obtains orthogonal two signals by performing linear transformation on the output of this filter.
Sampling phase synchronization circuit described in section. 4 The arithmetic circuit is a multiplier that multiplies two orthogonal signals from a 90° phase split narrowband digital filter, or a polarity switching circuit that inverts the polarity of one of these two orthogonal signals depending on the sign of the other signal, or this orthogonal circuit. 3. The sampling phase synchronization circuit according to claim 2, wherein the sampling phase synchronization circuit is an exclusive OR circuit having two signals as both inputs. 5. The sampling phase synchronization circuit according to claim 1, wherein the A/D conversion circuit performs sampling at a frequency twice the baud rate frequency of the received analog signal. 6. The sampling phase synchronization circuit according to claim 1 or 2, wherein the sampling phase error detection circuit outputs the phase error signal once per baud rate of the received analog signal.
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