JP2593942B2 - タイミング再生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデータ伝送用モデム等に使用される自動等化
器において、タイミング抽出信号の一周期（以下、シン
ボルレートと略す。）毎に入力するシンボルタイミング
の初期値をセットするために用いられるタイミング再生
回路に関するものである。

（従来の技術） 従来このような分野の技術としては「特開昭62−1478
30号」の公報に記載されているようなタイミング再生回
路があった。

第４図は上記タイミング再生回路の回路構成図であ
る。

入力端子1Aには同相復調信号（Ｘ）が、1Bには直交復
調信号（Ｙ）が、シンボルレートの1/2の中心周波数を
もつ帯域ろ波器（BPF）1a、1bに入力される。

また同相復調信号（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）は同相
・直交復調信号レベル判定回路24に入力される。

帯域ろ波器（BPF）1a、1bに入力された同相復調信号
（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）は帯域ろ波器1a、1bを通し
て同相・直交成分から抽出されたシンボルレートの1/2
の周波数成分を全波整流器（ABS）2a、2bを通り加算器
３で加算し、シンボルレートと同じ中心周波数の帯域ろ
波器（BPF）４を通してシンボルレートのタイミング抽
出信号を抽出する。

タイミング抽出信号は、高レベル判定回路20と周期判
定回路21に入力される。

高レベル判定回路20ではタイミング抽出信号のレベル
を判定し、ゲート22を動作させる。

周期判定回路21ではタイミング抽出信号の立ち下がり
のゼロクロス点を判定し、次の立ち下がりのゼロクロス
点までの一周期のサンプルクロックをカウントする。こ
のカウント値とシンボルレートに対応したサンプルクロ
ックを比較した結果をゲート22を通して、カウンタ23と
制御回路27に入力する。また周期判定回路21でタイミン
グ抽出信号の立ち下がりのゼロクロス点を検出すると高
レベル判定回路20はリセットされる。

カウンタ23では周期判定回路21の一周期のサンプルク
ロックのカウント値とシンボルレートに対応したサンプ
ルクロックを比較した結果が等しいことを示している時
は１なる値を加算し、一定値を越えるとAND回路25に作
動出力を出し、カウンタ23は加算を停止し、出力を保持
する。またカウンタ23は一定値を越える以前に周期判定
回路21の一周期のサンプルクロックのカウント値とシン
ボルレートに対応したサンプルクロックを比較した結果
が等しくないことを示す値が入力されると、その都度リ
セットする。

同相・直交復調信号レベル判定回路24に入力した同相
復調信号・直交復調信号はレベル判定され、どちらか一
方が一定値を越えるとAND回路25に作動出力を出す。

AND回路25ではカウンタ23と同相・直交復調信号レベ
ル判定回路24の出力を比較し、共に作動出力が入力され
ていると、スイッチ26を作動させ制御回路27に動作開始
信号を出す。

制御回路27はスイッチ26からの動作開始信号を受付け
ると、シンボルレートに対応したサンプルクロック数
と、ゲート22から周期判定回路21の一周期のサンプルク
ロックのカウント値とを比較する。サンプルクロック数
とカウント値の結果が等しくなければ、この比較した結
果を位相の進遅に置き換えると共に、制御回路27の分周
比を切り替えてオシレータ（OSC）の周波数から再生シ
ンボルタイミング、再生ビットタイミング、サンプルク
ロックを発生させている。

制御回路27、カウンタ23はモデムの受信信号がなくな
るとリセットされる。

第５図は制御回路27の動作波形を示したものであり、
Ａ、Ｂ、Ｃ点は制御回路27の動作開始時点のずれを示
す。つまり、Ｃ点が理想的な開始点を示し、Ａ点および
Ｂ点は開始点がずれた場合を示したものである。

第６図は前記第５図のＡ、Ｂ、Ｃ点を位相振幅図で表
したものである。図中の（Xr,Yr）は基準位相点を示
し、EXcとEYcは点Ｃの基準位相点からの差を示してい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記構成のタイミング再生回路では、自動等
化器にシンボルレート毎に入力する同相・直交復調信号
をわたすシンボルタイミングを決定するのに、同相・直
交復調信号レベル判定回路24において同相・直交復調信
号のレベルがある一定値を越えるとカウンタ23の動作開
始信号と共にAND回路25で制御回路27の動作開始信号を
出し、自動等化器にシンボルレート毎に同相・直交復調
信号を入力するスタート点としているるため、同相・直
交復調信号が基準位相点との誤差が０又は90度の時にお
いても同相・直交復調信号のレベルがある一定値を越え
ると、制御回路27の動作開始信号を出し、自動等化器に
同相・直交復調信号を入力するため、基準位相点との誤
差が45度付近の同相・直交復調信号を自動等化器に入力
する欠点があった。

本発明は、シンボルレート毎に入力する同相・直交復
調信号が、自動等化器の基準位相点との誤差が小さくな
るように、自動等化器に渡すシンボルタイミングを決定
するようにしたタイミング再生回路を得ることを目的と
したものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的の達成を図るため、本発明のタイミング再生
回路は、サンプルクロック毎に入力される同相復調信号
および直交復調信号からタイミング抽出信号を取り出す
タイミング信号抽出回路と、タイミング抽出信号の信号
レベルが各周期内で第１の所定値を越えているか否かを
判定し、信号レベルが第１の所定レベルを越えていると
きに、第１の信号を送出する第１の判定回路と、タイミ
ング抽出信号を入力し、タイミング抽出信号の１周期内
でサンプルクロックのタイミングでインクリメントされ
る第１のカウント値をもち、第１のカウント値を送出す
る第２の判定回路とを有する。さらに、第１の判定回路
と第２の判定回路とに接続され、第１の信号を受信し、
かつ、タイミング抽出信号の１周期の時間を示す第１の
カウント値が第２の所定値と一致する場合に、インクリ
メントされる第２のカウント値をもち、第２のカウント
値が第３の所定値になったことを示す第２の信号を送出
するカウンタと、同相復調信号または直交復調信号と第
１のカウント値とを入力し、同相復調信号または直交復
調信号のレベルが一周期内で最大レベルとなるときの第
１のカウント値を第３のカウント値として保持する保持
回路と、第２の信号を受信したのち、第３のカウント値
と第１のカウント値とを比較し、第３のカウント値と第
１のカウント値とが一致したか否かを検出する比較回路
とを有し、第３のカウント値と第１のカウント値とが一
致したときをシンボルタイミング信号の開始点すること
を特徴とする。

（作用） 本発明では上記手段によって所定のタイミング抽出信
号の一周期毎に、タイミング抽出信号が生起する期間が
ある程度継続することを検出し、復調信号の出力レベル
がある程度大きいことを検出し、シンボルレート毎の復
調信号の最大レベルのサンプルタイミングを判定、保持
し、これらの条件のもとにシンボルタイミング信号の開
始点を決める。

この為自動等化器の基準位相点との誤差が小さくなる
ようにし、初期引き込み位相が安定になるようにした。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す回路図である。

入力端子1Aには同相復調信号（Ｘ）が、1Bには直交復
調信号（Ｙ）が、シンボルレートの1/2の中心周波数を
もつ帯域ろ波器（BPF）1a、1bに入力される。

また同相復調信号（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）は同相
・直交復調信号レベル判定回路24に入力される。

帯域ろ波器（BPF）1a、1bに入力された同相復調信号
（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）は帯域ろ波器1a、1bを通し
て同相・直交成分から抽出されたシンボルレートの1/2
の周波数成分を全波整流器（ABS）2a、2bを通り加算器
３で加算し、シンボルレートと同じ中心周波数の帯域ろ
波器（BPF）４を通してシンボルレートのタイミング抽
出信号（Bout）を抽出する。

Boutは、高レベル判定回路20と周期判定回路21に入力
される。

高レベル判定回路20ではBoutのレベルとレベル判定値
（Level 1）を比較する。その結果、前記レベル判定値
（Level 1）を越えると、カウンタ23と制御回路27に動
作信号（Level sw）を出力する。

周期判定回路21ではBoutの立ち下がりのゼロクロス点
を判定し、次の立ち下がりのゼロクロス点までの一周期
のサンプルクロックをカウントする。このカウント値
（Bcont）がBcont 0として、カウンタ23と制御回路27に
出力される。また周期判定回路21はBoutの立ち下がりの
ゼロクロス点を検出すると高レベル判定回路20、遅延レ
ベルホールド回路30にリセット信号（Rs）を出力する。

カウンタ23では周期判定回路21の一周期のサンプルク
ロックのカウント値（Bcont 0）と、シンボルレートに
対応したサンプルクロックを比較した結果が等しいこと
を示している時は、１なる値を加算し、一定値を越える
とサンプル比較回路33、サンプルクロック保持回路32に
動作信号（Band sw）を出力し、カウンタ23は加算を停
止し、出力を保持する。また、このカウンタ23は一定値
を越える以前に、周期判定回路21の一周期サンプルクロ
ックのカウント値（Bcont 0）とシンボルレートに対応
したサンプルクロックを比較した結果が等しくないこと
を示す値が入力される。高レベル判定回路20からの動作
信号（Level sw）が出力されていないとその都度、カウ
ンタ23はリセットする。

同相・直交復調信号レベル判定回路24に入力した同相
復調信号（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）は、全波整流され
る。その後、全波整流された同相復調信号（Ｘ）、直交
復調信号（Ｙ）は、信号レベルが所定レベルを越えてい
るか否かレベル比較され、レベルの大きい方をレベル比
較値（XY Level）とする。それからレベル比較値（XY L
evel）と同相・直交復調信号レベル判定値（Level 2）
と比較する。その結果、判定値（Level 2）を越えると
最大値比較回路31および遅延レベルホールド回路30にレ
ベル比較値（XY Level）を出力する。

最大値比較回路31では１サンプルクロック前の遅延レ
ベルホールド回路30の比較値（XY MAX）と、現サンプル
クロックで入力された比較値（XY Level）を比較する。
そして現サンプルクロックでの比較値（XY Level）が大
きい場合は、サンプルクロック保持回路32に周期判定回
路21のカウント値（Bcont）を、遅延レベルホールド回
路30に現サンプルクロックでのレベル比較値（XY Leve
l）をホールドさせる保持信号（Hold）を出力する。

遅延レベルホールド回路30は周期判定回路21からのリ
セット信号（Rs）によってリセットされる。また最大値
比較回路31から出力される保持信号（Hold）によって、
同相・直交復調信号レベル判定回路24から出力されるレ
ベル比較値（XY Level）を保持する。

サンプルクロック保持回路32はカウンタ23からの動作
信号（Baud sw）を入力すると、動作を開始し、現在サ
ンプルクロック保持回路32が保持している値（XY con
t）をサンプル比較回路33に出力信号（OXY cont）を出
力する。また周期判定回路21のカウント値（Bcont）を
最大値比較回路31からの保持信号（Hold）によって保持
する。保持信号（Hold）が一度停止すると、サンプルク
ロック保持回路32が保持している値（XY cont）を保持
し続ける。

サンプル比較回路33はカウンタ23からの動作信号（Ba
nd sw）によって、サンプルクロック保持回路32のサン
プルクロック値（OXY cont）と周期判定回路21のカウン
ト値（Bcont）の比較を行う。その結果、サンプルクロ
ック（OXY cont）がカウント値（Bcont）と同じ値にな
った時に、制御回路27に動作開始信号（Time sw）を出
し、保持する。この動作開始信号（Time sw）が出力さ
れると、同相・直交復調信号レベル判定回路24、遅延レ
ベルホールド回路30、最大値比較回路31、サンプルクロ
ック保持回路32、サンプル比較回路33は動作を停止す
る。

サンプル比較回路33からの動作開始信号（Time sw）
はシンボルレート毎に自動等化器に入力する同相復調信
号（Ｘ）、直交復調信号（Ｙ）のシンボルタイミングの
開始点となる。

制御回路27はサンプル比較回路33の動作開始信号（Ti
me sw）を受付けると、周期判定回路21の一周期のサン
プルクロックのカウント値（Bcont 0）と高レベル判定
回路20の動作信号（Level sw）によって、シンボルレー
トに対応したサンプルクロック数（Baud）と周期判定回
路21の一周期のサンプルクロックのカウント値（Bcont
0）とを比較する。サンプルクロック数（Baud）とカウ
ント値（Bcont 0）の結果が等しくなければ、この比較
した結果を位相の進遅に置き換えると共に、制御回路27
の分周比を切り替えてオシレータ（OSC）の周波数から
再生シンボルタンミング、再生ビットタイミング、サン
プルクロックを発生させる。

制御回路27、カウンタ23は、モデムの受信信号が無く
なるとリセットされる。

第２図は第１図に示したタイミング再生回路の各点で
の波形または、回路内部の値を図示したものであり、9.
6kHzのサンプルクロック、1.6kHzのシンボルレートの例
である。

第２図（Ａ）は帯域ろ波器４の出力（Bout）であり、
丸印は9.6kHz毎のサンプルクロックの出力点である。

第２図（Ｂ）は周期判定回路21内部のカウント値（Bc
ont）である。そして図中の１〜６は、サンプルクロッ
ク数（Baud）を示す。

第２図（Ｃ）はカウンタ23の内部のカウント値（Baud
con）である。図中では前記周期判定回路21の６番目の
サンプルクロック数（Baud）と、周期判定回路21からの
カウント値（Bcont）とを比較する。その結果が等しい
のでカウンタ23のカウント値（Baud con）が１ずつ増加
する。

第２図（Ｄ）は同相・直交復調信号レベル判定回路24
の丸印は同相・直交復調信号レベル（XY Level）であ
り、一点斜線の同相・直交復調判定レベル（Level 2）
との位置関係を示したものである。なお、二重丸印はタ
イミング抽出信号の一周期中の最大同相・直交復調信号
レベル（XY Max）である。

第２図（Ｅ）はサンプルクロック保持回路32の内部の
値（XY cont）とサンプルクロック保持回路32から出力
された値（OXY cont）である。

第２図（Ｆ）はサンプル比較回路の動作を示したもの
でサンプルクロック保持回路の値（XY cont）と周期判
定回路21のカウント値（Ｂ）をサンプルクロック毎に比
較動作を示したものである。この比較値が等しくなった
点が制御回路27の動作開始点となり、また自動等化器の
シンボルレート毎の同相・直交復調信号の入力点とな
る。

第３図はこのタイミング再生回路のフローチャート図
でサンプルクロック毎の動作を示している。

以下、ステップ（１）〜（９）に沿って説明する。

ステップ（１）；高レベル判定回路20では、Boutのレ
ベルとレベル判定値（Level 1）とを比較判定し、Bout
＞Level 1のとき、カウンタ23と制御回路27の動作信号
（Level）としてLevel swに“1"を入力する。またLevel
swはBoutのレベルとLevel 1とを比較判定する前に周期
判定回路21のリセット信号（Rs＝１）によりLevel swに
“0"を入力し、リセットを行う。

ステップ（２）；周期判定回路21は、Boutの立ち下が
りゼロクロス点を判定し、次のBoutの立ち下がりゼロク
ロス点までの一周期のサンプルクロックをカウントす
る。Boutが立ち下がりゼロクロス点であれば、周期判定
回路21のカウント値（Bcont）がカウンタ23と制御回路2
7に出力（Bcont 0）され、Bcontはリセット（Bcont←
０）され、また高レベル判定回路20、遅延レベルホール
ド回路30にリセット信号Rsに“0"を入力し、出力され
る。

ステップ（３）；カウンタ23は周期判定回路21の一周
期のカウント値（Bcont 0）が出力された時とシンボル
レートに対応したサンプルクロック数（Baud）とBcont
0を比較判定し、Bcont 0＝Baudの時はカウンタ23のカウ
ント値（Baudcon）に１なる値を加算し一定値、例えばB
audcon＞３のときサンプルクロック保持回路32、サンプ
ル比較回路33に動作信号（Baud sw）として（Baud sw←
１）を出力しカウンタ23は加算を停止しBaud sw←１を
保持する。

またBaudconが一定値を越える前にBcont 0≠Baudの
時、またはLevel sw＝０の時、Baudconはリセット（Bau
dcon←０）される。

ステップ（４）；同相・直交復調信号レベル判定回路
24は、Ｘ、Ｙを全波整流した後、Ｘ、Ｙのレベル比較を
行い、大きい値の方をレベル比較値（XY Level 1）にセ
ットする。XY Level1を同相・直交復調信号レベル判定
値（Level 2）とを比較判定し、XY Level＞Level 2の
時、遅延レベルホールド回路30、最大値比較回路31にXY
Levelを出力する。

ステップ（５）；最大値比較回路31は遅延レベルホー
ルド回路30に保持されているタイミング抽出信号の一周
期中の最大同相・直交復調信号レベル（XY Max）と、同
相・直交復調信号レベル判定回路24の同相・直交復調信
号レベル判定値XY Levelを比較してXY Level＞XY Maxの
時、遅延レベルホールド回路30にXY Level、またはサン
プルクロック保持回路32に周期判定回路21のBcontを保
持させる保持信号（Hold）に“1"を入力し、出力され
る。

ステップ（６）；遅延レベルホールド回路30は周期判
定回路21のRs（Rs＝１）によってXY Maxの値がリセット
される。最大値比較回路31からの保持信号Hold＝１のと
き、XY Max Levelとして、XY Levelを保持する。

ステップ（７）；サンプルクロック保持回路32は、カ
ウンタ23からのBaud sw＝１で動作を開始し、現在保持
しているサンプルクロック保持回路の内部の値（XYcon
t）をサンプルクロック保持回路32から出力値（OXYcon
t）を出力する。最大値比較回路31からの出力がHold＝
１のとき、周期判定回路21のBcontをXYcont←Bcontとし
て保持させる。また、Hold＝１からHold＝０に遷移する
とXYcontの値を保持し続ける保持信号（Hold sw←１）
を出力し、サンプルクロック保持回路32は再度Hold＝１
になっても、XYcontの値を修正せず前の値を保持する。

ステップ（８）；サンプルクロック比較回路33は、カ
ウンタ23からのBaud sw＝１で動作を開始する。サンプ
ルクロック保持回路32からのOXY contと周期判定回路21
のBcontを比較判定し、OXY cont＝Bcontのとき、制御回
路27に動作開始信号（Time sw←１）を出力し保持す
る。

ステップ（９）；制御回路27はサンプルクロック比較
回路33からのTime sw＝１で動作する。制御回路27は周
期判定回路21の一周期のカウント値（Bcont 0）と高レ
ベル判定回路20からのLevel swを用いてシンボルタイミ
ングの位相進遅を判定し、オシレータ（OSC）からのク
ロック信号を用いて再生シンボルタイミング信号、再生
ビットタイミング信号、サンプルクロックを進遅させ
る。

このフローチャートはこのままディジタル信号処理で
実現することができる。

（発明の効果） 従って本発明によると、自動等化器にタイミング抽出
信号の一周期毎の同相・直交復調信号レベルを入力する
動作開始点のシンボルタイミングを同相・直交復調信号
を利用して同相・直交復調信号レベルの最大値をタイミ
ング抽出信号の一周期毎に判定してシンボルタイミング
のセットを行い、位相引き込みが安定にできるようにす
る。

またシンボルタイミングのセット時に雑音などでの誤
動作を防ぐためにシンボルレートとタイミング抽出信号
を比較してから動作させるために自動等化器の初期位相
の引き込み、および等化器動作が安定する。このため自
動車電話等の移動通信でデータ伝送を行う場合に雑音や
フェージングなどによって受信信号が変動しても安定し
たデータモデム用のタイミング再生回路を作ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のタイミング再生回路の説明図。第２
図は、タイミング再生回路における波形及び動作の説明
図。第３図は、タイミング再生回路のフローチャート。
第４図は、従来のタイミング再生回路の説明図。第５図
は、同相・直交復調信号レベル判定回路の動作の説明図
である。第６図は位相振幅図を表したものである。 1a,1b……帯域ろ波器、2a,2b……全波整流、３……加算
器、４……帯域ろ波器、20……高レベル判定回路、21…
…周期判定回路、23……カウンタ、24……同相・直交復
調信号レベル判定回路、27……制御回路、30……遅延レ
ベルホールド回路、31……最大値比較回路、32……サン
プルクロック保持回路、33……サンプル比較回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプルクロック毎に入力される同相復調
   信号および直交復調信号からタイミング抽出信号を取り
   出すタイミング信号抽出回路と、 前記タイミング抽出信号の信号レベルが各周期内で第１
   の所定値を越えているか否かを判定し、前記信号レベル
   が前記第１の所定レベルを越えているときに、第１の信
   号を送出する第１の判定回路と、 前記タイミング抽出信号を入力し、前記タイミング抽出
   信号の１周期内で前記サンプルクロックのタイミングで
   インクリメントされる第１のカウント値をもち、前記第
   １のカウント値を送出する第２の判定回路と、 前記第１の判定回路と前記第２の判定回路とに接続さ
   れ、前記第１の信号を受信し、かつ、前記タイミング抽
   出信号の１周期の時間を示す前記第１のカウント値が第
   ２の所定値と一致する場合に、インクリメントされる第
   ２のカウント値をもち、前記第２のカウント値が第３の
   所定値になったことを示す第２の信号を送出するカウン
   タと、 前記同相復調信号または前記直交復調信号と前記第１の
   カウント値とを入力し、前記同相復調信号または前記直
   交復調信号のレベルが一周期内で最大レベルとなるとき
   の前記第１のカウント値を第３のカウント値として保持
   する保持回路と、 前記第２の信号を受信したのち、前記第３のカウント値
   と前記第１のカウント値とを比較し、前記第３のカウン
   ト値と前記第１のカウント値とが一致したか否かを検出
   する比較回路とを有し、 前記第３のカウント値と前記第１のカウント値とが一致
   したときをシンボルタイミング信号の開始点することを
   特徴とするタイミング再生回路。