NL8401310A

NL8401310A - Inrichting voor het opwekken van een kloksignaal.

Info

Publication number: NL8401310A
Application number: NL8401310A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-04-24
Filing date: 1984-04-24
Publication date: 1985-11-18
Also published as: JPH0548979B2; EP0162505B1; EP0162505A1; JPS60235563A; DE3574657D1; US4709378A; CA1258101A; AU4161385A

Description

«I

PHN 11.019 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor het opwekken van een kloksignaal" A. Achtergrond van de uitvinding.

A(1) Gebied van de uitvinding»

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opwekken van een kloksignaal uit een biphase gemoduleerd signaal bevat-5 tende een regelbare kloksignaalbron.

Dergelijke inrichtingen kunnen toepassing vinden in ontvanginrichtingen voor digitale signalen, welke bijvoorbeeld worden toegepast in de abonneetoestellen van digitale telefoonstelsels.

A(2) Beschrijving van de stand van de techniek.

10 Voor de regeneratie van de klok in een digitaal basisband transmissiesysteem wordt veelal gébruik gemaakt van een niet-lineaire bewerking van het ontvangen signaal, eventueel na egalisatie daarvan, voor het opwekken van spectrale componenten op de bitherhalingsfrequentie. Met het aldus verkregen signaal kan een faseregelus (PLL) worden 15 aangestuurd.

Wanneer gebruik wordt gemaakt van gekwantificeerde terug-koppelegalisatie (quantized feedback equalization) of in het geval van toepassing van een tijddiscreet echocompensatiesysteem, dan bevat het signaal dat voor de klokopwekking moet worden gebruikt signaalcomponen-20 ten die door de locale klok worden veroorzaakt. De eerder genoemde klokopwekking smet hode kan in dat geval nog worden toegepast als het tijddiscrete deel van het ontvangsysteem met een voldoende hoge bemonsteringsfrequentie werkt. In het geval van biphase gecodeerde signalen komt de verwerkingssnelheid dan op viermaal de bitherhalings-25 frequentie te liggen.

B. Samenvatting van de uitvinding.

Het doel van de uitvinding is een inrichting voor kloksignaal opwekking voor een tijddiscreet ontvangsysteem te verschaffen met een zo laag mogelijke verwerkingssnelheid, waarbij het streven erop gericht is de verwerkingssnelheid te beperken tot tweemaal de bitsnel-heid.

De inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het ken- 8401310 t PHN 11.019 2 merk, dat de polariteit van het ontvangen signaal op twee onderscheiden momenten in een symboolinterval wordt bemonsterd, dat de pola-riteitsmonsters met elkaar worden vergeleken en bij gelijkheid een regelsignaal in de ene zin (positief) en bij ongelijkheid een regel-5 signaal in de andere zin (negatief) wordt opgewekt ter bijregeling van de frequentie en biphase van een kloksignaalbron, waaraan de bemonster-momenten en het gewenste kloksignaal worden ontleend.

C. Korte beschrijving van de figuren.

Figuur 1 illustreert het karakteristieke oogpatroon van een 10 biphase gecodeerd signaal aan de uitgang van een

Nyquist-I filter.

Figuur 2 is het blokschema van een ontvanger voor biphase gecodeerde signalen.

Figuur 3 illustreert het uitgangssignaal van de phase-15 detector van figuur 2 bij langzame verandering van het phaseverschil tussen de klok en het ontvangen signaal.

Figuur 4 toont een gedetailleerd blokschema van een uit-voeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de 20 uitvinding.

D. Algemene beschrijving van de uitvinding.

In fig. 1 duiden tB en tF twee bemonstertijdstippen aan binnen het symboolinterval T op een onderlinge tijdafstand van T/4. In de praktijk blijkt dat de onderlinge afstand gevarieerd kan worden van 25 circa T/3 tot circa T/4. De tijdstippen tB en tF worden afgeleid van een locale kloksignaalbron en moeten gesynchroniseerd zijn met de ontvangen golfvorm, zodanig, dat tF samenvalt met de nuldoorgang a van het karakteristieke oogpatroon zoals in fig. 1 is aangegeven. Voordat deze toestand van synchronisatie bereikt is kunnen de tijdstippen tB en 30 tF verschuiven ten opzichte van de ontvangen golfvorm.

Volgens het blokschema van fig. 2 levert een spanningsge-stuurde oscillator (VCO) 1 een signaal aan een instelbare deler 2 waaruit de bemonstertijdstippen tB en tF worden afgeleid. Met een beslissing sschakeling 3 wordt op de tijdstippen tB en tF bepaald of het momentane signaalniveau op de signaalingang 4 voor het ontvangen biphase gecodeerde signaal groter of kleiner is dan nul volt. De beslissing wordt opgeslagen als een digitaal signaal B voor het bemonstertijdstip 8401310 PHN 11.019 3 tB en als een digitaal signaal F voor het bemonstertijdstip tF waarbij de beslissing "positief" respectievelijk "negatief" wordt opgeslagen als een "1" respectievelijk een "0". In dè gesynchroniseerde toestand geeft het digitale signaal B op de uitgang 5 in ieder symbool interval ^ de waarde van de overgedragen informatie aan.

Uit de combinatie van de signalen B en F wordt in de phase-detector 6 informatie afgeleid over de ligging van de bemonstertijd-stippen tB en tF ten opzichte van het ontvangen biphase gecodeerde signaal. Wanneer tF (fig. 1) vlak voor de nuldoorgang a optreedt, dan Μ zullen de signalen B en F gelijk zijn (beide "1" of beide'O"). Wanneer tF vlak na de nuldoorgang a optreedt, dan zullen de signalen B en F ongelijk zijn. Door de signalen B en F in ieder symbool interval modulo-2 bij elkaar op te tellen kan een regelspanning Vr worden verkregen, welke na filtering door eventueel aanwezig een filter 7, kan 10 dienen voor het bijregelen van de frequentie en de phase van de VCO 1.

Fig. 3 geeft het uitgangssignaal van phasedetektor 6 aan, wanneer de bemonstertijdstippen tB en tF langzaam ten opzichte van het ontvangen signaal verschuiven. Een symbool interval T (fig. 1) is verdeeld in twaalf sübintervallen, welke genummerd zijn van 1 tot 12. De nn nummers in fig. 3 geven de plaats aan van het tijdstip tF binnen het symbool interval. Als tF in het subinterval 4, 5 of 6 valt, dan zullen de signalen B en F gelijk (B F = 0, waarin Θ de modulo-2 opstelling aangeeft). Valt tF in het subinterval 7, 8 of 9 dan geldt B F = 0. Als tF in het subinterval 1, 2 of 3 valt, dan is de waarde van B 25 © F afhankelijk van het patroon van de ontvangen informatie namelijk van de opeenvolging van de enen en nullen in het ontvangen signaal. Wanneer het signaal voor verzending gescrambled is, dan treden de enen en nullen even vaak op en is de waarde van het regelsignaal Vr na middeling over een groot aantal symboolintervallen "1/2". on

De VCO moet door het regelsignaal Vr zodanig m frequentie en phase gestabiliseerd worden, dat tF op de grens tussen de subinter-vallen 6 en 7 komt te liggen. Het bemonstertijdstip tB valt dan in dat deel van het karakteristieke oogpatroon (fig. 1), dat geschikt is voor het vaststellen van de informatie welke in het symboolinterval wordt ^ overgedragen.

Wanneer tF ligt op de grens van de sübintervallen 12 en 1 (fig. 3) dan treedt een situatie op welke vergelijkbaar is met de situ- 8401310 PHN 11.019 4 atie op de grens van de subintervallen 6 en 7, namelijk vertoont het regelsignaal Vr daar in beide gevallen een overgang van een laag niveau naar een hoger niveau. Het is dan mogelijk, dat het bemonstertijdstip tF van de VCO 1 door het regelsignaal Vr op de overgang tussen de 5 sub-intervallen 12 en 1 gestabiliseerd wordt. Aan de hand van het navolgende gedetailleerde uitvoeringsvoorbeeld zullenmaatregelen worden beschreven welke een stabilisatie op de laatstgenoemdeovergang verhinderen.

E. Beschrijving van het uitvoeringsvoorbeeld (fig. 4).

W Het ontvangen gefilterde biphase gecodeerde signaal wordt in fig. 4 toegevoerd aan ingang 8, corresponderende met ingang 4 in fig. 2, en wordt vandaar toegevoerd aan de beslissingsschakeling 9.

Een decodeer schakeling 10, welke is aangesloten op een programmeerbare teller 11, welke wordt aangestuurd door de spannings-^ gestuurde oscillator 12, levert in ieder symboolinterval twaalf onderling in phase verschoven kloksignalen U?R1 .... LFR12, welke ieder gerelateerd zijn aan een subinterval met hetzelfde nummer (Fig. 3).

De kloksignalen LFR4 en IFR7, welke respectievelijk de be-monstertijdstippen tB en tF bepalen worden door een OF-poort 13 aan de ^ beslissingsschakeling 9 toegevoerd. De uitgang hiervan is aangesloten op twee flipflops 14 en 15, welke op hun klokingangen worden aangestuurd door respectievelijk de kloksignalen LFR5 en LFR8, waardoor op hun uitgangen respectievelijk de signalen B(n+1) en F(n+1) verschijnen, waarbij n+1 het nummer van het onderhavige symboolinterval aangeeft en L n dat van het vorige.

De signalen B en F worden gecombineerd in modulo-2 poort 16 en het resultaat wordt toegevoerd aan flipflop 17 welke wordt aangestuurd door het kloksignaal LFR9. Het uitgangssignaal BF(n+1) van flipflop 17 wordt toegevoerd aan VCO12 na filtering in een eventueel aanwe-^ zig laagdoorlaatfilter 18. Een overgangsdetector 19 welke is aangesloten op de uitgang van flipflop 17 produceert een puls bij iedere overgang in het signaal BF(n+1) en veroorzaakt daarmede een terugstellen van een 32-teller 20, welke wordt aangestuurd door het kloksignaal LFR10. Wanneer aldus gedurende tenminste 32 symbool-intervallen het 35 signaal BF(n+1) niet verandert, dan levert teller 20 een uitgangspuls en veroorzaakt daarmede een aansturing van de poorten 21 en 22 welke tevens respectievelijk door het signaal BF(n+1) en de geïnverteerde 8401310 PHN 11.019 5 versie BF(n+1) daarvan (inverter 23) worden aangestuurd.

Wanneer het signaal BF(n+1)· een hoog niveau heeft ("1" is), dan wordt de cyclus van de programmeerbare teller 11, welke cyclus normaal 12 klokpulsen van de oscillator 12 omvat, eenmalig verkort tot 11 5 klokpulsen? wanneer het signaal BF(n+1) een laag niveau heeft, dan wordt de cyclus eenmalig verlengd tot 13 klokpulsen. Het resultaat is een kleine verschuiving van de phase van de kloksignalen op de uitgangen van de decodeerschakeling 10 zodanig, dat bemonstert!jdstip tF verschuift in de richting van de nabij gelegen overgang welke moet komen 10 in het signaal BF( rrt-1) van een laag naar een hoog niveau.

De laatste overgang is de overgang tussen de subintervallen 6 en 7 (Fig. 2), de "gewenste overgang", of de overgang tussen de subintervallen 12 en 1, de "ongewenste overgang". In geval van stabilisatie van het bemonstert!jdstip tF op de overgang 6-7 verschijnt de gede-15 codeerde data op de uitgang 24, i.e. de uitgang van flipflop 14, corresponderende met uitgang 5 van fig. 2.

Teneinde synchronisatie van tF op de ongewenste overgang 12-1 te voorkomen resp. ongedaan te maken, zijn een aantal additionele symsteemdelen aangebracht, welke tezamen kunnen worden aangeduid als de valse synchronisatie detector. Deze omvat o.a. de flipflop 25 en 26 en de 64-teller 27.

De werking van de valse synchronisatie detector berust op het inzicht, dat in de gevallen waarin Fn = Bn, hetgeen het geval is rond de overgangen 6-7 en 12-1, in het laatste geval altijd geldt, dat 25

Bn = B(n+1), onafhankelijk van de data en dat in het eerste geval Bn+1, voor random data, gemiddeld even vaak gelijk als ongelijk is aan Bn.

Het signaal B(n+1) wordt toegevoerd aan modulo-2 poort 28 en aan de flipflop 25, welke wordt aangestuurd door het kloksignaal LFR5. ^ Voor het optreden van het kloksignaal is het signaal Bn in de flipflop opgeslagen en dit signaal wordt modulo-2 opgeteld bij het signaal B(n+1) in poort 28. Het resultaat is dat het uitgangssignaal van poort 28 een "1" is als B(n+1 ) # Bn en een "0" is als B(n+1 ) = Bn.

Hét signaal BF(n+1) wordt toegevoerd aan flipflop 26 welke wordt aangestuurd door het kloksignaal LFR9. Voor het optreden van dit kloksignaal is het signaal Bn in de flipflop opgeslagen. Het uitgangssignaal van flipflop 26 wordt toegevoerd aan de EN-poorten 29 en 30 waaraan tevens respectievelijk het uitgangssignaal van poort 28 en de 03 84 0 1 3 1 0

V

PHN 11.019 6 geinventeerde versie daarvan (inverter 31) wordt toegevoerd. Poort 30 wordt tevens aangestuurd door het kloksignaal LFR 10.

De uitgang van poort 30 is aangesloten op de telingang van teller 27 en de uitgang van poort 29 is aangesloten op de terugstelin-5 gang van teller 27. Het resultaat is dan dat op een tijdstip dat bepaald is door het kloksignaal LFR10 de inhoud van teller 27 met één verhoogd wordt wanneer B(n+1) ψ Bn. Wanneer daarentegen B(n+1) = Bn dan wordt teller 27 door het uitgangssignaal van poort 29 in de beginstand teruggezet. Wanneer de inhoud van teller 27 64-maal achtereen met één 10 is verhoogd zonder een terugstelpuls te hebben ontvangen, dan levert teller 27 een terugstelpuls aan de programmeerbare deler 11. Deze terugstelpuls veroorzaakt een inversie van de meest significante bit (MSB) van de inhoud van deler 11, waardoor een verschuiving optreedt in de phase van de kloksignalen op de uitgangen van decodeerder 10, van ongeveer een halve periode. Het resultaat is, dat het bemonstermoment tF verschuift van de omgeving van de overgang 12-1 naar de omgeving van de overgang 6-7. Vervolgens wordt het aftastmoment tF op de laatste overgang gestabiliseerd op de wijze zoals is beschreven door het signaal BF(n+1) op de uitgang van flipflop 17.

20 25 30 1 84 0Ί 3 1 0

Claims

1. Inrichting voor het opwekken van een kloksignaal uit een ontvangen biphase gemoduleerd signaal bevattende een regelbare kloksignaalbron, met het kenmerk, dat de polariteit van het ontvangen signaal op twee onderscheiden momenten in een symboolinterval wordt bemonsterd, 5 dat de polariteitsmonsters met elkaar worden vergeleken en bij gelijkheid een regelisgnaal in de ene zin (positief) en bij ongelijkheid een regelsignaal in de andere zin (negatief) wordt opgewekt ter bijregeling van de frequentie en phase van de kloksignaalbron, waaraan de bemon-stermomenten en het gewenste kloksignaal worden ontleend.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bemonster momenten circa één derde tot circa één vierde deel van een symboolinterval (T/3-T/4) uit elkaar liggen.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de polariteitsmonsters van hetzelfde relatieve bemonstermcment in twee op- 15 eenvolgende symboolintervallen met elkaar worden vergeleken en bij het voortdurend constateren van gelijkheid een signaal wordt opgewekt dat een indicatie vormt voor een toestand van valse synchronisatie.

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aanwezig zijn middelen van het bemonsteren van de polariteit van het ont- 20 vangen signaal op een eerste bemonstermoment in ieder symboolinterval, middelen voor het bemonsteren van de polariteit van het ontvangen signaal op een tweede bemonstermoment in ieder symboolinterval, welk tweede bemonstermoment een vaste afstand heeft tot het eerste bemonstermoment en middelen voor het modulo-2 optellen van de polariteitsmon-25 sters voor het leveren van een regelsignaal ter bijregeling van de frequentie en phase van de kloksignaalbron. 30 1 84 0 1 3 1 0