JPS5935222B2 - タイミング回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、その出力がデータの公称信号速度であるよう
な位相制御発振器と、発信器の出力制御信号と比較する
比較器とを含む復調器に使用されるタイミング回路に関
する。

差動コヒーレントＰＳＫデータ伝送方式の送信器は大規
模集積回路（ＬＳＩ）技術で実現できる量子化階段波装
置を利用したＰＳＫ変調器によつて本質的にディジタル
で実現できる。

低域濾波の後で生ずる出力波は同期変調時間、すなわち
ボー時間ごとに生ずる離散的な位相変化を有する実質的
に一定な周波数の信号となつている。

伝送されるべき情報は、次々と生ずる変調時間、信号時
間あるいはボ一時間の中心間で測定された位相変化とし
て符号化されている。この差動符号化では絶対位相基準
を出力波と共に伝送する必要はない。差動コヒーレント
ＰＳＫデータ伝送方式の復調器においては、多段シフト
レジスタと１対の２進カウンタを使用して比較検波法に
よつて差動コヒーレントＰＳＫ信号の受信器が実現され
る。

受信信号のサンプルの現在と遅延後のうつし（レプリカ
）を次々に生ずるボ一時間ごとにとり、排他的０Ｒゲー
トによつて相関をとつて、その出力で２進カウンタを駆
動する。カウンタが所定の計数閾値に達したかどうかに
従つて、送信されたデータビツトの２進的性質が確認さ
れる。データの判定のたしかさと誤り率特性の改善の立
場からは計数閾値に達しているかどうかを判定する時間
が重要となる。このような復調器ではカウンタの出力の
サンプリングのためにボ一周波数のクロツクを必要とす
るのが普通である。本発明によれば、この問題は次のよ
うにして解決される。タイミング回路は、搬送波信号の
１サイクル以上にわたつて受信搬送波信号の複数個のサ
ンプルを蓄積し搬送波信号の周波数の半サイクル毎にタ
ツプを有するシフトレジスタと、シフトレンスタのタツ
プの出力においてサンプルの対の相関をとりその位相変
化が生じたときに正の相関を示す１対の相関器と、相関
器の出力を組み合わせる組み合わせ回路と、組め合わせ
回路の出力に応動して所定の長さの出力パルスを発生す
るモノステープルパルサと、パルサの出力パルスを発振
器の出力と比較して発振器の位相をパルサの平均位相と
一致するように調整するための制御信号を形成する比較
器とを含んでいる。本発明の目的は差動コヒーレントＰ
ＳＫデータ伝送方式のための改良されたタイミング回復
回路を提供することにある。本発明の他の目的はＬＳ技
術で実現できるデイジタル装置を使用して、差動ＰＳＫ
データ伝送方式のためのタイミング回復回路を提供する
ことにある。

本発明の更１こ他の目的は相関技術を使つて差動コヒー
レントＰＳＫデータ伝送式のタイミング回復回路を提供
することにある。

本発明によれば、差動コヒーレントＰＳＫデータ受信器
のためのサンプル・タイミング回復回路は、受信データ
信号を矩形化する振幅リミタと、矩形化されたデータ信
号のボ一周波数より高い周波数でとられた周期的サンプ
ルを直列に蓄積する多段シフトレジスタと、そのとき受
信された信号の相関および信号搬送波の周波数に関連し
た時間だけそれを遅らせたものの相関をとる１対の相関
器と相関器の出力を組み合わせる一致回路と、微分器と
、モノパルサと、ヂイジタル位相制御ループとを含む。

このシフトレジスタはデイジタル的に実現された遅延媒
体として動作する。差動符号化ＰＳＫデータ伝送方式の
一実施例においては、直列データは９０ＴｒＬ度（ｍは
０，１，２，３）すなわちＯ度，９０度，１８０度，２
７０度に対して夫々ダイビツト対００，０１，１１，１
０を割り当てた離散的な位相変化によつて符号化されて
いる。

サンプリング周波数は搬送波の各半サイクルが少くとも
４回、望ましくは数回以上サンプルされて、量子化誤差
を減少し、適切な雑音特性が保証されるように選定され
ている。相関はそのときの入力サンプルと搬送波の半サ
イクル（１８０度）だけ遅れたサンプルの間、および入
力から所定の時間だけ遅れたナンプルの間でとられる。
一定位相の搬送波で雑音がなければ、これらの相関の各
々は負である。しかしながら、位相変化が生ずると、二
つの正の相関が観測される。雑音に起因する散発的な相
関にどのような相関器でもいつでも生じ得る。両方で同
時に止の相関が生じたときには、搬送波の位置が所定の
大きさだけ変化したことは明らかである。従つて二つの
相関の結果は組み合わさつて正の位相変化を表示する。
位相変化は各ボ一時間の始め近くで生じ、各ボ一時間で
は搬送波が２サイクルあるので、相関器からの位相変化
の表示は大ていのボ一時間では最初の１／４以内（ダイ
ビツト００のときを除いて各ボ一時間で）に生ずる。こ
のような各ボ一時間幅の最初の信号でモノパルサをトリ
ガすれば、ボ一時間の半分に引き延ばされた、すなわち
タイミング波の半サイクルに等しい幅を有するパルスが
発生する。このパルスはボ一周波数に等しい公称周波数
を有する位相制御発振器の出力と比較さ粍加算／削除装
置によつて受信信号波のボ一時間幅と平均的に位相が一
致するようぎこすることができる。位相制御発振器の目
的は、受信信号に束畳された位相ジツタを平滑して大幅
に減少することである。ボ一時間の変化と受信波の平均
位相変化の発生の間のオフセツトすなわちひずみを補償
するために発振ループに均一な補助遅延を入れておいて
もよい。ここで例に示す４相差動符号化ＰＳＫ伝送方式
においては、ボ一周波数は６００Ｈｚで搬送波周波数は
１２００Ｈｚであると仮定している。

本発明の目的と特徴は図面を参照して以下の詳細な説明
によつて明らかになると思われる。図には受信ＰＳＫ信
号入力リード１０、リミタ１１、リード（１５乃至１８
）のタツプを有する多段シフトレジスタ１３、固定発振
器１２、分周器１４、排他的０Ｒゲート１９，２０、Ｎ
ＡＮＤ）ｆート２１，２４および２８、インバータ２５
、フリツプーフロツプ２６および２７、モノパルサ３０
、比較器３１、固定遅延３２、位相制御発振器３３およ
び出力線３５を含むサンプルタイミング回復回路を示す
。シフトレジスタ１３は先に述べた復調器のものと実質
的に同一であるが、段８，６４，７２に追加のタツプを
有している。

固定発振器１２の６１４．４ＫＨｚの出力を４逓降回路
１４で逓降し１５３．６ＫＨｚの歩進周波数が得ら瓢実
効的に各ボ一時間幅で２５６サンプルがとられることに
なる。各ボ一時間には搬送波が２サイクルあるから、各
々の搬送波サイクルでは１２８サンプルがとられること
になる。従つて第６４段目のタツプのサンプルは位相変
化が生じていないとすれば、入力から１８０度ずれてい
ることになる。しかしながら、もし位相変化が生ずれば
、６４サンプル離れたタツプの間の位相が逆相であると
いう条件が変化する。さらに、第８タツプは入力から約
２２．５度離れており、第７２タツプは第８タツプから
１８０度離れている。従つて、第８タツプと第７２タツ
プは１８０度の位相差を持つ第２のタツプの組となる。
リード１５上の入力サンプルとリード１６上の第６４タ
ツプのサンプルは排他的０Ｒゲート１９に与えら粍その
出力は両方の入力が同一であるときには高レベルで、両
方の入力が相補的であるときには低レベルとなる。

従つて排他的０Ｒゲート１９の入力が相補的であるとき
にはシフトレジスタの入力と第６４段のサンプルは１８
０度逆相であることを示して、その出力は低レベルとな
る。同様に第８タツプと第７２タツプのサンプルはリー
ド１７および１８を通して排他的０Ｒゲート２０に与え
ら礼その出力はやはりその入力が２進的に逆であるとき
には低レベルとなる。排他的０Ｒゲート１９および２０
の出力はＮＡＮＤゲート２１によつて組合され、その出
力はその両方の入力が高レベルになつたときに低レベル
となり、それ以外では高レベルとなる。

ＮＡＮＤゲートの出力が低レベルであることは受信信号
に最低２２．５度の位相が生じたことを示す。フリツプ
ーフロツプ２６はその点Ｄにおける低レベル入力に応動
して、ＮＡＮＤゲート２４を通してそのＣ入力に次の６
１４．４ＫＨｚのパルスが与えられると、それに一致し
てその補元出力０を高レベル状態とする。フリツプーフ
ロツプ２６の高レベル出力はフリツプーフロツプ２７を
６１４，４ＫＨｚの周波数のパルスの間の短い間隔によ
つて決まる短い遅延の後にその出力Ｑに高レベルを生ず
るように反転する。次のリード２２からの高速クロツク
２２はインバータ２５を通してフリツプーフロツプ２７
のＣ入力に与えられる。フリツプーフロツプ２６および
２７からの同様の高レベル出力はＮＡＮＤゲート２８で
組み合わされ、その出力を瞬時的に低レベルとする。

図示のフリツプーフロツプ装置は微分器として動作する
ことになる。ＮＡＮＤゲート２８の出力状態のこの瞬時
変化はモノパルサ（すなわち、ワンシヨツトマルチパイ
プレータ）を動作してボ一時間幅の半分に等しい幅のパ
ルスを生ずる。この例ではこの幅は？秒である。モノパ
ルサ３０の出力の１２００で 近くに示された波形３８は夫々のダイビツト符号の間の
位相変化の瞬時の差によつて主として決まるジツタを有
する前縁と後縁を持つた矩形パルスである。

モノパルサ３０はボ一時間幅の半分だけフリツプーフロ
ツプ２６の動作を禁止するためにその主出力パルス幅の
間だけリード２３上に禁止出力を生ずる。

従つてモノパルサは各ボ一時間幅の前半だけでトリガさ
れる。禁止出力はＮＡＮＤゲート２４に与えられ、そこ
から高速クロツクがリード２２を通して得られる。位相
制御発振器３３はこの例では６００Ｈｚであるボ一周波
数で動作する局部発振器である。

便宜上、発振器３３の周波数は６１４．４がボ一周波数
の第１０２４次高周波であることから固定発振器１２の
出力を周知の方法で逓降することによつて導出される。
発振器３３は固定遅延３２、比較器３１、リード３６を
通してループに接続されている。モノパルサ３０の出力
は比較器３１の他方の入力に接続されている。従つてリ
ード３６上の比較器３１の出力はモノパルサ３０と発振
器３３の夫々の出力の間の位相差に比例する。固定遅延
３２は発振器の出力をこの装置で検出される遷移時と実
際のボ一時間の間の遷移時の間の平均オフセツトだけ、
すなわち２２．５度（シフトレジスタの８段）だけ遅ら
せる。波形３７は図の遅延３２の出力の近くに示してあ
るが、モノパルサ３０の出力を表わす波形３８に比べて
実質的にジツタのないものであることを示している。比
較器３１によつて監視される位相差を使用して発振器３
３の位相を調整するには周知のいかなる方法によつても
よい。

もし発振器３３の周波数が固定発振器１２から、カウン
トダウン分周器のチエーンによつて得られるのであれば
、比較器３１からの差信号を利用して実質的に同期がと
れるまで分周器の各段に与えられるパルスを加えたり削
除したりすればよい。出力リード３５上に現われる発振
器３３の定常出力はボ一時間幅の中央で変化する６００
Ｈｚの周波数の矩形波として波形３４で表わされる。

もし急峻な変化ではなくボ一時間幅の中央でサンプリン
グウインドウが必要になれば、固定した９０度の移相を
用いることができる。以上本発明をその特定の実施例に
ついて述べて来たが、特許請求の範囲と精神を逸脱する
ことなく、当業者には多くの変更が可能であることを了
解されたい。

本発明を要約すれば次の通りである。

（１）実質的に一定の周波数を持つ搬送波を用いた差動
コヒーレント位相変調同期データ伝送方式におけるタイ
ミング回復回路において、伝送媒体からの受信搬送波の
複数個の連続したサンプルを蓄積する遅延媒体と、．談
遅延媒体から該搬送波の周波数の半サイクルの整数倍だ
け離れて蓄積されたサンプルを取り出して正の相関がそ
の位相変化を示すような形で相関をとる手段と、少くと
も二つのこのような相関手段の出力を組み合わせて該搬
送波で生じた位相変化が信号の歪みによるものではない
真の変化であることを示す手段と、該組み合わせ手段に
よつて制御されて同期信号時間幅に対して相対的に所定
の長さを持つ出力パルスを発生するセノステーブルパル
ス発生手段と、該方式の公称同期信号周波数の出力を有
する位相制御発生手段と、該モノステーブル手段の出力
パルスを該発振器の出力と比較して、該発振器の出力を
該モノステーブル手段の出力パルスの平均位相に向けて
調整するための制御信号を形成する手段とを含むタイミ
ング回復回路である。

２）前記第１項に記載のタイミング回復回路において、
該遅延媒体は量子化誤差を防止するのに充分なだけの受
信波のサンプルを各同期信号時間幅の中で蓄積する多段
シフトレジスタであり、該相関手段は排他的０Ｒゲート
であるタイミング回復回路である。

３）前記第１項に記載のタイミング回復回路において、
該搬送波の四分の一サイクルより小さい予め定められた
相対的位相差を持つ二つの相関手段の設けられたタイミ
ング回復回路である。

４）前記第１項に記載のタイミング回復回路において、
該モノステーブルパルス発生手段はその出力パルスが発
生されている間は該組み合わせ手段からの制御信号を禁
止するようになつているタイミング回復回路である。

５）搬送波の半サイクル以上にわたつて受信波の複数の
サンプルを蓄積する遅延媒体を含む実的に一定周波数の
搬送波による同期位相変調デイジタルデータ信号の復調
器との組み合わせにおいて、該搬送波の完全なサイクル
の整数倍だけ離れた該遅延媒体上のサンプル点の間の位
相を比較し、比較が不一致であると該比較手段の出力の
密度を増加するようになつた比較手段と、該比較手段に
よつてトリガされるモノステーブルパルス発生手段と、
所望の同期サンプリング波の周波数に等しい公称周波数
を有し、該セノステーブル手段によつて制御された位相
を有する位相制御発振器手段とを含む組み合わせである
。

（６）前記第５項に記載の組み合わせにおいて、該遅延
媒体は該搬送波の半サイクル毎に所定数の段を有するシ
フトレジスタであり、該比較手段はその入力が該所定数
だけ離れた該シフトレジスタの段からとられる複数個の
排他的０Ｒゲートと、それぞれの入力が該所定数の段よ
り集合的に少ない段だけ離れている少くとも二つのこの
ような排他的０Ｒゲートの出力を組み合わせる一致手段
とを含むことを特徴とする組み合わせである。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明に従う差動符号化ＰＳＫデータ伝送
方式のデイジタルタイミング回復回路のプロツク図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 受信搬送波信号の１サイクル以上にわたる受信搬送
   波信号の複数個のサンプルを蓄積し、該搬送波信号の周
   波数の半サイクルの間隔をもつた複数のタップ対を有す
   るシフトレジスタ（例えば１３）、該シフトレジスタの
   タップの出力における半サイクル間隔の異なるサンプル
   対毎の相関をとり、各サンプル対における正の相関がそ
   の位相変化を示すようにしている１対の相関器（例えば
   １９、２０）、及び該相関器対の出力を組合せる組合せ
   回路（例えば２１、２６、２７）とを含む復調器と組合
   わされたタイミング回路において；該組合せ回路の出力
   に応動してデータの公称信号周期に対応する所定の長さ
   の出力パルスを発生するモノステーブルパルス発生器、
   出力データの公称信号周波数である位相制御発振器（例
   えば、３３）、及び該発振器の出力と該パルス発生器の
   出力とを比較する比較器とを含み、該比較器は該パルス
   発生器の出力パルスを該発振器の出力と比較し、該発振
   器の位相が該パルス発生器の平均位相と一致する方向に
   該発振器を調整するための制御信号を形成していること
   を特徴とする復調器と組合わされたタイミング回路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のタイミング回路におい
   て、前記相関器は排他的論理和ゲートであることを特徴
   とするタイミング回路。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のタイミング回路におい
   て、前記２つの相関器は搬送波信号の１／４サイクル以
   下の所定の相対的位相差を有することを特徴とするタイ
   ミング回路。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のタイミング回路におい
   て、前記モノステーブルパルス発生器は、出力パルスを
   発生している期間だけ組合せ回路からの制御信号を禁止
   することを特徴とするタイミング回路。