JPH037301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、デイジタルFM信号のようなデイジ
タル変調信号からデイジタルデータを再生するに
好適なデータ・ストローブ装置に関する。

〔発明の背景〕

デイジタル信号を変調する方式の１つとして、
デイジタル信号をいわゆるFM（Frequency
Modulation：周波数変調）信号に変調するデイ
ジタルFM方式（Bi−Phase Mark方式そも呼ば
れる）がよく知られている。

このデイジタルFM方式は、例えば、「日経エ
レクトロニクス」1978年12月号第128頁にも記載
されているように、状態反転間隔を最小でビツト
周期（Ｔ）の1/2に、最大でビツト周期に等しく
でき、また、クロツク再生、データ復調が容易で
あるという特徴がある。

このデイジタルFM方式により得られる信号の
波形図を第１図に示す。同図で、ａは信号のビツ
ト周期Ｔのシリアルデータ列を示し、ｂはこのデ
ータに基づいた、デイジタルFM方式による変調
信号を示す。

この図に示されているように、デイジタルFM
方式は、データの境界で常に状態反転させ、かつ
データ“１”に対しては、データ境界より時間
0.5T遅れた時点で状態反転させる方式である。
その結果、同図ｂに示すように、デイジタル信号
のデータに対して、信号の相隣り合う立上りと立
下りのエツジE₁、E₂、…の時間間隔は0.5TとＴ
の２値だけを有する信号態様となる。

このデイジタルFM方式の信号を復元する場合
の従来装置を第２図に示す。また、第３図は、第
２図のデータ再生回路の各部波形を示す。なお、
第３図ａは第１図ａと同じシリアルデータであ
る。第２図において、送信源１より送信されてき
たデイジタルFM信号は、伝送路２を通つたの
ち、再生増幅器３で増幅され、再生イコライザ４
によつて波形等化される。そして、第３図ｄに示
されるような信号となる。ここで、第３図ｄの信
号の零点Z₁、Z₂、…が、第３図ｃに示す記録デイ
ジタルFM信号のエツジE₁、E₂、…にそれぞれ対
応するように特性づけられる。従つて、この再生
イコライザ４の出力信号ｄをリミツタあるいはカ
ンパレータ５により、リミツト増幅すれば第３図
ｅに示されているようにデイジタル伝送信号ｃに
対応するデイジタルFM信号ｅを復元させること
ができる。

しかし、この復元された信号ｅは、符号間干
渉、ジツタ雑音等の影響を受けているので、上記
信号ｅの最良識別点である0.5T信号の波形中心
時点で再識別を行ない、データ再生をする必要が
ある。

まず、この復元されたデイジタルFM信号ｅよ
り、エツジ検出回路６で、第３図ｆに示すような
エツジ情報を取り出し、このエツジ情報ｆに基づ
いて、位相検波器７、電圧制御型発振器（VCO）
８、ループフイルタ９で構成されるPLL（Phase
Locked Loop）回路で第３図ｈに示されるよう
なクロツク再生を行なう。

次に、再生クロツクｈの立上り、または立下り
をトリガとして、上記復元されたデイジタルFM
信号ｅをＤ−フリツプフロツプ等で構成されるス
トローブ回路１１にて、再識別する。これによ
り、符号間干渉やジツタ雑音等の影響の除去され
た再生デイジタルFM信号ｉが得られる。上記再
生デイジタルFM信号ｉは、出力端１２より、デ
イジタル信号復元回路（図示せず）に出力され、
デイジタル信号よりアナログ信号に復調される。
なお、本例では、再生クロツクｈの立上りS₁、
S₂、S₃、S₄…によつて、ストローブ回路１１をト
リガしていることは、図から明らかであろう。

以上が一般的なデイジタルFM方式のデータ再
生方法である。

データ再生過程で、符号誤り率に大きな影響を
与える要因の１つとして、上記ストローブ回路１
１のストローブポイントの偏差、つまり、上記復
元されたデイジタルFM信号ｅの0.5T信号の波形
中心点に対する再生クロツク立上り、または、立
下り点のずれがあげられる。

今、例として、デイジタル信号のビツト周期Ｔ
がＴ≒172ns、すなわち、データ伝送レート
5.8Mbit／ｓの場合のビツト誤り率対ストローブ
ポイント偏差特性を第４図に示す。ここで、デイ
ジタル信号のデータ伝送レートが5.8Mbit／ｓで
あるので、デイジタルFM方式のクロツク周波数
は11.6MHzとなり、ストローブポイント偏差の取
り得る範囲は約±43.1nsとなる。

第４図から明らかなように、ストローブポイン
トが最良識別点から±10nsずれると誤り率が約１
桁悪化する。したがつて、ストローブポイント偏
差は出来るだけ零に抑える必要がある。

そのためには、機器１台ずつ複雑な調整をしな
ければならず、調整コストがかかるという問題が
ある。また、温度特性や経年変化をも補償するこ
とは、極めて困難であるという問題がある。

上記の欠点を解決するには、ストローブ・ポイ
ントを自動補正することが必要となる。ストロー
ブ・ポイントを自動補正するには、ストローブ・
ポイント偏差情報が必要である。

今、第２図に示したデータ再生回路において、
ストローブポイントが最良識別点（0.5T信号の
中心点）よりΔTだけずれたとすると、ストロー
ブ回路１１出力信号、すなわち、再生デイジタル
FM信号は、入力信号波形ｅに対して第５図ｋに
示す波形となる。ここで、第５図ｊは、ΔTだけ
ストローブポイントの最適点がずれたクロツクで
ある。

この波形ｋから、再生デイジタルFM信号は、
ストローブポイントの情報をもつていることがわ
かり、このストローブポイント情報、すなわち、
最良識別点からの位相偏差量は、ストローブ回路
１１の入出力信号の排他的論理和（Exclusive
OR、以下Ex−ORと略記する。）をとることによ
り得られる。第５図ｍがEx−ORの出力で位相偏
差量をパルス幅で表わしている。

ここで、位相偏差量、すなわち、パルス幅を
Δθとすると、最良識別点は0.5T信号の中心であ
るから、 Δθ＝１／４Ｔ−ΔT …(1) と表わせる。

しかしながら、第５図ｍより明らかなように、
デイジタルFM方式の場合位相偏差量を表わして
いるデータD₁、D₂…の数は記録されているデー
タの“０”と“１”と割合によつて変化する。そ
して、“１”の割合が多い時は位相偏差量のデー
タ数が多く、“０”の割合が多い時はデータ数が
少ない。

したがつて、ストローブ・ポイント偏差情報量
対位相偏差量の積分値との関係は、第６図に示す
ような、伝送データによつて異なる。第６図中の
ａは伝送データが全て“１”の場合を示し、ｂは
該データが全て“０”の場合を示す。一般には、
該データは“１”と“０”が混在しているので、
位相偏差量は該ａとｂの間の値をとることにな
る。

第６図から、ストローブ・ポイントが最良識別
点（0.5T信号の中心）にあつても、得られる位
相偏差量は一定でないことは明らかである。ゆえ
にストローブ回路１１の入出力信号のEx−OR出
力より得られる位相偏差量を単に積分して、スト
ローブ・ポイント偏差情報としたのでは、該偏差
情報に伝送データ列の情報が含まれてしまうこと
になる。このため、前期位相偏差量を積分したそ
のままの形では、これをストローブ・ポイントの
補正制御信号として使用することは不可能であ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した問題点を解決し、ス
トローブポイントの偏差を自動的に補正し、誤り
率を低減することのできるデータ・ストローブ装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明では、状態反転間隔がデイジタル信号に
応じて変化するデイジタル変調信号を基準として
クロツク信号を発生するクロツク発生手段と、上
記クロツク信号の位相を制御する位相制御手段
と、上記位相制御手段から出力される位相制御さ
れたクロツク信号に基づいて、上記デイジタル変
調信号を再生するストローブ手段とが設けられ、
上記位相制御手段は、上記ストローブ手段に入力
されるデイジタル変調信号と上記ストローブ手段
より出力される再生信号との排他的論理和をとる
第１の排他的論理和手段と、上記ストローブ手段
より出力される再生信号を上記位相制御手段から
出力されるクロツク信号を反転させた信号に基づ
き、データ再生する他のストローブ手段と、上記
再生信号と上記他のストローブ手段の出力信号と
の排他的論理和をとつてクロツク制御基準信号を
発生するクロツク制御基準信号発生手段と、上記
第１の排他的論理和手段の出力信号と上記クロツ
ク制御基準信号発生手段の出力信号との差に応じ
てクロツク信号の位相を制御するストローブ・ポ
イント制御手段とから構成され、これによりスト
ローブ・ポイントの偏差を自動補正するようにし
た点にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第７図および第８図
を用いて説明する。ここに、第８図は、第７図の
各部の波形図である。

なお、この実施例は、前記第２図に示したデー
タ・ストローブ装置と共通する部分を有してい
る。したがつて、この共通部分には同一符号を付
した。また、共通部分の機能動作は、第２図で述
べた通りであるので、詳細説明は省略する。

第７図において、送信源１より送信されてきた
デイジタルFM信号は、送信路２を通つたのち、
再生増幅器３で増幅され、再生イコライザ４によ
つて波形等化される。この再生イコライザ４の出
力信号をリミツタあるいはコンパレータ５により
リミツト増幅すると、第８図ｅに示すデイジタル
FM信号が復元できる。

しかし、復元されたデイジタルFM信号ｅは、
符号間干渉やジツタ雑音等の影響を受けており、
データ再生を行なう必要がある。そのため、上記
コンパレータ５の出力信号ｅをエツジ検出回路６
に入力して、エツジ情報を取り出す。その後この
エツジ情報に基づいて、位相検波器７、電圧制御
型発振器（VCO）８、ループフイルタ９で構成
されるPLL回路でクロツク再生を行なう。この
再生クロツクは、クロツク移相回路１０に入力
し、再生クロツクの立上り点がデータ再生するた
めの最良識別点つまり0.5T信号の中心になるよ
うに移相制御される。

この移相制御信号は次のように得られる。今、
再生クロツクの立上り点、つまり、ストローブ・
ポイントが第８図ｐに示すように最良識別点から
ずれているとすると、ストローブ・ポイントのず
れ量、すなわち、位相偏差量は、ストローブ回路
１１の入力信号ｅと出力信号ｋとを入力とする
Ex−OR１６の出力として得られる。該位相偏差
量を表わす位相偏差信号波形は第８図ｒとなる。

また、上述したデータに応じて変化する位相制
御の基準信号は、ストローブ回路１５、インバー
タ１７およびEx−OR１８とで構成される回路で
得られる。すなわち、ストローブ回路１５から
は、データの出力信号ｋをＴ／４遅延した信号ｓ
が得られ、Ex−OR18により該Ｔ／４だけ遅延さ
れたデータ信号ｓとストローブ回路１５の入力信
号である遅延していないデータ信号ｋとの排他的
論理和をとることにより、最良識別点を示すＴ／
４幅のパルスをデータに対応して得ることができ
る。波形ｔが前記の回路によつて得られた制御基
準信号である。

上記位相偏差量ｒと制御基準信号ｔとは各々積
分回路１９と２０で積分されることにより、移相
制御信号としてクロツク移相制御回路１０に入力
される。クロツク移相制御回路１０は、前記積分
回路１９および２０から出力された積分値の差を
用いて、自動制御される。なお、積分値の差で制
御することにより、データ列の情報成分を相殺す
ることができ、移相制御信号にデータ列の情報成
分が含まれないようにすることができる。このク
ロツク移相制御回路１０としては、本発明者等が
先に出願した「データ再生装置」（特願昭57−
227105号）等に記載された回路を用いることがで
きる。

前記PLL回路から出力されたクロツクは、こ
のようにして得られた移相制御信号により、その
ストローブ・ポイント偏差が補正される。このス
トローブ・ポイント偏差が補正されたクロツクに
よつてストローブ回路１１がトリガされ、出力端
１２より、誤り率が軽減され、かつ符号間干渉、
ジツタ、雑音等の影響の除去されたデイジタル
FM信号が出力される。

上記の説明から明らかなように、本実施例によ
れば、データに応じた制御基準信号ｔと位相偏差
信号ｒとによつてクロツク移相回路を制御してい
るので、温度変化や経年変化の影響によるPLL
回路の電圧制御型発振器の発振周波数ずれ等に起
因し、かつ、初期の固定調整では補正できないス
トローブ・ポイントの偏差を極めて効果的に除去
できる。

また、本実施例により得られたクロツク移相制
御信号は、位相偏差信号ｒ及び制御基準信号ｔを
各々積分して得られるので、データ・エラーが発
生しても影響を受けにくいという特徴もある。

さらに、本実施例は、データに応じた制御基準
信号ｔと位相偏差信号ｒとを積分し、その差をと
ることによつて、クロツク移相回路を制御してい
るので、データ・ストローブのタイミングを最適
に制御することができ、デイジタル信号再生の誤
り率を大幅に軽減することができる。

なお、本発明は、デイジタルFM信号のデータ
に応じて移相制御の基準信号を変化させて、デー
タ・ストローブのタイミングを補正することが基
本概念であり、上述した実施例以外の他の回路構
成にしても何ら差し支えないことは明らかであ
る。

また、デイジタルFM信号にデータ時間間隔
0.5T、Ｔと異なる1.5T幅の信号を同期信号とし
て付加し、同期信号の判別をしやすくした信号に
おいても、上記実施例に示した回路構成で実施可
能であり、本発明の有効性は変わらない。

さらに、本実施例の効果は、デイジタルFM信
号の伝送路自体の特性には依存しておらず、どの
ような伝送路に対しても有効であることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、デイジタ
ル信号の伝送データ列に依存することなく、か
つ、複雑な調整も必要とせず、さらに、温度特性
や経年変化の影響を受けずに、ストローブ・ポイ
ントの偏差を自動的に補正することができる。ま
た、再生データ誤り率を大幅に軽減することがで
きる。さらに、本発明は安価で簡単な回路構成に
て実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイジタルFM信号を説明するための
波形図、第２図は従来の再生回路の一例を示すブ
ロツク図、第３図は第２図の各部の信号の波形
図、第４図はストローブ・ポイント偏差対ビツト
誤り率の一例を示す図、第５図はストローブ・ポ
イントの最適点がずれたクロツクでトリガした時
の信号波形を説明するための波形図、第６図は伝
送データをパラメータとするストローブ・ポイン
ト偏差情報量対位相偏差量の積分値の関係図、第
７図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第８
図は第７図の各部の信号の波形図である。 符号の説明、１０……クロツク移相回路、１
１，１５……ストローブ回路、１９，２０……積
分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 状態反転間隔がデイジタル信号に応じて変化
   するデイジタル変調信号を基準としてクロツク信
   号を発生するクロツク発生手段と、 上記クロツク信号の位相を制御する位相制御手
   段と、 上記位相制御手段から出力される位相制御され
   たクロツク信号に基づいて、上記デイジタル変調
   信号を再生するストローブ手段とからなり、 上記位相制御手段は、 上記ストローブ手段に入力されるデイジタル変
   調信号と上記ストローブ手段より出力される再生
   信号との排他的論理和をとる第１の排他的論理和
   手段と、 上記ストローブ手段より出力される再生信号を
   上記位相制御手段から出力されるクロツク信号を
   反転させた信号に基づき、データ再生する他のス
   トローブ手段と、 上記再生信号と上記他のストローブ手段の出力
   信号との排他的論理和をとつてクロツク制御基準
   信号を発生するクロツク制御基準信号発生手段
   と、 上記第１の排他的論理和手段の出力信号と上記
   クロツク制御基準信号発生手段の出力信号との差
   に応じてクロツク信号の位相を制御するストロー
   ブ・ポイント制御手段と、 からなることを特徴とするデータ・ストローブ装
   置。 ２ 上記ストローブ・ポイント制御手段は、 上記第１の排他的論理和手段の出力信号および
   クロツク制御基準信号発生手段の出力信号をそれ
   ぞれ積分する積分回路を有し、 ２つの積分回路からの積分出力の差に応じて上
   記クロツク信号の位相を制御する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデ
   ータ・ストローブ装置。