JPH06303224A - 2進受信機基準信号の位相をトラックし、入来シリアル2進データストリームの位相に整列させるための全デジタル法、および全デジタル位相ロックループ - Google Patents

2進受信機基準信号の位相をトラックし、入来シリアル2進データストリームの位相に整列させるための全デジタル法、および全デジタル位相ロックループ

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JPH06303224A
JPH06303224A JP400894A JP400894A JPH06303224A JP H06303224 A JPH06303224 A JP H06303224A JP 400894 A JP400894 A JP 400894A JP 400894 A JP400894 A JP 400894A JP H06303224 A JPH06303224 A JP H06303224A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全デジタルデータアルゴリズム回復法および
装置を提供する。 【構成】 この方法および装置は25%より大きいジッ
タで動作し、そこではランレングスは1000ビットよ
り多く、自己較正された遅延素子を使って局部的に発生
した時間ルーラ基準をデータ平均遷移位置に位相整列さ
せ、データアイの中心で入来2進シーケンスからデータ
を検索するためのサンプリング時間を確実に確立する。
位相調整された時間ルーラ信号は、データの遷移位置を
サンプリングするために使用され、サンプリングされた
データはステートマシーンにおいて統計学的に分析さ
れ、そこでは時間ルーラは第1および第2のベース周波
数を含む広帯域信号であり、かつ前記周波数の1つの期
間は1/(FR −FT )であり、FR は受信機局部クロ
ック周波数に等しく、FT は遠いクロックの周波数に等
しい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、シリアルデータ送受
信システムのためのデジタルアルゴリズムデータ回復に
関し、より特定的に、エッジ位置平均化およびデータ/
クロック同期化のための全デジタル法および装置に関す
る。
【0002】
【関連出願】本出願人は同時に以下の特許出願を出願
し、これらは引用によりここに援用され、出願人の高デ
ータレートデジタルデータ/クロック回復システムの局
面に関するものであり、それは(1)「デジタル的に制
御された位相シフト方法、およびデジタル的に制御可能
な継続的可変長の遅延ライン位相シフタ回路」、および
(2)「2つの2進信号の位相を比較するための方法、
デジタル位相比較器として1対のD型フリップフロップ
を含むフリップフロップ回路を用いるための新しい方
法、および2つの2進信号の間の時間遅延を比較するた
めのデジタル位相比較器回路」である。
【0003】加えて、出願人は以下の同一譲受人に譲渡
された特許出願の発明者または共同発明者であり、これ
らの出願はこの出願のデータ回復システムの局面に関連
するものであり、これらもまた引用によりここに援用さ
れる。
【0004】1.1993年6月17日に出願された特
願平05−146040 2.1993年6月17日に出願された特願平05−1
46244 3.1993年6月17日に出願された特願平05−1
46245
【0005】
【発明の背景】シリアルデータ送受信システムにおい
て、データ回復のための正しいタイミングを与えるクロ
ック情報は一般にデータストリームに埋め込まれ、クロ
ック信号を受信機に伝えるための別のラインまたはチャ
ンネルはない。クロック周波数回復およびデータとの位
相整列は一般に、受信されたデータが回復されかつ脱直
列化され得る前に実行される。伝統的に、位相ロックル
ープ(PLL)が採用され、そこでは電圧制御された発
振器(VCO)の周波数は入来データ周波数に応答して
調整される。位相獲得は単一ループシステムが使用され
るか複数ループシステムが使用されるかに依存して、同
一の位相ロックループ、または別の位相ロックループに
よって達成可能である。PLLは回復されたクロックの
位相誤差、またはVCOの出力と入来データとの間の位
相差を検出し、フィルタリングされ、かつ制御電圧に変
換された誤差信号を発生し、VCOを駆動し位相差を低
減する。その2つの位相差が排除されるかまたは一定に
なった場合、VCO出力は真に再び時間決めされたクロ
ックである。というのはVCO出力はデータに関連した
確立された既知の位相を有するからである。実際には、
データはタイミングまたは位相ジッタが存在するように
さまざまなタイプのノイズでしばしば汚染される。デー
タストリームにおけるエッジ、つまり遷移は必ずしも完
全に時間どおりに到着するわけではなく、むしろ異なっ
た「早い」または「遅い」時間に到着するので、位相ま
たはタイミングジッタとして知られるタイミングノイズ
を生じる。正しくない位相誤差が検出され、VCO制御
に対する調整が、たとえVCO周波数がデータ周波数と
同一またはそれに非常に近い場合であっても、依然とし
て試みられる。PLLはローパスフィルタを採用するこ
とによって高周波数範囲内のそのようなジッタ源の影響
を低減するように設計され、回復されたクロックのジッ
タが制限され、ループの良好な安定性が達成されるよう
にする。しかしながら、これを達成することによって他
の問題がでてきた。VCOに対する制御電圧は内部で発
生した切り換えノイズの影響を受けやすく、このノイズ
は動作周波数が増大するとより深刻になる。ローパスフ
ィルタ機能はしばしば大きな値のキャパシタおよび抵抗
器のような構成要素を採用する。これらのファクタおよ
び他のファクタはモノリシック集積回路実現化を費用の
かかるものにしてきたが、特に大規模で密なデジタル機
能を有して集積される場合にそうである。したがって、
全デジタル的な解決策が非常に望ましく、特に集積回路
の特徴寸法は、複雑な論理機能が単一のキャパシタ構成
要素よりも小さなダイエリアを使用し得るようにより小
さくなるにつれて非常に望ましい。
【0006】多くの先行技術のデジタルデータ回復アプ
ローチにおいて、調整可能なバイアス電圧または電流が
リングオシレータの遅延ユニットの遅延値を調整して周
波数同調を達成するために、または位相を調整して入来
データの位相と一致させるために採用される。これらの
先行のアプローチまたは他の先行のアプローチにおい
て、その技術は一般にあるデータフォーマット、符号化
フォーマット、ジッタ許容限界または動作周波数に対し
て特定される。1993年6月17日に出願され、同一
譲受人に譲渡された係属中の特願平05−146040
において、データ回復はビット間隔測定のために使用さ
れるディスクリートな遅延時間ルーラに基づく。この初
期の発明の時間ルーラは局部周波数基準源から生じ、デ
ータ回復のための正しい周波数情報を有する。しかしな
がら、次のビット時間間隔測定のための時間ルーラはデ
ジタル遷移が到着すると開始される。データはビット期
間の+/−25%の最大エッジ間ジッタを有すると想定
されるので、そのようなシステムに対するジッタ許容限
界は同一の範囲まで低減される。1993年6月17日
に出願され、やはり同一の譲受人に譲渡された別の係属
中の特願平05−146244において、DCD(デュ
ーティサイクル歪み)から与えられたジッタが検出さ
れ、全デジタルアルゴリズム法を使用して補償される。
このアプローチでのDCD補償システムのピーク間ジッ
タは、もとの調整されていないピーク間ジッタが+/−
25%より大きい場合でさえ、+/−25%より少なく
され得る。しかしながら、DCD補償技術は、DCDジ
ッタが支配的でなければジッタ低減に関する改良は最小
である。発明者らの初期に出願した出願の前の時間ルー
ラデータ回復スキームの制限は、それが短いランレング
スNRZIデータに限定されることである。長いランレ
ングスNRZIデータストリーム(遷移のない連続デー
タビット)に対しては、累積されたタイミング誤差は、
時間ルーラの有限誤差(または時間ルーラ遅延素子の遅
延値)が常に存在するので究極的には故障の原因とな
る。つまり、発明者の初期のシステムのジッタ許容限界
はデータランレングスが大きくなるにつれ小さくなる。
いくつかの符号化システムの設計は符号化されたデータ
のランレングスを制限するので、つまりファイバ分配デ
ータインタフェース(FDDI)においては4B/5B
コードが使用され、FC(ファイバチャンネル)におい
ては8B/10Bコードが使用されるので、発明者らの
初期のシステムは有用であった。しかしながら、スクラ
ンブルされたデータを使用するシステムのような他の符
号化システムは、ランレングス限界を保証しないかもし
れない。一般的な全デジタル時間ルーラベースのデータ
回復スキームを有する必要性があり、このスキームはビ
ット期間の+/−25%よりはるかに大きなジッタ許容
限界を有し、かつ採用されたデータまたは符号化フォー
マットにかかわらず、より長いランレングスに対して劣
化しない。
【0007】
【発明の概要】この発明の主要な目的は、特定のデータ
または符号化フォーマットを何ら必要とすることなくそ
の利点を保持し、かつ高速データ転送のために実現化さ
れ動作され得る一般的な全デジタルデータ回復法および
スキームを提供することである。
【0008】この発明の他の目的は、局部に発生された
時間ルーラ基準に対する入来シリアルデータの平均遷移
位置を検出しかつ突き止め、入来データと局部時間基準
との間の正しい位相関係を確立するデータ回復のための
デジタルスキームを提供することである。
【0009】この発明のさらに他の目的は、データ回復
のためのアナログPLLベースのシステムの代わりに、
時間較正された遅延素子、または時間ルーラベースの基
準を使用することである。
【0010】この発明のさらに他の目的は、時間ルーラ
測定が最大ジッタ許容限界を得るのにもっとも適切な位
置で開始されるように、局部に発生された時間ルーラ基
準をデータ平均遷移位置に位相整列させるための方法を
提供することである。
【0011】この発明のさらに他の目的は、局部周波数
源からの局部基準クロック信号の局部時間ルーラとの信
号組み合わせである組み合わされた、いわゆる「集積さ
れた時間ルーラ」を提供することであり、時間ルーラは
時間調整された遅延素子から発生し、その技術はデータ
のランレングスが1000より多いビットに拡張され得
るように、時間ルーラ測定の累積された誤差を大幅に低
減する。
【0012】この発明のさらに他の目的は、デジタル集
積回路実現化に適した完全なデータ回復スキームを有す
ることである。
【0013】
【発明の一般的な説明】「補償された広帯域時間ルー
ラ」を表わす信号は、検出されかつ平均化されたデータ
遷移位置と位相整列される。補償された広帯域時間ルー
ラは、データを入来シリアル2進シーケンスから読み出
しかつ検索するための回復されたタイミング信号として
使用される。時間ルーラを発生するための遅延素子は、
1993年6月17日に出願され、同一譲り受け人に譲
渡された係属中の特願平05−146245に記載され
たものと同一であってもよい。入来データは1993年
6月17日に出願された係属中の特願平05−1462
44に記載されたデジタルジッタ訂正および信号プリコ
ンディショナを通過することによって予め条件づけされ
る。データは2つの時間ルーラ素子を含む遅延ラインを
通って移動している間にサンプリングされ得る。各時間
ルーラ素子はデータビット期間の2分の1に等しい公称
遅延値を有する。集積された時間ルーラを表わす信号
は、まずデジタルアップ/ダウン位相シフタを通され
る。位相調整された時間ルーラ信号は、それから各デー
タエッジまたは遷移位置をサンプリングするまたは1組
のレジスタに位置合わせするために使用される。集積さ
れた時間ルーラの信号がデータと適切に整列されていれ
ば、時間ルーラ信号のタイミングエッジは「データア
イ」の中心として知られる位置と整列されるはずであ
る。平均遷移位置のエッジ分布の中心は、アイ中心から
2分の1ビット間隔である。しかしながら、もしこの2
つが適切に整列されていなければ、異なった組の位置合
わせされたデータがレジスタ組に存在するであろう。レ
ジスタ組のサンプリングされたデータを観察し分析する
ことによって、補償された集積された時間ルーラ信号と
入来データとの間の位相関係に関する情報を獲得でき
る。アップ/ダウン信号は位相調整決定ブロックで発生
され、位相差が低減されるように調整を行なうように回
転位相シフタに通知する。この処理は2つの位相関係が
予め特定された状態に達するまで続く。
【0014】基準周波数を基準周波数の倍数になるよう
に実時間較正された時間ルーラ信号と組み合わせて、補
償された広帯域時間ルーラを形成することによって、発
明者らは入来データ上の大きな拡張されたランレングス
に対しても適切に周波数ロックされたままである能力を
達成する。補償された広帯域時間ルーラを表わす信号は
正規のクロック信号ではない。というのはそれは単一周
波数周期信号ではなく、むしろ2つのベース周波数、基
準クロック周波数、および遅延時間ルーラ技術を使用し
て基準周波数から引き出された周波数を有する信号であ
るからである。拡張されたランレングスを訂正すること
ができるためには、周波数、またはビット期間精度は重
要になる。1993年6月17日に出願された上に参照
された同時係属出願の特願平05−146040に記載
された時間ルーラデータ回復法において、時間ルーラの
「期間」の時間経過は調整された遅延素子によって決定
される。達成可能な遅延調整分解能にも依存して、その
ような遅延素子には常に有限時間誤差がある。同じ達成
可能な調整分解能に対して、100分位数の誤差はデー
タレートが上昇し、ビット期間が減少するにつれ大きく
なる。累積された誤差は、同一の時間誤差を有する時間
ルーラが単に「カスケード」されれば非常に重要になり
得る。絶対的および相対的誤差はランレングスが大きく
なるにつれて大きくなる。そのような誤差に対する1つ
の訂正方法は、それが大きくなりすぎる前に周期的に誤
差を「補償」することである。これはもちろんより高い
タイミング精度を持った別の時間ルーラまたは時間基準
を必要とする。実際、データ周波数のN分の1でのみ動
作し得る局部周波数基準源は、より高い精度を有するこ
とが可能である。FDDIスタンダードを含む多くのシ
ステムは、受信機側の局部周波数源が送信機側の周波数
源に対して最大の周波数ずれ+/−50ppm(100
万分率)を有するようにされることを特定する。+/−
50ppm精度(これは現代の水晶発振器技術を使って
達成することは難しくはない)に対し、+/−1%より
少ないタイミング誤差が基準クロックの200サイクル
の累積、つまり200×Nビット期間に対して発生す
る。それほど多くのサイクルの間カスケードされた時間
ルーラから累積された時間誤差はもっと大きいものにな
るであろう。発明者の解決策は、局部基準クロック信号
(パラレルデータクロックまたはバイトクロックとして
既知である)を使用して、遅延が発生した時間ルーラを
訂正することである。基準クロック信号が入来データ周
波数でNの時間ルーラ期間が基準クロック(バイトクロ
ック)期間内に発生されるように、基準クロック信号が
データレートの1/N倍であると仮定し、各時間ルーラ
期間がN番目の時間ルーラ期間の終わりに+Teのタイ
ミング誤差を有すると仮定して、+(N×Te)の総時
間誤差が累積される。しかしながら、各バイトの最後の
時間ルーラ期間が−(N×Te)の量だけ修正されれ
ば、時間誤差は完全に補償される。発明者の「補償され
た広帯域時間ルーラ」概念を使用することによって、こ
の発明の方法によりデータランレングスは回復されたデ
ータに誤差を生じることなく何千ものビットを上回るこ
とが可能である。
【0015】
【詳細な説明】図1は局部に発生された補償された広帯
域時間ルーラおよびデータ遷移平均化を使用するデータ
トランシーバの全体のブロック図を示す。
【0016】図1を参照して、データを送信するため
に、トランシーバ1はバス11上のNビットパラレルデ
ータTDATAを受信し、それを直列化し、直列化され
たデータSEROをライン12上に送り出す。トランシ
ーバはライン13上のシリアル入来データSERINを
受信し、ライン16上の補償された広帯域時間ルーラの
位相シフトされたコピーを表わす回復されかつ再び時間
決めされた信号SBITCK16′を使用して、そのデ
ータをDフリップフロップ15の出力から回復する。回
復されたデータRDATAとしての脱直列化されたNビ
ットパラレルデータはライン14上に送り出される。デ
ータ周波数の1/Nで駆動する局部クロックとしての基
準周波数源発生クロック信号LCLKはライン31上に
取り込まれる。LCLKまたはその周波数の精度は遠隔
送信機/受信機のクロック周波数に対して特定される。
「補償された広帯域」時間ルーラ信号BITCK16
は、ビットレートクロックに等価であり、補償された広
帯域時間ルーラジェネレータおよびレギュレータブロッ
ク30で発生され、ライン16上に出力される。この信
号はデジタル位相シフタ56のデジタル調整可能遅延5
0、図33に送られ、そこで位相シフトが行なわれ、か
つそこから位相調整された集積された時間ルーラ信号S
BITCKがライン16′上に出力される。BITCK
信号は局部周波数基準源LCLKから発生されるが、こ
の局部周波数基準源はライン13上の入来シリアルデー
タSERINと位相関係を有さず、かつゆえにそのデー
タを読み出すまたはサンプリングするために直接使用で
きない。ライン13上のシリアル入来データSERIN
は予め条件づけられ、図2、信号プリコンディショナ2
0′によってデューティサイクル歪みを補償することが
でき、その結果予め条件づけられた入来データはライン
13′上で有効である。代替的に、シリアル入来データ
SERINは、コネクタ13″を介して、データ回復の
ためにDフリップフロップ15のD入力に直接与えるこ
とができる。その理由はこのスキームは大きなジッタ許
容限度を有しており、データはデューティサイクル歪み
ジッタがある場合でさえ確実に回復され得るからであ
る。後者の場合、ルーラ遅延20の2つの1/2Tb時
間ルーラ遅延素子22および23のみが必要である。ラ
イン13″上のシリアル入来データはカスケードされた
時間ルーラ遅延22および23に送られ、その各々がビ
ット期間の半分に等しい時間経過の間遅延する。エッジ
分布サンプラ81はノード25から29のレベルステー
タスをサンプリングし、データ遷移の場所をとらえる一
方で、データ信号波は時間ルーラ遅延を移動している。
ノード25−29上の異なった分布パターンは、サンプ
リングが異なった位相例で行なわれた場合に観察され
る。この配列において、位相が調整された信号SBIT
CK16′は遷移のステータスをとらえるためにサンプ
ラをストローブするために使用される。SBITCK1
6′もまたライン13″上のデータを読み出すためのD
フリップフロップ15のためのクロッキング信号として
使用されるので、SBITCKと入来データSERIN
とのもっとも適切な位相関係は、SBITCKサンプリ
ングエッジがデータアイの中心と整列されることであ
る。もし時間ジッタが入来データに何も存在しなけれ
ば、すべてのデータ遷移はノード27で、またはノード
27の近隣でとらえられるはずである。言い換えれば、
クロッキングエッジSBITCKがSERINデータ遷
移から時間で2分の1ビット離れていれば、それは「ロ
ック状態の位相」と呼ばれる。実際には、データエッジ
に関連するタイミングジッタが常に存在する。分布され
たエッジはある数のエッジがとらえられれば観察される
はずである。サンプリングされたエッジ分布情報はバス
85を介して位相調整決定ブロック82に送られる。と
らえられた分布データは分析され、回転位相シフト制御
56に位相誤差の方向を知らせる決定がブロック82で
行なわれる。再び時間決めされた、または位相調整され
たクロック信号SBITCKがデータアイの中心と整列
されなければ、コマンドがライン88UPDNEN(ア
ップ/ダウン調整可能)および89UPDN(アップま
たはダウン)を介して、位相シフタ56の回転位相シフ
ト制御に送られ、ステップで位相調整を生じる。この処
理は位相整列が達成されるまで続けられ、周波数ドリフ
トによる予め特定された位相誤差が発生するたびに再開
される。
【0017】図3では補償された広帯域時間ルーラ発生
器および時間ルーラレギュレータ30のための詳細なブ
ロック図が与えられる。時間ルーラ発生器の機能は19
93年6月17日に出願された係属中の特願平05−1
46245においてより完全に記載される。各々が2分
の1Tb の遅延を有する複数個のカスケードされた調整
可能な遅延素子21′は、バス1000上のアップ/ダ
ウンシフタ90′によって制御される。図4のタイミン
グ図をも参照して、局部基準クロックLCLKが各遅延
素子21′がビット期間の半分に等しい時間経過を示す
ように、時間ルーラ遅延素子21の調整および較正をど
のように制御するかが見られる。5X周波数逓倍がこの
例において想定される。パルスジェネレータ34はノー
ドBT1、301で、すべてのLCLK立ち上がり縁3
10、321などで、パルス312、322などを与
え、ビット期間の半分に等しい幅を有するパルスの立ち
上がり縁を発生する。図3のパルスジェネレータ34は
ライン33上の出力、次に遅延される最初の時間ルーラ
パルスに応答する。パルスジェネレータ34の出力はB
T1である。各1/2Tb遅延素子21′の遅延値がす
べてのビット間隔でその公称値に較正されれば、このパ
ルスの遅延されたコピーはノードBT2、302からB
T5、305で発生される。これらのパルスは、送信さ
れかつ直列化されたデータ周波数を決定するのを助ける
時間ルーラに応答する信号である。このパルスは数個の
カスケードしているこのような時間ルーラ遅延素子2
1′からなるシリアル遅延ラインを「移動」し、ノード
Bt1からBt5ですべてのビット間隔でパルスを発生
し、発明者らのデータ回復プロセスにおける周波数情報
を与える。誤差はそのような連続ビット間隔の数が増え
るにつれ累積される。発明者はこの時間ルーラを「ビッ
トレート」時間ルーラと呼ぶ。その理由はこの時間ルー
ラは「バイトレート」基準周波数クロック信号LCLK
から生じ、それはビット分解能での時間測定を与えるか
らである。無限に小さい遅延調整が遅延調整プロセスで
達成されれば、またはNのそのようなビットレート時間
ルーラ経過がそれらが発生された1つのバイトレート時
間ルーラにまったく等しければ、ビットレートルーラは
非常に多くの回数使用され得る。しかしながら、Tbの
N倍は達成可能な調整可能なタイミング分解能のために
LCLK期間に等しくない。シリアルリンクデータ送信
および回復において、発明者らはデータ遷移のない場合
の時間経過を「測定する」ために、回復された信号また
は時間ルーラを使用する。各時間ルーラが1%のタイミ
ング誤差を有すれば、1つのビットスリップが100ビ
ット後に発生するであろう。これは全デジタルデータ回
復アプローチにおいて特に問題である。その理由はステ
ップまたは有限時間または遅延調整のみが利用可能であ
るからである。しかしながら、「バイトレート」時間ル
ーラは非常に正確であり、調整分解能に依存しない。水
晶周波数源の従来の精度により、スペックのタイミング
からはずれた誤差のうちの著しいものを累積することな
く、何百もの時間連続バイトサイクルの間の時間測定の
使用が可能になる。図4を参照して、BT1、301か
らBT5、305の信号は論理OR回路で組み合わさ
れ、信号BITCK16を発生する。発明者はこのOR
処理された出力を「補償された広帯域」時間ルーラ、B
ITCK16と呼ぶ。発明者がこれを「補償された広帯
域」と呼ぶのは、それが異なったベース周波数を有する
2つのタイプの時間ルーラの組み合わせであるからであ
る。広帯域時間ルーラBITCK16はビットレートク
ロックのように作用するが、正規のビットクロックとは
異なることに図4から注目されたい。このタイミング図
において、BITCKのサイクルは1つのグループにお
いて5である。サイクルT1からT4は時間において同
一である。というのはそれらは信号を同一のビット遅延
時間ルーラ素子だけ遅らせることから発生されるからで
あり、一方サイクルT5は時間ルーラのタイミング誤差
が存在すれば他の4つとは異なってもよい。従来のクロ
ックでは、期間T5は、もしそれが信号BT4を時間ル
ーラ遅延素子だけ遅延させることによって決定されれ
ば、時間ライン323によって示される時間に終わる。
実際、第6番目のビット333の立ち上がり縁はエッジ
322によって発生され、これは321でLCLK31
の立ち上がり縁によって発生される。323と333と
の間には時間ギャップがあり、これは実際には期間T1
からT4において発生された時間ルーラの累積されたタ
イミング誤差である。この例の時間「測定」の点から、
ビット時間ルーラはすべての5つの連続ビット内の4ビ
ットを決定するために使用され、一方バイトレート時間
ルーラは5番目のビットのための立ち上がりトランザク
ションを決定するために使用される。結果として、周波
数精度はバイトレートクロックLCLKによってのみ制
限される。100ppmほどの所与の周波数ずれ仕様
で、このタイプの補償された広帯域時間ルーラを使用す
るデータ回復は、何百ものバイト時間または何千ものビ
ット期間時間、つまりデータ遷移のない期間のランレン
グスに耐えることが可能である。
【0018】補償された広帯域時間ルーラBITCK
は、そのクロッキングエッジが波形365に示されるデ
ータ「アイ」の中心と整列されさえすれば、ライン13
上のシリアル入来データをサンプリングまたは回復する
ために使用可能である。図4において、BITCK16
は広帯域時間ルーラSBITCK16′の位相シフトさ
れたコピーを作るためにTddの量で遅延または位相シ
フトされなければならず、そのタイミングエッジ(立ち
上がり縁)は破線344によって示されるデータアイの
中心と整列される。この整列が達成された場合、位相シ
フトされたSBITCKの立ち上がり縁と平均データ遷
移位置との間の時間は、時間間隔366に示されるよう
に、ビット期間の半分であるはずである。もし位相調整
または整列されたSBITCKがデータ遷移位置を「サ
ンプリングする」または「とらえる」ために使用されれ
ば、破線355によって示されるサンプリング例から半
ビット時間離れたところに中心決めされたエッジ分布が
予期される。
【0019】図5はDCDプリコンディショナのブロッ
ク図である。DCD補償器20′の機能は、1993年
6月17日に出願された係属中の特願平05−1462
44においてより詳しく説明される。
【0020】遷移分布サンプラ(図6) 図6において、図1からのエッジ分布サンプラブロック
81の一実施例、ならびにその位相調整決定ブロック8
2および時間ルーラ遅延素子22、23への接続が示さ
れる。この実施例において、SBITCK16′はラッ
チ810のためのクロッキング信号として使用され、そ
の入力はノード25から29である。ノード27に到着
した信号はノード25に見られるものより半ビット時間
遅く、ノード29に到着した信号はノード27に見られ
るものより半ビット遅い。ノード27はW0と名付けら
れる。その理由はデータエッジまたは遷移が、もしSB
ITCKがデータアイの中心と整列されれば、そのあた
りでとらえることが予期されるからか、またはそれらが
「ロック状態」であるからである。ノード26および2
8は遅延素子からのタップであり、それらの正確な位置
決めの重要性については後に論じる。説明のために、発
明者はここで遅延素子の中央にタップがあると想定す
る。これらの5つのノードはSBITCKのサンプルク
ロッキングエッジに対して数個の領域を構成する。領域
については図7も参照されたい。
【0021】インナ領域(I)−−データ遷移が2つの
中央ノード26と28との間にあるときにとらえられる
領域101、アウタアーリ領域(OE)−−データ遷移
がノード25と26との間にあるときにとらえられる領
域105、アウタレイト領域(OL)−−データ遷移が
ノード28と29との間にあるときにとらえられる領域
106、アウタ領域(O)−−OEとOLとの論理OR
組み合わせ、アーリ領域(E)−−データ遷移がノード
25と27との間にあるときにとらえられる領域10
3、レイト領域(L)−−データ遷移がノード27と2
9との間にあるときにとらえられる領域。
【0022】排他的OR(XOR)ゲート815は、遷
移がこれらの領域のうちの1つでとらえられるかどうか
を決定するために使用される。たとえば、SBITCK
がサンプリングしている間に遷移がOE領域にあれば、
出力805および806でサンプリングされた2進レベ
ルは、XOR出力OE821が「1」であるように異な
っているであろう。もしそれが「ロック状態」である
か、またはサンプリングクロックSBITCKがデータ
アイとよく整列されていれば、とらえられた遷移は1つ
しかないはずであり、その結果823または824が
「1」であり、すべての他のXOR出力は「0」であ
る。821か823のいずれかでの「1」によりXE8
25が「1」になり、これは遷移が「アーリ」領域でと
らえられることを意味する。822かまたは824のい
ずれかに「1」があれば、XL826が「1」になり、
これは遷移が「レイト」領域でとらえられることを意味
する。遷移がアーリ領域でとらえられ、その結果XEが
「1」であり、一方XLが「0」であると仮定すると、
信号ISBITCK16″のクロッキングエッジはAN
Dゲート817の1つによってゲートを通され、「アー
リ」カウンタ831は1だけインクリメントされる一方
で、「レイト」カウンタ832は、XLがクロッキング
信号ISBITCKがレイトカウンタ832をインクリ
メントすることを妨げる「0」であるという事実のため
に、変化しないままである。多数のサンプリングサイク
ルの後、「アーリ」カウンタ831および「レイト」カ
ウンタ832は、とらえられたアーリおよびレイト遷移
にそれぞれ等しいカウントの数を受ける。その2つの間
の違いをみつけ登録するためのテスト(E−Lテストと
呼ばれ、サンプリング期間における総アーリマイナス総
レイトを意味する)は、アップ/ダウンカウンタ841
で計算され、バスライン87を介して位相調整決定82
に出力される。同一の分析が「インナ」および「アウ
タ」領域でそれぞれとらえられた遷移のための「I」お
よび「O」領域に当てはまる。その2つのためのとらえ
られた遷移における差のためのテスト(I−Oテストと
呼ばれる)は、減算器I−O843で計算され、これは
インナおよびアウタ領域でとらえられた遷移に対する差
を保持する。減算器B−S843はB(「アーリ」およ
び「レイト」領域の双方においてまたはアーリまたはレ
イトのいずれでもない)、およびS(単一の遷移のみが
とらえる)に対する差を保持する。この2つの間の差の
テストはB−Sテストと呼ばれ、これもまたバスライン
85′を経て決定82に送られる。遷移が「E」および
「L」領域の双方でとらえるか、またはどちらの領域で
も遷移が何もとらえられない場合には、XE825およ
びXL826の出力は同一の論理レベルであり、それで
XOR829の出力は0であり、他の態様では「1」で
ある。カウンタB(両者のための)およびS(一方のた
めの)はそれに従ってインクリメントされる。カウンタ
および減算器の内容は、調整決定を行なうために位相調
整決定ブロック82が必要とするエッジ分布情報であ
る。
【0023】図9から図20は位相調整決定プロセスの
ためのエッジ分布分析を例示する図である。図7におい
て、位相シフトされた集積された時間ルーラ信号SBI
TCK16′が示され、検出領域は前に説明されたよう
に規定される。重なったアイ図フォーマットで描かれた
データ波形、ならびに立ち上がり縁(402)および立
ち下がり縁(403)それぞれのためのエッジ分布のた
めのヒストグラム情報は、ヒストグラムがより高い集中
を有するところでラインの高まった集中として示され
る。図7および図8の行(A)は「インロック」状態
(またはゼロ度ずれ)を例示し、そのときSBITCK
の立ち上がり縁は、ライン401によって示されるよう
に、データアイの中心と整列される。この場合の分布の
観察は図8を参照して明らかになる。
【0024】1.ほとんどすべての遷移は「I」、10
1、領域内でとらえられる。分布の末端402′におけ
るいくつかのエッジは「O」領域内である。列111に
示されるI−Oテスト結果は位置最大値をとるはずであ
る。
【0025】2.分布の対称性および整列のために等し
い遷移が「E」および「L」領域でとらえられる。列1
12に示されるE−Lテスト結果は0であるはずであ
る。
【0026】3.1つの遷移しか各サンプリングではと
らえることができないので、列113でのB−Sテスト
は負の最大値をとるはずである。
【0027】4.ハッチングされた曲線領域402によ
って示される立ち上がり縁分布はアーリ(「E」)領域
で中心決めされ、その結果RE(ライジングアーリ)は
RL(ライジングレイト)よりはるかに大きく、一方F
E(フォーリングアーリ)はFL(フォーリングレイ
ト)よりはるかに小さい。その理由は立ち下がり縁分布
曲線403はレイト(「L」)領域で中心決めされるか
らである。
【0028】同一の分析技術がSBITCKが、各々デ
ータアイの中心に対して、行(B)における90度位相
が外れた場合、行(C)における180度位相が外れた
場合、および行(D)における−90(270)度位相
が外れた場合の状態によって例示される。もし180度
位相が外れれば、E−Lテストの結果はそれが整列され
た場合と同一であることに注目されたい。このように、
このテストは0度と180度との間の位相のずれを区別
するために使用できない。しかしながら、I−Oの数は
符号の変化で最大になり、2つの区別のための信頼でき
るテストである。列111のI−Oテストの結果は90
度または−90度位相が外れた状態の場合に対して同一
であり、かつゆえにこれらの2つの状態を区別するため
に使用できない。この情報はアップ/ダウンタイプの位
相調整の方向を決定するために必要である。しかしなが
ら、列112のE−Lテストはこれら2つに対して最大
の対向する数を有し、それでE−Lテストは明らかにS
BITCKがデータより先かまたはデータより遅れるか
を調べるためのテストである。上の分析から、テストE
−LまたはテストI−OはSBITCK位相ずれの関数
であり、2つの関数は90度位相がずれていることがわ
かる。
【0029】図9から図21において、「I」領域の幅
のばらつきおよびとらえられたデータ遷移分布のピーク
間の値のばらつきが考慮される。図9、図10および図
11は「I」領域の幅が大きい、中くらい、および小さ
い場合のI−Oテスト結果をそれぞれ例示する。「I」
領域の幅は影をつけられたエリアで示される。I−Oテ
ストは主に0度のずれと180度のずれを区別するため
のものであるので、図9のI−O曲線551によって示
される大きな「I」領域幅は、180度に近い大きな傾
斜を有し、図11の曲線553によって示される小さな
「I」領域幅よりはるかにそのタスクに適切である。図
12、図13および図14は、総データエッジ分布がビ
ット期間の約±30%の中間ピーク値を有する標準的な
ガウス分布で描かれることを除いては、同一の状況に対
するものである。大きな「I」領域幅を使用すべきであ
るという同一の結論に達することが可能である。図15
から図17は総エッジ分布のピーク間値が大きい場合の
状況を示し、図18−20はデータエッジ分布のピーク
間値が小さい場合の状況を示す。要約すると、すべての
場合に対して、大きな「I」領域幅はずれがない場合と
180度のずれの場合との間の区別をより簡単なものに
する。図18から図20はエッジ分布のピーク間値が小
さい場合の状況に対するものであり、同一の結論に達す
ることが可能である。図21a−eはエッジ分布の異な
ったテストおよびピーク間値に対する上の議論を要約し
たものである。
【0030】図21a−eは3つの異なったピーク間値
に対するエッジ分布を示す。曲線A、BおよびCはそれ
ぞれ小さい、中ぐらい、および大きいピーク間値を有す
るエッジ分布に対するものである。図21bにおいて、
データエッジ分布の平均に対するSBITCKずれの関
数としてのE−Lテストの結果は、上の3つの場合に対
してそれぞれプロットされる。このテストE−Lはまた
回路が「インロック」であるかどうかを決定するために
使用される。絶対しきい値数dが特定され、これは1サ
ンプリング期間における「アーリ」エッジの数と「レイ
ト」エッジの数との間の差に対して許容される最大数で
ある。もしこの差がdより少なければ、調整は何も行な
う必要がない。E−Lの絶対値がdを越えれば、集積さ
れた時間ルーラの「アップ」または「ダウン」位相シフ
ティングが可能化される。アップ/ダウンシフト方向は
E−Lが正の値を有するかまたは負の値を有するかに依
存する。pA、pBおよびpCのための位相整列器は、
異なったデータ遷移分布のために、同じしきい値dに対
して異なっていることにも図面で注意されたい。曲線A
のようなより小さなピーク間値を有するデータエッジ分
布は、より小さな整列誤差、pAを有する。デジタルフ
ィルタ機能もまたノイズによって生じる一時的な位相変
化からの影響を退けるために含まれてもよい。しかしな
がら、これは後に論じられる最適化されたサンプリング
サイズを選択することによって主に達成される。図21
cにおいて、位相ずれの関数としてのI−Oテストの結
果は、3つのタイプのエッジ分布に対してプロットされ
る。前述のように、E−Lの絶対値がしきい値dより下
であれば、SBITCKとデータとの位相関係は0度に
近いか、または180度の近隣のいずれかである。I−
Oテストは主にこの2つを区別するためのものであり、
これはI−Oテストがこれら2つの事例において反対の
最大値を有するので難しいタスクではない。図21dは
B−Sテストからの結果のプロットを示し、データは各
ビットに対して遷移を有し、かつこのデータに関連する
優勢なデューティサイクル歪みジッタがあると想定す
る。B−SテストはI−Oテストによって与えられる情
報より多い位相整列に関する情報を与えるわけではな
い。これは二重チェック条件として使用されてもよい。
【0031】図22はさまざまな条件に対する真理テー
ブルを示し、図2の位相調整決定ブロック82の対応す
る決定制御信号出力がまとめられている。E−L、I−
O、およびB−Sテストは各象限において予め決定され
た特徴を有し、それは位相調整決定を行なうために使用
され得る。この条件はアナログPLLベースのシステム
とは異なり、位相検出器からの位相誤差信号が即座に応
答してVCOの周波数調整を結果として生じる。誤差信
号を平滑化するためのローパスフィルタは、そのような
アナログPLLループにおいて、ノイズによって引き起
こされる位相誤差信号における高周波数成分を退けるた
めに必要であり、一方で実の周波数または位相ドリフチ
ングを表わす低周波数位相ばらつき情報を保持する。し
かしながら、このデジタルアプローチにおいて、エッジ
平均化メカニズムは固有にローパスフィルタの機能性を
有する。その理由は位相調整決定コマンドは個々のエッ
ジの位相誤差に基づいて発生されるのではなく、平均化
されたエッジ位置または多くのビットに対する位相誤差
の平均に基づくからである。テーブルの機能を実現化す
るための決定論理は相対的に単純であり得る。たとえ
ば、もし各デジタル的に制御された調整可能な位相シフ
トステップが非常に小さければ(最小遅延ユニットの遅
延)、純粋な組み合わせ論理はE−L、I−Oテスト出
力条件を、位相調整制御出力UPDNENおよびUPD
Nへの入力としてマッピングするのに単に十分であれば
よい。各ステップに対して許容された位相調整の量は、
検出された位相誤差の大きさに関わらず小さいので、別
のタイプのローパスフィルタリングがスキーム内に埋め
込まれる。付加的なデジタルフィルタ機能もまた実現可
能である。たとえば、テストの値だけではなく値の変化
率もまた調整決定を行なうためにカウントされ得る。さ
らに、様々な値調整ステップもまた検出された位相誤差
の大きさに依存して、かつ位相ずれの象限に依存して使
用され得る。「FS」出力信号(ファースト/スローモ
ードスイッチ)もまた発生され、もし検出された位相差
が±90度より大きければ、またはそれがQ2またはQ
3にあれば、より大きな位相調整ステップまたは1つの
調整における複数のステップが使用されてもよい。これ
は高速調整がしばしば必要とされる初期のロックイン期
間の間に有用である。
【0032】図23は「インロック」条件を決定するた
めの別の方法を与えるエッジ分布サンプラのための代替
の実施例の図である。ノード25から29の信号はさら
に2つの単位遅延分遅延され、2つのさらなる組のサン
プリング点325から329および425から429を
与える。SBITCK16′もまた1単位遅延だけ遅延
され、その結果サンプリング点325から329は中心
グループであり、サンプリング点25から29は左側の
グループになり、サンプリング点425から429は右
側のサンプリンググループである。エッジ分布サンプリ
ングは3つのグループすべてに対して行なわれ、位相調
整プロセスは中止されてもよいし、その回路は位相ずれ
が中心グループに対してほぼ0、左側グループに対して
正(データがSBITCKより先に進んでいる)、およ
び右側グループに対して負(データがSBITCKより
遅れている)が検出された場合に、「インロック」であ
ると考えられてもよい。
【0033】ビットシリアライザ(図24) 図24を参照して、図24のビットシリアライザ30の
ための回路が開示され、これはパラレルデータ入力を直
列化し、かつBITCKと呼ばれる「補償された」クロ
ックを与える。パラレルデータTDATA(4:0)は
入力レジスタにラッチされ、BT1の立ち上がり縁の前
のDLの立ち上がり縁でTD1からTD5で有効であ
る。TD1からTD5はTDATA(4:0)の補数で
ある。インバータ33′の入力におけるノード33は、
MOSスイッチSW1−SW5のいずれもがオンでなけ
れば、弱駆動装置35によってハイにされる。BT1の
パルスが到着すると、それは1/2Tbの持続期間の間
MOSスイッチSW1をオンする。SW1が接続されて
いる出力TD1はローであるので、MTRまたはノード
33は1/2Tbの間ローにされる。これによりT−F
F32′は12でSEROの出力遷移を生じる。半ビッ
ト遅れたBT1はローに戻り、SW1をオフし、ノード
34上のXTRを0に戻す。このシーケンスはレジスタ
のゲートされたリードアウトとして繰り返される。入力
レジスタのビットの1つが0であれば、そのビットに対
して出力SEROで遷移は何も発生しない。この動作
は、発明者の初期の同時係属中の出願である1993年
6月17日に出願された特願平05−146245にお
いてより詳しく説明される。
【0034】遅延ユニット(図25) 時間ルーラ信号BT1−BT5を与える図3の遅延ライ
ン21は、複数個のカスケード接続された調整可能な遅
延ユニット21から構成され、その各々は公称的に1/
2Tbの遅延を与える。図25は調整可能な遅延ユニッ
ト21′が好ましくは2つの部分、すなわち粗いステッ
プユニット211および細かいステップユニット212
からなることを示す。粗いステップユニット211は2
つの部分、つまり固定段遅延221および可変段遅延2
22によって形成される。固定段遅延221にはk段の
遅延セル250(d1からdk)があり、可変段遅延2
22に対してはm段の遅延セル250がある。遅延セル
250の実施例の1つは図26に示され、これは3つの
インバータを採用する。INからOUTへの遅延はT
stepとして規定され、一方INからDOUTまでの遅延
はTdop として規定される。遅延セルDV1(223)
の入力から可変段遅延222のMUX225出力DLY
Mまでの遅延は、ライン232上のデジタルコマンドコ
ードに依存し、これはMX1からMXMを介してDLY
MまでのMUX235のただ1つの経路を選択する。M
X1からMXMを介してMUX225の出力までのMU
X225における遅延はすべて同一(Tmux )であると
仮定し、かつデジタルコマンドコードはMX1からDL
YMまでの経路を選択すると仮定するか、またはもしi
の遅延段が可変段遅延222で選択されれば、粗いステ
ップユニット211の総遅延が得られる。
【0035】 Tcoarse=K(Tstep)+Tdop +Tmux +i(Tstep)=Tint +i(Tst ep ) (i=l,m) ここでTint は遅延ユニットの「固定された」部分、つ
まりその固有の遅延である。パラメータkおよびmの値
は、すべての処理および動作条件下で、ユニット遅延素
子調整可能範囲が要求される公称遅延(1/2Tb)を
生じることができるのに十分大きいことを保証するよう
に選択される。Tstep、遅延セル250の遅延、は動作
の分解能を決定する動作のベース遅延または最小調整可
能遅延である。Tint は動作周波数の上限を決定する遅
延ユニットの固有の遅延である。遅延ユニット21は、
TstepおよびTint の双方が目標にされた周波数にとっ
て満足なものであれば、単に「粗い」ステップユニット
それ自体を使用することによって構築され得る。細かい
ステップユニット212を加えることは、より高い周波
数動作およびより低い周波数またはより大きな周波数範
囲動作の双方にとって有益である。前者にとっては、T
stepより細かい調整でさえ、分解能を改良してタイミン
グ誤差を低減するために細かいステップユニット212
で達成される。後者の場合については、Tstepはより大
きな値が選択され得る(たとえば10x)。細かいステ
ップユニット212は、そのベース遅延セル遅延がより
細かい値(たとえばTstepの10分の1)である状態で
粗いステップ211と全く同じ構造を有してもよいし、
異なった構造で構築されてもよい。いずれの場合でも、
細かいステップ遅延ユニット212の遅延をやはり制御
するのはバス232上のデジタルコマンドコードであ
る。この例に対して、粗いステップ調整は各遅延素子に
与えられると仮定されたい。もし合計で10(2N=2
×5=10)の粗いステップ調整が同時に遅延ユニット
に与えられれば、10×Tstepの総遅延範囲調整が全体
の遅延ラインに対して生じるであろう。遅延ユニットに
対する別の要求は、パルスが遅延ラインを通って移動す
る間に歪みのないパルス幅を確実にするために、一致し
た信号立ち上がり間および立ち下がり間遅延である。イ
ンバータ213はDLYIN210からDLYOUT2
20への信号の極性を反転するために使用され、そのた
め1つおきの遅延ユニットに対して(またはビット時間
遅延)、信号は反転されず、遅延ユニット内の立ち上が
りおよび立ち下がり遅延におけるどんな不一致もキャン
セルされる。
【0036】図3を参照して、ライン1000上のアッ
プ/ダウンシフタ90′からのデジタルコマンドは、す
べての遅延ユニットが同一であり、かつ適切なコードが
任意の特定の事例に選ばれるとすれば、各々の遅延がビ
ット期間の半分(1/2Tb)に等しく、遅延ユニット
において±1ステップであるくらいに正確であるように
遅延ユニット21および21′の各々を制御する。
【0037】図3および図27を参照して、遅延ライン
21検出は位置合わせプロセスによって遅延ユニットの
レベルステータスを「サンプリング」することによって
実行され、このプロセスは位相検出器およびポスト遅延
60′の遅延ユニット501から506を介してBT3
からの遅延ユニットの各モニタされたノードを見る。モ
ニタされたノードは、任意の動作条件における任意の2
つの連続ノード間の時間遅延が1/2Tbより小さくな
るように選択される。サンプリングレジスタ70′はL
CLKの立ち上がり縁で各モニタされたノードのレベル
をサンプリングし、前のDTRCK立ち上がり縁の位置
を突き止める。代替的に、前の立ち上がり縁の位置を突
き止めるタスクはまた対応するRSフリップフロップを
順次設定することによっても達成され、これらのフリッ
プフロップは各モニタされたノードでのパルスの到着が
あるとモニタされたノードの各々に接続される。DTR
CK立ち上がり縁の発生時に、設定されたおよび設定さ
れていないRSフリップフロップの間の境界を突き止め
ることによって、前の立ち上がり縁の位置を決定するた
めにRSフリップフロップステータスに問い合わせるこ
とが可能である。
【0038】図27の実施例を参照して、もし遅延ユニ
ットの遅延が1/2Tbの公称値に非常に近ければ、D
TRCKの立ち上がり縁が遅延補償52′への入力に到
着した場合に、前のTRCK立ち上がり縁は遅延ライン
21および位相検出遅延60′のインターフェースにあ
るノードの周りまたはその近くのどこかであるはずであ
り、それはフルバイトクロック期間または2N遅延ユニ
ットの遅延量を遅延ライン21によって遅延されてい
る。立ち上がり縁位置を示すレベル変化は、モニタされ
たノードのレベルがDTRCKによってクロックされた
D型フリップフロップレジスタにラッチされた場合に、
この領域で観察される。この領域はライン14上のサン
プリングクロックDTRCKとサンプリングクロックD
N(j:1)のさまざまな遅延されたコピーとの間のタ
イミングまたは位相差を詳しく調べる必要があるところ
であり、それは検出ウィンドと呼ばれる。遅延ユニット
へのコマンドコードが、遅延ユニットの遅延がちょうど
1/2Tbであるように正しく設定されると仮定して、
発明者らは位相検出遅延60における遅延503の出力
上の図27および図29のノードWCNが、「ウィンド
中心ノード」になるように規定し、そこではサンプリン
グが行なわれたときに遅延が正しければ遷移が発生する
ことになっている。遅延ユニット21の遅延がちょうど
1/2Tbでなければ、遷移はウィンド中心の左側
(「アーリ」を示す)または右側(「レイト」を示す)
のいずれか側で検出される。
【0039】遅延ユニット21で使用される同一の型の
遅延セルはまた、位相検出遅延60′(501から50
6)でも使用される。
【0040】発明者らは、遅延ライン21の異なったノ
ードから、バス信号における位相検出遅延およびポスト
遅延60′からサンプリングレジスタ70′への入力を
グループ分けし、それをDN(j:1)と呼ぶ。サンプ
リングレジスタ70′からの出力は、上のノードに対し
てサンプリングされたレベルステータスであり、DST
(j:1)と呼ばれる。発明者らは「…111…111
000…」型のこのステータスコードは、「0−>1」
遷移がそれがサンプリングしているときに起こっている
ノード近くで期待されることを示すことができる。「…
001110000…」型のステータスコードは、もし
信号パルス幅が遅延ラインの遅延量に対して相対的に狭
ければ見られる。任意の2つの隣接するノード間の時間
遅延インターバルが任意の動作条件におけるパルス幅よ
り小さければ、そのパルスは2つのノード間に「埋め込
まれ」、パルスの遷移は見られないことに注目された
い。この場合の結果として生じるステータスコードは
「…00000…」である。コマンドコードが適切であ
ると仮定して、WCNは、サンプリングレジスタ70′
がレベルステータスをDFFのものにラッチした場合
に、その周りでレベル変化または遷移が発生するノード
である。温度変化または電源ノイズが、遅延ユニット2
1の遅延がもはやビット期間の半分に等しくなくなる、
または遅延ライン21の総遅延によりバイト期間にもは
や等しくなくなるように、遅延のばらつきが生じた場合
には、検出される遷移はWCNの一方側であり、遅延ユ
ニット21′の遅延が公称値より短いか長いかの指示を
与える。
【0041】図29は図27のサンプリングレジスタ7
0′の入力における波形を示し、このステータスは異な
ったタイミング条件に対してサンプリングされる。ライ
ン531は遅延ユニットがその公称値に「較正され
る」、または遅延ラインが「インロック」である場合に
そのステータスを示す。ライン532はサンプリングク
ロックDTRCKが「アーリ」の場合にそのステータス
を示し、これは遅延ユニットの遅延が、前の立ち上がり
遷移または遅延されたコピー561がWCNにまだ到着
していないように、その公称値より大きい場合と等価で
ある。ライン533は遷移561がWCNを通してしま
うようにサンプリングクロックが「レイト」である場合
のためのものである。サンプリングされたステータスコ
ードは図30のマトリックスに示される。「インロッ
ク」条件列において、遷移またはレベルステータス変化
は、WC遅延ユニット範囲(552)の−0.5および
+0.5の範囲内で発生する。「アーリ」条件列におい
て、遷移はサンプリングクロックがサンプリングしてい
る場合、ノードDD 2とDD 1(SD 2とSD
1,533との間のレベル差によって示される)の間で
発生した。これは遅延ユニットの遅延は公称値より大き
く、かつ制御は遅延ユニットの遅延を減少させるはずで
あることを示す。「レイト」条件列において、遷移はそ
れがサンプリングされている場合、SU 1とSU 2
との間のレベル変化553によって示されるノードDU
1とDU 2との間で発生した。この条件により制御
を遅延ユニットの遅延値を増大させるようにステップア
ップさせ、遷移をWCNに向けて逆に移動させる。もし
遅延ユニットの遅延が1/2Tbのその公称値に非常に
近ければ、WCNでの信号が、DTRCKが561をサ
ンプリングしているとき、図29、に遷移しているとい
う強い可能性があり、それによりフリップフロップは準
安定状態に入る。しかしながら、フリップフロップDS
T(j:1)からの出力はバイトごとに1回サンプリン
グされるので、準安定フリップフロップ分解能に対して
数個のビット期間時間を許容することができ、出力が2
つの論理状態のうちの1つに落ち着くのに適切である。
位相検出遅延60′を遅延ライン20に加えることはウ
ィンド中心位置でのより詳細な観察を与える。遅延ユニ
ット501から503によって生じる付加的な遅延は、
サンプリングレジスタ70におけるDフリップフロップ
のセットアップ時間と同様に、遅延補償ブロック52′
によって補償されるべきである。
【0042】遅延ユニットの較正は、動作において、2
つのモード、初期「パワーアップ」モードおよび通常の
動作モードを含む。これらのモードは、1993年6月
17日出願の同時係属中の特願平05−146245に
おいてより詳細に説明される。
【0043】図28はルーラ調整決定回路80′(図
3)の一実施例のブロック図である。この回路への入力
はサンプリングレジスタDST(j:1)からのステー
タスコード出力であり、それはバイトサイクルごとに1
回サンプリング処理することによって与えられる。複合
ゲート84′は立ち上がり遷移検出の機能を実行する。
XORゲート82への2つの入力が異なった論理レベル
であり、左側の入力が論理1でありさえすれば、AND
ゲート83の出力はハイになり、2つの連続ノード80
1と802との間で検出された「0−>1」遷移または
立ち上がり縁遷移を示す。任意のサンプリングされたコ
ードに対してXDST(j:1)入力バスラインには1
つの「1」しかないはずである。その理由は、もし遅延
ユニットが全体の遅延ライン21がバイト期間に等しい
時間遅延させるように、1/2Tbの公称値に較正され
るかまたはそれに近ければ、サンプリングサイクルあた
り遅延ライン21には単一の立ち上がり縁しかないから
である。1つより多い「1」がXDST(j:1)に存
在すれば、「ノイズ」条件、または「ロック・オン・2
x」条件(遅延ユニットの遅延値が1/2Tbの代わり
にTbに近いことを意味する)が示される。ステータス
デコード論理85′は、ステータスコードXDST
(j:1)をライン851から857上の7ライン検出
コードにデコードする。
【0044】図31および図32はステータスデコード
論理71の機能を示す。図31のライン800は「ウィ
ンド中心」位置を示す。検出された遷移がウィンド中心
から−0.5および+0.5遅延セルの範囲内、つまり
ゾーンD、Eであれば、XWCは「1」である。検出さ
れた遷移がウィンド中心の左(右)側の1つの遅延セル
の領域内であれば、XD1(XU1)は論理「1」であ
る。検出された遷移がウィンド中心の左(右)の3つの
遅延セル内であれば、XD3(XU3)は論理「1」に
なる。遷移がウィンド中心の左側で1遅延セル離れた領
域内にあれば、XD(XU)は論理「1」である。領域
の重なりに注意されたい。この検出コード組み合わせの
ステータスは遷移がどこで検出され、この検出された遷
移がどれぐらい速くバイトサイクルからサイクルへ移動
しているかについての情報を与える。どちらもデジタル
フィルタ機能を実現化する際に有用である。図28の調
整更新制御ブロック72′は純粋な伝統的な組み合わせ
論理回路ではない。その理由は、この回路の出力は現在
の入力コード組み合わせ、および入力/出力の歴史に依
存するからである。また、高速データコミュニケーショ
ンにおいて、バイトクロックレートは10の位のMHz
の範囲内である。結果として、ステータスサンプリング
レートは、通常の温度ドリフトまたは電源電圧のばらつ
きによって生じる遅延変化レートよりずっと高い。ステ
ータスコードにおけるデジタル「ノイズ」を「フィル
タ」して取り除き、高周波数電源ノイズによって生じる
一時的な遅延変化を無視することが必要である。異なっ
たデジタル構造はフィルタ機能を実現化するために使用
され得る。一般に、フィルタ機能は急速な電気ノイズに
よって生じる急速な位相変化を除去または無視する一方
で、遅い遅延変化によって生じる遅くかつ安定した位相
変化をアップ/ダウンシフタ90の制御に回して、適切
なコマンドコード調整を行ない、遅延ユニットの一定の
遅延を維持する。
【0045】図32は図28の調整更新制御72を実現
化するための機能テーブルを示す。列901から907
は、バイトクロックごとにサンプリングされるステータ
スデコード論理からのステータスコード入力である。列
908から910は3つの中間変数である。出力は列9
11から914に示され、そこではUDおよびROTE
Nは遅延調整のためのアップ/ダウンシフタへの制御出
力である。ROTEN=1は制御更新が必要である場合
に調整を可能化する。UDはどのように調整を行なって
(ステップアップに対してUD=1、およびステップダ
ウンに対してUD=0)、遅延ユニットの遅延をインク
リメントまたはデクリメントするかについての方向指示
を与える。FSは速い調整モードと遅い調整モードとの
間の切り換え制御である。RESTART=1は誤差ス
テータスが一貫して検出されている場合にリセットプロ
セスを可能化する。
【0046】図32を参照して、行(a)は検出された
遷移がパワーアップの場合のように、ゾーンH、図3
1、XU3の右にある場合の状況を示す。これはINC
−DLY−FASTモード(UD=1およびFS=1)
に対するゾーンであり、遅延ユニットの遅延が大きな
(粗い)ステップでインクリメントされ、速く増大され
る必要があることを意味する。この速いモードはPLL
の場合におけるようにより小さなループ時定数に対応す
る。行(b)および(c)において、検出された遷移は
ウィンド中心の依然として右側であり、したがって遅延
ユニットをインクリメントすることは依然として必要で
ある。しかしながら、遷移がすでに図32のゾーンGの
ウィンド中心から±3遅延ユニット、または±3xT
step内にあると仮定して、速い調整はこの例では何も行
なわれる必要はない。その理由は5xT stepの遅延変化
の各そのような調整は大きすぎ、他方側のゾーンAに
「オーバーシュートする」かもしれないからである。こ
れはINC−DLY−SLOWモード(UD=1および
FS=0)のためのゾーンであり、遅延ユニットインク
リメントは、PLLの場合におけるように、大きなルー
プ時定数に対応する細かいステップで行なわれることを
意味する。行(d)および(e)はIN−LOCK条件
を示し、これは遅延ラインの総遅延が、基準バイトクロ
ックと比較して±0.5Tstep内であることを意味す
る。この条件(ROTEN=0)に対して調整は何も必
要ではない。行(f)、(g)および(h)は、遅延ユ
ニットの遅延が代わりにデクリメントされる(UD=
0)必要があることを除いては、行(a)、(b)およ
び(c)におけるのと同じ状況を示す。図31は遷移が
検出される異なったゾーンに対する調整更新制御72の
全体の動作を理解するための手段を与える。行(i)お
よび(j)は誤差ステータスを示し、そこでは遷移がウ
ィンド中心の両側で検出されるか、または何も検出され
ないかのいずれかである。これらの誤差ステータスはス
テータスサンプリング処理におけるデジタルノイズの結
果であり、したがって無視されるべきである。REST
ARTは誤差が持続して検出されさえすれば活性にな
る。遅延ユニットの調整可能な範囲が十分大きいので、
それが1/2Tbの代わりにTbの時間インターバルを
遅延させれば、別の誤差ステータスが結果として生じ
る。IN−LOCK条件が誤って生じるかもしれない。
その理由は1つの遷移が遅延ライン20の中央で検出さ
れる一方で、第2の遅延がウィンド中心の周りで検出さ
れ得るからである。これはLOCKED−ON−2x条
件として図32の行(k)に示され、PLLが基準クロ
ックの第2の調波上でロックされる場合のPLLにおけ
る場合に類似している。この問題の1つの解決策は、す
べての遅延ユニットが初期セッティングとして最小遅延
値を選択するように制御コードを遅延ユニットに設定す
ることによって、遅延較正プロセスを再開することであ
る。これを行なう際に、遷移はLOCKED−ON−2
x条件を回避するようにウィンド中心の右側でまず検出
される。図32のテーブルの「*」に注目されたい。こ
れはある条件が満足されさえすれば制御が活性化される
ことを意味する。たとえば、UDに対する最後の値が
「0」である(遅延デクリメントを意味する)一方で、
現在のステータスコードがXDN=0およびXUP=1
(遅延インクリメントを意味する)に変化すれば、1つ
のオプションは、もしそれが遅いまたは細かい調整モー
ドであればUDをすぐに「1」に変えることである。そ
の理由は検出によってどくらいに大きな遅延調整が示さ
れるかに関わらず、小さなステップ調整のみが行なわれ
得るからであり、これはちょうど位相検出器出力上の高
速スパイクがローパスフィルタの大きなキャパシタによ
って「平滑化される」ようなものである。一方、もし方
向の突然の変化が示される間それが速い調整モードにあ
れば、さらなる検出結果が逆の方向調整が行なわれる前
に必要とされる。いずれの場合でも、これらのタイプの
デジタルフィルタ機能は、より少ないタイミング誤差ま
たは結果として生じるジッタで正しい遅延調整を行なう
ために実現化され得る。
【0047】デジタル位相シフタ(図2、図33−3
9) 上に示したように、発明者の発明によるデジタル位相シ
フタは、受信機の局部クロックの周波数と送信機の周波
数との間にわずかでかつ一定した差があるかもしれない
という事実を考慮する無限に長い遅延ラインがあるかの
ように作用しなければならない。
【0048】位相シフタはタップされた遅延ラインおよ
びMUXを利用し、デジタル的に調整可能な遅延を形成
して入力信号の位相シフトされたコピーを与える。アッ
プ/ダウン制御信号は遅延のインクリメントまたはデク
リメント選択を制御し、入力信号の正または負に位相シ
フトされたコピーが選択が可能化されるたびに選択され
るようにする。デジタル的に調整可能な遅延は、すべて
の動作条件において360度の範囲で位相シフトを与え
ることが可能である。オンザフライ位相シフト範囲キャ
リブレータは温度または電源変化による遅延変化を検出
し、それから入力信号がちょうど360度遅延されるデ
ジタル的に制御された遅延におけるエンド・ステージ位
置(ESP)として知られる出力タップを決定する。ア
ップ/ダウン制御が一定の正(アップ)の位相シフトが
必要とされることを示す場合には、回転位相シフト制御
は、ESPに到達するまで可能化されたクロックごとに
1タップ上に遅延経路選択を移動させる。もしさらなる
アップシフトが依然として示されていれば、位相シフト
制御は遅延経路として第1のタップを選択するように
「ラップアラウンド」し、制御がESPのような位相範
囲キャリブレータによって示されるタップ出力段を選択
する最後の選択に対して正の位相シフトステップが行な
われるようにする。同一の動作が、アップ/ダウン制御
が負(ダウン)の位相シフトが必要とされることを示す
場合に行なわれる。回転位相シフティングは位相検出お
よび調整決定論理からのアップ/ダウンおよび可能化信
号のみを必要とする。デジタル的に制御されたまたは選
択された遅延は1度に1ステップ調整され、この構成の
ために、比較するデータがない場合には位置を「凍結す
る」または保持することができるように設計される。前
の位相調整もまた制御論理によって「記憶」されること
が可能であり、これはアップ/ダウン制御信号を送るた
めに使用され、その結果ノイズ源からのある調整「パタ
ーン」またはいくつかの変調周波数が認識され、制御論
理によってフィルタされ得る。
【0049】図2を参照して、デジタル的に調整可能な
遅延50はBITCK16を受け取り、その上で位相シ
フティングを実行し、SBITCK16から出力を与
え、それは図4にも示されるように、もとの信号BIT
CK16の位相シフトされたコピーである。波形SBI
TCK16′は任意の所望された量だけ波形16から位
相シフトされたコピーである。位相シフトは回転位相シ
フト制御60からのパラレルデジタル制御コード68に
よって制御される。回転位相シフト制御60のみが回路
からの信号UPDN89およびUPDNEN(アップ/
ダウン可能化)88を必要とし、これはこの回路に正に
増加する位相シフト(UP)か、またはより少ないまた
は負に増加する位相シフト(DOWN)を与えるように
通知し、現在の位相シフト量を形成する。UPDN89
はさらなる正の位相シフトが必要とされる場合には
「1」であり、負のまたはより少ない位相シフトが所望
される場合には「0」である。UPDNEN88は調整
可能化信号である。UPDNENは、調整がクロック立
ち上がり縁が到着すると実行される必要があれば「1」
であり、現在の位相シフトが凍結されたままで維持され
れば「0」である。図35および図36の位相シフト範
囲キャリブレータ70は、動作条件の変化による遅延変
化を常にオンザフライで一定にモニタし、パラレルデジ
タルコード79を回転位相シフト制御60に送り、もと
の信号がフルサイクルまたは360度遅延される遅延ラ
インの段の位置を知らせる。RDY36は較正が実行さ
れる用意ができていることを示す他の回路からの信号で
ある。RES32はパワーアップシーケンス間、または
再開が必要である他の場合に制御をリセットするための
リセット信号である。IRG361は、位相比較器73
が信号PH0711およびPHK712がほぼ位相整列
されていることを発見する、図35、ときのインレンジ
信号である。
【0050】図33は一連のカスケードされたインバー
タ509およびMUX541、または他の速い経路セレ
クタからなる、デジタル的に調整された遅延の一実施例
である。MUXへの入力は総数でN対のインバータに対
して、ライン511、512などを経て1つおきのイン
バータごとの遅延チェーンからのタップである。MUX
への制御入力S(1)からS(N)68は、図37およ
び図1の回転位相シフト制御60からの出力であり、こ
れらはすべて対応する遅延経路を選択する1つの「1」
を除いて「0」である。制御入力S(0)は、もしそれ
が「1」であればライン510上の入力を選択し、
「0」につながれてその選択を不能化する。図33の段
DKがESPであれば、つまり信号BITCKがフルの
360度遅延または位相シフトされる段であることがわ
かれば、ライン515上の段DKの出力における遅延さ
れた信号は、ライン16上の入力における信号と一致す
るはずである。これは図34の遅延のタイミング図でよ
りよく見られ、そこでは515の出力信号SBITCK
(K)がライン16上の信号BITCK16と一致して
いる。次の正の位相シフトステップは、選択がSBIT
CK(1)511に示されるように段1に移動すれば達
成され、そこでは2つのインバータの遅延に等しい位相
シフト411が示される。終わりのない正の位相シフト
は、図33のデジタル制御68がS(1)からS(k)
までステップし、次に回転またはS(1)「ラップアラ
ウンド」するなどすれば達成可能であることがわかり、
そこではS(K)は360度の位相シフトエンドステー
ジまたはESPに対応する。集積された回路フォーマッ
トにおいて、インバータの遅延は、デジタル的に調整可
能な遅延50において、プロセス、環境および電源とと
もに変化する。所与のサイクル時間または360度の位
相シフトに対して、Kは上のファクタのために異なった
数字であり得る。正確な360度の位相シフト回転を獲
得するために、インバータの遅延は常に検出されなけれ
ばならず、そこで正確なESP場所は較正のために維持
され得る。
【0051】図2の位相シフト範囲キャリブレータ70
のブロック図は図35および図36に示される。2つの
デジタル的に調整された遅延50Aおよび50Bは図3
3の50のものと全く同じ方法で構成され、遅延を較正
してESP場所を発見するために使用される。遅延50
Aに対する制御はそれがS(0)を「1」に接続する一
方で、残りを「0」に接続することによって遅延の第1
の経路を選択するように設定され、かつゆえに「ダミ
ー」遅延として作用する。遅延50Bのための選択は、
遅延調整アップ/ダウンシフタ75からのパラレルデジ
タルコード79によって制御され、これはひいては位相
比較器74からのアップ/ダウン信号UD77および調
整可能化信号UDEN78によって制御される。制御S
(J)からS(N)は、少なくともJ段が任意のプロセ
スまたは動作条件において所与の信号に対してフルサイ
クル遅延させるために必要とされるという仮定に基づい
て較正回転を決定する。初期のパワーアップ時に、制御
は予め特定されたコードにリセットされ、遅延経路を選
択してもよく、この経路は信号のフルサイクルまたは3
60度遅延のための正しい経路ではない。PH0711
およびPHK712における遅延された信号の位相差は
位相比較器によって検出され、UD信号は位相調整制御
アップ/ダウンシフタを示し、遅延段を加算または減算
して位相差を低減するために発生される。多数の調整
後、711における遅延50Aによって遅延された信号
および712における遅延50Bによって遅延された信
号が位相が同じであれば、遅延50Bの遅延経路は、遅
延50Aによって遅延されたもとの信号に360度の位
相シフトを与える経路である。この360度の遅延経路
を選択するためのコード79は単一の「1」を含み、そ
の位置はESP場所、またはC(K)に対応する段DK
を規定する。遅延50Aおよび50Bにおける遅延経路
の差は、2K挿入器からなる純粋なK遅延ユニットの遅
延である。その理由は他の遅延経路またはその2つに
「固有の」遅延は同一であり、隠されるはずであるから
である。出力コード79(C(J)からC(N))はE
SP情報を含み、図2の回転位相シフト制御60にES
P場所を知らせるために使用される。図36の位相比較
器回路73は任意の位相検出器回路であってもよく、こ
れは711における信号PH0と712におけるPHK
の位相差を検出し、かつ正しい遅延調整制御信号UD7
7およびUDEN78が、PH0711およびPHK7
12の位相整列が結局は達成されるように発生され、か
つ位相差は360度であるかまたは遅延差は信号BIT
CKのフルサイクルであるように発生されることを確実
にする。図36は位相調整アップダウン制御信号UD7
7およびUDEN78を与えるための位相比較器73の
好ましい実施例である。位相比較器回路73は同日に出
願された関連出願「2つの2進信号の位相を比較するた
めの方法、デジタル位相比較器として1対のD型フリッ
プフロップを含むフリップフロップ回路を用いるための
新しい方法、および2つの2進信号の間の時間遅延を比
較するためのデジタル位相比較器回路」においてより詳
細に説明され、この出願は引用によりここに援用され
る。
【0052】図37は図2の回転位相シフト制御60の
詳細なブロック図である。これはフリップフロップレジ
スタ段ST(1)からST(N)を含み、2方向の36
0度の位相範囲回転シフタの制御を形成し、そこでは各
段は図2のデジタル調整可能な遅延50におけるその対
応する遅延経路の選択を制御する。もしその出力が
「1」であれば、遅延経路またはデジタル調整遅延50
における対応するMUXが選択される。360度の位相
シフト範囲較正の後、コード79を有するバスが、上述
のように、図2の位相シフト範囲キャリブレータ70か
ら発生される。このコードはボックス601に示され、
そこでは「1」の場所が矢印603よって示される。示
された例において、段ST(K)はESPに対応する。
正または「アップ」のインクリメントの位相シフト調整
が、ループ604によって示される回転シーケンスで実
行される。「1」(ボックス602で示される出力コー
ドにおいて示される)は各可能化クロックCKで右にシ
フトされる。これは「1」がS(K)が「1」になるよ
うにESP段S(K)にシフトされるまで続く。これは
この信号はこのコード選択によって360度位相シフト
されたことを意味する。決定回路からのさらなる正の位
相シフト要求により、「1」が段1にラップアラウンド
されることを引き起こすか、またはS(1)が「1」に
なり再び右にシフトされる。この回転シフティングは段
ST(K+1)がESPによって「ブロック」されるの
で、ST(1)からST(K)の範囲で発生することに
注目されたい。実際には、「1」は段ST(i)がES
Pから離れている間に「1」がシフトしている場合、E
SPの検出または正確な場所は重要ではなく、ESPを
発見するための較正は比較的長い時間間隔で、または
「1」がESPに接近している場合に行なわれさえすれ
ばよい。制限された調整分解能による360度の範囲の
較正の誤差は、「ラップアラウンド」における不均一な
調整ステップを引き起こし、データ回復の点で「位相整
列された」または「回復された」クロック上のタイミン
グジッタを生じる。負または「ダウン」デクリメントの
位相シフト調整が反対の方向で実行される。段ST
(1)からST(J−1)62は、段ST(J)からS
T(N)63より構造において単純であり得ることに、
図37において注目されたい。その理由はこれらの段に
は「ラップアラウンド」が何ら必要とされないからであ
る。前に説明したように、任意の動作条件において、所
与の周波数信号のフルサイクルを遅延させるために必要
とされる何らかの最小数の状態が常にある。やはり明ら
かに、ESP場所を見つけるための回転は段ST(J)
からST(N)に対して実行されさえすればよい。シフ
ト動作のためのクロックSBITCK16′はUPDN
EN88によってゲートされる。適切な遅延61は、遅
延経路が信号一貫性を維持するために切り換わる段から
の信号遷移が終わったことを確実にするために含まれ
る。ライン606は、「ダウン」または左シフトが必要
とされる一方で、「1」が段ST(1)において左にシ
フトされた場合に、S(1)の出力を選択されたESP
段へフィードバックする。「ダウンラップアラウンド」
はこの「1」をESPが場所決めされる段に戻す必要が
ある。通常動作において、「0」がST(1)にある一
方で、ダウンシフトが要求される場合、「0」もまた同
一のライン606を経てESP段にラップアラウンドさ
れる。すべてのレジスタ段63の出力WA(I)はOR
処理されて信号WAになるか、またはS(0)としてO
R処理され、これは「アップ」または右シフト動作にお
ける段ST(1)への入力である。いずれの場合にも、
ただ1つの「1」がすべての出力S(1)からS(N)
において許され、単一の位相シフティング遅延経路が可
能化されることを確実にする。ESP段ST(K)の右
側の出力には「1」は何もあってはならない。
【0053】図38は図37のレジスタ段の好ましい実
施例を示す。レジスタ段62はより単純なレジスタの1
つであり、段ST(1)からST(J−1)のために使
用される。UPDN89が「1」であるか「0」である
かに依存して、MUX612′はライン625′上の左
(前)段上の出力から、またはライン611′上の右
(次)段上の出力から入力を選択する。ゲートされたク
ロックCLK16″が到着した場合、「アップ」または
「ダウン」シフトが実行される。レジスタ段63は図3
7の段ST(J)からST(N)のために使用される組
み合わせ論理を有するタイプのレジスタである。レジス
タ段63はレジスタ62と同一であるが、論理ブロック
614のレジスタ機能62が加えられている。ライン6
15上の制御UPDNに依存して、ライン625上の前
段S(I−1)からか、またはライン611上の次段S
(I−1)のいずれかからの入力を選択するために、ラ
イン613上のMUX612の出力をとる。その論理へ
の他の入力は、ライン617上の現在の段C(I)、お
よびライン616上の前段双方のための図2および図3
7の位相シフト範囲キャリブレータ70からの入力7
9、およびライン606上のステージワンS(1)から
の入力である。図37のための論理は、図39にも参照
することによって理解が簡単になり、この図は等式およ
び機能のための真理テーブルを含む。各レジスタユニッ
トST(I)に対して、2つの出力、S(I)およびW
A(I)がある。S(I)は図2のデジタル調整可能な
遅延50の対応する入力を制御し、WA(I)、608
はステージワンST(1)へのフィードバック信号であ
る。示された真理テーブルにおいて、行701から70
4は、「アップ」シフトが必要とされる(UPDN=
1)場合であり、一方行705から708は「ダウン」
シフトが要求される場合である。行701および702
において、C(I)は「0」であり、段ST(I)がE
SP段ではないことを意味し、それで正常のシフトが実
行される。前段S(I−1)のステータスはDフリップ
フロップD(I)のD入力に転送され、CLK16″の
クロッキングエッジが到着するとS(I)にラッチさ
れ、一方段ST(1)またはWA(I)への入力は常に
「0」である。行703および704は、ST(I)が
ESP段(I=K、C(I)=1)であるか、またはそ
れから信号がすでに360度位相シフトされてしまった
エンドステージである状況のためのものである。行70
3において、前段が「0」であれば、その「0」はWA
(I)が「0」であるのでST(1)にラップアラウン
ドされ、一方現在の段はESP(C(I)=C(K)=
1)であり、「1」が段ST(I+1)に移動すること
が許されず、むしろ第1の段ST(1)に移動しなけれ
ばならない。「ラップアラウンド」はCLK16″の次
のクロッキングエッジがあるとS(I+1)を「0」に
することによってここで実行される。これは行704′
上で見られ、そこでは現在の段はC(I−1)=1であ
るのでESPに続く段である。サイクルnの間、ESP
段が「1」(S(I−1)(n) =1)であれば、次のサ
イクル(n+1)に対して、現在の段は「0」(S
(I)(n+1) =0)に設定され、「1」がESPを越え
てシフトすることを妨げる。一方、サイクルn上でのC
LK16″のクロッキングエッジで、WA(I)(n) お
よびS(I)(n) の双方は「1」に設定されている(行
704)、つまりS(1)はサイクル(n+1)のクロ
ッキングエッジの到着があると「1」に設定され、した
がってESPのステージワンまたはS(1)への「ラッ
プアラウンド」を終了させる。行705から708は
「ダウン」シフト動作のためのものである(UPDN=
0)。行705および706は、それらが左またはダウ
ンシフト動作であることを除いて、行701および70
2の場合と同様である。行707および708はST
(I)がESP段またはI=Kである状況である。この
とき、何が段にあろうとも、ST(1)はST(I)
(I=K)に「ラップアラウンド」される。WA(I)
はこれらがダウンシフト動作であるので、「ドントケ
ア」である。S(I)およびWA(I)のための等式は
真理テーブルの一番上に示される。パワーアップ時に、
「1」であるST(1)を除くすべての段が「0」であ
るようにリセットが行なわれるので、最小の位相シフト
が選択される。一方、位相範囲キャリブレータはC
(J)を「1」にリセットする一方で、他のものを
「0」にリセットし、その結果段Jは開始すべきESP
である。ESPは位相範囲キャリブレータがある数の較
正サイクルを終了した後その正しい位置に「アップ」移
動することが予期され、そこでIN−RANGE信号I
RG361が発生され、図1の回転位相シフト制御ブロ
ック60に送られ、位相調整プロセスを開始する。遅延
経路選択のためのUPDN信号は、開始時にはアップシ
フトするように選択しなければならないので、出力S
(I)における「1」は「アップ」移動している。いず
れの場合においても、「1」はESPを越える出力にお
いては存在することが許容されない。等式(A)は段1
から段J−1のためのものであり、一方等式(B)およ
び(C)は段Jから段Nのためのものである。回路実現
化例は従来の組み合わせ回路設計法を使用することによ
って、もしくは論理または回路シンセサイザを使用する
ことによって容易に達成され得る。
【0054】この発明を図面の実施例に関して説明して
きたが、他の実施例が考慮される。この発明の範囲は請
求の範囲によって制御されるべきであることが発明者ら
の意図するところである。
【図面の簡単な説明】
【図1】局部的に発生された「補償された広帯域時間ル
ーラ」およびアルゴリズムデータ遷移平均化を採用する
全デジタルデータ回復システムを与えるトランシーバの
機能図である。
【図2】プリコンディショニングブロックを採用する図
1のシステムの代替の実施例のブロック図である。
【図3】補償された広帯域時間ルーラ発生器およびレギ
ュレータのブロック図である。
【図4】図1および図2のためのタイミング図である。
【図5】DCDプリコンディショナのブロック図であ
る。
【図6】図1および図2のエッジ分布サンプラブロック
の一実施例のブロックおよび論理図である。
【図7】位相調整決定機能で使用されるタイミング図お
よび分析を示す図である。
【図8】位相調整決定機能で使用されるタイミング図お
よび分析を示す図である。
【図9】I−Oテスト法を分析する例示的な図である。
【図10】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図11】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図12】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図13】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図14】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図15】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図16】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図17】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図18】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図19】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図20】I−Oテスト法を分析する例示的な図であ
る。
【図21】異なったデータ遷移分布のための分布テスト
法を分析する例示的な要約図である。
【図22】位相調整決定ブロックにおけるアップ/ダウ
ンコマンドを発生するための真理テーブル組み合わせを
示すチャートである。
【図23】代替のエッジ分布サンプラの実施例のブロッ
ク図である。
【図24】図3のビットシリアライザのための概略図で
ある。
【図25】図3の1/2Tb遅延素子のためのブロック
図である。
【図26】1/2Tb遅延の遅延セルのための概略図で
ある。
【図27】図3のサンプリングレジスタのブロック図で
ある。
【図28】図3のルーラ調整決定回路のブロック図であ
る。
【図29】図27の回路のタイミング図である。
【図30】図28のステータスデコード論理の論理真理
テーブル分析を示す図である。
【図31】図28の調整更新制御の時間ゾーン分析を示
す図である。
【図32】図28の調整更新制御のための論理真理テー
ブルを表わす図である。
【図33】デジタル的に調整可能な遅延のブロック図で
ある。
【図34】図33のためのタイミング図である。
【図35】360度位相シフト範囲キャリブレータのた
めのブロック図である。
【図36】360度位相シフト範囲キャリブレータのた
めのブロック図である。
【図37】回転位相シフト制御の一実施例のブロック図
である。
【図38】図37のレジスタ段のための論理図である。
【図39】図38のための等式のテーブルおよびチャー
ト、ならびに真理テーブルを示す図である。
【符号の説明】
30 集積された時間ルーラ発生器およびレギュレータ 56 デジタル位相シフタ 81 エッジ分布サンプラ 82 位相調整決定
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04L 25/03 E 9199−5K

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2進受信機基準信号の位相をトラック
    し、入来シリアル2進データストリームの位相に整列さ
    せるための全デジタル法であって、前記入来シリアル2
    進データストリームは特定された公称周波数および許容
    限度を有する遠い非同期発振器から引き出されたビット
    レートを有し、 前記入来2進シリアルデータストリームの遷移の遷移エ
    ッジ位置をサンプリングするステップと、さらに前記遷
    移位置を、前記遠い発振器と同一の前記特定された公称
    周波数および許容限度を有する位相調整された局部基準
    信号と比較することによって、局部基準信号を参照して
    前記入来2進シリアルデータストリームの平均エッジ位
    置を決定するために前記遷移エッジ位置をデジタル的に
    分析するステップとを含む、方法。
  2. 【請求項2】 デジタルコマンド信号を与え、前記2進
    局部基準信号の相対的な位相をシフトし、前記入来シリ
    アル2進データ信号と前記2進局部基準信号との間の位
    相差を低減するステップを含む、請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 デジタルコマンド信号を与えて前記2進
    局部基準信号の相対的な位相をシフトさせる前記ステッ
    プは、異なったベース周波数を有する複数個の時間ルー
    ラ素子からなる広帯域周波数スペクトルを与えることに
    よって前記局部基準信号を補償するステップを含む、請
    求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記複数個の時間ルーラ素子は第1およ
    び第2のタイプを含み、前記第1のタイプは等しい期間
    の複数個のサイクルを含み、前記第2のタイプは異なっ
    た期間の1つのサイクルを含み、前記局部基準信号の平
    均パルスレートが前記入来シリアル2進データのパルス
    レートと等しくなるようにし、それによってデータ回復
    は前記入来シリアル2進データにおける何千もの変化し
    ない値ビットのランレングスの事例においても正確に行
    なわれ得る、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 デジタルコマンド信号を与えて相対的な
    位相をシフトさせる前記ステップは多段遅延ラインにお
    いて前記局部基準信号を遅延するステップと、さらに前
    記多段遅延ラインのうちのどの段が正確に360度の位
    相シフトを与えるかを示すエンドステージポインタ(E
    SP)を発生するステップとを含む、請求項2に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 デジタルコマンド信号を与えて相対的な
    位相をシフトさせる前記ステップは、前記ESPにおい
    て前記遅延ラインを前記第1の段に効果的に接続し、必
    要とされる遅延が位相において360度を越える場合に
    はいつでも、前記基準信号の前記局部遅延ラインの第1
    の段へもどる位相シフトのための段選択をラップするス
    テップを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 基準クロックの位相を調整し、入来受信
    されたシリアルデータをトラックする方法であって、前
    記基準クロックに対する前記受信されたシリアルデータ
    における2進遷移のエッジ位置を分析し、前記受信され
    たシリアルデータの平均エッジ位置を決定する方法を含
    み、 a.直列に接続された複数個のユニット遅延素子にパル
    スを送り出すことによって、前記受信されたシリアルデ
    ータの遷移が到着すると時間ルーラパルス列の発生を開
    始するステップを含み、各前記ユニット遅延素子は入力
    端子、中間端子および出力端子を有し、 b.前記ユニット遅延の入力、中間および出力端子をエ
    ッジ分布アナライザ回路に接続し、前記パルス列をサン
    プリングしかつ分析するステップと、 c.前記基準クロックの選択された遷移の発生時に各前
    記入力、中間および出力端子をサンプリングするステッ
    プと、 d.サンプリングされた信号と前記基準クロックとを組
    み合わせ的に相互接続し、アーリ(E)対レイト(L)
    である受信機データ遷移の数と前記基準クロックの前記
    選択された遷移との間の差をランニングカウントするス
    テップと、さらに e.前記アーリ対レイト差カウントを分析し、訂正信号
    を発生して前記基準クロックの位相を調整し前記アーリ
    マイナスレイト(E−L)差をゼロに向けて駆動するス
    テップとを含む、方法。
  8. 【請求項8】 前記組み合わせ相互接続はまた、第1の
    予め定められた時間より早い受信機データ遷移の数と、
    第2の予め定められた時間より遅いデータ遷移の数との
    間の差をランニングカウントし、前記差はI−Oと呼ば
    れ、 前記差カウントを分析し、前記基準クロックの位相を調
    整するための訂正信号を発生し、前記I−O差カウント
    を正の最大値に向けて駆動するステップを含む、請求項
    7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記(I−O)カウントは180度位相
    シフトを訂正し、前記E−Lカウントは90度位相シフ
    トを訂正する、請求項7に記載の方法。
  10. 【請求項10】 最小E−Lカウントおよび最大I−O
    カウントは前記受信されたシリアルデータの位相整列の
    測定である、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 入来シリアル2進データの遷移エッジ
    位置をサンプリングするための手段を含む全デジタル位
    相ロックループであって、 広帯域時間ルーラ信号を発生するための手段と、 前記広帯域時間ルーラ信号の位相を調整可能にシフトす
    るための手段と、さらに前記シフトされた広帯域時間ル
    ーラ信号を前記入来シリアル2進データの前記エッジ位
    置と比較し、前記比較の結果を分析するための手段とを
    含み、前記広帯域時間ルーラを調整可能にシフトするた
    めの前記手段は前記分析された比較に応答する、全デジ
    タル位相ロックループ。
  12. 【請求項12】 前記比較のための手段は統計的に平均
    化された遷移エッジ位置を与え、前記調整可能にシフト
    するための手段は前記広帯域時間ルーラの前記位相が前
    記統計的に平均化された遷移エッジ位置をトラックする
    ことを引き起こす、請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】 広帯域時間ルーラを発生するための前
    記手段は、 前記広帯域時間ルーラが少なくとも第1および第2のベ
    ース周波数を含むスペクトルを有するようにするための
    手段を含み、第1の前記ベース周波数はN倍された前記
    局部基準クロックの期間に対応する周波数であり、Nは
    補償された広帯域時間ルーラのパルスの数であり、前記
    第2のベース周波数はT1 +T2 に等しい期間に対応
    し、T1 =1/FR であり、T2 =1/FR −FT であ
    り、FR は受信機局部クロックの周波数に等しく、FT
    は遠いクロックの周波数に等しい、装置。
  14. 【請求項14】 前記広帯域時間ルーラを調整可能にシ
    フトするための前記手段は360度位相シフタを含む、
    請求項11に記載の装置。
  15. 【請求項15】 前記360度位相シフタは遅延素子出
    力の長いチェーンにおける正確にどの出力で、前記遅延
    ラインの信号が前記遅延ラインにおいて伝播している信
    号と正確に位相が合うかを識別するための手段を含み、 遅延素子の前記チェーンにおける前記識別された出力を
    エンドポイントとしてマークするための手段と、さらに
    前記直列に接続された遅延素子の第1の素子のタップ
    が、前記エンドポイントで利用可能であるより大きな遅
    延が要求された場合に次の出力遅延を与えることを引き
    起こす手段を含み、それによって遅延素子の長いチェー
    ンはエンドポイントでラップバックされる、請求項14
    に記載の装置。
JP400894A 1993-02-24 1994-01-19 2進受信機基準信号の位相をトラックし、入来シリアル2進データストリームの位相に整列させるための全デジタル法、および全デジタル位相ロックループ Withdrawn JPH06303224A (ja)

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