JPH0657019B2 - タイミング引込み方法 - Google Patents

タイミング引込み方法

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JPH0657019B2
JPH0657019B2 JP58184003A JP18400383A JPH0657019B2 JP H0657019 B2 JPH0657019 B2 JP H0657019B2 JP 58184003 A JP58184003 A JP 58184003A JP 18400383 A JP18400383 A JP 18400383A JP H0657019 B2 JPH0657019 B2 JP H0657019B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0054Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はモデムにおけるタイミング引込み方法に係り、
特にそのタイミング引込みを高速かつ安定にしたもので
ある。
〔従来技術と問題点〕
モデムにおいて受信信号からデータを抽出する場合、送
信信号からデータを識別するためにあるタイミングでサ
ンプリングしなければならない。そしてこのサンプリン
グ用のクロックを作る必要があるが、受信側では回線の
影響等によりタイミングは若干ぶれる。したがって受信
ではこのずれたクロックにあわせてクロックを同期させ
ることが必要になる。例えば、第1図に示す如き信号点
を有する9600ビット/秒の伝送回路では±100P
PM程度ずれるので、これにあわせてクロックを同期さ
せることが必要となる。
このために、従来では第2図に示す如く、初期状態では
入力信号をA/D変換回路1でサンプリングして、タイ
ミング波形抽出回路2でタイミング波形を抽出し、その
ピーク値を一定にするための正規化回路3に入力し、振
幅を一定にしたのちこれを位相補正回路4に入力し、最
適タイミング位相にするための波形の位相補正を行う。
そしてこの出力はタイミング位相引込回路5に入力され
て入力波形の1シンボル間の2サンプルをとり、2サン
プルのアークタンジェントをとることにより2サンプル
のうちどちらか一方を強制的に0°にするような遅延時
間の情報をディジタルPLL回路6に入力する。このデ
ィジタルPLL回路6は遅延時間情報により位相ジャン
プを行い最適なタイミング位相に合わせることができ
る。
ここで、タイミング波形抽出回路2の詳細は、第3図で
示される。
ライン入力信号のサンプリング信号は第1復調器7およ
び第2復調器8において、同一の周波数で位相が90°
異なる搬送波を乗算することによりシンボルレートの1
/2の成分の出力を得る。この例では9600bit/
sのモデムの場合であるから、2400HZのシンボル
レートであり、1シンボルあたり4ビットのデータが伝
送される。受信側では第1復調器7および第2復調器8
から復調出力された1200HZを含む成分が1200
HZのバンドパスフィルタ9、10により1200HZ
が出力され、乗算器11、12により構成される2乗回
路により2400HZの成分が出力される。そしてこれ
らが加算器13で加算してタイミング成分が位相に関係
なく出力される。これを2400HZのハイパス・フィ
ルタ14にて直流分をカットし、第4図に示す2400
HZのバンドパス・フィルタ15により2400HZの
交流波形が得られる。そしてこれを正規化回路3に入力
して一定の大きさの振幅に揃える。これを90°遅延さ
せる遅延回路16、乗算器17、18および加算器19
で構成される位相補正回路4によりαだけ位相補正され
て、最適タイミング位相の出力cos(ωt+α)が得
られる。
この位相補正された出力は、タイミング位相引込回路5
に入力されるが、ここで第5図(ロ)に示す如く、24
00HZの入力波形の1シンボル間の9600HZのサ
ンプリング点S1〜S4のうちの連続する2点、例えばS
1、S2をとりこの2サンプルの をとり、そのサンプリング点のどちらか一方(第5図の
例ではS2)を強制的に0°にするような遅延時間の情
報をディジタルPLL回路6に入力する。これにより第
5図(ニ)に示す如く、ボーレートB1、B2のうちB2
がこの分だけ遅延されてB′2となり、ディジタルPL
L回路6はこの遅延時間情報により位相ジャンプし、同
(ハ)に示すサンプリング点S2がゼロクロスされる2
400HZの信号がディジタルPLL回路6より得られ
る。
このようにして強制的に0°に合わせた1シンボル中の
1サンプリング点、例えばゼロクロスしたサンプリング
点S2を監視する。このときライン入力信号に全くずれ
がなければそのサンプリング点の出力は零のはずであ
り、また小さく振動しているならばプラスとマイナスが
交互に表れる。しかし何シンボルか連続して+または−
の方向に出力があれば、これは周波数ずれが存在してい
ることを意味している。それ故、このような場合には、
キャプチャーレンジを切換えて、ディジタルPLL回路
6を構成しているクロックを抜くか、または挿入してタ
イミングの周波数を合わせることになる。
しかしながらこのような方法では、位相合わせした時点
では、まだ周波数同期ができていないために、位相同期
後逐次的に周波数同期を行うために引込みが遅い。また
定常状態においても前記特定サンプリング点の位相の符
号のみを監視しているので、雑音などにより一瞬符号が
反転した場合に判定を誤るなど不安定な動作が行われる
欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような欠点を改善するため符号の
みで監視せずに誤差を量で監視して、誤差量に比例した
補正をかけるようにしたタイミング引込み方法を提供す
ることである。
〔発明の構成〕
この目的を達成するために、本発明のタイミング引込み
方法では、受信信号再生の為のタイミング信号を作成す
るPLLクロックパルス制御回路を有し、該PLLクロ
ックパルス制御回路の発生するサンプリングタイミング
を受信信号に同期せしめるタイミング引込み方法におい
て、受信信号より受信タイミング信号を抽出し、抽出さ
れた受信タイミング信号と、サンプリングタイミングと
の位相の変動誤差量を抽出して積分し、該PLLクロッ
クパルス制御回路はこの積分した値に基づきPLLクロ
ックパルス制御回路が発生するサンプリングタイミング
信号の位相を補正することを特徴とする。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第6図、第7図にもとづき説明す
る。
第6図は本発明の一実施例構成図、図7図はその動作説
明図である。
第6図において、20はタイミング用AGC回路であっ
て、第2図の正規化回路3に対応するものであり、タイ
ミング波形抽出回路から出力された信号の振幅をその最
大幅のものに統一するものである。
PLL用クロックパルス制御回路29は、PLL(第2
図のディジタルPLL)のキャプチャーレンジを最初に
どこに設定するのかをジャンプ可能に制御するものであ
り、後述するようにモデムのトレーニング信号における
A、Bパターンを利用してキャプチャーレンジをジャン
プ調整し、周波数同期を早急に行うものである。
シンボルレート/サンプリングレート補正回路30は、
シンボルレートやサンプリングレートが変更されたとき
の補正を行うのみならず、キャプチャーレンジを1クロ
ック分調整して位相合わせを行うものである。サンプリ
ングレートはシンボルレートを基準にして作成する。
次に本発明の動作について、9600bpsモデムの場
合について説明する。この場合2400シンボル/S、
サンプリング周波数9600HZである。
まず第6図において、遅延回路24、乗算器25、2
6、加算器27、遅延回路28のラインについて説明す
る。
第4図の位相補正回路4について前記詳述したと同様に
して、遅延回路21、乗算器22、23により最適タイ
ミング位相αの位相補正出力が得られる。この位相補正
出力は遅延回路24、乗算器25に入力される。このと
き遅延回路24は1シンボル(2400HZ)分だけ遅
延している。したがってこの遅延回路24と乗算器25
により構成される回路は次のような動作を行う。
第7図(イ)において、2400HZの正弦波が960
0HZのサンプリング点S1、S2・・・でサンプリング
されているとき、S1とS5とは1サイクル遅れている。
したがってこのとき周波数にぶれがなければこの1サイ
クル前後の複素共役数は零であるがθ′だけぶれがあれ
ば、 e-j θ・ej( θ+θ′ )=ej θ′ となって誤差分ej θ′が出力される。このぶれが乗算器
25より出力され、この虚数部が乗算器26にて係数β
が乗算される。
このぶれの状態が継続されれば、加算器27と遅延回路
28により構成される積分回路により誤差量が求められ
ることになる。したがって、この誤差量によりPLL用
クロックパルス制御回路29を制御し、PLLのキャプ
チャーレンジを場合によってはジャンプして調整し、周
波数のぶれを直ちに補正する。すなわち、上記の如くし
て抽出したタイミング成分の周波数をcとし、基準ク
ロックをの周波数をとすると、 となり、fcの周波数が基準周波数よりどれだけ速い
か、遅いかわかる。
次に、アークタンジェント計算回路37のルートについ
て説明する。
このアークタンジェント計算回路37には、位相補正回
路の乗算器22よりリアル成分Rが伝達され、乗算器2
3よりイマージ成分Imが伝達されている。このときの
サンプリング点がS1のとき 上式により位相角θが求められる。これを連続した2
つのサンプリング点について求め、これらのデータよ
り、遅延時間計算回路36によりサンプリング点S1
たはS2のいずれか一方を零クロス点とするために必要
な遅延時間が求められる。したがってこの遅延時間によ
り、シンボルレート/サンプリングレート補正回路30
を制御して最初の位相合せを行うことができる。
また、乗算器31、加算器32、遅延回路33、乗算器
34によりローパスフィルタが構成される。このローパ
スフィルタは1シンボル前後のサンプリング点の状態を
比較するものであり、乗算器31、34では適当な制御
係数α′、β′が乗算される。なお乗算器31には遅延
回路38よりイマージImが入力される。このローパス
フィルタにより、例えば零クロス点におけるサンプリン
グ点の周波数引込み状態を検出する。もし引込みが行わ
れていなければ零クロス点付近のサンプリング点は正ま
たは負のいずれかをとるが、引込んでおればわずかなぶ
れに応じて正、負がかわるがわる生ずることになるが、
この変化分をローパスフィルタで排除する。したがって
このローパスフィルタLPFは、トレーニング信号の
C、Dパターンまたはデータ領域において、制御機能を
有するものである。
本発明ではまず初期状態において受信信号より2400
HZのタイミング波形を抽出し、次にタイミング用AG
C回路20によりピーク値が一定レベルにされたあと、
位相補正回路において2つに分岐される。一方はそのま
ま、他方はサンプリング周期だけ遅延されるので、24
00HZのトーンで位相が90°ずれたものとなる。そ
して一方をリアルR、他方をイマージImとし、次にタ
イミングが引込んだとき最適位相となるような係数co
sα、sinαを乗算し、これを加算して遅延回路24
および乗算器25に送出する。これにより周波数の誤差
量を算出し、この誤差量に制御係数βを乗算後これを加
算器27および遅延回路28により構成される積分回路
で積分する。このようにして得られた周波数のオフセッ
ト分の積分値をPLL用クロックパルス制御回路29に
伝達してPLLのキャプチャーレンジを大幅に制御し、
周波数の一致を行う。この動作はトレーニング信号のう
ちA、Bパターンを利用して行われる。
前記位相回路の乗算器22、23の和から得られるリア
ル成分Rと遅延回路38から得られるイマージ成分Im
から1シンボル中の4サンプルのうち1つのサンプリン
グ点を取出してこのときの を算出し、これからこのサンプリング点が零クロス点に
なるような遅延時間を算出し、シンボルレートを延ば
し、位相ジャンプさせて位相を合わせる。
このようにして位相が合い、また周波数引き込みが行わ
れたあとは、位相補正回路の0°に合わせた1シンボル
中のサンプリング点の、例えばイマージ成分を取出して
ローパスフィルタLPFに入力する。このローパスフィ
ルタLPFの出力は位相が合っているときは零となり、
受信タイミングが再生タイミングより遅れている場合は
プラスの値となり、逆に受信タイミングが再生タイミン
グよりも進んでいる場合はマイナスの値になる。PLL
用クロックパルス制御回路29ではこのローパスフィル
タLPFの符号、大きさによりディジタルPLLのクロ
ックパルス挿入あるいは除去するパルス数を算出し、シ
ンボルレートを補正する。
なお前記タイミング用AGC回路20として、そのダイ
ナミックレンヂはある適当なものに設定し、あるレベル
以上のもののみをピーク値一定にし、あるレベル以下の
ものは小さいレベルにすれば、ノイズに影響され易い小
さいレベルのタイミング成分のフィードバック量は小さ
くなり、本発明のタイミング引込みをより安定なものと
することができる。
なお前記説明は9600bpsのモデムの例について説
明したが、本発明は勿論これのみに限定されるものでは
ない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、周波数のオフセットを符号のみでなく
誤差量で監視し、これに比例した補正ができるので引込
みを早く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は信号点の説明図、第2図は従来のタイミング引
込み方式、第3図はタイミング波形抽出回路の詳細図、
第4図は位相補正回路の詳細図、第5図は引込み動作説
明図、第6図は本発明の一実施例構成図、第7図はその
動作説明図である。 図中、1はA/D変換回路、2はタイミング波形抽出回
路、3は正規化回路、4は位相補正回路、5はタイミン
グ位相引込回路、6はディジタルPLL、29はPLL
用クロックパルス制御回路、30はシンボルレート/サ
ンプリングレート補正回路、36は遅延時間計算回路、
37はアークタンジェント計算回路を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信信号再生の為のタイミング信号を作成
    するPLLクロックパルス制御回路を有し、該PLLク
    ロックパルス制御回路の発生するサンプリングタイミン
    グを受信信号に同期せしめるタイミング引込み方法にお
    いて、 受信信号より受信タイミング信号を抽出し、抽出された
    受信タイミング信号と、サンプリングタイミングとの位
    相の変動誤差量を抽出して積分し、該PLLクロックパ
    ルス制御回路はこの積分した値に基づきPLLクロック
    パルス制御回路が発生するサンプリングタイミング信号
    の位相を補正することを特徴とするタイミング引込み方
    法。
JP58184003A 1983-09-30 1983-09-30 タイミング引込み方法 Expired - Fee Related JPH0657019B2 (ja)

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