JPH10200594A - ディジタル復調器におけるシンボルタイミング復元回路 - Google Patents
ディジタル復調器におけるシンボルタイミング復元回路Info
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- JPH10200594A JPH10200594A JP9266228A JP26622897A JPH10200594A JP H10200594 A JPH10200594 A JP H10200594A JP 9266228 A JP9266228 A JP 9266228A JP 26622897 A JP26622897 A JP 26622897A JP H10200594 A JPH10200594 A JP H10200594A
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Abstract
して正確なシンボルタイミングで復元できるシンボルタ
イミング復元回路を提供する。 【解決手段】 クロック発生器31のクロック信号に応
じてサンプル信号を出力するサンプラ32と、周期毎に
所定の小数間隔により計算されたフィルタータップ係数
にサンプル信号を補間して生成されたインタポラントを
補間周期で出力する補間器33と、インタポラントをフ
ィルター処理してストローブデータを出力するデータフ
ィルター34と、ストローブデータからタイミングエラ
ーを測定してタイミングエラー信号を出力するタイミン
グエラー検出器35と、タイミングエラー信号のノイズ
成分を取り除いてタイミングエラー信号の平均値を出力
するループフィルター36と、補間器33に小数間隔を
提供し、データフィルター34等の動作を制御する制御
部37とから構成される。
Description
号をディジタル方式で復調するディジタル復調器におい
て、シンボルタイミングを復元するシンボルタイミング
復元回路に係り、特に可変レートで受信された信号に対
して正確なシンボルレートを探して復元できるシンボル
タイミング復元回路に関する。
器は、チャンネルを通して伝送された変調信号を受信
し、所定のサンプリングクロックにてサンプリングして
ディジタル信号に変化させる。次に、送信器で用いられ
た変調形態に応じて該周波数と位相を有するキャリアー
信号を前記ディジタル信号から復元し、復元されたキャ
リアー信号を用いて復調を行い、元の情報信号を復元す
る。受信器が具備するタイミング復元回路は、受信器の
性能に大きな影響を及ぼす正確なサンプリングクロック
を決める役割を果たす。
いて、サンプリングがデータシンボルに同期して行われ
る場合には、アナログモデムと同様にローカルクロック
の位相を調節してサンプリングクロックを調整するフィ
ードバックループあるいは受信された変調信号からタイ
ミング波を再生成してサンプリングクロックを調整する
フィードフォワードループを用いる。一方、サンプリン
グがデータシンボルに同期して行われない場合、すなわ
ちサンプリングクロックがシンボルタイミングと関係な
い場合には、補間によりタイミング調整が行われるべき
である。すなわち、非同期のサンプルの間を補間して、
モデムで正確なストローブ値、すなわちサンプリングが
シンボルに同期された場合に生成されるものと同一なス
トローブ値を生成する。
ミング波ではなく、信号に対するタイミング調整動作の
ことを称することであり、高速のディジタル信号処理を
可能にする。
元回路を示したブロック図であり、フィードバックルー
プを用いてタイミング復元を行うことを例に挙げたもの
である。前記ディジタルタイミング復元回路は、サンプ
リングクロック発生器11、第1サンプラ12、補間器
13、データフィルター14、タイミングエラー検出器
15、ループフィルター16及び制御部17から構成さ
れる。
器11ではエイリアシング(aliasing)が発生しないTs
周期でサンプリングクロックを発生する。第1サンプラ
12では帯域制限された受信信号(X(t))をサンプリン
グクロックに応じてサンプリングした信号(X(mTs))
を生成して出力する。
(X(mTs))を補間間隔Tiで補間したインタポラント
(y(kTi))を生成して出力する。データフィルター1
4は、インタポラント(y(kTi))をフィルタリング処
理して最終ストローブデータを生成して出力する。タイ
ミングエラー検出器15は、ストローブデータからタイ
ミングエラーを検出し、ループフィルター16は、検出
されたタイミングエラーからノイズ成分を取り除く。制
御部17は、フィルタリングされたタイミングエラーを
用いて補間器13の動作を制御することにより、正確な
タイミング復元を行わせる。
化するための過程を図2に基づき説明することにする。
説明するためのブロック図であり、補間器13は、ディ
ジタル/アナログ変換器21(以下、D/A変換器とい
う)と補間フィルター22及び第2サンプラ23から構
成される。図2において、第1サンプラ12(図1参照)
からサンプリングされた信号(X(mTs))は、D/A変
換器21を通して再びアナログ信号(x(t))に変換され
た後、補間フィルター22を通してフィルタリングされ
補間された信号(y(t))として出力され、再び第2サン
プラ23で再サンプリングされインタポラント(y(kT
i))として出力される。ここで、第2サンプラ23のサ
ンプリング間隔、すなわちインタポラント間の間隔(T
i)は、制御部17(図1参照)から供給される。
I(t)とすると、補間フィルター22の出力y(t)は、
下記の式1のように示される。
iの時点でy(t)を再サンプリングして得られた新たな
サンプル、すなわちインタポラントy(kTi)は下記の
式2のように示される。
フィルター22のインパルス応答hI(t)、第1サンプ
ラ12のサンプリング間隔mTs及び第2サンプラ23
のサンプリング間隔kTiが分かっていれば、式2で示
されるインタポラントを完全にディジタル的に計算する
ことができる。
めに、mを信号インデックスとする場合、フィルターイ
ンデックス(i)、基準ポイントインデックス(mk)、小
数間隔(μk)はそれぞれ下記の式3のように示され得
る。
ない最大の整数のことを意味し、0≦μk<1である。
13の再サンプリング間隔を調整するために重要であ
り、制御部17で計算され第2サンプラ23に供給され
る。
サンプラ23の周期Tiの関係からμkの変化を見てみ
ると、次の通りである。第一に、TsとTiが相互約分
されないと、μkは無理数になり、それぞれのインタポ
ラントを求める度に変わるようになる。第二に、Tsと
Tiが類似な値を有しながらサンプリングがほとんど同
期化されると、μkは、非常にゆっくりと変わり、量子
化させれば定数を有するようになる。第三に、TsとT
iが約分されるが相互に同一でないと、μkは周期的に
変動するようになる。
通して下記の式4のように示され得る。
補間が可能になる。式4において、補間フィルター22
のインパルス応答hI[(i+μk)Ts]値は、フィルター
のタップ係数になる。
の時間間隔kTiと(k+1)Tiは下記のとおりであ
る。
ポイントインデックスmk+1値は、下記の式6のように
なるのがわかる。
インデックスmk,mk+1は定数で、小数間隔は0≦
μk,μk+1<1で、基準ポイントインデックス増加分Δ
mkは、式7のようになる。
[]が0であることがわかるので、次の小数間隔μ
k+1は、下記の式8のようになる。
部17では式8のように計算して、前記補間器13に提
供するようにハードウェアで具現化し、前記補間器13
は、前記制御部17から提供された基準ポイントインデ
ックスの増加分Δmkと小数間隔μkを用いて前記式4の
ようにインタポラントを計算するようにハードウェアで
具現化することのみで、ディジタル復調器の正確なシン
ボルタイミング復元回路を具現化することができる。
な問題点を解決するために案出されたものであり、可変
レートディジタル復調器で受信された信号に対して正確
なシンボルタイミングを探して復元できるようにしたシ
ンボルタイミング復元回路を提供することにその目的が
ある。
に本発明のディジタル復調器のシンボルタイミング復元
回路は、所定の周期でクロック信号を発生するクロック
発生手段と、前記クロック信号に応じて受信信号からサ
ンプリングされたサンプル信号を出力するサンプリング
手段と、周期毎に所定の小数間隔により計算されたフィ
ルタータップ係数に前記サンプル信号を補間して生成さ
れたインタポラントを補間周期で出力する補間器と、前
記インタポラントをフィルター処理してストローブデー
タを出力するデータフィルターと、前記ストローブデー
タからタイミングエラーを測定してタイミングエラー信
号を出力するタイミングエラー検出器と、前記タイミン
グエラー信号のノイズ成分を取り除いてタイミングエラ
ー信号の平均値を出力するループフィルターと、前記補
間器に小数間隔を提供し、前記データフィルター、前記
タイミングエラー検出器、及び前記ループフィルターの
信号処理動作を制御するための制御部とから構成され、
前記制御部は、前記クロック信号で生成された小数間隔
と前記タイミングエラー信号の平均値信号、補間周期対
サンプリング周期の比で計算動作を行う計算手段と、初
期化状態で前記計算手段の出力値を補償する補償手段
と、前記補償手段の出力値から小数部分を抽出して、前
記補間器と計算手段に小数間隔として出力する小数抽出
部と、前記補償手段の出力値から整数部分を抽出する整
数抽出部と、前記整数抽出部の出力値に応じて前記補間
器が出力するインタポラントの有効性を指示する制御信
号を生成して、前記計算手段、前記データフィルター、
前記タイミングエラー検出器及び前記ループフィルター
等に出力する判断部とから構成されることを特徴とす
る。
リングル周期毎に小数間隔を計算して補間器に提供し、
前記提供された小数間隔により計算されたフィルタータ
ップ係数と入力されたサンプル信号をベクトル乗してイ
ンタポラントを出力し、かつ制御信号に応じて正確なシ
ンボルタイミングで再サンプリングされた信号のみを選
択して出力できるように全体回路を制御するようにな
る。
付した図面に基づき更に詳細に説明する。
ンボルサンプルタイミング復元回路は、図3に表したと
おり、クロック発生器31、サンプラ32、補間器3
3、データフィルター34、タイミングエラー検出器3
5、ループフィルター36及び制御部37から構成され
ている。
(t))同士でエイリアシングが発生しないように所定の
サンプリング周期(Ts)でクロック信号を発生させ、前
記クロック信号に応じて、前記サンプラ32は、受信信
号(X(t))をサンプリングしてサンプル信号(X(mT
s))をTs周期で出力する。
(mTs))を順次に入力され入力ベクトル列で格納し、
前記制御部37から提供された小数間隔μkに応じるフ
ィルタータップ係数と相互ベクトル乗を行い、すべて加
算してインタポラント(y(kTi))を出力する。
ポラント(y(kTi))を入力されダウンサンプリングで
フィルターリング処理してシンボルタイミング復元に用
いられる最終ストローブデータを出力する。
は、前記ストローブデータをフィードバック入力されタ
イミングエラーφを測定して出力し、前記ループフィル
ター36は、前記タイミングエラーφ信号をフィルタリ
ング処理してノイズを取り除いた平均値のタイミングエ
ラー信号Δφを出力する。
グエラー信号Δφを入力され小数間隔μkを計算して前
記補間器33に提供すると同時に、基本ポイントインデ
ックス増加分Δmkに応じて前記補間器33の出力であ
るインタポラント(y(kTi))が有効であるかどうかを
判断し、前記データフィルター34、タイミングエラー
検出器35、ループフィルター36及び後端装置(図示
せず)等が正確なシンボルタイミングで再サンプルされ
た信号のみを選択して信号処理するように制御する有効
データ指示信号(valid_data_indicator)を出力する。
元回路の補間器33は、図4に表したように、L個の状
態があるシフトレジスタ41、フィルタータップ係数計
算部42、L個の乗算器43及び加算器44から構成さ
れている。
タル信号に変換されたサンプル信号(X(mTs))をサン
プルリング周期Tsの1クロック毎一個ずつ順次に入力
され右側にシフトさせながら格納してから、L個のサン
プル信号を乗算器43に並列で出力する。
42は、入力された小数間隔μkに応じて対応するL個
のタップ係数を計算して、前記乗算器43に出力する。
スタ41に格納されたL個のサンプル信号と前記フィル
タータップ係数計算部42のL個のフィルタータップ係
数同士で乗算して出力し、前記加算器44ではL個の乗
算器43の出力をすべて加算してインタポラント(y(k
Ti))を出力する。
スタ41は、サンプリング周期Tsのクロックによって
右の方にシフト動作するために次のクロックに同期され
て、入力されたサンプル信号に対する補間を行う。した
がって、クロック毎に計算されたインタポラント等は、
基本ポイントインデックス増加分Δmk=1に固定され
ている。
加分Δmkが2以上である場合には、補間するデータ
は、前記シフトレジスタが前記基本ポイントインデック
ス増加分Δmkずつシフトした後に出力されたデータで
ある。
補間器33の動作を正確に制御するためには、基本ポイ
ントインデックス増加分Δmkから現在のインタポラン
トが有効であるかどうかを半断して制御信号を生成する
機能が制御部37で具現化されなければならない。
ンプリング復元回路の制御部37は、計算部51、クラ
ンパ52、小数抽出部53、整数抽出部54、及び制御
信号発生部55から構成されている。
隔μk-1を格納する小数間隔格納部57、固定された補
間周期対サンプリング周期の比を格納する比格納部5
8、前記比格納部58に格納された値(Ti/Ts)と
前記ループフィルター36の出力値であるタイミングエ
ラー信号の平均値Δφを加算して出力する第一加算器5
9、第一加算器59の出力値に前記小数間隔格納部57
に格納された以前の小数間隔μk-1を加算して出力する
第2加算器60から構成されている。
記式9のように表現される。
Tsより実質的に大きいのでTi/Tsは“1”より大
きな値を有するようになる。
常に1より大きな値を有するが、例外的にシステムの初
期時には前記計算部51の出力値より小さい値を有する
ことができる。これにより、前記クランパ52は、前記
計算部51の出力値が1以上である時にはそのとおり通
過させるが、システム初期時に前記計算部51が1より
小さい値を出力する時には、前記計算部51の値を1で
補償して前記小数抽出部53と整数抽出部54に出力す
る。
の出力から小数部分を抽出して前記計算部51の小数小
間隔格納部57と前記補間器33のフィルタータップ係
数計算部42に出力する。
パ52の出力値から抽出した小数部分が前記補間器33
のフィルタータップ係数計算に用いる小数間隔μkにな
る。
された整数部は、基本ポイントインデックス増加分Δm
kとタイミングエラー信号の平均値Δφを加算した値で
あり、前記整数抽出部54は、この整数値を前記制御信
号発生部55に出力する。
味は、前記補間器33で補間するサンプル信号X(mT
s)を前記整数抽出部54の出力値ずつシフトした後に
出力されたインタポルラントが有効なデータであること
を示す。
は、前記整数抽出部54の出力値を順次的に遅延減少さ
せて、基準値と比較してその結果による制御信号を発生
して補間器33以後の信号処理を選択的に行うように制
御する。
1、選択信号発生部62、マルチプレクサ63、減算器
64及び判断部65から構成されている。そこで、前記
臨時格納部61は、以前のクロックで以前減算器64の
出力値を格納して前記選択信号発生部62及び前記マル
チプレクサ63の一側入力部に出力し、前記減算器64
の現在の出力値を格納する。
61の格納値を1と比較して、その結果による出力値を
前記マルチプレクサ63に選択信号として出力すると共
に前記減算器64へ出力する。
時格納部61の格納値が“1”より大きい場合には
“1”、その格納値が“1”未満の場合には“0”を出
力する。
発生部62の選択信号に応じて、前記整数抽出部54の
出力値又は前記臨時格納部61の出力値のうちに何れか
一つを選択して前記減算器64に出力する。
選択信号が“1”のとき、前記臨時格納部61の出力値
を選択して出力し、前記選択信号が“0”のとき、前記
整数抽出部54の出力値を選択して出力するように動作
する。そして、前記減算器64は、前記マルチプレクサ
63の出力値から前記選択信号発生部62の選択信号値
を減算した結果値を前記臨時格納部61に格納すると同
時に前記判断部65に出力する。
前記臨時格納部61に“1”又は“0”が格納された場
合には整数抽出部54の出力値をそのまま判断部65に
出力し、前記臨時格納部61に“2”以上の値が格納さ
れていると、前記臨時格納部61の値を1ずつ減少させ
て、前記判断部65に提供する。
値を“2”と比較した結果に応じて、前記計算部51の
小数間隔格納部57、データフィルター34、タイミン
グエラー検出器35、ループフィルター36及び後段回
路の動作を制御する。
る場合には有効データ指示信号(valid_data_indicator)
を出力して、前記小数間隔格納部57、データフィルタ
ー34、タイミングエラー検出器35、ループフィルタ
ー36及び後段回路が正常に動作するように制御する。
上である場合には有効データ指示信号(valid_data_indi
cator)を出力しないので、前記小数間隔格納部57、デ
ータフィルター34、タイミングエラー検出器35、ル
ープフィルター36及び後段回路が次のクロックで動作
しないように制御する。
を一例を挙げて説明する。まず、制御部37の入力信号
であるタイミングエラー信号が常にΔφ=0であり、補
間周期対サンプルリング周期の比がTi/Ts=1.3
だと仮定する。これにより、時間k(=t/Ti)に応じ
る各種信号値を下記の表1に示した。
パ52の出力信号値を表示したものであり、基本ポイン
トインデックス増加分Δmkは、前記整数抽出部54の
出力信号を表示したものであり、有効データ指示信号
は、前記判断部65の出力信号である。
ムが初期化される時点として、前記小数間隔格納部57
と臨時格納部61は、0にリセットされ、前記判断部6
5は、有効データ指示信号(valid_data_indicator)を出
力する。そして、k=0である場合には、前記クランパ
52の出力信号は、1.3である。従って、前記小数抽
出部53から前記補間器33に出力される小数間隔μ0
=0.3であり、判断部65の入力値は1であるので、
補間器33以後の信号処理を正常に行うように有効デー
タ信号“1”を出力する。
パ52の出力信号値は、μ0+Ti/Ts=0.3+1.
3=1.6となる。従って、前記小数抽出部53から出力
される小数間隔μ1=0.6であり、判断部65の入力値
は1であるので、有効データ指示信号“1”を出力す
る。
パ52の出力信号値は、μ2+Ti/Ts=0.9+1.
3=2.2であり、判断部65の入力値は2であるの
で、有効データ指示信号(valid_data_indicator)“0”
を出力する。その結果、小数抽出部53の出力値が小数
間隔格納部57に格納されない。そして、k=4である
場合には、前記クロックで小数間隔格納部57は更新さ
れないで、クランパ52の出力信号値は、k=3である
時と同一な値2.2を出力する。
るので、減算器55の出力値は、臨時格納部61の格納
値2から1を減少させた値1を判断部65に出力する。
従って、前記判断部65は、有効データ指示信号(valid
_data_indicator)“1”を出力する。
ンング周期の比Ti/Tsが1.3なので、基本ポイン
トインデックス増加分Δmk=1、2だけ存在したが、
Ti/Tsがかなり大きい場合には、基本ポイントイン
デックス増加分Δmk=3、4、5、…など大きな値を
有するようになり、その値に対応するクロック周期ほど
有効データ指示信号(valid_data_indicator)が“ロー”
値を有するようになる。
周期Ts毎に制御部から提供される小数間隔を用いてフ
ィルター係数を計算した後に補間を行い、制御部によ
り、補間器の後段装置で補間器の出力のうち有効なデー
タのみを信号処理できるようになり、可変レートで受信
される信号を正確なシンボルタイミングで復元するディ
ジタル復調器を簡略化する。
復元回路を示したブロック図である。
る。
ック図である。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 所定の周期でクロック信号を発生するク
ロック発生手段と、 前記クロック信号に応じて受信信号からサンプリングさ
れたサンプル信号を出力するサンプリング手段と、 周期毎に所定の小数間隔により計算されたフィルタータ
ップ係数に前記サンプル信号を補間して生成されたイン
タポラントを補間周期で出力する補間器と、 前記インタポラントをフィルター処理してストローブデ
ータを出力するデータフィルターと、 前記ストローブデータからタイミングエラーを測定して
タイミングエラー信号を出力するタイミングエラー検出
器と、 前記タイミングエラー信号のノイズ成分を取り除いてタ
イミングエラー信号の平均値を出力するループフィルタ
ーと、 前記補間器に小数間隔を提供し、前記データフィルタ
ー、前記タイミングエラー検出器、及び前記ループフィ
ルターの信号処理動作を制御するための制御部とを備
え、 前記制御部は、 前記クロック信号で生成された小数間隔、前記タイミン
グエラー信号の平均値信号、及び補間周期対サンプリン
グ周期の比を用いて計算動作を行う計算手段と、 初期化状態で前記計算手段の出力値を補償する補償手段
と、 前記補償手段の出力値から小数部分を抽出して、前記補
間器と計算手段に小数間隔として出力する小数抽出部
と、 前記補償手段の出力値から整数部分を抽出する整数抽出
部と、 前記整数抽出部の出力値に応じて前記補間器が出力する
インタポラントの有効性を指示する制御信号を生成し
て、前記計算手段、前記データフィルター、前記タイミ
ングエラー検出器及び前記ループフィルターに出力する
制御信号発生部とを備えるディジタル復調器のシンボル
タイミング復元回路。 - 【請求項2】 前記補間器は、 サンプリング周期で前記サンプリング手段から出力され
たサンプル信号を入力され順次に格納して、補間周期に
応じて並列で出力する格納部と、 前記制御部から提供された小数間隔に応じてそれぞれの
該サンプル信号に対するフィルタータップ係数を計算し
て出力するフィルタータップ係数計算手段と、 前記格納部のサンプル信号と前記フィルタータップ係数
計算手段から出力されたフィルタータップ係数をそれぞ
れ乗じて出力する乗算手段と、 前記乗算手段の出力値を加算して前記データフィルター
にインタポラントとして出力する加算手段とを備えるこ
とを特徴とする請求項1に記載のディジタル復調器のサ
ンプルタイミング復元回路。 - 【請求項3】 前記計算手段は、 補間周期対サンプリング周期の比値を格納する第一格納
部と、 前記制御部の制御信号により前記小数抽出部の出力値を
格納する第二格納部と、 前記ループフィルターの出力値に前記第一格納部の出力
値を加算する第一加算器と、 前記第一加算器の出力値に前記第二格納部の出力値を加
算して前記補償手段に出力する第二加算器とを備えるこ
とを特徴とする請求項1に記載のディジタル復調器のサ
ンプルタイミング復調回路。 - 【請求項4】 前記制御信号発生部は、 臨時格納部と、 前記臨時格納部の出力値と“1”を比較した結果に応じ
て選択信号を出力する選択信号発生部と、 前記選択信号に応じて前記整数抽出部の出力値と前記臨
時格納部の出力値のうち何れか一つを選択して出力する
選択手段と、 前記選択手段の出力値から前記選択信号値を減算して前
記臨時格納部を更新する減算手段と、 前記減算手段の出力値と“2”を比較し、その結果に応
じて制御信号を出力する判断部とを備えることを特徴と
する請求項1に記載のディジタル復調器のシンボルタイ
ミング復元回路。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| JP26622897A Expired - Fee Related JP3811873B2 (ja) | 1996-09-30 | 1997-09-30 | ディジタル復調器におけるシンボルタイミング復元回路 |
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| CN (1) | CN1161921C (ja) |
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