JPS58501568A - ディジタルｆｓｋモデムにおける等時性歪を減少するゼロクロス補間器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 思」し 一イジタルＦＳＫモームにおける　歪をｌ　るゼロクロス　゛ １貝！］すＥ ＆貝ｊコυＬ この発明はデータ過信に関し、より特定的には、ゼロクロスまたは符号の変化が 信号状態を決定するために用いられる周波数偏位キード（ＦＳＫ＞検出装置に関 する。

ディジタルＦＳＫ検出器の出力は、時１１１ｍ１１Ｔだけ離れた連続した２道値 である。２進値の連続した情報は、ゼロ基準に関する正または負の値を検出する ことによって検索される。可聴帯域変復調器（モデム）に対し、時間間隔Ｔとし て適当な値は、およそ１３０マイクロ秒である。峙閤聞陽の値は、一般的に、特 定のフィルタおよび検出方法に必要とされる処理電力を最小にするように選ばれ る。時間間隔Ｔの値は、符号の変化が起こる時間間隔における２つの連続したサ ンプルの闇で許容され得る不確定さの量を決定する。たとえば、毎秒にピットで のＦＳＫ信号の伝送では、ピッ［・時間のパーセンテージとしてのゼロクロス検 出における不確定さは次のように表わされる。

Ｔ／（１／Ｋ）Ｘ１００％ たとえば時間間隔Ｔが１３０マイクロ秒であり、伝送率かに−１２００ピツト／ 秒であれば、ゼロクロスの詩（おける不確定さは１５．６％である。これは比較 的高い不確定さてあり、復号された信号におけるひどいブレ、すなわち等特性歪 の原因となる。

友　（７）１ｉ 従来ＦＳＫ受信装置は一般的にアナログ信号装置であり、受けられた信号は連続 的に検出され、したがってサンプルされなかった。したがって、ディジタルサン プリング技術を用いることによる不確定さは考慮されなかった。

信号サンプリングを含むディジタル技術が、他の出願に採用されていた。信号の 不確定さを減少するのに適した技術は、信号のサンプリング率を上昇させること である。しかしながら、より高いサンプリング率は、ＦＳＫ信号における情報を 正確に再境するために必要であるよりもさらに多くの信号の処理を必要とする。

にもかかわらず、ディジタル的に処理されたＦＳＫ信号におけるゼロクロス時閣 内の不確定さを減少する方法が必要とされる。不確定さのより望ましい値は、１ ％ないし２％のオーダである。

１五ｍ ディジタルデータ通信受信装置において、処理に適した割合でのサンプリングに よって与えられるよりもさらド正確な方法で、連続した周波数シフトキード（Ｆ ＳＫ）または類似のゼロクロス信号の一連のサンプルの間のゼロクロスの時を評 価するための装置および方法が与えられる。＠置は、一連のサンプルに関し信号 の符号の変化を検出する手段と、検出された符号変化に応答して、各サンプルの 値の閣を補間し、２番目のサンプルの前にゼロクロスの発生の正確な時間を示し 、それによって一連の信号を復調する手段とを備える。

特定の実施例において、基準クロックの時間間隔はＴ−１３０マイクロ秒であり 、Ｔｏ＝Ｔ／８の補間値が発生され、それは約１６マイクロ秒と等しい。ゼロク ロスの不確定ξＩＴｏ＝１６マイクロ秒に減少することによって、およそ２％よ りも小さい歪が発生する。したがって、ゼロクロスの瞬間は、検出された符号の 変化の前後のサンプル閣を補間することによって、より正確に評価され得る。

この発明は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照することによって、よ り理解されよう。

区２１凱ｊ− 第１図は、この発明による、ＦＳＫ信号に対するディジタル信号検出器のブロッ ク図である。

第２図は、この発明による、ディジタル的にサンプルされたＦＳＫ信号検出器に 対する１組のタイミング図である。

第３図は、この発明によるディジタル信号検出器の概略ブロック図である。

な　の 種々の特定的な寅ｍ例が、この発明の目的、すなわち連続した信号の２つの連続 したサンプル閤の符号変化の検出の不確定さを減少すること、を達成するために 用いられ、サンプルは時間ＩＩＩ隔ＴだけＩｌｌ隔がとられる。各段階において 、この実施例は反対の符号を持つ一連のサンプルの閣を補間し、時間間隔Ｔを対 応する副間隔Ｔｏに分割する。符号の変化は、出力信号における状態の変化とし て表わされ、それによって復調された信号を表わす。

第１図を参照すると、この発明によるディジタル信号検出器１０のブロック図が 示されている。検出器１０は、この優説明するように、記憶レジスタ１２、比較 器１４、おだ入力値を受けるように動作する。サンプルされた入力値は、典型器 に全体として約８ピツトである、符号ピットおよび１以上の値ピットを備える。

サンプルされた入力値は、入力信号ライン２０および入力値パスライン２２を介 して、記憶レジスタ１２に対し、および補間１１１６の１つの入力に対し与えら れる。記憶レジスタ１２の出力は、出力符号ライン２４および出力値パスライン ２６を介して、補間６１１６の第２の入力２８に与えられる。第２の入力２８に 対する信号は、第１の入力２３に与えられる信号と同じであるが、１クロック時 聞閣陽だけ遅延されている。

入力符号ライン２０および出力符号ライン２４はまた、２人力符号比較器１４の 入力に与えられる。符号比較器１４の出力は、補間器１６の能動化入力３０に与 えられる。

補間器１６の出力端子３２は、Ｉ［ｌＩされたデータ出力を表わす１つのクロッ ク制御された２状態値号を与える。検出１１１０に対する入力信号は、ディジタ ルローパスフィルタの出力であり、受けたアナログ信号のサンプルされたパター ンを表わす。

第２図を参照すると、この発明の動作を示す１組のタイミンク図が示されている 。タイミング図工において、時開に対し連続した信号３４．１つの時−開隔Ｔだ け遅延されて再構成された信号の曲線３６、および信号のサンプルＸ（ｎ　２） ＝　ｘ（ｎ　１）−ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ＋１）、ｘ（ｎ＋２）、Ｘ（ｎ＋３）が示 されている。サンプルは、＋１および一１ｍＨの尺度での強さで示されている。

サンプルＸ（ｎ−１）および×（ｎ）閤の再構成された曲線は、ｘ（ｎ−１）で 始まる直線で近似され得る。次式％式％ ここで＾は傾斜の符号および強度と等しく、副間隔Ｔ。

け、Ｘ（ｎ−１）およびＸ（ｎ）ｍｌの時間開隔■をＴ／Ｎの開隔を持つＮ個の より小さい時−スロットに分割することによって構成され得る。

傾斜Ａは、次式によって表わさＩ。

Ｘｎ−Ｘｎ− ■ 各−ＩｌｌＩＴｏのための式Ｖ（ｔ　）における変化は、次式によって与えられ る。

Ａ−Ｔｏ　−ｘ（ｎ　）−ｘ（ｎ−１）　・（Ｔｏ　／ｌ　）この量はサンプル Ｘ（ｎ−１）およびｘ（ｎ）閣を通じて定数を残し、それによってサンプルｘ（ ｎ）のときよりもより正確な、２つのサンプル閣のゼロクロスの発生の評価を与 える。補１１１１１６（第１図）は、関連する回路、たとえば符号比較器１４が 、反対符号の一連のサンプルを検出すると、ゼロクロスの時を評価するように動 作する。もし同一符号の一連のサンプルが検出されなければ、補ｍｅ１６は用い られない。

この発明による方法は、ランダム論理ディジタル回路において、または処理に向 けられたマイクロプロセッサ基本システムにおいてアルゴリズム的に、具体化さ れ得る。適当なアルゴリズムのステップは、以下の通りである。

１、　もしｘ（ｎ　）の符号の値がｘ（ｎ−１）の符号の値と等しければ、その ときは受けたデータは変化されずに送られる。

２、一方、（絶対値を加弊することによって、）×（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）の値を 計算し、また第１のレジスタに「×ニおける変化」を値として記憶する。

３、　第１のレジスタにおける値を、補−一クロック−に対するサンプルクロッ ク率の割合によって決定される尺度の値だけ分割する。（もし割合がディジタル 数ベースの偶数べきであれば、分割は値位置をシフトすることによりて達成され 得る。特に、数ベースが２進デイジタルであり、補間器クロックに対するサンプ ルクロックの値の割合が８対１であれば、分割は３ビツト右にシフトすることに よって達成される。）したがって得られる値はＡ−Ｔｏである。

４、　値ｘ（ｎ−１＞を累算器レジスタに位蒙決めする。

５、　累算器レジスタの値の現在の符号が、前のクロックサイクルの間の累算器 レジスタの符号の値と等しくなくなるまで、高速クロック制御の下で、（ステッ プ３におけるように右ヘシフトされてしまっている）第１のレジスタの内容を、 累算器レジスタに加算する。

６、　クロック変換のときに、復ＩＩＩ出力の状態を変化する。

第３図は、（第１図に対応する番号を持つ）１つの回路実施例を示す。挿入器１ ６は、演算装置３８、第１のマルチプレクサ５０．演算累算１１５８、第２のマ ルチプレクサ６２、およびタイマ６８を含む。符号ライン２ｏおよび値ライン２ ２上のサンプルされた入力値は、たとえば８ビツトの記憶レジスタである記憶レ ジスタ１２に、および演算装置３８の１つの入力ボート２３に接続される。記憶 レジスタ１２の出力は、符号ライン２４および値ライン２６を介し、演算＠１１ ３Ｂの他の入力ボート２８に接続される。

演算装置１３８は、その第２のボート２８で受けた値からその第１のボート２３ で受けた値を減算して、その出力ポート４０で興なった値を与える。出力ポート ４０の上位の出力ビツトは、３ビツトだけ下位のピット方向ヘシフトされ、第１ のマルチプレクサ４４の第１の入力ボート４２に接続される。空白になった最上 位ビットは、適当な論理レベル（たとえば正論理と仮定してグラウンド）に結び つけられる。より下位のビットは切り纏められる。ビットをシフトする構成は、 実質的に分割器４６と同じである。

入力符号ライン２０および入力値パスライン２２はまた、第１のマルチプレクサ ４４の第２の入力ボート４８に接続される。第１のマルチプレクサ４４の出力ポ ート５０は、符号ライン５２および値パスライン５４を介して、累算器５８の入 力ボート５６と接続される。累算器５８の出力符号ビットは、Ｗ４２のマルチプ レクサ６２の＊ｉの入力ポートロ０と接続される。出力符号ライン２４は、第２ のマルチプレクサ６２の第２の入力ポートロ４と接続される。第２のマルチプレ クサ６２の出力端子は、補間器出方ボート３２である。記憶レジスタ入力符号ラ イン２０は、符号比較器１４の第１の入力と接続され、また記憶レジスタ出力符 号ライン２４は、符号比較器１４の第２の入力と接続される。符号比較器１４の 出力は、タイマ６８を−ｊ御し、タイマ６８の出力は、能動化入力３０の状態に よって決定される。タイマ６８の出力は、記憶レジスタ１２、累算器２５８、第 １のマルチプレクサ４４、および第２のマルチプレクサ６２と接続される。

この発明による第３図の構成！！素の動作を理解するために、第３図とともに第 ２図を参照する。ディジタルサンプルの形式における信号は、検出器１ｏの入力 に与えられ、ディジタルサンプルは連続した信号パターン曲輸３４（タイミング 図工）に沿った点である。信号は記憶レジスタ１２によって遅延されて、検出器 入力サンプルに関し１間隔クロックサイクルＴだけ遅延された１組のサンプルを 作り出す。これらの２つのサンプルの符号の値、すなわちへカ符号ライン２０上 の信号および出力符号ライン２４上の信号は、符号比較器１４に与えられ、その 出力は能動化入力３０に与えられて、２状態信号Ａ（タイミング図■）の形態で 境われる。興なった符号の検出は、サンプルクロックライン信＠Ｂ（タイミング 図■）のクロック変換のときに状態の変化を引き起こす。（前縁および後縁はと もに、クロック信号として用いられる。）タイマ６８がらの信号Ｂは、記憶レジ スタ１２をトグルし、また累算器５８をクリアする。信号Δによって示される状 態の変化に応答して、第２のマルチプレクサ６２は、タイマ６８からの信＠Ｃ（ タイミング図■）のＩＩＩＪＩＩｌの下で、その入力を、出力符号ライン２４か ら、その入力６ｏで与えられる累算器出力符号ラインにスイッチする。したがっ て累算８５Ｂは、クリアされ、ロードされる準備ができており、またその出力は 第２のマルチプレクサ′６２を通じてクロックされる。

閣Ｍ４　Ｔ　ｏを持つ多重のサンプルクロックで動作する、補間器クロック信＠ （タイミング図Ｖの信号Ｄ）は、次に、累算器５８を循環し始める。Ｗ４１のク ロックサイクルで、入力値ライン２２および入力符号ライン２０からの値×＜ｎ 　”）は、信＠Ｅ（タイミング図■）の状１１１によって示されるように、ＩＲ ｗｉ器５８器内８られる。しかし次のクロックサイクルで、タイ？６８の制御の 下で、マルチプレクサ４４の出力は、信号Ｅの状ＳＯによって示ぎれるように、 入力ボート４２からゲートされる。マルチプレクサ４４の入力４２で境われる値 は、次に、符号が変化すると８まで、ｊｇ締器５８の堺在の内容に繰返して加締 される。（この例において、サンプル値は検出器１０に対する入力を通じて連続 して与えられると仮定している。点線で表わされた前の段階の出力でのサンプル 記憶レジスタ５１は、典型的な機構である。代わりに、サンプルの値は、検出器 １０の出力で←そのようなサンプルレジスタに記憶される。）累算器における値 は、たとえば、マルチプレクサ４４のｆ＠２のボート４８を通じて与えられた初 期値からゼロに収斂し、またゼロを横切る累算器値により、累算器の内容の符号 は変化する。ゼロクロスを表わすこの符号の変化は、Ｗ４２のマルチプレクサ６ ２の出力ポート３２で与えられる。検出器出力（タイミング図■の信＠Ｆ）にお いて、状態の変５更は、補間された値がゼロ基準を横切るｌＰＪｍ隔に５．（タ イミング図工および■）のクロック変換のとき発生する。

この発明は特定の実施例を参照し説明されてきた。他の実施例は、当業者にとっ て朗らかであろう。したがつ７て、この発明が添付の請求の範囲によって示され るものを除いて、限定されることは意図していない。

浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、２゜ 手続補正書（方式） 昭和５８年７月７日園 特許庁長官殿 １、事件の表示 国際出願番号：ＰＣＴ／ＵＳ８２１０１００９２、発明の名称 ディジタルＦＳＫモデムにおける等特性歪を減少するゼロクロス補間器３、補正 をする者 事件との関係　特許出願人 任　所　アメリカ合衆国、９４０８６　カリフォルニア州、サニイベイルビイ・ オウ・ボックス・４５３、トンプソン・ブレイス、９０１名　称　アドバンスト ・マイクロ・ディパイシズ・インコーホレーテッド代表者　スカライズ、ジョー ジ・エム ４、代理人 住　所　大阪市北区天神１ｍ２丁目３番９号　八千代第一ビル５、補正命令の日 付 昭和５８年６月２１日 ６、補正の対象 図面の翻訳文 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　ディジタルデータ通信受信装置において、連続した信号の一連の離散した サンプルにおける複数のディジタル値を処理する＠１であって、前記サンプルの 各々はサンプリング間隔だけ分離され、前記装置は、前記一連のサンプルにおけ る第１のサンプルを記憶する手段と、 前記第１のサンプルを、後続の第２のサンプルと比較して、符号の変化を検出す る手段と、 前記符号変化に応答して、前記第１のサンプルおよび前記第２のサンプルの値の 間を補間して、前記連続した信号の前記第２のサンプルの前のゼロクロスの発生 の詩を評価するためのタイミング信号を発生し、それによって前記連続した信号 を復調する手段とを備える＠Ｗ。 ２、　前記補閤手段は、 前記サンプリング間隔の一部である謝閤隅を形成するタイミング手段と、 前記記憶手段に接続され、前記第２のサンプルの値から前記第１のサンプルの値 を減算して、間隔の差の値を作り出す手段と、 前記減算手段に接続され、前記−隅の差の値を、前記間隔の差の値の、前記側ｌ ｌＩｗＡの各々の闇のわずかな変化を表わす副閤隔の差の値に分割する手段と、 前記クロック手段に応答して、前記第１のサンプルの値と、前記副閤隔の差の値 とを、補間値を発生するために合計する手段と、 前記合計手段に応答して、前記補間された値における符号の変化の発生によりゼ ロクロスを指示する手段とを備える、請求の範囲第１項記載の装置。 ３、　前記記憶手段は、並列なディジタル記憶レジスタ手段を含む、請求の範囲 第２項記載のｉｔ。 ４、　前記合計手段は、並列なディジタル累算レジスタ手段を含む、請求の範囲 第３墳記載の装置。 ５、　前記副間隔に対する前記間隔の割合は、前記ディジタル装置のディジタル 数ベースのべきであり、そこでは前記分割手段は、前記副間隔の差の値を形成す るための、下位位置への前記間隔の差の値の変位を含む、請求の範囲第２項記載 の装置。 ６、　前記ディジタルベースは２進数であり、前記側ｌｌ１ｗ４の差の値は前記 間隔の差の値の１７８よりも大きくなく、前記クロック手段は間隔ごとに少なく とも８同側間隔りロック信号を発生し、そこでは前記分割手段は、下位ビット方 向へ少なくとも３つの２進ビツトだけシフトされる前記減算手段の出力手段を含 む、請求のＩｌｌ第５項記載の＠鐙。 ７、　前記装置は、前記記憶手段の出力信号と前記合計手段の出力信号とを東算 する手段をさらに含み、それによって、前記評価手段は、その藺に信号の変化が 前記比較手段によって検出されるｌＩ隔においてのみ＊＊＊された出力信号を与 えるように動作する、請求の範８１８２項記載の装置。 ８．　ディジタルデータ通信受信装置において、連続した信号の間隔のあいたサ ンプリング率での一連の離散したサンプルにおける複数のディジタル値を処理す る方法であって、前記サンプルはサンプリング間隔だけ時間が分離され、前記方 法は、 前記−達のサンプルにおけるｗ４１のサンプルを記憶するステップと、 前記第１のサンプルを、慢統の第２サンプルと比較して、ゼロ基準に関する符号 の変化を検出するステップと、前記第１のサンプルの値と前記第２のサンプルの 値との闇を補間して、前記第２のサンプルの前のゼロクロスの発生の時を評価し 、それによって前記連続した信号を復調するステップと、 タイミング信号を復調され信号として発生するステップとを備える方法。 ９、　前記補間ステップは、 前記ｌｌ１１のサンプルの値を、前記第２のサンプルの値から減算して、各サン プリング間隔に対し間隔の差の値を形成するステップと、 前記間隔の差の値の信号の値を、前記サンプリング間隔の副間隔の園の前記間隔 の差の値のわずかな変化を表わす副間隔の差の値の信号にディジタル的に分割す るステップと、 前記副間隔の差の罐の信号の値を、前記第１のサンプルの値と前に合計されたｌ Ｆ１間隔の差の値との合計と、間隔サンプリング率の発生と等しい率および前記 副間隔に対する前記サンプリング間隔の率で合計して、補間された値の信号を発 生するステップと、 前記補間された値の信号の符号の値をモニタして、前記補＠された値の信号の符 号の変化に基づいてゼロクロス信号を発生するステップとを含む、請求の範囲第 ８項記載の方法。 １０、　前記記憶されたＷ４１のサンプルの信号の表示と、前記補間された値の 信号とを乗算して、前記補間された値の信号が、符号の変化が検出される間隔に おいてのみ前記復調された信号として与えられるようにする、請求の範囲第９項 記載の方法。