NL1004377C2

NL1004377C2 - Meerfase-filter, inrichting en werkwijze voor het compenseren van een tijdvaststelfout met gebruikmaking van het filter.

Info

Publication number: NL1004377C2
Application number: NL1004377A
Authority: NL
Inventors: Jung-Wan Ko
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 2001-08-14
Also published as: GB2306823A; US5917735A; CN1157506A; US5982832A; CN1077743C; JP2986745B2; JPH09200042A; GB9622422D0; NL1004377A1; GB2306823B; KR0170301B1; KR970023217A

Description

Titel: Meerfase-filter, inrichting en werkwijze voor het compenseren van een tijdvaststelfout met gebruik-5 making van het filter

Achtergrond van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een meer-fase-filter, een inrichting en een werkwijze voor het compen-10 seren van een tijdvaststelfout met gebruikmaking van het filter, en meer in het bijzonder op een meerfase-filter dat compenseert voor een fasefout, een tijdvaststelfout, en een groepsvertragingskarakteristiek van een periode die korter is dan een monsterperiode van gemonsterde data, een inrichting 15 voor het compenseren van een tijdvaststelfout met gebruikmaking van het filter en een werkwijze daarvoor.

De toegenomen registratiedichtheid van opslagmedia vereist een betrekkelijk snelle verwerkingssnelheid, en derhalve wordt een digitale signaalverwerkingswerkwijze 20 gebruikt in plaats van een bestaande analoge signaalverwerkingswerkwijze .

Bij een registratieinrichting of zender, worden beeld- en geluidssignalen gemonsterd en omgezet in digitale signalen en de digitale signalen worden gecodeerd en overgedragen of 25 opgeslagen in het registratiemedium.

In een weergeefinrichting of een ontvanger, ondergaat het overgedragen signaal een digitale signaalverwerking en wordt gereproduceerd tot een oorspronkelijk signaal. Hierbij treden problemen op bij de verschillende werkwijzen die worden 30 gebruikt om te compenseren voor een monsterfasefout en een tijdvaststelfout, die worden opgewekt wanneer het overgedragen signaal een digitale signaalverwerking ondergaat.

In het geval van een gebruik van een digitale PLL keten (schakeling met faseterugkoppeling), is het moeilijk om de 35 digitale PLL keten, die een hoge mate van nauwkeurigheid vereist, te realiseren daar deze een hoge werkfreguentie en terugkoppellus heeft.

Gedurende digitale signaalverwerking kan een groeps-vertragingsketen met een monsterperiode worden gebruikt met 100437? 2 gebruikmaking van een vertragingsinrichting zoals een D flipflop. Evenwel kan een keten, waarin de groepsvertraging korter is dan de monsterperiode, met slechts een filter worden uitgevoerd. De meest bekende keten onder de ketens, waarin de 5 groepsvertraging korter is dan de monsterperiode, is een

Hilbert filter met een faseverschuiving van 90°. Wanneer de monsterperiode wordt genormaliseerd, heeft het Hilbert filter een groepsvertraging die equivalent is met 1/2 van de monsterperiode. De groepsvertraging van het filter is de karakteris-10 tiek die toont dat het signaal dat door het filter is gegaan, een uitgang is na een bepaalde vertraging, die de gedifferentieerde waarde van de fasekarakteristieken van het filter is. Hierbij volgt een fasefout hetzelfde concept als een groeps-vertragingsfout, waarbij het enige verschil de waarde is (fase 15 of tijd) die wordt gebruikt als een middenvariabele daar, wanneer de fasefout wordt opgewekt in een aanwezig ingangssignaal, het signaal zelf voor of na de standaardtijd valt.

In het algemeen werd in een digitaal filter de fasefout gecompenseerd door te voorzien in een compensatiefilter met 20 gebruikmaking van een inverse Fourier transformatie volgens de frequentie en fasekarakteristieken van een groepsvertraging die kleiner zijn dan een monsterperiode. Deze werkwijze kan evenwel niet worden toegepast op het stelsel waarin de groeps-vertragingskarakteristieken volgens de tijd veranderen.

25

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een meerfasefilter dat compenseert voor een tijds-variërende karakteristiek, dat wil zeggen de karakteristiek 30 die verandert volgens een tijd die korter is dan de monsterperiode die wordt opgewekt gedurende een digitale signaalverwerking.

Het is een ander doel van de uitvinding om te voorzien in een meerfase-filter dat bestaat uit een aantal laag doorlaat-35 FIR (eindige impuls responsie)-filters met verschillende groepsvertragingskarakteristieken.

1004377 3

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het voorzien in een meerfase-filter dat bestaat uit een aantal laag doorlaat-FIR (eindige impuls responsie)-filters met gebruikmaking van een Kaiser vensterwerkwijze en met verschil-5 lende groepsvertragingskarakteristieken.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het voorzien in een inrichting voor het compenseren van de tijd-vaststelfout en de fasefout, die korter zijn dan de monster-periode, opgewekt gedurende de digitale signaalverwerking met 10 gebruikmaking van het meerfase-filter met een eenvoudige uitvoering.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het compenseren van de tijdvaststelfout en de fasefout die korter zijn dan de 15 monsterperiode, opgewekt gedurende de digitale signaalverwerking.

Om deze doeleinden te bereiken is voorzien in een meerfase-filter dat bestaat uit een reeks filters met verschillende groepsvertragingskarakteristieken door het 20 verkrijgen van impulsresponsies uit een moederfilter met een doorlaatband van (Fs/2n) waarbij Fs een monsterfrequentie en n een positief getal is, het wederom monsteren van de verkregen impulsresponsies volgens een aantal kloksignalen met een faseverschil van (2*ji/ns), en het gebruiken van de wederom 25 gemonsterde respectieve impulsresponsies als overdrachts-karakteristieken van de respectieve elementfilters.

Een inrichting voor het compenseren van een tijdvaststelfout van een ingangssignaal omvat een fasedetectieorgaan voor het detecteren van de tijdvaststelfout van het ingangssignaal, 30 een filterreeks met een zeker increment en verschillende groepsvertragingskarakteristieken, en een meerfase-filter voor het filteren van het ingangssignaal met gebruikmaking van een elementfilter in de filterreeks, gekozen om de groepsvertra-gingen die corresponderen met de gedetecteerde fase en tijd-35 vaststelfout te compenseren.

Een werkwijze voor het compenseren van een tijdvaststelfout van een ingangssignaal omvat (a) de stap van het 1004377 4 detecteren van de fase en tijdvaststelfout van het ingangssignaal met gebruikmaking van een absolute waarde van twee naburige monstersdata die tegengestelde polariteit hebben, (b) de stap voor het verkrijgen van impulsresponsiekarakteris-5 tieken van een moederfilter met een doorlaatband van (Fs/2n) waarbij Fs een monsterfrequentie en n een positief getal is, (c) de stap voor het wederom monsteren van de verkregen impulsresponsiekarakteristieken door een aantal kloksignalen met een faseverschil van (2*x/ns), (d) de stap van het voort- 10 brengen van een reeks filterreeksen met verschillende groeps-vertragingskarakteristieken en het aannemen van de respectieve impulsresponsies die verkregen zijn door het wederom monsteren als transmissie karakteristieken van de respectieve element-filters, (e) de stap van het kiezen van een filter uit de 15 filterreeks, voortgebracht in stap (d) om te compenseren voor de groepsvertragingen die corresponderen met de fase en de tijdvaststelfout, gedetecteerd in stap (a), en (f) de stap van het filteren van het ingangssignaal met gebruikmaking van het filter dat in stap (e) is gekozen.

20

Korte beschrijving van de tekeningen

De bovenstaande doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nu duidelijker worden door het in detail beschrijven van voorkeursuitvoeringsvormen daarvan 25 onder verwijzing naar de aangehechte tekeningen, waarin: fig. 1 frequentiekarakteristieken toont van een laag doorlaatfilter met een afsnijfrequentie van 1/n; fig. 2 een aantal elementfilterkarakteristieken toont, gevormd door het decimeren van impulskarakteristieken van het 30 laag doorlaatfilter, getoond in fig. 1; fig. 3 de frequentiekarakteristieken toont van de respectieve elementfilters waarvan de karakteristieken zijn getoond in fig. 2; fig. 4 een blokschema is dat een uitvoeringsvorm toont 35 van een meerfase-filter volgens de onderhavige uitvinding; fig. 5 impulsresponsiekarakteristieken toont van een moederfilter van de filterreeks, getoond in fig. 4; 1004377 5 fig. 6 de frequentiekarakteristieken toont van het moederfilter met de impulskarakteristieken, getoond in fig. 5; fig. 7 de impulsresponsiekarakteristieken toont van de filterreeks getoond in fig. 4; 5 fig. 8 de frequentiekarakteristieken toont van de filter- reeks, getoond in fig. 4; fig. 9 groepsvertragingskarakteristieken toont van de filterreeks, getoond in fig. 4; fig. 10 en 11 de amplitude en fasekarakteristieken tonen 10 volgens een verandering van de beta waarde van het moeder-filter dat bestaat uit een laag doorlaat-FlR-filter met gebruikmaking van een Kaiser vensterwerkwijze; fig. 12 de relatie toont tussen de rimpel en de beta van de groepsvertragingskarakteristieken van het moederfilter, dat 15 bestaat uit het laag doorlaat-FIR-filter met gebruikmaking van de Kaiser venster werkwijze; fig. 13 en 14 de amplitude en groepsvertragingskarak-teristieken beschrijven van de filterreeks, bestaande uit het laag doorlaat-FIR-filter met gebruikmaking van de Kaiser 20 venster werkwijze; fig. 15 de relatie beschrijft tussen een band die de groepsvertragingsfout van 10% voortbrengt en de aftakgetallen van het filter; fig. 16 een blokschema toont van een tijdvaststelfout-25 compenserende inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; fig. 17 een gedetailleerd blokschema toont van een fasedetector, getoond in fig. 16; fig. 18 een gedetailleerd ketenschema is van het 30 meerfase-filter, getoond in fig. 16; en fig. 19 en 20 patronen zijn die signalen tonen voor en na de tijdvaststelfout-compensatie respectievelijk.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding 35 Hierna zal een uitvoeringsvorm van een meerfase-filter volgens de onderhavige uitvinding worden beschreven.

1004377 6

Het meerfase-filter van de onderhavige uitvinding is een reeks filters, die zijn gesepareerd van een overdrachtsfunktie van een moederfilter. Elk gesepareerd filter, waarnaar verwezen wordt als elementfilter, heeft verschillende groeps-5 vertragingskarakteristieken en de groepsvertraging heeft een uniform increment.

Een aantal respectieve elementfilters, die het meerfase-filter vormen, zijn geconfigureerd op basis van een interpolatie werkwijze, met dezelfde amplitude karakteristieken en 10 een groepsvertraging met verschillende waarden van een vooraf-bepaalde laag doorlaatband, en hebben een lineaire karakteristiek binnen een gegeven gebied. Het meerfase-filter is de verzameling van lineaire filters met dezelfde amplitude karakteristieken, maar verschillende groepsvertragingskarakteris-15 tieken.

Het moederfilter wordt hierbij gedefinieerd als een laag doorlaat-FIR-filter, waarvan de afsnijfrequentie 1/n is en die L*n aftakkingen heeft. De frequentiekarakteristieken van de overdrachtsfunktie van het moederfilter zijn getoond in fig.

20 1.

Impulsresponsiekarakteristieken van het moederfilter met de frequentiekarakteristieken, getoond in fig. 1, worden weergegeven in fig. 2.

Wanneer de impulsresponsiekarakteristieken van het 25 moederfilter, getoond in fig. 2, worden gedecimeerd tot 1/n door een kloksignaal met een fase van (2π/η), kunnen de n elementfilters worden gevormd, die bestaan uit het eerste filter met monsterdata van -2n, -n, 0 (een centrale aftakking), n, 2n, waarbij het tweede filter monsterdata heeft 30 van -2n+l, -n+1, 1, n+1, 2n+l, en waarbij het ne filter monsterdata heeft van -2n-l, -n-1, -1, n-1, 2n-l.

Wanneer derhalve de impulsresponsie van het laag doorlaatfilter met de afsnijfrequentie van (1/n) n maal gedecimeerd is tot (1/n), hetgeen de fase van het decimerings-35 kloksignaal doet toenemen met (2n/ns), hebben de frequentiekarakteristieken van de respectieve elementfilters de karakte- 1004377 7 ristieken van een totaal-doorlaatfilter zoals getoond in fig. 3.

Op dit tijdstip kunnen de respectieve impulsresponsies van de gedecimeerde n elementfilters worden beschouwd als 5 coëfficiënten van de elementfilters. Hierbij is de fase van het decimeringskloksignaal evenredig met de groepsvertragings-karakteristieken.

Fig. 4 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van het meerfase-filter volgens de onderhavige uitvinding.

10 Volgens fig. 4, bestaat een meerfase-filter 1 uit n filters (1.1-l.n) met verschillende groepsvertragingskarak-teristieken. Een fase detector 2 detecteert de fase van een ingang en selecteert een filter uit de n filters (1.1-l.n) corresponderende met de gedetecteerde fase. Een fase gecompen- 15 seerd signaal is uitgang wanneer de ingang is gefilterd door het gekozen filter.

Wanneer op dit tijdstip de groepsvertraging van het meerfase-filter 1 wordt aangegeven als Gn, kan deze worden berekend met gebruikmaking van de volgende formule (1).

20 L-l nTs

G" = —+ TT

Hierbij geven m, L, en Ts respectievelijk een positief getal, een aantal aftakkingen van de filterreeks, en een 25 monsterperiode aan. Ook toont [(L-s)/2] de vertraging van de filterreeks zelf.

Om het meerfase-filter 1 te ontwerpen met gebruikmaking van bovengenoemde formule (1) worden nu de volgende veronderstellingen gemaakt: 30 1) Aangenomen wordt dat een primaire tijdvaststelfout die optreedt in een ingangssignaal wordt gewijzigd door een PLL (niet getekend); 2) Aangenomen wordt dat de maximum hoek van een gegeven fasefout niet meer dan - 180° is; 35 3) Aangenomen wordt dat m een groot positief getal is en m=n; 1004377 8 4) Aangenomen wordt dat het ingangssignaal wordt gemonsterd met gebruikmaking van een geschikte monsterfrequen-tie.

Derhalve wordt het verschil tussen de groepsvertraging 5 van het eerste filter en die van het ne filter, waarbij voldaan is aan de bovengenoemde aannames, een monsterperiode en het verschil tussen de groepsvertraging van naburige filters wordt (Ts/n).

Het moederfilter, dat wil zeggen het laag doorlaat-FIR-10 filter waarvan de doorlaatband Fnyquigt/n(=Fs/2n) is en waarvan het aantal aftakkingen L x n is, wordt gebruikt om de filter-reeks van het eerste filter tot het ne filter te ontwerpen. Fs is de monsterfrequentie.

In het geval dat L=15 en n=20 zijn de impulsresponsie-15 karakteristieken van het moederfilter getoond in fig. 5.

Volgens fig. 5 toont de horizontale as 150 filteraftak-kingen naar links en rechts van een centrale aftakking bij 0 en de vertikale as toont de coëfficiëntwaarden van het moederfilter.

20 Fig. 6 toont de frequentiekarakteristieken van het moederfilter met een doorlaatband van (1/20). Wanneer een nyquist frequentie (de helft van een monsterfrequentie) wordt genormaliseerd als 1, toont de horizontale as de frequentie en de vertikale as toont de amplitude.

25 Wanneer derhalve de impulsresponsie van het moederfilter, getoond in fig. 5, wordt gedecimeerd met 1/20, waarbij de fase van het decimeringskloksignaal toeneemt met (2x/ns), wordt de impulsresponsie H van het moederfilter berekend met gebruikmaking van de volgende formule (2): 30 L*n H= 2 biZ_1 **(2> i=0

De me impulsresponsie die wordt gedecimeerd, dat wil zeggen Hsm kan worden berekend met gebruikmaking van de 35 volgende formule (3)s 10043?? 9 L-l HSn, = 2 bni+mZ"(ni+in) --(3) i=0

Hierbij geldt dat Lsimsn.

Daar het moederfilter zoals in het bovenstaande 5 beschreven, wordt gedecimeerd, hebben de respectieve element-filters van de filterreeks met de gedecimeerde impulsresponsie als overdrachtsfunktie de karakteristieken van het totaal-doorlaatfilter zoals getoond in fig. 3. De groepsvertragings-karakteristieken Gi van de respectieve elementfilters worden 10 echter berekend als volgt daar de fase van het decimerings-kloksignaal is toegenomen met (2jt/ns).

Gi - (^ + j)-TB ..(4) 15 Hierbij is 1-si^n (1 en n zijn positieve getallen) en Gif L, en Ts duiden respectievelijk de groepsvertraging van het filter van i maal aan, het aantal aftakkingen van de filterreeks, en de monsterperiode.

Fig. 7 toont de impulsresponsiekarakteristieken van de 20 filterreeks getoond in fig. 4 en 20 impulsresponsies waarin de impulsresponsies van het moederfilter met de doorlaatband van (1/20) worden gedecimeerd tot (1/20). De horizontale as, getoond in fig. 7, geeft 15(n*L/n) aftakkingen naar links en naar rechts van de centrale aftakking bij 0 weer en de 25 vertikale as geeft de coëfficiënten van het filter weer.

Fig. 8 toont de frequentie karakteristieken van de filterreeks getoond in fig. 4, namelijk die van de 20 impulsresponsies getoond in fig. 7 en slechts 10 van de 20 frequentie karakteristieken daar de filters die onderling symmetrisch 30 zijn op de tijdas dezelfde karakteristieken hebben. Zoals getoond in fig. 8 hebben de doorlaatkarakteristieken van de 20 elementfilters de karakteristieken van een doorlaatfilter, maar hebben laag doorlaatfilter karakteristieken en dezelfde amplitude karakteristieken. De horizontale as geeft de 1004377 10 frequentie weer wanneer de nyquist frequentie wordt genormaliseerd als 1 en de vertikale as geeft de amplitude weer.

Fig. 9 toont de groepsvertragingskarakteristieken van de 20 impulsresponsies, getoond in fig. 7. Daar het aantal 5 aftakkingen L van de filterreeks 15 is, wordt de standaard-groepsvertraging de 7 monsterperioden en de groepsvertragingen van de respectieve filters hebben een verschil van (T5/ns) volgens het faseverschil gedurende de decimering. Daar de standaardvertraging van een lineair symmetrisch laag doorlaat-10 filter (L-l)/2 is, wordt de standaardgroepsvertraging van de filterreeks de 7 monsterperioden.

De filterreeks met de n impulsresponsies en verkregen door de bovengenoemde procedure wordt een meerfase-filter genoemd, waarvan de karakteristieken als volgt zijn: 15 (1) De responsiekarakteristieken van het meerfase-filter dat bestaat uit de n elementfilters, hebben de doorlaatkarak-teristieken; (2) Het aantal aftakkingen van de respectieve filters moet oneven en discontinu zijn zoals getoond door een genorma- 20 liseerde frequentie ω=π in een dergelijk geval. Indien het aantal aftakkingen van de respectieve filters even is, worden de discontinuïteitspunten getoond door een genormaliseerde frequentie ω=ο. Indien derhalve de data een gelijkstroom-component hebben, kan deze niet worden gebruikt. Daarom moet 25 het aantal aftakkingen van de respectieve filters oneven zijn.

(3) De groepsvertragingen van de respectieve filters zijn

Ts L-2 L

even en nemen toe met (~ s) van Ts) tot (-^ TS).

De derde karakteristiek (3) wordt toegepast wanneer het verschil van de groepsvertragingen niet meer is dan 1 monster-30 periode, maar het meerfase-filter volgens de onderhavige uitvinding kan worden toegepast, wanneer het verschil van de groepsvertragingen meer dan 1 monsterperiode is. Indien namelijk een vertragingsinrichting wordt toegevoegd voor en na de gedecimeerde filterreeks, getoond in fig. 4, kunnen de 35 groepsvertragingen worden gestuurd.

1004377 11

Om de bovengenoemde karakteristiek (1) te bereiken, moet het meerfase-filter zodanig worden ontworpen dat aan de volgende condities is voldaan: (1 De doorlaatband moet groot genoeg zijn.

5 (2 De amplituderimpel van alle filters in de faseband moeten binnen een zeker gebied liggen.

(3 De groepsvertragingsrimpel in de doorlaatband moet zodanig zijn dat deze binnen een bepaald gebied ligt.

Het meerfase-filter kan worden gerealiseerd door het 10 ontwerpen van het moederfilter dat (L x n) aftakkingen heeft en waarvan de afsnijfrequentie (1/n) is met gebruikmaking van een Kaiser vensterwerkwijze om te voldoen aan de bovenstaande condities.

Bij het ontwerpen van het moederfilter met gebruikmaking 15 van de Kaiser vensterwerkwijze, worden de karakteristieke verandering van het filter volgens de verandering in het aantal aftakkingen van de respectieve elementfilters en de karakteristieken van het filter volgens de verandering in beta getoond in fig. 10 tot 12.

20 Fig. 10 en 11 tonen de karakteristieken van de amplitude en fase respectievelijk wanneer de beta waarde van het moederfilter dat bestaat uit het laag doorlaat-FIR-filter verandert van 1 tot 10 met gebruikmaking van de Kaiser vensterwerkwijze.

Op dit tijdstip worden het aantal aftakkingen L van de 25 filters, de grootheid n en de veranderinggrootheid van de groepsvertraging respectievelijk ingesteld op 15, 20 en (T5/20), en het eerste filter met de grootste rimpel wordt getoond. Hierbij wordt opgemerkt dat wanneer de beta waarde klein is, de afsnijkarakteristieken goed zijn zoals getoond in 30 fig. 10, maar de rimpel is groot zoals getoond in fig. 11. Ook zijn, wanneer de beta waarde groot is, de afsnijkarakteristieken slecht zoals getoond in fig. 10, maar de rimpel is klein, en derhalve zijn de fasekarakteristieken egaal zoals getoond in fig. 11. Om aan de bovengenoemde derde karakteristiek (3 te 35 voldoen, geldt dat hoe groter de beta waarde is, des te beter.

Fig. 12 toont de relatie tussen de groepsvertragings-rimpel en de beta waarde wanneer de fasefout van het moeder- 1004377 12 filter dat bestaat uit het laag doorlaat-FIR-filter wordt beperkt tot 10% met gebruikmaking van de Kaiser vensterwerk-wijze. Uit de tekening is duidelijk dat de beta niet minder moet zijn dan 6 daar geldt dat hoe groter de beta waarde, des 5 te kleiner de rimpel.

Fig. 13 en 14 tonen de karakteristieken van de amplitude en de fase van de filterreeks bestaande uit het laag doorlaat-FlR-filter met gebruikmaking van de Kaiser vensterwerkwijze.

Fig. 15 toont de relatie tussen de band die de 10 groepsvertragingsfout opwekt en het aantal aftakkingen van het filter. Er wordt opgemerkt dat geldt dat hoe groter het aantal aftakkingen, des te breder de doorlaatband.

Derhalve wordt opgemerkt dat het ontwerpen volgens de Kaiser vensterwerkwijze, hetgeen is gebaseerd op een Bessel 15 funktie en de lineaire fasekarakteristieken heeft die worden gebruikt bij het ontwerpen van het filter, de beste ontwerp-werkwijze is en dat een voldoende mate van egaliteit van de groepsvertraging bevredigend is wanneer de beta groter is dan 6. Er wordt ook opgemerkt dat geldt dat hoe groter het aantal 20 aftakkingen, des te breder de banddoorlaat.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het meerfase-filter volgens de onderhavige uitvinding en de tijdvaststelfout-compenserende inrichting en werkwijze, die hiervan gebruik maken, worden beschreven met verwijzing naar de aangehechte 25 tekeningen.

Fig. 16 is een blokschema volgens een uitvoeringsvorm van de tijdvaststelfout-compenserende inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

De inrichting, getoond in fig. 16 bevat een A/D omzetter 30 10 voor het omzetten van een ingangssignaal in een digitaal signaal, een schakeling met faseterugkoppeling fase PLL 20 voor het opwekken van een kloksignaal dat synchroon moet zijn met het ingangssignaal en voor het toevoeren hiervan aan de A/D omzetter 10, een fasedetector 30 voor het detecteren van 35 de fase van het signaal, dat is omgezet in het digitale signaal, en een meerfase-filter 40 dat bestaat uit een filterreeks met verschillende groepsvertragingskarakteristieken voor 1004377 13 het selecteren van het filter dat compenseert voor de groeps-vertraging corresponderende met de gedetecteerde fase en dat compenseert voor een fasefout en een tijdvaststelfout van het signaal dat is omgezet in het digitale signaal.

5 De werking van de inrichting, getoond in fig. 16, wordt als volgt, beschreven.

Volgens fig. 16 wordt het ingangssignaal gecodeerd om een RLL code (looplengte beperkt) te vormen, bijvoorbeeld een minimum looplengte d, een maximum looplengte k, een codelengte 10 van ingangsdata m, en een codelengte van overgedragen data n, die ingang zijn naar de A/D omzetter 10, met een tijdvaststelfout terwijl overdracht door een kanaal plaatsvindt.

De tijdvaststelfout van de digitale signaaluitgang uit de A/D omzetter 10 wordt primair gewijzigd door een monstering 15 volgens het kloksignaal dat wordt opgewekt door de PLL 20.

Hierbij bestaat de PLL 20 bij voorkeur uit een analoge PLL met een eenvoudige struktuur die omvat een kringfilter, fasedetector, en een spanningsoscillator in plaats van een digitale PLL die gecompliceerder is.

20 Het ingangssignaal, dat is omgezet in een digitaal signaal door de A/D omzetter 10 heeft nu een monster fasefout wegens de kringvertraging van de PLL 20, en een residu-tijdvaststelfout door een tijdconstante van een kringfilter, dat is bevat in de PLL 20 en een terugkoppelkarakteristiek.

25 De tijdvaststelfout en de fasefout van het signaal, dat wordt verschaft vanuit de A/D omzetter 10 worden nu gedetecteerd in de fasedetector 30 en worden gewijzigd in het meerfase-filter 40. Het gedetailleerde ketenschema van de fasedetector 30 is getoond in fig. 17.

30 Hierbij wordt de fasedetectie uitgevoerd met gebruik making van het feit dat de twee nuldoorgangen van naburige monsters identiek zijn wanneer de absolute waarden van de monsters dezelfde fasen hebben. In het geval dat het ingangssignaal een fasefout heeft, zijn namelijk de twee nuldoorgan-35 gen van naburige monsters verschillend.

In een nuldoorgangsdetector 31 is derhalve in de data die uitgang zijn uit de A/D omzetter 10 van fig. 16, wanneer 1004377 14 aanwezige monsterdata positieve waarden hebben en de voorafgaande monsterdata negatieve waarden hebben, -1 de uitgang, wanneer de aanwezig monsterdata een negatieve waarde hebben en de voorafgaande monsterdata een positieve waarde hebben, is 1 5 de uitgang, en wanneer de aanwezige monsterdata en de voorafgaande monsterdata identiek zijn, is 0 de uitgang.

In een monstervertrager 32, wordt de datauitgang uit de A/D omzetter 10 gedurende een monstering vertraagd. In een aftrekinrichting 33, treedt het aftrekken op van de aanwezige 10 monsterdata, die uitgang zijn uit de A/D omzetter 10 van de voorafgaande monsterdata die uitgang zijn uit de monstervertrager 32. In de vermenigvuldiger 34, wordt het resultaat van de bovengenoemde aftrekking vermenigvuldigd met het resultaat dat is gedetecteerd vanuit de nuldoorgangsdetector 15 31.

In een standaardwaarde teller 35 wordt het vermenigvuldigde resultaat geaccumuleerd gedurende iedere monsterperiode van een positief getal en de standaardwaarde wordt verkregen door het delen van het geaccumuleerde resultaat. De standaard-20 waarde wordt verschaft aan een meerfase-filter 40, getoond in fig. 16 als een filterselectie besturingssignaal SEL voor het selecteren van het filter dat compenseert voor de groeps-vertraging die daarmee correspondeert.

Fig. 18 is een gedetailleerd ketenschema van het 25 meerfase-filter getoond in fig. 16.

Het meerfase-filter getoond in fig. 18 omvat vertragers 41.1-41.(L-l) corresponderende met het aantal L van de aftakkingen -1, L geheugens 42.1-42.L waarin n coëfficiënten van de respectieve filters worden opgeslagen, een eerste 30 vermenigvuldiger 43.1 voor het vermenigvuldigen van de filter-coëfficiënten die worden uitgelezen uit het eerste geheugen 42.1 met de datauitgang uit de A/D omzetter 10, tweede tot Le vermenigvuldigers 43.2-43.L voor het respectievelijk vermenigvuldigen van de filtercoëfficiënten die gelezen worden uit de 35 tweede tot Le geheugens 42.2-42.L met de vertraagde data van de respectieve vertragers 41.1-41.(L-l), en een filterselec- 1004377 15 tiesignaal, en een optelketen 44 voor het optellen van de uitgangen van de eerste tot Le vermenigvuldigers 43.1-43.L.

De werking van het meerfase-filter, getoond in fig. 18, beschrijvende, worden de coëfficiënten van de n filters 5 opgeslagen in de respectieve L geheugens 42.1-42.L.

Bijvoorbeeld worden in een eerste adres van de respectieve L geheugens, de coëfficiënten die corresponderen met de coëfficiënten b0, bn, b2n/ ··., bLn van het eerste filter opgeslagen, in een tweede adres van de respectieve geheugens, 10 worden de coëfficiënten corresponderende met de coëfficiënten bi, bn+i, b2n+1, ..., b(L_1)n+i van het tweede filter opgeslagen, en derhalve worden in een ne adres van de respectieve geheugens de coëfficiënten opgeslagen, corresponderende met de coëfficiënten bn_i, b2n_i, 1^3η-ΐ/ ».., bLn_i· 15 Hierbij kunnen de L geheugens 42.1-42.n bestaan uit een geheugen waarin de coëfficiënten die corresponderen met het aantal aftakkingen van de respectieve n filters worden opgeslagen.

In de fasedetector 10 van fig. 16 worden volgens het 20 filterselectiesignaal SEL gecorrespondeerd met de gedetecteerde fasefout, bijvoorbeeld de coëfficiënten van het eerste filter die zijn opgeslagen in het eerste adres, gelezen en toegevoerd aan de tweede ingangspoort van de respectieve vermenigvuldigers 43.1-43.L.

25 De aanwezige ingangsmonsterdata die ingang zijn vanuit de A/D omzetter 10 van fig. 16 en de vertraagde data van de respectieve vertragingsinrichtingen 41.1-41.(L-l) worden toegevoerd aan de eerste ingangspoort van de respectieve vermenigvuldigers 43.1-43.L. In de eerste vermenigvuldigers 30 43.1 worden de filtercoëfficiënten die worden gelezen vanuit het geheugen 42.1 vermenigvuldigd met de ingangsmonsterdata.

In de andere vermenigvuldigers 43.2-43.L worden de filter coëfficiënten die worden gelezen uit de geheugens 42.2-42.L vermenigvuldigd met de vertraagde data van de vertragings-35 inrichtingen 41.1-41.(L-l). In een optelketen 44 worden de uitgangen van de vermenigvuldigers 43.1-43.L opgeteld en vormen vervolgens de uitgang. De opgetelde uitgang wordt een 1004377 16 signaal waarin de fasefout en de tijdvaststelfout zijn gecompenseerd.

Fig. 19 is een patroon van het signaal met de monster-fout. Fig. 20 is het patroon van het signaal na compensatie 5 van de tijdvaststelfout.

Het resultaat van het uitvoeren van een simulatie van de RLL code waarin (d,k)=(2,10) is getoond onder de condities dat de frequentie van de tijdvaststelfoutcomponent 0,001 is, de divergentie van de tijdvaststelfout σ= 0,5TS is, en een 10 symbool snelheidsmonstering wordt uitgevoerd per een monster.

De onderhavige uitvinding kan worden gebruikt in een dataregistratie- en weergeefinrichting, een dataoverdrachts-en ontvanginrichting, en een digitale signaalverwerkings-inrichting.

15 De onderhavige uitvinding kan compenseren voor de fase- en tijdvaststelfouten met gebruikmaking van de monsterfrequentie en kan kleiner en goedkoper worden geconstrueerd dan de inrichting voor het compenseren van de tijdvaststel- en fasefout met gebruikmaking van de digitale PLL die een hoge 20 monsterfrequentie en een hoge mate van nauwkeurigheid vereist.

De onderhavige uitvinding kan ook compenseren voor de groepsvertragingskarakteristieken, met verschillende vormen, en kan de tijdvaststelfout wijzigen.

1004377

Claims

1. Meerfase-filter, bestaande uit een reeks filterreeksen met verschillende groepsvertragingskarakteristieken waarbij 5 impulsresponsies worden verkregen uit een moederfilter met een doorlaatband van (Fs/2n), waarbij Fs een monsterfrequentie is en n een positief getal is, en de verkregen impulsresponsies opnieuw worden gemonsterd volgens een aantal kloksignalen met een faseverschil van (2*n/ns), en waarbij de opnieuw 10 gemonsterde respectieve impulsresponsies worden gebruikt als overdrachts karakteristieken van de respectieve elementfil-ters.

2. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij de fasen van het aantal kloksignalen evenredig zijn met de groepsvertra- 15 gingskarakteristieken.

3. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij het respectieve elementfilter en het moederfilter van de filter-reeks laag doorlaat-FIR-filters zijn.

4. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij de res- 20 pectieve elementfilters en het moederfilter van de filterreeks laag doorlaat-FIR-filters zijn met gebruikmaking van een Kaiser venster werkwijze.

5. Meerfase-filter volgens conclusie 4, waarbij de respectieve elementfilters en het moederfilter van de filterreeks 25 laag doorlaat-FIR-filters zijn met gebruikmaking van een Kaiser venster werkwijze met een beta waarde die meer dan 6 bedraagt.

6. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij het aantal aftakkingen van de respectieve elementfilters oneven is.

7. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij de respec tieve elementfilters van de filterreeks doorlaatband-respon-siekarakteristieken hebben.

8. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij de groepsvertragingen van de respectieve elementfilters van de 35 filterreeks toenemen met (T3/ns) waarbij (Ts=l/fs) en het verschil tot de groepsvertragingen binnen een monsterperiode ligt. 1004377

9. Meerfase-filter volgens conclusie 1, waarbij de groepsvertragingen van de filterreeks zodanig worden gestuurd, dat ze meer dan een monsterperiode bedragen door vertragingsinrichtingen voor en na de filterreeks aan te 5 brengen.

10. Meerfase-filter volgens conclusie 8, waarbij het aantal impulsresponsies van het moederfilter de waarde is die verkregen wordt door het getal L van de responsies van de respectieve elementfilters en het positieve getal n te 10 vermenigvuldigen.

11. Inrichting voor het compenseren van een fase- en tijdvaststelfout van een ingangssignaal, omvattende: een fasedetectieorgaan voor het detecteren van de fase- en tijdvaststelfout van het ingangssignaal; een filterreeks met 15 een zeker increment en verschillende groepsvertragingskarakteristieken; en een meerfase-filter voor het filteren van het ingangssignaal met gebruikmaking van een elementfilter in de filterreeks, dat is gekozen om de groepsvertragingen die corresponderen met de gedetecteerde fase- en tijdvaststelfout 20 te compenseren.

12. Tijdvaststelfout-compensatieinrichting volgens conclusie 11, waarbij het meerfase-filter omvat: een aantal vertragings-inrichtingen die in serie zijn verbonden voor het vertragen van een ingangssignaal; een geheugen, waarin filtercoëffi- 25 ciënten van de respectieve elementfilters van de filterreeks zijn opgeslagen voor het geven van de coëfficiënt van het filter voor de groepsvertragingen, die corresponderen met de gedetecteerde fase- en tijdvaststelfout, als uitgang; een aantal vermenigvuldigers voor het vermenigvuldigen van de 30 coëfficiënten van de filters die worden gelezen uit het geheugen met de aanwezige ingangsdata en uitgangen van de vertragingsinrichtingen respectievelijk; en een optelketen voor het optellen van de uitgangen van het aantal vermenigvuldigers .

13. Tijdvaststelfout-compensatieinrichting volgens conclusie 12, waarbij het geheugen bestaat uit een aantal geheugens dat correspondeert met het aantal aftakkingen van de filters en de 1004377 coëfficiënten die corresponderen met het aantal aftakkingen van de filters van de n filters, worden opgeslagen in het aantal geheugens.

14. Tijdvaststelfout-compensatieinrichting volgens conclusie 5 11, waarbij het ingangssignaal primair de tijdbepalingsfout compenseert met gebruikmaking van het kloksignaal dat wordt opgewekt in de PLL keten en waarbij dit wordt toegevoerd aan het meerfase-filter.

15. Tijdvaststelfout-compensatieinrichting volgens conclusie 10 11, waarbij het fasedetectieorgaan omvat: een nuldoorgangs- detector voor het detecteren of twee nuldoorgangen in naburige monsterdata van het ingangssignaal dezelfde fase hebben; een monstervertragingsinrichting voor het vertragen van het eenheidsmonster van het ingangssignaal; 15 een aftrekinrichting voor het aftrekken van de vertraagde monsterdata van de aanwezige monsterdata; een vermenigvuldiger voor het vermenigvuldigen van de uitgang van de aftrekinrichting met de uitgang van de nuldoorgangsdetector; een standaardwaarde-teller voor het accumuleren van het 20 vermenigvuldigde resultaat en het verkrijgen van de standaardwaarde door het geaccumuleerde resultaat door het positieve getal te delen, en dit toe te voeren aan het meerfase-filter als filterselectiesignaal.

16. Tijdvaststelfout-compensatieinrichting volgens conclusie 25 14, waarbij het fasedetectieorgaan omvat: een nuldoorgangs detector voor het detecteren of twee nuldoorgangen in naburige monsterdata van de signaaluitgang uit het A/D omzetorgaan dezelfde fase hebben; een monstervertragingsinrichting voor het vertragen van het eenheidsmonster van de signaaluitgang 30 uit het A/D omzettingsorgaan; een aftrekinrichting voor het aftrekken van de vertraagde monsterdata-uitgang uit de monstervertragingsinrichting van de aanwezige monsterdata-uitgang uit het A/D omzettingsorgaan; een vermenigvuldiger voor het vermenigvuldigen van de uitgang van de aftrek— 35 inrichting met de uitgang van de nuldoorgangsdetector; en een standaardwaarde-teller voor het verschaffen van het resultaat van het delen van het geaccumuleerde vermenigvuldigde 1004377 resultaat door het positieve getal naar het meerfase-filter als filterselectiesignaal.

17. Werkwijze voor het compenseren van een fase- en tijdvaststelfout van een ingangssignaal, omvattende: 5 (a) de stap van het detecteren van de fase- en tijdvast stelfout van het ingangssignaal met gebruikmaking van een absolute waarde van twee naburige monsterdata, die een nul-doorgang vertonen; (b) de stap van het verkrijgen van impulsresponsie- 10 karakteristieken van een moederfilter met een doorlaatband van (Fs/2n) waarbij Fs een monsterfrequentie is en n een positief getal is; (c) de stap van het wederom monsteren van de verkregen impulsresponsiekarakteristieken door een aantal kloksignalen 15 met een faseverschil van (2*jc/ns); (d) de stap van het voortbrengen van een reeks filter-reeksen met verschillende groepsvertragingskarakteristieken en het aannemen van de respectieve impulsresponsies die verkregen zijn door het wederom monsteren als overdrachtskarakteristie- 20 ken van de respectieve elementfilters; (e) de stap van het selecteren van een filter uit de filterreeks voortgebracht in stap (d) om te compenseren voor de groepsvertragingen die corresponderen met de fase en tijdvaststelfout, gedetecteerd in stap (a); en 25 (f) de stap van het filteren van het ingangssignaal met gebruikmaking van het filter dat is uitgekozen in stap (e).

18. Tijdvaststelfout-compensatiewerkwijze volgens conclusie 17, waarbij de fasen van het aantal kloksignalen evenredig zijn met de groepsvertragingskarakteristieken.

19. Werkwijze voor het compenseren van een fase- en tijdvaststelfout van ingangsdata, omvattende: (al) de stap van het detecteren van de fase- en tijdvaststelfout van de ingangsdata met gebruikmaking van een absolute waarde van twee naburige monsterdata waar een nuldoorgang 35 plaatsvindt; (bl) de stap van het lezen van de coëfficiënten van het elementfilter, dat de groepsvertragingen compenseert, die 1004377 corresponderen met de gedetecteerde fase en tijdvaststelfout uit de filtercoëfficiënten van de respectieve elementfilters van een filterreeks met verschillende groepsvertragingskarak-teristieken die vooraf in een geheugen zijn opgeslagen; 5 (cl) de stap van het verschaffen van een aantal vertra- gingsdata als uitvoer door ingangsdata te vertragen met gebruikmaking van een aantal monstervertragingsinrichtingen; en (dl) de stap van het optellen van de resultaten die zijn 10 verkregen door het vermenigvuldigen van aanwezige ingangsgegevens en een aantal vertragingsgegevens met de coëfficiënten van het elementfilter dat gelezen wordt in stap (bl) respectievelijk en het voortbrengen van de uitgang waarin de fase en tijdvaststelfout zijn gecompenseerd. 1004377