专利名称：时钟再生电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从PSK解调信号中再生取样时钟信号，以便于在眼孔点对该PSK解调信号进行取样的时钟再生电路。
背景技术：
作为从PSK解调信号中再生出取样时钟信号的方法，已知一种依赖于过零技术的时钟再生方法。其中，过零点是指PSK解调信号的相邻接收点与I轴或Q轴相交的点。
PSK解调信号的带域受滤波等技术的限制，在QPSK解调信号的情况下，其星座图如图9(a)所示，其波形变为如图9(b)所示的钝化波形。为从这种钝化波形的PSK解调信号中得到正确的映射信息，有必要再生一个时钟信号，以便于在被称为眼孔点的点上对PSK解调信号进行取样。
作为获得这种取样的定时的方法，有使用PSK解调信号的相邻接收点与I轴或Q轴相交叉的过零技术。即基于过零点求出眼孔点。这是基于这样一个事实存在着PSK解调信号的幅度为0的点，也就是说，存在PSK解调信号与I轴或Q轴相交叉的点。
例如，如
图10(a)所示，接收点若从点A转移到点B，那么如图10(b)所示，可能会在眼孔点的时间中点位置C和过零点位置D之间的时间上存在一个轻微的偏移。通过检测这种偏移并在消除这种偏移的方向上对取样定时进行校正，可以从接收到的信号中提取出时钟信号。这是使用普通过零技术的时钟再生方法。
在I轴和Q轴上没有接收点的QPSK解调信号的情况下，规定QPSK解调信号的相邻接收点与I轴或Q轴相交叉。因此，对QPSK解调信号来说，即使过零点和眼孔点间的时间中点位置有偏移时，也可以计算出正确的定时偏移。
然而，由于在8PSK解调信号时，在如图11(a)所示星座图和图11(b)所示的波形图所示，在I轴或Q轴上存在接收点，例如，在跟在位于第三象限中的接收点之后出现位于I轴上的接收点，并且由于某种原因I轴上的接收点向Q轴正的方向偏移的情况下，由于上述I轴上的接收点的偏离，而把与I轴的交点误认为过零点。
这样，在以往，在如图11(b)所示的α区间的接收点作为未被用于过零检测的区间，将在I轴或Q轴附近被解调的接收点作为应在轴上出现的点被取消，以避免在检测过零点中出现任何重大差错，同时进行允许在8PSK解调信号的眼孔点进行取样的时钟信号再生。
然而，在以往的时钟再生电路中，并没有进行是否在I轴、Q轴附近应出现的接收点的判别，不能确保精确进行过零点的检测，还有，在8PSK解调信号，由于在最大值，最小值和I轴上的值之外还存在中间值，检测出的过零点如图12(a)的星座图所示，接收点从点A转移到点B时，那么如图12(b)所示，则存在相邻眼孔点间的时间中点位置C变为同过零点D有偏移的位置的问题，由于与过零点D之间的偏移，导致产生相位差错的问题。
还有，因为使在接收端使相位与发射端一致的绝对相位化接收的状态下进行过零检测，所以存在在轴上出现的接收点，也存在可进行检测的过零点数目少的问题。
本发明的一个目的是提供一种时钟再生电路，该电路可以从PSK解调信号中精确再生出一个时钟信号，来对眼孔点进行取样。发明内容根据本发明的时钟再生电路，其特征在于包括相位旋转电路，将PSK解调信号的相位旋转一个角度，该角度是由相邻接收点的转移角预先确定的；相位误差检测电路，对与由被相位旋转电路进行了相位旋转的PSK解调信号的所述相邻接收点与I轴或Q轴相交叉处的过零点位置和在所述相邻接收点间的时间中点位置之间的时间差相应的相位误差进行检测，以使得关于PSK解调信号相邻接收点的取样位置是以相位误差检测电路检测到的相位误差为基础而被校正的，以便于在眼孔点进行取样。
根据本发明的时钟再生电路，PSK解调信号被相位旋转电路将其相位旋转一个角度，该角度是由相邻接收点的转移角度预先确定的，并且与被相位旋转电路进行了相位旋转的PSK所述解调信号的所述相邻接收点与I轴或Q轴相交处的过零点位置和在所述相邻接收点间的时间中点位置之间的时间差相应的相位误差，是由相位误差检测电路进行检测的，这使得关于PSK解调信号相邻接收点的取样位置是基于相位误差检测电路检测到的相位误差而被校正的，以便于在眼孔点进行取样。
因此，基于根据本发明的时钟再生电路再生出的时钟而得到的取样点，可以与眼孔点相一致，以使得能够在眼孔点进行取样。
附图简要描述图1是显示根据本发明实施例的时钟再生电路的结构的框图；图2是显示根据本发明实施例的时钟再生电路的相位旋转电路结构的框图；图3是图2所示的相位旋转电路中解码器的真值的说明图。
图4是显示根据本发明实施例的时钟再生电路的相位误差检测电路结构的框图；
图5是说明根据本发明实施例的时钟再生电路操作的示意图；图6是说明根据本发明实施例的时钟再生电路操作的示意图；图7是说明根据本发明实施例的时钟再生电路操作的示意图；图8是说明根据本发明实施例的时钟再生电路操作的示意图；图9是说明用于在先时钟恢复方法中的过零技术的示意图；图10是说明用于在先时钟恢复方法中的过零技术的示意图；图11是说明用于在先时钟恢复方法中的过零技术的示意图；图12是说明用于在先时钟恢复方法中的过零技术的示意图。
实施例的描述下面，将通过实施例，对本发明中的时钟再生电路进行描述。
图1是显示根据本发明实施例的时钟再生电路结构的框图。下面将以8PSK解调信号为例，对本发明实施例中的时钟再生电路进行描述。
在根据本发明实施例的时钟再生电路中，如图1所示，PSK解调信号(I，Q)被提供给一个相位旋转电路1，并在这里被旋转一个相位角度，该相位角度是由载波再生标志，去映射数据，以及邻接点间的转移角所预先确定的，这样，由相位旋转电路1来输出相位被旋转的PSK解调信号(I′，Q′)。
由相位旋转电路1输出的PSK解调信号(I′，Q′)被提供给一个相位误差检测电路2，来对相位误差进行检测，该相位误差是由于基于PSK解调信号(I′，Q′)的相邻接收点的过零点和接收点间的时间中点之间的时间差所产生的。相位误差检测电路2所检测到的相位误差被提供给一个低通IIR滤波器3，来提取相位误差的低频成分，然后低通IIR滤波器3的输出被提供给一个D/A变换器4，将其变换成基于相位误差的低频成分的电平的模拟信号，最后，以转换后的模拟信号作为一个频率控制信号被提供给一个温度补偿压控晶体振荡器5，以得到一个主时钟信号。取样时钟是从该主时钟信号中得到的，例如，通过精化该主要时钟信号。
因此，基于主时钟信号，在PSK解调信号的眼孔点被完成取样。需要理解的是相位误差检测电路2及后级的结构以往的过零技术相同。
接下来，对该结构作更为详尽的描述。
参照图2对相位旋转电路进行描述。PSK解调信号(I，Q)被提供给一个使得PSK解调信号(I，Q)的相位被旋转-45°的相位旋转器12。相位旋转器12的输出被记作PSK解调信号(I45，Q45)。PSK解调信号(I，Q)和PSK解调信号(I45，Q45)被提供给一个选择器13，它基于来自以后描述的解码器11的选择信号S45，来选择这些信号中的一个。来自选择器13的输出被记作PSK解调信号(I″，Q″)。
PSK解调信号(I″，Q″)被提供给一个使得PSK解调信号(I′，Q′)的相位被旋转-22.5°的相位旋转器14，将相位旋转-22.5°。相位旋转器14的输出被记作PSK解调信号(I22.5，Q22.5)。PSK解调信号(I″，Q″)和PSK解调信号(I22.5，Q22.5)被提供给一个选择器14，它基于来自以后描述的解码器11的选择信号S22.5，来选择这些信号中的一个。选择器15的输出被记为PSK解调信号(I′，Q′)。
这样，基于选择信号S22.5和S45，PSK解调信号(I′，Q′)，可变成为以PSK解调信号(I，Q)为基准的未被相位旋转的PSK解调信号(I，Q)，相位被旋转了-22.5°的PSK解调信号(I22.5，Q22.5)，相位被旋转了-45°的PSK解调信号(I45，Q45)，或相位被旋转了-67.5°的PSK解调信号(I67.5，Q67.5)。
解码器11接收一个载波再生标志和去映射数据，并且向选择器13和15分别发送选择信号S45和S22.5。图3是用于说明图11中解码操作的真值表。
当载波被再生时，载波再生标志处于高电位。去映射数据把PSK解调信号的接收相位数值化为(0)到(7)，假定值0代表在I轴上值为正的点，并且沿顺时针方向旋转45°增1，也就是说，去映射数据(0)、(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)分别对应于0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°。
因此，对去映射数据，去映射数据的距离和相位差如图3中所示，并且该相位差表明一个转移角度。把取决于来自解码器11的选择信号S45或S22.5，PSK解调信号(I，Q)被相位旋转，变成为PSK解调信号(I′，Q′)时旋转的相位旋转角被表示成图3中(I′，Q′)的旋转角。
这个真值表将根据具体实例被进一步描述。例如，在案例e的情况下，若取去映射数据1，4的情况，则接收点处于45°和180°。在这种情况中，处于45°的接收点转换到处于下一个180°的接收点，转移角度为135°。如果从180°的接收点转换成在45°的接收点，其情况相同。
在这种情况下，PSK解调信号(I，Q)被相位旋转电路1旋转的旋转角为-22.5°，这意味着该信号的相位沿着顺时针方向被旋转了22.5°。通过这种旋转，使得在45°的接收点被旋转成了在22.5°的接收点，并且在180°的接收点被旋转成在157.5°的接收点，从而使得I轴和Q轴上没有接收点。这一点对其他任何接收点也是相同的。
如上所述被相位转换电路1进行了相位旋转的PSK解调信号(I′，Q′)，被提供给相位误差检测电路2。图4给出了相位误差检测电路2的一个实例。
在相位误差检测电路2中，PSK解调信号(I′，Q′)被提供给一个D触发器(也被称作DFF)21，该触发器使用一个频率为码元时钟两倍的取样时钟来读取PSK解调信号(I′，Q′)。DFF21的输出被记作PSK解调信号(I2，Q2)。PSK解调信号(I2，Q2)被提供给DFF22，同样借助于被以相似的方式使用取样时钟读取。DFF22的输出被记作PSK解调信号(I3，Q3)。PSK解调信号(I3，Q3)被提供给DFF23，并以同样方式借助于取样时钟读取。DFF23的输出被记作PSK解调信号(I0，Q0)。
PSK解调输出(I2，Q2)和PSK解调输出(I0，Q0)被提供给编码比较器25，它对这些输出的正负号进行比较。当PSK解调输出(I2，Q2)的符号与PSK解调输出(I0，Q0)的符号不相同时，编码比较器25输出一个使能信号。另一方面，把用二分频电路27将取样时钟分频的码元时钟与从编码比较器25所提供的使能信号，由一个与门28进行与运算，然后将该与门28的输出作为选通脉冲，由接收PSK解调信号(I2，Q2)和PSK解调信号(I3，Q3)的相位误差检测器24所提供的相位误差数据，被一个锁存电路26进行锁存。
来自锁存电路26的锁存输出被提供给温度补偿压控晶体振荡器5，基于温度补偿压控晶体振荡器5振荡频率，来对取样时钟频率进行控制，这样，当取样时钟被收敛时，读出PSK解调信号(I′，Q′)的取样定时即是在眼孔点的取样输出，并且PSK解调信号(I0，Q0)则是在DFF21所读取出的眼孔点之后的眼孔点的PSK解调信号(I′，Q′)的取样输出。
因此，当如上所述被收敛时，PSK解调信号(I3，Q3)是在取样输出间的时间中点之时的PSK解调信号(I′，Q′)，并且它们的过零点相互一致。另一方面，当没有被收敛时，PSK解调信号(I3，Q3)对应于在PSK解调信号相邻接收点间的时间中点之上的PSK解调信号和I轴或Q轴之间的距离。
接收PSK解调信号(I2，Q2)和PSK解调信号(I3，Q3)，把PSK解调信号相邻接收点间的时间中点上的PSK解调信号和I轴或Q轴之间的距离变换成相位误差，并从相位误差检测器24输出。该相位误差的方向是由基于PSK解调信号(I2，Q2)的眼孔点的符号来判定的。
因此，来自相位误差检测器24的输出，求出作为眼孔点间的时间中点和过零点之间的时间差的相位误差，包含其极性。这样，由于锁存电路26在每两次相邻取样时钟仅使用一次由相位误差检测器24所提供的相位误差数据，PSK解调信号(I0，Q0)和PSK解调信号(I2，Q2)被收敛到一个眼孔点上。
锁存电路26的输出被提供给低通IIR滤波器，其中作为低频成分的相位误差由D/A变换器转换成一个模拟信号，最终，经过D/A转换的模拟信号作为频率控制信号被提供给温度补偿压控晶体振荡器5，作为主时钟信号输出。这样，基于相位误差检测器24所提供的相位误差来控制主时钟频率，以便于基于主时钟将以便于眼孔点之间的中点控制在PSK解调信号(I′，Q′)的过零点上，并且由此完成在一个眼孔点上的取样。
如上所述的根据本发明实施例的时钟再生电路，其相位误差检测电路的运作将参考附图5到8被进一步描述。
当PSK解调信号(I，Q)的映射数据是图5中所示的(1)和(2)时，这是情况b，其中接收点间的转移角为45°，并且被相位旋转电路1将相位旋转了-67.5°，将相位转换了-67.5°的PSK解调信号(I′，Q′)提供给相位误差检测电路2。PSK解调信号(I′，Q′)由DFF21在取样点a取样，PSK由DFF23在取样点b对解调信号(I′，Q′)取样，由DFF22在取样点c对PSK对解调信号(I′，Q′)取样，并且由DFF22对PSK解调信号(I′，Q′)取样。由DFF22取样的PSK解调信号(I′，Q′)被定位在取样点a和取样点b之间的中点上，这在下文中被记作检测过零点。术语ts表示取样时钟的周期。
检测过零点和I轴或Q轴之间的距离是作为相位误差，由相位误差检测器24进行检测，并且基于该相位误差对主时钟的频率进行控制，在图5中的情况下，控制检测过零点使之向右移动而与过零点相一致。需要理解的是在这种情况下，相位旋转使得PSK解调信号(I′，Q′)的眼孔点不会被定位在I轴或Q轴上。需要进一步理解在这种情况下，由于转移之前和之后的接收点关于I′轴具有相同的极性，因此没有检测到相位误差，这在图中给相位误差I加上符号×来表示。
当PSK解调信号(I，Q)的映射数据是图6中所示的(0)和(2)时，这是情况d，其中接收点间的转移角为90°，并且由相位旋转电路1将相位旋转了-45°，将相位旋转了-45°的PSK解调信号(I′，Q′)被提供给相位误差检测电路2。由DFF21在取样点a对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF23在取样点b对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF23在检测过零点对PSK解调信号(I′，Q′)取样。
检测过零点和I轴或Q轴之间的距离是作为相位误差，由相位误差检测器24进行检测，并且基于该相位误差对主时钟的频率进行控制，在图6中的情况下，控制检测过零点使之向右移动而与过零点相一致。需要理解的是在这种情况下，相位旋转使得PSK解调信号(I′，Q′)的眼孔点会被定位在I轴或Q轴上。需要进一步理解是在这种情况下，由于转移之前和之后的接收点关于I′轴具有相同的极性，因此检测到没有相位误差，这在图中由给相位误差I加上符号×来表示。
当PSK解调信号(I，Q)的映射数据是图7中所示的(7)和(2)时，这是情况e，其中接收点间的转移角为135°，并且由相位旋转电路1将相位旋转了-22.5°，将相位旋转了-22.5°的PSK解调信号(I′，Q′)提供给相位误差检测电路2。由DFF21在取样点a对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF23在取样点b对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF22在检测过零对PSK解调信号(I′，Q′)取样。
检测过零点和I轴或Q轴之间的距离是作为相位误差，由相位误差检测器24进行检测，并且基于该相位误差对主时钟的频率进行控制，在图7中的情况下，控制检测过零点使之向右移动而与过零点相一致。需要理解的是在这种情况下，相位旋转使得PSK解调信号(I′，Q′)的眼孔点不会被定位在I轴或Q轴上。需要进一步理解是在这种情况下，由于转移之前和之后的接收点关于I′轴具有相同的极性，因此没有检测到相位误差被，这在图中给相位误差I加上符号×来表示。
当PSK解调信号(I，Q)的映射数据是图8中所示的(6)和(2)时，这是情况h，其中接收点间的转移角为180°，并且由相位旋转电路1将相位旋转了-45°，将相位旋转了-45°的PSK解调信号(I′，Q′)提供给相位误差检测电路2。由DFF21在取样点a对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF23在取样点b对PSK解调信号(I′，Q′)取样，由DFF22在检测过零点对PSK解调信号(I′，Q′)取样，并且PSK解调信号(I′，Q′)由DFF22取样。由DFF22取样的PSK解调信号(I′，Q′)被定位在取样点a和取样点b之间的中点上，这在下文中被记作检测过零点。术语ts表示取样时钟的周期。
检测过零点和I轴或Q轴之间的距离是作为相位误差，由相位误差检测器24进行检测，并且基于该相位误差对主时钟的频率进行控制，在图7的情况下，控制检测过零点使之向右移动而与过零点相一致。需要理解的是在这种情况下，相位旋转使得PSK解调信号(I′，Q′)的眼孔点不会被定位在I轴或Q轴上。需要进一步理解是在这种情况下，由于转移之前和之后的接收点关于I′轴具有不同的极性，因此I′轴的相位误差I是以与相位误差Q的相同方式被检测的。求出关于I’轴的相位误差，求出相位误差I。然后以相位误差Q和相位误差I的平均值作为该情况的相位误差。
当对I轴和Q轴的相位误差进行检测时，取这两种相位误差的平均值用作相位误差，因而，将获得优于将其中某一种相位误差用作该情况的相位误差良好效果。
如上所述的本发明实施例的时钟再生电路中，是以主时钟是从相位误差检测电路2的输出，经由IIR滤波器3、D/A变换器4以及温度补偿压控晶体振荡器5以后得到的情况为例的，然而需要理解的是，也可不变换为这样的模拟信号对相位误差检测电路2的输出通过数字处理可以得到主时钟。同样需要理解的是可以从相位误差检测电路2的输出推测出作为实际接收点的眼孔点。
需要进一步理解的是在上述描述中所使用的是以8PSK解调信号为例，但本发明还适用于BPSK解调信号和QPSK解调信号。用于BPSK解调信号时，由于在接收点之间只会出现180°的相位差异，因此只向这些信号提供图3中的情况g和h就能达到本发明的目的。相反，用于QPSK解调信号时，由于在接收点间只有90°或180°的相位差异，因此只向这些信号提供图3中的情况c，d，g就能达到本发明的目的。
工业实用性如上所述，根据本发明的时钟再生电路，PSK解调信号由相位旋转电路将其相位旋转一个角度，该角度是由相邻接收点的转移角度预先确定的，并且被相位旋转电路进行了相位旋转的PSK解调信号相邻接收点与I轴或Q轴相交叉处的过零点，和关于相邻接收点间的时间中点之间的时间差所造成的相位误差，是由相位误差检测电路进行检测的，基于在眼孔点进行取样而检测到的相位误差校正PSK解调信号相邻接收点的取样位置。因此，过零点不会被错误检测，获得可以精确再生时钟的效果。
另外，根据本发明的时钟再生电路，没有接收点会与I轴和Q轴重合，并增加可以检测的过零点。
权利要求
1.一种时钟再生电路，其特征在于，包含相位旋转装置，根据相邻接收点间的转移角使PSK解调信号的相位旋转预先确定的角度；相位误差检测装置，用于检测与所述相位被旋转的PSK解调信号的I成分信号或Q成分信号与零电平相交叉处的过零点和所述相邻接收点间的时间中点之间的时间差相应的相位误差；校正装置，基于被检测到的相位误差，对所述PSK解调信号的相邻接收点的取样位置进行校正，以便于执行在眼孔点的取样。
2.如权利要求1所述的时钟再生电路，其特征在于，所述相位旋转装置包括相位旋转角度选择装置，用于选择所述预定相位旋转角度，以便于所述相位被旋转的PSK解调信号的所述I成分信号或所述Q成分信号，在两个接收点的转移过程中与零电平相交叉。
3.如权利要求2所述的时钟再生电路，其特征在于，所述相位旋转角度选择装置以PSK解调信号作为输入，并且包括第一相位旋转器，用于将接收点相位旋转-45°；第一选择器，用于选择所述第一相位旋转器输出和输入的PSK解调信号中的一个；第二相位旋转器，用于将所述第一选择器输出的相位旋转-22.5°；和第二选择器，用于选择所述第二相位旋转器输出和所述第一选择器输出中的一个，这样基于相邻接收点间的转移角来完成由所述第一和第二选择器所作的选择。
4.如权利要求1或2所述的时钟再生电路，其特征在于，进一步包括用于获得基于来自振荡器的输出振荡频率，而对眼孔点进行取样的取样时钟的装置，该振荡器的振荡频率是受根据由所述相位误差检测装置检测到的相位误差的低频成分控制的。
全文摘要
一种用于从PSK解调信号中精确再生时钟信号的时钟再生电路,以便于对眼孔点进行取样。PSK解调信号的相位由相位旋转电路(1)根据相邻接收点间转移角旋转一个所预先确定的角度,并且由相位误差检测电路(2)检测基于相位被旋转的PSK解调信号的相邻接收点与I轴或Q轴交叉处的过零点位置和相邻接收点间的时间中心位置之间的时间差的相位差,基于检测出的相位误差控制压控晶体振荡器(5)的振荡频率,来精确再生用于在眼孔处取样的时钟。
文档编号H04L7/02GK1340263SQ00803683
公开日2002年3月13日 申请日期2000年2月7日 优先权日1999年2月12日
发明者松田升治, 白石宪一 申请人:株式会社建伍