專利名稱：標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置和時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收標(biāo)準(zhǔn)電波進(jìn)行時(shí)鐘校正的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置(以下，稱作“電波時(shí)鐘”)和重疊在標(biāo)準(zhǔn)電波上的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法。
背景技術(shù)：
由獨(dú)立法人的通信綜合研究所經(jīng)營(yíng)管理的九洲長(zhǎng)波臺(tái)和福島長(zhǎng)波臺(tái)的國(guó)內(nèi)兩處發(fā)射臺(tái)通過(guò)長(zhǎng)波經(jīng)常發(fā)送表示日本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間碼信號(hào)。以下，將這樣的長(zhǎng)波稱作“標(biāo)準(zhǔn)電波”?，F(xiàn)在使用的標(biāo)準(zhǔn)電波是其載波頻率為40KHz和60KHz的2種波，從上述兩處發(fā)射臺(tái)分別發(fā)送載波頻率不同的標(biāo)準(zhǔn)電波。
利用已變換成規(guī)定格式的數(shù)字代碼的日本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間碼信號(hào)的脈沖串對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電波的載波進(jìn)行振幅調(diào)制。因此，表示日本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)間碼信號(hào)的脈沖串由60位/分的1幀構(gòu)成，1幀內(nèi)包含年月日時(shí)分等年歷和時(shí)間信息。再有，同一時(shí)間碼信號(hào)的脈沖串的位速率定為1位/秒。
在時(shí)間碼信號(hào)中，上述時(shí)間信息利用BCD代碼進(jìn)行編碼，BCD代碼的各位由“0”和“1”的二進(jìn)制代碼的組合來(lái)表現(xiàn)。此外，時(shí)間碼信號(hào)包含表示各時(shí)間信息間隔的作為同步信號(hào)的標(biāo)識(shí)符。因此，為了識(shí)別這些二進(jìn)制代碼或標(biāo)識(shí)符等代碼，對(duì)與構(gòu)成時(shí)間碼信號(hào)的脈沖串中的各代碼相當(dāng)?shù)拿}沖波形的形狀規(guī)定如下。再有，在以下的記載中，“H”表示脈沖波形的高電平，“L”表示脈沖波形的低電平。
標(biāo)識(shí)符脈沖0.2秒的“H”和0.8秒的“L”二進(jìn)制代碼“1”脈沖0.5秒的“H”和0.5秒的“L”二進(jìn)制代碼“0”脈沖0.8秒的“H”和0.2秒的“L”再有，包含在時(shí)間碼信號(hào)中的脈沖的位速率如前所述，是1位/秒，所以，上述各代碼的時(shí)間寬度全部是“H區(qū)間+L區(qū)間＝1秒”，且始終不變。
電波時(shí)鐘的目的是接收標(biāo)準(zhǔn)電波，再譯碼再生出重疊在其上的時(shí)間碼信號(hào)，并顯示與日本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步的正確的時(shí)間信息。因此，有必要忠實(shí)地對(duì)包含在上述時(shí)間碼信號(hào)中的各代碼脈沖進(jìn)行譯碼。根據(jù)電波時(shí)鐘的需要，例如，在其內(nèi)部安裝使用了水晶振子的振蕩電路，高精度地進(jìn)行時(shí)間碼信號(hào)的譯碼。
但是，在實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)電波的接收中，因天電噪聲或車輛和家電等機(jī)器產(chǎn)生的噪聲而使接收電波疊加噪聲信號(hào)，有可能會(huì)使檢測(cè)包含在時(shí)間碼信號(hào)中的代碼脈沖的上升沿起點(diǎn)的位同步不準(zhǔn)確。此外，有時(shí)會(huì)因電波時(shí)鐘和其接收天線的設(shè)置環(huán)境而使電波的接收狀態(tài)惡化，從而使接收再生的時(shí)間碼信號(hào)的脈沖波形發(fā)生畸變。
過(guò)去，作為這樣的接收障礙的對(duì)策，公開了象專利文獻(xiàn)1記載的那樣的技術(shù)。但是，在先有技術(shù)中，例如，由于每隔規(guī)定的時(shí)間對(duì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電波生成的時(shí)間碼信號(hào)脈沖的積分值進(jìn)行采樣再進(jìn)行代碼識(shí)別等追加處理，所以有使運(yùn)算變得復(fù)雜、使計(jì)算量增大的趨勢(shì)。因此，實(shí)施障礙對(duì)策的電波時(shí)鐘必需要有處理能力很強(qiáng)的微計(jì)算機(jī)，進(jìn)而，因增大的運(yùn)算處理通過(guò)高速時(shí)鐘工作的需要，故使產(chǎn)品成本上升并使功耗增大。
專利文獻(xiàn)1特開2003-215277號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決這樣的問(wèn)題而提出的，提供一種運(yùn)算處理簡(jiǎn)單的電波時(shí)鐘和時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，能不受噪聲的混入或電波接收狀況的惡化的影響正確地進(jìn)行時(shí)間碼信號(hào)的譯碼。
本發(fā)明的第1方面是一種對(duì)從標(biāo)準(zhǔn)電波得到的、且各自利用其脈沖寬度來(lái)表示代碼的由脈沖串形成的脈沖信號(hào)的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行譯碼的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于具有按每一個(gè)采樣區(qū)間對(duì)上述時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣并生成多個(gè)采樣數(shù)據(jù)的采樣裝置；按上述各采樣區(qū)間將上述多個(gè)采樣數(shù)據(jù)相加并生成各采樣區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)的和值的加法裝置；將一對(duì)與相鄰各采樣區(qū)間對(duì)應(yīng)的上述采樣數(shù)據(jù)的和值的差分值是最大的采樣區(qū)間的位置作為位同步點(diǎn)來(lái)確定的基準(zhǔn)點(diǎn)確定裝置。
本發(fā)明的第2方面是一種對(duì)來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)電波的、且各自利用其脈沖寬度來(lái)表示代碼的脈沖串形成的脈沖信號(hào)的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行譯碼的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于具有按每一個(gè)采樣區(qū)間對(duì)上述時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣并生成多個(gè)采樣數(shù)據(jù)的采樣步驟；按上述各采樣區(qū)間將上述多個(gè)采樣數(shù)據(jù)相加并生成各采樣區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)的和值的加法步驟；將一對(duì)與相鄰各采樣區(qū)間對(duì)應(yīng)的上述采樣數(shù)據(jù)的和值的差分值是最大的采樣區(qū)間的位置作為位同步點(diǎn)來(lái)確定的基準(zhǔn)點(diǎn)確定步驟。


圖1是表示依照本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示構(gòu)成時(shí)間碼信號(hào)的各代碼的脈沖波形的時(shí)序圖。
圖3是表示在本發(fā)明第1實(shí)施例中進(jìn)行理想的時(shí)間碼信號(hào)處理時(shí)的說(shuō)明圖。
圖4是表示在本發(fā)明第1實(shí)施例中進(jìn)行實(shí)際的時(shí)間碼信號(hào)處理時(shí)的說(shuō)明圖。
圖5是表示依照本發(fā)明的第2實(shí)施例的概要的說(shuō)明圖。
圖6是表示在本發(fā)明第2實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制0代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖7是表示在本發(fā)明第2實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制1代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖8是表示在本發(fā)明第2實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖9是表示第2實(shí)施例的對(duì)匹配度的平均值進(jìn)行脈沖代碼判定的情形的表。
圖10是表示第2實(shí)施例的對(duì)匹配度的最小值進(jìn)行脈沖代碼判定的情形的表。
圖11是表示依據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施例的概要的說(shuō)明圖。
圖12是表示在本發(fā)明第3實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制0代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖13是表示在本發(fā)明第3實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制1代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖14是表示在本發(fā)明第3實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖15是表示第3實(shí)施例的對(duì)匹配度的平均值進(jìn)行脈沖代碼判定的情形的表。
圖16是表示第3實(shí)施例的對(duì)匹配度的最小值進(jìn)行脈沖代碼判定的情形的表。
圖17是表示第2實(shí)施例的匹配度的最大值～最小值的差分值的表。
圖18是表示第3實(shí)施例的匹配度的最大值～最小值的差分值的表。
圖19是表示在本發(fā)明第4實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制0代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖20是表示在本發(fā)明第4實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制1代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖21是表示在本發(fā)明第4實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖22是表示在本發(fā)明第5實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制0代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖23是表示在本發(fā)明第5實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是二進(jìn)制1代碼時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
圖24是表示在本發(fā)明第5實(shí)施例中采樣數(shù)據(jù)是標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1根據(jù)圖1所示的方框圖說(shuō)明本發(fā)明的電波時(shí)鐘和時(shí)間碼譯碼方法的第1實(shí)施例。本實(shí)施例的目的是實(shí)現(xiàn)時(shí)間碼信號(hào)所包含的代碼脈沖的正確的位同步。
基于本實(shí)施例的電波時(shí)鐘10如圖1所示，主要由天線20、高頻電路30和主處理電路40構(gòu)成。主處理電路40包含位譯碼電路41、幀譯碼電路42、顯示電路43、微處理器44和存儲(chǔ)器電路45等諸電路。另外，電波時(shí)鐘10雖然包含除此以外的例如電源電路，操作輸入電路等諸電路，但因這些電路與本發(fā)明無(wú)直接關(guān)系故省略其記載和說(shuō)明。
其次，說(shuō)明電波時(shí)鐘10的各構(gòu)成要素及其工作。天線20例如是環(huán)形天線等長(zhǎng)波接收天線，接收標(biāo)準(zhǔn)電波再送給高頻電路30。高頻電路30對(duì)該接收電波進(jìn)行放大、檢波再抽出重疊在標(biāo)準(zhǔn)電波上的時(shí)間碼信號(hào)(TC-sig)并將該信號(hào)送給主處理電路40。這里，圖2示出構(gòu)成時(shí)間碼信號(hào)(TC-sig)的一例時(shí)間系列脈沖。在該圖中，(a)區(qū)間因由0.8秒的“H”和0.2秒的“L”構(gòu)成，故如前所述，是表示二進(jìn)制代碼“0”的代碼的脈沖。同樣，(b)區(qū)間表示由0.5秒的“H”和0.5秒的“L”構(gòu)成表示二進(jìn)制代碼“1”，(c)區(qū)間表示由0.2秒的“H”和0.8秒的“L”構(gòu)成的標(biāo)識(shí)符。
位譯碼電路41判定包含在時(shí)間碼信號(hào)的脈沖串中的脈沖，將各脈沖譯碼成二進(jìn)制“0”、二進(jìn)制“1”或標(biāo)識(shí)符的各代碼。次級(jí)的幀譯碼電路42根據(jù)這些譯碼的各代碼，使包含在時(shí)間碼信號(hào)中的年月日和時(shí)分等時(shí)間信息復(fù)原。而且，顯示電路43使用例如LED或液晶顯示器等顯示器件顯示該復(fù)原后的時(shí)間信息。
微處理器44例如由16位或32位等微處理器及其外圍電路構(gòu)成，是統(tǒng)一控制包含在主處理電路40中的各構(gòu)成要素的電路，通過(guò)總線和上述各電路連接。此外，存儲(chǔ)器電路45例如由RAM或ROM等存儲(chǔ)元件(未圖示)構(gòu)成。ROM存儲(chǔ)規(guī)定微處理器44執(zhí)行的各種軟件處理的程序，RAM存儲(chǔ)保存這些軟件處理中的供計(jì)算用的各種數(shù)據(jù)?；诒緦?shí)施例的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼處理在微處理器44的控制下，主要在位譯碼電路41中進(jìn)行。
其次，說(shuō)明本實(shí)施例的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼處理。首先，位譯碼電路41以規(guī)定的起始位置為基準(zhǔn)開始對(duì)從高頻電路30供給的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣。該起始位置例如可以根據(jù)最初接收的標(biāo)準(zhǔn)電波的上升沿算出，或者，也可以利用同步信號(hào)算出包含在標(biāo)準(zhǔn)電波中的特殊呼叫碼。再有，在起始位置計(jì)算使用的接收電波作為放棄的電波。
在本實(shí)施例中，時(shí)間碼信號(hào)的采樣周期設(shè)定為50ms，以20位/秒的比例進(jìn)行采樣。而且，將采樣數(shù)據(jù)逐個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路45中，同時(shí)，將按每秒鐘區(qū)劃采樣數(shù)據(jù)得到的由20個(gè)樣點(diǎn)構(gòu)成的采樣數(shù)據(jù)組作為1個(gè)數(shù)據(jù)塊。在本實(shí)施例中，將該數(shù)據(jù)塊的生成處理稱作“列表化”。
這里，圖3示出當(dāng)對(duì)不受噪聲混入或波形畸變影響的時(shí)間碼信號(hào)(以下，稱作“理想TC信號(hào)”)進(jìn)行采樣并使其列表化時(shí)的事例。同圖示出的時(shí)間碼信號(hào)所包含的脈沖代碼的時(shí)間系列表示為〖…→“二進(jìn)制0”→“二進(jìn)制1”→“標(biāo)識(shí)符”→“二進(jìn)制0”→“二進(jìn)制1”→…〗，示出對(duì)5個(gè)采樣數(shù)據(jù)組進(jìn)行列表化的情況。再有，采樣速率的值和列表化的采樣數(shù)據(jù)組的個(gè)數(shù)不限于本事例所示的數(shù)值。
在理想TC信號(hào)的情況下，因沒(méi)有混入噪聲和波形畸變的影響，故對(duì)二進(jìn)制“0”、“二進(jìn)制1”和“標(biāo)識(shí)符”中的任何一種代碼，各脈沖波形的上升沿的位置(以下稱作“位同步點(diǎn)”)一致。因此，任何代碼的脈沖波形的電平都在該位同步點(diǎn)從“L”同時(shí)變成“H”。為了使該位同步點(diǎn)明確化，在本實(shí)施例中，在列表化的采樣數(shù)據(jù)組中，每一個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)在其縱方向相加。在圖3中，將相加后的采樣數(shù)據(jù)表示在“理想TC信號(hào)波形相加圖表”的欄目中。
因此，圖3所示的和數(shù)據(jù)是階梯狀的圖形，即，從位同步點(diǎn)開始0.2秒間(4個(gè)樣點(diǎn))變成所有代碼的和值(電平5)，其后0.3秒間(6個(gè)樣點(diǎn))變成二進(jìn)制“0”和二進(jìn)制“1”的和值(電平4)，再其后0.3秒間(6個(gè)樣點(diǎn))變成只是二進(jìn)制“0”的和值(電平2)。
對(duì)于理想TC信號(hào)，即使在該脈沖串包含的代碼的構(gòu)成不同的情況下，即，即使時(shí)間碼信號(hào)中的二進(jìn)制“0”、二進(jìn)制“1”和標(biāo)識(shí)符的分布不同，位同步點(diǎn)的階梯狀圖形的振幅變化也不變。即，在位同步點(diǎn)，其振幅從最小值0一下變成最大值5。因此，通過(guò)檢測(cè)該最大變化點(diǎn)，反過(guò)來(lái)，可以劃定包含在時(shí)間碼信號(hào)中的各代碼脈沖的位同步點(diǎn)，進(jìn)而，可以以該劃定的位同步點(diǎn)為基準(zhǔn)去修正采樣起始點(diǎn)。
其次，在本實(shí)施例中，根據(jù)圖4說(shuō)明處理發(fā)生了噪聲混入或波形畸變的時(shí)間碼信號(hào)(以下稱作“實(shí)TC信號(hào)”)時(shí)的處理。包含在圖4的時(shí)間碼信號(hào)中的脈沖代碼的時(shí)間系列和前述理想TC信號(hào)的情況一樣，表示為〖…→“二進(jìn)制0”→“二進(jìn)制1”→“標(biāo)識(shí)符”→“二進(jìn)制0”→“二進(jìn)制1”→…〗，但是，因噪聲混入或伴隨接收狀態(tài)惡化而產(chǎn)生的波形畸變，在該脈沖時(shí)間系列上出現(xiàn)尖峰或脈沖上升沿位置的離散。因此，實(shí)TC信號(hào)的列表化與理想TC的情況比較，列表化波形有離散，由該列表化波形生成的相加圖表也一樣，與理想TC信號(hào)的情況的比較，變成失真了的階梯形狀。
但是，實(shí)TC信號(hào)包含的各代碼脈沖的上升沿位置本來(lái)和理想TC信號(hào)包含的代碼是一樣的，該上升沿位置因噪聲混入或波形畸變而變動(dòng)。因此，若假定因噪聲等干擾引起的上升沿位置的變動(dòng)是隨機(jī)發(fā)生的，無(wú)需等待統(tǒng)計(jì)分析，將實(shí)TC信號(hào)列表化后相加的相加圖表的最大變化點(diǎn)和理想TC信號(hào)的情況一樣。
在圖4中，若分析該相加圖表的形狀，階梯狀圖形從起始點(diǎn)到第3個(gè)采樣，電平從0到1，到第4個(gè)采樣，電平從1到3，到第5個(gè)采樣和第6個(gè)采樣，電平分別變化到4和5。即，示出從起始點(diǎn)到第4個(gè)采樣的相加圖表的最大變化。因此，和理想TC信號(hào)的情況一樣，若檢測(cè)出相加圖表的最大變化點(diǎn)，該點(diǎn)就是實(shí)TC信號(hào)時(shí)的位同步點(diǎn)。
如上所述，本實(shí)施例以1秒的周期使時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)列表化，并按每一個(gè)樣點(diǎn)使列表化的多個(gè)數(shù)據(jù)組相加。接著，檢測(cè)出相加結(jié)果電平變化到最大的上升沿，再將其作為位同步點(diǎn)，劃定時(shí)間碼信號(hào)包含的脈沖信號(hào)的位同步。
再有，在本實(shí)施例中，通過(guò)將5次列表化數(shù)據(jù)組相加來(lái)進(jìn)行位同步點(diǎn)的檢測(cè)，但相加的次數(shù)不限于該事例的次數(shù)，相加次數(shù)越多，位同步點(diǎn)的檢測(cè)精度越高。
實(shí)施例2其次說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例。第2實(shí)施例的電波時(shí)鐘的構(gòu)成和第1實(shí)施例一樣，故省略其構(gòu)成的記載和說(shuō)明。
本實(shí)施例的目的是防止因噪聲混入或波形畸變而妨礙各代碼的正常譯碼。即，本實(shí)施例的目的是將包含在時(shí)間碼信號(hào)中的1位的各代碼可靠地譯碼成二進(jìn)制“0”、二進(jìn)制“1”或標(biāo)識(shí)符的各代碼。再有，作為實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的前提條件，必須實(shí)施第1實(shí)施例中已說(shuō)明的位同步方法和使由位同步確立的時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)列表化。
首先，利用圖5說(shuō)明本實(shí)施例的基本概念。圖5的(a)表示對(duì)時(shí)間碼信號(hào)采樣并列表化后的二進(jìn)制“0”的數(shù)據(jù)，該圖5(b)表示二進(jìn)制“0”的樣板模式(后面詳述)。該圖5(c)表示對(duì)上述(a)(b)所示的波形進(jìn)行運(yùn)算處理后導(dǎo)出的匹配數(shù)據(jù)。再有，在本實(shí)施例中，時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)是在完成第1實(shí)施例的位同步后從位同步起始點(diǎn)開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)。
圖5(a)所示的二進(jìn)制代碼“0”的采樣數(shù)據(jù)假定是因噪聲混入或波形畸變的影響而使第7個(gè)采樣值從“H”電平變化到“L”電平的情況。此外，該圖5(b)所示的樣板模式示出以20位/秒對(duì)表示二進(jìn)制“0”的代碼的脈沖波形(0.8秒間的“H”電平和0.2秒間的“L”電平)進(jìn)行采樣的位模式。進(jìn)而，該圖5(c)的匹配數(shù)據(jù)將該圖(a)的采樣數(shù)據(jù)和該圖(b)的樣板模式一致的點(diǎn)作為“1”、不一致的點(diǎn)作為“0”。即，該圖5(c)的匹配數(shù)據(jù)表示采樣數(shù)據(jù)和樣板模式的非異或的值。
在本實(shí)施例中，將該匹配數(shù)據(jù)中為“1”的點(diǎn)數(shù)的和定義為匹配度，是表示采樣數(shù)據(jù)和樣板模式的相關(guān)性強(qiáng)弱的指標(biāo)。即，當(dāng)采樣數(shù)據(jù)和樣板模式完全一致時(shí)，匹配度最大，為20，當(dāng)完全不一致時(shí)，匹配度最小，為0。因此，圖5所示的事例的匹配度是19，與點(diǎn)數(shù)完全一致時(shí)的匹配度20相比，可以判定得出95％的一致性。
本實(shí)施例對(duì)二進(jìn)制“1”或標(biāo)識(shí)符的各代碼的樣板模式也同樣判定其匹配度，判定表示最大匹配度的樣板模式是最接近其采樣數(shù)據(jù)的代碼。
其次，圖6到圖8示出本實(shí)施例的代碼判定處理的應(yīng)用。圖6至圖8的各圖分別表示采樣數(shù)據(jù)相當(dāng)于二進(jìn)制“0”、二進(jìn)制“1”和標(biāo)識(shí)符的情況。再有，設(shè)各種情況的采樣數(shù)據(jù)分別為采樣數(shù)據(jù)A、采樣數(shù)據(jù)B和采樣數(shù)據(jù)C。各圖分別是對(duì)8個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行了代碼判定處理的圖，相對(duì)1個(gè)采樣數(shù)據(jù)算出關(guān)于二進(jìn)制“0”、二進(jìn)制“1”和標(biāo)識(shí)符共3種樣板模式的匹配度。此外，對(duì)于相對(duì)8個(gè)采樣數(shù)據(jù)算出的匹配度，求出其平均值等各值。
圖9和圖10示出該計(jì)算結(jié)果和相對(duì)各代碼的最大匹配度。從兩個(gè)圖示出的圖表可知，可以根據(jù)匹配度的平均值或最小值進(jìn)行各代碼的判別。
如上所述，若按照本實(shí)施例，對(duì)于時(shí)間碼信號(hào)包含的代碼的判定，因利用規(guī)定的樣板模式和實(shí)TC信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)的匹配度，故可以減小因噪聲混入或波形畸變的影響而錯(cuò)判的機(jī)率。
實(shí)施例3其次說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施例。第3實(shí)施例的電波時(shí)鐘的構(gòu)成和第1實(shí)施例一樣，故省略其構(gòu)成的記載和說(shuō)明。此外，作為實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的前提，設(shè)想實(shí)施了第1實(shí)施例中已說(shuō)明的位同步方法和使由位同步確立的時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)列表化，并實(shí)施了第2實(shí)施例的樣板模式代碼判定方法(以下稱作“單純位模式判定”)。
再有，本實(shí)施例的目的是防止因噪聲混入或波形畸變而妨礙各代碼的正常譯碼，進(jìn)一步提高在第2實(shí)施例中說(shuō)明了的代碼判定能力。
在第2實(shí)施例的單純位模式判定的譯碼方法中，單純地利用對(duì)采樣數(shù)據(jù)和樣板模式的匹配度的評(píng)價(jià)來(lái)進(jìn)行代碼判定。但是，在實(shí)際的電波時(shí)鐘中，從高頻電路30供給的時(shí)間碼信號(hào)因經(jīng)過(guò)該電路中的低通濾波器的濾波處理等，故大多具有在時(shí)間碼信號(hào)包含的脈沖波形的從“L”變到“H”或從“H”變到“L”的時(shí)刻產(chǎn)生跳動(dòng)(jitter)等的特定的傾向。
因此，若除去時(shí)間碼信號(hào)產(chǎn)生的這樣的特定傾向，當(dāng)然可以使前述的利用匹配度的代碼判定結(jié)果更好。在本實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)定的掩碼(mask)處理，可排除該特定傾向。
根據(jù)圖11說(shuō)明本實(shí)施例的基本概念。再有，該圖中的時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)和第2實(shí)施例一樣，是1個(gè)點(diǎn)(第7采樣點(diǎn))出現(xiàn)了波形畸變的二進(jìn)制代碼“0”。此外，采樣數(shù)據(jù)已利用第1實(shí)施例的處理劃定了位同步，從位同步的起始點(diǎn)開始進(jìn)行采樣。
在本實(shí)施例中，對(duì)圖11(a)所示的時(shí)間碼信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)首先利用圖11(b)的掩碼模式進(jìn)行掩碼求出該圖(c)所示的掩碼后的采樣數(shù)據(jù)。即，應(yīng)只抽出圖11(a)中的采樣數(shù)據(jù)和該圖(b)的掩碼模式一致的部分，生成兩者的與數(shù)據(jù)，并將其作為該圖(c)的掩碼后的采樣數(shù)據(jù)。而且，使用該圖(d)的樣板模式對(duì)該掩碼后的采樣數(shù)據(jù)檢測(cè)匹配度，再判定采樣數(shù)據(jù)是哪一種代碼。再有，利用樣板模式檢測(cè)匹配度和代碼的判定因和第2實(shí)施例一樣故省略其說(shuō)明。
圖11(b)所示的掩碼模式也可以例如根據(jù)電波時(shí)鐘10的高頻電路的傳輸特性通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真來(lái)作成，或者，也可以收集并分析實(shí)際的采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生的波形畸變?cè)偻ㄟ^(guò)統(tǒng)計(jì)的方法作成。
例如，在表示第2實(shí)施例的單純位模式判定的譯碼方法的圖6中，若觀察實(shí)TC信號(hào)相當(dāng)于二進(jìn)制“0”時(shí)的8個(gè)采樣數(shù)據(jù)，可以看出具有以下所示那樣的一定的傾向。
(1)在從位同步點(diǎn)開始信號(hào)電平從“L”變成“H”的時(shí)刻具有數(shù)據(jù)離散的傾向。
(2)信號(hào)在“H”電平期間的中央附近具有發(fā)生“L”電平的傾向。
(3)在信號(hào)電平從“H”變成“L”的時(shí)刻具有數(shù)據(jù)離散的傾向。
因此，具有以上傾向的采樣區(qū)間可以認(rèn)為不適宜進(jìn)行與樣板模式的匹配，所以，可以設(shè)定掩碼模式，將這些區(qū)間排除。圖11(b)示出在這樣的方針下生成的掩碼模式的一個(gè)例子。因此，本實(shí)施例的掩碼模式根據(jù)每一個(gè)代碼或電波時(shí)鐘的規(guī)格或使用狀態(tài)，可以有各種掩碼模式。
圖12至圖14示出和以上說(shuō)明的二進(jìn)制“0”的采樣數(shù)據(jù)的情況一樣對(duì)各代碼規(guī)定了掩碼模式的應(yīng)用例。因此，圖12示出設(shè)想是二進(jìn)制“0”的采樣數(shù)據(jù)的情況，圖13示出設(shè)想是二進(jìn)制“1”的采樣數(shù)據(jù)的情況，圖14示出設(shè)想是標(biāo)識(shí)符的采樣數(shù)據(jù)的情況。再有，這些采樣數(shù)據(jù)和第2實(shí)施例的圖6至圖8使用的數(shù)據(jù)相同。
在這些應(yīng)用例中，對(duì)1個(gè)采樣數(shù)據(jù)求出與二進(jìn)制“0”/二進(jìn)制“1”/標(biāo)識(shí)符的各掩碼模式的與，進(jìn)而對(duì)各樣板共計(jì)算3個(gè)匹配度數(shù)據(jù)。此外，對(duì)于相對(duì)8個(gè)采樣數(shù)據(jù)算出的匹配度，求出其平均值等值。
根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果，圖15和圖16的各表示出最大匹配度與對(duì)應(yīng)于該匹配度的代碼。
為了比較本實(shí)施例的結(jié)果，圖17和圖18的各表示出本實(shí)施例和第2實(shí)施例的匹配度的最大值和最小值的差分值。
由該比較結(jié)果可知，通過(guò)進(jìn)行本實(shí)施例的掩碼處理減小了采樣數(shù)據(jù)的匹配度的離散，所以，可以進(jìn)一步減小因噪聲混入或波形畸變的影響而錯(cuò)判脈沖代碼的機(jī)率。
實(shí)施例4其次說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施例。第4實(shí)施例的電波時(shí)鐘的構(gòu)成和第1實(shí)施例一樣，故省略其構(gòu)成的記載和說(shuō)明。此外，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)以進(jìn)行前述各實(shí)施例的處理作為前提。
在第2和第3實(shí)施例中，按照各代碼預(yù)先設(shè)定了計(jì)算匹配度使用的樣板模式和掩碼處理使用的掩碼模式，但在本實(shí)施例中，這些模式是根據(jù)采樣數(shù)據(jù)生成的。
但是，在第3實(shí)施例中，使用了規(guī)定的掩碼模式，將推測(cè)為信號(hào)電平離散大的樣點(diǎn)從代碼判定的對(duì)象中排除。即，掩碼模式變成將采樣數(shù)據(jù)中離散大的樣點(diǎn)除去后的模式。在本實(shí)施例中，為了評(píng)價(jià)該樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)離散，將各樣點(diǎn)中的信號(hào)電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為離散評(píng)價(jià)的基準(zhǔn)值。
使用圖19說(shuō)明本實(shí)施例，該圖19中的采樣數(shù)據(jù)采用實(shí)TC信號(hào)相當(dāng)于二進(jìn)制0的情況的例子。再有，該圖19(a)所示的8個(gè)采樣數(shù)據(jù)和第2實(shí)施例的圖6及第3實(shí)施例的圖12所示的采樣數(shù)據(jù)相同。
本實(shí)施例中，首先，對(duì)8個(gè)采樣數(shù)據(jù)算出從0到19的各采樣點(diǎn)的信號(hào)電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差。例如，若注意圖19(a)中的采樣點(diǎn)0，8個(gè)采樣數(shù)據(jù)的各信號(hào)電平從最上級(jí)開始，分別是0，1，1，0，0，1，0，1
因此，可以求出同一點(diǎn)上的信號(hào)電平的和值S和平均值a，它們分別是S＝1+1+1+1＝4a＝S/8＝4/8＝0.5若使用以上各值計(jì)算同一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，可以求得σ＝0.5。該圖(d)示出這樣算出的各采樣點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的值。
其次，決定做為標(biāo)準(zhǔn)偏差的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值的閾值并將表示該閾值以上的標(biāo)準(zhǔn)偏差值的點(diǎn)作為掩碼模式設(shè)定。圖19(d)示出作為該閾值定為標(biāo)準(zhǔn)偏差0.4的情況，該圖(e)示出由此生成的掩碼模式。再有，在本實(shí)施例中，當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值不限定為該值。
另一方面，樣板模式的生成通過(guò)求該圖(b)所示的采樣數(shù)據(jù)的和值和由該圖(e)生成的掩碼模式的與進(jìn)行。該圖(c)示出圖19的情況下生成的樣板模式。在本實(shí)施例中，圖20示出采樣數(shù)據(jù)相當(dāng)于實(shí)TC信號(hào)的二進(jìn)制代碼1時(shí)的應(yīng)用例，圖21示出相當(dāng)于標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例。
如上所述，若按照本實(shí)施例，即使標(biāo)準(zhǔn)電波的接收狀態(tài)變化，因可以從接收的時(shí)間碼信號(hào)生成迎合接收狀態(tài)的掩碼/樣板模式，故可以進(jìn)行始終適應(yīng)接收狀態(tài)的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼。
實(shí)施例5其次，說(shuō)明本發(fā)明的第5實(shí)施例。第5實(shí)施例的電波時(shí)鐘的構(gòu)成和第1實(shí)施例一樣，故省略其構(gòu)成的記載和說(shuō)明。此外，本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)以進(jìn)行前述各實(shí)施例的處理作為前提。
在第4實(shí)施例中，作為用來(lái)生成掩碼模式基準(zhǔn)值使用各采樣點(diǎn)的信號(hào)電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差。但是，標(biāo)準(zhǔn)偏差的求出必須在算出信號(hào)電平的平均值、算出各數(shù)據(jù)與平均值的差分、計(jì)算差分值的平方、算出總和及其除以數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的除法計(jì)算之后，進(jìn)而算出其平方值。因此，微處理器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)變大，有影響其他處理的執(zhí)行之虞。本實(shí)施例的目的是通過(guò)不給微處理器的運(yùn)算處理造成負(fù)擔(dān)的簡(jiǎn)易的運(yùn)算處理來(lái)生成掩碼模式和樣板模式。
即，在第4實(shí)施例中，采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為掩碼模式生成的基準(zhǔn)，但各數(shù)據(jù)的各采樣點(diǎn)的值是0或1這兩個(gè)值中的某一個(gè)值。而且可知，當(dāng)離散小時(shí)，采樣點(diǎn)的平均值接近0或1。本實(shí)施例是著眼于該特性將各數(shù)據(jù)的采樣點(diǎn)的平均值用來(lái)作為掩碼模式生成時(shí)的判定基準(zhǔn)。
使用圖22說(shuō)明本實(shí)施例，該圖22中的采樣數(shù)據(jù)采用實(shí)TC信號(hào)相當(dāng)于二進(jìn)制0的情況的例子。再有，該圖(a)所示的8個(gè)采樣數(shù)據(jù)和第4實(shí)施例相同。
本實(shí)施例中，首先，算出從0到19的各采樣點(diǎn)的各采樣數(shù)據(jù)信號(hào)電平的平均值。該圖(b)示出該平均值的計(jì)算結(jié)果。其次，在該圖(b)的平均值上，設(shè)定接近平均值電平1的上限閾值[α]和接近平均值電平0的下限閾值[β]這2個(gè)閾值。在圖22的事例中，上限閾值設(shè)定為0.75＝6/8，下限閾值設(shè)定為0.25＝2/8。但是，各閾值并不限于這些值。
而且，設(shè)平均值的信號(hào)電平在兩閾值的范圍內(nèi)的點(diǎn)為0，在該范圍外的點(diǎn)為1，生成該圖(d)所示的掩碼模式。此外，設(shè)表示超過(guò)上限閾值的平均值電平的點(diǎn)為1，除此之外的點(diǎn)為0，生成該圖(c)所示的掩碼模式。在本實(shí)施例中，圖23示出采樣數(shù)據(jù)相當(dāng)于實(shí)TC信號(hào)的二進(jìn)制代碼1時(shí)的應(yīng)用例，圖24示出相當(dāng)于標(biāo)識(shí)符時(shí)的應(yīng)用例。
若按照本實(shí)施例的掩碼/樣板模式的簡(jiǎn)易生成法，可以生成和第4實(shí)施例同樣的掩碼/樣板模式而沒(méi)有象計(jì)算采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差那樣的負(fù)擔(dān)很重的運(yùn)算。再有，在以上的說(shuō)明中，作為判斷基準(zhǔn)使用了采樣數(shù)據(jù)的平均值，但當(dāng)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)固定時(shí)，作為判斷基準(zhǔn)值，也可以使用采樣數(shù)據(jù)的和值。這時(shí)，因不需要進(jìn)行用來(lái)算出平均值的除法運(yùn)算故可以進(jìn)一步減小運(yùn)算量。
如上所述，若按照本實(shí)施例，可以以較小的運(yùn)算量得到和上述各實(shí)施例同樣的效果，而且，因運(yùn)算量小故不需要處理能力強(qiáng)的微處理器，從而可以降低功耗。
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其能從標(biāo)準(zhǔn)電波對(duì)各自利用其脈沖寬度來(lái)表示代碼的脈沖串形成的脈沖信號(hào)的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行譯碼，其特征在于，具有按每一個(gè)采樣區(qū)間對(duì)上述時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣并生成多個(gè)采樣數(shù)據(jù)的采樣裝置；按上述各采樣區(qū)間將上述多個(gè)采樣數(shù)據(jù)相加并生成各采樣區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)的和值的加法裝置；將一對(duì)與互相相鄰的各采樣區(qū)間對(duì)應(yīng)的上述采樣數(shù)據(jù)的和值的差分值是最大的采樣區(qū)間的位置作為位同步點(diǎn)來(lái)確定的基準(zhǔn)點(diǎn)確定裝置。
2.權(quán)利要求1記載的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于，進(jìn)而包含利用上述采樣數(shù)據(jù)算出通過(guò)抽出上述脈沖信號(hào)中的各脈沖得到的脈沖的脈沖寬度和表示上述代碼的脈沖寬度之間的相關(guān)值的相關(guān)運(yùn)算裝置；和與上述相關(guān)值對(duì)應(yīng)判定與上述脈沖相對(duì)的1個(gè)代碼的判定裝置。
3.權(quán)利要求2記載的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于，上述相關(guān)運(yùn)算裝置在算出上述相關(guān)值時(shí)，利用規(guī)定的掩碼模式對(duì)上述抽出得到的脈沖進(jìn)行掩碼。
4.權(quán)利要求3記載的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于，進(jìn)而包含從上述脈沖生成掩碼模式和樣板模式的模式生成裝置。
5.權(quán)利要求4記載的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于，上述模式生成裝置以上述脈沖信號(hào)電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差為基準(zhǔn)生成上述掩碼模式，并使上述掩碼模式與上述脈沖信號(hào)電平的和值相乘，再生成上述樣板模式。
6.權(quán)利要求4記載的標(biāo)準(zhǔn)電波接收時(shí)鐘裝置，其特征在于，上述模式生成裝置對(duì)上述脈沖信號(hào)電平的平均值設(shè)置上限和下限閾值，利用上述平均值和上述上限及下限閾值的組合生成上述樣板模式和上述掩碼模式。
7.一種時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其從標(biāo)準(zhǔn)電波對(duì)各自利用其脈沖寬度來(lái)表示代碼的脈沖串形成的脈沖信號(hào)的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行譯碼，其特征在于，具有按每一個(gè)采樣區(qū)間對(duì)上述時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣并生成多個(gè)采樣數(shù)據(jù)的采樣步驟；按上述各采樣區(qū)間將上述多個(gè)采樣數(shù)據(jù)相加并生成各采樣區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)的和值的加法步驟；將一對(duì)與互相相鄰各采樣區(qū)間對(duì)應(yīng)的上述采樣數(shù)據(jù)的和值的差分值是最大的采樣區(qū)間的位置作為位同步點(diǎn)來(lái)確定的基準(zhǔn)點(diǎn)確定步驟。
8.權(quán)利要求7記載的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于，進(jìn)而包含利用上述采樣數(shù)據(jù)算出通過(guò)抽出上述脈沖信號(hào)中的各脈沖得到的脈沖的脈沖寬度和表示上述代碼的脈沖寬度之間的相關(guān)值的相關(guān)運(yùn)算步驟；和與上述相關(guān)值對(duì)應(yīng)判定與上述脈沖相對(duì)的1個(gè)代碼的判定步驟。
9.權(quán)利要求8記載的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于，上述相關(guān)運(yùn)算步驟在算出上述相關(guān)值時(shí)，利用規(guī)定的掩碼模式對(duì)上述抽出得到的脈沖進(jìn)行掩碼。
10.權(quán)利要求9記載的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于，進(jìn)而包含從上述脈沖生成掩碼模式和樣板模式的模式生成步驟。
11.權(quán)利要求10記載的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于，上述模式生成步驟以上述脈沖信號(hào)電平的標(biāo)準(zhǔn)偏差為基準(zhǔn)生成上述掩碼模式，并使上述掩碼模式與上述脈沖信號(hào)的和值相乘，再生成上述樣板模式。
12.權(quán)利要求10記載的時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，其特征在于，上述模式生成步驟對(duì)上述脈沖信號(hào)電平的平均值設(shè)置上限和下限閾值，利用上述平均值和上述上限及下限閾值的組合生成上述樣板模式和上述掩碼模式。
全文摘要
提供一種運(yùn)算處理簡(jiǎn)單的電波時(shí)鐘和時(shí)間碼信號(hào)的譯碼方法，能不受噪聲的混入或電波接收狀況的惡化的影響正確地進(jìn)行時(shí)間碼信號(hào)的譯碼。接收標(biāo)準(zhǔn)電波再以50ms的間隔對(duì)重疊在其上的時(shí)間碼信號(hào)進(jìn)行采樣，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，將存儲(chǔ)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行列表化為按每秒(20個(gè)樣點(diǎn))的數(shù)據(jù)組。按各采樣點(diǎn)將列表化的多個(gè)數(shù)據(jù)組相加，并將相加結(jié)果的增大變化最大的點(diǎn)作為采樣同步點(diǎn)。進(jìn)而，求出采樣數(shù)據(jù)組和代碼樣板模式的相關(guān)，再判定采樣數(shù)據(jù)組所表示的符號(hào)。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1664724SQ200410085680
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者近藤高行 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社