專利名稱：時鐘恢復電路和具有時鐘恢復電路的接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及時鐘恢復電路、具有時鐘恢復電路的接收機和恢復時鐘信號的方法。
為方便描述，將參照接收機描述本發(fā)明。
在諸如尋呼機與蜂窩和無繩電話的用于接收數(shù)字信號的接收機中，信號解調(diào)、解碼和變換為1或2個比特的不歸零(NRZ)數(shù)據(jù)。為了使信息完成并適合處理，需要本地產(chǎn)生的同步時鐘。提供時鐘恢復電路產(chǎn)生該同步時鐘。
美國專利說明書US5,418,822公開了一種通過估計數(shù)字信號的信號沿從數(shù)字信號中產(chǎn)生時鐘信號的電路布置。第一設備在方向沿第一方向的信號沿產(chǎn)生一個脈沖，而第二設備在方向沿與第一方向相反的第二方向的信號沿產(chǎn)生一個脈沖。每個設備具有接收數(shù)字信號的一個終端和一個輸出。壓控的可觸發(fā)振蕩器設備具有至少兩個觸發(fā)器輸入、一個控制輸入和一個輸出。每個觸發(fā)器輸入連到第一和第二設備的各個輸出，而振蕩器設備的輸出是時鐘信號的輸出。積分設備具有連到振蕩器設備輸出的輸入和具有連到振蕩器設備控制輸入的輸出。該電路布置的目的是產(chǎn)生一種時鐘信號，它與對數(shù)字信號中的數(shù)據(jù)極為重要的時鐘信號在頻率和相位上都同步。
與上升和下降沿同步的這種時鐘恢復電路的缺點在于，如果發(fā)射機的群延時有所改變則在恢復數(shù)據(jù)的上升和下降沿之間出現(xiàn)相對相移，導致產(chǎn)生的時鐘信號中靈敏度的抖動和衰減。
本發(fā)明的目的是避免FSK信號的時鐘恢復中靈敏度的衰減。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種接收機，包括用于接收數(shù)據(jù)信號并提供基帶輸出的接收裝置、用于提供數(shù)據(jù)輸出的耦合到接收裝置輸出的解調(diào)裝置、和用于恢復數(shù)據(jù)輸出所表示的符號的耦合到解調(diào)裝置輸出的符號恢復裝置，特征在于符號恢復裝置包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)的裝置、用于確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別的裝置和用該差別確定時鐘基準位置的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種時鐘恢復電路，包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)的裝置、用于確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別的裝置和用該差別確定時鐘基準位置的裝置。
在本發(fā)明的第一個實施例中，用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿與它們標稱基準點之間的時間差別的裝置產(chǎn)生時間差別信號。另外提供鎖相環(huán)裝置(PLL)，它具有上升和下降沿與時間差別信號的輸入裝置和為上升和下降沿計算各自基準位置的裝置。
通過鎖相環(huán)裝置為上升和下降沿計算各自的基準位置，鎖相環(huán)裝置不能超前或滯后每個符號改變因為上升和下降沿都鄰近它們各自計算的基準位置。結(jié)果由于不同比特長的抖動極大地減少了而沒有減少鎖相環(huán)裝置的帶寬。不需要改變鎖相環(huán)裝置的帶寬就能解決由于比特長度的不同而引起的靈敏度惡化問題。另外對鎖相環(huán)基準振蕩器的頻率穩(wěn)定需求不是很嚴格，它允許使用不那么嚴格規(guī)定的、較便宜的晶體。
在本發(fā)明的第二個實施例中，提供各自上升和下降沿的鎖相環(huán)裝置用于注意相對預定相位的各自沿位置和提供平均裝置用于從各自鎖相環(huán)相位的循環(huán)裝置確定時鐘基準位置。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種恢復數(shù)據(jù)信號中符號的方法，包括確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)、確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別和用該差別確定時鐘基準位置。
現(xiàn)在將參照附圖通過例子解釋和描述本發(fā)明，其中

圖1是選擇呼叫系統(tǒng)的簡化的方框示意圖，圖2是時鐘恢復電路的簡化的方框示意圖，圖3是關于已知類型的鎖相環(huán)(PLL)的矢量圖，圖4A和4B分別表示原始產(chǎn)生的符號和次站接收的相同符號的時序圖，圖5是用于根據(jù)本發(fā)明所制的接收機的時鐘恢復電路的簡化的方框示意圖，圖6是實際上無抖動PLL的矢量圖，圖7是本發(fā)明另一個實施例的方框示意圖，圖8說明在上升和下降沿有δ/2誤差的短符號，和圖9說明平均圖7的PLL的目前相位并產(chǎn)生恢復時鐘的方法。
在附圖中用相同的附圖標記表示相應的功能部件。
圖1表示的選擇呼叫系統(tǒng)包括具有將尋呼消息中繼到具有次站20的預選用戶的輸入12的主站10。在平臺(stage)14編碼和格式化尋呼消息并傳送到無線發(fā)射機16用于作為點到點尋呼消息向前發(fā)射。由系統(tǒng)控制器18控制主站的操作。
次站20包括例如超外差式接收機或零IF接收機的接收機22，它下變頻接收的信號以便在零IF產(chǎn)生包括由一個或幾對比特或正交相關的I和Q信號形成的比特順序的輸出24。輸出24提供給包括解調(diào)器28的基帶平臺26，解調(diào)器28將輸出24濾波、解碼和變換為1或2比特的不歸零(NRZ)數(shù)據(jù)30。時鐘恢復電路32從NRZ數(shù)據(jù)30產(chǎn)生符號時鐘信號并將數(shù)據(jù)和符號時鐘提供給處理器34，在處理器34通過在上升和下降沿的中間抽樣NRZ數(shù)據(jù)30得到符號值。
通常來說時鐘恢復依賴于沿的方向以便使本地時鐘信號與接收的數(shù)據(jù)同步，沿相應于數(shù)據(jù)狀態(tài)的改變。在選擇呼叫系統(tǒng)，諸如根據(jù)CCIR無線尋呼碼No.1，或叫做POCSAG操作的尋呼系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)相應于頻移鍵控(FSK)調(diào)制無線信號的頻率。
圖2表示了一種典型的時鐘恢復電路32。NRZ數(shù)據(jù)30提供給沿檢測器36，沿檢測器36分別相應于上升沿或FSK頻率的增加和下降沿或FSK頻率的減少提供信號38、40。上升和下降沿信號38、40提供給PLL 42，PLL 42使自己與這些沿信號同步并主要在檢測的上升和下降沿的中間產(chǎn)生恢復的時鐘信號44。
該典型時鐘恢復電路32的缺點在于由于主站10的發(fā)射機16的FSK頻率的群延遲和/或同頻道信號的存在，在上升和下降沿和摩擦信號的沿之間有相對相移，摩擦信號中所有符號長度相等，它的沿此后叫做“基準點”。在次站，解調(diào)NRZ數(shù)據(jù)30的沿并不出現(xiàn)在預定基準點而是出現(xiàn)在基準點兩側(cè)的區(qū)域。相對相移的影響在于使PLL 42超前或滯后于每個符號改變以便將它調(diào)整到預定基準點而且它導致PLL抖動的增加和靈敏度的衰減。
圖3所示的矢量圖表示了上升沿(超前)46、下降沿(滯后)47、基準點48和離開基準點48 180度的符號時鐘50。
圖4A說明每個脈沖具有標稱符號周期T秒的原始的、未變壞的NRZ數(shù)據(jù)。圖4B說明符號群延遲的影響，即正脈沖短于周期Tδ秒，其中δ是接收的符號周期與理想周期T之間的時間差別，同時負脈沖長于周期Tδ秒。但是各脈沖的上升和下降沿46、47(或下降和上升沿)相對對稱地位于基準點48所標識的理想周期并且δ/2地時間周期位于理想周期地沿和鄰近上升或下降沿之間。根據(jù)本發(fā)明可以從至少知道上升和下降沿地出現(xiàn)產(chǎn)生恢復的時鐘。
參照圖5，來自解調(diào)器(未示出)的數(shù)據(jù)30提供給沿檢測器36，沿檢測器36產(chǎn)生提供給確定δ值的PLL 42的第一部分52的上升沿信號38和下降沿信號40。通過測量上升和下降沿或下降沿和上升沿之間的時間以自適應方式確定該值。合適的積分常數(shù)使得由于噪音引起的δ的變化受到限制而同時在同步期間允許盡快確定δ以免丟失數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的實施例中，沿檢測器36包括濾出接近沿的任何噪音并計算沿之間的中點的狀態(tài)機。
PLL 42的第二部分54不僅接收數(shù)據(jù)沿38、40還接收δ，在δ的基礎上，部分54計算上升沿的基準位置和下降沿的另一個基準位置。計算這些基準位置的結(jié)果，PLL不再超前或滯后每個符號改變因為實際的上升和下降沿鄰近于各自計算的基準位置。
圖6說明無抖動PLL的矢量圖。上升基準點(+δ/2)56和下降基準點(-δ/2)58位于圖的右半邊而恢復的時鐘50位于圖的左半邊，相對于基準點56、58對稱。
再參照圖5，當沿在基準點之后出現(xiàn)時PLL 42只超前，當沿在基準點之前出現(xiàn)時滯后。
圖5所示的電路結(jié)構使得由于不同符號長度引起的抖動極大地減少而不減少PLL的帶寬。可以快速保持鎖定時間而不失去同步。最后PLL基準振蕩器的需求并不嚴格，允許使用規(guī)定較松的較便宜的晶體。
圖7說明的本發(fā)明的實施例，包括檢測NRZ信號沿的沿檢測器36。沿檢測器36產(chǎn)生標識輸出38下降沿的信號和標識輸出40上升沿的信號。輸出38和40分別連到鎖相環(huán)60、62。鎖相環(huán)60、62分別超前以便排列輸出38的上升沿標識和輸出40的下降沿標識。上升沿PLL 60的相位和下降沿PLL 62的相位64、66反饋到平臺68，平臺68計算PLL的平均相位并當相位的中間值相對于基準點相位相差180度時標識恢復的時鐘。
在操作中，當上升沿超前下降沿時，如圖8所示，PLL 60和62的相位分別相對于基準點有δ/2和-δ/2的偏移。相反地，當下降沿超前上升沿時，PLL 60和62的相位分別相對于基準點有δ/2和-δ/2的偏移。通過在平臺68確定這兩個相位的中間值，在輸出端50上精確地沒有差錯地標識符號的中心。
可以以直接的方式計算相位64和66的最小循環(huán)裝置相對于基準點相位相差180度的點。參照圖9，矢量46和47說明相位值64和66。如果配置PLL 60和62結(jié)果180度標識各個沿出現(xiàn)的點，并在(-180度到180度)的范圍表示角度，則當相位的平均值是0度，例如當PLL60的輸出等于PLL 62輸出等于PLL 62的負數(shù)并且兩個計數(shù)器在(-90度到90度)的范圍內(nèi)時，應該表示恢復的時鐘50。
通過閱讀本公開的內(nèi)容，本領域普通技術人員可明顯發(fā)現(xiàn)會有其它修改。這種修改可以包括設計中已知的其它功能部件、接收機及其組成部分的制造和使用，可以使用它們替代或加入在這里已經(jīng)描述的功能部件。
在例如電信的任何應用中，其中它需要從要解調(diào)和檢測的數(shù)據(jù)信號中得到時鐘信號。
權利要求
1.一種接收機，包括用于接收數(shù)據(jù)信號并提供基帶輸出的接收裝置、用于提供數(shù)據(jù)輸出的耦合到接收裝置輸出的解調(diào)裝置、和用于恢復數(shù)據(jù)輸出所表示的符號的耦合到解調(diào)裝置輸出的符號恢復裝置，其特征在于符號恢復裝置包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)的裝置、用于確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別的裝置和用該差別確定時鐘基準位置的裝置。
2.如權利要求1所述的接收機，特征在于所述確定裝置包括確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿和它們的標稱基準點之間時間差別以產(chǎn)生時間差別信號的裝置，和特征在于提供鎖相環(huán)裝置，它具有上升和下降沿和時間差別信號的輸入裝置和為上升和下降沿計算各基準位置的裝置。
3.如權利要求2所述的接收機，特征在于鎖相環(huán)裝置適于濾除上升和下降沿鄰近的噪音沿。
4.如權利要求2或3所述的接收機，特征在于鎖相環(huán)裝置具有計算在上升和下降沿的各自基準位置中間計算時鐘基準的裝置。
5. 如權利要求1所述的接收機，特征在于提供各上升和下降沿鎖相環(huán)裝置以便確定各上升和下降沿位置的出現(xiàn)，和特征在于在鎖相環(huán)裝置中提供從相位的最小循環(huán)裝置確定時鐘基準位置的裝置。
6.一種時鐘恢復電路，包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)的裝置、用于確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別的裝置和用該差別確定時鐘基準位置的裝置。
7.如權利要求6所述的電路，特征在于所述確定裝置包括確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿和它們的標稱基準點之間時間差別以產(chǎn)生時間差別信號的裝置，和特征在于提供鎖相環(huán)裝置，它具有上升和下降沿和時間差別信號的輸入裝置和為上升和下降沿計算各基準位置的裝置。
8.如權利要求6所述的電路，特征在于提供各上升和下降沿鎖相環(huán)裝置以便確定各上升和下降沿位置的出現(xiàn)，和特征在于在鎖相環(huán)裝置中提供從相位的最小循環(huán)裝置確定時鐘基準位置的裝置。
9.一種恢復數(shù)據(jù)信號中符號的方法，包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿出現(xiàn)、用于確定上升和下降沿出現(xiàn)之間的差別和用該差別確定時鐘基準位置。
10.如權利要求9所述的方法，特征在于用鎖相環(huán)裝置確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿和它們的標稱基準點之間時間差別以產(chǎn)生時間差別信號的裝置，和從上升和下降沿和時間差別信號為上升和下降沿計算各基準位置。
11.如權利要求9所述的方法，特征在于由各鎖相環(huán)裝置確定各上升和下降沿位置的出現(xiàn)，和特征在于在鎖相環(huán)裝置從相位的最小循環(huán)裝置確定時鐘基準位置。
全文摘要
數(shù)據(jù)接收機包括用于接收數(shù)據(jù)信號并提供基帶輸出的接收裝置、用于提供數(shù)據(jù)輸出的耦合到接收裝置輸出的解調(diào)裝置、和用于恢復數(shù)據(jù)輸出所表示的符號的耦合到解調(diào)裝置輸出的符號恢復裝置(36、42)。符號恢復裝置包括用于確定數(shù)據(jù)輸出的上升和下降沿與它們標稱基準點之間的時間差別的裝置(52)和用于從上升和下降沿之間的時間差別確定上升和下降沿的各時鐘基準點的裝置(54)。
文檔編號H04L7/033GK1256830SQ99800170
公開日2000年6月14日 申請日期1999年2月15日 優(yōu)先權日1998年2月26日
發(fā)明者J·L·瓦特森, B·G·馬羅尼, E·德梅 申請人:皇家菲利浦電子有限公司