183453. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés digitális jelsorozat órajelének, illetve ütemjelének előállítására digitális fáziszárt hurokban szekvenciális szűrővel
1 183 453 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés digitális távközlési rendszer vevőberendezésében a digitális jelsorozat — tipikusan NRZ bináris jelsorozat — órajelének vagy ütemjelének előállítására fáziszárt hurokban, előirt algoritmus szerint szabályozott szűrő úgynevezett szekvenciális szűrő segítségével. Az utóbbi években a digitális távközlés mind nagyobb teret hódít a sokcsatornás beszéd- és adat/táv, író/átvitel, a képátvitel, az űrhírközlés, távmérés, stb. ■ feladatainak megoldásánál. A digitális hírközlésnek . egyik lçgalapvetôbb feladata a digitális jelelemek megbízható felfrissítése, regenerálása és ehhez elengedhetetlen az órajel-kinyerés megbízható megvalósítása. A digitális jelátviteli rendszerek elemeik tekintetében is meghatározóan digitálisak, ezért a digitális integrált áramkörökkel megvalósítható gazdaságos, megbízható és nagy mértékben hőfokérzéketlen, kis helyfoglalású és csekély energiát igénylő áramkör részletek kialakítása világjelenség. Az órajel-kinyerés általában a demodulálás utáni regeneráló döntések időpillanatait úgy hivatott kijelölni, hogy e döntések a legkedvezőbb eredményt adják, azaz e döntések megbízhatósága optimális legyen. Az átvitt digitális jelsorozattal szigorúan konzekvens órajelre vagy órajelekre vart még szükség e digitális jelek további feldolgozásához, kezeléséhez is és az esetek többségében a digitális jelet fogadó nyelő is igényt tart az információs digitális jellel szigorúan koherens órajelre. Ismeretes, hogy az órajel-kinyeréshez szükségszerűen szükség van egy nemlineáris elemre, majd az ezen keresztül vitt jelből egy szűrő segítségével választhatjuk ki az órajelnek megfelelő spektrum-vonalat. Ez utóbbi művelet elvégzéséhez a műszaki gyakorlatban egyre inkább fáziszárt hurkokat — követőszűrőket — alkalmaznak. A követőszűrők megvalósítása — éppen a digitális átvitel már körvonalazott jellegéhez igazodva — különböző típusú digitális fáziszári hurkok útján is elterjedőben van. Ez utóbbi órajel-kinyerési módnál előnyös lehetőség kínálkozik a kinyerési hatékonyság ún. szekvenciális szűrővel történő javítására. A szekvenciális szűrés lényege az, hogy egy digitális fáziszári hurokban mindig helyet kapó fáziskomparátor kimeneti jeleit valamilyen algoritmus szerint csoportosítjuk és tényleges szabályozásra csak a helyes tendenciát kellő biztonsággal hordozó szabályozni akaró jeleknek jut lehetőség. A szekvenciális szűrés algoritmusára több változat is elképzelhető, így jól alkalmazható az úgynevezett „N before M” működési mód, hasonlóan könnyen realizálható az úgynevezett „random walk” modell is, de számtalan egyéb algoritmus alkalmazására is van lehetőség. Az ismert szekvenciális szűrés működését például az „N before M” modell segítségével az 1. ábrán mutatjuk be. Az ábrán lévő görög betűkkel egy-egy szimbólum-időt reprezentálunk és a betűk milyensége ; beavatkozás értelmére utal az alábbiak szerint: a = bejövő jelre jellemző átmenet siet a kinyert órajel jellemző éléhez képest, ezért az órajel periódus idejét legalább egy ciklusban kis mértékben rövidíteni kell, ß = a bejövő jelre jellemző átmenet késik a kinyer5 órajel jellemző éléhez képest, ezért az órajel periódusidejét legalább egy ciklusban kis mértékben növelnünk kell, y = a bejövő jelre jellemző átmenet se nem késik, se nem siet a kinyert órajel jellemző éléhez képest, vagy ebben a szimbólum ciklusban nincs a bejövő jelben átmenet, ezért ezen esemény hatásaként nem szabad a kinyert órajel egy ciklusának periódusidejét sem módosítanunk. Az 1. ábrán bemutatott példánkban az órajel-kinyerés hatékonyságát javító ismert szekvenciális szűrés N = 4 és M = 6 paraméterekkel rendelkezik. Ennek megfelelően alakul csoportképzés és a versenyfutás is. így az 1. beavatkozás csoportban az a típusú korekció „győz”, a II. beavatkozás csoportban a ß, a III. beavatkozás csoportban „döntetlen” van, míg a IV. beavatkozás csoportban ismét az a típusú korrekció aratott győzelmet, stb... — a y természetesen azt jelenti, hogy korrekció nem történik. így a szekvenciális szűrés eredményeként az 1. ábra első sorában szereplő — látszatra is heterogénnek tűnő — korrekciós parancsok helyett a pillanatnyi sztochasztikus zajhatásoktól nagy biztonsággal mentesített második sorban lévő korrekciós utasítások funkcionálnak. Az 1. ábrán bemutatott, vagy más algoritmus szerinti ismert szekvenciális szűrési műveleteket a digitális fáziszárt hurokba kaszkádban beiktatva hajtják végre, (lásd 2. ábra). Ekkor az a átmenetjelsorozat (amely a vett információs jelsorozat(ok)ban lévő átmeneteket hordozza) elemei a kinyert e órajel kitüntetett átmenetével esetről-esetre fázisösszehasonlitásra kerül az I fáziskomparátor által, amelynek a kimenetén jelenik meg a szabályozó b jel, amely a kinyert órajel frekvenciájának növekedését ösztönzi, a ß kimenetén jelenik meg a c jel, amely a kinyert órajel frekvenciájának pillanatnyi csökkenését kezdeményezi az 1. ábrán bemuiatott módon. A 2. ábrán bemutatott ismert megoldásban a 2 szekvenciális szűrő egy alkalmas, pl. „N before M” algoritmus szerint eljárva működik és kimenetén a b és e jelsorozatok egy módosított b' és c' jelformában jelennek meg. Ez utóbbi ténylegesen szabályozó jelek vezérlik a 3 vezérelt oszló működését, amely a 4 tápfrekvencia generátor felöl kapott — a kinyea ütemjelnél lényegesen nagyobb frekvenciájú — négyszögjelet a kapott utasításoknak megfelelően kezeli. A 3 vezérelt osztó kimenetén megjelenő kinyert e órajel jellemző pillanata — pl. felfutó éle — ciklusonként az 1 fáziskomparátor döntésének alapja lehet. Az ily módon megvalósított ismert szekvenciális szűrő hátránya, hogy nagyobb sebességű — pl. 10 Mbit/s sebességet is meghaladó — digitális ,'elsorozatok eseteiben, amikor a szimbólum idő az áramkörök működési/billenési ideivel már-már összemérhető, már nem használható, ill. a digitális fáziszárt hurok működése nem egyértelműen kézben tartható. A találmány célja kapcsolási elrendezés digitális jelsorozat órajelének vagy ütemjelének kinyerése a szokásosnál nagyobb hatékonyság mellett, sebességkorlátozás nélkül. Az órajel-kinyerés hatékonysága alatt értjük, hogy azt a digitális jelre jellemző szokásosnál kedvezőtlenebb jel-zaj viszony mellett is teljesíteni tudjuk. A sebességkorlátozás mentesség alatt azt értjük, hogy a hatékonyság növelés a találmány tárgyát képező kapcsolási elrendezés segítségével nem függ a gyakorlatilag előforduló digitális jelsebességektől. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5Ö 55 60 65 2
