(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体から再生された信号をデータレートの２倍のレートのサンプリングクロックで量子化する量子化手段と、
前記量子化手段が出力するサンプルデータを微分等化し、１サンプリングクロックおきに再生データとＰＬＬデータを交互に出力する等化手段と、
前記等化手段が出力する再生データを基準値に対し正値（＋）か零値（０）か負値（−）かの３値判別を行う３値判別手段と、
前記３値判別手段の判別結果が変化する連続する２つの再生データの間のＰＬＬデータを用い、前記３値判別手段の判別結果の変化の極性、データ配列に基づいて位相誤差を演算する位相誤差演算手段と、
前記量子化手段に供給するサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、
前記位相誤差演算手段の位相誤差出力に基づいて、サンプリングクロックの位相と発信周波数を制御するサンプリングクロック制御手段と、
前記サンプリングクロックを２分周して前記再生データの再生クロックを生成する再生クロック生成手段とを備え、
前記位相誤差演算手段は、前記３値判別手段の判別結果において、零値（０）の間に存在する単独の零値以外（±）および連続する零値以外（±）のグループに対し、前記グループ前端における零値（０）から零値以外（±）に変化する再生データの間のＰＬＬデータと前記グループ終端における零値以外（±）から零値（０）に変化する再生データの間のＰＬＬデータを加減算して、これらのＰＬＬデータが有するオフセットをキャンセルして出力することを特徴とする再生クロック抽出装置。
【請求項２】
３値判別手段は、３値判別結果が正値（＋）が連続または負値（−）が連続するとき最も確からしい１つを残して他はすべて零値（０）に変更して出力する請求項１記載の再生クロック抽出装置。
【請求項３】
位相誤差演算手段は、ＰＬＬデータの極性を切り換える極性切換手段と、記憶手段と、加算手段とを有し、
前記極性切換手段は、２つの連続する３値判別結果の変化の方向に応じて、ＰＬＬデータの極性を切り換え、
３値判別結果の変化が、零値（０）から零値以外（±）のとき、前記極性切換手段の出力を前記記憶手段に書き込み、零値以外（±）から零値以外（±）のとき、前記極性切換手段の出力を位相誤差出力とし、零値以外（±）から零値（０）のとき、前記極性切換手段の出力と前記記憶手段の記憶値を前記加算手段で加算平均して位相誤差出力とすることを特徴とする請求項１または２に記載の再生クロック抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気テープや磁気・光ディスク等の記録媒体からの再生信号をアナログ／デジタル変換してデジタル処理する際の、再生信号に位相同期したＡ／Ｄ変換器やデジタル処理回路のクロックを生成するのに好適な同期クロック生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルオーディオ信号やデジタルビデオ信号などのデジタルデータを記録媒体に記録し再生することのできる記録・再生装置の場合には、再生時に記録媒体より再生した信号よりデジタルデータを検出するために、再生信号をＰＬＬ回路（フェーズ・ロックド・ループ回路）に供給し、このＰＬＬ回路で再生信号に含まれるクロックを抽出し、抽出したクロックに同期してデジタルデータの検出を行う。
【０００３】
従来、このような再生信号は信号の変化部分に同期情報すなわちクロックの位相情報を有する。
【０００４】
また、  再生信号の微分及び積分波形いずれの信号からも再生クロックを抽出できる再生クロック抽出装置としては、電子情報通信学会論文誌、Ｃ−ＩＩ、Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｃ−ＩＩ、Ｎｏ．１１、第６１１頁〜第６２３頁での招待論文「磁気ディスク用信号処理技術の最近の展開」に記載されている形式のものが知られている。
【０００５】
図４に、この従来の再生クロック抽出装置の構成を示す。
図４において、記録媒体から再生され、等化回路１１で波形等化された再生信号は、Ａ／Ｄ変換回路１２で再生信号のデータレートと同じレートのサンプリングクロックでサンプリングおよび量子化され、デジタル再生データとして出力される。量子化器１３は、入力されたデジタルデータを２値や３値等に判別するもので、３値判別時は正値スレッシュレベルよりも大きければ”１”と判別、負値スレッシュレベルよりも小さければ”−１”と判別、それ間であれば”０”と判別して判別結果を出力する。
【０００６】
位相誤差演算回路１４は、デジタル再生データとサンプリングクロック間の位相誤差データを抽出し、位相誤差データはＤ／Ａ変換器１５でアナログ信号に変換され、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１６の制御電圧とされる。
【０００７】
Ａ／Ｄ変換器１２、位相誤差演算回路１４、Ｄ／Ａ変換器１５、ＶＣＯ１６を含むループはＰＬＬループを構成する。
【０００８】
量子化器１３の出力は、積分等化に対応する２値判別の時１または−１、微分等化に対応する３値判別の時１，０，−１である。位相誤差検出回路１４は、Ｄフリップフロップ１４１、１４２と、乗算器１４３、１４４と、減算器１４５とから成り、現在のディジタルデータに１クロック前の量子化器１３出力を乗じたものから、１クロック前のディジタルデータに現在の量子化器１３出力を乗じたもを減算したものを位相誤差演算結果として出力する。
【０００９】
ここで、信号列｛ａｎ｝に対する２値判別結果を（表１）のようにおくと、位相誤差信号は、同じく（表１）のようになる。
【００１０】
【表１】
0003591295.tif 000002
【００１１】
その結果、積分等化で２値の場合は信号の極性が変わる部分ではデータの和（平均値）、信号の極性が変わらない部分ではデータの差として位相誤差信号が得られる。
【００１２】
また、微分等化で３値の場合は、記録信号の極性が変わる部分で正または負の微分パルスが発生するが、この部分では３値検出で１または−１の判別結果が得られ、結局、位相誤差信号は１または−１の判別結果が得られるタイミングの前後のデータから得られる。
【００１３】
ここで、信号列｛ａｎ｝に対する３値判別結果を（表２）のようにおくと、位相誤差信号は、同じく（表２）のようになる。
【００１４】
【表２】
0003591295.tif 000003
【００１５】
ここで、０以外が続くとき、ａ７とａ８は完全にキャンセルされ、ａ６，ａ９も位相情報を持たない。
【００１６】
再生されたディジタルデータの積分等化した信号より再生クロックを抽出する再生クロック抽出装置としては、特開平８−１０６７２８号公報「磁気再生復号装置」が知られている。
【００１７】
図５に、この従来の再生クロック抽出装置の構成を示す。
図５において、再生信号を積分等化器２１で積分等化し、Ａ／Ｄ変換器２２で再生信号のデータレートの２倍のクロックで量子化し、復号器２３でＡ／Ｄ変換器２の出力のうち奇数サンプルデータから再生データを復号し、位相誤差演算回路２４でＡ／Ｄ変換器２２の出力から偶数サンプルデータに対して前後の奇数サンプルデータの極性が反転したときだけ、前の奇数サンプルデータの極性と掛け算して位相誤差を演算し、Ｄ／Ａ変換器２５でアナログ信号に変換された位相誤差に基づいて電圧制御発振器（ＶＣＯ）２６を制御し、Ａ／Ｄ変換器２２のサンプリングクロックを制御する。１／２分周器２７は電圧制御発振器（ＶＣＯ）２５出力のサンプリングクロックを１／２分周して再生クロックを出力する。ここで、Ａ／Ｄ変換器２２の出力が奇数サンプルデータを出力するとき再生クロックの極性は正（＋１）としている。
【００１８】
位相誤差演算回路２４はＤ−フリップフロップ２４１の出力にＤ−フリップフロップ２４２の出力の極性（ＭＳＢ）を乗算する乗算器２４３と、Ｄ−フリップフロップ２４１の入力とＤ−フリップフロップ２４２の出力の極性（ＭＳＢ）の符号が異なるとき出力１を出力する排他的論理和２４４と、１／２分周器２７出力が１で排他的論理和２４４の出力が１のとき、ＡＮＤ回路２４５により乗算器２４３出力を位相誤差信号として出力するゲート回路２４６から成る。
【００１９】
ここで、信号列｛ｂｎ｝に対する２値判別結果（ＭＳＢ）を（表３）のようにおくと、位相誤差信号は、同じく（表３）のようになる。
【００２０】
【表３】
0003591295.tif 000004
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の図４の再生クロック抽出装置では、積分等化ではオフセットがないが、同期情報を持たない変化のない点からノイズが混入する、微分等化では、波形の変化が続く点の部分から位相情報が取り出せない、それぞれの出力に瞬時的に大きなオフセットを発生する、という問題点を有していた。ここで、オフセットとは瞬時位相誤差信号における信号成分の残留成分を意味し、最終的にはＰＬＬループの積分効果でキャンセルされるが、クロックの瞬時位相に影響を与えるものである。
【００２２】
また、図４の再生クロック抽出装置では、Ａ／Ｄ変換器の前のアナログによる波形等化が必須で、波形等化が行われていない、あるいは、等化残りがあるような状態では、生成される再生クロックに位相ずれが発生すること、波形等化をデジタルで行うとき、波形等化がＰＬＬループ内にはいるため、波形等化とＰＬＬの収束を同時に行わなければならず、情報量の不足で、収束が遅い、誤収束するという問題点を有していた。
【００２３】
さらに、３値判別するときの量子化器１３において判別余裕を持たせるために、正値スレッシュレベルを小さめに、負値スレッシュレベルを大きめに設定しておく必要があるが、その結果として、本来の位相収束点の他に、クロックの位相が半周期ずれた点に誤った位相収束点が存在することになってしまうという問題点を有していた。
【００２４】
また、図５は積分等化に適した方式で、微分波形には極性が不明な中間値があるため、これをこのまま微分等化に応用することが出来ない、さらに、検出した位相誤差に大きなオフセットが生じ、瞬時的な位相ずれ（位相ジッタ）が発生するという問題点があった。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、再生信号の変化点が有するすべての位相情報が利用できるとともに瞬時的なオフセットがない位相誤差信号が作成でき、かつ、本来のクロック位相収束点の他に誤った位相収束点が発生することがない再生クロック抽出装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、Ａ／Ｄ変換のサンプリングをデータレートの２倍のレートのサンプリングクロックで行い、誤差演算手段は、３値判別手段の出力が変化する再生データの間のＰＬＬデータを用いて位相誤差を演算するものであって、再生データの微分波が孤立波の場合、その両側のＰＬＬデータの差を取りオフセットをキャンセルし、再生データの変化がデータレートごとに連続する場合、その最前端と最後端で発生するオフセットを直接加算または減算してキャンセルする。
【００２７】
これにより、再生信号の変化点が有するすべての位相情報を利用出来ると共に、瞬時的なオフセットがない位相誤差信号が作成でき、瞬時位相ジッタの少ない再生クロックを生成できる。
【００２８】
かつ、波形等化が行われていない、あるいは、等化残りがあるような状態でタイミング誤差演算を行っても、位相ジッタの少ない再生クロックを生成でき、等化回路をＰＬＬループ内に設けた場合でもＰＬＬループは等化回路の収束状態に大きく影響されずに収束し、等化回路はＰＬＬループが収束するに伴い最適値へ収束し、最終的に両者共、最適値へ収束する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、記録媒体から再生された信号をデータレートの２倍のレートのサンプリングクロックで量子化する量子化手段と、前記量子化手段が出力するサンプルデータを微分波形に等化し、１サンプリングクロックおきに再生データとＰＬＬデータを交互に出力する等化手段と、前記等化手段が出力する再生データを基準値に対し正値（＋）か零値（０）か負値（−）かの３値判別を行う３値判別手段と、前記３値判別手段の判別結果が変化する連続する２つの再生データの間のＰＬＬデータを用い、前記３値判別手段の判別結果の変化の極性、データ配列に基づいて位相誤差を演算する位相誤差演算手段と、前記量子化手段に供給するサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成手段と、前記位相誤差演算手段の位相誤差出力に基づいて、サンプリングクロックの位相と発信周波数を制御するサンプリングクロック制御手段と、前記サンプリングクロックを２分周して前記再生データの再生クロックを生成する再生クロック生成手段とを備えたものであり、前記位相誤差演算手段は、前記３値判別手段の判別結果において、零値（０）の間に存在する単独の零値以外（±）および連続する零値以外（±）のグループに対し、前記グループ前端における零値（０）から零値以外（±）に変化する再生データの間のＰＬＬデータと前記グループ終端における零値以外（±）から零値（０）に変化する再生データの間のＰＬＬデータを加減算して、これらのＰＬＬデータが有するオフセットをキャンセルして出力するので、瞬時位相ジッタを少なくできるという作用を有し、零値以外（±）と零値以外（±）の間のオフセットのないＰＬＬデータを、２つの連続する再生データの変化の方向に応じて極性変換して出力するので、再生信号が有するすべてに位相情報を有効に利用でき、応答性と収束性に優れたＰＬＬループを構成出来るという作用を有する。
【００３０】
また、本発明の第２の発明は、３値判別結果が正値が連続または負値が連続するとき正値または負値の最も確からしい１つを残し他はすべて零値の検出出力を出力することにより、誤ったＰＬＬデータの選択の確率を減少し、誤った位相に疑似ロックするのを防止するという作用を有する。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、この実施の形態１の再生クロック抽出装置の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
図１において、量子化手段としてのＡ／Ｄ変換回路３２は、記録媒体から再生された信号をデータレートの２倍のレートのサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデータとして出力する。等化回路３１はＡ／Ｄ変換回路３２が出力するデジタルデータを微分波形に等化し、１サンプリングクロックおきに再生データとＰＬＬデータを交互に出力する。ここで、等化回路３１は従来例と異なりＡ／Ｄ変換器３２の後に配置する。
【００３３】
３値判別回路３３は、等化回路３１が出力する再生データを基準値に対し正値（＋）か零値（０）か負値（−）かの３値判別を行う。位相誤差演算回路３４は、３値判別手段出力のデータ配列を検出し、３値判別手段の検出結果が正値（＋）または負値（−）である再生データの前後のＰＬＬデータとパターン検出手段で検出されたデータ配列に基づいて位相誤差を演算する。サンプリングクロック位相制御回路３５は誤差演算手段が出力する誤差演算結果に基づいて、サンプリングクロック生成回路（ＶＣＯ）３６が生成するサンプリングクロックの位相と発振周波数を制御する。ＶＣＯ３６からのサンプリングクロックは、Ａ／Ｄ変換回路３２に入力されると共に、１／２分周器３７で２分周することにより上記再生データに同期した再生クロックを生成する。
【００３４】
微分等化波形は、一つの変化点に対し一つの微分パルスを発生するため、正値（＋）または負値（−）は２連続することがないが、ＰＬＬのロック位相が１８０度ずれると微分パルスのピーク値の両側をサンプリングすることになり、正値または負値が連続することがあり、本来の検出点とは異なったデータを選択することになり、誤ったロック点に収束するか収束が遅れることになる。
【００３５】
本発明の第２の発明は、３値判別手段３３として３値判別結果が正値（＋）または負値（−）が連続するとき正値（＋）または負値（−）の最も確からしい１つを残して他はすべて零値（０）に変更して出力するもので、最も確からしい選択手段として、たとえば、最も絶対値が大きいものを選択する方法がある。
【００３６】
位相誤差演算回路３４は零値（０）と零値以外（±）の間、零値以外（±）と零値（０）の間のＰＬＬデータを直接加減算してそれぞれのＰＬＬデータが有するオフセットをキャンセルして出力する。
【００３７】
図２は、位相誤差演算回路３４の具体的な構成を示すブロック図である。
図２において、パターン変換回路３４１は３値判別出力の変化の方向、特定パターンを検出し切換器（ＳＷ）３４３、３４６の制御信号、記憶手段であるＤフリップフロップ３４４のデータ読み込み指令信号を出力する。乗算器３４２はＰＬＬデータに−１を乗じて符号変換し、切換器（ＳＷ）３４３は２つの連続する３値判別出力の変化の方向に応じてＰＬＬデータまたは符号変換したＰＬＬデータを出力する。記憶手段であるＤフリップフロップ３４４は再生データの変化が零値（０）から零値以外（±）に変化するとき、切換器（ＳＷ）３４３の出力を読み込む。加算器３４５は切換器（ＳＷ）３４３の出力とＤフリップフロップ３４４記憶値を加算平均する。切換器（ＳＷ）３４６は零値（０）から零値（０）に変化するときおよび零値（０）から零値以外（±）に変化するとき０を出力し、零値以外（±）から零値以外（±）に変化するとき切換器（ＳＷ）３４３の出力を位相誤差出力として出力し、零値以外（±）から零値（０）に変化するとき加算器３４５の出力を位相誤差出力とする。
【００３８】
加算平均は入力の和の１／２であるが、理想的には１／√２倍であって、収束点では零になるのでそれほど精度は要求されないため、単なる和でも良いし、適当な乗数を掛けたものでも良い。
【００３９】
ここで、信号列｛ｂｎ｝に対する３値判別結果を（表４）のようにおくと、位相誤差信号は、同じく（表４）のようになる。
【００４０】
【表４】
0003591295.tif 000005
【００４１】
図３は本実施の形態の動作を説明する図であって、上記信号列｛ｂｎ｝に対応している。
【００４２】
図３（１）は等化回路３１により等化された波形図、図３（２）は切換器３４３の出力すなわち従来例図５に相当する出力であり、図３（３）は本発明の位相誤差出力であって、符号変換器出力に存在したオフセットは本発明の位相誤差出力ではすべて、キャンセルされている。なお、塗りつぶした部分は位相誤差信号成分を示す。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、再生信号の微分等化した信号の変化点が有するすべての位相情報を利用出来ると共に、微分波形特有の符号間干渉を受けた波形でも記録パターンの違いにより発生する位相誤差への信号成分の漏れ込みをキャンセルし、瞬時的なオフセットがない位相誤差信号が作成でき、瞬時位相ジッタの少ない再生クロックを生成でき、また、再生信号を微分波形に等化し復号する系において、収束前の波形等化が行われていない、あるいは、等化残りがあるような状態でタイミング誤差演算を行っても、位相ジッタの少ない再生クロックを生成できるので、等化回路３１をＰＬＬループ内に設けた場合でもＰＬＬループは等化回路３１の収束状態に大きく影響されずに収束し、等化回路３１はＰＬＬループが収束するに伴い最適値へ収束し、最終的に両者共、最適値へ収束する再生クロック抽出装置が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、次の効果を奏する。
【００４５】
（１）再生信号の微分等化した信号の変化点が有するすべての位相情報を利用出来ると共に、微分波形特有の符号間干渉を受けた波形でも記録パターンの違いにより発生する位相誤差への信号成分の漏れ込みをキャンセルし、瞬時的なオフセットがない位相誤差信号が作成でき、瞬時位相ジッタの少ない再生クロックを生成できる。
【００４６】
（２）再生信号を微分波形に等化し復号する系において、収束前の波形等化が行われていない、あるいは、等化残りがあるような状態でタイミング誤差演算を行っても、位相ジッタの少ない再生クロックを生成できるので、等化回路をＰＬＬループ内に設けた場合でもＰＬＬループは等化回路の収束状態に大きく影響されずに収束し、等化回路はＰＬＬループが収束するに伴い最適値へ収束し、最終的に両者共、最適値へ収束する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による再生クロック抽出装置の構成を示すブロック図
【図２】同再生クロック抽出装置を構成する位相誤差検出器の具体構成を示すブロック図
【図３】同再生クロック抽出装置を構成する位相誤差検出器の動作を示す波形図
【図４】従来の再生クロック抽出装置の構成を示すブロック図
【図５】従来の積分等化用再生クロック抽出装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
３１  等化回路
３２  Ａ／Ｄ変換器
３３  ３値判別回路
３４  位相誤差演算回路
３５  クロック位相制御回路
３６  電圧制御発振器
３７  １／２分周器
３４１  パターン検出器
３４２  乗算器
３４３、３４６  切換器
３４４    Ｄ−フリップフロップ
３４５  加算器
【図１】
0003591295.tif 000006
【図２】
0003591295.tif 000007
【図３】
0003591295.tif 000008
【図４】
0003591295.tif 000009
【図５】
0003591295.tif 000010