JPH02260733A - Ｐｃｍ信号受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＣＭ受信装置に間し、特にＧ　ｂ　／　ｓ
という高速の伝送情報を受信し得るようにタイミング抽
出回路の特性および実現性を向上しなＰＣＭ信号受信装
置に関する。

（従来の技術） 光伝送技術の進歩にともない、大容量／長距離伝送シス
テムの可能性として長波長帯の光デバイス／単一モード
ファイバを用いた超高速光伝送技術の検討が進められて
いる。特に画像、データ、音声の多種多様なサービスを
行う広帯域情報通信ネットワークの実現の為には光伝送
装置の高速化、安定実用化が期待されつつある。このよ
うな広帯域情報通信ネットワークにおける基幹伝送系の
伝送容量としては、例えば時分割多重伝送系においては
数ギガビット／秒にも達し、その光送受信装置にも広帯
域／高速化が要求される。通常、伝送装置の受信器には
、等化した波形に対して正しい識別を行わせるためにア
イの中央の時点を与える役目を持つタイミング回路が備
えられ、一般にＰＣＭ再生中継の場合、伝送された符号
系列自体の中からタイミング成分を抽出するタイミング
抽出回路が用いられる。

第２図は従来のＰＣＭ信号受信装置の構成を示すブロッ
ク図である。入力信号の符号形式がＮＲＺ符号であると
仮定する。ＮＲＺ符号やバイポーラ符号等はその信号自
体タイミング成分を保有しないから、−船釣に非線形タ
イミング抽出法によりタイミング信号を抽出しクロック
信号を生成する。

第２図の回路では、入力端子１に入力されたＮＲＺ信号
は２分岐され一方は識別回路７に入力される。他方はタ
イミング抽出回路の微分回路２で符号変化点検出が行わ
れ、両波整流回路３において両波整流をすることにより
ｆ。成分を抽出する０両波整流回路３の出力信号はさら
に共振回路（タイミングタンク）に印加され、この共振
回路でｆ０正弦波成分（クロック信号）が抽出される。

共振回路としては、タイミング偏差が重要な特性として
重視されるから、温度特性、経年変化、離調等を考慮し
て比帯域Ｑを８００程度に設計した弾性表面波フィルタ
（ＳＡＷ）４が用いられる（弾性表面波フィルタについ
ては“表面波デバイスとその応用”、日刊工業新聞社、
に詳しい記述がある）９弾性表面波フィルタ４で抽出さ
れたクロック信号はタイミング信号として狭帯域増幅器
５に加えられ、この狭帯域増幅器５ではｆ。クロック信
号成分のみが選択増幅される。そのｆ。クロック信号成
分はリミッタ増幅器６に入力される。

リミッタ増幅器６に入力されたクロック信号は、パター
ン変動による振幅変動を抑圧するとともに信号レベルと
して充分な大きさになるように、このリミッタ増幅器６
の高利得により増幅され、識別回路７に対して識別タイ
ミング信号として供給される。

一方、入力信号の符号形式がＲＺの場合、信号自体にク
ロック成分を有するから、入力されたＲＺ信号９は直接
弾性表面波フィルタ４に印加され、正弦波クロック信号
が抽出される。

（発明が解決しようとする課題） 上に述べた従来のＰＣＭ信号受信装置におけるタイミン
グ抽出回路は、タイミングタンクとして高Ｑの弾性表面
波フィルタを用いることにより、ＧＨ２領域のｆ０構成
のクロック信号を生成する。

しかし、このような方式の回路では、弾性表面波フィル
タのｍ細加工上の問題から使用できる周波数領域に限界
が生じると共に、プロセス上の歩留まりが低下するとい
う問題があり、これを用いたＰＣＭ信号受信器の生産性
の低下にもつながるという欠点があった。また、仮に弾
性表面波フィルタが実現できる範囲内でＱを設定して用
いた場合、同符号連続入力に対するタイミング信号抽出
の能力が失われるという大きな問題が有った。

すなわち、弾性表面波フィルタにおいて励振される表面
波の基本周波数ｆは、材料の表面波伝搬速度■と電極ピ
ッチＬによって決りｆ＝Ｖ／Ｌとなる。従って、励振周
波数がＧＨ，領域の場合、一般に表面波伝搬速度が３ｘ
ｌＯ’　　（ｍ／ｓ）であることから、電極幅が１μｍ
以下のものを作成しなければならない、具体例として、
弾性表面波フィルタの基板の材料として水晶を用いると
、４Ｇｂｐｓの光再生中継器に用いた弾性表面波フィル
タの電極幅は０．２μｍ、電極長は４００μｍである（
“４Ｇｂｐｓ光再生中継器の試作”電子情報通信学会、
昭和６２年総合全国大会予稿集）、また−船釣に得られ
る比帯域Ｑは電極の数に比例している。従ってＱ＝８０
０の場合、電極の本数としても８００本近い数が必要と
なる。更に通常、受信信号として同符号が連続した状態
も“考慮に入れることが重要である。いま仮に“０”信
号が連続して到来したとする。クロック抽出フィルタの
出力信号はＶ＊ｅｘｐ（−πｎ／Ｑ）の振幅特性となる
（ここで、■＝タイミングタンクへの最大入力振幅、ｎ
：ゼロ符号連続数）、即ち、ゼロ符号の連続によって包
絡線状に振幅が減少してくる。

このような狭い幅で数多くのそれも精度のよい電極の加
工には、ホトエツチングやレーザ加工等の微細加工技術
における微細化の限界があるから、弾性表面波フィルタ
の実現が困難となるとともにＧｂｐｓ領域におけるＰＣ
Ｍ信号受信器のタイミング抽出回路が実現出来なくなる
。このように従来のＰＣＭ信号受信装置には周波数領域
に関して解決すべき課題があった。

（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するなめに本発明が提供する手段は、
受信信号を入力しこの受信信号に含まれるクロック成分
を抽出してそのクロック信号に同期したタイミング信号
を生成して出力するタイミング抽出回路と該タイミング
信号に同期して前記受信信号に含まれるデータを識別す
る識別回路とを少なくとも有するＰＣＭ信号受信装置で
あって、前記タイミング抽出回路が前記受信信号を一方
の入力信号とする論理和回路と、この論理和回路の出力
信号からクロック信号を抽出するクロック抽出フィルタ
と、このクロック抽出フィルタで抽出されたクロック信
号を入力とする狭帯域増幅器と、この狭帯域増幅器の出
力信号を増幅する広帯域増幅器と、この広帯域増幅器の
出力信号のピーク値を検出する回路と、前記狭帯域増幅
器の振幅を制限して増幅するリミッタ増幅器と、このリ
ミッタ増幅器の出力信号の一部を取り出して一定の時間
遅延を与えて前記論理和回路の他方の入力信号とする遅
延回路と、前記リミッタ増幅器の出力信号と前記ピーク
値検出回路の出力信号との論理積処理を行い前記タイミ
ング信号を生成する論理積回路とからなることを特徴と
する。

（作用） 本発明のＰＣＭ信号受信装置では、タイミング抽出回路
の入力段に論理和回路を設け、受信信号をその論理和回
路の一方の入力とし、その論理和回路の出力信号を比較
的低Ｑのタイミングタンク（クロック抽出フィルタ）を
用いてクロック信号を抽出し、そのタイミングタンクか
ら得られるクロック信号を狭帯域増幅器、リミッタ増幅
器において増幅して２分岐し、一方の信号をある一定の
遅延時間を有する遅延回路に導き、この遅延回路の出力
を論理和回路の他方の入力とし、さらに狭帯域増幅器の
出力信号のピーク値検出を行いリミッタ増幅器の出力信
号との論理積処理を行う、このような構成のＰＣＭ信号
受信装置では、ＧＨ２領域におけるタイミング抽出の実
現性を向上させることができると共に、同符号連続に対
して耐力のあるタイミング抽出を実現し、さらに入力信
号断時にタイミング抽出回路で発生するランダム雑音の
識別回路への出力を防止することができ、通信システム
の向上を図ることができる。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例であるＰＣＭ信号受信装置の
構成を示すブロック図である。なお、以下の説明におい
ては受信信号の符号形式としてＲＺ（リターン　トク　
ゼロ）符号を仮定する。

入力端９に入力されたＲＺ受信信号は識別回路７に入力
されるとともに、論理和回路１１に入力される。この論
理和回路１１では、遅延回路１３から入力される信号と
ＲＺ傷信号の論理和処理を行い、両信号の論理和の信号
を生成する。いま、時間過程として初期を仮定すると、
遅延回路１３からの信号は無信号であるから、この論理
和回路１１からは、入力端９に入力された信号成分が支
配的となった信号が出力される。論理和回路１１から出
力された信号は、久ロック抽出フィルタ１２に入力され
る。クロック抽出フィルタ１２では、中心周波数をｆｏ
に設定すること、タイミング偏差、離調などを考慮して
高い比帯域Ｑに設定することが必要である。ただし、比
帯域Ｑは、Ｇ　Ｈｚ領域においては実現可能な値に設定
しておけば良い、特に経年変化、温度特性等を考慮する
とタイミングタンクとしては弾性表面波フィルタ（ＳＡ
Ｗフィルタ）を用いることが望ましい。

いよ第１図の実施例において、ｆｏを４　Ｇ　Ｈｚ、Ｑ
を１００とする。クロック抽出フィルタ１２が基板材料
を水晶とした弾性表面波フィルタとすると、すだれ状電
極のストリップ幅とギャップを等しく選べば、ストリッ
プ幅“は約０．２μｍであるが、Ｑが１００であるから
、電極総数は１２０本程度で良い、このような電極パタ
ーンは通常のフォトエツチング技術で作成できる。

クロック抽出フィルタ１２で抽出された安定な特性を持
つｆｏのクロック信号は狭帯域増幅器５に加えられ、こ
こでｆｏクロック信号成分のみが選択（同調）増幅され
る。したがって、この狭帯域増幅器５の出力端における
ｆ０クロック信号では、信号伝送時と信号断時との信号
レベル差は大きくなっている。狭帯域増幅器５の出力信
号は、２分岐されてリミッタ増幅器６と広帯域増幅器１
４に入力される。このリミッタ増幅器６に入力されたク
ロック信号は、タイミング回路への入カバターン変動に
よる振幅変動を抑圧するなめに充分な信号レベルまで増
幅され、振幅がリミットされる。リミッタ増幅器６から
出力されたｆｏクロック信号は、２分岐され一方は遅延
回路１３に入力され、一定の遅延が与えられたのち論理
和回路１１に供給される。したがって、論理和回路１１
からは、遅延回路１３から入力された安定なｆｏクロッ
ク信号と入力端９に入力されな２値信号との論理和処理
を行った結果として必ずｆｏスペクトル成分を有する信
号が出力される。２分岐された他方の信号は、論理積回
路１６に入力され葛。

広帯域増幅器１４に入力されたクロック信号は、線形性
を保ちつつ充分な振幅レベルまで増幅され、ピーク値検
出回路１５に入力される。増幅されたクロック信号にお
いてはｆ０信号だけが増幅されているから、信号伝送時
と信号断時の振幅差はさらに大きくなっている。このピ
ーク値検出回路１５では、入力されたクロック信号の振
幅ピーク検波を行い、直流信号を生成し、この直流信号
を論理積回路１６に対して出力する。論理積回路１６で
はリミッタ増幅器６から入力されたクロック信号（Ａ）
とピーク値検出回路１５からの直流信号（Ｂ）との論理
積処理（Ｘ＝Ａ−Ｂ）を行いＡ＝１．Ｂ＝１のときだけ
に識別回路７に対して安定なタイミング信号（Ｘ）を出
力する。

通常、受信信号において同符号が連続した状態も考慮に
いれることが重要である。いま仮に“０”信号が連続し
て到来したとする。クロック抽出フィルタ１２の出力信
号はＶ＊ｅｘｐ　（−ｇｎ／Ｑ）の振幅特性となる（こ
こで、■＝タイミングタンクへの最大入力振幅、ｎ：ゼ
ロ符号連続数）、即ち、ゼロ符号の連続によって包絡線
状に振幅が減少してくる。したがって、もし論理和回路
１１がなく入力端９の信号を直接タイミングタンク入力
した場合、識別回路７へのタイミング信号Ｘが不安定な
ものとなり、通信システムとして誤りを生じる原因とな
る。

しかし、本発明のＰＣＭ信号受信装置におけるタイミン
グ抽出回路では論理和回路１１において、一定遅延を持
ちリミッタ増幅器６から出力された安定なｆ０クロック
信号と入力ＲＺ傷信号の論理和処理をおこないその結果
である出力信号がクロック抽出フィルタ１２に入力され
ているから、受信信号にゼロ連続が生じてもクロック抽
出フィルタ１２の出力では安定なｆｏクロック信号が得
られる。

このように、タイミング抽出回路の入力段において抽出
されたクロック信号と入力信号との論理和をとる形態と
することにより、高速Ｐ　ＣＭ信号伝送系のタイミング
抽出回路の実現性が低Ｑフィルタを用いても向上すると
ともに安定なタイミング信号を識別回路に対して供給す
ることができる。

また、ＰＣＭ信号受信装置にいては上述の同符号連続の
他に伝送信号がまったく断と成る状態も有り得る。この
場合、従来のタイミング抽出回路においては、リミッタ
増幅器がランダム雑音を増幅して識別回路を動作させ、
不要雑音を通信回線に送出する。

本実施例のＰＣＭ信号受信装置におけるタイミング抽出
回路においても、高利得のリミッタ増幅器６を有してい
て、タイミング抽出回路として帰還回路を構成している
から、伝送信号断時にはリミッタ増幅器６の出力信号Ａ
においてランダム雑音が発生する。

しかし、本実施例においては、ピーク値検出回路１５に
おいてクロック信号（狭帯域増幅器５において帯域外成
分は抑圧されている）のピーク値検波を行い、論理積回
路１６においてピーク値検出結果（Ｂ）とリミッタ増幅
器６から出力された信号（Ａ）との論理積処理（Ｘ＝Ａ
−Ｂ）を行うから、識別回路７に対してランダム雑音を
出力することはない。

なお、これまでの説明においては、受信信号の符号形式
がＲＺの場合について述べてきたが、ＮＲＺの場合にも
本発明は有効であり、第２図に示した従来例のごとく微
分口＃１６、両波整流回路７の非線形手段を経たのち、
第１図に破線で示す経路で入力ｔ！Ｍ９に接続すること
により同様の機能が得られる。

（発明の効果） このように本発明によれば、従来の装置より高い周波数
においても安定に作動し、Ｇ　ｂ　／　ｓという高速の
ＰＣＭ信号伝送系にも適用できるＰＣＭ信号受信装置の
実現性を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は従来のＰＣＭ信号受信装置の構成を示すブロック
図である。 １．９・・・入力端、８・・・出力端、２・・・微分回
路、３・・・両波整流回路、４・・・弾性表面波フィル
タ、５・・・狭帯域増幅器、６・・・リミッタ増幅器、
１１・・・論理和回路、１２・・・クロック抽出フィル
タ、１３・・・遅延回路、７・・・識別回路、１４・・
・広帯域増幅器、１５・・・ピーク値検出回路、１６・
・・論理積回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　受信信号を入力しこの受信信号に含まれるクロック成
   分を抽出してそのクロック信号に同期したタイミング信
   号を生成して出力するタイミング抽出回路と該タイミン
   グ信号に同期して前記受信信号に含まれるデータを識別
   する識別回路とを少なくとも有するＰＣＭ信号受信装置
   において、前記タイミング抽出回路が前記受信信号を一
   方の入力信号とする論理和回路と、この論理和回路の出
   力信号からクロック信号を抽出するクロック抽出フィル
   タと、このクロック抽出フィルタで抽出されたクロック
   信号を入力とする狭帯域増幅器と、この狭帯域増幅器の
   出力信号を増幅する広帯域増幅器と、この広帯域増幅器
   の出力信号のピーク値を検出する回路と、前記狭帯域増
   幅器の振幅を制限して増幅するリミッタ増幅器と、この
   リミッタ増幅器の出力信号の一部を取り出して一定の時
   間遅延を与えて前記論理和回路の他方の入力信号とする
   遅延回路と、前記リミッタ増幅器の出力信号と前記ピー
   ク値検出回路の出力信号との論理積処理を行い前記タイ
   ミング信号を生成する論理積回路とからなることを特徴
   とするＰＣＭ信号受信装置。