JPH03278634A - ディジタル伝送装置 - 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伝送系におけるディジタル伝送装置に間
し、特にＧ　ｂ　／　ｓ情報を伝送するディジタル伝送
装置に間する。

（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
テムの実現を可能とする為に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、音声の多種多線なサ
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ている
。このような広帯域情報通信ネットワークにおける基幹
伝送系の伝送容量は、分剖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、ＰＣＭ再生中継器のもつ基本的機能は、（１）等
化増幅による整形（ｒｅｓｈａｐｉｎｇ　）、（２）リ
タイミング（ｒｅｔｉｌｉｎ９）　　　＜　３　＞　ｇ
別再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔ　ｉｏｎ　）の３つの“Ｒ
”に大別される。

その一般的な構成は、第２図に示すように３つの基本的
機能を行う回路を持っている（参照：　“ＰＣＭ通信の
基礎と新技術”産報）。

第２図に示す従来のディジタル伝送装置には、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るが
、一般にＰＣＭ伝送装置の場合、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２０２が用いられる。

第３図は従来のタイミング抽出回路の構成を示すブロッ
ク図である。このタイミング抽出回路に入力する信号の
符号形式をＮＲＺ符号と仮定する。

ＮＲＺ符号やバイポーラ符号等の信号はその信号自体に
タイミング成分を保有しないから、一般に非線形タイミ
ング抽出法によりタイミング信号を抽出してクロック信
号を生成する。

第３図において、入力端子３０８に入力されたＮＲＺ信
号は微分回路３０１に入力し、該微分回路３０１におい
て符号変化点検出が行われる。両波整流回路３０２は微
分回Ｍ３０１から出力される信号を両波整流して基本タ
イミング成分すなわちｆｏ酸成分抽出する６両波整流回
路３０２から出力される信号はさらに共振回路（タイミ
ングタンク）に入力してｆＯ正弦波成分（クロック信号
）が抽出される。第３図に示すタイミング抽出回路にお
け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）３０３が用いられる（参照：　“表面波
デバイスとその応用”、日刊工業新聞社）、一方、入力
信号の符号形式がＲＺ符号の場合、信号自体にクロック
成分を有するから、第３図のタイミング抽出回路におい
ては、ＲＺ符号の入力信号を直接弾性表面波フィルタ３
０３に入力すると正弦波クロック信号が抽出される。

また、第２図の識別回路２０３はタイミング抽出回Ｆ！
＋２０２で抽出されたクロック信号を用いて。

受信された信号が１”であるか“０”であるかを識別す
る回路であり、誤り率特性等伝送特性に直接関係してい
る。この識別回路２０３にはクロック信号の周波数、即
ち伝送路のデータ速度と同じ動作速度が要求される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のディジタル伝送装置で
はタイミング抽出回路のタイミングタンクとして弾性表
面波フィルタを用いており、ＧＨ２領域のｆＯ酸成分ク
ロック信号を直接生成する形式では、弾性表面波フィル
タの微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伝送装置の生産性の
９下にもつながるという欠点があった。

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Ｖと電極ピ
ッチＬによって決りｆ＝Ｖ／Ｌとなる。従うて、励振周
波数がＧＨｚ領域の場合、一般的に表面波伝搬速度が３
　Ｘ　１０　’　　（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、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、材料として水晶基盤を用い
て０，２μｍであり、そのｔ極長は４００μｍである（
参照：“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）。このような電
極幅を精度よく加工するためには、ホトエツチングやレ
ーザ加工等の加工技術では限界が生じるから、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
おけるディジタル伝送装置のタイミング抽出回路が実現
できなくなるという大きな問題があった。

さらに伝送容量の増大に伴い識別回路の動作速度にも高
速性が要求され、中規模レベルの集積度をもつ識別回路
のＩＣ化、製品化にも難度が増大し、ひいては伝送装置
の価格高騰にもつながるという問題があった。

このように、従来のディジタル伝送装置には解決すべき
課題があった。

（課題を解決するための手段） 本発明のディジタル伝送装置は、 少なくともタイミング抽出機能と識別機能を有するディ
ジタル伝送装置であって、 入力信号から基本タイミング成分を抽出する第１のタイ
ミング抽出フィルタと、該第１のタイミング抽出フィル
タから出力される基本タイミング信号を１／Ｎ（Ｎは自
然数）に分周する分周回路と、該分周回路から出力され
る１／Ｎ基本タイミング信号と基準信号との論理和処理
を行う論理和回路と、該論理和回路の出力信号から位相
の揃っな１／Ｎタイミング信号を抽出する第２のタイミ
ング抽出フィルタと、該第２のタイミング抽出フィルタ
で抽出された１／Ｎタイミング信号を入力してｌ／Ｎタ
イミンク信号の周波数成分のみ増幅する狭帯域増幅器と
、該狭帯域増幅器から出力される信号を増幅する広帯域
増幅器と、該広帯域増幅器から出力される信号の振幅ピ
ーク検波を行うピーク値検出回路と、前記狭帯域増幅器
から出力される信号を振幅リミット増幅するリミッタ増
幅器と、該リミッタ増幅器から出力される信号を受けて
前記第２のタイミング抽出フィルタがら出力される１／
Ｎタイミング信号と同じ周波数でありそれぞれの位相が
１／ＮずつずれたＮ＋２個のクロック信号を生成するク
ロック生成回路と、該クロック生成回路から出力される
Ｎ＋１番目のクロック信号に一定の遅延時間を与えて前
記基準信号として前記論理和回路に供給する遅延回路と
、前記入力信号と前記クロック生成回路から出力される
Ｎ番目までのそれぞれの１／Ｎ周波数のクロック信号、
とを入力して該１／Ｎ周波数のクロック信号で前記入力
信号をラッチして前記入力信号の識別をそれぞれ行うＮ
個のラッチ回路と、該Ｎ個のラッチ回路からそれぞれ出
力される信号の多重化処理を前記クロ・ｙり生成回路が
ら出力されるＮ＋２番目のクロック信号を用いて行う多
重化回路と、該多重化回路から出力される信号の歪を補
償して出力する低域通過特性を有する等止器と、該等化
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
理積処理を行う論理積回路とから構成されることを特徴
とする。

（作用） 入力信号から粗いタイミング成分を第１のタイミング抽
出フィルタにより抽出し、その粗いタイミング成分を１
／Ｎの周波数領域に分周した後、高安定なタイミングタ
ンクである第２のタイミング抽出フィルタにより１／Ｎ
タイミング信号を生成し、その１／Ｎタイミング信号が
らＮ　−１−２個のクロック信号をクロック生成回路で
生成し、Ｎ個のラッチ回路は入力信号と前記Ｎ番目まで
のそれぞれのクロック信号を入力し各々１／Ｎ周波数で
あるクロック信号で識別した結果の信号を出力し、該Ｎ
個の出力信号の多重化を多重化回路で行い識別再生信号
とし、さらに狭帯域増幅器の出力信号のピーク値検出を
ピーク値検出回路で行い、その出力信号と前記識別再生
信号との論理積処理を行う構成をとることにより、ＧＨ
ｚ領域におけるタイミング抽出回路の実現性を向上させ
ると共に、同符号連続に対して耐力のあるタイミング抽
出回路を実現することができ、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出力を防止
することができ、通信システム性能の向上を図ることが
できる。

（実施例） 次に、本発明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のディジタル伝送装置の構成
を示すブロック図である０本実施例における入力信号の
符号形式をＲＺ（リターン　トクゼロ）符号と仮定する
。

入力端子１０１に入力したＲＺ傷信号、増幅器１０２で
充分に増幅されたのちラッチ回路１１３１１４とタイミ
ング抽出フィルタ１０３とに入力する。このタイミング
抽出フィルタ１０３は、入力したＲＺ傷信号らその周波
数ｆＯに同期したタイミング信号を粗い精度で抽出する
。したがってこのタイミング抽出フィルタ１０３に用い
るタイミングタンクとしては、タイミングジッタ量とし
て影響のない程度のクロック信号を抽出できる比帯域Ｑ
を有するフィルタでよい（比帯域Ｑはおよそ５００以下
）。タイミング抽出フィルタ１０３で抽出された粗いｆ
Ｏ酸成分タイミング信号は分周回路１０４において任意
の分周比Ｎでカウントダウンされる。この分周回路１０
４の分周比は、高いＱのタイミングタンクが実現できる
領域まで分周する比率を任意に選択することができる。

本実施例における分周比は２である。分周回路１０４で
１／２に分周されたタイミング信号ｆＯ／２は、論理和
回路１０５に入力する。この論理和回路１０５は、遅延
回路１１２から出力される信号と分周回路１０４から出
力される信号との論理和処理を行い、その論理和信号を
出力する。いま、時間過程として初期を仮定すると、遅
延回路１１２からの信号は無信号であるからこの論理和
回路１０５の出力信号としては、分周回路１０４から出
力された信号成分が支配的となったｆＯ／２成分の信号
が出力される。論理和回路１０５の出力信号は、タイミ
ング抽出フィルタ１０６に入力する。このタイミング抽
出フィルタ１０６は論理相同１１０５の出力信号から位
相の揃った１／２タイミング信号を抽出するなめに、中
心周波数を、ｆＯ／２に設定すること、タイミング偏差
、１１６などを考慮し、てその比帯域Ｑを高い値に設定
する必要がある。特に経年変化、温度特性等を考慮する
とタイミング抽出フィルタ１０６のタイミングタンクと
しては弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）を用いる
ことが望ましい。

いま仮に第１図において、ｆＯを４ＧＨｚ、分周回路１
０４の分周比を８とすると、分周口１ｆ０４から出力さ
れる信号は５００ＭＨｚとなる。

ここでタイミング抽出フィルタ１０６を水晶を材料とし
た弾性表面波フィルタとすると、弾性表面波波長は約６
．３μｍである。すだれ状電極のストリップ幅とギャッ
プを等しく選ぶと、ストリップ幅は約１．６μｍであり
、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。

タイミング抽出フィルタ１０６で抽出された安定な特性
をもつｆＯ／２のタイミング信号は、狭帯域増幅器１０
７においてｆ　Ｏ／２信号成分のみが選択（同調）増幅
される。したがって、狭帯域増幅器１０７の出力端にお
けるｆ　０７２クロック信号は、信号伝送時と信号断時
の信号レベル差が大きくなっている。狭帯域増幅器１０
７の出力信号は、２分岐されてリミッタ増幅器１１０と
広帯域増幅器１０８に入力する。このリミッタ増幅器１
１０に入力したｆＯ／２クロック信号は、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、振幅リミットされる。

リミッタ増幅器１１０の出力信号は、クロック生成口路
１１１に供給される。このクロック生成回Ｎ１１ｌは入
力された信号から、分周比数＋２即ち４個の各々の位相
がＴ／２（Ｔ：１周期の時間）ずれたクロック信号を生
成し、１番目と２番目の信号はそれぞれう・ｙ子回路１
１３，１１４に入力する。また３番目の信号は、遅延回
路１１２に入力され一定の遅延が与えられたのち論理利
口Ｍ１０５に供給される。４番目の信号は多重化回路１
１５に出力される。したがって、論理和回路１０５の出
力信号としては、遅延回路１１２から出力された安定な
ｆＯ／２クロック信号とタイミング抽出フィルタ１０３
からの粗いｆＯ酸成分タイミング信号を１／２分周した
信号との論理和処理を行った結果としてのｆＯ／２クロ
ック信号が出力される。なお第１図では、分周比Ｎ＝２
を例に取りその構成を示している。

広帯域増幅器１０８に入力したクロック信号は、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１０９に出力される。増幅されたクロック信号は
ｆＯ／２成分の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１０９は、入力したクロック信号の
振幅ピーク検波を行い、検波結果の直流信号を論理Ｗｔ
回路１１７に対して出力する。

通常、ディジタル伝送装置への入力信号とじて同符号が
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なとする。するとタイミ
ング抽出フィルタ１０３の出力信号はＶネｅｘｐ（−π
ｎ　／　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１０５がなくタイミング抽
出フィルタ１０３の出力信号を分周回路１０４に入力し
分周回路１０４の出力信号をタイミング抽出フィルタ１
０６に直接入力した場合、その信号の振幅値が分周回路
１０４の最小入力レベル以下となったとき分周回路１０
４の出力は無出力となり、タイミング抽出フィルタ１０
６の出力も無出力となって、結果的にラッチ回路１１３
゜１１４へのクロック信号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、本発明のディジタル伝送装置におけるタイミン
グ抽出回路では、論理和回路１０５において、一定遅延
を持った安定なｆｏ／Ｎのタイミング信号と分周回路１
０４の出力信号との論理和処理をおこないその結果であ
る出力信号がタイミング抽出フィルタ１０６に入力され
ているから、ディジタル伝送装置への入力信号にゼロ連
続が生じてもラッチ回路１１３，１１４にたいして安定
なｆＯ／Ｎクロック信号が供給することができる。

これまでの説明においては、入力信号の符号形式がＲＺ
符号の場合について述べてきたが、ＮＲＺ符号の場合に
も本発明は有効であり、第３図に示した従来のタイミン
グ抽出回路のごとく微分回路３０１、両波整流回路３０
２の非線形手段を経たのち、第１図のタイミング抽出フ
ィルタ１０３に入力することにより同様の機能が得られ
る。

ラッチ回路１１３．１１４は各々入力された入力信号を
クロック生成回路１１１からそれぞれ出力されたクロッ
ク信号によりラッチして出力する。

従ってこの段階で入力信号は識別処理が行われたことに
なり、その結果として２個の並列データに変換される。

このラッチ回路１１３，１１４の出力信号は多重化回路
１１５で１つの信号に多重化された後、ｆＯ／２の低域
通過特性を有する等止器１１６を経て論理積回路１１７
に出力される。

したがって、この段階で識別されたあと並列に展開され
た入力信号は、元の直列信号に変換された信号となり、
更に識別再生された信号となっている。論理積回路１１
７は、等止器１１６から出力された入力信号（Ａ）とピ
ーク値検出回路１０９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のときのみ
出力端子１１８に対して安定な信号（Ｘ）を出力する。

このように、タイミング抽出を行うために必要な高い比
帯域Ｑの弾性表面波フィルタを、１／２分周比の領域で
用いる形態とすることにより、高速ＰＣＭ信号伝送系の
タイミング抽出回路の実現性が向上するとともに安定な
りロック信号で識別動作を行う識別回路が実現できる。

しかし、ディジタル伝送装置においては前述の同符号連
続の他に入力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６本発明のディジタ
ル伝送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１１０を有しているが、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、入力信
号断時におけるリミッタ増幅器１１０の出力信号におい
てランダム雑音が発生する。しがし本発明においては、
ピーク値検出回路１０９においてクロック信号（狭帯域
増幅器１０７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１１７においてピーク
値検出結果（Ｂ）と等花器１１６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、通信回
線に対してランダムｍ音を出力することはない（発明の
効果） このように本発明によれば、Ｇｂｐｓクラスの高速ＰＣ
Ｍ信号伝送系におけるタイミング抽出回路および識別回
路を実現することができるから、Ｇｂｐｓクラスの高速
ＰＣＭ信号伝送系におけるディジタル伝送装置を実現す
ることができる。

【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図は従来のディジタル伝送装置の構成を示すブロック
図、第３図は従来のディジタル伝送装置のタイミング抽
出回路の構成を示すブロック図である。 １０１．３０８−・・入力端子、１０２，２０１−・・
増幅器、１０３，１０６・・・タイミング抽出フィルタ
、１０４・・・分周回路、１０５・・・論理和回路、１
０７．３０４・・・狭帯域増幅器、１０８・・・広帯域
増幅器、１０９・・・ピーク値検出回路、１１０．３０
５・・・リミッタ増幅器、１１１・・・クロック生成回
路、１１２・・・遅延回路、１１３．１１４・・・ラッ
チ回路、１１５・・・多重化回路、１１６・・・等花器
、１１７・・・論理積回路、１１８，３０９・・・出力
端子、２０２・・・タイミング抽出回路、２０３・・・
識別回路、３゜１・・・微分回路、３０２・・・両波整
流回路、３０３・・・弾性表面波フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくともタイミング抽出機能と識別機能を有するディ
   ジタル伝送装置において、 入力信号から基本タイミング成分を抽出する第１のタイ
   ミング抽出フィルタと、該第１のタイミング抽出フィル
   タから出力される基本タイミング信号を１／Ｎ（Ｎは自
   然数）に分周する分周回路と、該分周回路から出力され
   る１／Ｎ基本タイミング信号と基準信号との論理和処理
   を行う論理和回路と、該論理和回路の出力信号から位相
   の揃った１／Ｎタイミング信号を抽出する第２のタイミ
   ング抽出フィルタと、該第２のタイミング抽出フィルタ
   で抽出された１／Ｎタイミング信号を入力して１／Ｎタ
   イミング信号の周波数成分のみ増幅する狭帯域増幅器と
   、該狭帯域増幅器から出力される信号を増幅する広帯域
   増幅器と、該広帯域増幅器から出力される信号の振幅ピ
   ーク検波を行うピーク値検出回路と、前記狭帯域増幅器
   から出力される信号を振幅リミット増幅するリミッタ増
   幅器と、該リミッタ増幅器から出力される信号を受けて
   前記第２のタイミング抽出フィルタから出力される１／
   Ｎタイミング信号と同じ周波数でありそれぞれの位相が
   １／ＮずつずれたＮ＋２個のクロック信号を生成するク
   ロック生成回路と、該クロック生成回路から出力される
   Ｎ＋１番目のクロック信号に一定の遅延時間を与えて前
   記基準信号として前記論理和回路に供給する遅延回路と
   、前記入力信号と前記クロック生成回路から出力される
   Ｎ番目までのそれぞれの１／Ｎ周波数のクロック信号と
   を入力して該１／Ｎ周波数のクロック信号で前記入力信
   号をラッチして前記入力信号の識別をそれぞれ行うＮ個
   のラッチ回路と、該Ｎ個のラッチ回路からそれぞれ出力
   される信号の多重化処理を前記クロック生成回路から出
   力されるＮ＋２番目のクロック信号を用いて行う多重化
   回路と、該多重化回路から出力される信号の歪を補償し
   て出力する低域通過特性を有する等化器と、該等化器の
   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
   処理を行う論理積回路とから構成されることを特徴とす
   るディジタル伝送装置。