JPH033533A - 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信号受信装置に関し、特に、Ｇ　ｂ　
／　ｓという高速の伝送情報を受信する受信装置におけ
るタイミング抽出回路のの向上を図ったＰＣＭ信号受信
装置に関するものである。

（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、
特に画像、データ、音声の多種多様なサービスを行なう
広帯域情報通信ネットワークの実現のためには光伝送装
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
しい識別を行な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Ｐ　ＣＭ
　写生中継の場合、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信号受信装置のブロック組成図で
ある。入力１ス号の符号形式が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、一般的にこれら符号を
受信する装置では、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図において、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なわ
れ、両波整流回路３において両波整流をすることにより
ｆＯ酸成分抽出される４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ｆＯ正弦
波成分（クロック信号）を抽出する。この共振回路とし
ては、タイミング偏差が重要な特性として重視されるた
め、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（“表面波デバイスとその応用パ、日刊工
業新聞社）０弾性表面波フィルタ４で抽出されたタイミ
ング信号は狭帯域増幅器５においてｆＯタイミング信号
成分のみが選択増幅され、リミッタ増幅器６に入力され
る。リミッタ増幅器６に入力されたタイミング信号は、
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ため、図において入力された信号９
は直接弾性表面波フィルタ４に印加されて正弦波クロッ
ク信号が抽出される。

（発明が解決しようとする課題） このように従来のＰＣＭ信号受信装置は、タイミング抽
出回路、すなわち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、Ｇ　Ｈｚ領域のｆＯ酸成分クロッ
ク信号を生成する。ところが、このような方式のタイミ
ング抽出回路では、弾性表面波フィルタの微細加工上の
制限から使用できる周波数領域に限界が生じるとともに
、プロセス上の歩留まりが低下する。また、その従来の
タイミング抽出回路を用いたＰＣＭ信号受信器の生産性
の低下にもつながる。更に、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
いう大きな問題があった。

即ち、弾性表面波フィルタにおいて励振される表面波の
基本周波数では、材召の表面波伝搬速度Ｖと電極ピッチ
Ｌによって決まりｆ＝Ｖ／Ｌとなる。従って、励振周波
数がＧ　Ｈｚ領域の場合、般的に表面波伝！ｍ速度が３
Ｘ１０’　　（ｍ／ｓ）であることから、電極幅が１μ
ｍ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
、電極長として４００μｍである（“ＪＧｂｐｓ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）。また一般的に得られる比帯域Ｑは電極の
数に比例している。したがってＱ−８００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“Ｏ″信号連続して到来し
たとする。タイミング抽出フィルタの出力信−号は■ネ
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。

このような電極幅を数多くそれも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Ｇ　ｂ　ｐ　ｓ領域におけるｐｃＭｉ号受信
器のタイミング抽出回路が実現できなくなる。このよう
に、従来のタイミング抽出回路には、扱う周波数の高域
限界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ために、本発明によるＰＣＭ信号
受信装置は、受信信号を入力しクロック信号を出力する
タンク回路を僅えたタイミング抽出回路と識別回路を少
なくとも有するＰＣＭ（８号受信装置において、前記受
信信号を一方の入力信号とする論理和回路と、前記論理
和回路の出力信号から安定なタイミング信号を抽出する
タイミング抽出フィルタと、前記タイミング抽出フィル
タで抽出されたタイミング信号入力とする狭帯域増幅器
と、前記狭帯域増幅器の出力信号が広帯域増幅器を介し
て入力され、ピーク値を検出するピーク値検出回路と、
前記狭帯域増幅器の出力信号を入力するリミッタ増幅器
と、前記リミッタ増幅器の出力信号を一定時間遅延して
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を入力とする前記識別回路
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
積処理を行なう論理積回路とを備えて成る。

（作用） 上述本発明では、ＰＣＭ信号受信装置におけるタイミン
グ抽出回路の入力段に論理和回路を設け、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を用いて
タイミング信号抽出をした後、そのタイミング抽出信号
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、一方を識別回路へ他方の信号をある一定の遅延時
間を有する遅延回路を介して論理和回路に入力しタイミ
ング回路への入力信号との論理和処理を行なう。

さらに狭帯域増幅器の出力信号のピーク値検出を行ない
、識別回路の出力信号との論理積処理を行なっている。

その結果、ＧＨｚ領域におけるタイミング抽出回路の実
現性を向上させることができるとともに、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
するランダム雑音による識別回路出力点での不要雑音の
発生を防止することができ、通１ｇ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受信装置のブロ
ック構成図である。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　トウ　ゼロ）符号
を仮定する。

入力端９に入力されな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信号との論理和処理を行ない、出力信号を発生す
る。いま、時間過程として初期を仮定すると、遅延回ｆ
ｌＰｔ１３からの信号は無信号であるためこの論理和回
路１３の出力信号としては、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、タイミング抽出
フィルタ１２に入力される。タイミング抽出フィルタ１
２の中心周波数は、ｆＯに設定すること、タイミング閤
差、離調などを考慮すると高い比＠域Ｑに設定する必要
があるがＧＨｚ領域においては実現可能なＱ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（ＳＡＷフィルタ）を用
いることがＩｔしい。

いま第１図において、ｆＯを４ＧＨｚ、Ｑを１００とす
ると、タイミング抽出フィルタ１２を水晶を材料とした
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であるため、電極総数として
は１２０本程本捏良く、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１２で抽出された安定な特性を
持つｆｏのタロツク信号は、狭帯域増幅器５においてｆ
Ｏタイミング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ｆＯ
ツクック信号は、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１４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
するた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６からの出力されたｆＯツクック信号は
、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の出力信号としては、遅延
回路１３から入力された安定なｆＯツクック信号と入力
＠９に入力された２値信号との論理和処理を行なった結
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、識別回Ｉ？８７に対
して識別クロック信号として入力される。

広帯域増幅器１４に入力されたタロツク信号は、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はｆ
Ｏ信号だけが増幅されているため、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
検波を行ない、直流信号を論理積回ＦＲ１１６に対して
出力する。

識別回路７では、リミッタ増幅器６より入力されたクロ
ック信号によって入力端９の受信波形をサンプリングし
、識別結果として論理積回１？８１６に出力信号Ａを出
力する。論理積回路１６では識別回路７から入力された
データ信号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）を行ないＡ＝１．Ｂ＝
１のときのみ識別回路７で識別再生された信号Ａを出力
端８に出力する。

通常、受信信号として同符号が連続した場合も考慮に入
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。タイミング抽出フィルタ１２の出力
信号はｖ＊ｅｘｐ（−πｎ／Ｑ）の振幅特性となる（こ
こで、Ｖ：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かなく入力端
９の信号を直接タイミングタンクに入力した場合、識別
回路７へのタイミング信号Ｘが不安定なものになり、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ｆＯタイミン
グ信号と入力ＲＺ信−号との論理和処理を行ない、その
結果である出力信号がタイミング抽出フィルタ１２に入
力されているため、受信信号にゼロ連続が生じてもタイ
ミング抽出フィルタ１２の出力では安定なｆＯツクック
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
されたタイミング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　（ｇ号伝送系のタイ
ミング抽出回路の実現性が低Ｑフィ７レタを用いても向
上するとともに安定なりロック信号を識別回路に対して
供給することができる。

また、ＰＣＭ信号受信装置においては、−Ｆ述の同符号
連続の他に伝送信号が全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ｆ”ｌ　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。

本発明のＰＣＭ信号受信装置におけるタイミング抽出回
路においてら、高利得のリミッタ増幅器６を有し、タイ
ミング抽出回路として帰還回路を構成しているため、伝
送信号断時におけるリミッタ増幅器６の出力信号におい
てランダム雑音を発生ずる。しかし、本発明においては
、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−
り値検波を行ない、論理積回路１６においてピーク値検
出結果Ｂと識別回路７から出力された信号へとの論理積
処理（Ｘ＝Ａ−Ｂ）を行なうため、仮に識別回路７のタ
ロツク信号としてランタム雑音が入力され、識別回路７
から不要雑音が出力されても出力端８に対して不要雑音
を出力することはない。

これまでの説明においては、受信信号の符号形式か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回路
６、両波整流回路７の非線形手段を経たのち、第１図の
入力端９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るタイミング抽出回路を用いれば
、弾性表面波フィルタに求められる加工精度が緩和され
るから、扱う周波数の高域限界が拡大し、高速ＰＣＭ信
号伝送系におけるタイミング抽出回路の実現性を著しく
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を示す構成ブロック図、第２
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。 １．９・・・入力端、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、７・・・識別回路
、８・・・出力ｆｌｌ、１１・・・論理和回路、１２・
・・タイミング抽出フィルタ、１３・・・遅延回路、１
４・・・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. 　受信信号を入力しクロック信号を出力するタンク回路
   を備えたタイミング抽出回路と識別回路を少なくとも有
   するＰＣＭ信号受信装置において、前記受信信号を一方
   の入力信号とする論理和回路と、前記論理和回路の出力
   信号から安定なタイミング信号を抽出するタイミング抽
   出フィルタと、前記タイミング抽出フィルタで抽出され
   たタイミング信号を入力とする狭帯域増幅器と、前記狭
   帯域増幅器の出力信号が広帯域増幅器を介して入力され
   、ピーク値を検出するピーク値検出回路と、前記狭帯域
   増幅器の出力信号を入力するリミッタ増幅器と、前記リ
   ミッタ増幅器の出力信号を一定時間遅延して前記論理和
   回路の他方の入力信号とする遅延回路と、前記リミッタ
   増幅器の出力信号を入力とする前記識別回路の出力信号
   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
   なう論理積回路とを備えて成ることを特徴とするＰＣＭ
   信号受信装置。