JPH06204882A - データ転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信光量や受光素子の特性に影響されずに受
信信号からデータに対応するクロックを抽出できるデー
タ転送装置を提供する。 【構成】 送信データをマンチェスタコード化して送受
信するデータ転送装置において、送信装置１は送信デー
タの前に２ビット以上の「０」データを挿入したデータ
をマンチェスタコード化したフレームを、フレームとフ
レームとの間に２ビット長以上の無信号期間を設けて光
ファイバ３を介して受信装置２に送出する。受信装置２
において、歪補正装置４は受信信号の無信号期間に続く
２ビットの「０」データにおける波形の形状をハイレベ
ルの時間幅で検出し、時間幅が所定幅以上か、所定幅以
下になって歪んでいる場合は、所定幅以上であればデー
タが「１」から「０」に遷移するときの抽出クロックの
立ち下がり、所定幅以下であればデータが「０」から
「１」に遷移するときの抽出クロックの立ち下がりを早
めるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバーによりシリ
アルデータを高速転送するデータ転送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバーを用いたデータ伝送
が広く活用されているが、その波形歪が課題である。

【０００３】以下、従来の光ファイバーによりシリアル
データを高速に転送するデータ転送装置について説明す
る。従来のデータ転送装置において、送信データをコー
ド化し、そのシリアルデータによりレーザ光を輝度変調
して伝送する。この場合に使用されるコードにはマンチ
ェスタコードが広く用いられ、波形伝送における直流分
の変動をなくするとともに、データ誤りの削減を図って
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のデー
タ転送装置においては、その波形の再現性が重要であ
り、その波形は送信装置における発光部の光量と受信装
置における受光部の特性に依存し、受信信号の波形が歪
んでハイレベルまたはローレベルの時間長が所定の送信
波形と異なる場合には送信データを読み出すための基準
となるクロックが正しく抽出できない場合が発生する。
したがって、受信装置で前記クロックが正しく抽出でき
るように送信装置における発光部の光量と受信装置にお
ける受光部のスレシュホールドレベルを調整したり、転
送周波数を選択することによりデータ転送を行ってい
る。しかし、発光部の光量や受光部のスレッシュホール
ドレベルは温度や電源電圧の変動によって変化するた
め、装置を設置する環境の制限や光量の調整が困難であ
るという問題がある。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するもので、発
光部の光量や受光素子の特性に影響されずにデータの送
受信を完全にできるデータ転送装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、マンチェスタコード化したシリアルデー
タを光信号に変換して光ファイバーで送受信するデータ
転送装置において、送信データがある場合は２ビット以
上の連続した「０」データを送信データ本体の前に送信
するとともに送信データ本体の後に少なくとも２ビット
長に相当する期間は出力信号を無信号に固定して送信
し、送信データがない場合は出力信号を無信号に固定し
て出力する送信装置と、受信装置において２ビット以上
の無信号の後に最初に検出した「０」データのハイレベ
ルの時間幅を計測し、ハイレベルの時間幅が所定の時間
幅に対して長い場合は以降の受信信号のデータが「１」
から「０」に変化するとき、受信信号から抽出した基準
クロックの立ち下がりを早め、また、２ビット以上の無
信号の後に最初に検出した「０」データのハイレベルの
時間幅が前記所定の時間幅に対して短い場合は、以降の
受信信号のデータが「０」から「１」に変化するとき、
受信信号から抽出した基準クロックの立ち下がりを早め
るようにする波形歪補正装置とを備えたデータ転送装置
である。

【０００７】

【作用】本発明は上記の構成において、送信装置は２ビ
ット以上の連続した「０」データを送信データ本体の前
に送信し、また送信データ本体の後に少なくとも２ビッ
トに相当する期間はスペースとしてデータのない無信号
に固定し、また、送信するデータが無い場合は無信号に
固定して送出する。このスペースの後の２ビット以上の
「０」データが波形歪を検出するための参照信号とな
る。

【０００８】受信装置は歪補正装置によって最初の２ビ
ットの「０」データの波形が所定の波形であるか否かを
波形のハイレベル時間長で検出し、ハイレベル時間長が
所定の時間長より長いか短いかに対応して受信信号から
抽出作成するクロックの立ち下がりをデータの「１」か
ら「０」、または「０」から「１」への遷移点で早める
ことによりマンチェスタ電気信号の遷移に対応したクロ
ックを生成する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のデータ転送装置の一実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本実施例の
構成を示すブロック図である。図において、送信装置１
はパラレルデータをマンチェスタコードのシリアルデー
タに変換し、その電気信号を光信号に変換して光ファイ
バー３に出力する。光ファイバー３は送信装置１が出力
する光信号を受信装置２に転送する。受信装置２は光フ
ァイバー３の光信号を受信して電気信号に変換する。こ
の受信動作において、マンチェスタコードのパルス幅が
受信装置２における受光素子の伝達特性により変化し、
パルス幅歪となって送信データの正常な復元を阻害す
る。本発明においては、このパルス幅歪を補正するため
に、受信装置２は歪補正装置４によって歪の発生の仕方
を受信信号の最初の２個の「０」データの波形パターン
から推定し、その波形パターンを基にしてそれ以後に受
信した信号の歪を取り去り、送信したシリアルデータを
パラレルデータに変更する。

【００１０】まず、本発明における送信装置１が送信す
るデータコードの生成について説明する。図２は送信装
置１の構成を示すブロック図である。なお、本実施例に
おいては、データ「０」を「０１」に変換し、データ
「１」を「１０」に変換するマンチェスタコードを用
い、無信号であるスペースは信号をローレベルに固定す
るとして説明する。図２において、タイミング制御部７
は外部からのクロック信号ＣＬＫ２のタイミングで送信
データのマンチェスタコード化動作を制御する。フリッ
プフロップ５はタイミング制御部７が出力する書き込み
指令信号であるＬＤ信号を入力して、送信データを発生
する外部装置（図示せず）に書き込み許可信号であるＷ
Ｅ信号を出力し、外部からの書き込み信号であるＷＲ信
号を入力してＷＥ信号をクリアする。実施例ではＬＤ信
号の立ち下がりでＷＥ信号をローレベルにし、外部装置
に対して送信するデータであるＤＡＴＡをデータ一時記
憶部８に書き込ませる。外部装置はＷＥ信号のローレベ
ルを検出し、送信データが存在する場合は送信データを
送信データ一時記憶部８に書き込む。書き込みが終了す
るとＷＲ信号をハイレベルとし、ＷＥ信号はＷＲ信号で
クリアされてハイレベルになり、以降のデータの書き込
みを禁止する。

【００１１】図３は上記の過程で送信データ記憶部８に
記憶されたデータをコード化する動作を示すタイミング
チャートである。送信データ一時記憶部８に記憶されて
いるデータとパリティビット発生回路９が発生するパリ
ティビットデータとがシフトレジスタ１０に入力され、
クロックＣＬＫ２を２分周したシフトクロックＸ０のタ
イミングによりシリアルデータＳＤとして順次マンチェ
スタコード発生器１１に出力される。マンチェスタコー
ド発生器１１はシフトレジスタ１０が出力するシリアル
データＳＤとシフトクロックＸ０との排他的論理和によ
りＭＤＣ１信号を生成する。このＭＤＣ１信号はマンチ
ェスタコードの形式を備えるが、シリアルデータＳＤと
シフトクロックＸ０の間のタイミングずれのため、図３
に示したようにＭＣＤ１信号の黒く塗った部分のような
スパイク状のノイズが混入する。これを取り除くため、
基準クロックＣＬＫ２を反転したＮＣＬＫの立ち上がり
でＭＣＤ１信号をフリップフロップ１２でサンプリング
することによりノイズが混入しないマンチェスタ電気信
号ＭＣＤ２を生成する。発光素子１３はマンチェスタ電
気信号ＭＣＤ２を入力して光信号に変換したマンチェス
タ光信号ＭＣＤ３を出力する。

【００１２】図４は送信データの１つのブロックである
フレームの構成を示す模式図である。図において、デー
タＡ０〜Ａ３とＤ０〜ＤＦが送信するデータであり、Ｐ
１およびＰ２はデータＤ０〜ＤＦに対応するパリティビ
ットである。このパリティビットはパリティビット発生
回路９により生成される。これらのデータに先行して２
ビットの「０」データを設ける。この「０」データはシ
フトレジスタ１０が出力するＳＤデータの前に２ビット
の「０」データを挿入することによって実現する。な
お、実施例ではフレームのビット数は「０」データを含
めて２４ビットとしている。また、フレームとフレーム
との間に２ビット長の無信号状態のスペースを挿入す
る。実施例では無信号状態はマンチェスタコード発生器
１１の出力信号をローレベルに固定して実現する。これ
ら「０」データとスペースの挿入はマンチェスタコード
発生器１１とカウンタ６とにより実行する。ＬＤ信号が
ハイレベルになってコード発生動作に移行すると、カウ
ンタ６はクロックＣＬＫ２の計数を開始して、データ数
に対応するカウントデータＸ０〜Ｘ５をタイミング制御
部７に出力する。クロックＣＬＫ２はデータ転送周波数
の２倍のクロックであるので、データ量が２４ビットの
場合は４８カウントが１フレームに対応し、２ビット長
のスペースを含めると５０カウントが１単位となる。マ
ンチェスタコード発生器１１はカウントデータＸ０によ
り最初の２ビット期間だけ「０」データを入力し、その
のちＳＤ信号をシフトレジスタ１０から順次入力してマ
ンチェスタコード化する。また、タイミング制御部７は
カウントデータＸ０〜Ｘ５を入力し、カウント値が４９
と５０の期間はコード発生動作を停止させるＣＭ信号を
ローレベルにしてコード出力をローレベルに固定して２
ビット長のスペースを挿入する。

【００１３】以下、受信装置２について図面を参照しな
がら説明する。図５は受信装置２の構成を示すブロック
図である。また、図６は波形歪０パーセント、すなわち
受信信号の波形のハイレベルの時間幅が所定値である場
合に受信信号からシフトクロックを抽出する動作を示す
タイミングチャートであり、この所定の時間幅は一般的
に１データにおけるハイレベルとローレベルの幅が等し
くなるように設定されると考えてよい。図７は波形歪＋
５０パーセントの場合、すなわち受信信号の波形のハイ
レベルの時間幅が所定時間幅の１．５倍である場合に受
信信号からシフトクロックを抽出する動作を示すタイミ
ングチャート、図８は波形歪−５０パーセント、すなわ
ち受信信号の波形のハイレベルの時間幅が所定の時間幅
の１／２である場合に受信信号からシフトクロックを抽
出する動作を示すタイミングチャートである。

【００１４】図５において、受信装置は外部からクロッ
クＣＬＫ８を与えられ、そのタイミングにより動作す
る。実施例ではクロックＣＬＫ８はデータの転送周波数
の８倍の周波数のクロックとしている。受信装置の受光
素子１４がマンチェスタ光信号ＭＣＤ３を入力し、マン
チェスタ電気信号ＭＣＤ４に変換して歪補正装置４に入
力する。歪補正装置４はクロックＣＬＫ８のタイミング
に従ってマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４からシフトクロ
ックＤＣを抽出するとともにマンチェスタ電気信号ＭＣ
Ｄ６を出力するものである。また、ＷＲ１ＴＥ発生回路
１８はシフトクロックＤＣがハイレベルである期間は１
６進値の「Ｆ」を設定され、シフトクロックＤＣがロー
レベルになった時点からクロックＣＬＫ８に従ってカウ
ントダウンする内部カウンタを備え、シフトクロックの
ローレベルが所定時間以上継続するとき、シフトレジス
タ１７のシフト動作を制御する信号Ｃ１と、歪補正装置
４の補正動作を制御する信号Ｃ２と、外部の記憶装置
（図示せず）に再生した受信データの書き込みを許可す
るＷＲ信号とを出力する。

【００１５】実施例においては図６、図７および図８に
示したように前記カウンタのカウント値ＣＯＵＮＴが
「Ｂ」になった時点で信号Ｃ１をローレベルとしてシフ
トレジスタ１７のシフト動作を禁止するとともに、カウ
ント値ＣＯＵＮＴが「Ａ」になった時点で信号ＷＲをロ
ーレベルにして書き込みを許可し、カウント値ＣＯＵＮ
Ｔが「３」になった時点で信号Ｃ２をローレベルにして
歪補正装置４の動作に備えるとともに、信号ＷＲをハイ
レベルにした外部への書き込みを禁止している。

【００１６】歪補正装置４はＤＣ発生回路１５と歪検出
回路１６とを備える。ＤＣ発生回路１５は受光素子１４
からマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４を入力し、クロック
ＣＬＫ８の立ち上がりでサンプリングしたマンチェスタ
電気信号ＭＣＤ５と、それをさらにクロックＣＬＫ８の
立ち上がりでサンプリングしたマンチェスタ電気信号Ｍ
ＣＤ６を出力する。また、マンチェスタ電気信号ＭＣＤ
４と前記マンチェスタ電気信号ＭＣＤ５とを比較し、異
なる場合にはマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４に遷移が発
生したとしてシフトクロックＤＣをハイレベルに立ち上
げる。信号Ｃ２がローレベルであるときのＭＣＤ４信号
の立ち上がりがフレームの最初の「０」を示す。また、
シフトクロックＤＣがハイレベルになった時点でＣ２信
号をハイレベルとする。以後Ｃ２信号は受信データがス
ペース期間となってＷＲＩＴＥ発生回路１８の内部カウ
ンタのカウント値ＣＯＵＮＴが「３」になるまではロー
レベルにならない。また、ＤＣ発生回路１５はシフトク
ロックＤＣが立ち上がりで「６」を設定され、クロック
ＣＬＫ８でダウンカウントしてカウントデータＹ０〜Ｙ
２を出力するカウンタを備え、歪検出回路１６はカウン
トデータＹ０〜Ｙ２の値が「３」になった時点でマンチ
ェスタ電気信号ＭＣＤ４とマンチェスタ電気信号ＭＣＤ
５のレベルを検出し、それぞれをＩＭ１信号とＩＭ２信
号として保持するとともにＤＣ発生回路１５に与える。

【００１７】マンチェスタ電気信号ＭＣＤ４の波形に歪
がなく、そのハイレベルの時間幅が所定の時間幅である
場合には、図６に示したようにＩＭ１信号がローレベル
となるがＩＭ２信号はハイレベルとなる。この場合は受
信波形の歪は無視できるほど小さい場合に相当し、シフ
トクロックＤＣはカウントデータＹ０〜Ｙ２の値が
「１」になるまでハイレベルを維持し、「１」を検出し
た時点でローレベルになる。以降、クロックＤＣがロー
レベルであるときにマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４が遷
移するたびに値６を設定されてダウンカウントを実行す
ることによりマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４の遷移に対
応したシフトクロックＤＣを発生する。また、マンチェ
スタ電気信号ＭＣＤ４の波形のハイレベルの時間幅が所
定時間幅より長くなるように歪んだ場合には、図７に示
したようにＩＭ１信号がハイレベルでＩＭ２信号がハイ
レベルとなる。この場合はカウントデータＹ０〜Ｙ２の
値が「３」となる時点でマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４
のレベルを検査し、ローレベルを検出した時点でシフト
クロックＤＣを強制的にローレベルとし、ハイレベルを
検出したときはカウントデータＹ０〜Ｙ２の値が「１」
となるまでハイレベルを維持したのちローレベルにす
る。なお、シフトクロックＤＣがローレベルのときにマ
ンチェスタ電気信号ＭＣＤ４が遷移するたびにカウント
データＹ０〜Ｙ２は値「６」を設定されてダウンカウン
ト値を出力する。これらの動作によりマンチェスタ電気
信号ＭＣＤ４の与えるデータが「１」から「０」に遷移
するときのシフトクロックＤＣの立ち下がりが早めら
れ、マンチェスタ電気信号ＭＣＤ４の遷移に対応したシ
フトクロックＤＣとなる。また、マンチェスタ電気信号
ＭＣＤ４の波形のハイレベルの時間幅が所定時間幅より
短くなるように歪んだ場合には、図８に示したようにＩ
Ｍ１信号がローレベルでＩＭ２信号がローレベルとな
る。この場合はカウントデータＹ０〜Ｙ２の値が「３」
となる時点でマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４のレベルを
検査し、ハイレベルである場合はカウントデータＹ０〜
Ｙ２の値が「１」になるまでシフトクロックＤＣをハイ
レベルに維持したのちローレベルとする。なお、シフト
クロックＤＣがローレベルであるときにマンチェスタ電
気信号ＭＣＤ４が遷移するたびにカウントデータＹ０〜
Ｙ２は値「６」を設定されてダウンカウント値を出力す
る。これらの動作によりマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４
の与えるデータが「０」から「１」に遷移するときのシ
フトクロックＤＣの立ち下がりが早められ、マンチェス
タ電気信号ＭＣＤ４の遷移に対応したシフトクロックＤ
Ｃとなる。

【００１８】以上のように生成したシフトクロックＤＣ
はマンチェスタ電気信号ＭＣＤ４の遷移によく対応して
おり、マンチェスタ電気信号ＭＣＤ６をシフトレジスタ
１７に入力し、シフトクロックＤＣによって順次サンプ
リングしてシリアルデータをパラレルデータに変換す
る。なお、送信データがない場合にはスペースだけを送
出する。

【００１９】以上のように本実施例のデータ転送装置に
よれば、データフレームの最初の２ビットに「０」デー
タを設けるとともに、最後の２ビット相当の期間に無信
号のスペースを設けたマンチェスタ電気信号を生成して
送信し、受信装置に歪検出回路を設け、マンチェスタ電
気信号のスペースを検出したのちの最初のデータ「０」
の波形のハイレベルの時間幅が所定値であるか、所定値
より長いか、または所定値より短いかによって歪のパタ
ーンを検出し、ハイレベルの時間幅が所定値より長い場
合はマンチェスタ電気信号の与えるデータが「０」から
「１」に遷移するときのシフトクロックの立ち下がりを
早め、また、ハイレベルの時間幅が所定値より短い場合
はマンチェスタ電気信号の与えるデータが「１」から
「０」に遷移するときのシフトクロックの立ち下がりを
早めるようにしたことにより、受信したマンチェスタ電
気信号の波形が歪んでもその遷移に正しく対応したシフ
トクロックを抽出することができる。したがって、送信
装置における光量や受信装置における受光素子の特性の
影響が除去でき、調節作業や設置環境に対する考慮を不
要とするデータ転送装置を実現できる。

【００２０】なお、実施例では無信号のスペースをロー
レベルに固定するように説明したが、無信号に対応して
連続するハイレベルに固定してもよいことは言うまでも
ない。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、マンチェスタコード化したシリアルデータを光信号
に変換して光ファイバーで送受信するデータ転送装置に
おいて、送信データがある場合は２ビット以上の連続し
た「０」データを送信データ本体の前に送信するととも
に送信データ本体の後に少なくとも２ビット長に相当す
る期間は出力信号を無信号に固定して送信し、送信デー
タがない場合は出力信号を無信号に固定して出力する送
信装置と、受信装置において２ビット以上の無信号の後
に最初に検出した「０」データのハイレベルの時間幅を
計測し、ハイレベルの時間幅が所定の時間幅に対して長
い場合は以降の受信信号のデータが「１」から「０」に
変化するとき、受信信号から抽出した基準クロックの立
ち下がりを早め、また、２ビット以上の無信号の後に最
初に検出した「０」データのハイレベルの時間幅が前記
所定の時間幅に対して短い場合は、以降の受信信号のデ
ータが「０」から「１」に変化するとき、受信信号から
抽出した基準クロックの立ち下がりを早めるようにする
波形歪補正装置とを備えたデータ転送装置とすることに
より、受信したマンチェスタ電気信号の波形が歪んでも
その遷移に正しく対応したクロックを抽出することがで
き、送信装置における光量や受信装置における受光素子
の特性の影響を除去でき、それらの特性を考慮した調節
作業や設置環境に対する考慮を不要とするデータ転送装
置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ転送装置の一実施例の構成を示
すブロック図

【図２】本発明のデータ転送装置の一実施例における送
信装置の構成を示すブロック図

【図３】本発明のデータ転送装置の一実施例における送
信装置のマンチェスタ電気信号生成の動作を示すタイミ
ングチャート

【図４】本発明のデータ転送装置の一実施例におけるデ
ータの構成を示す模式図

【図５】本発明のデータ転送装置の一実施例における受
信装置の構成を示すブロック図

【図６】本発明のデータ転送装置の一実施例における受
信装置の動作を波形歪０パーセントの場合について示す
タイミングチャート

【図７】本発明のデータ転送装置の一実施例における受
信装置の動作を波形歪＋５０パーセントの場合について
示すタイミングチャート

【図８】本発明のデータ転送装置の一実施例における受
信装置の動作を波形歪−５０パーセントの場合について
示すタイミングチャート

【符号の説明】

１ 送信装置 ２ 受信装置 ３ 光ファイバー ４ 歪補正装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンチェスタコード化したシリアルデー
   タを光信号に変換して光ファイバーで送受信するデータ
   転送装置において、送信データがある場合は２ビット以
   上の連続した「０」データを送信データ本体の前に送信
   するとともに送信データ本体の後に少なくとも２ビット
   長に相当する期間は出力信号を無信号に固定して送信
   し、送信データがない場合は出力信号を無信号に固定し
   て出力する送信装置と、受信装置において２ビット以上
   の無信号の後に最初に検出した「０」データのハイレベ
   ルの時間幅を計測し、ハイレベルの時間幅が所定の時間
   幅に対して長い場合は以降の受信信号のデータが「１」
   から「０」に変化するとき、受信信号から抽出した基準
   クロックの立ち下がりを早め、また、２ビット以上の無
   信号の後に最初に検出した「０」データのハイレベルの
   時間幅が前記所定の時間幅に対して短い場合は、以降の
   受信信号のデータが「０」から「１」に変化するとき、
   受信信号から抽出した基準クロックの立ち下がりを早め
   るようにする波形歪補正装置とを備えたデータ転送装
   置。