JPH0761064B2 - ディジタル端局受信装置 - Google Patents

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端局装置に関
し、特に、Gb/s程度の高速で情報を伝送するディジタル
端局受信装置におけるタイミング抽出回路の実現性の向
上に関する。

（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、
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、ディジタル端局装置には再生中継装置と同様の機
能を有する送／受信伝送装置が備えられている（このよ
うな送／受信伝送装置については、例えば“Ｆ−400M方
式端局中継装置の設計と特性”研究実用化報告第32巻第
３号（1983）Ｐ−23に記述がある）。

第２図に従来のディジタル端局受信装置の代表的な構成
を示す。ここでは、直／並列変換機能として1:2変換を
例として示す。伝送系から受信された受信信号は受信装
置201において、通常の中間再生中継装置と同様にクロ
ック信号の抽出と、そのクロック信号を用いて受信信号
の識別再生を行う。受信装置201で識別再生されたデー
タおよび抽出されたクロック信号は、直／並列変換部20
2（“多重分離変換”とも言う）に入力される。直／並
列変換部202では、受信装置201から入力されたクロック
信号を、1/2分周回路2023において1:2直／並列変換を行
うために必要な1/2周期でかつ位相が180°ずれた２相の
クロック信号に変換する。さらにこの２相のクロック信
号は、直／並列変換をおこなうラッチ回路2021,2022に
各々供給される。一方、受信装置201の識別回路2011で
識別再生された受信信号は、直／並列変換部202のラッ
チ回路2021,2022に２分岐されて入力され、1/2分周回路
2023から供給されたクロック信号により、送信側で時分
割多重された直列2CH信号のうち、1CHをラッチして各々
の出力端子に出力する。

受信装置201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2012が備えられ、一般にPCM伝送系の場
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。入力信号の符号形式は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３図において、入力端子１に入力されたNRZ信号につ
いて微分回路301で符号変化点検出が行われ、微分回路3
01の出力信号について両波整流回路302で両波整流が施
されて基本周波数であるf_o成分が抽出される。両波整流
回路302の出力信号はされに共振回路（タイミングタン
ク）に印加され、f_o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）303が用いられる（SAW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）。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、図に破線
で示すように、端子９に受けたRZ信号を直接に弾性表面
波フィルタ303に印加して正弦波クロック信号を抽出す
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような従来例のディジタル端局受信装置で
は受信装置において、高いＱを有するSAWフィルタを用
いデータ伝送速度に同期した周波数f_oで抽出したクロッ
ク信号を、直／並列変換部において1/Nに分周する信号
処理を行うから、クロック信号の特性が劣化していた。
また、受信装置におけるタイミング抽出回路、すなわち
タイミングタンクとして弾性表面波フィルタを用い、GH
z領域のf_o成分のクロック信号を直接に生成する形式で
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あるし、プロセス上の歩留まり
が低いという問題があり、これを用いたPCM信号受信機
については十分な生産性が得られない。

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。従って、励振周波
数がCHz領域の場合、一般的に表面波伝搬速度が３×10₃
（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（“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）。このような高精度
の雷極幅となる弾性表面波フィルタの製作は、ホトエッ
チングやレーザ加工等の加工技術に限界があるから困難
であり、ひいてはGbps領域におけるPCM信号受信器のタ
イミング抽出回路が実現できない。このように従来のデ
ィジタル端局受信装置では、タイミング抽出回路の実現
が高周波領域において困難であり、解決すべき課題とし
て残されていた。

（課題を解決するための手段） 上述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
受信信号を識別再生しその信号をさらに直／並列変換す
るディジタル端局受信装置であって、入力される前記受
信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、前記第１のタイミング抽出フィル
タの出力信号を1/N（Ｎは２以上の整数）に分周する分
周回路と、前記分周回路の出力信号から安定な1/N周波
数の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、前記第２のタイミング抽出フィルタで抽出さ
れた1/N周波数のタイミング信号からＮ相でかつ1/N周波
数のクロック信号を生成し分配するクロック分配回路
と、前記1/N周波数のクロック信号で前記受信信号の前
記識別再生及び前記直／並列変換を同時に行う直／並列
変換回路とから成ることを特徴とする。

（作用） 本発明では、入力信号から粗いタイミング成分を抽出
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クロック信号を生
成し、そのクロック信号を直／並列変換部に供給し、さ
らに受信装置に置ける識別回路を省略して直／並列変換
部のラッチ回路で兼用する構成をとることにより、GHz
領域におけるタイミング抽出回路の実現性を向上、クロ
ック信号の特性劣化の回避、装置規模の縮小を実現する
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ディジタル端局受信装
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・トゥ・
ゼロ）符号を仮定する。

入力端100に入力されたRZ受信信号は、増幅器101で充分
に増幅されたのちラッチ回路2021,2022と第１のタイミ
ング抽出フィルタ102に印加される。この第１のタイミ
ング抽出フィルタ102では、入力されたRZ受信信号から
その周波数f_oに同期したクロック信号を粗い精度で抽出
する。したがって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（およそ
500以下）。第１のタイミング抽出フィルタ102で抽出さ
れた粗いf_o成分のクロック信号は1/N分周回路103におい
て任意の分周比でカウントダウンされる。この分周回路
103の分周比には、時分割多重度Ｎに合わせた比率を用
いる。1/N分周回路103で1/Nに分周されたクロック信号f
_o/Nは、第２のタイミング抽出フィルタ104に入力され
る。この第２のタイミング抽出フィルタ104において
は、中心周波数をf_o/Nに設定し、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。

いま第１図において、基本タイミング成分の周波数f_oを
4GHz、分周比を８とすると、f_o/Nは500MHzとなる。第２
のタイミング抽出フィルタ104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ンチング技術で容易に
作成できる。

第２のタイミング抽出フィルタ104で抽出された安定な
特性を持つf_o/Nのクロック信号は、クロック分配回路10
5に供給される。このクロック分配回路105では入力され
た信号から、直／並列変換数即ちＮ個の各々の位相がT/
N（T:1周期の時間）ずれたクロック信号を生成し、各々
ラッチ回路2021,2022に供給する。ラッチ回路2021,2022
は、各々入力された受信信号をこのクロック信号により
ラッチし出力する。したがって、この段階で受信信号の
識別処理と、直／並列変換処理が同時に満足されたこと
になる。

第１図実施例のように、本発明では、タイミング抽出を
行うために必要な高Ｑの弾性表面波フィルタを、1/N分
周比の領域で用いているから、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
クロック信号を直／並列変換回路に対して供給すること
ができる。

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３図に示した従来例のごとく微分回路30
1、両波整流回路302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） 以上に実施例を挙げて詳しく説明したように本発明によ
るディジタル端局受信装置を用いれば、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、直／並列変
換機能の安定化、装置構成の簡易化等を向上できる。

【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図は従来のディジタル端局受信装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は第２図の装置におけるタイミング抽出
回路の詳細を示すブロック図である。 100,1,9…入力端、４…出力端、301…微分回路、302…
両波整流回路、303…弾性表面波フィルタ、102…第１の
タイミング抽出フィルタ、103…1/N分周回路、104…第
２のタイミング抽出フィルタ、105…クロック分配回
路、101…増幅回路、201…受信装置、202…直／並列変
換回路、2011…識別回路、2012…タイミング抽出回路、
2021,2022…ラッチ回路、2023…1/2分周回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信信号を識別再生しその信号をさらに直
   ／並列交換するディジタル端局受信装置において、入力
   される前記受信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、前記第１のタイミン
   グ抽出フィルタの出力信号を1/N（Ｎは２以上の整数）
   に分周する分周回路と、前記分周回路の出力信号から安
   定な1/N周波数の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、前記第２のタイミング抽出フィ
   ルタで抽出された1/N周波数のタイミング信号からＮ相
   の1/N周波数のクロック信号を生成し分配するクロック
   分配回路と、前記1/N周波数のクロック信号で前記受信
   信号の前記識別再生及び前記直／並列変換を同時に行う
   直／並列変換回路とから成ることを特徴とするディジタ
   ル端局受信装置。