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技術 デスタッフ回路

出願人 日本電気株式会社
発明者 吉田徳夫
出願日 1993年6月29日 (27年6ヶ月経過) 出願番号 1993-159118
公開日 1995年1月24日 (25年11ヶ月経過) 公開番号 1995-023015
状態 特許登録済
技術分野 時分割多重化通信方式 通信制御 デジタル伝送方式における同期
主要キーワード 単位周期毎 周波数アナライザ アドレス位相 次平均値 時間的変動量 読出周波数 スタッフ数 発振周波数変化
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年1月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

デスタッフ処理にともなって発生するジッタを低減させる。

構成

単位周期毎スタッフ挿入数移動平均を検出し、これをもとにスタッフパルス単位周期間に平均的に分散して挿入されて到来したものとみなした読出クロックを生成して読出す。単位周期は、書込タイミング読出タイミングとの位相差を比較して適応的に変更される。

効果

読出クロックが急激に変化しないので、デスタッフジッタが低減される。

概要

背景

ディジタル伝送系において、異なる周波数ディジタル信号を同期させ伝送を行う方式としてスタッフ多重方式がある。例えば、SONET(Synchronous Optical Network) においては、バイト単位のスタッフ多重により同期伝送を実現している。

従来例装置を図4を参照して説明する。図4は従来例装置のブロック構成図である。受信データ線31および受信クロック線32には周波数および位相同期した信号が伝送される。デスタッフ制御線33には送信部でスタッフが挿入されたか否かを示す信号が伝送される。この信号は、送信部でスタッフ時に受信データに挿入されたスタッフ情報を受信側で受信すると“1”、スタッフがない場合は“0”となる。

スタッフ方式としては、送信データダミーデータを挿入してデータ信号を遅らせるポジティブスタッフ(以下、Pスタッフという)と送信データを早めるネガティブスタッフ(以下、Nスタッフという)があるが、ここではバイト単位のPスタッフ制御を例にとり説明する。Pスタッフ制御により生成されたディジタル信号からスタッフパルスを除去するPデスタッフ処理は、送信側でのPスタッフ処理で挿入されたダミーデータを除く受信データをバッファメモリ37に書込み、受信データに含まれる正確なクロック周波数でバッファメモリ37を読出すことにより達成される。図4では、デスタッフ制御信号が“0”の場合に、受信データを書込アドレス生成回路34にしたがい順次バッファメモリ37に書込み、一方デスタッフ制御信号が“1”の場合には、1回のPスタッフで挿入された1バイトのダミーデータを削除するために受信クロックを8クロック連続的に歯抜けさせ、ダミーデータのバッファメモリ37への書込みを禁止する。電圧制御発振器35は受信データの正確な周波数のクロック信号を発生するための発振器である。読出アドレス生成回路36は電圧制御発振器35の出力クロック信号に基づき、バッファメモリ37の読出タイミングを生成する。位相比較器38はPスタッフ処理時の8クロック連続歯抜け成分が含まれる書込アドレス生成回路34の出力と読出アドレス生成回路36の出力の位相比較を行い、ローパスフィルタ39で高域周波数成分カットしたのち電圧制御発振器35の発振周波数を制御し、電圧制御発振器35の発振周波数を受信データの正確なデータ周波数ロックさせる。この制御により、バッファメモリ37への書込周波数読出周波数が等しくなるのでバイト単位のデスタッフ処理が実現される。また、デスタッフが連続発生し、デスタッフ制御信号がN連続で“1”となった場合でもN×8個のクロックを連続的に歯抜けすることによりデスタッフ処理を行うことができる。

概要

デスタッフ処理にともなって発生するジッタを低減させる。

単位周期毎のスタッフ挿入数移動平均を検出し、これをもとにスタッフパルスが単位周期間に平均的に分散して挿入されて到来したものとみなした読出クロックを生成して読出す。単位周期は、書込タイミングと読出タイミングとの位相差を比較して適応的に変更される。

読出クロックが急激に変化しないので、デスタッフジッタが低減される。

目的

本発明は、このような背景に行われたものであり、ジッタ発生抑圧し、連続的に発生するデスタッフ処理を実現できるバイトデスタッフ受信回路を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

受信データを一時格納するバッファメモリと、受信データに挿入されるデスタッフ情報にしたがって前記バッファメモリへの書込タイミングを生成する書込アドレス生成回路と、前記書込タイミングを入力とし前記バッファメモリのデータの読出タイミングを生成する読出アドレス生成手段とを備えたデスタッフ回路において、前記読出アドレス生成手段は、前記デスタッフ情報を入力とし前記受信データに挿入されたスタッフ数単位周期毎平均値演算する手段と、この手段の演算結果にしたがって前記読出タイミングを制御する手段と、前記単位周期の長さを前記受信データのスタッフ率に応じて変化させる手段とを備えたことを特徴とするデスタッフ回路。

請求項2

前記変化させる手段は、前記書込タイミングおよび前記読出タイミングの位相差を検出する手段(21)と、この検出する手段の検出結果にしたがって前記単位周期を制御する手段とを含む請求項1記載のデスタッフ回路。

請求項3

前記単位周期を制御する手段は、前記単位周期をs(秒)オーダからms(ミリ秒)オーダの範囲で変更する手段を含む請求項2記載のデスタッフ回路。

技術分野

0001

本発明はディジタル通信に利用する。特に、ディジタル信号周波数同期または速度変換技術に関する。

背景技術

0002

ディジタル伝送系において、異なる周波数のディジタル信号を同期させ伝送を行う方式としてスタッフ多重方式がある。例えば、SONET(Synchronous Optical Network) においては、バイト単位のスタッフ多重により同期伝送を実現している。

0003

従来例装置を図4を参照して説明する。図4は従来例装置のブロック構成図である。受信データ線31および受信クロック線32には周波数および位相同期した信号が伝送される。デスタッフ制御線33には送信部でスタッフが挿入されたか否かを示す信号が伝送される。この信号は、送信部でスタッフ時に受信データに挿入されたスタッフ情報を受信側で受信すると“1”、スタッフがない場合は“0”となる。

0004

スタッフ方式としては、送信データダミーデータを挿入してデータ信号を遅らせるポジティブスタッフ(以下、Pスタッフという)と送信データを早めるネガティブスタッフ(以下、Nスタッフという)があるが、ここではバイト単位のPスタッフ制御を例にとり説明する。Pスタッフ制御により生成されたディジタル信号からスタッフパルスを除去するPデスタッフ処理は、送信側でのPスタッフ処理で挿入されたダミーデータを除く受信データをバッファメモリ37に書込み、受信データに含まれる正確なクロック周波数でバッファメモリ37を読出すことにより達成される。図4では、デスタッフ制御信号が“0”の場合に、受信データを書込アドレス生成回路34にしたがい順次バッファメモリ37に書込み、一方デスタッフ制御信号が“1”の場合には、1回のPスタッフで挿入された1バイトのダミーデータを削除するために受信クロックを8クロック連続的に歯抜けさせ、ダミーデータのバッファメモリ37への書込みを禁止する。電圧制御発振器35は受信データの正確な周波数のクロック信号を発生するための発振器である。読出アドレス生成回路36は電圧制御発振器35の出力クロック信号に基づき、バッファメモリ37の読出タイミングを生成する。位相比較器38はPスタッフ処理時の8クロック連続歯抜け成分が含まれる書込アドレス生成回路34の出力と読出アドレス生成回路36の出力の位相比較を行い、ローパスフィルタ39で高域周波数成分カットしたのち電圧制御発振器35の発振周波数を制御し、電圧制御発振器35の発振周波数を受信データの正確なデータ周波数ロックさせる。この制御により、バッファメモリ37への書込周波数読出周波数が等しくなるのでバイト単位のデスタッフ処理が実現される。また、デスタッフが連続発生し、デスタッフ制御信号がN連続で“1”となった場合でもN×8個のクロックを連続的に歯抜けすることによりデスタッフ処理を行うことができる。

発明が解決しようとする課題

0005

図4に示したバイトデスタッフ処理回路においては、スタッフによって挿入されたダミーデータを削除するために、受信クロック信号に連続的歯抜けを発生させ、読出クロック周波数制御はこの連続歯抜けクロック信号と電圧制御発振器の出力の位相比較に基づいて行われる。したがって、連続歯抜け時には電圧制御発振器の出力クロックの周波数が大きく変動するため、出力データの時間的変動量、すなわちジッタ急増してしまう。

0006

従来技術として特開昭63−207229号公報に開示された技術があるが、これには、スタッフ数単位周期毎平均値演算する技術に言及されているもののこの単位周期を変化させて移動平均をとるとの考え方はない。

0007

また特開平1−188127号公報に開示された技術はあるが、これは実質的にスタッフ数の単位周期毎の平均値をとることになっているものの、エラスティメモリを2個使用するのでハードウエア構成が大きくなる。

0008

本発明は、このような背景に行われたものであり、ジッタ発生抑圧し、連続的に発生するデスタッフ処理を実現できるバイトデスタッフ受信回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、受信データを一時格納するバッファメモリと、受信データに挿入されるデスタッフ情報にしたがって前記バッファメモリへの書込タイミングを生成する書込アドレス生成回路と、前記書込タイミングを入力とし前記バッファメモリのデータの読出タイミングを生成する読出アドレス生成手段とを備えたデスタッフ回路である。

0010

ここで、本発明の特徴とするところは、前記読出アドレス生成手段は、前記デスタッフ情報を入力とし前記受信データに挿入されたスタッフ数の単位周期毎の平均値を演算する手段と、この手段の演算結果にしたがって前記読出タイミングを制御する手段と、前記単位周期の長さを前記受信データのスタッフ率に応じて変化させる手段とを備えたところにある。

0011

前記変化させる手段は、前記書込タイミングおよび前記読出タイミングの位相差を検出する手段と、この検出する手段の検出結果にしたがって前記単位周期を制御する手段とを含むことが望ましい。

0012

前記単位周期を制御する手段は、前記単位周期をs(秒)オーダからms(ミリ秒)オーダの範囲で変更する手段を含むことが望ましい。

0013

本発明はスタッフ数の単位周期毎の平均値を移動平均として演算し、スタッフ数の急激な変化に対して適応的に動作させるものである。

0014

送信側で挿入されたスタッフパルスは、受信側に到達するとスタッフパルス到来タイミングだけバッファメモリへの書込が禁止されることで除去される。また、到来したデータからスタッフバルス数が計数され、単位周期毎の平均値が演算される。

0015

本発明では、この平均値にしたがって送信側で挿入されたスタッフパルス位置に係わらず、読出タイミングが生成される。すなわち、送信側で連続的にスタッフパルスが挿入されていても、単位周期間に平均的に分散されて挿入されたものとみなした読出タイミングが生成され、バッファメモリから読出される。

0016

これにより、読出タイミング生成手段を構成する電圧制御発振器の発振周波数の変化が緩和され、急激な発振周波数変化に伴うジッタが低減される。

0017

また、書込タイミングと読出タイミングとを比較して、この差が大きいときは単位周期を長くし、この差が小さいときは単位周期を短くする。すなわち、この差が大きいときは、データ間隔が長いためより長時間の平均値をとることができる。しかし、この差が小さいときはデータ間隔が短いため、データスリップ(書込アドレス周期が読出アドレス周期より1周期早くなり、データの欠落を生ずること)が発生する可能性があるので短い平均値を求めるように制御する。

0018

本発明実施例の構成を図1および図2を参照して説明する。図1本発明実施例装置のブロック構成図である。図2周波数アナライザのブロック構成図である。

0019

本発明は、受信データを一時格納するバッファメモリ37と、受信データに挿入されるデスタッフ情報にしたがってバッファメモリ37への書込タイミングを生成する書込アドレス生成回路34と、前記書込タイミングを入力としバッファメモリ37のデータの読出タイミングを生成する読出アドレス生成手段として読出制御部50とを備えたデスタッフ回路である。

0020

ここで、本発明の特徴とするところは、読出制御部50の周波数アナライザ46は図2に示すように、前記デスタッフ情報を入力とし前記受信データに挿入されたスタッフ数の単位周期毎の平均値を演算する手段としてスタッフ計数器23と、スタッフ計数器23の演算結果にしたがって前記読出タイミングを制御する手段として位相比較器38、ローパスフィルタ39、電圧制御発振器35、読出アドレス生成回路36と、前記単位周期の長さを前記受信データのスタッフ率に応じて変化させる手段としてゲートパルス制御回路22とを備えたところにある。

0021

ゲートパルス制御回路22は、前記書込タイミングおよび前記読出タイミングの位相差を検出する手段であるアドレス位相比較回路21の検出結果にしたがって前記単位周期を制御する手段を備えている。ゲートパルス制御回路22は、前記単位周期をs(秒)オーダからms(ミリ秒)オーダの範囲で変更する手段を含む。

0022

次に、本発明実施例の動作を図3を参照して説明する。図3は受信データおよび出力データを示す図である。図3は説明をわかりやすくするために、横軸時間軸)を誇張して表示してある。受信データ線31および受信クロック線32を伝送される受信データと受信クロックとは周波数および位相同期した信号である。デスタッフ制御線33を伝送されるデスタッフ制御信号は送信部でスタッフ時に受信データに挿入されたスタッフ情報を受信側で受信すると“1”、スタッフがない場合は“0”となる。ここではバイト単位のPスタッフ制御を例にとり説明する。

0023

図1では、デスタッフ制御信号が“0”の場合、受信データを書込アドレス生成回路34にしたがい順次バッファメモリ37に書込み、一方デスタッフ制御信号が“1”の場合には、1回のPスタッフで挿入された1バイトのダミーデータを削除するために受信クロックを8クロック連続的に歯抜けさせ、ダミーデータのバッファメモリ37への書込みを禁止することによりバッファメモリ37へのスタッフ発生で受信データに挿入されたダミーデータを除くデータ信号の書込みを行う。図3(a)に示すように、受信データとしてパルスA、B、Cに続いてスタッフパルスS1 、S2 、S3 がT時間内に到着する場合を例にとり説明する。書込アドレス生成回路34は、スタッフパルスS1 、S2 、S3 が到着している時間はバッファメモリ37の書込みを禁止する書込クロックを生成してスタッフパルスS1 、S2 、S3 を除去する。

0024

一方、バッファメモリ37からの読出クロック生成は、連続的に歯抜けがあるバッファメモリ37の書込みクロックとは別に、周波数アナライザ46で生成される歯抜けが平滑化された出力に基づいて制御された電圧制御発振器35の出力を用いる。図3(b)に示すように、T時間内のスタッフパルスS1 、S2 、S3 は3個である。ここでは、T時間毎に読出を行うとすると、読出アドレス生成回路36は、この3個がT時間内に平均的に分散して到着したと仮定し、これを除去した場合の読出クロックを生成する。すなわち、図2に示す周波数アナライザは電圧制御発振器35の出力クロックを平滑にするため、平滑的な歯抜けを生成し、受信データを送信する際に用いた送信クロック忠実再生する。

0025

図2において、レジスタ241 〜24n-1 はゲートパルス制御信号の周期でスタッフ計数器23の計数結果をシフトするシフトレジスタを構成している。スタッフ計数器23の出力をXn 、レジスタ24i の出力をXn-i とすれば、平均回路25ではまず
Yn =(Xn +Xn-1 +…+Xn-N ) /N
を計算し周期T当たりのスタッフ量を求め、このスタッフ量を周期T内に分散させる。例えば、T/Yn 周期にスタッフ量を分散する。この出力が平滑デスタッフ制御信号となる。

0026

以上のような構成で時間平均結果に基づく平滑デスタッフ制御信号を得て、位相比較器38を制御することにより、電圧制御発振器35の出力信号なめらかなクロック信号となり、このクロック信号に基づいて読出クロックが読出アドレス生成回路36で生成されるので、結果としてバッファメモリ37から出力される出力データのジッタは抑圧可能となる。

0027

スタッフ計数器23はゲートパルス制御回路22のゲートパルス周期(T)でデスタッフ制御信号の計数を行う。このゲートパルス制御回路22のゲートパルス周期は、標準的な初期値から順次平均値Yn を入力して適応的に変更される。また、ゲートパルス周期(T)は、アドレス位相比較回路21の比較結果によっても適応的に変更される。一般に、Tが充分長ければ、出力データ線40の出力ジッタは大幅に抑圧されることが期待されるが学習に要する時間がかかってしまうため収束時間が遅くなるという欠点を持っている。収束時間が遅いということは、バッファメモリ37への書込周波数と読出周波数が大きく異なることを意味するので、バッファメモリ37でデータスリップ(例えば、書込アドレス周期が読出アドレス周期より1周早くなり、データの欠落が生じること)を発生させないために膨大なメモリ容量が必要となる。一方、Tが小さい出力ジッタ特性は多少劣化することが予想されるが、学習に要する収束時間は短時間ですむことになる。

0028

よって、ゲートパルス制御回路22では、アドレス位相比較回路21の出力結果に基づき、書込タイミングと読出タイミングとの位相差がバッファメモリ37のバッファ長の1/2の近傍にあるときは、ゲートパルス周期Tをs(秒)オーダに長くし、書込アドレスと読出アドレスとの位相差がほとんどなくスリップが発生しそうな場合は、ゲートパルス周期Tをms(ミリ秒)オーダに適応的に変更する。これにより、バッファメモリ37のバッファ長が短くても、メモリスリップの発生を防止し、かつ、出力ジッタの抑圧可能なデスタッフ回路が構成できる。

0029

以上のように、位相比較器38で用いる位相比較用クロックを周波数アナライザ46の出力である緩和された歯抜け制御信号を用いることにより、バイト単位のデスタッフ処理によるジッタ発生量を抑圧することが可能となり、さらに、連続的デスタッフ処理要求は分散歯抜け密度を制御することにより連続的デスタッフ処理にも対応可能となる。また、レジスタ241 〜24n-1 を用いてデスタッフ周期の平滑化を行うことにより、ワンダ(Wander)などによって発生するスタッフ周期の揺らぎによって発生するジッタ量の抑圧が可能となる。

発明の効果

0030

以上説明したように、本発明によれば、簡単な回路構成でバイト単位のデスタッフ処理によって発生するジッタ量を抑圧することが可能となるデスタッフ回路を提供できる。

0031

また、時間当たりのスタッフ回数を計数し平均化するゲート時間をバッファメモリの書込アドレスと読出アドレスとの位相差に基づいて適応的に制御することにより、システム立ち上げ時や、送信側のクロック周波数が急変し結果として受信データ信号の周波数が急変した場合でも速やかな周波数引込みができるので、デスタッフに用いるバッファメモリ量を小さく設計することができる。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明実施例装置のブロック構成図。
図2周波数アナライザのブロック構成図。
図3受信データおよび出力データを示す図。
図4従来例装置のブロック構成図。

--

0033

21アドレス位相比較回路
22ゲートパルス制御回路
23スタッフ計数器
241 〜24n-1レジスタ
25平均回路
31 受信データ線
32受信クロック線
33 デスタッフ制御線
34書込アドレス生成回路
35電圧制御発振器
36読出アドレス生成回路
37バッファメモリ
38位相比較器
39ローパスフィルタ
40出力データ線
46周波数アナライザ
50読出制御部

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