JP2000031816A - ジッタ吸収回路 - Google Patents

ジッタ吸収回路

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JP2000031816A
JP2000031816A JP10195639A JP19563998A JP2000031816A JP 2000031816 A JP2000031816 A JP 2000031816A JP 10195639 A JP10195639 A JP 10195639A JP 19563998 A JP19563998 A JP 19563998A JP 2000031816 A JP2000031816 A JP 2000031816A
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Junichi Kamei
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロック初期引込み時間を短く保ちながら、
かつ低い周波数のジッタによる変動をも吸収する。 【解決手段】 位相比較器1の出力は、LPF2で平滑
化され、A/D変換器3によりディジタルデータに変換
される。CPU4はこのディジタルデータを読み込み、
そのレベルに応じた制御データを出力する。ここで、ジ
ッタの短周期で変動する成分はLPF2で吸収し、吸収
できない長周期のジッタあるいはワンダ成分はCPU4
で吸収するように役割を分担させる。CPU4からは、
短周期および長周期のジッタ変動を除去したレベル即ち
変動幅の平均値が制御データとして出力され、D/A変
換器5によってアナログ信号に変換されてVCO6へ入
力される。VCO6はその入力レベルに対応した周波数
の再生クロックを発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相比較器、LP
F(低域通過フィルタ)及びVCO(電圧制御発振器)
を用いて構成されるクロック同期回路に関し、特に伝送
路クロックに重畳されてくるジッタの吸収および再生ク
ロック周波数の監視方式に関する。
【0002】
【従来の技術】移動体通信の無線基地局は、高精度な無
線周波数安定度が要求されるので、内部に高精度な無線
周波数を発生する発振器を備える必要があるが、そのよ
うな発振器は、周波数を安定化するため各種補償手段を
備えているために装置が大型化し、かつ高価である。
【0003】そこで、小型化・簡易化のために、内部に
そのような高精度な発振器を持たないで、伝送路データ
から高精度な伝送路クロックを抽出し、このクロックに
同期したクロックを無線基地局内部で再生して、無線周
波数の基準クロックとする方法が取られている。
【0004】その場合、伝送路クロックには、一般にジ
ッタが重畳されてくるので、高精度のクロックを得るた
めには、このジッタによる再生クロックの周波数安定度
への影響を取り除くことが必要となる。
【0005】図4は、従来用いられているジッタ吸収回
路の一例のブロック図を示す。この従来例においては、
伝送路データから抽出された基準クロックとVCO33
で発生した再生クロックが位相比較器31へ入力され
る。一般に、上記基準クロックは、高い周波数安定度の
クロックにジッタが重畳されたものである。
【0006】位相比較器31の出力は、LPF32で平
滑化された後、VCO33へ入力され、その入力レベル
に対応して再生クロックがVCO33から発生される。
即ちこの例においては、基準クロックに重畳されたジッ
タによる変動は、LPF32によって除去される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例において
は、LPF32のカットオフ周波数よりも十分高いジッ
タの周波数成分は吸収できるが、ジッタのより低い周波
数成分はLPF33を通過してしまうので除去できず、
そのゆるやかな周波数変動がそのまま再生クロックの周
波数変動に現れてしまうという問題がある。
【0008】このジッタのより低い周波数成分を除去す
るためには、LPF32のカットオフ周波数をより低く
する必要があるが、LPF32のカットオフ周波数を低
くすると、基準クロックへの初期の同期引込みまでの時
間が長くなってしまうため、あまりカットオフ周波数を
低く設定することはできない。
【0009】また、この従来例では、再生クロックに許
容量以上の周波数変動があっても、保守者はその事実を
知ることができないという問題がある。
【0010】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ク
ロック初期引込み時間を短く保ちながら、かつ低い周波
数のジッタおよび周期の長いワンダによる変動をも吸収
することができるジッタ除去方式を提供することにあ
る。
【0011】本発明の他の目的は、再生クロック周波数
変動が許容値を超えた場合に警報を発生する方式を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、位相比較器、
LPF及びVCOを用いて伝送路クロックに同期した再
生クロックを出力するクロック同期回路において、前記
LPFの出力を統計的に監視し、前記LPFのカットオ
フ周波数以下のジッタあるいは周期の長いワンダ成分に
よる再生クロック周波数の変動を取り除くための制御信
号をVCOへ与える制御手段を設けたことを特徴として
いる。
【0013】具体的には、前記制御手段は、前記LPF
出力をディジタルデータに変換するA/D変換器と、こ
のディジタルデータを入力し、LPF出力を統計的に監
視することにより、低い周波数のジッタおよびワンダ成
分を検出し、これらのジッタおよびワンダ成分を取り除
くための制御データを出力するCPU(Central Proces
sing Unit;中央処理装置)と、この制御データをアナ
ログ信号に変換して前記VCOへ供給するD/A変換器
とを備えている。
【0014】本発明では、LPFの出力レベルをCPU
で監視し、LPFで吸収できない長周期のワンダ変動を
検知した時には、その平均レベルをVCOへ出力するこ
とによりワンダ変動を取り除く。すなわち、LPFとC
PUとを併用しているので、長周期のワンダ成分を除去
するためにLPFのカットオフ周波数を低くする必要は
なく、LPFで吸収できない長周期のワンダ変動はCP
Uで監視し、監視結果を制御信号としてVCOへ出力す
ることにより除去することができる。
【0015】また、電源ON時等のクロック初期引込み
時には、LPFの出力レベルをそのままCPUがVCO
へ出力することにより、LPFのカットオフ周波数で決
まる比較的短い初期引込み時間を保つことができ、一度
同期が外れた後の再引込み時では、CPUから以前にV
COへ設定していた値の平均値を初期値として与えるこ
とにより、再引込み時間の短縮化を図ることができる。
【0016】さらに、CPUは、VCOへ出力する制御
信号レベルの変動を監視しており、その変動幅が許容値
を超える場合には、CPUから警報発生部へ再生クロッ
ク周波数の異常変動を通知することにより、保守者に再
生クロック周波数の異常変動を通知する。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を示
すブロック図である。図1において、伝送路データから
抽出された基準クロックとVCO6が発生した再生クロ
ックは、位相比較器1へ入力される。上記基準クロック
には、一般にジッタが重畳されている可能性がある。
【0018】位相比較器1の出力は、LPF2で平滑化
され、A/D変換器3によりディジタルデータに変換さ
れる。CPU4はこのディジタルデータを読み込み、そ
のレベルに応じた制御データを出力する。ここで、ジッ
タの短周期で変動する成分はLPF2で吸収し、吸収で
きない長周期のジッタあるいはワンダ成分はCPU4で
吸収するように役割を分担させる。
【0019】CPU4からは、短周期および長周期のジ
ッタ変動を除去したレベル即ち変動幅の平均値が制御デ
ータとして出力され、D/A変換器5によってアナログ
信号に変換されてVCO6へ入力される。VCO6はそ
の入力レベルに対応した周波数の再生クロックを発生す
る。
【0020】基準クロックの初期引込み時においては、
CPU4はLPF2出力レベルをそのままVCO6へ入
力し、LPF2だけによる短い初期引込み時間を達成す
る。また再引込み時においては、CPU4から以前にV
CO6へ設定していた値の平均値を初期値として与える
ことで再引込み時間の短縮化を図る。
【0021】CPU4は、初期引込みの終了時点よりL
PF2出力のあるサンプリング周期での監視を開始す
る。上記サンプリング周期は、LPF2だけでは吸収で
きないジッタ変動の内最小の周期の変動を十分に監視で
きる程度とする。従って、CPU4ではLPF2で吸収
できる早いジッタ変動に追随して監視する必要はなく、
比較的長い時間間隔でレベル監視と平均化をすれば良い
ためCPU4の処理負荷は重くならない。
【0022】また同時に、CPU4はVCO6への制御
信号レベルを監視し、同レベル変動が許容値より大きい
場合、即ち再生クロック周波数変動が許容値を超える場
合は、警報発生部7へ通知し、警報発生部7からの警報
により保守者がその異常を認識することができる。
【0023】次に、本発明の動作について、図1およ
び、図2のLPF出力レベル例を参照して説明する。
【0024】先ず、電源ON時等基準クロックの初期引
込み時間Tsの間は、CPU4は十分に短いサンプリン
グ間隔T0でLPF2の出力レベルを監視し、読み取っ
たレベルと等しいレベルを逐次VCO6へ入力してい
く。従って、この期間では、図1の回路は、A/D・D
/A変換器およびCPUがなくLPF2の出力がそのま
ま直接にVCO6へ入力される回路と等価な動作を行
い、LPF2の比較的高いカットオフ周波数で決まる短
い時間で引込みが終了する。
【0025】引込み終了までの最適な時間Tsは、例え
ば実験により求めることができ、適切なサンプリング周
期T0についても実験により決定することができる。ま
た、一度同期が外れた後の再引込み時においては、VC
O6への制御信号レベルの初期値として、以前同期が保
たれていた時にCPU4が与えていた制御信号レベルの
平均値を用いることにより、再引込みの時間短縮を実現
する。
【0026】次に、初期引込みあるいは再引込み時間T
sが経過した後は、CPU4はT0より長いサンプリン
グ間隔T1でLPF2の出力レベルを監視し、例えば、
複数回のサンプリング値の平均値を逐次求めてVCO6
への制御データを出力する。また、ある時間T以上の間
隔、例えば図2ではTaとTbで示された間隔でLPF
2出力レベルにピーク‐トゥ‐ピークが現れ、かつその
変動幅が許容できる変動幅Dを超える場合は、例えば図
2ではDaとDbの場合、それぞれそのピーク値の中間
レベル値をVCO6へ出力する。即ち、それぞれLa+
Da/2およびLb+Db/2のレベルを出力する。
【0027】これにより、VCO6への制御出力レベル
変動、即ち再生クロック周波数の変動を抑えることがで
きる。上記サンプリング間隔T1は、例えばLPF2の
出力をVCO6の入力に直結した回路での実験により、
LPF2だけでは吸収できない最小のジッタ変動周期を
測定することにより決定でき、また許容できる最大変動
幅Dは、再生クロックの許容周波数変動幅から決めるこ
とができる。
【0028】また、CPU4は上記動作と同時に、VC
O6への制御出力レベル変動を監視しており、その変動
量がある許容値を超える場合、即ちVCO6が出力する
再生クロックの周波数変動が既定値を超える場合は、そ
の事実を警報発生部7へ通知する。警報発生部7は適切
な方法で、例えば保守用端末にメッセージを表示させる
等により、保守者にその異常を知らせる。
【0029】図3は、本発明の他の実施の形態を示すブ
ロック図である。この実施の形態では、複数のLPFか
らの出力レベルを同一のCPUの並列処理により監視
し、それぞれ複数のVCOへジッタ変動吸収後のレベル
を入力することにより、同時に複数の再生クロックを得
る場合にも応用したものである。
【0030】すなわち、位相比較器11、LPF12、
VCO13からなるクロック同期回路と位相比較器1
9、LPF20、VCO21からなるクロック同期回路
に対する制御データは、同一のCPU15によって並列
処理されてそれぞれのクロック同期回路に出力される。
具体的な制御方法については、図1の実施の形態と同様
であるので、その説明は省略する。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、CPUで変動の平均値
を計算してVCOへ入力するため、LPFでは吸収でき
ないような長い変動周期をもつジッタについても吸収す
ることができる。
【0032】また、CPUはLPFで吸収できない長周
期のジッタ成分だけを監視すれば良いので、サンプリン
グ間隔を比較的長くすることができ、CPU処理負荷と
しては重くならず、基準クロックの初期引込み時にはL
PFの出力レベルをそのままVCOへ入力し、再引込み
時には以前の制御信号レベルの平均値を初期値とするこ
とにより、短い引込み時間を維持することができる。
【0033】さらに、上記構成により、CPUが再生ク
ロック変動の抑制と同時に、その変動を監視することが
できるので、保守者に対して再生クロック周波数の異常
変動を容易に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の動作を説明するための波形図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図4】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、11、19、31 位相比較器 2、12、20、32 LPF(低域通過フィルタ) 3、14、17 A/D変換器 4、15 CPU 5、16、18 D/A変換器 6、13、21、33 VCO(電圧制御発振器) 7、22 警報発生部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相比較器、LPF及びVCOを用いて
    伝送路クロックに同期した再生クロックを出力するクロ
    ック同期回路において、 前記LPFの出力を統計的に監視し、前記LPFのカッ
    トオフ周波数以下のジッタ成分による前記再生クロック
    周波数の変動を取り除くための制御信号を前記VCOへ
    与える制御手段を設けたことを特徴とするジッタ吸収回
    路。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記LPF出力をディ
    ジタルデータに変換するA/D変換器と、前記ディジタ
    ルデータを入力して前記LPF出力を統計的に監視する
    ことにより前記LPFのカットオフ周波数以下のジッタ
    成分を検出し、前記再生クロックから前記ジッタ成分を
    取り除くための制御データを出力するCPUと、該制御
    データをアナログ信号に変換して前記VCOへ供給する
    D/A変換器を備えていることを特徴とする請求項1記
    載のジッタ吸収回路。
  3. 【請求項3】 前記CPUは、前記LPFの出力レベル
    を監視し、逐次その平均値を求めて制御データとして前
    記VCOへ出力することを特徴とする請求項2記載のジ
    ッタ吸収回路。
  4. 【請求項4】 前記CPUは、クロック初期引込み時に
    は、前記LPFの出力レベルをそのまま制御データとし
    て前記VCOへ出力し、再引き込み時では、前記CPU
    から以前に前記VCOへ設定していた値の平均値を初期
    値データとして与えることを特徴とする請求項2記載の
    ジッタ吸収回路。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記VCOへ出力する
    制御信号レベルの変動を監視し、その変動幅が許容値を
    超える場合には、警報発生部に対して再生クロック周波
    数の異常変動を通知することを特徴とする請求項1記載
    のジッタ吸収回路。
  6. 【請求項6】 各々が、位相比較器、LPF及びVCO
    を備え、各伝送路クロックに同期した再生クロックをそ
    れぞれ出力する複数のクロック同期回路において、 前記各LPFの出力をそれぞれ統計的に監視し、前記各
    LPFのカットオフ周波数以下のジッタ成分および周期
    の長いワンダ成分による前記各再生クロック周波数の変
    動を取り除くための制御信号を前記各VCOへそれぞれ
    与える共通の制御手段を設けたことを特徴とするジッタ
    吸収回路。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、前記複数のLPF出力
    をそれぞれディジタルデータに変換する複数のA/D変
    換器と、前記複数のディジタルデータを入力し、並列処
    理により前記複数のLPFの出力をそれぞれ統計的に監
    視することにより各クロックのジッタ成分をそれぞれ検
    出し、前記各再生クロックから前記各ジッタ成分を取り
    除くための制御データをそれぞれ出力する共通のCPU
    と、前記各制御データをそれぞれアナログ信号に変換し
    て前記各VCOへそれぞれ供給するする複数のD/A変
    換器を備えていることを特徴とする請求項6記載のジッ
    タ吸収回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009253979A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Tektronix Inc アナログ位相拘束ループ装置

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