JP2009188811A - Central station device of pon system, reception method, and clock data reproducing circuit - Google Patents

Central station device of pon system, reception method, and clock data reproducing circuit Download PDF

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Keisuke Jinen
圭輔 自念
Shigeto Tanaka
成斗 田中
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clock data reproducing circuit which can follow an input signal, accompanying frequency variation, with high precision at high speed. <P>SOLUTION: The clock data reproducing circuit includes a voltage controlled type oscillator 55 which outputs a clock signal Sc at an oscillation frequency corresponding to a control voltage Vc, a phase comparator 52 which outputs a rise signal Su or a down signal Sd, corresponding to a phase differential between an input signal (receive data) RD and a clock signal Sc, a charge pump 53 which generates a charge pump current Ip corresponding to the rise signal Su or the down signal Sd, a loop filter 54 which generates a control voltage Vc corresponding to the charge pump current Ip, and a control unit 58 which switches the charge pump 53, the loop filter 54 or both of these operation parameters based on the phase differential. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の宅側装置と光ファイバ網で結ばれるPON(Passive Optical Network)システムの局側装置と、これに好適に用いられる受信方法及びクロックデータ再生回路に関する。   The present invention relates to a station side device of a PON (Passive Optical Network) system connected to a plurality of home side devices through an optical fiber network, and a reception method and a clock data recovery circuit suitably used for the station side device.

PONシステムは、P2MP(Point to Multi Point)の接続形態における光分岐を無電力で行う光通信システムのことをいい、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、一本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって接続したものである(例えば、特許文献1及び2参照)。
このPONシステムにおいては、半導体レーザ等の光源を直接或いは外部変調したNRZ(Non-Return to Zero)光信号を伝送し、情報を送受信する。
The PON system refers to an optical communication system that performs optical branching in a P2MP (Point to Multi Point) connection mode without power. The station side device as an aggregation station and the home side installed in a plurality of subscriber homes The apparatus is connected by an optical fiber network that branches from a single optical fiber to a plurality of optical fibers via an optical coupler (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In this PON system, an NRZ (Non-Return to Zero) optical signal obtained by directly or externally modulating a light source such as a semiconductor laser is transmitted to transmit / receive information.

局側装置が送信する光信号は、複数の波長を多重した信号となっており、各宅側装置は自分宛の信号のみを受信できるようになっている。
逆に、宅側装置からの送信はタイミング調整されており、局側装置が受信する光信号は時分割多重されたものとなっている。すなわち、各宅側装置から局側装置への上りバースト通信は、信号の衝突を防止すべく局側装置によって時分割で管理されている。
そして、伝送距離、光ファイバの曲げ半径及び外部温度等の外乱により、各宅側装置から局側装置への光信号の強度は大きく異なるので、局側装置は強度が相違する上りの光信号を正確に受信する必要がある。
The optical signal transmitted by the station side device is a signal obtained by multiplexing a plurality of wavelengths, and each home side device can receive only a signal addressed to itself.
Conversely, the transmission from the home side apparatus is adjusted in timing, and the optical signal received by the station side apparatus is time-division multiplexed. That is, upstream burst communication from each home device to the station device is managed by the station device in a time-sharing manner to prevent signal collision.
And the intensity of the optical signal from each home-side device to the station-side device varies greatly due to disturbances such as transmission distance, optical fiber bending radius, external temperature, etc. It is necessary to receive correctly.

そこで、局側装置のPON側受信部は、トランスインピーダンスアンプ(TIA:Transimpedance Amplifer)やリミティングアンプ(LIA:Limiting Amplifer)等よりなる増幅器を備え、この増幅器で信号強度を均一化する。
また、局側装置のPON側受信部では、増幅器の次段にクロックデータ再生(Clock and Data Recovery:CDR)回路を備えており、この再生回路において、送信側のデータレートと同期したクロックが抽出され、このクロックを用いてデータを再生するようになっている。
Therefore, the PON side receiving unit of the station side device includes an amplifier such as a transimpedance amplifier (TIA), a limiting amplifier (LIA), and the like, and the signal intensity is equalized by this amplifier.
In addition, the PON side receiving unit of the station side device has a clock and data recovery (CDR) circuit in the next stage of the amplifier, and in this recovery circuit, a clock synchronized with the data rate on the transmitting side is extracted. The data is reproduced using this clock.

なお、この場合のデータレートは使用する通信形態やシステムによって異なり、各通信システムは規格化されている。例えば、GE−PON(Gigabit Ethernet PON)でのデータレートは1.25Gbpsである。
ところで、増幅器から出力されたクロックデータ再生回路への入力信号には、ノイズやジッターが含まれている。従って、この入力信号をそのまま処理した場合、ビットエラー率(Bit Error Rate:BER)が非常に高くなり、信頼性の高い通信を確立できない。
The data rate in this case varies depending on the communication form and system used, and each communication system is standardized. For example, the data rate in GE-PON (Gigabit Ethernet PON) is 1.25 Gbps.
Incidentally, the input signal to the clock data recovery circuit output from the amplifier contains noise and jitter. Therefore, when this input signal is processed as it is, the bit error rate (BER) becomes very high, and reliable communication cannot be established.

すなわち、ここで再生されるクロックのレートが、入力データレートと異なっている場合には、再生されたレートが送信側の送信データと異なってしまい、通信が成立しないことになる。このため、クロックデータ再生装置が生成するクロック信号は、高い精度で入力データと同期していることが求められる。
そこで、PONシステムの局側装置に使用するクロックデータ再生回路では、ノイズやジッターを含んだランダムデータから、データと同じ速度のクロックを再生し、更に再生したクロックを用いてデータをサンプリングし、データ再生を行うようになっている。
That is, when the rate of the clock reproduced here is different from the input data rate, the reproduced rate is different from the transmission data on the transmission side, and communication is not established. For this reason, the clock signal generated by the clock data recovery device is required to be synchronized with the input data with high accuracy.
Therefore, in the clock data recovery circuit used for the station side device of the PON system, the clock having the same speed as the data is recovered from the random data including noise and jitter, and the data is sampled by using the recovered clock. Playback is to be performed.

上記クロックデータ再生回路は、一般に、位相同期方式によってクロック及びデータを再生するPLL回路よりなり、この回路は、位相比較器(PD:Phase Detector)と、チャージポンプ(CP:Charge Pump)と、ローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)よりなるループフィルタと、電圧制御型発振器(VCO:Voltage-Controlled Oscillator)と、分周器(Divider)とから構成される。
このうち、位相比較器は、入力データの位相と発振器が出力したクロックの位相を比較し、発振器の位相が遅れている場合にはアップ信号を出力し、かつ、進んでいる場合にはダウン信号を出力する。
The clock data recovery circuit generally includes a PLL circuit that recovers a clock and data by a phase synchronization method, and this circuit includes a phase comparator (PD: Phase Detector), a charge pump (CP: Charge Pump), and a low pass. A loop filter composed of a filter (LPF: Low Pass Filter), a voltage-controlled oscillator (VCO), and a divider.
Of these, the phase comparator compares the phase of the input data with the phase of the clock output by the oscillator, outputs an up signal if the phase of the oscillator is delayed, and a down signal if it is advanced Is output.

チャージポンプは、これらアップ信号或いはダウン信号に基づいてチャージポンプ電流を出力し、ループフィルタを介して発振器に入力する制御電圧を変化させる。電圧制御型発振器は、制御電圧の増減により発振周波数を変化させ、入力データと発振周波数の生成クロックのレートが近づくように変化する。
このように、PLL方式のクロックデータ再生回路では、フィードバック制御によって生成クロックの周波数が入力データと位相同期するように制御され、データ再生が可能となっている(特許文献3)。
The charge pump outputs a charge pump current based on these up signals or down signals, and changes the control voltage input to the oscillator via the loop filter. The voltage controlled oscillator changes the oscillation frequency by increasing or decreasing the control voltage, and changes so that the rate of the input data and the generation clock of the oscillation frequency approaches.
Thus, in the PLL clock data recovery circuit, the frequency of the generated clock is controlled by the feedback control so as to be phase-synchronized with the input data, thereby enabling data recovery (Patent Document 3).

特開2004−64749号公報(図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-64749 (FIG. 4) 特開2004−289780号公報(図31)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-289780 (FIG. 31) 特開2000−349627号公報JP 2000-349627 A

前記した通り、各宅側装置から局側装置への上りバースト通信は、信号の衝突を防止すべく局側装置によって時分割で管理されているので、局側装置のPON受信部は、宅側装置ごとに、強度が大きく相違しかつ周波数が乱れたバースト信号を受信する。
そこで、上記クロックデータ再生回路においても、この回路への入力データの周波数が異なる周波数に変化した場合を想定する必要があり、このような場合でも、クロックデータ再生回路が生成するクロック周波数も、その入力信号の変化にいち早く追従せねばならない。
As described above, the upstream burst communication from each home side device to the station side device is managed in a time division manner by the station side device in order to prevent signal collision, so the PON receiver of the station side device is the home side Each apparatus receives a burst signal whose intensity is greatly different and whose frequency is disturbed.
Therefore, in the clock data recovery circuit, it is necessary to assume a case where the frequency of input data to the circuit changes to a different frequency. Even in such a case, the clock frequency generated by the clock data recovery circuit is It must follow the changes in the input signal quickly.

このように、入力信号に周波数オフセットΔfoffset が加わったとき、入力クロックと電圧制御型発振器の発振周波数との誤差がΔflock 以下となるまでに要する時間(セトリング時間)をtsとすると、tsは次の式(1)で表わされることが知られている。   In this way, when the time (settling time) required until the error between the input clock and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator becomes Δflock or less when the frequency offset Δfoffset is added to the input signal is ts, It is known that it is represented by the formula (1).

なお、式(1)は抵抗とキャパシタを直列接続した回路構成のローパスフィルタの場合(図5のフィルタ回路部分を参照)を想定しており、Rpはそのローパスフィルタの抵抗、Ipはチャージポンプ電流、Kvcoは電圧制御型発振器の利得、Mは分周比である。
上記の式(1)から明らかなように、周波数差がほぼ無くなるまでのセトリング時間tsは、ローパスフィルタの抵抗Rp及びチャージポンプ電流Ipが大きいほど短くなることが分かる。
Equation (1) assumes the case of a low-pass filter having a circuit configuration in which a resistor and a capacitor are connected in series (see the filter circuit portion in FIG. 5), Rp is the resistance of the low-pass filter, and Ip is the charge pump current. , Kvco is the gain of the voltage controlled oscillator, and M is the frequency division ratio.
As apparent from the above equation (1), it can be seen that the settling time ts until the frequency difference is almost eliminated becomes shorter as the resistance Rp and the charge pump current Ip of the low-pass filter are larger.

これに対して、二値出力のチャージポンプを用いた場合、電圧制御型発振器の制御電圧がある幅(リップル幅)を持って振動するが、かかるリップル幅は入力データの周波数が変化したあと時間の経過とともに小さくなる。
かかるリップルが早く収束するか否かを判定する有用なパラメータとして、例えばダンピングファクタ ζ(ゼータ)があり、この値は次の式(2)で表されることが知られている。
On the other hand, when a binary output charge pump is used, the control voltage of the voltage controlled oscillator oscillates with a certain width (ripple width), but this ripple width is the time after the frequency of the input data changes. It becomes smaller as time passes.
A useful parameter for determining whether or not the ripple converges quickly is, for example, a damping factor ζ (zeta), and this value is known to be expressed by the following equation (2).

式(2)において、一般にダンピングファクタζの値が0.7〜1.0程度の時にリップルの収束時間が短くなり、余分なリップルを持たない挙動が得られるが、かかるダンピングファクタζは、ローパスフィルタの抵抗Rp及びチャージポンプ電流Ipが大きいほど大きくなり、リップルが収束し難くなることが分かる。
このように、上記式(1)及び(2)に注目すると、セトリング時間tsを短縮するためには、ローパスフィルタの抵抗Rpとチャージポンプ電流Ipが大きいほど効果があるが、そのことは、電圧制御型発振器に対するコントロール電圧の余分なリップルを抑制するという観点からすると却って逆効果であり、両者がトレードオフの関係になっている。
In equation (2), when the value of the damping factor ζ is generally about 0.7 to 1.0, the ripple convergence time is shortened and a behavior without extra ripple is obtained. It can be seen that the larger the resistance Rp and the charge pump current Ip of the filter, the larger the ripple and the harder it is to converge.
In this way, paying attention to the above formulas (1) and (2), in order to shorten the settling time ts, the larger the resistance Rp and the charge pump current Ip of the low-pass filter, the more effective. From the viewpoint of suppressing excessive ripple of the control voltage with respect to the controlled oscillator, it is counterproductive, and the two are in a trade-off relationship.

このため、例えば、PONシステムの局側装置に搭載されたクロックデータ再生回路の場合を想定すると、宅側装置ごとの上りバースト信号に高速に追従すべくセトリング時間tsをできるだけ短縮するように、ローパスフィルタの抵抗値その他の内部パラメータを設定しても、今度は、発振器に入力する制御電圧のリップルの収束時間が長くなってしまい、宅側装置によっては上りバースト信号に正確に追従できない時間が長くなり、上りバースト信号に対する追従性能が却って悪化することになる。   For this reason, for example, assuming the case of a clock data recovery circuit mounted on the station side device of the PON system, a low pass is set so as to shorten the settling time ts as much as possible so as to follow the upstream burst signal of each home side device at high speed. Even if the resistance value of the filter and other internal parameters are set, this time, the convergence time of the ripple of the control voltage input to the oscillator becomes long, and depending on the home device, the time that cannot accurately follow the upstream burst signal is long. As a result, the follow-up performance with respect to the upstream burst signal deteriorates.

本発明は、上記のような問題点に鑑み、周波数変化を伴う入力信号に対しても高速かつ高精度に追従することができるクロックデータ再生回路を提供することを目的とする。
また、本発明は、宅側装置ごとに時分割多重された上りバースト信号に対しても、高速かつ高精度に追従することができる局側装置と、時分割多重方式の受信方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a clock data recovery circuit capable of following an input signal accompanied by a frequency change with high speed and high accuracy.
In addition, the present invention provides a station-side device capable of following an uplink burst signal time-division multiplexed for each home-side device at high speed and with high accuracy, and a time-division multiplexing reception method. With the goal.

本発明の第1のクロックデータ再生回路(請求項1)は、制御電圧に対応する発振周波数でクロック信号を出力する電圧制御型発振器と、入力信号に対するクロック信号の位相の遅れ又は進みに対応してアップ信号又はダウン信号を出力する位相比較器と、アップ信号又はダウン信号に対応するチャージポンプ電流を生成するチャージポンプと、チャージポンプ電流に対応する制御電圧を生成するループフィルタとを備えたクロックデータ再生回路において、
入力信号とクロック信号との位相差の大小に基づいて前記チャージポンプ又は前記ループフィルタ若しくはこれらの双方の動作パラメータを切り替える制御部を設けたことを特徴としている。
A first clock data recovery circuit according to the present invention (Claim 1) corresponds to a voltage-controlled oscillator that outputs a clock signal at an oscillation frequency corresponding to a control voltage, and a delay or advance of the phase of the clock signal with respect to the input signal. And a phase comparator that outputs an up signal or a down signal, a charge pump that generates a charge pump current corresponding to the up signal or the down signal, and a loop filter that generates a control voltage corresponding to the charge pump current In the data recovery circuit,
A control unit is provided that switches the operation parameters of the charge pump or the loop filter or both based on the phase difference between the input signal and the clock signal.

上記構成に係る第1のクロックデータ再生回路によれば、制御部が、入力信号とクロック信号との位相差の大小に基づいてチャージポンプやループフィルタの動作パラメータを変更するようになっているので、入力信号を受信した後で当該動作パラメータを変更することにより、セトリング時間の短縮と制御電圧のリップルの早期収束との両立を図る制御を行うことができ、周波数変化を伴う入力信号に対しても高速かつ高精度に追従することができる。   According to the first clock data recovery circuit having the above configuration, the control unit changes the operation parameters of the charge pump and the loop filter based on the phase difference between the input signal and the clock signal. By changing the operation parameter after receiving the input signal, it is possible to perform control to achieve both shortening of the settling time and early convergence of the ripple of the control voltage. Can follow up at high speed and with high accuracy.

具体的には、前記制御部は、前記位相差が所定範囲内である場合は、そうでない場合よりも前記チャージポンプ電流をより小さい値に切り替えるものを採用することができる(請求項2)。
また、前記ループフィルタが、直列接続された抵抗とコンデンサによってチャージポンプ電流を積分することで制御電圧を生成するものである場合には、前記制御部は、前記位相差が所定範囲内である場合は、そうでない場合よりも前記ループフィルタの抵抗をより小さい値に切り替えるものであってもよい(請求項3)。
Specifically, the control unit may employ a switch that switches the charge pump current to a smaller value when the phase difference is within a predetermined range than when the phase difference is not (Claim 2).
In addition, when the loop filter generates a control voltage by integrating a charge pump current with a resistor and a capacitor connected in series, the control unit is configured such that the phase difference is within a predetermined range. May switch the resistance of the loop filter to a smaller value than otherwise (Claim 3).

この場合、位相差が所定範囲内でない場合には、チャージポンプ電流やループフィルタの抵抗が大きめに設定され、これによってセトリング時間が短縮される。
また、位相差が所定範囲内となった場合には、チャージポンプ電流やループフィルタの抵抗が小さめに設定され、これによって制御電圧のリップル抑制が達成される。
In this case, when the phase difference is not within the predetermined range, the charge pump current and the resistance of the loop filter are set to be large, thereby shortening the settling time.
Further, when the phase difference is within a predetermined range, the charge pump current and the loop filter resistance are set to be small, thereby achieving control voltage ripple suppression.

また、本発明の第2のクロックデータ再生回路(請求項4)は、制御電圧に対応する発振周波数でクロック信号を出力する電圧制御型発振器と、入力信号に対するクロック信号の位相の遅れ又は進みに対応してアップ信号又はダウン信号を出力する位相比較器と、アップ信号又はダウン信号に対応するチャージポンプ電流を生成するチャージポンプと、チャージポンプ電流に対応する制御電圧を生成するループフィルタとを備えたクロックデータ再生回路において、
入力信号の送信元に対応して前記チャージポンプ又は前記ループフィルタ若しくはこれらの双方の動作パラメータを切り替える制御部を設けたことを特徴としている。
A second clock data recovery circuit according to the present invention (claim 4) includes a voltage controlled oscillator that outputs a clock signal at an oscillation frequency corresponding to a control voltage, and a delay or advance of the phase of the clock signal with respect to the input signal. A phase comparator that outputs an up signal or a down signal correspondingly, a charge pump that generates a charge pump current corresponding to the up signal or the down signal, and a loop filter that generates a control voltage corresponding to the charge pump current In the clock data recovery circuit,
A control unit that switches the operation parameter of the charge pump or the loop filter or both of them corresponding to the transmission source of the input signal is provided.

上記構成に係る第2のクロックデータ再生回路によれば、制御部が、入力信号の送信元に対応してチャージポンプやループフィルタの動作パラメータを変更するようになっているので、入力信号の受信後に送信元別に当該動作パラメータを変更することにより、セトリング時間の短縮と制御電圧のリップルの早期収束との両立を図る制御を行うことができ、送信元が異なるために周波数変化を伴う入力信号に対しても高速かつ高精度に追従することができる。   According to the second clock data recovery circuit having the above-described configuration, the control unit changes the operation parameters of the charge pump and the loop filter in accordance with the transmission source of the input signal. Later, by changing the operation parameter for each transmission source, it is possible to perform control to achieve both shortening of the settling time and early convergence of the ripple of the control voltage. In contrast, high-speed and high-precision tracking can be achieved.

具体的には、前記制御部は、前記チャージポンプ電流の変更タイミングを前記送信元ごとに記憶しており、特定の前記送信元からの入力信号の受信時に、これに対応する変更タイミングで前記チャージポンプ電流を切り替えるものを採用することができる(請求項5)。
また、前記ループフィルタが、直列接続された抵抗とコンデンサによってチャージポンプ電流を積分することで制御電圧を生成するものである場合には、前記制御部は、前記ループフィルタの抵抗の変更タイミングを前記送信元ごとに記憶しており、特定の前記送信元からの入力信号の受信時に、これに対応する変更タイミングで前記ループフィルタの抵抗を切り替えるものであってもよい(請求項6)。
Specifically, the control unit stores the change timing of the charge pump current for each transmission source, and receives the input signal from the specific transmission source at the change timing corresponding to the charge signal. What switches a pump electric current is employable (Claim 5).
Further, when the loop filter generates a control voltage by integrating a charge pump current with a resistor and a capacitor connected in series, the control unit sets the change timing of the resistance of the loop filter. It may be stored for each transmission source, and when the input signal from the specific transmission source is received, the resistance of the loop filter may be switched at a change timing corresponding thereto (Claim 6).

この場合、例えば、変更タイミング以前のチャージポンプ電流やループフィルタの抵抗を大きめに設定し、かつ、変更タイミング以降のチャージポンプ電流やループフィルタの抵抗を小さめに設定しておくことにより、セトリング時間の短縮と制御電圧のリップル抑制とが両立した制御を、送信元ごとに行うことができる。   In this case, for example, by setting the charge pump current and loop filter resistance before the change timing to a large value, and setting the charge pump current and loop filter resistance after the change timing to a small value, the settling time can be reduced. Control in which shortening and control voltage ripple suppression are compatible can be performed for each transmission source.

本発明の局側装置(請求項7)は、宅側装置から送信される上りバースト信号を時分割多重方式で受信する局側装置において、
宅側装置が送信した上りバースト信号からクロックとデータの再生を行うクロックデータ再生回路と、前記上りバースト信号のタイムスロットにおいて、受信当初は前記再生回路でのセトリング時間が短くなり、その後に前記再生回路を構成する発振器用の制御電圧のリップルが抑制されるように、当該再生回路の動作パラメータを切り替える制御部と、を備えていることを特徴とする。
The station-side device of the present invention (Claim 7) is a station-side device that receives an uplink burst signal transmitted from a home-side device in a time division multiplexing manner.
A clock data recovery circuit that recovers a clock and data from an upstream burst signal transmitted by a home-side device, and a settling time in the recovery circuit is shortened at the beginning of reception in the time slot of the upstream burst signal, and then the recovery And a control unit that switches operation parameters of the reproducing circuit so that ripple of the control voltage for the oscillator constituting the circuit is suppressed.

また、本発明の受信方法(請求項8)は、異なる送信元からのバースト信号を時分割多重方式で受信する受信方法であって、前記バースト信号のタイムスロットにおいて、受信当初はクロックデータ再生回路でのセトリング時間が短くなり、その後に前記再生回路を構成する発振器用の制御電圧のリップルが抑制されるように、当該再生回路の動作パラメータを切り替えることを特徴とする。
上記局側装置及び受信方法によれば、受信当初は再生回路でのセトリング時間が短くなり、その後に制御電圧のリップルが抑制されるように動作パラメータを切り替えるので、セトリング時間の短縮と制御電圧のリップル抑制とを両立させることができる。
The reception method according to the present invention (claim 8) is a reception method for receiving burst signals from different transmission sources in a time division multiplexing manner, and the clock data recovery circuit is initially received in the time slot of the burst signal. The operation parameter of the reproduction circuit is switched so that the settling time at the time becomes shorter and thereafter the ripple of the control voltage for the oscillator constituting the reproduction circuit is suppressed.
According to the above-mentioned station side apparatus and reception method, since the settling time in the reproduction circuit is shortened at the beginning of reception and the operation parameters are switched so that the ripple of the control voltage is suppressed thereafter, the settling time is shortened and the control voltage is reduced. It is possible to achieve both ripple suppression.

以上の通り、本発明のクロックデータ再生回路によれば、周波数変化を伴う入力信号に対しても高速かつ高精度に追従することができる。
従って、上記再生回路をPONシステムの局側装置に採用することにより、宅側装置ごとに周波数が異なる上りバースト信号に対しても、高速かつ高精度に追従することができる局側装置及び受信方法を実現することができる。
As described above, according to the clock data recovery circuit of the present invention, it is possible to follow an input signal accompanied by a frequency change with high speed and high accuracy.
Accordingly, by adopting the reproduction circuit as a station-side device of the PON system, a station-side device and a receiving method capable of following an upstream burst signal having a different frequency for each home-side device with high speed and high accuracy. Can be realized.

〔PONシステムの全体構成〕
図1は、本発明の一実施形態に係るPONシステムの概略構成図である。
図1において、局側装置1は、複数の宅側装置2〜4に対する集約局として設置される。宅側装置2〜4はそれぞれ、PONシステムの加入者宅に設置される。
局側装置1に接続された伝送路である一本の光ファイバ5(幹線)は光カプラ6を介して複数の光ファイバ(支線)7〜9に分岐しており、これによって構成された光ファイバ網の各分岐した光ファイバ7〜9の終端に、それぞれ宅側装置2〜4が接続されている。
[Overall configuration of PON system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the station side device 1 is installed as a central station for a plurality of home side devices 2 to 4. The home side devices 2 to 4 are respectively installed in the subscriber homes of the PON system.
A single optical fiber 5 (trunk line), which is a transmission line connected to the station-side device 1, is branched into a plurality of optical fibers (branch lines) 7 to 9 via an optical coupler 6, and the light configured thereby Home devices 2 to 4 are connected to the ends of the branched optical fibers 7 to 9 of the fiber network, respectively.

更に、局側装置1は上位ネットワーク11と接続され、宅側装置2〜4はそれぞれのユーザネットワーク12〜14と接続されている。
なお、図1では3個の宅側装置2〜4を示しているが、一つの光カプラ6から例えば32分岐して32個の宅側装置を接続することが可能である。また、図1では、光カプラ6を1個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、さらに多くの宅側装置を局側装置1と接続することができる。
Furthermore, the station side device 1 is connected to the host network 11, and the home side devices 2 to 4 are connected to the respective user networks 12 to 14.
In FIG. 1, three home-side devices 2 to 4 are shown, but it is possible to connect 32 home-side devices by branching, for example, 32 from one optical coupler 6. In FIG. 1, only one optical coupler 6 is used, but more home-side devices can be connected to the station-side device 1 by providing a plurality of optical couplers in a column.

図1において、各宅側装置2〜4から局側装置1への上り方向には波長λ1でデータが送信される。逆に、局側装置1から宅側装置2〜4への下り方向には波長λ2でデータが送信される。例えば、PONの一例であるGE−PONの規格として、IEEE規格802.3ah−2004のClause60があり、この場合、これら上り方向及び下り方向の波長λ1及びλ2は、以下の範囲の値とすることができる。
1260nm≦λ1≦1360nm
1480nm≦λ2≦1500nm
In FIG. 1, data is transmitted at a wavelength λ <b> 1 in the upstream direction from each home side device 2 to 4 to the station side device 1. Conversely, data is transmitted at the wavelength λ2 in the downstream direction from the station side device 1 to the home side devices 2-4. For example, as a standard of GE-PON which is an example of PON, there is a Clause 60 of IEEE standard 802.3ah-2004. In this case, the wavelengths λ1 and λ2 in the upstream and downstream directions should be in the following ranges. Can do.
1260nm ≦ λ1 ≦ 1360nm
1480 nm ≦ λ2 ≦ 1500 nm

また、本実施形態では、宅側装置2,3,4における上り方向通信の伝送レートL[Gbps]が1種類の場合を想定しており、Lの値は例えば1である。
一方、局側装置1における下り方向通信の伝送レートD[Gbps]も1種類であり、Dの値は例えば1である。
Further, in the present embodiment, it is assumed that the uplink communication transmission rate L [Gbps] in the home side devices 2, 3, 4 is one type, and the value of L is 1, for example.
On the other hand, the transmission rate D [Gbps] of the downlink communication in the station side device 1 is also one type, and the value of D is 1, for example.

〔局側装置の構成〕
図2は、局側装置1の内部構成の概略を示すブロック図である。
図2において、上位ネットワーク11からの下り方向に送信すべきフレームは、上位側受信部101により受信され、いったん下り用バッファ102に送られる。この下り用バッファ102は、管理系通信処理部108の指示に基づいて、後段のPON側送信部103へフレームを渡す。
[Configuration of station side equipment]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of the internal configuration of the station-side device 1.
In FIG. 2, a frame to be transmitted in the downstream direction from the upper network 11 is received by the upper-side receiving unit 101 and once sent to the downstream buffer 102. The downlink buffer 102 passes the frame to the subsequent PON side transmission unit 103 based on an instruction from the management communication processing unit 108.

PON側送信部103は、物理層符号化部105、電気光変換素子106及び送信スケジューラ107を備えている。
物理層符号化部105は、下り用バッファ102からのフレームに所定の方法で符号化を施すとともに、シリアルなビット信号として電気光変換素子106に出力する。
送信スケジューラ107は、管理系通信処理部108が決定した送信タイミングで物理層符号化部105にビットデータを出力させ、下り信号の送信時期を制御する。
The PON side transmission unit 103 includes a physical layer encoding unit 105, an electro-optical conversion element 106, and a transmission scheduler 107.
The physical layer encoding unit 105 encodes the frame from the downlink buffer 102 by a predetermined method and outputs the frame to the electro-optical conversion element 106 as a serial bit signal.
The transmission scheduler 107 outputs the bit data to the physical layer encoding unit 105 at the transmission timing determined by the management communication processing unit 108, and controls the transmission timing of the downlink signal.

また、電気光変換素子106は、符号化されたビットデータ(電気信号)を光信号に変換し、変換された下り方向の光信号(波長λ2及び伝送レートD[Gbps])は、合分波部104を介して宅側装置2〜4に送信される。
一方、宅側装置2〜4(図1)から上り方向に送信された光信号(波長λ1及び伝送レートL[Gbps])は、合分波部104を通過してPON側受信部109で受信される。
The electro-optical conversion element 106 converts the encoded bit data (electric signal) into an optical signal, and the converted downstream optical signal (wavelength λ2 and transmission rate D [Gbps]) is multiplexed / demultiplexed. It is transmitted to the home side devices 2 to 4 via the unit 104.
On the other hand, optical signals (wavelength λ1 and transmission rate L [Gbps]) transmitted from the home side devices 2 to 4 (FIG. 1) in the upstream direction pass through the multiplexing / demultiplexing unit 104 and are received by the PON side receiving unit 109. Is done.

このPON側受信部109は、光電変換素子110、増幅器111、クロックデータ再生部112、物理層復号化部113及びフレーム再生部114を内部に備えている。
このうち、光電変換素子110は、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等の半導体受光素子であり、受光量に応じた電気信号を出力する。
増幅器112は、電気信号を増幅して出力し、その出力信号は後段のクロックデータ再生部112に入力される。
The PON side receiving unit 109 includes a photoelectric conversion element 110, an amplifier 111, a clock data reproducing unit 112, a physical layer decoding unit 113, and a frame reproducing unit 114.
Among these, the photoelectric conversion element 110 is a semiconductor light receiving element such as a photodiode or an avalanche photodiode, and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
The amplifier 112 amplifies and outputs the electrical signal, and the output signal is input to the clock data recovery unit 112 at the subsequent stage.

このクロックデータ再生部112は、増幅器111から受けた電気信号に同期してタイミング成分(クロック)とデータとを再生する。この再生部112の詳細については、後述する。
物理層復号化部113は、再生されたデータに施されている符号を復号する。フレーム再生部114は、復号されたデータからフレームの境界を検出して、例えば、イーサネット(登録商標)フレームを復元する。
The clock data reproduction unit 112 reproduces a timing component (clock) and data in synchronization with the electrical signal received from the amplifier 111. Details of the reproducing unit 112 will be described later.
The physical layer decoding unit 113 decodes the code applied to the reproduced data. The frame reproduction unit 114 detects a frame boundary from the decoded data and restores, for example, an Ethernet (registered trademark) frame.

フレーム種別判定部115は、フレーム再生部114で再生されたフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、受信した上りフレームがデータフレームであるか、或いは、宅側装置2〜4とのメディアアクセス制御のための制御フレームであるかを判定する。
なお、上記制御フレームの例として、PONシステム特有のMPCP(Multi-point Control Protocol)フレームや、機器の保守管理のためのOAM(Operations, Administration and Maintenance)フレーム等を挙げることができる。
The frame type determination unit 115 reads the header portion of the frame reproduced by the frame reproduction unit 114 to determine whether the received upstream frame is a data frame or for media access control with the home side devices 2 to 4. It is determined whether it is a control frame.
Examples of the control frame include an MPCP (Multi-point Control Protocol) frame specific to the PON system, an OAM (Operations, Administration and Maintenance) frame for equipment maintenance management, and the like.

局側装置1が宅側装置2〜4に対して上り方向データの送出開始時刻と送出許可量を指示する制御フレームであるグラントや、宅側装置2〜4が局側装置1に対して上り方向データの蓄積量に関する値を通知するための制御フレームであるレポートは、上記MPCPフレームの一種である。
フレーム種別判定部115は、判定結果がデータフレームであれば、これを上り用バッファ116のデータ用キューに蓄積させる。このデータ用キューに蓄積された上りのデータフレームは、上位側送信部117に送られ、この送信部117においてヘッダ情報の変更等の所定の処理が行われたあと、上位ネットワーク11へ送出される。
The station-side device 1 is a grant that is a control frame that instructs the home-side devices 2 to 4 to transmit the uplink data transmission start time and the transmission permission amount, and the home-side devices 2 to 4 A report that is a control frame for notifying a value related to the amount of accumulated direction data is a kind of the MPCP frame.
If the determination result is a data frame, the frame type determination unit 115 stores this in the data queue of the uplink buffer 116. The upstream data frame stored in the data queue is sent to the higher-level transmission unit 117, and after performing predetermined processing such as header information change in the transmission unit 117, it is transmitted to the higher-level network 11. .

一方、フレーム種別判定部115は、判定結果がレポート等の制御フレームであれば、これを上り用バッファ116の制御用キューに蓄積させる。この制御用キューに蓄積された制御フレームは、管理系通信処理部108に送られる。
管理系通信処理部108は、上記制御フレームを、その種別に対応して動的帯域割当部118又はOAM処理部119に送る。
On the other hand, if the determination result is a control frame such as a report, the frame type determination unit 115 accumulates this in the control queue of the uplink buffer 116. The control frames stored in this control queue are sent to the management communication processing unit 108.
The management communication processing unit 108 sends the control frame to the dynamic band allocation unit 118 or the OAM processing unit 119 corresponding to the type of the control frame.

例えば、制御フレームがMPCPフレームの一種であるレポートの場合、管理系通信処理部108は、そのレポートを動的帯域割当部118に送る。動的帯域割当部118は、レポートでの帯域要求に基づいて、所定の帯域割当アルゴリズムを実行して制御情報としてのグラントを生成する。
管理系通信処理部108は、上記グラントを下り用バッファ102の制御用キューにいったん蓄積させるとともに、そのグラントの送信タイミングをPON側送信部103の送信スケジューラ107に指示し、これによってグラントが合分波部104を介して下り方向に送信される。
For example, if the control frame is a report that is a kind of MPCP frame, the management communication processing unit 108 sends the report to the dynamic bandwidth allocation unit 118. Based on the bandwidth request in the report, the dynamic bandwidth allocation unit 118 executes a predetermined bandwidth allocation algorithm and generates a grant as control information.
The management communication processing unit 108 temporarily accumulates the grant in the control queue of the downlink buffer 102, and instructs the transmission scheduler 107 of the PON side transmission unit 103 to transmit the grant. It is transmitted in the downlink direction via the wave unit 104.

また、管理系通信処理部108は、上記グラントを、PON側受信部109の受信スケジューラ120にも転送する。この受信スケジューラ120は、宅側装置2〜4のLLIDを記憶しており、これに基づいて次受信のバースト時期判定機能を有している。
すなわち、受信スケジューラ120は、上記グラントに基づいて、各宅側装置2〜4から受ける上りバースト信号を受信する時期を特定し、PON側受信部109のクロックデータ再生部112及び物理層復号化部113は、当該受信スケジューラ120が特定する受信時期に合わせて作動する。
The management communication processing unit 108 also transfers the grant to the reception scheduler 120 of the PON side reception unit 109. The reception scheduler 120 stores the LLIDs of the home side devices 2 to 4, and has a burst timing determination function for the next reception based on the LLID.
That is, the reception scheduler 120 specifies the timing for receiving the uplink burst signal received from each of the home side devices 2 to 4 based on the grant, and the clock data recovery unit 112 and the physical layer decoding unit of the PON side reception unit 109 113 operates in accordance with the reception time specified by the reception scheduler 120.

更に、管理系通信処理部108は、制御フレームがOAMフレームである場合、そのOAMフレームをOAM処理部119に送り、OAM処理部119はOAMフレームの内容に則った所定の処理(例えば、障害通知、ループバック試験及びリンク監視等)を行う。
管理系通信処理部108は、上記OAMフレームを下り用バッファ102の制御用キューにいったん蓄積させるとともに、そのOAMフレームの送信タイミングをPON側送信部103の送信スケジューラ107に指示し、これによってOAMフレームが合分波部104を介して下り方向に送信される。
Further, when the control frame is an OAM frame, the management communication processing unit 108 sends the OAM frame to the OAM processing unit 119, and the OAM processing unit 119 performs predetermined processing (for example, failure notification) according to the contents of the OAM frame. Loopback test and link monitoring).
The management communication processing unit 108 once accumulates the OAM frame in the control queue of the downlink buffer 102 and instructs the transmission scheduler 107 of the PON side transmission unit 103 to transmit the OAM frame, thereby the OAM frame Is transmitted in the downstream direction via the multiplexing / demultiplexing unit 104.

〔宅側装置の構成〕
図3は、宅側装置2の内部構成の概略を示すブロック図である。
図3において、局側装置1(図1)から下り方向に送信されて来る光信号は、合分波部201を通過して、光受信部202により電気信号に変換され、さらに、この電気信号はPON側受信部204により受信される。
[Configuration of home-side equipment]
FIG. 3 is a block diagram illustrating an outline of the internal configuration of the home apparatus 2.
In FIG. 3, an optical signal transmitted in the downstream direction from the station side device 1 (FIG. 1) passes through the multiplexing / demultiplexing unit 201 and is converted into an electrical signal by the optical receiving unit 202. Furthermore, this electrical signal Is received by the PON side receiving unit 204.

PON側受信部204は、受信したフレームのヘッダ部分(プリアンブル部分を含む)を読み取ることにより、当該フレームが自己宛(ここでは、自己又は自己の配下のユーザネットワーク12内の装置宛を意味する。)であるか否かを判定する。
判定の結果、自己宛であれば当該フレームを取り込み、そうでなければ当該フレームを廃棄する。例えば、上記の宛先判定を行うためのヘッダ情報の例として、IEEE規格802.3ah−2004に記載の論理リンク識別子(LLID)を挙げることができる。
The PON-side receiving unit 204 reads the header portion (including the preamble portion) of the received frame, and means that the frame is addressed to itself (here, addressed to itself or a device in the user network 12 under its control). ).
As a result of the determination, if it is addressed to itself, the frame is taken in. If not, the frame is discarded. For example, a logical link identifier (LLID) described in IEEE standard 802.3ah-2004 can be given as an example of header information for performing the above destination determination.

更に、PON側受信部204は、フレームのヘッダ部分を読み取ることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、グラント等の制御フレームであるかを判定する。判定の結果、データフレームであれば、PON側受信部204はこれをデータ中継処理部207に送る。
データ中継処理部207は、ユーザネットワーク側送信部208に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはユーザネットワーク側送信部208からユーザネットワーク12へ送出される。
Furthermore, the PON side receiving unit 204 determines whether the received frame is a data frame or a control frame such as a grant by reading the header portion of the frame. As a result of the determination, if it is a data frame, the PON side receiving unit 204 sends this to the data relay processing unit 207.
The data relay processing unit 207 performs predetermined relay processing such as transmission control for the user network side transmission unit 208, and the processed frame is transmitted from the user network side transmission unit 208 to the user network 12.

また、上記判定の結果、フレームがグラントであれば、PON側受信部204はこれを制御信号処理部206に転送する。制御信号処理部206は、グラントに基づいて上り方向の送出タイミングと送出量をデータ中継処理部207に指示する。
一方、ユーザネットワーク12からのフレームはユーザネットワーク側受信部209により受信され、データ中継処理部207に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部207内のバッファメモリに一旦蓄積され、また、そのデータ量が制御信号処理部206に通知される。
As a result of the determination, if the frame is a grant, the PON side receiving unit 204 transfers this to the control signal processing unit 206. The control signal processing unit 206 instructs the data relay processing unit 207 on the transmission timing and transmission amount in the upstream direction based on the grant.
On the other hand, the frame from the user network 12 is received by the user network side receiving unit 209 and transferred to the data relay processing unit 207. The transferred frame is temporarily stored in the buffer memory in the data relay processing unit 207, and the data amount is notified to the control signal processing unit 206.

制御信号処理部206は、PON側送信部205に対して送信制御を行い、所定のタイミングで、バッファメモリに蓄積されているフレームをPON側送信部205に出力させるとともに、通知されたバッファメモリ内のデータ蓄積量に基づいてレポートを生成してPON側送信部205に出力させる。
PON側送信部203の出力は、光送信部203で光信号に変換され、波長λ1、伝送レートL[Gbps]の信号として、合分波部201を介して上り方向に送信される。
The control signal processing unit 206 performs transmission control on the PON side transmission unit 205 and outputs the frame stored in the buffer memory to the PON side transmission unit 205 at a predetermined timing, and in the notified buffer memory. A report is generated on the basis of the data storage amount and output to the PON side transmission unit 205.
The output of the PON side transmission unit 203 is converted into an optical signal by the optical transmission unit 203, and is transmitted in the upstream direction through the multiplexing / demultiplexing unit 201 as a signal having a wavelength λ1 and a transmission rate L [Gbps].

〔局側装置のクロックデータ再生部〕
〔第1実施形態:位相差に対応してチャージポンプ電流が可変のCDR〕
図4は、第1実施形態のクロックデータ再生部112を示す機能ブロック図である。また、図5は、そのクロックデータ再生部112の回路構成図である。
図4及び図5に示すように、この再生部112は、シリアル信号よりなる上り信号からクロックとデータの再生を行うクロックデータ再生回路51よりなり、この再生回路51は、高精度にクロック信号を再生するために、位相同期方式によってクロック及びデータを再生するPLL回路より構成されている。
[Clock data recovery unit of station side device]
[First embodiment: CDR with charge pump current variable corresponding to phase difference]
FIG. 4 is a functional block diagram showing the clock data recovery unit 112 of the first embodiment. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the clock data recovery unit 112.
As shown in FIGS. 4 and 5, the reproduction unit 112 includes a clock data reproduction circuit 51 that reproduces a clock and data from an upstream signal composed of a serial signal. The reproduction circuit 51 generates a clock signal with high accuracy. In order to reproduce, it is constituted by a PLL circuit that reproduces a clock and data by a phase synchronization method.

図示のように、本実施形態のクロックデータ再生回路51は、前段側(図4の左側)から後段側(図4の右側)に向かって、位相比較器52、チャージポンプ53、ループフィルタ54、電圧制御型発振器(VCO又はVCXO)55及び分周器56を備えている。
PON側受信部109の増幅器111からの入力信号(受信データRD)は、クロックデータ再生回路51の位相比較器52に入力される。この位相比較器52は、チャージポンプ53、ループフィルタ54、発振器55及び分周器56とともに、上り信号のクロック及びデータ再生を行う位相ロックループを構成している。
As shown in the figure, the clock data recovery circuit 51 of the present embodiment includes a phase comparator 52, a charge pump 53, a loop filter 54, from the front stage side (left side in FIG. 4) to the rear stage side (right side in FIG. 4). A voltage controlled oscillator (VCO or VCXO) 55 and a frequency divider 56 are provided.
An input signal (received data RD) from the amplifier 111 of the PON side receiving unit 109 is input to the phase comparator 52 of the clock data recovery circuit 51. The phase comparator 52, together with the charge pump 53, the loop filter 54, the oscillator 55, and the frequency divider 56, constitutes a phase locked loop that recovers the clock and data of the upstream signal.

すなわち、位相比較器52は、受信データRDの位相と後段の発振器55のクロック信号Sc(クロック信号CLを分周したもの)との位相とを比較し、その比較結果に基づいてアップ信号Su又はダウン信号Sdを出力する。この場合、出力クロック信号Scの位相が受信データRDの位相よりも遅れている場合はアップ信号Suが出力され、進んでいる場合はダウン信号Sdが出力される。
なお、位相比較器52は、受信データRDからデータ信号DSを外部に出力するための、Dフリップフロップ等よりなるリタイマ回路57を備えている。
That is, the phase comparator 52 compares the phase of the reception data RD with the phase of the clock signal Sc (the frequency obtained by dividing the clock signal CL) of the subsequent-stage oscillator 55, and based on the comparison result, the up signal Su or A down signal Sd is output. In this case, the up signal Su is output when the phase of the output clock signal Sc is behind the phase of the reception data RD, and the down signal Sd is output when the phase is advanced.
Note that the phase comparator 52 includes a retimer circuit 57 including a D flip-flop and the like for outputting the data signal DS from the reception data RD to the outside.

チャージポンプ53は、位相比較器52からのアップ信号Su又はダウン信号Sdに対応してチャージポンプ電流Ipを生成する。
ループフィルタ54は、直列接続された抵抗RpとコンデンサCpとから構成され、そのチャージポンプ53が生成したチャージポンプ電流Ipを積分することで制御電圧Vcを出力し、この制御電圧Vcに基づいて発振器55をチャージする。
電力制御型の発振器55は、ループフィルタ54からの制御電圧Vcに応じて発振周波数を制御し、例えば、所定の位相差を持つ複数のクロック信号(多相クロック信号)CLを発振して出力する。
The charge pump 53 generates a charge pump current Ip corresponding to the up signal Su or the down signal Sd from the phase comparator 52.
The loop filter 54 includes a resistor Rp and a capacitor Cp connected in series, and outputs a control voltage Vc by integrating the charge pump current Ip generated by the charge pump 53, and an oscillator based on the control voltage Vc. 55 is charged.
The power control type oscillator 55 controls the oscillation frequency according to the control voltage Vc from the loop filter 54, and oscillates and outputs a plurality of clock signals (multiphase clock signals) CL having a predetermined phase difference, for example. .

上記発振器55が出力する発振信号CLは、分周器56によって周波数が所定の比率で逓倍され、この逓倍されたクロック信号Scが位相比較器52にフィードバックされる。
そして、前述の通り、前記位相比較器52が入力信号RDの位相と逓倍後のクロック信号Scの位相とを比較し、その位相差に対応するアップ信号Su又はダウン信号Sdを出力することにより、位相同期方式によるフィードバック制御(位相ロックループ)が行われる。
The frequency of the oscillation signal CL output from the oscillator 55 is multiplied by a predetermined ratio by the frequency divider 56, and the multiplied clock signal Sc is fed back to the phase comparator 52.
As described above, the phase comparator 52 compares the phase of the input signal RD and the phase of the multiplied clock signal Sc, and outputs the up signal Su or the down signal Sd corresponding to the phase difference, Feedback control (phase lock loop) is performed by the phase synchronization method.

ところで、前記した式(1)及び式(2)から明らかなように、チャージポンプ53のチャージポンプ電流Ipやループフィルタ54の抵抗Rpを大きくすると、周波数差の安定に要するセトリング時間tsが短くなるが、発振器55の制御電圧Vcの収束度合いを示すダンピングファクタζが増大して当該制御電圧Vcのリップルが収束し難くなる。
逆に、チャージポンプ電流Ipやループフィルタ54の抵抗Rpを小さくすると、ダンピングファクタζが減少して制御電圧Vcのリップルが収束し易くなるが、セトリング時間tsが長くなってしまう。
By the way, as is clear from the above formulas (1) and (2), when the charge pump current Ip of the charge pump 53 and the resistance Rp of the loop filter 54 are increased, the settling time ts required for stabilizing the frequency difference is shortened. However, the damping factor ζ indicating the degree of convergence of the control voltage Vc of the oscillator 55 increases, and the ripple of the control voltage Vc becomes difficult to converge.
Conversely, if the charge pump current Ip and the resistance Rp of the loop filter 54 are reduced, the damping factor ζ is reduced and the ripple of the control voltage Vc is likely to converge, but the settling time ts is increased.

従って、位相比較器52が検出する位相差(入力信号RDとクロック信号Scの位相差)が比較的大きい場合は、チャージポンプ電流Ipやループフィルタ54の抵抗Rpの値を大きめに設定してセトリング時間tsを短縮し、その後、位相差が比較的小さくなった場合には、その電流Ipや抵抗Rpの値を小さめに切り替えて制御電圧Vcのリップルを収束し易くすれば、セトリング時間tsの短縮とリップルの早期収束の両立が図られ、周波数変化を伴う入力信号RDに対して高速かつ高精度に追従可能となるものと考えられる。   Accordingly, when the phase difference detected by the phase comparator 52 (the phase difference between the input signal RD and the clock signal Sc) is relatively large, the charge pump current Ip and the resistance Rp of the loop filter 54 are set to be larger and settling is performed. If the time ts is shortened and then the phase difference becomes relatively small, the settling time ts can be shortened by switching the current Ip and the resistance Rp to a smaller value to make the ripple of the control voltage Vc easier to converge. And the early convergence of the ripple, and it is considered that the input signal RD accompanied by the frequency change can be followed at high speed and with high accuracy.

そこで、本実施形態のクロックデータ再生回路51は、位相比較器52が検出する位相差の大小に対応して、チャージポンプ53が生成するチャージポンプ電流Ipを切り替えるチャージポンプ電流制御部58を備えている。
図5に示すように、この再生回路51のチャージポンプ53は、並列接続された一対の電流源59,60をスイッチで切り替え可能になっており、このスイッチングによって2種類のチャージポンプ電流値Ip1,Ip2(Ip1>Ip2)を出力することができる。
Therefore, the clock data recovery circuit 51 of the present embodiment includes a charge pump current control unit 58 that switches the charge pump current Ip generated by the charge pump 53 in accordance with the magnitude of the phase difference detected by the phase comparator 52. Yes.
As shown in FIG. 5, the charge pump 53 of the regeneration circuit 51 can switch a pair of current sources 59 and 60 connected in parallel by a switch. By this switching, two types of charge pump current values Ip1, Ip2 (Ip1> Ip2) can be output.

そして、チャージポンプ電流制御部58は、位相比較器52のアップ信号Suとダウン信号Sdの反転信号とを加算する加算器61と、この加算器61の出力側に接続された一対のコンパレータ62,63と、このコンパレータ62,63の出力側に接続されたアンド回路64とを備え、このアンド回路64の出力値に基づいて、チャージポンプ53の2種類の電流源59,60のうちのいずれか一方をスイッチングする。   The charge pump current control unit 58 includes an adder 61 that adds the up signal Su and the inverted signal of the down signal Sd of the phase comparator 52, and a pair of comparators 62 connected to the output side of the adder 61, 63 and an AND circuit 64 connected to the output side of the comparators 62 and 63, and based on the output value of the AND circuit 64, one of the two types of current sources 59 and 60 of the charge pump 53 is provided. Switch one side.

具体的には、位相比較器52が出力するアップ信号Suと、ダウン信号Sdの反転信号は加算器61で加算され、後段の各コンパレータ62,63にそれぞれ入力される。これらのコンパレータ62,63は、それぞれ、加算結果が所定の閾値(V+)以下の場合でかつ所定の閾値(V−)以上の場合に、Highの信号を出力する。
更に、アンド回路64は、2つのコンパレータ62,63が同時にHighを出力した場合にのみHighを出力するようになっており、これにより、加算器61での加算結果が一定範囲内に収まった場合にのみ、アンド回路64がHighを出力する。
Specifically, the up signal Su output from the phase comparator 52 and the inverted signal of the down signal Sd are added by the adder 61 and input to the subsequent comparators 62 and 63, respectively. Each of the comparators 62 and 63 outputs a high signal when the addition result is equal to or smaller than a predetermined threshold (V +) and equal to or larger than the predetermined threshold (V−).
Furthermore, the AND circuit 64 outputs High only when the two comparators 62 and 63 output High at the same time, whereby the addition result in the adder 61 falls within a certain range. Only, the AND circuit 64 outputs High.

そして、AND回路64がHighを出力すると、チャージポンプ53のチャージポンプ電流Ipの値が、大きい方の値Ip1からIp2にスイッチによって変更されるようになっている。
なお、図5に示す、加算器61の後段に挿入されたキャパシタ66は、パルス入力時にコンパレータ62,63の判別がノイズによって不安定になるのを避けるために設けたものである。
When the AND circuit 64 outputs High, the value of the charge pump current Ip of the charge pump 53 is changed by the switch from the larger value Ip1 to Ip2.
Note that the capacitor 66 inserted in the subsequent stage of the adder 61 shown in FIG. 5 is provided to prevent the discrimination of the comparators 62 and 63 from becoming unstable due to noise at the time of pulse input.

このように、図5に示す回路構成では、加算器64の加算信号がコンパレータ62,63で設定された所定範囲に収まる程度に、位相比較器52での位相差が小さくなった場合にのみ、チャージポンプ電流Ipを大きい方の値Ip1から小さい方の値Ip2に変化する。すなわち、位相差が十分に小さくなった場合にのみチャージポンプ電流Ipを減少させ、発振器55の制御電圧Vcの周波数リップルが抑制される。   As described above, in the circuit configuration shown in FIG. 5, only when the phase difference in the phase comparator 52 becomes small enough that the addition signal of the adder 64 falls within the predetermined range set by the comparators 62 and 63. The charge pump current Ip is changed from the larger value Ip1 to the smaller value Ip2. That is, the charge pump current Ip is reduced only when the phase difference is sufficiently small, and the frequency ripple of the control voltage Vc of the oscillator 55 is suppressed.

ここで、図6は、位相差と加算信号との関係を示すタイムチャートであり、このタイムチャートは、次の1)〜5)のタイミングを上から順に並べたものである。
1) 位相比較器52への入力信号RD
2) 発振器55からのクロック信号Sc
3) 位相比較器55が出力するアップ信号Su
4) 位相比較器55が出力するダウン信号Sd
5) アップ信号とダウン信号の反転信号との加算信号
Here, FIG. 6 is a time chart showing the relationship between the phase difference and the addition signal, and this time chart shows the following timings 1) to 5) in order from the top.
1) Input signal RD to the phase comparator 52
2) Clock signal Sc from the oscillator 55
3) Up signal Su output from the phase comparator 55
4) Down signal Sd output from the phase comparator 55
5) Addition signal of up signal and inverted signal of down signal

位相比較器52は、位相差を検出してアップ及びダウンの2つの信号Su,Sdを出力する。このアップ信号Suとダウン信号Sdはともに “1”或いは“0”の信号出力であるが、アップとダウンは同時に“1”を出力することはできない。
そして、位相比較器52で検出される位相差が大きい場合、位相差が小さくなるまでのある一定時間は、アップ或いはダウンのどちらかの“1”の出力が支配的になるが、一定時間経過したあとで位相差が十分に小さくなると、アップとダウンのパルス幅は同程度となる。
The phase comparator 52 detects a phase difference and outputs two signals Su and Sd that are up and down. The up signal Su and the down signal Sd are both “1” or “0” signal outputs, but up and down cannot simultaneously output “1”.
When the phase difference detected by the phase comparator 52 is large, the output of “1”, which is either up or down, is dominant for a certain period of time until the phase difference becomes small. After that, when the phase difference becomes sufficiently small, the up and down pulse widths become comparable.

図6(a)の場合、CDRループ内で生成されるクロック、すなわち、電圧制御型発振器55が生成するクロック信号Scが入力信号RDに対して位相が遅れているが、この場合、位相差に対応する時間だけアップ信号Suが出力される。
また、この場合、ダウン信号Sdは理想的には生成されないが、実際にはパルス状の信号が出力される。従って、この場合、「アップ信号Su」と「ダウン信号Sdの反転信号」を加算すると、アップ信号Suが支配的になっていることが分かる。
In the case of FIG. 6A, the clock generated in the CDR loop, that is, the clock signal Sc generated by the voltage-controlled oscillator 55 is delayed in phase with respect to the input signal RD. The up signal Su is output for the corresponding time.
In this case, the down signal Sd is not ideally generated, but a pulse signal is actually output. Therefore, in this case, when the “up signal Su” and the “inverted signal of the down signal Sd” are added, it is understood that the up signal Su is dominant.

これに対して、図5(b)の場合には、位相差が十分に小さいのでアップ信号Su及びダウン信号Sdがともにパルス状になり、上記のように加算した後の加算信号もパルス状の波形になる。
このように、アップ信号Suとダウン信号Sdの反転信号との加算信号の大きさは、入力信号RDに対するクロック信号Scの位相差の大きさに対応しているので、本実施形態のように加算信号を判定対象とすれば、位相差の大小に対応してチャージポンプ電流Ipを切り替えているのと等価になる。
On the other hand, in the case of FIG. 5B, since the phase difference is sufficiently small, both the up signal Su and the down signal Sd are pulsed, and the added signal after addition as described above is also pulsed. It becomes a waveform.
Thus, since the magnitude of the addition signal of the up signal Su and the inverted signal of the down signal Sd corresponds to the magnitude of the phase difference of the clock signal Sc with respect to the input signal RD, the addition is performed as in the present embodiment. If the signal is a determination target, this is equivalent to switching the charge pump current Ip in accordance with the magnitude of the phase difference.

更に、図5に示す回路構成では、加算器61の出力側に、管理系通信処理部108から上りバースト信号の受信タイミングtrが通知されたときにオンとなるスイッチ65が設けられている。
従って、位相比較器52の出力値に基づいてチャージポンプ電流Ipを変化させる一連の動作は、上りバースト信号の受信時以外は行われない。
Furthermore, in the circuit configuration shown in FIG. 5, a switch 65 that is turned on when the reception timing tr of the upstream burst signal is notified from the management communication processing unit 108 is provided on the output side of the adder 61.
Therefore, a series of operations for changing the charge pump current Ip based on the output value of the phase comparator 52 is not performed except when an upstream burst signal is received.

このため、各宅側装置2,3,4から送信される上りバースト信号のタイムスロットにおいて、受信当初の場合は、チャージポンプ電流Ipが大きめの値Ip1が設定されて、再生回路51のセトリング時間tsが短くなり、その後、加算信号が所定範囲内に収まって位相差が小さくなったときには、チャージポンプ電流Ipが小さめの値Ip2に切り替わり、再生回路51を構成する発振器55用の制御電圧Vcのリップルが抑制される。   For this reason, in the time slot of the upstream burst signal transmitted from each of the home side devices 2, 3, 4, the charge pump current Ip is set to a larger value Ip 1 in the initial reception, and the settling time of the regeneration circuit 51 When ts becomes short and then the sum signal falls within a predetermined range and the phase difference becomes small, the charge pump current Ip is switched to a smaller value Ip2, and the control voltage Vc for the oscillator 55 constituting the regeneration circuit 51 is changed. Ripple is suppressed.

以上の通り、本実施形態のクロックデータ再生回路51によれば、位相比較器52が検出する位相差(具体的には、これと等価な前記加算信号)の大小に基づいてチャージポンプ53のチャージポンプ電流Ipを切り替える制御部58を備えており、その位相差が所定範囲内である場合にチャージポンプ53のチャージポンプ電流Ipを通常より小さい値にIp2切り替えるので、受信当初はチャージポンプ電流Ipを大きめに設定してセトリング時間tsを短縮し、かつその後にチャージポンプ電流Ipを小さめに切り替えてリップルの早期収束を図る制御が可能となり、周波数変化を伴う入力信号RDに対しても高速かつ高精度に追従することができる。   As described above, according to the clock data recovery circuit 51 of the present embodiment, the charge pump 53 is charged based on the magnitude of the phase difference detected by the phase comparator 52 (specifically, the addition signal equivalent thereto). A control unit 58 for switching the pump current Ip is provided, and when the phase difference is within a predetermined range, the charge pump current Ip of the charge pump 53 is switched to Ip2 to a smaller value than usual. The settling time ts can be shortened by setting a larger value, and then the charge pump current Ip can be switched to a smaller value to achieve early convergence of the ripple, enabling high-speed and high-accuracy even for an input signal RD accompanied by a frequency change. Can follow.

〔第1実施形態の変形例〕
図7は、第1実施形態のクロックデータ再生部112の変形例を示す回路構成図である。
この図7に示す再生回路51では、チャージポンプ電流制御部58として、アップ信号Suとダウン信号Sdの反転信号を加算する加算器61の代わりに、一定期間内のアップ信号Suとダウン信号Sdのパルス数をカウントするデジタルカウンタ67を使用している。
[Modification of First Embodiment]
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a modification of the clock data recovery unit 112 of the first embodiment.
In the regeneration circuit 51 shown in FIG. 7, instead of the adder 61 that adds the inverted signal of the up signal Su and the down signal Sd as the charge pump current control unit 58, the up signal Su and the down signal Sd within a predetermined period are added. A digital counter 67 that counts the number of pulses is used.

このデジタルカウンタ67は、デジタル信号であるアップ信号Suとダウン信号Sdのそれぞれの数をカウントしており、ある一定時間内(例えば、100パルス分)にアップとダウンのパルス数が同程度になった場合にのみ、チャージポンプ電流Ipの変更(Ip1→Ip2への切り替え)の信号を出力するものである。
その理由は、図6に示す通り、位相差が十分に小さくなった場合に限り、アップ信号Suとダウン信号Sdの時間長さが揃って一定期間内でのパルス数が一致するからである。
The digital counter 67 counts the number of each of the up signal Su and the down signal Sd, which are digital signals, and the number of up and down pulses becomes approximately the same within a certain time (for example, 100 pulses). Only when the charge pump current Ip is changed, a signal for changing the charge pump current Ip (switching from Ip1 to Ip2) is output.
The reason is that, as shown in FIG. 6, only when the phase difference is sufficiently small, the time lengths of the up signal Su and the down signal Sd are equal and the number of pulses in a certain period is the same.

また、デジタルカウンタ67は、管理系通信処理部108から次のような動作信号を受けており、これにより、上りバースト信号の受信タイミングに対応している。
1) バースト受信時以外にはデジタルカウンタが動作しないようにするリセット信号
2) バースト受信の開始直後には、アップ/ダウンのパルス数を比較するだけの十分なパルス数を未だカウントできていないので、100パルス相当の時間だけ遅らせてカウンタ67後段のスイッチをオンにするための遅延信号
In addition, the digital counter 67 receives the following operation signal from the management communication processing unit 108, thereby corresponding to the reception timing of the upstream burst signal.
1) Reset signal that prevents the digital counter from operating except during burst reception 2) Immediately after the start of burst reception, the number of pulses sufficient to compare the number of up / down pulses has not been counted yet. , A delay signal for turning on the switch after the counter 67 by delaying by a time corresponding to 100 pulses

〔第2実施形態:位相差に対応して抵抗が可変のCDR〕
図8は、第2実施形態のクロックデータ再生部112を示す機能ブロック図である。また、図9は、そのクロックデータ再生部112の回路構成図である。
図4及び図5(第1実施形態)と図8及び図9(第2実施形態)を対比すれば明らかなように、第2実施形態では、位相差に基づく動作パラメータの可変対象が、チャージポンプ電流Ipではなく、ループフィルタ54の抵抗Rpになっている点で、第1実施形態と相違している。
[Second embodiment: CDR with variable resistance corresponding to phase difference]
FIG. 8 is a functional block diagram showing the clock data recovery unit 112 of the second embodiment. FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the clock data recovery unit 112.
4 and 5 (first embodiment) and FIG. 8 and FIG. 9 (second embodiment), as is clear, in the second embodiment, the variable parameter of the operation parameter based on the phase difference is charged. This is different from the first embodiment in that the resistance Rp of the loop filter 54 is used instead of the pump current Ip.

すなわち、本実施形態のクロックデータ再生回路51は、位相比較器52が検出する位相差に対応して、ループフィルタ54の内部抵抗Rpを切り替える抵抗制御部68を備えている。
図9に示すように、この再生回路51のループフィルタ54は、コンデンサCpに対して直列接続された抵抗69と、この抵抗69に並列接続された抵抗70とからなり、一方の抵抗70の導通をスイッチで切り替え可能になっており、このスイッチングにより、ループフィルタ54の抵抗値Rpを2種類の値に切り替えることができる。
That is, the clock data recovery circuit 51 of this embodiment includes a resistance control unit 68 that switches the internal resistance Rp of the loop filter 54 in accordance with the phase difference detected by the phase comparator 52.
As shown in FIG. 9, the loop filter 54 of the regeneration circuit 51 includes a resistor 69 connected in series to the capacitor Cp and a resistor 70 connected in parallel to the resistor 69. Can be switched by a switch, and by this switching, the resistance value Rp of the loop filter 54 can be switched between two types of values.

そして、抵抗制御部68は、位相比較器52のアップ信号Suとダウン信号Sdの反転信号とを加算する加算器61と、この加算器61の出力側に接続された一対のコンパレータ62,63と、このコンパレータ62,63の出力側に接続されたアンド回路64とを備え、このアンド回路64の出力値に基づいてループフィルタ54の抵抗70の導通を切り替え、その内部抵抗値が小さい方の設定値となるようにスイッチングする。   The resistance control unit 68 adds an adder 61 that adds the up signal Su and the inverted signal of the down signal Sd of the phase comparator 52, and a pair of comparators 62 and 63 connected to the output side of the adder 61. And an AND circuit 64 connected to the output side of the comparators 62 and 63. Based on the output value of the AND circuit 64, the conduction of the resistor 70 of the loop filter 54 is switched, and the setting of the smaller internal resistance value is made. Switch to a value.

このように、本実施形態のクロックデータ再生回路51は、可変パラメータが抵抗Rpになっていること以外は、第1実施形態の場合と動作原理は同じである。
すなわち、ループフィルタ54の抵抗Rpが大きい方がセトリング時間tsを短縮できるので(前記式(1)参照)、アップ/ダウン信号の加算信号が“0”近傍に収束したら、抵抗70のスイッチがオフに切り替わってループフィルタ54の抵抗値を小さい方に設定される。
Thus, the clock data recovery circuit 51 of this embodiment has the same operating principle as that of the first embodiment except that the variable parameter is the resistance Rp.
That is, the larger the resistance Rp of the loop filter 54 is, the shorter the settling time ts can be shortened (see the above equation (1)). Therefore, when the addition signal of the up / down signal converges near “0”, the switch of the resistor 70 is turned off. The resistance value of the loop filter 54 is set to a smaller value.

〔第2実施形態の変形例〕
図10は、第2実施形態のクロックデータ再生部112の変形例を示す回路構成図である。
この図10に示す再生回路51では、抵抗制御部68として、アップ信号Suとダウン信号Sdの反転信号を加算する加算器61の代わりに、一定期間内のアップ信号Suとダウン信号Sdのパルス数をカウントするデジタルカウンタ67を使用している。
このデジタルカウンタ67の構成及び作用は、第1実施形態の変形例(図7)の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。
[Modification of Second Embodiment]
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a modification of the clock data recovery unit 112 of the second embodiment.
In the reproduction circuit 51 shown in FIG. 10, the number of pulses of the up signal Su and the down signal Sd within a certain period is used as the resistance control unit 68 instead of the adder 61 that adds the inverted signal of the up signal Su and the down signal Sd. Is used.
Since the configuration and operation of the digital counter 67 are the same as those in the modification of the first embodiment (FIG. 7), detailed description thereof is omitted.

〔第3実施形態:受信タイミングに対応して動作パラメータが可変のCDR〕
図11は、第3実施形態のクロックデータ再生部112を示す機能ブロック図である。また、図12は、そのクロックデータ再生部112の回路構成図である。
この第3実施形態では、位相比較器52の出力値を使用することなくチャージポンプ電流Ipを変化させる点で、第1及び第2実施形態の場合と異なる。
[Third embodiment: CDR with variable operation parameters corresponding to reception timing]
FIG. 11 is a functional block diagram showing the clock data recovery unit 112 of the third embodiment. FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the clock data recovery unit 112.
The third embodiment is different from the first and second embodiments in that the charge pump current Ip is changed without using the output value of the phase comparator 52.

すなわち、本実施形態では、図11及び図12に示すように、管理系通信処理部108からの信号線がチャージポンプ53に直接接続されており、この信号線からの信号を用いて、チャージポンプ53の電流値Ipを切り替えるスイッチを制御している。従って、本実施形態の再生回路51は、第1実施形態で採用していたチャージポンプ電流制御部58を備えていない。   That is, in the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the signal line from the management communication processing unit 108 is directly connected to the charge pump 53, and the charge pump is used by using the signal from this signal line. The switch for switching the current value Ip of 53 is controlled. Therefore, the regeneration circuit 51 of this embodiment does not include the charge pump current control unit 58 used in the first embodiment.

PONシステムにおいては、局側装置1は、各宅側装置2〜4との通信過程において、自身が信号を送信してから宅側装置2〜4からの信号を受信するまでの往復時間(RTT)を測定しており、これを用いて各宅側装置2〜4と局側装置1との間の伝送距離を把握することができる。
この伝送距離が分かると、宅側装置2〜4が送信した光信号が受ける光ファイバの減衰量も特定できる。すなわち、伝送距離が長いほど光信号の受信強度が減衰するので、BERを推定することができる。
In the PON system, the station side device 1 in the communication process with each of the home side devices 2 to 4 makes a round trip time (RTT) from when it transmits a signal until it receives the signals from the home side devices 2 to 4. ) Is measured, and using this, the transmission distance between each of the home side devices 2 to 4 and the station side device 1 can be grasped.
If this transmission distance is known, the attenuation amount of the optical fiber received by the optical signals transmitted from the home devices 2 to 4 can be specified. That is, as the transmission distance is longer, the received intensity of the optical signal is attenuated, so that the BER can be estimated.

このことから、本実施形態では、宅側装置2〜3の伝送距離とチャージポンプ電流Ipの変更タイミングに関する参照テーブル(LUT)71を、管理系通信処理部108に予め記憶させてある。
なお、この参照テーブル71は、伝送距離が長い宅側装置ほどセトリングに時間を要するので、チャージポンプ電流Ipの変化開始が遅く、逆に伝送距離が短い宅側装置ほど早くロックするので、チャージポンプ電流Ipの変化開始が早くなるように定められている。
For this reason, in this embodiment, a reference table (LUT) 71 regarding the transmission distance of the home side devices 2 to 3 and the change timing of the charge pump current Ip is stored in advance in the management communication processing unit 108.
Since the reference table 71 requires a longer settling time for a home device with a longer transmission distance, the charge pump current Ip starts to change more slowly, and conversely, a home device with a shorter transmission distance locks earlier. It is determined so that the change start of the current Ip is accelerated.

そして、管理系通信処理部108は、逐次受信する上りバースト信号の送信元の宅側装置2〜4に対応するチャージポンプ電流Ipの変更タイミングを上記参照テーブル71から特定し、信号線を通じてその変更タイミングをチャージポンプ53に通知する。
従って、本実施形態では、クロックデータ再生回路51の外部の管理系通信処理部108が、受信当初はセトリング時間tsを短くし、その後に再生回路51を構成する発振器55用の制御電圧Vcのリップルが抑制されるように、当該再生回路51の動作パラメータであるチャージポンプ電流Ipを切り替える制御部として機能しており、これによって速いセトリング時間tsと周波数リップルの抑制を同時に満足させている。
Then, the management communication processing unit 108 identifies the change timing of the charge pump current Ip corresponding to the home side devices 2 to 4 of the transmission source of the uplink burst signal that is sequentially received from the reference table 71, and changes the change through the signal line. The timing is notified to the charge pump 53.
Therefore, in the present embodiment, the management communication processing unit 108 outside the clock data recovery circuit 51 shortens the settling time ts at the beginning of reception, and then the ripple of the control voltage Vc for the oscillator 55 constituting the recovery circuit 51. Is controlled as a control unit that switches the charge pump current Ip, which is an operation parameter of the regeneration circuit 51, thereby simultaneously satisfying fast settling time ts and suppression of frequency ripple.

〔第3実施形態の変形例〕
図13は、第3実施形態のクロックデータ再生部112の変形例を示す回路構成図である。
この図13に示す再生回路51では、図12と同じ制御機構を採用しているが、動作パラメータの変更対象が、チャージポンプ電流Ipではなく、ループフィルタ54の抵抗Rpである点で、図12の場合と相違している。従って、この場合には、管理系通信処理部108の参照テーブル71は、各宅側装置2〜4の伝送距離と抵抗Rpの変更タイミングに関するテーブルになっている。
[Modification of Third Embodiment]
FIG. 13 is a circuit configuration diagram showing a modification of the clock data recovery unit 112 of the third embodiment.
In the regeneration circuit 51 shown in FIG. 13, the same control mechanism as in FIG. 12 is adopted, but the operating parameter is changed not by the charge pump current Ip but by the resistance Rp of the loop filter 54. It is different from the case of. Therefore, in this case, the reference table 71 of the management communication processing unit 108 is a table relating to the transmission distance of each of the home side devices 2 to 4 and the change timing of the resistance Rp.

上記各実施形態はすべて例示であり本発明の範囲を制限するものではない。
本発明の技術的範囲は、各実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での変更が含まれる。
例えば、上記各実施形態では、チャージポンプ電流Ip又は抵抗Rpのうちのいずれか一方のみを変更する場合を例示したが、これらの双方を同時に変更する回路構成にすることもできる。
The above embodiments are all examples and do not limit the scope of the present invention.
The technical scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims, and includes modifications within the scope equivalent to the configurations of the claims.
For example, in each of the above-described embodiments, the case where only one of the charge pump current Ip and the resistor Rp is changed is exemplified, but a circuit configuration in which both of them are changed at the same time may be employed.

本発明の一実施形態に係るPONシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention. 上記PONシステムを構成する局側装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the station side apparatus which comprises the said PON system. 上記PONシステムを構成する宅側装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the home side apparatus which comprises the said PON system. 第1実施形態のクロックデータ再生部を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the clock data reproduction | regeneration part of 1st Embodiment. 第1実施形態のロックデータ再生部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the lock data reproduction | regeneration part of 1st Embodiment. 位相差と加算信号との関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between a phase difference and an addition signal. 第1実施形態のクロックデータ再生部の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the modification of the clock data reproduction | regeneration part of 1st Embodiment. 第2実施形態のクロックデータ再生部を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the clock data reproduction | regeneration part of 2nd Embodiment. 第2実施形態のクロックデータ再生部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the clock data reproduction | regeneration part of 2nd Embodiment. 第2実施形態のクロックデータ再生部の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the modification of the clock data reproduction | regeneration part of 2nd Embodiment. 第3実施形態のクロックデータ再生部を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the clock data reproduction | regeneration part of 3rd Embodiment. 第3実施形態のロックデータ再生部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the lock data reproducing part of 3rd Embodiment. 第3実施形態のクロックデータ再生部の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the modification of the clock data reproduction | regeneration part of 3rd Embodiment.

1 局側装置
2〜4 宅側装置
5,7〜9 光ファイバ
51 クロックデータ再生回路
52 位相比較器
53 チャージポンプ
54 ループフィルタ
55 電圧制御型発振器
58 チャージポンプ電流制御部(制御部)
68 抵抗制御部(制御部)
108 管理系通信処理部(制御部)
112 クロックデータ再生部
RD 受信データ(入力信号)
Sc クロック信号(逓倍後)
CL クロック信号(逓倍前)
DS データ信号
Su アップ信号
Sd ダウン信号
Ip チャージポンプ電流(動作パラメータ)
Rp 抵抗(動作パラメータ)
Vc 制御電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Station side apparatus 2-4 Home side apparatus 5, 7-9 Optical fiber 51 Clock data reproduction circuit 52 Phase comparator 53 Charge pump 54 Loop filter 55 Voltage control type oscillator 58 Charge pump electric current control part (control part)
68 Resistance control unit (control unit)
108 Management communication processing unit (control unit)
112 Clock data recovery unit RD Received data (input signal)
Sc clock signal (after multiplication)
CL clock signal (before multiplication)
DS Data signal Su Up signal Sd Down signal Ip Charge pump current (operation parameter)
Rp resistance (operating parameter)
Vc control voltage

Claims (8)

入力信号からクロックとデータの再生を行うクロックデータ再生回路であって、
制御電圧に対応する発振周波数でクロック信号を出力する電圧制御型発振器と、
入力信号に対するクロック信号の位相の遅れ又は進みに対応してアップ信号又はダウン信号を出力する位相比較器と、
アップ信号又はダウン信号に対応するチャージポンプ電流を生成するチャージポンプと、
チャージポンプ電流に対応する制御電圧を生成するループフィルタと、
入力信号とクロック信号との位相差の大小に基づいて前記チャージポンプ又は前記ループフィルタ若しくはこれらの双方の動作パラメータを切り替える制御部と、
を備えていることを特徴とするクロックデータ再生回路。
A clock data recovery circuit that recovers a clock and data from an input signal,
A voltage controlled oscillator that outputs a clock signal at an oscillation frequency corresponding to the control voltage; and
A phase comparator that outputs an up signal or a down signal in response to a delay or advance of the phase of the clock signal relative to the input signal;
A charge pump for generating a charge pump current corresponding to the up signal or the down signal;
A loop filter that generates a control voltage corresponding to the charge pump current;
A controller that switches the operation parameters of the charge pump or the loop filter or both based on the magnitude of the phase difference between the input signal and the clock signal;
A clock data recovery circuit comprising:
前記制御部は、前記位相差が所定範囲内である場合は、そうでない場合よりも前記チャージポンプのチャージポンプ電流をより小さい値に切り替えるものである請求項1に記載のクロックデータ再生回路。   2. The clock data recovery circuit according to claim 1, wherein when the phase difference is within a predetermined range, the control unit switches the charge pump current of the charge pump to a smaller value than when the phase difference is not within the predetermined range. 前記ループフィルタは、直列接続された抵抗とコンデンサによってチャージポンプ電流を積分することで制御電圧を生成するものであり、
前記制御部は、前記位相差が所定範囲内である場合は、そうでない場合よりも前記ループフィルタの抵抗をより小さい値に切り替えるものである請求項1又は2に記載のクロックデータ再生回路。
The loop filter generates a control voltage by integrating a charge pump current with a resistor and a capacitor connected in series,
3. The clock data recovery circuit according to claim 1, wherein when the phase difference is within a predetermined range, the control unit switches the resistance of the loop filter to a smaller value than when the phase difference is not within the predetermined range.
入力信号からクロックとデータの再生を行うクロックデータ再生回路であって、
制御電圧に対応する発振周波数でクロック信号を出力する電圧制御型発振器と、
入力信号に対するクロック信号の位相の遅れ又は進みに対応してアップ信号又はダウン信号を出力する位相比較器と、
アップ信号又はダウン信号に対応するチャージポンプ電流を生成するチャージポンプと、
チャージポンプ電流に対応する制御電圧を生成するループフィルタと、
入力信号の送信元に対応して前記チャージポンプ又は前記ループフィルタ若しくはこれらの双方の動作パラメータを切り替える制御部と、
を備えていることを特徴とするクロックデータ再生回路。
A clock data recovery circuit that recovers a clock and data from an input signal,
A voltage controlled oscillator that outputs a clock signal at an oscillation frequency corresponding to the control voltage; and
A phase comparator that outputs an up signal or a down signal in response to a delay or advance of the phase of the clock signal relative to the input signal;
A charge pump for generating a charge pump current corresponding to the up signal or the down signal;
A loop filter that generates a control voltage corresponding to the charge pump current;
A control unit that switches operation parameters of the charge pump or the loop filter or both in accordance with the source of the input signal;
A clock data recovery circuit comprising:
前記制御部は、前記チャージポンプ電流の変更タイミングを前記送信元ごとに記憶しており、
特定の前記送信元からの入力信号の受信時に、これに対応する変更タイミングで前記チャージポンプ電流を切り替える請求項4に記載のクロックデータ再生回路。
The control unit stores the change timing of the charge pump current for each transmission source,
5. The clock data recovery circuit according to claim 4, wherein when the input signal is received from the specific transmission source, the charge pump current is switched at a change timing corresponding to the input signal.
前記ループフィルタは、直列接続された抵抗とコンデンサによってチャージポンプ電流を積分することで制御電圧を生成するものであり、
前記制御部は、前記ループフィルタの抵抗の変更タイミングを前記送信元ごとに記憶しており、
特定の前記送信元からの入力信号の受信時に、これに対応する変更タイミングで前記ループフィルタの抵抗を切り替える請求項4又は5に記載のクロックデータ再生回路。
The loop filter generates a control voltage by integrating a charge pump current with a resistor and a capacitor connected in series,
The control unit stores the change timing of the resistance of the loop filter for each transmission source,
6. The clock data recovery circuit according to claim 4, wherein when receiving an input signal from the specific transmission source, the resistance of the loop filter is switched at a change timing corresponding to the input signal.
光ファイバを介してP2MP形態で接続された複数の宅側装置と共にPONシステムを構成し、当該宅側装置から送信される上りバースト信号を時分割多重方式で受信する局側装置であって、
前記宅側装置が送信した上りバースト信号からクロックとデータの再生を行うクロックデータ再生回路と、
前記上りバースト信号のタイムスロットにおいて、受信当初は前記再生回路でのセトリング時間が短くなり、その後に前記再生回路を構成する発振器用の制御電圧のリップルが抑制されるように、当該再生回路の動作パラメータを切り替える制御部と、
を備えていることを特徴とする局側装置。
A station-side device that configures a PON system together with a plurality of home-side devices connected in P2MP form via an optical fiber, and receives an upstream burst signal transmitted from the home-side device in a time-division multiplexing method,
A clock data recovery circuit for recovering a clock and data from an upstream burst signal transmitted by the home side device;
In the time slot of the upstream burst signal, the operation of the regenerative circuit is performed so that the settling time in the regenerative circuit is shortened at the beginning of reception, and thereafter the ripple of the control voltage for the oscillator constituting the regenerative circuit is suppressed. A control unit for switching parameters;
A station-side device comprising:
異なる送信元からのバースト信号を時分割多重方式で受信する受信方法であって、
前記バースト信号のタイムスロットにおいて、受信当初はクロックデータ再生回路でのセトリング時間が短くなり、その後に前記再生回路を構成する発振器用の制御電圧のリップルが抑制されるように、当該再生回路の動作パラメータを切り替えることを特徴とする時分割多重方式の受信方法。
A reception method for receiving burst signals from different transmission sources in a time division multiplexing manner,
In the time slot of the burst signal, the settling time in the clock data recovery circuit is shortened at the beginning of reception, and then the operation of the recovery circuit is controlled so that the ripple of the control voltage for the oscillator constituting the recovery circuit is suppressed. A time division multiplexing reception method characterized by switching parameters.
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