JP2009290735A - クロック再生用イネーブル生成回路及びクロック再生回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ラインデータに対するクライアントデータの割合に一致したイネーブル信号を高速に生成することを目的とする。
【解決手段】 Mクロック数分(M:正整数)のクロック信号CKの出力期間中に、Nクロック数分(N:正整数、但しN<M)の期間のイネーブル信号EN1を生成する。加算回路11で、CKの1クロックの供給毎に1ずつ加算処理を行い、この加算結果AD1が負の値であれば、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値をAD1に加算し、また、AD1が0又は正の値であれば、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}(但し、P:2以上の整数、Q:0以上の整数でQ<P<M)で得られる第2の加算値をAD1に加算し、加算後のAD1を出力する。分周カウンタ12で、AD1が正の値の期間のみCKをP分周し、カウント値CK1を出力する。コンパレータ13で、AD1が負の値の期間又はCK1がQ以上の際にEN1を出力する。
【選択図】図2

Description

光伝送システム等における高速伝送信号の処理において、フレーム形式で伝送されてきたディジタル信号からクライアントデータを取り出すデマッピングを行う際に、そのディジタル信号からクロック信号を再生する。本発明は、そのクロック信号を再生するに必要なイネーブル信号を生成するクロック再生用イネーブル生成回路及びクロック再生回路に関する。
現在、光伝送システムにおいては、例えば特許文献1に記載されているように、時分割多重方式が採用されており、ディジタル信号を経済的に目的地へ伝送するために、複数の低速ディジタル信号を時分割多重して1つの高速ディジタル信号(高速伝送信号ともいう)を形成し、この高速伝送信号を光ファイバへ伝送することが行われている。
複数の低速ディジタル信号を時分割多重するには、各低速ディジタル信号の周波数が正確に一致していることが必要であるため、スタッフ同期方式等により各低速ディジタル信号の周波数を同期させている。スタッフ同期方式では、送信側でクライアントデータである低速ディジタル信号を所定周波数のクロック信号に応じてフレーム形式にマッピングし、このマッピングの際に、各低速ディジタル信号の周波数の同期を採るために、情報成分の無いスタッフパルスを挿入するスタッフ処理を行う。受信側でフレーム形式の信号をデマッピングしてクライアントデータを復元し、この復元の際にスタッフパルスを除去するデスタッフ処理を行うようになっている。
また、デマッピングを行う場合、一般に、フレーム形式で伝送されてきたMクロック数分のラインデータから当該ラインデータ中のNクロック数分のクライアントデータを書き込むためのクロック信号を再生し、この再生クロック信号によりラインデータ中のクライアントデータをバッファメモリに書き込む。この書き込まれたクライアントデータを、再生クロック信号に同期させた発振器の発振クロック信号により読み出して復元するようになっている。但し、Mクロック数及びNクロック数におけるMとNは、正の整数であり、N<Mの関係となっている。
更に、デマッピングの際にラインデータから再生クロック信号を再生する場合、Mクロック数分のラインデータに対するNクロック数分のクライアントデータの割合(N/M)のイネーブル信号ENを生成する必要がある。このイネーブル信号ENの生成について説明する。
例えば、M=32、N=29である場合に、ラインデータのプリアンブルから抽出したクロック信号の供給毎に加算を行う加算回路(図示せず)を用い、この加算回路から出力される加算結果ADに「29」を加算し、この加算結果ADが「32」を超えた場合は「32」を減算することを繰り返す。この際に加算結果ADが「32」を超えた場合にのみイネーブル信号ENを出力するように演算処理動作を行う。なお、加算結果ADが「32」を超えた場合の「32」の減算は、例えば加算回路が「32」に「−32」を加算するようになっている。
この演算処理動作を図1のタイミングチャートを参照して説明する。但し、各時刻t1〜t33のタイミングは、加算回路への動作用のクロック信号の供給タイミングと一致しているものとする。
時刻t1において、加算結果AD=「0」であり、イネーブル信号ENは出力状態、つまり「H」レベル(以下、「H」という)であるとする。この場合に、「0」に「29」を加算して得られる加算結果ADは「29」なので「32」を超えていない。従って、時刻t2において、イネーブル信号ENは出力されない状態、つまり「L」レベル(以下、「L」という)となる。また、同時刻t2において、加算結果AD=「29」となる。
この加算結果AD=「29」に「29」を加算して得られる加算結果ADは「58」なので「32」を超えている。従って、時刻t3において、イネーブル信号ENは「H」となる。また、「58」は「32」を超えているので「32」が減算され、「26」となる。この結果、同時刻t3において、加算結果AD=「26」となる。
この加算結果AD=「26」に「29」を加算して得られる加算結果ADは「55」なので「32」を超えている。従って、時刻t4において、イネーブル信号ENは「H」となる。また、「55」は「32」を超えているので「32」が減算され、「23」となる。この結果、同時刻t4において、加算結果AD=「23」となる。
同様に処理を繰り返し、例えば、時刻t11となった場合、加算結果AD=「2」なので、「2」に「29」を加算して得られる加算結果ADは「31」となり「32」を超えない。従って、時刻t12において、イネーブル信号ENが「L」となり、加算結果AD=「31」となる。以降同様に繰り返すことによって、図示するように32クロック数のクロック信号中、合計29クロック数のクロック信号の期間、イネーブル信号ENを出力することができる。
特許3529713号公報
上述したように、イネーブル信号ENを生成した場合、フレーム毎にスタッフ量が変動するので、Mクロック数分のラインデータに対するNクロック数分のクライアントデータの割合(N/M)が一定値とならず、このため、その割合に一致するイネーブル信号ENの生成が困難となる課題があった。
更に、ラインデータのデータ量が大きい場合、そのデータ量に応じて加算回路の必要ビット数が増大するので回路規模も大きくなる。上述の例では、ラインデータが32クロック数分なので、32=2、つまり5ビットの加算処理を行う加算回路が必要となる。このように加算回路の規模が大きくなるに従い当該加算回路を高速動作させることができなくなるため、イネーブル信号ENを高速に生成することができなくなるという課題があった。
イネーブル信号ENを高速に生成できなければ、クライアントデータの書き込み用の再生クロック信号も高速に再生できないので、結果的にデマッピングの処理速度が限界を超えてしまうことになる。
前記課題を解決するために、本発明は、ラインデータに対するクライアントデータの割合に一致したイネーブル信号を、簡易な回路構成で高速に生成することを目的とする。
上記目的を達成するために、Mクロック数分(M:正整数)のクロック信号の出力期間中に、Nクロック数分(N:正整数、但しN<M)の期間のイネーブル信号を生成するクロック再生用イネーブル生成回路を次のように構成した。即ち、クロック信号の1クロックの供給毎に1ずつ加算処理を行い、この加算処理後の値が負の値のケースと、0又は正の値のケースとに応じて、予め定めた第1の数式で得られる第1の加算値又は第2の数式で得られる第2の加算値を先の加算処理後の値に加算して加算結果とし、この加算結果を出力する加算回路と、加算回路の加算結果が正の値の期間のみカウント動作を行い、このカウント動作によってクロック信号を所定分周し、この際のカウント値を出力する分周カウンタと、加算回路の加算結果が負の値の期間又は分周カウンタのカウント値が所定値以上の場合にイネーブル信号を出力するコンパレータとを備えて構成した。
具体的には、Mクロック数分(M:正整数)のクロック信号の出力期間中に、Nクロック数分(N:正整数、但しN<M)の期間のイネーブル信号を生成するクロック再生用イネーブル生成回路において、前記クロック信号の1クロックの供給毎に1ずつ加算処理を行い、この加算処理後の値が負の値であれば、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値を前記加算処理後の値に加算し、また、前記加算処理後の値が0又は正の値であれば、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}(但し、P:2以上の整数、Q:0以上の整数でQ<P<M)で得られる第2の加算値を前記加算処理後の値に加算して加算結果とし、この加算結果を出力する加算回路と、前記加算回路の加算結果が正の値の期間のみカウント動作を行い、このカウント動作によって前記クロック信号をP分周し、この際のカウント値を出力する分周カウンタと、前記加算回路の加算結果が負の値の期間又は前記分周カウンタのカウント値がQ以上の場合にイネーブル信号を出力するコンパレータと、を備えることを特徴とするクロック再生用イネーブル生成回路である。
この構成によれば、例えば、M=32、N=29、P=8、Q=1とした場合、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値は、(32−29)=3となり、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}で得られる第2の加算値は、{32×(8−1)÷8−29}=−1となる。従って、加算回路では、第1の加算値の「3」又は第2の加算値の「−1」を用いた加算処理となるので、加算処理に必要なビット数は2ビットとなる。従来構成では、M=32の場合、つまりラインデータのクロック数=32から加算処理に必要なビット数である32=2を求め、この5ビットの加算処理を行う加算回路を用いていた。従って、本発明では2ビットの加算回路で済み、従来の5ビットの加算回路と比較して大幅な回路規模の削減を行うことができる。
また、加算回路を小規模とすることができるので、加算回路を高速動作させることができ、イネーブル信号を高速に生成することができる。従って、クライアントデータの書き込み用の再生クロック信号も高速に再生することができ、この結果的にデマッピングの処理速度を速くすることができる。
更に、具体的には、上述したクロック再生用イネーブル生成回路と、前記クロック再生用イネーブル生成回路から出力されるイネーブル信号を位相比較対象とする位相同期ループ処理に応じて、前記イネーブル信号との位相比較対象としても用いられるクロック信号を発振する位相同期ループ回路と、を備えることを特徴とするクロック再生回路である。
この構成によれば、クロック再生回路は、クロック再生用イネーブル生成回路で得られるイネーブル信号の出力期間中に、Mクロック数分のフレーム形式のラインデータから、Nクロック数分のクライアントデータを復元するためのクロック信号を再生する。従って、高速に生成されるイネーブル信号に応じて再生クロック信号を再生するので、再生クロック信号も高速に再生することができ、この結果デマッピングの処理速度を速くすることができる。このため、スループット40Gbpsの高速動作を実現することができる。
本発明によれば、ラインデータに対するクライアントデータの割合に一致したイネーブル信号を高速に生成するクロック再生用イネーブル生成回路、並びに、高速に生成されるイネーブル信号に応じてデマッピングのための再生クロック信号を、簡易な回路構成で高速に再生することができ、これによりデマッピングの処理速度を速くすることができるクロック再生回路を提供することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
図2は、本発明の実施形態によるクロック再生用イネーブル生成回路の構成を示すブロック図である。クロック再生用イネーブル生成回路10は、加算回路11と、分周カウンタ12と、コンパレータ13とを備えて構成されている。
図3は、クロック再生用イネーブル生成回路10で生成されるイネーブル信号EN1に応じてクロック信号CK3を再生するクロック再生回路20の構成を示すブロック図である。クロック再生回路20は、位相同期ループ回路としての位相比較回路22、LPF(ローパスフィルタ)23、及びVCO(電圧制御発振器)24とを備えて構成されている。
クロック再生回路20は、前述の「背景技術」で説明した送信側からフレーム形式で伝送されてきたMクロック数分の受信データとしてのラインデータに含まれるNクロック数分の特定データとしてのクライアントデータ1を、図示せぬバッファメモリに書き込むための再生クロック信号CK3を再生する回路である。
クロック再生用イネーブル生成回路10は、クロック再生回路20で再生クロック信号CK3を再生する際に必要な、Mクロック数分のラインデータに対するNクロック数分のクライアントデータの割合(N/M)のイネーブル信号ENを生成するための回路である。なお、クロック再生用イネーブル生成回路10はクロック再生回路20に含まれる構成としてもよい。
加算回路11は、ラインデータのプリアンブルから抽出されたクロック信号CKの供給毎に加算処理を行って得られる加算処理後の値としての加算結果AD1(初期値は0)を出力し、この加算結果AD1が負の値であれば、加算結果AD1に第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値を加算し、また、加算結果AD1が「0」又は正の値であれば、加算結果AD1に第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}で得られる第2の加算値を加算し、この加算の結果を新規の加算結果AD1として出力するものである。但し、Pは2以上の整数、Qは0以上の整数で、且つ、Q<P<Mを満たす整数である。
分周カウンタ12は、加算結果AD1が正の値の期間のみカウント動作を行い、このカウント動作によってクロック信号CKをP分周し、この際のカウント値CK1を出力するものである。
コンパレータ13は、加算結果AD1が負の値の期間又はカウント値CK1がQ以上の場合にイネーブル信号EN1をクロック再生回路20へ出力するものである。
このような構成のクロック再生用イネーブル生成回路10の動作を、図4に示すタイミングチャートを参照して説明する。但し、各時刻t1〜t33のタイミングは、加算回路11へのクロック信号CKの供給タイミングと一致しているものとする。
また、前述の背景技術と同様にM=32、N=29とし、更に、P=8、Q=1とする。この場合、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値は、(32−29)=3となり、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}で得られる第2の加算値は、{32×(8−1)÷8−29}=−1となる。
時刻t1において、加算結果AD1=「0」であり、イネーブル信号EN1は未出力状態の「L」であるとする。この場合、加算結果AD1=「0」なので、時刻t2において、その「0」に第2の加算値=「−1」が加算されて加算結果AD1=「−1」となる。この時、分周カウンタ12では、加算結果AD1が正の値の期間のみカウント動作が行われるようになっているので、カウント動作は行われず、カウント値CK1が未出力状態となる。従って、コンパレータ13には、加算結果AD1の「−1」のみが入力されるので、イネーブル信号EN1が出力状態の「H」となる。コンパレータ13は、加算結果AD1が負の値の期間又はカウント値CK1がQ以上の場合にイネーブル信号EN1を出力するようになっているためである。
時刻t2で加算結果AD1が「−1」となったので、時刻t3において、その「−1」に第1の加算値=「3」が加算されて加算結果AD1=「2」となる。この時、カウント値CK1が「0」の分周カウンタ12において、カウント動作が行われるのでカウント値CK1が「1」となる。従って、コンパレータ13には、加算結果AD1の「2」とカウント値CK1の「1」が入力されるので、イネーブル信号EN1は「H」のままとなる。
時刻t3で加算結果AD1が「2」となったので、時刻t4において、その「2」に第2の加算値=「−1」が加算されて加算結果AD1=「1」となる。この時、カウント値CK1が「1」の分周カウンタ12において、カウント動作が行われるのでカウント値CK1が「2」となる。従って、コンパレータ13には、加算結果AD1の「1」とカウント値CK1の「2」が入力されるので、イネーブル信号EN1は「H」のままとなる。
同様に処理が繰り返され、例えば、時刻t11となった時に、加算結果AD1=「2」となっている場合、時刻t12において、その「2」に第2の加算値=「−1」が加算されて加算結果AD1=「1」となる。この時、カウント値CK1が「7」の分周カウンタ12において、カウント動作が行われるのでカウント値CK1が「0」となる。従って、コンパレータ13には、加算結果AD1の「1」とカウント値CK1の「0」が入力されるので、イネーブル信号EN1は「L」となる。
以降同様に処理が繰り返されることによって、図示するように32クロック数のクロック信号中、合計29クロック数のクロック信号の期間、イネーブル信号EN1が「H」の出力状態となる。
このイネーブル信号EN1は、クロック再生回路20の位相比較回路22に入力され、位相比較回路22において、イネーブル信号EN1と、フィードバックされた再生クロック信号CK3との位相が比較され、この比較結果得られる差分信号がLPF23へ出力される。
更に、差分信号がLPF23で濾波されて得られる電圧信号がVCO24へ供給され、この電圧供給に応じた周波数の再生クロック信号CK3が出力される。この再生クロック信号CK3によって32クロック数分のラインデータ中の29クロック数分のクライアントデータがバッファメモリに書き込まれる。更に、バッファメモリに書き込まれたクライアントデータが、再生クロック信号CK3に同期する発振器の発振クロック信号によって読み出されて復元される。
但し、イネーブル信号EN1が高速であるため、クロック再生回路20の位相同期ループ回路が適正に追従動作しない場合は、位相比較回路22の前段に分周カウンタを接続し、この分周カウンタでイネーブル信号EN1を分周して周波数を下げ、この周波数の下がったイネーブル信号を位相比較回路22へ入力する。更に、VCO24の後段に逓倍回路を接続し、この逓倍回路で再生クロック信号CK3を分周カウンタの分周比の逆数で逓倍して出力するようにしてもよい。
このように本実施形態のクロック再生用イネーブル生成回路10では、クロック再生回路20で再生クロック信号CK3を再生する際に必要な、Mクロック数のラインデータに対するNクロック数のクライアントデータの割合(N/M)のイネーブル信号EN1を生成する場合に、加算回路11、分周カウンタ12及びコンパレータ13を用いて行うようにした。
即ち、加算回路11によって、ラインデータのプリアンブルから抽出したクロック信号CKの1クロックの供給毎に1ずつ加算処理を行い、この加算結果AD1が負の値であれば、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値を加算結果AD1に加算し、また、AD1が0又は正の値であれば、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}(但し、P:2以上の整数、Q:0以上の整数でQ<P<M)で得られる第2の加算値を加算結果AD1に加算し、加算後の加算結果AD1を出力する。
分周カウンタ12によって、加算結果AD1が正の値の期間のみカウント動作を行い、このカウント動作によってクロック信号CKをP分周し、この際のカウント値CK1を出力する。コンパレータ13によって、加算結果AD1が負の値の期間又はカウント値CK1がQ以上の場合にイネーブル信号EN1を出力するようにした。
前述のように、M=32、N=29、P=8、Q=1とした場合、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値は、(32−29)=3となり、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}で得られる第2の加算値は、{32×(8−1)÷8−29}=−1となる。
従って、加算回路11では、第1の加算値の「3」又は第2の加算値の「−1」を用いた加算処理となるので、加算処理に必要なビット数は2ビットとなり、従来の5ビットと比較して大幅な回路規模の削減を行うことができる。また、加算回路11を小規模とすることができるので、加算回路11を高速動作させることができ、イネーブル信号EN1を簡易な回路構成で高速に生成することができる。従って、クライアントデータの書き込み用の再生クロック信号CK3も高速に再生することができ、この結果的にデマッピングの処理速度を速くすることができる。また、スループット40Gbpsの高速動作を実現することができる。
クロック再生回路20は、クロック再生用イネーブル生成回路10で得られるイネーブル信号EN1の出力期間中に、Mクロック数分のフレーム形式のラインデータから、Nクロック数分のクライアントデータを復元するためのクロック信号を再生する。従って、高速に生成されるイネーブル信号EN1に応じて再生クロック信号CK3を再生するので、再生クロック信号CK3も高速に再生することができ、この結果デマッピングの処理速度を速くすることができる。このため、スループット40Gbpsの高速動作を実現することができる。
本発明のクロック再生用イネーブル生成回路及びクロック再生回路は、時分割多重方式等を採用した光伝送システムにおいて、フレーム形式で伝送されてきたラインデータからデマッピングによりクライアントデータを復元する際に、デマッピングを行うためのクロック信号をラインデータから再生する場合などに適用することができる。
従来のクロック再生用イネーブル生成処理の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態によるクロック再生用イネーブル生成回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態のクロック再生用イネーブル生成回路のイネーブル信号を用いるクロック再生回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態のクロック再生用イネーブル生成回路によるイネーブル信号生成処理の動作を説明するためのタイミングチャートである。
符号の説明
10:クロック再生用イネーブル生成回路
11:加算回路
12:分周カウンタ
13:コンパレータ
22:位相比較回路
23:LPF
24:VCO
CK:クロック信号
CK1:カウント値
AD1:加算結果
EN1:イネーブル信号
CK3:再生クロック信号

Claims (2)

  1. Mクロック数分(M:正整数)のクロック信号の出力期間中に、Nクロック数分(N:正整数、但しN<M)の期間のイネーブル信号を生成するクロック再生用イネーブル生成回路において、
    前記クロック信号の1クロックの供給毎に1ずつ加算処理を行い、この加算処理後の値が負の値であれば、第1の数式(M−N)で得られる第1の加算値を前記加算処理後の値に加算し、また、前記加算処理後の値が0又は正の値であれば、第2の数式{M×(P−Q)÷P−N}(但し、P:2以上の整数、Q:0以上の整数でQ<P<M)で得られる第2の加算値を前記加算処理後の値に加算して加算結果とし、この加算結果を出力する加算回路と、
    前記加算回路の加算結果が正の値の期間のみカウント動作を行い、このカウント動作によって前記クロック信号をP分周し、この際のカウント値を出力する分周カウンタと、
    前記加算回路の加算結果が負の値の期間又は前記分周カウンタのカウント値がQ以上の場合にイネーブル信号を出力するコンパレータと、
    を備えることを特徴とするクロック再生用イネーブル生成回路。
  2. 請求項1に記載のクロック再生用イネーブル生成回路と、
    前記クロック再生用イネーブル生成回路から出力されるイネーブル信号を位相比較対象とする位相同期ループ処理に応じて、前記イネーブル信号との位相比較対象としても用いられるクロック信号を発振する位相同期ループ回路と、
    を備えることを特徴とするクロック再生回路。
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