JP2012023657A - データ再生回路、局側光送受信装置及びデータ再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速かつ消費電力の低いバーストＣＤＲ回路を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のクロックを生成する多位相クロック生成手段と、サンプリングデータを出力するサンプリング手段と、データの変化位相を検出する変化位相検出手段と、識別位相を決定する識別位相決定手段と、識別位相のクロックでサンプリングされたデータを選択し再生データを出力するデータ選択手段と、識別位相の変動が収束したかを判定し、収束した場合に収束通知信号を出力する収束判定手段と、その信号に基づいて変化位相検出手段の変化位相検出動作を予め定めた時間の間中止させる検出動作制御手段と、前記時間の間識別位相決定手段に収束位相を保持させる識別位相保持手段とを有し、変化位相検出動作を中止している時間の間は収束位相でサンプリングされたデータを選択して再生データを出力することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力されたバーストデータをサンプリングして再生するデータ再生回路、局側光送受信装置及びデータ再生方法に関するものである。

局側光送受信装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と加入者側光送受信装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）までを光ファイバで結ぶアクセス系光伝送システムにおいては、光スプリッタにより１つのＯＬＴにて多数のＯＮＵを収容することにより、各加入者あたりの装置コストを低減することができる。

このようなアクセス系光伝送システムの形態は、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれ、近年のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）システムにおいて主流となっている（例えば、非特許文献１参照）。

ＰＯＮネットワークにおいては、複数のＯＮＵからの上り信号を１台のＯＬＴにて収容するために、各ＯＮＵからの光信号が時間的に多重されたＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ａｃｃｅｓｓ）方式が適用される。このため、各ＯＮＵからの光信号は、時間的に間欠したバースト信号であり、かつ、ＯＬＴから各ＯＮＵを結ぶ伝送路ファイバの距離が不均一なため、各バースト光信号の持つ位相情報が異なる。

ＯＬＴの受信部におけるデータ再生（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ ａｎｄ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路は、このバースト信号から、システムにて所望のオーバヘッド時間以内に位相情報をクロック信号として高速に抽出し、抽出したクロックを用いて入力データをリタイミングして再生することが要求される。例えば非特許文献１に標準仕様として規定されるＣＤＲ用オーバヘッド時間は４００ｎｓ以下であり、これは１．２５Ｇｂｐｓの入力データビットレートに対し５００ビット以下の周波数・位相情報量に相当する。

一般的な帰還制御型ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）ではこのような少量の周波数・位相情報から正確にクロック信号を抽出することは困難である。そこで、このようなバースト信号から高速にクロック信号を抽出し、データを再生する従来技術が提案されている（例えば、非特許文献２）。

非特許文献２に記載された従来のデータ再生回路について説明する。図１４は、従来のデータ再生回路の構成図である。従来のデータ再生は、基準クロック発生手段１０と、Ｎ位相クロック生成手段２０と、サンプリング手段３０と、位相選択論理回路４０とで構成され、位相選択論理回路４０は、変化位相検出手段４０１と、識別位相決定手段４０２と、データ選択手段４０３とを備える。なお、以下Ｎは正の整数を表す。

基準クロック発生手段１０は、連続の基準クロックを発生し、Ｎ位相クロック生成手段２０は、基準クロックに同期した１/Ｎ周期ずつ位相の異なるＮ位相のクロックを生成する。サンプリング手段３０は、図１２に図示しない光受信器から出力されたバースト入力データをＮ位相クロック生成手段で生成されたＮ位相クロックでサンプリングを行う。

変化位相検出手段４０１は、サンプリング手段３０から出力されたサンプリングデータのパルスの立ち上がり、立ち下りの位相の変化について検出を行う。識別位相決定手段４０２は、変化位相検出手段４０１で検出された変化位相の情報に基づいて、入力データのビット幅の中心に最も近い位置にある識別位相を決定する。データ選択手段４０３は、サンプリング手段３０から出力されたサンプリングデータのうち、識別位相決定手段４０２で決定された位相のクロックでサンプリングされたデータを選択し、基準クロックでリタイミングを行い再生データとして出力を行う。

こうすることにより、入力されたバースト信号から高速にクロック信号を抽出し、データ再生することを可能とするデータ再生回路が提供されている。

IEEE Standard 802.3av, (2009). H. Tagami et al., "Burst-mode Bit-synchronization IC with Large tolerance for Pulse-width Distortion for Gigabit Ethernet（登録商標） PON", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUIT, Vol.41, No.11, (2006).

しかしながら、上述した従来のデータ再生回路は高速なクロック抽出・データ再生を実現するために、１．２５Ｇｂｐｓ入力データビットレートに対しての１０ビット間隔程度毎に識別位相の決定を行っていた（非特許文献２のＴＡＢＬＥ１参照）。つまり、時間にして８ｎｓ程度の非常に短い時間間隔毎に識別位相の決定動作を行う必要があった。そのため、位相選択論理回路４０におけるデータ処理量が多く、消費電力が高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高速かつ消費電力の低いデータ再生回路、局側光送受信装置及びデータ再生方法を提供することを目的とする。

本発明に係るデータ再生回路は、基準クロックに周波数同期した複数のクロックを生成する多位相クロック生成手段と、前記複数のクロックを用いて入力データをサンプリングし複数のサンプリングデータを出力するサンプリング手段と、前記サンプリングデータのパルスの立ち上がりまたは立ち下りの変化を表す変化位相を検出する変化位相検出手段と、前記変化位相検出手段で検出された変化位相の情報に基づいて入力データをサンプリングする識別位相を決定する識別位相決定手段と、前記複数のサンプリングデータのうち、前記識別位相のクロックでサンプリングされたデータを選択して再生データを出力するデータ選択手段と、前記識別位相の変動が所定の範囲内に収束したかを判定し、収束した場合には収束したことを示す収束通知信号を出力する収束判定手段と、前記収束通知信号に基づいて前記変化位相検出手段の前記変化位相検出動作を予め定められた時間の間中止させる検出動作制御手段と、前記収束通知信号に基づいて、前記定められた時間の間、前記識別位相決定手段に収束したときの位相である収束位相を保持させる識別位相保持手段とを有し、前記変化位相検出動作を中止している前記定められた時間の間は前記複数のサンプリングデータのうち、前記収束位相でサンプリングされたデータを選択して再生データを出力することを特徴とする。

本発明のデータ再生回路によれば、バースト的に間欠し位相情報が異なる入力データから高速にクロック抽出・データ再生するとともに消費電力を低減することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。 Ｎ＝８とした場合のＮ位相クロックでサンプリングされた入力データを示す。 横軸にジッタ重畳量、縦軸にパワーペナルティを示したグラフを示す。 本発明の実施の形態１に係るデータ再生回路の動作タイミングチャートを示す。 本発明の実施の形態１に係るデータ再生回路のフロー図を示す。 本発明の実施の形態２に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。 入力データの中の孤立した１ビットのサンプリングを表した図を示す。 本発明の実施の形態３に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。 第１の速度データが入力された場合または第２の速度データが入力された場合の識別位相情報信号を表した図を示す。 第１の速度データが入力された場合または第２の速度データが入力された場合のサンプリングを表した図を示す。 識別位相変化に関する保持値が格納されるテーブルを示す。 本発明の実施の形態３に係るデータ再生回路の動作タイミングチャートを示す。 本発明の実施の形態４に係るＯＬＴの概略構成図を示す。 従来のデータ再生回路の概略構成図を示す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。データ再生回路は、基準クロックを発生する基準クロック発生手段３と、基準クロックに周波数同期したＮ個のクロック（Ｎ位相クロック）を生成するＮ位相クロック生成手段２と、バースト入力データ(a)をＮ位相クロックでサンプリングし、各クロックでサンプリングされたＮ個のサンプリングデータを出力するサンプリング手段１と、サンプリングデータのうち入力データのビット幅の中心に最も近い位置にある識別位相でサンプリングされたデータを選択・リタイミングし、再生データとして出力を行う位相選択論理回路４とで構成される。なお、Ｎ位相クロックは入力データの１ビット幅をＮ分割する。また、Ｎ位相クロック生成手段２を多位相クロック生成手段と表現してもよい。

位相選択論理回路４は、変化位相検出手段４−１と、識別位相決定手段４−２と、データ選択手段４−３と、収束判定手段４−４と、検出動作制御手段４−５と、識別位相保持手段４−６と、タイマ手段４−７とから構成される。

変化位相検出手段４−１は、サンプリング手段１から出力されたサンプリングデータのパルスの立ち上がり、立ち下りから位相の変化についての検出を行う。位相検出動作の一例について図２を用いて説明する。図２は、Ｎ＝８とした場合の８位相クロック#0〜#7でサンプリングされた入力データを示す。

図２では、隣接する位相#0、#1、#2・・、#7でサンプリングされたデータはそれぞれ"001111000"となり、０から１に変化した#2が立ち上がり変化位相、１から０に変化した#６が立ち下がり変化位相となる。そして、一定のビット数の間（識別位相決定間隔）サンプリングを行い、その積算結果から多数決判定等による方法によって変化位相を決定する。なお、非特許文献２の従来例では、この識別位相決定間隔を１０ビットとしている。

識別位相決定手段４−２は、変化位相検出手段４−１で検出された位相の情報である変化位相情報信号(d)に基づいて、入力データのビット幅の中心に最も近い位置にある識別位相を決定する。識別位相がビットの中心に近いほど、データを正確に再生することができる。図２において、立ち上がり変化位相が#2、立ち下り変化位相が#6とすると、例えばその間をとって#4を識別位相として決定することができる。また、立ち上がり変化位相または立ち下がり変化位相のいずれかのみを利用して識別位相を決定してもよい。例えば立ち上がり変化位相#2の情報に基づいて、その２位相分ずれたところ（位相#4）を識別位相と決定するようにしてもよい。なお、上記識別位相は、必ずしも入力データのビット幅の中心に最も近い位置にある必要はなく、入力されたデータを誤りなく再生できればよい。

データ選択手段４−３は、識別位相決定手段４−２で決定された位相についての情報である識別位相情報信号(h)に基づいて、サンプリング手段１から出力されたＮ個のサンプリングデータのうち識別位相決定手段４−２で決定された位相のクロックでサンプリングされたデータを選択する。そして、基準クロック発生手段３が発生した基準クロックでサンプリングデータのリタイミングを行って再生データとして出力する。

収束判定手段４−４は、識別位相決定手段４−２から識別位相情報信号(h)を受け取り、識別位相の変動が予め定められた範囲内に収束したかを判定する。なお、その範囲については任意に調整することが可能である。収束判定については、例えば予め定めた時間（ビット数）の間、連続する識別位相決定結果がプラスマイナス１位相以内の変動の範囲内であれば収束する、と判定を行うようにしてもよい。また、同一の識別位相が所定時間連続して続いたら収束すると判定を行ってもよい。そして、収束したと判定した場合には収束したと判定された識別位相（収束位相）についての情報を含む判定結果を、後記する検出動作制御手段４−５、識別位相保持手段４−６、及びタイマ手段４−７に収束通知信号という形で通知する。

検出動作制御手段４−５は、変化位相検出手段４−１の位相検出動作の制御を行う。検出動作制御手段４−５は、図１で図示しない上位システム側回路であるＰＯＮ制御ＬＳＩからスタート信号(b)を受け取ると、変化位相検出手段４−１をＯＮし、位相検出動作がスタートする。位相検出手段４−１は、識別位相決定間隔毎に変化位相の検出を行う。

そして、検出動作制御手段４−５は、収束判定手段４−４から収束通知信号を受け取ると、変化位相検出手段４−１をＯＦＦし位相検出動作を予め設定された一定の時間ストップさせる検出中止信号(f)を出力する。その間、変化位相検出手段４−１から識別位相決定手段４−２への変化位相情報(d)の出力は行われない。なお、この時間を識別位相保持時間と定義する。識別位相保持時間の決定方法の詳細については後記する。

識別位相保持手段４−６は、収束判定手段４−４からの収束通知信号(e)を受け取ると、収束判定された位相についての情報である識別位相保持信号(g)を識別位相決定手段４−２に出力する。識別位相保持信号(g)を受け取った識別位相決定手段４−２は、識別位相保持時間の間収束判定された位相（収束位相）を識別位相として決定し識別位相情報信号(h)を出力する。そして識別位相情報信号(h)を受け取った選択手段４−３は、識別位相保持時間の間収束判定された位相のクロックでサンプリングされたデータの選択を行う。なお、識別位相保持信号(g)には必ずしも収束位相についての情報を含ませる必要はなく、識別位相決定手段４−２が識別位相保持信号(g)を受けて収束位相を保持できるようにすればよい。

タイマ手段４−７は、収束判定手段４−４から収束通知信号(e)が通知されると、基準クロック発生手段３から基準クロックを受けて時間のカウントを開始する。そして、予め設定された識別位相保持時間が経過すると検出動作制御手段４−５および識別位相保持手段４−６にタイマ信号を出力する。

タイマ信号を受け取った検出動作制御手段４−５は検出中止信号(f)の出力を止め、変化位相検出手段４−１は変化位相の検出動作を再開する。

タイマ信号を受け取った識別位相保持手段４−６は識別位相保持信号(g)の出力を止め、識別位相決定手段４−２は、位相検出動作を再開した変化位相検出手段４−１から入力される変化位相情報(d)に基づいて識別位相を決定する。なお、タイマ手段４−７は例えばクロック数を数えるカウンタ回路等で容易に実現が可能である。

バースト入力データの入力が終わると、ＰＯＮ制御ＬＳＩから図１には図示しないデータ終了信号(c)が位相選択論理回路４に出力され、識別位相の決定動作は停止される。そして、次のバースト入力データが入力されるのとほぼ同時に、ＰＯＮ制御ＬＳＩからスタート信号(b)が検出動作制御手段４−５に出力され、位相検出・識別位相決定動作が再び行われる。

なお、スタート信号(b)がＰＯＮ制御ＬＳＩから出力されるタイミングはバースト入力データの入力よりも前または後のいずれのタイミングとなってもよい。

次に、本発明の動作について、図４および図５を用いて説明する。図４は、本発明の動作タイミングチャートを示し、図４中(a)〜(i)は、図１中のそれぞれと対応している。また図５は、本発明の動作フロー図を示す。なお図４においては、回路動作を理解しやすくするために回路遅延等が理想的に無いものとして以下の説明を行う。また各信号のＨｉ、Ｌｏｗの論理レベルは説明のための便宜的なものであり、回路動作を制限するものではない。

Ｎ位相クロック生成手段２は、基準クロックに同期したＮ位相クロックを生成し、サンプリング手段３はＮ位相クロックでバースト入力データ(a)をサンプリングする。

時刻t1において、ＰＯＮ制御ＬＳＩから検出動作制御手段４−５にバースト入力データ(a)の入力を表すスタート信号(b)が入力されるとループが開始する（ステップＳ1）。スタート信号(b)の入力により、検出動作制御手段４−５は変化位相検出手段４−１をＯＮし、変化位相検出手段４−１は変化位相の情報を含む信号である変化位相情報信号(d)を出力する（ステップＳ２）。

識別位相決定手段４−２は、変化位相情報(d)に基づいて識別位相を決定し、決定された識別位相に関する情報を含む信号である識別位相情報信号(h)を出力する（ステップＳ３）。そして、識別位相決定間隔毎に識別位相を決定し直す。例えば、識別位相決定間隔を１０ビットに対応する時間とすると、図２(h)において、時刻t1から始まる最初の１０ビットを見て位相#１を決定し、次の１０ビットを見て位相#０を決定する。その次は#２というように、識別位相の変動が一定の範囲内に収束したと判断されるまで位相決定は繰り返される。

データ選択手段４−３は、識別位相決定手段４−２に通知された識別位相情報信号(h)に基づいた位相によりサンプリングされたデータを選択し、再生データを出力する（ステップＳ４）。

時刻t2において位相変動が一定の範囲内に収束したと判定された場合（ステップＳ５-Yes）、収束判定手段４−４から、検出動作制御手段４−５、識別位相保持手段４−６、およびタイマ手段４−７に収束位相に関する情報を含む信号である収束通知信号(e)が出力される。

タイマ手段４−７は、収束通知信号(e)を受けて、時間のカウントを開始する（ステップＳ６）。

検出動作制御手段４−５は、収束通知信号(e)を受けて、検出中止信号(f)を位相検出手段４−１に出力し、変化位相検出手段４−１は変化位相の検出を止める（ステップＳ７）。

識別位相保持手段４−６は、収束通知信号(e)を受けて、収束位相を保持させる情報を含む信号である識別位相保持信号(g)を識別位相決定手段４−２に出力し、識別位相決定手段４−２は、収束位相に基づく識別位相情報(h)を出力する（ステップＳ８）。図４(h)の例では、収束したと判定された位相は#２であるので、その後の識別位相保持時間（t4−t2）の間、位相#２が識別位相として保持される。

位相変動が収束していないと判定された場合は（ステップＳ５−No）、変化位相検出・識別位相決定動作が繰り返し行われる。

時刻t4になり識別位相保持時間が経過した場合（ステップＳ９−Yes）、タイマ手段４−７がタイマ信号を検出動作制御手段４−５および識別位相保持手段４−６に出力し、検出中止信号(f)および識別位相保持信号(g)はＬｏｗとなる（ステップＳ１０）。そして、データ終了信号(c)が入力されない、つまり継続してバースト信号が入力されている場合（ステップＳ１１−No）、再び変化位相情報信号(d)はＨｉｇｈとなり、位相検出動作が再開される。

このような動作を繰り返し、時刻t8においてバースト入力データ(a)の終了を表すデータ終了信号(c)が入力されると（ステップＳ１１−Yes）、ループ処理は終わり、位相選択論理回路４は動作を終了する。

図５に示す動作フロー図は、１つのバースト入力データに対するデータ再生回路の処理を表したものである。２つ目、３つ目とバースト信号が入力されると、図４における処理が再び行われることとなる。つまり、図４における時刻t9においてバースト信号が入力されると、これは図５のフロー図のステップＳ１に対応し、以降ステップＳ２、ステップＳ３と上述した処理が再び行われる。

なお、図５の動作フロー図では、ステップＳ１１においてデータ終了信号(c)が入力されるとループを終了させるとしているが、変化位相検出、識別位相決定等の各処理の途中であっても、データ終了信号(c)が入力されれば処理動作は強制的に終了される。

なお、本実施の形態においては、ＰＯＮ制御ＬＳＩからのスタート信号(b)、データ終了信号(c)は検出動作制御手段４−５に出力されるとしたが、これを変化位相検出手段４−１に出力して位相検出動作のＯＮ/ＯＦＦを行うこととしてもよい。

また、識別位相保持時間が経過すると、タイマ手段４−７から変化位相検出手段４−１および識別位相保持手段４−６にタイマ信号が出力され変化位相検出動作が再開されるとしたが、検出動作制御手段４−５、識別位相保持手段４−６、または変化位相検出手段４−１、識別位相決定手段４−２にタイマ機能を設けてもよい。

つまり、例えば検出動作制御手段４−５がタイマ機能を有しているとした場合、検出動作制御手段４−５は収束判定手段４−４から収束通知信号(e)を受け、時間のカウントを開始する。そして、識別位相保持時間が経過すると、検出動作制御手段４−５は変化位相検出手段４−１への検出中止信号(f)の出力を停止して変化位相検出手段４−１は位相検出動作を再開する。また、タイマ信号を識別位相保持手段４−６に出力し、識別位相保持手段４−６は識別位相保持信号(g)の出力を停止し、識別位相保持動作が終了する。

識別位相保持時間の決定方法についての一例を説明する。識別位相保持時間の間は、常に保持した位相にてサンプリングされた結果を選択し出力するので、バースト入力データに重畳するジッタによる信号の位相ゆらぎが蓄積されていくことになる。そして、時間の経過につれ保持している識別位相とのタイミング誤差による受信感度劣化（以下パワーペナルティとする）が発生する。そのため、システムが許容する範囲内のパワーペナルティとなるよう識別位相保持時間を決定しなければならない。

図３に、横軸にジッタ重畳量、縦軸にパワーペナルティの一例を示したグラフを示す。ジッタ重畳量の単位はＵＩ（Ｕｎｉｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）であり、パワーペナルティの単位はｄＢ（デシベル）である。これらの関係式は、以下の式（１）、式（２）で表される。式（１）におけるｂは式（２）で表される。

式（１）において、Ｑは入力誤り率ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を表す指標であり、ここでは一例としてＢＥＲ＝１０^−３となるＱ値とする。Ｂはビットレート（bps）、τｊはジッタの振幅ゆらぎ量のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）を表す。図３の横軸であるジッタ重畳量は、式（２）におけるＢ・τｊに対応する。

また、ジッタ重畳量と識別位相保持時間との関係式は以下の式（３）で表される。

式（３）において、Ａｊはジッタ振幅量（ＲＭＳ）、ｆｊはジッタ周波数（ＭＨｚ）であり、ジッタモデルは、例えばＧＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））−ＰＯＮシステムのストレスドアイ生成条件等で一般的に用いられるSinusoidalモデルとすることができる。

システムに許容されるパワーペナルティを１ｄＢとし、識別位相が保持される瞬間のパワーペナルティは０ｄＢ、つまり識別位相がデータビットの理想的な中心にいるとした場合の識別位相保持時間を導出する。この条件の場合、図３よりジッタ重畳量は０．１８ＵＩ以下とする必要がある。

そして、式（３）より、ジッタ振幅量を０．３ＵＩ、ジッタ周波数を４ＭＨｚとすると、ジッタ重畳量が０．１８ＵＩ以下となる時間はおよそ９０ｕｓ（マイクロ秒）以下となる。よって、上記の条件においては識別位相保持時間を９０ｕｓ程度とすれば、高速にクロック抽出・データ再生を行うとともに、システムが許容する最長の時間変化位相検出手段４−１をＯＦＦし、消費電力を最大限低減することが可能となる。

なお、上記計算例は一例であり、具体的な識別位相保持時間はシステムから要求される受信感度、パワーペナルティ条件に則して求めてもよい。また、ジッタ耐力を規定するジッタトレランスマスクを満足するようなシステムが要求されるような場合は、その要求仕様に基づいて識別位相保持時間を決定してもよい。

さらに、システムにおいてパワーペナルティとジッタトレランスマスクとの両方を満足するよう求められている場合は、これらを同時に満足する時間のうち最長となる時間を識別位相保持時間として決定してもよい。

以上の構成によれば、位相変動が一定の範囲内に収束したと判定した場合に、一定の時間、変化位相検出手段４−１をＯＦＦして変化位相検出動作を中止することができるので、消費電力の低減を行うことができる。また、変化位相検出動作を中止している間も識別位相を保持するるので、入力データからのクロック抽出・データ再生は中止されずに行われる。すなわち、入力されたバースト信号から高速にクロック抽出・データ再生を行うとともに消費電力の低減を実現することが可能となる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。実施の形態１に相当する部分には図１と同一符号を付してその説明を省略する。実施の形態２は実施の形態１と比べて、パルス幅検出手段４−８が追加された構成となっている。

パルス幅検出手段４−８は、例えばカウンタ回路とコンパレータ回路等で構成され、変化位相検出手段４−１から受け取る変化位相情報(d)に基づいて、入力データの１ビットのパルス幅を検出し、その検出結果をパルス幅情報信号(k)として出力する。

図７を用いて入力データの１ビットのパルス幅の検出動作について説明する。図７(a)は、パルス幅が狭い場合、つまり１ビットのデータ"1"のパルス幅が狭い場合のサンプリングを表している。また、図７(b)は、パルス幅が広い場合、つまり１ビットのデータ"1"のパルス幅が広い場合（データ"0"の幅が狭い場合）のサンプリングを表している。なお、パルス幅が狭いとは、パルス幅がパルス歪みのない通常のパルス幅よりも狭いことをいう。パルス幅が広いとは、パルス幅がパルス歪みのない通常のパルス幅よりも広いことをいう。また、図７ではＮ＝８とした８位相のクロックでサンプリングを行っているが、これに限るものでない。

入力データの１ビットのパルス"1"の幅が狭い場合、立ち上がり変化位相が検出された後の１クロック周期以内（位相差が１クロック時間内）に立ち下がり変化位相が検出されるので、これが目印となる。図７(a)の例では、立ち上がり位相#3が検出された後の１クロック周期以内の位相#5において立ち下がり変化位相が検出されている。

入力データの１ビットのパルス"0"の幅が狭い場合、立ち下り変化位相が検出された後の１クロック周期以内（位相差が１クロック時間内）に立ち上がり変化位相が検出されるので、これが目印となる。図７(b)の例では、立ち下がり変化位相#4が検出された後の１クロック周期以内の位相#6において立ち上がり変化位相が検出されている。

そして、パルス幅検出手段４−８は、検出した１ビットのデータについての立ち上がり/立ち下り変化位相からパルス幅を決定する。例えば図７において、立ち上がり変化位相は#3、立ち下り変化位相は#5であるので、パルス幅はこれら２位相分のクロックに対応する長さであると決定する。そして、このように決定したパルス幅についての情報であるパルス幅情報信号(k)を識別位相決定手段４−２に出力する。

識別位相決定手段４−２は、受け取ったパルス幅情報信号(k)に基づいて識別位相の決定を行う。例えば図７(a)のように、パルス幅検出手段４−８が、パルス幅が狭いという情報を識別位相決定手段４−２に出力した場合、入力データのうちパルス幅が広い信号を"11"と判断して識別位相の決定を行う。一方、図７(b)のように、パルス幅検出手段４−８が、パルス幅が広いという情報を識別位相決定手段４−２に出力した場合、入力データのうちパルス幅が広い信号を"1"と判断して識別位相の決定を行う。

なお、識別位相の決定を行った後の収束判定、識別位相保持等の動作については実施の形態１と同様である。

以上の構成によれば、パルス幅が歪んだデータが入力されてきた場合においても、その歪みを検知し、最もビット幅の中央に近い位相を選択する精度を向上することができる。そして、そのような識別位相を選択する精度が向上することにより、実施の形態１と比べて、識別位相変動が収束するまでの時間を短縮することができるので、識別位相保持時間を相対的に長くすることができ、消費電力のさらなる低減化を実現することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係るデータ再生回路は、Ｎ位相クロック生成手段２にて生成されるクロック速度と同一の基準周波数成分を持つデータ（以下、第１の速度データ）と、上記クロック速度と異なる基準周波数成分を持つデータ（以下、第２の速度データ）とのいずれが入力された場合についても、各入力データから高速にクロック抽出・データ再生するとともに、変化位相検出動作を一定時間の間中止することにより、消費電力を低減しつつ高速に動作することができる。

図８は、実施の形態３に係るデータ再生回路の概略構成図を示す。実施の形態１に相当する部分には図１と同一符号を付してその説明を省略する。実施の形態３は実施の形態１と比べて、識別位相保持手段４−６がなく、選択手段４−９、第１の識別位相保持手段４−１０、第２の識別位相保持手段４−１１、周波数調整手段４−１２、速度変換手段４−１３が追加された構成となっている。なお、タイマ手段４−７は図８から省略している。

選択手段４−９は、図８には図示しないＰＯＮ制御ＬＳＩから入力される、ＯＮＵからの入力データの速度についての速度情報信号(l)を受け取り、その速度情報に基づいて第１の識別位相保持手段４−１０または第２の識別位相保持手段４−１１のいずれかを選択する保持手段選択信号(m)を出力する。第１の速度データが入力された場合は第１の識別位相保持手段４−１０を選択し、第２の速度データが入力された場合は第２の識別位相保持手段４−１１を選択する。

第１の識別位相保持手段４−１０は、選択手段４−９から保持手段選択信号(m)が入力されるとＯＮし、収束判定手段４−４から収束通知信号(e)が入力されると、第１の識別位相保持信号(o)を識別位相決定手段４−２に出力する。

第２の識別位相保持手段４−１１についても第１の識別位相保持手段４−１０と同様に、選択手段４−９から保持手段選択信号(m)が入力されるとＯＮし、収束判定手段４−４から収束通知信号(e)が入力されると、第２の識別位相保持信号(p)を識別位相決定手段４−２に出力する。

第１の速度データまたは第２の速度データが入力された場合における識別位相情報信号(h)について図９を用いて説明する。図９における(a)は、第１の速度データが入力された場合、すなわち第１の識別位相保持信号(o)が識別位相決定手段４−２に入力された場合における識別位相情報信号(h)を表したものである。図９における(b)は、第２の速度データが入力された場合、すなわち第２の識別位相保持信号(p)が識別位相決定手段４−２に入力された場合における識別位相情報信号(h)を表したものである。

第１の速度データが入力された場合は、実施の形態１と同様に、識別位相保持時間の間常に同一の位相を選択する。例えば図９の(a)にあるように、保持される識別位相の初期値が位相#Nであった場合、識別位相保持時間の間常に位相#Nが選択される。

第２の速度データが入力された場合は、第１の速度データと第２の速度データの速度差に応じて識別位相を変化させる必要が生じる。変化させる理由を図１０を例に用いて説明する。図１０において、丸で囲った数字は識別位相を表す。例えば図１０上段の第１の速度データが入力された場合には、時間が経つにつれ、識別位相は#2、#2、#2、#2・・と変化しないとする。しかしながら、図１０下段の第２の速度データが入力された場合には、第２の速度データは第１の速度データに同期したクロックでサンプリングされるためタイミングのずれが生じ、識別位相を第１の入力データが入力された場合と同様に#2、#2、#2、#2・・と決定していくとビットエラーが生じデータを正確に再現することができなくなってしまう。そのため、第２の速度データが入力された場合は、第１の速度データが入力された場合の識別位相を変化させていく必要が生じる。図１０の例では、識別位相は#2、#2、#3、#3・・と変化していくことになる。

第１の速度データにおけるｍビットと第２の速度データにおけるｎビットが同一、つまり第１の速度データと第２の速度データが以下の式（４）の関係にある場合、図９の(b)にあるように、保持される識別位相は第２の速度データにおけるｎビットに対応する時間を周期とする。

例えば図９の(b)において、保持される識別位相の初期値が位相#Nであった場合、時間が経過するにつれ、#N-1、#N-2、・・・#0と識別位相が変化するよう制御し、第２の速度データにおけるｎビットに対応する時間（周期）がくると再び位相#0を識別位相とする。そして、これら動作を識別位相保持時間の間繰り返し行う。

なお、図９では第１の速度データが入力された場合の識別位相保持時間と第２の速度データが入力された場合の識別位相保持時間を同一の時間として表しているが、必ずしも同一である必要はなく、例えば上記式（２）のＢに第２の速度データのビットレートを代入し、上述したように上記式（１）、（２）、（３）の関係から識別位相保持時間を決定してもよい。その場合、第１の速度データが入力された場合と第２の速度データが入力された場合とで変化位相検出動作を中止する時間が異なることとなる。

なお、第２の速度データが入力された場合の識別位相の変化については、図９の(b)に限るものではなく、図中傾きＡに従って位相変化が行われるのであればよい。

第２の識別位相保持手段４−１１は、上記の速度差に対応した識別位相変化をあらかじめ保持値としてテーブル等の形式で持っており、その位相変化についての情報を第２の識別位相保持信号(g)として識別位相決定手段４−２に出力する。

テーブルは、例えば図１１のような形で表され、収束判定手段４−４からの収束通知信号(e)により通知された保持すべき収束位相に基づいて、経過時間における収束位相の情報が記憶されている。ケース１を例に説明すると、収束通知信号(e)で#0が収束位相であると通知される。そのため、t=0における収束位相は#0となる。そして、一定の時間経過後(t=ta)において位相#1が保持され、第２の速度データにおけるｎビットに対応する時間（周期）Ｔにおいて位相#Nが保持される。ケース２の場合は、収束位相#1が通知され、t=0における保持位相は#1、t=t1における保持位相は#2となり、t=Tにおいて位相#0が保持される。このように、通知された保持位相に基づいて、時間経過に対する保持位相がテーブルに格納されており、この格納された情報に基づいて位相の保持が行われる。

周波数調整手段４−１２は、データ選択手段４−３にて出力された第２の速度データのサンプリングデータに対して、第１の速度データと第２の速度データの速度差に応じて発生する冗長ビットを削除することで、周波数調整を行う。例えば、バッファを用いてビットを間引くことにより実現可能である。

例えば第１の速度データを１０．３１２５ＧＨｚクロックとし、第２の速度データ１０Ｇｂｐｓデータ（１０ＧＨｚ周波数クロックの速度成分）をサンプリングした後、周波数調整を行うためには、１０．３１２５と１０との比は３２対３３となるため、１０．３１２５ＧＨｚクロックにてサンプリングした３３ｂｉｔのデータから１ｂｉｔ間引き、３２ｂｉｔデータとして出力するといった方法で可能である。

速度変換手段４−１３は、基準クロック発生手段３から出力された基準クロック速度を、第２の速度データの基準クロック速度に変換する。速度変換手段４−１３は、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路を用いることにより実現可能である。

実施の形態３に係る発明の動作について、図８および図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態３に係る発明の動作タイミングチャートである。第１の速度データが入力されると、ＰＯＮ制御ＬＳＩがスタート信号(b)を変化位相検出手段４−１に出力し、識別位相決定間隔毎に変化位相の検出が行われる。また、速度情報信号(l)が選択手段４−９に出力され、選択手段４−９は第１の速度データが入力されたことを認識し、保持手段選択信号(m)を第１の識別位相保持手段４−１０に出力する。

なお、図１２では保持手段選択信号(m)はデータ入力と同一のタイミング（t=t1）で通知されるように図示しているが、これに限定されるものではなく、第１の識別位相保持手段４−１０または第２の識別位相保持手段４−１１が収束判定手段４−４から収束通知信号(e)を取得し、第１の識別位相保持信号(o)を発出する時刻（t=t2）または第２の識別位相保持信号(p)を発出する時刻(t=t10)までに通知されればよい。

位相変化が収束すると、収束判定手段４−４は、収束通知信号(e)を、検出動作制御手段４−５および第１の識別位相保持手段４−１０に出力する。検出動作制御手段４−５は検出中止信号(f)を変化位相検出手段４−１に出力して変化位相の検出をＯＦＦし、第１の識別位相保持手段４−１０は第１の識別位相保持信号(o)を識別位相決定手段４−２に出力し、識別位相を保持させる。

変化位相検出手段４−２は、識別位相保持時間が経過すると再び変化位相検出動作を再開し、これらの処理を、第１の速度データの終了を表すデータ終了信号(c)が位相選択論理回路４に出力されるまで繰り返し行う。データ選択手段４−３は、識別位相情報信号(h)に基づく識別位相でサンプリングされたデータを基準クロックでリタイミングし再生データ(i)として出力する。

次に第２の速度データが入力されると、上記と同様にスタート信号(b)、速度情報信号(l)が入力され、変化位相の検出動作が行われる。速度情報信号(l)が入力された選択手段４−９は、第２の速度データが入力されたことを認識し、保持手段選択信号(m)を第２の識別位相保持手段４−１０に出力する。

位相変化が収束すると、収束判定手段４−４は、収束通知信号(e)を、検出動作制御手段４−５および第２の識別位相保持手段４−１１に出力する。検出動作制御手段４−５は検出中止信号(f)を変化位相検出手段４−１に出力して変化位相の検出をＯＦＦし、第２の識別位相保持手段４−１１は上記のテーブル情報を含んだ第２の識別位相保持信号(p)を識別位相決定手段４−２に出力する。識別位相決定手段４−２は、第２の識別位相保持信号(p)に含まれた上記テーブル情報に基づいて、識別位相の決定を行う。

変化位相検出手段４−２は、識別位相保持時間が経過すると再び変化位相検出動作を再開し、これらの処理を、第２の速度データの終了を表すデータ終了信号(c)が位相選択論理回路４に出力されるまで繰り返し行う。

データ選択手段４−３は、識別位相情報信号(h)に基づく識別位相でサンプリングされたデータを出力する。出力されたサンプリングデータは、周波数調整手段４−１２で周波数調整され、速度変換手段４−１３で速度変換されたクロックでリタイミングを行われて再生データ(n)として出力される。

なお、この場合、データ選択手段４−３から出力される再生データ(i)は無用のデータとなるが、再生データ(i)と再生データ(n)との両方をＰＯＮ制御ＬＳＩに出力し、ＰＯＮ制御ＬＳＩで有効なデータだけ取得することとしてよい。もしくは、ＰＯＮ制御ＬＳＩから速度情報に関する信号をデータ入力と同じタイミングでデータ選択手段４−３に通知し、データ選択手段４−３は通知された速度情報に基づいて、周波数調整手段４−１２にのみサンプリングデータを出力して再生データ(i)を出力しないこととしてもよい。

以上の構成によれば、それぞれ速度が異なる第１の速度データと第２の速度データとのいずれが入力された場合においても、各入力データから高速にクロック抽出・データ再生するとともに、変化位相検出動作を一定時間の間中止することにより、消費電力を低減しつつ高速に動作させることができる。

また、上述したパルス幅検出手段４−８を本実施の形態に係るデータ再生回路に適用してもよい。パルス幅検出手段４−８を適用することにより、それぞれ速度が異なりパルス幅が歪んだ第１の速度データと第２の速度データのいずれが入力された場合においても、その歪みを検知し、最もビット幅の中央に近い位相を選択する精度を向上することができる。そして、そのような識別位相を選択する精度が向上することにより、実施の形態１と比べて、識別位相変動が収束するまでの時間を短縮することができるので、識別位相保持時間を相対的に長くすることができ、消費電力のさらなる低減化を実現することができる。

実施の形態４．
図１３は、実施の形態４に係るＯＬＴの概略図を示す。ＯＬＴ７は、複数のＯＮＵ５と光ファイバ６により接続されており、ＰＯＮシステムを形成している。ＯＬＴ７は、送受信光の合分波を行うＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ７−１と、ＯＮＵ５からの光信号を電気信号に変換する光受信器７−２と、ＯＮＵ５へ送信する電気信号を光信号に変換する光送信器７−４と、入力データからクロック抽出・データ再生を行うデータ再生回路７−４と、データの送受信についての処理を行うＰＯＮ制御ＬＳＩ７−５とを有する。ここで、データ再生回路７−４は、実施の形態１−３のいずれかに係るデータ再生回路である。

ＯＮＵ５から送信されたデータを受け取ったＯＬＴ７の動作について説明する。ＯＮＵ５からのバースト入力データを受け取ったＯＬＴ７は、光受信器７−２で光信号から電気信号に変換し、データ再生回路７−４に出力する。

データ再生回路７−４は、受け取ったデータから高速にクロックを抽出し、データの再生を行う。これにより、ＯＮＵ５からのデータについてタイミング調整を行い、ＯＮＵ５とＯＬＴ７は同期をとることができる。

ＰＯＮ制御ＬＳＩ７−５は、データ再生回路７−４でタイミング調整が行われたデータの処理を行う。なお、ＯＮＵ５にデータを送信する場合は、ＰＯＮ制御ＬＳＩ７−５から送られた電気信号が、光送信器７−３で光信号に変換され、ＯＮＵ５へ送信される。

以上の構成によれば、ＯＬＴ７は、ＯＮＵ５から出力されたバーストデータから高速にクロック抽出・データ再生を行いつつ消費電力の低減を図ることが可能となる。

１ サンプリング手段
２ Ｎ位相クロック生成手段
３ 基準クロック発生手段
４ 位相選択論理回路
４−１ 変化位相検出手段
４−２ 識別位相決定手段
４−３ データ選択手段
４−４ 収束判定手段
４−５ 検出動作制御手段
４−６ 識別位相保持手段
４−７ タイマ手段
４−８ パルス幅検出手段
４−９ 選択手段
４−１０ 第１の識別位相保持手段
４−１１ 第２の識別位相保持手段
４−１２ 周波数調整手段
４−１３ 速度変換手段
５ ＯＮＵ
６ 光ファイバ
７ ＯＬＴ
７−１ ＷＤＭフィルタ
７−２ 光受信器
７−３ 光送信器
７−４ データ再生回路
７−５ ＰＯＮ制御ＬＳＩ

Claims (8)

1. 基準クロックに周波数同期した複数のクロックを生成する多位相クロック生成手段と、
   前記複数のクロックを用いて入力データをサンプリングし複数のサンプリングデータを出力するサンプリング手段と、
   前記サンプリングデータのパルスの立ち上がりまたは立ち下りの変化を表す変化位相を検出する変化位相検出手段と、
   前記変化位相検出手段で検出された変化位相の情報に基づいて入力データをサンプリングする識別位相を決定する識別位相決定手段と、
   前記複数のサンプリングデータのうち、前記識別位相のクロックでサンプリングされたデータを選択して再生データを出力するデータ選択手段と、
   前記識別位相の変動が所定の範囲内に収束したかを判定し、収束した場合には収束したことを示す収束通知信号を出力する収束判定手段と、
   前記収束通知信号に基づいて前記変化位相検出手段の前記変化位相検出動作を予め定められた時間の間中止させる検出動作制御手段と、
   前記収束通知信号に基づいて、前記定められた時間の間、前記識別位相決定手段に収束したときの位相である収束位相を保持させる識別位相保持手段とを有し、
   前記変化位相検出動作を中止している前記定められた時間の間は前記複数のサンプリングデータのうち、前記収束位相でサンプリングされたデータを選択して再生データを出力する
   ことを特徴とするデータ再生回路。
2. 前記定められた時間が経過するとタイマ信号を出力するタイマ手段を有し、
   前記検出動作制御手段は前記タイマ信号を受けて変化位相検出手段に前記変化位相検出動作を再開させ、
   前記識別位相保持手段は前記タイマ信号を受けて前記識別位相決定手段に前記収束位相の保持を中止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ再生回路。
3. 基準クロックに周波数同期した複数のクロックを生成する多位相クロック生成手段と、
   前記複数のクロックを用いて入力データをサンプリングし複数のサンプリングデータを出力するサンプリング手段と、
   前記サンプリングデータのパルスの立ち上がりまたは立ち下りの変化を表す変化位相を検出する変化位相検出手段と、
   前記変化位相検出手段で検出された変化位相の情報に基づいて入力データをサンプリングする識別位相を決定する識別位相決定手段と、
   前記複数のサンプリングデータのうち、前記識別位相のクロックでサンプリングされたデータを選択して再生データを出力するデータ選択手段と、
   前記識別位相の変動が所定の範囲内に収束したかを判定し、収束した場合には収束したことを示す収束通知信号を出力する収束判定手段と、
   前記収束通知信号を取得して前記変化位相検出手段の前記変化位相検出動作を予め定められた時間の間中止させる検出動作制御手段と、
   基準クロック速度と同じ速度である第１の速度データが入力された場合に、前記収束通知信号に基づいて、前記識別位相決定手段に前記収束判定手段で判定された第１の位相を保持させる第１の識別位相保持手段と、
   基準クロック速度と異なる速度である第２の速度データが入力された場合に、前記収束通知信号に基づいて、前記識別位相決定手段に前記第１の速度データと前記第２の速度データとの速度差に応じて変化する第２の位相を保持させる第２の識別位相保持手段とを有し、
   前記変化位相検出動作を中止している前記定められた時間の間は前記複数のサンプリングデータのうち、前記第１の速度データが入力されている場合には前記第１の位相で、前記第２の速度データが入力されている場合には前記第２の位相で、サンプリングされたデータを選択して再生データを出力する
   ことを特徴とするデータ再生回路。
4. 前記定められた時間が経過するとタイマ信号を出力するタイマ手段を有し、
   前記検出動作制御手段は前記タイマ信号を取得して変化位相検出手段に前記変化位相検出動作を再開させ、
   前記第１の識別位相保持手段は前記タイマ信号を取得して前記識別位相決定手段に前記第１の位相の保持を中止させ、
   前記第２の識別位相保持手段は前記タイマ信号を取得して前記識別位相決定手段に前記第２の位相の保持を中止させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のデータ再生回路。
5. 前記第２の速度データが入力された場合に、
   前記データ選択手段から出力されたサンプリングデータの周波数を前記第１の速度データの周波数となるよう周波数調整を行う周波数調整手段と、
   基準クロックの速度を前記第２の速度データの速度に変換し、前記変換後のクロックで前記周波数調整されたサンプリングデータをリタイミングし再生データとして出力する速度変換手段と
   を有することを特徴とする請求項３または４に記載のデータ再生回路。
6. 前記変化位相情報に基づいて入力データの１ビットの立ち上がり位相と立ち下がり位相とを検出することにより入力データのパルス幅を検出し前記パルス幅の情報についての信号を出力するパルス幅検出手段を有し、
   前記識別位相決定手段は前記パルス幅情報に基づいて識別位相の決定を行う
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のデータ再生回路。
7. 複数の加入者側光送受信装置からの送信データを光電気変換する光受信器と、
   前記変換されたデータからクロックを抽出してデータを再生する請求項１から請求項６のいずれかに記載のデータ再生回路と、
   前記データ再生回路から出力された再生データを受け取り処理を行うＰＯＮ制御ＬＳＩと
   を有する局側光送受信装置。
8. 基準クロックに同期した複数のクロックで入力データのサンプリングを行うサンプリングステップと、
   前記サンプリングしたデータのパルスの立ち上がりまたは立ち下りの変化を表す変化位相を検出し、前記変化位相の情報に基づいて入力データをサンプリングする識別位相を決定する識別位相決定ステップと、
   前記識別位相の変動が所定の範囲内に収束した場合には前記定められた時間の間、前記変化位相検出動作を停止させる変化位相検出動作停止ステップと、
   前記変化位相検出動作を停止している間、前記収束位相でサンプリングデータを選択し再生データを出力する識別位相保持ステップと
   を有することを特徴とするデータ再生方法。

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