JP2715886B2 - 通信装置 - Google Patents

通信装置

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JP2715886B2
JP2715886B2 JP5344510A JP34451093A JP2715886B2 JP 2715886 B2 JP2715886 B2 JP 2715886B2 JP 5344510 A JP5344510 A JP 5344510A JP 34451093 A JP34451093 A JP 34451093A JP 2715886 B2 JP2715886 B2 JP 2715886B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、数Mbps以上の比
較的高速なデジタル通信を行う通信システムにおけるス
レーブ側通信装置の物理レイヤ機能部における同期装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のスレーブ側の物理レイヤ
機能部におけるクロック系統の回路構成を示すブロック
図である。図6において、通常、PM(Physical Mediu
m )サブレイヤ部30は伝送路のドライバ/レシーバ機
能、伝送符号化/復号化機能及び受信ビットタイミング
抽出機能を持ち、TC(Transmission Convergence)サ
ブレイヤ部31はフレームレベルの処理機能及びセルレ
ベルの処理機能を持つ。上記のような機能ブロックを用
いたクロック系統は以下のように動作する。伝送路から
の受信信号は、ドライバ/レシーバ機能部で波形整形及
びデジタル信号への変換が行われ、復号器によって受信
データに復号されると共に、ビットタイミングの抽出が
行われ、nHzの受信クロックが生成される。受信クロ
ックはTCサブレイヤ機能部で使用されると共に、1/
kのデバイダ(分周器)を介してアナログPLL32へ
入力される。
【0003】アナログPLLの内部では、1/kにデバ
イドされた受信クロックとVCO/VCXOの出力のフ
ィードバック信号を同様に1/kにデバイドしたクロッ
クを位相比較器によって位相比較し、その結果をあらか
じめ送信クロックの要求仕様に基づいて設計したアクテ
ィブローパスフィルタに入力することにより、VCO/
VCXOの制御電圧を得る。VCO/VCXOはこの制
御電圧の高低によって、出力するクロックの周波数を変
化させ、受信クロックに同期したクロックを生成する。
このようにして得られたクロックは送信クロックとし
て、PMサブレイヤ部30及びTCサブレイヤ部31で
使用され、送信信号はこのクロックを基に生成される。
以上から明らかなように、従来は、受信信号から抽出し
たクロックを受信クロックとし、送信クロックはその受
信クロックに対して常に従属同期するように構成されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術を用いたス
レーブ側の物理レイヤのクロック構成では以下のような
問題点があった。まずスレーブ側の物理レイヤでの問題
点としては、図6において、PMサブレイヤ部30は伝
送路からの受信信号が無い場合(伝送路は一定レベルを
維持)、受信クロックは生成されず無信号となる。この
ため、位相比較器で位相比較が行えず、この時のVCO
/VCXOの制御電圧は最低(または最高)の値とな
る。よって、この場合の送信クロックは、アナログPL
Lとして設計した中心周波数(nHz)からずれた周波
数のクロックとなってしまう。また、図6において、伝
送路から受信信号の検出が始まると、ビットタイミング
が抽出されることにより、初めてPLLに対して基準と
なるクロックが入力される。よって、アナログPLL3
2は、ずれた周波数から周波数同期を取り始める必要が
あり、位相同期も含めたビット同期が確立するまで相当
な時間を要し、その間のビット同期は不安定な状態が続
く。
【0005】通信システム上の問題としては、マスタ側
からの送信信号が無い場合、スレーブ側の送信クロック
が中心周波数からずれているため、マスタ側での受信ク
ロックの周波数もずれてしまう。このため、マスタ側の
内部でPLLのカスケード接続を行っている等、微妙な
周波数のずれが影響を与えてしまうようなクロック系統
の構成の場合、スレーブ側から正常な周波数の受信信号
を検出した後、クロック系統全体が正常な周波数で動作
するようになるためには相当な時間を要することにな
る。
【0006】また、送信信号の送出開始後のマスタ側に
おいて、スレーブ側での送信クロックの周波数同期及び
位相同期が確立していない状態での受信信号に対して、
同期を取ることになる。従って、この状態が続くと、マ
スタ側のTCサブレイヤ部においてフレーム同期が確立
/喪失を繰り返すことになり、確立と喪失の間隔が長い
(数十ms以上)場合、上位レイヤに対して物理レイヤ
起動/停止を繰り返し報告してしまい、これを上位レイ
ヤが認識することにより、各種処理モジュールの起動/
停止に関する処理が動作してしまうため、システム全体
の状態遷移に悪影響を及ぼす。この発明は上記したよう
な従来例の問題点を解決し、簡単な構成で、短時間でク
ロック同期を確立することができるクロック同期装置を
備えた通信装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、受信信号から
抽出したクロックに同期するPLL回路を用いて送信信
号を送出する双方向同時通信装置において、前記クロッ
クと同じ周波数の内部クロック信号を発生する内部クロ
ック発生手段、あるいは、電圧制御発振器(VCO)が
クロックと同じ周波数の信号を発生するような制御電圧
を発生する制御電圧発生手段を設け、更に受信信号の有
無を検出する信号検出手段と、受信信号が無いときは内
部クロック信号あるいは、制御電圧発生手段から発生さ
れた制御電圧をPLL回路に出力する選択手段を備えた
ことを特徴とする。
【0008】
【作用】この発明は、上記したような手段により、回線
が切断されている、あるいはマスタ側通信装置がダウン
している場合などのPLL自走時に、送信クロックを生
成するアナログPLLに対して基準となるクロックある
いは制御電圧を供給することにより、自走時でも周波数
同期が取れている、あるいはそれに近い状態にし、さら
に、アナログPLLへの入力クロックを受信クロックへ
切り替える際には、受信クロックが安定した状態で、か
つ周波数同期が取れたままの状態で切り替えることによ
り、物理レイヤでの高速な同期確立が可能となり、双方
向同時通信システム上での上位レイヤの状態遷移への悪
影響を防止できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図示した一実施例によって説
明する。図2は本発明を適用したスレーブ側通信装置を
含む通信システムの一例を示すブロック図である。マス
タ側通信装置1は例えばATM交換機の加入者回路であ
り、スレーブ側通信装置2は例えばATM方式の端末で
ある。マスタ側通信装置の物理レイヤ4は装置内のクロ
ック源5からのクロックに基づき、例えば図4に示すよ
うなフレームを連続して送出する。図4におけるFはフ
ラグ、Pはパリティである。MNTはメンテナンス情報
であり、自装置のフレーム同期およびセル同期が確立し
たことを示すための情報エリアが用意されている。フレ
ームのペイロード部にはヘッダとペイロードからなるセ
ルが複数個格納される。物理レイヤ4は受信信号を復号
し、受信クロックを抽出して、更にフレーム同期および
セル同期を取り、マスタ側およびスレーブ側のセル同期
が確立されると上位レイヤ3に対して物理レイヤの起動
を報告し、どちらか一方でもセル同期またはフレーム同
期が外れると上位レイヤ3に対して物理レイヤの停止を
報告する。
【0010】スレーブ側通信装置2は、従属同期方式を
取っており、物理レイヤ6は受信信号から抽出したクロ
ックに同期したPLLを用いて送信信号を生成する。ま
たマスタ装置と同様に双方のセル同期が確立されると上
位レイヤ7に対して物理レイヤの起動を報告し、どちら
か一方でもセル同期またはフレーム同期が外れると停止
を報告する。
【0011】図1はこの発明のスレーブ側の物理レイヤ
6の実施例を示すブロック図である。伝送路からの受信
信号は、PMサブレイヤ部10内のドライバ/レシーバ
11で波形整形及びデジタル信号への変換が行われ、復
号器12によって受信データに復号されると共に、ビッ
トタイミングの抽出が行われ、nHzの受信クロックが
生成される。この受信クロックはTCサブレイヤ部14
で使用されると共に、セレクタ16の入力信号となる。
【0012】セレクタ16の選択信号は、PMサブレイ
ヤ部10からの受信信号検出表示信号とTCサブレイヤ
部14からのフレーム同期表示信号との、AND回路1
5による論理積によって生成される。受信信号検出表示
信号は、所定の周期以内で受信側伝送路のレベル変化を
検出した場合に”1”となり、またフレーム同期表示信
号はTCサブレイヤ部14においてフレーム同期が取れ
た場合に”1”となる。従って、選択信号は、伝送路が
接続された場合には、フレーム同期表示信号が”1”に
なって初めて”1”になり、切断時には受信信号検出表
示信号に従って、直ちに”0”になる。セレクタ16に
おいては、選択信号が”1”の場合には受信クロック
(nHz)が、”0”の場合には水晶発振器17の出力
が選択され、デバイダ18(1/k)へ出力される。
【0013】アナログPLL19の内部では、セレクタ
16からの出力を1/kにデバイドしたクロックと、V
CO/VCXO22の出力のフィードバッグ信号を同様
に1/kにデバイドしたクロックを位相比較器20によ
って位相比較し、その結果を予め送信クロックの要求仕
様に基づいて設計したアクティブローパスフィルタ21
に入力することにより、VCO/VCXO22の制御電
圧を得る。VCO/VCXO22はこの制御電圧の高低
によって、出力するクロックの周波数を変化させ、受信
クロックに同期したクロックを生成する。このようにし
て得られたクロックは送信クロックとして、PMサブレ
イヤ部10及びTCサブレイヤ部14で使用され、送信
信号がこのクロックを基に生成される。
【0014】図3は、伝送路を切断状態から接続状態に
した場合の各部の波形を示す波形図である。伝送路接続
前は受信クロック信号線は無信号状態であり、また、選
択信号も”0”である。従って、セレクタ16からは、
受信クロックと同じ周波数の信号を発振する水晶発振器
17の信号が出力され、VCO/VCXO22はこの内
部クロック信号に同期している。伝送路が接続される
と、受信信号検出表示信号が”1”になり、続いてTC
サブレイヤ部14においてフレーム同期が確立するとフ
レーム同期表示信号が”1”となる。するとANDゲー
ト15の出力である選択信号が”1”となり、セレクタ
16からは内部クロックに代わって受信クロックが出力
される。受信クロックの周波数は内部クロックとほぼ等
しいので、位相同期を取る時間のみで同期が確立する。
【0015】従来例の場合には、図3の最下段に記載し
たように、伝送路接続前には位相比較器20の片方にク
ロックが入力されないために位相比較が行えず、VCO
/VCXO22の制御電圧が最低(あるいは最高)とな
る。従ってVCO/VCXOの出力周波数は最小(ある
いは最大)となっている。この状態で伝送路が接続さ
れ、受信クロックがPLLに入力されると、周波数がず
れているので、周波数同期を取るために最大数秒の時間
を要する。これに対して本発明の同期装置においては、
伝送路の接続から同期の確立までの時間は最大数ミリ秒
程度で済む。
【0016】次に、第2の実施例について説明する。図
5は第2の実施例のPLL回路の一部を示すブロック図
である。第1の実施例(図1)と同様の回路には同じ番
号が付与してある。固定電圧源40は、VCO/VCX
O22が受信クロックと同じ周波数を発生するような制
御電圧を発生するための高安定度の定電圧発生回路であ
る。アナログスイッチ41は、AND回路15から出力
される選択信号により、受信クロックが存在する場合に
はアクティブローパスフィルタから出力される制御電圧
を出力し、受信クロックが無い場合には固定電圧源40
からの制御電圧を出力する。このような構成により、例
えば回線切断時等においてもVCO/VCXO22は受
信クロックと同じ周波数に保持されており、受信クロッ
クが供給されると、直ちに同期を確立するこことが可能
となる。なお切り替え時にローパスフィルタの出力電圧
を同期時の値に近づけておくために、選択信号により位
相比較器を制御して、受信クロックが無い場合に位相比
較器から位相が同期している状態の信号を出力させるよ
うにしてもよい。
【0017】以上、実施例を説明したが、PLL回路と
しては、アナログ方式のものに限らずデジタルPLL回
路であっても、本発明は同様に実施可能である。また、
本発明は、従属同期方式の通信装置であれば、ATM交
換方式の端末に限らず、任意のシステムのデジタル通信
装置に適用可能である。
【0018】
【発明の効果】スレーブ側の物理レイヤでの効果として
は、自走時において、アナログPLLに位相比較の基準
となるクロックを入力することにより、アナログPLL
の周波数同期が外れないようにできるため、自走時の送
信クロックも高精度な中心周波数のクロックとなる。従
って、受信伝送路のみが切断した場合、あるいは試験等
でスレーブ側装置を単独で動作させた場合にも正確な周
波数でデータを送信することが可能である。また、アナ
ログPLLへの入力クロックを 受信クロックに切り替
える際、アナログPLLは自走時に既に周波数同期が取
れているため、位相同期だけ確立すればよいことから、
ビット同期の確立が早い。
【0019】通信システム上の効果としては、スレーブ
側での自走時の送信クロックが受信クロックと同じ周波
数であるため、マスタ側のクロック系統は、常に正常な
周波数のクロックで動作できる。また、マスタ側におい
ても、スレーブ側のクロック切り替え時に位相同期だけ
取ればよいため、上位レイヤに影響を与える程長い間隔
でのフレーム同期の確立/喪失を繰り返すことを防止で
きる。更に、内部クロックに切り替える構成において
は、既存のPLL集積回路をそのまま利用可能であり、
簡単かつ安価に本発明は実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスレーブ側物理レイヤ6の構成を示す
ブロック図である。
【図2】本発明の装置を含む通信システムの一例を示す
ブロック図である。
【図3】伝送路を接続した場合の各部の波形を示す波形
図である。
【図4】信号のフォーマットを示す説明図である。
【図5】第2の実施例のPLL回路の主要部を示すブロ
ック図である。
【図6】従来のクロック系統の回路構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1…マスタ側通信装置、2…スレーブ側通信装置、3、
7…上位レイヤ、4、6…物理レイヤ、5…クロック
源、8、9…伝送路、10…PMサブレイヤ部、11…
ドライバ/レシーバ、12…復号器、13…符号器、1
4…TCサブレイヤ部、15…AND回路、16…セレ
クタ、17…水晶発振器、18、23…デバイダ、19
…アナログPLL、20…位相比較器、21…アクティ
ブローパスフィルタ、22…VCO/VCXO

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信信号から抽出したクロックに同期する
    PLL回路を用いて送信信号を送出する双方向同時通信
    装置において、 前記クロックと同じ周波数の内部クロック信号を発生す
    る内部クロック発生手段と、 受信信号の有無を検出する信号検出手段と、 信号検出手段の出力に応じて、受信信号がある時は受信
    信号から抽出したクロック信号を、受信信号が無いとき
    は内部クロック信号を選択してPLL回路に出力する選
    択手段を備えたことを特徴とする通信装置。
  2. 【請求項2】受信信号から抽出したクロックに同期する
    PLL回路を用いて送信信号を送出する双方向同時通信
    装置において、 前記PLL回路は、電圧制御発振器を含み、更に該電圧
    制御発振器が前記クロックと同じ周波数の信号を発生す
    るような内部制御電圧を発生する制御電圧発生手段と、 受信信号の有無を検出する信号検出手段と、 信号検出手段の出力に応じて、受信信号が無いときは内
    部制御電圧を選択して電圧制御発振器に出力する選択手
    段を備えたことを特徴とする通信装置。
  3. 【請求項3】前記信号検出手段は、所定の周期以内で受
    信側伝送路のレベル変化を検出した場合に”1”となる
    受信信号検出表示信号およびフレーム同期が取れた場合
    に”1”となるフレーム同期表示信号の論理積により検
    出信号を生成することを特徴とする請求項1あるいは2
    に記載の通信装置。
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