JP3995094B2

JP3995094B2 - Eye opening monitor

Info

Publication number: JP3995094B2
Application number: JP2003349092A
Authority: JP
Inventors: 秀之野坂; 誠中村; 雅美徳光; 正弘村口
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: JP2005117368A

Description

本発明は、シリアルデータ通信において波形品質を評価するアイ開口モニタ（信号波形品質評価装置）に関し、特に波長分散や偏波モード分散により歪んだ波形を整形する等化器の制御装置や、ソフトデシジョン（軟判定）を利用した受信機の制御装置に好適なアイ開口モニタに関するものである。 The present invention relates to an eye opening monitor (signal waveform quality evaluation device) that evaluates waveform quality in serial data communication, and more particularly to a control device for an equalizer that shapes a waveform distorted by chromatic dispersion or polarization mode dispersion, or soft decision. The present invention relates to an eye opening monitor suitable for a receiver control apparatus using (soft decision).

図７に従来のアイ開口モニタ３４の構成例を示す（例えば、特許文献１参照）。Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）１２は、データ入力端子１から入力されるデータＤＩＮをデータ閾値入力端子２のデータ閾値ＤＣにより差動増幅器１０で判別してから識別再生し、データ出力端子６に出力する。また、Ｄフリップフロップ３１はデータ入力端子１から入力されるデータＤＩＮをモニタレベル入力端子３のモニタレベルＲＥＦにより差動増幅器１１で判別してから識別再生する。ここで、それぞれの識別再生のタイミングは、クロック再生回路（ＣＲＣ）３２が再生し位相調整手段３３で位相調整されたクロックで決定される。データ閾値ＤＣを入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定しておくことにより、Ｄフリップフロップ１２は入力データＤＩＮをエラーなしに識別再生する。 FIG. 7 shows a configuration example of a conventional eye opening monitor 34 (see, for example, Patent Document 1). The D flip-flop (D-FF) 12 discriminates and reproduces the data DIN input from the data input terminal 1 by the differential amplifier 10 based on the data threshold value DC of the data threshold value input terminal 2, and outputs it to the data output terminal 6. Output. Further, the D flip-flop 31 discriminates and reproduces the data DIN input from the data input terminal 1 by the differential amplifier 11 based on the monitor level REF of the monitor level input terminal 3. Here, the timing of each identification reproduction is determined by the clock reproduced by the clock reproduction circuit (CRC) 32 and phase-adjusted by the phase adjustment means 33. By setting the data threshold value DC near the eye opening center level of the input data DIN, the D flip-flop 12 identifies and reproduces the input data DIN without error.

アイ開口のプロファイルは以下の方法によりモニタできる。まず、モニタレベルＲＥＦを入力データＤＩＮのマークレベル（ハイレベル）とスペースレベル（ローレベル）の間のある電圧に設定する。モニタレベルＲＥＦが入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定された場合には、Ｄフリップフロップ３１は入力データＤＩＮをエラーなしに識別再生する。従って、Ｄフリップフロップ１２の出力とＤフリップフロップ３１の出力は常に同一論理同一位相となり、排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）２０は一致を検出しローレベルを出力する。該信号は積分器２１を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯとしてモニタ出力端子８から出力される。 The eye opening profile can be monitored by the following method. First, the monitor level REF is set to a voltage between the mark level (high level) and the space level (low level) of the input data DIN. When the monitor level REF is set near the eye opening center level of the input data DIN, the D flip-flop 31 identifies and reproduces the input data DIN without error. Therefore, the output of the D flip-flop 12 and the output of the D flip-flop 31 always have the same logic and same phase, and the exclusive OR circuit (EXOR) 20 detects a match and outputs a low level. The signal is output from the monitor output terminal 8 via the integrator 21 as the eye opening monitor output EO.

モニタレベルＲＥＦがマークレベル付近もしくはスペースレベル付近に設定された場合には、ハイであるが完全にマークレベルに張り付いていないビット、ローであるが完全にスペースに張り付いていないビットは、Ｄフリップフロップ３１にて誤識別される。この場合には、Ｄフリップフロップ１２の出力とＤフリップフロップ３１の出力とで論理の相違が出現することになり、排他的論理和回路２０は不一致を検出してその度にエラーパルスを出力する。該信号は積分器２１を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯとしてモニタ出力端子８から出力される。アイ開口モニタ出力ＥＯの電圧値はエラーパルスの密度に比例するので、モニタレベルＲＥＦをスキャンすることによりアイ開口のプロファイルを得ることができる。 When the monitor level REF is set near the mark level or near the space level, a bit that is high but not completely stuck to the mark level, or a bit that is low but not completely stuck to the space is D It is erroneously identified by the flip-flop 31. In this case, a logical difference appears between the output of the D flip-flop 12 and the output of the D flip-flop 31, and the exclusive OR circuit 20 detects a mismatch and outputs an error pulse each time. . The signal is output from the monitor output terminal 8 via the integrator 21 as the eye opening monitor output EO. Since the voltage value of the eye opening monitor output EO is proportional to the error pulse density, the eye opening profile can be obtained by scanning the monitor level REF.

なお、Ｄフリップフロップ１２とＤフリップフロップ３１が識別再生するタイミングを決定するクロック再生回路３２の例は、例えば特許文献２、特許文献３に記載されている。図８に従来のクロック・データ再生回路の構成例を示す。Ｄフリップフロップ１２’は、データ入力端子１から入力されるデータＤＩＮをデータ閾値ＤＣの判別レベルにより差動増幅器１０’で判別したデータを識別再生し、データ出力端子６’に出力する。ここで、データ閾値ＤＣを入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定しておく。また、識別再生するタイミングは、位相同期ループ（ＰＬＬ）により再生されるクロックにより決定される。位相比較器１５は、識別再生されたデータＡと、第１の遅延回路１３を経由した入力データＢと、第２の遅延回路１４を経由した入力データＣと、を入力して、入力データＤＩＮの位相に対する再生クロックの位相を検出する。 Note that examples of the clock recovery circuit 32 that determines the timing at which the D flip-flop 12 and the D flip-flop 31 identify and reproduce are described in, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3. FIG. 8 shows a configuration example of a conventional clock / data recovery circuit. The D flip-flop 12 'discriminates and reproduces data obtained by discriminating the data DIN input from the data input terminal 1 by the differential amplifier 10' according to the discrimination level of the data threshold DC, and outputs the data to the data output terminal 6 '. Here, the data threshold value DC is set near the eye opening center level of the input data DIN. Further, the timing for identifying and reproducing is determined by a clock reproduced by a phase locked loop (PLL). The phase comparator 15 receives the data A that has been identified and reproduced, the input data B that has passed through the first delay circuit 13, and the input data C that has passed through the second delay circuit 14, and receives the input data DIN. The phase of the recovered clock is detected with respect to the phase of.

位相比較器１５の構成例（Ｈｏｇｇｅ型位相比較器）を図９に示す。３５は再生データ入力端子、３６はＤ１データ入力端子、３７はＤ２データ入力端子、３８は位相比較器出力端子、３９、４０は排他的論理和回路、４１は減算器である。位相比較器１５に入力される３つの信号Ａ、Ｂ、Ｃの位相関係が図１０に示すように、ＡとＣが同位相、Ｂがこれに対して１／２シンボル進む関係となるように、また、Ｄフリップフロップ１２’が入力データＤＩＮのアイ開口の位相中心を識別再生するように、第１の遅延回路１３および第２の遅延回路１４の遅延時間が設計される（例えば、特許文献３参照）。位相比較器１５の出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６にて低周波成分が取り出された後に電圧制御発振器（ＶＣＯ）１７に接続され、位相同期ループにより電圧制御発振器１７の出力位相が入力データＤＩＮに位相同期される。なお、第１の遅延回路１３の遅延時間は、第２の遅延回路１４の遅延時間と比較して一般的に小さいため、省略されることがある。
特開２００１−３０８７５０特開２００２−０８４１８７特開２００３−１８８８６４ FIG. 9 shows an example of the configuration of the phase comparator 15 (Hogge type phase comparator). 35 is a reproduction data input terminal, 36 is a D1 data input terminal, 37 is a D2 data input terminal, 38 is a phase comparator output terminal, 39 and 40 are exclusive OR circuits, and 41 is a subtractor. As shown in FIG. 10, the phase relationship between the three signals A, B, and C input to the phase comparator 15 is such that A and C are in the same phase and B is advanced by 1/2 symbol relative to this. In addition, the delay times of the first delay circuit 13 and the second delay circuit 14 are designed so that the D flip-flop 12 ′ identifies and reproduces the phase center of the eye opening of the input data DIN (for example, Patent Documents). 3). The output of the phase comparator 15 is connected to a voltage controlled oscillator (VCO) 17 after a low frequency component is extracted by a low pass filter (LPF) 16, and the output phase of the voltage controlled oscillator 17 is converted to input data DIN by a phase locked loop. Phase synchronized. Note that the delay time of the first delay circuit 13 is generally smaller than the delay time of the second delay circuit 14 and may be omitted.
JP 2001-308750 A JP2002-084187 JP 2003-188864 A

従来の図７のアイ開口モニタ３４では、Ｄフリップフロップ１２及びＤフリップフロップ３１が識別再生するタイミングは、クロック再生回路３２からのクロックにより決定されるが、これはモニタしたいアイ開口の位相位置（アイ開口の位相中心）に一致する必要があった。このため、クロック再生回路３２とアイ開口モニタ３４との間に位相調整手段３３を接続し、注意深い調整が必要であった。 In the conventional eye opening monitor 34 shown in FIG. 7, the timing at which the D flip-flop 12 and the D flip-flop 31 are identified and reproduced is determined by the clock from the clock reproduction circuit 32. This is the phase position of the eye opening to be monitored ( It was necessary to match the phase center of the eye opening. For this reason, the phase adjustment means 33 is connected between the clock recovery circuit 32 and the eye opening monitor 34, and careful adjustment is required.

また、従来のアイ開口モニタ３４では、入力データＤＩＮの識別再生機能を有するＤフリップフロップ１２の他に、もう一つのＤフリップフロップ３１をアイ開口モニタ機能のためだけに備える必要があり、回路規模の増大と消費電力の増大が避けられなかった。 Further, in the conventional eye opening monitor 34, in addition to the D flip-flop 12 having the function of identifying and reproducing the input data DIN, it is necessary to provide another D flip-flop 31 only for the eye opening monitoring function. Increased power consumption and power consumption were inevitable.

さらに、従来のアイ開口モニタ３４では、Ｄフリップフロップ１２の出力信号及びＤフリップフロップ３１の出力信号はクロックのタイミングで識別再生されているので、特定の位相位置（通常はアイ開口の位相中心に設定）でのアイ開口情報しか得ることができなかった。他の位相位置のアイ開口の情報を同時に得るためには、新たにＤフリップフロップを用意しなければならなかった。 Further, in the conventional eye opening monitor 34, the output signal of the D flip-flop 12 and the output signal of the D flip-flop 31 are identified and reproduced at the timing of the clock, so that a specific phase position (usually at the phase center of the eye opening). Only the eye opening information in the setting) could be obtained. In order to obtain information on eye openings at other phase positions at the same time, a new D flip-flop had to be prepared.

本発明の目的は、遅延時間等の調整を不要とし、且つＤフリップフロップは入力データの識別再生機能用の一つだけで実現でき、且つ他の位相位置のアイ開口の情報を同時に得ることができるようにしたアイ開口モニタを提供することにある。 The object of the present invention is that adjustment of delay time and the like is unnecessary, and the D flip-flop can be realized by only one for the function of identifying and reproducing input data, and information on eye openings at other phase positions can be obtained simultaneously. It is an object of the present invention to provide an eye opening monitor that can be used.

請求項１にかかる発明は、シリアルデータおよびデータ閾値を入力し、該入力データからクロックを再生し該クロックにより前記入力データを識別再生するクロック・データ再生回路と、前記入力データをモニタレベルで判別して所定時間だけ遅延させたデータおよび前記クロック・データ再生回路から出力する再生データを入力して比較する排他的論理和回路と、該排他的論理和回路の出力から低周波成分を取り出す積分器と、から構成され、該積分器の出力を前記モニタレベルに対応するアイ開口モニタ出力とするアイ開口モニタであって、前記クロック・データ再生回路は、前記データ閾値で判別された入力データを識別再生するＤフリップフロップと、前記入力データを遅延する第１の遅延回路と、該第１の遅延回路の出力を遅延する第２の遅延回路と、前記Ｄフリップフロップならびに前記第１および第２の遅延回路の各出力を入力する位相比較器と、該位相比較器の出力から低周波成分を取り出すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力により発振周波数が制御され出力が前記Ｄフリップフロップに送出される電圧制御発振器とから構成され、前記所定時間は、前記第１の遅延回路の遅延時間と前記第２の遅延回路の遅延時間との和と一致する遅延時間をもつ第３の遅延回路により設定したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のアイ開口モニタにおいて、前記第３の遅延回路は、前記第１の遅延回路のレプリカと前記第２の遅延回路のレプリカで構成したことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、シリアルタイプの入力データおよびデータ閾値を入力し、該入力データからクロックを再生し該クロックにより前記入力データを識別再生するクロック・データ再生回路と、前記入力データを第１のモニタレベルで判別して第１の所定時間だけ遅延させたデータおよび前記クロック・データ再生回路から出力する再生データを入力して比較する第１の排他的論理和回路と、該第１の排他的論理和回路の出力から低周波成分を取り出す第１の積分器と、前記入力データを第２のモニタレベルで判別して第２の所定時間だけ遅延させたデータおよび前記クロック・データ再生回路から出力する再生データを入力して比較する第２の排他的論理和回路と、該第２の排他的論理和回路の出力の低周波成分を取り出ず第２の積分器と、から構成され、前記第１の積分器の出力を前記第１のモニタレベルに対応する第１のアイ開口モニタ出力とし、前記第２の積分器の出力を前記第２のモニタレベルに対応する第２のアイ開口モニタ出力とするアイ開口モニタであって、前記クロック・データ再生回路は、前記データ閾値で判別された入力データを識別再生するＤフリップフロップと、前記入力データを遅延する第１の遅延回路と、該第１の遅延回路の出力を遅延する第２の遅延回路と、前記Ｄフリップフロップならびに前記第１および第２の遅延回路の各出力を入力する位相比較器と、該位相比較器の出力から低周波成分を取り出すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力により発振周波数が制御され出力が前記Ｄフリップフロップに送出される電圧制御発振器とから構成され、前記第１の所定時間は、前記第１の遅延回路の遅延時間と前記第２の遅延回路の遅延時間との和と一致する遅延時間をもつ第３の遅延回路により設定し、前記第２の所定時間は、前記第１の遅延回路の遅延時間と前記第２の遅延回路の遅延時間との和と一致する遅延時間をもつ第４の遅延回路により設定したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載のアイ開口モニタにおいて、前記第１のモニタレベルをアイ中心レベルとマークレベルの間に設定し、前記第２のモニタレベルをアイ中心レベルとスペースレベルの間に設定したことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項３又は４に記載のアイ開口モニタにおいて、前記第３の遅延回路は、前記第１の遅延回路のレプリカと前記第２の遅延回路のレプリカで構成し、前記第４の遅延回路は、前記第１の遅延回路のレプリカと前記第２の遅延回路のレプリカで構成したことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、シリアルタイプの入力データおよびデータ閾値を入力し、該入力データからクロックを再生し該クロックにより前記入力データを識別再生するクロック・データ再生回路と、前記入力データを第１のモニタレベルで判別して第１の所定時間だけ遅延させたデータおよび前記クロック・データ再生回路から出力する再生データを入力して比較する第１の排他的論理和回路と、該第１の排他的論理和回路の出力から低周波成分を取り出す第１の積分器と、前記入力データを第２のモニタレベルで判別して第２の所定時間だけ遅延させたデータおよび前記クロック・データ再生回路から出力する再生データを入力して比較する第２の排他的論理和回路と、該第２の排他的論理和回路の出力から低周波成分を取り出す第２の積分器と、から構成され、前記第１の積分器の出力を前記第１のモニタレベルに対応する第１のアイ開口モニタ出力とし、前記第２の積分器の出力を前記第２のモニタレベルに対応する第２のアイ開口モニタ出力とするアイ開口モニタであって、前記クロック・データ再生回路は、前記データ閾値で判別された入力データを識別再生するＤフリップフロップと、前記入力データを遅延する第１の遅延回路と、該第１の遅延回路の出力を遅延する第２の遅延回路と、前記Ｄフリップフロップならびに前記第１および第２の遅延回路の各出力を入力する位相比較器と、該位相比較器の出力から低周波成分を取り出すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力により発振周波数が制御され出力が前記Ｄフリップフロップに送出される電圧制御発振器とから構成され、前記第１の所定時間は、前記第１の遅延回路の遅延時間と前記第２の遅延回路の遅延時間との和と一致する遅延時間をもつ第３の遅延回路により設定し、前記第２の所定時間は、第５の遅延回路により設定したことを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項６に記載のアイ開口モニタにおいて、前記第５の遅延回路の遅延時間は、前記第１の遅延回路の遅延時間と前記第２の遅延回路の遅延時間の合計時間と、ほぼ１／４シンボル分の時間差を有することを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項６又は７に記載のアイ開口モニタにおいて、前記第３の遅延回路は、前記第１の遅延回路のレプリカと前記第２の遅延回路のレプリカで構成したことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a clock / data recovery circuit for inputting serial data and a data threshold value, regenerating a clock from the input data, and identifying and reproducing the input data by the clock, and determining the input data at a monitor level. An exclusive OR circuit for inputting and comparing the data delayed by a predetermined time and the reproduction data output from the clock data reproduction circuit, and an integrator for extracting a low frequency component from the output of the exclusive OR circuit And an eye opening monitor using the output of the integrator as an eye opening monitor output corresponding to the monitor level, wherein the clock / data recovery circuit identifies the input data determined by the data threshold value. A D flip-flop to be reproduced, a first delay circuit for delaying the input data, and an output of the first delay circuit are delayed A second delay circuit; a phase comparator that inputs the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits; a low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the phase comparator; A voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by the output of the filter and whose output is sent to the D flip-flop, and the predetermined time is the delay time of the first delay circuit and the delay of the second delay circuit It is characterized in that it is set by a third delay circuit having a delay time that matches the sum of the time.
According to a second aspect of the present invention, in the eye opening monitor according to the first aspect, the third delay circuit includes a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit. And
According to a third aspect of the present invention, there is provided a clock / data recovery circuit that inputs serial type input data and a data threshold, reproduces a clock from the input data, and identifies and reproduces the input data based on the clock; A first exclusive OR circuit that inputs and compares data delayed by a first predetermined time and reproduced data output from the clock and data reproduction circuit by comparing with the first monitor level, and the first exclusive OR circuit; A first integrator for extracting a low-frequency component from an output of an exclusive OR circuit; data obtained by discriminating the input data at a second monitor level and delayed by a second predetermined time; and the clock data recovery circuit A second exclusive OR circuit for inputting and comparing the reproduction data output from the second exclusive OR circuit and a second product without taking out the low frequency component of the output of the second exclusive OR circuit And the output of the first integrator is a first eye opening monitor output corresponding to the first monitor level, and the output of the second integrator is set to the second monitor level. An eye opening monitor corresponding to a second eye opening monitor output, wherein the clock / data recovery circuit delays the input data with a D flip-flop for identifying and reproducing the input data determined by the data threshold value A first delay circuit; a second delay circuit that delays an output of the first delay circuit; a phase comparator that inputs the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits; A low-pass filter that extracts low-frequency components from the output of the phase comparator, and a voltage-controlled oscillator that controls the oscillation frequency by the output of the low-pass filter and sends the output to the D flip-flop. And the first predetermined time is set by a third delay circuit having a delay time that matches a sum of a delay time of the first delay circuit and a delay time of the second delay circuit. The second predetermined time is set by a fourth delay circuit having a delay time that matches the sum of the delay time of the first delay circuit and the delay time of the second delay circuit. And
According to a fourth aspect of the present invention, in the eye opening monitor according to the third aspect, the first monitor level is set between an eye center level and a mark level, and the second monitor level is set to an eye center level and a space. It is set between levels.
The invention according to claim 5 is the eye opening monitor according to claim 3 or 4, wherein the third delay circuit is constituted by a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit, The fourth delay circuit includes a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a clock / data recovery circuit that inputs serial type input data and a data threshold, reproduces a clock from the input data, and identifies and reproduces the input data based on the clock; A first exclusive OR circuit that inputs and compares data delayed by a first predetermined time and reproduced data output from the clock and data reproduction circuit by comparing with the first monitor level, and the first exclusive OR circuit; A first integrator for extracting a low-frequency component from an output of an exclusive OR circuit; data obtained by discriminating the input data at a second monitor level and delayed by a second predetermined time; and the clock data recovery circuit A second exclusive OR circuit for inputting and comparing the reproduction data output from the second exclusive OR circuit, and a second exclusive OR circuit for extracting low frequency components from the output of the second exclusive OR circuit And an output of the first integrator as a first eye opening monitor output corresponding to the first monitor level, and an output of the second integrator as the second monitor level. The clock / data recovery circuit identifies and reproduces the input data discriminated by the data threshold value, and delays the input data. A first delay circuit for delaying, a second delay circuit for delaying an output of the first delay circuit, a phase comparator for inputting the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits, A low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the phase comparator, and a voltage control in which the oscillation frequency is controlled by the output of the low-pass filter and the output is sent to the D flip-flop The first predetermined time is generated by a third delay circuit having a delay time that matches a sum of the delay time of the first delay circuit and the delay time of the second delay circuit. The second predetermined time is set by a fifth delay circuit.
According to a seventh aspect of the present invention, in the eye opening monitor according to the sixth aspect, the delay time of the fifth delay circuit is the delay time of the first delay circuit and the delay time of the second delay circuit. It has a feature that there is a time difference of approximately 1/4 symbol from the total time.
The invention according to claim 8 is the eye opening monitor according to claim 6 or 7, wherein the third delay circuit is constituted by a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit. It is characterized by.

本発明のアイ開口モニタによれば、従来のアイ開口モニタにおいてアイ開口モニタ機能用のためだけに使用されていたＤフリップフロップを遅延回路に置き換え、且つその遅延回路の遅延時間をクロック・データ再生回路において使用される遅延回路の遅延時間と一致させたので、クロック再生機能とアイ開口モニタ機能間の位相関係を調整することなしに、アイ開口の位相中心における電圧方向のアイ開口プロファイルを得ることができる。また、従来のアイ開口モニタにおいてアイ開口モニタ機能用のためだけに使用されていたＤフリップフロップを遅延回路に置き換えたので、低消費電力化できるとともに、その遅延回路の出力に入力信号の各位相における波形情報が残留することになり、他の位相位置のアイ開口の情報を同時に得ることができる。 According to the eye opening monitor of the present invention, the D flip-flop used only for the eye opening monitoring function in the conventional eye opening monitor is replaced with a delay circuit, and the delay time of the delay circuit is recovered as clock data. Since the delay time of the delay circuit used in the circuit is matched, the eye opening profile in the voltage direction at the phase center of the eye opening can be obtained without adjusting the phase relationship between the clock recovery function and the eye opening monitoring function. Can do. In addition, since the D flip-flop used only for the eye opening monitor function in the conventional eye opening monitor is replaced with a delay circuit, the power consumption can be reduced, and each phase of the input signal is output to the delay circuit. The waveform information at is left, and information on eye openings at other phase positions can be obtained simultaneously.

また、モニタレベルを２つ備えるアイ開口モニタにおいては、２つのモニタレベルを同時に変化させながらアイ開口をモニタできるので高速にプロファイルをスキャンできる特徴を持つ。また、２つのモニタレベルをアイ中心レベルとマークレベルの間と、アイ中心レベルとスペースレベルの間にそれぞれ設定することにより、モニタレベルをスキャンすることなしにアイ開口の評価が可能となり、さらに高速にアイ開口の評価を行うことができる。 An eye opening monitor having two monitor levels has a feature that the profile can be scanned at high speed because the eye opening can be monitored while simultaneously changing the two monitor levels. In addition, by setting two monitor levels between the eye center level and the mark level, and between the eye center level and the space level, the eye opening can be evaluated without scanning the monitor level. The eye opening can be evaluated.

また、モニタレベルを２つ備え、一方の遅延時間をずらしたアイ開口モニタにおいては、アイ開口の位相方向と電圧方向の２次元的なプロファイルを得ることができる。さらにその遅延時間のずれを１／４シンボルに設定したアイ開口モニタにおいては、最低限の回路規模、消費電力で効果的な位相方向プロファイルの推定が可能である。 Further, in an eye opening monitor having two monitor levels and one delay time being shifted, a two-dimensional profile of the phase direction and the voltage direction of the eye opening can be obtained. Further, in an eye opening monitor in which the delay time shift is set to ¼ symbol, an effective phase direction profile can be estimated with a minimum circuit scale and power consumption.

さらに、第３の遅延回路や第４の遅延回路を第１の遅延回路のレプリカと第２の遅延回路のレプリカで実現したアイ開口モニタにおいては、製造ばらつきや環境変化への耐性をより高めることができる。 Furthermore, in the eye opening monitor in which the third delay circuit and the fourth delay circuit are realized by the replica of the first delay circuit and the replica of the second delay circuit, the tolerance to manufacturing variations and environmental changes is further increased. Can do.

本発明のアイ開口モニタでは、図１に示すように、従来のアイ開口モニタにおいてアイ開口モニタ機能用のためだけに使用されていたＤフリップフロップ３１（図８）を遅延回路４３に置き換え、且つ該遅延回路４３の遅延時間をクロック・データ再生回路において使用される遅延回路１３、１４の合計遅延時間と一致させる。 In the eye opening monitor of the present invention, as shown in FIG. 1, the D flip-flop 31 (FIG. 8) used only for the eye opening monitoring function in the conventional eye opening monitor is replaced with a delay circuit 43, and The delay time of the delay circuit 43 is made to coincide with the total delay time of the delay circuits 13 and 14 used in the clock / data recovery circuit.

また、本発明では、識別再生タイミング生成用の位相同期ループの位相比較器に入力される信号ＡとＣの位相が一致する事実を利用し、信号Ａ、Ｃとタイミングが同じで判別レベルを可変とした遅延回路４３の出力信号を排他的論理和回路２０に入力することにより、クロック再生機能とアイ開口モニタ機能間の位相関係を調整することなしに、アイ開口の位相中心における電圧方向のアイ開口プロファイルを得る。 Further, the present invention utilizes the fact that the phases of the signals A and C input to the phase comparator of the phase locked loop for generating the identification reproduction timing match, and the discrimination level is variable with the same timing as the signals A and C. By inputting the output signal of the delay circuit 43 to the exclusive OR circuit 20, the eye in the voltage direction at the phase center of the eye opening is adjusted without adjusting the phase relationship between the clock recovery function and the eye opening monitoring function. Obtain an opening profile.

また、従来必要とされたＤフリップフロップ３１を遅延回路４３に置き換えることにより、低消費電力化するとともに、遅延回路４３の出力に入力信号の各位相における波形情報が残留するようにし、他の位相位置のアイ開口の情報を同時に得る。 Further, by replacing the D flip-flop 31 that has been conventionally required with the delay circuit 43, the power consumption is reduced, and the waveform information at each phase of the input signal remains at the output of the delay circuit 43. Information on the eye opening of the position is obtained at the same time.

図１は本発明のアイ開口モニタの実施例１（請求項１、請求項２に対応）を示す回路図である。アイ開口モニタはクロック・データ再生回路２２、差動増幅器１１、第３の遅延回路４３、排他的論理和回路２０、積分器２１から構成される。 FIG. 1 is a circuit diagram showing Embodiment 1 (corresponding to claims 1 and 2) of an eye opening monitor of the present invention. The eye opening monitor includes a clock / data recovery circuit 22, a differential amplifier 11, a third delay circuit 43, an exclusive OR circuit 20, and an integrator 21.

クロック・データ再生回路２２では、データ入力端子１から入力されるデータＤＩＮは、差動増幅器１０においてデータ閾値ＤＣで判別され、Ｄフリップフロップ１２によって識別再生される。ここでは、データ閾値ＤＣを入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定しておく。また、識別再生するタイミングは、第１の遅延回路１３、第２の遅延回路１４、位相比較器１５、ローパスフィルタ１６、電圧制御増幅器１７等を有する位相同期ループにより再生されるクロックにより決定される。位相比較器１５は、識別再生されたデータＡと、第１の遅延回路１３を経由した入力データＢと、第２の遅延回路１４を経由した入力データＣとを入力して、入力データの位相に対する再生クロックの位相を検出する。 In the clock / data recovery circuit 22, the data DIN input from the data input terminal 1 is discriminated by the data threshold DC in the differential amplifier 10 and is identified and reproduced by the D flip-flop 12. Here, the data threshold value DC is set near the eye opening center level of the input data DIN. The timing for identifying and reproducing is determined by a clock reproduced by a phase-locked loop having the first delay circuit 13, the second delay circuit 14, the phase comparator 15, the low-pass filter 16, the voltage control amplifier 17, and the like. . The phase comparator 15 receives the data A that has been identified and reproduced, the input data B that has passed through the first delay circuit 13, and the input data C that has passed through the second delay circuit 14, and the phase of the input data The phase of the recovered clock with respect to is detected.

位相比較器１５には、Ｈｏｇｇｅ型位相比較器（図９）が使用できる。位相比較器１５の出力はローパスフィルタ１６にて低周波成分が取り出された後に電圧制御発振器１７に接続され、この位相同期ループにより電圧制御発振器１７の出力ＣＬＫの位相が入力データＤＩＮに位相同期される。 As the phase comparator 15, a Hogge type phase comparator (FIG. 9) can be used. The output of the phase comparator 15 is connected to the voltage controlled oscillator 17 after the low frequency component is extracted by the low pass filter 16, and the phase of the output CLK of the voltage controlled oscillator 17 is phase synchronized with the input data DIN by this phase locked loop. The

第３の遅延回路４３は、入力データＤＩＮがモニタレベル入力端子３から入力されるモニタレベルＲＥＦに従って差動増幅器１１にて判別された信号に、第１の遅延回路１３の遅延時間と第２の遅延回路１４の遅延時間との和に相当する時間の遅延を施す。すでに説明したように、位相比較器１５に入力される信号のうち、Ｄフリップフロップ１２の出力Ａと第２の遅延回路１４の出力Ｃの位相が一致する。従って、第３の遅延回路４３の出力の位相もこれに一致することになる。 The third delay circuit 43 converts the delay time of the first delay circuit 13 and the second delay time into a signal determined by the differential amplifier 11 according to the monitor level REF input from the monitor level input terminal 3. A time delay corresponding to the sum of the delay time of the delay circuit 14 is applied. As already described, among the signals input to the phase comparator 15, the phase of the output A of the D flip-flop 12 and the output C of the second delay circuit 14 match. Accordingly, the phase of the output of the third delay circuit 43 also matches this.

アイ開口のプロファイルは以下の方法によりモニタできる。まず、モニタレベルＲＥＦを入力データＤＩＮのマークレベル（ハイレベル）とスペースレベル（ローレベル）の間のある電圧に設定する。モニタレベルＲＥＦが入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定された場合には、入力データＤＩＮが差動増幅器１１にてエラーなしに判別されて第３の遅延回路４３に入力される。従って、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３出力は常に同一論理となり、排他的論理和回路２０は一致を検出しローレベルを出力する。該信号は積分器２１を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯとしてモニタ出力端子８から出力される。 The eye opening profile can be monitored by the following method. First, the monitor level REF is set to a voltage between the mark level (high level) and the space level (low level) of the input data DIN. When the monitor level REF is set near the eye opening center level of the input data DIN, the input data DIN is discriminated without error by the differential amplifier 11 and input to the third delay circuit 43. Accordingly, the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43 always have the same logic, and the exclusive OR circuit 20 detects a match and outputs a low level. The signal is output from the monitor output terminal 8 via the integrator 21 as the eye opening monitor output EO.

モニタレベルＲＥＦがマークレベル付近もしくはスペースレベル付近に設定された場合には、ハイであるが完全にマークレベルに張り付いていないビット、ローであるが完全にスペースに張り付いていないビットは、差動増幅器１１にて誤判別される。この場合には、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３の出力とで論理の相違が出現することになり、排他的論理和回路２０は不一致を検出してその度にエラーパルスを出力する。該信号は積分器２１を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯとしてモニタ出力端子８から出力される。アイ開口モニタ出力ＥＯの電圧値はエラーパルスの密度に比例するので、モニタレベルＲＥＦをスペースレベルからマークレベルまでスキャンすることにより、アイ開口のプロファイルを得ることができる。 If the monitor level REF is set near the mark level or near the space level, the bit that is high but not completely stuck to the mark level, or the bit that is low but not completely stuck to the space The dynamic amplifier 11 makes an erroneous determination. In this case, a logic difference appears between the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43, and the exclusive OR circuit 20 detects a mismatch and outputs an error pulse each time. Output. The signal is output from the monitor output terminal 8 via the integrator 21 as the eye opening monitor output EO. Since the voltage value of the eye opening monitor output EO is proportional to the error pulse density, the eye opening profile can be obtained by scanning the monitor level REF from the space level to the mark level.

図２は本発明のアイ開口モニタの実施例１の動作の説明図である。図２(a)は偏波モード分散により歪んだ波形を示す。ビットレートは４３．０１８４１Ｇｂｉｔ／ｓ、各モードの比はγ＝０．５、群遅延はＤＧＤ＝１０ｐｓである。図２(b)はモニタレベルＲＥＦをスキャンした場合のアイ開口モニタ出力ＥＯの変化を示す。波形歪みがない場合（ＤＧＤ＝０）と波形歪みがある場合（ＤＧＤ＝１０ｐｓ）で異なるプロファイルが得られる。従って、該プロファイルに基づいて、偏波モード分散の補償回路を適応的に制御することができる。 FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the first embodiment of the eye opening monitor of the present invention. FIG. 2A shows a waveform distorted by polarization mode dispersion. The bit rate is 43.01841 Gbit / s, the ratio of each mode is γ = 0.5, and the group delay is DGD = 10 ps. FIG. 2B shows a change in the eye opening monitor output EO when the monitor level REF is scanned. Different profiles are obtained when there is no waveform distortion (DGD = 0) and when there is waveform distortion (DGD = 10 ps). Therefore, the polarization mode dispersion compensation circuit can be adaptively controlled based on the profile.

なお、波形歪みがない場合（ＤＧＤ＝０）と波形歪みがある場合（ＤＧＤ＝１０ｐｓ）を比較すると、モニタレベルＲＥＦがＤＣ付近の場合であっても、アイ開口モニタ出力ＥＯには一定の電圧差が存在する。これは、本発明のアイ開口モニタが、アイ開口の位相中心以外のアイ形状も反映して出力する結果である。すなわち、モニタレベルＲＥＦがＤＣ付近の場合にはＤフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回略４３出力は常に同一論理であるものの、遅延回路４３の出力に残留する波形歪みによる局所的な位相変動、振幅変動により排他的論理和回路２０が短いエラーパルスを出力するためである。 When there is no waveform distortion (DGD = 0) and there is waveform distortion (DGD = 10 ps), even when the monitor level REF is near DC, the eye opening monitor output EO has a constant voltage. There is a difference. This is a result that the eye opening monitor of the present invention reflects and outputs an eye shape other than the phase center of the eye opening. That is, when the monitor level REF is near DC, the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43 always have the same logic, but the local phase due to the waveform distortion remaining at the output of the delay circuit 43. This is because the exclusive OR circuit 20 outputs a short error pulse due to fluctuation and amplitude fluctuation.

従来のアイ開口モニタでは、特定の位相（通常アイ開口の位相中心に設計）以外のアイ形状の情報を得ることは不可能であり、モニタレベルＲＥＦをＤＣ付近に設定した場合のアイ開口モニタ出力ＥＯは、例えばＤＧＤ＝０とＤＧＤ＝１０ｐｓとで完全に一致し、波形歪みに無関係であった。これに対して、本発明のアイ開口モニタでは、アイ開口の位相中心におけるアイ開口のプロファイルを観測すると、同時にアイ開口の位相中心以外のアイの歪みの程度がＲＢＦ＝ＤＣ付近におけるＥＯのレベルとして測定できる。これは、波形歪みの程度（ＤＧＤの値）に対するアイ開口モニタ出力ＥＯの感度の向上を意味するものである。 In a conventional eye opening monitor, it is impossible to obtain eye shape information other than a specific phase (designed at the phase center of the normal eye opening), and the eye opening monitor output when the monitor level REF is set near DC. For example, EO was completely consistent between DGD = 0 and DGD = 10 ps, and was independent of waveform distortion. On the other hand, in the eye opening monitor of the present invention, when the eye opening profile at the phase center of the eye opening is observed, the degree of distortion of the eye other than the phase center of the eye opening is at the same time as the EO level near RBF = DC. It can be measured. This means an improvement in the sensitivity of the eye opening monitor output EO with respect to the degree of waveform distortion (DGD value).

このように、実施例１では、従来のアイ開口モニタにおいてアイ開口モニタ機能用のためだけに使用されていたＤフリップフロップ３１を遅延回路４３に置き換え、且つ該遅延回路４３の遅延時間をクロック・データ再生回路において使用される遅延回路１３、１４の遅延時間の和と一致させることにより、クロック再生機能とアイ開口モニタ機能間の位相関係を調整することなしに、アイ開口の位相中心における電圧方向のアイ開口プロファイルを得ることができる。また、Ｄフリップフロップ３１を遅延回路４３に置き換えたことにより、低消費電力化できるとともに、その遅延回路４３の出力に入力信号の各位相における波形情報が残留することになり、他の位相位置のアイ開口の情報を同時に得ることができる。 As described above, in the first embodiment, the D flip-flop 31 used only for the eye opening monitor function in the conventional eye opening monitor is replaced with the delay circuit 43, and the delay time of the delay circuit 43 is changed to the clock signal. By matching the sum of the delay times of the delay circuits 13 and 14 used in the data recovery circuit, the voltage direction at the phase center of the eye opening is not adjusted without adjusting the phase relationship between the clock recovery function and the eye opening monitor function. The eye opening profile can be obtained. Further, by replacing the D flip-flop 31 with the delay circuit 43, the power consumption can be reduced, and waveform information at each phase of the input signal remains at the output of the delay circuit 43, so that other phase positions can be obtained. Information about the eye opening can be obtained at the same time.

なお、第３の遅延回路４３を、第１の遅延回路１３のレプリカ１８（第１の遅延回路１３と同じレイアウトパターンを使用して製造した遅延回路）と第２の遅延回路１４のレプリカ１９（第２の遅延回路１４と同じレイアウトパターンを使用して製造した遅延回路）で実現することもできる。この場合には、第３の遅延回路４３の遅延時間をより正確に遅延回路１３の遅延時間と遅延回路１４の遅延時間の和に一致させることができ、製造ばらつきや環境変化への耐性をより高めることができる。 Note that the third delay circuit 43 includes a replica 18 of the first delay circuit 13 (a delay circuit manufactured using the same layout pattern as the first delay circuit 13) and a replica 19 of the second delay circuit 14 ( It can also be realized by a delay circuit manufactured using the same layout pattern as that of the second delay circuit 14. In this case, the delay time of the third delay circuit 43 can be more accurately matched with the sum of the delay time of the delay circuit 13 and the delay time of the delay circuit 14, and the tolerance to manufacturing variations and environmental changes can be further improved. Can be increased.

図３は本発明のアイ開口モニタの実施例２（請求項３、請求項４、請求項５に対応）を示す回路図である。アイ開口モニタはクロック・データ再生回路２２、差動増幅器１１、２３、第３の遅延回路４３、第４の遅延回路４４、排他的論理和回路２０、２６、積分器２１、２７から構成される。 FIG. 3 is a circuit diagram showing Example 2 (corresponding to claims 3, 4 and 5) of the eye opening monitor of the present invention. The eye opening monitor includes a clock / data recovery circuit 22, differential amplifiers 11 and 23, a third delay circuit 43, a fourth delay circuit 44, exclusive OR circuits 20 and 26, and integrators 21 and 27. .

第３の遅延回路４３は、入力データＤＩＮがモニタレベル入力端子３から入力されるモニタレベルＲＥＦに従って差動増幅器１１にて判別された信号に、第１の遅延回路１３の遅延時間と第２の遅延回路１４の遅延時間との和に相当する時間の遅延を施す。すでに説明したように、位相比較器１５に入力される信号のうち、Ｄフリップフロップ１２の出力Ａと第２の遅延回路１４の出力Ｃの位相が一致する。従って、第３の遅延回路４３の出力の位相もこれに一致することになる。ここまでは実施例１と同様の動作である。 The third delay circuit 43 converts the delay time of the first delay circuit 13 and the second delay time into a signal determined by the differential amplifier 11 according to the monitor level REF input from the monitor level input terminal 3. A time delay corresponding to the sum of the delay time of the delay circuit 14 is applied. As already described, among the signals input to the phase comparator 15, the phase of the output A of the D flip-flop 12 and the output C of the second delay circuit 14 match. Accordingly, the phase of the output of the third delay circuit 43 also matches this. Up to this point, the operation is the same as that of the first embodiment.

実施例２では、差動増幅器２３、第４の遅延回路４４、排他的論理和回路２６、積分器２７が新たに付加されている。第４の遅延回路４４は、入力データＤＩＮがモニタレベル入力端子５から入力されるモニタレベルＲＥＦ２に従って差動増幅器２３にて判別された信号に、第１の遅延回路の遅延時間１３と第２の遅延回路の遅延時間１４との和に相当する時間の遅延を施す。これにより、排他的論理和回路２６に入力される２つの信号、すなわち、Ｄフリップフロップ１２の出力と、第４の遅延回路４４の出力の位相が一致する。 In the second embodiment, a differential amplifier 23, a fourth delay circuit 44, an exclusive OR circuit 26, and an integrator 27 are newly added. The fourth delay circuit 44 converts the input data DIN into a signal determined by the differential amplifier 23 in accordance with the monitor level REF2 input from the monitor level input terminal 5 and the delay time 13 of the first delay circuit and the second delay circuit. A time delay corresponding to the sum of the delay time 14 of the delay circuit is applied. As a result, the phases of the two signals input to the exclusive OR circuit 26, that is, the output of the D flip-flop 12 and the output of the fourth delay circuit 44 coincide.

アイ開口のプロファイルは以下の方法によりモニタできる。まず、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２を入力データＤＩＮのマークレベル（ハイレベル）とスペースレベル（ローレベル）の間のある電圧にそれぞれ設定する。モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２が入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定された場合には、差動増幅器１１は入力データＤＩＮを入力してエラーなしに判別して第３の遅延回路４３に送出し、差動増幅器２３は入力データＤＩＮを入力してエラーなしに判別して第４の遅延回路４４に送出する。従って、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３の出力と第４の遅延回路４４の出力は常に同一論理となり、排他的論理和回路２０、２６は一致を検出しローレベルを出力する。該信号は積分器２１、２７を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２としてモニタ出力端子２８、２９から出力される。 The eye opening profile can be monitored by the following method. First, the monitor levels REF1 and REF2 are respectively set to certain voltages between the mark level (high level) and the space level (low level) of the input data DIN. When the monitor levels REF1 and REF2 are set near the eye opening center level of the input data DIN, the differential amplifier 11 inputs the input data DIN, determines that there is no error, and sends it to the third delay circuit 43. The differential amplifier 23 receives the input data DIN, determines that there is no error, and sends it to the fourth delay circuit 44. Therefore, the output of the D flip-flop 12, the output of the third delay circuit 43, and the output of the fourth delay circuit 44 are always the same logic, and the exclusive OR circuits 20 and 26 detect a match and output a low level. . The signals are output from monitor output terminals 28 and 29 as eye opening monitor outputs EO1 and EO2 via integrators 21 and 27, respectively.

モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２がマークレベル付近もしくはスペースレベル付近に設定された場合には、ハイであるが完全にマークレベルに張り付いていないビット、ローであるが完全にスペースに張り付いていないビットは、差動増幅器１１、２３にて誤判別される。この場合には、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３の出力とで、あるいはＤフリップフロップ１２の出力と第４の遅延回路４４の出力とで論理の相違が出現することになり、排他的論理和回路２０、２６は不一致を検出してその度にエラーパルスを出力する。該信号は積分器２１、２７を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２としてモニタ出力端子２８、２９から出力される。アイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２の電圧値はそれぞれ排他的論理和回路２０、２６で発生するエラーパルスの密度に比例するので、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をスキャンすることによりアイ開口のプロファイルを得ることができる。 When monitor levels REF1 and REF2 are set near the mark level or near the space level, bits that are high but not completely attached to the mark level, and bits that are low but do not attach completely to the space Therefore, the differential amplifiers 11 and 23 make an erroneous determination. In this case, a logical difference appears between the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43, or between the output of the D flip-flop 12 and the output of the fourth delay circuit 44. The exclusive OR circuits 20 and 26 detect a mismatch and output an error pulse each time. The signals are output from monitor output terminals 28 and 29 as eye opening monitor outputs EO1 and EO2 via integrators 21 and 27, respectively. Since the voltage values of the eye opening monitor outputs EO1 and EO2 are proportional to the density of error pulses generated in the exclusive OR circuits 20 and 26, respectively, the eye opening profile can be obtained by scanning the monitor levels REF1 and REF2. it can.

実施例２では、実施例１が有する特徴に加えて、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２を同時に変化させながらアイ開口をモニタできるので、実施例１よりも高速にプロファイルをスキャンできる特徴を持つ。 In the second embodiment, in addition to the characteristics of the first embodiment, the eye opening can be monitored while simultaneously changing the monitor levels REF1 and REF2, so that the profile can be scanned faster than the first embodiment.

図４は本発明のアイ開口モニタの実施例２の動作の説明図である。図４(a)は偏波モード分散により歪んだ波形を示す。ビットレートは４３．０１８４１Ｇｂｉｔ／ｓ、各モードの比はγ＝０．５、群遅延はＤＧＤ＝１０ｐｓである。図４(b)はモニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をスキャンした場合のアイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２の変化を示す。波形歪みがない場合（ＤＧＤ＝０）と波形歪みがある場合（ＤＧＤ＝１０ｐｓ）で異なるプロファイルが得られるが、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をマークレベル付近、スペースレベル付近に設定した場合に最も大きな差が観測でき、例えば偏波モード分散補償回路に適用する場合に精度良い制御が可能となる。従って、モニタレベルＲＥＦ１をアイ中心レベルとマークレベルの間に、ＲＥＦ２をアイ中心とスペースレベルの間に設定することにより、ＲＥＦ１、ＲＥＦ２をスキャンすることなしにアイ開口の評価が可能となる。これは、偏波モード分散補償回路に適用する場合に非常に高速な制御が可能となる利点がある。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the second embodiment of the eye opening monitor of the present invention. FIG. 4 (a) shows a waveform distorted by polarization mode dispersion. The bit rate is 43.01841 Gbit / s, the ratio of each mode is γ = 0.5, and the group delay is DGD = 10 ps. FIG. 4B shows changes in the eye opening monitor outputs EO1 and EO2 when the monitor levels REF1 and REF2 are scanned. Different profiles are obtained when there is no waveform distortion (DGD = 0) and when there is waveform distortion (DGD = 10 ps), but the largest difference is when the monitor levels REF1 and REF2 are set near the mark level and near the space level. For example, when applied to a polarization mode dispersion compensation circuit, accurate control can be performed. Accordingly, by setting the monitor level REF1 between the eye center level and the mark level and REF2 between the eye center and the space level, the eye opening can be evaluated without scanning REF1 and REF2. This has the advantage that very high-speed control is possible when applied to a polarization mode dispersion compensation circuit.

なお、第３の遅延回路４３を、第１の遅延回路１３のレプリカ１８と第２の遅延回路１４のレプリカ１９で実現し、第４の遅延回路４４を第１の遅延回路１３のレプリカ２４と第２の遅延回路１４のレプリカ２５で実現することもできる。この場合には、第３の遅延回路４３、第４の遅延回路４４の遅延時間をより正確に遅延回路１３の遅延時間と遅延回路１４の遅延時間の和に一致させることができ、製造ばらつきや環境変化への耐性をより高めることができる。 The third delay circuit 43 is realized by the replica 18 of the first delay circuit 13 and the replica 19 of the second delay circuit 14, and the fourth delay circuit 44 is formed by the replica 24 of the first delay circuit 13. It can also be realized by the replica 25 of the second delay circuit 14. In this case, the delay times of the third delay circuit 43 and the fourth delay circuit 44 can be more accurately matched with the sum of the delay time of the delay circuit 13 and the delay time of the delay circuit 14, The resistance to environmental changes can be further increased.

図５は本発明のアイ開口モニタの実施例３（請求項６、請求項７、請求項８に対応）を示す回路図である。アイ開口モニタはクロック・データ再生回路２２、差動増幅器１１、２３、第３の遅延回路４３、第５の遅延回路３０、排他的論理和回路２０、２６、積分器２１、２７から構成される。 FIG. 5 is a circuit diagram showing Example 3 (corresponding to claims 6, 7, and 8) of the eye opening monitor of the present invention. The eye opening monitor includes a clock / data recovery circuit 22, differential amplifiers 11 and 23, a third delay circuit 43, a fifth delay circuit 30, exclusive OR circuits 20 and 26, and integrators 21 and 27. .

第３の遅延回路４３は、入力データＤＩＮがモニタレベル入力端子３から入力されるモニタレベルＲＥＦに従って差動増幅器１１にて判別された信号に、第１の遅延回路１３の遅延時間と第２の遅延回路１４の遅延時間との和に相当する時間の遅延を施す。すでに説明したように、位相比較器１５に入力される信号のうち、Ｄフリップフロップ１２の出力Ａと第２の遅延回路１４の出力Ｃの位相が一致する。従って、第３の遅延回路４３の出力の位相もこれに一致することになる。ここまでは実施例１および実施例２と同様の動作である。 The third delay circuit 43 converts the delay time of the first delay circuit 13 and the second delay time into a signal determined by the differential amplifier 11 according to the monitor level REF input from the monitor level input terminal 3. A time delay corresponding to the sum of the delay time of the delay circuit 14 is applied. As already described, among the signals input to the phase comparator 15, the phase of the output A of the D flip-flop 12 and the output C of the second delay circuit 14 match. Accordingly, the phase of the output of the third delay circuit 43 also matches this. Up to this point, the operation is the same as in the first and second embodiments.

実施例３では、実施例２における第４の遅延回路４４の代わりに第５の遅延回路３０が備えられる。第４の遅延回路４４の遅延時間は、第１の遅延回路の遅延時間１３と第２の遅延回路の遅延時間１４との和に相当する遅延に設定されていたのに対して、第５の遅延回路３０はこれと異なる所定の遅延時間に設定しておく。以上により、排他的論理和回路２０に入力される２つの信号、すなわち、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３の出力の位相は局所的な変動を除いて一致するのに対して、排他的論理和回路２６に入力される２つの信号、すなわち、Ｄフリップフロップ１２の出力と第５の遅延回路３０の出力の位相は、第５の遅延回路３０と第３の遅延回路４３の差（Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ２））に相当する分のずれが生じる。Ｄ１は第１の遅延回路１３の遅延時間、Ｄ２は第２の遅延回路１４の遅延時間、Ｄ５は第５の遅延回路３０の遅延時間である。 In the third embodiment, a fifth delay circuit 30 is provided instead of the fourth delay circuit 44 in the second embodiment. The delay time of the fourth delay circuit 44 is set to a delay corresponding to the sum of the delay time 13 of the first delay circuit and the delay time 14 of the second delay circuit. The delay circuit 30 is set to a predetermined delay time different from this. As described above, the two signals input to the exclusive OR circuit 20, that is, the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43 coincide with each other except for local fluctuations. The two signals input to the exclusive OR circuit 26, that is, the phases of the output of the D flip-flop 12 and the output of the fifth delay circuit 30 are the same as those of the fifth delay circuit 30 and the third delay circuit 43. A shift corresponding to the difference (D5− (D1 + D2)) occurs. D1 is a delay time of the first delay circuit 13, D2 is a delay time of the second delay circuit 14, and D5 is a delay time of the fifth delay circuit 30.

アイ開口のプロファイルは以下の方法によりモニタできる。まず、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２を入力データＤＩＮのマークレベル（ハイレベル）とスペースレベル（ローレベル）の間のある電圧にそれぞれ設定する。モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２が入力データＤＩＮのアイ開口中心レベル付近に設定された場合には、入力データＤＩＮが差動増幅器１１にてエラーなしに判別されて第３の遅延回路４３に入力される。従って、Ｄフリップフロップ１２の出力と第３の遅延回路４３の出力は常に同一論理となる。 The eye opening profile can be monitored by the following method. First, the monitor levels REF1 and REF2 are respectively set to certain voltages between the mark level (high level) and the space level (low level) of the input data DIN. When the monitor levels REF1 and REF2 are set near the eye opening center level of the input data DIN, the input data DIN is discriminated without error by the differential amplifier 11 and input to the third delay circuit 43. Accordingly, the output of the D flip-flop 12 and the output of the third delay circuit 43 always have the same logic.

一方、入力データＤＩＮは差動増幅器２３にてエラーなしに判別されて第５の遅延回路３０に入力される。従って、Ｄフリップフロップ１２の出力と第５の遅延回路３０の出力は常に同一論理となるものの、位相は第５の遅延回路３０と第３の遅延回路４３の時間差（Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ２））に相当する分のずれが生じる。排他的論理和回路２０は常に一致を検出しローレベルを出力する一方、排他的論理和回路２６は上記の位相ずれに相当する短いエラーパルスを出力すると同時に、アイ開口の位相方向のデータ誤りに起因するエラーパルスを出力する。排他的論理和回路２０、２６出力は積分器２１、２７を経由して、アイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２としてモニタ出力端子２８、２９から出力される。アイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２の電圧値はエラーパルスの密度に比例するので、この２つの電圧値を比較することにより、アイ開口の位相方向のプロファイルを推定することができる。 On the other hand, the input data DIN is discriminated without error by the differential amplifier 23 and inputted to the fifth delay circuit 30. Therefore, although the output of the D flip-flop 12 and the output of the fifth delay circuit 30 always have the same logic, the phase is the time difference (D5− (D1 + D2)) between the fifth delay circuit 30 and the third delay circuit 43. A corresponding shift occurs. The exclusive OR circuit 20 always detects a coincidence and outputs a low level, while the exclusive OR circuit 26 outputs a short error pulse corresponding to the above-described phase shift, and at the same time, detects a data error in the phase direction of the eye opening. The resulting error pulse is output. The outputs of the exclusive OR circuits 20 and 26 are output from the monitor output terminals 28 and 29 as eye opening monitor outputs EO1 and EO2 via the integrators 21 and 27, respectively. Since the voltage values of the eye opening monitor outputs EO1 and EO2 are proportional to the error pulse density, the phase direction profile of the eye opening can be estimated by comparing these two voltage values.

なお、実施例１、実施例２と同様に、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をアイ開口の電圧レベル方向にスキャンすることも可能であり、その場合にはアイ開口の位相方向と電圧方向の２次元的なプロファイルを得ることができる。 As in the first and second embodiments, it is possible to scan the monitor levels REF1 and REF2 in the direction of the voltage level of the eye opening. Profile can be obtained.

図６は本発明のアイ開口モニタの実施例３の動作の説明図である。図６(a)は偏波モード分散により歪んだ波形を示す。ビットレートは４３．０１８４１Ｇｂｉｔ／ｓ、各モードの比はγ＝０．５、群遅延はＤＧＤ＝１０ｐｓである。図６(b)はモニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をスキャンした場合のアイ開口モニタ出力ＥＯ１、ＥＯ２の変化を示す。時間差（Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ２））が約１／４シンボルの遅延時間差である場合について記載している。波形歪みがない場合（ＤＧＤ＝０）と波形歪みがある場合（ＤＧＤ＝１０ｐｓ）で異なるプロファイルが得られ、さらに、ＲＥＦ１をスキャンした場合のモニタ出力ＥＯ１と、ＲＥＦ２をスキャンした場合のモニタ出力ＥＯ２で異なるプロファイルが得られる。ＥＯ１よりもＥＯ２の方が常に高い電圧が観測されるのは、排他的論理和回路２６において（Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ２））に相当する短いエラーパルスが出力されることを反映している。また、モニタレベルＲＥＦ１、ＲＥＦ２をマークレベル付近、スペースレベル付近に設定した場合に観測されるＥＯ１とＥＯ２の差は、アイ開口の位相方向のデータ誤りに起因するエラーパルスであり、位相方向のアイ開口のプロファイルを反映している。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the eye opening monitor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) shows a waveform distorted by polarization mode dispersion. The bit rate is 43.01841 Gbit / s, the ratio of each mode is γ = 0.5, and the group delay is DGD = 10 ps. FIG. 6B shows changes in the eye opening monitor outputs EO1 and EO2 when the monitor levels REF1 and REF2 are scanned. The case where the time difference (D5− (D1 + D2)) is a delay time difference of about ¼ symbol is described. Different profiles are obtained when there is no waveform distortion (DGD = 0) and when there is waveform distortion (DGD = 10 ps), and monitor output EO1 when REF1 is scanned and monitor output EO2 when REF2 is scanned Gives different profiles. The fact that the voltage EO2 is always higher than that of EO1 reflects that a short error pulse corresponding to (D5− (D1 + D2)) is output in the exclusive OR circuit 26. The difference between EO1 and EO2 observed when the monitor levels REF1 and REF2 are set near the mark level and the space level is an error pulse caused by a data error in the phase direction of the eye opening. Reflects the profile of the opening.

このように、実施例３では、第１、実施例２が有する特徴に加えて、アイ開口の位相方向と電圧方向の２次元的なプロファイルを得ることができる特徴を持つ。特に、（Ｄ５−（Ｄ１＋Ｄ２））を１／４シンボルの遅延時間差（０１交番信号の場合には９０度の位相に相当）に設計すると、０度と９０度におけるアイ開口の情報が得られることになり、１８０度は完全にアイが閉じる位相であることを考慮すると、最低限の回路規模、消費電力で最も効果的な位相方向プロファイルの推定が可能である。このようにアイ開口の位相方向のプロファイルを推定することは、ソフトデシジョン（軟判定）を利用した光受信機の制御の高度化に大きく貢献する。 As described above, the third embodiment has a feature that a two-dimensional profile of the phase direction and the voltage direction of the eye opening can be obtained in addition to the features of the first and second embodiments. In particular, if (D5− (D1 + D2)) is designed to have a delay time difference of ¼ symbol (corresponding to a phase of 90 degrees in the case of 01 alternating signal), information on eye opening at 0 degrees and 90 degrees can be obtained In view of the fact that 180 degrees is a phase in which the eye is completely closed, the most effective phase direction profile can be estimated with a minimum circuit scale and power consumption. Estimating the phase direction profile of the eye opening in this way greatly contributes to the advancement of control of an optical receiver using soft decision (soft decision).

なお、第３の遅延回路４３を、第１の遅延回路１３のレプリカ１８と第２の遅延回路１４のレプリカ１９で実現することもできる。この場合には、第３の遅延回路４３の遅延時間をより正確に遅延回路１３の遅延時間と遅延回路１４の遅延時間の和に一致させることができ、製造ばらつきや環境変化への耐性をより高めることができる。 Note that the third delay circuit 43 can also be realized by the replica 18 of the first delay circuit 13 and the replica 19 of the second delay circuit 14. In this case, the delay time of the third delay circuit 43 can be more accurately matched with the sum of the delay time of the delay circuit 13 and the delay time of the delay circuit 14, and the tolerance to manufacturing variations and environmental changes can be further improved. Can be increased.

本発明のアイ開口モニタの実施例１を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows Example 1 of the eye opening monitor of this invention. 本発明のアイ開口モニタの実施例１の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 1 of the eye opening monitor of this invention. 本発明のアイ開口モニタの実施例２を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows Example 2 of the eye opening monitor of this invention. 本発明のアイ開口モニタの実施例２の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 2 of the eye opening monitor of this invention. 本発明のアイ開口モニタの実施例３を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows Example 3 of the eye opening monitor of this invention. 本発明のアイ開口モニタの実施例３の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of Example 3 of the eye opening monitor of this invention. 従来のアイ開口モニタの回路図である。It is a circuit diagram of the conventional eye opening monitor. 従来のクロック・データ再生回路の回路図である。It is a circuit diagram of a conventional clock and data recovery circuit. 位相比較器（Ｈｏｇｇｅ型位相比較器）の回路図である。It is a circuit diagram of a phase comparator (Hogge type phase comparator). 位相比較器に入力される３つの信号（Ａ、Ｂ、Ｃ）の波形図である。It is a wave form diagram of three signals (A, B, and C) inputted into a phase comparator.

Explanation of symbols

１：データ入力端子（ＤＩＮ）
２：データ閾値入力端子（ＤＣ）
３：モニタレベル入力端子（ＲＥＦ）
４：モニタレベル入力端子（ＲＥＦ１）
５：モニタレベル入力端子（ＲＥＦ２）
６、６’：データ出力端子（Ｑ）
７：クロック出力端子（ＣＬＫ）
８：アイ開口モニタ出力端子（ＥＯ）
１０、１０’：差動増幅器
１１：差動増幅器
１２、１２’：Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
１３：第１の遅延回路（Ｄ１）
１４：第２の遅延回路（Ｄ２）
１５：位相比較器（ＰＤ）
１６：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１７：電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１８：第１の遅延回路のレプリカ（Ｄ１）
１９：第２の遅延回路のレプリカ（Ｄ２）
２０：排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）
２１：積分器
２２：クロック・データ再生回路（ＣＤＲ）
２３：差動増幅器
２４：第１の遅延回路のレプリカ（Ｄ１）
２５：第２の遅延回路のレプリカ（Ｄ２）
２６：排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）
２７：積分器
２８：アイ開口モニタ出力端子（ＥＯ１）
２９：アイ開口モニタ出力端子（ＥＯ２）
３０：第５の遅延回路（Ｄ５）
３１：Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
３２：クロック再生回路（ＣＲＣ）
３３：位相調整手段
３４：アイ開口モニタ
３５：再生データ入力端子（Ａ）
３６：Ｄ１データ入力端子（Ｂ）
３７：Ｄ２データ入力端子（Ｃ）
３８：位相比較器出力端子
３９：排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）
４０：排他的論理和回路（ＥＸＯＲ）
４１：減算器
４２：遅延制御端子
４３：第３の遅延回路
４４：第４の遅延回路 1: Data input terminal (DIN)
2: Data threshold input terminal (DC)
3: Monitor level input terminal (REF)
4: Monitor level input terminal (REF1)
5: Monitor level input terminal (REF2)
6, 6 ': Data output terminal (Q)
7: Clock output terminal (CLK)
8: Eye opening monitor output terminal (EO)
10, 10 ': Differential amplifier 11: Differential amplifier 12, 12': D flip-flop (D-FF)
13: First delay circuit (D1)
14: Second delay circuit (D2)
15: Phase comparator (PD)
16: Low-pass filter (LPF)
17: Voltage controlled oscillator (VCO)
18: Replica (D1) of the first delay circuit
19: Replica of the second delay circuit (D2)
20: Exclusive OR circuit (EXOR)
21: Integrator 22: Clock and data recovery circuit (CDR)
23: Differential amplifier 24: First delay circuit replica (D1)
25: Second delay circuit replica (D2)
26: Exclusive OR circuit (EXOR)
27: Integrator 28: Eye opening monitor output terminal (EO1)
29: Eye opening monitor output terminal (EO2)
30: Fifth delay circuit (D5)
31: D flip-flop (D-FF)
32: Clock recovery circuit (CRC)
33: Phase adjustment means 34: Eye opening monitor 35: Reproduction data input terminal (A)
36: D1 data input terminal (B)
37: D2 data input terminal (C)
38: Phase comparator output terminal 39: Exclusive OR circuit (EXOR)
40: Exclusive OR circuit (EXOR)
41: Subtractor 42: Delay control terminal 43: Third delay circuit 44: Fourth delay circuit

Claims

A serial data and a data threshold value are inputted, a clock is reproduced from the input data, and the input data is identified and reproduced by the clock, and the input data is discriminated by a monitor level and delayed by a predetermined time. An exclusive OR circuit for inputting and comparing data and reproduction data output from the clock and data recovery circuit, and an integrator for extracting a low frequency component from the output of the exclusive OR circuit. An eye opening monitor with the output of the device as an eye opening monitor output corresponding to the monitor level,
The clock / data recovery circuit delays the output of the D flip-flop for identifying and reproducing the input data determined by the data threshold, the first delay circuit for delaying the input data, and the first delay circuit. A second delay circuit; a phase comparator that inputs the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits; a low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the phase comparator; A voltage controlled oscillator in which the oscillation frequency is controlled by the output of the filter and the output is sent to the D flip-flop,
The eye opening monitor characterized in that the predetermined time is set by a third delay circuit having a delay time that matches the sum of the delay time of the first delay circuit and the delay time of the second delay circuit. .

The eye opening monitor according to claim 1, wherein the third delay circuit includes a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit.

A clock / data recovery circuit for inputting serial type input data and a data threshold value, regenerating a clock from the input data, and identifying and reproducing the input data by the clock, and determining the input data at a first monitor level A first exclusive OR circuit that inputs and compares the data delayed by a first predetermined time and the reproduction data output from the clock data reproduction circuit, and the output of the first exclusive OR circuit A first integrator for extracting a low-frequency component; input data that is determined by a second monitor level and delayed by a second predetermined time; and reproduction data that is output from the clock data reproduction circuit. And a second integrator that does not extract the low-frequency component of the output of the second exclusive-OR circuit. The output of the first integrator is the first eye opening monitor output corresponding to the first monitor level, and the output of the second integrator is the second eye opening monitor corresponding to the second monitor level. An eye opening monitor for output,
The clock / data recovery circuit delays the output of the D flip-flop for identifying and reproducing the input data determined by the data threshold, the first delay circuit for delaying the input data, and the first delay circuit. A second delay circuit; a phase comparator that inputs the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits; a low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the phase comparator; A voltage controlled oscillator in which the oscillation frequency is controlled by the output of the filter and the output is sent to the D flip-flop,
The first predetermined time is set by a third delay circuit having a delay time that matches a sum of a delay time of the first delay circuit and a delay time of the second delay circuit, and The eye opening monitor characterized in that the predetermined time is set by a fourth delay circuit having a delay time that coincides with a sum of a delay time of the first delay circuit and a delay time of the second delay circuit.

The eye opening monitor according to claim 3.
An eye opening monitor, wherein the first monitor level is set between an eye center level and a mark level, and the second monitor level is set between an eye center level and a space level.

The eye opening monitor according to claim 3 or 4,
The third delay circuit includes a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit, and the fourth delay circuit includes the replica of the first delay circuit and the second delay circuit. An eye opening monitor comprising a replica of a delay circuit.

A clock / data recovery circuit for inputting serial type input data and a data threshold value, regenerating a clock from the input data, and identifying and reproducing the input data by the clock, and determining the input data at a first monitor level A first exclusive OR circuit that inputs and compares the data delayed by a first predetermined time and the reproduction data output from the clock data reproduction circuit, and the output of the first exclusive OR circuit A first integrator for extracting a low-frequency component; input data that is determined by a second monitor level and delayed by a second predetermined time; and reproduction data that is output from the clock data reproduction circuit. And a second exclusive OR circuit for comparison, and a second integrator for extracting a low frequency component from the output of the second exclusive OR circuit, The output of the first integrator is the first eye opening monitor output corresponding to the first monitor level, and the output of the second integrator is the second eye opening corresponding to the second monitor level. An eye opening monitor for monitor output,
The clock / data recovery circuit delays the output of the D flip-flop for identifying and reproducing the input data determined by the data threshold, the first delay circuit for delaying the input data, and the first delay circuit. A second delay circuit; a phase comparator that inputs the outputs of the D flip-flop and the first and second delay circuits; a low-pass filter that extracts a low-frequency component from the output of the phase comparator; A voltage controlled oscillator in which the oscillation frequency is controlled by the output of the filter and the output is sent to the D flip-flop,
The first predetermined time is set by a third delay circuit having a delay time that matches a sum of a delay time of the first delay circuit and a delay time of the second delay circuit, and The eye opening monitor characterized in that the predetermined time is set by a fifth delay circuit.

The eye opening monitor according to claim 6.
The delay time of the fifth delay circuit has a time difference of approximately 1/4 symbol with respect to the total time of the delay time of the first delay circuit and the delay time of the second delay circuit. Eye opening monitor.

The eye opening monitor according to claim 6 or 7,
The eye opening monitor, wherein the third delay circuit comprises a replica of the first delay circuit and a replica of the second delay circuit.