JP7111962B2 - 制御信号送受信システム及び制御信号送受信方法 - Google Patents

制御信号送受信システム及び制御信号送受信方法 Download PDF

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Description

本発明は、制御信号送受信システム及び制御信号送受信方法に関する。
従来、1つの装置内でデータの送受信を行う通信モジュールに対して、装置内の各モジュールを管理するコントローラが、伝送パラメータや動作チャネルの変更などのポート構成を制御していた。
一方、複数の装置間でのデータ信号の送受信が行われる場合、別の管理装置が各装置内の通信モジュールに対して、並列に上記のような制御のための制御信号を伝送する方法がある。また、装置間で、データ信号の送受信に用いられる通信線とは別の通信線を用いて、制御信号の送受信を行う方法がある。
ただ、これらの方法では装置間の通信線の数が増えるため、実装面積の増加やコストアップに繋がる。そこで、データ信号の送受信に用いられる通信線を用い、データ信号とは別タイミングで制御信号を伝送する方法がある。
特開平5-284129号公報
しかし、データ信号の送受信に用いられる通信線を用い、データ信号とは別タイミングで制御信号を伝送する方法では、制御信号の伝送期間によってデータ信号の送受信に遅延が発生してしまう問題がある。
1つの側面では、本発明は、データ信号の送受信に遅延を起こさずに制御信号の送受信が可能な制御信号送受信システム及び制御信号送受信方法を提供することを目的とする。
1つの実施態様では、入力される第1のデータ信号の第1の位相を調整することで生成した第2のデータ信号を送信する第1のクロックデータリカバリー回路と、前記第1のデータ信号よりも低い周波数をもち、前記第2のデータ信号の送信先の装置を制御する制御信号を受け、前記制御信号の信号レベルが第1のレベルの場合、前記第1の位相の調整量を表す第1の位相コードに対して加える付加位相コードの大きさを周期的に変えることで前記第2のデータ信号にジッタを印加し、前記信号レベルが前記第1のレベルとは異なる第2のレベルの場合、前記付加位相コードを0に固定するジッタ印加回路と、を備えた送信回路と、前記第2のデータ信号を受信し、前記第2のデータ信号の第2の位相を調整した第3のデータ信号を生成する第2のクロックデータリカバリー回路と、前記第2の位相の調整量を表す第2の位相コードから前記制御信号を復元する制御信号復元回路と、を備えた受信回路と、を有する制御信号送受信システムが提供される。
また、1つの実施態様では、制御信号送受信方法が提供される。
1つの側面では、本発明は、データ信号の送受信に遅延を起こさずに制御信号の送受信が可能となる。
第1の実施の形態の制御信号送受信システムの一例を示す図である。 第2の実施の形態の制御信号送受信システムの一例を示す図である。 送信回路の一例を示す図である。 受信回路の一例を示す図である。 ピークフィルタの一例を示す図である。 制御信号復元回路による制御信号の復元例を示す図である。 第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおける受信回路の一例を示す図である。 位相コード判定回路の一例を示す図である。 第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおける制御信号復元回路による制御信号の復元例を示す図である。
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の制御信号送受信システムの一例を示す図である。
制御信号送受信システム10は、たとえば、異なる装置間でデータ信号とともに制御信号を送受信するシステムである。制御信号は、たとえば、通信モジュールの伝送パラメータや動作チャネルの変更などを行う信号であり、データ信号よりも周波数が低い。たとえば、データ信号の周波数が25GHzの場合、制御信号の周波数は100kHz、1GHzなどである。
制御信号送受信システム10は、送信回路11と受信回路12を有する。
送信回路11は、CDR(Clock Data Recovery)回路11a、ジッタ印加回路11bを有する。CDR回路11aは、入力されるデータ信号(入力データ)の位相を調整する。そして、CDR回路11aは、位相調整により生成されたデータ信号を送信する。ジッタ印加回路11bは、データ信号の送信先の装置を制御する制御信号を受ける。そして、ジッタ印加回路11bは、制御信号の信号レベルがH(High)レベルまたはL(Low)レベルの一方の場合、入力データの位相の調整量を表す位相コードに対して加える付加位相コードの大きさを周期的に変える。これによって、送信されるデータ信号にジッタが印加される。制御信号の信号レベルがHレベルまたはLレベルの他方の場合、ジッタ印加回路11bは、付加位相コードを0に固定する。この場合、送信されるデータ信号には、付加位相コードによるジッタが印加されない。
以下の説明では、ジッタ印加回路11bは、制御信号の信号レベルがHレベル(たとえば、電源電圧レベル)の場合、位相コードに対して周期的に変化する付加位相コードを加え、Lレベル(たとえば、0V)の場合、付加位相コードを0に固定するものとする。
なお、周期的に大きさが変化する付加位相コードの周波数は、制御信号の変化を表現できるようにするために、制御信号の周波数よりは高く、入力データの位相調整を妨げすぎないように、入力データの周波数よりは十分低いことが望ましい。また、付加位相コードの振幅は、大きすぎるとジッタの最大量が多くなりすぎるため、正常なデータ通信が行える範囲で、適切に設定される。
受信回路12は、CDR回路12a、制御信号復元回路12bを有する。CDR回路12aは、データ信号を受信するとともに、受信したデータ信号の位相を調整することで受信データを生成する。制御信号復元回路12bは、受信したデータ信号の位相の調整量を表す位相コードから制御信号を復元する。
以下、第1の実施の形態の制御信号送受信システム10の動作例を説明する。
図1に示すように、入力データとともに、パルス波形の制御信号が送信回路11に入力される。制御信号の信号レベルがHレベルのとき、ジッタ印加回路11bは、位相コードに対して、大きさが周期的に変化する付加位相コードを加える。これにより、CDR回路11aが送信するデータ信号に付加位相コードによるジッタが印加される。一方、制御信号の信号レベルがLレベルのとき、ジッタ印加回路11bは、付加位相コードを0に固定する。これにより、CDR回路11aが送信するデータ信号に付加位相コードによるジッタが印加されない。
図1には、送信回路11が送信するデータ信号のアイ波形の例が示されている。付加位相コードによるジッタが印加されているときのジッタ量はJhighであり、付加位相コードによるジッタが印加されていないときのジッタ量(回路や伝送路起因のジッタによるもの)はJlowよりも多い。
受信回路12において、CDR回路12aは、データ信号を受信するとともに、受信したデータ信号の位相を調整した受信データを生成する。制御信号復元回路12bは、受信したデータ信号の位相の調整量を表す位相コードから制御信号を復元する。
たとえば、ジッタ量がJhighであるときの位相コードは、ジッタ量がJlowであるときの位相コードよりも振幅が大きい。制御信号復元回路12bは、たとえば、図1に示すように、位相コードの振幅が閾値TH以上のときに、付加位相コードによるジッタが印加されていると判定する。そして、制御信号復元回路12bは、付加位相コードによるジッタが印加されていると判定している期間の信号レベルをHレベルとした制御信号を生成する。また、制御信号復元回路12bは、位相コードの振幅が閾値THより小さいときに、付加位相コードによるジッタが印加されていないと判定し、そのときの信号レベルをLレベルとした制御信号を生成する。
以上のように、第1の実施の形態の制御信号送受信システム10では、CDR回路11aの位相コードに大きさが周期的に変化する付加位相コードを加えるか否かにより、送信されるデータ信号Dsにジッタ量変化として制御信号が付加される。これにより、データ信号とは別のタイミングで制御信号を送信する方式のようにデータ信号の送受信に遅延が発生することがない。つまり、データ信号の送受信を遅延させることなく、制御信号の送受信が可能となる。
また、データ信号と同じ通信線により制御信号を送受信できるため、装置間の通信線数の増大を抑制できる。これにより、実装面積の増加を抑えられるとともに、制御信号送受信システム10のコストダウンが期待できる。
また、送信回路11は、CDR機能を有する既存の送信回路に対して、上記のようなジッタ印加回路11bを追加するだけで、制御信号をデータ信号とともに送信できる。また、受信回路12は、CDR機能を有する既存の受信回路に対して、上記のような制御信号復元回路12bを追加するだけで、制御信号を復元できる。ジッタ印加回路11bや制御信号復元回路12bは、比較的小規模な回路で実現できるため、送信回路11や受信回路12の回路規模の増大を抑制できる。
(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施の形態の制御信号送受信システムの一例を示す図である。
第2の実施の形態の制御信号送受信システム20は、通信を行う装置21,22を有する。装置21は、コントローラ21aと、通信モジュール21bを有し、装置22も、コントローラ22aと通信モジュール22bを有する。
コントローラ21aは、たとえば、通信モジュール22bの伝送パラメータや動作チャネルの変更などを行う制御信号を、通信モジュール21bに送信させる。コントローラ22aは、たとえば、通信モジュール21bの伝送パラメータや動作チャネルの変更などを行う制御信号を、通信モジュール22bに送信させる。
通信モジュール21bは、受信回路21b1と送信回路21b2を有する。通信モジュール22bも、送信回路22b1と受信回路22b2を有する。
受信回路21b1,22b2と送信回路21b2,22b1は、CDR機能を有し、以下に示すように、データ信号と制御信号とを同時に送信または受信可能である。
なお、装置21,22は、通信モジュール21b,22b以外に、他の回路モジュールを有していてもよい。
図3は、送信回路の一例を示す図である。図3では、図2に示した送信回路21b2の例が示されているが、送信回路22b1も同様の回路構成である。
送信回路21b2は、CDR回路30、ジッタ印加回路31を有する。
CDR回路30は、たとえば、図3に示されているように、増幅器30a、データ判定回路30b、位相判定回路30c、位相検出器30d、デジタルフィルタ30e、位相補間器30fを有する。
増幅器30aは、入力データDinを増幅する。入力データDinは、たとえば、通信モジュール21b内で生成されたデータ、または他の回路モジュールから入力されるデータである。
データ判定回路30bは、位相補間器30fから供給されるクロック信号CKの立ち上がりタイミングにおける、増幅器30aの出力信号の大きさに基づいて、信号レベルが0(Lレベル)か1(Hレベル)のデータ信号Ds(送信データ)を生成する。
位相判定回路30cは、クロック信号CKの立ち下がりタイミングにおける、増幅器30aの出力信号の大きさに基づいて、1または0の信号を出力する。
位相検出器30dは、データ信号Dsと、位相判定回路30cの出力信号とに基づいて、データ信号Dsとクロック信号CKとの位相差を示す信号を出力する。
デジタルフィルタ30eは、位相検出器30dが出力した位相差を示す信号をフィルタリングして、デジタル値である位相コードPを出力する。
位相補間器30fは、位相コードPに付加位相コードPaが加えられたコードP+Paに基づいた位相調整量で、基準クロックCKrの位相を調整することでクロック信号CKを生成する。
ジッタ印加回路31は、加算器31a、スイッチ31b、位相コード生成器31cを有する。
加算器31aは、位相コードPに付加位相コードPaを加える。
スイッチ31bは、制御信号cntの信号レベルに応じて、周期的に大きさが変化する位相コードPbと、固定値“0”の何れか一方を、付加位相コードPaとして出力する。以下の説明では、スイッチ31bは、制御信号cntの信号レベルがHレベルの場合、付加位相コードPaとして、位相コードPbを出力し、制御信号cntの信号レベルがLレベルの場合、付加位相コードPaとして、固定値“0”を出力する。
位相コード生成器31cは、周期的に大きさが変化する位相コードPbを生成する。位相コード生成器31cは、たとえば、周波数f(周期T=1/f)の正弦波形の位相コードPbを生成する正弦波発生器である。周波数fは、制御信号のcntの信号レベルの変化を表現できるようにするために、制御信号の周波数よりは高く、入力データDinの位相調整を妨げすぎないように、入力データDinの周波数よりは十分低いことが望ましい。また、位相コードPbの振幅は、大きすぎるとジッタの最大量が多くなりすぎるため、正常なデータ通信が行える範囲で、適切に設定される。
上記のような、送信回路21b2では、制御信号cntの信号レベルがHレベルのとき、位相コードPに付加位相コードPaとして、周波数fで大きさが変化する位相コードPbが加わる。このため、データ信号Dsには、位相コードPbに基づくジッタが印加される。一方、制御信号cntの信号レベルがLレベルのとき、付加位相コードPaが0に固定されるため、データ信号Dsには、位相コードPbに基づくジッタは印加されない。
図4は、受信回路の一例を示す図である。図4では、図2に示した受信回路22b2の例が示されているが、受信回路21b1も同様の回路構成である。
受信回路22b2は、CDR回路40、制御信号復元回路41を有する。
CDR回路40は、送信回路21b2のCDR回路30と同様に、増幅器40a、データ判定回路40b、位相判定回路40c、位相検出器40d、デジタルフィルタ40e、位相補間器40fを有する。
CDR回路40の各要素の機能は、CDR回路30の各要素の機能と同じであるが、増幅器40aは、送信回路21b2が送信したデータ信号Dsを増幅し、データ判定回路40bは、受信データDoutを出力する。また、デジタルフィルタ40eが出力する位相コードPは、位相補間器40fに供給されるとともに、制御信号復元回路41に供給される。
制御信号復元回路41は、位相コードPから、前述の周波数fで変化する成分を抽出し、抽出した成分と所定の閾値との比較結果に基づいて、制御信号を復元する。制御信号復元回路41は、ピークフィルタ41aと判定器41bを有する。
ピークフィルタ41aは、位相コードPから、周波数fで変化する成分を抽出する。図4には、ピークフィルタ41aの特性の例が示されている。横軸は周波数、縦軸はデシベル(dB)を示す。周波数fの周辺の周波数帯以外の成分は、カットされる。
判定器41bは、ピークフィルタ41aの出力信号code(抽出された成分)の振幅と、閾値との比較結果に基づいて制御信号cntを復元する。判定器41bは、たとえば、制御信号cntの周期で、上記の比較を行う。そして、判定器41bは、図4に示されているように、ピークフィルタ41aの出力信号codeの振幅が閾値TH以上の場合、1を出力し、振幅が閾値THより小さい場合、0を出力することで、制御信号cntを復元する。
図5は、ピークフィルタの一例を示す図である。
ピークフィルタ41aは、正弦波発生器41a1、乗算器41a2、ローパスフィルタ41a3、ハイパスフィルタ41a4を有する。
正弦波発生器41a1は、周波数fの正弦波を発生する。
乗算器41a2は、位相コードPと上記正弦波との乗算結果を出力する。
ローパスフィルタ41a3は、乗算器41a2が出力する乗算結果の周波数成分のうち、周波数fよりも高い周波数成分をカットする。
ハイパスフィルタ41a4は、乗算器41a2が出力する乗算結果の周波数成分のうち、周波数fよりも低い周波数成分をカットする。
図6は、制御信号復元回路による制御信号の復元例を示す図である。図6には、位相コードPと、ローパスフィルタ41a3の入力と、ハイパスフィルタ41a4の出力と、制御信号cntの時間変化の例が示されている。
図6の例では、判定器41bは、ハイパスフィルタ41a4の出力(出力信号code)が0.5以上の場合、制御信号cntとして1を出力し、0.5より小さい場合、制御信号cntとして0を出力している。
以上のような第2の実施の形態の制御信号送受信システム20では、周波数fで大きさが変化する位相コードPbによるデータ信号Dsに対するジッタの印加の有無によって制御信号cntが送信される。これにより、データ信号Dsとは別のタイミングで制御信号cntを送信する方式のようにデータ信号Dsの送受信に遅延が発生することがない。つまり、データ信号Dsの送受信を遅延させることなく、制御信号cntの送受信が可能となる。
また、データ信号Dsと同じ通信線により制御信号cntを送受信できるため、装置21,22間の通信線数の増大を抑制できる。
また、送信回路21b2は、CDR機能を有する既存の送信回路に対して、上記のようなジッタ印加回路31を追加するだけで、制御信号cntをデータ信号Dsとともに送信できる。また、受信回路22b2は、CDR機能を有する既存の受信回路に対して、上記のような制御信号復元回路41を追加するだけで、制御信号cntを復元できる。ジッタ印加回路31や制御信号復元回路41は、比較的小規模な回路で実現できるため、送信回路21b2や受信回路22b2の回路規模の増大を抑制できる。
また、受信回路22b2の制御信号復元回路41は、位相コードPから、周波数fで変化する成分を抽出し、抽出した成分と所定の閾値との比較結果に基づいて、データ信号Dsに位相コードPbによるジッタが印加されているか否かを判定する。これにより、位相コードPの他の周波数成分に邪魔されることなく、データ信号Dsに位相コードPbによるジッタが印加されているか否かを精度よく判定でき、制御信号cntの復元精度を高められる。
(第3の実施の形態)
図7は、第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおける受信回路の一例を示す図である。第3の実施の形態の制御信号送受信システムの送信回路については、第2の実施の形態の制御信号送受信システム20の送信回路21b2と同じである。
第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおける受信回路50において、図4に示した受信回路22b2と同じ要素(CDR回路40)については同一符号が付されている。受信回路50は、制御信号復元回路51が、受信回路22b2の制御信号復元回路41と異なっている。
制御信号復元回路51は、位相コードPの振幅と閾値との比較結果に基づいて制御信号cntを復元する位相コード判定回路51aを有する。
図8は、位相コード判定回路の一例を示す図である。
位相コード判定回路51aは、べき乗計算器51a1、増幅器51a2、ローパスフィルタ51a3、閾値判定器51a4を有する。
べき乗計算器51a1は、位相コードPの2乗を計算する。
増幅器51a2は、べき乗計算器51a1の出力信号を増幅する。
ローパスフィルタ51a3は、増幅器51a2の出力信号の高周波数成分(たとえば、データ信号Dsの周波数に対応した成分)をカットする。
閾値判定器51a4は、ローパスフィルタ51a3の出力信号と、閾値との比較結果に基づいて制御信号cntを復元する。閾値判定器51a4は、たとえば、制御信号cntの周期で、上記の比較を行う。そして、閾値判定器51a4は、ローパスフィルタ51a3の出力信号が閾値よりも大きい場合、1を出力し、ローパスフィルタ51a3の出力信号が閾値以下の場合、0を出力することで、制御信号cntを復元する。
図9は、第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおける制御信号復元回路による制御信号の復元例を示す図である。図9には、位相コードPと、ローパスフィルタ51a3の入力と、ローパスフィルタ51a3の出力と、制御信号cntの時間変化の例が示されている。
図9の例では、判定器41bは、ローパスフィルタ51a3の出力が、たとえば、2以上の場合、制御信号cntとして1を出力し、2より小さい場合、制御信号cntとして0を出力している。
以上のような制御信号復元回路51を有する第3の実施の形態の制御信号送受信システムにおいても、第2の実施の形態の制御信号送受信システム20と同様に、データ信号Dsの送受信を遅延させることなく、制御信号cntの送受信が可能となる。
さらに、上記のような制御信号復元回路51は、図5に示した制御信号復元回路41よりも簡素な構成となるため、受信回路50の回路規模を、第2の実施の形態の制御信号送受信システム20の受信回路21b1,22b2よりも小さくできる。
以上、実施の形態に基づき、本発明の制御信号送受信システム及び制御信号送受信方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
10 制御信号送受信システム
11 送信回路
11a,12a CDR回路
11b ジッタ印加回路
12 受信回路
12b 制御信号復元回路
high,Jlow ジッタ量
TH 閾値

Claims (5)

  1. 入力される第1のデータ信号の第1の位相を、第1の位相コードと付加位相コードとの和により表される調整量で調整することで生成した第2のデータ信号を送信するとともに、クロック信号と前記第2のデータ信号との位相差に基づいて前記第1の位相コードを生成する第1のクロックデータリカバリー回路と、前記第1のデータ信号よりも低い周波数をもち、前記第2のデータ信号の送信先の装置を制御する制御信号を受け、前記制御信号の信号レベルが第1のレベルの場合、前記付加位相コードの大きさを周期的に変えることで、前記第1のクロックデータリカバリー回路に前記第2のデータ信号に対してジッタを印加させ、前記信号レベルが前記第1のレベルとは異なる第2のレベルの場合、前記付加位相コードを0に固定するジッタ印加回路と、を備えた送信回路と、
    前記第2のデータ信号を受信し、前記第2のデータ信号の第2の位相を調整した第3のデータ信号を生成する第2のクロックデータリカバリー回路と、前記第2の位相の調整量を表す第2の位相コードから前記制御信号を復元する制御信号復元回路と、を備えた受信回路と、
    を有する制御信号送受信システム。
  2. 前記ジッタ印加回路は、前記制御信号の前記信号レベルが前記第1のレベルの場合、前記付加位相コードの大きさを、所定の周波数の正弦波にしたがって変化させる、請求項1に記載の制御信号送受信システム。
  3. 前記制御信号復元回路は、前記第2の位相コードから、前記所定の周波数で変化する成分を抽出し、前記成分と閾値との比較結果に基づいて、前記制御信号を復元する、請求項2に記載の制御信号送受信システム。
  4. 前記制御信号復元回路は、前記第2の位相コードの振幅と閾値との比較結果に基づいて、前記制御信号を復元する、請求項2に記載の制御信号送受信システム。
  5. 送信回路の第1のクロックデータリカバリー回路は、入力される第1のデータ信号の第1の位相を、第1の位相コードと付加位相コードとの和により表される調整量で調整することで生成した第2のデータ信号を送信するとともに、クロック信号と前記第2のデータ信号との位相差に基づいて前記第1の位相コードを生成し、
    前記送信回路のジッタ印加回路は、前記第1のデータ信号よりも低い周波数をもち、前記第2のデータ信号の送信先の装置を制御する制御信号を受け、前記制御信号の信号レベルが第1のレベルの場合、前記付加位相コードの大きさを周期的に変えることで、前記第1のクロックデータリカバリー回路に前記第2のデータ信号に対してジッタを印加させ、前記信号レベルが前記第1のレベルとは異なる第2のレベルの場合、前記付加位相コードを0に固定し、
    受信回路の第2のクロックデータリカバリー回路は、前記第2のデータ信号を受信して、前記第2のデータ信号の第2の位相を調整した第3のデータ信号を生成し、
    前記受信回路の制御信号復元回路は、前記第2の位相の調整量を表す第2の位相コードから前記制御信号を復元する、
    制御信号送受信方法。
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