JPH0640649B2 - 多段再生中継装置 - Google Patents

多段再生中継装置

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JPH0640649B2
JPH0640649B2 JP8590786A JP8590786A JPH0640649B2 JP H0640649 B2 JPH0640649 B2 JP H0640649B2 JP 8590786 A JP8590786 A JP 8590786A JP 8590786 A JP8590786 A JP 8590786A JP H0640649 B2 JPH0640649 B2 JP H0640649B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/36Repeater circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PLL(フェーズド ロック ループ)を用
いた多段再生中継装置に係り、特に多段接続された装置
のシステムの立上がり時間を短かくするとともに、デー
タのジッタの抑圧効果を合せもつ、多段再生中継装置に
関する。
〔従来の技術〕
従来の例では、アンシイ/アイ・イー・イー・イー,ス
タンダード 802・5−1985第80頁から82頁
(ANSI/IEEE,std802・5−1985
PP80−82)において、PLLのバンド幅について
論じられている。これによれば、ビットレートの1%に
PLLのバント幅を決めているが、中継動作によるデー
タの遅延については全く配慮されていなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、中継動作による論理遅延によって、ジ
ッタの累積の仕方に差のあることが、配慮されておら
ず、特に遅延の大きな装置に於て、PLLの同期引込み
時間を早め、システムの立上げ時間を短かくしようとす
る時に、ジッタの累積と言う問題につき当ってしまうこ
とがあり、このために、中継する台数に制限を与えねば
ならなくなったり、又、システムの立上げ時間を大きく
せざるを得なくなったりの不都合があった。
又、PLLの同期引込み時間を長くすることはPLLの
バント幅をせばめることと等価であり、このために、P
LLに使用する電圧制御発振器(VCO)のキャプチャ
レンジがせばまり、特別に安定度(温度や電圧変動に対
して)の高い高価なPLLを採用する必要性が有った。
本発明の目的は、前記問題を総合的に解決するものであ
り、PLLのバンド幅(応答時間)と、データ遅延の関
係を明らかにして、ジッタの累積量をおさえ、システム
の立上げ時間を早めることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、PLLのバンド幅と、中継動作時の論理動
作によるデータ遅延をジッタの累積の少ない所に設定す
ることにより達成される。
中継動作時の論理動作によるデータ遅延量は、通信を行
う形式によって、ほゞ決められる。一本の通信線路をシ
リアルなデータを伝送するために、たとえば、通信相手
のアドレスを解決する数バイトのデータは一担自分の論
理部に取り込んでから、判定が行われる。このような動
作がプロトコルの複雑さに伴い増加し、増々データ遅延
が増える傾向にある。一つの定まった通信プロトコルで
は、このデータ遅延は一定の値をもつから、システムに
なった時の各中継装置は、同一の遅延をデータに与えな
がら次から次へとデータを送って行く。このデータの遅
延に対してPLLのバンド幅を決めることにより、全体
として、ジッタの累積の少ない、そして、システムの立
上げ時間の早いシステムの構成が可能となる。
〔作用〕
多段再生中継装置に於ては、中継装置間を接続するケー
ブルの帯域制限や、受信アンプ回路の帯域制限によって
符号間干渉を起し、ジッタが、発生する。このジッタ
は、データのもつ周波数成分のかたよりにより、定常的
な位相オフセットとなって表われる。これをパターンジ
ッタと呼ぶ。パターンジッタは、長い周期でデータがく
り返えす時に最も大きくなり、一般的には、“1”デー
タと“0”データの長周期でのくり返えし時に最大とな
る。PLLは、このパターン変動によって引きおこされ
た位相オフセットに対して追従するように動作する。こ
の追従する早さは、PLLのバンド幅に依存し、このバ
ンド幅によって決まる応答時間をτとすると、ジッタの
ピータ値は、中継装置は、データを遅延させて後段へ伝
えるため、この遅延量がPLLの応答時間と同じくなっ
た時に最大のジッタ累積が発生し、誤動作することにな
る。従ってデータの遅延とPLLの応答時間遅れを一致
させないような所にPLLの応答時間を合せれば、ジッ
タの累積をおさえ、誤動作と防止出来ることになる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第1
図(a)は1つの中継段10を示し、第1図(b)は通信回線7
を介して複数の中継段10が接続されている状態を示す。
通信回路7としては、同軸ケーブルや、ツイスト ペア
ケーブルや、光ファイバなどが用いられる。
各中継段10は通信回線7を介して、受信データを入力す
る。受信データは第2図に示される受信データ波形のよ
うに、通信回線7により帯域制限を受け歪んでいる。こ
れを受信回路(図示せず)により再生し、この再生デー
タがPLL5および論理遅延6に入力される。PLL5
は、後に第4図にて説明するように、再生データのパル
ス変調に用いられているクロックを抽出するための回路
である。又、論理遅延6は、中継段の処理装置等(図示
せず)に再生データを取込むための入力ラッチ等の論理
回路が相当する。この論理遅延6は、再生データを一次
保持し、中継するため、遅延tを生じさせる。論理遅延
6の遅延時間は、保持ラッチの保持時間を調整すること
により、変更できる。論理遅延6を経たデータは、後段
に伝送するために、データ再同期部9でPLL5で再生
されたクロックで再クロッキングされて、通信回路7へ
送出される。本実施例では、この時使われるPLLの動
作応答時間(閉ループ応答時間)τを、論理遅延時間t
と一致させないようにして、ジッタの累積を少くおさえ
る。PLLの動作応答時間τは、第3図において説明す
るようにPLLの周波数特性によって定まる。又、論理
遅延6の遅延時間は、論理遅延6内のラッチ等の保持論
理から、いつ再生データを読み出して出力するかによっ
て定めることができる。
以下第2図から第11図を用いてPLLの動作応答時間τ
を論理遅延tとを違えたことによるジッタの抑圧効果を
説明する。
第2図は、ジッタの発生原理を示したものである。中継
段10の処理装置内で扱われるデータは、NRZ(ノンリ
ターン ツウ ゼロ)であるが、シリアルな、データ伝
送を行うために、クロツ成分を含む形式に変調が行われ
る。この変調されたデータは、通信回線7を経由して遠
方の次段の中継段に伝えられる。この変長されたデータ
は、通信回線により、帯域制限を受け、第2図に示す受
信データ波形のように歪んでしまう。これを受信回路に
より、再生すると、“0”データの位相φ0と、“1”
データのφ1との間に位相差が出来る。この位相の変化
を縦軸にとり表わしたものが、第3図である。第3図に
示すように、連続した“0”データから連続した“1”
データへの変化により、データの位相がφ0からφ1へと
急激に変化することがわかる。
データを受信する装置は、この再生されたデータからク
ロックを抽出し、再生データをサンプリングして、元の
NRZデータに復調し、論理動作を行うものである。
一般にクロックの抽出は、LCのタンク回路かPLL
(フェーズド ロックド ループ)が使われる。本発明
は、PLLを用いたクロック抽出についてのものであ
り、以降全てPLLについてのみ説明する。第4図にP
LL回路の構成を示す。PLLは、位相比較器1,ルー
プフィルタ2,増幅器3,電圧制御発振器4,から構成
される。位相比較器の入力には、第2図で説明した再生
データ波形がDATA入力へ入力され、もう一方の入力
には、電圧制御発振器4のクロック出力が入力される。
位相比較器1は、これら二つの入力の差をパルス幅の差
として、出力し、これが、ループフィルタ2へ加えられ
る。ループフィルタ2は、パルス幅の差を電圧の差に変
換し、増幅器3で増幅し、電圧制御発振器4を制御す
る。このような動作を行いつつ、PLLは、DATA入
力へ入ってくる再生データ波形に位相を合せるように、
動作する。PLLの動作応答時間は、ループフィルタの
時定数を調整することにより、変更できる。PLLのこ
の位相合せをするための動作速度は、第5図に示すPL
Lの閉ループ周波数特性によって決まる。この第5図の
ゲインが3db落ちる点をPLLの閉ループ周波数帯域と
呼び、Tで表わすことが出来る。第5図のように平坦
な周波数特性をもったPLLにおいては、動作応答時間
τとTとの間に次の第1式が近似的に適用出来る。
第6図にPLLを縦続に多段接続した場合の形態を示
す。最初の段にデータの変化によって引おこされた位相
変動が入力されると、この位相変動は次々に伝って行
く。この伝わる様子は、第6図に示したようにPLL5
を1段通過するたびにφ0からφ1に変化する速度は遅く
なっていく。第7図にはPLLを1段通過した位相変動
の様子をn=110段通過した位相変動の様子をn=9の
波形として示している。この第7図の波形は初めのステ
ップ状の位相変動が有った時の1段目の応答が遅れてい
ることを示している。この位相変動に対する応答の遅れ
分がデータの位相とクロックとの間の位相差となる。こ
れがアライメントジッタと呼ばれるものである。このア
ライメントジッタに注目して、多段のPLL接続の場合
どのようなジッタが伝わるのかを表わしたのが、第8図
に示してある。n=1の波形はPLL1段目のデータと
クロックの位相差を示し、n=9は9段目のデータとク
ロックの位相差を時間の経過によって表わしてある。初
めの段に与えられたφ0からφ1に変るステップ状の位相
変動は、PLLの動作応答時間τだけ遅れながら次段へ
と伝搬していき、ジッタ量△φはだんだん小さくなって
行く。以上の説明は多段に接続されたPLLの最初の段
にステップ状の位相変動が加えられた時後段にどのよう
にその位相変動が伝わるかを示したが、実際のデータ伝
送を行っている時は、最初のPLLの段に位相変動を与
えたデータは、後段にも送られる。同一の構成をした回
路が縦続に接続されているから、受取った後段も最初の
段と同じ応答をすることは、明らかである。第9図は第
1図(b)の実際の多段の中継段を、変調伝送という点を
無視し、単にクロックと(NRZ)データの伝送する様
子のみ着目して模式的に表わした図である。データは変
調されて、クロック成分を与えられる。
データ中のクロック成分は、PLLを通過して後段へと
どんどん伝えられる。(NRZ)データは、再生中継の
ため、論理的に遅延を与えられつつ後段に次々と伝送さ
れる(先にもふれたが、実際に伝送するデータは変調さ
れクロック成分を含んだものになっているから、第9図
に示すモデルのようにクロックと(NZR)データと言
うはっきり区別のつくものではない。)。PLLに伝わ
るジッタは、第2図で説明したようにデータのパターン
変動により引起されるものであるから、第9図に示す如
く、データ側からクロック側に対して1段通過するたび
にデータパターン変動により発生するジッタが、各段の
PLLに入力され、前段から送られて来たクロックに加
算されることになる。この説明から容易に理解される結
果として、パターンの変動によって発生したジッタは、
再生中継装置を多段通過することによってどんどん累積
していくであろうことが予想される。このジッタの累積
の様子をPLLの応答時間τ(ループ時定数τ)に対す
る論理動作によるデータの遅延時間との関係を表わした
ものが、第10図である。横軸にPLLのループ時定数τ
に対する論理の遅延時間をとり、論理の遅延時間に対す
るジッタの増加量を縦軸にとったものであり、この図で
明らかなように、論理の遅延時間がPLLのループ時定
数τと一致した時に、ジッタの累積が、最大になる。こ
のジッタの累積の様子を横軸を中継装置の中継段数とし
て、表わしたのが、第11図である。第10図に示した論理
の遅延がτの位置における、ジッタの累積の仕方は、台
数とともにどんどん増加して行くのがわかる。このτの
位置をさけた点に於ては、たとえば、0.5τの点では、1
0台位の点で増加は飽和している。又、0.2τでは、3台
目で飽和している。このようにτの点から大きくも小さ
くもはずすことによりジッタの累積量を小さくおさえる
ことが出来ることが明らかである。
上記実施例において、各段のPLLの動作応答時間τの
論理遅延tとの関係を、τの方をtよりもも大きく設定
したり、あるいはτの方をtよりも小さく設定すること
は自由である。
又、各段の論理遅延時間tに長短の二種類存在する場
合、PLLの動作応答時間τを論理遅延時間の短い場合
と長い場合の間に設定することもできる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、多段再生中継装置において、論理遅延
とPLLの応答時間との間に差をつけることにより、デ
ータパターン依存によって発生するジッタの累積をおさ
えることが出来るために、多段接続台数を増加しても安
定な通信状態を維持出来る効果が有る。
又、ジッタの累積状態は、PLLの応答時間と論理遅延
の関係によって明らかであるため、ジッタの抑圧のため
だけにPLLの応答時間を無用に長くして、PLLの同
期引込み時間を長くする必要もないため、多段再生中継
装置を使った通信システム全体の立上り時間を短かく出
来る等の効果があり、この発明の経済的効果は大であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明の一実施例を示す図、第2図は
ジッタの発生原理を示した図、第3図はジッタを時間の
経過にる位相変動として表わした図、第4図はPLLの
構成図、第5図はPLLの閉ループに応答周波数特性を
表した図、第6図は多段にPLLを接続した時の図、第
7図は多段のPLLに位相変動を与えた時の各段の応答
を示した図、第8図は多段のPLL接続時のアライメン
トジッタを示した図、第9図は多段中継装置を接続した
時の図、第10図はPLLのτに対する論理の遅延時間と
ジッタの増加量を表わした図、第11図は中経段数に対す
るジッタの累積の仕方を表わした図である。 符号の説明 5……PLL、6……論理遅延、7……通信回線、10…
…中継段、9……データ再生同期部、1……位相比較
器、2……ループフィルタ、3……増幅器、4……電圧
制御発振器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中継装置を複数個直列に接続した多段再生
    中継装置において、各中継装置は、受信信号を並列に入
    力するPLLと論理回路と、PLLからのクロックと論
    理回路により論理遅延を経たデータを再クロッキングし
    て後段に送信する同期部とを有し、前記論理回路におけ
    る論理動作によって生じるデータの遅延時間と各PLL
    の動作応答時間τとが不一致であることを特徴とする多
    段再生中継装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の多段再生中継
    装置において、中継動作時に生ずるデータの遅延時間が
    短い場合と、長い場合の二種類存在する場合、PLLの
    動作応答時間τを前記データの遅延時間の短い場合と長
    い場合の間に設定することを特徴とする多段再生中継装
    置。
JP8590786A 1986-04-16 1986-04-16 多段再生中継装置 Expired - Lifetime JPH0640649B2 (ja)

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US07/038,753 US4783791A (en) 1986-04-16 1987-04-15 Multiple reproducing repeater station system
DE19873713139 DE3713139A1 (de) 1986-04-16 1987-04-16 Verstaerkerkette mit mehreren hintereinander geschalteten verstaerkerstationen

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JPS62243449A JPS62243449A (ja) 1987-10-23
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GB2190266B (en) 1989-11-29
GB8708928D0 (en) 1987-05-20
GB2190266A (en) 1987-11-11
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