JPH08237231A - 通信システムのための回路および通信リンクおよび通信装置 - Google Patents

通信システムのための回路および通信リンクおよび通信装置

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JPH08237231A
JPH08237231A JP7332558A JP33255895A JPH08237231A JP H08237231 A JPH08237231 A JP H08237231A JP 7332558 A JP7332558 A JP 7332558A JP 33255895 A JP33255895 A JP 33255895A JP H08237231 A JPH08237231 A JP H08237231A
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circuit
output
data stream
clock recovery
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JP7332558A
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English (en)
Inventor
Mihai Banu
バヌー ミハイ
Alfred Earl Dunlop
アール ダンロップ アルフレッド
Wilhelm Carl Fischer
カール フィスチャー ウィルヘルム
Thaddeus John Gabara
ジョン ガバラ タッデュス
Kalpendu Ranjitrai Shastri
ランジトライ シャストリ カルペンデュー
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AT&T Corp
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AT&T Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/062Synchronisation of signals having the same nominal but fluctuating bit rates, e.g. using buffers
    • H04J3/0626Synchronisation of signals having the same nominal but fluctuating bit rates, e.g. using buffers plesiochronous multiplexing systems, e.g. plesiochronous digital hierarchy [PDH], jitter attenuators

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数ミスマッチの問題を解決し、かつジッ
タを除去できる通信システムのための回路および通信リ
ンクおよび通信装置を提供する。 【解決手段】 本発明による受信機106は、クロック
回復回路206、弾性蓄積回路210からなる。クロッ
ク回復回路206は、弾性蓄積回路210に接続されて
いる。この弾性蓄積回路は、3つの入力および1つの出
力を有する。弾性蓄積回路の第1の入力209は、クロ
ック回復回路の出力に電気的に接続されている。第2の
入力212は、通信媒体からの入力データストリームを
表すデータ信号204を受け入れる。第3の入力213
は、ローカルクロック信号を受け入れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信チャネルから
のデータを回復するための回路に関する。
【0002】
【従来の技術】送信機から受信機へデータを転送する方
法は数多くある。送信機は、データが通信媒体を介して
転送されるスピードをコントロールするクロック回路を
有する。受信機も、通信媒体から受け取られるデータを
処理するスピードを制御するクロック回路を有する。
【0003】理想的には、受信機のクロックおよび送信
機のクロックは、正確に同じ周波数であり、適切に位相
が一致する。しかし、典型的には、送信機のクロックお
よび受信機のクロックは近い周波数ではあるが、同じ周
波数ではなく、わずかな周波数のミスマッチを生じる。
さらに、一般的に、通信媒体はデータ中に「ジッタ」
(すなわち、送信機のクロック信号の立ち上がりおよび
立ち下がりに対する信号のタイムシフト)を誘導する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、受信機は、オー
バサンプリング、フェーズロックドループ(PLL)ま
たは弾性表面波フィルタ(SAWフィルタ)を使用し
て、ジッタおよびクロック周波数の小さな違いの問題に
対処していた。しかし、少なくともふたつの異なる原因
に対して、これらの技術は所定の用途において不適切で
あることがわかった。第一に、PLLおよびSAWフィ
ルタにおいて、データが第1の送信機から送られ、停止
され、そして第2の送信機から送られる場合、受信機は
(第1の送信機からの)第1のビットストリームと(第
2の送信機からの)第2のビットストリームとの間の大
きな位相変化に気づくことになる。
【0005】受信機は、可能な限り迅速にこの位相変化
を検出し、これに適合し、再同期化のために割り当てら
れるべき時間による通信媒体の帯域幅の実効的減少を防
止できなければならない。第2に、クロックがデータレ
ートの例えば8倍で動作するオーバサンプリング技術
は、そのようなクロックを動作させるためのかなりの量
の電力を必要とする。
【0006】最近、通信媒体から入ってくるデータ中の
位相変化を同時または非常に迅速に調節する新しいクロ
ック回復回路が開発されてきた。しかしながら、これら
の同時または非常に迅速に調節するクロック回復回路
は、データ中のジッタを、全てでない場合にも、非常に
多く伝えるという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者には、弾性蓄積
回路に結合されたクロック回復回路を使用することによ
り上記の問題が解決できることがわかった。この弾性蓄
積回路は、3つの入力および1つの出力を使用する。弾
性蓄積回路の第1の入力は、クロック回復回路の出力に
電気的に結合されている。第2の入力は、通信媒体から
の入力データストリームを表すデータ信号を受け入れ
る。第3の入力は、ローカルクロック信号を受け入れ
る。
【0008】本発明は、周波数ミスマッチの問題を解決
でき、かつ、ジッタの問題も解決することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】説明を明瞭にするために、本発明
の実施形態は個々の機能ブロックからなるものとして説
明する。これらのブロックが表す機能は、共用のハード
ウェアまたは専用のハードウェアのいずれかを使用する
ことにより提供することができる。このハードウェア
は、ソフトウェアを実行することができるハードウェア
を含むが、これに限定されるものではない。「プロセッ
サ」という用語は、ソフトウェアを実行することができ
るハードウェアのみを指すものと解釈されるべきではな
い。
【0010】本発明が使用される通信システムは、送信
機102、通信媒体104、および受信機106からな
り、図1に示されるように接続されている。データ10
8は、送信機102により出力され、通信媒体104に
より運ばれ、入力データストリーム107として受信機
106に到達する。受信機106は、データ信号をデコ
ードし、出力データストリーム110を生成する。
【0011】図2において、受信機106はプリプロセ
ッサ回路202を含む。プリプロセッサ回路202は、
入力データストリーム107を処理し、データ信号20
4を生成する。データ信号204は、データ信号204
を使用するクロック回復回路206に入力され、データ
信号204と適切な位相関係を有するクロック信号20
8を生成する。クロック回復回路206の一例は、本出
願人による“Method And Apparatus For Clock Recover
y ”という名称の米国特許第5,237,290号に記
載されている。弾性蓄積回路210は、クロック信号2
08を受け取る第1の入力209を有し、出力データス
トリーム110を出力する出力211を有する。
【0012】図2において、弾性蓄積回路210は、第
2の入力212および第3の入力213を有する。第2
の入力212は、入力データストリーム107を表すデ
ータ信号204を受け入れる。この実施形態において、
データ信号204は第2の入力212に直接的に入力さ
れる。当業者に明らかなように、クロック信号208お
よびデータ信号204が適切な関係となるように、遅れ
および/または同期を提供するためにフリップフロップ
が使用できる。第3の入力213は、ローカルクロック
信号214を受け入れる。
【0013】図3は、図2と同様に、弾性蓄積回路21
0の構成を示す。図3において、弾性蓄積回路210
は、第1の入力302、第2の入力304、第3の入力
306、および出力308を有する。第1の入力302
は、クロック回復回路206に電気的に接続されてお
り、クロック信号208を受け取る。第2の入力304
も、クロック回復回路206に接続されており、データ
信号204を遅れた形式で受け取る。すなわち、データ
信号204が第2の入力304に到達する前に例えばク
ロック回復回路206中のフリップフロップにより遅延
させられていることを除いては、第2の入力304は図
2中の第2の入力212と同じ信号を受け取る。しか
し、図2において、(遅延を提供する弾性蓄積回路21
0中の遅延要素があったとしても)、データ信号204
は212に到達する前に遅延させられていない。第3の
入力306は、ローカルクロック信号214を受け入れ
る。
【0014】当業者には、図2および図3中のデータ信
号に関連づけられる遅延要素の数はいかなるものであっ
てもよく、データ信号204とクロック信号208が適
切な関係にある場合には、遅延要素がなくてもよいこと
を理解できるであろう。したがって、(蓄積要素を示し
ていない)米国特許第5,237,290号に示されて
いるようなクロック回復回路206を使用する場合に
は、図2の構成とし、弾性蓄積回路210中に蓄積要素
を配置することになる。
【0015】図4は、弾性蓄積回路210の第1の実施
形態を示す。この回路は、図3との組み合わせで使用す
ることができる。図2の回路と組み合わせて用いる場合
には、遅延要素を、データ信号204(例えば、“RD
ATA”)およびインバーター402との間に介在させ
ることが適切である。
【0016】クロック信号208(例えば“RCL
K”)は、インバーター404およびNANDゲート4
06、408に入力される。フリップフロップ410な
いし428(偶数のみ)、インバーター402、40
4、440ないし462(偶数のみ)、NANDゲート
406、408、464ないし494(偶数のみ)、N
ORゲート496および伝送ゲートであるデバイス49
8は全て図示のように接続されており、ファーストイン
・ファーストアウト(FIFO)論理回路として動作す
る。
【0017】FIFO回路およびその動作は周知であ
る。MeadおよびConwayによる「Introduction
To VLSI Systems, Addison-Wesley, pages 258-260 (1
980)」を参照のこと。第1の入力209/302は、R
CLK信号をその入力として受け入れる。第2の入力2
12/304は、RDATA信号をその入力として受け
入れる。第3の入力213/306は、BCLK信号を
その入力として受け入れる。出力データストリーム11
0は、BDATA信号により代表される。
【0018】この弾性蓄積回路210は、狭帯域PLL
のようないかなるクロック回復回路206とも一緒に使
用することができるが、米国特許第5,237,290
号に開示されたクロック回復回路のような同時または非
常に速いクロック回復回路206と共に使用する場合に
最も有利である。狭帯域PLLおよびSAWフィルタ
は、位相ロックを確実にする前に約1000回の入力デ
ータ遷移を必要とする。広帯域PLLは、位相ロックを
確実にする前に10回以上の入力データ遷移を必要とす
る。しかし、米国特許第5,237,290号による回
路は、位相ロックを確実にする前に2回以下の入力デー
タ遷移を必要とし、この点を改善する。
【0019】図5は、弾性蓄積回路210の第2の実施
形態を示す。この回路は図3の回路と組み合わせて使用
される。図2の回路と組み合わせて使用する場合には、
遅延要素をデータ信号204とシフトレジスタ502と
の間に介在させることが適切である。クロック信号20
8はシフトレジスタ502に入力される。弾性蓄積回路
210は、シフトレジスタ502、レジスタ504、5
06、508、および制御回路/カウンタ510からな
り、図示のように接続されている。シフトレジスタ50
2およびレジスタ504は、デマルチプレクサを形成す
る。
【0020】第1の入力209/302は、「回復され
たクロック」信号をその入力として受け入れる。第2の
入力212/304は、「回復されたデータ」信号をそ
の入力として受け入れる。第3の入力213/306
は、「ローカルレファレンス信号」をその入力として受
け入れる。一般に、データレートは、「ローカルレファ
レンス信号」の2N倍に等しい。ここでNは整数であ
る。図5においては、Nは3である。出力データストリ
ームは、「データ出力」信号により示されている。
【0021】弾性蓄積回路210の2つの実施形態につ
いて説明したが、図4に示した弾性蓄積回路210を用
いて受信機106により使用され生成されるいくつかの
信号について、図6を参照して説明する。波形602
は、プリプロセッサ回路202に入力される入力データ
ストリーム107を示す。波形604は、第2の入力2
12/304に入力されるHIとLOとの間を交番する
実験的な目的のために選ばれたRDATA信号(例えば
データ信号204)を示す。波形606は、第1の入力
209/302に入力されるRCLK信号を示す。
【0022】当業者に理解できるように、波形602、
604、606は、通信媒体106中で誘導されたジッ
タを受けている。しかし、通信媒体106により誘導さ
れるジッタは、図6に示されている制御されたジッタと
は異なり、本質的にランダムなものである。しかし、波
形604および606が弾性蓄積回路210中で処理さ
れると、それぞれ出力データストリーム110およびロ
ーカルクロック信号214(もし必要であれば)を表す
波形608および610により明らかなように、ジッタ
はもはや存在しない。
【0023】プリプロセッサ回路202の詳細は、図7
に示されている。この回路は、例えば光ファイバ受信機
から小さな電圧振幅(10−20ミリボルト)を有する
信号を受け取り、クロック回復回路206による使用に
より適するように(例えば0−5ボルト)、より大きな
電圧振幅に変換する。本質的に、プリプロセッサ回路2
02は、破線704および706の間に示される第1の
差動増幅器702を含む。差動増幅器702への入力
は、「IN」および「INN」であり、本質的に作動入
力の入力データストリーム107である。破線704の
左側にある電流源として示されたバイアス手段708
は、差動増幅器702をバイアスするために使用され
る。
【0024】第2の差動増幅器710は、破線706お
よび712の間に示されており、追加的な利得を提供す
るために機能する。当業者には、差動増幅器の別の形式
も使用できることが分かるであろう。破線712の右に
示されている利得回路714は、最終的に出力されるデ
ータ信号204のための追加的利得を作り出す。データ
信号204は、クロック回復回路206に入力され、上
述したように処理される。
【0025】当業者であれば、上述した実施形態に加え
ることのできる多くの修正があることが理解できるであ
ろう。例えば、弾性蓄積回路210の入力は、例えば遅
延要素、求積デマルチプレクサおよび当業者に知られた
他のデバイスを介してクロック回復回路206の出力と
電気的に接続することができる。
【0026】プリプロセッサ回路202は、(差動増幅
器702および第2の差動増幅器710の代わりに)必
要な利得により単一の差動増幅器または他の適切な回路
を使用することができる。さらに、信号「IN」の中間
電圧に「INN」をバイアスする事により、差動増幅器
702への単一入力が可能である。第1の入力209
(図3中の302)、第2の入力212(図3中の30
4)および第3の入力213(図3中の306)は別個
の入力として示されているが、これらは「論理的」入力
として実現することができる。すなわち、個々の信号を
受け取る能力は、例えば異なる信号を逐次的に受け取
り、受信機が全ての情報を処理するまでバッファする単
一の物理的入力により達成することができる。これはあ
る不利な点を有するが、例えばマルチプレクサおよびバ
ッファにより実現することができる。従って、特許請求
の範囲の保護範囲から離れることなく上記の変形および
その他の変形を実現することができる。
【0027】当業者であれば、本発明は多くの環境にお
いて使用できることが理解できるであろう。例えば、通
信媒体104が光ファイバケーブルである場合、プリプ
ロセッサ回路202は、光プリアンプリファイアからな
る。プリプロセッサ回路202は、通信媒体104に応
じて、低雑音増幅器(LNA)、ミキサー、復調器、お
よび/またはイコライザーを含むが、これに限定されな
い様々な形式をとることができる。通信媒体104は、
無線(例えばRFおよび赤外線)および電気的(例えば
同軸ケーブル、ツイスティッドペア)通信媒体を含む
が、これに限定されることがない。
【0028】さらに、出力データストリーム110は、
(電話、テレビ、データ処理ユニットなどのような最終
的な通信ノードではない)中間的な場所にあってもよ
い。この場合、出力データストリーム110は、同軸ケ
ーブル、ツイスティッドペア・ワイヤのような電気的導
体、RF媒体のような無線通信媒体、および追加的光フ
ァイバ媒体を含むがこれに限定されない追加的な通信媒
体により運ばれる。このような場合、上記した受信機と
同じでない場合には同様な他の受信機を最終的な通信ノ
ードにおいて使用することができる。他の受信機が使用
される通信ノードは、電話、テレビ、セットトップボッ
クス(テレビと組み合わせて使用される)および/また
はデータ処理ユニット(例えばモデムまたは他のコンピ
ュータ周辺ユニット)を含むが、これに限定されない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、周
波数のミスマッチおよびジッタの問題を除去することが
できるクロック回復回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が使用される通信システムの構成例を示
す図。
【図2】図1の受信機の第1の実施形態を示す図。
【図3】図1の受信機の第2の実施形態を示す図。
【図4】図2および/または3の弾性蓄積回路として使
用できる第1の実施形態を示す図。
【図5】図2および/または3の弾性蓄積回路として使
用することができる第2の実施形態を示す図。
【図6】図4の弾性蓄積回路により使用され生成される
信号を示す図。
【図7】図2または図3のプリプロセッサ回路を示す
図。
【符号の説明】
102 送信機 104 通信媒体 106 受信機 107 入力データストリーム 110 出力データストリーム 202 プリプロセッサ回路 204 データ信号 206 クロック回復回路 208 クロック信号 209 第1の入力 210 弾性蓄積回路 211 出力 212 第2の入力 213 第3の入力 214 ローカルクロック信号 302 第1の入力 304 第2の入力 306 第3の入力 308 出力
フロントページの続き (72)発明者 アルフレッド アール ダンロップ アメリカ合衆国,07974 ニュージャージ ー,マーレイ ヒル,ハンターダン ブー ルヴァード 91 (72)発明者 ウィルヘルム カール フィスチャー アメリカ合衆国,07090 ニュージャージ ー,ウェストフィールド,ハリソン アヴ ェニュー 126 (72)発明者 タッデュス ジョン ガバラ アメリカ合衆国,07974 ニュージャージ ー,マーレイ ヒル,バーリントン ロー ド 62 (72)発明者 カルペンデュー ランジトライ シャスト リ アメリカ合衆国,08103 ペンシルヴァニ ア,アレンタウン,ヘッジロウ ドライブ 1088

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)入力および出力を有するクロック
    回復回路と、 (b)第1の入力、第2の入力、第3の入力、出力を有
    し、前記第1の入力が前記クロック回復回路の出力に電
    気的に結合されており、前記第2の入力が入力データス
    トリームを表すデータ信号を受け入れ、前記第3の入力
    がローカルクロック信号を受け入れる弾性蓄積回路とを
    有する通信システムのための回路。
  2. 【請求項2】 入力および出力を有し、前記出力がクロ
    ック回復回路の入力に電気的に結合されているプリプロ
    セッサ回路をさらに有することを特徴とする請求項1記
    載の回路。
  3. 【請求項3】 前記第2の入力が前記クロック回復回路
    の第2の入力に電気的に結合されていることを特徴とす
    る請求項1記載の回路。
  4. 【請求項4】 弾性蓄積回路の第2の入力が入力データ
    ストリームに電気的に結合されていることを特徴とする
    請求項1記載の回路。
  5. 【請求項5】 入力データストリームが非同期転送モー
    ドのフォーマットによるビットパケットであることを特
    徴とする請求項1記載の回路。
  6. 【請求項6】 弾性蓄積回路が、1組のメモリストレー
    ジ要素および1組の論理要素からなり、ファーストイン
    ・ファーストアウト回路として動作することを特徴とす
    る請求項1記載の回路。
  7. 【請求項7】 (a)通信媒体と、 (b)(1) 入力および出力を有するクロック回復回
    路と、(2) 第1の入力、第2の入力、第3の入力、
    および出力を有し、前記第1の入力は前記クロック回復
    回路の出力に電気的に結合されており、前記第2の入力
    は入力データストリームを表すデータ信号を受け入れ、
    前記第3の入力はローカルクロック信号を受け入れる弾
    性蓄積回路とからなり、前記通信媒体から出力される入
    力データストリームを表す出力データストリームを出力
    するための回路とを有する通信リンク。
  8. 【請求項8】 出力データストリームを受け取り、通信
    ノードにより使用するための第2の出力データストリー
    ムを形成するための第2の通信媒体をさらに有すること
    を特徴とする請求項7記載の通信リンク。
  9. 【請求項9】 入力および出力を有し、その出力がクロ
    ック回復回路の入力に電気的に結合されているプリプロ
    セッサ回路をさらに有することを特徴とする請求項7記
    載の通信リンク。
  10. 【請求項10】 (a)入力および出力を有するクロッ
    ク回復回路と、 (b)第1の入力、第2の入力、第3の入力、および出
    力を有し、前記第1の入力は前記クロック回復回路の出
    力に電気的に結合されており、前記第2の入力は入力デ
    ータストリームを表すデータ信号を受け入れ、前記第3
    の入力はローカルクロック信号を受け入れる弾性蓄積回
    路とからなる通信媒体からの出力である入力データスト
    リームを表す出力データストリームを処理するための回
    路を有する通信装置。
  11. 【請求項11】 入力および出力を有し、前記出力がク
    ロック回復回路の入力に電気的に結合されているプリプ
    ロセッサ回路をさらに有することを特徴とする請求項1
    0記載の通信装置。
JP7332558A 1994-11-30 1995-11-29 通信システムのための回路および通信リンクおよび通信装置 Pending JPH08237231A (ja)

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US346795 1994-11-30
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US (1) US5757872A (ja)
EP (1) EP0715427A1 (ja)
JP (1) JPH08237231A (ja)
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