JPH06318909A - バースト信号受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＰＤＳ方式等のバースト多重伝送系のおける直
流成分を含んだ、各ＯＮＵ毎に振幅の異なるバースト信
号を識別再生する。また、ユニポーラ・バイポーラ変換
による過渡状態はプリアンブル期間中に完了させ、プリ
アンブル長を伝送効率の観点から短くする。 【構成】バースト信号ｂの平均直流成分をプリアンブル
期間中に低域フィルタ３により検出する。その検出電圧
ｃをサンプルホールド回路４によりバースト期間中保持
する。差動増幅器６により受信バースト信号ｂとホール
ドされた電圧ｄとの差をとることにより直流分を打ち消
した信号ｅを出力する。比較器７は、信号ｅを波形中央
位置で１，０を識別する。制御回路５は、サンプルホー
ルド回路４にサンプル指令ｇを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＤＳ（Passive Doub
le Star ）方式等のバースト多重伝送系のおける受信回
路、特にバースト信号から情報を識別するバースト信号
受信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すＰＤＳ伝送方式は、光加入
者系を構成する一方式であり、局設備であるＳＬＴ（Su
bscriber Line Terminal）から加入者宅内に設置された
ＯＮＵ（Optical Network Unit）までの途中にスターカ
プラ等の多重化ノードを設け、複数のＯＮＵとＳＬＴを
接続する。ＳＬＴと多重化ノードの間は複数のＯＮＵが
同一の光ファイバを共有する。図１０に示すようにＳＬ
ＴからＯＮＵへの信号は時分割多重信号として放送形態
で送出される。

【０００３】一方ＯＮＵからＳＬＴへの信号はバースト
信号が送出されＳＬＴ受信点では、複数のＯＮＵからの
バースト信号が重なり合わないよう整列される。そのた
め、ＯＮＵでは、ＳＬＴ受信点で他のＯＮＵからのバー
スト信号と衝突しないよう自己のバースト送出タイミン
グを制御して送出する。また、ＯＮＵからＳＬＴへの信
号にはバーストの先頭位置の識別のため図１１に示すよ
うなプリアンブルが付加され、さらに各バーストの衝突
を防ぐため、バースト送出タイミングの制御に加え、ガ
ードタイムが設けられている。

【０００４】ＰＤＳ伝送方式は光を用いた伝送方式であ
るので、ＯＮＵおよびＳＬＴからの信号送出はＬＤ（La
ser Diode ）等の発光素子を用いて行われる。伝送符号
としては、伝送効率の観点から、スクランブルドＮＲＺ
符号が使用される。一方受信側（ＳＬＴ）では、ＰＤ
（Photo Diode ）等の受光素子により、光・電気変換を
行い電気信号を得、増幅器により後の処理に必要なレベ
ルまで増幅する。光素子と増幅器の間は現状では、コン
デンサにより結合せざるを得ない、その理由は受光素子
の直流ドリフトが大きく、直結したのでは増幅器の動作
点が許容範囲を越えてしまうためである。そのため、増
幅器出力波形の零電位点はバースト信号の多重数や、振
幅の大小により変動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＳＬＴでの受信波形は
図１１のようになり、Ａ部はＯＮＵまでの距離が短い場
合を示し、Ｂ部はＯＮＵまでの距離が長い場合を示す。
この信号波形から１，０の情報を識別するためには、直
流遮断されたユニポーラバースト信号（図１１）から各
バーストの平均直流成分を検出して、それを受信バース
ト信号に加算してバイポーラバースト信号に変換する必
要がある。その理由は、各バースト信号の振幅の違いは
ＯＮＵまでの距離により３０ｄＢ〜４０ｄＢあり、直流
遮断されたユニポーラ信号のまま処理しようとすると、
使用する増幅器のダイナミックレンジを極端に広げなけ
ればならない。例えば、最小レベルの信号を１Ｖまで増
幅すると最大レベルの信号は３０〜１００Ｖとなり、増
幅器の飽和点として３０〜１００Ｖも必要となる。も
し、増幅器で飽和が生じると最小レベルの信号はリミッ
タがかかったかたちで消失してしまう（図１２
（ａ））。

【０００６】これに対し、バイポーラ信号に変換できれ
ば、増幅器の飽和点としては、最小レベル信号を出力で
きれば良い。最大レベルの信号は当然大きな振幅制限を
受けるが波形の零クロス付近の情報は失われないので、
１，０の情報識別には差し支えない（図１２（ｂ））。
このユニポーラ・バイポーラ変換により生じる過渡状態
はプリアンブル期間中に完了させる必要があり、高速の
立ち上がり特性が要求される。プリアンブル長は伝送効
率の観点から可能な限り短くすべきであり、通常２〜３
バイトが割当られ、伝送速度１５６Ｍｂｉｔ／ｓとすれ
ば１００ｎｓ〜１５０ｎｓがプリアンブル期間となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、各ＯＮＵ毎に振幅の異なるバースト信号の識別再生
を可能とするバースト信号受信回路を提供することを課
題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のバースト信号受信回路においては、請求項１
の発明では各バーストの平均直流成分をプリアンブル期
間中に低域フィルタにより検出し、その電圧をサンプル
ホールド回路によりバースト期間中保持し、差動増幅器
により受信バースト信号と保持された電圧との差をとる
ことにより直流分を打ち消し、波形中央位置で１，０を
識別する。さらに、請求項２の発明では各バースト毎の
平均直流成分を選択的に検出して保持する時定数回路を
設け、差動増幅器により受信バースト信号と検出・保持
された電圧との差をとることにより直流分を打ち消し、
波形中央位置で１，０を識別する。

【０００８】

【作用】このように構成されたバースト信号受信回路に
よれば、短時間で直流成分の打ち消し及び波形中央位置
での識別が可能となり、バースト信号に付加するプリア
ンブル長を短くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。 （第１の実施例）第１の実施例は、請求項１の発明の実
施例である。図１はブロック図、図２は、図１の各点の
タイムチャート、図３は図２のＳ部の拡大図である。光
受信器１の出力であるＮＲＺバースト信号ａはコンデン
サ２で直流遮断され、信号ｂとなる。信号ｂは低域フィ
ルタ３に入力され、その出力から各バースト毎の平均直
流電圧ｃを得る。平均直流電圧ｃは図２、図３に示すよ
うに伝送される符号の“０”あるいは“１”の連続具合
によりバースト振幅の１／２の電圧を中心に変動する波
形となる（“０”、“１”の発生確率は等しいとす
る）。バースト先頭に設けられたプリアンブルを図３の
ように“０”、“１”交番パターンとしておけば、プリ
アンブル期間中に得られる平均直流電圧ｃは、ほぼ一定
の電圧が得られる。この電圧をサンプルホールド回路４
に入力して、その出力から１バースト期間中保持した電
圧ｄをとりだす。

【００１０】サンプルホールド回路４の制御は制御回路
５の出力ｇにより行う、すなわちプリアンブルの先頭か
らサンプル状態に制御しプリアンブルの途中で保持状態
に制御を移行する。このような制御を行うためにはバー
ストの先頭位置を知る必要があるが、通常ＰＤＳ方式Ｓ
ＬＴでは、複数のＯＮＵからのバーストをＳＬＴ受信点
で整列することが基本的に必要であり、バーストの先頭
位置はシステムからのタイミング情報として与えられ、
これを基にしてサンプルホールドに対する制御信号ｇを
制御回路５で生成する。

【００１１】保持電圧ｄと信号ｂは差動増幅器６の各々
の入力端子に加えられ、その出力には直流成分の消去さ
れた信号ｅが得られる。バースト受信回路に入力される
ＮＲＺ信号がユニポーラ信号であるのに対し、信号ｅは
バイポーラ信号に変換される。信号ｅは比較器７に加え
られ信号ｅの波形の中央位置で判定を行うことにより、
伝送された“１”、“０”の情報ｆを復元することがで
きる。また、この方法によりバーストの振幅が大きくて
も、小さくても“１”、“０”の識別が可能となる。さ
らに、情報ｆをフリップフロップ回路８に入力し、バー
スト受信信号から再生した再生クロックｊと同期をと
る。

【００１２】（第２の実施例）第２の実施例は、請求項
２の発明の実施例である。図４はブロック図、図５は、
図４の各点のタイムチャート、図６は図５のＳ部の拡大
図である。光受信器１の出力であるＮＲＺバースト信号
ａはコンデンサ２で直流遮断され、バッファ増幅器９を
介して信号ｂとなる。信号ｂは、第１のスイッチ回路１
０を介して、各バースト対応に設けられた時定数回路１
１に接続される。各時定数回路１１の時定数は、自己宛
の、次のバーストが入力されるまで保持され、かつ、伝
送符号中に出現する“１”または“０”の連続があって
も時定数回路１１の出力の電圧には変動がないよう、十
分に長い時定数とする。

【００１３】さらに詳しくこの動作を説明すると、第１
のスイッチ回路１０と第２のスイッチ回路１２の間に設
けられた抵抗１１ａとコンデンサ１１ｂにより時定数回
路１１が構成され、第１のスイッチ回路１０及び第２の
スイッチ回路１２で選択接続されたは状態では充電と放
電の時定数が等しい動作となり、“１”、“０”の発生
確率が等しい場合はバースト振幅の１／２の直流電圧
が、第２のスイッチ回路１２の出力から信号ｄとして得
られる。スイッチ回路１０、１２で選択されていない状
態ではコンデンサ１１ｂの放電経路はなくなるので、以
前の電圧を保持し続ける。

【００１４】第１のスイッチ回路１０及び第２のスイッ
チ回路１２の制御は制御回路５の出力ｇにより行う、す
なわちガードタイムの始まり位置に同期して第１スイッ
チ回路１０及び第２のスイッチ回路１２を同時に切り替
える。ガードタイムの先頭位置は前記、第１の実施例と
同様に、システムからのタイミング情報として与えら
れ、これを基にして第１のスイッチ回路１０及び第２の
スイッチ回路１２に対する制御信号ｇを制御回路５で生
成する。保持電圧ｄと信号ｂは差動増幅器６の各々の入
力端子に加えられ、その出力には直流成分の消去された
信号ｅが得られる。バースト受信回路に入力されるＮＲ
Ｚ信号がユニポーラ信号であるのに対し、信号ｅはバイ
ポーラ信号に変換される。

【００１５】信号ｅは比較器７に加えられ信号ｅの波形
の中央位置で判定を行うことにより、伝送された
“１”、“０”の情報ｆを復元することができる。ま
た、この方法によりバーストの振幅が大きくても、小さ
くても“１”、“０”の識別が可能となる。さらに、情
報ｆをフリップフロップ回路８に入力し、バースト受信
信号から再生した再生クロックｊと同期をとる。

【００１６】（バーストクロック再生回路）第１の実施
例、第２の実施例に用いる再生クロックｊを再生するバ
ーストクロック再生回路の一実施例を説明する。図７は
ブロック図、図８は図７の各点の波形を示すタイムチャ
ートである。光受信器１の出力であるＮＲＺバースト信
号ａはコンデンサ２で直流遮断され、信号ｂとなる。信
号ｂは位相回路２３に入力され、その出力から所定量だ
け位相推移した信号ｃが得られる。差動増幅器２４は信
号ｂおよび信号ｃを各々の入力に受けその出力から直流
成分の打ち消されたバイポーラ信号ｄ，ｅが取り出され
る。信号ｄは正相出力、信号ｅは逆相出力である。信号
ｄは第１の比較器２５の正相入力および第２の比較器２
６の逆相入力に接続され、信号ｅは第１の比較器２５の
逆相入力および第２の比較器２６の正相入力に接続され
る。

【００１８】その結果、第１の比較器２５の出力には信
号ｄにおける正極性パルスを識別した信号ｆが現れ、第
２の比較器２６の出力には信号ｄにおける負極性パルス
を識別した信号ｇが現れる。信号ｇおよび信号ｆはオア
回路２７にそれぞれ入力され、その出力から信号ｇ，ｆ
が合成された２倍周波信号ｈが取り出される。信号ｈは
伝送情報として“０”または“１”が連続している状態
ではパルスが途切れた状態となるので、このままでは再
生クロックとしては使えない。そこで信号ｈをタンク回
路２８に入力して、その出力から連続したクロック周波
数信号ｉを得る。そのクロック周波数信号ｉを第３の比
較器２９で所定のレベル、例えばＴＴＬレベルの信号ｊ
にする。

【００１９】（バースト信号検出回路）先にも述べたと
おり、制御回路５を動作させるためのプリアンブルある
いはガードタイムの先頭位置は、システムからのタイミ
ング情報として与えられる。しかし、ＯＮＵインストー
ル時には本格運用に先だって、短いバースト長の「測定
用バースト」をＯＮＵより送出して伝送路遅延時間を測
定する。この場合タイムスロット上のどの位置に「測定
用バースト」が現れるかは不定であり、なんらかの方法
でバースト先頭位置を検出しなければならない。以下
に、バーストの先頭位置を検出するバースト信号検出回
路の一実施例を説明する。図９（ａ）は、バースト信号
検出回路の一実施例を示すブロック図、（ｂ）は、図９
の各点の波形を示すタイムチャートである。光受信器１
の出力であるＮＲＺバースト信号ａはコンデンサ２で直
流遮断され、信号ｂとなる。信号ｂは位相回路３３に入
力され、その出力から所定量だけ位相推移した信号ｃが
得られる。差動増幅器３４は信号ｂおよび信号ｃを各々
の入力に受けその出力から直流成分の打ち消されたバー
スト信号ｄが取り出される。カウンタ回路３８は信号ｄ
をカウント入力として動作し、所定数のカウントが終了
したらカンウタ回路３８よりの出力信号ｋをハイレベル
にする。図９（ｂ）では信号ｄの正極パルス４個をカウ
ントしたら検出とする場合の例を示した。カウンタ回路
３８は、別の手段（図示せず）により検出されるバース
ト信号終了信号によりリセットされる。 なお、前記バ
ーストクロック再生回路のオア回路２７の出力信号ｈ
を、カウントしても、バーストの先頭位置を検出するこ
とができる。このようにして検出されたバースト検出信
号ｋは、制御回路５に入力され、サンプルホールド回路
４あるいはスイッチ回路１０、１２を動作させる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明で
は、低域フィルタにより平均直流成分を検出し、差動増
幅器によりその平均直流成分と入力バースト信号の差成
分を取り出すことにより、バイポーラ信号を得られるよ
うにした。これにより直流再生ができると同時に識別し
きい値を一点に固定することができ、回路の簡素化が可
能となった。又、回路をフィードフォワード構成とする
ことが出来るので、バーストが到来してから定常状態に
落ち着くまでの時間を短く出来、その結果、ガードタイ
ム長、プリアンブル長を短くすることができ、伝送効率
の向上が図れるようになった。

【００２１】請求項２の発明では、多重化されたバース
ト各々に対して、時定数回路を設けて平均直流成分を検
出する構成とした。これにより、一つの時定数回路は常
に一つのバーストの平均直流成分を検出する動作となる
ので、バーストが到来したとき時定数回路で生じる過渡
状態はバースト間で失われた僅かな電荷を補充するだけ
である。その結果、請求項１の効果に加えて、より高速
の、あるいは、よりガードタイム長、プリアンブル長の
短いバースト信号伝送に適用することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の各点の波形を示すタイムチャートであ
る。

【図３】図２のＳ部の拡大図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。

【図５】図４の各点の波形を示すタイムチャートであ
る。

【図６】図５のＳ部の拡大図である。

【図７】バーストクロック再生回路の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図８】図７の各点の波形を示すタイムチャートであ
る。

【図９】（ａ）は、バースト信号検出回路の一実施例を
示すブロック図、（ｂ）は、図９の各点の波形を示すタ
イムチャートである。

【図１０】ＰＤＳ方式の概要を示す構成図である。

【図１１】ＰＤＳ方式の光受信器の出力である受信バー
スト信号の波形図である。

【図１２】（ａ）はユニポーラバースト信号の増幅の動
作例、（ｂ）は、バイポーラバースト信号の増幅の動作
例を示す。

【符号の説明】 ３ 低域フィルタ。 ４ アンプルホールド回路。 ５ 制御回路。 ６ 差動増幅器。 ７ 比較器。 １０ 第１のスイッチ回路。 １１ 時定数回路。 １２ 第２のスイッチ回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バースト多重信号を受領し、その各バー
   ストの平均直流成分を検出する低域フィルタ（３）と、 低域フィルタの出力に接続されたサンプルホールド回路
   （４）と、 該サンプルホールド回路の出力と前記バースト多重信号
   を各々入力端子に受領して、直流成分の打ち消されたバ
   ースト信号を出力する差動増幅器（６）と、 該差動増幅器の出力波形のほぼ中央位置で、１、０を判
   定して出力する比較器（７）と、 各バーストの先頭位置で前記サンプルホールド回路にサ
   ンプル指令を出力する制御回路（５）とから構成される
   バースト信号受信回路。
2. 【請求項２】 バースト多重信号を受領し、その各バー
   ストの平均直流成分を検出して保持する複数の時定数回
   路（１１）と、 前記バースト多重信号と該複数の時定数回路との間に設
   けられ、バースト毎に選択的に時定数回路に接続する第
   １のスイッチ回路（１０）と、 該第１のスイッチ回路と同期して動作し、前記複数の時
   定数回路の出力を選択して出力する第２のスイッチ回路
   （１２）と、 該第２のスイッチ回路の出力と前記バースト多重信号を
   各々入力端子に受領して、直流成分の打ち消されたバー
   スト信号を出力する差動増幅器（６）と、 該差動増幅器の出力波形のほぼ中央位置で、１、０を判
   定して出力する比較器（７）と、 各バーストの先頭位置で前記第１のスイッチ回路及び第
   ２のスイッチ回路に切替指令を出力する制御回路（５）
   とから構成されるバースト信号受信回路。