(57)【要約】【課題】バースト信号間の無信号区間に入ったとき、一時的に参照クロック信号と周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができるクロック・データ再生回路及び再生方法並びに当該再生回路を用いた局側装置を提供する。【解決手段】バースト信号間の無信号区間に、再生クロック信号を分周した分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づくように再生クロック信号を生成する再生クロック信号初期化手段１０Ｂを備えたクロック・データ再生回路１０において、無信号区間に入った時、分周器１６は、再生クロック信号初期化手段１０Ｂが動作する前に分周クロック信号の位相を示す現カウント値を所定値にリセットし、参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開する。これにより、再生クロック信号の周波数を初期化する前に位相同期が図られる。【選択図】図４
2010252066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路であって、
入力されたデータ信号と位相が同期するように再生クロック信号を生成する再生クロック信号生成手段と、
出力信号となるべき再生クロック信号を分周して１周期を所定範囲のカウント値に対応させた分周クロック信号を得る分周器を含み、当該分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づくように再生クロック信号を生成する再生クロック信号初期化手段と、
前記データ信号としてのバースト信号が入力されている状態では前記再生クロック信号生成手段により再生クロック信号を生成させ、バースト信号が入力されない状態に転じたときは、前記分周器の現カウント値をリセットして前記参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開させ、かつ、前記再生クロック信号初期化手段により再生クロック信号を生成させる切替制御部と
を備えたことを特徴とするクロック・データ再生回路。
【請求項２】
前記分周器のカウント値はリセットによって所定値に設定され、当該所定値とは、リセット解除のトリガとなる前記参照クロック信号のエッジから前記分周器がカウントを再開するまでに要する時間をずらした位相に相当する請求項１記載のクロック・データ再生回路。
【請求項３】
前記再生クロック信号を出力する電圧制御型発振器と、前記分周クロック信号の周波数及び前記参照クロック信号の周波数を監視するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記分周クロック信号の周波数が前記参照クロック信号の周波数に近づいて安定するまでは、前記切替制御部による動作選択を抑制して前記再生クロック信号初期化手段を動作させる請求項１又は２に記載のクロック・データ再生回路。
【請求項４】
前記再生クロック信号を出力する電圧制御型発振器と、前記電圧制御型発振器の制御電圧を監視するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記制御電圧が所定範囲内にある場合にのみ、前記切替制御部による動作選択を許可する請求項１又は２に記載のクロック・データ再生回路。
【請求項５】
光ファイバを介して複数の宅側装置と接続され、当該宅側装置が送信したデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生する局側装置であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のクロック・データ再生回路を備えた局側装置。
【請求項６】
入力されたデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生方法であって、
前記データ信号としてのバースト信号が入力されているときは入力されたデータ信号と位相が同期するように再生クロック信号を生成し、
前記再生クロック信号を分周して１周期を所定範囲のカウント値に対応させた分周クロック信号とし、
前記バースト信号が入力されている状態から入力されない状態に転じたときは前記分周クロック信号の現カウント値をリセットして参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開し、かつ、前記分周クロック信号の周波数が前記参照クロック信号の周波数に近づくように前記再生クロック信号を生成する
ことを特徴とするクロック・データ再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側装置と複数の宅側装置とが互いに光ファイバで結ばれるＰＯＮ（ Passive Optical Network ）システムにおける、上りバースト信号の受信側である局側装置内で好適に使用可能な、クロック・データ再生（ CDR: Clock and Data Recovery ）回路及び再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に使用されているＰＬＬ方式のクロック・データ再生回路では、アレキサンダー位相比較器等の位相比較器を用いて、入力データ信号と電圧制御型発振器（ＶＣＯ）の発振するクロック信号との位相比較を行い、双方の位相が等しくなるように電圧制御型発振器の制御電圧をフィードバック制御する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、入力データ信号と、電圧制御型発振器の出力との位相差が±１８０度を超えると、位相比較器では正常な位相比較ができない。そこで、電圧制御型発振器の発振周波数を、予め入力データ信号の周波数に近い値に初期化しておく必要がある。例えば、位相周波数比較器を用いたフィードバックループを別に設け、電圧制御型発振器の発信周波数を参照クロック信号の周波数に初期化しておくことが考えられる（例えば、特願２００８−２７６５２参照。）。
【０００４】
位相周波数比較器はクロック信号に合わせて動作可能であり、広い同期範囲を有している。例えば電圧制御型発振器の起動時に、発振周波数と入力データ信号の周波数とが互いに大きく異なる場合に、発振周波数を参照クロック信号に同期させることで、初期化を行うことができる。なお、位相周波数比較器は高速（例えば１０ＧＨｚ）動作に難があるため、分周して得た分周クロック信号の周波数を参照クロック信号の周波数と比較することが好ましい。この分周比は、例えば１／６４という大きな比となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４９６２７号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のクロック・データ再生回路でバースト信号を受信する場合、バースト信号間の無信号区間では、電圧制御型発振器の発振周波数が、次に来るバースト信号の周波数から大きく外れないように、分周クロック信号の周波数を参照クロック信号の周波数に合わせておく必要がある。しかしながら、分周比を大きくすると、分周クロック信号と参照クロック信号とで周波数が同じであっても、位相が大きく異なることがあった。
【０００７】
位相が大きく異なると、その差を無くそうとして、電圧制御型発振器の発振周波数が大きく変化し、一時的に参照クロック信号の周波数から大きく外れる。従って、再び電圧制御型発振器の発振周波数が参照クロック信号と同期して安定するまでに長い時間が必要となる。そのため、バースト信号間の無信号区間を長く確保しないと、次のバースト信号が受信できないという問題点があった。
【０００８】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、バースト信号間の無信号区間に入ったとき、一時的に参照クロック信号と周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができるクロック・データ再生回路及び再生方法並びに当該再生回路を用いた局側装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、入力されたデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生回路であって、
入力されたデータ信号と位相が同期するように再生クロック信号を生成する再生クロック信号生成手段と、出力信号となるべき再生クロック信号を分周して１周期を所定範囲のカウント値に対応させた分周クロック信号を得る分周器を含み、当該分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づくように再生クロック信号を生成する再生クロック信号初期化手段と、前記データ信号としてのバースト信号が入力されている状態では前記再生クロック信号生成手段により再生クロック信号を生成させ、バースト信号が入力されない状態に転じたときは、前記分周器の現カウント値をリセットして前記参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開させ、かつ、前記再生クロック信号初期化手段により再生クロック信号を生成させる切替制御部とを備えたものである。
【００１０】
上記のように構成されたクロック・データ再生回路では、バースト信号間の無信号区間に入った時にまず、分周クロック信号の位相を示す現カウント値をリセットして参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開することにより、予め、両クロック信号の位相同期が概ね実現される。すなわち、両クロック信号の周波数を合わせる（再生クロック信号の周波数を初期化する）前に位相同期が図られるため、再生クロック信号の周波数を初期化するに当たって、一時的に周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができる。
【００１１】
（２）また、上記クロック・データ再生回路において、分周器のカウント値はリセットによって所定値に設定され、当該所定値とは、リセット解除のトリガとなる参照クロック信号のエッジから分周器がカウントを再開するまでに要する時間をずらした位相に相当するようにしてもよい。
この場合、分周器がカウントを再開する際の初期値が、その時点における参照クロック信号の位相となるので、簡単かつ確実に位相同期を実現することができる。
【００１２】
（３）また、上記クロック・データ再生回路は、再生クロック信号を出力する電圧制御型発振器と、分周クロック信号の周波数及び参照クロック信号の周波数を監視するモニタ部とを備え、当該モニタ部は、分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づいて安定するまでは、切替制御部による動作選択を抑制して再生クロック信号初期化手段を動作させるものであってもよい。
この場合、起動直後等において電圧制御型発振器の出力する再生クロック信号の周波数が安定しないときには、同期範囲の広い再生クロック信号初期化手段を動作させて、分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数から大きく外れないように維持することができる。なお、安定後には、再生クロック信号生成手段を動作させればよい。
【００１３】
（４）また、上記クロック・データ再生回路は、再生クロック信号を出力する電圧制御型発振器と、電圧制御型発振器の制御電圧を監視するモニタ部とを備え、当該モニタ部は、制御電圧が所定範囲内にある場合にのみ、切替制御部による動作選択を許可するものであってもよい。
この場合、再生クロック信号の周波数と対応した制御電圧の監視により、簡易に、再生クロック信号の周波数を概ね等価的に監視することができる。また、制御電圧が所定範囲内にある場合にのみ、周波数が初期化されているものとして、切替制御部による動作選択を許可することができる。
【００１４】
（５）一方、本発明は、光ファイバを介して複数の宅側装置と接続され、当該宅側装置が送信したデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生する局側装置であって、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のクロック・データ再生回路を備えたものである。
この場合、局側装置において再生クロック信号を生成するに当たって、一時的に周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができるので、再生クロック信号は迅速に安定し、確実に次のバースト信号を受信することができる。
【００１５】
（６）また、方法としての本発明は、入力されたデータ信号に基づいてクロック信号及びデータ信号を再生するクロック・データ再生方法であって、
前記データ信号としてのバースト信号が入力されているときは入力されたデータ信号と位相が同期するように再生クロック信号を生成し、前記再生クロック信号を分周して１周期を所定範囲のカウント値に対応させた分周クロック信号とし、前記バースト信号が入力されている状態から入力されない状態に転じたときは前記分周クロック信号の現カウント値をリセットして参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開し、かつ、前記分周クロック信号の周波数が前記参照クロック信号の周波数に近づくように前記再生クロック信号を生成するものである。
【００１６】
上記のようなクロック・データ再生方法では、バースト信号間の無信号区間に入った時にまず、分周クロック信号の位相を示す現カウント値をリセットして参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開することにより、予め、両クロック信号の位相同期が概ね実現される。すなわち、両クロック信号の周波数を合わせる（再生クロック信号の周波数を初期化する）前に位相同期が図られるため、再生クロック信号の周波数を初期化するに当たって、一時的に周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のクロック・データ再生回路及び再生方法によれば、再生クロック信号の周波数を初期化するに当たって、一時的に周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができる。その結果として再生クロック信号は迅速に安定し、確実に次のバースト信号を受信することができる。また、かかるクロック・データ再生回路を含む局側装置は、宅側装置からの上りバースト信号を確実に受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る局側装置を含む、ＰＯＮシステムの概略構成図である。
【図２】局側装置のＰＯＮ側受信部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】バースト信号及び切替信号を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るクロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】位相比較器の一例として、アレキサンダータイプの位相比較器を示す回路図である。
【図６】位相周波数比較器の一例を示す回路図である。
【図７】分周器の一例（分周比１／６４）を示す回路図である。
【図８】クロック・データ再生回路の動作に関するタイムチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係るクロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るクロック・データ再生回路の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《ＰＯＮシステムの全体構成》
図１は、本発明の一実施形態に係る局側装置を含む、ＰＯＮシステムの概略構成図である。
図において、局側装置１は複数の宅側装置２に対する集約局として設置され、宅側装置２はそれぞれＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。
局側装置１に接続された伝送路である１本の光ファイバ３（幹線）は光カプラ４を介して複数の光ファイバ（支線）５に分岐しており、分岐した各光ファイバ５の終端に、それぞれ宅側装置２が接続されている。
【００２０】
局側装置１はさらに、上位ネットワーク６と接続され、宅側装置２はそれぞれのユーザネットワーク７と接続されている。
なお、図１では３個の宅側装置２を示しているが、１つの光カプラ４から例えば３２分岐して３２個の宅側装置を接続することが可能である。また、図１では、光カプラ４を１個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、さらに多くの宅側装置２を局側装置１と接続することができる。
【００２１】
図１において、各宅側装置２から局側装置１への上り方向には、波長λｕの光信号が送信される。逆に、局側装置１から宅側装置２への下り方向には、波長λｄの光信号が送信される。例えば、ＰＯＮの一種であるＧＥ−ＰＯＮの規格として、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ６０があり、この場合、これら上り方向及び下り方向の波長λｕ及びλｄは、以下の範囲の値とすることができる。
１２６０ｎｍ≦λｕ≦１３６０ｎｍ
１４８０ｎｍ≦λｄ≦１５００ｎｍ
【００２２】
また、本実施形態では、光信号における上り方向通信の伝送レートＲｕ［Ｇｂｐｓ］が１種類の場合を想定しており、Ｒｕの値は例えば１．２５である。
一方、下り方向通信の伝送レートＲｄ［Ｇｂｐｓ］も１種類であり、Ｒｄの値は例えば１．２５である。
【００２３】
《局側装置の概略構成》
図１に示すように、局側装置１は、ＰＯＮ側送信部１ｓ及びＰＯＮ側受信部１ｒと、これらに対する通信制御を行う制御部１ｃとを備えている。
局側装置１のＰＯＮ側送信部１ｓは、電気光変換素子を内部に含み、宅側装置２に対するデータ送信を時分割多重された下り光信号ＤＯとして光ファイバ３に送出する。この下り光信号ＤＯは、光カプラ４で分岐されて各宅側装置２で受信される。各宅側装置２は、自身宛の下り光信号ＤＯに含まれるデータのみを受信処理する。
【００２４】
また、局側装置１のＰＯＮ側受信部１ｒは、光電気変換素子を内部に含み、各宅側装置２から光ファイバ５に送出された上り光信号ＵＯを受信する。局側装置１の制御部１ｃは、各宅側装置２からの上り光信号ＵＯが光カプラ４において合波された時に、それらが衝突しないように送信タイミングを時分割で多重制御する。
具体的には、各宅側装置２は、自身のユーザネットワーク７から上りデータを受信すると、一旦自身のキューにデータを蓄積し、そのキューに溜まったデータ量をレポート（Report）フレームに記して局側装置１に送信する（送信要求）。
【００２５】
局側装置１の制御部１ｃは、上記レポートフレームを受信すると、そのレポートフレームのデータ量と他の宅側装置２の使用帯域から、当該宅側装置２に割り当てるべき上りデータの送信時間長と送信開始時刻を算出し（動的帯域割当）、その算出値をゲート（Gate）フレームに記して当該宅側装置２に送信する（送信許可）。
上記ゲートフレームを受信した宅側装置２は、そのゲートフレームの指示に従って、指定された送信開始時刻に指定された送信時間長で上りデータを送信する。このため、図１に示すように、各宅側装置２が送出した上り光信号ＵＯは、それぞれガードタイムを挟んで時間軸上に配列されたものとなる。
【００２６】
図３に示すように、上り光信号ＵＯを光電変換した上りバースト信号ＢＳには、先頭部分の同期信号ＢＳ１と、それ以降のデータ信号ＢＳ２とが含まれており、同期信号ＢＳ１は、例えば、ＧＰＯＮ（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８４．２）の規格では、１と０の値が交互に現れる１／０交番の信号パターンになっている。本実施形態の局側装置１でも例えば、同期信号ＢＳ１の信号パターンとして、１／０交番の信号パターンを扱うことができる。
【００２７】
局側装置１の制御部１ｃは、宅側装置２による上り送信のタイミングを時分割で多重制御するために、宅側装置２からの上り光信号ＵＯを自身が受信するタイミングと、上り光信号ＵＯのバースト中に含まれる同期信号ＢＳ１（図３参照）の受信期間とを把握している。
一方、局側装置１から各宅側装置２までの伝送距離はそれぞれ相違しており、光カプラ４は単に上り光信号ＵＯを合波する受動素子であるから、局側装置１が受信する各上り光信号ＵＯのレベル及び受信タイミングもそれぞれ相違している。
【００２８】
このため、局側装置１のＰＯＮ側受信部１ｒには、各上り光信号ＵＯにそれぞれ同期して受信処理すべく、後述するクロック・データ再生回路１０が設けられている。
なお、図示していないが、本実施形態のＰＯＮ側受信部１ｒは例えば、上記クロック・データ再生回路１０で再生された再生データＤＳに対して前方誤り訂正を行って復号する、ＦＥＣ機能を有する物理層の復号部を備えている。
【００２９】
《局側装置のＰＯＮ側受信部》
図２は、局側装置１のＰＯＮ側受信部１ｒの内部構成を示すブロック図である。
本実施形態のＰＯＮ側受信部１ｒは、ＲＯＳＡ（ Receiver Optical Sub-Assembly ）８と、ポストアンプ９と、クロック・データ再生回路１０とを備えている。
【００３０】
ＲＯＳＡ８は、宅側装置２からの上り光信号ＵＯを受信する光デバイスである。このＲＯＳＡ８は、光コネクタ（図示せず）と、フォトダイオード８１と、プリアンプ８２とを有し、光コネクタはフォトダイオード８１に光学的に結合されている。
フォトダイオード８１は、上り光信号ＵＯを電流信号に変換する光検出器であり、その出力端にプリアンプ８２が接続されている。プリアンプ８２は、フォトダイオード８１で生成された電流信号を所定のゲインで増幅し、電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプよりなる。
【００３１】
プリアンプ８２の後段には、ポストアンプ９が接続されており、このポストアンプ９の出力端子がクロック・データ再生回路１０の入力端子に接続されている。
すなわち、プリアンプ８２の出力信号は、ポストアンプ９においてさらに増幅されたあと、後段のクロック・データ再生回路１０に入力される。この他、クロック・データ再生回路１０には切替信号と、参照クロック信号とが入力される。切替信号は、制御部１ｃ（図１）から、図３に示すタイミングで与えられる。
【００３２】
《クロック・データ再生回路：第１実施形態》
図４は、本発明の第１実施形態に係るクロック・データ再生回路１０の内部構成を示すブロック図である。図において、クロック・データ再生回路１０は、ポストアンプ９（図２）からの入力データ信号と、参照クロック信号と、切替信号とを入力信号とし、これらに基づいて、再生クロック信号及び再生データ信号を出力する。このクロック・データ再生回路１０は、位相比較器１１、チャージポンプ１２、ローパスフィルタ１３、電圧制御型発振器（ＶＣＯ又はＶＣＸＯ）１４、位相周波数比較器１５、分周器（カウンタ回路）１６、切替制御部１７、及び、リタイミング回路１８を備えている。
【００３３】
図５は、位相比較器１１の一例として、アレキサンダータイプの位相比較器を示す回路図である。図において、この位相比較器１１は、４つのフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ４と、ＥＯＲゲート１１１，１１２を備えており、これらは図示のように接続されている。アレキサンダータイプの位相比較器では、クロック信号ＣＫの立ち上がりが、データ信号Ｄｉｎの立ち上がりに対して進んでいるか遅れているかに基づいて、アップ信号又はダウン信号を出力することができる。
【００３４】
図４に戻り、上記位相比較器１１は、入力データ信号と、電圧制御型発振器１４からフィードバックされる信号との位相とを比較し、その比較結果に基づいてアップ信号又はダウン信号を出力する。例えば、フィードバックされて来た信号の位相が入力データ信号の位相よりも遅れている場合はアップ信号 が出力され、進んでいる場合はダウン信号が出力される。チャージポンプ１２は、位相比較器１１からのアップ信号又はダウン信号に対応してチャージポンプ電流を生成する。ローパスフィルタ１３は、チャージポンプ１２が生成したチャージポンプ電流を積分することで、電圧制御型発振器１４の制御電圧を生成する。電圧制御型発振器１４は、制御電圧に応じて発振周波数を制御し、再生クロック信号を出力する。
【００３５】
すなわち、上記位相比較器１１、チャージポンプ１２、ローパスフィルタ１３、及び、電圧制御型発振器１４は、フィードバックによる制御ループ１を構成するものであり、また、入力されたデータ信号と位相が同期するように再生クロック信号を生成する再生クロック信号生成手段１０Ａを構成している。
【００３６】
一方、電圧制御型発振器１４の出力する再生クロック信号は、分周器１６（分周比は例えば１／６４）を介して位相周波数比較器１５において、参照クロック信号と比較される。すなわち、位相周波数比較器１５、チャージポンプ１２、ローパスフィルタ１３、電圧制御型発振器１４及び分周器１６は、フィードバックによる制御ループ２を構成するものであり、また、これらは、再生クロック信号の周波数を分周した後述の分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づくように再生クロック信号を生成する再生クロック信号初期化手段１０Ｂを構成している。
【００３７】
この再生クロック信号初期化手段１０Ｂは、位相同期のための、いわば粗調整を行うものであり、再生クロック信号生成手段１０Ａとは別の手法で再生クロック信号を生成する。両手段（１０Ａ，１０Ｂ）は、構成要素が一部共通するが、制御ループ１，２で同時に再生クロック信号が生成されることはなく、択一的な動作となる。
なお、位相周波数比較器１５は、同期範囲が広く、再生クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数と大きくずれた状態からでも同期できるという特徴がある。
【００３８】
図６は、位相周波数比較器１５の一例を示す回路図である。図において、この位相周波数比較器１５は、一対のリセット付きＤＦＦ（Ｄ−フリップフロップ）１５１，１５２と、アンドゲート１５３とを備え、これらが、図示のように接続されている。端子Ａ，Ｂの一方には参照クロック信号が、他方には分周クロック信号（分周されたクロック信号）がそれぞれ与えられる。これらの２信号の立ち上がりのずれに応じて、出力端子ＱＡ，ＱＢの一方からアップ信号、他方からダウン信号を出力することができる。
【００３９】
図７は、分周器１６の一例（分周比１／６４）を示す回路図である。図において、分周器１６は、６個のＤＦＦ（ＤＦＦ０〜ＤＦＦ５）を図示のように接続して構成されている。電圧制御型発振器１４から出力された再生クロック信号は、１個のＤＦＦを通過するたびに２分周され、６個のＤＦＦを通過することにより６４分周される。
【００４０】
なお、周波数の一例を挙げると、入力データ信号や再生クロック信号の周波数は１０．３１２５ＧＨｚ、参照クロック信号や、分周器１６の出力する分周クロック信号の周波数は、１６１．１３２８１２ＭＨｚである。
【００４１】
前述のように、上記制御ループ１による再生クロック信号生成手段１０Ａと、制御ループ２による再生クロック信号初期化手段１０Ｂとは、制御ループとしては択一的に動作する。この択一の制御を行っているのが、切替制御部１７である。切替制御部１７は、切替信号と参照クロック信号とに基づいて動作し、内部切替信号を出力してチャージポンプ１２を制御することにより、いずれか１つの制御ループ（１又は２）を有効に動作させる。また、切替制御部１７は、分周器１６に対してリセット信号を出力することができる。
【００４２】
上記切替信号による概略の動作としては、切替信号がオフのとき、すなわちバースト信号受信中は、切替制御部１７は制御ループ１（再生クロック信号生成手段１０Ａ）を動作させており、逆に、バースト信号間の無信号区間では制御ループ２（再生クロック信号初期化手段１０Ｂ）を動作させている。制御ループ１の動作により、入力データ信号に位相同期した再生クロック信号が生成され、出力される。また、この再生クロック信号に基づいて、リタイミング回路１８において入力データ信号のリタイミング処理が行われ、再生データ信号となる。一方、制御ループ２の動作により、再生クロック信号を分周した分周クロック信号の周波数は、参照クロック信号の周波数に初期化される。
【００４３】
次に、制御ループ２の動作について、さらに詳細に説明する。図８は、クロック・データ再生回路１０の動作に関するタイムチャートである。図に示す波形は、上から順に、電圧制御型発振器１４の出力する再生クロック信号、参照クロック信号、分周器１６が出力する１／６４の分周クロック信号（リセットなしの生信号）、切替制御部１７に与えられる切替信号、切替制御部１７から出力されるリセット信号、当該リセット信号によってリセットされることがある分周クロック信号（リセットあり）、及び、切替制御部１７からチャージポンプ１２に与えられる内部切替信号である。
【００４４】
分周クロック信号（リセットなし）は、再生クロック信号を６４分周したものであり、例えばカウント値が０〜３１のとき０（Ｌレベル）、カウント値が３２〜６３のとき１（Ｈレベル）である。すなわち、分周器１６は、再生クロック信号を分周して１周期を所定範囲のカウント値（ここでは０〜６３）に対応させた分周クロック信号を得ている。
また、参照クロック信号は、分周クロック信号と周波数が同じで、位相がずれている、とする。参照クロック信号にカウント値という概念は無いが、分周クロック信号のカウント値と同様の数値（０〜６３）を用いることにより位相を表すものとする。
【００４５】
まず、図８の時刻ｔ１において、制御部１ｃ（図１）から切替制御部１７（図４）に対して切替信号が与えられると、その直後の時刻ｔ２における参照クロック信号の立ち上がりにより切替制御部１７は、若干の遅延時間を伴って、時刻ｔ３にリセット信号を出力する。リセット信号を受け取った分周器１６（図４）は、直ちに現カウント値を所定値にリセットする動作に入るが、リセット完了まではカウント値が不定値となる。時刻ｔ４においてリセットが完了すると、カウント値は所定値（ここでは４０）となる。以後、リセット信号が続いている間は、分周器１６はリセットされ続けている状態となり、所定値４０を維持する。
【００４６】
そして、時刻ｔ５において、参照クロック信号が立ち上がると、このエッジをトリガとして、切替制御部１７はリセット解除を行い、同時にチャージポンプ１２（図４）に対して切替信号を出力する。実際には、若干の遅延時間を伴い、時刻ｔ６に内部切替信号がオン（１）になり、時刻ｔ７にリセット信号がオフ（０）になる。内部切替信号がオンになることにより、制御ループ１から制御ループ２への切替が行われる。なお、時刻ｔ６とｔ７の前後は逆でもよい。実際に制御ループの切替が完了するのは、応答の時間遅れがあるので、分周器１６のカウント再開以降になる。
【００４７】
時刻ｔ５から、参照クロック信号の位相にして８カウント分（カウント値：３２〜３９）の時間が経過した時刻ｔ８において、分周器１６はカウントを再開する。再開時のカウント初期値は４０であるから、参照クロック信号の位相と同期している。言い換えれば、参照クロック信号の立ち上がり（ｔ５）を起点として、リセット信号の解除によりカウントが再開（ｔ８）されるまでの所要時間に相当するカウント値ΔＮ（＝８）を、参照クロック信号１周期後半開始時の位相相当のカウント値Ｎ（＝３２）に加算した値（Ｎ＋ΔＮ＝４０）が、分周器１６に対して設定すべきカウント再開時の初期値（リセットしたときの所定値）である。
【００４８】
なお、上記のカウント値は一例に過ぎず、仮にΔＮが１０であれば、カウント再開時の初期値は４２となる。
なお、図７の分周器はリセット信号によってカウント値を４０（２進数の１０１０００）に初期化する例を示している。
【００４９】
時刻ｔ８でのカウント再開以降、基本的には、参照クロック信号と分周クロック信号とは互いに位相同期し、立ち上がりや立ち下がりのタイミングが一致する。但し、この位相同期は厳密に一致しなくてもよく、概ね一致すれば粗調整としては十分である。例えば１〜２カウントずれていたとしても、実質的に問題はない。
その後、制御ループ２（再生クロック信号初期化手段）による動作が行われ、分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づくように、再生クロック信号の周波数が変化する。
【００５０】
以上のように、上記のクロック・データ再生回路１０によれば、バースト信号が入力されている状態から入力されない状態へ変化したとき、分周器１６は、再生クロック信号初期化手段１０Ｂが動作する前に分周クロック信号の位相を示す現カウント値を所定値にリセットし、参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開する。
言い換えれば、バースト信号間の無信号区間に入った時にまず、分周クロック信号の位相を示す現カウント値を所定値にリセットし、参照クロック信号と位相同期するタイミングでカウントを再開することにより、予め、両クロック信号の位相同期が実現される。
【００５１】
すなわち、再生クロック信号の周波数を初期化する前に位相同期が図られるため、再生クロック信号の周波数を初期化するに当たって、一時的に周波数が大きくずれるという現象の発生を防止することができる。その結果として再生クロック信号は迅速に安定し、確実に次のバースト信号を受信することができる。
【００５２】
また、リセットしたときの所定値は、リセット解除のトリガとなる参照クロック信号のエッジから分周器１６がカウントを再開するまでに要する時間（ｔ８−ｔ５）をずらした位相に相当するので、分周器１６がカウントを再開する際の初期値が、その時点における参照クロック信号の位相となり、簡単かつ確実に位相同期を実現することができる。
【００５３】
《クロック・データ再生回路：第２実施形態》
図９は、本発明の第２実施形態に係るクロック・データ再生回路１０の内部構成を示すブロック図である。図４との違いは、モニタ部１９を設けた点にある。このモニタ部１９は、分周器１６の出力と、参照クロック信号とを受け取るよう接続されており、分周クロック信号の周波数と参照クロック信号の周波数とを監視する。また、モニタ部１９の出力は、切替制御部１７に付与される。
【００５４】
例えば、クロック・データ再生回路１０の起動直後には再生クロック信号の発振周波数が安定しない。そこで、モニタ部１９は、分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数に近づいて安定するまでは、切替制御部１７による制御ループの選択動作を抑制して、再生クロック信号初期化手段１０Ｂを動作させる。分周クロック信号の周波数が安定すると、モニタ部１９は、切替制御部１７に対して制御ループ１の選択を許可（enable信号出力）して、再生クロック信号生成手段１０Ａを動作させる。
【００５５】
このようにして、起動直後等において電圧制御型発振器１４の出力する再生クロック信号の周波数が安定しないときには、同期範囲の広い再生クロック信号初期化手段１０Ｂを動作させて、分周クロック信号の周波数が参照クロック信号の周波数から大きく外れないように維持することができる。
【００５６】
《クロック・データ再生回路：第３実施形態》
図１０は、本発明の第３実施形態に係るクロック・データ再生回路１０の内部構成を示すブロック図である。図４との違いは、モニタ部１９を設けた点にある。また、図９との違いは、モニタ部１９に対する入力の違いにある。すなわち、図１０におけるモニタ部１９は、クロック・データ再生回路１０への入力（制御電圧）を受け取るよう接続されている。また、モニタ部１９の出力は、切替制御部１７に与えられる。
【００５７】
このモニタ部１９によって達成しようとする機能は第２実施形態と同様であるが、周波数ではなく電圧を監視している。すなわち、このモニタ部１９は、電圧制御型発振器１０４の制御電圧が所定範囲内にある場合にのみ、切替制御部１７に対して制御ループ１の選択を許可し、再生クロック信号生成手段１０Ａを動作させることができる。制御電圧が所定範囲内になければ、切替制御部１７に対して制御ループ１の選択は許可されず、制御ループ２の再生クロック信号初期化手段１０Ｂが動作する。
【００５８】
このような構成によれば、再生クロック信号の周波数と対応した制御電圧の監視により、簡易に、再生クロック信号の周波数を概ね等価的に監視することができる。また、制御電圧が所定範囲内にある場合にのみ、周波数が初期化されているものとして、切替制御部１７による動作選択を許可することができる。
【００５９】
《その他》
なお、上記各実施形態に係るクロック・データ再生回路１０における分周器１６は、分周比を１／６４とするものであるが、これは一例であり、分周比は、位相周波数比較器１５の動作可能速度を考慮して選択することができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１  局側装置
２  宅側装置
３，５  光ファイバ
１０  クロック・データ再生回路
１０Ａ  再生クロック信号生成手段
１０Ｂ  再生クロック信号初期化手段
１４  電圧制御型発振器
１６  分周器
１７  切替制御部
１９  モニタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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