(57)【要約】  制限増幅器のバイアスレベルを遷移計測値、および前記遷移前後の計測値に基づき修正する技術。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の第一時点における第一値を、閾値とクロック信号とに基づき計測する工程と、
前記入力信号の第二時点における第二値を、前記閾値と前記クロック信号とに基づき計測する工程と、
前記入力信号の第三時点における第三値を、前記閾値と前記クロック信号とに基づき計測する工程と、
制限増幅器の垂直オフセットを、前記第一、第二、および第三値に基づき選択的に調整する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記第一、第二、および第三値を、バングバングフィルタを使用して得る工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第二値は遷移値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記調整工程は、前記第二値がゼロであり、前記第一、第三値が異なることにともない、前記垂直オフセットを減少させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記調整工程は、前記第二値が１であり、前記第一、第三値が異なることにともない、前記垂直オフセットを増加させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記クロック信号と前記入力信号がお互いにロックを外れたことにともない、前記制限増幅器に略ゼロの入力オフセットを提供する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第一時点は第二時点に先立ち、第三時点が前記第二時点に後続する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第一、第二、および第三値を計測する工程は、バングバングフィルタの使用を含み、垂直オフセットを選択的に調整する工程は、前記第一、第二、および第三値に基づきループフィルタを使用して垂直オフセットの選択的調整を行うことを含み、さらに前記制限増幅器と、前記バングバングフィルタと、前記ループフィルタを含んだループにおけるループ利得を一定に保つことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
入力信号の計測値に基づきバイアス調整信号を提供するフィルタと；
前記入力信号を前記フィルタに提供する制限増幅器と；
前記制限増幅器のバイアスレベルを、前記バイアス調整信号に基づいて調整する決定閾値調整装置と；
クロック信号を前記フィルタに提供する位相ロックループとを含む、装置。
【請求項１０】
前記フィルタは、前記入力信号と前記クロック信号との間の位相比較を提供し、前記位相ロックループは前記クロック信号の位相を前記位相比較に基づいて調整する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記計測値には、前記クロック信号と閾値とに基づいた前記入力信号の少なくとも三つの計測値が含まれる、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
第二計測値は遷移値を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記決定閾値調整装置は、第二計測値がゼロに等しく、前記第一、第三計測値が異なることにともない、前記バイアスレベルを減少させる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記決定閾値調整装置は、第二計測値が１に等しく、前記第一、第三計測値が異なることにともない、前記バイアスレベルを増加させる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記決定閾値調整装置は、前記クロック信号が前記入力信号とのロックを外れたことにともない、前記制限増幅器に略ゼロのバイアス調整を提供する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記入力信号の前記計測値を提供するためのバングバングフィルタをさらに含み、前記フィルタは、前記バングバングフィルタと、前記フィルタと、決定閾値調整装置と、制限増幅器とを含むループのループ利得を一定に保つための信号を提供する、請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
バイアス調整信号を入力信号の計測値に基づき提供するフィルタと、前記入力信号を前記フィルタに提供する制限増幅器と、前記制限増幅器のバイアスレベルを前記バイアス調整信号に基づき調整する決定閾値調整装置と、クロック信号を前記フィルタに提供する位相ロックループとを含むリタイマシステムと；
前記入力信号のサンプルを前記リタイマシステムから受信するデータプロセッサと；
信号を前記データプロセッサと交換するインターフェースとを含む、システム。
【請求項１８】
前記データプロセッサはＩＥＥＥ８０２．３に準じてメディアアクセス制御を行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記データプロセッサはＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０９に準じて光移送ネットワークデフレーミングを行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記データプロセッサはＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９７５に準じて順方向誤り修正処理を行う、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記インターフェースはＸＡＵＩに準じている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記インターフェースはＰＣＩに準じている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
前記インターフェースはＰＣＩエクスプレスに準じている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
前記インターフェースに対して操作反応性がある交換機構をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
前記インターフェースに対して操作反応性があるパケットプロセッサをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
前記インターフェースに対して操作反応性があるメモリ素子をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ジッタは、通信システムにおいて、信号のその参照時点からのばらつきにより起こる歪みを表すために用いられる一般用語である。理想的なシステムにおいては、ビットが、ビット繰り返し時間の整数倍である時間増分で到達する。しかし運用システムにおいては、パルスが、通常これら整数倍から逸脱した時間で到達する。この逸脱によってデータ復元の際、特にデータが高速送信される際に、誤りが起きる可能性がある。逸脱、あるいはばらつきはこのデータの増幅、時間、周波数、あるいは位相に存在する可能性がある。ジッタは、符号間干渉、送信機・受信機クロック間の周波数差異、ノイズ、および該受信機・送信機のクロック生成回路の望ましくない動きなどの、幾らかの現象により起こり得る。
【０００２】
ジッタは幾つかの理由からデジタル通信システムにおいては特別な重要性を持つ課題である。第一に、ジッタは受信信号を最適でないサンプル点においてサンプルする。この現象は受信機における信号ノイズ比を減少させ、ゆえに情報率を制限する。第二に、運用システムにおいては、各受信機は自機が受信したサンプルクロックを入力データ信号から抽出する必要がある。ジッタはこのタスクを著しく困難にする。第三に、長距離送信システムにおいては、多数のリピータがリンク内に常駐している場合、ジッタが蓄積される。よって、ジッタ減少技術が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の実施の形態を使用可能な受信機システムの一実装形態を示す。
【０００４】
【図２】本発明の一実施の形態による、増幅・再タイミング装置の一実施の形態を示す。
【０００５】
【図３】オフセット補償された信号とともに、オフセット補償されていない信号の一例を示す。
【０００６】
【図４】本願の一実施の形態による、閾値調整装置の一実装例を示す。
【０００７】
同じ参照番号を異なる図面で使用している場合、同じまたは類似した要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施の形態を使用可能な受信機システム２０の一実装形態を示す。システム２０は光電気信号コンバータ（Ｏ／Ｅ）２２、増幅器・クロックおよびデータ復元装置（ＣＤＲ）２４、プロセッサ２６、およびインターフェース２８を一例として含んでいる。Ｏ／Ｅ２２は光ネットワークからの光信号を安定した電気信号に変換することができる。実装形態によっては、Ｏ／Ｅ２２は使用されず、電気信号がネットワーク（銅線を通じたギガビット・イサーネット）から受信されることもある。
【０００９】
増幅器・ＣＤＲ２４は電気形式の入力信号を増幅したり、そのような入力信号の振幅を制限することができる。増幅器・ＣＤＲ２４はまた、振幅が制限された信号からジッタを取り除くこともできる。増幅器・ＣＤＲ２４は本発明における幾つかの実施の形態を用いることもできる。
【００１０】
プロセッサ２６はメディアアクセス制御（ＭＡＣ）処理を、例えばイサーネット等に準じて行い、光移送ネットワーク（ＯＴＮ）デフレーミングおよびデラッピングを、例えばＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７０９等に準じて行い、および／または、順方向誤り修正（ＦＥＣ）処理を、例えばＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９７５等に準じて行うことができる。
【００１１】
インターフェース２８はプロセッサ２６と、メモリ素子（図示せず）、パケットプロセッサ（図示せず）、マイクロプロセッサ（図示せず）、および／または交換機構（図示せず）等の他の装置との間の交信を行うことができる。インターフェース２８は一以上の以下の規格に準じている：１０ギガビット接続機構インターフェース（ＸＡＵＩ）（ＩＥＥＥ８０２．３、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ、および関連規格に記述）、シリアル周辺機器インターフェース（ＳＰＩ）、Ｉ２Ｃ、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４、ギガビットメディア独立インターフェース（ＧＭＩＩ）（ＩＥＥＥ８０２．３、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ、および関連規格に記述）、周辺機器相互接続（ＰＣＩ）、ＰＣＩエクスプレス、および／または、１０ビットインターフェース（ＴＢＩ）。
【００１２】
受信機システム２０の各部材が同一集積回路内に実装されているような実装例もあるし、また受信機システム２０の各部材が、お互いにバスやプリント回路基板の導電リードを用いて交信する幾つかの集積回路に分かれて実装されている実装例もある。
【００１３】
制限増幅器を使用した通信システムにおいては（例えば増幅器・ＣＤＲ２４においては）、いわゆるパターン依存ジッタの一要因は、前記制限増幅器への入力端子間のＤＣ電圧差（所謂「垂直オフセット」）である。垂直オフセットは前記制限増幅器からの単一の信号出力のピーク電圧間に非対称を招くことがある。本発明の幾つかの実施の形態においては、垂直オフセットを減少させることでパターン依存ジッタを減らしている。
【００１４】
図２は、本発明の一実施の形態による、増幅器・再タイミング装置２００の一実施の形態を示すが、もちろん他の実装形態も可能である。例えば、増幅器・ＣＤＲ２４は増幅器・再タイミング装置２００を用いてもよい。増幅器・再タイミング装置２００の一実施の形態においては、制限増幅器（ＬＩＡ）２０２、フィルタ２０４、ＤＴＣループフィルタ２０６、および位相ロックループ（ＰＬＬ）２０８が含まれる。
【００１５】
制限増幅器（ＬＩＡ）２０２は入力信号（信号「ＩＮＰＵＴ」）を増幅したり、該増幅された信号の振幅を制限することができる。ＬＩＡ２０２は信号「ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡ」を、この振幅が制限された増幅信号として提供してもよい。
【００１６】
フィルタ２０４は信号「ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡ」をクロック信号ＣＬＫに合うように調節された信号「ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡ」のサンプルを出力することができる（信号「ＯＵＴＰＵＴ」で図示されている）。フィルタ２０４は位相差信号（「ＵＰ／ＤＮ」として図示）を出力するが、この位相差信号は、信号「ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡ」の遷移が信号ＣＬＫのものよりも、先行しているか、遅れているか、を表す。フィルタ２０４はアレクサンダ（バングバング）式の位相検出器であってもよい。以下に示す表に、フィルタ２０４がＵＰ／ＤＮ信号を決定する一方法を例示する。
【００１７】
フィルタ２０４はさらに、ＬＩＡ２０２の入力バイアス点を制御する目的で、入力信号をＤＴＣループフィルタ２０６に提供する（信号「ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴ」として図示）こともできる。信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴは、遷移点における、あるいは遷移点の前後における信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの計測値に基づいてもよい。一実装形態においては、遷移点における、あるいは遷移点の前後における信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの計測値を、フィルタ２０４は閾値を用いて決定している。例えば、以下の表がＵＰ／ＤＮ信号の値とともに信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴを決定する方法の一例を示している。
【表１】
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この表において、
Ｄ’が、フィルタ決定閾値に基づいた、遷移Ｔ前の信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの計測値、
Ｄが、フィルタ決定閾値Ｔに基づいた、遷移Ｔ後の信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの計測値であり、
Ｔがフィルタ決定閾値に基づいた、信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの計測値である。
一実装形態において、Ｄ’の値は、Ｔにおける遷移の直前の信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの値であってもよく、値Ｄは、Ｔにおける遷移の直後の信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡの値であってもよい。
【００１８】
ＤＴＣループフィルタ２０６は、ＬＩＡ２０２の入力端子バイアス電圧を、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴを用いて信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴに基づき調整する。従って本発明の一つの利点は、入力端子の垂直オフセットをＬＩＡ２０２に調整することで、パターンジッタを減少させることができる、ということであるが、本発明における実施の形態の中にはこれが必須の特徴ではないものもある。ＤＴＣループフィルタ２０６はフィルタ２０４から信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴの経時的な平均をとってもよい。ＤＴＣループフィルタ２０６は、選択された期間中にフィルタ２０４からとった信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴの平均値に基づいて、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴのマグニチュードを調整することもできる。
【００１９】
例えば、信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴの「Ｄｏｗｎ」値はＤＴＣループフィルタ２０６に、ＬＩＡ２０２に提供された信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴのマグニチュードを下げさせる。信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴのマグニチュードを下げることで、入力端子のバイアス点をＬＩＡ２０２にまで下げさせる。信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴの「Ｕｐ」値はＤＴＣループフィルタ２０６に、ＬＩＡ２０２に提供された信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴのマグニチュードを上げさせる。信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴのマグニチュードを上げることで、入力端子のバイアス点をＬＩＡ２０２にまで上げさせる。選択された期間中、もしも信号ＤＴＣ  ＩＮＰＵＴの２／３が「Ｄｏｗｎ」であり、１／３が「Ｕｐ」である場合には、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴは例えばその最大値の１／３となる。
【００２０】
図３の左側に、ＬＩＡ２０２に送信される信号ＩＮＰＵＴの一例を示す。この例では、垂直オフセット条件は違えてあるが、垂直オフセット補償は行っていない。図３の右側には、ＩＮＰＵＴ信号各々に対応する信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡを示す。本例は垂直オフセットの存在がパルス・デューティ周期誤りとして現れるということ、またオフセットがないと、パルス・デューティ周期誤りが現れないということ、を明示している。本発明の実施の形態によると、垂直オフセット調整はＬＩＡ２０２への伝播前にオフセットを相殺する。
【００２１】
図４は、本発明の一実施の形態による、閾値調整装置４０１の一実装例を示すが、これ以外の実装形態を用いることも可能である。本例によると、閾値調整装置４０１は端子ＩＮとＩＮＮのバイアスを調整して、端子ＩＮとＩＮＮに提供された差動入力信号に分け与えられた垂直オフセットを減少させる。閾値調整装置４０１は垂直オフセットが調整された入力信号をＬＩＡ２０２への入力として提供する。本例によると、ＬＩＡ２０２は差動出力信号を端子ＯＵＴとＯＵＴＮに提供する。
【００２２】
閾値調整装置４０１は、ＤＴＣループフィルタ２０６からの信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴの異なる形式によって、端子ＤＴＣ、ＤＴＣＮ各々で制御される、制御可能電流源４０２、４０４を含んでいてもよい。例えば、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴが最大値の１／３である場合、電流源４０２が電流源４０２、４０４の全電流の１／３を供給して、電流源４０４が該全電流の２／３を供給することにしてもよい。
【００２３】
ＬＩＡ２０２の入力端子バイアス電圧へ適用されるオフセットが信号ＩＮＰＵＴの振幅よりも大きい場合、信号ＩＮＰＵＴはクリッピングされる可能性がある。一実装形態においては、ＬＩＡ２０２の入力端子バイアス電圧のオフセットが信号ＩＮＰＵＴの振幅より大きくならないようにするように、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴ用の振幅ウィンドウを設定している。信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴの振幅あるいはマグニチュードがウィンドウの範囲を超える場合には、ＤＴＣループフィルタ２０６を設定しなおす。例えばＤＴＣループフィルタ２０６が差動入力を持っている場合、ＤＴＣループフィルタ２０６を設定しなおすには、例えばＤＴＣループフィルタ２０６の差動入力を短くするという方法がある。ＤＴＣループフィルタ２０６がシングルエンドの入力を持つ場合には、ＤＴＣループフィルタ２０６を設定しなおすには、例えばＤＴＣループフィルタ２０６への入力をゼロに設定するという方法がある。
【００２４】
実装形態によっては、ＬＩＡ２０２の入力端子バイアス電圧への適応オフセットが信号ＩＮＰＵＴの振幅よりも大きくならないようにするために、信号ＯＦＦＳＥＴ  ＡＤＪＵＳＴの振幅を信号ＩＮＰＵＴのピーク振幅値の百パーセント（１００％）未満に制限するものもある。
【００２５】
また実装形態によっては、ＤＴＣフィルタ２０６の電荷ポンプが、その出力電流を制御して、ＬＩＡ２０２、フィルタ２０４、ＤＴＣフィルタ２０６を含むループのループ利得を一定に保つようにするものもある。小さな振幅をもつ入力信号が電荷ポンプに提供された場合、電荷ポンプからの出力電流は低くなる。逆に、大きな振幅をもつ入力信号が電荷ポンプに提供された場合、電荷ポンプからの出力電流は高くなる。ピーク検出器を使用するなどして、電荷ポンプへの入力信号の振幅に基づき、電荷ポンプからの出力電流を制御する。
【００２６】
ＰＬＬ２０８はクロック信号ＣＬＫを出力することができる。信号ＣＬＫの周波数は信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡのものと略同じでもよい。ＰＬＬ２０８はクロック信号ＣＬＫの位相をフィルタ２０４からの位相比較（ＵＰ／ＤＮ）に基づいて調整する。ＰＬＬ２０８の一実装形態においては、電荷ポンプ（図示せず）、ループフィルタ（図示せず）、発振器（図示せず）が具備されていてもよい。
【００２７】
実装形態によっては、信号ＣＬＫが信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡを略追跡しているか、を示すロック信号をＰＬＬ２０８が提供するものもある。ＰＬＬ２０８がロックを外れている（つまり、信号ＣＬＫが信号ＩＮＰＵＴ  ＤＡＴＡを追跡していない場合には）とロック信号が示している場合には、例えば、差動入力を短くしたり、ＤＴＣループフィルタ２０６への入力をゼロにしたりすることで、ＤＴＣループフィルタ２０６が設定しなおされる。
【００２８】
図面や前述の説明箇所において本発明の例を幾つか示した。例においては各要素の動きを区別して示したが、ある一つの要素の動きを一以上のほかの要素に行わせてもよい。本発明の範囲はこれら具体例に制限されるものでは断じてない。明細書に明示されていようといまいと、構造や大きさや材料などの異なる数多くの変形例が可能である。本発明の範囲は、少なくとも以下に示す請求項の範囲ほどの幅広さをもつ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008501295.tif 000006
【図４】
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【国際調査報告】
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2008501295.tif 000009
2008501295.tif 000010