(57)【要約】【課題】中継器内でループ発振の発生を抑制することができ、ひいては、動作を安定させることができる双方向中継器を得る。【解決手段】入力されたディジタル信号を等化する等化器１１ａ、１１ｂと、等化器１１ａ、１１ｂの出力を増幅する可変利得増幅器１２ａ、１２ｂと、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂの出力をオンオフするオンオフ回路１３ａ、１３ｂと、等化器１１ａ、１１ｂから出力されるディジタル信号のレベルを検出するレベル検出回路１５ａ、１５ｂと、レベル検出回路１５ａ、１５ｂによって検出された信号レベルと閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、信号レベルが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合には、オンオフ回路１３ａ、１３ｂをオフする制御信号を出力するオンオフ制御回路１６ａ、１６ｂとを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたディジタル信号を等化する等化器と、
前記等化器の出力を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器の出力をオンオフするオンオフ回路と、
前記等化器から出力されるディジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段によって検出された信号レベルと所定の閾値電圧とを比較し、前記信号レベルが前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記オンオフ回路をオフする第１の制御信号を出力するオンオフ制御手段と
を備えたことを特徴とする双方向中継器。
【請求項２】
前記入力されたディジタル信号は、固定長のデータ期間と所定の無信号期間からなり、
前記レベル検出手段によって検出された信号レベルからデータ先頭部分を検出して第２の制御信号を出力するデータ先頭検出手段と、
前記データ先頭検出手段から出力された第２の制御信号を前記データ期間の時間だけ遅延させて前記オンオフ制御手段へ出力する遅延回路とをさらに備え、
前記オンオフ制御手段は、
前記遅延回路から遅延された第２の制御信号が入力された場合、又は
前記レベル検出手段によって検出された信号レベルと所定の閾値電圧とを比較し、前記信号レベルが前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記オンオフ回路をオフする第１の制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の双方向中継器。
【請求項３】
前記入力されたディジタル信号は、直流電圧が重畳されており、
前記等化器の前段に前記等化器に対して並列接続され、直流成分のみを通過し交流成分を阻止する直流信号分離手段と、
前記直流信号分離手段によって分離された直流電圧から、中継器内のアクティブ回路を駆動するための電源電圧を生成する電源回路とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の双方向中継器。
【請求項４】
前記等化器の出力側及び前記可変利得増幅器の入力側の接続点と前記レベル検出手段の入力側との間に接続され、前段の回路への信号の逆流を防止するバッファ手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の双方向中継器。
【請求項５】
前記所定の閾値電圧は、近端クロストークによって漏れ込むノイズレベルよりも大きな値である
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の双方向中継器。
【請求項６】
前記入力されたディジタル信号は、固定長のフレーム期間と所定のアイドル期間からなり、
前記データ先頭検出手段は、前記レベル検出手段によって検出された信号レベルからフレーム先頭部分を検出して第２の制御信号を出力するフレーム先頭検出回路である
ことを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれかに記載の双方向中継器。
【請求項７】
前記フレーム先頭検出回路から出力される第２の制御信号は、パルス信号であり、このパルス信号のパルス幅は、前記レベル検出手段の応答時間よりも長い時間である
ことを特徴とする請求項６記載の双方向中継器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、伝送装置間で伝送されるディジタル信号を双方向に中継する双方向中継器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログ電話専用回線のケーブル線路振幅特性を、無通話時に自動等化して良好な通話を得るケーブル線路振幅特性自動等化器であって、カスケード接続され、かつ制御入力を共通接続された等化器とディジタル制御利得増幅器並びにメモリー付制御部を備え、無通話時に出力点におけるパイロット信号の整流電圧が常に一定となるように自動制御を働かせ、かつ通話時には直前の無通話時の制御値を保持させているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８４０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のケーブル線路振幅特性信号等化器では、上り信号と下り信号が別々のケーブルで伝送される双方向通信システムで、上り信号に対応したケーブル線路振幅特性信号等化器と下り信号に対応したケーブル線路振幅特性信号等化器が一枚の基板上に実装されている双方向中継器の形態において、ディジタル制御利得増幅器のダイナミックレンジが大きいと、コネクタを含む伝送路で近端クロストークが生じた際に中継器内でループ発振が生じる可能性があり、その結果、ケーブル線路振幅特性自動等化器の動作が不安定になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、中継器内でループ発振の発生を抑制することができ、ひいては、動作を安定させることができる双方向中継器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る双方向中継器は、入力されたディジタル信号を等化する等化器と、前記等化器の出力を増幅する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の出力をオンオフするオンオフ回路と、前記等化器から出力されるディジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段によって検出された信号レベルと所定の閾値電圧とを比較し、前記信号レベルが前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記オンオフ回路をオフする第１の制御信号を出力するオンオフ制御手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る双方向中継器によれば、可変利得増幅器のダイナミックレンジが大きい場合でも、近端クロストークが生じた際に中継器内でループ発振の発生を抑制することができ、ひいては、動作を安定させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の別の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る双方向中継器の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る双方向中継器の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の双方向中継器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る双方向中継器について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
この発明の実施の形態１に係る双方向中継器は、伝送システムにおけるケーブルによる伝送等の運用における伝送波形の改善に用いられる。
【００１２】
図１において、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器１と、この双方向中継器１に同軸ケーブル５ａ、５ｂを通じて接続され、送信端２１及び受信端２２を有する伝送装置２と、双方向中継器１に同軸ケーブル６ａ、６ｂを通じて接続され、送信端３１及び受信端３２を有する伝送装置３とが伝送システムとして描かれている。
【００１３】
図１において、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器１は、同軸ケーブル５ａ、５ｂと接続する多ピンのコネクタ１０ａと、同軸ケーブル６ａ、６ｂと接続する多ピンのコネクタ１０ｂと、伝送装置２、３の送信端２１、３１から伝送されたディジタル信号を等化する等化器（ＥＱ）１１ａ、１１ｂと、等化器１１ａ、１１ｂの後段に接続された可変利得増幅器１２ａ、１２ｂと、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂの後段に接続されたオンオフ回路１３ａ、１３ｂと、前段の回路への信号の逆流を防止するバッファ回路（バッファ手段）１４ａ、１４ｂと、ディジタル信号のレベルを検出して制御信号を出力するレベル検出回路（ＲＳＳＩ）（レベル検出手段）１５ａ、１５ｂと、オンオフ回路１３ａ、１３ｂの出力をオンオフ制御するオンオフ制御回路（オンオフ制御手段）１６ａ、１６ｂとが設けられている。なお、上記各構成要素の全てが一枚の基板上に実装されている。
【００１４】
伝送装置２の送信端２１から出力される信号を上り系統と定義し、伝送装置３の送信端３１から出力される信号を下り系統と定義する。
【００１５】
双方向中継器１では、伝送装置２の送信端２１から同軸ケーブル５ａを通じてコネクタ１０ａに接続された上り系統は、等化器１１ａに接続される。さらに、等化器１１ａの後段に可変利得増幅器１２ａが接続される。可変利得増幅器１２ａの後段にはオンオフ回路１３ａが接続され、コネクタ１０ｂ及び同軸ケーブル６ａを通じ、最終的に伝送装置３の受信端３２に接続される。
【００１６】
同様に、伝送装置３の送信端３１から同軸ケーブル６ｂを通じてコネクタ１０ｂに接続された下り系統は、等化器１１ｂに接続される。さらに、等化器１１ｂの後段に可変利得増幅器１２ｂが接続される。可変利得増幅器１２ｂの後段にはオンオフ回路１３ｂが接続され、コネクタ１０ａ及び同軸ケーブル５ｂを通じ、最終的に伝送装置２の受信端２２に接続される。
【００１７】
等化器１１ａと可変利得増幅器１２ａの間に、可変利得増幅器１２ａと並列にバッファ回路１４ａを通じてレベル検出回路１５ａが接続される。レベル検出回路１５ａの制御出力端子は、可変利得増幅器１２ａの利得制御端子に接続される。また、レベル検出回路１５ａの後段に閾値電圧Ｖｔｈを有するオンオフ制御回路１６ａが接続される。オンオフ制御回路１６ａの出力端子は、オンオフ回路１３ａの制御入力端子に接続される。
【００１８】
同様に、等化器１１ｂと可変利得増幅器１２ｂの間に、可変利得増幅器１２ｂと並列にバッファ回路１４ｂを通じてレベル検出回路１５ｂが接続される。レベル検出回路１５ｂの制御出力端子は、可変利得増幅器１２ｂの利得制御端子に接続される。また、レベル検出回路１５ｂの後段に閾値電圧Ｖｔｈを有するオンオフ制御回路１６ｂが接続される。オンオフ制御回路１６ｂの出力端子は、オンオフ回路１３ｂの制御入力端子に接続される。
【００１９】
つぎに、この実施の形態１に係る双方向中継器の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の動作を示すタイミングチャートである。
【００２１】
図２において、（ａ）は、レベル検出回路（ＲＳＳＩ）、オンオフ制御回路等がない場合の双方向中継器の動作の示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、レベル検出回路（ＲＳＳＩ）、オンオフ制御回路等がある場合の双方向中継器の動作の示すタイミングチャートである。
【００２２】
伝送装置２の送信端２１から出力され、同軸ケーブル５ａを通過した上り系統のディジタル信号は、導体損失及び誘電体損失によって、周波数が高くなるほど、また伝送距離が長くなるほど、減衰量が大きくなる。等化器１１ａは、同軸ケーブル５ａを伝送してきた信号の低周波成分を減衰させ、信号の高周波成分を透過させることにより、波形の等化を行う。なお、下り系統の回路に関しても同様である。
【００２３】
等化器１１ａから出力される上り系統のディジタル信号は、可変利得増幅器１２ａにより増幅される。なお、可変利得増幅器１２ａの利得は、バッファ回路１４ａの後段のレベル検出回路１５ａによって検出された信号のレベルに応じて制御される。なお、下り系統の回路についても同様である。
【００２４】
可変利得増幅器１２ａ、１２ｂが広いダイナミックレンジを有している場合（例えば、最大＋５０ｄＢ）、図２（ａ）に示すように、上り系統にディジタル信号が流れ、下り系統にディジタル信号が流れていないときには、以下の問題が生じる。
【００２５】
上り系統の可変利得増幅器１２ａの出力が、例えばコネクタ１０ｂで生じる近端クロストークによって、下り系統の可変利得増幅器１２ｂに微小信号として漏れ込むと、図２（ａ４）に示すように、可変利得増幅器１２ｂの利得が極大となり、その結果、双方向中継器１内でループ発振が発生する。この結果、上り系統の可変利得増幅器１２ａの動作が不安定となり、上り系統の信号の品質自体も大きく劣化する可能性がある。
【００２６】
レベル検出回路１５ｂは、バッファ回路１４ｂによって導かれる、可変利得増幅器１２ｂに入力される下り系統の信号のレベルを検出し、検出した信号レベルを後段のオンオフ制御回路１６ｂへ出力する。オンオフ制御回路１６ｂは、図２（ｂ４）に示すように、レベル検出回路１５ｂによって検出された信号レベルと、閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、信号レベルが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合には、オンオフ回路１３ｂをオフする制御信号を出力端子から出力する。オンオフ回路１３ｂは、オンオフ制御回路１６ｂからの制御信号により、可変利得増幅器１２ｂの出力信号を遮断（オフ）する。この結果、双方向中継器１内でループ発振が発生するのを抑制することができる。なお、上り系統の回路についても同様である。
【００２７】
なお、閾値電圧Ｖｔｈは、近端クロストークによって漏れ込むノイズレベルよりも大きな値とする。
【００２８】
上述したように、上り系統と下り系統のディジタル信号のうち、片側には信号が流れ、もう片側には信号が流れない場合に、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂのダイナミックレンジが大きい場合でも、コネクタ１０ａ、１０ｂを含む伝送路で近端クロストークが生じた際に、中継器内でループ発振の発生を抑制することができ、ひいては、動作を安定させることができる双方向中継器１を得ることができる。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器の別の構成を示す図である。
【００３０】
図３において、この発明の実施の形態１に係る双方向中継器１は、ＲＦチョーク（直流信号分離手段）１７ａ、１７ｂ、電源回路（ＤＣ／ＤＣ）１７ｃが新たに設けられている。また、伝送装置２は、直流電圧源２３、ＲＦチョーク２４、２５が新たに設けられている。
【００３１】
伝送装置２では、直流電圧源２３と、直流成分のみを通過し交流成分を阻止するＲＦチョーク２４、２５を用いて、送信端２１と受信端２２との間に直流電圧を重畳させる。一方、双方向中継器１では、等化器１１ａの入力側とオンオフ回路１３ｂの出力側にそれぞれ接続されたＲＦチョーク１７ａと１７ｂにより重畳された直流電圧を分離し、電源回路１７ｃによって、分離した直流電圧から、双方向中継器１を構成するアクティブ回路を駆動する電源電圧を生成して供給する。これにより、電源供給のための余剰なケーブルや双方向中継器１に外付けする外部電源が不要となり、伝送システムの省線化と省スペース化が図れる。なお、アクティブ回路は、等化器（ＥＱ）１１ａ、１１ｂ、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂ、オンオフ回路１３ａ、１３ｂ、バッファ回路１４ａ、１４ｂ、レベル検出回路（ＲＳＳＩ）１５ａ、１５ｂ、並びにオンオフ制御回路１６ａ、１６ｂが該当する。
【００３２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る双方向中継器について図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る双方向中継器の構成を示す図である。この実施の形態２では、固定のフレーム長を持つディジタル信号を対象とする。ディジタル信号が固定のデータ期間（フレーム期間）と任意の無信号期間（アイドル期間）からなるバースト送受信方式を対象とする。
【００３３】
この発明の実施の形態２に係る双方向中継器は、伝送システムにおけるケーブルによる伝送等の運用における伝送波形の改善に用いられる。
【００３４】
図４において、この発明の実施の形態２に係る双方向中継器１と、この双方向中継器１に同軸ケーブル５ａ、５ｂを通じて接続され、送信端２１、受信端２２、直流電圧源２３、及びＲＦチョーク２４、２５を有する伝送装置２と、双方向中継器１に同軸ケーブル６ａ、６ｂを通じて接続され、送信端３１及び受信端３２を有する伝送装置３とが伝送システムとして描かれている。
【００３５】
図４において、この発明の実施の形態２に係る双方向中継器１は、同軸ケーブル５ａ、５ｂと接続する多ピンのコネクタ１０ａと、同軸ケーブル６ａ、６ｂと接続する多ピンのコネクタ１０ｂと、伝送装置２、３の送信端２１、３１から伝送されたディジタル信号を等化する等化器（ＥＱ）１１ａ、１１ｂと、等化器１１ａ、１１ｂの後段に接続された可変利得増幅器１２ａ、１２ｂと、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂの後段に接続されたオンオフ回路１３ａ、１３ｂと、前段の回路への信号の逆流を防止するバッファ回路（バッファ手段）１４ａ、１４ｂと、ディジタル信号のレベルを検出して制御信号を出力するレベル検出回路（ＲＳＳＩ）（レベル検出手段）１５ａ、１５ｂと、オンオフ回路１３ａ、１３ｂの出力をオンオフ制御するオンオフ制御回路（オンオフ制御手段）１６ａ、１６ｂと、ＲＦチョーク（直流信号分離手段）１７ａ、１７ｂと、電源回路（ＤＣ／ＤＣ）１７ｃと、フレーム先頭検出回路（ＤＥＴ）（データ先頭検出手段）１８ａ、１８ｂと、遅延回路１９ａ、１９ｂとが設けられている。なお、上記各構成要素の全てが一枚の基板上に実装されている。
【００３６】
レベル検出回路１５ａ、１５ｂには、フレーム先頭検出回路１８ａ、１８ｂが接続されている。また、フレーム先頭検出回路１８ａ、１８ｂの後段には、遅延回路１９ａ、１９ｂが接続され、さらにオンオフ制御回路１６ａ、１６ｂが接続されている。
【００３７】
つぎに、この実施の形態２に係る双方向中継器の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図５は、この発明の実施の形態２に係る双方向中継器の動作を示すタイミングチャートである。
【００３９】
図５において、（ａ）は、フレーム先頭検出回路（ＤＥＴ）、遅延回路がない場合の双方向中継器の動作の示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、フレーム先頭検出回路（ＤＥＴ）、遅延回路がある場合の双方向中継器の動作の示すタイミングチャートである。
【００４０】
上記の実施の形態１では、下り系統の信号に対し、オンオフ制御回路１６ｂは、可変利得増幅器１２ｂに入力される信号レベルと閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、信号レベルが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合には、オンオフ回路１３ｂをオフに制御し、可変利得増幅器１２ｂの出力を遮断（オフ）して、中継器内でループ発振の発生を抑制している。なお、上り系統の信号についても同様である。
【００４１】
しかしながら、図５（ａ）に示すように、例えば、下り系統のレベル検出回路１５ｂの応答時間のため、下り系統の信号がアイドル期間に入ってからレベル検出回路１５ｂの出力が閾値電圧Ｖｔｈを下回るまでにループ発振が発生する。
【００４２】
そこで、閾値電圧Ｖｔｈを高くすると、下り系統の信号がアイドル期間からフレーム期間に遷移し、レベル検出回路１５ｂの出力が立ち上がり始めてから閾値電圧Ｖｔｈに達するまでの遅延時間が増加する。このとき、可変利得増幅器１２ｂの出力はオフであるため、信号の先頭部分が欠損するという問題がある。特に、フレーム期間とアイドル期間が短い場合、レベル検出回路１５ｂの出力が立ち上がりきる前に立ち下がりに遷移する可能性があり、その場合はフレーム期間全体が欠損する。
【００４３】
さらに、レベル検出回路１５ｂの応答を短くした場合は、信号がフレーム期間であって、ローレベルの信号が連続した際にレベル検出回路１５ｂの出力が閾値電圧Ｖｔｈを下回るという問題が生じる。このとき、可変利得増幅器１２ｂの出力はオフとなるため、信号が欠損するという問題がある。
【００４４】
この実施の形態２では、フレーム先頭検出回路１８ｂは、図５（ｂ６）に示すように、レベル検出回路１５ｂの出力、すなわち、検出した信号レベルから、下り系統の信号のフレーム先頭を検出して制御信号（パルス）を出力し、さらに、遅延回路１９ｂは、図５（ｂ８）に示すように、フレーム先頭検出回路１８ｂから入力した制御信号（パルス）をフレーム期間の時間τだけ遅延させ、オンオフ制御回路１６ｂへ出力する。
【００４５】
オンオフ制御回路１６ｂは、遅延回路１９ｂから制御信号（パルス）が入力された場合、または、レベル検出回路１５ｂによって検出された下り系統の信号レベルと閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、信号レベルが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合には、オンオフ回路１３ｂをオフに制御し、可変利得増幅器１２ｂの出力を遮断（オフ）する。そして、双方向中継器１内でループ発振の発生を抑制する。なお、上り系統の信号についても同様である。
【００４６】
なお、フレーム先頭検出回路１８ｂから出力される制御信号のパルス幅は、レベル検出回路１５ｂの応答時間よりも長い時間とする。
【００４７】
伝送装置２では、直流電圧源２３と、直流成分のみを通過し交流成分を阻止するＲＦチョーク２４、２５を用いて、送信端２１と受信端２２との間に直流電圧を重畳させる。一方、双方向中継器１では、等化器１１ａの入力側とオンオフ回路１３ｂの出力側にそれぞれ接続されたＲＦチョーク１７ａと１７ｂにより重畳された直流電圧を分離し、電源回路１７ｃによって、分離した直流電圧から、双方向中継器１を構成するアクティブ回路を駆動する電源電圧を生成して供給する。これにより、電源供給のための余剰なケーブルや双方向中継器１に外付けする外部電源が不要となり、伝送システムの省線化と省スペース化が図れる。なお、アクティブ回路は、等化器（ＥＱ）１１ａ、１１ｂ、可変利得増幅器１２ａ、１２ｂ、オンオフ回路１３ａ、１３ｂ、バッファ回路１４ａ、１４ｂ、レベル検出回路（ＲＳＳＩ）１５ａ、１５ｂ、オンオフ制御回路１６ａ、１６ｂ、フレーム先頭検出回路（ＤＥＴ）１８ａ、１８ｂ、並びに遅延回路１９ａ、１９ｂが該当する。
【００４８】
なお、上記の実施の形態１及び２では、単線の同軸ケーブル５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを挙げて説明したが、これに限定されず、差動のペアケーブルや平衡２線ケーブルを用いてもよい。これらのケーブルも、上記の実施の形態１及び２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  双方向中継器、２  伝送装置、３  伝送装置、５ａ、５ｂ  同軸ケーブル、６ａ、６ｂ  同軸ケーブル、１０ａ、１０ｂ  コネクタ、１１ａ、１１ｂ  等化器、１２ａ、１２ｂ  可変利得増幅器、１３ａ、１３ｂ  オンオフ回路、１４ａ、１４ｂ  バッファ回路、１５ａ、１５ｂ  レベル検出回路、１６ａ、１６ｂ  オンオフ制御回路、１７ａ、１７ｂ  ＲＦチョーク、１７ｃ  電源回路、１８ａ、１８ｂ  フレーム先頭検出回路、１９ａ、１９ｂ  遅延回路、２１  送信端、２２  受信端、２３  直流電圧源、２４、２５  ＲＦチョーク、３１  送信端、３２  受信端。
【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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