(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路から受信し、または受信した受信信号から抽出して得られる受信基準クロックをもとに、位相同期発振回路の追従機能を利用して前記受信信号を処理するための処理用基準クロックを生成するディジタル伝送の位相監視装置において、
前記受信基準クロックと処理用基準クロックの位相ずれを検出する位相ずれ検出手段と、
前記位相ずれを、異なる値の複数の位相ずれ検出用閾値と比較し、いずれかの位相ずれ検出用閾値を、その位相ずれ検出用閾値について定まっている所定時間連続して超えたときに、前記位相ずれを解消するための強制的な位相合わせ操作を実行する位相合わせ手段と
を備えることを特徴とするディジタル伝送の位相監視装置。
【請求項２】
請求項１のディジタル伝送の位相監視装置において、
前記位相合わせ手段は、前記各位相ずれ検出用閾値にそれぞれ対応した複数の計時用カウンタを備え、前記各計時用カウンタは、前記位相ずれが、自己に対応する位相ずれ検出用閾値を超えた連続時間を計数し、計時した連続時間が、位相ずれ検出用閾値毎に定まっている所定時間に達すると、前記位相ずれを解消するための強制的な位相合わせ操作を指示することを特徴とするディジタル伝送の位相監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル伝送の位相監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置は、通常運用時に各種状態での位相ずれを計算した上で、閾値を設け、閾値を越える位相ずれが発生した場合、異常と判断し強制的に位相合わせを実施する構成であった。
【０００３】
ディジタル伝送の場合、ジッタなどの影響で位相ずれが発生したとしても、その位相ずれが許容範囲内であれば同期状態を維持でき、位相監視装置を搭載している受信装置は受信信号を正常に処理することが可能である。したがって当該閾値を、同期状態を維持することが可能な位相ずれの最大値に合わせて設定しておけば、同期状態が維持できなくなったときに直ちに位相合わせを実行することが可能であると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記位相合わせ自体にも時間がかかるため、その時間を見越した上で前記閾値を、同期状態を維持することが可能な位相ずれの最大値に合わせて設定しておくことは、必ずしも容易ではない。
【０００５】
すなわち、当該位相合わせには受信装置が受信する基準クロックをそのまま利用し、当該基準クロックの位相に前記受信信号を処理するための装置内基準クロックの位相を合わせるため、少なくとも当該基準クロックの１周期程度の時間は位相合わせの効果が当該装置内基準クロックに反映されず、その間の受信信号の処理については保証されない。
【０００６】
したがって、強制的な位相合わせを実行するたびに、通信品質が劣化する可能性が高く、このような位相合わせが頻発すれば、それ自体が通信品質劣化の要因ともなる。
【０００７】
その一方で、この種の受信装置に搭載されることが多い位相同期発振器（ＰＬＯ回路またはＰＬＬ回路）には前記位相ずれを解消する方向に動作する追従機能があるため、ある程度おおきな位相ずれが発生したとしても当該位相同期発振器の追従機能によって、当該位相ずれが解消される可能性もある（ＰＬＬによる位相ずれの解消）。
【０００８】
また、位相ずれの発生原因は、送信装置や伝送路上に存在する伝送装置などの動作状態に起因する外的な要因であることが多いが、このような外的な要因によって発生した位相ずれは外的な要因によって解消される可能性もある（外的要因による位相ずれの解消）。
【０００９】
ＰＬＬによる位相ずれの解消や外的要因による位相ずれの解消が発生した場合、受信装置側で特段の処理を行わなくても自然に（あるいは自動制御によって）同期状態に復帰するから、同期はずれによる通信品質の劣化が観測されたとしても、その劣化は時間的に極めて限定されたものにとどまり、長時間にわたる通信の品質はおおむね良好なものとなる可能性も高い。
【００１０】
しかしながら、上記構成の従来の装置では、前記閾値を一瞬でも越えた場合にはただちに強制的な位相合わせを行うため、前記ＰＬＬによる位相ずれの解消や外的要因による位相ずれの解消による利益を十分に享有することができない。
【００１１】
例えば、位相ずれの状況が短時間のうちに動的に変化するようなケースでは、前記強制的な位相合わせが頻発し、長時間にわたる通信の品質がかえって低下する可能性もある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明では、伝送路から受信し、または受信した受信信号から抽出して得られる受信基準クロックをもとに、位相同期発振回路の追従機能を利用して前記受信信号を処理するための処理用基準クロックを生成するディジタル伝送の位相監視装置において、前記受信基準クロックと処理用基準クロックの位相ずれを検出する位相ずれ検出手段と、前記位相ずれを、異なる値の複数の位相ずれ検出用閾値と比較し、いずれかの位相ずれ検出用閾値を、その位相ずれ検出用閾値について定まっている所定時間連続して超えたときに、前記位相ずれを解消するための強制的な位相合わせ操作を実行する位相合わせ手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかるディジタル伝送の位相監視装置の実施形態について説明する。
【００１４】
（Ａ−１）実施形態の構成
本実施形態の位相監視回路１０の主要部の構成例を図１に示す。当該位相監視回路１０は、例えば光ファイバなどで接続されているネットワーク３０を介して、送信装置（図示せず）と対向する受信装置９に搭載されている。当該受信装置９は、前記送信装置が送信しネットワーク３０から受信した受信信号（ディジタル信号）ＲＳを、受信信号処理回路２１で処理する通信装置である。
【００１５】
すなわち、図１において、当該受信装置９は位相監視回路１０と受信信号処理回路２１とを備えている。
【００１６】
このうち受信信号処理回路２１は、位相監視回路１０が出力する装置内基準クロックＳＦを利用して、受信信号ＲＳを処理する回路である。当該装置内基準クロックＳＦと受信信号ＲＳのあいだに同期はずれが発生すると、通信品質が低下する。
【００１７】
また、位相監視回路１０はその内部に、セレクタ１１と、位相同期発振器（ＰＬＯ回路またはＰＬＬ回路）１２と、カウンタ１３、１６、２０Ａ〜２０Ｎと、前方微分回路１４と、ＡＮＤ１５と、デコーダ１８と、位相差監視回路１９とを備えている。
【００１８】
ここで、セレクタ１１は、制御入力端子１１Ｄで受け取る基準クロック選択信号ＣＬ１に応じて、３つの入力端子１１Ａ〜１１Ｃに供給される基準クロックＥＡ〜ＥＣのなかから１つを選択し、選択した基準クロックを選択基準クロックＳＣとして出力端子１１Ｅから出力する回路である。
【００１９】
当該基準クロックＥＡ〜ＥＣは前記受信信号ＲＳとは独立にネットワーク３０から受信される信号であってもよく、所定の処理を施すことによって前記受信信号ＲＳから抽出される信号であってもよい。いずれにしても基準クロックＥＡ〜ＥＣは、対応する受信信号ＲＳに対して、常時、完全に同期したクロックであり、ＥＡ〜ＥＣ間では周波数が異なる。
【００２０】
なお、ここでは、周波数の異なる基準クロックＥＡ〜ＥＣを３種類としているが、この数は必要に応じて、３より少なくしてもよく、多くしてもよい。
【００２１】
この選択基準クロックＳＣを基準入力端子１２Ａで受け取る位相同期発振器１２は、帰還入力端子１２Ｂで受け取る帰還信号ＦＢの周波数および位相が当該選択基準クロックＳＣに合致するような追随クロックＭＳを自動制御によって生成し、当該追随クロックＭＳを出力端子１２Ｃから出力する回路である。
【００２２】
ＰＬＬである位相同期発振器１２を用いる目的は同期にあり、ネットワーク３０上で発生し得るジッタの影響を受けた選択基準クロックＳＣについて、その平均値に対応したジッタのない追随クロックＭＳを生成する。平均値に対応させるためには、十分な引き込み時間を設定する必要があり、選択基準クロックＳＣの位相ずれが発生した場合でも、追随クロックＭＳは、ただちにその位相ずれに対応するものではない。
【００２３】
例えば、セレクタ１１が選択する基準クロックをＥＡからＥＢに切替え、以降はＥＢの選択を継続する場合などのように、位相ずれが安定的（静的）なものである場合でも、当該選択切替えの時点から、前記引き込み時間が経過した時点ではじめて、追随クロックＭＳが新たな選択基準クロックＳＣである基準クロックＥＢに対応したものとなる。
【００２４】
当該追随クロックＭＳを受け取るカウンタ１３は分周器として機能する回路で、所定の分周比に応じて当該追随クロックＭＳを分周し、分周結果として得られる帰還信号ＦＢを当該位相同期発振器１２の帰還入力端子１２Ｂに供給する。
【００２５】
当該カウンタ１３と前記位相同期発振器１２の連携によって、追随クロックＭＳは、選択基準クロックＳＣに対して位相が合致し、周波数が分周比倍の信号となる。当該分周比は、一例として、４０９６であってよい。この場合、追随クロックＭＳの周波数は選択基準クロックＳＣの周波数の４０９６倍になるので、選択基準クロックＳＣの周波数が、例えば１／８ＫＨｚであるとすると、追随クロックＭＳの周波数は１／３２．７６８ＭＨｚ（すなわち、４０９６回＝１／８ＫＨｚ÷１／３２．７６８ＭＨｚ）となる。
【００２６】
位相同期発振器１２から出力される追随クロックＭＳは、カウンタ１３のほか、前方微分回路１４と、カウンタ１６にも供給され、主として当該位相監視回路１０の内部で利用される。
【００２７】
前記選択基準クロックＳＣと追随クロックＭＳを入力端子１４Ａと１４Ｂで受け取る前方微分回路１４は、追随クロックＭＳを用いて選択基準クロックＳＣに対して前方微分を施し、前方微分結果を前方微分信号ＦＤとして出力端子１４Ｃから出力する回路である。選択基準クロックＳＣが比較的クロックパルス幅の広いデューティー比（パルス占有率）５０％程度の信号であるとすると、当該前方微分によって、例えばデューティー比１％程度のパルス幅の極めて狭い信号に変換される。
【００２８】
当該前方微分信号ＦＤはまた、追随クロックＭＳを用いた前方微分によって得られる信号であるのでその位相は前記追随クロックＭＳにも同期しているが、選択基準クロックＳＣのクロックパルスが存在しない区間には有効な信号（パルス）を出力できないので、選択基準クロックＳＣの位相に即応した位相を持つことになる。
【００２９】
当該前方微分信号ＦＤを一方の入力端子１５Ａで受け取るＡＮＤ１５は、制御入力端子１５Ｃに供給される選択制御信号ＣＬ２に応じて、この一方の入力端子１５Ａを利用するか否かを選択し、利用する場合入力端子１５Ａに供給される信号を、クリア信号ＳＥとして出力端子１５Ｃから出力する回路である。選択制御信号ＣＬ２は、通常動作状態では入力端子１５Ａを利用しない選択となっており、強制位相合わせ状態では入力端子１５Ａを利用する選択となる。
【００３０】
クリア信号ＳＥをカウント値０クリア入力端子１６Ａで受け取るカウンタ１６は、エッジ入力端子１６Ｂに供給される前記追随クロックＭＳのパルス数（図示の例では立ち上がりエッジの数）をカウント（本実施形態ではカウントアップ）し、カウント結果として得られるカウント値ＣＴ１、ＣＴ２を出力端子１６Ｃ、１６Ｄから出力する回路である。
【００３１】
このカウンタ１６のカウント値ＣＴ１は、カウント値０クリア入力端子１６Ａに能動状態（例えばハイレベル）の信号が供給されると０クリアされる。
【００３２】
カウンタ１６の出力端子１６Ｃからの信号は、装置内基準クロックＳＦとして前記受信信号処理回路２１に供給された場合、当該受信信号処理回路２１の内部において、前記装置内基準クロックとして機能する信号である。
【００３３】
一方、カウンタ１６の出力端子１６Ｄに接続されているデコーダ１８は、カウンタ１６からカウント値ＣＴ２を受け取って、前記前方微分信号ＦＤと同一となるようにカウンタ１６Ｂのエッジ入力端子１６Ｂに供給される追随クロックＭＳの４０９６回に１回だけのパルスを送出するように論理を組み帰還信号ＦＥとして出力する。
【００３４】
この機能の実現法はどのようなものであってもよいが、前記前方微分信号ＦＤと同一周波数となるようにしておく必要がある。
【００３５】
前記前方微分信号ＦＤを入力端子１９Ａで受け取り、前記帰還信号ＦＥを入力端子１９Ｂで受け取る位相差監視回路１９は、選択基準クロックＳＣの位相変動に即応した前方微分信号ＦＤと、少なくとも前記引き込み時間程度は選択基準クロックＳＣの位相変動に追随できない帰還信号ＦＥとを比較し、前方微分信号ＦＤと帰還信号ＦＥのあいだの位相差監視情報ＭＦを、出力端子１９Ｃからカウンタ２０Ａ（〜２０Ｎ）に供給する回路である。
【００３６】
位相差監視回路１９による位相差の監視は、常時、リアルタイムに行われており、前記位相同期発振器１２の追従機能や外的要因による位相ずれの解消などによって、位相差に変化があってもすぐに位相差監視情報ＭＦにより、該当するカウンタ（２０Ａ〜２０Ｎ）に出力されている。
【００３７】
ここで、カウンタ２０Ａは閾値１に対応したカウンタであり、位相差監視情報ＭＦがカウンタ２０Ａで持っている情報（閾値１）を超えた場合、カウント（本実施形態では、カウントアップ）を開始し、当該カウント値がカウンタ２０Ａの持っている所定の放置時間Ｔ１のあいだ位相差監視情報ＭＦが前記閾値１を超えた状態を継続したときに、強制位相合わせ（すなわちＡＮＤ１５の入力端子１５ＢによりＡＮＤゲートを開く）を指示する能動状態の出力信号Ｃ１を前記選択制御信号ＣＬ２としてＡＮＤ１５に供給し、前記前方微分信号ＦＤがカウンタ１６のクリア信号ＳＥとなるようにする。
【００３８】
放置時間Ｔ１に達するまえに当該位相差監視情報ＭＦが閾値１以下になった場合、当該カウンタ２０Ａはカウントアップを停止し、カウント値を０クリアする。したがってこの場合には、当然、カウンタ２０Ａによる強制位相合わせは行われない。
【００３９】
カウンタ２０Ｂも基本的に当該カウンタ２０Ａと同様なカウンタであるが、対応する位相差が前記閾値１よりも大きな閾値２に対応した位相差であり、放置時間Ｔ２も前記Ｔ１とは異なる点が相違する。
【００４０】
したがってカウンタ２０Ｂは、位相差監視情報ＭＦにより前記位相差がカウンタ２０Ｂの持っている閾値２を超えたと判定したときに、カウントを開始し、カウント開始から前記放置時間Ｔ２が経過するまでに位相差監視情報ＭＦが閾値２以下になった場合、カウンタ２０Ｂはカウントアップを停止しカウント値を０クリアする。
【００４１】
同様に、カウンタ２０Ｃは基本的に当該カウンタ２０Ａと同様なカウンタであるが、対応する位相差が前記閾値１、２よりも大きな閾値３に対応した位相差であり、放置時間Ｔ３も前記Ｔ１、Ｔ２とは異なる点が相違する。また、カウンタ２０Ｃは、位相差監視情報ＭＦにより前記位相差がカウンタ２０Ｃの持っている閾値３を超えたと判定したときに、カウントを開始し、カウント開始から前記放置時間Ｔ３が経過するまでに位相差監視情報ＭＦが閾値２以下になった場合、カウンタ２０Ｃはカウントアップを停止しカウント値を０クリアする。
【００４２】
さらに、カウンタ２０Ｎは基本的に当該カウンタ２０Ａと同様なカウンタであるが、対応する位相差が前記閾値１，２，３よりも大きな閾値Ｎに対応した位相差であり、放置時間ＴＮも前記Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とは異なる点が相違する。したがってカウンタ２０Ｎのカウントアップは、位相差監視情報ＭＦにより前記位相差が閾値Ｎを超えたと判定したときに、カウントを開始し、カウント開始から前記放置時間ＴＮが経過するまでに位相差監視情報ＭＦが閾値Ｎ以下になった場合、カウンタ２０Ｎはカウントアップを停止しカウント値を０クリアする。
【００４３】
本実施形態では、これらの放置時間Ｔ１〜ＴＮのあいだに、次の式（１）の関係が成立するものとする。
【００４４】
Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞…（＞ＴＮ−１）＞ＴＮ          （１）
すなわち、放置時間Ｔ１はＴ２よりも長く、Ｔ２はＴ３よりも長く、…、ＴＮ−１はＴＮよりも長いものとする。
【００４５】
また、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎはそれぞれ独立して動作する。
【００４６】
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。
【００４７】
（Ａ−２）実施形態の動作
位相監視回路１０の動作を説明するために、図２を使用する。図２の各曲線ＣＡ〜ＣＣは、比較的静的な位相差が位相同期発振器１２の追従機能のみによって収束していく様子を示したものである。
【００４８】
図２において、曲線ＣＣは位相差の程度が比較的小さな通常のジッタなどに相当し、強制位相合わせを行わなくても、位相同期発振器１２の追従機能のみによって十分に対応することが可能なケースである。曲線ＣＣ程度の位相ずれが選択基準クロックＳＣと追従クロックＭＳのあいだに発生した場合（ＳＣ、ＭＳ間のこの位相ずれは、前記受信信号ＲＳと装置内基準クロックＳＦのあいだの位相ずれに対応する）、受信信号ＲＳと装置内基準クロックＳＦのあいだには、同期はずれは発生しないため、高い通信品質を期待できるケースである。
【００４９】
これに対し曲線ＣＢは、位相差の程度がかなり大きくなるが、これも強制位相合わせを行わなくても、位相同期発振器１２の追従機能のみによって対応することが可能なケースである。
【００５０】
また、曲線ＣＡは、位相差の程度が曲線ＣＢよりもさらに大きいケースである。しかしながら時問的に短いため、これも強制位相合わせを行わなくても、位相同期発振器１２の追従機能のみによって対応することが可能なケースである。
【００５１】
但し、曲線ＣＤは、曲線ＣＢに似ているが、閾値２の時間がカウンタ２０Ｂによりカウントオーバーとなってしまい、前記ＡＮＤ１５のゲートをＯＰＥＮし、前記前方微分信号ＦＤがカウンタＢのクリア信号ＳＥとして入力され、強制位相合わせを実施する。
【００５２】
一例として、曲線ＣＣはセレクタ１１が例えば基準クロックＥＡなどの１つの基準クロックを選択基準クロックＳＣとして選択しつづけ、しかもネットワーク３０上で発生するジッタの程度が比較的大きく、その他に位相ずれをもたらす外的な要因が存在しない場合に対応する。
【００５３】
また、曲線ＣＢは、ネットワーク３０上に存在する二重化構成の伝送装置が運用系と予備系を系切替えした場合などに発生し得る。
【００５４】
また、曲線ＣＡはセレクタ１１が基準クロックの選択を切替えた場合などに対応するものである。
【００５５】
さらに、曲線ＣＤは、ネットワーク３０上に存在する二重化構成の伝送装置の運用系と予備系の位相差の状態や、その他いろいろな外部要因により、曲線は変化し強制位相合わせを実施する対象となる場合がある。
【００５６】
以上の曲線ＣＡ〜ＣＣでは、偶然にも強制位相合わせを実施しない事象であり、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎがカウントオーバーすることも無く、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎの出力信号ＣＬ２も変化せず、ＡＮＤ１５は前記前方微分信号ＳＦをクリア信号ＳＥとしてカウンタＢに送出しない状態のままである。
【００５７】
次に、曲線ＣＢと曲線ＣＤの相違について説明すると、Ｔ１Ｘ＜カウンタ２０Ｂのカウント値＜Ｔ１Ｙであった場合、曲線ＣＢについては、ＴＢ１にてカウンタ２０Ａがカウント開始、ＴＢ３にてカウンタ２０Ｂがカウント開始、ＴＢ５にてカウンタ２０Ｂがカウントクリア、ＴＢ６にてカウンタ２０Ａがカウントクリアされており、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎのカウントオーバーは発生せず、信号ＣＬ２に変化は無い、しかし曲線ＣＤについては、ＴＢ２にてカウンタ２０Ａがカウント開始、ＴＢ４にてカウンタ２０Ｂがカウント開始、カウンタ２０Ｂは曲線がＴＢ６に達する前にカウントオーバーとなり、信号ＣＬ２をＡＮＤ１５に向けて送出する。これによりＡＮＤ１５は開放されて、前記前方微分信号ＳＦがクリア信号ＳＥとしてカウンタＢに送出される状態となり、強制位相合わせを実施する。強制位相合わせ後は、位相差監視回路１９からの位相差監視情報ＭＦにより、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎがカウントクリアされることになる。
【００５８】
全ては、前記受信信号処理回路２１の位相の吸収できる能力の限界値に、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎの閾値や保持時間の値を調整し設定しており、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎは同時進行でカウントアップする、カウンタのいずれか１つが強制位相合わせを実行すれば、前記位相差は十分に小さくなって、他のカウンタのカウントアップは、位相差監視回路１９の位相差監視情報ＭＦによって、カウントクリアされることになる。
【００５９】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように本実施形態によれば、位相差曲線（例えばＣＢ）の形状に応じて、できるだけ遅いタイミングで強制位相合わせを実行することで、強制位相合わせの頻度を極限まで低減することが可能である。
【００６０】
したがって、強制位相合わせが実行されることにともなう通信品質の劣化を抑制でき、通信品質を向上することが可能である。
【００６１】
また本実施形態では、カウンタ２０Ａ〜２０Ｎのうち、いずれのカウンタによる強制位相合わせが行われたかを検出することによって、位相差曲線の形状を推定すること等も可能であり、どのような現象が発生していたかを調査するための有力な情報を獲得することもできる。
【００６２】
（Ｂ）他の実施形態
なお、本発明では、上記実施形態におけるカウンタ２０Ａ〜２０Ｎの数はいくつでもかまわない。例えば、１つだけ（カウンタ２０Ａだけ）であっても、本発明の効果は失われない。
【００６３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、強制的な位相合わせ操作を可及的に遅いタイミングで行うことによって、位相同期発振回路の追従機能などをより効率的に活用し、強制的な位相合わせ操作の頻度を低減することができる。
【００６４】
これにより、強制的な位相合わせ操作そのものに付随して必然的に発生する通信品質の劣化を低減することができるので、通信品質を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる位相監視回路の主要部の構成例を示す概略図である。
【図２】実施形態の動作説明図である。
【符号の説明】
９…受信装置、１０…位相監視回路、１１…セレクタ、１２…位相同期発振器、１３、１６、２０Ａ〜２０Ｎ…カウンタ、１４…前方微分回路、１５…ＡＮＤ、１８…デコーダ、１９…位相差監視回路、３０…ネットワーク、ＥＡ〜ＥＣ…基準クロック、ＳＣ…選択基準クロック、ＭＳ…追随クロック、ＳＦ…装置内基準クロック、ＲＳ…受信信号、ＳＥ…クリア信号、ＦＥ…帰還信号。
【図１】
0004341188.tif 000002
【図２】
0004341188.tif 000003