JPS6276943A - デイジタル信号の波形整形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル信号の波形を整形してデータ通信の
中継時等に発生する位相歪を矯正するディジタル信号の
波形整形方法に関する。

（従来の技術及びその問題点） データ通信等の通信システムとして、端末数の増加およ
び伝送データ量の増加にともない、高速且つ高信幀性の
ものが要求される。

第１図は平衡形ケーブル又は同軸ケーブル１を用いた従
来のバスシステムであり、ケーブル１に複数のノード２
ａ〜Ｊｎが接続され、各ノード間で通信が行われる。こ
の通信システムはノード数の増加に伴い結合部のインピ
ーダンスの不整合、ノイズ等により伝送品質が低下する
という問題がある。

第２図は第１図の平衡形ケーブル等のケーブル１に代え
てＵ字形光フアイバケーブル３を用いた公知の通信シス
テムであり、符号４ａ乃至４ｃは光挿入器、符号５ａ乃
至５ｃは光分岐器である。

各ノード８ａ乃至８ｃは夫々の送信用光フアイバケーブ
ル６ａ乃至６ｃ、光挿入器４ａ乃至４ｃを介して光信号
を光フアイバケーブル３ａ乃至３ｃに夫々送信し、送信
された光信号は光フアイバケーブル３ｄにより折り返さ
れて光フアイバケーブル３ｅ乃至３ｇに伝送され、ここ
で各光分岐器５ａ乃至５Ｃにより分岐され、光フアイバ
ケーブル７ａ乃至７ｃを介して各ノード８ａ乃至８ｃに
受信される。この通信システムでは光信号が光レベルで
伝送ケーブルに挿入・分岐されるので、この挿入・分岐
時に比較的大きい損失を伴い、一般に数回の挿入・分岐
を繰り返すと光信号レベルが減衰して光・電気変換が困
難になる。従って、この種の通信システムでは減衰した
光信号レベルを増勢するためにノードが数ノード（例え
ば、３ノード）増える毎に中継装置が必要となる。

第３図は光信号レベルを増勢させるために各ステーショ
ンにおいて光信号を光・電気変換した後、これを再び電
気・光変換することにより中継が行われる公知の通信シ
ステムである。図において、各ステーションは上流ステ
ーションから夫々光フアイバケーブル１２ａ、１２ｂ、
１２ｃを介して送られてくる光信号を各光・電気変換器
（０／Ｅ）９ａ、９ｂ、９ｃにより光・電気変換して増
！ｌたｅこれを電気・光変換Ｂ　（Ｅｌｏ）　ｌｏａ、
　Ｊｏｂ、　１０ｃにより再び電気・光変換して下流の
光フアイバケーブル１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに送信する
。又、送信権を得たノード１１ａ　（ｌ　ｔｂ、１１ｃ
）は送信信号を各電気・光変換器１０ａ　（１０ｂ、　
１０ｃ）により電気・光変換して下流の光フアイバケー
ブル１２ｂ（Ｌ２ｃ、１２ｄ）に送信する。一方、光フ
アイバケーブル１２ｄに送出された光信号は再び上流側
ステーションに返送されることになり、各ステーション
の光・電気変換器９ｄ、９ｅは前述と同様に光信号を光
・電気変換した後、再び電気・光変換器１０ｄ、ｌＯｅ
により電気・光変換して上流ステーション側の光ファイ
バ１２ｅ、１２ｆに送信する。各ノードｌｌａ、ｌｌｂ
、ｌｌｃは復路側の光・電気変換器９ｅ、９ｄ、９ｃに
より光電気変換された電気信号が入力すると該電気信号
が自ノードに向けて送信されたものであるか否かを判別
した上でこれを受信する。第３図の通信システムは各ス
テーションにおいて光信号を単に光・電気、電気・光変
換して中継するものであるから中継時に光信号の位相歪
が生じ、この位相歪は中継される度に重畳され、データ
伝送の信頼性に悪影響を与える。従って、所定通信速度
で送信されたディジタル信号の中継時には信号レベルの
増勢のみならず、位相歪の矯正、即ち波形整形が要請さ
れる。

本発明は上述の要請に鑑みなされたもので、光通信の中
継時等に生じるディジタル信号の位相歪を排除してデー
タ伝送等における信転性の向上を図るディジタル信号の
波形整形方法を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、所定通信
速度で送信され、信号列長さが所定値以下に規定された
ディジタル信号を受信して該ディジタル信号の波形を整
形するディジタル信号の波形整形方法において、該ディ
ジタル信号は任意に連続する所定ビット数の信号列内に
少なくとも１つの二値状態の変化を有し、前記所定通信
速度より大きい発生周期を有するサンプリングクロック
信号を発生させ、受信したディジタル信号の二値状態の
変化を検出し、該二値状態の変化を検出した後、所定数
の前記サンプリングクロック信号の発生時をサンプリン
グ時点と定めて前記ディジタル信号の二値状態を検出し
、斯く検出されるディジタル信号の二値状態を順次記憶
し、該記憶の開始時点から所定時間が経過した後に前記
記憶したディジタル信号の二値状態の各々に対応して所
定レベルの信号を所定周期で順次出力することを特徴と
するでディジタル信号の波形整形方法が提供される。

（作用） 受信したディジタル信号の二値状態変化が検出された後
所定数のサンプリングクロック信号が発生する時点は前
記ディジタル信号の１ビット信号幅略中央に位置し、こ
の位置をサンプリング位置に定めるとディジタル信号が
二値状態のいずれの状態にあるかを正確に検出すること
が可能になる。

そして、検出したディジタル信号の二値状態を順次記憶
し、この二値状態の記憶開始時点から所定時間経過後に
所定周期で記憶したディジタル信号の二値状態の各々に
対応して所定レベルの信号を順次出力することにより送
信ビット数が受信ビット数を土建る、所謂アンダーラン
状態が生じることなくディジタル信号を位相歪のない信
号に複合再生できる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第４図は本発明に係る光通信システムの各ステーション
の内部構成を示し、ステーションＡは上流側のステーシ
ョンから下流側のステーションに光信号を伝送する第１
の光ファイバ１３ａ、　１３ｂ及び下流側のステーショ
ンから上流側のステーション光信号を伝送する第２の光
ファイバ１４ａ、　１４ｂにより上流及び下流ステーシ
ョンと結合されている。

ここに、説明を容易にするために、ステーションへの図
示左側に配設されるステーションを上流ステーション、
図示右側に配設されるステーションを下流ステーション
と称する。第１の光ファイバ１３ａはＡＰＤ等で構成さ
れる光・電気変換器（０／Ｅ）１５ａの入力側に接続さ
れ、光・電気変換器１５ａの出力側はクロック抽出回路
１７ａ及びメモリ１８ａの各入力側に夫々電気的に接続
されている。クロック抽出回路１７ａの出力側はメモリ
１８ａの入力側に、メモリ１８ａの出力側はＡＮＤ回路
２１ａの一方の入力端子と、ＯＲ回路。

排他的ＯＲ回路等で構成される合成回路２３の入力側と
に夫々接続されている。ＡＮＤ回路２１ａの出力側はＯ
Ｒ回路２２ａを介して、ＬＥＤ、　ＬＤ等で構成される
電気・光変換器（Ｅｌｏ）１６ａの入力側に接続され、
電気・光変換器１６−ａの出力側は第１の光ファイバ１
３ｂに接続されている。前記メモリ１８ａには送信クロ
ック抽出回路１９ａが接続しており、この送信クロック
生成回路１９ａ及び前記クロック抽出回路１７ａにはク
ロック発生回路２０が接続している。

ステーションＡには接続される図示しない端末は送信デ
ータ出力ボート、送信制御信号出力ボート及び受信デー
タ入力ボートを有し、送信データ出力ポートは前記ＯＲ
回路２２ａを介して電気・光変換器１６ａに、送信制御
信号出力ボートはインバータ２４を介して前記ＡＮＤ回
路２１ａの他方の入力端子に、受信データ入力ボートは
合成回路２３の出力側に夫々接続されている。

上述の光・電気変換器１５ａ、クロック抽出回路１７ａ
、メモリ１８ａ、送信クロック生成回路１９ａ、ＡＮＤ
回路２１ａ、ＯＲ回路２２ａ、及び電気・光変換器１６
ａにより上流ステーションから受信される光信号を等化
増幅して下流ステーションに送信する再生中継回路を構
成するものであり、これと同じように構成され、下流ス
テーションから受信される光信号を等化増幅して上流ス
テーションに送信する再生中継回路が第２の光ファイバ
１４ａ及び１４ｂ間に介装され、この再生中継回路は光
・電気変換器１５ｂ、クロック抽出回路１７ｂ、メモリ
１８ｂ、送信クロック生成回路１９　ｂ、　ＡＮＤ［！
２　ｌ　ｂ、　ＯＲ回路２２ｂ及び電気・光変換器１６
ｂにより構成されている。

そして、メモリ１８ｂの出力側は前記合成回路２３の入
力側に接続され、前記端末の送信データ出力ポートはＯ
Ｒ回路２２ｂを介して電気・光変換器１６ｂに、送信制
御信号出力ボートは前記インバータ２４を介してＡＮＤ
回路２１ｂにも夫々接続されている。

次に、上述のように構成されるステーションへの再生中
継回路の作用を第５図を参照しながら説明する。

先ず、ステーションＡがポーリング等により送信櫓を得
た場合、ステーションＡに前記端末の送信制御信号出力
ボートからの送信制御信号（ハイレベル信号、これをオ
ン信号ともいう）が供給され、この信号はインバータ２
４で反転され、ＡＮＤ回路２１ａ及び２１ｂを閉成遮断
する。そして、送信データ出力ポートからの送信データ
が夫々０Ｒ回路２２ａ、２２ｂを介して電気・光変換器
１６ａ及び１６ｂに供給され、ここで電気・光変換され
、光ファイバ１３ｂを介して下流ステーションに伝送さ
れると共に光ファイバ１４ｂを介して上流ステーション
に伝送される。ここで、各ステーションが送出する送信
データの通信速度は実質的に同一の所定値に設定してあ
り、又、送信される信号は一定ビット数内に必ず一度以
上のハイレベル（オン）、ローレベル（オフ）の変化を
有する信号列となるように構成されている。この信号列
としてスタート・ストップビットを有する調歩同期方式
のもの、１ビツトに割当てられた時間の前半と後半で極
性の変化する符号（例えば、マンチェスタ符号、差動マ
ンチェスタ符号など）を用いるものなどが適用可能であ
る。尚、本発明の説明において、信号の変化の最小時間
をビットと称するものとする。更に、一度に各ステーシ
ョンから送信される信号列の最大ビット数が所定値（例
えば、４０９６ビツト）以下になるように規定されてい
る。

次に、上流ステーションからステーションＡに向けて送
信データが送信されるものとすればステーションＡは光
信号を以下のように再生中継して下流ステーションに伝
送する。

第１の光ファイバ１３ａが上流ステーションからの光信
号を伝送してこれを光・電気変換器１５ａに供給し光信
号を電気信号Ｓ＋（第５図）に変換する。送信ステーシ
ョンにおいて送信された信号Ｓ０（第５図）は光信号と
して光ファイバを伝達する間に減衰するが光・電気変換
器１５ａは公知の方式により減衰した光信号を所定の電
圧レベルを有する電気信号Ｓ１に変換増幅する。しかし
、この光・電気変換Ｈ１５ａでは送信データが電気・光
変換され、更に光・電気変換される度に重畳される位相
歪までこれを矯正して波形整形することが出来ない（第
５図のＳ、及びＳ＋）。

光・電気変換器１５ａにより光・電気変換された信号Ｓ
１はクロック抽出回路１７ａに送られ、クロック抽出回
路１７ａはこの信号Ｓ１とクロック発生回路２０から供
給されるクロックパルス信号ＣＰＩ（第５図）とにより
サンプリングクロックＳ２を発生させる。より具体的に
は、クロック発生回路２０は各ステーションが送信する
送信データの通信速度の所定倍数（例えば８〜６４倍、
第５図の実施例では８倍のものが示しである。尚、この
所定倍数は特に整数である必要はない、）の発生周期を
有するクロックパルス信号ＣＰＩを発生させる。クロッ
ク抽出回路１７ａは信号Ｓ１のオン・オフ状！ＩＭ（二
値状Ｂ）の変化を検出して受信信号Ｓ、の最初のオン・
オフ状態変化を検出したとき（第５図のｔ１時点）、該
検出時直後から発生するクロックパルス信号ＣＰＩの発
生数を計数し、第５番目のＣＰＩ信号が発生したときサ
ンプリングクロック信号Ｓ２を立上がらせる（ｊｘ時点
）。次いで、第８番目のｃｒｔ信号の発生直後に発生す
るＣＰＩ信号を検出したとき、又は、Ｓｌ信号のオン・
オフ状態が再び変化した（ｔｓ時点）直後に発生するＣ
ＰＩ信号を検出したとき、これを再び第１番目のＣＰＩ
信号として該信号の発生と同時に３２信号を立下がるせ
る（ｔａ時点）。

以後同様に、第５番目のクロックパルス信号が検出され
たときＳ２信号をハイレベル（オン）にしくｔｓ　、オ
フ、ｔ７．及びｔ８時点）、第１番目のクロックパルス
信号が検出されたときＳ２信号をローレベル゛（オフ）
にする（　”ｂｒ　　ｔ８＋ＬＩＯ＋　及びｔ、。°時
点）、ここに、第５図のｔ・時点の第１番目のＣＰＩ信
号が検出される直前のＣＰＩ信号は第７番目のＣＰＩ信
号であるが、該第７番目のＣＰＩ信号の発生直後に８１
信号のオン・オフ状態が反転しているので第７番目の次
のＣＰＩ信号は第１番目とされる。又、ｔｏｏ時点で第
１番目のＣＰ１信号を検出した後、第３番目のＣＰＩ信
号の検出直後に３１信号のオン・オフ状態が反転したの
でＣＰＩ信号は再び第１番目から計数し直される（１．
。゛時点）。

このようにして発生させたサンプリングクロツク信号Ｓ
２信号はメモリ１８ａに供給され、メモリ１８ａはＳ２
信号がオフからオンに立上がるタイミングでＳｌ信号の
オン・オフ状態を順次記憶する。サンプリングクロック
信号Ｓ２の立上り間隔に着目すればこの立上がり間隔は
上述の通り必ずしも一定ではないが、この５２信号は受
信信号Ｓ１の前記一定ビノド数（一定時間）内に必ず存
在するオン・オフ状態の変化時点からＳ、信号の略ビッ
ト中央を定めるものであってＳｔ倍信号立上がり時点（
Ｓ＋倍信号ビット中央）をサンプリング時点と定めてＳ
、信号のオン・オフ状態を検出すればこれを正確に検出
することができる。尚、一定時間内に受信信号Ｓ１のオ
ン・オフ状態の変化が検出されない場合にはクロック抽
出回路１７ａはサンプリングクロンク信号Ｓ２の出力を
遮断し、メモリ１８．ａのＳ１信号のオン・オフ状態の
書込みを停止させる。

メモリ１８ａのメモリ部は例えばＦＩＦＯ（先入れ、先
出し）タイプのもので構成してもよく、該メモリ１８ａ
はメモリ部にデータを記憶すると記憶している状態を示
す信号Ｓ３（第５図）を出力してこれを送信クロック生
成回路１９ａに供給する。送信クロック生成回路１９ａ
はメモリ１８ａからのＳ、信号の供給を受けて所定期間
Ｔ（第５図）の経過を待ち、所定期間Ｔが経過した時点
から所定周期で送信クロック信号ＣＰ２を発生させてこ
れをメモリ１８ａに供給する。このＣＰ２信号の所定周
期は前述した各ステーションが送信データを送信する通
信速度と正確に対応するように設定されており、このＣ
Ｐ２信号がメモリ１８ａに印加されるとメモリ１８ａは
ＣＰ２信号の立上がりを検出してＣＰ２信号の立上がり
から次の立上がりまでの所定期間に亘ってメモリ部の記
憶データを順次出力する（第５図の３４信号）。そして
メモリ１８ａはメモリ部に記憶されているデータ数と同
数の読出しが完了すると、出力を停止するように構成さ
れている。上述のようにメモ１月８ａから送出されるＳ
、信号は送信クロック信号ＣＰ２により正確にその通信
速度が規定されており、これにより伝送途中で位相歪の
生じた受信信号Ｓ。

は元の送信信号Ｓ。と同じ位相の信号Ｓイに波形整形さ
れたことになる。

尚、前記所定期間Ｔの経過後にメモリ１８ａからＳ、信
号の送出を開始するのは送信ビット数が受信と、ト数を
上回る、所謂アンダーラン状態を回避するためであって
この所定期間Ｔ及びメモリ１８ａの記憶容量Ｍは以下の
ようにして決定される。

今、上流ステーションの信号送信クロック周波数をＪ、
自ステーションの送信クロック周波数をＫ、一度に送信
される信号の最大ビット数をし、電気・光変換及び光・
電気変換による位相歪、光伝送路内の伝送遅れ等に起因
する累積最大位相歪時間を±Ｄとすると、再生中継時に
送信ビット数が受信ビット数を上廻らないためには次式
（１）の関係が成立する必要がある。

Ｌ／Ｊ−Ｌ／Ｋ＜Ｔ−２Ｄ　　　　・・・・・・（１）
一方、メモリ容量が不足しないためには次式（２）の関
係が成立する必要がある。

Ｌ／Ｊ−（Ｌ−Ｍ）／Ｋ＞Ｔ＋２Ｄ・・・・・・（２）
Ｌ＝４０９６ビツト、Ｊ＝１０’　　±１００ビット／
秒、Ｋ＝１０６±１００ビット／秒、Ｄ−５０ＸＩＯ−
”秒とすれば、式（１）より Ｔ＞９２０ｎｓ＃１０００ｎｓ Ｔ＝１０００ｎｓとすれば、式（２）よりＭ＞１．９２ が夫々得られる。従って、メモリに起因する中継の遅れ
時間は約１ビツト時間、メモリ容量は２ビツトあればよ
いことになる。但し、実際には、更に、受信クロックで
あるサンプリングクロ７り信号Ｓ２と信号Ｓ２により起
動される信号Ｓａをもとに発生させる送信クロック信号
ＣＰ２の位相の差や中継機能を実現するための論理回路
の遅れ時間等を考慮して所定期間Ｔ及びメモリ容量が決
定される。ステーションＡが送信権を有していない場合
にはステーションＡのＡＮＤ回路２１ａはインバータ２
４でハイレベルに反転された送信制御信号を受けて開成
しており、メモリ１８ａからのＳ４信号は開成されたＡ
ＮＤ回路２１ａＳＯＲ回路１６ａを介して電気・光変換
器１６ａに供給され、ここで公知の方式により電気・光
変換して変換した光信号を第１の光ファイバ１３ｂに送
出する。光ファイバ１３ｂに送出された光信号は下流ス
テーションに伝送され、上流ステーションから伝送され
てくる光信号の再生中継を完了する。

光信号が下流ステーションから伝送されてくる場合のス
テーションＡでの再生中継は上述と同様に実行されるの
で説明を省略する。

次に、ステーションＡが受信ステーションである場合、
ステーションＡはメモリ１８ａ及び１８ｂのいずれかか
ら送出される、正しい位相に波形整形されたＳ４信号を
合成回路２３を介して受信ステーションＡに接続された
端末に供給する。

又、上述のように各ステーションから送信される送信デ
ータは下流ステーションには第１の光ファイバ１３ｂ（
１３ａ）を介し、上流ステーションには第２の光ファイ
バ１４ｂ（１４ａ）を介して伝送されるので受信ステー
ションは第２図、又は、第３図に示す従来の通信システ
ムに比べ最短の伝送路を介して送信データを受信するこ
とができ、伝送路における伝送遅れや、中継回数を最小
にすることができ、その分信号の位相歪の発生を少なく
することができる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明のディジタル信号の波形整形
方法に依れば、受信したディジタル信号の所定通信速度
より大きい発生周期を有するサンプリングクロック信号
を発生させ、ディジタル信号の二値状態の変化を検出し
、該二値状態の変化を検出した後所定数のサンプリング
クロック信号の発生時をサンプリング時点と定めて前記
ディジタル信号の二値状態を検出し、斯く検出されるデ
ィジタル信号の二値状態を順次記憶し、該記憶の開始時
点から所定時間の経過後から所定周期で記憶したディジ
タル信号の二値状態の各々に対応して所定レベルの信号
を順次出力するようにしたので光通信の中継時等に生じ
るディジタル信号の位相歪を矯正することができデータ
伝送の信幀性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来のデータ通信システムを示し、
第１図は平衡形ケーブル又は同軸ケーブルを用いたバス
通信システムの構成図、第２図はＵ字形光フアイバケー
ブルを用い、該光フアイバケーブルに光挿入器で光信号
を挿入し、及び光分岐器で分岐するタイプの光バスシス
テムの構成図、第３図は各ステーションにおいて光信号
を光・電気変換した後、これを再び電気・光変換する光
バスシステムの構成図、第４図は本発明方法を実施する
光バスシステムの中継ステーションの内部構成を示す回
路図、第５図は第４図の回路の各部に発生する信号の時
間変化を示すタイミングチャートである。 １３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ−・−光ファイバ、１
５ａ、１５ｂ　−光・電気変換器、１６ｇ、　１６ｂ・
・・電気・光変換器、１７ａ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定通信速度で送信され、信号列長さが所定値以下に規
   定されたディジタル信号を受信して該ディジタル信号の
   波形を整形するディジタル信号の波形整形方法において
   、該ディジタル信号は任意に連続する所定ビット数の信
   号列内に少なくとも１つの二値状態の変化を有し、前記
   所定通信速度より大きい発生周期を有するサンプリング
   クロック信号を発生させ、受信したディジタル信号の二
   値状態の変化を検出し、該二値状態の変化を検出した後
   、所定定数の前記サンプリングクロック信号の発生時を
   サンプリング時点と定めて前記ディジタル信号の二値状
   態を検出し、斯く検出されるディジタル信号の二値状態
   を順次記憶し、該記憶の開始時点から所定時間が経過し
   た後に前記記憶したディジタル信号の二値状態の各々に
   対応して所定レベルの信号を所定周期で順次出力するこ
   とを特徴とするディジタル信号の波形整形方法。