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JP5792125B2 - Frequency synchronization circuit and receiver - Google Patents

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JP5792125B2 JP2012136030A JP2012136030A JP5792125B2 JP 5792125 B2 JP5792125 B2 JP 5792125B2 JP 2012136030 A JP2012136030 A JP 2012136030A JP 2012136030 A JP2012136030 A JP 2012136030A JP 5792125 B2 JP5792125 B2 JP 5792125B2
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

本発明は、タイムスタンプを受信する周波数同期回路及び受信器に関する。   The present invention relates to a frequency synchronization circuit and a receiver that receive a time stamp.

従来のEthernet(登録商標)のネットワークにおいて周波数同期を行う方式として、Phase Locked Loop(PLL)を用いた周波数、及びビット同期方式がある。図8は、データ列に周波数同期及び位相同期を行うPLLのブロック図の一例を表す。位相比較器51では、データ列と分周された内部クロックとの位相比較を行い、内部クロックとの位相誤差を検出して、誤差に比例したパルス幅の誤差信号を出力する。フィルタ52は、誤差に比例したパルス幅の誤差信号を平坦化し、位相誤差の大きさに比例した振幅の制御信号として出力する。Voltage Controlled Oscillator(VCO)53は、入力される制御信号に応じて出力する内部クロックの周波数及び位相を調整する。分周器54は、出力される内部クロックを、位相比較に適切な周波数にまで分周するなどして、周波数の変更を行う。分周器54より出力されたクロックは再度位相比較器51に入力され、位相比較される。これらの一連のループにより内部クロックの周波数、及び位相を入力されるデータ列の周波数及び位相に同期させる。   As a method of performing frequency synchronization in a conventional Ethernet (registered trademark) network, there is a frequency and bit synchronization method using Phase Locked Loop (PLL). FIG. 8 shows an example of a block diagram of a PLL that performs frequency synchronization and phase synchronization on a data string. The phase comparator 51 performs phase comparison between the data string and the divided internal clock, detects a phase error from the internal clock, and outputs an error signal having a pulse width proportional to the error. The filter 52 flattens an error signal having a pulse width proportional to the error and outputs it as a control signal having an amplitude proportional to the magnitude of the phase error. The Voltage Controlled Oscillator (VCO) 53 adjusts the frequency and phase of the internal clock to be output according to the input control signal. The frequency divider 54 changes the frequency by, for example, dividing the output internal clock to a frequency suitable for phase comparison. The clock output from the frequency divider 54 is input again to the phase comparator 51 for phase comparison. By a series of these loops, the frequency and phase of the internal clock are synchronized with the frequency and phase of the input data string.

PLLでは一連のループに常にデータ列の位相が連続に、かつ周波数が一定で入力されていれば、フィードバックが常に安定に動作し、同期を安定して行うことができる。しかしながらデータ列の周波数が一定にも関わらず、位相に不連続が生じる場合には、位相比較器51に入力されるデータ列と分周器54から出力されるクロックの周波数が同期している場合においても、位相比較器51にて位相のずれを検知し、VCO53に位相同期のための電圧の制御が行われるため、位相の変化が生じ、これに伴い周波数のずれが生じてしまうため、周波数の同期精度が劣化するという課題があった。   In the PLL, if the phase of the data string is constantly input to a series of loops and the frequency is constant, the feedback always operates stably and the synchronization can be performed stably. However, when the phase of the data string is constant but the phase is discontinuous, the data string input to the phase comparator 51 and the frequency of the clock output from the frequency divider 54 are synchronized. In this case, the phase comparator 51 detects the phase shift, and the voltage for the phase synchronization is controlled in the VCO 53, so that the phase change occurs and the frequency shift occurs accordingly. There is a problem that the synchronization accuracy of the system deteriorates.

データ列の位相に不連続が生じる例として、例えば次々世代のPONの一つの候補として考えられているWavelength Division Multiplexing(WDM)/Time Division Multiplexing(TDM)−PONがある。   As an example in which discontinuity occurs in the phase of the data string, for example, there is Wavelength Division Multiplexing (WDM) / Time Division Multiplexing (TDM) -PON which is considered as one candidate of the next generation PON.

図9にWDM/TDM−PONの一形態を示す。局舎にある送受信装置にあたるOptical Line Terminal(OLT)92に下り信号の送信器にあたるOptical Service Unit(OSU)95が複数存在し、周回性Arrayed Waveguide Grating(AWG)94を用いて波長ごとに分岐し、お客様装置にあたるOptical Network Unit(ONU)91にデータ信号を伝送する構成である(例えば、参考文献1参照。)。   FIG. 9 shows one form of WDM / TDM-PON. There are a plurality of optical service units (OSUs) 95 corresponding to transmitters of downstream signals in an optical line terminal (OLT) 92 corresponding to a transmission / reception device in a central office, and branching is performed for each wavelength using a circular arrayed waveguide grating (AWG) 94. In this configuration, a data signal is transmitted to an optical network unit (ONU) 91 corresponding to a customer's device (for example, see Reference 1).

OLT92からONU91に向けた信号の伝送(以下下り伝送と呼ぶ)においては送信器にあたるOSU95が複数存在し、それぞれが別の波長でデータ信号をONU91へと伝送する。この際全OSU95を共通のクロックで動作させるなどの運用により、全てのOSU95の動作周波数を同期することができるが、OSU95とONU91間の伝送距離が各OSU95で異なり、また異なる波長で伝送を行うために波長分散の影響もあり、ONU91で受信する各OSU95からのデータ信号の伝搬遅延時間が異なるため、ONU91で受信する各OSU95からのデータ信号の位相は必ずしも一致しない。そのため、OSU95を切り替える場合に、データ列の周波数は一定であるが、位相が不連続となる。そのため、従来のPLLによる周波数同期及びビット同期を行うことができない課題があった。   In transmission of signals from the OLT 92 to the ONU 91 (hereinafter referred to as downlink transmission), there are a plurality of OSUs 95 corresponding to transmitters, each transmitting a data signal to the ONU 91 at a different wavelength. At this time, the operating frequency of all the OSUs 95 can be synchronized by operating all the OSUs 95 with a common clock. For this reason, there is an influence of chromatic dispersion, and the propagation delay time of the data signal from each OSU 95 received by the ONU 91 is different, so that the phase of the data signal from each OSU 95 received by the ONU 91 does not necessarily match. Therefore, when the OSU 95 is switched, the frequency of the data string is constant, but the phase is discontinuous. For this reason, there is a problem that frequency synchronization and bit synchronization cannot be performed by the conventional PLL.

ここではデータ列の位相に不連続が生じる場合に生じる課題を、WDM/TDM−PONの下り伝送を例として述べたが、この課題は複数の送信器と受信器との間でデータ列を伝送する際、送信器の切り替わりに伴い、一般的に起こりうる課題である。   Here, the problem that occurs when there is a discontinuity in the phase of the data stream has been described by taking WDM / TDM-PON downlink transmission as an example, but this problem involves transmitting a data stream between a plurality of transmitters and receivers. This is a problem that can generally occur as the transmitter switches.

周波数同期の別手法の一つとして、例えばPrecision Time Protocol(PTP)といったタイムスタンプを用いて周波数同期を行う手法がある(例えば、参考文献2参照。)。図10にPTPにて周波数同期を行う場合のタイムスタンプのやりとりを示す。   As another method of frequency synchronization, for example, there is a method of performing frequency synchronization using a time stamp such as Precision Time Protocol (PTP) (for example, see Reference 2). FIG. 10 shows exchange of time stamps when frequency synchronization is performed by PTP.

マスターノードは、送信した時点でのマスターノードの時刻T,Tにおいてタイムスタンプを打ち、スレーブノードへとそれぞれのタイムスタンプを送る。スレーブノードは、タイムスタンプT,Tを受け取った時点の時刻にて、スレーブノードにてタイムスタンプT’,T’を打つ。T−Tの差と、T’−T’の差が等しくなるように内部クロックの周波数を調整する。 The master node stamps time stamps at times T 1 and T 2 of the master node at the time of transmission, and sends the respective time stamps to the slave nodes. The slave node stamps the time stamps T 1 ′ and T 2 ′ at the slave node at the time when the time stamps T 1 and T 2 are received. And the difference between T 2 -T 1, the difference between T 2 '-T 1' to adjust the frequency of the internal clock to be equal.

上記の手法は、マスターノードとスレーブノードの間の信号の伝搬遅延時間が常に一定であることを前提とした周波数同期手法であり、マスターノードとスレーブノードの間の遅延時間に変化が生じる場合には、スレーブノードにおいてタイムスタンプを受信する時点の時刻にゆらぎが生じる。   The above method is a frequency synchronization method that assumes that the propagation delay time of the signal between the master node and the slave node is always constant, and when the delay time between the master node and the slave node changes. In the slave node fluctuates at the time when the time stamp is received.

マスターノードにあたる送信器がスレーブノードにあたる受信器との間に複数接続され、送信器の切り替わりが生じる場合には、前述のごとく、送信器ごとに受信器との信号伝播遅延時間が異なる可能性があり、それによって上記周波数同期手法において、同期精度に誤差が生じる可能性がある。   When multiple transmitters corresponding to the master node are connected to the receiver corresponding to the slave node and the transmitter is switched, the signal propagation delay time with the receiver may be different for each transmitter as described above. There is a possibility that an error occurs in the synchronization accuracy in the frequency synchronization method.

他方、位相の不連続なデータ列に対して、0,1の識別のためのビット同期を行う手法として、従来PONの上りデータ列に対して位相同期を行うために用いられてきた、Clock Recovery(CR)手法が既にあり、一例としてGated Oscillatorがある。   On the other hand, as a technique for performing bit synchronization for identifying 0 and 1 with respect to a data sequence having a discontinuous phase, Clock Recovery, which has been used to perform phase synchronization with an upstream data sequence of a PON, has been used. There is already a (CR) method, for example, Gated Oscillator.

図11にGated Oscillatorの回路ブロック図の一例を示す。NAND回路では、Dataとデータタイムスロット幅Tの1/2の位相をずらしたDataの間でNANDをとり、入力されるデータ信号の立ち上がり或いは立下りエッジを検出する。このエッジをリングオシレータに入力することで、データの立ち上がり或いは立下りエッジと位相同期したクロックを生成することができる。   FIG. 11 shows an example of a circuit block diagram of the Gate Oscillator. In the NAND circuit, NAND is taken between Data and Data shifted in phase by 1/2 of the data time slot width T, and the rising or falling edge of the input data signal is detected. By inputting this edge to the ring oscillator, a clock that is phase-synchronized with the rising edge or falling edge of data can be generated.

Jun−ichi Kani, “Enabling Technologies for Future Scalable and Flexible WDM−PON and WDM/TDM−PON Systems”, IEEE Journal of Selected Topics in quantum electronics, vol. 16, no. 5, 2010.Jun-ichi Kani, “Enabling Technologies for Future Scalable and Flexible WDM-PON and WDM / TDM-PON Systems”, IEEE Journal of Selected. 16, no. 5, 2010. IEEE Instrumentation and Measurement Society, “IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems” , IEEE Std 1588−2008, 2008.IEEE Instrumentation and Measurement Society, “IEEE Standard for a Precise Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control E200.

CR手法を用いて、位相が不連続なデータ列に対してビット同期を行うことで、タイムスタンプの値を読み出す手法と、データ列の位相が不連続な場合において、タイムスタンプを用いて周波数同期を行う手法は存在するが、受信器に対して送信器が複数接続され、送信器の切り替わりが生じる場合には、いずれの手法を用いても送信器ごとに受信器との遅延時間が異なる可能性があり、それによって上記のタイムスタンプを用いた周波数同期手法において同期精度に誤差が生じる可能性があり、課題となっていた。   Using the CR method, bit synchronization is performed on a data sequence with a discontinuous phase to read the time stamp value, and when the phase of the data sequence is discontinuous, frequency synchronization is performed using the time stamp. There is a method to perform, but if multiple transmitters are connected to the receiver and the transmitter is switched, the delay time with the receiver may be different for each transmitter regardless of which method is used. As a result, there is a possibility that an error occurs in the synchronization accuracy in the frequency synchronization method using the time stamp described above, which has been a problem.

本願発明の周波数同期回路は、外部装置である送信器と接続された受信器が有する周波数同期回路であって、1つ以上の送信器から送信されたデータ信号を識別するためのビット同期機能と、前記送信器から送信されたタイムスタンプの値の読み出し機能と、各タイムスタンプの値及び各タイムスタンプの受信時刻を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出する機能と、検出した周波数差をもとに、前記内部クロックの周波数を前記送信器の周波数に同期させる周波数機能と、を有する。 The frequency synchronization circuit of the present invention is a frequency synchronization circuit included in a receiver connected to a transmitter which is an external device, and a bit synchronization function for identifying a data signal transmitted from one or more transmitters. A function of reading a value of a time stamp transmitted from the transmitter, and a function of detecting a frequency difference between the clock of the transmitter and an internal clock using the value of each time stamp and the reception time of each time stamp; And a frequency function for synchronizing the frequency of the internal clock with the frequency of the transmitter based on the detected frequency difference.

本願発明の周波数同期回路では、タイムスタンプの送信元の判別機能をさらに有し、前記周波数差を検出する機能において、同じ送信器から出力された複数のタイムスタンプに対して、タイムスタンプの値の時間差及び各タイムスタンプの受信時刻の時間差を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出してもよい。   The frequency synchronization circuit of the present invention further has a time stamp transmission source discriminating function, and in the function of detecting the frequency difference, a time stamp value of a plurality of time stamps output from the same transmitter is set. The frequency difference between the transmitter clock and the internal clock may be detected using the time difference and the time difference between the reception times of the time stamps.

本願発明の周波数同期回路では、タイムスタンプの送信元の判別機能をさらに有し、前記周波数差を検出する機能において、異なる送信器から出力された複数のタイムスタンプに対して、タイムスタンプの値の時間差に送信器の差異による伝搬遅延の差を補正し、補正後の時間差及び各タイムスタンプの受信時刻の時間差を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出してもよい。   The frequency synchronization circuit of the present invention further has a time stamp transmission source discriminating function, and in the function of detecting the frequency difference, a time stamp value is calculated for a plurality of time stamps output from different transmitters. The difference in propagation delay due to the difference in the transmitter may be corrected to the time difference, and the frequency difference between the clock of the transmitter and the internal clock may be detected using the corrected time difference and the time difference between the reception times of each time stamp. .

本願発明の周波数同期回路では、前記ビット同期機能は、前記周波数同期機能によって送信器と同期された内部クロックに周波数同期していてもよい。   In the frequency synchronization circuit of the present invention, the bit synchronization function may be frequency-synchronized with an internal clock synchronized with a transmitter by the frequency synchronization function.

本願発明の周波数同期回路では、前記周波数同期機能によって送信器と同期された内部クロックを所望の周波数にまで逓倍して前記外装置に出力してもよい。 The frequency synchronization circuit of the present invention may output an internal clock that is synchronized with the transmitter by the frequency synchronization function by multiplying to the desired frequency to the outer part device.

本願発明の周波数同期回路では、前記周波数差を検出する機能において、所定間隔で送られてくる複数のタイムスタンプの各々の時間差から継続的に周波数差を検出し、周波数ずれを監視してもよい。   In the frequency synchronization circuit of the present invention, in the function of detecting the frequency difference, the frequency difference may be continuously detected from the time difference of each of a plurality of time stamps sent at a predetermined interval, and the frequency deviation may be monitored. .

本願発明の周波数同期回路では、前記周波数差を検出する機能において、周波数ずれを検知した場合に内部クロックの周波数を制御し、同期しなおしてもよい。   In the frequency synchronization circuit of the present invention, in the function of detecting the frequency difference, the frequency of the internal clock may be controlled and synchronized again when a frequency shift is detected.

本願発明の受信器は、外部装置である送信器と接続された受信器であって、受信したデータ信号又はタイムスタンプに対して位相同期を行う位相同期部と、受信したタイムスタンプの送信元を判別する送信元判定部と、送信器から送信された2つのタイムスタンプの時間差を送信器のクロックと受信クロックで測定し、その結果から送信器と受信器の間のクロックの周波数差を検出する周波数差検出部と、受信器のクロックの周波数を制御する周波数同期部と、を有する。 The receiver of the present invention is a receiver connected to a transmitter that is an external device, and a phase synchronization unit that performs phase synchronization with a received data signal or time stamp, and a transmission source of the received time stamp. Measure the time difference between the sender determination unit to discriminate and the two time stamps transmitted from the transmitter with the clock of the transmitter and the reception clock, and detect the frequency difference of the clock between the transmitter and the receiver from the result A frequency difference detection unit; and a frequency synchronization unit that controls a frequency of a clock of the receiver.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。   The above inventions can be combined as much as possible.

本発明によれば、複数の送信器と受信器とが接続されているシステムにおいて、送信器の切り替わりにおいて、データ信号の遅延時間に変動が生じた場合においても、周波数同期を行うことができる。   According to the present invention, in a system in which a plurality of transmitters and receivers are connected, frequency synchronization can be performed even when fluctuations occur in the delay time of a data signal when switching between transmitters.

受信器の構成図の一例を示す。An example of a block diagram of a receiver is shown. DDSの構成図の一例を示す。An example of a block diagram of DDS is shown. 実施形態1に係る周波数同期方法の一例である。2 is an example of a frequency synchronization method according to the first embodiment. 実施形態2に係る周波数同期方法の第1例である。6 is a first example of a frequency synchronization method according to the second embodiment. 実施形態2に係る周波数同期方法の第2例である。It is a 2nd example of the frequency synchronization method which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態3に係る周波数同期方法の第1例である。It is a 1st example of the frequency synchronization method which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施形態3に係る周波数同期方法の第2例である。It is a 2nd example of the frequency synchronization method which concerns on Embodiment 3. FIG. PLLのブロック図の一例を示す。An example of the block diagram of PLL is shown. WDM/TDM−PONの一形態を示す。One form of WDM / TDM-PON is shown. PTPにおける周波数同期に必要なタイムスタンプのやりとりを示す。Time stamp exchange necessary for frequency synchronization in PTP is shown. Gated Oscillatorのブロック図の一例を示す。An example of the block diagram of Gated Oscillator is shown.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本発明に係る周波数同期回路は、N個(Nは自然数)の送信器と受信器の接続において、受信器にてデータ信号或いはタイムスタンプの0,1を識別するために、データ信号に対してビット同期を、データ信号、タイムスタンプが入力されるごとに行い、これによりデータ信号、タイムスタンプの受信を行う。その上で、送信器から送信されたタイムスタンプの値を読み出し、タイムスタンプの送信元を受信器にて判別する。送信器から送信された複数のタイムスタンプの時間差を測定し、その結果から送信器と受信器の間のクロックの周波数差を検出し、周波数同期を行う。   In the frequency synchronization circuit according to the present invention, in the connection of N (N is a natural number) transmitters and receivers, in order to identify data signals or time stamps 0 and 1 at the receiver, Bit synchronization is performed every time a data signal and a time stamp are input, thereby receiving the data signal and the time stamp. After that, the value of the time stamp transmitted from the transmitter is read, and the transmission source of the time stamp is determined by the receiver. The time difference between a plurality of time stamps transmitted from the transmitter is measured, and the frequency difference of the clock between the transmitter and the receiver is detected from the result, and frequency synchronization is performed.

ここでタイムスタンプの送信元が2つ以上存在する場合には、同じ送信元の複数のタイムスタンプに対して時刻差を測定し、その結果から送信器と受信器の間のクロックの周波数差を測定する方法、或いはあらかじめ各送信器と受信器の間の遅延時間を測定しておき、異なる送信元の複数のタイムスタンプに対して時刻差を測定する際、遅延時間の補正を行うことで、送信器と受信器の間のクロックの周波数差を測定する方法を用いてもよい。   Here, when there are two or more time stamp transmission sources, the time difference is measured for a plurality of time stamps of the same transmission source, and the clock frequency difference between the transmitter and the receiver is calculated from the result. By measuring the delay time between each transmitter and receiver in advance, or by measuring the time difference for multiple time stamps of different transmission sources, by correcting the delay time, A method of measuring the frequency difference of the clock between the transmitter and the receiver may be used.

図1は本発明を実施するための受信器の回路ブロック図の一例である。
本実施形態に係る受信器10は、DEC11及び位相同期部22を備える。DEC11及び位相同期部22は、送信器(不図示)から送信されたデータ信号を識別するためのビット同期機能として機能する。送信器(不図示)から伝送されたデータ及びタイムスタンプは、位相同期部22へと入力される。位相同期部22は、受信したデータ信号又はタイムスタンプに対して位相同期を行う。位相同期部22は例えばGated Oscillatorを用いることができる。
FIG. 1 is an example of a circuit block diagram of a receiver for carrying out the present invention.
The receiver 10 according to this embodiment includes a DEC 11 and a phase synchronization unit 22. The DEC 11 and the phase synchronization unit 22 function as a bit synchronization function for identifying a data signal transmitted from a transmitter (not shown). Data and a time stamp transmitted from a transmitter (not shown) are input to the phase synchronization unit 22. The phase synchronization unit 22 performs phase synchronization on the received data signal or time stamp. As the phase synchronization unit 22, for example, a gated oscillator can be used.

ここで位相同期部22はデータ列或いはタイムスタンプの位相の不連続が生じた場合に、ある程度の時間経過したのちに、位相の同期を行う。この位相同期にかかる時間は数百ns程度であることが望ましい。位相同期したクロックを用いて、D−Flip Flopから構成されるDecoder(DEC)11においてデータ列或いはタイムスタンプの0,1の識別を行い、受信が開始される。   Here, the phase synchronization unit 22 performs phase synchronization after a certain amount of time has elapsed when a phase discontinuity occurs in the data string or time stamp. The time required for this phase synchronization is preferably about several hundred ns. Using a phase-synchronized clock, a decoder (DEC) 11 composed of a D-Flip Flop identifies 0 or 1 of a data string or time stamp, and reception is started.

本実施形態に係る受信器10は、データ列を受信するために、一般インターフェース12及びデータ読み取り部13を備える。データ列は一般インターフェース12を介してデータ読み取り部13に入力される。データ読み取り部13は、データ列を読み取り、受信器10の外部へ出力する。   The receiver 10 according to the present embodiment includes a general interface 12 and a data reading unit 13 in order to receive a data string. The data string is input to the data reading unit 13 via the general interface 12. The data reading unit 13 reads the data string and outputs it to the outside of the receiver 10.

本実施形態に係る受信器10は、タイムスタンプインターフェース14と、タイムスタンプ生成部15と、タイムスタンプ読み取り部16と、周波数差検出部17と、DDS18と、を備える。タイムスタンプインターフェース14及びタイムスタンプ読み取り部16は、送信器から送信されたタイムスタンプの値の読み出し機能として機能する。タイムスタンプ生成部15、タイムスタンプ読み取り部16及び周波数差検出部17は、周波数差を検出する機能として機能する。DDS18は、内部クロック20の周波数を送信器の周波数に同期させる周波数同期機能として機能する。   The receiver 10 according to the present embodiment includes a time stamp interface 14, a time stamp generation unit 15, a time stamp reading unit 16, a frequency difference detection unit 17, and a DDS 18. The time stamp interface 14 and the time stamp reading unit 16 function as a function for reading the value of the time stamp transmitted from the transmitter. The time stamp generation unit 15, the time stamp reading unit 16, and the frequency difference detection unit 17 function as a function of detecting a frequency difference. The DDS 18 functions as a frequency synchronization function that synchronizes the frequency of the internal clock 20 with the frequency of the transmitter.

受信器10は、送信器よりタイムスタンプを2つ受信し、タイムスタンプインターフェース14を通じて、それらのタイムスタンプ値をタイムスタンプ読み取り部16にて読み取る。同時に、タイムスタンプ生成部15がタイムスタンプを受信した時点においてタイムスタンプを生成し、タイムスタンプ読み取り部16がタイムスタンプ生成部15の生成したタイムスタンプの読み取りを行う。タイムスタンプ読み取り部16は、タイムスタンプの送信元を判別し、送信元とタイムスタンプの値の組を周波数差検出部17へ出力する。   The receiver 10 receives two time stamps from the transmitter, and reads the time stamp values by the time stamp reading unit 16 through the time stamp interface 14. At the same time, the time stamp generation unit 15 generates a time stamp when the time stamp is received, and the time stamp reading unit 16 reads the time stamp generated by the time stamp generation unit 15. The time stamp reading unit 16 determines the transmission source of the time stamp and outputs a set of the transmission source and the time stamp value to the frequency difference detection unit 17.

周波数差検出部17は、送信器より送られた2つのタイムスタンプの差と、タイムスタンプ生成部15の生成した2つのタイムスタンプの差を算出し、これらの差の差を算出することで、周波数のずれを検出する。   The frequency difference detection unit 17 calculates the difference between the two time stamps sent from the transmitter and the difference between the two time stamps generated by the time stamp generation unit 15, and calculates the difference between these differences, Detect frequency shift.

周波数差検出部17で検出された周波数のずれ値を用いて、Digital Direct Synthesizer(DDS)18を制御し、DDS18の出力周波数を送信器のクロックの周波数に同期させる。ここでDDS18は図2のような構成であり、周波数差検出部17から出力周波数を制御するためのデジタル信号を入力することで、分周器19,21,23への出力周波数をデジタル的に制御可能である。   The digital direct synthesizer (DDS) 18 is controlled using the frequency shift value detected by the frequency difference detection unit 17, and the output frequency of the DDS 18 is synchronized with the frequency of the clock of the transmitter. Here, the DDS 18 has a configuration as shown in FIG. 2, and by inputting a digital signal for controlling the output frequency from the frequency difference detection unit 17, the output frequency to the frequency dividers 19, 21, and 23 is digitally changed. It can be controlled.

DDS18は、例えば、加算器31と、位相レジスタ32と、正弦波テーブル33と、D/A変換器34と、LPF35を備える。加算器31は、位相レジスタ32からの位相値に、周波数差検出部17の検出結果を加算する。位相レジスタ32は、加算器31からの出力信号を累積する。正弦波テーブル33は、位相レジスタ32からの出力信号に応じた正弦波を出力する。D/A変換器34は、正弦波テーブル33からの正弦波をアナログ信号に変換する。LPF35は、D/A変換器34からの出力信号を平坦化する。   The DDS 18 includes, for example, an adder 31, a phase register 32, a sine wave table 33, a D / A converter 34, and an LPF 35. The adder 31 adds the detection result of the frequency difference detection unit 17 to the phase value from the phase register 32. The phase register 32 accumulates the output signal from the adder 31. The sine wave table 33 outputs a sine wave corresponding to the output signal from the phase register 32. The D / A converter 34 converts the sine wave from the sine wave table 33 into an analog signal. The LPF 35 flattens the output signal from the D / A converter 34.

DDS18の出力は、受信器10においてタイムスタンプを生成するために必要となるカウンタ24の基準クロックとして用いることができる。また同時に位相同期部22へと入力することで、位相同期部22にて出力するクロックの周波数をデータ列に同期することができる。またDDS18の出力クロックを外部に出力してもよい。DDS18をそれぞれのブロックにおいて基準クロックとして用いる場合に、DDS18の周波数がそのブロックの基準クロックとして望まれる周波数と異なる場合には、分周器19、21、23を用いて周波数を調整して入力することができる。   The output of the DDS 18 can be used as a reference clock for the counter 24 required for generating a time stamp in the receiver 10. At the same time, by inputting to the phase synchronization unit 22, the frequency of the clock output from the phase synchronization unit 22 can be synchronized with the data string. Further, the output clock of the DDS 18 may be output to the outside. When the DDS 18 is used as a reference clock in each block, if the frequency of the DDS 18 is different from the frequency desired as the reference clock of the block, the frequency is adjusted and input using the frequency dividers 19, 21, and 23. be able to.

(実施形態1)
図3は、本実施形態に係る周波数同期方法の一例である。以降タイムスタンプをTSと表記する。
本実施形態においては、まずデータ列またはTSに対して、位相同期部22が位相同期を行う。その後位相の不連続が生じた場合、位相同期部22が逐次位相の同期を行う(S101)。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is an example of a frequency synchronization method according to the present embodiment. Hereinafter, the time stamp is denoted as TS.
In the present embodiment, the phase synchronization unit 22 first performs phase synchronization on the data string or TS. Thereafter, when phase discontinuity occurs, the phase synchronization unit 22 sequentially synchronizes the phases (S101).

その後TSを受信するまで待機し(S102)、TSを受信したのち(S103)、タイムスタンプ読み取り部16がTSの値及びTSの送信元の読み取りを行う(S104)。この後、TSを受け取った時点での受信器におけるTS値をタイムスタンプ読み取り部16が読み取る(S105)。   Thereafter, the process waits until a TS is received (S102). After receiving the TS (S103), the time stamp reading unit 16 reads the TS value and the TS transmission source (S104). Thereafter, the time stamp reading unit 16 reads the TS value in the receiver at the time of receiving the TS (S105).

その後TSを過去1回以上受信したかタイムスタンプ読み取り部16が判定を行い(S106)、受信していれば、過去最近2回受信したTS値の差と上記2つのTSを受信した際の受信器におけるTS値の差から周波数差の検出を周波数差検出部17が行う(S107)。その後得られた周波数差から、DDS18が周波数同期を行う(S108)。   Thereafter, the time stamp reading unit 16 determines whether or not the TS has been received at least once in the past (S106), and if received, the difference between the TS values received the last two times in the past and the reception when the two TSs are received. The frequency difference detection unit 17 detects the frequency difference from the difference between the TS values in the device (S107). Thereafter, the DDS 18 performs frequency synchronization from the obtained frequency difference (S108).

(実施形態2)
図4及び図5は、本実施形態による周波数同期方法の第1例及び第2例である。
これらの方式においては先の実施形態1との違い、複数の送信器からのTSを想定し動作する。
異なる送信器から入力されたTSは、送受信器の間の伝搬遅延の異なりにより、図3のように単純に差を算出するのみでは、正確な周波数誤差を検出できない。
(Embodiment 2)
4 and 5 are a first example and a second example of the frequency synchronization method according to the present embodiment.
These systems operate assuming TSs from a plurality of transmitters, unlike the first embodiment.
TSs input from different transmitters cannot detect an accurate frequency error simply by calculating a difference as shown in FIG. 3 due to a difference in propagation delay between the transmitter and the receiver.

そこで、図4に示す本実施形態による周波数同期方法の第1例では、前述のステップS106に代えて同じ送信元のTSを過去に受信したか否かをタイムスタンプ読み取り部16が判定し(S206)、同じ送信元のTSを受信している場合には、同じ送信元のTS2つをもとに周波数の同期を行う。同じ送信元のTSであれば、伝搬遅延の変化が生じないため、正確な周波数誤差の検出が可能である。   Therefore, in the first example of the frequency synchronization method according to the present embodiment shown in FIG. 4, the time stamp reading unit 16 determines whether or not the TS of the same transmission source has been received in the past instead of the above-described step S106 (S206). ) If the same transmission source TS is received, frequency synchronization is performed based on two TSs of the same transmission source. Since the same transmission source TS does not cause a change in propagation delay, an accurate frequency error can be detected.

図5に示す本実施形態による周波数同期方法の第2例では、前述のステップS107に代えて過去最近2回受信したTS値と上記2つのTSを受信した際の受信器におけるTS値をもとに、送信器の違いによる伝播遅延の差の補正を行うことで周波数差検出を行う(S307)。異なる送信元のTS2つをもとに周波数同期を行うが、あらかじめ送受信器の間の伝搬遅延を測定しておき、その伝搬遅延の差を補正することで、周波数差の検出を正確に行う。   In the second example of the frequency synchronization method according to the present embodiment shown in FIG. 5, instead of the above-described step S107, based on the TS value received twice in the past and the TS value at the receiver when the two TSs are received. Furthermore, frequency difference detection is performed by correcting the difference in propagation delay due to the difference in transmitter (S307). Frequency synchronization is performed based on two TSs of different transmission sources, but the propagation delay between transmitters and receivers is measured in advance, and the difference in propagation delay is corrected to accurately detect the frequency difference.

(実施形態3)
図6及び図7は、本実施形態による周波数同期方法の第1例及び第2例である。
これらの方式においては、周波数の誤差検出及び同期を1回で終わらせず、継続的に行うことがこれまでの例と異なる。これによって長期安定した周波数誤差検出、同期を行うことができる。
(Embodiment 3)
6 and 7 are a first example and a second example of the frequency synchronization method according to the present embodiment.
In these methods, frequency error detection and synchronization are not completed once, but are continuously performed, which is different from the previous examples. Thereby, stable frequency error detection and synchronization can be performed for a long time.

例えば、図6に示す本実施形態による周波数同期方法の第1例では、ステップS107の実行後にステップS102へ移行し、ステップS102からステップS107を繰り返す。   For example, in the first example of the frequency synchronization method according to the present embodiment illustrated in FIG. 6, the process proceeds to step S <b> 102 after executing step S <b> 107, and steps S <b> 102 to S <b> 107 are repeated.

例えば、図7に示す本実施形態による周波数同期方法の第2例では、ステップS108の実行後にステップS102へ移行し、ステップS102からステップS108を繰り返す。   For example, in the second example of the frequency synchronization method according to the present embodiment illustrated in FIG. 7, the process proceeds to step S <b> 102 after executing step S <b> 108, and steps S <b> 102 to S <b> 108 are repeated.

以上のような方式及び装置を用いることで、受信器に対して送信器が複数接続され、送信器の切り替わりが生じる場合には、送信器ごとに受信器との遅延時間が異なる可能性があり、それによって上記のタイムスタンプを用いた周波数同期手法において、同期精度に誤差が生じる可能性がある場合においても、周波数同期を達成することができる。   When multiple transmitters are connected to the receiver and the transmitter is switched by using the above-described method and apparatus, the delay time with the receiver may be different for each transmitter. Thus, in the frequency synchronization method using the time stamp described above, frequency synchronization can be achieved even when there is a possibility that an error occurs in the synchronization accuracy.

本発明は情報通信産業に適用することができる。   The present invention can be applied to the information communication industry.

10:受信器
11:DEC
12:一般インターフェース
13:データ読み取り部
14:タイムスタンプインターフェース
15:タイムスタンプ生成部
16:タイムスタンプ読み取り部
17:周波数差検出部
18:DDS
19、21、23:分周器
20:内部クロック
22:位相同期部
24:カウンタ
31:加算器
32:位相レジスタ
33:正弦波テーブル
34:D/A変換器
35:LPF
51:位相比較器
52:フィルタ
53:VCO
54:分周器
91:ONU
92:OLT
93:スプリッタ
94:周回性AWG
95:OSU
10: Receiver 11: DEC
12: General interface 13: Data reading unit 14: Time stamp interface 15: Time stamp generation unit 16: Time stamp reading unit 17: Frequency difference detection unit 18: DDS
19, 21, 23: Frequency divider 20: Internal clock 22: Phase synchronization unit 24: Counter 31: Adder 32: Phase register 33: Sine wave table 34: D / A converter 35: LPF
51: Phase comparator 52: Filter 53: VCO
54: Divider 91: ONU
92: OLT
93: Splitter 94: Circulating AWG
95: OSU

Claims (7)

外部装置である送信器と接続された受信器が有する周波数同期回路であって、
1つ以上の送信器から送信されたデータ信号を識別するためのビット同期機能と、
前記送信器から送信されたタイムスタンプの値の読み出し機能と、
各タイムスタンプの値及び各タイムスタンプの受信時刻を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出する機能と、
検出した周波数差をもとに、前記内部クロックの周波数を前記送信器の周波数に同期させる周波数同期機能と、
前記周波数差を検出する機能において、異なる送信器から出力された複数のタイムスタンプに対して、タイムスタンプの値の時間差に送信器の差異による伝搬遅延の差を補正し、補正後の時間差及び各タイムスタンプの受信時刻の時間差を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出するタイムスタンプの送信元の判別機能と、
を有する周波数同期回路。
A frequency synchronization circuit included in a receiver connected to a transmitter which is an external device,
A bit synchronization function for identifying data signals transmitted from one or more transmitters;
A function for reading a value of a time stamp transmitted from the transmitter;
A function of detecting a frequency difference between the clock of the transmitter and an internal clock using the value of each time stamp and the reception time of each time stamp;
Based on the detected frequency difference, a frequency synchronization function for synchronizing the frequency of the internal clock to the frequency of the transmitter;
In the function of detecting the frequency difference, for a plurality of time stamps output from different transmitters, the difference in propagation delay due to the difference in the transmitter is corrected to the time difference between the time stamp values. A time stamp transmission source discriminating function for detecting a frequency difference between the clock of the transmitter and an internal clock by using a time difference in reception time of the time stamp;
A frequency synchronization circuit.
タイムスタンプの送信元の判別機能をさらに有し、
前記周波数差を検出する機能において、同じ送信器から出力された複数のタイムスタンプに対して、タイムスタンプの値の時間差及び各タイムスタンプの受信時刻の時間差を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出することを特徴とする請求項1に記載の周波数同期回路。
It further has a function to determine the sender of the time stamp,
In the function of detecting the frequency difference, for a plurality of time stamps output from the same transmitter, using the time difference between the time stamp values and the time difference between the reception times of the time stamps, the clock of the transmitter and the internal time The frequency synchronization circuit according to claim 1, wherein a frequency difference with a clock is detected.
前記ビット同期機能は、前記周波数同期機能によって送信器と同期された内部クロックに周波数同期していることを特徴とする請求項1又は2に記載の周波数同期回路。 The bit synchronization function, frequency synchronization circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency synchronization with the internal clock that is synchronized with the transmitter by the frequency synchronization function. 前記周波数同期機能によって送信器と同期された内部クロックを所望の周波数にまで逓倍して前記外装置に出力することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の周波数同期回路。 Frequency synchronization circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output to the outer section apparatus by multiplying to the desired frequency internal clock that is synchronized with the transmitter by the frequency synchronization function. 前記周波数差を検出する機能において、
所定間隔で送られてくる複数のタイムスタンプの各々の時間差から継続的に周波数差を検出し、周波数ずれを監視することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の周波数同期回路。
In the function of detecting the frequency difference,
Detecting continuously a frequency difference from the time difference of each of the plurality of time stamps transmitted at predetermined intervals, the frequency synchronization circuit according to any one of claims 1 4, characterized by monitoring the frequency shift.
前記周波数差を検出する機能において、
周波数ずれを検知した場合に内部クロックの周波数を制御し、同期しなおすことを特徴とする請求項に記載の周波数同期回路。
In the function of detecting the frequency difference,
6. The frequency synchronization circuit according to claim 5 , wherein when a frequency shift is detected, the frequency of the internal clock is controlled and re-synchronized.
外部装置である送信器と接続された受信器であって、
受信したデータ信号又はタイムスタンプに対して位相同期を行う位相同期部と、
受信したタイムスタンプの送信元を判別する送信元判定部と、
送信器から送信された2つのタイムスタンプの時間差を送信器のクロックと受信クロックで測定し、その結果から送信器と受信器の間のクロックの周波数差を検出する周波数差検出部と、
受信器のクロックの周波数を制御する周波数同期部と、を有し
前記送信元判定部は、
前記周波数差検出部において、異なる送信器から出力された複数のタイムスタンプに対して、タイムスタンプの値の時間差に送信器の差異による伝搬遅延の差を補正し、補正後の時間差及び各タイムスタンプの受信時刻の時間差を用いて、前記送信器のクロックと内部クロックとの周波数差を検出する
ことを特徴とする受信器。
A receiver connected to an external device transmitter,
A phase synchronization unit that performs phase synchronization on the received data signal or time stamp, and
A transmission source determination unit for determining the transmission source of the received time stamp;
A frequency difference detector for measuring a time difference between two time stamps transmitted from the transmitter with a clock of the transmitter and a reception clock, and detecting a frequency difference of the clock between the transmitter and the receiver from the result;
Has a frequency synchronization unit that controls the frequency of the receiver clock, the
The transmission source determination unit
In the frequency difference detection unit, for a plurality of time stamps output from different transmitters, the difference in propagation delay due to the difference in transmitter is corrected to the time difference between the time stamp values, and the corrected time difference and each time stamp are corrected. A receiver that detects a frequency difference between a clock of the transmitter and an internal clock by using a time difference of reception times of the transmitter .
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