JP2004179807A

JP2004179807A - クロック再生装置、データ通信装置およびクロック再生方法

Info

Publication number: JP2004179807A
Application number: JP2002341641A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Baba; 昌之馬場; Yoshiaki Kato; 嘉明加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP4100144B2

Abstract

【課題】網揺らぎの大きい状況下でも、安定したクロック再生を行なう。
【解決手段】カウント手段２にてｎ番目に受信する受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウント値ＰＣＲｎと、そのときカウント手段２がクロック再生手段１からの再生クロックをカウントした再生クロック情報（ＳＴＣ）７のカウント値ＳＴＣｎとの間のカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の時間的変化率が周波数のずれを示しているため、クロック制御手段３は、このカウンタ差分が時間的に変化しなくなるようにクロック再生手段１の周波数を調整することで、受信クロック情報（ＰＣＲ）８に同期したクロック再生を行なう。網揺らぎの大きい状況下ではＰＣＲの受信タイミングが本来のタイミングとずれてしまうため、正確なクロック再生ができなくなってしまう。そこでクロックで制御手段で伝送揺らぎの小さいＰＣＲのみを選択してクロック制御を行なうことで安定したクロック再生が行なえる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信や放送を行なう装置において、送信元から送出されるクロック情報を使用して受信側で送信元のクロックを再生するクロック再生装置、その再生クロックに基づき受信データを再生するデータ通信装置、およびクロック再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開２００１−２８５３７号公報に示された従来のクロック再生装置では、受信クロック情報（ＰＣＲ）８と、再生クロックをカウンとするカウンタとの差分の総和を求めることで網揺らぎの影響を平滑化している。つまり、平均的な網遅延を持った受信クロック情報と、カウンタとの差分の総和を計算しているのと同じことになり、網揺らぎを無視できる状態で差分を計算できるので、ゲイン設定回路で全ての受信クロック情報を基にカウンタとの差分の所定期間の総和をとることで、網揺らぎの影響をそれほど受けずに周波数制御を行なうようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８５３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のクロック再生装置は、大きな網揺らぎに対して正常にクロック再生を行なえないという問題点がある。
【０００５】
例えば、インターネット等の場合では、網揺らぎが数十ｍｓに及ぶ場合があり、このような状況下で２７ＭＨｚのクロックを使用した場合のカウンタのずれは、２７００００以上に及ぶ。従来のクロック再生装置で想定している揺らぎは、カウンタ差分で数十程度である。この場合、総和をとることによって個々の差分は１桁程度の差分として認識できるが、上記のように大きな網揺らぎのある状況下で差分の総和をとったとしても、許容できる範囲に修正できず、その結果再生するクロックの周波数は揺らぎ、安定したクロック再生が行えないことになる。
【０００６】
そこで、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、網揺らぎの大きい状況下でも安定したクロック再生を行なえるクロック再生装置、データ通信装置およびクロック再生方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のクロック再生装置およびクロック再生方法では、再生クロックをカウントすると共に、送信側から受信したクロック情報のうちから有効なクロック情報のみを選択し、その選択した受信クロック情報と前記カウント値とに基づき、前記再生クロックの周波数を制御する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１であるクロック再生装置を示す構成図である。図において、１はクロックの周波数を制御可能なクロック再生手段、２はこのクロック再生手段１のクロックをカウントするカウント手段、３はカウント手段２よりカウントされた再生クロック情報（ＭＰＥＧ−２システム規格であればＳＴＣ）７および送信装置（図示せず）が送信してきて受信した受信クロック情報（ＭＰＥＧ−２システム規格であればＰＣＲ）８とに基づきクロック再生手段１の周波数を制御するクロック制御手段である。
【０００９】
次に動作について説明する。
送信装置（図示せず）側から受信クロック情報（ＰＣＲ）８が送信されてくると、まず、カウント手段２は、最初に受信する受信クロック情報（ＰＣＲ）８をカウンタの初期値としてロードする一方、クロック制御手段３は、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウンタ値と、カウント手段２からの再生クロック情報（ＳＴＣ）７のカウンタ値との２つのカウンタ値を記録する。この最初のときクロック制御手段３は、クロック再生手段１に対し周波数制御を行なわない。そのためクロック再生手段１はデフォルトの周波数でクロックを出力する。なお、受信クロック情報（ＰＣＲ）８は、送信装置（図示せず）内のクロックのカウンタ値で定期的にインクリメントされいるものを、送信装置（図示せず）から任意の間隔で、“１０００”、“１０４０”、“１１００”、…というように送信されてくるもので、この受信装置に伝送されるまでの伝送遅延の影響を受けるものである。
【００１０】
そして、カウント手段２は、クロック再生手段１より出力される再生クロックの周波数に同期して、カウンタを初期値から１つずつインクリメントしてカウントし、再生クロック情報（ＳＴＣ）７としてクロック制御手段３へ出力する。
【００１１】
その後、カウント手段２およびクロック制御手段３にてｎ番目に受信する受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウント値をＰＣＲｎ、そのときカウント手段２がクロック再生手段１からの再生クロックをカウントしたカウンタ値である再生クロック情報（ＳＴＣ）７をＳＴＣｎ、時刻をＴｎとする。
【００１２】
ところで、受信クロック情報（ＰＣＲ）８を送出する送信装置（図示せず）側のクロックの周波数と、受信装置側のクロック再生手段１のクロックの周波数とが異なると、単位時間のカウンタ増分が異なるため、時間と共にカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の絶対値は大きくなっていく。
【００１３】
このカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の時間的変化率が周波数のずれを示しているため、この差分が時間的に変化しなくなるようにクロック制御手段３によってクロック再生手段１の周波数を調整することで、受信クロック情報（ＰＣＲ）８に同期したクロック再生が行なえる。
【００１４】
このように、送信側のクロックの状態を示すクロック情報を送信し、このクロック情報を受信した受信装置でこのクロック情報を基に送信側のクロックに同期したクロックを生成するシステム規格として、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１がある。これはＭＰＥＧ−２システム規格と呼ばれ、各種画像通信システムに取り込まれている。
【００１５】
図２は、ＭＰＥＧ−２システム規格に準拠したクロック同期の仕組みを説明する説明図である。送信装置ＡにはＰＣＲ（ＰｒｏｇｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）生成手段Ａ１が設けられている一方、受信装置Ｂにはクロック再生装置Ｂ１が設けられており、このクロック再生装置Ｂ１が図１等に実施の形態として示す本発明のクロック再生装置である。
このＭＰＥＧ−２システム規格では、送信側から送出されるクロック情報をＰＣＲ（ＰｒｏｇｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）、受信側で再生するクロック情報をＳＴＣ（ＳｙｓｔｅｍＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）と呼んでおり、ＰＣＲは送信側で使用するクロックで動作するカウンタのカウンタ値、ＳＴＣは受信側で再生したクロックで動作する前記カウント手段２のカウンタ値である。受信装置は送信装置から送られてくるＰＣＲを用いて、本発明のクロック再生装置内のＳＴＣの周波数を送信装置のクロックと合わせる。
【００１６】
ＭＰＥＧ−２システム規格では、固定パケット多重を行なうシステムをＭＰＥＧ−２ＴＳ、可変長パケット多重を行なうシステムをＭＰＥＧ−２ＰＳと呼び、それぞれ伝送するクロック情報をＰＣＲ、ＳＣＲ（ＳｙｓｔｅｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）と呼んでいる。
【００１７】
ネットワークの伝送遅延が一定でない状況では、受信クロック情報（ＰＣＲ）８の到着時間が揺らぐため、相当するカウント手段２のカウンタ値が所望の値から揺らぐことになる。これによりカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）も揺らぐことになり、正常なクロック再生が行なえなくなる。
【００１８】
そこで、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、クロック制御手段３が受信クロック情報（ＰＣＲ）８の中から、同程度の伝送遅延時間を持つもののみを有効な受信クロック情報（ＰＣＲ）８として選択して、クロック再生制御を行なうことにより正常なクロック再生が行なえる。
【００１９】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、クロック制御手段３が受信クロック情報（ＰＣＲ）８の中から、遅延時間が同程度の受信クロック情報のみを使用してクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【００２０】
ところで、伝送遅延の平均をとっても状況により伝送遅延の平均値は一定とはならない。また、伝送遅延は状況によっていくらでも大きくなるが、ネットワークの構成上ある程度以上は小さくならない。そこで、安定した遅延時間で伝送された、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８のみを使用することで正確なクロック再生を行なうことができる。
【００２１】
図３は、受信クロック情報（ＰＣＲ）８の送信時刻および受信時刻の関係を説明する説明図である。
縦軸にクロック情報のカウンタ値を、横軸に時刻を示す。左側の直線Ｃと、その直線Ｃ上の点は、送信側で周波数一定のクロックのカウンタ値が直線的に増加し、そのカウンタ値を離散的に送信していることを示している。
送信側の直線Ｃ上の点である、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウンタ値が、伝送遅延によってカウンタ値は変化しないが時刻だけ変化して受信側に届く。
【００２２】
受信側では、送信側の直線Ｃの傾き、すなわち受信クロック情報（ＰＣＲ）８の周波数が分からないので、その点を幾つか集めて、送信側と同じ周波数のクロック再生が行なえるように、同じ傾きの直線を再現する必要がある。
【００２３】
図３では、伝送の遅延時間が小さいクロック情報Ｄ２，Ｄ６を例えば２つ使用して、受信側で再生しようとする波線Ｄにて示すような直線を描いている。このように、伝送遅延時間が最小のほうからクロック情報を２つ選ぶことにより、なるべく伝送遅延の影響を受けていないクロック情報を選択できることになる。これにより、直線Ｄの傾きが、送信側の直線Ｃの傾きとできるだけ一致するようになる。このため、遅延時間が小さいクロック情報を２つ使用することによってほぼ送信側の直線Ｃの傾きを予測することができ、受信側の再生クロック情報（ＳＴＣ）が、送信側から送信されてきて受信した受信クロック情報（ＰＣＲ）８のクロックの周波数がほぼ一致していることになる。なお、ここでは、伝送の遅延時間が小さいクロック情報を例えば２つ使用して送信側の直線Ｃの傾きを予測するように説明したが、２つ以上でも良いことは勿論である。
【００２４】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、クロック制御手段３が受信クロック情報（ＰＣＲ）８の中から、遅延時間がなるべく小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を例えば２つ使用して送信側の受信クロック情報（ＰＣＲ）８のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【００２５】
なお、クロック制御手段３がクロック再生手段１に対しクロック再生制御を行う際のクロックの周波数のずらし分等は予め決められている。
【００２６】
次に、クロック制御手段３がクロック再生手段１に対しクロック再生制御を行う際に、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択等するための具体的方法については、次に説明する。
【００２７】
＜遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法その１＞
図４は、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法の一例を示す説明図である。
送信側のクロック情報の送信タイミングがわかれば、受信側で伝送遅延の小さいクロック情報を選択するのは容易であるが、受信装置側では送信装置側のクロック情報は分からない。図４では、送信側のクロック情報がわからない状況で、受信側には、伝送遅延の小さいクロック情報を選択する方法の一例を示す。
【００２８】
具体的には、この図４に示す場合、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、多数の受信クロック情報（ＰＣＲ）８を用いて近似直線Ｅを生成するようにする。近似直線Ｅは、例えば各点と近似直線Ｅとの間の距離の二乗の和が最小となるような直線とする。この近似直線Ｅと各点の水平方向（時間軸方向）の位置を比較し、近似直線Ｅに対しより左側にある点、すなわち近似直線Ｅとの時間差が大きい点を、伝送遅延時間が小さいクロック情報として認識することができるので、そのような近似直線Ｅとの時間差が大きい点を２つ選択すれば、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８が２つ決まり、なるべく伝送遅延の影響を受けていないクロック情報を選択できることになり、図３に示す場合と同様に、送信側の直線Ｃの傾きとできるだけ一致した傾きの近似直線Ｅを求めることができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、図４に示すようにして、多数の受信クロック情報（ＰＣＲ）８から近似直線Ｅを作成し、その近似直線Ｅと各受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間の時間を比較することにより、遅延時間のなるべく小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選定できる。その結果、図３に示す場合と同様に、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を例えば２つ使用して送信側の受信クロック情報（ＰＣＲ）８のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なうことができる。
【００３０】
＜遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法その２＞
図５は、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法の他の例を示す説明図である。クロック情報に関しては図３、図４と同様であり、さらにカウント手段２のカウンタ値の軌跡Ｆを追加したものである。
具体的には、カウント手段２でカウントするカウント値の周波数が、送信側のクロックの周波数とほぼ同じなので、このカウント手段２のカウンタ値と、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウンタ値とを比較することにより、遅延時間の小さいクロック情報を選択できる。つまり、受信クロック情報（ＰＣＲ）８を受信したときのカウント手段２のカウンタ値から、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウンタ値を引いた値が小さいものほど遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８となる。図５では、カウント手段の軌跡Ｆの直線より上方にある点ほど、その値が小さくなり、遅延時間の小さいクロック情報ということになる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、図５に示すようにして、受信クロック情報（ＰＣＲ）８を受信したときのカウント手段２のカウンタ値からその受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウンタ値を引いた値が小さいものを選ぶことにより、容易に遅延時間が小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選定できる。その結果、図３に示す場合と同様に、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を例えば２つ使用して送信側の受信クロック情報（ＰＣＲ）８のクロックの周波数を予測し、この周波数になるようにクロック再生制御を行なうことにより、網揺らぎに影響されない安定したクロック再生が行なえる。
【００３２】
＜所定時間毎の再生クロックの周波数制御＞
なお、以上の説明では、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択する際に利用する受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプル数や、クロック制御のタイミング等については何等述べていないが、上述のようにしての遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するにあたり、例えば、所定時間毎に受信した受信クロック情報（ＰＣＲ）８のうち、図４に示すようにして伝送遅延時間が小さい、もしくは図５に示すようにしてカウント手段２のカウンタ値との差分が小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を例えば１つだけ選びだし、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８と、例えばその前後等の他の所定期間から同様にして１つだけ選んだ受信クロック情報（ＰＣＲ）８とにより、図３に示す近似直線Ｄを選択するようにしても良い。こうすることで、一定の間隔でクロック制御が行なえるため安定した制御となり、また制御間隔をあけることができるため処理負荷が低減される。
【００３３】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、所定時間に受信した受信クロック情報（ＰＣＲ）８の中から１つだけ選択して、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８と、その他の所定期間から同様にして１つだけ選んだ受信クロック情報（ＰＣＲ）８とを用いてクロック制御を行なうことにより、安定かつ処理負荷の少ないクロック再生制御が行なうことができる。
【００３４】
＜受信クロック情報（ＰＣＲ）８が所定数毎の再生クロックの周波数制御＞
所定時間毎の場合と同様に、ある所定数毎に受信クロック情報（ＰＣＲ）８を受信した後、遅延時間が小さいもしくはカウント手段２との差分が小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を１つだけ選びだし、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８と、例えばその前後等の他の所定数の受信クロック情報（ＰＣＲ）８から同様にして例えば１つだけ選んだ受信クロック情報（ＰＣＲ）８とにより、図３に示す近似直線Ｄを選択して、クロック制御を行なうようにしても良い。こうすることで、常に所定数のサンプルが確保した上で遅延時間の小さいに受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択できるため、より遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を確実に発見でき、誤差の少ないより正確なクロック再生が可能となる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、所定数毎に受信クロック情報（ＰＣＲ）８の中から１つだけ選択して、その受信クロック情報（ＰＣＲ）８と、その他の所定数の受信クロック情報（ＰＣＲ）８から同様にして１つだけ選んだ受信クロック情報（ＰＣＲ）８とを用いてクロック制御を行なうことにより、遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を高い確率で発見でき、安定かつ処理負荷の少ないクロック再生制御が行なうことができる。
【００３６】
＜初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８が遅延時間の小さいものでない場合の再生クロックの周波数制御例＞
また、本方式で再生しようとしているカウント手段２のカウンタ値の遷移は、遅延時間の小さい受信クロック情報で結ばれた図３における右側の近似直線Ｄである。
しかしながら、最初にカウント手段２にロードされる受信クロック情報（ＰＣＲ）８のカウント値は、必ずしも遅延時間の小さいものではない。この初期状態から、カウント手段２のカウント値を、図３における右側の直線Ｄ上に乗せるようにするには、大きな周波数変化をもたらす制御が必要となり、クロック再生機能としてはクロックが不安定となるため好ましくない。
【００３７】
そこで、図３の右側の直線Ｄと、初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間の距離を一定に保つ、すなわちクロック再生手段１に対しクロック制御を行う際、初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間の差分を加算してクロック制御を行うことにより、クロック再生手段１に対しクロック制御する周波数の傾きは、図３における右側の直線Ｄと平行で、かつ、初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８を通る直線となるので、これをカウント手段２のカウンタ値の軌跡としてもよい。これにより、初期ロードした時点より、送信側のクロック周波数に合わせるような制御を行なうことができ、安定したクロック再生が行なえるようになる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態１のクロック再生装置Ｂ１では、図３に示す右側の近似直線Ｄと、初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間のカウンタ差分を保持して、図３に示す右側の近似直線Ｄに対しそのカウント差分を付加した軌跡がカウント手段２のカウンタ値の軌跡となるようにクロック再生制御を行なうことにより、初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８と遅延時間の小さい受信クロック情報で結ばれた図３の右側の近似直線Ｄとの間の差分によるクロック周波数の揺らぎを防ぐことができる。
【００３９】
＜カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）に対する領域（ゾーン）管理＞
また、再生クロック情報（ＳＴＣ）７と受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間のカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の時間的変化率がクロック再生手段１における再生クロックの周波数のずれを示すが、このカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が網揺らぎにより誤差を含む場合、この差分を基にクロック制御を行なうと再生するクロックの周波数は揺らいでしまう。
【００４０】
このため、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）には、常に誤差が含まれているものとして、誤差とみなせないぐらいカウンタ差分が発生した場合にのみ再生クロック制御を行なうようにしてもよい。
つまり、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）に対する管理を領域（ゾーン）で行なうことにし、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）があるゾーン内で変化している分にはクロック制御は現状のまま保持し、ゾーンを越えた時点でクロックの周波数制御を行なうこととする。
【００４１】
こうすることで、カウンタ差分に含まれる誤差によって再生クロックを乱すこともなく、明らかに周波数差分が認識できる時点でクロック制御を行なうことで安定かつ正確なクロック再生制御が行なえる。
【００４２】
以上のように、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）による管理をゾーンで行なうようにし、カウンタ差分がゾーンを越えた時のみ再生クロックの制御を行なうことにより、このカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が網揺らぎにより誤差を含む場合でも、このカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）がゾーン内であれば、このカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）を基にクロック制御を行なうことがなくなり、網揺らぎによる再生クロックの周波数の揺らぎを防止でき、安定かつ正確なクロック再生を行なうことができる。
【００４３】
＜カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が大小の方向にずれる場合の再生クロックの周波数制御＞
所定期間毎や所定数毎に幾つかの受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプルのうちから遅延時間の小さいものを選択する時、実際にはそれほど伝送遅延時間の小さいものが含まれていない場合がありうる。すると伝送遅延時間が小さくないのに小さいものと認識して、再生クロック情報（ＳＴＣ）７と受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間のカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）のずれを、再生クロック情報（ＳＴＣ）７と受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間の周波数差分と誤認識してしまう。
【００４４】
そのため、前の期間あるいは所定数の範囲で検出した遅延時間やカウント差より小さい遅延時間やカウント差のサンプルが次の期間あるいは所定数の範囲で見つけられない時の状況である、例えばカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が大きくなる方向にずれる場合は、さらにサンプル数を増やして遅延時間やカウント差がより小さい、すなわち例えばカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）がより小さいサンプルを探し、なお見つからない場合には本当に周波数がずれているものとして、例えばその期間あるいは所定数の範囲で遅延時間やカウント差のサンプルが小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を用いてクロック制御を行なう。
【００４５】
その一方、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が小さくなる方向にずれるときは、より遅延時間の小さいサンプルが見つかる場合であるが、遅延時間の最小値には限界が有り、極端に遅延時間の小さいサンプルは存在しない。そのため、カウンタ差分が小さくなる方向にずれるときは、本当に周波数がずれている時であるから、すぐさまその期間あるいは所定数の範囲で遅延時間やカウント差のサンプルが小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を用いてクロック制御を行なうようにする。
【００４６】
以上のように、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）のずれる方向に基づいて、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプル抽出期間あるいは抽出数を増やしてサンプル数を増やすか、あるいはそのサンプル抽出期間あるいは抽出数を変えないかを決定していて、そのサンプル抽出期間あるいは抽出数の範囲内で、遅延時間やカウント差が小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を用いてクロック制御を行なうようにしたので、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）のずれる方向に応じてクロック制御を変えることができ、安定かつ迅速なクロック再生制御が行なうことができる。
【００４７】
実施の形態２．
以上の実施の形態１では、網揺らぎの大きさに関係無く、予め設定しておいたサンプル抽出期間やサンプル抽出数、周波数のずらし分等の係数を用いてクロック再生制御を行なうように説明したが、本実施の形態２では、網揺らぎの状況に応じて上記係数などの制御方法を変更し、常に最適なクロック再生を行なえるようにしたものである。
【００４８】
図６は、実施の形態２のクロック再生装置を示す構成図である。
図において、４は再生クロック情報（ＳＴＣ）７と受信クロック情報（ＰＣＲ）８との情報から網揺らぎの大きさを予測する揺らぎ予測手段である。図６において、図１と同一の参照番号は図１と同一または同等の要素であるので、これら構成の詳細説明を省略する。
【００４９】
次に動作について説明する。なお、以下に説明する動作以外は、上述の実施の形態１の動作と同じである。
揺らぎ予測手段４は、再生クロック情報（ＳＴＣ）７と、受信クロック情報（ＰＣＲ）８との間のカウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の揺らぎから、網揺らぎの大きさを予測し、クロック制御手段３に通知する。
【００５０】
クロック制御手段３は、再生クロック情報（ＳＴＣ）７、受信クロック情報（ＰＣＲ）８、および揺らぎ予測手段５が予測した網揺らぎの予測情報から、クロック再生手段１の再生クロックの周波数を決定し制御する。
【００５１】
網揺らぎの大きさは、カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）の揺らぎの量に比例するため、ある時間内あるいはサンプル数内のカウンタ差分の最大値と最小値の差により、ある程度推測できる。
【００５２】
網揺らぎが大きい場合、受信クロック情報（ＰＣＲ）８の遅延時間が最小値に近づく可能性は低くなる。遅延時間が最小値に近い受信クロック情報（ＰＣＲ）８を使用しないでクロック再生制御を行なおうとすると、誤差を多分に含んでいるため正確なクロック再生を行なえなくなる。そのため、網揺らぎが大きい場合は、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプル数を増やすことにより、遅延時間が最小値に近い受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択する確率が高くなり、正確なクロック再生を行なうことができる。サンプル時間を増やすことにより、サンプル数を増やすことができる。
【００５３】
しかし、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプル数や、サンプル時間を増やすことにより、結果的に制御間隔が長くなるため、迅速なクロック再生が行なえなくなってしまう。
【００５４】
そのため、揺らぎが小さい場合は、受信クロック情報（ＰＣＲ）８のサンプル時間もしくはサンプル数を減らして、クロック再生手段１の再生クロックの周波数を制御することによって、迅速なクロック再生が可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態２によれば、揺らぎ予測手段５によって網揺らぎの大きさを予測し、予測した網揺らぎの大きさによってサンプルする受信クロック情報（ＰＣＲ）８の期間やサンプル数を決定して制御するようにしたので、網揺らぎの大きさに応じた迅速かつ安定したクロック再生を行なうことができる。
【００５６】
また、上記実施の形態１で説明したようにクロック差分をゾーンで管理する場合、本実施の形態２では、ゾーンの大きさを網揺らぎの大きさによって変更するようにしてもよい。つまり、網揺らぎが大きい場合は、揺らぎを周波数変化と誤認識しないようにクロック差分のゾーンを大きくすることで安定したクロック再生が行なえる。また揺らぎが小さい場合は、クロック差分のゾーンを小さくすることで、ゾーンを越えるまでの時間が短くなり、その結果、制御間隔も短くなり、クロック再生制御が迅速に行なえる。
【００５７】
以上のように、揺らぎ予測手段５によって網揺らぎの大きさを予測し、予測した揺らぎの大きさによってカウンタ差分を管理するゾーンの大きさを変えることにより、迅速かつ安定したクロック再生を行なうことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態２においても、上記実施の形態１で説明したクロック制御手段３がクロック再生手段１に対しクロック再生制御を行う際に行う各種処理である、「遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法その１」や、「遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法その２」、「所定時間毎の再生クロックの周波数制御」、「受信クロック情報（ＰＣＲ）８が所定数毎の再生クロックの周波数制御」、「初期ロードした受信クロック情報（ＰＣＲ）８が遅延時間の小さいものでない場合の再生クロックの周波数制御例」、「カウンタ差分（ＳＴＣｎ−ＰＣＲｎ）が大小の方向にずれる場合の再生クロックの周波数制御」等を行うようにしても良い。このようにすれば、上記実施の形態１で説明した効果が、この実施の形態２の効果と併せて得られることになる。
【００５９】
実施の形態３．
以上の実施の形態１、２では、網揺らぎによる伝送遅延の発生した状況下でクロック再生制御を行なうものを説明したが、この実施の形態３では、網揺らぎの有無にかかわらず、より精度の高いクロック再生制御を行なうための実施の形態を示す。なお、クロック再生装置の構成は、図１に示す実施の形態１または図６に実施の形態２のものと同じであるので、構成の説明は省略して、それらの図を参照して特徴ある動作のみを説明する。
【００６０】
クロック制御手段３における制御アルゴリズムを除いた、基本的なクロック再生制御動作に関しては、実施の形態１，２と同様なので省略する。
【００６１】
図７は、送信側および受信側のカウンタ値の推移を示す説明図である。
送信側、受信側のクロックは各々所定の周波数で動作しており、カウンタ手段２はその周波数でインクリメントされる。そのため、本来カウンタ値の遷移は階段のようにステップ毎に上昇していく。図７では、カウンタが連続的に上昇すると仮定した場合の軌跡を示しいている。ある時刻のカウンタ値は、カウンタ値の軌跡Ｆを示した直線上でその時刻と交差する点が示すカウンタ値の小数点以下を切捨てまたは切り上げたものである。例えば時刻ｔ０の送信側のカウンタ値は、直線上では１２３．２を示しているが、実際のカウンタ値は、切り下げによると１２３となる。
【００６２】
送受の周波数差を認識するために、単位時間における送受カウンタの差分の変化量が必要となる。
図７におけるｔ０からｔ１３までのカウンタ差分は、−１，０，０，１，１，０，１，１，１，２，１，１，２，２となっている。
このようにステップ的に変化するカウンタ値の差分を求めるとき、切り捨てまたは切り上げによる±１の誤差が加算されて、正確な周波数差分が求められない。これは一種の量子化誤差である。
【００６３】
図７における周波数差分は、単位時間あたりの２つの直線で示される差の変動分であるため、２つの直線の差を正確に示すポイントの情報のみを使用して周波数差分を求めれば、正確なクロック再生が行なえる。受信側の直線から送信側の直線を引いた値は、時間と共に増加している。カウンタ差分が１を示すのは、２つの直線の間にカウンタ値の変化点が１つ入る場合で、このとき２つの直線の差分は０より大きく２より小さくなる。
【００６４】
図７のようにカウンタ差分が多少増減しながらも、少しずつ増加していく場合、同じカウンタ差分をもつ複数の時刻において、直線差分は時刻と共に増加している。カウンタ差分の値の最初の変化点が、同じカウンタ差分の値を有するポイントの中でも一番直線差分が小さいことになる。このとき、直線差分はカウンタ差分から１を引いたものに近い値となる。
よって、カウンタ差分の値の最初の変化点は、｛直線差分＋１｝に近い値となる。
【００６５】
ある程度正確に直線差分を求められる点のみを使用してクロック制御を行なうことにより、正確なクロック再生が行なえるので、カウンタ差分の値の最初の変化点のみを使用してクロック制御を行なう。
図７において、カウンタ差分の値の最初の変化点となるｔ３とｔ９のカウンタ差分を用いて周波数差分を求めると、より正確な周波数差分が得られる。計算で求められる周波数差分は、｛（ｔ９のカウンタ差分）−（ｔ３のカウンタ差分））／時間＝（２−１）／６Δｔ＝１／６Δｔとなり、図７に示す２つの直線の傾きの差とほぼ同じである。
【００６６】
また、カウンタ差分の値の最後の変化点のみを使用しても、正確な周波数差分が求められる。カウンタ差分の値の最後の変化点は｛直線差分−１｝に近い値となる。
図７において、カウンタ差分の値の最後の変化点となるｔ５とｔ１１を使用して求められる周波数差分は同様に１／６Δｔとなる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態３によれば、カウンタ差分が微少にしか変化しない場合でも、カウンタ差分の最初または最後の変化点の情報のみ使用することで、正確な周波数差分が求められ、正確なクロック再生を行なうことができる。
【００６８】
なお、上記実施の形態３では、クロック制御手段３における制御アルゴリズムを、実施の形態１，２のものと別にしたが、本発明ではこれに限らず、実施の形態１，２のクロック制御手段３における制御アルゴリズムに、この実施の形態３の制御アルゴリズムを対買うするようにしても勿論よい。
【００６９】
なお、上記実施の形態１〜３では、受信クロック情報８または再生クロック情報７として、ＭＰＥＧ−２システム規格におけるＰＣＲ（ＰｒｏｇｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）、ＳＴＣ（ＳｙｓｔｅｍＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）を一例に説明したが、本発明では、これに限らず、送信側におけるクロック情報８を基に受信側で再生クロック情報７を生成して同期をとる発明であれば、何でも良く、ＭＰＥＧ−２システム規格に限定されるものではない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、再生クロックをカウントすると共に、送信側から受信した受信クロック情報（ＰＣＲ）８のうちから有効な受信クロック情報（ＰＣＲ）８のみを選択し、その選択した受信クロック情報（ＰＣＲ）８と前記カウント値とに基づき、前記再生クロックの周波数を制御するようにしたので、網揺らぎの大きい状況下でも、安定したクロック再生を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１であるクロック再生装置を示す構成図。
【図２】ＭＰＥＧ−２システム規格に準拠したクロック同期の仕組みを説明する説明図。
【図３】受信クロック情報（ＰＣＲ）８の送信時刻および受信時刻の関係を説明する説明図。
【図４】遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法の一例を示す説明図。
【図５】遅延時間の小さい受信クロック情報（ＰＣＲ）８を選択するための方法の他の例を示す説明図。
【図６】実施の形態２のクロック再生装置を示す構成図。
【図７】実施の形態３における送信側および受信側のカウンタ値の推移を示す説明図。
【符号の説明】
１クロック再生手段、２カウント手段、３クロック制御手段、揺らぎ推定手段。

Claims

再生クロックを出力するクロック再生手段と、
前記クロック再生手段の出力した再生クロックをカウントするカウント手段と、
送信側から受信したクロック情報のうちから有効なクロック情報のみを選択し、選択した受信クロック情報と前記カウント手段のカウント値とに基づき、前記クロック再生手段から出力される再生クロックの周波数を制御するクロック制御手段と、
を備えたことを特徴とするクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、有効な受信クロック情報として受信までの伝送遅延時間の小さい受信クロック情報を選択することを特徴とする請求項１のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、有効な受信クロック情報として伝送遅延時間の小さい受信クロック情報を選択する際、複数の受信クロック情報を用いてその各値とその受信時間とから求められる近似直線より時間軸方向で小さく、かつ、近似直線に対しより離れたもの選択することを特徴とする請求項２のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、有効な受信クロック情報として伝送遅延時間の小さい受信クロック情報を選択する際、前記カウント手段のカウンタ値より受信クロック情報の値を引いた値がより小さい値となるものを選択することを特徴とする請求項２のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、所定時間毎に受信した複数の受信クロック情報のうちから有効なクロック情報を選択すると共に、選択した受信クロック情報と前記カウント手段のカウント値とに基づいて前記クロック再生手段から出力される再生クロックの周波数を制御することを特徴とする請求項１〜４いずれかの請求項に記載のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、所定サンプル数毎に受信した複数の受信クロック情報のうちから有効なクロック情報を選択すると共に、選択した受信クロック情報と前記カウント手段のカウント値とに基づいて前記クロック再生手段から出力される再生クロックの周波数を制御することを特徴とする請求項１〜４いずれかの請求項に記載のクロック再生装置。
さらに、前記受信クロック情報から網の揺らぎを検出または推定する揺らぎ推定手段を備え、
前記クロック制御手段は、前記揺らぎ推定手段によって推定された網の揺らぎの大きさに基いて受信クロック情報のサンプル時間もしくはサンプル数を決定する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６記載のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、再生クロックの周波数を制御する際、最初に受信した受信クロック情報の伝送遅延時間だけの差分を加算して制御することを特徴とする請求項１〜７のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、前記カウント手段のカウンタ値から選択された受信クロック情報を引いたカウンタ値差分を計算し、カウンタ値差分により幾つかのゾーンに分類し、カウンタ値差分の変動によりカウンタ値差分が異なるゾーンに移動したときのみ再生クロックの周波数制御を行なうことを特徴とする請求項１〜８いずれかの請求項に記載のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、網の揺らぎの大きさによって、カウンタ値差分のゾーンの大きさを変更してクロックの周波数制御を行なうことを特徴とする請求項９のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、前記カウンタ値差分を計算した結果、前記カウンタ値が以前より増加し、前記カウンタ値差分が異なるゾーンに入った場合、さらにサンプルデータを増やした上でカウンタ値差分を計算して、カウンタ値差分の変動により異なるゾーンに移動したときのみ再生クロックの周波数制御を行なうことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のクロック再生装置。
前記クロック制御手段は、受信クロック情報と前記カウント手段のカウンタ値との差が微少にしか変化しない場合、その差分値における最初または最後の変化点のみの受信クロック情報を用いることを特徴とする請求項１〜１１いずれかの請求項に記載のクロック再生装置。
請求項１〜１１いずれかの請求項に記載のクロック再生装置を有し、そのクロック再生装置により周波数の制御された再生クロックに基づき受信データを再生することを特徴とするデータ通信装置。
再生クロックをカウントすると共に、送信側から受信したクロック情報のうちから有効なクロック情報のみを選択し、その選択した受信クロック情報と前記カウント値とに基づき、前記再生クロックの周波数を制御することを特徴とするクロック再生方法。