DE60303237T2

DE60303237T2 - Niedrigstwertdetektor für einen optischen Empfänger im Burstbetrieb

Info

Publication number: DE60303237T2
Application number: DE60303237T
Authority: DE
Inventors: Hee-Chan Suwon-city Doh; Hyeon-Cheol Suwon-city Ki; Yun-Je Suwon-city Oh; Gil-Yong Suwon-city Park; Tae-Sung Suwon-city Park; Shin-Hee Suwon-city Won
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: KR100605898B1; US7330670B2; EP1355437B1; DE60303237D1; EP1355437A1; JP2003318682A; KR20030083211A; US20030206744A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Empfänger für Burst-Betrieb und im Besonderen eine Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels für einen optischen Empfänger für Burst-Betrieb, die feststellen kann, ob ein Eingangssignal vorhanden ist und im Ergebnis der Feststellung unabhängig ein Rücksetzsignal zum Initialisieren einer Zwischenpaket-Periode erzeugt, und ein Verfahren zum Erfassen eines untersten Pegels.
Um eine große Informationsmenge schneller zu Beziehern zu transportieren, erfordern die Techniken der nächsten Kommunikationsgeneration FTTH (Fiber To The Home – Glasfaserteilnehmeranschlüsse). Bei derartigen konventionellen FTTH-Systemen wird zu jedem Haushalt eine optische Leitung eingerichtet. Ein wesentlicher Nachteil des konventionellen FTTH-Systems ist jedoch, dass es sehr teuer ist, die vorhandenen, aus Kupferdraht bestehenden, Teilnehmernetzwerke zu ersetzen. In Hinblick auf diese Kosten wird ein passives optisches Netzwerk (PON) als eine Alternative zur Implementierung eines kostenintensiven FTTH-Systems betrachtet.
Die 1 zeigt ein Diagramm eines passiven optischen Netzwerkes. Das passive optische Netz enthält eine OLT (Optical Line Termination), der in einer Zentrale angeordnet sein kann, einen 1 × n-Verteiler und ONUs (optische Netzwerkeinheiten), die in den Räumlichkeiten eines Teilnehmers angeordnet sind.
Im Allgemeinen überträgt in einem optischen Netzwerk, wie zum Beispiel dem passiven optischen Netzwerk, jeder Knoten unter Verwendung eines vorgegebenen Zeitschlitzes ein Paket oder Daten zu verschiedenen Knoten. Derartige optische Mehrverbindungsnetzwerke unterscheiden sich dadurch von vorhandenen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, dass die empfangenen Daten oder Pakete auf Grund optischer Verluste, die auf verschiedenen Übertragungswegen eintreten, in der Amplitude und in der Phase verschieden voneinander sind. Die Daten werden typischerweise als Burst-Betriebsdaten bezeichnet. Mit anderen Worten nutzt eine Vielzahl von Teilnehmern eine optische Leitung in der Art und Weise des Zeitmultiplexverfahrens, ein OLT-Empfänger auf der Leitung erkennt jedoch, dass jeder Empfänger Daten zu einer willkürlichen Zeit sendet. Die ein gehenden Datenpakete sind wegen der Unterschiede zwischen den Pfaden zu dem jeweiligen Teilnehmer jedoch von konstanter Amplitude.
Bekannt ist ein konventioneller optischer Empfänger für den Burst-Betrieb, der Burst-Betriebsdaten, die verschiedener Amplitude und Phase sind, auf Paketbasis empfängt und die Burst-Betriebsdaten so wiederherstellt, dass ihre Pakete in Phase und Amplitude gleich sind. Derartige optische Empfänger für den Burst-Betrieb beseitigen einen Gleichstrom-Blockkondensator, der in einem Wechselstrom-Schaltschema eines allgemeinen Empfängers verwendet wird, um Verluste der Burst-Betriebsdaten, die aus den Lade-/Entladungszeiten des Kondensators resultieren, zu vermeiden. Der Empfänger für Burst-Betrieb hat außerdem die Funktion, aus jedem empfangenen Burst-Betriebspaket einen Erfassungsschwellenwert als ein Bezugssignal für die Datenerfassung zu extrahieren. Der Empfänger für Burst-Betrieb hat des Weiteren die Funktion, die Daten durch das in Bezug auf den extrahierten Erfassungsschwellenwert symmetrische Verstärken dieser wiederherzustellen.
Die 2 zeigt den Aufbau eines konventionellen Empfängers für Burst-Betrieb. Der konventionelle Empfänger für Burst-Betrieb enthält einen optischen Detektor 10, einen Vorverstärker oder Transimpedanzverstärker (TIA) 1, einen automatischen Schwellenregler (ATC) 2 und einen Begrenzungsverstärker 3.
Der optische Detektor 10 arbeitet, um ein optisches Eingangssignal in ein Stromsignal umzuwandeln.
Der TIA 1 arbeitet, um das durch den optischen Detektor 10 umgewandelte Stromsignal in ein Spannungssignal umzuwandeln. Eine Transimpedanz, die ein Eingangsstrom-zu-Ausgangsstrom-Verhältnis ist, wird durch einen Rückkopplungswiderstand, der zwischen einen Eingangsanschluss des TIA1s und einem Ausgangsanschluss davon geschaltet ist, bestimmt.
In dem Empfänger für Burst-Betrieb wird der TIA 1 in der Art einer Gleichstromkopplung verwendet. Ein Eingangssignal wird durch den TIA 1 verstärkt und verzweigt dann in zwei Teile. Ein Teil wird in den ATC 2 eingegeben, der anschließend den Erfassungsschwellenwert eines empfangenen Pakets daraus extrahiert. Der andere Teil wird gleichstromgekoppelt und in den Begrenzungsverstärker 3 eingegeben. Der Erfassungsschwellenwert, der automatisch entsprechend der Amplitude des empfangenen Pakets geändert wird, wird in den Begrenzungsverstärker-Vref eingegeben. Der Begrenzungsverstärker 3 arbeitet, um die Signale verschiedener Amplituden, die darin eingegeben werden, als Signale, die eine konstante Amplitude haben, wiederherzustellen.
Jedoch weist der oben beschriebene konventionelle Empfänger für Burst-Betrieb einen dahingehenden Nachteil auf, dass ein Rücksetzsignal zur Initialisierung in einer Zwischenpaket-Periode durch die Verwendung einer externen Zusatzschaltung eingegeben wird. Dies macht es schwierig, ein Rücksetz-Timing genau zu steuern. Zusätzlich macht die Verwendung der externen Zusatzschaltung den Empfängerschaltkreis kompliziert und vergrößert die Empfängerteile.
EP-A-0 621 686 betrifft einen Verstärker für eine Schaltung eines optischen Empfängers. Der Verstärker umfasst einen Begrenzungsverstärker, der einen Signaleingangsanschluss und einen Bezugsspannungseingangsanschluss enthält, und eine automatische Schwellenregelungs-Schaltung, die den Bezugsspannungseingangsanschluss des Begrenzungsverstärkers mit einem substanziellen Mittelwert zwischen einem Höchstwert des Eingangssignals und einem untersten Wert des Eingangssignal als eine Bezugsspannung beliefert. Die automatische Schwellenregelungs-Schaltung umfasst einen Haltekreis für den obersten Wert, einen obersten Wert des Eingangssignals haltend, und einen Haltekreis für den untersten Wert, einen untersten Wert des Eingangssignals haltend, und einen Spannungsteiler, der als Bezugsspannung im Wesentlichen den Mittelwert zwischen dem obersten Wert und dem untersten Wert erzeugt. Die zwei Haltekreise umfassen einen Rücksetzsignalanschluss.
DE 25 05 903 beschreibt einen optischen Empfänger der einen Verstärker V₁ und eine automatische Verstärkungsregelschleife zum Regeln der Verstärkung von V₁ umfasst, wobei die automatische Verstärkungsregelschleife einen Höchstpegel-Detektor (D₁, C₁, R₁) und einen Detektor für den untersten Pegel (D₂, C₂, R₂) umfasst.
GB-A-1 568 513 beschreibt ein automatisches Signalpegelregelungssystem, das eine in den Signalpfad geschaltete Variable-Gain-Verstärkungseinrichtung, eine eine Speicherkapazität enthaltende Erfassungseinrichtung für den Mindestsignalpegel und eine Pe gelregelungseinrichtung zum Anlegen der durch die Speicherkapazität gespeicherten Spannung und zum Darstellen des Mindestpegels des Signals zur Steuerung der Verstärkung der Verstärkungseinrichtung umfasst.
EP-A-0 828 359 beschreibt einen optischen Empfänger, der ein Lichtaufnahmeelement, einen automatischen Schwellenpegelregelkreis zum Identifizieren eines elektrischen Signals, das von dem Lichtaufnahmeelement ausgegeben wurde, und zum Ausgeben eines Identifikationssignals, eine Begrenzungsschaltung zum Ausgeben des Identifikationssignals als ein Digitalsignal und eine Erzeugungseinrichtung für ein optisches Abweichsignal zum Erzeugen eines optischen Abweichsignals basierend auf dem in den automatischen Schwellenpegelregelkreis eingegebenen Rücksetzsignal und zum Eingeben dieses in das Lichtaufnahmeelement umfasst. Das Rücksetzsignal wird zwischen den optischen Burst-Signalen erzeugt.
NAGAHORI u. a., Short guard bit/burst transmission in PON system using fast response automatic threshold control receiver OPTICAL/HYBRID ACCESS NETWORKS, 1993, fünfte CONFERENCE ON MONTREAL, QUE, CANADA 07. bis 09. September 1993, NEW YORK, NY, USA, IEEE, US, 07. September 1993, S. 305-1 bis 305-5 schlagen eine aktive Rücksetztechnik für einen automatischen Schwellenregelkreis in einem optischen Empfänger vor. Die Rücksetzfunktion wird verwendet, um an dem Ende des Bursts einen Bereitschaftszustand des automatischen Schwellenregelkreises wiederherzustellen. In der Rücksetzschaltung geht ein Schalttransistor durch einen externen Rücksetzimpuls an dem Ende des Bursts in einen „Ein"-Zustand, um einen Kondensator eines Höchstwert-Detektors der automatischen Schwellenregelung zu entladen.
ELDERING, C. A., THEORETICAL DETERMINATION OF SENSITIVITY PENALTY FOR BURST MODE FIBER OPTIC RECEIVERS, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, IEEE, NEW YORK, USA, Band 11, Nr. 12, 01. Dezember 1993, S. 2145–2149, betrifft das theoretische Bestimmen einer Empfindlichkeitseinbuße für faseroptische Empfänger für Burst-Betrieb. Gezeigt wird eine Spitzenleistung-Detektorschaltung, die unter Verwendung eines Rücksetzsteuersignals rückgesetzt werden kann. Das Burst-Timing wird als feststehend vorausgesetzt und deshalb kann dieses Timing zur Erzeugung des Rücksetzsteuersignals verwendet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten optischen Empfänger für Burst-Betrieb bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen eines unteren Pegels für einen optischen Empfänger für Burst-Betrieb der Gigaklasse bereitzustellen, der Burst-Betriebsdaten, die in der Amplitude und in der Phase verschieden sind, auf einer Paketbasis empfangen kann und der die empfangenen Burst-Betriebsdaten genau und schnell wiederherstellen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines unteren Pegels für einen optischen Empfänger für Burst-Betrieb ausgerichtet. Der Empfänger enthält einen Wandler zum Umwandeln eines Burst-Betriebssignals in ein Spannungssignal und einen automatischen Verstärkungsregler zum automatischen Regeln einer Verstärkung des Wandlers. Die Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels erfasst einen untersten Pegel eines Ausgangssignals von dem Wandler und steuert den automatischen Verstärkungsregler auf der Basis des erfassten untersten Pegels. Die Vorrichtung umfasst eine Differenzverstärkungseinrichtung zum jeweiligen Empfangen des Ausgangssignals von dem Wandler an ihrem ersten Ausgangsanschluss und eines Rückkopplungs-Ausgangssignals von der Vorrichtung an ihrem zweiten Eingangsanschluss und zum Verstärken der Differenz zwischen den empfangenen Signalen, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des untersten Pegels eines von der Differenzverstärkungseinrichtung ausgegebenen Ausgangssignals und eine Ausgangspuffereinrichtung. Die Erfassungseinrichtung enthält einen RC-Gleichrichter zum Empfangen einer Stromversorgungsspannung und einen Transistor, dessen Emitter mit einem Ausgangsanschluss der Differenzverstärkungseinrichtung verbunden ist und dessen Basis und Kollektor gemeinsam mit dem RC-Gleichrichter verbunden sind. Bevorzugt kann die Differenzverstärkungseinrichtung wenigstens zwei mehrstufig verbundene Differenzverstärker und eine Vielzahl von mit den Differenzverstärkern verbundenen Puffertransistoren enthalten.
Die oben beschriebenen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlicher, wobei in den Zeichnungen
1 ein Diagramm ist, das den Aufbau eines passiven optischen Netzwerkes zeigt,
2 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines konventionellen optischen Empfängers für Burst-Betrieb zeigt,
3 eine schematische Darstellung ist, die den Aufbau eines optischen Empfängers gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 eine schematische Darstellung ist, die eine Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ein Schaltdiagramm der Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels der 4 ist,
6 ein Wellenformdiagramm ist, das Spannungspegel an den Knoten a, b und c in der 5 darstellt,
7 ein Wellenformdiagramm ist, das eine Eingangssignals-zu-Ausgangssignal-Charakteristik der Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt,
8A und 8B Ausgangswellenformdiagramme des optischen Empfängers für Burst-Betrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, die die Betriebseigenschaften eines auf einem kleinen Eingangsstrom basierenden Vorverstärkers zeigen, und
9A und 9B Ausgangswellenformdiagramme des Empfängers für Burst-Betrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, die die Betriebseigenschaften des auf einem großen Eingangsstrom basierenden Vorverstärkers darstellen.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Die 3 zeigt den Aufbau eines optischen Empfängers für Burst-Betrieb gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Der optische Empfänger für Burst-Betrieb enthält einen optischen Detektor 110, einen Vorverstärker 101, einen ATC 102 und einen Begrenzungsverstärker 103.
Der Vorverstärker 101 enthält einen TIA 4 zum Bestimmen der Verstärkung und der Bandbreite des Vorverstärkers 101, eine Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels 5 zu Erfassen eines untersten Pegels eines Ausgangssignals von dem TIA 4, einen automatischen Verstärkungsregler (AGC) 6 zum Erzeugen eines automatischen Verstärkungsregelungssignals auf der Basis des durch die Vorrichtung zum Erfassen eines untersten Pegels 5 erfassten untersten Pegels, und einen Leistungspegeldetektor 7 zum Erfassen eines Leistungspegels des Ausgangssignals von dem TIA 4. Der Vorverstärker 101 enthält des Weiteren eine Vielzahl von Impulserzeugern 8, 81 und 82, ein NAND-Gatter 9 und einen Ausgangspuffer 10 für den TIA 4.
Der TIA 4 wandelt ein Ausgangsstromsignal von dem optischen Detektor 9 in ein Spannungssignal und stellt das umgewandelte Spannungssignal zu der Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 5 bereit.
Die 4 zeigt den Aufbau der Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 5 und die 5 ist ein ausführliches Schaltdiagramm der 4.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die 4, enthält die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 4 hauptsächlich eine Verstärkungsschaltung 50 zum Verstärken eines Eingangssignals, einen Detektor 60 zum Erfassen eines untersten Pegels des verstärkten Signals und einen Ausgangspuffer 70. Der Detektor 60 enthält die Stromquelle.
Im Folgenden Bezug nehmend auf die 5, enthält die Verstärkungsschaltung 50 einen zweistufigen Verstärker, der einen ersten und einen zweiten Differenzverstärker enthält, und einen zweistufigen Puffer 51, der zwischen den ersten Differenzverstärker und den zweiten Differenzverstärker des zweistufigen Verstärkers geschaltet ist. Der erste Differenzverstärker ist mit den Widerständen R1 und R2 und den Transistoren TR1 und TR2 versehen und der zweite Differenzverstärker ist mit den Widerständen R3 und R4 und den Transistoren TR3 und TR4 versehen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der zweistufige Verstärken verwendet, weil, wenn das Originalsignal direkt in den Detektor 50 in die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 5 eingegeben wird und anschließend durch den Detektor 60 ein unterster Pegel davon erfasst wird, durch eine Vorwärtsspannung einer Diode eine Spannungs abweichung erzeugt wird. Diese Spannungsabweichung, die ungefähr 800 mV beträgt, macht es unmöglich, den untersten Signalpegel genau zu erfassen. Um dieses Problem zu überwinden, werden die Spannungsabweichung durch die Verstärkung des Verstärkers durch Verstärken des Signals, das Erfassen des untersten Pegels davon und Rückkoppeln verringert. Wenn die Verstärkung des Verstärkers beispielsweise 40 ist, ist die Spannungsabweichung 800/40 = 20 mV. Theoretisch wird die Abweichung durch das Erhöhen der Verstärkung durch den Verstärker verringert. Dessen ungeachtet, ist eine angemessene Steuerung erforderlich, weil ein mehrstufiger Verstärker eine hohe Wahrscheinlichkeit für Oszillation des Stromkreises aufweist.
Der zweistufige Puffer wird verwendet, um eine Spannungseingangsbedingung des zweiten Verstärkers zu erfüllen.
Der Detektor 60, der mit einer Diode D1 und einem RC-Gleichrichter bereitgestellt wird, empfängt an einem Knoten a ein Signal oder das durch die Verstärkerschaltung 50 verstärkte Signal. Wenn der Spannungspegel des Signals negativ gesenkt wird, dann wird die Diode D1 vorwärts vorgespannt, um einen Kondensator C zu laden. Alternativ, wenn der Signalpegel positiv erhöht wird, dann wird die Diode D1 rückwärts vorgespannt, um in einen abgeschalteten Zustand zu gehen. Dies veranlasst den Kondensator C zu entladen. Mit diesem Prinzip wird der unterste Signalpegel aufrechterhalten. Wenn die Kapazität des Kondensators erhöht wird, kann die Abweichung verringert werden, jedoch besteht ein dahingehender Nachteil, dass eine größere Zeitmenge zur Erfassung des untersten Pegels erforderlich ist. In dem Fall, in dem die Kapazität des Kondensators verringert wird, wird die Erfassungszeit für den untersten Pegel vorteilhaft verkürzt, wohingegen die Abweichung erhöht wird. Aus diesem Grunde ist das angemessene Einstellen einer RC-Zeitkonstante erforderlich.
Der Puffer 70 ist mit dem Ausgang des Detektors 60 verbunden, um ein durch den Detektor 60 erfasstes Signal zu der Verstärkungsschaltung 50 zurückzukoppeln. Der Puffer 70 ist mit einem Transistor TR5, um zu verhindern, dass eine Bezugsspannung während aufeinander folgender Dateneingabe variiert und unnötig den Entladungspfad blockiert, versehen und außerdem mit einer Pegelverschiebungsdiode D2 zum Einstellen des Pegels einer Ausgangsspannung.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau und Betrieb erfasst eine Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels immer einen untersten Pegel des Ausgangssignals von dem TIA 4, unabhängig davon, ob das Ausgangssignal von dem TIA 4 hohen oder niedrigen Pegels ist. Die Verwendung der erfassten untersten Pegel macht es möglich, genau zu bestimmen, ob ein Eingangssignal vorhanden ist. Sofern kein unterster Signalpegel erfasst wird, wird ein AGC-Steuersignal, das später zu beschreiben ist, erzeugt, um einen Leistungspegel des Eingangssignals zu erfassen. Während ein durch einen üblicherweise verwendeten Spitzenleistungsdetektor erfasster Höchstpegel, wenn ein Eingangssignal hohen Pegels ist, kein besonderes Problem darstellt, kann er im Gegensatz dazu, wenn das Eingangssignal niedrigen Pegels ist, keine genauen Informationen in Bezug auf den tatsächlichen Spannungspegel geben. Dies resultiert in Schwierigkeiten beim Bestimmen, ob das Eingangssignal vorhanden ist.
Die Verwendung eines durch die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 5 erfassten untersten Pegels ermöglicht des Weiteren die genaue Erzeugung eines AGC-Signals und das genaue Bestimmen einer Zwischenpaket-Periode, so dass eine Ausgangsspannung immer auf einem richtigen Pegel gehalten werden kann.
Die 6 ist ein Wellenformdiagramm, das die Spannungspegel an den Knoten a, b und c der 5 darstellt, wobei die y-Achse einen Spannungspegel darstellt und die x-Achse die Zeit (in Nanosekunden) darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 5 bezeichnet der Bezugsbuchstabe A eine Ausgangscharakteristik an einem Ausgangsanschluss (dem Knoten a) der Verstärkungsschaltung 50 oder an einem Ausgangsanschluss des zweistufigen Differenzverstärkers, B bezeichnet eine konstante Spannungscharakteristik an einem Ausgangsanschluss (dem Knoten b) des Detektors 60 oder an einem Ausgangsanschluss der Diode und des RC-Gleichrichtungsfilters und C bezeichnet einen untersten Spannungspegel an einem Ausgangsanschluss (dem Knoten c) des TIAs.
Die 7 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Eingangssignal-zu-Ausgangssignal-Charakteristik der Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie oben erwähnt, wird der unterste Pegel des TIA- Ausgangssignals unabhängig davon, ob das TIA-Signal hohen oder niedrigen Pegels ist, erfasst.
Im Folgenden wieder Bezug nehmend auf die 3, arbeitet der AGC 6, um auf der Basis des durch die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels 5 erfassten untersten Pegels das Regelsignal 6' zu generieren, um die Verstärkung des TIAs 4 einzustellen.
Das von dem optischen Detektor 110 ausgegebene Stromsignal hat generell Stromschwankungen zwischen –31 dBm und –16 dBm. Sofern eine bestimmte Stromschwankung des Ausgangssignals von dem optischen Detektor 110 über diesen Bereich hinausgeht, ist das Ausgangssignal von dem TIA 4 beträchtlicher Verzerrung ausgesetzt. In Hinblick darauf muss der AGC 6 betrieben werden, um die Verzerrung in dem Ausgangssignal von dem TIA 4 zu kompensieren.
Um dies zu erleichtern, wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der AGC 6 konfiguriert, um seinen Regelvorgang durch Erzeugen des AGC-Regelsignals 6' in dem Moment zu beginnen, in dem das Ausgangssignal von dem TIA 4 beginnt, verzerrt zu sein, d. h., der untere Pegel davon schaltet einen Ausgangspuffertransistor für den TIA 4 aus.
Der AGC 6 kann bevorzugt eine Feststelleinheit für die Anwesenheit des Signals zum Analysieren des durch die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels erfassten untersten Pegels enthalten, um zu bestimmen, ob ein Eingangssignal vorhanden ist. Nach Bestimmung aus dem erfassten untersten Pegel, dass das Eingangssignal vorhanden ist, erzeugt die Feststelleinheit für die Anwesenheit des Signals ein Signalanwesenheits-Anzeigesignal. Wenn jedoch festgestellt ist, dass kein Eingangssignal vorhanden ist, erzeugt die Feststelleinheit für die Anwesenheit des Signals ein Signalabwesenheits-Anzeigesignal, das ein Paketbeendungs-Anzeigesignal ist. Dieses Paketbeendungs-Anzeigesignal setzt das AGC-Signal 6' zurück, so dass der AGC-Spannungspegel an dem Anfang des nächsten Pakets zurückgesetzt werden kann.
Dies verhindert, dass das Ausgangssignal von dem TIA 4 auf Grund eines zu niedrigen Betriebsbezugspegels des AGCs 6 im Pegel zu niedrig wird. Der AGC 6 kann außerdem auf Grund eines übermäßig hohen Betriebsbezugspegels des AGCs 6, nachdem das Ausgangssignal von dem TIA 4 verzerrt ist, daran gehindert werden, betrieben zu werden.
Der AGC 6 kann außerdem einen Spitzenleistungsdetektor zum Einstellen und Aufrechterhalten eines Anfangs-AGC-Signals in einem Höchstpegel an einem Kollektor des Eingangstransistors enthalten, um den Jitter, der aus einer Abweichung in dem tatsächlichen AGC-Regelsignal 6' resultiert, zu minimieren.
Der Leistungspegeldetektor 7 erfasst den Leistungspegel eines Ausgangssignals von dem TIA 4, um zu festzustellen, ob eine Zwischenpaket-Periode vorhanden ist. Der Leistungspegeldetektor 7 stellt seine zwei Ausgangssignale bereit, von denen eines durch den Impulserzeuger 8 und einen Wandler 91 zur Erzeugung eines LOS-Signals, anzeigend, dass kein Signal vorhanden ist, geleitet wird und das andere auf einen Eingangsanschluss einer Rücksetzsignal-Erzeugungsschaltung angewendet wird.
Der Leistungspegeldetektor 7 kann bevorzugt einen Kondensator zum Koppeln des Ausgangssignals von dem TIA 4 enthalten, um den Leistungspegel davon ohne Bezug auf einen Gleichstrompegel des Eingangssignals zu erfassen.
Der Impulserzeuger 8 generiert in Reaktion auf das erste Eingangssignal von dem Leistungspegeldetektor 7 ein Impulssignal, um den Paketbeginn, das Ende des Pakets und eine Zwischenpaket-Periode anzuzeigen. Das durch den Impulserzeuger 8 erzeugte Impulssignal wird durch den Wandler 91 umgewandelt und dann als das LOS-Signal ausgegeben. Der Impulserzeuger 81 erzeugt in Reaktion auf das Ausgangssignal von dem AGC 6 ein Impulssignal und der Impulserzeuger 82 erzeugt in Reaktion auf ein von dem Leistungspegeldetektor 7 ausgegebenes zweites Ausgangssignal ein Impulssignal. Die durch die Impulserzeuger 81 und 82 erzeugten Impulssignale werden dann dem NAND-Gatter ausgesetzt, durch den Wandler 92 umgewandelt und dann als das Rücksetzsignal ausgegeben.
Der Ausgangspuffer 10 ist eingerichtet, um einen Gleichstrompegel des finalen Ausgangssignals des Vorverstärkers 101 unter Berücksichtigung des Eingangs des finalen Ausgangssignals in den ATC 102 und den Begrenzungsverstärker 103 stromabwärts des Vorverstärkers 101 zu regeln.
Die 8A und 9A sind Ausgangswellenformdiagramme des optischen Empfängers für Burst-Betrieb gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Diese Wellenformdiagramme stellen Betriebscharakteristika des Vorverstärkers 101 dar, wenn ein Eingangsstrom jeweils 10 μA und 100 μA ist. Die y-Achse stellt einen Spannungspegel dar und die x-Achse stellt die Zeit in Nanosekunden dar.
Der 8A kann entnommen werden, dass der AGC 6 kein Regelsignal erzeugt, wenn der Eingangsstrom klein ist (beispielsweise 10 μA). Wenn der Eingangsstrom jedoch einen bestimmten großen Pegel erreicht (beispielsweise 100 μA), erzeugt der AGC 6 ein Regelsignal (siehe 9A).
Die 8B und 9B sind jeweils vergrößerte Ansichten der 8A und 9A. Ein Wert des Vorverstärker-Ausgangspegels von 1,6 V ist gezeigt, so dass der Ausgangspegel in einem Graph dargestellt werden kann.
Wie aus der Beschreibung oben offensichtlich, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels für einen optischen Empfänger für Burst-Betrieb bereit, der in der Lage ist, unabhängig ein Rücksetzsignal für die Initialisierung einer Zwischenpaket-Periode zu erzeugen. Die Anwendung der Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels auf den optischen Empfänger für Burst-Betrieb kann den Bedarf für eine Zusatzschaltung zum Erzeugen des Rücksetzsignals beseitigen, was zu einer Verringerung der Größe der Empfängerteile führt.
Des Weiteren kann die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels den untersten Pegel eines Eingangssignals erfassen, so dass der Empfänger Informationen in Bezug auf einen tatsächlichen Spannungspegel genau erkennen kann und wiederum genau bestimmen kann, ob ein Eingangssignal vorhanden ist, selbst, wenn das Eingangssignal von geringem Spannungspegel ist.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu darstellenden Zwecken offen gelegt wurden, wird ein Fachmann in dieser Technik anerkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, wie in den begleitenden Patentansprüchen offen gelegt.

Claims

Optischer Empfänger für Burst-Betrieb, der umfasst: einen optischen Detektor (110), der ein optisches Eingangssignal in ein Stromsignal umwandelt; einen Wandler (4), der das Stromsignal in ein Spannungs-Ausgangssignal umwandelt; einen automatischen Verstärkungsregler (6), der eine Verstärkung des Wandlers automatisch regelt; eine Vorrichtung (5) zum Erfassen eines untersten Pegels, die einen untersten Pegel des Ausgangssignals von dem Wandler erfasst und den automatischen Verstärkungsregler auf Basis des erfassten untersten Pegels steuert, wobei der optische Empfänger für Burst-Betrieb gekennzeichnet ist durch: einen Leistungspegeldetektor (7), der einen Leistungspegel des Ausgangssignals des Wandlers erfasst, um festzustellen, ob ein Eingangssignal an dem Empfänger vorhanden ist und ob eine Zwischenpaket-Periode vorhanden ist.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach Anspruch 1, der des Weiteren einen ersten Impulserzeuger (81), der in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem automatischen Verstärkungsregler (6) ein erstes Impulssignals erzeugt, einen zweiten Impulserzeuger (82), der in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Leistungspegeldetektor (7) ein zweites Impulssignal erzeugt, und eine Einrichtung (9, 92) umfasst, die das erste und das zweite Impulssignal empfängt und ein Rücksetzsignal erzeugt.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach Anspruch 2, der des Weiteren einen automatischen Schwellenregler umfasst, der das Rücksetzsignal zur Initialisierung in einer Zwischenpaket-Periode empfängt.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung (5) zum Erfassen eines untersten Pegels so eingerichtet ist, dass sie den untersten Pegel des Ausgangssignals von dem Wandler (4) unabhängig davon erfasst, ob der Spannungspegel des Ausgangssignals hoch oder niedrig ist.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der automatische Verstärkungsregler (6) eine Einheit zum Feststellen des Vorhandenseins eines Signals umfasst, die den durch die Vorrichtung (5) zum Erfassen des untersten Pegels erfassten untersten Pegel analysiert, um festzustellen, ob ein Eingangssignal an dem Empfänger vorhanden ist.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung (5) zum Erfassen des untersten Pegels eine Verstärkungsschaltung (50), die das Ausgangssignal von dem Wandler (4) als ein erstes Eingangssignal an einem ersten Eingangsanschluss empfängt und ein zweites Eingangssignal an einem zweiten Eingangsanschluss empfängt und eine Differenz zwischen dem empfangenen ersten und zweiten Signal verstärkt und die verstärkte Differenz an einem Ausgangsanschluss als ein Ausgangssignal ausgibt, einen Detektor (60), der mit dem Ausgangsanschluss der Verstärkungsschaltung verbunden ist, um einen untersten Pegel des Ausgangssignals der Verstärkungsschaltung zu erfassen und ein Signal des untersten Pegels auszugeben, sowie einen Ausgangspuffer (70) umfasst, der mit dem Detektor verbunden ist, um das Signal des untersten Pegels zu empfangen, zu puffern und auszugeben, wobei das von dem Ausgangspuffer ausgegebene Signal des untersten Pegels als das zweite Eingangssignal zu dem zweiten Anschluss der Verstärkungsschaltung zurückgeführt wird.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach Anspruch 6, wobei die Verstärkungsschaltung (50) wenigstens zwei Differenzverstärker, die mehrstufig verbunden sind, sowie eine Vielzahl von Puffertransistoren (51) umfasst, die mit den Differenzverstärkern verbunden sind.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Detektor (60) einen RC-Gleichrichter zum Empfangen einer Stromversorgungsspannung umfasst.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Detektor (60) einen Transistor umfasst und der Transistor einen Emitter, der mit dem Ausgangsanschluss der Verstärkungsschaltung (50) verbunden ist, sowie eine Basis und einen Kollektor hat, die gemeinsam mit dem RC-Gleichrichter verbunden sind.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Ausgangspuffer (70) wenigstens einen Transistor und wenigstens eine, mit diesem verbundene Pegelverschiebungsdiode umfasst.
Optischer Empfänger für Burst-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die automatische Verstärkungsregelung (6) des Weiteren so eingerichtet ist, dass sie einen Regelvorgang in Gang setzt, indem sie ein Regelsignal an den Wandler erzeugt, wenn das Ausgangssignal von dem optischen Detektor außerhalb eines bestimmten Bereiches liegt.
Empfangsverfahren für einen optischen Empfänger für Burst-Betrieb, das die folgenden Schritte umfasst: Umwandeln eines optischen Eingangssignal in ein Stromsignal; Umwandeln des Stromsignals in ein Spannungs-Ausgangssignal durch einen Wandler; Erfassen eines untersten Pegels des Ausgangssignals von dem Wandler durch eine Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels; Steuern eines automatischen Verstärkungsreglers (6) auf Basis des erfassten untersten Pegels; Regeln einer Verstärkung des Wandlers durch den automatischen Verstärkungsregler, wobei das Empfangsverfahren gekennzeichnet ist durch: Erfassen eines Leistungspegels des Ausgangssignal von dem Wandler durch einen Leistungspegeldetektor, um festzustellen, ob ein Eingangssignal an dem Empfänger vorhanden ist und ob eine Zwischenpaket-Periode vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren die Schritte des Erzeugens eines ersten Impulssignals in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem automatischen Verstärkungsregler, des Erzeugens eines zweiten Impulssignals in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Leistungspegeldetektor und des Erzeugens eines Rücksetzsignals aus dem ersten und dem zweiten Impulssignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren den Schritt des Empfangens des Rücksetzsignals für eine Initialisierung in einer Zwischenpaket-Periode durch einen automatischen Schwellenwertregler umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das des Weiteren den Schritt des Analysierens des durch die Vorrichtung zum Erfassen des untersten Pegels erfassten untersten Pegels durch den automatischen Verstärkungsregler umfasst, um festzustellen, ob ein Eingangssignal an dem Empfänger vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Schritt des Erfassens des untersten Pegels die Schritte des Empfangens des Ausgangssignals von dem Wandler als ein erstes Eingangssignal, des Empfangens eines zweiten Eingangssignals, des Verstärkens einer Differenz zwischen dem empfangenen ersten und zweiten Eingangssignal, des Erfassens eines untersten Pegels der verstärkten Differenz und des Zurückführens des erfassten untersten Pegels als das zweite Eingangssignal umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, das des Weiteren den Schritt des Ingangsetzens eines Regelvorgangs durch den automatischen Verstärkungsregler durch Erzeugen eines Regelsignals an den Wandler umfasst, wenn das Ausgangssignal von dem optischen Detektor außerhalb eines bestimmten Bereiches liegt.