JP2003264504A - 光信号受信制御回路および光信号の受信制御方法 - Google Patents

光信号受信制御回路および光信号の受信制御方法

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JP2003264504A
JP2003264504A JP2002061649A JP2002061649A JP2003264504A JP 2003264504 A JP2003264504 A JP 2003264504A JP 2002061649 A JP2002061649 A JP 2002061649A JP 2002061649 A JP2002061649 A JP 2002061649A JP 2003264504 A JP2003264504 A JP 2003264504A
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signal
circuit
reception
optical signal
envelope
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Takayuki Tanaka
貴之 田中
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無信号期間においてのノイズの発生を防止
し、十分なレベル識別余裕(受信感度)を確保する。 【解決手段】 バースト光信号が含まれる受信期間では
上記バースト光信号に含まれるデータを識別してATC
信号OUT,NOUTを出力し、上記バースト光信号が
含まれない無信号期間では適正レベルの無信号であるL
レベル信号L,NLを出力する光信号受信制御回路であ
って、上記バースト光信号の受信開始を検出して上記受
信期間に応じたEnv(エンベロープ)信号を発生させ
るエンベロープ発生回路10と、上記Lレベル信号L,
NLを出力するLレベル発生回路11と、上記エンベロ
ープ信号が出力されているときは、上記ATC信号を選
択して出力し、上記エンベロープ信号が出力されていな
いときは、上記Lレベル信号を選択して出力するセレク
タ回路12とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PON(Passive
Optical Network)などのバースト光信号(無信号区間
を挟んで間欠送信されるパケット光信号)の受信出力を
制御する光信号受信制御回路および光信号の受信制御方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は従来の光信号受信装置の構成図で
ある。この従来の光信号受信装置は、フォトダイオード
(Photodiode)1と、プリアンプ(Pre-amplifier)2
と、ATC(Automatic Threshold Control)回路(レ
ベル識別回路)3とを備えている。ATC回路3は、差
動増幅器4と、比較器5と、ピーク検出回路6,7と、
加算器8,9とを備えている。
【0003】PONなどのバースト光信号を受信する光
信号装置では、受信データ値を適正に判別するために、
受信信号の識別レベル(受信データの値を判別するため
のしきい値レベル)を最適レベルに調整するレベル識別
回路が不可欠である。図9の光信号受信装置では、フォ
トダイオード1によって光信号を受光して電流信号に変
換し、この電流信号をプリアンプ2によって電圧信号に
変換し、この電圧信号の最適識別レベル(一般に信号振
幅の中央レベル)をATC回路3によって得ている。
【0004】図10はATC回路3のタイミングチャー
トである。ATC回路3において、プリアンプ2から出
力された図10(a)に示す信号INPUTは、差動増
幅器4に入力される。差動増幅器4は、図10(b)に
示す基準電圧Vref1を中心にした信号A,NAを生成
し、信号Aをピーク検出回路7および加算器8に出力
し、信号NAをピーク検出回路6および加算器9に出力
する。ピーク検出回路6は、信号NAのピークを検出
し、図10(c)に示す信号NAPを加算器8に出力す
る。また、ピーク検出回路7は、信号Aのピークを検出
し、図10(c)に示す信号APを加算器9に出力す
る。加算器8は、基準電圧Vref2を基準として信号Aと
NAPを加算し、図10(d)に示す信号Bを比較器5
に出力する。また、加算器9は、基準電圧Vref2を基準
として信号NAとAPを加算し、図10(d)に示す信
号NBを比較器5に出力する。比較器5は、信号BとN
Bのレベルを比較して、受信データの”0”,”
1”(”H”,”L”)を識別し、図10(e)に示す
信号OUT,NOUTを出力する。
【0005】このように、ATC回路3は、入力信号I
NPUTから基準電圧Vref1を中心とした正負の信号
A,NAを生成し、これらの信号A,NAのピークをそ
れぞれ検出し、信号Aとピーク検出信号NAP(信号N
Aのピーク検出信号)、信号NAとピーク検出信号AP
(信号Aのピーク検出信号)をそれぞれ基準電圧Vref2
を基準として加算し、加算信号B(信号AとNAPの加
算信号)とNB(信号NAとAPの加算信号)を比較し
て、出力信号OUT,NOUTを得るものである。
【0006】このATC回路3では、加算器8,9が同
じ基準電圧Vref2を基準とする構成のため、無信号期間
(バースト光信号が受信されない期間)において、図1
0(d)に示すように信号BとNBのレベルが同じにな
る。
【0007】また、図11は従来の他の光信号受信装置
の構成図であって、例えば特開平10−163828号
公報に記載のものである。この図11の光信号受信装置
は、この図10の従来の光信号受信装置は、図9の従来
の光信号受信装置において、ATC回路3をATC回路
103に変更したものである。図11のATC回路10
3は、図9のATC回路3において、基準電圧(オフセ
ット電圧)Vref3を設けたものである。
【0008】図12はATC回路103のタイミングチ
ャートである。なお、図12(a)〜(c)は、図10
(a)〜(c)と同じである。ATC回路103におい
ては、加算器8は、図9の加算器8と同様に、基準電圧
Vref2を基準として信号AとNAPを加算して図12
(d)に示す信号Bを出力するが、加算器9は、図9の
加算器9とは異なり、基準電圧Vref2+Vref3を基準と
して信号NAとAPを加算して図12(d)に示す信号
NBを出力する。比較器5は、信号BとNBのレベルを
比較して、図12(e)に示す信号OUT,NOUTを
出力する。
【0009】このATC回路103では、オフセット電
圧Vref3を設けたことによって、無信号期間において
も、図12(d)に示すように信号BとNBのレベルが
同じにならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては、光信号の受信感度や無信号期間にお
いて発生するノイズについて、以下に説明する問題があ
った。
【0011】図9のATC回路3では、無信号期間にお
いて比較器5の入力信号BとNBのレベルが同じになる
ので、比較器5が発振し、それがノイズとなって出力さ
れるという問題があった。
【0012】これに対し、図11のATC回路103で
は、オフセット電圧Vref3を設けて、無信号期間におい
ての信号BとNBのレベルが異なるようにしているの
で、無信号区間においても比較器5は発振せず、ノイズ
が発生しない。
【0013】しかしながら、図11のATC回路103
では、オフセット電圧Vref3を設けることによって図1
2(d)に示すように信号NBのレベルがシフトするの
で、信号Bが”H”、信号NBが”L”のときのレベル
識別余裕が小さくなる(受信感度が悪くなる)という問
題があった。受光される光信号レベルが極小(最小受光
レベル付近)になると、信号レベルを判別できなくな
り、光信号伝送モジュールおよび光信号受信装置のスペ
ックを満足しなくなるという問題があった。
【0014】さらに、ATC回路3およびATC回路1
03では、バースト光信号の受信を終了すると、ピーク
検出回路7が放電し、信号APのレベルが、バースト光
信号の受信終了時からピーク検出回路7の放電時定数に
従って降下し、これによって跳ね返りノイズ(リバウン
ドノイズ)が発生するという問題があった。入力信号I
NPUTの振幅が大きいほど、大きなリバウンドノイズ
が発生する。
【0015】図13はATC回路103においてのリバ
ウンドノイズ発生の様子を示す図である。図13に示す
リバウンドノイズは、オフセット電圧Vref3を大きくす
るほど小さくなり、オフセット電圧Vref3をさらに大き
くすれば、発生しなくなる。しかしながら、オフセット
電圧Vref3を大きくすると、レベル識別余裕がさらに小
さくなってしまう(受信感度がさらに悪くなってしま
う)。
【0016】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたものであり、無信号期間においてのノ
イズの発生を防止でき、かつ十分なレベル識別余裕(受
信感度)を確保できる光信号受信制御回路および光信号
の受信制御方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の光信号受信制御
回路は、レベル識別回路によって受信されるバースト光
信号の受信期間では上記レベル識別回路の出力信号を受
信出力信号とし、無信号期間では上記レベル識別回路の
出力信号に変えて適正レベルの信号を受信出力信号とす
る光信号受信制御回路であって、上記光信号の受信開始
を検出して上記光信号の受信期間に応じたエンベロープ
信号を発生させるエンベロープ発生回路と、無信号時の
適正な出力レベルとしての無信号レベル信号を発生する
無信号レベル発生回路と、上記エンベロープ信号が出力
されているときは、上記レベル識別回路からの受信信号
を出力し、上記エンベロープ信号が出力されていないと
きは、上記無信号レベル信号を出力するセレクタ回路と
を備えたことを特徴とする。また、本発明の他の光信号
受信制御回路は、バースト光信号に含まれるデータを識
別して出力する識別回路と、上記バースト光信号の受信
開始を検出して上記バースト光信号の受信期間に応じた
エンベロープ信号を出力するエンベロープ発生回路と、
上記データが含まれない無信号期間のための所定レベル
の固定信号を出力する固定信号出力回路と、上記エンベ
ロープ信号が出力されているときは、上記識別回路の出
力を選択して出力し、上記エンベロープ信号が出力され
ていないときは、上記固定信号出力回路の出力を選択し
て出力するセレクタ回路とを備えたことを特徴とする。
【0018】本発明の光信号の受信制御方法は、バース
ト光信号の受信出力を制御する光信号受信制御方法であ
って、上記バースト光信号の受信期間に応じたエンベロ
ープ信号を生成し、上記エンベロープ信号が存在する期
間では、上記バースト光信号の受信信号を受信出力と
し、上記エンベロープ信号が存在しない期間では、上記
受信信号に変えて適正レベルの信号を受信出力とするこ
とを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】実施の形態1 図1は本発明の実施の形態1の光信号受信装置の構成図
である。図1において、図9と同じものには同じ符号を
付してある。この実施の形態1の光信号受信装置は、フ
ォトダイオード(Photodiode)1と、プリアンプ(Pre-
amplifier)2と、ATC(Automatic Threshold Contr
ol)回路3(内部構成は図9参照)と、Lレベル発生回
路11と、セレクタ回路12と、エンベロープ発生回路
10とを備えている。Lレベル発生回路11と、セレク
タ回路12と、エンベロープ発生回路10は、実施の形
態1の光信号受信制御回路を構成している。
【0020】この実施の形態1の光信号受信装置は、図
9の従来の光信号受信装置において、エンベロープ発生
回路10と、Lレベル発生回路11と、セレクタ回路1
2とを設けたものである。
【0021】フォトダイオード1は、光信号送信回路か
ら送信されたバースト光信号を受光してフォト電流に変
換し、このフォト電流のバースト信号をプリアンプ2に
出力する。
【0022】プリアンプ2は、フォト電流のバースト信
号を電圧信号に変換し、この電圧信号のバースト信号を
2つに分岐し、ATC回路3およびエンベロープ発生回
路10にそれぞれ出力する。
【0023】ATC回路3は、図9の従来の光信号受信
装置に設けられたものと同じであり、加算器9にノイズ
除去のためのオフセット電圧Vref3を設けない構成であ
る。
【0024】エンベロープ発生回路10は、データ検出
回路13と、リミッタアンプ14と、ラッチ回路15
と、カウンタ回路16とを備えており、バースト信号の
受信開始を検出して受信期間に応じたEnv(エンベロ
ープ)信号を発生し、このEnv信号をセレクタ回路1
2に出力する。Env信号の発生期間は、バースト信号
の全受信期間を含むようにあからじめ設定された所定の
期間である。
【0025】Lレベル発生回路11は、Lレベル信号
L,NLを発生し、セレクタ回路12に出力する。Lレ
ベル信号Lは”L”レベルの信号であり、Lレベル信号
NLは信号Lの反転信号であって”H”レベルの信号で
ある。これらのLレベル信号L,NLは、無信号時の適
正出力レベルとしての信号である。
【0026】セレクタ回路12は、ラッチ回路15から
Env信号が出力されているときには、ATC回路3の
出力信号(ATC信号)OUT,NOUTを受信出力信
号SOUT,NSOUTとして出力し、Env信号が出
力されていないときには、Lレベル信号L,NLを受信
出力信号SOUT,NSOUTとして出力する。
【0027】エンベロープ発生回路10において、デー
タ検出回路13は、バースト信号の1ビット目のデータ
(最初の”H”のデータ)を検出し、データ検出信号を
リミッタアンプ14に出力する。つまり、データ検出回
路13は、バースト光信号の受信開始を検出し、受信開
始検出信号としてデータ検出信号を出力する。
【0028】リミッタ増幅器14は、入力されたデータ
検出信号を、ラッチ回路15が動作可能な振幅レベルま
で増幅し、ラッチ回路15に出力する。
【0029】ラッチ回路15は、データ検出信号が入力
されてから、内部リセット信号が入力されるまでの間、
Env信号を発生し、セレクタ回路12およびカウンタ
回路16に出力する。つまり、ラッチ回路15は、バー
スト光信号の受信開始が検出されると、受信開始検出信
号であるデータ検出信号をラッチしてEvn信号の発生
を開始し、カウンタ回路16から内部リセット信号が入
力されると、リセットされ、Evn信号の発生を停止す
る。また、ラッチ回路15は、リセット入力端子からリ
セット信号が入力されたときにも、リセットされる。
【0030】図2はラッチ回路15の内部構成例を示す
図である。図2において、ラッチ回路15は、2入力N
ANDゲートa,bと、2入力NORゲートcと、イン
バータdとを備えている。図2に示すように、ラッチ回
路15は、例えばSRフリップフロップ(SR−F/
F)で構成される。図2のラッチ回路15は、リミッタ
アンプ14の出力信号をセット入力とし、カウンタ回路
16からの内部リセット信号およびリセット入力端子か
らのリセット信号をリセット入力として動作する非同期
型SR−F/Fである。
【0031】カウンタ回路16は、クロック入力端子か
らのリファレンスクロックをクロック入力、リセット入
力端子からのリセット信号をリセット入力、ラッチ回路
15からのEnv信号をカウントイネーブル入力として
カウント動作し、カウント値があからじめ設定された値
(内部リセット発生カウント値)に達したときのキャリ
ー信号を内部リセット信号としてラッチ回路15に出力
する。
【0032】図3は実施の形態1のエンベロープ発生回
路10のタイミングチャートである。図1ないし図3を
用いて、実施の形態1の光信号受信装置の動作を以下に
説明する。
【0033】まず、バースト光信号が送受信される前の
無信号期間においては、リミッタアンプ14の出力信号
である増幅されたデータ検出信号は”L”であり、こ
の”L”のデータ検出信号が、図2のラッチ回路15の
インバータdに入力されている。このとき、NORゲー
トcに入力されているリセット信号および内部リセット
信号がともに”L”であるので、NANDゲートa,b
の出力信号のレベルは確定しない。また、カウンタ回路
16のカウント値も確定しない。
【0034】しかし、バースト信号が送受信されるとき
には、バースト信号のパケットの数ビット前に必ず図3
(d)に示すリセット信号が入力され、このリセット信
号によって、NANDゲートaの出力信号であるEnv
信号およびNANDゲートbの出力信号のレベルが確定
するとともに、カウンタ回路16のカウント動作の停止
が確定し、カウンタ回路16のカウント値がリセットさ
れる。
【0035】バースト信号のパケットの数ビット前に、
図3(d)に示す”H”のリセット信号がリセット入力
端子から図2のラッチ回路15のNORゲートcに入力
されると、ラッチ回路15はリセットされ、NANDゲ
ートaの出力信号であるEnv信号は”L”に確定す
る。
【0036】カウンタ回路16は、上記のリセット信号
が入力されると、カウント値をリセットする。このカウ
ンタ回路16は、Env信号が”L”の間は、カウント
動作を停止し、Env信号が”H”の間にのみ、カウン
ト動作をする。従って、カウンタ回路16は、Env信
号は”L”に確定したあとは、カウント動作を停止して
いる。
【0037】セレクタ回路12は、Env信号が”L”
の期間は、Lレベル発生回路11からのLレベル信号
L,NLを出力信号SOUT,NSOUTとして出力
し、Env信号が”H”の期間は、ATC信号OUT,
NOUTを出力信号SOUT,NSOUTとして出力す
る。従って、セレクタ回路12は、Env信号が”L”
に確定したあとは、Lレベル発生回路11の出力信号
L,NLを出力信号SOUT,NSOUTとして出力し
ている。
【0038】次に、バースト光信号の送受信が開始さ
れ、データ検出回路13に図3(a)に示すバースト信
号が入力されると、データ検出回路13は、このバース
ト信号の1ビット目のデータを検出し、図3(b)に例
示するようなデータ検出信号をリミッタアンプ14に出
力する。リミッタアンプ14は、入力されたデータ検出
信号を増幅し、”H”のデータ検出信号をラッチ回路1
5に出力する。
【0039】ラッチ回路15は、リミッタアンプ14か
らの”H”のデータ検出信号をラッチし、図3(f)に
示す内部リセット信号が入力されるまでの間、図3
(c)に示す”H”のEnv信号を出力する。リミッタ
アンプ14からの”H”のデータ検出信号が図2のラッ
チ回路15のインバータdに入力されると、NANDゲ
ートaの出力信号であるEnv信号が”L”から”H”
に遷移する。このあと、リミッタアンプ14からのデー
タ検出信号が”L”に戻っても、Env信号は”H”の
まま保持され、”H”の内部リセット信号がNORゲー
トcに入力されると、Env信号は”L”に戻る。
【0040】Env信号が”L”から”H”に遷移する
と、カウンタ回路16は、図3(e)に示すリファレン
スクロックに従ってカウントを開始する。
【0041】また、Env信号が”L”から”H”に遷
移すると、セレクタ回路12は、受信出力信号SOU
T,NSOUTをLレベル信号L,NLからATC信号
OUT,NOUTに切り換える。
【0042】次に、カウンタ回路16は、カウント値が
あらかじめ設定された内部リセット設定値に達すると、
そのキャリー信号を内部リセット信号として、図3
(f)に示す”H”の内部リセット信号をラッチ回路1
5に出力する。上記の内部リセット設定値は、バースト
信号の受信が終了してから内部リセット信号が出力され
るように設定される。
【0043】ラッチ回路15は、入力された内部リセッ
ト信号によってリセットされ、Env信号の出力を終了
する。”H”の内部リセット信号が、図2のラッチ回路
15のNORゲートcに入力されると、NANDゲート
bの出力信号が”L”から”H”に遷移する。このと
き、リミットアンプ14の出力信号はすでに”L”にな
っているので、NANDゲートbの出力信号が”H”に
遷移すると、NANDゲートaの出力信号であるEnv
信号は”H”から”L”に遷移する。
【0044】Env信号が”H”から”L”に遷移する
と、カウンタ回路16は、カウント動作を停止する。ま
た、セレクタ回路12は、受信出力信号SOUT,NS
OUTをATC信号OUT,NOUTからLレベル信号
L,NLに切り換える。
【0045】このように実施の形態1では、バースト信
号の受信開始を検出したら、その受信開始から所定時間
経過するまで”H”のEnv信号を発生し、Env信号
が”H”の期間は、ATC信号OUT,NOUTを受信
出力信号SOUT,NSOUTとして出力し、Env信
号が”L”の期間は、ATC信号OUT,NOUTに変
えてLレベル信号L,NLを受信出力信号SOUT,N
SOUTとして出力する。
【0046】ATC回路3は、オフセット電圧Vref3を
設けない構成なので、ATC回路3の出力信号OUT,
NOUTは、無信号区間において比較器の発振によるノ
イズを発生する。また、バースト信号の受信が終了する
と、ATC信号NOUTがある時定数をもって放電する
ので、ATC回路3の出力信号OUT,NOUTは、無
信号区間において図13(d)に示すようにリバウンド
ノイズが発生する。
【0047】そこで、この実施の形態1では、バースト
信号の受信期間では、Env信号を”H”にしてATC
信号OUT,NOUTを通過させ、上記のノイズが発生
する無信号期間では、Env信号を”L”にしてLレベ
ル信号L,NLを出力することによって、ATC回路3
の出力信号のノイズが出力されるのを防止している。
【0048】Env信号を”H”に遷移させるタイミン
グを生成する手段として、バースト信号の受信開始を検
出するデータ検出回路13およびリミッタアンプ14を
設けており、Env信号を”L”に遷移させるタイミン
グを生成する手段として、カウンタ回路16を設けてい
る。
【0049】カウンタ回路16は、Env信号が”H”
に遷移したらカウント動作を開始し、あらかじめ設定さ
れた内部リセット発生カウント値までカウントすると、
内部リセット信号を出力してラッチ回路15をリセット
し、Env信号を”L”に遷移させる。
【0050】従って、この実施の形態1のEnv信号
の”H”の期間は、カウンタ回路16がカウントを開始
してから、カウント値が内部リセット発生カウント値に
達するまでの所定の期間である。
【0051】Env信号は、バースト信号の受信を終了
したあとであってATC回路3の出力信号のノイズが発
生する前に”L”に遷移させる必要があり、そのように
カウンタ回路16の内部リセット発生カウント値を設定
しておく必要がある。この条件は、バースト信号のパケ
ット長が定められている場合には、そのパケット長に合
わせてあらかじめ内部リセット発生カウント値を設定す
ることによって、容易に満たすことができる。
【0052】以上のように実施の形態1によれば、バー
スト信号の受信開始からパケット長に応じてあらかじめ
設定した所定の期間”H”になるEnv信号を発生さ
せ、バースト信号の受信期間ではEnv信号を”H”に
してATC信号を通過させ、ATC回路の出力信号にノ
イズが発生する無信号期間では、Env信号を”L”に
してLレベル信号を出力するので、上記のノイズが受信
出力信号として出力されることはない。
【0053】また、ATC回路にオフセット電圧を設け
る必要がないので、十分なレベル識別余裕および十分な
受光感度を確保でき、最小受光レベル付近の信号レベル
の判別が可能となる。これによって、光受信の感度の向
上、受信ダイナミックレンジの拡大などの性能向上が実
現し、高品質な光通信システムが構成できる。
【0054】実施の形態2 図4は本発明の実施の形態2の光信号受信装置の構成図
である。図4において、図1と同じものには同じ符号を
付してある。この実施の形態2の光信号受信装置は、フ
ォトダイオード1と、プリアンプ2と、ATC回路3
(内部構成は図9参照)と、エンベロープ発生回路20
と、Lレベル発生回路11と、セレクタ回路12とを備
えている。Lレベル発生回路11と、セレクタ回路12
と、エンベロープ発生回路20は、実施の形態2の光信
号受信制御回路を構成している。
【0055】この実施の形態2の光信号受信回路は、上
記実施の形態1の光信号受信装置(図1参照)におい
て、エンベロープ発生回路10をエンベロープ発生回路
20にしたものである。
【0056】エンベロープ発生回路20は、データ検出
回路13と、リミッタ増幅器14と、ラッチ回路15
と、カウンタ回路16とを備えており、バースト信号の
受信開始を検出して受信期間に応じたEnv信号を発生
し、このEnv信号をセレクタ回路12に出力する。E
nv信号の発生期間は、バースト信号の全受信期間を含
み、バースト信号のパケット長に応じた可変期間であ
る。
【0057】この実施の形態2のエンベロープ発生回路
20は、上記実施の形態1のエンベロープ発生回路10
において、セレクタ回路12からの受信出力信号SOU
Tをカウンタ回路16のリセット信号(カウンタリセッ
ト信号)として用いる構成となっている。リセット入力
端子からのリセット信号は、上記実施の形態1ではラッ
チ回路15およびカウンタ回路16に入力されていた
が、この実施の形態2では、ラッチ回路15のみに入力
され、カウンタ回路16には入力されない。
【0058】エンベロープ発生回路20のカウンタ回路
16は、クロック入力端子からのリファレンスクロック
をクロック入力、セレクタ回路12からのカウンタリセ
ット信号をリセット入力、ラッチ回路15からのEnv
信号をカウントイネーブル入力としてカウント動作し、
カウント値があからじめ設定された内部リセット発生カ
ウント値に達したときのキャリー信号を内部リセット信
号としてラッチ回路15に出力する。
【0059】図5は実施の形態2のエンベロープ発生回
路20のタイミングチャートである。図4および図5を
用いて、実施の形態2の光信号受信装置の動作を以下に
説明する。
【0060】バースト信号のパケットの数ビット前に、
図5(d)に示す”H”のリセット信号がリセット入力
端子に入力されると、上記実施の形態1と同様に、ラッ
チ回路15がリセットされ、Env信号は”L”に確定
する。Env信号が”L”に確定してから”H”に遷移
するまでは、カウンタ回路16は、カウント動作を停止
しており、セレクタ回路12は、Lレベル信号L,NL
を受信出力信号SOUT,NSOUTとして出力してい
る。
【0061】次に、バースト光信号の送受信が開始さ
れ、データ検出回路13に図5(a)に示すようなバー
スト信号が入力されると、上記実施の形態1と同様に、
データ検出回路13、リミッタ増幅器14、およびラッ
チ回路15は、図8(f)に示すように、Env信号
を”L”から”H”に遷移させる。つまり、データ検出
回路13は、このバースト信号の1ビット目のデータを
検出して図5(b)に示すデータ検出信号をリミッタア
ンプ14に出力し、リミッタアンプ14は、入力された
データ検出信号を増幅してラッチ回路15に出力する。
ラッチ回路15は、リミッタアンプ14からのデータ検
出信号をラッチし、図5(f)に示す内部リセット信号
が入力されるまでの間、”H”のEnv信号を出力す
る。
【0062】Env信号が”L”から”H”に遷移する
と、セレクタ回路12は、上記実施の形態1と同様に、
受信出力信号OUT,NOUTをATC信号OUT,N
OUTに切り換え、ATC信号OUTをカウンタリセッ
ト信号としてカウンタ回路16に出力する。
【0063】カウンタ回路16はEnv信号が”L”か
ら”H”に遷移するとカウント動作可能となるが、この
Env信号の遷移とほぼ同時にATC信号OUTがカウ
ンタリセット信号として入力される。このため、バース
ト信号の送受信の間は、カウンタ回路16は、カウント
値が内部リセット発生カウント値に達する前に”H”の
ATC信号OUTが入力されるごとにリセットされ、内
部リセット信号を出力しない。
【0064】次に、バースト信号の送受信が終了する
と、カウンタ回路16にカウントリセット信号が入力さ
れなくなるので(カウントリセット信号は”L”のまま
となるで)、カウンタ回路16は、リセットされずにカ
ウント動作を開始する。そして、カウント値が内部リセ
ット発生カウント値に達すると、そのキャリー信号を内
部リセット信号として、図5(f)に示す”H”の内部
リセット信号をラッチ回路15に出力する。
【0065】ラッチ回路15は、上記実施の形態1と同
様に、入力された”H”の内部リセット信号によってリ
セットされ、図5(c)に示すようにEnv信号を”
H”から”L”に戻す(Env信号の出力を終了す
る)。
【0066】Env信号が”H”から”L”に遷移する
と、カウンタ回路16はカウント動作を停止し、セレク
タ回路12は、出力信号SOUT,NSOUTをATC
信号OUT,NOUTからLレベル信号L,NLに切り
換える。
【0067】上記実施の形態1では、カウンタ回路16
の内部リセット発生カウンタ値をバースト光信号のあら
かじめ定められたパケット長に応じて設定していたが、
例えばITU−T勧告G983.1では、パケット長は
ミニスロットと呼ばれるセルで設定され、ミニスロット
は3〜55[バイト]まで帯域を割り当てることができ
る。このようにバースト信号のパケット長が変化する場
合には、パケット長をあらかじめ知ることはできないの
で、内部リセット発生カウンタ値をあらかじめ設定する
こともできない。
【0068】そこで、この実施の形態2では、図3に示
すように、受信出力信号OUTをカウンタリセット信号
として使用し、バースト信号の受信を終了してからカウ
ンタ回路16のカウント動作を開始させることによっ
て、バースト信号のパケット長に応じてEnv信号の”
H”の期間も変化させ、パケット長が変化するバースト
信号にも適用できる構成としている。
【0069】この実施の形態2では、カウンタ回路16
は、バースト信号の受信を終了したらカウント動作を開
始し、あらかじめ設定された内部リセット発生カウント
値までカウントすると、内部リセット信号を出力してラ
ッチ回路15をリセットし、Env信号を”L”に遷移
させる。
【0070】従って、この実施の形態2のEnv信号
の”H”の期間は、バースト信号の受信開始から終了ま
での可変期間と、カウンタ回路16がカウントを開始し
てからカウント値が内部リセット発生カウント値に達す
るまでの所定の期間との合計の期間である。
【0071】内部クロック発生カウント値は、ATC回
路3の同符号連続耐力に応じた値に設定する。つまり、
バースト信号の受信を終了しても、ATC回路3のピー
ク検出回路6,7(図9参照)の放電時定数によって、
ATC信号OUT,NOUTの値(”0”または”
1”)が確定している時間(ビット数)に設定する。こ
れは、図13に示すリバウンドノイズが発生する直前ま
での時間である。
【0072】このように、バースト信号の受信を終了し
ても、所定時間が経過するまでEnv信号を”H”にし
ている理由は、受信期間においての同符号連続(例え
ば”0”の連続)期間と、バースト信号が受信されない
無信号期間とを区別するためである。例えば、ITU−
T勧告G.983.1では、同符号連続耐力は72ビッ
トとされている。つまり、”0”または”1”が72ビ
ット連続する場合がある。逆に、72ビット以上の同一
符号の連続はあり得ない。
【0073】内部クロック発生カウント値が同符号連続
耐力に応じた値に設定されておらず、”0”の連続デー
タを含む可変長のバースト信号の場合において、受信開
始時に”0”の連続データが受信されたときにEnv信
号が”L”に遷移してしまうと、この”0”の連続デー
タが終了して”1”のデータ信号が受信されたときにE
nv信号が”H”に遷移すると、位相問題で”0”の連
続データのあとの1ビット目の”1”データが再生され
ないといった問題が発生する可能性がある。この問題を
回避するために、実施の形態2では、受信を終了しても
所定時間が経過するまでEnv信号を”H”にしてい
る。
【0074】ATC回路3の同符号連続耐力は、ピーク
検出回路の自己放電に要する時間に依存する。つまり、
入力されたバースト信号の振幅と時定数によって決定さ
れる。例えば、バースト信号において”0”データが連
続する場合、ピーク検出回路は、その時定数に従って自
己放電し、ピーク値を維持できなくなる。ピーク値を維
持できないと、ATC信号は、”0”データが連続する
受信期間にノイズを発生してしまうことがある。また、
バースト信号の受信が終了すると、”0”データが連続
していることと等価なので、ノイズが発生する。これら
のノイズの発生を回避するために、ピーク検出回路の自
己放電時間を計算し、その前にEnv信号を”L”に遷
移させるように、カウンタ回路16の内部リセット発生
カウンタ値を設定する。
【0075】このように、実施の形態2では、バースト
光信号のパケット長に関係なく、バースト光信号が終了
した時点からカウントを始めるカウンタ機能を有してい
るので、前述のミニスロット長可変に効果を発揮する。
【0076】以上のように実施の形態2によれば、バー
スト信号の受信開始から終了までの可変期間と、この可
変期間のあとのあらかじめ設定した所定の期間との合計
の期間”H”になるEnv信号を発生させるので、可変
長のバースト信号についても上記実施の形態1と同様の
効果を発揮する。
【0077】実施の形態3 図6は本発明の実施の形態3の光信号受信装置の構成図
である。図6において、図1または図4と同じものには
同じ符号を付してある。この実施の形態3の光信号受信
装置は、フォトダイオード1と、プリアンプ2と、AT
C回路3(内部構成は図9参照)と、エンベロープ発生
回路30と、Lレベル発生回路11と、セレクタ回路1
2とを備えている。Lレベル発生回路11と、セレクタ
回路12と、エンベロープ発生回路30は、実施の形態
3の光信号受信制御回路を構成している。
【0078】この実施の形態3の光信号受信装置は、上
記実施の形態1または2の光信号受信装置(図1または
図4参照)において、エンベロープ発生回路10または
20を、エンベロープ発生回路30にしたものである。
【0079】上記実施の形態1および2のエンベロープ
発生回路は、カウンタ回路16にリファレンスクロック
を入力し、このリファレンスクロックを設定値までカウ
ントすることによってEnv信号を”L”に遷移させる
構成であったが、この実施の形態3では、リファレンス
クロックを使用せずにEnv信号を”L”に遷移させる
エンベロープ発生回路について説明する。従って、この
実施の形態3では、Env信号を”L”に遷移させる手
段として、カウンタ回路16を使用しない。
【0080】エンベロープ発生回路30は、データ検出
回路13と、リミッタ増幅器14と、ラッチ回路15
と、ピーク検出回路31と、差動増幅器32と、Dフリ
ップフロップ(D−F/F)33とを備えており、バー
スト信号の受信開始を検出して受信期間に応じたEnv
信号を発生し、このEnv信号をセレクタ回路12に出
力する。Env信号の発生期間は、バースト信号の全受
信期間を含み、上記実施の形態2と同様にバースト信号
のパケット長に応じた可変期間である。
【0081】この実施の形態3のエンベロープ発生回路
30は、上記実施の形態1または2のエンベロープ発生
回路10または20において、カウンタ回路16に変え
て、ピーク検出回路31と、差動増幅器32と、D−F
/F33とを設けた構成となっている。これらピーク検
出回路31、差動増幅器32、およびD−F/F33
は、リファレンスクロックを使用せずに、セレクタ回路
12からの受信出力信号SOUTを用いて、Env信号
を”L”に遷移させるための内部リセット信号を生成す
る。
【0082】ピーク検出回路31は、セレクタ回路12
からの受信出力信号SOUTのピークを検出し、ピーク
検出電圧Vpkを差動増幅器32に出力する。
【0083】差動増幅器32は、ピーク検出電圧Vpk
と基準電圧Vref4の差分電圧Vc,NVcを出力する。
【0084】D−F/F33は、差分電圧Vcの立下が
り(差分電圧NVcの立上がり)を検出すると、内部リ
セット信号となる出力信号を遷移させる。
【0085】図7はD−F/F33の内部構成例を示す
図である。図7において、D−F/F33は、2入力N
ANDゲートe,f,g,hと、2入力NORゲートi
と、インバータjと、クロック発生回路kを備えてい
る。図7のD−F/F33は、ラッチ回路15からのE
nv信号をデータ入力(データ入力端子Dの入力信号)
とし、リセット入力端子からのリセット信号をリセット
入力とし、差動増幅器32からの差分電圧Vc,NVc
をクロック入力として動作し、データ出力端子Qの出力
信号を遷移させる。クロック発生回路kは、差分電圧V
cが”H”から”L”に遷移し、差分電圧NVcが”
L”から”H”に遷移するときに、”H”のクロックパ
ルスを発生し、この”H”のクロックパルスをNAND
ゲートg,hに出力する。
【0086】図8は実施の形態3のエンベロープ発生回
路30のタイミングチャートである。図6ないし図8を
用いて、実施の形態3の光信号受信装置の動作を以下に
説明する。
【0087】バースト信号のパケットの数ビット前に、
リセット信号がリセット入力端子からラッチ回路15に
入力されると、上記実施の形態1と同様に、ラッチ回路
15がリセットされ、Env信号は”L”に確定する。
また、このリセット信号がリセット入力端子から図7の
D−F/F33のNORゲートhに入力されると、D−
F/F33はリセットされ、NANDゲートeの出力信
号(Q出力信号)である内部リセット信号は”L”に確
定する。
【0088】Env信号が”L”に確定してから”H”
に遷移するまでは、セレクタ回路12は、Lレベル信号
L,NLを出力信号SOUT,NSOUTとして出力し
ている。このため、図8(a)に示すように、ピーク検
出回路31からのピーク検出電圧Vpkは”L”であ
り、図8(b)に示すように、差動増幅器32から図7
のD−F/F33のNANDゲートgに入力される差分
電圧NVcは”H”、差動増幅器32から図7のD−F
/F33のNORゲートhに入力される差分電圧Vc
は”L”である。
【0089】次に、バースト光信号の送受信が開始さ
れ、データ検出回路13に図8(a)に示すようなバー
スト信号が入力されると、上記実施の形態1および2と
同様に、データ検出回路13、リミッタ増幅器14、お
よびラッチ回路15は、図8(e)に示すように、En
v信号を”L”から”H”に遷移させる。つまり、デー
タ検出回路13は、このバースト信号の1ビット目のデ
ータを検出してデータ検出信号をリミッタアンプ14に
出力し、リミッタアンプ14は、入力されたデータ検出
信号を増幅してラッチ回路15に出力する。ラッチ回路
15は、リミッタアンプ14からのデータ検出信号をラ
ッチし、図8(c)に示す”H”の内部リセット信号が
入力されるまでの間、”H”のEnv信号をセレクタ回
路12およびD−F/F33のデータ入力端子D(図7
のNANDゲートgおよびインバータj)に出力する。
【0090】Env信号が”L”から”H”に遷移する
と、セレクタ回路12は、上記実施の形態1および2と
同様に受信出力信号SOUT,NSOUTをATC信号
OUT,NOUTに切り換え、ATC信号OUTをピー
ク検出回路31に出力する。
【0091】ピーク検出回路31は、入力されたATC
信号OUTのピークを検出し、ピーク検出電圧Vpkを
差動増幅器32に出力する。つまり、ピーク検出回路3
1は入力された”H”のATC信号OUTによって充電
され、ピーク検出電圧Vpkは、この充電によって図8
(a)に示すように上昇する。
【0092】そして、Vpk≧Vref4になると、差
動増幅器32は、図8(b)に示すように、差動電圧V
cを”L”から”H”に、差動電圧NVcを”H”か
ら”L”に、それぞれ遷移させ、”H”の差動電圧NV
cおよび”L”の差分電圧VcをD−F/F33に出力
する。
【0093】しかし、D−F/F33は、差分電圧Vc
の立上がり(差分電圧NVcの立下がり)では動作しな
いので、上記のように差分電圧Vcが立上がっても(差
分電圧NVcが立下がっても)、図8(c)に示すよう
に、D−F/F33のQ出力信号である内部リセット信
号は”L”のまま遷移しない。
【0094】次に、バースト信号の送受信が終了する
と、ピーク検出回路31に”H”のATC信号OUTが
入力されなくなるので、ピーク検出回路31はその放電
時定数に従って放電し、ピーク電圧Vpkは、この放電
によって図8(a)に示すように降下する。
【0095】そして、Vpk<Vref4になると、差
動増幅器32は、図8(b)に示すように、差動電圧V
cを”H”から”L”に、差動電圧NVcを”L”か
ら”H”にそれぞれ遷移させ、これらの差動電圧をD−
F/F33に出力する。
【0096】差分電圧Vcが立下がると(差分電圧NV
cが立上がると)、D−F/F33は、この差分電圧V
cの立下がりを検出し、データ入力信号である”H”の
Env信号をラッチし、Q出力信号である内部リセット
信号を”L”から”H”に遷移させ、この”H”の内部
リセット信号をラッチ回路15に出力する。つまり、図
7のパルス発生回路kに、”H”から”L”に遷移する
差動電圧Vcおよび”L”から”H”に遷移する差動電
圧NVcが入力されると、パルス発生回路kは、”H”
のクロックパルスをNANDゲートg,hに出力する。
この”H”のクロックパルスによってNANDゲートg
の出力信号が”H”から”L”に遷移し、このNAND
ゲートgの出力信号の遷移によって内部リセット信号で
あるNANDゲートeの出力信号が”L”から”H”に
遷移する。
【0097】ラッチ回路15は、上記実施の形態1およ
び2と同様に、入力された”H”の内部リセット信号に
よってリセットされ、図8(e)に示すようにEnv信
号を”H”から”L”に戻す(Env信号の出力を終了
する)。
【0098】Env信号が”H”から”L”に遷移する
と、セレクタ回路12は、上記実施の形態1および2と
同様に、受信出力信号SOUT,NSOUTをATC信
号OUT,NOUTからLレベル発生回路11の出力信
号L,NLに切り換える。
【0099】次に、図8(d)に示す”H”のリセット
信号がリセット入力端子からD−F/F33に入力され
ると、D−F/F33は、このリセット信号によってリ
セットされ、図8(c)に示すようにQ出力信号である
内部リセット信号を”H”から”L”に戻す(内部リセ
ット信号の出力を終了する)。つまり、図7のNORゲ
ートiに、上記”H”のリセット信号が入力され、これ
によってNORゲートiの出力信号が”H”から”L”
に遷移し、このNORゲートiの出力信号の遷移によっ
てNANDゲートfの出力信号が”L”から”H”に遷
移し、このNANDゲートfの出力信号の遷移によっ
て、NANDゲートeの出力信号である内部リセット信
号が”H”から”L”に遷移する。
【0100】この実施の形態3において必要な条件は、
以下の(1),(2)である。 (1)ピーク検出電圧Vpk(ピーク検出回路31)の
放電時定数を、リバウンドノイズ除去のためATC回路
の放電時定数よりも短く設定すること。 (2)ピーク検出電圧Vpk(ピーク検出回路31)の
充電時間を、バースト信号の最小パケット長よりも短く
設定すること。 これらの条件を満たせば、実施の形態3の光受信装置を
容易に実現可能である。
【0101】以上のように実施の形態3によれば、AT
C信号OUTのピークを検出して内部リセット信号を発
生させるので、リファレンスクロックを必要とするカウ
ンタ回路を使用せずに、上記実施の形態2と同様な効果
が得られる。また、カウンタ回路を構成する様々な回路
を削減できるので、消費電電力を低減できる。
【0102】さらに、上記実施の形態1または2のよう
にカウンタ回路を使用した構成をICとして設計する場
合は、入力されるリファレンスクロックの変化点でAT
C回路3に影響を及ぼす可能性があるので、ATC回路
3とエンベロープ信号発生回路10または20とを同じ
ICにするのは困難であるが、この実施の形態3では、
リファレンスクロックを必要としないので、ATC回路
3とエンベロープ発生回路30とを同じICに集積する
ことが可能となり、このICを使用する製品(例えば光
伝送モジュール)を小型化できる。
【0103】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無
信号期間においてのノイズの発生がなく、かつ十分なレ
ベル識別余裕および十分な受信感度をもった光信号受信
装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の光信号受信装置の構成
図である。
【図2】図1のラッチ回路の内部構成例を示す図であ
る。
【図3】図1のエンベロープ発生回路のタイミングチャ
ートである。
【図4】本発明の実施の形態2の光信号受信装置の構成
図である。
【図5】図3のエンベロープ発生回路のタイミングチャ
ートである。
【図6】本発明の実施の形態3の光信号受信装置の構成
図である。
【図7】図6のD−F/Fの内部構成例を示す図であ
る。
【図8】図6のエンベロープ発生回路のタイミングチャ
ートである。
【図9】従来の光信号受信装置の構成図である。
【図10】図9のATC回路のタイミングチャートであ
る。
【図11】従来の他の光信号受信装置の構成図である。
【図12】図11のATC回路のタイミングチャートで
ある。
【図13】図11のATC回路においてのリバウンドノ
イズ発生の様子を示す図である。
【符号の説明】
1 フォトダイオード、 2 前置増幅器、 3 AT
C回路、 4 差動増幅器、 5 比較器、 6,7
ピーク検出回路、 8,9 加算器、 10エンベロー
プ発生回路、 11 Lレベル発生回路、 12 セレ
クタ回路、13 データ検出回路、 14 リミッタ増
幅器、 15 ラッチ回路、 16カウンタ回路、 2
0 エンベロープ発生回路、 30 エンベロープ発生
回路、 31 ピーク検出回路、 32 差動増幅器、
33 Dフリップフロップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/18 10/26 10/28

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バースト光信号が含まれる受信期間では
    上記バースト光信号に含まれるデータを識別して出力
    し、上記バースト光信号が含まれない無信号期間では適
    正レベルの無信号を出力する光信号受信制御回路であっ
    て、 上記バースト光信号の受信開始を検出して上記受信期間
    に応じたエンベロープ信号を出力するエンベロープ発生
    回路と、 上記適正レベルの無信号を出力する無信号レベル発生回
    路と、 上記エンベロープ信号が出力されているときは、上記識
    別されたデータを選択して出力し、上記エンベロープ信
    号が出力されていないときは、上記無信号を選択して出
    力するセレクタ回路とを備えたことを特徴とする光信号
    受信制御回路。
  2. 【請求項2】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記エンベロープ信号の発生開始から所定時間経過した
    ら、上記エンベロープ信号の発生を停止させる回路とを
    有することを特徴とする請求項1記載の光信号受信制御
    回路。
  3. 【請求項3】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記光信号の受信終了から所定時間経過したら、上記エ
    ンベロープ信号の発生を停止させる回路とを有すること
    を特徴とする請求項1記載の光信号受信制御回路。
  4. 【請求項4】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記識別されたデータの出力のピークを検出し、このピ
    ークが所定のレベルまで変化したら、上記エンベロープ
    信号の発生を停止させる回路とを有することを特徴とす
    る請求項1記載の光信号受信制御回路。
  5. 【請求項5】 バースト光信号に含まれるデータを識別
    して出力する識別回路と、 上記バースト光信号の受信開始を検出して上記バースト
    光信号の受信期間に応じたエンベロープ信号を出力する
    エンベロープ発生回路と、 上記データが含まれない無信号期間のための所定レベル
    の固定信号を出力する固定信号出力回路と、 上記エンベロープ信号が出力されているときは、上記識
    別回路の出力を選択して出力し、上記エンベロープ信号
    が出力されていないときは、上記固定信号出力回路の出
    力を選択して出力するセレクタ回路とを備えたことを特
    徴とする光信号受信制御回路。
  6. 【請求項6】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記エンベロープ信号の発生開始から所定時間経過した
    ら、上記エンベロープ信号の発生を停止させる回路とを
    有することを特徴とする請求項5記載の光信号受信制御
    回路。
  7. 【請求項7】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記バースト光信号の受信終了から所定時間経過した
    ら、上記エンベロープ信号の発生を停止させる回路とを
    有することを特徴とする請求項5記載の光信号受信制御
    回路。
  8. 【請求項8】 上記エンベロープ発生回路は、 上記バースト光信号の受信開始を検出する回路と、 上記受信開始が検出されたら、上記エンベロープ信号を
    発生する回路と、 上記レベル識別回路の出力のピークを検出し、このピー
    クが所定のレベルまで変化したら、上記エンベロープ信
    号の発生を停止させる回路とを有することを特徴とする
    請求項5記載の光信号受信制御回路。
  9. 【請求項9】 バースト光信号の受信出力を制御する光
    信号の受信制御方法であって、 上記バースト光信号の受信期間に応じたエンベロープ信
    号を生成し、 上記エンベロープ信号が存在する期間では、上記バース
    ト光信号の受信信号を受信出力とし、 上記エンベロープ信号が存在しない期間では、上記受信
    信号に変えて適正レベルの信号を受信出力とすることを
    特徴とする光信号の受信制御方法。
  10. 【請求項10】 上記エンベロープ信号は、上記バース
    ト光信号の受信開始から所定時間経過するまでの期間生
    成されることを特徴とする請求項9記載の光信号の受信
    制御方法。
  11. 【請求項11】 上記エンベロープ信号は、 上記バースト光信号の受信開始から、上記バースト光信
    号の受信終了から所定時間経過するまでの期間、生成さ
    れることを特徴とする請求項9記載の光信号の受信制御
    方法。
  12. 【請求項12】 上記エンベロープ信号は、 上記バースト光信号の受信開始から、上記受信信号の検
    出したピークが所定のレベルに変化するまでの期間、生
    成されることを特徴とする請求項9記載の光信号の受信
    制御方法。
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