JP2003318682A - バーストモード光受信機の最低値レベル検出装置 - Google Patents
バーストモード光受信機の最低値レベル検出装置Info
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Abstract
装置を提供する。 【解決手段】 バーストモード信号を電圧信号に変換す
るコンバータとその利得を調節する自動利得制御部とを
備えるバーストモード光受信機のコンバータの出力信号
の最低値レベルを検出し、検出された最低値レベルに基
づいて自動利得制御部を制御する最低値レベル検出装置
において、第1入力端子にコンバータの出力信号を受信
し、第2入力端子に最低値レベル検出装置の出力信号を
フィードバックして、その差を増幅する差動増幅回路
と、差動増幅回路を通じて増幅された信号の最低値レベ
ルを検出する検出部と、出力バッファと、からなり、検
出部は、エミッタに差動増幅部の出力端が連結され、ベ
ースとコレクタの接合ノードに電源供給電圧を受信する
RCフィルタ回路が接続されたトランジスタを設けるこ
とを特徴とする。
Description
信機に係り、特に入力信号の有無を判断してパケット間
ピリオドで、初期化するためのリセット信号を発生する
ことができるバーストモード光受信機の最低値レベル検
出装置に関する。
り迅速に伝送するために、各家庭まで光ファイバを引き
込むネットワーク構造として知られているFTTH(fib
er tothe home)システムを要求する。しかしながら、従
来のFTTHシステムは、既存の銅線で構成された加入
者ネットワークを置換するのに高いコストがかかるとい
う問題ある。この点に関しては、低コストのFTTHシ
ステムを構築するために受動型光通信ネットワーク(pas
sive optical network:PON)が考慮されている。
示す図である。受動型光通信ネットワークは中央集中局
(central office)内の光加入者線局内装置(optical lin
e termination:OLT)、1×N受動型光スプリッタ(o
ptical splitter)、加入者(subscribers)内の光加入者
ネットワーク端末装置(optical network unit:ONU)
などで構成される。
トワークのような光多重接続ネットワークでは、各ノー
ドは前もって定められたタイムスロット(time slot)を
使用して、他のノードにデータやパケットを伝送する。
このような光多重接続ネットワークが従来のポイントツ
ーポイント(point-to-point)リンクと異なる点は、それ
ぞれ他の伝送経路で生じる光損失により、受信したデー
タやパケットの振幅及び位相がそれぞれ異なるバースト
モードデータが生じるというものである。即ち、多数の
加入者が時分割多重化を行って一つの光ファイバを経由
して送信する場合、受信側OLTにとっては、あたかも
各加入者が任意の時間にデータを伝送するかのように認
識する。さらに、着信データパケットは、各加入者間の
異なる経路によって振幅が一定していない。
ト別に相互に異なるデータを受信すると、そのパケット
の振幅及び位相を同一になるように復元するバーストモ
ード光受信機(burst mode receiver)が使用されてい
る。
般的な受信機のACカップリング方式で用いられている
DCブロックキャパシタを除去して、キャパシタの充/
放電時間によるバーストモードデータの損失を防止し、
データ判別のための基準信号として判別しきい値(detec
tion threshold)を受信バーストパケットごとに抽出す
るようになる。また、この抽出した判別しきい値を中心
に対称的に増幅することにより、データを復元する機能
を提供する。
信機の構成を示す概略図である。バーストモード光受信
機は光検出部10、前置増幅部(transimpedance ampli
fier:TIA)1、判別しきい値制御部(automatic thr
eshold controller:ATC)2、制限増幅部3で構成さ
れる。
号に変換するように機能する。
信号を電圧信号に変換する役割を遂行する。入力電流対
出力電圧の比であるトランスインピーダンスは、TIA
1の入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗器
RFにより決定される。
カップリング方式で使用される。入力信号はTIA1に
より増幅され、その後、2つの信号に分けられる。一つ
の信号はATC2に入力され、そこで受信パケットの判
別しきい値が抽出される。他の信号はDCカップリング
されて制限増幅部3に入力される。判別しきい値は、一
致するパケットの振幅に従って自動的に変換され、制限
増幅器3のVrefに入力される。制限増幅器3は入力さ
れた信号の各振幅差を増幅して一定の振幅を持つ信号に
復元するよう機能する。
ード光受信機ではパケット間ピリオドで、初期化するリ
セット(reset)信号が外部の付加的回路を使用して入力
されるので、リセットタイミングの正確な制御に困難さ
を生じさせるといった問題がある。加えて、付加的回路
の使用は受信機回路の回路構成を複雑にし、受信機のサ
イズを大きくするといった問題もある。
は、入力信号の有無を判断して初期リセット信号を発生
することができるバーストモード光受信機の最低値レベ
ル検出装置を提供することにある。
ット別に相互に異なるバーストモードデータを受信して
正確、かつ迅速に復元することができるギガクラスのバ
ーストモード光受信機の最低値レベル検出装置を提供す
ることにある。
るために本発明は、バーストモード信号を電圧信号に変
換するコンバータとコンバータの利得を自動的に調節す
る自動利得制御部とを備えるバーストモード光受信機の
コンバータの出力信号の最低値レベルを検出し、検出し
た最低値レベルに基づいて自動利得制御部を制御する最
低値レベル検出装置において、第1入力端子でコンバー
タの出力信号を受信し、第2入力端子に最低値レベル検
出装置の出力信号がフィードバックされ、その差を増幅
する差動増幅手段と、差動増幅手段を通じて増幅された
信号の最低値レベルを検出する検出手段と、出力バッフ
ァ手段と、からなり、検出手段は、エミッタに差動増幅
手段の出力端が接続され、ベースとコレクタの接合ノー
ドに電源供給電圧を受信するRCフィルタ回路が接続さ
れたトランジスタを含むことを特徴とする。
値レベル検出装置では、望ましくは、差動増幅手段は、
少なくとも2個以上の多段で接続された差動増幅器及び
差動増幅器に接続された多数のバッファトランジスタで
構成されることを特徴とする。
なくとも一つ以上のトランジスタと少なくとも一つ以上
のレベルシフト用ダイオードを備えることを特徴とす
る。
発明は、バーストモード光受信機の最低値レベル検出装
置において、第1入力端子で前記コンバータの出力信号
を受信し、第2入力端子に出力信号がフィードバックさ
れて、その差を増幅する差動増幅回路と、差動増幅回路
の出力端に接続され、差動増幅回路を通じて増幅された
信号の最低値レベルを検出し、エミッタに差動増幅回路
の出力端が接続され、ベースとコレクタの接合ノードに
電源供給電圧を受信するRCフィルタ回路が接続された
トランジスタを含む検出部と、出力バッファと、からな
ることを特徴とする。
値レベル検出装置では、差動増幅回路は、少なくとも2
個以上で多段に接続された差動増幅器及び差動増幅器に
接続された多数のバッファトランジスタで構成されるこ
とを特徴とする。
とも一つ以上のトランジスタと少なくとも一つ以上のレ
ベルシフト用ダイオードを備えることを特徴とする。
トモード信号を電圧信号に変換するコンバータと、コン
バータの利得を自動に調節する自動利得制御部と、を備
えることを特徴とする。
は、コンバータ出力信号の最低値レベルを検出し、検出
された最低値レベルに基づいて自動利得制御部を制御す
ることを特徴とする。
は、コンバータ出力信号の電圧レベルの大きさにかかわ
らず、最低値レベルを検出することを特徴とする。
機の入力信号の存在有無を決定するために、最低値レベ
ル検出手段で検出された信号を分析する信号有無判断部
を備えることを特徴とする。
有無及びパケット間ピリオドの有無を判断するために、
コンバータ出力信号のレベルを検出するパワーレベル検
出部を備えることを特徴とする。
生された出力信号とパワーレベル検出部で発生された出
力信号のそれぞれに応答してパルス信号を発生したパル
ス信号をリセット信号として使用する第1及び第2パル
ス発生器を備えることを特徴とする。
ット間ピリオドで、初期化するために使用されることを
特徴とする。
は、コンバータで発生された電圧信号が歪み始める時
に、自動利得制御信号を発生して自動利得制御動作を開
始するように構成されることを特徴とする。
について添付図を参照しつつ詳細に説明する。図面にお
いて各構成要素の参照符号は同一構成要素に限り同一の
符号を付す。また、下記の説明においては、本発明の要
旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知技術又は構成
に関する具体的な説明は省略する。
機の回路構成を示す図である。バーストモード光受信機
は、光検出部110、プリアンプ101、ATC102
及び制限増幅部103で構成される。
得と帯域幅を決定するTIA4と、このTIA4の出力
信号の最低値レベル(bottom level)を検出(detection)
する最低値レベル検出部5と、検出された最低値レベル
の入力を受けて自動利得制御信号を発生し、TIA4の
利得を自動調節する自動利得制御(automatic gain cont
roller:AGC)部6と、TIA4の出力信号のパワー
レベルを検出するパワーレベル検出部(power level det
ection)7と、からなる。また、パルス発生器8、NA
NDゲート9、TIA4の出力用のバッファ100とを
さらに含んでいる。
電流信号を電圧信号に変換し、最低値レベル検出部5に
供給する。
ベル検出部5の回路構成を示す概略図であり、図5は図
4の最低値レベル検出部5の詳細回路図である。
力信号を増幅する増幅部50と、そこで増幅された信号
の最低値を検出する検出部60及び出力用のバッファ7
0で構成され、検出部60は図示しない電流源を含む。
回路(R1、R2、TR1、TR2)と第2差動増幅回
路(R3、R4、TR3、TR4)で構成された2段増幅
回路を含み、第1差動増幅回路と第2差動増幅回路との
間にバッファが2段に接続されたバファ51を含む構成
になっている。
する理由は次の通りである。元の信号が最低値レベル検
出部5の検出部60に直接入力され、検出部60により
信号の最低値が検出されると、ダイオードの順方向電圧
により電圧オフセットが発生するようになる。この電圧
オフセットは、約800mV程度であり、このようなオ
フセットにより信号の最低値を正確に検出できないよう
になる。これを解決するためには信号を増幅してから、
最低値を検索してこの値をフィードバックさせると、電
圧オフセットは増幅器の利得によって減少するようにな
る。例えば、増幅回路の利得が40であると、電圧オフ
セットは800/40=20mVになる。理論上オフセ
ットは増幅回路の利得を増加させることにより低減する
利点があるが、多段増幅回路は回路発振可能性が大きい
ので適切な制御が必要である。
は、第2差動増幅回路の入力電圧条件を合わせるためで
ある。
タ回路で構成され、増幅部50で増幅された信号(ノー
ドa)を受信する。入力信号電圧が負の方向に減少する
ようになると、ダイオードD1は順方向バイアスにな
り、キャパシタCを通じて充電するようになる。反対
に、入力信号電圧が正の方向に増加するようになると、
ダイオードは逆方向バイアスになりカットオフ状態にな
る。そして、キャパシタCは充電していた電流を放電す
るようになる。このような原理で信号の最低値が維持さ
れる。キャパシタCの容量を増加させると、オフセット
を低減することはできるが、最低値を検出する時間が長
くなる欠点があり、キャパシタCの容量を低減させる
と、オフセットは大きくなるが、最低値検出時間が短く
なる利点がある。従って、RC時定数を適切に設定する
ことが必要である。
され、検出部60により検出された信号が増幅部50の
基準電圧入力端にフィードバックさせる。また、バッフ
ァ70は連続的なデータ入力中の基準電圧の変化するの
を防止し、不要な放電経路をブロックするためのトラン
ジスタTR5及び出力電圧のレベルを合わせるためのレ
ベルシフトダイオードD2で構成される。
この電流源は一般的な電流源のためその説明を省略す
る。
低値レベル検出部5はTIA4からの出力信号のの高低
にかかわらず、その出力信号の最低値レベルを常に検出
する。この検出した最低値レベルの使用により入力信号
の有無を正確に判別することが可能となる。信号の最低
値レベルが検出できない場合は、後述するAGC制御信
号が発生されて入力信号のパワーレベルを検出する。そ
の反面、一般的に使用されている最大値検出器は、入力
信号が高いレベルであれば特に問題はないが、入力信号
が低いレベルであると実際の電圧レベルに関する情報を
正確に示す断ことができない。その結果、入力信号の有
無を判別することが困難になる。
値レベルの使用により、出力電圧を適切なレベルに常に
維持することができるので、正確なAGC信号の発生及
びパケット間ピリオドの正確に判別を可能にする。
圧レベルを示す波形図であり、縦軸は電圧の大きさを示
し、横軸は時間(nsec)を示す。
すなわち、2段差動増幅回路を通じて出力された(ノー
ドa)出力特性であり、Bは検出部60、すなわち、ダ
イオード及びRC整流を介して出力された(ノードb)一
定電圧特性を示したものである。CはTIA4の出力端
から出力された(ノードc)最低値電圧レベルを示したも
のである。
の入力信号に対する出力信号特性を示す波形図であり、
TIA4の出力信号レベルの高さにかかわらず、その出
力信号の最低値レベルが検出されることを示す。
ル検出部5によって検出された最低値レベルに基づいて
AGC制御信号6’を発生し、TIA4の利得を調節す
るように機能する。
1dBmから−16dBmの範囲内の電流変化を有す
る。がこの電流変化がその範囲を越えると、TIA4の
出力信号に無視できないほどの歪みが生じる。このこと
から、AGC部6はTIA4からの出力信号の歪みを補
償するように動作をする必要がある。
A4の出力信号が歪み始める時点、すなわち、TIA4
の出力信号の最低値レベルがTIA4の出力バッファト
ランジスタをターンオフさせる時、AGC制御信号6’
を発生させ、AGC部6の動作を開始させるように構成
する。
で検出された信号を分析して入力信号の存在有無を判断
する信号有無判断部を含むようにすると好ましい。信号
有無判断部は最低値レベルを分析して信号が存在すると
判断した場合は、信号が存在することを表示し、信号が
存在しないと判断した場合には、信号が存在しないこと
を表示する。この信号がパケットの終了を知らせる信号
になる。すなわち、AGC制御信号6’をリセットし、
次のパケット初期にAGC電圧レベルを再設定できるよ
うにする。
起因するTIA4の出力信号が低くなりすぎることを防
止する。また、AGC部6は、AGC部6の極端に高い
動作基準レベルに起因するTIA4の出力信号が歪んだ
後の動作を防止することができる。
6’の変動により発生するジッタ(jitter)を最小化する
ために、入力トランジスタのコレクタで発生した初期の
AGC制御信号をピークレベル(peak level)に設定して
維持するためのピーク検出器を含む。
号を受けてそのパワーレベルを検出することにより、入
力信号の有無及びパケット間ピリオドの有無を判別する
ように機能する。
提供する。その信号のうち一つの信号は前述したLOS
信号を発生するためにパルス発生器8とインバータ91
を通過し、他の信号は後述するリセット信号を発生する
ためのパルス発生器82に印加される。
のDCレベルに係わらず信号のパワーレベルを検出する
ことができるように、キャパシタによってカップリング
されパワーレベル検出部7に印加される。
出力信号に応じてパケットのスタート、パケットの終
了、及びパケット間ピリオドを示すパルス信号を発生す
る。このパルス発生器8で発生されたパルス信号はイン
バータ91を介して反転された後、LOS信号として出
力される。パルス発生器81はAGC部6からの出力信
号に応じてパルス信号を発生する。また、パルス発生器
82はパワーレベル検出部7から他の信号として出力さ
れた信号に応じてパルス信号を発生する。このパルス発
生器81、82で発生されたパルス信号は、NANDゲ
ート9により否定論理積(NAND)され、さらにイン
バータ92により反転された後、リセット信号として後
段のATC102へ出力される。つまり、パルス発生器
8,81,82はLOS信号及びリセット信号をパルス
信号として発生するためのものである。
力信号とプリアンプ101の後段の制限増幅器103へ
の入力信号を調整することで、最終出力信号のDCレベ
ルを調節するために適用される。
よるバーストモード光受信機の出力波形図である。図8
Aは入力電流が10μAである場合、図9Aは入力電流
が100μAである場合のTIA4の動作特性を示す出
力波形図であって、縦軸は電圧レベル(V)の大きさを
示し、横軸は時間(nsec)を示す。
力電流(例えば、10μA)が小さい時は、制御信号を発
生しないが、ある程度の入力電流レベル(例えば100
μA)になると、制御信号を発生する(図9A)。
9Aを拡大した図であり、一つのグラフに示すために、
TIA4の出力レベルの値から1.6Vを引いた値で示
したものである。
て説明したが、本発明はこれに限るものでなく、各種の
変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当
技術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは
明らかである。
リオドで、初期化するリセット信号を発生することがで
きる。これによってバーストモード光受信機の適用時に
リセット信号発生のためのタイミング調整の難しさを克
服し、また、付加的な回路を構成する必要がないので受
信機部分のサイズを小型化することができる。
り、低い電圧レベルの信号に対しても実際の電圧レベル
に対する情報を正確に判断して入力信号の有無を知らせ
ることができる。
を示す図。
示す図。
示す概略図。
す波形。
対する出力信号特性を示す波形。
形図として、小さい入力電流によるTIAの動作特性を
示す出力波形。
形図として、大きい入力電流によるTIAの動作特性を
示す出力波形。
Claims (14)
- 【請求項1】 バーストモード信号を電圧信号に変換す
るコンバータと前記コンバータの利得を自動的に調節す
る自動利得制御部とを備えるバーストモード光受信機の
前記コンバータの出力信号の最低値レベルを検出し、前
記検出した最低値レベルに基づいて前記自動利得制御部
を制御する最低値レベル検出装置において、 第1入力端子で前記コンバータの出力信号を受信し、第
2入力端子に最低値レベル検出装置の出力信号がフィー
ドバックされて、その差を増幅する差動増幅手段と、 前記差動増幅手段を通じて増幅された信号の最低値レベ
ルを検出する検出手段と、 出力バッファ手段と、からなり、 前記検出手段は、エミッタに前記差動増幅手段の出力端
が接続され、ベースとコレクタの接合ノードに電源供給
電圧を受信するRCフィルタ回路が接続されたトランジ
スタを含むことを特徴とするバーストモード光受信機の
最低値レベル検出装置。 - 【請求項2】 前記差動増幅手段は、少なくとも2個以
上の多段で接続された差動増幅器及び前記差動増幅器に
接続された多数のバッファトランジスタで構成される請
求項1記載のバーストモード光受信機の最低値レベル検
出装置。 - 【請求項3】 前記出力バッファ手段は、少なくとも一
つ以上のトランジスタと少なくとも一つ以上のレベルシ
フト用ダイオードを備える請求項1記載のバーストモー
ド光受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項4】 バーストモード光受信機の最低値レベル
検出装置において、 第1入力端子で前記コンバータの出力信号を受信し、第
2入力端子に出力信号がフィードバックされて、その差
を増幅する差動増幅回路と、 前記差動増幅回路の出力端に接続され、前記差動増幅回
路を通じて増幅された信号の最低値レベルを検出し、エ
ミッタに前記差動増幅回路の出力端が接続され、ベース
とコレクタの接合ノードに電源供給電圧を受信するRC
フィルタ回路が接続されたトランジスタを含む検出部
と、 出力バッファと、からなることを特徴とするバーストモ
ード光受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項5】 前記差動増幅回路は、少なくとも2個以
上の多段で接続された差動増幅器及び前記差動増幅器に
接続された多数のバッファトランジスタで構成される請
求項4記載のバーストモード光受信機の最低値レベル検
出装置。 - 【請求項6】 前記出力バッファは、少なくとも一つ以
上のトランジスタと少なくとも一つ以上のレベルシフト
用ダイオードを備える請求項4記載のバーストモード光
受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項7】 前記受信機は、バーストモード信号を電
圧信号に変換するコンバータと、前記コンバータの利得
を自動に調節する自動利得制御部と、を備える請求項4
記載のバーストモード光受信機の最低値レベル検出装
置。 - 【請求項8】 前記最低値レベル検出装置は、前記コン
バータ出力信号の最低値レベルを検出し、前記検出され
た最低値レベルに基づいて前記自動利得制御部を制御す
る請求項7記載のバーストモード光受信機の最低値レベ
ル検出装置。 - 【請求項9】 前記最低値レベル検出装置は、前記コン
バータ出力信号の電圧レベルの大きさにかかわらず、最
低値レベルを検出する請求項7記載のバーストモード光
受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項10】 前記自動利得制御部は、前記受信機の
入力信号の存在有無を決定するために、前記最低値レベ
ル検出部で検出された信号を分析する信号有無判断部を
備える請求項7記載のバーストモード光受信機の最低値
レベル検出装置。 - 【請求項11】 前記受信機は、前記入力信号の有無及
びパケット間ピリオドの有無を判断するために、前記コ
ンバータ出力信号のレベルを検出するパワーレベル検出
部を備える請求項10記載のバーストモード光受信機の
最低値レベル検出装置。 - 【請求項12】 前記受信機は、前記自動利得制御部で
発生された出力信号と前記パワーレベル検出部で発生さ
れた出力信号のそれぞれに応答してパルス信号を発生
し、前記発生したパルス信号をリセット信号として使用
する第1及び第2パルス発生器を備える請求項11記載
のバーストモード光受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項13】 前記リセット信号は、パケット間ピリ
オドで、初期化するために使用される請求項12記載の
バーストモード光受信機の最低値レベル検出装置。 - 【請求項14】 前記自動利得制御部は、前記コンバー
タで発生された電圧信号が歪み始める時に、自動利得制
御信号を発生して自動利得制御動作を開始するように構
成される請求項7記載のバーストモード光受信機の最低
値レベル検出装置。
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