JP2003332987A - バーストモード光受信機 - Google Patents
バーストモード光受信機Info
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Abstract
初期化するリセット信号を発生し、振幅と位相が各パケ
ット毎に相互に異なるバーストモードデータを受信して
正確で迅速に復元できるバーストモード光受信機を提供
する。 【解決手段】本発明は、バーストモード光受信機におい
て、受信した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、コンバータ出力信号の最低値レベル検出
部と、コンバータ出力信号の振幅が常に一定に維持され
るように利得を選択的に調節し、最低値レベルが検出さ
れなかった場合にリセット信号を発生する自動利得制御
部と、コンバータの出力パワーレベルを検出し、信号が
存在しない場合にリセット信号及びLOS信号を発生す
るパワーレベル検出部とを備えてなることを特徴とす
る。
Description
信機に係り、特に入力の有無信号を判別してパケット間
ピリオド(inter packet period)で、初期化するリセ
ット信号を発生するためのバーストモード光受信機に関
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
う問題がある。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(P
assive 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)、加入者内の光加入者ネットワーク端
末装置(Optical Network Unit:ONU)などから構成さ
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
ドが前もって定められたタイムスロットを使用して、他
のノードにデータやパケットを伝送するようになるが、
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ことである。す
なわち、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データを送信する場合、受信側OL
T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。
ッ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
モード光受信機が使用されている。
的な受信機のACカップリング方式で用いられているD
C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(trans-impedance ampl
ifier:TIA)1、判別しきい値制御部(automatic th
reshold 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
されて制限増幅器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化され、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
に復元するように機能する。
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別して初期化するリセット信号
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、且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、バーストモード光受信機において、
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、コンバータの出力信号の最低値レベルを検出する最
低値レベル検出部と、最低値レベルを受けてコンバータ
の出力信号の振幅が常に一定に維持されるように、利得
を選択的に調節し、最低値レベルが検出されなかった場
合にリセット信号を発生する自動利得制御部と、コンバ
ータの出力信号のパワーレベルを検出し、その結果、信
号が存在しないと判断した場合にリセット信号及び信号
がないことを知らせるLOS信号を発生するパワーレベ
ル検出部と、を備えてなることを特徴とする。
望ましくは、コンバータはバーストモード信号を電流信
号に変換する光検出部、及び光検出部から検出された電
流信号を電圧信号に変換する前置増幅器を備えることを
特徴とする。
の動作基準レベルが低くなるとこでコンバータの出力が
低くなる場合、あるいは動作基準レベルが高くなって出
力信号に歪みが発生した場合に自動利得制御部が動作す
ることを防ぐために、コンバータ出力信号が歪み始める
時点で自動利得制御部の制御信号を発生して駆動される
ようにすることを特徴とする。
のDCレベルに関わらずパワーレベルを検出するように
コンバータの出力信号をカップリングするキャパシタを
備えることを特徴とする。
リセット信号またはLOS信号としてパルス信号を発生
するパルス発生部をさらに備えることを特徴とする。
ワーレベル検出部は、コンバータの出力信号のレベルを
検出して入力信号の存在有無を決定することを特徴とす
る。
コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値以下の場合
に入力信号が存在しないことを決定することを特徴とす
る。
利得制御部は、コンバータの出力信号の電圧レベルと基
準値とを比べて利得を選択的に調節することを特徴とす
る。
バータの出力信号の電圧レベルが基準値より高い場合に
コンバータの利得を自動に調節することを特徴とする。
力信号の電圧レベルが基準値より低い場合に入力信号を
増幅することを特徴とする。
パワーレベルが基準値より低い場合に入力信号が存在し
ないことを知らせるLOS信号を発生することを特徴と
する。
OS信号としてパルス信号を発生するパルス発生器をさ
らに備え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。まず、図
面における同一の構成要素には極力同一の符号を付す。
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、関連した公知技術または構成に関する具
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。
利得と帯域幅を決めるTIA4と、このTIA4の出力
信号の最低値レベルを検出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
御信号を発生させて、TIA4の利得を自動調節する自
動利得制御(automatic gain controller: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7とからなる。また、パルス発生器
8、NANDゲート9、TIA4の出力バッファ100
とをさらに含んでいる。
電流信号を電圧信号に変換し、プリアンプ101の利得
と帯域幅を決定する。
力信号の最低値レベルを検出する。すなわち最低値レベ
ル検出部5はTIA4からの出力信号のレベルが高い
か、あるいは低いかに係わらず常にTIA4からの最低
値レベルを検出する。最低値レベルを検出した場合は、
信号の歪み、パワー変動(power fluctuaion)などを最小
限にし、より正確で且つ安定した信号の有無が判別でき
るようにする。また、適正出力電圧レベルを常に維持で
きるように最低値レベル検出部5が優先的に信号を判別
し、正確なAGC信号及びパケット間ピリオドを正確に
判別して指示する。その反面、一般に使用されている最
大値レベル検出器は入力レベルの高い信号の場合には特
に問題はないが、入力レベルの低い信号の場合には最大
値の電圧レベルを読み出すと、実際の電圧レベルに対す
る情報を正確に判別しにくいので、低い信号に対する信
号の有無の判別に困難さがある。
って検出された最低値レベルに基づいて入力信号の電圧
レベルを分析し、この分析した電圧レベルが基準値レベ
ル以上であればTIA4の利得を調節し、分析した電圧
レベルが基準値レベル以下であればAGC制御信号6’
を発生して、入力信号を増幅するように機能する。AG
C部6が最低値レベル信号を分析して信号が存在しない
と判別すると、パケットの終了を示すリセット信号を発
生する。
号は一般的に−31dBmから−16dBmの範囲内の電流変
化を有する。光検出部110からの出力信号の電流変化
がこの範囲を超えると、TIA4からの出力信号には相
当な歪みが生じるので、AGC部6はTIA4からの出
力信号の歪を補い補償するように動作をする。
始める時点で制御動作を開始する。すなわち、最低値レ
ベル検出部5は、入力信号としての電圧レベルを検出す
るように作用し、−31dBmから−16dBmの範囲内に設
定されている。しかしながら、検出された電圧レベルが
−31dBmから−16dBmの範囲から外れたレベルでは歪
みが発生するので、AGC部6は−31dBmから−16d
Bmの範囲内では動作しない。同時に、もし、最低値レベ
ル検出部5が検出範囲から外れると、AGC部6は調整
のためにデータをTIA4にフィードバックし、それに
より不適当な電圧範囲によって引き起こされた歪みを防
ぐ。これは、TIA4からの出力信号がAGC部6の低
い動作基準値レベルより低くなりすぎるか、あるいは、
TIA4からの出力信号がAGC部6の高い動作基準値
レベルより高くなったりするためにTIA4の出力信号
に歪みが発生し、その後にAGC部6が動作するという
問題点を防ぐことができる。
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を判別するように
機能する。例えば、TIA4からの出力信号のパワーレ
ベルが基準値(例えば、−30dBm)以下の場合、パワ
ーレベル検出部7は、信号が存在しないことを示すLO
S信号を発生する。
出力し、その信号のうちの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、他の一つ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から他の一つの信号とし
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、N
AND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に出力される。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。
終出力が後端のATC102及び制限増幅器103に入
力されることを考慮してDCレベルを調節するためのも
のである。
よるバーストモード光受信機の出力波形である。図4A
は入力電流が10μAである場合、図5Aは入力電流が
100μAである場合のTIA4及びプリアンプ101
における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)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、1
00μA)になると制御信号を発生する(図5A)。
5Aの拡大図であり、一つのグラフに示すために、TI
A4における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。
説明したが、本発明はこれに限るものではなく、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、当該
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
にリセット信号を発生するためのタイミング調節の難し
さを克服し、また付加的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。
異なるバーストモードデータを受信して正確且つ迅速に
復元することもできる。
を示す図。
示す図。
形図として、小さい入力電流による前置増幅部の動作特
性を示す出力波形図。
形図として、大きい入力電流による前置増幅部の動作特
性を示す出力波形図。
Claims (12)
- 【請求項1】 バーストモード光受信機において、 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、 前記コンバータの出力信号の最低値レベルを検出する最
低値レベル検出部と、 前記最低値レベルを受けて前記コンバータの出力信号の
振幅が常に一定に維持されるように、利得を選択的に調
節し、前記最低値レベルが検出されなかった場合にリセ
ット信号を発生する自動利得制御部と、 前記コンバータの出力信号のパワーレベルを検出し、そ
の結果、信号が存在しないと判断した場合にリセット信
号及び信号がないことを知らせるLOS信号を発生する
パワーレベル検出部と、を備えてなることを特徴とする
バーストモード光受信機。 - 【請求項2】 前記コンバータは、バーストモード信号
を電流信号に変換する光検出部、及び前記光検出部から
検出された電流信号を電圧信号に変換する前置増幅部を
備える請求項1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項3】 前記自動利得制御部は、前記自動利得制
御部の動作基準レベルが低くなるとこで前記コンバータ
の出力が低くなる場合、あるいは動作基準レベルが高く
なって出力信号に歪みが発生した場合に自動利得制御部
が動作することを防ぐために、前記コンバータ出力信号
が歪み始める時点で自動利得制御部の制御信号を発生し
て駆動されるようにする請求項1記載のバーストモード
光受信機。 - 【請求項4】 前記パワーレベル検出部は、入力信号の
DCレベルに関わらずパワーレベルを検出するように前
記コンバータの出力信号をカップリングするキャパシタ
を備える請求項1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項5】 前記リセット信号またはLOS信号とし
てパルス信号を発生するパルス発生部をさらに備える請
求項1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項6】 前記パワーレベル検出部は、前記コンバ
ータの出力信号のレベルを検出して入力信号の存在有無
を決定する請求項1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項7】 前記パワーレベル検出部は、前記コン
バータの出力信号の電圧レベルが基準値以下の場合に入
力信号が存在しないことを決定する請求項6記載のバー
ストモード光受信機。 - 【請求項8】 前記自動利得制御部は、前記コンバータ
の出力信号の電圧レベルと基準値とを比べて利得を選択
的に調節する請求項1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項9】 前記自動利得制御部は、前記コンバータ
の出力信号の電圧レベルが基準値より高い場合に前記コ
ンバータの利得を自動的に調節する請求項8記載のバー
ストモード光受信機。 - 【請求項10】 前記自動利得制御部は、前記コンバー
タの出力信号の電圧レベルが基準値より低い場合に前記
入力信号を増幅する請求項8記載のバーストモード光受
信機。 - 【請求項11】 前記パワーレベル検出部は、前記検出
されたパワーレベルが基準値より低い場合に入力信号が
存在しないことを知らせるLOS信号を発生する請求項
1記載のバーストモード光受信機。 - 【請求項12】 前記バーストモード光受信機は、前記
LOS信号としてパルス信号を発生するパルス発生器を
さらに備える請求項11記載のバーストモード光受信
機。
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