JP2005340931A - バースト信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各端末から受信するバースト光信号の強度が異なる場合においても、効率的に信号変換を行なうことができるバースト信号受信装置を提供する。
【解決手段】 ＰＯＮシステムにおいて、加入者側端末（ＯＮＵ）からのバースト信号をフォトダイオードＰＤを用いて受光する。ＯＬＴシステム３０は、バースト信号を送信する加入者側端末（ＯＮＵ）とその順番、及びバースト信号を受信するタイミングを、受光回路５０に通知する。受光回路５０の制御部は、ゲインコントロールテーブルを用いて、加入者側端末（ＯＮＵ）毎に、ゲイン、基準電圧を取得する。そして、フォトダイオードＰＤの電流出力に対して、ＯＬＴシステム３０から通知された受信タイミングで、ゲイン、基準電圧を用いてバースト信号をデジタル信号に変換する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バースト信号受信装置に関するものであり、詳しくは、加入者端末と局側装置とのバーストモードの光信号の受信に好適なバースト信号受信装置に関するものである。

近年、インターネットの普及とともに、通信システムの高速化及び経済性の向上が大きな課題となっている。このため、光加入者伝送システムを経済的に実現する手段として、大容量のデータを伝送できるＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムが注目されている。このＰＯＮシステムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home ）実現のための技術の１つとなっている。このＰＯＮシステムでは、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal ）と光加入者側端末（ＯＮＵ：Optical Line Unit ）を光ファイバと光カプラで接続する。そして、光加入者側端末から局側装置へ送信される信号は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access ）により光バースト信号を用いる。

次に、このＰＯＮシステムの概要を、図４を用いて具体的に説明する。図４に示すように、各加入者の端末１０は、個別にＯＮＵ１５を備える。そして、このＯＮＵ１５は、光ファイバを通して光スプリッタ２０で光分岐合流される。そして、この光ファイバは局側のＯＬＴシステム３０に接続される。そして、ＯＬＴシステム３０からＯＮＵ１５への下り方向の信号と、ＯＮＵ１５からＯＬＴシステム３０への上り方向の信号とは、異なる波長を用いた一芯双方向光伝送が行なわれている。ここでは、下り方向は６２２．０８Ｍｂｉｔ／ｓまたは１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓの連続波で、上り方向は、１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓのバースト波を１本の光ファイバの中を通している。ＯＬＴシステム３０からＯ加入者側に送信された一斉のデータを受信した各ＯＮＵ１５は、そのデータの中から各自のデータを取り出す。

一方、上り方向の信号に関しては、図５に示すように、更に信号伝送時間をＯＮＵ１５毎に時分割して、ＯＮＵ１５からの信号が衝突しないよう送出タイミングを調整する。そして、ＯＮＵ１５は各自に割り当てられた時間にデータを送信する。

このＰＯＮシステムでは、局側のＯＬＴシステム３０で受信する信号は、加入者毎のＯＮＵ１５毎に強度が変化するバースト信号になる。
ここで、従来の受信回路を、図６を用いて説明する。光ファイバを介して受光した信号はフォトダイオードＰＤにより電流信号に変換される。そして、増幅器ＡＭＰ１により電圧信号に変換される。この電圧信号は、比較器ＣＯＭＰで、論理値「１」又は「０」に変換される。このようにして、受光信号からデジタル信号が復元される。

しかし、フォトダイオードＰＤが受光する信号強度は、加入者毎によって大きく異なる。すなわち、各ＯＮＵ１５の送信する信号強度が同じであったとしても、加入者と局との間の距離が異なり、減衰等の影響を受けて大きく変化する。そこで、ＯＬＴシステム３０で、受信した信号の論理値「１」又は「０」を識別するために閾値を変えるバースト光受信器が開示されている（特許文献１参照。）。

この特許文献１記載のバースト光受信器は、受信したバーストディジタル光信号を電気信号に変換する光電変換素子、この光電変換素子の出力を増幅する増幅器、増幅器出力信号のハイレベルピークを検出するハイレベルピーク検波回路、ローレベルピークを検出するローレベルピーク検波回路を備える。そして、ハイレベルピーク検波回路及びローレベ
ルピーク検波回路により、ハイレベルピーク及びローレベルピークを検波する。さらに、Ａ／Ｄ変換器は、ハイレベルピーク及びローレベルピークを加入者側から送信されるバースト信号のプリアンブル部の最後にＡ／Ｄ変換して中点電位計算器に出力する。この中点電位計算器は、Ａ／Ｄ変換器の出力するディジタル信号の中間値を演算する。この中点電位計算器の出力はＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換され、識別器に入力される。識別器は増幅器の出力と中間値に相当する信号とを比較することにより、光電変換素子が受信した信号の論理レベル「１」又は「０」を識別する。これにより、データ伝送効率が良く、回路構成を簡単にできるバースト光受信器を実現している。
特開２００３−３０４２０２号公報（第１−２頁）

しかし、各ＯＮＵ１５の送信する信号強度の違いは大きく、図７に示すように、フォトダイオードＰＤから出力される電流値は約０．２μＡから２００μＡ程度の広い範囲の値となる。このような広範囲の電流値を変換するためには、広いダイナミックレンジ範囲と高いゲインを備えた高速アンプが必要であった。特に、大きいバースト信号の後続の小さいパースト信号を正しく再生することは大変難しく、小さいパースト信号にゲインを合わせていると増幅器が飽和してしまうおそれがある。そのため、例えば、送信速度１５６Ｍｂｐｓの信号を受信する場合、この送信速度より数段高速なプロセスを用いる必要があり、その分コスト高となっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、各加入者側からの信号強度が異なる場合において、安定した信号を変換するためのバースト信号受信装置を提供することにある。

本発明によれば、利用者端末毎に時分割されたバースト信号を受信する受光素子とデジタル信号処理装置とに接続され、バースト信号をデジタル信号に変換するバースト信号受信装置であって、前記受光素子で受信した信号の増幅手段と、論理値基準電圧と比較して論理値に変換する比較手段と、端末識別子毎にゲイン設定値を記憶した制御部とを備える。そして、前記制御部が、バースト信号を送信する利用者端末の端末識別子と、前記バースト信号の受信タイミングに関する情報を、前記デジタル信号処理装置から取得し、前記端末識別子に基づいて、前記増幅手段のゲイン設定値を決定し、前記受信タイミングを用いて、前記増幅手段に対して、前記決定したゲイン設定値を指示する。

これにより、予めゲイン設定値を決定し、受信タイミングで増幅を行なうことができる。従って、バースト信号の強度が利用者端末毎に異なる場合においても、効率的にゲインを変更し、対応することができる。このため、ゲイン特性が比較的低い増幅器を用いてもバースト信号をデジタル信号に変換することができる。

本発明によれば、前記制御部は、順次、バースト信号を送信する利用者端末の端末識別子を前記デジタル信号処理装置から取得し、更新記録する。これにより、順次、到来するバースト信号のゲイン設定値を予め決定し、より効率的かつ的確に増幅を行なうことができる。

本発明によれば、前記制御部は、端末識別子毎に論理値に変換するための基準電圧の設定値を更に記憶し、前記デジタル信号処理装置から取得した端末識別子に基づいて、前記比較手段の基準電圧の設定値を決定し、前記受信タイミングを用いて、前記比較手段に対して、前記決定した基準電圧の設定値を指示する。これにより、バースト信号に対応した基準電圧を予め決定し、より効率的かつ的確に論理値に変換することができる。

本発明によれば、前記制御部は更に、端末識別子毎に、バイアス電圧の設定値を記憶し、前記デジタル信号処理装置から取得した端末識別子に基づいて、前記バイアス電圧の設定値を決定し、前記受信タイミングを用いて、前記増幅手段に対して、前記決定したバイアス電圧の設定値を指示する。これにより、バースト信号に対応したバイアス電圧の設定値を予め決定し、より効率的かつ的確に増幅を行なうことができる。

本発明によれば、前記制御部が、利用者端末からのバースト信号の受信毎に、前記端末識別子毎に記録されたゲイン設定値を更新する。これにより、利用者端末の状況が変化した場合に柔軟に対応して、バースト信号をデジタル信号に変換することができる。

本発明によれば、各端末から受信するバースト信号の強度が異なる場合においても、効率的に信号変換を行なうことができる。

以下、本発明を具体化したバースト信号の受信装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。本実施形態では、光ファイバにより、利用者端末としての光加入者側端末（ＯＮＵ）と、デジタル信号処理装置としての局側装置（ＯＬＴ）とを接続したＰＯＮシステムにおいて、時分割多元接続されたバースト光信号による通信を行なう場合を想定する。

図１に示すように、ＯＬＴシステム３０は、バースト信号受信装置としての受光回路５０を備える。この受光回路５０は、受光素子としてのフォトダイオードＰＤを備えており、駆動電圧Ｖｄｄが印加されたフォトダイオードＰＤは、光ファイバを通じて受信したバースト信号を電流信号に変換する。この電流信号ＰＩＮｉｎは受光回路５０に入力される。

このＯＬＴシステム３０は、予めバースト信号を送信するＯＮＵ１５の順番を把握している。そして、バースト信号を送信する利用者端末の端末識別子として、次にバースト信号を送信するＯＮＵ１５を特定するためのＯＮＵ＿ＩＤ信号を出力する。さらに、受信タイミングに関する情報として、次のＯＮＵ１５からのバースト信号を受信するタイミングをＯＮＵ＿ＮＥＷ信号として出力する。

このＯＮＵ＿ＩＤ信号及びＯＮＵ＿ＮＥＷ信号は、受光回路５０に入力される。この受光回路５０は、図２に示すように制御部５１を備える。この制御部５１に、ＯＬＴシステム３０からのＯＮＵ＿ＩＤ信号及びＯＮＵ＿ＮＥＷ信号が入力される。この制御部５１は、ＯＮＵ＿ＩＤ信号を、順次、更新記録する。

更に、制御部５１は内部メモリを備え、各ＯＮＵ１５毎にゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を設定するためのゲインコントロールテーブルを保持している。このゲインコントロールテーブルには、ＯＮＵ＿ＩＤに対応して、ゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２が記憶されている。

そして、制御部５１は、ＯＮＵ＿ＩＤ信号に基づいて、このゲインコントロールテーブルを用いて、各ＯＮＵ１５のバースト信号毎にゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を設定するための設定データを取得する。そして、制御部５１は、ＯＮＵ＿ＮＥＷ信号に基づいて取得したゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を出力するための指示を、後述するゲインコントローラＧＣ、可変電圧源（ＡＤＣ１、ＡＤＣ２）に提供する。

受光回路５０には、フォトダイオードＰＤが出力した電流信号ＰＩＮｉｎを入力する。そして、この電流値は増幅器ＡＭＰ１により電圧信号に変換される。この場合、ゲインコントローラＧＣは制御部５１からの指示に基づいてゲイン設定を行なう。すなわち、増幅器ＡＭＰ１とゲインコントローラＧＣとが増幅手段として機能する。

この増幅器ＡＭＰ１には、可変電圧源ＡＤＣ１が接続されており、この可変電圧源ＡＤＣ１は、制御部５１からの指示に基づいて基準電圧ＶＤＡＣ１を出力する。
また、増幅器ＡＭＰ１の出力信号は、比較手段としての比較器ＣＯＭＰにより論理値「１」又は「０」に変換される。この比較器ＣＯＭＰには、可変電圧源ＡＤＣ２が接続される。この可変電圧源ＡＤＣ２は、制御部５１からの指示に基づいて基準電圧ＶＤＡＣ２を出力する。この基準電圧ＶＤＡＣ２は、論理値に変換するための論理値基準電圧として用いられる。そして、比較器ＣＯＭＰでデジタルデータＤｏｕｔを出力する。

以下、図３に示すタイミングチャートを用いて説明する。ここでは、５台のＯＮＵ（Ａ〜Ｅ）からバースト信号を受信する場合を想定する。上述したように、ＯＬＴシステム３０は、予めＯＮＵ＿Ａ、ＯＮＵ＿Ｂ、ＯＮＵ＿Ｃ、ＯＮＵ＿Ｄ、ＯＮＵ＿Ｅの順番に、各加入者から時分割でバースト信号を受信することを把握している。そして、時刻ｔ１〜ｔ５のタイミングで各ＯＮＵ１５からの信号を受信する。

そこで、ＯＬＴシステム３０は、受光回路５０に対して時刻ｔ１〜ｔ５のタイミングを、ＯＮＵ＿ＮＥＷ信号を通知する。この場合、ＯＬＴシステム３０は、次に受信するバースト信号を送信したＯＮＵ１５のＯＮＵ＿ＩＤ信号を受光回路５０に対して提供する。例えば、時刻ｔ１には、ＯＮＵ＿Ａの信号を受信しているが、このとき、ＯＮＵ＿ＩＤとしてはＯＮＵ＿Ｂを通知する。また、時刻ｔ２には、ＯＮＵ＿Ｂの信号を受信しているが、このとき、ＯＮＵ＿ＩＤとしてはＯＮＵ＿Ｃを通知する。この通知は、各ＯＮＵ１５からバースト信号を受信する限り継続される。

このＯＮＵ＿ＩＤ信号を受信した制御部５１は、ゲインコントロールテーブルを用いて、適切なゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を取得し、設定の準備を行なう。そして、次のＯＮＵ＿ＮＥＷ信号を受信した場合に、ゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２の指示を、ゲインコントローラＧＣ、可変電圧源ＡＤＣ１、可変電圧源ＡＤＣ２に提供する。例えば、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、ＯＮＵ＿Ａからのバースト信号に応じた「ＯＮＵ＿Ａ ｇａｉｎ」、「ＯＮＵ＿Ａ ＤＡ１」、「ＯＮＵ＿Ａ ＤＡ２」を出力する。そして、制御部５１は、時刻ｔ１で受信したＯＮＵ＿Ｂに応じて取得した「ＯＮＵ＿Ｂ ｇａｉｎ」、「ＯＮＵ＿Ｂ ＤＡ１」、「ＯＮＵ＿Ｂ ＤＡ２」は、次のバースト信号を受信している間（時刻ｔ２〜ｔ３）に指示する。

これにより、増幅器ＡＭＰ１の出力は、ゲインコントローラＧＣにより制御される。また、可変電圧源ＡＤＣ１によるＶＤＡＣ１によりバイアスされる。一方、比較器ＣＯＭＰは、増幅器ＡＭＰ１の出力に対して、ＶＤＡＣ２を用いて論理値「１」又は「０」に変換し、デジタルデータＤｏｕｔを出力する。

次に、上記のように構成したバースト信号受信装置の特徴を以下に記載する。
・ 本実施形態では、受光回路５０はＯＮＵ＿ＩＤ信号及びＯＮＵ＿ＮＥＷ信号を受け入れる。そして、受光回路５０の制御部５１は、ゲインコントロールテーブルを用いて、ＯＮＵ＿ＩＤに対応したゲインや基準電圧ＶＤＡＣ１を設定する。これにより、予めバースト信号の強度を予測し、それに応じたバイアス電圧やゲインを設定することができる。

・ 本実施形態では、受光回路５０はＯＮＵ＿ＩＤ信号及びＯＮＵ＿ＮＥＷ信号を受け入れる。そして、受光回路５０の制御部５１は、ゲインコントロールテーブルを用いて、
ＯＮＵ＿ＩＤに対応した基準電圧ＶＤＡＣ２を設定する。これにより、バースト信号に対して、受信データのエラー率を小さくし、効率的に論理値に変換することができる。

なお、発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく以下のように変更してもよい。
○ 上記実施形態では、制御部５１は内部メモリを備え、各ＯＮＵ１５毎にゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を決定するためのゲインコントロールテーブルを保持する。ゲインコントロールテーブルには、ゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を決定するためのデータをＯＮＵ１５毎に記録したテーブルに限られるものではない。例えば、ゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２について、複数の組み合わせを準備しておき、ＯＬＴシステム３０が、次に受信するバースト信号に応じて組み合わせを選択する指示を行なってもよい。

○ 上記実施形態では、制御部５１は内部メモリを備え、各ＯＮＵ１５毎にゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２を設定するためのゲインコントロールテーブルを保持している。このゲインコントロールテーブルには、ＯＮＵ＿ＩＤに対応して、ゲイン、基準電圧ＶＤＡＣ１、基準電圧ＶＤＡＣ２が記憶されている。このゲインコントロールテーブルは、利用者端末からのバースト信号の受信毎に、前記端末識別子毎に記録されたゲイン設定値を更新するようにしてもよい。具体的には、増幅後の信号強度と標準的な信号強度との差分を計算し、標準的な信号強度になるように、制御部５１の内部メモリに記憶された各設定値を変更する。これにより、送信環境が変化した場合にも対応することができる。

○ 上記実施形態では、受光素子としてフォトダイオードに具体化したが、フォトトランジスタ等のその他受光素子に変更して実施してもよい。

本発明に係る局側装置の説明図。 本発明に係る受光回路の説明図。 本発明に係る受光回路の動作タイムチャートの説明図。 ＰＯＮシステムの概要図。 ＰＯＮシステムにおいて上り信号の概念図。 従来の受光回路の説明図。 フォトダイオードから出力される電流値を示したグラフ。

符号の説明

３０…ＯＬＴシステム、５０…受光回路、５１…制御部、ＡＤＣ１…可変電圧源、ＡＤＣ２…可変電圧源、ＰＤ…フォトダイオード、ＧＣ…ゲインコントローラ、ＡＭＰ１…増幅器、ＣＯＭＰ…比較器。

Claims (5)

1. 利用者端末毎に時分割されたバースト信号を受信する受光素子とデジタル信号処理装置とに接続され、バースト信号をデジタル信号に変換するバースト信号受信装置であって、
   前記受光素子で受信した信号の増幅手段と、
   論理値基準電圧と比較して論理値に変換する比較手段と、
   端末識別子毎にゲイン設定値を記憶した制御部とを備え、
   前記制御部が、
   バースト信号を送信する利用者端末の端末識別子と、前記バースト信号の受信タイミングに関する情報を、前記デジタル信号処理装置から取得し、
   前記端末識別子に基づいて、前記増幅手段のゲイン設定値を決定し、
   前記受信タイミングを用いて、前記増幅手段に対して、前記決定したゲイン設定値を指示することを特徴とするバースト信号受信装置。
2. 前記制御部は、順次、バースト信号を送信する利用者端末の端末識別子を前記デジタル信号処理装置から取得し、更新記録することを特徴とする請求項１に記載のバースト信号受信装置。
3. 前記制御部は、端末識別子毎に、論理値に変換するための基準電圧の設定値を更に記憶し、
   前記デジタル信号処理装置から取得した端末識別子に基づいて、前記比較手段の基準電圧の設定値を決定し、
   前記受信タイミングを用いて、前記比較手段に対して、前記決定した基準電圧の設定値を指示することを特徴とする請求項１又は２に記載のバースト信号受信装置。
4. 前記制御部は更に、端末識別子毎に、バイアス電圧の設定値を記憶し、
   前記デジタル信号処理装置から取得した端末識別子に基づいて、前記バイアス電圧の設定値を決定し、
   前記受信タイミングを用いて、前記増幅手段に対して、前記決定したバイアス電圧の設定値を指示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバースト信号受信装置。
5. 前記制御部が、利用者端末からのバースト信号の受信毎に、前記端末識別子毎に記録されたゲイン設定値を更新することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバースト信号受信装置。

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