JP2007311844A - Optical burst signal receiving circuit - Google Patents
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Description
本発明は、PON(Passive Optical Network:受動光ネットワーク)システムの上り信号受信器におけるAPD(Avalanche Photo Diode)を用いた光バースト信号受信回路に関するものである。 The present invention relates to an optical burst signal receiving circuit using an APD (Avalanche Photo Diode) in an upstream signal receiver of a PON (Passive Optical Network) system.
現在光アクセスネットワークで広く用いられているPONシステムは、光ファイバ伝送路及び局舎内装置を複数の加入者ユーザ間で共有可能なため、費用効率に優れた光アクセスシステムである。 The PON system currently widely used in the optical access network is an optical access system that is cost-effective because the optical fiber transmission line and the in-station device can be shared among a plurality of subscriber users.
図5(a)はこのPONシステムの構成を示す図であり、21は局側のOLT(Optical Line Terminal)、22は加入者ユーザ側のONU(Optical Network Unit)、23は光スプリッタ、24は光ファイバ伝送路である。複数のONU22は光スプリッタ23を介してOLT21に対して接続される。このPONシステムでは、OLT21から各ONU22への送信(下り)信号は連続光であるが、OLT21とONU22との間の距離が加入者ユーザによって異なるため、ONU22からOLT21への送信(上り)信号は、図5(b)に示すように、加入者ユーザによって光強度の異なる光バースト信号となる。
FIG. 5 (a) is a diagram showing the configuration of this PON system, 21 is an OLT (Optical Line Terminal) on the station side, 22 is an ONU (Optical Network Unit) on the subscriber user side, 23 is an optical splitter, and 24 is an optical splitter. An optical fiber transmission line. The plurality of ONUs 22 are connected to the OLT 21 via the
今後、PONシステムはサービスエリアの拡大や伝送速度の高速化が進むと考えられ、伝送距離の長延化や分岐数の増加等のPON広域化による光損失の増加や、高速化による受信感度の劣化が問題となる。 In the future, the PON system is expected to expand the service area and increase the transmission speed, increase the optical loss due to the PON wide area such as the extension of the transmission distance and the increase in the number of branches, etc. Is a problem.
従って、PONシステムの広域化および高速化を実現する上で、光バースト受信器には高感度化および広ダイナミックレンジ化が強く要求される。 Therefore, in order to realize a wide range and high speed of the PON system, the optical burst receiver is strongly required to have high sensitivity and wide dynamic range.
受信感度改善の有効な手段として、増倍作用を持つAPDを用いる方法がある。しかし、APDを用いる場合、APDに入力される光信号が過大になると、APDの持つ増倍作用の影響で過度の光電流が発生し、後段に設置する電気段増幅器が飽和してしまい、結果的にダイナミックレンジが狭まるという問題があった。 As an effective means for improving reception sensitivity, there is a method using APD having a multiplication effect. However, when an APD is used, if the optical signal input to the APD becomes excessive, an excessive photocurrent is generated due to the multiplication effect of the APD, resulting in saturation of the electric stage amplifier installed in the subsequent stage. In particular, there was a problem that the dynamic range was narrowed.
そこで、この問題に対して、光バースト信号の強度に応じてAPD増倍率を適切に設定することで、ダイナミックレンジの改善を実現する光バースト信号受信回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In view of this, an optical burst signal receiving circuit that realizes an improvement in dynamic range by appropriately setting the APD multiplication factor according to the intensity of the optical burst signal has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
図6はこの光バースト信号受信回路を示す図であり、光バースト信号を電気バースト信号に変換するAPD1、APD1にAPDバイアス電圧を与えるAPD駆動回路2、APD1の出力電気バースト信号を増幅するプリアンプ3、電気バースト信号を入力して光強度の強弱を判定するレベル検出回路4、電気バースト信号を一定のレベルに増幅するAGC(Automatic Gain Control)回路5A、電気バースト信号を入力してクロック抽出とデータ識別を行う識別タイミング抽出回路6、バイパス回路7、スイッチSW1,SW2からなる切替器8で構成されている。
FIG. 6 is a diagram showing this optical burst signal receiving circuit. APD 1 for converting the optical burst signal into an electric burst signal,
この光バースト信号受信回路では、APD1に入力された光強度の異なる光バースト信号が、APD1の増倍作用を受けながら電気バースト信号に光電変換され、プリアンプ3に出力される。プリンアンプ3で増幅された電気バースト信号は、レベル検出回路4に入力され、そこで受信光強度が閾値判定される。レベル検出回路4からは閾値判定結果に応じたAPDバイアス制御信号がAPD駆動回路2に出力される。APD駆動回路2ではレベル検出回路4の出力に応じて、APDバイアス電圧を切り替えAPD1の増倍率を制御する。切替器8はバーストフレーム終了後に生じる過度応答信号の影響を除去するための回路であるが、本発明とは直接関係しないので説明は割愛する。
In this optical burst signal receiving circuit, optical burst signals having different optical intensities inputted to the APD 1 are photoelectrically converted into electric burst signals while being multiplied by the APD 1 and outputted to the preamplifier 3. The electric burst signal amplified by the pudding amplifier 3 is input to the level detection circuit 4 where the received light intensity is determined as a threshold. An APD bias control signal corresponding to the threshold determination result is output from the level detection circuit 4 to the
ところが、図6に示した光バースト信号受信回路では、比較的構成の複雑なレベル検出回路4が特別に必要となっており、回路の簡素化が望まれていた。 However, in the optical burst signal receiving circuit shown in FIG. 6, the level detection circuit 4 having a relatively complicated structure is specially required, and simplification of the circuit has been desired.
本発明の目的は、AGC回路用のリファレンス電圧を生成する自動閾値制御回路をAPDバイアス電圧制御用にも使用して、特別なレベル検出回路を不要にしながらも、高感度化と広ダイナミックレンジ化を実現できるようにした光バースト信号受信回路を提供することである。 An object of the present invention is to use an automatic threshold control circuit for generating a reference voltage for an AGC circuit also for APD bias voltage control, while eliminating the need for a special level detection circuit and increasing the sensitivity and wide dynamic range. It is an object to provide an optical burst signal receiving circuit capable of realizing the above.
上記課題を解決するために、請求項1にかかる発明の光バースト信号受信回路は、入力する光バースト信号を電気バースト信号に変換するAPDと、該APDにAPDバイアス電圧を与えるAPD駆動回路と、前記APDの出力電気バースト信号を増幅するプリアンプと、該プリアンプの出力信号のピーク値を検出する自動閾値制御回路と、該自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値に応じてAPDバイアス電圧を切り替える電圧切替信号を発生する電圧切替信号発生回路と、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値に応じた信号をリファレンス電圧として前記プリアンプから出力する電気バースト信号を一定のレベルに増幅するAGC回路とを備えることを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の光バースト信号受信回路において、前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した上限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が上回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を低下させる電圧切替信号を発生することを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1に記載の光バースト信号受信回路において、前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した下限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が下回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を増大させる電圧切替信号を発生することを特徴とする路。
請求項4にかかる発明は、請求項1に記載の光バースト信号受信回路において、前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した上限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が上回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を低下させる電圧切替信号を発生し、且つ、予め設定した下限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が下回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を増大させる電圧切替信号を発生することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, an optical burst signal receiving circuit according to a first aspect of the present invention includes an APD that converts an input optical burst signal into an electric burst signal, an APD drive circuit that applies an APD bias voltage to the APD, A preamplifier for amplifying the output electric burst signal of the APD; an automatic threshold control circuit for detecting a peak value of the output signal of the preamplifier; and a voltage for switching an APD bias voltage according to the peak value detected by the automatic threshold control circuit A voltage switching signal generating circuit for generating a switching signal, and an AGC circuit for amplifying an electric burst signal output from the preamplifier to a constant level using a signal corresponding to the peak value detected by the automatic threshold control circuit as a reference voltage. It is characterized by providing.
According to a second aspect of the present invention, in the optical burst signal receiving circuit according to the first aspect, the voltage switching signal generating circuit is configured such that the peak value detected by the automatic threshold control circuit is lower than a preset upper limit threshold. When exceeding, a voltage switching signal for reducing the APD bias voltage is generated for the APD driving circuit.
According to a third aspect of the present invention, in the optical burst signal receiving circuit according to the first aspect, the voltage switching signal generating circuit is configured such that the peak value detected by the automatic threshold control circuit is lower than a preset lower limit threshold. A voltage switching signal is generated to increase the APD bias voltage for the APD driving circuit when the APD driving circuit is below.
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical burst signal receiving circuit according to the first aspect, the voltage switching signal generating circuit is configured such that the peak value detected by the automatic threshold control circuit is lower than a preset upper limit threshold. When exceeding, when generating a voltage switching signal for reducing the APD bias voltage to the APD drive circuit, and when the peak value detected by the automatic threshold control circuit is below the preset lower threshold, A voltage switching signal for increasing the APD bias voltage is generated for the APD driving circuit.
本発明によれば、自動閾値制御回路により電気バースト信号のピーク値を検出し、その検出出力をAGC回路のリファレンス電圧として用いると同時に、APD受信光強度のレベルを示す信号としても用いるので、これに電圧切替信号発生回路を加えた構成により、特別にレベル検出回路を使用することなく、受信する光バースト信号毎にAPDの増倍率を適正値に制御することができ、高感度化と広ダイナミックレンジ化を実現できる。 According to the present invention, the peak value of the electric burst signal is detected by the automatic threshold control circuit, and the detected output is used as the reference voltage of the AGC circuit and at the same time as the signal indicating the level of the APD received light intensity. The voltage switching signal generation circuit is added to the APD, and the APD multiplication factor can be controlled to an appropriate value for each received optical burst signal without using a special level detection circuit. Range can be realized.
図1は本発明の実施例の光バースト信号受信回路の構成を示すブロック図であり、図6で説明したものと同じものには同じ符号をつけた。5はAGC回路であり、ゲインを制御するためのレファレンス電圧の入力端子5aを有する。9はプリアンプ3の出力信号のピーク値を検出してAGC回路5のレファレンス電圧を設定する自動閾値制御回路(ATC回路)、10はその自動閾値制御回路9で検出したピーク値に応じてAPDバイアス電圧の切替信号を発生する電圧切替信号発生回路である。すなわち、本実施例では、自動閾値制御回路9で検出したプリアンプ3の出力信号のピーク値を、AGC回路5のリファレンス電圧用とするのみならず、光バースト信号の強度検出信号としても使用し、これによりAPDバイアス電圧が切り替えられるようにする。これにより、図6に示したような特別なレベル検出回路4を不要にしている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical burst signal receiving circuit according to an embodiment of the present invention. The same components as those described in FIG. An
さて、APD1に入力された光バースト信号は、APD1の増倍作用を受けた後に電気バースト信号に変換される。この電気バースト信号はプリアンプ3で増幅された後に、自動閾値制御回路9に入力する。自動閾値制御回路9はAPD1への光バースト信号入力に同期して生成されたリセット信号R1によりリセットされており、プリアンプ3から電気バースト信号が入力することにより、その信号レベルのピーク値を検出する。検出されたピーク値の信号は、AGC回路5のリファレンス電圧として用いられると同時に、電圧切換信号発生回路10に入力される。電圧切替信号発生回路10は、入力されたピーク値の信号に応じて、APD駆動回路2に対してAPDバイアス電圧切替信号を出力する。
Now, the optical burst signal input to the APD 1 is converted into an electric burst signal after being subjected to the multiplication effect of the APD 1. The electric burst signal is amplified by the preamplifier 3 and then input to the automatic threshold control circuit 9. The automatic threshold control circuit 9 is reset by a reset signal R1 generated in synchronization with the optical burst signal input to the APD 1 and detects the peak value of the signal level when the electric burst signal is input from the preamplifier 3. . The detected peak value signal is used as a reference voltage for the
電圧切替信号発生回路10におけるAPDバイアス電圧制御方法としては、次の図2〜4に示す3通りがある。図2に示す制御方法は、電圧切替信号発生回路10の閾値をAGC回路5の入力の上限値Xに予め設定しておき、自動閾値制御回路9で検出されたピーク値がその上限値Xを超えるレベルaになるとき、その上限値Xを超えないレベルa'となるように、APDバイアス電圧を下げる電圧切替信号をAPD駆動回路2に出力する制御方法である。
There are three APD bias voltage control methods in the voltage switching
図3に示す制御方法は、電圧切替信号発生回路10の閾値をAGC回路5の入力の下限値Yに予め設定しておき、自動閾値制御回路9で検出されたピーク値がその下限値Yを下回るレベルbになるとき、その下限値Yを超えるレベルb'となるように、APDバイアス電圧を上げる電圧切替信号をAPD駆動回路2に出力する制御方法である。
In the control method shown in FIG. 3, the threshold value of the voltage switching
図4に示す制御方法は、電圧切替信号発生回路10の閾値をAGC回路5の入力の上限値Xと下限値Yを予め設定しておき、自動閾値制御回路9で検出されたピーク値がその上限値Xを超えるレベルcになるとき、その上限値Xを超えないレベルc'となるように、APDバイアス電圧を下げる電圧切替信号をAPD駆動回路2に出力し、一方、自動閾値制御回路9で検出されたピーク値がその下限値Yを下回るレベルdになるとき、その下限値Yを超えるレベルd'となるように、APDバイアス電圧を上げる電圧切替信号をAPD駆動回路2に出力する制御方法である。
In the control method shown in FIG. 4, the upper limit value X and the lower limit value Y of the input of the
APD駆動回路2は、上述した図2〜図4のいずれかの制御方法に従い、電圧切替信号発生回路10から出力される電圧切替信号に応じてAPDバイアス電圧を変更し、APD増倍率を制御する。このAPD増倍率の変更により自動閾値制御回路9にはリセット信号R2が入力して再度リセットされ、APD増倍率変更後の電気バースト信号がプリアンプ3から自動閾値制御回路9に入力されることで、新たなピーク値が検出され、これによりAGC回路5のリファレンス電圧が再度設定される。
The
この新たなピーク値の検出信号は電圧切替信号発生回路10にも入力されるが、この電圧切替信号発生回路10は同一バーストフレーム内では連続して切替信号が出力されないよう制御されているので、一旦切り替わったAPD増倍率が同一バーストフレーム内で変化することはない。
The detection signal of this new peak value is also input to the voltage switching
このように、本実施例の光バースト信号受信回路では、自動閾値制御回路9を用いて電気バースト信号のピーク値を検出し、その検出出力をAGC回路5のリファレンス電圧として用いると同時に、APD受信光強度のレベルを示す信号としても用いることで、受信する光バースト信号毎にAPDの増倍率を適正値に制御することができ、光バースト信号受信回路の高感度化と広ダイナミックレンジ化を実現できる。
As described above, in the optical burst signal receiving circuit of this embodiment, the automatic threshold control circuit 9 is used to detect the peak value of the electric burst signal, and the detected output is used as the reference voltage of the
1:APD、2:APD駆動回路、3:プリアンプ、4:レベル検出回路、5,5A:AGC回路、6:識別タイミング抽出回路、7:バイパス回路、8:切替器、9:自動閾値制御回路、10:電圧切替信号発生回路
21:OLT、22:ONU、23:光スプリッタ、24:光ファイバ伝送路
1: APD, 2: APD drive circuit, 3: preamplifier, 4: level detection circuit, 5, 5A: AGC circuit, 6: identification timing extraction circuit, 7: bypass circuit, 8: switch, 9: automatic threshold control circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Voltage switching signal generation circuit 21: OLT, 22: ONU, 23: Optical splitter, 24: Optical fiber transmission line
Claims (4)
前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した上限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が上回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を低下させる電圧切替信号を発生することを特徴とする光バースト信号受信回路。 In the optical burst signal receiving circuit according to claim 1,
The voltage switching signal generation circuit outputs a voltage switching signal for lowering the APD bias voltage to the APD driving circuit when the peak value detected by the automatic threshold control circuit exceeds a preset upper threshold. An optical burst signal receiving circuit generated.
前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した下限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が下回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を増大させる電圧切替信号を発生することを特徴とする光バースト信号受信回路。 In the optical burst signal receiving circuit according to claim 1,
The voltage switching signal generation circuit outputs a voltage switching signal for increasing the APD bias voltage to the APD driving circuit when the peak value detected by the automatic threshold control circuit falls below a preset lower limit threshold. An optical burst signal receiving circuit generated.
前記電圧切替信号発生回路は、予め設定した上限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が上回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を低下させる電圧切替信号を発生し、且つ、
予め設定した下限閾値に対して、前記自動閾値制御回路で検出した前記ピーク値が下回るとき、前記APD駆動回路に対して前記APDバイアス電圧を増大させる電圧切替信号を発生することを特徴とする光バースト信号受信回路。 In the optical burst signal receiving circuit according to claim 1,
The voltage switching signal generation circuit outputs a voltage switching signal for lowering the APD bias voltage to the APD driving circuit when the peak value detected by the automatic threshold control circuit exceeds a preset upper threshold. Occurs and
A light that generates a voltage switching signal for increasing the APD bias voltage to the APD driving circuit when the peak value detected by the automatic threshold control circuit falls below a preset lower limit threshold. Burst signal receiving circuit.
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