JP2008113386A - Optical transmitter, optical receiver, and optical transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多値振幅変調された光信号を伝送する光送信器、光受信器、それを用いた光伝送システムに関するものである。 The present invention relates to an optical transmitter, an optical receiver, and an optical transmission system using the optical transmitter that transmit a multi-value amplitude modulated optical signal.
従来の光送受信器では、2値信号を用いたデジタル伝送が主流である。最近では、ブロードバンド伝送が盛んに行われるようになり、高精細な映像信号が伝送されるようになってきており、より高速が伝送速度が求められている。光通信では、電気信号を、レーザなどを用いて高速変調された光信号に変換し、光ファイバや空間中を伝送して、受光素子を用いて電気信号に変換することで、異なる2点間のデータ伝送が行われる。現在は2値信号でのデジタル伝送が一般的であるが、光通信においても、伝送速度を上げるため、またその伝送効率を上げるため、また低コスト化を睨んでより低速な発受光素子を使用するために、多値伝送を用いた伝送方式が検討されている。光通信で多値伝送をする場合には、多値振幅変調の適用が一般に考えられる。その場合、図13に示すように、多値振幅信号の各多値レベルの間隔は等間隔になるように設定される。これは電気回路において、電気信号で多値振幅信号を変調、復調する回路構成を考えた場合、簡単な構成で実現できるためである。特許文献1では、図13に示すような各多値レベルが等間隔である多値振幅変調された光信号を得るための構成が示されている。
しかしながら、光受信器の受光感度を上げるために、APD(アバランシェフォトダイオード)を使用する場合には、前記のような各多値レベルが等間隔である多値振幅変調された信号では問題が生じる。増倍効果のないPD(フォトダイオード)を用いた光受信器では、雑音電力は前置増幅器の熱雑音が支配的となるため、各多値レベルが等間隔であれば、どの多値レベルにおいてもS/Nは等しい。しかし、増倍率の大きいAPDを用いた光受信器では、受光パワーが大きいほど、雑音電力が大きくなるため、光パワーの大きい多値レベルほど、隣接する多値レベルとの間隔は大きく設定しないと、S/Nが等しくならず、結果として光受信器の性能が劣化する、という課題を有していた。 However, when an APD (avalanche photodiode) is used in order to increase the light receiving sensitivity of the optical receiver, there is a problem with a multi-level amplitude-modulated signal in which the multi-levels are equally spaced as described above. . In an optical receiver using a PD (photodiode) that does not have a multiplication effect, the thermal power of the preamplifier is dominant in the noise power. S / N is also equal. However, in an optical receiver using an APD with a large multiplication factor, the noise power increases as the received light power increases. Therefore, the interval between adjacent multilevel levels must be set larger as the multilevel level of optical power increases. , S / N is not equal, and as a result, the performance of the optical receiver deteriorates.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光送信器から出力される多値光信号の消光比を検出して多値レベルを設定することで、各多値レベルでS/Nが等しい、多値振幅変調された光信号が得られる光送信器、光受信器、及び光伝送システムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and detects the extinction ratio of the multilevel optical signal output from the optical transmitter and sets the multilevel level, so that the S / N is reduced at each multilevel level. It is an object of the present invention to provide an optical transmitter, an optical receiver, and an optical transmission system that can obtain equal multi-value amplitude modulated optical signals.
前記従来の課題を解決するために、本発明の光送信器は、多値振幅変調された光信号を出力する光送信器であって、送信データを出力するデータ送信部と、前記光信号の消光比を設定する消光比設定部と、前記消光比設定部からの入力に基づいて、前記光信号の多値レベルを設定する多値レベル設定部と、前記多値レベル設定部の出力に基づいて、前記データ送信部の出力を多値振幅信号に変換する駆動部と、前記駆動部の出力信号を光信号に変換する発光部とを備えることを特徴としている。 In order to solve the above-described conventional problems, an optical transmitter according to the present invention is an optical transmitter that outputs an optical signal that has been subjected to multilevel amplitude modulation, and includes a data transmission unit that outputs transmission data, Based on an extinction ratio setting unit that sets an extinction ratio, a multilevel level setting unit that sets a multilevel level of the optical signal based on an input from the extinction ratio setting unit, and an output of the multilevel level setting unit And a driving unit that converts the output of the data transmission unit into a multi-value amplitude signal, and a light emitting unit that converts the output signal of the driving unit into an optical signal.
更に本発明の光受信器は、多値振幅変調された光信号を受信する光受信器であって、前記光信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号から、前記光信号の消光比を検出する第1の消光比検出部と、前記消光比検出部の出力から、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定するための識別レベルを設定する識別レベル設定部と、前記識別レベル設定部の出力に基づいて、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定する多値レベル判定部とを備えることを特徴としている。 Furthermore, the optical receiver of the present invention is an optical receiver that receives an optical signal that has been subjected to multi-level amplitude modulation, and a light receiving unit that receives the optical signal, and an output signal of the light receiving unit, from which the optical signal is extinguished. A first extinction ratio detection unit that detects a ratio; an identification level setting unit that sets an identification level for determining a multilevel level of an output signal from the light receiving unit from an output of the extinction ratio detection unit; And a multi-value level determining unit that determines the multi-value level of the output signal from the light receiving unit based on the output of the identification level setting unit.
更に本発明の光送信器及び光受信器は、前記光信号は、所定の間隔で多値振幅変調され、前記所定の間隔は前記発光部の出力パワーが大きい多値レベルほど、隣接する多値レベルとの間隔が大きいことを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter and the optical receiver according to the present invention, the optical signal is subjected to multi-level amplitude modulation at a predetermined interval, and the predetermined interval is adjacent to the multi-level when the output power of the light emitting unit is larger. It is characterized by a large distance from the level.
更に本発明の光送信器は、前記消光比設定部は、前記発光部の出力を検知する出力光検知部と、前記出力光検知部の出力から、前記発光部の出力の消光比を検出する第2の消光比検出部とを有し、前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部からの出力に基づいて、多値レベルを設定することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter of the present invention, the extinction ratio setting unit detects an extinction ratio of the output of the light emitting unit from an output light detecting unit that detects an output of the light emitting unit and an output of the output light detecting unit. And a second extinction ratio detection unit, wherein the multilevel level setting unit sets a multilevel level based on an output from the second extinction ratio detection unit.
更に本発明の光送信器は、前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部の出力と、前記発光部の出力パワーを設定する発光パワー設定部の出力に基づいて、前記多値レベルを設定することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter of the present invention, the multi-level setting unit is configured to output the multi-level level based on an output of the second extinction ratio detection unit and an output of a light emission power setting unit that sets an output power of the light emission unit. It is characterized by setting a value level.
更に本発明の光送信器は、前記発光パワー設定部は、前記光受信器の受光パワーに基づいて、前記発光部の出力パワーを設定することを特徴としている。 Furthermore, the optical transmitter of the present invention is characterized in that the light emission power setting unit sets the output power of the light emitting unit based on the light reception power of the optical receiver.
更に本発明の光送信器は、前記発光パワー設定部は、前記出力光検知部の出力から、前記光信号の発光パワーを検知する発光パワー検出部を有し、前記発光パワー設定部の出力は、前記発光パワー検出部の出力に基づいて調整することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter of the present invention, the light emission power setting unit has a light emission power detection unit that detects the light emission power of the optical signal from the output of the output light detection unit, and the output of the light emission power setting unit is The adjustment is based on the output of the light emission power detector.
更に本発明の光受信器は、前記受光部は、アバランシェフォトダイオードであることを特徴としている。 Furthermore, the optical receiver of the present invention is characterized in that the light receiving section is an avalanche photodiode.
更に本発明の光伝送システムは、多値振幅変調された光信号を伝送する光伝送システムにおいて、前記光送信器の伝送速度を設定する第1の速度調停部と、前記第1の速度調停部の出力に基づいた伝送速度で、送信データを出力するデータ送信部と、前記光信号の消光比を設定する消光比設定部と、前記消光比設定部からの入力に基づいて、前記光信号の多値レベルを設定する多値レベル設定部と、前記多値レベル設定部の出力に基づいて、前記データ送信部の出力を多値信号に変換する駆動部と、前記駆動部の出力信号を光信号に変換する発光部とを有する光送信器と、前記光受信器の伝送速度を設定する第2の速度調停部と、前記発光部からの光信号を受光する受光部と、前記受光部の出力信号から、前記光信号の消光比を検出する消光比検出部と、前記消光比検出部の出力と、前記第2の速度調停部の出力から、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定するための識別レベルを設定する識別レベル設定部と、前記識別レベル設定部の出力に基づいて、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定する多値レベル判定部とを有する光受信器と、を備え、第1の速度調停部と第2の速度調停部で、光送信器と光受信器間の伝送速度を決定することを特徴としている。 Furthermore, the optical transmission system of the present invention is an optical transmission system that transmits an optical signal that has been subjected to multi-level amplitude modulation, and a first speed adjusting unit that sets a transmission speed of the optical transmitter, and the first speed adjusting unit. Based on inputs from the data transmission unit that outputs transmission data, an extinction ratio setting unit that sets an extinction ratio of the optical signal, and an extinction ratio setting unit. A multi-level setting unit for setting a multi-level, a drive unit for converting the output of the data transmission unit into a multi-level signal based on the output of the multi-level level setting unit, and an output signal of the drive unit as an optical signal An optical transmitter having a light emitting unit that converts the signal into a signal; a second speed adjusting unit that sets a transmission speed of the optical receiver; a light receiving unit that receives an optical signal from the light emitting unit; Extinction that detects the extinction ratio of the optical signal from the output signal A discrimination level setting unit for setting a discrimination level for determining a multilevel level of an output signal from the light receiving unit from an output of the detection unit, the output of the extinction ratio detection unit, and the output of the second speed arbitration unit; An optical receiver having a multi-value level determination unit that determines a multi-value level of an output signal from the light receiving unit based on an output of the identification level setting unit, and a first speed arbitration unit and a first speed adjustment unit The second speed arbitration unit determines a transmission speed between the optical transmitter and the optical receiver.
更に本発明の光伝送システムは、前記光信号は、所定の間隔で多値振幅変調され、前記所定の間隔は前記発光部の出力パワーが大きい多値レベルほど、隣接する多値レベルとの間隔が大きいことを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmission system of the present invention, the optical signal is subjected to multi-value amplitude modulation at a predetermined interval, and the predetermined interval is a distance between adjacent multi-value levels as the output power of the light emitting unit is larger. Is characterized by large.
更に本発明の光伝送システムは、前記消光比設定部は、前記発光部の出力を検知する出力光検知部と、前記出力光検知部の出力から、前記発光部の出力の消光比を検出する第2の消光比検出部とを有し、前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部からの出力と、前記第1の速度調停部の出力に基づいて、多値レベルを設定することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmission system of the present invention, the extinction ratio setting unit detects an extinction ratio of the output of the light emitting unit from an output light detecting unit that detects the output of the light emitting unit and the output of the output light detecting unit. A second extinction ratio detection unit, and the multilevel setting unit determines a multilevel level based on an output from the second extinction ratio detection unit and an output from the first speed arbitration unit. It is characterized by setting.
更に本発明の光伝送システムは、前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部の出力と、前記発光部の出力パワーを設定する発光パワー設定部の出力と、前記第1の速度調停部の出力に基づいて、前記多値レベルを設定することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmission system of the present invention, the multi-level setting unit includes an output of the second extinction ratio detection unit, an output of a light emission power setting unit that sets an output power of the light emission unit, and the first The multi-value level is set based on the output of the speed arbitration unit.
更に本発明の光伝送システムは、前記発光パワー設定部は、前記光受信器の受光パワーに基づいて、前記発光部の出力パワーを設定することを特徴としている。 Furthermore, the optical transmission system of the present invention is characterized in that the light emission power setting unit sets the output power of the light emission unit based on the light reception power of the optical receiver.
更に本発明の光伝送システムは、前記発光パワー設定部は、前記出力光検知部の出力から、前記光信号の発光パワーを検知する発光パワー検出部を有し、前記発光パワー設定部の出力は、前記発光パワー検出部の出力に基づいて調整することを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmission system of the present invention, the light emission power setting unit has a light emission power detection unit that detects the light emission power of the optical signal from the output of the output light detection unit, and the output of the light emission power setting unit is The adjustment is based on the output of the light emission power detector.
更に本発明の光伝送システムは、前記受光部は、アバランシェフォトダイオードであることを特徴としている。 Furthermore, the optical transmission system of the present invention is characterized in that the light receiving unit is an avalanche photodiode.
更に本発明の光送信器及び光伝送システムは、前記発光部は、複数の発光素子を有し、前記駆動部は、複数の出力を有し、各出力は1つの多値レベルに対して1つの出力のみがONになり、その他の出力はOFFになり、かつ各出力が前記発光部の各1つ以上の発光素子と接続されることを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter and the optical transmission system of the present invention, the light emitting unit has a plurality of light emitting elements, the driving unit has a plurality of outputs, and each output is 1 for one multilevel. Only one output is turned on, the other outputs are turned off, and each output is connected to each one or more light emitting elements of the light emitting section.
更に本発明の光送信器及び光伝送システムは、前記駆動部は、複数の電流源を有し、前記複数の電流源は、前記発光部にそれぞれ電流を出力し、前記多値レベル設定部は、前記複数の電流源の電流量を調整し、前記データ送信部の出力に応じて、前記複数の電流源のON/OFFの組合せが前記多値レベル毎に異なることを特徴としている。 Furthermore, in the optical transmitter and the optical transmission system according to the present invention, the driving unit includes a plurality of current sources, the plurality of current sources output currents to the light emitting units, respectively, and the multi-level setting unit The current amounts of the plurality of current sources are adjusted, and the ON / OFF combinations of the plurality of current sources differ for each of the multi-value levels according to the output of the data transmission unit.
本発明によれば、光送信器から出力される多値光信号の消光比を検出して多値レベルを設定することで、各多値レベルでS/Nが等しい、多値振幅変調された光信号が得られる光送信器、光受信器、及び光伝送システムを提供することができる。 According to the present invention, by detecting the extinction ratio of the multi-level optical signal output from the optical transmitter and setting the multi-level, multi-level amplitude modulation is performed in which the S / N is equal at each multi-level. An optical transmitter, an optical receiver, and an optical transmission system that can obtain an optical signal can be provided.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光送信器と光受信器のブロック図である。実施の形態1は、光送信器1、光受信器2、発光部10、駆動部11、消光比設定部12、データ送信部13、多値レベル設定部15、受光部20、増幅部21、消光比検出部22、データ受信部23、多値レベル判別部25、識別レベル設定部28より成る。光送信器1と光受信器2は、光信号によってデータ信号を伝送する機器である。消光比設定部12は、光信号9の消光比の値を設定し、その消光比の値を多値レベル設定部15に入力する。前述のとおり、消光比が異なると、多値振幅変調される信号の各多値レベルの間隔が異なる設定となるため、消光比設定部12からの入力により、多値レベル設定部15は各多値レベルを、各多値レベルにおいてS/Nが等しくなるように設定する。多値レベル設定部15は、APDを用いた光受信器において、光パワーがN倍になると信号電力パワーはNの2乗倍、雑音はN倍となる特性であるから、消光比の値から、多値数に応じて各多値レベルを設定する。例として、図12に、消光比が無限大の時と約7dBの時の多値レベルの設定を示す(図12では、各多値レベル間のS/Nを求める際に、簡単のため発光パワーの大きい方で生じる雑音電力を用いて算出している。)。消光比が無限大の場合、各多値レベル間の比は、発光パワーが下から順に、1:1.6:2とした時に各多値レベル間のS/Nが等しくなる。消光比が約7dBの場合には、下から順に、1:1.3:1.6と、異なる比率に設定することで、S/Nが等しくなる。駆動部11は、多値レベル設定部15からの入力に基づいて、データ送信部13からのデータ信号を多値振幅信号に変換し、発光部10へ出力する。発光部10は、駆動部11からの入力信号を電気/光変換し、光受信器2へ光を出力する。一方、光受信器2は、受光部20で光/電気変換し、電気信号に変換する。消光比検出部22は、受光部20からの入力で受光している光信号9の消光比を検出し、識別レベル設定部28へ出力する。識別レベル設定部28は、検出された消光比から、多値数に応じて、多値振幅変調された信号をデータ識別するための識別レベルを決定し、多値レベル判定部25に出力する。受光部20で電気信号に変換された信号は、増幅部21で増幅された後、多値レベル判定部25に入力される。多値レベル判定部25に入力された信号は、識別レベル設定部28により設定された識別レベルによってデータ識別されて、データ信号に変換されてデータ受信部23に出力される。以上の構成とすることで、光送信器と光受信器は、消光比に応じて各多値レベルを設定、判定することができ、APDを用いた光受信器におけるS/Nを最適に設定することが可能となる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an optical transmitter and an optical receiver according to
以上より、APDを用いる光送受受信器で、多値振幅変調された光信号を伝送する場合において、APDの雑音特性に応じた最適な多値振幅変調信号を得ることができる。 As described above, when an optical signal that has undergone multilevel amplitude modulation is transmitted by an optical transmitter / receiver that uses APD, an optimal multilevel amplitude modulated signal corresponding to the noise characteristics of APD can be obtained.
なお、多値レベル設定部はS/Nが等しくなるように設定したが、各多値レベルにおける誤り率が等しくなる設定であってもよい。 Although the multi-level setting unit is set so that the S / N is equal, it may be set so that the error rate at each multi-level is equal.
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2の光送信器と光受信器のブロック図である。図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram of an optical transmitter and an optical receiver according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in FIG.
実施の形態1では、光送信器1において消光比を設定する構成であったが、発光部10の電流−光パワー特性の温度による変動、電源電圧変動などがあった場合、想定している消光比とは異なる値で光信号が出力され、最適なS/N(または誤り率)が得られない可能性がある。そこで、発光部10の出力の一部を、受光部16で検出し、その検出結果から消光比検出部14は消光比の値を検出する。ここで検出する消光比とは、各多値レベルのうち、一番小さい光パワーのレベルと、一番大きい光パワーのレベルとの比である。その検出結果を基に、多値レベル設定部15は、多値レベル設定部15は一番小さい光パワーのレベルと、一番大きい光パワーのレベルの間の、各多値レベルを設定する。
In the first embodiment, the
以上より、発光部10の出力をモニターすることで、光出力信号の消光比が変動した場合においても、光受信器2において最適なS/N(または誤り率)となるよう設定することができる。
As described above, by monitoring the output of the
(実施の形態3)
図3、4、5は、本発明の実施の形態3の光送信器と光受信器を示すブロック図である。図3、4、5において、図1、2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 3)
3, 4 and 5 are block diagrams showing the optical transmitter and the optical receiver according to the third embodiment of the present invention. 3, 4, and 5, the same components as those in FIGS.
図3において、発光パワー設定部17は、光送信器1の発光パワーを必要に応じて変更するため、多値レベルの一番小さい光パワーのレベルと、一番大きい光パワーのレベルとを、多値レベル設定部15に指定する。このとき、発光パワーをある時点より大きくすることを考える。発光パワーを大きくするとき、多値レベルの一番小さい光パワーのレベルと、一番大きい光パワーのレベルとを同じ比率で上げると効率が悪いため、多値レベルの一番小さい光パワーのレベルはそのままで、一番大きい光パワーのレベルを大きくすることが考えられる。そのため、発光パワー設定部17によって発光パワーを変化させると、光信号9の消光比が変動することになり、上述のとおり、各多値レベルでのS/N(または誤り率)が変動してしまう。このため、実施の形態3では、発光パワー設定部17の出力と、光信号9の消光比を検出している消光比検出部14の出力とから、多値レベル設定部15が多値レベルを設定する構成とした。
In FIG. 3, since the light emission power setting unit 17 changes the light emission power of the
また、図4において、光受信器2の受光パワーを受光パワー検出部24で検出し、その結果を発光パワー設定部17にフィードバックする構成とすることで、例えば受光パワーが小さい場合には、発光パワーを上げて受光パワーが大きくなるように、発光パワー設定部17は必要なだけの発光パワーとなるように設定することが可能となる。
In FIG. 4, the light reception power of the
また、図5において、発光部10の出力の一部を受光部16でモニターし、その出力から発光パワーを検知して、発光パワー設定部17が出力を調整する構成とすることで、発光部10の出力パワーが変動した場合においても、発光パワーを所望の値に設定することが可能となる。
Further, in FIG. 5, a part of the output of the
以上より、発光パワー設定部17と消光比検出部14の出力とから多値レベル設定部15の設定を制御することで、光受信器2において最適なS/N(または誤り率)を維持した上で、発光パワーを変化させることが可能となり、最適な光伝送を実現することができる。
As described above, the optimum S / N (or error rate) is maintained in the
(実施の形態4)
図6と図7は、本発明の実施の形態4の光送信器と光受信器を示すブロック図である。図6、7において、図1〜4と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 4)
6 and 7 are block diagrams showing an optical transmitter and an optical receiver according to the fourth embodiment of the present invention. 6 and 7, the same components as those in FIGS.
図6において、光送信器1と光受信器2は、複数の伝送速度に対応している。例えば、伝送速度100Mbpsでは4値信号であるが、伝送速度200Mbpsでは、多値数をその倍にして8値信号とすることで、伝送速度に応じて、多値数を変化させる。図6において、光送信器1と光受信器2が伝送する場合、伝送を行う前に、速度調停部18と26との間で、それぞれが対応する伝送速度についての情報を、光信号または電気信号の制御信号99で伝送するなどして伝送速度を決定する。伝送速度が決定すると、その速度に応じて使用する多値数が決定され、光送信器1においては、速度調停部18が多値数を多値レベル設定部15に入力し、また、光受信器2においては、速度調停部26が識別レベル設定部28に多値数を入力する。多値レベル設定部15は、消光比検出部14の出力と、速度調停部18の出力から、多値レベルを設定する。同様に、識別レベル設定部28は、消光比検出部22の出力と、速度調停部26の出力から、識別レベルを設定する。さらに図7においては、多値レベル設定部15は、実施の形態3と同様に、発光パワー設定部17の出力も考慮して、多値レベルを設定する。
In FIG. 6, the
以上より、光送信器1と光受信器2が複数の伝送速度に対応している場合に、必要な多値数と、消光比と、発光パワーを考慮して多値レベルを設定することが可能となり、光受信器2において最適なS/N、または誤り率となるよう設定することができる。
As described above, when the
(実施の形態5)
図8と図9は、本発明の実施の形態5の光送信器と光受信器を示すブロック図である。図8、9において、図1〜7と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 5)
8 and 9 are block diagrams showing an optical transmitter and an optical receiver according to the fifth embodiment of the present invention. 8 and 9, the same components as those in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8において、多値数が4のときの構成を図示している。データ送信部13は、2値データとして、“00”、“01”、“10”、“11”が入力された場合に、4つある出力のうち1つにだけ信号を出力する。多値レベル設定部15は、駆動部11に設けた電流源の電流量を設定する。ここで、各電流源の電流量は、図9に示すように、A、X、Y、Zと設定されている。発光部10は、複数の発光素子を備え、駆動部11の各出力に対して、それぞれ1つの発光素子が接続されている。このとき、データ送信部13に“00”が入力された場合を考える。“00”が入力されると、データ送信部13は、駆動部11の左上の入力端子B1にVref以下の電圧信号を出力し、残りのB2、B3、B4の入力端子にはVref以下の電圧信号を出力する。入力端子B1がVref以下であるため、入力端子B1がある差動回路は、発光部10のうちの1つの発光素子にAの電流量の電流を流し、その他の差動回路は発光素子に電流を流さない。同様に、データ送信部13に“01”が入力されると、入力端子B2がある差動回路だけが発光素子に電流を流す。以上の構成により、“01”だと発光部にはAの電流量、“01”だとX、“10”だとY、“11”だとZの電流量の電流が発光部10の各発光素子に流れることになる。ここで、多値レベル設定部15は、各電流源の電流量A、X、Y、Zを、実施の形態1〜4でのべたように設定することで、消光比、発光パワー、多値数に考慮して多値レベルを設定することが可能となる。
FIG. 8 shows a configuration when the multi-value number is four. When “00”, “01”, “10”, “11” is input as binary data, the data transmission unit 13 outputs a signal to only one of the four outputs. The multi-level setting unit 15 sets a current amount of a current source provided in the driving
以上より、光受信器2において最適なS/N(または誤り率)となる、多値振幅変調された光信号を出力する光送信器を得ることができる。
As described above, it is possible to obtain an optical transmitter that outputs an optical signal that has been subjected to multi-level amplitude modulation and that has an optimum S / N (or error rate) in the
なお、図8では多値数4について図示したが、多値数8であれば差動回路が8個設けることで同様の効果を得ることができ、多値数に合わせて、差動回路の数を合わせて構成することで、異なる多値数での多値振幅変調が可能となる。 In FIG. 8, the multi-value number 4 is illustrated. However, if the multi-value number 8 is provided, the same effect can be obtained by providing eight differential circuits. By configuring the numbers together, multi-value amplitude modulation with different multi-value numbers becomes possible.
なお、各差動回路に発光素子が1つ接続される構成としたが、2つずつ、3つずつといったように同数の発光素子が接続される構成であってもよい。 Note that one light emitting element is connected to each differential circuit, but the same number of light emitting elements may be connected, such as two by three.
なお、各差動回路に発光素子が1つ接続される構成としたが、各差動回路の電流量を調整し、各作動回路に接続される発光素子の数が同数でなくても、各光出力の合計が、多値振幅変調される構成であればよい。 In addition, although it was set as the structure by which one light emitting element was connected to each differential circuit, even if the number of light emitting elements connected to each operation circuit is not the same number by adjusting the electric current amount of each differential circuit, Any configuration may be used as long as the total optical output is subjected to multi-value amplitude modulation.
(実施の形態6)
図10と図11は、本発明の実施の形態6の光送信器と光受信器を示すブロック図である。図10、11において、図1〜9と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 6)
10 and 11 are block diagrams showing an optical transmitter and an optical receiver according to the sixth embodiment of the present invention. 10 and 11, the same components as those in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図10において、多値数が4のときの構成を図示している。データ送信部13は、2値データの2ビットパラレル信号(D1、D2)を出力する(なお、図10においてデータ送信部13の出力及びAND演算の出力は、論理“1”がVrefより低い電位で、論理“0”がVrefより高い電位であることを注記しておく)。多値レベル設定部15は、駆動部11に設けた電流源の電流量を設定する。ここで、各電流源の電流量は、図10、11に示すように、A、X、Y、Zと設定する。データ送信部13が“D1、D2”として、“0、0”を出力すると、駆動部11の各入力端子B1、B2、B3はVrefより高い信号が入力されるため、駆動部11の右下に設置された電流源による電流量Aだけが発光部10の駆動電流となる。ここで駆動部11の右下の電流源は、発光部10が、駆動電流が小さいときに周波数応答特性が遅くなることに対して、一番小さい発光レベルにおいても、ある程度の発光をさせることで、周波数応答特性を良化することができる。図11に、(D1、D2)の組合せに対する駆動電流Iの変化を示す。各電流源の電流量A、X、Y、Zの値を調整することで、図11右に示すように、発光パワーが大きいほど、隣接する多値レベルの間隔が大きくなるように駆動することが可能となる。
FIG. 10 illustrates a configuration when the multi-value number is four. The data transmitter 13 outputs 2-bit parallel signals (D1, D2) of binary data (in FIG. 10, the output of the data transmitter 13 and the output of the AND operation are the potentials at which logic “1” is lower than Vref. Note that logic “0” is a potential higher than Vref). The multi-level setting unit 15 sets a current amount of a current source provided in the driving
本実施の形態6では各電流源の組合せにより駆動電流を変化させ、実施の形態5の電流源がひとつだけ動作する構成とは、異なる構成となっているが、組合せの例として、実施の形態5のように、電流源がひとつだけ動作するように構成することも可能である。 In the sixth embodiment, the driving current is changed depending on the combination of the current sources, and the configuration is different from the configuration in which only one current source of the fifth embodiment operates. It is also possible to configure so that only one current source operates as shown in FIG.
本発明にかかる光送信器と光受信器は、多値振幅変調した光信号を用いてデータ伝送において、APDを用いた光受信器を使用した場合においても、各多値レベルにおけるS/Nを等しく設定できる特徴を有し、光伝送を用いてデータ伝送を行う機器および装置の入出力インターフェース等として有用である。 The optical transmitter and the optical receiver according to the present invention can reduce the S / N at each multilevel even when an optical receiver using an APD is used in data transmission using an optical signal subjected to multilevel amplitude modulation. It has characteristics that can be set equally, and is useful as an input / output interface for devices and apparatuses that perform data transmission using optical transmission.
1 光送信器
2 光受信器
10 発光部
11 駆動部
12 消光比設定部
13 データ送信部
14 消光比検出部
15 多値レベル設定部
16 受光部
17 発光パワー設定部
18 速度調停部
20 受光部
21 増幅部
22 消光比検出部
23 データ受信部
24 受光パワー検出部
25 多値レベル判定部
26 速度調停部
28 識別レベル設定部
9 光信号
99 光(電気)信号
DESCRIPTION OF
Claims (20)
送信データを出力するデータ送信部と、
前記光信号の消光比を設定する消光比設定部と、
前記消光比設定部からの入力に基づいて、前記光信号の多値レベルを設定する多値レベル設定部と、
前記多値レベル設定部の出力に基づいて、前記データ送信部の出力を多値振幅信号に変換する駆動部と、
前記駆動部の出力信号を光信号に変換する発光部とを備える、光送信器。 An optical transmitter for outputting a multi-value amplitude modulated optical signal,
A data transmission unit for outputting transmission data;
An extinction ratio setting unit for setting an extinction ratio of the optical signal;
Based on an input from the extinction ratio setting unit, a multi-value level setting unit that sets a multi-value level of the optical signal;
A drive unit that converts the output of the data transmission unit into a multi-value amplitude signal based on the output of the multi-level setting unit;
An optical transmitter comprising: a light emitting unit that converts an output signal of the driving unit into an optical signal.
前記光信号を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号から、前記光信号の消光比を検出する第1の消光比検出部と、
前記消光比検出部の出力から、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定するための識別レベルを設定する識別レベル設定部と、
前記識別レベル設定部の出力に基づいて、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定する多値レベル判定部とを備える、光受信器。 An optical receiver for receiving a multi-value amplitude modulated optical signal,
A light receiving unit for receiving the optical signal;
A first extinction ratio detection unit that detects an extinction ratio of the optical signal from an output signal of the light receiving unit;
An identification level setting unit for setting an identification level for determining a multilevel level of an output signal from the light receiving unit from the output of the extinction ratio detection unit;
An optical receiver comprising: a multi-value level determination unit that determines a multi-value level of an output signal from the light receiving unit based on an output of the identification level setting unit.
前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部からの出力に基づいて、多値レベルを設定することを特徴とする、請求項1または3記載の光送信器。 The extinction ratio setting unit includes: an output light detection unit that detects an output of the light emitting unit; and a second extinction ratio detection unit that detects an extinction ratio of the output of the light emitting unit from the output of the output light detection unit. Have
4. The optical transmitter according to claim 1, wherein the multi-level setting unit sets a multi-level based on an output from the second extinction ratio detector. 5.
前記発光パワー設定部の出力は、前記発光パワー検出部の出力に基づいて調整することを特徴とする、請求項6記載の光送信器。 The light emission power setting unit has a light emission power detection unit that detects the light emission power of the optical signal from the output of the output light detection unit,
The optical transmitter according to claim 6, wherein the output of the light emission power setting unit is adjusted based on the output of the light emission power detection unit.
前記光送信器の伝送速度を設定する第1の速度調停部と、
前記第1の速度調停部の出力に基づいた伝送速度で、送信データを出力するデータ送信部と、
前記光信号の消光比を設定する消光比設定部と、
前記消光比設定部からの入力に基づいて、前記光信号の多値レベルを設定する多値レベル設定部と、
前記多値レベル設定部の出力に基づいて、前記データ送信部の出力を多値信号に変換する駆動部と、
前記駆動部の出力信号を光信号に変換する発光部とを有する光送信器と、
前記光受信器の伝送速度を設定する第2の速度調停部と、
前記発光部からの光信号を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号から、前記光信号の消光比を検出する消光比検出部と、
前記消光比検出部の出力と、前記第2の速度調停部の出力から、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定するための識別レベルを設定する識別レベル設定部と、
前記識別レベル設定部の出力に基づいて、前記受光部からの出力信号の多値レベルを判定する多値レベル判定部とを有する光受信器と、を備え、
第1の速度調停部と第2の速度調停部で、光送信器と光受信器間の伝送速度を決定することを特徴とする、光伝送システム。 In an optical transmission system for transmitting a multi-value amplitude modulated optical signal,
A first speed arbitration unit for setting a transmission speed of the optical transmitter;
A data transmission unit that outputs transmission data at a transmission rate based on the output of the first speed arbitration unit;
An extinction ratio setting unit for setting an extinction ratio of the optical signal;
Based on an input from the extinction ratio setting unit, a multi-value level setting unit that sets a multi-value level of the optical signal;
Based on the output of the multilevel level setting unit, a drive unit that converts the output of the data transmission unit into a multilevel signal;
An optical transmitter having a light emitting unit that converts an output signal of the driving unit into an optical signal;
A second speed arbitration unit for setting a transmission speed of the optical receiver;
A light receiving unit for receiving an optical signal from the light emitting unit;
An extinction ratio detection unit that detects an extinction ratio of the optical signal from an output signal of the light receiving unit;
An identification level setting unit for setting an identification level for determining a multilevel level of an output signal from the light receiving unit from the output of the extinction ratio detection unit and the output of the second speed arbitration unit;
An optical receiver having a multi-value level determination unit that determines a multi-value level of an output signal from the light receiving unit based on the output of the identification level setting unit;
An optical transmission system, wherein a transmission rate between an optical transmitter and an optical receiver is determined by a first speed arbitration unit and a second speed arbitration unit.
前記多値レベル設定部は、前記第2の消光比検出部からの出力と、前記第1の速度調停部の出力に基づいて、多値レベルを設定することを特徴とする、請求項10または11記載の光伝送システム。 The extinction ratio setting unit includes: an output light detection unit that detects an output of the light emitting unit; and a second extinction ratio detection unit that detects an extinction ratio of the output of the light emitting unit from the output of the output light detection unit. Have
The multi-level setting unit sets a multi-level based on an output from the second extinction ratio detection unit and an output from the first speed arbitration unit. 11. The optical transmission system according to 11.
前記発光パワー設定部の出力は、前記発光パワー検出部の出力に基づいて調整することを特徴とする、請求項13記載の光伝送システム。 The light emission power setting unit has a light emission power detection unit that detects the light emission power of the optical signal from the output of the output light detection unit,
14. The optical transmission system according to claim 13, wherein the output of the light emission power setting unit is adjusted based on the output of the light emission power detection unit.
前記駆動部は、複数の出力を有し、各出力は1つの多値レベルに対して1つの出力のみがONになり、その他の出力はOFFになり、かつ各出力が前記発光部の各1つ以上の発光素子と接続されることを特徴とする、請求項1、3、5〜8のいずれかに記載の光送信器。 The light emitting unit has a plurality of light emitting elements,
The drive unit has a plurality of outputs, and each output is turned on only for one multi-value level, the other outputs are turned off, and each output is 1 each of the light emitting unit. The optical transmitter according to claim 1, wherein the optical transmitter is connected to at least two light emitting elements.
前記駆動部は、複数の出力を有し、各出力は1つの多値レベルに対して1つの出力のみがONになり、その他の出力はOFFになり、かつ各出力が前記発光部の各1つ以上の発光素子と接続されることを特徴とする、請求項10〜16のいずれかに記載の光伝送システム。 The light emitting unit has a plurality of light emitting elements,
The drive unit has a plurality of outputs, and each output is turned on only for one multi-value level, the other outputs are turned off, and each output is 1 each of the light emitting unit. The optical transmission system according to claim 10, wherein the optical transmission system is connected to at least two light emitting elements.
前記複数の電流源は、前記発光部にそれぞれ電流を出力し、
前記多値レベル設定部は、前記複数の電流源の電流量を調整し、
前記データ送信部の出力に応じて、前記複数の電流源のON/OFFの組合せが前記多値レベル毎に異なることを特徴とする、請求項1、3、5〜8のいずれかに記載の光送信器。 The drive unit has a plurality of current sources,
The plurality of current sources each output a current to the light emitting unit,
The multi-value level setting unit adjusts the amount of current of the plurality of current sources,
9. The combination of ON / OFF of the plurality of current sources is different for each of the multi-value levels according to the output of the data transmission unit. 9. Optical transmitter.
前記複数の電流源は、前記発光部にそれぞれ電流を出力し、
前記多値レベル設定部は、前記複数の電流源の電流量を調整し、
前記データ送信部の出力に応じて、前記複数の電流源のON/OFFの組合せが前記多値レベル毎に異なることを特徴とする
、請求項10〜16のいずれかに記載の光伝送システム。 The drive unit has a plurality of current sources,
The plurality of current sources each output a current to the light emitting unit,
The multi-value level setting unit adjusts the amount of current of the plurality of current sources,
The optical transmission system according to any one of claims 10 to 16, wherein a combination of ON / OFF of the plurality of current sources is different for each of the multilevel levels according to an output of the data transmission unit.
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