JP2009303181A - 光受信器 - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧が得られず、かつ光受信器内部で誤り率情報が得られない場合でも、受信識別レベルを適切に調整すること。
【解決手段】光受信器は、伝送路から入力される光信号を、その光信号に応じた電気信号に変換する受光素子１と、受光素子１により変換された電気信号を増幅するポストアンプ３およびリミットアンプ４と、３００ピン８およびレジスタ１１を介して入力されるビットレート設定情報に基づいて、受信識別レベルを決定するＲｘＤＴＶ決定部１２と、ＲｘＤＴＶ決定部１２により決定される受信識別レベルに基づいて、ポストアンプ３およびリミットアンプ４により増幅された電気信号から受信データを抽出するＣＤＲ５と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光受信器に関し、特に、受信識別レベルの制御に関する。

近年、光通信モジュール（光送信器、光受信器、または光送受信器）は、光伝送システム側の伝送方式に応じて様々なビットレートで動作することが求められている。たとえば、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの光通信モジュールは、１つのモジュールで、９．９５３２８Ｇｂｉｔ／ｓ（ＳＴＭ６４／ＯＣ１９２）、１０．３１２５Ｇｂｉｔ／ｓ（１０ＧｂＥ）、１０．５１８７５（１０ＸＦｉｂｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）、１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ＳＴＭ６４／ＯＣ１９２ ＦＥＣ）、１０．７０９Ｇｂｉｔ／ｓ（ＳＴＭ６４／ＯＣ１９２ ＦＥＣ）、１１．０９５Ｇｂｉｔ／ｓ（１０ＧｂＥ ＦＥＣ)、１１．３１７Ｇｂｉｔ／ｓ（１０ＸＦｉｂｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌ ＦＥＣ）等の複数のビットレートに対応することが求められる。

また、高密度波長多重（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）方式を採用する光伝送システムでは、アンプによって信号に対する光ノイズ量が増加しやすいことから、光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ：Optical Signal-to-NoiseRatio）耐力の高いＦＥＣ（Forward Error Correction：前方誤り訂正）レートが使用されることが多い。ＦＥＣレートでは、各信号に符号誤り訂正ビットが含まれるため、誤り率情報をフィードバックすることで高い分散耐力を得ることができる。一方、ＦＥＣレートを用いない場合は、低ビットエラーレートの領域まで受信感度を確保することで高い分散耐力を実現することができる。

さらに、光伝送システム側の波長バックアップコストを低減するため、フルＣバンドまたはフルＬバンド波長可変送信部を有する光送受信器が広く使用されるようになっている。また、上述したように、様々なビットレートを切り換えて使用できる光送受信器が要求されている。このため、受信器には、最小受信感度だけではなく、ＯＳＮＲ耐力、ＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion：偏波モード分散）耐力などの特性が求められるようになっている。

ところで、光受信器に入力される波形は、ファイバ伝送あるいはアンプのノイズ印加によって劣化する。受信波形の劣化とビットエラーレートとの関係は、光信号から電気信号に変換された受信データの識別に用いる受信識別レベルの調整により大きく変化する。このため、受信識別レベルを電気信号の振幅方向に調整することにより、伝送により波形の劣化した信号のビットエラーレートを低減することができる。

この点、特許文献１には、検出した誤り率情報に基づいて光受信器の受信識別レベルを制御する自動識別閾値制御装置が開示されている。また、特許文献２には、内蔵されたＣＤＲ（Clock Data Recovery）からフィードバックされる誤り率情報に基づいて受信識別レベルを最適化する光伝送装置が開示されている。
特開平８−２６５２７３号公報 特開２００６−２７９２４６号公報

しかしながら、光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧（Receiver Decision
Threshold Voltage：ＲｘＤＴＶ）が得られず、かつ光受信器内部で誤り率情報が得られない場合、上記従来の技術を適用した光受信器では、ビットレートやノイズレベルが変化しても、初期値として設定された受信識別レベルで動作し続けなければならなかった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧が得られず、かつ光受信器内部で誤り率情報が得られない場合でも、受信識別レベルを適切に調整することができる光受信器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光受信器は、伝送路から入力される光信号を、該光信号に応じた電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子により変換された電気信号を増幅する増幅部と、前記光信号の伝送レートを示す伝送レート情報を検出する伝送レート情報検出部と、前記伝送レート情報検出部により検出される伝送レート情報に基づいて、受信識別レベルを決定する受信識別レベル決定部と、前記受信識別レベル決定部により決定される受信識別レベルに基づいて、前記増幅部により増幅された電気信号から受信データを抽出する受信データ抽出部と、を含むことを特徴とする。

なお、前記伝送レート情報は、外部から入力される伝送レート設定情報であってもよい。

本発明によれば、光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧が得られず、かつ光受信器内部で誤り率情報が得られない場合でも、伝送レートの変化に応じて受信識別レベルを適切に調整する光受信器を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る３００ピン光送受信器の基本構成を示すブロック図である。同図に示すように、本光送受信器は、受光素子１、トランスインピーダンスアンプ２、ポストアンプ３、リミットアンプ４、ＣＤＲ５、１：１６分波器６、出力レジスタ７、３００ピン８、ＲｘＤＴＶ印加部９、ＲｘＤＴＶ演算部１０、レジスタ１１、ＲｘＤＴＶ決定部１２、入力レジスタ１３、１６：１合波器１４、外部変調器１５、変調器駆動回路１６、レーザダイオードモジュール１７、制御部１８、および図示を省略したレンズ等の光学部品を含んで構成される。

受光素子１は、光ファイバ等の伝送路から入力される光信号を受光し、その光信号の強度に応じた光電流を生成する。この光電流は、トランスインピーダンスアンプ２によって電圧に変換される。電圧変換された信号は、ポストアンプ３により一定振幅に制御された状態でリミットアンプ４を介してＣＤＲ５に入力される。なお、リミットアンプ４の利得は、ＲｘＤＴＶ印加部９により印加される受信識別レベル制御電圧によって制御される。

ＣＤＲ５は、図示しない基準クロックに基づき、リミットアンプ４から入力される信号からクロックとデータを抽出する。ＣＤＲ５により抽出されたクロックとデータは、１：１６分波器６および出力レジスタ７を介して、光伝送システム側とのインターフェイスである３００ピン８に出力される。

ＲｘＤＴＶ演算部１０は、３００ピン８に入力される電圧あるいは３００ピン８およびレジスタ１１を介してＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）から入力される値のいずれかに基づいて受信識別レベル制御電圧を計算する。

ＲｘＤＴＶ決定部１２は、３００ピン８およびレジスタ１１を介して入力される設定情報に基づいて、最適な受信識別レベル制御電圧を決定する。設定情報の一例としては、図２に示す２ビットのビットレート情報（ＲｘＲＡＴＥＳＥＬ０および１）がある。この情報は、ビットレート情報に限らず、システム側固有の情報であってもよい。たとえば、ＲｘＤＴＶ可変のプログラムを有していないシステムが複数存在し、それぞれのＯＳＮＲ条件やビットレートが変化する場合には、識別コードを定義してもよい。こうすれば、１種類で複数のシステムに搭載可能な光受信器または光送受信器を提供でき、システム側のバックアップコストを低減することができる。

なお、ＲｘＤＴＶ決定部１２は、ＲｘＤＴＶ演算部１０において計算された制御電圧を設定情報によって傾きやオフセットを与えたり、設定情報と受信識別レベル制御電圧との対応が定義されたルックアップテーブルに基づいて、最適な受信識別レベル制御電圧を決定してもよい。また、外部から入力される設定情報がレジスタ１１を介して得られる値であることから、論理回路の組み合わせで複数のアナログ出力回路や複数のデジタル−アナログ−コンバータ（ＤＡＣ）への出力をスイッチで切り換えることにより、最適な受信識別レベル制御電圧が決定されるようにしてもよい。

ＲｘＤＴＶ印加部９は、ＲｘＤＴＶ決定部１２により決定された受信識別レベル制御電圧をリミットアンプ４に印加し、リミットアンプ４に入力される信号レベルをオフセットさせる。

１６：１合波器１４は、入力レジスタ１３を介して３００ピンから入力される１６ペアの入力信号を多重化する。変調器駆動回路１６は、１６：１合波器１４で多重化された１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を外部変調器１５の駆動信号に変換する。外部変調器１５とレーザダイオードモジュール１７は、制御部１８により制御される。

なお、本光送受信器の送信部分にいかなる形態のレーザ素子や変調器を用いても、本発明に係る受信識別レベルの切り替え機能が実現されることは言うまでもない。また、本光送受信器は、光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧による従来の受信識別レベル制御にも対応可能である。

次に、図３および図４に示す実験結果を用いて、本発明による効果を具体的に説明する。なお、図３および図４に係る実験は、いずれも光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧値が得られない（すなわち、ＦＥＣレートではない）という条件で行われたものである。

図３は、従来構成（ＲｘＤＴＶ決定部１２がない構成）を備える光送受信器に外部から受信識別レベル制御電圧を印加した場合のＲｘＤＴＶとビットエラーレート（ＢＥＲ）の関係を示したものである。同図に示すように、ＯＳＮＲ＝３０ｄＢの条件下では、＋１６００ｐｓ/ｎｍ伝送後のＲｘＤＴＶの最適値、すなわちビットエラーレートが最小となる点が、ビットレートを９．９５３Ｇｂｉｔ／ｓにした場合と１０．５１９Ｇｂｉｔ／ｓにした場合とで変化していない。

これに対し、本実施形態に係る光送受信器においてＯＳＮＲを２３ｄＢとして（すなわちノイズ比を大きくした状態で）同様の実験を行うと、図４に示すように、ビットレートを９．９５３Ｇｂｉｔ／ｓにした場合と１０．５１９Ｇｂｉｔ／ｓにした場合とでは、ＲｘＤＴＶの最適値に５％程度の差が見られた。この差は、受信感度に最大で１ｄｅｃａｄｅ程度の差をもたらす。

このように、本実施形態に係る光送受信器によれば、光伝送システム側からの受信識別レベル制御電圧が得られず、かつ光受信器内部で誤り率情報が得られない場合でも、ビットレートの変化に応じて受信識別レベルを適切に調整することができる。このため、今後、ビットレートのマルチレート化が進み、更に複雑なＯＳＮＲレベルやビットレートの仕様を満たす必要がある場合にも、本方式による効果が期待できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、本発明は、光送受信器に限らず、光受信器全般に広く適用可能である。

本発明の実施形態に係る光送受信器の基本構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る光送受信器に入力される設定情報の一例（２ビットのビットレート情報）を示す図である。 本発明の効果を確認する実験結果の一例を示す図である。 本発明の効果を確認する実験結果の一例を示す図である。

符号の説明

１ 受光素子、２ トランスインピーダンスアンプ、３ ポストアンプ、４ リミットアンプ、５ ＣＤＲ、６ １：１６分波器、７ 出力レジスタ、８ ３００ピン、９ ＲｘＤＴＶ印加部、１０ ＲｘＤＴＶ演算部、１１ レジスタ、１２ ＲｘＤＴＶ決定部、１３ 入力レジスタ、１４ １６：１合波器、１５ 外部変調器、１６ 変調器駆動回路、１７ レーザダイオードモジュール、１８ 制御部。

Claims (2)

1. 伝送路から入力される光信号を、該光信号に応じた電気信号に変換する受光素子と、
   前記受光素子により変換された電気信号を増幅する増幅部と、
   前記光信号の伝送レートを示す伝送レート情報を検出する伝送レート情報検出部と、
   前記伝送レート情報検出部により検出される伝送レート情報に基づいて、受信識別レベルを決定する受信識別レベル決定部と、
   前記受信識別レベル決定部により決定される受信識別レベルに基づいて、前記増幅部により増幅された電気信号から受信データを抽出する受信データ抽出部と、
   を含むことを特徴とする光受信器。
2. 請求項１に記載の光受信器において、
   前記伝送レート情報は、外部から入力される伝送レート設定情報である、
   ことを特徴とする光受信器。

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