JP2010118896A - 復号化装置及び光通信システムの局側装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送路のビット誤り率に応じて、バイアス電圧の設定値、及び誤り訂正処理の機能を変更することによって、消費電力を下げる。
【解決手段】伝送路のビット誤り率推定値に基づき、該ビット誤り率推定値が基準値を超えないことを条件として、ＦＥＣ復号回路１４において、誤り訂正処理を無効にする処理を、誤り訂正処理を有効にする処理よりも優先させるとともに、光受光素子ＡＰＤのバイアス電圧値を低くする設定を、光受光素子のバイアス電圧値を高くする設定よりも優先させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、光通信用受信機に搭載され、誤り訂正符号（ＦＥＣ; Forward Error Correction）付きフレームを復号する場合に用いる復号化装置の省電力化に関するものである。

局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線端局装置）と、複数の宅側装置ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線終端装置）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムが知られている。
特に、局側装置ＯＬＴと各宅側装置ＯＮＵとの間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶ（Single Star）ネットワーク構成が実用化されている。このネットワーク構成では、システム及び機器構成は簡単になるが、１つの宅側装置ＯＮＵが一本の光ファイバを占有し、宅側装置ＯＮＵ数がＮ局あれば、局側装置ＯＬＴから直接接続される光ファイバがＮ本必要となり、システムの低価格化を図るのが困難である。

そこで、局側装置ＯＬＴから引かれる１本の光ファイバを、複数の宅側装置ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）光通信システムが実用化されている。ＰＯＮ光通信システムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＦＴＴＢ（Fiber To The Building）などのＦＴＴｘに適用されてきた低価格の光加入者用アクセス方式の１つである。
ＰＯＮ光通信システムでは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的（Passive）に信号を分岐・多重する受動型光分岐器(光カプラ)を介して、一つの局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵが光伝送路で接続される。局側装置ＯＬＴとＮ局の宅側装置ＯＮＵとは、光ファイバＳＭＦ及び光スプリッタＯＰＳ(Optical Power Splitter)を介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側装置ＯＬＴに対して、多くの宅側装置ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。

ＰＯＮ光通信システムにおいて、局側装置から宅側装置への通信（下り）は高速連続信号による伝送を行う。反対に宅側装置から局側装置へは、宅側装置が複数となるためＴＤＭバースト光信号により行っている。
また、ＰＯＮ光通信システムでは、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵとの間で伝送される光信号は、通常、誤り訂正用のパリティが含まれるＦＥＣ(Forward Error Collection)フレームによって構成されている。局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵは、それぞれ受信された光信号に含まれる誤り訂正用のパリティを用いて、誤り訂正符号付きフレーム単位で、当該誤り訂正符号付きフレームのデータの誤り訂正・復号を行う機能を持っている。

近年、高速信号伝送を行う光アクセス通信の分野でも、低消費電力化のニーズが高まっている。
特に局側装置では、伝送距離の異なる宅側装置からの光信号を受信しなければならないため、アバランシュフォトダイオードＡＰＤのバイアス電圧を変えて受信感度特性を変更する方式が提案されている（例えば、下記特許文献１）。アバランシュフォトダイオードＡＰＤバイアス電圧は一般に数十〜百数十Ｖ程度と大きな電圧が必要とされ、消費電力が発生する。

また、誤り訂正方式は、送信側にエンコーダ回路、受信側にはデコーダ回路を使用しており、特に受信装置で消費電力の占める割合が大きいことが分かっている。
特許第3778183号公報

局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵとの間の伝送距離が短い場合や、光カプラによる分岐数が少ない場合など、受信光パワーが最小光受信感度に対して十分余裕があり、バイアス電圧を高くしなくても、また誤り訂正符号を使わなくても十分システムの要求仕様（ビット誤り率基準値１０^-12以下など）が満たされることがある。
伝送路でのビット誤り率がシステムの要求仕様に対して非常に低いにも関わらず、受信側で常にＦＥＣデコード処理を行うことは受信機の消費電力の無駄遣いとなる。

そこで本発明は、ビット誤り率が小さくなっているときにバイアス電圧の設定値、及びＦＥＣデコード処理の機能を変更することによって、消費電力を下げることができる復号化装置及び光通信システムの局側装置を提供することを目的とする。

本発明の復号化装置は、光通信用受信機に搭載され、受信された信号に含まれる誤り訂正符号付きフレームを誤り訂正するＦＥＣデコード部と、ＦＥＣデコード部を制御するＦＥＣデコード制御部とを有し、ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値に基づき、ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効（オン／オフ）の設定切り替えと、該受信機に入力される光信号を受光する光受光素子のバイアス電圧値の設定変更とを行うものである。

この構成によれば、伝送路のビット誤り率推定値に基づき、消費電力に影響を与えるパラメータ（誤り訂正処理のオン／オフ、光受光素子のバイアス電圧の高低）を選択することができるので、復号化装置の消費電力を下げることができる。
ＦＥＣデコード制御部は、ＦＥＣデコード部から誤り訂正符号付きフレームに対する誤り訂正シンボルの誤り数の情報を受けて、伝送路のビット誤り率を推定するものであってもよい。この構成では、誤り訂正を実施した結果に基づいて伝送路のビット誤り率を推定することができる。

ＦＥＣデコード制御部は、復号化装置の外部から、誤り訂正符号付きフレームに対する伝送路のビット誤り率推定値を取得するものであってもよい。誤り訂正を実施できない場合であっても、伝送路のビット誤り率を推定することができる。
ＦＥＣデコード制御部の処理をより具体的に言えば、伝送路のビット誤り率推定値が基準値を超えないことを条件として、誤り訂正処理を無効にする処理を、誤り訂正処理を有効にする処理よりも優先させる。これにより、ビット誤り率推定値を良好に保持できることを条件にして、最小の消費電力となるように、誤り訂正処理の最適な態様を選択することができ、消費電力を減らすことができる。

ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値が基準値を超えないことを条件として、光受光素子のバイアス電圧値を低くする設定を、光受光素子のバイアス電圧値を高くする設定よりも優先させるものであってもよい。これにより、ビット誤り率推定値を良好に保持できることを条件にして、最小の消費電力となるように、光受光素子のバイアス電圧値の最適点を選択することができ、消費電力を減らすことができる。

また、本発明の光通信システムの局側装置は、受信機に入力される光信号を受光する光受光素子を用いて光・電気変換を行う光電変換部と、光受光素子のバイアス電圧値の設定を行う電圧設定部と、光電変換部により変換された電気信号に含まれる誤り訂正符号付きフレームを誤り訂正するＦＥＣデコード部と、ＦＥＣデコード部を制御するＦＥＣデコード制御部とを有し、ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値に基づき、ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効の設定切り替えと、光電変換部の光受光素子のバイアス電圧値の設定変更とを行うものである。

この局側装置によれば、局側装置から宅側装置までの光ファイバの距離によって受信する光のレベルが異なり、宅側装置が近いか遠いか判らなくとも、宅側装置が近くて、受信する光のレベルが大きく、伝送路のビット誤り率が低い場合に、光電変換部の光受光素子のバイアス電圧値の設定を変更し、ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効の設定を変更することによって、省電力を図ることができる。

以上のように本発明によれば、受信側で伝送路のビット誤り率を推定し、ビット誤り率が通信システムの要求条件よりも小さくなっているときに、光受光素子のバイアス電圧値の設定を変更し、ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効の設定を変更することによって、受信機の消費電力を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮ光通信システムは、局舎に備えられる局側装置ＯＬＴと複数の加入者に備えられる宅側装置ＯＮＵとが、光ファイバＳＭＦ及び光スプリッタＯＰＳ(Optical Power Splitter)を介して接続されている。

光スプリッタＯＰＳは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
局側装置ＯＬＴ及び光スプリッタＯＰＳ、光スプリッタＯＰＳ及び宅側装置ＯＮＵに接続されている光ファイバには、それぞれ１本の光ファイバＳＭＦからなるシングルモードファイバを用いている。つまり、１台の局側装置ＯＬＴは、１本の幹線光ファイバＳＭＦを通して１台の光スプリッタＯＰＳに接続されている。そして、１台の光スプリッタＯＰＳは、Ｍ台の第２の光スプリッタＯＰＳ（Ｍは、この例では４の数）と光ファイバＳＭＦで接続している。そして、第２の光スプリッタＯＰＳは、Ｌ台（Ｌは、この例では８以下の数）の宅側装置ＯＮＵと、支線光ファイバＳＭＦで接続されている。よって、１局の局側装置ＯＬＴが送受する信号は、２段の光スプリッタＯＰＳによって、最大３２台の宅側装置ＯＮＵに分配される。なお、光スプリッタＯＰＳや宅側装置ＯＮＵの台数は例示であるにすぎない。

宅側装置ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなどの光ネットワークサービスを享受するための端末を接続するネットワークインタフェースを備えている。
本発明の実施形態の通信システムは、ＰＯＮ光通信システムに、１０ギガビットイーサネット（10 Gigabit Ethernet）（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である）の技術を取り込み、10Ｇｂｐｓのベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現する10ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式を採用している。

10ＧＥ−ＰＯＮ方式に従えば、局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵの相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。
まず、上位のネットワークから局側装置ＯＬＴに入ってくる下りフレームは、局側装置ＯＬＴにおいて所定の処理が行われ、中継されるべき論理リンク（MPCPリンクという）が特定される。そして、光信号（例えば波長１４９０ｎｍ（下り１Ｇデータ信号）及び１５７７ｎｍ（下り１０Ｇデータ信号）、１５５０ｎｍ（映像系））として光ファイバＳＭＦに放送形態で送信される。光ファイバＳＭＦに送信された光信号は、光スプリッタＯＰＳで分岐され、光スプリッタＯＰＳにつながる全宅側装置ＯＮＵに送信されるが、当該MPCPリンクを構成する特定の宅側装置ＯＮＵのみが下りフレームを取り込み、フレームを宅内ネットワークインタフェースに中継する。

一方、上り光信号（例えば波長１３１０ｎｍ（データ系））には、複数の宅側装置ＯＮＵからの上りフレームが含まれている。上りフレームは、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのために、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵに対して上り光信号を送信してもよい時間の情報を、制御フレームに載せて通知する。この情報を受け取った宅側装置ＯＮＵは、その指定された時間に指定されたパケット長の上り光信号を送信する。この上り光信号を「バースト光信号」という。バースト光信号は、各宅側装置ＯＮＵから送信され、ベースバンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列である。したがって、各宅側装置ＯＮＵ間の上り光信号の競合は回避される。

各宅側装置ＯＮＵは、ある送信可能時間とデータ送信量が与えられたとき、その条件に収まる限りフレームを連続して送信してよい。そして、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵからの一連のフレーム信号を含んだバースト光信号を受信することができる。
図２は、バースト光信号のフォーマットを示す図である。このバースト光信号は、連続したＦＥＣフレームにより構成される。ＦＥＣフレームは、送りたい一定長のＦＥＣ情報にＦＥＣ用のパリティデータが付加された誤り訂正符号付きフレームによって構成されるものである。このＦＥＣフレームは、誤り訂正符号の符号化処理、復号化処理の一単位となる。

図３は、ＦＥＣフレームの構造を示す図である。ＦＥＣフレームは、ＦＥＣ情報部と、ＦＥＣパリティ部とから構成されており、ＦＥＣ情報部にはスクランブルされたデータが格納され、ＦＥＣパリティ部にはＦＥＣ情報部から計算した誤り訂正用のパリティデータが格納される。ＦＥＣ情報部及びＦＥＣパリティ部に含まれるデータの一単位を「ブロック」という。本発明の実施形態では、データの伝送に64B/66B符号を用いているので、「６６Ｂブロック」と言う。６６Ｂブロックは６６ビットからなり、その中の６４ビットは送信データであり、2ビットは同期をとるための同期ヘッダＳＨとなる。

ＦＥＣ情報部の同期ヘッダＳＨは、符号”01”若しくは”10”で構成され、ＦＥＣパリティ部の同期ヘッダＳＨは、符号”11”若しくは”00”で構成される。これらの同期ヘッダのパターンの一致場所を探すことにより、ＦＥＣフレームの同期をとる。
ＦＥＣ情報部には、６６Ｂブロックが複数個格納される。ＦＥＣパリティ部は、パケットデータを格納する複数の６６Ｂブロックから構成され、これもＦＥＣ情報部と同様、同期ヘッダＳＨが2ビット付加された構成になる。

図４は、64B/66B符号を使った、本発明のＰＯＮ光通信システムの局側装置ＯＬＴにおける、宅側装置ＯＮＵからの光信号を受信する受信部１と、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの送信部２を図示したブロック図である。
当該受信部１は、光ファイバからＷＤＭカップラ（波長分割多重素子）を通して入ってきた光信号（ビット誤りを含む可能性がある）を受光する受光素子であるアバランシュフォトダイオードＡＰＤ（以下「ＡＰＤ」という）と、インピーダンス変換を行うトランスインピーダンスアンプＴＩＡと、ＡＰＤバイアス電圧を作るＡＰＤバイアス電圧制御回路１１ａとを備えた部分（以下、「光電（Ｏ／Ｅ）変換部１１」という）と、ポストアンプ１２と、ＣＤＲ（クロックデータリカバリ）回路１３と、ＦＥＣ復号回路１４と、デスクランブラ１５と、６６Ｂ／６４Ｂ変換回路１６と、アイドル挿入部１７と、上位層回路１８とを備えている。

さらに受信部１は、トランスインピーダンスアンプＴＩＡの出力点から光レベル検出を行う光レベル検出部１９と、上位層回路１８から受信信号のタイミング情報を受けてＡＰＤバイアス電圧の設定を行う電圧設定部２０とを備えている。
この受信部１における動作を説明すると、宅側装置ＯＮＵから送られてきたバースト光信号はＷＤＭカップラを通過し、光電変換部１１において、ＡＰＤ及びトランスインピーダンスアンプＴＩＡにより電気信号に変換される。変換された電気信号は、ポストアンプ１２で信号増幅され、ＣＤＲ回路１３に送られる。

ＣＤＲ回路１３では、上りフレームからクロックを抽出し、ＦＥＣフレームを再生するとともに該ＦＥＣフレームを構成する信号の波形整形を行う。
ＦＥＣ復号回路１４では、ＦＥＣフレームのＦＥＣ情報部とパリティ部の同期ヘッダＳＨを検出してＦＥＣフレームの同期をとる処理を行う。同期をとった後は、ＦＥＣフレームごとに、ＦＥＣパリティを用いて受信データの誤り訂正処理を行う。誤り訂正処理の内容は、誤り位置（複数のシンボルどの位置に誤りがあるか）、大きさ（訂正値）の計算と、誤ったシンボルの訂正処理である。誤り訂正されたデータ信号は、デスクランブラ１５で、スクランブルされたデータが元のデータに戻される。その後、66B/64B変換部１６で、64B/66Bのデコード処理が行われ、２ビットの同期ヘッダＳＨが取り除かれ、アイドル挿入部１７でアイドル信号が挿入され、上位層回路１８を経由し、イーサネットフレームとして、当該局側装置ＯＬＴのさらに上位のＳＮＩ（アプリケーションサーバ−網インタフェース）へと渡される。

一方、光レベル検出部１９は、トランスインピーダンスアンプＴＩＡの出力信号に対してピーク検出を行い、その光レベルを検出する。電圧設定部２０は、上位層回路１８から受信信号のタイミング情報を受けて、該タイミングにおいてＡＰＤバイアス電圧の設定を行う。ＡＰＤバイアス電圧は、後述する手順（図８）に従って最適なＡＰＤバイアス電圧値（図７）に設定される。

局側装置ＯＬＴの光送信部２は、上位レイヤー（ＭＡＣ層）の下りデータ信号を取り込む送信側上位層回路２１と、送信側上位層回路２１によって取得された下りデータフレームからアイドル部分を削除するアイドル削除部２２と、アイドル削除部２２からデータを受け、データ信号に含まれる６４ビットのデータブロックを６６ビットのデータブロックに変換する64B/66B変換部２３とを備える。

64B/66B変換部１２は、６４ビット単位のデータごとに、２ビットの同期ヘッダＳＨを付けて６６ビットに変換し（前述したとおり、これをブロックという）、スクランブラ２４に送る。スクランブラ２４は、６４ビットのデータの部分に対してスクランブルを掛ける。そしてこのスクランブラ２４から、スクランブルされた６４ビットのデータと２ビットの同期ヘッダＳＨとがＦＥＣ符号化回路２５に送られる。これらの６４ビットのデータと同期ヘッダＳＨとで、ＦＥＣ情報部（図３）を構成する。ＦＥＣ符号化回路２５はＦＥＣパリティを計算し、ＦＥＣ情報部にＦＥＣパリティ部（図３）を付加して、ＦＥＣフレームを生成し、電気・光（Ｅ／Ｏ）変換部２６へ送る。電気・光変換部２６では、下りデータ信号を、ＬＤドライバを通して、発光素子であるレーザダイオードＬＤによって光信号に変換し、下り光ファイバを通して全宅側装置ＯＮＵに向けて伝送する。

図５は、光電変換部１１におけるＡＰＤの光受信信号波形（ａ）と、ＡＰＤバイアス電圧制御回路１１ａのＡＰＤバイアス電圧の例（ｂ）と、バイアス電圧制御後のＡＰＤの出力信号（ｃ）とを示すグラフである。
局側装置ＯＬＴが受信する光信号の強度は、宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴまでの光ファイバの伝送距離と、宅側装置ＯＮＵからの光信号が局側装置ＯＬＴに到達するまでに通過する光ファイバ接続部と光分岐器（スプリッタ）のロスによって異なる。したがって、全ての宅側装置ＯＮＵが同一の光強度レベルでデータパルスを送信しても、局側装置ＯＬＴに到達する光強度が個々に大きく異なる。このため光信号の有無”０，１”を判定する判定しきい値を変化させなければならない。

そこで、局側装置ＯＬＴの光電変換部１１は、受信した光強度レベルが異なる光信号を取り扱うために、ＡＰＤに印加するバイアス電圧を設定する。そして、このバイアス電圧によってＡＰＤの電流増倍率を切り替えて受信信号の強度をほぼ同じレベルに保っている。従って、図５（ｃ）に示すように、判定しきい値を一定にして、光信号の有無”０，１”を判定することができる。

図６は、ＦＥＣ復号回路１４の詳細な構成を示すブロック図である。ＦＥＣ復号回路１４は、ＣＤＲ回路１３からシリアルな連続信号を１つ１つのＦＥＣフレームごとに切り分けるスイッチ回路３１と、互いに並列に接続され、ＦＥＣフレームを誤り訂正する複数のＦＥＣデコード部３２とを有する。スイッチ回路３１の接点数はＦＥＣデコード部３２の数と合致している。例えばＦＥＣデコード部３２が８個用意されているなら、スイッチ回路３１の接点数も“８”である。これにより、シリアルな状態でつながって供給されるＦＥＣフレームを、１個ずつＦＥＣデコード部３２に供給し、並列処理が行われる。複数のＦＥＣデコード部３２で並列処理を行うことで、１つのＦＥＣデコード部３２の誤り訂正の処理能力が1.25Gbpsであれば、８個のＦＥＣデコード部３２で10Gbpsの誤り訂正処理を実現することができる。

ＦＥＣ復号回路１４はさらに、ビット誤り率推定部３３と、ＦＥＣデコード制御部３４とを有する。
ビット誤り率推定部３３は、各ＦＥＣデコード部３２から、ＦＥＣフレームに対する誤り訂正シンボルの誤り数の情報（各ＦＥＣデコード部３２は、前述した誤り訂正処理を実施することでＦＥＣフレーム内のシンボルエラー数の計算が可能である。）を受けて、伝送路のビット誤り率を推定する。そしてこのビット誤り率推定値を、ＦＥＣデコード制御部３４に提供する。

なお、全てのＦＥＣデコード部３２の誤り訂正処理を無効とする場合、ＦＥＣデコード部３２から伝送路のビット誤り率の情報を得ることはできない。そこでこの場合ＦＥＣ復号部１４は外部からビット誤り率推定値を取得しなければならない。
そこで、例えば６６Ｂ／６４Ｂ変換部１６で得られるブロック誤り数、又は上位層回路１８で得られるイーサネットパケットのＦＣＳエラーの個数のデータを取得し、ビット誤り率推定値を推定する。

ＦＥＣデコード制御部３４は、ビット誤り率推定部３３による伝送路のビット誤り率推定結果又は外部から取得したビット誤り率推定値に基づき、以下に説明する手順（図８）にしたがって、各ＦＥＣデコード部３２に対して、誤り訂正処理の有効／無効（オン／オフ）の設定切り替え信号を出力する。
ＦＥＣデコード部３２の誤り訂正処理をオフにするには、具体的には、これらのＦＥＣデコード部３２のクロック端子に供給されるクロックパルス信号の供給を停止するか、又はこれらの回路のリセット端子にリセット信号を供給して電源をオフするとよい。このように誤り訂正処理を無効にすることにより、ＦＥＣデコード部の機能を停止して消費電力を下げることができる。

各ＦＥＣデコード部３２は、誤り訂正処理のオン／オフの設定切り替え信号を受けると、もしその信号が「オン」の指示であれば、誤り訂正処理を行い、その信号が「オフ」の指示であれば、誤り訂正処理を行わず、一定の遅延時間保持したＦＥＣフレームをＦＥＣデコード部３２から出力する。この場合、所定時間保持された受信データがそのままデスクランブラ１５へ転送されることになる。このように、所定時間保持されたＦＥＣフレームをＦＥＣデコード部３２から出力するので、各ＦＥＣフレームの配列・順序・遅延は保持され、遅延変動に弱いMPCP(Multi-Point Control Protocol)などのリンク状態を保持することができる。

ところで、局側装置ＯＬＴが受信する光信号波形、光信号強度、Ｓ／Ｎは、相手方の局の発光素子の特性や、光ファイバＳＭＦの長さなどの光伝送路の特性によって異なる。そこで局側装置ＯＬＴでは、受信側でアバランシェ・フォトダイオードＡＰＤのバイアス電圧を調整することにより、光信号強度の相違に対応する方式が提案されている。また、この光ファイバの伝送路上で、光の減衰やノイズの印加により、電気信号にビット誤りが発生することがあるので、光伝送路の特性の悪い状態で受信した光信号に誤り訂正を行っている。

ところが、バイアス電圧が高いほど、アバランシェ・フォトダイオードＡＰＤの増幅率は高くなり、光電（Ｏ／Ｅ）変換部の消費電力が多くなる。またＦＥＣ復号回路１４で誤り訂正処理を行えば、消費電力が多くなる。
消費電力を下げるためには、光伝送路の条件の良い状態で受信した光信号に対しては、バイアス電圧を下げ、及び／又はＦＥＣ復号回路１４での誤り訂正処理をオフにすることが好ましい。

そこで、本発明では、受信側にて測定したビット誤り率ＢＥＲ（ビットエラーレート）と装置全体の消費電力との関係に応じて、ＦＥＣ回路のオン／オフとＡＰＤバイアス電圧値の高／低の設定変更を行い、ＢＥＲを確保しながら、できる限り消費電力が小さくなるようにＦＥＣ回路とＡＰＤバイアス電圧を設定する。
図７は、本発明の実施形態における、消費電力とＡＰＤバイアス電圧とＦＥＣ誤り訂正の関係を示す。４つの条件ｓ（ｓ＝１〜４）を設定している。条件１は、誤り訂正処理をオフにし、バイアス電圧を低くする。条件２では、誤り訂正処理をオフにし、バイアス電圧を高くする。条件３では、誤り訂正処理をオンにし、バイアス電圧を低くする。条件４では、誤り訂正処理をオンにし、バイアス電圧を高くする。条件１から条件４に行くに従って、消費電力は高くなる。

以下、このＦＥＣデコード制御部３４が行う、受信側にて測定したＢＥＲ（ビットエラーレート）に応じて、特定の宅側装置ＯＮＵに対して、条件１から条件４のいずれを設定するかを決める処理の流れを、フローチャート（図８）を用いて説明する。
ＦＥＣデコード制御部３４は、ＦＥＣデコード部３２で測定されたＢＥＲを読み込むか、あるいはＦＥＣデコード部３２が「オフ」になっている場合は、外部から推定された伝送路のビット誤り率推定値を取得する（ステップＳ１）。そして、伝送路のビット誤り率ＢＥＲの評価を行う（ステップＳ２）。

ＢＥＲが基準値（例えば１０^-12とする）以下である場合、回線状態は良好であるとして、ステップＳ３以下の処理に進む。
ステップＳ３では、現在の設定条件（ｓ値という）を読み込む。ｓ値が１の場合は、バイアス電圧が「低」、誤り訂正なしという最も不利な条件で受信してもＢＥＲが基準値以下となったので、条件をそのまま保存して（ステップＳ１８）、このフローを抜ける。

ステップＳ４でｓ値が１でない（２以上の）場合、ｓ値を１つ下げて受信する（ステップＳ５，Ｓ６）。この１つ低いｓ値のもとで、ＦＥＣデコード部３２で測定されたＢＥＲを読み込むか、あるいはＦＥＣデコード部３２が「オフ」になっている場合は、外部から推定されたＢＥＲを取得する（ステップＳ７）。
依然としてｓ値が基準値以下の場合は、ステップＳ４に戻り、ｓ値を１つ下げてＢＥＲの評価を行う。このようにしてｓ値が基準値を超えるまでｓ値の下降を繰り返す。このように、ｓ値を下げていくことにより、できるだけ小さなｓ値を見つける。すなわち、ＦＥＣ復号回路１４において、誤り訂正処理をオフにする処理を、誤り訂正処理をオンにする処理よりも優先させるとともに、光受光素子ＡＰＤのバイアス電圧値を低くする設定を、光受光素子のバイアス電圧値を高くする設定よりも優先させる。

ｓ値が基準値を超えたならば、その１つ上のｓ値が、ＢＥＲが基準値以下となる場合の最小値となり（ステップＳ９）、このｓ値に設定し（ステップＳ１０）、ｓ値を保存する（ステップＳ１８）。
以上の手順により、ＢＥＲが基準値以下であるという条件で、可能な限り省電力効果の高い（ｓ値の高い）省電力モードが選択できる。

ステップＳ２で、伝送路のビット誤り推定値ＢＥＲが基準値よりも高い（エラーが多い）場合には、現在のｓ値を読み込む（ステップＳ１１）。ｓ値が４の場合は、バイアス電圧が「高」、誤り訂正ありという最も有利な条件で受信してもＢＥＲが基準値を超えており、これ以上の条件を設定できないので、条件をそのまま保存して（ステップＳ１８）、このフローを抜ける。

ステップＳ１２でｓ値が４でない（３以下の）場合、ｓ値を１つ上げて受信する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。この１つ上のｓ値のもとで、ＦＥＣデコード部３２で測定されたＢＥＲを読み込むか、あるいはＦＥＣデコード部３２が「オフ」になっている場合は、外部から推定されたＢＥＲを取得する（ステップＳ１５）。
依然としてｓ値が基準値を超える場合は、ステップＳ１２に戻り、ｓ値を１つ上げてＢＥＲの評価を行う。このようにしてｓ値が基準値以下になるまでｓ値の上昇を繰り返す。

ｓ値が基準値以下になったならば、そのときのｓ値が、ＢＥＲが基準値以下となる場合の最小値となり（ステップＳ１６）、このｓ値に設定し（ステップＳ１７）、ｓ値を保存する（ステップＳ１８）。このようにできるだけｓ値の小さい条件を採用する。すなわち、ＦＥＣ復号回路１４において、誤り訂正処理をオフにする処理を、誤り訂正処理をオンにする処理よりも優先させるとともに、光受光素子ＡＰＤのバイアス電圧値を低くする設定を、光受光素子のバイアス電圧値を高くする設定よりも優先させる。

なお、バイアス電圧値の設定値としては、高低の２とおりとは限らず、３つあるいはそれ以上の整数を設定してもよい。例えば、バイアス電圧値の設定値が高中低の３つある場合、誤り訂正処理の有無と合わせて、合計６とおりの条件を設定できる。この場合、図７の区分は例えば、ｓ＝１（ＦＥＣオフ・バイアス電圧低）、ｓ＝２（ＦＥＣオフ・バイアス電圧中）、ｓ＝３（ＦＥＣオフ・バイアス電圧高）、ｓ＝４（ＦＥＣオン・バイアス電圧低）、ｓ＝５（ＦＥＣオン・バイアス電圧中）、ｓ＝６（ＦＥＣオン・バイアス電圧高）となる。そして図８のフローチャートのステップＳ１２を「ｓ＝６？」と読み替えれば、図８のフローチャートを適用することができる。

以上の手順により、ＢＥＲが基準値以下であるという条件で、可能な限り省電力効果の高い（ｓ値の高い）省電力モードが選択できる。
以上のように、すべてのＦＥＣデコード部３２の誤り訂正処理を有効にすると消費電力が大きくなるので、ビット誤り率確認処理（ステップＳ１，Ｓ２）を、各宅側装置ＯＮＵごとに一定時間間隔で繰り返し、伝送路のビット誤り率がシステム要求条件よりも良好と判断した場合には、誤り訂正処理及び／又はバイアス電圧設定値を変更することで、局側装置ＯＬＴの消費電力を低減させることができる。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間を、光カプラを介して光ファイバで接続したＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。 宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴへ伝送される光信号のフレーム構成図である。 １つのＦＥＣフレームの内部構造を示す図である。 局側装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図であり、宅側装置ＯＮＵからの光信号を受信する受信部１と、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの送信部２とを図示している。 局側装置ＯＬＴにおけるＡＰＤの光受信信号波形とＡＰＤバイアス電圧制御回路の追従性の動作を示す図である。（ａ）は光受信信号の例を示す。（ｂ）はＡＰＤバイアス電圧制御の例を示す。（ｃ）はＡＰＤの出力信号を示す。 ＦＥＣ復号回路１４の詳細な構成を示すブロック図である。 消費電力とＡＰＤバイアス電圧とＦＥＣ回路の関係を示すテーブルである。 ＦＥＣ復号回路１４の消費電力低減処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 受信部
１１ 光電変換部
１１ａ ＡＰＤバイアス電圧制御回路
１２ ポストアンプ
１３ ＣＤＲ（クロックデータリカバリ）回路
１４ ＦＥＣ復号回路
１５ デスクランブラ
１６ ６６Ｂ／６４Ｂ変換回路
１７ アイドル挿入部
１８ 上位層回路
１９ 光レベル検出部
２０ 電圧設定部
３１ スイッチ回路
３２ ＦＥＣデコード部
３３ ビット誤り率推定部
３４ ＦＥＣデコード制御部

Claims (6)

1. 光通信用受信機に搭載される復号化装置であって、
   受信された信号に含まれる誤り訂正符号付きフレームを誤り訂正するＦＥＣ(Forward Error Correction)デコード部と、
   前記ＦＥＣデコード部を制御するＦＥＣデコード制御部とを有し、
   前記ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値に基づき、前記ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効の設定切り替えと、該受信機に入力される光信号を受光する光受光素子のバイアス電圧値の設定変更とを行うものであることを特徴とする復号化装置。
2. 前記ＦＥＣデコード制御部は、前記ＦＥＣデコード部から前記誤り訂正符号付きフレームに対する誤り訂正シンボルの誤り数の情報を受けて、伝送路のビット誤り率を推定する請求項１記載の復号化装置。
3. 前記ＦＥＣデコード制御部は、前記復号化装置の外部から、誤り訂正符号付きフレームに対する伝送路のビット誤り率推定値を取得する請求項１記載の復号化装置。
4. 前記ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値が基準値を超えないことを条件として、前記誤り訂正処理を無効にする処理を、前記誤り訂正処理を有効にする処理よりも優先させるものである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の復号化装置。
5. 前記ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値が基準値を超えないことを条件として、前記光受光素子のバイアス電圧値を低くする設定を、光受光素子のバイアス電圧値を高くする設定よりも優先させるものである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の復号化装置。
6. 局側装置から宅側装置までの距離が宅側装置によって異なり得るＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いる局側装置であって、
   前記受信機に入力される光信号を受光する光受光素子を用いて光・電気変換を行う光電変換部と、
   前記光受光素子のバイアス電圧値の設定を行う電圧設定部と、
   前記光電変換部により変換された電気信号に含まれる誤り訂正符号付きフレームを誤り訂正するＦＥＣデコード部と、
   前記ＦＥＣデコード部を制御するＦＥＣデコード制御部とを有し、
   前記ＦＥＣデコード制御部は、伝送路のビット誤り率推定値に基づき、前記ＦＥＣデコード部に対して誤り訂正処理の有効／無効の設定切り替えと、前記光電変換部の光受光素子のバイアス電圧値の設定変更とを行うものであることを特徴とする局側装置。

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