JP2013255037A - バースト信号の受信装置及び方法、ｐｏｎの局側装置、ｐｏｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 同期区間の後にデータ区間が続くバースト信号を適切に受信できるようにする。
【解決手段】 本発明は、同期区間とその後に続くデータ区間とを含むバースト信号を、複数の送信元から時分割で受信する受信装置２０に関する。この受信装置２０は、バースト信号を増幅する増幅部１０２，１１３と、増幅部１０２，１１３の出力信号からバースト信号の到来を検出する検出部１１６と、増幅部１０２，１１３の出力信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力する比較部１０４と、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、検出部１１６が出力する検出時点に遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを加算して設定する制御部１０８を備える。制御部１０８は、その遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを複数に変更可能に構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、ＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムを構成する宅側装置から局側装置に間欠的に送信されるバースト信号の受信装置及び方法と、その受信装置を用いた局側装置及びＰＯＮシステムに関する。

ＰＯＮシステムは、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、１本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって、接続したものである。
この場合、複数の宅側装置から同時に局側装置へ送信が行われると、送信データが衝突するので、局側装置は、宅側装置に対して送信時期及び送信データ量についての許可（グラント）を与える。宅側装置は、局側装置から許可されたタイミングでかつ許可された送信データ量にて上り送信を行う。

局側装置と宅側装置の間の距離は、宅側装置の設置場所によって異なるので、局側装置が受信する上り光信号の強度は一定ではない。従って、局側装置には、複数の宅側装置から種々の強度の上り光信号が間欠的に届くことになる。

そこで、光バースト信号に対する受信の応答性を改善するため、同期区間（プリアンブル）とデータ区間（ペイロード）とで、バースト信号に対する受信装置の応答速度を変化させる技術が既に提案されている（特許文献１参照）。
この従来技術は、具体的には、同期区間に対しては時定数を小さめに設定して、バースト信号に対する追随性を速め、データ区間に対しては時定数を大きめに設定して、連続する同一デジットの受信耐性を強くするものである。

また、局側装置の光受信モジュールに適した前置増幅器として、広帯域のバースト信号を安定して増幅できるように、その増幅器の動作モードを利得の調整モードと固定モードのいずれかに切り替え可能とする技術も既に提案されている（特許文献２参照）。
この従来技術は、具体的には、調整モードにおいて、バースト信号の同期区間の強度に基づいて２段階のうちの適切な利得を決定し、この決定後に利得を固定する固定モードによってバースト信号を増幅するものである。

特開２００９−１７７５７７号公報 特開２００９−３０３１５９号公報

特許文献１の場合には、時定数の切り替えタイミングがデータ区間に入ると、データ区間の先頭部分に対して時定数が小さい状態で信号を受信し、連続する同一デジットの受信耐性が弱くなるので、同期区間中に時定数を切り替える必要がある。
また、特許文献２の場合は、前置増幅器の動作モードの切り替えタイミングがデータ区間に入ると、データ区間の先頭部分が適切な利得で増幅されなくなるので、同期区間中に前置増幅器の動作モードを切り替える必要がある。

この点、局側装置は、登録済みの宅側装置については、自身が決定したグラントに基づいて上り方向の光バースト信号の到着タイミングを把握できるので、時定数や前置増幅器の動作モード（以下、「受信機能」と総称することがある。）の切り替えタイミングを、同期区間に合わせることができる。
これに対し、新たな宅側装置が接続された場合に行われるディスカバリ期間では、局側装置は、新規の宅側装置からの光バースト信号の受信タイミングを把握できないので、自局でのバースト検出時点を基準として上記切り替えタイミングを決定せねばならない。

しかし、宅側装置の光送信器が、光バースト信号を送信し始めてから安定して発光するまでの時間（送信ＯＮ時間）における信号の立ち上がり具合は、宅側装置の機種や製造元によってまちまちであるため、局側装置でのバースト検出時点がばらつくことがある。
この場合、バースト検出時点を基準とした受信機能の切り替えタイミングもばらつくことになるので、不適切なタイミングで受信機能が切り替えられた場合に、バースト信号を適切に受信できなくなるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、同期区間の後にデータ区間が続くバースト信号を適切に受信できる受信装置等を提供することを目的とする。

（１） 本発明の受信装置は、同期区間とその後に続くデータ区間とを含むバースト信号を、複数の送信元から時分割で受信する受信装置であって、前記バースト信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力信号から前記バースト信号の到来を検出する検出部と、前記増幅部の出力信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力する比較部と、前記同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算して設定する制御部であって、その遅延時間を複数に変更しうる制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の受信装置によれば、制御部が、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算して設定し、その遅延時間を複数に変更しうるので、複数の遅延時間を用いて受信機能を変更するタイミングを試行錯誤的に調整することにより、受信機能の切り替えを適切なタイミングで行うことができる。
このため、同期区間の後にデータ区間が続くバースト信号を適切に受信することができる。

なお、本発明の受信装置において、所定の送信装置（例えば、ＰＯＮシステムの上り通信における宅側装置）からのバースト信号の受信時点を特定できる場合（例えば、ＰＯＮシステムの局側装置がグラントした送信時刻に従って宅側装置が上り送信する場合）は、受信機能を変更するタイミングを試行錯誤的に調整する上記の処理は不要である。
従って、本発明の受信装置において、受信機能を変更するタイミングを試行錯誤的に調整する上記の処理は、送信装置からのバースト信号の受信時点を受信側で特定できない場合（例えば、ＰＯＮシステムのディスカバリ期間の場合）に行えば足りる。

すなわち、本発明の受信装置において、検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算することにより、同期期間中に受信機能を変更するタイミングを設定する制御部は、送信装置からのバースト信号の受信時点を特定できない場合に、当該遅延時間を変更できるものであればよい。
また、本発明の受信装置において、受信機能を変更するタイミングを試行錯誤的に調整する上記の処理において、バースト信号の受信に失敗する場合もあり得るが、いったん受信が成功すれば、それ以降はバースト信号の受信機能を変更するタイミングを特定できるため、特に問題にはならない。

（２） 本発明の受信装置において、前記制御部は、前記検出部が前記バースト信号の到来を検出したにも拘わらず、前記二値信号に基づくクロック及びデータ再生が行えない場合に、前記遅延時間を別の値に変更することが好ましい。
このようにすれば、一定又はランダムな順序で遅延時間の値を変更する場合に比べて、バースト信号を適切に受信できる可能性を高めることができる。

（３） もっとも、前記制御部は、前記検出部が前記バースト信号の到来を検出するごとに、前記遅延時間の値を一定又はランダムな順番で別の値に切り替えることにしてもよい。
このようにすれば、二値信号に基づくクロック及びデータ再生が成功したか否かを判定する必要がないので、遅延時間を変更する制御が容易になるという利点がある。

（４） 本発明の受信装置は、前記増幅部の出力信号に異なる時定数にて追従可能な時定数回路を更に備えていることが好ましい。
この場合、前記時定数が前記同期区間中に変更する受信機能に含まれ、前記制御部としては、検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算することにより、同期区間中に時定数を変更するタイミングを設定することができ、その遅延時間を複数に変更しうるものを採用すればよい。

（５） また、本発明の受信装置において、 前記増幅部は、切り替え可能な動作モードとして、前記バースト信号の強度に応じて利得を調整する調整モードと、前記利得を固定する固定モードとを有する増幅回路を含むことが好ましい。
この場合、前記動作モードが前記同期区間中に変更する受信機能に含まれ、前記制御部としては、検出が出力する検出時点に遅延時間を加算することにより、同期区間中に動作モードを変更するタイミングを設定でき、その遅延時間を複数に変更しうるものを採用すればよい。

（６） 本発明の受信方法は、同期区間とその後に続くデータ区間とを含むバースト信号を、複数の送信元から時分割で受信する場合の受信方法であって、前記バースト信号の増幅信号から当該バースト信号の到来を検出するステップと、前記増幅信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力するステップと、前記同期区間中に受信機能を変更する第１のタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に第１の遅延時間を加算して設定するステップと、前記同期区間中に受信機能を変更する第２のタイミングを、前記検出時点に前記第１の遅延時間と異なる第２の遅延時間を加算して設定するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の受信方法によれば、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、検出部が出力する検出時点に第１の遅延時間を加算して設定するステップと、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、上記検出時点に第１の遅延時間と異なる第２の遅延時間を加算して設定するステップとを含むので、第１及び第２の遅延時間を用いて受信機能を変更するタイミングを試行錯誤的に調整するそれらのステップを実行することにより、受信機能の切り替えを適切なタイミングで行うことができる。
このため、同期区間の後にデータ区間が続くバースト信号を適切に受信することができる。

なお、本発明の受信方法において、第１及び第２の遅延時間は、互いに値が異なる２種類の遅延時間に着目した表現であって、本発明の受信方法にて使用する遅延時間の値の数が２種類であることを限定するものではない。
従って、本発明の受信方法には、３種類以上の遅延時間の値を用いて上述の２つのステップを繰り返し、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを３回以上調整する場合も含まれる。

（７） 本発明の局側装置は、上述の（１）〜（５）に記載の受信装置を備えたＰＯＮの局側装置であり、当該受信装置と同様の作用効果を奏する。
（８） 本発明の局側装置において、前記制御部は、前記タイミングを、前記宅側装置の登録を行うためのディスカバリ期間に対応して設定し直すことが好ましい。

その理由は、前述の通り、ディスカバリ期間中は、新規の宅側装置からのバースト信号の送信タイミングを局側装置が予め察知できないので、局側装置が、同期区間中に受信機能を変更するタイミングを自局でのバースト信号の検出時点から決定せねばならず、本発明を採用した場合の利用価値が高いからである。

（９） 本発明のＰＯＮシステムは、上述の（１）〜（５）に記載の受信装置を有する局側装置を構成要素として含むＰＯＮシステムであり、当該受信装置と同様の作用効果を奏する。

以上の通り、本発明によれば、同期区間とデータ区間を含むバースト信号を適切に受信することができる。

本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの全体構成図である。 局側装置に設けられた受信回路の回路図である。 時定数回路の詳細を示す回路図である。 バースト信号の到来順序の一例を示す説明図である。 バースト信号の前半部分、バースト検出信号、前置増幅器と時定数回路の切り替えタイミングの時間的関係を示すタイムチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
〔ＰＯＮシステムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの全体構成図である。
図１において、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal ）１は、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）２〜４に対する集約局として設置されている。宅側装置２〜４はそれぞれ、ＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。

局側装置１に接続された１本の光ファイバ５は、受動光分岐ノードである光カプラ６を介して複数の光ファイバ（支線）７〜９に分岐しており、分岐したこれらの光ファイバ７〜９の終端にそれぞれ宅側装置２〜４が接続されている。
局側装置１は上位ネットワーク１１と通信可能に接続され、宅側装置２〜４はそれぞれのユーザネットワーク１２〜１４と通信可能に接続されている。

図１では３個の宅側装置２〜４を示しているが、１つの光カプラ６から例えば３２分岐して３２個の宅側装置を接続することが可能である。また、図１では光カプラ６を１個だけ使用しているが、光カプラ６を縦列に複数段設けることにより、更に多くの宅側装置を局側装置１と接続することもできる。
なお、局側装置１から各宅側装置２〜４までの距離は一定ではなく、従って、各宅側装置２〜４から届く信号の強度も一定ではない。

図１において、宅側装置２〜４から局側装置１への上り方向には波長λ１でデータが送信される。
逆に、局側装置１から宅側装置２〜４への下り方向には波長λ２でデータが送信される。これらの波長λ１，λ２は、例えばＧＥ−ＰＯＮの場合には、ＩＥＥＥ規格８０２．３ａｈ−２００４のＣｌａｕｓｅ６０に基づいて定められる。

上記ＰＯＮシステムにおいて、局側装置１から宅側装置２〜４への下り送信は、放送形式にて随時行われる。各宅側装置２〜４は、自身宛の下りフレームのみを取り込み、それ以外の下りフレームは破棄する。
一方、宅側装置２〜４から局側装置１への上り送信は、局側装置１の管理下で行われ、各宅側装置２〜４は、局側装置１から送信許可（グラント）された送信時刻において、送信許可された送信データ量にて上り送信を行う。

〔局側装置のバースト受信回路〕
図２は、局側装置１に設けられた受信回路（受信装置）２０の回路図である。
図２に示すように、本実施形態の受信回路２０は、フォトダイオード１０１，前置増幅器１０２、フィードバック抵抗１０３、後置増幅器１１３、時定数回路１０５、比較器１０４及び信号検出回路１１６を備えている。

そのうち、受光素子であるフォトダイオード１０１は、二値信号（ディジタル信号）に基づく光バースト信号を受信し、これを電気信号に変換して出力する。
フォトダイオード１０１の出力信号は、フィードバック抵抗１０３が入出力間に接続された前置増幅器１０２によって増幅される。前置増幅器１０２の出力する増幅信号（電気信号よりなるバースト信号）は、後段の後置増幅器１１３に入力される。

後置増幅器１１３は、２つのアンプ１１４，１１５を含む。これらのアンプ１１４，１１５は、前置増幅器１０２が出力するバースト信号の振幅を更に増幅する。前置増幅器１０２と後置増幅器１１３とは、フォトダイオード１０１が出力する電気信号よりなるバースト信号を増幅する増幅部を構成している。
後置増幅器１１３の出力信号は、信号電圧として比較器１０４の一方の入力端子に入力される。また、バースト信号が時定数回路１０５を介して出力される電圧が、閾値電圧として比較器１０４の他方の入力端子に入力される。

時定数回路１０５は、外部からの制御により抵抗値が可変な可変抵抗１０６と、この抵抗１０６に一端が接続され、他端が接地電位であるコンデンサ１０７とを有するローパスフィルタよりなる。この場合、可変抵抗１０６の抵抗値をＲ、コンデンサ１０７のキャパシタンスをＣとすると、時定数τは、τ＝Ｒ・Ｃによって算出できる。
比較器１０４は、信号電圧と閾値電圧とを比較し、その比較結果を、０又は１の二値信号（ディジタル信号）Ｄout とその論理反転信号として出力する。抵抗１０６の抵抗値は制御部１０８によって変化させることができる。

信号検出回路１１６は、後置増幅器１１３の出力信号からバースト信号の到来を検出する検出部を構成しており、アンプ１１７、ピークホールド回路１１８及び比較器１１９を有する。
アンプ１１７の入力端子は後置増幅器１１３のアンプ１１４，１１５間に接続され、アンプ１１４の出力信号はピークホールド回路１１８に入力される。ピークホールド回路１１８は、アンプ１１７の極大電圧値を保持して後段の比較器１１９に出力する。

比較器１１９は、保持された電圧値と所定の閾値（基準電圧）Ｖｔｈとを比較し、閾値Ｖｔｈ以上の場合はバースト検出信号ＳＤを「High」にし、未満の場合はバースト検出信号ＳＤを「Low 」にする。

前置増幅器１０２は、フォトダイオード１０１から入力されるバースト信号（電気出力）の強度に応じて利得を調整する動作モードである「調整モード」と、利得を固定する動作モードである「固定モード」のいずれかで動作可能である。
かかる動作モードの切り替えが可能な前置増幅器１０２としては、例えば、前述の特許文献２に示したものがあり、本実施形態もこれと同様の前置増幅器を採用している。なお、前置増幅器１０２の動作モードは、上記以外の第３のモードがあってもよい。

制御部１０８は、既に登録済みの宅側装置２〜４については、リクエストに応じて所定の動的帯域割当を実行して、宅側装置２〜４が送信する光バースト信号の送信時期や送信データ量を含むグラントを生成し、このグラントを宅側装置２〜４に下り送信する。
制御部１０８は、自身が宅側装置２〜４にグラントした送信信時期などに基づいて、宅側装置２〜４が送信する光バースト信号の同期区間やデータ区間の到来時刻と時間長を把握している。

制御部１０８は、未登録の宅側装置（図示せず）の登録を行うための「ディスカバリ期間」（図４参照）の最中に、ディスカバリゲートを下り送信し、これに応答して登録要求を上り送信した宅側装置にＬＬＩＤを付与し、新規に宅側装置の登録を行う。
また、制御部１０８は、前置増幅器１０２に対しては、制御信号ＳＡ１，ＳＡ２によってその動作モードの切り替えタイミングを制御し、時定数回路１０５に対しては、制御信号ＳＢ１，ＳＢ２によってその時定数の切り替えタイミングを制御する（図２参照）。

これらの制御信号ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２のうち、制御信号ＳＡ１，ＳＢ１は、登録済みの宅側装置２〜４のための制御信号であり、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２は、未登録の宅側装置のための制御信号である。
すなわち、制御部１０８は、ディスカバリ期間以外の通常期間中は、制御信号ＳＡ１，ＳＢ１によって前置増幅器１０２及び時定数回路１０５の切り替えを制御し、ディスカバリ期間中は、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２によって前置増幅器１０２及び時定数回路１０５の切り替えを制御する。

〔通常期間中の受信機能の切り替え制御〕
図３は、抵抗１０６の抵抗値を可変とするための、時定数回路１０５の具体例を示す回路図である。また、図４は、バースト信号の到来順の一例を示す説明図である。
図３に示すように、時定数回路１０５は、信号電位と接地電位の間に設けられた抵抗Ｒ０（抵抗値Ｒ０）及びコンデンサ１０７の直列体を備えている。

また、時定数回路１０５は、抵抗Ｒ０に対して並列に接続された抵抗Ｒ１（抵抗値Ｒ１）及びスイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）１１１の直列体と、同様に抵抗Ｒ０に対して並列に接続された抵抗Ｒ２（抵抗値Ｒ２）及びスイッチング素子１１２の直列体とを備えている。
ここで、ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ）や１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ）では、バースト信号は、先頭から順に、次の１）〜４）の各部分から構成されるものとされている。

１） 送信ＯＮ区間（Ｔ_ＯＮ）：ＯＮＵの送信器がバースト信号を安定して発光するまでの時間帯。ただし、この区間では信号波形が保証されない。
２） 同期区間：ＯＬＴの受信器がバースト信号に同期するまでの時間帯。プリアンブル区間ともいう。
３） データ区間：データが送信される時間帯。ペイロード区間ともいう。
４） 送信ＯＦＦ区間（Ｔ_ＯＦＦ）：ＯＮＵの送信器がバースト信号を消光するまでの時間帯。

図４を参照して、制御部１０８は、通常期間中は、プリアンブルの部分を最初に受信し始める時刻ｔ１と、データの部分を最初に受信し始める時刻ｔ３と、バースト信号の受信が終了する時刻ｔ４、バースト信号が消光する時刻ｔ５とを予め把握している。また、制御部１０８は、無信号区間を経て、次のバースト信号が届き始める時刻ｔ６も予め把握している。
そこで、制御部１０８は、通常期間中は、制御信号ＳＡ１により、時定数回路１０５のスイッチング素子１１１，１１２の制御端子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴのゲート）を次の表１のオン・オフすることにより、時定数回路１０５の時定数を切り替える。

表１において、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、Ｒ２＜Ｒ１の関係とする。スイッチング素子１１１，１１２のオン・オフについては、バースト信号の信号初期、信号後期、及び、バースト信号の無信号区間ごとに異なる制御が行われる。
まず、信号初期の同期区間の一部（時刻ｔ１〜ｔ２）では、スイッチング素子１１１はオン、スイッチング素子１１２はオフの状態とされる。

これにより、スイッチング素子１１１のオン抵抗をＲｓ１とすると、時定数回路１０５は、抵抗Ｒ０と抵抗（Ｒ１＋Ｒｓ１）との並列抵抗にコンデンサ１０７（キャパシタンスＣ）が接続された形となり、この場合、時定数τ１は次の式（１）のようになる。
τ１＝｛Ｒ０・（Ｒ１＋Ｒｓ１）／（Ｒ０＋Ｒ１＋Ｒｓ１）｝・Ｃ ……（１）
なお、時刻ｔ２は、プリアンブルの終期である時刻ｔ３より少し前の所定の時刻を設定することができる。

続いて、信号後期の同期区間の他部（時刻ｔ２〜ｔ３）及びデータ区間（時刻ｔ３〜ｔ４）、すなわち時刻ｔ２〜ｔ４においては、スイッチング素子１１１，１１２が共にオフの状態とされる。これにより、時定数回路１０５の抵抗Ｒ１，Ｒ２は無効となり、抵抗Ｒ０のみとコンデンサ１０７（キャパシタンスＣ）とによる時定数となり、この時定数τ２は次の式（２）のようになる。
τ２＝Ｒ０・Ｃ ……（２）

続いて無信号区間（時刻ｔ４〜ｔ６）では、スイッチング素子１１１がオフ、スイッチング素子１１２がオンの状態とされる。これにより、スイッチング素子１１２のオン抵抗をＲｓ２とすると、抵抗Ｒ０，Ｒ２＋Ｒｓ２の並列抵抗とコンデンサ１０７（キャパシタンスＣ）とによる時定数となり、この時定数τ３は次の式（３）のようになる。
τ３＝｛Ｒ０・（Ｒ２＋Ｒｓ２）／（Ｒ０＋Ｒ２＋Ｒｓ２）｝・Ｃ ……（３）

上記（１）〜（３）式において、抵抗Ｒ０に他の抵抗（Ｒ１又はＲ２）を並列接続すると、並列抵抗全体としての抵抗値は、抵抗Ｒ０より小さくなり、また、並列に接続する抵抗値が小さいほど、並列抵抗全体としての抵抗値は小さくなる。従って、次の不等式（４）が成立する。
τ３＜τ１＜τ２ ……（４）
これを、時定数の長さの相対的な関係で言えば、信号初期は「中」、信号後期は「長」、そして、無信号区間は「短」となる。

制御部１０８は、時定数回路１０５の時定数を上記のように切り替え、同期区間の前半部分（ｔ１〜ｔ２）の時定数を相対的に短くする。これにより、時定数回路１０５の出力電圧である閾値電圧が、プリアンブルの中央値に迅速に追従する。
特に、プリアンブルに０，１，０，１，……のようなビット反転繰返し信号を使用する場合には、信号の周波数成分が高くなるため（同一符号が１ビットしか連続しない。）、時定数を短く設定することにより中央値を早く検出することができる。これにより、バースト信号に対する応答性が改善される。

制御部１０８は、信号後期の同期区間の後半からデータ区間にかけては（ｔ２〜ｔ４）、データ区間の符号化形式に応じて、信号初期より時定数を長くする。これにより、データ区間での閾値電圧が、振幅の中央から余りずれないように安定する。
更に、制御部１０８は、無信号区間で時定数を最も短くすることにより、閾値電圧を迅速に無信号レベルに戻す。従って、光信号強度（振幅）が大きなバースト信号を受信した直後でも、閾値電圧を無信号レベルに迅速に戻すことができ、無信号期間を短縮することができる。このため、上りの通信帯域をより有効に活用することができる。

制御部１０８は、通常期間中は、制御信号ＳＢ１により、前置増幅器１０２の動作モードを図４に示すタイミングで切り替える。
すなわち、制御部１０８は、時刻ｔ２より少し前の時点までは、前置増幅器１０２の動作モードを「調整モード」に設定しており、前置増幅器１０２によるバースト信号の強度に応じた利得調整を許容する。

また、制御部１０８は、上記時点以後の信号強度が安定する期間では、前置増幅器１０２の動作モードを「固定モード」に設定して、前置増幅器１０２の利得を所定値にフィックスする。
なお、制御部１０８は、バースト信号が消光する時刻ｔ５において、固定モードを「調整モード」に戻すとともに、前置増幅器１０２が保持する出力電圧の値をリセットして利得を初期値に戻す。これにより、次のバースト信号に対する利得調整がし易い状態になる。

〔ディスカバリ期間中の受信機能の切り替え制御〕
図５は、バースト信号の前半部分、バースト検出信号ＳＤ、前置増幅器１０２と時定数回路１０５に対する制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の時間的関係を示すタイムチャートである。
前述の通り、局側装置１は、ディスカバリ期間（図４中の時刻ｔ７〜ｔ８までの期間）中に未登録の宅側装置からの上り送信を待つが、ディスカバリ期間中に受信する光バースト信号については、自身が予め把握している時刻ｔ１〜ｔ６を用いた、前置増幅器１０２や時定数回路１０５の切り替え制御を行うことができない。

そこで、図５に示すように、制御部１０８は、信号検出回路１１６が出力するバースト検出信号ＳＤを基準として、その動作モードや時定数の切り替えタイミングを決定し、決定したタイミングを制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の状態変化のトリガとする。
具体的には、制御部１０８は、バースト検出時点ｔｄ０からの遅延時間Ｄａ，Ｄｂを予め記憶しており、バースト検出時点ＳＤに遅延時間Ｄａを加算した時刻ｔａを動作モードの切り替えタイミングとし、バースト検出時点ｔｄ０に遅延時間Ｄｂを加算した時刻ｔｂを、時定数の切り替えタイミングとする。

すなわち、ディスカバリ期間中に制御部１０８が前置増幅器１０２に出力する制御信号ＳＡ２は、ＳＤの立ち上がり時点ｔｂ０に遅延時間Ｄａを加算した時刻ｔａまでは、動作モードを調整モードに設定し、その時刻ｔａ以後は、前置増幅器１０２の動作モードを固定モードに設定する制御信号である。
また、ディスカバリ期間中に制御部１０８が時定数回路１０５に出力する制御信号ＳＢ２は、ＳＤの立ち上がり時点ｔｄ０に遅延時間Ｄｂを加算した時刻ｔｂまでは、時定数回路１０５の時定数を短めの「τ３」に設定し、その時刻ｔｂ以後は、時定数回路１０５の時定数をより長めの「τ２」に設定する制御信号である。

なお、図５に示すように、遅延時間Ｄａ，Ｄｂは、時刻ｔａ，ｔｂがいずれも同期区間内となり、かつ、ｔａ＜ｔｂとなるように設定されている。これにより、前置増幅器１０２の出力信号の振幅が安定してから、時定数を切り替えることができる。
ところで、図５の上段に実線で示すように、バースト信号の先頭部分の立ち上がり具合（送信ＯＮ区間の形状）が、十分に速く理想的な矩形波に近い形になるであれば、バースト信号の送信元が変わっても、また、バースト信号の受信強度が変わっても、バースト検出時点ｔｄ０が前後にぶれることはない。

しかし、バースト信号の先頭部分の立ち上がり具合は、宅側装置の機種や製造元によってまちまちであり、例えば図５の上段に仮想線で示すように、送信ＯＮ区間のほぼ中央の時刻ｔｄ１にて閾値Ｖｔｈを超えたり、同期区間の開始直前の時刻ｔｄ２にて閾値Ｖｔｈを超えたりすることがある。また、実線で示すように、送信ＯＮ区間の先端の時刻ｔｄ０にて閾値Ｖｔｈを超えたりすることもある。
従って、バースト検出信号ＳＤの立ち上がりは、実際には時刻ｔｂ０〜ｔｂ２の範囲で前後にばらつくことが多く、この場合、ＳＤに基づいて算出される時刻ｔａ，ｔｂも前後にばらつくことになる。

特に、バースト検出信号ＳＤの立ち上がりが時刻ｔｄ２よりも更に遅れたような場合には、それに対応して時刻ｔａ，ｔｂも大幅に遅れ、最悪の場合には、時刻ｔａ，ｔｂの双方がデータ区間に入り込み、バースト信号を適切に受信できなくなることがある。
そこで、本実施形態では、複数の切り替えタイミングを予め準備しておき、宅側装置の登録のためのディスカバリ期間ごとに、一定の順番又はランダムに切り替えタイミングを変更することにより、上記の問題点を解決することとした。

具体的には、制御部１０８は、少なくとも長短２種類の遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉ（ｉ＝１，２，……）を保持している。
制御部１０８は、保持しているそれらの遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉをディスカバリ期間ごとに別の値に変更することにより、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の切り替えタイミングをディスカバリ期間ごとに異なる時点に設定する。

例えば、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の切り替えタイミングを一定の順番で変更する場合には、制御部１０８は、所定のディスカバリ期間において遅延時間Ｄａ１，Ｄｂ１を用い、次のディスカバリ期間において遅延時間Ｄａ２，Ｄｂ２を用いる。
また、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の切り替えタイミングをランダムに変更する場合には、制御部１０８は、任意のディスカバリ期間において、保持している遅延時間の中から任意の遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉをランダムに選択し、次のディスカバリ期間において、残りの遅延時間Ｄａｊ，Ｄｂｊ（ｊ≠ｉ）をランダムに選択する。

〔バースト受信回路の効果〕
以上の通り、本実施形態のバースト受信回路２０によれば、制御部１０８が、同期区間中における受信機能（具体的には、前置増幅器１０２の動作モードと時定数回路１０５の時定数）の切り替えタイミングを、信号検出回路１１６によるバースト信号の検出時点ｔｄ０〜ｔｄ２に遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを加算して設定するに当たり、異なる遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを一定の順番又はランダムに採用することにより、切り替えタイミングの時期を変更する。

このため、バースト信号の到来時点ｔｄ０〜ｔｄ２が前後にぶれても、異なる遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉが加算されることで、制御信号ＳＡ２，ＳＢ２の切り替えタイミングを同期区間の内部の適当な時点に収めることができる。
従って、複数の遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを用いた受信機能の変更を複数回実行すれば、受信機能の変更を適切なタイミングで実行でき、同期区間を長めに設定できない宅側装置がディスカバリ期間中に送信したバースト信号でも、当該バースト信号を局側装置１が適切に受信できるようになる。

〔第１の変形例〕
上述の実施形態では、遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉの変更を一定又はランダムな順番で行っているが、バースト信号を適切に受信できたか否かに応じて、遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉの変更を行うか否かを決定することにしてもよい。
すなわち、バースト受信回路２０の後段には、通常、クロック及びデータ再生回路（ＣＤＲ回路）が設けられている。

そこで、クロック及びデータ再生が成功したか否かを示す信号を、制御部１０８に入力しておく。そして、制御部１０８は、信号検出回路１１６のバースト検出信号ＳＤが立ち上がったあと、所定時間内にクロック及びデータ再生回路から再生成功の信号を取得した場合は、遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを変更しない。
逆に、制御部１０８は、信号検出回路１１６のバースト検出信号ＳＤが立ち上がったあと、所定時間内に上記再生成功の信号を取得しなかった場合は、遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを変更すればよい。

このようにすれば、一定又はランダムな順序で遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉの値を変更する場合に比べて、バースト信号の受信を適切に受信できる可能性を高めることができる。
もっとも、上述の実施形態のように、一定又はランダムな順序で遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉの値を変更する場合には、クロック及びデータ再生回路からの信号によってその再生の成功如何を判定する必要がないので、遅延時間Ｄａｉ，Ｄｂｉを変更する制御が容易であるという利点がある。

〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態（上述の変形例を含む。）はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲に記載した構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の実施形態では、制御部１０８が、前置増幅器１０２の動作モードと時定数回路１０５の時定数の双方の切り替えタイミングを制御しているが、そのうちのいずれか一方だけを制御する構成であってもよい。
また、上述の実施形態において、制御部１０８が切り替えタイミングを制御すべき受信機能は、前置増幅器１０２の動作モードや時定数回路１０５の時定数に限定されるものではない。

１ 局側装置
２〜４ 宅側装置
２０ バースト受信回路（受信装置）
１０２ 前置増幅器（増幅部）
１０４ 比較器
１０５ 時定数回路
１０８ 制御部
１１３ 後置増幅器（増幅部）
１１４ アンプ
１１５ アンプ
１１６ 信号検出回路（検出部）

Claims (9)

1. 同期区間とその後に続くデータ区間とを含むバースト信号を、複数の送信元から時分割で受信する受信装置であって、
   前記バースト信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の出力信号から前記バースト信号の到来を検出する検出部と、
   前記増幅部の出力信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力する比較部と、
   前記同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算して設定する制御部であって、その遅延時間を複数に変更しうる制御部と、を備えていることを特徴とするバースト信号の受信装置。
2. 前記制御部は、前記検出部が前記バースト信号の到来を検出したにも拘わらず、前記二値信号に基づくクロック及びデータ再生が行えない場合に、前記遅延時間を別の値に変更する請求項１に記載のバースト信号の受信装置。
3. 前記制御部は、前記検出部が前記バースト信号の到来を検出するごとに、前記遅延時間の値を一定又はランダムな順番で変更する請求項１に記載のバースト信号の受信装置。
4. 前記増幅部の出力信号に異なる時定数にて追従可能な時定数回路を更に備え、
   前記時定数が前記同期区間中に変更する受信機能に含まれる請求項１〜３のいずれか１項に記載のバースト信号の受信装置。
5. 前記増幅部は、切り替え可能な動作モードとして、前記バースト信号の強度に応じて利得を調整する調整モードと、前記利得を固定する固定モードとを有する増幅回路を含み、
   前記動作モードが前記同期区間中に変更する受信機能に含まれる請求項１〜４のいずれか１項に記載のバースト信号の受信装置。
6. 同期区間とその後に続くデータ区間とを含むバースト信号を、複数の送信元から時分割で受信する場合の受信方法であって、
   前記バースト信号の増幅信号から当該バースト信号の到来を検出するステップと、
   前記増幅信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力するステップと、
   前記同期区間中に受信機能を変更する第１のタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に第１の遅延時間を加算して設定するステップと、
   前記同期区間中に受信機能を変更する第２のタイミングを、前記検出時点に前記第１の遅延時間と異なる第２の遅延時間を加算して設定するステップと、
   を含むことを特徴とするバースト信号の受信方法。
7. 複数の宅側装置とともにＰＯＮシステムを構成し、前記宅側装置が時分割で送信する上り光信号の多重アクセス制御を行う局側装置であって、
   前記宅側装置が送信する上り光信号を受光して光電変換する受光素子と、
   前記受光素子が出力する電気信号よりなるバースト信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の出力信号から前記バースト信号の到来を検出する検出部と、
   前記増幅部の出力信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力する比較部と、
   前記同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算して設定する制御部であって、その遅延時間を複数に変更しうる制御部と、を備えていることを特徴とするＰＯＮの局側装置。
8. 前記制御部は、前記タイミングを、前記宅側装置の登録を行うためのディスカバリ期間に対応して設定し直す請求項７に記載のＰＯＮの局側装置。
9. 複数の宅側装置と、前記宅側装置が時分割で送信する上り光信号の多重アクセス制御を行う局側装置とを備えたＰＯＮシステムであって、
   前記局側装置は、
   前記宅側装置が送信する上り光信号を受光して光電変換する受光素子と、
   前記受光素子が出力する電気信号よりなるバースト信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の出力信号から前記バースト信号の到来を検出する検出部と、
   前記増幅部の出力信号を所定の閾値と比較して二値信号を出力する比較部と、
   前記同期区間中に受信機能を変更するタイミングを、前記検出部が出力する検出時点に遅延時間を加算して設定する制御部であって、その遅延時間を複数に変更しうる制御部と、を有することを特徴とするＰＯＮシステム。

Images