JP2015220567A - 光信号受信装置及び光信号受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル信号処理技術を用いて信号受信を行うＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの上り受信装置において、アナログ・デジタル変換器の入力電圧振幅範囲に適合した電圧信号に線形変換する。【解決手段】光信号受信装置は、複数のＯＮＵ（光信号送信装置）９１が共通のＯＬＴ（光信号受信装置）９２に接続されていて、複数のＯＬＴ９１から送信されたバースト信号を電気信号に変換するＰＤ２１４と、ＰＤ２１４からの電気信号を、バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換するＢ−ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）２１５と、Ｂ−ＴＩＡ２１５の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ２２と、ＡＤＣ２２からのデジタル信号を用いて、バースト信号の受信データを復調するＤＳＰ２３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル信号処理技術を用いたＰＯＮシステムにおける上りバースト信号の光信号受信装置及び光信号受信方法に関する。

ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに代表される光伝送システムにおいて、デジタル信号処理を用いることで光伝送システムを高度化することができる。信号処理技術や集積回路技術の向上に伴って信号処理技術を用いた光伝送システムに対する期待が高まっている。

基幹系光伝送システムにおいてはデジタルコヒーレント受信方式を用いた大容量長距離伝送に関する検討が進んでいる。デジタルコヒーレント受信方式は、光受信器において検出した光信号を電流信号に変換し、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）を用いて電流信号を電圧信号に変換する。この電圧信号データをアナログ・デジタル変換することにより、デジタル信号処理を行うＤｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ （ＤＳＰ）に受信データを渡す。

デジタルコヒーレント受信方式など、信号処理を用いた光伝送システムにおいては、多くの場合、デジタル信号処理部に与える電圧信号は２値信号では無く、より多くの分解能を要する。すなわち、バースト的に受信した光信号に対して０と１の２値信号の判別を行うだけではなく、受信したバースト信号の光信号強度を線形的に電流および電圧に変換するアナログ信号処理機能が求められる。

基幹系光伝送システムにおいてデジタルコヒーレント受信に用いられてきたＴＩＡは、図１に示すように、ＴＩＡコア１０、ポストアンプ１１、可変利得アンプ１２、高利得広帯域アンプ１３、出力段アンプ１４、ピーク検出器１５、自動利得制御回路１６、自動オフセット制御回路１７からなる。ＴＩＡコア１０において電流信号から電圧信号に変換したのち、自動利得制御回路１６により設定された増幅率をもとに可変利得アンプの増幅率を変更し、線形性の高い電圧変換を実現する。また、出力段アンプ１４を用いることにより、ＴＩＡ出力電圧信号であるＯＴ、ＯＣの最大電圧振幅を一定値化する（たとえば、非特許文献１参照。）。

ＴＩＡにおける増幅率の調整は、図１に示すように、ピーク検出器１５と自動利得制御回路１６を用いていた。基幹系伝送システムでは、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ通信であるため、光信号強度の最大値は一定である。このため、ピーク検出器１５を用いて可変利得アンプの出力電圧を検出し、この最大値をもとに自動利得制御回路１６のゲイン調整を行ってきた。これにより、可変利得アンプ１２において線形性の高い電圧増幅を実現するとともに、ＴＩＡの出力電圧信号ＯＴ、ＯＣの最大電圧振幅が一定の電圧範囲に収まるよう、可変利得アンプ１２の増幅率、および出力段アンプ１４の増幅率を決定していた。

一方、ＰＯＮシステムはＰｏｉｎｔ−ｔｏ−ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔシステムである。このため、光信号送信装置であるＯｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ（ＯＮＵ）までの伝送距離に応じて、光信号受信装置であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）における光信号受信強度の最大値が異なる。すなわち、ＯＬＴに設置されるＴＩＡは、様々な光信号強度で入力される信号を線形的に電圧変換行うとともに、出力電圧信号の振幅最大値を一定値化する必要がある。

しかしながら、図１に示すようなピーク検出器１５を用いた手法では、ＯＮＵまでの距離の違いに起因する受信光強度の違いにより、電圧変換に非線形性が生じることや、Ｂ−ＴＩＡの出力電圧信号ＯＴ、ＯＣの最大電圧振幅を一定値とすることが出来ないなどの課題が生じていた。

ＰＯＮシステムでは、０と１の２値信号により通信を行っており、ＴＩＡにおいて電流電圧変換した後に非線形等化増幅回路を用いてＴＩＡの出力電圧信号を非線形増幅することにより信号の判別を行ってきた。このため、信号強度の異なるバースト信号受信においても、ＴＩＡ出力電圧信号の最大振幅を一定値化する必要はなかった。したがって、ＰＯＮシステムで用いられてきたＴＩＡをそのままデジタル信号処理技術を用いた光伝送システムにおける光信号受信装置に用いることはできない。

佐野公一、吉松俊英、福山裕之、村本好史、児玉聡及び村田浩一：「１００Ｇｂｉｔ／ｓデジタルコヒーレント通信用フォトダイオード・トランスインピーダンスアンプ」、ＮＴＴ技術ジャーナル、ｐ．６７〜７０、２０１１年３月

そこで本発明では、デジタル信号処理技術を用いて信号受信を行うＰＯＮシステムの上り光信号受信装置において、可変利得アンプの増幅率を変更することにより高い線形性を有する電圧変換を行うとともに、出力段アンプの増幅率を変更することによりＴＩＡ出力電圧信号の最大振幅を一定値化し、ＴＩＡの後段に接続するアナログ・デジタル変換器の入力電圧振幅範囲に適合した電圧信号に線形変換することを目的とする。

具体的には、本発明に係る光信号受信装置は、
複数の光信号送信装置が共通の光信号受信装置に接続されている光伝送システムにおける前記光信号受信装置であって、
前記複数の光信号送信装置から送信されたバースト信号を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部からの電気信号の電流値を、前記バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部の出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
前記デジタル変換部からのデジタル信号を用いて、前記バースト信号の受信データを復調する復調部と、
を備える。

本発明は、送信元の光信号送信装置ごとに異なる増幅率で増幅するため、デジタル信号処理技術を用いて信号受信を行うＰＯＮシステムの上り受信装置において、ＴＩＡの後段に接続するアナログ・デジタル変換器の入力電圧振幅範囲に適合した電圧信号に線形変換することができる。

本発明に係る光信号受信装置では、前記電流電圧変換部の前記増幅率は、前記バースト信号の送信元である前記光信号送信装置と前記光信号受信装置間の伝送路損失を補償する増幅率であってもよい。
本発明によれば、光信号送信装置と光信号受信装置間の伝送路損失に関する情報を用いて可変利得増幅部の増幅率を変更することにより、光信号受信装置が受信する光信号の強度に依存することなく高い線形性を有する電圧変換を実現することができる。

本発明に係る光信号受信装置では、前記電流電圧変換部の前記増幅率は、前記デジタル変換部の最大入力電圧振幅以上になる増幅率であってもよい。
本発明によれば、光信号受信装置が受信する光信号の強度に依存することなく、電流電圧変換部からの出力電圧の最大振幅を一定値化することができる。

本発明に係る光信号受信装置では、
前記電流電圧変換部の増幅率を前記光信号送信装置ごとに定める増幅率設定テーブルをさらに備え、
前記電流電圧変換部は、前記複数の光信号送信装置から前記光信号受信装置への信号割り当てスケジュール情報に基づいて送信元である前記光信号送信装置を判別し、判別した前記光信号送信装置を前記増幅率設定テーブル内の光信号送信装置と照合することで、前記増幅率を設定してもよい。

本発明に係る光信号受信装置では、
前記電流電圧変換部の増幅率を前記光信号送信装置ごとに定める増幅率設定テーブルをさらに備え、
前記電流電圧変換部は、前記光信号送信装置から受信したバースト信号の光強度に応じた電圧値に基づいて送信元である前記光信号送信装置を判別し、判別した前記光信号送信装置を前記増幅率設定テーブル内の光信号送信装置と照合することで、前記増幅率を設定してもよい。

具体的には、本発明に係る光信号受信方法は、
複数の光信号送信装置が共通の光信号受信装置に接続されている光伝送システムにおける前記光信号受信装置の光信号受信方法であって、
受光部が、前記複数の光信号送信装置から送信されたバースト信号を電気信号に変換する受光手順と、
電流電圧変換部が、前記受光部からの電気信号の電流値を、前記バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換する電流電圧変換手順と、
デジタル変換部が、前記電流電圧変換部の出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換手順と、
復調部が、前記デジタル変換部からのデジタル信号を用いて、前記バースト信号の受信データを復調する復調手順と、
を順に有する。

本発明は、送信元の光信号送信装置ごとに異なる増幅率で増幅するため、デジタル信号処理技術を用いて信号受信を行うＰＯＮシステムの上り受信装置において、ＴＩＡの後段に接続するアナログ・デジタル変換器の入力電圧振幅範囲に適合した電圧信号に線形変換することができる。

本発明に係る光信号受信方法では、前記電流電圧変換手順において、電流電圧変換部が、前記バースト信号の送信元である前記光信号送信装置と前記光信号受信装置間の伝送路損失を補償する増幅率で増幅してもよい。
本発明によれば、光信号送信装置と光信号受信装置間の伝送路損失に関する情報を用いて可変利得増幅部の増幅率を変更することにより、光信号受信装置が受信する光信号の強度に依存することなく高い線形性を有する電圧変換を実現することができる。

本発明に係る光信号受信方法では、前記電流電圧変換手順において、電流電圧変換部が、前記デジタル変換部の最大入力電圧振幅以上になる増幅率で増幅してもよい。
本発明によれば、光信号受信装置が受信する光信号の強度に依存することなく、電流電圧変換部からの出力電圧の最大振幅を一定値化することができる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、デジタル信号処理技術を用いて信号受信を行うＰＯＮシステムの上り受信装置において、可変利得アンプの増幅率を変更することにより高い線形性を有する電圧変換を行うとともに、出力段アンプの増幅率を変更することによりＴＩＡ出力電圧信号の最大振幅を一定値化し、ＴＩＡの後段に接続するアナログ・デジタル変換器の入力電圧振幅範囲に適合した電圧信号に線形変換することができる。

基幹系光伝送システムにおいてデジタルコヒーレント受信に用いられてきたＴＩＡの構成の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る光伝送システムの一例を示す。 増幅率設定テーブルの一例を示す。 実施形態２に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。 実施形態３に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。 実施形態４に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。 実施形態５に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

以降の説明では、線形性の高い電圧信号の増幅を実現することを目的として可変利得アンプの増幅率を決定するＢ−ＴＩＡの機能に着目する。以降の説明では、Ｂ−ＴＩＡに求められる機能であるオフセット制御や高利得広帯域アンプによる増幅に関する機能については記載しないが、本発明で実現する高い線形性と最大出力電圧振幅一定値化を実現するＢ−ＴＩＡ増幅とオフセット制御などその他の機能は排他的に利用されるものでは無く、同時に用いても良い。

本実施形態は、ＰＯＮシステムに関するものであり、距離の異なるＯＮＵを収容するＯＬＴにおけるバースト信号受信に関するものである。本実施形態は、レンジング機能によって得られる各ＯＮＵからの距離情報から伝送路損失情報を作り、当該伝送路損失情報に基づいて、光信号から変換された電圧信号を制御する構成をとることにより、ＤＳＰへの入力信号の最大電圧振幅を一定値化することを可能としている。また、電圧信号の制御手段を出力段アンプの前段に設けることにより、出力段アンプの線形領域における増幅を可能とする。

（実施形態１）
図２に、本実施形態に係る光伝送システムの一例を示す。本実施形態に係る光伝送システムは、ＰＯＮシステムであり、複数のＯＮＵ９１と１つのＯＬＴ９２とが光伝送路で接続されている。ＯＬＴ９２は光信号受信装置として機能し、ＯＮＵ９１は光信号送信装置として機能する。

ＯＬＴ９２は、光信号受信部２１、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２、信号処理部ＤＳＰ２３を備える。ＡＤＣ２２は、デジタル変換部として機能し、光信号受信部２１の出力信号をデジタル信号に変換する。ＤＳＰ２３は、復調部として機能し、ＡＤＣ２２からのデジタル信号を用いて、バースト信号の受信データを復調する。

光信号受信部２１は、偏波分離スプリッタＰＢＳ２１１，パワースプリッタＰＳ２１２，９０度ハイブリッド２１３、ＰＤ２１４、Ｂ−ＴＩＡ２１５を備える。これにより、Ｂ−ＴＩＡ２１５は、伝送路の損失によって入力振幅の異なる受信電気信号に対して線形性の高い増幅を実現するとともに、ＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅に応じてＢ−ＴＩＡ２１５の出力電圧に係る増幅率を変更する。

本実施形態に係る光信号受信方法は、受光手順と、電流電圧変換手順と、デジタル変換手順と、復調手順と、を順に有する。
受光手順では、ＰＤ２１４が、受光部として機能し、ＯＮＵ９１から送信されたバースト信号を電気信号に変換する。
電流電圧変換手順では、Ｂ−ＴＩＡ２１５が、電流電圧変換部として機能し、ＰＤ２１４からの電気信号の電流値を、バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換する。
デジタル変換手順では、ＡＤＣ２２が、Ｂ−ＴＩＡ２１５の出力信号をデジタル信号に変換する。
復調手順では、ＤＳＰ２３が、ＡＤＣ２２からのデジタル信号を用いて、バースト信号の受信データを復調する。

本実施形態では、電流電圧変換手順において増幅するＢ−ＴＩＡ２１５の増幅率は、バースト信号の送信元であるＯＮＵ９１とＯＬＴ９２間の伝送路の損失を補償する増幅率である。Ｂ−ＴＩＡ２１５の増幅率は、例えば、ＯＮＵ９１からＯＬＴ９２までの伝送距離を用いて決定する。すなわち、ＯＬＴとＯＮＵで通信を確立するときに行うＰＯＮシステムのレンジング機能により光伝送遅延を測定し、ＯＬＴ９２−ＯＮＵ９１間の伝送距離情報を取得する。

この伝送距離情報を用いて、ＯＬＴ９２−ＯＮＵ９１間の伝送路の損失を推定し、ＯＬＴ９２の受信光信号強度を推定することが可能である。推定した受信光信号強度に応じて、伝送路の損失を補償する増幅率にＢ−ＴＩＡ２１５の増幅率を決定し、高い線形性とＢ−ＴＩＡ２１５からの出力電圧の出力振幅を変更しても良い。

バースト信号受信時は、バースト信号を送信するＯＮＵ９１に応じてＢ−ＴＩＡ２１５の増幅率を変更することにより、ＡＤＣ２２への入力に与える電圧信号の最大振幅を決定する。これにより、ＡＤＣ２２の最大分解能を用いたアナログ・デジタル変換を行うことが可能となり、受信信号処理における誤差を低減することが出来る。

また、Ｂ−ＴＩＡ２１５の増幅率を変更することにより、ＡＤＣ２２が許容する最大入力電圧振幅より大きな電圧信号を出力することも可能である。たとえば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のようにピーク対平均電力比ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が大きな信号を受信する場合、ＡＤＣ２２に備わるクリッピング機能を用いることでより信号受信精度を改善することが可能である。クリッピング機能を用いるために、Ｂ−ＴＩＡ２１５の増幅率変更を利用しても良い。

光伝送システムにおいては、ＯＬＴ９２−ＯＮＵ９１間で通信を確立した後にこの伝送路の損失が変化することは少ない。このため、Ｂ−ＴＩＡ２１５は、ＯＮＵ９１からＯＬＴ９２までの伝送距離に応じた増幅率を定めた増幅率設定テーブルを有しても良い。図３に、増幅率設定テーブルの一例を示す。増幅率設定テーブルは、たとえば、伝送距離情報ごとに増幅率を定める。伝送距離に応じて増幅率を定めることで、バースト信号の送信元であるＯＮＵ９１とＯＬＴ９２間の伝送路の損失を補償することができる。増幅率設定テーブルは、ＯＮＵ ＩＤが含まれていてもよい。これにより、ＯＮＵ９１ごとに増幅率を可変することができる。

増幅率設定テーブルは、ＯＬＴ９２が通信確立時のレンジングを行った際に、利得設定部３５が作成し、利得情報格納部３６に保存する。あるいは、増幅率設定テーブル作成部を別途用意し通信確立時に増幅率設定テーブルを作成したり、ＯＬＴ９２−ＯＮＵ９１間の線路設計情報を参照して通信確立前に手動で予め増幅率設定テーブルを作成し利得情報格納部３６に保存したりしてもよい。そして、バースト信号としてデータを受信した際には、Ｂ−ＴＩＡ２１５は、この増幅率設定テーブルを参照することによりＢ−ＴＩＡ増幅率を変更する。これにより、バースト信号を受信時に毎回Ｂ−ＴＩＡ２１５の増幅率を再計算する必要がなくなり、簡易な演算回路によりＢ−ＴＩＡ２１５の増幅率を決定することが可能となる。

高い線形性を実現する電圧変換に適したＢ−ＴＩＡ２１５の電圧レンジと、ＡＤＣ２２への入力振幅の最大値は常に一致しているとは限らない。このため、Ｂ−ＴＩＡ２１５において、線形性の高い電圧変換を実現するための利得アンプ調整と出力信号の最大振幅を調整する出力段アンプ調整は、異なる２つの増幅率決定回路を用いて設定しても良い。また、図１に示すようにＴＩＡコア１０を用いて電流電圧変換時のインピーダンスを変更しても良いが、高い線形性の実現をＴＩＡコア１０のインピーダンス調整において実現するためには、正確な光入力強度の推定が要求される。

（実施形態２）
図４に、本実施形態に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＴＩＡコア３０、可変利得アンプ３１、出力段アンプ３２、利得制御回路３３を持つ。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＯＬＴ９２に備わる信号割り当てスケジュール部３４、利得設定部３５及び利得情報格納部３６を用いて、線形性の高い電圧変換機能を実現する。

Ｂ−ＴＩＡ２１５においては、可変利得アンプ３１の電圧増幅率設定によっては、Ｂ−ＴＩＡ２１５において非線形電圧増幅となる可能性がある。このため、線形性の高い電流電圧変換を実現するために、可変利得アンプ３１の増幅率を変更する必要がある。例えば、可変利得アンプ３１において飽和領域を選択してしまうと線形性の高い電流電圧変換は期待できない。したがって、入力電流強度に応じて可変利得アンプ３１の増幅率を変更し、飽和領域以外での電流電圧変換を行う必要がある。

本実施形態では、ＰＯＮシステムのレンジング機能を用いてＯＮＵ９１からＯＬＴ９２までの伝送距離情報を取得し、伝送距離情報から算出した伝送路損失情報をもとに、ＯＮＵ９１毎に線形性の高い電圧変換を実現するための可変利得アンプ３１の増幅率を利得情報格納部３６に保存している。

信号割り当てスケジュール部３４は、ＯＮＵ９１からＯＬＴ９２への信号割り当てスケジュール情報に基づいて送信元であるＯＮＵ９１を判別し、任意の時刻における光信号送信元情報を利得設定部３５に送信する。利得設定部３５は、利得情報格納部３６の情報を参照することにより増幅率パラメータを決定し、利得制御回路３３に与える。

利得情報格納部３６は、図３で説明した増幅率設定テーブルを格納する。本実施形態の増幅率は、レンジング機能により算出した各ＯＮＵ９１から送信された光信号を受信した時にＢ−ＴＩＡ２１５において高い線形性を有する電圧変換を実現する利得可変アンプ３１の増幅率である。利得情報格納部３６を参照することにより、バースト信号毎に利得制御回路３３に与える増幅率パラメータを再計算することなく、参照のみで増幅率パラメータを指定することが可能となり、高い応答性能を実現することが出来る。

利得情報部３６に格納された高い線形性を有する電圧変換を実現する利得可変アンプ３１の増幅率はバースト信号毎に更新する必要は無い。しかしながら、長期的には光伝送ケーブルのゆがみや経年劣化等により特性が変化する可能性があるため、利得情報格納部３６の情報は一定時間間隔で更新しても良い。

本実施形態では、利得設定部３５、利得情報格納部３６といった高い線形性を実現するための増幅率パラメータの設定に関する処理はＢ−ＴＩＡ２１５の外部装置として記述しているが、Ｂ−ＴＩＡ２１５内部で増幅率パラメータの設定を行ってもよい。すなわち、Ｂ−ＴＩＡ２１５は、信号割り当てスケジュール部３４と光信号送信元に関する情報をやり取りし、Ｂ−ＴＩＡ２１５内部において利得情報格納部３６を参照することにより利得設定を行っても良い。

（実施形態３）
図５に、本実施形態に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＴＩＡコア４０、可変利得アンプ４１、出力段アンプ４２、電圧検出器４３、利得制御回路４４を備える。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＯＬＴ９２に備わるＯＮＵ ＩＤ識別部４５、利得設定部４６、利得情報格納部４７を用いて、Ｂ−ＴＩＡ２１５の線形性の高い電圧変換機能を実現する。

本実施形態は、実施形態２と同様に、利得情報格納部４７は、可変利得アンプ４１の増幅率を定めた増幅率設定テーブルを保存している。

本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、図１に示すピーク検出器１５に代えて電圧検出器４３を備える。電圧検出器４３は、可変利得アンプ４１の直前の電圧を検出する。図１に示すＴＩＡが用いられる基幹系光伝送システムは、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔシステムであり、システムが構築されると送信元は一意に規定される。このため、ＴＩＡにおいて線形性の高い電流電圧変換を行うようフィードバック制御を適用するためにピーク検出器１５を用いてきた。一方、本実施形態は、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔシステムを対象としており、電圧検出器４３は光信号送信元を判別するために用いる。したがって、可変利得アンプ４１により増幅率を調整する前に電圧情報を取得するフィードフォワード制御により増幅率を決定する方式を用いる。電圧検出器４３は、フィードフォワード制御のために用いる。

電圧検出器４３は、可変利得アンプ１２の前段の電圧振幅情報を取得する。ＯＮＵ ＩＤ識別部４５は、この電圧振幅情報を用いてＯＮＵ９１を識別する。このように、ＯＮＵ ＩＤ識別部４５は、ＯＮＵ９１から受信したバースト信号の光強度に応じた電圧値に基づいて送信元であるＯＮＵ９１を判別する。利得設定部４６は、利得情報格納部４７に格納されている増幅率設定テーブルを参照することにより利得制御回路４４に与える増幅率パラメータを設定する。

ここで、ＴＩＡコア４０からの出力電圧はバースト信号の光強度に応じて増減し、伝送距離が長いほどバースト信号の光強度は減衰する。このため、ＯＮＵ ＩＤ識別部４５は、電圧検出器４３の取得した電圧に基づいてＯＮＵ９１のＩＤを識別することができる。ＯＮＵ９１からの伝送距離は変化しないため、ＯＮＵ ＩＤ識別部４５は、各ＯＮＵ９１からバースト信号を受信した際の電圧検出器４３の取得する電圧振幅を記憶する電圧参照テーブルを有し、これを参照する。

また、ＯＦＤＭ伝送のように時刻によって最大電圧振幅が変化するような伝送においては、ＯＮＵ９１は電圧振幅が最大となるプリアンブル信号を送信し、プリアンブル信号を受信したＯＬＴ９２において伝送路損失を計測することにより、ＯＮＵ ＩＤ識別部４５が送信元ＯＮＵを識別しても良い。同等の距離に複数のＯＮＵ９１が存在する場合には、異なるＯＮＵ９１から送信された信号と判断する可能性がある。しかしながら、このような場合であっても、可変利得アンプ４１に対して同等の増幅率を設定することになるためＢ−ＴＩＡ２１５において線形増幅を実現するよう利得制御回路４４の増幅率パラメータを設定することができる。

本実施形態では、ＯＮＵ ＩＤ識別部４５、利得設定部４６、利得情報格納部４７といった高い線形性を実現するための増幅率パラメータの設定に関する処理はＢ−ＴＩＡ２１５の外部装置として記述しているが、Ｂ−ＴＩＡ２１５内部で増幅率パラメータの設定を行ってもよい。

（実施形態４）
図６に、本実施形態に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＴＩＡコア５０、可変利得アンプ５１、出力段アンプ５２、利得制御回路５３を備える。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＯＬＴ９２に備わる信号割り当てスケジュール部５４、利得設定部５５、利得情報格納部５６を用いて、Ｂ−ＴＩＡ２１５の最大出力電圧振幅を一定化する機能を実現する。

Ｂ−ＴＩＡ２１５の後段にＡＤＣ２２を接続し、デジタル信号処理により補償や復調を行う構成においては、Ｂ−ＴＩＡ２１５の入力電流の強弱に依存することなく、出力電圧の最大電圧振幅を一定値化する必要がある。例えば、Ｂ−ＴＩＡ２１５の電圧出力がＡＤＣ２２の入力電圧分解能と比較して非常に小さい場合、デジタル信号処理による復調が困難となる。このため、本実施形態のＢ−ＴＩＡ２１５は、可変利得アンプ５１により線形的に増幅された電圧信号を、ＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅と一致するよう出力段アンプ５２の増幅率を変更する。

この時、出力段アンプ５２からの最大電圧振幅とＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅が一致するよう出力段アンプ５２の増幅率を決定しても良いし、出力段アンプ５２から出力される最大電圧振幅がＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅より大きくなるよう出力段アンプ５２の増幅率を設定しても良い。後者のような設定を用いることにより、ＡＤＣ２２においてクリッピング機能を実現できる。

本実施形態は、伝送距離情報を用いて伝送路の損失を推定し、出力段アンプ５２の入力電圧を推定する。出力段アンプ５２の入力電圧とＢ−ＴＩＡ２１５の出力、すなわちＢ−ＴＩＡ２１５の後段に接続されるＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅に応じて、出力段アンプ５２の増幅率を決定することができる。利得情報格納部５６は、出力段アンプ５２の増幅率を定めた増幅率設定テーブルを保存する。ＡＤＣ２２にクリッピング機能を持たせる場合、増幅率は、出力段アンプ５２からの出力電圧がＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅以上になる増幅率である。

信号割り当てスケジュール部５４は、任意の時刻における光信号送信元情報を利得設定部５５に送信する。利得設定部５５は、利得情報格納部５６の情報を参照することにより増幅率パラメータを決定し、利得制御回路５３に与える。

利得情報格納部５６は、出力段アンプ５２に設定する増幅率パラメータをＯＮＵ９１毎に保持している。利得情報格納部５６を参照することにより、バースト信号毎に利得制御回路５３に与える増幅率パラメータを再計算することなく、参照のみで増幅率パラメータを指定することが可能となり、高い応答性能を実現することが出来る。

本実施形態では、利得設定部５５、利得情報格納部５６といった出力段アンプ５２の増幅率パラメータ設定に関する処理はＢ−ＴＩＡ２１５の外部装置として記述しているが、Ｂ−ＴＩＡ２１５の内部装置として増幅率パラメータの設定を行ってもよい。

（実施形態５）
図７に、本実施形態に係るＢ−ＴＩＡの構成の一例を示す。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＴＩＡコア６０、可変利得アンプ６１、出力段アンプ６２、電圧検出器６３、利得制御回路６４を備える。本実施形態に係るＢ−ＴＩＡ２１５は、ＯＬＴ９２に備わるＯＮＵ ＩＤ識別部６５、利得設定部６６、利得情報格納部６７を用いて、Ｂ−ＴＩＡ２１５の最大出力電圧振幅を一定化する機能を実現する。

本実施形態は、実施形態４と同様に、レンジング機能を用いて伝送距離情報を取得し、伝送距離情報から算出した伝送路損失情報をもとに、出力段アンプ６２の増幅率を変更することにより、Ｂ−ＴＩＡ５１２の最大出力電圧振幅を一定化する機能を提供する。

本実施形態は、実施形態３と同様に、フィードフォワード制御により増幅率を設定する。出力段アンプ６２の入力電圧情報から光信号送信元ＯＮＵを識別し、利得情報格納部６７を参照することにより利得情報を設定する。利得情報格納部６７は、出力段アンプ６２の増幅率を定めた増幅率設定テーブルを保存する。ＡＤＣ２２にクリッピング機能を持たせる場合、増幅率は、出力段アンプ６２からの出力電圧がＡＤＣ２２の最大入力電圧振幅以上になる増幅率である。

電圧検出器６３は、出力段アンプ６２の入力電圧を取得する。ＯＮＵ ＩＤ識別部６５は、電圧検出器６３の取得した入力電圧を用いて、送信元ＯＮＵ９１を識別する。ＯＦＤＭ伝送のように時刻によって最大電圧振幅が変化するような伝送においては、ＯＮＵ９１は電圧振幅が最大となるプリアンブル信号を送信し、プリアンブル信号を受信したＯＬＴ９２において伝送路損失を計測することにより、ＯＮＵ ＩＤ識別部６５が送信元ＯＮＵ９１を識別しても良い。同等の距離に複数のＯＮＵ９１が存在する場合には、異なるＯＮＵ９１から送信された信号と判断した場合であっても、出力段アンプ６２に対して同等の増幅率を設定することになるため、Ｂ−ＴＩＡ２１５の最大出力電圧振幅を一定値化することができる。

利得設定部６６は、利得情報格納部６７に保存されている、Ｂ−ＴＩＡ２１５の最大出力電圧振幅を一定化する出力段アンプ６２の利得情報を参照して増幅率パラメータを決定し、増幅率パラメータを利得制御回路６４に送付する。

本実施形態では、電圧検出器６３が出力段アンプ６２の入力電圧信号を検出することにより送信元のＯＮＵ９１のＩＤを識別しているが、実施形態３で説明した電圧検出器４３のように、ＴＩＡコア６０の出力電圧信号を用いて送信元のＯＮＵ９１を伝送距離情報を取得しても良い。

実施形態２から実施形態５は、組み合わせて使用しても良い。例えば、実施形態２により線形性の高い変換を行うよう高利得広帯域アンプの増幅率を変更した後、実施形態４や実施形態５を適用してＢ−ＴＩＡ２１５の出力電圧の最大振幅を一定値化しても良い。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０、３０、４０、５０、６０：ＴＩＡコア
１１：ポストアンプ
１２、３１、４１、５１、６１、：可変利得アンプ
１３：高利得広帯域アンプ
１４、３２、４２、５２、６２：出力段アンプ
１５：ピーク検出器
１６：自動利得制御回路
１７：自動オフセット制御回路
２１：光信号受信部
２２：ＡＤＣ
２３：ＤＳＰ
３３、４４、５３、６４：利得制御回路
３４、５４：信号割り当てスケジュール部
３５、４６、５５、６６：利得設定部
３６、４７、５６、６７：利得情報格納部
４３：電圧検出器
４５、６５：ＯＮＵ ＩＤ識別部
９１：ＯＮＵ
９２：ＯＬＴ
２１１：ＰＢＳ
２１２：ＰＳ
２１３：９０度ハイブリッド
２１４：受光部
２１５：Ｂ−ＴＩＡ

Claims (8)

1. 複数の光信号送信装置が共通の光信号受信装置に接続されている光伝送システムにおける前記光信号受信装置であって、
   前記複数の光信号送信装置から送信されたバースト信号を電気信号に変換する受光部と、
   前記受光部からの電気信号の電流値を、前記バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換する電流電圧変換部と、
   前記電流電圧変換部の出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
   前記デジタル変換部からのデジタル信号を用いて、前記バースト信号の受信データを復調する復調部と、
   を備える光信号受信装置。
2. 前記電流電圧変換部の前記増幅率は、前記バースト信号の送信元である前記光信号送信装置と前記光信号受信装置間の伝送路損失を補償する増幅率であることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。
3. 前記電流電圧変換部の前記増幅率は、前記デジタル変換部の最大入力電圧振幅以上になる増幅率であることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。
4. 前記電流電圧変換部の増幅率を前記光信号送信装置ごとに定める増幅率設定テーブルをさらに備え、
   前記電流電圧変換部は、前記複数の光信号送信装置から前記光信号受信装置への信号割り当てスケジュール情報に基づいて送信元である前記光信号送信装置を判別し、判別した前記光信号送信装置を前記増幅率設定テーブル内の光信号送信装置と照合することで、前記増幅率を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光信号受信装置。
5. 前記電流電圧変換部の増幅率を前記光信号送信装置ごとに定める増幅率設定テーブルをさらに備え、
   前記電流電圧変換部は、前記光信号送信装置から受信したバースト信号の光強度に応じた電圧値に基づいて送信元である前記光信号送信装置を判別し、判別した前記光信号送信装置を前記増幅率設定テーブル内の光信号送信装置と照合することで、前記増幅率を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光信号受信装置。
6. 複数の光信号送信装置が共通の光信号受信装置に接続されている光伝送システムにおける前記光信号受信装置の光信号受信方法であって、
   受光部が、前記複数の光信号送信装置から送信されたバースト信号を電気信号に変換する受光手順と、
   電流電圧変換部が、前記受光部からの電気信号の電流値を、前記バースト信号の送信元に応じた増幅率で増幅した電圧値に変換する電流電圧変換手順と、
   デジタル変換部が、前記電流電圧変換部の出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換手順と、
   復調部が、前記デジタル変換部からのデジタル信号を用いて、前記バースト信号の受信データを復調する復調手順と、
   を順に有する光信号受信方法。
7. 前記電流電圧変換手順において、電流電圧変換部が、前記バースト信号の送信元である前記光信号送信装置と前記光信号受信装置間の伝送路損失を補償する増幅率で増幅することを特徴とする請求項６に記載の光信号受信方法。
8. 前記電流電圧変換手順において、電流電圧変換部が、前記デジタル変換部の最大入力電圧振幅以上になる増幅率で増幅することを特徴とする請求項６に記載の光信号受信方法。

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