JP3275212B2 - 光信号復調方式 - Google Patents

光信号復調方式

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JP3275212B2 JP17640892A JP17640892A JP3275212B2 JP 3275212 B2 JP3275212 B2 JP 3275212B2 JP 17640892 A JP17640892 A JP 17640892A JP 17640892 A JP17640892 A JP 17640892A JP 3275212 B2 JP3275212 B2 JP 3275212B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ASK(振幅偏移)変
調された光信号を復調する方式に関し、特に主信号を制
御信号等の副信号でASK変調された光信号のレベルが
変化した場合でも正しく復調することができる、光信号
復調方式に関するものである。
【0002】海底光通信における伝送方式としては、一
般にIM−DD(強度変調−直接検波)方式によって点
滅する主信号に対して、ASK変調によって制御信号等
の副信号を重畳する方式が用いられている。
【0003】このようなASK変調された光信号を復調
する光信号復調方式においては、入力光信号のレベルが
変化した場合でも、副信号を正しく復調して、重畳され
ている制御信号等を誤りなく取り出せることが要望され
る。
【0004】
【従来の技術】従来の海底通信における再生中継器にお
いては、高い周波数F1の主信号F1に対して、低い周
波数f1の副信号でASK変調を行った光信号を、TT
Lレベルの信号に復調する場合、復調を行うコンパレー
タの閾値レベルとして、一般に固定値が用いられてい
る。
【0005】図5は、従来の光信号復調回路を示したも
のである。図中、11はフォト・ダイオード(PD)で
あって、入力光信号を電気信号に変換する。12は増幅
器であって、得られた電気信号を所定の利得で増幅す
る。13はバンド・パス・フィルタ(BPF)であっ
て、増幅器12の出力における周波数f1の信号を通過
させる。14は平均値検波回路であって、抽出された周
波数f1の成分の平均値を検出する。15はコンパレー
タであって、検出された平均値を一定の閾値電圧Vth
と比較して、ASK変調成分を識別して、復調信号を出
力する。
【0006】図6は、ASK変調信号の波形と復調閾値
(Vth)との関係を示したものであって、(a)は従
来技術の場合を示し、(b)は本発明の場合を示してい
る。(a)および(b)において、(1)は入力信号が
十分大きい場合を示し、(2)は入力信号が小さい場合
を示している。
【0007】従来の光信号復調回路においては、復調時
の閾値は固定であった。そのため、図6(a)において
(1)に示すように、入力信号のレベルが大きいときは
よいが、(2)に示すように入力レベルが小さくなった
ときは、閾値レベル以下となって、復調できなくなる場
合があることが示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ASK変調された光信
号を復調する場合、従来の光信号復調方式では、復調閾
値が固定のため、正しく復調を行うことができなくなる
場合があるという問題があった。また、従来の光信号復
調方式では、入力信号を増幅する増幅器の利得は固定で
あったため、復調できる信号パワーの範囲すなわちダイ
ナミックレンジが狭いという問題があった。
【0009】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決しようとするものであって、主信号を制御信号によ
ってASK変調して光信号を復調する場合に、入力信号
のレベルが小さくなった場合でも正しく復調することが
でき、また復調時のダイナミックレンジを広くすること
ができる、光信号復調方式を提供することを目的として
いる。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1) 本発明は、周波数F
1の主信号を周波数f1(F1≫f1)の副信号でAS
K変調した光信号を復調する光信号復調回路において、
光信号を電気信号に変換して平均値検波を行う検波手段
1と、オフセット電圧Vofとf1周波数の信号がない
ときの検波平均電圧Vo1とから所定の演算式に従って
第1の閾値電圧Vth1を発生する第1の閾値発生手段
2と、第1の閾値電圧Vth1とプリアンブルのピーク
電圧Vo2とから第2の閾値電圧Vth2を発生する第
2の閾値発生手段3と、検波出力を第1の閾値によって
識別してプリアンブルの開始点を検出し、第2の閾値に
よって識別してプリアンブルの終了点と以後の信号を検
出して復調信号を発生するコンパレータ4とを備えたも
のである。
【0011】(2) また本発明は(1) において、第1の閾
値電圧Vth1と第2の閾値電圧Vth2とが、次式の
関係によって定められるものである。 Vth1=a・Vof+b・Vo1 Vth2=Vth1+c(Vo2−Vth1) a,b,c:係数(≦1) Vof :オフセット電圧 Vo1 :f1周波数信号がないときの検波平均電圧 Vo2 :プリアンブルのピーク電圧
【0012】(3) また本発明は(2) において、第2の閾
値電圧Vth2が次式の関係によって定められるもので
ある。 Vth2=c(Vo2−Vo1)
【0013】(4) また本発明は、(1) または(2) または
(3) において、検波手段1に、光信号レベルに応じて利
得を調整して検波出力レベルを一定にする利得調整手段
5を設けたものである。
【0014】
【作用】(1) 図1は、本発明の原理的構成を示したもの
である。本発明において対象とする光復調回路は、周波
数F1の主信号を周波数f1(F1≫f1)の副信号で
ASK変調した光信号を復調するものである。
【0015】図1において、検波手段1は、光信号を電
気信号に変換して平均値検波を行う。第1の閾値発生手
段2は、オフセット電圧Vofと、f1周波数の信号が
ないときの検波平均電圧Vo1とから所定の演算式に従
って、第1の閾値電圧Vth1を発生する。第2の閾値
発生手段3は、第1の閾値電圧Vth1と制御信号にお
けるプリアンブルのピーク電圧Vo2とから第2の閾値
電圧Vth2を発生する。
【0016】コンパレータ4は、検波出力を、第1の閾
値によって識別してプリアンブルの開始を検出し、第2
の閾値によって識別してプリアンブルの終了と以後の信
号を検出して、復調信号を発生する。
【0017】本発明では、オフセット電圧と、f1周波
数の信号がないときの検波平均電圧とから所定の演算式
に従って、第1の閾値電圧を発生するので、光信号のレ
ベルが変化しても、必ず、プリアンブルの開始点を検出
するこができる。そしてプリアンブルの開始点を識別し
た第1の閾値電圧と、プリアンブルのピーク電圧とから
第2の閾値電圧を定めて、プリアンブルの終了点以後の
信号検出を行うので、光信号のレベルが変化しても、必
ず、プリアンブルの終了点と以後の信号とを検出するこ
とができる。
【0018】(2) この場合における第1の閾値電圧Vt
h1と第2の閾値電圧Vth2とが次式の関係によって
定めることができる。 Vth1=a・Vof+b・Vo1 Vth2=Vth1+c(Vo2−Vth1) a,b,c:係数(≦1) Vof :オフセット電圧 Vo1 :f1周波数信号がないときの検波平均電圧 Vo2 :プリアンブルのピーク電圧
【0019】これによって、f1周波数の信号がないと
きに、コンパレータ4が誤動作しないとともに、プリア
ンブルの開始を必ず検出できるようになる。
【0020】(3) また本発明は(2) において、第2の閾
値電圧Vth2が次式の関係によって定めることができ
る。 Vth2=c(Vo2−Vo1)
【0021】このように、光信号入力のレベルが小さ
く、プリアンブルのピーク電圧Vo2と第1の閾値Vt
h1との差が小さいとき、閾値Vth1に加える電圧値
を小さくするので、プリアンブルの終了点と以後の信号
を正しく検出できるようになる。
【0022】(4) また本発明は、(1) または(2) または
(3) において、検波手段1において、光信号レベルに応
じて利得を調整して検波出力レベルを一定にする利得調
整手段5を設けてもよい。
【0023】これによって、光信号レベルが変化して
も、検波出力レベルが一定になるので、コンパレータに
おいて復調できる信号パワーの範囲(ダイナミックレン
ジ)を広くすることができるようになる。
【0024】
【実施例】図2は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図4におけると同じものを同じ番号で示し、16
は第1のモノステーブル・マルチバイブレータ(MM
V)、17はオフセット電圧Vofとf1周波数信号が
ないときの検波平均電圧Vo1との加算積分演算を行う
加算積分回路、18はバッファ、19は第1のサンプル
ホールド回路(SH)、20は第2のモノステーブル・
マルチバイブレータ(MMV)、21はアンド回路、2
2は第2のサンプルホールド回路(SH)、23は第2
の閾値を求める第2の演算回路、24は検波出力レベル
一定に保つための利得調整部である。
【0025】また図3は、図2の実施例における各部信
号を示すタイムチャートであって、各信号は、同じ番号
によって図2中にその位置を示されている。なお、図3
に記載された各信号は2進表示を示し、その周期は、一
例を示したものである。以下、図2および図3に基づい
て本実施例の動作を説明する。
【0026】主信号F1を制御信号f1でASK変調し
た光信号を、PD11で電気信号に変換し、増幅器12
で増幅して、f1周波数を通過させるBPF13を通し
たのち、平均値検波回路14によって検波することによ
って、図3においてで示すような波形の出力が得られ
る。
【0027】コンパレータ15は、閾値Vthによって
平均値検波回路14の検波出力を識別して、復調信号を
発生する。コンパレータ15が制御信号のプリアンブル
の開始を検出すると、この出力によってMMV16が動
作して、図3においてで示すように、予め設定された
時間だけ“H”レベルを出力する。
【0028】一方、加算積分回路17は、オフセット電
圧Vofとf1周波数信号がないときの検波平均電圧V
o1とから所定の演算式に従って閾値電圧を発生し、こ
の閾値電圧はバッファ18を経て、SH19に入力され
る。
【0029】SH19は、MMV16が動作したとき、
バッファ18の出力電圧を保持し、以後この電圧がプリ
アンブルの開始点検出用の第1の閾値電圧Vth1とし
て用いられる。
【0030】さらにMMV16の出力発生によって、M
MV20が動作して、図3においてで示すような、プ
リアンブルの時間より短い時間“L”となる信号を出力
する。アンド回路21は、MMV16の出力と、MMV
20の出力とのアンドをとって、図3においてで示す
ような、プリアンブル開始からある時間後に“H”に立
ち上がる信号を出力する。
【0031】これによってSH22は、プリアンブルの
ピーク電圧Vo2を保持する。演算回路23は、第1の
閾値電圧Vth1とプリアンブルのピーク電圧Vo2と
から所定の演算式に従って、プリアンブルの終了点と以
後の信号を検出するための、第2の閾値電圧Vth2を
出力する。コンパレータ15は以後、この閾値を用いて
検波出力を識別して、図3においてで示すように、復
調信号を発生する。
【0032】このように本発明においては、検波出力を
識別する第1の閾値電圧Vth1と、第2の閾値電圧V
th2とを、プリアンブルの開始点検出と終了点検出と
で切り替えるようにしている。従って図6(b)に示す
ように、光信号入力レベルが変化すると、これに応じて
検波出力を識別する閾値電圧Vthが変化するので、常
に正しくf1周波数の信号を検出することができる。
【0033】第1の閾値電圧Vth1と、第2の閾値電
圧Vth2とは、例えば次式に従って求めることができ
る。 Vth1=a・Vof+b・Vo1 …(1) Vth2=Vth1+c(Vo2−Vth1) …(2) ここで a,b,c:係数(≦1) Vof :オフセット電圧 Vo1 :f1周波数信号がないときの検波平均電圧 Vo2 :プリアンブルのピーク電圧 である。
【0034】なお、上述の(2)式を用いる代わりに、
次式によって閾値電圧Vth2を求めるようにしてもよ
い。 Vth2=c(Vo2−Vo1) …(3)
【0035】(1)式においては、オフセット電圧Vo
fに係数aを乗じて、これにf1周波数の信号がないと
きの検波平均電圧Vo1に係数bを乗じたものを加算す
ることによって、f1周波数の信号がないときに、コン
パレータ15が誤動作しないようにするとともに、プリ
アンブルの開始を必ず検出できるように、閾値電圧Vt
h1を定めることを示している。
【0036】(2)式においては、プリアンブルのピー
ク電圧Vo2と第1の閾値Vth1との差が小さいこと
は、光信号入力のレベルが小さいときであるので、閾値
Vth1に加える電圧値を小さくして、プリアンブルの
終了点と以後の信号を正しく検出できるように、閾値電
圧Vth2を定めることを示している。
【0037】(3)式においては、プリアンブルのピー
ク電圧Vo2からf1周波数信号がないときの検波平均
電圧Vo1を減じた値に係数cを乗じることによって、
第2の閾値電圧Vth2を定めてもよいことが示されて
いる。
【0038】また、他の実施例として、光信号レベルに
応じて利得を調整して検波出力レベルを調整する利得調
整手段を設けることによって、復調できる信号パワーの
範囲(ダイナミックレンジ)を広くとることができる。
【0039】図2において、24は利得調整部であっ
て、平均値検波回路14の検波出力レベルが一定になる
ようにする。利得調整部24の動作は、増幅器12の利
得を段階的に切り替えるものであってもよく、または、
連続的に変化させるものであってもよい。または、PD
11の負荷抵抗を切り替えることによって、増幅器12
が飽和しないようにする方法もある。
【0040】図4は、利得調整部の構成例を示したもの
であって、(a)は増幅器の利得を変化させる場合を示
し、(b)はPDの負荷抵抗を切り替える場合を示して
いる。
【0041】図4(a)において、31は検波部であっ
て、増幅器12の出力を検波して、出力電圧に対応する
直流電圧を発生する。32はレンジ切替部であって、検
波部31からの直流電圧を、抵抗回路で切り替えること
によって、増幅器12に利得設定用として帰還する電圧
値を切り替える。これによって増幅器12の利得が、出
力電圧の大きさに応じて段階的に、または連続的に調整
されて、平均値検波回路14の検波出力レベルが一定に
保たれる。
【0042】図4(b)において、33はレンジ切替部
であって、検波部31からの直流電圧値に応じて、スイ
ッチの切り替えを制御するスイッチ切替信号を発生す
る。341,342,…はスイッチであって、レンジ切替部
33からのスイッチ切替信号に応じて、いずれかのスイ
ッチがオンになる。
【0043】351,352 …はそれぞれ異なる値を有す
る抵抗であって、スイッチ341,342,…のオンに対応
していずれかの抵抗が、PD11の負荷抵抗として接続
される。従って、PD11からの出力電圧が変化して、
平均値検波回路14の検波出力レベルが一定に保たれ
る。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、周
波数F1の主信号を周波数f1の副信号でASK変調し
た光信号を復調する光復調回路において、光信号レベル
が変化した場合でも、常に正しくf1周波数の信号を復
調して、制御信号等の副信号を検出することができる。
【0045】さらに本発明において入力信号レベルに応
じて検波部における利得を調整することによって、復調
できる信号パワーの範囲(ダイナミックレンジ)を広く
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図である。
【図3】図2の実施例における各部信号を示すタイムチ
ャートである。
【図4】利得調整部の構成例を示す図であって、(a)
は増幅器の利得を変化させる場合を示し、(b)はPD
の負荷抵抗を切り替える場合を示す。
【図5】従来の光信号復調回路を示す図である。
【図6】ASK変調信号の波形と復調閾値(Vth)と
の関係を示す図であって、(a)は従来技術の場合を示
し、(b)は本発明の場合を示す。
【符号の説明】
1 検波手段 2 閾値発生手段 3 閾値発生手段 4 コンパレータ 5 利得調整手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−245835(JP,A) 特開 昭64−68162(JP,A) 実開 平3−90546(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/06 H04B 10/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数F1の主信号を周波数f1(F1
    ≫f1)の副信号でASK変調した光信号を復調する光
    信号復調回路において、 該光信号を電気信号に変換して平均値検波を行う検波手
    段(1)と、 オフセット電圧(Vof)と前記f1周波数の信号がな
    いときの検波平均電圧(Vo1)とから所定の演算式に
    従って第1の閾値電圧(Vth1)を発生する第1の閾
    値発生手段(2)と、 該第1の閾値電圧(Vth1)とプリアンブルのピーク
    電圧(Vo2)とから第2の閾値電圧(Vth2)を発
    生する第2の閾値発生手段(3)と、 前記検波出力を該第1の閾値によって識別してプリアン
    ブルの開始点を検出し、該第2の閾値によって識別して
    プリアンブルの終了点と以後の信号を検出して復調信号
    を発生するコンパレータ(4)とを備えたことを特徴と
    する光信号復調方式。
  2. 【請求項2】 前記第1の閾値電圧(Vth1)と第2
    の閾値電圧(Vth2)とが次式の関係によって定めら
    れることを特徴とする請求項1に記載の光信号復調方
    式。 Vth1=a・Vof+b・Vo1 Vth2=Vth1+c(Vo2−Vth1) a,b,c:係数(≦1) Vof :オフセット電圧 Vo1 :f1周波数信号がないときの検波平均電圧 Vo2 :プリアンブルのピーク電圧
  3. 【請求項3】 前記第2の閾値電圧(Vth2)が次式
    の関係によって定められることを特徴とする請求項2に
    記載の光信号復調方式。 Vth2=c(Vo2−Vo1)
  4. 【請求項4】 前記検波手段(1)において光信号レベ
    ルに応じて利得を調整して検波出力レベルを一定にする
    利得調整手段(5)を設けたことを特徴とする請求項1
    または2または3に記載の光信号復調方式。
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