JP3543757B2 - 識別位相自動調整方法及び方式並びにこれを備えた光受信器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は特に光通信における長距離伝送用の光受信器のために構成されている識別位相自動調整方法及び方式並びにこれを備えた光受信器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年WDM(Wavelength Division Multiplexing)伝送に代表される長距離・大容量の伝送システムが求められるようになってきている。それにともなって光ファイバの分散による長距離伝送後の光波形の劣化によって光受信器の受信感度が劣化する問題が生じている。
図3及び図4を用いて受信感度が劣化する理由を説明する。まず図3は光受信器の構成を示す図であり当業者にとってよく知られている。この光受信器は、受信した光信号を電流信号に変換するPINフォトダイオードなどの受光素子1と、電流信号を電圧信号(データ信号)に変換する前置増幅器2と、表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)やPLLなどにより構成され、前置増幅器2から出力されるデータ信号からクロック信号を再生するクロック再生回路3と、前置増幅器2から出力されるデータ信号aとクロック再生回路3から出力されるクロック信号bとの位相関係を調整する遅延線等の遅延回路2−1及びデータ信号の”0”、”1”を識別しクロック信号bに同期したデータ信号cとクロック信号dを出力するD−FF(D type flip−flop)からなる識別回路4とによって構成される。
【0003】
図3に示される光受信器においてどのように感度劣化が発生するかを示したのが図4である。図4(A)の波形は光送信器の近端で観測された光波形、図4(B)は500kmの光ファイバを通過した後観測された光波形である。(A)と(B)の光波形を見ると(B)の光波形は光ファイバを通過中に群速度の波長分散の影響を受け波形に劣化を生じている。
このように光波形は光ファイバでの伝送距離によってその波形が変形する。図4中bのクロック信号は、光波形(A)の状態で最適位相(振幅の最も大きな時間位置、すなわちデータ信号のSN比が最も良い状態)で識別が行えるように遅延回路2−1を用いて調整された状態を示している。このように調整された光受信器に図4(B)のような光波形を入力した場合、遅延量が固定のため最適位相での識別ができず感度劣化が生じる。あらかじめ伝送距離がわかっていれば、それに合わせた調整を行えばよいが、実使用上は最大伝送距離のみが規定されていることが多く、光波形の変形の度合いを予め知ることが難しく、このような場合、図3の構成ではクロック信号の位相を調整する手段がなく対応ができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は伝送距離に関わらず常に最善の受信感度が得られる識別方法及び方式並びにこれを備えた光受信器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係わる発明の識別位相自動調整方法は、データ信号より再生した第1の同期信号から、位相の異なる複数の第2の同期信号を生成し、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択し、該同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係わる発明の識別位相自動調整方式は、データ信号より第1の同期信号を再生する手段と、前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段と、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段と、前記データ信号を識別する手段を備え、前記選択した同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係わる発明の光受信器は、光信号を受光し電気的なデータ信号に変換する手段と、前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段と、前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段と、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段と、前記データ信号を識別する手段を備え、前記選択した同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項2に係わる発明記載の前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、表面弾性波フィルタで構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項5に係わる発明の光受信器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、表面弾性波フィルタで構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項2に係わる発明記載の前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、PLL回路で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項7に係わる発明の光受信器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、PLL回路で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項8に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項2に係わる発明記載の前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段が、遅延時間の異なる複数の遅延素子で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項9に係わる発明の光受信器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段が、遅延時間の異なる複数の遅延素子で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項10に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項2に係わる発明記載の前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段が、前記複数の第2の同期信号のうちの1つの同期信号を切り替えて出力する切替手段と、前記第2の同期信号を生成する手段の前記位相の異なる同期信号によって前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段と、前記複数の出力相互を比較し最大の波高値を与える前記第2の同期信号を前記切替手段が出力するように制御信号を送出する手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項11に係わる発明の光受信器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段が、前記複数の第2の同期信号のうちの1つの同期信号を切り替えて出力する切替手段と、前記第2の同期信号を生成する手段の前記位相の異なる同期信号によって前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段と、前記複数の出力相互を比較し最大の波高値を与える前記第2の同期信号を前記切替手段が出力するように制御信号を前記切替手段に送出する比較制御手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項12に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項10に係わる発明記載の前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段が、複数のサンプルホールド回路で構成されること特徴とする。
また、本発明の請求項13に係わる発明の光受信器は、前記請求項11に係わる発明記載の前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段が、複数のサンプルホールド回路で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項14に係わる発明の識別位相自動調整方式は、前記請求項10に係わる発明記載の前記比較制御手段が、複数のコンパレータ回路で構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項15に係わる発明の光受信器は、前記請求項11に係わる発明記載の前記比較制御手段が、複数のコンパレータ回路で構成されることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態の識別回路の構成を示す。本発明は、光ファイバ等の伝送路を伝送されてくる光信号を電流信号に変換するPINフォトダイオード等の受光素子1と、受光素子1によって電流信号を電圧信号に変換し増幅する前置増幅器2と、表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)やPLL(Phase locked loop)などにより前置増幅器2から出力されるデータ信号aからクロック信号を再生するクロック再生回路3と、クロック再生回路3で抽出されたクロック信号に異なる遅延量を与える複数の遅延素子を並列に配した遅延回路1−3と、遅延回路1−3から出力され遅延時間の異なるクロック信号でデータ信号をサンプリングし、そのレベルを保持する複数のサンプルホールド回路を有する振幅検出回路1−1と、サンプルホールド回路の出力レベルを比較しその結果によって制御信号を発生する比較制御回路1−2と、比較制御回路1−2の出力制御信号により上記複数の遅延回路の中から最適な遅延量のクロック信号bを選択するセレクタ1−4と、選択された最適クロック信号bによってデータ信号aを識別する識別回路とで構成される。
【0007】
クロック信号e、f及びgは、それぞれ異なる遅延量を与えられているので、クロック信号e、f及びgには位相差が生じる。一方前置増幅器2から出力されるデータ信号は、複数のサンプルホールド回路を有する振幅検出回路1−1にも供給される。この振幅検出回路1−1に含まれる複数のサンプルホールド回路はそれぞれ前述したクロック信号e、f及びgの立ち上がりエッジでサンプリングを行う。図1の実施例では、サンプルホールド回路1はクロック信eの立ち上がりエッジで、サンプルホールド回路2はクロック信号fの立ち上がりエッジで、サンプルホールド回路3はクロック信号gの立ち上がりエッジでデータ信号の振幅値をサンプリングしその値をホールドする。振幅検出回路1−1から出力される振幅値k、振幅値m及び振幅値nは比較制御回路1−2に供給される。比較制御回路1−2は、図1に示すような複数のコンパレータによって構成されており、入力された振幅値k、m及びnの振幅値の大小関係によって、制御信号h、pおよびjを出力する。例えば振幅値k、m及びnがk>m>nであるとすると制御信号h、制御信号pおよび制御信号jはそれぞれ″H″、″L″、″L″を出力する。またk<m<nであるとすると″L″、″H″、″H″を出力する。このように比較制御回路1−2は入力される信号の大小関係により一意の制御信号h、pおよびjを出力するように設計されている。この制御信号h、pおよびjは選択器1−4に供給される。選択器1−4は制御信号h、pおよびjの″H″または″L″のコードによって最大の振幅値が得られるクロック信号e、fおよびgを選択し信号線bとの経路を繋ぐ。例えば、制御信号h、pおよびjがそれぞれ″H″、″L″、″L″であるとすると、前述したように振幅値k、m及びnの関係はk>m>nとなっている。この場合、選択器1−4はクロック信号eと信号線bを繋ぐように経路を繋ぐ。また制御信号h、pおよびjが″L″、″H″、″H″であるとすると振幅値k、m及びnの関係はk<m<nとなっているので選択器1−4はクロック信号gと信号線bを繋ぐように経路を閉じる。
【0008】
図2を用いて動作について説明する。
図2(A)は光送信器の近端で観測された波形、図2(B)は500kmの光ファイバを通過した後に観測された波形である。これからわかるように波長分散の影響により光波形が変形しているがわかる。受光素子で光電変換された光信号は前置増幅器によって電圧信号に変換されるが、光波形の変形はそのまま電圧信号(データ信号)に現れる。このデータ信号の識別は、クロック再生回路により抽出されたクロック信号をもちいて識別器によっておこなうが、このときデータ信号の振幅が最も大きいタイミングで識別を行うと光受信器にとって最もよい受信感度が得られる。例えば、図2(A)の光波形の場合、図2(E)のe、f及びgで示されているクロック信号fの立ち上がりエッジで識別を行うのが理想的である。一方、図2(B)の光波形の場合は信号eタイミングで識別を行うのが良いことになる。ここでe、fおよびgの信号は図1中の遅延回路1−3により、異なる遅延量を与えられたクロック信号である。このように、最善の受信感度を得るためには入力される光波形によって最適なタイミングで識別ができるようにクロック信号のデータ信号に対する位相を調整する必要がある。それを自動的に行えるようにするのが本発明の目的である。
【0009】
動作について説明する。前述したように振幅検出回路1−1に含まれるサンプルホールド回路1はクロック信号e、サンプルホールド回路2はクロック信号f、サンプルホールド回路3はクロック信号gの立ち上がりエッジでサンプリングし、その値をホールドするので、それぞれのサンプルホールド回路の出力振幅値k、m、nの値はそれぞれ図2(A)中および図2(B)中に示す白丸の振幅値となる。図2(A)の波形の場合は出力振幅値k、m、nの関係はm>k>nとなるので、比較制御回路1−2の出力h、p、jはそれぞれ″H″、″H″、″L″となる(図2(C))。このとき選択器1−4は最大の振幅値が得られるクロック信号mを選択する。同様に図2(B)の波形の場合は出力振幅値k、m、nの関係はk>m>nとなるので比較制御回路1−2の出力h、p、jはそれぞれ″H″、″L″、″L″となる(図2(D))。このとき選択器1−4は最大の振幅値が得られるクロック信号kを選択する。このように常にデータ振幅が最大のところで識別ができるようにクロックの位相を調整することにより、伝送距離に依らず常に最善の受信感度を得ることができる。
【0010】
なお、実施例では振幅検出回路1−1に含まれるサンプルホールド回路の数および遅延回路の数は3として説明したが、これ数を増やすことによりより細かい調整ができ、受信感度の安定度を高めることができる。
【0011】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の識別位相自動調整方法は、常に最適な識別位相を自動的に得ることができるため、入力されるデータの波形に依らず光受信器の受光感度を良い状態に保つことができ、また、伝送距離により発生する光波形の変形の度合いによらず常に最善の受信感度を得ることができる。それは、つねに最適な位相で識別できるようにデータ信号の振幅の最大値をサンプル/ホールドしクロック信号の位相をデータ信号の振幅の最大値に調整できるように自動的に制御することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の識別位相自動調整方式の光受信器の構成を説明する図である。
【図2】本発明の識別位相自動調整方式の光受信器の動作を説明する図である。
【図3】従来の光受信器の構成を示す図である。
【図4】従来の光受信器の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 受光素子
1−1 振幅検出回路
1−2 比較制御回路
1−3 遅延回路
1−4 セレクタ
2 前置増幅器
2−1 遅延回路
3 クロック再生回路
4 識別回路
a データ信号
b クロック信号
c データ信号
d クロック信号
e クロック信号
f クロック信号
g クロック信号
h 制御信号
j 制御信号
k 振幅値
m 振幅値
n 振幅値
p 制御信号
Claims (15)
- データ信号より再生した第1の同期信号から、位相の異なる複数の第2の同期信号を生成し、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択し、該同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする識別位相自動調整方法。
- データ信号より第1の同期信号を再生する手段と、
前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段と、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段と、
前記データ信号を識別する手段を備え、前記選択した同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする識別位相自動調整方式。 - 光信号を受光し電気的なデータ信号に変換する手段と、
前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段と、
前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段と、前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段と、
前記データ信号を識別する手段を備え、
前記選択した同期信号を前記データ信号を識別する手段の同期信号とすることを特徴とする光受信器。 - 前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、表面弾性波フィルタで構成されることを特徴とする前記請求項2記載の識別位相自動調整方式。
- 前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、表面弾性波フィルタで構成されることを特徴とする前記請求項3記載の光受信器。
- 前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、PLL回路で構成されることを特徴とする前記請求項2記載の識別位相自動調整方式。
- 前記データ信号より第1の同期信号を再生する手段が、PLL回路で構成されることを特徴とする前記請求項3記載の光受信器。
- 前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段が、遅延時間の異なる複数の遅延素子で構成されることを特徴とする前記請求項2記載の識別位相自動調整方式。
- 前記第1の同期信号から位相の異なる複数の第2の同期信号を生成する手段が、遅延時間の異なる複数の遅延素子で構成されることを特徴とする前記請求項3記載の光受信器。
- 前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段が、
前記複数の第2の同期信号のうちの1つの同期信号を切り替えて出力する切替手段と、
前記第2の同期信号を生成する手段の前記位相の異なる同期信号によって前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段と、
前記複数の出力相互を比較し最大の波高値を与える前記第2の同期信号を前記切替手段が出力するように制御信号を送出する手段を
備えることを特徴とする前記請求項2記載の識別位相自動調整方式。 - 前記第2の同期信号の立ち上がりタイミングでの前記データ信号の波高値が前記複数の第2の同期信号の中で最も高い同期信号を選択する手段が、
前記複数の第2の同期信号のうちの1つの同期信号を切り替えて出力する切替手段と、
前記第2の同期信号を生成する手段の前記位相の異なる同期信号によって前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段と、
前記複数の出力相互を比較し最大の波高値を与える前記第2の同期信号を前記切替手段が出力するように制御信号を前記切替手段に送出する比較制御手段を
備えることを特徴とする前記請求項3記載の光受信器。 - 前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段が、複数のサンプルホールド回路で構成されること特徴とする前記請求項10記載の識別位相自動調整方式。
- 前記データ信号の波高値をサンプリングしその値を保持して複数出力する手段が、複数のサンプルホールド回路で構成されることを特徴とする前記請求項11記載の光受信器。
- 前記比較制御手段が、複数のコンパレータ回路で構成されることを特徴とする前記請求項10記載の識別位相自動調整方式。
- 前記比較制御手段が、複数のコンパレータ回路で構成されることを特徴とする前記請求項11記載の光受信器。
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