JP3589836B2

JP3589836B2 - Optical receiver

Info

Publication number: JP3589836B2
Application number: JP21774597A
Authority: JP
Inventors: 祐志大久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH1168674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードをオンオフすることで直接的に強度変調された光信号からディジタルデータを識別再生する光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザダイオードをオンオフすることで直接的に強度変調された光信号を伝送する光ファイバ通信システムにおいては、伝送距離に応じて、光送信器の光出力レベルや光受信器の受光電力範囲が異なってくる。ところが、実際には各システム毎に光出力レベルや受光電力範囲を最適に設計するのではなく、例えば長距離用と短距離用の２種類程度の光送信器と光受信器を標準品として準備しておき、適用するシステムに応じて選択することが一般的である。
【０００３】
長距離用の光送信器では、光ファイバの損失を補償するために光出力は大きく設定され、分散の影響を受け難くするためにチャーピングを抑えるよう消光比は小さく設定される。一方、短距離用の光送信器では伝送距離が短くて光ファイバの損失が小さくても、光受信器が飽和することなく受信できるように、光出力レベルは小さく設定され、分散の影響を受けないために消光比は大きく設定される。
【０００４】
このように、両光送信器は、必要とされる条件が異なるために特性が異なるレーザダイオードを使用したり、レーザダイオードの駆動条件も異なる場合が多い。
【０００５】
一方、光受信器の場合、長距離用は光ファイバの損失を補償するために受光感度が高い設計がなされ、短距離用は光ファイバの損失が小さいので過大な受光電力でも受信できるように受光感度は低く設計されている。
【０００６】
このように、光受信器は長距離用と短距離用とで異なる設計がなされているが、異なる部分は受光電力範囲であり、例えば長距離用光受信器であっても光アッテネータを挿入して受光電力を調節することにより短距離用システムにも適用することが可能である。
【０００７】
すなわち、受信感度が高い長距離用光受信器を標準品として準備しておき、適用するシステムの伝送距離に応じて光アッテネータを選ぶことで、一つの光受信器で広範囲に渡る伝送距離に対応することができるようになる。
【０００８】
ところが、従来の光受信器では、光アッテネータを挿入して長距離用と短距離用を共通化しようとすると、長距離用の識別回路設定点と短距離用の識別回路設定点とが一致しないために、長距離用に最適調整すると短距離用は最適調整時よりも特性が悪くなるという問題点があった。以下に、従来の光受信器の構成と共にこの問題点について説明する。
【０００９】
図８は従来の光受信器の構成を示す機能ブロック図である。図８において、光伝送路（図示せず）を介して到来した光信号は、フォトダイオード（ＰＤ）１により光電変換されたのち、前置増幅器２によって電圧信号に変換されて可変利得増幅器３に入力される。可変利得増幅器３の出力の一部はピーク検出回路８に導かれる。このピーク検出回路８は、可変利得増幅器３の出力のピークレベルを検出するもので、その検出出力は誤差増幅器９により増幅され、利得制御信号として可変利得増幅器３にフィードバックされる。これにより可変利得増幅器３の出力は自動利得制御（ＡＧＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃｇａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ）され、可変利得増幅器３からは常に一定の振幅の信号が出力される。
【００１０】
この可変利得増幅器３の出力は、クランプ回路４により直流再生されて識別再生回路６に入力される。また可変利得増幅器３の出力はタイミング抽出回路５にも入力されてタイミング抽出がなされ、この出力は位相調整回路１０により位相調整され、クロック信号として外部に出力されると共に識別再生回路６に入力される。
【００１１】
識別再生回路６ではクランプ回路４から与えられる信号に対して識別基準電圧源７が発生する識別基準電圧Ｖｔｈによる電圧識別、および位相調整回路１０から与えられるクロック信号によるタイミング再生がなされ、これにより受信光信号から二値のデータ信号を識別再生することが可能となる。
【００１２】
ところで、クランプ回路４の出力信号は図９に示すような波形となる。これは等化波形と呼ばれている。この等化波形の形状が良好な場合には、識別基準電圧Ｖｔｈは通常は符号誤りを小さくし、電圧識別の余裕を大きくするために、発光側（Ｈｉｇｈレベル）と非発光側（Ｌｏｗレベル）の中央付近に設定される。タイミング再生のために入力されるクロック信号の位相に関しても、等化波形の１タイムスロットの中央付近になるように位相調整回路１０が設定されている。この識別基準電圧Ｖｔｈとクロック信号の入力位相とが直交する点が識別再生回路６の識別点となる。
【００１３】
ところが、レーザダイオードを直接オンオフする光送信器の光出力波形においては、光出力波形の立上がり部分と立下り部分は非対称であり、特に立上がり部分には緩和振動と呼ばれるオーバーシュートが見られる。図１０（ａ）は短距離用送信器の光出力波形の例であり、消光比が大きく設定されている。一方、図１０（ｂ）は長距離用光送信器の光出力波形の例であり、消光比が小さく設定されていて、緩和振動も小さく抑えられている。どちらの波形を受信しても等化波形は図９のように見えるが、誤り率が等しい箇所を示す等誤り率円を用いて表現すると図１１に示すようになり、両者に違いが現れる。
【００１４】
図１１（ａ）は短距離用光送信器の出力光を受信したときの等化波形の等誤り率円を示したもので、例えば内側の破線は誤り率が１０^−１０、外側の破線は誤り率が１０^−６を示している。このように等誤り率円は等化波形に対して均等に開いておらず、特に左上側の立上がり部分が大きく浸蝕されている。これは図１０（ａ）の光出力波形の緩和振動が影響しているためであり、等化波形においてはジッタ成分が大きくなる形で影響が現れている。このため、タイミング再生する際の最適な識別点は１タイムスロットの中央よりもやや後寄りに位置することになる。
【００１５】
一方、図１１（ｂ）は長距離用光送信器の出力光を受信したときの等化波形の等誤り率円を示したものである。等誤り率円は消光比が小さい分だけ破線下側（非発光側）が持ち上がっているが、位相方向に関してはほぼ均等に開いている。これは、図１０（ｂ）の光出力波形の緩和振動が小さく抑えられており、等化波形においてもジッタ成分が小さくなっていることによる。このため、タイミング再生する際の最適な識別点は１タイムスロットの中央付近に位置することになる。
【００１６】
このことは、長距離用に最適設計された光受信器を短距離用に転用するためには、光アッテネータを用いて受光電力を調節するのみでは足りず、１タイムスロットの中での識別再生点の位置をも変化させなければならない事を意味する。すなわち送信距離に応じて光送信器の出力波形が変化するため、これに応じて受信側での識別再生点の位置も変化させなければならない。
【００１７】
ところが、図８に示す従来の光受信器は、識別再生点の位置を変化させる機能を備えていない。このため、例えば長距離用の光送信器に対して最適に設定された光受信器を短距離用の光送信器に転用する場合、最適でない位置で識別再生を行うことになり、符号誤り率が増えるという問題を有していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の光送信器では、伝送路における分散の影響などを考慮して、長距離用と短距離用とで出力光信号の波形が互いに異なるものとなっている。これに伴い、光受信器でも長距離用と短距離用とで最適な識別再生点が異なっている。ところが、従来の光受信器では識別再生点が固定的に設定されていた。このため、システム設計の際に、長距離用の光受信器を短距離用の光受信器として転用したいという要求があるにも拘らず、受信レベルの調整を行うだけでは符号誤り率の増加が避けられず、不便であった。
【００１９】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、受信する光信号の伝送距離によらず常に最適な識別再生点で識別再生を行うことができ、これにより長距離用から短距離用への転用が手軽に行える光受信器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、光伝送路を介して到来する光信号の受光電力に応じて選択可能に設けられる光アッテネータを介して前記光伝送路からの光信号を受信する光受信器において、前記光アッテネータを通過後の光信号を電気信号に変換する光電変換器と、前記電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出手段と、前記クロック信号に基づいて、前記電気信号から二値のデータ信号をそれぞれ識別再生する第１及び第２の識別再生回路と、前記第１及び第２の識別再生回路の出力をビット毎に比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、第１の制御信号を生成する第１制御信号生成手段と、前記第１の制御信号により駆動され、前記第１の識別再生回路に与えられるクロック信号の位相を調整する第１の位相調整回路と、前記第１の制御信号に、外部から与えられる付加信号を重畳することで第２の制御信号を生成する第２制御信号生成手段と、前記第２の制御信号により駆動され、前記第２の識別再生回路に与えられるクロック信号の位相を調整する第２の位相調整回路とを具備して構成される。
【００２１】
上記構成によれば、第２の識別再生回路に与えられるクロックの位相が付加信号に応じて変化するため、第１の識別再生回路とは異なる識別再生点でデータの識別再生が行われることになる。このため両者が出力するデータに差が生じ、比較手段がこれを検知する。これに応じてこの差を最小にするための第１の制御信号が第１の位相調整回路に与えられる。このため受信光信号の波形が変化することにより最適な識別再生点が移動しても、第１の識別再生回路に与えられるクロック位相の位置は常に最適に保たれることになり、最も誤り率の少ない識別再生を行うことが可能となる。しかも、伝送距離に応じて光アッテネータを取り替えることで、短距離用と長距離用とで同じ光受信器を共用することができる。これは、上記構成により識別再生点を最適に制御できることにより可能となる。従って装置の供給者にとっては１種類の光受信器を製造するのみで良いことになり、製造コストを低減してユーザおよびメーカの双方にとってメリットがある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図１において図８と同一部分には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る光受信器の構成を示す機能ブロック図である。本図に示す光受信器は、図８に示す従来の光受信器の構成に加え、第２識別再生回路１１と、第２位相調整回路１２と、誤り検出回路１３と、第１加算器１４と、第２加算器１５と、低周波発振器１６と、位相設定電圧源１７とを具備している。なお図１における第１識別再生回路６および第１位相調整回路１０は、図８における識別再生回路６および位相調整回路１０に相当する。
【００２３】
クランプ回路４の出力は二分岐され、それぞれ第１識別再生回路６と第２識別再生回路１１とに入力される。また第１識別再生回路６と第２識別再生回路１１は、識別基準電圧源７から与えられる共通の識別基準電圧Ｖｔｈをもとにクランプ回路４の出力信号を電圧識別するものである。これらの識別再生回路６，１１は、例えば図２に示すように、クランプ回路４の出力をコンパレータ１８に入力してＶｔｈと比較し、その出力をＤ−フリップフロップ回路（Ｄ型Ｆ／Ｆ）１９でラッチするようにした回路で実現することができる。
【００２４】
一方、タイミング抽出回路５にて再生されたクロック信号も二分岐され、それぞれ第１位相調整回路１０および第２位相調整回路１２に入力される。これらの位相調整回路１０，１２は、外部から与えられる制御電圧によりクロック信号の位相を変化させるもので、例えばタンク回路などで実現することができる。
【００２５】
第１位相調整回路１０から出力されたクロック信号は第１識別再生回路６に入力され、このときの位相条件でクランプ回路４の出力信号はタイミング再生される。なお、第１位相調整回路１０から出力されたクロック信号の一部はクロック信号出力としてそのまま外部に出力される。一方、第２位相調整回路１２から出力されたクロック信号は第２識別再生回路１１に入力され、このときの位相条件でクランプ回路４の出力信号はタイミング再生される。
【００２６】
第１識別再生回路６と第２識別再生回路１１とから出力されるデータ信号は共に誤り検出回路１３に入力されて両者は各ビット毎に比較される。この結果が不一致の場合は符号誤りとして検出され、誤り検出回路１３からは誤り率に比例したレベルの信号が出力される。なお、誤り検出回路１３は例えば排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ回路）で実現することができる。
【００２７】
誤り検出回路１３の出力信号は第１加算器１４に入力されて位相設定電圧源１７の位相設定電圧Ｖｐと加算され、この加算結果は第１位相調整回路１０に入力される。また第１加算器１４の出力電圧は第２加算器１５にも入力され、ここで低周波発振器１６が発生する低周波信号と加算され、ジッタが付加される。この出力は第２位相調整回路１２に入力される。このように、識別再生回路６，１１の出力データ信号の符号誤りを検出して位相調整回路１０，１２の位相を制御する制御系をなしている。
【００２８】
次に、以上のように構成された光受信器の位相制御動作を説明する。
まず、第１識別再生回路６に入力されるクロック信号は、図３に示すように等化波形１タイムスロットの中央付近に初期設定される。この初期値は位相設定電圧源１７により与えられ、その電圧値に応じた移相量を第１位相調整回路１０が実現し、第１識別再生回路６の入力位相条件が図３のように決まる。第２識別再生回路１１に入力されるクロック信号も同様に位相設定電圧源１７により与えられるが、第２位相調整回路１２に入力される制御電圧は第１加算器１４の出力電圧に低周波発振器１６の出力電圧が加算されたものになっている。
【００２９】
このため、第２位相調整回路１２に入力される電圧は、図５に示すように時間と共に正弦的に変化し、その結果第２位相調整回路１２の移相量も変化する。よって、第２識別再生回路１１に入力されるクロック信号はジッタを付加されたものになる。これにより第２識別再生回路１１は第１識別再生回路６における初期設定値±ジッタ量だけ広い位相範囲をカバーすることになる。
【００３０】
このとき、図４に示す光波形のように位相方向の余裕が十分に大きいときは符号誤りは発生せず、第１識別再生回路６の出力データと第２識別再生回路１１の出力データが常に一致するため、誤り検出回路１３は出力をせず、制御系は初期状態で安定になっている。
【００３１】
次に、図６に示すように位相方向の最適値が中央付近よりも後寄りの光波形が入力された場合の動作を説明する。
第１識別再生回路６に入力されるクロック信号の位相初期設定値は入力光波形には無関係に等化波形１タイムスロットの中央付近に設定されているが、この位相設定点は等誤り率円（図中破線）の中央からずれているため、最適点ではない。このような状態で、第２識別再生回路１１に入力されるクロック信号の位相が最も前寄りになると、第２識別再生回路１１の識別点は等誤り率円の円周付近となる。このとき第２識別再生回路１１の出力データには符号誤りが含まれるようになる。この符号誤りは誤り検出回路１３で検出され、この誤り検出回路１３は誤り率に比例したレベルの信号を第１加算器１４へ出力する。
【００３２】
第１加算器１４は、位相設定電圧源１７の位相設定電圧Ｖｐに誤り検出回路１３の出力を加算して出力する。この第１加算器１４の出力は、第１位相調整回路１０に与えられる。これに応じて、第１位相調整回路１０はクロック信号の位相を初期設定値よりも後寄りに変化させる。これにより、第１識別再生回路６の識別再生点も１タイムスロットの後部よりに移動する。
【００３３】
一方、第１加算器１４の出力は第２加算器１５にも入力されている。この第２加算器１５は、第１加算器１４の出力に低周波発振器１６の出力を加算するもので、その出力は第２位相調整回路１２に与えられる。これに応じて第２位相調整回路１２は、クロック信号の位置を正弦的に変化させる。これにより第２識別再生回路１１の識別再生点は、第１識別再生回路６での識別再生点の位置を中心として前後に移動する。このときの位相関係を図７に示す。
【００３４】
このようにして一連の制御動作は符号誤りが最も小さくなるまで続き、第１識別再生回路６に入力されるクロック信号の位相条件が常に最適になるように動作する。
【００３５】
このように、データ信号を識別再生する第１識別再生回路６とは別に第２識別再生回路１１を設け、この第２識別再生回路１１に入力されるクロック信号にジッタを付加する。そして、両識別再生回路６，１１の出力を誤り検出回路１３で比較し、誤りが最も少なくなるように第１識別再生回路６の識別再生点を調整するようにした。これにより、光送信器の伝送距離の長短による出力波形の違いに依存すること無く、常に最適な位相条件で識別再生を行うことが可能となる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば低周波発振器１６に代えてパルス発生器を用い、第２位相調整回路１２に与えられる制御信号をパルス的に変動させるようにしても良い。この様にしても同様の効果を達成できる。
【００３７】
また、第１加算器１４の出力に対してリミッタを設け、第１加算器１４の出力信号が過度に大きくなることを防ぐようにしても良い。こうすることで第１識別再生回路６および第２識別再生回路１１における識別再生点が過度に移動して識別不能になることを防ぐことができ、より効果的である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、第２識別再生回路に入力されるクロック信号にジッタを付加し、この第２識別再生回路と第１識別再生回路とから出力される識別再生信号を比較し、その結果に基づいて第１識別再生回路に入力されるクロック信号の位相を制御するようにしているので、受信光信号の伝送距離が変化することにより最適な識別再生点が移動しても、第１の識別再生回路に与えられるクロック位相の位置は常に最適に保たれることになる。このため受信する光信号の伝送距離によらず常に最適な識別再生点で識別再生を行うことができ、長距離用から短距離用への転用が手軽に行える光受信器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光受信器の構成を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る第１識別再生回路６または第２識別再生回路１１の構成例を示す回路図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る第１識別再生回路６に入力されるクロック信号の位相の初期設定状態を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る第２識別再生回路１１に入力されるクロック信号の位相が変化する様子を示す図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る第２位相調整回路１２に与えられる制御電圧の変化を示す図。
【図６】本発明の第１実施形態に係るクロック信号の位相が最適に制御される前の識別再生点の移動範囲を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るクロック信号の位相が最適に制御された後の識別再生点の移動範囲を示す図。
【図８】従来の光受信器の構成例を示す機能ブロック図。
【図９】従来の光受信器における識別再生回路６のクロック入力位相を示す図。
【図１０】短距離用及び長距離用光送信器の出力光波形を示す図。
【図１１】短距離用及び長距離用光送信器の等誤り率円の一例を示す図。
【符号の説明】
１…フォトダイオード（ＰＤ）
２…前置増幅器
３…可変利得増幅器
４…クランプ回路
５…タイミング抽出回路
６…第１識別再生回路
７…識別基準電圧源
８…ピーク検出回路
９…誤差増幅器
１０…第１位相調整回路
１１…第２識別再生回路
１２…第２位相調整回路
１３…誤り検出回路
１４…第１加算器
１５…第２加算器
１６…低周波発振器
１７…位相設定電圧源
１８…コンパレータ
１９…Ｄ型フリップフロップ（Ｄ型Ｆ／Ｆ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receiver for discriminating and reproducing digital data from an optical signal whose intensity is directly modulated by turning on and off a laser diode.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an optical fiber communication system that directly transmits an intensity-modulated optical signal by turning on and off a laser diode, an optical output level of an optical transmitter and a light receiving power range of an optical receiver are changed according to a transmission distance. It will be different. However, in practice, optical output levels and received light power ranges are not optimally designed for each system. For example, about two types of optical transmitters and optical receivers for long distance and short distance are prepared as standard products. In general, selection is generally made according to the system to be applied.
[0003]
In a long-distance optical transmitter, the optical output is set to be large to compensate for the loss of the optical fiber, and the extinction ratio is set to be small so as to suppress chirping in order to reduce the influence of dispersion. On the other hand, in a short-distance optical transmitter, even if the transmission distance is short and the loss of the optical fiber is small, the optical output level is set small so that the optical receiver can receive the signal without saturation. Since there is no extinction ratio, the extinction ratio is set large.
[0004]
As described above, the two optical transmitters often use laser diodes having different characteristics due to different required conditions, and also have different driving conditions for the laser diodes.
[0005]
On the other hand, in the case of optical receivers, the long-distance optical receiver is designed to have high light-receiving sensitivity to compensate for the loss of the optical fiber, and the short-distance optical receiver has a small optical fiber loss so that it can receive even an excessive amount of received light power. The sensitivity is designed to be low.
[0006]
As described above, the optical receiver is designed differently for the long-distance use and the short-distance use, but the different part is the light receiving power range.For example, even in the case of the long-distance optical receiver, the optical attenuator is inserted. By adjusting the received light power, it is also possible to apply to a short distance system.
[0007]
In other words, a long-distance optical receiver with high receiving sensitivity is prepared as a standard product, and an optical attenuator is selected according to the transmission distance of the system to be applied, so that one optical receiver can cover a wide range of transmission distance Will be able to
[0008]
However, in the conventional optical receiver, when an optical attenuator is inserted to make the long-distance and short-distance use common, the long-distance identification circuit set point and the short-distance identification circuit set point do not match. For this reason, there is a problem that when the adjustment is optimally performed for the long distance, the characteristics are deteriorated for the short distance as compared with the optimal adjustment. Hereinafter, this problem will be described together with the configuration of the conventional optical receiver.
[0009]
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional optical receiver. In FIG. 8, an optical signal arriving via an optical transmission line (not shown) is photoelectrically converted by a photodiode (PD) 1 and then converted into a voltage signal by a preamplifier 2 and sent to a variable gain amplifier 3. Is entered. Part of the output of the variable gain amplifier 3 is guided to a peak detection circuit 8. The peak detection circuit 8 detects the peak level of the output of the variable gain amplifier 3, and the detected output is amplified by the error amplifier 9 and fed back to the variable gain amplifier 3 as a gain control signal. As a result, the output of the variable gain amplifier 3 is subjected to automatic gain control (AGC), and a signal having a constant amplitude is always output from the variable gain amplifier 3.
[0010]
The output of the variable gain amplifier 3 is DC-reproduced by the clamp circuit 4 and input to the discrimination reproduction circuit 6. The output of the variable gain amplifier 3 is also input to a timing extraction circuit 5 to perform timing extraction. The output is adjusted in phase by a phase adjustment circuit 10, output to the outside as a clock signal, and input to an identification reproduction circuit 6. You.
[0011]
In the identification reproducing circuit 6, the signal supplied from the clamp circuit 4 is subjected to voltage identification based on the identification reference voltage Vth generated by the identification reference voltage source 7, and the timing is reproduced using the clock signal supplied from the phase adjusting circuit 10, thereby receiving the signal. It becomes possible to discriminate and reproduce a binary data signal from the optical signal.
[0012]
By the way, the output signal of the clamp circuit 4 has a waveform as shown in FIG. This is called an equalization waveform. When the shape of the equalized waveform is good, the identification reference voltage Vth is usually set to a light emitting side (High level) and a non-light emitting side (Low level) in order to reduce code errors and increase the margin for voltage identification. It is set near the center of. The phase adjustment circuit 10 is set so that the phase of the clock signal input for timing reproduction is also near the center of one time slot of the equalized waveform. The point at which the identification reference voltage Vth is orthogonal to the input phase of the clock signal is the identification point of the identification reproduction circuit 6.
[0013]
However, in the optical output waveform of the optical transmitter that directly turns on and off the laser diode, the rising portion and the falling portion of the optical output waveform are asymmetric, and an overshoot called relaxation oscillation is particularly observed at the rising portion. FIG. 10A shows an example of the optical output waveform of the short-range transmitter, in which the extinction ratio is set large. On the other hand, FIG. 10B shows an example of the optical output waveform of the long-distance optical transmitter, in which the extinction ratio is set small and the relaxation oscillation is suppressed small. Regardless of which waveform is received, the equalized waveform looks like FIG. 9, but if it is expressed using an equal error rate circle indicating a place where the error rates are equal, the result is as shown in FIG. 11, and a difference appears between the two.
[0014]
FIG. 11 (a) shows the equal error rate circle of the equalized waveform when the output light of the short-distance optical transmitter is received. For example, the inner broken line has an error rate of 10 ⁻¹⁰ , and the outer broken line has The error rate indicates 10 ⁻⁶ . As described above, the equal error rate circle is not evenly opened with respect to the equalized waveform, and particularly, the rising portion on the upper left is largely eroded. This is because the relaxation oscillation of the optical output waveform shown in FIG. 10A has an effect. In the equalized waveform, the effect appears in a form in which the jitter component increases. For this reason, the optimum identification point at the time of timing reproduction is located slightly after the center of one time slot.
[0015]
On the other hand, FIG. 11B shows the equal error rate circle of the equalized waveform when the output light of the long-distance optical transmitter is received. The equal error rate circle is raised on the lower side of the broken line (non-light emitting side) by an amount corresponding to the smaller extinction ratio, but is almost uniformly opened in the phase direction. This is because the relaxation oscillation of the optical output waveform shown in FIG. 10B is suppressed to a small value, and the jitter component is also reduced in the equalized waveform. For this reason, the optimum identification point at the time of timing reproduction is located near the center of one time slot.
[0016]
This means that in order to convert an optical receiver optimally designed for long-distance use to short-distance use, it is not enough to simply adjust the received light power using an optical attenuator. This means that the position of the point must also be changed. That is, since the output waveform of the optical transmitter changes according to the transmission distance, the position of the identification reproduction point on the receiving side must also change accordingly.
[0017]
However, the conventional optical receiver shown in FIG. 8 does not have a function of changing the position of the identification reproduction point. Therefore, for example, when an optical receiver optimally set for a long-distance optical transmitter is diverted to an optical transmitter for a short-distance, identification and reproduction are performed at a non-optimal position, and the code error rate is reduced. Had the problem of increasing.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional optical transmitter, the waveforms of the output optical signals are different for the long-distance use and the short-distance use in consideration of the influence of dispersion in the transmission path. Accordingly, the optimum discrimination / reproduction point differs between the long-distance and short-distance optical receivers. However, in the conventional optical receiver, the identification reproduction point is fixedly set. For this reason, in the design of the system, although there is a demand to convert a long-distance optical receiver to a short-distance optical receiver, simply adjusting the reception level may increase the code error rate. Inevitable and inconvenient.
[0019]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to always perform identification reproduction at an optimum identification reproduction point regardless of the transmission distance of an optical signal to be received. An object of the present invention is to provide an optical receiver that can easily convert the optical receiver.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical receiver for receiving an optical signal from the optical transmission line via an optical attenuator provided to be selectable according to the light receiving power of the optical signal arriving via the optical transmission line. A photoelectric converter for converting an optical signal after passing through the optical attenuator into an electric signal; clock signal extracting means for extracting a clock signal from the electric signal; and a second converter for converting the electric signal based on the clock signal. First and second discriminating / reproducing circuits for discriminating / reproducing a value data signal, comparing means for comparing the outputs of the first and second discriminating / reproducing circuits bit by bit, and a comparison result of the comparing means. A first control signal generating means for generating a first control signal; and a second control signal generating means for adjusting a phase of a clock signal driven by the first control signal and supplied to the first identification reproduction circuit. Phase control circuit, second control signal generating means for generating a second control signal by superimposing an externally applied additional signal on the first control signal, and driven by the second control signal. And a second phase adjustment circuit for adjusting the phase of the clock signal supplied to the second identification reproduction circuit.
[0021]
According to the above configuration, since the phase of the clock supplied to the second identification reproduction circuit changes in accordance with the additional signal, the data is reproduced at the identification reproduction point different from that of the first identification reproduction circuit. Become. For this reason, there is a difference between the data output from the two, and the comparing means detects this. In response, a first control signal for minimizing this difference is provided to the first phase adjustment circuit. Therefore, even if the optimum discrimination / reproduction point moves due to a change in the waveform of the received optical signal, the position of the clock phase given to the first discrimination / reproduction circuit is always kept at the optimum, and the error rate is the highest. It is possible to perform discrimination reproduction with little. In addition, by replacing the optical attenuator according to the transmission distance, the same optical receiver can be shared for the short distance and the long distance. This is made possible by the configuration described above, which allows the identification reproduction point to be optimally controlled. Therefore, only one type of optical receiver needs to be manufactured for the device supplier, which is advantageous for both the user and the manufacturer by reducing the manufacturing cost.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention. The optical receiver shown in the figure includes a second discriminating reproduction circuit 11, a second phase adjustment circuit 12, an error detection circuit 13, and a first adder 14 in addition to the configuration of the conventional optical receiver shown in FIG. , A second adder 15, a low-frequency oscillator 16, and a phase setting voltage source 17. Note that the first identification reproduction circuit 6 and the first phase adjustment circuit 10 in FIG. 1 correspond to the identification reproduction circuit 6 and the phase adjustment circuit 10 in FIG.
[0023]
The output of the clamp circuit 4 is bifurcated and input to the first discrimination reproduction circuit 6 and the second discrimination reproduction circuit 11, respectively. The first discrimination reproduction circuit 6 and the second discrimination reproduction circuit 11 perform voltage discrimination of the output signal of the clamp circuit 4 based on a common discrimination reference voltage Vth supplied from the discrimination reference voltage source 7. For example, as shown in FIG. 2, the identification reproducing circuits 6 and 11 input the output of the clamp circuit 4 to a comparator 18 and compare it with Vth, and compare the output with a D-flip-flop circuit (D-type F / F). This can be realized by a circuit configured to latch at 19.
[0024]
On the other hand, the clock signal reproduced by the timing extraction circuit 5 is also branched into two, and is input to the first phase adjustment circuit 10 and the second phase adjustment circuit 12, respectively. These phase adjustment circuits 10 and 12 change the phase of the clock signal by a control voltage supplied from the outside, and can be realized by, for example, a tank circuit or the like.
[0025]
The clock signal output from the first phase adjustment circuit 10 is input to the first discrimination reproduction circuit 6, and the output signal of the clamp circuit 4 is reproduced at the timing under the phase condition at this time. Note that part of the clock signal output from the first phase adjustment circuit 10 is output to the outside as a clock signal output. On the other hand, the clock signal output from the second phase adjustment circuit 12 is input to the second identification reproduction circuit 11, and the output signal of the clamp circuit 4 is timing-reproduced under the phase condition at this time.
[0026]
The data signals output from the first discrimination reproduction circuit 6 and the second discrimination reproduction circuit 11 are both input to the error detection circuit 13 and are compared bit by bit. If the results do not match, it is detected as a code error, and the error detection circuit 13 outputs a signal having a level proportional to the error rate. The error detection circuit 13 can be realized by, for example, an exclusive OR circuit (EX-OR circuit).
[0027]
The output signal of the error detection circuit 13 is input to the first adder 14 and added to the phase setting voltage Vp of the phase setting voltage source 17, and the addition result is input to the first phase adjustment circuit 10. The output voltage of the first adder 14 is also input to the second adder 15, where it is added to the low-frequency signal generated by the low-frequency oscillator 16 to add jitter. This output is input to the second phase adjustment circuit 12. In this way, a control system for detecting a code error in the output data signals of the identification reproducing circuits 6 and 11 and controlling the phases of the phase adjusting circuits 10 and 12 is formed.
[0028]
Next, the phase control operation of the optical receiver configured as described above will be described.
First, the clock signal input to the first discriminating / reproducing circuit 6 is initialized near the center of the equalized waveform 1 time slot as shown in FIG. This initial value is given by the phase setting voltage source 17, and the first phase adjustment circuit 10 realizes a phase shift amount according to the voltage value, and the input phase condition of the first discrimination / reproduction circuit 6 is determined as shown in FIG. . The clock signal input to the second discriminating and reproducing circuit 11 is also supplied from the phase setting voltage source 17, but the control voltage input to the second phase adjusting circuit 12 is the output voltage of the first adder 14 16 output voltages are added.
[0029]
Therefore, the voltage input to the second phase adjustment circuit 12 changes sinusoidally with time as shown in FIG. 5, and as a result, the phase shift amount of the second phase adjustment circuit 12 also changes. Therefore, the clock signal input to the second identification reproduction circuit 11 is a signal to which jitter has been added. As a result, the second identification reproduction circuit 11 covers a wide phase range by the initial setting value ± the jitter amount in the first identification reproduction circuit 6.
[0030]
At this time, when the margin in the phase direction is sufficiently large as in the optical waveform shown in FIG. 4, no code error occurs, and the output data of the first identification reproduction circuit 6 and the output data of the second identification reproduction circuit 11 are always Since they match, the error detection circuit 13 does not output, and the control system is stable in the initial state.
[0031]
Next, as shown in FIG. 6, an operation in the case where an optical waveform whose optimum value in the phase direction is closer to the rear than near the center will be described.
The initial phase setting value of the clock signal input to the first discriminating and reproducing circuit 6 is set near the center of the time slot of the equalized waveform 1 irrespective of the input optical waveform. It is not the optimum point because it is deviated from the center of (broken line in the figure). In such a state, when the phase of the clock signal input to the second discrimination / reproduction circuit 11 is closest to the front, the discrimination point of the second discrimination / reproduction circuit 11 is near the circumference of the circle having the same error rate. At this time, the output data of the second identification reproducing circuit 11 includes a code error. This code error is detected by the error detection circuit 13, and the error detection circuit 13 outputs a signal having a level proportional to the error rate to the first adder 14.
[0032]
The first adder 14 adds the output of the error detection circuit 13 to the phase setting voltage Vp of the phase setting voltage source 17 and outputs the result. The output of the first adder 14 is provided to the first phase adjustment circuit 10. In response to this, the first phase adjustment circuit 10 changes the phase of the clock signal later than the initial set value. As a result, the identification reproduction point of the first identification reproduction circuit 6 also moves from the rear of one time slot.
[0033]
On the other hand, the output of the first adder 14 is also input to the second adder 15. The second adder 15 adds the output of the low-frequency oscillator 16 to the output of the first adder 14, and the output is provided to the second phase adjustment circuit 12. In response, the second phase adjustment circuit 12 changes the position of the clock signal sinusoidally. As a result, the identification reproduction point of the second identification reproduction circuit 11 moves back and forth around the position of the identification reproduction point in the first identification reproduction circuit 6. FIG. 7 shows the phase relationship at this time.
[0034]
In this way, a series of control operations is continued until the code error is minimized, and the operation is performed so that the phase condition of the clock signal input to the first discrimination / reproduction circuit 6 is always optimal.
[0035]
As described above, the second identification reproduction circuit 11 is provided separately from the first identification reproduction circuit 6 for identifying and reproducing the data signal, and the jitter is added to the clock signal input to the second identification reproduction circuit 11. Then, the outputs of the two identification reproduction circuits 6 and 11 are compared by the error detection circuit 13, and the identification reproduction point of the first identification reproduction circuit 6 is adjusted so as to minimize errors. As a result, it is possible to always perform the identification and reproduction under the optimum phase condition without depending on the difference in the output waveform due to the length of the transmission distance of the optical transmitter.
[0036]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a pulse generator may be used instead of the low-frequency oscillator 16, and the control signal supplied to the second phase adjustment circuit 12 may be varied in a pulsed manner. Even in this case, the same effect can be achieved.
[0037]
Also, a limiter may be provided for the output of the first adder 14 to prevent the output signal of the first adder 14 from becoming excessively large. By doing so, it is possible to prevent the identification reproduction point in the first identification reproduction circuit 6 and the second identification reproduction circuit 11 from excessively moving and becoming unidentifiable, which is more effective.
[0038]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the jitter is added to the clock signal input to the second identification reproduction circuit, and the identification reproduction signal output from the second identification reproduction circuit and the first identification reproduction circuit is added to the clock. Since the comparison is made and the phase of the clock signal input to the first discrimination / reproduction circuit is controlled based on the result, the optimum discrimination / reproduction point moves due to a change in the transmission distance of the received optical signal. However, the position of the clock phase applied to the first discriminating / reproducing circuit is always kept optimal. For this reason, it is possible to always perform identification and reproduction at the optimum identification and reproduction point regardless of the transmission distance of the received optical signal, and to provide an optical receiver that can be easily converted from long-distance use to short-distance use. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an optical receiver according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a first identification reproduction circuit 6 or a second identification reproduction circuit 11 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an initial setting state of a phase of a clock signal input to a first identification reproduction circuit 6 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the phase of a clock signal input to a second identification reproducing circuit 11 according to the first embodiment of the present invention changes.
FIG. 5 is a diagram showing a change in a control voltage applied to a second phase adjustment circuit 12 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a moving range of an identification reproduction point before a phase of a clock signal is optimally controlled according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a moving range of an identification reproduction point after a phase of a clock signal is optimally controlled according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional optical receiver.
FIG. 9 is a diagram showing a clock input phase of an identification reproducing circuit 6 in a conventional optical receiver.
FIG. 10 is a diagram showing output light waveforms of a short-distance and long-distance optical transmitter.
FIG. 11 is a diagram showing an example of equal error rate circles of the short-range and long-range optical transmitters.
[Explanation of symbols]
1. Photodiode (PD)
2 Preamplifier 3 Variable gain amplifier 4 Clamp circuit 5 Timing extraction circuit 6 First discriminating reproduction circuit 7 Discrimination reference voltage source 8 Peak detection circuit 9 Error amplifier 10 First phase adjustment circuit 11 Second discriminating / reproducing circuit 12 Second phase adjusting circuit 13 Error detecting circuit 14 First adder 15 Second adder 16 Low frequency oscillator 17 Phase setting voltage source 18 Comparator 19 D-type flip-flop ( D type F / F)

Claims

In an optical receiver that receives an optical signal from the optical transmission line via an optical attenuator provided selectably in accordance with the received light power of the optical signal arriving via the optical transmission line,
A photoelectric converter that converts an optical signal after passing through the optical attenuator into an electric signal,
Clock signal extracting means for extracting a clock signal from the electric signal,
First and second identification and reproduction circuits that respectively identify and reproduce a binary data signal from the electric signal based on the clock signal;
Comparing means for comparing the outputs of the first and second identification and reproduction circuits bit by bit;
First control signal generating means for generating a first control signal based on a comparison result of the comparing means;
A first phase adjustment circuit that is driven by the first control signal and adjusts a phase of a clock signal supplied to the first identification reproduction circuit;
Second control signal generating means for generating a second control signal by superimposing an externally applied additional signal on the first control signal;
An optical receiver, comprising: a second phase adjustment circuit driven by the second control signal to adjust a phase of a clock signal supplied to the second identification reproduction circuit.

2. The optical receiver according to claim 1, wherein the additional signal is a low-frequency signal whose frequency is sufficiently lower than a bit rate of the data signal.

2. The optical receiver according to claim 1, wherein the additional signal is a pulse signal whose pulse rate is sufficiently lower than a bit rate of the data signal.

The first and second discrimination / reproduction circuits input the electric signal to a comparator circuit to which a reference voltage is applied in advance, and latch an output of the comparator circuit by a D-type flip-flop circuit to which the clock signal is applied. 2. The optical receiver according to claim 1, wherein the optical receiver outputs the signal.

2. The apparatus according to claim 1, wherein the comparing means detects an inconsistency between the outputs of the first and second identification reproduction circuits by giving the outputs of the first and second identification reproduction circuits to an exclusive OR circuit. Light receiver.

The first control signal generation means generates the first control signal by inputting a comparison result of the comparison means to a first operational amplifier to which a reference voltage is given in advance. The optical receiver according to claim 1, wherein:

The second control signal generating means generates the second control signal by inputting the first control signal to a second operational amplifier to which the additional signal has been given. The optical receiver according to claim 1.