JP3749718B2

JP3749718B2 - バーストモード光受信機

Info

Publication number: JP3749718B2
Application number: JP2003111492A
Authority: JP
Inventors: 希贊都; 吉龍朴; 信喜元; 秉昌姜; 泰誠朴; 鉉哲奇
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: KR100640413B1; KR20030082074A; US20030194243A1; DE60301162D1; JP2003332987A; EP1355436B1; DE60301162T2; US7266312B2; EP1355436A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバーストモード光受信機に係り、特に入力の有無信号を判別してパケット間ピリオド（inter packet period）で、初期化するリセット信号を発生するためのバーストモード光受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代通信は、加入者に多くの情報をより迅速に伝送するために、各家庭まで光ファイバを引き込むネットワーク構造として知られているＦＴＴＨ(Fiber To The Home)システムを要求する。しかしながら、従来のＦＴＴＨシステムは、既存の銅線で構成された加入者ネットワークを置換するのに高いコストがかかるという問題がある。この点に関しては、低コストのＦＴＴＨシステムを構築するために受動型光通信ネットワーク(Passive Optical Network：ＰＯＮ)が考慮されている。
【０００３】
図１は受動型光通信ネットワークの構成を示す図である。受動型光通信ネットワークは中央集中局(central office)内の光加入者線局内装置(Optical Line Termination：ＯＬＴ)、１×Ｎ受動型光スプリッタ(optical splitter)、加入者内の光加入者ネットワーク端末装置(Optical Network Unit：ＯＮＵ)などから構成される。
【０００４】
一般的に、図１に示した受動型光通信ネットワークのような光多重接続ネットワークでは、各ノードが前もって定められたタイムスロットを使用して、他のノードにデータやパケットを伝送するようになるが、従来のポイントツーポイント(point-to-point)リンクと異なる点は、それぞれ他の伝送経路で生じる光損失により、受信したデータやパケットの振幅及び位相がそれぞれ異なるバーストモードデータが生じることである。すなわち、多数の加入者が時分割多重化を行って一つの光ファイバを経由してデータを送信する場合、受信側ＯＬＴにとっては、あたかも各加入者が任意の時間にデータを伝送するかのように認識する。さらに、着信データパケットは、各加入者間の異なる経路によって振幅が一定していない。
【０００５】
その結果、最近では振幅及び位相が各パケット別に相互に異なるデータを受信すると、そのパケットの振幅及び位相を同一になるように復元するバーストモード光受信機が使用されている。
【０００６】
このようなバーストモード光受信機は一般的な受信機のＡＣカップリング方式で用いられているＤＣブロックキャパシタを除去して、キャパシタの充／放電時間によるバーストモードデータの損失を防止し、データ判別のための基準信号として判別しきい値を受信バーストパケットごとに抽出するようになる。また、この抽出した判別しきい値を中心に対称的に増幅することにより、データを復元する機能を提供する。
【０００７】
図２は従来技術によるバーストモード光受信機の構成を示す概略図である。バーストモード光受信機は光検出部１０、前置増幅部（trans-impedance amplifier：ＴＩＡ）１、判別しきい値制御部(automatic threshold controller：ＡＴＣ)２、制限増幅部３で構成される。
【０００８】
光検出部１０は入力された光信号を電流信号に変換するように機能する。
【０００９】
ＴＩＡ１は光検出部１０で検出された電流信号を電圧信号に変換する役割を遂行する。入力電流対出力電圧の比であるトランスインピーダンスは、ＴＩＡ１の入力端子と出力端子に接続された帰還抵抗器ＲＦにより決定される。
【００１０】
バーストモード光受信機のＴＩＡ１はＤＣカップリング方式で使用される。入力信号はＴＩＡ１により増幅され、その後、２つの信号に分けられる。一つの信号はＡＴＣ２に入力され、そこで受信パケットの判別しきい値が抽出される。他の信号はＤＣカップリングされて制限増幅器３に入力される。判別しきい値は、一致するパケットの振幅に従って自動的に変化され、制限増幅器３のＶｒｅｆに入力される。制限増幅器３は入力された信号の各振幅差を増幅して一定の振幅を持つ信号に復元するように機能する。
【００１１】
しかしながら、前述した従来のバーストモード光受信機ではパケット間ピリオドで、初期化するリセット信号が外部の付加的回路を使用して入力されるので、リセットタイミングの正確な制御に困難さを生じさせるといった問題がある。加えて、付加的回路の使用は受信機の回路構成を複雑にし、受信機のサイズを大きくするといった問題もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、入力信号の有無を判別して初期化するリセット信号を発生することができるバーストモード光受信機を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、振幅と位相が各パケット別に相互に異なるバーストモードデータを受信して正確、且つ迅速に復元することができるギガクラスのバーストモード光受信機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、バーストモード光受信機において、バーストモード信号を電圧信号に変換するコンバータと、コンバータの出力信号の最低値レベルを検出する最低値レベル検出部と、最低値レベルを受けてコンバータの出力信号の振幅が常に一定に維持されるように、利得を選択的に調節し、最低値レベルが検出されなかった場合にリセット信号を発生する自動利得制御部と、コンバータの出力信号のパワーレベルを検出し、その結果、信号が存在しないと判断した場合にリセット信号及び信号がないことを知らせるＬＯＳ信号を発生するパワーレベル検出部と、を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明のバーストモード光受信機では、望ましくは、コンバータはバーストモード信号を電流信号に変換する光検出部、及び光検出部から検出された電流信号を電圧信号に変換する前置増幅器を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、自動利得制御部は、自動利得制御部の動作基準レベルが低くなるとこでコンバータの出力が低くなる場合、あるいは動作基準レベルが高くなって出力信号に歪みが発生した場合に自動利得制御部が動作することを防ぐために、コンバータ出力信号が歪み始める時点で自動利得制御部の制御信号を発生して駆動されるようにすることを特徴とする。
【００１７】
そして、パワーレベル検出部は、入力信号のＤＣレベルに関わらずパワーレベルを検出するようにコンバータの出力信号をカップリングするキャパシタを備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明のバーストモード光受信機では、リセット信号またはＬＯＳ信号としてパルス信号を発生するパルス発生部をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
そして、このバーストモード光受信機のパワーレベル検出部は、コンバータの出力信号のレベルを検出して入力信号の存在有無を決定することを特徴とする。
【００２０】
そしてまた、このパワーレベル検出部は、コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値以下の場合に入力信号が存在しないことを決定することを特徴とする。
【００２１】
この発明のバーストモード光受信機の自動利得制御部は、コンバータの出力信号の電圧レベルと基準値とを比べて利得を選択的に調節することを特徴とする。
【００２２】
そしてまた、この自動利得制御部は、コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値より高い場合にコンバータの利得を自動に調節することを特徴とする。
【００２３】
また、自動利得制御部は、コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値より低い場合に入力信号を増幅することを特徴とする。
【００２４】
また、パワーレベル検出部は、検出されたパワーレベルが基準値より低い場合に入力信号が存在しないことを知らせるＬＯＳ信号を発生することを特徴とする。
【００２５】
この発明のバーストモード光受信機は、ＬＯＳ信号としてパルス信号を発生するパルス発生器をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。まず、図面における同一の構成要素には極力同一の符号を付す。また、下記の説明においては、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知技術または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２７】
図３は本発明によるバーストモード光受信機の回路構成を示す図である。バーストモード光受信機は、光検出部１１０、プリアンプ１０１，ＡＴＣ１０２及び制限増幅部１０３で構成される。
【００２８】
プリアンプ１０１は、プリアンプ１０１の利得と帯域幅を決めるＴＩＡ４と、このＴＩＡ４の出力信号の最低値レベルを検出する最低値レベル検出部５と、検出された最低値レベルの入力を受けて自動利得制御信号を発生させて、ＴＩＡ４の利得を自動調節する自動利得制御（automatic gain controller：ＡＧＣ）部６と、ＴＩＡ４の出力信号のパワーレベルを検出するパワーレベル検出部７とからなる。また、パルス発生器８、ＮＡＮＤゲート９、ＴＩＡ４の出力バッファ１００とをさらに含んでいる。
【００２９】
ＴＩＡ４は光検出部１１０から出力される電流信号を電圧信号に変換し、プリアンプ１０１の利得と帯域幅を決定する。
【００３０】
最低値レベル検出部５はＴＩＡ４からの出力信号の最低値レベルを検出する。すなわち最低値レベル検出部５はＴＩＡ４からの出力信号のレベルが高いか、あるいは低いかに係わらず常にＴＩＡ４からの最低値レベルを検出する。最低値レベルを検出した場合は、信号の歪み、パワー変動(power fluctuaion)などを最小限にし、より正確で且つ安定した信号の有無が判別できるようにする。また、適正出力電圧レベルを常に維持できるように最低値レベル検出部５が優先的に信号を判別し、正確なＡＧＣ信号及びパケット間ピリオドを正確に判別して指示する。その反面、一般に使用されている最大値レベル検出器は入力レベルの高い信号の場合には特に問題はないが、入力レベルの低い信号の場合には最大値の電圧レベルを読み出すと、実際の電圧レベルに対する情報を正確に判別しにくいので、低い信号に対する信号の有無の判別に困難さがある。
【００３１】
ＡＧＣ部６は、最低値レベル検出部５によって検出された最低値レベルに基づいて入力信号の電圧レベルを分析し、この分析した電圧レベルが基準値レベル以上であればＴＩＡ４の利得を調節し、分析した電圧レベルが基準値レベル以下であればＡＧＣ制御信号６’を発生して、入力信号を増幅するように機能する。ＡＧＣ部６が最低値レベル信号を分析して信号が存在しないと判別すると、パケットの終了を示すリセット信号を発生する。
【００３２】
光検出部１１０を通じて出力される電流信号は一般的に−３１dBmから−１６dBmの範囲内の電流変化を有する。光検出部１１０からの出力信号の電流変化がこの範囲を超えると、ＴＩＡ４からの出力信号には相当な歪みが生じるので、ＡＧＣ部６はＴＩＡ４からの出力信号の歪を補い補償するように動作をする。
【００３３】
ＡＧＣ部６は、ＴＩＡ４の出力信号が歪み始める時点で制御動作を開始する。すなわち、最低値レベル検出部５は、入力信号としての電圧レベルを検出するように作用し、−３１dBmから−１６dBmの範囲内に設定されている。しかしながら、検出された電圧レベルが−３１dBmから−１６dBmの範囲から外れたレベルでは歪みが発生するので、ＡＧＣ部６は−３１dBmから−１６dBmの範囲内では動作しない。同時に、もし、最低値レベル検出部５が検出範囲から外れると、ＡＧＣ部６は調整のためにデータをＴＩＡ４にフィードバックし、それにより不適当な電圧範囲によって引き起こされた歪みを防ぐ。これは、ＴＩＡ４からの出力信号がＡＧＣ部６の低い動作基準値レベルより低くなりすぎるか、あるいは、ＴＩＡ４からの出力信号がＡＧＣ部６の高い動作基準値レベルより高くなったりするためにＴＩＡ４の出力信号に歪みが発生し、その後にＡＧＣ部６が動作するという問題点を防ぐことができる。
【００３４】
パワーレベル検出部７はＴＩＡ４の出力信号を受けてそのパワーレベルを検出することにより、入力信号の有無及びパケット間ピリオドを判別するように機能する。例えば、ＴＩＡ４からの出力信号のパワーレベルが基準値（例えば、−３０dBm）以下の場合、パワーレベル検出部７は、信号が存在しないことを示すＬＯＳ信号を発生する。
【００３５】
パワーレベル検出部７は２つの出力信号を出力し、その信号のうちの一つの信号は前述したＬＯＳ信号を発生するためにパルス発生器８とインバータ９１を通過し、他の一つの信号は後述するリセット信号を発生するためのパルス発生器８２に印加される。
【００３６】
また、ＴＩＡ４からの出力信号は入力信号のＤＣレベルに係わらず信号のパワーレベルを検出することができるように、キャパシタによってカップリングされパワーレベル検出部７に印加される。
【００３７】
パルス発生器８はパワーレベル検出部７の出力信号に応じてパケットのスタート、パケットの終了、及びパケット間ピリオドを示すパルス信号を発生する。このパルス発生器８で発生されたパルス信号はインバータ９１を介して反転された後、ＬＯＳ信号として出力される。パルス発生器８１はＡＧＣ部６からの出力信号に応じてパルス信号を発生する。また、パルス発生器８２は、パワーレベル検出部７から他の一つの信号として出力された信号に応じてパルス信号を発生する。このパルス発生器８１、８２で発生されたパルス信号は、ＮＡＮＤゲート９により否定論理積（ＮＡＮＤ）され、さらに、インバータ９２により反転された後、リセット信号として後段のＡＴＣ１０２に出力される。つまり、パルス発生器８、８１、８２はＬＯＳ信号及びリセット信号をパルス信号として発生するためのものである。
【００３８】
バッファ１００は、プリアンプ１０１の最終出力が後端のＡＴＣ１０２及び制限増幅器１０３に入力されることを考慮してＤＣレベルを調節するためのものである。
【００３９】
図４Ａ及び図５Ａは本発明の一実施形態によるバーストモード光受信機の出力波形である。図４Ａは入力電流が１０μAである場合、図５Ａは入力電流が１００μAである場合のＴＩＡ４及びプリアンプ１０１における動作特性を示す出力波形図であって、縦軸は電圧レベル（V）を示し、横軸は時間（nsec）を示す。
【００４０】
図４Ａからわかるように、ＡＧＣ部６は入力電流（例えば、１０μA）が小さい時は、制御信号を発生しないが、ある程度の入力電流レベル（例えば、１００μA）になると制御信号を発生する（図５Ａ）。
【００４１】
図４Ｂ及び図５Ｂはそれぞれ図４Ａ及び図５Ａの拡大図であり、一つのグラフに示すために、ＴＩＡ４における出力レベルの値から１.６Ｖを引いた値で示したものである。
【００４２】
以上、本発明の具体的一実施形態に関して説明したが、本発明はこれに限るものではなく、各種の変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、当該技術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
上述したように本発明は、パケット間ピリオドで、初期化するリセット信号を発生することができる。これによって、バーストモード光受信機の適用時にリセット信号を発生するためのタイミング調節の難しさを克服し、また付加的回路を構成する必要がないので受信機部分のサイズを小型化することができる。
【００４４】
また、信号の最低値を検出することにより、低い電圧レベルの信号に対しても実際の電圧レベルに対する情報を正確に判断して入力信号の有無を知らせる。
【００４５】
さらに、パケット毎における振幅と位相の異なるバーストモードデータを受信して正確且つ迅速に復元することもできる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】受動形光ネットワークの構成を示す図。
【図２】従来技術によるバーストモード光受信機の構成を示す図。
【図３】本発明によるバーストモード光受信機の構成を示す図。
【図４】本発明によるバーストモード光受信機の出力波形図として、小さい入力電流による前置増幅部の動作特性を示す出力波形図。
【図５】本発明によるバーストモード光受信機の出力波形図として、大きい入力電流による前置増幅部の動作特性を示す出力波形図。
【符号の説明】
４ＴＩＡ
５最低値レベル検出部
６ＡＧＣ部
７パワーレベル検出部
８パルス発生器
９ＮＡＮＤゲート
８１パルス発生器
８２パルス発生器
９１インバータ
９２インバータ
１００バッファ
１０１プリアンプ
１０２ＡＴＣ
１０３制限増幅部

Claims

バーストモード光受信機において、
バーストモード信号を電圧信号に変換するコンバータと、
前記コンバータの出力信号の最低値レベルを検出する最低値レベル検出部と、
前記最低値レベルを受けて前記コンバータの出力信号の振幅が常に一定に維持されるように、利得を選択的に調節し、前記最低値レベルが検出されなかった場合にリセット信号を発生する自動利得制御部と、
前記コンバータの出力信号のパワーレベルを検出し、その結果、信号が存在しないと判断した場合にリセット信号及び信号がないことを知らせるＬＯＳ信号を発生するパワーレベル検出部と、を備えてなることを特徴とするバーストモード光受信機。
前記コンバータは、バーストモード信号を電流信号に変換する光検出部、及び前記光検出部から検出された電流信号を電圧信号に変換する前置増幅部を備える請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記自動利得制御部は、前記自動利得制御部の動作基準レベルが低くなるとこで前記コンバータの出力が低くなる場合、あるいは動作基準レベルが高くなって出力信号に歪みが発生した場合に自動利得制御部が動作することを防ぐために、前記コンバータ出力信号が歪み始める時点で自動利得制御部の制御信号を発生して駆動されるようにする請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記パワーレベル検出部は、入力信号のＤＣレベルに関わらずパワーレベルを検出するように前記コンバータの出力信号をカップリングするキャパシタを備える請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記リセット信号またはＬＯＳ信号としてパルス信号を発生するパルス発生部をさらに備える請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記パワーレベル検出部は、前記コンバータの出力信号のレベルを検出して入力信号の存在有無を決定する請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記パワーレベル検出部は、前記コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値以下の場合に入力信号が存在しないことを決定する請求項６記載のバーストモード光受信機。
前記自動利得制御部は、前記コンバータの出力信号の電圧レベルと基準値とを比べて利得を選択的に調節する請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記自動利得制御部は、前記コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値より高い場合に前記コンバータの利得を自動的に調節する請求項８記載のバーストモード光受信機。
前記自動利得制御部は、前記コンバータの出力信号の電圧レベルが基準値より低い場合に前記入力信号を増幅する請求項８記載のバーストモード光受信機。
前記パワーレベル検出部は、前記検出されたパワーレベルが基準値より低い場合に入力信号が存在しないことを知らせるＬＯＳ信号を発生する請求項１記載のバーストモード光受信機。
前記バーストモード光受信機は、前記ＬＯＳ信号としてパルス信号を発生するパルス発生器をさらに備える請求項１１記載のバーストモード光受信機。