JP3927352B2 - バースト受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時分割多重方式を採用する光通信システムに用いられるバースト受信装置に関するものであり、特に、一台の局側装置で複数の加入者装置との通信を実行可能なポンイト−マルチポイント光通信システムに用いられるバースト受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のバースト受信装置について説明する。時分割多重方式を採用し、一台の局側装置で複数の加入者装置との通信を実行するポンイト−マルチポイント光通信システムは、たとえば、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８３として国際標準化された、ＡＴＭ−ＰＯＮ（Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network）伝送方式として実現されている。この技術は、伝送コストの大幅な低減が可能な方式として期待されている。
【０００３】
また、従来のポイント−マルチポイント光通信システムに用いられるバースト受信装置としては、たとえば、電子通信学会技術報告ＩＣＤ９７−１０４（１９９７年８月）に記載された装置がある。図５は、上記文献に記載された従来のバースト受信装置の構成を示す図である。図５において、１は受光素子であり、２は前置増幅回路であり、３はリミッタであり、４はピーク検出回路であり、５はバイアス制御回路であり、６は１／２回路である。
【０００４】
以下、従来のバースト受信装置の動作について説明する。まず、受光素子１で受け取った光信号は、ここで電流に変換される。そして、前置増幅回路２では、その電流を電圧に変換する。
【０００５】
リミッタ３では、前置増幅回路２の出力電圧を所定のしきい値で識別し、ディジタルデータに再生する。なお、この識別用のしきい値は、１／２回路６が出力する、”１”と”０”の電位の中央値とする。ただし、前置増幅回路２から出力される電圧信号の”１”に対応するレベルは、ピーク検出回路４が検出し、一方、前置増幅回路２から出力される電圧信号の”０”に対応するレベルは、バイアス制御回路５の出力とほぼ一致する。
【０００６】
つぎに、タイムチャートを用いて従来のバースト受信装置の動作を時系列的に説明する。図６は、上記従来のバースト受信装置における各構成部の動作を示す図である。ここでは、最初に電力の小さいバーストを受け取り、つぎに電力の大きいバーストを受け取ることを前提とする。
【０００７】
まず、ピーク検出回路４では、バースト信号の立ち上がりの数ビットでピーク値を検出し、その値を保持する。一方、バイアス制御回路５の出力は、前置増幅回路２の出力の"０"の値と制御誤差の範囲で一致しているため、バースト受信中も待機中も一定の値となる。したがって、１／２回路６の出力は、図６（ａ）に示すように、ピーク検出回路４の出力の立ち上がりと同等の速度で"１"と"０"の中点の値に収束する。
【０００８】
このようにして、従来のバースト受信装置では、上記のように設定した最適なしきい値を用いることで、前置増幅回路２の出力電圧を識別し、図６（ｂ）に示すように、受け取った光データをディジタルデータに再生する。なお、第１のバースト信号の終了時点から、第２のバースト信号の開始時点まで、の間の”アイドル区間”では、リセットパルスが入力され、ピーク検出回路４の初期化が行われる（図６（ａ）参照）。これにより、第２のパケットの電力に依存しない受信特性が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のバースト受信装置においては、上記リセットパルスが入力された後の数ビットの間に、図６（ｂ）に示すような不正なパルスが発生する、という問題があった。具体的にいうと、たとえば、リセットパルスを用いてピーク検出回路４を初期化する場合、ピーク検出回路４の出力が、過渡応答で前置増幅回路２の出力の”０”の電位より高くなることがある。その場合、リミッタ３では、”１”を受け取ったものと誤認し、不正パルスを出力する可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リセットパルスの入力からつぎのバーストの受信開始までのアイドル区間においても、不正パルスが発生することのない理想的な動作を実現するバースト受信装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるバースト受信装置にあっては、受信光を電気信号に変換する光電変換手段（後述する受光素子１、前置増幅回路２に相当）と、前記電気信号の”１”に対応したピーク値を検出する第１の検出手段（ピーク検出回路４に相当）と、前記電気信号の”０”に対応したピーク値を検出する第２の検出手段（バイアス制御回路５に相当）と、前記各ピーク値に基づいて、前記電気信号を識別するための所定のしきい値を計算するしきい値計算手段（１／２回路６に相当）と、前記所定のしきい値と前記電気信号とを用いてディジタルデータを生成するデータ生成手段（リミッタ３に相当）と、前記第１の検出手段から出力される電圧と、予め定められた参照電圧と、を比較して、受信光のレベルを検出するレベル手段（レベル検出回路７に相当）と、前記受信光が一定レベル以下と判断された場合に、ゲートを閉じて前記ディジタルデータを遮断し、前記受信光が一定レベル以上と判断された場合に、ゲートを開いて前記ディジタルデータを通過させるデータ出力手段（ゲート回路８に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるバースト受信装置にあっては、受信光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号の”１”に対応したピーク値を検出する第１の検出手段と、前記電気信号の”０”に対応したピーク値を検出する第２の検出手段と、前記各ピーク値に基づいて、前記電気信号を識別するための所定のしきい値を計算するしきい値計算手段と、前記所定のしきい値と前記電気信号とを用いてディジタルデータを生成するデータ生成手段と、前記第１の検出手段よりも高速に、前記電気信号の”１”に対応したピーク値を検出する第３の検出手段（ピーク検出回路９に相当）と、前記第３の検出手段から出力される電圧と、予め定められた参照電圧と、を比較して、受信光のレベルを検出するレベル手段と、前記受信光が一定レベル以下と判断された場合に、ゲートを閉じて前記ディジタルデータを遮断し、前記受信光が一定レベル以上と判断された場合に、ゲートを開いて前記ディジタルデータを通過させるデータ出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるバースト受信装置にあっては、前記レベル手段に、ヒステリシス特性を持たせることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は受光素子であり、２は前置増幅回路であり、３はリミッタであり、４はピーク検出回路であり、５はバイアス制御回路であり、６は１／２回路であり、７はレベル検出回路であり、８はゲート回路である。
【００１６】
ここで、上記バースト受信装置の基本的な動作について説明する。まず、受光素子１で受け取った光信号は、ここで電流に変換される。そして、前置増幅回路２では、その電流を電圧に変換する。
【００１７】
リミッタ３では、前置増幅回路２の出力電圧を所定のしきい値で識別し、ディジタルデータに再生する。なお、この識別用のしきい値は、以下のように、最適な値に設定される。たとえば、前置増幅回路２から出力される電圧信号の”１”に対応するレベルは、ピーク検出回路４にてバーストの先頭で検出される。一方、前置増幅回路２から出力される電圧信号の”０”に対応するレベルは、リミッタ３出力の正相／逆相の中位レベル（光信号の”０”に対応）が等しくなるように制御するバイアス制御回路５の出力電圧と制御誤差の範囲で等しくなる。これにより、１／２回路６では、”１”と”０”の電位の中央値をリミッタ３のしきい値として出力する。
【００１８】
つぎに、タイムチャートを用いて本発明にかかるバースト受信装置の基本的な動作を時系列的に説明する。図２は、上記本発明にかかるバースト受信装置における各構成部の動作を示す図である。本実施の形態では、従来技術との相違点をわかりやすくするために、「最初に電力の小さいバーストを受け取り、つぎに電力の大きいバーストを受け取ること」、を前提とする。
【００１９】
まず、ピーク検出回路４では、バースト信号の立ち上がりの数ビットでピーク値を検出し、その値を保持する。一方、バイアス制御回路５の出力は、前置増幅回路２の出力の”０”の値と制御誤差の範囲で一致しているため、バースト受信中も待機中も常に一定の値となる。したがって、１／２回路６の出力は、図２（ａ）の前半に示すように、ピーク検出回路４の出力の立ち上がりと同等の速度で”１”と”０”の中点の値に収束する。
【００２０】
つぎに、バースト信号が終了すると、当該バースト信号の終了時点からつぎのバースト信号の開始時点までの間の”アイドル区間”に、リセットパルスが入力され、このとき、ピーク検出回路４の初期化が行われる。
【００２１】
その後、ピーク検出回路４では、つぎのバースト信号の立ち上がりで再度ピーク値を検出し、その値を保持する。そして、１／２回路６の出力は、図２（ａ）の後半に示すように、ピーク検出回路４の出力の立ち上がりと同等の速度で、再度”１”と”０”の中点の値に収束する。
【００２２】
しかしながら、上記のような基本的な動作に用いられる構成では、たとえば、リセットパルスを用いてピーク検出回路４を初期化する場合、ピーク検出回路４の出力が、過渡応答で前置増幅回路２の出力の”０”の電位より高くなることがある（図２（ａ）（ｂ）参照）。その場合、リミッタ３では、”１”を受け取ったものと誤認し、不正パルスを出力する可能性がある。
【００２３】
そこで、本実施の形態においては、上記基本的な動作に用いた構成に加えて、さらに、レベル検出回路７およびゲート回路８を追加する。そして、まず、ピーク検出回路４の出力をレベル検出回路７に入力し、レベル検出回路７では、受け取ったピーク検出回路４の出力電圧と、所定の参照電圧Ｖｔｈと、を比較する。このとき、参照電圧Ｖｔｈは、バースト受信装置の受信レベルの最小値に対してマージンをもつように、すなわち、過渡応答で前置増幅回路２の“０”出力より高くなった電位を確実に検出できるように、設定する。
【００２４】
ここで、上記参照電圧Ｖｔｈを、受信レベルの最小値に対してマージンをもつように設定可能である理由を説明する。一般に、ピーク検出回路４は、充電時定数を有する低域通過特性を持つ。すなわち、ピーク検出回路４に入力される前置増幅回路２の雑音が制限されるため、ピーク検出回路４の出力は、リミッタ３に入力される信号と比較して雑音が小さくなる。そのため、レベル検出回路７における信号の有無の判断は、リミッタ３における”１”、”０”の判断よりも高い精度で実施可能となる。このような理由から、本実施の形態のバースト受信装置では、参照電圧Ｖｔｈを、受光レベル範囲に対してマージンをもつように設定できる。
【００２５】
このように参照電圧Ｖｔｈを設定することで、レベル検出回路７では、所定の受光レベル範囲の場合に、すなわち、参照電圧Ｖｔｈ以下の場合に、”受信光がある”と判断する。そして、レベル検出回路７では、”受信光がある”と判断した場合に、それに対応する期間にわたって、ゲートを開くようにゲート回路８の制御を行い（図２（ｂ）（ｃ）参照）、一方、”受信光がない”と判断した場合には、それに対応する期間わたって、ゲートを閉じるようにゲート回路８の制御を行う（図２（ｂ）（ｃ）参照）。
【００２６】
このように、本実施の形態においては、レベル検出回路７が、アイドル区間、すなわち、リセットパルス入力からつぎのバーストの受信開始までの期間について、光信号を受け取っていないと判断し、ゲート回路８の出力を閉じることで、従来発生していた不正パルスを除去する。これにより、不正パルスを発生しない理想的な動作を実現することが可能となる。
【００２７】
実施の形態２．
図３は、本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。図３において、９は、ピーク検出回路４とは検出速度の異なるピーク検出回路である。なお、前述した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。以降、本実施の形態においては、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００２８】
前述の実施の形態１においては、ピーク検出回路４の出力を受信信号レベルの検出に用いている。しかしながら、通常のピーク検出回路４は、広い範囲の受信レベルに対して線形な特性が要求されているため、その高速化には限界があり、結果として、ゲート回路８の制御が遅くなる可能性がある。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、ピーク検出回路４よりも高速に”１”のレベル検出を行う独立したピーク検出回路９を備える。このピーク検出回路９のピーク検波特性としては、たとえば、入力信号振幅のすべての範囲で線形である必要はなく、振幅の小さい領域で精度を高くする必要がある。
【００３０】
このようにピーク検出回路９を用いた場合、バースト受信装置では、まず、ピーク検出回路９の出力をレベル検出回路７に入力し、レベル検出回路７では、受け取ったピーク検出回路９の出力電圧と、所定の参照電圧Ｖｔｈと、を比較する。このとき、参照電圧Ｖｔｈは、前述同様、バースト受信装置の受信レベルの最小値に対してマージンをもつように、すなわち、過渡応答で前置増幅回路２の”０”出力より高くなった電位を確実に検出できるように、設定する。
【００３１】
そして、レベル検出回路７では、参照電圧Ｖｔｈを基準に受信光の有無を判断し、”受信光がある”と判断した場合に、それに対応する期間にわたって、ゲートを開くようにゲート回路８の制御を行い、一方、”受信光がない”と判断した場合には、それに対応する期間わたって、ゲートを閉じるようにゲート回路８の制御を行う。
【００３２】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ピーク検出回路４よりも高速に”１”のレベル検出を行う、独立したピーク検出回路９を備えることで、実施の形態１と比較してゲート回路８の制御速度を向上させることが可能となる。
【００３３】
実施の形態３．
図４は、本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態３の構成を示す図である。図４において、１０〜１３は抵抗である。なお、前述した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。以降、本実施の形態においては、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３４】
本実施の形態では、バースト受信中にゲート制御が切り替わることによりバーストエラーが発生することを防止するために、抵抗１０〜１３をレベル検出回路７の所定位置に配置した。ここでは、抵抗１０〜１３を正帰還がかかるように配置することで、ヒステリシス効果を得る。
【００３５】
すなわち、本実施の形態では、一旦”受信光がある”と判断されたバーストの受信期間においては、ヒステリシス効果により、ゲート回路８の動作状態（開）をある程度固定する。これにより、途中でゲート制御が切り替わり、ゲート回路８によるデータ出力が遮断されることを防止する。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、レベル検出回路７にヒステリシス効果を持たせることで、バースト受信期間における、ゲート回路８の動作モードの誤った切り替えを抑圧することができる。なお、本実施の形態においては、実施の形態１のレベル検出回路７にヒステリシス効果を持たせることとしたが、これに限らず、たとえば、実施の形態２のレベル検出回路７にヒステリシス効果を持たせた場合においても、同様の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、レベル検出手段が、たとえば、アイドル区間、すなわち、リセットパルス入力からつぎのバーストの受信開始までの期間について、光信号を受け取っていないと判断し、さらに、データ出力手段の出力を遮断するように制御することで、従来この区間に発生していた不正パルスを除去する。これにより、不正パルスが発生することのない理想的な動作を実現することが可能なバースト受信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００３８】
つぎの発明によれば、さらに、第１のピーク検出手段よりも高速に、”１”のレベル検出を行う、独立した第３のピーク検出手段を備えることで、データ出力手段の出力制御をより高速化させることが可能なバースト受信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００３９】
つぎの発明によれば、さらに、レベル検出手段にヒステリシス効果を持たせることで、バースト受信期間における、データ出力手段の誤った切り替えを抑圧することが可能なバースト受信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 本発明にかかるバースト受信装置における各構成部の動作を示す図である。
【図３】 本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図４】 本発明にかかるバースト受信装置の実施の形態３の構成を示す図である。
【図５】 従来のバースト受信装置の構成を示す図である。
【図６】 従来のバースト受信装置における各構成部の動作を示す図である。
【符号の説明】
１ 受光素子、２ 前置増幅回路、３ リミッタ、４，９ ピーク検出回路、５ バイアス制御回路、６ １／２回路、７ レベル検出回路、８ ゲート回路、１０，１１，１２，１３ 抵抗。

Claims (3)

1. 受信光を電気信号に変換する光電変換手段と、
   前記電気信号の“１”に対応したピーク値を検出してそのときの電圧値を保持し、さらに、光バースト信号の終了時点から次の光バースト信号の開始時点までの間のアイドル区間に入力されるリセット信号により初期化する機能を有する第１の検出手段と、
   前記電気信号の“０”に対応したピーク値を検出してそのときの電圧値を保持する第２の検出手段と、
   前記各ピーク値に基づいて、前記電気信号を識別するための所定のしきい値を計算するしきい値計算手段と、
   前記所定のしきい値と前記電気信号とを用いてディジタルデータを生成するデータ生成手段と、
   前記第１の検出手段から出力される電圧と、前記初期化における前記第１の検出手段の過渡応答により前記データ生成手段が前記アイドル区間に生成する誤ったディジタルデータを除去できるように設定した参照電圧と、を比較して、受信光の有無を判断する判断手段と、
   前記参照電圧を基準に前記受信光が無い（アイドル区間）と判断された場合に、ゲートを閉じて前記ディジタルデータを遮断し、前記参照電圧を基準に前記受信光が有ると判断された場合に、ゲートを開いて前記ディジタルデータを通過させるデータ出力手段と、
   を備えることを特徴とするバースト受信装置。
2. 受信光を電気信号に変換する光電変換手段と、
   前記電気信号の“１”に対応したピーク値を検出してそのときの電圧値を保持し、さらに、光バースト信号の終了時点から次の光バースト信号の開始時点までの間のアイドル区間に入力されるリセット信号により初期化する機能を有する第１の検出手段と、
   前記電気信号の“０”に対応したピーク値を検出してそのときの電圧値を保持する第２の検出手段と、
   前記各ピーク値に基づいて、前記電気信号を識別するための所定のしきい値を計算するしきい値計算手段と、
   前記所定のしきい値と前記電気信号とを用いてディジタルデータを生成するデータ生成手段と、
   前記第１の検出手段よりも高速に、前記電気信号の“１”に対応したピーク値を検出し、そのときの電圧値を保持し、さらに、受信信号の無いアイドル区間に入力されるリセット信号により初期化する機能を有する第３の検出手段と、
   前記第３の検出手段から出力される電圧と、前記初期化における前記第１の検出手段の過渡応答により前記データ生成手段が前記アイドル区間に生成する誤ったディジタルデータを除去できるように設定した参照電圧と、を比較して、受信光の有無を判断する判断手段と、
   前記参照電圧を基準に前記受信光が無い（アイドル区間）と判断された場合に、ゲートを閉じて前記ディジタルデータを遮断し、前記参照電圧を基準に前記受信光が有ると判断された場合に、ゲートを開いて前記ディジタルデータを通過させるデータ出力手段と、
   を備えることを特徴とするバースト受信装置。
3. 前記判断手段に、ヒステリシス特性を持たせることを特徴とする請求項１または２に記載のバースト装置。

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