JP4173688B2 - 光モジュールおよび光通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関し、特にバースト信号が入力される光モジュールにおいて、フィードフォワード方式により波形歪みを補正する光モジュール、およびそれを用いた光通信システムに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、光モジュールに関しては、以下のような技術が考えられる。
【０００３】
たとえば、光モジュールを用いた光通信システムの一例として、一般的にＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる光加入者系システムがある。このシステムは、局から延びる光ファイバを、途中にスターカプラを設けて分岐し、各加入者宅と接続している。
【０００４】
このようなシステムでは、各加入者宅から伝送される上りの信号はスターカプラを用いて時分割多重されるために、信号と信号との間に信号なし区間があるバースト信号となる。このバースト信号は、局と各加入者宅との距離の違いにより、局で受信される信号レベルは各加入者宅から伝送される信号毎に異なる。そのために、局の光モジュールには、信号レベルの違いに起因するデューティ劣化を抑える技術が採用されている。
【０００５】
このようなデューティ劣化を抑えるための技術としては、たとえば特開平１０−１２６３４９号公報に記載される技術などが挙げられる。この公報には、フォトダイオード、プリアンプ、しきい値電圧調整回路を含むＡＴＣ（Ａｕｔｏ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路、このＡＴＣ回路の出力に接続されたデューティ監視回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路、比較器）などから構成され、デューティ監視回路による結果をＡＴＣ回路内のしきい値電圧調整回路にフィードバックすることにより、デューティの劣化を抑制する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような光モジュールについて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００７】
たとえば、前記特開平１０−１２６３４９号公報に記載の技術は、ＡＴＣ回路の出力に接続されたデューティ監視回路による監視結果をＡＴＣ回路内のしきい値電圧調整回路にフィードバックする方式であり、本発明の特徴の１つであるフィードフォワード方式とは異なるものである。
【０００８】
また、光モジュールにおいては、プリアンプにトランスインピーダンス型アンプが一般的に使用される。このトランスインピーダンス型アンプは、局と各加入者宅との距離の違いが要因となり、特に加入者宅との距離が短い場合には入力信号のレベルが大きくなる。このように、入力信号が大きい場合には出力信号に歪みが発生するという課題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明者は、プリアンプへの入力信号が大きい場合であっても、出力信号に歪みが発生しないようにするために、プリアンプの後段にデューティ調整回路を設け、フィードバック方式ではなく、フィードフォワード方式を採用してプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することを考え付いた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、バースト信号が入力される光モジュールにおいて、フィードフォワード方式により波形歪みを補正することができる光モジュール、およびそれを用いた光通信システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、本発明による光モジュールは、バースト信号の光信号を電流信号に変換する受光素子と、この受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプと、このプリアンプの後段に接続され、プリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路とを有するものである。これにより、バースト信号が入力される光モジュールにおいて、補正回路によりフィードフォワード方式でプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することができるようになる。
【００１４】
具体的に、この光モジュールにおいて、補正回路は、プリアンプの出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出するレベル検出回路と、このレベル検出回路による信号振幅レベルの検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整するデューティ調整回路とを有することで、プリアンプの出力信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整することができるようになる。
【００１５】
特に、光モジュールの外部に、この光モジュールに接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して接続された複数の送信装置とを有し、複数の送信装置のそれぞれと光モジュールとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、この光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができるようになる。たとえば、大きな振幅レベルの信号入力時に波形歪みが発生するが、この場合にも振幅レベルが小さい場合と同様に波形歪みのない信号波形を得ることができるようになる。
【００１６】
また、本発明による光通信システムは、光モジュールを含み、光信号を送受信するＯＬＴと、このＯＬＴに光ファイバを通じて接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して光ファイバを通じて接続され、光信号を送受信する複数のＯＮＵとを有する構成において、ＯＬＴ内の光モジュールが前記のような、受光素子、プリアンプ、補正回路を有するものである。これにより、ＯＬＴ内の光モジュールにおいて、前記光モジュールと同様に、フィードフォワード方式で波形歪みを補正することができ、特に複数のＯＮＵのそれぞれとＯＬＴとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
図１により、本発明の一実施の形態の光受信器の構成の一例を説明する。併せて、図２により、歪みあり／なしの波形の一例を説明する。図１は本実施の形態の光受信器の構成図、図２は歪みあり／なしの波形の説明図をそれぞれ示す。
【００１９】
本実施の形態の光受信器は、たとえば光モジュールに適用され、図１に一例を示すように、受光素子１、プリアンプ２、識別器３、レベル検出回路４、デューティ調整回路５などから構成される。特に、識別器３、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５はＡＴＣ回路６に含まれる。
【００２０】
受光素子１は、バースト信号の光信号を電流信号に変換する素子であり、たとえばフォトダイオードからなり、カソード側が電源電圧ＶＣＣに、アノード側がプリアンプ２にそれぞれ接続されている。この受光素子１では、光信号を受光し、この光信号が電流信号（電気信号）に変換されてプリアンプ２に出力される。
【００２１】
プリアンプ２は、受光素子１により変換された電流信号を電圧信号に変換するアンプであり、たとえばトランスインピーダンス型アンプからなり、入力側が受光素子１のアノード側に、出力側がＡＴＣ回路６内の識別器３およびレベル検出回路４にそれぞれ接続されている。このプリアンプ２では、受光素子１により変換された電流信号を入力とし、この電流信号が電圧信号に変換されて識別器３およびレベル検出回路４に出力される。
【００２２】
識別器３は、プリアンプ２からの電圧信号をデジタル信号に変換する回路であり、入力側がプリアンプ２に、出力側がデューティ調整回路５にそれぞれ接続されている。この識別器３では、プリアンプ２からの電圧信号を入力とし、この電圧信号がしきい値電圧で区分けされ、Ｈｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルのデジタル信号に変換されてデューティ調整回路５に出力される。
【００２３】
レベル検出回路４は、プリアンプ２の出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出する回路であり、入力側がプリアンプ２に、出力側がデューティ調整回路５にそれぞれ接続されている。このレベル検出回路４では、プリアンプ２から出力された電圧信号を入力とし、この電圧信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果がデューティ調整回路５に出力される。
【００２４】
デューティ調整回路５は、レベル検出回路４による信号振幅レベルの検出結果に基づいてプリアンプ２から出力された出力信号のデューティ比を調整する回路であり、入力側が識別器３に、補正用入力側がレベル検出回路４に、出力側がＡＴＣ回路６の外部にそれぞれ接続されている。このデューティ調整回路５では、識別器３から出力されたデジタル信号、レベル検出回路４から出力された検出結果を入力とし、デジタル信号を検出結果に基づいてデューティ比を調整し、この調整により補正された波形歪みのない信号がＡＴＣ回路６の外部に出力される。
【００２５】
このような光受信器の構成において、特に、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５は、プリアンプ２の後段に接続され、このプリアンプ２により変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路として動作するような構成となっている。
【００２６】
この光受信器の動作は、光信号を、受光素子１で電流信号に、プリアンプ２で電圧信号にそれぞれ変換し、さらに後段の識別器３でＨｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルに区分けされたデジタル信号とする。そして、このデジタル信号をデューティ調整回路５に出力する。
【００２７】
一方、レベル検出回路４は、プリアンプ２の出力を入力信号として、この入力信号の信号振幅レベルをモニタしてデューティ調整回路５に出力する。このデューティ調整回路５では、レベル検出回路４の信号振幅レベルのモニタ結果によって波形歪みを補正する量を決定し、識別器３でＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルに区分けされたデジタル信号のパルスのデューティ比を調整する。
【００２８】
これにより、プリアンプ２がトランスインピーダンス型アンプで構成されている場合、このプリアンプ２の出力信号は振幅レベルの大きな信号の入力時に歪みが生じるが、レベル検出回路４の信号振幅のモニタ結果によって、デューティ調整回路５で波形歪みを補正することで、フィードフォワード方式により波形歪みのない出力信号を得ることができる。
【００２９】
このように、信号振幅が大きくなると出力の歪みが大きくなる理由は、以下のように考えることができる。たとえば、光信号の入力が大きくなると、受光素子１で変換される電流も増え、トランスインピーダンスが大きい状態であると、信号振幅が大きくなりすぎて波形にリミットがかかってしまうので、歪みが発生すると考えられる。
【００３０】
たとえば、図２に一例を示すように、Ｌｏｗレベル側を基準にして、Ｈｉｇｈレベル側に振幅が大きくなる場合、振幅にリミットがかかると、Ｈｉｇｈレベル側の区間が伸びたように歪みが発生する。よって、前記のように信号振幅をモニタすることにより、プリアンプ２の出力での歪みの大きさを把握し、その歪みの大きさに合わせた量をデューティ調整回路５で補正することにより、波形歪みのない出力信号が得られる。
【００３１】
具体的には、たとえばＨｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルが５０％ずつの信号が入力されたとして、トランスインピーダンスが大きいために、プリアンプ２の出力の大信号時の信号振幅が不足する場合を考える。この場合、Ｈｉｇｈレベル区間が長くなり、Ｌｏｗレベル区間が短くなるように歪んだとすると、デューティ調整回路５で、Ｈｉｇｈレベル区間が短くなるように補正をかける。つまり、デューティ調整回路５を用いて、トランスインピーダンス型アンプで発生する歪みと逆方向に補正をかけることで歪みを打ち消すことができる。
【００３２】
次に、図３〜図５により、本実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路の構成および動作、しきい値生成回路の構成の一例を説明する。図３はデューティ調整回路の構成図、図４はデューティ調整回路の各部動作の波形図、図５はしきい値生成回路の回路図をそれぞれ示す。
【００３３】
デューティ調整回路５は、たとえば図３に一例を示すように、レベル検出回路４からの出力を入力信号とするしきい値生成回路１１、識別器３からの出力を入力信号とするＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１２、しきい値生成回路１１およびＬＰＦ１２からの出力を入力信号とするコンパレータ１３などから構成され、コンパレータ１３の出力は光受信器の出力信号となる。
【００３４】
このように構成されるデューティ調整回路５では、たとえば図４に一例を示すように、識別器３の出力信号（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ矩形波）１４ｂをＬＰＦ１２を通すことによって立ち上がり、立ち下がりを鈍らせた波形の信号１４ｃとする。そして、次段のコンパレータ１３において、この鈍らせた信号１４ｃに対するしきい値のリファレンス・レベル１４ｃの設定値をしきい値生成回路１１において変えることにより、出力信号１４ｅのデューティ比を調整することができる。
【００３５】
すなわち、識別器３から出力される信号１４ｂの波形はＨｉｇｈレベルの区間がＬｏｗレベルの区間に比べて長くなっているが、ＬＰＦ１２、コンパレータ１３を通した出力信号１４ｅの波形は、Ｈｉｇｈレベルの区間とＬｏｗレベルの区間とが同じ長さ（デューティ比＝５０％）になっている。なお、この際のコンパレータ１３へのリファレンス・レベル１４ｃは、レベル検出回路４の出力１４ａをもとにしきい値生成回路１１で作られる。
【００３６】
しきい値生成回路１１は、詳細には、たとえば図５に一例を示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２、電流源Ｉ１，Ｉ２、補正用基準電圧回路２１などから構成される。
【００３７】
抵抗Ｒ１は、一端が電源電位ＶＣＣに接続され、他端が電流源Ｉ１を通じて接地電位に接続されている。抵抗Ｒ２は、一端が電源電位ＶＣＣに接続され、他端がＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２のコレクタに接続され、さらにエミッタが共通の電流源Ｉ２を通じて接地電位に接続されている。抵抗Ｒ１の他端にはＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のコレクタが接続され、さらにエミッタが共通の電流源Ｉ２を通じて接地電位に接続されている。また、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のベースには補正用基準電圧回路２１の出力信号２２ａが入力され、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２のベースには外部のレベル検出回路４からの出力信号１４ａが入力されてそれぞれ制御される。なお、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃは抵抗Ｒ１の他端から取り出される。
【００３８】
このように構成されるしきい値生成回路１１では、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが補正用基準電圧回路２１からの出力信号２２ａと比べて十分に低い電圧の場合（信号振幅小）、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１がＯＮ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２がＯＦＦとなり、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧はＶＣＣ−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）になる。
【００３９】
なお、このＶＣＣ−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）の式において、ＶＣＣは電源電位ＶＣＣの電圧値、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｉ１は電流源Ｉ１の電流値、Ｉ２は電流源Ｉ２の電流値をそれぞれ示すものである。
【００４０】
逆に、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが補正用基準電圧回路２１からの出力信号２２ａと比べて十分に高い電圧の場合（信号振幅大）、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１がＯＦＦ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２がＯＮとなり、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧はＶＣＣ−Ｒ１×Ｉ１になる。
【００４１】
また、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが、上記２つの状態の間の電圧の場合、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流比から決まる電圧を出力する。
【００４２】
従って、プリアンプ２で発生する歪みが、信号レベルが大きくなるにつれて増大するような場合、前記のようなしきい値生成回路１１であれば、信号レベルに応じてしきい値を調整することができるため、十分な補正効果を得ることができる。以上のことから、レベル検出回路４とデューティ調整回路５を備えることによって、プリアンプ２で発生した波形歪みを補正することができる。
【００４３】
次に、図６により、本実施の形態において、別の光受信器の構成の一例を説明する。図６は別の光受信器の構成図を示す。
【００４４】
図６に一例を示す光受信器は、前記図１の光受信器と以下の点で異なる。すなわち、図１ではレベル検出回路４を識別器３の外部に配置しているが、図６のようにレベル検出回路４は識別器３の内部に配置しても良い。また、レベル検出回路４は、識別器３の内部において、既に別機能として使用している回路との兼用であっても良い。
【００４５】
このように構成される光受信器においても、プリアンプ２の出力点における信号振幅レベルを検出することがレベル検出回路４の目的であり、従って図１の構成と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
次に、図７，図８により、本実施の形態の光受信器を用いたバースト光通信システムの構成の一例を説明する。図７はバースト光通信システムの構成図、図８は映像配信を付加したバースト光通信システムの構成図をそれぞれ示す。
【００４７】
バースト光通信システムは、たとえば図７に一例を示すように、局内に配置されているＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）３１、このＯＬＴ３１に光ファイバ３２を通じて接続されたスターカプラ３３、このスターカプラ３３から分岐して光ファイバ３２を通じて接続され、複数の加入者宅に設置されているＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）３４などから構成される。ここでは、ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃを有する３箇所の加入者宅を考えた場合であり、各加入者宅はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）３５ａ〜３５ｃを所有している。
【００４８】
このように構成されるバースト光通信システムにおいて、信号は、上り（ＯＬＴへの方向）、下り（ＯＮＵへの方向）で異なる波長を使用する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術を適用している。このため、ＯＬＴ３１内にはＷＤＭ３６を備え、また各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃにも、ＷＤＭ３７ａ〜３７ｃを備えて、上り信号と下り信号とを分けている。
【００４９】
ＯＬＴ３１から送信された光信号は、光ファイバ３２、スターカプラ３３を介して、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃによって受信される。逆に、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃから送信された光信号は、光ファイバ３２、スターカプラ３３を介して、ＯＬＴ３１によって受信される。これにより、ＯＬＴ３１と各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃとの間で双方向通信が実現される。
【００５０】
映像配信を付加したバースト光通信システムは、たとえば図８に一例を示すように、前記図７に示す上り／下りの信号に加え、映像配信用の波長（下りのみ）が増えるため、局内への前段にＷＤＭ４１、各加入者宅への前段にＷＤＭ４２ａ〜４２ｃがそれぞれ追加され、さらに映像配信用のＶ−ＯＬＴ（Ｖｉｄｅｏ−ＯＬＴ）４３、映像受信用のＶ−ＯＮＵ（Ｖｉｄｅｏ−ＯＮＵ）４４ａ〜４４ｃ、ＳＴＢ（Ｓｅｔ Ｔｏｐ Ｂｏｘ）４５ａ〜４５ｃ、ＴＶ（ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）４６ａ〜４６ｃなども追加されて構成される。
【００５１】
このような映像配信システムがある場合、光ファイバ３２による光伝送経路上にＷＤＭ４１，４２ａ〜４２ｃが追加となっているため、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃから送出された光信号の減衰量が大きくなり、ＯＬＴ３１の内部の光受信器には、より高感度な特性が要求される。このＯＬＴ３１の内部については、以下において説明する。
【００５２】
次に、図９により、本実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴの構成の一例を説明する。図９はＯＬＴの構成図を示す。
【００５３】
ＯＬＴ３１は、たとえば図９に一例を示すように、光モジュール５１と、ＳｅｒＤｅｓ（Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ／Ｄｅｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）＆ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）＆ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５２とに大別され、光モジュール５１の内部には前述した本発明の特徴となる光受信器が設けられている。
【００５４】
光モジュール５１は、受光素子１、プリアンプ２、識別器３、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５からなる光受信器と、ＬＤ５３およびＬＤドライバ５４からなる光送信器と、光信号の波長分割多重を行うＷＤＭ３６などから構成される。光受信器は前述の通りである。光送信器のＬＤ５３は、レーザダイオードであり、ＬＤドライバ５４によって駆動される。
【００５５】
ＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ５２において、ＳｅｒＤｅｓはシリアル／パラレル変換、ＣＰＵは動作制御、ＭＡＣは上位装置とのインターフェイスをそれぞれ担当する機能ブロックである。
【００５６】
次に、図１０〜図１３により、本実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴにおける光信号の再生の一例を説明する。図１０はＯＬＴに入力される光信号の波形図、図１１は大レベルに対応したバースト信号の波形図、図１２は中レベルに対応したバースト信号の波形図、図１３は小レベルに対応したバースト信号の波形図をそれぞれ示す。
【００５７】
バースト光通信システムにおいては、局内に設置されるＯＬＴ３１と、各加入者宅に設置される各ＯＮＵ３４との距離は様々で、ＯＬＴ３１で受信する上りの信号レベルが大きく異なる場合でも、精度良く信号を再生する必要がある。
【００５８】
たとえば、ＯＬＴ３１で受信する上りの信号は、図１０に一例を示すように、バースト毎に、ガードタイムと呼ばれる信号なし区間で区切られたバースト信号が、大、中、小の様々なレベルでＯＬＴ３１に入力される。そして、ＯＬＴ３１の内部の光モジュール５１で再生される。この大、中、小の各レベルに対応した波形の様子は図１１〜図１３のようになる。
【００５９】
図１１は、大レベルに対応した波形の一例を示し、この場合だけ、プリアンプ２の振幅上限リミット値を越える信号を想定しており、プリアンプ２の出力波形に歪みが見られる。よって、識別器３の出力では、そのまま歪みを持って再生され、その後段でデューティ調整回路５が働き、内部のＬＰＦ１２により立ち上がり／立ち下がりを鈍らせた波形１４ｄを生成し、さらにしきい値生成回路１１のしきい値に基づいて判別され、そしてデューティ調整回路５の出力信号では歪みが補正された波形が得られている。
【００６０】
すなわち、プリアンプ２の出力波形に歪みが発生することにより、識別器３の出力波形はＨｉｇｈレベル区間がＬｏｗレベル区間より長くなるが、デューティ調整回路５の働きによって、このデューティ調整回路５の出力波形はＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなり、この結果、波形歪みが補正されている。
【００６１】
図１２は中レベル、図１３は小レベルにそれぞれ対応した波形の一例を示し、これらの場合は、プリアンプ２では歪みを発生していないことを想定しており、よってデューティ調整回路５では歪み補正をかけていない。
【００６２】
すなわち、プリアンプ２の出力波形に歪みが発生していないので、識別器３の出力波形はＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなり、よってデューティ調整回路５の出力波形もＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなっている。
【００６３】
次に、図１４〜図１６により、バースト基本セル内の信号の一例を説明する。図１４はバースト基本セル内の信号の波形図、図１５は同期用信号の波形図、図１６はデータ信号リタイミングの説明図をそれぞれ示す。
【００６４】
バースト基本セルは、たとえば図１４に一例を示すように、各バースト基本セル毎の信号の区分は信号なし区間であるガードタイムで分けられている。各バースト基本セル内のガードタイムの直後には、同期タイミング抽出用のＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの連続信号（＝同期用信号）があり、その後に、データ信号が存在している。
【００６５】
各バースト基本セル毎にＯＬＴ３１で、この同期用信号を利用して同期タイミング抽出（リタイミング抽出）を行い、その後のデータ信号を打ち抜くタイミングを決定し、正確にデータ信号をＯＬＴ３１のタイミングに同期させている。これらの機能は、光モジュール５１の後段回路であるＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ５２で実現されている。
【００６６】
同期用信号は、たとえば図１５に一例を示すように、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの連続信号であり、ここでは便宜上、最初のＨｉｇｈレベルを▲１▼、次のＬｏｗレベルを▲２▼、その次のＨｉｇｈレベルを▲３▼、・・・となるように、波形に番号を付けて説明する。
【００６７】
この同期用信号のビット数は、本来のデータと無関係の領域であることから、効率良くデータ通信を行う上では少ない方が望ましい。よって、同期用信号の再生は、光モジュール５１の出力において、各バースト信号毎に最短時間で行うことが求められる。
【００６８】
たとえば、最短では、▲１▼から歪みなしで出力することが理想であるが、▲１▼は識別器３のしきい値レベルを割り出すために使用されるため、識別器３の出力波形は▲３▼以降でなければ正確ではない。よって、本発明のように、フィードフォワード方式で歪みを補正する機能を搭載することによって、▲３▼以降において、波形歪みを補正し、安定した出力を得ることが可能となる。
【００６９】
また、データ信号リタイミングの様子は、たとえば図１６に一例を示すように行われる。すなわち、データ信号は、データ打ち抜き箇所（リタイミング）に従って、データ信号打ち抜き後の信号は図１６のようになる。
【００７０】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７１】
たとえば、本発明は、特に広いダイナミックレンジを必要とするバースト光通信システムに用いる光受信器に好適であるが、さらに前段回路で発生する信号の歪みを後段回路で補正する回路全般に広く応用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７３】
（１）バースト信号が入力される光モジュールにおいて、受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプの後段に、このプリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路を有することで、フィードフォワード方式でプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することができる。
【００７４】
（２）補正回路として、プリアンプの出力信号のレベル検出回路と、このレベル検出回路による検出結果に基づいたプリアンプの出力信号のデューティ調整回路とを有することで、プリアンプの出力信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整することができる。
【００７５】
（３）光モジュールの外部に、この光モジュールに接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して接続された複数の送信装置とを有し、複数の送信装置のそれぞれと光モジュールとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、この光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができる。
【００７６】
（４）光モジュールを含むＯＬＴと、このＯＬＴに光ファイバを通じて接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して光ファイバを通じて接続された複数のＯＮＵとを有する光通信システムにおいても、前記（１）〜（３）と同様に、フィードフォワード方式で波形歪みを補正することができ、特に光信号のレベルの大／小にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の光受信器を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態の光受信器において、歪みあり／なしの波形を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路の各部動作を示す波形図である。
【図５】本発明の一実施の形態の光受信器において、しきい値生成回路を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施の形態の光受信器において、別の光受信器を示す構成図である。
【図７】本発明の一実施の形態の光受信器を用いたバースト光通信システムを示す構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態において、映像配信を付加したバースト光通信システムを示す構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴを示す構成図である。
【図１０】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴに入力される光信号を示す波形図である。
【図１１】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、大レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１２】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、中レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１３】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、小レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１４】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、バースト基本セル内の信号を示す波形図である。
【図１５】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、同期用信号を示す波形図である。
【図１６】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、データ信号リタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 受光素子
２ プリアンプ
３ 識別器
４ レベル検出回路
５ デューティ調整回路
６ ＡＴＣ回路
１１ しきい値生成回路
１２ ＬＰＦ
１３ コンパレータ
２１ 補正用基準電圧回路
３１ ＯＬＴ
３２ 光ファイバ
３３ スターカプラ
３４ａ〜３４ｃ ＯＮＵ
３５ａ〜３５ｃ ＰＣ
３６，３７ａ〜３７ｃ ＷＤＭ
４１，４２ａ〜４２ｃ ＷＤＭ
４３ Ｖ−ＯＬＴ
４４ａ〜４４ｃ Ｖ−ＯＮＵ
４５ａ〜４５ｃ ＳＴＢ
４６ａ〜４６ｃ ＴＶ
５１ 光モジュール
５２ ＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ
５３ ＬＤ
５４ ＬＤドライバ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｑ１，Ｑ２ ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ
Ｉ１，Ｉ２ 電流源
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関し、特にバースト信号が入力される光モジュールにおいて、フィードフォワード方式により波形歪みを補正する光モジュール、およびそれを用いた光通信システムに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、光モジュールに関しては、以下のような技術が考えられる。
【０００３】
たとえば、光モジュールを用いた光通信システムの一例として、一般的にＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる光加入者系システムがある。このシステムは、局から延びる光ファイバを、途中にスターカプラを設けて分岐し、各加入者宅と接続している。
【０００４】
このようなシステムでは、各加入者宅から伝送される上りの信号はスターカプラを用いて時分割多重されるために、信号と信号との間に信号なし区間があるバースト信号となる。このバースト信号は、局と各加入者宅との距離の違いにより、局で受信される信号レベルは各加入者宅から伝送される信号毎に異なる。そのために、局の光モジュールには、信号レベルの違いに起因するデューティ劣化を抑える技術が採用されている。
【０００５】
このようなデューティ劣化を抑えるための技術としては、たとえば特開平１０−１２６３４９号公報に記載される技術などが挙げられる。この公報には、フォトダイオード、プリアンプ、しきい値電圧調整回路を含むＡＴＣ（Ａｕｔｏ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路、このＡＴＣ回路の出力に接続されたデューティ監視回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路、比較器）などから構成され、デューティ監視回路による結果をＡＴＣ回路内のしきい値電圧調整回路にフィードバックすることにより、デューティの劣化を抑制する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような光モジュールについて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００７】
たとえば、前記特開平１０−１２６３４９号公報に記載の技術は、ＡＴＣ回路の出力に接続されたデューティ監視回路による監視結果をＡＴＣ回路内のしきい値電圧調整回路にフィードバックする方式であり、本発明の特徴の１つであるフィードフォワード方式とは異なるものである。
【０００８】
また、光モジュールにおいては、プリアンプにトランスインピーダンス型アンプが一般的に使用される。このトランスインピーダンス型アンプは、局と各加入者宅との距離の違いが要因となり、特に加入者宅との距離が短い場合には入力信号のレベルが大きくなる。このように、入力信号が大きい場合には出力信号に歪みが発生するという課題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明者は、プリアンプへの入力信号が大きい場合であっても、出力信号に歪みが発生しないようにするために、プリアンプの後段にデューティ調整回路を設け、フィードバック方式ではなく、フィードフォワード方式を採用してプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することを考え付いた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、バースト信号が入力される光モジュールにおいて、フィードフォワード方式により波形歪みを補正することができる光モジュール、およびそれを用いた光通信システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、本発明による光モジュールは、バースト信号の光信号を電流信号に変換する受光素子と、この受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプと、このプリアンプの後段に接続され、プリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路とを有するものである。これにより、バースト信号が入力される光モジュールにおいて、補正回路によりフィードフォワード方式でプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することができるようになる。
【００１４】
具体的に、この光モジュールにおいて、補正回路は、プリアンプの出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出するレベル検出回路と、このレベル検出回路による信号振幅レベルの検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整するデューティ調整回路とを有することで、プリアンプの出力信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整することができるようになる。
【００１５】
特に、光モジュールの外部に、この光モジュールに接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して接続された複数の送信装置とを有し、複数の送信装置のそれぞれと光モジュールとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、この光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができるようになる。たとえば、大きな振幅レベルの信号入力時に波形歪みが発生するが、この場合にも振幅レベルが小さい場合と同様に波形歪みのない信号波形を得ることができるようになる。
【００１６】
また、本発明による光通信システムは、光モジュールを含み、光信号を送受信するＯＬＴと、このＯＬＴに光ファイバを通じて接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して光ファイバを通じて接続され、光信号を送受信する複数のＯＮＵとを有する構成において、ＯＬＴ内の光モジュールが前記のような、受光素子、プリアンプ、補正回路を有するものである。これにより、ＯＬＴ内の光モジュールにおいて、前記光モジュールと同様に、フィードフォワード方式で波形歪みを補正することができ、特に複数のＯＮＵのそれぞれとＯＬＴとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
図１により、本発明の一実施の形態の光受信器の構成の一例を説明する。併せて、図２により、歪みあり／なしの波形の一例を説明する。図１は本実施の形態の光受信器の構成図、図２は歪みあり／なしの波形の説明図をそれぞれ示す。
【００１９】
本実施の形態の光受信器は、たとえば光モジュールに適用され、図１に一例を示すように、受光素子１、プリアンプ２、識別器３、レベル検出回路４、デューティ調整回路５などから構成される。特に、識別器３、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５はＡＴＣ回路６に含まれる。
【００２０】
受光素子１は、バースト信号の光信号を電流信号に変換する素子であり、たとえばフォトダイオードからなり、カソード側が電源電圧ＶＣＣに、アノード側がプリアンプ２にそれぞれ接続されている。この受光素子１では、光信号を受光し、この光信号が電流信号（電気信号）に変換されてプリアンプ２に出力される。
【００２１】
プリアンプ２は、受光素子１により変換された電流信号を電圧信号に変換するアンプであり、たとえばトランスインピーダンス型アンプからなり、入力側が受光素子１のアノード側に、出力側がＡＴＣ回路６内の識別器３およびレベル検出回路４にそれぞれ接続されている。このプリアンプ２では、受光素子１により変換された電流信号を入力とし、この電流信号が電圧信号に変換されて識別器３およびレベル検出回路４に出力される。
【００２２】
識別器３は、プリアンプ２からの電圧信号をデジタル信号に変換する回路であり、入力側がプリアンプ２に、出力側がデューティ調整回路５にそれぞれ接続されている。この識別器３では、プリアンプ２からの電圧信号を入力とし、この電圧信号がしきい値電圧で区分けされ、Ｈｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルのデジタル信号に変換されてデューティ調整回路５に出力される。
【００２３】
レベル検出回路４は、プリアンプ２の出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出する回路であり、入力側がプリアンプ２に、出力側がデューティ調整回路５にそれぞれ接続されている。このレベル検出回路４では、プリアンプ２から出力された電圧信号を入力とし、この電圧信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果がデューティ調整回路５に出力される。
【００２４】
デューティ調整回路５は、レベル検出回路４による信号振幅レベルの検出結果に基づいてプリアンプ２から出力された出力信号のデューティ比を調整する回路であり、入力側が識別器３に、補正用入力側がレベル検出回路４に、出力側がＡＴＣ回路６の外部にそれぞれ接続されている。このデューティ調整回路５では、識別器３から出力されたデジタル信号、レベル検出回路４から出力された検出結果を入力とし、デジタル信号を検出結果に基づいてデューティ比を調整し、この調整により補正された波形歪みのない信号がＡＴＣ回路６の外部に出力される。
【００２５】
このような光受信器の構成において、特に、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５は、プリアンプ２の後段に接続され、このプリアンプ２により変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路として動作するような構成となっている。
【００２６】
この光受信器の動作は、光信号を、受光素子１で電流信号に、プリアンプ２で電圧信号にそれぞれ変換し、さらに後段の識別器３でＨｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルに区分けされたデジタル信号とする。そして、このデジタル信号をデューティ調整回路５に出力する。
【００２７】
一方、レベル検出回路４は、プリアンプ２の出力を入力信号として、この入力信号の信号振幅レベルをモニタしてデューティ調整回路５に出力する。このデューティ調整回路５では、レベル検出回路４の信号振幅レベルのモニタ結果によって波形歪みを補正する量を決定し、識別器３でＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルに区分けされたデジタル信号のパルスのデューティ比を調整する。
【００２８】
これにより、プリアンプ２がトランスインピーダンス型アンプで構成されている場合、このプリアンプ２の出力信号は振幅レベルの大きな信号の入力時に歪みが生じるが、レベル検出回路４の信号振幅のモニタ結果によって、デューティ調整回路５で波形歪みを補正することで、フィードフォワード方式により波形歪みのない出力信号を得ることができる。
【００２９】
このように、信号振幅が大きくなると出力の歪みが大きくなる理由は、以下のように考えることができる。たとえば、光信号の入力が大きくなると、受光素子１で変換される電流も増え、トランスインピーダンスが大きい状態であると、信号振幅が大きくなりすぎて波形にリミットがかかってしまうので、歪みが発生すると考えられる。
【００３０】
たとえば、図２に一例を示すように、Ｌｏｗレベル側を基準にして、Ｈｉｇｈレベル側に振幅が大きくなる場合、振幅にリミットがかかると、Ｈｉｇｈレベル側の区間が伸びたように歪みが発生する。よって、前記のように信号振幅をモニタすることにより、プリアンプ２の出力での歪みの大きさを把握し、その歪みの大きさに合わせた量をデューティ調整回路５で補正することにより、波形歪みのない出力信号が得られる。
【００３１】
具体的には、たとえばＨｉｇｈレベル／Ｌｏｗレベルが５０％ずつの信号が入力されたとして、トランスインピーダンスが大きいために、プリアンプ２の出力の大信号時の信号振幅が不足する場合を考える。この場合、Ｈｉｇｈレベル区間が長くなり、Ｌｏｗレベル区間が短くなるように歪んだとすると、デューティ調整回路５で、Ｈｉｇｈレベル区間が短くなるように補正をかける。つまり、デューティ調整回路５を用いて、トランスインピーダンス型アンプで発生する歪みと逆方向に補正をかけることで歪みを打ち消すことができる。
【００３２】
次に、図３〜図５により、本実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路の構成および動作、しきい値生成回路の構成の一例を説明する。図３はデューティ調整回路の構成図、図４はデューティ調整回路の各部動作の波形図、図５はしきい値生成回路の回路図をそれぞれ示す。
【００３３】
デューティ調整回路５は、たとえば図３に一例を示すように、レベル検出回路４からの出力を入力信号とするしきい値生成回路１１、識別器３からの出力を入力信号とするＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１２、しきい値生成回路１１およびＬＰＦ１２からの出力を入力信号とするコンパレータ１３などから構成され、コンパレータ１３の出力は光受信器の出力信号となる。
【００３４】
このように構成されるデューティ調整回路５では、たとえば図４に一例を示すように、識別器３の出力信号（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ矩形波）１４ｂをＬＰＦ１２を通すことによって立ち上がり、立ち下がりを鈍らせた波形の信号１４ｃとする。そして、次段のコンパレータ１３において、この鈍らせた信号１４ｃに対するしきい値のリファレンス・レベル１４ｃの設定値をしきい値生成回路１１において変えることにより、出力信号１４ｅのデューティ比を調整することができる。
【００３５】
すなわち、識別器３から出力される信号１４ｂの波形はＨｉｇｈレベルの区間がＬｏｗレベルの区間に比べて長くなっているが、ＬＰＦ１２、コンパレータ１３を通した出力信号１４ｅの波形は、Ｈｉｇｈレベルの区間とＬｏｗレベルの区間とが同じ長さ（デューティ比＝５０％）になっている。なお、この際のコンパレータ１３へのリファレンス・レベル１４ｃは、レベル検出回路４の出力１４ａをもとにしきい値生成回路１１で作られる。
【００３６】
しきい値生成回路１１は、詳細には、たとえば図５に一例を示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２、電流源Ｉ１，Ｉ２、補正用基準電圧回路２１などから構成される。
【００３７】
抵抗Ｒ１は、一端が電源電位ＶＣＣに接続され、他端が電流源Ｉ１を通じて接地電位に接続されている。抵抗Ｒ２は、一端が電源電位ＶＣＣに接続され、他端がＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２のコレクタに接続され、さらにエミッタが共通の電流源Ｉ２を通じて接地電位に接続されている。抵抗Ｒ１の他端にはＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のコレクタが接続され、さらにエミッタが共通の電流源Ｉ２を通じて接地電位に接続されている。また、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のベースには補正用基準電圧回路２１の出力信号２２ａが入力され、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２のベースには外部のレベル検出回路４からの出力信号１４ａが入力されてそれぞれ制御される。なお、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃは抵抗Ｒ１の他端から取り出される。
【００３８】
このように構成されるしきい値生成回路１１では、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが補正用基準電圧回路２１からの出力信号２２ａと比べて十分に低い電圧の場合（信号振幅小）、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１がＯＮ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２がＯＦＦとなり、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧はＶＣＣ−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）になる。
【００３９】
なお、このＶＣＣ−Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ２）の式において、ＶＣＣは電源電位ＶＣＣの電圧値、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｉ１は電流源Ｉ１の電流値、Ｉ２は電流源Ｉ２の電流値をそれぞれ示すものである。
【００４０】
逆に、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが補正用基準電圧回路２１からの出力信号２２ａと比べて十分に高い電圧の場合（信号振幅大）、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１がＯＦＦ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ２がＯＮとなり、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧はＶＣＣ−Ｒ１×Ｉ１になる。
【００４１】
また、レベル検出回路４からの出力信号１４ａが、上記２つの状態の間の電圧の場合、しきい値生成回路１１の出力信号１４ｃの電圧は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流比から決まる電圧を出力する。
【００４２】
従って、プリアンプ２で発生する歪みが、信号レベルが大きくなるにつれて増大するような場合、前記のようなしきい値生成回路１１であれば、信号レベルに応じてしきい値を調整することができるため、十分な補正効果を得ることができる。以上のことから、レベル検出回路４とデューティ調整回路５を備えることによって、プリアンプ２で発生した波形歪みを補正することができる。
【００４３】
次に、図６により、本実施の形態において、別の光受信器の構成の一例を説明する。図６は別の光受信器の構成図を示す。
【００４４】
図６に一例を示す光受信器は、前記図１の光受信器と以下の点で異なる。すなわち、図１ではレベル検出回路４を識別器３の外部に配置しているが、図６のようにレベル検出回路４は識別器３の内部に配置しても良い。また、レベル検出回路４は、識別器３の内部において、既に別機能として使用している回路との兼用であっても良い。
【００４５】
このように構成される光受信器においても、プリアンプ２の出力点における信号振幅レベルを検出することがレベル検出回路４の目的であり、従って図１の構成と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
次に、図７，図８により、本実施の形態の光受信器を用いたバースト光通信システムの構成の一例を説明する。図７はバースト光通信システムの構成図、図８は映像配信を付加したバースト光通信システムの構成図をそれぞれ示す。
【００４７】
バースト光通信システムは、たとえば図７に一例を示すように、局内に配置されているＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）３１、このＯＬＴ３１に光ファイバ３２を通じて接続されたスターカプラ３３、このスターカプラ３３から分岐して光ファイバ３２を通じて接続され、複数の加入者宅に設置されているＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）３４などから構成される。ここでは、ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃを有する３箇所の加入者宅を考えた場合であり、各加入者宅はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）３５ａ〜３５ｃを所有している。
【００４８】
このように構成されるバースト光通信システムにおいて、信号は、上り（ＯＬＴへの方向）、下り（ＯＮＵへの方向）で異なる波長を使用する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術を適用している。このため、ＯＬＴ３１内にはＷＤＭ３６を備え、また各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃにも、ＷＤＭ３７ａ〜３７ｃを備えて、上り信号と下り信号とを分けている。
【００４９】
ＯＬＴ３１から送信された光信号は、光ファイバ３２、スターカプラ３３を介して、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃによって受信される。逆に、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃから送信された光信号は、光ファイバ３２、スターカプラ３３を介して、ＯＬＴ３１によって受信される。これにより、ＯＬＴ３１と各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃとの間で双方向通信が実現される。
【００５０】
映像配信を付加したバースト光通信システムは、たとえば図８に一例を示すように、前記図７に示す上り／下りの信号に加え、映像配信用の波長（下りのみ）が増えるため、局内への前段にＷＤＭ４１、各加入者宅への前段にＷＤＭ４２ａ〜４２ｃがそれぞれ追加され、さらに映像配信用のＶ−ＯＬＴ（Ｖｉｄｅｏ−ＯＬＴ）４３、映像受信用のＶ−ＯＮＵ（Ｖｉｄｅｏ−ＯＮＵ）４４ａ〜４４ｃ、ＳＴＢ（Ｓｅｔ Ｔｏｐ Ｂｏｘ）４５ａ〜４５ｃ、ＴＶ（ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）４６ａ〜４６ｃなども追加されて構成される。
【００５１】
このような映像配信システムがある場合、光ファイバ３２による光伝送経路上にＷＤＭ４１，４２ａ〜４２ｃが追加となっているため、各ＯＮＵ３４ａ〜３４ｃから送出された光信号の減衰量が大きくなり、ＯＬＴ３１の内部の光受信器には、より高感度な特性が要求される。このＯＬＴ３１の内部については、以下において説明する。
【００５２】
次に、図９により、本実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴの構成の一例を説明する。図９はＯＬＴの構成図を示す。
【００５３】
ＯＬＴ３１は、たとえば図９に一例を示すように、光モジュール５１と、ＳｅｒＤｅｓ（Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ／Ｄｅｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）＆ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）＆ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５２とに大別され、光モジュール５１の内部には前述した本発明の特徴となる光受信器が設けられている。
【００５４】
光モジュール５１は、受光素子１、プリアンプ２、識別器３、レベル検出回路４およびデューティ調整回路５からなる光受信器と、ＬＤ５３およびＬＤドライバ５４からなる光送信器と、光信号の波長分割多重を行うＷＤＭ３６などから構成される。光受信器は前述の通りである。光送信器のＬＤ５３は、レーザダイオードであり、ＬＤドライバ５４によって駆動される。
【００５５】
ＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ５２において、ＳｅｒＤｅｓはシリアル／パラレル変換、ＣＰＵは動作制御、ＭＡＣは上位装置とのインターフェイスをそれぞれ担当する機能ブロックである。
【００５６】
次に、図１０〜図１３により、本実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴにおける光信号の再生の一例を説明する。図１０はＯＬＴに入力される光信号の波形図、図１１は大レベルに対応したバースト信号の波形図、図１２は中レベルに対応したバースト信号の波形図、図１３は小レベルに対応したバースト信号の波形図をそれぞれ示す。
【００５７】
バースト光通信システムにおいては、局内に設置されるＯＬＴ３１と、各加入者宅に設置される各ＯＮＵ３４との距離は様々で、ＯＬＴ３１で受信する上りの信号レベルが大きく異なる場合でも、精度良く信号を再生する必要がある。
【００５８】
たとえば、ＯＬＴ３１で受信する上りの信号は、図１０に一例を示すように、バースト毎に、ガードタイムと呼ばれる信号なし区間で区切られたバースト信号が、大、中、小の様々なレベルでＯＬＴ３１に入力される。そして、ＯＬＴ３１の内部の光モジュール５１で再生される。この大、中、小の各レベルに対応した波形の様子は図１１〜図１３のようになる。
【００５９】
図１１は、大レベルに対応した波形の一例を示し、この場合だけ、プリアンプ２の振幅上限リミット値を越える信号を想定しており、プリアンプ２の出力波形に歪みが見られる。よって、識別器３の出力では、そのまま歪みを持って再生され、その後段でデューティ調整回路５が働き、内部のＬＰＦ１２により立ち上がり／立ち下がりを鈍らせた波形１４ｄを生成し、さらにしきい値生成回路１１のしきい値に基づいて判別され、そしてデューティ調整回路５の出力信号では歪みが補正された波形が得られている。
【００６０】
すなわち、プリアンプ２の出力波形に歪みが発生することにより、識別器３の出力波形はＨｉｇｈレベル区間がＬｏｗレベル区間より長くなるが、デューティ調整回路５の働きによって、このデューティ調整回路５の出力波形はＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなり、この結果、波形歪みが補正されている。
【００６１】
図１２は中レベル、図１３は小レベルにそれぞれ対応した波形の一例を示し、これらの場合は、プリアンプ２では歪みを発生していないことを想定しており、よってデューティ調整回路５では歪み補正をかけていない。
【００６２】
すなわち、プリアンプ２の出力波形に歪みが発生していないので、識別器３の出力波形はＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなり、よってデューティ調整回路５の出力波形もＨｉｇｈレベル区間とＬｏｗレベル区間とが同じ長さとなっている。
【００６３】
次に、図１４〜図１６により、バースト基本セル内の信号の一例を説明する。図１４はバースト基本セル内の信号の波形図、図１５は同期用信号の波形図、図１６はデータ信号リタイミングの説明図をそれぞれ示す。
【００６４】
バースト基本セルは、たとえば図１４に一例を示すように、各バースト基本セル毎の信号の区分は信号なし区間であるガードタイムで分けられている。各バースト基本セル内のガードタイムの直後には、同期タイミング抽出用のＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの連続信号（＝同期用信号）があり、その後に、データ信号が存在している。
【００６５】
各バースト基本セル毎にＯＬＴ３１で、この同期用信号を利用して同期タイミング抽出（リタイミング抽出）を行い、その後のデータ信号を打ち抜くタイミングを決定し、正確にデータ信号をＯＬＴ３１のタイミングに同期させている。これらの機能は、光モジュール５１の後段回路であるＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ５２で実現されている。
【００６６】
同期用信号は、たとえば図１５に一例を示すように、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルの連続信号であり、ここでは便宜上、最初のＨｉｇｈレベルを▲１▼、次のＬｏｗレベルを▲２▼、その次のＨｉｇｈレベルを▲３▼、・・・となるように、波形に番号を付けて説明する。
【００６７】
この同期用信号のビット数は、本来のデータと無関係の領域であることから、効率良くデータ通信を行う上では少ない方が望ましい。よって、同期用信号の再生は、光モジュール５１の出力において、各バースト信号毎に最短時間で行うことが求められる。
【００６８】
たとえば、最短では、▲１▼から歪みなしで出力することが理想であるが、▲１▼は識別器３のしきい値レベルを割り出すために使用されるため、識別器３の出力波形は▲３▼以降でなければ正確ではない。よって、本発明のように、フィードフォワード方式で歪みを補正する機能を搭載することによって、▲３▼以降において、波形歪みを補正し、安定した出力を得ることが可能となる。
【００６９】
また、データ信号リタイミングの様子は、たとえば図１６に一例を示すように行われる。すなわち、データ信号は、データ打ち抜き箇所（リタイミング）に従って、データ信号打ち抜き後の信号は図１６のようになる。
【００７０】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７１】
たとえば、本発明は、特に広いダイナミックレンジを必要とするバースト光通信システムに用いる光受信器に好適であるが、さらに前段回路で発生する信号の歪みを後段回路で補正する回路全般に広く応用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７３】
（１）バースト信号が入力される光モジュールにおいて、受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプの後段に、このプリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路を有することで、フィードフォワード方式でプリアンプから出力された出力信号の波形歪みを補正することができる。
【００７４】
（２）補正回路として、プリアンプの出力信号のレベル検出回路と、このレベル検出回路による検出結果に基づいたプリアンプの出力信号のデューティ調整回路とを有することで、プリアンプの出力信号の信号振幅レベルを検出し、この検出結果に基づいてプリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整することができる。
【００７５】
（３）光モジュールの外部に、この光モジュールに接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して接続された複数の送信装置とを有し、複数の送信装置のそれぞれと光モジュールとの間の距離に応じて光モジュールが受光する光信号のレベルが異なる場合でも、この光信号のレベルの大／小にも対応して波形歪みを補正することができる。
【００７６】
（４）光モジュールを含むＯＬＴと、このＯＬＴに光ファイバを通じて接続されたスターカプラと、このスターカプラから分岐して光ファイバを通じて接続された複数のＯＮＵとを有する光通信システムにおいても、前記（１）〜（３）と同様に、フィードフォワード方式で波形歪みを補正することができ、特に光信号のレベルの大／小にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の光受信器を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態の光受信器において、歪みあり／なしの波形を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態の光受信器において、デューティ調整回路の各部動作を示す波形図である。
【図５】本発明の一実施の形態の光受信器において、しきい値生成回路を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施の形態の光受信器において、別の光受信器を示す構成図である。
【図７】本発明の一実施の形態の光受信器を用いたバースト光通信システムを示す構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態において、映像配信を付加したバースト光通信システムを示す構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴを示す構成図である。
【図１０】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、ＯＬＴに入力される光信号を示す波形図である。
【図１１】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、大レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１２】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、中レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１３】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、小レベルに対応したバースト信号を示す波形図である。
【図１４】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、バースト基本セル内の信号を示す波形図である。
【図１５】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、同期用信号を示す波形図である。
【図１６】本発明の一実施の形態のバースト光通信システムにおいて、データ信号リタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 受光素子
２ プリアンプ
３ 識別器
４ レベル検出回路
５ デューティ調整回路
６ ＡＴＣ回路
１１ しきい値生成回路
１２ ＬＰＦ
１３ コンパレータ
２１ 補正用基準電圧回路
３１ ＯＬＴ
３２ 光ファイバ
３３ スターカプラ
３４ａ〜３４ｃ ＯＮＵ
３５ａ〜３５ｃ ＰＣ
３６，３７ａ〜３７ｃ ＷＤＭ
４１，４２ａ〜４２ｃ ＷＤＭ
４３ Ｖ−ＯＬＴ
４４ａ〜４４ｃ Ｖ−ＯＮＵ
４５ａ〜４５ｃ ＳＴＢ
４６ａ〜４６ｃ ＴＶ
５１ 光モジュール
５２ ＳｅｒＤｅｓ＆ＣＰＵ＆ＭＡＣ
５３ ＬＤ
５４ ＬＤドライバ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｑ１，Ｑ２ ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ
Ｉ１，Ｉ２ 電流源
Claims (4)
- バースト信号の光信号を電流信号に変換する受光素子と、
前記受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプと、
前記プリアンプの後段に接続され、前記プリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路を有し、
前記補正回路は、前記プリアンプの出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出するレベル検出回路と、前記レベル検出回路による信号振幅レベルの検出結果に基づいて前記プリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整するデューティ調整回路とを有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項１記載の光モジュールにおいて、
前記光モジュールの外部には、前記光モジュールに接続されたスターカプラと、前記スターカプラから分岐して接続された複数の送信装置とを有し、
前記複数の送信装置のそれぞれと前記光モジュールとの間の距離に応じて前記光モジュールが受光する光信号のレベルが異なることを特徴とする光モジュール。 - 光モジュールを含み、光信号を送受信するＯＬＴと、
前記ＯＬＴに光ファイバを通じて接続されたスターカプラと、
前記スターカプラから分岐して光ファイバを通じて接続され、光信号を送受信する複数のＯＮＵとを有し、
前記光モジュールは、バースト信号の光信号を電流信号に変換する受光素子と、前記受光素子により変換された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプと、前記プリアンプの後段に接続され、前記プリアンプにより変換された電圧信号の波形歪みをフィードフォワード方式により補正する補正回路とを有し、
前記補正回路は、前記プリアンプの出力信号を入力信号として信号振幅レベルを検出するレベル検出回路と、前記レベル検出回路による信号振幅レベルの検出結果に基づいて前記プリアンプから出力された出力信号のデューティ比を調整するデューティ調整回路とを有することを特徴とする光通信システム。 - 請求項３記載の光通信システムにおいて、
前記複数のＯＮＵのそれぞれと前記ＯＬＴとの間の距離に応じて前記光モジュールが受光する光信号のレベルが異なることを特徴とする光通信システム。
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