JP5725168B2 - 検出装置、光受信装置、検出方法および光受信方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1にかかる検出装置の構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる検出装置100は、バースト受信信号のレベルの閾値を検出する検出装置である。検出装置100は、光電変換器110と、閾値検出回路120と、入力検出回路130と、レベル検出回路140と、切替回路150と、出力回路160と、を備えている。
(光受信装置の構成例)
図2は、実施の形態2にかかる光受信装置の構成例を示す図である。図2に示す光受信装置200は、図1に示した検出装置100を適用した光受信装置である。光受信装置200は、光バースト信号を受信する光受信装置である。光受信装置200は、たとえばPONのOLT側の光受信器に適用することができる。光受信装置200は、PD210と、TIA220と、ポストアンプ230と、タイミング制御回路240と、ATC回路250と、CDR回路260と、を備えている。
PD210は、光受信装置200へ入力された光バースト信号を光電変換し、電気信号に変換したバースト信号をTIA220へ出力する。PD210は、たとえば、PIN−PDやアバランシェPDなどである。
ポストアンプ230は、TIA220から出力されたバースト信号の振幅を一定にして出力する等化増幅回路である。具体的には、ポストアンプ230は、信号検出回路231と、アンプ232と、を備えている。信号検出回路231は、TIA220から出力されたバースト信号に基づいて、光受信装置200への光バースト信号の入力を検出する。
タイミング制御回路240は、入力レベル検出回路241と、遅延量制御回路242と、を備えている。入力レベル検出回路241は、TIA220から出力されたバースト信号の入力レベルを検出する。入力レベル検出回路241は、検出した入力レベルを示すレベル検出信号を遅延量制御回路242へ出力する。
ATC回路250は、TIA220から出力されたバースト信号のレベルの変動に応じて、ポストアンプ230におけるレベル検出のための閾値を追従して変化させるATC(自動閾値調整)を行う。具体的には、ATC回路250は、TIA220から出力されたバースト信号の閾値を検出し、検出した閾値をポストアンプ230へ出力する。
CDR回路260は、ポストアンプ230から出力された信号(たとえば正転信号Qoutおよび反転信号XQout)からクロックを抽出し、光受信装置200へ入力された光バースト信号が示すデータを判定する。具体的には、CDR回路260は、ポストアンプ230から出力された信号をデジタル信号に変換し、変換した信号の波形整形(reshaping)、タイミング再生(retiming)、識別再生(regenerating)などを行う。CDR回路260は、判定したデータを出力する。
図1に示した光電変換器110は、たとえばPD210およびTIA220によって実現することができる。図1に示した閾値検出回路120および出力回路160は、たとえばATC回路250によって実現することができる。図1に示した入力検出回路130は、たとえば信号検出回路231によって実現することができる。図1に示したレベル検出回路140は、たとえば入力レベル検出回路241によって実現することができる。図1に示した切替回路150は、たとえば遅延量制御回路242によって実現することができる。なお、アンプ232およびCDR回路260を光受信装置200の外部に設け、光受信装置200を閾値の検出装置として構成してもよい。
図3は、入力レベルと遅延時間との関係の一例を示す図である。図3において、横軸は、信号検出回路231へバースト信号が入力されてから、信号検出回路231によるバースト信号の入力検出の遅延時間を示している。また、横軸は、信号検出回路231から入力検出信号が出力されてから遅延量制御回路242が切替信号を出力するまでの遅延時間を示している。縦軸は、入力レベル検出回路241によって検出されるバースト信号の入力レベルを示している。
図4−1は、光受信装置の時定数の切替動作の一例を示すフローチャートである。図2に示した光受信装置200は、時定数の切替動作として、たとえば図4−1に示す各ステップのように動作する。まず、遅延量制御回路242が、アナログスイッチ251へ切替信号を出力することにより、ATC回路250における閾値の検出の時定数を高速な時定数に設定する(ステップS411)。ステップS411においては、たとえば、アナログスイッチ251の経路を高速閾値検出回路252と接続された経路に切り替えることで高速な時定数が設定される。
図5は、光受信装置の動作タイミングの一例を示す図である。図5において、横軸は時間を示している。縦方向は各信号のレベルを示している。バースト信号511は、TIA220から出力された比較的レベルが小さいバースト信号(小信号)を示している。バースト信号521は、TIA220から出力された比較的レベルが大きいバースト信号(大信号)を示している。バースト信号511,521は、ここでは「1010…」の交番信号であるとする。
検出レベル512は、バースト信号511が入力された場合に信号検出回路231において検出されるバースト信号511のレベルを示している。入力信号検出閾値513は、信号検出回路231に設定された閾値を示している。入力検出信号514は、バースト信号511が入力された場合に信号検出回路231が出力する入力検出信号を示している。信号検出回路231は、検出レベル512が入力信号検出閾値513を超えると、入力検出信号514を出力する(LowからHighにする)。
検出レベル522は、バースト信号521が入力された場合に信号検出回路231において検出されるバースト信号521のレベルを示している。入力検出信号524は、バースト信号521が入力された場合に信号検出回路231が出力する入力検出信号を示している。信号検出回路231は、検出レベル522が入力信号検出閾値513を超えると、入力検出信号524を出力する(LowからHighにする)。
切替信号530は、遅延量制御回路242が出力する切替信号を示している。切替信号530が出力されない場合(Lowになった場合)はアナログスイッチ251が高速閾値検出回路252への経路に切り替わるとする。また、切替信号530が出力された場合(Highになった場合)はアナログスイッチ251が低速閾値検出回路253への経路に切り替わるとする。
図6は、閾値の変動とデューティ比の変動との関係の一例を示す図である。図6において、横軸はATC回路250から出力される閾値を示している。縦軸はアンプ232から出力される信号のデューティ比を示している。関係601は、ATC回路250から出力される閾値と、アンプ232から出力される信号のデューティ比と、の関係を示している。関係601に示すように、ATC回路250から出力される閾値が高いほど、アンプ232から出力される信号(正転信号Qoutの場合)のデューティ比が低くなる。
図7は、入力レベル検出回路の具体例1を示す図である。図7において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図7に示すように、図2に示した入力レベル検出回路241は、たとえばピーク検出回路701によって実現することができる。ピーク検出回路701は、TIA220から出力されたバースト信号の振幅のピークレベルを検出する。ピーク検出回路701は、検出したピークレベルを示すレベル検出信号を遅延量制御回路242へ出力する。ピーク検出回路701は、たとえばオペアンプ、ダイオードおよびコンデンサなどを用いて実現することができる。
図10は、ATC回路の構成例を示す図である。図10に示すように、ATC回路250の高速閾値検出回路252は、たとえば、抵抗1011およびコンデンサ1012を含む積分回路(RC回路)によって実現することができる。抵抗1011は、一端がアナログスイッチ251に接続され、他端がコンデンサ1012およびATC回路250の出力部に接続されている。コンデンサ1012は、一端が抵抗1011およびATC回路250の出力部に接続され、他端が接地されている。
図12は、遅延量制御回路の構成例を示す図である。遅延量制御回路242は、たとえば、図12に示すように、電流源1210と、バッファ1220と、積分回路1230と、シュミットトリガバッファ1240と、を備えている。電流源1210は、入力レベル検出回路241から出力されたレベル検出信号に応じた制御電流を積分回路1230へ出力する。バッファ1220には、信号検出回路231から出力された入力検出信号が入力される。バッファ1220は、入力された入力検出信号を一定の時間遅延させて積分回路1230へ出力する。
図15は、デューティ比の改善効果の一例を示す図である。図15において、横軸は時間を示している。縦方向は各信号のレベルを示している。バースト信号1510は、TIA220から出力されるバースト信号を示している。図15においては、バースト信号1510のレベルが比較的大きい場合について説明する。振幅Aは、バースト信号1510の振幅を示している。図15に示す例では、バースト信号1510の振幅Aは100[mV]であるとする。閾値Bは、ATC回路250からアンプ232へ出力される閾値である。閾値1512〜1514は、それぞれ50,40,10[mV]の閾値Bである。
図16は、実施の形態3にかかる光受信装置の構成例を示す図である。図16において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16に示すように、実施の形態3にかかる光受信装置200のタイミング制御回路240は、図2に示した構成に加えて切替制御回路1601を備えている。
図20は、実施の形態4にかかる光受信装置の構成例を示す図である。図20において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図20に示すように、実施の形態4にかかる光受信装置200のタイミング制御回路240は、図2に示した構成に加えて入力判定回路2001を備えている。
前記光バースト信号の入力を検出する入力検出回路と、
前記光バースト信号のレベルを検出するレベル検出回路と、
前記入力検出回路によって前記入力が検出されてから、前記レベル検出回路によって検出されたレベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替える切替回路と、
前記閾値検出回路によって検出された閾値を出力する出力回路と、
を備えることを特徴とする検出装置。
前記閾値検出回路は、前記光電変換器によって電気信号に変換されたバースト信号の閾値を検出し、
前記入力検出回路は、前記バースト信号の入力を検出し、
前記レベル検出回路は、前記バースト信号のレベルを検出することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の検出装置。
前記切替回路は、前記入力検出回路によって出力される入力検出信号を、前記レベル検出回路によって検出されたレベルに応じて切り替え可能な時定数によって積分する積分回路によって実現されることを特徴とする付記1〜9のいずれか一つに記載の検出装置。
前記光バースト信号の入力を検出する入力検出回路と、
前記光バースト信号のレベルを検出するレベル検出回路と、
前記入力検出回路によって前記入力が検出されてから、前記レベル検出回路によって検出されたレベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替える切替回路と、
前記閾値検出回路によって検出された閾値に基づいて前記光バースト信号が示すデータを判定する判定回路と、
前記判定回路によって判定されたデータを出力する出力回路と、
を備えることを特徴とする光受信装置。
前記光バースト信号の入力を検出し、
前記光バースト信号のレベルを検出し、
前記入力を検出してから、検出した前記レベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、
検出した前記閾値を出力する、
ことを特徴とする検出方法。
前記光バースト信号の入力を検出し、
前記光バースト信号のレベルを検出し、
前記入力を検出してから、検出した前記レベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、
検出した前記閾値に基づいて前記光バースト信号が示すデータを判定し、
判定した前記データを出力する、
ことを特徴とする光受信方法。
110 光電変換器
120 閾値検出回路
130 入力検出回路
140 レベル検出回路
150 切替回路
160 出力回路
200 光受信装置
210 PD
220 TIA
230 ポストアンプ
231 信号検出回路
232 アンプ
240 タイミング制御回路
241 入力レベル検出回路
242 遅延量制御回路
250 ATC回路
251 アナログスイッチ
252 高速閾値検出回路
253 低速閾値検出回路
260 CDR回路
301,302,601 関係
511,521,1310,1510,1911,1912 バースト信号
512,522 検出レベル
513 入力信号検出閾値
514,524,1320,1931 入力検出信号
530,1332,1342,1521〜1523,1940 切替信号
701 ピーク検出回路
801 ボトム検出回路
901 平均値検出回路
1011,1021,1231 抵抗
1012,1022,1232,1432 コンデンサ
1210 電流源
1220,1420 バッファ
1230,1430 積分回路
1240 シュミットトリガバッファ
1331,1341 積分回路出力
1410 MPU
1411 デジタル変換器
1412 メモリ
1413 制御部
1431 可変抵抗
1512〜1514,1531〜1533 閾値
1601 切替制御回路
1801,1802 フリップフロップ回路
1920 外部リセット信号
1932 遅延量制御回路出力
2001 入力判定回路
T1,T2,T11,T21,τ1〜τ3 遅延時間
Claims (5)
- 入力された光バースト信号のレベルの閾値として、前記光バースト信号のレベルの平均値を、切り替え可能な時定数で検出する閾値検出回路と、
前記光バースト信号の入力を検出する入力検出回路と、
前記光バースト信号のレベルを検出するレベル検出回路と、
前記入力検出回路によって前記入力が検出されてから、前記レベル検出回路によって検出されたレベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、前記時定数を切り替える前においては前記時定数を第1時定数にし、前記時定数を切り替えるときに、前記時定数を前記第1時定数より大きい第2時定数に切り替え、前記レベル検出回路によって検出されたレベルが高いほど前記時間を長くする切替回路と、
前記閾値検出回路によって検出された閾値を出力する出力回路と、
を備えることを特徴とする検出装置。 - 前記切替回路は、前記光バースト信号が入力されるごとに、前記光バースト信号の入力前に入力される所定信号を取得し、前記所定信号を取得した場合に前記時定数を前記第1時定数に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の検出装置。
- 入力された光バースト信号のレベルの閾値として、前記光バースト信号のレベルの平均値を、切り替え可能な時定数で検出する閾値検出回路と、
前記光バースト信号の入力を検出する入力検出回路と、
前記光バースト信号のレベルを検出するレベル検出回路と、
前記入力検出回路によって前記入力が検出されてから、前記レベル検出回路によって検出されたレベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、前記時定数を切り替える前においては前記時定数を第1時定数にし、前記時定数を切り替えるときに、前記時定数を前記第1時定数より大きい第2時定数に切り替え、前記レベル検出回路によって検出されたレベルが高いほど前記時間を長くする切替回路と、
前記閾値検出回路によって検出された閾値に基づいて前記光バースト信号が示すデータを判定する判定回路と、
前記判定回路によって判定されたデータを出力する出力回路と、
を備えることを特徴とする光受信装置。 - 入力された光バースト信号のレベルの閾値として、前記光バースト信号のレベルの平均値を、切り替え可能な時定数で検出し、
前記光バースト信号の入力を検出し、
前記光バースト信号のレベルを検出し、
前記入力を検出してから、検出した前記レベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、前記時定数を切り替える前においては前記時定数を第1時定数にし、前記時定数を切り替えるときに、前記時定数を前記第1時定数より大きい第2時定数に切り替え、検出した前記レベルが高いほど前記時間を長くし、
検出した前記閾値を出力する、
ことを特徴とする検出方法。 - 入力された光バースト信号のレベルの閾値として、前記光バースト信号のレベルの平均値を、切り替え可能な時定数で検出し、
前記光バースト信号の入力を検出し、
前記光バースト信号のレベルを検出し、
前記入力を検出してから、検出した前記レベルに応じた時間が経過したときに前記時定数を切り替え、前記時定数を切り替える前においては前記時定数を第1時定数にし、前記時定数を切り替えるときに、前記時定数を前記第1時定数より大きい第2時定数に切り替え、検出した前記レベルが高いほど前記時間を長くし、
検出した前記閾値に基づいて前記光バースト信号が示すデータを判定し、
判定した前記データを出力する、
ことを特徴とする光受信方法。
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