JPH11112439A - 光バースト受信装置および方法 - Google Patents

光バースト受信装置および方法

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JPH11112439A
JPH11112439A JP9274711A JP27471197A JPH11112439A JP H11112439 A JPH11112439 A JP H11112439A JP 9274711 A JP9274711 A JP 9274711A JP 27471197 A JP27471197 A JP 27471197A JP H11112439 A JPH11112439 A JP H11112439A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば光PON伝送システムにおける、局側
の光バースト受信装置に関し、低周波数応答に起因する
受信不能の問題を解決する。 【解決手段】 受光素子11からの出力を増幅する前置
増幅回路12と、その出力信号と閾値とを差動入力とし
論理“1”または“0”を識別する主増幅回路18と、
出力信号の“1”レベル検出回路および“0”レベル検
出回路を有する閾値制御回路14と、検出された前記論
理のレベルに関するレベル値を、セル信号を受信する毎
に更新して記憶するメモリ/演算回路とを備え、前記論
理“1”および“0”のレベルの差のほぼ半分の値をレ
ベル値となし、現在受信中の出力信号について検出され
た論理“0”のレベルと、記憶されているレベル値とを
加算する加算回路をさらに含み、その加算値を主増幅回
路18に印加するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光バースト受信装置
に関する。マルチメディア技術の発展に伴い、光ファイ
バを用いた光通信が急速に普及しつつある。特に、これ
までは幹線系での光通信の普及が主体であったが、これ
からは、FTTH(Fiber To The Hom
e)の実現のために、加入者系での光通信への展開が主
体となる。ここに言う加入者系とは、個々の加入者(ユ
ーザ)に止まらず、ローカル・エリア・ネットワーク等
も含むものである。なお、本発明において述べる加入者
系とは、さらに、2以上のコンピュータ間で通信を行う
ような系まで含み得るものである。
【0002】上記加入者系は、例えばPON(Pass
ive Optical Network)伝送システ
ムにおいては、局側装置と1本の共用光ファイバ伝送路
を介して接続する光分岐器(スターカプラ)と、この光
分岐器に個別光ファイバ伝送路を介してそれぞれ接続す
る複数の加入者側装置とから構成される。ここに局側装
置から各加入者側装置への下り方向光伝送は、連続的に
セル信号を送信することにより行い、一方、複数の加入
者側装置から局側装置への上り方向光伝送は、各加入者
側装置毎に予め割り当てたタイムスロットをそれぞれ用
い時分割で、固定ビット長のセル単位に、各加入者毎の
セル信号をバースト状に送信することにより行う。
【0003】後者の上記上り方向光伝送について見る
と、局側装置は、各加入者側装置内の光送信装置からセ
ル信号をバースト的に受信することになる。本発明は、
局側装置内において、上記のバースト的なセル信号を受
信するための光バースト受信装置について述べるもので
ある。この光バースト受信装置は、上記個別光ファイバ
伝送路の伝送損失がそれぞれ異なることに起因して、タ
イムスロット毎に受信光レベルの異なるセル信号を受信
することになり、そのためのATC(Automati
c Threshold Control)およびAG
C(Automatic Gain Control)
が重要な課題となる。
【0004】
【従来の技術】例えば上記のPON伝送システムに用い
られる、局側装置内の光バースト受信装置として、下記
i)およびii)の制御方式に基づく光バースト受信回路
が既に発表されている。 i)第1は、高速のレベル検出回路を利用した、高速A
TC/AGC方式、 ii)第2は、PON伝送システムにおける主要な情報の
1つであるシーケンス制御情報(後述)を利用した、シ
ステムATC/AGC方式、である。
【0005】図10は本発明が適用される伝送システム
の一例を概略的に示す図であり、前述したPON伝送シ
ステムである。本図において、1は局側装置であり、図
中右側に示す他の局側装置1と連携して、幹線系を構成
する。一方、図中左側に示す複数の加入者側装置(No.
1,No. 2…No. n)5と連携して加入者系を構成す
る。本発明は、後者の加入者系に関連する。
【0006】この加入者系では、局側装置1から各加入
者側装置5への下り方向光伝送と、その逆の、各加入者
側装置5から局側装置1への上り方向光伝送とが行われ
る。本発明は、後者の上り方向光伝送に関連する。この
上り方向光伝送は、各加入者側装置5内の光伝送装置
(図中、電気/光変換器“E/O”にて示す)6およ
び、上記下り方向光伝送との相互干渉を防ぐためのフィ
ルタ機能をも備えた波長分割多重器(WDM;Wave
lengthDivision Multiplexe
r)7から、セル信号CLを送信することにより行う。
セル信号CLは、個別光ファイバ伝送路8と、光分岐器
(スターカプラSC:Star Coupler)4
と、複数の加入者側装置5に共通の共用光ファイバ伝送
路9とを経て、局側装置1に到達する。この共用光ファ
イバ伝送路9上では、各加入者側装置5からのセル信号
CLがバースト状に伝送される。なお、局側装置1から
各加入者側装置5への下り方向伝送においては、連続的
なセル信号列が伝送路9および8に送出される。
【0007】上記上り方向光伝送において、局側装置1
に到達したバースト状のセル信号CLは、この局側装置
1内の波長分割多重器(WDM)3を介して、受信装置
(光/電気変換器“O/E”にて示す)2にて受信さ
れ、各セル信号CLに含まれるデータの論理“1”およ
び“0”が識別される。本発明は、この受信装置2につ
いて述べるものであり、これを光バースト受信装置と称
する。光セル信号をバースト的に受信する装置だからで
ある。
【0008】図11は高速ATC/AGC方式による光
バースト受信装置の回路構成を示す図であり、この方式
に対比されるもう一方の方式であるシステムATC/A
GC方式による光バースト受信装置の回路構成について
は後述の図13に示す。ただし、図11および13にお
いて、AGCの系統については記載を省略する。図11
を参照すると、高速ATC/AGC方式による光バース
ト受信装置10は、まずその入力段において、各加入者
側装置5からのバースト状光セル信号CLを受信してこ
れを電気信号に変換する受光素子11を有する。
【0009】受光素子11からのバースト状電気セル信
号は、前置増幅回路12にて低雑音の出力信号に変換さ
れた後、バッファ13を介して、一方では主増幅回路1
8の第1入力Iに印加され、他方では閾値制御回路14
に入力される。この閾値制御回路14からの出力は、閾
値として、主増幅回路18の第2入力IIへ印加される。
この閾値は、第1入力Iへ印加された、前置増幅回路1
2からの出力信号(ディジタル信号)CLoutの論理
“1”および“0”を、主増幅回路18にて識別する際
の参照電圧となる。
【0010】この参照電圧としての閾値レベルを生成す
るのが閾値制御回路14であり、“1”レベル検出回路
15と、“0”レベル検出回路16と、1/2電圧発生
回路17とからなる。“1”レベル検出回路15は、上
記出力信号CLoutの論理“1”のレベルを検出し、
“0”レベル検出回路16は、該信号CLoutの論理
“1”のレベルを検出する。そして、“1”および
“0”レベル検出回路15および16からの各検出レベ
ルの中央値、すなわち“1”レベルと“0”レベルの中
間の値が、上記1/2電圧発生回路17より、上記閾値
として主増幅回路18に与えられる。ここに、主増幅回
路18において、閾値を超えた信号CLoutは論理
“1”と識別され、閾値を超えない信号CLoutは識
別され、さらに、増幅されて整形された相補的なディジ
タル出力(“1”/“0”)となる。なお、このディジ
タル出力は、例えば後段の、ビット同期のためのリタイ
ミング回路(図示せず)に供給される。
【0011】上記“1”レベル検出回路15および
“0”レベル検出回路16は基本的には同一の構成を有
し、図示するとおり、差動アンプ(DA1,DA0)
と、ダイオード(D1,D0)と、コンデンサ(C1,
C0)と、バッファ(BUF1,BUF0)とからな
る。ダイオードD1とダイオードD0とは相互に逆極性
で接続され、それぞれ“1”レベルのチャージおよび
“0”レベルのチャージをコンデンサC1およびC0に
対して行う。ここに、コンデンサC1の一端は、コンデ
ンサC0の一端側に接続されており、“0”レベルの変
動に追従して“1”レベルも変動するようになってい
る。この追従の様子は、図12より明らかである。
【0012】図12は図11の受信装置10内における
要部の波形を示し、(A)は閾値制御回路14内の要部
の波形、(B)は主増幅回路18からの出力波形をそれ
ぞれ示す図である。同図(A)において、波形“0”
は、“0”レベル検出回路16の出力波形、これに追従
してレベルシフトする波形“1”は、“1”レベル検出
回路15の出力波形である。そして、これら波形“0”
と波形“1”の中間値を、上記閾値として生成する1/
2電圧発生回路17の出力波形を同図中、THとして示
す。
【0013】図12において、波形“0”および波形
“1”が徐々に下降しているのは、出力信号CLout
の先頭の部分(いわゆるプリアンブルと呼ばれる“1”
と“0”の交番ビット列)が、その出力信号CLout
の本体部分に対し、レベルが上昇するという性質がある
からである(後述)。また、同図中の“リセット”は、
セル信号とセル信号との間のガード領域を利用して上記
コンデンサC1およびC0をリセットすることを表して
いる。
【0014】図13はシステムATC/AGC方式によ
る光バースト受信装置の回路構成を示す図である。な
お、全図を通して、同様の構成要素については同一の参
照番号または記号を付して示す。したがって、本図に示
す光バースト受信装置20をなす構成のうち、受光素子
11、前置増幅回路12、バッファ13、“1”レベル
検出回路15(15′),“0”レベル検出回路16
(16′)、主増幅回路18(18′)については、図
11で説明したとおりである。
【0015】図13に示す、システムATC/AGC方
式による光バースト受信装置に特徴的な回路構成は、メ
モリ/演算回路21であり、また、このメモリ/演算回
路21との連携のために必要なA/D変換器25(2
5′),A/D変換器26(26′)およびD/A変換
器27(27′)をさらに含んでなる閾値制御回路24
(24′)である。なお、閾値制御回路が参照番号24
および24′で示すように2系統あり、主増幅回路も参
照番号18および18′で示すように2系統あるのは、
例えば奇数番目のセルの出力信号CLoutと偶数番目
のセルの出力信号CLoutを、第1の系統(24,1
8)と第2の系統(24′,18′)で交互に切り換え
て動作させ一方の系統からの出力を選択回路28によっ
て選択することにより、各系統の動作速度を半減させる
ためである。したがって、上記の2系統による構成は、
システムATC/AGC方式の原理とは直接関係がな
い。
【0016】システムATC/AGC方式の原理を端的
に表すのは、メモリ/演算回路21の存在である。メモ
リ/演算回路21は、各加入者毎にメモリ領域を有し、
各加入者から送信された第(j−1)番目(j=1,
2,3,4…)のセル信号に対応する出力信号CLou
tの論理“1”のレベルをa、論理“0”のレベルをb
として、それぞれ加入者毎のメモリ領域に記憶する。そ
して、各加入者毎に、第j番目のセル信号に対応する出
力信号CLoutの論理“1”および“0”の、主増幅
回路18(18′)での識別に用いる閾値THは、各加
入者における直前(第(j−1)番目)のセル信号に対
応する出力信号CLoutについてメモリ/演算回路に
記憶されている、上記aおよびbの値から演算により求
める。この演算により得られた図中の値C(=(a+
b)/2)を現在受信中の(第j番目の)出力信号CL
outの論理“1”,“0”の識別に用いる。この値C
は、上記値aおよびbの中間値に相当し、図12(A)
のレベルTHに対応する。このように現在の出力信号C
Loutの論理“1”,“0”の識別に用いる閾値とし
て、直前の出力信号CLoutにおいて得ている、論理
“1”のレベルと論理“0”のレベルとから演算(c=
(a+b)/2)により求めるので、このシステムAT
C/AGC方式は、前述した高速ATC/AGC方式に
比べて低速動作で済むという利点がある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明に係る光バース
ト受信装置は、公知の現象である、フォトダイオードの
“低周波数応答”に起因する後述の問題点を克服するこ
とを意図しているので、この低周波数応答について予め
説明しておく。図14の(A)は低周波数応答の影響が
ない場合、(B)は低周波数応答の影響がある場合の、
出力信号CLoutの波形をそれぞれ示す図である。
【0018】図14の(A)および(B)において、横
軸は時間を表し、縦軸は出力信号CLoutの論理
“1”および“0”のレベルを表す。既述したPON伝
送システムでは、局側装置1において既述のシーケンス
制御情報を有している。このシーケンス制御情報は、ど
のタイムスロットではどの加入者(i…k…)からのセ
ル信号を送信させる、というシーケンスを制御するため
の情報であり、各加入者はこのシーケンス制御情報を予
め受信して、自身からのセル信号の送信タイミングが割
り当てられる。図14の(A)および(B)では、加入
者k(加入者i以外の加入者)→加入者i→加入者k→
加入者i→…というシーケンスで、局側装置1内の光バ
ースト受信装置(2,10,20)が、各加入者からの
セル信号をバースト的に受信している例を示している。
同一の加入者iについては、論理“1”のレベルがほぼ
同じであるのに対し、異なる加入者k(k=1,2,3
…)については、論理“1”のレベルはまちまちであ
る。この理由は、図10に示すとおり、光分岐器(S
C)4 と各加入者側装置5とを接続するそれぞれの個別
光ファイバ伝送路8の長さ等が異なるため、各個別光フ
ァイバ伝送路8毎に伝送損失が異なるからである。
【0019】また図中のOHは、各出力信号CLout
対応の入力セル信号を構成するビットフォーマットのう
ちのオーバーヘッド領域を表し、既述のプリアンブルを
含む。このオーバーヘッド領域OHに続くのが、本来の
データ情報や宛先情報を収容するためのペイロード領域
PLである。さらに図中のGDはガードタイムを表し、
隣接するセル相互での衝突を防ぐためのスペースであ
る。
【0020】まず図14の(A)について見ると、出力
信号CLoutの各波形には何ら波形異常が見られな
い。これは、(A)が低周波数応答の影響がない場合だ
からである。ここに低周波数応答とは、既述の受光素子
11をなすフォトダイオードに固有の現象であり、フォ
トダイオードの内部で生ずる電界が小さい領域、あるい
はそのような電界が生じていない領域において受けた光
(セル信号)により生成された電子および正孔は、長い
時定数(例えば1〜100μs)をもって消滅するとい
う事実に基づいて生ずる現象である。
【0021】かかる低周波数応答の影響がある場合、図
14の(A)で示した一連の出力信号CLoutは、同
図の(B)で示すように、特異な波形をもって現れる。
特異な波形とは、第1に図示するように、バースト的に
現れる出力信号CLoutの論理“0”のレベルが徐々
に持ち上がることであり、第2に、その出力信号CLo
utの直後にガードタイムGDをおいてすぐ出現する後
続の出力信号CLoutにあっては、その立上がり部分
(OH)が吊り上げられてそれ以後徐々に本来の“0”
のレベルに落ち着く(すそ引き)ことである(図12の
(A)参照)。さらに第3には、論理“1”のレベルが
大きい出力信号CLout程、上記の持ち上がり傾向お
よびすそ引き傾向が大きく現れることである。本発明
は、低周波数応答に起因して、図14の(B)に示す特
異波形を伴う出力信号CLoutを処理するための技法
について述べるものである。
【0022】図15は高速ATC/AGC方式による光
バースト受信装置において使用される閾値を示す図であ
る。すなわち、図11に示す光バースト受信装置におい
て用いる閾値(主増幅回路18の第2入力II)は、図1
5の点線TH1で示すように変化する。特に、同図中の
右側に示す2つの出力信号CLoutのように、大きな
“1”レベルで現れたセルの直後に続くセルの先頭に見
られる大きなすそ引きの部分においても、その閾値TH
1も忠実に追従し、論理“1”および“0”の両レベル
(図12の(A)のTH参照)の中間値が確保されてお
り、これは大きな利点である。
【0023】ところが逆に不利点もある。図15を参照
すると、ガードタイムGDが大であり、オーバーヘッド
領域も大であることである。このことは、PON伝送シ
ステム全体の伝送効率という観点からするときわめて不
利である。このようにGDが大、OHも大となる理由は
次のとおりである。図11の回路構成のもとでは、各セ
ル信号CLを受光する毎に、その受光の前に、電気出力
信号CLoutの論理“1”および“0”の各レベルを
検出する“1”レベル検出回路15および“0”レベル
検出回路16を初期状態に戻しておかなければならな
い。つまりこれら回路15および16内の各コンデンサ
C1およびC0をリセットしておかなければならない
(図12(A)の“リセット”参照)。そしてこのリセ
ットは、実際にセル信号CLを受光する前のガードタイ
ムGDのスペースで十分に完了しておかなければならな
い。この結果、ガードタイムGDは大になってしまう。
【0024】また、“1”および“0”レベル検出回路
15および16は、上記のリセットの都度、コンデンサ
C1およびC0のチャージを初めから行うので、このチ
ャージのための上記のプリアンブル(論理“1”と
“0”の交番ビット)の長さを長くとらなければならな
い。このプリアンブルは、各出力信号CLoutの先頭
に含まれている。この結果、オーバーヘッド領域OHは
大になってしまう。
【0025】図16はシステムATC/AGC方式によ
る光バースト受信装置において使用される閾値を示す図
である。すなわち、図13に示す光バースト受信装置に
おいて用いる閾値(主増幅回路18の第2入力II)は、
図16の点線TH2で示すように変化する。ところで、
図16から明らかなように、システムATC/AGC方
式のもとでは、ガードタイムGDも小さいし、オーバー
ヘッド領域OHも小さい。したがって、PON伝送シス
テム全体の伝送効率はきわめて良い。これは、上述した
高速ATC/AGC方式にはない大きな利点である。
【0026】このように、GDもOHも小さくすること
ができるのは、上述した高速ATC/AGC方式による
場合と異なり、ガードタイムGDにおける上述したリセ
ット動作もオーバーヘッド領域OHにおける上述したチ
ャージ動作も不要となるからである。なぜなら、システ
ムATC/AGC方式のもとでは、各加入者iについて
見ると、この加入者iに関する現在(第j番目)受信中
の出力信号CLoutの識別に用いる閾値は、この加入
者iに関する直前(第(j−1)番目)の出力信号CL
outをもとに得て記憶していた閾値を流用するからで
ある。これは、異なる加入者相互間では、それぞれが用
いる閾値のレベルは異なるが、個々の加入者iについて
だけ見ると、第(j−1)番目のセル信号CLと第j番
目のセル信号CLとの間では、そのレベルに関し殆んど
変化はないことに着目したものである。
【0027】ところがこのシステムATC/AGC方式
の場合には不利点もある。これは図16の右端のセルに
ついて示すとおり、閾値TH2による論理の識別が困難
になる部分が生じてしまうことであり、受信不能という
問題をもたらす。また受信不能にまでは至らなかったと
しても、符号誤り率(BER)の劣化という問題をもた
らす。
【0028】したがって本発明は上記問題点に鑑み、周
波数応答に起因する受信不能あるいは符号誤り率の劣化
を生じさせることなく、高い伝送効率を維持することを
可能にする光バースト受信装置および方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0029】
【課題を解決するための手段】図1は本発明に基づく光
バースト受信装置の原理ブロック図である。本発明の光
バースト受信装置30は、図13に示したシステムAT
C/AGC方式の光バースト受信装置20と同様に、受
光素子11と、前置増幅回路12と、“1”レベル検出
回路15および“0”レベル検出回路16からなる閾値
制御回路14と、主増幅回路18とを有すると共に、前
述のメモリ/演算回路(21)とは異なるメモリ/演算
回路31と、新規な加算回路32とを含んでなる。すな
わち、本発明に係る光バースト受信装置30は、(i)
各加入者iから送信されるセル信号CLを受信した受光
素子11からの出力を増幅する前置増幅回路12と、
(ii)前置増幅回路12からの出力信号CLoutと閾
値TH3(図2)とを差動入力とし、この閾値TH3を
参照電圧として出力信号CLoutの論理“1”または
“0”を識別しさらに増幅して出力する主増幅回路18
と、(iii )出力信号CLoutの論理“1”のレベル
および論理“0”のレベルをそれぞれ検出する“1”レ
ベル検出回路15および“0”レベル検出回路16を有
する閾値制御回路14と、検出された論理“1”のレベ
ルおよび論理“0”のレベルに関するレベル値を、各加
入者iから送信されるセル信号CLを受信する毎に更新
して当該加入者に割り当てたメモリ領域に記憶するメモ
リ/演算回路31と、を備えると共に、メモリ/演算回
路31は、閾値制御回路14からの論理“1”のレベル
j および論理“0”のレベルBj を入力とし、これら
レベルの差分のほぼ半分の値C(=(Aj-1 −Bj-1
/2)を演算により得て上記のレベル値として出力し、
閾値制御回路14は、現在受信中の出力信号CLout
(j)について“0”レベル検出回路16により検出さ
れた論理“0”のレベルと、上記のメモリ領域に記憶さ
れているレベル値とを加算する加算回路32をさらに含
み、この加算回路32からの加算値(TH3)を、閾値
TH3として、主増幅回路18の第2入力IIに印加する
ように構成してなる。
【0030】図2は本発明に係る光バースト受信装置に
おいて使用する閾値を示す図であり、この閾値が上記の
TH3である。上記本発明に係る構成によれば、従来の
システムATC/AGC方式の場合における、図16の
○印で示す受信不能の問題は解決される。なぜなら、加
入者iからの出力信号CLoutにおける先頭部分にお
いても、閾値TH3は、論理“1”および“0”の各レ
ベルのほぼ中間値となっているからである。
【0031】しかも、図2に表すとおり、ガードタイム
GDとオーバーヘッド領域OHは共に小さく、図16で
説明した、従来のシステムATC/AGC方式による利
点はそのまま維持されている。上記の本発明に係る閾値
TH3の生成原理は、図16に示す従来の閾値TH2の
生成原理とは全く異なり、以下のとおりである。
【0032】従来の閾値TH2は、図13に示すcのよ
うに、c=(a+b)/2で求めている。つまり、第
(j−1)番目のセル信号CLについての論理“1”の
レベル(a)と論理“0”のレベル(b)とを加算した
値(a+b)を求め、それを半分にして、現在の第j番
目のセル信号CLについての閾値TH2(=(a+b)
/2)としている。
【0033】これに対し、本発明の閾値TH3は、第
(j−1)番目のセル信号CLについての論理“1”の
レベル(Aj-1 )と論理“0”のレベル(Bj-1 )のレ
ベル差(Aj-1 −Bj-1 )、すなわち振幅を求め、それ
を半分にして、その振幅の半分の値Cである(Aj-1
j-1 )/2を求める。そして、現在受信中の第j番目
のセル信号についての出力信号Bj に対して、その差分
の半分の値Cである(A j-1 −Bj-1 )/2を、加算回
路32にて重畳し、閾値TH3(=C+Bj )を得てい
る。これにより、出力信号CLoutの先頭部分では、
すそ引き部分のB j がそのままTH3に反映し、TH3
はその先頭部分においても追従可能となっている。
【0034】図3は本発明に係る光バースト受信方法を
表すフローチャートであり、前述した光バースト受信装
置の動作は、本図に表す方法としても把握することがで
きる。 ステップS1:光のセル信号CLを受光素子11に受け
て、電気の出力信号CLoutを生成する。
【0035】ステップS2:出力信号CLoutの論理
“1”のレベルと論理“0”のレベルとを検出する(識
別制御回路14)。 ステップS3:検出された論理“1”のレベルAj-1
論理“0”のレベルB j-1 を記憶する(メモリ/演算回
路31のメモリ領域)。 ステップS4:記憶されている論理“1”のレベルA
j-1 と論理“0”のレベルBj-1 の差分の半分の値Cを
求める(メモリ/演算回路31での演算)。
【0036】ステップS5:現在受信中の出力信号CL
outについて検出された論理“0”のレベルBj と、
上記の差分の半分の値Cとを加算して閾値TH3を生成
する(加算回路32)。 ステップS6:閾値TH3を用いて、現在受信中の出力
信号CLoutの論理“1”または“0”を識別する。
【0037】
【発明の実施の形態】図4は本発明の要部を具体的に表
す図である。図1の構成における、“1”レベル検出回
路15および“0”レベル検出回路16からなる閾値制
御回路14と、メモリ/演算回路31と、加算回路32
の部分を表しているが、図4では、実際の例としてA/
D変換器25および26と、D/A変換器27が描かれ
ている。
【0038】検出された論理“1”のレベルAj (アナ
ログ)および論理“0”のレベルB j (アナログ)は、
それぞれ、A/D変換器25および26を介してディジ
タル値Xj およびYj に変換されて、メモリ/演算回路
31内の該当メモリ領域に格納される。今、新たにセル
信号CLを受信し、対応する第j番目の出力信号CLo
utが閾値制御回路14に入力されると、メモリ/演算
回路31は、同一加入者より直前に入力された第(j−
1)番目のセル信号に対応する出力信号CLout(j
−1)についてのディジタル値Xj-1 およびYj-1 を読
み出し、さらにその中間値(ディジタル)Zj-1 を演算
して、Zj-1 =(Xj-1 −Yj-1 )/2を得る。
【0039】中間値Zj-1 は、D/A変換器27により
アナログ値Cに変換される。C=(Aj-1 −Bj-1 )/
2である。さらに加算回路32において、現在受信中の
出力信号CLoutより検出した、このCLoutの論
理“0”のレベルBj と、上記Cとを加算して閾値TH
3を得る。TH3=C+Bj である。図5は本発明に係
る光バースト受信装置の第1実施例を示す図であり、分
圧回路34と第1スイッチ回路35を設けたことを特徴
とする。すなわち、閾値制御回路14はさらに、“1”
レベル検出回路15および“0”レベル検出回路16か
らの各出力電圧の和のほぼ半分の電圧を出力する分圧回
路34と、この分圧回路34からの出力電圧または加算
回路32からの加算値を選択して主増幅回路18に出力
する第1スイッチ回路35とを含む。
【0040】第1スイッチ回路35は、既述のメモリ領
域にレベル値が記憶されていない初期時において、この
分圧回路34からの出力電圧を選択して出力する。PO
N伝送システムにおいては、システムの初期立ち上げと
いう操作が重要である。局側装置1は、複数の加入者の
各々に対し、どの加入者はどのタイムスロットで送信し
なければならないというシーケンス制御情報を用意しな
ければならない。このシーケンス制御情報を用意すると
きに、最も重要な情報は、各加入者毎の遅延時間であ
る。この遅延時間は、局から発出したセル信号が各加入
者に到達し、再び戻って来る迄のラウンドトリップ時間
を測定することによって得られる。
【0041】この測定を行うとき、すなわちシステムの
初期時には、メモリ/演算回路31内の各加入者毎のメ
モリ領域に、何もレベル値は記憶されていない。したが
って、上記閾値TH3も当然生成することができないの
で、閾値制御回路14は全く動作し得ない。このため、
上記のラウンドトリップ時間の測定もできないことにな
る。
【0042】そこで、そのような、メモリ領域に何もセ
ットされていないシステムの初期時には、メモリ/演算
回路31によらない閾値TH3の生成が必要となる。こ
れが上記の分圧回路34である。分圧回路34は、
“1”レベル検出回路15の検出レベル(“1”)と
“0”レベル検出回路16の検出レベル(“0”)と
を、2つの直列抵抗の両端に受信し、その中間接続点よ
り両者の中間値に相当する電圧を出力する。この中間値
は閾値TH3となる。上記の第1スイッチ回路35は、
システムの初期立ち上げ時(#1)か通常動作時(#
2)かに応じてそれぞれ、分圧回路34からの出力か加
算回路32からの出力か、いずれか一方を選択し、閾値
TH3として、主増幅回路18の第2入力IIに印加す
る。なお、第1スイッチ回路35が、#1側をまたは#
2側を選択するための信号は、既述のシーケンス制御情
報によって与えることができる。
【0043】上述のような構成を実現しようとする場
合、一般的には、#1側について、“1”および“0”
レベル検出回路を備え、また、#2側についても“1”
および“0”レベル検出回路を備えるように構成するこ
とが考えられる。しかしながら、図5の構成によれば、
#1側の“1”および“0”レベル検出回路を、#2側
の“1”および“0”レベル検出回路と共用する構成と
している。これは、システムの初期立ち上げ時には、通
常動作時に比べて、高速性が要求されないことに着目し
たものである。
【0044】この結果、#1側と#2側とでそれぞれ独
立に、第1系統および第2系統の“1”および“0”レ
ベル検出回路を設ける場合に比べて、〈1〉各系統間で
の相対的回路誤差が生じないという利点および〈2〉上
記2つの系統を1つの系統で実現するので、回路規模を
縮小でき、また低コスト化および低消費電力化が可能と
いう利点がもたらされる。
【0045】上述の説明は閾値制御回路14の主たる構
成部分であるATC部分についてなされた。しかし、閾
値制御回路14はAGC部分も含むのが現実的である。
以下述べる本発明の第2実施例は、そのAGC部分の具
体的構成を提案する。図6は本発明に係る光バースト受
信装置の第2実施例を示す図(その1)、図7は同図
(その2)である。
【0046】図7を参照すると、閾値制御回路14は、
主増幅回路18の増幅利得を制御する主増幅利得制御部
40を設け、この主増幅利得制御部40は、主増幅回路
18の増幅利得を制御する制御信号Cg を出力する増幅
利得制御回路41を含み、この増幅利得制御回路41
は、メモリ/演算回路31内に記憶されたレベル値Cに
応じて制御される。
【0047】増幅利得の制御(AGC)は、主増幅回路
18の第1入力Iに印加される出力信号Coutの振幅
に依存して行われる。通常は、入力された出力信号Co
utについて、瞬時瞬時リアルタイムでその振幅の検出
を行い、主増幅回路18に対して帰還するというやり方
である。このやり方では、振幅の検出から帰還までの動
作をきわめて高速に行わなければならず、不利である。
【0048】ところが、ここでメモリ/演算回路31か
らの出力Zj-1 のうち(Xj-1 −Y j-1 )の項に着目す
ると、この項はまさしく出力信号Coutの振幅値(デ
ィジタル)を示しており、同一加入者における直前のセ
ルに関して得たこの振幅値を利用すれば、低速で上記の
AGCを実行できる。具体的には、D/A変換器27を
介して得たアナログの振幅値(Aj-1 −Bj- 1 )を、振
幅情報として、増幅利得制御回路41に与える。そし
て、目的とする既述の制御信号Cg を得る。
【0049】ところが、システムの初期時(初期立ち上
げ時)には、メモリ/演算回路31内の各加入者毎のメ
モリ領域に、何もレベル値が記憶されていない。したが
って上記のアナログ振幅値(Aj-1 −Bj-1 )も当然生
成することができないので、主増幅利得制御部40は全
く動作し得ない。そこで、そのような、メモリ領域に何
もセットされていないシステムの初期時にはメモリ/演
算回路31によらない、出力信号Coutの振幅の検出
が必要となる。
【0050】このために、主増幅利得制御部40はさら
に、閾値制御回路14にて検出した論理“1”のレベル
および論理“0”のレベルを入力とし、これらレベルの
差分により振幅情報Iaを出力する振幅検出回路42
と、その振幅情報Iaまたはメモリ/演算回路31内に
記憶されたレベル値Cを選択して増幅利得制御回路41
に出力する第2スイッチ回路43とを含むようにする。
そして、この第2スイッチ回路43は、メモリ領域31
にレベル値Cが記憶されていない初期時において、振幅
検出回路42からの振幅情報Iaを選択して出力するよ
うにする。
【0051】第2スイッチ回路43が、システムの初期
時における#1側を選択するか、通常動作時における#
2側を選択するかは、既述のシーケンス制御情報によっ
て与えることができる。上記の振幅検出回路42は、図
に示すとおり、閾値制御回路14内の“1”レベル検出
回路15および“0”レベル検出回路16(図6)を共
用している。つまり、振幅検出回路42用に独立して、
“1”レベル検出回路および“0”レベル検出回路を別
途設けるということはしない。これにより、前者の場合
(共用)は、後者の場合(独立に別途設ける)に比べ
て、〈1〉相対的な回路誤差が生じないという利点およ
び〈2〉1つの系統(15,16)で実現するので、回
路規模を縮小でき、また低コスト化および低消費電力化
が図れるという利点を有する。
【0052】図6を参照すると、閾値制御回路14は、
前置増幅回路12の増幅特性を制御する前置増幅特性制
御部50を設け、この前置増幅特性制御部50は、前置
増幅回路12の増幅特性を制御するための前置増幅制御
信号Cgpを出力する前置増幅特性制御回路51を含み、
この前置増幅特性制御回路51は、メモリ/演算回路3
1内に記憶されたレベル値Cに応じて制御されるように
する。
【0053】前置増幅特性の制御(AGC)は、前置増
幅回路12からの出力信号Poutの振幅に依存して行
われる。通常は、回路12からの出力信号Poutにつ
いて、瞬時瞬時リアルタイムでその振幅の検出を行い、
前置アンプ12Aに対して帰還するというやり方であ
る。このやり方では、振幅の検出から帰還までの動作を
きわめて高速に行わなければならず、不利がある。
【0054】ところが、ここでメモリ/演算回路31か
らの出力Zj-1 のうち(Xj-1 −Y j-1 )の項に着目す
ると、この項はまさしく、上記の出力信号Poutと相
関のある出力信号Coutの振幅値(ディジタル)を示
しており、同一加入者における直前のセルに関して得た
この振幅値を利用すれば、低速で上記の前置増幅特性の
制御(AGC)を実行できる。
【0055】具体的には、D/A変換器27を介して得
たアナログの振幅値(Aj-1 −Bj- 1 )を、振幅情報と
して、前置増幅特性制御回路51に与える。そして、目
的とする既述の前置増幅制御信号Cgpを得る。ところ
が、システムの初期時(初期立ち上げ時)には、メモリ
/演算回路31内の各加入者毎のメモリ領域に、何もレ
ベル値が記憶されていない。したがって上記のアナログ
振幅値(Aj-1 −Bj-1 )も当然生成することができな
いので、前置増幅特性制御部50は全く動作し得ない。
【0056】そこで、そのような、メモリ領域に何もセ
ットされていないシステムの初期時には、メモリ/演算
回路31によらない、出力信号Poutの振幅の検出が
必要となる。このために、前置増幅特性制御部50はさ
らに、前置増幅回路自体の自動利得を行うための自動利
得制御信号ACを出力する信号振幅検出回路52と、そ
の自動利得制御信号またはメモリ/演算回路31内に記
憶されたレベル値Cを選択して前置増幅特性制御回路5
1に出力する第3スイッチ回路53とを含むようにす
る。そして第3スイッチ回路53は、既述のメモリ領域
にレベル値が記憶されていない初期時において、信号振
幅検出回路52からの上記の自動利得制御信号を選択し
て出力するようにする。
【0057】第3スイッチ回路53が、システムの初期
時における#1側を選択するか、通常動作時における#
2側を選択するかは、既述のシーケンス制御情報によっ
て与えることができる。前置増幅特性制御回路51につ
いて見ると、これは、前置増幅回路(アンプ12A)の
開ループゲイン、この前置増幅回路(アンプ12A)を
構成する帰還抵抗Rf およびその前置増幅回路12の入
力段に付加されるバイパス電流源19を流れるバイパス
電流のうちの少なくとも1つを制御する。
【0058】図6において、これら開ループゲイン(o
pen loop gain)、帰還抵抗Rf およびバ
イパス電流の全てを同時に制御する例を示している。帰
還抵抗Rf は、トランスインピーダンス形の帰還抵抗で
あり、FETで構成することができる。このFETのゲ
ートに信号Cgpを印加する。また、バイパス電流を流す
バイパス電流源19も、FETで構成することができ、
このFETのゲートに信号Cgpを印加する。
【0059】なお、図6では、アンプ12A、帰還抵抗
f およびバイパス電流源19に、全て同一の前置増幅
制御信号Cgpを印加するように描いているが、これは便
宜上そう描いたもので、実際には、これら3種の信号C
gpの間には、位相あるいはレベルに関して相互に相違し
ている。そのための調整手段(図示せず)は、対象とな
るバイパス電流源19、帰還抵抗Rf 、アンプ12Aに
それぞれ内蔵することができる。
【0060】以上、本発明に係る閾値制御回路14およ
びメモリ/演算回路31について詳しく説明したが、最
後に、光バースト受信装置30の全体構成について、
二、三の構成例を示す。図8は群構成にした光バースト
受信装置の概略を示す図である。本図においては、一例
として3群構成の閾値制御回路14−1,14−2およ
び14−3からなる光バースト受信装置30′を示す。
該装置30′は、既述の閾値制御回路14とそれぞれ同
一構成を有する、少なくとも2つの閾値制御回路(14
−1,14−2,14−3)を備え、これらの閾値制御
回路は、前置増幅回路12とメモリ/演算回路31と前
記主増幅回路18とに共通に接続し、かつ、連続して入
力される複数のセル信号CLを順番に、これらの閾値制
御回路14−1,14−2,14−3に割り当てて処理
するようにする。
【0061】今、仮にセル信号CLが、CL1,CL
2,CL3,CL4…に入力されたとすると、閾値制御
回路14−1は、セル信号CL1,CL4,CL7,C
L10…の各出力信号CLout1の処理を、担当し、
閾値制御回路14−2は、セル信号CL2,CL5,C
L8,CL11…の各出力信号CLout2の処理を、
担当し、閾値制御回路14−3は、セル信号CL3,C
L6,CL9,CL12…の各出力信号CLout3の
処理を、担当するようにする。
【0062】このようにすると、メモリ/演算回路31
が、1つのセル信号が光バースト受信装置30′に入力
されたときに行うべき4つの処理、すなわち、 〈1〉出力信号CLoutの論理“1”のレベルと論理
“0”のレベルとを検出する第1処理と、 〈2〉検出された論理“1”のレベルと論理“0”のレ
ベルを記憶する第2処理と、 〈3〉記憶されている論理“1”のレベルと論理“0”
のレベルの中間値を求める第3処理と、 〈4〉現在受信中の出力信号CLoutについて検出さ
れた論理“0”のレベルと、上記の中間値とを加算して
閾値TH3を生成する第4処理と、を、単一の閾値制御
回路14で実行する場合に比べて、ほぼ1/3の速度で
実行すればよく、低コスト化にもつながる。
【0063】もし、2群構成(14−1および14−
2)を採用するならば、一方の閾値制御回路14−1
は、奇数番目のセル信号を扱い、他方の閾値制御回路1
4−2は、偶数番目のセル信号を扱うようにすればよ
い。各セル信号が入力される毎に、どの閾値制御回路
(14−1/14−2/14−3)をアクティブにする
かは、既述したシーケンス制御情報によって与えること
ができる。
【0064】図9は多段構成にした光バースト受信装置
の概略を示す図である。本図においては一例として3段
構成の閾値制御回路14,14−1および14−2およ
びそれぞれに付帯するメモリ/演算回路31,31−1
および31−2からなる光バースト受信装置30″が示
されている。この光バースト受信装置30″は上記の閾
値制御回路14と同一構成の閾値制御回路14−1,1
4−2および上記の主増幅回路18と同一構成の主増幅
回路18−1,18−2とからなる閾値制御/主増幅段
(60)を少なくとも一段、各々に付帯するメモリ/演
算回路(31−1,31−2)と共に主増幅回路18の
出力側に従属接続するように構成される。
【0065】主信号系の増幅回路、すなわち主増幅回路
の入力には、いわゆるオフセット電圧が潜在することが
知られている。このオフセット電圧が潜在すると、その
出力パルスの幅が変動し、後段のリタイミング回路(図
示せず)において信号の打ち抜きを行う際、正確にその
中央を打ち抜くことが困難になる。このようなパルス幅
の変動を起こす原因となる上記のオフセット電圧を消滅
ささせるために、上述の多段従属接続構成をとるように
したのが、本図の光バースト受信装置30″である。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ステムATC/AGC方式による光バースト受信装置に
おいて、低周波数応答に起因する、図16に示した受信
不能という問題を、きわめて簡単なハードウェアの追加
と、メモリ/演算回路における演算方法の変更とによっ
て、効率よく解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく光バースト受信装置の原理ブロ
ック図である。
【図2】本発明に係る光バースト受信装置において使用
する閾値を示す図である。
【図3】本発明に係る光バースト受信方法を表すフロー
チャートである。
【図4】本発明の要部を具体的に表す図である。
【図5】本発明に係る光バースト受信装置の第1実施例
を示す図である。
【図6】本発明に係る光バースト受信装置の第2の実施
例を示す図(その1)である。
【図7】本発明に係る光バースト受信装置の第2実施例
を示す図(その2)である。
【図8】群構成にした光バースト受信装置の概略を示す
図である。
【図9】多段構成にした光バースト受信装置の概略を示
す図である。
【図10】本発明が適用される伝送システムの一例を概
略的に示す図である。
【図11】高速ATC/AGC方式による光バースト受
信装置の回路構成を示す図である。
【図12】図11の受信装置10内における要部の波形
を示し、(A)は閾値制御回路14内の要部の波形、
(B)は主増幅回路18からの出力波形をそれぞれ示す
図である。
【図13】システムATC/AGC方式による光バース
ト受信装置の回路構成を示す図である。
【図14】(A)は低周波数応答の影響がない場合、
(B)は低周波数応答の影響がある場合の、出力信号C
Loutの波形をそれぞれ示す図である。
【図15】高速ATC/AGC方式による光バースト受
信装置において使用される閾値を示す図である。
【図16】システムATC/AGC方式による光バース
ト受信装置において使用される閾値を示す図である。
【符号の説明】
1…局側装置 2…光バースト受信装置 3…波長分割多重器(WDM) 4…光分岐器(スターカプラ) 5…加入者側装置 6…光送信装置 7…波長分割多重器(WDM) 8…個別光ファイバ伝送路 9…共用光ファイバ伝送路 10…光バースト受信装置 11…受光素子 12…前置増幅回路 12A…前置アンプ 13…バッファ 14,14−1,14−2,14−3…閾値制御回路 15…“1”レベル検出回路 16…“0”レベル検出回路 17…1/2電圧発生回路 18…主増幅回路 19…バイパス電流源 20…光バースト受信装置 21…メモリ/演算回路 24,24′…閾値制御回路 25,25′…A/D変換器 26,26′…A/D変換器 27,27′…D/A変換器 28…選択回路 30,30′,30″…光バースト受信装置 31,31−1,31−2…メモリ/演算回路 32…加算回路 34…分圧回路 35…第1スイッチ回路 40…主増幅利得制御部 41…増幅利得制御回路 42…振幅検出回路 43…第2スイッチ回路 50…前置増幅特性制御部 51…前置増幅特性制御回路 52…信号振幅検出回路 53…第3スイッチ回路 60…閾値制御/主増幅段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各加入者から送信されるセル信号を受信
    した受光素子からの出力を増幅する前置増幅回路と、 前記前置増幅回路からの出力信号と閾値とを差動入力と
    し、該閾値を参照電圧として該出力信号の論理“1”ま
    たは“0”を識別しさらに増幅して出力する主増幅回路
    と、 前記出力信号の論理“1”のレベルおよび論理“0”の
    レベルをそれぞれ検出する“1”レベル検出回路および
    “0”レベル検出回路を有する閾値制御回路と、 検出された前記論理“1”のレベルおよび論理“0”の
    レベルに関するレベル値を、各前記加入者から送信され
    るセル信号を受信する毎に更新して当該加入者に割り当
    てたメモリ領域に記憶するメモリ/演算回路と、を備え
    てなり、 前記メモリ/演算回路は、前記閾値制御回路からの前記
    論理“1”のレベルおよび論理“0”のレベルを入力と
    し、これらレベルの差分のほぼ半分の値を演算により得
    て前記レベル値として出力し、 前記閾値制御回路は、現在受信中の前記出力信号につい
    て前記“0”レベル検出回路により検出された論理
    “0”のレベルと、前記メモリ領域に記憶されている前
    記レベル値とを加算する加算回路をさらに含み、該加算
    回路からの加算値を、前記閾値として、前記主増幅回路
    に印加することを特徴とする光バースト受信装置。
  2. 【請求項2】 前記閾値制御回路はさらに、前記“1”
    レベル検出回路および“0”レベル検出回路からの各出
    力電圧の和のほぼ半分の電圧を出力する分圧回路と、該
    分圧回路からの出力電圧または前記加算回路からの加算
    値を選択して前記主増幅回路に出力する第1スイッチ回
    路とを含み、 前記第1スイッチ回路は、前記メモリ領域に前記レベル
    値が記憶されていない初期時において、前記分圧回路か
    らの出力電圧を選択して出力する請求項1に記載の光バ
    ースト受信装置。
  3. 【請求項3】 前記主増幅回路の増幅利得を制御する主
    増幅利得制御部を設け、該主増幅利得制御部は、該主増
    幅回路の増幅利得を制御する制御信号を出力する増幅利
    得制御回路を含み、該増幅利得制御回路は、前記メモリ
    /演算回路内に記憶された前記レベル値に応じて制御さ
    れる請求項1に記載の光バースト受信装置。
  4. 【請求項4】 前記主増幅利得制御部はさらに、前記閾
    値制御回路にて検出した前記論理“1”のレベルおよび
    論理“0”のレベルを入力とし、これらレベルの差分に
    より振幅情報を出力する振幅検出回路と、該振幅情報ま
    たは前記メモリ/演算回路内に記憶された前記レベル値
    を選択して前記増幅利得制御回路に出力する第2スイッ
    チ回路とを含み、 前記第2スイッチ回路は、前記メモリ領域に前記レベル
    値が記憶されていない初期時において、前記振幅検出回
    路からの前記振幅情報を選択して出力する請求項3に記
    載の光バースト受信装置。
  5. 【請求項5】 前記前置増幅回路の増幅特性を制御する
    前置増幅特性制御部を設け、該前置増幅特性制御部は、
    該前置増幅回路の増幅特性を制御するための前置増幅制
    御信号を出力する前置増幅特性制御回路を含み、該前置
    増幅特性制御回路は、前記メモリ/演算回路内に記憶さ
    れた前記レベル値に応じて制御される請求項1に記載の
    光バースト受信装置。
  6. 【請求項6】 前記前置増幅特性制御部はさらに、前記
    前置増幅回路自体の自動利得を行うための自動利得制御
    信号を出力する信号振幅検出回路と、該自動利得制御信
    号または前記メモリ/演算回路内に記憶された前記レベ
    ル値を選択して前記前置増幅特性制御回路に出力する第
    3スイッチ回路とを含み、 前記第3スイッチ回路は、前記メモリ領域に前記レベル
    値が記憶されていない初期時において、前記信号振幅検
    出回路からの前記自動利得制御信号を選択して出力する
    請求項5に記載の光バースト受信装置。
  7. 【請求項7】 前記前置増幅特性制御回路は、 前記前置増幅回路の開ループゲイン、該前置増幅回路を
    構成する帰還抵抗および該前置増幅回路の入力段に付加
    されるバイパス電流源を流れるバイパス電流のうちの少
    なくとも1つを制御する請求項5に記載の光バースト受
    信装置。
  8. 【請求項8】 前記閾値制御回路とそれぞれ同一構成を
    有する、少なくとも2つの閾値制御回路を備え、これら
    の閾値制御回路は前記前置増幅回路と前記メモリ/演算
    回路と前記主増幅回路とに共通に接続し、かつ、連続し
    て入力される複数の前記セル信号を順番に、これらの閾
    値制御回路に割り当てて処理する請求項1に記載の光バ
    ースト受信装置。
  9. 【請求項9】 前記閾値制御回路と同一構成の閾値制御
    回路および前記主増幅回路と同一構成の主増幅回路とか
    らなる閾値制御/主増幅段を少なくとも一段、各々に付
    帯するメモリ/演算回路と共に、前記主増幅回路の出力
    側に従属接続する請求項1に記載の光バースト受信装
    置。
  10. 【請求項10】 光のセル信号を受光素子に受けて電気
    の出力信号を生成するステップと、 前記出力信号の論理“1”のレベルと論理“0”のレベ
    ルとを検出するステップと、 検出された前記論理“1”のレベルと論理“0”のレベ
    ルを記憶するステップと、 記憶されている前記論理“1”のレベルと論理“0”の
    レベルの差分のほぼ半分の値を求めるステップと、 現在受信中の前記出力信号について検出された論理
    “0”のレベルと、前記差分のほぼ半分の値とを加算し
    て閾値を生成するステップと、 前記閾値を用いて、前記現在受信中の出力信号の論理
    “1”または“0”を識別するステップとからなること
    を特徴とする光バースト受信方法。
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