(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有するデジタル信号を受信する入力インタフェースと、
前記入力インタフェースに結合され、第１の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が信号の前記１つの既知のデータ速度とフィルタの前記２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度との間に存在するときにその信号をパスするための第１フィルタを含む、通過周波数選択フィルタ・アセンブリと、
前記フィルタに結合され、前記パスされた信号を検出しそれに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器と
を備えるデータ速度検出器。
【請求項２】
前記事前選択されたスペクトル・パワー差が、前記２つの既知のデータ速度の一方のスペクトル・パワー値と、前記事前選択されたフィルタ済み周波数における前記２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度の０の対応スペクトル・パワー値との差である、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項３】
前記２つの既知のデータ速度が互いに整数倍である、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項４】
前記フィルタ・アセンブリが、入力インタフェースに結合された、第３の既知のデータ速度であるデータ速度を有するデジタル信号を受信するための少なくとも第２のフィルタを含み、第２の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が前記第３の既知のデータ速度と前記２つの既知のデータ速度の間に存在するときに、前記第２フィルタが信号をパスし、第２信号検出器が、前記第２フィルタの前記パスされた信号を検出し、それに関連する対応データ速度信号を出力する、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項５】
前記第１フィルタが、前記１つの既知のデータ速度の前記最初の０を調節することにより複数の速度をパスする論理を含む同調可能フィルタを含んでいる、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項６】
前記第１フィルタがバンドパス・フィルタである、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項７】
前記バンドパス・フィルタが受動フィルタである、請求項６に記載のデータ速度検出器。
【請求項８】
前記受動フィルタがバターワース・フィルタである、請求項７に記載のデータ速度検出器。
【請求項９】
前記第１フィルタがそれに結合された基準クロックを含んでいる、請求項１に記載のデータ速度検出器。
【請求項１０】
前記第１フィルタが、前記選択されたフィルタ済み周波数における前記１つの既知のデータ速度の最初の０を調節するように動作可能な同調可能フィルタである、請求項８に記載のデータ速度検出器。
【請求項１１】
前記第１フィルタが能動フィルタである、請求項９に記載のデータ速度検出器。
【請求項１２】
前記能動フィルタがＤＳＰフィルタを備えている、請求項９に記載のデータ速度検出器。
【請求項１３】
（ａ）光入力を受信するための光検出器と、それに応答して出力電気信号を発生するためのトランスインピーダンス増幅器とを有する光受信機と、
（ｂ）前記入力インタフェースに結合され、第１の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が２つの既知のデータ速度のうちの１つの既知のデータ速度と他方のデータ速度との間に存在するときに信号をパスするための第１フィルタを含む、周波数選択フィルタ・アセンブリと、
前記フィルタに結合され、パスされた信号を検出しそれに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器と、
（ｃ）前記信号速度検出器および前記光受信機に接続された後置増幅器と、
（ｄ）前記信号速度検出器および前記後置増幅器の出力をホスト・システムに結合し、前記信号速度検出器、前記光受信機または前記トランスインピーダンス増幅器または前記後置増幅器または前記ホストまたはそれらの組合せの前記出力に応答して、前記光入力の送信速度に適合されるように接続されたホスト・インタフェースとを備える
光送受信機。
【請求項１４】
（ａ）前記ホスト・インタフェースを介してホスト入力を受信し、電気出力を発生する交流モジュレータと、
（ｂ）前記交流モジュレータの電気出力を受信し、それに応答して光出力を発生する光送信機と
をさらに備える請求項１３の記載の光送受信機。
【請求項１５】
前記光出力が前記光入力の前記送信速度である、請求項１４に記載の光送受信機。
【請求項１６】
前記光送信機がレーザである、請求項１４に記載の光送受信機。
【請求項１７】
データ信号の送信速度を検出する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの既知のデータ速度の一方であり得る送信速度を有するデータ信号を受信するステップと、
（ｂ）前記着信データ速度が前記事前選択されたフィルタ済み周波数に存在する場合に信号をパスするために第１フィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリを利用し、前記信号電力を前記選択されたスペクトル・パワー・レベルと比較するステップと、
（ｃ）前記フィルタから信号検出器に出力をパスし、前記信号検出器からデータ速度信号を出力するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記事前選択した差が、前記２つの既知のデータ速度の一方におけるデータ信号の０と、前記２つの既知のデータ速度の前記他方における対応スペクトル・パワー値とのスペクトル・パワーの差である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記データ速度信号が送信速度を示す電圧を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記フィルタリングがバンドパス・フィルタを使用して行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記バンドパス・フィルタリング・ステップが能動フィルタによって行われる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記バンドパス・フィルタリング・ステップが受動フィルタによって行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも第２フィルタが、前記入力インタフェースに結合され第３の既知のデータ速度であるデータ速度を有するデジタル信号を受信できるようになされ、第２の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、第３の既知のデータ速度と２つの既知のデータ速度の間に存在するときに、前記第２フィルタが信号をパスし、第２信号検出器が、前記第２フィルタの前記パスされた信号を検出し、それに関連する対応データ速度信号を出力する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有する信号を受信するための入力インタフェースと、
前記入力インタフェースに結合され、前記１つの既知のデータ速度の事前選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも事前選択された差が、前記２つの既知のデータ速度のうちの前記他方のデータ速度を有する信号に対して存在するとき、前記２つの既知のデータ速度の１つにおける信号をパスするための少なくとも第１フィルタを含む、周波数選択フィルタ・アセンブリと、
パスされた周波数を検出し、データ速度信号を出力する信号検出器と、
前記データ速度信号に応答して送信を最適化するために前記パスされた周波数を適合させるための前記入力インタフェースへの少なくとも１つのフィードバック・パスと、
前記データ速度検出器の外側に前記データ速度信号を送信するためのホスト・インタフェースとを備えるデータ速度検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にデータ伝送の分野に関し、詳細には少なくとも通過周波数選択フィルタおよび信号検出器を使用して既知のデータ速度から自動的にデータ伝送速度を求めることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の通信は、例えば、光ファイバ・ケーブルを通して送信される光データを使用することがますます増えている。光ファイバ・リンクの受信端において、光検出器は短波長でも長波長でもよい光を受信し、光の強さまたはパワーに比例する電流を発生する。この光電流は次に条件付けられ、光電流を比例する出力電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器に結合される。フォト受信機は光検出器およびトランスインピーダンス増幅器で構成でき、ＴＯカンにパッケージできる。ＴＯカンの他端には、光入力から導出された電気データ出力を送信するための電気接触ピン、およびパワー・ピンおよびアース・ピンがある。フォト受信機の出力は電気接触ピンを介したコンピュータなどのホスト・データ処理システムへの入力であり得る。
【０００３】
電気データが異なる速度で伝送できるのと同様に、光データも異なる速度で伝送される。自動交渉（autonegotiation）とは、複数ビットレートの操作ができる２つの送受信機が２つの送受信機の間で可能な最高のデータ転送速度を確立するために定義済みプロトコルに従って通信するプロセスである。自動交渉の一般的な例は、可能な最高のボー・レートが確立されるまでデバイスが「交渉する」、コンピュータ・モデム間で生じる。
【０００４】
光ネットワーキング標準における自動交渉は、新しい毎秒複数ギガビット（Ｇｂ／秒）標準が開発中で非常にホットな話題になっている。しかし、低速動作しか可能でないデバイスの大きな設置ベースと相互動作するための新しい高速送受信機モジュールを求めるエンド・ユーザの要望が強い。１つのよい例は、高速の２．１２５Ｇｂ／秒モジュールが旧型の広く普及している１．０６２５Ｇｂ／秒モジュールとうまく通信できるようにするための自動交渉プロトコルを実装するために多大の努力が払われているファイバ・ケーブル市場で見られる。
【０００５】
複数ビット速度動作の障害である主送受信機モジュールのパラメータの１つは、光送受信機における受信機パスの帯域幅である。送信エラーは、低速モジュールからの光信号が高速モジュールの高帯域幅受信機に提示されるときに起こる。先に述べたように、１．０６２５Ｇｂ／秒で動作し、伝送されたビットの「１」レベルにかなりのオーバーシュートおよびアンダーシュートを導入する低い緩和発振周波数（ＲＯＦ）を有するレーザを利用する、旧式の光ファイバ・ケーブル送受信機が多数ある。これら低ＲＯＦレーザの１つが２．１２５Ｇｂ／秒モジュールへの入力として使用されるとき、これは十分に減衰されず、高速モジュールの受信機の帯域幅が高すぎる場合には受信ビットが不正確になる可能性がある。
【０００６】
上記の問題を軽減するために２つの自動交渉方法が知られている。第１のものは、クロック回復技術を使用してデータ速度を検出するもので、着信データ・ストリームの基本クロック周波数が検出され、再生される。この機能を果たす回路は広く入手でき、この技術は成熟している。しかし、回復されたクロックの実際の周波数を、したがって送信されたデータのビット速度を決定するために、基準クロック信号がクロック回復回路と共に必要である。この問題を軽減するための第２の周知の方法は、切換え可能帯域幅受信機を実装するもので、本願の譲受人が所有し、その全体が参照により援用される米国特許出願第０９／５７４２３９号（整理番号ＲＯＣ９２０００００２９）に開示されるような受信機の帯域幅が低速動作では下げられ、高速動作ではその最高値に維持される。この記載の方法は、複数のビット速度で動作を可能にするために送受信機の性能の幾つかの面を変化させる制御信号を光送受信機に与える。しかし、上記の切換え可能帯域幅受信機でさえ、いつ受信機の帯域幅を変化させる必要があるかを決定するために制御信号が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、低コストで実装し易く完全に自立式のデータ速度検出器、ならびに外部制御信号や複雑なクロック回復方式なしに着信デジタル信号のデータ速度の選択を可能にするデータ速度自動検出方法が当業界で求められている。
【０００８】
本発明のその他の目的、特徴、および特性と、この構造の関連する要素の方法、動作、および機能と、部品の組合せ、ならびに製造の経済性は、その全体が本明細書の一部を形成する、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明および添付図面から明らかになるであろう。図中、様々な図で同様の参照番号は対応する部品を指す。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を満たし、上記の問題に対する解決策を当業界に与えるために、本明細書において、少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有するデジタル信号を受信するための入力インタフェースと、その入力インタフェースに結合され、第１の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、信号の１つの既知のデータ速度とフィルタの２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度との間に存在するときに信号をパスする第１フィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリと、フィルタに結合され、パスされた信号を検出しそれに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器とを備える、データ速度検出器が提示される。
【００１０】
入力インタフェースに結合され第３の既知のデータ速度であるデータ速度を有するデジタル信号を受信するための少なくとも第２のフィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリ、第２のフィルタは、第２の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、第３の既知のデータ速度と前記２つの既知のデータ速度の間にあるときに信号をパスし、第２の信号検出器は、第２のフィルタのパスされた信号を検出し、それに関連する対応データ速度信号を出力する。
【００１１】
周波数選択フィルタ・アセンブリは、単一のフィルタを通る異なる選択データ速度のパスに対処するために１つの既知のデータ速度のスペクトル・パワーのシフトを可能にする回路論理を有する同調可能フィルタを含む。
【００１２】
データ速度検出器はさらに、バターワース・フィルタでもよい受動フィルタを備えることができる。データ速度検出器は、能動フィルタを備えることができる。能動フィルタは、バイカッド・フィルタ、トランスコンダクタンス・フィルタ、あるいはＤＳＰフィルタとすることができる。
【００１３】
本発明はまた、光入力およびトランスインピーダンス増幅器を受信し、それに応答して電気信号を発生するための光検出器を有する光受信機と、少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有するデジタル信号を受信するための入力インタフェースを備える信号速度検出器と、入力インタフェースに結合され、選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、１つの既知のデータ速度と２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度との間に存在するとき信号をパスするための第１フィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリと、フィルタに結合され、パスされた信号を検出し、それに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器とを備える光送受信機も含んでいる。
【００１４】
光送受信機はさらに、ホスト・インタフェースを通してホスト入力を受信し、電気出力を発生するための交流モジュレータを備える。光送信機は、電気入力を受信し、それに応答してレーザでもよい光出力を発生する。
【００１５】
本発明また、入力インタフェースに結合され、選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、１つのデータ速度と２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度との間に存在するときに信号をパスするための第１フィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリを使用することを含む、信号速度を検出するステップを含む、データ信号の伝送速度を検出する方法とも見なされる。
【００１６】
したがって、要約すると、本発明は、以下の説明および図面を参照することにより最もよく理解されよう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、受信部１１０と送信部１５０を示す光ファイバ送受信機１００の簡略化したブロック図である。光ファイバ送受信機１００は、好ましくは光ファイバ・ケーブルを介してコンピュータまたはデバイス・プロセッサ、変換器、および周辺機器などの、ホスト２００に接続するための高速シリアルまたはパラレル電気インタフェースを提供する。本発明から利益を得る具体的なシステムは、GigabitEthernet（Ｒ）、Infiniband、ＯＩＦ、ＳＯＮＥＴ、および複数ギガビット・データ速度用のファイバ・チャネルにおける光ファイバ応用例である。さらに、本明細書における集積回路は、通常シリコンＣＭＯＳ半導体技術およびシリコン・バイポーラ半導体技術またはその両方であるが、他のデータ伝送信速度または光の他の波長には他の半導体材料が使用できることが当分野の技術者には理解されよう。GigabitEthernet（Ｒ）環境において、例えば、送受信機１００は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）交換機またはハブ、ならびに相互接続用プロセッサとしてのホスト２００などで使用できる。ホスト２００としての記憶域ネットワーク（ＳＡＮ）では、送受信機１００は、周辺機器とプロセッサの間でデータを伝送するために使用できる。したがって、ホスト２００は、電子スイッチ、他のシステムへのネットワーク・インタフェース、コンピュータ、コンピュータを有するプロセッサ、実際には、送受信機１００からデータを受信できるあらゆる電子デバイスでよい。
【００１８】
送受信機１００の送信部１５０は、好ましくは示差データ・ストリーム１５２および１５４を与えるホスト２００に結合される。送受信機１００の交流モジュレータ１６０は、半導体レーザ１７０の光出力強度１８０を変調するレーザ・ドライバ回路の一部である。直流駆動／安全制御回路１６２は、存在し得る適正な電力レベルで、安全回路および故障検出器１６４と共にレーザを維持する。送信部１５０は、デスエーブル信号１５６が検出された場合にレーザ１７０を遮断する。
【００１９】
受信部１１０はさらに、光受信機１２０を備え、受信機１２０は、着信変調光信号１１４を受信し、それを比例するピーク・ツウ・ピーク光電流に変換する光検出器を有する。通常、光入力１１４は、１．０〜１．８マイクロメートル程度の長い波長、または０．６〜１．０マイクロメートル程度の短い波長あるいはその両方を有する光でよい。光の波長が、また実際にはこの実施形態が光データを記述していることが詳細であること、ならびに本発明の特徴が光の波長または放射線の特定の波長に限定されるものではなく、着信電気デジタル・データにも適用できることが当分野の技術者には理解されよう。例えば、入出力インタフェースなど任意のデジタル・デバイスが使用できる。着信信号が光学的な性質のものである場合、光電流は、光受信機１２０内のトランスインピーダンス増幅器への入力であり、そこで条件付けられ増幅されたピーク・ツウ・ピーク電圧に変換される。次いでトランスインピーダンス増幅器は、２つの出力、すなわち出力電圧信号の真信号１２２および補信号１２６を与える。トランスインピーダンス増幅器はまた、やはり本明細書の譲受人が所有し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第０９／７６１５２６号（整理番号ＲＯＣ９２００００２４５）に従って後置増幅器１３０によって処理し光電力メータ信号としてホスト２００に渡すこともできる、ピーク受信光電力に比例する信号１２２および１２４から導出された共通モード電圧１２６も出力する。信号の検出と損失を示す信号１４８もさらにホスト２００に与えられる。
【００２０】
次いで電気信号１２２、１２４を増幅し、示差シリアル出力データ・ストリーム１４２、１４４に変換して、ホスト２００に渡すことができる。本発明の一実施形態によれば、電気信号１２２、１２４は、速度検出回路１４０にも入力される。速度検出回路１４０は、光データ入力１１４の伝送速度を検出し、ホスト２００および恐らくは光受信機１２０および後置増幅器１３０に信号出力１３８を与える。着信データ速度を示す信号出力１３８に応答して、ホスト２００は、これによりデータの送受信を試みる際のデータ速度を調整できる。信号出力１３８が光受信機１２０および後置増幅器１３０に与えられたとき、光受信機１２０および後置増幅器１３０は、信号出力１３８に応答して自分の帯域幅を調整できる。後置増幅器１３０はさらに、データ速度が低速の場合により少ない電力を使用するように調整することができる。
【００２１】
図２は、データ速度検出器１４０の簡略化したブロック図である。データ速度検出器１４０は、図１に示した光ファイバ送受信機１００の後置増幅器１３０および送信部１５０と一体化することが好ましい。ここでは光信号速度の検出器として示してあるが、本明細書における検出器はあらゆる着信デジタル信号に適用できる。本発明の好ましい実施形態は光送受信機へのデータ速度検出器およびデータ速度回復方法の組込みに関するものであるが、電気信号、光信号などを問わず、着信デジタル信号を転送または分析するのに使用されるあらゆるデバイスに広く適用できる。データ通信の分野において、データ検出器１４０は、モデム、交換機、ハブ、ルータなどのシステムにおける電気送受信機内に実装することができる。本発明の回路および原理は、データ速度が互いに整数倍である幾つかの既知の周波数の１つであるとき特に有用である。しかし、本発明は、互いに整数倍であるデータ速度のみに限定されるものではない。
【００２２】
データ速度検出器１４０は、バッファやゲート段２２０などの入力インタフェース装置と、一実施形態ではバンドパス・フィルタなどの１個から「ｎ」個の通過周波数選択フィルタ２２２ａ、２２２ｂ、．．．２２２ｎを備えた通過周波数選択フィルタ・アセンブリ２２１と、信号検出器２２４とを備え、クロック基準ユニット２２６も含むことができる。クロック基準ユニット２２６は、フィルタがｚドメインのデジタル信号に対して作用しているとき、活動状態である。バッファ／ゲイン段２２０への入力は、出力電圧信号の真信号１２２および補信号１２４である。バッファ／ゲイン段２２０は、２つの目的に役立つ。第１に、後置増幅器１３０からフィルタ・アセンブリ２２１を分離する。第２に、検出を容易にするため、信号１２２、１２４を拡大する。しかし、バッファ／ゲイン段２２０は、２つの信号を受信する必要はなく、１つの信号しか受信できない。各バンドパス・フィルタはそれぞれ、真補構成または単一信号構成のバッファ／ゲイン段２２０の出力を受け取る。各バンドパス・フィルタは、後で論じるように、それぞれ設計対象である１つの周波数以外の全ての周波数を抑制し、各信号検出器２２４から真信号２３２および補信号２３４（または単一信号）を出力する。したがって、例えばフィルタ・アセンブリに２つのフィルタがある場合、本発明は、それぞれ異なる既知のデータ速度で３つの信号を検出することができる。各バンドパス・フィルタは、対応する信号検出器（図示せず）を使用することになる。
【００２３】
引き続き図２を参照すると、フィルタ２２２ａは、フィルタのアレイまたはアセンブリである代わりに、同調可能フィルタとすることができ、これは、一実施形態ではフィルタの選択された周波数が厳密に基本データ速度のパワー・スペクトルの最初の０になることを可能にする。このような実施形態では、同調可能フィルタは、フィードバック回路（図示せず）に接続された既知の同調可能回路（図示せず）を含むことができる。あるいは、同調可能フィルタは、例えば、ポテンショメータ（図示せず）を介して手動で調節できる。フィルタ２２２ａは、ＥＥＰＲＯＭの値により選択した通過周波数を基本データ速度の２倍以外のデータ速度で起こるように変更できるようにすることにより、フィルタが複数の速度をパスすることを可能にする、ＥＥＰＲＯＭなどのデジタル・メモリ・デバイスを含む論理回路と一体の同調可能フィルタとすることもできる。
【００２４】
信号検出器が選択された速度の検出で適切に機能するように選択されたフィルタ済み周波数が変更されたとき、信号検出器２２４の電圧基準値を対応して変更するための適当な措置を施さなければならないことが理解されよう。これを達成するための１つの手法は、基準電圧発生器およびコンパレータ（図６参照）に結合することもできるＥＥＰＲＯＭ２２５などのデジタル・メモリ・デバイスを検出器に含めることである。もちろん、デジタル・メモリ・デバイスを用いる場合、信号検出器には、アナログ・デジタル・コンバータを設けることができる。
【００２５】
図３に関して、方形波データの周波数表現が示されている。データが二値方形波の形で送られるとき、得られる周波数スペクトルのエンベロープは、ｓｉｎｃ関数の形で現れる。ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（ｘ）／ｘ。図３に示すように、２つの周波数におけるバイナリ・データの２つのパワー・スペクトルが示されている。図３のグラフは、１Ｘとして表される基本データ速度に正規化されている。基本データ速度が存在するとき、周波数スペクトルにおける最初の０は、基本データ速度および基本データ速度の各整数倍（高調波）にある。例えば図３のグラフ上の１、２、３および４における０を参照のこと。したがって、基本データ速度の２倍のデータ速度では基本データ速度の２倍に対応する最初の０があることになる。図３に示すように、基本データ速度が最初の０に達したとき、その２倍のデータ速度は、依然として大きなスペクトル・パワーをもつ。事実、２つの周波数間のスペクトル・パワーの最大の差は、基本データ速度で生じる。
【００２６】
本発明者等はこの現象に気付いて、２つのデータ速度が、スペクトル・パワーの測定可能な、好ましくは最大の差をもつ、狭い周波数帯域をフィルタするためのバンドパス・フィルタを実装した。本発明はさらに、実際の伝送速度が２つ以上の既知の速度の１つであり得ることがわかっているとき、最もよく動作する。例えば、ある種の光送受信機では、データ速度が１．０６２５Ｇｂ／秒または２．１２５Ｇｂ／秒のいずれかであることがわかっている。データ速度が、好ましくは基本データ速度の整数倍である、２つ以上の周波数の１つであることがわかっており、他の全ての周波数をフィルタすると、いくつかのデータ速度の信号だけが通過する。その場合、信号喪失（ＬＯＳ）回路などの信号検出器２２４が、その周波数を検出することができる。狭い周波数帯域をフィルタすることの利点は、時間領域で狭くフィルタされた方形波が正弦波を通過させることである。基本データ速度の２倍でフィルタすると、フィルタから正弦波が得られ、一方基本速度のデータが存在するときは、ほとんどなにも通過しない。
【００２７】
図４は、フィルタされた電圧応答を時間の関数として示す。方形波は、バンドパス・フィルタへの入力を表し、正弦波は、フィルタの出力である。実際には、フィルタリングの時間領域の結果を表すのに、また実際の集中要素フィルタ方式の設計に、１．０６２５Ｇｂ／秒および２．１２５Ｇｂ／秒のデータ速度を使用した。図４左半分で、時間０．０ナノ秒から少し後の時間１１．０ナノ秒で、１．０６２５Ｇｂ／秒の周波数を有する信号が、−１．０ボルトから１．０ボルトの振幅を有する方形波パルスで示すように、受信される。この信号は、これら時間中の正弦波の不在によって証明されるように検出されない。しかし時間１１．０ナノ秒の少し後に、データ速度は、狭いパルスで示されるように２倍になり、時間１３．０ナノ前後に、フィルタは、通過した正弦波によって証明されるように２倍になった周波数を通過させ始める。したがって、時間１３．０ナノ秒からグラフの右端まで、２倍になった周波数が、通過する。
【００２８】
図５は、バンドパス・フィルタの一例にすぎない。図５は、キャパシタ５２２およびインダクタ５２４の５段受動フィルタ５１０、５１２、５１４、５１６、５１８である５次バターワース・フィルタを示す。キャパシタおよびインダクタの値ならびに段数を選択すると、バンドパス・フィルタの周波数および帯域幅が決定される。例えば１．０６２５Ｇｂ／秒を中心とする狭い帯域幅周波数を通過させるために、段５１０および５１８におけるキャパシタは、９．７４５ピコファラドの値を有し、インダクタは、約２．３０３ナノヘンリの値を有していた。段５１２および５１６における各キャパシタは、３５１．７フェムトファラドの値を有し、各インダクタは、６３．７７ナノヘンリであった。段５１４は、３１．５３ピコファラドのキャパシタと７１１．６ピコヘンリのインダクタンスを有していた。特定の周波数および帯域幅に対するバンドパス・フィルタリングをどのようにして実装するかは当分野の技術者にはわかるであろう。
【００２９】
受動フィルタまたは能動フィルタのいずれかを本発明のデータ速度検出器中で実装することができる。事実、能動フィルタは多くの理由でよりよく動作する可能性がある。能動フィルタリングを考慮する第１の理由は、フィルタの形状が小さくなり、既存のオンボードＩＣに一体化可能なことである。バイカッド・フィルタやトランスコンダクタンスＧｍ−Ｃフィルタなどのフィルタを使用すると、一部の受動フィルタで使用される離散インダクタの設計を試みる代わりにフィルタ設計で演算増幅器を使用することが可能になる。さらに、基本データ速度のパワー・スペクトルの最初の０に正確になるようにフィルタを同調させることができ、基本データ速度のちょうど２倍以外のデータ速度を検出するようにフィルタを調節することができる同調可能フィルタを使用することも可能である。しかし、能動フィルタリングの１つの欠点は、電力消費量の増大であるが、本発明ではクロック回復回路が不要になるので、これは、大きな欠点とはならないかもしれない。内部クロック２２６が存在するならば、デジタル信号に対するｚドメイン・フィルタリングも可能である。スイッチされたキャパシタ・フィルタは、ｚドメイン・フィルタリング態様に入り、その性能は、上述のｓドメイン・バターワース・フィルタまたは類似のフィルタを使用した場合に匹敵するものとなる。さらに、本明細書のこのデータ速度回復方法は、デジタル信号で動作するため、アナログ・フィルタではなく、デジタル式の信号処理電子回路およびフィルタがバンドパス・フィルタ２２２および信号検出器２２４中で使用できる。
【００３０】
図６に、可能な１つの信号検出器回路２２４を示す。入力信号２３２およびその補信号２３４は、バンドパス・フィルタから全波整流器６１０に正弦波を搬送する。全波整流器６１０は、正弦波を直流信号６２２に変換する周知の回路である。この直流信号６２２は、入力正弦波２３２、２３４の大きさに比例する定電圧、例えば０．５ボルトである。この直流信号６２２は、コンパレータ６４０に送られ、そこで信号６２２が電圧基準発生器６３０からの２つの電圧基準６２４および６２６と比較される。直流信号６２２が電圧基準６２４と等しい場合、コンパレータ６４０からの出力１３８は、１つのデータ速度、例えば、１．０６２５Ｇｂ／秒を示す。直流信号６２２が他の電圧基準６２６に等しい場合、出力１３８は、別のデータ速度、例えば２．１２５Ｇｂ／秒を示す。図４に示すデータでは、電圧基準６２６は約０．５ボルトであり、電圧基準６２４は０ボルトである。
【００３１】
このデータ速度検出方式は、整数倍のデータ速度には理想的であるが、それだけに限定されるものではない。顕著な特徴は、可能なデータ速度を知り、特定の周波数でフィルタし、フィルタ周波数位置を選ぶことである。フィルタは、データ速度がスペクトル・パワーの著しい差を有する周波数パワー・スペクトル中のどの周波数で実装することもできる。事実、周波数間でのスペクトル・パワーの差が大きいほど、周波数を区別するのが容易となることが好ましい。それぞれのデータ速度のパワーが近いほど、正確な信号検出が必要である。あるデータ速度がフィルタリング周波数で０を有しない場合は、例えば、コンパレータ・セットアップを用いてあるデータ速度から別のデータ速度を検出することができる。また、検出可能なデータ速度の数は、使用されるフィルタリング方式によってだけ制御される。例えば複数の基準電圧で複数のフィルタおよび複数の信号検出器またはコンパレータを使用する同調可能フィルタを用いて、複数のデータ速度を検出することができる。
【００３２】
このデータ速度検出器は、１．０６２５Ｇｂ／秒および２．１２５Ｇｂ／秒の両方で動作するように設計された送受信機モジュールなど複数ビット速度で動作するように設計された光送受信機モジュール中に実装することが好ましい。データ速度検出器を実装する送受信機は、自動的に、入力信号のシグナリング速度を検出し、適切な動作を確保するために、受信機の帯域幅などの重要な性能パラメータを調節することができる。さらに、送受信機間の自動交渉が、解決が容易な問題になる。本明細書に記載のデータ速度検出器は、米国特許第０９／５７４２３９号に記載の切換え可能帯域幅受信機と組み合わせると、それを含む送受信機が任意の適切なデータ速度で的確に動作することを保証するからである。本明細書に記載のデータ速度自動検出方法は比較的簡単なので、一般に動作にオシレータを必要とする複雑なクロック回復回路よりも低コストで実装が容易である。
【００３３】
本発明を現在最も実用的と考えられるものおよび好ましい実施形態に関連して説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、首記特許請求の範囲の精神および範囲に含まれる様々な変形および等価な構成をカバ―するものであることを理解されたい。
【００３４】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３５】
（１）少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有するデジタル信号を受信する入力インタフェースと、
前記入力インタフェースに結合され、第１の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が信号の前記１つの既知のデータ速度とフィルタの前記２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度との間に存在するときにその信号をパスするための第１フィルタを含む、通過周波数選択フィルタ・アセンブリと、
前記フィルタに結合され、前記パスされた信号を検出しそれに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器と
を備えるデータ速度検出器。
（２）前記事前選択されたスペクトル・パワー差が、前記２つの既知のデータ速度の一方のスペクトル・パワー値と、前記事前選択されたフィルタ済み周波数における前記２つの既知のデータ速度のうちの他方のデータ速度の０の対応スペクトル・パワー値との差である、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（３）前記２つの既知のデータ速度が互いに整数倍である、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（４）前記フィルタ・アセンブリが、入力インタフェースに結合された、第３の既知のデータ速度であるデータ速度を有するデジタル信号を受信するための少なくとも第２のフィルタを含み、第２の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が前記第３の既知のデータ速度と前記２つの既知のデータ速度の間に存在するときに、前記第２フィルタが信号をパスし、第２信号検出器が、前記第２フィルタの前記パスされた信号を検出し、それに関連する対応データ速度信号を出力する、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（５）前記第１フィルタが、前記１つの既知のデータ速度の前記最初の０を調節することにより複数の速度をパスする論理を含む同調可能フィルタを含んでいる、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（６）前記第１フィルタがバンドパス・フィルタである、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（７）前記バンドパス・フィルタが受動フィルタである、上記（６）に記載のデータ速度検出器。
（８）前記受動フィルタがバターワース・フィルタである、上記（７）に記載のデータ速度検出器。
（９）前記第１フィルタがそれに結合された基準クロックを含んでいる、上記（１）に記載のデータ速度検出器。
（１０）前記第１フィルタが、前記選択されたフィルタ済み周波数における前記１つの既知のデータ速度の最初の０を調節するように動作可能な同調可能フィルタである、上記（８）に記載のデータ速度検出器。
（１１）前記第１フィルタが能動フィルタである、上記（９）に記載のデータ速度検出器。
（１２）前記能動フィルタがＤＳＰフィルタを備えている、上記（９）に記載のデータ速度検出器。
（１３）（ａ）光入力を受信するための光検出器と、それに応答して出力電気信号を発生するためのトランスインピーダンス増幅器とを有する光受信機と、
（ｂ）前記入力インタフェースに結合され、第１の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が２つの既知のデータ速度のうちの１つの既知のデータ速度と他方のデータ速度との間に存在するときに信号をパスするための第１フィルタを含む、周波数選択フィルタ・アセンブリと、
前記フィルタに結合され、パスされた信号を検出しそれに関連するデータ速度信号を出力するための信号検出器と、
（ｃ）前記信号速度検出器および前記光受信機に接続された後置増幅器と、
（ｄ）前記信号速度検出器および前記後置増幅器の出力をホスト・システムに結合し、前記信号速度検出器、前記光受信機または前記トランスインピーダンス増幅器または前記後置増幅器または前記ホストまたはそれらの組合せの前記出力に応答して、前記光入力の送信速度に適合されるように接続されたホスト・インタフェースとを備える
光送受信機。
（１４）（ａ）前記ホスト・インタフェースを介してホスト入力を受信し、電気出力を発生する交流モジュレータと、
（ｂ）前記交流モジュレータの電気出力を受信し、それに応答して光出力を発生する光送信機と
をさらに備える上記（１３）の記載の光送受信機。
（１５）前記光出力が前記光入力の前記送信速度である、上記（１４）に記載の光送受信機。
（１６）前記光送信機がレーザである、上記（１４）に記載の光送受信機。
（１７）データ信号の送信速度を検出する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの既知のデータ速度の一方であり得る送信速度を有するデータ信号を受信するステップと、
（ｂ）前記着信データ速度が前記事前選択されたフィルタ済み周波数に存在する場合に信号をパスするために第１フィルタを含む周波数選択フィルタ・アセンブリを利用し、前記信号電力を前記選択されたスペクトル・パワー・レベルと比較するステップと、
（ｃ）前記フィルタから信号検出器に出力をパスし、前記信号検出器からデータ速度信号を出力するステップとを含む方法。
（１８）前記事前選択した差が、前記２つの既知のデータ速度の一方におけるデータ信号の０と、前記２つの既知のデータ速度の前記他方における対応スペクトル・パワー値とのスペクトル・パワーの差である、上記（１７）に記載の方法。
（１９）前記データ速度信号が送信速度を示す電圧を有する、上記（１８）に記載の方法。
（２０）前記フィルタリングがバンドパス・フィルタを使用して行われる、上記（１９）に記載の方法。
（２１）前記バンドパス・フィルタリング・ステップが能動フィルタによって行われる、上記（１９）に記載の方法。
（２２）前記バンドパス・フィルタリング・ステップが受動フィルタによって行われる、上記（２１）に記載の方法。
（２３）少なくとも第２フィルタが、前記入力インタフェースに結合され第３の既知のデータ速度であるデータ速度を有するデジタル信号を受信できるようになされ、第２の選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも選択された差が、第３の既知のデータ速度と２つの既知のデータ速度の間に存在するときに、前記第２フィルタが信号をパスし、第２信号検出器が、前記第２フィルタの前記パスされた信号を検出し、それに関連する対応データ速度信号を出力する、上記（１７）に記載の方法。
（２４）少なくとも２つの既知のデータ速度の１つであるデータ速度を有する信号を受信するための入力インタフェースと、
前記入力インタフェースに結合され、前記１つの既知のデータ速度の事前選択されたフィルタ済み周波数におけるスペクトル・パワーの少なくとも事前選択された差が、前記２つの既知のデータ速度のうちの前記他方のデータ速度を有する信号に対して存在するとき、前記２つの既知のデータ速度の１つにおける信号をパスするための少なくとも第１フィルタを含む、周波数選択フィルタ・アセンブリと、
パスされた周波数を検出し、データ速度信号を出力する信号検出器と、
前記データ速度信号に応答して送信を最適化するために前記パスされた周波数を適合させるための前記入力インタフェースへの少なくとも１つのフィードバック・パスと、
前記データ速度検出器の外側に前記データ速度信号を送信するためのホスト・インタフェースとを備えるデータ速度検出器。
【図面の簡単な説明】
【図１】光送受信機の高水準ブロック図である。
【図２】光受信機内のデータ速度検出器の高水準ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるデータ速度検出器によって解決される２つの異なる周波数におけるデータのグラフである。
【図４】１．０６２５Ｇｂ／秒の低速データ速度は検出されないが、２．１２５Ｇｂ／秒の高速データ速度はフィルタを通過する、バンドパス・フィルタの応答のグラフである。
【図５】本発明で使用できる受動バンドパス・フィルタの例の回路図である。
【図６】本発明で使用できる信号検出器の簡略化したブロック図である。
【符号の説明】
１００  光ファイバ送受信機
１１０  受信部
１１４  着信変調光信号
１２０  受信機
１２２  信号
１２４  信号
１２６  共通モード電圧
１３０  後置増幅器
１３８  信号出力
１４０  速度検出回路
１４２  示差シリアル出力データ・ストリーム
１４４  示差シリアル出力データ・ストリーム
１４６  光電力メータ信号
１４８  信号
１５０  送信部
１５２  示差データ・ストリーム
１５４  示差データ・ストリーム
１５６  デスエーブル信号
１６０  交流モジュレータ
１６２  安全制御回路
１６４  故障検知器
１７０  半導体レーザ
１８０  光出力強度
２００  ホスト
２２０  バッファおよびゲイン段またはその両方
２２１  通過周波数選択フィルタ・アセンブリ
２２２ａ  通過周波数選択フィルタ・アセンブリ
２２２ｂ  通過周波数選択フィルタ・アセンブリ
２２２ｎ  通過周波数選択フィルタ・アセンブリ
２２４  信号検出器
２２５  デジタル・メモリ・デバイス
２２６  クロック基準ユニット
２３２  真
２３４  補
５１０  受動フィルタ
５１２  受動フィルタ
５１４  受動フィルタ
５１６  受動フィルタ
５１８  受動フィルタ
５２２  キャパシタ
５２４  インダクタ
６１０  全波整流器
６２２  直流信号
６２４  電圧基準
６２６  電圧基準
６３０  基準電圧発生器
６４０  コンパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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