(57)【要約】【課題】非線形デバイスや帯域幅が制限されたチャンネルを通って伝送されるデジタル信号の信号品質、信号品位を向上させる方法を提供する。【解決手段】本発明は、第１レベルから第２レベルへの第１過渡を形成するデジタル信号を非線形デバイスにより処理する方法に関する。この方法は、デジタル信号をプリエンファシスする工程と、プリエンファシスされたデジタル信号を非線形デバイスにより処理する工程とを具備する。デジタル信号をプリエンファシスする工程は、第１レベルが第２レベルより低い場合、第１過渡前に第１レベルにアンダーシュートを印加することにより、デジタル信号をプリエンファシスする工程や、第１レベルが第２レベルより高い場合、第１過渡前に第１レベルにオーバーシュートを印加することにより、デジタル信号をプリエンファシスする工程を具備する。本発明はまた、この方法を用いた装置に関する。【選択図】図５ａ
2014204440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レベルから第２レベルへの第１過渡を形成するデジタル信号を非線形デバイスにより処理する方法であって、
前記デジタル信号をプリエンファシスする工程と、
プリエンファシスされた前記デジタル信号を前記非線形デバイスにより処理する工程と
を具備し、
前記デジタル信号をプリエンファシスする工程は、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルにアンダーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスする工程と、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルにオーバーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスする工程と
を具備することを特徴とするデジタル信号処理方法。
【請求項２】
前記デジタル信号は、前記第１過渡後に前記第２レベルから第３レベルへの第２過渡をさらに形成し、
前記デジタル信号をプリエンファシスする工程は、
前記第２レベルが前記第３レベルより高い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルにオーバーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスする工程と
前記第２レベルが前記第３レベルより低い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルにアンダーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスする工程と
を具備することを特徴とする請求項１記載のデジタル信号処理方法。
【請求項３】
前記第１レベルは前記第３レベルと異なることを特徴とする請求項２記載のデジタル信号処理方法。
【請求項４】
前記第１レベルは前記第３レベルに一致することを特徴とする請求項２記載のデジタル信号処理方法。
【請求項５】
前記デジタル信号は、前記第１過渡前に第４レベルから前記第１レベルへの第３過渡をさらに形成し、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第３過渡よりも前記第１過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第１過渡よりも前記第２過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第３過渡よりも前記第１過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡よりも前記第２過渡に近いことを特徴とする請求項３又は４記載のデジタル信号処理方法。
【請求項６】
前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡の直前か、
前記第２レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第２過渡の直前か、
前記第２レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第２過渡の直前か、又は
前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡の直前であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理方法。
【請求項７】
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルの全ては同じ極性を有することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理方法。
【請求項８】
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルのうち一方のレベルは、第１の極性を有し、
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルのうち他方のレベルは、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理方法。
【請求項９】
前記非線形デバイスは、レーザダイオード、発光ダイオード、フォトダイオード、トランジスタ又は増幅器のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理方法。
【請求項１０】
第１レベルから第２レベルへの第１過渡を形成するデジタル信号を非線形デバイスにより処理する装置であって、
前記デジタル信号をプリエンファシスするプリエンファシスドライバ（４０１）と、
前記プリエンファシスドライバにより出力された、プリエンファシスされたデジタル信号を処理する非線形デバイス（４０２）と
を具備し、
前記プリエンファシスドライバは、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルにアンダーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスするよう構成され、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルにオーバーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスするよう構成されることを特徴とするデジタル信号処理装置。
【請求項１１】
前記デジタル信号は、前記第１過渡後に前記第２レベルから第３レベルへの第２過渡をさらに形成し、
前記プリエンファシスドライバは、
前記第２レベルが前記第３レベルより高い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルにオーバーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスするよう構成されると共に、前記第２レベルが前記第３レベルより低い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルにアンダーシュートを印加することにより、前記デジタル信号をプリエンファシスするよう構成されることを特徴とする請求項１０記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１２】
前記第１レベルは前記第３レベルと異なることを特徴とする請求項１１記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１３】
前記１レベルは前記第３レベルに一致することを特徴とする請求項１１記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１４】
前記デジタル信号は、前記第１過渡前に第４レベルから前記第１レベルへの第３過渡をさらに形成し、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第３過渡よりも前記第１過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより低い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第１過渡よりも前記第２過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第１過渡前に前記第１レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第３過渡よりも前記第１過渡に近く、
前記第１レベルが前記第２レベルより高い場合、前記第２過渡前に前記第２レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡よりも前記第２過渡に近いことを特徴とする請求項１２又は１３記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１５】
前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡の直前か、
前記第２レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第２過渡の直前か、
前記第２レベルに印加されるオーバーシュートは、前記第２過渡の直前か、又は
前記第１レベルに印加されるアンダーシュートは、前記第１過渡の直前であることを特徴とする請求項１０ないし１４のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１６】
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルの全ては同じ極性を有することを特徴とする請求項１１ないし１５のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１７】
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルのうち一方のレベルは、第１の極性を有し、
前記第１レベル、前記第２レベル及び前記第３レベルのうち他方のレベルは、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有することを特徴とする請求項１１ないし１５のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１８】
前記非線形デバイスは、レーザダイオード、発光ダイオード、フォトダイオード、トランジスタ又は増幅器のいずれかであることを特徴とする請求項１０ないし１７のうちいずれか１項記載のデジタル信号処理装置。
【請求項１９】
請求項１０ないし１８のうちいずれか１項記載の装置を具備する、伝送媒体にわたってデジタル信号を伝送する送信器（４００）。
【請求項２０】
前記非線形デバイスはレーザダイオードであり、
前記伝送媒体は光ファイバである請求項１９記載の送信器。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の前記送信器を具備する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形電気デバイスや非線形光デバイスに高速で伝送される信号の品質を改善する方法に関する。また、本発明は、その方法を使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば25Gbpsのデータ伝送速度を有する最近開発された通信システムにおける高いデータ速度のため、信号品位が主要な関心事になってきた。
【０００３】
信号の品質劣化の一つの原因は、帯域幅が制限されたチャンネル、すなわち所定周波数（カットオフ周波数）より上で伝送が著しく低いチャンネルを通る信号の伝送である。このようなチャンネルを信号が通過すると、より高い周波数での成分の減衰という結果になる。伝送された信号の濾波は、受信器に到達するパルスの形状に影響を与える。シンボル期間内でのパルスの形状が変化するのみならず、引き続くシンボル期間にわたり広がる。信号がこのようなチャンネルを通って伝送される際に、各個別のシンボルの広がったパルスは次のシンボルと干渉するであろう。
【０００４】
帯域幅の制限は能動部品又は媒体の物理的特性が原因であり、例えば、25Gbpsのビットレートでは、電気リンクに用いられる銅ケーブルはカットオフ周波数を有する。この周波数より上では、実際には伝送される信号の伝搬がない。従って、高速データ伝送用途（例えば、25Gbpsのビットレート）のために十分な帯域幅を提供するために、光リンクが提案されている。しかし、光リンク上のデータ伝送は、電気デジタル信号を光信号に変換しなければならない。
【０００５】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等のレーザダイオードは、電気信号を光信号に変換するために従来から用いられている。しかし、レーザダイオードは、非線形デバイスであるため、出力パルスの形状に影響を与える。特に、パルスの歪はシンボル間の干渉を生ずるおそれがある。
【０００６】
図１は、電気デジタル信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバに出力する従来の送信器の概略を示す。従来の送信器１００は、（信号が前置補償された（pre-distorted））プリエンファシスドライバ１０１と、プリエンファシストライバ１０１に接続されたレーザダイオード１０２とを具備する。プリエンファシスドライバ１０１は、その入力部で電気信号を受信し、受信された信号を強調し、前置補償された電気パルスを出力するよう構成される。レーザダイオード１０２は、プリエンファシストライバ１０１からこのような電気パルスを入力部で受信し、受信された電気パルスを光信号に変換し、光信号を光ファイバ（図１に図示せず）に出力するよう構成される。
【０００７】
従来の送信器１００のプリエンファシストライバ１０１により実行されるパルス整形は、図２により説明される。曲線２０１は、プリエンファシストライバ１０１に入力されるデジタル（二進法）信号のパルスの形状を表す。このパルスは、低レベル（０レベル）から高レベル（１レベル）への第１の正の過渡（transition）をなし、パルス長の間、高レベルでほぼ一定のままであり、その後、高レベル（１レベル）から低レベル（０レベル）への第２の負の過渡をなす。明瞭にするために、１レベルは高レベルとして定義し、０レベルは低レベルとして定義し、正の過渡は低レベルから高レベルへの過渡として定義し、負の過渡は信号の高レベルから低レベルへの過渡として定義する。曲線２０２は、矩形パルス２０１がその入力部に印加される際にプリエンファシストライバ１０１に出力される信号の形状を表す。この曲線は、０レベルから１レベルへの過渡（正の過渡）の直後のオーバーシュート、及び１レベルから０レベルへの過渡（負の過渡）の直後のアンダーシュートを示す。特に、曲線２０２は、０レベルから１レベルへの過渡をなし、１レベルでオーバーシュートし、１レベルで安定（relax）し、１レベルから０レベルへの過渡をなし、０レベルでアンダーシュートし、０レベルで安定する。
【０００８】
このため、従来の送信器１００のプリエンファシストライバ１０１は、一方の二進法信号レベルから他方の二進法信号レベルへの過渡の間やその過渡の直後に、電気デジタル信号を強調する、すなわちピークを与えるよう構成される。
【０００９】
図２はまた、このような前置補償を伴わない信号で励起された帯域幅が制限された部品により出力された信号の形状と、このような前置補償を伴う信号で励起された帯域幅が制限された部品により出力された信号の形状とを示す。曲線２１２は、曲線２１１と比較して低レベル及び高レベル間の急峻な過渡を示す。オーバーシュート及び共鳴（ringing）を示す非線形デバイスの場合、パルス２０１，２０２がその入力部に印加されると、出力信号の形状はそれぞれ曲線２２１，２２２のようになることが観測される。ここで、パルス２２２は、パルス２２１と比較して短い過渡時間（迅速なエッジ）を示す。言い換えると、一方の二進法信号レベルから他方の二進法信号レベルへの過渡の間やその過渡の直後の電気パルスのプリエンファシスやピークは、パルスのエッジで過渡時間を短くする。非線形部品の振舞いは、図３に詳細に説明される。
【００１０】
図３は、プリエンファシスドライバ１０１により駆動される際のレーザダイオード１０２による（光のパワーの観点での）光信号を示す。曲線３０２は、一方の二進法信号レベルから他方の二進法信号レベルへの過渡の間やその過渡後のプリエンファシスを示す、図２の曲線２０２に対応する電気パルスがレーザダイオード１０２の入力に印加される際の、レーザダイオード１０２により出力された光パルスの形状を表す。曲線３０１は、プリエンファシスのない、図２の曲線２０１に対応する電気パルスがレーザダイオード１０２の入力部に印加される際の、レーザダイオード１０２により出力された光パルスの形状を表す。
【００１１】
曲線３０１は、０レベルから１レベルへの過渡後のオーバーシュート及び１レベルから０レベルへの過渡後のアンダーシュートを示す。このオーバーシュート及びアンダーシュートは、レーザダイオード１０２の自己共鳴（緩和振動）のためであるので、レーザダイオード１０２により出力された光パルスに固有である。特に、曲線３０１は、０レベルから１レベルまでの過渡が形成され、固有オーバーシュートにより１レベルでオーバーシュートし、１レベルで安定し、１レベルから０レベルまでの過渡が形成され、固有アンダーシュートにより０レベルでアンダーシュートし、次に０レベルで安定する。
【００１２】
また、図３の曲線３０２は、０レベルから１レベルへの過渡後のオーバーシュート及び１レベルから０レベルへの過渡後のアンダーシュートを示す。曲線３０２のオーバーシュートは、レーザダイオード１０２の入力部に印加されるプリエンファシスされた電気パルスにより誘導されたオーバーシュートにより、レーザダイオード１０２の固有オーバーシュートを超える。曲線３０２のアンダーシュートは、レーザダイオード１０２の入力部に印加されるプリエンファシスされた電気パルスにより誘導されたアンダーシュートにより、レーザダイオード１０２の固有アンダーシュートを超える。特に、曲線３０２は、０レベルから１レベルまでの過渡が形成され、レーザダイオード１０２の固有オーバーシュート及びプリエンファシスされた電気入力パルスのオーバーシュートの双方により誘導された結果のオーバーシュートにより１レベルでオーバーシュートし、次に１レベルで安定し、１レベルから０レベルまでの過渡が形成され、レーザダイオード１０２の固有アンダーシュート及びプリエンファシスされた電気入力パルスのアンダーシュートの双方により誘導された結果のアンダーシュートにより０レベルでアンダーシュートし、次に０レベルで安定する。
【００１３】
レーザダイオード１０２により出力された光信号に対するプリエンファシスドライバ１０１の効果は、図３の曲線３０２，３０１を比較すると明らかになる。この比較は、一方の光パワーレベルから別の光パワーレベルへの過渡時間が曲線３０２に場合は短いことを示す。言い換えると、一方の二進法信号レベルから他方の二進法信号レベルへの過渡の間やその過渡の直後のレーザダイオード１０２の入力パルスのプリエンファシス及びピークは、レーザダイオードにより出力された光信号のエッジを急峻にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、光パルスの大きなオーバーシュートは、１レベルに安定する間の振動の可能性を高めてしまう。また、光パルスの大きなアンダーシュートは、０レベルに安定する間の振動の可能性を高めてしまう。これらの安定における振動は、光パワーレベルのあたりの光信号の安定性に必要な時間を長くしてしまう。しかし、パルスの持続が短すぎて光信号の安定化（セッティング）を確保できない場合、シンボル間の干渉が生ずるおそれがある。これは、光信号の信号品位に有害である。
【００１５】
従って、本発明は、非線形デバイスや帯域幅が制限されたチャンネルを通って伝送されるデジタル信号の信号品質、信号品位を向上させる方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この方法を用いた装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的は、独立の請求項に記載された特徴により達成される。本発明のさらに有利な実施形態は、従属の請求項に記載される。
【００１７】
本発明は、パルスの過渡や縁の前にデジタル（二進法）信号パルスをプリエンファシスすることがパルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を効果的に短縮するという思想に基づく。
【００１８】
また、本発明は、過渡前にプリエンファシスを有する電気パルスに応答するレーザダイオードにより出力された光パルスは、過渡後にプリエンファシスを有する電気パルスに応答するレーザダイオードにより出力された光パルスより短い過渡時間を有することを認識している。また、過渡前にプリエンファシスを有するパルスに応答して出力された光パルスは、過渡後や過渡の間にプリエンファシスを有するパルスに応答して出力された光パルスより良好な信号品質を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電気デジタル信号を光信号に変換する従来の送信器の概略を示す図である。
【図２】従来の送信器のプリエンファシスドライバにより実行されるパルス整形、帯域幅が制限された部品による濾波後のパルスの形状、及び非線形部品の伝搬後のパルスの形状を示す図である。
【図３】従来の送信器のレーザダイオードにより出力された光パルスの形状の詳細図である。
【図４】本発明に係る送信器の概略図である。
【図５ａ】本発明に係る送信器のプリエンファシスドライバへの正の二進数入力パルスの形状、及び正の二進数入力パルスに応答する出力パルスの形状を示す図である。
【図５ｂ】本発明に係る送信器のプリエンファシスドライバへの負の二進数入力パルスの形状、及び負の二進数入力パルスに応答する出力パルスの形状を示す図である。
【図５ｃ】本発明に係る送信器のプリエンファシスドライバへの正の４レベル入力パルスの形状、及び正の４レベル入力パルスに応答する出力パルスの形状を示す図である。
【図５ｄ】本発明に係る送信器のプリエンファシスドライバへの負の４レベル入力パルスの形状、及び負の４レベル入力パルスに応答する出力パルスの形状を示す図である。
【図６】本発明に係る送信器のプリエンファシスドライバによる出力パルスに応答する、レーザダイオードにより出力される光パルスの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図４を参照すると、本発明に係る送信器の有利な一実施形態が示される。本発明に係る送信器４００は、プリエンファシスドライバ４０１と、このプリエンファシスドライバ４０１に接続された非線形デバイス４０２とを具備する。プリエンファシスドライバ４０１は、入力部で少なくとも一方の（二進法）パルスを含む電気デジタル信号を受信し、受信された電気デジタル信号をプリエンファシスしピークを形成し、プリエンファシスされた電気デジタル信号を出力するよう構成される。非線形デバイス４０２は、プリエンファシスドライバ４０１により出力されたプリエンファシスされた電気デジタル信号を入力部で受信し、受信された信号を処理し、伝送媒体（図４に不図示）にデジタル信号を出力するよう構成される。非線形デバイス４０２は、レーザダイオード、発光ダイオード、トランジスタ及び増幅器のいずれか一つである。使用される非線形デバイス４０２によっては、非線形デバイス４０２により出力されるデジタル信号は、電気信号又は光信号のいずれかである。
【００２１】
さて、図５ａないし図５ｄを参照すると、受信された電気デジタル信号に対するプリエンファシスドライバ４０１の効果を説明する。
【００２２】
図５ａにおいて、曲線５０１は、プリエンファシスドライバ４０１へのデジタル（二進法）信号のパルスの形状を表す。このパルスは、低レベル（０レベル）から高レベル（１レベル）への第１の正の過渡が形成され、パルスの持続時間の間、高レベルでほぼ一定のままであり、その後、高レベルから低レベルへの第２の負の過渡が形成される。曲線５０２は、パルス５０１に応答してプリエンファシス回路により出力された信号の形状を表す。この曲線は、低レベルから高レベルへの正の過渡の直前（又は次）のアンダーシュート、及び高レベルから低レベルへの負の過渡の直前（又は次）のオーバーシュートを示す。特に、曲線５０２は、アンダーシュート５０３により低レベルでアンダーシュートし、低レベルから高レベルへの第１の過渡を形成し、高レベルでほぼ一定の状態を保ち、オーバーシュート５０４により高レベルでオーバーシュートし、高レベルから低レベルへの第２の過渡を形成し、次に、低レベルでほぼ一定を保つ。
【００２３】
図５ａに示されたパルスは、明瞭にするために特に選択された場合である。しかし、本発明は、この場合に限定せず、図５ｂに示された反転パルス５１１にも適用可能である。このパルスは、高レベル（０レベル）で始まり、高レベルから低レベル（−１レベル）への第１の負の過渡が形成され、パルスの持続時間の間、低レベルでほぼ一定のままであり、その後、低レベルから高レベルへの第２の正の過渡が形成される。図５ｂの曲線５１２は、パルス５１１に応答して本発明に係るプリエンファシス回路により出力された信号の形状を表す。この曲線は、高レベルから低レベルへの負の過渡の直前（又は次）のオーバーシュート、及び低レベルから高レベルへの正の過渡の直前（又は次）のアンダーシュートを示す。特に、曲線５１２は、オーバーシュート５１３により高レベル（０レベル）でオーバーシュートし、高レベルから低レベルへの第１の過渡を形成し、低レベルでほぼ一定の状態を保ち、アンダーシュート５１４により低レベルでアンダーシュートし、低レベルから高レベルへの第２の過渡を形成し、次に、高レベルでほぼ一定を保つ。
【００２４】
さらに、パルスは、一連のパルスの一部である必要はない。本発明は、モノパルスとも称される単一パルス信号にも適用される。
【００２５】
送信器４００のプリエンファシスドライバ４０１は、一方の二進法信号レベルから他方の二進法信号レベルへの過渡の直前の電気デジタル信号の（二進法）信号レベルを強調する、すなわちピークを与えるよう構成される。
【００２６】
【表１】
2014204440.tif 000003
プリエンファシスドライバ４０１の効果は、表１から明らかになる。この表は、矩形パルス２０１（プリエンファシスなし）に応答して非線形デバイスにより出力されたパルス２０３のパラメータ、入力パルス２０１に応答して従来のプリエンファシスドライバ１０１（過渡後のプリエンファシス）により出力されたパルス２０２のパラメータ、及び入力パルス５０１に応答してプリエンファシスドライバ４０１（過渡前のプリエンファシス）により出力されたパルス５０２のパラメータを示す。以下のパラメータは、１レベルを超えたオーバーシュート、０レベルから１レベルへの過渡の立ち上がり時間、１レベルから０レベルへの過渡の立ち下がり時間、及びアイオープニング係数を示す。アイオープニング係数は、各パルスを含むデジタル信号のアイ図表に関連し、内部アイオープニング（アイ高さ）及びアイ振幅間の比と等しい。
【００２７】
表１は、プリエンファシスドライバ４０１の出力パルス５０２が最短の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を有することを示す。この性能は、従来のプリエンファシスドライバにより誘導されるオーバーシュートよりも著しく低いオーバーシュートで達成される。プリエンファシスドライバ４０１の出力パルス５０２のオーバーシュートは従来のプリエンファシスドライバ１０１の出力パルス２０２のオーバーシュートよりずっと低いので、緩和振動の不要な強化の可能性は従来のプリエンファシスドライバ２０１の出力パルス２０２においてよりもプリエンファシスドライバ４０１の出力パルス５０２の方がずっと低い。さらに、表１は、プリエンファシスドライバ４０１により出力されるデジタル信号及び従来のプリエンファシスドライバ２０１により出力されるデジタル信号は、比較可能なアイオープニング係数を有する。すなわち、プリエンファシスドライバ４０１の出力パルスの短い過渡時間は、より低い信号品質を犠牲にしては達成されない。
【００２８】
本発明の第１好適実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシスドライバの出力信号を示す図５ａにおいて、０レベルに印加されるアンダーシュートはパルス５０２の第１（正）過渡の直前であり、１レベルに印加されるオーバーシュートはパルス５０２の第２（負）過渡の直前である。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。以下の実施形態もまた、考え得る。すなわち、ｉ）パルス５０２の第１過渡の直前の０レベルにはアンダーシュートのみが印加されるが、パルス５０２の第２過渡の直前の１レベルにはオーバーシュートは印加されない。ii）パルス５０２の第２過渡の直前の１レベルにオーバーシュートのみが印加されるが、パルス５０２の第１過渡の直前の０レベルにはアンダーシュートは印加されない。
【００２９】
さらに、低レベルに印加されるアンダーシュートはパルス５０２の第１過渡の直前であること、及び高レベルに印加されるオーバーシュートはパルス５０２の第２過渡の直前であることは、本発明には強制されない。むしろ、パルス５０２の第１過渡前の低レベルに印加されるアンダーシュートはパルス５０２に先立つパルスの第２過渡よりもパルス５０２の第１過渡に近く、パルス５０２の第２過渡前の高レベルに印加されるオーバーシュートはパルス５０２の第１過渡よりもパルス５０２の第２過渡に近いことで十分である。
【００３０】
本発明の第２好適実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシスドライバの出力信号を示す図５ｂにおいて、高レベル（０レベル）に印加されるオーバーシュートはパルス５１２の第１（負）過渡の直前であり、低レベル（−１レベル）に印加されるアンダーシュートはパルス５１２の第２（正）過渡の直前である。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。以下の実施形態もまた、考え得る。すなわち、ｉ）パルス５１２の第１過渡の直前の高レベル（０レベル）にはオーバーシュートのみが印加されるが、パルス５１２の第２過渡の直前の低レベル（−１レベル）にはアンダーシュートは印加されない。ii）パルス５１２の第２過渡の直前の低レベル（−１レベル）にアンダーシュートのみが印加されるが、パルス５１２の第１過渡の直前の高レベル（０レベル）にはオーバーシュートは印加されない。
【００３１】
さらに、高レベルに印加されるオーバーシュートはパルス５１２の第１過渡の直前であること、及び低レベルに印加されるアンダーシュートはパルス５１２の第２過渡の直前であることは、本発明には強制されない。むしろ、パルス５１２の第１過渡前の高レベルに印加されるオーバーシュートはパルス５１２に先立つパルスの第２過渡よりもパルス５１２の第１過渡に近く、パルス５１２の第２過渡前の低レベルに印加されるアンダーシュートはパルス５１２の第１過渡よりもパルス５１２の第２過渡に近いことで十分である。
【００３２】
図５ａ及び図５ｂにおいて、第１レベルから第２レベルへの過渡を形成するパルス及びその逆のみが図示される。しかし、本発明は、二進法（２レベル）デジタル信号に限定せず、多レベル信号として公知である、３レベル以上のデジタル信号に適用される。
【００３３】
図５ｃの曲線５２１は、本発明の第３実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシスドライバに入力された４レベルデジタル信号の４パルスの形状を示す。この信号は、第１レベル（０レベル）から第１レベルより高い第２レベル（１レベル）への第１過渡を形成し、パルスの持続時間の間、第２レベルでほぼ一定のままであり、その後、第２レベルから第２レベルより高い第３レベル（２レベル）への第２過渡を形成し、パルスの持続時間の間、第３レベルでほぼ一定のままであり、その後、第３レベルから第３レベルより高い第４レベル（３レベル）への第３過渡を形成し、パルスの持続時間の間、第４レベルでほぼ一定のままであり、その後、第４レベルから第３レベルへの第４過渡を形成し、パルスの持続時間の間、第３レベルでほぼ一定のままであり、その後、第３レベルから第１レベルへの第５過渡を形成する。曲線５２２は、第４レベルデジタル信号５２１に応答して本発明の第３実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシス回路により出力された信号の形状を表す。この曲線は、正の過渡、すなわち低レベルから高レベルへの過渡の直前（又は次）のアンダーシュート、及び負の過渡、すなわち高レベルから低レベルへの過渡の直前（又は次）のオーバーシュートを示す。特に、曲線５２２は、アンダーシュート５２３−１により第１レベル（０レベル）でアンダーシュートし、第１レベルから第２レベル（１レベル）への第１過渡をなし、第２レベルでほぼ一定を保ち、その後、アンダーシュート５２３−３により第３レベルでアンダーシュートし、第３レベルから第４レベル（３レベル）への第３過渡をなし、第４レベルでほぼ一定を保ち、オーバーシュート５２４−１により第４レベルでオーバーシュートし、第４レベルから第３レベルへの第４過渡をなし、第３レベルでほぼ一定を保ち、その後、オーバーシュート５２４−２により第３レベルでオーバーシュートし、第３レベルから第１レベルへの第５過渡をなす。
【００３４】
図５ｃ示される４レベルデジタル信号の４レベルは正の極性を有する。しかし、本発明は、全てのレベルが正である４レベルデジタル信号に限定されない。さらに、本発明は、全てのレベルが負の極性を有する４レベルデジタル信号にも適用可能である。
【００３５】
例えば、図５ｄの曲線５３１は、本発明の第４実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシスドライバに入力された４レベルデジタル信号の４パルスの形状を示す。この信号は、第１レベル（０レベル）、第１レベルより低い第２レベル（−１レベル）、第２レベルより低い第３レベル（−２レベル）、及び第３レベルより低い第４レベル（−３レベル）間の過渡を形成する。これらの第１レベル、第２レベル、第３レベル及び第４レベルは負の極性を有する。曲線５３２は、４レベルデジタル信号５３１に応答して本発明の第４実施形態に係る送信器に含まれるプリエンファシス回路により出力された信号の形状を表す。この曲線は、正の過渡、すなわち低レベルから高レベルへの過渡の直前（又は次）のアンダーシュート５３４−１，５３４−２、及び負の過渡、すなわち高レベルから低レベルへの過渡の直前（又は次）のオーバーシュート５３３−１，５３３−３を示す。
【００３６】
図５ｃ及び図５ｄにおいて、４レベルデジタル信号の４レベルは同じ極性を有する。しかし、本発明は、レベルが同じ極性を有する４レベルデジタル信号に限定されない。さらに、本発明は、レベルが異なる極性を有する４レベルデジタル信号にも適用可能である。
【００３７】
図５ｃ及び図５ｄに示される４レベルデジタル信号は、本発明が適用される多レベルデジタル信号の数例に過ぎず、本発明の範囲はこれらに限定されない。さらに、本発明は、任意の数のレベルを有し、任意の２レベルのデジタル信号間で過渡を形成し、２レベルのデジタル信号間の任意の数の（正や負の）過渡を形成する任意の多レベルデジタル信号に適用可能である。
【００３８】
このため、本発明に係る送信器は、複数のレベルｍを有し、複数のレベルのうち任意の２レベル間の１又は複数の過渡ｎを形成するデジタル信号を処理するよう構成される。ｍ及びｎは自然数であり、ｍは２以上であり、ｎは１以上である。本発明に係る送信器は、複数のレベルのうち一方の第１レベルから他方の第２レベルへの過渡の（直）前のデジタル信号のレベルを強調する、すなわちピークを与えるよう構成されたプリエンファシスドライバを具備する。特に、プリエンファシスドライバは、第１レベルが第２レベルより低い場合（すなわち、正の過渡で）、過渡の（直）前の第１レベルにアンダーシュートを印加することによりデジタル信号をプリエンファシスし、第１レベルが第２レベルより高い場合（すなわち、負の過渡で）、第１過渡の（直）前の第１レベルにオーバーシュートを印加することによりデジタル信号をプリエンファシスするよう構成される。
【００３９】
本発明の第５好適実施形態は、非線形デバイスがレーザダイオード（例えば、ＶＣＳＥＬ）である点で、第１好適実施形態とは異なる。第５好適実施形態は、電気入力パルスを光出力パルスに変換する。入力パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間が長すぎる場合、レーザダイオードは、その後のシンボル期間にわたり光出力パルスを広げ、シンボル間の歪を生じさせる。電気入力パルスをプリエンファシスする従来の方法は、入力パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短くする。しかし、従来の方法は、光出力パルスに高いオーバーシュート及びアンダーシュートを生じさせ（図３参照）、シンボル間の干渉を生じさせるおそれがある。この欠点に鑑み、光出力パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短くするが、光出力パルスのオーバーシュート及びアンダーシュートを著しく増大しない電気入力パルスをプリエンファシスする方法が好ましい。
【００４０】
図６及び表２は、本発明がこの目的を達成することを示す。
【００４１】
図６の曲線６０２は、図５に示される電気パルス５０２に応答してレーザダイオードにより放出される光パワーを表す。曲線６０２は、０レベルから１レベルへの過渡前の第１アンダーシュート６１０、０レベルから１レベルへの過渡後の第１オーバーシュート６１１、１レベルから０レベルへの過渡前の第２オーバーシュート６１２、及び１レベルから０レベルへの過渡後の第２アンダーシュート６１３を示す。第１アンダーシュート６１０は、入力パルス５０２のアンダーシュート５０３が原因である。第１オーバーシュート６１１は、レーザダイオードの固有オーバーシュート（緩和振動）が主な原因である。第２オーバーシュート６１２は、入力パルス５０２のオーバーシュート５０４が原因である。第２オーバーシュート６１３は、レーザダイオードの固有オーバーシュート（緩和振動）が主な原因である。特に、曲線６０２は、第１アンダーシュート６１０により０レベルでアンダーシュートし、０レベルから１レベルへの過渡を形成し、第１オーバーシュート６１１により１レベルでオーバーシュートし、１レベルで安定し、第２オーバーシュート６１２により再度１レベルでオーバーシュートし、１レベルから０レベルへの過渡を形成し、第２オーバーシュート６１３により０レベルでアンダーシュートし、次に、０レベルで安定する。
【表２】
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【００４２】
表２は、図２に示されたパルス０３に応答してレーザダイオードにより出力された光パルスのパラメータ（プリエンファシスなし）、図２のパルス２０２に応答してレーザダイオードにより出力された光パルスのパラメータ（過渡の間又は過渡後のプリエンファシス）、及び図５のパルス５０２に応答してレーザダイオードにより出力された光パルスのパラメータ（過渡前のプリエンファシス）を示す。パラメータは、１レベルを超える光信号のオーバーシュート、０レベルから１レベルへの過渡の立ち上がり時間、１レベルから０レベルへの過渡の立ち下がり時間、アイオープニング係数、及びマスクヒットの数である。
【００４３】
表２は、本発明の第５好適実施形態により出力された光パルスが最短の立ち上がり時間及び最短の立ち下がり時間を有することを示す。これらの過渡時間は、（過渡後のプリエンファシスを示す）図２のパルス２０２に応答してレーザダイオードにより出力された光パルスの１レベルを超えたオーバーシュートよりもずっと低い、１レベルを超えたオーバーシュートで達成される。１レベルを超えたオーバーシュートが小さいので、本発明の第５好適実施形態により出力された光パルスは、図１に示された従来の送信器により出力された光パルスよりも緩和振動を受けにくい。
【００４４】
また、表２は、本発明の第５好適実施形態のレーザダイオードにより出力された光パルスは、最大のアイオープニング係数及び最小のマスクヒット数を達成することを示す。このため、本発明の第５好適実施形態は、光出力パルス６０２の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短縮するのみならず、信号品質を向上させる。
【００４５】
本発明は信号品質を向上させ、特にシンボル間の干渉の低減に寄与するので、例えば25Gbps等の高速データ伝送速度を有する通信システムに特に適する。
【符号の説明】
【００４６】
２１１  パルス２０１で励起された帯域幅限定部品により出力された電気パルス
２１２  パルス２０２で励起された帯域幅限定部品により出力された電気パルス
２２１  パルス２０１で励起された非線形電気デバイスにより出力された電気パルス
２２２  パルス２０２で励起された非線形電気デバイスにより出力された電気パルス
４００  送信器
４０１  プリエンファシスドライバ
４０２  トランジスタ又はレーザダイオード等の非線形デバイス
５０１，５１１，５２１，５３１  プリエンファシスドライバに入力された電気パルス
５０２，５１２，５２２，５３２  プリエンファシスドライバにより出力された電気パルス
５０３，５１３，５２３，５３３  レベルのアンダーシュート
５０４，５１４，５２４，５３４  レベルのオーバーシュート
６０２  送信器のレーザダイオードにより出力された光パルス
６１０  光出力パルスの第１アンダーシュート
６１１  光出力パルスの第１オーバーシュート
６１２  光出力パルスの第２オーバーシュート
６１３  光出力パルスの第２アンダーシュート
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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