(57)【要約】【課題】複数の遠隔端末局から主端局に対して、それぞれ異なったタイムスロット上でデータが送信される時分割通信方式が採用されている場合に、伝送路損失の違いによる遠隔端末局からの受光強度のばらつきに追従する。【解決手段】光信号を変調する符号として、１シンボル内でレベルが変化するマンチェスタ符号が採用され、主端局の光受信機１において、受信信号を１シンボル内の所定の時間だけ遅延させる遅延回路３と、受信信号と遅延信号のレベル比較判定を行う比較回路４とが備えられている。【効果】受信信号と遅延信号のレベル比較判定を行うことにより、符号内容を検出することができ、安定した、誤りのない受信動作が行える。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主端局と、複数の遠隔端末局との間を結ぶ光データ通信ネットワークにおいて、
少なくとも上り光信号を変調する符号として、１シンボル内でレベルが変化する符号が採用され、
少なくとも主端局の光受信機において、受信信号を１シンボル内の所定の時間だけ遅延させる遅延回路と、受信信号と遅延信号のレベル比較判定を行う比較回路とが備えられていることを特徴とする光データ通信ネットワーク。
【請求項２】
複数の遠隔端末局から主端局への通信に対して、それぞれ異なったタイムスロットが割り当てられている請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【請求項３】
前記符号がマンチェスタ符号であり、前記遅延させる時間は１／２シンボル時間である請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【請求項４】
前記比較回路は、差動回路で構成されている請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【請求項５】
前記比較回路は、レベル比較判定を行うごとに初期化が行われる請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【請求項６】
遅延回路は、光電変換素子により変換された電気信号を遅延させるものである請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【請求項７】
遅延回路は、受信された光信号を遅延させるものである請求項１記載の光データ通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主端局と、複数の遠隔端末局との間を結ぶ光データ通信ネットワークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光データ通信ネットワークは、主端局と、複数の遠隔端末局とが、光ファイバ及び受動型光分岐器によって結ばれた構成になる（ＰＯＮ；　Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）。
主端局から遠隔端末局への下り伝送信号は、時分割多重によって一斉送信により行われる。遠隔端末局は自己のタイムスロットのデータを選択することによって必要な情報を得る。
【０００３】
遠隔端末局から主端局への上り伝送信号は、複数の遠隔端末局から同時に信号を送信すると主端局で信号が重複するので、遠隔端末局は、当該遠隔端末局に割り当てられたタイムスロットにおいてのみ送信する。これによって、各遠隔端末局からの送信信号が時間的に重複しないように制御できる。
主端局と遠隔端末局との間の伝送損失は、主端局と遠隔端末局との間の光分岐器の個数や伝送距離などによって決まる。光分岐器の個数や伝送距離は、遠隔端末局ごとに異なる。したがって、すべての遠隔端末局が同一の光強度で光データを送信しても、主端局に到達する光強度は、遠隔端末局ごとに違った値になる。
【０００４】
図７は、主端局において、各遠隔端末局から受信した受光強度の時間的推移を示すグラフである。この受光強度の平均レベルを用いて、受光信号の０，１判定を行うためのしきい値Ｖｒｅｆが設定される。
主端局における受信光強度が時間的にばらつくと、主端局の光受信機で、受光信号のレベルを判定するためのしきい値Ｖｒｅｆの設定が、このばらつきに追従できなくなる。
【０００５】
そこで従来、主端局から遠隔端末局に送信される下り信号フレームに、主端局で受信された光強度のデータを挿入し、遠隔端末局の側でこの光強度のデータに基づいて、送信する光強度を調整する、という方策がとられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、遠隔端末局でのこのような個別の制御は、遠隔端末局の送信装置の構成を複雑にし、コスト増となるので好ましいとはいえない。また、下り信号フレームに受信光強度のデータを含めるので、他のデータに割り当てるための容量が減るという難点もある。
そこで、本発明は、遠隔端末局の送信装置の構成を変えなくても、主端局における受信光強度の時間的変化に追従することのできる光データ通信ネットワークを実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光データ通信ネットワークは、上り光信号を変調する符号として、１シンボル内でレベルが変化する符号が採用され、主端局の光受信機において、受信信号を１シンボル内の所定の時間だけ遅延させる遅延回路と、受信信号と遅延信号のレベル比較判定を行う比較回路とが備えられている（請求項１）。
この構成によれば、受信信号と遅延信号のレベル比較判定を行うことにより、符号内容を検出することができる。したがって安定した、誤りのない受信動作が行える。
【０００８】
光データ通信ネットワークが、複数の遠隔端末局から主端局に対して、それぞれ異なったタイムスロットが割り当てられ、各遠隔端末局から受信した受光強度がばらついている場合において本発明を適用すれば（請求項２）、受光信号のレベルを判定するためのしきい値を設定する必要がなくなるので、隣り合ったタイムスロットにおける受光強度の時間的変化に追従対応できる。
前記符号は、例えばバイフェーズの一種であるマンチェスタ符号であり、前記遅延させる時間は１／２シンボル時間であれば（請求項３）、シンボルの前半と後半との符号比較により、符号内容を解読することができる。
【０００９】
前記比較回路が、差動回路で構成されていれば（請求項４）、入力オフセットの揺らぎを抑制することができる。
前記比較回路は、レベル比較判定を行うごとに初期化を行うことが好ましい（請求項５）。
前記遅延回路は、光電変換素子により変換された電気信号を遅延させるものでもよく（請求項６）、受信された光信号を遅延させるものでもよい（請求項７）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、光データ通信ネットワークの構成図である。主端局Ａと複数の遠隔端末局Ｂとの間を、受動型光分岐器Ｃを通して光データ通信ネットワークで接続している。
主端局Ａから複数の遠隔端末局Ｂへ送信を行う下り方向と、その逆の上り方向とは、光伝送方向又は波長の違いで分離している。
【００１１】
ただし、このような双方向の光データ通信ネットワークでなく、遠隔端末局Ｂから主端局Ａへの上り専用の光データ通信ネットワーク（例えばテレメータシステム）であっても、本発明の適用は可能である。
図２は、主端局Ａ又は遠隔端末局Ｂの光受信機１のブロック構成図である。光ファイバからの光信号を受光し、電気信号に変換するフォトダイオードＰＤが設けられている。この電気信号は、分岐回路２により二分岐され、一方は、遅延回路３に入力される。遅延回路３の遅延時間は、後述するように１／２シンボル長である。他方は、比較回路４に直接入力される。
【００１２】
分岐回路２は、電力分配器、カプラあるいは基板上の信号ラインによる分岐などを用いる。また、遅延回路３として、遅延フィルタ、基板上の信号ライン、信号を機械的な伝搬で遅延させる素子（例えば表面弾性波素子）などを用いる。
一例として、信号伝送速度が１Ｇｂｐｓの場合、判定に必要な遅延時間１／２シンボル長は０．５ｎｓｅｃであるから、遅延回路３として、基板上の信号ラインを用いるときは、遅延のない信号ラインに比べて１０数ｃｍ（正確な値は基板上の信号ラインにおける波長短縮率によって異なる）だけ信号ラインの長さを長くすることによって実現できる。
【００１３】
また、素子表面弾性波素子を用いると、表面弾性波の伝送速度は、数ｋｍ／ｓｅｃ〜数十ｋｍ／ｓｅｃと光速度に比べてはるかに小さいので、素子のサイズを小さくできるという利点がある。
フォトダイオードＰＤの出力信号と、遅延回路３の出力信号とは、所定のヒステリシス特性を持つ比較回路４に入力され、比較される。比較の結果、
フォトダイオードＰＤの出力信号＞遅延回路３の出力信号
ならば、比較回路４から“１”に相当するレベルの電圧信号が出力され、
フォトダイオードＰＤの出力信号＜遅延回路３の出力信号
ならば、比較回路４から“０”に相当するレベルの電圧信号が出力される。
【００１４】
復号回路５は、この電圧信号に基づいて、復号化を行う。
なお、図２に示した光受信機１のブロック構成において、適切な個所に増幅回路を挿入することも可能である。
図３は、本発明の光データ通信ネットワークの光伝送に用いる光信号の波形図である。光信号の符号化には、マンチェスタ符号を用いている。図３（ａ）は、０，１からなる符号列を示す。符号の単位を「シンボル」という。図３（ｂ）は、この符号列で変調された光受信信号（フォトダイオードＰＤの出力信号に相当）を示す。図３（ｃ）は、遅延回路３により１／２シンボル長だけ遅延された符号列（遅延回路３の出力信号に相当）を示す。図３（ｄ）は、符号の判定タイミングを示す。判定タイミングは１シンボルの後半において行う。図３（ｅ）は、判定結果を示す。シンボル内の後半の値（フォトダイオードＰＤの出力）がシンボル内の前半の値（遅延回路３の出力信号）よりも高ければ、送信された符号は１であり、前述したように、比較回路４から“１”に相当するレベルの電圧信号が出力される。シンボル内の後半の値（フォトダイオードＰＤの出力信号）がシンボル内の前半の値（遅延回路３の出力信号）よりも低ければ、送信された符号は０であり、前述したように、比較回路４から“０”に相当するレベルの電圧信号が出力される。
【００１５】
このように、判定は、受信信号レベルの平均値をしきい値Ｖｒｅｆとするものではないために、図７を用いて説明したように受光強度の大きい信号と受光強度の小さい信号とが続いて入力された場合でも、間違いなく判定を行うことができる。
判定には、前記比較回路４を用いているために、差動構成により、ＤＣオフセットの揺らぎを抑制することができる。比較回路４には、入力オフセットの小さいバイポーラ半導体回路を使用したコンパレータＩＣなどが好適に使用される。
【００１６】
連続して同一符号が伝送される場合、比較回路に、判定を行う信号の以前に受信した信号の履歴が残り、誤判定を招くことがある。例えば“１”と判定される信号が長時間連続した後に“０”の信号を受信した場合、回路内に蓄積された電荷の影響等によって“０”の判定が正しく行えないという問題が発生する。この問題は、伝送する信号が高速であればあるほど顕著に現れる。
この対策として、図４に示すように、比較回路に判定を行うたびに、初期化を行うスイッチ回路６を設けることが可能である。スイッチにより、判定を行うたびに、正負入力端子を短絡して信号の履歴を消去する。初期化タイミングは、図３（ｆ）に白抜き矢印で示している。
【００１７】
図５は、遅延回路をサンプルホールド回路３ａで構成した他の実施の形態を示す。このサンプルホールド回路３ａは、スイッチとコンデンサで構成されているが、サンプルホールド機能を有するものであれば、この構成に限定されるものではない。マンチェスタ符号の前半でスイッチオンして信号のサンプリングを行い、マンチェスタ符号の後半でスイッチオフして信号の保持（ホールド）をする。図６は、光信号に対して遅延操作を施す実施の形態を示す。受信された信号は光スプリッタ７により２分岐される。２分岐された一方の光信号は、光ファイバ８を介してフォトダイオードＰＤ１により電気信号に変換される。他方の光信号は、光ファイバ９を介してフォトダイオードＰＤ２により電気信号に変換される。光ファイバ９は、光ファイバ８と比べて、所定の長さだけ長くなっていて、この長い分が遅延時間を発生させる。例えば信号伝送速度が１Ｇｂｐｓの場合、判定に必要な遅延時間１／２シンボル長は０．５ｎｓｅｃであるから、光ファイバの長さは、光ファイバと比べて、０．５ｎｓｅｃの伝送遅延を与える長さである約１０ｃｍだけ長くなるように決められる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明に寄れば、光データ通信ネットワークにおいて、コスト上昇の問題となる端末への複雑な加工を施すことなく、伝送路損失の違いによる受光強度のばらつき、光変調殿変動、信号のＤＣオフセットなどに起因する、光受信機での符号判定の誤りを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光データ通信ネットワークの構成図である。
【図２】主端局Ａの中の光受信機１のブロック構成図である。
【図３】本発明の光伝送に用いる信号の波形図である。
【図４】比較回路に初期化スイッチ回路６を設けた他の実施の形態を示す図である。
【図５】遅延回路をサンプルホールド回路３ａで構成した他の実施の形態を示す図である。
【図６】光信号に対して遅延操作を施す実施の形態を示す図である。
【図７】従来の技術において、主端局が各遠隔端末局から受信した受光強度の時間的推移を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ　主端局
Ｂ　遠隔端末局
Ｃ　受動型光分岐器
１　光受信機
２　分岐回路
３　遅延回路
４　比較回路
５　復号回路
６　スイッチ回路
７　光スプリッタ
８，９　光ファイバ
【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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【図７】
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