(57)【要約】【課題】各信号セル毎に光強度の異なる信号光が入力される場合でも、バーストプリアンプの利得切り換え時に誤りなくデジタルの信号パルスを再生することが可能なバースト光受信器を提供する。【解決手段】受信信号光から変換された電気信号の強度に応じ増幅利得を切り換えるとともに、前記電気信号を増幅して出力するバーストプリアンプと、増幅処理後の電気信号の”Ｈ”レベルの信号値を検出し”Ｈ”レベル信号として出力する”Ｈ”レベル保持回路と、前記”Ｈ”レベル信号に基づいて、デジタルの信号パルスを再生するための”Ｈ”レベル判定閾値を算出する閾値生成回路と、前記バーストプリアンプの利得切り換え制御に要する所定時間に亘り、前記”Ｈ”レベル保持回路の”Ｈ”レベル信号生成処理を抑圧させるマスク生成回路とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号光を電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号の強度に応じ増幅利得を切り換えるとともに、前記電気信号を増幅して出力するバーストプリアンプと、
増幅処理後の電気信号の”Ｈ”レベルの信号値を検出し”Ｈ”レベル信号として出力する”Ｈ”レベル保持回路と、
前記”Ｈ”レベル信号に基づいて、デジタルの信号パルスを再生するための”Ｈ”レベル判定閾値を算出する閾値生成回路と、
前記バーストプリアンプの利得切り換え制御に要する所定時間に亘り、前記”Ｈ”レベル保持回路の”Ｈ”レベル信号生成処理を抑圧させるマスク生成回路と、
前記増幅処理後の電気信号を前記”Ｈ”レベル判定閾値と比較して、デジタルの信号パルスを再生するリミッタアンプとを備えたことを特徴とする、バースト光受信器。
【請求項２】
マスク生成回路は、所定の信号判定値に従って増幅処理後の電気信号の立上がり及び立下がりの変化点を検出してカウントし、当該カウント値に基づいて前記”Ｈ”レベル保持回路の”Ｈ”レベル信号生成処理を起動させる構成とされたことを特徴とする、請求項１に記載のバースト光受信器。
【請求項３】
マスク生成回路は、バーストプリアンプの利得切り換え制御に要する所定時間を計測するためのタイマを有し、当該タイマタイムアウト検出により前記”Ｈ”レベル保持回路の”Ｈ”レベル信号生成処理を起動させる構成とされたことを特徴とする、請求項１に記載のバースト光受信器。
【請求項４】
受信信号光を電気信号に変換する光−電気変換工程と、
前記電気信号の強度に応じ増幅利得を切り換えるとともに、前記電気信号を増幅して出力する増幅工程と、
増幅処理後の電気信号の”Ｈ”レベルの信号値を検出し”Ｈ”レベル信号として出力する”Ｈ”レベル検出工程と、
前記”Ｈ”レベル信号に基づいて、デジタルの信号パルスを再生するための”Ｈ”レベル判定閾値を算出する閾値生成工程と、
前記バーストプリアンプの利得切り換え制御に要する所定時間に亘り、前記”Ｈ”レベル信号生成処理を抑圧させるマスク生成工程と、
前記増幅処理後の電気信号を前記”Ｈ”レベル判定閾値と比較して、デジタルの信号パルスを再生するデジタル信号再生工程とを備えたことを特徴とする、バースト光信号の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信ネットワークに適用される光受信器に関するものであり、特に信号光がバースト状に伝送されるバースト光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の構成図である。ＰＯＮの上り回線において、各加入者局１０４〜１０６から出力された信号光５１〜５３は、光合波器１０３によって合波処理されてセンタ局１０１のバースト光受信器１０２に受信される。
【０００３】
各加入者１０４〜１０６にはそれぞれ異なる信号光送信タイミングが割り当てられており、それぞれの信号光送信タイミングに従い、予め定められた信号セル単位でバースト状に信号光５１〜５３を出力する。光合波器１０３から出力された合波処理後の信号光は、上記各加入者局１０４〜１０６からの信号光５１〜５３が信号セル単位で時分割多重化されている。
【０００４】
ここで、各加入者局１０４〜１０６から光合波器１０３までの伝送距離はそれぞれ異なるため、バースト光受信器１０２に入力される信号光の強度は各信号セル毎に相違する。例えば、加入者局１０４〜１０６の中で伝送距離が最も短い加入者局１０４から送出された信号光５１の信号セルの光強度は、他の信号光５２、５３の信号セルの光強度より大きくなる。
従って、バースト光受信器１０２は光強度がそれぞれ異なる信号セルを適切に受信処理する必要がある。
【０００５】
図６は、従来のバースト光受信器の構成図である（例えば、非特許文献１参照。）。図６において、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）１は入力された信号光を電気信号に変換してバーストプリアンプ４に対し出力する。
【０００６】
図７は、前記バーストプリアンプ４の構成図である（例えば、特許文献１参照。）。当該バーストプリアンプ４において、前記電気信号の電圧が所定の基準電圧Ｖ１よりも大きいときには、トランスインピーダンスアンプ１０に並列に接続されたトランジスタＴｒ１またはＴｒ２をＯＮすることによってプリアンプの利得を切り換える。
【０００７】
バーストプリアンプ４は、前記各加入者局１０４〜１０６の信号セルの信号光送信タイミングを計測しており、当該信号光送信タイミングを基準として各信号セルの１ビット目の受信時間内において、プリアンプの利得切替制御を行う。
【０００８】
”Ｈ”レベル保持回路３は、バーストプリアンプ４から出力された増幅処理後の電気信号を監視し、入力信号光パルスのＯｎ／Ｏｆｆに対応した電気信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルを検出して、電気信号のＨｉｇｈレベルの電圧（以下、「”Ｈ”レベル信号」と呼ぶ。）を出力する。当該”Ｈ”レベル信号は１信号セルの受信時間に亘って一定の値が保持される。
【０００９】
次に、閾値生成回路５は前記”Ｈ”レベル信号に所定の係数を乗じて、”Ｈ”レベル判定閾値を算出する。リミッタアンプ６は、前記増幅処理後の電気信号と”Ｈ”レベル判定閾値とを比較してデジタルの信号パルスを再生して出力（Ｖｏｕｔ）する。
【００１０】
図８は、前記従来のバーストプリアンプの入出力信号のタイムチャートを示した説明図である。バーストプリアンプ４に入力される電気信号の電圧が前記基準電圧Ｖ１以上の場合には、各信号セルの１ビット目を受信中にバーストプリアンプ４の利得が小さくなるように切り換えられるため、２ビット目以降は増幅処理後の電気信号の電圧が小さくなる。
【００１１】
このような構成とすることにより、各信号セル毎に光強度の異なる信号光が入力される場合であっても、歪みがない信号パルスを再生することができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−３１５９２３号公報（図４、段落００４９〜００６４）
【非特許文献１】
「ＰＤＳ光加入者システム用ＣＭＯＳ瞬時応答利得制御増幅器ＩＣ」、中村他、電子情報通信学会秋期大会予稿集、Ｂ−８９７、４９５頁、１９９４年９月
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のバースト光受信器では、利得切り換え前の１ビット目に基づいて”Ｈ”レベル信号が生成され”Ｈ”レベル判定閾値が算出される。したがって図９に示す通り、第１ビット目の電気信号の電圧が基準電圧Ｖ１を大きく上回っている場合には、当該１ビット目のの電気信号に基づいて、不適切な”Ｈ”レベル判定閾値が算出される。
この場合、利得切り換え後の２ビット目以降について、当該”Ｈ”レベル判定閾値に基づいて信号パルス再生を行うと、誤ったデジタルの信号パルスが生成されてしまうといった問題があった。
【００１４】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、バーストプリアンプの利得切り換え時にも誤りなくデジタルの信号パルスを再生することが可能なバースト光受信器及びバースト光信号の受信方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明に係るバースト光受信器は、受信信号光を電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号の強度に応じ増幅利得を切り換えるとともに、前記電気信号を増幅して出力するバーストプリアンプと、増幅処理後の電気信号の”Ｈ”レベルの信号値を検出し”Ｈ”レベル信号として出力する”Ｈ”レベル保持回路と、前記”Ｈ”レベル信号に基づいて、デジタルの信号パルスを再生するための”Ｈ”レベル判定閾値を算出する閾値生成回路と、前記バーストプリアンプの利得切り換え制御に要する所定時間に亘り、前記”Ｈ”レベル保持回路の”Ｈ”レベル信号生成処理を抑圧させるマスク生成回路と、前記増幅処理後の電気信号を前記”Ｈ”レベル判定閾値と比較して、デジタルの信号パルスを再生するリミッタアンプとを備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態１のバースト光受信器の構成図である。図１において、ＰＤ１は入力された信号光を電気信号に変換し、タイミング制御回路７は各信号セルの信号光送信タイミングを再生し、バーストプリアンプ４は前記電気信号の信号レベルに応じて増幅利得を切り換えるとともに、前記電気信号を所定の利得で増幅処理し、”Ｈ”レベル保持回路３は前記電気信号のＨｉｇｈレベルに等しい電圧の”Ｈ”レベル信号を出力し、マスク生成回路２は前記”Ｈ”レベル信号の生成処理を抑圧するための制御信号を生成し、閾値生成回路５は前記”Ｈ”レベル信号に基づいて”Ｈ”レベル判定閾値を算出し、リミッタアンプ６は前記電気信号と”Ｈ”レベル判定閾値とを比較して、デジタルの信号パルスを再生してＶｏｕｔから出力する。
【００１７】
上記の通り構成される本実施の形態１のバースト光受信器の動作について説明する。
入力された信号光はＰＤ１によって電気信号に変換される。タイミング制御回路７は、当該ＰＯＮの時分割多重送信タイミングを予め記憶しており、前記電気信号に基づいて各加入者局の信号光送信タイミングを再生し、一つの信号セルの送信完了後から後続する信号セルの受信開始前にリセットパルス信号を出力する。ここでリセットパルス信号の出力タイミングは、各信号セル間の送信マージン時間に応じて適切なタイミングが設定されるものとする。
【００１８】
前記電気信号はバーストプリアンプ４に入力される。バーストプリアンプ４は前記図７と同様な構成を有する。当該バーストプリアンプ４において、前記電気信号の電圧が予め設定された所定基準電圧Ｖ１よりも大きいときには、トランスインピーダンスアンプ１０に並列に接続されたトランジスタＴｒ１またはＴｒ２をＯＮすることによってプリアンプの利得を切り換える。バーストプリアンプ４は、前記タイミング制御回路７によって生成されたリセットパルス信号を基準として、各信号セルの１ビット目の受信時間内において、プリアンプの利得切替制御を行う。
またバーストプリアンプ４は、前記電気信号を前記切り換え制御された利得で増幅処理して出力する。
【００１９】
マスク生成回路２は、前記増幅処理後の電気信号に基づいて前記”Ｈ”レベル保持回路３の動作を抑圧するための制御信号を生成する。
図２は、マスク生成回路２における制御信号の生成方法を示した説明図である。マスク生成回路２は、前記電気信号の立上がり／立下がりを検出するための信号判定値Ｖ２を記憶している。当該信号判定値Ｖ２は、予備的な実験や計算機シミュレーションに基づき、各信号セルの信号強度や前記ＰＤ１の信号変換性能に応じて適切な値が予め設定されているものとする。
【００２０】
マスク生成回路２は、前記タイミング制御回路７から出力されたリセットパルス信号に基づき信号セルの受信開始を検知すると、増幅処理後の電気信号を前記信号判定値Ｖ２と比較して、当該電気信号の立上がり／立下がりの変化点（図２において×印で示す）を検出する。
前記リセットパルス信号の入力後に、増幅処理後の電気信号の電圧が前記信号判定値Ｖ２を超える立上がり変化点を検出した時点において、マスク生成回路２は制御信号をＯｎ（図２中においてＨｉｇｈレベル）に設定する。次に、前記電気信号の立上がり／立下がりの変化点をカウント開始し、当該カウント値Ｎ＝１のときに制御信号をＯｆｆ（図２中においてＬｏｗレベル）に設定する。このように生成された制御信号は図２下部に示す通り、信号セルの１ビット目受信時間に亘ってＯｎとなる。
【００２１】
次に”Ｈ”レベル保持回路３は、前記リセットパルス信号の入力時に”Ｈ”レベル信号を初期値０に設定するとともに、前記制御信号がＯｆｆに変化した点を検出した後に、前記増幅処理後の電気信号の監視を開始し、入力信号光パルスのＯｎ／Ｏｆｆに対応した電気信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗレベルを検出して、電気信号のＨｉｇｈレベルの電圧値（以下、「”Ｈ”レベル信号」と呼ぶ。）を出力する。当該”Ｈ”レベル信号は受信中の信号セルの受信時間に亘って一定の値が保持される。
ここで、信号セルの１ビット目については前記制御信号がＯｎとなっているため、”Ｈ”レベル信号の生成は信号セルの２ビット目以降で行われる。
【００２２】
閾値生成回路５は前記”Ｈ”レベル信号に所定係数αを乗じて、”Ｈ”レベル判定閾値を算出する。係数αは信号の後述するデジタルの信号パルスを再生するために適切な値（例えばα＝０．５）が予め選択される。
【００２３】
リミッタアンプ６は、前記増幅処理後の電気信号と”Ｈ”レベル判定閾値とを比較してデジタルの信号パルスを再生して出力（Ｖｏｕｔ）する。
【００２４】
図３は、本実施の形態１のバースト光受信器の動作タイミングチャートを示した説明図である。
信号セルの１ビット目は、前記バーストプリアンプ４の利得切り換え制御が行われる前であり、２ビット目以降と比較すると増幅処理後の電気信号のＨｉｇｈレベル電圧が大きい。
【００２５】
信号セルの１ビット目において、マスク生成回路２は制御信号をＯｎに設定しているため、”Ｈ”レベル保持回路３の”Ｈ”レベル信号生成処理は抑圧され、初期値０が出力されている。したがって、閾値生成回路５は”Ｈ”レベル信号の初期値０に前記係数αを乗じて”Ｈ”レベル判定閾値（＝０）を算出し、リミッタアンプ６は増幅処理後の電気信号と”Ｈ”レベル判定閾値とを比較してデジタルの信号パルスを再生して出力（Ｖｏｕｔ）する。
【００２６】
一方信号セル２ビット目において、マスク生成回路２が制御信号をＯｆｆに切り換えると、”Ｈ”レベル保持回路３は増幅処理後の電気信号に基づいて”Ｈ”レベル信号を生成する。閾値生成回路５は当該”Ｈ”レベル信号に前記係数αを乗じて”Ｈ”レベル判定閾値を算出し、リミッタアンプ６は増幅処理後の電気信号と”Ｈ”レベル判定閾値とを比較してデジタルの信号パルスを再生して出力（Ｖｏｕｔ）する。
【００２７】
以上の様な構成とすることにより、本実施の形態１のバースト光受信器では、バーストプリアンプ４の利得切り換え制御発生後（各信号セルの２ビット目以降）の電気信号に対し適切な”Ｈ”レベル判定閾値を算出することができる。従って、各信号セルの光強度がそれぞれ異なるＰＯＮであっても、デジタルの信号パルスを誤り無く再生することが可能なバースト光受信器を提供することができる。
【００２８】
なお本実施の形態１において、マスク生成回路２は前記増幅処理後の電気信号の立上がり／立下がりの変化点のカウント値Ｎ＝１のときに制御信号をＯｆｆとし、信号セルの１ビット目について”Ｈ”レベル信号の生成処理を抑圧したが、制御信号Ｏｆｆを設定するカウント値Ｎは１に限定されるものではなく、前記バーストプリアンプ４の利得切り換えに要する時間に応じて適切な値が設定される。
【００２９】
例えば図４に示す通り、バーストプリアンプ４の利得の切り替えにＮビット要する場合には、前記リセットパルス信号の入力後、マスク生成回路２は利得切り替え前のＮビット受信時間に亘って制御信号をＯｎに設定する。このように動作することにより、前記電気信号のＮ＋１ビット目以降について”Ｈ”レベル信号の生成が行われて、バーストプリアンプ４の利得切り換え制御発生後（各信号セルの２ビット目以降）の電気信号に対し適切な”Ｈ”レベル判定閾値を算出することができる。
ここで、バーストプリアンプの利得切り換えに要するビット数Ｎは、予備的な実験によって測定されるものとする。
【００３０】
また”Ｈ”レベル保持回路３は、前記リセットパルス信号の入力時に”Ｈ”レベル信号を初期値０に設定したが、”Ｈ”レベル信号の初期値は０に限定されるものではなく、例えば当該ＰＯＮにおいて受信時の光強度が最低となる信号セルの電気信号の電圧値を前記初期値に設定したり、信号パルスを再生するために適切な他の初期値を設定するような構成であってもよい。
【００３１】
実施の形態２．
前記実施の形態１において、マスク生成回路は増幅処理後の電気信号の立上がり／立下がりの変化点の検出結果に基づいて制御信号を生成したが、本実施の形態２では、マスク生成回路にバーストプリアンプの利得切り換えに要する時間を計測するタイマを設け、当該タイマに基づいて制御信号を生成する。
なお、本実施の形態２はマスク生成回路にタイマを設けた点が前記実施の形態１と異なるものであり、その他の構成は同様であるから、対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図５は、本実施の形態２のバースト光受信器の動作タイミングチャートを示した説明図である。
マスク生成回路２は、タイミング制御回路７から出力されたリセットパルス信号に基づき信号セルの受信開始を検知すると、増幅処理後の電気信号を信号判定値Ｖ２と比較して、当該電気信号の立上がりの変化点（図５において×印で示す）を検出する。
【００３３】
前記リセットパルス信号の入力後に、増幅処理後の電気信号の電圧が前記信号判定値Ｖ２を超える立上がり変化点を検出した時点において、マスク生成回路２は制御信号をＯｎ（図２中においてＨｉｇｈレベル）に設定する。
【００３４】
次にマスク生成回路２はバーストプリアンプ４の利得切り換え制御に要する時間ΔＴが設定されたタイマを起動し、タイマタイムアウトを検出すると制御信号をＯｆｆ（図５中においてＬｏｗレベル）に設定する。このように生成された制御信号は図５下部に示す通り前記ΔＴに亘ってＯｎとなる。ここで、前記タイマに設定される時間ΔＴは、前記バーストプリアンプ４の利得切り換え時間に応じて適切な値が設定される。
【００３５】
このような構成とすることにより、本実施の形態２のバースト光受信器では、バーストプリアンプ４の利得切り換え制御発生後の電気信号に対し適切な”Ｈ”レベル判定閾値を算出することができる。従って、各信号セルの光強度がそれぞれ異なるＰＯＮであっても、デジタルの信号パルスを誤り無く再生することが可能なバースト光受信器を提供することができる。
【００３６】
なお本実施の形態２において、マスク生成回路２はリセットパルス信号の入力後、増幅処理後の電気信号の立上がりの変化点を検出してタイマを起動したが、これはこのような方法に限定されるものではなく、リセットパルス信号の入力時に制御信号をＯｎにしてタイマを起動し、当該タイマのタイムアウト検出時点で制御信号をＯｆｆに切り換える構成としてもよい。この場合、マスク生成回路２のタイマには、リセットパルス信号入力から信号セルの１ビット目受信開始までの信号セル受信開始マージン時間と、前記バーストプリアンプ４の利得制御切り換えにに要する時間ΔＴとを加算した待機時間が設定される。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によればバーストプリアンプの利得切り換え制御発生後の電気信号に対し適切な”Ｈ”レベル判定閾値を算出することができる。従って、各信号セルの光強度がそれぞれ異なるＰＯＮであっても、デジタルの信号パルスを誤り無く再生することが可能なバースト光受信器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のバースト光受信器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のマスク生成回路における制御信号の生成方法を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１のバースト光受信器の動作タイミングチャートを示した説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１の別のバースト光受信器の動作タイミングチャートを示した説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２のマスク生成回路における制御信号の生成方法を示した説明図である。
【図６】従来のバースト光受信器の構成図である。
【図７】バーストプリアンプの構成図である。
【図８】従来のバースト光受信器におけるバーストプリアンプの入出力信号のタイムチャートを示した説明図である。
【図９】従来のバースト光受信器の動作タイミングチャートを示した説明図である。
【図１０】従来のＰＯＮにおける加入者系システムの構成図である。
【符号の説明】
１  受光素子（ＰＤ）
２  マスク生成回路
３  ”Ｈ”レベル保持回路
４  バーストプリアンプ
５  閾値生成回路
６  リミッタアンプ
７  タイミング制御回路
１０  トランスインピーダンスアンプ
１５  ダイオード
１８、１９  コンパレータ
２０、２１  フリップ・フロップ
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
Ｔｒ１、Ｔｒ２  トランジスタ
５１〜５３  信号光
１０１  センタ局
１０２  バースト光受信器
１０３  光合波器
１０４〜１０６  加入者局
【図１】
2004180176.tif 000003
【図２】
2004180176.tif 000004
【図３】
2004180176.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004180176.tif 000007
【図６】
2004180176.tif 000008
【図７】
2004180176.tif 000009
【図８】
2004180176.tif 000010
【図９】
2004180176.tif 000011
【図１０】
2004180176.tif 000012