(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項２】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項３】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項４】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項５】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項６】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項７】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【請求項８】
光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、
出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、
データ信号を識別再生するデータ識別手段と、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、
前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、
受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、
前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、
前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、
前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御すること、
を特徴とする光受信特性自動設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信機の光受信特性自動設定装置に関し、より詳細には、入力信号波形のクロスポイントや符号誤り率を求めて光受信特性を最適化するための光受信特性自動設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで光ファイバ伝送は時分割多重による高速化が図られてきたが、光ファイバの波長分散等により伝送距離が制限されるという問題が顕在化してきている。この問題を解決する１つの手段として分散補償ファイバなどの分散補償デバイスを用いることが考えられるが、装置サイズ・装置コスト・付加的な損失の観点からできれば使用を回避することが望ましい。その１つの解決策として光デュオバイナリ伝送方式が提案されており、その効果は広く実証されているところである（非特許文献１参照）。
【０００３】
図１３に、従来の一般的な光受信機の構成を示す。これは光デュオバイナリ伝送方式を含む強度変調方式における一般的な受信機構成である。受信光信号をアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）１０３で電気信号に変換し、トランスインピーダンス型増幅器（ＴＩＡ）１０７で増幅する。ＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８は、ＴＩＡ１０７に印加する電圧を制御して電気信号の増幅を制御する。ＡＰＤバイアス電源１０５は、温度検出回路１０４で検出したＡＰＤ１０３の温度に応じて逆バイアス電圧をＡＰＤ１０３に光電流検出回路１０６を介して印加する。ＡＰＤ１０３とＡＰＤバイアス電源１０５との間に設置した光電流検出回路１０６は、光電流を検出することにより受光レベルをモニタする。ＴＩＡ１０７から出力された電気信号は、リミッタ増幅器（ＬＩＭ）１０９を介してクロックデータ再生（ＣＤＲ）回路１１１に入力される。ＬＩＭ１０９は、リミッタリファレンス電圧制御回路１１０によって電圧を制御され、ＣＤＲ回路１１１は、ＣＤＲ識別レベル制御回路１１２によって識別レベルを制御される。
【０００４】
特に光デュオバイナリ伝送方式では、幅広い残留分散を含む信号入力に対して分散トレランスが広いことが特徴であるが、残留分散により受信信号波形のクロスポイントが変化するため、光受信回路のＴＩＡ１０７、ＬＩＭ１０９及びＣＤＲ１１１のリファレンスレベル及び識別レベルを最適化することにより、より広い分散トレランスを実現することが可能になる。
【０００５】
【非特許文献１】K. Yonenaga and S. Kuwano, “Dispersion-tolerant optical transmission system using duobinary transmitter and binary receiver”, IEEE J. Lightwave Technol., Vol.15, No. 18, pp.1530-1537, 1997.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、システムに実装して運用している場合には、残留分散値を知ることが困難であった。また、外部から識別レベルを制御して最適値を探る方法があるものの、運用時の伝送品質を保ちながら最適値の探索を実行することは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光受信機においてより広い分散トレランスを実現する、光受信機のリファレンスレベル及び識別レベルの最適化を行うための光受信機の受光特性自動設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、前記光受信特性制御手段が、前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、前記光受信特性制御手段が、前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記クロスポイント検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによってクロスポイントを検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、光受信特性自動設定装置であって、光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電流を電圧値に変換するトランスインピーダンス型増幅器と、出力振幅を制限するリミッタ増幅器と、データ信号を識別再生するデータ識別手段と、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形のクロスポイントを検出するクロスポイント検出手段と、前記データ識別手段の出力信号の符号誤り率を検出する符号誤り率検出手段と、受信機特性を最適化する光受信特性制御手段とを備え、前記符号誤り率検出手段は、サンプリング手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、演算手段とを備え、前記トランスインピーダンス型増幅器の出力波形の振幅方向のヒストグラムを算出することによって符号誤り率を検出し、前記光受信特性制御手段が、前記クロスポイント検出手段により検出されたクロスポイントの値及び前記符号誤り率検出手段により検出された符号誤り率に基づいて、前記トランスインピーダンス型増幅器のリファレンス電圧、前記リミッタ増幅器のリファレンス電圧及び前記データ識別手段の識別レベル電圧のうち少なくとも１つを最適値に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、システムに実装して運用しながら光受信機のリファレンスレベル及び識別レベルの最適化を自動で行い、波形劣化に対する光受信機の分散トレランスを拡大することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１に、光デュオバイナリ信号における残留分散値と残留分散値によって変化するＴＩＡ１０７、ＬＩＭ１０９の最適なリファレンス電圧との関係を示す。ＴＩＡ１０７及びＬＩＭ１０９の最適なリファレンス電圧は、残留分散値に応じて変化することが分かる。最適なリファレンス電圧は、残留分散ごとに符号誤り率が最小となる値で直接的に与えられるが、光デュオバイナリ信号の受信波形のクロスポイントは、残留分散値が増加するに従って低下する傾向にあるため、符号誤り率をモニタしなくても残留分散値はクロスポイントの位置から推定することができる。もちろん光デュオバイナリ信号に限らず、残留分散によって受信波形のクロスポイントが変化する信号であれば残留分散値を推定できるし、残留分散以外の波形劣化に関しても符号誤り率やクロスポイントを検出することにより、最適なリファレンス電圧を与えることができる。
【００２１】
受信波形のクロスポイントを検出する方法には、光信号をサンプリングオシロスコープでモニタする方法の他に、ＬＩＭ１０９の平均出力電圧から求める方法や、電気波形をサンプリングして波形のヒストグラムデータから求める方法がある。
【００２２】
（実施形態１）
図２に、本発明の第１の実施形態に係る光受信特性自動設定装置の構成例を示す。受信光信号をアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）１０３で電気信号に変換し、トランスインピーダンス型増幅器（ＴＩＡ）１０７で増幅する。ＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８は、ＴＩＡ１０７に印加するリファレンス電圧を制御して出力電気信号の波形を制御する。ＴＩＡ１０７から出力された電気信号は、ＬＩＭ１０９を介してクロックデータ再生（ＣＤＲ）回路１１１に入力される。ＬＩＭ１０９は、リミッタリファレンス電圧制御回路１１０によってリファレンス電圧を制御され、ＣＤＲ回路１１１は、ＣＤＲ識別レベル制御回路１１２によって識別レベルを制御される。本構成では、ＬＩＭ１０９のＤＣ結合された出力の平均電圧を検出してクロスポイントを求める。ＬＩＭ１０９と電圧モニタ回路２０４は、例えば図３のような構成が用いられる。ここでは、ＬＩＭ１０９は入出力がＡＣ結合され、差動で他の機能ブロックと接続される。ＬＩＭ１０９の出力側の平均電圧をＡＣ結合する前に分岐して、正負それぞれの電圧を電圧計で検出する。光受信特性制御回路１１５は、電圧モニタ回路２０４で検出された平均電圧値に基づいて、ＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８、リミッタリファレンス電圧制御回路１１０及びＣＤＲ識別レベル制御回路１１２のリファレンスレベル及び識別レベルの最適化を行う。
【００２３】
図４に、光デュオバイナリー信号における分散値と電圧モニタ回路で検出された平均電圧の関係を示す。図４（ａ）は光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が２０ｄＢの場合、図４（ｂ）は同１４ｄＢの場合を示す。図中の−２０ｄＢｍ／−１０ｄＢｍはＡＰＤへの入射信号パワー、Ｐ／Ｎはそれぞれ差動出力の正極側の電圧、負極側の電圧を示している。同じ信号強度の正極側の平均電圧と負極側の平均電圧との比は、平均をとっている期間中に信号が“１”レベルを占める時間と“０”レベルを占める時間との比と相関をもつ。すなわち、クロスポイントは、プラス端子とマイナス端子の平均電圧が等しい場合５０％に位置し、プラス端子の平均電圧の方が大きい場合“１”レベル側に位置し、マイナス端子の平均電圧の方が大きい場合“０”レベル側に位置する。このように、プラス端子の平均電圧とマイナス端子の平均電圧との比がクロスポイントの位置を表しているので、図４からクロスポイントと残留分散値との関係を読み取ることができる。
【００２４】
例えば、ＡＤＰ入力パワーが−２０ｄＢｍの場合、プロット黒丸が正電極の平均電圧、プロット黒四角が負極側の平均電圧を示す。分散値０ｐｓ／ｎｍ付近では、プロット黒丸がプロット黒四角より上側にあるため差動出力（正電極電圧−負電極電圧）は正の値となり、クロスポイントは５０％より上側にあることが検出される。実際に分散値０ｐｓ／ｎｍのときの波形を図面の左側に示しているが、クロスポイントが５０％より上側にあるのが分かる。
【００２５】
一方、分散値が３０００ｐｓ／ｎｍ（通常の単一モードファイバで１５０ｋｍ程度の距離に相当）付近では、プロット黒丸がプロット黒四角の下側にあるため差動出力は負の値となり、クロスポイントは５０％より下側にあることが検出される。実際に分散値３０００ｐｓ／ｎｍのときの波形を図面の右側に示しているが、クロスポイントが５０％より下側にあるのが分かる。また、分散値１０００ｐｓ／ｎｍ付近ではプロット黒丸の線とプロット黒四角の線が交差しており、この付近にクロスポイントが５０％の領域があることが分かる。このように、本発明では、図３のように簡易な構成の回路で、残留分散に対応したクロスポイントの変化を検出することを可能にしている。
【００２６】
また、図４（ａ）、（ｂ）には、ＯＳＮＲが２０ｄＢ、１４ｄＢの場合についてそれぞれ示したが、このようにＯＳＮＲが変化しても残留分散値とクロスポイントの関係はほぼ一致していることから、図４（ａ）、（ｂ）に示した関係は普遍性の高い関係であると言える。そのため、光受信特性制御回路１１５は、予め測定した残留分散値と最適制御電圧の関係（図１）に基づき、電圧モニタ回路２０４で検出された平均電圧からＴＩＡ１０７やＬＩＭ１０９のリファレンスレベル及びＣＤＲの識別レベルの最適化を行うことができる。
【００２７】
（実施形態２）
図５に、本発明の第２の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、ＬＩＭ１０９を用いずにＴＩＡ出力を直接ＣＤＲ入力に接続する。ＬＩＭ１０９は、ＣＤＲ１１１への入力信号レベルを一定に保ち、光受信機への入力信号レベルのダイナミックレンジを確保することが本来の役割である。通常ＣＤＲの入力ＩＦ部にはＬＩＭが内蔵されているが、その利得が十分取れないときなどに独立したＬＩＭを用いることが多い。従って、図３に示したように、ＬＩＭ１０９を利用して入力信号波形のクロスポイント検出などを行わないのであれば、必ずしも必須なデバイスではない。
【００２８】
本構成では、ＴＩＡ出力からＬＩＭ１０９を介さずにクロスポイント検出回路２０５でクロスポイントを測定し、光受信特性制御回路１１５に入力する。光受信特性制御回路１１５では、予め測定しておいたクロスポイントと最適リファレンスレベル及び識別レベルの関係に基づいて、ＴＩＡ１０７のリファレンスレベル及びＣＤＲの識別レベルを最適値に制御する。ここで、クロスポイント検出回路２０５は、例えば波形サンプリングを用いて実現される。
【００２９】
図６に、本発明の一実施形態に係る波形サンプリングを用いたクロスポイント検出回路２０５の構成例を示す。サンプルホールド回路１１６は、ＴＩＡ１０７の出力をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換回路１１７でデジタル信号に変換する。サンプルホールド回路１１６及びＡ／Ｄ変換回路１１７は、タイミングジェネレータ１１８から出力されるタイミング信号に基づいて駆動されており、この場合タイミングジェネレータ１１８は、受信した信号と同期している必要はない。ＣＰＵ１１９は、Ａ／Ｄ変換回路１１７から出力されるヒストグラムのデータからクロスポイントを求め、クロスポイントの位置データを受光特性制御回路１１５に送信する。受光特性制御回路１１５は、実施形態１と同様にクロスポイントの位置データに基づいて受信した信号の残留分散値を求め、ＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８及びＣＤＲ識別レベル制御回路１１２のリファレンスレベル及び識別レベルの最適化を行う。
【００３０】
（実施形態３）
図７に、本発明の第３の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、ＴＩＡ１０７とＣＤＲ１１１の間にＬＩＭ１０９を挿入している以外は図５の実施形態２に係る構成例と同じである。すなわち、ＴＩＡ１０７のリファレンス電圧やＣＤＲ１１１の識別レベルに加えてＬＩＭ１０９のリファレンスレベルを最適制御できる構成になっている。クロスポイント検出回路２０５はＴＩＡ１０７の出力をモニタしているが、ＬＩＭ１０９の出力をモニタしても良い。
【００３１】
ここまでクロスポイントを検出する具体的な方法を示したが、本発明において重要なのは検出されたクロスポイントであって、本発明はこれらの検出方法に限定されるものではない。
【００３２】
（実施形態４）
図８に、本発明の第４の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、符号誤り率検出回路２０１でＣＤＲ１１１の出力から符号誤り率を検出して、光受信特性制御回路１１５に入力する。光受信特性制御回路１１５は、その符号誤り率に基づいて、ＴＩＡ１０７のリファレンスレベル及びＣＤＲの識別レベルの最適化を行う。具体的には、符号誤り率が最小となるようにＴＩＡ１０７のリファレンスレベル及びＣＤＲの識別レベルを制御する。符号誤り率を検出する構成は、クロスポイントを検出する構成に対して、一般に複雑な回路を必要とするが、より直接的に受信機の性能（要するに符号誤り率）を最適化することができるという点で優れている。符号誤り率検出回路２０１には、例えば前方誤り訂正符号の復号化回路に搭載された誤り訂正数モニタ機能、ＳＤＨフレーマの符号誤りモニタ機能を用いることもできるし、図６に示した波形サンプリング回路によってヒストグラムから符号誤り率を求めることもできる。もちろん符号誤り率を測定もしくは推定できるものであればいかなる原理、構成のものでも構わない。
【００３３】
（実施形態５）
図９に本発明の第５の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、ＴＩＡ１０７とＣＤＲ１１１の間にＬＩＭ１０９を挿入している以外は図８の実施形態４に係る構成例と同じである。ＴＩＡ１０７のリファレンス電圧やＣＤＲ１１１の識別レベルに加えてＬＩＭ１０９のリファレンスレベルを最適制御できる構成になっている。
【００３４】
（実施形態６）
図１０に本発明の第６の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、ＴＩＡ出力波形のクロスポイント検出回路２０５とＣＤＲ出力の符号誤り率検出回路２０１の両方を備えた構成となっている。両方のモニタ機能を有することによって、ＴＩＡ１０７のリファレンス電圧とＣＤＲ１１１の識別レベルを独立で最適制御することが可能となるため、最適制御に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３５】
（実施形態７）
図１１に、本発明の第７の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本構成では、ＴＩＡ１０７とＣＤＲ１１１の間にＬＩＭ１０９を挿入している以外は図１０の第６の実施形態に係る構成例と同じである。ＴＩＡ１０７のリファレンス電圧やＣＤＲ１１１の識別レベルに加えて、ＬＩＭ１０９のリファレンスレベルを最適制御できる構成になっている。
【００３６】
（実施形態８）
図１２に、本発明の第８の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す。本実施例では、実施形態７の構成にさらに伝送系オペレーティングシステム２０３を加え、伝送経路の残留分散値の概算値に基づいてＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８及びリミッタリファレンス電圧制御回路１１０の設定初期値を定めることにより、最適化までに要する時間を短縮することができる。伝送系オペレーティングシステム２０３は、例えば予め測定した残留分散値や伝送路長の情報から推定した残留分散値のデータを光受信特性制御回路１１５に送る。光受信特性制御回路１１５は、実施形態１の場合と同様に残留分散値に対する最適なＴＩＡリファレンス電圧及びＬＩＭリファレンス電圧をそれぞれ導出し、ＴＩＡリファレンス電圧制御回路１０８及びリミッタリファレンス電圧制御回路１１０の初期値として設定する。これにより受光部制御回路２０２は、残りのＣＤＲ識別レベル制御回路１１２の識別レベルのみを探索すればよいことになり、最適化までの時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】光デュオバイナリ信号における残留分散値と残留分散値によって変化するＴＩＡ１０７、ＬＩＭ１０９の最適なリファレンス電圧との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリミッタ増幅器と電圧モニタ回路の構成を示す図である。
【図４】（ａ）にＯＳＮＲが１４ｄＢの場合の残留分散値と平均電圧との関係を示し、（ｂ）にＯＳＮＲが２０ｄＢの場合の残留分散値と平均電圧との関係を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る波形サンプリングを用いたクロスポイント検出回路の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る受光特性自動設定装置の構成例を示す図である。
【図１３】従来の一般的な光受信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０３  アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）
１０４  温度検出回路
１０５  ＡＰＤバイアス電源
１０６  光電流検出回路
１０７  トランスインピーダンス型増幅器（ＴＩＡ）
１０８  ＴＩＡリファレンス電圧制御回路
１０９  リミッタ増幅器（ＬＩＭ）
１１０  リミッタリファレンス電圧制御回路
１１１  クロックデータ再生（ＣＤＲ）回路
１１２  ＣＤＲ識別レベル制御回路
１１３、１１４  電圧計
１１５  光受信特性制御回路
１１６  サンプルホールド回路
１１７  Ａ／Ｄ変換回路
１１８  タイミングジェネレータ
１１９  ＣＰＵ
２０１  符号誤り率検出回路
２０２  受光部制御回路
２０３  伝送系オペレーションシステム
２０４  電圧モニタ回路
２０５  クロスポイント検出回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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