(57)【要約】【課題】局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークの局側装置に使用され、パワー検出回路３の検出時定数をある程度長くでき、しかも加入者装置の高速パケツトに完全に追従できて、安定した光受信強度を得る前置増幅器１を提供する。【解決手段】加入者装置からの光信号を検出する受光素子ＰＤと、受光素子ＰＤから発生される入力電流を増幅する増幅回路２と、前記増幅回路２の出力に基づき光入力強度の値を検出するパワー検出回路３と、前記増幅回路２の増幅利得を変化させる利得制御回路４と、前記パワー検出回路３により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリ６に記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリ６に記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記利得制御回路４の制御量を決定するための制御信号ＣＮＴを出力し、前記利得制御回路４に供給する制御部５とを備える。【選択図】        図２
2005020417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークに使用される受信増幅器であって、
加入者装置からの光信号を検出する受光素子と、
受光素子から発生される入力電流を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力に基づき光入力強度の値を検出するパワー検出回路と、
前記増幅回路の増幅利得を変化させる利得制御回路と、
前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記利得制御回路の制御量を決定するための制御信号を出力し、前記利得制御回路に供給する制御部とを備えていることを特徴とする受信増幅器。
【請求項２】
前記制御部は、光入力信号が立ち上がり後安定した時点で、光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶することを特徴とする請求項１記載の受信増幅器。
【請求項３】
局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークに使用される受信増幅器であって、
加入者装置からの光信号を検出する受光素子と、
受光素子から発生される入力電流を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力に基づき光入力強度の値を、積分回路を用いて検出するパワー検出回路と、
前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値に基づいて、前記増幅回路の増幅利得を変化させる利得制御回路と、
前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記利得制御回路の制御量を決定するための制御信号を出力し、その制御信号を前記パワー検出回路の積分回路に入力する制御部とを備えていることを特徴とする受信増幅器。
【請求項４】
前記制御部は、光入力信号が立ち上がり後安定した時点で、前記パワー検出回路の積分回路から光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶することを特徴とする請求項３記載の受信増幅器。
【請求項５】
前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を出力する端子と、前記メモリに記憶された光入力強度の値に相当する信号を前記パワー検出回路の積分回路に入力する端子とを共通に備えていることを特徴とする請求項３記載の受信増幅器。
【請求項６】
局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークに使用される受信増幅器の受信利得の制御方法であって、
加入者装置からの光信号を検出し、
受光素子から発生される入力電流を増幅し、
前記増幅された出力に基づき光入力強度の値を検出し、
前記検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、
同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、
その値に基づいて、前記受光素子から発生される入力電流を増幅する利得を変化させることを特徴とする受信利得の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークに使用される受信増幅器に関するものである。この受信増幅器は、局側装置と光分岐器との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐器と複数の加入者装置との間をそれぞれ支線光ファイバで接続したＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムなどに好適に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
局側装置と複数の加入者装置との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムにおいて、局側装置と各加入者装置との間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶネットワーク構成が実用化されている（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｔａｒ）。このネットワーク構成では、システム、機器構成は簡単になるが、１つの加入者装置が１本の光ファイバを占有するので（加入者装置数がＮあれば、通しの光ファイバがＮ本必要）、システムの低価格化を図るのが困難である。
【０００３】
そこで、１本の光ファイバを、複数の加入者装置で共有するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（ＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｔａｒ）ともいう）が提案されている。このＰＯＮシステムは、局側装置と光分岐器との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐器と複数の加入者装置との間をそれぞれ複数の支線光ファイバで接続したものである。また、光分岐器の枝の１つに、他の光分岐器がつながリ、ここから複数の加入者装置に枝分かれするケースもある。
【０００４】
このＰＯＮシステムでは、局側装置から加入者装置へは、光信号が放送形態で配信され、光信号に含まれているあて先情報に合致する加入者装置がこの光信号を取り込む。加入者装置からの上りのパケットは、何らかの交通整理をしないと衝突するので、各加入者装置は、局側装置から指定される時分割スロットを用いて、上り光信号を送信している。
光分岐器と複数の加入者装置との距離は、加入者装置によってまちまちであり、この距離に応じて光の減衰度が異なる。また、局側装置と加入者装置との間を光分岐器がいくつ挿入されるかによっても、光の減衰度に大きな差が出る。このため、局側装置が受信する上り光信号は、加入者装置ごとに大きな光強度差がある。
【０００５】
このため、局側装置の光受信器に用いられる前置増幅器は、低雑音で広ダイナミックレンジであることが要求される。このような前置増幅器として、例えば特開平１０−２８４９５５号公報に開示された技術がある。
図９は、この前置増幅器の回路図を示す。前置増幅器は、光ファイバからの光信号を検出するフォトダイオードＰＤ、フォトダイオードＰＤから発生される電流を増幅する増幅回路２、増幅回路２の平均出力電力を検出するパワー検出回路３、及び利得制御回路４を備えている。
【０００６】
増幅回路２は、ソース接地型ＦＥＴ増幅回路２１と、ＦＥＴ増幅回路２１の出力から入力に負帰還をかける帰還回路２２とから構成される。ＦＥＴ増幅回路２１の増幅率を−Ａ（Ａ＞０）で表す。帰還回路２２は、帰還抵抗ＲＢと、その両端に並列してドレインとソースが結合された帰還用ＦＥＴ２３とを有する。
利得制御回路４は、２つのＦＥＴ４１，４２を接続した回路であって、上段のＦＥＴ４２のゲートには増幅回路２の出力電圧Ｖｓが印加され、下段のＦＥＴ４１のゲートにはパワー検出回路３の出力電圧Ｖｐが印加される。この利得制御回路４において、下段のＦＥＴ４１のドレインから出力電圧Ｖｇが取り出される。
【０００７】
以上の前置増幅器において、フォトダイオードＰＤに光が入力すると、入力電流が発生し、この電流は増幅回路２によって反転増幅されて出力される。パワー検出回路３は、この出力波形から平均強度を検出し、平均強度に応じた電圧Ｖｐを発生し、その電圧Ｖｐが利得制御回路４のＦＥＴ４１のゲートに供給される。
利得制御回路４のＦＥＴ４１のドレインから取り出される出力電圧Ｖｇは、帰還回路２２の帰還用ＦＥＴ２３のゲート電圧となり、帰還用ＦＥＴ２３のソースドレイン間の抵抗値を制御する。それに応じて帰還回路２２の抵抗値が変化し、増幅回路２の利得を変えることができる。すなわち、入力光信号の強度が大きなほど利得を下げ、入力光信号の強度が小さなほど利得をあげて、広いダイナミックレンジを確保することができる。またこのような前置増幅器は、光入力強度の平均値を検出するので、入力光に含まれるノイズ成分を除去することもできる。
【０００８】
一方、近年光通信速度が一段と高速化され、これに伴い、局側装置と加入者装置との間で通信される、光信号も高速化されている。具体的には、光信号を構成する０；１のデータ信号（バースト信号という）のビット周期は１ナノ秒程度にまで短縮されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２８４９５５号公報
【特許文献２】特開平５−３０４４２２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記前置増幅器では、パワー検出回路３の出力電圧Ｖｐは、ある加入者装置からの光入力後、次の加入者装置の光入力までの間、光入力の変化に完全に追従できることが好ましい。このため、積分回路の強度検出時定数を短くすると、応答がよくなる。
しかし、短くし過ぎると、パワー検出回路３がバースト信号の“０”，“１”のパターンに追従してしまい、前置増幅器の増幅利得が安定しない。例えば、０（Ｌｏｗ）信号が連続すると、パワー検出回路３の出力が大に振られ、前置増幅器の増幅利得が増える。１（Ｈｉｇｈ）信号が連続すると、パワー検出回路３の出力が小に振られ、前置増幅器の増幅利得が減少する。このように信号パターンに依存して、前置増幅器の増幅利得が変化すると、出力信号に歪みが発生し、ジッタの原因となる。したがって、パワー検出回路３の出力は、同一加入者装置から信号を受けている間は、受信データ信号の信号パターンに依存せず、一定であることが望ましい。このため、積分回路の強度検出時定数はある程度長くする必要がある。
【００１１】
ところで、一つの加入者装置から信号を受けた後、次の加入者装置から信号を受けるまでの休止時間は、データ伝送効率をあげるため、短めに定められている。データ信号のプリアンブル期間も長くとれない。したがって、積分回路の強度検出時定数を長くすると、前置増幅器の増幅利得が、前に受信した加入者装置の光受信強度に引きずられてしまい、安定した光受信強度が得られなくなる。
そこで、本発明は、強度検出時定数をある程度長くでき、しかも加入者装置の光受信強度に完全に追従できて、安定した光受信強度が得られる受信増幅器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信増幅器は、局側装置と複数の加入者装置との間を双方向通信する光通信ネットワークに使用され、加入者装置からの光信号を検出する受光素子と、受光素子から発生される入力電流を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力に基づき光入力強度の値を検出するパワー検出回路と、前記増幅回路の増幅利得を変化させる利得制御回路と、前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記利得制御回路の制御量を決定するための制御信号を出力し、前記利得制御回路に供給する制御部とを備えるものである（請求項１）。
【００１３】
この受信増幅器によれば、加入者の光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶しておき、同一加入者からの光信号入力が予想される時点で、その記憶した値に基づき、前記利得制御回路の制御量を決定する。したがって、加入者ごとに光入力レベルが違っても、増幅回路の増幅利得もこの記憶値に応じた値となり、増幅回路の出力レベルが加入者ごとに大きく変動することがなくなる。
また、前記制御部は、光入力信号が立ち上がり後安定した時点で、光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶すればよいので（請求項２）、前記パワー検出回路の時定数は、光入力信号が通常持続する期間と同程度にまで長く設定することができる。したがって、受信増幅器の出力信号に歪みやジッタが発生せず、ノイズの少ない出力信号を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の受信増幅器は、光通信ネットワークに使用され、加入者装置からの光信号を検出する受光素子と、受光素子から発生される入力電流を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力に基づき光入力強度の値を、積分回路を用いて検出するパワー検出回路と、前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値に基づいて、前記増幅回路の増幅利得を変化させる利得制御回路と、前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記利得制御回路の制御量を決定するための制御信号を出力し、その制御信号を前記パワー検出回路の積分回路に入力する制御部とを備えている（請求項３）。
【００１５】
この受信増幅器によれば、加入者の光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶しておき、同一加入者からの光信号入力が予想される時点で、その記憶した値に基づき制御信号を出力し、前記パワー検出回路の積分回路に入力することによって、前記パワー検出回路の出力強度信号値を、強制的に設定する。したがって、加入者ごとに光入力強度が違っても、増幅回路の増幅利得もこの記憶値に応じた値となり、増幅回路の出力信号レベルは、加入者ごとに大きく変動することがなくなる。
【００１６】
また、利得制御回路は、パワー検出回路により検出された光入力強度の値に基づいて、前記増幅回路の増幅利得を変化させるので、制御部が万一働かなくなった場合でも、従来の光入力強度の値に基づいてリアルタイムの増幅利得制御を行うことができる。
また、前記制御部は、光入力信号が立ち上がり後安定した時点で、前記パワー検出回路の積分回路から光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶すればよいので（請求項４）、前記パワー検出回路の積分回路時定数は、加入者の光入力信号が通常持続する期間と同程度にまで長く設定することができる。したがって、出力信号に歪みやジッタが発生せず、ノイズの少ない出力信号を得ることができる。
【００１７】
本受信増幅器は、前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を出力する端子と、前記メモリに記憶された光入力強度の値に相当する信号を前記パワー検出回路の積分回路に入力する端子とを共通に備えることができる（請求項５）。この端子の共通化により、受信増幅器に備えるべき入出力インターフェースは１つで済み、受信増幅器を一体化した場合、回路構成を簡単にすることができ、かつ、小型化できる。
【００１８】
また、本発明の受信利得の制御方法は、加入者装置からの光信号を検出し、受光素子から発生される入力電流を増幅し、前記増幅出力に基づき光入力強度の値を検出し、前記パワー検出回路により検出された光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶し、同一の加入者からの光信号入力が予想される前の時点で、前記メモリに記憶された光入力強度の値を読み出し、その値に基づいて、前記受光素子から発生される入力電流を増幅する利得を変化させる方法である（請求項６）。
【００１９】
この方法によれば、加入者の光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶しておき、光信号入力が予想される時点で、その記憶した値に基づき、増幅回路の増幅利得を決定する。したがって、加入者ごとに光入力レベルが違っても、増幅回路の増幅利得もこの記憶値に応じた値となり、増幅回路の出力レベルが加入者ごとに大きく変動することがなくなる。
【００２０】
【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、ＰＯＮシステムを示すブロック図である。局舎内のＰＯＮシステム構成部分を局側装置１００といい、加入者宅内のＰＯＮシステム構成部分を加入者側装置５００という。ＰＯＮシステムは、局側装置１００、複数の加入者側装置５００、及び光分岐器３００を備え、局側装置１００と光分岐器３００との間を幹線光ファイバ２００で接続し、光分岐器３００と加入者側装置５００との間をそれぞれ支線光ファイバ４００で接続している。幹線光ファイバ２００と支線光ファイバ４００とを総称して「光ファイバ」という。光ファイバはシングルモードファイバを用いている。光分岐器３００は、スターカップラーで構成される。
【００２１】
局側装置１００から加入者側装置５００への下り光信号及び加入者側装置５００から局側装置１００への上り光信号は、それぞれパケット（光信号ともいう）で構成される。
局側装置１００は、上位のネットワーク（インターネットなど）から送られてくるパケットを受けて、光ファイバを通して加入者側装置５００に送り出し、加入者側装置５００から送られてきたパケットを受信し、上位のネットワークに送り出す機能を持っている。
【００２２】
局側装置１００は、幹線光ファイバ２００との接続端となる光伝送路終端装置ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）、レイヤ２スイッチ、及び上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。
加入者側装置５００は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータのブロードバンド光信号を光ネットワークに送受する光加入者線終端装置ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）等を備えている。
【００２３】
前記ＰＯＮシステムの動作を簡単に説明すると、上位のネットワークから局側装置１００に入ってくる下りパケットは、局側装置１００においてレイヤ２スイッチで所定の処理が行われる。そして、光伝送路終端装置ＯＬＴを通して光ファイバに送信される。光ファイバに送信された光信号は、光分岐器３００で分岐され、光分岐器３００につながる加入者側装置５００に送信されるが、送信先アドレスの合致した加入者側装置５００がその光信号を取り込み、パケットを復号解読する。
【００２４】
一方、加入者側装置５００から送信される上りパケットは、光分岐器３００を経由して局側装置１００に送信される。局側装置１００では、レイヤ２スイッチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネットワークに送信される。
加入者側装置５００から送信される上りパケットは、互いに時間的に競合しないようにする必要がある。そのために、局側装置１００から加入者側装置５００にパケットを送信するときに、局側装置１００が各加入者側装置５００に対して上り時間スロット（以下単に「スロット」という）を割り当てる。スロットを割り当てられた加入者側装置５００は、その割り当てられたスロットに上りパケットを送出する。したがって、加入者側装置５００間の上りパケットの競合は回避される。なお、局側装置１００と加入者側装置５００との間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、パケットの通信を行うときに、時刻情報をパケットの中に含ませることによって行うことができる。
【００２５】
―前置増幅器の構成例１―
図２は、局側装置１００に備えられた前置増幅器１の回路図である。この前置増幅器１は、図９の回路と同様、光入力を受けるフォトダイオードＰＤから発生される入力電流を増幅して電圧信号を得る増幅回路２、増幅回路２の出力に基づいて光電力を検出するパワー検出回路３、及び帰還制御回路４を備えている。
パワー検出回路３の検出値のことを「ＭＯＮ値」という。増幅回路２は反転増幅回路なので、光入力が大きいときはＭＯＮ値は小さくなり、光入力が小さいときはＭＯＮ値は大きくなる。
【００２６】
以下に説明するＦＥＴは、ＧａＡｓ半導体層上に形成されるｎチャンネル型ショットキ電界効果トランジスタで構成されているものであるが、本発明はこれに限られるものではなく、シリコン基板などの上に形成されるＭＯＳＦＥＴなどで構成されていてもよい。
増幅回路２は、ソース接地型ＦＥＴ増幅回路２１と、帰還抵抗ＲＢの両端に並列して帰還用ＦＥＴ２３のドレイン、ソースが結合された帰還回路２２とから構成される。この帰還回路２２は、ＦＥＴ増幅回路２１の出力から入力に負帰還をかける。
【００２７】
帰還制御回路４は、２つのＦＥＴ４１，４２を接続した回路であって、上段のＦＥＴ４２のゲートには増幅回路２の出力電圧Ｖｓが印加され、下段のＦＥＴ４１のドレインから出力電圧Ｖｇが取り出される。
従来の構成と異なるところは、制御部５が設けられていて、この制御部５にパワー検出回路３の出力電圧Ｖｐが入力されている。そして、帰還制御回路４の下段ＦＥＴ４１のゲートに供給するための制御電圧Ｖｃが制御部５から出力されることである。
【００２８】
制御部５には、加入者ごとに、過去に検出されたパワー検出回路３のＭＯＮ値を記憶しているメモリ６が付属している。
前記制御部５の機能の一つは、受信中のデータがどの加入者側から送信されているか、また次にデータを送信してくる加入者側はどれかを把握し、前記メモリ６を参照し、制御電圧Ｖｃを加入者側ごとに設定して、帰還制御回路４に供給することである。
【００２９】
図３は、制御部５をコンピュータ等で構成し、その機能をソフトウェアで実現する場合の、制御部５の処理の流れを示すフローチャートである。ただし、制御部５の機能は、必ずしもソフトウェアで実現する必要はなく、制御部５を回路素子で構成してもよいことを予め断っておく。
図３を参照して、制御部５は、次に光信号を受信する加入者Ｘを特定する（ステップＳ１）。この加入者Ｘは、前述したように、局側装置１００が各加入者側装置５００に対してスロットを割り当てるので、この割当情報に基づいて、特定することができる。
【００３０】
前記メモリ６に記憶された加入者Ｘに対応するＭＯＮ値を読み出す（ステップＳ２）。なお、加入者Ｘから初めて光信号を受信する場合は、デフォルトとして、ＭＯＮ値を最大のレベルとする。
そして、帰還制御回路４の下段ＦＥＴ４１のゲートに供給するための電圧信号（ＣＮＴ信号という）を、ＭＯＮ値の関数ＣＮＴ（ＭＯＮ）として求める（ステップＳ３）。
【００３１】
関数ＣＮＴ（ＭＯＮ）は、前回加入者Ｘから検出し記憶したＭＯＮ値そのものでもよい（このときは関数形ＣＮＴ（Ｘ）＝Ｘとなる）。しかしこれでは、増幅利得がオーバーシュートして適正な利得に速く収束しないおそれがある。
そこで、次のような統計処理を行ってもよい。関数ＣＮＴ（ＭＯＮ）は、過去複数回（Ｎ回とする）加入者Ｘから光信号を受信しているのであれば、各ＭＯＮ値の平均をとったものでもよい（このときはＣＮＴ（Ｘ）＝（１／Ｎ）Σｘｉ；ｉは記憶されたデータ数を表す添え字であり１からＮまで、となる）。
【００３２】
さらに、前回設定したＣＮＴ信号の値から大きく離れないように、前回設定したＣＮＴ信号の値を、関数の中に含むようにしてもよい。例えば、前回加入者Ｘから受信した際に設定されたＣＮＴ信号値をＣＮＴ（前回）と書き、（今回読み出したＭＯＮ値−前回読み出したＭＯＮ値）をΔＭＯＮと書くと、ＣＮＴ（ＭＯＮ）＝ＣＮＴ（前回）＋αΔＭＯＮとする（αは重み付けのための正の定数；０＜α＜１である。αが１に近いほど収束は速くなるが飛び出す恐れがあり、αが０に近いほど収束は遅くなるが飛び出す恐れは少なくなる）。
【００３３】
そしてこのＣＮＴ信号を、帰還制御回路４に出力する（ステップＳ４）。帰還制御回路４は、入力されたＣＮＴ信号に応じて、帰還制御回路４の下段ＦＥＴ４１のドレインから出力電圧（ゲート電圧という）Ｖｇを取り出す。このゲート電圧Ｖｇは、帰還回路の帰還用ＦＥＴ２３のゲートに印加される。これによって、帰還回路の帰還量が決定され、増幅回路２の増幅利得もそれに応じて決定される。
すなわち、前回のＭＯＮ値が大きい場合、ＣＮＴ信号大→電圧Ｖｃ大→ゲート電圧Ｖｇ小→ＶＧＳ小→帰還用ＦＥＴ２３のソースドレイン間の抵抗値大→帰還量小、となり増幅回路２の増幅利得は大きく設定される。前回のＭＯＮ値が小さい場合、これとは反対に増幅回路２の増幅利得は小さく設定される。
【００３４】
次に加入者Ｘの加入者側装置５００から光信号を受信すれば（ステップＳ５）、この光信号は、前記ＣＮＴ信号に応じた増幅回路２の増幅利得で増幅される。
この場合のＭＯＮ値をリアルタイムで測定する（ステップＳ６）。そして、測定されたＭＯＮ値を、メモリ６に最新のＭＯＮ値として保存する（ステップＳ７）。このようにして保存された値は、次回、加入者Ｘの光信号を受信するときに増幅利得調整のために使用される。
【００３５】
図４は、複数の加入者Ａ，Ｂの光信号を受信した場合の、増幅利得調整方法を説明するための波形図である。図４（ａ）は、加入者Ａの光信号を受信し、その後加入者Ｂの光信号を複数回受信した場合の、それぞれの受信光レベルを示す。図４（ｂ）は、パワー検出回路３の検出ＭＯＮ値をリアルタイムで示す。図４（ｃ）は、増幅回路２の増幅利得を示す。
加入者Ａの光信号は、前回受信したことがあり、そのＭＯＮ値はメモリ６に保存されているものとする。したがって、前記図３の制御により、受信期間を通して適正な増幅利得が得られている（時点Ｅ参照）。ところが、加入者Ｂから光信号は初めての受信であり、ＭＯＮ値は、最大のレベルであるデフォルト値が記憶されている。このため、加入者Ｂから光信号（時点Ａ参照）に対して、最大の利得で増幅してしまう（時点Ｂ参照）。加入者Ｂから光信号のＭＯＮ値（時点Ａ参照）は、メモリ６に記憶されるので、引き続いて加入者Ｂから光信号を受信するとき（時点Ｃ参照）、メモリ６に記憶されたＭＯＮ値に基づいて、前記図３の制御により、適正な利得が設定できる（時点Ｄ参照）。このようにして、加入者からの光信号レベルに応じて増幅回路２の利得を変化させることができるので、広いダイナミックレンジを確保できる。
【００３６】
また、図４（ｃ）からもわかるように、ＭＯＮ値をメモリ６に記憶しておき、次に加入者から光信号が受信される前の時点で、記憶されたＭＯＮ値に基づき適正な増幅利得をあらかじめ設定できるので、バースト信号の立ち上がり時（図４（ａ）の時点Ｆ参照）でも安定した光増幅ができる。
また、パワー検出回路３は、１つの光信号受信中に、強度検出できる程度に積分回路の時定数を設定し、パワー検出回路３の検出信号が安定したところで（時点Ａ，Ｃ参照）、ＭＯＮ値を取り込めばよいので、パワー検出回路３の時定数はそれほど小さくなくてもよい。つまりパワー検出回路３の応答はそれほど高速でなくてもよい。
【００３７】
図５は、パワー検出回路３の具体的な回路図である。パワー検出回路３は、同図に示すように、抵抗ＲとコンデンサＣの積分回路で実現することができる。
―前置増幅器の構成例２―
次に、前置増幅器の他の構成例を説明する。図２に示した前置増幅器１では、パワー検出回路３の検出信号を出力するＰＷＲ＿ＭＯＮ端子と、ＣＮＴ信号を帰還制御回路４に入力するためのＣＮＴ端子との２つの端子を持っていた。これではパワー検出回路３を取り込んで前置増幅器１を集積回路化した場合、ＩＣ基板上に入出力インターフェースごとにパッドを設ける必要があり、面積の上で不利となる。そこで、これらの２つの端子を共通にした。
【００３８】
図６は、共通端子ＭＵＴを有する前置増幅器１′及びそれに接続される制御部５を示す回路図である。前置増幅器１′のパワー検出回路３は、図５に示した抵抗ＲとコンデンサＣの積分回路で実現している。
前置増幅器１′は、この共通端子ＭＵＴを通して、次の２つの機能を得る。１つは、今までと同様、パワー検出回路３の検出信号を出力する機能であり、他の１つは、パワー検出回路３の中の積分回路を強制的に充電又は放電して、初期状態にする機能である。
【００３９】
前記充電電圧又は放電電圧は、前述したＣＮＴ値に基づく電圧である。ＣＮＴ値は、ＭＯＮ値に基づく電圧としてもよい。しかし、増幅利得がオーバーシュートして適正な利得に速く収束しないおそれがある場合は、前述したのと同様、過去複数回加入者Ｘから光信号を受信した各ＭＯＮ値の平均をとったものでもよい。さらに、前回設定したＣＮＴ信号の値から大きく離れないように、前回設定したＣＮＴ信号の値を、関数の中に含むようにしてもよい。
【００４０】
図６において、制御部５は、パワー検出回路３の検出信号を取り込むＰＷＲ＿ＭＯＮ端子と、パワー検出回路３を初期状態にするＩＮＩＴ端子と、初期化機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ７を持っている。制御部５からパワー検出回路３を初期状態にする場合には、スイッチ７をＯＮにする。スイッチ７をＯＮにした状態では、制御部５はパワー検出回路３の中の積分回路を構成するコンデンサＣを充放電することができる。充放電の時定数は、コンデンサＣの容量とＩＮＩＴ端子の出力インピーダンスＲ′で決まる。Ｒ′がパワー検出回路３の抵抗値Ｒよりも小さければ、充放電時間を、光入力信号に対するパワー検出回路３の通常の応答時間よりも速くすることができる。パワー検出回路３は、前置増幅器１′の出力を平滑化するものであり、その電圧変動幅は高々１Ｖ前後である。仮に、１００ｐＦのコンデンサを有するパワー検出回路３の出力を１Ｖ変化させる場合を考えると、制御部５のＩＮＩＴ端子から１ｍＡの電流を充放電すれば、１００ｎｓｅｃの時間で出力電圧を変化させることができる。
【００４１】
制御部５は、光入力信号が大きく変化する受信開始前には、スイッチ７をＯＮにして、メモリ６に記憶されたＭＯＮ値に基づいてＣＮＴ値を算出し、このＣＮＴ値をパワー検出回路３に送り込むことによってパワー検出回路３を初期状態にする。この結果、パワー検出回路３の積分回路の電圧は、強制的にＣＮＴ値にされる。パワー検出回路３は、このＣＮＴ値を、直接、帰還制御回路４に入力する。これにより、光入力信号が入ってくる前に、増幅利得を適正な値に設定しておくことができる。
【００４２】
次に、パワー検出回路３の出力が安定した時点で、スイッチ７をＯＦＦにして、パワー検出回路３の中の積分回路の電圧を取り込む。つまりこのときは、共通端子はＰＷＲ＿ＭＯＮ端子として機能する。
図７は、以上説明した制御部５のＭＯＮ値／ＣＮＴ値の時間推移を示すグラフである。図７（ａ）は、加入者Ａの光信号を受信し、その後加入者Ｂの光信号を複数回受信した場合の、それぞれの受信光レベルを示す。図７（ｂ）は、ＭＯＮ値／ＣＮＴ値波形図であり、図７（ｃ）は、パワー検出回路３の共通端子ＭＵＴの電圧波形図である。
【００４３】
加入者Ａの光信号は、以前受信したことがあり、そのＭＯＮ値はメモリ６に保存されているものとする。加入者Ａの光信号が入ってくる前は、スイッチ７をＯＮにして、メモリ６に記憶された加入者ＡのＭＯＮ値に基づいて算出されたＣＮＴ値を用いてパワー検出回路３を初期状態にしている（図７▲１▼参照）。このＣＮＴ値はメモリ６に記憶されたＭＯＮ値に基づく適正な値である。加入者Ａの光信号が入ってくると、スイッチ７をＯＦＦして、パワー検出回路３の検出信号を検出する。検出されたＭＯＮ値は、ＣＮＴ値から多少変化するが、ＣＮＴ値は加入者Ａの前回受信したＭＯＮ値に基づいて算出された値であり、その変化は小さく、問題とならない。したがって、受信期間を通して利得が安定している（図７▲２▼参照）。
【００４４】
次に、加入者Ａの光信号が終わり、加入者Ｂの光信号が入ってくる前に、スイッチ７をＯＮにして、メモリ６に記憶された加入者ＢのＭＯＮ値に基づいて算出されたＣＮＴ値を用いてパワー検出回路３を初期状態にする。加入者Ｂは初めての受信であり、メモリ６は、前述したように、デフォルトの最大のレベルをＭＯＮ値として記憶している。したがって、最大のＣＮＴ値を出力する。このため、前置増幅器の増幅利得は最大になる（図７▲３▼参照）。
【００４５】
加入者Ｂの光信号が受信されると、スイッチ７をＯＦＦに切り替える。パワー検出回路３の時定数のため、パワー検出回路３の検出ＭＯＮ値は、徐々に所定レベルまで下がっていく（図７▲４▼参照）。これによって、前置増幅器の増幅利得も、利得最大の状態から、徐々に下がっていく。制御部５は、パワー検出回路３の検出ＭＯＮ値が落ち着いた時点（時点Ｅ参照）で、そのＭＯＮ値を取り込み、メモリ６に記憶させる。この記憶されたＭＯＮ値が次回、加入者Ｂの光信号を受信するときに設定する初期値となる。
【００４６】
次に同一加入者Ｂの光信号が入ってくる前に、スイッチ７をＯＮに切り替えて、前記メモリ６に記憶された加入者ＢのＭＯＮ値に基づいて算出されたＣＮＴ値を用いてパワー検出回路３を初期状態にする（図７▲５▼参照）。加入者Ｂの光信号が入ってくると、スイッチ７をＯＦＦに切り替えて、パワー検出回路３の検出信号を取り込む（図７▲６▼参照）。取り込んだＭＯＮ値は、初期状態のＭＯＮ値と変わらなくなる。
【００４７】
したがって、図４と同様、初めての加入者を除き、光信号受信期間を通して適正な増幅利得が得られている。このようにして、加入者からの光信号レベルに応じて増幅回路２の利得を変化させ、広いダイナミックレンジを確保できる。
この図６、図７の実施形態では、制御部５は、光入力が大きく変化する受信開始時には、パワー検出回路３の中の積分回路を強制的に充電又は放電して初期状態にして、増幅利得を安定させ、光入力が安定した段階でパワー検出回路３の積分回路の状態を測定して記憶することにより、次の同じ加入者からの光入力に備えることができる。そして、これらの機能を実現するために、前置増幅器１′に１つの共通端子ＭＵＴを持つだけでよい。したがって、前置増幅器１′を集積回路化した場合、ＩＣ基板上に設ける入出力インターフェースは１つで済み、集積回路構成を簡単にすることができ、かつ、小面積化できる。
【００４８】
また、パワー検出回路３の検出出力が帰還制御回路４に直接入っているので、制御部５の機能が故障又は停止した場合でも、従来と同様、光入力強度の検出値に基づくリアルタイムの増幅利得制御を行うことができる。これは、制御部５の故障に対する安全対策として有用な対策である。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、図６の制御部５は、パワー検出回路３を初期状態にするためのＣＮＴ値を内部で作成して、スイッチ７を通して、パワー検出回路３に供給していた。しかし、図８に示すように、いくつかのＣＮＴ値に相当する電圧源を予め用意し、スイッチ７ａで所定の電圧源を選択して、そこからパワー検出回路３に供給するようにしてもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加入者の光入力強度の値を読み取ってメモリに記憶しておき、光信号入力が予想される時点で、その記憶した値に基づき、前置増幅器の増幅利得を決定するので、加入者ごとに光入力レベルが違っても、増幅回路の増幅利得もこれに応じた値となり、増幅回路の出力レベルは、一定に保たれる。したがって、加入者ごとに光入力レベルが変化する場合にも対応でき、広いダイナミックレンジを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＯＮシステムを示すブロック図である。
【図２】局側装置１００に備えられた前置増幅器１の回路図である。
【図３】制御部５をコンピュータ等で構成し、その機能をソフトウェアで実現する場合の、制御部５の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】複数の加入者Ａ，Ｂの光信号を受信した場合の、増幅利得調整方法を説明するための波形図である。
【図５】パワー検出回路３の具体的な回路図である。
【図６】共通端子ＭＵＴを有する前置増幅器１′と制御部５とを示す回路図である。
【図７】制御部５のＭＯＮ値／ＣＮＴ値の時間推移を示すグラフである。
【図８】スイッチ７ａで所定の電圧源を選択するようにした制御部５を示す回路図である。
【図９】従来の前置増幅器の回路図である。
【符号の説明】
１  前置増幅器
２  増幅回路
３  パワー検出回路
４  帰還制御回路
５  制御部
６  メモリ
７，７ａ  スイッチ
２１  ＦＥＴ増幅回路
２２  帰還回路
２３  帰還用ＦＥＴ
４１  下段ＦＥＴ
４２  上段ＦＥＴ
１００  局側装置
５００  加入者側装置
３００  光分岐器
２００  幹線光ファイバ
４００  支線光ファイバ
ＰＤ  フォトダイオード
【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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