(57)【要約】データストリームにおける干渉を低減する方法は、第１等化器を用いてデータストリームをフィルタ処理して第１フィルタ処理済データストリームを出力することを含む。また、データストリームは、第２等化器を用いてフィルタ処理されて第２フィルタ処理済データが生成される。次に、第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームに基づき１つ又は複数の誤り率が決定される。少なくとも部分的にこれらの誤り率に基づき、フィルタ処理済データストリームが第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームの中から選択される。閾値を決定し、次に、選択されたフィルタ処理済データストリームと比較して、データビットを生成する。
2006506030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データストリームにおける現ビットの値を決定するための方法であって、
前記光データストリームから得られた電気信号を受信すること、
少なくとも部分的に第１信号パラメータに基づいて第１等化器を構成し、少なくとも部分的に第２信号パラメータに基づいて第２等化器を構成すること、
前記電気信号を第１等化器と第２等化器に個別に供給すること、
第１等化器を用いて前記電気信号をフィルタ処理して第１フィルタ処理済信号を生成し、第２等化器を用いて前記電気信号をフィルタ処理して第２フィルタ処理済信号を生成すること、
少なくとも部分的に第１フィルタ処理済信号に基づき第１誤り率を測定し、少なくとも部分的に第２フィルタ処理済信号に基づき第２誤り率を測定すること、
少なくとも部分的に第１誤り率及び第２誤り率に基づき、第１フィルタ処理済信号及び第２フィルタ処理済信号の中からフィルタ処理済信号を選択すること、
前記選択されたフィルタ処理済信号と閾値とを比較して、前記現ビットの値を生成すること
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法は変動閾値を決定することを含み、
前記比較することは、前記選択されたフィルタ処理済信号と前記決定された閾値とを比較して、前記現ビットの値を生成することを含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法は、更に、
第１誤り率又は第２誤り率にそれぞれ基づき、第１等化器又は第２等化器のいずれかを停止することを備える方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、第１信号パラメータは、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類から成るグループから選択される方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、第１信号パラメータは、カテゴリに対応し、かつ、前記カテゴリの特定の値に対して設定され、更に、第２信号パラメータは、前記カテゴリに同様に対応するが、異なる値に設定される、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、第１誤り率は、第１フィルタ処理済信号のヒストグラムに数学的に関係付けられる、方法。
【請求項７】
データストリームにおける干渉を低減する方法であって、
第１等化器を用いて前記データストリームをフィルタ処理して、第１フィルタ処理済データストリームを出力すること、
第２等化器を用いて前記データストリームをフィルタ処理して、第２フィルタ処理済データストリームを生成すること、
第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームに基づき１つ又は複数の誤り率を決定すること、
少なくとも部分的に前記１つ又は複数の誤り率に基づき、第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームの中からフィルタ処理済データストリームを選択すること、
前記選択されたフィルタ処理済データストリームと閾値とを比較して、補償データストリームを生成すること
を備える方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法は変動閾値を決定することを含み、
前記比較することは、前記選択されたフィルタ処理済データストリームと前記決定された閾値とを比較して、補償データストリームを生成することを含む、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法は、更に、
少なくとも部分的に前記１つ又は複数の誤り率に基づき、前記第１等化器又は前記第２等化器を停止することを備える方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法は、更に、
前記光データストリームに関連する可能性のあるパラメータに基づき、前記第１等化器を構成することを備える方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法において、前記可能性のあるパラメータは、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類から成るグループから選択される、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記第１等化器は、前記可能性のあるパラメータの第１の値に基づき構成され、更に、前記第２等化器は、前記可能性のあるパラメータの第２の値に基づき構成される、方法。
【請求項１３】
光データストリームにおける現ビットの値を決定するためのシステムであって、
前記光データストリームを電気的データストリームに変換するための変換器と、
前記電気的データストリームをフィルタ処理して、複数のフィルタ処理済データストリームを生成するための複数の等化器であって、各等化器が別々に構成可能である、前記複数の等化器と、
マイクロコントローラであって、
前記光データストリームに関連する１つ又は複数のパラメータに基づき、前記複数の等化器の各等化器を別々に構成するための論理回路と、
複数の誤り率を決定するための論理回路であって、各誤り率は、前記複数のフィルタ処理済データストリームのうちの１つのフィルタ処理済データストリームに対応する、前記論理回路と、
前記複数の誤り率に基づき、前記複数のフィルタ処理済データストリームの中から１つのフィルタ処理済データストリームを選択するための論理回路と、
閾値を決定して、前記選択されたフィルタ処理済データストリームと比較するための論理回路とを含む前記マイクロコントローラと、
前記決定された閾値と前記選択されたフィルタ処理済データストリームとを比較して前記現ビットの値を生成するための比較器と
を備えるシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムは、更に、前記マイクロコントローラの一部として、
前記複数の誤り率に基づき、前記複数の等化器の一部を選択的に起動及び停止するための論理回路を備えるシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、各等化器を別々に構成するための前記論理回路によって用いられる前記１つ又は複数のパラメータは、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類から成るグループから選択されるシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のシステムにおいて、各等化器を別々に構成するための前記論理回路は、共通パラメータを用いて、前記複数の等化器の一部を構成し、前記一部の各等化器は、前記共通パラメータの異なる値に対応している、システム。
【請求項１７】
請求項１３に記載のシステムは、更に、
各等化器を別々に構成するための前記論理回路によって用いられる前記１つ又は複数のパラメータを記憶するためのフラッシュメモリを備えるシステム。
【請求項１８】
受信信号の信号品質を最適化するための方法であって、
前記受信信号を正規化すること、
前記正規化された信号を複数のフィルタに供給することであって、各フィルタは、前記受信信号の可能性のある特性に対応する一組の係数を有し、各フィルタの各組の係数は、前記複数のフィルタの内、他のフィルタの他の複数組の係数とは少なくとも部分的に異なるものである、前記正規化された信号を複数のフィルタに供給すること、
前記各複数のフィルタにおいて前記正規化された信号をフィルタ処理して、複数のフィルタ処理済信号を生成すること、
前記複数のフィルタ処理済信号の一部から複数の誤り信号を決定することであって、前記複数の誤り信号の各誤り信号は前記複数のフィルタ処理済信号のうちの１つ又は複数のフィルタ処理済信号と関連している、前記複数の誤り信号を決定すること、
少なくとも部分的に前記複数の誤り信号に基づき、前記複数のフィルタ処理済信号の中から、フィルタ処理済信号を選択すること、
変動閾値を生成すること、
前記フィルタ処理済信号と前記変動閾値とを比較してデータビットを決定すること
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法は、更に、
少なくとも部分的に前記複数のフィルタ処理済誤り信号の一部に基づき、前記複数のフィルタの一部を停止することを備える方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、前記受信信号の前記可能性のある特性は、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類から成るグループから選択される、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、前記複数の誤り信号の各誤り信号は、前記複数のフィルタ処理済信号の前記一部の各々のヒストグラムに数学的に関連している、方法。
【請求項２２】
先行のビットに起因する干渉を低減することによって、光データストリームにおける現ビットの値を決定するための方法であって、
前記光データストリームから得られた電気信号を受信すること、
前記電気信号を複数の等化器に供給することであって、前記複数の等化器の各等化器は、複数の可能性のあるパラメータのうち、前記光データストリームの可能性のあるパラメータに基づき構成されるものである、前記前記電気信号を複数の等化器に供給すること、
前記複数の等化器の各等化器に対して、
前記現データビットの値に関する仮の決定を行うための多数のチャネルを生成することであって、各チャネルは、前記先行のビットに対する固有の可能性のある値と関連付けられ、各仮の決定は、各チャネルが前記チャネルの前記固有の値に対応する前記先行の値に基づき干渉を低減することによって決定された前記現データビットに対する潜在的な値を表すことによって成される、前記多数のチャネルを生成すること、
各等化器の各チャネルに対して、
変動フィルタ係数を有するチャネル専用適応フィルタを用いて、前記電気信号をフィルタ処理して、フィルタ処理済出力信号を生成すること、
変動閾値を適応的に生成すること、
前記変動閾値と前記フィルタ処理済出力信号とを比較して、前記現データビットに対する仮の決定を生成すること、
遅延された決定信号から前記先行のビットに対して決定された値にアクセスし、前記先行のビットに対して前記決定された値に基づき前記仮の決定の中から前記現データビットに対して決定された値を選択し、各々が前記複数の等化器の各等化器からの前記フィルタ処理済出力信号に対応している複数の誤り信号を決定すること、
少なくとも部分的に前記複数の誤り信号に基づき、前記複数の等化器の前記複数の決定された値の中から、決定された値を選択すること
を備える方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法は、更に、
少なくとも部分的に前記複数の誤り信号の一部に基づき、前記複数の等化器の一部を停止することを備える方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、各チャネル専用適応フィルタに対する前記変動フィルタ係数は、前記対応するチャネルの前記固有の値に部分的に基づき設定される、方法。
【請求項２５】
請求項１８に記載の方法において、前記光データストリームの前記可能性のあるパラメータは、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類から成るグループから選択される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、光送受信機等化器に関し、特に、通信チャネルにおける干渉を低減するのに最も適した変更可能なパラメータを有する多数の等化器の中から１つの等化器を動的に選択することによって光データシステムにおける干渉を低減するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの長距離データ伝送は、波長分散等の干渉によって制限され、これによって、ファイバの使用可能な帯域幅が制限される。波長分散は、光ファイバシステムを動作させる基本的な方法の１つの結果である。特に、光ファイバ送受信機は、２つの離散的なレベルのレーザ電流を用いて“１”及び“０”パルスを送信し、２つの異なるパルスを生成するように動作する。しかし、半導体レーザの光周波数は、レーザの電流及び電流の時間微分に依存する。通常、これによって問題が生じることはないが、例外は、異なる光周波数が異なる速さで光ファイバ中を進むことである。その結果、隣接する“１”及び“０”パルスは、互いに拡散し合う。ファイバの長い距離では、波長分散の影響が激しくなり、元のデータを回復できないことがある。
【０００３】
波長分散は、特に、１５５０ｎｍのレーザ光に対する問題である。この波長は、長距離伝送に用いられるが、その理由は、この波長が、エルビウムを添加したファイバ又は導波管増幅器によって増幅可能であるためであり、また、光ファイバは、この波長での減衰が小さいためである。対照的に、１３１０ｎｍのレーザ光は、通常、短距離伝送に用いられるが、一般的に、標準的な光ファイバにおける波長分散は極めて小さい。
【０００４】
波長分散に関する従来技術による解決策は、一般的に２種類に分類される。即ち、（i）“チャープ（ｃｈｉｒｐ）”として通常知られる送信機の光周波数変動（即ち、側波帯）を制限すること、（ii）異なる光周波数の送信機から受信機への送信時間が同じになるように、特殊なファイバ又は光補償要素を用いること、に分類される。
【０００５】
送信機のチャープを制限するために用いられる具体的な技術の例として、（１）熱電式冷却器によって維持される固定温度で動作するように設計された特殊な低チャープ又は負チャープレーザ、（２）外部変調式レーザ（ＥＭＬ）、（３）ニオブ酸リチウム又は類似のものの電気光学変調器による外部変調、が挙げられる。しかしながら、これらの技術は、一般的に、消費電力が増えるだけでなく、送受信機のコストも大幅に上昇する。更に、光信号の変調によって側波帯が必然的に生じるため、送受信機から完全にチャープを除去することは理論上では不可能である。
【０００６】
ファイバ又は光補償要素として用いられる具体的な技術の例として、（１）特殊低分散ファイバ、（２）チャープ式ファイバ・ブラッグ・グレーティング、（３）分散補償ファイバ、が挙げられる。チャープを制限する技術と同様に、これら個々の技術には費用がかかる。これらは、顧客が実現するのにも面倒であり、また、セットアップが完全に行われない場合、通常、分散が多少残留するという代償がある。
【０００７】
光ファイバ通信チャネルに生じ得る他の種類の分散には、偏光モード分散及びマルチモードファイバ分散が含まれる。
分散による干渉を低減するための１つの手法は、リニア等化器を利用することであり、リニア等化器は、通常、様々なタップ重みの多数のタップを有する横型フィルタである。タップ重みは、工場で事前設定が可能であり、あるいは、設置時、手動での調整が可能である。事前設定又は手動調整されるタップ重みの持つ潜在的な１つの問題は、これらのパラメータの最適化が困難な場合があることである。更に、手動調整は、時間の経過と共に生じるデバイスの変動（例えば、温度）の補償や、偏光分散の追跡には用いられ得ない。しかしながら、これらの問題は、タップ重みの適応更新法を用いることによって対処し得る。タップ重みの適応更新に用いられる公知のアルゴリズムの一例として、平均最小二乗アルゴリズムがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、長距離システムの高データ速度では、平均最小二乗処理を実現するために必要な複合回路は、複雑且つ高価であり、また、更に、多大な量の電力を消費し得る。
今日の高速光データ通信システムの速度が増加し、データ速度が５乃至１０Ｇｂ／秒又は更に大きくなり、また、単一の光ファイバ上で使用するチャネル数が多くなったことから、効果的な方法により光信号の干渉を低減することがますます必要である。最低限の付加電力要求や最低限の付加製造コストで、干渉を低減し得る手法があれば、極めて望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、本発明は、データストリームにおける干渉を低減する方法である。本方法には、第１等化器を用いてデータストリームをフィルタ処理して第１フィルタ処理済データストリームを出力することが含まれる。また、データストリームは、第２等化器を用いてフィルタ処理され、第２フィルタ処理済データストリームが生成される。次に、第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームに基づき１つ又は複数の誤り率を決定する。少なくとも部分的にこれらの誤り率に基づき、フィルタ処理済データストリームが、第１フィルタ処理済データストリーム及び第２フィルタ処理済データストリームの中から選択される。閾値が決定され、次に、選択されたフィルタ処理済データストリームと比較してデータビットを生成する。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は、光データストリームにおける現ビットの値を決定するためのシステムである。本システムには、光データストリームを電気的データストリームに変換するための変換器が含まれる。また、本システムには、電気的データストリームをフィルタ処理し、複数のフィルタ処理済データストリームを生成するための多数の等化器が含まれる。各等化器は、別々に設定可能である。
【００１１】
更に、本システムは、マイクロコントローラを含む。本マイクロコントローラは、光データストリームに関連する１つ又は複数のパラメータに基づき、各等化器を別々に構成するための論理回路を有する。更に、本マイクロコントローラは、多数の誤り率を決定するための論理回路を有し、ここで各誤り率は、フィルタ処理済データストリームに対応する。また、マイクロコントローラは、多数の誤り率に基づき、多数のフィルタ処理済データストリームの中から１つのフィルタ処理済データストリームを選択するための論理回路を有する。マイクロコントローラは、選択されたフィルタ処理済データストリームとの比較用の閾値を決定するための論理回路を有する。
【００１２】
また、本システムには、選択されたフィルタ処理済データストリームと決定された閾値を比較して現ビットの値を生成するための比較器が含まれる。
各等化器は受信信号に対して構成し得るが、この受信信号特性の種類には、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザ温度、ファイバ温度、信号入力、及び外部変調器の種類が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の付加的な目的及び特徴は、図面と共に解釈すると、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
本明細書において、ある物の“一部”は、その物の一部からその物の全体を含み、かつその物の全体までを意味し得る。
【００１４】
波長分散の影響は、例えば図１に示すように、アイ・ダイアグラムの内容により最も良く理解される。このグラフでは、縦軸に信号レベル１０２を示し、横軸に時間１０４を示すが、二進数“１”の値と二進数“０”の値との間の信号レベル差は、“１１”信号１０８と“００”信号１１０間のように大きくなり得る（信号はビット対を表す）。この場合、信号が実際に“１”か“０”かの決定は単純明快であり、これは、標準閾値１０６のどちら側に信号が入るかによる。標準閾値１０６と“１１”信号１０８との間において一定量の距離（即ち、信号強度）が与えられると、例えば、信号が二進数“１”を含むという誤信号決定の可能性はほとんどなくなる。
【００１５】
しかしながら、波長分散の影響（並びに偏光モード分散及びマルチモードファイバ分散等、他の符号間干渉の形態）により、アイ・ダイアグラムのアイ・オープニングは、極めて小さくなったり閉じたりすることがある。このことは、狭いアイ・オープニング１１６として図１に示す。この場合、例えば、“１０”信号１１２と標準閾値１０６値との間の距離は、更に小さく、誤信号検出が簡単にできる。具体的には、“１０”信号１１２の“０”ビットを決定しようとする際、信号は、閾値１０６（“０”を示す）以下に振れるが、結果的に僅かに誤差の余裕が大きくなるだけである。アイ・オープニングが閉じるか又はほぼ閉じる場合、信号の値の検出が不可能になることがある。
【００１６】
本発明では、等化器は、光データストリームにおいて、上述した波長分散の影響等の干渉を低減するために用いられる。しかしながら、電力を大幅に消費する複雑なデジタル回路を用いる代わりに、本発明のマルチ等化器デバイスは、異なる信号又はチャネルパラメータ用に別々に各々構成される多数のアナログ等化器を利用する。アナログ等化器の１つの重要な利点は、それらが、集積回路の一部等、シリコンに実装することが容易なことである。他の利点は、一般的に、アナログ等化器は、それらのデジタルの対応する物より必要な電力が小さいことであり、例えば、完全にデジタルの適応更新式等化器は、ワット単位の電力を必要とするが、多くのアナログ等化器は、ミリワット単位しか必要としない。
【００１７】
歴史的に、アナログ等化器は、デジタルバージョンほど適応的に変更可能なものではなく、また、変化する干渉をフィルタ処理で除去できないため、適応デジタル等化器ほど好適なものではなかった。しかしながら、アナログフィルタは、実装が安価であり、また、デジタルバージョンの電力の何分の１しか用いないため、多くのアナログ等化器は、単一ＩＣチップ上で利用し得る。このように、多くの異なるアナログフィルタを本発明のマルチ等化器に用い得る。各等化器は、僅かに異なるタップ係数又はタップ間隔を用いて、入射信号をフィルタ処理する。各フィルタの係数は、入射光信号の様々な可能性のある特徴に対して、あるいは、ファイバの種類、伝送長、伝送速度等の光ファイバ特性に基づき最適化し得る。等化器係数は、予め設定したり、動的に設定したり、また調整し得る。マイクロコントローラ又は他の種類の論理回路は、各異なるフィルタ処理信号に基づき誤り率を生成し、そして、最小誤り率を生じるフィルタ処理信号を選択して、データビット検出用の閾値と比較する。電力を節約するために、マイクロコントローラは、等化器を巡回して、定期的に等化器又は複数組の等化器の電源を切る。
【００１８】
図２において、本発明の一実施形態に基づくマルチ等化器デバイスのフロントエンド例を示す。光信号は、例えば、光電子受信機又は送受信機（受信した光信号の波長で動作するＧＢＩＣ又はＳＦＦ送受信機等）によって、受信され、電気信号に変換される。電気信号２０８は、（図示しないが、通常、フィードバックを用いて利得制御を行う）自動利得制御回路２１０に供給される。この結果、正規化信号ＳＩＧ２１４が生じる。また、クロック・データ補償回路２１２は、信号クロックを位相調整信号ＰＨＡＤＪ２１８によって調整して補償する。補償されたクロックは、クロック出力信号ＣＬＫ２１６である。
【００１９】
一組のアナログ等化器３００−１乃至３００−Ｎを図３に示す。これらの等化器は、正規化信号ＳＩＧ２１４を受信し、ＳＩＧ２１４は、必要に応じて複数個生成されたり、増幅されたりして、各等化器に同じ信号が供給される。本発明を実現するＩＣは、数個、数十個、あるいは、更に数千個の異なる等化器３００を含み得る。各等化器への他の入力には、電源オン／オフ信号ＰＷＲ３０２−１・・・ＰＷＲ３０２−Ｎと、調整バス上のｍ個の調整ビットＡＤＪ３０４−１・・・３０４−Ｎと、が含まれる。ＰＷＲ及びＡＤＪ信号は、マイクロコントローラと共に以下に説明する。
【００２０】
等化器３００−１・・・３００−Ｎの出力は、対応する等化信号ＥＱ３１０−１・・・３１０−Ｎである。これらは、フィルタ処理済信号、フィルタ処理済データストリーム、及びフィルタ処理済出力信号としても知られている。
【００２１】
図４において、等化サブシステムの“頭脳”を示す。等化器ＥＱ３１０−１・・・３１０−Ｎによって出力されるフィルタ処理済信号は、Ｎ：１のアナログ・マルチプレクサＭＵＸ１＿４０２への入力として供給される。選択線ＳＥＬ１＿４３０は、更に後述する方法で８ビット・マイクロコントローラ４１２によって供給される。ＭＵＸ１＿４０２の出力は、アナログ−デジタル変換器４１０によってサンプリングされる前に、サンプル・アンド・ホールド回路４０８に供給される。一実施形態において、変換器４１０は、６ビットの１００Ｍサンプル／秒のアナログ−デジタル変換器であるが、他の実施形態では、他のビット深さを有する他の種類のアナログ−デジタル変換器を用いてよい。サンプル・アンド・ホールド回路４０８及びＡ−Ｄ変換器４１０は、クロック信号ＣＬＫｄｉｖＮ４０６により等化器システム（Ｎ）に用いられる等化器数で分周される補償クロックに同期するが、この補償クロックは、補償クロック信号２１６をＮ論理回路４０４に供給して、分周することによって生成される。クロック速度をＮ分の１に低減する利点は、より低速な、従ってより安価なアナログ−デジタル変換器４１０を利用でき、特に、マルチ等化器デバイスが多数の等化器を有し得ることである。
【００２２】
こうしてサンプリングされ、遅延されたＭＵＸ１＿４０２の出力は、マイクロコントローラへの入力として供給される。ＳＥＬ１信号４３０を出力することによって、マイクロコントローラ４１２は、特定の等化器によって出力されるどのデジタル・サンプリングされたフィルタ処理済信号を受信するか制御し得る。言い換えると、マイクロコントローラは、受信するデジタルフィルタ処理済信号に基づき誤り信号を生成するが、任意の数の異なる種類のスケジュールに基づき、等化器出力を監視し得る。マイクロコントローラ４１２は、等化器を定期的に巡回したり、予め設定された論理に基づき等化器出力を調査するためにアルゴリズムを用いたり、あるいは、それがどの等化器をどんな順番で分析するか動的に調整し得る。図４では、サンプリングされたフィルタ処理済等化器信号は、１つだけマイクロコントローラ４１２に供給されるが、他の実施形態では、多数のフィルタ処理済信号を並列にマイクロコントローラに供給し得る。
【００２３】
各等化器の誤り信号を生成することによって、マイクロコントローラは、各個々の等化器がどの程度正確に受信信号をフィルタ処理しているかの“動態”を得ることができる。このことは、様々なフィルタが入力信号の異なる可能性のあるパラメータに対して構成されるため、重要である。（入力信号又は（これを介して信号が受信される）チャネルに対する異なる可能性のあるパラメータは、本明細書中では、信号パラメータ及び特性とも称する）。各等化器が具体的に構成され得るパラメータ又はカテゴリの種類の例として、レーザの種類、レーザ温度、伝送速度、伝送波長、分散の種類、データ伝送距離、ファイバの種類、発信レーザの種類、発信レーザの温度、ファイバの温度、信号入力、及び外部変調器の種類が挙げられる。また、信号に影響を及ぼすか、又は干渉を引き起こし得るレーザの他のパラメータ、通信チャネル、又は環境も用いられ得る。また、１つの等化器を伝送距離等のパラメータの１つのカテゴリに対して構成し得る場合、異なる等化器は、伝送距離に対して構成し得るが、異なる値に設定し得る。例えば、１つの等化器は、４０ｋｍを越えて受信される信号に対して、第２の等化器は、３０ｋｍを越えて受信される信号に対して、第３の等化器は、２０ｋｍ離れた信号に対して、個々に最適化し得る。
【００２４】
等化器性能の動態を得ることによって、マイクロコントローラ４１２は、どの等化器が入射信号をフィルタ処理するのに最適か決定することができ、また、（等化器が用いられるデバイスの検出器部分により）その等化器からのフィルタ処理済出力信号を用いて閾値と比較し、現データビットの値を決定し得る。マイクロコントローラは、好適には、比較用にフィルタ処理済信号を出力するように選択された同じ等化器の誤り率とともに、他の等化器の誤り率も監視するように構成され、更に、現在選択された等化器よりも優れた等化器性能を提供する他の等化器があるか否かを決定するように構成される。比較されるフィルタ処理済信号の選択は、図５と共に説明する方法でＳＥＬ２信号４３２によって決定される。
【００２５】
また、マイクロコントローラ４１２によって（例えば、誤り率により）収集された等化器性能に関する情報は、任意の付加的な機能にも用い得る。例えば、マイクロコントローラは、この情報に基づき、電力オン／オフ信号ＰＷＲ４４０−１・・・ＰＷＲ４４０−Ｎを出力することができ、等化器が用いられていない場合（例えば、等化器が受信信号の実パラメータに対して不適当に構成されているため、等化器の動きが不充分な場合）、等化器（又は複数組の等化器）を停止する。ＰＷＲ４４０−１・・・ＰＷＲ４４０−Ｎ信号を用いて、マイクロコントローラは、例えば、複数バンクの等化器を巡回して、バンクが受信信号を適切にフィルタ処理できるかを決定するのに充分な長さだけそのバンクをオンにして、更に考慮し得る。本明細書において、１つの“バンク”の等化器は、特定のパラメータ、例えば、ファイバの種類又は入射信号の波長に対応し得る。等化器の或るセグメントをオンに保つだけで、常に電力効率を大きくできる。
【００２６】
等化器性能を監視することの他の任意の用途は、各等化器の構成を調整すること、即ち、等化器を微調整することである。例えば、等化器が摂氏５０度で信号を受信するように最適化されているが、発信レーザの実際の動作温度は摂氏５２度である場合、この特定の等化器を実際の動作温度まで微調整することが望ましいことがある。このように、マイクロコントローラ４１２は、ｍビット調整信号ＡＤＪ４５０−１・・・ＡＤＪ４５０−Ｎも出力する。上述した様に、これらの信号は、等化器３００−１・・・３００−Ｎへの入力として供給される。これらの信号を用いて、フィルタにおける係数のタップ重み、即ち、フィルタのタップ間隔を変更し得る。等化器が、横型フィルタ以外の回路を利用する場合、調整信号を用いて、フィルタの他の変更可能な特徴を調整し得る。調整信号ビットは、一実施形態では、バスを介して伝達されるデジタルビットである。各個々の等化器３００−１・・・３００−Ｎにおいて、ビットは、値を設定するか又は調整することによって、レジスタに記憶してフィルタ・パラメータを構成し得る。
【００２７】
他の実施形態において、各等化器の元の構成は、予め設定されないが、動的に又はシステムの初期化時、マイクロコントローラによって設定される。等化器の構成に用いる具体的な信号又はチャネルパラメータは、例えば、マルチ等化器デバイスの初期化中、マイクロコントローラがアクセスするフラッシュメモリ等のメモリに記憶される。
【００２８】
更に、マイクロコントローラ４１２は、閾値ＴＨＲＥＳＨ４６０及び位相調整値ＰＨＡＤＪ２１８を出力する。ＰＨＡＤＪ信号２１８は、クロック・データ補償回路２１２（図２）によって用いられ、信号クロック速度と整合した補償クロックを保持する。ＴＨＲＥＳＨ信号４６０の用途は、図６と共に後述する。
【００２９】
最後に、マイクロコントローラ４１２は、ビット誤り率（ＢＥＲ）４２０の推定値も出力する。一般的に、ＢＥＲ信号４２０が、回路の検出器部分にフィルタ処理済出力信号を送るように現在選択されている等化器の誤り率を追跡する一方で、他の例では、マイクロコントローラは、他の任意の等化器の誤り率を出力し得る。従って、このように、選択されるのと反対に、監視される現等化器の誤り率は、ＢＥＲ４２０として出力でき、ＢＥＲ４２０から更に補助的な分析を行い得る。又は、他の用途では、ＢＥＲ４２０信号を用いて、マイクロコントローラ４１２の信号品質の最適化論理回路を監視及び微調整又は再プログラムし得る。
【００３０】
他の実施形態では、ＦＰＧＡ、ＥＦＰＲＯＭ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ又は個別デジタル構成要素等、他の形態のデジタル論理回路を利用して、マイクロコントローラ４１５の機能を実現し得る。他の選択肢として、アナログ回路を用い得る。
【００３１】
次に図５において、本発明のマルチ等化器デバイスの検出器部分を示す。再度、フィルタ処理済等化信号ＥＱ３１０−１・・・３１０−Ｎが、マルチプレクサに供給されるが、今度は、Ｎ：１のアナログ・マルチプレクサＭＵＸ２＿５０２である。マイクロプロセッサ４１２が生成するＳＥＬ２信号４３２は、上述した様に、マルチプレクサを介して通過すべきフィルタ処理済信号が選択され、比較器５０４によって比較される。比較器５０４への他の入力は、６ビットＤ−Ａ変換器５０６によってアナログ値に変換された後の閾値調整信号４６０である。閾値と選択されたフィルタ処理済信号を比較すると、現ビットに対する選択されたフィルタ処理済信号がそれぞれ閾値より大きいか又は小さいかによって、現ビットに対する値すなわち１か０になる。現ビットに対する値は、ＤＡＴＡ出力信号５１０として出力される。
【００３２】
閾値調整信号ＴＨＲＥＳＨ４６０は、マイクロコントローラ４１２によっても決定される。元の閾値は、マイクロコントローラに予めプログラムでき、あるいは、信号が初めて受信される時、動的に決定し得る。閾値は、次に述べるように、受信されたフィルタ処理済信号のヒストグラムに基づくものとし得る。
【００３３】
図６において、フィルタ処理済信号のヒストグラムを示す。グラフは、Ｙ軸上に受信された特定の信号値の数値（量）を示し、Ｘ軸上に、受信された信号の振幅を示す。言い換えると、このグラフは、１周期に渡り受信されフィルタ処理された信号の範囲と値とをプロットする。“０”及び“１”の信号に対する釣鐘曲線の中点が示されている。一般的に、発信レーザがオフの時よりもオンの時に、生成する雑音が大きくなるため、“１”信号に対する曲線は、“０”信号より幅が広く、従って、信号の振幅の範囲は、“１”信号の中点周辺の方が大きい。
【００３４】
図６の情報は、デバイスのマイクロコントローラによって用いられ、閾値を設定し調整することができ、また、図示したフィルタ処理済信号に対する誤り信号を生成し得る。図６に示すように、“１”信号に対する釣鐘曲線は、“０”信号より幅が広いため、振幅（ｘ軸）の未調整の中点に閾値を設定すると、閾値は、“１”釣鐘曲線に沿って遠くに（頁の右側方向に）シフトされ過ぎて不適当である。言い換えると、“１”であるべきフィルタ処理済信号の中には、誤って“０”と判断され得るものがある。しかし、フィルタ処理済信号の図６に含まれるデータを分析することによって、マイクロコントローラは、閾値に対する妥当な値を決定し得る。閾値を何処に設定又は調整すべきか決定する１つの方法は、 “０”及び“１”の釣鐘曲線の間の最小値が、統計的な中心を示し、従って、妥当な閾値を示すように（図示するように）、図６の曲線に基づいて積分することである。このグラフの情報は、時間の経過と共に変化するため、それを絶えず監視することによって、マイクロコントローラは、変動する閾値の値を適応更新し得る。
【００３５】
図６における情報の他の用途は、フィルタ処理済信号の誤り率を決定することである。この決定は、誤り信号ウィンドウ６０２によって行い得る。一連のフィルタ処理済信号用の同じ大きさの誤り信号ウィンドウを監視することによって、マイクロコントローラは、どのフィルタ処理済信号が、従って、どの等化器が最小の誤り率を生成するか比較して決定し得る。例えば、このことは、ウィンドウ間隔のヒストグラム曲線下を積分することによって行うことができ、この場合、最小積分値が、最小誤り信号を表す。（この理由は、“０”と“１”曲線の中点間の距離が大きくなればなるほど、特定の等化器によるフィルタ処理が良好になるためである。“０”及び“１”曲線が更に離れると、誤り信号ウィンドウ６０２の積分値は小さくなる）。フィルタ処理済信号の誤り率を推定するための他の手法として、マイクロコントローラが、多数の等化器に関連する多数の誤り率を比較して、どれが受信信号の実パラメータに対して最も良く最適化されているかを決定し得る手法を利用し得る。
【００３６】
図７において、最尤検出器（又は、他の選択肢として非線形キャンセラ）を用いる他の実施形態を示す。この実施形態は、先行の信号のビットを利用することによって閾値の値を変更して、決定すべき現ビットに対する閾値を調整することに基づく。（このことは、上述した適応閾値調整と同様であるが、この調整は、受信信号に対するヒストグラム値の代わりに、先行のビットの値に基づいて行われる）。
【００３７】
図１に戻ると、先行のビットが現ビットの信号レベルに影響を及ぼすことが分かり、図１に示すように、“１０”信号１１２の“０”ビットは、“００”信号１１０のような低い信号レベルに達しない。同様に、“０１”信号１１４の“１”ビットは、“１１”信号１０８のような高い信号レベルに達しない。従って、先行のビット（又は多数の先行のビット）の影響を考慮し、それに応じて閾値を修正することによって、より正確なビット値の決定が実現される。例えば、閾値が、先行の“１”ビットに基づき閾値１２０に変更されて、“１０”信号１１２の“０”ビットと比較された場合、信号と閾値との間の距離が更に大きくなり、信号のビットが“０”である確実性が増す。これに対応して、これによりビット決定の誤差の余裕が減少する。同様に、閾値が、先行の”０”ビットに基づき閾値１２２に変更され、“０１”信号１１４の“１”ビットと比較される場合、再度、信号と閾値との間の距離が増加し、ビットの値が“１”になる可能性が増す。
【００３８】
図７に戻ると、正規化信号ＳＩＧ２１４が、等化器３００−１に供給される（前述の実施形態と同様、多数の別々の等化器３００−１・・・３００−Ｎがあり、その中の３００−１は一例を表す）。ＳＩＧ２１４は、２つのチャネル専用等化器７０２−ａ，ｂへ入力として供給される。この場合、“チャネル”は、合計２Ｎ個の全チャネルに対して、Ｎ個の先行のビットに対する固有の可能性のある値に対応する。図７において、先行のビットを１つだけ利用して干渉を低減する。従って、その先行のビット（即ち“０”又は“１”）に対して可能性のある値が２つあり、従って合計２チャネルある。
【００３９】
チャネル専用等化器７０２−ａ，ｂへの他の入力は、チャネル専用電源オン−オフ信号ＰＷＲ３０２−ａ，ｂ、及びチャネル専用調整ビット信号ＡＤＪ３０４−ａ，ｂである。信号は、各チャネル専用等化器に対し異なり得る。言い換えると、マイクロコントローラは、先行のビットに対する可能性のある基づき、２つのチャネル専用等化器に対するＰＷＲ３０２−ａ，ｂ及びＡＤＪ３０４−ａ，ｂを異なるように微調整できるが、そうでない場合、２つのチャネル専用等化器は、同じ様に構成される。（従って、例えば、等化器３００−１は、具体的には伝送用に構成され、更に具体的には、４０ｋｍを越える伝送用に構成されるが、等化器３００−１内部のチャネル専用等化器７０２−ａ，ｂは、“０”又は“１”である先行のビットに基づき互いに若干調整し得る）。
【００４０】
各チャネル専用等化器７０２−ａ，ｂの出力は、それぞれの比較器７０４−ａ，ｂに送られる。チャネル専用閾値信号ＴＨＲＥＳＨ４６０−ａ，ｂは、マイクロコントローラによって設定され、また、（その値が実際に決定される前に）先行のビットに対する可能性のある値に基づき僅かに変動する。マイクロコントローラは、図６と共に説明したフィルタ処理済信号ヒストグラム手法を用いて、閾値を設定及び／又は調整し、先行のビットに対する可能性のある値に基づき、調整値と組み合せ得る。他の選択肢として、マイクロコントローラは、“０”ビットの直前のビットに対する一方のヒストグラムと、“１”ビットの直前のビットに対する他方のヒストグラムとの２つのヒストグラム用のデータを累積する。そして、これら２つのヒストグラムは、マイクロコントローラにより分析されて、２つの閾値４６０−ａ，ｂが生成される。等化器毎に２つ以上のチャネルを有する実施形態では、ヒストグラムデータは、等化器の各チャネルに対して収集される（例えば、別々のヒストグラムが、００、０１、１０、及び１１データビットの直前のデータビットに対して生成される）。更に他の選択肢である実施形態では、マイクロコントローラは、適応更新方式を用い得る。また適応更新論理回路を用いて、ＰＷＲ３０２−ａ，ｂ、及びＡＤＪ３０４−ａ，ｂ信号を決定することもできる。
【００４１】
従って、各比較器７０４−ａ，ｂにおいて、各チャネル専用等化器７０２−ａ，ｂのフィルタ処理済出力は、チャネル専用閾値３０２−ａ，ｂと比較される。各比較の結果は、特定のチャネルに対応する現データビットに対する仮の決定である。これらの仮の決定は、マルチプレクサ７０６に入力される。（これは、等化器毎のチャネル数が２に等しい時、２：１のマルチプレクサである）。この時点までで、先行のビットに対して実際に決定された値であって、現時点で少なくとも１クロック周期だけ遅延された値が、遅延決定値信号７１０として利用可能である。この値にアクセスして、マルチプレクサ７０６用の選択線として用いて、先行のデータビットに対する決定値に基づき、２つの仮の決定の中から現データビットに対して決定された値を選択する。このように、先行のビットからの干渉は、効果的に減少あるいは消滅する。決定値は、等化信号ＥＱ３１０−１として出力する。前述の実施形態において、この信号は、更に閾値と比較しなければならないが、本実施形態では、この比較を追加する必要はない。
【００４２】
図示はしないが、一実施形態において、マイクロコントローラは、各チャネル専用等化器７０２−ａ，ｂからのフィルタ処理済出力信号を監視して、対応する誤り信号を決定する。言い換えると、各チャネル専用等化器７０２−ａ，ｂの出力は、マイクロコントローラ４１２に供給され、そして、マイクロコントローラ４１２は、前述した統計的分析を行って対応する誤り信号を生成し得る。これらの誤り信号を用いて、ＰＷＲ３０２−ａ，ｂ、ＡＤＪ３０４−ａ，ｂ、及びＴＨＲＥＳＨ４６０−ａ，ｂ信号値を設定又は調整し得る。
【００４３】
本発明の教示内容の具体的な実施形態を開示したが、本発明は、これらの具体的な実施形態に限定することを意図しない。ほとんどの開示した論理回路が、デジタル形態対アナログ形態（その逆も同じ）等の他の形態で実現し得る。また本発明の部品は、集積回路を含むと説明したが、他の実施形態においては、本発明は、個別の構成要素を含んだり、モジュール形態であったり、あるいは、遠隔操作で通信する機能ユニットに分割し得る。言い換えると、本発明について、幾つかの具体的な実施形態を参照して説明したが、この説明は、本発明の例示であって本発明を限定すると解釈すべきではない。当業者は、添付の請求項によって定義される本発明の技術思想と範囲から逸脱することなく、様々な改良を成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】信号値対時間をプロットしたグラフであり、重複データ信号のアイ・オープニングの大きさを低減する際の波長分散の影響を実証するグラフ。
【図２】本発明の一実施形態による信号正規化及びクロック補償回路のブロック図。
【図３】本発明の実施形態に基づき使用され得る一組の等化器のブロック図。
【図４】本発明の実施形態と共に使用されるマイクロコントローラ・誤り監視論理回路のブロック図。
【図５】本発明の一実施形態による最適等化器からフィルタ処理済信号を出力するための選択・比較論理回路のブロック図。
【図６】等化器が受信しフィルタ処理する信号のヒストグラムの例を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施形態に基づく、最尤検出器を利用する等化器の例を示すブロック図。
【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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【国際調査報告】
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