(57)【要約】【課題】異なるビットレートの信号を時分割で受信した場合においても、ビットレートに関係なく信号断検出時のビットエラーレートを等しくし得る信号断検出回路を提供する。【解決手段】信号断検出回路１は、複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値（２０１，６０１）を用い、信号入力部１０の出力信号１０２に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出する信号検出部（２０，６０）と、信号入力部１０の出力信号１０２が複数のビットレートのいずれに属するかを判別するビットレート判別部７０と、ビットレート判別部７０で判別されたビットレートについて信号検出部（２０，６０）が信号の無を検出した場合に、信号断を示す信号（ローレベル電圧のＬＯＳ信号８０４）を出力する信号断アラーム生成部８０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2012114738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出回路であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出する信号検出部と、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別するビットレート判別部と、
このビットレート判別部で判別された前記ビットレートについて前記信号検出部が前記信号の無を検出した場合に、信号断を示す信号を出力する信号断アラーム生成部と、
を備えたことを特徴とする信号断検出回路。
【請求項２】
請求項１記載の信号断検出回路であって、
前記複数のビットレートは、第一ビットレートとこの第一ビットレートよりも低い第二ビットレートとの二つからなり、
前記信号検出部は、
前記第一ビットレートに固有の前記閾値として第一閾値を有し、前記信号入力部の出力信号をフィルタを介することなく入力し、当該出力信号に含まれる前記第一ビットレートの信号の有無を前記第一閾値に基づき検出する第一信号検出部と、
前記第二ビットレートに固有の前記閾値として前記第一閾値よりも低い第二閾値を有し、前記信号入力部の出力信号を第一ローパスフィルタを介して入力し、当該出力信号に含まれる前記第二ビットレートの信号の有無を前記第二閾値に基づき検出する第二信号検出部とからなる、
ことを特徴とする信号断検出回路。
【請求項３】
請求項２記載の信号断検出回路であって、
前記ビットレート判別部は、
前記信号入力部の出力信号を一定時間遅延させる遅延回路と、
この遅延回路の出力信号と前記信号入力部の出力信号とを入力する排他的論理和回路と、
この排他的論理和回路の出力信号を入力する第二ローパスフィルタと、
この第二ローパスフィルタの出力信号が第三閾値を超えている場合に前記信号入力部の出力信号が前記第一ビットレートに属することを示す信号を出力し、前記第二ローパスフィルタの出力信号が前記第三閾値を超えていない場合に前記信号入力部の出力信号が前記第二ビットレートに属することを示す信号を出力するコンパレータと、
を備えたことを特徴とする信号断検出回路。
【請求項４】
請求項３記載の信号断検出回路であって、
前記信号断アラーム生成部は、前記ビットレート判別部で前記第一ビットレートであると判別され、かつ第一信号検出部で前記第一ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、前記ビットレート判別部で前記第二ビットレートであると判別され、かつ第二信号検出部で前記第二ビットレートの信号の無が検出された場合に、前記信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出回路。
【請求項５】
光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出方法であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出し、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別し、
判別された前記ビットレートについて前記信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【請求項６】
請求項５記載の信号断検出方法であって、
前記複数のビットレートは、第一ビットレートとこの第一ビットレートよりも低い第二ビットレートとの二つからなり、
前記第一ビットレートに固有の前記閾値として第一閾値を用い、前記信号入力部からの出力信号をフィルタを介することなく入力し、当該出力信号に含まれる前記第一ビットレートの信号の有無を前記第一閾値に基づき検出し、
前記第二ビットレートに固有の前記閾値として前記第一閾値よりも低い第二閾値を用い、前記信号入力部の出力信号を第一ローパスフィルタを介して入力し、当該出力信号に含まれる前記第二ビットレートの信号の有無を前記第二閾値に基づき検出する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【請求項７】
請求項６記載の信号断検出方法であって、
前記信号入力部の出力信号を一定時間遅延させ、
この遅延した出力信号と前記信号入力部の出力信号とを排他的論理和回路に入力し、
この排他的論理和回路の出力信号を第二ローパスフィルタに入力し、
この第二ローパスフィルタの出力信号が第三閾値を超えている場合に前記信号入力部の出力信号が前記第一ビットレートに属すると判別し、前記第二ローパスフィルタの出力信号が前記第三閾値を超えていない場合に前記信号入力部の出力信号が前記第二ビットレートに属すると判別する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【請求項８】
請求項７記載の信号断検出方法であって、
前記第一ビットレートであると判別され、かつ前記第一ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、前記第二ビットレートであると判別され、かつ前記第二ビットレートの信号の無が検出された場合に、信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の信号断検出回路と、
前記信号入力部と、
を備えたことを特徴とする光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる、信号断検出回路等に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５［１］は、関連技術１を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００３】
図５［１］に示す光受信器３は、信号入力部１０と、信号断検出回路としての信号検出部２０と、ポストアンプ３０とを備えている。
【０００４】
信号入力部１０は、光受信フロントエンドとも呼ばれ、光信号１０１を電気信号に変換し、その電気信号を出力信号１０２として出力する。具体的に言えば、信号入力部１０は、光信号１０１をフォトダイオード１１で受光し電流に変換した信号を、抵抗器１３と反転増幅器１２とからなるトランスインピーダンスアンプ１４にて電圧信号に変換し増幅する。信号検出部２０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、その出力信号１０２の電圧振幅を検出する振幅検出回路２１と、振幅検出回路２１の後段に接続され、振幅検出回路２１の出力信号２０２と第一閾値（信号検出閾値）２０１とを入力するコンパレータ２２とを備えている。コンパレータ２２は、出力信号２０２が第一閾値２０１を超えていない場合に、出力信号２０３としてローレベル電圧からなるＬＯＳ（Loss Of Signal）信号を出力する。第一閾値２０１は、高ビットレート入力時に適した値に設定されている。ポストアンプ３０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、光信号１０１の受信パワー（出力信号１０２のレベル）に依らず一定の電圧振幅のデータ信号３０１を出力する。
【０００５】
更に詳しく説明する。光受信器３は、一般のシングルレートに対応しており、受信信号が消失した場合のアラーム信号を発出する信号断検出機能を有している。信号入力部１０は、光信号１０１を電流信号に変換するフォトダイオード１１と、その電流信号を電圧信号に増幅変換するトランスインピーダンスアンプ１４とで構成されている。信号断検出機能を実現する方法は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力信号１０２のピークを検出する振幅検出回路２１により信号振幅の波高値を検出し、この波高値と外部で設定された検出閾値とを比較してアラーム信号を生成することにより、ある受信レベル以下を信号断として検出する方法が一般的である。この検出閾値レベルは、ビットエラーが多く発生するＳＮ比が悪い微小信号レベル、例えば規格で定められているビットエラーレート１０の−１２乗に対し、１０の−３乗以上といった値に対応する受信レベルに設定される。
【０００６】
図５［２］は、関連技術２を示す回路図である。図６は、関連技術２における高速／低速各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。以下、これらの図面に基づき説明する。なお、図５［２］において図５［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【０００７】
図５［２］に示す光受信器４は、信号入力部１０と、信号断検出回路としての信号検出部２０と、ポストアンプ３０と、ローパスフィルタ４０と、ポストアンプ５０とを備えている。
【０００８】
ローパスフィルタ４０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、低ビットレート入力時の信号振幅を損失させず、かつ、高域のノイズ成分をカットする。ポストアンプ５０は、ローパスフィルタ４０の出力側に接続され、光信号１０１の受信パワー（出力信号１０２のレベル）に依らず一定振幅のデータ信号５０１を出力する。
【０００９】
更に詳しく説明する。最近の通信システムにおいて、サービス拡張に備え、複数のビットレートに対応した光受信器４の需要がある。複数のビットレートに対応させるには、各ビットレートに応じたローパスフィルタ４０を設ける（あるビットレートにはローパスフィルタを設けないという選択も含む。）。この場合、ローパスフィルタ４０は、各ビットレートに適した帯域が設定され、低いビットレートほど狭い帯域に設定される。ローパスフィルタ４０により高域のノイズ成分がカットされるためＳＮ比（Signal Noise ratio）が向上し、この結果、高速／低速各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレートの関係とは、図６に示すように異なる特性となる。図６は、ビットレートが低いほど受信可能範囲が低レベル側へ拡大する、すなわちビットレートが低いほど光受信レベルが小さくても受信可能であることを示している。
【００１０】
なお、特許文献１にはマルチーレート受信器が開示され、特許文献２にはビットレート判別部が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１６７３１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１１０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５［２］に示すように、複数のビットレートに対応した光受信器４は、それぞれのビットレートに応じ最適なローパスフィルタ４０が設けられる。この場合、低ビットレートの信号ほど、狭帯域に設定されるため、高域ノイズ成分がカットされＳＮ比が向上する。この結果、図６に示すように、高速／低速各ビットレートにおいて、異なるビットエラーレート特性が得られる。したがって、高ビットレート用に最適化した信号断検出回路（信号検出部２０）を備えただけでは、低速動作時にエラーの生じない良好な受信レベルでも信号断を検出してしまう。あるいは、低速動作に最適化したＳＮ比の極めて悪いレベルで信号断検出を行おうとすると、ノイズの影響により誤動作を生じやすい。これらの問題は、各ビットレートに共通する一つの閾値しか定められないため、各ビットレートごとに信号断検出時のビットエラーレートが異なることに起因する。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、異なるビットレートの信号を時分割で受信した場合においても、ビットレートに関係なく信号断検出時のビットエラーレートを等しくし得る信号断検出回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る信号断検出回路は、
光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出回路であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出する信号検出部と、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別するビットレート判別部と、
このビットレート判別部で判別された前記ビットレートについて前記信号検出部が前記信号の無を検出した場合に、信号断を示す信号を出力する信号断アラーム生成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る信号断検出方法は、
光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出方法であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出し、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別し、
判別された前記ビットレートについて前記信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光受信器は、
本発明に係る信号断検出回路と、
前記信号入力部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各ビットレートに固有の閾値を用いて入力信号に含まれる各ビットレートの信号の有無を検出するとともに、その入力信号がいずれのビットレートに属するかを判別し、判別されたビットレートについて信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号を出力することにより、ビットレートに関係なく信号断検出時のビットエラーレートを等しくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態を示す回路図である。
【図２】図２［１］は実施形態における第一信号検出部を示す回路図であり、図２［２］は実施形態における第二信号検出部を示す回路図である。
【図３】実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】実施形態における高速／低速各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。
【図５】図５［１］は関連技術１を示す回路図であり、図５［２］は関連技術２を示す回路図である。
【図６】関連技術２における高速／低速各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いることにより、重複説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係る一実施形態を示す回路図である。図２［１］は実施形態における第一信号検出部を示す回路図であり、図２［２］は実施形態における第二信号検出部を示す回路図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２１】
本実施形態の信号断検出回路１は、光信号１０１を電気信号に変換する信号入力部１０から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器２に用いられる。すなわち、信号断検出回路１は、複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値（２０１，６０１）を用い、信号入力部１０の出力信号１０２に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出する信号検出部（２０，６０）と、信号入力部１０の出力信号１０２が複数のビットレートのいずれに属するかを判別するビットレート判別部７０と、ビットレート判別部７０で判別されたビットレートについて信号検出部（２０，６０）が信号の無を検出した場合に、信号断を示す信号（ローレベル電圧のＬＯＳ信号８０４）を出力する信号断アラーム生成部８０と、を備えたことを特徴とする。本実施形態の光受信器２は、信号断検出回路１と信号入力部１０とを備えたことを特徴とする。ここでいう「時分割で入力する」とは、「時分割多重通信」に限定するものではなく、一つの回線をあるビットレートで使用した後に他のビットレートで使用する場合も含まれる。
【００２２】
本発明によれば、各ビットレートに固有の閾値（２０１，６０１）を用いて入力信号（信号入力部１０の出力信号１０２）に含まれる各ビットレートの信号の有無を検出するとともに、その入力信号がいずれのビットレートに属するかを判別し、判別されたビットレートについて信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号（ローレベル電圧のＬＯＳ信号８０４）を出力することにより、異なるビットレートの信号を時分割で受信しても、ビットレートに関係なく信号断検出時のビットエラーレートを等しくできる。
【００２３】
まず、ビットレートに関係なくビットエラーレートを一つに定める。そして、各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレートとの関係に基づき、定めたビットエラーレートに対応する各ビットレートの受信レベル閾値を設定する。つまり、各ビットレートごとに閾値が異なることになる。しかし、低い閾値以上の受信レベルがあったとき、その低い閾値に対応するビットレートであるのか、高い閾値に対応するビットレートであるのか、判断できない。そこで、その入力信号がいずれのビットレートに属するかを判別し、判別されたビットレートについて信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号を出力する。
【００２４】
本実施形態において、複数のビットレートは高ビットレート（第一ビットレート）と低ビットレート（第二ビットレート）との二つからなる。信号検出部は、信号検出部（第一信号検出部）２０と、信号検出部（第二信号検出部）６０とからなる。信号検出部２０は、高ビットレートに固有の閾値として第一閾値２０１を有し、信号入力部１０の出力信号１０２をフィルタを介することなく入力し、出力信号１０２に含まれる高ビットレートの信号の有無を第一閾値２０１に基づき検出する。信号検出部６０は、低ビットレートに固有の閾値として第一閾値２０１よりも低い第二閾値６０１を有し、信号入力部１０の出力信号１０２をローパスフィルタ（第一ローパスフィルタ）４０を介して入力し、出力信号４０１に含まれる低ビットレートの信号の有無を第二閾値６０１に基づき検出する。
【００２５】
ビットレート判別部７０は、信号入力部１０の出力信号（データ信号３０１）を一定時間遅延させる遅延回路７１と、遅延回路７１の出力信号７０２と信号入力部１０の出力信号（データ信号３０１）とを入力する排他的論理和回路（以下「ＥＸＯＲ：EXclusive OR」という。）７２と、ＥＸＯＲ回路７２の出力信号７０３を入力するローパスフィルタ（第二ローパスフィルタ）７３と、ローパスフィルタ７３の出力信号７０４が第三閾値７０１を超えている場合に信号入力部１０の出力信号１０２が高ビットレートに属することを示す信号（ハイレベル電圧の出力信号７０５）を出力し、ローパスフィルタ７３の出力信号７０４が第三閾値７０１を超えていない場合に信号入力部１０の出力信号１０２が低ビットレートに属することを示す信号（ローレベル電圧の出力信号７０５）を出力するコンパレータ７４と、を備えている。なお、ビットレート判別部７０が入力する信号入力部１０の出力信号は、ポストアンプ３０を介してデータ信号３０１となっている。
【００２６】
信号断アラーム生成部８０は、ビットレート判別部７０で高ビットレートであると判別され、かつ信号検出部２０で高ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、ビットレート判別部７０で低ビットレートであると判別され、かつ信号検出部６０で低ビットレートの信号の無が検出された場合に、信号断を示す信号（ローレベル電圧のＬＯＳ信号８０４）を出力する。
【００２７】
次に、本実施形態の信号断検出方法について説明する。
【００２８】
本実施形態の信号断検出方法は、光信号１０１を電気信号に変換する信号入力部１０から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器２に用いられる。本実施形態の信号断検出方法は、次のステップ１〜３を含む。複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値（２０１，６０１）を用い、信号入力部１０の出力信号１０２に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出するステップ１。信号入力部１０の出力信号１０２が複数のビットレートのいずれに属するかを判別するステップ２。ステップ２で判別されたビットレートについて、ステップ１で信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号（ローレベルのＬＯＳ信号８０４）を出力するステップ３。
【００２９】
複数のビットレートは、高ビットレートと低ビットレートとの二つからなる、としてもよい。このとき、ステップ１は、高ビットレートに固有の閾値として第一閾値２０１を用い、信号入力部１０からの出力信号１０２をフィルタを介することなく入力し、出力信号１０２に含まれる高ビットレートの信号の有無を第一閾値２０１に基づき検出するステップ１１と、低ビットレートに固有の閾値として第一閾値２０１よりも低い第二閾値６０１を用い、信号入力部１０の出力信号１０２をローパスフィルタ４０を介して入力し、出力信号４０１に含まれる低ビットレートの信号の有無を第二閾値６０１に基づき検出するステップ１２とを含む、としてもよい。
【００３０】
ステップ２は、信号入力部１０の出力信号（データ信号３０１）を一定時間遅延させ、
この遅延した出力信号７０２と信号入力部１０の出力信号（データ信号３０１）とをＥＸＯＲ回路７２に入力し、ＥＸＯＲ回路７２の出力信号７０３をローパスフィルタ７３に入力し、ローパスフィルタ７３の出力信号７０４が第三閾値７０１を超えている場合に信号入力部１０の出力信号１０２が高ビットレートに属すると判別し、ローパスフィルタ７３の出力信号７０４が第三閾値７０１を超えていない場合に信号入力部１０の出力信号１０２が低ビットレートに属すると判別する、としてもよい。
【００３１】
ステップ３は、ステップ２で高ビットレートであると判別され、かつステップ１で高ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、ステップ２で低ビットレートであると判別され、かつステップ１で低ビットレートの信号の無が検出された場合に、信号断を示す信号（ローレベルのＬＯＳ信号８０４）を出力する、としてもよい。
【００３２】
次に、本実施形態の構成について更に詳しく説明する。
【００３３】
本実施形態の光受信器２は、信号入力部１０と、ホストアンプ（第一ポストアンプ）３０と、ローパスフィルタ４０と、ポストアンプ（第二ポストアンプ）５０と、信号断検出回路１とを備えている。信号断検出回路１は、信号検出部２０と、信号検出部６０と、ビットレート判別部７０と、信号断アラーム生成部８０とを備えている。
【００３４】
信号入力部１０は、光信号１０１をフォトダイオード１１で受光し電流に変換した信号を、抵抗器１３と反転増幅器１２とから成るトランスインピーダンスアンプ１４にて電圧信号に変換かつ増幅し、出力信号１０２として出力する。信号検出部２０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、出力信号１０２の振幅を検出する振幅検出回路２１と、振幅検出回路２１の後段に接続され、振幅検出回路２１の出力信号２０２と第一閾値（第一信号検出閾値）２０１とを入力するコンパレータ２２とを備えている。第一閾値２０１は高ビットレート入力時に適した値に設定される。ポストアンプ３０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、光信号１０１の受信パワーに依らず電圧振幅一定のデータ信号３０１を出力する。ローパスフィルタ４０は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力側に接続され、低ビットレート時の出力信号１０２の電圧振幅を損失させず、かつ、出力信号１０２から高域のノイズ成分をカットする。ポストアンプ５０は、ローパスフィルタ４０の出力側に接続され、光信号１０１の受信パワーに依らず電圧振幅一定のデータ信号５０１を出力する。
【００３５】
信号検出部６０は、ローパスフィルタ４０の出力側に接続され、ローパスフィルタ４０の出力信号４０１の振幅を検出する振幅検出回路６１と、振幅検出回路６１の出力信号６０２及び第二閾値（第二信号検出閾値）６０１を入力するコンパレータ６２と、を備えている。第二閾値６０１は、低ビットレート入力時に適した値に設定される。
【００３６】
ビットレート判別部７０は、ポストアンプ３０のデータ信号３０１を入力する遅延回路７１と、ポストアンプ３０のデータ信号３０１及び遅延回路７１の出力信号７０２を入力するＥＸＯＲ回路７２と、ＥＸＯＲ回路７２の出力信号７０３を入力するローパスフィルタ（第二ローパスフィルタ）７３と、ローパスフィルタ７３の出力信号７０４及び第三閾値（判別閾値）７０１を入力するコンパレータ７４と、を備えている。
【００３７】
信号断アラーム生成部８０は、信号検出部２０の出力信号２０３及びビットレート判別部７０の出力信号７０５を入力する論理積（以下「ＡＮＤ」という。）回路８１と、ビットレート判別部７０の出力信号７０５を入力するインバータ８２と、インバータ８２の出力信号８０２及び信号検出部６０の出力信号６０３を入力するＡＮＤ回路８３と、ＡＮＤ回路８１の出力信号８０１及びＡＮＤ回路８３の出力信号８０３を入力しＬＯＳ信号８０４を出力する否定論理和（以下「ＮＯＲ」という。）回路８４と、を備えている。
【００３８】
図３は、本実施形態の動作を示すタイミングチャートである。図４は、本実施形態における高速／低速各ビットレートにおける受信レベルとビットエラーレート（ＢＥＲ）との関係を示すグラフである。以下、図１乃至図４を用いて本実施形態の動作について説明する。
【００３９】
図３は、図１に示す回路に、高ビットレートの信号と低ビットレートの信号とを入力し、それらの間に無入力区間を挟んだ場合のタイミングチャートを示す。また、高ビットレートの信号振幅は、第一閾値２０１を上回る電圧振幅を有する。一方、低ビットレートの信号振幅は、第一閾値２０１を下回り第二閾値６０１を上回る電圧振幅を有する。
【００４０】
図３の１段目［１］は、トランスインピーダンスアンプ１４の出力信号１０２を示している。トランスインピーダンスアンプ１４の出力信号１０２は、信号入力部１０が線形な特性であるため光信号１０１のパワーに比例した電圧信号となる。しかし、ここに示す電圧レベルは、信号断検出付近のＳＮ比が低い小振幅の状態を表している。そのため、本来の出力信号１０２は、トランスインピーダンスアンプ１４の抵抗器１３が発生する熱雑音により、ノイズが重畳されている。例えば、信号断検出時のビットエラーレートを１０の−３乗以下とする場合は、ＳＮ比が約２まで劣化した状態となる。ただし、この図ではノイズを無視している。
【００４１】
２段目［２］は、信号検出部２０内の前段に位置する振幅検出回路２１の出力信号２０２を示している。振幅検出回路２１は、ピーク検出回路等を用い、トランスインピーダンスアンプ１４の出力信号１０２のピーク値に比例した信号を出力する。また、実線の直線は第一閾値２０１の電圧レベルを示しており、破線の直線は第二閾値６０１の電圧レベルを示している。振幅検出回路２１では、信号成分とノイズ成分との識別ができるわけではないので、ノイズ成分も含んだピーク値を検出する。そのため、第二閾値６０１の電圧レベルはノイズフロアーに極めて近いので、第二閾値６０１による安定した検出動作はノイズにより不可能である。すなわち、信号検出部２０にて第二閾値６０１に相当する閾値設定は不可能である。
【００４２】
３段目［３］は、振幅検出回路２１の後段に接続されるコンパレータ２２の出力信号２０３に相当する信号検出部２０の動作を示している。高ビットレート信号入力区間において、振幅検出回路２１の出力信号２０２が第一閾値２０１を上回るため、その区間だけハイレベル電圧（論理ハイ）が出力される。一方、低ビットレート信号入力区間では、無信号と判断される。
【００４３】
４段目［４］は、ローパスフィルタ４０の出力信号４０１を示している。ローパスフィルタ４０は、低ビットレートに最適化されている。そのため、低ビットレート入力信号に対しては信号振幅を維持する。一方、高ビットレート入力信号に対しては、帯域が不足しているため、入力パターンに依存した、信号振幅が不安定な波形となって出力される。
【００４４】
５段目［５］は、信号検出部６０内の前段に位置する振幅検出回路６１の出力信号６０２を示している。振幅検出回路６１も振幅検出回路２１と同様の働きをする。直線は第二閾値６０１の電圧レベルを示している。
【００４５】
６段目［６］は、振幅検出回路６１の後段に接続されるコンパレータ６２の出力信号６０３に相当する信号検出部６０の動作を示している。低ビットレート信号入力区間においては、振幅検出回路６１で安定した振幅の出力信号４０１が入力され、出力信号６０２が第二閾値６０１を上回るため、ハイレベル電圧（論理ハイ）が出力される。一方、高ビットレート信号入力区間においては、ハイレベルのビットが続けば、ローパスフィルタ４０の出力信号４０１の振幅が大きくなるため、出力信号６０２が第二閾値６０１を上回る。しかし、ハイレベルとローレベルを繰り返すような入力パターンでは、出力信号４０１の振幅が小さくなるため、出力信号６０２が第二閾値６０１を下回る。そのため、高ビットレート信号を検出する動作は安定しない。ただし、図３に示した入力パターンにおいては、高ビットレート信号入力区間でも信号検出状態になるとした。
【００４６】
７段目［７］から１１段目［１１］までは、ビットレート判別部７０の状態を表しており、ビットレート判別部７０にてビットレートの判定を行うとともに、判定した出力信号７０５により出力信号（信号検出信号）２０３，６０３の切換を行う。
【００４７】
７段目は、ビットレート判別部７０の入力信号となるポストアンプ３０の出力信号（データ信号３０１）を示している。高ビットレート信号入力区間及び低ビットレート信号入力区間とも、一定振幅で出力されている。
【００４８】
８段目［８］は、ポストアンプ３０の出力側に接続された遅延回路７１の出力信号７０２を示している。遅延量は高ビットレート信号の１ビット分に設定する。
【００４９】
９段目［９］は、ＥＸＯＲ回路７２の出力信号７０３を示している。高ビットレート信号入力区間では、入力信号パターンがランダムパターンに近い場合、出力信号パターンは入力信号パターンに近い状態で出力されるため、入出力間のマーク率に変化がない。一方、低ビットレート信号入力区間では、ハイレベルに遷移した直後及びローレベルに遷移した直後に、高ビットレートの１ビット分だけのパルス信号が出力されるだけであるため、マーク率はビットレートの比に比例して低下する。
【００５０】
１０段目［１０］は、ビットレート判別部７０のローパスフィルタ７３の出力信号７０４を示している。また、直線は第三閾値７０１の電圧値を示している。ＥＸＯＲ回路７２の出力信号７０３をローパスフィルタ７３で平滑化することにより、出力信号７０４を得る。高ビットレート信号入力区間では、出力信号７０３のマーク率がデータ信号３０１のマーク率１／２に等しいため、出力信号７０４の電圧レベルは出力信号７０３の電圧レベルの平均値に等しい。一方、低ビットレート信号入力区間では、例えば低ビットレートと高ビットレートとの比が１：４であったとすると、出力信号７０３のマーク率が１／４となる。なぜなら、データ信号３０１のマーク率１／２÷４×２＝１／４となるからである。よって、低ビットレート信号入力区間における出力信号７０４の電圧レベルは、高ビットレート信号入力区間における出力信号７０４の電圧レベルの半分となるので、高ビットレート信号入力区間における出力信号７０４の電圧レベルに対して、振幅（ハイレベル電圧とローレベル電圧との差）の１／４の電圧差が生じる。したがって、高ビットレート信号入力区間及び低ビットレート信号入力区間の各出力信号７０４の電圧レベルの中間値すなわち振幅の３／８の電圧に第三閾値７０１を設定することにより、安定したビットレートの判別が可能となる。
【００５１】
１１段目［１１］は、コンパレータ７４の出力信号７０５に相当するビットレート判別部７０の動作を示している。出力信号７０５は、高ビットレート信号入力区間でハイ状態となり、その他でロー状態となる。
【００５２】
１２段目［１２］は、信号断アラーム生成部８０の出力信号であるＬＯＳ信号８０４を示している。ＡＮＤ回路８１は、信号検出部２０の出力信号２０３とビットレート判別部７０の出力信号７０５との論理積をとるため、高ビットレート信号入力時の信号検出状態を示す出力信号８０１を出力する。ＡＮＤ回路８３は、信号検出部６０の出力信号６０３とビットレート判別部７０の反転した出力信号８０２との論理積をとるため、低ビットレート信号入力時の信号検出状態を示す出力信号８０３を出力する。ＮＯＲ回路８４は、出力信号８０１，８０３双方の論理和を反転出力して、ＬＯＳ信号８０４として出力する。
【００５３】
これにより、図４に示すような、高低で異なるビットエラーレート特性となる二つのビットレートに対応した光受信器２において、高低で異なる閾値に設定された信号検出部２０，６０を備えることで、二つのビットレートの信号断検出時のビットエラーレートを等しく設定でき、更に、二つのビットレートのＬＯＳ信号の論理和をとることにより単一の信号断検出端子でアラーム信号を出力することを可能にする。
【００５４】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００５５】
１．複数のビットレートに対応する光受信器において、それぞれに最適な信号断検出閾値を設定できる。
２．各ビットレートに毎にビットエラーレート特性が異なっていても、信号断検出時のビットエラーレートを高い値に設定できるため、高い誤り率でも通信が可能になるＦＥＣ（forward error correction）機能に対応した光受信器に対応できる。
３．複数の信号検出部を備えても、複数のアラーム信号を制御する信号断アラーム生成部を備えることで、単一の信号断検出端子でアラームを発生させることができ、トランシーバの小型化が可能になる。
４．ビットレート判別部により、入力信号のビットレートを自動に判別できるため、ビットレートの外部制御が不要になる。
【００５６】
本発明は、次のように言い換えることもできる。
【００５７】
本発明は、複数の入力信号ビットレートに対応した光受信器において、ビットレート毎に最適化された信号断閾値を備えることにより、異なるビットレートの信号を受信した場合においても信号断検出時のビットエラーレートが等しくなる信号断検出動作を実現する。また、本発明は、入力ビットレート毎に最適化されたローパスフィルタを備えた受信回路のそれぞれのビットエラーレート特性に応じた信号断検出回路を有することで、異なる入力ビットレートにおいても信号断検出時のビットレートが均一になるような信号断検出動作を実現する。そして、入力ビットレートに適した信号断検出回路の出力信号をビットレート判別信号に基づき適宜選択することにより、単一のアラーム出力端子から信号断アラーム信号を発生する。
【００５８】
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。例えば、受信可能な複数のビットレートは、高低の二種類としたが、これに限らず、三種類以上としてもよい。この場合は、上記実施形態の構成に準じて、信号検出部の数を三個以上に増やすとともに、ビットレート判別器で三種類以上のビットレートを検出する構成にすればよい。
【００５９】
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００６０】
［付記１］光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出回路であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出する信号検出部と、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別するビットレート判別部と、
このビットレート判別部で判別された前記ビットレートについて前記信号検出部が前記信号の無を検出した場合に、信号断を示す信号を出力する信号断アラーム生成部と、
を備えたことを特徴とする信号断検出回路。
【００６１】
［付記２］付記１記載の信号断検出回路であって、
前記複数のビットレートは、第一ビットレートとこの第一ビットレートよりも低い第二ビットレートとの二つからなり、
前記信号検出部は、
前記第一ビットレートに固有の前記閾値として第一閾値を有し、前記信号入力部の出力信号をフィルタを介することなく入力し、当該出力信号に含まれる前記第一ビットレートの信号の有無を前記第一閾値に基づき検出する第一信号検出部と、
前記第二ビットレートに固有の前記閾値として前記第一閾値よりも低い第二閾値を有し、前記信号入力部の出力信号を第一ローパスフィルタを介して入力し、当該出力信号に含まれる前記第二ビットレートの信号の有無を前記第二閾値に基づき検出する第二信号検出部とからなる、
ことを特徴とする信号断検出回路。
【００６２】
［付記３］付記２記載の信号断検出回路であって、
前記ビットレート判別部は、
前記信号入力部の出力信号を一定時間遅延させる遅延回路と、
この遅延回路の出力信号と前記信号入力部の出力信号とを入力する排他的論理和回路と、
この排他的論理和回路の出力信号を入力する第二ローパスフィルタと、
この第二ローパスフィルタの出力信号が第三閾値を超えている場合に前記信号入力部の出力信号が前記第一ビットレートに属することを示す信号を出力し、前記第二ローパスフィルタの出力信号が前記第三閾値を超えていない場合に前記信号入力部の出力信号が前記第二ビットレートに属することを示す信号を出力するコンパレータと、
を備えたことを特徴とする信号断検出回路。
【００６３】
［付記４］付記３記載の信号断検出回路であって、
前記信号断アラーム生成部は、前記ビットレート判別部で前記第一ビットレートであると判別され、かつ第一信号検出部で前記第一ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、前記ビットレート判別部で前記第二ビットレートであると判別され、かつ第二信号検出部で前記第二ビットレートの信号の無が検出された場合に、前記信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出回路。
【００６４】
［付記５］光信号を電気信号に変換する信号入力部から複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器に用いられる信号断検出方法であって、
前記複数のビットレートのそれぞれに固有の光受信レベルの閾値を用い、前記信号入力部の出力信号に含まれる当該各ビットレートの信号についてその有無を検出し、
前記信号入力部の出力信号が前記複数のビットレートのいずれに属するかを判別し、
判別された前記ビットレートについて前記信号の無が検出されている場合に、信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【００６５】
［付記６］付記５記載の信号断検出方法であって、
前記複数のビットレートは、第一ビットレートとこの第一ビットレートよりも低い第二ビットレートとの二つからなり、
前記第一ビットレートに固有の前記閾値として第一閾値を用い、前記信号入力部からの出力信号をフィルタを介することなく入力し、当該出力信号に含まれる前記第一ビットレートの信号の有無を前記第一閾値に基づき検出し、
前記第二ビットレートに固有の前記閾値として前記第一閾値よりも低い第二閾値を用い、前記信号入力部の出力信号を第一ローパスフィルタを介して入力し、当該出力信号に含まれる前記第二ビットレートの信号の有無を前記第二閾値に基づき検出する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【００６６】
［付記７］付記６記載の信号断検出方法であって、
前記信号入力部の出力信号を一定時間遅延させ、
この遅延した出力信号と前記信号入力部の出力信号とを排他的論理和回路に入力し、
この排他的論理和回路の出力信号を第二ローパスフィルタに入力し、
この第二ローパスフィルタの出力信号が第三閾値を超えている場合に前記信号入力部の出力信号が前記第一ビットレートに属すると判別し、前記第二ローパスフィルタの出力信号が前記第三閾値を超えていない場合に前記信号入力部の出力信号が前記第二ビットレートに属すると判別する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【００６７】
［付記８］付記７記載の信号断検出方法であって、
前記第一ビットレートであると判別され、かつ前記第一ビットレートの信号の無が検出された場合、又は、前記第二ビットレートであると判別され、かつ前記第二ビットレートの信号の無が検出された場合に、信号断を示す信号を出力する、
ことを特徴とする信号断検出方法。
【００６８】
［付記９］付記１乃至４のいずれか一つに記載の信号断検出回路と、
前記信号入力部と、
を備えたことを特徴とする光受信器。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、複数のビットレートの信号を時分割で入力する光受信器等に利用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  信号断検出回路
２  光受信器
３  光受信器
４  光受信器
１０  信号入力部
１１  フォトダイオード
１２  反転増幅器
１３  抵抗器
１４  トランスインピーダンスアンプ
１０１  光信号
１０２  出力信号
２０  信号検出部（第一信号検出部）
２１  振幅検出回路
２２  コンパレータ
２０１  第一閾値
２０２  出力信号
２０３  出力信号
３０  ポストアンプ
３０１  データ信号
４０  ローパスフィルタ（第一ローパスフィルタ）
４０１  出力信号
５０  ポストアンプ
５０１  データ信号
６０  信号検出部（第二信号検出部）
６１  振幅検出回路
６２  コンパレータ
６０１  第二閾値
６０２  出力信号
６０３  出力信号
７０  ビットレート判別部
７１  遅延回路
７２  ＥＸＯＲ回路
７３  ローパスフィルタ（第二ローパスフィルタ）
７４  コンパレータ
７０１  第三閾値
７０２  出力信号
７０３  出力信号
７０４  出力信号
７０５  出力信号
８０  信号断アラーム生成部
８１  ＡＮＤ回路
８２  インバータ
８３  ＡＮＤ回路
８４  ＮＯＲ回路
８０１  出力信号
８０２  出力信号
８０３  出力信号
８０４  ＬＯＳ信号
【図１】
2012114738.tif 000003
【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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