(57)【要約】  本発明は、リニアデバイスを通してデジタル信号を処理する方法に関する。前記デジタル信号は、第１レベルから第２レベルに遷移する。この方法は、リニアデバイスによって信号を処理する前／後に前記デジタル信号をプリエンファシスすることを含む。デジタル信号のプリエンファシスは、第１レベルが第２レベルよりも低いとき、遷移前に第１レベルにアンダーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスすること、および／または、第１レベルが第２レベルよりも高いとき、遷移前に第１レベルにオーバーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスすることを含む。また、本発明は上記方法を使用する装置にも関する。【選択図】  図４
2017529032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアデバイスを通してデジタル信号を処理する方法において、
前記デジタル信号は、第１レベルから第２レベルへの第１の遷移をし、
前記方法は、
前記リニアデバイスによって前記デジタル信号を処理する前／後に前記デジタル信号をプリエンファシスするステップを含み、
前記デジタル信号をプリエンファシスするステップは、
前記第１レベルが前記第２レベルよりも低い場合は、前記第１の遷移の前に前記第１レベルにアンダーシュートを加えることによって、デジタル信号をプリエンファシスするステップ；および／または
前記第１レベルが前記第２レベルよりも高い場合は、前記第１の遷移の前に前記第１レベルにオーバーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスするステップ；
を含むこと特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記デジタル信号は、さらに、前記第１の遷移に続いて、前記第２レベルから第３レベルへと第２の遷移をし、
前記デジタル信号をプリエンファシスするステップは、さらに、
前記第２レベルが前記第３レベルよりも高い場合は、前記第２の遷移前に前記第２レベルにオーバーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスするステップ；および／または、
前記第２レベルが前記第３レベルよりも低い場合は、前記第２の遷移前に前記第２レベルにアンダーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスするステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記第１レベルに加えられるアンダーシュートは、前記第１の遷移直前であり、
または、
前記第２レベルに加えられるアンダーシュートは、前記第２の遷移直前であり、
または、
前記第２レベルに加えられるオーバーシュートは、前記第２の遷移直前であり、
または、
前記第１レベルに加えられるオーバーシュートは、前記第１の遷移直前であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法において、
前記リニアデバイスが共振周波数を有するか、前記リニアデバイスが１より多いポールを有するラプラスフィルタによって記述されることを特徴とする方法。
【請求項５】
リニアデバイスを通してデジタル信号を処理する装置において、
前記デジタル信号が、第１レベルから第２レベルに第１の遷移をし、
前記装置が、
リニアデバイス（４０２）と、
前記リニアデバイス（４０２）によってデジタル信号を処理する前にデジタル信号をプリエンファシスするよう構成されたプリエンファシス回路／ドライバ（４０１）とを具え、
前記プリエンファシス回路／ドライバ（４０１）は、前記第１レベルが前記第２レベルよりも低い場合は、前記第１の遷移前に前記第１レベルにアンダーシュートを加えることによって前記デジタル信号をプリエンファシスし、および／または、
前記第１レベルが前記第２レベルよりも高い場合は、前記第１の遷移前に前記第１レベルにオーバーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスするよう適合されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記デジタル信号は、さらに、前記第１の遷移に続いて、前記第２レベルから第３レベルに第２の遷移をし、
前記プリエンファシス回路／ドライバ（４０１）は、さらに、前記第２レベルが前記第３レベルよりも高い場合は、前記第２の遷移前に前記第２レベルにオーバーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスし、
前記第２レベルが前記第３レベルよりも低い場合は、前記第２の遷移前に前記第２レベルにアンダーシュートを加えることによってデジタル信号をプリエンファシスすることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の装置において、
前記第１レベルに加えられるアンダーシュートが、前記第１の遷移直前であること、または、
前記第２レベルに加えられるアンダーシュートが、前記第２の遷移の直前であること、または、
前記第２レベルに加えられるオーバーシュートが、前記第２の遷移の直前であること、または、
前記第１レベルに加えられるオーバーシュートが、前記第１の遷移の直前であること、を特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載の装置において、
前記リニアデバイス（４０２）が、共振周波数を有し、または、前記リニアデバイス（４０２）が、１よりも多いポールを有するラプラスフィルタによって記述されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかに記載の装置において、
前記リニアデバイス（４０２）の入力部は、前記プリエンファシス回路／ドライバ（４０１）の出力部に接続されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
光受信機であって、
光デジタル信号を電気デジタル信号に変換するフォトダイオード（６０５）と、
請求項５乃至９のいずれかに記載の第１の装置とを具え、
前記第１の装置のプリエンファシス回路（６０１）は、フォトダイオード（６０５）による電気デジタル信号出力をプリエンファシスするよう構成され、
前記第１の装置のリニアデバイスは、前記プリエンファシス回路（６０１）によってプリエンファシスされたデジタル信号を受信するよう適合されたトランスインピーダンス増幅器（６０６）であることを特徴とする光受信機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光受信機において、
前記第１の装置のプリエンファシス回路（６０１）とトランスインピーダンス増幅器とは、１個のデバイス（６０６）に統合されていることを特徴とする光受信機。
【請求項１２】
通信システムであって、
光送信機（７０８）と、
フォトダイオード（７０５）と、
前記光送信機（７０８）と前記フォトダイオード（７０５）とを相互連結する光リンク（７０７）と、
請求項５乃至９のいずれかに記載の装置とを具え、
前記装置のプリエンファシスドライバ（７０１）は、電気デジタル信号を受信し、前記受信した電気デジタル信号に基づいてプリエンファシスされた電気デジタル信号を生成し、前記プリエンファシスされた電気デジタル信号を出力するように適合され、
前記光送信機（７０８）は、前記プリエンファシスされた電気デジタル信号を受信し、前記受信したプリエンファシスされた電気デジタル信号に基づいて光デジタル信号を生成し、前記光リンク（７０７）を介して前記フォトダイオード（７０５）に前記光デジタル信号を送信するように適合され、
前記フォトダイオード（７０５）は、前記光リンク（７０７）を介して前記光デジタル信号を受信し、受信した光デジタル信号を変換された電気デジタル信号に変換し、変換された電気デジタル信号を出力するよう適合され、かつ、
前記装置のリニアデバイスが、前記フォトダイオード（７０５）から前記変換された電気デジタル信号を受信するように適合された増幅器（７０６）、特にトランスインピーダンス増幅器であることを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の通信システムにおいて、前記光送信機（７０８）が、増幅器とレーザデバイス（７０９）とを具え、
前記装置のプリエンファシスドライバ（７０１）と、前記光送信機（７０８）の増幅器とが、１個の装置に統合されていることを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
通信システムであって、
光送信機（７０８）と、
請求項１１または１２に記載の光受信機と、
前記光送信機（７０８）と前記光受信機とを相互連結する光リンク（７０７）と、
請求項５乃至９にいずれかに記載の第２の装置とを具え、
前記第２の装置の前記プリエンファシスドライバ（７０１）は、電気デジタル信号を受信し、受信した電気デジタル信号に基づいてプリエンファシスされた電気デジタル信号を生成し、前記プリエンファシスされた電気デジタル信号を出力するように適合され、
前記光送信機（７０８）は、前記第２の装置のプリエンファシスドライバ（７０１）によりプリエンファシスされた電気デジタル信号出力を受信し、受信したプリエンファシスされた電気デジタル信号に基づいて光デジタル信号を生成し、前記光リンク（７０７）を介して前記光受信機に前記光デジタル信号を送信するように適合され、
前記第２の装置の前記リニアデバイスは、例えば、請求項１１または１２に記載の前記光受信機の前記トランスインピーダンス増幅器であることを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の通信システムにおいて、
前記光送信機（７０８）が、増幅器とレーザデバイス（７０９）とを含み、
前記第２の装置のプリエンファシスドライバ（７０１）と、前記光送信機（７０８）の増幅器とが、１の装置に統合されている通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアデバイスにて高速で処理されるデジタル信号の品質を改善するための方法に関する。また、当該方法を使用する装置にも関する。
【０００２】
近年開発された、例えば、２５Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を有する通信システムにおける、高いデータ速度により、シグナルインテグリティが主な懸念事項となっている。
【０００３】
リニアデバイスにおける信号品質劣化の１つの原因は、帯域制限である。これは、前記通信システムにおける部品の物性による。帯域制限を補償するため、遷移後のプリエンファシス信号処理が、従来の通信システムおいて送信／受信される信号にたいてい加えられる。
【０００４】
図１は、従来の通信システムの光リンクに使用される光受信機１００の概略図を示す。光受信機１００は、フォトダイオード１０１（例えば、ＰＩＮダイオード、略してＰＩＮ）、および、インタコネクタ１０３により前記フォトダイオード１０１に接続されたトランスインピーダンス増幅器１０２（略してＴＩＡ）を含む。トランスインピーダンス増幅器１０２は、リニアデバイスの一例である。フォトダイオード１０１は、光ファイバ（図１には示されていない）から受信した（デジタル）光信号を電気デジタル信号に変換し、インタコネクタ１０３にデジタル電気信号を出力する。トランスインピーダンス増幅器１０２は、インタコネクタ１０３によって提供されるデジタル電気信号を入力部で受信し、帯域制限を補償するように、受信したデジタル電気信号に、随意に遷移後のプリエンファシス信号処理を施し、このプリエンファシスされたデジタル信号を増幅し、さらなる処理のため、その他のデバイスに増幅されたデジタル信号を出力するよう適合されている。
【０００５】
０レベルと１レベルとの間で遷移する矩形パルス信号への遷移後のプリエンファシス信号処理の効果が図２に示されている。図２のプリエンファシスされた矩形パルス２０１は、０レベルから１レベルに遷移直後のオーバーシュート２０２と、１レベルから０レベルに遷移直後のアンダーシュート２０３を示す。特に、トランスインピーダンス増幅器１０２によって実施される、遷移後のプリエンファシス信号処理は、０レベルから１レベルへの遷移を実施すること、１レベルにオーバーシュートを加えること、１レベルに緩和すること、１レベルから０レベルへの遷移を実施すること、０レベルにアンダーシュートを加えること、およびその後０レベルに緩和することを含む。
【０００６】
図３は、入力部に矩形パルス信号が供給された場合のトランスインピーダンス増幅器１０２の応答３０１を示す。応答３０１は、０レベルから１レベル、および、１レベルから０レベルへの遷移で、大きなリンギング３０２を示す。このリンギング３０２は、デジタル／矩形パルスの遷移後のプリエンファシス信号処理によって光受信機１００で大きくなる。
【０００７】
リンギングは、信号品質の劣化を引き起こす。それは、リニアシステムのステップ応答における望ましくない振幅であり、特に、共振周波数を有するシステム、または、１より多いポールを有するラプラスフィルタによって説明されるシステムでの望ましくない振幅である。リンギングは、デジタル信号におけるジッタを高めるため、望ましくない。
【発明の概要】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、リニアデバイスにおけるデジタル信号の信号品質／完全性を改善する方法、特に、リンギングを高めることなく、帯域制限を補償することによる方法を提供することにある。また、本発明の目的は、前記方法を使用するように構成された装置を提供することにもある。
【０００９】
この目的は、独立請求項にて示される特徴によって達成される。本発明のさらなる実施形態は、従属請求項において示される。
【００１０】
本発明は、リニアシステム／デバイスを通って伝搬する、帯域制限、および、デジタル（バイナリ）信号上のリンギングのネガティブ効果が、デジタル信号の遷移前のプリエンファシスによって効果的に減少され得るという考えに基づく。第１レベルから第２レベルへ遷移させるデジタル信号の遷移前のプリエンファシスは、前記第１レベルが前記第２レベルよりも低い場合は、遷移前に第１レベルにアンダーシュートを加え、および／または、第１レベルが第２レベルよりも高い場合は、遷移前に第１レベルにオーバーシュートを加えることを伴う。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来の通信システムの光リンクで用いられる、光信号を電気デジタル信号へと変換する光受信機の概略図である。
【図２】図２は、矩形パルス信号への遷移後のプリエンファシス信号処理の効果を示す図である。
【図３】図３は、図１に示されるトランスインピーダンス増幅器の、入力部に供給された矩形パルス信号への応答を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態にかかる、デジタル信号処理装置の概略図を示す。
【図５】図５ａは、本発明の第１実施形態における、デジタル信号処理装置のプリエンファシスドライバへの正のバイナリパルス入力の形と、前記正のバイナリ入力パルスに応答する、当該装置のパルス出力の形とを示す。図５ｂは、本発明の第１実施形態によるデジタル信号処理装置のプリエンファシスドライバへの負のバイナリパルス入力の形と、前記負のバイナリ入力パルスに応答する、当該装置のパルス出力の形とを示す。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態にかかる光受信機の概略図を示す。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態にかかる通信システムの概略図を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１２】
図４には、本発明の第１実施形態におけるデジタル信号処理装置が示されている。本発明の第１実施形態によれば、デジタル信号４００を処理するための装置は、プリエンファシスドライバ４０１およびリニアデバイス４０２を具えている。プリエンファシスドライバ４０１は、その入力部で、少なくとも１の（バイナリ）パルスを含む電気デジタル信号を受信し、受信した電気デジタル信号をプリエンファシス／ピークし、プリエンファシスした電気デジタル信号を出力するよう適合されている。リニアデバイス４０２は、その入力部で、プリエンファシスドライバ４０１によってプリエンファシスされた電気デジタル信号を受信し、当該受信信号を処理し、さらなる処理（図４に示されていない）のため、他の装置に処理されたデジタル信号を出力するよう適合されている。リニアデバイス４０２は、共振周波数を有するデバイス／システム、または、１より多いポールを有するラプラスフィルタによって説明されるデバイス／システムであることができる。
【００１３】
本発明の第１実施形態にかかるデジタル信号処理装置のプリエンファシスドライバ４０１は、１のバイナリ信号レベルから別のバイナリ信号レベルへの遷移直前に、デジタル信号の（バイナリ）信号レベルをエンファシス／ピークするように適合されている。特に、プリエンファシスドライバ４０１は、第１レベルが第２レベルよりも低い（すなわち、正の遷移の）場合は、遷移直前に第１レベルにアンダーシュートを加え、第１レベルが第２レベルよりも高い（すなわち、負の遷移の）場合は、第１の遷移直前に第１レベルにオーバーシュートを加えることによって、デジタル信号をプリエンファシスするよう適合されている。したがって、プリエンファシスドライバ４０１は、以下において、遷移前プリエンファシスドライバ４０１として示される。
【００１４】
図５ａおよび図５ｂにおいて、受信した電気デジタル信号の、遷移前プリエンファシスドライバ４０１の効果が説明されている。
【００１５】
図５ａにおける曲線５０１は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１へのデジタル（バイナリ）信号入力の、正のパルスの形状を示す。パルスは、下のレベル（「０」レベル）から上のレベル（「１」レベル）への第１の正の遷移をし、パルスの間、上のレベルでほぼ一定を維持し、その後、上のレベルから下のレベルへと第２の負の遷移をする。曲線５０２は、パルス５０１に応答する、遷移前プリエンファシス回路４０１による信号出力の形状を示す。この曲線は、下のレベルから上のレベルへの正の遷移の直前の（または、それと並ぶ）アンダーシュート、および、上のレベルから下のレベルへの負の遷移直前の（または、それと並ぶ）オーバーシュートを示す。特に、曲線５０２は、アンダーシュート５０３だけ下のレベルをアンダーシュートし、下のレベルから上のレベルへの第１の遷移をし、上のレベルでほぼ一定を維持し、オーバーシュート５０４だけ上のレベルをオーバーシュートし、上のレベルから下のレベルへの第２の遷移をし、その後、下のレベルでほぼ一定を維持する。
【００１６】
図５ｂの曲線５１１は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１へのデジタル（バイナリ）信号入力の負のパルスの形状を示す。このパルスは、上のレベル（「０」レベル）で始まり、上のレベルから下のレベル（「−１」レベル）へと第１の負の遷移をし、このパルス長の間、下のレベルでほぼ一定を維持し、その後、下のレベルから上のレベルへと第２の正の遷移をする。図５ｂの曲線５１２は、パルス５１１に応答する遷移前プリエンファシスドライバ４０１による信号出力の形状を示す。この曲線は、上のレベルから下のレベルへの負の遷移直前の（または、それと並ぶ）オーバーシュート、および、下のレベルから上のレベルへの正の遷移直前の（または、それと並ぶ）アンダーシュートを示す。特に、曲線５１２は、オーバーシュート５１３だけ上のレベル（「０」レベル）をオーバーシュートし、上のレベルから下のレベル（「−１」レベル）に第１の遷移をし、下のレベルでほぼ一定を維持し、アンダーシュート５１４だけ下のレベル（「−１」レベル）をアンダーシュートし、下のレベルから上のレベルへの第２の遷移をし、その後、上のレベルでほぼ一定を維持する。
【００１７】
図５ａおよび５ｂに示される効果を達成するため、遷移前プリエンファシスドライバ４０１は、例えば、受信したデジタル電気信号をメインパス信号とプリエンファシスパス信号とに分割し、メインパス信号をパルス長の約四半分の長さだけ遅らせ、プリエンファシスパス信号を反転させて減衰させ、そして、遅延させたメインパス信号と、減衰され反転されたプリエンファシスパス信号とを合計する。
【００１８】
入力パルス５０１に応答するプリエンファシスドライバ４０１の出力信号を示す図５aにおいて、「０」レベルに加えられるアンダーシュートは、パルス５０２の正の遷移の直前（またはそれと並んで）であり、「１」レベルに加えられるオーバーシュートは、パルス５０２の前記負の遷移の直前である。しかし、本発明はこの場合に限られず、以下も包含する：ｉ）アンダーシュートのみがパルス５０２の正の遷移直前に「０」レベルに加えられ、パルス５０２の負の遷移の直前に「１」レベルにオーバーシュートは加えられない；およびｉｉ）オーバーシュートのみがパルス５０２の負の遷移の直前に「１」レベルに加えられ、パルス５０２の正の遷移直前に「０」レベルにアンダーシュートは加えられない。
【００１９】
さらに、下のレベルに加えられるアンダーシュートがパルス５０２の正の遷移の直前であり、上のレベルに加えられるオーバーシュートがパルス５０２の負の遷移の直前であることは、本発明において必須ではない。パルス５０２の下のレベルに加えられるアンダーシュートが、パルス５０２に先行するパルスの負の遷移よりもパルス５０２の正の遷移により近いこと、かつ、パルス５０２の上のレベルに加えられるオーバーシュートが、パルス５０２の正の遷移よりもパルス５０２の負の遷移により近いことの方が、むしろ重要である。
【００２０】
入力パルス５１１に応答するプリエンファシスドライバ４０１の出力信号を示す図５ｂにおいて、「０」レベルに加えられるオーバーシュートは、パルス５１２の負の遷移直前（または、それと並んで）であり、「−１」レベルに加えられるアンダーシュートは、パルス５１２の正の遷移の直前（または、それと並んで）である。しかし、本発明はこの場合に限られず、以下も包含する：ｉ）オーバーシュートのみがパルス５１２の負の遷移直前に「０」レベルに加えられ、パルス５１２の正の遷移の直前に「−１」レベルにアンダーシュートは加えられない；およびｉｉ）アンダーシュートのみがパルス５１２の正の遷移の直前に「−１」レベルに加えられ、パルス５１２の負の遷移直前に「０」レベルにオーバーシュートは加えられない。
【００２１】
さらに、上のレベルに加えられるオーバーシュートがパルス５１２の負の遷移直前であり、下のレベルに加えられるアンダーシュートがパルス５１２の正の遷移直前にあることは、本発明において必須ではない。パルス５１２の上のレベルに加えられるオーバーシュートが、パルス５１２に先行するパルスの正の遷移よりもパルス５１２の負の遷移により近いこと、かつ、パルス５１２の下のレベルに加えられるアンダーシュートが、パルス５１２の負の遷移よりもパルス５１２の正の遷移により近いことの方が、むしろ重要である。
【００２２】
図５ａおよび図５ｂにおいては、第１レベルから第２レベルへの遷移、および、それの反対の遷移をするパルスのみが示されている。しかし、本発明は、バイナリ（２レベルの）デジタル信号に限られず、２より多いレベルを有し、マルチレベルデジタル信号間のいずれかの２レベル間で遷移し、マルチレベルデジタル信号の２レベル間における不定数の（正および／または負の）遷移を行うマルチレベルデジタル信号にもまた適用可能である。
【００２３】
本発明の第１実施形態によるデジタル信号処理装置において、リニアデバイス４０２の入力部は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１の出力部に（直接）接続されており、したがって、リニアデバイス４０２は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１によってプリエンファシスされた電気デジタル信号をこの入力部で受信する。しかし、本発明にかかるデジタル信号処理装置は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１の出力部と、リニアデバイス４０２の入力との間に挿入される、１またはそれ以上のデジタル信号プロセスユニットを有してもよく、これにより、リニアデバイス４０２は、遷移前プリエンファシスドライバ４０１とリニアデバイス４０２の間に挿入された１またはそれ以上のデジタル信号プロセスユニットによってさらに処理された、プリエンファシスされた電気デジタル信号をその入力部で受信する。本発明にとって重要なことは、デジタル信号が、リニアデバイス４０２によって処理される前に、遷移前プリエンファシスドライバ４０１によってプリエンファシスされることである。
【００２４】
遷移前プリエンファシスドライバ４０１は、リニアデバイス４０２によるデジタル信号出力における帯域制限によって引き起される影響を補償し／減少させる。しかし、本発明の第１実施形態のリニアデバイス４０２によるデジタル信号出力の品質は、図１に示される光受信機１００のリニアデバイス１０２によるデジタル信号出力の品質よりも良い。なぜなら、本発明の第１実施形態における遷移前プリエンファシスドライバ４０１は、出力されたデジタル信号のリンギングを高めないからである。このことは後で論証される。
【００２５】
ここで、図６を参照すると、本発明の第２実施形態かかる光受信機が示されている。本発明の第２実施形態にかかる光受信機６００は、例えば、ＰＩＮダイオードであるフォトダイオード６０５と、遷移前プリエンファシス回路６０１を有するトランスインピーダンス増幅器とを具える。遷移前プリエンファシス回路６０１とトランスインピーダンス増幅器は、インタコネクタ６０３によってフォトダイオード６０５に接続された１個のデバイス６０６に統合されている。この第２実施形態にかかる光受信機のトランスインピーダンス増幅器は、第１実施形態にかかる装置のリニアデバイス４０２に対応する。フォトダイオード６０５は光デジタル信号を受信し、受信した光デジタル信号を電気デジタル信号に変換し、インタコネクタ６０３にこの電気デジタル信号を出力する。遷移前プリエンファシス回路を有するトランスインピーダンス増幅器は、インタコネクタ６０３を介して、フォトダイオード６０５から出力された電気デジタル信号を受信し、遷移前プリエンファシス回路６０１によって帯域制限およびリンギングが補償された電気信号を出力する。
【００２６】
受信した電気デジタル信号への遷移前プリエンファシス回路６０１の効果／応答は、第１実施形態に使用された遷移前プリエンファシスドライバ４０１の効果／応答と同じである。また、第１実施形態の遷移前プリエンファシスドライバ４０１の説明は、第２実施形態の遷移前プリエンファシス回路６０１にもあてはまる。このため、遷移前プリエンファシス回路６０１の詳細な説明は省略する。
【００２７】
【表１】
2017529032.tif 000003
【００２８】
トランスインピーダンス増幅器による電気デジタル信号出力への遷移前プリエンファシス回路６０１の効果が、表１から明らかになる。この表は、ｉ）ＰＩＮによる電気デジタル信号出力にプリエンファシス信号処理を加えない；ｉｉ）図２に示されているように、ＰＩＮによる電気デジタル信号出力に、遷移後のプリエンファシス信号処理を加える；およびｉｉｉ）図５ａに示されるように、ＰＩＮによる電気デジタル信号出力に、遷移前のプリエンファシス信号を加える、光受信機のトランスインピーダンス増幅器による（正の）パルス出力のパラメータを示す。これらのパルスは、２５Ｇｂｐｓの伝送速度を有する光デジタル信号の矩形パルスの応答出力である。光受信機のＰＩＮダイオードの入力において、光デジタル信号のパルスの上昇時間および下降時間は、２１ピコ秒である。表１に与えられたパラメータは：トランスインピーダンス増幅器による電気デジタル信号出力のアイダイアグラムの目測による高さ、トランスインピーダンス増幅器による電気デジタル信号出力のパルスの上昇／下降時間、アイダイアグラムからのディターミニスティックジッタ、および、トランスインピーダンス増幅器による電気デジタル信号出力の前記パルスのオーバーシュート／アンダーシュートである。上昇および下降時間は、アイダイアグラムの傾きの２０％レベルおよび８０％レベルによって決定される。
【００２９】
表１は、遷移前のプリエンファシス信号処理が、アイダイアグラムの開きを生じさせることを示す。この開きは、遷移後のプリエンファシス信号処理によって生じる開きよりも大きい。遷移前のプリエンファシス信号処理によって引き起こされるディターミニスティックジッタは、遷移後のプリエンファシス信号処理によって生じるディターミニスティックジッタよりも低く、プリエンファシス信号処理を施されていないデジタル信号のディターミニスティックジッタと比較するとほんの少しだけ増加している。
【００３０】
ランダムジッタは上昇／下降時間に比例するので、表１は、また、遷移前のプリエンファシス信号処理を施されているデジタル信号のランダムジッタが、遷移後のプリエンファシス信号処理を施されたデジタル信号のランダムジッタよりも低く、プリエンファシス信号処理を全く施されていない信号処理のランダムジッタよりも非常に低いことを示す。
【００３１】
このように、本発明は、有利なことにアイダイアグラムの開きを増加し、ディターミニスティックジッタを大きく増加することなくランダムジッタを減少する。
【００３２】
さらに、表１は、遷移前のプリエンファシス信号処理を施されたデジタル信号のオーバーシュート／アンダーシュートが、遷移後のプリエンファシス信号処理を施されたデジタル信号のオーバーシュート／アンダーシュートよりも低く、遷移前のプリエンファシス信号処理を全く施されていないデジタル信号のオーバーシュート／アンダーシュートよりもほんの少しだけ高いことを示す。
【００３３】
このことは、本発明が、リンギングを大きくすることなく、帯域制限によって引き起こされる不利な効果を補償することを明らかにしている。
【００３４】
図６において、遷移前プリエンファシス回路６０１およびトランスインピーダンス増幅器は、１個のデバイス６０６に組み込まれている。しかし、本発明は当該構成に限られず、プリエンファシス回路６０１およびトランスインピーダンス増幅器が互いに分けられている構成も含む。
【００３５】
図７を参照すると、本発明の第３実施形態にかかる通信システムが示されている。本発明の第３実施形態にかかる通信システムは、遷移前プリエンファシス回路７０１、光送信機７０８、光受信機、および前記光送信機７０８を相互に連結する光ファイバ７０７と光受信機とを具える。
【００３６】
遷移前プリエンファシス回路７０１は、電気デジタル信号を受信し、受信した電気デジタル信号をプリエンファシスし、光送信機７０８にプリエンファシスされた電気デジタル信号を出力する。電気デジタル信号上の遷移前プリエンファシス回路７０１の影響／応答は、本発明の第１実施形態において使用された遷移前プリエンファシスドライバ４０１の影響／応答と同じである。また、第１実施形態の遷移前プリエンファシスドライバ４０１に関する記述は、第３実施形態の遷移前プリエンファシス回路７０１にもあてはまる。このため、遷移前プリエンファシス回路７０１の詳細な説明は省略する。
【００３７】
増幅器およびレーザーデバイスを含む光送信機７０８は、例えば垂直共振器面発光レーザー７０９であり、遷移前回路７０１によってプリエンファシスされた電気デジタル信号出力を受信し、垂直共振器面発光レーザー７０９によって、受信したプリエンファシスされた電気デジタル信号に対応する光デジタル信号を生成し、光ファイバ７０７を介して、光受信機に生成された光デジタル信号を送信する。
【００３８】
光受信機は、例えばＰＩＮダイオードであるフォトダイオード７０５、および、インタコネクタ７０３によりフォトダイオード７０５に接続されたトランスインピーダンス増幅器７０６を含む。フォトダイオード７０５は、光ファイバ７０７から光デジタル信号を受信し、光デジタル信号を電気デジタル信号に変換し、インタコネクタ７０３に電気デジタル信号を出力する。トランスインピーダンス増幅器７０６は、インタコネクタ７０３を介し、フォトダイオード７０５によって出力された電気デジタル信号を受信する。
【００３９】
光送信機７０８は、プリエンファシス回路７０１によってプリエンファシスされた電気デジタル信号出力を受信するので、垂直共振器面発光レーザー７０９によって生成され光ファイバ７０７を介して光受信機に送信される光デジタル信号のパルスは、図５ａに示される曲線５０２の形状を有する。また、フォトダイオード７０５による電気パルス出力の形状が、フォトダイオード７０５によって受信される光パルスの形状に対応するので、トランスインピーダンス増幅器７０６への電気パルス入力は、図５ａに示される曲線５０２の形状を持つ。したがって、トランスインピーダンス増幅器７０６による電気デジタル信号出力のパルスは、第２実施形態のトランスインピーダンス増幅器６０６の出力パルスと同様の有利なパラメータを示す。
【００４０】
図７において、遷移前プリエンファシス回路７０１および光送信機７０８は、互いに分けられている。しかし、本発明は当該構成に限られたものではなく、遷移前プリエンファシス回路７０１が光送信機７０８に包含されている光送信機を含む。遷移前プリエンファシス回路７０１および光送信機７０８の増幅器は１のデバイスに有利に統合される。
【００４１】
図７の通信システムにおいて、光送信機７０８から光受信機に通信されるデジタル信号をプリエンファシスするための遷移前プリエンファシス回路７０１は、送信機側に配置されている。しかし、本発明は当該実施形態に限らず、光送信機と光受信機との間で通信されるデジタル信号が、例えば第２実施形態における光受信機６００のように、光受信機側に配置された遷移前プリエンファシス回路によってプリエンファシスされる通信システムでもよい。
【００４２】
また、本発明は、第１の遷移前プリエンファシス回路を含む第２実施形態にかかる光受信機６００と、光送信機側に配置された第２の遷移前プリエンファシス回路７０１とを具える通信システムに関する。好ましくは、第２の遷移前プリエンファシス回路と、光送信機の増幅器とは、１のデバイスに統合される。この通信システムにおいては、光送信機と光受信機との間で通信されるデジタル信号は、送信機側および受信機側で、プリエンファシスされる。
【００４３】
本発明は、リンギングを高めることなく、帯域制限によって引き起こされるネガティブ効果を補償／減少させる。また本発明は、ディターミニスティックジッタを大きく増加させることなく、アイダイアグラムの開きを増大させ、ランダムジッタを減少させる。したがって、本発明は、２５Ｇｂｐｓといった、高いデータ伝送速度を有する通信システムに特に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１００    従来の光受信機
１０１    フォトダイオード
例えばＰＩＮダイオード（ＰＩＮ）
１０２    トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）
１０３    ＰＩＮ−ＴＩＡ配線
２０１    遷移後のプリエンファシス信号処理を施された矩形パルスの形状
２０２    遷移後のプリエンファシス信号処理を施された矩形パルスのオーバーシュート
２０３    遷移後のプリエンファシス信号処理を施された矩形パルスのアンダーシュート
３０１    入力部に矩形パルスを加えられた従来のトランスインピーダンス増幅器の応答
３０２    リンギング
４００    本発明のデジタル信号処理のための装置
４０１、６０１、７０１    電気デジタル信号のための遷移前のプリエンファシスドライバ／回路
４０２    リニアデバイス
５０１、５１１    遷移前のプリエンファシスドライバ／回路へのデジタルパルス入力
５０２、５１２    遷移前のプリエンファシスドライバ／回路によるデジタルパルス出力
５０３、５１４    遷移前のプリエンファシスドライバ／回路によるデジタルパルス出力のレベルのアンダーシュート
５０４、５１３    遷移前のプリエンファシスドライバ／回路によるデジタルパルス出力のレベルのオーバーシュート
６００    本発明の光受信機
６０３、７０３    ＰＩＮ−ＴＩＡ配線
６０５、７０５    フォトダイオード
６０６、７０６    トランスインピーダンス増幅器
７００    本発明の通信システム
７０７    光リンク
７０８    光送信機
７０９    垂直共振器面発光レーザー
【図１】
2017529032.tif 000004
【図２】
2017529032.tif 000005
【図３】
2017529032.tif 000006
【図４】
2017529032.tif 000007
【図５ａ】
2017529032.tif 000008
【図５ｂ】
2017529032.tif 000009
【図６】
2017529032.tif 000010
【図７】
2017529032.tif 000011
【国際調査報告】
2017529032.tif 000012
2017529032.tif 000013
2017529032.tif 000014