JP2004336200A - バースト信号開始時検出回路、光受信装置、並びに光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】バースト信号が正確に識別・再生できるデューティー比になる段階を検知しその結果を制御信号として識別再生部に送出し正確な識別・再生を実現する。
【解決手段】光受信装置１２は、光送信装置１０からの光信号は光伝送路１１を介して受信し、光電気変換部１３で光−電気変換して増幅部１４に送出する。増幅部では入力された電気信号を増幅する。バースト信号開始時検出回路１６では増幅部の出力信号を基に増幅部の出力信号のデューティー比がある規定値に達した場合に制御信号を生成し識別再生部１５に送出する。ＣＬＫ生成部１７では増幅部から送出された信号を基にＣＬＫを生成した後、識別再生部にＣＬＫ信号を送出する。識別再生部は、バースト信号開始時検出回路からの制御信号を受信している間、ＣＬＫ生成部から送出されたＣＬＫを基に増幅部から送出された信号を識別・再生する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バースト信号開始時検出回路と、そのバースト信号開始時検出回路を備えた光受信装置、並びに光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の光受信装置の構成を示すブロック図である。図４に示す光受信装置は、バースト信号を光−電気変換する光電気変換部３０と、光電気変換部３０から出力される電気信号を増幅する増幅部３１と、増幅部３１から出力される信号のピーク値を検出するピーク検出部３２と、ピーク検出部３２からの出力信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較しその比較結果を制御信号として識別再生部３５に送出する比較部３３と、増幅部３１から出力される電気信号からクロック信号（以下、クロックをＣＬＫと記す）を生成するＣＬＫ生成部３４と、ＣＬＫ生成部３４からのＣＬＫ信号と比較部３３からの制御信号に基づいて増幅部３１からの電気信号を識別・再生する識別再生部３５とで構成される。この例では、比較部３３から識別再生部３５に送出される制御信号により、識別再生部３５において増幅部３１から出力された電気信号の識別・再生開始を指示することができる。
【０００３】
しかしながら、上述した従来の光受信装置では、増幅部３１から出力される電気信号のデューティー（Ｄｕｔｙ）比が５０％から大きくずれて、識別再生部３５で正確に識別・再生することができるデューティー比でなくなる場合に、正確な識別・再生開始を指示する信号を送出することができないという問題点がある。
【０００４】
また、バースト信号を識別・再生する従来技術としては、受信データの振幅が前置増幅器の線型の範囲にあるか否かを判定する第一のレベル判定回路と、両端の入力端子に受信データのハイレベルの電圧とローレベルの電圧が供給される、可変抵抗を備える第一の分圧回路とを設け、前記第一のレベル判定回路が、前記受信データの振幅が前記前置増幅器の線型の範囲にあると判定したときには、前記第一の分圧回路の出力電圧を前記受信データの振幅の中心に制御し、前記第一のレベル判定回路が、前記受信データの振幅が前記前置増幅器の非線型の範囲にあると判定したときには、前記第一の分圧回路の出力電圧を前記受信データの振幅の中心より高く制御し、前記第一の分圧回路の出力電圧を主増幅器にしきい値電圧として供給するものが開示されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００５】
上記の構成では、雑音による誤動作防止のためのオフセット電圧が印加されても、しきい値を受信データのハイレベルとローレベルの平均値に等しく制御し、また、前置増幅器の非直線特性によって受信データのデューティー比が劣化していても、それを補正する自動しきい値制御回路が実現され、これによって、ローカル系の光通信システムにおける光受信装置の性能も改善することが可能になる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２７０７５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成では、伝送速度が高速なバースト信号のデューティー比がずれている場合において、最適なしきい値電圧に高速に制御することができず、その結果、正確な識別・再生ができない可能性が大きいという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した従来例に係る問題点を解決するためになされたもので、バースト信号のデューティー比が正確に識別・再生できるデューティー比になる段階を検知し、その検知に基づいて正確な識別・再生を実現することができるバースト信号開始時検出回路と、そのバースト信号開始時検出回路を備えた光受信装置、並びに光伝送システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係るバースト信号開始時検出回路は、バースト信号を光−電気変換して増幅した後、入力される入力信号を一定時間遅延させる遅延部と、前記入力信号と前記遅延部の出力信号との排他的論理和を得るＥＸ−ＯＲ部と、前記ＥＸ−ＯＲ部の出力信号の平均電圧を生成する平均電圧生成部と、前記入力信号のピークを検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部の検出信号に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記平均電圧生成部の出力信号と前記基準電圧生成部から出力される基準電圧とを比較する比較部とを備えたものである。この構成により、伝送速度が高速なバースト信号のデューティー比がずれている場合において、最適なしきい値電圧に高速に制御することができ、バースト信号のデューティー比が正確に識別・再生できるデューティー比になる段階を検知し、その検知に基づいて正確な識別・再生を実現することができる。
【００１０】
また、前記遅延部は、前記入力信号を任意の時間だけ遅延させるよう構成されているものである。この構成により、前記ＥＸ−ＯＲ部は、増幅部出力信号の正確なデューティー比を信号として平均電圧生成部に知らせることができる。
【００１１】
また、前記基準電圧生成部は、前記ピーク検出部の検出信号のレベルが、ある規定値に達した場合に、基準電圧を生成し、前記比較部に基準電圧を送出するよう構成されている。この構成により、増幅部出力信号が正確に識別・再生できるデューティー比に達する時間を比較部に知らせることがきる。
【００１２】
また、前記比較部は、前記平均電圧生成部の出力信号と前記基準電圧生成部から出力される基準電圧とを比較し、前記入力信号のデューティー比が、ある規定値になる場合に、後段の装置に制御信号を送出するよう構成されている。この構成により、増幅部出力信号が正確に識別・再生できるデューティー比に達した段階から、後段の装置において識別・再生を開始するための制御をすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光受信装置は、入力される光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、前記光電気変換部の出力信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力信号のデューティー比がある規定値になる場合に制御信号を生成する、前述したバースト信号開始時検出回路と、前記増幅部の出力信号に基づいてクロックを生成するクロック生成部と、前記バースト信号開始時検出回路の検出信号と前記クロック生成部の出力信号に基づいて前記増幅部の出力信号を識別・再生する識別再生部とを備えたものである。この構成により、伝送速度が高速なバースト信号のデューティー比がずれている場合において、最適なしきい値電圧に高速に制御し、かつ、増幅部出力信号が正確に識別・再生できるデューティー比に達した段階から、識別再生部において識別・再生を開始する光受信装置を実現することができる。
【００１４】
また、前記増幅部、前記遅延部、前記ＥＸ−ＯＲ部、前記平均電圧生成部及び前記比較部は、１つのＩＣに集積化されるよう構成されている。この構成により、バースト信号開始時検出回路、光受信装置、及び光伝送システムの小型化、低コスト化を実現することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る光伝送システムは、光信号を送信する光送信装置と、前記光送信装置からの光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝搬してきた光信号を受信する、前述した光受信装置とを備えたものである。この構成により、光送信装置から送出され、光伝送路を伝搬してきた高速な光バースト信号のデューティー比がずれている場合に、光受信装置において、前記光バースト信号を電気バースト信号に変換し、かつ、最適なしきい値電圧に高速に制御し、かつ、増幅部出力信号が正確に識別・再生できるデューティー比に達した段階から識別・再生を開始するという光伝送システムを実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１に示す光伝送システムは、光信号を生成して送信する光送信装置１０と、光送信装置１０からの光信号を伝送する光伝送路１１と、光伝送路１１を介して伝搬されてきた光信号を受信する光受信装置１２とを備え、光受信装置１２は、光電気変換部１３、増幅部１４、識別再生部１５、バースト信号開始時検出回路１６及びＣＬＫ生成部１７で構成される。
【００１７】
ここで、光受信装置１２では、光電気変換部１３において入力された光信号を電気信号に変換して増幅部１４に送出する。増幅部１４は、入力された電気信号を増幅し、識別再生部１５とバースト信号開始時検出回路１６及びＣＬＫ生成部１７にそれぞれ送出する。バースト信号開始時検出回路１６は、増幅部１４の出力信号を基に、増幅部１４の出力信号のデューティー比がある規定値に達した場合に制御信号を生成し識別再生部１５に送出する。ＣＬＫ生成部１７は、増幅部１４から送出された信号を基にＣＬＫを生成した後、識別再生部１５にＣＬＫ信号を送出する。識別再生部１５は、バースト信号開始時検出回路１６からの制御信号を受信している間、ＣＬＫ生成部１７から送出されたＣＬＫ信号を基に、増幅部１４から送出された信号を識別・再生する。
【００１８】
以下、バースト信号開始時検出回路１６の構成について説明する。図２は、光受信装置１２内のバースト信号開始時検出回路１６と、その周辺の構成を示すブロック図である。図２に示すように、バースト信号開始時検出回路１６は、バースト信号を光−電気変換して増幅した後、入力される入力信号を一定時間遅延させる遅延部１６ａと、入力信号と遅延部１６ａの出力信号との排他的論理和（以下、排他的論理和をＥＸ−ＯＲと記す）を得るＥＸ−ＯＲ部１６ｂと、ＥＸ−ＯＲ部１６ｂの出力信号の平均電圧を生成する平均電圧生成部１６ｃと、入力信号のピークを検出するピーク検出部１６ｄと、ピーク検出部１６ｄの検出信号に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成部１６ｅと、平均電圧生成部１６ｃの出力信号と基準電圧生成部１６ｅから出力される基準電圧とを比較する比較部１６ｆとを備えている。
【００１９】
次に、図２に示す構成に係る動作について説明する。光電気変換部１３は、入力された光信号を電気信号に変換して増幅部１４に送出する。増幅部１４は入力された電気信号を増幅し、増幅された電気信号は、バースト信号開始時検出回路１６とＣＬＫ生成部１７と識別再生部１５にそれぞれ送出される。バースト信号開始時検出回路１６に入力された電気信号は、分岐され、遅延部１６ａ、ＥＸ−ＯＲ部１６ｂ、ピーク検出部１６ｄにそれぞれ送出される。
【００２０】
以下、図２に示すバースト信号開始時検出回路１６内の各部波形Ａ−Ｇを対応して示す図３（図３の（ａ）と（ｂ）を総称して図３と言う）を参照しつつその動作について説明する。遅延部１６ａは、入力された電気信号（図３の波形Ａ）を任意の一定時間だけ遅延させた後、ＥＸ−ＯＲ部１６ｂに送出する。図３では遅延量を１ビットとしている（図３の波形Ｂ）。ＥＸ−ＯＲ部１６ｂでは、増幅部１４から送出された電気信号（図３の波形Ａ）と遅延部１６ａから送出された電気信号（図３の波形Ｂ）とのＥＸ−ＯＲをとった後、その出力信号（図３の波形Ｃ）を平均電圧生成部１６ｃに送出する。
【００２１】
平均電圧生成部１６ｃでは、入力された電気信号の平均値を求め、平均した信号（図３の波形Ｄ、以降Ｖａｖｅと称す）を比較部１６ｆに送出する。例えば、図３（ａ）に示すバースト信号１の場合、信号開始時は電気信号の「１」「０」交番の中間値から「１」の値に近づく。
【００２２】
一方、ピーク検出部１６ｄでは、増幅部１４から送出された電気信号のピーク値を検出した後、その結果（図３の波形Ｅ）を基準電圧生成部１６ｅに送出する。基準電圧生成部１６ｅは、ピーク検出部１６ｄから送出された信号を基に基準電圧を生成する（図３の波形Ｆ、以降Ｖｒと称す）。ここで、基準電圧生成部１６ｅは、ピーク検出部１６ｄから送出された信号と比較する基準電圧の規定値（以降、Ｖｒ１と称す）を備えており、ピーク検出部１６ｄの出力信号があるＶｒ１（図３の波形Ｅ中の点線）を超えるときにＶｒを生成し、比較部１６ｆにＶｒを送出する。
【００２３】
比較部１６ｆでは、平均電圧生成部１６ｃから送出された信号（以降、Ｖａｖｅ）とＶｒを基に、制御信号（図３の波形Ｇ、以降Ｖｓｔａｔ）を生成し識別再生部１５に送出する。ここで、比較部１６ｆは、Ｖａｖｅと比較するための電圧（以降、Ｖｒ２）、及びＶｒと比較するための電圧（以降、Ｖｒ３）を備えており、ＶａｖｅがＶｒ２以上になり（Ｖａｖｅ≧Ｖｒ２）、かつ、ＶｒがＶｒ３以上になった（Ｖｒ≧Ｖｒ３）段階で制御信号を生成し、識別再生部１５に送出する。このＶａｖｅ≧Ｖｒ２という状態は、増幅部１４の出力信号のデューティー比が、識別再生部１５で正確に識別・再生することができる値になっていることである。また、Ｖｒ≧Ｖｒ３という状態は、バースト信号の振幅が識別再生部１５で正確に識別・再生することができるレベルになっているということである。
【００２４】
ＣＬＫ生成部１７は、増幅部１４から送出された電気信号を基にＣＬＫを生成した後、識別再生部１５にＣＬＫ信号を送出する。識別再生部１５は、Ｖｓｔａｔが「０」から「１」に変化した段階で、ＣＬＫ生成部１７から送出されたＣＬＫ信号を基に増幅部１４から送出された電気信号の識別・再生を開始する。
【００２５】
これにより、バースト信号開始時のデューティー比が５０％よりも大きい値から５０％に達する場合において、増幅部出力の電気信号を２分岐し、一方を任意時間だけ遅延させ、その両方のＥＸ−ＯＲをとり、平均化した後に基準電圧と比較し制御信号を生成し、その制御信号を識別再生部１５に送出することにより、識別再生部１５で増幅部出力信号を正確に識別・再生することができる。また、増幅部１４、遅延部１６ａ、ＥＸ−ＯＲ部１６ｂ、平均電圧生成部１６ｃを１つのＩＣに集積化することにより、装置及びシステムの小型化、低コスト化を実現することができる。
【００２６】
以上は、バースト信号開始時のデューティー比が５０％よりも大きい値から５０％に達する場合について述べてきたが、バースト信号開始時のデューティー比が５０％よりも小さい値から５０％に達する場合についても同様な動作をする。図３（ｂ）に示すバースト信号２の場合についても、図３の波形Ｃは、信号開始時は電気信号の「１」「０」交番の中間値であるが、徐々に「１」の値に近づく。その他のブロックの動作については、図３（ａ）に示す「バースト信号開始時のデューティー比が５０％よりも大きい値から５０％に達する場合」と同じであるため割愛する。
【００２７】
これにより、バースト信号開始時のデューティー比が５０％よりも小さい値から５０％に達する場合において、増幅部出力の電気信号を２分岐し、一方を任意時間だけ遅延させ、その両方のＥＸ−ＯＲをとり、平均化した後に基準電圧と比較し制御信号を生成し、その制御信号を識別再生部１５に送出することにより、識別再生部１５で増幅部出力信号を正確に識別・再生することができる。
【００２８】
このように、本実施の形態では、バースト信号開始時検出回路において、電気信号のＥＸ−ＯＲ、ＥＸ−ＯＲ出力の平均化、平均化電圧と基準電圧との比較による制御信号の生成、その制御信号を識別再生部１５に送出することにより、バースト信号開始時における増幅部の出力信号のデューティー比が、増幅部後段の識別再生部１５で正確に識別・再生できる値に達していない場合においても、識別再生部１５において正確に識別・再生できるデューティー比に達しない間は識別再生部１５での識別を実行させないようにし、識別再生部１５において正確に識別・再生できるデューティー比に達した場合には識別再生部１５での識別を実行させる制御信号を送出することができる。これにより、識別再生部１５で増幅部信号を正確に識別・再生することができる。また、増幅部１４、遅延部１６ａ、ＥＸ−ＯＲ部１６ｂ、平均電圧生成部１６ｃを１つのＩＣに集積化することにより、装置及びシステムの小型化、低コスト化を実現することができる。
【００２９】
なお、図１及び図２は、この実施の形態が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、したがって、本発明は、図１及び図２の構成及び動作に限定するものではない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バースト信号のデューティー比が正確に識別・再生できるようになる段階を検知し、その検知に基づいて正確な識別・再生を実現することができるバースト信号開始時検出回路と、そのバースト信号開始時検出回路を備えた光受信装置、並びに光伝送システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光伝送システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における光受信装置及び受信装置内のバースト信号開始時検出回路と、その周辺の構成を示すブロック図
【図３】図２に示すバースト信号開始時検出回路１６内の各部波形Ａ−Ｇを対応して示す波形図
（ａ）バースト信号１の場合の波形図
（ｂ）バースト信号２の場合の波形図
【図４】従来の光受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０ 光送信装置
１１ 光伝送路
１２ 光受信装置
１３ 光電気変換部
１４ 増幅部
１５ 識別再生部
１６ バースト信号開始時検出回路
１６ａ 遅延部
１６ｂ ＥＸ−ＯＲ部
１６ｃ 平均電圧生成部
１６ｄ ピーク検出部
１６ｅ 基準電圧生成部
１６ｆ 比較部
１７ ＣＬＫ生成部

Claims (7)

1. バースト信号を光−電気変換して増幅した後、入力される入力信号を一定時間遅延させる遅延部と、
   前記入力信号と前記遅延部の出力信号との排他的論理和を得るＥＸ−ＯＲ部と、
   前記ＥＸ−ＯＲ部の出力信号の平均電圧を生成する平均電圧生成部と、
   前記入力信号のピークを検出するピーク検出部と、
   前記ピーク検出部の検出信号に基づいて基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
   前記平均電圧生成部の出力信号と前記基準電圧生成部から出力される基準電圧とを比較する比較部とを、
   備えたバースト信号開始時検出回路。
2. 前記遅延部は、前記入力信号を任意の時間だけ遅延させるよう構成されている請求項１に記載のバースト信号開始時検出回路。
3. 前記基準電圧生成部は、前記ピーク検出部の検出信号のレベルが、ある規定値に達した場合に、基準電圧を生成し、前記比較部に基準電圧を送出するよう構成されている請求項１又は２に記載のバースト信号開始時検出回路。
4. 前記比較部は、前記平均電圧生成部の出力信号と前記基準電圧生成部から出力される基準電圧とを比較し、前記入力信号のデューティー比が、ある規定値になる場合に、後段の装置に制御信号を送出するよう構成されている請求項１から３のいずれか１つに記載のバースト信号開始時検出回路。
5. 入力される光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
   前記光電気変換部の出力信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の出力信号のデューティー比がある規定値になる場合に制御信号を生成する、請求項１から４のいずれか１つに記載のバースト信号開始時検出回路と、
   前記増幅部の出力信号に基づいてクロックを生成するクロック生成部と、
   前記バースト信号開始時検出回路の検出信号と前記クロック生成部の出力信号に基づいて前記増幅部の出力信号を識別・再生する識別再生部とを、
   備えた光受信装置。
6. 前記増幅部、前記遅延部、前記ＥＸ−ＯＲ部、前記平均電圧生成部及び前記比較部が、１つのＩＣに集積化されている請求項５に記載の光受信装置。
7. 光信号を送信する光送信装置と、
   前記光送信装置からの光信号を伝送する光伝送路と、
   前記光伝送路を伝搬してきた光信号を受信する、請求項５又は６に記載の光受信装置とを、
   備えた光伝送システム。

Images