JP2014230043A - 光受信器および識別レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号の信号波形にバラツキがあっても、識別器の識別レベルを最適点に設定できること。【解決手段】受信信号を識別レベルと比較して識別出力し、識別レベルの最適点を設定する対象の識別器１０３ａと、識別器１０３ａと並列接続され、受信信号を識別レベルと比較して識別出力する他の識別器１０３ｂと、識別器１０３ａおよび他の識別器１０３ｂの識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器１０７と、を備える。演算器１０７は、識別器１０３ａを初期の所定の識別レベルに設定した状態として、他の識別器１０３ｂの識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出し、エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に識別器１０３ａの識別レベルを設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、受信した信号光を識別レベルを用いて識別し、受信処理する光受信器および識別レベル制御方法に関する。

光通信システムは、伝送路である光ファイバを通じて伝送されてきた信号光を、光受信器で受信する。光受信器は、伝送路を伝送されてきた信号光をＡＰＤ等の受光素子により受光して電流信号に変換し、前置増幅器で電圧信号に変換および増幅する。そして、識別器により識別および等化増幅したのち、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）により電圧データ信号の再生を行っている。この時、識別器では、前置増幅器からの電圧信号を、所定の識別レベルとの大小を比較して、レベル（１／０）の識別を行っている（例えば、下記特許文献１〜３参照。）。この識別レベルは、例えば想定する対向側の光送信器に合わせて調整され出荷される。

特許文献１，２では、互いに異なる識別レベルを有する３つの識別器の出力信号を、中間の識別器の出力信号と、隣接する２つのエラー側の識別器の出力信号とを比較する。比較の結果、不一致であれば、該当する識別レベルとは逆の方向、例えばレベルがより大きい方で不一致が発生した場合には、３つの識別レベルを、レベルを下降させる方向に移動させ、疑似エラーが等しい２点の中点となるように中間の識別器の識別レベルを制御する。

また、特許文献３は、固定の電位差を持つ２つの識別器を持ち、これら２つの識別器の識別点を互いの電位差を保ちながら同時にステップ的に走査し、２つの識別器の識別結果の排他的論理和の出力パルス数を一定時間計測する。そして、出力パルス数と計測時間から疑似エラーレートを求め、２つの識別点のいずれかの片方のレベルに対応するエラーレートとし、求めたエラーレートカーブから識別点を制御する。

特開２００２−１４１９５６号公報 特開平８−２６５３７５号公報 特開平１０−１３３９６号公報

高速、長距離光伝送において、伝送される光信号は、光源毎の伝送特性の個体バラツキ、および、光伝送路（光ファイバ、光アンプ）の特性により、波形劣化（雑音増加、波形歪み）を生じる。また、光伝送路の温度変動などに応じ、波形劣化は時間的に状態が変化する。

従来の光受信器では、識別レベルは、これら波形劣化を考慮して、いずれの条件においても、ビットエラーレート（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）規格を満足するよう、ある固定のレベルが設定されている。例えば、対向する同一のメーカーの光送信器を想定したレベルに調整後固定して出荷する。このように、識別レベルが１点に固定されていると、様々な波形条件に対し、最適に設定されているとは言えない。また、光信号入力の波形の差が大きく、識別器入力でのアイ開口位置にずれが生じ、それぞれの波形でＢＥＲ規格を満足できる識別レベルが存在しない場合が生じる。このように、従来の光受信器では、エラーに対するマージンが低く、伝送距離や、相互接続できるシステムが制約されるという課題があった。

例えば、特許文献１〜３では、アイ開口のＨｉｇｈ（”１”）側、Ｌｏｗ（”０”）側の誤り（ＢＥＲ）の傾斜が非対称の場合に対応できない。”１”側、”０”側の誤り（ＢＥＲ）の傾斜が非対称の場合、これら疑似エラーが等しい２点の中点はエラーレートの最適点ではなく、制御点が最適な設定位置からずれて設定されるという課題があった。

また、特許文献３では、実際のエラーレートは、波形の”１”側では走査時のレベルの高い方に、”０”側では走査時のレベルの低い方に漸近する。このため、エラーレートを２つの識別点のうち、高い方のレベルのエラーレートとみなした場合、エラーレートカーブのＬｏｗ（”０”）側がずれてしまう。また、エラーレートを２つの識別点のうち、低い方のレベルのエラーレートとみなした場合、エラーレートカーブのＨｉｇｈ（”１”）側がずれてしまう。このため、実際の制御点が最適点に対してずれて設定されるという課題があった。

ところで、上記課題に対し、誤り訂正符号を利用し、誤り訂正を行う手法（ＦＥＣ、Ｆｏｒｗｏｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が用いられる場合がある。しかし、ＦＥＣが適用されていないシステムにおいては、光送受信モジュールにＦＥＣを設けると、サイズが大きくなる。特に、ＸＦＰ ＭＳＡ（１０ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ＭｕｌｔｉＳｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）等の小型の光送受信モジュールには、サイズ上の制約によりＦＥＣを搭載できない。

一つの側面では、本発明は、受信信号の信号波形にバラツキがあっても、識別器の識別レベルを最適点に設定できることを目的とする。

一つの案では、光受信器は、受信信号を識別レベルと比較して識別出力し、当該識別レベルの最適点を設定する対象の第１の識別器と、前記第１の識別器と並列接続され、前記受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第２の識別器と、前記第１の識別器および前記第２の識別器の識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器と、を備え、前記演算器は、前記第１の識別器を初期の所定の識別レベルに設定した状態として、前記第２の識別器の識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出し、当該エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に前記第１の識別器の識別レベルを設定する第１の処理を行う。

一つの実施形態によれば、受信信号の信号波形にバラツキがあっても、識別器の識別レベルを最適点に設定できる。

図１は、実施の形態１にかかる光受信器を示すブロック図である。 図２は、実際のＢＥＲと、疑似ＢＥＲ演算結果を示す図表である。 図３は、測定時間単位を短くしエラーカウントを減らしたＢＥＲの演算結果を示す図表である。 図４は、識別レベル最適点導出の例を示す図表である。 図５は、実施の形態１にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２にかかる光受信器を示すブロック図である。 図７は、実施の形態２にかかる識別レベル最適点導出の例を示す図表である。 図８は、実施の形態２にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３にかかる光受信器を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態３にかかる識別レベル最適点導出の例を示す図表である。 図１１は、実施の形態３にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。 図１２は、光源別の光信号と識別器入力の光波形の一例を示す図である。 図１３は、光源別の波形の差による識別器入力のＢＥＲ特性例を示す図表である。 図１４は、光受信器を含む光送受信モジュールの構成例を示す図である。 図１５は、光複数の送受信モジュールを有する伝送装置の構成例を示す図である。

（実施の形態１）
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態１にかかる光受信器を示すブロック図である。光受信器１００は、受光素子１０１と、前置増幅器１０２と、識別器１０３と、フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１０４と、排他的論理和回路１０５と、カウンタ１０６と、演算器１０７と、を含む。

受光素子１０１は、伝送路を伝送されてきた信号光を受光するとともに電流信号に変換する。この受光素子１０１として、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）等が用いられる。前置増幅器１０２は、受光素子１０１からの電流信号を電圧信号に変換および増幅する。前置増幅器１０２が出力する電圧信号は２つに分岐され、分岐した２つの電圧信号それぞれについて、並列に識別器１０３（第１の識別器１０３ａ，第２の識別器１０３ｂ）が設けられる。

識別器１０３（１０３ａ，１０３ｂ）は、前置増幅器１０２の出力を所定の識別レベル（ｒｅｆ）と大小を比較して、識別および等化増幅する。インラインで使用する（電気信号として外部出力し、最終的に識別レベルの最適点を設定する）識別器１０３ａの識別レベルをｒｅｆ１とし、この識別器１０３ａ以外の他の識別器１０３ｂの識別レベルをｒｅｆ２としている。

フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）１０４（Ｆ／Ｆ１（１０４ａ），Ｆ／Ｆ２（１０４ｂ））は、２つの識別器１０３（１０３ａ，１０３ｂ）の後段にそれぞれ設けられ、識別器１０３（１０３ａ，１０３ｂ）の出力を保持する。一方のＦ／Ｆ１（１０４ａ）の出力は電気信号として外部出力される。

排他的論理和回路（ＮＯＲ）１０５には、Ｆ／Ｆ１（１０４ａ）とＦ／Ｆ２（１０４ｂ）の出力が入力され、２つのＦ／Ｆ１０４の出力を比較（不一致を判定）する。カウンタ１０６は、排他的論理和回路１０５の出力（不一致数）のパルス数をカウントする。演算器１０７は、カウンタ１０６の出力結果に基づいて、疑似エラーレートを演算する。ここで疑似エラーレートの「疑似」とは、識別器１０３ａの識別レベルが最適点に設定されていない状態（初期設定状態）で疑似的に（真値ではないが）算出することを意味している。

この演算器１０７は、回路素子だけで構成するに限らず、ＤＳＰやＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ等を用いて構成してもよい。例えば、ＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、識別器１０３ａに対し、識別レベルの最適点を設定する制御を行う。この制御時、演算器１０７は、識別器１０３（１０３ａ，１０３ｂ）の識別レベルｒｅｆ１，ｒｅｆ２をそれぞれ可変制御する（下記処理１、処理２の実行）。

実施の形態では、ＢＥＲの真値を求めるために、演算器１０７は、下記の処理１，２を実行する。処理１では、第１の識別器１０３ａを初期設定の識別レベルｒｅｆ１に固定し、第２の識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆ２を走査（可変）して、第１の識別器１０３ａの識別レベルをエラーフリー領域（エラーなしで変動しないフラットな領域）に設定する。次に、処理２では、第１の識別器１０３ａの初期設定の識別レベルｒｅｆ１における第２の識別器１０３ｂの識別レベル対疑似ＢＥＲの関係を求め、真のＢＥＲが得られるように、第１の識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を最適点に設定する制御を行う。

図２は、実際のＢＥＲと、疑似ＢＥＲ演算結果を示す図表である。図の横軸は、識別器１０３の識別レベル電圧、縦軸は、ＢＥＲである。

図２の（ａ）には、識別器１０３ａの初期設定の識別レベルｒｅｆ１がエラーフリー（フラット）領域内にある場合の例である。ＢＥＲは、単位計測時間あたりの識別レベルｒｅｆ１での識別結果と、識別レベルｒｅｆ２での識別結果の不一致数により求める。（ａ）の如く、初期設定の識別レベルｒｅｆ１がエラーフリー（フラット）領域内にある場合、識別レベルｒｅｆ１でのエラー数は０であるため、不一致数が識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆ２でのエラー数となり、真のＢＥＲを求めることができ、実際のＢＥＲと疑似ＢＥＲ演算結果は一致する。識別レベルｒｅｆ２については図示のように演算器１０７により識別器１０３ｂの電圧を可変させＢＥＲを走査していく。

図２の（ｂ）は、初期設定の識別レベルｒｅｆ１がエラーフリー（フラット）領域内にない場合の例である。図示のように、識別レベルｒｅｆ１が、エラーフリー（フラット）領域より、”０”レベル側にずれた場合を例示している。この図２の（ｂ）の如く、初期設定の識別レベルｒｅｆ１がエラーフリー（フラット）領域内にない場合、識別レベルｒｅｆ１でもエラーが生じているため、識別レベルｒｅｆ２が識別レベルｒｅｆ１より低いレベルの領域Ａでは、疑似エラーは、識別レベルｒｅｆ１で実際にエラーしている分が相殺されて差し引かれ、実際よりもＢＥＲが低くなる。この領域Ａでは、識別器１０３ｂのカウンタ値が減少していく。

また、識別レベルｒｅｆ２が識別レベルｒｅｆ１より高いレベルの領域Ｂでは、疑似エラーは、識別レベルｒｅｆ１でエラーしている分が上乗せされ、実際よりもＢＥＲが高くなる。この領域Ｂでは、識別器１０３ｂのカウンタ値が増加していく。識別レベルｒｅｆ２が識別レベルｒｅｆ１と同じレベルになり、同じ分だけエラーする時に疑似エラーは最小となり、疑似ＢＥＲは実際のＢＥＲとずれ、識別レベルを最適点に制御できない。

ここで、図２の（ｂ）の場合であっても、実際のエラーフリー領域では、識別レベルｒｅｆ２での実際のエラーが０で変化しなくなるため、疑似エラーも変化しなくなり、この領域Ｃがエラーフリー（フラット）領域であることが判別できる。このため、図２の（ａ）の如くＢＥＲの真値を求めるために、初期走査においては、識別レベルｒｅｆ１の最適点を疑似エラーの変化しない領域Ｃの中央Ｃ０に設定する。

この時、実際のＢＥＲカーブにおいては、エラーフリー領域がない場合が想定される。この場合、測定時間単位を短くし、エラーのカウント数を減らすことで、測定時間の中ではエラーをカウントすることがない、計測時間単位におけるエラーフリー領域（フラット領域）を作り出すことができる。

図３は、測定時間単位を短くしエラーカウントを減らしたＢＥＲの演算結果を示す図表である。実際のＢＥＲカーブにおいてエラーフリー領域がないＢＥＲと（実線）、測定時間単位を短くし、エラーカウントを減らして演算したＢＥＲ（点線）を示す。点線上のポイントは複数ポイントさえあればＢＥＲは演算可能である。

初期走査において、識別レベルｒｅｆ１をエラーフリー（フラット）領域Ｃに設定したのち、次に、ｒｅｆ１を最適の識別レベルに設定する制御を行う。この後、識別レベルｒｅｆ１の最適点導出のため、識別レベルｒｅｆ２の走査を繰り返し行い、繰り返しＢＥＲカーブ情報の更新を行う。この時、識別レベルｒｅｆ１はエラーフリー（フラット）領域に設定されているため、図２の（ａ）に示したように、疑似ＢＥＲ演算結果は実際のＢＥＲに等しい。

図４は、識別レベル最適点導出の例を示す図表である。最適な識別レベルは、ＢＥＲの最適点、すなわち、ＢＥＲが最小となる点である。これにより、疑似ＢＥＲ演算結果で求めたグラフより、”１（Ｈｉｇｈ）”側ＢＥＲカーブ、”０（Ｌｏｗ）”側ＢＥＲカーブの交点（最適点）に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定することができる。この際、Ｈｉｇｈ側とＬｏｗ側のＢＥＲカーブの傾きが異なっていても、識別レベルｒｅｆ１を最適点に設定できる。

また、仮に図３に示したように、実際のＢＥＲでエラーフリー領域がなく、単位計測時間を短くした制御を行った場合であっても、ＢＥＲカーブは縦軸方向（ＢＥＲ軸方向）にオフセットされているだけなので、横軸（識別レベル電圧軸方向）には影響がなく、求まる最適の識別レベルは変わらない。

図５は、実施の形態１にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。演算器１０７が実行する制御内容を記載してある。処理１（ステップＳ５０１〜ステップＳ５０５）が図２において説明した内容に相当する。処理２（ステップＳ５０６〜ステップＳ５１０）は、図４において説明した内容に相当する。

はじめに、演算器１０７は、識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を所定の初期電圧に設定する（ステップＳ５０１）。次に、演算器１０７は、識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆ２を走査（可変）し、各電圧でのカウンタ１０６の出力を読み込む（ステップＳ５０２）。

次に、演算器１０７は、各電圧でのカウンタ１０６の出力から各電圧での疑似ＢＥＲを算出する（ステップＳ５０３）。次に、演算器１０７は、各電圧での疑似ＢＥＲから、疑似ＢＥＲが変動しない電圧範囲（領域Ｃ）を算出する（ステップＳ５０４）。そして、演算器１０７は、識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を疑似ＢＥＲが変動しない電圧範囲（領域Ｃ）の中点電圧（Ｃ０）に設定する（ステップＳ５０５）。

この後、演算器１０７は、識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆ２を走査し、各電圧でのカウンタ１０６の出力を読み込む（ステップＳ５０６）。そして、演算器１０７は、各電圧でのカウンタ１０６の出力から、各電圧での疑似ＢＥＲを算出する（ステップＳ５０７）。そして、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ２＞識別レベルｒｅｆ１の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブを算出する。また、識別レベルｒｅｆ２＜識別レベルｒｅｆ１の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＬｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブを算出する（ステップＳ５０８）。

そして、演算器１０７は、Ｈｉｇｈ側のＢＥＲカーブとＬｏｗ側のＢＥＲカーブの交点を算出し（ステップＳ５０９）、この交点に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定する（ステップＳ５１０）。この後、演算器１０７は、ステップＳ５０６〜ステップＳ５１０の処理を所定の時間経過毎に繰り返し再度実施する（ステップＳ５１１）。これにより、送信器や光伝送路の温度変動などの経時的な波形劣化の変動に対応できるようになる。

以上説明した実施の形態１によれば、入力信号の信号波形の個別バラツキや伝送路等フィールドにおける波形劣化の要因（雑音分布、波形劣化）によらず、自動的に識別器の識別レベルを制御し、最適な識別点を設定でき、良好なＢＥＲ特性を得ることができるようになる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１に比して識別レベルの制御の処理時間を短時間で行う構成である。実施の形態２では、実施の形態１において説明した識別レベルｒｅｆ１を最適の識別レベル（最適点）に設定する制御のための２回目以降のｒｅｆ２の走査（上記処理２）を高速化する。このため、第２の識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆ２を含め、さらに複数の識別器と、Ｆ／Ｆ、排他的論理和回路と、カウンタとを用いて、それぞれの識別レベルに対するＢＥＲを同時に演算する。

図６は、実施の形態２にかかる光受信器を示すブロック図である。２回目以降のｒｅｆ２の走査を行わず、識別レベルｒｅｆ２の識別器１０３ｂを含み、計４つの異なる識別レベルｒｅｆ２〜ｒｅｆ５の識別器１０３ｂ〜１０３ｅを有して一度にＢＥＲを取得する。識別器１０３ｂ〜１０３ｅの個数に対応して排他的論理和回路１０５（１０５ａ〜１０５ｄ）と、カウンタ１０６（１０６ａ〜１０６ｄ）を複数設け、演算器１０７には各カウンタ１０６（１０６ａ〜１０６ｄ）のカウント値を出力する。

実施の形態２においても、図２に示した処理１は、実施の形態１同様に行い、識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を疑似ＢＥＲが変動しない電圧範囲（領域Ｃ）の中点電圧（Ｃ０）に設定する。

図７は、実施の形態２にかかる識別レベル最適点導出の例を示す図表である。実施の形態１において説明した処理２（図４）に代わる処理について説明する。実施の形態２では、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ１に対し、Ｌｏｗ（”０”）側の識別レベルｒｅｆ２，ｒｅｆ３のレベルでのＢＥＲをそれぞれ求め、識別レベルｒｅｆ２，ｒｅｆ３のＢＥＲにより、Ｌｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブ（近似曲線）を求める。

同様に、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ１に対し、Ｈｉｇｈ（”１”）側の識別レベルｒｅｆ４，ｒｅｆ５のレベルでのＢＥＲをそれぞれ求め、識別レベルｒｅｆ４，ｒｅｆ５のＢＥＲにより、Ｈｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブ（近似曲線）を求める。そして、演算器１０７は、Ｌｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブと、Ｈｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブの交点に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定する。

図８は、実施の形態２にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。演算器１０７が実行する制御内容を記載してある。処理１（ステップＳ８０１〜ステップＳ８０５）は、実施の形態１（図５）において説明した各処理（ステップＳ５０１〜ステップＳ５０５）と同様であり、説明を省略する。なお、実施の形態２では４個のカウンタ（カウンタ１〜カウンタ４）１０６ａ〜１０６ｄのカウント値をそれぞれ演算器１０７に出力する点が異なる。

処理２については、はじめに、ステップＳ８０６において、演算器１０７は、識別器１０３ｂ〜１０３ｅの識別レベルｒｅｆ２〜ｒｅｆ５について、それぞれｒｅｆ２＜ｒｅｆ３＜ｒｅｆ１＜ｒｅｆ４＜ｒｅｆ５となる電圧にそれぞれ設定する（ステップＳ８０６）。この後、演算器１０７は、カウンタ１（１０６ａ）〜カウンタ４（１０６ｄ）の出力から、識別レベルｒｅｆ２〜ｒｅｆ５の各電圧での疑似ＢＥＲを算出する（ステップＳ８０７）。

そして、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ２、および識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ３によって求められる識別レベルｒｅｆ２，ｒｅｆ３の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＬｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブを算出する。同様に、識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ４、および識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ５によって求められる識別レベルｒｅｆ４，ｒｅｆ５の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブを算出する（ステップＳ８０８）。

この後、演算器１０７は、Ｈｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブと、Ｌｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブの交点を算出し（ステップＳ８０９）、この交点に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定する（ステップＳ８１０）。この後、演算器１０７は、ステップＳ８０７〜ステップＳ８１０の処理を繰り返し実施する（ステップＳ８１１）。

ＢＥＲカーブを少ない識別レベルの個数設定により算出するには、図６に示すように、Ｌｏｗ（”０”）側に２つの異なる識別レベルｒｅｆ２，３を設定し、Ｈｉｇｈ（”１”）側にも２つの異なる識別レベルｒｅｆ４，５を設定すればよい。より多くの識別レベル（識別点）を設定すれば、ＢＥＲカーブをより精度よく算出できる。

以上説明した実施の形態２によれば、実施の形態１同様に、入力信号の信号波形の個別バラツキや伝送路等フィールドにおける劣化要因（雑音分布、波形劣化）によらず、自動的に識別器の識別レベルを制御し、最適な識別点を設定でき、良好なＢＥＲ特性を得ることができるようになる。さらに、実施の形態２では、同時に複数点のＢＥＲを読み取るため、実施の形態１の如く識別レベルｒｅｆ２を走査する必要がなく、実施の形態１よりも短時間でＢＥＲを検出し、高速に識別レベルを最適点に制御（設定）することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態２の変形例であり、実施の形態２による４つの識別器１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）への信号分岐による信号振幅の減少を防止するものである。加えて、実施の形態２に比して回路規模の縮小を図るとともに、実施の形態１に比して演算器１０７による処理時間の高速化を図る。

図９は、実施の形態３にかかる光受信器を示すブロック図である。分岐による信号振幅の減少が許されない場合、識別レベルｒｅｆ２、ｒｅｆ３に対応する識別器１０３ｂを一つと、ｒｅｆ４、ｒｅｆ５に対応する識別器１０３ｃを一つ設け、信号分岐数を２に減らす。そして、識別器１０３ｂの識別レベルをｒｅｆＡの範囲（ｒｅｆ２とｒｅｆ３間）で変動させ、識別器１０３ｃの識別レベルをｒｅｆＢの範囲（ｒｅｆ４とｒｅｆ５間）で変動させ、各変動時の識別レベルに対するＢＥＲを検出する。

図１０は、実施の形態３にかかる識別レベル最適点導出の例を示す図表である。実施の形態３では、演算器１０７は、識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆＡをｒｅｆ２とｒｅｆ３間で交互に変化させる。また、識別器１０３ｃの識別レベルｒｅｆＢをｒｅｆ４とｒｅｆ５間で交互に変化させる。識別レベルｒｅｆＡでみて、最小でｒｅｆ２，ｒｅｆ３の２点でよいが、連続変化させればＢＥＲカーブの検出精度を向上できる。識別レベルＢについても同様である。

そして、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ２、ｒｅｆ１とｒｅｆ３から求まるｒｅｆ２、ｒｅｆ３のレベルでのＢＥＲからＬｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブを求める。同様に、識別レベルｒｅｆ１とｒｅｆ４、ｒｅｆ１とｒｅｆ５から求まるｒｅｆ４、ｒｅｆ５のレベルでのＢＥＲからＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブを求める。そして、演算器１０７は、Ｌｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブと、Ｈｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブの交点に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定する。

図１１は、実施の形態３にかかる識別レベル設定の制御内容を示すフローチャートである。演算器１０７が実行する制御内容を記載してある。処理１（ステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０５）は、実施の形態１（図５）において説明した各処理（ステップＳ５０１〜ステップＳ５０５）と同様であり、説明を省略する。なお、実施の形態３では、信号の分岐数を２とし、２個のカウンタ（カウンタ１，２）１０６ａ，１０６ｂのカウント値をそれぞれ演算器１０７に出力する点が異なる。

処理２については、はじめに、ステップＳ１１０６において、演算器１０７は、識別器１０３ｂの識別レベルｒｅｆＡの電圧をｒｅｆ２，ｒｅｆ３に交互に繰り返し設定する。また、識別器１０３ｃの識別レベルｒｅｆＢの電圧をｒｅｆ４，ｒｅｆ５に交互に繰り返し設定する（ステップＳ１１０６）。この際、各識別レベルは、ｒｅｆ２＜ｒｅｆ３＜ｒｅｆ１＜ｒｅｆ４＜ｒｅｆ５となる電圧にそれぞれ設定する。

次に、演算器１０７は、カウンタ１（１０６ａ）と、カウンタ２（１０６ｂ）の出力から、識別レベルｒｅｆ２〜５の各電圧での疑似ＢＥＲを算出する（ステップＳ１１０７）。そして、演算器１０７は、識別レベルｒｅｆ２，ｒｅｆ３の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＬｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブを算出する。同様に、識別レベルｒｅｆ４，ｒｅｆ５の電圧範囲の疑似ＢＥＲからＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブを算出する（ステップＳ１１０８）。

この後、演算器１０７は、Ｈｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブと、Ｌｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブの交点を算出し（ステップＳ１１０９）、この交点に識別器１０３ａの識別レベルｒｅｆ１を設定する（ステップＳ１１１０）。この後、演算器１０７は、ステップＳ１１０７〜ステップＳ１１１０の処理を繰り返し実施する（ステップＳ１１１１）。

以上説明した実施の形態３によれば、実施の形態１同様に、入力信号の信号波形の個別バラツキや伝送路等フィールドにおける劣化要因（雑音分布、波形劣化）によらず、自動的に識別器の識別レベルを制御し、最適な識別点を設定でき、良好なＢＥＲ特性を得ることができるようになる。さらに、実施の形態３では、また、ＢＥＲ算出のために１点の識別レベル（例えばｒｅｆ２）だけを走査するのでなく、２点（例えばｒｅｆ２，ｒｅｆ３）の走査を行うことで、実施の形態１よりも短時間でＢＥＲを検出し、高速に最適な識別レベル（識別点）を制御（設定）することができる。加えて、信号分岐を実施の形態２に比して半減でき、実施の形態２よりも小さな信号振幅にも対応できる。

図１２は、光源別の光信号と識別器入力の光波形の一例を示す図である。光源例１と光源例２とでは、光信号入力（長距離伝送後）の波形に差があり、識別器入力についても差が生じる。このように送信器側の光源の種別（メーカー別を含む）や、伝送路特性等によって送信波形にはバラツキがある。

図１３は、光源別の波形の差による識別器入力のＢＥＲ特性例を示す図表である。横軸は識別器の識別レベル（アイ開口方向）、縦軸はＢＥＲである。図１２に示した光源例１と光源例２の波形劣化を考慮して、いずれの条件においても、ビットエラーレート（ＢＥＲ）規格を満足するよう、固定の識別レベルを設定しようとしても、最適点は設定できない。すなわち、図１３に示す光源例１と光源例２とでは、光信号入力の波形の差が大きく、識別器入力でのアイ開口位置にずれが生じ（図の例ではアイ開口が重なっていない）、それぞれの波形についていずれもＢＥＲ規格を満足できる識別レベルが存在しない。加えて、アイ開口のＬｏｗ（”０”）側のＢＥＲカーブの傾斜と、アイ開口のＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブの傾斜が異なる（非対称な）場合、単に一対のＢＥＲカーブの中点に識別レベルを設定しても、最適な識別点ではない場合が生じる。

これに対し、上記実施の形態では、各光源別や伝送特性別の光信号入力（長距離伝送後）に対応でき、処理１によって識別点を設定する最適な範囲（図２（ｂ）のＣ）を求める。また、処理２によって、ＢＥＲカーブの傾斜が異なっていても、Ｌｏｗ（”０”）側およびＨｉｇｈ（”１”）側のＢＥＲカーブから最適な識別点を見つけ出し、識別器１０３（１０３ａ）に設定できるようになる。

このように、実施の形態によれば、入力信号の信号波形の個別バラツキやフィールドにおけるあらゆる劣化要因（雑音分布、波形劣化）に対応し、誤り訂正符号（ＦＥＣ）を利用することなく、疑似誤り検出を用い、識別器の識別レベルを自動的に変化させることにより、入力信号の信号波形の変動に追従し、Ｈｉｇｈ（”１”）側、およびＬｏｗ（”０”）側の誤り傾斜が非対称の場合でも、最適なＢＥＲ特性を得ることができる。

また、図１４は、光受信器を含む光送受信モジュールの構成例を示す図、図１５は、光複数の送受信モジュールを有する伝送装置の構成例を示す図である。図１４に示すように、光送受信モジュール１４００は、上述した光受信器１００と、光送信器１４１０を含む。光受信器１００のうち識別器１０３、Ｆ／Ｆ（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）１０４、出力駆動回路１４０１と、光送信器１４１０のうちＣＤＲ１４１１と、ＣＤＲ１４１１前段の識別器１４１２と、後段の出力駆動回路１４１３は、トランシーバ１４２０として、一体化される。

このトランシーバ１４２０に含まれる光受信器１００のうち、受信した光信号の識別レベルを設定する識別器１０３は、上述した識別器１０３ａに相当する。なお、図１４には詳細は記載していないが、この光送受信モジュール１４００は、実施の形態１〜３においてそれぞれ説明した、複数の識別器１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）、Ｆ／Ｆ１０４（１０４ａ〜１０４ｅ）、排他的論理和回路１０５（１０５ａ〜１０５ｄ）、カウンタ１０６（１０６ａ〜１０６ｄ）、演算器１０７を含む。演算器１０７を構成するＣＰＵ等は、ＣＤＲ１０４，１４１１の機能を有してもよい。

このような構成の光送受信モジュール１４００によれば、ＦＥＣを搭載する必要がなく、モジュールサイズの大型化を防ぐことができる。そして、光送受信モジュール１４００をＸＦＰ等のサイズの小型モジュール内に組み込むことができる。これにより、図１５に示す光伝送路１５０１により接続された各伝送装置１５００内には、ＸＦＰ等のモジュール（サイズ）規定を満たし、かつ上記最適な識別点が設定できる識別器１０３ａを有する複数の光送受信モジュール１４００を設けることができるようになる。

そして、以上説明した各実施の形態によれば、光源や伝送距離の違い等による入力信号光波形によらず、ＢＥＲが最適となるよう受信器側において識別レベルを自動的に制御することが可能となる。また、誤り訂正符号を用いることなく識別レベルを最適点に設定できるため、送信器および送信器と受信器を含む光モジュールの小型化に寄与する。また、モジュール・ベンダ（各メーカー）間の送受相互対向（Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）、あるいは、既存システムの他プラットフォーム・光モジュールとのＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙに対し、受信器側で柔軟に対応して、常に最適なＢＥＲ特性を得ることができ、相互接続に対するシステムの制約が軽減され、システムの適用範囲の拡大が可能になる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）受信信号を識別レベルと比較して識別出力し、当該識別レベルの最適点を設定する対象の第１の識別器と、
前記第１の識別器と並列接続され、前記受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第２の識別器と、
前記第１の識別器および前記第２の識別器の識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器と、を備え、
前記演算器は、
前記第１の識別器を初期の所定の識別レベルに設定した状態として、前記第２の識別器の識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出し、当該エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に前記第１の識別器の識別レベルを設定する第１の処理を行うこと
を特徴とする光受信器。

（付記２）前記演算器は、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記第１の識別器の識別レベルを設定することを特徴とする付記１に記載の光受信器。

（付記３）前記演算器は、
前記第１の識別器の識別レベルを前記フラットな領域に設定した状態として、前記第１の識別器と前記第２の識別器の出力の論理を比較し、前記エラーレートを演算することを特徴とする付記１または２に記載の光受信器。

（付記４）前記演算器は、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第２の処理を行うことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光受信器。

（付記５）前記演算器は、
前記一対のエラーレートの特性カーブの交点を前記第１の識別器の識別レベルの最適点として設定することを特徴とする付記４に記載の光受信器。

（付記６）前記第１の識別器と前記第２の識別器の出力の不一致を検出する排他的論理和回路と、
前記排他的論理和回路出力のパルス数を計測するカウンタと、を有し、
前記演算器は、
前記カウンタの出力結果に基づき、前記疑似的なエラーレートを演算し、前記第１の識別器と前記第２の識別器の識別レベルのうち、前記第２の識別器の識別レベルを電圧可変走査した結果に基づき、前記エラーレートが変動しないフラットな領域を検出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光受信器。

（付記７）前記第２の識別器は、それぞれが前記第１の識別器に設定した初期の識別レベルを中心として異なる所定の識別レベルに設定した複数の識別器からなり、
前記第１の識別器と、複数の前記第２の識別器との出力の不一致をそれぞれ検出する複数の排他的論理和回路と、
複数の前記排他的論理和回路出力のパルス数をそれぞれ計測する複数のカウンタと、をさらに有し、
前記演算器は、前記第１の処理の実行後、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、複数の前記カウンタの出力結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第３の処理を行うことを特徴とする付記１または２に記載の光受信器。

（付記８）前記第２の識別器は、それぞれが前記第１の識別器に設定した初期の識別レベルを中心として異なる所定の識別レベルに設定した複数の識別器からなり、
前記第１の識別器と、複数の前記第２の識別器との出力の不一致をそれぞれ検出する複数の排他的論理和回路と、
複数の前記排他的論理和回路出力のパルス数をそれぞれ計測する複数のカウンタと、をさらに有し、
前記演算器は、前記第１の処理の実行後、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを所定の範囲で可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第４の処理を行うことを特徴とする付記１または２に記載の光受信器。

（付記９）伝送路上を伝送された光信号を前記受信信号に光電変換する受光素子と、
前記受光素子の受信信号を増幅する前置増幅器と、
をさらに含むことを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光受信器。

（付記１０）付記１〜９のいずれか一つに記載の前記光受信器と、光送信器と、を有することを特徴とする光送受信モジュール。

（付記１１）前記光送受信モジュールは、所定のモジュール規格を有することを特徴とする付記１０に記載の光送受信モジュール。

（付記１２）付記１１に記載の所定のモジュール規格を有する前記光送受信モジュールを複数収容したことを特徴とする伝送装置。

（付記１３）受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第１の識別器と、前記第１の識別器と並列接続され、前記受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第２の識別器と、前記第１の識別器および前記第２の識別器の識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器と、を備えた光受信器の前記第１の識別器に対する識別レベルの最適点を設定する識別レベル制御方法において、
前記演算器は、第１の処理として、
前記第１の識別器を初期の所定の識別レベルに設定した状態として、前記第２の識別器の識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出する処理と、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に前記第１の識別器の識別レベルを設定する処理と、
を含み実行することを特徴とする識別レベル制御方法。

（付記１４）前記演算器は、前記第１の処理の実行後、第２の処理として、
前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出する処理と、
前記一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する処理と、
を含み実行することを特徴とする付記１３に記載の識別レベル制御方法。

（付記１５）前記演算器は、前記第２の処理を所定の時間経過毎に繰り返し再度実行することを特徴とする付記１４に記載の識別レベル制御方法。

１００ 光受信器
１０１ 受光素子
１０２ 前置増幅器
１０３（１０３ａ〜１０３ｅ） 識別器
１０５（１０５ａ〜１０５ｄ） 排他的論理和回路
１０６（１０６ａ〜１０６ｄ） カウンタ
１０７ 演算器
１４００ 光送受信モジュール
１４１０ 光送信器
１４２０ トランシーバ
１５００ 伝送装置

Claims (12)

1. 受信信号を識別レベルと比較して識別出力し、当該識別レベルの最適点を設定する対象の第１の識別器と、
   前記第１の識別器と並列接続され、前記受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第２の識別器と、
   前記第１の識別器および前記第２の識別器の識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器と、を備え、
   前記演算器は、
   前記第１の識別器を初期の所定の識別レベルに設定した状態として、前記第２の識別器の識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出し、当該エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に前記第１の識別器の識別レベルを設定する第１の処理を行うこと
   を特徴とする光受信器。
2. 前記演算器は、
   前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記第１の識別器の識別レベルを設定することを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
3. 前記演算器は、
   前記第１の識別器の識別レベルを前記フラットな領域に設定した状態として、前記第１の識別器と前記第２の識別器の出力の論理を比較し、前記エラーレートを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
4. 前記演算器は、
   前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第２の処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光受信器。
5. 前記演算器は、
   前記一対のエラーレートの特性カーブの交点を前記第１の識別器の識別レベルの最適点として設定することを特徴とする請求項４に記載の光受信器。
6. 前記第１の識別器と前記第２の識別器の出力の不一致を検出する排他的論理和回路と、
   前記排他的論理和回路出力のパルス数を計測するカウンタと、を有し、
   前記演算器は、
   前記カウンタの出力結果に基づき、前記疑似的なエラーレートを演算し、前記第１の識別器と前記第２の識別器の識別レベルのうち、前記第２の識別器の識別レベルを電圧可変走査した結果に基づき、前記エラーレートが変動しないフラットな領域を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光受信器。
7. 前記第２の識別器は、それぞれが前記第１の識別器に設定した初期の識別レベルを中心として異なる所定の識別レベルに設定した複数の識別器からなり、
   前記第１の識別器と、複数の前記第２の識別器との出力の不一致をそれぞれ検出する複数の排他的論理和回路と、
   複数の前記排他的論理和回路出力のパルス数をそれぞれ計測する複数のカウンタと、をさらに有し、
   前記演算器は、前記第１の処理の実行後、
   前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、複数の前記カウンタの出力結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第３の処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
8. 前記第２の識別器は、それぞれが前記第１の識別器に設定した初期の識別レベルを中心として異なる所定の識別レベルに設定した複数の識別器からなり、
   前記第１の識別器と、複数の前記第２の識別器との出力の不一致をそれぞれ検出する複数の排他的論理和回路と、
   複数の前記排他的論理和回路出力のパルス数をそれぞれ計測する複数のカウンタと、をさらに有し、
   前記演算器は、前記第１の処理の実行後、
   前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを所定の範囲で可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出し、当該一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する第４の処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
9. 伝送路上を伝送された光信号を前記受信信号に光電変換する受光素子と、
   前記受光素子の受信信号を増幅する前置増幅器と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光受信器。
10. 受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第１の識別器と、前記第１の識別器と並列接続され、前記受信信号を識別レベルと比較して識別出力する第２の識別器と、前記第１の識別器および前記第２の識別器の識別レベルをそれぞれ可変制御する演算器と、を備えた光受信器の前記第１の識別器に対する識別レベルの最適点を設定する識別レベル制御方法において、
    前記演算器は、第１の処理として、
    前記第１の識別器を初期の所定の識別レベルに設定した状態として、前記第２の識別器の識別レベルを可変走査して得た際の疑似的なエラーレートを算出する処理と、
    前記エラーレートが変動しないフラットな領域の範囲内に前記第１の識別器の識別レベルを設定する処理と、
    を含み実行することを特徴とする識別レベル制御方法。
11. 前記演算器は、前記第１の処理の実行後、第２の処理として、
    前記エラーレートが変動しないフラットな領域の中点に前記識別レベルを設定した前記第１の識別器の識別結果と、前記第２の識別器による識別レベルを可変走査した際の識別結果とに基づいて、前記受信信号のアイ開口の一対の”０”レベル側および”１”レベル側それぞれの識別レベル可変に対するエラーレートの変化を示す特性カーブを算出する処理と、
    前記一対のエラーレートの特性カーブに基づいて、前記第１の識別器に設定する識別レベルの最適点を算出する処理と、
    を含み実行することを特徴とする請求項１０に記載の識別レベル制御方法。
12. 前記演算器は、前記第２の処理を所定の時間経過毎に繰り返し再度実行することを特徴とする請求項１１に記載の識別レベル制御方法。

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