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JP3498839B2 - 光通信用受信器 - Google Patents

光通信用受信器

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JP3498839B2
JP3498839B2 JP36340999A JP36340999A JP3498839B2 JP 3498839 B2 JP3498839 B2 JP 3498839B2 JP 36340999 A JP36340999 A JP 36340999A JP 36340999 A JP36340999 A JP 36340999A JP 3498839 B2 JP3498839 B2 JP 3498839B2
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俊治 伊東
喜久 稲田
清 福知
哲行 洲崎
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/697Arrangements for reducing noise and distortion

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、RZ変調信号を用
いた光伝送システムにおいて、特に信号光のタイミング
方向の歪みに対する耐力に優れる光受信器に関する。
【0002】
【従来の技術】インターネットの普及などに伴う通信容
量の増大に対応するため、幹線系光伝送システムの大容
量化の検討が行われている。最近は波長多重技術の利用
が普通であり、各チャネルのビットレートの向上ととも
に波長数の増加によって伝送容量が増加されている。
【0003】高ビットレート伝送を実現する手法として
はソリトン光伝送方式が着目されている。ソリトン光伝
送方式の特徴は、通常信号波形の劣化の要因である伝送
路光ファイバ内の非線形効果を、逆に信号波形の安定な
伝送に積極的に活用している点である。このためソリト
ン光伝送方式は、それ以外の方式では不可能な長距離,
高速な光通信が可能である。
【0004】波長多重伝送において、各チャネルでソリ
トン光伝送を試みると、単チャネルの場合ほど安定に伝
送出来ず、伝送後の信号波形が歪む。その理由は、伝送
路光ファイバ中での非線形光学効果により各チャネル間
で相互作用が生じるためである。
【0005】ソリトン光伝送のようなRZ変調信号を使
用したシステムにおける波形の歪み方は、振幅方向と位
相方向の2つに分類される。図6は上記のRZ変調信号
を使用したシステムにおける波形のアイパターンの例を
示しており、(a)は波形歪みのない場合のアイパター
ンの例であり、(b)は振幅方向に、また、(c)はタ
イミング方向に波形歪みがある場合のアイパターンの例
である。
【0006】通常、波形歪みは両方向の歪みが重なった
ものであるが、波長多重ソリトン光伝送を行った場合の
特徴として、タイミング方向の波形歪みがより顕著とな
り伝送特性を劣化させる(Linn F. Mollenauer et. a
l., Journal of Lightwave Technology, vol.9, pp.36
2, 1991.参照)。
【0007】図7は、現在普通に用いられている光受信
器の構成である。電気増幅器はここでは特に関係がない
ので省略してある。図8にこの受信器でタイミング方向
に歪みを持つ信号を受信した場合の様子を示す。識別タ
イミング及び識別振幅は図中点線で示されており、その
交点(図中○)が識別点である。識別タイミングをビッ
トの中心に設定しているが、信号波形のタイミング方向
の揺らぎのため、左から2番目と4番目のビットにおい
て識別に誤りが生じている。
【0008】このように最適な識別タイミングがビット
毎に異なるタイミング方向に揺らぎを持ったRZ信号の
場合、識別タイミングが1点に固定されてしまう従来の
受信器では誤りが生じやすい、という問題がある。
【0009】最適な識別タイミングの設定方法について
は以前から様々な試みがあった。例えば、識別器を複数
用意し、それぞれ異なるタイミングで識別し、適当な方
法を用いてその中から最適なタイミングで識別されたも
のを選ぶといったものである。例えば、特開昭62−1
59545号公報あるいは特開平11−215110号
公報では、複数の異なる位相のクロックの中から最適の
クロックを選択し、選択された最適クロックによって入
力データの識別を行うことにより、受信信号の帯域劣
化、ジッタ等に影響されない識別出力を得る技術が開示
されている。
【0010】また、特開平8−321827号公報で
は、単一のクロックで入力データを識別する第1及び第
2の識別・判定部を設け、該第1及び第2の識別判定部
に入力されるデータの位相を互いに異ならせることによ
ってそれぞれの識別結果を判定し、該第1及び第2の識
別・判定部のいずれかの識別データを選択して出力する
技術が開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、主
に不連続な信号パケットを受信するバースト受信器で利
用されており、特に、タイミング方向の揺らぎ,変化が
ビットレートに対し十分遅い場合には有効であるが、1
ビット毎に生じるタイミング揺らぎに対しては有効では
ない。
【0012】このように1ビット毎にタイミング揺らぎ
を持つ信号を、上記従来の光受信器で受信すると識別誤
りが生じやすいという問題があった。本発明の目的は、
タイミング方向に揺らぎを持つ信号光に対して、符号誤
りをより少なく受信することを可能とする光受信器を提
供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光受信器は、光
信号を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器か
らの電気信号を複数に分割する信号分割器と、信号分割
器のそれぞれの出力に接続された符号識別器と、各符号
識別器へクロックを供給する線に、または信号分割器と
各符号識別器との間に挿入された固定または可変の遅延
を与えることの出来る位相調整器と、各符号識別器出力
の論理和を取る論理和回路を有することを特徴とする。
【0014】本発明の別の光受信器は、光入力信号を複
数に分割する光分波器と、光分波器の各出力に接続され
た光電変換器と、各光電変換器の出力に接続された符号
識別器と、各符号識別器へクロックを供給する線に、ま
たは各光電変換器と各符号識別器との間に挿入された固
定または可変の遅延を与えることの出来る位相調整器
と、各符号識別器の出力の論理和をとる論理和回路とを
有することを特徴とする。
【0015】本発明では、信号識別タイミングの異なる
複数の符号識別器を設置することにより、受信器がタイ
ミング方向に複数の識別点を持つ。このため、信号がタ
イミング方向に揺らぎを持った場合にも、複数の識別点
うちどれかがそのビットに対して最適な識別タイミング
になっている可能性が高くなる。そして受信器出力とし
て各識別器の出力の論理和をとる。
【0016】各識別器の出力の論理和をとる理由は、R
Z変調信号においてタイミング方向の揺らぎが支配的な
場合、識別誤りをおかしやすいのは“1”信号の場合で
あり、“0”信号を“1”信号と誤って識別する可能性
が低いからである。つまり、複数の識別器のうち一つで
も“1”と識別されれば、“1”を識別出力すればよい
ためである。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
である光受信器のブロック図である。光電変換器1によ
り光電変換された入力信号は、信号分割器2により複数
(図中では信号用に3つ、クロック再生用に1つの系4
つ)に分割される。信号分割器2の各出力には符号判別
のための符号識別器3がそれぞれ接続されている。
【0018】クロック抽出器7にて抽出したクロック信
号を各符号識別器3に与えるが、その時に位相調整器4
を調節することによりそれぞれの符号識別器における符
号識別のタイミングに差を設ける。各符号識別器3から
出力された信号はその後、論理和回路5により論理和が
とられ、それを受信器の出力とする。
【0019】本発明の動作例について図2を参照して説
明する。ここでは、図1に示してある通りに信号を3つ
に分岐し、それぞれについて異なる識別のタイミング
(△,○,□)を与えている。各識別器の出力を見る
と、波形劣化のため入力信号(左から110111)に
対し全て正しく出力している識別器はない。しかし各識
別器出力の論理和(OR回路出力)を取ることにより、
タイミング方向の揺らぎに起因する識別誤りは訂正され
ていることが分かる。
【0020】各符号識別器における符号識別のタイミン
グの差の設定の仕方は信号光が持つタイミング方向及び
振幅方向の揺らぎの大きさに依存するため、最適な設定
は一概には決まらない。信号光のタイミング方向の揺ら
ぎがビットスロットに対してそれほど大きくない場合
は、その揺らぎの量の標準偏差をσとすると3つの識別
タイミングを、ビットスロットの中心、及び中心から±
σ程度離れた場所に設定すればよい。
【0021】信号光のタイミング方向の揺らぎが大きい
場合、識別タイミングに大きな差を付けすぎると前後の
ビットの影響を受けることになる。よって識別タイミン
グの差の大きさには上限がある。ビットスロットの50
%をカバーするという意味で、最大でも中心からビット
スロット幅の±25%に各識別タイミングを設置するの
が好ましい。
【0022】例として図3に、3つの識別点にビットス
ロットの20%ずつのタイミングの差を付けた場合の様
子を示す。
【0023】図4は、本発明の第2の実施形態を示す光
受信器のブロック図である。各識別器での識別タイミン
グの差を設定するのに、本発明の第1の実施形態ではク
ロックの供給線に位相調整器4を配置しているが、この
実施の形態では、信号分離器2と符号識別器3の間に位
相調整器を配置している。このような構成でも第1の実
施形態と同等な効果が得られる。
【0024】図5は、本発明の第3の実施形態を示す光
受信器のブロック図である。この実施の形態は、信号の
分岐を光の段階で行っている点で第1の実施の形態とは
異なるが、このような構成でも第1の実施形態と同等な
効果が得られる。この実施の形態によれば、光電変換器
や電気増幅器の個数が増えるため高価になるものの、光
電変換後の増幅や分岐といった信号品質を劣化させる処
理がなくなるという長所がある。
【0025】信号光はまず光分割器6により複数(図中
では3つ)に分割される。それぞれ光電変換器1により
光電変換された後、符号識別器3により符号識別が行わ
れる。このとき、それぞれの符号識別器における識別タ
イミングに差を設けるため、クロック供給線上に配置さ
れた位相調整器4によりタイミング調整を行う。
【0026】各符号識別器3から出力された信号はその
後、論理和回路5により論理和がとられ、それを出力信
号として出力する。各識別点におけるタイミングの差の
付け方は第1の実施の形態の場合と同様であり、図5で
はクロックの供給線に位相調整器4を配置しているが、
光分割器6と光電変換器1との間、または光電変換器1
と符号識別器3との間でも同様な効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】本発明は、信号識別タイミングの異なる
複数の符号識別器を設置するとともに、各符号識別器の
出力の論理和を採っているので、光信号波形のタイミン
グ方向への揺らぎに対する光受信器の耐力が向上する。
また、このため光伝送システムの更なる大容量化、長距
離化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す光受信器のブロ
ック図である。
【図2】本発明の光受信器で位相方向に劣化を生じたR
Z変調信号を受信した場合の符号識別の様子を示す図で
ある。
【図3】3つの符号識別点にビットスロットの20%に
あたるタイミング差を付けたときの様子を示す図であ
る。
【図4】本発明の第2の実施形態を示す光受信器のブロ
ック図である。
【図5】本発明の第3の実施形態を示す光受信器のブロ
ック図である。
【図6】波形劣化のないRZ変調信号波形、振幅方向に
波形劣化を生じたRZ変調信号波形、及び位相方向に波
形劣化を生じたRZ変調信号波形の例を示す図である。
【図7】従来の光受信器の構成を示すブロック図であ
る。
【図8】識別点が唯一である従来の光受信器で位相方向
に劣化を生じたRZ変調信号を受信した場合の符号識別
の様子を示す図である。
【符号の説明】
1 光電変換器 2 信号分割器 3 符号識別器 4 位相調整器 5 論理和回路 6 信号光分割器 7 クロック抽出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/26 10/28 H04L 7/02 25/02 303 (72)発明者 洲崎 哲行 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−41987(JP,A) 特開 平11−215110(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 25/08 H04B 10/00 H04B 10/04 H04B 10/06 H04B 10/14 H04B 10/26 H04B 10/28 H04L 7/02 H04L 25/02 303

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力光信号を電気信号に変換する光電変
    換器と、前記光電変換器からの電気信号を複数に分割す
    る信号分割器と、前記信号分割器で分割された複数の電
    気信号を互いに異なる位相で符号識別する複数の符号識
    別器と、前記複数の符号識別器出力の論理和を取る論理
    和回路と、を有することを特徴とする光通信用受信器。
  2. 【請求項2】 前記複数の符号識別器における前記電気
    信号の符号識別位相は、前記各符号識別器へ信号識別タ
    イミングクロックを供給する線に挿入され、前記信号識
    別タイミングクロックに対して互いに異なる遅延を与え
    る固定または可変の位相調整器によって設定されている
    ことを特徴とする請求項1記載の光通信用受信器。
  3. 【請求項3】 前記複数の符号識別器における前記電気
    信号の符号識別位相は、前記信号分割器の各出力と各符
    号識別器との間に挿入され、前記各電気信号に対して互
    いに異なる遅延を与える固定または可変の位相調整器に
    よって設定されていることを特徴とする請求項1記載の
    光通信用受信器。
  4. 【請求項4】 入力光信号を複数に分割する光分割器
    と、前記光分割器で分割された複数の光信号をそれぞれ
    電気信号に変換する複数の光電変換器と、前記複数の光
    電変換器から出力される電気信号を互いに異なる位相で
    符号識別する複数の符号識別器と、前記複数の符号識別
    器出力の論理和を取る論理和回路と、を有することを特
    徴とする光通信用受信器。
  5. 【請求項5】 前記複数の符号識別器における前記電気
    信号の符号識別位相は、前記各符号識別器へ信号識別タ
    イミングクロックを供給する線に挿入され、前記信号識
    別タイミングクロックに対して互いに異なる遅延を与え
    る固定または可変の位相調整器によって設定されている
    ことを特徴とする請求項4記載の光通信用受信器。
  6. 【請求項6】 前記複数の符号識別器における前記電気
    信号の符号識別位相は、前記各光電変換器と各符号識別
    器との間に挿入され、前記各光電変換器から出力される
    電気信号に対して互いに異なる遅延を与える固定または
    可変の位相調整器によって設定されていることを特徴と
    する請求項4記載の光通信用受信器。
  7. 【請求項7】 前記複数の符号識別器における前記電気
    信号の符号識別位相は、前記光分割器の各出力と各光電
    変換器との間に挿入され、前記各電気信号に対して互い
    に異なる遅延を与える固定または可変の位相調整器によ
    って設定されていることを特徴とする請求項1記載の光
    通信用受信器。
  8. 【請求項8】 前記各符号識別器における符号識別のタ
    イミングは、ビットスロットの中心からビットスロット
    の±25%以内で時間差をつけて設定されていることを
    特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光通信用受
    信器。
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