JP3856101B2

JP3856101B2 - 受信波形整形機能を有する光受信装置

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Publication number: JP3856101B2
Application number: JP2001265258A
Authority: JP
Inventors: 哲行洲崎; 宜巳栗山; 好博松本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-09-03
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-09-03
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波形整形器を備えた受信装置及び受信方法に関し、特に、光アンプ、ＷＤＭ（wavelength division multiplex）（波長多重伝送）等を含む光伝送系に使用される光受信装置及び光受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、データ信号を高速、且つ、大量に伝送するために、光アンプやＷＤＭ（波長多重伝送）を含む光伝送系が提案され、広範囲に亘る応用が期待されている。このように、光アンプ、ＷＤＭ等を含む光伝送系は、データ信号を高速に伝送できる反面、従来の他の光伝送系に比べて、光受信波形を劣化させる要因が増加してしまうと言う欠点を有している。
【０００３】
例えば、この種の光アンプ等を含む光伝送系では、波形の劣化要因として、光ファイバアンプが発生するＡＳＥ（amplified spontaneous emission）に起因する雑音、及び、光ファイバの分散が上げられる。更に、光ファイバ内の光信号パワーの増大によって、影響がより顕著になる非線形効果による波形劣化、波長多重伝送による隣接チャネルからのクロストーク等も波形劣化の要因となる。
【０００４】
従来、光伝送系に使用される光受信装置においては、通常、データ信号を予め定められた識別点で識別するクロックデータ再生器（ＣＤＲ：clock and data recovery circuit）が使用されているが、このクロックデータ再生器では、光ファイバの分散等により波形劣化したデータ信号を正しく識別することは出来ない。一方、波形劣化したデータ信号を正しく識別するために、データ信号の識別位置を最適に制御する識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器を使用することも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器は、データ信号の識別位置を最適化するだけで、波形の劣化そのものを補償するものではないため、データ信号を正しく識別するには限界があった。
【０００６】
本発明の目的は、波形の劣化そのものを補償してデータ信号を正しく識別できる受信装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、光アンプ、ＷＤＭ等を含む光伝送系に適した光受信装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、受信したデータ信号のアイ開口部の大きさを検出することにより、波形の劣化を補償できる光受信回路を提供することである。ここで、アイ開口部とは、データ信号をデータ信号に同期した時間軸上に掃引して、時間軸上にデータ信号を重畳して得られるパターン（アイパターン）の開口部をいう。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、アイ開口部の大きさを最も広くなるように制御するためのアルゴリズムに従って動作する光受信装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような状況に鑑み、本発明では、光信号を電気信号に変換し所定の振幅に増幅されたデータ信号をクロックデータ再生器（ＣＤＲ：clock and data recovery circuit)を備え、且つ、所定の振幅に増幅されたデータ信号のアイ開口部を検出し、アイ開口部が最も開くように制御する機能を有する制御部を備えた光受信装置が得られる。尚、上記したクロックデータ再生器としては、常に最適位置に制御された識別点で識別する識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器を使用することが望ましい。
【００１１】
より具体的に言えば、本発明の一態様によれば、前記光信号を電気信号に変換する変換器と、当該電気信号の波形を整形して、前記データ信号を生成する波形整形器とを備え、前記制御部は、前記波形整形器に対して前記データ信号のアイ開口部の大きさを制御するための制御信号を出力することを特徴とする光受信装置が得られる。
【００１２】
本発明によれば、前記制御部は、前記クロックデータ再生器からの信号を受け、前記データ信号のアイ開口部の大きさを検出し、検出結果を出力するアイ開口部検出部と、前記検出結果を演算処理して、前記アイ開口部を広げるような制御を行う演算処理部とを備えていることがを特徴とする光受信装置が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記アイ開口部検出部は、前記クロックデータ再生器から、前記信号として、最適識別電圧制御情報信号を受け、当該最適識別情報信号によって定まるアイ開口部の第１の識別点と、当該第１の識別点を基準にして、時間的に前後する第２及び第３の識別点とを定め、これら第１乃至第３の識別点における識別結果を参照することによって、前記アイ開口部の大きさを検出する回路を備えていることを特徴とする光受信装置が得られる。
【００１４】
更に、本発明では、前記演算処理部は、異なる時間位置におけるデータ信号の振幅と、アイ開口部の大きさとの関係をあらわすアルゴリズムに基づいて、前記アイ開口部の大きさを制御することを特徴とする光受信装置が得られる。
【００１５】
上記した前記アルゴリズムは、１ビット遅延データの振幅を単位量変化させた場合におけるアイ開口部の大きさの変化を利用している。
【００１６】
具体的に言えば、前記アルゴリズムは、前記振幅の単位量の変化に対応したアイ開口部の大きさの変化から、前記アイ開口部の最大となる振幅位置を決定するアルゴリズムである。
【００１７】
更に言えば、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部が最大となる振幅位置を、前記振幅を順次単位量だけ順次、変化させることによって求めるアルゴリズムである。
【００１８】
前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量を単位量より大きく後戻りさせた後、再び前記振幅を単位量だけ変化させるアルゴリズムであることが望ましい。
【００１９】
また、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量をあらわす単位量の極性を反転させるアルゴリズムであっても良い。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、光受信装置に限られることなく、アイパターンであらわされるデータ信号を受け、当該データ信号を再生する受信装置において、前記アイパターン中のアイ開口部の大きさを検出し、検出結果を出力するアイ開口部検出部と、前記検出結果に基づき、前記アイパターンの開口部の大きさを制御するための制御信号を出力する演算処理部とを備えていることを特徴とする受信装置が得られる。
【００２１】
この場合、前記制御信号は、前記データ信号を遅延させることによって波形整形を行う波形整形器に与えられることを特徴とする受信装置が得られる。
【００２２】
上記した前記波形整形器は、前記データ信号を１ビット遅延し、遅延されたデータ信号を出力する遅延回路と、前記遅延されたデータ信号及び前記制御信号とを受け、前記遅延されたデータ信号の利得を前記制御信号によって制御する可変利得増幅器と、前記データ信号と前記増幅器の出力とを減算する減算器とによって構成されている。
【００２３】
また、前記アイ開口部検出部は、複数の識別点を時間軸上異なる位置に設定しておき、各識別点が前記データ信号の前記アイ開口部内に有るか否かを識別し、識別結果を出力する識別手段と、前記識別結果を受けて、前記識別点の時間軸上の位置を調整する制御回路によって構成される。
【００２４】
ここで、上記した前記識別手段は、前記識別点として、前記アイ開口部の中央に選ばれた識別点と、当該識別点に時間的に前後する２つの識別点とを有し、前記制御回路は、前記時間的に前後する２つの識別点の時間位置を制御する遅延制御信号を出力すれば良い。
【００２５】
したがって、前記アイ開口部検出部の識別手段は、前記遅延制御信号を受けて、クロックの遅延時間を変化させ、遅延されたクロックを出力する可変遅延回路と、前記データ信号を前記クロック及び前記遅延されたクロックのタイミングにより、識別し、識別信号を出力する識別器と、識別信号を論理演算し、前記識別結果として前記制御回路に出力する論理回路とによって構成されている。
【００２６】
また、前述した演算処理部は、前記制御回路からの時間遅延信号を前記検出結果として受け、予め定められたアルゴリズムにしたがって前記時間遅延信号を演算し、前記データ信号の前記アイ開口部が最大となるような前記制御信号を出力するように構成されている。
【００２７】
ここで、前記アルゴリズムは、１ビット遅延データの振幅を単位量変化させた場合におけるアイ開口部の大きさの変化を利用している。
【００２８】
具体的には、前記アルゴリズムは、前記振幅の単位量の変化に対応したアイ開口部の大きさの変化から、前記アイ開口部の最大となる振幅位置を決定するアルゴリズムである。
【００２９】
この場合、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部が最大となる振幅位置を、前記振幅を順次単位量だけ順次、変化させることによって求めるアルゴリズムである。
【００３０】
一方、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量を単位量より大きく後戻りさせた後、再び前記振幅を単位量だけ変化させるアルゴリズムであっても良い。
【００３１】
更に、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量をあらわす単位量の極性を反転させるアルゴリズムであっても良い。
【００３２】
本発明の更に別の態様によれば、アイパターンであらわされるデータ信号を受け、前記アイパターンのアイ開口部の大きさを時間軸に沿って検出するアイ開口部検出部が得られる。
【００３３】
ここで、アイ開口部検出部は、前記データ信号と同期したクロックとを受け、前記クロックであらわされるタイミングで前記データ信号を識別する識別器と、前記クロックのタイミングの前後で前記データ信号を識別する２つの識別器と、隣り合う前記識別器からの識別結果を論理演算する論理回路と、論理演算結果から、前記アイ開口部の大きさを検出するための制御回路とによって構成される。
【００３４】
更に、上記した制御回路は、前記アイ開口部の時間的端部位置をあらわす時間遅延信号を出力するように構成されている。
【００３５】
また、アイ開口部検出部は、更に、前記時間遅延信号を受け、前記クロックを遅延させる可変遅延回路を有している。
【００３６】
本発明の他の態様によれば、アイパターンであらわされるデータ信号を受信する方法において、前記データ信号に応じて、振幅を順次増加又は減少のいずれか一方向に段階的に変化させる一方、各振幅における前記データ信号のアイ開口部の大きさを検出し、前記アイ開口部の大きさが最大となるように制御することを特徴とする受信方法が得られる。
【００３７】
この場合、前記振幅を段階的に一方向に変更している間に、前記アイ開口部の大きさが縮小することが検出されると、逆方向に、前記振幅を変化させることにより、前記アイ開口部の大きさが最大となるように制御しても良い。
【００３８】
また、前記振幅を段階的に一方向に変更しいる間に、前記アイ開口部の大きさが縮小することが検出されると、前記振幅の変化を複数の段階だけ、逆方向に変化させることにより、単調に一方向に変化させる動作だけで前記アイ開口部の大きさが最大となるように制御しても良い。この方法では、実質的に振幅を単調増加、或いは、単調減少させることにより、アイ開口部の大きさが最大となる位置を検出することができる。
【００３９】
ところで、従来、アイパターンを利用して、エラーを検出することは、特開平４−１７４３２号公報等で知られているが、アイパターンのアイ開口部の大きさを時間軸上に沿って制御することについては、何等考慮されていない。したがって、本発明は、時間軸上に沿ってアイ開口部の大きさを検出する点で、ユニークである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る光受信装置が示されており、当該光受信装置は、光信号を電気信号に変換し、所定の振幅まで増幅したデータ信号を出力する光電気変換部１０、光電気変換器１０からの電気信号の波形を整形する波形整形器２０、クロックデータ再生器（ＣＤＲ）３０、及び、制御器４０とによって構成されている。ここで、図１に示されたクロックデータ再生器３０は、後述するように、識別電圧を調整する機能を備え、クロックを外部回路（図示せず）に出力する一方、最適識別電圧を最適識別電圧情報として、クロックと共に制御部４０に出力する。
【００４１】
制御部４０は、識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０から、最適識別電圧制御情報を受け、当該最適識別電圧制御情報に基づいて、データ信号を、データ信号に同期した時間軸上に掃引して、時間軸上にデータ信号を重畳して得られるアイパターンのアイ開口部を検出する。図示された制御部４０は、アイ開口部の大きさが最大になるように波形整形器２０を制御する。
【００４２】
より具体的に説明すると、制御部４０は、アイパターンの開口部の大きさを時間軸上に沿って検出し、アイ開口部の大きさに対応する情報ｃ１、ｃ２を出力するアイ開口部検出部４１を有している。更に、図示された制御部４０は演算処理部４２を備え、この演算処理部４２はアイパターンの開口部の大きさに応じた情報ｃ１、ｃ２に基づいて演算を行い、演算結果をあらわす制御信号を波形整形器２０に出力する。
【００４３】
波形整形器２０は、制御信号を受けて、可変分散等化器によって構成される光電気変換器１０からの出力信号波形を調整し、クロストークによる波形劣化を補償する。換言すれば、この構成では、演算処理部４２からの制御信号により、光電気変換器１０の分散特性を制御する。
【００４４】
ここで、アイ開口部検出部４１は、概略的に言えば、アイパターンの開口部を一定のレベルで時間軸に沿ってサンプルし、アイ開口部の大きさを時間軸に沿って測定し、アイ開口部の大きさの変化を検出する。アイ開口部検出部４１は、後述するように、比較器、識別器、排他論理和等を含むと共に、更に、遅延時間を制御する制御回路及び識別器に与えられるクロックを遅延させる遅延回路とを備えている。図示されたアイ開口部検出部４１は、アイ開口部の時間的な中心時間位置と、当該中心時間位置を挟む前後２つの時間位置（即ち、３つの時間位置）において、一定のレベル位置が当該アイ開口部内に有るか否かを検出することによって、アイ開口部の大きさを検出する。
【００４５】
図示された例では、中心時間位置を挟む２つの時間位置のレベル位置がアイ開口部の外側にあることが検出されると、演算処理部４２は前後の時間位置を中心時間位置方向にずらし、当該前後の時間位置がアイ開口部の中心位置に近づくような制御が行われ、他方、前述したレベル位置がアイ開口部の内側にあることが検出されると、前後の時間軸位置を中心時間位置から離れる方向にずらすような制御を行う。このような制御を行うことによって、制御部４０は、アイ開口部の大きさを検出し、その大きさを最大となるように制御することができ、これによって、クロストーク等による波形歪等を除去することができる。
【００４６】
以下、上記した光受信装置の動作を、図１及び図２を参照して説明する。
【００４７】
図１に示されているように、光データ信号は、光電気変換部１０で電気信号に変換されて所定の振幅に増幅され、波形整形器２０に与えられる。波形整形器２０は、概略的に言えば、アイ開口部を最大になるように波形整形した後、識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０に与えられる。識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０では、常に最適位置に制御された識別点でデータ信号を識別し、再生する。
【００４８】
図２を参照すると、図１に示された波形整形器２０の一例が示されている。図２に示された波形整形器２０は、光電気変換器１０からのデータ信号を1ビットシフトする１ビット遅延回路２１と、制御部４０（図１）からの制御信号に基づき、１ビット遅延されたデータ信号の振幅を制御する可変利得増幅器２２と、増幅したデータ信号を、もとのデータ信号から引き算する減算器２３とを備えている。
【００４９】
図２をも参照して、図１に示された光受信装置の動作を更に説明する。図示された波形整形器２０には、光電気変換部１０からのデータ信号が与えられ、当該データ信号は、直接、減算器２３に与えられる一方、１ビット遅延回路２１に入力される。１ビット遅延回路２１は、入力されたデータ信号を1ビット遅延した後、遅延されたデータ信号を可変利得増幅器２２に供給する。図示された可変利得増幅器２２には、制御部４０から前述した制御信号が与えられており、当該制御信号に応じて、振幅を調整したデータ信号が減算器２３に送出される。減算器２３には、遅延を受けない元のデータ信号が与えられているから、当該元のデータ信号から振幅調整されたデータ信号を引き算することにより波形整形が行われる。
【００５０】
図３をも併せ参照して、波形整形器２０の動作を説明すると、元々、データ信号は、図３（ａ）のように、ビット単位に生成される矩形波であるが、光ファイバの分散や非線形効果による波形劣化、波長多重伝送における隣接チャネルからのクロストーク等による波形劣化を受け、図３(ｂ)に示すように、ビットの前後に広がる成分を含む波形となって光受信装置に受信され、光電気変換部１０から電気信号として出力される。このため、光電気変換器１０からの電気信号、即ち、データ信号は、前後のビットに影響を及ぼす符号間干渉を生じさせる波形となって、図２の波形整形器２０に与えられる。この符号間干渉を伴う図３（ｂ）の波形をそのまま波形整形したのでは、アイ開口部の減少を招き、結果として識別点の動作余裕を減らすことになる。
【００５１】
このことを考慮して、図２に示された波形整形器２０では、図３（ｂ）のデータ信号に対して、図３（ｂ）のデータ信号を1ビット遅延回路２１により1ビット遅延されたデータ信号（図３（ｃ））を引き算する。これによって、図３（ｂ）の波形の一部が図３（ｄ）に示すように削り取られることになり、符号間干渉を取り除いた波形が得られる。削り取る量は、可変利得増幅器２２の利得を制御部４０からの制御信号によって制御することで調整できる。この結果、図示された例では、制御部４０により開口部の大きさが最大になるように調整される。
【００５２】
次に、図４乃至図６を参照して、制御部４０の一部を構成するアイ開口部検出部４１の一例を説明する。まず、図４に示されたアイ開口部検出部４１には、図１に示されたクロックデータ再生器３０から、クロック、及び、最適識別電圧Ｖthが与えられている。図示されているように、アイ開口部検出部４１は、クロックデータ再生器３０からの最適識別電圧Ｖthを受けて、当該電圧をΔｖだけ電圧シフト（即ち、オフセット）して、Ｖth−Δｖの電圧を発生するレベル調整回路４１０１を備えている。即ち、図示されたレベル調整回路４１０１は、最適識別電圧Ｖthよりも低い電圧を発生している。
【００５３】
当該レベル調整回路４１０１の出力電圧（Ｖ−Δｖ）は、前述したデータ信号が与えられている第１〜第３の比較器４１１１〜４１１３に供給されている。これら第１〜第３の比較器４１１１〜４１１３には、データ信号と、上記したレベル調整回路４１０１の出力電圧（Ｖ−Δｖ）とを比較して、比較結果をそれぞれ第１〜第３の識別器４１２１、４１２２、４１２３に出力する。これら識別器のうち、第２の識別器４１２２には、クロックが直接クロックデータ再生器３０から与えられており、他方、第１及び第３の識別器４１２２、４１２３には、第１及び第２の可変遅延回路４１３１及び４１３２がそれぞれ接続されており、これら可変遅延回路４１３１、４１３２は制御回路４１１からの遅延時間をあらわす遅延時間制御信号ｃ１、ｃ２によって遅延時間を制御される。
【００５４】
第１及び第２の可変遅延回路４１３１、４１３２は、制御回路４１１から与えられる遅延時間制御信号ｃ１、ｃ２に応じてクロックを遅延させ、各遅延時間制御信号によって指示される遅延時間だけ遅延したクロックを第１及び第３の識別器４１２１及び４１２３に送出する。第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３では、第１〜第３の比較器４１１１〜４１１３からの比較結果を各クロックのタイミングで識別する。即ち、第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３における識別タイミングは、互いに異なっている。尚、図示された例では、第１の識別器４１２１には、可変遅延回路４１３１からクロックに先行するタイミングで識別タイミングが指示され、他方、第３の識別器４１２３には、可変遅延回路４１３２から、クロックに遅れた識別タイミングが与えられる。このように、クロックに先行するタイミングを発生することは、クロックを別に設けられた遅延器（図示せず）で遅延させることにより、当該クロックに対して相対的に時間的に速いタイミングを得ることは容易に可能であるあるから、ここでは、詳述しない。
【００５５】
上記した第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３は、第１乃至第３の比較器１〜３の比較結果をクロック並びに遅延されたクロックのタイミングで識別する。第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３は時間軸に沿って互いに異なるタイミングでアイパターンをサンプルし、各サンプル位置、即ち、各識別点がアイ開口部内にある場合には、論理”１”を出力し、他方、アイ開口部外にある場合には、論理”０”を出力する。
【００５６】
各識別器４１２１〜４１２３の識別結果をあらわす出力は、第１及び第２の排他的論理和回路４１４１及び４１４２に与えられる。図示された例では、第１及び第２の識別器４１２１及び４１２２の出力は第１の排他的論理和回路４１４１に出力されており、他方、第２及び第３の識別器４１２２及び４１２３の出力は第２の排他的論理和回路４１４２に与えられている。この構成によれば、第１の識別器４１２１と、第２の識別器４１２２の識別結果に不一致が生じた場合に、第１の排他的論理和回路４１４１から論理”１”が出力され、先行タイミングとクロックのタイミングとの間における識別結果に不一致が生じたことが検出される。
【００５７】
一方、第２の識別器４１２２及び第３の識別器４１２３との間の識別結果に不一致が生じた場合、第２の排他的論理和回路４１４２から論理”１”が出力され、クロックタイミングと当該クロックタイミングに遅れたタイミングとの間における識別結果に不一致が生じたことが検出される。このように、第１及び第２の排他的論理和回路４１４１又は４１４２からの論理”１”が出力されると、第１又は第３の識別器４１２１又は４１２３は、アイ開口部の外側で比較器４１１１又は４１３１の比較結果を識別していることを表している。
【００５８】
第１及び第２の排他的論理和回路４１４１、４１４２の出力は、論理和回路４１５１を介して制御回路４１１に供給される。この例では、第１の排他的論理和回路４１４１の論理”１”出力は、時間軸上において、第１の識別器４１２１の識別タイミングを中心位置のクロックタイミングに近づけるようなシフトを指示するパルスとして制御回路４１１に与えられる。また、第２の排他的論理和回路４１４２の論理”１”出力も、時間軸上において、第２の識別器４１４２の識別タイミングを中心位置のクロックタイミングに近づけるようなシフトを指示するパルスとして制御回路４１１に与えられる。制御回路４１１は、識別結果に応答することによってアイパターンの大きさ、特に、時間軸上の大きさを検出し、更に、可変遅延回路１、２における遅延量を変化させることにより、アイパターンのアイ開口部内に左又は右の識別点の位置を制御する。
【００５９】
上記したアイ開口部検出部４１の動作を図５及び図６に示されたアイパターンを参照してより具体的に説明する。図５及び６に示されたアイパターンは、水平方向、左から右に時間軸が取られており、垂直方向にレベルが取られている。図示された例では、垂直方向の中央レベルＣＬより下側に３つの左識別点ＴＬ、中央識別点Ｔth、及び左識別点ＴＲが時間軸上において異なる位置に設けられており、中央レベルＣＬと各識別点ＴＬ、Ｔth、及びＴＲ間のレベル差は、前述したΔｖに対応している。また、３つの識別点ＴＬ、Ｔth、及びＴＲの時間軸上の識別タイミングは、それぞれ図４に示された第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３の識別タイミング（クロックタイミング）に相当している。即ち、アイパターンの時間軸上の左識別点ＴＬ、中央識別点Ｔth、及び、右識別点ＴＲにおけるタイミングは、それぞれ、図４の第１の可変遅延回路４１３１から、第１の識別器４１２１に与えられるクロックのタイミング、クロックのタイミング、及び、第２の可変遅延回路４１３２から第３の識別器４１２３に与えられるクロックタイミングに相当している。
【００６０】
図５（ａ）に示すように、アイパターンが正常に開いている場合、上記した３つの識別点ＴＬ、Ｔth、及びＴＲは、全てアイパターンのアイ開口部Ｅ１内にある。この場合、図４の第１〜第３の比較器４１１１〜４１１３は、データ信号と（最適識別電圧Ｖth−Δｖ）との比較を行い、比較結果をそれぞれ第１〜第３の識別器４１２1〜４１２３に送出する。図５（ａ）の場合、左識別点ＴＬ、中央識別点Ｔth、及び、右識別点ＴＲの全てがアイパターンのアイ開口部Ｅ１内にあるから、左識別点ＴＬと中央識別点Ｔth、中央識別点Ｔth、及び、右識別点ＴＲにおける識別結果は一致する。したがって、図４に示された第１及び第２の排他的論理和回路４１４１及び４１４２の出力は論理”０”のままである。結果として、制御回路４１１は、遅延制御信号ｃ１、ｃ２を変化させないから、第１〜第３の識別器４１２１〜４１２３における識別タイミングはそのまま維持される。
【００６１】
しかしながら、アイパターンが波形劣化等の影響で、波形がひずみ、識別点の1つがアイパターンのアイ開口部の外側になると、図４のアイ開口部検出部４１は、上記した左又は右の識別点ＴＬ及びＴＲのタイミングを変更する。例えば、図５（ｂ）に示すように、左識別点ＴＬがアイパターンのアイ開口部Ｅ２の外側になると、第１の識別器４１２１と第２の識別器４１２２の識別結果は一致しない。他方、右識別点ＴＲはアイ開口部の中にあるため、第３の識別器４１２３と第２の識別器４１２２の識別結果は一致する。この結果、図４に示された第１の排他的論理和回路４１４１からは、論理”１”がエラーパルスとして出力され、他方、第２の排他的論理和回路４１４２からは、論理”０”が出力される。
【００６２】
このように左識別点ＴＬ、又は、右識別点ＴＲのいずれか1つでもアイパターンのアイ開口部から外れてアイ開口部との不一致が検出されると、エラーパルスが、各排他的論理和回路４１４１又は４１４２から制御回路４１１に送出される。不一致をあらわすエラーパルスを受けると、制御回路４１１は第１の識別器４１２1と第３の識別器４１２３のクロック遅延量を制御して、エラーパルスがなくなるまで、第１及び第２の可変遅延回路４１３１、４１３２における遅延量を変化させ、図６(ｂ)に示すように、識別点３点の間隔を縮める。
【００６３】
一方、エラーを検出しなくなると、図６（ａ）のように、制御回路４１１は、第１の識別器４１２1と第３の識別器４１２３のクロック遅延量を制御して３点の間隔を広げる。これにより、左識別点ＴＬと右識別点ＴＲは常にアイパターンのアイパターンの開口部端付近に留まることになる。
【００６４】
制御回路４１１では、左識別点ＴＬと右識別点ＴＲの時間差を計測するか、可変遅延回路４１３１と可変遅延回路４１３２の制御量の差を求めることにより、アイパターンのアイ開口部の大きさを検出する。検出結果は、前述した遅延制御信号ｃ１、ｃ２として第１及び第２の可変遅延回路４１３１、４１３２に送られると共に、演算処理部４２にも与えられる。
【００６５】
前述したように、図４に示されたアイ開口部検出回路４１は、識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０から、最適識別電圧制御情報として、最適識別電圧Ｖthとクロックとを受け、これら最適識別電圧Ｖth及びクロックを利用して、データ信号のアイ開口部を検出する。
【００６６】
次に、図７を参照して、図１に示された光受信装置に使用できる識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０の一例を説明する。図示された識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器３０は、３つの比較器３０１、３０２、３０３、３つの識別器３０４、３０５、３０６、２つの排他的論理和回路３０７、３０８、ＰＬＬ回路３０９、及び、ＣＤＲ制御回路３０１によって構成されている。
【００６７】
３つの比較器３０１、３０２、３０３には、データ信号が入力されると共に、ＣＤＲ制御回路３１０から下識別レベル、中央識別レベル、及び、上識別レベルを与える電圧Ｖｓ、Ｖth、及びＶｍがそれぞれ与えられている。この場合、下識別レベルＶｓ、中央識別レベルＶth、及び、上識別レベルＶｍは、データのＬレベル近傍、データの中央、及び、データのＨレベル近傍にそれぞれ設定されている。
【００６８】
図示された排他的論理和回路３０７は、識別器３０４（上識別レベル）と、識別器３０５（中央識別レベル）との識別結果の一致、不一致を検出し、他方、排他的論理和回路３０８は、識別器３０５（中央識別レベル）と、識別器３０６（下識別レベル）における識別結果の一致または不一致を検出する。この結果、識別器３０４（上識別レベル）と識別器３０５（中央識別レベル）の不一致であれば、排他的論理和回路３０７はＨレベルエラーパルスをＣＤＲ制御回路３１０に送出し、他方、識別器３０５（中央識別レベル）と識別器３０６（下識別レベル）の不一致であれば、排他的論理和回路３０８はＬレベルエラーパルスをＣＤＲ制御回路３１０に出力する。
【００６９】
図示されたＣＤＲ制御回路３１０は、ＨレベルエラーパルスとＬレベルエラーパルスを最小にする識別電圧Ｖth（すなわち最適識別電圧）を与えるように制御する一方、識別器３０５で識別された識別結果は、出力データ信号として外部回路に出力される。更に、当該最適識別電圧Ｖthは、クロックと共に図１に示されたアイ開口部検出部４１に出力される。このように、クロックデータ再生器３０は、図５及び図６に示されたアイパターンのレベル方向におけるデータ信号の変動を検出して、レベル方向の変動を最小にするような最適識別電圧Ｖthを出力する。
【００７０】
次に、図８、図９、図１０、図１１を参照して、図１に示された制御部４０の演算処理部４２における制御アルゴリズムについて説明する。ここで、演算処理部４２には、前述した遅延制御信号ｃ１、ｃ２が与えられており、これら遅延制御信号ｃ１、ｃ２は、アイ開口部の端部に近接した左及び右識別点ＴＬ、ＴＲの位置をあらわし、両識別点間の差をとることによって、実質的に時間軸方向におけるアイ開口部の大きさを得ることができる。このため、演算処理部４２は、遅延制御信号ｃ１、ｃ２とから、アイ開口部の大きさを算出する開口部算出部、図２に示された可変利得増幅器２２の出力振幅Ｇを初期設定値から順次ΔＧだけ変化させるための振幅調整信号を発生する可変振幅指示部、及び、アイ開口部の大きさ及び振幅調整信号とから、出力振幅Ｇを変更するための制御信号を生成する振幅制御部とによって構成されている。
【００７１】
図８を参照すると、演算処理部４２の基本的制御アルゴリズムが示されている。ここでは、説明を簡略化するために、図２に示された可変利得増幅器の出力振幅Ｇと直接関連付けて説明するが、演算処理部４２は、実際には、制御信号によって出力振幅Ｇを間接的に制御していることは前述した説明からも明らかである。
【００７２】
図８に示されているように、演算処理部４２は、可変振幅指示部により振幅Ｇを初期値からΔＧづつ増加または減少させる第１のステップＳａ１と、開口部算出部により、アイ開口部の大きさを算出する第２のステップＳａ２と、直前に算出したアイ開口部の大きさと比較して直前に算出したアイ開口部の大きさと比較して1ビット遅延データの振幅Ｇを増加させるか、又は、減少させるを振幅制御部で判断する第３のステップＳａ３から構成される処理を実行する。
【００７３】
直前に算出したアイ開口部の大きさと比較して1ビット遅延データの振幅Ｇを増加させるか、または、減少させるかを判断する第３のステップＳａ３の一例が、図９のステップＳａ３’として具体的に示されている。図示されたステップＳａ３’では、直前に測定したアイ開口部の大きさと現在のアイ開口部の大きさを比較してアイ開口部の大きさが増加（改善）していれば、ステップＳａ１へ戻り、1ビット遅延データの振幅ＧをΔＧだけ増加して同じ操作を繰り返す。また、逆に直前に算出したアイ開口部の大きさと現在のアイ開口部の大きさを比較してアイ開口部の大きさが減少（悪化）していれば、ステップＳａ３’において、ΔＧの増減の向きを変えてステップＳａ１へ戻り、再びアイ開口部の大きさが減少（悪化）するまでΔＧを減少させながらアイ開口部の大きさを比較する動作を繰り返す。
【００７４】
このようにアイ開口部の大きさが悪化した時に、1ビット遅延データの振幅Ｇの増加量（ΔＧ）における増減の向きを変えてリターンせさるのが図示されたアルゴリズムの特徴である。このアルゴリズムにしたがう処理は、前述した演算処理部４２の振幅制御部で行われる。
【００７５】
図１０のフローチャートと、図１１を参照して、演算処理部４２の上記した動作を更に詳細に説明する。図１０及び図１１では、1ビット遅延データの振幅Ｇの最小値Ｇ0からスタートさせることにする。
【００７６】
まず、図１０のステップＳｂ１では、初期値設定を行う。ここでは、1ビット遅延データの振幅Ｇの初期値Ｇ0と１ステップ毎の増加量ΔＧを決定する。次に、ステップＳｂ２において、1ビット遅延データの振幅Ｇ0におけるアイ開口部の時間軸方向における大きさの初期値Ｐ0（図１１のＧ０）を測定、算出する。この例の場合、演算処理部４２は、アイ開口部検出部４１から与えられる遅延制御信号ｃ１、ｃ２とから、初期値を測定或いは算出できる。この状態で、1ビット遅延データの振幅ＧをΔＧだけ増加（図１１のＧ1）させて（ステップＳｂ３）、アイ開口部の大きさＰ１を測定する（ステップＳｂ４）。
【００７７】
次に、ステップＳｂ５において、Ｐ0とＰ1を比較し、Ｐ１におけるアイ開口部が大きい場合には、ステップＳｂ３に戻って、Ｇ2＝Ｇ1＋ΔＧとして、ステップＳｂ４において、アイ開口部の大きさＰ２を測定する。更に、ステップＳｂ５では、Ｐ１とＰ２を比較し、図１１に示すように、Ｐ２におけるアイ開口部が大きい場合には、Ｇ３＝Ｇ２＋ΔＧとしてアイ開口部の大きさＰ３を測定する。以下、アイ開口部の大きさが大きくなることが検出されている限り、ステップＳｂ３からＳｂ５までの操作が繰り返される。
【００７８】
一方、図１１に示すように、Ｇ４におけるアイ開口部の大きさＰ４はＰ３に比べてアイ開口部の大きさが減少していることが、ステップＳｂ５で検出されると、これ以降は、図１０のステップＳｂ６、Ｓｂ７、及び、Ｓｂ８の処理が行われる。ステップＳｂ６、Ｓｂ７、Ｓｂ８では、1ビット遅延データの振幅ＧをＧ４→Ｇ３→Ｇ２と減少させる制御を行う。ステップＳｂ８において、アイ開口部の減少が検出されると、ステップＳｂ３に戻る。
【００７９】
図１１の例では、Ｇ２におけるアイ開口部の大きさＰ２はＰ３に比べて減少しているので、再び図１１のステッブＳｂ３に移り、1ビット遅延データの振幅ＧをＧ２→Ｇ３→Ｇ４と増加させる制御を行う。結果として、1ビット遅延データの振幅Ｇは、最適1ビット遅延データの振幅であるＧ３の近傍に制御されることになる。本例でも1ビット遅延データの振幅Ｇの最小値から制御をスタートさせたが、逆に、Ｇ６等、1ビット遅延データの振幅Ｇの大きい値からスタートさせてもよい。言い換えれば、振幅のどの値からスタートさせても、同じ結果が得られる。
【００８０】
上記したように、１ビット遅延データの振幅Ｇは、常に、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の間を移動しているが、この間における振幅Ｇは、極めて狭い範囲内において変動しているから、この範囲における振幅Ｇの変動によるＳ／Ｎ比の変化等は、実質上、無視することができる。更に、初期値Ｇ０から最適値Ｇ３近傍に制御されるまでの時間は、データ信号の伝送速度に比較して十分に長くても良い。例えば、ミリ秒単位の時間でも良い。
【００８１】
第２の実施の形態
図１２、図１３、及び、図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る光受信装置を説明する。第２の実施の形態に係る光受信装置は、図９に示されたアルゴリズムとは異なるアルゴリズムによって処理を行う演算処理部４２を用いる点で、第１の実施の形態に係る光受信装置とは異なっている。図１２に示されたアルゴリズムは、図９を参照して説明されたアルゴリズムに対応しており、ステップＳａ３”だけが図９のステップＳａ３’と相違している。即ち、直前に計測、算出したアイ開口部の大きさとの比較の結果に応じて、１ビット遅延データの振幅Ｇを増加させるか、又は、減少させるステップの処理内容が図９に示された例と相違している。
【００８２】
また、図１２のアルゴリズムにしたがって、動作する演算処理部４２のフローチャート及び1ビット遅延データの振幅Ｇとアイ開口部の大きさＰの関係がそれぞれ図１３及び１４に示されている。
【００８３】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、1ビット遅延データの振幅Ｇの最小値Ｇ０からΔＧずつ増加させていき、アイ開口部の大きさが増加（改善）するごとにΔＧづつ増加させる。しかしながら、ΔＧずつ増加させた結果、アイ開口部の大きさが減少（悪化）した時は、１ステップあたりの1ビット遅延データの振幅Ｇの増加量（ΔＧ）よりも多い量を（ｎΔＧ（ｎ≧２））減少させて、後戻りさせるアルゴリズムを使用しているのが特徴である。
【００８４】
図１２のステップＳａ３”において、直前に測定したアイ開口部の大きさと現在のアイ開口部の大きさを比較してアイ開口部の大きさが増加（改善）していれば、ステップＳａ１へ戻り、1ビット遅延データの振幅ＧをΔＧだけ増加して同じ操作を繰り返す。
【００８５】
また、逆に、直前に測定したアイ開口部の大きさと現在のアイ開口部の大きさを比較してアイ開口部の大きさが減少（悪化）していれば、図１２のステップＳａ３”に示されているように、ｎΔＧ（ｎ≧２）だけ1ビット遅延データの振幅を減少させた状態でアイ開口部の大きさを測定し、ステップＳａ１へもどって同じ動作を繰り返す。このように、アイ開口部の大きさが悪化した時に、１ステップあたりの1ビット遅延データの振幅Ｇの増加量（ΔＧ）よりも多い量を（ｎΔＧ（ｎ≧２））減少させて後戻りさせるのが特徴である。このように、後戻りする場合における振幅Ｇの減少量を増加量よりも大きくすることによって、ステップＳａ１ではΔＧづつ単調増加させる動作だけですむという効果がある。
【００８６】
本実施の形態では、1ビット遅延データの振幅Ｇの最小値から1ビット遅延データの振幅Ｇを増加させる方向の場合で説明したが、逆に、1ビット遅延データの振幅Ｇの大きい値から1ビット遅延データの振幅Ｇを減少させる方向に制御してもよい。この場合は、アイ開口部の大きさが増加（改善）ごとにΔＧづつ減少させ、アイ開口部の大きさが減少（悪化）すればｎΔＧ（ｎ≧２）だけ1ビット遅延データの振幅を増加させることになる。更に、1ビット遅延データの振幅Ｇのどの値からスタートさせても同じ結果になる。
【００８７】
図１２及び１３を参照して、上記したアルゴリズムに基づく動作を説明する。まず、図１３のステップＳｃ１において、初期値設定を行い、1ビット遅延データの振幅Ｇの初期値Ｇ０と１ステップ毎の増加量ΔＧを決定する。次に、1ビット遅延データの振幅Ｇ０におけるアイ開口部の大きさの初期値Ｐ０（図１４：Ｇ０）を測定する（ステップＳｃ２）。続いて、ステップＳｃ３では、1ビット遅延データの振幅ＧをΔＧだけ増加（図１４：Ｇ1）させて、ステップＳｃ４において、アイ開口部の大きさＰ１を測定する。次に、ステップＳｃ５において、Ｐ０とＰ1を比較する。図１４の例の場合、アイ開口部の大きさＰ１の方がアイ開口部の大きさＰ0より大きいので、ステップＳｃ３に戻り、Ｇ２＝Ｇ1＋ΔＧとして、アイ開口部の大きさＰ2を測定する（ステップＳｃ４）。Ｐ1とＰ２を比較すると（ステップＳｃ５）、アイ開口部の大きさＰ２が、Ｐ1より大きいため、図１４に示すように、再度、ステップＳｃ３に戻り、Ｇ３＝Ｇ２＋ΔＧとしてアイ開口部の大きさＰ３を測定する（ステップＳｃ４）。以下、この動作を繰り返し行い、1ビット遅延データの振幅Ｇを最適位置に近づけていく。
【００８８】
この動作を繰り返して場合、図１４の例では、Ｇ４においアイ開口部の大きさＰ４が、アイ開口部の大きさＰ３より減少しており、Ｇ４では最適位置よりも遠のいたことが検出される。このとき、図１３に示された処理は、ステップＳｃ５からステップＳｃ６に移行し、Ｇ＝Ｇ４−２ΔＧだけ変化させる。結果的に、図示された例の場合、振幅は図１４に示されたＧ２に戻る。この状態で、図１３のステップＳｃ７が実行され、アイ開口部の大きさＰ２が計測される。計測後、ステップＳｃ３でＧをΔＧだけ増加させてＧ３におけるアイ開口部の大きさＰ３を計測して（ステップＳｃ４）、Ｐ２と比較する（ステップＳｃ５）。
【００８９】
この結果、Ｇ０→Ｇ１→Ｇ２→Ｇ３（最適位置）→Ｇ４→Ｇ２→Ｇ３（最適位置）→Ｇ４→Ｇ２…の動作を繰り返し、常に1ビット遅延データの振幅Ｇの最適位置近傍に制御することができる。また、前述した例と同様に、1ビット遅延データの振幅Ｇの初期値を1ビット遅延データの振幅Ｇの大きい値Ｇ６からアイ開口部の大きさが増加（改善）ごとにΔＧづつ減少させ、アイ開口部の大きさが減少（悪化）すれば２ΔＧだけ1ビット遅延データの振幅を増加させる制御をおこなってもよく、1ビット遅延データの振幅Ｇのどの値からスタートさせても同じ結果になる。
【００９０】
図１１及び１４からも明らかな通り、第１及び第２の実施の形態で説明した処理は、アイ開口部における時間軸方向の識別点間の時間差を検出することにより、アイ開口部の大きさを最大にするための処理であると言える。換言すれば、この処理は、図２に示された可変利得増幅器２２の出力である１ビット遅延データの振幅を制御する処理であり、これによって、図３に示すような他のビットに対するクロストーク等による成分を除去することと等価である。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、アイ開口部の大きさが、常に最大になるように制御しているので、伝送路上で波形ひずみを受けても最良の状態で光信号を識別できる光受信装置が得られる。尚、上に述べた実施の形態では、光受信装置についてのみ説明したが、本発明は、光受信装置に限定されることなく、アイパターンであらわされるデータ信号を受信できる受信装置にも適用できる。
【００９２】
更に、本発明に係るアイ開口部検出部も、光受信装置に限らず、アイパターンを利用して受信を行う他の受信装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光受信装置を示すブロック図である。
【図２】図１に使用される波形整形器の一例を示すブロック図である。
【図３】図２に示された波形整形器の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図１に示されたアイ開口部検出部の構成を示す回路図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図４に示されたアイ開口部検出部の動作を説明するための図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、アイ開口部検出部の制御動作を説明するための図である。
【図７】図１に示された光受信装置に使用できるクロックデータ再生器を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施の形態で使用される基本アルゴリズムを説明するための図である。
【図９】本発明の一実施の形態で使用できるアルゴリズムを説明するための図である。
【図１０】図９に示されたアルゴリズムに基づく、動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０の説明に用いられる振幅とアイ開口部の大きさとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る光受信装置に使用されるアルゴリズムを説明するための図である。
【図１３】図１２のアルゴリズムに基づく動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１３の説明に使用される振幅とアイ開口部の大きさとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０光電気変換器
２０波形整形器
３０識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器
４０制御部
４１アイ開口部検出部
４２演算処理部

Claims

光信号を電気信号に変換し所定の振幅に増幅されたデータ信号を識別点で識別するクロックデータ再生器（ＣＤＲ：clock and data recovery circuit）を備え、当該クロックデータ再生器でクロック及びデータ信号を識別再生する光受信回路において、所定の振幅に増幅されたデータ信号のアイ開口部を検出し、時間軸方向に設けられた複数の識別点間の時間差から前記データ信号のアイ開口部における時間軸方向の大きさを計測して、前記各識別点がアイ開口部の内或いは外にあるかを判定すると共に、前記アイ開口部外にある場合、当該識別点がアイ開口部内になるように制御する一方、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさをあらわす検出結果を出力するアイ開口部検出部と、
前記アイ開口部の時間軸方向の大きさをあらわす検出結果を受け、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさと、前記データ信号の振幅との関係を利用して、前記データ信号の振幅を変化させることにより、前記アイ開口部の大きさが最大になるような制御信号を出力する演算処理部、及び、前記演算処理部からの制御信号を受け、前記データ信号の波形を整形するとともに前記データ信号の振幅を可変できる波形整形器を備え、
前記アイ開口部検出部は、
前記データ信号に対して所定のレベルを与えるレベル調整回路と、
前記クロックデータ再生器からのクロックを遅延させることによって互いに異なる複数のタイミングを得、当該複数のタイミングによって前記複数の識別点を設定する可変遅延回路と、
前記データ信号を前記所定のレベルと比較すると共に、比較結果を前記複数の識別点でサンプルし、サンプル結果を出力する識別手段と、
前記サンプル結果を論理的に処理することにより、前記各識別点がアイ開口部の内或いは外にあるかを判定し、前記各識別点における識別結果を出力する論理回路と、
前記各識別点における識別結果から、前記識別点がアイ開口部内になるように、前記可変遅延回路の遅延量を変更する制御すると共に、前記アイ開口部内の識別点間の時間差又は前記可変遅延回路の遅延量とから、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさを検出し、検出結果を出力する制御回路とによって構成されていることを特徴とする光受信装置。
請求項１において、前記可変遅延回路は、前記クロックデータ再生器から、最適識別電圧制御情報信号を受け、当該最適識別情報信号によって定まるアイ開口部の第１の識別点と、当該第１の識別点を基準にして、時間的に前後する第２及び第３の識別点を定める可変遅延手段を有し、前記識別手段は、これら第１乃至第３の識別点におけるサンプル結果を識別し、識別結果を出力する第１〜第３の識別器を有し、前記論理回路は、前記識別結果の一致、不一致から前記各識別点が前記アイ開口部の内或いは外にあるかを判定する排他的論理和回路を有していることを特徴とする光受信装置。
請求項１又は２において、前記演算処理部は、異なる時間位置におけるデータ信号の振幅と、アイ開口部の大きさとの関係をあらわすアルゴリズムに基づいて、前記アイ開口部の大きさを制御することを特徴とする光受信装置。
請求項３において、前記アルゴリズムは、１ビット遅延データの振幅を単位量変化させた場合におけるアイ開口部の大きさの変化を利用していることを特徴とする光受信装置。
請求項４において、前記アルゴリズムは、前記振幅の単位量の変化に対応したアイ開口部の大きさの変化から、前記アイ開口部の最大となる振幅位置を決定することを特徴とする光受信装置。
請求項５において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部が最大となる振幅位置を、前記振幅を順次単位量だけ順次、変化させることによって求めるアルゴリズムであることを特徴とする光受信装置。
請求項６において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量を単位量より大きく後戻りさせた後、再び前記振幅を単位量だけ変化させるアルゴリズムであることを特徴とする光受信装置。
請求項５において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量をあらわす単位量の極性を反転させるアルゴリズムであることを特徴とする光受信装置。
アイパターンであらわされるデータ信号を受け、当該データ信号を再生する受信装置において、時間軸方向に設けられた複数の識別点間の時間差から前記アイパターン中のアイ開口部における時間軸方向の大きさを計測し、検出結果を出力するアイ開口部検出部と、前記検出結果を受け、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさと、前記データ信号の振幅との関係を利用して、前記データ信号の振幅を変化させることにより、前記アイ開口部の大きさが最大になるような制御信号を出力する演算処理部、及び、前記演算処理部からの制御信号を受け、前記データ信号の波形を整形するとともに前記データ信号の振幅を可変できる波形整形器を備え、
前記アイ開口部検出部は、
前記データ信号に対して所定のレベルを与えるレベル調整回路と、
前記クロックデータ再生器からのクロックを遅延させることによって互いに異なる複数のタイミングを得、当該複数のタイミングによって前記複数の識別点を設定する可変遅延回路と、
前記データ信号を前記所定のレベルと比較すると共に、比較結果を前記複数の識別点でサンプルし、サンプル結果を出力する識別手段と、
前記サンプル結果を論理的に処理することにより、前記各識別点がアイ開口部の内或いは外にあるかを判定し、前記各識別点における識別結果を出力する論理回路と、
前記各識別点における識別結果から、前記識別点がアイ開口部内になるように、前記可変遅延回路の遅延量を変更する制御すると共に、前記アイ開口部内の識別点間の時間差又は前記可変遅延回路の遅延量とから、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさを検出し、検出結果を前記演算処理部に出力する制御回路とによって構成されていることを
特徴とする受信装置。
請求項９において、前記データ信号を遅延させることによって波形整形を行う波形整形器を更に備え、前記波形整形器は、前記データ信号を１ビット遅延し、遅延されたデータ信号を出力する遅延回路と、前記遅延されたデータ信号及び前記制御信号とを受け、前記遅延されたデータ信号の利得を前記制御信号によって制御する可変利得増幅器と、前記データ信号と前記増幅器の出力とを減算する減算器とを有することを特徴とする受信装置。
請求項１０において、前記識別手段は、複数の識別点として時間軸上異なるタイミングを第１〜第３の識別点を設定しておき、第１〜第３の識別点における前記所定レベルと前記データ信号との比較結果から、各識別点が前記データ信号の前記アイ開口部内に有るか否かを識別し、識別結果を出力する第１〜第３の識別器を有し、前記識別結果を受けて、前記識別点の時間軸上の位置を調整する制御回路を備えていることを特徴とする受信装置。
請求項１１において、前記第１〜第３の識別器は、前記識別点として、前記アイ開口部の中央に選ばれた識別点と、当該識別点に時間的に前後する２つの識別点とを有し、前記制御回路は、前記時間的に前後する２つの識別点の時間位置を制御する遅延制御信号を出力することを特徴とする受信装置。
請求項１２において、前記アイ開口部検出部の識別手段は、前記遅延制御信号を受けて、クロックの遅延時間を変化させ、遅延されたクロックを出力する可変遅延回路と、前記データ信号を前記クロック及び前記遅延されたクロックのタイミングにより、識別し、識別信号を出力する識別器と、第１乃至第３の識別点における識別信号を論理演算し、前記識別結果として前記制御回路に出力する論理回路とを有していることを特徴とする受信装置。
請求項１３において、前記演算処理部は、前記制御回路からの時間遅延信号を前記検出結果として受け、予め定められたアルゴリズムにしたがって前記時間遅延信号を演算し、前記データ信号の前記アイ開口部が最大となるような前記制御信号を出力することを特徴とする受信装置。
請求項１４において、前記アルゴリズムは、１ビット遅延データの振幅を単位量変化させた場合におけるアイ開口部の大きさの変化を利用していることを特徴とする受信装置。
請求項１５において、前記アルゴリズムは、前記振幅の単位量の変化に対応したアイ開口部の大きさの変化から、前記アイ開口部の最大となる振幅位置を決定することを特徴とする受信装置。
請求項１６において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部が最大となる振幅位置を、前記振幅を順次単位量だけ順次、変化させることによって求めるアルゴリズムであることを特徴とする受信装置。
請求項１６において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量を単位量より大きく後戻りさせた後、再び前記振幅を単位量だけ変化させるアルゴリズムであることを特徴とする受信装置。
請求項１６において、前記アルゴリズムは、前記アイ開口部の大きさが増加から減少に変化した場合、前記振幅の変化量をあらわす単位量の極性を反転させるアルゴリズムであることを特徴とする受信装置。
アイパターンであらわされるデータ信号を受信する方法において、前記データ信号に応じて、振幅を順次増加又は減少のいずれか一方向に段階的に変化させる一方、時間軸方向に設けられた複数の識別点間の時間差から各振幅における前記データ信号のアイ開口部における時間軸方向の大きさを計測し、前記各識別点がアイ開口部の内或いは外にあるかを判定すると共に、前記アイ開口部外にある場合、当該識別点がアイ開口部内になるように制御する一方、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさに対して前記データ信号の振幅を変動させ、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさが最大となるように制御する制御ステップを有し、
当該制御ステップは、
前記データ信号に対して所定のレベルを与えるレベル調整ステップと、
前記クロックデータ再生器からのクロックを遅延させることによって互いに異なる複数のタイミングを得、当該複数のタイミングによって前記複数の識別点を設定する可変遅延ステップと、
前記データ信号を前記所定のレベルと比較すると共に、比較結果を前記複数の識別点でサンプルし、サンプル結果を出力する識別するステップと、
前記サンプル結果を論理的に処理することにより、前記各識別点がアイ開口部の内或いは外にあるかを判定し、前記各識別点における識別結果を出力する論理ステップと、
前記各識別点における識別結果から、前記識別点がアイ開口部内になるように、前記可変遅延ステップの遅延量を変更する制御すると共に、前記アイ開口部内の識別点間の時間差又は前記可変遅延回路の遅延量とから、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさを検出し、検出結果を出力する制御ステップと、
前記検出結果を受け、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさと、前記データ信号の振幅との関係を利用して、前記データ信号の振幅を変化させることにより、前記アイ開口部の大きさが最大になるように演算処理ステップとによって構成されていることを特徴とする受信方法。
請求項２０において、前記演算処理ステップは、前記振幅を段階的に一方向に変更している間に、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさが縮小することが検出されると、逆方向に、前記振幅を変化させることにより、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさが最大となるように制御することを特徴とする受信方法。
請求項２０において、前記演算処理ステップは、前記振幅を段階的に一方向に変更している間に、前記アイ開口部の時間軸方向の大きさが縮小することが検出されると、前記振幅の変化を複数の段階だけ、逆方向に変化させることにより、単調に一方向に変化させる動作だけで前記アイ開口部の時間軸方向の大きさが最大となるように制御することを特徴とする受信方法。
請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記クロックデータ再生器（ＣＤＲ：clock and data recovery circuit)は、前記データ信号を常に最適位置に制御された識別点で識別する機能を備えた識別電圧調整機能付きクロックデータ再生器によって構成されていることを特徴とする光受信装置。