JP4190840B2

JP4190840B2 - 光受信器

Info

Publication number: JP4190840B2
Application number: JP2002263284A
Authority: JP
Inventors: 正尚山岸
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP2004104440A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送に用いられる光受信器、特に、伝送路特性や環境条件が変化した場合に、光受信器の符号誤り率を所望の値に維持するための識別基準電圧と位相制御電圧の自動調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光受信器では、光伝送路の端末に当たる受光部で光信号を電気信号に変換を行い、増幅部で電気信号の増幅を行い、識別再生部でクロックタイミングにより識別再生を行う。そして、識別再生部の後に、符号誤り率測定回路を用いて誤り率の監視を行い、制御部によって、クロックタイミングの位相の調整と識別再生器への識別基準電圧、および識別再生を行うための等化増幅器の増幅率を調整することにより、所望の符号誤り率で伝送信号を再生することが可能である。
【０００３】
この場合、識別再生のための識別基準電圧値とクロックの位相を調整する電圧を符号誤り率が最小となるアイ開口の中心となるように調整を行って、可変パラメータの値を保持しておく。しかし、このままでは、伝送路特性や環境条件が変わることによって、アイ開口の形が変わり符号誤り率が悪化することがある。
【０００４】
そこで、従来の光受信器は、符号誤り率の自動調整方法として、制御部により次の▲１▼,▲２▼,▲３▼の順番で調整を行い、符号誤り率の最適点を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
▲１▼識別再生部で用いる識別基準電圧値を符号誤り率が最小となるように調整を行い固定する。▲２▼識別再生部で用いるクロックタイミングの位相を変化させ、符号誤り率が最小となるよう調整を行い固定する。▲３▼光受信器により受信した信号を増幅する比率を変え、符号誤り率が最小となるよう調整を行い固定する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−８５７５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来方法では、符号誤り率が所定の範囲内の時には、識別レベル，位相，受光素子の増幅率を順次に調整していくが、その途中で一つの要素（例えば、識別レベル）を調整しても誤り情報が最適値にならないと、その要素は初期値に設定してから次の要素の調整に移行するため、伝送路特性や環境条件が変化し、図４に示すように、識別基準電圧値またはクロック位相が最適な値からずれて、調整時のアイ開口（点線）が運用中のアイ開口（実線）に変化した場合、最適な符号誤り率を探し出すことができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、光受信器自身の個体ばらつきや、伝送路特性の変化・環境条件により変化するアイ開口の形状や位置によらず、常に符号誤り率を所望の値にする光受信器を提供することにある。
【０００９】
なお、ここでのアイ開口とは、伝送路を通過してきた光信号を光受信器で電気信号に変換することによって元の信号に復元するに当り、２つの可変パラメータであるクロック信号の位相制御信号、識別再生部の識別レベルを決める識別基準電圧値とに対して測定された符号誤り率データが同じとなる点を、位相制御信号および識別基準電圧値を座標とする平面上でプロットして作図した楕円状の図をいう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受信器は、伝送路から受信した光信号を電気信号に変換し等化増幅を行う光受信部（図１の１）と、光受信部からのデータ信号によりクロック信号を作り出すクロック抽出部（図１の２）と、クロック信号の位相をシフトする位相シフト部（図１の３）と、光受信部からの主信号を識別再生する識別再生部（図１の４）と、識別再生された主信号の符号誤り率を測定し、その結果を符号誤り率データとして出力する誤り監視回路（図１の５）と、識別再生された後の主信号のデータ波形内の全域を網羅し、かつ少なくとも位相制御電圧と識別基準電圧それぞれに対応する値を座標値とするマトリックス状のデータテーブルを備え、該光受信器が運用されるときデータテーブル上の値を読み出して、位相制御電圧を位相シフト部、識別基準電圧を識別再生部に出力し、その位相制御電圧と識別基準電圧に対する符号誤り率データにより、予め設定されている目標の符号誤り率値を満たすような位相制御電圧と識別基準電圧を設定する制御部（図１の６）とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、データテーブルには、当該位相制御電圧と識別基準電圧に対して測定された符号誤り率データを記憶・蓄積しておき、該蓄積されている符号誤り率データの内の最小値を前記誤り監視回路からの符号誤り率データと比較することを繰り返すことにより、最適な位相制御電圧と識別基準電圧が設定されるようにしてもよい。
【００１３】
本発明では、制御部内に信号識別レベルの識別基準電圧値とクロック信号の位相制御電圧についてのデータテーブルを用意しておく。このデータテーブルとは、図３のようにデータ波形の全域を網羅するように区切ってあり、アイ開口が必ずデータテーブル上に乗るようになっている。このため、必ずアイ開口内の調整点を探し出すことが可能となり、適切な符号誤り率における光受信器を可能としている。また、データテーブルを用いることにより、従来の自動調整方法では調整することができなかった、アイ開口の位置が大きく変わった場合（図４）についても、最適な符号誤り率に調整することが可能となっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
【構成の説明】
図１は本発明の光受信器の一実施例を示すブロック図である。この光受信器は、光受信部１，クロック抽出部２，位相シフト部３，識別再生部４，誤り監視部５および制御部６で構成されている。
【００１６】
光受信部１は伝送路から受信した光信号１０を電気信号に変換し等化増幅を行い、主信号１４を識別再生部４へ、また、データ信号１６をクロック抽出部２へ出力する。クロック抽出部２はデータ信号１６からクロック信号１７を作成し、位相シフト部３はクロック信号１７の位相を制御部６からの位相制御電圧１２により可変にできる。
【００１７】
識別再生部４は、位相シフト部３からのクロック信号１８により、入力した主信号１４が制御部６からの識別基準電圧１１より高いか低いかを比較する。その結果、主信号１４が識別基準電圧１１より高いと“Ｈｉ”、低いと“Ｌｏ”を主信号１５として誤り監視部５へ出力する。したがって、主信号１５は、図２に示すように、アナログの主信号１４をディジタル化したものといえる。
【００１８】
誤り監視部５は、主信号１５の符号誤り率を測定し、その結果を符号誤り率データ１３として制御部６へ出力する。また、所望の符号誤り率となるように調整された主信号１９を外部へ出力する。
【００１９】
制御部６は、データテーブルを内蔵している。このデータテーブルは、図３に示すように、主信号１５のデータ波形内の全域を網羅する位相制御電圧１２と識別基準電圧１１それぞれに対応する値を座標値とするマトリックス状の表であって、符号誤り率について所望の精度が得られるよう、ｍ，ｎ個に区切られている。図３では、最適な調整点を中心とし、符号誤り率をパラメータとする３つのアイ開口がデータ波形およびデータテーブルと重畳して図示されている。
【００２０】
制御部６は、本光受信器の運用開始時には、データテーブルから位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を読み出して、位相シフト部３と識別再生部４に出力する。そして、それぞれに対する誤り監視部５から符号誤り率データ１３を受けると、その符号誤り率データ１３が、予め設定されている符号誤り率を満足するような位相制御電圧１２と識別基準電圧値１１を求め、その位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を動作点として設定して本光受信器を運用に供する。
【００２１】
【動作の説明】
次に、本発明の実施例の動作について、図５および図６に示す制御部６のフローチャートに沿って説明する。
【００２２】
本光受信器の運用に当っては、制御部６にデータテーブルを用意し、データ信号の符号誤り率の合格基準を設定しておく。
【００２３】
制御部６では、先ず、識別基準電圧１１の指標ｉ＝０、位相制御電圧１２の指標ｊ＝０として初期値を設定して（図５のステップＳ１）、識別基準電圧１１と（ステップＳ２）、位相制御電圧１２を変更する（ステップＳ３）。位相シフト部３は位相制御電圧１２によりクロック信号１７の位相をシフトしたクロック信号１８を識別再生部４に出力する。識別再生部４は、主信号１４を識別基準電圧１１とクロック信号１８とにより識別再生した主信号１５を誤り監視部５へ出力する。
【００２４】
誤り監視部５は、その主信号１５を測定して符号誤り率データ１３を出力するので、制御部６はそれを読み込む（ステップＳ４）。その結果、読み込んだ符号誤り率データ１３が設定値以下であれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、調整を終了する。位相制御電圧１２と識別基準電圧１１は、そのときの指標ｊ，ｉに対応する値に固定され（ステップＳ８）、本光受信器は運用に供される。
【００２５】
しかし、読み込んだ符号誤り率データ１３が設定値以下でなく（ステップＳ５でＮＯ）、かつｊ＝ｍ、すなわち位相制御電圧１２がデータテーブル上の最大値まで変更がされていない場合には（ステップＳ６でＮＯ）、指標ｊを１だけ増加して（ステップＳ７）、位相制御電圧１２を一段階引き上げる。その上で、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ５において、ｊ＝ｍとなって位相制御電圧１２がデータテーブル上の最大値に達したことが判明すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、指標ｊ＝０として（ステップＳ９）、次には、指標ｉをデータテーブル上の最大値まで変更することによって（ステップＳ１０，Ｓ１１）、識別基準電圧１１を初期値から一段階ずつ引き上げていく（ステップＳ２）。
【００２７】
識別基準電圧１１の各値の下に、ステップＳ３〜Ｓ８の処理が繰り返される。その中で、読み込んだ符号誤り率データ１３が設定値以下になれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、調整を終了する。位相制御電圧１２と識別基準電圧１１は、そのときの指標ｊ，ｉに対応する値に固定され（ステップＳ８）、本光受信器は運用に供される。
【００２８】
一方、ステップＳ１０において、ｉ＝ｎとなって識別基準電圧１１データテーブル上の最大値に達したことが判明すると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１をデータテーブル上の上限まで変更してみても、符号誤り率が、設定している合格基準に達しなかったことになるためエラーとする（ステップＳ１２）。
【００２９】
光受信器を出荷した後、実際に伝送路系に組み込まれたとき、伝送路の特性や条件によってアイ開口の位置や形状が図４のように変化することが少なくない。その場合、当初に設定した位相制御電圧１２と識別基準電圧１１とでは所望の符号誤り率をキープできなくなることがある。しかし、上記のような処理を運用開始時に行うことにより、符号誤り率を常に設定値以上に保つことが可能となり、安定した品質の光受信器を供給することができるようになる。なお、図４は、アイ開口および識別基準電圧，位相制御電圧の最適な調整点の変化をデータテーブルと重畳して示している。
【００３０】
【発明の他の実施例】
上述した実施例では、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を順次に変更しているが、本発明の第２の実施例として、データテーブル内を乱数表に基づいてランダムに検索していき、符号誤り率の合格基準に達したところでルーチンを停止させるようにしてもよい。
【００３１】
第１の実施例ではデータテーブルの端から順番に符号誤り率の低いところを探し出していたが、これでは合格基準値が最後の方にきたとき、自動調整の会わせ込みに時間を要してしまう。これに対して、第２の実施例では、データテーブル上をランダムに探索するため、アイ開口がデータテーブル上のどの場所に位置していても略同じ時間で探索することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施例として、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１に対して、誤り監視部５が測定した符号誤り率データ１３を読み込んで、その位相制御電圧１２および識別基準電圧１１とともに、制御部６内のデータテーブルに記憶し蓄積できる構造としておく。そして、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を変更して得られる符号誤り率データ１３を、データテーブルに蓄積している全符号誤り率データと比較しておくことにより、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１の最適な調整点を探し出すことが可能とする。
【００３３】
図６は、第３の実施例における制御部６のフローチャートを示す。第３の実施例では、読み込んだ（図６のステップＴ４）符号誤り率ＥＲをデータテーブルに書き込んで蓄積しておく（ステップＴ５）。そして、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を引き上げて行くルーチン（ステップＴ２〜Ｔ１３）の中で、読み込んだ符号誤り率ＥＲが、データテーブル内の最小符号誤り率ＥＲ（ｍｉｎ）より小さいかがチェックされる（ステップＴ７）。
【００３４】
その結果、読み込んだ符号誤り率ＥＲがデータテーブル内の最小符号誤り率ＥＲｍｉｎより小さくなければ（ステップＴ７でＮＯ）、そのままルーチンは続行される。一方、読み込んだ符号誤り率ＥＲがデータテーブル内の最小符号誤り率ＥＲｍｉｎより小さければ（ステップＴ７でＹＥＳ）、読み込んだ符号誤り率ＥＲを最小符号誤り率ＥＲｍｉｎとする（ステップＴ９）。そして、そのときの指標ｊを最適調整点に対応する位相制御電圧１２の指標Ｍ、ｉを最適調整点に対応する識別基準電圧１１の指標Ｎとする（ステップＴ１０）。
【００３５】
第３の実施例によれば、アイ開口がどのような位置や形であっても、位相制御電圧１２と識別基準電圧１１を一番符号誤り率が低い点に調整することが可能となり、常に最適な調整点を保つことができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光受信器は、識別再生された後の主信号のデータ波形内の全域を網羅し、かつ位相制御電圧と識別基準電圧それぞれに対応する値を座標値とするマトリックス状のデータテーブルを備えておき、光受信器を運用するときには、データテーブル上の値を読み出して、その位相制御電圧と識別基準電圧に対する符号誤り率を測定し、所望の符号誤り率値を満たす識別基準電圧と位相制御電圧を主信号の識別用に設定する構成としたため、伝送路の特性や環境変化によってアイ開口の形や位置が大きく変わったとしても、常に所望の符号誤り率値を満たす識別基準電圧と位相制御電圧を必ず探し出すことが可能であるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光受信器の一実施例を示すブロック図
【図２】光受信器の識別再生部における入力と出力の波形を示す図
【図３】調整段階における識別基準電圧と位相制御電圧の最適な調整点をデータ波形およびデータテーブルと重畳して示す図
【図４】伝送路条件が変化した場合におけるアイ開口および識別基準電圧，位相制御電圧の最適な調整点の変化をデータテーブルと重畳して示す図
【図５】本発明の第１の実施例による識別基準電圧と位相制御電圧の自動調整を示すフローチャート
【図６】本発明の第３の実施例による識別基準電圧と位相制御電圧の自動調整を示すフローチャート
【符号の説明】
１光受信部
２クロック抽出部
３位相シフト部
４識別再生部
５誤り監視部
６制御部
１０光信号
１１識別基準電圧
１２位相制御電圧
１３符号誤り率データ
１４主信号
１５主信号
１６データ信号
１７クロック信号
１８クロック信号
１９主信号

Claims

伝送路から受信した光信号を電気信号に変換し等化増幅を行う光受信部と、
前記光受信部からのデータ信号によりクロック信号を作り出すクロック抽出部と、
前記クロック信号の位相をシフトする位相シフト部と、
前記光受信部からの主信号を識別再生する識別再生部と、
前記識別再生された主信号の符号誤り率を測定し、その結果を符号誤り率データとして出力する誤り監視回路と、
前記識別再生された後の主信号のデータ波形内の全域を網羅し、かつ少なくとも位相制御電圧と識別基準電圧それぞれに対応する値を座標値とするマトリックス状のデータテーブルを備え、前記データテーブル上の値を読み出して、位相制御電圧を前記位相シフト部、識別基準電圧を前記識別再生部に出力し、その位相制御電圧と識別基準電圧に対する前記符号誤り率データにより、予め設定されている目標の符号誤り率値を満たすような位相制御電圧と識別基準電圧を該光受信器の運用のために設定する制御部とを有することを特徴とする光受信器。
前記データテーブルには、当該位相制御電圧と識別基準電圧に対して測定された前記符号誤り率データを記憶・蓄積しておき、該蓄積されている符号誤り率データの内の最小値を前記誤り監視回路からの符号誤り率データと比較することを繰り返すことにより、最適な位相制御電圧と識別基準電圧が設定されることを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
前記データテーブルは番地順に順次に読み出すことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
前記データテーブルはランダムに読み出すことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。