JPH09181687A - バーストディジタル光受信器 - Google Patents
バーストディジタル光受信器Info
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- JPH09181687A JPH09181687A JP7339498A JP33949895A JPH09181687A JP H09181687 A JPH09181687 A JP H09181687A JP 7339498 A JP7339498 A JP 7339498A JP 33949895 A JP33949895 A JP 33949895A JP H09181687 A JPH09181687 A JP H09181687A
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Abstract
時は充分なオフセットを与えて出力を論理”0”とし、
信号入力時には信号振幅の中央に設定して最小入力レベ
ルの劣化のない識別をする。 【解決手段】受信信号光は光電変換素子1とプリアンプ
2とで差動出力の信号に変換され、ATC(Autom
atic Threshold Control)回路
3に入力される。ここで正相の入力信号103と逆相の
入力信号103のピークホールド信号113とは平均値
回路34で2値平均され正相の識別信号111となり、
一方逆相の入力信号103と選択回路39の出力信号1
09は平均値回路35で2値平均され逆相の識別信号1
10となる。信号109は無信号時に基準電圧源40の
オフセット電圧、信号入力時にピークホールド回路10
4の出力信号を選択した電圧である。識別信号110、
111は識別器4で論理1、0を識別し出力信号112
となる。
Description
器に関し、特にPON(Passive Optica
l Network)光伝送システムや光イーサーネッ
ト通信方式等でバースト状のデータを受信する光受信器
に関する。
る手段として、1つの局側から延長された伝送路を途中
で分岐して複数の加入者へのサービスが考案されてい
る。PONシステムでは、加入者から局への信号は時分
割多元接続(TDMA:TimeDivision M
ultiple Access)によって多重化される
ため、局で受信される加入者信号は、加入者毎に信号強
度が急変するバースト信号となる。
た場合、局での受信器の出力信号は、マーク部に対応し
た”1”、スペース部に対応した”0”、そしてバース
ト間の無信号部に対応した”不定”の3値となる。しか
しながら、無信号時には、受信器の後段に接続される同
期回路やTDMAアクセス制御回路を簡易にするため
に、一定の論理レベル”0”もしくは”1”を出力し続
けることが望まれている。
バーストディジタル光受信器を、図4、図5に示す。
タル光信号501はpinフォトダイオードを用いた光
電変換素子10で電気信号に変換され、プリアンプ20
で所定のレベルに増幅されて差動出力信号で単極性符号
/双極性符号変換回路30に入り、ここで双極性信号に
変換され、次に逆相信号に対し基準電圧源60からのオ
フセット電圧が加算器40で加算されて後、識別器5に
差動信号503として入力される。識別器50は先のオ
フセット電圧を識別レベルとして論理1、0のデータ出
力信号504を出力する。単極性符号/双極性符号変換
回路30はリセット信号502により受信信号毎に動作
がリセットされる。
タ入力信号501は通常のパルス振幅値の時とこれに続
く低いパルス振幅値の時との状態を示している。リセッ
ト信号502は受信信号毎に入力される。単極性符号/
双極性符号変換回路30の出力信号503は識別レベル
D0 で論理値1、0を識別される。識別器50の出力す
るデータ出力信号504は、データ入力信号が通常振幅
時でも識別レベルD0のシフトによりパルス幅が若干せ
まくなり、低振幅時では更にせまくなる。
ずに確実に論理レベル”0”を出力し続けるために、識
別器50の入力部で一定のオフセットを与え、入力パル
ス振幅の中央からある一定の値をシフトした位置(図5
中の識別レベルD0 )で論理レベル”1”、”0”の判
定を行っている。
れた入力信号パルスに対し、論理”1”、”0”の識別
を行う際、pinフォトダイオードを用いた光受信器の
様に受信回路の雑音のみでS/N(信号電力対雑音電力
比)が定まる系では、S/N比を最大にし、かつ識別器
出力のパルス幅をクロック周期T0 と等しい値にして識
別位相余裕度を最大とするために、パルス振幅の中央で
識別を行うことが望ましい。
光受信器では、このように識別値に一定のオフセットを
与えているために、パルス振幅の中央よりも高い位置で
識別が行われることとなり、特に入力振幅が小さい場合
にこのオフセットによる影響が顕著となる。すなわち、
図5に示す様に、入力信号のパルス振幅が小さい場合に
以下に示す課題がある。 (1)S/N最大からずれた位置で識別が行われる。 (2)出力パルス幅が細くなって、受信器の後段に接続
されるビット同期回路を動作させるのに十分な識別位相
余裕度が得られなくなる。 (2)の課題は、受信系を広帯域に設定すれば低減され
る。例えばクロック周波数fcの連続信号用受信器で
は、受信帯域を通常0.7fc程度に設定するが、従来
のバーストモード光受信器では、1.0fc〜1.5f
c程度に設定している。しかしながら、広帯域化により
受信回路の雑音帯域も増大するため、S/N比が劣化す
る。
減少により、従来のバーストディジタル光受信器では、
識別レベルが常に信号振幅の中央に設定されている連続
信号受信器と比較して、最小受光レベルが3dB〜5d
B程度劣化するという問題点がある。
タル光受信器は、受信したバーストディジタル光信号を
電気信号に変換する光電気変換素子と、この電気信号を
所定のレベルまで増幅し差動出力の第1の正相信号と第
1の逆相信号とを出力するプリアンプと、前記第1の正
相信号の値と前記第1の逆相信号をピークホールドした
値との2値平均値をとった第2の正相信号と、前記第1
の逆相信号の値と信号時は前記第1の正相信号をピーク
ホールドした値でかつ無信号時はこの値より高い値にセ
ットしたオフセット電圧の値との2値平均値をとった前
記第2の正相信号と逆相関係にある第2の逆相信号とを
出力する自動閾値制御回路と、前記第2の正相信号と前
記第2の逆相信号とから前記バーストディジタル光信号
の無信号時は論理値0を確定し信号時は前記バーストデ
ィジタル光信号の振幅値の中間値で論理判断し論理値1
および0を出力する識別器とを備えている。
の正相信号の最大値を保持する第1のピークホールド回
路と、前記第1の逆相信号の最大値を保持する第2のピ
ークホールド回路と、前記第1の正相信号の最小値を保
持するボトムホールド回路と、第1および第2の基準電
圧源と、前記第1のピークホールド回路の出力信号と前
記第1の基準電圧源の出力信号とを比較し前記第1のピ
ークホールド回路の出力信号電圧が前記第1の基準電圧
源の出力信号電圧より高い場合は論理値Hまた低い場合
はLを出力する比較器と、前記ボトムホールド回路の出
力信号と前記第2の基準電圧源の出力信号とを加算する
加算器と、前記第1のピークホールド回路の出力信号と
前記加算器の出力信号とを取り込み前記比較器が論理値
Hの時は前記第1のピークホールド回路の出力信号また
Lの時は前記加算器の出力信号をそれぞれ選択する選択
回路と、前記第1の正相信号及び前記第2のピークホー
ルド回路の出力信号とを取り込みこれらの信号の平均値
を論理判定用の第2の正相信号として出力信号する第1
の平均値回路と、前記第1の逆相信号及び前記選択回路
の出力信号とを取り込みこれらの信号の平均値を論理判
定用の第2の逆相信号として出力信号する第2の平均値
回路とを備える構成としても良い。
いて図面を参照して説明する。
に、図3にデータ入力信号とその論理を識別する識別値
の関係を従来の場合と比較して示す。
は、バースト毎に信号レベルが異なるため、受信する信
号のピーク値をピークホールド回路を用いて保持し、そ
の中間値を受信信号の識別値として、論理の判定を行っ
ている。その場合、無信号時には、受信信号のピーク値
は、受信信号の”0”レベルと同一であるため、受信信
号の識別値は論理”0”レベルと等しくなる。その結
果、識別不定となり、”1””0”不定出力となる。
器の場合、無信号時、論理”0”出力をするために、図
3(b)に示すように、識別値に予めオフセットを与え
ている。しかしながら、信号入力時には、このオフセッ
トに、信号振幅の中間値が加わった値が識別値となり、
最小受光レベル付近の信号振幅が小さい場合は、図に示
すように、信号振幅の上側(前半のバースト信号)、或
いは信号振幅を越えた値(後半のバースト信号)とな
り、受信特性の劣化あるいは受信できない結果となる。
信号時には、従来と同様でかつ充分なオフセットを与
え”0”出力を実現し、信号入力時には、常に信号振幅
の中心で信号の識別を行えるようにするものである。
ル光受信器の構成を示すブロック図である。データ入力
信号101は光電変換素子10に入射されて電流信号に
変換され、この電気信号はプリアンプ2にて差動出力の
信号103に増幅、変換される。プリアンプ2の出力
は、ATC(Automatic Threshold
Control自動閾値制御)回路3に入力され、識別
用信号110、111に変換される。この識別用信号1
10、111は識別器4に入力され、論理識別されたデ
ータ出力信号112を出力する。
について詳細に説明する。プリアンプ2の出力信号10
3の差動信号の正相出力は、平均値回路34と信号のピ
ーク値とボトム値をそれぞれ保持するピークホールド回
路31とボトムホールド回路33とに入力される。ま
た、プリアンプ2の出力信号103の差動信号の逆相出
力は、平均値回路35と信号のピーク値を保持するピー
クホールド回路32とに入力される。
は、比較器36と選択回路39にそれぞれ入力される。
比較器36では信号の受信を認識するための基準電圧源
38の基準電圧107と比較され、この基準電圧107
より小さい場合は、論理”L”を、大きい場合は、論
理”H”を出力する。ボトムホールド回路33の出力信
号105は、加算器37に入力され、基準電圧源40の
基準電圧106が加えられる。基準電圧106は無信号
時にデータ出力信号112が”0”を出力するように、
識別値に与えるオフセットとなっている。この加算器3
7出力は選択回路39に入力される。
108により、入力される2つのレベルであるピークホ
ールド回路31の出力信号104と加算器37の出力信
号のどちらかを選択する。比較器36の出力信号108
の論理が”L”である場合、選択回路39の出力信号1
09として加算器37の出力信号が選択される。一方、
比較器36の出力信号104の論理が”H”である場
合、ピークホールド回路31の出力信号104が選択さ
れる。
32の出力信号113とプリアンプ2出力信号103の
正相出力が入力され、この2値の平均値がATC回路3
の正相信号111として出力される。平均値回路35で
は、選択回路39の出力信号109とプリアンプ2出力
信号103の逆相出力が入力され、この2値の平均値が
ATC回路3の逆相信号110として出力される。
トムホールド回路33は、バースト信号間のリセット信
号により、そのホールド値をリセットされ、次に到来す
るバースト信号の最大値あるいは最小値を保持するため
の待機状態となる。
トディジタル光受信器の動作を説明する。図2は、図1
における各部信号の動作を示すタイムチャートである。
電圧107は、最小受光レベル時の信号振幅より小さい
値に設定されている。また、基準電圧源40の基準電圧
106は、無信号時”0”を出力するのに十分である電
圧に設定されている。
場合、比較器36の出力信号108は論理”L”を出力
し、これにより選択回路39では、加算器37の電圧が
出力として選択される。加算器37の出力は、ボトムホ
ールド回路33の出力信号105に基準電圧源40の基
準電圧106が加算されている。この選択回路39の出
力信号109とプリアンプ2の逆相出力との平均値が逆
相信号110として平均値回路35により得られる。
は、プリアンプ2の正相出力とピークホールド回路32
の出力信号113との平均値から得られる。平均値回路
出力34、35の各信号110、111が識別器4に入
力されると、無信号時では、ATC回路3の正相出力で
ある信号111は、常にATC回路3の逆相出力である
信号110より小さい。その結果、無信号時では、識別
器4の出力データ信号112は論理”0”を出力する。
合、比較器36の出力信号108は論理”H”を出力
し、これにより選択回路39では、ピークホールド回路
31の電圧が出力信号109として選択される。この選
択回路39の出力信号109とプリアンプ2の逆相出力
の平均値が平均値回路35により得られる。
は、プリアンプ2の正相出力とピークホールド回路32
の出力信号113の平均から得られる。得られる平均値
回路34、35の出力信号111、110は、共に振幅
が等しく、一方のピーク値と他方のボトム値、一方のボ
トム値と他方のピーク値が等しい差動波形となる。この
差動波形が識別器4に入力されると、図に示れるように
デューティ劣化やS/N劣化の無いデータ出力信号11
2を得る。
トディジタル光受信器には以下の効果がある。
理判定識別値にオフセットを与えることにより安定な論
理”0”を出力し、信号入力時には、論理判定識別値を
常に信号振幅の中央に設定するので、S/N最大、識別
位相余裕度最大の条件で識別が行われることになり、そ
の結果最小入力レベルの劣化が無い。即ち、最小入力レ
ベルの劣化がなく無信号時には安定した”0”信号を得
ることができるという効果がある。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 受信したバーストディジタル光信号を電
気信号に変換する光電気変換素子と、この電気信号を所
定のレベルまで増幅し差動出力の第1の正相信号と第1
の逆相信号とを出力するプリアンプと、前記第1の正相
信号の値と前記第1の逆相信号をピークホールドした値
との2値平均値をとった第2の正相信号と、前記第1の
逆相信号の値と信号時は前記第1の正相信号をピークホ
ールドした値で無信号時はこの値より高い値にセットし
たオフセット電圧の値との2値平均値をとった前記第2
の正相信号と逆相関係にある第2の逆相信号とを出力す
る自動閾値制御回路と、前記第2の正相信号と前記第2
の逆相信号とから前記バーストディジタル光信号の無信
号時は論理値0を確定し信号時は前記バーストディジタ
ル光信号の振幅値の中間値で論理判断し論理値1および
0を出力する識別器とを備えることを特徴とするバース
トディジタル光受信器。 - 【請求項2】 前記自動閾値制御回路は、前記第1の正
相信号の最大値を保持する第1のピークホールド回路
と、前記第1の逆相信号の最大値を保持する第2のピー
クホールド回路と、前記第1の正相信号の最小値を保持
するボトムホールド回路と、第1および第2の基準電圧
源と、前記第1のピークホールド回路の出力信号と前記
第1の基準電圧源の出力信号とを比較し前記第1のピー
クホールド回路の出力信号電圧が前記第1の基準電圧源
の出力信号電圧より高い場合は論理値Hまた低い場合は
Lを出力する比較器と、前記ボトムホールド回路の出力
信号と前記第2の基準電圧源の出力信号とを加算する加
算器と、前記第1のピークホールド回路の出力信号と前
記加算器の出力信号とを取り込み前記比較器が論理値H
の時は前記第1のピークホールド回路の出力信号またL
の時は前記加算器の出力信号をそれぞれ選択する選択回
路と、前記第1の正相信号及び前記第2のピークホール
ド回路の出力信号とを取り込みこれらの信号の平均値を
論理判定用の第2の正相信号として出力信号する第1の
平均値回路と、前記第1の逆相信号及び前記選択回路の
出力信号とを取り込みこれらの信号の平均値を論理判定
用の第2の逆相信号として出力信号する第2の平均値回
路とを備えることを特徴とする請求項1記載のバースト
ディジタル光受信器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7339498A JP2723874B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | バーストディジタル光受信器 |
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-
1995
- 1995-12-26 JP JP7339498A patent/JP2723874B2/ja not_active Expired - Fee Related
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