JP4206517B2

JP4206517B2 - 受信装置および受信方法

Info

Publication number: JP4206517B2
Application number: JP18706598A
Authority: JP
Inventors: 正道野上; 邦明本島; 清智長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: JP2000022765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル光受信方式に関わり、特に電力の異なるバースト状の光信号を受信する場合に消光比によりセル内の０レベルが異なっても正常な光ＯＦＦＤＣレベルの再生が可能な自動閾値制御機能付受信装置（以下ＡＴＣ機能付受信装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年画像を中心とした広帯域サ−ビスへの要求の高まりに対応するため、高速伝送の可能な光ファイバ伝送技術が加入者網へ導入されようとしている。光ファイバ伝送技術の加入者網への導入には、加入者側の伝送装置の経済化のみならず、局側装置および光ファイバ線路の経済化が必須である。このような要求から考案された光加入者伝送方式がＰＤＳ（Passive Double Star）伝送方式である。ＰＤＳ伝送方式では、加入者と局は光分岐回路と光ファイバで接続され、加入者から局へ伝送されるデ−タはセルと呼ばれるバ−スト状の光信号にて送出され、光分岐回路で各セルは重ならないように時分割多重された後、局装置で受信される。
【０００３】
局装置で受信されるバ−スト光信号を再生するためには各加入者と局の間の光ファイバおよび光分岐回路の挿入損のばらつきで30dB程度のレベル差が生じるため、局の光受信装置には、受信されるバ−ストごとに一定振幅に変換する機能が備わっている。また、受信される各セルは消光比が10dB程度と小さいためセル内の■0■レベルと光ＯＦＦレベルに差が発生するため、本機能を正しく動作させるためには各セル間の光ＯＦＦレベルを忠実に再生する機能が要求される。
【０００４】
従来のこの種のＡＴＣ機能付受信装置としては、例えば信学技報ＩＤＣ９７−１０４、Ｐ７３−８０（1997年発行）に示されたものがあり、図８は上記文献に示された従来のＡＴＣ機能付受信装置の構成を示す図で、図９は動作説明図である。図８において１０１は受光素子、１０２は前置増幅器、１０３はリミッタ増幅器、１０４は出力バッファ、１０５はピーク検出回路、１０６は１／２回路、１０７は直流フィードバック回路、１０８はリセット回路である。
【０００５】
動作について説明する。図９-Ｓ１のような光信号を受光素子１０１で光電気変換されたあと前置増幅器１０２で低雑音増幅され図９-Ｓ２(a),(b)のような電圧信号に変換され、リミッタ増幅器１０３とピーク検出回路１０５に送出する。
ピーク検出回路１０５は振幅ピーク値（負電圧）に等しい電圧を高速に検出・保持してして図９-Ｓ４の実線のような波形を得るが、図９-Ｓ３のようなリセット信号により検出・保持した電圧を初期値に復帰させる。一方、直流フィードバック回路１０７は図９-Ｓ５の実線のように前置増幅器１０２の直流電圧（図９-Ｓ５の■0■に対応）に等しい直流フィードバック電圧を生成する。
【０００６】
ここで、１／２回路１０６はピーク検出回路１０５の出力電圧と直流フィードバック回路１０７からの直流フィードバック電圧の１／２の電圧を発生し、図９-Ｓ６に示す様に波形を閾値としてリミッタ増幅器１０３に印加する。
この動作により、リミッタ増幅器１０３は閾値を中心に一定振幅にデータを増幅し、図９-Ｓ７に示す識別波形がリミッタ増幅器１０３の正相出力に得られる。
【０００７】
上記の動作は、入力信号光に消光比が無い場合の動作である。しかし、一般には入力信号光に消光比は必ず存在し、しかも消光比が小さいセルが多数存在する場合には直流フィードバック回路１０７の出力電位は消光比に依存する。
図１０はこの場合の動作を示した図であり、Ｓ１は前置増幅器１０２の入力信号、Ｓ２(a)はリミッタ増幅器１０３の入力信号、Ｓ２(b)はリミッタ増幅器１０３の入力信号の拡大波形、Ｓ３はリセットパルス波形、Ｓ４はピーク検出回路１０５の出力電圧、Ｓ５(a)の実線は直流フィードバック回路１０７からの直流フィードバック電圧、Ｓ５(b)の実線はセル６、７の拡大波形、Ｓ６はリミッタ増幅器１０３へ印加される閾値波形である。
【０００８】
消光比の小さなセルが多数存在した場合、直流フィードバック回路１０７からの直流フィードバック電圧は応答時定数の大きな積分回路で構成されている事および次段回路の吸い込み電流による検出レベルの低下からからセル６以外のセルの■0■レベルに追従する。この動作によりＳ６に示すリミッタ増幅器１０３へ印加される閾値波形はセル６に対する■0■レベルに追従できない閾値波形を発生するため、リミッタ再生時の誤りの原因となる。さらに、消光比の小さなセルが全て存在しなくなった場合にセル６の■0■レベルに追従しようとする制御応答が発生し直流フィードバック制御が不安定になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のＡＴＣ機能付受信装置は、消光比の小さなセルが多数存在した場合、直流フィードバック回路からの直流フィードバック電圧が入力信号の光ＯＦＦレベルを正確に発生出来ないと言う問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる受信装置は、入力信号と閾値の差を増幅して正相の信号と逆相の信号を出力する増幅器と、上記入力信号の振幅電圧を検出する振幅検出器と、上記入力信号のセルとセルの間を示すセル間信号および上記増幅器による正相の信号と逆相の信号に基づいて、上記入力信号のセルとセルの間の電圧を検出するセル間電圧検出手段と、上記振幅検出器で検出した振幅電圧と上記セル間電圧検出手段で検出した電圧に基づいて上記閾値を発生する閾値発生器とを備え、上記セル間電圧検出手段は、上記増幅器による逆相の信号を上記セル間信号によりセルとセルの間にピーク検出し、このピーク検出した電圧をセル中に保持して出力するゲート制御ピーク検出回路と、上記増幅器による正相の信号と逆相の信号の平均電圧を検出し、この検出した平均電圧と上記ゲート制御ピーク検出回路の出力電圧との差を増幅する直流フィードバック回路とを有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態によるＡＴＣ機能付受信装置の構成を示す図であり、図において１は受光素子、２は前置増幅器、３は増幅器、４は振幅検出器、５は閾値発生器、６はゲート制御保持回路、７は直流フィードバック回路である。
次に動作について説明する。受光素子１で光電気変換された入力信号は前置増幅器２で低雑音増幅され、増幅器３でさらに増幅され出力される。増幅器３の逆相入力電圧および閾値発生５出力電圧はそれぞれ振幅検出器４、直流フィードバック回路７により制御される。直流フィードバック回路７では、増幅器３の正相出力Qのローレベルと逆相出力Qバーのハイレベルと（それぞれ光入力信号オフに対応）の差がゼロになるような電圧が発生する。
【００１７】
ゲート制御保持回路６ではセル間信号によって直流フィードバック回路７の出力電圧をセルとセルの間（光ＯＦＦレベル）のみの電圧を検出し保持を行う。この動作により光ＯＦＦレベルのみに増幅器３の逆相入力電圧は追従するため、セル内の消光比に寄らず直流フィードバック制御が行える。セルが入力された場合は振幅検出器４の出力とゲート制御保持回路６の出力により入力振幅の約半分の電圧を閾値発生５により発生し、増幅器３の逆相入力電圧となる。本電圧により入力波形を識別増幅することから、受光電力の小さなセルに対しても正しい閾値電圧発生が行える。
【００１８】
図２は本実施の形態１に関わるＡＴＣ機能付受信装置の各部波形を示す図であり、Ｓ１は前置増幅器入力波形、Ｓ２(a)は前置増幅器出力波形、Ｓ２(b)は前置増幅器出力波形のセル６とセル７の拡大図、Ｓ３はセル間信号、Ｓ４は振幅検出器出力、Ｓ５(a)はゲート制御保持回路出力、Ｓ５(b)はゲート制御保持回路出力のセル６とセル７の拡大図、Ｓ６は増幅器正相出力および逆相出力、Ｓ７は閾値発生器出力である。上述の通り、ゲート制御保持回路によりセルとセルの間（光ＯＦＦレベル）のみの電圧を検出し保持を行い、またＳ６のΔVoが０となるように制御される事から、従来例にて問題となった、消光比の小さなセルが多数存在する場合に、直流フィードバック回路からの直流フィードバック電圧がセル６以外のセルの■0■レベルに追従する動作を抑圧することができ、セル６の識別再生が正しく行える。
なお、上記例ではセルについて説明したが、パケットでも同様である。
また、増幅器はリニアアンプだけでなくリミッタアンプでも同様の特性が得られる。
【００１９】
実施の形態２．
図３は本実施の形態によるＡＴＣ機能付受信装置の構成を示す図である。図３において、８はゲート制御ピーク検出回路、９は保持容量である。他は実施の形態１と同じで説明を省く。
次に、動作について説明する。ゲート制御ピーク検出回路８と保持容量９は、増幅器３の逆相出力の光ＯＦＦレベルをセルとセルの間（光ＯＦＦレベル）のみピーク検出を行いセル中は保持を行う。直流フィードバック回路は上述のように入力信号の光ＯＦＦレベルを追従するように動作するが、本ピーク検出値を比較値として用いることにより実施の形態１と同様の動作を行い、同様の効果を得られる。また、上記例ではセルについて説明したが、パケットでも同様である。
【００２０】
実施の形態３．
図４は、図１における振幅検出器４と図３における振幅検出器４の構成を示す図であり、図４において、１１はピーク検出回路、１２はリセット回路、１３はピーク検出容量である。
４は振幅検出回路で、ピーク検出回路１１、リセット回路１２，ピーク検出容量１３から構成される。他は実施の形態１と同じで説明を省く。
上記振幅検出器は、上記入力信号のピークを検出し、保持するピーク検出保持手段と、その保持をセル間信号によりリセット回路がピーク値をリセットする。
以上のように振幅検出器を構成するので、簡単な回路で振幅検出ができる。
【００２１】
実施の形態４．
図５は実施の形態２におけるＡＴＣ機能付受信装置の直流フィードバック回路７の構成を示す図で、図３の直流フィードバック回路７の第１の構成例を示す。
図５において、１０は平均値検出器、１１は比較器、７は直流フィードバック回路で、平均値検出器１０および比較器１１から構成される。
次に動作について説明する。平均値検出器１０にて増幅器３の正相および逆相出力から平均値電圧（光ＯＦＦレベル）を検出する。
ゲート制御ピーク検出回路８と保持容量９によりセルとセルの間（光ＯＦＦレベル）のみのピーク検出を行い、比較器１１により平均値検出器１０とゲート制御ピーク検出回路８の差電圧を増幅する。比較器１１の増幅度分、増幅器３の正相、逆相出力の光信号”光ＯＦＦ”に対応した信号の電位は精度良く安定化できる。
【００２２】
実施の形態５．
図６は、実施の形態２におけるＡＴＣ機能付受信装置の直流フィードバック回路７の第２の構成例を示す。
図６において、１４は第１の差動増幅器、１５は第２の差動増幅器、１６は第１の抵抗器、１７は第２の抵抗器、１８は第３の差動増幅器である。
動作について説明する。第１の差動増幅器１４により増幅器３の正相および逆相出力より逆相信号を増幅する。第２の差動増幅器１５の出力の正相と逆相に第１、第２の同値の抵抗を接続することにより増幅器３の正相および逆相出力を入力として平均値電圧を増幅出力する。更に第１の差動増幅器１４の逆相出力と、第１、第２の抵抗器の接続点より出力される平均値電圧の差電圧を増幅する事により、上述に示すように第１、第２、第３、の増幅度分、増幅器３の正相、逆相出力の光信号”光ＯＦＦ”に対応した信号の電位は精度良く安定化できる。
【００２３】
実施の形態６．
図７は、本実施の形態によるＡＴＣ機能付受信装置を構成するゲート制御ピーク検出回路８の構成を示す図である。
図７において、１９は信号入力端子、２０はセル間信号端子、２１は保持電圧出力端子、９は保持容量、２３は基準電圧(Vref)端子、２４は第１のＮＰＮトランジスタ、２５は第２のＮＰＮトランジスタ、２６は第３のＮＰＮトランジスタ、２６は電流源、２８は正電源、２９は負電源、３０は保持容量のバイアス電圧である。
【００２４】
動作について説明する。第２、第３のＮＰＮトランジスタ２５、２６からなる差動回路は基準電圧２３に印加される電圧を閾値電圧として、セル間信号端子２０のセル間信号により第２のＮＰＮトランジスタ２５がＯＮすることにより電流源２７により決まった電流が第１、第２のＮＰＮトランジスタ２４、２５に流れる。この間、容量９に電荷がチャージされる。セル間信号が基準電圧(Vref)端子２３より低くなると第２のＮＰＮトランジスタ２５がＯＦＦとなり、第１のＮＰＮトランジスタ２４の電流もＯＦＦとなる。この時、セル間信号によりＯＮされた間のみ入力電圧を記憶した容量９は放電する経路が無いことから、入力電圧を効率良く保持する動作を行う。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、セル内の消光比によらず増幅器の出力信号の光ＯＦＦレベルを安定化でき、安定な受信信号の再生ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１によるＡＴＣ機能付受信装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１によるＡＴＣ機能付受信装置の各部波形を示す図である。
【図３】実施の形態２によるＡＴＣ機能付受信装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１または２によるＡＴＣ機能付受信装置の振幅検出器の構成を示す図である。
【図５】実施の形態２によるＡＴＣ機能付受信装置の第１の直流フィードバック回路の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２によるＡＴＣ機能付受信装置の第２の直流フィードバック回路の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２によるＡＴＣ機能付受信装置のゲート制御ピーク検出回路の構成を示す図である。
【図８】従来例の構成を示す図である。
【図９】従来例の各部波形を示す図である。
【図１０】従来例の問題点の各部波形を示す図である。
【符号の説明】
１：受光素子
２：前置増幅器
３：増幅器
４：振幅検出
５：閾値発生
６：ゲート制御保持
７：直流フィードバック回路
８：ゲート制御ピーク検出回路
９：保持容量
１０：平均値検出器
１１：比較器
１２：リセット回路
１３：ピーク検出容量
１４：第１の差動増幅器
１５：第２の差動増幅器
１６：第１の抵抗器
１７：第２の抵抗器
１８：第３の差動増幅器
１９：信号入力端子
２０：セル間信号端子
２１：保持電圧出力端子
２３：基準電圧端子(Vref)
２４：第１のＮＰＮトランジスタ
２５：第２のＮＰＮトランジスタ
２６：第３のＮＰＮトランジスタ
２７：電流源
２８：正電源端子
２９：負電源端子

Claims

入力信号と閾値の差を増幅して正相の信号と逆相の信号を出力する増幅器と、
上記入力信号の振幅電圧を検出する振幅検出器と、
上記入力信号のセルとセルの間を示すセル間信号および上記増幅器による正相の信号と逆相の信号に基づいて、上記入力信号のセルとセルの間の電圧を検出するセル間電圧検出手段と、
上記振幅検出器で検出した振幅電圧と上記セル間電圧検出手段で検出した電圧に基づいて上記閾値を発生する閾値発生器とを備え、
上記セル間電圧検出手段は、上記増幅器による逆相の信号を上記セル間信号によりセルとセルの間にピーク検出し、このピーク検出した電圧をセル中に保持して出力するゲート制御ピーク検出回路と、上記増幅器による正相の信号と逆相の信号の平均電圧を検出し、この検出した平均電圧と上記ゲート制御ピーク検出回路の出力電圧との差を増幅する直流フィードバック回路とを有することを特徴とする受信装置。
上記直流フィードバック回路は、上記増幅器による正相の信号と逆相の信号の平均電圧を検出して出力する平均値検出回路と、上記平均値検出回路の出力電圧と上記ゲート制御ピーク検出回路の出力電圧との差を増幅する比較手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
上記振幅検出器は、上記入力信号のピーク値を検出し保持するピーク検出保持手段と、上記セル間信号によりこの保持したピーク値を解除するリセット回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
入力信号と閾値の差を増幅して正相の信号と逆相の信号を出力する増幅ステップと、
上記入力信号の振幅電圧を検出する振幅検出ステップと、
上記入力信号のセルとセルの間を示すセル間信号および上記増幅ステップによる正相の信号と逆相の信号に基づいて、上記入力信号のセルとセルの間の電圧を検出するセル間電圧検出ステップと、
上記振幅検出ステップで検出した振幅電圧と上記セル間電圧検出ステップで検出した電圧に基づいて上記閾値を発生する閾値発生ステップとを備え、
上記セル間電圧検出ステップは、上記増幅ステップによる逆相の信号を上記セル間信号によりセルとセルの間にピーク検出し、このピーク検出した電圧をセル中に保持して出力するゲート制御ピーク検出ステップと、上記増幅ステップによる正相の信号と逆相の信号の平均電圧を検出し、この検出した平均電圧と上記ゲート制御ピーク検出ステップによる出力電圧との差を増幅する直流フィードバックステップとを有することを特徴とする受信方法。