信号検出装置、信号検出方法、光受信器及び光受信方法
【課題】伝送速度が異なるデータを受信可能な光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させるための技術を提供する。
【解決手段】
信号検出装置は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、を備える。
【解決手段】
信号検出装置は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出装置、信号検出方法、光受信器及び光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の一つである１０Ｇ−ＥＰＯＮ（１０Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ）が、２００９年９月にＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖとして標準化された。ＩＥＥＥは、米国電気電子学会（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ）の略称である。ＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖは、既に運用されているＧＥ−ＰＯＮと共存するために、ＯＮＵからＯＬＴへの送信ビットレートとして１．２５Ｇｂｐｓ及び１０．３１２５Ｇｂｐｓの２種類のビットレートを定義している。ここで、ＧＥ−ＰＯＮはＧｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ、ＯＮＵはＯｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ（加入者端末）、ＯＬＴはＯｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ（局舎側装置）である。なお、以下では特に区別する必要がない限り「１．２５Ｇｂｐｓ」及び「１０．３１２５Ｇｂｐｓ」をそれぞれ「１Ｇｂｐｓ」及び「１０Ｇｂｐｓ」と記載する。
【０００３】
図５は、本発明に関連する光受信器の構成を示す図である。光受信器１００は、受光素子１０１、前置増幅器（ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＴＩＡ）１０２及びリミッティングアンプ（ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＬＩＭ−ＡＭＰ）１０３を備える。
【０００４】
受光素子１０１は、光−電気変換を行う受光素子であり、例えばフォトダイオードである。前置増幅器１０２は、受光素子から出力される電流を電圧に変換し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）を出力する。リミッティングアンプ１０３は、前置増幅器１０２から出力される差動電圧信号をさらに増幅して、差動電圧信号（Ｄａｔａ＋及びＤａｔａ−）として出力する。ここで、リミッティングアンプ１０３から出力される差動電圧信号の振幅は、入力信号の振幅が所定の大きさ以上になると一定となる。すなわち、リミッティングアンプ１０３は、出力信号の振幅を制限（リミッティング）する。後段の信号処理回路は、リミッティングアンプ１０３の出力信号をそのまま処理する。
【０００５】
リミッティングアンプ１０３は、入力された電圧の振幅が設定された閾値以下である場合に、受信断とみなしてＬＯＳ信号を出力するＬＯＳ（ｌｏｓｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ、受信信号消失）検出回路１０４を備えている。ＬＯＳ検出回路は、リミッティングアンプ１０３に入力される信号の振幅が所定の閾値以下になるとＬＯＳ信号を発出する。また、ＬＯＳ信号の発出後、受信信号の振幅が増大して所定の閾値を超えると、ＬＯＳ信号の発出は解除される。このように、ＬＯＳ信号は、受信した光のレベルが、信号からデータを再生することが可能なレベルよりも低いことを示す。
【０００６】
すなわち、図５に記載された光受信器１００は、受信した光信号を受光素子１０１で光−電気変換する。そして、前置増幅器１０２は、光−電気変換された信号を増幅して差動出力信号として出力する。前置増幅器１０２から出力された差動出力信号は、リミッティングアンプ１０３に入力される。リミッティングアンプ１０３内にあるＬＯＳ検出回路１０４は、リミッティングアンプ１０３に入力された信号の振幅が所定の閾値以下であれば、ＬＯＳ信号を出力する。
【０００７】
ここで、光送信器と光受信器とが１対１で通信を行なう場合には、光信号は光送信器から連続して送信され、光受信器はその信号を連続して受信している。光信号が正常に受信されている状態から受信断となってＬＯＳ検出回路１０４がＬＯＳ信号を出すまでの時間は、ＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）で規格化されている。ＭＳＡとは機器を製造するメーカの間で互換性向上のために製品仕様を共通化する取り決めであり、ＬＯＳの発出及び解除に関しては、事象の発生から通常１０〜１００μｓｅｃ以内程度でＬＯＳを発出し、あるいは解除すれば良いとされている。
【０００８】
本発明に関連して、特許文献１は、伝送速度が低い場合には高い変換利得が選択され、伝送速度が高い場合には低い変換利得が選択されるＴＩＡ回路を備えた光受信器の構成を記載している。また、特許文献２は、リミッティングアンプの前段に設けられた反転増幅器のゲインを可変とする光受信装置の構成を記載している。さらに、特許文献３は、設定情報に基づいて、受信信号の識別レベルを決定する光受信器の構成を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３００３４０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９０１３号公報
【特許文献３】特開２００９−３０３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
１０Ｇ−ＥＰＯＮ用のＯＬＴは、複数のＯＮＵからのバースト光信号を光カプラで合流させてＴＤＭ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、時分割多重）で受信する。そして、ＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴには、ＯＮＵから受信する１０Ｇｂｐｓ及び１Ｇｂｐｓのそれぞれのバースト信号毎にＬＯＳ信号を出力できることが求められる。ここで、本発明に関連する光受信器１００をＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴに適用するにあたっては、以下の課題がある。
【００１１】
すなわち、ＬＯＳ検出閾値がビットレートによらず固定であれば、ＬＯＳ検出閾値は、一般的により高い受信光信号電力が要求される、高速な信号のための閾値で設定されてしまう。このため、本発明に関連する光受信器１００では、より低速な信号に対するＬＯＳ検出レベルを下げることができない。
【００１２】
上記の課題に関連して、特許文献１は、通信レートに基づいて、ＴＩＡにおいて利得を制御する構成を記載しているものの、ＬＯＳ検出閾値を受信信号のビットレートごとに制御する構成に関しては何ら開示していない。
【００１３】
また、特許文献２は、光受信装置のＬＯＳ検出方法について記載している。しかし、特許文献２に記載された構成は、信号の振幅をＬＯＳ検出閾値で検出可能な範囲に収まるように前段の増幅器の利得を調整することを必要としており、光受信器の制御が複雑になるという課題がある。さらに、特許文献３に記載された構成は、受信信号の論理レベルを識別するレベルを決定する構成に関するものであり、光受信器における受信信号の消失を検出するＬＯＳ検出機能に関しては何ら言及していない。
【００１４】
［発明の目的］
本発明は、伝送速度が異なるデータを受信可能な光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の信号検出装置は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、を備える。
【００１６】
本発明の光受信器は、受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅する前置増幅器と、前置増幅器から出力される電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、光信号の伝送速度に基づいて前置増幅器の利得及び帯域幅を制御する利得及び帯域幅制御回路と、を備える。
【００１７】
本発明の信号検出方法は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する。
【００１８】
本発明の光受信方法は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号を増幅し、増幅された電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定し、光信号の伝送速度に基づいて増幅の際の利得及び帯域幅を制御する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるいう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態の光受信器の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態の光受信器における受信ＢＥＲ特性の例。
【図３】光受信器において、速度が異なるバースト受信信号のバースト毎の振幅及びＬＯＳ検出閾値設定値の変化を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態の光受信器を示す図。
【図５】本発明に関連する光受信器の構成を示す図。
【図６】本発明の第３の実施形態の信号検出回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の光受信器の構成を示す図である。光受信器２００は、受光素子２０１、前置増幅器（ＴＩＡ）２０２、リミッティングアンプ（ＬＩＭ−ＡＭＰ）２０３、利得及び帯域制御回路２０４、ＬＯＳ閾値設定回路２０５を備える。受光素子２０１は、光−電気変換を行うフォトダイオードである。光受信器２００がＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴで使用される場合、光受信器２００がＯＮＵから受信する光信号はＯＮＵ毎に速度や振幅が異なるバースト光信号となる。前置増幅器２０２は、受光素子２０１が出力する受光電流を電圧に変換し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）として出力する。リミッティングアンプ２０３は、前置増幅器が出力する信号を更に増幅するとともに、振幅の上限を制限して、電圧信号（Ｄａｔａ＋及びＤａｔａ−）として出力する。リミッティングアンプ２０３は、ＬＯＳ検出回路２０６を備えている。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力される差動電圧信号の振幅が設定されたＬＯＳ検出閾値以下である場合には、受信信号が断であると判断してＬＯＳ信号を出力する。
【００２２】
また、利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいて前置増幅器２０２の利得と帯域を制御する。Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、光受信器２００が受信する信号の伝送速度の情報を含む、光受信器２００の外部から入力される信号である。さらに、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいてＬＯＳ検出回路２０６に設定されるＬＯＳ検出閾値を設定する。
【００２３】
ここで、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号について説明する。上に述べたように、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、光受信器２００が受信する信号の伝送速度の情報を含む。すなわち、光受信器２００がＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴで使用される場合、ＯＮＵからバースト光信号を受信しようとする際に、利得及び帯域制御回路２０４及びＬＯＳ閾値設定回路２０５に対して、受信しようとするバースト光信号の伝送速度の情報を通知する。このため、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、ＯＬＴがＯＮＵを登録する際に決められたＯＮＵの送信タイミング情報を参照してもよい。
【００２４】
ＰＯＮシステムにおいてＯＬＴがＯＮＵを登録するプロセスは、ディスカバリ手順として知られている。ディスカバリ手順においては、登録しようとするＯＮＵが送信するバースト光信号と既登録のＯＮＵが送信するバースト光信号とがＯＬＴにおける受信時に衝突しないように、ＯＮＵがバースト光信号を送信するタイミングが設定される。そして、ＯＬＴは、ＯＮＵ毎に設定されたタイミングで、それぞれのＯＮＵに対してバースト光信号を送信するように指示する。
【００２５】
従って、ＯＬＴがディスカバリ手順を実行することによって、ＯＮＵ毎に、ＯＮＵの情報とＯＮＵが送信するバースト光信号のＯＬＴにおける受信タイミングの情報とがＯＬＴに保存される。このため、ＯＬＴは、ディスカバリ手順で得られたバースト光信号の受信タイミングの情報及び対応するＯＮＵの伝送速度の情報に基づいて、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号を生成することができる。生成されたＲａｔｅ−ＳＥＬ信号は、バースト光信号の受信タイミングと同期して、そのバースト光信号の伝送速度を利得及び帯域制御回路２０４、及び、ＬＯＳ閾値設定回路２０５に対して通知する。具体的には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信しようとするバースト光信号の直前のバースト光信号の受信が終了した後、受信しようとするバースト光信号の受信開始までの間に、バースト光信号の伝送速度の情報を必要に応じて変更する。そして、利得及び帯域制御回路２０４及びＬＯＳ閾値設定回路２０５は、バースト光信号の伝送速度の情報が変更された場合は、変更された速度に応じてそれぞれ前置増幅器２０２及びＬＯＳ検出回路２０６への制御内容を変更する。
【００２６】
図１〜３を用いて、光受信器２００の動作を説明する。受光素子２０１は、受信した光信号を電流に変換する。前置増幅器２０２は、光信号から変換された電流を、利得及び帯域制御回路２０４の制御により増幅し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）として出力する。利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいて、前置増幅器２０２の利得及び帯域を制御する。
【００２７】
利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示す受信信号の伝送速度が例えば１０Ｇｂｐｓである場合には、前置増幅器２０２の利得を下げて帯域を広げ、１０Ｇｂｐｓの信号に対して好適な受信感度が得られるようにする。
【００２８】
また、利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示す受信信号の伝送速度が例えば１Ｇｂｐｓである場合には、前置増幅器２０２の利得を上げて帯域を狭め、１Ｇｂｐｓの信号に対して好適な受信感度が得られるようにする。
【００２９】
前置増幅器２０２の出力信号は、差動電圧信号としてリミッティングアンプ２０３に入力される。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力された差動電圧のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅がＬＯＳ閾値設定回路２０５で設定したＬＯＳ検出閾値以下であれば、受信信号消失を示すＬＯＳ信号を出力する。
【００３０】
ここで、リミッティングアンプ２０３は、ある程度長い時間にわたる振幅のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ値の平均値をＬＯＳ検出回路２０６に入力する。これにより、差動電圧信号に含まれる雑音や信号データのビットパターンの偏りによる、差動電圧信号の振幅の一時的な変動を抑制することができる。その結果、雑音やパターン効果によってＬＯＳ信号が不必要に発出と停止とを繰り返すことを防止できる。
【００３１】
図２は、第１の実施形態の光受信器における受信ＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）特性の例である。図２に示すように、１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの受信ＢＥＲ特性は異なっている。このため、ＬＯＳ信号の発出条件を揃えるためにいずれの伝送速度でもほぼ同一のＢＥＲでＬＯＳ信号を発出しようとすると、１Ｇｂｐｓ時と１０Ｇｂｐｓ時とで異なるＬＯＳ検出閾値を設定する必要がある。次に説明する図３では、ＬＯＳ検出閾値は、１Ｇｂｐｓ時には−３６ｄＢｍ、１０Ｇｂｐｓ時には−３２ｄＢｍとしている。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示すそれぞれの伝送速度において設定したいＬＯＳ検出閾値をＬＯＳ検出回路２０６に設定する。
【００３２】
図３は、光受信器２００において、１Ｇｂｐｓ及び１０Ｇｂｐｓのバースト信号（ａ）〜（ｄ）のバースト毎の振幅及びＬＯＳ検出閾値設定値の時間的な変化を示す図である。
【００３３】
図３において、縦軸は信号（１）〜（６）のそれぞれの振幅あるいは設定される閾値、横軸は時間を示す。受信するバースト光信号の振幅変化（１）に従って、前置増幅器２０１から出力される差動電圧信号の振幅も同様に変化する（２）。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力される差動電圧信号の振幅に基づいて、ＬＯＳ信号を発出するかどうかを判定する。ここで、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、外部から受信しているＲａｔｅ−ＳＥＬ信号（３）に基づいてＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を設定する。Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中のバースト光信号の速度を示す情報を含んでいる。ＬＯＳ検出回路２０６は、ＬＯＳ閾値設定回路２０５の設定に従って、高速信号（１０Ｇｂｐｓ）受信時と低速信号（１Ｇｂｐｓ）受信時とでＬＯＳ検出閾値を変更する（４）。
【００３４】
図３に示した場合では、光受信器２００が１Ｇｂｐｓのバースト光信号（ａ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中の信号の速度が１Ｇｂｐｓであることを“Ｌ”レベルの信号としてＬＯＳ閾値設定回路２０５に通知する。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｌ”レベルであることから、バースト光信号（ａ）を受信中はＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３６ｄＢｍに相当する振幅に設定する。バースト光信号（ａ）の受信レベルは−３３ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３６ｄＢｍ）よりも高く、バースト光信号（ａ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。
【００３５】
光受信器２００が１０Ｇｂｐｓのバースト光信号（ｂ）又は（ｃ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は“Ｈ”レベルとなる。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｈ”レベルであることから、ＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３２ｄＢｍに相当する振幅に設定する。
【００３６】
ここで、バースト光信号（ｂ）の受信レベルは−３０ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３２ｄＢｍ）よりも高く、バースト光信号（ｂ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。しかしながら、バースト光信号（ｃ）の受信レベルは−３３ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３２ｄＢｍ）よりも低く、バースト光信号（ｃ）の受信時にはＬＯＳ信号が発出される。
【００３７】
光受信器２００が１Ｇｂｐｓのバースト光信号（ｄ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中の信号の速度が１Ｇｂｐｓであることを“Ｌ”レベルの信号としてＬＯＳ閾値設定回路２０５に通知する。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｌ”レベルであることから、バースト光信号（ｄ）を受信中はＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３６ｄＢｍに相当する振幅に設定する。ここで、バースト光信号（ｄ）の受信レベルは直前のバースト光信号（ｃ）よりも低下して−３５ｄＢｍとなっている。しかしながら、ＬＯＳ検出閾値はそれよりも低い−３６ｄＢｍに変更されているので、受信レベルはＬＯＳ検出レベルよりも高い。従って、バースト光信号（ｄ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。
【００３８】
このように、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、受信するバースト光信号毎に、その速度に応じてＬＯＳ検出閾値をＬＯＳを検出する受信レベルに相当する振幅として設定する。そして、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２の出力である差動電圧信号（Ｄａｔａ ＯＵＴ＋及びＤａｔａ ＯＵＴ−）の振幅と、ＬＯＳ検出閾値として設定された振幅とを比較する。ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２の出力振幅がＬＯＳ検出閾値以下であれば、光受信器２００で光信号が受信されていない（ＬＯＳ）と判断して、ＬＯＳ信号を出力する。
【００３９】
ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２から出力される差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅を検出し、その結果とＬＯＳ検出閾値とを比較してＬＯＳ検出を行う。差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅は、例えば差動電圧信号を全波整流して得られた直流分の振幅から求めることができる。さらに、求めた直流分の振幅の変化をローパスフィルタ等により除去することにより、雑音等によりＬＯＳ信号が発出と停止を繰り返してしまう可能性を低減することができる。
【００４０】
このようにして、ＬＯＳ検出回路２０６は、受信するバースト信号毎にＬＯＳ検出閾値を受信速度に基づいて変更する。そして、ＬＯＳ検出回路２０６は、バースト信号毎に、差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅が設定されたＬＯＳ検出閾値を下回ったと判断した場合にＬＯＳ信号を出力する。
【００４１】
すなわち、第１の実施形態の光受信器は、異なる受信速度において異なるＬＯＳ検出閾値を設定することができるので、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるという効果を奏する。
【００４２】
そして、第１の実施形態で説明した構成でＬＯＳ検出回路を構成すれば、複数の速度に対応した光受信器において、前置増幅器の利得と帯域を調整し、さらにＬＯＳ検出閾値を個々のバーストで設定することにより、広い受光レベルでＬＯＳ検出閾値を設定することが可能となる。
【００４３】
なお、第１の実施形態において、ＬＯＳ検出回路２０６はリミッティングアンプ３０２の内部にあるとして説明した。しかし、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２とリミッティングアンプ２０３との間に配置してもよい。この場合も、ＬＯＳ検出回路２０６は、ＬＯＳ閾値設定回路２０５によってＬＯＳ検出閾値が設定される。
【００４４】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の光受信器の第２の実施形態を示す図である。図４に示す光受信器３００においては、図２と同一の構成要素には同一の名称と参照符号を付し、同一の構成要素の説明は省略する。
【００４５】
第２の実施形態の光受信器３００は、受光素子２０１、前置増幅器（ＴＩＡ）２０２、リミッティングアンプ（ＬＩＭ−ＡＭＰ）２０３、利得及び帯域制御回路２０４、ＬＯＳ閾値設定回路２０５を備える。リミッティングアンプ２０３は、その入力の振幅が設定された閾値以下である場合に受信断と判断してＬＯＳ信号を出力するＬＯＳ検出回路２０６を備えている。
【００４６】
前置増幅器２０２から出力される差動電圧信号の振幅は、前置増幅器２０２の入力換算雑音及び利得の温度特性により、受光レベルが一定であっても前置増幅器２０２から出力されてくる信号の振幅が変動する場合がある。さらに、電源電圧の変動によっても同様に前置増幅器２０２の出力振幅が変動する場合がある。
【００４７】
温度や電源電圧の変動による性能の低下を防止するために、第２の実施形態の光受信器３００には、第１の実施形態で説明した光受信器２００と比較して、温度と電源電圧の変動をモニタし、モニタ値に合わせてＬＯＳ検出閾値を変化させる回路が追加されている。具体的には、第２の実施形態の光受信器３００は、第１の実施形態で説明した光受信器２００と比較して、さらに、ＥＥＰＲＯＭ３０１、温度モニタ３０２、電源モニタ３０３及びコントローラ３０４を備えている。ここで、ＥＥＰＲＯＭは、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（電気的に消去可能かつ書き換え可能な読み出し専用メモリ）である。
【００４８】
ＥＥＰＲＯＭ３０１は、温度及び電源電圧に対するＬＯＳ検出閾値の設定電圧のデータをテーブルとして保存している。温度モニタ３０２及び電源モニタ３０３はそれぞれ温度及び電源電圧をモニタしてコントローラ３０４に出力する。
【００４９】
コントローラ３０４は、温度モニタ３０２及び電源モニタ３０３から温度及び電源電圧のデータを収集する。コントローラ３０４は、ＥＥＰＲＯＭ３０１に記憶されているテーブルから、収集した温度及び電源電圧に対応するＬＯＳ検出閾値の設定データを読み取る。そして、コントローラ３０４は、読み取ったＬＯＳ検出閾値によってＬＯＳ検出回路２０６がＬＯＳ検出を行うようにＬＯＳ閾値設定回路２０５を制御する。
【００５０】
このように、第２の実施形態の光受信器３００は、温度及び電源電圧を監視する機能を備えたことにより、温度や電源電圧の変動によるＬＯＳ検出閾値の変動を抑制できる。その結果、第２の実施形態の光受信器３００は、第１の実施形態の効果に加えて、さらに、外部環境が変化しても安定してＬＯＳ検出が実行できるという効果を奏する。
【００５１】
なお、第２の実施形態においても、ＬＯＳ検出回路２０６はリミッティングアンプ２０３の内部にあるとして説明した。しかし、第１の実施形態と同様に、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２とリミッティングアンプ２０３との間に配置してもよい。
【００５２】
また、第１及び第２の実施形態において、前置増幅器２０１からの出力は差動出力（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋、Ｄａｔａ ｏｕｔ−）であるとして説明したが、前置増幅器２０１からの出力は差動出力でなくともよい。リミッティングアンプ２０３から出力される信号に関しても同様に、差動出力でなくともよい。
【００５３】
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態の信号検出装置の構成を示す図である。信号検出装置４００は、信号電力検出回路４０１と、信号検出閾値設定回路４０２とを備える。信号電力検出回路４０１は、受信した光信号に基づいて生成された電気信号４０３の振幅の平均値を検出し、その振幅と所定の信号検出閾値とに基づいて、電気信号４０３の振幅の平均値が信号検出検出閾値を下回ったことを示す検出信号４０４を発出するかどうかを判定する。信号検出閾値設定回路４０２は、信号電力検出回路４０に信号検出閾値を設定する。
【００５４】
このような構成を備える信号検出装置４００において、信号検出閾値設定回路４０２は、光信号の伝送速度に基づいて信号電力検出回路４０１に信号検出閾値を設定する。そして、信号電力検出回路４０１は、電気信号４０３の振幅が設定された信号検出閾値を下回ると検出信号４０４を発出する。
【００５５】
このように、信号検出装置４００は、電気信号４０３の振幅が設定された信号検出閾値を下回っているかどうかを示す検出信号４０４を出力する閾値を、データの伝送速度ごとに設定できる。そして、光受信器は、この検出信号を用いることで、伝送速度ごとに異なる受信条件の下で動作することが可能となる。
【００５６】
すなわち、第３の実施形態の信号検出装置は、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００、３００ 光受信器
１０１、２０１ 受光素子
１０２、２０２ 前置増幅器
１０３、２０３ リミッティングアンプ
２０４ 利得及び帯域制御回路
２０５ ＬＯＳ閾値設定回路
２０６ ＬＯＳ検出回路
３０１ ＥＥＰＲＯＭ
３０２ 温度モニタ
３０３ 電源モニタ
３０４ コントローラ
４００ 信号検出装置
４０１ 信号電力検出回路
４０２ 信号検出閾値設定回路
４０３ 電気信号
４０４ 検出信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出装置、信号検出方法、光受信器及び光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の一つである１０Ｇ−ＥＰＯＮ（１０Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ）が、２００９年９月にＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖとして標準化された。ＩＥＥＥは、米国電気電子学会（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ）の略称である。ＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖは、既に運用されているＧＥ−ＰＯＮと共存するために、ＯＮＵからＯＬＴへの送信ビットレートとして１．２５Ｇｂｐｓ及び１０．３１２５Ｇｂｐｓの２種類のビットレートを定義している。ここで、ＧＥ−ＰＯＮはＧｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ、ＯＮＵはＯｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ（加入者端末）、ＯＬＴはＯｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ（局舎側装置）である。なお、以下では特に区別する必要がない限り「１．２５Ｇｂｐｓ」及び「１０．３１２５Ｇｂｐｓ」をそれぞれ「１Ｇｂｐｓ」及び「１０Ｇｂｐｓ」と記載する。
【０００３】
図５は、本発明に関連する光受信器の構成を示す図である。光受信器１００は、受光素子１０１、前置増幅器（ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＴＩＡ）１０２及びリミッティングアンプ（ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＬＩＭ−ＡＭＰ）１０３を備える。
【０００４】
受光素子１０１は、光−電気変換を行う受光素子であり、例えばフォトダイオードである。前置増幅器１０２は、受光素子から出力される電流を電圧に変換し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）を出力する。リミッティングアンプ１０３は、前置増幅器１０２から出力される差動電圧信号をさらに増幅して、差動電圧信号（Ｄａｔａ＋及びＤａｔａ−）として出力する。ここで、リミッティングアンプ１０３から出力される差動電圧信号の振幅は、入力信号の振幅が所定の大きさ以上になると一定となる。すなわち、リミッティングアンプ１０３は、出力信号の振幅を制限（リミッティング）する。後段の信号処理回路は、リミッティングアンプ１０３の出力信号をそのまま処理する。
【０００５】
リミッティングアンプ１０３は、入力された電圧の振幅が設定された閾値以下である場合に、受信断とみなしてＬＯＳ信号を出力するＬＯＳ（ｌｏｓｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ、受信信号消失）検出回路１０４を備えている。ＬＯＳ検出回路は、リミッティングアンプ１０３に入力される信号の振幅が所定の閾値以下になるとＬＯＳ信号を発出する。また、ＬＯＳ信号の発出後、受信信号の振幅が増大して所定の閾値を超えると、ＬＯＳ信号の発出は解除される。このように、ＬＯＳ信号は、受信した光のレベルが、信号からデータを再生することが可能なレベルよりも低いことを示す。
【０００６】
すなわち、図５に記載された光受信器１００は、受信した光信号を受光素子１０１で光−電気変換する。そして、前置増幅器１０２は、光−電気変換された信号を増幅して差動出力信号として出力する。前置増幅器１０２から出力された差動出力信号は、リミッティングアンプ１０３に入力される。リミッティングアンプ１０３内にあるＬＯＳ検出回路１０４は、リミッティングアンプ１０３に入力された信号の振幅が所定の閾値以下であれば、ＬＯＳ信号を出力する。
【０００７】
ここで、光送信器と光受信器とが１対１で通信を行なう場合には、光信号は光送信器から連続して送信され、光受信器はその信号を連続して受信している。光信号が正常に受信されている状態から受信断となってＬＯＳ検出回路１０４がＬＯＳ信号を出すまでの時間は、ＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）で規格化されている。ＭＳＡとは機器を製造するメーカの間で互換性向上のために製品仕様を共通化する取り決めであり、ＬＯＳの発出及び解除に関しては、事象の発生から通常１０〜１００μｓｅｃ以内程度でＬＯＳを発出し、あるいは解除すれば良いとされている。
【０００８】
本発明に関連して、特許文献１は、伝送速度が低い場合には高い変換利得が選択され、伝送速度が高い場合には低い変換利得が選択されるＴＩＡ回路を備えた光受信器の構成を記載している。また、特許文献２は、リミッティングアンプの前段に設けられた反転増幅器のゲインを可変とする光受信装置の構成を記載している。さらに、特許文献３は、設定情報に基づいて、受信信号の識別レベルを決定する光受信器の構成を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３００３４０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９０１３号公報
【特許文献３】特開２００９−３０３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
１０Ｇ−ＥＰＯＮ用のＯＬＴは、複数のＯＮＵからのバースト光信号を光カプラで合流させてＴＤＭ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、時分割多重）で受信する。そして、ＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴには、ＯＮＵから受信する１０Ｇｂｐｓ及び１Ｇｂｐｓのそれぞれのバースト信号毎にＬＯＳ信号を出力できることが求められる。ここで、本発明に関連する光受信器１００をＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴに適用するにあたっては、以下の課題がある。
【００１１】
すなわち、ＬＯＳ検出閾値がビットレートによらず固定であれば、ＬＯＳ検出閾値は、一般的により高い受信光信号電力が要求される、高速な信号のための閾値で設定されてしまう。このため、本発明に関連する光受信器１００では、より低速な信号に対するＬＯＳ検出レベルを下げることができない。
【００１２】
上記の課題に関連して、特許文献１は、通信レートに基づいて、ＴＩＡにおいて利得を制御する構成を記載しているものの、ＬＯＳ検出閾値を受信信号のビットレートごとに制御する構成に関しては何ら開示していない。
【００１３】
また、特許文献２は、光受信装置のＬＯＳ検出方法について記載している。しかし、特許文献２に記載された構成は、信号の振幅をＬＯＳ検出閾値で検出可能な範囲に収まるように前段の増幅器の利得を調整することを必要としており、光受信器の制御が複雑になるという課題がある。さらに、特許文献３に記載された構成は、受信信号の論理レベルを識別するレベルを決定する構成に関するものであり、光受信器における受信信号の消失を検出するＬＯＳ検出機能に関しては何ら言及していない。
【００１４】
［発明の目的］
本発明は、伝送速度が異なるデータを受信可能な光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の信号検出装置は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、を備える。
【００１６】
本発明の光受信器は、受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅する前置増幅器と、前置増幅器から出力される電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、光信号の伝送速度に基づいて前置増幅器の利得及び帯域幅を制御する利得及び帯域幅制御回路と、を備える。
【００１７】
本発明の信号検出方法は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定する。
【００１８】
本発明の光受信方法は、受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号を増幅し、増幅された電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、光信号の伝送速度に基づいて閾値を設定し、光信号の伝送速度に基づいて増幅の際の利得及び帯域幅を制御する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるいう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態の光受信器の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態の光受信器における受信ＢＥＲ特性の例。
【図３】光受信器において、速度が異なるバースト受信信号のバースト毎の振幅及びＬＯＳ検出閾値設定値の変化を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態の光受信器を示す図。
【図５】本発明に関連する光受信器の構成を示す図。
【図６】本発明の第３の実施形態の信号検出回路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の光受信器の構成を示す図である。光受信器２００は、受光素子２０１、前置増幅器（ＴＩＡ）２０２、リミッティングアンプ（ＬＩＭ−ＡＭＰ）２０３、利得及び帯域制御回路２０４、ＬＯＳ閾値設定回路２０５を備える。受光素子２０１は、光−電気変換を行うフォトダイオードである。光受信器２００がＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴで使用される場合、光受信器２００がＯＮＵから受信する光信号はＯＮＵ毎に速度や振幅が異なるバースト光信号となる。前置増幅器２０２は、受光素子２０１が出力する受光電流を電圧に変換し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）として出力する。リミッティングアンプ２０３は、前置増幅器が出力する信号を更に増幅するとともに、振幅の上限を制限して、電圧信号（Ｄａｔａ＋及びＤａｔａ−）として出力する。リミッティングアンプ２０３は、ＬＯＳ検出回路２０６を備えている。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力される差動電圧信号の振幅が設定されたＬＯＳ検出閾値以下である場合には、受信信号が断であると判断してＬＯＳ信号を出力する。
【００２２】
また、利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいて前置増幅器２０２の利得と帯域を制御する。Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、光受信器２００が受信する信号の伝送速度の情報を含む、光受信器２００の外部から入力される信号である。さらに、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいてＬＯＳ検出回路２０６に設定されるＬＯＳ検出閾値を設定する。
【００２３】
ここで、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号について説明する。上に述べたように、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、光受信器２００が受信する信号の伝送速度の情報を含む。すなわち、光受信器２００がＩＥＥＥ標準８０２．３ａｖに準拠したＯＬＴで使用される場合、ＯＮＵからバースト光信号を受信しようとする際に、利得及び帯域制御回路２０４及びＬＯＳ閾値設定回路２０５に対して、受信しようとするバースト光信号の伝送速度の情報を通知する。このため、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、ＯＬＴがＯＮＵを登録する際に決められたＯＮＵの送信タイミング情報を参照してもよい。
【００２４】
ＰＯＮシステムにおいてＯＬＴがＯＮＵを登録するプロセスは、ディスカバリ手順として知られている。ディスカバリ手順においては、登録しようとするＯＮＵが送信するバースト光信号と既登録のＯＮＵが送信するバースト光信号とがＯＬＴにおける受信時に衝突しないように、ＯＮＵがバースト光信号を送信するタイミングが設定される。そして、ＯＬＴは、ＯＮＵ毎に設定されたタイミングで、それぞれのＯＮＵに対してバースト光信号を送信するように指示する。
【００２５】
従って、ＯＬＴがディスカバリ手順を実行することによって、ＯＮＵ毎に、ＯＮＵの情報とＯＮＵが送信するバースト光信号のＯＬＴにおける受信タイミングの情報とがＯＬＴに保存される。このため、ＯＬＴは、ディスカバリ手順で得られたバースト光信号の受信タイミングの情報及び対応するＯＮＵの伝送速度の情報に基づいて、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号を生成することができる。生成されたＲａｔｅ−ＳＥＬ信号は、バースト光信号の受信タイミングと同期して、そのバースト光信号の伝送速度を利得及び帯域制御回路２０４、及び、ＬＯＳ閾値設定回路２０５に対して通知する。具体的には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信しようとするバースト光信号の直前のバースト光信号の受信が終了した後、受信しようとするバースト光信号の受信開始までの間に、バースト光信号の伝送速度の情報を必要に応じて変更する。そして、利得及び帯域制御回路２０４及びＬＯＳ閾値設定回路２０５は、バースト光信号の伝送速度の情報が変更された場合は、変更された速度に応じてそれぞれ前置増幅器２０２及びＬＯＳ検出回路２０６への制御内容を変更する。
【００２６】
図１〜３を用いて、光受信器２００の動作を説明する。受光素子２０１は、受信した光信号を電流に変換する。前置増幅器２０２は、光信号から変換された電流を、利得及び帯域制御回路２０４の制御により増幅し、差動電圧信号（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋及びＤａｔａ ｏｕｔ−）として出力する。利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号に基づいて、前置増幅器２０２の利得及び帯域を制御する。
【００２７】
利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示す受信信号の伝送速度が例えば１０Ｇｂｐｓである場合には、前置増幅器２０２の利得を下げて帯域を広げ、１０Ｇｂｐｓの信号に対して好適な受信感度が得られるようにする。
【００２８】
また、利得及び帯域制御回路２０４は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示す受信信号の伝送速度が例えば１Ｇｂｐｓである場合には、前置増幅器２０２の利得を上げて帯域を狭め、１Ｇｂｐｓの信号に対して好適な受信感度が得られるようにする。
【００２９】
前置増幅器２０２の出力信号は、差動電圧信号としてリミッティングアンプ２０３に入力される。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力された差動電圧のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅がＬＯＳ閾値設定回路２０５で設定したＬＯＳ検出閾値以下であれば、受信信号消失を示すＬＯＳ信号を出力する。
【００３０】
ここで、リミッティングアンプ２０３は、ある程度長い時間にわたる振幅のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ値の平均値をＬＯＳ検出回路２０６に入力する。これにより、差動電圧信号に含まれる雑音や信号データのビットパターンの偏りによる、差動電圧信号の振幅の一時的な変動を抑制することができる。その結果、雑音やパターン効果によってＬＯＳ信号が不必要に発出と停止とを繰り返すことを防止できる。
【００３１】
図２は、第１の実施形態の光受信器における受信ＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）特性の例である。図２に示すように、１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの受信ＢＥＲ特性は異なっている。このため、ＬＯＳ信号の発出条件を揃えるためにいずれの伝送速度でもほぼ同一のＢＥＲでＬＯＳ信号を発出しようとすると、１Ｇｂｐｓ時と１０Ｇｂｐｓ時とで異なるＬＯＳ検出閾値を設定する必要がある。次に説明する図３では、ＬＯＳ検出閾値は、１Ｇｂｐｓ時には−３６ｄＢｍ、１０Ｇｂｐｓ時には−３２ｄＢｍとしている。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が示すそれぞれの伝送速度において設定したいＬＯＳ検出閾値をＬＯＳ検出回路２０６に設定する。
【００３２】
図３は、光受信器２００において、１Ｇｂｐｓ及び１０Ｇｂｐｓのバースト信号（ａ）〜（ｄ）のバースト毎の振幅及びＬＯＳ検出閾値設定値の時間的な変化を示す図である。
【００３３】
図３において、縦軸は信号（１）〜（６）のそれぞれの振幅あるいは設定される閾値、横軸は時間を示す。受信するバースト光信号の振幅変化（１）に従って、前置増幅器２０１から出力される差動電圧信号の振幅も同様に変化する（２）。ＬＯＳ検出回路２０６は、リミッティングアンプ２０３に入力される差動電圧信号の振幅に基づいて、ＬＯＳ信号を発出するかどうかを判定する。ここで、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、外部から受信しているＲａｔｅ−ＳＥＬ信号（３）に基づいてＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を設定する。Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中のバースト光信号の速度を示す情報を含んでいる。ＬＯＳ検出回路２０６は、ＬＯＳ閾値設定回路２０５の設定に従って、高速信号（１０Ｇｂｐｓ）受信時と低速信号（１Ｇｂｐｓ）受信時とでＬＯＳ検出閾値を変更する（４）。
【００３４】
図３に示した場合では、光受信器２００が１Ｇｂｐｓのバースト光信号（ａ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中の信号の速度が１Ｇｂｐｓであることを“Ｌ”レベルの信号としてＬＯＳ閾値設定回路２０５に通知する。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｌ”レベルであることから、バースト光信号（ａ）を受信中はＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３６ｄＢｍに相当する振幅に設定する。バースト光信号（ａ）の受信レベルは−３３ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３６ｄＢｍ）よりも高く、バースト光信号（ａ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。
【００３５】
光受信器２００が１０Ｇｂｐｓのバースト光信号（ｂ）又は（ｃ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は“Ｈ”レベルとなる。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｈ”レベルであることから、ＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３２ｄＢｍに相当する振幅に設定する。
【００３６】
ここで、バースト光信号（ｂ）の受信レベルは−３０ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３２ｄＢｍ）よりも高く、バースト光信号（ｂ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。しかしながら、バースト光信号（ｃ）の受信レベルは−３３ｄＢｍであるので、受信レベルはＬＯＳ検出レベル（−３２ｄＢｍ）よりも低く、バースト光信号（ｃ）の受信時にはＬＯＳ信号が発出される。
【００３７】
光受信器２００が１Ｇｂｐｓのバースト光信号（ｄ）を受信している場合には、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号は、受信中の信号の速度が１Ｇｂｐｓであることを“Ｌ”レベルの信号としてＬＯＳ閾値設定回路２０５に通知する。そして、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、Ｒａｔｅ−ＳＥＬ信号が“Ｌ”レベルであることから、バースト光信号（ｄ）を受信中はＬＯＳ検出回路２０６のＬＯＳ検出閾値を−３６ｄＢｍに相当する振幅に設定する。ここで、バースト光信号（ｄ）の受信レベルは直前のバースト光信号（ｃ）よりも低下して−３５ｄＢｍとなっている。しかしながら、ＬＯＳ検出閾値はそれよりも低い−３６ｄＢｍに変更されているので、受信レベルはＬＯＳ検出レベルよりも高い。従って、バースト光信号（ｄ）の受信時にはＬＯＳ信号は発出されない。
【００３８】
このように、ＬＯＳ閾値設定回路２０５は、受信するバースト光信号毎に、その速度に応じてＬＯＳ検出閾値をＬＯＳを検出する受信レベルに相当する振幅として設定する。そして、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２の出力である差動電圧信号（Ｄａｔａ ＯＵＴ＋及びＤａｔａ ＯＵＴ−）の振幅と、ＬＯＳ検出閾値として設定された振幅とを比較する。ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２の出力振幅がＬＯＳ検出閾値以下であれば、光受信器２００で光信号が受信されていない（ＬＯＳ）と判断して、ＬＯＳ信号を出力する。
【００３９】
ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２から出力される差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅を検出し、その結果とＬＯＳ検出閾値とを比較してＬＯＳ検出を行う。差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅は、例えば差動電圧信号を全波整流して得られた直流分の振幅から求めることができる。さらに、求めた直流分の振幅の変化をローパスフィルタ等により除去することにより、雑音等によりＬＯＳ信号が発出と停止を繰り返してしまう可能性を低減することができる。
【００４０】
このようにして、ＬＯＳ検出回路２０６は、受信するバースト信号毎にＬＯＳ検出閾値を受信速度に基づいて変更する。そして、ＬＯＳ検出回路２０６は、バースト信号毎に、差動電圧信号のｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋの振幅が設定されたＬＯＳ検出閾値を下回ったと判断した場合にＬＯＳ信号を出力する。
【００４１】
すなわち、第１の実施形態の光受信器は、異なる受信速度において異なるＬＯＳ検出閾値を設定することができるので、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるという効果を奏する。
【００４２】
そして、第１の実施形態で説明した構成でＬＯＳ検出回路を構成すれば、複数の速度に対応した光受信器において、前置増幅器の利得と帯域を調整し、さらにＬＯＳ検出閾値を個々のバーストで設定することにより、広い受光レベルでＬＯＳ検出閾値を設定することが可能となる。
【００４３】
なお、第１の実施形態において、ＬＯＳ検出回路２０６はリミッティングアンプ３０２の内部にあるとして説明した。しかし、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２とリミッティングアンプ２０３との間に配置してもよい。この場合も、ＬＯＳ検出回路２０６は、ＬＯＳ閾値設定回路２０５によってＬＯＳ検出閾値が設定される。
【００４４】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の光受信器の第２の実施形態を示す図である。図４に示す光受信器３００においては、図２と同一の構成要素には同一の名称と参照符号を付し、同一の構成要素の説明は省略する。
【００４５】
第２の実施形態の光受信器３００は、受光素子２０１、前置増幅器（ＴＩＡ）２０２、リミッティングアンプ（ＬＩＭ−ＡＭＰ）２０３、利得及び帯域制御回路２０４、ＬＯＳ閾値設定回路２０５を備える。リミッティングアンプ２０３は、その入力の振幅が設定された閾値以下である場合に受信断と判断してＬＯＳ信号を出力するＬＯＳ検出回路２０６を備えている。
【００４６】
前置増幅器２０２から出力される差動電圧信号の振幅は、前置増幅器２０２の入力換算雑音及び利得の温度特性により、受光レベルが一定であっても前置増幅器２０２から出力されてくる信号の振幅が変動する場合がある。さらに、電源電圧の変動によっても同様に前置増幅器２０２の出力振幅が変動する場合がある。
【００４７】
温度や電源電圧の変動による性能の低下を防止するために、第２の実施形態の光受信器３００には、第１の実施形態で説明した光受信器２００と比較して、温度と電源電圧の変動をモニタし、モニタ値に合わせてＬＯＳ検出閾値を変化させる回路が追加されている。具体的には、第２の実施形態の光受信器３００は、第１の実施形態で説明した光受信器２００と比較して、さらに、ＥＥＰＲＯＭ３０１、温度モニタ３０２、電源モニタ３０３及びコントローラ３０４を備えている。ここで、ＥＥＰＲＯＭは、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（電気的に消去可能かつ書き換え可能な読み出し専用メモリ）である。
【００４８】
ＥＥＰＲＯＭ３０１は、温度及び電源電圧に対するＬＯＳ検出閾値の設定電圧のデータをテーブルとして保存している。温度モニタ３０２及び電源モニタ３０３はそれぞれ温度及び電源電圧をモニタしてコントローラ３０４に出力する。
【００４９】
コントローラ３０４は、温度モニタ３０２及び電源モニタ３０３から温度及び電源電圧のデータを収集する。コントローラ３０４は、ＥＥＰＲＯＭ３０１に記憶されているテーブルから、収集した温度及び電源電圧に対応するＬＯＳ検出閾値の設定データを読み取る。そして、コントローラ３０４は、読み取ったＬＯＳ検出閾値によってＬＯＳ検出回路２０６がＬＯＳ検出を行うようにＬＯＳ閾値設定回路２０５を制御する。
【００５０】
このように、第２の実施形態の光受信器３００は、温度及び電源電圧を監視する機能を備えたことにより、温度や電源電圧の変動によるＬＯＳ検出閾値の変動を抑制できる。その結果、第２の実施形態の光受信器３００は、第１の実施形態の効果に加えて、さらに、外部環境が変化しても安定してＬＯＳ検出が実行できるという効果を奏する。
【００５１】
なお、第２の実施形態においても、ＬＯＳ検出回路２０６はリミッティングアンプ２０３の内部にあるとして説明した。しかし、第１の実施形態と同様に、ＬＯＳ検出回路２０６は、前置増幅器２０２とリミッティングアンプ２０３との間に配置してもよい。
【００５２】
また、第１及び第２の実施形態において、前置増幅器２０１からの出力は差動出力（Ｄａｔａ ｏｕｔ＋、Ｄａｔａ ｏｕｔ−）であるとして説明したが、前置増幅器２０１からの出力は差動出力でなくともよい。リミッティングアンプ２０３から出力される信号に関しても同様に、差動出力でなくともよい。
【００５３】
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態の信号検出装置の構成を示す図である。信号検出装置４００は、信号電力検出回路４０１と、信号検出閾値設定回路４０２とを備える。信号電力検出回路４０１は、受信した光信号に基づいて生成された電気信号４０３の振幅の平均値を検出し、その振幅と所定の信号検出閾値とに基づいて、電気信号４０３の振幅の平均値が信号検出検出閾値を下回ったことを示す検出信号４０４を発出するかどうかを判定する。信号検出閾値設定回路４０２は、信号電力検出回路４０に信号検出閾値を設定する。
【００５４】
このような構成を備える信号検出装置４００において、信号検出閾値設定回路４０２は、光信号の伝送速度に基づいて信号電力検出回路４０１に信号検出閾値を設定する。そして、信号電力検出回路４０１は、電気信号４０３の振幅が設定された信号検出閾値を下回ると検出信号４０４を発出する。
【００５５】
このように、信号検出装置４００は、電気信号４０３の振幅が設定された信号検出閾値を下回っているかどうかを示す検出信号４０４を出力する閾値を、データの伝送速度ごとに設定できる。そして、光受信器は、この検出信号を用いることで、伝送速度ごとに異なる受信条件の下で動作することが可能となる。
【００５６】
すなわち、第３の実施形態の信号検出装置は、光受信器を、伝送速度ごとに適した条件で動作させることができるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００、３００ 光受信器
１０１、２０１ 受光素子
１０２、２０２ 前置増幅器
１０３、２０３ リミッティングアンプ
２０４ 利得及び帯域制御回路
２０５ ＬＯＳ閾値設定回路
２０６ ＬＯＳ検出回路
３０１ ＥＥＰＲＯＭ
３０２ 温度モニタ
３０３ 電源モニタ
３０４ コントローラ
４００ 信号検出装置
４０１ 信号電力検出回路
４０２ 信号検出閾値設定回路
４０３ 電気信号
４０４ 検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、前記電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、
を備える信号検出装置。
【請求項２】
自装置の温度及び電源電圧に基づいて前記信号検出閾値設定手段が設定する閾値を変化させる制御部を備えた、請求項１に記載された信号検出装置。
【請求項３】
受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅する前置増幅器と、
前記前置増幅器から出力される電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記前置増幅器の利得及び帯域幅を制御する利得及び帯域幅制御回路と、
を備える光受信器。
【請求項４】
前記利得及び帯域幅制御回路は、前記伝送速度が低いほど前記前置増幅器の利得を高めて帯域を広くするように前記前置増幅器を制御する、請求項３に記載された光受信器。
【請求項５】
自光受信器の温度及び電源電圧に基づいて前記信号検出閾値設定手段が設定する閾値を変化させる制御部を備えた、請求項３又は４に記載された光受信器。
【請求項６】
受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、
前記電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する、
信号検出方法。
【請求項７】
受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅し、
前記増幅された電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記増幅の際の利得及び帯域幅を制御する、
光受信方法。
【請求項１】
受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、前記電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、
を備える信号検出装置。
【請求項２】
自装置の温度及び電源電圧に基づいて前記信号検出閾値設定手段が設定する閾値を変化させる制御部を備えた、請求項１に記載された信号検出装置。
【請求項３】
受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅する前置増幅器と、
前記前置増幅器から出力される電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出する信号電力検出手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する信号検出閾値設定手段と、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記前置増幅器の利得及び帯域幅を制御する利得及び帯域幅制御回路と、
を備える光受信器。
【請求項４】
前記利得及び帯域幅制御回路は、前記伝送速度が低いほど前記前置増幅器の利得を高めて帯域を広くするように前記前置増幅器を制御する、請求項３に記載された光受信器。
【請求項５】
自光受信器の温度及び電源電圧に基づいて前記信号検出閾値設定手段が設定する閾値を変化させる制御部を備えた、請求項３又は４に記載された光受信器。
【請求項６】
受信された光信号の振幅の平均値を示す電気信号が入力され、
前記電気信号の振幅が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定する、
信号検出方法。
【請求項７】
受信された光信号の振幅を示す電気信号を増幅し、
前記増幅された電気信号の振幅の平均値が所定の閾値を下回ると所定の信号を発出し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記閾値を設定し、
前記光信号の伝送速度に基づいて前記増幅の際の利得及び帯域幅を制御する、
光受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７５３５６（Ｐ２０１２−１７５３５６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４７８５（Ｐ２０１１−３４７８５）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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