光突發信號接收裝置的製作方法

2023-04-28 01:19:01

專利名稱：光突發信號接收裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在光網絡的站點中，用於接收用戶發送來的光突發信號的光突發信號 接收裝置，更加詳細地，涉及將分別從多個用戶接收的光突發信號的信號電平調整成大致 一定的技術。本發明主張基於2007年11月19日在日本提交的特開2007-299602號以及2008 年3月26日在日本提交的特開2008-079729號的優先權，並將其內容引用於這裡。
背景技術：
目前，作為光通信網絡的一種方式，公開有分別通過一根光纖連接站點側的通信 裝置和多個用戶側的通信裝置的方式(Single star)。根據這種方式的網絡構成，每個用戶 均需要鋪設光纖。相對於此，作為多個用戶共用一根基礎光纖的光通信網絡的方式還公開 有P0N(Passive OpticalNetwork 無源光網絡)。Ρ0Ν廣泛應用於FTTH (Fiber To The Home 光纖到家)、FTTB/C(Fiber To The Building/Curb 光纖到樓宇 / 分線盒)、FTTCab (Fiber To The Cabinet 光纖到交換箱)等所代表的光通信服務中。圖21中示出了 PON通信系統的概念圖。如圖所示，在站點側的通信裝置810和用
戶Ul、U2.....Un之間，作為光通信路徑鋪設有基礎光纖820以及通過光分路器(也被稱
為光分接器)830從基礎光纖分支的支線光纖840。從而，多個用戶共有一根基礎光纖820。作為由基礎光纖820以及支線光纖840構成的光通信路徑的終端裝置，站點 側的通信裝置810包括OLT(Optical Line Terminal 光線路終端)813，用戶側設置有 ONU(Optical Network Unit 光纖網絡單元)850。站點側的通信裝置810除了包括0LT813 之外，還包括路由器811和開關812。0LT813通過開關812與路由器811連接，該路由器
811連接在網絡800。從而，每個用戶U1、U2.....Un通過支線光纖840和基礎光纖820連
接於站點側的通信裝置810，通過該通信裝置810可以接入網絡810。PON 通信系統中存在 ATM (Asynchronous Transfer Mode 異步傳輸模式)-Ρ0Ν 方 式、B (Broadband)-PON方式、E (Etherner (註冊商標))-PON方式等各種方式。站點側的 0LT813從用戶側的0NU850接收的光信號多為由光脈衝串構成的光突發信號。0LT813具有 作為光突發信號接收裝置的功能，其接收光突發信號後作為電信號進行輸出。下面，將OLT作為光突發信號接收裝置進行說明。一般情況下，包括被引入每個用戶家中的支線光纖840的光通信路徑上存在個體 差異，因此，由站點側的光突發信號接收裝置(0LT)813接收到的、每個用戶的光突發信號 的信號電平(信號強度)不同，突發信號再生功能中需要寬度較廣的動態範圍。因此，光突 發信號接收裝置(0LT)813具有將從每個用戶接收的光突發信號中獲得的電信號的突發信 號的信號電平調整為大致一定的功能。在下面，僅記載為「突 發信號」時表示電信號(電流信號或電壓信號)的突發信號。目前，作為在站點側將突發信號的信號電平調整為大致一定的方法，公開有突發 By突發AGC (Auto Gain Control 自動增益控制)方法(參照專利文獻1)。
在圖22示出了設有突發By突發AGC功能的現有光突發信號接收裝置的通常的概 略構成。在圖22中光突發信號接收裝置包括將光突發信號光電轉換，作為電流突發信號 進行輸出的光接收元件901 ；將電流突發信號轉換為電壓突發信號的跨阻放大器902 ；用於 檢測跨阻放大器902的輸出電平的電平檢測電路903 ；基於電平檢測電路903的檢測結果， 將跨阻放大器902和均衡放大器905中的至少一方的增益和相位中的至少一個最優化的自 動增益控制電路904 ；以及，對作為跨阻放大器902的輸出信號的電壓突發信號進行均衡放 大，並作為一定電平的電突發信號進行輸出的均衡放大器905。跨阻放大器902的輸出、即電壓突發信號被輸入到電平檢測電路903。在各突發信 元(burst cell)被輸入之前電平檢測電路903中還輸入有將電平檢測電路903初始化的 復位信號、即突發信號復位信號。每當輸入有突發信號復位信號時，電平檢測電路 903復位 到初始狀態，檢測跨阻放大器902的輸出電平。自動增益控制電路904基於電平檢測電路903的檢測結果，切換跨阻放大器902 和均衡放大器905中的至少一方的、增益和相位中的至少一方，按照使從均衡放大器905輸 出的各突發信元的信號電平大致一定的方式進行控制。均衡放大器905將跨阻放大器902的輸出信號、即電壓突發信號均衡放大，作為大 致一定電平的電突發信號進行輸出。在這裡，所謂的突發By突發是指按照各突發信元檢測跨阻放大器902的輸出電 平，如圖24的(a)和(b)所示。從光突發信號接收裝置輸出突發信號復位信號，其中，該突發信號復位信號是在 各突發信元被輸出之前將電平檢測電路903初始化的復位信號。通過每當輸入有上述復位 信號時將電平檢測電路903初始化，從而可以對每個突發信元進行電平檢測。如上所述，針對每個突發信元檢測突發信元的信號電平，並調整放大器系統的增 益和相位中的至少一方，以使站點側的光突發信號接收裝置(OLT)813所接收的信號電平 不同的各突發信元的信號電平一定，這種功能被稱為突發By突發AGC功能。其次，在圖23中示出了圖22所示的現有光突發信號接收裝置的主要部分的具體 構成例，在圖25的(a) (d)示出了各部的動作波形。在圖23中，跨阻放大器902包括放大器902a以及連接在放大器902a的輸入輸出 端之間的反饋電阻902b。並且，電平檢測器903包括基準電壓生成電路903A、比較器903B以及觸發電路 903C。跨阻放大器902的輸出信號和基準電壓生成電路903A的基準電壓信號輸入比較 器903B中(圖25(a))，則在比較器903B，比較跨阻放大器902的輸出信號和基準電壓信號 的大小。當跨阻放大器902的輸出信號的電平超過基準電壓信號的電平時，則將超過基準 電壓信號的電平的時間區域的跨阻放大器902的輸出信號進行反轉後的信號(圖25(c)) 通過比較器903B輸入到觸發電路903C的置位端子。觸發電路903C向輸出端子911輸出脈衝(圖25 (d))，其中，該脈衝在比較器903B 的輸出信號的上升時機上升，並在從復位端子910輸入的復位信號、即突發信號復位信號 (圖25(b))的上升時機下降。
該從觸發電路903C輸出的脈衝信號是在突發信元的信號電平超過從基準電壓生 成電路903A輸出的基準電壓信號的信號電平時輸出的信號。利用該信號，通過自動增益控 制電路904調整跨阻放大器902和均衡放大器905中的至少一方的增益和相位中的至少一 方，從而實現突發By突發AGC功能。通常利用具有上述的突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置。專利文獻1 日本特開平11-355218號公報。首先，對光突發信號接收裝置所接收的突發信號進行說明。如圖24(a)所示，突發信號是混合有不同電平的突發信元的信號。如圖26所示，各突發信元由預偏置部、前同步碼部和有效載荷部構成。預偏置部是通過生成光突發信號時施加在用戶側的雷射上的預偏壓而生成的信 號部分。前同步碼部是通過⑶R(Clock Data Recovery 時鐘及數據恢復)在光突發信號 接收裝置中進行均衡放大的突發信號和外部時鐘之間實現同步時利用的信號圖案。有效載 荷部主要是發送數據部分。突發信元的各部的長度或時機在ITU-T或IEEE等中被規格化。其次，對設有突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置的缺點進行說明。具有 突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置的缺點是在成為電平檢測電路的閥值的基準 電壓信號的電平和跨阻放大器的輸出信號的電平一致時發生。參照圖27(a) (e)說明該 狀態。 圖27 (a)示出了輸入到光接收元件901的光突發信號的波形。在該光突發信號中， 突發信元1的功率較大，接著輸入的突發信元2的功率較小。若該光突發信號輸入到光接收元件901，則通過光接收元件901進行光電轉換，通 過跨阻放大器902輸出電壓突發信號。該突發信號被反轉後輸入比較器903B的一方輸入端(圖27(b))。並且，從基準電 壓生成電路903A輸出的基準電壓信號輸入到比較器903B的另一方輸入端。如圖27(b)所示，在突發信元1的信號電平超過基準電壓信號的電平，且突發信 元2的信號電平未超過基準電壓信號的電平時，從比較器903B僅輸出超過基準電壓信號 的電平的突發信元1的信號，不輸出未超過基準電壓信號的電平的突發信元2的信號(圖 27(c))。在此，如圖27 (d)的突發信元2所示，有時跨阻放大器902的輸出信號的電平和從 基準電壓生成電路903A輸出的基準電壓信號的輸出電平大致相同。例如，在圖27(d)中， 突發信號中的突發信元1的信號電平超過從基準電壓生成電路903A輸出的基準電壓信號 的電平，但是，突發信元2的信號電平與基準電壓信號的電平大致一致。這時，對於突發信元1，從比較器903B可以正常再生，但是，對於突發信元2，不知 道比較器903B的輸出信號的上升時機(即，比較器903B的輸出脈衝的開始點)在突發信 元2中的前同步碼部還是有效載荷部(圖27(e))。結果，圖23的觸發電路903C的輸出脈衝的開始點也從無法預測的位置開始發生。 由於自動增益控制電路904的增益或增益的控制是利用從觸發電路903C輸出的脈衝信號 進行，所以當突發信元2的信號電平與基準電壓信號的電平大致一致時，跨阻放大器902或 均衡放大器905的增益或相位有可能在前同步碼部的後方或有效載荷部發生變化。在具有突發By突發AGC功能的突發信號接收裝置中控制放大器系統的增益或相位時，需要在儘可能靠近突發信元中的前同步碼部的開始點的時機切換增益或相位。這是因為，切換增益或相位之後，信號的振幅發生變化，因此，在用於存儲數據的有效載荷部或 用於通過CDR與外部時鐘信號實現同步的前同步碼部的後方切換增益或相位，則有可能無 法正常再生信號。在目前的具有突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置，有可能在無法預測的 時機切換突發信號的增益。從而，存在再生的數據中有可能引起位錯的問題。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而做出的，目的在於提供一種防止由於切換增益而引起再 生的數據中發生位錯的、具有突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置。本發明的第一方式的光突發信號接收裝置包括光電轉換單元，將輸入的光突發 信號進行光電轉換，並輸出電流突發信號；跨阻放大器，將從上述光電轉換單元輸出的電流 突發信號轉換成相位反轉的電壓突發信號；均衡放大器，對上述跨阻放大器的輸出信號進 行均衡放大並進行輸出；電平檢測電路，用於檢測上述跨阻放大器的上述輸出信號的電平； 以及，自動增益控制電路，對上述跨阻放大器和上述均衡放大器中的至少一方進行控制，以 便成為針對通過上述電平檢測電路檢測出的突發信元的電平的最佳增益，其中，上述電平 檢測電路包括監控窗口生成單元，用於生成監控窗口信號，上述監控窗口信號用於規定從 上述突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、即電平檢測區間；基準電壓生成電路， 用於生成基準電壓信號；閥值比較器，對上述跨阻放大器的輸出信號的電平和上述基準電 壓信號的電平進行比較；以及，與電路，用於進行從上述監控窗口生成單元輸出的上述監控 窗口信號和上述閥值比較器的輸出的與運算。在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，上述電平檢測電路的監控窗 口生成單元生成用於規定從上述突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、即電平檢 測區間的監控窗口信號。另一方面，通過閥值比較器比較上述跨阻放大器的輸出信號的電平和由基準電壓 生成電路生成的基準電壓信號的電平。通過將成為該閥值比較器的比較基準的閥值電平(基準電壓信號的電平)設定為 要檢測的電壓突發信號的電平，從而閥值比較器只輸出超過該電平的突發信號。通過與電路進行從上述監控窗口生成單元輸出的監控窗口信號和上述閥值比較 器的輸出的與運算，只有在通過監控窗口信號規定的突發信元的前同步碼部的開始點起的 指定期間、即電平檢測區間，檢測電平。這時，在通過上述監控窗口信號規定的電平檢測區間內，只有輸出有上述閥值比 較器的輸出信號時，基於閥值比較器的輸出，通過上述自動增益控制電路切換跨阻放大器 的增益。即，必須在突發信元的前端部(上述電平檢測區間內)上述自動增益控制電路切 換跨阻放大器的增益。換言之，在通過上述監控窗口信號規定的電平檢測區間之外的區域，不進行電平 檢測，因此自動增益控制電路也不會切換跨阻放大器的增益。從而，通過控制用於進行突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時間，可 以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內。結果，可以再生未引起位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前置域不的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益的 時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號案，可提高傳送效率。並且，優選在本發明的光突發信號接收裝置中，上述監控窗口生成單元包括比較 器，用於比較上述跨阻放大器的輸出信號的電平和成為生成上述監控窗口信號的基準的監 控窗口閥值信號的電平；觸發電路，以上述比較器的輸出作為置位信號，以在時 間上早於上 述突發信元的時機被輸出的突發信號復位信號作為復位信號進行動作；上升檢測電路，在 上述觸發電路的輸出信號的上升時機輸出脈衝信號；以及，脈衝寬度放大電路，將從上述 上升檢測電路輸出的上述脈衝信號的脈衝寬度放大，上述寬度放大只在規定上述突發信元 的上述電平檢測區間的監控窗口的區間進行，將此放大後的脈衝信號作為監控窗口信號輸 出ο 在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，通過上述監控窗口生成單元 的比較器比較上述跨阻放大器的輸出信號的電平和成為生成上述監控窗口信號的基準的 監控窗口閥值信號的電平。當上述跨阻放大器的輸出信號的電平超過監控窗口閥值信號的 電平時，輸出對應於上述跨阻放大器的輸出信號(脈衝串信號)的脈衝串信號。接著，從以上述比較器的輸出為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機被輸 出的突發信號復位信號為復位信號進行動作的觸發電路輸出在各突發信元的前端部上升 且通過突發信號復位信號下降的信號。從該觸發電路輸出的信號是在通過跨阻放大器輸出 的各突發信元的前端部的脈衝信號的輸出時機上升，在突發信號復位信號的輸出時機下降 的脈衝信號。並且，上升檢測電路在上述觸發電路的輸出信號的上升時機輸出脈衝信號。即，輸 出在各突發信元的前端部中的脈衝信號的上升時機上升的脈衝信號。接著，脈衝寬度放大電路作為監控窗口信號輸出將從上述上升檢測電路輸出的脈 衝信號的脈衝寬度只放大用於規定上述突發信元的電平檢測區間的監控窗口的區間的信號。在如上述生成的監控窗口的區間內，檢測作為跨阻放大器的輸出的突發信號的電 平，通過自動增益控制電路切換增益。從而，通過控制用於進行突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時間，可 以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在從突發信元的前同步碼部的開始點起的 指定期間內，結果，可以再生未引起位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可以提高傳送效率。本發明的第二方式的光突發信號接收裝置是將輸入的光突發信號光電轉換後輸 出電流突發信號，將上述電流突發信號轉換為相位反轉的電壓突發信號，並且，對電壓突發 信號所包括的多個突發信元的每一個，檢測突發信元的電平，基於檢測結果，控制放大器系 統的增益或相位中的至少一方，以使各突發信元的電平大致相等的PON通信系統用的光突 發信號接收裝置，其包括控制單元，該控制單元基於上述電壓突發信號，對上述電壓突發 信號所包括的多個突發信元的每一個進行控制，以便在從突發信元的前同步碼部的開始點 起的指定期間內結束檢測電平的檢測動作。
在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，基於從將接收的光突發信號 光電轉換後的信號獲得的電壓突發信號，對電壓突發信號所包括的多個突發信元的每一個 進行控制，以便在突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內使用於控制放大器系統 的增益和相位中的至少一方所需要的突發信元的電平檢測的檢測動作結束，其中，放大器 系統的增益和相位的控制用於使各突發信元的電平大致相等。如上所述，通過控制用於進行突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時 間，可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在從突發信元的前同步碼部的開始點 起的指定期間內，結果，可以再生未引起位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可提高傳送效率。並且，本發明的第三方式的光突發信號接收裝置包括光電轉換單元，將輸入的光 突發信號進行光電轉換，並輸出電流突發信號；跨阻放大器，將從上述光電轉換單元輸出的 電流突發信號轉換成相位反轉的電壓突發信號；均衡放大器，對上述跨阻放大器的輸出信 號進行均衡放大並進行輸出；電平檢測電路，用於檢測上述跨阻放大器的上述輸出信號的 電平；自動增益控制電路，對上述跨阻放 大器和上述均衡放大器中的至少一方進行控制，以 便成為針對通過上述電平檢測電路檢測出的突發信元的電平的最佳增益，其中，上述電平 檢測電路包括控制單元，基於上述跨阻放大器的輸出，對上述電壓突發信號所包括的多個 突發信元的每一個進行控制，以便在從各突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內 結束上述電平檢測電路的檢測動作。在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，被輸入的光突發信號通過光 電轉換單元進行光電轉換，輸出電流突發信號。該電流突發信號通過跨阻放大器轉換為相 位反轉的電壓突發信號，並通過均衡放大器進行均衡放大。另一方面，電平檢測電路檢測上述跨阻放大器的輸出信號的電平，自動增益控制 電路基於該檢測結果，對上述跨阻放大器和上述均衡放大器中的至少一方的增益和相位中 的至少一方，以使各突發信元的電平大致相等。在具有上述結構的PON通信系統用的光突發信號接收裝置中，控制單元基於上述 跨阻放大器的輸出，對上述電壓突發信號所包括的多個突發信元的每一個進行控制，以便 在各突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內結束上述電平檢測電路的檢測動作。如上所述，通過對用於進行突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時間進 行控制，可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始 點起的指定期間內，其結果，可以再生未發生位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可以提高傳送效率。並且，優選在本發明的光突發信號接收裝置中，上述控制單元包括峰值保持電 路，用於保持從上述跨阻放大器輸出的上述電壓突發信號的正相位信號的峰值；差動放大 器，用於輸出上述電壓突發信號的正相位信號和上述峰值保持電路的輸出信號之間的差分 的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比 較；以及，觸發電路，以上述比較器的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時 機被輸入的突發信號復位信號為復位信號進行動作。
在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，上述控制單元通過峰值保持 電路保持從上述跨阻放大器輸出的電壓突發信號的正相位信號的峰值，通過差動放大器放大上述電壓突發信號的正相位信號和上述峰值保持電路的輸出信號之間的差分。通過比較器比較上述差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平。通過將該比較器中成為比較基準的閥值電平選擇為與上述突發信號所包括的突 發信元的前同步碼部脈衝串的各脈衝交叉的電平，從而比較器只輸出超過該電平的突發信 號。基於以比較器的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機從光突發 信號接收裝置內輸出的突發信號復位信號為復位信號的觸發電路的輸出，控制作為光突發 信號接收裝置的放大器系統的跨阻放大器和均衡放大器中的至少一方的增益和相位中的 至少一方。S卩，可以在控制單元的輸出信號、即觸發電路的輸出信號的開始時機之前，使上述 電平檢測電路的電平檢測動作結束，之後，在輸出有上述控制單元的輸出信號的期間內，控 制放大器系統的增益或相位。從而，通過對用於突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時間進行控制， 可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始點起的 指定期間內，其結果，可以再生未發生位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可以提高傳送效率。並且，優選在本發明的光突發信號接收裝置中，上述控制單元包括峰值保持電 路，用於保持從上述跨阻放大器輸出的上述電壓突發信號的正相位信號的峰值；差動放大 器，用於輸出上述電壓突發信號的正相位信號和上述峰值保持電路的輸出信號之間的差分 的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比 較；觸發電路，以比較器的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機被輸入的 突發信號復位信號為復位信號進行動作；以及，延遲電路，將該觸發電路的輸出遲延指定時 間。並且，優選在本發明的光突發信號接收裝置中，上述控制單元包括峰值保持電 路，用於保持從上述跨阻放大器輸出的上述電壓突發信號的正相位信號的峰值；差動放大 器，用於輸出上述電壓突發信號的正相位信號和上述峰值保持電路的輸出信號之間的差分 的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比 較；延遲電路，將該比較器的輸出信號遲延指定時間；以及，觸發電路，以上述延遲電路的 輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機被輸入的突發信號復位信號為復位 信號進行動作。在具有上述結構的本發明的光突發信號接收裝置中，通過延遲電路延遲上述控制 單元的輸出信號的輸出時機，從而延長電平檢測電路的檢測動作時間，可以擴展到從突發 信元的前同步碼部的開始點起指定範圍(相當於遲延時間的範圍)。這在將突發信元的前 同步碼部的多個位作為突發By突發AGC中的電平檢測對象時有效。如上所述，根據本發明的光突發信號接收裝置，通過對用於進行突發By突發AGC 的突發信元的電平檢測的檢測時間進行控制，可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內，從而可以再生未引起位錯的正常 的信號。並且，由於可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換 增益的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可提高傳送效率。



圖IA是示出本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置的構成的框圖。圖IB是示出本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置的主要部分的具體 結構的框圖。圖2(a) (e)是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝 置中的各部動作的波形圖。圖3(f) ⑴是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝 置中的各部動作的波形圖。圖4是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的上 升檢測電路的構成例的框圖。圖5(a) (d)是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝 置中的上升檢測電路的各部動作的波形圖。圖6是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的脈 衝寬度放大電路109的構成例的框圖。圖7(a) (d)是示出圖IA所示的本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝 置中的脈衝寬度放大電路109的各部動作的波形圖。圖8是示出本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置的構成的框圖。圖9是示出圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的數據 檢測部的具體構成的框圖。圖10(a) (d)是示出圖9所示的數據檢測部的各部動作的波形圖。圖11是示出圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的電 平檢測部的具體構成的框圖。圖12(a) (f)是示出圖11所示的電平檢測部的各部動作的波形圖。圖13是示出圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的數 據檢測部的其他構成例的框圖。圖14是(a) (e)是示出圖13所示的數據檢測部的各部動作的波形圖。圖15是示出圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的數 據檢測部的另一構成例的框圖。圖16(a) (e)是示出圖15所示的數據檢測部的各部動作的波形圖。圖17(a) (f)是示出將圖13或圖15所示的數據檢測部適用於數據檢測部時的 電平檢測部的動作例的波形圖。圖18(a) (f)是示出將圖13或圖15所示的數據檢測部適用於數據檢測部時的 電平檢測部的另一動作例的波形圖。圖19是示出圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的數據檢測部的另外構成例的框圖。圖20(a) (d)是示出圖19所 示的數據檢測部的各部動作的波形圖。圖21是示出PON通信系統的概略構成的框圖。圖22是示出現有光突發信號接收裝置的構成的框圖。圖23是示出現有光突發信號接收裝置的主要部分的具體構成的框圖。圖24(a)和(b)是用於說明突發By突發AGC功能的圖。圖25(a) (d)是示出圖23所示的現有光突發信號接收裝置的各部動作的波形 圖。圖26是突發信元的構成示意圖。圖27 (a) (e)是示出圖23所示的現有光突發信號接收裝置中的電平檢測電路 動作例的波形圖。附圖符號說明101,901光接收元件；102跨阻放大器；102a、902a放大器；102b、902b反饋電阻；
103、903A基準電壓生成電路；104閥值比較器；105監控窗口閥值生成電路；106、903B比較 器；107、903C置位/復位觸發器(SR-FF)(觸發電路)；108上升檢測電路；108A延遲電路 108B AND電路；109脈衝放大電路110與電路；140輸入端子；142輸出端子；109A運算放 大器109B電容器；109C電流源109D基準電壓生成電路；109E比較器；152輸出端子；903 電平檢測電路；910復位端子；911輸出端子；1101光接收元件；1102跨阻放大器；1103均 衡放大器；1104數據檢測部；1105電平檢測部；1104A峰值保持電路；1104B差動放大器； 1104C閥值生成電路；1104D比較器；1104E、1105D觸發電路；1104F延遲電路；1105A基準 電壓生成電路；1105B閥值比較器；1105C AND電路；1104G底值保持電路；1106電平檢測電 路；1107自動增益控制電路
具體實施例方式(第一實施方式)下面，參照

本發明的第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置。如圖IA所示，本發明第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置包括光接收元件 101、跨阻放大器102、電平檢測電路200、自動增益控制電路300以及均衡放大器400。光接受元件101具有將入射的光突發信號光電轉換，生成電流突發信號，並進行 輸出的功能。光接收元件101相當於本發明的光電轉換單元。跨阻放大器102將電流突發 信號轉換為電壓突發信號。電平檢測電路200用於檢測跨阻放大器102的輸出電平。自動 增益控制電路300基於電平檢測電路200的檢測結果，將跨阻放大器102和均衡放大器400 中的至少一方的增益和相位中的至少一方最優化。均衡放大器400將跨阻放大器102的輸 出信號、即電壓突發信號均衡放大，並作為一定電平的電突發信號進行輸出。如圖IB所示，跨阻放大器102包括放大器102a以及反饋電阻102b。跨阻放大器 102具有將輸入的作為正相位信號的電流突發信號轉換為作為相位反轉的逆相位信號的電 壓突發信號的功能。並且，如圖IB所示，電平檢測電路200包括基準電壓生成電路103、閥值比較器
104、監控窗口閥值生成電路105、比較器106、置位/復位觸發(SR-FF)107、上升檢測電路108、脈衝寬度放大電路109以及與電路110。監控窗口閥值生成電路105、比較器106、置位/復位觸發(SR-FF) 107、上升檢測電 路108以及脈衝放大電路109相當於本發明的監控窗口生成單元。基準電壓生成電路103生成成為閥值比較器104的比較基準的基準電壓信號。閥值比較器104具有比較作為逆相位信號的跨阻放 大器102的輸出信號的相位反 轉後的信號(正相位信號)的電平和通過基準電壓生成電路103生成的基準電壓信號的電 平的功能。在這裡，將成為閥值比較器104的比較基準的閥值電平(即，基準電壓信號生成電 路103的基準電壓信號的電平)設定為要檢測的電壓突發信號的電平，從而閥值比較器104 僅輸出超過該電平的突發信號。監控窗口閥值生成電路105生成成為生成監控窗口信號的基準的監控窗口閥值 信號，該監控窗口信號用於規定從突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、即電平 檢測區間。監控窗口閥值信號的電平設定為低於在閥值比較器104中成為比較的基準的、由 基準電壓生成電路103生成的基準電壓信號的電平。這是因為，為了即使在輸入有與基準 電壓信號的電平大致一致的突發信元時，也可以發生監控窗口信號。比較器106具有對將作為逆相位信號的跨阻放大器102的輸出信號的相位反轉後 的信號(正相位信號)的電平和成為生成監控窗口信號的基準的監控窗口閥值信號的電平 進行比較的功能。置位/復位觸發(SR-FF) 107以比較器106的輸出作為置位信號，以在時間上早於 突發信元的時機從復位端子120輸出的突發信號復位信號作為復位信號，進行動作。置位/復位觸發(SR-FF) 107輸出在各突發信元的前同步碼部的前端部上升，且通 過從復位端子120輸入的突發信號復位信號下降的信號。從該置位/復位觸發(SR-FF) 107 輸出的信號是在由跨阻放大器102輸出的各突發信元的前同步碼部的前端部的脈衝信號 的輸出時機上升，且在突發信號復位信號的輸出時機下降的脈衝信號。上升檢測電路108在置位/復位觸發(SR-FF) 107的輸出信號的上升時機輸出脈 衝信號。即，上升檢測電路108具有輸出在各突發信元的前同步碼部前端部的脈衝信號的 上升時機上升的脈衝信號的功能。脈衝寬度放大電路109具有將從上升檢測電路108輸出的脈衝信號的脈衝寬度僅 放大用於規定突發信元的電平檢測區間的監控窗口區間的信號作為監控窗口信號進行輸 出的功能。與電路110具有對從脈衝寬度放大電路109輸出的監控窗口信號和閥值比較器 104的輸出進行與運算的功能。從而，僅在從以監控窗口信號規定的突發信元的前同步碼部 的開始點到指定期間、即電平檢測區間內進行電平檢測。參照圖2的(a) (e)和圖3的(f) (i)的動作波形圖，對具有上述結構的本 發明實施方式涉及的光突發信號接收裝置的各部的動作進行說明。如圖27(a)所示，光接收元件101中輸入有在功率較大的突發信元1之後連續輸 出功率較小的突發信元2的光突發信號，則該光突發信號被光接收元件101進行光電轉換， 成為電流突發信號，被輸入到跨阻放大器102。
在跨阻放大器102中，將輸入的作為正相位信號的電流突發信號轉換為作為相位 反轉的逆相位信號的電壓突發信號，並進行輸出。閥值比較器104、比較器106的一方的輸入端輸入有將作為逆相位信號的跨阻放 大器102的輸出信號進行相位反轉後變為正相位信號的信號波形(圖2(a))。比較器106中，對將跨阻放大器102的輸出信號的相位反轉後的信號(正相位信 號)的電平和由監控窗口閥值生成電路105輸出的、成為生成監控窗口信號的基準的監控 窗口閥值信號的電平進行比較。當將跨阻放大器102的輸出信號的相位反轉後的信號的電 平超過監控窗口閥值信號的電平時，輸出對應於跨阻放大器102的輸出信號(脈衝串信號) 的脈衝串信號(圖2(b))。接著，比較器106的輸出信號輸入到置位/復位觸發(SR-FF) 107的置位輸入端子，置位/復位觸發(SR-FF) 107的復位端子上輸入有在時間上早於突發信元的時機從復位 端子120輸出的突發信號復位信號(圖2 (c))。置位/復位觸發(SR-FF) 107以比較器106的輸出信號作為置位信號，以突發信號 復位信號作為復位信號進行動作。結果，從置位/復位觸發(SR-FF) 107輸出在各突發信元 的前同步碼部前端部上升，且通過突發信號復位信號下降的信號。具體地，置位/復位觸發 (SR-FF) 107輸出分別在突發信元1、2的前同步碼部的前端部的脈衝信號的上升時刻、、t3 上升，且分別在突發信號復位信號的上升時刻t2、t4下降的信號(圖2(d))。即，從該置位/復位觸發(SR-FF) 107輸出的信號成為在由跨阻放大器102輸出的 各突發信元的前同步碼部前端部的脈衝信號的輸出時機上升，在突發信號復位信號的輸出 時機下降的脈衝信號。上升檢測電路108在置位/復位觸發(SR-FF) 107的輸出信號的上升時機輸出脈 衝信號。即，上升檢測電路108輸出在各突發信元的前同步碼部前端部中的脈衝信號的上 升時機(、、、)上升的脈衝信號(圖2(e))。在這裡，參照圖4和圖5的(a) (d)說明上升檢測電路108的具體構成及其動作。圖4示出了上升檢測電路108的具體構成，圖5的(a) (d)示出了上升檢測電 路108各部的動作波形。在圖4，上升檢測電路108包括輸入端子140、延遲電路108A、AND 電路108B以及輸出端子142。若輸入端子140中輸入置位/復位觸發(SR-FF) 107的輸出信號(圖5(a))，則該 信號被輸入到延遲電路108A和AND電路108B的一方輸入端子中。並且，置位/復位觸發 (SR-FF) 107的輸出信號通過延遲電路108A被遲延指定時間(圖5(b))。延遲電路108A的輸出信號的相位被反轉(圖5(c))，輸入到AND電路108B的另一 方的輸入端子中。在AND電路108B，求出置位/復位觸發(SR-FF) 107的輸出信號和將延遲電路 108A的輸出信號相位反轉後的信號的與。其結果，從AND電路108B輸出與置位/復位觸發 (SR-FF) 107的輸出信號的上升時亥Ij (、、、)同步上升的脈衝信號(圖5(d))。如上所述，可以通過上升檢測電路108檢測置位/復位觸發(SR-FF) 107的輸出信 號的上升時機。從上升檢測電路108輸出的脈衝信號輸入到脈衝寬度放大電路109。脈衝寬度放大電路109將從上升檢測電路108輸出的脈衝信號的脈衝寬度僅放大用於規定突發信 元的電平檢測區間的監控窗口區間t_，將該放大的信號作為監控窗口信號進行輸出(圖 3(f))。在圖6中示出了脈衝寬度放大電路109的具體構成，在圖7的(a) (d)示出了 各部的動作波形。在圖6，脈衝寬度放大電路109包括輸入端子150、運算放大器109A、電源 端子151、連接在運算放大器109A的輸出端和電源端子151之間的電容器109B、連接在運 算放大器109A的輸出端和接地線之間的電流源109C、生成基準電壓信號的基準電壓生成 電路109D、對運算放大器109A的輸出和基準電壓信號進行比較的比較器109E、以及輸出端 子 152。運算放大器109A的非反轉輸入端子中輸入有從上升檢測電路108輸出的脈衝信 號。運算放大器109A的輸出側連接有電容器109B和電流源109C。運算放大器109A的輸 出端連接在反轉輸入端子上，構成緩衝放大器。從而，運算放大器109A、電容器109B和電流 源109C作為峰值檢測電路進行動作。從輸入端子150輸入有分別在時刻、、t3上升，且在時刻t1(l、t12下降的脈衝信號、 即上升檢測電路108的輸出信號(圖7(a))，則被輸入的信號從運算放大器109A的輸出端 原樣輸出。該輸出信號被電容器109B充電並保持，但是由於電流源109C的存在而流出一 定電流，所以通過電容器109B保持峰值的電位、即運算放大器109A的輸出通過電容器109B 的放電動作，有時以某時間常數下降(圖7(b))。另外，可以通過例如改變電容器109B的容 量或電流源109C的電流量，任意改變該時間常數。在比較器109E，該運算放大器109A的輸出信號的電平與基準電壓信號的電平進 行比較(圖7 (c))。結果，從脈衝寬度放大電路109輸出分別在時刻、、t3上升，且分別在運 算放大器109A的輸出信號的電平和基準電壓信號的電平交叉的時刻tn、t13下降的脈衝寬 度為1_的脈衝信號、即監控串口信號(圖7(d))。S卩，脈衝寬度放大電路109輸出從上升 檢測電路108輸出的脈衝信號的脈衝寬度僅被放大時間、的脈衝寬度為t_的脈衝信號。從而，脈衝寬度放大電路109可以將上升檢測電路108的輸出信號放大到規定突 發信元的電平檢測區間的監控窗口的區間(即，t_)的信號作為監控窗口信號進行輸出。在這裡，通過改變時間常數或基準電壓生成電路109D的基準電壓信號，可以任意 變更脈衝寬度t_。從而，可以任意設定從突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、 即電平檢測區間。其次，在閥值比較器104，將跨阻放大器102的輸出信號相位反轉後，變為正相位 信號的信號波形輸入閥值比較器104的一方輸入端(圖3(g))。在閥值比較器104，比較跨阻放大器102的輸出信號的相位反轉後的信號(正相位 信號)的電平和通過基準電壓生成電路103生成的基準電壓信號的電平。在圖3(g)，成為該閥值比較器104的比較基準的閥值電平(基準電壓信號的電 平)設定為與突發信號所包括的突發信元1的脈衝串的各脈衝交叉的電平，但是，突發信元 2的電平低於上述基準電壓信號的電平。其結果，從閥值比較器104僅輸出具有與超過上述 基準電壓信號的電平的突發信元1的脈衝串信號對應的電平的脈衝串信號(圖3(h))。接著，通過與電路110，進行從脈衝寬度放大電路109輸出的脈衝寬度t_的脈衝 信號、即監控窗口信號和閥值比較器104的輸出的與運算。其結果，從與電路110隻輸出突發信元1的脈衝串信號中的、突發信元1的前同步碼部的開始位置起到脈衝寬度t_的區 間內的脈衝串信號。即，輸出作為跨阻放大器102的電平檢測區間的上述監控串口信號的 脈衝寬度t_的區間內、即突發信元1的前同步碼部的前端部的脈衝串信號(圖3(i))。基於與電路110輸出的脈衝串信號的最初的脈衝上升時機，進行跨阻放大器102 的輸出的電平檢測。換言之，只有在監控窗口信號中規定的突發信元的前同步碼部的開始點起指定期 間、即監控窗口信號的脈衝寬度t_的區間內(電平檢測區間內)進行電平檢測。從而，當突發信元2的信號電平和基準電壓信號的電平大致一致時，在監控窗口 信號的輸出期間內(即，作為突發信元2的前同步碼部的開始位置的時刻、起到時刻t13的 t_區間內)，與電路110輸出信號，則進行電平檢測。在上述監控窗口信號中規定的電平檢測區間t_內，只有在閥值比較器104的輸 出信號被輸出時，基於閥值比較器104的輸出，通過自動增益控制電路300切換跨阻放大器 102和均衡放大器400中的至少一方的增益和相位中的至少一方。即，通過自動增益控制電 路300進行的增益或相位的切換一定是在突發信元的前同步碼部的前端部(即，電平檢測 區間內)進行。換言之，在上述監控窗口信號中規定的電平檢測區間之外的區域中不檢測電平， 因此，自動增益控制電路也不會切換增益或相位。從而，通過控制用於進行突發By突發AGC的突發信元的檢測電平的檢測區間，可 以將突發By突發AGC中的增益或相位的切換時機限定在突發信元的前同步碼部的開始點 起指定期間內。其結果，不會在有效載荷部或前同步碼部的後方切換增益或相位，可以再生 未發生位錯的正常的信號。尤其是，如圖27 (d)所示，當突發信元2的信號電平與基準電壓信號電平大致一致 時，現有技術中存在在前同步碼部的後方或有效載荷部中進行電平檢測或切換增益或相位 的可能性。但是，在第一實施方式涉及的光突發信號接收裝置的電平檢測電路200中，只有 在前同步碼部的開始位置起指定期間、即電平檢測區間t_內輸出閥值比較器104的輸出 信號時，才進行電平檢測或切換增益或相位。即，即使在電平檢測區間之外的區域輸出閥值 比較器104的輸出信號，也不會進行電平檢測或切換增益或相位。從而，防止在前同步碼 部的後方或有效載荷部中進行電平檢測或切換增益或相位，可以防止再生的數據中發生位
T曰o並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可提高傳輸效率。前同步碼部用於在光突發信號接收裝置中控制放大器系統的增益或相位，還用於 實現通過⑶R(Clock Data Recovery)在光突發信號接收裝置中被均衡放大的突發信號和 外部時鐘信號之間同步。通過CDR的同步是在控制光突發信號接收裝置的放大器系統的增 益或相位之後進行，因此，前同步碼部的後方用於CDR的同步。前同步碼部以交替重複「1」和「0」的圖案構成。前同步碼部的bit數因ITU-T或 IEEE等規格的不同而不同(例如，ITU-T G984的GP0N(1. 25Gbps)中為44bit)。為了實現CDR的突發信號和外部時鐘信號之間的同步，需要交替重複一定數量的「1」和「0」的圖案。⑶R所需要的bit數因⑶R的種類的不同而不同。在具有突發By突發AGC功能的光突發信號接收裝置中用於控制放大器系統的增 益或相位所可以使用的bit數的最大值為從前同步碼部的整個bit數減去CDR所需要的 bit數的值。例如，假設再生具有44bit的前同步碼部的突發信號時CDR所需要的bit數 為18bit，則在光突發信號接收裝置中最大可利用到26bit。通過適當地設定突發By突發 AGC功能中的電平檢測區間(前同步碼部的開始點起指定期間)，從而可以將光突發信號接 收裝置中可用於控制放大器系統的增益或相位的前同步碼部的bit數限定在指定的bit數 的範圍內。如上所述，由於前同步碼部的bit數和⑶R所需要的bit數因ITU-T或IEEE等的 規格或CDR的種類的不同而不同，所以希望可以任意變更光突發信號接收裝置中可使用的 bit 數。在本實施方式的光突發信號接收裝置中，通過在脈衝寬度放大電路109中變更脈 衝寬度t_，從而可以任意設定突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、即電平檢測 區間。從而可以根據ITU-T或IEEE等規格或CDR的種類，適當設定電平檢測區間(S卩，光 突發信號接收裝置中可利用的bit數)。(第二實施方式)下面，參照

本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置。圖8示出了本發明第二實施方式涉及的P0N通信系統用的光突發信號接收裝置的 構成。本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置包括光接收元件1101、跨阻放大器 1102、均衡放大器1103、電平檢測電路1106以及自動增益控制電路1107。光接收元件1101具有將入射的光突發信號光電轉換，生成電流突發信號，並進行 輸出的功能。光接收元件1101相當於本發明的光電轉換單元。跨阻放大器1102將電流突 發信號轉換為電壓突發信號。電平檢測電路1106檢測跨阻放大器1102的輸出電平。自動 增益控制電路1107基於電平檢測電路1106的檢測結果，將跨阻放大器1102和均衡放大器 1107中的至少一方的增益和相位中的至少一方最優化。均衡放大器1103對作為跨阻放大 器1102的輸出信號的電壓突發信號進行均衡放大處理，並作為一定電平的電突發信號進 行輸出。跨阻放大器1102包括放大器1102a以及反饋電阻1102b。跨阻放大器1102具有 將輸入的作為正相位信號的電流突發信號轉換為作為相位反轉的逆相位信號的電壓突發 信號的功能。均衡放大器1103具有對跨阻放大器1102的輸出信號進行均衡放大並輸出的功 能。電平檢測電路1106包括數據檢測部1104以及電平檢測部1105。電平檢測部1105用於檢測跨阻放大器1102的輸出信號的電平。數據檢測部1104具有如下功能基於跨阻放大器1102的輸出，對上述電壓突發信 號所包括的多個突發信元的每一個進行控制，以便在從各突發信元的前同步碼部的開始點 起的指定期間內，使上述電平檢測部1105的檢測動作結束。數據檢測部1104相當於本發 明的控制單元。光接收元件1101將輸入的光突發信號光電轉換後作為電流突發信號進行輸出。該電流突發信號通過跨阻放大器1102被轉換成相位反轉的電壓突發信號，被輸出到均衡 放大器1103。被輸入到均衡放大器1103的電壓突發信號被均衡放大器1103均衡放大，並 被輸出。 電平檢測部1105用於檢測跨阻放大器1102的輸出信號的電平。
數據檢測部1104基於跨阻放大器1102的輸出、即電壓突發信號，對電壓突發信號 所包括的多個突發信元的每一個進行控制，以便在從各突發信元的前同步碼部的開始點起 的指定期間內使電平檢測部1105結束檢測動作。如上所述，通過對用於進行突發By突發AGC的突發信元的電平檢測的檢測時間進 行控制，可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始 點起的指定期間內。結果，可以再生未引起位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可提高傳送效率。其次，圖9中示出了圖8所示的本發明實施方式涉及的光突發信號接收裝置中的 數據檢測部1104的具體構成，圖10(a) (d)分別示出了各部的動作波形圖。在圖9，數 據檢測部1104包括峰值保持電路1104A、差動放大器1104B、閥值生成電路1104C、比較器 1104D以及觸發電路1104E。峰值保持電路1104A具有保持從跨阻放大器1102 (參照圖8)輸出且從輸入端子 1110輸入的電壓突發信號的正相位信號的峰值的功能。差動放大器1104B具有輸出將作為逆相位信號的跨阻放大器1102的輸出信號反 轉相位後的信號(正相位信號)和峰值保持電路1104A的輸出信號之間的差分的放大信號 的功能。並且，一般情況下，閥值生成電路1104C輸出具有與所接收的突發信元的前同步 碼部的脈衝串信號交叉的電平的閥值信號。比較器1104D具有對差動放大器1104B的輸出信號的電平和從閥值生成電路 1104C輸出的閥值信號的電平進行比較的功能。觸發電路1104E以比較器1104D的輸出信號作為置位信號，以在時間上早於突發 信元的時機輸入的突發信號復位信號作為復位信號進行動作。參照圖10的(a) (d)的動作波形圖說明具有上述結構的數據檢測部1104的動 作。從跨阻放大器1102輸出的電壓突發信號通過輸入端子1110被輸入到峰值保持電路 1104A和差動放大器1104B。一般情況下，跨阻放大器1102的輸出信號的相位是反轉180° 後輸出，因此，將跨阻放大器1102的輸出信號的相位反轉至0°、即轉換為正相位信號後分 別輸入到峰值保持電路1104A和差動放大器1104B。峰值保持電路1104A保持跨阻放大器1102的輸出信號的正相位轉換後的信號的 峰值，並進行輸出(圖10(a))。從復位端子1111該峰值保持電路1104A中輸入有突發信號 復位信號(圖10(b))。在輸入有該復位信號的期間，峰值保持電路1104A作為電壓輸出器 進行動作，因此，峰值保持電路1104A的輸出信號與輸入信號相同。其次，峰值保持電路1104A的輸出信號和跨阻放大器1102的輸出信號的正相位轉 換後的信號輸入到差動放大器1104B。在差動放大器1104B，當峰值保持電路1104A的輸出信號和跨阻放大器1102的輸
18出信號的正相位反轉後的信號之間存在電平差時，發生脈衝。從而，差動放大器1104B的輸 出的前端一定會成為突發信元的前同步碼部的第二 bit。在突發信元的前同步碼部，連續著交替重複「1」和「0」的圖案的脈衝。前同步碼 部的前端的第一 bit的信號的電位與峰值保持電路1104A的輸出信號的電位一致，因此， 從差動放大器1104B不會按照該時機生成輸出信號。前同步碼部的第二 bit —定是0 (Low level)，因此，這時峰值保持電路1104A的輸出信號和跨阻放大器1102的輸出信號之間初 次產生電平差，作為差動放大器1104B的輸出信號，發生脈衝串信號。比較器1104D比較差動放大器1104B的輸出信號的電平和從閥值生成電路1104C 輸出的閥值信號的電平，並輸出結果(圖10(c))。閥值生成電路1104C生成的閥值信號的 電平一般情況下設定為與接收的突發信元中的前同步碼部的信號圖案交叉的電平。比較器1104D的輸出信號被輸入到觸發電路1104E的置位端子作為置位信號。作 為在時間上早於突發信元的時機輸入的復位信號的突發信號復位信號(圖10(b))通過復 位端子1111被輸入到觸發電路1104E的復位端子。其結果，觸發電路1104E輸出在比較器 1104D的輸出信號的最初的脈衝上升時機上升，之後在通過復位端子1111輸入的突發信號 復位信號的上升時機下降的脈衝信號(圖10(d))。如上所述，在觸發電路1104E中，將比較器1104D的輸出信號用作置位信號，因此， 數據檢測部1104的輸出信號、即觸發電路1104E的輸出信號的脈衝開始點一定與前同步碼 部的第二 bit相同。其次，圖11示出了圖8所示的本發明第二實施方式涉及的光突發信號接收裝置中 的電平檢測部1105的構成，圖12的(a) (f)示出了各部的動作波形。在圖11，電平檢 測部1105包括基準電壓生成電路1105A、閥值比較器1105B、AND電路1105C以及觸發電路 1105D。通過將從基準電壓生成電路1105A輸出的基準電壓信號的電平設定為要檢測的 電壓突發信號的電平，從而閥值比較器1105B只輸出超過該電平的突發信號。基準電壓生成電路1105A具有生成上述電平的基準電壓信號，並進行輸出的功 能。閥值比較器1105B具有比較作為逆相位信號的從跨阻放大器1102輸出的電壓突 發信號和從基準電壓生成電路1105A輸出的基準電壓信號的輸出，並輸出將該結果相位反 轉後的信號的功能。AND電路1105C具有求出將數據檢測部1104的輸出信號的相位反轉後的信號和閥 值比較器1105B的輸出信號之間的與的功能。觸發電路1105D以AND電路1105C的輸出信號作為置位信號，以在時間上早於突 發信元的時機輸入的突發信號復位信號(圖12(b))作為復位信號進行動作的功能。從跨阻放大器1102輸出的電壓突發信號通過輸入端子1120輸入到閥值比較器 1105B的一方輸入端，並基準電壓信號從基準電壓生成電路1105A輸入到閥值比較器1105B 的另一輸入端(圖12(a))。閥值比較器1105B輸出從跨阻放大器1102輸出的電壓突發信 號的電平超過基準電壓信號生成電路1105A的基準電壓信號的電平的範圍內的脈衝信號 (圖 12(c))。閥值比較器1105B的輸出被輸入到AND電路1105C的一方輸入端，且通過輸入端子1121向AND電路1105C的另一輸入端輸入數據檢測部1104(參照圖8、圖9、圖10的 (a) (d))的輸出信號(圖12(d))。在AND電路1105C，求出將該數據檢測部1104的輸 出信號的相位反轉後的信號和閥值比較器1105B的輸出信號的與，因此，在輸出有數據檢 測部1104的輸出信號的期間，從AND電路1105C不會輸出閥值比較器1105B的輸出信號。 即，只有閥值比較器1105B的輸出信號中的、突發信元中的前同步碼部的第一 bit(S卩，未輸 出數據檢測部1104的輸出信號的部分)是從AND電路1105C輸出的(圖12(e))。該AND電路1105C的輸出信號作為置位信號輸入到觸發電路1105D。並且，作為在 時間上早於突發信元的時機輸入的復位信號的突發信號復位信號(12(b))通過復位端子 1122輸入到觸發電路1105D的復位端子。其結果，從觸發電路1105D輸出有在從AND電路 1105C輸出的突發信元中的相當於前同步碼部的第一 bit的單脈衝的上升時機t6上升，且 在時刻、後輸入的突發信元信號復位信號的上升時機、下降的脈衝信號(圖12(f))。電平檢測部1105的電壓突發信號(跨阻放大器1102的輸出信號)的電平檢測受 到數據檢測部1104的輸出信號控制，以便在每個突發信元，在突發信元的前同步碼部的開 始點起的指定範圍內結束，例如在圖12(a) (f)的例子中，從在輸入突發信元之前的時機 輸入的突發信號復位信號的上升時機t5起到數據檢測部1104的輸出信號的上升時機t7結 束。並且，在成為電平檢測部1105的輸出的觸發電路1105D的輸出信號的輸出期間內，可 以控制作為光突發信號接收裝置的放大器系統的跨阻放大器1102和均衡放大器1103中的 至少一方的增益和相位中的至少一方。在本實施方式的電平檢測部1105，在從突發信元的 前同步碼部的開始點起到其附近的任意區間內進行增益或相位的控制。還可以構成為可以調整電平檢測部1105的電壓突發信號的電平檢測期間狀。這 可以通過遲延圖9所示的數據檢測部1104的輸出信號、即脈衝信號的上升時機來實現。圖 13示出了具有這樣結構的數據檢測部的一例。在圖13所示的數據檢測部1104'，在圖9 所示的數據檢測部1104中的觸發電路1104E的輸出側設有延遲電路1104F。在圖13，數據檢測部1104'包括峰值保持電路1104A、差動放大器1104B、閥值生 成電路1104C、比較器1104D、觸發電路1104E以及延遲電路1104F。峰值保持電路1104A具有保持從跨阻放大器1102(參照圖8)輸出且從輸入端子 1110輸入的電壓突發信號的正相位信號的峰值的功能。差動放大器1104B具有輸出上述電壓突發信號的正相位信號和峰值保持電路 1104A的輸出信號之間的差分的放大信號的功能。並且，閥值生成電路1104C通常輸出具有與所接收的突發信元的前同步碼部的脈 衝串信號交叉的電平的閥值信號。比較器1104D具有比較差動放大器1104B的輸出信號的電平和從閥值生成電路 1104C輸出的閥值信號的電平的功能。觸發電路1104E以比較器1104D的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信 元的時機輸入的突發信號復位信號作為復位信號進行動作。延遲電路1104F具有將觸發電路1104E的輸出信號遲延指時機間的功能。圖14(a) (e)示出了具有上述結構的數據檢測部1104'的各部的動作波形。從 輸入端子1110輸入跨阻放大器1102的輸出信號起到從觸發電路1104E輸出該輸出信號為 止的動作波形與圖10(a) (d)相同，因此省略說明。作為觸發電路1104E的輸出信號的脈衝信號在從比較器1104D輸出的脈衝信號的上升時刻(時刻t7Q)上升(圖14的(c)和 (d))。但是，該輸出信號通過延遲電路1104F被遲延時間td，在時刻t71上升的脈衝信號作 為數據檢測部1104'的輸出信號被輸出(圖14(e))。並且，在圖15示出了可以調整電平檢測部1105的電壓突發信號的電平檢測期間 的數據檢測部的另一構成例。在圖15所示的數據檢測部1104"，在圖9所示的數據檢測部 1104中的觸發電路1104E的輸入側設有延遲電路1104F。在圖15中，數據檢測部1104〃包括峰值保持電路1104A、差動放大器1104B、閥值 生成電路1104C、比較器1104D、延遲電路1104F以及觸發電路1104E。在具有上述結構的數據檢測部1104〃，將圖9所示的數據檢測部1104的比較器 1104D的輸出信號通過延遲電路1104F遲延指定時間td的信號作為觸發電路1104E的置位 信號。從而，將觸發電路1104F的輸出信號的輸出時機僅遲延時間td。通過如圖13、圖15所示的數據檢測部1104' ,1104"，將延遲電路1104F設在觸 發電路1104E的輸入側或者輸出側，從而如圖14(a) (e)、圖16(a) (e)所示，可以遲延 數據檢測部1104' ,1104"的輸出信號的輸出時機。圖17(a) (f)示出了這時的電平檢 測部1105 (參照圖11)的動作波形。如圖17(d)所示，通過將數據檢測部1104' ,1104"的輸出信號的輸出時機通過 延遲電路1104F從時刻t7Q遲延到t71，從AND電路1105C向觸發電路1105D輸出從時刻t6 到t71的期間輸出的閥值比較器1105B的輸出、即，突發信元中的前同步碼部的脈衝信號。在觸發電路1105D輸出在從AND電路1105C輸出的最初的脈衝信號的上升時機t6 上升，在之後輸入的突發信號復位信號的上升時機、下降的脈衝信號(圖17(f))。可以在從該觸發電路1105D輸出的脈衝信號的輸出期間的任意位置，有選擇的進 行基於突發By突發AGC功能的增益的切換。如上所述，通過遲延數據檢測部的輸出信號，從而可以延長用於突發By突發AGC 的電平檢測期間(從在早於輸入突發信元的時機輸入的突發信號復位信號被輸出的時刻 起到數據檢測部的輸出信號的輸出開始時機的期間)。即，通過延長電平檢測期間，可以增加進行電平檢測的信號的位數(將相當於前 同步碼部的多位的脈衝信號作為電平檢測對象)，因此有可能能夠檢測出正確的電平。例 如，當突發信元的前同步碼部的第一 bit的輸出變形時，通過檢測多bit的電平，從而可以 在其他的信號部分檢測到正確的電平。並且，通過變更延遲電路1104F的遲延時間td，可以從在突發信元被輸入之前的時 機輸入的突發信號復位信號被輸出的時刻起，任意設定作為指定的期間的電平檢測區間。 從而，可以根據ITU-T或IEEE等規格或CDR的種類，適當設定電平檢測區間(即，在光突發 信號接收裝置中可使用的bit數)。其次，可以想到現有技術中的一個問題，即在電平檢測電路中，作為跨阻放大器的 輸出信號的電壓突發信號的電平和作為基準電壓生成電路的輸出信號的基準電壓信號的 電平大致一致，閥值比較器的輸出在前同步碼部的後方或有效載荷部中初次生成的情況。 在圖18(a) (f)中示出了這種情況下的電平檢測電路各部的動作波形。這時，如圖18(c)所示，從電平檢測部1105的閥值比較器1105B輸出在前同步碼 部的後方或者有效載荷部初次發生的脈衝串信號，其中，電平檢測部1105的閥值比較器1105B用於比較作為跨阻放大器1102(參照圖8)的輸出信號的電壓突發信號的電平和作 為基準電壓生成電路1105A的輸出信號的基準電壓信號的電平。但是，在AND電路1105C， 求出閥值比較器1105B的輸出信號和數據檢測部1104的輸出信號的」與」，因此從AND電路 1105C不輸出信號。從而，後段的觸發電路1105D也不進行動作，因此不產生光突發信號接收裝置的 突發By突發AGC的控制信號，不進行增益或相位的控制。通過該動作，可以解決現有技術 中存在的問題，即作為跨阻放大器的輸出信號的電壓突發信號的電平和作為閥值生成電路 的輸出信號的閥值信號的電平大致一致時，在突發信元的輸出期間內的無法預測的時機發 生通過突發By突發AGC控制增益或相位的問題。其次，圖19示出了數據檢測部的另外一個構成例，在圖20(a) (d)示出了其各 部的動作波形。該數據檢測部1104"『與圖9所示的數據檢測部1104之間的區別在於，設 置具有保持輸入信號的最小值電平的功能的底值(bottom)保持電路1104G來代替圖9中 的峰值保持電路1104A，其他與圖9所示的數據檢測部1104相同。在圖19，數據檢測部1104〃 『包括底值保持電路1104G、差動放大器1104B、閥值 生成電路1104C、比較器1104D以及觸發電路1104E。底值保持電路1104G具有保持從跨阻放大器1102 (參照圖8)輸出且從輸入端子 1110輸入的電壓突發信號(逆相位信號)的最小值的功能。差動放大器1104B具有輸出作為上述逆相位信號的電壓突發信號和底值保持電 路1104G的輸出信號之間的差分的放大信號的功能。並且，閥值生成電路1104C通常輸出具有與所接收的突發信元的前同步碼部的脈 衝串信號交叉的電平的閥值信號。比較器1104D具有對差動放大器1104B的輸出信號的電平和從閥值生成電路 1104C輸出的閥值信號的電平進行比較的功能。觸發電路1104E以比較器1104D的輸出信號位置位信號，以在時間上早於突發信 元的時機通過復位端子1111輸入的突發信號復位信號作為復位信號進行動作。參照圖20 (a) (d)的動作波形圖說明具有上述結構的數據檢測部1104"『各部 的動作。從跨阻放大器1102輸出的電壓突發信號通過輸入端子1110輸入到底值保持電路 1104G和差動放大器1104B。在這裡，跨阻放大器1102的輸出信號的相位被反轉180° (即， 以逆相位的信號樣)後輸出(圖20 (a))。底值保持電路1104G保持跨阻放大器1102的輸出信號的最小值，並進行輸出(圖 20(a))。在該底值保持電路1104G中輸入有突發信號復位信號(圖20(b))。在輸入有該復 位信號的期間，峰值保持電路1104A作為電壓輸出器進行動作，因此底值保持電路1104G的 輸出信號與輸入信號相等。其次，底值保持電路1104G的輸出信號和跨阻放大器1102的輸出信號(逆相位信 號)被輸入到差動放大器1104B。在差動放大器1104B，當底值保持電路1104G的輸出信號和跨阻放大器1102的輸 出之間存在電平差時，產生脈衝。從而，差動放大器1104B的輸出的前端一定成為突發信元 的前同步碼部的第二 bit。在突發信元的前同步碼部，連續著交替重複「1」和「0」的圖案的脈衝。前同步碼部的前端的第一 bit的信號的電位與底值保持電路1104G的輸出信號的電位一致，因此在該時機從差動放大器1104B不產生輸出信號。在數據檢測部1104"『，前同步碼部的第二 bit 一定是1 (HighIevel)，因此，在這裡初次出現底值保持電路1104G的輸出信號和跨阻放 大器1102的輸出信號之間的電平差，作為差動放大器1104B的輸出信號產生脈衝串信號。比較器1104D比較差動放大器1104B的輸出信號的電平和從閥值生成電路1104C 輸出的閥值信號的電平，將其結果進行輸出(圖20(c))。通過閥值生成電路1104C生成的 閥值信號的電平通常被設定為與所接收的突發信元中的前同步碼部的信號圖案交叉的電 平。比較器1104D的輸出信號作為置位信號輸入到觸發電路1104E的置位端子，作為 在時間上早於突發信元的時機輸入的復位信號的突發信號復位信號(圖20(b))通過復位 端子1111被輸入到觸發電路1104E的復位端子。其結果，觸發電路1104E輸出在作為比較 器1104D的輸出信號的最初的脈衝的上升時機上升，且在之後通過復位端子1111輸入的突 發信號復位信號的上升時機下降的脈衝信號(圖20(d))。如上所述，在觸發電路1104E，將比較器1104D的輸出信號用作置位信號，因此，與 圖9所示的數據檢測部1104相同地，數據檢測部1104"『的輸出信號、即觸發電路1104E 的輸出信號的脈衝開始點一定與前同步碼部的第二 bit相同。如上所述，在本發明的第二實施方式的光突發信號接收裝置，基於從將接收的光 突發信號光電轉換後的信號中獲得的電壓突發信號，對電壓突發信號所包括的多個突發信 元的每一個進行控制，以使在從突發信元的前同步碼部的開始點起在指定區間內結束用於 控制放大器系統的增益和相位所需要的突發信元的電平檢測的檢測動作，其中，放大器系 統的增益和相位的控制用於使各突發信元的電平大致相同。從而，可以將突發By突發AGC 中的切換增益或相位的時機限定在突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內。其結 果，可以再生未引起位錯的正常的信號。並且，可以在突發信元的前同步碼部的前端部設定突發By突發AGC中的切換增益 的時機，從而可以儘量減少無法再生的前同步碼部的信號圖案，可以提高傳送效率。並且，在本實施方式的光突發信號接收裝置，通過在延遲電路1104F變更遲延時 間td，可以從突發信元的前同步碼部的開始點起任意設定作為指定的期間的電平檢測區 間。從而，可以根據ITU-T或IEEE等規格或CDR的種類，適當設定電平檢測區間(S卩，在光 突發信號接收裝置中可利用的bit數)。產業上的可利用性根據本發明的光突發信號接收裝置，通過對用於進行突發By突發AGC的突發信元 的電平檢測的檢測時間進行控制，可以將突發By突發AGC中的切換增益的時機限定在突發 信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內，其結果，可以再生未引起位錯的正常的信號。
權利要求
一種光突發信號接收裝置，其特徵在於包括光電轉換單元，將輸入的光突發信號進行光電轉換，並輸出電流突發信號；跨阻放大器，將從該光電轉換單元輸出的電流突發信號轉換成相位反轉的電壓突發信號；均衡放大器，對該跨阻放大器的輸出信號進行均衡放大後輸出；電平檢測電路，用於檢測所述跨阻放大器的所述輸出信號的電平；以及自動增益控制電路，對所述跨阻放大器和所述均衡放大器中的至少一方進行控制，以便成為針對通過所述電平檢測電路檢測出的突發信元的電平的最佳增益，其中，所述電平檢測電路包括監控窗口生成單元，用於生成監控窗口信號，所述監控窗口信號用於規定從所述突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間、即電平檢測區間；基準電壓生成電路，用於生成基準電壓信號；閥值比較器，對所述跨阻放大器的輸出信號的電平和所述基準電壓信號的電平進行比較；以及與電路，用於進行從所述監控窗口生成單元輸出的所述監控窗口信號和所述閥值比較器的輸出的與運算。
2.根據權利要求1所述的光突發信號接收裝置，其特徵在於， 所述監控窗口生成單元包括比較器，用於比較所述跨阻放大器的輸出信號的電平和成為生成所述監控窗口信號的 基準的監控窗口閥值信號的電平；觸發電路，以該比較器的輸出作為置位信號，以在時間上早於所述突發信元的時機被 輸出的突發信號復位信號作為復位信號進行動作；上升檢測電路，在該觸發電路的輸出信號的上升時機輸出脈衝信號；以及 脈衝寬度放大電路，將從該上升檢測電路輸出的所述脈衝信號的脈衝寬度放大，所述 寬度放大只在規定所述突發信元的所述電平檢測區間的監控窗口的區間進行，將此放大後 的脈衝信號作為監控窗口信號輸出。
3.一種光突發信號接收裝置，所述光突發信號接收裝置用於P0N通信系統，在該P0N通 信系統中，將輸入的光突發信號光電轉換後輸出電流突發信號，將所述電流突發信號轉換 為相位反轉的電壓突發信號，並且，對電壓突發信號所包括的多個突發信元的每一個，檢測 突發信元的電平，基於檢測結果，控制放大器系統的增益或相位中的至少一方，以使各突發 信元的電平大致相等，所述光突發信號接收裝置的特徵在於包括控制單元，該控制單元基於所述電壓突發信號，對所述電壓突發信號所包括的多 個突發信元的每一個進行控制，以便在從突發信元的前同步碼部的開始點起的指定期間內 結束所述電平檢測的檢測動作。
4.一種光突發信號接收裝置，其特徵在於包括光電轉換單元，將輸入的光突發信號進行光電轉換，並輸出電流突發信號； 跨阻放大器，將從該光電轉換單元輸出的所述電流突發信號轉換成相位反轉的電壓突 發信號；均衡放大器，對該跨阻放大器的輸出信號進行均衡放大後輸出；電平檢測電路，用於檢測所述跨阻放大器的所述輸出信號的電平；以及 自動增益控制電路，對該跨阻放大器和所述均衡放大器中的至少一方進行控制，以便 成為針對通過所述電平檢測電路檢測出的突發信元的電平的最佳增益，其中，所述電平檢測電路包括控制單元，該控制單元基於所述跨阻放大器的輸出，對所 述電壓突發信號所包括的多個突發信元的每一個進行控制，以便在從各突發信元的前同步 碼部的開始點起的指定期間內結束所述電平檢測電路的檢測動作。
5.根據權利要求4所述的光突發信號接收裝置，其特徵在於， 所述控制單元包括峰值保持電路，用於保持從所述跨阻放大器輸出的所述電壓突發信號的正相位信號的 峰值；差動放大器，用於輸出所述電壓突發信號的正相位信號和所述峰值保持電路的輸出信 號之間的差分的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比較；以及 觸發電路，以所述比較器的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機被 輸入的突發信號復位信號為復位信號進行動作。
6.根據權利要求4所述的光突發信號接收裝置，其特徵在於， 所述控制單元包括峰值保持電路，用於保持從所述跨阻放大器輸出的所述電壓突發信號的正相位信號的 峰值；差動放大器，用於輸出所述電壓突發信號的正相位信號和所述峰值保持電路的輸出信 號之間的差分的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比較； 觸發電路，以該比較器的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機被輸 入的突發信號復位信號為復位信號進行動作；以及 延遲電路，將該觸發電路的輸出信號遲延指定時間。
7.根據權利要求4所述的光突發信號接收裝置，其特徵在於， 所述控制單元包括峰值保持電路，用於保持從所述跨阻放大器輸出的所述電壓突發信號的正相位信號的 峰值；差動放大器，用於輸出所述電壓突發信號的正相位信號和所述峰值保持電路的輸出信 號之間的差分的放大信號；比較器，用於對該差動放大器的輸出信號的電平和任意的閥值的電平進行比較； 延遲電路，將該比較器的輸出信號遲延指定時間；以及觸發電路，以所述延遲電路的輸出信號為置位信號，以在時間上早於突發信元的時機 被輸入的突發信號復位信號為復位信號進行動作。
全文摘要
本發明公開一種光突發信號接收裝置。根據本發明的光突發信號接收裝置包括將輸入的光突發信號光電轉換後輸出電流突發信號的光電轉換單元；將從該光電轉換單元輸出的電流突發信號轉換成相位反轉的電壓突發信號的跨阻放大器；對該跨阻放大器的輸出信號進行均衡放大後輸出的均衡放大器；用於檢測上述跨阻放大器的上述輸出信號的電平的電平檢測電路；以及，對上述跨阻放大器和上述均衡放大器中的至少一方進行控制，以便相對於通過上述電平檢測電路檢測的突發信元的電平而變為最佳增益的自動增益控制電路。
文檔編號H03G3/30GK101861698SQ200880116318
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月19日 優先權日2007年11月19日
發明者久保達夫 申請人:株式會社藤倉