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JP2010226627A - Burst signal identifier, burst light receiver, burst signal identifying method and burst light receiving method - Google Patents

Burst signal identifier, burst light receiver, burst signal identifying method and burst light receiving method Download PDF

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JP2010226627A
JP2010226627A JP2009073893A JP2009073893A JP2010226627A JP 2010226627 A JP2010226627 A JP 2010226627A JP 2009073893 A JP2009073893 A JP 2009073893A JP 2009073893 A JP2009073893 A JP 2009073893A JP 2010226627 A JP2010226627 A JP 2010226627A
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JP
Japan
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burst
voltage
signal
pass filter
low
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Application number
JP2009073893A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nagabori
剛 長堀
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burst light receiver which is easily made into IC and easily improves transmission efficiency. <P>SOLUTION: The burst light receiver as shown in Fig.1 has an APD 1, a transimpedance amplifier 2, an identifier 3, and a ramp voltage output low-pass filter 4. A reference voltage V<SB>R4</SB>generated by the ramp voltage output low-pass filter 4 is a decreasing ramp voltage proportional to a time even in a short time of consecutive identical digit (CID) time and also for a long time of guard time T<SB>G</SB>. V<SB>R4</SB>is then stabilized in the short time of CID time and rapidly decreased for the long time of guard time T<SB>G</SB>. Thus, the burst light receiver as shown in Fig.1, generating the reference voltage V<SB>R4</SB>by the ramp voltage output low-pass filter 4 pulls in burst in a short period of time and improves transmission efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バースト間のリセットが不要なバースト信号の識別に関し、特にPON(Passive Optical Network、パッシブ光ネットワーク)システムのOLT(Optical Line Terminal、光伝送路終端装置)に用いて好適なバースト信号識別器、バースト光受信器、バースト信号識別方法およびバースト光受信方法に関する。   The present invention relates to identification of burst signals that do not require resetting between bursts, and is particularly suitable for identification of burst signals suitable for use in OLT (Optical Line Terminal) of a PON (Passive Optical Network) system. The present invention relates to a receiver, a burst optical receiver, a burst signal identification method, and a burst optical reception method.

OLTは、局側装置であり、複数の加入者側にそれぞれ設けられているONU(Optical Network Unit、光加入者線終端装置)に接続されている。OLTは、時分割多元接続(TDMA、Time Division Multiple Access)方式で各ONUとの通信を行うことにより、複数のONUと同時に通信をするので、ONUとの間で送受する信号はバースト信号となる。OLTと各ONUとを接続する光回線の線路長はONU毎に相違する。そこで、OLTに設けられるバースト光受信器がONUから受信するバースト信号の信号レベルはバースト毎に大きく相違する。そこで、バースト光受信器には、大きなダイナミックレンジ(受信可能な信号の最小電力と最大電力の比)が求められ、例えば15dB程度が必要となる。   The OLT is a station-side device and is connected to ONUs (Optical Network Units, optical subscriber line termination devices) provided on a plurality of subscriber sides. Since OLT communicates with each ONU by communicating with each ONU by a time division multiple access (TDMA) method, a signal transmitted to and received from the ONU is a burst signal. . The line length of the optical line connecting the OLT and each ONU is different for each ONU. Therefore, the signal level of the burst signal received from the ONU by the burst optical receiver provided in the OLT is greatly different for each burst. Therefore, a burst optical receiver is required to have a large dynamic range (ratio of minimum power and maximum power of receivable signals), for example, about 15 dB is required.

この種のバースト光受信器としては、特許文献1(特開平4−342325)に「バースト光伝送用光受信器」が開示されている。このバースト光伝送用光受信器では、特許文献1の図1に示されているように、受光素子と、前置増幅器と、コンデンサ16,17と、ローパスフィルタと、リミッタアンプとで構成されており、以下のように作動する。受光素子からの信号を前置増幅器で増幅したのち、分岐回路で二つに分岐し、分岐回路出力の一方をコンデンサ16を介してリミッタアンプの入力端Aに入力する。分岐回路出力の他方は、コンデンサ17を介してローパスフィルタに入力される。ローパスフィルタは、入力信号の直流成分を検出し、その直流成分をリミッタアンプの入力端Bへ識別点レベル信号として供給する。この特許文献1のバースト光伝送用光受信器は、前置増幅器とリミッタアンプとの結合用にコンデンサ16を用い、また前置増幅器とローパスフィルタとの結合用にコンデンサ17を用いている。コンデンサ16,17の容量は大きくならざるを得ないので、IC化は困難である。このように、特許文献1のバースト光伝送用光受信器には、IC化が難しいという問題点があった。   As this type of burst optical receiver, Japanese Patent Laid-Open No. 4-342325 discloses a “burst optical transmission optical receiver”. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, this optical receiver for burst light transmission includes a light receiving element, a preamplifier, capacitors 16 and 17, a low-pass filter, and a limiter amplifier. And operates as follows. After the signal from the light receiving element is amplified by the preamplifier, it is branched into two by the branch circuit, and one of the branch circuit outputs is input to the input terminal A of the limiter amplifier via the capacitor 16. The other of the branch circuit outputs is input to the low-pass filter via the capacitor 17. The low-pass filter detects a direct current component of the input signal and supplies the direct current component to the input terminal B of the limiter amplifier as an identification point level signal. The burst light transmission optical receiver of Patent Document 1 uses a capacitor 16 for coupling the preamplifier and the limiter amplifier, and uses a capacitor 17 for coupling the preamplifier and the low-pass filter. Since the capacities of the capacitors 16 and 17 must be large, it is difficult to make an IC. As described above, the optical receiver for burst light transmission in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to make an IC.

このIC化が難しいという問題点を解決するために、例えば学術誌”IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.34, NO.1, JANUARY 1999”に、”A Wide-Dynamic-Range,High-Transimpedance Si Bipolar Preamplifier IC for 10-Gb/s Optical Fiber Links”なる題名の下に、Kenichi Ohhata, Toru Masuda, Kazuo Imai, Ryoji Takeyari, and Katsuyoshi Washioにより開示された非特許文献1の技術論文記載の光受信器がある。非特許文献1のFig.3およびFig. 4に開示されたレファレンス電圧生成器(Reference voltage generator)のコンデンサCintとCextの容量の和を小さくすれば、バースト光受信器として機能させることができる。 In order to solve the problem that this IC is difficult, for example, in the academic journal “IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.34, NO.1, JANUARY 1999”, “A Wide-Dynamic-Range, High-Transimpedance” Optical reception described in the technical paper of Non-Patent Document 1 disclosed by Kenichi Ohhata, Toru Masuda, Kazuo Imai, Ryoji Takeyari, and Katsuyoshi Washio under the title of “Si Bipolar Preamplifier IC for 10-Gb / s Optical Fiber Links” There is a vessel. If the sum of the capacitances of the capacitors C int and C ext of the reference voltage generator disclosed in Fig. 3 and Fig. 4 of Non-Patent Document 1 is reduced, it can function as a burst optical receiver. it can.

非特許文献1のFig.3には、トランスインピーダンスアンプ(Transimpedance amplifier)と、差動リミッタ増幅器(Limiting amplifier)と、レファレンス電圧生成器(Reference voltage generator)と、外付けコンデンサ(External capacitance)と、出力バッファ(Output buffer)とを備えるバースト光受信器がブロック回路図で示されている。そして、非特許文献1のFig.4には、そのFig.3にブロックで示された各回路を具体化したバースト光受信器の回路図が示されている。Fig. 4のバースト光受信器では、レファレンス電圧生成器は、トランスインピーダンスアンプの出力の整流により直流電圧を生成し、この直流電圧をレファレンス電圧としてリミッティング増幅器へ供給している。   In Fig. 3 of Non-Patent Document 1, a transimpedance amplifier, a differential limiter amplifier, a reference voltage generator, an external capacitor, A burst optical receiver comprising an output buffer is shown in a block circuit diagram. Fig. 4 of Non-Patent Document 1 shows a circuit diagram of a burst optical receiver that embodies each circuit shown in the block in Fig. 3. In the burst optical receiver shown in Fig. 4, the reference voltage generator generates a DC voltage by rectifying the output of the transimpedance amplifier, and supplies this DC voltage as a reference voltage to the limiting amplifier.

非特許文献1のFig. 4のバースト光受信器におけるレファレンス電圧生成器は、外付けコンデンサCextを付属されて、ローパスフィルタを構成している。このローパスフィルタにおける時定数は、コンデンサCint及びCextの容量の和(Cint+Cext)に抵抗RLPを乗じたRLP(Cint+Cext)に比例した値となるので、そのローパスフィルタの次数は1次のRCフィルタといえる。前に述べたとおり、非特許文献1の技術論文記載の光受信器は、レファレンス電圧生成器(Reference voltage generator)におけるコンデンサCintとCextの容量の和を小さくすれば、バースト光受信器として機能させることができ、バースト光受信器としてIC化する際には、コンデンサCextが不要になる場合もある。 The reference voltage generator in the burst optical receiver shown in FIG. 4 of Non-Patent Document 1 is provided with an external capacitor C ext to constitute a low-pass filter. The time constant in this low-pass filter is a value proportional to R LP (C int + C ext ) obtained by multiplying the sum of the capacities of the capacitors C int and C ext (C int + C ext ) by the resistor R LP. Can be said to be a first-order RC filter. As mentioned before, the optical receiver of technical papers described Non-Patent Document 1, by reducing the sum of the capacitance of the capacitor C int and C ext in reference voltage generator (Reference voltage generator), as a burst optical receiver In some cases, the capacitor C ext may be unnecessary when an IC is formed as a burst optical receiver.

図9は、実質的に非特許文献1のFig.3と同じ内容のバースト光受信器を示す図である。但し、図9では、後述の本発明の実施形態との対応を容易にするために、非特許文献1のFig.3のバースト光受信器におけるトランスインピーダンスアンプを符号2で、差動リミッタ増幅器を符号6で、レファレンス電圧生成器及び外部コンデンサでなる回路要素を符号5の1次RCフィルタでそれぞれ表すとともに、出力バッファを省略し、またバースト光信号100を電流信号に変換する手段としてのAPD(アバランシェフォトダイオード)1を追加してある。   FIG. 9 is a diagram showing a burst optical receiver having substantially the same contents as FIG. 3 of Non-Patent Document 1. However, in FIG. 9, the transimpedance amplifier in the burst optical receiver of FIG. 3 of Non-Patent Document 1 is denoted by reference numeral 2 and the differential limiter amplifier is denoted in order to facilitate correspondence with the embodiments of the present invention described later. Reference numeral 6 denotes a circuit element including a reference voltage generator and an external capacitor by a first-order RC filter indicated by reference numeral 5, an output buffer is omitted, and an APD (means for converting the burst optical signal 100 into a current signal). An avalanche photodiode) 1 is added.

図9のバースト光受信器は、次のように作動する。APD1は、ONUから光ファイバ経由で送信されたバースト光信号100を電流信号110に変換する。トランスインピーダンスアンプ2は、電流信号110を電圧信号に変換し、増幅し、電圧信号であるバースト信号210を出力する。バースト信号210は、差動リミッタ増幅器6の第1の入力端61に入力されるとともに、1次RCフィルタ5に供給される。1次RCフィルタ5は、バースト信号210の整流により直流電圧を生成し、その直流電圧をレファレンス電圧VR5として差動リミッタ増幅器6の第2の入力端62に供給する。レファレンス電圧VR5は、バースト信号210の平均電圧を表している。 The burst optical receiver of FIG. 9 operates as follows. The APD 1 converts the burst optical signal 100 transmitted from the ONU via the optical fiber into a current signal 110. The transimpedance amplifier 2 converts the current signal 110 into a voltage signal, amplifies it, and outputs a burst signal 210 that is a voltage signal. The burst signal 210 is input to the first input 61 of the differential limiter amplifier 6 and is supplied to the primary RC filter 5. The primary RC filter 5 generates a DC voltage by rectifying the burst signal 210 and supplies the DC voltage to the second input terminal 62 of the differential limiter amplifier 6 as a reference voltage VR5 . The reference voltage V R5 represents the average voltage of the burst signal 210.

差動リミッタ増幅器6は、バースト信号210とレファレンス電圧VR5との差の電圧を増幅し、非反転バースト信号611及び反転バースト信号612として、非反転出力端63及び反転出力端64からそれぞれ出力する。差動リミッタ増幅器6は、バースト信号210がダイナミックレンジ内の信号レベルであるとき、バースト信号210の大きさ(絶対値)がレファレンス電圧VR5の大きさ(絶対値)を越えたとき、バースト信号210を飽和させるだけのゲインを有することにより、いわゆるリミッティング動作をする。そこで、非反転バースト信号611及び反転バースト信号612は、論理値“1”又は“0”に対応するパルス波形となり、デジタル信号として処理できるようになる。 The differential limiter amplifier 6 amplifies the difference voltage between the burst signal 210 and the reference voltage VR5, and outputs the amplified voltage as a non-inverted burst signal 611 and an inverted burst signal 612 from the non-inverted output terminal 63 and the inverted output terminal 64, respectively. . When the burst signal 210 is at a signal level within the dynamic range, the differential limiter amplifier 6 detects the burst signal when the magnitude (absolute value) of the burst signal 210 exceeds the magnitude (absolute value) of the reference voltage VR5. By having a gain sufficient to saturate 210, a so-called limiting operation is performed. Therefore, the non-inverted burst signal 611 and the inverted burst signal 612 have pulse waveforms corresponding to the logical value “1” or “0” and can be processed as digital signals.

図2(A)は、APD1に入力するバースト光信号100を示すタイミング図である。ここでは、バースト光信号100では、光バーストAの後にガードタイムTの間隔を置いて光バーストBが続くが、光バーストAのピークレベルVA0と光バーストBのピークレベルVB0とは大きく異なる例が示してある。受信可能な最大パワーの光バーストと最小パワーの光バーストとのパワー比、即ちバースト光受信器のダイナミックレンジは、例えば15dBである。バースト光信号100において、光バーストBの後には、ガードタイムTの間隔を置いて、次々に光バーストが続く。ガードタイムTは、PONシステムにより異なるが、例えば100nsである。 FIG. 2A is a timing diagram showing the burst optical signal 100 input to the APD 1. Here, in the burst optical signal 100, the optical burst A is followed by the optical burst B with an interval of the guard time TG. The peak level V A0 of the optical burst A and the peak level V B0 of the optical burst B are large. Different examples are shown. The power ratio between the maximum power receivable optical burst and the minimum power optical burst, that is, the dynamic range of the burst optical receiver is, for example, 15 dB. In the burst optical signal 100, the optical burst B follows the optical burst B one after another at intervals of the guard time TG . The guard time TG varies depending on the PON system, but is 100 ns, for example.

図2(B)[1]は、図2(A)における時間T1(ガードタイムTとガードタイムTの前後の短い時間を合わせた時間)におけるバースト光信号100を拡大して示すタイミング図である。図2(B)[2]は、その時間T1における差動リミッタ増幅器6の入力信号であるバースト信号210とレファレンス電圧VR5とを示す。図2(B)[2]では、バースト信号210におけるバーストA及びバーストBが示してある。バーストA及びバーストBは、図2(B)[1]における光バーストA及び光バーストBにそれぞれ対応する。ここで、図2(B)[1]は、バースト光信号100であり、図2B[2]は、バースト信号210である。バースト信号210は、トランスインピーダンスアンプ2により、バースト光信号100と極性が反転している。バーストAのピーク電圧(論理値”1”相当)VとバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vとの比は、光バーストAのピークレベルVA0と光バーストBのピークレベルVB0との比に同じである。ガードタイムTにおいては、バースト信号210のレベルは継続してゼロレベルVであるので、コンデンサC5は充電することなく放電し続ける。そこで、レファレンス電圧VR5は、図2(B)[2]に示すように、ガードタイムTの間は、−V/2からゼロレベルVに向かって次第に上昇する。−V/2は、ピーク電圧(大きさ、絶対値)がVであるバーストAの平均電圧である。図2(B)[4]は、差動リミッタ増幅器6の出力信号である反転バースト信号612を示している。 FIGS. 2B and 1B are timing diagrams showing the burst optical signal 100 in an enlarged manner at time T1 (a time obtained by combining the guard time TG and a short time before and after the guard time TG ) in FIG. It is. FIG. 2B [2] shows a burst signal 210 and a reference voltage VR5 which are input signals of the differential limiter amplifier 6 at the time T1. In FIG. 2 (B) [2], burst A and burst B in the burst signal 210 are shown. Burst A and burst B correspond to optical burst A and optical burst B in FIG. Here, FIG. 2B [1] is the burst optical signal 100, and FIG. 2B [2] is the burst signal 210. The burst signal 210 is inverted in polarity from the burst optical signal 100 by the transimpedance amplifier 2. The ratio of the peak voltage V A of burst A (equivalent to logical value “1”) V A and the peak voltage of burst B (equivalent to logical value “1”) V B is the peak level V A0 of optical burst A and the peak of optical burst B The ratio is the same as the level V B0 . In the guard time T G, the level of the burst signal 210 is a zero level V 0 continues, the capacitor C5 continues to discharge without charging. Therefore, the reference voltage V R5 gradually increases from −V A / 2 toward the zero level V 0 during the guard time TG as shown in FIG. −V A / 2 is an average voltage of burst A having a peak voltage (magnitude, absolute value) of VA . FIG. 2B [4] shows an inverted burst signal 612 that is an output signal of the differential limiter amplifier 6.

レファレンス電圧VR5は、1次RCフィルタ5においてバースト信号210を整流することにより生成される直流電圧であるから、レファレンス電圧VR5はバースト信号210と同じ極性である。その極性において、バースト信号210の電圧の大きさ(絶対値)がレファレンス電圧VR5の大きさ(絶対値)を越えるとき、その越えた部分のバースト信号210が差動リミッタ増幅器6のリミッティング動作により一定の電圧になるまで増幅され、非反転バースト信号611及び反転バースト信号612が得られる。従って、レファレンス電圧VR5は、前述の特許文献1における識別点レベル信号に相当する。なお、図2(B)[2]に示すバースト信号210及びレファレンス電圧VR5は、いずれも負極性の信号である。このとき、差動リミッタ増幅器6は、バースト信号210の大きさ、すなわち絶対値が、レファレンス電圧VR5の大きさ、すなわち絶対値を越えたとき、非反転バースト信号611及び反転バースト信号612を出力する。そこで、以下、図2(B)[2]参照して、バースト信号210とレファレンス電圧VR5とを比較し、差動リミッタ増幅器6の作動を説明するに当り、両信号の極性は捨象し、単に両信号の大きさ、すなわち絶対値、を比較して説明する。 Reference voltage V R5 is because a DC voltage generated by rectifying the burst signal 210 in the primary RC filter 5, reference voltage V R5 are the same polarity as the burst signal 210. In the polarity, when the magnitude (absolute value) of the burst signal 210 exceeds the magnitude (absolute value) of the reference voltage V R5 , the burst signal 210 of the excess portion is the limiting operation of the differential limiter amplifier 6. Thus, a non-inverted burst signal 611 and an inverted burst signal 612 are obtained. Therefore, the reference voltage V R5 corresponds to the discrimination point level signal in Patent Document 1 described above. Incidentally, the burst signal 210 and the reference voltage V R5 shown in FIG. 2 (B) [2] are all negative signals. At this time, the differential limiter amplifier 6 outputs the non-inverted burst signal 611 and the inverted burst signal 612 when the magnitude of the burst signal 210, that is, the absolute value exceeds the magnitude of the reference voltage VR5 , that is, the absolute value. To do. Therefore, referring to FIG. 2 (B) [2], the burst signal 210 and the reference voltage VR5 are compared, and in explaining the operation of the differential limiter amplifier 6, the polarities of both signals are discarded. A description will be given simply by comparing the magnitudes of the two signals, that is, the absolute values.

いま、図2(B)[2]に示すように、バーストBの立ち上がり部分におけるレファレンス電圧VR5をVR5Pとする。レファレンス電圧VR5の大きさがガードタイムTの間にゼロレベルVに向かって十分に下がらず、レファレンス電圧VR5Pの大きさがバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vの大きさより大きいと、図2(B)[4]に示すように、差動リミッタ増幅器6の出力には反転バースト信号612は現れず、非反転バースト信号611も同様である。従って、レファレンス電圧VR5Pの大きさがバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vの大きさより大きい間は、バーストBのビットは消失する。更に時間が経過すると、レファレンス電圧VR5の大きさは、漸減する。レファレンス電圧VR5の大きさが、バーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vの大きさ以下の一定値にまで低下した時に、バーストBのビット検出が可能となる。 Now, as shown in FIG. 2B [2], the reference voltage V R5 at the rising portion of the burst B is set to V R5P . The magnitude of the reference voltage V R5 is not sufficiently lowered toward the zero level V 0 during the guard time TG , and the magnitude of the reference voltage V R5P is the peak voltage of the burst B (corresponding to a logical value “1”) V B 2, the inverted burst signal 612 does not appear at the output of the differential limiter amplifier 6 and the non-inverted burst signal 611 is the same as shown in FIG. 2B [4]. Therefore, the reference voltage peak voltage (logic value "1" or equivalent) of the V R5P size burst B of V B size between greater than, the bit of the burst B is lost. As time further elapses, the magnitude of the reference voltage VR5 gradually decreases. Reference magnitude of the voltage V R5 is, when reduced to the size below a certain value of the peak voltage (logic value "1" corresponds) V B of the burst B, it becomes possible to bit detection of the burst B.

このように、ガードタイムTが終了し、次のバーストが開始したとき、早期にバーストの各ビットを検知するには、レファレンス電圧VR5には、その大きさがガードタイムTの間にできるだけ、急速に低下することが求められる。レファレンス電圧VR5の大きさをガードタイムTの間に急速に低下させることは、1次RCフィルタ5の時定数を小さくし、1次RCフィルタ5のカットオフ周波数を高く設定することになる。1次RCフィルタ5のカットオフ周波数を高く設定することにより、ガードタイムTの間にレファレンス電圧VR5の大きさはバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vの大きさより十分に小さくに下げられるので、伝送効率を高めることが可能である。ところが、このように1次RCフィルタ5のカットオフ周波数を高く設定すると、図9のバースト光受信器では、次に述べるように、バースト内におけるビットの検出にエラーが発生し易くなる。 In this way, when the guard time TG ends and the next burst starts, in order to detect each bit of the burst early, the reference voltage VR5 has a magnitude between the guard time TG . It is required to decrease as rapidly as possible. Rapidly reducing the magnitude of the reference voltage VR5 during the guard time TG reduces the time constant of the primary RC filter 5 and sets the cutoff frequency of the primary RC filter 5 high. . By setting the cutoff frequency of the primary RC filter 5 high, the magnitude of the reference voltage V R5 is sufficiently larger than the magnitude of the peak voltage (corresponding to the logical value “1”) V B of the burst B during the guard time TG. Therefore, transmission efficiency can be increased. However, when the cutoff frequency of the first-order RC filter 5 is set high as described above, the burst optical receiver shown in FIG. 9 is likely to generate an error in bit detection in the burst as described below.

図2(C)[1]は、図2(A)における時間T2を拡大して示すタイミング図である。図2(C)[2]は、その時間T2における差動リミッタ増幅器6の入力信号であるバーストBとレファレンス電圧VR5とを示す。図2(C)[4]は、差動リミッタ増幅器6の出力信号である反転バースト信号612を示している。ここで、図2(C)[1]は、バースト光信号100であり、図2C[2]は、バースト信号210である。バースト信号210は、トランスインピーダンスアンプ2により、バースト光信号100と極性が反転している。 FIG. 2 (C) [1] is a timing chart showing the time T2 in FIG. 2 (A) in an enlarged manner. Figure 2 (C) [2] shows the burst B and the reference voltage V R5 is an input signal of the differential limiting amplifier 6 at the time T2. FIG. 2C [4] shows an inverted burst signal 612 that is an output signal of the differential limiter amplifier 6. Here, FIG. 2C [1] is the burst optical signal 100, and FIG. 2C [2] is the burst signal 210. The burst signal 210 is inverted in polarity from the burst optical signal 100 by the transimpedance amplifier 2.

図2(C)[1]において、Bは第m番目のビットを表し、Bm+66は第m+66番目のビットを表す。図2(C)[1]は、光バーストBにおけるビットBm+1からビットBm+65までの65ビットが連続して低レベルで(論理値”0”)ある場合、すなわち、同一のバーストB内で65ビットの同一符号連続(CID,Consecutive Identical Digit)があるケースを示している。 In FIG. 2 (C) [1], B m represents the m-th bit, is B m + 66 represents the first m + 66 th bit. FIG. 2 (C) [1] shows a case where 65 bits from bit B m + 1 to bit B m + 65 in the optical burst B are continuously at a low level (logical value “0”), that is, in the same burst B. A case where there is a 65-bit identical code sequence (CID, Consecutive Identity Digit) is shown.

図2(C)[2]に示すバーストBは、CID時間には、ゼロ電圧(論理値”0”相当)が65ビット分の時間連続する。今、バースト光信号100の速度が10.3125Gbpsであるとすると、65ビット分の時間は6.3nsである。このように長いCIDがあると、バースト信号210の直流バランス(DCバランス)が大きく変動するので、1次RCフィルタ5のカットオフ周波数が高いと、このCID時間内にレファレンス電圧VR5がやはり大きく変動するおそれがある。図2(C)[2]の例では、6.3nsのCID時間には平均電圧はバーストBのゼロ電圧(論理値”0”相当)であるので、CID時間内にレファレンス電圧VR5はゼロ電圧(論理値”0”相当)に向かって上昇する。もし、CIDが終了するまでにレファレンス電圧VR5がバーストBのゼロ電圧(論理値”0”相当)にまで上昇すると、CID時間内の低レベルビット(論理値”0”相当)電圧の大きさがレファレンス電圧VR5の大きさを越える(上回る)ことができず、論理値”1”と”0”を正しく識別できず、ビットエラーが発生する。CID時間内におけるレファレンス電圧VR5の大きさが、バーストBのゼロ電圧(論理値”0”相当)の大きさには至らないが、ピーク電圧(論理値”1”相当)の半分をかなり超えて、ゼロ電圧(論理値”0”相当)に近づくと、やはり、論理値”1”と”0”を正しく識別できずビットエラーが発生し、伝送品質の低下を招く。 In burst B shown in FIG. 2 (C) [2], zero voltage (corresponding to logical value “0”) continues for 65 bits in CID time. Assuming that the speed of the burst optical signal 100 is 10.3125 Gbps, the time for 65 bits is 6.3 ns. If there is such a long CID, the direct current balance (DC balance) of the burst signal 210 fluctuates greatly. Therefore, if the cutoff frequency of the primary RC filter 5 is high, the reference voltage VR5 is also large within this CID time. May fluctuate. In the example of FIG. 2 (C) [2], the average voltage is zero voltage of burst B (corresponding to a logical value “0”) during the 6.3 ns CID time, and therefore the reference voltage VR5 is zero within the CID time. The voltage rises toward the voltage (equivalent to logical value “0”). If the reference voltage VR5 rises to zero voltage (corresponding to logical value “0”) of burst B by the end of CID, the level of the low level bit (corresponding to logical value “0”) within the CID time Cannot exceed (becomes) the magnitude of the reference voltage V R5 , the logical values “1” and “0” cannot be correctly identified, and a bit error occurs. The magnitude of the reference voltage V R5 in the CID time, but not lead to the magnitude of the zero voltage of the burst B (logic value "0" or equivalent), considerably more than half of the peak voltage (logic value "1" or equivalent) When the voltage approaches zero (corresponding to a logical value “0”), the logical values “1” and “0” cannot be correctly identified, and a bit error occurs, resulting in a decrease in transmission quality.

他方、図2(C)[1]において、光バーストBにおけるビットBm+1からビットBm+65までの65ビットが連続して高(論理値”1”相当)レベルである場合もある。この場合、CIDにおけるバースト信号210のバーストBは、ピーク電圧(論理値”1”相当)となり、CID時間内にレファレンス電圧VR5はそのピーク電圧(論理値”1”相当)に向かって減少する。もし、CID時間中におけるレファレンス電圧VR5がバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)にまで下降していると、CID時間中のビットのピーク電圧(論理値”1”相当)がレファレンス電圧VR5以下とならず、論理値”1”と”0”を正しく識別できないため、やはりビットエラーが発生し、伝送品質の低下を招く。 On the other hand, in FIG. 2C [1], 65 bits from the bit Bm + 1 to the bit Bm + 65 in the optical burst B may be continuously at a high (equivalent to logical value “1”) level. In this case, the burst B of the burst signal 210 in the CID has a peak voltage (corresponding to a logical value “1”), and the reference voltage VR5 decreases toward the peak voltage (corresponding to a logical value “1”) within the CID time. . If the reference voltage V R5 in the CID time has lowered up to the peak voltage of the burst B (logic value "1" or equivalent), bit peak voltage during CID time (logical value "1" or equivalent) is a reference Since the voltage is not lower than VR5 and the logical values “1” and “0” cannot be correctly identified, a bit error still occurs and the transmission quality is lowered.

バースト信号210のDCバランスは、CID時間において大きく崩れる。そのDCバランスが規定されているか否かは、PONシステムで採用する符号形式による。DCバランスは、8B10Bという符号形式では規定されているが、スクランブルドNRZや64B66B符号形式では規定されていない。そこで、バースト内のビットエラーを低減するには、レファレンス電圧VR5は、時間に関し、できるだけ変動しないことが求められる。 The DC balance of the burst signal 210 is greatly broken during the CID time. Whether or not the DC balance is defined depends on the code format employed in the PON system. The DC balance is defined in the code format of 8B10B, but is not defined in the scrambled NRZ or 64B66B code format. Therefore, in order to reduce the bit error in the burst, the reference voltage VR5 is required not to vary as much as possible with respect to time.

特開平4−342325JP-A-4-342325

IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.34, NO.1, JANUARY 1999,pp.18-24, ”A Wide-Dynamic-Range, High-Transimpedance Si Bipolar Preamplifier ICfor 10-Gb/s Optical Fiber Links”, Kenichi Ohhata, et al.IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.34, NO.1, JANUARY 1999, pp.18-24, “A Wide-Dynamic-Range, High-Transimpedance Si Bipolar Preamplifier IC for 10-Gb / s Optical Fiber Links”, Kenichi Ohhata, et al.

上記特許文献1に記載のバースト光受信器はIC化が困難であったのに対し、非特許文献1のFig.3,Fig. 4に示された光受信器では、レファレンス電圧生成器(Reference
voltage generator)におけるコンデンサCintとCextの容量の和を小さくすれば、バースト光受信器として機能させることができ、バースト光受信器としてIC化する際には、Cextをも不要にすることができる。ところが、図9及び図2を参照して先に説明したように、非特許文献1のFig.3,Fig.
4のバースト光受信器においては、レファレンス電圧VR5は、バースト内ではDCバランスが崩れても、時間の経過に対しできるだけ変化しないことが求められ、他方バースト間のガードタイムTには急速に減少することが求められる。
The burst optical receiver described in Patent Document 1 is difficult to be integrated into an IC, whereas the optical receiver shown in FIGS. 3 and 4 of Non-Patent Document 1 has a reference voltage generator (Reference
If the sum of the capacitances of the capacitors C int and C ext in the voltage generator) is reduced, it can function as a burst optical receiver, and C ext is not required when an IC is formed as a burst optical receiver. Can do. However, as described above with reference to FIG. 9 and FIG.
In the burst optical receiver of No. 4, the reference voltage V R5 is required to be as small as possible with the passage of time even if the DC balance is lost in the burst, while the guard time TG between bursts is rapidly increased. It is required to decrease.

そこで、1次RCローパスフィルタ5のカットオフ周波数を低くして、時定数を大きくすれば、レファレンス電圧VR5は、時間に関して変化が遅く、バーストのCIDの時間が長くて、バースト信号のDCバランスが崩れても、そのCID時間においてほぼ一定値を維持できるが、ガードタイムT内に必要な程度の値に収束させることができなくなり、それだけ長いガードタイムTが必要になる。 Therefore, if the cut-off frequency of the first-order RC low-pass filter 5 is lowered and the time constant is increased, the reference voltage VR5 has a slow change with respect to time, the burst CID has a long time, and the DC balance of the burst signal. even collapses, can maintain a substantially constant value in the CID time, can not be converged to the value of the necessary degree in the guard time T G, it is necessary to correspondingly long guard time T G.

他方、1次RCローパスフィルタ5のカットオフ周波数を高くして、時定数を小さくすれば、レファレンス電圧VR5は、時間に関する変化が早くなり、ガードタイムT内に必要な程度の値に収束させることが可能になるが、バーストのCID時間が長いとき、そのCID時間において急速に変動し、ビットエラーが発生し易くなり、伝送品質が低下する。 On the other hand, by increasing the cutoff frequency of the first order RC low-pass filter 5, by reducing the time constant, the reference voltage V R5 is faster changes with respect to time, converge to the extent needed for the guard time T G However, when the burst CID time is long, the burst CID time fluctuates rapidly, bit errors are likely to occur, and transmission quality deteriorates.

このように、図9のバースト光受信器には、1次RCフィルタ5のカットオフ周波数に関して二律背反(トレードオフ)が生じ、伝送効率を向上することが困難であるという解決するべき課題があった。そこで、本発明は、IC化が容易で、しかも伝送効率の向上が容易なバースト光受信器並びに、バースト光受信器に適用できるバースト信号識別器、バースト信号識別方法およびバースト光受信方法の提供を目的とする。   As described above, the burst optical receiver of FIG. 9 has a problem to be solved that it is difficult to improve transmission efficiency due to a trade-off between the cutoff frequency of the primary RC filter 5. . Accordingly, the present invention provides a burst optical receiver that can be easily integrated into an IC and that can easily improve transmission efficiency, and a burst signal identifier, a burst signal identification method, and a burst optical reception method that can be applied to the burst optical receiver. Objective.

前述の課題を解決するために、本願発明は次の手段を提供する。   In order to solve the aforementioned problems, the present invention provides the following means.

(1)第1及び第2の入力端にバースト信号及びレファレンス電圧をそれぞれ受け、前記バースト信号の電圧と前記レファレンス電圧との差に基づき前記バースト信号の論理値”1”と論理値”0”とを識別する識別器と、前記バースト信号を入力し、前記レファレンス電圧を出力するローパスフィルタとを有し、前記ローパスフィルタの次数が2次以上であるバースト信号識別器。
(2)バースト光信号を電流信号に変換する光電気変換素子と、該電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、第1及び第2の入力端を有する識別器とを含んでなり、
前記第1の入力は前記トランスインピーダンスアンプの出力に直結され、前記第2の入力はローパスフィルタを介して前記トランスインピーダンスアンプの出力に接続され、前記ローパスフィルタの次数が2次以上であるバースト光受信器。
(3)差動増幅器の第1及び第2の入力端にバースト信号及びレファレンス電圧をそれぞれ受け、前記バースト信号の電圧と前記レファレンス電圧との差に基づき前記バースト信号の論理値”1”と論理値”0”とを識別し、次数が2次以上であるローパスフィルタに前記バースト信号を入力し、該ローパスフィルタより前記レファレンス電圧を生成するバースト信号方法。
(4)光電気変換素子によりバースト光信号を電流信号に変換し、トランスインピーダンスアンプにより該電流信号を電圧信号に変換し、第1及び第2の入力端を有する識別器の該第1の入力端に前記トランスインピーダンスアンプの出力を直接に受け、次数が2次以上であるローパスフィルタに前記トランスインピーダンスアンプの出力を入力することにより得られる電圧をレファレンス電圧として前記第2の入力端に供給することにより、前記識別器の出力端からバースト電気信号を出力するバースト光受信方法。
(1) A burst signal and a reference voltage are respectively received at the first and second input terminals, and a logical value “1” and a logical value “0” of the burst signal based on a difference between the voltage of the burst signal and the reference voltage. And a low-pass filter that inputs the burst signal and outputs the reference voltage, and the order of the low-pass filter is second or higher.
(2) comprising a photoelectric conversion element for converting a burst optical signal into a current signal, a transimpedance amplifier for converting the current signal into a voltage signal, and a discriminator having first and second input terminals,
The first input is directly connected to the output of the transimpedance amplifier, the second input is connected to the output of the transimpedance amplifier via a low pass filter, and the order of the low pass filter is a second or higher order burst light Receiver.
(3) The burst signal and the reference voltage are respectively received at the first and second input terminals of the differential amplifier, and the logical value “1” and logical value of the burst signal based on the difference between the voltage of the burst signal and the reference voltage A burst signal method for identifying a value “0”, inputting the burst signal to a low-pass filter having an order of 2 or more, and generating the reference voltage from the low-pass filter.
(4) The burst optical signal is converted into a current signal by a photoelectric conversion element, the current signal is converted into a voltage signal by a transimpedance amplifier, and the first input of the discriminator having first and second input terminals A voltage obtained by directly receiving the output of the transimpedance amplifier at the end and inputting the output of the transimpedance amplifier to a low-pass filter having a second order or higher is supplied to the second input terminal as a reference voltage. Thus, a burst light receiving method for outputting a burst electric signal from the output terminal of the discriminator.

上記本発明により、IC化が容易で、しかも伝送効率の向上が容易なバースト光受信器並びに、バースト光受信器に適用できるバースト信号識別器、バースト信号識別方法およびバースト光受信方法が提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a burst optical receiver that can be easily integrated into an IC and that can easily improve transmission efficiency, a burst signal identifier, a burst signal identification method, and a burst optical reception method that can be applied to the burst optical receiver.

本発明の一実施形態によるバースト光受信器の構成を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the structure of the burst optical receiver by one Embodiment of this invention. APD1に入力するバースト光信号100を示すタイミング図である。FIG. 6 is a timing chart showing a burst optical signal 100 input to APD1. 図2(A)における時間T1における各部の信号を示すタイミング図である。FIG. 3 is a timing chart showing signals at various parts at time T1 in FIG. 図2(A)における時間T2における各部の信号を示すタイミング図である。FIG. 3 is a timing chart showing signals at various parts at time T2 in FIG. 図1の実施形態のバースト光受信器と図9のバースト光受信器とのバースト引込時間を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the burst drawing time of the burst optical receiver of embodiment of FIG. 1 and the burst optical receiver of FIG. 次数nが1から10までのローパスフィルタについて、ステップ入力に対するローパスフィルタの応答特性を示す図である。It is a figure which shows the response characteristic of the low-pass filter with respect to a step input about the low-pass filter whose order n is 1 to 10. 1次RCローパスフィルタのステップ応答を示す図である。It is a figure which shows the step response of a primary RC low pass filter. 図7の2次RCローパスフィルタのステップ応答を示す図である。It is a figure which shows the step response of the secondary RC low pass filter of FIG. 図1のバースト光受信器におけるランプ電圧出力ローパスフィルタ4の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a lamp voltage output low-pass filter 4 in the burst optical receiver of FIG. アクティブフィルタの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of an active filter. 非特許文献1のFig.3と実質的に同じ内容のバースト光受信器を、図1の構成との対応が容易なように表現して示すブロック回路図である。FIG. 3 is a block circuit diagram showing a burst optical receiver having substantially the same contents as FIG. 3 of Non-Patent Document 1 so as to be easily compatible with the configuration of FIG.

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態であるバースト光受信器の構成を示すブロック回路図である。バースト光受信器は、APD(アバランシェフォトダイオード)1、トランスインピーダンスアンプ2、識別器3及びランプ電圧出力ローパスフィルタ4を有してなる。識別器3及びランプ電圧出力ローパスフィルタ4は前述のバースト信号識別器を構成している。この実施形態のバースト光受信器はPONシステムにおけるOLTに適用される。ランプ電圧出力ローパスフィルタ4は、厳密にステップ入力に対してランプ電圧を出力するものでなくてもよく、収束電圧Vの12%に到達する時間T12と収束電圧Vの97%に到達する時間T97の比率が、T97/T12<18を満たすものであればよい。数値の根拠については後述する。 FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of a burst optical receiver according to the first embodiment of the present invention. The burst optical receiver includes an APD (avalanche photodiode) 1, a transimpedance amplifier 2, a discriminator 3, and a lamp voltage output low-pass filter 4. The discriminator 3 and the ramp voltage output low pass filter 4 constitute the burst signal discriminator described above. The burst optical receiver of this embodiment is applied to OLT in the PON system. The ramp voltage output low-pass filter 4 may not strictly output the ramp voltage with respect to the step input. The time T 12 reaches 12% of the convergence voltage V and the time reaches 97% of the convergence voltage V. the ratio of T 97 is, as long as it satisfies the T 97 / T 12 <18. The reason for the numerical value will be described later.

図1のバースト光受信器は、次のように作動する。APD1は、ONUから光ファイバ経由で送信されたバースト光信号100を電流信号110に変換する。トランスインピーダンスアンプ2は、電流信号110を電圧信号に変換し、増幅し、電圧信号であるバースト信号210を出力する。バースト信号210は、識別器3の第1の入力端31に入力されるとともに、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4に供給される。識別器3は、差動リミッタ増幅器でなり、第1の入力端a、第2の入力端b、非反転出力端c及び反転出力端dを有している。非反転出力端c及び反転出力端dは、非反転出力端子31及び反転出力端子32をそれぞれ経て後段回路に接続される。ランプ電圧出力ローパスフィルタ4は、バースト信号210の整流により直流電圧を生成し、その直流電圧をレファレンス電圧VR4として識別器3の第2の入力端bに供給する。レファレンス電圧VR4は、バースト信号210の平均電圧を表している。 The burst optical receiver of FIG. 1 operates as follows. The APD 1 converts the burst optical signal 100 transmitted from the ONU via the optical fiber into a current signal 110. The transimpedance amplifier 2 converts the current signal 110 into a voltage signal, amplifies it, and outputs a burst signal 210 that is a voltage signal. The burst signal 210 is input to the first input terminal 31 of the discriminator 3 and supplied to the ramp voltage output low-pass filter 4. The discriminator 3 is a differential limiter amplifier, and has a first input terminal a, a second input terminal b, a non-inverting output terminal c, and an inverting output terminal d. The non-inverting output terminal c and the inverting output terminal d are connected to the subsequent circuit through the non-inverting output terminal 31 and the inverting output terminal 32, respectively. The ramp voltage output low-pass filter 4 generates a DC voltage by rectification of the burst signal 210 and supplies the DC voltage to the second input terminal b of the discriminator 3 as a reference voltage VR4 . Reference voltage VR4 represents the average voltage of burst signal 210.

図1のバースト光受信器は、レファレンス電圧VR4を生成するローパスフィルタとして、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4を採用している。ランプ電圧出力ローパスフィルタ4は、ステップ入力に対し、ランプ電圧を出力するフィルタである。ランプ電圧出力ローパスフィルタ4にバースト信号210を入力すると、そのバースト信号210におけるビット毎のパルスがステップ入力となる。ランプ電圧出力ローパスフィルタ4の出力電圧であるレファレンス電圧VR4は、パルスの継続時間に比例して、パルスのピーク電圧(論理値”1”相当)に向けて変化し、パルスが欠けている期間には、その時間に比例して、ゼロ電圧(論理値”0”相当)に向けて変化する。 The burst optical receiver shown in FIG. 1 employs a lamp voltage output low-pass filter 4 as a low-pass filter that generates a reference voltage VR4 . The lamp voltage output low pass filter 4 is a filter that outputs a lamp voltage in response to a step input. When the burst signal 210 is input to the ramp voltage output low-pass filter 4, a pulse for each bit in the burst signal 210 becomes a step input. The reference voltage V R4, which is the output voltage of the ramp voltage output low-pass filter 4, changes toward the peak voltage of the pulse (corresponding to a logical value “1”) in proportion to the pulse duration, and the period in which the pulse is missing Changes to zero voltage (corresponding to logical value “0”) in proportion to the time.

識別器3は、バースト信号210とレファレンス電圧VR4との差の電圧を増幅し、非反転バースト信号311及び反転バースト信号312として、非反転出力端c及び反転出力端dからそれぞれ出力する。識別器3は、バースト信号210がダイナミックレンジ内の信号レベルであるとき、バースト信号210の大きさ(絶対値)がレファレンス電圧VR4の大きさ(絶対値)を越えたとき、バースト信号210を飽和させるだけのゲインを有することにより、いわゆるリミッティング動作をする。そこで、非反転バースト信号311及び反転バースト信号312は、論理値“1”又は“0”に対応するパルス波形となり、デジタル信号として処理できるようになる。尤も、識別器3がリミッティング動作をすることは、バースト光受信器の必須の要件ではない。識別器3がリミッティング動作をする程に識別器3のゲインが高くないか、或いはバースト信号210のレベルが小さく、リミッティング電圧まで増幅されないときは、識別器3の後段にリミッタ増幅器を設け、識別器3及びそのリミッタ増幅器でなる増幅回路によりリミッティング動作をさせることにより、デジタル信号を得ることができる。識別器3と後段のリミッタ増幅器とはDC結合またはAC結合により接続することができる。AC結合のときは、そのAC結合のカットオフ周波数は、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4のカットオフ周波数より低くすることが好ましい。 The discriminator 3 amplifies the difference voltage between the burst signal 210 and the reference voltage VR4, and outputs the amplified voltage as a non-inverted burst signal 311 and an inverted burst signal 312 from the non-inverted output terminal c and the inverted output terminal d, respectively. The discriminator 3 determines the burst signal 210 when the burst signal 210 has a signal level within the dynamic range, and when the magnitude (absolute value) of the burst signal 210 exceeds the magnitude (absolute value) of the reference voltage VR4. By having a gain sufficient to saturate, a so-called limiting operation is performed. Therefore, the non-inverted burst signal 311 and the inverted burst signal 312 have pulse waveforms corresponding to the logical value “1” or “0” and can be processed as digital signals. However, it is not an essential requirement of the burst optical receiver that the discriminator 3 performs the limiting operation. If the gain of the discriminator 3 is not so high that the discriminator 3 performs the limiting operation, or the level of the burst signal 210 is small and the limiting voltage is not amplified, a limiter amplifier is provided at the subsequent stage of the discriminator 3, A digital signal can be obtained by performing a limiting operation using an amplifying circuit including the discriminator 3 and its limiter amplifier. The discriminator 3 and the subsequent limiter amplifier can be connected by DC coupling or AC coupling. In the case of AC coupling, the AC coupling cutoff frequency is preferably lower than the cutoff frequency of the lamp voltage output low-pass filter 4.

図2(A)は、APD1に入力するバースト光信号100を示すタイミング図である。ここでは、バースト光信号100では、光バーストAの後にガードタイムTの間隔を置いて光バーストBが続くが、光バーストAのピークレベルVA0と光バーストBのピークレベルVB0とは大きく異なる例が示してある。受信可能な最大パワーの光バーストと最小パワーの光バーストとのパワー比、即ちバースト光受信器のダイナミックレンジは、例えば15dBである。バースト光信号100において、光バーストBの後には、ガードタイムTの間隔を置いて、次々に光バーストが続く。ガードタイムTは、PONシステムにより異なるが、例えば100nsである。 FIG. 2A is a timing diagram showing the burst optical signal 100 input to the APD 1. Here, in the burst optical signal 100, the optical burst A is followed by the optical burst B with an interval of the guard time TG. The peak level V A0 of the optical burst A and the peak level V B0 of the optical burst B are large. Different examples are shown. The power ratio between the maximum power receivable optical burst and the minimum power optical burst, that is, the dynamic range of the burst optical receiver is, for example, 15 dB. In the burst optical signal 100, the optical burst B follows the optical burst B one after another at intervals of the guard time TG . The guard time TG varies depending on the PON system, but is 100 ns, for example.

図2(B)[1]は、図2(A)における時間T1(ガードタイムTとガードタイムTの前後の短い時間を合わせた時間)におけるバースト信号100を拡大して示すタイミング図である。図2(B)[2]は、その時間T1における識別器3の入力信号であるバースト信号210とレファレンス電圧VR4とを示す。図2(B)[2]では、バースト信号210におけるバーストA及びバーストBが示してある。バーストA及びバーストBは、図2(B)[1]における光バーストA及び光バーストBにそれぞれ対応する。ここで、図2(B)[1]は、バースト光信号100であり、図2B[2]は、バースト信号210である。バースト信号210は、2トランスインピーダンスアンプにより、バースト光信号100と極性が反転している。バーストAのピーク電圧(論理値”1”相当)VとバーストBのピーク電圧(論理値”1”相当)Vとの比は、光バーストAのピークレベルVA0と光バーストBのピークレベルVB0との比に同じである。ガードタイムTにおいては、バースト信号210のレベルは継続してゼロレベルV(論理値”0”相当)であるので、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4の出力のレファレンス電圧VR4は、図2(B)[2]に示すように、ガードタイムTの間、時間に比例して−V/2からゼロレベルV(論理値”0”相当)に向けて上昇する。−V/2は、ピーク電圧(大きさ、絶対値)がVであるバーストAの平均電圧である。図2(B)[3]は、識別器3の出力信号である反転バースト信号312を示している。 2B and [1] are timing charts showing the burst signal 100 in an enlarged manner at time T1 in FIG. 2A (a time obtained by combining the guard time TG and the short time before and after the guard time TG ). is there. Figure 2 (B) [2] shows the burst signal 210 and the reference voltage V R4 is the input signal of the discriminator 3 at that time T1. In FIG. 2 (B) [2], burst A and burst B in the burst signal 210 are shown. Burst A and burst B correspond to optical burst A and optical burst B in FIG. Here, FIG. 2B [1] is the burst optical signal 100, and FIG. 2B [2] is the burst signal 210. The burst signal 210 is inverted in polarity from the burst optical signal 100 by the two transimpedance amplifier. The ratio of the peak voltage V A of burst A (equivalent to logical value “1”) V A and the peak voltage of burst B (equivalent to logical value “1”) V B is the peak level V A0 of optical burst A and the peak of optical burst B The ratio is the same as the level V B0 . At the guard time TG , the level of the burst signal 210 continues to be the zero level V 0 (corresponding to a logical value “0”), so the reference voltage V R4 of the output of the ramp voltage output low-pass filter 4 is as shown in FIG. B) as shown in [2], during the guard time T G, it rises toward the -V a / 2 in proportion to time zero level V 0 (logic value "0" or equivalent). −V A / 2 is an average voltage of burst A having a peak voltage (magnitude, absolute value) of VA . FIG. 2B [3] shows an inverted burst signal 312 which is an output signal of the discriminator 3.

レファレンス電圧VR4は、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4においてバースト信号210の平均電圧に向けて変動する直流電圧であるから、レファレンス電圧VR4はバースト信号210と同じ極性である。バースト信号210の平均電圧が前述の収束電圧Vである。その極性において、バースト信号210の電圧の大きさ(絶対値)がレファレンス電圧VR4の大きさ(絶対値)を越えるとき、その越えた部分のバースト信号210が識別器3のリミッティング動作により一定の電圧になるまで増幅され、非反転バースト信号311及び反転バースト信号312が得られる。従って、レファレンス電圧VR4は、前述の特許文献1における識別点レベル信号に相当する。なお、図2(B)[2]に示すバースト信号210及びレファレンス電圧VR4は、いずれも負極性の信号である。このとき、差動リミッタ増幅器でなる識別器3は、バースト信号210の大きさ、すなわち絶対値が、レファレンス電圧VR4の大きさ、すなわち絶対値を越えたとき、非反転バースト信号311及び反転バースト信号312を出力する。そこで、以下、図2(B)[2]参照して、バースト信号210とレファレンス電圧VR4とを比較し、識別器3の作動を説明するに当り、両信号の極性は捨象し、単に両信号の大きさ、すなわち絶対値、を比較して主に説明する(先に、図9のバースト光受信器における差動リミッタ増幅器6の作動を説明した際に述べたところと同様である)。 Since the reference voltage V R4 is a DC voltage that varies toward the average voltage of the burst signal 210 in the ramp voltage output low-pass filter 4, the reference voltage V R4 has the same polarity as the burst signal 210. The average voltage of the burst signal 210 is the aforementioned convergence voltage V. In its polarity, when the magnitude of the voltage of the burst signal 210 (absolute value) exceeds the magnitude of the reference voltage V R4 (absolute value), constant by limiting the operation of the discriminator 3 is a burst signal 210 of exceeded part The non-inverted burst signal 311 and the inverted burst signal 312 are obtained. Therefore, the reference voltage V R4 corresponds to the discrimination point level signal in Patent Document 1 described above. Incidentally, the burst signal 210 and the reference voltage V R4 shown in FIG. 2 (B) [2] are all negative signals. At this time, the discriminator 3 constituted by a differential limiting amplifier, the magnitude of the burst signal 210, that is, the absolute value, the magnitude of the reference voltage V R4, i.e. when exceeding the absolute value, the non-inverted burst signal 311 and the inverted burst The signal 312 is output. Therefore, in the following, referring to FIG. 2 (B) [2], the burst signal 210 and the reference voltage VR4 are compared, and in describing the operation of the discriminator 3, the polarities of both signals are discarded, and both The magnitude of the signal, that is, the absolute value, will be mainly described for comparison (same as described when the operation of the differential limiter amplifier 6 in the burst optical receiver of FIG. 9 is described earlier).

図2(B)[2]に示すように、レファレンス電圧VR4は、ピーク電圧(論理値”1”相当)VのバーストAが終了する時点には、ピーク電圧(論理値”1”相当)Vの平均電圧であるピーク電圧V/2近傍の値である。バーストBの立ち上がり時(ガードタイムTの終了時)におけるレファレンス電圧VR4がVR4Pであるとする。ガードタイムTの期間は、レファレンス電圧VR4は−V/2近傍の値から時間に比例してゼロレベルVに向かって上昇する(レファレンス電圧VR4の大きさは、V/2近傍の値から時間に比例して減少する)ので、レファレンス電圧VR4をガードタイムTの間に十分に上昇させ、レファレンス電圧VR4Pを、バーストBの平均電圧、即ちピーク電圧Vの半分V/2程度の値にすることが可能である。すると、バーストB大きさがレファレンス電圧VR4Pの大きさを越えるので、識別器3はレファレンス電圧VR4Pを越えるレベルのバーストBを検出できる。このとき、非反転バースト信号311及び反転バースト信号312は、論理値“1”又は“0”に対応する高レベル又は低レベルのデジタル信号となる。図2(B)[3]は、その反転バースト信号312を示している。このように、反転バースト信号312におけるバーストBを識別するに必要なガードタイムTを短くすることができ、PONシステムの伝送効率を向上できる。 As shown in FIG. 2 (B) [2], reference voltage V R4 is the time when the burst A peak voltage (logic value "1" corresponds) V A is completed, the peak voltage (logic value "1" corresponds ) A value in the vicinity of the peak voltage V A / 2, which is the average voltage of V A. It is assumed that the reference voltage V R4 at the rising edge of the burst B (at the end of the guard time TG ) is V R4P . During the guard time TG , the reference voltage V R4 increases from a value in the vicinity of −V A / 2 toward the zero level V 0 in proportion to the time (the magnitude of the reference voltage V R4 is V A / 2). Therefore, the reference voltage V R4 is sufficiently increased during the guard time TG , and the reference voltage V R4P is increased to the average voltage of the burst B, that is, half of the peak voltage V B. It is possible to make the value about V B / 2. Then, since the magnitude of the burst B exceeds the magnitude of the reference voltage V R4P , the discriminator 3 can detect the burst B having a level exceeding the reference voltage V R4P . At this time, the non-inverted burst signal 311 and the inverted burst signal 312 are high-level or low-level digital signals corresponding to the logical value “1” or “0”. FIG. 2B [3] shows the inverted burst signal 312. As described above, the guard time TG necessary for identifying the burst B in the inverted burst signal 312 can be shortened, and the transmission efficiency of the PON system can be improved.

図2(C)[1]は、図2(A)における時間T2を拡大して示すタイミング図である。図2(C)[2]は、その時間T2における識別器3の入力信号であるバーストBとレファレンス電圧VR4とを示す。図2(C)[3]は、識別器3の出力信号である反転バースト信号312を示している。ここで、図2(C)[1]は、バースト光信号100であり、図2C[2]は、バースト信号210である。バースト信号210は、2トランスインピーダンスアンプにより、バースト光信号100と極性が反転している。
FIG. 2 (C) [1] is a timing chart showing the time T2 in FIG. 2 (A) in an enlarged manner. Figure 2 (C) [2] shows the burst B and the reference voltage V R4 is the input signal of the discriminator 3 at that time T2. FIG. 2C [3] shows an inverted burst signal 312 that is an output signal of the discriminator 3. Here, FIG. 2C [1] is the burst optical signal 100, and FIG. 2C [2] is the burst signal 210. The burst signal 210 is inverted in polarity from the burst optical signal 100 by the two transimpedance amplifier.

図2(C)[1]において、Bは第m番目のビットを表し、Bm+66は第m+66番目のビットを表す。図2(C)[1]は、光バーストBにおけるビットBm+1からビットBm+65までの65ビットが連続して低レベルである場合、すなわち、同一のバーストB内で65ビットの同一符号連続(CID,Consecutive Identical Digit)があるケースを示している。 In FIG. 2 (C) [1], B m represents the m-th bit, is B m + 66 represents the first m + 66 th bit. FIG. 2 (C) [1] shows a case where 65 bits from the bit B m + 1 to the bit B m + 65 in the optical burst B are continuously at a low level, that is, 65 bits of the same code sequence ( A case with CID (Consecutive Identical Digit) is shown.

図2(C)[2]に示すバーストBは、CID時間には、ゼロ電圧(論理値”0”相当)が65ビット分の時間連続する。今、バースト光信号100の速度が10.3125Gbpsであるとすると、65ビット分の時間は6.3nsである。このように長いCIDがあると、バースト信号210の直流バランス(DCバランス)が大きく変動する。このとき、図1の実施形態では、このCID時間内にレファレンス電圧VR4はCID時間に時間の経過に比例して変動する。図2(C)[2]の例では、6.3nsのCID時間には平均電圧はバーストBのゼロ電圧(論理値”0”相当)であるので、CID時間内にレファレンス電圧VR4はそのゼロ電圧(論理値”0”相当)に向かって上昇する。もし、CIDが終了するまでにレファレンス電圧VR4がバーストBのゼロ電圧(論理値”0”相当)にまで上昇すると、CID時間内の低レベルビット(論理値”0”相当)の電圧がレファレンス電圧VR4を越える(上回る)ことができず、論理値”1”と”0”を正しく識別できないことになる。しかし、図1の実施形態では、時間に比例して変動するレファレンス電圧VR4の比例係数を予定した最長のCID時間内において、殆ど変動しない程度に設計できる。しかもこのようにCID時間においてレファレンス電圧VR4がさして変動しないように設計したランプ電圧出力ローパスフィルタ4において、前述のガードタイムTの期間にも、レファレンス電圧VR4をガードタイムTの間に十分に変化させ、レファレンス電圧VR4Pの大きさを、バーストBの平均電圧の大きさ、即ちピーク電圧(論理値”1”相当)Vの半分V/2程度の値にすることが可能である。 In burst B shown in FIG. 2 (C) [2], zero voltage (corresponding to logical value “0”) continues for 65 bits in CID time. Assuming that the speed of the burst optical signal 100 is 10.3125 Gbps, the time for 65 bits is 6.3 ns. When there is such a long CID, the direct current balance (DC balance) of the burst signal 210 varies greatly. At this time, in the embodiment of FIG. 1, the reference voltage VR4 varies in proportion to the passage of time in the CID time within the CID time. In the example of FIG. 2 (C) [2], the average voltage is zero voltage of burst B (corresponding to a logical value “0”) during the 6.3 ns CID time, so that the reference voltage V R4 is within the CID time. It rises toward zero voltage (equivalent to logical value “0”). If the reference voltage VR4 rises to the zero voltage (corresponding to logical value “0”) of burst B by the end of CID, the voltage of the low-level bit (corresponding to logical value “0”) within the CID time becomes the reference. The voltage VR4 cannot be exceeded (exceeded), and the logical values “1” and “0” cannot be correctly identified. However, in the embodiment of FIG. 1, the longest in the CID scheduled time the proportional coefficient of the reference voltage V R4 that varies in proportion to time, can be designed to the extent that almost does not vary. Moreover the ramp voltage output low pass filter 4 to a reference voltage V R4 has designed terribly not to vary in this way CID time, also the period of the guard time T G described above, the reference voltage V R4 between guard time T G It is possible to change the reference voltage V R4P sufficiently so that the average voltage of the burst B, that is, the peak voltage (corresponding to the logical value “1”) V B , is half the value of V B / 2. It is.

図3は、1次RCローパスフィルタ5でレファレンス電圧VR5を生成する図9のバースト光受信器と、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4がレファレンス電圧VR4として理想的なランプ電圧を生成する場合における図1のバースト光受信器とについて、バースト引込時間を比較して示す図である。ここで、引き込み時間とはバースト間においてレファレンス電圧がVA0/2からVB0/2まで変化する時間を示す。バースト光信号100(入力信号)は、動作速度:10.3125Gbps、CID:65bit、tCID(CID時間):6.30ns、ダイナミックレンジ:15dBである。許容バーストペナルティは、理想的な入力信号に対し同じビットエラーレートを得るのに要する入力パワーの差分に相当し、入力信号の品質を表している。図3において、実際に製品に適用する場合に必要な許容バーストペナルティ0.5dBを得るには、図9の1次RCフィルタによりレファレンス電圧Vを生成する場合、時定数を54.7nsすることが好ましく、このときの引込時間は348.5nsである。また、同じ許容バーストペナルティ0.5dBを得るには、図1のランプ電圧出力ローパスフィルタ4が、レファレンス電圧Vとして理想的なランプ電圧を生成する場合、ランプ電圧の変化率dv/dtは0.0173(1/ns)が好ましく、このときの引込時間は57.9nsである。 FIG. 3 is a diagram in the case where the burst optical receiver of FIG. 9 that generates the reference voltage V R5 by the primary RC low-pass filter 5 and the lamp voltage output low-pass filter 4 generates an ideal lamp voltage as the reference voltage V R4 . It is a figure which compares and shows burst pull-in time about 1 burst optical receiver. Here, the pull-in time indicates a time during which the reference voltage changes from V A0 / 2 to V B0 / 2 between bursts. The burst optical signal 100 (input signal) has an operation speed of 10.3125 Gbps, CID: 65 bits, tCID (CID time): 6.30 ns, and dynamic range: 15 dB. The allowable burst penalty corresponds to the difference in input power required to obtain the same bit error rate with respect to an ideal input signal, and represents the quality of the input signal. In Figure 3, the actually obtain an acceptable burst penalty 0.5dB required when applied to the product, it is preferable to 54.7ns case, the time constant for generating a reference voltage V R by the primary RC filter of FIG. 9 The pull-in time at this time is 348.5 ns. Further, in order to obtain the same allowable burst penalty 0.5 dB, the ramp voltage output low pass filter 4 of FIG. 1, when generating the ideal ramp voltage as the reference voltage V R, the rate of change dv / dt of the lamp voltage 0.0173 ( 1 / ns) is preferable, and the pull-in time at this time is 57.9 ns.

図3の表に示されているように、許容バーストペナルティを1.5dBとしたとき、引込時間は1次RCフィルタによりレファレンス電圧Vを生成する図9のバースト光受信器に比べ、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4がレファレンス電圧Vとして理想的なランプ電圧を生成する場合、図1の発明の実施形態のバースト光受信器では、引込時間は約5分の1に短縮されている。他の許容バーストペナルティについても同様であり、図1の発明の実施形態のバースト光受信器の引込時間は、図9のバースト光受信器の引込時間に比べ、5分の1から7分の1程度に短縮され、改善効果として、約4.5倍から7倍の効果を得ている。ここで改善効果は、(図9のバースト光受信器における引込時間)/(本発明の第1実施形態(図1)における引込時間)である。このように、図1の実施の形態のバースト光受信器では、引込時間が短縮され、伝送効率の向上が実現できる。 As shown in the table of FIG. 3, when the allowable burst penalty was 1.5 dB, pull time than the burst optical receiver of FIG. 9 for generating the reference voltage V R by the primary RC filter, the lamp voltage output If the low-pass filter 4 to generate an ideal ramp voltage as the reference voltage V R, the burst optical receiver of the embodiment of the invention of FIG. 1, pull time is shortened to about one-fifth. The same applies to other permissible burst penalties. The pull-in time of the burst optical receiver according to the embodiment of the invention of FIG. 1 is 1/5 to 1/7 of the pull-in time of the burst optical receiver of FIG. As an improvement effect, the effect is about 4.5 to 7 times. Here, the improvement effect is (the pull-in time in the burst optical receiver of FIG. 9) / (the pull-in time in the first embodiment (FIG. 1) of the present invention). As described above, in the burst optical receiver of the embodiment of FIG. 1, the pull-in time is shortened, and the transmission efficiency can be improved.

図4は、次数nが1から10までのベッセル型ローパスフィルタについて、ステップ入力に対するベッセル型ローパスフィルタの応答特性を示す図である。本図において、横軸は時間tを、縦軸は出力電圧の相対値をそれぞれ表す。本図の特性線は、図2(B)[2]に示したガードタイムTの間におけるレファレンス電圧VR4及びVR5に相当する。図4の応答特性図に表されているように、ベッセル型ローパスフィルタの次数nが1のとき、ステップ入力に対するベッセル型ローパスフィルタの応答は、他の次数のベッセル型ローパスフィルタに比べて、急速にゼロに向けて立ち上がるが、応答の傾斜は次第に小さくなり、遂にはゼロに至る前に、ほぼ0.01程度の値で横ばいとなり、殆ど変動しなくなる。これに対し、次数nが2以上のとき、ステップ入力に対するベッセル型ローパスフィルタの応答は、1次のベッセル型ローパスフィルタに比べて、遥かに緩やかな傾斜で立ち上がり、その後暫くの期間にわたってほぼ時間に比例してゼロに向かって増大し、次第に傾斜を緩くしながらも、一定時間後には実質的にゼロに到達する。 FIG. 4 is a diagram showing response characteristics of the Bessel type low-pass filter with respect to the step input for the Bessel type low-pass filter having the order n of 1 to 10. In this figure, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the relative value of the output voltage. The characteristic lines in this figure correspond to the reference voltages V R4 and V R5 during the guard time TG shown in FIG. As shown in the response characteristic diagram of FIG. 4, when the order n of the Bessel type low-pass filter is 1, the response of the Bessel type low-pass filter to the step input is more rapid than the Bessel type low-pass filter of other orders. However, the slope of the response gradually decreases, and finally reaches a level of about 0.01 before reaching zero, and hardly fluctuates. On the other hand, when the order n is 2 or more, the response of the Bessel type low-pass filter to the step input rises with a much gentler slope than that of the first-order Bessel type low-pass filter, and after that, almost in the time period. It increases proportionally towards zero and gradually reaches zero after a certain period of time while gradually easing the slope.

図4の応答特性は、次のことを示している。1次のベッセル型ローパスフィルタの出力は、エクスポーネンシャルに変動し、ゼロにかなり近づいたとき、長時間に亘ってほぼ一定値を保持し、実質的にゼロ至るには大変に長い時間を要する。一方、次数nが2以上のベッセル型ローパスフィルタの出力は、ほぼ時間に比例して変動するランプ電圧であり、短時間に実質的にゼロになる。図1の本実施形態では、レファレンス電圧VR4を生成する手段であるベッセル型ローパスフィルタはランプ電圧出力ローパスフィルタ4を用いて構成してあるので、レファレンス電圧VR4はランプ電圧によりに近い応答特性となる。 The response characteristics of FIG. 4 indicate the following. The output of the first-order Bessel type low-pass filter fluctuates exponentially, and when it approaches to zero, it maintains an almost constant value for a long time, and it takes a very long time to reach substantially zero. . On the other hand, the output of the Bessel low-pass filter whose order n is 2 or more is a ramp voltage that varies substantially in proportion to time, and becomes substantially zero in a short time. In this embodiment of FIG. 1, since a means for generating a reference voltage V R4 Bessel low-pass filter are constituted by using a ramp voltage output low-pass filter 4, a reference voltage V R4 response characteristics close to the lamp voltage It becomes.

図1及び図9のバースト光受信器におけるレファレンス電圧VR4及びVR5については、図2(B)[2]及び図2(C)[2]を参照して説明したが、図4に示したベッセル型ローパスフィルタの応答特性はレファレンス電圧VR4とVR5との相違によく対応している。図2(B)[2]におけるガードタイムTは例えば100nsであり、図2(C)[2]の6.3nsのCID時間に比べて相当に長い。レファレンス電圧Vは、CID時間という短時間には安定し、ガードタイムTという長い時間には急速に変化することが望ましいことは、先に述べた。 The reference voltages V R4 and V R5 in the burst optical receiver of FIGS. 1 and 9 have been described with reference to FIGS. 2B and 2C and FIG. 2C and FIG. The response characteristics of the Bessel low-pass filter correspond well to the difference between the reference voltages V R4 and V R5 . The guard time TG in FIG. 2 (B) [2] is, for example, 100 ns, which is considerably longer than the 6.3 ns CID time in FIG. 2 (C) [2]. Reference voltage V R is briefly the stable called CID time, it is desirable to change rapidly to a long time of the guard time T G is described above.

1次RCローパスフィルタ5で生成するVR5は、図4におけるn=1の応答特性を示すから、CID時間という短時間には急速に減少し、ガードタイムTという長時間には緩慢に減少し、長時間に亘ってゼロに至らない。これに対し、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4で生成するVR4は、図4におけるn=2又はn>2の応答特性を示すから、CID時間という短時間にも、ガードタイムTという長時間にも、時間に比例して減少する。従って、VR4はVR5に比べ、CID時間という短時間には安定し、ガードタイムTという長い時間には急速に減少する。かくして、レファレンス電圧Vを生成する手段であるローパスフィルタとしてランプ電圧出力ローパスフィルタ4を用いる図1の実施形態のバースト光受信器は、1次RCローパスフィルタ5でレファレンス電圧Vを生成する図9のバースト光受信器に比べ、短いガードタイムTでバーストを引き込むことができるので、伝送効率が向上する。 VR5 generated by the first-order RC low-pass filter 5 shows the response characteristic of n = 1 in FIG. 4, and therefore decreases rapidly in a short time of CID time and slowly decreases in a long time of guard time TG. However, it does not reach zero for a long time. In contrast, V R4 for generating a ramp voltage output low-pass filter 4, since shows the response characteristics of the n = 2 or n> 2 in FIG. 4, in a short time of CID time, the long time of the guard time T G Also decreases in proportion to time. Therefore, V R4 is compared to the V R5, briefly the stable called CID time, decreases rapidly for a long time that the guard time T G. Thus, burst optical receiver of the embodiment of Figure 1 using a ramp voltage output low pass filter 4 as a low-pass filter is a means for generating a reference voltage V R generates a reference voltage V R the primary RC low-pass filter 5 Figure 9 compared with the burst optical receiver, it is possible to draw a burst with a short guard time T G, thereby improving transmission efficiency.

図1のランプ電圧出力ローパスフィルタ4は、厳密にステップ入力に対してランプ電圧を出力するものでなくてもよく、収束電圧Vの12%に到達する時間T12と収束電圧Vの97%に到達する時間T97の比率が、T97/T12<18を満たすものであればよい。ここで、収束電圧Vの12%は、図3における許容バーストペナルティ0.5dBに相当する値である。
10^(0.5/10)=112%
112%−100%=12%
となる。一方収束電圧Vの97%は、ダイナミックレンジすなわち図2(B)におけるVA0とVB0の比率に相当する値である。必要とされるダイナミックレンジが15dBの場合、
10^(15/10)=31.6倍
100%−(1/31.6)=97%
となる。
Ramp voltage output low-pass filter 1 4 is strictly may not and outputs the ramp voltage to the step input, 97% of the time T 12 to reach 12% of the convergence voltage V converges voltage V the percentage of time T 97 to reach may as long as it satisfies the T 97 / T 12 <18. Here, 12% of the convergence voltage V is a value corresponding to the allowable burst penalty of 0.5 dB in FIG.
10 ^ (0.5 / 10) = 112%
112%-100% = 12%
It becomes. On the other hand, 97% of the convergence voltage V is a dynamic range, that is, a value corresponding to the ratio of V A0 and V B0 in FIG. If the required dynamic range is 15 dB,
10 ^ (15/10) = 31.6 times 100%-(1 / 31.6) = 97%
It becomes.

図7は、図1のバースト光受信器におけるランプ電圧出力ローパスフィルタ4の一具体回路を示す回路図である。図7のランプ電圧出力ローパスフィルタは、抵抗R1及びコンデンサC1でなる第1の1次RCローパスフィルタに、抵抗R2及びコンデンサC2でなる第2の1次RCローパスフィルタを縦続に接続してなる2次RCローパスフィルタである。図6は、図7の2次RCローパスフィルタのステップ応答を示す。また、比較のため、図5に、1次RCローパスフィルタのステップ応答を示す。図5、図6ともt=1にて応答(縦軸)0.1となるように設定している。図6のように、2次RCローパスフィルタでは、T97/T12=16となるが、図5のように、1次RCローパスフィルタでは、T97/T12=27となり、2次RCローパスフィルタは、1次RCローパスフィルタに対して、27/16=1.69倍の改善効果となる。一般に、2次RCローパスフィルタでは、T97/T12を16以下にすることは困難であり、従って改善効果1.5倍を得るためのT97/T12値として、T97/T12=18とするのが好適である。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific circuit of the lamp voltage output low-pass filter 4 in the burst optical receiver of FIG. The lamp voltage output low-pass filter of FIG. 7 is formed by connecting a first primary RC low-pass filter composed of a resistor R1 and a capacitor C1 and a second primary RC low-pass filter composed of a resistor R2 and a capacitor C2 in cascade. The next RC low-pass filter. FIG. 6 shows the step response of the second order RC low pass filter of FIG. For comparison, FIG. 5 shows the step response of the first-order RC low-pass filter. 5 and 6 are set so that the response (vertical axis) is 0.1 at t = 1. As shown in FIG. 6, in the second-order RC low-pass filter, T 97 / T 12 = 16, but as shown in FIG. 5, in the first-order RC low-pass filter, T 97 / T 12 = 27, so that the second-order RC low-pass filter. The filter is 27/16 = 1.69 times better than the first-order RC low-pass filter. In general, with a second-order RC low-pass filter, it is difficult to set T 97 / T 12 to 16 or less. Therefore, as a T 97 / T 12 value for obtaining an improvement effect of 1.5 times, T 97 / T 12 = 18 is preferable.

図1の実施の形態のバースト光受信器は、特許文献1のバースト光受信器で必要であった結合コンデンサを要しないから、IC化が容易である。   The burst optical receiver according to the embodiment of FIG. 1 does not require a coupling capacitor that is necessary for the burst optical receiver of Patent Document 1, and thus can be easily integrated into an IC.

以上には、本発明をバースト光受信器として実施する場合を例に上げ詳しく説明した。しかし、本発明は、バースト光受信器のみならず、バースト信号識別器、バースト信号識別方法およびバースト光受信方法としても実現できることは上述のバースト光受信器の実施形態の説明から明らかである。   The above has been described in detail with reference to an example in which the present invention is implemented as a burst optical receiver. However, it is apparent from the above description of the embodiments of the burst optical receiver that the present invention can be realized not only as a burst optical receiver but also as a burst signal identifier, a burst signal identification method, and a burst optical reception method.

また、以上には、実施形態を挙げ、本発明を具体的に詳しく説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、図1のランプ電圧出力ローパスフィルタ4は、厳密にステップ入力に対してランプ電圧応答を示すものでなくてもよく、収束電圧Vの12%に到達する時間T12と収束電圧Vの97%に到達する時間T97の比率が、T97/T12<18を満たすものであればよい。また、例えば、ランプ電圧出力ローパスフィルタ4は図7のような、2次のRCローパスフィルタでもよいし、アクティブフィルタでも実現できる。アクティブフィルタの一例を図8に示す。また、本発明における識別器を構成する差動リミッタ増幅器は、必ずしもリミッティング動作をしなくても、差し支えなく、差動リミッタ増幅器の利得が小さい、又はバースト信号210のレベルが小さくて、差動リミッタ増幅器では飽和電圧まで増幅できないときは、後段に別のリミッタ増幅器を設けることにより、デジタル信号として扱えるバースト信号を得ることが可能であることは、前述のとおりである。 In addition, the embodiments have been described above and the present invention has been specifically described in detail. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the ramp voltage output low-pass filter 4 in FIG. 1 does not necessarily strictly indicate a ramp voltage response to the step input. The time T 12 for reaching 12% of the convergence voltage V and the convergence voltage V of 97 are obtained. It is sufficient that the ratio of the time T 97 to reach% satisfies T 97 / T 12 <18. Further, for example, the lamp voltage output low-pass filter 4 may be a secondary RC low-pass filter as shown in FIG. 7 or an active filter. An example of the active filter is shown in FIG. Further, the differential limiter amplifier constituting the discriminator in the present invention does not necessarily perform the limiting operation, and the differential limiter amplifier has a small gain or the level of the burst signal 210 is small. As described above, when the limiter amplifier cannot amplify the saturation voltage, it is possible to obtain a burst signal that can be handled as a digital signal by providing another limiter amplifier in the subsequent stage.

1 APD(アバランシェフォトダイオード)
2 トランスインピーダンスアンプ
3 識別器
4 ランプ電圧出力ローパスフィルタ
5 1次RCローパスフィルタ
a 第1の入力端
b 第2の入力端
c 非反転出力端
d 反転出力端
31 非反転出力端子
32 反転出力端子
6 差動リミッタ増幅器
61 第1の入力端
62 第2の入力端
63 非反転出力端子
64 反転出力端子
100 バースト光信号
110 電流信号
210 バースト信号
311 非反転バースト信号
312 反転バースト信号
ガードタイム
ゼロレベル
R4,VR5 レファレンス電圧
1 APD (avalanche photodiode)
2 Transimpedance amplifier 3 Discriminator 4 Lamp voltage output low-pass filter 5 Primary RC low-pass filter a First input terminal b Second input terminal c Non-inverted output terminal d Inverted output terminal 31 Non-inverted output terminal 32 Inverted output terminal 6 Differential limiter amplifier 61 First input terminal 62 Second input terminal 63 Non-inverted output terminal 64 Inverted output terminal 100 Burst optical signal 110 Current signal 210 Burst signal 311 Non-inverted burst signal 312 Inverted burst signal TG guard time V 0 Zero level V R4 , V R5 reference voltage

Claims (18)

第1及び第2の入力端にバースト信号及びレファレンス電圧をそれぞれ受け、前記バースト信号の電圧と前記レファレンス電圧との差に基づき前記バースト信号の論理値”1”と論理値”0”とを識別する識別器と、前記バースト信号を入力し、前記レファレンス電圧を出力するローパスフィルタとを有し、前記ローパスフィルタの次数が2次以上であることを特徴とするバースト信号識別器。   The burst signal and the reference voltage are respectively received at the first and second input terminals, and the logical value “1” and the logical value “0” of the burst signal are identified based on the difference between the voltage of the burst signal and the reference voltage. And a low-pass filter that inputs the burst signal and outputs the reference voltage, wherein the order of the low-pass filter is second or higher. 前記ローパスフィルタのステップ応答がランプ電圧であることを特徴とする請求項1に記載のバースト信号識別器。   The burst signal discriminator according to claim 1, wherein the step response of the low-pass filter is a ramp voltage. 前記ランプ電圧の収束電圧をVとするとき、収束電圧Vの12%に到達する時間T12と収束電圧Vの97%に到達する時間T97の比率が、T97/T12<18を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のバースト信号識別器。 When the convergence voltage of the lamp voltage is V, the ratio of the time T 12 reaching 12% of the convergence voltage V and the time T 97 reaching 97% of the convergence voltage V satisfies T 97 / T 12 <18. The burst signal discriminator according to claim 1 or 2, characterized by the above. 前記ローパスフィルタが抵抗素子と容量素子で実現されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載のバースト信号識別器。   4. The burst signal discriminator according to claim 1, wherein the low-pass filter is realized by a resistor element and a capacitor element. 前記ローパスフィルタがアクティブフィルタでなることを特徴とする請求項1乃至3に記載のバースト信号識別器。   4. The burst signal identifier according to claim 1, wherein the low-pass filter is an active filter. 前記識別器は差動リミッタ増幅器でなることを特徴とする請求項1乃至5に記載のバースト信号識別器。   6. The burst signal discriminator according to claim 1, wherein the discriminator is a differential limiter amplifier. 前記差動リミッタ増幅器の後段にリミッタ増幅器を接続し、該差動リミッタ増幅器の出力と該リミッタ増幅器の入力とはDC結合で接続されていることを特徴とする請求項6に記載のバースト信号識別器。   7. The burst signal identification according to claim 6, wherein a limiter amplifier is connected after the differential limiter amplifier, and an output of the differential limiter amplifier and an input of the limiter amplifier are connected by DC coupling. vessel. 前記差動リミッタ増幅器の後段にリミッタ増幅器を接続し、該差動リミッタ増幅器の出力と該リミッタ増幅器の入力とは、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数より低いカットオフ周波数を有するAC結合で接続されていることを特徴とする請求項6に記載のバースト信号識別器。   A limiter amplifier is connected to the subsequent stage of the differential limiter amplifier, and an output of the differential limiter amplifier and an input of the limiter amplifier are connected by an AC coupling having a cutoff frequency lower than the cutoff frequency of the low-pass filter. The burst signal discriminator according to claim 6, wherein: バースト光信号を電流信号に変換する光電気変換素子と、該電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、第1及び第2の入力端を有する識別器とを含んでなり、
前記第1の入力は前記トランスインピーダンスアンプの出力に直結され、前記第2の入力はローパスフィルタを介して前記トランスインピーダンスアンプの出力に接続され、前記ローパスフィルタの次数が2次以上であることを特徴とするバースト光受信器。
A photoelectric conversion element that converts a burst optical signal into a current signal, a transimpedance amplifier that converts the current signal into a voltage signal, and a discriminator having first and second input terminals,
The first input is directly connected to the output of the transimpedance amplifier, the second input is connected to the output of the transimpedance amplifier via a low-pass filter, and the order of the low-pass filter is second or higher. A burst optical receiver.
前記ローパスフィルタのステップ応答がランプ電圧であることを特徴とする請求項9に記載のバースト光受信器。   The burst optical receiver according to claim 9, wherein the step response of the low-pass filter is a lamp voltage. 前記ランプ電圧の収束電圧をVとするとき、収束電圧Vの12%に到達する時間T12と収束電圧Vの97%に到達する時間T97の比率が、T97/T12<18を満たすことを特徴とする請求項9又は10に記載のバースト信号識別器。 When the convergence voltage of the lamp voltage is V, the ratio of the time T 12 reaching 12% of the convergence voltage V and the time T 97 reaching 97% of the convergence voltage V satisfies T 97 / T 12 <18. The burst signal discriminator according to claim 9 or 10, wherein: 前記ローパスフィルタが抵抗素子と容量素子で実現されていることを特徴とする請求項9乃至11に記載のバースト光受信器。   The burst optical receiver according to claim 9, wherein the low-pass filter is realized by a resistance element and a capacitance element. 前記ローパスフィルタがアクティブフィルタでなることを特徴とする請求項9乃至11に記載のバースト光受信器。   The burst optical receiver according to claim 9, wherein the low-pass filter is an active filter. 前記識別器は差動リミッタ増幅器でなることを特徴とする請求項9乃至12に記載のバースト光受信器。   The burst optical receiver according to claim 9, wherein the discriminator is a differential limiter amplifier. 前記差動リミッタ増幅器の後段にリミッタ増幅器を接続し、該差動リミッタ増幅器の出力と該リミッタ増幅器の入力とはDC結合で接続されていることを特徴とする請求項9乃至14に記載のバースト光受信器。   15. The burst according to claim 9, wherein a limiter amplifier is connected to a subsequent stage of the differential limiter amplifier, and an output of the differential limiter amplifier and an input of the limiter amplifier are connected by DC coupling. Optical receiver. 前記差動リミッタ増幅器の後段にリミッタ増幅器を接続し、該差動リミッタ増幅器の出力と該リミッタ増幅器の入力とは、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数より低いカットオフ周波数を有するAC結合で接続されていることを特徴とする請求項9乃至14に記載のバースト光受信器。   A limiter amplifier is connected to the subsequent stage of the differential limiter amplifier, and an output of the differential limiter amplifier and an input of the limiter amplifier are connected by an AC coupling having a cutoff frequency lower than the cutoff frequency of the low-pass filter. The burst optical receiver according to claim 9, wherein the optical receiver is a burst optical receiver. 差動増幅器の第1及び第2の入力端にバースト信号及びレファレンス電圧をそれぞれ受け、前記バースト信号の電圧と前記レファレンス電圧との差に基づき前記バースト信号の論理値”1”と論理値”0”とを識別し、次数が2次以上であるローパスフィルタに前記バースト信号を入力し、該ローパスフィルタより前記レファレンス電圧を生成することを特徴とするバースト信号識別方法。   A burst signal and a reference voltage are respectively received at the first and second input terminals of the differential amplifier, and a logical value “1” and a logical value “0” of the burst signal based on a difference between the voltage of the burst signal and the reference voltage. ”, The burst signal is input to a low-pass filter having an order of 2 or more, and the reference voltage is generated from the low-pass filter. 光電気変換素子によりバースト光信号を電流信号に変換し、トランスインピーダンスアンプにより該電流信号を電圧信号に変換し、第1及び第2の入力端を有する識別器の該第1の入力端に前記トランスインピーダンスアンプの出力を直接に受け、次数が2次以上であるローパスフィルタに前記トランスインピーダンスアンプの出力を入力することにより得られる電圧をレファレンス電圧として前記第2の入力端に供給することにより、前記識別器の出力端からバースト電気信号を出力することを特徴とするバースト光受信方法。   A burst optical signal is converted into a current signal by a photoelectric conversion element, the current signal is converted into a voltage signal by a transimpedance amplifier, and the first input terminal of the discriminator having first and second input terminals is connected to the first input terminal. By directly receiving the output of the transimpedance amplifier and supplying the voltage obtained by inputting the output of the transimpedance amplifier to a low-pass filter having a second order or higher order as a reference voltage to the second input terminal, A burst optical receiving method, wherein a burst electric signal is output from an output terminal of the discriminator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013005326A (en) * 2011-06-20 2013-01-07 Seiwa Electric Mfg Co Ltd Amplifier circuit
WO2023082769A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-19 华为技术有限公司 Light emitting apparatus, light receiving apparatus, and method and system for receiving and transmitting optical signal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232516A (en) * 1987-03-19 1988-09-28 Toshiba Corp Waveform shaping circuit
JPH04342325A (en) * 1991-05-20 1992-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical receiver for burst optical transmission
JPH07264142A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd Optical receiver circuit
JP2005175596A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical receiver circuit and optical receiver module
JP2007274032A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical receiver
JP2009177577A (en) * 2008-01-25 2009-08-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Burst signal receiving method, burst signal receiving apparatus, station side apparatus, and PON system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232516A (en) * 1987-03-19 1988-09-28 Toshiba Corp Waveform shaping circuit
JPH04342325A (en) * 1991-05-20 1992-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical receiver for burst optical transmission
JPH07264142A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd Optical receiver circuit
JP2005175596A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical receiver circuit and optical receiver module
JP2007274032A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical receiver
JP2009177577A (en) * 2008-01-25 2009-08-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Burst signal receiving method, burst signal receiving apparatus, station side apparatus, and PON system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013005326A (en) * 2011-06-20 2013-01-07 Seiwa Electric Mfg Co Ltd Amplifier circuit
WO2023082769A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-19 华为技术有限公司 Light emitting apparatus, light receiving apparatus, and method and system for receiving and transmitting optical signal

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