“O”和“I”的交替模式構(gòu)成。前導(dǎo)部分具有一時間長度來確定接收到的數(shù)據(jù)代碼，該時間長度是接收器穩(wěn)定時間。前導(dǎo)部分占用了上行頻帶的部分。因此，接收器穩(wěn)定時間越長，上行方向的頻帶效率就越低。
[0059]分隔符部分具有用于確定后面的數(shù)據(jù)部分的前沿的固定模式。數(shù)據(jù)部分存儲用戶數(shù)據(jù)，并具有以太網(wǎng)幀等。
[0060]圖3示出了按照國際標(biāo)準(zhǔn)確定的突發(fā)光信號Su的規(guī)范。該國際標(biāo)準(zhǔn)例如是IEEE802.3av、ITU-T 建議 G.987.2、ITU-T 建議 G.984.2 等。
[0061]圖3示出了上行比特率、Ton/Toff、保護(hù)時間、接收器穩(wěn)定時間(最大值)、以及由各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)相同數(shù)字抗力。連續(xù)相同數(shù)字抗力表示在相同的代碼(二進(jìn)制的“O”或“I”)連續(xù)的情況下允許正常接收的比特?cái)?shù)。關(guān)于Ton/Toff、保護(hù)時間和接收器穩(wěn)定時間，括號內(nèi)的數(shù)值表示基于上行比特率被轉(zhuǎn)換成比特?cái)?shù)(比特)的時間。
[0062]對于Ton/Toff、保護(hù)時間和接收器穩(wěn)定時間，ITU-T建議G.987.2和ITU-T建議G.984.2的值比IEEE802.3av的值小。因此，參照ITU-T的保護(hù)時間和前導(dǎo)部分的時間長度比IEEE的規(guī)范短。
[0063]關(guān)于連續(xù)相同數(shù)字，ITU-T建議G.987.2和ITU-T建議G.984.2的值比IEEE802.3av的值大。這樣，ITU-T的規(guī)范比IEEE的嚴(yán)格。下面的實(shí)施方式中的光接收裝置將連續(xù)相同數(shù)字抗力保持成等于或大于預(yù)定值，以便滿足ITU-T建議G.987.2的規(guī)范，并減少接收器穩(wěn)定時間。
[0064]接著，將描述光接收裝置的結(jié)構(gòu)。圖4示出了光終端站裝置I的功能結(jié)構(gòu)。
[0065]光終端站裝置I具有WDM (波分復(fù)用)耦合器10、光接收裝置11、光發(fā)送裝置12和信號處理裝置13。WDM耦合器10耦合到光纖(傳輸線路)、光接收裝置11和光發(fā)送裝置12。
[0066]WDM耦合器10是將光解復(fù)用成具有不同波長的光并且對具有不同波長的光進(jìn)行復(fù)用的光裝置。例如，WDM耦合器10將從光纖輸入并具有1.31微米波長的突發(fā)光信號Su引導(dǎo)至光接收裝置11，并將從光發(fā)送裝置12輸入并具有1.49微米波長的突發(fā)光信號Su引導(dǎo)至光纖。
[0067]光接收裝置11接收突發(fā)光信號Su，通過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun，并將正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun輸出給信號處理裝置13。信號處理裝置13對正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun進(jìn)行信號處理。
[0068]正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun被輸入到信號處理裝置13中的重定時電路131中。重定時電路131利用光終端站裝置I的時鐘信號使正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun同步，并輸出同步后的電信號。
[0069]在光接收裝置11與重定時電路131之間，正相電信號Dup的傳輸線路Rxp具有耦合電容器Cxp，并且負(fù)相電信號Dun的傳輸線路Rxn具有耦合電容器Cm。即，通過光接收裝置11和重定時電路131建立了 AC耦合。利用該AC耦合，沒有必要使光接收裝置11的正相電信號和負(fù)相電信號中每一個的電壓的輸出電平與重定時電路131的輸入電平相匹配。因此，能夠使用一般的電氣組件，由此能夠降低成本。
[0070]信號處理裝置13執(zhí)行OAM (操作管理和維護(hù))功能的處理，OAM功能例如為信息檢測、到光終端裝置2的各個發(fā)送定時的確定處理等等。信號處理裝置13在下行方向根據(jù)從骨干網(wǎng)絡(luò)(例如，城域環(huán)網(wǎng))接收到的數(shù)據(jù)信號而產(chǎn)生正相電信號Ddp和負(fù)相電信號Ddn，加密正相電信號和Ddp負(fù)相電信號Ddn,并將加密后的信號輸出給光發(fā)送裝置12。光發(fā)送裝置12經(jīng)由WDM耦合器將下行信號Sd輸出給光纖。下行信號Sd是通過對正相電信號Ddp和負(fù)相電信號Ddn進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而獲得的。
[0071]這樣，光終端站裝置I經(jīng)由與WDM耦合器10共用的光纖(傳輸線路)在上行方向接收突發(fā)光信號Su，并且發(fā)送下行信號Sd。另一方面，光終端裝置2經(jīng)由與WDM耦合器共用的光纖(傳輸線路)在上行方向發(fā)送突發(fā)光信號Su，并且接收下行信號Sd，與光終端站裝置I的情況相同。因此，PON通過經(jīng)由單個芯與WDM耦合器執(zhí)行雙向傳輸而降低了光纖的設(shè)施費(fèi)用。
[0072]圖5示出了比較例的光接收裝置11的電路圖。光接收裝置11具有轉(zhuǎn)換裝置111和放大裝置112。轉(zhuǎn)換裝置111具有光接收元件Illa和前導(dǎo)放大裝置111b。轉(zhuǎn)換裝置111將輸入的突發(fā)光信號Su轉(zhuǎn)換成正相電信號Dup和負(fù)電信號Dun。
[0073]光接收元件Illa是APD (雪崩光電二極管)等。光接收元件Illa通過光電轉(zhuǎn)換將突發(fā)光信號Su轉(zhuǎn)換為電流信號，并將該電流信號輸出到前導(dǎo)放大裝置111b。前導(dǎo)放大裝置Illb是跨阻抗放大裝置(TIA)等。前導(dǎo)放大裝置Illb將由光接收元件Illa輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。具體地，前導(dǎo)放大裝置Illb使用差分放大電路來產(chǎn)生正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun,并通過一對輸出端子將該電信號輸出給放大裝置112。
[0074]正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun分別通過傳輸線路Rip和Rin來傳輸。傳輸線路Rip和Rin具有耦合電容器Cp和Cn。也就是說，前導(dǎo)放大裝置Illb和放大裝置112建立了 AC耦合。
[0075]放大裝置112具有放大裝置112a和輸出緩沖器112b，并且對正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun進(jìn)行放大。放大裝置112a基于電壓電平與閾值之間的比較結(jié)果來對正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun進(jìn)行編碼，并將編碼后的信號輸出到輸出緩沖器112b。輸出緩沖器112b是限幅放大器等，輸出緩沖器112b使用差分放大電路將正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定幅度的電壓信號,并經(jīng)由一對輸出端子來輸出電壓信號。
[0076]圖6示出了光接收裝置11和重定時電路131之間的AC耦合的電路圖。具體地，圖6示出了輸出緩沖器112b與重定時電路131之間的AC耦合。在圖6中，僅僅示出了輸出緩沖器112b和重定時電路131中的部分。
[0077]輸出緩沖器112b具有CML(Common Mode Logic，共模邏輯)的差分放大電路。差分放大電路具有電阻器Rl和R2、晶體管TRl和TR2以及恒流源IS。
[0078]晶體管TRl和TR2的集電極分別耦合到電阻器Rl和R2的第一邊。電阻器Rl和R2的第二邊耦合到電源Vcc。
[0079]晶體管TRl和TR2的發(fā)射極彼此耦合并耦合到恒流源IS的第一邊。恒流源IS的第二邊耦合到地電勢GND。正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun分別被輸入到晶體管TRl和TR2的基極。輸出緩沖器112b將正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定幅度的電壓信號，并分別將該電壓信號輸出到傳輸線路Rxp和Rxn。
[0080]正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun分別經(jīng)由傳輸線路Rxp和Rxn來傳輸。傳輸線路Rxp和Rxn分別經(jīng)由耦合電容器Cxp和Cxn將輸出緩沖器112b耦合至重定時電路131中的輸入緩沖器131a。在重定時電路131中，傳輸線路Rxp和Rxn分別經(jīng)由電阻器R3和R4耦合到基準(zhǔn)電勢Vref。
[0081]在輸出緩沖器112b與輸入緩沖器131a之間以50Ω實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，以便減小正極相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的波形的波失真。因此，相對于交流電，從輸出緩沖器112b來看的輸出阻抗為25 Ω。因此，當(dāng)輸入緩沖器131a沒有連接時，輸出緩沖器112b的輸出端子和輸入緩沖器131a的輸入端子處的電信號Dup和Dun的幅度是由輸出緩沖器112b本身輸出的幅度的一半。
[0082]這樣，光接收裝置11使用相對于內(nèi)部傳輸線路Rip和Rxn和外部傳輸線路Rxp和Rxn的AC耦合。光接收裝置11可以使用僅相對于一對傳輸線路Rip和Rxn和傳輸線路Rxp和Rxn的AC耦合。
[0083]當(dāng)使用AC稱合時,如上面提到的，正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的電壓電平的基準(zhǔn)值由于突發(fā)光信號Su之間的無信號時段(保護(hù)時間)而在給定時間內(nèi)發(fā)生波動。因此，放大裝置112和重定時電路131在從接收突發(fā)光信號Su開始的給定時間內(nèi)不能夠區(qū)分突發(fā)光信號的代碼。當(dāng)針對不是發(fā)送突發(fā)光信號Su而是發(fā)送連續(xù)信號(諸如下行信號Sd)的傳輸線路來使用AC耦合時，這種現(xiàn)象就不會發(fā)生。在這種情況下，對傳輸線路的阻抗和耦合電容器的電容值進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)足夠的低頻截止。
[0084]圖7A不出了由輸出緩沖器112b輸出的正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的波形圖。圖7B不出了被輸入到重定時電路131中的正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的波形圖。在圖7A和圖7B中，示出了突發(fā)光信號Su，該突發(fā)光信號Su的定時與正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的定時一致。在該示例中，將描述輸出緩沖器112b和重定時電路131之間的AC耦合。轉(zhuǎn)換裝置111與放大裝置112之間的AC耦合類似于輸出緩沖器112b與重定時電路131之間的AC耦合。
[0085]在無信號時段，輸出緩沖器112b的輸出電壓的直流分量由于I禹合電容器Cxp和Cxn的截止頻率而被從重定時電路131中切斷。因此，電壓電平等于單個輸出緩沖器112b的電壓電平，即差分放大裝置電路的電壓電平。也就是說，傳輸線路Rxp在輸出緩沖器112b側(cè)的電壓為基準(zhǔn)電壓Vrefout-α。傳輸線路Rxn在輸出緩沖器112b側(cè)的電壓為基準(zhǔn)電壓Vrefout+ α?！?α ”是由電路設(shè)計(jì)確定的值。另一方面，重定時電路131的輸入電壓，即，耦合電容器Cxp和Cxn與重定時電路131之間的傳輸線路Rxp和Rxn的操作點(diǎn)電壓是基準(zhǔn)Vrefin0
[0086]在這之后，當(dāng)輸入突發(fā)光信號Su時，正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun被輸入到重定時電路131中，并且從參考電壓Vrefin偏移的Vrefin+α /4和Vrefin-α /4是操作點(diǎn)電壓(偏置點(diǎn))。即，正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的參考電壓是不平衡的。因此，重定時電路131不能夠識別正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的代碼，是因?yàn)榘l(fā)生了波失真和脈沖偏移。
[0087]但是，到重定時電路131的輸入信號的操作點(diǎn)電壓的波動根據(jù)由阻抗和截止頻率確定的時間常數(shù)而收斂。因此，正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun被輸入到重定時電路131中，并且經(jīng)過預(yù)定時間后操作點(diǎn)電壓為參考電壓Vrefin。由此，重定時電路131能夠識別正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun的代碼。
[0088]這樣，當(dāng)正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun被輸入到重定時電路131中時,正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun具有時段TX，在該時段TX中因?yàn)闊o信號時段(保護(hù)時間)而不能識別代碼。因此，突發(fā)光信號Su具有與時段TX對應(yīng)的前導(dǎo)部分(參照圖2)。如上所述，前導(dǎo)部分使用傳輸頻帶。因此，前導(dǎo)部分減少了上行方向的頻帶效率。
[0089]不能進(jìn)行數(shù)據(jù)識別的時段TX依賴于基于傳輸線路Rxp和Rxn的阻抗和耦合電容器Cxp和Cxn的電容值的時間常數(shù)。因此，當(dāng)耦合電容器Cxp和Cxn的電容值減小時，時段TX能夠縮短，從而能夠提高頻帶效率。
[0090]然而，當(dāng)減小耦合電容器Cxp和Cxn的電容值時，增強(qiáng)了突發(fā)光信號Su中連續(xù)的相同代碼之間的干擾。因此，會出現(xiàn)代碼識別的接收靈敏度下降和錯誤，并且傳輸質(zhì)量可能會降低。即，頻帶效率和傳輸質(zhì)量在PON的上行方向上存在折衷關(guān)系。即使采用補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓變化的控制方法，檢測高速信號的電壓電平變化的電路的結(jié)構(gòu)也是復(fù)雜的，并且成本高。因此，這種結(jié)構(gòu)是不切實(shí)際的。
[0091]圖8示出了連續(xù)相同數(shù)字抗力相對于接收器穩(wěn)定時間的關(guān)系的曲線圖。圖9示出了相對于ITU-T建議G.987.2的規(guī)格的接收器穩(wěn)定時間的估計(jì)值。在圖9中，“懲罰(penalty)”表示:在連續(xù)接收相同代碼的情況下，根據(jù)連續(xù)相同數(shù)字比特?cái)?shù)目由于操作點(diǎn)電壓的變化所引起的光接收裝置11的接收靈敏度的下降量。圖8的曲線圖是通過而如下方式獲得:相對于各懲罰來計(jì)算連續(xù)相同數(shù)字抗力相對于接收器穩(wěn)定時間的變化。
[0092]從圖8顯見，接收器穩(wěn)定時間和懲罰存在折衷關(guān)系。接收器穩(wěn)定時間和連續(xù)相同數(shù)字存在比例關(guān)系。在ITU-T G987.2的規(guī)范中，連續(xù)相同數(shù)字抗力為72(比特)。因此，在懲罰為0.5dB的情況下，計(jì)算出最小需要的接收器穩(wěn)定時間為4257(比特)。耦合電容器Cxp和Cxn在這種情況下的電容值是5.6nF。
[0093]然而，在ITU-T建議G.987.2的規(guī)范中，接收器穩(wěn)定時間的目標(biāo)值(最大值)為160比特。接收器穩(wěn)定時間的最差值是1856比特。因此，上述的估計(jì)值不滿足任何值。在懲罰為1.0dB的情況下的估計(jì)值是1577比特。在懲罰為3.0dB的情況下的估計(jì)值是250比特。因此，在這些情況下，ITU-T建議G.987.2的規(guī)范的最差值是滿足的。然而，該規(guī)范的目標(biāo)值不滿足。
[0094]這樣，接收器穩(wěn)定時間和連續(xù)相同數(shù)字抗力存在折衷關(guān)系。因此，下面的實(shí)施方式的光接收裝置11通過減少接收器穩(wěn)定時間而不降低連續(xù)相同數(shù)字抗力，來有效地提高頻帶效率。
[0095][第一實(shí)施方式]
[0096]圖10示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的光接收裝置11的電路圖。在圖10中，相同的附圖標(biāo)記被添加到與圖5相同的部件，并省略了對這些相同部件的說明。圖10示出了耦合在光接收裝置11的后面的重定時電路131，并示出了將光接收裝置11與重定時電路131耦合起來的正相傳輸線路Rxp和負(fù)相傳輸線路Rxn。
[0097]光接收裝置11具有轉(zhuǎn)換裝置111、放大裝置112、控制裝置114、信號檢測裝置
115、第一傳輸線路Rp、第二傳輸線路Rn、第三傳輸線路Rip、第四傳輸線路Rin、第一輸出端子Tp、第二輸出端子Tn和控制端子Tc。
[0098]轉(zhuǎn)換裝置111具有光接收元件Illa和前導(dǎo)放大裝置111b，并將輸入的突發(fā)光信號Su轉(zhuǎn)換成正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun。正相電信號Dup和負(fù)相電信號Dun分別經(jīng)由在前導(dǎo)放大裝置Illb與放大裝置112之間的第三傳輸線路Rip和第四傳輸線路Rin來發(fā)送。第三傳輸線路RiP具有耦合電容器Cp。第四傳輸線路Rin具有耦合電容器Cn。
[0099]放大裝置112具有放大裝置112a和輸出緩沖器112b，并對正相電信