JP5475882B2 - 光電子モジュール及びそのリンク品質の数値化方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は概して光ネットワークの光リンクの品質を数値化することに関する。より具体的には、いくつかの例示的な実施形態は、受信される光信号の信号対雑音比（「ＳＮＲ」）などの品質を数値化するように構成されている光電子モジュールに関する。

コンピューティング、電気通信およびネットワーキング技術は我々の世界を変革してきた。ネットワークで通信される情報量が増えるにつれて、高速伝送がより一層重要になってきている。多くの高速データ伝送ネットワークは、光ファイバで光信号として具現されるデジタルデータの送受信を促進するために、光電子トランシーバおよびトランスポンダをはじめとする光電子モジュールに依拠している。光ネットワークは、小規模のローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）からインターネットのインフラストラクチャの大部分を構成するバックボーンに至る多様な高速用途において見受けられる。

典型的には、当該ネットワークのデータ送信はレーザまたは発光ダイオード（「ＬＥＤ」）などの光送信器（電気光学トランスデューサともいう）によって実施される。電気光学トランスデューサは、電流が流れると、その電流の大きさに応じた強度の光を生成する。データ受信は一般に光受信器（光電子トランスデューサともいう）によって実施され、その例がフォトダイオードである。光電子トランスデューサは光を受信すると、その光の強度に応じた大きさの電流を生成する。

光電子モジュールは、光送受信コンポーネントの制御および様々なデータや他の信号の処理を助けるために様々な他のコンポーネントも採用する。例えば、当該光電子モジュールは典型的には、様々な制御入力に応答して光送信器の動作を制御するように構成されている駆動部（例えば、レーザ信号を駆動するために使用される場合には、「レーザ駆動部」という）を含む。光電子モジュールは一般的に、光受信器が受信するデータ信号の一定のパラメータに関する様々な動作を行うように構成されている増幅器（例えば、「ポスト増幅器」といわれることが多い）も含む。

本明細書の請求の範囲は、上記述べたような欠点を解決する実施形態またはそのような環境でのみ動作する実施形態に制限されるわけではない。むしろ、この背景は、本明細書で説明するいくつかの実施形態を実施してもよい１つの例示的な技術分野を例示する目的で提示しただけである。

概して、本発明の例示的な実施形態は、受信される光信号の信号対雑音比（「ＳＮＲ」）などの品質を数値化するように構成されている光電子モジュールに関する。

一つの例示的な実施形態では、光電子モジュールは光受信器とポスト増幅器とを含む。光受信器は光信号を受信して、光信号に対応する電気データ信号を生成するように構成されている。ポスト増幅器は光受信器に電気接続されており、電気データ信号を増幅するように構成されている。光電子モジュールは、増幅された電気データ信号が導出される光信号の品質を数値化する手段をさらに含む。

別の例示的な実施形態では、光電子モジュールのリンク品質を数値化する方法は、光電子モジュールのメインチャネル判定回路および誤りチャネル判定回路でデータ信号を受信することを含み、データ信号は光信号から導出される。メインチャネル判定回路はデータ信号をリタイミングして、リタイミング済みデータ信号を生成する。誤りチャネル判定回路の一特性は、メインチャネル判定回路の対応する特性とは異なるように調整される。誤りチャネル判定回路はデータ信号をリタイミングして、リタイミング済み擬似データ信号を生成する。リタイミング済みデータ信号をリタイミング済み擬似データ信号と比較する。リタイミング済みデータ信号のリタイミング済み擬似データ信号との比較に基づいて、光信号の品質を判定する。

さらに別の例示的な実施形態では、光電子モジュールは光受信器と、ポスト増幅器と、リタイミング回路と、制御モジュールとを含む。ポスト増幅器は光受信器に接続されている。リタイミング回路はポスト増幅器に接続されており、メインチャネル判定回路と、誤りチャネル判定回路と、排他的ＯＲ回路とを含む。メインチャネル判定回路はデータ信号を受信してリタイミング済みデータ信号を出力するように構成されている。誤りチャネル判定回路はデータ信号を受信してリタイミング済み擬似データ信号を出力するように構成されている。排他的ＯＲ回路はメインチャネル判定回路および誤りチャネル判定回路に接続されている。制御モジュールは誤りチャネル判定回路および排他的ＯＲ回路に接続されている。

発明の概要は、以下に詳細に説明する技術的思想の抜粋を単純な形で紹介することを目的としている。発明の概要は請求の範囲の重要な特徴または本質的な特性を特定するためのものではなく、また請求の範囲を判断するときの助けとして使用するためのものでもない。

本発明の他の特徴および利点は以下の説明に記載され、部分的に説明から明らかになり、または本発明の実施によって分かるであろう。本発明の特徴および利点は、添付の請求の範囲に具体的に示される手段および組み合わせによって実現され、得られるだろう。本発明のこれらの特徴および他の特徴は以下の説明および添付される請求の範囲からより十分に明らかになるか、またはこれ以降記載される本発明の実施によって分かるであろう。

リタイミング回路を含む例示的な光電子モジュールを示している。 図１の光電子モジュールに含まれているリタイミング回路の例示的な例を示しており、リタイミング回路はリンク品質回路を含む。 図２のリタイミング回路に含まれているリンク品質回路の例示的な実施形態を示している。 図３のリンク品質回路が受信する入力データ信号に対応するアイダイアグラムの例を示している。 いくつかの実施形態による固定タイミングで閾値に応じて計算された擬似ビット誤り率（「ＰＢＥＲ」）値の垂直集合に対してフィッティングした曲線の例を示している。 いくつかの実施形態による固定閾値でタイミングに応じて計算されたＰＢＥＲ値の水平集合に対してフィッティングした曲線の例を示している。 図１の光電子モジュールによりリンク品質を数値化する例示的な方法のフローチャートである。

本発明のいくつかの実施形態の様々な側面をさらに明確にするために、本発明のより具体的な説明を添付の図面に図示されるその特定の実施形態を参照して行っていく。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを描いており、そのためその範囲の制限と考えるべきではないことは理解される。本発明は添付の図面を使用することにより詳細および明細を追加して記述および説明されるであろう。

本発明の実施形態は、概して光電子モジュールに含まれて、光信号の信号対雑音比などの品質を数値化する（quantify）ために採用できるリタイミング回路を対象としている。いくつかの例示的な実施形態は、光受信器と、光受信器に接続されているポスト増幅器と、ポスト増幅器に接続されているリタイミング回路とを有する光電子モジュールを含む。いくつかの実施形態では、リタイミング回路はメインチャネル判定回路と、誤りチャネル判定回路とを含んでおり、その両方がポスト増幅器から受信されるデータ信号をリタイミングする。誤りチャネル判定回路の閾値およびタイミングの両方もしくは一方を調整できる。リタイミング回路は、メインチャネル判定回路によってリタイミング済みデータ信号中のビットを、誤りチャネル判定回路によってリタイミング済みデータ信号中のビットと比較して、ビットが異なるときには擬似誤りイベントを出力するように構成されている。いくつかの実施形態では、擬似誤りイベントをカウントしてＰＢＥＲ曲線を計算する。任意で、閾値およびタイミングの両方もしくは一方に関するＰＢＥＲ曲線の勾配を使用して、データ信号を導出した光信号の品質を数値化する。

本発明は様々な光電子モジュールで実施できる。本明細書で使用する「光電子モジュール」という用語は、光学コンポーネントと電気コンポーネントの両方を有するモジュールを含む。光電子モジュールの例は、トランスポンダ、トランシーバ、送信器および受信器、もしくはそのいずれかを含むが、それだけに制限されない。光電子モジュールは、例えば、電気通信ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、メトロエリアネットワーク、ストレージエリアネットワーク、広域エリアネットワーク、および同様な他のもので使用できる。本発明の技術的思想は、現在利用できるあらゆるフォームファクタの光電子モジュールで実施してもよく、または、制限なく、ＸＦＰ、ＳＦＰ、ＳＦＰ＋を含む将来開発されるかもしれない光電子モジュールで実施してもよい。しかし、光電子モジュールは標準化されたフォームファクタの要件に適合する必要はなく、ある特定の設計に従って必要なあらゆるサイズまたは構成を有してもよいことは理解されるであろう。

さらに、本発明の実施形態による光電子モジュールは、光信号の送受信のために１Ｇｂ／ｓ、２Ｇｂ／ｓ、４Ｇｂ／ｓ、８Ｇｂ／ｓ、８．５Ｇｂ／ｓ、１０Ｇｂ／ｓ、１４Ｇｂ／ｓまたはそれ以上を含むが、それらだけに制限されない多様なデータレートで構成できる。加えて、光電子モジュールは、光信号の送受信のために８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５１０ｎｍ、１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍまたは１６１０ｎｍを含むが、それらだけに制限されない様々な波長で構成できる。また、光電子モジュールはファストイーサネット（登録商標）、ギガビットイーサネット（登録商標）、１０ギガビットイーサネット（登録商標）、および１ｘ、２ｘ、４ｘおよび１０ｘファイバチャネルを含むが、それらだけに制限されない様々な通信プロトコルをサポートするように構成できる。

ここで、同様な構造に同様な参照記号を付す図面を参照する。図面は本発明のいくつかの実施形態の線図的および模式的な表現であり、本発明を制限するものではなく、また必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。

Ｉ．光電子モジュール
図１は、いくつかの実施形態の原理を採用し得る例示的な光電子モジュール１００を模式的に示している。光電子モジュール１００は光受信器１０２と、ポスト増幅器１０４と、リタイミング回路１０６と、レーザ駆動部１０８と、光送信器１１０と、制御モジュール１１２と、永続メモリ１１４とを含む。光電子モジュール１００はある程度詳細に記述するが、単なる例として記述するだけであり、本発明の範囲を制限することを目的として記述しているのではない。

動作時、光電子モジュール１００は光受信器１０２を使用して光信号を受信する。光受信器１０２は光信号を電気信号に変換する。光受信器１０２は生じる電気信号をポスト増幅器１０４に供給する。ポスト増幅器１０４はその信号を増幅して、増幅した信号をリタイミング回路１０６に供給する。リタイミング回路１０６は増幅された信号をリタイミングし、リタイミング済み信号を矢印１１８で表すようにホスト１１６に供給する。ホスト１１６は、メディアアクセスコントローラ（「ＭＡＣ」）カード、ＳＯＮＥＴフレーマ、または同様な他のものなど、光電子モジュール１００と通信できるどのようなコンピューティングシステムであってもよい。

光電子モジュール１００は、光信号として送信するための電気信号をホスト１１６から受信し得る。具体的には、レーザ駆動部１０８は、矢印１２０で表すように、ホスト１１６から電気信号を受信して、光信号を発するように光送信器１１０を駆動する。光送信器１１０は、垂直共振器型面発光レーザ（「ＶＣＳＥＬ」）、分布帰還型（「ＤＦＢ」）レーザ、分布ブラッグ型反射器（「ＤＢＲ」）レーザ、または同様な他のものなど、ホスト１１６が供給する電気信号によって駆動される光源であって、それによって光源が当該電気信号で伝えられる情報を表す光信号を発せさせるのに適した光源を含む。

光受信器１０２、ポスト増幅器１０４、レーザ駆動部１０８および光送信器１１０の挙動は、様々な要因により動的に変わることがある。例えば、温度変化、電力変動、およびフィードバック状態はそれぞれこれらのコンポーネントのパフォーマンスに影響することがある。したがって、光電子モジュール１００は、温度などの環境条件、発せられる光出力や光波長などの動作条件を評価し、ポスト増幅器１０４（矢印１２２で表される）およびレーザ駆動部１０８（矢印１２４で表される）からの情報を受信し得る制御モジュール１１２を含む。これにより、制御モジュール１１２は動的に変わる光電子モジュール１００のパフォーマンスを最適化させる。具体的には、制御モジュール１１２は、矢印１２２および１２４で表されるポスト増幅器１０４およびレーザ駆動部１０８の両方もしくは一方の設定を調整することによって、光電子モジュール１００の動作を最適化することができる。

代わりに、または追加で、制御モジュール１１２は、矢印１２６で表されるように、リタイミング回路１０６から情報を受信して、リタイミング回路１０６の設定を調整することができる。例えば、以下詳細に説明するように、制御モジュール１１２は、リタイミング回路１０６が閾値またはタイミングに応じた擬似ビット誤りを生成するように、リタイミング回路１０６内の誤りチャネル判定回路の閾値またはタイミングを調整できる。

制御モジュール１１２は永続メモリ１１４にアクセスすることができる。永続メモリ１１４は、いくつかの実施形態では電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）である。代わりに、または追加で、永続メモリ１１４はあらゆる他の不揮発性メモリソースであってもよい。制限されないが、永続メモリ１１４および制御モジュール１１２は同じパッケージにまとめてパッケージしてもよく、または異なるパッケージにしてもよい。いくつかの実施形態では、永続メモリ１１４は、リタイミング回路１０６が生成する閾値およびタイミングの両方もしくは一方に応じたＰＢＥＲを表すデータポイントを格納する。

いくつかの実施形態では、ホスト１１６から制御モジュール１１２にクロック信号やデータ信号を通信したり、制御モジュール１１２からホスト１１６にデータを通信したりするためのホストインターフェース１２８が設けられている。ホストインターフェース１２８は、Ｉ２Ｃ、ＭＤＩＯ、ＳＰＩもしくは同様な他のもの、またはそれらのあらゆる組み合わせを含むが、それだけに制限されない、多様な通信プロトコルのいずれを実装してもよい。

ＩＩ．リタイミング回路
次に図２に移ると、図１のリタイミング回路１０６に対応することのできるリタイミング回路２００の一例を開示している。図２に図示するように、リタイミング回路２００はクロックおよびデータ回復回路（「ＣＤＲ」）である。さらに、リタイミング回路２００は周波数ロックループ（「ＦＬＬ」）２０２と位相ロックループ（「ＰＬＬ」）２０４とを含む。

図２に図示した例では、ＰＬＬ２０４は位相検出器２０６と、チャージポンプ２０８と、電圧制御発振器（「ＶＣＯ」）２１０と、リンク品質回路２１２とを含む。図示していないが、ＦＬＬ２０２は、例えば、位相周波数比較器（「ＰＦＤ」）、ＰＦＤチャージポンプ、およびループフィルタを含んでもよく、ＶＣＯ２１０をＰＬＬ２０４と共有してもよい。

リタイミング回路２００は、図１のポスト増幅器１０４などの上流コンポーネントから、光信号から導出される入力データ信号２１４を受信する。入力データ信号２１４はＦＬＬ２０２およびＰＬＬ２０４に供給される。リタイミング回路２００はクロック信号２１８（ＶＣＯ信号とも呼ばれる）を受信して、それをＦＬＬ２０２およびＰＬＬ２０４に供給する。いくつかの実施形態では、クロック信号２１８は入力データ信号２１４から抽出される。代わりに、または追加で、クロック信号２１８は、図１のホスト１１６などのホストから受信される。

いくつかの実施形態では、ＦＬＬ２０２はＰＬＬ２０４よりも広い取得範囲を有し、ＶＣＯ２１０が出力するクロック信号すなわちＶＣＯ信号２１８の周波数をデータ信号２１４の周波数にロックするために使用する。ＦＬＬ２０２はデータ信号２１４の周波数およびＶＣＯ信号２１８の周波数を監視して、２つの周波数が等しいとき、すなわち所定の許容範囲内にあるときに、周波数ロック状態を示す信号を生成する。

周波数がロックされた後、ＰＬＬ２０４は残りの周波数誤差をゼロにし、ＶＣＯ信号２１８の位相をデータ信号２１４の位相に合わせる。具体的には、位相検出器２０６がＶＣＯ信号２１８の位相をデータ信号２１４の位相と比較する。もしあれば、位相差の大きさおよび方向に応じて、位相検出器２０６は、制御信号２２０の電位に従ってチャージポンプ２０８にチャージポンプ動作を行わせる制御信号２２０を生成する。チャージポンプの動作に基づいて、チャージポンプ２０８は、ＶＣＯ信号２１８の位相をデータ信号２１４の位相の方向に、ＶＣＯ信号２１８の位相がデータ信号２１４の位相にロックされるまで調整する制御電圧２２２を出力する。

位相がロックされた後、ＰＬＬ２０４は周波数ロックおよび位相ロックされたＶＣＯ信号２１８を使用してデータ信号２１４をサンプリングして、リタイミング済みデータ信号２２４を生成する。より詳細には、位相検出器２０６はリンク品質回路２１２の一部でもよいメインチャネル判定回路２２６を含む。いくつかの実施形態では、メインチャネル判定回路２２６は周波数されたおよび位相ロックされたＶＣＯ信号２１８の立ち上がりエッジで入力データ信号２１４をサンプリングして、入力データ信号２１４の各ビットパルスの値（例えば、１または０）を判定する。こうしてメインチャネル判定回路２２６は判定した値をクロック信号２１８を使用してクロックアウトし、リタイミング済みデータ信号２２４を生成する。

入力データ信号２１４の位相に対する、周波数ロックおよび位相ロックされたＶＣＯ信号２１８の位相をタイミングと呼ぶ。このタイミングは、いくつかの実施形態では、メインチャネル判定回路２２６による最適なサンプリングのために、例えば、図１の制御モジュール１１２などの制御モジュールによって設定できる。このタイミングは、例えば、いくつかの例では、周波数ロックおよび位相ロックされたＶＣＯ信号２１８の立ち上がりエッジが入力データ信号２１４の各ビットパルスの中心に合うように設定される。あるいは、タイミングは、ビットパルスの中心以外の位置で、周波数ロックおよび位相ロックされたＶＣＯ信号２１８の立ち上がりエッジを合わせるように設定することもできる。

また、メインチャネル判定回路２２６が入力データ信号２１４の各ビットパルスの値を判定するとき、メインチャネル判定回路２２６はビットパルスの値を閾値と呼ばれる特定の値と比較する。いくつかの例では、ビットパルスの値が閾値を超える場合、メインチャネル判定回路２２６はビットパルスが「１」を表すと判定し、ビットパルスの値が閾値未満の場合には、メインチャネル判定回路２２６はビットパルスが「０」であると判定する。

任意で、メインチャネル判定回路２２６による最適なサンプリングのために閾値を設定できる。例えば、いくつかの例では、閾値は、入力データ信号２１４に対応するアイダイアグラム（図４を参照）の開口の中央になるように設定される。また、閾値は、入力データ信号２１４のビットパルスを比較する特定の値を増減することによって、または入力データ信号２１４のＤＣレベルを増減することによって設定することもできる。

ＩＩＩ．リンク品質回路
引き続き図２を参照して、リンク品質回路２１２をより詳細に説明する。一般に、リンク品質回路２１２は（例えば、ポスト増幅器１０４から）入力データ信号２１４を受信して、入力データ信号２１４が導出される光信号の品質を数値化するように構成されている。したがって、リンク品質回路２１２は、入力データ信号２１４が導出される光信号の品質を数値化する手段の一例である。本明細書で使用するとき、光信号の品質を数値化することはデータを収集して制御モジュールに報告することを含むことができ、制御モジュールはデータを使用して光信号の信号対雑音比（「ＳＮＲ」）を計算できる。

さらに図３を参照すると、図２のリンク品質回路２１２に対応することのできるリンク品質回路３００の一例を開示している。図示した実施形態では、リンク品質回路３００はメインチャネル判定回路３０２と、誤りチャネル判定回路３０４と、任意の第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８と、排他的ＯＲ回路３１０とを含む。いくつかの例では、メインチャネル判定回路３０２は、図２の位相検出器２０６などの位相検出器に実装されており、図２のメインチャネル判定回路２２６に対応する。

動作時、メインチャネル判定回路３０２および誤りチャネル判定回路３０４は、入力データ信号３１２とクロック信号３１４とを受信する。メインチャネル判定回路３０２は入力データ信号３１２をサンプリングし、図２のメインチャネル判定回路２２６に関して上述したように、入力データ信号３１２の各ビットパルスの値を判定する。メインチャネル判定回路３０２は図３に図示するようにリタイミング済みデータ信号３０３を出力する。

同様に、誤りチャネル判定回路３０４は入力データ信号３１２をサンプリングし、入力データ信号３１２の各ビットパルスの値を判定する。しかし、入力データ信号３１２をサンプリングする前に、誤りチャネル判定回路３０４の閾値およびタイミングの両方もしくは一方を、メインチャネル判定回路３０２の閾値およびタイミングの両方もしくは一方とは異なるように調整する。誤りチャネル判定回路３０４は、図３に図示するようにリタイミング済み擬似データ信号３０５を出力する。リタイミング済み擬似データ信号３０５は擬似データを表すビットパルスから構成されている。本明細書で使用する擬似データとは、入力データ信号３１２をサンプリングすることによって誤りチャネル判定回路３０４が生成するデータをいう。誤りチャネル判定回路３０４の閾値またはタイミングは、図１の制御モジュール１１２などの制御モジュールによって、それぞれ閾値調整信号３０７またはタイミング調整信号３０９を介して調整できる。

必須ではないが、いくつかの例では、リタイミング済みデータ信号３０３およびリタイミング済み擬似データ信号３０５は、第１および第２のシフトレジスタ３０６、３０８にそれぞれ供給される。第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８はクロック信号３１４を使用してリタイミング済みデータ信号３０３およびリタイミング済み擬似データ信号３０５をリタイミングして、ともにクロック信号３１４に合わせられる二重リタイミング済みデータ信号３１６および二重リタイミング済み擬似データ信号３１８を出力する。

排他的ＯＲ回路３１０は二重リタイミング済みデータ信号３１６および二重リタイミング済み擬似データ信号３１８を受信して、互いに比較する。二重リタイミング済みデータ信号３１６中のビットが二重リタイミング済み擬似データ信号３１８中の対応するビットと実質的に等しくない場合、排他的ＯＲ回路３１０は誤りイベントであると識別する。いくつかの実施形態では、例えば、二重リタイミング済みデータ信号３１６中のビットが二重リタイミング済み擬似データ信号３１８の対応するビットと実質的に等しくない場合、排他的ＯＲ回路３１０は誤りイベントを示す「１」を出力し、二重リタイミング済みデータ信号３１６中のビットが二重リタイミング済み擬似データ信号３１８の対応するビットと実質的に等しい場合、排他的ＯＲ回路３１０は「０」を出力する。

排他的ＯＲ回路３１０によって識別された擬似ビット誤りイベントは、いくつかの例では、図１の制御モジュール１１２などの制御モジュールに報告される。代わりに、または追加で、擬似ビット誤りイベントが報告される所定の期間中のクロック信号３１４のクロックパルス数を制御モジュールに供給することもできる。擬似ビット誤りイベントの報告およびクロックパルス数により、制御モジュールは誤りチャネル判定回路３０４に適用する閾値およびタイミング値のサンプルポイントのＰＢＥＲを計算できるようになる。

さらに、誤りチャネル判定回路３０４の閾値およびタイミングの両方もしくは一方を調整することと、誤りイベントを報告することと、対応するクロックパルス数を報告することとを所望の回数繰り返して、所望の数のデータポイントを得ることができる。いくつかの例では、各データポイントは、各繰り返し中に誤りチャネル判定回路３０４に適用する閾値およびタイミング値のサンプルポイントに対応するＰＢＥＲ計算値を含む。このように、いくつかの実施形態では、取得したデータポイントは閾値およびタイミング値に応じたＰＢＥＲを表している。任意で、データポイントは、図１の制御モジュール１１２などの制御モジュールによって、永続メモリ１１４などの永続メモリに保存することができる。

図４は、入力データ信号３１２に対応するアイダイアグラム４００の例を示している。アイダイアグラム４００は、データポイントを取得する仕方を視覚化するときの補助として使用できる。具体的には、いくつかの実施形態では、メインチャネル判定回路３０２は初期タイミングｔｉおよび初期閾値ｔｈｉで入力データ信号３１２をサンプリングする。対して、誤りチャネル判定回路３０４は、調整されたタイミングｔａおよび調整された閾値ｔｈａの両方もしくは一方で入力データ信号３１２をサンプリングする。得られるリタイミング済みデータ信号３０３およびリタイミング済み擬似データ信号３０５を第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８でさらにリタイミングして、排他的ＯＲ回路３１０で比較する。誤りイベントがあれば制御モジュールに報告されて、対応するＰＢＥＲを計算できる。したがって、本明細書で説明する方法を繰り返すことによって得られる各データポイントは、調整されたタイミングｔａ、調整された閾値ｔｈａおよび対応するＰＢＥＲを含むことができる。

上記の例は、誤りチャネル判定回路３０４の閾値の調整とタイミングの調整といった、誤りチャネル判定回路３０４の２つの特性（aspect）の調整を含むものとして説明してきた。他の例では、誤りチャネル判定回路３０４の１つの特性だけを調整する。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、誤りチャネル判定回路３０４の閾値とタイミングの両方ではなく、閾値またはタイミングのいずれか一方を調整するリンク品質回路３００を含む。当該実施形態では、ＰＢＥＲ計算値は、１対の閾値とタイミング値ではなく、１つの閾値またはタイミング値に対応してもよい。

例えば、いくつかの光電子モジュールは線形受信チャネルを含み、その場合、誤り判定回路３０４の閾値またはタイミングの一方もしくは両方を調整して、閾値またはタイミングの一方もしくは両方に応じたＰＢＥＲを計算できる。他の光電子モジュールは制限受信チャネルを含み、その場合、誤り判定回路３０４のタイミングのみを調整して、タイミングに応じたＰＢＥＲを計算できる。本明細書で使用する受信チャネルとは、図１の例の受信器１０２、ポスト増幅器１０４およびリタイミング回路１０６など、データ信号を受信するために採用されている１以上のコンポーネントをいう。受信チャネルは、受信チャネルの出力が受信チャネルの入力に比例する場合は線形である。対して、受信チャネルの出力が受信チャネルの入力に比例しない場合には受信チャネルは制限的である。

したがって、また引き続き図３を参照すると、本発明の実施形態は第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８を省略したリンク品質回路３００を含む。特に、線形受信チャネルを有する光電子モジュールでは、ＰＢＥＲの計算は誤りチャネル判定回路３０４の閾値に対して行われた調整だけに基づくことができる。誤りチャネル判定回路３０４にタイミング調整を行わない場合、リタイミング済みデータ信号３０３およびリタイミング済み擬似データ信号３０５はともに、メインチャネル判定回路３０２および誤りチャネル判定回路３０４から出力されるときにはすでにクロック信号３１４と合わせられているため、排他的ＯＲ回路３１０に供給する前に、第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８でリタイミング済みデータ信号３０３およびリタイミング済み擬似データ信号３０５をリタイミングする必要はない。代わりに、または追加で、リンク品質回路３００は、誤りチャネル判定回路３０４にタイミング調整を行わない場合でも、第１および第２シフトレジスタ３０６、３０８を含むことができる。

すでに述べたように、本明細書で説明する方法を所望の回数繰り返して、閾値およびタイミングの両方もしくは一方に応じたＰＢＥＲを表す所望の数のデータポイントを得ることができる。いくつかの実施形態では、データポイントを使用して、入力データ信号３１２が導出される光信号の品質を判定することができる。例えば、データポイントを使用して、光信号の信号対雑音比を判定することができる。この点に関して、タイミングまたは閾値に応じたＰＢＥＲは、入力データ信号３１２が導出される光信号の信号対雑音比に関係づけられている。したがって、光信号の信号対雑音比は、いくつかの実施形態により、タイミングまたは閾値に応じたＰＢＥＲ曲線の勾配の大きさを判定することによって判定でき、ここでＰＢＥＲ曲線はタイミングまたは閾値に応じたＰＢＥＲ計算値の集合に対してフィッティングされたものである。例えば、ＰＢＥＲ計算値の垂直集合は、固定タイミングでの閾値に応じたＰＢＥＲ値を含む。対して、ＰＢＥＲ計算値の水平集合は、固定閾値でのタイミングに応じたＰＢＥＲ値を含む。

図５Ａおよび図５Ｂに関して信号対雑音比の判定を視覚化できる。図５Ａはある特定のタイミングでの閾値に応じたＰＢＥＲ計算値（図示せず）の垂直集合に対してフィッティングした曲線５０２の一例を示している。図５Ｂは、固定閾値でのタイミングに応じたＰＢＥＲ計算値（図示せず）の水平集合に対してフィッティングした曲線５０４の一例を示している。図５Ａの例では、ＰＢＥＲ曲線５０２の上部は−ａの勾配であるが、ＰＢＥＲ曲線５０２の下部は＋ａの勾配である。このように、曲線５０２はａの勾配の大きさをもつ。図５Ｂの例では、ＰＢＥＲ曲線５０４の左側は−ｂの勾配であるが、ＰＢＥＲ曲線５０４の右側は＋ｂの勾配である。このように、曲線５０４はｂの勾配の大きさをもつ。

ＰＢＥＲ曲線５０２または５０４の勾配の大きさａまたはｂが判定されたら、次に対応する光信号の信号対雑音比を判定できる。一般に、勾配が急なほど、例えば、ＰＢＥＲ曲線５０２、５０４の勾配の大きさが大きいほど、対応する光信号の信号対雑音比は高くなる。

ＩＶ． 例示的な方法
さらに図６を参照すると、いくつかの実施形態に従い光電子モジュールのリンク品質を数値化する例示的な方法６００が示されている。方法６００は、図１の光電子モジュール１００などの光電子モジュールに実装してもよい。より具体的には、方法６００は、図１の制御モジュール１１２などの制御モジュールと連携して、図２および図３のリンク品質回路２１２、３００などのリンク品質回路を含む図１および図２のリタイミング回路１０６、２００などのリタイミング回路によって実装してもよい。

図１〜図６を組み合わせて参照すると、方法６００は、６０２で、リンク品質回路２１２、３００のメインチャネル判定回路２２６、３０２および誤りチャネル判定回路３０４でデータ信号２１４、３１２を受信して始まる。メインチャネル判定回路２２６、３０２および誤りチャネル判定回路３０４は、リタイミング回路１０６、２００４によりデータ信号２１４、３１２から、またはホスト１１６から直接抽出されるクロック信号２１８、３１４も受信する。

６０４で、データ信号２１４、３１２はメインチャネル判定回路２２６、３０２でクロック信号２１８、３１４に従いリタイミングされて、第１のリタイミング済みデータ信号３０３を生成する。

６０６で、誤りチャネル判定回路３０４の一特性を、メインチャネル判定回路２２６、３０２の対応する特性に対して調整する。いくつかの実施形態では、誤りチャネル判定回路３０４の一特性の調整は、メインチャネル判定回路２２６、３０２の閾値またはタイミングに対して誤りチャネル判定回路３０４の閾値またはタイミングの調整を含む。

６０８で、データ信号２１４、３１２をメインチャネル判定回路２２６、３０２でクロック信号２１８、３１４に従いリタイミングして、リタイミング済み擬似データ信号３０５を生成する。

任意で、ステップ６０６から誤りチャネル判定回路３０４の調整後の特性がタイミングである場合、方法６００は、例えばシフトレジスタ３０６、３０８を使用してリタイミング済みデータ信号３０３のタイミングをリタイミング済み擬似データ信号３０５のタイミングに合わせて、二重リタイミング済みデータ信号３１６および二重リタイミング済み擬似データ信号３１８を生成することをさらに含む。

６１０で、リタイミング済みデータ信号３０３（または二重リタイミング済みデータ信号３１６）を、排他的ＯＲ回路３１０でリタイミング済み擬似データ信号３０５（または二重リタイミング済み擬似データ信号３１８）と比較する。

６１２で、データ信号２１４、３１２が導出される対応する光信号の品質を、リタイミング済みデータ信号３０３（または二重リタイミング済みデータ信号３１６）のリタイミング済み擬似データ信号３０５（または二重リタイミング済み擬似データ信号３１８）との比較に基づいて判定する。判定した光信号の品質は、いくつかの例では光信号の信号対雑音比である。

いくつかの実施形態によると、ステップ６０６、６０８および６１０を繰り返して、誤りチャネル判定回路３０４の調整後の特性に応じた擬似ビット誤り率を表す複数のデータポイントを取得する。複数のデータポイントはさらに、例えば制御モジュール１１２を使用して、６１２で光信号の品質を判定することができる。いくつかの例では複数のデータポイントを使用して光信号の品質を判定することは、誤りチャネル判定回路３０４の調整後の特性に応じたＰＢＥＲ曲線の勾配を判定することを含み、ＰＢＥＲ曲線は複数のデータポイントの集合に対してフィッティングされたものである。いくつかの実施形態によると、ＰＢＥＲ曲線の勾配は光信号の信号対雑音比である。代わりに、または追加で、光信号の信号対雑音比はＰＢＥＲ曲線の勾配に正比例する。

本明細書に説明する実施形態は、以下より詳細に述べるように、様々なコンピュータハードウェアまたはソフトウェアモジュールを含む専用もしくは汎用のコンピュータの使用を含んでもよい。

本発明の範囲内の実施形態は、それに格納されているコンピュータ実行可能命令またはデータ構造を伝達するまたは有するためのコンピュータ読出可能媒体を含む。当該コンピュータ読出可能媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体とすることができる。制限ではなく例として、当該コンピュータ読出可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶装置、または所望のプログラムコード手段をコンピュータ実行可能命令またはデータ構造として伝達もしくは格納するために使用でき、汎用または専用のコンピュータによってアクセスできるあらゆる他の媒体を含むことができる。情報がネットワークまたは他の通信接続（ハードワイヤード、ワイヤレス、またはハードワイヤードもしくはワイヤレスの組み合わせのいずれか）でコンピュータに転送または供給される場合、コンピュータはコンピュータ読出可能媒体としてその接続を適切に認識する。このように、このようなあらゆる接続がコンピュータ読出可能媒体と呼ばれる。上記の組み合わせも、コンピュータ読出可能媒体の範囲に含めるべきである。

コンピュータ実行可能命令は、例えば、汎用目的コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理デバイスに一定の機能もしくは一定の機能グループを行わせる命令およびデータを含む。本発明の技術的思想を構造的な特徴および方法論的な行為について特有の言語で説明してきたが、添付の請求の範囲に定義される技術的思想は必ずしも上記述べた特定の特徴または行為に制限されるものではないことは理解されるべきである。むしろ、上記述べた特定の特徴および行為は、請求の範囲を実施する例示的な形態として開示されている。

本明細書で使用する「モジュール」または「コンポーネント」という用語は、コンピューティングシステム上で実行するソフトウェアのオブジェクトまたはルーチンをいうことができる。本明細書で説明する異なるコンポーネント、モジュール、エンジンおよびサービスを、コンピューティングシステムで実行するオブジェクトまたはプロセス（例えば、個別のスレッド）として実装してもよい。本明細書で説明するシステムおよび方法はソフトウェアに実装されるのが好ましいが、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせに実装することも可能であり、そのように企図される。この説明において、「コンピューティングエンティティ」とは、本明細書で先に定義したあらゆるコンピューティングシステム、またはコンピューティングシステムでランするあらゆるモジュールもしくはモジュールの組み合わせであってもよい。

本発明はその技術的思想または本質的な特性を逸脱することなく、他の特定の形態で実施してもよい。説明した実施形態は、あらゆる点において制限ではなく例示としてのみ考えるべきである。そのため、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の請求の範囲によって示される。請求の範囲に等価物およびその範囲内にあるすべての変更は、請求の範囲内に入れられるべきである。

Claims (14)

1. 光信号を受信し、前記光信号に対応する電気データ信号を生成するように構成されている光受信器と、
   前記光受信器に電気接続され、前記電気データ信号を増幅するように構成されているポスト増幅器と、
   リタイミング回路であって、
   増幅された前記電気データ信号及びクロック信号を受信するように且つデータ出力信号に対応したリタイミング済みデータ信号を出力するように構成されているメインチャネル判定回路と、
   増幅された前記電気データ信号及び前記クロック信号を受信するように且つリタイミング済み擬似データ信号を出力するように構成されている誤りチャネル判定回路と、
   前記リタイミング済みデータ信号及び前記クロック信号を受信するように且つ二重リタイミング済みデータ信号を出力するように構成されている第１シフトレジスタと、
   前記リタイミング済み擬似データ信号及び前記クロック信号を受信するように且つ二重リタイミング済み擬似データ信号を出力するように構成されている第２シフトレジスタと、
   前記二重リタイミング済みデータ信号及び前記二重リタイミング済み擬似データ信号を受信するように構成されている排他的ＯＲ回路と
   を備える前記リタイミング回路と、
   を備える光電子モジュール。
2. 前記誤りチャネル判定回路のタイミング、閾値またはその両方を、前記メインチャネル判定回路の対応するタイミング、閾値またはその両方に対して調整するように構成されている制御モジュールをさらに備える、請求項１に記載の光電子モジュール。
3. 前記リタイミング回路は前記データ信号から前記クロック信号を抽出するように構成されている、請求項１に記載の光電子モジュール。
4. 前記リタイミング回路はホストシステムから前記クロック信号を受信するように構成されている、請求項１に記載の光電子モジュール。
5. 光電子モジュールのメインチャネル判定回路および誤りチャネル判定回路が、光信号から導出されるデータ信号を受信し、
   前記メインチャネル判定回路における前記データ信号をリタイミングしてデータ出力信号に対応したリタイミング済みデータ信号を生成し、
   前記誤りチャネル判定回路の一特性を、前記メインチャネル判定回路の対応する特性とは異なるように調整し、
   前記誤りチャネル判定回路における前記データ信号をリタイミングしてリタイミング済み擬似データ信号を生成し、
   第１シフトレジスタでの前記リタイミング済みデータ信号をリタイミングして二重リタイミング済みデータ信号を生成し、
   第２シフトレジスタでの前記リタイミング済み擬似データ信号をリタイミングして二重リタイミング済み擬似データ信号を生成し、
   前記二重リタイミング済みデータ信号と前記二重リタイミング済み擬似データ信号とを比較し、
   前記二重リタイミング済みデータ信号と前記二重リタイミング済み擬似データ信号との比較に基づいて、前記光信号の品質を判定すること、
   を備える光電子モジュールのリンク品質を数値化する方法。
6. 前記光信号の品質を判定することは、前記光信号の信号対雑音比を判定することを備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記光信号の品質を判定する前に、前記二重リタイミング済みデータ信号中のビットが前記二重リタイミング済み擬似データ信号の対応するビットと実質的に等しくないときに擬似誤りイベントを識別し、クロック信号のクロックパルス数によって測定される期間中に識別された擬似誤りイベントの数に基づいて、擬似ビット誤り率を計算することをさらに備える、請求項５に記載の方法。
8. 前記誤りチャネル判定回路の一特性を調整すること、前記誤りチャネル判定回路で前記データ信号をリタイミングすること、前記リタイミング済みデータ信号を前記リタイミング済み擬似データ信号と比較すること、擬似誤りイベントを識別すること、及び擬似ビット誤り率を計算して、前記誤りチャネル判定回路の調整後の特性に応じた擬似ビット誤り率を表す複数のデータポイントを取得することからなるステップを繰り返すことをさらに備える、請求項７に記載の方法。
9. 前記光信号の品質を判定することは、前記複数のデータポイントの集合に対してフィッティングした擬似ビット誤り率曲線の勾配を判定することを備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記擬似ビット誤り率曲線の前記勾配は光信号の信号対雑音比に比例する、請求項９に記載の方法。
11. 前記データ信号から前記クロック信号を抽出すること、またはホストシステムから前記クロック信号を受信することをさらに備える、請求項７に記載の方法。
12. 前記誤りチャネル判定回路の一特性を調整することは、前記誤りチャネル判定回路の閾値またはタイミングを調整することを備える、請求項５に記載の方法。
13. 光受信器と、
    前記光受信器に接続されているポスト増幅器と、
    前記ポスト増幅器に接続されたリタイミング回路であって、データ信号を受信してデータ出力信号に対応したリタイミング済みデータ信号を出力するように構成されているメインチャネル判定回路と、前記リタイミング済みデータ信号を受信するように且つ二重リタイミング済みデータ信号を出力するように構成されている第１シフトレジスタと、前記データ信号を受信して、リタイミング済み擬似データ信号を出力するように構成されている誤りチャネル判定回路と、前記リタイミング済み擬似データ信号を受信するように且つ二重リタイミング済み擬似データ信号を出力するように構成されている第２シフトレジスタと、前記第１シフトレジスタ及び前記第２シフトレジスタに接続されている排他的ＯＲ回路とを備える、前記リタイミング回路と、
    前記誤りチャネル判定回路および前記排他的ＯＲ回路に接続されている制御モジュールと、
    を備える、光電子モジュール。
14. 前記排他的ＯＲ回路は、前記誤りチャネル判定回路のタイミングまたは閾値に応じた擬似ビット誤りを特定するように構成されており、
    前記制御モジュールは、前記リタイミング済み擬似データ信号を出力する前に前記誤りチャネル判定回路の前記タイミングまたは閾値を調整するように、かつ、前記排他的ＯＲ回路から擬似ビット誤りのカウントを受信するように構成されている、請求項１３の光電子モジュール。