JP2001230758A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の異なるディジタルベースバンド信号を共
通の光伝送路を用いて伝送するにあたり、簡単な構成
で、経済的に、かつ良好な品質で伝送することができる
光伝送システムを提供する。 【解決手段】本発明の光伝送システムは、複数の異なる
ディジタルベースバンド信号を共通の光伝送路１９を用
いて同時に伝送する光伝送システムであり、複数の異な
るディジタルベースバンド信号をそれぞれ異なる拡散符
号でスペクトラム拡散変調を行う拡散変調器１５と、変
調されてなる電気信号を二次変調することなく光信号に
変換して光伝送路１９に送信する電気／光変換器３と、
光伝送路１９を介して受信した光信号を電気信号に変換
する光／電気変換器４と、変換された信号を、前記異な
る拡散符号に対応した符号でスペクトラム逆拡散して元
のディジタルベースバンド信号に復調する逆拡散復調器
１６と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異なるディ
ジタルベースバンド信号を光信号に重畳して伝送する光
伝送システムに関し、特に、複数地点に設置された端末
からの各種データや情報（例えば、監視データ、観測デ
ータ、文書情報、映像情報など）に関するディジタルベ
ースバンド信号を共通の光伝送路を用いて同時に伝送す
る光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の異なるディジタルベースバ
ンド信号を共通の光伝送路を用いて同時に伝送する光伝
送システムとしては、例えば図４乃至図８に示す方式が
知られている。

【０００３】図４は、従来例１の光伝送システムを示す
ブロック図である。図４に示すように、従来例１の光伝
送システムは、ディジタルベースバンド信号を生成して
送信する複数の信号源１と、各信号源１から送信された
ディジタルベースバンド信号を多重する信号多重装置２
と、半導体レーザなどで構成され、多重された電気信号
を光信号に変換して、その光信号を光伝送路１９に送信
する電気／光変換器３と、フォトダイオードなどで構成
され、光伝送路１９を介して送信された光信号を電気信
号に変換する光／電気変換器４と、多重された電気信号
を各ディジタルベースバンド信号に分離する信号分離装
置５と、分離された各ディジタルベースバンド信号を受
信する受信器６とを有する。

【０００４】信号多重装置２は、各信号源１からのディ
ジタルベースバンド信号を時分割多重したり、パケット
の形で順次送り出すものである。また、信号分離装置５
は時分割多重された信号やパケット信号などを、予め決
められた手順に従って対応する受信器６に振り分けるも
のである。

【０００５】図５は、従来例２の光伝送システムを示す
ブロック図である。図５に示すように、従来例２の光伝
送システムは、ディジタルベースバンド信号を生成して
送信する複数の信号源１と、信号源１毎に複数設けら
れ、各ディジタルベースバンド信号に基づいて強度変調
し、各々波長の異なる光信号を送出する電気／光変換器
３と、誘電体多層膜などの光学部品で構成され、電気／
光変換器３からの光信号を合波する光波長多重装置７
と、誘電体多層膜などの光学部品で構成され、光波長多
重装置７から光伝送路１９を介して送信された光信号を
異なる波長毎に分波する光波長分波装置８と、分波され
た光信号を電気信号であるディジタルベースバンド信号
に変換する光／電気変換器４と、光／電気変換器４から
のディジタルベースバンド信号を受信する受信器６とを
有する。

【０００６】電気／光変換器３は、各信号源１毎に異な
る波長の光信号が割り当てられるように光源の選定およ
ぴ設定が行なわれる。

【０００７】図６は、従来例３の光伝送システムを示す
ブロック図である。従来例３の光伝送システムは、信号
源１が異なる地点に分散して配置されている場合に適用
されるシステムであり、図６に示すように、特定の波長
のみ合波される複数の光波長多重装置７を用いて多地点
のディジタルベースバンド信号を伝送することができ
る。そして、従来例２の光伝送システムと同じ手順によ
ってディジタルベースバンド信号が受信器６で受信され
る。

【０００８】図７は、従来例４の光伝送システムを示す
ブロック図である。従来例４の光伝送システムは、ＳＣ
Ｍ（Sub-Carrier Multiplexing：サブキャリア多重）方
式を用いた光伝送システムであり、図７に示すように、
ディジタルベースバンド信号を生成して送信する複数の
信号源１と、各信号源１から送信されたディジタルベー
スバンド信号を各々周波数の異なる高周波のアナログ搬
送波上に重畳して変調する複数のディジタル変調器９
と、ディジタル変調器９によりディジタル変調された各
々異なる周波数の信号を多重する周波数多重装置１１
と、半導体レーザなどで構成され、多重された電気信号
を光信号に変換する電気／光変換器３と、フォトダイオ
ードなどで構成され、電気／光変換器３から光伝送路１
９を介して送信された光信号を電気信号に変換する光／
電気変換器４と、多重された信号を周波数毎の信号に分
離する周波数分離装置１２と、分離された信号を元のデ
ィジタルベースバンド信号に復調するディジタル復調器
１０と、ディジタル復調器１０で復調されたディジタル
ベースバンド信号を受信する受信器６とを有する。

【０００９】ディジタル変調器９によるディジタル変調
の方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：デ
ィジタル符号を搬送波の振幅変化に置き換える方式) 、
ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：ディジタル符号を搬
送波の周波数変化に置き換える方式）、ＰＳＫ（Phase
Shift Keying：ディジタル符号を搬送波の位相変化に置
き換える方式）などが用いられる。

【００１０】図８は、従来例５の光伝送システムを示す
ブロック図である。従来例５の光伝送システムは、信号
源１が異なる地点に分散して設置されている場合に適用
されるシステムであり、全ての信号源１に対して共通の
電気／光変換器３を用いることはできないので、図８に
示すように、地点毎に電気／光変換器３と、光カプラな
どの光学部品からなる光合波器１３とが設置されてい
る。光合波器１３によって合波された光信号は、光伝送
路１９を介して伝送され、光／電気変換器４によって受
光された後、従来例４の光伝送システムと同じ手順によ
って元のディジタルベースバンド信号を取り出して受信
器６で受信される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光伝送
システムは、以下のような課題がある。時分割多重やパ
ケットによる方式の従来例１の光伝送システム（図４参
照）では、ディジタルベースバンド信号の送受信の同期
をとり、又はパケット中のヘッダによって行き先を区別
するなど、いくつか手法が確立した方式があるが、光伝
送路１９での伝送遅延に対する調整などが必要であり、
信号伝送速度の増大に伴って機器のコストが増大する。
また、音声や映像信号などの連続性が要求される信号に
対しては、伝送レートをより高速にするなどの必要性が
生じ、伝送機器の設計に負担がかかり、かつコストを増
大させるという課題がある。

【００１２】波長分割多重方式の従来例２の光伝送シス
テム（図５参照）及び従来例３の光伝送システム（図６
参照）は、各々の信号源１がひとつの波長を連続的に占
有して用いることができるため、音声や映像を伝送する
ディジタルベースバンド信号伝送には適している。しか
し、他の方式に比べ、受信側で波長数分の光／電気変換
器４が必要であり、また、精密に波長設定された光波長
多重装置７、光波長分波装置８や、波長制御された電気
／光変換器３が必要であるため、機器コストや保守管理
の複雑さが増すという課題がある。

【００１３】サブキャリア多重方式の従来例４の光伝送
システム（図７参照）及び従来例５の光伝送システム
（図８参照）は、電気信号レベルの周波数多重方式を光
伝送に適用した方式とみなすことができ、各々の信号源
１がひとつのサブキャリア周波数を占有することができ
るため、音声や映像を伝送するディジタルベースバンド
信号の伝送には適している。しかし、アナログ信号によ
り電気／光変換器３を強度変調するため、電気／光変換
器３の信号歪特性や雑音特性への要求が増大する。ま
た、特に従来例５の光伝送システムにおいては、複数地
点の異なる複数の電気／光変換器３からの光信号を、共
通の光／電気変換器４で受信するため、異なる光信号の
間の波長差に相当する周波数領域にビート雑音が発生
し、波長差によっては信号周波数域に強い雑音が生じ
る。このようなビート雑音の発生を防止するために電気
／光変換器３の光波長を選定、制御する必要があった。
例えば１．５５μｍ付近の波長の異なる光源により生じ
るビート雑音の中心周波数は、波長差が０．０２ｎｍ付
近の場合、約２．５ＧＨｚとなり、その周囲にも雑音ス
ペクトルが広がるため、周波数１〜２ＧＨｚ付近のサブ
キャリアは直接的な影響を受けて信号品質が著しく低下
するという問題がある。そのため、通常は光の波長間隔
が０．２ｎｍ以上に保たれるように、光源となる半導体
レーザの選定を行い、かつ半導体レーザの温度を制御し
て波長を調整するなどの工程がとられており、保守管理
が複雑であるという課題がある。

【００１４】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、複数の異なるディジタルベースバン
ド信号を共通の光伝送路を用いて伝送するにあたり、簡
単な構成で、経済的に、かつ良好な品質で伝送すること
ができる光伝送システムを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光伝送システム
は、複数の異なるディジタルベースバンド信号を共通の
光伝送路を用いて同時に伝送する光伝送システムにおい
て、前記複数の異なるディジタルベースバンド信号をそ
れぞれ異なる拡散符号でスペクトラム拡散変調を行う変
調手段と、その変調手段により変調されてなる電気信号
を二次変調することなく光信号に変換して前記光伝送路
に送信する電気／光変換手段と、その電気／光変換手段
からの光信号を前記光伝送路を介して受信し、電気信号
に変換する光／電気変換手段と、その光／電気変換手段
で変換された信号を、前記異なる拡散符号に対応した符
号でスペクトラム逆拡散して元のディジタルベースバン
ド信号に復調する復調手段と、を有することを特徴とす
るものである。

【００１６】前記ディジタルベースバンド信号の少なく
とも一つは、その他のディジタルベースバンド信号を処
理する電気／光変換手段とは異なる電気／光変換手段に
より光信号に変換され、その変換された光信号は、その
他のディジタルベースバンド信号から変換された光信号
と合波して前記光伝送路に伝送された後、同一の前記光
／電気変換手段に同時に受信されてもよい。

【００１７】前記ディジタルベースバンド信号の少なく
とも一つは、その他のディジタルベースバンド信号とは
異なる地点で光信号に変換されてもよい。

【００１８】前記異なる電気／光変換手段の光波長は、
その他のディジタルベースバンド信号を処理する電気／
光変換手段の光波長と、０ｎｍ以上０．２ｎｍ以下の範
囲内で異なるように設定されてもよい。

【００１９】前記ディジタルベースバンド信号は、帯域
圧縮された信号であってもよい。

【００２０】前記復調手段により復調されてなるディジ
タルベースバンド信号に対するビート雑音の影響を低減
するためにエラー訂正を行うエラー訂正手段を有しても
よい。

【００２１】本発明の光伝送システムによれば、複数の
信号源で生成されたディジタルベースバンド信号は、変
調手段によってディジタルベースバンド信号毎に異なる
拡散符号によりスベクトラム拡散変調された後、電気／
光変調手段により光信号に変換されて光伝送路に送信さ
れる。光伝送路に送信された光信号は、光／電気変換手
段により電気信号に変換された後、復調手段によって前
記異なる拡散符号に対応した符号でスペクトラム逆拡散
されて元のディジタルベースバンド信号に復調される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施
の形態に係る光伝送システムを示すブロック図である。
図１に示すように、第１の実施の形態に係る光伝送シス
テムは、それぞれ異なるディジタルベースバンド信号を
生成して送信する複数の信号源１と、信号源１からのデ
ィジタルベースバンド信号をそれぞれ異なる拡散符号で
スペクトラム拡散変調を行う複数の拡散変調器１５と、
拡散変調器１５でスペクトラム拡散変調された信号を多
重する信号多重装置１７と、信号多重装置１７で多重さ
れた信号を直接強度変調により光信号に変換する電気／
光変換器３と、電気／光変換器３から光伝送路１９を介
して伝送された光信号を電気信号に変換する光／電気変
換器４と、光／電気変換器４で変換された信号を分配す
る信号分配器１８と、信号分配器１８で分配された信号
を前記異なる拡散符号に対応した符号でスペクトラム逆
拡散して元のディジタルベースバンド信号に復調する複
数の逆拡散復調器１６と、各逆拡散復調器１６で復調さ
れたディジタルベースバンド信号を受信する複数の受信
器６とを有する。

【００２３】信号源１は、映像信号や音声信号などのよ
うにデータ量の大きいデータや大量のデータを短時間に
伝送する場合には、例えばＭＰＥＧ２などの規格で帯域
圧縮された信号を生成して送信する。

【００２４】拡散変調器１５によるスペクトラム拡散変
調方式としては、拡散系列としての疑似雑音ＰＮ（Pseu
do random noise ）系列を用いた直接拡散方式や、周波
数をＰＮ系列に応じて切り替える周波数ホッピング（Ｆ
Ｈ：Frequency Hopping)方式、これらを組み合わせた方
式等が用いられる。

【００２５】受信器６は、良好な伝送品質を実現するた
めに、受信したディジタルベースバンド信号に対するビ
ート雑音の影響を低減するエラー訂正機能を備えていて
もよい。このエラー訂正機能では、例えば、ランダム雑
音に強いリードソロモン(Reed−Solomon)符号を用いて
エラーパターンを訂正するのが好ましい。

【００２６】複数の信号源１で生成されたディジタルベ
ースバンド信号は、拡散変調器１５によってディジタル
ベースバンド信号毎に異なる拡散符号によりスベクトラ
ム拡散変調された後、信号多重装置１７によって多重さ
れ、電気／光変換器３によって光強度変調されて光伝送
路１９に送信される。光伝送路１９に送信された光信号
は、光／電気変換器４によって電気信号に変換された
後、信号分配器１８によって分配され、各逆拡散復調器
１６によって前記異なる拡散符号に対応した符号でスペ
クトラム逆拡散されて元のディジタルベースバンド信号
に復調され、受信器６で受信される。

【００２７】なお、信号分配器１８は単なる電気配線に
よる分岐回路で容易に実現することができる。

【００２８】第１の実施の形態によれば、各々の信号源
１が一つの拡散符号を連続的に占有して使用することが
できるので、音声ディジタル信号や映像ディジタル信号
などの連続性の要求される信号伝送を容易に実現でき
る。

【００２９】また、精密な光学部品や広い波長範囲に亘
る波長の精密な設定、調整なども不要となり、スペクト
ラム拡散変調されてなる電気信号を二次変調することな
く光信号に変換して光伝送路１９に送信しているので、
二次変調器や二次復調器も不要となる。その結果、異な
る複数のディジタルベースバンド信号を共通の光伝送路
１９を用いて良好な品質で同時に伝送するシステムを、
簡単な構成でかつ経済的に提供することができる。

【００３０】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
光伝送システムを示すブロック図である。第２の実施の
形態は、信号源１が異なる地点に分散して配置されてい
る場合に適用されるシステムであり、図２に示すよう
に、異なる地点毎に複数の電気／光変換器３及び光合波
器１３が配置され、各電気／光変換器３からの光信号を
光合波器１３で合波して光伝送路１９に伝送していると
いう点で、第１の実施の形態の構成と異なる。

【００３１】第２の実施の形態では、電気／光変換器３
の相互の波長間隔を０〜０．２ｎｍの範囲内に設定する
ことができる。この範囲内に設定しても、伝送した映像
信号の品質は、前述のビート雑音の影響を受けることな
く良好であり、実用上全く問題のないレベルである。こ
れは、ディジタルベースバンド信号を用いることで、ア
ナログ信号方式に比べ耐雑音性が向上したことに加え、
スペクトル拡散方式の採用による耐雑音性の向上、エラ
ー訂正による信号品質向上が有効に寄与しているからで
ある。従って、アナログの搬送波を用いる方式に比べて
構成が簡単にでき、高品質の信号伝送を経済的に実現で
きる。

【００３２】なお、電気／光変換器３の相互の波長間隔
を０〜０．２ｎｍの範囲内とすることで、光源の選定及
び波長は格段に容易となる。例えば、異なる８箇所の信
号源１からのディジタルベースバンド信号の伝送を行
い、電気／光変換器３に波長１．５５μｍ帯の分布帰還
型半導体レーザを用いる場合、その波長の設定温度依存
性は約０．１ｎｍ／Ｋであり、相互の波長間隔を最大
０．２ｎｍとする場合でも、設定温度範囲は、＋／−７
Ｋの範囲で良く、この程度の温度範囲では半導体レーザ
の変調速度や光出力は大きな影響を受けないため、温度
設定により容易に波長の調整を行うことができる。

【００３３】また、第１及び第２の実施の形態ともに、
８つの異なる信号源１を有し（図２の場合、８地点にそ
れぞれ信号源１を有する）、信号振幅方向に複数のレベ
ルを設けた多値拡散を行うことで十分な拡散率を確保
し、１チャンネルあたり１０Ｍｂｐｓの伝送レートを実
現することができる。

【００３４】また、ディジタルベースバンド信号を用
い、かつスペクトル拡散方式を採用しているので、光伝
送路１９に伝送された光信号が、同一の光／電気変換器
４に同時に受信されても、ビート雑音の発生を低減する
ことができるとともに、システムの構成を簡単にするこ
とができる。

【００３５】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
光伝送システムを示すブロック図である。第２の実施の
形態では、一方の電気／光変換器３によって変換された
光信号を他方の電気／光変換器３によって変換された光
信号に合波する複数の光合波器１３を備えたパス型に構
成されている。これに対し、第３の実施の形態では、図
３に示すように、複数の電気／光変換器３によって変換
された各光信号を一括して合波する光カプラなどの光合
波器２０を備えたスター型に構成されている。この第３
の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様の効
果を奏することができる。

【００３６】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、各々のデ
ィジタルベースバンド信号の信号源が一つの拡散符号を
連続的に占有して使用することができるので、音声ディ
ジタル信号や映像ディジタル信号などの連続性の要求さ
れる信号伝送を容易に実現できる。また、精密な光学部
品や広い波長範囲に亘る波長の精密な設定、調整なども
不要となり、スペクトラム拡散変調されてなる電気信号
を二次変調することなく光信号に変換して光伝送路に送
信しているので、二次変調器や二次復調器も不要とな
る。その結果、異なる複数のディジタルベースバンド信
号を共通の光伝送路を用いて良好な品質で同時に伝送す
るシステムを、簡単な構成でかつ経済的に提供すること
ができる。

【００３８】請求項２に係る発明によれば、ディジタル
ベースバンド信号を用い、かつスペクトル拡散方式を採
用しているので、光伝送路に伝送された光信号が、同一
の光／電気変換手段に同時に受信されても、ビート雑音
の発生を低減することができるとともに、システムの構
成を簡単にすることができる。

【００３９】請求項３に係る発明によれば、信号源が異
なる地点に分散して配置されている場合に適用すること
ができる。

【００４０】請求項４に係る発明によれば、電気／光変
換手段の相互の波長間隔を０〜０．２ｎｍの範囲内に設
定しても、伝送した映像信号の品質は、ビート雑音の影
響を受けることなく良好であり、実用上全く問題がな
い。これは、ディジタルベースバンド信号を用いること
で、アナログ信号方式に比べ耐雑音性が向上したことに
加え、スペクトル拡散方式の採用による耐雑音性の向
上、エラー訂正による信号品質向上が有効に寄与してい
るからである。従って、アナログの搬送波を用いる方式
に比べて構成が簡単にでき、高品質の信号伝送を経済的
に実現できる。

【００４１】請求項５に係る発明によれば、データ量の
大きいデータや大量のデータを短時間に伝送することが
できる。

【００４２】請求項６に係る発明によれば、良好な伝送
品質を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光伝送システ
ムを示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光伝送システ
ムを示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光伝送システ
ムを示すブロック図である。

【図４】従来例１の光伝送システムを示すブロック図で
ある。

【図５】従来例２の光伝送システムを示すブロック図で
ある。

【図６】従来例３の光伝送システムを示すブロック図で
ある。

【図７】従来例４の光伝送システムを示すブロック図で
ある。

【図８】従来例５の光伝送システムを示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１：信号源 ２：信号多重装置 ３：電気／光変換器 ４：光／電気変換器 ５：信号分離装置 ６：受信器 ７：光波長多重装置 ８：光波長分波装置 ９：ディジタル変調器 １０：ディジタル復調器 １１：周波数多重装置 １２：周波数分離装置 １３：光合波器 １５：拡散変調器 １６：逆拡散復調器 １７：信号多重装置 １８：信号分配器 １９：光伝送路 ２０：光合波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大村 英之 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 尾高 邦雄 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 篠田 誠也 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 寿 国梁 東京都世田谷区北沢三丁目５番18号 株式 会社鷹山内 Ｆターム(参考） 5J050 AA12 CC12 FF06 5K002 AA02 AA04 CA14 DA05 5K022 AA12 EE01 EE14 EE24 EE36

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の異なるディジタルベースバンド信号
   を共通の光伝送路を用いて同時に伝送する光伝送システ
   ムにおいて、 前記複数の異なるディジタルベースバンド信号をそれぞ
   れ異なる拡散符号でスペクトラム拡散変調を行う変調手
   段と、その変調手段により変調されてなる電気信号を二
   次変調することなく光信号に変換して前記光伝送路に送
   信する電気／光変換手段と、その電気／光変換手段から
   の光信号を前記光伝送路を介して受信し、電気信号に変
   換する光／電気変換手段と、その光／電気変換手段で変
   換された信号を、前記異なる拡散符号に対応した符号で
   スペクトラム逆拡散して元のディジタルベースバンド信
   号に復調する復調手段と、 を有することを特徴とする光伝送システム。
2. 【請求項２】前記ディジタルベースバンド信号の少なく
   とも一つは、その他のディジタルベースバンド信号を処
   理する電気／光変換手段とは異なる電気／光変換手段に
   より光信号に変換され、その変換された光信号は、その
   他のディジタルベースバンド信号から変換された光信号
   と合波して前記光伝送路に伝送された後、同一の前記光
   ／電気変換手段に同時に受信されることを特徴とする請
   求項１に記載の光伝送システム。
3. 【請求項３】前記ディジタルベースバンド信号の少なく
   とも一つは、その他のディジタルベースバンド信号とは
   異なる地点で光信号に変換されることを特徴とする請求
   項２に記載の光伝送システム。
4. 【請求項４】前記異なる電気／光変換手段の光波長は、
   その他のディジタルベースバンド信号を処理する電気／
   光変換手段の光波長と、０ｎｍ以上０．２ｎｍ以下の範
   囲内で異なるように設定されることを特徴とする請求項
   ２又は３に記載の光伝送システム。
5. 【請求項５】前記ディジタルベースバンド信号は、帯域
   圧縮された信号であることを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれか１つの項に記載の光伝送システム。
6. 【請求項６】前記復調手段により復調されてなるディジ
   タルベースバンド信号に対するビート雑音の影響を低減
   するためにエラー訂正を行うエラー訂正手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記
   載の光伝送システム。