JPH01117434A - ４値ｆｓｋ光通信方式 - Google Patents
４値ｆｓｋ光通信方式Info
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- JPH01117434A JPH01117434A JP62275050A JP27505087A JPH01117434A JP H01117434 A JPH01117434 A JP H01117434A JP 62275050 A JP62275050 A JP 62275050A JP 27505087 A JP27505087 A JP 27505087A JP H01117434 A JPH01117434 A JP H01117434A
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- JP
- Japan
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- signal
- delay
- optical communication
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- frequency
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- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 16
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 25
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
- H04L27/14—Demodulator circuits; Receiver circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光を情報信号に対応して変調することにより
情報を伝送する光通信方式に関し、特に４値ＦＳＫ光通
信方式に関する。
情報を伝送する光通信方式に関し、特に４値ＦＳＫ光通
信方式に関する。
（従来の技術）
近年、半導体レーザの特性が向上し単一軸モードで発振
し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られる
ようになった。これを利用することで光の周波数や位相
の情報を用いるフヒーレント光通信方式の実現が可能に
なり、高感度なシステムが実現されるようになってきた
。特に、光の周波数を変化させることで情報を伝送する
周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ５ｈｉｆｔ Ｋｅｙ
ｉｎｇ、 Ｆ Ｓ Ｋ ）方式は、半導体レーザのバイ
アス電流に微小な信号電流を加えて直接変調することで
変調光が容易に得られ、外部変調器の挿入損失が避けら
れるので、ＦＳＫ光通信方式を採用して長距離を無中継
で伝送することが可能である。
し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られる
ようになった。これを利用することで光の周波数や位相
の情報を用いるフヒーレント光通信方式の実現が可能に
なり、高感度なシステムが実現されるようになってきた
。特に、光の周波数を変化させることで情報を伝送する
周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ５ｈｉｆｔ Ｋｅｙ
ｉｎｇ、 Ｆ Ｓ Ｋ ）方式は、半導体レーザのバイ
アス電流に微小な信号電流を加えて直接変調することで
変調光が容易に得られ、外部変調器の挿入損失が避けら
れるので、ＦＳＫ光通信方式を採用して長距離を無中継
で伝送することが可能である。
また、半導体レーザの直接変調により得られる周波数変
調光は、位相連続（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｐｈａｓｅ
。
調光は、位相連続（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｐｈａｓｅ
。
ＣＰ）になっているため、この位相連続性を利用して遅
延検波回路等を用いることにより、周波数情報を位相情
報として取り出し、復調することができる。そこで、半
導体レーザの直接変調によるＦＳＫ変調方式では、変調
方式の中で最も感度のよいＰＳＫ方式と同感度が得られ
る。
延検波回路等を用いることにより、周波数情報を位相情
報として取り出し、復調することができる。そこで、半
導体レーザの直接変調によるＦＳＫ変調方式では、変調
方式の中で最も感度のよいＰＳＫ方式と同感度が得られ
る。
ＦＳＫ変調方式においては、周波数偏移量は信号の独立
性が保たれる最小の周波数偏移量である伝送速度の半分
にまで下げることができ、信号の変調スペクトル帯域は
小さく保つことができる。
性が保たれる最小の周波数偏移量である伝送速度の半分
にまで下げることができ、信号の変調スペクトル帯域は
小さく保つことができる。
そこで、高速化に向く方式として２値位相連続ＦＳＫ（
ＣＰＦＳＫ）方式について研究開発が特に活発に進めら
れている（例えば、岩下らによる、’２Ｇｂ／ｓ光へテ
ロダイン伝送実験」、電子情報通信学会創立７０周年記
念総合全国大会予稿集、 １９８７ 。
ＣＰＦＳＫ）方式について研究開発が特に活発に進めら
れている（例えば、岩下らによる、’２Ｇｂ／ｓ光へテ
ロダイン伝送実験」、電子情報通信学会創立７０周年記
念総合全国大会予稿集、 １９８７ 。
講演番号２３６９ ）。
一方、多値符号通信方式は、デバイスの応答速度により
伝送容量が制限されている通信系において、大容量化を
実現できる有効な手段の１つである。この多値符号通信
方式は、例えば二つの２値符号を一つの４値符号にした
場合、同じ変調速度において２倍の容量の伝送が可能で
ある。このため、４値符号を用いれば、２値符号伝送で
要求されるものと同一の応答速度を有するデバイスを用
いて伝送容量を２倍にすることが可能である。
伝送容量が制限されている通信系において、大容量化を
実現できる有効な手段の１つである。この多値符号通信
方式は、例えば二つの２値符号を一つの４値符号にした
場合、同じ変調速度において２倍の容量の伝送が可能で
ある。このため、４値符号を用いれば、２値符号伝送で
要求されるものと同一の応答速度を有するデバイスを用
いて伝送容量を２倍にすることが可能である。
（発明が解決しようとする問題点）
現在の半導体レーザを用いてＣＰＦＳＫ方式での高速化
を進めようとする場合、ＦＭ変調の応答速度に限度があ
り新しいデバイスの開発あるいは上に述べたような多値
化が必要となってくる。しかしこれまでこの多値ＦＳＫ
光の位相連続性を利用した検波方式について提案された
例はなかった。
を進めようとする場合、ＦＭ変調の応答速度に限度があ
り新しいデバイスの開発あるいは上に述べたような多値
化が必要となってくる。しかしこれまでこの多値ＦＳＫ
光の位相連続性を利用した検波方式について提案された
例はなかった。
本発明の目的は、光半導体素子の応答速度に負担がかか
らず、同じ伝送容量を持つ２値ＣＰＦＳＫ遅延検波方式
と同等の高受信感度を持つ４値ＦＳＫ光通信方式の提供
にある。
らず、同じ伝送容量を持つ２値ＣＰＦＳＫ遅延検波方式
と同等の高受信感度を持つ４値ＦＳＫ光通信方式の提供
にある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、情報信号に応じて４値ＦＳＫ変調された送信光を光伝
送路に送出し、この光伝送路を介して伝送されてきた前
記送信光を局部発振光を用いて光へテロダイン検波し、
中間周波帯に変換した後に復調する４値ＦＳＫ光通信方
式であって、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐され
た信号のうちの一方を遅延させ、遅延された信号と遅延
されない信号とを乗算器にて合成する第１の遅延検波器
と、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐された信号の
うちの一方を遅延させ、遅延された信号または遅延され
ない信号のうちのどちらかをπ／２だけ移相した後、π
／２の移相を受けた信号とπ／２の移相を受けない信号
とを乗算器にて合成する第２の遅延検波器とを用いて復
調することを特徴とする。
、情報信号に応じて４値ＦＳＫ変調された送信光を光伝
送路に送出し、この光伝送路を介して伝送されてきた前
記送信光を局部発振光を用いて光へテロダイン検波し、
中間周波帯に変換した後に復調する４値ＦＳＫ光通信方
式であって、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐され
た信号のうちの一方を遅延させ、遅延された信号と遅延
されない信号とを乗算器にて合成する第１の遅延検波器
と、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐された信号の
うちの一方を遅延させ、遅延された信号または遅延され
ない信号のうちのどちらかをπ／２だけ移相した後、π
／２の移相を受けた信号とπ／２の移相を受けない信号
とを乗算器にて合成する第２の遅延検波器とを用いて復
調することを特徴とする。
（作用）
本発明において、位相連、Ｉ！４値ＦＳＫ変調光は以下
のように復調される。第２図は、本発明の光通信方法に
おける受信部の遅延検波回路部を示した図である。第１
の遅延検波回路２０２．第２の遅延検波回路２０３は、
それぞれ遅延線２０４ 、２０７、ミキサ２０５ 、２
０８、ローパスフィルタ２０９ 、２１０を備えており
、さらに第２の遅延検波回路２０３にはπ／２移相器２
０６が入っている。そこで、２つの遅延検波回路２０２
、２０３の特性は第３図のように周波数軸方向にπ／
２ずれている。そこで４値の周波数を第３図に示すよう
にｆｍ 、 ｆｎ 、 ｆｍ 、 ｆ−にとれば２つの
遅延検波回路２０２．２０３の出力は、第４図に示すよ
うになるので、その符号組合わせによって信号を識別す
ることができる。
のように復調される。第２図は、本発明の光通信方法に
おける受信部の遅延検波回路部を示した図である。第１
の遅延検波回路２０２．第２の遅延検波回路２０３は、
それぞれ遅延線２０４ 、２０７、ミキサ２０５ 、２
０８、ローパスフィルタ２０９ 、２１０を備えており
、さらに第２の遅延検波回路２０３にはπ／２移相器２
０６が入っている。そこで、２つの遅延検波回路２０２
、２０３の特性は第３図のように周波数軸方向にπ／
２ずれている。そこで４値の周波数を第３図に示すよう
にｆｍ 、 ｆｎ 、 ｆｍ 、 ｆ−にとれば２つの
遅延検波回路２０２．２０３の出力は、第４図に示すよ
うになるので、その符号組合わせによって信号を識別す
ることができる。
ここで各遅延検波回路の出力の絶対値は、／Ｔ／２であ
りＣＰＦＳＫ遅延検波方式による１より小さく復調効率
が落ちている。これは感度に直すと３ｄＢの差になる。
りＣＰＦＳＫ遅延検波方式による１より小さく復調効率
が落ちている。これは感度に直すと３ｄＢの差になる。
つまり伝送容量対感度の観点から見れば本方式は２値Ｃ
ＰＦＳＫ遅延検波方式と同じである。
ＰＦＳＫ遅延検波方式と同じである。
（実施例）
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図である
。
。
本実施例は、本発明を伝送容量２ Ｘ ２ Ｇｂ／ｓの
ＣＰＦＳＫシステムに適用したものである。変調指数は
０．２５、すなわち４値の各中間周波数ｆｌ ｅ ｆＲ
ｅｆ、 、 ｆ、を２．２５ＧＨｚ 、 ２．７５ＧＨ
ｚ 、 ３．２５ＧＨｚ 、 ３．７５ＧＨｚに設定し
た。
ＣＰＦＳＫシステムに適用したものである。変調指数は
０．２５、すなわち４値の各中間周波数ｆｌ ｅ ｆＲ
ｅｆ、 、 ｆ、を２．２５ＧＨｚ 、 ２．７５ＧＨ
ｚ 、 ３．２５ＧＨｚ 、 ３．７５ＧＨｚに設定し
た。
伝送側では、半導体レーザにて構成される信号光源１を
４値送信信号２によって直接変調することで、各周波数
間隔が０．５（Ｊｚの位相連続な４値周波数変調された
送信光３を得ている。こうして得られた信号光を光ファ
イバ４にて伝送する。
４値送信信号２によって直接変調することで、各周波数
間隔が０．５（Ｊｚの位相連続な４値周波数変調された
送信光３を得ている。こうして得られた信号光を光ファ
イバ４にて伝送する。
受信側では、まず光ファイバ４にて伝送されてきた送信
光３と、局部発振光源５より発する局部発振光６とをカ
ップラ７にて合波し、カップラ７の出力光をバランスド
レシーバ８により電気信号に変換する。ここで信号光源
と局部発振光源のビートスペクトルは、フィードバック
をかけて約１１１Ｈｚにしている。電気信号は、増幅器
９にて増幅諮れ、低減力ットオ）周波数が２ ＧＨｚで
、高域カットオフ周波数が４ （Ｊｌｚのバンドパスフ
ィルタ１０を通った後、第１の遅延検波回路１１および
第２の遅延検波回路１２にて周波数弁別され識別囲路１
３．１４にて識別される。
光３と、局部発振光源５より発する局部発振光６とをカ
ップラ７にて合波し、カップラ７の出力光をバランスド
レシーバ８により電気信号に変換する。ここで信号光源
と局部発振光源のビートスペクトルは、フィードバック
をかけて約１１１Ｈｚにしている。電気信号は、増幅器
９にて増幅諮れ、低減力ットオ）周波数が２ ＧＨｚで
、高域カットオフ周波数が４ （Ｊｌｚのバンドパスフ
ィルタ１０を通った後、第１の遅延検波回路１１および
第２の遅延検波回路１２にて周波数弁別され識別囲路１
３．１４にて識別される。
本実施例では、第２図に示される―／２参相器２０６の
かわりに−９０°ハイブリツト分岐器１６を翔いている
。９０°ハイブリッド分岐器１６を用いて分岐すれば、
分岐した２つの電気信号は９０°位相がずれているので
π／２移相器を用いるのと同じ効果がある。また第３図
のような遅延検波特性をもたせるような遅延時間Ｔと変
調指数ｍの関数は、ビットレートをＢどすると、 であるので、本実施例では、遅延時間は１ピット時間に
設定した。
かわりに−９０°ハイブリツト分岐器１６を翔いている
。９０°ハイブリッド分岐器１６を用いて分岐すれば、
分岐した２つの電気信号は９０°位相がずれているので
π／２移相器を用いるのと同じ効果がある。また第３図
のような遅延検波特性をもたせるような遅延時間Ｔと変
調指数ｍの関数は、ビットレートをＢどすると、 であるので、本実施例では、遅延時間は１ピット時間に
設定した。
以上により光源のＦＭ変調の応答速度に負担をかけずに
伝送容量が２値符号伝送方式の２倍にできるシステムが
構成きれる。受信感度性−３７ｄＢｍで４ Ｇｂ／ｓ
２値ＣＰＦＳＫ３！！延検波方式と同程度であったが、
本実施例では変調指数を０．２５にとっているので、中
間周波帯域は４ Ｇｂ／ｓ ２値ＣＰＦＳＫ方式の半分
で済んだ、このことは周波数多重などを行ない大容量化
を進める際に有効である。
伝送容量が２値符号伝送方式の２倍にできるシステムが
構成きれる。受信感度性−３７ｄＢｍで４ Ｇｂ／ｓ
２値ＣＰＦＳＫ３！！延検波方式と同程度であったが、
本実施例では変調指数を０．２５にとっているので、中
間周波帯域は４ Ｇｂ／ｓ ２値ＣＰＦＳＫ方式の半分
で済んだ、このことは周波数多重などを行ない大容量化
を進める際に有効である。
第５図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。この実施例では、光源としてスペクトル幅１皿ｚ、Ｆ
Ｍ変調の遮断周波数ＩＧＨｚのものを用いた。変調信号
はＩ Ｇｂ／ｓの４値信号（２Ｇｂ／ｓと等価）とし、
スペクトル線幅に対する許容値の制限から、変調指数を
第１の実施例の２倍のｍ ＝ ０．５と大きく設定した
。システム構成は第１の実施例とほぼ同様である。但し
、本実施例では、復調した２チヤンネルの２値信号を再
び４値信号に変換する中継器システムを構成している。
。この実施例では、光源としてスペクトル幅１皿ｚ、Ｆ
Ｍ変調の遮断周波数ＩＧＨｚのものを用いた。変調信号
はＩ Ｇｂ／ｓの４値信号（２Ｇｂ／ｓと等価）とし、
スペクトル線幅に対する許容値の制限から、変調指数を
第１の実施例の２倍のｍ ＝ ０．５と大きく設定した
。システム構成は第１の実施例とほぼ同様である。但し
、本実施例では、復調した２チヤンネルの２値信号を再
び４値信号に変換する中継器システムを構成している。
変調指数は０．５であるから（１）式より、ここでは遅
延線５０３の長きをにビット遅延になるよう設定した。
延線５０３の長きをにビット遅延になるよう設定した。
なお、第１の実施例に比べ伝送速度が半分なのでベース
バンドの信号帯域も半分で済むから、中間周波帯の各信
号周波数は、低周波側に設定できるようになり、本実施
例では変調周波数ｆｌ ＊ ｆｌ ＊ ｆｈ ｅｆ４を
１．２５ＧＨｚ 、 １．７５ＧＨｚ 、 ２．２５Ｇ
Ｈｚ 、 ２．７５ＧＨｚとした。従って、中間周波信
号をとりだすバンドパスフィルタ５０１の帯域もこれに
合わせ、低域カットオフ周波数をＩ ＧＨｚとし、高域
カットオフ周波数を３ ＧＨｚとした。
バンドの信号帯域も半分で済むから、中間周波帯の各信
号周波数は、低周波側に設定できるようになり、本実施
例では変調周波数ｆｌ ＊ ｆｌ ＊ ｆｈ ｅｆ４を
１．２５ＧＨｚ 、 １．７５ＧＨｚ 、 ２．２５Ｇ
Ｈｚ 、 ２．７５ＧＨｚとした。従って、中間周波信
号をとりだすバンドパスフィルタ５０１の帯域もこれに
合わせ、低域カットオフ周波数をＩ ＧＨｚとし、高域
カットオフ周波数を３ ＧＨｚとした。
以上により光源のスペクトル幅許容値が緩く、光源のＦ
Ｍ変調の応答速度の負担が軽い２×ＩＧｂ／ｓ、４値Ｆ
ＳＫ光通信中継器システムが構成される。受信感度は一
４０ｄＢｍで２ Ｇｂ／ｓ ２値ＣＰＦＳＫ遅延検波方
式と同等であった。
Ｍ変調の応答速度の負担が軽い２×ＩＧｂ／ｓ、４値Ｆ
ＳＫ光通信中継器システムが構成される。受信感度は一
４０ｄＢｍで２ Ｇｂ／ｓ ２値ＣＰＦＳＫ遅延検波方
式と同等であった。
本発明においては、上述の実施例をさまざまに変形して
実施できる１例えば、変調指数をより大きくとり遅延検
波回路もそれにあわせて最適化すれば光源のスペクトル
幅の許容量も大きくなるので、単体の半導体レーザが使
える可能性がある。
実施できる１例えば、変調指数をより大きくとり遅延検
波回路もそれにあわせて最適化すれば光源のスペクトル
幅の許容量も大きくなるので、単体の半導体レーザが使
える可能性がある。
本発明の方式は中間周波信号帯域が少ないので、超過密
なＦＤＭ伝送にも応用できる。
なＦＤＭ伝送にも応用できる。
（発明の効果）
以上に詳しく述べた様に、本発明によれば、同じ伝送容
量を持つ２値ＣＰＦＳＫ方式と同等の受信感度を持ち、
変調器の挿入損失がなく、光源の！、ｔ〜 ・− ＦＭ変調応答速度に負担の少ない４値ＦＳＫ光通信装置
が構成できる。
量を持つ２値ＣＰＦＳＫ方式と同等の受信感度を持ち、
変調器の挿入損失がなく、光源の！、ｔ〜 ・− ＦＭ変調応答速度に負担の少ない４値ＦＳＫ光通信装置
が構成できる。
第１図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図、第
２図は本発明で用いる遅延検波回路部の例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図に示した遅延検波回路の特性を示
す図、第４図は本発明で用いる２つの遅延検波回路の出
力と変調周波数の対応を示す図、第５−は本発明の第２
の実施例を示すブロック図である。 １・・・送信光源、２・・・４値送信信号、４・・・光
ファイバ、５・・・局部発振光源、８・・・バランスド
レシーバ、１１ 、１２ 、２０２″、 ２０３ 、５
０５ 、５０６・・・遅延検波回路。
２図は本発明で用いる遅延検波回路部の例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図に示した遅延検波回路の特性を示
す図、第４図は本発明で用いる２つの遅延検波回路の出
力と変調周波数の対応を示す図、第５−は本発明の第２
の実施例を示すブロック図である。 １・・・送信光源、２・・・４値送信信号、４・・・光
ファイバ、５・・・局部発振光源、８・・・バランスド
レシーバ、１１ 、１２ 、２０２″、 ２０３ 、５
０５ 、５０６・・・遅延検波回路。
Claims (1)
- 情報信号に応じて４値ＦＳＫ変調された送信光を光伝送
路に送出し、この光伝送路を介して伝送されてきた前記
送信光を局部発振光を用いて光ヘテロダイン検波し、中
間周波帯に変換した後に復調する４値ＦＳＫ光通信方式
において、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐された
信号のうちの一方を遅延させ、遅延された信号と遅延さ
れない信号とを乗算器にて合成する第１の遅延検波器と
、前記中間周波帯信号を２分岐し、分岐された信号のう
ちの一方を遅延させ、遅延された信号または遅延されな
い信号のうちのどちらかをπ／２だけ移相した後、π／
２の移相を受けた信号とπ／２の移相を受けない信号と
を乗算器にて合成する第２の遅延検波器とを用いて、復
調することを特徴とする４値ＦＳＫ光通信方式。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275050A JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | ４値ｆｓｋ光通信方式 |
| US07/263,221 US4984297A (en) | 1987-10-29 | 1988-10-27 | Four level frequency shift keying optical communication apparatus |
| DE3886888T DE3886888T2 (de) | 1987-10-29 | 1988-10-31 | Optische Übertragungsvorrichtung mit Vierpegel-Frequenzumtastung. |
| EP88118161A EP0314197B1 (en) | 1987-10-29 | 1988-10-31 | A four level frequency shift keying optical communication apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275050A JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | ４値ｆｓｋ光通信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01117434A true JPH01117434A (ja) | 1989-05-10 |
| JPH0752862B2 JPH0752862B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17550149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62275050A Expired - Lifetime JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | ４値ｆｓｋ光通信方式 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4984297A (ja) |
| EP (1) | EP0314197B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0752862B2 (ja) |
| DE (1) | DE3886888T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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