JPH03502869A - 光ファイバ通信システムにおける信号強度制御システム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 光フアイバ通信システムにおける信号強度制御システム発明の背景 発明の利用分野 この発明は光フアイバ通信システムに関する。特にこの発明は信号強度を通信シ ステムの範囲内に規制するフィードバック制御システムに関する。

この発明は特定の実施を参照して説明されるが、この発明はこの実施例に限定さ れるものではない。当業者及びこの説明を理解できる人は、この発明の範囲を越 えない他の実施例を容易に考えられるのは明かである。

従来技術の説明 光フアイバ誘導システムにおいて、誘導されるビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ　）と の通信は、ビークルと制御ステーションの間の光フアイバデープルを介して改善 することができる。通常、光ファイバはボビンに巻かれるか、又はビークルが射 程に沿って移動するとき、そのファイバを供給できる手段によって確保される。

巻かれた光ファイバにおいて、光の伝播エネルギは、湾曲によって生じた光学的 発散の結果、減衰する。湾曲によって生じたこの放射損失は、誘導されるビーク ルに搭載された受信器に伝送される光学パワーの重大な損失となることがある。

その結果、ビークルが移動するとき、ファイバケーブルの繰出し、及び供給され たファイバが直線状になることによって、信号減衰率は減少し、及び受信器に伝 送されるパワーがそれに関連して増加する。これによって受信器は十分な広ダイ ナミツクレンジ又は適切な自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）が必要となる 。

例えば、Ｕ、　　Ｓ特許、特許Ｎｏ、　４，４８１．５４２発明者ニド−マス・ ツブリン及びその他の人々（Ｔｈｏｓ＋ａｓ　Ｄ、５ｈｏｖｌｉｎ　ｅｔ　ａｌ ）発行日：１９８７年３月２４日　には、広ダイナミツクレンジを有するモノパ ルス受信器（ｍｏｎｏｐｕｌｓｅ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ）が開示された。このシス テムでは二つのチャンネルが採用され、各チャンネルは選択されたダイナミック レンジを検出し、所望のダイナミックレンジを有する複合システムを提供する。

入力信号の振幅に対応して、適切なチャンネルを選択するための回路が含まれる 。

残念ながら、受信器の総合ダイナミックレンジは、各チャンネルのダイナミック レンジの加算によって基本的に制限される。即ち、例えば光ファイバの長さの変 化、即ちシステムの範囲の変化によるダイナミックレンジのシフトが発生する場 合は、このようなシステムの構成は適切ではない。

従って、巻き込まれた又は畳んだ光ファイバのデータリンクに接続される受信器 に入射する光強度を調整し、光フアイバ誘導システムに用いられる信号の強度制 御システムが、この分野において必要とされる。

発明の要約 この発明は光フアイバ通信システムにおける信号の強度制御を提供する。この発 明は、送信器、受信器、及びそれらの間の光ファイバ、及びファイバを供給する ボビン手段を含むシステムに適する。この発明は、送信器から受信器に伝送され る信号の強度を検出する手段、及び検出された信号強度レベルに応答して、変化 する制御信号を発生する手段を含む。

又、強度制御手段に対する制御信号を発生する手段が含まれる。強度制御手段は 、制御信号に応答し、受信器のダイナミックレンジに適合する必要があるとき、 送信器の出力強度を変化する。

図面の簡単な説明 第１図は一般的な光フアイバ通信システムのブロック図。

第２図はこの発明の信号強度制御システムの好適実施例を示すブロック図。

第３図はこの発明の信号強度制御システムの強度検出電子回路に含まれる回路を 示す。

第４図はこの発明の信号強度制御システムの送信器を示すブロック図。

発明の詳細な説明 第１図に示されるように、一般的な電気光学システム１０は、ビークルサブシス テム１２、制御ステーションサブシステム１４、及びそれらの間の光フアイバリ ンク１６を含む。

ボビン１８は光フアイバケーブル１６の一端に接続され、光フアイバ接続又は電 気機械カブラ（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｒ　）　２０ によって、ボビン１８はビークル１２に接続される。電気機械カブラ２０はボビ ン１８の回転を可能とし、又同時にボビン１８と光電変換器（ｅｌｅｃｔｒｏ− ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）　２２間に光エネルギを通過する。光フ アイバケーブル１６は、制御ステーション光マルチプレクサ２４を介して、制御 ステーション１４に接続される。光マルチプレクサ２２及び２４は、第１方向の 第１既知周波数光エネルギと、第２方向の第２既知周波数の光エネルギを光フア イバケーブル１６に結合する。

ビークルサブシステム１２は、送信部２６及び受信部４０を有する。送信部２６ は、多重データバス３０から入力を受信し、送信ドライバ３２へ電気信号を出力 するマルチプレクサ２８を含む。データバス３０によって伝送される情報は、例 えばビークルセンサからの出力信号、又は他の電子回路からのステータス情報に よって構成される。一般に知られているように、マルチプレクサ２８はデータバ ス３０からの入力をインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）　Ｌ、送信器ドラ イバ３２の入力に対して複合電気信号を発生する。送信ドライバ３２は、送信器 ３４内の注入レーザダイオード又は発行ダイオード（ＬＥＤ）をバイアスする回 路、及びマルチプレクサ２８からの複合信号を中継する回路を含む。これら調整 された複合信号は送信器３４に伝送され、それら信号は増幅され、結果的に光学 エネルギに変換される。

受信部４０はデマルチプレクサ４２、受信器４４、及びそれらに関連するＡＧＣ 回路４６を含む。受信器４４は光学マルチプレクサ２２からの光信号を受信する 。一般に、受信器４４内のフォトダイオードは光信号強度に比例する振幅の電気 信号を発生する。ＡＧＣ回路４６は、受信器４４内の電気信号強度の変動が所定 ダイナミックレンジ内であれば、その変動を補償する。一般に知られているよう に、ＡＧＣ回路４６のダイナミックレンジを越える大きさの信号は受信器４４を 飽和させる。同時に、ＡＧＣ回路４６のダイナミックレンジ以下の低レベル信号 は受信器４４によって検出されない。従って、ＡＧＣ回路単体では、制限された ダイナミックレンジを越える範囲の信号に対しでは効力がない。

受信器４４は復調器又は周波数変換器を含むことができ、デマルチプレクサ４２ に信号が伝送される前に、その信号を処理する。デマルチプレクサ４２はマルチ プレクサ２８の逆の変換機能を実行する。即ちデマルチプレクサ４２は複合信号 を受信し、その信号を基本構成要素に分離する。これらの構成要素信号はデータ バス５０上の各チャンネルに分配される。

制御ステーション１４は受信部６０及び送信部７０を含む。

受信部６０はデマルチプレクサ６２、及びＡＧＣ回路６６を有する受信器６４を 含む。受信器６４は光学マルチプレクサ２４から光信号を受信する。受信器６４ は、受信信号の光強度に比例する振幅の電気信号を発生する。ＡＧＣ回路６６は 、信号の変動が所定ダイナミックレンジ以内であれば、受信器６４内の電気信号 レベルの変動を補償する。前述したように、制御ステーション１４内のＡＧＣ回 路６６のダイナミックレンジを越える信号は、ビークル１２における動作と同様 に困難を発生する。即ちＡＧＣ回路６６のダイナミックレンジを越える信号は受 信器６４を飽和し、一方不十分な強度の信号は検出されない。従って、ＡＧＣ回 路６６は予め制限された所定範囲の信号についてのみ補償することができる。

受信器６４は又、復調又は周波数変換回路を有するこができ、デマルチプレクサ ６２へ信号が伝送される前にその信号を処理する。送信部７０は制御ステニショ ンマルチブレクサ７２を含み、マルチプレクサ７２は多チヤンネルデーバス９０ からの励起信号を、制御ステーション送信ドライバ７４に配分される電気信号に 結合する。送信ドライバ７４は、制御ステーション送信器７６内の注入レーザダ イオード、又は発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ）をバイアスする回路を具備する。

制御ステジョン送信器７６はこの複合電気信号を光信号に変換し、その信号を光 学マルチプレクサ２４に送信する。光信号は、光フアイバケーブル１６を介して 、ビークル１２へ送信される。

第２図に示されるこの発明のシステム１００は、第１図の従来のシステムの信号 強度ダイナミクレンジに関する制限を実質的に克服することができる。システム １００はビークルサブシステム１２０、制御ステーション１４０、及びその間の 光フアイバリンク１６０を含む。ボビン１８０は光フアイバーケーブル１６０の 一端に接続され、又、ボビン１８０は光フアイバ接続又は電気機械的カブラ２０ ０によってビークルサブシステム１２０に結合される。ここで再び、電気機械カ ブラ２００はボビン１８０の回転を可能とし、同時にボビン１８０と光マルチプ レクサ２２０の間の光エネルギの通過を可能としている。光フアイバケーブル１ ６０は、制御ステーション光マルチプレクサ２４０を介して制御ステーション１ ４０に接続される。光マルチプレクサ２２０及び２４０は第１及び第２方向の第 １及び第２周波数を有する光エネルギを光フアイバケーブル１６０へ各々接続す る。

ビークルサブシステム１２０には送信部２６０及び受信部４００が配置される。

受信部４００はデマルチプレクサ４２０、ＡＧＣ回路４６０を有する受信器４４ ０、及び検出回路４８０を具備する。受信器４４０は光マルチプレクサ２２０か ら光信号を受信する。受信器４４０内のフォトディテクタは入射光信号の強度に 比例する振幅の電気信号を発生する。受信器４４０の出力４１０に発生するフォ トディテクタ信号は、デマルチプレクサ４２０に送信され、強度検出回路４８０ によってサンプル（ｓａｍｐｌｅ）される。第３図に示されるように、強度検出 回路は、受信器４４０によって出力される電気信号の振幅に比例したＤＣ信号を 発生するローパスフィルタ（ｌｏｗ　ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　）　４８５を含 む。アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４９０は、ローパスフィルタ４８５か らのＤＣ信号に応答して、その出力５４０にデジタルの強度制御信号を発生する 。従って、強度検出電子回路４８０は、受信器４４０に入射した光信号の強度に 比例するデジタル強度制御信号をその出力５４０に発生する。

再び第２図によれば、強度検出電子回路４８０からの制御信号は、マルチプレク サ２８０に供給され、そこでその信号はデータバス３００からの他の信号とイン ターリーブされ、ライン２９０上のマルチプレクサ２８０からの複合電気信号を 形成し、その信号は送信、ドライバ電子回路３２０へ送信される。

第４図に示されるように、マルチプレクサ２８０からのライン２９０上の電気信 号に含まれる情報は、変調ネットワーク３３０を介してＬＥＤ３４６を変調する ことによって、光信号３５０に変換される。この分野で良く知られているように 、変調ネットワーク３３０の設計は、採用される変調方法に依存する。

光信号３５０は、光マルチプレクサ２２０及び光フアイバリンク１６０を介して 、制御ステーションサブシステム１４０に送信される。リンク１６０は、前記制 御信号を制御ステーション受信器７６０に供給する手段を提供する。次に説明さ れるように、ビークルサブシステム１２０によって受信された光エネルギの強度 に関する情報が光信号３５０内に含まれ、その情報は制御ステーションサブシス テム１４０内で抽出され、制御ステーション送信器７６０からの光出力強度を調 節するのに使用される。

第２図におけるライン６１０上の受信器６４０の出力信号は、強度検出電子回路 ４８０に入力され、ビークルサブシステム内の受信器４４０に入射する光信号強 度に対応する強度制御情報を提供する。この情報は、ライン６１０上の複合信号 から、デマルチプレクサ６２０内で、分離デジタル強度制御信号に形成され、ラ イン９２０を介して送信ドライバ電子回路７４０に供給される。

第４図に示されるように、送信ドライバ７４０はバイアスネットワーク７４２を 含み、送信器７６０をバイアスし、又、デマルチプレクサ６２０からのライン９ ２０上のデジタル強度制御信号から、連続的時間制御信号を発生する。この信号 はバイアスネットワーク７４２によって用いられ、バイアス制御電流を発生する 。バイアス制御電流がＬＥＤ７５６のバイアスポイントを調節することによって 、送信器７６０から発生する先出カフ７０を調節する。従ってこの発明は、ビー クル受信器６４０に分配される信号強度を検出する手段、及びその検出結果に応 答する制御信号を生成する。

制御ステーションサブシステム１４０には送信部７００及び受信部６００が配置 される。受信部６００はデマルチプレクサ６２０、ＡＧＣ回路６６０を有する受 信器６４０１強度検出電子回路６８０を具備する。受信器６４０は光マルチプレ クサ２４０から光信号を受信する。受信器６４０内のフォトディテクタは入射す る光信号強度に比例する振幅の電気信号を受信器の出力６１０に発生する。電気 信号６１０はデマルチプレクサ６２０に伝送され、強度検出電子回路６８０によ ってサンプルされる。第３図に示されるように、強度検出電子回路６８０は、受 信器６１０の出力に発生している電気信号の振幅に比例したＤＣ信号を生成する ローパスフィルタ６８５を含む。アナログ・デジタル変換器６９０は、ローパス フィルタ６８５からのＤＣ信号に応答して、ライン９４０上にデジタル強度制御 信号を発生する。従って、強度検出電子回路６８０は、受信器６４０に入射する 光信号強度に比例するデジタルの強度制御信号をライン９４０上に発生する。

第２図によれば、ライン９４０上の制御信号はマルチプレクサ７２０に伝送され 、そこでデータバス９０からの他の信号とインターリーブされ、マルチプレクサ の出カフ３０に発生する複合電気信号を形成し、送信器ドライバ７４０に伝送さ れる。第４図に示されるように、マルチプレクサの出カフ３０に発生している電 気信号に含まれる情報は、変調ネットワーク７４２によるフォトダイオード７６ ５のバイアス電流の変調を介して、光信号７７０に変換される。この分野で一般 に知られるように、変調ネットワーク７４２に含まれるこの回路形式は、採用さ れる変調方法によって決定される。

この光信号７７０は、光マルチプレクサ２４０及び光フアイバリンク１６０を介 して、ビークルサブシステム１２０に伝送される。制御ステーションサブシステ ム１４０によって受信された光エネルギの強度に関する、光信号７７０に含まれ る情報は、ビークルサブシステム１２０内で抽出され、ビ−クル送信器３４０か ら発生する光出力強度を調節するのに使用される。

第２図の受信器の出力信号４１０は、制御ステーションサブシステム１４０内の 受信器６４０に入射した光信号強度に対応し、強度検出電子回路６８０によって 発生した強度制御情報を含む。この信号は、デマチブレクサ４２０内の受信器の 出力４１０に発生している複合信号から、ライン５６０上の分離デジタル強度制 御信号に総合され、送信ドライバ電子回路３２０に分配される。第４図に示され るように、送信ドライバ電子回路３２０は、ライン５６０上のデジタル強度制御 情報から制御信号を発生するデジタル・アナログ変換器３２５を具備するばかり でなく、送信器３４０をバイアスするバイアスネットワーク３３０を具備する。

前記制御信号はバイアスネットワーク３３０によって使用され、バイアス制御電 流を生成する。この電流は、ＬＥＤ３４６のバイアス点を調節することによって 、送信器３４０からの光出力強度３５０を調節する。従って、この発明は制御ス テーション受信器６４０に分配される信号強度を検出する手段、及びこの手段に 応答して制御信号を生成する手段を提供する。この発明は更に、前記制御信号を ビークル送信器３４０に供給する手段を含む。

最初、ビークル１２０は制御ステーション１４０に非常に接近しており、光フア イバケーブル１６０はボビン１８０に巻かれている。ビークル１２０が制御ステ ーション１４０から移動するとき、光フアイバケーブル１６０はボビンから繰り 出される。良く知られるように、湾曲した又は巻かれた光フアイバーケーブルは 、光が内部を伝送するとき、その光エネルギの減衰を一般に強める。即ち、ビー クル１２０からケーブルが繰り出されるに従って、ボビン１８０に巻かれた状態 の残りのケーブルは減少し、光フアイバケーブル１６０を介して光信号損失は減 少する。ビークル１２０が制御ステーション１４０から更に離れて移動するとき 、光フアイバケーブル１６０を介した信号損失は減少するので、強度検出電子回 路４８０及び６８０によって検出される光信号強度は、この動作中に増加する。

これらの強度検出回路はその結果、受信した信号の強度に関する増加を示す制御 信号をライン５４０及び９４０上に発生する。

この発明の選択的回路であり、この分野で良く知れれている自動ゲインコントロ ール回路は、システム１００を介した制御データの伝播遅延時間によって生じる 信号強度変動を補償するために使用される。例えば、強度検出電子回路４８０に よる信号強度の検出と、制御ステーション送信器ドライバ電子回路７４０による 関連する制御データの受信の間には有限な時間が経過する。例えば、光フアイバ データリンク１６０を介した漸増的な信号損失が、この時間の間に減少する場合 、ビークル受信器４４０への入力光信号強度は、所望の値より高い値になってい る。ビークル受信器４４０に関連するＡＧＣ回路４６０は、この時間の間、制御 ステーション送信器７６０の出力が制御信号によって調整されるまでの間、入射 する光信号を減衰する。

制御信号はデータチャンネルがレート（ｒａｔｅ）を更新するたびにできるだけ 更新される。従って、この発明の従来技術に対する利点は、フィードバック制御 機構の結果として、ＡＧＣ回路４６０及び６６０について必要なダイナミックレ ンジを減少できることである。

この発明に関して、光フアイバデータリンク１６０の長さの変化に適合するため に、制御ステーション送信器７６ｏ１及びビークル送信器３４０の動作点の外部 調整が考えられる。

この発明は特定の実施例についてのみ説明されたが、この発明の範囲はこの実施 例に限定されるものではない。この発明の説明によって当業者は、この発明の範 囲を越えない他の修正を施すことができるのは明かである。例えば、光エネルギ を検出し、入射強度を示す制御信号を供給するのに用いられる電子回路は、ここ に説明された回路に限るものではない。

更に、この発明は光フアイバケーブルによって構成される通信経路に制限される ことはない。この発明の範囲を越えることなく、他の適切な信号送信媒体を使用 することができる。

添付された特許請求の範囲は、これら全ての修正を含む。

国際調査報告 ｍ＋ｅ＋＋ｕｎ＋ｍ＋−＾１１Ｍ１ｌｂ＋ｌ＊１１−ρＣＴ／ｕｓ８９１０４９ ０２国際調査報告　　　ρＣＴ／υＳ　８９１０４９０２ＳＡ　　　　　　　３ ２６９４

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１送信器と、第１受信器と、前記第１送信器と前記第１受信器を結ぶ光 ファイバと、前記光ファイバを供給するボビン手段を有する光ファイバ通信シス テムにおいて、前記第１送信器から前記第１受信器に伝送された信号の信号強度 を検出し、前記検出された信号強度に応答して変化する制御信号を発生する手段 と、 前記制御信号に応答して、前記第１送信器の出力を変化させる強度制御手段と、 前記制御信号を前記強度制御手段に供給する手段と、を具備することを特徴とす る信号強度制御システム。
2. （２）前記制御信号を供給する手段は、前記光ファイバを有することを特徴とす る請求項１記載の信号強度制御システム。
3. （３）前記制御信号を供給する手段は、前記第１受信器に接続される強度検出電 子回路を更に有することを特徴とする請求項１記載の信号強度制御システム。
4. （４）前記制御信号を供給する手段は、前記強度検出回路の出力に接続され、前 記光ファイバにその出力信号を供給する第２送信器を更に有することを特徴とす る請求項３記載の信号強度制御システム。
5. （５）前記制御信号を供給する手段は、前記光ファイバに接続され、前記出力信 号を受信する第２受信器を更に有することを特徴とする請求項４記載の信号強度 制御システム。
6. （６）前記制御信号を供給する手段は、前記第２受信器と前記強度制御手段の間 に接続され、前記制御信号を前記第２受信器の出力から抽出するデマルチプレク サ手段を更に有することを特徴とする請求項５記載の信号強度制御システム。
7. （７）前記検出手段は、前記検出信号に応答する強度検出電子回路を更に有する ことを特徴とする請求項１記載の信号強度制御システム。
8. （８）前記検出手段は、前記信号強度に比例する振幅を有する検出信号を発生す るフォトディテクタを更に有することを特徴とする請求項７記載の信号強度制御 システム。
9. （９）前記強度検出電子回路は、前記検出信号の振幅に比例する大きさのＤＣ信 号を発生するローパスフィルタを有することを特徴とする請求項８記載の信号強 度制御システム。
10. （１０）前記強度検出電子回路は、前記ローパスフィルタの出力に接続されるア ナログ・デジタル変換器を更に有することを特徴とする請求項９記載の信号強度 制御システム。
11. （１１）前記強度制御手段は、前記第１送信器に接続される送信ドライバ電子回 路を有することを特徴とする請求項１記載の信号強度制御システム。
12. （１２）前記送信ドライバ電子回路は、強度制御信号を形成するデジタル・アナ ログ変換器を有することを特徴とする請求項１１記載の信号強度制御システム。
13. （１３）前記送信器電子回路は、前記強度制御信号に応答して、バイアス制御電 流を発生するバイアスネットワークを更に有することを特徴とする請求項１２記 載の信号強度制御システム。
14. （１４）前記バイアス制御電流は、前記第１送信器内の光信号源に供給されるこ とを特徴とする請求項１３記載の信号強度制御システム。
15. （１５）第１送信器と、第１受信器と、前記第１送信器と第１受信器を結ぶ光フ ァイバと、前記ファイバを供給するボビン手段を有する光ファイバ通信システム において、前記第１送信器から前記第１受信器に受信された信号の信号強度に比 例する振幅を有する検出信号を発生する、前記第１受信器内に設けられるフォト ディテクタと、前記検出信号の振幅に比例する大きさのＤＣ信号を発生し、前記 第１受信器に接続されるローパスフィルタと、前記ＤＣ信号に応答して、デジタ ルの強度制御信号を発生し、前記第１受信器に接続されるアナログ・デジタル変 換器と、 前記複合デジタル強度制御信号を第２送信器内で発生する光学キャリアに注入す ることによって、光強度制御信号を発生し、前記アナログ・デジタル変換器に接 続される変調ネットワークと、 前記光制御信号を前記光ファイバに供給し、前記第２送信器に結合された第１光 マルチプレクサと、前記光ファイバからの前記光制御信号を、前記光制御信号に 応答して電気制御信号を発生する第２受信器に減結合する第２光マルチプレクサ と、 前記電気制御信号からの前記デジタル強度制御信号を回復し、前記ｄｓ愛２受信 器に接続されるデマルチプレクサと、前記デジタル強度制御信号に応答してアナ ログ強度制御信号を供給し、前記デマルチプレクサに接続されるデジタル・アナ ログ変換器と、 前記アナログ強度制御信号に応答してバイアス制御電流を発生し、前記デジタル ・アナログ変換器に接続されるバイアスネットワーク。 前記バイアス制御電流に応答し、前記第１送信器内に設けられる光源。
16. （１６）送信器と、受信器と、前記送信器と前記受信器を結ぶ光ファイバと、前 記ファイバを供給するボビン手段を有する光ファイバ通信システムにおいて、ａ ）前記送信器から前記受信器に供給される前記信号強度を検出するステップと、 ｂ）前記検出された信号強度に応答して変化する制御信号を発生するステップと 、 ｃ）前記制御信号に応答して前記送信器からの信号極度を変化させるステップ、 とを具備することを特徴とし、前記受信器に入射する信号の信号強度を調節する 方法。