JPH0683142B2 - 周波数偏移変調による光通信方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受信側において正しい符号極性を有した復調
信号を得ることのできる周波数偏移変調による光通信方
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕 近年半導体レーザの性能・特性が向上し、単一軸モード
で発振し且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。このため光の周波数や位相の情報を
利用したコヒーレント光伝送方式が実現可能になり、高
感度な光通信システムが実現できるようになってきた。
特に周波数情報を用いた二値周波数変調（FSK）による
光ヘテロダイン通信方法の場合は、例えば斉藤等による
論文「コヒーレント光ファイバ伝送変復調技術」（「電
気通信研究所研究実用化報告」第31巻，第12号（198
2）,2173頁）に示される如く、半導体レーザの注入電流
を信号に対応して微少に変化させることによって半導体
レーザの出力光を直接に周波数変調することができ、損
失の小さいシステムを簡便に構成することができるとい
う特長を有している。

ところで、二値周波数変調された信号光を受信側で局部
発振光を用いて光ヘテロダイン検波し復調する場合に
は、信号光と局部発振光の周波数の相対的関係によって
マーク信号が低周波側になる場合又はスペース信号が低
周波側になる場合の二通りの場合が生じる。ところが、
従来受信側では局部発振光の発振周波数の設定位置につ
いて正しい情報が得られないので、この結果出力信号の
符号極性（“1",“0"）が反転し正しい符号情報を得ら
れない場合が生じるという問題を有していた。加えて多
値周波数変調の場合には局部発振光の発振周波数が正し
く設定される確率は更に低くなり、上記問題は一層大き
いものとなる。

また周波数情報を用いるその他の光伝送方法としては、
光周波数弁別器を用いて受信側で周波数偏移変調波を光
強度変調波に変換する方法等が考えられている（山本に
よる論文「各種光ディジタル変復調方式の基礎検討」，
電子通信学会技術研究報告,CS79−144,1979年）。この
場合において光周波数弁別器としてはファブリ・ペロー
・エタロン等が使用されるが、この光周波数弁別器にお
いても出力信号の符号極性が反転しているか否かの情報
が得られにくく、正しい符号極性を有する信号を復調し
にくいという問題を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解決することにあり、受
信側において常に正しい符号極性を有する信号を復調す
ることができる周波数偏移変調による光通信方法を提供
することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、送信部から送信信号によって周波数偏移変調
された信号光を出射し、受信部で入射した前記信号光を
復調して復調信号を得る周波数偏移変調による光通信方
法において、前記送信信号の中に識別パルス信号を挿入
し、前記受信部で前記識別パルス信号を検出してその符
号極性を識別し、識別パルス信号の符号極性を基準にし
て前記信号光を正しい符号極性で復調するよう制御した
ことを特徴としている。

〔作用〕

本発明においては、例えば光ヘテロダイン通信方法につ
いて説明すると、送信信号のパルス列中に識別パルス信
号を挿入し、受信部で検出した識別パルス信号の符号極
性に基づき復調信号が送信信号と同じマーク、スペース
の極性を有するように、信号光に対する局部発振光源の
出力波長を正しい関係になるよう設定するものである。
例えば、識別パルス信号として1,0,1,0,0,1,0の７つの
符号を信号パルス列中に一定周期ごとこの順序で順次に
挿入したときに、局部発振光源の波長が信号光に対して
正しく設定されておらずマークとスペースの関係が逆に
なっているとすると、受信側で識別パルス信号は0,1,0,
1,1,0,1と読出されるため、局部発振光の波長の設定誤
りを認識することができる。従ってこの認識結果に基づ
いて、局部発振光源の波長を信号光の波長に対して正し
い関係に設定し直すか、又は電気的手段を用いて復調信
号の1,0を反転させて使用すれば、正しい符号極性の信
号を復調することができる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る装置構成を示し、第
２図は局部発振光と信号光の波長上の相対的関係と復調
された識別パルス信号を示す。第１図において、１は送
信部、２は受信部であり、送信部１と受信部２とは光フ
ァイバ伝送路３によって接続されている。

送信部１は、多重変換回路４と駆動回路５と光源部６を
縦続的に接続することによって構成される。多重変換回
路４には例えば第１〜第４系列の100Mb/sの信号7,8,9,1
0が入力され、ここで時分割多重され400Mb/sの送信信号
11となる。この際フレーム同期信号を兼ね識別パルス信
号12が一定周期ごとに送信信号11の中に挿入される。識
別パルス信号12は、例えば第２図に示す如くパルス列P₁
〜P₇の繰返しの信号であり、送信信号11のパルス列にお
いて125μｓごとに、すなわち５万パルスに１個ずつ順
に挿入される。このようにし得られた送信信号11は駆動
回路５で所要レベルに増幅された後光源部６に送られ
る。光源部６は半導体レーザを用いて構成され、送信信
号11に対応した強弱を有する印加電流により直接に２値
周波数偏移変調された信号光13を出力する。信号光13は
光ファイバ伝送路３を伝搬した後受信部２に入射する。

受信部２において、入射された信号光13は合波回路14で
局部発振光源15から与えられる局部発振光16と合波さ
れ、この後に光検出器17で光ヘテロダイン検波され中間
周波信号18に変換される。中間周波信号18は増幅器19に
よって所要のレベルまで増幅された後、復調回路20と周
波数弁別器21に与えられる。復調回路20は中間周波信号
18をベースバンド帯の復調出力22に変換し、この復調出
力22は受信部２から出力されると共に符号識別回路23に
入力される。符号識別回路23は識別パルス信号12の検出
を行う。

24は波長制御プロセッサで、波長制御プロセッサ24は周
波数弁別器21からの周波数誤差信号25と符号識別回路23
の出力信号を入力し、局部発振光源15の動作を制御する
温度制御回路26と印加電流制御回路27に対して指令信号
を出力する。この波長制御プロセッサ24はマイクロプロ
セッサを用いた周知のプログラム制御装置である。また
局部発振光源15は、光源部６と同じ半導体レーザで構成
され、温度制御回路26と印加電流制御回路27によって発
振波長が制御される。従って局部発振光源15の定常的動
作は、周波数弁別器21からの周波数誤差信号25に基づき
波長制御プロセッサ24が温度制御回路26と印加電流制御
回路27を働かせ、局部発振光16の波長を信号光13の波長
に対して安定させることによって行う。

次に上記構成において復調出力22内の識別パルス信号12
の状態に基づく制御動作について第２図を参照して説明
する。第２図（Ａ）は局部発振光16と信号光13の相対的
関係が正しい場合を示し、第２図（Ｂ）は正しくない場
合を示す。第２図（Ａ）に示す如く、局部発振光16の波
長λ_Ｌと信号光13の波長λｓの関係が正しい配置にある
ときには、中間周波数18から得られた復調出力22に含ま
れる識別パルス信号12は正しい極性符号を有したパルス
P₁〜P₇から構成される。これに対して、第２図（Ｂ）に
示す如く局部発振光16の波長λ_Ｌと信号光13の波長λｓ
の関係が正しくない配置にあるときには、復調出力22に
含まれる信号は符号極性が逆転した反転識別パルス信号
28となるので符号識別回路23で識別パルス信号12として
検出されないという特長を有する。

従って、復調回路20に適切なレベルの中間周波信号18が
入力した後において、所定時間（例えば約３秒）以内に
符号識別回路23において識別パルス信号12が検出されな
い場合には、波長制御プロセッサ24は符号極性が反転し
ているものと判断し、温度制御回路26を動作させて局部
発振光源15から出射される局部発振光16の波長を他方の
同調波長域に向けて変化させる。その結果、局部発振光
16と信号光13の波長関係が第２図（Ａ）に示す如く正し
い配置となり符号識別回路23で識別パルス信号12が検出
された場合には、波長制御プロセッサ24は、中間周波数
18の中心周波数f_Iを所定値（例えば800MHz）に保つよう
に局部発振光16の波長制御のみを行い、定常動作状態に
入らせる。

上記のように、送信信号11に識別パルス信号12を含ませ
ることにより符号識別回路23における識別パルス信号12
の検出状態で符号極性を反転しているか否かを判断する
ことができる。このため、かかる判断に基づいて局部発
振光16の波長を制御すれば受信部２において常に正しい
符号極性を有した復調信号を得ることができる。

上記符号識別回路23の動作原理は、通常のパルス伝送装
置で使用されるフレーム同期信号の検出回路と同じであ
り、復調出力22のパルス列において５万パルスおきにパ
ルス出力を抽出し、予め定められた識別パルス信号12と
一致するものが得られるかどうかを判定する動作を行
う。この技術は周知のものである。

第３図は本発明の第２実施例に係る装置構成の受信部の
みを示す。送信部は前記第１実施例の場合と同じである
ので省略する。この実施例では、復調回路20の次の段に
符号反転回路29を設け、復調回路20の復調出力22を符号
識別回路23と符号反転回路29に入力させ、且つ符号識別
回路23の出力信号を符号反転回路29に与えるように構成
されている。その他の回路構成及び各構成要素の動作は
前記第１実施例の場合と同じである。

上記構成において、符号識別回路23が、復調回路20から
の復調出力22の中で第２図（Ｂ）に示される反転識別パ
ルス信号28を検出した場合に、符号反転回路29によって
復調出力22の符号極性を反転させ、受信部２から正しい
符号極性を有した復調出力30を出力させることができ
る。また符号識別回路23が反転識別パルス信号28を検出
しない時には符号反転回路29は動作せず、復調出力22は
そのまま復調出力30として受信部２から出力される。

第２実施例によれば、識別パルス信号12の符号極性が反
転している場合に直接に復調出力22の全体の“1",“0"
を反転させて正しい符号極性を有する復調出力を得るこ
とができる。この実施例では、局部発振光16と信号光13
の波長の位置関係を特別に設定し直す必要がないという
利点を有する。

第４図は本発明の第３実施例に係る装置構成の受信部の
みを示し、第５図は光周波数弁別器の特性と復調された
識別パルス信号を示す。送信部は前記第１実施例の場合
と同じであるので省略する。この実施例では、受信部２
に入射した信号光13は光周波数弁別器31を通過して光検
出器17に与えられ、光検出器17でベースバンド帯の復調
出力22に変換され、その後増幅器19によって所要のレベ
ルまで電気的に増幅される。上記光周波数弁別器31は、
ファブリ・ペロー・エタロンを使用し、第５図（Ａ）に
示す如き光透過特性32を有し、周波数偏移変調波33を光
強度変調波34に変換することができる。この場合信号光
13の波長λｓと光透過特性32の中心波長λｃを第５図
（Ａ）の如く合わせる必要がある。なお第５図（Ｂ）の
如く波長λｓと中心波長λｃを合わせた場合には、得ら
れる光強度変調波35は第５図（Ａ）の場合に比較して反
転することになり、その結果反転識別パルス信号28が復
調出力22の中に含まれることになる。23は前記符号識別
回路、29は前記符号反転回路であり、前述の第２実施例
の場合と同様に構成されている。

上記構成によれば、増幅器19から出力される復調出力22
について符号識別回路23が第５図（Ｂ）に示す反転識別
パルス信号28を検出した場合に符号反転回路23を作動さ
せて、復調出力22の“1",“0"を反転して符号極性の正
しい復調出力30を得る。符号識別回路23において反転識
別パルス信号28を検出しないときには復調出力22はその
まま復調出力30として受信部２から出力される。

第３実施例によれば、光周波数弁別器31に用いて周波数
偏移変調波である信号光13を光強度変調波に変換して復
調するように構成した。この場合光周波数弁別器31の光
透過特性の中心波長λｃは、フェブリ・ペロー・エタロ
ンの第1,第２のエタロン板36,37の間隔を調整すること
によって任意に変更することができる。本実施例では、
復調出力22に係る情報をパルス波高値検出回路38、駆動
回路39を介して光周波数弁別器31にフィードバックし、
復調出力22においてスペース値最小のもとでマーク値が
ほぼ最大になるようにパルス波高値検出回路38,駆動回
路39,エタロン板間隔制御用電歪素子（図示せず）は作
動するものである。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれ
らの実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の範
囲内で種々の変形、変更が可能なことは勿論である。

例えば前記実施例では識別パルス信号12をフレーム同期
信号と共通にしたが、別に設けてもよく、符号長及び符
号構成も適切なものであれば任意に選択することができ
る。また実施例では２値周波数偏移変調の例を示した
が、３値以上の多値の場合にも同様に適用することがで
きる。

また第１実施例では、中間周波信号18が生じた後所定期
間内に符号識別回路23で識別パルス信号12が検出されな
い時に波長制御プロセッサ24を働かせるように構成した
が、反転識別パルス信号12を検出した時に波長制御プロ
セッサ24を働かすようにすることもできる。このことは
第２及び第３の実施例についても同様であり、識別パル
ス信号12、反転識別パルス信号28のいずれかを検出でき
る符号識別回路を用いて信号光13と局部発振光16の波長
関係を確認し、その後符号反転回路29を動作するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、周波数偏移変調によ
る光通信方法において送信側で送信信号の中に識別パル
ス信号を含ませ、受信側で識別パルス信号を抽出して符
号極性の反転が生じたか否かを判断することができるた
め、受信側において正しい符号極性を有した信号を復調
することができ、符号極性について高い信頼性を有する
光通信装置を簡易に実現することができるという効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、 第２図は局部発振光と信号光の波長上の相対的関係と中
間周波信号と復調された識別パルス信号を示す説明図、 第３図は本発明の第２実施例を示す要部ブロック図、 第４図は本発明の第３実施例を示す要部ブロック図、 第５図は光周波数弁別器の動作特性と識別パルス信号を
示す説明図である。 １……送信部 ２……受信部 ３……光ファイバ伝送路 ６……光源部 11……送信信号 12……識別パルス信号 13……信号光 14……合波回路 15……局部発振光源 16……局部発振光 18……中間周波信号 20……復調回路 22……復調出力 23……符号識別回路 24……波長制御プロセッサ 29……符号反転回路 31……光周波数弁別器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 27/10 Ｚ 9297−5Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信部から送信信号によって周波数偏移変
   調された信号光を出射し、受信部で入射した前記信号光
   を復調して復調信号を得る周波数偏移変調による光通信
   方法において、前記送信信号の中に識別パルス信号を挿
   入し、前記受信部で前記識別パルス信号を検出してその
   符号極性を識別し、識別パルス信号の符号極性を基準に
   して前記信号光を正しい符号極性で復調するよう制御し
   たことを特徴とする周波数偏移変調による光通信方法。