JPH09501296A - 分散感受性が低い光伝送方法およびこの方法を実施するための伝送装置と伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 差分符号化によって第二の二進信号（ＳＭ）の形で、伝送される二進情報シーケンス（ＳＩ）を符号化するステップと、３つの有意値（−ａ、０±ε、＋ａ）およびより小さな帯域幅を有する二重二進信号（ＳＭＦ）を得るために第二の二進信号（ＳＭ）をフィルタリングするステップと、フィルタリングされた信号（ＳＭＦ）がとる値に従って光搬送波を変調するステップと、変調された搬送波に、二重二進信号（ＳＭＦ）の最大値（＋ａ）と最小値（−ａ）を表す最大振幅を設け、変調された搬送波の位相をそれぞれθ１およびθ２＝θ１＋１８０だけずらすことによって、フィルタリングされた信号（ＳＭＦ）がとる値に従って光搬送波を変調するステップと、さらに変調された搬送波に０に近い値（０±ε）を表す最小振幅を設けるステップとからなる方法。本発明の方法は、長距離光ファイバ伝送に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 分散感受性が低い光伝送方法およびこの方法を 実施するための伝送装置と伝送システム 本発明は、光ファイバによって生じる色分散に対して感受性の低い光ファイバ 伝送方法と、この方法を実施するための伝送装置及び伝送システムに関するもの である。 中継器をもたない光ファイバによる伝送最大距離は、減衰および色分散によっ て制限されている。エルビウムを注入された光ファイバ型の増幅器は減衰を矯正 することはできるが、反対に、色分散は、たとえば１０Ｇビット／秒といった、 高い伝送速度を有する信号に対して大きな制限を残してしまう。従来のいくつか の方法は、ファイバの一定の区間について色分散を少なくとも部分的には補償す ることができる。 従来の他の方法は、色分散そのものは変えずに、色分散に対して感受性の低い 伝送を行うことを目的としている。とりわけＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴ ＥＲＳ １９９３年１２月９日号第２９巻第２５号でＸ．ＧｕとＬ．Ｃ．Ｂｌａ ｎｃｋが発表した「標準ファイバの１００キロメートル以上に渡る１０Ｇビット ／秒の中継器なし３レベル光伝送」と題する論文に、 以下の方法が紹介されている。この方法は、 − 二進信号の通過周波数帯を小さくすることで得られる、二重二進信号（ｄｕ ｏ−ｂｉｎａｉｒｅ）、すなわちおよそ＋１、０、−１の値をとることができる 信号の形で、伝送される情報シーケンスを符号化するステップと、 − ３つの異なるレベルに従って振幅変調される搬送波を得るために、この信号 がとる値に応じて光搬送波を変調するステップと、 − 特定の色分散補償方法を使用することなしに、変調された搬送波を伝送用光 ファイバ上で伝送するステップと、 − 受信した光信号の振幅を表す電気信号を供給する光受容器を用いて、光ファ イバの端部で受信光信号の振幅を復調し、さらに２つの二進信号を並列に復元す るために、この信号を２つの基準値と比較するステップと、 − 情報シーケンスを復元するために２つの二進信号を復調するステップとを含 む。 二重二進符号化および振幅変調の利用によって、伝送された信号が占める帯域 幅を小さくすることができる。その結果、色分散効果が減少する、つまり伝送最 大距離がかなり増大する。 もう一つの利点は、光送信器と光受信器が、二進信号によって搬送波の振幅を変 調するという従来の伝送の場合よりも小さい通過周波数帯を有することができる ことにある。 しかしながら従来のこの方法には欠点がある。それは、光受容器によって供給 される電気信号において別々の３つのレベルの振幅を区別する必要があるという 点である。この３つのレベルの区別は、二進信号による振幅の変調にとって必要 な２つのレベルの区別よりもはるかに難しい。一方、ＳＮ比は、二進信号ととも に得られる比よりも小さい。 本発明の目的は、分散への感受性が低く、なおかつ復調がより容易に行える光 伝送方法を提案することにある。 本発明は、以下のような、分散感受性が低い光伝送方法を対象とする。この方 法は、 − 最大値、最小値および最大値と最小値の間に含まれる中間値と呼ばれる３つ の有意値をとることができる、変調信号としての三進信号（ｓｉｇｎａｌ ｔｅ ｒｎａｉｒｅ）の形で伝送される情報シーケンスを符号化するステップと、 − 変調信号がとる値に応じて光搬送波を変調するステップとを含む。 またこの方法は、この搬送波を変調するために、 − 他方に比べて、変調搬送波の位相をおよそ１８０°ずらすことによって、フ ィルタリングされた変調信号の最大値と最小値を示す最大振幅と、 − 変調信号の中間値を示す最小振幅とをもつ搬送波を送信することを特徴とす る。 さらに、変調された光搬送波を復調するために、変調搬送波の出力の包絡線に おいて２つのレベルを区別し、それから伝送される情報シーケンスを引き出すこ とを特徴とする。 このような特徴を有する方法は、色分散に対する感受性が低い。なぜなら、伝 送された信号の通過周波数帯が、三進信号の形での符号化により、二進信号によ る従来の振幅変調に比べて小さくなるからである。たとえば、１７．５ｐｓ／ナ ノメートル・キロメートルの分散を有するファイバにおいて、１０Ｇビット／秒 で１５０キロメートル以上の距離にわたる伝送が可能になる。加えてこの方法は 、光搬送波の復調手段の実施が容易になるという利点をもっている。なぜなら、 復調は周波数のみにかかわり、別々の２つのレベルだけを区別するからである。 さらに、復調が３つのレベルを区別する場合よりもＳＮ比がす ぐれている。 伝送される情報シーケンスを三進信号の形で符号化するための好ましい実施の 形態によれば、本発明による方法は、 − すでに二進信号の形態をとっていない場合に、情報シーケンスを二進信号の 形で符号化するステップと、 − 差分符号化によって二進信号を他の二進信号の形で符号化するステップと、 − その通過周波帯を小さくするために、該他の二進信号をフィルタリング（濾 波）し、その結果三進信号を得るステップとからなる。 別の実施の形態によれば、伝送される情報シーケンスを三進信号の形で符号化 するために、本発明による方法は、 − 別々の３つのレベルにおいて情報シーケンスを三進信号の形で符号化するス テップと、 − 次に、さらにその周波数の帯域幅を小さくするために、３つの異なるレベル のこの三進信号を選択的にフィルタリングするステップとからなる。 本発明のもう一つの目的は、 − 伝送される情報シーケンスを、最大値、最小値、さらに最 大値と最小値の間に含まれる中間値の３つの有意値をとることができる、変調信 号としての三進信号の形で符号化するための手段と、 − 変調信号がとる値に応じた光搬送波を変調する手段とを備える、本発明によ る方法を実施するための伝送装置である。 また、この方法は、光搬送波を変調する手段が、 − 他に比べた場合に変調搬送波の位相をおよそ１８０°ずらすことによって、 変調信号が最大値をとるときおよび最小値をとるときは、最大振幅をもち、 − 変調信号が中間値をとるときは最小振幅をもつ、変調された搬送波を供給す る変調器を備えることを特徴とする。 本発明の好ましい実施の形態によれば、伝送される情報シーケンスを三進信号 の形で符号化する手段は、 − すでに二進信号の形態をとっていない場合に、前記情報シーケンスを二進信 号の形で符号化する手段と、 − 差分符号化によって、この二進信号を他の二進信号の形で符号化する手段と 、 − この周波数の帯域幅を小さくしさらに三進信号を得るために、該他の二進信 号をフィルタリングする手段とを備える。 別の実施の形態によれば、符号化手段は、 − すでに三進信号の形態をとっていない場合に、別々の３つのレベルにある三 進信号の形で前記の情報シーケンスを符号化する手段と、 − その周波数の帯域幅を小さくし、この三進信号をフィルタリングするための 選別的な手段とを備える。 本発明はさらに、 − 情報シーケンスによって光搬送波を変調する伝送装置と、 − その一端が、伝送装置の出力に連結されている光伝送ケーブルと、 − 入力がケーブルの第二の端部に連結されており、変調された光搬送波の出力 の包絡線を示す信号を供給する、変調光搬送波を復調する手段と、 − この信号を基準値と比較し、そこから伝送される情報シーケンスを表す二進 信号を引き出すためのコンパレータとを備える伝送システムを目的とする。 このシステムはまた、本発明による伝送装置を備えることを特徴とする。 次に、添付の図面を参照して本発明の別の特徴を説明する。 第１図は、本発明による伝送システムの実施の形態のフローチャートである。 第２図および第３図は、本発明による方法の実施の形態の２つの変形例を示す 時間変化図である。 第４図は、マッハ・ツェンダータイプの変調器によって構成される場合に、変 調手段の作動を表す時間変化図である。 第１図は、本発明による方法の実施のための本発明による光伝送システムの実 施の形態のフローチャートを示している。この実施の形態は、 − 一定の振幅の搬送波を送信するレーザ１と、 − レーザ１によって供給された搬送波を受信し、制御入力に印加される値Ｖｅ に応じて変調されたＰＭ搬送波を供給する、マッハ・ツェンダータイプの変調器 と、 − 変調器２の出力に連結された光ファイバによる光伝送ケーブル１０と、 − この実施の形態においては二進信号シーケンスで構成されている、情報シー ケンスＳＩが印加される入力端子３と、 − 端子３に接続された入力と、この信号の二進伝送速度の０．４４倍に相当す る帯域幅を占める、変調信号としての別の 二進信号ＳＭを供給する出力を有し、情報シーケンスＳＩを表す差分符号器４と 、 − 符号器４の出力に接続された入力を有し、信号ＳＭの二進伝送速度の０．３ 倍に等しい通過周波数帯を有し、その出力が、信号ＳＭの二進伝送速度の０．２ ５倍に等しい低減された帯域幅を有し、分散感受性を減少させる二重二進信号で ある、フィルタリングされた変調信号ＳＭＦを供給する、低域通過フィルタ５と 、 − フィルタ５の出力に接続された入力と、フィルタ５によってフィルタリング され、増幅器６によって増幅された変調信号ＳＭである、信号ＳＭＦを変調器２ の制御入力に供給する出力とを有する増幅器６と、 − 位相に関係なく、受信した光出力の包絡線に比例する電気信号ＥＰＰを供給 する機能を有する、ケーブル１０の先端に連結された光受容器７と、 − 光受容器７の出力に接続された入力と基準値Ｒｅｆを受取る入力を備え、光 受容器７によって供給された信号ＥＰＰの値をこの基準値と比較し、出力端子９ に提供される補足的な復調を行う必要なく、情報シーケンスＳＩに等しくなる二 進信号を そこから引き出す機能を有するコンパレータ８とを備える。 第２図は、例として、 − 二進値０１０１００１０１１００で構成された情報シーケンスＳＩと、 − ０が遷移を引き起こし、１は遷移を引き起こさない、差分二進符号化によっ て得られる変調信号ＳＭと、 − この信号ＳＭに対応し、３つの有意値、−ａ、０±ε、＋ａを有する、フィ ルタリングおよび増幅された変調信号ＳＭＦと、 − 変調された搬送波ＰＭの出力の包絡線ＰＰＭおよびこの変調された搬送波に 加えられる位相の変位の値の時間変化図を示している。 代替の実施の形態によれば、変調信号は、３つの離散レベルでの三進符号化に よって得ることができる。この変調信号は、何らかのフィルタリングを行う前に は、最初の二進信号に比べて小さい周波数帯を占めている。選択的なフィルタリ ングによって、周波数帯域幅をさらに小さくすることができる。伝送される情報 シーケンスが一列の二進法の形をとっていない場合には、二進符号化を経ずに、 直接三進符号化を行うことができる。 第３図は、例として、この変形例を示し、 − 二進値０１０１００１０１１００で構成される伝送される情報シーケンスＳ Ｉ’と、 −３つの離散値、−１、０、＋１での符号化によって得られ、急峻な立ち上が り、立ち下がりを有する、変調信号ＳＭ’と、 − この信号ＳＭ’に対応し、３つの有意値−ａ、０±ε、＋ａおよび非常にな だらかな立ち上がり、立ち下がりを有する、フィルタリングされた変調信号ＳＭ Ｆ’と、 − 変調された光搬送波の出力の包絡線ＰＰＭ’、および変調された搬送波に加 えられる位相の変位の値の時間変化図を示している。 この実施の形態においては、一つの０は０で示され、また、＋１から−１への またはその逆の直接的遷移はない、つまり＋１と−１の間あるいは−１と＋１の 間には常に一つの０があるという条件で一つの１は＋１または−１で示されると いう規則に従って、三進符号化が行われる。＋１と−１を交互に用いて１を表す 方法は、様々存在する。たとえば、２つの１の間に、奇数個の０が存在する場合 には符号を変え、偶数個の０が存在する場合には符号を変えないという方法があ る。 このような三進信号ＳＭ’が占める周波数帯域幅は、情報シーケンスＳＩ’の 二進伝送速度の０．２２倍に等しい。選択的フィルタリングにより三進信号ＳＭ ’によって占められる周波数帯をさらに小さくすることができる。たとえばフィ ルタの通過周波数帯を、二進信号ＳＩ’の二進伝送速度の０．６倍とすることが できる。この通過周波数帯の値は臨界ではない。 したがって、フィルタリングされた変調信号ＳＭＦ’は三進信号ＳＭ’の急峻 な立ち上がり、立ち下がりを有さないが、それぞれが三進信号ＳＭ’の値、−１ 、０、＋１に対応する別々の３つの値−ａ、０、＋ａをとる。連続する記号間の 干渉のために、これらの異なる３つの値は、−１、０、＋１のための有意値とみ なされる３つの値、−ａ、０、＋ａの付近を変動する。 ３つの有意値を有する変調信号を得るために、部分的な応答によるまったく別 の周知の符号化方法を実施することができる。 第１図に示されているフローチャートはこの変形例を実施するのに適している 。符号器４とフィルタ５の周波数帯域幅だけが変えられる。フィルタリングは、 フィルタ５によって行う代わりに、それらの通過周波数帯が信号ＳＭ’の周波数 帯域幅より小さい場合には、振幅器６または変調器２によって行うこと ができる。 変調された搬送波の出力の包絡線ＰＰＭもしくはＰＰＭ’は、変調信号ＳＭも しくはＳＭ’が＋１または−１となるとき最大である。また変調信号ＳＭまたは ＳＭ’が０に等しくなるとき、最小値、ゼロまたはゼロに近くなる。いずれの場 合にも変調器５は、搬送波を遅らせるが、フィルタリングされた変調信号ＳＭＦ もしくはＳＭＦ’の符号によって異なるようにその位相をずらす。この変調信号 の符号は、フィルタリングされていない変調号ＳＭもしくはＳＭ’の符号に対応 している。第２図と第３図を参照して説明する２つの実施例において、信号ＳＭ ＦもしくはＳＭＦ’の正の符号はずれθ１で表され、負の符号はずれθ２＝θ１ ＋１８０°で表される。位相値の他のあらゆる結合は、２つの値の間におよそ± １８０°の差があれば適していることになる。 復調によって、伝送される情報シーケンスを表す二進信号が復元されるために は、次の二つの条件を満たせばよい。変調器に印加される変調信号の最大値と最 小値が伝送される情報シーケンスの基本的情報を示す同一の二進値を表す（この 実施例では１）こと、および中間値が補数二進値（この実施例では０） を表すことである。 こうしてこれらの条件が満たされれば、受信された信号の出力の包絡線を限界 値と比較して、伝送情報シーケンスを示す二進信号を得ることが可能になる。こ の二進信号の復調は、伝送された情報シーケンスが差分符号化または三進符号化 されるまでは二進列ではなかった場合に必要になることもある。たとえば、差分 二進数によって直接的に符号化されたＭ進記号が問題になるときには、その最初 のフォーマットでの情報シーケンスを復元するためには、二進−Ｍ進の変換符号 化が必要である。 第４図は、マッハ・ツェンダータイプの変調器２の動作を示している。この図 は、 − その値Ｖｅが変調器２を制御するフィルタリングされ増幅された変調信号Ｓ ＭＦを時間ｔの関数としてプロットしたグラフと、 − この変調器２について出力の動作特性を構成する、変調器２によって供給さ れる変調された光搬送波の出力ＰＰを値Ｖｅの関数としてプロットしたグラフと 、 − 信号ＳＭＦがその制御入力に印加される場合に、変調器２によって供給され る変調された光搬送波の出力の包絡線ＰＰＭ を時間ｔの関数としてプロットしたグラフと、 − この変調器２について位相動作特性を構成する、変調器２によって供給され る変調された光搬送波のθ位相を値Ｖｅの関数としてプロットしたグラフを表し ている。 フィルタリングおよび増幅された変調信号ＳＭＦは従来の二重二進信号である 。この信号は０を中心とする。最小値として−ａを、最大値として＋ａをとる。 さらに、０に近い２つの中間値−εと＋εをとる。マッハ・ツェンダー変調器２ は、いかなる周波数変調も生じないように、また出力動作特性のグラフＰＰがＶ ｅ＝０の値に対応する軸に対して対称的なＶ形となるように偏っている。この特 性は、経時偏移を避けるための従来の手段によって安定化されている。グラフＰ Ｐの各分岐は、０と最大値Ｍとの間に変化のない傾斜を有する。フィルタリング された変調信号の振幅は、増幅器６によって変調器２の出力で、０とＭ’の間の 搬送波の出力を得ることができる値ａに増幅される。Ｍ’はＭよりわずかに小さ いまたはＭに等しい数である。 フィルタリングされ増幅された変調信号ＳＭＦが正の値をもつとき、変調器２ は任意の基準に対して一定の位相のずれθ１で変調された搬送波を供給する。反 対に、信号ＳＭＦが負の値 をとるとき、変調器２は同一基準に対して位相のずれθ２＝θ１＋１８０°で変 調された搬送波を供給する。したがって、信号ＳＭＦが＋ａの近似値から−ａの 近似値へと遷移するとき、変調器２は１８０°の位相のスキップをひきおこす。 グラフＰＰによる出力変調とグラフθによる位相のスキップの組合せは、従来 抑制搬送波変調と呼ばれていた振幅変調である。 信号ＳＭＦによって変調される光搬送波の出力の包絡線グラフＰＰＭは、Ｍ’ に等しい最大値と２つの最小値０とｍをとる。ｍは０の近似値である。光受容器 ７は、受信した光信号の出力の包絡線を表す電気信号ＥＰＰを供給する。信号Ｅ ＰＰのグラフは、ノイズがない場合には第３図に表されているグラフＰＰＭと同 じである。光受容器７によって供給される値をＭ’とｍとの間の定められた基準 値Ｒｅｆと比較することによって、このグラフにおける高いレベルと低いレベル が容易に区別できる。この実施例においては、比較によって生じる二進信号が二 進シーケンスＳＩを直接復元する。 本発明の範囲は、マッハ・ツェンダータイプの変調器の使用に限定されるもの ではない。なぜなら、振幅変調と１８０°の 位相のスキップを得ることができる特性を有するあらゆる変調手段を使用するこ とが可能だからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．− 最大値（＋ａ）、最小値（−ａ）、及び最大値と最小値との間の中間値 （０±ε）の３つの有意値をとることができる、変調信号としての三進信号（Ｓ ＭＦ）の形で、伝送する情報シーケンス（ＳＩ）を符号化するステップと、 − 変調信号（ＳＭＦ）がとる値（−ａ、０±ε、＋ａ）に応じて光搬送波を変 調するステップとからなる、分散感受性が低い光伝送方法であって、 この搬送波を変調するために、 − 他方に比べて、変調搬送波の位相をおよそ１８０°ずらすことによって、変 調信号（ＳＭＦ）の最大値（＋ａ）と最小値（−ａ）を表す最大振幅と、 − 変調信号（ＳＭＦ）の中間値（０±ε）を表す最小振幅とをもつ搬送波を送 伝すること、および 変調された光搬送波を復調するために、変調搬送波の出力の包絡線を表す信号 （ＥＰＰ）において２つのレベル（０とＭ’）を区別し、それから伝送される情 報シーケンスを引き出すことを特徴とする方法。 ２．伝送される情報シーケンスを三進信号（ＳＭＦ）の形で符号化するために、 − すでに二進信号の形をとっていない場合には、情報シーケンスを二進信号（ ＳＴ）の形で符号化すること、 − 差分符号化によって、この二進信号（ＳＩ）を他の二進信号（ＳＭ）の形で 符号化すること、および − 通過周波数帯を小さくするために前記他の二進信号（ＳＭ）をフィルタリン グし、その結果三進信号（ＳＭＦ）を得ることを特徴とする、請求の範囲第１項 に記載の方法。 ３．伝送される情報シーケンス（ＳＩ’）を三進信号（ＳＭ’）の形で符号化す るために、３つの離散レベル（−１、０、＋１）を有する三進信号（ＳＭ’）の 形で情報シーケンス（ＳＩ’）を符号化することを特徴とする、請求の範囲第１ 項に記載の方法。 ４．周波数帯域幅を小さくし、フィルタリングされた三進信号（ＳＭＦ’）を得 るために、３つの離散レベルを有する三進信号（ＳＭ’）を更にフィルタリング することを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．− 最小値（−ａ）、最大値（＋ａ）、及び最大値と最小 値との間の中間値としての値（０±ε）の３つの有意値をとることができる、変 調信号としての三進信号（ＳＭＦ）の形で、伝送する情報シーケンス（ＳＩ）を 符号化する手段（４）と、 − 変調信号（ＳＭＦ）がとる値に応じて光搬送波（Ｐ）を変調する手段（１、 ２、６）とを備えており、 光搬送波を変調する手段が − 他方と比べて、変調搬送波の位相（θ）をおよそ１８０°ずらすことによっ て、変調信号（ＳＭＦ）が最大値（＋ａ）を有するときおよびその最小値（−ａ ）を有するときは最大振幅をもち、 − 変調信号（ＳＭＦ）が中間値（０±ε）を有するときは最小振幅をもつ、変 調搬送波を提供する変調器（２）を備えることを特徴とする光伝送装置。 ６．情報シーケンスを三進信号の形で符号化する手段（４）が、 − すでに二進信号の形をとっていない場合に前記の情報シーケンスを二進信号 （ＳＩ）の形で符号化する手段と、 − 差分符号化によって、この二進信号を他の二進信号（ＳＭ）の形で符号化す る手段（４）と、 − 周波数帯域幅を小さくし、三進信号（ＳＭＦ）を得るため に前記他の二進信号（ＳＭ）をフィルタリングする手段（５）とを備えることを 特徴とする、請求の範囲第５項に記載の装置。 ７．情報シーケンスを三進信号の形で符号化する手段（４）が、前記情報シーケ ンス（ＳＩ’）がすでに三進信号の形をとっていない場合には、３つの離散レベ ル（−１、０、＋１）を有する三進信号（ＳＭ’）の形でこの情報シーケンス（ ＳＩ’）を符号化する手段を備えることを特徴とする、請求の範囲第５項に記載 の装置。 ８．さらに、周波数帯域幅を小さくすることによって三進信号（ＳＭ’）をフィ ルタリングする手段（５）を備えることを特徴とする、請求の範囲第７項に記載 の装置。 ９．変調手段（１、２、６）がマッハ・ツェンダー・タイプの変調器を備えるこ とを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の装置。 １０．− 情報シーケンスによって光搬送波を変調する伝送装置（１、２、４、 ６）と、 − 一端が伝送装置の出力に連結されている伝送用光ケーブル（１０）と、 − ケーブルの第二の端部に連結されている入力を有し、変調 されたこの光搬送波の出力の包絡線を表す信号（ＥＰＰ）を供給する、変調され た光搬送波を復調する手段（７）と、 − この信号（ＥＰＰ）を基準値（Ｒｅｆ）と比較し、それから伝送された情報 シーケンスを表す二進信号を引き出すためのコンパレータ（８）とを備える伝送 システムであって、 前記の伝送装置（１、２、４、６）が請求の範囲第５項から第９項のいずれか 一項に記載の装置であることを特徴とするシステム。