JP2004040242A - Signal transmission method and signal transmission system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal transmission method and a signal transmission system capable of easily (e.g. with a simple configuration) transmitting a transmission signal such as a radio frequency signal for a long distance with high quality. <P>SOLUTION: The signal transmission system uses a local oscillation signal to convert a transmission signal into an intermediate frequency band signal, modulates the intermediate frequency band signal with a pulse frequency, converts the modulated signal into a first optical signal, converts the local oscillation signal into a second optical signal, and transmits the first and second optical signals through an optical transmission line. The signal transmission system mixes a signal obtained by applying photoelectric conversion to the first optical signal and demodulating the result with the local oscillation signal obtained by applying photoelectric conversion to the second optical signal when receiving the first and second optical signal via the optical transmission line to reproduce the transmission signal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、無線周波数信号などの伝送信号を光信号に変換して伝送するための信号伝送方法およびシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバの広帯域性と低損失性を生かして、無線周波数信号などの伝送信号をそのまま光信号に変換して伝送する無線信号光ファイバ伝送が行われるようになってきた。従来は、無線装置からアンテナまでの伝送には、同軸ケーブルが用いられてきた。光ファイバは同軸ケーブルより細く、使いやすく、損失が小さいため長距離伝送が可能である。同軸ケーブルを光ファイバに置き換えることにより、より高周波帯の伝送信号を長距離伝送することが可能となる。
【0003】
伝送信号を光信号に変換する方法として、主に、半導体レーザが用いられる。半導体レーザに流す電流を増加させていくと、レーザ発振を開始するしきい電流値から光出力が増加し始める。半導体レーザは、しきい電流値を越したところから、電流増加量と光出力増加量の比、すなわち、微分量子効率がほぼ一定となる。この特性を利用し、伝送信号としての交流電流と、しきい電流値以上に設定した直流バイアス電流とを加算して半導体レーザを直接変調する。伝送信号の振幅を適切に選択することにより、光ファイバを介して受信した光信号から当該伝送信号を再生することができる。
【0004】
このように、従来は、伝送信号をアナログ信号のまま、半導体レーザを駆動して、当該伝送信号を光信号に変換して送信していた。
【0005】
この手法によれば、送信側で、伝送信号の振幅を増加すると、半導体レーザの非直線歪の影響が大きくなり、受信側で再生した伝送信号のSN比は良いが歪特性が悪いということになる。一方、送信側で、伝送信号の振幅を減少すると、受信側で再生した伝送信号は、歪特性は良いが、SN比が悪くなる。さらに、SN比については、送信側光パワー、光ファイバ損失によっても影響を受ける。
【0006】
すなわち、伝送信号を直接光信号に変換すると、E/O変換器とO/E変換器の非直線性が問題となる。また、E/O変換器で、振幅を小さくして直線性を良好にすると、受信側でSN比が劣化してしまうという問題があった。
【0007】
従って、半導体レーザを伝送信号で駆動することにより直接伝送信号を変調するシステムの場合、半導体レーザの性能バラツキに応じて、伝送可能距離が大きく変動してしまい、システム設計が、半導体レーザの性能に大きく左右されるという問題点があった。
【0008】
一方、特許第3264415号には、周波数信号を周波数変換、FM(Frequency Modulation)変調した後に、光信号に変換して伝送するシステムについて開示されている。FM変調は、電圧制御発振器(VCO)により、入力信号に応じて発振周波数を変化する変調方式である。
【0009】
FM変調を行った後に光信号に変換すると、▲1▼光伝送路で発生する相互変調歪の影響を無視できる、▲2▼光変調度を高くする、▲3▼FM広帯域利得によりCNRが改善される、という利点がある。
【0010】
しかし、FM変調された信号のスペクトルには、ベースバンド成分が含まれていないため、FM復調では、例えば、周波数弁別フィルタ(パッシブ)とダイオード検波器などで構成される高コストなFM復調器を必要とする。さらに、このFM復調器では、ダイオード検波器による非線形歪により、結局相互変調歪が大きくなり、その結果、受信側では、伝送信号を正確に復元することが困難となり、伝送品質が悪いという問題点があった。また、FM復調方式には遅延した自己の信号と遅延しない信号の積を演算する遅延検波方式がある。本方式は、相互変調歪が小さくなるという特徴があるが、構成が複雑となっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、伝送信号を光信号に変換して伝送する場合、容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができないという問題点があった。
【0012】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、無線周波数信号などの伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる信号伝送方法および信号伝送システムを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号伝送方法は、伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換し、この中間周波数帯信号をパルス周波数変調した後、第1の光信号に変換するとともに、前記局部発振信号は第2の光信号に変換し、これら第1および第2の光信号を光伝送路を介して送信し、前記光伝送路を介して前記第1および第2の光信号を受信すると、当該第1の光信号を光電変換した後、復調することにより得られる信号と、前記第2の光信号を光電変換した結果得られる前記局部発振信号とを混合することにより、前記伝送信号を再生することを特徴とする。
【0014】
本発明の信号伝送システムは、伝送信号を光信号に変換して送信する送信装置と、前記光信号を受信して前記伝送信号を再生する受信装置とを光伝送路で接続してなる信号伝送システムであって、前記送信装置は、前記伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換した後、パルス周波数変調する変調手段と、この変調手段で変調した結果得られる第1のパルス信号を第1の光信号に変換する第1の変換手段と、前記局部発振信号を第2の光信号に変換する第2の変換手段とを具備し、前記第1および第2の光信号を前記光伝送路を介して送信することを特徴とし、前記受信装置は、前記光伝送路を介して前記第1および第2の光信号を受信して、これら第1および第2の光信号を光電変換する第3の変換手段と、前記第1の光信号を光電変換した結果得られる信号を復調することにより得られる信号と、前記第2の光信号を光電変換した結果得られる前記局部発振信号とを混合することにより、前記伝送信号を再生する再生手段とを具備したことを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、無線周波数信号などの伝送信号は、パルス周波数変調してから光信号に変換して伝送するので、高品質に長距離伝送が行えるとともに、受信側では、パルス周波数変調信号の復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみで良い。従って、本発明によれば、伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる。
【0016】
本発明の信号伝送方法は、伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換し、この中間周波数帯信号をパルス周波数変調した結果得られる第1のパルス信号と、前記局部発振信号との論理積をとることにより得られる第2のパルス信号を光信号に変換して、当該光信号を光伝送路を介して送信し、前記光伝送路を介して前記光信号を受信すると、当該光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号を復調した結果得られる信号と、前記第2のパルス信号から抽出された前記局部発振信号とを混合して、前記伝送信号を再生することを特徴とする。
【0017】
本発明の信号伝送システムは、伝送信号を光信号に変換して送信する送信装置と、前記光信号を受信して前記伝送信号を再生する受信装置とを光伝送路で接続してなる信号伝送システムであって、前記送信装置は、前記伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換した後、パルス周波数変調する変調手段と、この変調手段で変調した結果得られる第1のパルス信号と、前記局部発振信号との論理積をとることにより得られる第2のパルス信号を光信号に変換する第1の変換手段とを具備し、前記光信号を前記光伝送路を介して送信することを特徴とし、前記受信装置は、前記光伝送路を介して前記光信号を受信して、この光信号を光電変換する第2の変換手段と、前記光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号から前記局部発振信号を抽出する抽出手段と、前記光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号を復調した結果得られる信号と、前記抽出手段で抽出された局部発振信号とを混合して、前記伝送信号を再生する再生手段とを具備したことを特徴とする。
【0018】
本発明によれば、無線周波数信号などの伝送信号は、パルス周波数変調してから光信号に変換して伝送するので、高品質に長距離伝送が行えるとともに、受信側では、パルス周波数変調信号の復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみで良い。従って、本発明によれば、伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる。また、局部発振信号は、伝送信号を変調した結果得られた上記第1のパルス信号にのせて伝送するので、光ファイバケーブルも1本でよく、よりコスト低減の図られた信号伝送を実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、伝送信号が無線周波数(RF)信号である場合について説明する。
【0020】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る信号伝送システムの構成例を示すブロック図で、大きく分けて、送信装置1と受信装置2から構成されている。
【0021】
図1において、送信装置1は、第1の混合器(ミクサ)101と、局部発振器102と、パルス周波数変調器(以下「PFM変調器」という)103と、第1の電気・光変換器(以下、第1のE/O変換器、あるいは、第1のE/Oと呼ぶ)104と、第2の電気・光変換器(以下、第2のE/O変換器、あるいは、第2のE/Oと呼ぶ)105とから構成されている。
【0022】
また、受信装置2は、第1の光・電気変換器(以下、第1のO/E変換器、あるいは、第1のO/Eと呼ぶ)106と、第2の光・電気変換器(以下、第2のO/E変換器、あるいは、第2のO/Eと呼ぶ)107と、パルス周波数復調器(以下「PFM復調器」という)108と、第2の混合器(ミクサ)109と、バンドパスフィルタ110とから構成されている。
【0023】
送信装置1と受信装置2との間は2本の光ファイバケーブル121、122で接続されている。
【0024】
まず、送信装置1について説明する。
【0025】
局部発振器102から出力される局部発振信号は、第1の混合器101と第2のE/O変換器105に入力する。
【0026】
第1の混合器(ミクサ)101には、局部発振器102から出力する局部発振信号と、無線周波数信号(RF信号)とが入力する。第1の混合器101は、局部発振信号と無線周波数信号とを混合(乗算)して、中間周波数信号を出力する。
【0027】
第1の混合器101から出力する中間周波数信号(IF信号)は、PFM変調器103に入力する。PFM変調器103では、公知・公用技術を用いて、中間周波数信号に対しパルス周波数変調(PFM変調)を行い、その結果、入力した中間周波数信号に応じたPFM変調信号が出力される。
【0028】
PFM変調とは、図2に示すように、PFM変調器に入力する入力信号(例えば、上記IF信号)の振幅に応じて、一定パルス幅の電気パルスの繰り返し周波数が変化する変調方式である。図2では、入力信号振幅が大きい時に、パルス繰り返し周波数が高く、入力信号振幅が小さい時に、パルス繰り返し周波数が低くなるような例を示した。
【0029】
なお、本実施形態においては、PFM変調器103のIF信号振幅とパルス繰り返し周波数の関係は限定していない。図2に示した逆の関係、すなわち、IF信号振幅が小さい時に、パルス繰り返し周波数を高くするようにしてもよい。
【0030】
PFM変調器103の出力信号は、第1のE/O変換器104で光信号に変換する。
【0031】
第1のE/O変換器104として、種々実現方法が考えられるが、本実施形態においては、半導体レーザの直接変調とする。半導体レーザを、PFM変調器103の出力信号である電気パルスで駆動する方法としては、次に示す手法が考えられる。すなわち、しきい電流値付近にバイアスした半導体レーザを、バイアス電流にパルス電流を加えた信号で駆動することにより、電気パルスと相似な光パルスを得る方法である。半導体レーザを予めバイアスすることにより、電気パルスが入力されてから、半導体レーザが発光するまでの遅れ時間を小さくすることができる。
【0032】
一方、局部発振器102から出力される局部発振信号は、第2のE/O変換器105で光信号に変換される。第2のE/O変換器105も第1のE/O変換器104と同様に、半導体レーザの直接変調で実現することができる。すなわち、しきい電流値付近にバイアスした半導体レーザを、バイアス電流に局部発振器102の出力信号を加えた信号により駆動するのである。
【0033】
第1および第2のE/O変換器104、105は、非線形歪が大きくてもまったく問題ない。
【0034】
第1のE/O変換器104を駆動する信号は、PFM変調器103の出力である。PFM変調器103は、PFM変調器103に入力する信号の振幅に応じて、一定幅の出力パルスの繰り返し周波数を変化させる。従って、PFM変調器103の出力パルスを光パルスに変換する第1のE/O変換器104は、歪が大きくても良く、光パルスが一定の幅であればよい。
【0035】
第2のE/O変換器105は、一定繰り返しの局部発振器102の電気信号を光信号に変換する。第2のE/O変換器105から出力される光信号は、一定繰り返しの電気信号を光信号に変換できれば良い。従って、第2のE/O変換器105も歪が大きくても良い。
【0036】
以上に示す歪が大きくても良いE/O変換器として半導体レーザを用いる。半導体レーザは、大別すると、ダイナミックに単一縦モード発振が可能なDFBレーザ、端面の反射により発振させるFPレーザの2種類のレーザがある。DFBレーザは、半導体レーザ内部にグレーティングを作りこむため、FPレーザよりコスト高である。第1の実施形態においては、第1および第2のE/O変換器104,105として、DFBレーザでもFPレーザの何れによっても構成が可能である。また、半導体レーザを駆動する信号振幅の大きさの上限は無い。すなわち、半導体レーザが壊れない限り信号振幅を大きくすることができる。
【0037】
第1のE/O変換器104の出力である光信号は光ファイバケーブル121で受信装置2へ伝送され、第2のE/O変換器105の出力である光信号は光ファイバケーブル122で受信装置2へ伝送される。
【0038】
次に、受信装置2について説明する。
【0039】
第1のO/E変換器106では、光ファイバケーブル121を介して受信した光信号を電気信号に変換する。また、第2のO/E変換器107では、光ファイバケーブル122を介して受信した光信号を電気信号に変換することにより、局部発振信号を再生する。
【0040】
第1のO/E変換器106から出力される信号は、PFM復調器108に入力する。PFM復調器108では、公知・公用技術を用いて、当該入力信号としてのPFM変調信号を復調する。
【0041】
PFM復調器108から出力される信号と、第2のO/E変換器107から出力された信号、すなわち、送信装置1から送られてきた局部発振器102から出力である局部発振信号は、第2の混合器109に入力する。第2の混合器109では、PFM変調器108から出力された信号と局部発振信号とを混合し(乗じ)、その結果得られた信号をバンドパスフィルタ110に通すことにより、無線周波数信号(RF信号)を再生することができる。
【0042】
PFM変調は、前述したように、入力信号振幅に応じて、一定パルス幅のパルスの繰り返し周波数を変化させる方式である。このPFM変調スペクトル密度を図3に示す。PFM変調スペクトルは、図3中、「PFM」と記した部分と「IF」と記した2つの部分に存在する。「PFM」と「IF」と記した2つのスペクトルから、「PFM」と記した部分のスペクトルを取り去り、「IF」だけ残すと、PFM変調を復調したことになる。すなわち、PFM変調を復調するというのは、ローパスフィルタを入れることと等化である。
【0043】
したがって、第1のO/E変換器106から出力される信号を、PFM復調器108で復調するというのは、図3に示すIFと記した部分のスペクトルをローパスフィルタで取り出すこととなる。
【0044】
PFM復調器108により取り出した「IF」と称するスペクトル部分と、第2のO/E変換器107で電気信号に変換することにより得られた局部発振信号とを、第2の混合器109で混合することにより、図3に示される、「LO」と「RF」と記すスペクトルの信号を得ることになる。なお、図3においては、「LO」の低域側波帯のスペクトルは記していない。
【0045】
バンドパスフィルタ110により、図3に示す「RF」と記したスペクトル成分のみ取り出すことにより、無線周波数信号を出力することができる。
【0046】
ここで、第1および第2のO/E変換器106、107は、第1および第2のE/O変換器104、105同様に、非線形歪が大きくとも良い。
【0047】
上記第1の実施形態では、第1および第2のE/O変換器104、105と、第1および第2のO/E変換器106、107の間は、2本の光ファイバケーブルで伝送するようにした。第1のE/O変換器104と第2のE/O変換器105の波長を異ならせることにより、第1のE/O変換器104の出力としての光信号と、第2のE/O変換器105の出力としての光信号とを合波器により多重し、一本の光ファイバで伝送後、分波器により分波して、第1のO/E変換器106と第2のO/E変換器107で受信することも考えられる。
【0048】
パルス周波数変調とは、入力する中間周波数帯信号の振幅に応じて、一定幅のパルスの繰り返し周波数が変化する変調方式である。従って、光信号に変換する半導体レーザは、一定幅のパルスを出力すれば良いため、変調歪はどうでも良くなる。一方、局部発振信号を光信号に変換する際にも、変調歪の量は何でも良い。半導体レーザは、局部発振信号の波形に忠実に光信号を出力する必要が無く、周波数の情報のみ忠実に伝送すれば良い。従って、光信号を得るための半導体レーザは、通常のディジタル通信用の半導体レーザで良く、低コストな装置を実現することが可能となる。上記、2個の半導体レーザを用いた場合、2本の光ファイバで受信端まで伝送することが考えられる。さらに、2個の半導体レーザの発振周波数を異ならせて、波長多重して1本の光ファイバで受信端まで伝送し、受信端において、波長を分離することも考えられる。
【0049】
以上説明したように、上記第1の実施形態によれば、無線周波数信号などの伝送信号は、PFM変調してから光信号に変換して伝送するようになっている。前述したように、PFMは、パルス幅一定のパルスの繰り返し周波数を、入力信号(例えば、ここではIF信号)に応じて変化する変調方式となり、PFM変調された信号のスペクトルには、図3からも明らかなように、ベースバンド成分が含まれている。従って、PFMの復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみで良いことになる。これは、パッシブデバイスなので、構成が簡単であるとともに、低消費電力であるので、システム全体のコスト低減を図ることができる。
【0050】
無線周波数信号などの伝送信号は、PFM変調してから光信号に変換して伝送するので、高品質に長距離伝送が行えるとともに、受信側では、PFMの復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみで良い。従って、本発明によれば、伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる。
【0051】
ここで、電気信号を光信号に変換する手段を半導体レーザとしたが、定常的に発振している半導体レーザとニオブ酸リチウムや半導体の外部変調器の組み合わせでも実現できることは言うまでもない。
【0052】
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る信号伝送システムの構成例を示すブロック図で、大きく分けて、送信装置3と受信装置4から構成されている。
【0053】
図4において、送信装置3は、第1の混合器(ミクサ)201と、局部発振器202と、パルス周波数変調器(以下「PFM変調器」という)203と、電気・光変換器(以下、E/O変換器、あるいは、E/Oと呼ぶ)204と、論理積回路205とから構成されている。
【0054】
また、受信装置2は、光・電気変換器(以下、O/E変換器、あるいは、O/Eと呼ぶ)206と、クロック抽出回路207と、パルス周波数復調器(以下「PFM復調器」という)208と、第2の混合器(ミクサ)209と、バンドパスフィルタ210とから構成されている。
【0055】
送信装置3と受信装置4との間は1本の光ファイバケーブル221で接続されている。
【0056】
まず、送信装置3について説明する。
【0057】
局部発振器202から出力される局部発振信号は、第1の混合器201と論理積回路205に入力する。
【0058】
第1の混合器(ミクサ)201には、局部発振器202から出力する局部発振信号と、無線周波数信号(RF信号)とが入力する。第1の混合器201は、局部発振信号と無線周波数信号とを混合(乗算)して、中間周波数信号を出力する。
【0059】
第1の混合器201から出力する中間周波数信号(IF信号)は、PFM変調器203に入力する。PFM変調器203では、公知・公用技術を用いて、中間周波数信号に対しパルス周波数変調(PFM変調)を行い、その結果、入力した中間周波数信号に応じたPFM変調信号が出力される。
【0060】
論理積回路205では、PFM変調器から出力するPFM変調信号と、局部発振器202から出力される局部発振信号との論理積演算を行い、その結果、例えば、図5に示すような論理積演算パルス列を出力する。
【0061】
論理歴回路205で、PFM変調器から出力するPFM変調信号と、局部発振器202から出力される局部発振信号との論理積をとることで、PFM変調信号に局部発振信号をのせることができるのである。
【0062】
PFM変調とは、入力信号振幅に応じて、一定パルス幅の電気パルスの繰り返し周波数が変化する変調方式であるため、図5に示すように、入力信号としてのIF信号の振幅に応じて、論理積演算パルス列グループの繰り返し周波数が変化していることがわかる。図5では、入力信号としてのIF信号の振幅が大きい時に、論理積演算パルス列の繰り返し周波数が高くなり、入力信号としてのIF信号の振幅が小さい時に、論理積演算パルス列の繰り返し周波数が低くなるような例を示した。が、第1の実施形態の場合と同様、PFM変調器203のIF信号振幅とパルス(論理積演算パルス列)繰り返し周波数の関係は限定していない。例えば、IF信号振幅が大きい時に、パルス(論理積演算パルス列)繰り返し周波数を低くするようにしてもよい。
【0063】
論理積回路205の出力信号である、局部発振信号をのせたPFM変調信号としての論理積演算パルス列は、E/O変換器204で光信号に変換される。
【0064】
E/O変換器204として、種々実現方法が考えられるが、本実施形態においては、半導体レーザの直接変調とする。半導体レーザを、論理積回路205の出力信号で駆動する方法は、前述した第1の実施形態と同様であるため、ここでは省略する。
【0065】
E/O変換器204は、非線形歪が大きくてもまったく問題ない。E/O変換器204を駆動する信号は、論理積回路205の出力である。論理積回路205の入力信号は、PFM変調器203の出力信号に局部発振器202の出力信号をのせたものである。
【0066】
PFM変調器203は、PFM変調器203に入力される信号の振幅に応じて、一定幅の出力パルスの繰り返し周波数を変化させる。従って、PFM変調器203の出力パルスと局部発振器202の出力信号の論理積を取った信号を光パルスに変換するE/O変換器204は、歪が大きくても良いことになる。
【0067】
E/O変換器204は、前述の第1の実施形態と同様に、半導体レーザを用い、その半導体レーザの種類の制約を受けることが無い。従って、E/O変換器として、DFBレーザでもFPレーザの何れによっても構成が可能である。また、半導体レーザを駆動する信号振幅の大きさの上限は無い。すなわち、半導体レーザが壊れない限り信号振幅を大きくすることができる。
【0068】
E/O変換器204から出力さえる光信号は光ファイバ221で受信装置4へ伝送される。
【0069】
次に、受信装置4について説明する。
【0070】
O/E変換器206では、光ファイバケーブル221を介して受信した光信号を電気信号に変換し、当該電気信号をPFM変調器208とクロック抽出回路207へ出力する。
【0071】
PFM復調器208には、O/E変換器206から出力された電気信号が入力し、公知公用技術を用いて、当該電気信号復調する(PFM変調)。
【0072】
PFM復調は、前述の第1の実施形態でも説明したように、ローパスフィルタによりPFM変調スペクトル成分を取り去ることで、実現できる。第2の実施形態におけるPFM復調器208は、上記のPFM変調スペクトルを取り去るように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を決定する。
【0073】
クロック抽出回路207には、O/E変換器206から出力された電気信号が入力し、ここで、PFM変調信号に含まれる局部発振信号成分を抽出する。この抽出手法も公知・公用技術を用いればよく、また、本発明の要旨ではないので説明は省略する。
【0074】
PFM復調器208で復調された結果得られた信号と、クロック抽出回路207で抽出された局部発振信号とは、第2の混合器209で混合される。
【0075】
第2の混合器209で両信号を混合した結果得られた信号から、バンドパスフィルタ210を用いて、無線周波数信号を取り出す。
【0076】
ここで、O/E変換器206は、E/O変換器204と同様に、非線形歪が大きくとも良い。
【0077】
第2の実施形態では、変調した伝送信号に、局部発振信号をのせてから光信号に変換して伝送し、受信装置4では、O/E変換器206の出力をPFM復調器208とクロック抽出回路207に入力している。そして、PFM復調器208の出力信号と、クロック抽出回路207の出力信号とを第2の混合器209で混合して、無線周波数信号を再生させていた。
【0078】
送信装置3では、光信号に変換する半導体レーザは1つですむばかりでなく、パルス光を出力すれば良いため、変調歪はどうでも良くなる。光信号を得るための半導体レーザは、通常のディジタル通信用の半導体レーザで良く、低コストな装置を実現することが可能となる。
【0079】
構成を簡単にするために、O/E変換器206の出力を、バンドパスフィルタ210に通すことにより、無線周波数信号を出力するようにすることもできる。この場合、受信装置4では、O/E変換器206とバンドパスフィルタ210のみで構成できるため、低コスト化が図れる。
【0080】
以上説明したように、上記第2の実施形態によれば、無線周波数信号などの伝送信号は、PFM変調してから光信号に変換して伝送するようになっている。前述したように、PFMは、パルス幅一定のパルスの繰り返し周波数を、入力信号(例えば、ここではIF信号)に応じて変化する変調方式となり、PFM変調された信号のスペクトルには、図3からも明らかなように、ベースバンド成分が含まれている。従って、PFMの復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみで良いことになる。これは、パッシブデバイスなので、構成が簡単であるとともに、低消費電力であるので、システム全体のコスト低減を図ることができる。
【0081】
無線周波数信号などの伝送信号は、PFM変調してから光信号に変換して伝送するので、高品質に長距離伝送が行えるとともに、受信側では、PFMの復調は、低域通過フィルタ(LPF)のみでも良い。従って、本発明によれば、伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる。
【0082】
ここで、電気信号を光信号に変換する手段を半導体レーザとしたが、定常的に発振している半導体レーザとニオブ酸リチウムや半導体の外部変調器の組み合わせでも実現できることは言うまでもない。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、E/O変換器およびO/E変換器の非直線歪に関係なく、無線周波数信号などの伝送信号を容易に(例えば、簡単な構成で)、しかも高品質に長距離伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る信号伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図2】PFM変調器の入力信号(IF信号)と出力パルスの関係を説明するための図。
【図3】各信号成分(IF成分、PFM成分、RF成分)のスペクトル密度を説明するための図。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る信号伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図5】PFM変調器の入力信号(IF信号)と論理積回路からの出力であるパルスの関係を説明するための図。
【符号の説明】
101、201…第1の混合器(ミクサ)
102、202…局部発振器
103、203…PFM変調器
104…第1の電気・光変換器(第1のE/O変換器)
105…第2の電気・変換器(第2のE/O変換器)
106…第1の光・電気変換器(第1のO/E変換器)
107…第2の光・電気変換器(第2のO/E変換器)
204…E/O変換器
205…論理積回路
206…O/E変換器
207…クロック抽出回路
108、208…PFM復調器
109、209…第2の混合器(ミクサ)
110、210…バンドパスフィルタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal transmission method and system for converting a transmission signal such as a radio frequency signal into an optical signal for transmission.
[0002]
[Prior art]
Utilizing the broadband and low-loss properties of optical fibers, wireless signal optical fiber transmission, in which a transmission signal such as a radio frequency signal is directly converted into an optical signal and transmitted, has been performed. Conventionally, a coaxial cable has been used for transmission from a wireless device to an antenna. An optical fiber is thinner than a coaxial cable, is easier to use, and has a smaller loss, so that long distance transmission is possible. By replacing the coaxial cable with an optical fiber, a transmission signal in a higher frequency band can be transmitted over a long distance.
[0003]
As a method of converting a transmission signal into an optical signal, a semiconductor laser is mainly used. As the current flowing through the semiconductor laser is increased, the optical output starts to increase from the threshold current value at which laser oscillation starts. In a semiconductor laser, the ratio between the amount of increase in current and the amount of increase in light output, that is, the differential quantum efficiency, becomes almost constant after the threshold current value is exceeded. By utilizing this characteristic, the semiconductor laser is directly modulated by adding an AC current as a transmission signal and a DC bias current set to a threshold current value or more. By appropriately selecting the amplitude of the transmission signal, the transmission signal can be reproduced from the optical signal received via the optical fiber.
[0004]
As described above, conventionally, a semiconductor laser is driven while a transmission signal is an analog signal, and the transmission signal is converted into an optical signal and transmitted.
[0005]
According to this method, when the amplitude of the transmission signal is increased on the transmission side, the effect of the nonlinear distortion of the semiconductor laser increases, and the SN ratio of the transmission signal reproduced on the reception side is good, but the distortion characteristics are poor. Become. On the other hand, if the amplitude of the transmission signal is reduced on the transmission side, the transmission signal reproduced on the reception side has a good distortion characteristic but a low SN ratio. Further, the SN ratio is also affected by the transmission-side optical power and the optical fiber loss.
[0006]
That is, when a transmission signal is directly converted into an optical signal, the non-linearity of the E / O converter and the O / E converter becomes a problem. Further, if the linearity is improved by reducing the amplitude in the E / O converter, there is a problem that the SN ratio is deteriorated on the receiving side.
[0007]
Therefore, in the case of a system that directly modulates a transmission signal by driving the semiconductor laser with the transmission signal, the transmittable distance greatly fluctuates according to the performance variation of the semiconductor laser, and the system design has an effect on the performance of the semiconductor laser. There was a problem that it was greatly affected.
[0008]
On the other hand, Japanese Patent No. 3264415 discloses a system in which a frequency signal is subjected to frequency conversion, FM (Frequency Modulation) modulation, and then converted to an optical signal and transmitted. FM modulation is a modulation method in which an oscillation frequency is changed by a voltage controlled oscillator (VCO) according to an input signal.
[0009]
When converted into an optical signal after performing FM modulation, (1) the influence of intermodulation distortion generated in the optical transmission line can be ignored, (2) the optical modulation degree is increased, and (3) the CNR is improved by the FM broadband gain. There is an advantage that it is.
[0010]
However, since the spectrum of an FM-modulated signal does not include a baseband component, in FM demodulation, for example, a high-cost FM demodulator including a frequency discriminating filter (passive) and a diode detector is used. I need. Furthermore, in this FM demodulator, the intermodulation distortion eventually increases due to the nonlinear distortion caused by the diode detector. As a result, it is difficult for the receiving side to accurately restore the transmission signal, and the transmission quality is poor. was there. Further, the FM demodulation method includes a delay detection method for calculating a product of a delayed self signal and a non-delayed signal. This system has a feature that intermodulation distortion is reduced, but the configuration is complicated.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, when a transmission signal is converted into an optical signal and transmitted, there has been a problem that transmission over a long distance with high quality cannot be easily performed (for example, with a simple configuration).
[0012]
In view of the above problems, the present invention provides a signal transmission method and a signal transmission system capable of easily (for example, with a simple configuration) and high-quality long-distance transmission of a transmission signal such as a radio frequency signal. The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The signal transmission method according to the present invention converts a transmission signal into an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, converts the intermediate frequency band signal into a first optical signal after pulse frequency modulation, and converts the local oscillation signal into a first optical signal. Converting the signal into a second optical signal, transmitting the first and second optical signals via an optical transmission path, and receiving the first and second optical signals via the optical transmission path; After the first optical signal is photoelectrically converted, the signal obtained by demodulation is mixed with the local oscillation signal obtained by photoelectrically converting the second optical signal, thereby reproducing the transmission signal. It is characterized by doing.
[0014]
A signal transmission system according to the present invention is a signal transmission system comprising: a transmission device that converts a transmission signal into an optical signal and transmits the optical signal; and a reception device that receives the optical signal and reproduces the transmission signal, connected by an optical transmission line. A transmitter for converting the transmission signal into an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, and then modulating a pulse frequency, and a first pulse obtained as a result of the modulation by the modulator. A first conversion means for converting a signal into a first optical signal; and a second conversion means for converting the local oscillation signal into a second optical signal, wherein the first and second optical signals are converted. The transmission is performed via the optical transmission line, and the receiving device receives the first and second optical signals via the optical transmission line, and converts the first and second optical signals. Third converting means for performing photoelectric conversion, and the first optical signal; Reproducing means for reproducing the transmission signal by mixing a signal obtained by demodulating a signal obtained as a result of photoelectrically converting the signal and the local oscillation signal obtained as a result of photoelectrically converting the second optical signal. And characterized in that:
[0015]
According to the present invention, a transmission signal such as a radio frequency signal is pulse-frequency-modulated and then converted to an optical signal and transmitted, so that high-quality long-distance transmission can be performed. Demodulation may be performed using only a low-pass filter (LPF). Therefore, according to the present invention, a transmission signal can be easily (for example, with a simple configuration) and transmitted over a long distance with high quality.
[0016]
The signal transmission method according to the present invention converts a transmission signal into an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, and a first pulse signal obtained as a result of pulse frequency modulation of the intermediate frequency band signal; Converting the second pulse signal obtained by taking the logical product of the AND into an optical signal, transmitting the optical signal via an optical transmission path, and receiving the optical signal via the optical transmission path, The transmission signal is reproduced by mixing a signal obtained as a result of demodulating the second pulse signal obtained by photoelectrically converting the optical signal and the local oscillation signal extracted from the second pulse signal. It is characterized by doing.
[0017]
A signal transmission system according to the present invention is a signal transmission system comprising: a transmission device that converts a transmission signal into an optical signal and transmits the optical signal; and a reception device that receives the optical signal and reproduces the transmission signal, connected by an optical transmission line. A transmitter for converting the transmission signal into an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, and then modulating a pulse frequency, and a first pulse obtained as a result of the modulation by the modulator. A first conversion unit for converting a second pulse signal obtained by ANDing the signal and the local oscillation signal into an optical signal, and transmitting the optical signal via the optical transmission line Wherein the receiving device receives the optical signal via the optical transmission line, and obtains the optical signal by photoelectrically converting the optical signal. Said second pulse Extraction means for extracting the local oscillation signal from the signal, a signal obtained as a result of demodulating the second pulse signal obtained by photoelectrically converting the optical signal, and a local oscillation signal extracted by the extraction means. And reproducing means for reproducing the transmission signal.
[0018]
According to the present invention, a transmission signal such as a radio frequency signal is pulse-frequency-modulated and then converted to an optical signal and transmitted, so that high-quality long-distance transmission can be performed. Demodulation may be performed using only a low-pass filter (LPF). Therefore, according to the present invention, a transmission signal can be easily (for example, with a simple configuration) and transmitted over a long distance with high quality. Also, since the local oscillation signal is transmitted on the first pulse signal obtained as a result of modulating the transmission signal, only one optical fiber cable is required, and signal transmission with reduced cost is realized. be able to.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a case where the transmission signal is a radio frequency (RF) signal will be described.
[0020]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal transmission system according to the first embodiment, which is roughly divided into a transmission device 1 and a reception device 2.
[0021]
In FIG. 1, a transmission device 1 includes a first mixer (mixer) 101, a local oscillator 102, a pulse frequency modulator (hereinafter, referred to as a “PFM modulator”) 103, and a first electro-optical converter ( Hereinafter, a first E / O converter or a first E / O 104 and a second electric / optical converter (hereinafter referred to as a second E / O converter or a second E / O converter) will be described. E / O) 105.
[0022]
The receiving device 2 includes a first optical / electrical converter (hereinafter, referred to as a first O / E converter or a first O / E) 106 and a second optical / electrical converter ( Hereinafter, a second O / E converter or a second O / E 107, a pulse frequency demodulator (hereinafter referred to as “PFM demodulator”) 108, and a second mixer (mixer) 109. And a band-pass filter 110.
[0023]
The transmission device 1 and the reception device 2 are connected by two optical fiber cables 121 and 122.
[0024]
First, the transmitting device 1 will be described.
[0025]
The local oscillation signal output from the local oscillator 102 is input to the first mixer 101 and the second E / O converter 105.
[0026]
The first mixer (mixer) 101 receives a local oscillation signal output from a local oscillator 102 and a radio frequency signal (RF signal). The first mixer 101 mixes (multiplies) a local oscillation signal and a radio frequency signal and outputs an intermediate frequency signal.
[0027]
The intermediate frequency signal (IF signal) output from the first mixer 101 is input to the PFM modulator 103. The PFM modulator 103 performs pulse frequency modulation (PFM modulation) on the intermediate frequency signal using a publicly known / public technology, and as a result, outputs a PFM modulated signal corresponding to the input intermediate frequency signal.
[0028]
PFM modulation is a modulation method in which the repetition frequency of an electric pulse having a constant pulse width changes according to the amplitude of an input signal (for example, the IF signal) input to a PFM modulator, as shown in FIG. FIG. 2 shows an example in which the pulse repetition frequency is high when the input signal amplitude is large, and the pulse repetition frequency is low when the input signal amplitude is small.
[0029]
Note that, in the present embodiment, the relationship between the IF signal amplitude of the PFM modulator 103 and the pulse repetition frequency is not limited. The pulse repetition frequency may be increased when the reverse relationship shown in FIG. 2 is satisfied, that is, when the IF signal amplitude is small.
[0030]
The output signal of the PFM modulator 103 is converted into an optical signal by the first E / O converter 104.
[0031]
Although various realization methods can be considered as the first E / O converter 104, in the present embodiment, direct modulation of a semiconductor laser is used. As a method of driving the semiconductor laser with an electric pulse which is an output signal of the PFM modulator 103, the following method can be considered. That is, a method in which a semiconductor laser biased near a threshold current value is driven by a signal obtained by adding a pulse current to a bias current to obtain an optical pulse similar to an electric pulse. By biasing the semiconductor laser in advance, the delay time from when the electric pulse is input to when the semiconductor laser emits light can be reduced.
[0032]
On the other hand, the local oscillation signal output from the local oscillator 102 is converted into an optical signal by the second E / O converter 105. Similarly to the first E / O converter 104, the second E / O converter 105 can be realized by direct modulation of a semiconductor laser. That is, the semiconductor laser biased near the threshold current value is driven by a signal obtained by adding the output signal of the local oscillator 102 to the bias current.
[0033]
The first and second E / O converters 104 and 105 have no problem even if the nonlinear distortion is large.
[0034]
The signal for driving the first E / O converter 104 is the output of the PFM modulator 103. The PFM modulator 103 changes the repetition frequency of an output pulse having a constant width according to the amplitude of a signal input to the PFM modulator 103. Therefore, the first E / O converter 104 that converts the output pulse of the PFM modulator 103 into an optical pulse may have a large distortion and the optical pulse may have a constant width.
[0035]
The second E / O converter 105 converts a constant repetition electrical signal of the local oscillator 102 into an optical signal. The optical signal output from the second E / O converter 105 only needs to be able to convert a constant repeating electrical signal into an optical signal. Therefore, the second E / O converter 105 may have a large distortion.
[0036]
A semiconductor laser is used as an E / O converter which may have a large distortion as described above. Semiconductor lasers are roughly classified into two types: a DFB laser capable of dynamically performing a single longitudinal mode oscillation, and an FP laser that oscillates by reflection from an end face. The DFB laser has a higher cost than the FP laser because the grating is formed inside the semiconductor laser. In the first embodiment, the first and second E / O converters 104 and 105 can be configured by either a DFB laser or an FP laser. Further, there is no upper limit of the magnitude of the signal amplitude for driving the semiconductor laser. That is, the signal amplitude can be increased as long as the semiconductor laser is not broken.
[0037]
The optical signal output from the first E / O converter 104 is transmitted to the receiving device 2 via the optical fiber cable 121, and the optical signal output from the second E / O converter 105 is received via the optical fiber cable 122. It is transmitted to the device 2.
[0038]
Next, the receiving device 2 will be described.
[0039]
The first O / E converter 106 converts an optical signal received via the optical fiber cable 121 into an electric signal. In addition, the second O / E converter 107 reproduces a local oscillation signal by converting an optical signal received via the optical fiber cable 122 into an electric signal.
[0040]
The signal output from the first O / E converter 106 is input to the PFM demodulator 108. The PFM demodulator 108 demodulates the PFM modulated signal as the input signal by using a known / public technology.
[0041]
The signal output from the PFM demodulator 108 and the signal output from the second O / E converter 107, that is, the local oscillation signal output from the local oscillator 102 sent from the transmitting device 1 is the second signal. To the mixer 109. The second mixer 109 mixes (multiplies) the signal output from the PFM modulator 108 with the local oscillation signal, and passes the resulting signal through a band-pass filter 110 to thereby generate a radio frequency signal (RF Signal) can be reproduced.
[0042]
As described above, the PFM modulation is a method in which the repetition frequency of a pulse having a constant pulse width is changed according to the amplitude of an input signal. FIG. 3 shows the PFM modulation spectral density. The PFM modulation spectrum exists in a portion denoted by “PFM” and two portions denoted by “IF” in FIG. If the spectrum of the portion "PFM" is removed from the two spectra "PFM" and "IF" and only "IF" is left, PFM modulation is demodulated. That is, demodulating PFM modulation is equivalent to inserting a low-pass filter and equalizing.
[0043]
Therefore, demodulating the signal output from the first O / E converter 106 with the PFM demodulator 108 means extracting the spectrum of the portion indicated by IF shown in FIG. 3 with a low-pass filter.
[0044]
A second mixer 109 mixes a spectrum part called “IF” extracted by the PFM demodulator 108 and a local oscillation signal obtained by converting the spectrum part into an electric signal by the second O / E converter 107. By doing so, signals having spectra indicated by “LO” and “RF” shown in FIG. 3 are obtained. FIG. 3 does not show the spectrum of the lower sideband of “LO”.
[0045]
The band-pass filter 110 extracts only the spectral components indicated by “RF” shown in FIG. 3 to output a radio frequency signal.
[0046]
Here, the first and second O / E converters 106 and 107 may have a large nonlinear distortion like the first and second E / O converters 104 and 105.
[0047]
In the first embodiment, transmission between the first and second E / O converters 104 and 105 and the first and second O / E converters 106 and 107 is performed using two optical fiber cables. I did it. By making the wavelengths of the first E / O converter 104 and the second E / O converter 105 different, an optical signal as an output of the first E / O converter 104 and a second E / O converter An optical signal as an output of the converter 105 is multiplexed by a multiplexer, transmitted by one optical fiber, and then demultiplexed by a demultiplexer to form a first O / E converter 106 and a second O / E converter 106. It is also conceivable that the signal is received by the / E converter 107.
[0048]
The pulse frequency modulation is a modulation method in which the repetition frequency of a pulse having a constant width changes according to the amplitude of an input intermediate frequency band signal. Therefore, since the semiconductor laser for converting into an optical signal only needs to output a pulse having a constant width, the modulation distortion does not matter. On the other hand, when converting a local oscillation signal into an optical signal, the amount of modulation distortion is not limited. The semiconductor laser does not need to faithfully output an optical signal in accordance with the waveform of the local oscillation signal, but only needs to faithfully transmit frequency information. Therefore, a semiconductor laser for obtaining an optical signal may be a semiconductor laser for ordinary digital communication, and a low-cost device can be realized. When the above-mentioned two semiconductor lasers are used, transmission to the receiving end through two optical fibers can be considered. Further, it is conceivable that the oscillation frequencies of the two semiconductor lasers are made different, wavelength-division multiplexed and transmitted to the receiving end by one optical fiber, and the wavelengths are separated at the receiving end.
[0049]
As described above, according to the first embodiment, a transmission signal such as a radio frequency signal is PFM-modulated, converted to an optical signal, and transmitted. As described above, the PFM is a modulation method in which the repetition frequency of a pulse having a constant pulse width is changed according to an input signal (for example, an IF signal in this case), and the spectrum of the PFM-modulated signal is shown in FIG. As is clear, a baseband component is included. Therefore, the demodulation of the PFM only requires a low-pass filter (LPF). Since this is a passive device, the configuration is simple and the power consumption is low, so that the cost of the entire system can be reduced.
[0050]
Transmission signals such as radio frequency signals are converted to optical signals after PFM modulation and transmitted, so that high-quality long-distance transmission can be performed. On the receiving side, PFM demodulation is performed by a low-pass filter (LPF). Only good. Therefore, according to the present invention, a transmission signal can be easily (for example, with a simple configuration) and transmitted over a long distance with high quality.
[0051]
Here, the means for converting an electric signal to an optical signal is a semiconductor laser. However, it is needless to say that a combination of a semiconductor laser that oscillates constantly and an external modulator of lithium niobate or a semiconductor can be realized.
[0052]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal transmission system according to the second embodiment, which is roughly divided into a transmission device 3 and a reception device 4.
[0053]
In FIG. 4, a transmission device 3 includes a first mixer (mixer) 201, a local oscillator 202, a pulse frequency modulator (hereinafter, referred to as a "PFM modulator") 203, and an electro-optical converter (hereinafter, E). / O converter or E / O) 204 and a logical product circuit 205.
[0054]
The receiving apparatus 2 includes an optical-to-electrical converter (hereinafter, referred to as an O / E converter or O / E) 206, a clock extraction circuit 207, and a pulse frequency demodulator (hereinafter, referred to as a “PFM demodulator”). ) 208, a second mixer (mixer) 209, and a band-pass filter 210.
[0055]
The transmission device 3 and the reception device 4 are connected by one optical fiber cable 221.
[0056]
First, the transmitting device 3 will be described.
[0057]
The local oscillation signal output from local oscillator 202 is input to first mixer 201 and AND circuit 205.
[0058]
The first mixer (mixer) 201 receives a local oscillation signal output from the local oscillator 202 and a radio frequency signal (RF signal). The first mixer 201 mixes (multiplies) a local oscillation signal and a radio frequency signal, and outputs an intermediate frequency signal.
[0059]
The intermediate frequency signal (IF signal) output from the first mixer 201 is input to the PFM modulator 203. The PFM modulator 203 performs pulse frequency modulation (PFM modulation) on the intermediate frequency signal using a publicly known / public technology, and as a result, outputs a PFM modulated signal corresponding to the input intermediate frequency signal.
[0060]
The AND circuit 205 performs an AND operation on the PFM modulated signal output from the PFM modulator and the local oscillation signal output from the local oscillator 202. As a result, for example, an AND operation pulse train as shown in FIG. Is output.
[0061]
Since the logical history circuit 205 calculates the logical product of the PFM modulation signal output from the PFM modulator and the local oscillation signal output from the local oscillator 202, the local oscillation signal can be added to the PFM modulation signal. is there.
[0062]
PFM modulation is a modulation method in which the repetition frequency of an electric pulse having a constant pulse width changes according to the amplitude of an input signal. Therefore, as shown in FIG. It can be seen that the repetition frequency of the product operation pulse train group has changed. In FIG. 5, when the amplitude of the IF signal as the input signal is large, the repetition frequency of the AND operation pulse train increases, and when the amplitude of the IF signal as the input signal is small, the repetition frequency of the AND operation pulse train decreases. Examples were shown. However, similarly to the first embodiment, the relationship between the IF signal amplitude of the PFM modulator 203 and the pulse (logical product operation pulse train) repetition frequency is not limited. For example, when the IF signal amplitude is large, the pulse (logical product operation pulse train) repetition frequency may be lowered.
[0063]
An AND operation pulse train as a PFM modulation signal on which a local oscillation signal is output, which is an output signal of the AND circuit 205, is converted into an optical signal by the E / O converter 204.
[0064]
Although various realization methods can be considered as the E / O converter 204, in this embodiment, direct modulation of a semiconductor laser is used. The method of driving the semiconductor laser with the output signal of the AND circuit 205 is the same as in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
[0065]
The E / O converter 204 has no problem even if the nonlinear distortion is large. A signal for driving the E / O converter 204 is an output of the AND circuit 205. The input signal of the AND circuit 205 is obtained by adding the output signal of the local oscillator 202 to the output signal of the PFM modulator 203.
[0066]
The PFM modulator 203 changes the repetition frequency of an output pulse having a constant width according to the amplitude of a signal input to the PFM modulator 203. Therefore, the E / O converter 204 that converts a signal obtained by calculating the logical product of the output pulse of the PFM modulator 203 and the output signal of the local oscillator 202 into an optical pulse may have a large distortion.
[0067]
As in the first embodiment, the E / O converter 204 uses a semiconductor laser, and there is no restriction on the type of the semiconductor laser. Therefore, the E / O converter can be configured by either a DFB laser or an FP laser. Further, there is no upper limit of the magnitude of the signal amplitude for driving the semiconductor laser. That is, the signal amplitude can be increased as long as the semiconductor laser is not broken.
[0068]
The optical signal output from the E / O converter 204 is transmitted to the receiving device 4 via the optical fiber 221.
[0069]
Next, the receiving device 4 will be described.
[0070]
The O / E converter 206 converts an optical signal received via the optical fiber cable 221 into an electric signal, and outputs the electric signal to the PFM modulator 208 and the clock extraction circuit 207.
[0071]
An electric signal output from the O / E converter 206 is input to the PFM demodulator 208, and the electric signal is demodulated using a publicly known technique (PFM modulation).
[0072]
The PFM demodulation can be realized by removing the PFM modulation spectrum component using the low-pass filter, as described in the first embodiment. The PFM demodulator 208 according to the second embodiment determines the cutoff frequency of the low-pass filter so as to remove the PFM modulation spectrum.
[0073]
The electric signal output from the O / E converter 206 is input to the clock extraction circuit 207, where the local oscillation signal component included in the PFM modulated signal is extracted. This extraction method may use a publicly known / public technology, and is not the gist of the present invention, so that the description is omitted.
[0074]
The signal obtained as a result of demodulation by the PFM demodulator 208 and the local oscillation signal extracted by the clock extraction circuit 207 are mixed by the second mixer 209.
[0075]
A radio frequency signal is extracted from the signal obtained as a result of mixing the two signals by the second mixer 209 using the band-pass filter 210.
[0076]
Here, similarly to the E / O converter 204, the O / E converter 206 may have a large nonlinear distortion.
[0077]
In the second embodiment, a local oscillation signal is placed on a modulated transmission signal, converted to an optical signal and transmitted, and the receiving apparatus 4 outputs the output of the O / E converter 206 to the PFM demodulator 208 and the clock extraction. The signal is input to the circuit 207. Then, the output signal of the PFM demodulator 208 and the output signal of the clock extraction circuit 207 are mixed by the second mixer 209 to reproduce the radio frequency signal.
[0078]
In the transmitting device 3, not only one semiconductor laser for converting to an optical signal is required, but also pulsed light may be output, so that modulation distortion is not required. A semiconductor laser for obtaining an optical signal may be a semiconductor laser for ordinary digital communication, and a low-cost device can be realized.
[0079]
To simplify the configuration, the output of the O / E converter 206 may be passed through a bandpass filter 210 to output a radio frequency signal. In this case, since the receiving device 4 can be configured only by the O / E converter 206 and the band-pass filter 210, the cost can be reduced.
[0080]
As described above, according to the second embodiment, a transmission signal such as a radio frequency signal is subjected to PFM modulation, converted to an optical signal, and transmitted. As described above, the PFM is a modulation method in which the repetition frequency of a pulse having a constant pulse width is changed according to an input signal (for example, an IF signal in this case), and the spectrum of the PFM-modulated signal is shown in FIG. As is clear, a baseband component is included. Therefore, the demodulation of the PFM only requires a low-pass filter (LPF). Since this is a passive device, the configuration is simple and the power consumption is low, so that the cost of the entire system can be reduced.
[0081]
Transmission signals such as radio frequency signals are converted to optical signals after PFM modulation and transmitted, so that high-quality long-distance transmission can be performed. Only may be. Therefore, according to the present invention, a transmission signal can be easily (for example, with a simple configuration) and transmitted over a long distance with high quality.
[0082]
Here, the means for converting an electric signal to an optical signal is a semiconductor laser. However, it is needless to say that a combination of a semiconductor laser that oscillates constantly and an external modulator of lithium niobate or a semiconductor can be realized.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a transmission signal such as a radio frequency signal can be easily (for example, with a simple configuration) regardless of the nonlinear distortion of the E / O converter and the O / E converter. Moreover, high-quality long-distance transmission can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a signal transmission system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between an input signal (IF signal) and an output pulse of a PFM modulator.
FIG. 3 is a diagram for explaining the spectral density of each signal component (IF component, PFM component, RF component).
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a signal transmission system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between an input signal (IF signal) of a PFM modulator and a pulse output from an AND circuit.
[Explanation of symbols]
101, 201 ... first mixer (mixer)
102, 202 ... local oscillator
103, 203 ... PFM modulator
104: first electric / optical converter (first E / O converter)
105: second electric / converter (second E / O converter)
106: first optical / electrical converter (first O / E converter)
107: second optical / electrical converter (second O / E converter)
204 E / O converter
205: AND circuit
206 ... O / E converter
207 ... Clock extraction circuit
108, 208 ... PFM demodulator
109, 209: second mixer (mixer)
110, 210 ... band pass filter

Claims (4)

伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換し、この中間周波数帯信号をパルス周波数変調した後、第1の光信号に変換するとともに、前記局部発振信号は第2の光信号に変換し、これら第1および第2の光信号を光伝送路を介して送信し、
前記光伝送路を介して前記第1および第2の光信号を受信すると、当該第1の光信号を光電変換した後、復調することにより得られる信号と、前記第2の光信号を光電変換した結果得られる前記局部発振信号とを混合することにより、前記伝送信号を再生することを特徴とする信号伝送方法。
The transmission signal is converted into an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, and after the intermediate frequency band signal is pulse frequency modulated, the signal is converted into a first optical signal, and the local oscillation signal is converted into a second optical signal. Converting and transmitting these first and second optical signals via an optical transmission line,
When the first and second optical signals are received via the optical transmission line, the first optical signal is photoelectrically converted, and then the signal obtained by demodulation and the second optical signal are photoelectrically converted. Reproducing the transmission signal by mixing the local oscillation signal obtained as a result of the transmission.
伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換し、この中間周波数帯信号をパルス周波数変調した結果得られる第1のパルス信号と、前記局部発振信号との論理積をとることにより得られる第2のパルス信号を光信号に変換して、当該光信号を光伝送路を介して送信し、
前記光伝送路を介して前記光信号を受信すると、当該光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号を復調した結果得られる信号と、前記第2のパルス信号から抽出された前記局部発振信号とを混合して、前記伝送信号を再生することを特徴とする信号伝送方法。
The transmission signal is converted into an intermediate frequency band signal using the local oscillation signal, and the first pulse signal obtained as a result of pulse frequency modulation of the intermediate frequency band signal is ANDed with the local oscillation signal. Converting the second pulse signal into an optical signal, transmitting the optical signal via an optical transmission line,
When the optical signal is received through the optical transmission path, a signal obtained as a result of demodulating the second pulse signal obtained by photoelectrically converting the optical signal, and a signal extracted from the second pulse signal A signal transmission method, wherein the transmission signal is reproduced by mixing the local oscillation signal.
伝送信号を光信号に変換して送信する送信装置と、前記光信号を受信して前記伝送信号を再生する受信装置とを光伝送路で接続してなる信号伝送システムであって、
前記送信装置は、
前記伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換した後、パルス周波数変調する変調手段と、
この変調手段で変調した結果得られる第1のパルス信号を第1の光信号に変換する第1の変換手段と、
前記局部発振信号を第2の光信号に変換する第2の変換手段と、
を具備し、前記第1および第2の光信号を前記光伝送路を介して送信することを特徴とし、
前記受信装置は、
前記光伝送路を介して前記第1および第2の光信号を受信して、これら第1および第2の光信号を光電変換する第3の変換手段と、
前記第1の光信号を光電変換した結果得られる信号を復調することにより得られる信号と、前記第2の光信号を光電変換した結果得られる前記局部発振信号とを混合することにより、前記伝送信号を再生する再生手段と、
を具備したことを特徴とする信号伝送システム。
A signal transmission system in which a transmission device that converts a transmission signal into an optical signal and transmits the signal, and a reception device that receives the optical signal and reproduces the transmission signal are connected via an optical transmission path,
The transmitting device,
After converting the transmission signal to an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, a modulation means for pulse frequency modulation,
First conversion means for converting a first pulse signal obtained as a result of modulation by the modulation means into a first optical signal;
Second conversion means for converting the local oscillation signal into a second optical signal;
And transmitting the first and second optical signals via the optical transmission line,
The receiving device,
A third conversion unit that receives the first and second optical signals via the optical transmission line and photoelectrically converts the first and second optical signals;
By mixing a signal obtained by demodulating a signal obtained as a result of photoelectrically converting the first optical signal and the local oscillation signal obtained as a result of photoelectrically converting the second optical signal, the transmission is performed. Reproducing means for reproducing a signal;
A signal transmission system comprising:
伝送信号を光信号に変換して送信する送信装置と、前記光信号を受信して前記伝送信号を再生する受信装置とを光伝送路で接続してなる信号伝送システムであって、
前記送信装置は、
前記伝送信号を局部発振信号を用いて中間周波数帯信号に変換した後、パルス周波数変調する変調手段と、
この変調手段で変調した結果得られる第1のパルス信号と、前記局部発振信号との論理積をとることにより得られる第2のパルス信号を光信号に変換する第1の変換手段と、
を具備し、前記光信号を前記光伝送路を介して送信することを特徴とし、
前記受信装置は、
前記光伝送路を介して前記光信号を受信して、この光信号を光電変換する第2の変換手段と、
前記光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号から前記局部発振信号を抽出する抽出手段と、
前記光信号を光電変換することにより得られる前記第2のパルス信号を復調した結果得られる信号と、前記抽出手段で抽出された局部発振信号とを混合して、前記伝送信号を再生する再生手段と、
を具備したことを特徴とする信号伝送システム。
A signal transmission system in which a transmission device that converts a transmission signal into an optical signal and transmits the signal, and a reception device that receives the optical signal and reproduces the transmission signal are connected via an optical transmission path,
The transmitting device,
After converting the transmission signal to an intermediate frequency band signal using a local oscillation signal, a modulation means for pulse frequency modulation,
First conversion means for converting a second pulse signal obtained by taking the logical product of a first pulse signal obtained as a result of modulation by the modulation means and the local oscillation signal into an optical signal;
Comprising, transmitting the optical signal via the optical transmission line,
The receiving device,
A second conversion unit that receives the optical signal via the optical transmission path and photoelectrically converts the optical signal;
Extracting means for extracting the local oscillation signal from the second pulse signal obtained by photoelectrically converting the optical signal;
Reproduction means for reproducing the transmission signal by mixing a signal obtained as a result of demodulating the second pulse signal obtained by photoelectrically converting the optical signal with a local oscillation signal extracted by the extraction means; When,
A signal transmission system comprising:
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