JP2004153442A - 光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パルス幅の厳密な調整を不要とし、調整コストを削減できると共に、システムを容易に構成でき、消費電力を抑えることができる光通信システム等を提供する。
【解決手段】光通信システム１００は、光送信装置１０と、光伝送媒体２０と、光受信装置３０とから構成され、光送信装置１０にＮＲＺ／パルス変調回路１２が設けられ、また光受信装置３０にパルス／ＮＲＺ復調回路３４が設けられる。光送信装置１０では送信信号としてのＮＲＺ信号におけるデータ遷移点に同期したパルス信号Ｓ４を生成し、これを用いてレーザダイオードを駆動し光信号を送信し、光受信装置３０では受信したパルス信号Ｓ８に同期してＮＲＺ信号を再生する。これにより、送信信号のパルス幅の厳密な調整が不要となるため、調整コストを削減でき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】光通信システム１００は、光送信装置１０と、光伝送媒体２０と、光受信装置３０とから構成され、光送信装置１０にＮＲＺ／パルス変調回路１２が設けられ、また光受信装置３０にパルス／ＮＲＺ復調回路３４が設けられる。光送信装置１０では送信信号としてのＮＲＺ信号におけるデータ遷移点に同期したパルス信号Ｓ４を生成し、これを用いてレーザダイオードを駆動し光信号を送信し、光受信装置３０では受信したパルス信号Ｓ８に同期してＮＲＺ信号を再生する。これにより、送信信号のパルス幅の厳密な調整が不要となるため、調整コストを削減でき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びに信号処理方法に関する。詳しくは、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とすることによって、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、また一系統のパルス信号を用いるため、システムを容易に構成し、コストを抑えることでき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命を延長できるようにした光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。図７に示すように、光通信システム１は、光送信装置１０’と、光伝送媒体２０’と、光受信装置３０’とを備える。光送信装置１０’と光受信装置３０’とが光伝送媒体２０’を介して接続されている。この光通信システム１は、例えばノンリターン・トゥ・ゼロ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ、以下「ＮＲＺ」という）信号或いはノンリターン・トゥ・ゼロ・インバーテド（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ、以下「ＮＲＺＩ」という）信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【０００３】
光送信装置１０’は、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ２と、レーザドライバ３と、レーザダイオード４とを備える。バッファ２では、入力されたＮＲＺ信号の整形およびレベル調整が行われる。レーザドライバ３では、バッファ２から入力されたＮＲＺ信号（電圧信号）が電流信号に変換される。レーザダイオード４はレーザドライバ３によって生成された電流信号により駆動され、入力された信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。
【０００４】
光伝送媒体２０’としては、例えば光ファイバが用いられる。レーザダイオード４から発生した光信号は光伝送媒体２０’を介して光受信装置３０’へ伝送される。
【０００５】
光受信装置３０’は、フォトダイオード５と、Ｉ−Ｖアンプ６と、２Ｒポストアンプ７とを備える。フォトダイオード５は、光伝送媒体２０’を介して伝送されてきた光信号を受信して、電流信号として出力する。Ｉ−Ｖアンプ６は、フォトダイオード５から入力された電流信号を電圧信号に変換して２Ｒポストアンプ７へ出力する。２Ｒポストアンプ７は、２Ｒ機能、つまり微弱なデータ信号の増幅（Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）とＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）レベルでのデータ信号の出力（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ）の機能を１チップで実現した光通信用ポストアンプであり、Ｉ−Ｖアンプ６から入力された電圧信号を処理し、デジタル信号を再生して出力する。
【０００６】
図７に示す光通信システム１におけるデータ送受信方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、光通信システム１におけるタイムチャートである。図８に示すのは、入力されたＮＲＺ信号（電気信号）が光信号として送信され、送信された光信号を受信した後、元のＮＲＺ信号に変換する方法の一例である。
【０００７】
ＮＲＺ信号（電気信号）を光信号として送信する方法として、「１」を送信する場合はレーザダイオード等の発光素子を高発光状態とし、「０」を送信する場合は低発光状態とする方法がある。なお、この例の場合は、正論理に基づいて電気信号を光信号へ変換する方法であるが、負論理に基づいて変換を行う場合も同様の方法を採ることができる。
【０００８】
光送信装置１０’から正論理で発光された光信号を受信する場合、光受信装置３０’も正論理で光信号を電気信号へ変換する。即ち、高エネルギー光を受信した場合は「１」、低エネルギー光を受信した場合は「０」であると判断し、元の電気信号を得る。
【０００９】
光通信システム１を用いてデータの送受信を行う際に、まず、光送信装置１０’において、ＮＲＺ信号をバッファ２に入力し、バッファ２では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整が行われ、処理後のＮＲＺ信号はレーザドライバ３へ出力される。そして、レーザドライバ３では、入力されたＮＲＺ信号（電圧信号）を電流信号に変換し、レーザダイオード４に供給する。レーザドライバ３の出力信号の波形を図８（ａ）に示す。レーザダイオード４はレーザドライバ３によって生成された電流信号により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード４の発光波形を図８（ｂ）に示す。
【００１０】
次に、レーザダイオード４からの光信号は光伝送媒体２０’を介して光受信装置３０’へ送信される。
【００１１】
そして、光受信装置３０’において、光伝送体２０’を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード５により受信して、電流信号として出力する。フォトダイオード５からの出力信号をＩ−Ｖアンプ６に入力し、Ｉ−Ｖアンプ６で入力された電流信号を電圧信号に変換した後、２Ｒポストアンプ７へ出力する。Ｉ−Ｖアンプ６の出力信号の波形（フォトダイオード５の受信波形）を図８（ｃ）に示す。２Ｒポストアンプ７では、設定された閾値（２Ｒ閾値）によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号はバッファされＮＲＺ信号として再生され、出力される。２Ｒポストアンプ７の出力波形を図８（ｄ）に示す。
【００１２】
上述した光通信システム１以外には、光通信システムとして、ＲＺ（リターン・ゼロ）またはＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに対応する一対の光パルス信号を一対のレーザダイオードにより発生して、受信側に送信し、受信側においてこの一対の光パルス信号を一対のフォトディテクタにより受光し、それらの出力信号をフリップフロップ回路にトリガ入力し、光パルス信号を復調することにより、回路規模の縮小および消費電力の低減を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
また、光通信システムとして、パルス幅が互いに異なる２種類の光信号をそれぞれ「１」，「０」の情報に対応させて送信し、パルス幅の違いを弁別することにより、元の信号を生成することにより、高速なサンプリングと厳密なクロック制御が不要で、低消費電力化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１４】
また、光通信システムとして、一つの光受信器に複数の光送信器からの光信号が入力される構成の光ネットワークにおいて、各光送信器から出力される光信号をそれぞれ異なる周波数でパルス振幅変調し、かつこれらの光信号のパルス周期が相互に異なるようにしたことにより、変調周波数によって光送信器が識別できるものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−３８５０４号公報（第４頁、第４図）
【特許文献２】
特開平１０−２８５１１２号公報（第３頁、第１，２図）
【特許文献３】
特開平１０−１９０５７３号公報（第３頁、第１図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す光通信システム１におけるＮＲＺ等の信号で光通信を行う場合、以下の２つの条件を満たすことが必要となる。
【００１７】
第１の条件は、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ： ＳＮＲ）を十分に確保すること、特に発光素子の消光比を確保することである。これは、消光比を確保することで発光素子雑音が低減され、光受信装置においてノイズ成分を含む光信号の中から信号成分を誤りなく抽出することが可能になるからである。消光比とは、光の切り替えに伴う、スイッチがＯＮの状態とＯＦＦの状態の光強度の比である。一般に、消光比は１０ｄＢ以上であることが望ましい。
【００１８】
第２の条件は、パルスの幅を厳密に調整することである。パルスの幅が厳密に調整されない場合、図９に示すように、符号間干渉に起因してパルス幅がばらつくときに、ジッタが発生し、ビット誤り率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ： ＢＥＲ）が悪化する。
【００１９】
しかし、発光素子の非線形性とレーザドライバの周波数特性により、消光比の確保とトレードオフで光信号のパルス幅歪みが増大するため、上述した２つの条件を同時に満たすことは容易ではない。この２つの条件を同時に満たすには、かなりの調整コストをかける必要がある。
【００２０】
また、特許文献１に記載された発明の場合、低消費電力化が図れるが、ＲＺまたはＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに対応する一対の光パルス信号を生成するために、発光素子および受光素子等がそれぞれ二つ必要であるため、システム全体のコストが高いという問題がある。
【００２１】
また、特許文献２に記載された発明の場合、低消費電力化が図れるが、パルスの幅を厳密に調整する必要がある。また、特許文献３に記載された発明の場合は、パルス振幅変調器が必要となるため、システムコストが高くなるという欠点がある。
【００２２】
そこで、この発明は、パルス幅の厳密な調整を不要とし、調整コストを削減できると共に、システムを容易に構成でき、消費電力を抑えることができるようにした光通信システム等を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光通信システムは、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、光送信装置を光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、光送信装置は、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、光受信装置は、光伝送媒体を介して光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期してデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２４】
この発明に係る光通信システムは、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、光送信装置を光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、光送信装置は、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、光受信装置は、光伝送媒体を介して光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２５】
この発明に係る光送信装置は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有するものである。
【００２６】
この発明に係る光送信装置は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有するものである。
【００２７】
この発明に係る光受信装置は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２８】
この発明に係る光受信装置は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２９】
この発明に係る光送信装置の送信方法は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成するステップと、パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップとを備えるものである。
【００３０】
この発明に係る光送信装置の送信方法は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成するステップと、パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップとを備えるものである。
【００３１】
この発明に係る光受信装置の受信方法は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成するステップとを備えるものである。
【００３２】
この発明に係る光受信装置の受信方法は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成するステップとを備えるものである。
【００３３】
この発明においては、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とすることによって、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することが可能となる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての光通信システム１００の構成を示している。
図１に示すように、光通信システム１００は、光送信装置１０と、光伝送媒体２０と、光受信装置３０とから構成されている。光送信装置１０と光受信装置３０とが光伝送媒体２０を介して接続されている。この光通信システム１００は、ＮＲＺ信号或いはＮＲＺＩ信号等のデジタル信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【００３５】
光送信装置１０は、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ１１と、変調手段としてのＮＲＺ／パルス変調回路１２と、レーザドライバ１３と、レーザダイオード１４とを備える。
【００３６】
バッファ１１では入力信号としてのＮＲＺ信号の整形およびレベル調整が行われる。ＮＲＺ／パルス変調回路１２は、遅延器１２ａと、ＥＸＯＲゲート（排他的論理和ゲート）１２ｂとからなる。このＮＲＺ／パルス変調回路１２では、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両データ遷移点に同期した一系統の所定幅Ｔｄを有するパルス信号が生成される。このパルス幅Ｔｄは遅延器１２ａの遅延位相幅により規定される。
【００３７】
レーザドライバ１３はＮＲＺ／パルス変調回路１２から入力されたパルス信号（電圧信号）を電流信号に変換し、レーザダイオード１４に供給する。レーザダイオード１４はレーザドライバ１３によって生成された電流信号により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４から発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０へ送信される。
【００３８】
光伝送媒体２０は、例えば光ファイバが用いられる。なお、光ファイバ以外の光導波路を用いてもよい。
【００３９】
光受信装置３０は、フォトダイオード３１と、Ｉ−Ｖアンプ３２と、２Ｒポストアンプ３３と、復調手段としてのパルス／ＮＲＺ復調回路３４とを備える。
【００４０】
フォトダイオード３１は、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号を受信して、電流信号として出力する。Ｉ−Ｖアンプ３２は、フォトダイオード３１から入力された電流信号を電圧信号に変換して２Ｒポストアンプ３３へ出力する。２Ｒポストアンプ３３は、２Ｒ機能、つまり微弱なデータ信号の増幅（Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）とＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）レベルでのデータ信号の出力（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ）の機能を１チップ実現した光通信用ポストアンプである。２Ｒポストアンプ３３では、設定された閾値（２Ｒ閾値）によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号はバッファされデジタル信号として再生される。このデジタル信号はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に供給される。
【００４１】
パルス／ＮＲＺ復調回路３４は、Ｔｏｇｇｌｅフリップフロップからなり、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号の立ち上がり情報を基に、パルス信号をＮＲＺ信号に変換して出力する。
【００４２】
続いて、図１に示す光通信システム１００の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、光通信システム１００におけるタイムチャートである。図２（ａ）は、バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ１，Ｓ２の波形、図２（ｂ）は、ＥＸＯＲゲート１２ｂの入力信号Ｓ１，Ｓ３の波形、図２（ｃ）は、ＥＸＯＲゲート１２ｂの出力信号の反転信号Ｓ４の波形、図２（ｄ）は、レーザダイオード１４の発光波形、図２（ｅ）は、フォトダイオード３１の受信信号Ｓ７の波形、図２（ｆ）は、２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ８の波形、図２（ｇ）は、パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形である。
【００４３】
光通信システム１００を用いて光通信を行う際に、まず、光送信装置１０において、ＮＲＺ信号をバッファ１１に入力し、バッファ１１では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整が行われ、処理後の信号は非反転信号Ｓ１および反転信号Ｓ２として出力される。バッファ１１の出力信号Ｓ１，Ｓ２の波形を図２（ａ）に示す。図２（ａ）において、「０」，「１」はレーザダイオード１４の発光レベルに対応し、「０」は弱レベル、「１」は強レベルである。また、ここで、ＮＲＺ信号にはジッタが存在しないとする。
【００４４】
バッファ１１から出力されたＮＲＺ信号Ｓ１は、ＮＲＺ／パルス変調回路１２のＥＸＯＲゲート１２ｂに入力される。また、バッファ１１から出力されたＮＲＺ信号Ｓ２は、ＮＲＺ／パルス変調回路１２の遅延器１２ａに入力される。このＮＲＺ信号Ｓ２は、遅延器１２ａで、例えば、位相を９０°だけ遅延される。遅延後のＮＲＺ信号Ｓ３はＥＸＯＲゲート１２ｂに入力される。ＥＸＯＲゲート１２ｂへの入力信号Ｓ１，Ｓ３の波形を図２（ｂ）に示す。
【００４５】
遅延器１２ａでの遅延位相は、光通信システム１００を設計する際に、省エネルギー目標（即ちレーザダイオード１４の寿命を延長する目標）によって設定される。例えば、レーザダイオード１４の寿命を既定値のＮ倍にする場合、発光量は１／Ｎであり、遅延位相Ｔｄ＝３６０°／Ｎである。また、レーザダイオード１４の応答周波数ｆｔは１／（パルス期間）以上が必要となる。
【００４６】
ＥＸＯＲゲート１２ｂでは、入力されたＮＲＺ信号Ｓ１および遅延後のＮＲＺ信号Ｓ３に基づいて、ＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両データ遷移点に幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するパルス信号Ｓ４を生成し、このパルス信号Ｓ４をレーザドライバ１３へ出力する。ＥＸＯＲゲート１２ｂの出力信号の反転信号Ｓ４の波形を図２（ｃ）に示す。
【００４７】
レーザドライバ１３に入力されたパルス信号（電圧信号）Ｓ４は電流信号Ｓ５に変換され、レーザダイオード１４に供給される。レーザダイオード１４は、レーザドライバ１３によって生成された電流信号Ｓ５により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４の発光波形を図２（ｄ）に示す。また、図３は、レーザダイオード１４の発光パターンの実測例を示している。図３において、横軸は時間軸であり、縦軸はレーザダイオード１４の発光レベルである。
【００４８】
次に、レーザダイオード１４で発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０へ送信される。
【００４９】
そして、光受信装置３０において、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード３１により受信して、電流信号Ｓ６として出力する。フォトダイオード３１からの出力信号Ｓ６はＩ−Ｖアンプ３２に入力される。Ｉ−Ｖアンプ３２は入力された電流信号Ｓ６を電圧信号Ｓ７に変換した後、２Ｒポストアンプ３３へ出力する。電圧信号に変換された受信パルス信号Ｓ６の波形を図２（ｅ）に示す。
【００５０】
２Ｒポストアンプ３３では、設定された２Ｒ閾値によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号Ｓ７はバッファされパルス信号（デジタル信号）Ｓ８として再生される。このパルス信号Ｓ８はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に供給される。２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ８の波形を図２（ｆ）に示す。
【００５１】
２Ｒポストアンプ３３で再生されたパルス信号Ｓ８はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に入力される。パルス／ＮＲＺ復調回路３４は、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ８の立ち上がり情報を基に、ＮＲＺ信号を生成して出力する。
【００５２】
この場合、ＮＲＺ信号を復調するために、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ８の立ち上がり情報のみを用いるので、パルス信号Ｓ８の幅に関係なく、元のＮＲＺ信号を再生し、パルス幅歪みによる符号間干渉が発生しない。
【００５３】
図４は、光通信システム１００を用いて、実際にＮＲＺ信号をパルス光信号として送信し、受信後復調したＮＲＺ信号のアイパターンの例を示している。図４に示すように、光通信システム１００を用いて得られたＮＲＺ信号は、従来のような符号間干渉が発生することがなく、正確に伝送されたことが明らかである。
【００５４】
また、ここで、レーザダイオード１４は９０°のパルス幅で駆動しているので、その発光パワーは１／４デューティになる。即ちパルス変調により、ＮＲＺ信号のままレーザダイオードを駆動する場合と比較して発光量は１／４に抑えられる。例えば、ＮＲＺ信号で２ｍＷ振幅の信号を送信する場合、レーザダイオードのＤＣ積分発光量は１ｍＷとなるが、パルス変調で同振幅の信号を送信する場合、ＤＣ積分発光量は１／４の０．２５ｍＷに減少する。また、発光量を１／４に抑えることにより、レーザダイオード１４の寿命は４倍に延びる。遅延器１２ａによりパルス幅を９０°より任意に細かくすれば、更に発光量が抑えられ、レーザダイオード１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５５】
このように本実施の形態においては、光送信装置１０では、ＮＲＺ／パルス変調回路１２により送信信号としてのＮＲＺ信号におけるデータ遷移点に同期した一系統のパルス信号Ｓ４を生成し、このパルス信号Ｓ４を用いてレーザダイオードを駆動して光伝送媒体２０を介して光信号を送信する。光受信装置３０では、パルス／ＮＲＺ復調回路３４により受信したパルス信号Ｓ８に同期してＮＲＺ信号を生成する。
【００５６】
これにより、従来のようにＮＲＺ信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することができる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命を延長することができる。
【００５７】
長寿命化によりレーザダイオードの経年変化を抑えることが可能であり、システムの信頼性向上に寄与する。また、発光量の減少はアイセーフティの観点からも望ましい。
【００５８】
以下、図面を参照しながら、この発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態としての光通信システム２００の構成を示している。また、この図５において、図１と対応する部分には、同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、光通信システム２００は、光送信装置１０Ａと、光伝送媒体２０と、光受信装置３０Ａとから構成されている。光送信装置１０Ａと光受信装置３０Ａとが光伝送媒体２０を介して接続されている。この光通信システム２００は、ＮＲＺ信号或いはＮＲＺＩ信号等のデジタル信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【００６０】
光送信装置１０Ａは、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ１１と、変調手段としてのＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａと、レーザドライバ１３と、レーザダイオード１４とを備える。
【００６１】
ＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａは、遅延器１２ａと、第１のＡＮＤゲートとしてのＡＮＤゲート１２ｃと、第２のＡＮＤゲートとしてのＡＮＤゲート１２ｄとからなる。このＮＲＺ／パルス変調回路１２では、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号の「１」の値に同期して一系統の所定幅Ｔｄを有するパルス信号が生成される。このパルス信号の幅Ｔｄは遅延器１２ａの遅延位相幅により規定される。
【００６２】
光伝送媒体２０は、例えば光ファイバを用いられる。なお、光ファイバ以外の光導波路を用いてもよい。
【００６３】
光受信装置３０Ａは、フォトダイオード３１と、Ｉ−Ｖアンプ３２と、２Ｒポストアンプ３３と、復調手段としてのパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａとを備える。
【００６４】
パルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａは、バッファ３４ａと、クロック発生器３４ｂと、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）３４ｃと、Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄとからなる。このパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａでは、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号の有無に応じて、ＮＲＺ信号を再生して出力する。
【００６５】
続いて、図５に示す光通信システム２００の動作について、図６を参照しながら説明する。図６は、光通信システム２００におけるタイムチャートである。図６（ａ）は、クロック信号Ｃ１，Ｃ２の波形、図６（ｂ）は、ＡＮＤゲート１２ｃの出力信号、即ちＡＮＤゲート１２ｄの入力信号Ｃ３の波形、図６（ｃ）は、バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ９の波形、図６（ｄ）は、ＡＮＤゲート１２ｄの出力信号Ｓ１０の波形、図６（ｅ）は、レーザダイオード１４の発光波形、図６（ｆ）は、フォトダイオード３１の受信信号Ｓ１２を電圧信号に変換した信号Ｓ１３の波形、図６（ｇ）は、２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ１４波形、図６（ｈ）は、クロック信号Ｃ５の波形、図６（ｉ）は、パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形である。
【００６６】
光通信システム２００を用いて光通信を行う際に、まず、光送信装置１０Ａにおいて、クロック信号Ｃ１を、２系統に分割し、それぞれＡＮＤゲート１２ｃと遅延器１２ａに入力する。遅延器１２ａに入力されたクロック信号Ｃ１は遅延器１２ａで、例えば、位相が９０°だけ遅延され、クロック信号Ｃ２として出力される。この遅延後のクロック信号Ｃ２はＡＮＤゲート１２ｃに入力される。ＡＮＤゲート１２ｃへの入力信号（クロック信号）Ｃ１，Ｃ２の波形を図６（ａ）に示す。
【００６７】
遅延器１２ａでの遅延位相は、第１の実施の形態と同様に、光通信システム２００を設計する際に、設定される。この例の場合、遅延位相Ｔｄ＝９０°とされる。
【００６８】
ＡＮＤゲート１２ｃでは、入力されたクロック信号Ｃ１および遅延後のクロック信号Ｃ２に基づいて、クロック信号Ｃ１の立ち上がりのデータ遷移点に同期して幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するクロック信号Ｃ３を生成し、ＡＮＤゲート１２ｄへ出力する。ＡＮＤゲート１２ｃの出力信号（クロック信号）Ｃ３の波形を図６（ｂ）に示す。
【００６９】
また、ＮＲＺ信号をバッファ１１に入力し、バッファ１１では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整等の処理が行われ、処理後の信号Ｓ９はＡＮＤゲート１２ｄへ出力される。バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ９の波形を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）において、「０」，「１」はレーザダイオード１４の発光レベルに対応し、「０」は弱レベル、「１」は強レベルである。また、ここで、ＮＲＺ信号にはジッタが存在しないとする。
【００７０】
ＡＮＤゲート１２ｄでは、ＡＮＤゲート１２ｃから入力されたクロック信号Ｃ３と、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号Ｓ９とを基に、ＮＲＺ信号Ｓ９の「１」に同期した、幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するパルス信号Ｓ１０を生成する。このパルス信号Ｓ１０をレーザドライバ１３へ出力する。ＡＮＤゲート１２ｄの出力信号Ｓ１０の波形を図６（ｄ）に示す。
【００７１】
レーザドライバ１３は、入力された信号（電圧信号）Ｓ１０を電流信号Ｓ１１に変換し、レーザダイオード１４に供給する。レーザダイオード１４は、レーザドライバ１３によって生成された電流信号Ｓ１１により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４の発光波形を図６（ｅ）に示す。
【００７２】
次に、レーザダイオード１４で発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０Ａへ送信される。
【００７３】
そして、光受信装置３０Ａにおいて、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード３１により受信して、電流信号Ｓ１２として出力する。フォトダイオード３１からの出力された電流信号Ｓ１２はＩ−Ｖアンプ３２に入力される。Ｉ−Ｖアンプ３２は入力された電流信号Ｓ１２を電圧信号に変換した後、２Ｒポストアンプ３３へ出力する。電圧信号に変換された受信パルス信号Ｓ１３の波形を図６（ｆ）に示す。
【００７４】
２Ｒポストアンプ３３では、設定された２Ｒ閾値によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号Ｓ１３はバッファされパルス信号（デジタル信号）Ｓ１４として再生される。このパルス信号Ｓ１４はパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａのバッファ３４ａに供給される。２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ１４の波形を図６（ｇ）に示す。
【００７５】
バッファ３４ａから出力されたパルス信号Ｓ１５は２系統に分割され、それぞれＰＬＬ３４ｃとＤａｔａフリップフロップ３４ｄに入力される。ＰＬＬ３４ｃでは、パルス信号Ｓ１５とクロック発生器３４ｂから入力されるクロック信号Ｃ４の同期をとる。そして、パルス信号Ｓ１５に同期したクロック信号Ｃ５がＰＬＬ３４ｃから出力される。このクロック信号Ｃ５がＤａｔａフリップフロップ３４ｄに入力される。クロック信号Ｃ５の波形を図６（ｈ）に示す。
【００７６】
Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄでは、入力されたクロック信号Ｃ５の立ち上がりタイミングでパルス信号Ｓ１５をラッチし、パルス信号Ｓ１５が存在する場合は「１」、パルス信号Ｓ１５が存在しない場合は「０」をそれぞれ出力する。よって、Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄからの出力信号は、復調されたＮＲＺ信号となる。パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形を図６（ｉ）に示す。
【００７７】
この場合、ＮＲＺ信号を復調するために、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ１４とクロック信号Ｃ５の立ち上がり情報のみを用いるので、受信したパルス信号Ｓ１４の幅に関係なく、元のＮＲＺ信号を再生し、パルス幅歪みによる符号間干渉が発生しない。光通信システム２００を用いて、実際にＮＲＺ信号をパルス光信号として送信し、受信後復調したＮＲＺ信号は光通信システム１００と同様に図４に示すようなアイパターンが得られる（図４参照）。したがって、光通信システム２００を用いて得られたＮＲＺ信号は、従来のような符号間干渉が発生することがなく、正確に伝送されたことが明らかである。
【００７８】
また、ここで、レーザダイオード１４は９０°のパルス幅で駆動しているので、その発光パワーは１／４デューティになる。即ちパルス変調により、ＮＲＺ信号のままレーザダイオードを駆動する場合と比較して発光量は１／４に抑えられる。例えば、ＮＲＺ信号で２ｍＷ振幅の信号を送信する場合、レーザダイオードのＤＣ積分発光量は１ｍＷとなるが、パルス変調で同振幅の信号を送信する場合、ＤＣ積分発光量は１／４の０．２５ｍＷに減少する。また、発光量を１／４に抑えることにより、レーザダイオード１４の寿命は４倍に延びる。遅延器１２ａによりパルス幅を９０°より任意に細かくすれば、更に発光量が抑えられ、レーザダイオード１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【００７９】
このように本実施の形態においては、光送信装置１０Ａでは、ＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａによりクロック信号Ｃ１の立ち上がり遷移点に同期してパルス幅Ｔｄを有するクロック信号Ｃ３を生成し、さらにこのクロック信号Ｃ３に対応するＮＲＺ信号の「１」の値に同期して、一系統の同様のパルス幅を有するパルス信号Ｓ１０を生成し、このパルス信号Ｓ１０を用いてレーザダイオードを駆動して光伝送媒体２０を介して光信号を送信する。光受信装置３０Ａでは、パルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａによりクロック信号Ｃ５の立ち上がりタイミングで受信した光信号に対応するパルス信号Ｓ１５をラッチし、ＮＲＺ信号を生成する。
【００８０】
これにより、従来のようにＮＲＺ信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することができる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【００８１】
長寿命化によりレーザダイオードの経年変化を抑えることが可能であり、システムの信頼性向上に寄与する。また、発光量の減少はアイセーフティの観点からも望ましい。
【００８２】
なお、上述の第２の実施の形態においては、ＮＲＺ信号の「１」の値に同期して、所定幅を有するパルス信号Ｓ１０を生成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。光送信装置でＮＲＺ信号の「０」の値に同期して所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に基づいて光信号を発生して送信し、光受信装置で光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した光信号に基づいて元のデジタル信号を生成するようにしてもよい。
【００８３】
この場合、例えば、まず、光送信装置でＮＲＺ信号を反転させ、得られた信号の「０」の値に同期して所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に基づいて光信号を発生して送信する。そして、光受信装置で光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した光信号に基づいてＮＲＺ信号の反転信号を生成し、さらに、生成されたＮＲＺ信号の反転信号を反転処理することにより元のＮＲＺ信号を生成する。
【００８４】
また、上述実施の形態においては、ＮＲＺ信号に関する送受信について説明したが、これに限定されるものではない。他のデジタル信号、例えばＮＲＺＩ信号に関する送受信にもこの発明を適用できる。
【００８５】
また、上述実施の形態においては、変調手段により生成したパルス信号の幅を９０°とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。光通信システム設計上に許容される範囲で、このパルス信号の幅を任意に狭くすることが可能である。
【００８６】
【発明の効果】
この発明によれば、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とするものであり、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【００８７】
また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態としての光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図２】光通信システム１００におけるタイムチャートである。
【図３】光通信システム１００のレーザダイオードの発光パターン実測例を示す図である。
【図４】光通信システム１００を用いて送受信したＮＲＺ信号のアイパターンを示す図である。
【図５】第２の実施の形態としての光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図６】光通信システム２００におけるタイムチャートである。
【図７】従来の光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図８】光通信システム１におけるタイムチャートである。
【図９】符号間の干渉の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ・・・光送信装置、１１・・・バッファ、１２，１２Ａ・・・ＮＲＺ／パルス変調回路、１２ａ・・・遅延器、１２ｂ・・・ＥＸＯＲゲート、１２ｃ・・・ＡＮＤゲート、１２ｄ・・・ＡＮＤゲート、１３・・・レーザドライバ、１４・・・レーザダイオード、２０・・・光伝送媒体、３０，３０Ａ・・・光受信装置、３１・・・フォトダイオード、３２・・・Ｉ−Ｖアンプ、３３・・・２Ｒポストアンプ、３４，３４Ａ・・・パルス／ＮＲＺ復調回路、３４ａ・・・バッファ、３４ｂ・・・クロック発生器、３４ｃ・・・ＰＬＬ、３４ｄ・・・Ｄａｔａフリップフロップ、１００，２００・・・光通信システム
【発明の属する技術分野】
この発明は、光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びに信号処理方法に関する。詳しくは、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とすることによって、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、また一系統のパルス信号を用いるため、システムを容易に構成し、コストを抑えることでき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命を延長できるようにした光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。図７に示すように、光通信システム１は、光送信装置１０’と、光伝送媒体２０’と、光受信装置３０’とを備える。光送信装置１０’と光受信装置３０’とが光伝送媒体２０’を介して接続されている。この光通信システム１は、例えばノンリターン・トゥ・ゼロ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ、以下「ＮＲＺ」という）信号或いはノンリターン・トゥ・ゼロ・インバーテド（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ、以下「ＮＲＺＩ」という）信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【０００３】
光送信装置１０’は、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ２と、レーザドライバ３と、レーザダイオード４とを備える。バッファ２では、入力されたＮＲＺ信号の整形およびレベル調整が行われる。レーザドライバ３では、バッファ２から入力されたＮＲＺ信号（電圧信号）が電流信号に変換される。レーザダイオード４はレーザドライバ３によって生成された電流信号により駆動され、入力された信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。
【０００４】
光伝送媒体２０’としては、例えば光ファイバが用いられる。レーザダイオード４から発生した光信号は光伝送媒体２０’を介して光受信装置３０’へ伝送される。
【０００５】
光受信装置３０’は、フォトダイオード５と、Ｉ−Ｖアンプ６と、２Ｒポストアンプ７とを備える。フォトダイオード５は、光伝送媒体２０’を介して伝送されてきた光信号を受信して、電流信号として出力する。Ｉ−Ｖアンプ６は、フォトダイオード５から入力された電流信号を電圧信号に変換して２Ｒポストアンプ７へ出力する。２Ｒポストアンプ７は、２Ｒ機能、つまり微弱なデータ信号の増幅（Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）とＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）レベルでのデータ信号の出力（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ）の機能を１チップで実現した光通信用ポストアンプであり、Ｉ−Ｖアンプ６から入力された電圧信号を処理し、デジタル信号を再生して出力する。
【０００６】
図７に示す光通信システム１におけるデータ送受信方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、光通信システム１におけるタイムチャートである。図８に示すのは、入力されたＮＲＺ信号（電気信号）が光信号として送信され、送信された光信号を受信した後、元のＮＲＺ信号に変換する方法の一例である。
【０００７】
ＮＲＺ信号（電気信号）を光信号として送信する方法として、「１」を送信する場合はレーザダイオード等の発光素子を高発光状態とし、「０」を送信する場合は低発光状態とする方法がある。なお、この例の場合は、正論理に基づいて電気信号を光信号へ変換する方法であるが、負論理に基づいて変換を行う場合も同様の方法を採ることができる。
【０００８】
光送信装置１０’から正論理で発光された光信号を受信する場合、光受信装置３０’も正論理で光信号を電気信号へ変換する。即ち、高エネルギー光を受信した場合は「１」、低エネルギー光を受信した場合は「０」であると判断し、元の電気信号を得る。
【０００９】
光通信システム１を用いてデータの送受信を行う際に、まず、光送信装置１０’において、ＮＲＺ信号をバッファ２に入力し、バッファ２では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整が行われ、処理後のＮＲＺ信号はレーザドライバ３へ出力される。そして、レーザドライバ３では、入力されたＮＲＺ信号（電圧信号）を電流信号に変換し、レーザダイオード４に供給する。レーザドライバ３の出力信号の波形を図８（ａ）に示す。レーザダイオード４はレーザドライバ３によって生成された電流信号により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード４の発光波形を図８（ｂ）に示す。
【００１０】
次に、レーザダイオード４からの光信号は光伝送媒体２０’を介して光受信装置３０’へ送信される。
【００１１】
そして、光受信装置３０’において、光伝送体２０’を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード５により受信して、電流信号として出力する。フォトダイオード５からの出力信号をＩ−Ｖアンプ６に入力し、Ｉ−Ｖアンプ６で入力された電流信号を電圧信号に変換した後、２Ｒポストアンプ７へ出力する。Ｉ−Ｖアンプ６の出力信号の波形（フォトダイオード５の受信波形）を図８（ｃ）に示す。２Ｒポストアンプ７では、設定された閾値（２Ｒ閾値）によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号はバッファされＮＲＺ信号として再生され、出力される。２Ｒポストアンプ７の出力波形を図８（ｄ）に示す。
【００１２】
上述した光通信システム１以外には、光通信システムとして、ＲＺ（リターン・ゼロ）またはＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに対応する一対の光パルス信号を一対のレーザダイオードにより発生して、受信側に送信し、受信側においてこの一対の光パルス信号を一対のフォトディテクタにより受光し、それらの出力信号をフリップフロップ回路にトリガ入力し、光パルス信号を復調することにより、回路規模の縮小および消費電力の低減を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
また、光通信システムとして、パルス幅が互いに異なる２種類の光信号をそれぞれ「１」，「０」の情報に対応させて送信し、パルス幅の違いを弁別することにより、元の信号を生成することにより、高速なサンプリングと厳密なクロック制御が不要で、低消費電力化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１４】
また、光通信システムとして、一つの光受信器に複数の光送信器からの光信号が入力される構成の光ネットワークにおいて、各光送信器から出力される光信号をそれぞれ異なる周波数でパルス振幅変調し、かつこれらの光信号のパルス周期が相互に異なるようにしたことにより、変調周波数によって光送信器が識別できるものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−３８５０４号公報（第４頁、第４図）
【特許文献２】
特開平１０−２８５１１２号公報（第３頁、第１，２図）
【特許文献３】
特開平１０−１９０５７３号公報（第３頁、第１図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す光通信システム１におけるＮＲＺ等の信号で光通信を行う場合、以下の２つの条件を満たすことが必要となる。
【００１７】
第１の条件は、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ： ＳＮＲ）を十分に確保すること、特に発光素子の消光比を確保することである。これは、消光比を確保することで発光素子雑音が低減され、光受信装置においてノイズ成分を含む光信号の中から信号成分を誤りなく抽出することが可能になるからである。消光比とは、光の切り替えに伴う、スイッチがＯＮの状態とＯＦＦの状態の光強度の比である。一般に、消光比は１０ｄＢ以上であることが望ましい。
【００１８】
第２の条件は、パルスの幅を厳密に調整することである。パルスの幅が厳密に調整されない場合、図９に示すように、符号間干渉に起因してパルス幅がばらつくときに、ジッタが発生し、ビット誤り率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ： ＢＥＲ）が悪化する。
【００１９】
しかし、発光素子の非線形性とレーザドライバの周波数特性により、消光比の確保とトレードオフで光信号のパルス幅歪みが増大するため、上述した２つの条件を同時に満たすことは容易ではない。この２つの条件を同時に満たすには、かなりの調整コストをかける必要がある。
【００２０】
また、特許文献１に記載された発明の場合、低消費電力化が図れるが、ＲＺまたはＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに対応する一対の光パルス信号を生成するために、発光素子および受光素子等がそれぞれ二つ必要であるため、システム全体のコストが高いという問題がある。
【００２１】
また、特許文献２に記載された発明の場合、低消費電力化が図れるが、パルスの幅を厳密に調整する必要がある。また、特許文献３に記載された発明の場合は、パルス振幅変調器が必要となるため、システムコストが高くなるという欠点がある。
【００２２】
そこで、この発明は、パルス幅の厳密な調整を不要とし、調整コストを削減できると共に、システムを容易に構成でき、消費電力を抑えることができるようにした光通信システム等を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光通信システムは、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、光送信装置を光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、光送信装置は、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、光受信装置は、光伝送媒体を介して光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期してデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２４】
この発明に係る光通信システムは、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、光送信装置を光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、光送信装置は、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、光受信装置は、光伝送媒体を介して光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２５】
この発明に係る光送信装置は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有するものである。
【００２６】
この発明に係る光送信装置は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有するものである。
【００２７】
この発明に係る光受信装置は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２８】
この発明に係る光受信装置は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成する復調手段とを有するものである。
【００２９】
この発明に係る光送信装置の送信方法は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成するステップと、パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップとを備えるものである。
【００３０】
この発明に係る光送信装置の送信方法は、電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成するステップと、パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップとを備えるものである。
【００３１】
この発明に係る光受信装置の受信方法は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成するステップとを備えるものである。
【００３２】
この発明に係る光受信装置の受信方法は、光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じてデジタル信号を生成するステップとを備えるものである。
【００３３】
この発明においては、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とすることによって、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することが可能となる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての光通信システム１００の構成を示している。
図１に示すように、光通信システム１００は、光送信装置１０と、光伝送媒体２０と、光受信装置３０とから構成されている。光送信装置１０と光受信装置３０とが光伝送媒体２０を介して接続されている。この光通信システム１００は、ＮＲＺ信号或いはＮＲＺＩ信号等のデジタル信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【００３５】
光送信装置１０は、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ１１と、変調手段としてのＮＲＺ／パルス変調回路１２と、レーザドライバ１３と、レーザダイオード１４とを備える。
【００３６】
バッファ１１では入力信号としてのＮＲＺ信号の整形およびレベル調整が行われる。ＮＲＺ／パルス変調回路１２は、遅延器１２ａと、ＥＸＯＲゲート（排他的論理和ゲート）１２ｂとからなる。このＮＲＺ／パルス変調回路１２では、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両データ遷移点に同期した一系統の所定幅Ｔｄを有するパルス信号が生成される。このパルス幅Ｔｄは遅延器１２ａの遅延位相幅により規定される。
【００３７】
レーザドライバ１３はＮＲＺ／パルス変調回路１２から入力されたパルス信号（電圧信号）を電流信号に変換し、レーザダイオード１４に供給する。レーザダイオード１４はレーザドライバ１３によって生成された電流信号により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４から発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０へ送信される。
【００３８】
光伝送媒体２０は、例えば光ファイバが用いられる。なお、光ファイバ以外の光導波路を用いてもよい。
【００３９】
光受信装置３０は、フォトダイオード３１と、Ｉ−Ｖアンプ３２と、２Ｒポストアンプ３３と、復調手段としてのパルス／ＮＲＺ復調回路３４とを備える。
【００４０】
フォトダイオード３１は、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号を受信して、電流信号として出力する。Ｉ−Ｖアンプ３２は、フォトダイオード３１から入力された電流信号を電圧信号に変換して２Ｒポストアンプ３３へ出力する。２Ｒポストアンプ３３は、２Ｒ機能、つまり微弱なデータ信号の増幅（Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）とＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）レベルでのデータ信号の出力（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ）の機能を１チップ実現した光通信用ポストアンプである。２Ｒポストアンプ３３では、設定された閾値（２Ｒ閾値）によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号はバッファされデジタル信号として再生される。このデジタル信号はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に供給される。
【００４１】
パルス／ＮＲＺ復調回路３４は、Ｔｏｇｇｌｅフリップフロップからなり、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号の立ち上がり情報を基に、パルス信号をＮＲＺ信号に変換して出力する。
【００４２】
続いて、図１に示す光通信システム１００の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、光通信システム１００におけるタイムチャートである。図２（ａ）は、バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ１，Ｓ２の波形、図２（ｂ）は、ＥＸＯＲゲート１２ｂの入力信号Ｓ１，Ｓ３の波形、図２（ｃ）は、ＥＸＯＲゲート１２ｂの出力信号の反転信号Ｓ４の波形、図２（ｄ）は、レーザダイオード１４の発光波形、図２（ｅ）は、フォトダイオード３１の受信信号Ｓ７の波形、図２（ｆ）は、２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ８の波形、図２（ｇ）は、パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形である。
【００４３】
光通信システム１００を用いて光通信を行う際に、まず、光送信装置１０において、ＮＲＺ信号をバッファ１１に入力し、バッファ１１では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整が行われ、処理後の信号は非反転信号Ｓ１および反転信号Ｓ２として出力される。バッファ１１の出力信号Ｓ１，Ｓ２の波形を図２（ａ）に示す。図２（ａ）において、「０」，「１」はレーザダイオード１４の発光レベルに対応し、「０」は弱レベル、「１」は強レベルである。また、ここで、ＮＲＺ信号にはジッタが存在しないとする。
【００４４】
バッファ１１から出力されたＮＲＺ信号Ｓ１は、ＮＲＺ／パルス変調回路１２のＥＸＯＲゲート１２ｂに入力される。また、バッファ１１から出力されたＮＲＺ信号Ｓ２は、ＮＲＺ／パルス変調回路１２の遅延器１２ａに入力される。このＮＲＺ信号Ｓ２は、遅延器１２ａで、例えば、位相を９０°だけ遅延される。遅延後のＮＲＺ信号Ｓ３はＥＸＯＲゲート１２ｂに入力される。ＥＸＯＲゲート１２ｂへの入力信号Ｓ１，Ｓ３の波形を図２（ｂ）に示す。
【００４５】
遅延器１２ａでの遅延位相は、光通信システム１００を設計する際に、省エネルギー目標（即ちレーザダイオード１４の寿命を延長する目標）によって設定される。例えば、レーザダイオード１４の寿命を既定値のＮ倍にする場合、発光量は１／Ｎであり、遅延位相Ｔｄ＝３６０°／Ｎである。また、レーザダイオード１４の応答周波数ｆｔは１／（パルス期間）以上が必要となる。
【００４６】
ＥＸＯＲゲート１２ｂでは、入力されたＮＲＺ信号Ｓ１および遅延後のＮＲＺ信号Ｓ３に基づいて、ＮＲＺ信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両データ遷移点に幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するパルス信号Ｓ４を生成し、このパルス信号Ｓ４をレーザドライバ１３へ出力する。ＥＸＯＲゲート１２ｂの出力信号の反転信号Ｓ４の波形を図２（ｃ）に示す。
【００４７】
レーザドライバ１３に入力されたパルス信号（電圧信号）Ｓ４は電流信号Ｓ５に変換され、レーザダイオード１４に供給される。レーザダイオード１４は、レーザドライバ１３によって生成された電流信号Ｓ５により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４の発光波形を図２（ｄ）に示す。また、図３は、レーザダイオード１４の発光パターンの実測例を示している。図３において、横軸は時間軸であり、縦軸はレーザダイオード１４の発光レベルである。
【００４８】
次に、レーザダイオード１４で発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０へ送信される。
【００４９】
そして、光受信装置３０において、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード３１により受信して、電流信号Ｓ６として出力する。フォトダイオード３１からの出力信号Ｓ６はＩ−Ｖアンプ３２に入力される。Ｉ−Ｖアンプ３２は入力された電流信号Ｓ６を電圧信号Ｓ７に変換した後、２Ｒポストアンプ３３へ出力する。電圧信号に変換された受信パルス信号Ｓ６の波形を図２（ｅ）に示す。
【００５０】
２Ｒポストアンプ３３では、設定された２Ｒ閾値によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号Ｓ７はバッファされパルス信号（デジタル信号）Ｓ８として再生される。このパルス信号Ｓ８はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に供給される。２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ８の波形を図２（ｆ）に示す。
【００５１】
２Ｒポストアンプ３３で再生されたパルス信号Ｓ８はパルス／ＮＲＺ復調回路３４に入力される。パルス／ＮＲＺ復調回路３４は、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ８の立ち上がり情報を基に、ＮＲＺ信号を生成して出力する。
【００５２】
この場合、ＮＲＺ信号を復調するために、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ８の立ち上がり情報のみを用いるので、パルス信号Ｓ８の幅に関係なく、元のＮＲＺ信号を再生し、パルス幅歪みによる符号間干渉が発生しない。
【００５３】
図４は、光通信システム１００を用いて、実際にＮＲＺ信号をパルス光信号として送信し、受信後復調したＮＲＺ信号のアイパターンの例を示している。図４に示すように、光通信システム１００を用いて得られたＮＲＺ信号は、従来のような符号間干渉が発生することがなく、正確に伝送されたことが明らかである。
【００５４】
また、ここで、レーザダイオード１４は９０°のパルス幅で駆動しているので、その発光パワーは１／４デューティになる。即ちパルス変調により、ＮＲＺ信号のままレーザダイオードを駆動する場合と比較して発光量は１／４に抑えられる。例えば、ＮＲＺ信号で２ｍＷ振幅の信号を送信する場合、レーザダイオードのＤＣ積分発光量は１ｍＷとなるが、パルス変調で同振幅の信号を送信する場合、ＤＣ積分発光量は１／４の０．２５ｍＷに減少する。また、発光量を１／４に抑えることにより、レーザダイオード１４の寿命は４倍に延びる。遅延器１２ａによりパルス幅を９０°より任意に細かくすれば、更に発光量が抑えられ、レーザダイオード１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５５】
このように本実施の形態においては、光送信装置１０では、ＮＲＺ／パルス変調回路１２により送信信号としてのＮＲＺ信号におけるデータ遷移点に同期した一系統のパルス信号Ｓ４を生成し、このパルス信号Ｓ４を用いてレーザダイオードを駆動して光伝送媒体２０を介して光信号を送信する。光受信装置３０では、パルス／ＮＲＺ復調回路３４により受信したパルス信号Ｓ８に同期してＮＲＺ信号を生成する。
【００５６】
これにより、従来のようにＮＲＺ信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することができる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命を延長することができる。
【００５７】
長寿命化によりレーザダイオードの経年変化を抑えることが可能であり、システムの信頼性向上に寄与する。また、発光量の減少はアイセーフティの観点からも望ましい。
【００５８】
以下、図面を参照しながら、この発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態としての光通信システム２００の構成を示している。また、この図５において、図１と対応する部分には、同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、光通信システム２００は、光送信装置１０Ａと、光伝送媒体２０と、光受信装置３０Ａとから構成されている。光送信装置１０Ａと光受信装置３０Ａとが光伝送媒体２０を介して接続されている。この光通信システム２００は、ＮＲＺ信号或いはＮＲＺＩ信号等のデジタル信号を用いた光通信システムである。この例では、ＮＲＺ信号が用いられる。
【００６０】
光送信装置１０Ａは、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）やＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）等のバッファ１１と、変調手段としてのＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａと、レーザドライバ１３と、レーザダイオード１４とを備える。
【００６１】
ＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａは、遅延器１２ａと、第１のＡＮＤゲートとしてのＡＮＤゲート１２ｃと、第２のＡＮＤゲートとしてのＡＮＤゲート１２ｄとからなる。このＮＲＺ／パルス変調回路１２では、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号の「１」の値に同期して一系統の所定幅Ｔｄを有するパルス信号が生成される。このパルス信号の幅Ｔｄは遅延器１２ａの遅延位相幅により規定される。
【００６２】
光伝送媒体２０は、例えば光ファイバを用いられる。なお、光ファイバ以外の光導波路を用いてもよい。
【００６３】
光受信装置３０Ａは、フォトダイオード３１と、Ｉ−Ｖアンプ３２と、２Ｒポストアンプ３３と、復調手段としてのパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａとを備える。
【００６４】
パルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａは、バッファ３４ａと、クロック発生器３４ｂと、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）３４ｃと、Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄとからなる。このパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａでは、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号の有無に応じて、ＮＲＺ信号を再生して出力する。
【００６５】
続いて、図５に示す光通信システム２００の動作について、図６を参照しながら説明する。図６は、光通信システム２００におけるタイムチャートである。図６（ａ）は、クロック信号Ｃ１，Ｃ２の波形、図６（ｂ）は、ＡＮＤゲート１２ｃの出力信号、即ちＡＮＤゲート１２ｄの入力信号Ｃ３の波形、図６（ｃ）は、バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ９の波形、図６（ｄ）は、ＡＮＤゲート１２ｄの出力信号Ｓ１０の波形、図６（ｅ）は、レーザダイオード１４の発光波形、図６（ｆ）は、フォトダイオード３１の受信信号Ｓ１２を電圧信号に変換した信号Ｓ１３の波形、図６（ｇ）は、２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ１４波形、図６（ｈ）は、クロック信号Ｃ５の波形、図６（ｉ）は、パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形である。
【００６６】
光通信システム２００を用いて光通信を行う際に、まず、光送信装置１０Ａにおいて、クロック信号Ｃ１を、２系統に分割し、それぞれＡＮＤゲート１２ｃと遅延器１２ａに入力する。遅延器１２ａに入力されたクロック信号Ｃ１は遅延器１２ａで、例えば、位相が９０°だけ遅延され、クロック信号Ｃ２として出力される。この遅延後のクロック信号Ｃ２はＡＮＤゲート１２ｃに入力される。ＡＮＤゲート１２ｃへの入力信号（クロック信号）Ｃ１，Ｃ２の波形を図６（ａ）に示す。
【００６７】
遅延器１２ａでの遅延位相は、第１の実施の形態と同様に、光通信システム２００を設計する際に、設定される。この例の場合、遅延位相Ｔｄ＝９０°とされる。
【００６８】
ＡＮＤゲート１２ｃでは、入力されたクロック信号Ｃ１および遅延後のクロック信号Ｃ２に基づいて、クロック信号Ｃ１の立ち上がりのデータ遷移点に同期して幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するクロック信号Ｃ３を生成し、ＡＮＤゲート１２ｄへ出力する。ＡＮＤゲート１２ｃの出力信号（クロック信号）Ｃ３の波形を図６（ｂ）に示す。
【００６９】
また、ＮＲＺ信号をバッファ１１に入力し、バッファ１１では入力されたＮＲＺ信号の波形整形およびレベル調整等の処理が行われ、処理後の信号Ｓ９はＡＮＤゲート１２ｄへ出力される。バッファ１１の出力信号（ＮＲＺ信号）Ｓ９の波形を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）において、「０」，「１」はレーザダイオード１４の発光レベルに対応し、「０」は弱レベル、「１」は強レベルである。また、ここで、ＮＲＺ信号にはジッタが存在しないとする。
【００７０】
ＡＮＤゲート１２ｄでは、ＡＮＤゲート１２ｃから入力されたクロック信号Ｃ３と、バッファ１１から入力されたＮＲＺ信号Ｓ９とを基に、ＮＲＺ信号Ｓ９の「１」に同期した、幅Ｔｄ（Ｔｄ＝９０°）を有するパルス信号Ｓ１０を生成する。このパルス信号Ｓ１０をレーザドライバ１３へ出力する。ＡＮＤゲート１２ｄの出力信号Ｓ１０の波形を図６（ｄ）に示す。
【００７１】
レーザドライバ１３は、入力された信号（電圧信号）Ｓ１０を電流信号Ｓ１１に変換し、レーザダイオード１４に供給する。レーザダイオード１４は、レーザドライバ１３によって生成された電流信号Ｓ１１により駆動され、入力信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する。レーザダイオード１４の発光波形を図６（ｅ）に示す。
【００７２】
次に、レーザダイオード１４で発生した光信号は光伝送媒体２０を介して光受信装置３０Ａへ送信される。
【００７３】
そして、光受信装置３０Ａにおいて、光伝送媒体２０を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオード３１により受信して、電流信号Ｓ１２として出力する。フォトダイオード３１からの出力された電流信号Ｓ１２はＩ−Ｖアンプ３２に入力される。Ｉ−Ｖアンプ３２は入力された電流信号Ｓ１２を電圧信号に変換した後、２Ｒポストアンプ３３へ出力する。電圧信号に変換された受信パルス信号Ｓ１３の波形を図６（ｆ）に示す。
【００７４】
２Ｒポストアンプ３３では、設定された２Ｒ閾値によって「１」或いは「０」が判断され、入力されたパルス信号Ｓ１３はバッファされパルス信号（デジタル信号）Ｓ１４として再生される。このパルス信号Ｓ１４はパルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａのバッファ３４ａに供給される。２Ｒポストアンプ３３の出力信号Ｓ１４の波形を図６（ｇ）に示す。
【００７５】
バッファ３４ａから出力されたパルス信号Ｓ１５は２系統に分割され、それぞれＰＬＬ３４ｃとＤａｔａフリップフロップ３４ｄに入力される。ＰＬＬ３４ｃでは、パルス信号Ｓ１５とクロック発生器３４ｂから入力されるクロック信号Ｃ４の同期をとる。そして、パルス信号Ｓ１５に同期したクロック信号Ｃ５がＰＬＬ３４ｃから出力される。このクロック信号Ｃ５がＤａｔａフリップフロップ３４ｄに入力される。クロック信号Ｃ５の波形を図６（ｈ）に示す。
【００７６】
Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄでは、入力されたクロック信号Ｃ５の立ち上がりタイミングでパルス信号Ｓ１５をラッチし、パルス信号Ｓ１５が存在する場合は「１」、パルス信号Ｓ１５が存在しない場合は「０」をそれぞれ出力する。よって、Ｄａｔａフリップフロップ３４ｄからの出力信号は、復調されたＮＲＺ信号となる。パルス／ＮＲＺ復調回路３４から出力されるＮＲＺ復調波形を図６（ｉ）に示す。
【００７７】
この場合、ＮＲＺ信号を復調するために、２Ｒポストアンプ３３から入力されたパルス信号Ｓ１４とクロック信号Ｃ５の立ち上がり情報のみを用いるので、受信したパルス信号Ｓ１４の幅に関係なく、元のＮＲＺ信号を再生し、パルス幅歪みによる符号間干渉が発生しない。光通信システム２００を用いて、実際にＮＲＺ信号をパルス光信号として送信し、受信後復調したＮＲＺ信号は光通信システム１００と同様に図４に示すようなアイパターンが得られる（図４参照）。したがって、光通信システム２００を用いて得られたＮＲＺ信号は、従来のような符号間干渉が発生することがなく、正確に伝送されたことが明らかである。
【００７８】
また、ここで、レーザダイオード１４は９０°のパルス幅で駆動しているので、その発光パワーは１／４デューティになる。即ちパルス変調により、ＮＲＺ信号のままレーザダイオードを駆動する場合と比較して発光量は１／４に抑えられる。例えば、ＮＲＺ信号で２ｍＷ振幅の信号を送信する場合、レーザダイオードのＤＣ積分発光量は１ｍＷとなるが、パルス変調で同振幅の信号を送信する場合、ＤＣ積分発光量は１／４の０．２５ｍＷに減少する。また、発光量を１／４に抑えることにより、レーザダイオード１４の寿命は４倍に延びる。遅延器１２ａによりパルス幅を９０°より任意に細かくすれば、更に発光量が抑えられ、レーザダイオード１４の寿命を延ばすことが可能となる。
【００７９】
このように本実施の形態においては、光送信装置１０Ａでは、ＮＲＺ／パルス変調回路１２Ａによりクロック信号Ｃ１の立ち上がり遷移点に同期してパルス幅Ｔｄを有するクロック信号Ｃ３を生成し、さらにこのクロック信号Ｃ３に対応するＮＲＺ信号の「１」の値に同期して、一系統の同様のパルス幅を有するパルス信号Ｓ１０を生成し、このパルス信号Ｓ１０を用いてレーザダイオードを駆動して光伝送媒体２０を介して光信号を送信する。光受信装置３０Ａでは、パルス／ＮＲＺ復調回路３４Ａによりクロック信号Ｃ５の立ち上がりタイミングで受信した光信号に対応するパルス信号Ｓ１５をラッチし、ＮＲＺ信号を生成する。
【００８０】
これにより、従来のようにＮＲＺ信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、消光比を確保しながら符号間干渉を低減することができる。また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。また、レーザダイオードを駆動するためのパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【００８１】
長寿命化によりレーザダイオードの経年変化を抑えることが可能であり、システムの信頼性向上に寄与する。また、発光量の減少はアイセーフティの観点からも望ましい。
【００８２】
なお、上述の第２の実施の形態においては、ＮＲＺ信号の「１」の値に同期して、所定幅を有するパルス信号Ｓ１０を生成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。光送信装置でＮＲＺ信号の「０」の値に同期して所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に基づいて光信号を発生して送信し、光受信装置で光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した光信号に基づいて元のデジタル信号を生成するようにしてもよい。
【００８３】
この場合、例えば、まず、光送信装置でＮＲＺ信号を反転させ、得られた信号の「０」の値に同期して所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に基づいて光信号を発生して送信する。そして、光受信装置で光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、受信した光信号に基づいてＮＲＺ信号の反転信号を生成し、さらに、生成されたＮＲＺ信号の反転信号を反転処理することにより元のＮＲＺ信号を生成する。
【００８４】
また、上述実施の形態においては、ＮＲＺ信号に関する送受信について説明したが、これに限定されるものではない。他のデジタル信号、例えばＮＲＺＩ信号に関する送受信にもこの発明を適用できる。
【００８５】
また、上述実施の形態においては、変調手段により生成したパルス信号の幅を９０°とした場合について説明したが、これに限定されるものではない。光通信システム設計上に許容される範囲で、このパルス信号の幅を任意に狭くすることが可能である。
【００８６】
【発明の効果】
この発明によれば、光送信装置ではデジタル信号におけるデータ遷移点、またはデジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成し、このパルス信号に応じたパターンで光信号を発生させて送信し、光受信装置では受信した光信号に対応するパルス信号を用いて元のデジタルを生成する構成とするものであり、従来のようにデジタル信号のパルス幅を厳密に調整することが不要となるため、調整コストを削減でき、またパルス信号の幅を狭くするため、レーザダイオードの発光量が減少し、消費電力を低減できると共に、寿命が延長することができる。
【００８７】
また、一系統のパルス信号を用いて送受信を行うことできるため、システムを容易に構成でき、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態としての光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図２】光通信システム１００におけるタイムチャートである。
【図３】光通信システム１００のレーザダイオードの発光パターン実測例を示す図である。
【図４】光通信システム１００を用いて送受信したＮＲＺ信号のアイパターンを示す図である。
【図５】第２の実施の形態としての光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図６】光通信システム２００におけるタイムチャートである。
【図７】従来の光通信システムの構成例を示す要部ブロック図である。
【図８】光通信システム１におけるタイムチャートである。
【図９】符号間の干渉の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ・・・光送信装置、１１・・・バッファ、１２，１２Ａ・・・ＮＲＺ／パルス変調回路、１２ａ・・・遅延器、１２ｂ・・・ＥＸＯＲゲート、１２ｃ・・・ＡＮＤゲート、１２ｄ・・・ＡＮＤゲート、１３・・・レーザドライバ、１４・・・レーザダイオード、２０・・・光伝送媒体、３０，３０Ａ・・・光受信装置、３１・・・フォトダイオード、３２・・・Ｉ−Ｖアンプ、３３・・・２Ｒポストアンプ、３４，３４Ａ・・・パルス／ＮＲＺ復調回路、３４ａ・・・バッファ、３４ｂ・・・クロック発生器、３４ｃ・・・ＰＬＬ、３４ｄ・・・Ｄａｔａフリップフロップ、１００，２００・・・光通信システム
Claims (18)
- 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、上記光送信装置を上記光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、
上記光送信装置は、
上記デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、
上記変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、
上記光受信装置は、
上記光伝送媒体を介して上記光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する復調手段とを有する
ことを特徴とする光通信システム。 - 上記変調手段は、
排他的論理和ゲートと、入力された信号の位相を遅延させるための遅延器とを備え、
上記デジタル信号と該デジタル信号の反転信号を上記遅延器で位相遅延して得られた信号に基づいて、上記排他的論理和ゲートにより上記デジタル信号の遷移点に同期して所定幅のパルス信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 上記復調手段は、
フリップフロップを備え、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を上記フリップフロップに入力し、該パルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。 - 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置と、受信した光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置と、上記光送信装置を上記光受信装置に接続する光伝送媒体とを備える光通信システムにおいて、
上記光送信装置は、
上記デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、
上記変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段とを有し、
上記光受信装置は、
上記光伝送媒体を介して上記光送信装置から伝送された光信号を受信する光信号受信手段と、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じて上記デジタル信号を生成する復調手段とを有する
ことを特徴とする光通信システム。 - 上記変調手段は、
第１のＡＮＤゲートと、第２のＡＮＤゲートと、入力された信号の位相を遅延させるための遅延器とを備え、
上記第１のＡＮＤゲートに入力される上記デジタル信号に同期した第１のクロック信号と該第１のクロック信号を上記遅延器で位相遅延して得られた第２のクロック信号に基づいて、上記第１のクロック信号の立ち上がり遷移点に同期して所定幅のクロック信号を生成し、
上記所定幅のクロック信号と上記デジタル信号に基づいて、上記第２のＡＮＤゲートにより上記デジタル信号の「１」または「０」の値にのみ同期して所定幅のパルス信号を生成する
ことを特徴とする請求項４に記載の光通信システム。 - 上記復調手段は、
フリップフロップと、クロック信号を発生するクロック発生器とを備え、
上記光伝送媒体を介して受信した光信号に対応するパルス信号を上記フリップフロップに入力し、該パルス信号と同期する上記クロック信号でラッチすることにより、上記デジタル信号を生成する
ことを特徴とする請求項４に記載の光通信システム。 - 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、
上記デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成する変調手段と、
上記変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段と
を有することを特徴とする光送信装置。 - 上記変調手段は、
排他的論理和ゲートと、入力された信号の位相を遅延させるための遅延器とを備え、
上記デジタル信号と該デジタル信号の反転信号を上記遅延器で位相遅延して得られた信号に基づいて、上記排他的論理和ゲートにより上記デジタル信号の遷移点に同期して所定幅のパルス信号を生成する
ことを特徴とする請求項７に記載の光送信装置。 - 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置において、
上記デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成する変調手段と、
上記変調手段で得られたパルス信号に応じたパターンで発光して光信号を発生する光信号発生手段と
を有することを特徴とする光送信装置。 - 上記変調手段は、
第１のＡＮＤゲートと、第２のＡＮＤゲートと、入力された信号の位相を遅延させるための遅延器とを備え、
上記第１のＡＮＤゲートに入力される上記デジタル信号に同期した第１のクロック信号と該第１のクロック信号を上記遅延器で位相遅延して得られた第２のクロック信号に基づいて、上記第１のクロック信号の立ち上がり遷移点に同期して所定幅のクロック信号を生成し、
上記所定幅のクロック信号と上記デジタル信号に基づいて、上記第２のＡＮＤゲートにより上記デジタル信号の「１」または「０」の値にのみ同期して所定幅のパルス信号を生成する
ことを特徴とする請求項９に記載の光送信装置。 - 光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、
上記光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する復調手段とを有する
ことを特徴とする光受信装置。 - 上記復調手段は、
フリップフロップを備え、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を上記フリップフロップ回路に入力し、該パルス信号に同期して上記デジタル信号を生成する
ことを特徴とする請求項１１に記載の光受信装置。 - 光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置において、
上記光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信する光信号受信手段と、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じて上記デジタル信号を生成する復調手段とを有する
ことを特徴とする光受信装置。 - 上記復調手段は、
フリップフロップと、クロック信号を発生するクロック発生器とを備え、
上記光信号受信手段で受信した光信号に対応するパルス信号を上記フリップフロップに入力し、該パルス信号と同期する上記クロック信号でラッチすることにより、上記デジタル信号を生成する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光受信装置。 - 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、
上記デジタル信号におけるデータ遷移点に同期して一系統の所定幅を有するパルス信号を生成するステップと、
上記パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップと
を備えることを特徴とする光送信装置の送信方法。 - 電気信号としてのデジタル信号を光信号に変換して送信する光送信装置の送信方法であって、
上記デジタル信号の「１」または「０」の値に同期して一系統の所定幅のパルス信号を生成するステップと、
上記パルス信号に基づいて光信号を発生し送信するステップと
を備えることを特徴とする光送信装置の送信方法。 - 光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、
上記光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、
受信した光信号に対応するパルス信号に同期して上記デジタル信号を生成するステップと
を備えることを特徴とする光受信装置の受信方法。 - 光送信装置から伝送されてきた光信号を受信し、該光信号を元のデジタル信号に変換して出力する光受信装置の受信方法であって、
上記光送信装置から伝送されてきた一系統の光信号を受信するステップと、
受信した光信号に対応するパルス信号を用いて、パルスの有無に応じて上記デジタル信号を生成するステップと
を備えることを特徴とする光受信装置の受信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002314725A JP2004153442A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002314725A JP2004153442A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004153442A true JP2004153442A (ja) | 2004-05-27 |
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ID=32458964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002314725A Pending JP2004153442A (ja) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | 光送信装置、光受信装置および光通信システム、並びにその送・受信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004153442A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216849A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Seiko Epson Corp | レーザ素子の駆動方法、レーザ素子の駆動回路、光通信装置、電子機器 |
| US8090267B2 (en) | 2008-07-24 | 2012-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Complementary optical wiring apparatus |
| US8112002B2 (en) | 2008-12-08 | 2012-02-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transmitting circuit and complementary optical wiring system |
| JP2012034417A (ja) * | 2006-06-20 | 2012-02-16 | Panasonic Corp | パルス変調回路及びパルス変調方法 |
| US8599944B2 (en) | 2006-06-20 | 2013-12-03 | Panasonic Corporation | Pulse modulation circuit and pulse modulation method |
| KR101519516B1 (ko) | 2012-04-13 | 2015-05-12 | 코히어런트, 인크. | 펄스 ｃｏ2 레이저 출력의 펄스 파형 및 전력 제어 |
-
2002
- 2002-10-29 JP JP2002314725A patent/JP2004153442A/ja active Pending
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