JP2005191712A - 光伝送システムとその光送信装置および光受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット信号を用いることなく光伝送区間において一定の信号利得を得ることができるようにし、これにより装置構成を簡易化し得る光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供すること。
【解決手段】移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数帯域の主信号１によりアナログ変調された光信号を光ファイバ３を介して伝送する光伝送システムにおいて、光受信機ＰＲ１に光／電気変換部４と、レベルモニタ７と、制御回路８とを備える。そして、光／電気変換部４により再生された主信号６の平均電力レベルをレベルモニタ７によりモニタし、その結果に基づいて、制御回路８により光減衰器２１の減衰量を制御する。このようにして光伝送区間における伝送利得を一定値に安定化させるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線信号などのアナログ信号で変調した光信号を光ファイバを介して伝送する光伝送システムと、この光伝送システムに用いられる光送信装置および光受信装置に関する。特に本発明は、ＩＭＴ−２０００などの移動通信システムの無線区間に使用される無線周波数信号により光信号を強度変調して伝送する光伝送システムに関する。

近年、アナログの信号をアナログのまま伝送する通信システムが見直されている。なかでも光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、ＣＡＴＶ（Cable Television）ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用されている。特に、携帯電話網に応用されるシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称される。

ＲＯＦシステムは、ＩＭＴ−２０００に代表されるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、あるいは、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式などの種々の規格に基づく移動通信網への適用が検討されている。ＲＯＦシステムは、無線帯域（例えば２ＧＨｚ帯）のアナログ信号により変調される光信号を伝送することで長距離伝送を実現する。

この種のシステムにおいては、基地局との間でアナログ信号を授受する装置を親局装置と称する。また光ファイバを介して遠隔の不感地帯などに設置され、親局装置との間でアナログ信号を授受する装置を子局装置と称する。親局装置から子局装置への伝送方向をダウンリンクと称し、その逆をアップリンクと称する。

ダウンリンクにおいては、親局装置に備わる光送信装置から送出される光信号が、子局装置に備わる光受信装置により受信される。逆に、アップリンクにおいては、子局装置に備わる光送信装置から送出される光信号が、親局装置に備わる光受信装置により受信される。このように、親局装置および子局装置のいずれも、光送信装置および光受信装置を備える。

ところで、親局装置と子局装置とを繋ぐ光ファイバの長さ、品質、および中継器やコネクタの数などは敷設箇所に応じて異なるため、光信号に生じる損失も一定ではない。これに対して安定した伝送品質を得るためには、損失の変動によらず、親局装置と子局装置との間で一定の信号利得を得られるようにする必要がある。

送信側において主信号にパイロット信号（サブキャリアとも称する）を重畳し、受信側においてパイロット信号の受信レベルをモニタすることにより一定の信号利得を得られるようにしたシステムがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながらこのような形態ではパイロット信号の合成回路、および分離回路が必要となるために、装置構成が複雑になるという不具合が有る。また、パイロット信号を生成するために発振器などの回路も必要になる。また、パイロット信号の振幅を一定に保つための回路も必要になる。さらには、パイロット信号が主信号に干渉し、伝送特性を劣化させるという不具合も有る。
特開平０９−２７０７４８号公報

上記したように既存の光伝送システムは、光送信装置と光受信装置との間、すなわち光伝送区間における信号利得を一定にするためにパイロット信号を必要とする。よって部品点数の増大を余儀なくされ、親局装置および子局装置の構成の複雑化、およびシステムコストの上昇を招くという不具合が有る。また伝送特性が劣化するという不具合も有る。

本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、パイロット信号を用いることなく光伝送区間において一定の信号利得を得ることができるようにし、これにより装置構成を簡易化し得る光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号（例えば主信号１）によりアナログ変調された光信号を光伝送路（例えば光ファイバ３）を介して伝送する光伝送システムにおいて、前記光信号を生成して前記光伝送路に送出する光送信装置（例えば光送信機ＯＴ１）と、前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置（例えば光受信機ＯＲ１）と、前記光伝送路の途中に介在して設けられ当該光伝送路中の光信号のレベルを減衰させる可変光減衰器（例えば光減衰器２１）とを具備し、前記光受信装置は、前記光伝送路を介して到来する光信号の平均電力を、当該光信号の受信レベルに基づいて検出するモニタ手段（例えばレベルモニタ７）と、前記モニタ手段により検出される平均電力を規定値とすべく前記可変光減衰器の減衰量を制御する制御手段（例えば制御回路８）とを備えることを特徴とする光伝送システムが提供される。

このような手段を講じることにより、光受信装置において、光信号それ自体の受信レベルに基づいて光信号の平均電力が検出される。これによりパイロット信号が不要となる。そして、検出された平均電力に基づいて可変光減衰器の減衰量が制御手段により制御される。よってモニタ手段により検出される平均電力は規定値に安定化される。これにより、パイロット信号を用いる必要なく、光伝送区間における伝送利得を一定化することが可能になる。従って光送信装置および光受信装置の構成を簡易化でき、ひいては親局装置および子局装置の構成簡易化を促進することが可能になる。

本発明によれば、パイロット信号を用いることなく光伝送区間において光伝送区間において一定の信号利得を得ることができるようになり、よって装置構成を簡易化し得る光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、例えば携帯電話網などの移動通信システムを補助するために設けられ、基地局４０の展開するサービスエリアを光ファイバ３を用いて拡大するものである。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称して知られている。この種の光アナログ伝送システムにおいては、光ファイバは、ネットワークベンダ（システム提供者など）からユーザ（通信事業者など）に規定の料金で貸し出される。ユーザは光ファイバに支線ファイバを接続して独自のネットワークを構築する。光ファイバは、融着、あるいはコネクタなどの光部品による接合により互いに接続される。

図１において、基地局４０は同軸ケーブルＣを介して親局装置２０に接続される。親局装置２０は、基地局４０から送信される無線周波数信号の一部を同軸ケーブルＣを介して取得する。親局装置２０は光ファイバ３を介して子局装置３０に接続される。なお親局装置２０と子局装置３０との間に光中継装置５０を設けても良い。無線周波数信号は、移動通信システムの無線区間通信に使用される帯域を有し、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの方式に基づいて変調される。その波形は時間とともにアナログ的に変動する。

基地局４０および移動局Ｔ１，Ｔ２は、例えばＩＭＴ−２０００に基づく移動通信システムに属する。基地局４０は例えば見晴らしの良いビル（ビル１００）の屋上などに設置されて無線ゾーンを展開する。無線ゾーン内に在圏する移動局Ｔ１は、このシステムに割り当てられたキャリア帯域の無線チャネルを介して基地局４０に接続される。

ビル１００の傍に高層ビル（ビル２００）が建設されたとすると、その直下などにおいては基地局４０からの無線周波数信号が届かず、不感地帯が形成されることがある。そこで子局装置３０を設け、光ファイバ３を介して基地局４０と子局装置３０との間に情報通信路を開設することにより不感地帯を解消することができる。このほか子局装置３０は、ビルの中などにも設置され、不感地帯の解消に役立てられる。

親局装置２０と子局装置３０とを繋ぐ光ファイバ３の長さはまちまちであり、光信号の減衰量も様々に異なる。光信号の損失の変動によらず光伝送区間において一定の信号利得を確保できれば、安定した伝送品質を得ることができる。次に、本発明のより詳細な実施の形態を説明する。

［第１の実施形態］
図２は、本発明に係わる光送信装置および光受信装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。図２の光送信機ＯＴ１は図１の親局装置２０に備えられ、光受信機ＯＲ１は子局装置３０に備えられるとする。すなわち図２はダウンリンクにおける構成を示す。アップリンクにおいては、光送信機ＯＴ１は子局装置３０に備えられ、光受信機ＯＲ１は親局装置２０に備えられることになる。通常のシステムではアップリンクおよびダウンリンクの双方向通信を実現するため、親局装置２０および子局装置３０のいずれも光送信機ＯＴ１および光受信機ＯＲ１を備える。

図２の光送信機ＯＴ１は電気／光変換部（Ｅ／Ｏ）２を備える。電気／光変換部２は、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子３１を備える。発光素子３１にはバイアス電流が印加され、このバイアス電流には、図１の基地局４０から親局装置２０に導入される無線周波数信号、すなわち主信号１が重畳される。これにより、主信号１の波形に応じてアナログ的に強度変調された光信号が生成される。この光信号は光ファイバ３を介して光受信機ＯＲ１に伝送される。

光ファイバ３の途中に、光減衰器（ＡＴＴ）２１が介在して接続される。光減衰器２１における光の減衰量は、外部から与えられる制御信号に応じて可変制御される。

光ファイバ３を介して光受信機ＯＲ１に達した光信号は、光／電気変換部（Ｏ／Ｅ）４に入力される。光／電気変換部４は受光素子３２を備え、受光素子３２は光信号を電気信号に変換する。これにより主信号６が再生される。再生された主信号６は一部分岐され、レベルモニタ７に入力される。レベルモニタ７は分岐された主信号のレベルに基づいて、入力光信号の平均電力レベルを検出する。なお光受信レベルと相関のある信号を用いることができれば、必ずしも光信号の平均値を検出する必要は無い。検出された平均電力レベルは制御回路８に通知される。制御回路８は、予め定められた規定値と平均電力レベルとを比較し、その差に基づいて平均電力レベルを規定値に安定化させるための制御信号を生成して光減衰器２１に与える。

上記構成によれば、光受信機ＯＲ１により光信号の平均電力レベルが直接的にモニタされ、その結果に基づく制御信号が光減衰器２１にフィードバックされる。これにより、光送信機ＯＴ１から光受信機ＯＲ１までの光伝送利得を、光ファイバ３の損失によらずに一定に保つことができる。すなわち、伝送距離によらず光受信レベルを一定に保つことが可能となり、よって主信号の利得を一定に保つことが可能となる。これにより安定した伝送品質を得ることが可能になる。

図３は、比較のため既存の光伝送システムにおける光送信装置および光受信装置を示す機能ブロック図である。図３において光送信機ＯＴは、主信号１にパイロット信号２３を重畳するための合成回路２２を備える。パイロット信号が重畳された主信号１は光信号に変換されて光受信機ＯＲに達する。光受信機ＯＲは光信号から主信号６を再生する。再生された主信号６は光減衰器５を介して分離回路２４に入力される。分離回路２４は主信号６からパイロット信号２３を分離する。分離されたパイロット信号２３の平均電力はレベルモニタ２５によりモニタされ、その結果に基づいて、制御回路２６により光減衰器５の減衰量が可変制御される。

図３の構成においては、主信号１にパイロット信号２３を多重するための合成回路２２と、再生された主信号６からパイロット信号を分離するための分離回路２４とが必要となる。このため部品点数が多くなり、親局装置２０および子局装置３０の構成の複雑化やシステムコストの上昇などといった不具合が生じる。またパイロット信号２３と主信号１とが干渉して伝送特性が劣化するという不具合も有る。

これに対し本実施形態では、移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数帯域の主信号１によりアナログ変調された光信号を光ファイバ３を介して伝送する光伝送システムにおいて、光受信機ＰＲ１に光／電気変換部４と、レベルモニタ７と、制御回路８とを備える。そして、光／電気変換部４により再生された主信号６の平均電力レベルをレベルモニタ７によりモニタし、その結果に基づいて、制御回路８により光減衰器２１の減衰量を制御する。このようにして光伝送区間における伝送利得を一定値に安定化させるようにしている。

このようにしたので、パイロット信号を主信号１に重畳する必要無く、光伝送区間における伝送利得を既定値に安定化させることが可能になる。従って光送信機ＯＴ１、および光受信機ＯＲ１のいすれも構成を簡易化することができ、ひいては親局装置２０および子局装置３０の構成を簡易化することが可能になる。またこれにより、システムコストの低減にも寄与できる。さらには、パイロット信号が主信号に干渉する虞も無いために、伝送品質の向上を促すことも可能になる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明に係わる光送信装置および光受信装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。図４において図１と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図４において、光送信機ＯＴ２はその内部に光減衰器２１を備える。光減衰器２１は、、光送信機ＯＴ２において生成された光信号のレベルを光ファイバ３への送出前に可変する。また光送信機ＯＴ２は、光受信機ＯＲ２から通知される制御情報を受信するための通信部２８を備える。

光受信機ＯＲ２は、通知部２７を備える。通知部２７は、制御回路８により生成される制御情報を、所定の情報通信リンクＬを介して光送信機ＯＴ２の通信部２８に通知する。通知部２７および通信部２８により、光受信機ＯＲ２から光送信機ＯＴ２に向けた片方向の情報通信環境が形成される。情報通信リンクＬは、光ファイバ３を用いて形成しても良いし、別系統の情報通信チャネルを用いても良い。

このような構成により、光減衰器２１の減衰量を制御するための制御情報は、光受信機ＯＲ２から光送信機ＯＴ２に与えられる。これにより光減衰器２１の減衰量は、光受信機ＯＲ２から遠隔的に制御される。従って第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。

さらに本実施形態では、通信部２８に、情報通信リンクＬの状態をモニタする機能を備えるようにする。また制御回路８に、光ファイバ３における伝送状態をモニタする機能を備えるようにする。

通信部２８は、情報通信リンクＬを介して受信する信号のＢＥＲ（Bit Error Rate）などを監視する。そして、情報通信リンクＬの状態が閾値を超えて劣化した場合には情報通信リンクＬに障害が発生したとみなし、この障害が復旧するまで光減衰器２１の減衰量を最大値に保持する。これにより光信号の伝送が停止される。

制御回路８は、光ファイバ３を介して到来する光信号の状態を監視し、光信号の状態が閾値を超えて劣化した場合には光ファイバ３に障害が発生したとみなし、この障害が復旧するまで光減衰器２１の減衰量を最大値に保持する。これによっても、光信号の伝送が停止される。

既存の技術では、光減衰器２１の減衰量は、光受信機における受信レベルの低下とともに少なくなるように制御される。すなわち受信レベルが低下すると減衰量を少なくすることにより、受信レベルを安定化させるためのフィードバックループが作用する。しかしながらフィードバックループの作用する状態が障害の発生時においても継続していると、障害の復旧時に、過度に高レベルの光信号が光受信機ＯＲ２に入力されるという事態が生じ得る。このような事態を生じると、光受信機ＯＲ２において突入電流などが生じ、最悪の場合には装置の破壊に至る虞が有る。

これに対し本実施形態では、障害の発生時には光減衰器２１の減衰量を強制的に最大値とすることにより、受信レベルを安定化させるためのフィードバックループを切断するようにしている。これにより障害の復旧時に過度の受信利得が生じることを防止でき、システム運用の安全性を高めることが可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば第２の実施形態では光受信機ＯＲ２に制御回路８を備えるようにしたが、光送信機ＯＴ２に制御回路８を備えるようにしても良い。この場合、制御情報ではなく受信光の平均電力レベルを情報通信リンクＬを介して光送信機ＯＴ２に通知するようにすれば良い。このようにしても上記と同様の効果を期待できる。

さらに本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図。 本発明に係わる光送信装置および光受信装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図。 比較のため既存の光伝送システムにおける光送信装置および光受信装置を示す機能ブロック図。 本発明に係わる光送信装置および光受信装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図。

符号の説明

Ｃ…同軸ケーブル、Ｔ１，Ｔ２…移動局、ＯＴ１，ＯＴ２…光送信機、ＯＲ１，ＯＲ２…光受信機、Ｌ…情報通信リンク、２…電気／光変換部、３…光ファイバ、４…光／電気変換部、５…光減衰器、７…レベルモニタ、８…制御回路、２０…親局装置、２１…光減衰器、２２…合成回路、２４…分離回路、２５…レベルモニタ、２６…制御回路、２７…通知部、２８…通信部、３０…子局装置、３１…発光素子、３２…受光素子、４０…基地局、５０…光中継装置、１００，２００…ビル

Claims (6)

1. 移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号によりアナログ変調された光信号を光伝送路を介して伝送する光伝送システムにおいて、
   前記光信号を生成して前記光伝送路に送出する光送信装置と、
   前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置と、
   前記光伝送路の途中に介在して設けられ当該光伝送路中の光信号のレベルを減衰させる可変光減衰器とを具備し、
   前記光受信装置は、
   前記光伝送路を介して到来する光信号の平均電力を、当該光信号の受信レベルに基づいて検出するモニタ手段と、
   前記モニタ手段により検出される平均電力を規定値とすべく前記可変光減衰器の減衰量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
2. 移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号によりアナログ変調された光信号を光伝送路を介して伝送する光伝送システムにおいて、
   前記光信号を生成して前記光伝送路に送出する光送信装置と、
   前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置と、
   少なくとも前記光受信装置から前記光送信装置への片方向通信環境を形成する通信手段とを具備し、
   前記光受信装置は、
   前記光伝送路を介して到来する光信号の平均電力を、当該光信号の受信レベルに基づいて検出するモニタ手段と、
   前記モニタ手段により検出される平均電力を規定値とするための制御情報を生成する制御手段と、
   前記制御情報を前記通信手段を介して前記光送信装置に通知する通知手段とを備え、
   前記光送信装置は、
   光伝送路に送出される光信号のレベルを減衰させる可変光減衰器と、
   前記通信手段を介して通知される制御情報に基づいて前記可変光減衰器の減衰量を制御する減衰量可変手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
3. さらに、前記光伝送路の障害を検出する障害検出手段と、
   前記障害検出手段により障害が検出された場合に前記可変光減衰器の減衰量を最大値に保持する保持手段とを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送システム。
4. さらに、前記通信手段の障害を検出する障害検出手段と、
   前記障害検出手段により障害が検出された場合に前記可変光減衰器の減衰量を最大値に保持する保持手段とを具備することを特徴とする請求項２に記載の光伝送システム。
5. 移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号によりアナログ変調された光信号を光伝送路を介して伝送する光伝送システムに用いられ、前記光信号を生成して前記光伝送路に送出する光送信装置において、
   光伝送路に送出される光信号のレベルを減衰させる可変光減衰器と、
   前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置から通知される制御情報に基づいて前記可変光減衰器の減衰量を制御する減衰量可変手段とを備えることを特徴とする光送信装置。
6. 移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号によりアナログ変調された光信号を光伝送路を介して伝送する光伝送システムに用いられ、前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置において、
   前記光伝送路を介して到来する光信号の平均電力を、当該光信号の受信レベルに基づいて検出するモニタ手段と、
   前記モニタ手段により検出される平均電力を規定値とすべく、前記光伝送路の途中に介在して設けられ当該光伝送路中の光信号のレベルを減衰させる可変光減衰器の減衰量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする光受信装置。

Images