JP2006025165A

JP2006025165A - 光伝送システム

Info

Publication number: JP2006025165A
Application number: JP2004201326A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kamiya; 賢治上谷; Kazuhiko Asaka; 和彦朝香
Original assignee: MIYAZAKI DENSEN KOGYO KK; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: MIYAZAKI DENSEN KOGYO KK; SWCC Corp
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】ＦＴＴＨシステム、ＣＡＴＶシステムおよびビル共聴システムを1つのシステムとして構築する。
【解決手段】本発明の光伝送システムは、ＣＡＴＶの７０〜７７０ＭＨｚ帯域の第１の電気信号およびＢＳアンテナから出力するＢＳ−ＩＦ信号やＣＳアンテナから出力するＣＳ−ＩＦ信号の第２の電気信号を第１、第２の光信号に変調する送信部１と、送信部１において第１、第２の光信号が合波され、合波された光信号を伝送する光ファイバから成る光伝送路２と、光伝送路２の途中に設けられ、合波された光信号を増幅する光増幅器３と、光増幅器３から送出される光信号を第１、第２の電気信号に復調する受信部４とを備えている。
送信部１は、第１の電気信号を第１の光信号に変調する光外部変調器１１と、第２の電気信号を第２の光信号に変調する光直接変調器１２と、光外部変調器１１から出力する第１の光信号および光直接変調器１２から出力する第２の光信号を合波する光カプラ等から成る光合波器１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送システムに係り、特に、加入者側に地上波７７ｃｈと７７０ＭＨｚを超えるＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数の変調信号を伝送することができる光伝送システムに関する。

従来から、この種の光伝送システムとして、（イ）光波長として１３００ｎｍ付近を使用し、地上波７７ｃｈと７０〜７７０ＭＨｚの放送波を周波数分割多重方式により伝送するＣＡＴＶ（Cable Television）光伝送システム、（ロ）光波長として１５５０ｎｍ付近を使用し、各加入者までのアクセス区間を光ファイバ化したＦＴＴＨ(Fiber To The Home)システム、（ハ）光波長として１３００ｎｍ付近を使用し、短距離において受信用壁面端子にＣＡＴＶ信号を伝送するビル共聴システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記（イ）の光伝送システムは、ＣＡＴＶセンター局からサブセンター局間を結ぶ高品質の映像信号伝送用に使用され、この光伝送システムにおいては、ＬＤ（レーザーダイオード）の電流を放送波の周波数多重分割によって変調し、光信号を出力させる光直接変調器が採用されている。なお、この光伝送システムでは、後述するＦＴＴＨシステムで使用する光増幅器は使用されていない。

また、（ロ）の光伝送システムにおいては、高速の情報通信環境を整備するという構想でＰＯＮ（Passive Optical Network）システム、すなわち、光ファイバの途中に受動的な光分岐器（光カプラ）を設けて伝送路を２〜３２本に分岐させたスター型ネットワークによる光配線形態が採用され、この光配線形態においては、光増幅器によって光信号が増幅され、この増幅により光カプラによる分岐損失が補填されるように構成されている。また、光送信器としては、波長が１５５０ｎｍ付近の伝送においてＣＡＴＶ波伝送の品質を確保するために、光外部変調器（半導体レーザから発信された光に信号を乗せるため、光を変調する外部機構）が使用されている。

さらに、（ハ）の光伝送システムにおいては、ＣＡＴＶ用光送信器において、ＬＤが直接変調で駆動されるが、変調波にＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号が入力されると、１〜２ＧＨｚの放送波も一緒に変調され、この特性を利用して、ＣＡＴＶ波、ＢＳ−ＩＦ信号およびＣＳ−ＩＦ信号を伝送するシステム機器が販売されている。

ここで、上記の光外部変調器および光直接変調器の特性について比較すると、先ず、前者の光外部変調器は、光増幅器で増幅できる１５５０ｎｍ波長の光送信器で、多重された映像信号の伝送品質劣化が少ないという特性があるものの、現用の光外部変調器では７０〜７７０ＭＨｚ程度の周波数帯域しか変調できないという難点がある。

また、後者の光直接変調器については、２ＧＨｚ程度の周波数帯域でも十分な変調を行うことができ、さらにＣＡＴＶで使用する１３３０ｎｍの波長では映像信号の劣化が少ないものの、１５００ｎｍの波長ではＬＤによる直接変調では映像信号の劣化が大きくなるという難点がある。

次に、高調波変調方式の特性について比較すると、先ず、ＣＡＴＶ伝送波（７０〜７７０ＭＨｚ）については、ＶＳＢ（残留側波帯：Vestigial Sideband）−ＡＭ、６４ＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation）に関し、最近は地上波デジタルＯＦＤＭ（直交周波数分割多重変調：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が用いられている。このＶＳＢ−ＡＭは振幅変調波であり、信号キャリアとノイズや妨害となる２次、３次の歪波の比率が大きいことが求められているため、品質劣化に対して弱い性質がある。また、６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭは再生時にデジタル処理による改善（エラー訂正等の技術）度を有するため、品質劣化には強い性質がある。ただし、ＣＡＴＶ帯域に同時に周波数多重しているため、伝送品質はＶＳＢ−ＡＭに準ずることになる。

また、ＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号（１〜２ＧＨｚ）は、ＰＳＫ（位相偏移変調方式：Pphase Shift Keying)で再生時にデジタル処理による改善（エラー訂正等の技術）度を有するため、品質劣化には強い性質がある。

以上のように、ＦＴＴＨシステムで使用する光外部変調器によれば、７０〜７７０ＭＨｚ帯域の光変調を行うことができるものの、７７０ＭＨｚを超えるＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数（１〜２ＧＨｚ）の信号を同時に光変調することができず、このため、光増幅器から光カプラ等で分岐するＰＯＮシステムにＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号を伝送することができないという難点があった。

また、受信部においては、１台の受信機で７０ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯域まで受信できるものを用いることが望ましいところ、現状の受信機は高価であるという難点がある。このため、一本の光ファイバでＶＳＢ−ＡＭ波と、ＢＳ−ＩＦ、ＣＳ−ＩＦ帯域の信号を同時に伝送するには、高いＣＮ比が要求される帯域と低いＣＮ比で高いＲＦ周波数の復調が要求される帯域とが混在しており、高いＣＮ比が要求されるＶＳＢ−ＡＭの伝送帯域内のＮＦ（雑音指数）を集中的に良くする回路設計を行うため高いＲＦ信号帯域まで帯域を広げることが困難であるという難点があった。

特開２００１−７８１５８号公報

本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、加入者側に地上波７７ｃｈと７７０ＭＨｚを超えるＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数の変調信号を伝送することができ、ひいては、ＦＴＴＨシステム、ＣＡＴＶシステムおよびビル共聴システムを1つのシステムとして構築することができる光伝送システムを提供することを目的としている

本発明の第１の態様である光伝送システムは、７０〜７７０ＭＨｚ帯域の第１の電気信号および第１の電気信号よりも周波数帯域の高い第２の電気信号を第１、第２の光信号に変調する送信部と、送信部において第１、第２の光信号が合波され、合波された光信号を伝送する光伝送路と、合波された光信号を第１、第２の電気信号に復調する受信部とを備え、送信部は、第１の電気信号を第１の光信号に変調する光外部変調器と、第２の電気信号を第２の光信号に変調する光直接変調器と、光外部変調器から出力する第１の光信号および光直接変調器から出力する第２の光信号を合波する光合波器とを備えるものである。

本発明の第２の態様は、第１の態様である光伝送システムにおいて、受信部は、合波された光信号を第１、第２の光信号に分配する光分岐器と、光分岐器から出力する第１の光信号を第１の電気信号に復調する第１の光受信器と、光分岐器から出力する第２の光信号を第２の電気信号に復調する第２の光受信器とを備えるものである。

本発明の第３の態様は、第２の態様である光伝送システムにおいて、光外部変調器から出力する第１の光信号と、光直接変調器から出力する第２の光信号との出力の比率が異なるものである。

本発明の第１の態様乃至第３の態様の光伝送システムによれば、送信部に、第１の電気信号を第１の光信号に変調する光外部変調器と、第２の電気信号を第２の光信号に変調する光直接変調器と、光外部変調器から出力する第１の光信号および光直接変調器から出力する第２の光信号を合波する光合波器とが装備されていることから、加入者側に地上波７７ｃｈと７７０ＭＨｚを超えるＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数の変調信号を伝送することができ、ひいては、ＦＴＴＨシステム、ＣＡＴＶシステムおよびビル共聴システムを1つのシステムとして構築することができる。また、光増幅器を有効に活用できるため、従来のＦＴＴＨシステムの構成で、伝送帯域を大幅に増やすことができる。さらに、光外部変調器から出力する第１の光信号と、光直接変調器から出力する第２の光信号の出力の比率を異ならせることにより、システムで最適なＣＮ比を得ることができる。

以下、本発明の光伝送システムを適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の第１の実施例における光伝送システムの構成図を示している。

図１において、本発明の光伝送システムは、ＣＡＴＶの７０〜７７０ＭＨｚ帯域の第１の電気信号およびＢＳアンテナから出力するＢＳ−ＩＦ信号やＣＳアンテナから出力するＣＳ−ＩＦ信号の第２の電気信号を第１、第２の光信号に変調する送信部１と、送信部１において第１、第２の光信号が合波され、合波された光信号を伝送する光ファイバから成る光伝送路２と、光伝送路２の途中に設けられ、合波された光信号を増幅する光増幅器３と、光増幅器３から送出される光信号を第１、第２の電気信号に復調する受信部４とを備えている。

送信部１は、第１の電気信号を第１の光信号に変調する光外部変調器１１と、第２の電気信号を第２の光信号に変調する光直接変調器１２と、光外部変調器１１から出力する第１の光信号および光直接変調器１２から出力する第２の光信号を合波する光カプラ等から成る光合波器１３とを備えている。ここで、光外部変調器１１および光直接変調器１２は光合波器１３に接続され、光合波器１３の出力側には光伝送路２が接続されている。

受信部４は、光増幅器３から送出される光信号を第１、第２の光信号に分配する光分岐器４１と、光分岐器４１から出力する第１の光信号を、第１の電気信号に復調する第１の光受信器と、光分岐器４１から出力する第２の光信号を第２の電気信号に復調する第２の光受信器とを備えている。ここで、光分岐器４１の入力側は光伝送路２に接続され、出力側には第１、第２の光受信器４２、４３が接続されている。

このような構成の伝送システムによれば、ＣＡＴＶの７０〜７７０ＭＨｚ帯域の第１の電気信号は、ＶＳＢ−ＡＭ変調で光外部変調器１１において第１の光信号に変調することができ、７７０ＭＨｚよりも周波数が高いＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号の第２の電気信号はＰＳＫ変調で光直接変調器１２において第２の光信号に変調することができることから、第１の電気信号としてのＣＡＴＶの７０〜７７０ＭＨｚ帯域は伝送品質劣化が少なく、また、第２の電気信号としてのＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号については劣化が生じるものの、１〜２ＧＨｚ帯域の光変調ができることで、光信号に変調された第１、第２の光信号を同時に伝送することができる。

また、高周波変調方式の特徴から第２の電気信号としてのＢＳ−ＩＦ信号やＣＳ−ＩＦ信号等の伝送品質劣化に対してＰＳＫ変調のデジタル改善度により映像品質を良好に保つことができる。

ここで、光外部変調器１１から出力する第１の光信号と、光直接変調器１２から出力する第２の光信号との出力の比率を異ならせた場合には、高いＣＮ比が必要な第１の４２光受信機に対して多くの光信号を送り、低いＣＮ比で良い第２の光受信機４３に対して少ない光信号を送ることができる。すなわち、２つ以上の光信号を合波して一つの光ファイバで伝送すると、各映像信号の品質特性であるＣＮ比が劣化するという性質があり、一方、地上波７７ｃｈは高いＣＮ比が必要であり、ＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数は低いＣＮ比でよいという特性がある。このため、本発明においては、光合波器１３への光外部変調器１１から出力する第１の光信号と、光直接変調器１２から出力する第２の光信号の出力の比率を異ならせることにより、システムで最適なＣＮ比を得ることができる。

ここで、光外部変調器１１から出力する第１の光信号と、光直接変調器１２から出力する第２の光信号の出力の比率は、後述する理由により、１：１〜１：１０の間で変えることが望ましい。

第１に、例えば、出力の比率を１：２にした場合は光外部変調器１１から出力する第１の光信号（ＶＳＢ−ＡＭ）のＣＮ比は約３.６ｄＢ低下し、光直接変調器１２から出力する第２の光信号（ＢＳ・ＣＳ−ＩＦ）のＣＮ比は約９.５ｄＢ低下する。

第２に、例えば、出力の比率を１：５にした場合は光外部変調器１１から出力する第１の光信号のＣＮ比は約１.６ｄＢ低下し、光直接変調器１２から出力する第２の光信号のＣＮ比は約１３ｄＢ低下する。

第３に、例えば、出力の比率を１：１０にした場合は光外部変調器１１から出力する第１の光信号のＣＮ比は約１ｄＢ低下し、光直接変調器１２から出力する第２の光信号のＣＮ比は約２０ｄＢ低下する。

以上のように、光外部変調器１１から出力する第１の光信号に比べて光直接変調器１２から出力する第２の光信号のＣＮ比が１０〜２０ｄＢ程度低くても、良質な映像品質が得られるので、この比率をシステムに合わせて１：１〜１：１０の間で選ぶことにより最適なシステムを構築することができる。

このような構成の光伝送システムによれば、相反する要求を持つ地上波と衛星波のＩＦ伝送を光ファイバと比率の異なる出力をする光分岐器を用いることにより、光受信器として目的に合致する最適な設計を行うことができ、システムの最適化を図ることができる。
［実施例２］
図２は、本発明の光伝送システムをＦＴＴＨシステムに適用した構成図を示している。なお、同図において、図１と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

同図において、この実施例においては、光外部変調器１１の出力側にヘッドエンド１４が接続され、光分岐器４１の出力側に光ネットワーク４４が接続されている。

この実施例においても、ＦＴＴＨシステムの一つであるＰＯＮ方式で使用される映像送信部としてのヘッドエンド１４から７０〜７７０ＭＨｚの地上波７７ｃｈの映像信号（第１の電気信号）が出力され、この映像信号（第１の電気信号）が光外部変調器１１で第１の光信号に変調され、また、１２.０ＧＨｚ帯域のＢＳ・ＣＳ−ＩＦ周波数の映像信号（第１の電気信号）が光直接変調器１２で第２の光信号に変調され、これらの変調された第１、第２の光信号が光合波器１３で合波されて、光伝送路２としての光ファイバへ伝送されることから、加入者側に地上波７７ｃｈの７７０ＭＨｚを超える周波数の光信号を伝送することができる。また、光増幅器３を有効に活用できるため、従来のＦＴＴＨシステム構成で、伝送帯域を大幅に増やすことができる。

本発明の第１の実施例における光伝送システムの構成図。本発明の第２の実施例における光伝送システムの構成図。

符号の説明

１・・・送信部
１１・・・光外部変調器
１２・・・光直接変調器
１３・・・光合波器
２・・・光伝送路
３・・・光増幅器
４・・・受信部
４１・・・光分岐器
４２・・・第１の光受信器
４３・・・第１の光受信器

Claims

７０〜７７０ＭＨｚ帯域の第１の電気信号および第１の電気信号よりも周波数帯域の高い第２の電気信号を第１、第２の光信号に変調する送信部と、前記送信部において前記第１、第２の光信号が合波され、合波された光信号を伝送する光伝送路と、前記合波された光信号を前記第１、第２の電気信号に復調する受信部とを備え、
前記送信部は、前記第１の電気信号を第１の光信号に変調する光外部変調器と、前記第２の電気信号を第２の光信号に変調する光直接変調器と、前記光外部変調器から出力する第１の光信号および前記光直接変調器から出力する第２の光信号を合波する光合波器とを備えることを特徴とする光伝送システム。
前記受信部は、前記合波された光信号を前記第１、第２の光信号に分配する光分岐器と、前記光分岐器から出力する第１の光信号を前記第１の電気信号に復調する第１の光受信器と、前記光分岐器から出力する第２の光信号を前記第２の電気信号に復調する第２の光受信器とを備えることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
前記光外部変調器から出力する第１の光信号と、前記光直接変調器から出力する第２の光信号との出力の比率が異なることを特徴とする請求項２記載の光伝送システム。