JP3724070B2 - 送信装置及び伝送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＡＴＶ等に用いられる光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＡＶＩＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ １．０（Ｄｅｃ １９９５） Ｐａｒｔ０８では、既存のＡＭ映像信号とＭ−ＱＡＭ信号を周波数多重し伝送する伝送装置の仕様について述べられている。また、特開平４−３１２０８８号公報（特願平３−７８７５２号）にあるように、既存のＡＭ映像信号とＭ−ＱＡＭ信号を周波数多重し、その周波数多重信号でレーザ出力光を強度変調し伝送する光伝送装置が提案されている。前記の伝送装置では、伝送装置に使用される増幅器等の非線形性により、また、前記の光伝送装置では、レーザの非線形性等により原理的に周波数多重信号が歪み、複合相互変調歪が発生する。
【０００３】
さらに、これらの、伝送路において発生する歪等の干渉もしくは妨害下においてＭ−ＱＡＭ信号の伝送品質を確保するため、符号形式（２０４、１８８）のリードソロモン符号に深さ１２のインターリーブを行い誤り訂正をすることが、ＤＡＶＩＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ １．０（Ｄｅｃ １９９５）Ｐａｒｔ０８で勧告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような同軸線等を用いた伝送装置、および光伝送装置において、Ｍ−ＱＡＭ信号を伝送した場合、Ｍ−ＱＡＭ信号の帯域内に発生する複合相互変調歪に対し、図４の複合相互変調歪がある場合に誤り訂正を行ったときの誤り率特性に示すように、前記の誤り訂正が有効に機能しない場合がある。
【０００５】
これは、図５の符号相互変調歪のスペクトラムに示すように複合相互変調歪が非常に狭帯域な雑音と同等のスペクトラムを有しており、その振幅の変動が図６の複合相互変調歪の振幅の時間変動に示すように、複合相互変調歪との最大周波数以下の周波数で変動する。例えば、本例の場合では約４ｋＨｚ程度の最大周期で変動することになる。このような、複合相互変調歪の特徴はその発生原因にある。すなわち、複合相互変調歪は伝送するＡＭ信号のキャリアの２個以上の組み合わせにより発生するが、それぞれのキャリアの位相条件はお互い相関が無く、また、キャリア信号の周波数もある一定の安定度以下で変動している。このため、複合相互変調歪は、各ＡＭ信号のキャリア周波数の安定度の最大偏差とほぼ同等の帯域幅のスペクトラムを有する。一方、複合相互変調歪の振幅分布は正規分布する。このため、確率は低いが非常に大きな振幅が出現し、その場合にＭ−ＱＡＭ信号の誤りを引き起こす。ところで、複合相互変調歪の振幅の変動が、伝送するＭ−ＱＡＭ信号のシンボルレートに比べ、非常に遅いものであれば、誤りの発生はバースト的に発生することになる。同軸線による伝送装置および光伝送装置では、複合相互変調歪の発生をゼロにすることは困難であり、複合相互変調歪が存在する条件でのデジタル変調信号の伝送を考慮しなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して受信装置へと送信する送信装置であって、複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して第１の多重信号を生成する第１の多重手段と、前記デジタル信号の周波数帯域内に歪信号を発生する歪発生手段と、前記歪信号と前記第１の多重信号とを多重して第２の多重信号を生成する第２の多重手段と、前記第２の多重信号を送信する送信手段とを備え、前記歪発生手段は、前記受信装置で受信された信号において複数の前記デジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、歪信号を発生することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本願発明は、複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して受信装置へと送信する送信装置であって、複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して周波数多重信号を生成する周波数多重手段と、前記周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、前記周波数多重手段は、前記受信装置で受信された信号において複数の前記デジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、前記複数のＡＭ信号の信号レベルを調整することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本願発明は、複数のＡＭ信号と誤り訂正が施されたＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重した周波数多重信号を送信する送信装置であって、複数の前記ＡＭ信号と前記ＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重する周波数多重手段と、前記周波数多重された周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、前記ＯＦＤＭ変調信号は、副搬送波の帯域がＡＭキャリア信号の最大周波数偏差よりも小さく、副搬送波の数が１５００波以上であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は請求項１にかかる実施形態である。ＡＭ信号源１０１１からの複数のＡＭ信号とＱＡＭ信号源１０１２からの複数のＱＡＭ信号を周波数多重し、その周波数多重信号を伝送する伝送装置において、歪発生部１０２０により、あらかじめ、デジタル変調信号の伝送帯域内に歪を発生させる。この歪の振幅、位相をレーザで発生する歪と同等レベルの振幅および位相が１８０度異なるように位相を調整する。このように調整した信号を多重信号に多重して、前記周波数多重信号を伝送すれば伝送路で発生する複合相互変調歪と予め加えた歪が相殺し、デジタル変調信号内の歪量が抑制される。ここで、抑制後の歪レベルは、ＱＡＭ信号帯域内の雑音電力に対し、−６ｄＢ以下となっている。
【００１７】
（実施の形態２）
図２は請求項２に係る実施の形態である。ここでは、ＡＭ信号源２０１１からの複数のＡＭ信号とＱＡＭ信号源２０１２からの複複数のＱＡＭ信号を周波数多重し、その周波数多重信号を伝送する伝送装置において、ＡＭ信号のレベルを調整し、歪レベルをＱＡＭ信号帯域内の雑音電力に対し、−６ｄＢ以下としている。
【００１８】
実施の形態１及び２のいずれの場合においても、伝送されるデジタル信号は誤り訂正及びインターリーブを採用したコーディングが行われる。これは、ＤＡＶＩＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ １．０（Ｄｅｃ １９９５）Ｐａｒｔ８ ｐ８２にある、符号形式（２０４、１８８）のリードソロモン符号と深さ１２のインターリーブを行うコーディングである。なお、リードソロモン誤り訂正およびインターリーブに関する具体的内容はＤＡＶＩＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ １．０（Ｄｅｃ １９９５）Ｐａｒｔ８ ｐ７３−７６に記述されている。
【００１９】
実施の形態１および２において、歪量を補償もしくは、レベルの調整により低減することにより誤り訂正が有効に機能する。雑音に対する歪量のレベルと誤り訂正の効果について図７に示す。なお、ここで使用した誤り訂正方式は前記に示した通りである。図７より明らかなように、この値は複合相互変調歪量はデジタル変調信号の帯域内の雑音に対し−６ｄＢ以下とすればよい。逆に、請求項１または２の発明を採用しない場合には、誤り訂正により誤りを有効に訂正できない場合がある。
【００２０】
（実施の形態３）
実施の形態３では請求項４にかかる実施の形態を述べる。図１または図２に記載の伝送装置において、前記インターリーブの深さが、各ＡＭ信号のキャリア周波数の安定度の最大偏差の逆数で得られる時間よりも長くする。
【００２１】
例えば、ＡＭキャリア信号の周波数安定度の最大偏差が４ｋＨｚであったとする。このような場合の、複合相互変調歪のスペクトラムは図５に示すようになる。一方、この複合相互変調歪の時間領域での変化は図６に示すようになる。このような、時間領域の変動を有する信号により誤りが生じる場合には、その誤りの発生は、４ｋＨｚ毎に、バースト状に現れる。したがって、このように発生するバースト状の誤りをランダムに分散させるには、４ｋＨｚ以上の深さを有するインターリーブを採用すればよい。
【００２２】
上記のようなインタリーブの深さを採用することにより、バースト上に現れる誤りを拡散し、ランダムに誤りが発生する場合と同等な状態にすることができ、誤り訂正が有効に機能する。さらに、実施の形態１および２に示したような歪量の制約も緩和できる。
【００２３】
（実施の形態４）
図３は請求項５または６の発明に係る実施形態である。複数のＡＭ信号と複数のデジタル変調信号を周波数多重し、その周波数多重信号でレーザ出力光を強度変調して伝送する光伝送装置において、デジタル変調信号の変調方式にＯＦＤＭを採用する。
【００２４】
図３における詳細な具体的な実施形態として、ＯＦＤＭ信号の各副搬送波の帯域が、各ＡＭ信号のキャリア周波数の安定度の最大偏差よりも小さいなるように設定する。図５に示したようにＡＭ信号のキャリア周波数の最大偏差が４ｋＨｚ程度の場合、ＯＦＤＭ変調信号の副搬送波を１５００波以上とすればよい。
【００２５】
前記で述べたように、複合相互変調歪の振幅は、各ＡＭキャリアの周波数安定度の最大偏差の逆数で変動する。これらの変動による誤りがランダムになるには、信号伝送帯域がこの最大周波数偏差以下であればよい。これにより、発生する誤りがランダム化され、誤り訂正が有効に作用する。また、実施の形態１および２に示した歪量の制約についても緩和できる。
【００２６】
一方、図３における異なる実施の例として、図３に示す実施形態において、ＡＭ信号により発生する周波数と一致するＯＦＤＭ信号の各副搬送波での信号の伝送を行わない。
【００２７】
ＯＦＤＭの場合、各副搬送波号によりデジタル信号が伝送される。ところで、ＡＭ信号により複合相互変調歪は、１．２５ＭＨｚの特定の周波数間隔で発生する。さらに、複合相互変調歪のスペクトラムは前記に述べたように非常に狭帯域に集中している。そのため、複合相互変調歪が発生する帯域でデジタル信号を伝送しなければ、複合相互変調歪に起因する誤りの発生回避またはバースト性を回避することができ、誤り訂正が有効に機能する。この場合も同様に歪量の制約を緩和できる。
【００２８】
（実施の形態５）
請求項７または８に係る発明の形態として、伝送装置の伝送路を周波数多重信号でレーザ出力光を強度変調し、信号を伝送する光伝送装置または、光伝送装置および同軸線の伝送装置を組み合わせた伝送装置を採用する。この場合もレーザ、および光信号を電気信号に変換した後、その電気信号を増幅する電気アンプ等の非線形により歪が発生するため、請求項１から６の発明のうちいずれかを採用することにより誤り訂正によりデジタル変調信号の伝送品質を改善することができる
【００２９】
【発明の効果】
複数のＡＭ信号と複数のデジタル変調信号を周波数多重し、その周波数多重信号を伝送する伝送装置において、デジタル変調信号の伝送帯域内に発生する歪を抑圧し、雑音電力に対し−６ｄＢ以下にすることにより、誤り訂正が有効に機能し、デジタル変調信号の高品質な伝送を実現できる。
【００３０】
誤り訂正の前処理におけるインターリーブの深さを各ＡＭ信号のキャリア周波数の安定度の最大偏差の逆数で得られる時間よりも長く設定することにより、インターリーブの深さが誤りの発生するバーストよりも長くなり、誤りが分散されるため、誤り訂正が有効に機能する。また、この場合は、上記に示すような歪量の制約を緩和できる。
【００３１】
デジタル変調信号の変調方式にＯＦＤＭを採用し、かつ、ＯＦＤＭ信号の各副搬送波の帯域が、各ＡＭ信号のキャリア周波数の安定度の最大偏差よりも小さくなるように設定する、この場合、デジタル変調信号のデータレートは、複合相互変調歪の振幅変動よりも長くなり、これにより誤りの発生が複数のシンボルに及ばなくなり、誤り訂正が有効に機能することになる。
【００３２】
同様に、デジタル変調信号の変調方式にＯＦＤＭを採用し、かつ、ＡＭ信号により発生する周波数と一致するＯＦＤＭ信号の各副搬送波での信号の伝送を行わない。この場合、ＡＭ信号による複合相互変調歪が発生する帯域を伝送に使用しない。ＡＭ信号により発生する複合相互変調歪は、特定の周波数に発生するため、その周波数でデータを送らなければ、複合相互変調歪によるデジタル信号の誤りは発生しない。
【００３３】
なお、これらの場合についても、上記に示す歪量の制約を緩和できる。
複数のＡＭ信号と複数のデジタル変調信号を周波数多重し、その周波数多重信号を伝送する伝送装置であって、前記周波数多重信号により、レーザ出力光を強度変調し、信号を伝送する場合において、上記に示す方法を用いることにより、デジタル変調信号の高品質な伝送が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における構成を示した図
【図２】本発明の第２の実施の形態における構成を示した図
【図３】本発明の第４の実施の形態における構成を示した図
【図４】複合相互変調歪がある場合に誤り訂正を行ったときの誤り率特性を示す図
【図５】複合相互変調歪のスペクトラムを示す図
【図６】複合相互変調歪の振幅の時間変動を示す図
【図７】デジタル変調信号帯域内の雑音電力に対する歪電力を変更した場合の誤り率特性を示す図
【符号の説明】
１０１１，２０１１，３０１１ ＡＭ信号源
１０１２，２０１２，３０１２ ６４ＱＡＭ信号源
１０２０ 歪発生回路
１０３１ 第一の周波数多重装置
１０３２ 第二の周波数多重装置
１０４０，２０３０，３０３０ 送信機
１０５０，２０４０，３０４０ 伝送路
１０６０，２０５０，３０５０ 受信機
１０７０，２０６０，３０６０ チューナ
１０８０，２０７０，３０７０ ６４ＱＡＭ復調器
１０９０，２０８０，３０８０ 誤り訂正・デインターリーブ回路
２０２０，３０２０ 周波数多重装置

Claims (15)

1. 複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して受信装置へと送信する送信装置であって、
   複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して第１の多重信号を生成する第１の多重手段と、
   前記デジタル信号の周波数帯域内に歪信号を発生する歪発生手段と、
   前記歪信号と前記第１の多重信号とを多重して第２の多重信号を生成する第２の多重手段と、
   前記第２の多重信号を送信する送信手段とを備え、
   前記歪発生手段は、前記受信装置で受信された信号において複数の前記デジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、歪信号を発生する送信装置。
2. 複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して受信装置へと送信する送信装置であって、
   複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して周波数多重信号を生成する周波数多重手段と、
   前記周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、
   前記周波数多重手段は、前記受信装置で受信された信号において複数の前記デジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、前記複数のＡＭ信号の信号レベルを調整する送信装置。
3. 複数のＡＭ信号と誤り訂正が施されたＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重した周波数多重信号を送信する送信装置であって、
   複数の前記ＡＭ信号と前記ＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重する周波数多重手段と、
   前記周波数多重された周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、
   前記ＯＦＤＭ変調信号は、副搬送波の帯域がＡＭキャリア信号の最大周波数偏差よりも小さく、副搬送波の数が１５００波以上であることを特徴とする送信装置。
4. 前記送信装置は、副搬送波の帯域がＡＭキャリア信号の最大周波数偏差よりも小さく、副搬送波の数が１５００波以上の誤り訂正が施された前記ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段をさらに備えた請求項３に記載の送信装置。
5. 前記送信装置は、複数の前記ＡＭ信号を生成するＡＭ信号生成手段をさらに備えた請求項４に記載の送信装置。
6. 前記送信装置は、前記第２の多重信号によりレーザー出力光を強度変調した信号を送信する請求項１に記載の送信装置。
7. 前記送信手段は、前記周波数多重信号によりレーザー出力光を強度変調した信号を送信する請求項２から５のいずれか一項に記載の送信装置。
8. 複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して伝送する送信装置と受信装置を備えた伝送システムであって、
   前記送信装置は、
   複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して第１の多重信号を生成する第１の多重手段と、
   前記デジタル信号の周波数帯域内に歪信号を発生する歪発生手段と、
   前記歪信号と前記第１の多重信号とを多重して第２の多重信号を生成する第２の多重手段と、
   前記第２の多重信号を送信する送信手段とを備え、
   前記受信装置は、
   前記第２の多重信号を受信する受信手段と、
   受信した前記第２の多重信号に含まれる複数の前記デジタル信号を復調する復調手段と、
   復調された前記デジタル信号に誤り訂正を施す手段とを備え、
   前記歪発生手段は、前記受信手段で受信された信号において複数の前記デジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、歪信号を発生する伝送システム。
9. 複数のＡＭ信号と複数の誤り訂正が施されたデジタル信号とを周波数多重して伝送する送信装置と受信装置を備えた伝送システムであって、
   前記送信装置は、
   複数の前記ＡＭ信号と複数の前記デジタル信号とを周波数多重して周波数多重信号を生成する周波数多重手段と、
   前記周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、
   前記受信装置は、
   前記第２の周波数多重信号を受信する受信手段と、
   受信した前記第２の周波数多重信号に含まれる複数の前記デジタル信号を復調する復調手段と、
   復調された前記デジタル信号に誤り訂正を施す手段とを備え、
   前記周波数多重手段は、前記受信手段で受信された信号において前記複数のデジタル信号の周波数帯域内における雑音に対する複合相互変調歪電力比が所定の値以下となるように、前記複数のＡＭ信号の信号レベルを調整する伝送システム。
10. 複数のＡＭ信号と誤り訂正が施されたＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重した周波数多重信号を伝送する送信装置と受信装置を備えた伝送システムであって、
    前記送信装置は、
    複数の前記ＡＭ信号と前記ＯＦＤＭ変調信号とを周波数多重する周波数多重手段と、
    前記周波数多重された周波数多重信号を送信する送信手段とを備え、
    前記受信装置は、
    前記周波数多重信号を受信する受信手段と、
    受信した前記周波数多重信号に含まれる前記ＯＦＤＭ信号を復調する復調手段と、
    復調された前記ＯＦＤＭ信号に誤り訂正を施す手段とを備え、
    前記ＯＦＤＭ信号は、副搬送波の帯域がＡＭキャリア信号の最大周波数偏差よりも小さく、副搬送波の数が１５００波以上である伝送システム。
11. 前記送信装置は、副搬送波の帯域がＡＭキャリア信号の最大周波数偏差よりも小さく、副搬送波の数が１５００波以上の誤り訂正が施された前記ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段をさらに備えた請求項１０に記載の伝送システム。
12. 前記送信装置は、複数の前記ＡＭ信号を生成するＡＭ信号生成手段をさらに備えた請求項１１に記載の伝送システム。
13. 前記送信手段は、前記第２の多重信号によりレーザー出力光を強度変調した信号を送信する請求項８に記載の伝送システム。
14. 前記送信手段は、前記周波数多重信号によりレーザー出力光を強度変調した信号を送信する請求項９から１２のいずれか一項に記載の伝送システム。
15. 前記伝送システムは、前記送信装置から送信された信号を前記受信装置へと伝送する伝送路をさらに備えた請求項８から１２のいずれか一項に記載の伝送システム。

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