JP3759385B2 - ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を光学的に組み合わせる光通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【関連出願に対する相互引用】
本出願は、１９９８年１２月１２日に本出願人によって出願された米国仮出願連続番号第６０／１１２，４８０号および１９９９年８月６日に本出願人によって出願された米国仮出願連続番号第６０／１４７，６６６号の恩恵を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに関し、特に、ベースバンド信号およびパスバンド信号を光学的に組み合わせて、組み合わせた信号を共通の光ファイバ上で送信する光通信システムに関する。
【０００３】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
今日、絶えず拡大している通信の１つのニーズは、音声、データ、高速インターネット・アクセス、ビデオ会議、ビデオ・オン・デマンド、放送テレビジョン映像等のマルチメディア・サービスを、小規模の会社および住居に配信することである。かかるネットワークの展開にとって大きな問題はコストである。現在利用可能であり展開中の様々な技術の中で、現在および将来のニーズを満たすために好ましい技術は、ユーザまで達する光ファイバ、すなわちファイバ・トゥー・ホーム（ＦＴＴＨ：Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）である。サービスの提供業者は、コストが許す限り、ネットワーク内の奥深くまでファイバを取り入れている。
【０００４】
住居および会社へデジタル形態の情報を搬送するために、２つの異なる光ファイバ通信システムが進展している。１つのシステムは、デジタル的に変調した一連の光パルスによって情報を配信する。これらはベースバンド信号と呼ばれる。第２のシステムは、複数の周波数分離されたキャリアを用いる。各キャリアを変調してデジタル信号を送信する。これらはパスバンド信号と呼ばれる。各システムは、それ自身の特別な機器、それ自身の物理的な生産設備、およびそれ自身の規格を有する。
【０００５】
図１Ａは、ベースバンド・システム１０を概略的に示す。このシステムは、複数の住居１２および会社１３に光ファイバ接続を提供する中央局１１を備える。単一または多重波長の高パワー光信号が、複数のアクセス・ファイバ１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃを介して、各光パワー・スプリッタおよび／または波長デマルチプレクサ１６Ａ、１６Ｂおよび１６Ｃに送信され、各パワー・スプリッタまたはデマルチプレクサ、例えば１６Ｂにおいて、高パワー信号を、より低いパワーまたは別個の波長の複数の信号に分割し、複数のエンド・ユーザ・ファイバ１７Ａおよび１７Ｂのそれぞれに送信する。これらの信号を下流信号と呼ぶ。下流信号は、典型的に、１．３ないし１．６μｍ波長帯内の中心にあるデジタル的に変調されたベースバンドの一連の光パルスである。エンド・ユーザから中央局への信号は上流信号と呼ばれ、典型的に、同じ１．３ないし１．６波長帯内であるが下流の波長とは異なる波長にある、デジタル的に変調されたベースバンド・パルスである。それらは、同一ファイバ上で、逆の方向に送信される。上流信号は、パワー・スプリッタ、例えば１６Ｂにおいてバッファし、バースト伝送のために時分割多重することができる。このシステムは、中央局とユーザとの間にアクティブの電子または光構成要素を何ら用いないので、パッシブ・オプティカル・ネットワーク（ＰＯＮ）と呼ばれる。
【０００６】
図１Ｂは、簡略化したベースバンド変調方式を示す。典型的には、一連の光パルスがデジタル１を表し、パルス位置におけるパルスの不在がデジタル０を表す。あるいは、信号を逆にして、パルスがデジタル０を表し、その不在が１を表すことも可能である。
【０００７】
図２Ａは、パスバンド・システム２０を概略的に示す。このシステムは、ハブ２１と、このハブを複数のファイバ・ノード２３Ａ、２３Ｂおよび２３Ｃのそれぞれに接続する複数のファイバ２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃとを備える。各ノードは、例えば複数のファイバまたは同軸ケーブル２４Ａおよび２４Ｂによって複数の住居１２および会社１３に至るように、接続されている。
【０００８】
図２Ｂは、通常のデジタル的に変調されたパスバンド信号の無線周波数スペクトルを示す。この信号は、周波数が離間した（例えばＮＴＳＣシステムにおいて６ＭＨｚの間隔）複数の異なる無線周波数（ＲＦ）キャリアから成る。キャリアの各々は、複数の状態間で変調されて、より高いオーダーのデジタル信号を搬送し、各変調状態ごとに複数のビットを符号化する。この変調は、振幅変調、周波数変調、位相変調またはそれらの組み合わせとすることができる。
【０００９】
デジタル・パスバンド信号は、従来、周波数ロックされているが位相が９０度ずれている２つのＲＦキャリアを用いて伝送する。これら２つのキャリアは、直交していると言われる。２つのキャリアを別個に振幅変調（ＡＭ）し、この変調キャリアを組み合わせて、それらのベクトル和に対応する振幅情報およびそれらのベクトル角度に対応する位相情報の双方を有する単一のＲＦ出力を形成する。この技法は、直交振幅変調すなわちＱＡＭとして既知である。
【００１０】
図２Ｃは、キャリアの各々が２つの状態（例えば＋Ｖおよび−Ｖ）のみを有する場合に行われるＱＡＭの最も単純な例を示す。一方のキャリアを基準キャリアと考え、同相チャネルと呼ぶ。その振幅を図２（Ｃ）の水平軸に沿って表す。他方のキャリアは、位相が９０度ずれており、直交チャネルと呼ぶ。その振幅を垂直軸に沿って表す。この図からわかるように、各キャリアが２つの状態（＋Ｖ、−Ｖ）を有する場合、各々が２ビットの情報を表す４つの可能な組み合わせ出力がある。すなわち、（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）である。この単純な変調方式は、直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）として既知である。
【００１１】
同様の変調方式は、より多くの状態間でのキャリアの振幅変調に基づくものとすることができる。例えば、双方のキャリアを４つの振幅間で変調可能である場合、組み合わせ出力は、４ｘ４＝１６の状態を表すことができ、変調は１６ＱＡＭ変調と呼ばれる。８ｘ８＝６４の状態を用いた変調は６４ＱＡＭである。変調状態の数が増すと、必要な信号対雑音比も上昇する。
【００１２】
過去数年間、サービス提供業者およびシステム製造業者によって、現在および将来のサービス配信のために家庭および会社にまでファイバを延長させることを目的とした共通の仕様を定義するために、国際的な取り組みが行われている。これらの仕様は、現在、国際電気通信連合（ＩＴＵ）規格Ｇ．９８３．１の一部である。
【００１３】
Ｇ．９８３．１によると、全てのサービスは、パワー・スプリッタを基本とするシステム上で、上流および下流の双方向に、ベースバンド・フォーマットで伝達される。ネットワークの１つの変形では、共有の１５５Ｍｂｐｓ以上のベースバンド信号を、単一のファイバ上で、１．５μｍ帯以上で下流に伝達し、同じビット・レートを１．３μｍ帯以上で上流に送出する。低コストのために、中央局内の単一の送信機および単一のファイバは、このファイバがユーザの構内にまで達する場合、３２人までのユーザにサービスを提供することができる。受信機が各家庭の近くにあり、電気信号を多数の家庭に分配する場合、ユーザ数を更に増やすことができる。Ｇ．９８３．１仕様は、少なくとも２０ｋｍの最小論理距離およびこの距離に一致する光パワー使用量を必要とする。＜１０¹⁰のビット・エラー・レートにおける下流受信機の感度の規定は、クラスＢ動作では−３０ｄＢｍであり、クラスＣでは−３３ｄＢｍである。
【００１４】
３２人のエンド・ユーザ間で共有される１５５Ｍｂｐｓの下流容量は、音声、データまたはインタラクティブ・ビデオ等の双方向サービスのためには十二分であるが、多チャネルの放送映像、特に高精細度ＴＶ（ＨＤＴＶ）を配信する場合は、すぐに使い果たしてしまう可能性がある。Ｇ９８３．１における放送映像配信に対処する１つの方法は、下流帯域幅を１５５Ｍｂｐｓから６２２Ｍｂｐｓに増大させることである。この方法は、高い費用がかかり、映像チャネルの切り替えを複雑化する。あるいは、別個の送信機および別個の受信機を用いて、別個のファイバ上で映像信号を配信することも可能であるが、この方法は更に費用がかかる。従って、性能の向上およびコストの低減を図る新たな方法が要望されている。
【００１５】
１９９９年１１月２９日に出願された、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｂｏｔｈ Ｂａｓｅｂａｎｄａｎｄ Ｐａｓｓｂａｎｄ Ｓｉｇｎａｌｓ（ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を組み合わせる光通信システム）」と題する出願人の米国特許出願番号第０９／４５０８２３号には、共通ファイバ上でベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を適切に組み合わせる光通信システムが記載されている。この出願は、言及により本願にも含まれるものとする。このシステムでは、ベースバンド信号およびパスバンド信号を電気的に組み合わせ、この組み合わせ信号によって中央局において光出力信号を変調する。光信号は、光ファイバを介して遠隔のパワー・スプリッタに送出することができ、ここで、各エンド・ユーザに至る複数のファイバ間で受動的にパワー分割される。このアーキテクチャは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８３．１のパワー使用量内で、衛星ＴＶがＰＩＮダイオード受信機と共にクラスＢ動作のために用い、またはＡＰＤ受信機と共にクラスＣ動作のために用いるＱＰＳＫ変調フォーマットをサポートすることができる。放送デジタル・サービスの地上伝送のため、ケーブルＴＶまたは無線ケーブルＴＶ（ＭＭＤＳサービス）の提供業者等のほとんどのサービス提供業者は、６４ＱＡＭまたはこれより大きいオーダーの変調を用いる。ＱＰＳＫに比べ、６４ＱＡＭ変調信号の配信は、電気領域においてほぼ１３ｄＢより高い信号対雑音比を必要とする。これは、受信機における６．５ｄＢｍを超える光パワーを意味する。あるいは、受信機は、少なくとも６．５ｄＢよりも高い感度を有する必要がある。実験データによって、Ｇ．９８３．１のクラスＢにおいて１５５Ｍｂｐｓのベースバンド信号に加えて６４ＱＡＭ変調パスバンド信号を配信するためには、ＡＰＤを基本とする受信機が必要であることが示されている。ＡＰＤは、ＰＩＮダイオードよりもはるかに高い費用がかかる。５Ｖ未満の電圧および相当に単純な回路しか必要としないＰＩＮダイオードに比べ、ＡＰＤの動作は、はるかに複雑な電圧および温度安定化回路と共に、通常５０Ｖを超える供給を必要とする。
【００１６】
電気通信およびケーブルＴＶサービスの提供業者は、放送デジタル・サービスのために６４ＱＡＭまたはそれ以上のオーダーの変調を使用し、既存の映像インフラストラクチャを利用すると共に、ＱＰＳＫによるヘルツ当たり最大２ビットに対してヘルツ当たり最大６ビットまで配信可能な６４ＱＡＭの帯域幅の効率を利用することを好むであろう。６４ＱＡＭのために６．５ｄＢｍを超える光パワーを送出し、かつ、ベースバンド信号のためにＩＴＵ−Ｔ Ｇ９８３．１のパワー使用量内に収めるために、より高度の性能でベースバンド信号およびパスバンド信号を組み合わせることができる、異なるアーキテクチャ（システム）が要望されている。
【００１７】
本発明は、放送サービス信号をデジタル・ベースバンド信号上のパスバンドに乗せて多チャネル放送デジタル・サービスを各ユーザに分配する新しい通信システムである。このシステムは、１Ｇｂｐｓを超える追加の帯域幅を各加入者に配信することができる。パスバンド帯域幅は、ビデオ・オン・デマンド、改善されたストリーミング・オーディオおよびビデオを含む高速ウエブ・ダウンロード、ＨＤＴＶ、インタラクティブ・ビデオ、および個人専用映像を含む下流サービスの発展に対応する。本発明が必要とするのは、各ユーザまたはユーザ群ごとに、単一のファイバ経路および単一の光受信機のみである。単一ファイバ単一光受信機システムは、一方がベースバンドを伝送し他方がパスバンドを伝送する２つのシステムよりも、はるかに費用が少なくて済む。単一の受信機は、経済的なファイバ・トゥー・ホームを達成するために、コストの面で極めて有利である。
【００１８】
本発明は、結果として、Ｇ９８３．１に記載されたシステムに、デジタル映像および他の帯域幅要求が厳しいサービスを追加するが、これは、Ｇ９８３．１とは仕様および要件が異なる他のアーキテクチャにおいても使用可能である。例えば、上流または下流データ・レートおよび光波長および必要な受信機感度およびビット・エラー・レートは、特定の用途によって異なる場合がある。また、本発明は、単一のファイバおよび受信機上でのベースバンド信号およびパスバンド信号の二地点間伝送にも使用可能である。更に、光受信機またはＯＮＴは、カスタマの構内にある必要はなく、離して位置することも可能である。ファイバ・トゥー・カーブ（ＦＴＴＣ：Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｕｒｂ）として一般的に既知のアーキテクチャでは、ベースバンドおよびパスバンド・サービスは、加入者の近くからは、銅撚線または同軸ケーブルを介して、ＯＮＴを共有する加入者に配信することができる。銅撚線では、サービスは、従来のデジタル加入者線の技法のいずれかを用いて配信可能である。同軸ケーブルでは、ＨＦＣ（ｈｙｂｒｉｄ ｆｉｂｅｒ−ｃｏａｘｉａｌ）技術を用いる。
【００１９】
例示的な実施形態では、光通信システムは、光ベースバンド信号を発生する第１光送信機と、光パスバンド信号を発生する第２光送信機と、信号を組み合わせる光パワー・カプラと、組み合わせた光信号を伝送する１本の光伝送ファイバと、ファイバに光学的に結合された１つ以上の受信機とを備える。有利なシステムでは、伝送ファイバに光パワー・スプリッタを光学的に結合して、伝送信号を複数のエンド・ユーザ・ファイバの間でパワー分割し、各ユーザまたはユーザ群ごとに、光受信機をユーザ・ファイバに結合する。
【００２０】
本発明の利点、性質および様々な更なる特徴は、添付図面に関連付けて記載する例示的な実施形態を考慮することで、より十分に明らかになろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１および２は、従来のベースバンド・システムおよび従来のパスバンド・システムに関連するものであり、従来の技術において説明した。
【００２２】
図３は、１本以上の共通光伝送ファイバ３２上にベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を組み合わせる光通信システム３０の概略ブロック図である。本質的に、システム３０は、ベースバンド源２８からの入力電気ベースバンド信号に応答する第１光送信機４０と、パスバンド源２９からの入力電気パスバンド信号に応答する第２光送信機４１とを備える。送信機４０は、デジタル送信機（例えば直接変調デジタル・レーザ）デジタル・レーザとすることができ、送信機４１は、アナログ送信機（例えばアナログ・レーザまたは外部変調デジタル・レーザ）とすることができる。送信機４０、４１は、それぞれの入力信号の情報を含む光信号を別個に発生する。次いで、光信号を、光パワー・カプラ４２等の光結合器において光学的に組み合わせ、組み合わせた光信号を、１つ以上の光受信機３５に送信する。少なくとも１つの光受信機３５は、ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を検出および復調することができる。送信機４０、４１は、中央局に配置することが考えられる。また、パスバンド信号の電光変換をネットワーク内のより深くで行って、中央局において光パスバンド信号を提供することも可能である。
【００２３】
図３に示す好適な構成では、パスバンド信号は、全てのユーザに対して実質的に同一である放送デジタル信号から成るのに対し、ベースバンド信号は、特定のユーザ群に専用である。従って、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）４３において光パスバンド信号を増幅し、増幅した出力を光パワー・スプリッタ４４に印可すると有利である場合がある。これによって、複数の光パスバンド信号を、他のユーザ群（図示せず）のための他の専用ベースバンド信号と組み合わせることができる。
【００２４】
一実施形態では、ベースバンド信号は、ＩＴＵ業界標準Ｇ９８３．１のパワー使用量および他の仕様に準拠した、デジタル的に変調した時分割多重（ＴＤＭ）１５５Ｍｂｐｓベースバンド信号である。パスバンド信号は、１Ｇｂｐｓを超える情報を搬送する直交位相偏移変調周波数分割多重（ＦＤＭ）信号である。ベースバンド信号およびパスバンド信号は、送信機レーザ４０および４１によって、１．５μｍ帯の２つの異なる波長に変換されるが、この際に、２つの波長間の相互作用が、光学領域で組み合わせるベースバンド信号およびパスバンド信号の歪みを何ら生じないようにする。本発明の好ましい実施形態は、低コスト化のために、ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方に単一の光受信機を用いるが、本発明の変形では、受信機において組み込まれた光モジュールを用いて、パスバンド信号を分離し、別個のＯ／Ｅ受信機による検出や、別個のファイバによる別の位置への送出を行う場合がある。
【００２５】
このシステムの重要な利点は、光送信機４０および４１を、それぞれの信号のために個別に最適化可能なことである。かかる最適化によって、単一の送信機を用いた場合には生じたであろう１ないし２ｄＢの送信機に関連する光パワーの犠牲が解消され、システムの性能が向上する。例えば、パスバンド伝送を最適化するために、パスバンド信号の光経路に、追加のエルビウム・ドープ・ファイバ増幅器４４を含ませることができる。
【００２６】
図４は、エンド・ユーザのための有利な光送受信装置３５を概略的に示す。この装置は、ファイバ３４から、ＭＵＸ５０を介して、送信された組み合わせ光信号を受信する。組み合わせ信号は、ＰＩＮダイオード等の受信要素５１に印可され、得られた組み合わせ電気信号は前置増幅器５２に供給される。予め増幅された組み合わせ電気信号は、次いで、ダイプレクサ５３によって、そのベースバンド部分およびそのパスバンド部分に分割される。
【００２７】
エンド・ユーザとの双方向通信を可能にするために、送受信機３５は、ユーザから電気信号を受信すると共に光入力信号とは異なる波長の光戻り信号を発生する送信機レーザ５４を含むと有利である場合がある。この戻り信号は、マルチプレクサ５０に送出され、ファイバ３４によって中央局に返される。入力下流信号は、１．４８ないし１．６０μｍの範囲内の２つの離間した波長であると好ましく、出力上流信号は１．３μｍであると好ましい。
【００２８】
ここで、以下の具体的な例およびテストを考慮することによって、本発明を更に十分に理解することができる。以下の例およびテストは、当業者用のものであり、用いる頭字語は、それらを最初に用いる場合およびこの明細書の最後の定義の項には略さずに表記する。
【００２９】
以下の例は、例示の目的のみで与える。これらの例は、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。
【００３０】
例１
この例は、本発明の実現可能性を実証する。実験の詳述を上述の説明と組み合わせて、様々な可能な構成要素および方法の利点を示す。
【００３１】
図５は、テスト装置を概略的に示す。このテスト装置では、ＤＦＢレーザ送信機４０に印可された電気ベースバンド変調信号が、光ベースバンド信号を発生する。ＭＭＤＳ信号から導出された電気６４ＱＡＭパスバンド信号は、第２ＤＦＢレーザ４１において光パスバンド信号に変換される。ベースバンドおよびパスバンド光信号を２ｘ２光パワー結合器４２において組み合わせ、共通ファイバ３２を介してパワー・スプリッタ３３に送信する。スプリッタのアーム３４は、受信した光信号の部分を、ダイプレクサ５３を含むエンド・ユーザ受信機３５に送信する。受信機３４は、Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の１３１９ Ｏ／Ｅ受信機とした。受信機は、ＰＩＮ検出器およびトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）を備える。ダイプレクサ５３を用いて、受信機の出力でベースバンド信号およびパスバンド信号を分離する。使用する特定のパスバンド信号および実行するテストに関連する（が、本発明を用いた実際のシステムには関連しない）電気回路については、これらのテストと関連付けて説明する。
【００３２】
パスバンド信号のために、６４ＱＡＭ ＭＭＤＳ映像信号を用いた。信号は、４個の空のスロットを有する３１個のキャリアから成り、２２２ないし４０８ＭＨｚである。各キャリアは６ＭＨｚ幅であり、毎秒５．０６３Ｍシンボルを搬送する。２７９ＭＨｚの空のスロットの１つに、Ｂｒｏａｄｃｏｍ変調機から、ビット・エラー・レートおよびコンステレーションの研究のため、６ＭＨｚ幅の６４ＱＡＭテスト・キャリアを挿入した。テスト・キャリアのパワー・レベルは、ＭＭＤＳキャリアのレベルに調節した。Ｂｒｏａｄｃｏｍ変調機６０によって提供されるフォワード・エラー訂正（ＦＥＣ）に、ＤＡＶＩＣ方式を用いた。パスバンド信号のため、直接変調ＤＦＢデジタル・レーザ送信機および、アナログ信号のために最適化された、Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅから市販されている送信機の双方を用いた。
【００３３】
図６（ａ）、６（ｂ）、および６（ｃ）に、受信機３５の出力を示す。図６（ａ）は、受信機の出力における複合信号を示す。この複合は、ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を含み、それらの間には顕著な分離がある。
【００３４】
図６（ｂ）は、２２２ないし４０８ＭＨｚのＭＭＤＳデジタル映像キャリアから成るダイプレクサの高周波数出力を示す。これは、パスバンド信号を構成する。
【００３５】
図６（ｃ）は、１５５Ｍｂｐｓのベースバンド信号を構成するダイプレクサの低周波数出力を示す。ダイプレクサは、どちらの信号にも無視できる程度の挿入損で、ベースバンド信号およびパスバンド信号を分離した。
【００３６】
図７は、アナログ信号のために最適化されたアナログ送信機のシステム性能の、パスバンド信号用のデジタル送信機との比較を示す。アナログ送信機は、Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅから市販されている製品として得た。この送信機の回路は、最適なアナログ映像変調のために設計されている。デジタル送信機は、レーザ・テスト設備上にＤＦＢレーザを有する。図７は、受信信号対受信光パワーのビット・エラー・レートをグラフ化している。全てのＭＭＤＳキャリアが存在するがベースバンド信号が存在しない状態で、２７９ＭＨｚのテスト・キャリアについて測定値を取得した。デジタル送信機およびアナログ送信機の双方について、フォワード・エラー訂正の前および後のデータを示す。ＤＡＶＩＣ方式のフォワード・エラー訂正は、１０^-10のビット・エラー・レートに対して約４ｄＢの光符号化ゲインを提供する。ビット・エラー・レートが増大すると符号化ゲインは低減する。アナログ送信機は、デジタル送信機に比べ、システム性能において２ｄＢの光パワーの改善を与えることがデータによって示される。
【００３７】
性質上、フォワード・エラー訂正前の５ｘ１０^-3未満のテスト・チャネル・ビット・エラー・レートについて、ＴＶ上の２８５ＭＨｚチャネルの画質または音質の低下は観察されなかった。これは、受信機における−２６．５ｄＢｍパスバンド光パワーに対応する。ＦＥＣの後、これは、約１０^-10ＢＥＲに対応する。ＦＥＣ前の１０^-6のＢＥＲのために構築されたシステムによって、結果として、ＦＥＣ後に本質的にエラーの無い信号が得られると考えられる。これは、ベースバンド信号が存在しない場合に受信機において−２４．５ｄＢｍの光信号を必要とする。
【００３８】
図８（ａ）ないし８（ｃ）は、それぞれ異なるベースバンド光パワー・レベルが存在する場合のパスバンドの対数エラー確率をグラフ化している。図８（ａ）は、−２８ｄＢｍのベースバンド光パワーで測定し、図８（ｂ）は−２５ｄＢｍ、図８（ｃ）は−２２ｄＢｍの光パワーで測定したものである。ベースバンドが存在することによるパスバンドへの光パワーの犠牲は、ベースバンドのパワーによって変動する。ベースバンド・パワーが−２８ｄＢｍ、−２５ｄＢｍおよび−２２ｄＢｍの場合、光パワーの犠牲はそれぞれ０．２ｄＢ、０．６ｄＢおよび０．７５ｄＢである。
【００３９】
図９は、−２４ｄＢｍおよび−２５ｄＢｍの光パワーのパスバンド信号が存在する場合と存在しない場合とのベースバンド信号の対数エラー確率を示す。高いパスバンド光パワーでのこれらの測定値および他の測定値に基づいて、−１１ｄＢｍ未満の光パワーのパスバンド信号が存在すると、ベースバンド領域に無視できる程度の雑音が加わると考えられる。ベースバンド・パワーの犠牲は、０．５ｄＢ未満である。
【００４０】
ベースバンド光パワーが−２２ｄＢｍを超えて増大すると、パスバンドのＲＦレンジにおいて、ベースバンド高調波による雑音が増す。これは、図８（ａ）ないし８（ｃ）に示されるように、パスバンドに対するパワーの犠牲を増大させる。このため、ベースバンド信号を濾波し、線形領域においてベースバンド・レーザをバイアスさせることによって、ベースバンド高調波を最小限に抑えなければならない。これは、ベースバンドにおける消光比を、ＦＳＡＮが要求する１０ｄＢよりも低下させる場合がある。しかしながら、システムは、いずれのタイプの信号でも、−２２ｄＢｍ未満で動作することができる。
【００４１】
これらのテストによって、デジタル的に変調したパスバンド信号を、ベースバンド信号と共に、同一の光ファイバ上で送出可能であることが示される。このシステムは、ほとんどの既存の伝送機器およびベースバンド伝送パワー使用量（例えばＩＴＵ−Ｔ Ｇ９８３．１）を利用することができる。既存の構成要素と両立させて、ほぼ１ないし５Ｇｂｐｓの伝送レートを達成可能である。この追加の帯域幅は、映像の放送および切り替えならびに他の帯域幅要求が厳しいサービスのために用いることができる。また、これを用いて、いかなる加入者にも所望の帯域幅の専用チャネルを提供することができる。また、提案した技法は、大きな追加コストまたはパワーの犠牲を生じることなく、現在設置されているパッシブ・オプティカル・ネットワークの適切なアップグレードを提供する。加入者が、ベースバンド・データのみを受信しビデオや他のパスバンド・サービスを受信しないことを望む場合、このシステムは、ベースバンドのみのＯＮＵと両立し、パワーの犠牲は無視できる程度である。
【００４２】
本発明の精神および範囲から大きく逸脱することなく、記載した実施形態に多くの変更および変形を実行可能であることは、当業者には明らかであろう。かかる変更および変形は全て、添付の請求の範囲に示すように、本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
これらの図面は、本発明の概念を例示する目的のものであり、グラフを除いて、一定の縮尺通りに描かれているわけではないことは理解されよう。
【図１Ａ】典型的なベースバンド通信システムの特徴を示す図である。
【図１Ｂ】典型的なベースバンド通信システムの特徴を示す図である。
【図２Ａ】典型的なパスバンド通信システムの特徴を示す図である。
【図２Ｂ】典型的なパスバンド通信システムの特徴を示す図である。
【図２Ｃ】典型的なパスバンド通信システムの特徴を示す図である。
【図３】ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を組み合わせる例示的な光通信システムの概略ブロック図である。
【図４】図３のシステムの光送受信機の概略図である。
【図５】ベースバンド信号およびパスバンド信号を組み合わせるテスト・システムを示す図である。
【図６Ａ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図６Ｂ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図６Ｃ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図７】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図８Ａ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図８Ｂ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図８Ｃ】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。
【図９】図５のシステムを用いたテストの結果を示すグラフである。

Claims (10)

1. 共通の光伝送経路上でベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を伝送するための光通信システムであって、該光通信システムは、
   電気ベースバンド信号の源と；
   デジタル放送サービスのために変調した電気パスバンド信号の源とを備え、該パスバンド信号は高ビットレートのＭ−ＱＡＭ変調から構成されており、Ｍは６４以上であり、前記光通信システムは、
   前記電気ベースバンド信号に応答し、光ベースバンド信号を発生するための、光パスバンド信号と組み合わせるための光パワーを最適化できる第１光送信機と；
   前記電気パスバンド信号に応答し、光パスバンド信号を発生するための、光ベースバンド信号と組み合わせるための光パワーを最適化できる第２光送信機と；
   前記送信機に光学的に結合され、前記光ベースバンド信号およびパスバンド信号を組み合わせて組み合わせ光信号とするための光結合器と；
   前記結合器に光学的に結合され、前記組み合わせ光信号を伝送するための光伝送経路と；
   前記伝送経路に光学的に結合され、送信光信号を受信するための光受信機と；
   を備えることを特徴とする光通信システム。
2. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記光結合器は光パワー・カプラを備えることを特徴とする光通信システム。
3. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、各レーザ送信機は半導体レーザを備えることを特徴とする光通信システム。
4. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記第１光送信機はデジタル・レーザを備えることを特徴とする光通信システム。
5. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記第２光送信機は最適なアナログ映像変調のために設計されていることを特徴とする光通信システム。
6. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記光受信機はＰＩＮダイオードを備えることを特徴とする光通信システム。
7. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記光受信機はアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を備えることを特徴とする光通信システム。
8. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、更に、前記第２光送信機に光学的に結合されたエルビウム・ドープ光ファイバを備えることを特徴とする光通信システム。
9. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記光伝送経路は光ファイバを備えることを特徴とする光通信システム。
10. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記光受信機は、前記ベースバンド信号および前記パスバンド信号の双方を受信することを特徴とする光通信システム。

Images