JP3974253B2 - 光通信システムおよび光通信システムの制御方法 - Google Patents
光通信システムおよび光通信システムの制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ＣＡＴＶ、光ＩＴＶ、移動通信方式において、１つの親局と複数の子局との間を、光ファイバで介した光通信システムに用いられ、特に、子局から親局への上り信号に、光波長多重技術を用いた光通信システムおよび光通信システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＨＳ（簡易型携帯電話）等に代表される移動通信は、無線を利用した通信方式であり、近年、広く普及している。しかし、移動通信は電波を使用しているため、地下街、トンネル内、あるいは基地局アンテナの陰になるビル陰等の電波が届きにくいエリアにおいて、通信できなくなる欠点がある。
【０００３】
そこで、このような通信できないエリアをなくすために、電波の谷間となる種々の場所に小出力基地局である子局を設置してカバーすることにより、きめの細かく、通信可能エリアを提供してユーザの利便性を確保するようにしている。
【０００４】
このように、移動通信方式を支える子局（基地局）は、無線信号が届きにくい地下街、トンネル内、またはビル陰などに多数配置されるが、そのようなエリアには、文献“The New Generation of Wireless Communications Based on Fiber-Radio Technologies ”（IEICE Transaction on Communications vol ．E76-B ，no．９，Sep ．1993）などに紹介されているように、無線信号を光ファイバを介してフィードし、各子局（基地局）にはアンテナポート部分のみを備える簡易構成の子局がコスト面で最適と考えられている。また、光ファイバで接続された子局は、いろいろな場所に多くの数を配置できるため、有線伝送を基本とする光ITV （工業用テレビ：Industrial Televisions）や、ＣＡＴＶ等でも大いに注目されている。
【０００５】
ところで、このような分散配置された複数の子局を、親局に収容する光ネットワーク技術にも問題が隠されている。その大きな問題の一つに、複数の子局の光源が干渉することによって発生するビート雑音がある。このビート雑音について、説明する。
【０００６】
今、図１４（a ）のように、ある子局の出した光信号Ａに対してΔλだけ波長の雑れたところに、別の子局の出した光信号Ｂがある場合を考える。これらの光信号を、一つの受信器で一括して受信すると、受信後の電気信号のスペクトルには、図１４（b ）のように、情報帯域信号からΔλの周波数位置に、光信号Ａと光信号Ｂとによるビートが発生する。
【０００７】
このとき、光信号Ａと光信号Ｂの波長が十分離れていないと、つまり、Δλが小さいと、ビート雑音が情報信号帯域内におちてきて（ビート雑音が情報信号帯域内に生じることとなって、）これがために受信感度が劣化し、最悪の場合、全く受信できなくなると云った事態が発生する。
【０００８】
従って、このビート雑音の抑圧のために、子局の波長間隔を一定値以上あける波長多重技術が必要となる。
【０００９】
ただし、ここで考えられている波長多重技術は、長距離伝送の幹線系に用いられる技術と違い、波長は、高密度に配置する必要はなく、ビート雑音が信号帯域内におちてこない程度に制御して配置させれば良い。
【００１０】
しかしながら、外気温の変化等の要因で、波長が変化し、ビート雑音が情報信号に影響を及ぼすことが考えられるため、ビート雑音を検出する手段と波長を制御する手段が必要である。さらに、複数ある子局のうち、どの子局がビート雑音発生に起因しているかを判断することが求められる。
【００１１】
上述の波長多重光伝送システムとして、例えば、特開平９−８３４３４号公報において、親局側にビート雑音検出器を備えたものが提案されている。この発明は、図１５に示される構成をとり、ビート検出器を親局に持つ。すなわち、図１５において、１は親局、２-1，２-2，２- ｎ，… はそれぞれ子局であり、３ａは上り用の光信号伝送用の光ファイバ、３ｂは下り用の光信号伝送用の光ファイバである。上り用の光信号伝送用の光ファイバ３ａは子局２-1，２-2，２- ｎ，… から親局１へ向かう伝送路であり、下り用の光信号伝送用の光ファイバ３ｂは親局１から子局２-1，２-2，２- ｎ，… へ向かう伝送路である。
【００１２】
また、４は子局用のＥ／Ｏ（電気- 光）変換器、６は分岐光ファイバ、７は光カプラ、８は子局制御器、９は子局変調器、１０は子局用のＯ／Ｅ（光電）変換器、１１は子局復調器であり、各子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、それぞれが個々にこれらを内蔵している。
【００１３】
各子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、それぞれが内蔵するＥ／Ｏ変換器４より分岐光ファイバ６を介して上り用の光信号伝送用の光ファイバ３ａに接続される。光ファイバ３ａには複数の光カプラ７が接続されていて、これらの光カプラ７に分岐光ファイバ６の先端が接続されることにより、両者は光学的接続されている。
【００１４】
また、同様に光ファイバ３ｂにも別の複数の光カプラ７が接続されていて、これらの光カプラ７にＯ／Ｅ変換器１０に繋がる別の分岐光ファイバ６の先端を接続させることにより、光ファイバ３ｂと子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、光学的接続されている。
【００１５】
従って、子局は光ファイバ３ｂを介して光伝送されてくる親局１からの伝送情報を光カプラ７で分岐して分岐光ファイバ６によりＯ／Ｅ変換器１０に取り込み、ここで光電変換することとにより電気信号に変換し、子局復調器１１で復調し、また、復調した情報のうち、制御情報を局制御器８に与えてＥ／Ｏ変換器４に与え、光変換を制御すると共に、子局側の伝送情報は子局変調器９にて変調してＥ／Ｏ変換器４に与え、ここで電気信号を光信号に変換してから分岐光ファイバ６，光カプラ７を介して光ファイバ３ａに送り出すと云ったことができる。
【００１６】
また、図１５において、１３は親局変調器、１４は親局Ｅ／Ｏ変換器、１５は親局Ｏ／Ｅ変換器、１６は親局復調器、１７はビート検出器であり、これらは親局１を構成している。親局１では光ファイバ３ａを介して伝送されてきた光信号をＯ／Ｅ変換器１５にて受け、光電変換して得た電気信号をビート検出器１７と親局復調器１６に与えて当該親局復調器１６により復調して取り込む。また、ビート検出器１７は、Ｏ／Ｅ変換器１５が前記光電変換して出力した電気信号からビートを検出する。
【００１７】
また、ビート検出器１７の検出出力に応じて親局変調器１３を制御しながら当該親局変調器１３にて送信信号を変調し、これをＥ／Ｏ変換器１４にて電気信号から光信号に変換した後、光ファイバ３ｂに送出する。
【００１８】
ここで、親局１に設けられているビート検出器１７は、ビート雑音を検出するためのものであって、親局１ではこのビート検出器１７により、ある子局間の波長間隔が狭くなることによるビート雑音の発生を、ビート雑音のパワーをモニターして、検出するようにしている。
【００１９】
そして、ビート雑音を検出した場合には、親局１側では図示しない制御手段により、各子局２-1，２-2，２- ｎ，… に順に波長変化指令を与えて、一時的に各子局２-1，２-2，２- ｎ，… の波長を順次変化させていき、ビート雑音のパワーと比較しながら、どの子局間でのビート雑音かを判断し、その子局に波長制御指示を送って、波長管理する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の波長多重伝送システムにおいては、ビート雑音に対する対応策として、ビート検出器を設けて光電変換後の受信信号中でのビート雑音帯域の雑音パワーをモニタし、ビート雑音が発生しているかどうかを判断し、ビート雑音が発生しているときは親局から各子局の波長を順次変化させていき、その波長変化に対し、ビート雑音の変化を比較検討して、どの子局がビート雑音に起因しているかを判断すると云った方法が提案されている。
【００２１】
しかしながら、この方法は子局に順次波長変化の指示を与えてその子局に波長変化をさせてみると云った手法をとることから、
［ｉ］子局数が増えると、子局に順次波長変化の指示を繰り返していくことによる子局選定の時間がかかる、
［ii］適当な波長間隔を保っていた子局間において、この波長変化指示により、新たにビート雑音を発生させてしまう恐れがある、
［iii ］波長制御のアルゴリズムが複雑である
等といった問題を抱える。
【００２２】
故に、重要な課題として、複数ある子局のうち、どの子局がビート雑音発生に起因しているかを、正しい波長配置の子局に影響を与えることなく、判断することができるような技術の開発が嘱望されている。
【００２３】
そこで、この発明の目的とするところは、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、各子局に波長変化等の指示を出さずに、親局だけで判断できるようにしたビート雑音検出器を備える光通信システムを提供することにある。
【００２４】
本発明によれば、適正な波長配置にある子局には、波長制御を加える必要がなく、ビート雑音に起因している子局のみの波長制御により、ビート雑音を抑圧することが可能となり、親局と子局間における波長制御を俊敏に簡単なアルゴリズムで行える。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００２６】
［１］ 本第１の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１−L の光源の波長λc1〜λｃL が互いに異なり、子局から送信された光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、その光信号を親局における一つの受信器で一括して受光して、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムであり、子局１〜L における光源の波長λc1〜λｃL を子局１〜L に対して別々の周波数fmで時間的に変動きせ、周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数Δfm＝｜fmM −fmN ｜、（Ｍ≠Ｎ、１≦Ｍ≦Ｌ，１≦Ｎ≦L 、Ｍ、Ｎは整数）の差が唯一であり、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、Δfmの成分を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。複数の子局からの光信号を親局で一括して受信する場合、任意の子局間の波長が接近してくると、情報信号帯域にその子局間のビート雑音が進入し干渉が起こり、伝送特性が劣化する問題がある。この時、情報信号へ影響を与える前に、どの子局間のビート雑音であるかを素早く判断することが必要となる。
【００２７】
この発明のように、複数の子局間の制御信号間差Δfmを唯一とすると、子局間のビート雑音に含まれるΔfmの値を測定すれば、どの子局同士のビート雑音であるかを素早く判断することが可能となる。
【００２８】
［２］ 本第２の発明に係わる光通信システムは、本第１の発明に記載の光通信システムの各子局において、該子局から親局に伝送する情報信号は外部光変調器で変調する構成とすることを特徴とする。情報信号の大容量化及び高周波化に対しては、光源の直接変調では変調帯域が限られる。そこで、外部光変調器で情報信号を変調する。
【００２９】
本第２の発明によれば、各子局では、Δfmの周波数周期での波長変調は光源への駆動電流または設定温度等を変化させることで変調するようにし、その光源からの波長変調された光信号に、外部光変調器で情報信号による変調を加えることで情報信号を光信号にのせるようにする。
【００３０】
情報信号の大容量化及び高周波化に対しては、光源の直接変調では変調帯域が限られるが、外部光変調器で情報信号を変調するようにすることでこれを回避する。
【００３１】
そして、本発明ではこのような波長変調された信号から、Δｆｍの成分を求めることによりビート雑音の原因となっている子局を特定する。外部変調器を用いて情報信号を変調する本システムにおいても、Δfmの成分を検波することは十分可能であり、情報信号の容量及び周波数帯に対し、幅広く対応できることになる。
【００３２】
［３］ 本第３の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１〜Ｌ（Ｌは１より大きい整数）の光源の波長λc1〜λｃL が互いに異なり、該子局から送信された光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局における一つの受信器で一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得るが、該子局１〜L における光源の強度を、該子局に１〜L に対して別々の周波数fm1 〜fmL で時間的に変動させ、該周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数Δfm＝fmM −fmN （Ｍ≠Ｎ、１≦Ｍ≦Ｌ，１≦Ｎ≦L 、Ｍ，Ｎは整数）の差が唯一であり、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、Δfmの成分を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
本第１及び第２の発明では、各子局の波長λc1〜λｃL を周期的に変化させているが、fmの周波数による強度変調に対しても、複数の局間の制御信号差fmを唯一とすると、子局間のビート雑音に含まれるΔfmの値を測定すれば、どの子局同士のビート雑音であるかを判断することは可能である。
【００３４】
［４］ 本第４の発明に係わる光通信システムは、該子局１〜L における光源の波長もしくは強度を時間的に変動させる周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数差Δfm＝｜fmM −fmN ｜，Δfm′＝｜fmO −fmP ｜（Ｍ≠Ｎ、Ｏ≠Ｐ、１≦Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ≦Ｌ）の組み合わせで、Δfm≠Ｑ×Δfm′（Ｑは整数）の関係が成り立ち、該子局１〜L から親局へ送信号する情報信号Ｓで該子局１〜L 間で互いに異なる周波数帯域をもつ変調信号fs１〜fsL のうち、任意の２つの該周波数差Δｆｓ＝ｆｓx −ｆｓY （Ｘ≠Ｙ、１≦Ｘ、Ｙ≦L ， Ｘ，Ｙは整数）と、該Δｆｓとの間に、
情報信号S の最高変調周波数＜Δｆｍ＜ｆｍ1 〜 L 、Δfs、fs1 〜 L 、
の関係が成り立つことを特徴とする。ビート雑音が信号帯域に進入する前の高い周波数帯に存在しているときに、どの子局のビート雑音かを判断する必要がある。このとき、ダイオード検波などで、低い周波数成分に変換することで、より検波しやすくするが、検波の際に非線形要素が入ることが考えられる。そのため、Δfmの高調波が他のΔfmにかぶったり、fm1 〜 L 、Δfs、fs1 〜 L などがΔfmにかぶらないように周波数設定をすることが、よりビート雑音の検波を確実にする。
【００３５】
［５］ 本願第５の発明に係わる光通信システムは、前記Δfmで波長を変調された複数の子局１〜L から伝送される光信号の受信出力から、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、fm1 〜fmL の成分を検出するビート雑音検出器を備えることを特徴とする。fm1 〜fmL の成分は、各子局からの情報信号の形態に関係することなく、スペクトルが安定した状態であるため、fm1 〜fmL の成分においても、ビート雑音に起因している子局を判断することが可能である。
【００３６】
［６］ 本第６の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１〜L （L は１より大きい整数）の光源の波長λc 1 〜 L が互いに異なり、該子局から送信きれた光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局における一つの受信号器で一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムであり、親局において、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、受信した各子局１〜L からの情報信号とビート雑音の相関を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。ビート雑音は、特定の子局２つの光信号の積で表されるため、特定の２つの子局の情報信号成分が含まれている。そのため、情報信号帯域にある情報信号とビート雑音を乗算した場合、同じ情報信号成分が両帯域に含まれているため、相関出力をとることができる。ビート雑音とビート雑音に起因していない子局の情報信号との乗算では、同一に信号が存在しないため、相関出力をとることができない。そのため、この方法によれば、各子局に制御信号を挿入しなくても、ビート雑音に含まれている特定の子局２つを判断することが可能となる。
【００３７】
［７］ 本第７の発明に係わる光通信システムは、前記第６の発明に記載の光通信システムにおいて、情報信号はディジタル信号で変調された無線波信号であり、複数の子局１〜L から親局へ伝送される当該情報信号は、互いに異なる周波数をもつ変調信号に導かれており、親局において、該子局１〜L から伝送された光信号の受信出力から、情報信号帯域よりも高い周波数帯にあるビート雑音成分と情報信号帯域から該各子局１〜Ｌに与えられた変調信号の周波数帯を順次抽出し、情報信号の同一ビットを含む時間差以内で乗算して、相関を検出し、ビート雑音に起因している２つの子局を判断するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。前述のとおり、ビート雑音とビート雑音に起因している子局の情報信号で乗算を行うことで相関出力を取り出せる。但し、情報信号の同一ビットが含まれていないビート雑音と情報信号では、情報ビットが違うため、相関出力が情報信号の状態により、ふらついてしまう問題がある。そのため、確実に相関出力をとるため、ビート雑音と情報信号の乗算の際の時間差を同一ビットを含む時間差以内で乗算して設定することで、安定した相関出力を得られ、ビート雑音に含まれている特定の子局２つを高信頼で判断できる。
【００３８】
［８］ 本第８の発明に係わる光通信システムは、親局にビート検出器を備えることで、子局間の波長が接近しビート雑音が信号帯域におちてきそうになった状態を判断し、どの子局の波長をどの波長配置に設定するべきかを制御する。このようにシステムを構築することで、各子局間の波長は、ビート雑音が信号帯域に進入してこない間隔で、ラフに並んでいればよく、複数の子局間の波長安定度に対する要求が緩和され、絶対的な波長基準が必要でなくなる。そのため、全体的なシステムの大きさをコンパクトにすることができ、使用できるレーザの範囲も広がり、低コストにシステム構築できる。
【００３９】
［９］ 本第９の発明に係わる光通信システムは、伝送路に新規子局を接続した場合、親局のビート雑音検出器でビート雑音を検出しながら、子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止め、該新規子局の光源の波長制御を行い、必要であれば、更に他子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、光パワーを再び段階的に増加きせていく手段を備えることを特徴とする。新規子局を挿入する際においても、好ましくは、光通信号システムはオンサービスとしておく必要がある。そのため、新規子局からの光信号パワーをいきなり所定の設定値に増加させた場合、その子局の波長が適正な位置にないと、ビート雑音が発生して、他子局からの情報信号に影響を及してしまう。そのため、新規子局からの光信号パワーは、親局のビート雑音検出器と連動させて、段階的に増加させていくことが必要となる。この発明により、オンサービスのままで新規子局を接続できるようになり、信頼の高い通信システムを提供できるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明による波長多重光伝送システムは、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、各子局に波長変化等の指示を出さずに、親局だけで判断できるようにしたものであり、以下、図面を参照して、本第１〜第５の発明の実施例を詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施例）
第１の実施例は、各子局間でのビート雑音の周波数帯域がそれぞれの子局間で固有のものとなるように、各子局における変調周波数を固有のものにし、親局側ではビート雑音が発生した場合に、どの周波数で生じているかにより、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、判別できるようにするものである。
【００４２】
図１は、本発明に係わる第１の実施例である光伝送システムの構成図を示す。
【００４３】
図１に示す本発明の波長多重光伝送システムは、親局側にビート雑音検出器を備えた構成であり、図において、１は親局、２ａ，２ｂ，２ｃ，… はそれぞれ子局であり、また、３は光信号伝送用の光ファイバである。
【００４４】
また、４ａ，４ｂ，４ｃ，…は子局用のＥ／Ｏ（電気- 光）変換器、５ａ，５ｂ，５ｃ…はＶＣＯ（電圧制御発振器）、６ａ，６ｂ，６ｃ，…は分岐光ファイバ、７は光カプラ、８ａ，８ｂ，８ｃ，…は子局制御器、９ａ，９ｂ，９ｃ，…は子局変調器である。
【００４５】
そして、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，… は、それぞれが個々にこれらを内蔵している。
【００４６】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，… は、それぞれが内蔵するＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…より分岐光ファイバ６を介して光信号伝送用の光ファイバ３に接続される。光ファイバ３には光カプラ７が接続されていて、光カプラ７と分岐光ファイバ６の先端が接続されることにより、両者は光学的に接続されている。
【００４７】
なお、本システムは上り用光伝送のための系統の他にも下り用光伝送のための系統が設けられるが、本発明はその要部が上り用の系統にあるため、下り用は省略する。
【００４８】
すなわち、本システムにおいても、子局は下り用の光ファイバを介して光伝送されてくる親局１からの伝送情報を光カプラで分岐して分岐光ファイバによりＯ／Ｅ変換器に取り込み、ここで光電変換することにより電気信号に変換し、子局復調器で復調するといった機能は備えている。
【００４９】
また、図１において、１５は親局Ｏ／Ｅ変換器、１６は親局復調器、１７Ａはビート雑音検出器であり、これらは親局１を構成している。また、図示しないが従来同様、親局１には親局制御器１２、親局変調器１３、親局Ｅ／Ｏ変換器１４なども備えられる。
【００５０】
親局１では光ファイバ３を介して伝送されてきた光信号をＯ／Ｅ変換器１５にて受け、光電変換して得た電気信号を本発明のビート雑音検出器１７Ａと親局復調器１６に与えて当該親局復調器１６により復調して取り込む。また、ビート検出器１７Ａは図示しない制御手段により、Ｏ／Ｅ変換器１５が前記光電変換して出力した電気信号からビート雑音を抽出し、ビート雑音の含む周波数成分のパワーを検出し、そのビート雑音に起因している子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…の対を判定する機能を有する。
【００５１】
このような本発明システムにおいては、親局１と複数の子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間は、伝送路である光ファイバ３で接続される。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、それぞれの有するＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…において、親局１への上り情報信号を光信号を変調して伝送する。また、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎはＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…内の光線の中心波長を可変させる手段を備えている。
【００５２】
この実施例では、当該Ｅ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…内の光線の中心波長を可変させる手段として、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに、それぞれ電圧により発振周波数を制御できて所望の周波数の正弦波信号を発生させることができるＶＣＯ（電圧制御発振器）５ａ，５ｂ，５ｃ，…を備えている。そして、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの光信号はその波長を、各子局２ｋ（１≦ｋ≦ｎ）にそれぞれ割り当てられた各局固有の周波数成分ｆｍｋを持つ正弦波信号で、周期的に変化させる。
【００５３】
このように、本発明システムに於いては、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに割り当てられる各固有の周波数ｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎは、各子局間での差周波数Δｆｍ＝ｆｍｋ−ｆｍｍ（ｋ≠ｍ、１≦ｋ≦ｎ、１≦ｍ≦ｎ）がそれぞれ唯一となるように、設定する。
【００５４】
例えば、子局２ａはｆｍａ＝１０［ＭＨz ］に、子局２ｂはｆｍｂ＝１０．５［ＭＨz 」に、子局２ｃはｆｍｃ＝１１．２［ＭＨz ］に設定したとすると、
｜ｆｍａ−ｆｍｂ｜＝５００［ＫＨz ］
｜ｆｍｂ−ｆｍｃ｜＝７００［ＫＨz ］
｜ｆｍｃ−ｆｍａ｜＝１２００［ＫＨz ］
の如きであり、これにより各子局間での周波数差Δｆｍはそれぞれの組み合わせ毎に唯一となる。
【００５５】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎではそれぞれの内蔵する子局変調器９ａ，９ｂ，９ｃ…９ｎにより波長変調されるが、その波長変調には、幾つかの方法がある。例えば、［ａ］外部共振器を用いた光源で外部共振器長を変化させる方法、［ｂ］ＤＢＲレーザを用い内部屈折率の変化させる方法、［ｃ］レーザの駆動電流値または設定温度を変化させる方法等である。
【００５６】
一般的には、上記［ｃ］の“レーザの駆動電流群を変化させる方法”が採用される。すなわち、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎにおいては、それぞれの持つＶＣＯ５ａ，５ｂ５ｃ，…５ｎによって発生させた周波数ｆｍｋの正弦波信号と、情報信号とを周波数多重した駆動電流をレーザに印加することにより、情報信号はレーザの持つ周波数チャープにより波長がｆｍｋの周期で光変調される。
【００５７】
また、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの情報信号ｆｓの周波数帯が高く、レーザの直接変調では難しい場合には、外部光変調器を用いることがある。その際、ｆｍ周期の波長変化をレーザの駆動電流で行なうと、レーザの振幅にも変調がかかるため、外部光変調器における情報信号ｆｓによる強度変調の際に、ｆｍとｆｓとがミキシングされ、情報信号が劣化することになる。
【００５８】
そのため、外部光変調器を用いる際には、ｆｍによるレーザの駆動電流の変化量を、大きく設定し過ぎないことが必要である。
【００５９】
また、光源の中心波長を可変させる方法としては、前述の波長可変光源を用いる方法、レーザへの印加電流の直流バイアス他を変化させる方法、レーザの温度をぺルチェ素子で変化させる方法等がある。
【００６０】
子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから送信された光信号は、分岐光ファイバ６に入力され、光カプラ７により光ファイバ３に合波されて、親局１まで伝送されることになる。
【００６１】
次に、親局１について説明する。
【００６２】
親局１は、光ファイバ３から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を、一つの受光器で一括して受信し、Ｏ／Ｅ変換器１５によって、周波数多重された電気信号に変換する。そして、その後、復調器１６で、各変調周波数帯の信号に分離し、復調することで、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの情報信号を取得する。
【００６３】
ここで、Ｏ／Ｅ変換器１５からの出力信号は分岐して、一方は前述の復調器１６へ入力するが、もう一方はビート雑音検出器１７Ａへ入力する。そして、このビート雑音検出器１７Ａによりビート雑音の検出と、ビート雑音がある場合での関与している子局の判定を行うことになる。これは、次のようにして行う。
【００６４】
いま、子局２ｊと子局２ｋの光信号によりビート雑音が発生しているとする。この場合、波長は、周波数ｆｍｊと周波数ｆｍｋとによって波長変調されているため、Ｏ／Ｅ変換器１５から出力された子局２ｊと子局２ｋのビート雑音の周波数スペクトルは、親局１のＯ／Ｅ変換器１５が理想的な２乗検波のＰＤ（フォトデテクター）と仮定すると、図２のように表せる。
【００６５】
すなわち、図２に示されるように、ビート周波数は子局２ｊ，２ｋの中心波長差Δλの周りにブロードに広がる。
【００６６】
ところで、通常、波長間隔が必要十分以上保たれている場合は、ビート雑音の中心周波数は高い周波数帯にあり、変調周波数帯には影響を及ぼさない。
【００６７】
しかし、子局２ｊと子局２ｋとの波長間隔が狭くなると、このビート雑音は、低い周波数帯に移ってきて、変調周波数帯域に影響を与え始める。つまり、ビート雑音が信号帯域に影響を与え始める前に、ビート雑音の発生周波数帯域が下がってきたことを検知することが重要である。
【００６８】
このような機能を有するビート雑音検知器１７Ａを次に説明する。当該ビート雑音検知器１７Ａの構成を図３，図４に示す。
【００６９】
図３の例は、バンドパスフィルタ１８、ダイオード検波器２４、バンドパスフィルタ２５−１，２５−２，２５−３，…２５−Ｍ、パワー検出器２２よりなるものであり、また、図４の例はバンドパスフィルタ１８、ＶＯＣ１９、ダイオード検波器２４、ローパスフィルタ２１、パワー検出器２２よりなる。
【００７０】
ビート雑音検知器１７Ａは、まず、Ｏ／Ｅ変換器１５からの分岐された受信信号から、変調信号周波数よりも高い帯域にあるビート雑音成分をフィルタ１８により抽出する。フィルタ１８は、ビート雑音スペクトルの片端を透過帯地域に取り込むことで、より効率的に、fmとΔfmの周波数変化をパワー変化として取り出せる。例えば、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの波長が十分な間隔を保っている状態から、ある子局２ｊ，２ｋ間の波長が接近し、Δλが０．１mm（１２．５ＧＨz ）となった場合、その子局２ｊ，２ｋ間のビート雑音が図５（a ）のように信号帯域側へ接近してくる。
【００７１】
したがって、図５（b ）に示されるように、中心透過周波数が１０ＧHzで透過帯域幅２GHz 程度のバンドパスフィルタ１８を透過させることで、信号帯域に接近してきたビート雑音成分を抽出できる。
【００７２】
通常、受信器のフロントエンドアンプの帯域は上限があるため、フィルタ１８は、例えば、カットオフ周波数が５G Ｈz のハイパスフィルタとして、図５（c ）のようにビート雑音を取り出してもよい。
【００７３】
このとき、ビート雑音の高周波側の透過域はフロントエンド滞域で決定するが、ビート雑音スペクトルを全て透過させても構わない。この場合、ダイオードによる包絡線検波では、ビート雑音の周波数ゆらぎの成分は取り出し難く、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの光信号を制御信号ｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎで強度変調しておく必要がある。
【００７４】
しかし、前述のレーザ駆動電流へｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎを重畳する方法は、波長を変調した際に、光強度レベルも同時に変調されているため、適用できる。フィルタ１８からの出力情報は、ダイオード検波器２４で、包絡線検波する。包絡線検波後の出力信号（電気信号）のスペクトルは、図６のように表される。尚、スペクトル図において、ＤＣレベルには、ビート雑音発生に起因している子局２ｊ，２ｋからの情報信号がおちてくる。
【００７５】
他には、制御信号ｆｍｊ，ｆｍｋの周波数差であるΔｆｍ、ｆｍｊ、ｆｍｋ、ｆｓｊ，ｆｓｋ、Δｆｓ等が表れる。これらを検知することで、ビート雑音に起因している子局が２ｊと２ｋであることを判断できるようになる。
【００７６】
これらの中で、一つの周波数帯の検波で子局２ｊ，２ｋを特定でき、信号の有無に左右されないΔｆｍを検波することが一番効率的である。
【００７７】
ここで、Δｆｍの周波数配置に望まれることは、幾つかあげられる。検波用のダイオード２４によっては、これらの周波数成分の高調波が発生することも十分考えられるため、Δｆｍの周波数帯は低い方が良い。また、ＤＣ（直流領域）には情報信号成分がおちてきており、それらの影響を避ける必要もある。
【００７８】
よって、図６に示されるように、
情報信号帯域＜Δｆｍ＜ｆｍｊ，ｆｍｋ、Δｆｓ、ｆｓｊ，ｆｓｋ
の条件が成り立つことが望ましい。また、ダイオード検波によって、Δｆｍに情報信号成分が重畳されてしまうことが考えられるが、Δｆｍの成分の有無を調べる検波方法であれば良い。
【００７９】
包絡線検波後の出力信号から、Δｆｍの情報を取り出す方法には幾つかある。例えば、図３に示されるように、ダイオード検波器２４の出力信号を分岐して、各Δｆｍの中心周波数を持つバンドパスフィルタ２５−１，２５−２，…２５−Ｍに入力し、各バンドパスフィルタ２５−１，…２５−Ｍの入力をパワー検波器２２でモニタして、どの周波数Δfm帯の出力が大きくなっているかモニタする。
【００８０】
または、図４に示されるように、フィルタ１８の出力とＶＯＣ１９の出力をミキサ２０で乗算し、バンドパスフィルタ２１で特定の周波数成分を抽出し、パワー検出器２２でモニタした結果を親局の制御器１２へ入力する。ＶＯＣ１９の発振周波数は、親局制御器１２からの指示により、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの制御周波数差Δｆｍから所定の周波数オフセット値で順次変化させていく。
【００８１】
このΔｆｍとパワーの検知レベルを親局制御器１２で比較することで、どのΔｆｍ成分のパワーレベルが上昇しているかを探し出す。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間のΔｆｍは唯一に設定してあるため、親局制御器１２はパワーが上昇しているΔｆｍから、ビート雑音を引き起こしている２つの子局２ｊ，２ｋを特定することができる。
【００８２】
また、ダイオード検波では、ダイオードの非線特性から、Δｆｍの高調波（逓倍波）が発生する可能性が高い。そのため、ビート雑音発生の関与している子局を正碓に特定するためにも、Δｆｍの関係において、
Δｆｍ≠Ｑ×Δｆｍ′
（Ｑは整数、Δｆｍ′は子局２ｊ，２ｋ以外によるΔｆｍ）
が成り立っていることが望ましい。また、ダイオード検波出力のうち、ｆｍj とｆｍｋを検波する場合、ダイオード検波の非線形性のため、ｆｍｋとｆｍｊの相互変調歪が現われることが考えられる。
【００８３】
そのため、各子局のｆｍを正確に検波できるように、各子局のｆｍの関係として、パワー的に大きな影響を及ぼす３次相互変調歪がおちてこない周波数配置であることが望ましい。このような周波数配置は、例えば、５つの子局２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの場合、
ｆｍａ＝１０．１［MHz ］、ｆｍｂ＝１０．２［MHz ］、
ｆｍｃ＝１０．５［MHz ］、ｆｍｄ＝１１．０［MHz ］、
ｆｍｅ＝１１．２［MHz ］
と云った具合に周波数差が十分大きくなるように設定すればよい。
【００８４】
以上、述べてきたように、この実施例においては、子局は、波長の周期的な変調を行うべく、制御信号ｆｍで各子局の波長を周期的に変化させるようにすると共に、各子局間でのビート雑音の周波数帯域がそれぞれの子局間で固有のものとなるよう、各子局における変調周波数を固有のものにし、親局側ではビート雑音が発生した場合に、そのビート雑音がどの周波数で生じているかにより、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、判別できるようにした構成であるから、信号帯域に影響を及ぼすビート雑音の有無を親局側のみで確実に検出することができるようになる。
【００８５】
（第２の実施例）
次に本第６及び本第７の発明の第２の実施例を示す。本第２の実施例の構成を図７に示す。ここで、本実施例では、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの構成は、前述までの実施例とは違って、制御信号ｆｍで各子局の波長を周期的に変化させる必要がないようにしたものである。
【００８６】
波長の周期的な変調を行うためには、制御信号をレーザの駆動電流に重畳して印加して変調することが多いが、このような手法は、レーザの変調度を、一部、制御信号に割り当てている。そのため、波長の周期変調を必要としないことは、レーザの変調度を、制御信号に使用せず、全て情報信号にあてがうことができることを意味する。
【００８７】
図７に本実施例での装置構成例を示す。ここでは、図１の構成からＶＣＯ５ａ，５ｂ，５ｃ，…５ｎを除外した構成とした。
【００８８】
図７に示す構成において、親局１は、光ファイバ３から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を一つの受信器で一括して受信し、Ｏ／Ｅ変換器１５によって、周波数多重された電気信号を得、これを復調器１６で所定の変調周波数帯の信号に分離して復調する。全子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの信号を全て得るには、フィルタにより各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ毎に信号を分離した後、復調すれば良い。
【００８９】
また、親局１におけるビート雑音検出器１７Ａへは、Ｏ／Ｅ変換器１５からの出力信号を分岐させた信号と、復調器１６から、各変調周波数帯に分離された信号を入力する。
【００９０】
第２の実施例におけるシステムでの復調器１６とビート雑音検出器１７Ａの構成を図８に示す。図８の構成は、光電変換器であるＯ／Ｅ変換器１５から分岐した出力信号を、バンドパスフィルタ１８を透過させることにより、ビート雑音成分を取り出し、ダイオード２４で包絡線検波を行う。
【００９１】
また、ビート雑音検出器１７Ａにおいては、復調器１６からの各子局２に割り当てられた信号周波数帯の信号を、順次、スイッチ２６で切り替える。そして、このスイッチ２６からの信号とダイオード２４からの信号の相関を調べる。例えば、両者の信号をミキサ２０で乗算し、その出力をローパスフィルタ２１で透過させて、パワーを検出器２２で測定する。
【００９２】
ビート雑音を発生させている子局の情報信号ｆｍとビート雑音の乗算であれば、同一の信号が含まれているため、特定の相関出力を得ることが可能である。そして、乗算する２つの信号の遅延差をなるべく小さく設定することで、より安定した相関出力が得られる。
【００９３】
ビート雑音に関与していない子局の情報信号ｆｍとビート雑音の乗算では、同一の信号が含まれていないため、相関値は低く、理論的には、相関出力はゼロとなる。
【００９４】
乗算する２つの信号の遅延差の条件は、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１へ伝送する情報信号の種類により変わる。例えば、π／４ＱＰＳＫ等に代表されるデジタル信号で変調したアナログ信号を伝送した場合、相関をとる２つの信号に遅延差が存在しても、同一の符号時間内であればよい。
【００９５】
なお、同一の符号を含まない場合の相関出力は、情報信号のビット系列によってふらついてしまう。しかし、同一符号を含んでいれば、信号系列に依存せず、安定した相関出力を得ることができ、より信頼度の高いビート雑音検出ができる。但し、情報信号の搬送波の周波数に対して、位相が９０°異なった状態で乗算された場合は、相関値がゼロとなってしまう。
【００９６】
この問題に対しては、位相同期などの解決策があるが、位相同期を必要としない解決策として、例えば、図９の構成も考えられる。
【００９７】
図９の構成を説明する。図において、１６は復調器、１８はバンドパスフィルタ、２０ａ，２０ｂはミキサ、２１ａ，２１ｂはローパスフィルタ、２２は検出器、２４はダイオード検波器、２６ａ，２６ｂはスイッチ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは位相シフタ、２８は加算器である。
【００９８】
ここでは、復調器１６からの情報信号を２つに分岐し、一方の信号を位相シフタ２７ａ，〜２７ｄにより、位相を搬送波に対して、９０°ずらして、それぞれをスイッチ２６ａ，２６ｂで選択する。
【００９９】
９０°位相のずれた２つの信号を、それぞれダイオード２４検波後の信号とミキサ２０で乗算して、ローパスフィルタ２１透過後の出力を加算器２８で足し合わせる。
【０１００】
この方法によれば、搬送波位相に依存せず、一定値の相関出力を得ることが可能となる。
【０１０１】
以上、述べてきた本第２の実施例の特徴は、ビート雑音に関与している子局を特定するために、各子局に制御信号を重畳する必要がないようにしたものである。そのため、制御信号に与える変調度を情報信号の変調度に割り当てることができ、情報信号の伝送効率を大きくすることができる。
【０１０２】
（第３の実施例）
本第８の発明における第３の実施例を図１０に示す。親局１と複数の子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間は、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１への上り信号と親局から子局への下り信号用の伝送路である光ファイバ３で接続される。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、親局１からの副搬送波多重された下り光信号を子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ内のＯ／Ｅ変換器１０で受信し、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに割り当てられた周波数帯を、ＢＰＦまたは同期検波等により取り出し、自局への情報信号を得る。
【０１０３】
ここで親局１からの伝送信号には、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの波長制御用の信号が含まれている。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎでは、Ｏ／Ｅ変換器１０からの受信信号から、この波長制御信号を分岐する手段を備えており、取り出した制御信号を子局波長制御器８に入力する。波長制御信号の伝送方法としては、例えば、制御信号専用の周波数帯を備えており、その周波数帯を帯域透過フィルタで抽出する。
【０１０４】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１への上り信号は、子局２内のＥ／Ｏ変換器４において、光信号を情報信号で変調して伝送する。
【０１０５】
このとき、伝送される光信号は、親局１から制御信号をうけた波長制御器８により、割り当てられた制御周波数fmp をもつ正弦波信号で、周期的に変化させている。また、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、親局１からの波長制御信号に従い、波長制御器８は、Ｅ／Ｏ変換器４内の光源の中心波長を可変させる手段を備えている。子局２から送信された光信号は、分岐光ファイバ６に入力され、光カブラ７により光バス３に合波されて、親局１まで伝送される。親局１の構成について説明する。
【０１０６】
親局１は、各子局宛情報信号を変調器１３によって変調した後、Ｅ／Ｏ変換器１４で所定の波長による光信号に変換して、光伝送路３を伝送させる。また光伝送路から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を、Ｏ／Ｅ変換器１５において、一つの受信機で一括して受信し、復調器１６で各変調周波数帯の信号を分離し復調する。
【０１０７】
ここでＯ／Ｅ変換器１５からの出力信号を分岐して、一方は前述の復調器１６へ入力し、もう一方はビート雑音検出器１７Ａへ入力する。ビート雑音検出器１７Ａでは、ビート雑音の有無を測定する。
【０１０８】
ビート雑音が発生したことを検波したならば、前述の方法により、ビート雑音に関与している子局２ｊ，２ｋを判断し、当該関与している子局２ｊ，２ｋに波長制御信号を各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎへの情報信号に多重または重畳して伝送し、波長制御を行ってビート雑音を抑圧する。
【０１０９】
図１１のフローチャートは、波長制御の一例を示す。このフローチャート参照して説明すると、まず、ビート雑音増加を検知すると、ビート雑音に起因している２つの子局２A ，２B を特定する（Ｓ１）。その後、一方の子局２A を選択し、波長λcAを子局２B の波長λcBの反対側方向にシフトさせる指示のための制御信号を、下り線路を介して親局１から子局２A まで伝送する（Ｓ２）。
【０１１０】
子局２A は、親局１から受けた波長シフトの制御信号に従い、λcAシフトさせる。
【０１１１】
親局１での制御器１２において、周波数差Δfmのパワーレベルが設定値以上の十分小さい値になるまで、波長λcAをシフトさせる（Ｓ３）。そして、子局２A ，２B 以外の周波数差Δfm′のパワーレベルが上昇していないかを制御器１２で測定する（Ｓ５）。
【０１１２】
その結果、Δfm′のパワーが上昇していなければ、ビート雑音を抑圧したことになるので波長制御作業は終了する（Ｓ６）。
しかし、他周波数差Δfm′のパワーが上昇していることが検知されたならば、波長制御を行うべき子局は２B であることになる。
【０１１３】
そのため、一度、子局２A の波長λcAを制御前の波長値に戻し（Ｓ７）、子局２B の光波長λcBを子局２A の波長λcAとの位置の反対側方向に、同様に、Δfm′のパワーレベルが設定値以下に下がるまでシフトさせる（Ｓ８，Ｓ９）。そして、パワーレベルが設定値以下に下がったならば波長を固定する（Ｓ１０）
なお、Ｓ８，Ｓ９でのシフト実施時、さらに他の周波数差Δfm′のパワーの上昇が現れたとするならば、複数の子局２の波長λc が動いてしまったことになる。その際は、子局２A ，２B の波長λcA，λｃB の外側に配置されている子局２C の波長λcCを、ビート雑音のΔfm′のパワーレベルが十分小さくなるまで、シフトさせる（Ｓ１２）。そして、パワーレベルが設定値以下に下がったならば波長を固定する（Ｓ１４）。
【０１１４】
また、Ｓ１２〜Ｓ１４の処理において、新たにΔfm”が検知されたならば（Ｓ１５）、順次、外側の子局波長をシフトさせていき、全てのΔfmがなくなるまでこれを繰り返す（Ｓ１６，Ｓ１７）。
【０１１５】
このようにして波長制御を行ってビート雑音を抑圧する。なお、ここで示した制御アルゴリズムは、一例である。
【０１１６】
他の例として、親局１のビート雑音検知器１７Ａの帯域を大きくとることができ、各子局２の波長が正常な状態の各変動周波数Δfmレベルを検知可能とする例を説明する。
【０１１７】
例えば、ある子局２の波長が変化して、ビート雑音が発生したとする。この場合、パワーレベルが上昇する周波数Δfmとパワーレベルが下降する周波数Δfm′が存在する。そこで、両者のΔfmが検知できれば、どの子局の波長が、高低どちらの側に変化したかを特定できる。これを利用することによって、親局１からの光波長制御がシンプルなアルゴリズムで構成することが可能となる。
【０１１８】
（第４の実施例）
次に本第９の発明の第４の実施例を示す。第４の実施例の構成は第３の実施例と同様に図１０で表される。子局群２A ，〜，２M ，〜２N ，２L （１≦Ｍ，Ｎ≦Ｌ）の各上り光信号波長は図１２に示されている配置で示される。
【０１１９】
ここで、新たに子局２R を接続しようとする場合、子局２R の光信号の中心波長λc の配置、他子局の波長の再配置が必要であるかを、ビート雑音検出器１７Ａにより判断する必要が生じる。
【０１２０】
いま、図１２に示されるように、子局２M と子局２N の波長間に子局２R が新たに接続されるものとする。そして、子局２M ，２N の波長は、制御信号ｆｍM 、ｆｍN で周期的変化をつけられている。
【０１２１】
子局２R の波長可変領域内において、長波長側、短波長側のどちらにも波長変化がとれる波長位置λcRに波長を固定する。光源の波長λcRを、周波数ｆｍR の周期で変化させて、光パワーを段階的に増加させていく。
【０１２２】
光パワーレベルを一気に増加させてしまうと、λcRの波長位置が適正でなかった場合には、大きなビート雑音が起こり、他子局２からの情報信号の受信特性に影響を及ぼしてしまう。したがって、親局１のビート雑音検出器１７Ａで、ビート雑音の有無を確認しながら、光パワーを増加させるように制御していくことが必要である。
【０１２３】
そして、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止めて、波長λcRの適正な位置を探す必要がある。子局２R の光源の波長可変範囲が大きい場合などは、波長可変域を大きく利用して、ビート雑音が起こらないほど十分に広がっている任意の子局間の波長帯域を探し、波長λcRを固定できれば、他子局の波長配置を変えることなく、新たに子局２R を挿入できることとなるため、都合がよい。
【０１２４】
例えば、新しい子局２R を接続するときに、子局２R の光パワーレベルはビート雑音が大きく発生しないように、抑えたままで、波長λcRを広い範囲で振らせるようにし、このときのビート雑音の検出結果の推移から、他子局２の波長配置の情報を得て、他子局２の波長配置をシフトさせる必要がない位置を見つける。そして、その位置に、λcRを固定する。
【０１２５】
しかし、このような十分な波長可変範囲や、十分に空いている波長間隔がない場合は、他子局２の波長配置を変えざるを得ない。そのため、例えば、図１３に示されるような波長制御アルゴリズムが考えられる。
【０１２６】
図１３を説明すると、子局２R を接続してこの子局２R のλｃR を固定し、λｃR をｆｍR 周期で変化させて光パワーレベルを段階的に増加させていった際（Ｓ２０，〜Ｓ２２）、ΔfmR,M ＝|fmR−fmM|、ΔfmS,N ＝|fmS−fmN|のどちらか、または両方のΔfmR,M 、ΔfmR,N が、ビート雑音検出器１７Ａにおいて検出されなければ（Ｓ２３）、波長λcRはそのままで良いが、ビート雑音検出器１７Ａにおいて、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の成分が検波されたならば、λcR、場合によっては、他子局の波長λc を再配置する必要が出てくる。
【０１２７】
まず、ΔfmR,M 、ΔfmS,N のどちらか一方の成分が検出された場合、λcRがλcMとλcNのどちら側に寄っているかわかる。そこで、この場合は子局２R の光パワーレベル増加を止めると共に、検出した側全ての波長を検出したΔｆｍが十分に小さくなるまでλｃR から離す（Ｓ２５）。そして、Ｓ２６の処理へと進む。
【０１２８】
また、Ｓ２３において、ΔfmR,M の成分だけが検波されたならば、λcRとλcNは十分波長が離れており、λcRとλcNは接近していることになる。
【０１２９】
この場合、一つの波長制御のアルゴリズムとして、例えば、子局２R の波長λcRからみて、子局２M 側の全ての波長λc を、ΔfmR,M が十分小さくなるまで、λcRから遠ざけるように制御する（Ｓ２５）。
【０１３０】
また、他波長制御のアルゴリズムとしては、波長λcRを、λcMから遠ざけるように波長制御していくが、ΔfmR,M が十分小さくなるまでに、ΔfmR,N の成分が検波されなければ、λcRは、ΔfmR,M の成分が十分小さくなる位置に固定する。
【０１３１】
しかしながら、ΔfmR,N が検波されたならば、ΔfmR,N が十分小さい段階である位置に、λcRを戻して固定し、子局２R 側からみて、子局２M 側にある全ての波長をλcRから離す方向に、ΔfmR,M が十分小さくなるまで変化させる（Ｓ２５）。
【０１３２】
また、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の両方が検波されたときは、λcRはその位置に固定し、全ての子局の波長をλcRから離す方向に、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の両成分が十分小さくなるまで移動させていく（Ｓ２４）。
【０１３３】
全てのΔfmが小さくなったら、子局２R の光パワーレベルを再び増加させていき（Ｓ２６）、ビート雑音が発生しなければ（Ｓ２７）、パワー設定値まで増加させ（Ｓ２８）、子局２R の接続を終了する（Ｓ２９）。
【０１３４】
一方、Ｓ２６において子局２R の光パワーレベルを再び増加させていった結果（Ｓ２６）、ビート雑音が発生したときは（Ｓ２７）、再び、上述のアルゴリズムで波長配置を制御する。
【０１３５】
このように制御することで、新しい子局２R の接続を、各子局２からの情報信号の伝送を止めることなく、オンサービスのままで行うことができる。
【０１３６】
尚、上述した波長λcRの設定アルゴリズムは一例であり、他の波長配置のアルゴリズムでもよい。
【０１３７】
親局１と子局２の接続形態は、ここまで述べてきた本来施例では、バス型を取り上げたが、スター型、リング型等でも構わない。また同一の光ファイバ３中に、上り信号と下り信号を伝送させるような双方向伝送も可能である。但し、双方向伝送の場合は、上り信号と下り信号の光波長が近い値をもつと、反射、ラマン散乱、ブルリアン散乱等の影響で、上り信号と下り信号のど−ト雑音が大きく発生する可能性がある。そのため、上り信号と下り信号においても、大きく光波長間隔をとる必要がある。
【０１３８】
以上、第４の実施例の光通信システムは、伝送路に新規子局を接続するにあたり、親局のビート雑音検出器でビート雑音を検出しながら、子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止め、該新規子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、光パワーを再び段階的に増加きせていく手段を備えることを特徴とするものである。
【０１３９】
新規子局を挿入する際においても、好ましくは、光通信号システムはオンサービスとしておく必要がある。そのため、新規子局からの光信号パワーをいきなり所定の設定値に増加させた場合、その子局の波長が適正な位置にないと、ビート雑音が発生して、他子局からの情報信号に影響を及してしまう。そのため、新規子局からの光信号パワーは、親局のビート雑音検出器と連動させて、段階的に増加させていくことが必要となる。この発明により、オンサービスのままで新規子局を接続でき、信頼の高い通信システムを提供できる。
【０１４０】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、子局から親局への上り信号の波長変動によるビート雑音の周波数成分を調べることで、ビート雑音の発生に起因する子局対を単純な構成で特定することができる。そのため、信号伝送品質をビート雑音により損なう前に、ビート雑音に起因していない子局には制御を加えることなく、簡易な制御アルゴリズムで、ビート雑音に起因している子局の光波長の変動を調整することができる。
【０１４１】
この構成によれば、絶対波長基準となる高精度の機器または光源を必要とせず、簡単な電気回路の付加のみで、波長多重技術の実現を可能とし、ビート雑音が発生し始めても伝送品質を損なわずに波長制御でき、また新規子局を、他子局の信号伝送の中断なく接続することができ、高い信頼性を有する光伝送システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための図であって、本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】本発明を説明するための図であって、ビート雑音の周波数スペクトルを示す図。
【図３】本発明を説明するための図であって、本発明によるビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図４】本発明を説明するための図であって、本発明によるビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図５】本発明を説明するための図であって、本発明におけるビート雑音検出器内のフィルタ特性を示す図。
【図６】本発明を説明するための図であって、本発明におけるビート雑音検出器内のダイオード出力を示す図。
【図７】本発明を説明するための図であって、本発明における第２の実施例を示す構成図。
【図８】本発明を説明するための図であって、本発明の第２の実施例における復調器とビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図９】本発明を説明するための図であって、本発明の第２の実施例を説明するための図。
【図１０】本発明を説明するための図であって、本発明の第３の実施例を説明するための図。
【図１１】本発明を説明するための図であって、本発明における波長制御の手順を一例を示すフローチャート。
【図１２】本発明を説明するための図であって、本発明の第４の実施例を説明するための図。
【図１３】本発明を説明するための図であって、本発明の第４の実施例における波長制御アルゴリズム例を示すフローチャート。
【図１４】ビート雑音発生の原理を説明するための図。
【図１５】従来の光収容形態を示す構成図。
【符号の説明】
１…親局
２-1，２-2，２-n，〜 ，２ａ，２ｂ，２ｃ，〜 …子局
３，３ａ，３ｂ…光ファイバ
４…Ｅ／Ｏ変換器
５…ＶＣＯ
６…分岐光ファイバ
７…光カプラ
８…子局制御器
９…子局変調器
１０…Ｏ／Ｅ変換器
１１…子局復調器
１２…親局制御器
１３…親局変調器
１４…親局Ｅ／Ｏ変換器
１５…親局Ｏ／Ｅ変換器
１６…親局復調器
１７…ビート検出器
１７Ａ…ビート雑音検出器
１８…フィルタ
１９…ＶＣＯ
２０…ミキサ
２１…ローパスフィルタ
２２…パワー検出器
２３…スターカプラ
２４…ダイオード検波器
２５…バンドパスフィルタ
２６…スイッチ
２７…位相シフター
２８…加算器
３０…検波器
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ＣＡＴＶ、光ＩＴＶ、移動通信方式において、１つの親局と複数の子局との間を、光ファイバで介した光通信システムに用いられ、特に、子局から親局への上り信号に、光波長多重技術を用いた光通信システムおよび光通信システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＨＳ（簡易型携帯電話）等に代表される移動通信は、無線を利用した通信方式であり、近年、広く普及している。しかし、移動通信は電波を使用しているため、地下街、トンネル内、あるいは基地局アンテナの陰になるビル陰等の電波が届きにくいエリアにおいて、通信できなくなる欠点がある。
【０００３】
そこで、このような通信できないエリアをなくすために、電波の谷間となる種々の場所に小出力基地局である子局を設置してカバーすることにより、きめの細かく、通信可能エリアを提供してユーザの利便性を確保するようにしている。
【０００４】
このように、移動通信方式を支える子局（基地局）は、無線信号が届きにくい地下街、トンネル内、またはビル陰などに多数配置されるが、そのようなエリアには、文献“The New Generation of Wireless Communications Based on Fiber-Radio Technologies ”（IEICE Transaction on Communications vol ．E76-B ，no．９，Sep ．1993）などに紹介されているように、無線信号を光ファイバを介してフィードし、各子局（基地局）にはアンテナポート部分のみを備える簡易構成の子局がコスト面で最適と考えられている。また、光ファイバで接続された子局は、いろいろな場所に多くの数を配置できるため、有線伝送を基本とする光ITV （工業用テレビ：Industrial Televisions）や、ＣＡＴＶ等でも大いに注目されている。
【０００５】
ところで、このような分散配置された複数の子局を、親局に収容する光ネットワーク技術にも問題が隠されている。その大きな問題の一つに、複数の子局の光源が干渉することによって発生するビート雑音がある。このビート雑音について、説明する。
【０００６】
今、図１４（a ）のように、ある子局の出した光信号Ａに対してΔλだけ波長の雑れたところに、別の子局の出した光信号Ｂがある場合を考える。これらの光信号を、一つの受信器で一括して受信すると、受信後の電気信号のスペクトルには、図１４（b ）のように、情報帯域信号からΔλの周波数位置に、光信号Ａと光信号Ｂとによるビートが発生する。
【０００７】
このとき、光信号Ａと光信号Ｂの波長が十分離れていないと、つまり、Δλが小さいと、ビート雑音が情報信号帯域内におちてきて（ビート雑音が情報信号帯域内に生じることとなって、）これがために受信感度が劣化し、最悪の場合、全く受信できなくなると云った事態が発生する。
【０００８】
従って、このビート雑音の抑圧のために、子局の波長間隔を一定値以上あける波長多重技術が必要となる。
【０００９】
ただし、ここで考えられている波長多重技術は、長距離伝送の幹線系に用いられる技術と違い、波長は、高密度に配置する必要はなく、ビート雑音が信号帯域内におちてこない程度に制御して配置させれば良い。
【００１０】
しかしながら、外気温の変化等の要因で、波長が変化し、ビート雑音が情報信号に影響を及ぼすことが考えられるため、ビート雑音を検出する手段と波長を制御する手段が必要である。さらに、複数ある子局のうち、どの子局がビート雑音発生に起因しているかを判断することが求められる。
【００１１】
上述の波長多重光伝送システムとして、例えば、特開平９−８３４３４号公報において、親局側にビート雑音検出器を備えたものが提案されている。この発明は、図１５に示される構成をとり、ビート検出器を親局に持つ。すなわち、図１５において、１は親局、２-1，２-2，２- ｎ，… はそれぞれ子局であり、３ａは上り用の光信号伝送用の光ファイバ、３ｂは下り用の光信号伝送用の光ファイバである。上り用の光信号伝送用の光ファイバ３ａは子局２-1，２-2，２- ｎ，… から親局１へ向かう伝送路であり、下り用の光信号伝送用の光ファイバ３ｂは親局１から子局２-1，２-2，２- ｎ，… へ向かう伝送路である。
【００１２】
また、４は子局用のＥ／Ｏ（電気- 光）変換器、６は分岐光ファイバ、７は光カプラ、８は子局制御器、９は子局変調器、１０は子局用のＯ／Ｅ（光電）変換器、１１は子局復調器であり、各子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、それぞれが個々にこれらを内蔵している。
【００１３】
各子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、それぞれが内蔵するＥ／Ｏ変換器４より分岐光ファイバ６を介して上り用の光信号伝送用の光ファイバ３ａに接続される。光ファイバ３ａには複数の光カプラ７が接続されていて、これらの光カプラ７に分岐光ファイバ６の先端が接続されることにより、両者は光学的接続されている。
【００１４】
また、同様に光ファイバ３ｂにも別の複数の光カプラ７が接続されていて、これらの光カプラ７にＯ／Ｅ変換器１０に繋がる別の分岐光ファイバ６の先端を接続させることにより、光ファイバ３ｂと子局２-1，２-2，２- ｎ，… は、光学的接続されている。
【００１５】
従って、子局は光ファイバ３ｂを介して光伝送されてくる親局１からの伝送情報を光カプラ７で分岐して分岐光ファイバ６によりＯ／Ｅ変換器１０に取り込み、ここで光電変換することとにより電気信号に変換し、子局復調器１１で復調し、また、復調した情報のうち、制御情報を局制御器８に与えてＥ／Ｏ変換器４に与え、光変換を制御すると共に、子局側の伝送情報は子局変調器９にて変調してＥ／Ｏ変換器４に与え、ここで電気信号を光信号に変換してから分岐光ファイバ６，光カプラ７を介して光ファイバ３ａに送り出すと云ったことができる。
【００１６】
また、図１５において、１３は親局変調器、１４は親局Ｅ／Ｏ変換器、１５は親局Ｏ／Ｅ変換器、１６は親局復調器、１７はビート検出器であり、これらは親局１を構成している。親局１では光ファイバ３ａを介して伝送されてきた光信号をＯ／Ｅ変換器１５にて受け、光電変換して得た電気信号をビート検出器１７と親局復調器１６に与えて当該親局復調器１６により復調して取り込む。また、ビート検出器１７は、Ｏ／Ｅ変換器１５が前記光電変換して出力した電気信号からビートを検出する。
【００１７】
また、ビート検出器１７の検出出力に応じて親局変調器１３を制御しながら当該親局変調器１３にて送信信号を変調し、これをＥ／Ｏ変換器１４にて電気信号から光信号に変換した後、光ファイバ３ｂに送出する。
【００１８】
ここで、親局１に設けられているビート検出器１７は、ビート雑音を検出するためのものであって、親局１ではこのビート検出器１７により、ある子局間の波長間隔が狭くなることによるビート雑音の発生を、ビート雑音のパワーをモニターして、検出するようにしている。
【００１９】
そして、ビート雑音を検出した場合には、親局１側では図示しない制御手段により、各子局２-1，２-2，２- ｎ，… に順に波長変化指令を与えて、一時的に各子局２-1，２-2，２- ｎ，… の波長を順次変化させていき、ビート雑音のパワーと比較しながら、どの子局間でのビート雑音かを判断し、その子局に波長制御指示を送って、波長管理する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の波長多重伝送システムにおいては、ビート雑音に対する対応策として、ビート検出器を設けて光電変換後の受信信号中でのビート雑音帯域の雑音パワーをモニタし、ビート雑音が発生しているかどうかを判断し、ビート雑音が発生しているときは親局から各子局の波長を順次変化させていき、その波長変化に対し、ビート雑音の変化を比較検討して、どの子局がビート雑音に起因しているかを判断すると云った方法が提案されている。
【００２１】
しかしながら、この方法は子局に順次波長変化の指示を与えてその子局に波長変化をさせてみると云った手法をとることから、
［ｉ］子局数が増えると、子局に順次波長変化の指示を繰り返していくことによる子局選定の時間がかかる、
［ii］適当な波長間隔を保っていた子局間において、この波長変化指示により、新たにビート雑音を発生させてしまう恐れがある、
［iii ］波長制御のアルゴリズムが複雑である
等といった問題を抱える。
【００２２】
故に、重要な課題として、複数ある子局のうち、どの子局がビート雑音発生に起因しているかを、正しい波長配置の子局に影響を与えることなく、判断することができるような技術の開発が嘱望されている。
【００２３】
そこで、この発明の目的とするところは、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、各子局に波長変化等の指示を出さずに、親局だけで判断できるようにしたビート雑音検出器を備える光通信システムを提供することにある。
【００２４】
本発明によれば、適正な波長配置にある子局には、波長制御を加える必要がなく、ビート雑音に起因している子局のみの波長制御により、ビート雑音を抑圧することが可能となり、親局と子局間における波長制御を俊敏に簡単なアルゴリズムで行える。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００２６】
［１］ 本第１の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１−L の光源の波長λc1〜λｃL が互いに異なり、子局から送信された光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、その光信号を親局における一つの受信器で一括して受光して、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムであり、子局１〜L における光源の波長λc1〜λｃL を子局１〜L に対して別々の周波数fmで時間的に変動きせ、周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数Δfm＝｜fmM −fmN ｜、（Ｍ≠Ｎ、１≦Ｍ≦Ｌ，１≦Ｎ≦L 、Ｍ、Ｎは整数）の差が唯一であり、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、Δfmの成分を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。複数の子局からの光信号を親局で一括して受信する場合、任意の子局間の波長が接近してくると、情報信号帯域にその子局間のビート雑音が進入し干渉が起こり、伝送特性が劣化する問題がある。この時、情報信号へ影響を与える前に、どの子局間のビート雑音であるかを素早く判断することが必要となる。
【００２７】
この発明のように、複数の子局間の制御信号間差Δfmを唯一とすると、子局間のビート雑音に含まれるΔfmの値を測定すれば、どの子局同士のビート雑音であるかを素早く判断することが可能となる。
【００２８】
［２］ 本第２の発明に係わる光通信システムは、本第１の発明に記載の光通信システムの各子局において、該子局から親局に伝送する情報信号は外部光変調器で変調する構成とすることを特徴とする。情報信号の大容量化及び高周波化に対しては、光源の直接変調では変調帯域が限られる。そこで、外部光変調器で情報信号を変調する。
【００２９】
本第２の発明によれば、各子局では、Δfmの周波数周期での波長変調は光源への駆動電流または設定温度等を変化させることで変調するようにし、その光源からの波長変調された光信号に、外部光変調器で情報信号による変調を加えることで情報信号を光信号にのせるようにする。
【００３０】
情報信号の大容量化及び高周波化に対しては、光源の直接変調では変調帯域が限られるが、外部光変調器で情報信号を変調するようにすることでこれを回避する。
【００３１】
そして、本発明ではこのような波長変調された信号から、Δｆｍの成分を求めることによりビート雑音の原因となっている子局を特定する。外部変調器を用いて情報信号を変調する本システムにおいても、Δfmの成分を検波することは十分可能であり、情報信号の容量及び周波数帯に対し、幅広く対応できることになる。
【００３２】
［３］ 本第３の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１〜Ｌ（Ｌは１より大きい整数）の光源の波長λc1〜λｃL が互いに異なり、該子局から送信された光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局における一つの受信器で一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得るが、該子局１〜L における光源の強度を、該子局に１〜L に対して別々の周波数fm1 〜fmL で時間的に変動させ、該周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数Δfm＝fmM −fmN （Ｍ≠Ｎ、１≦Ｍ≦Ｌ，１≦Ｎ≦L 、Ｍ，Ｎは整数）の差が唯一であり、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、Δfmの成分を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
本第１及び第２の発明では、各子局の波長λc1〜λｃL を周期的に変化させているが、fmの周波数による強度変調に対しても、複数の局間の制御信号差fmを唯一とすると、子局間のビート雑音に含まれるΔfmの値を測定すれば、どの子局同士のビート雑音であるかを判断することは可能である。
【００３４】
［４］ 本第４の発明に係わる光通信システムは、該子局１〜L における光源の波長もしくは強度を時間的に変動させる周波数fm1 〜fmL のうち、任意の２つの該周波数差Δfm＝｜fmM −fmN ｜，Δfm′＝｜fmO −fmP ｜（Ｍ≠Ｎ、Ｏ≠Ｐ、１≦Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ≦Ｌ）の組み合わせで、Δfm≠Ｑ×Δfm′（Ｑは整数）の関係が成り立ち、該子局１〜L から親局へ送信号する情報信号Ｓで該子局１〜L 間で互いに異なる周波数帯域をもつ変調信号fs１〜fsL のうち、任意の２つの該周波数差Δｆｓ＝ｆｓx −ｆｓY （Ｘ≠Ｙ、１≦Ｘ、Ｙ≦L ， Ｘ，Ｙは整数）と、該Δｆｓとの間に、
情報信号S の最高変調周波数＜Δｆｍ＜ｆｍ1 〜 L 、Δfs、fs1 〜 L 、
の関係が成り立つことを特徴とする。ビート雑音が信号帯域に進入する前の高い周波数帯に存在しているときに、どの子局のビート雑音かを判断する必要がある。このとき、ダイオード検波などで、低い周波数成分に変換することで、より検波しやすくするが、検波の際に非線形要素が入ることが考えられる。そのため、Δfmの高調波が他のΔfmにかぶったり、fm1 〜 L 、Δfs、fs1 〜 L などがΔfmにかぶらないように周波数設定をすることが、よりビート雑音の検波を確実にする。
【００３５】
［５］ 本願第５の発明に係わる光通信システムは、前記Δfmで波長を変調された複数の子局１〜L から伝送される光信号の受信出力から、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、fm1 〜fmL の成分を検出するビート雑音検出器を備えることを特徴とする。fm1 〜fmL の成分は、各子局からの情報信号の形態に関係することなく、スペクトルが安定した状態であるため、fm1 〜fmL の成分においても、ビート雑音に起因している子局を判断することが可能である。
【００３６】
［６］ 本第６の発明に係わる光通信システムは、複数の子局１〜L （L は１より大きい整数）の光源の波長λc 1 〜 L が互いに異なり、該子局から送信きれた光信号を合波して、共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局における一つの受信号器で一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムであり、親局において、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、受信した各子局１〜L からの情報信号とビート雑音の相関を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。ビート雑音は、特定の子局２つの光信号の積で表されるため、特定の２つの子局の情報信号成分が含まれている。そのため、情報信号帯域にある情報信号とビート雑音を乗算した場合、同じ情報信号成分が両帯域に含まれているため、相関出力をとることができる。ビート雑音とビート雑音に起因していない子局の情報信号との乗算では、同一に信号が存在しないため、相関出力をとることができない。そのため、この方法によれば、各子局に制御信号を挿入しなくても、ビート雑音に含まれている特定の子局２つを判断することが可能となる。
【００３７】
［７］ 本第７の発明に係わる光通信システムは、前記第６の発明に記載の光通信システムにおいて、情報信号はディジタル信号で変調された無線波信号であり、複数の子局１〜L から親局へ伝送される当該情報信号は、互いに異なる周波数をもつ変調信号に導かれており、親局において、該子局１〜L から伝送された光信号の受信出力から、情報信号帯域よりも高い周波数帯にあるビート雑音成分と情報信号帯域から該各子局１〜Ｌに与えられた変調信号の周波数帯を順次抽出し、情報信号の同一ビットを含む時間差以内で乗算して、相関を検出し、ビート雑音に起因している２つの子局を判断するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする。前述のとおり、ビート雑音とビート雑音に起因している子局の情報信号で乗算を行うことで相関出力を取り出せる。但し、情報信号の同一ビットが含まれていないビート雑音と情報信号では、情報ビットが違うため、相関出力が情報信号の状態により、ふらついてしまう問題がある。そのため、確実に相関出力をとるため、ビート雑音と情報信号の乗算の際の時間差を同一ビットを含む時間差以内で乗算して設定することで、安定した相関出力を得られ、ビート雑音に含まれている特定の子局２つを高信頼で判断できる。
【００３８】
［８］ 本第８の発明に係わる光通信システムは、親局にビート検出器を備えることで、子局間の波長が接近しビート雑音が信号帯域におちてきそうになった状態を判断し、どの子局の波長をどの波長配置に設定するべきかを制御する。このようにシステムを構築することで、各子局間の波長は、ビート雑音が信号帯域に進入してこない間隔で、ラフに並んでいればよく、複数の子局間の波長安定度に対する要求が緩和され、絶対的な波長基準が必要でなくなる。そのため、全体的なシステムの大きさをコンパクトにすることができ、使用できるレーザの範囲も広がり、低コストにシステム構築できる。
【００３９】
［９］ 本第９の発明に係わる光通信システムは、伝送路に新規子局を接続した場合、親局のビート雑音検出器でビート雑音を検出しながら、子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止め、該新規子局の光源の波長制御を行い、必要であれば、更に他子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、光パワーを再び段階的に増加きせていく手段を備えることを特徴とする。新規子局を挿入する際においても、好ましくは、光通信号システムはオンサービスとしておく必要がある。そのため、新規子局からの光信号パワーをいきなり所定の設定値に増加させた場合、その子局の波長が適正な位置にないと、ビート雑音が発生して、他子局からの情報信号に影響を及してしまう。そのため、新規子局からの光信号パワーは、親局のビート雑音検出器と連動させて、段階的に増加させていくことが必要となる。この発明により、オンサービスのままで新規子局を接続できるようになり、信頼の高い通信システムを提供できるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明による波長多重光伝送システムは、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、各子局に波長変化等の指示を出さずに、親局だけで判断できるようにしたものであり、以下、図面を参照して、本第１〜第５の発明の実施例を詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施例）
第１の実施例は、各子局間でのビート雑音の周波数帯域がそれぞれの子局間で固有のものとなるように、各子局における変調周波数を固有のものにし、親局側ではビート雑音が発生した場合に、どの周波数で生じているかにより、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、判別できるようにするものである。
【００４２】
図１は、本発明に係わる第１の実施例である光伝送システムの構成図を示す。
【００４３】
図１に示す本発明の波長多重光伝送システムは、親局側にビート雑音検出器を備えた構成であり、図において、１は親局、２ａ，２ｂ，２ｃ，… はそれぞれ子局であり、また、３は光信号伝送用の光ファイバである。
【００４４】
また、４ａ，４ｂ，４ｃ，…は子局用のＥ／Ｏ（電気- 光）変換器、５ａ，５ｂ，５ｃ…はＶＣＯ（電圧制御発振器）、６ａ，６ｂ，６ｃ，…は分岐光ファイバ、７は光カプラ、８ａ，８ｂ，８ｃ，…は子局制御器、９ａ，９ｂ，９ｃ，…は子局変調器である。
【００４５】
そして、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，… は、それぞれが個々にこれらを内蔵している。
【００４６】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，… は、それぞれが内蔵するＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…より分岐光ファイバ６を介して光信号伝送用の光ファイバ３に接続される。光ファイバ３には光カプラ７が接続されていて、光カプラ７と分岐光ファイバ６の先端が接続されることにより、両者は光学的に接続されている。
【００４７】
なお、本システムは上り用光伝送のための系統の他にも下り用光伝送のための系統が設けられるが、本発明はその要部が上り用の系統にあるため、下り用は省略する。
【００４８】
すなわち、本システムにおいても、子局は下り用の光ファイバを介して光伝送されてくる親局１からの伝送情報を光カプラで分岐して分岐光ファイバによりＯ／Ｅ変換器に取り込み、ここで光電変換することにより電気信号に変換し、子局復調器で復調するといった機能は備えている。
【００４９】
また、図１において、１５は親局Ｏ／Ｅ変換器、１６は親局復調器、１７Ａはビート雑音検出器であり、これらは親局１を構成している。また、図示しないが従来同様、親局１には親局制御器１２、親局変調器１３、親局Ｅ／Ｏ変換器１４なども備えられる。
【００５０】
親局１では光ファイバ３を介して伝送されてきた光信号をＯ／Ｅ変換器１５にて受け、光電変換して得た電気信号を本発明のビート雑音検出器１７Ａと親局復調器１６に与えて当該親局復調器１６により復調して取り込む。また、ビート検出器１７Ａは図示しない制御手段により、Ｏ／Ｅ変換器１５が前記光電変換して出力した電気信号からビート雑音を抽出し、ビート雑音の含む周波数成分のパワーを検出し、そのビート雑音に起因している子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…の対を判定する機能を有する。
【００５１】
このような本発明システムにおいては、親局１と複数の子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間は、伝送路である光ファイバ３で接続される。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、それぞれの有するＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…において、親局１への上り情報信号を光信号を変調して伝送する。また、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎはＥ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…内の光線の中心波長を可変させる手段を備えている。
【００５２】
この実施例では、当該Ｅ／Ｏ変換器４ａ，４ｂ，４ｃ，…内の光線の中心波長を可変させる手段として、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに、それぞれ電圧により発振周波数を制御できて所望の周波数の正弦波信号を発生させることができるＶＣＯ（電圧制御発振器）５ａ，５ｂ，５ｃ，…を備えている。そして、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの光信号はその波長を、各子局２ｋ（１≦ｋ≦ｎ）にそれぞれ割り当てられた各局固有の周波数成分ｆｍｋを持つ正弦波信号で、周期的に変化させる。
【００５３】
このように、本発明システムに於いては、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに割り当てられる各固有の周波数ｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎは、各子局間での差周波数Δｆｍ＝ｆｍｋ−ｆｍｍ（ｋ≠ｍ、１≦ｋ≦ｎ、１≦ｍ≦ｎ）がそれぞれ唯一となるように、設定する。
【００５４】
例えば、子局２ａはｆｍａ＝１０［ＭＨz ］に、子局２ｂはｆｍｂ＝１０．５［ＭＨz 」に、子局２ｃはｆｍｃ＝１１．２［ＭＨz ］に設定したとすると、
｜ｆｍａ−ｆｍｂ｜＝５００［ＫＨz ］
｜ｆｍｂ−ｆｍｃ｜＝７００［ＫＨz ］
｜ｆｍｃ−ｆｍａ｜＝１２００［ＫＨz ］
の如きであり、これにより各子局間での周波数差Δｆｍはそれぞれの組み合わせ毎に唯一となる。
【００５５】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎではそれぞれの内蔵する子局変調器９ａ，９ｂ，９ｃ…９ｎにより波長変調されるが、その波長変調には、幾つかの方法がある。例えば、［ａ］外部共振器を用いた光源で外部共振器長を変化させる方法、［ｂ］ＤＢＲレーザを用い内部屈折率の変化させる方法、［ｃ］レーザの駆動電流値または設定温度を変化させる方法等である。
【００５６】
一般的には、上記［ｃ］の“レーザの駆動電流群を変化させる方法”が採用される。すなわち、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎにおいては、それぞれの持つＶＣＯ５ａ，５ｂ５ｃ，…５ｎによって発生させた周波数ｆｍｋの正弦波信号と、情報信号とを周波数多重した駆動電流をレーザに印加することにより、情報信号はレーザの持つ周波数チャープにより波長がｆｍｋの周期で光変調される。
【００５７】
また、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの情報信号ｆｓの周波数帯が高く、レーザの直接変調では難しい場合には、外部光変調器を用いることがある。その際、ｆｍ周期の波長変化をレーザの駆動電流で行なうと、レーザの振幅にも変調がかかるため、外部光変調器における情報信号ｆｓによる強度変調の際に、ｆｍとｆｓとがミキシングされ、情報信号が劣化することになる。
【００５８】
そのため、外部光変調器を用いる際には、ｆｍによるレーザの駆動電流の変化量を、大きく設定し過ぎないことが必要である。
【００５９】
また、光源の中心波長を可変させる方法としては、前述の波長可変光源を用いる方法、レーザへの印加電流の直流バイアス他を変化させる方法、レーザの温度をぺルチェ素子で変化させる方法等がある。
【００６０】
子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから送信された光信号は、分岐光ファイバ６に入力され、光カプラ７により光ファイバ３に合波されて、親局１まで伝送されることになる。
【００６１】
次に、親局１について説明する。
【００６２】
親局１は、光ファイバ３から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を、一つの受光器で一括して受信し、Ｏ／Ｅ変換器１５によって、周波数多重された電気信号に変換する。そして、その後、復調器１６で、各変調周波数帯の信号に分離し、復調することで、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの情報信号を取得する。
【００６３】
ここで、Ｏ／Ｅ変換器１５からの出力信号は分岐して、一方は前述の復調器１６へ入力するが、もう一方はビート雑音検出器１７Ａへ入力する。そして、このビート雑音検出器１７Ａによりビート雑音の検出と、ビート雑音がある場合での関与している子局の判定を行うことになる。これは、次のようにして行う。
【００６４】
いま、子局２ｊと子局２ｋの光信号によりビート雑音が発生しているとする。この場合、波長は、周波数ｆｍｊと周波数ｆｍｋとによって波長変調されているため、Ｏ／Ｅ変換器１５から出力された子局２ｊと子局２ｋのビート雑音の周波数スペクトルは、親局１のＯ／Ｅ変換器１５が理想的な２乗検波のＰＤ（フォトデテクター）と仮定すると、図２のように表せる。
【００６５】
すなわち、図２に示されるように、ビート周波数は子局２ｊ，２ｋの中心波長差Δλの周りにブロードに広がる。
【００６６】
ところで、通常、波長間隔が必要十分以上保たれている場合は、ビート雑音の中心周波数は高い周波数帯にあり、変調周波数帯には影響を及ぼさない。
【００６７】
しかし、子局２ｊと子局２ｋとの波長間隔が狭くなると、このビート雑音は、低い周波数帯に移ってきて、変調周波数帯域に影響を与え始める。つまり、ビート雑音が信号帯域に影響を与え始める前に、ビート雑音の発生周波数帯域が下がってきたことを検知することが重要である。
【００６８】
このような機能を有するビート雑音検知器１７Ａを次に説明する。当該ビート雑音検知器１７Ａの構成を図３，図４に示す。
【００６９】
図３の例は、バンドパスフィルタ１８、ダイオード検波器２４、バンドパスフィルタ２５−１，２５−２，２５−３，…２５−Ｍ、パワー検出器２２よりなるものであり、また、図４の例はバンドパスフィルタ１８、ＶＯＣ１９、ダイオード検波器２４、ローパスフィルタ２１、パワー検出器２２よりなる。
【００７０】
ビート雑音検知器１７Ａは、まず、Ｏ／Ｅ変換器１５からの分岐された受信信号から、変調信号周波数よりも高い帯域にあるビート雑音成分をフィルタ１８により抽出する。フィルタ１８は、ビート雑音スペクトルの片端を透過帯地域に取り込むことで、より効率的に、fmとΔfmの周波数変化をパワー変化として取り出せる。例えば、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの波長が十分な間隔を保っている状態から、ある子局２ｊ，２ｋ間の波長が接近し、Δλが０．１mm（１２．５ＧＨz ）となった場合、その子局２ｊ，２ｋ間のビート雑音が図５（a ）のように信号帯域側へ接近してくる。
【００７１】
したがって、図５（b ）に示されるように、中心透過周波数が１０ＧHzで透過帯域幅２GHz 程度のバンドパスフィルタ１８を透過させることで、信号帯域に接近してきたビート雑音成分を抽出できる。
【００７２】
通常、受信器のフロントエンドアンプの帯域は上限があるため、フィルタ１８は、例えば、カットオフ周波数が５G Ｈz のハイパスフィルタとして、図５（c ）のようにビート雑音を取り出してもよい。
【００７３】
このとき、ビート雑音の高周波側の透過域はフロントエンド滞域で決定するが、ビート雑音スペクトルを全て透過させても構わない。この場合、ダイオードによる包絡線検波では、ビート雑音の周波数ゆらぎの成分は取り出し難く、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの光信号を制御信号ｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎで強度変調しておく必要がある。
【００７４】
しかし、前述のレーザ駆動電流へｆｍａ，ｆｍｂ，ｆｍｃ，…ｆｍｎを重畳する方法は、波長を変調した際に、光強度レベルも同時に変調されているため、適用できる。フィルタ１８からの出力情報は、ダイオード検波器２４で、包絡線検波する。包絡線検波後の出力信号（電気信号）のスペクトルは、図６のように表される。尚、スペクトル図において、ＤＣレベルには、ビート雑音発生に起因している子局２ｊ，２ｋからの情報信号がおちてくる。
【００７５】
他には、制御信号ｆｍｊ，ｆｍｋの周波数差であるΔｆｍ、ｆｍｊ、ｆｍｋ、ｆｓｊ，ｆｓｋ、Δｆｓ等が表れる。これらを検知することで、ビート雑音に起因している子局が２ｊと２ｋであることを判断できるようになる。
【００７６】
これらの中で、一つの周波数帯の検波で子局２ｊ，２ｋを特定でき、信号の有無に左右されないΔｆｍを検波することが一番効率的である。
【００７７】
ここで、Δｆｍの周波数配置に望まれることは、幾つかあげられる。検波用のダイオード２４によっては、これらの周波数成分の高調波が発生することも十分考えられるため、Δｆｍの周波数帯は低い方が良い。また、ＤＣ（直流領域）には情報信号成分がおちてきており、それらの影響を避ける必要もある。
【００７８】
よって、図６に示されるように、
情報信号帯域＜Δｆｍ＜ｆｍｊ，ｆｍｋ、Δｆｓ、ｆｓｊ，ｆｓｋ
の条件が成り立つことが望ましい。また、ダイオード検波によって、Δｆｍに情報信号成分が重畳されてしまうことが考えられるが、Δｆｍの成分の有無を調べる検波方法であれば良い。
【００７９】
包絡線検波後の出力信号から、Δｆｍの情報を取り出す方法には幾つかある。例えば、図３に示されるように、ダイオード検波器２４の出力信号を分岐して、各Δｆｍの中心周波数を持つバンドパスフィルタ２５−１，２５−２，…２５−Ｍに入力し、各バンドパスフィルタ２５−１，…２５−Ｍの入力をパワー検波器２２でモニタして、どの周波数Δfm帯の出力が大きくなっているかモニタする。
【００８０】
または、図４に示されるように、フィルタ１８の出力とＶＯＣ１９の出力をミキサ２０で乗算し、バンドパスフィルタ２１で特定の周波数成分を抽出し、パワー検出器２２でモニタした結果を親局の制御器１２へ入力する。ＶＯＣ１９の発振周波数は、親局制御器１２からの指示により、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの制御周波数差Δｆｍから所定の周波数オフセット値で順次変化させていく。
【００８１】
このΔｆｍとパワーの検知レベルを親局制御器１２で比較することで、どのΔｆｍ成分のパワーレベルが上昇しているかを探し出す。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間のΔｆｍは唯一に設定してあるため、親局制御器１２はパワーが上昇しているΔｆｍから、ビート雑音を引き起こしている２つの子局２ｊ，２ｋを特定することができる。
【００８２】
また、ダイオード検波では、ダイオードの非線特性から、Δｆｍの高調波（逓倍波）が発生する可能性が高い。そのため、ビート雑音発生の関与している子局を正碓に特定するためにも、Δｆｍの関係において、
Δｆｍ≠Ｑ×Δｆｍ′
（Ｑは整数、Δｆｍ′は子局２ｊ，２ｋ以外によるΔｆｍ）
が成り立っていることが望ましい。また、ダイオード検波出力のうち、ｆｍj とｆｍｋを検波する場合、ダイオード検波の非線形性のため、ｆｍｋとｆｍｊの相互変調歪が現われることが考えられる。
【００８３】
そのため、各子局のｆｍを正確に検波できるように、各子局のｆｍの関係として、パワー的に大きな影響を及ぼす３次相互変調歪がおちてこない周波数配置であることが望ましい。このような周波数配置は、例えば、５つの子局２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの場合、
ｆｍａ＝１０．１［MHz ］、ｆｍｂ＝１０．２［MHz ］、
ｆｍｃ＝１０．５［MHz ］、ｆｍｄ＝１１．０［MHz ］、
ｆｍｅ＝１１．２［MHz ］
と云った具合に周波数差が十分大きくなるように設定すればよい。
【００８４】
以上、述べてきたように、この実施例においては、子局は、波長の周期的な変調を行うべく、制御信号ｆｍで各子局の波長を周期的に変化させるようにすると共に、各子局間でのビート雑音の周波数帯域がそれぞれの子局間で固有のものとなるよう、各子局における変調周波数を固有のものにし、親局側ではビート雑音が発生した場合に、そのビート雑音がどの周波数で生じているかにより、ビート雑音がどの子局に起因しているかを、判別できるようにした構成であるから、信号帯域に影響を及ぼすビート雑音の有無を親局側のみで確実に検出することができるようになる。
【００８５】
（第２の実施例）
次に本第６及び本第７の発明の第２の実施例を示す。本第２の実施例の構成を図７に示す。ここで、本実施例では、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの構成は、前述までの実施例とは違って、制御信号ｆｍで各子局の波長を周期的に変化させる必要がないようにしたものである。
【００８６】
波長の周期的な変調を行うためには、制御信号をレーザの駆動電流に重畳して印加して変調することが多いが、このような手法は、レーザの変調度を、一部、制御信号に割り当てている。そのため、波長の周期変調を必要としないことは、レーザの変調度を、制御信号に使用せず、全て情報信号にあてがうことができることを意味する。
【００８７】
図７に本実施例での装置構成例を示す。ここでは、図１の構成からＶＣＯ５ａ，５ｂ，５ｃ，…５ｎを除外した構成とした。
【００８８】
図７に示す構成において、親局１は、光ファイバ３から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を一つの受信器で一括して受信し、Ｏ／Ｅ変換器１５によって、周波数多重された電気信号を得、これを復調器１６で所定の変調周波数帯の信号に分離して復調する。全子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの信号を全て得るには、フィルタにより各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ毎に信号を分離した後、復調すれば良い。
【００８９】
また、親局１におけるビート雑音検出器１７Ａへは、Ｏ／Ｅ変換器１５からの出力信号を分岐させた信号と、復調器１６から、各変調周波数帯に分離された信号を入力する。
【００９０】
第２の実施例におけるシステムでの復調器１６とビート雑音検出器１７Ａの構成を図８に示す。図８の構成は、光電変換器であるＯ／Ｅ変換器１５から分岐した出力信号を、バンドパスフィルタ１８を透過させることにより、ビート雑音成分を取り出し、ダイオード２４で包絡線検波を行う。
【００９１】
また、ビート雑音検出器１７Ａにおいては、復調器１６からの各子局２に割り当てられた信号周波数帯の信号を、順次、スイッチ２６で切り替える。そして、このスイッチ２６からの信号とダイオード２４からの信号の相関を調べる。例えば、両者の信号をミキサ２０で乗算し、その出力をローパスフィルタ２１で透過させて、パワーを検出器２２で測定する。
【００９２】
ビート雑音を発生させている子局の情報信号ｆｍとビート雑音の乗算であれば、同一の信号が含まれているため、特定の相関出力を得ることが可能である。そして、乗算する２つの信号の遅延差をなるべく小さく設定することで、より安定した相関出力が得られる。
【００９３】
ビート雑音に関与していない子局の情報信号ｆｍとビート雑音の乗算では、同一の信号が含まれていないため、相関値は低く、理論的には、相関出力はゼロとなる。
【００９４】
乗算する２つの信号の遅延差の条件は、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１へ伝送する情報信号の種類により変わる。例えば、π／４ＱＰＳＫ等に代表されるデジタル信号で変調したアナログ信号を伝送した場合、相関をとる２つの信号に遅延差が存在しても、同一の符号時間内であればよい。
【００９５】
なお、同一の符号を含まない場合の相関出力は、情報信号のビット系列によってふらついてしまう。しかし、同一符号を含んでいれば、信号系列に依存せず、安定した相関出力を得ることができ、より信頼度の高いビート雑音検出ができる。但し、情報信号の搬送波の周波数に対して、位相が９０°異なった状態で乗算された場合は、相関値がゼロとなってしまう。
【００９６】
この問題に対しては、位相同期などの解決策があるが、位相同期を必要としない解決策として、例えば、図９の構成も考えられる。
【００９７】
図９の構成を説明する。図において、１６は復調器、１８はバンドパスフィルタ、２０ａ，２０ｂはミキサ、２１ａ，２１ｂはローパスフィルタ、２２は検出器、２４はダイオード検波器、２６ａ，２６ｂはスイッチ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは位相シフタ、２８は加算器である。
【００９８】
ここでは、復調器１６からの情報信号を２つに分岐し、一方の信号を位相シフタ２７ａ，〜２７ｄにより、位相を搬送波に対して、９０°ずらして、それぞれをスイッチ２６ａ，２６ｂで選択する。
【００９９】
９０°位相のずれた２つの信号を、それぞれダイオード２４検波後の信号とミキサ２０で乗算して、ローパスフィルタ２１透過後の出力を加算器２８で足し合わせる。
【０１００】
この方法によれば、搬送波位相に依存せず、一定値の相関出力を得ることが可能となる。
【０１０１】
以上、述べてきた本第２の実施例の特徴は、ビート雑音に関与している子局を特定するために、各子局に制御信号を重畳する必要がないようにしたものである。そのため、制御信号に与える変調度を情報信号の変調度に割り当てることができ、情報信号の伝送効率を大きくすることができる。
【０１０２】
（第３の実施例）
本第８の発明における第３の実施例を図１０に示す。親局１と複数の子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ間は、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１への上り信号と親局から子局への下り信号用の伝送路である光ファイバ３で接続される。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、親局１からの副搬送波多重された下り光信号を子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎ内のＯ／Ｅ変換器１０で受信し、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎに割り当てられた周波数帯を、ＢＰＦまたは同期検波等により取り出し、自局への情報信号を得る。
【０１０３】
ここで親局１からの伝送信号には、各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎの波長制御用の信号が含まれている。各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎでは、Ｏ／Ｅ変換器１０からの受信信号から、この波長制御信号を分岐する手段を備えており、取り出した制御信号を子局波長制御器８に入力する。波長制御信号の伝送方法としては、例えば、制御信号専用の周波数帯を備えており、その周波数帯を帯域透過フィルタで抽出する。
【０１０４】
各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎから親局１への上り信号は、子局２内のＥ／Ｏ変換器４において、光信号を情報信号で変調して伝送する。
【０１０５】
このとき、伝送される光信号は、親局１から制御信号をうけた波長制御器８により、割り当てられた制御周波数fmp をもつ正弦波信号で、周期的に変化させている。また、子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎは、親局１からの波長制御信号に従い、波長制御器８は、Ｅ／Ｏ変換器４内の光源の中心波長を可変させる手段を備えている。子局２から送信された光信号は、分岐光ファイバ６に入力され、光カブラ７により光バス３に合波されて、親局１まで伝送される。親局１の構成について説明する。
【０１０６】
親局１は、各子局宛情報信号を変調器１３によって変調した後、Ｅ／Ｏ変換器１４で所定の波長による光信号に変換して、光伝送路３を伝送させる。また光伝送路から送信されてきた各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎからの波長多重された光信号を、Ｏ／Ｅ変換器１５において、一つの受信機で一括して受信し、復調器１６で各変調周波数帯の信号を分離し復調する。
【０１０７】
ここでＯ／Ｅ変換器１５からの出力信号を分岐して、一方は前述の復調器１６へ入力し、もう一方はビート雑音検出器１７Ａへ入力する。ビート雑音検出器１７Ａでは、ビート雑音の有無を測定する。
【０１０８】
ビート雑音が発生したことを検波したならば、前述の方法により、ビート雑音に関与している子局２ｊ，２ｋを判断し、当該関与している子局２ｊ，２ｋに波長制御信号を各子局２ａ，２ｂ，２ｃ，…２ｎへの情報信号に多重または重畳して伝送し、波長制御を行ってビート雑音を抑圧する。
【０１０９】
図１１のフローチャートは、波長制御の一例を示す。このフローチャート参照して説明すると、まず、ビート雑音増加を検知すると、ビート雑音に起因している２つの子局２A ，２B を特定する（Ｓ１）。その後、一方の子局２A を選択し、波長λcAを子局２B の波長λcBの反対側方向にシフトさせる指示のための制御信号を、下り線路を介して親局１から子局２A まで伝送する（Ｓ２）。
【０１１０】
子局２A は、親局１から受けた波長シフトの制御信号に従い、λcAシフトさせる。
【０１１１】
親局１での制御器１２において、周波数差Δfmのパワーレベルが設定値以上の十分小さい値になるまで、波長λcAをシフトさせる（Ｓ３）。そして、子局２A ，２B 以外の周波数差Δfm′のパワーレベルが上昇していないかを制御器１２で測定する（Ｓ５）。
【０１１２】
その結果、Δfm′のパワーが上昇していなければ、ビート雑音を抑圧したことになるので波長制御作業は終了する（Ｓ６）。
しかし、他周波数差Δfm′のパワーが上昇していることが検知されたならば、波長制御を行うべき子局は２B であることになる。
【０１１３】
そのため、一度、子局２A の波長λcAを制御前の波長値に戻し（Ｓ７）、子局２B の光波長λcBを子局２A の波長λcAとの位置の反対側方向に、同様に、Δfm′のパワーレベルが設定値以下に下がるまでシフトさせる（Ｓ８，Ｓ９）。そして、パワーレベルが設定値以下に下がったならば波長を固定する（Ｓ１０）
なお、Ｓ８，Ｓ９でのシフト実施時、さらに他の周波数差Δfm′のパワーの上昇が現れたとするならば、複数の子局２の波長λc が動いてしまったことになる。その際は、子局２A ，２B の波長λcA，λｃB の外側に配置されている子局２C の波長λcCを、ビート雑音のΔfm′のパワーレベルが十分小さくなるまで、シフトさせる（Ｓ１２）。そして、パワーレベルが設定値以下に下がったならば波長を固定する（Ｓ１４）。
【０１１４】
また、Ｓ１２〜Ｓ１４の処理において、新たにΔfm”が検知されたならば（Ｓ１５）、順次、外側の子局波長をシフトさせていき、全てのΔfmがなくなるまでこれを繰り返す（Ｓ１６，Ｓ１７）。
【０１１５】
このようにして波長制御を行ってビート雑音を抑圧する。なお、ここで示した制御アルゴリズムは、一例である。
【０１１６】
他の例として、親局１のビート雑音検知器１７Ａの帯域を大きくとることができ、各子局２の波長が正常な状態の各変動周波数Δfmレベルを検知可能とする例を説明する。
【０１１７】
例えば、ある子局２の波長が変化して、ビート雑音が発生したとする。この場合、パワーレベルが上昇する周波数Δfmとパワーレベルが下降する周波数Δfm′が存在する。そこで、両者のΔfmが検知できれば、どの子局の波長が、高低どちらの側に変化したかを特定できる。これを利用することによって、親局１からの光波長制御がシンプルなアルゴリズムで構成することが可能となる。
【０１１８】
（第４の実施例）
次に本第９の発明の第４の実施例を示す。第４の実施例の構成は第３の実施例と同様に図１０で表される。子局群２A ，〜，２M ，〜２N ，２L （１≦Ｍ，Ｎ≦Ｌ）の各上り光信号波長は図１２に示されている配置で示される。
【０１１９】
ここで、新たに子局２R を接続しようとする場合、子局２R の光信号の中心波長λc の配置、他子局の波長の再配置が必要であるかを、ビート雑音検出器１７Ａにより判断する必要が生じる。
【０１２０】
いま、図１２に示されるように、子局２M と子局２N の波長間に子局２R が新たに接続されるものとする。そして、子局２M ，２N の波長は、制御信号ｆｍM 、ｆｍN で周期的変化をつけられている。
【０１２１】
子局２R の波長可変領域内において、長波長側、短波長側のどちらにも波長変化がとれる波長位置λcRに波長を固定する。光源の波長λcRを、周波数ｆｍR の周期で変化させて、光パワーを段階的に増加させていく。
【０１２２】
光パワーレベルを一気に増加させてしまうと、λcRの波長位置が適正でなかった場合には、大きなビート雑音が起こり、他子局２からの情報信号の受信特性に影響を及ぼしてしまう。したがって、親局１のビート雑音検出器１７Ａで、ビート雑音の有無を確認しながら、光パワーを増加させるように制御していくことが必要である。
【０１２３】
そして、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止めて、波長λcRの適正な位置を探す必要がある。子局２R の光源の波長可変範囲が大きい場合などは、波長可変域を大きく利用して、ビート雑音が起こらないほど十分に広がっている任意の子局間の波長帯域を探し、波長λcRを固定できれば、他子局の波長配置を変えることなく、新たに子局２R を挿入できることとなるため、都合がよい。
【０１２４】
例えば、新しい子局２R を接続するときに、子局２R の光パワーレベルはビート雑音が大きく発生しないように、抑えたままで、波長λcRを広い範囲で振らせるようにし、このときのビート雑音の検出結果の推移から、他子局２の波長配置の情報を得て、他子局２の波長配置をシフトさせる必要がない位置を見つける。そして、その位置に、λcRを固定する。
【０１２５】
しかし、このような十分な波長可変範囲や、十分に空いている波長間隔がない場合は、他子局２の波長配置を変えざるを得ない。そのため、例えば、図１３に示されるような波長制御アルゴリズムが考えられる。
【０１２６】
図１３を説明すると、子局２R を接続してこの子局２R のλｃR を固定し、λｃR をｆｍR 周期で変化させて光パワーレベルを段階的に増加させていった際（Ｓ２０，〜Ｓ２２）、ΔfmR,M ＝|fmR−fmM|、ΔfmS,N ＝|fmS−fmN|のどちらか、または両方のΔfmR,M 、ΔfmR,N が、ビート雑音検出器１７Ａにおいて検出されなければ（Ｓ２３）、波長λcRはそのままで良いが、ビート雑音検出器１７Ａにおいて、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の成分が検波されたならば、λcR、場合によっては、他子局の波長λc を再配置する必要が出てくる。
【０１２７】
まず、ΔfmR,M 、ΔfmS,N のどちらか一方の成分が検出された場合、λcRがλcMとλcNのどちら側に寄っているかわかる。そこで、この場合は子局２R の光パワーレベル増加を止めると共に、検出した側全ての波長を検出したΔｆｍが十分に小さくなるまでλｃR から離す（Ｓ２５）。そして、Ｓ２６の処理へと進む。
【０１２８】
また、Ｓ２３において、ΔfmR,M の成分だけが検波されたならば、λcRとλcNは十分波長が離れており、λcRとλcNは接近していることになる。
【０１２９】
この場合、一つの波長制御のアルゴリズムとして、例えば、子局２R の波長λcRからみて、子局２M 側の全ての波長λc を、ΔfmR,M が十分小さくなるまで、λcRから遠ざけるように制御する（Ｓ２５）。
【０１３０】
また、他波長制御のアルゴリズムとしては、波長λcRを、λcMから遠ざけるように波長制御していくが、ΔfmR,M が十分小さくなるまでに、ΔfmR,N の成分が検波されなければ、λcRは、ΔfmR,M の成分が十分小さくなる位置に固定する。
【０１３１】
しかしながら、ΔfmR,N が検波されたならば、ΔfmR,N が十分小さい段階である位置に、λcRを戻して固定し、子局２R 側からみて、子局２M 側にある全ての波長をλcRから離す方向に、ΔfmR,M が十分小さくなるまで変化させる（Ｓ２５）。
【０１３２】
また、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の両方が検波されたときは、λcRはその位置に固定し、全ての子局の波長をλcRから離す方向に、ΔfmR,M 、ΔfmR,N の両成分が十分小さくなるまで移動させていく（Ｓ２４）。
【０１３３】
全てのΔfmが小さくなったら、子局２R の光パワーレベルを再び増加させていき（Ｓ２６）、ビート雑音が発生しなければ（Ｓ２７）、パワー設定値まで増加させ（Ｓ２８）、子局２R の接続を終了する（Ｓ２９）。
【０１３４】
一方、Ｓ２６において子局２R の光パワーレベルを再び増加させていった結果（Ｓ２６）、ビート雑音が発生したときは（Ｓ２７）、再び、上述のアルゴリズムで波長配置を制御する。
【０１３５】
このように制御することで、新しい子局２R の接続を、各子局２からの情報信号の伝送を止めることなく、オンサービスのままで行うことができる。
【０１３６】
尚、上述した波長λcRの設定アルゴリズムは一例であり、他の波長配置のアルゴリズムでもよい。
【０１３７】
親局１と子局２の接続形態は、ここまで述べてきた本来施例では、バス型を取り上げたが、スター型、リング型等でも構わない。また同一の光ファイバ３中に、上り信号と下り信号を伝送させるような双方向伝送も可能である。但し、双方向伝送の場合は、上り信号と下り信号の光波長が近い値をもつと、反射、ラマン散乱、ブルリアン散乱等の影響で、上り信号と下り信号のど−ト雑音が大きく発生する可能性がある。そのため、上り信号と下り信号においても、大きく光波長間隔をとる必要がある。
【０１３８】
以上、第４の実施例の光通信システムは、伝送路に新規子局を接続するにあたり、親局のビート雑音検出器でビート雑音を検出しながら、子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、光パワーの増加を止め、該新規子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、光パワーを再び段階的に増加きせていく手段を備えることを特徴とするものである。
【０１３９】
新規子局を挿入する際においても、好ましくは、光通信号システムはオンサービスとしておく必要がある。そのため、新規子局からの光信号パワーをいきなり所定の設定値に増加させた場合、その子局の波長が適正な位置にないと、ビート雑音が発生して、他子局からの情報信号に影響を及してしまう。そのため、新規子局からの光信号パワーは、親局のビート雑音検出器と連動させて、段階的に増加させていくことが必要となる。この発明により、オンサービスのままで新規子局を接続でき、信頼の高い通信システムを提供できる。
【０１４０】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、子局から親局への上り信号の波長変動によるビート雑音の周波数成分を調べることで、ビート雑音の発生に起因する子局対を単純な構成で特定することができる。そのため、信号伝送品質をビート雑音により損なう前に、ビート雑音に起因していない子局には制御を加えることなく、簡易な制御アルゴリズムで、ビート雑音に起因している子局の光波長の変動を調整することができる。
【０１４１】
この構成によれば、絶対波長基準となる高精度の機器または光源を必要とせず、簡単な電気回路の付加のみで、波長多重技術の実現を可能とし、ビート雑音が発生し始めても伝送品質を損なわずに波長制御でき、また新規子局を、他子局の信号伝送の中断なく接続することができ、高い信頼性を有する光伝送システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための図であって、本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】本発明を説明するための図であって、ビート雑音の周波数スペクトルを示す図。
【図３】本発明を説明するための図であって、本発明によるビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図４】本発明を説明するための図であって、本発明によるビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図５】本発明を説明するための図であって、本発明におけるビート雑音検出器内のフィルタ特性を示す図。
【図６】本発明を説明するための図であって、本発明におけるビート雑音検出器内のダイオード出力を示す図。
【図７】本発明を説明するための図であって、本発明における第２の実施例を示す構成図。
【図８】本発明を説明するための図であって、本発明の第２の実施例における復調器とビート雑音検出器の構成例を示す図。
【図９】本発明を説明するための図であって、本発明の第２の実施例を説明するための図。
【図１０】本発明を説明するための図であって、本発明の第３の実施例を説明するための図。
【図１１】本発明を説明するための図であって、本発明における波長制御の手順を一例を示すフローチャート。
【図１２】本発明を説明するための図であって、本発明の第４の実施例を説明するための図。
【図１３】本発明を説明するための図であって、本発明の第４の実施例における波長制御アルゴリズム例を示すフローチャート。
【図１４】ビート雑音発生の原理を説明するための図。
【図１５】従来の光収容形態を示す構成図。
【符号の説明】
１…親局
２-1，２-2，２-n，〜 ，２ａ，２ｂ，２ｃ，〜 …子局
３，３ａ，３ｂ…光ファイバ
４…Ｅ／Ｏ変換器
５…ＶＣＯ
６…分岐光ファイバ
７…光カプラ
８…子局制御器
９…子局変調器
１０…Ｏ／Ｅ変換器
１１…子局復調器
１２…親局制御器
１３…親局変調器
１４…親局Ｅ／Ｏ変換器
１５…親局Ｏ／Ｅ変換器
１６…親局復調器
１７…ビート検出器
１７Ａ…ビート雑音検出器
１８…フィルタ
１９…ＶＣＯ
２０…ミキサ
２１…ローパスフィルタ
２２…パワー検出器
２３…スターカプラ
２４…ダイオード検波器
２５…バンドパスフィルタ
２６…スイッチ
２７…位相シフター
２８…加算器
３０…検波器
Claims (14)
- 互いに異なる波長の光源にて得た光信号を使用して情報信号を光伝送する複数の子局を、共通の光伝送路に接続すると共に各子局からの光信号を合波して、この共通光伝送路にて伝送するようにし、該光信号を親局において一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムにおいて、
各子局における光源の波長を、各子局固有の周波数で時間的に変動させると共に、各子局固有の該周波数は、任意の２つの周波数の差がそれぞれ唯一無二になるようにそれぞれ設定した構成とし、また、ビート雑音発生に関与している２つの子局を前記周波数差から特定するためのビート雑音検出手段を備えることを特徴とする光通信システム。 - 請求項１に記載の光通信システムにおいて、各子局は前記光源からの光を変調する外部光変調器を備え、該子局から親局に伝送する情報信号はこの外部光変調器で変調することを特徴とする光通信システム。
- 互いに異なる波長の光源にて得た光信号を使用して情報信号を光伝送する複数の子局を、共通の光伝送路に接続すると共に各子局からの光信号を合波して、この共通光伝送路にて伝送するようにし、該光信号を親局において一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムにおいて、
各子局における光源の強度を、各子局それぞれで異なる周波数にて時間的に変動させると共に、該周波数は、任意の２つの子局での周波数差がそれぞれ唯一無二になるように各子局で設定してあり、また、ビート雑音発生時に当該ビート雑音に関与している２つの子局を前記周波数差から特定するため、周波数成分を検出するビート雑音検出手段を備えることを特徴とする光通信システム。 - 請求項１及び２及び３に記載の光通信システムにおいて、各子局１〜Ｌ（Ｌは３以上の整数）における光源に変調を加える周波数をそれぞれΔfm1 〜ΔfmL としたとき、これらのうち、任意の２つの周波数差Δfm＝｜fmM −fmN ｜、Δfm′＝｜fmO −fmP ｜（Ｍ≠Ｎ，Ｏ≠Ｐ，｜Ｍ−Ｎ｜＝１，｜Ｏ−Ｐ｜＝１，１≦Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ≦Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐは整数）の組み合わせで、Δfm≠Ｑ×Δfm′（Ｑは整数）
の関係が成り立ち、Δfmの差が、該子局１〜Ｌから親局へ送信する情報信号S で該子局１〜L 間で互いに異なる周波数帯域をもつ変調信号fs１〜L のうち、任意の２つの周波数差Δfs＝fsX −fsY （Ｘ≠Ｙ，１≦Ｘ，Ｙ≦Ｌ、Ｘ，Ｙは整数）と、該Δfsとの間に、情報信号S の最高変調周波数＜Δfm＜fm1 〜fmL 、Δfs、fs1 〜fsLの関係が成り立つことを特徴とする光通信システム。 - 請求項１及び２及び３いずれか１項記載の光通信システムにおいて、複数の子局１〜L から伝送される光信号の受信出力から、ビート雑音発生に関与している２つの子局を特定するため、時間的に変動させる前記周波数fm1 〜fmL の成分を検出するビート雑音検出器を備えることを特徴とする光通信システム。
- 親局と複数の子局とを共通の光伝送路で接続してなる光通信システムであって、各子局は波長が互いに異なる半導体レーザ素子を光源として備えると共に、各子局では、伝送対象である情報信号を用いて該半導体レーザ素子を駆動することにより光信号を変調し、該各子局から出力されるこれら光信号を合波して、前記共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局において受光し、周波数領域で多重された電気信号を得るようにした光通信システムにおいて、
親局において、ビート雑音に起因している２つの子局を特定するため、受信した各子局からの情報信号とビート雑音の相関出力を検出するビート雑音検出手段を備え、
このビート雑音検出手段は、
各子局から親局へ伝送される情報信号は、ディジタル信号で変調された無線波信号であって互いに異なる周波数帯に導かれており、親局において、各子局から伝送された情報信号の受信出力から、情報信号帯域よりも高い周波数帯にあるビート雑音成分と情報信号帯域から各子局に与えられた該情報信号の周波数帯を順次抽出し、抽出した該ビート雑音成分と該情報信号を前記ディジタル信号の同一符号が含まれている時間差以内で乗算して、相関出力を検出し、ビート雑音に起因している２つの子局を判断することを特徴とする光通信システム。 - 請求項１〜６いずれか１項に記載の光通信システムにおいて、親局は、ビート雑音検出手段に基づき、前記各子局に波長制御を指示する波長制御指示情報を伝送する手段を備え、各子局には、親局から伝送される自己宛の波長制御指示情報信号を抽出する手段と、該波長制御指示情報信号に従い自己の光源の波長を変化させる手段とを備えることを特徴とする光通信システム。
- 請求項７に記載の光通信システムにおいて、
伝送路に新規子局を接続した場合、親局のビート雑音検出器でビート雑音を検出しながら、該新規子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、該光パワーの増加を止め、該新規子局及び他子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、該光パワーを再び段階的に増加させる手段を供えることを特徴とする光通信システム。 - 互いに異なる波長の光源にて得た光信号を使用して情報信号を光伝送する複数の子局を、共通の光伝送路に接続すると共に各子局からの光信号を合波して、この共通光伝送路にて伝送するようにし、該光信号を親局において一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムにおいて、
各子局における光源の波長を、各子局固有の周波数で時間的に変動させると共に、各子局固有の該周波数は、任意の２つの周波数の差がそれぞれ唯一無二になるようにそれぞれ設定し、ビート雑音発生に関与している２つの子局を前記周波数差から特定するようにすることを特徴とする光通信システムの制御方法。 - 互いに異なる波長の光源にて得た光信号を使用して情報信号を光伝送する複数の子局を、共通の光伝送路に接続すると共に各子局からの光信号を合波して、この共通光伝送路にて伝送するようにし、該光信号を親局において一括して受光し、周波数領域で多重された電気信号を得る光通信システムにおいて、
各子局における光源の強度を、各子局それぞれで異なる周波数にて時間的に変動させると共に、該周波数は、任意の２つの子局での周波数差がそれぞれ唯一無二になるように各子局で設定し、ビート雑音発生時に当該ビート雑音に関与している２つの子局を前記周波数差から特定することを特徴とする光通信システムの制御方法。 - 請求項９または１０いずれか１項記載のものにおいて、複数の子局から伝送される光信号の受信出力から、ビート雑音発生に関与している２つの子局を特定するため、時間的に変動させる前記周波数の成分を検出し、その周波数差から子局を特定することを特徴とする光通信システムの制御方法。
- 親局と複数の子局とを共通の光伝送路で接続してなる光通信システムであって、各子局は波長が互いに異なる半導体レーザ素子を光源として備えると共に、各子局では、伝送対象である情報信号を用いて該半導体レーザ素子を駆動することにより光信号を変調し、該各子局から出力されるこれら光信号を合波して、前記共通の光伝送路で伝送し、該光信号を親局において受光し、周波数領域で多重された電気信号を得るようにした光通信システムにおいて、
各子局から親局へ伝送される情報信号は、ディジタル信号で変調された無線波信号であって互いに異なる周波数帯に導かれており、親局において、各子局から伝送された情報信号の受信出力から、情報信号帯域よりも高い周波数帯にあるビート雑音成分と情報信号帯域から各子局に与えられた該情報信号の周波数帯を順次抽出し、抽出した該ビート雑音成分と該情報信号を前記ディジタル信号の同一符号が含まれている時間差以内で乗算して、相関出力を検出し、ビート雑音に起因している２つの子局を判断することを特徴とする光通信システムの制御方法。 - 請求項９〜１２いずれか１項に記載のものにおいて、親局は、ビート雑音発生時に検出したビート雑音に起因している２つの子局の情報に基づき、該当子局に波長制御を指示するための波長制御指示情報を伝送するようにし、各子局は、親局から伝送される自己宛の波長制御指示情報信号を抽出させ、該波長制御指示情報信号に従って自己の光源波長を変化させるようにすることを特徴とする光通信システムの制御方法。
- 請求項１３に記載の光通信システムにおいて、伝送路に新規子局を接続した場合、親局でビート雑音を検出しながら、当該新規接続子局の光パワーを、段階的に増加させていき、ビート雑音が検出された際には、該光パワーの増加を止め、該新規子局及び他子局の光源の波長制御を行い、ビート雑音が検出されなくなった後に、該光パワーを再び段階的に増加させるようにすることを特徴とする光通信システムの制御方法。
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