JPH0454034A - サブキャリア多重光伝送方法およびサブキャリア多重光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信におけるサブキャリア多重光伝送方法お
よびこれに用いる装置に関する。

（従来の技術） 伝送信号によって変調された複数のサブキャリアを多重
し、これによって信号光強度を変調して伝送するサブキ
ャリア多重光伝送は、多チャンネルのアナログ信号を多
重して低コストで伝送することに適しており、現在ＣＡ
ＴＶの幹線系等への適用が検討されている。また近年著
しく性能が向上した光増幅器をサブキャリア多重光伝送
に用いることによってロスマージンを飛躍的に大きくす
ることが可能となり、分配系への適用も期待されている
。このサブキャリア多重光伝送については例えばＷ、　
１．　Ｗａｙらによる’５ｕｂｃａｒｒｉｅｒ　Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘｅｄＬｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　
Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｎ５ｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ　Ｆｏｒ
Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｌｏｏｐ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ’、　ＪＯＵＲＮＡＬ　０ＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴ
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、第７巻、　ｐ１８０６．　（１９
８９年）等の文献に詳細な説明がなされている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のサブキャリア多重光伝送で多チャネルのアナログ
信号を伝送する場合、伝送路で発生する非線形歪を非常
に低く抑える必要がある。非線形歪による伝送品質の劣
化の指標として、Ｃ８Ｏ（ＣｏｍＣ８０（Ｃｏ　５ｅｃ
ｏｎｄ　０ｒｄｅｒ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）とＣＴＢ
（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｔｒｉｐｐｌｅ　Ｂｅａｔ）と
がある。このＣＳＯとは、あるチャンネル周波数帯域内
に発生ずる２次歪の総和とサブキャリアとのパワー比の
ことであり、ＣＴＢとは３次歪の総和とサブキャリアど
のパワー比の４とである。たとえばＶＳＢ−ＡＭ変調（
残留側波帯−振幅変調）を用いて高品質のＴＶ信号を伝
送するには、このＣ８Ｏ，ＣＴＢを一５５ｄＢ〜−６５
ｄＢ以下という非常に低い値に抑える必要がある。その
ため、サブキャリア多重光伝送に用いる光素子、特に送
信光源として用いられるＬＤの入出力特性には非常に高
い線形性が要求される。

サブキャリア多重光伝送では、変調信号による信号光の
変調振幅と信号光の平均パワーの比である光変調指数（
以下ＯＭＩと略す）が重要なパラメータとなる。受信器
では信号対雑音強度比（ＳＮ比）はこのＯＭＩに従って
向上するので、伝送距離を延ばすにはＯＭＩを大きくす
ることが望ましい。しかし、ＯＭＩを大きくした場合、
送信光源の非線形歪が増大してしまう。例えば、Ｃ８Ｏ
はＯＭＩに比例して悪化し、ＣＴＢはＯＭＩの２乗に比
例して悪化する。このように光素子の歪によってＯＭＩ
が制限されるため、従来は、例えば４０ｃｈとＶＳＢ−
ＡＭ信号を多重伝送した場合、その伝送距離は１０ｋｍ
程度に制限されていた。

本発明の目的は、このような課題を解決し、従来に比べ
て伝送距離を伸ばすことのできる、あるいは光素子の入
出力特性の直線性に対する許容値を緩和することのでき
るサブキャリア多重光伝送方法およびこれに用いる装置
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため本発明は、伝送信号によって
変調された周波数の異なる複数のサブキャリアを多重し
、該サブキャリア多重信号によって信号光強度を変調し
て伝送を行うサブキャリア多重光伝送方法において、非
線形歪とサブキャリアの強度比が他のチャンネルに比し
て劣化しているチャンネルのサブキャリア強度を、他の
チャンネルのサブキャリア強度に比して大きく設定する
ことを特徴とする。

上記の発明を具体的に実現する一つの方法として、本発
明は受信帯域内に生じる非線形歪の数の多いチャンネル
のサブキャリアの強度を他のサブキャリアの強度に比し
て大きく設定する。さらに上記の発明を具体的に実現す
る他の方法として、本発明は、Ｎｉをｉ番目（ｉは自然
数）のチャンネルの周波数帯域内に生じる非線形歪の総
数とし、Ｘを１以下の正の実数として、ｉ番目のチャン
ネルにおけるサブキャリアの強度がＮｉＸにほぼ比例す
るよう、各チャンネルのサブキャリア強度を設定する。

また本発明は、伝送信号によって変調された周波数の異
なる複数のサブキャリアを多重し、該サブキャリア多重
信号によって信号光強度を変調して伝送を行うサブキャ
リア多重光伝送装置において、前記複数のサブキャリア
の各々の強度を設定するエンファシス回路を送信部に有
し、該送信部から伝送されてきた前記複数のサブキャリ
アの各々の強度を前記エンファシス回路に人力される以
前の状態に戻す、前記エンファシス回路と逆の特性をも
つデエンファシス回路を受信部に有することを特徴とす
る。

（作用） サブキャリア多重光伝送における非線形歪の周波数分布
は、サブキャリアの多重数Ｎ（Ｎは正の整数）と、サブ
キャリアの周波数配置によって一義的に定まる。また各
非線形歪の強度は、相互作用するサブキャリアの強度と
、光素子の入出力特性の線形性によって定まる。本発明
は、この非線形歪の周波数分布に着目して各サブキャリ
アの強度を最適化し、Ｃ８Ｏ，ＣＴＢのチャンネル間格
差を低減することによって、最悪チャンネルのＣ８Ｏ，
ＣＴＢを改善するものである。各チャンネルのサブキャ
リアの強度の設定はかなり自由であるが、基本的には非
線形歪が多数発生するチャンネルのサブキャリアに対す
る強度比を増大するものである。

これにより最悪チャンネルのＣ８Ｏ，ＣＴＢを改善する
ことができる。

また本発明によるサブキャリア多重光伝送装置は、複数
のサブキャリアの各々の強度を設定するエンファシス回
路、およびエンファシス回路と逆の特性をもつデエンフ
ァシス回路を有する。これによって各チャンネルのサブ
キャリア強度を最適値に変換して伝送し、受信部では各
サブキャリア強度を再び伝送前の状態に戻すことができ
る。

（実施例） 第１図（ａ）〜（ｃ）に本発明の第１の実施例における
サブキャリア多重信号の周波数スペクトルを示す。

サブキャリア多重信号１には、１８ＭＨｚから５４ＭＨ
ｚまでの周波数範囲に、ＴＶ信号によってＶＳＢ−ＡＭ
変調された７個のサブキャリア２（１）〜２（７）が６
ＭＨｚの周波数間隔で多重されている。第１図（ａ）に
示されるように、送信光源入力時において、サブキャリ
ア２（１）。

２（２）の強度を他のサブキャリア２（３）〜２（７）
の強度の１．５倍、１．３倍にそれぞれ設定しである。

これらのサブキャリア２（１）〜２（７）を多重した多
重信号によって信号光強度を変調し、伝送する。第１図
（ｂ）は伝送後の周波数スペクトルを示す。光素子の非
線形性のため受信帯域内に非線形歪３（１）〜３（７）
が発生している。この非線形歪３（１）〜３（７）の強
度は第１チヤンネルで最大となるが、その分、サブキャ
リア２（１）の強度は他に比べて大きくしである。従っ
て第１図（ｃ）に示されるように、各チャンネルのサブ
キャリア強度を等しくした後は、各チャンネルにおける
非線形歪の強度はほぼ等しくなる。

第２図は本発明の第２の実施例における各チャンネルの
サブキャリア強度の設定を示したものである。ＶＳＢ−
ＡＭ変調を用いたＴＶ信号伝送では、サブキャリア周波
数帯域が比較的低いため、２次の相互変調歪が主な劣化
要因となることが知られている。従来のように各サブキ
ャリアの強度が等しくＰである場合、Ｃ８Ｏのｉ番目（
ｉは正の整数）のチャンネルにおける値Ｃ３Ｏｉは Ｃ３Ｏｉ　＝　Ａ　−Ｐ２・ＮＩＭＤ２．ｉｌＰと近似
される。ただしＡは光素子の入出力特性によって定まる
定数であり、ＮＩＭＤ２．ｉはｉ番目のサブキＡ・リア
周波数帯域内に生じる２次相互変調歪の数である。第２
図（ｂ）は、従来のように各サブキャリアの強度が等し
くＰである場合のＮＩＭＤ２．ｉ、Ｃ３Ｏ１を示したも
のである。Ｃ８Ｏは第１チヤンネルで最悪値をとり、第
４〜第６チヤンネルで最良値をとり、その差は約６ｄＢ
である。

これに対し本発明を用いた場合、Ｃ３Ｏｉは、Ｃ３Ｏｉ
＝Ａ・（Σ門・Ｐｋ）　／　Ｐｉとあられせる。ただし
Ｐｉはｉ番目のサブキャリアの強度をあられし、ΣＰｊ
−Ｐｋは、ｉ番目のチャンネルに２次相互変調歪をもた
らす全てのサブキャリアの組合せの強度積の和をあられ
す。本実施例におけるＰｉの設定、およびＣ３Ｏｉを第
２図（ａ）に示す。本実施例では次式に従って設定して
いる。

Ｐｉ＝Ｂ°（ＮＩＭＤ２・１）ｘ （Ｂ、Ｘは正の実数。ただしＢは比例定数）ただし上式
で、ｘ＝ｏ、５．Ｂ＝ｐとしている。このときＣ８Ｏの
最悪値は約３．４６Ａ−Ｐであり、本発明を用いなかっ
た場合のＣ８Ｏの最悪値４Ａ−Ｐに比べ約０．６３ｄＢ
改善されている。

また第２図（ｅ）は本実施例の変形例におけるＰｉの設
定、およびＣ３Ｏｉを示す。本変形例では第１の実施例
においてＣ８Ｏが最悪となった第５チヤンネルのサブキ
ャリア強度を第１の実施例の場合よりも大きくし、１．
０５Ｐとしている。これによりＣ８Ｏの最悪値は約３．
３７Ａ−Ｐとなり、第１の実施例よりさらに約０．１１
ｄＢ改善することができた。

第３図に本発明の第３の実施例におけるサブキャリア多
重信号の周波数スペクトルを示す。本実施例の構成は第
１図と同様である。ただしサブキャリアの総数は５０個
で、そのうちＴＶ信号によってＶＳＢ−ＡＭｙ調を受け
た４２個のサブキャリア２（１）〜２（４２）が、５４
ＭＨｚから３００ＭＨｚまでの周波数帯域に６ＭＨｚの
周波数間隔で配置されている。残りの８個のサブキャリ
ア２（４３）〜２（５０）は、衛星放送の様式に従った
ＦＭ変調を受けており、９００ＭＨｚから１２５０ＭＨ
ｚまでの周波数帯域に５０ＭＨｚの周波数間隔で配置さ
れている。ＦＭ変調は歪に強く、また必要とされるＣＮ
比（搬送波対雑音比）もＡＭ変調を用いた場合に比べ低
いため、サブキャリア２（４３）〜２（５０）の強度は
、サブキャリア２（１）〜２（４２）の強度に比べかな
り小さい。したがって本実施例の場合、サブキャリア２
（１）〜２（４２）に関する非線形歪のみを考慮すれば
よい。

本実施例では第３図のように、サブキャリア２（１）〜
２（５）のＯＭＩを４．４％、サブキャリア２（６）〜
２（１０）のＯＭＩを４％、サブキャリア２（１１）〜
２（２０）のＯＭＩを３．８％、サブキャリア２（２０
）〜２（４２）のＯＭＩを３．６％、サブキャリア２（
４３）〜２（５０）のＯＭＩを２％とすることにより、
Ｃ８Ｏの最悪値を−６１，６ｄＢとすることができた。

これに対して本発明を用いなかった場合、すなわちサブ
キャリア２（１）〜２（４２）のＯＭＩをすべて３．６
％、サブキャリア２（４３）〜２（５０）のＯＭＩを２
％とした場合、Ｃ８Ｏは第１チヤンネルで最悪値−６０
，８ｄＢをとる。したがって本実施例ではＳＣＯの最悪
値を約０．８ｄＢ改善することができた。なお本実施例
では、ＣＴＢは全てのチャネルで一７５ｄＢ以下であり
、送信光源の平均光出力は＋４ｄＢｍであった。これに
より１５ｋｍの光ファイバを伝送した後も全てのチャン
ネルで５０ｄＢ以上のＳＮ比を得ることができた。

以上いくつか実施例を述べたが、本発明はこれに限定さ
れない。例えば、各サブキャリアの強度の設定は、非線
形歪の数が多い、あるいはＣ３ＯＣＴＢが劣化している
チャンネルのサブキャリア強度を他のチャンネルのサブ
キャリア強度に比して大きくするという原則の範囲内で
、上記の実施例以外の様々な数値を取ることができる。

また上記の実施例では、ＶＳＢ−ＡＭ変調方式、あるい
はＦＭ変調方式によってサブキャリアが変調されていた
が、熱論、ＰＭ変調等の他のアナログ変調方式や、ＦＳ
Ｋ変調等のデジタル変調方式を用いた場合にも適用可能
である。ただし、複数の変調方式が混在して用いられた
場合、第３の実施例の場合のように、各変調方式の歪に
対する強さや所要ＣＮ比等を考慮して各チャンネルのサ
ブキャリア強度を決定する必要がある。

次にこれらのサブキャリア多重光伝送方法を実施するた
めの装置について説明する。

第４図に本発明のサブキャリア多重光伝送装置の第１の
実施例の構成図を示す。サブキャリア多重信号１には、
１８ＭＨｚから５４ＭＨｚまでの周波数範囲に、ＴＶ信
号によってＶＳＢ−ＡＭ変調された７個のサブキャリア
２（１）〜２（７Ｘ第１図参照）が６ＭＨｚｋ周波数間
隔で多重されている。サブキャリア多重信号１は、エン
ファシス回路４によって各サブキャリアのレベルが調整
された後、バイアス電流５に重畳され、送信光源６に加
えられる。送信光源６は温度制御素子、光アイソレータ
を内蔵した１、３ｐｍ帯ＤＦＢ　−ＬＤモジュールであ
る。送信光源６から出力された信号光７は長さ１５ｋｍ
の単一モード光ファイバ１０の伝送後に光受信器１１に
よって受信される。光受信器１１では、ｐｉｎ　−ＰＤ
を用いた受光器１２によって信号光７が受光され、サブ
キャリア多重信号１３に変換される。サブキャリア多重
信号１３は、エンファシス回路４と逆の特性を持つデエ
ンファシス回路１４に入力され、各サブキャリアの強度
が等しくされた後、光受信器１１から出力信号１５とし
て出力される。本発明では、エンファシス回路４によっ
てサブキャリア２（１）〜２（７）の強度が前記第２の
実施例と同様に設定された。これによってＣ８Ｏを従来
に比べ０．６３ｄＢ改善することができた。

なお本実施例のように各サブキャリア強度を調整するエ
ンファシス回路４は、第５図（ａ）のような回路によっ
て実現される。第５図（ａ）の低域通過フィルタ４０（
１）〜４０（Ｎ）は１段当り第５図（ｂ）のような周波
数特性をもっており、また高域通過フィルタ４１（１）
〜４１（Ｍ）は１段当り第５図（ｃ）のような周波数特
性を持っている。従ってこれらを多段接続することによ
って第５図（ｄ）のような周波数特性を実現することが
できる。また第６図はデエンファシス回路１１の構成を
示す。高域通過フィルタ４２（１）〜４２（Ｎ）と低域
通過フィルタ４３（１）〜４３（Ｍ）を多段接続した構
成によって、エンファシス回路４と逆の周波数特性を実
現することができる。

第７図は本発明の装置の第２の実施例の構成図である。

この実施例はエンファシス回路、デエンファシス回路を
持たないシステムの例である。信号源２０（１）〜２０
（７）から出力された変調信号２１（１）〜２１（７）
　＋ｉＶＳＢ−ＡＭ変調器２２（１）〜２２（７）　ニ
ヨッてサブキャリア２（１）〜２（７）に変換されて出
力される。サブキャリア２（１）〜２（７）は前述の第
２の実施例と同様、１８ＭＨｚから５４ＭＨｚまでの周
波数範囲に６ＭＨｚの周波数間隔で多重されている。サ
ブキャリア２（１）〜２（７）は、増幅器２３（１）〜
２３（７）によって増幅された後、合成回路２４で合成
され、サブキャリア多重信号１となる。増幅器２３（１
）〜２３（７）は利得が可変になっており、この利得を
調整することでサブキャリア２（１）〜２（７）の強度
を任意に設定可能である。サブキャリア多重信号１はバ
イアス電流５と共に送信光源６に加えられ、信号光７が
出力される。信号光７は光フアイバ１０伝送後に受光器
１２によって受光され、サブキャリア多重信号１３に変
換される。サブキャリア多重信号１３は周波数変換回路
３１によって中間周波数信号３２に変換されたのち自動
利得制御増幅器３３に入力される。周波数変換回路３１
は、局部発振回路、周波数混合回路、フィルタ等によっ
て構成されており、局部発振回路の発振周波数を変える
ことにより、サブキャリア多重信号１３に含まれている
複数のサブキャリアのうちから任意のサブキャリアを中
間周波数信号として出力することができる。自動利得制
御増幅器３３は出力信号の強度を入力信号強度に関わり
なく一定にする作用を持っており、前記複数のサブキャ
リアの強度がそれぞれ異なっても、自動利得制御増幅器
３３から出力される中間周波数信号３２の強度は一定に
なる。自動利得制御増幅器３３から出力された中間周波
数信号３２の強度は一定になる。自動利得制御増幅器３
３から出力された中間周波数信号３２は復調回路３４に
よって復調され、出力信号１５として光受信器１１から
出力される。

本実施例では、増幅器２３（１）〜２３（７）によって
送信光源６に加えられるサブキャリア２（１）〜２（７
）の強度の設定を行い、また自動利得制御増幅器３３に
よって出力信号１５の強度を一定にしている。したがっ
て第４の実施例に用いられたエンファシス回路４、デエ
ンファシス回路１４が不要である。本実施例では、光変
調指数ＯＭＩを、第１チヤンネルで１４．１％、第２チ
ヤンネルで１３．２％、第３、第７チヤンネルで１１．
９％、第４、第５、第６チヤンネルで１０％に設定した
。これにより、平均光出力＋４ｄＢｍの送信光源６を用
いて３０ｋｍの光フアイバ伝送を実現することができた
。このとき、受信器１１において全てのチャンネルで５
４ｄＢ以上のＳＮ比を得ることができ、ＣＳＯ。

ＣＴＢの最悪値はそれぞれ一５ｄＢ、−６５ｄＢであっ
た。

以上、サブキャリア多重光伝送装置について様々な実施
例を説明してきたが、本発明は熱論これらの実施例に限
定されるものではなく、発明の範囲内で様々な変更が可
能である。例えば、装置の第１の実施例では、エンファ
シス回路、デエンファシス回路を抵抗とコンデンサを用
いて構成した。しかしこれはマイクロストリップライン
や同軸ケーブルの周波数特性を用いたり、コイル等を用
いたフィルタやアクティブフィルタ等の様々なフィルタ
を用いたりすることによっても構成可能である。

（発明の効果） 本発明を用いることによって、最悪チャンネルのＣ８Ｏ
，ＣＴＢを改善することができる。その結果、各チャン
ネルのＯＭＩを増加することができ、その分だけ受信器
におけるＳＮ比を改善したり、伝送距離を延長したりす
ることができた。またＣ８Ｏ，ＣＴＢの改善分だけ、光
素子の入出力特性の線形性に対する制限を緩和すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例における
サブキャリア多重信号の周波数スペクトルを示したもの
である。第２図（ａ）〜（ｅ）、第３図は、それぞれ本
発明の第２、第３の実施例における各サブキャリア強度
の設定を示したものである。第４図は本発明の実施例の
構成図である。第５図（ａ）〜（ｄ）は第４図の実施例
に用いられたエンファシス回路の構成と特性を示した図
である。第６図は第４の実施例に用いられたデエンファ
シス回路の構成を示した図である。第７図は本発明の実
施例の構成図である。各図において ｌ：サブキャリア多重信号、２：サブキャリア、３：非
線形歪、４：エンファシス回路、５：バイアス電流、６
：送信光源、７：信号光、１０：光ファイバ、１１：光
受信器、１２：受光器、１３：サブキャリア多重信号、
１４：デエンファシス回路、１５：出力信号、２０：信
号源、２１：変調信号、２２：変調器、２３：増幅器、
２４：合成器、３１：周波数変換回路、３２：中間周波
信号、３３コ自動利得制御増幅器、３４：復調回路、で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）伝送信号によって変調された周波数の異なる複数の
   サブキャリアを多重し、該サブキャリア多重信号によっ
   て信号光強度を変調して伝送を行うサブキャリア多重光
   伝送方法において、非線形歪とサブキャリアの強度比が
   他のチャンネルに比して劣化しているチャンネルのサブ
   キャリア強度を、他のチャンネルのサブキャリア強度に
   比して大きく設定することを特徴とするサブキャリア多
   重光伝送方法。 ２）伝送信号によって変調された周波数の異なる複数の
   サブキャリアを多重し、該サブキャリア多重信号によっ
   て信号光強度を変調して伝送を行う多重サブキャリア多
   重光伝送方法において、受信帯域内に生じる非線形歪の
   数の多いチャンネルのサブキャリアの強度を他のサブキ
   ャリアの強度に比して大きく設定することを特徴とする
   サブキャリア多重光伝送方法。 ３）伝送信号によって変調された周波数の異なる複数の
   サブキャリアを多重し、該サブキャリア多重信号によっ
   て信号光強度を変調して伝送を行うサブキャリア多重光
   伝送方法において、Ｎｉをｉ番目（ｉは自然数）のチャ
   ンネルの周波数帯域内に生じる非線形歪の総数とし、Ｘ
   を１以下の正の実数として、ｉ番目のチャンネルにおけ
   るサブキャリアの強度がＮ＿ｉ＾Ｘにほぼ比例するよう
   、各チャンネルのサブキャリア強度を設定することを特
   徴とするサブキャリア多重光伝送方法。 ４）伝送信号によって変調された周波数の異なる複数の
   サブキャリアを多重し、該サブキャリア多重信号を変調
   信号として光源に入力し、該光源から伝送された信号を
   光受信器で受信するサブキャリア多重光伝送装置におい
   て、前記サブキャリア多重信号を入力とし、前記複数の
   サブキャリアの各々の強度を設定し、前記光源に変調信
   号として入力するエンファシス回路と、前記光受信器で
   受信した複数のサブキャリアの各々の強度を前記エンフ
   ァシス回路に入力される以前の状態に戻す、前記エンフ
   ァシス回路と逆の特性をもつデエンファシス回路とを有
   することを特徴とするサブキャリア多重光伝送装置。