JPH10257020A - 光通信方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な装置構成で高品質の多キャリア
光伝送を可能とする。 【解決手段】 電気信号を拡散符号によりスペクトル拡
散し、そのスペクトル拡散された電気信号を周波数多重
して光信号により伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気信号を光信号に
変換して伝送する光通信装置に関する。特に、光伝送路
の非線形性に影響されずに光信号の伝送を行う光通信装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来例の光送受信装置を示すブロ
ック構成図である。送信側で入力端子３０−１〜３０−
Ｎにそれぞれ入力された電気信号は合波器３１で多重さ
れ、電気光変換器３２により光信号に変換され、光ファ
イバ３３を経由して受信側に伝送される。受信側では、
伝送された光信号が光電気変換器３４により電気信号に
再変換され、分波器３５でそれぞれの電気信号に分配さ
れ、出力端子３６−１〜３６−Ｎから出力される。電気
光変換器３２の非線形性を改善するために、その前段に
歪補償回路３７が設けられる場合もある。

【０００３】この構成において、歪補償回路３７を設け
ない場合には、電気光変換器３２の非線形性のため、電
気信号の伝送品質が劣化したり、伝送できる電気信号の
キャリア数を多くできない問題がある。電気光変換器３
２の前段に歪補償回路３７を設けることでこの問題は幾
分改善されるが、無線信号のようにレベルが変動する信
号に対しては、歪補償回路３７では電気光変換器３２の
非線形性を充分に補償できず、伝送品質が劣化すること
があった。さらに、歪補償回路３７の適用できる周波数
帯域が狭いという問題があった。

【０００４】図９は光伝送部の相互変調歪による伝送品
質の劣化を説明する図であり、（ａ）は信号強度の弱い
電気信号Ｓ_L と強い電気信号Ｓ_U とが入力された場合、
（ｂ）は多数の電気信号を多重して伝送する場合の例を
示す。信号強度が異なる電気信号が入力された場合に
は、信号強度が強い電気信号Ｓ_U によって発生した３次
の相互変調歪成分Ｓ_I が、信号強度の弱い電気信号Ｓ_L
の品質を劣化させてしまう。また、多数の電気信号を多
重する場合には、発生する相互変調歪成分Ｓ_I が互いの
信号品質を劣化させてしまい、ある程度の信号品質を確
保しようとするとキャリア数が制限されてしまう。

【０００５】このような問題を解決するため、電気信号
をスペクトル拡散して伝送することが考えられている。
図１０はそのような従来例の光送受信装置を示すブロッ
ク構成図である。入力端子３０−１〜３０−Ｎにそれぞ
れ入力された電気信号は、それぞれ対応する符号発振器
３８−１〜３８−Ｎから出力された拡散符号と乗算器４
０で乗算されて、スペクトル拡散される。スペクトル拡
散された電気信号は、合波器３１で多重され、電気光変
換器３２により光信号に変換され、光ファイバ３３で受
信側に伝送される。受信側では、伝送された光信号を光
電気変換器３４により電気信号に再変換し、分配器４５
でＮ分配し、乗算器４１に入力する。乗算器４１では、
送信側でスペクトル拡散に用いた符号と同一の符号を発
生する符号発振器３９−１〜３９−Ｎからの拡散符号
と、Ｎ分配されたそれぞれの電気信号とを乗算する。こ
のとき、符号発振器３８−１〜３８−Ｎと３９−１〜３
９−Ｎとでそれぞれ発生した符号系列が同一でその同期
が成立している場合、出力端子３６−１〜３６−Ｎから
の電気信号には、もとの入力端子３０−１〜３０−Ｎよ
り入力された電気信号が再変換されて出力される。ま
た、それぞれの符号列を変えることで、異なる電気信号
を同一周波数帯で多重して伝送することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電気信号をス
ペクトル拡散して伝送する場合には、充分な希望波対不
要波比（ＤＵＲ）を得るために、拡散帯域を充分にとる
ことが必要であった。拡散帯域を充分にとるためには、
拡散符号速度を極めて高く設定したり、拡散系列長を長
くしなければならず、装置構成が複雑かつ大規模になる
という問題があった。また、各キャリア毎に使用された
拡散符号の相互相関特性によって、伝送可能キャリア数
が制限される問題もあった。

【０００７】図１１は拡散符号の相互相関特性による伝
送可能キャリア数の制限を説明する図であり、（ａ）は
スペクトル拡散で複数の信号を多重して所望の信号のみ
を逆拡散した場合の希望波対不要波比、（ｂ）は拡散符
号速度（拡散系列長）と希望波対不要波比との関係、
（ｃ）は符号間の相互相関特性と希望波対不要波比との
関係を示す。拡散符号速度を高く設定するほど希望波対
不要波比が向上し、また各拡散符号間の相互相関特性が
良好になるほど希望波対不要波比が向上する。しかし、
拡散符号速度を高く設定したり、相互相関特性の良好な
符号を用いるためには、複雑な回路構成が必要となる問
題があった。

【０００８】本発明は、これらの課題を解決し、比較的
簡単な装置構成で高品質の多キャリア伝送が可能な光通
信方法および装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、拡散符号によ
りそれぞれスペクトル拡散された複数の電気信号を周波
数多重して光信号により伝送することを特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の第一の観点は光通信装
置であり、光伝送路を介して接続された送信側装置およ
び受信側装置を備え、送信側装置には、それぞれが電気
信号を拡散符号によりスペクトル拡散する複数のスペク
トル拡散手段と、この複数のスペクトル拡散手段の出力
を多重化する多重手段と、多重化された電気信号を光信
号に変換して光伝送路に送出する電気光変換手段とを含
み、受信側装置には、光伝送路からの光信号を電気信号
に変換する光電気変換手段と、この光電気変換手段の出
力をスペクトル拡散手段と同じ拡散符号により逆拡散す
ることにより多重化された個々の電気信号を分離して取
り出す逆拡散手段とを含む光通信装置において、多重手
段はスペクトル拡散された複数の電気信号を周波数多重
する手段を含み、逆拡散手段は分離された個々の電気信
号の周波数を周波数多重前の周波数に逆変換する周波数
逆変換手段を含むことを特徴とする。

【００１１】周波数多重のためには電気信号を周波数変
換する。この周波数変換は、スペクトル拡散前の電気信
号で行ってもよいが、拡散符号を周波数変換してもよ
い。その場合には、スペクトル拡散手段にそれぞれ、拡
散符号を発生する手段と、発生した拡散符号を他のスペ
クトル拡散手段と異なる周波数で周波数変換する手段
と、周波数変換された拡散符号を電気信号に乗算する手
段とを含み、周波数多重する手段は複数のスペクトル拡
散手段から出力される互いに周波数帯の異なる電気信号
を合波する手段を含むことがよい。受信側においても、
周波数逆変換手段に、逆拡散に用いる拡散符号の周波数
を変換する手段を含むことがよい。

【００１２】周波数多重する手段には、スペクトル拡散
された複数の電気信号に、スペクトル拡散手段がそれぞ
れ用いた拡散符号を多重する手段を含むことができる。
この場合に、受信側には、電気変換手段の出力から逆拡
散手段の用いる拡散符号を分離する手段を含むことがよ
い。

【００１３】本発明の第二の観点は送信側の装置であ
り、それぞれが電気信号を拡散符号によりスペクトル拡
散する複数のスペクトル拡散手段と、この複数のスペク
トル拡散手段の出力を多重化する多重手段と、多重化さ
れた電気信号を光信号に変換して光伝送路に送出する電
気光変換手段とを備えた光送信装置において、多重手段
はスペクトル拡散された複数の電気信号を周波数多重す
る手段を含むことを特徴とする。

【００１４】本発明の第三の観点は受信側の装置であ
り、光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、こ
の光電気変換手段の出力を送信側と同じ拡散符号により
逆拡散する逆拡散手段とを備えた光受信装置において、
光電気変換手段の出力はスペクトル拡散された信号が周
波数多重された電気信号であり、逆拡散手段は逆拡散に
より得られる個々の電気信号の周波数を周波数多重前の
周波数に逆変換する周波数逆変換手段を含むことを特徴
とする。

【００１５】本発明の第四の観点は光通信方法であり、
拡散符号によりそれぞれスペクトル拡散された複数の電
気信号を周波数多重し、この周波数多重された電気信号
を光信号に変換して伝送することを特徴とする。具体的
には、入力電気信号を拡散符号によりスペクトル拡散し
て周波数多重し、周波数多重されたスペクトル拡散電気
信号を光信号に変換して伝送し、伝送された光信号を電
気信号に変換し、この電気信号を送信側と同じ拡散符号
により逆拡散して、多重化された個々の電気信号を分離
して取り出す。

【００１６】拡散符号を周波数変換して入力電気信号に
乗算し、得られた電気信号を合波することにより周波数
多重することがよい。また、周波数変換された拡散符号
により逆拡散を行うことがよい。

【００１７】周波数多重されたスペクトル拡散電気信号
にさらにそれぞれのスペクトル拡散に用いた拡散符号を
多重して伝送し、受信側ではこの多重された拡散符号を
用いて逆拡散を行うことがよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第一の実施形態を
示すブロック構成図である。光ファイバ１３からなる光
伝送路を介して接続された送信側装置および受信側装置
を備え、送信側装置には、入力端子１０−１〜１０−Ｎ
と、この入力端子１０−１〜１０−Ｎにそれぞれ入力さ
れた電気信号を拡散符号によりスペクトル拡散するため
の拡散符号発振器１７−１〜１７−Ｎおよび乗算器１９
と、スペクトル拡散された電気信号を多重化する合波器
１１と、多重化された電気信号を光信号に変換して光フ
ァイバ１３に送出する電気光変換器１２とを含み、受信
側装置には、光ファイバ１３からの光信号を電気信号に
変換する光電気変換器１４と、この光電気変換器１４の
出力を送信側と同じ拡散符号により逆拡散することによ
り多重化された個々の電気信号を分離して取り出すため
の拡散符号発振器１８−１〜１８−Ｎおよび乗算器２０
と、取り出された個々の電気信号が出力される出力端子
１６−１〜１６−Ｎとを備える。電気光変換器１２とし
ては、例えばレーザダイオードが用いられる。また、光
電気変換器１４としては、例えばピンフォトダイオード
が用いられる。

【００１９】拡散符号発振器１７−１は、拡散符号を発
生する符号発振器２１−１と、発生した拡散符号を他の
拡散符号発振器１７−２〜１７−Ｎと異なる周波数で周
波数変換する周波数変換器２２−１とを備え、拡散符号
発振器１８−１は、拡散符号発振器１７−１と同じ拡散
符号を発生する符号発振器２３−１と、発生した拡散符
号を周波数変換器２２−１と同じ周波数で周波数変換す
る周波数変換器２４−１とを備える。拡散符号発振器１
７−２〜１７−Ｎ、１７−２〜１７−Ｎも同様に、符号
発振器と周波数変換器とを備える（図示せず）。

【００２０】図２はこの実施形態の動作を説明する図で
あり、信号の流れを示す。入力端子１０−１〜１０−Ｎ
に入力された電気信号はそれぞれ、拡散符号発振器１７
−１〜１７−Ｎの発生した拡散符号を用いて、乗算器１
９によりスペクトル拡散される。拡散符号発振器１７−
１〜１７−Ｎは、符号発振器２１−１〜２１−Ｎで発生
した拡散符号を周波数変換器２２−１〜２２−Ｎにより
周波数変換している。このため、スペクトル変換された
それぞれの電気信号は、合波器１１で合波するだけで周
波数多重できる。周波数変換器２２−１〜２２−Ｎによ
り変換される周波数は、スペクトル変換された電気信号
を周波数多重できるようにそれぞれ設定される。合波器
１１で合波された電気信号は電気光変換器１２に入力さ
れ、強度変調されて光ファイバ１３に出力される。この
光信号は光ファイバ１３により受信側まで伝送され、光
電気変換器１４により電気信号に変換され、分配器１５
でＮ個に分配され、それぞれ拡散符号発振器１８−１〜
１８−Ｎの発生した拡散符号により、乗算器２０で逆拡
散される。これにより所望の電気信号が得られ、出力端
子１６−１〜１６−Ｎに出力される。

【００２１】この実施形態において、送信側で電気信号
をスペクトル拡散することにより、光伝送路の歪を拡散
利得により無視できるようになる。また、スペクトル拡
散された複数の電気信号を周波数多重することで、希望
波対不要波比が向上する。

【００２２】ここでは拡散符号の周波数変換する例を説
明したが、スペクトル拡散前の電気信号で周波数変換を
行ってもよい。また、受信側においても、逆変換後の電
気信号で周波数変換を行ってもよい。受信側でＮ系列の
電気信号をすべて分離する例を示したが、一部の系列の
電気信号だけを分離することもできる。

【００２３】図３はスペクトル拡散した信号を周波数多
重した場合の歪の影響を説明する図であり、（ａ）は周
波数多重された信号のスペクトル分布、（ｂ）は逆拡散
された信号と歪成分とのスペクトル分布を示す。周波数
多重した場合にも、各信号に対して、図３（ａ）に示す
ように歪みが発生する。この歪の発生は図９に示した場
合と同等である。このときの希望波対不要波比をＤＵＲ
１とする。ここで、スペクトル拡散された信号のひとつ
「２」を逆拡散するものとし、拡散利得をＧとする。こ
のとき、所望信号のレベルＤ′は、スペクトル拡散され
た信号「２」の信号強度レベルＤに対して、Ｄ′＝Ｇ・
Ｄとなる。しかし、歪制限は信号「２」をスペクトル拡
散した拡散符号とは相関をもたないため逆拡散されず、
そのレベルＵ′は拡散された信号のレベルＵに対して
Ｕ′＝Ｕと変化しない。したがって、このときの希望波
対不要波比ＤＵＲ２はＤＵＲ２＝Ｇ・ＤＵＲ１となり、
拡散利得Ｇだけ向上する。

【００２４】以上の実施形態では、送信側と受信側とで
符号発振器の発生する拡散符号の同期を確立する必要が
ある。また、複数の電気信号を異なる符号列によって多
重する場合には、送信側と受信側とでどのような符号列
を用いたのか電気信号ごとに認識する必要がある。この
ため、回路構成が複雑になってしまう。これを解決した
実施形態を以下に説明する。

【００２５】図４は本発明の第二の実施形態を示すブロ
ック構成図である。この実施形態は、送信側装置に、ス
ペクトル拡散された複数の電気信号にスペクトル拡散に
用いた拡散符号を多重するための多重器２５および合波
器２６を備え、受信側装置に、拡散符号発振器１８−１
〜１８−Ｎの代わりに、光電気変換機器１４の出力から
逆拡散に用いる拡散符号を分離する分波器２７および分
割器２８を備えたことが第一の実施形態と異なる。

【００２６】図５はこの実施形態の動作を説明する図で
あり、信号の流れを示す。入力端子１０−１〜１０−Ｎ
に入力された電気信号はそれぞれ、拡散符号発振器１７
−１〜１７−Ｎの発生した拡散符号を用いて、乗算器１
９によりスペクトル拡散される。拡散符号発振器１７−
１〜１７−Ｎの出力する拡散符号は周波数変換が施され
ており、スペクトル拡散されたそれぞれの電気信号は、
合波器１１で合波するだけで周波数多重される。拡散符
号発振器１７−１〜１７−Ｎの出力する拡散符号はま
た、多重器２５により多重され、合波器２６により、合
波器１１の出力、すなわちスペクトル拡散された電気信
号に重畳される。合波器２６の出力は電気光変換器１２
により強度変調され、光ファイバ１３に出力される。こ
の光信号は光ファイバ１３により受信側まで伝送され、
光電気変換器１４により電気信号に変換され、分波器２
７により拡散符号成分とスペクトル拡散された電気信号
成分とに分離される。分離された拡散符号成分は分割器
２８でそれぞれの拡散符号に分割される。また、分離さ
れた電気信号は分配器１５でＮ個に分配され、それぞれ
分割器２８から出力された拡散符号により、乗算器２０
で逆拡散される。これにより所望の電気信号が得られ、
出力端子１６−１〜１６−Ｎに出力される。

【００２７】図６はひとつの電気信号と拡散符号との関
係を説明する図であり、図７は信号伝送を説明する図で
ある。図６において、（ａ）は送信しようとする電気信
号、（ｂ）は拡散符号、（ｃ）はスペクトル拡散された
電気信号、（ｄ）は光信号に変換される前の信号のそれ
ぞれのスペクトル分布を示す。また、図７は伝送される
複数の拡散符号および電気信号のスペクトル分布を示
す。スペクトル拡散された電気信号と拡散符号との周波
数帯域と異なるため、これらを重畳して伝送することが
できる。拡散符号と電気信号とを同時に受信側へ伝送す
ることで、逆拡散に必要な同期捕捉および同期追従を考
慮する必要がなく、回路構成を簡略化できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電気
信号、特に無線信号を光信号に変換して伝送する場合
に、複数の電気信号をそれぞれ拡散符号でスペクトル拡
散し、それを周波数多重して伝送する。これにより、光
伝送区間の歪特性を考慮しなくても高品質の伝送特性を
実現することができ、高品質で大容量の光伝送を行うこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態を示すブロック構成
図。

【図２】この実施形態の動作を説明する図。

【図３】スペクトル拡散した信号を周波数多重した場合
の歪の影響を説明する図。

【図４】本発明の第二の実施形態を示すブロック構成
図。

【図５】この実施形態の動作を説明する図。

【図６】ひとつの電気信号と拡散符号との関係を説明す
る図。

【図７】信号伝送を説明する図。

【図８】従来例の光送受信装置を示すブロック構成図。

【図９】光伝送部の相互歪変調歪による伝送品質の劣化
を説明する図。

【図１０】スペクトル拡散を用いた従来例の光送受信装
置を示すブロック構成図。

【図１１】拡散符号の相互相関特性による伝送可能キャ
リア数の制限を説明する図。

【符号の説明】

１０−１〜１０−Ｎ、３０−１〜３０−Ｎ 入力端子 １１、２６、３１ 合波器 １２、３２ 電気光変換器 １３、３３ 光ファイバ １４、３４ 光電気変換器 １５、４５ 分配器 １６−１〜１６−Ｎ、３６−１〜３６−Ｎ 出力端子 １７−１〜１７−Ｎ、１８−１〜１８−Ｎ 拡散符号発
振器 １９、２０、４０、４１ 乗算器 ２１−１、２３−１、３８−１〜３８−Ｎ、３９−１〜
３９−Ｎ 符号発振器 ２２−１、２４−１ 周波数変換器 ２５ 多重器 ２７、３５ 分波器 ２８ 分割器 ３７ 歪補償回路

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光伝送路を介して接続された送信側装置
   および受信側装置を備え、 前記送信側装置には、それぞれが電気信号を拡散符号に
   よりスペクトル拡散する複数のスペクトル拡散手段と、
   この複数のスペクトル拡散手段の出力を多重化する多重
   手段と、多重化された電気信号を光信号に変換して前記
   光伝送路に送出する電気光変換手段とを含み、 前記受信側装置には、前記光伝送路からの光信号を電気
   信号に変換する光電気変換手段と、この光電気変換手段
   の出力を前記スペクトル拡散手段と同じ拡散符号により
   逆拡散することにより多重化された個々の電気信号を分
   離して取り出す逆拡散手段とを含む光通信装置におい
   て、 前記多重手段はスペクトル拡散された複数の電気信号を
   周波数多重する手段を含み、 前記逆拡散手段は分離された個々の電気信号の周波数を
   周波数多重前の周波数に逆変換する周波数逆変換手段を
   含むことを特徴とする光通信装置。
2. 【請求項２】 前記複数のスペクトル拡散手段はそれぞ
   れ、拡散符号を発生する手段と、発生した拡散符号を他
   のスペクトル拡散手段と異なる周波数で周波数変換する
   手段と、周波数変換された拡散符号を電気信号に乗算す
   る手段とを含み、 前記周波数多重する手段は前記複数のスペクトル拡散手
   段から出力される互いに周波数帯の異なる電気信号を合
   波する手段を含む請求項１記載の光通信装置。
3. 【請求項３】 前記周波数逆変換手段は逆拡散に用いる
   拡散符号の周波数を変換する手段を含む請求項１または
   ２記載の光通信装置。
4. 【請求項４】 前記周波数多重する手段は、スペクトル
   拡散された複数の電気信号に、前記スペクトル拡散手段
   がそれぞれ用いた拡散符号を多重する手段を含む請求項
   １または２記載の光通信装置。
5. 【請求項５】 前記受信側装置は前記光電気変換手段の
   出力から前記逆拡散手段の用いる拡散符号を分離する手
   段を含む請求項４記載の光通信装置。
6. 【請求項６】 それぞれが電気信号を拡散符号によりス
   ペクトル拡散する複数のスペクトル拡散手段と、この複
   数のスペクトル拡散手段の出力を多重化する多重手段
   と、多重化された電気信号を光信号に変換して前記光伝
   送路に送出する電気光変換手段とを備えた光送信装置に
   おいて、 前記多重手段はスペクトル拡散された複数の電気信号を
   周波数多重する手段を含むことを特徴する光送信装置。
7. 【請求項７】 光信号を電気信号に変換する光電気変換
   手段と、この光電気変換手段の出力を送信側と同じ拡散
   符号により逆拡散する逆拡散手段とを備えた光受信装置
   において、 前記光電気変換手段の出力はスペクトル拡散された信号
   が周波数多重された電気信号であり、 前記逆拡散手段は逆拡散により得られる個々の電気信号
   の周波数を周波数多重前の周波数に逆変換する周波数逆
   変換手段を含むことを特徴とする光受信装置。
8. 【請求項８】 拡散符号によりそれぞれスペクトル拡散
   された複数の電気信号を周波数多重し、この周波数多重
   された電気信号を光信号に変換して伝送する光通信方
   法。
9. 【請求項９】 入力電気信号を拡散符号によりスペクト
   ル拡散して周波数多重し、 周波数多重されたスペクトル拡散電気信号を光信号に変
   換して伝送し、 伝送された光信号を電気信号に変換し、 この電気信号を送信側と同じ拡散符号により逆拡散し
   て、多重化された個々の電気信号を分離して取り出す請
   求項８記載の光通信方法。
10. 【請求項１０】 拡散符号を周波数変換して入力電気信
    号に乗算し、得られた電気信号を合波することにより周
    波数多重する請求項８または９記載の光通信方法。
11. 【請求項１１】 周波数変換された拡散符号により逆拡
    散を行う請求項８ないし１０のいずれか記載の光通信方
    法。
12. 【請求項１２】 周波数多重されたスペクトル拡散電気
    信号にさらにそれぞれのスペクトル拡散に用いた拡散符
    号を多重して伝送し、受信側ではこの多重された拡散符
    号を用いて逆拡散を行う請求項８または９記載の光通信
    方法。