JPS62107544A - 光通信方式 - 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】 （ト）　　技　　術　　分　　野 この発明は、ＰＣＭ　信号の、特に２値のディジタル信
号による通信系の光通信方式に関する。

（イ）従来技術とその問題点 従来から、ディジタル信号の伝送路では、主伝送信号と
、監視打合せ信号とを別々に伝送せよ、という要求があ
る。

電気通信系であれば、これを重ね合わせて、ひとつの複
合した信号として伝送する事ができる。

電圧には正と負があるからである。

しかし、光通信方式では、負の光信号が存在しない為、
２値の主伝送信号（ディジタル信号）による伝送路を構
成する事が多い。

従って、監視打合せ信号を伝送しようとすると、別の光
ファイバを準備し敷設する必要がある。しかし、光通信
方式においては、光ファイバが充分安価では々いため、
価格的に問題がある。

現在のところ、光通信方式に於て、監視打合せ信号は伝
送されていない。

もしも、２値ディジタル信号（主伝送信号）と、監視打
合せ信号を１本の光ファイバで、しかも独立して伝送す
る事ができれば、信頼度の大きな光通信系を構成する事
ができる。

す）発明の目的 主伝送信号と監視打合せ信号とを１本の光ファイバで伝
送できるようにした光通信方式を与える事が本発明の目
的である。

（：［−）発明の構成 本発明は、上記の問題を解決するために、２値のディジ
タル光信号（主伝送信号）に、監視打合せ用低周波信号
を片側振幅変調する形で重畳する事を可能にした光通信
方式を提供する。

この方式によれば、２値のディジタル信号に、監視打合
せ信号の低周波信号を重畳するだけで、独立して、監視
打合せ信号を伝送する事が可能になる。

本発明の光通信方式を図面によって説明する。

主伝送信号である２値のディジタル信号として、ＮＲＺ
　信号あるいはマンチェスタ符号などのようにデユーテ
ィ比が５０％になるような符号を仮定する。

デユーティ比が５０％になるとは限らないＮＲＺ信号或
はＲＺ倍信号用いる場合でも、実際に伝送路を構成する
場合には、スクランブル、ディスクランブルする事によ
り、論理値の′１＃と′０′の生起確率が擬似的に１：
１に近くなるように工夫するのが通例である。

従って、チューティが５０％である主伝送信号は既によ
く用いられており、そうでないものであっても、デユー
ティを５０％に近付ける事は筒車である。こうして、デ
ユーティ比が５０％である主伝送信号が得られたとする
。

第１図（Ｃ）に主伝送信号としての、２値のディジタル
光信号の波形を示す。

１１＃とＯ＃の２値しかない信号であって、デユーティ
比は５０％である。パルス幅を異ならせる事により信号
を伝送できる。パルス繰返し周波数は高い。

第１図（′ｂ）に、監視信号として用いる低周波信号の
波形を示す。これは電気信号と考えても良いが、電気／
光変換した後の光信号と考えても良い。

光信号と考える場合は、発光素子の消光レベルが低周波
波形の最下点にほぼ等しくなる。

監視信号の周波数は十分低くて、主伝送信号のパルス繰
返し周波数と明瞭に区別できる。又正弦波の信号である
から、高調波を含まない。

（Ｃ）の主伝送信号と（ｂ）の監視信号とを重ね合わせ
て複合信号とする。ただし、（Ｃ）の振幅を１とする場
合、（ｂ）の振幅は０．４〜０．０５程度である。

重畳した波形を第１図（ａ）に示す。

主伝送信号であるディジタル信号が主体を外しているが
、これが−Ｆ下に低周波信号によって変調された波形に
なる。

この波形は電気信号と考えても良いが、電気／光変換し
た後の光信号と考えても良い。

発光ダイオード（ＬＥＤ　）又はレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）の光がこのように強度変調されている、と考える事
もできる。光ファイバの中を伝送される波形でもある。

そして、この複合信号が光受信機に於て受信される。受
信機に於て、反対に、主伝送信号と監視信号とに戻され
る。

本発明に於て用いられる第１図（ａ）の複合波形は、従
来の振幅変調と異なり、上下の包結線が非対称である。

しかし、ピーク検波型の検出器により、上側又は下側の
包絡線を検出する事が可能である。しかも、主信号であ
る２値のディジタル信号が変調されていなくて、低周波
信号のみの場合も、同様に、ピーク検波型の検出器によ
り低周波信号を検出する事ができる。

主伝送信号である２値のディジタル信号は、低周波信号
である監視信号を低域遮断フィルタで除去する事により
、低周波信号を重畳する前の信号へ戻す事ができる。

このままでは、多少の波形の歪みがあるが、本来、２値
のディジタル信号であるから、識別器により、波形整形
されるから、低周波信号の重畳の有無による影響はほと
んどない。

発信機の側の監視打合せ信号重畳回路を第２図によって
説明する。

主伝送信号であるディジタル信号が、緩衝増幅器１によ
って、適当な電圧、インピーダンスの信号に増幅される
。この信号を、ディジタル信号用発光素子駆動回路２へ
入力する。これは、発光素子７へ電流を供給するもので
ある。

正弦波発振器４は、水晶振動子５によって、低周波の正
弦波を発振する。これは振幅、周波数の一定な低周波で
ある。

監視信号というのはオン・オフ信号である。オン・オフ
の監視信号入力が、監視信号制御回路６に入力される。

オン・オフの２値しか々い監視信号を、低周波信号で伝
達するのであるから、この回路６の機能は簡単である。

例えば監視信号がオンの時、低周波信号が存在し、オフ
の時、低周波信号が存在しないようにする。もちろん、
この逆でも良い。

そうすると、監視信号制御回路６の出力は、正弦波が存
在するか、又は正弦波が存在しないかである。これを、
監視信号用発光素子駆動回路３に入力する。これは発光
素子７に駆動電流を供給する。

ディジタル信号用発光素子駆動回路２の駆動電流をＡ１
監視信号用発光素子駆動回路の駆動電流をＢとする。発
光素子に流れる電流Ｃは、これらの和であるから、 Ｃ＝　　　Ａ　　　十Ｂ　　　　　　　（１）によって
与えられる。

発光素子７は発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイ
オード（ＬＤ）など内部変調可能な素子を用いる。

このような信号光は、光ファイバ（図示せず）の中を伝
送される。

光ファイバの他端に於て、信号光は受信機の光電変換回
路に入射する。

第３図は受信機の側における監視打合せ信号検出回路を
示す。

光電変換回路１０は、光を電気に変換するホトダイオー
ドＰＤ、アバランシェホトダイオードＡＰＤなどと、適
当々電流電圧変換回路などよりなっている。

この出力は、ディジタル信号と低周波信号の重畳信号で
ある。重畳信号Ｃから、主伝送信号を取り出すのが、デ
ィジタル信号処理回路１１である。

これは、重畳信号Ｃから低周波成分を除去するものであ
る。

既に述べたように、低域遮断フィルタを前置して、通常
の光受信機の構成を利用する事ができる。

通常の光受信機の回路は、光電変換素子、増幅回路、二
値化回路、整形回路などよりなっている。

二値化回路は、ディジタル信号の１０＃とゝ１′とを判
別するものであるが、電圧信号をそのまま固定閾値と比
較するものの他、電圧信号をいったん微分シ、これをヒ
ステリシス付コンパレータで二値化するものもある。

低周波成分は微分によって除去されてしまうから、この
タイプの光受信機の場合、低域遮断フィルタを前置する
必要がない。

又、低周波を用いる監視打合せ信号は、光電変換回路１
０から前置増幅器１２によって増幅し、ピーク検波回路
１５で重畳信号Ｃの内、低周波成分Ｂのみを取り出す事
によって得られる。

ピーク検波回路１５は、ダイオード１３と、コンデンサ
１４によって構成される。これは、図式的に示す回路で
あって、実際には、コンデンサには放電用の抵抗があり
、容量と抵抗の積で決まる時定数が、ディジタル信号の
周期より長く、低周波の周期より短かくなるようにしで
ある。

このように、ダイオードのアノードを増幅器１２に、カ
ソードをコンデンサにつないでいるものは、重畳信号の
」二側の包結線を検出する事ができる。

ダイオードの向きを逆にすると、下側の包絡線を検出で
きる。

主増幅器１６は、包絡線として得られた低周波正弦波を
増幅する。

しかし、この中には、信号以外の雑音が含まれている可
能性がある。ピーク検波回路の時定数より大きい周波数
の雑音はそのまま通ってしまうからである。

監視信号検出狭帯域フィルタ１７は、監視信号の伝送に
用いている低周波のみを通す狭帯域のフィルタである。

これによって、雑音を落す事ができる。

フィルタ１７の出力は、監視打合せ信号を伝達する低周
波信号が存在するか、又は存在しないかのいずれかであ
る。

そこで、周波数電圧変換をして、低周波信号の存在、非
存在を検出する。ＰＬＬ周波数電圧変換回路１８は、電
圧制御発振器（ＶＣＯ）を内蔵し、これの出力信号と、
監視信号検出狭帯域フィルタ１γの／４１力信号の位相
同期を行なう。位相同期した時の電圧制御発振器の周波
数を設定する電圧が、所定の電圧になっているのかどう
かにより、監視信号の有無を、監視信号識別器１９によ
って識別する。

つまり、低周波信号の周波数をｆｌとし、これに対応す
るｖＣＯの電圧をＶ、とする。フィルタ１７の１１）力
の周波数はＯか又はｆｌである。ＯＨに対応するｖＣＯ
の電圧をＶ。とする。

ＰＬＬ周波数電圧変換回路１８の出力は直流信号であり
、電圧はｖｌかＶ。かのいずれかである。

監視信号識別器１９は、■、かＶ。であるかを識別し、
これを監視信号あり（例えばｖ、）と、監視信号なしく
例えばＶ。）に対応させる。

こうして、オン・オフ信号としての監視打合せ信号の出
力が得られる。

ここで監視打合せ信号はオン・オフの２値しかない信号
としている。

もしも、監視打合せ信号が複数個（ｎ個〕あったとすれ
ば、発振器４をｎ個使って、光送信機の方でｆ７、ｆ２
、・・・・・・・・・、ｆｎの低周波信号をオン・オフ
伝送するようにすれば良い。

こうすると、光信号は、主伝送信号とｆｌ、・・・・・
・ｆｎの重畳信号になる。

受信機に於て、ｆ７、・・・・・・・・・、ｆｒｌに対
応するｎ個の監視信号検出狭帯域フィルタ１７と、ｎ個
の周波数・電圧変換回路１８とを設けるようにすれば良
い。

そのようにすれば、ｎ個の低周波信号ｆ１、ｆ２、・・
・・・・、ｆｎの有無が分る。このように複数の監視打
合せ信号も送受信する事が可能である。

第４図はオフシロスコープに現われたディジタル信号の
波形図である。（ａ）はディジタル信号のみの波形であ
り、低周波信号が含まれていない。山）はディジタル信
号に監視信号を重畳させた波形を示す。

時間軸は、低周波信号の周期のオーダーに合わせである
から、繰返し周期の短いディジタル信号の波形は重なり
合っている。ｌのレベルと０のレベルがオツシロスコー
プ内の白い波形として現われる。中間のレベル遷移は速
いので、この粗い時間軸の場合には現われない。しかし
、レベル遷移は行なわれているのである。

（（ホ）　　効　　　　　果 （１）一本の光ファイバで主伝送信号と、監視打合せ信
号とを同時に伝送する事ができる。

（２）　　監視打合せ信号を伝送できるから、信頼性の
高い光通信システムを構築する事ができる。

（３）二本の光ファイバを用いる事がないので、光フア
イバ敷設に要する費用などが増えるという事がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に於て用いられる信号波形何回。 （ａ）はディジタル（主伝送信号）信号に監視信号を重
畳させた波形、（ｂ）は監視信号のみの波形、（Ｃ）は
ディジタル信号（主伝送信号）のみの波形である。 第２図は送信機に設ける監視打合せ信号重畳回路面。 第３図は受信機に設ける監視打合せ信号検出回路図。 第４図はオフシロスコープに現われる波形図。 （ａ）はディジタル信号のみの波形、（ｂ）はディジタ
ル信号に監視信号を重畳させた波形である。 １　・・・・・・・・・緩衝増＠器 ２　　・・・・・・・・・　ディジタル信号用発光素子
駆動回路３　・・・・・・・・・　監視信号用発光素子
駆動回路４　・・・・・・・・・　正弦波発振器５　・
・・・・・・・・　水晶振動子 ６　・・・・・・・・・　監視信号制御回路７　・・・
・・・・・・　発光素子 １０　　・・・・・・・・・　光電変換回路１１　・・
・・・・・・・　　ディジタル信号処理回路１２　・・
・・・・・・・　前置増幅器１３　　・・・・・・・・
・　ダイオード１４　　・・・・・・・・・　コンデン
サ１５　　・・・・・・・・・　ピーク検波回路１６・
・・・・・・・・　主増幅器 １７　・・・町・・　　監視信号検出狭帯域フィルタ１
８　　・・・町・・　ＰＬＬ周波数電圧変換回路１９　
　・・・・・輸・　監視信号識別器楽　　明　　者　　
　福　　　１）　　　　　　晃第１図 ディジタル信号に監視信号を重畳させた波形監視信号の
みの波形 ディジタル信号のみの波形 第　４　図 ディジタル信号のみの波形 と 須 一つり０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光送信機と光受信機と両者を結ぶ光ファイバとよりなる
   光ディジタル伝送系において、２値のディジタルパルス
   信号による主伝送信号と、監視打合せ信号として用いる
   低周波信号を片側振幅変調として重畳する事により、デ
   ィジタルパルス信号と監視打合せ信号を独立に伝送する
   ようにした事を特徴とする光通信方式。