(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送するデータを発生し出力する複数の符号発生器と、前記各符号発生器から出力されたデータをそれぞれ直交振幅変調(ＱＡＭ)してそのＱＡＭ信号を出力する複数のＱＡＭ変調器と、前記各ＱＡＭ変調器からそれぞれ出力されたＱＡＭ信号を周波数軸上に多重する周波数多重化装置と、多重された電気信号を光信号に変換する光送信装置と、前記光信号を伝送する光ファイバと、伝送された光信号を電気信号に変換する光受信装置と、前記光受信装置の出力である周波数多重された複数のＱＡＭ信号のうち任意の１つを選択する周波数選択装置と、選択されたＱＡＭ信号を元のデータに復調するＱＡＭ復調器とを備えた光伝送装置であって、
前記符号発生器は伝送すべきデータが無く、前記ＱＡＭ変調器の出力がピーク電力となるような場合に、前記ＱＡＭ変調器の出力が無変調状態とならないように、前記ＱＡＭ変調器に入力する信号としてランダムパターンを出力する手段を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
伝送するデータを発生し出力する複数の符号発生器と、前記各符号発生器から出力されたデータをそれぞれ直交振幅変調(ＱＡＭ)してそのＱＡＭ信号を出力する複数のＱＡＭ変調器と、前記各ＱＡＭ変調器からそれぞれ出力されたＱＡＭ信号を周波数軸上に多重する周波数多重化装置と、多重された電気信号を光信号に変換する光送信装置と、前記光信号を伝送する光ファイバと、伝送された光信号を電気信号に変換する光受信装置と、前記光受信装置の出力である周波数多重された複数のＱＡＭ信号のうち任意の１つを選択する周波数選択装置と、選択されたＱＡＭ信号を元のデータに復調するＱＡＭ復調器とを備えた光伝送装置であって、
前記各ＱＡＭ変調器と周波数多重化装置とを接続または切り離しする複数のスイッチ手段を設け、前記符号発生器は伝送すべきデータが無く、前記ＱＡＭ変調器の出力がピーク電力となるような場合に、前記ＱＡＭ変調器の出力が無変調状態とならないように、前記ＱＡＭ変調器と前記周波数多重化装置とを切り離すことを特徴とする光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交振幅変調(以下ＱＡＭとも記載する)された電気信号を周波数軸上に多重し、この電気信号を光信号に変換して伝送を行う光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＱＡＭでは、互いに独立する信号を直交する２つの搬送波でそれぞれ振幅変調し、それらを加え合わせて送信信号を形成している。この信号を受信した受信側では、受信信号を２つに分離し、その一方に発振器で発生させた再生搬送波を乗算し、他方にその再生搬送波の位相をπ／２ずらした信号を乗算する同期検波によって同相信号と直交信号とを復調し、それらの信号の振幅を識別して、同相信号及び直交信号の振幅の組み合わせによって表される多値を復調する。
【０００３】
この受信信号は、図４に示したように、同相成分をＩ軸で表し、直交成分をＱ軸で表すＩ−Ｑ平面上に表示することができる。また、図４は、前述の多値が64の場合であり、64ＱＡＭと呼ぶ。同様にして、多値数が16，256の場合は、それぞれ16ＱＡＭ，256ＱＡＭと呼ぶ。
【０００４】
図５は、従来の直交振幅変調された搬送波を周波数軸上に多重し、この電気信号を光信号に変換して伝送する光伝送装置の概略構成を示したものである。図５において、１はＱＡＭ信号を発生するための複数のＱＡＭ変調器である。２は周波数多重化装置であり、複数のＱＡＭ変調器１から出力された各信号を、図６に示したように、周波数軸上に多重する。３は周波数多重化装置２から出力された電気信号を光信号に変換する光送信装置、４は光送信装置３から出力された光信号を伝送する光ファイバ、５は光ファイバで伝送されてきた光信号を電気信号に変換する光受信装置、６は周波数選択装置であり、光受信装置５から出力される周波数多重されたＱＡＭ信号のうち任意の１つを選択するためのものである。７は入力したＱＡＭ信号を元のデータに復調するＱＡＭ復調器、８は伝送すべきデータを発生して、前記複数のＱＡＭ変調器１にそれぞれ供給する複数の符号発生器である。
【０００５】
なお、光送信装置３から出力される光信号の直流成分と１波あたりの搬送波成分の比を光変調度と呼ぶ(以下、光変調度をｍと略記する)。
【０００６】
図７は、上記従来装置において64ＱＡＭ信号として１波のみを伝送したときの信号対雑音比(以下、ＣＮＲと略記する)と符号誤り率(以下、ＢＥＲと略記する)の関係を示したものである。ＢＥＲは、ＣＮＲが小さくなるに従い劣化する。従って、ＢＥＲをある値以下とするためには、ある値以上のＣＮＲが必要となる。
【０００７】
図８は、光受信装置５に入力する光の受光レベル(以下、Ｐrと略記する)とＣＮＲの関係を、光変調度をパラメータとして示したものである。光変調度ｍが一定であれば、ＣＮＲはＰrが小さくなるに従い劣化し、また、Ｐrが一定であれば、光変調度ｍが小さくなるに従い劣化する。従って、規定のＰrにおいて、ＢＥＲをある値以上とするためには、光変調度ｍをある値以上とする必要がある。(例えば、最小受光レベルを−７dＢＭとした場合、光変調度ｍは３％以上とする必要がある。
【０００８】
図９の▲１▼の曲線は、64ＱＡＭ変調信号の１波と複数の無変調信号を多重したときのＢＥＲ特性を示したものである(符号誤り率特性測定時の多重化された信号の様子を図10の▲１▼に示す)。ここで、ＢＥＲ特性を測定した以外の信号を無変調信号としたのは、誤り率特性に最悪の影響を与えると考えられるピーク電力(図４のＡ点)に相当する信号を多重させるためである。図９において、横軸は、周波数多重する信号数をＮとしたときにｍ×√Ｎで定義される実効総合変調度である。図９において実効総合変調度ｍ×√Ｎが約40％を越えるとＢＥＲが急激に劣化するが、これは光送信装置３で使用している半導体レーザーダイオードが過変調状態となり、クリッピングによる特性劣化が生じるためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、過変調による符号誤り率特性の劣化により、実効総合変調度が制限される。従って、多重する信号数Ｎも制限されることになる。本発明は、過変調によって制限される多重信号数Ｎの条件を緩和させる光伝送装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図４において、64ＱＡＭ信号の電力がピークになるのはＡ点に相当するシンボルの場合であり、他のシンボルにおいての電力はピーク電力(ＰPEAK)より小さくなる。また、ＱＡＭ信号において各シンボルの出現確立がランダムであると仮定した場合の、ｎ2ＱＡＭ信号(ｎ2＝16，64，256，…)の平均電力(ＰAVE.)は
【００１１】
【数１】
ＰAVE.＝(ｎ＋１)／{３・(ｎ−１)}・ＰPEAK
より、64ＱＡＭの場合、平均電力とピーク電力の比  ＰAVE.／ＰPEAK  は−3.68dＢとなる。また、16ＱＡＭの場合、ＰAVE.／ＰPEAK＝−2.55dＢ、256ＱＡＭの場合、ＰAVE.／ＰPEAK＝−4.23dＢである。
【００１２】
図９の▲２▼の曲線は、多重する全ての搬送波を64ＱＡＭ信号で変調した場合の、実効総合変調度と符号誤り率の関係を示したものである(多重化された信号の様子を図10の▲２▼に示す)。図９のように、符号誤り率が急激に劣化する実効総合変調度は約55％となり、図９の▲１▼と比較して約３dＢ程、実効総合変調度による制限が緩和されている。従って、データ入力がない場合(無変調時)には、ランダムなパターンが出力されるようなデータをＱＡＭ変調器に入力するようにすることにより、実効総合変調度の増大による符号誤り率特性の劣化が緩和されることになる。従って、本発明によれば、過変調によって制限される多重信号数Ｎの条件を緩和させた光伝送装置を得ることができる。
【００１３】
そこで、上記目的を達成するための、本発明の光伝送装置は、伝送するデータを発生し出力する複数の符号発生器と、前記各符号発生器から出力されたデータをそれぞれ直交振幅変調(ＱＡＭ)してそのＱＡＭ信号を出力する複数のＱＡＭ変調器と、前記各ＱＡＭ変調器からそれぞれ出力されたＱＡＭ信号を周波数軸上に多重する周波数多重化装置と、多重された電気信号を光信号に変換する光送信装置と、前記光信号を伝送する光ファイバと、伝送された光信号を電気信号に変換する光受信装置と、前記光受信装置の出力である周波数多重された複数のＱＡＭ信号のうち任意の１つを選択する周波数選択装置と、選択されたＱＡＭ信号を元のデータに復調するＱＡＭ復調器とを備えた光伝送装置において、
(1)  前記符号発生器は伝送すべきデータがなく、ＱＡＭ変調器の出力がピーク電力となるような場合に、前記ＱＡＭ変調器の出力が無変調状態とならないように、前記ＱＡＭ変調器に入力する信号としてランダムパターンを出力する手段を有する構成とするものである。
【００１４】
上記構成により、複数のＱＡＭ信号を多重して光伝送を行う際に、ＱＡＭ実効総合変調度により制限される多重可能な信号数ＮをＱＡＭ信号の平均電力とピーク電力の比の分だけ増加させることができる。
【００１６】
(2)  さらに、各ＱＡＭ変調器と周波数多重化装置とを接続または切り離しする複数のスイッチ手段を設け、前記符号発生器は伝送すべきデータが無く、前記ＱＡＭ変調器の出力がピーク電力となるような場合に、前記ＱＡＭ変調器の出力が無変調状態とならないように、前記ＱＡＭ変調器と前記周波数多重化装置とを切り離す構成としたものである。この構成によれば、無変調信号が光送信装置には入力しないことになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１における光伝送装置の概略構成を示したものである。なお、図５の従来例と同一のものには同一符号を付してある。即ち、１はＱＡＭ信号を発生するための複数のＱＡＭ変調器、２は周波数多重化装置で、複数のＱＡＭ変調器１から出力された各信号を、図６に示したように、周波数軸上に多重する。３は周波数多重化装置２から出力された電気信号を光信号に変換する光送信装置、４は光送信装置３から出力された光信号を伝送する光ファイバ、５は光ファイバで伝送されてきた光信号を電気信号に変換する光受信装置、６は光受信装置５から出力される周波数多重されたＱＡＭ信号のうち任意の１つを選択する周波数選択装置、７は入力したＱＡＭ信号を元のデータに復調するＱＡＭ復調器である。
【００１８】
また、９は伝送すべきデータを発生して、複数のＱＡＭ変調器１にそれぞれ供給する複数の符号発生器であるが、伝送すべきデータが無いときに、ＱＡＭ信号のシンボルの出現確立がランダムとなるような符号を発生するところに特徴を有する。従って、本実施の形態１においては、伝送すべきデータが無いときは、ランダムパターンの信号がＱＡＭ変調器１に入力するので、その出力信号は、ピーク電力となるような出力が継続することはなく、実効総合変調度により制限される多重信号数Ｎの条件が緩和されることになる。
【００１９】
(実施の形態２)
図２は、本発明の実施の形態２における光伝送装置の概略構成を示したものである。８は、従来例と同様の伝送すべきデータを発生して、ＱＡＭ変調器１に供給する符号発生器である。また10は符号発生器８と対をなし、ＱＡＭ信号のシンボルの出現確立がランダムとなるような符号を発生するものである。11は符号発生８と符号発生器10の出力信号のいずれかをＱＡＭ変調器１に入力するように切り替えを行うスイッチである。
【００２０】
ここで、スイッチ11は、通常は符号発生器８とＱＡＭ変調器１との間を接続しているが、送出すべき符号が存在せず、従ってＱＡＭ変調器１の出力がピーク電力(無変調状態)となるような場合において、符号発生器10の出力がＱＡＭ変調器１に入力するように切り替えを行う。
【００２１】
本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ＱＡＭ変調器１の出力信号はピーク電力となるような出力が継続することはなく、従って、実効総合変調度により制限される多重信号数Ｎの条件が緩和されることになる。
【００２２】
(実施の形態３)
図３は、本発明の実施の形態３における光伝送装置の概略構成を示したものである。ここでは、各ＱＡＭ変調器１と周波数多重化装置２の間をそれぞれ接続または切り離しするスイッチ12を配置した構成となっている。
【００２３】
スイッチ12は、通常時はＱＡＭ変調器１と周波数多重化装置２とを接続しているが、伝送すべきデータが存在しないとき(無変調時)は、ＱＡＭ変調器１と周波数多重化装置２の間を切り離すように動作する。
【００２４】
従って、本実施の形態３においては、無変調時に、ＱＡＭ変調器１から出力されるピーク電力に相当する正弦波信号は光伝送装置３には入力されず、符号誤り率特性には影響を与えないことになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、符号誤り率特性に影響を与える無変調時の信号(ＱＡＭ信号のピーク電力に相当)は、ランダム変調による平均化若しくは光送信装置に無変調信号を入力させないことにより、実効総合変調度の制限を緩和させ、従って、同時に多重できる信号数を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２における光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３における光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ＱＡＭ信号のシンボル配置図である。
【図５】従来例における光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図６】周波数軸上に多重化された複数のＱＡＭ信号を示す図である。
【図７】ＣＮＲ対ＢＥＲ特性図である。
【図８】Ｐr対ＣＮＲ特性図である。
【図９】実効総合変調度対ＢＥＲ特性図である。
【図１０】ＢＥＲ特性測定時の多重化された信号を示す図である。
【符号の説明】
１…ＱＡＭ変調器、  ２…周波数多重化装置、  ３…光送信装置、  ４…光ファイバ、  ５…光受信装置、  ６…周波数選択装置、  ７…ＱＡＭ復調器、  ８，９，10…符号発生器、  11，12…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003641682.tif 000008
【図８】
0003641682.tif 000009
【図９】
0003641682.tif 000010
【図１０】
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