(57)【要約】【課題】  ベースバンドディジタル信号の伝送速度が高速である場合でも多重化する異種変調信号の周波数帯域を低く設定できるようにする。【解決手段】  通信システム１０は、周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段１１と、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段１２と、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段１３と、多重信号を伝える伝送路２０と、多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに、分離する信号分離手段１４と、第１分離信号を受信する第１受信手段１５と、第２分離信号を受信する第２受信手段１６とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に繰り返される第１の伝送信号を伝える伝送路に、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を、周波数多重することを特徴とする信号多重方法。
【請求項２】
前記第１の伝送信号はディジタル信号であり、前記第２の伝送信号はアナログ信号であることを特徴とする請求項１記載の信号多重方法。
【請求項３】
前記第１の伝送信号は監視用ディジタル信号であり、前記伝送路は通信用ディジタル信号も伝えることを特徴とする請求項１または２記載の信号多重方法。
【請求項４】
前記伝送路は光ファイバである又は光ファイバを含んで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の信号多重方法。
【請求項５】
周期的に繰り返される第１の伝送信号と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた信号とに分離することを特徴とする信号分離方法。
【請求項６】
周期的に繰り返される第１の伝送信号と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を複数に分岐させ、当該分岐させた少なくとも１の多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を得ることを特徴とする信号分離方法。
【請求項７】
周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段と、前記第１の伝送信号と前記第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段と、前記多重信号を伝える伝送路と、前記多重信号を、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに分離する信号分離手段と、前記第１分離信号を受信する第１受信手段と、前記第２分離信号を受信する第２受信手段とを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項８】
周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段と、前記第１の伝送信号と前記第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段と、前記多重信号を伝える伝送路と、前記多重信号を複数の受信側伝送路に伝える分岐手段と、前記多重信号を受信する第１受信手段と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を受信する第２受信手段とを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項９】
前記第１の伝送信号はディジタル信号であり、前記第２の伝送信号はアナログ信号であることを特徴とする請求項７または８記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第１の伝送信号は監視用ディジタル信号であり、前記伝送路は通信用ディジタル信号も伝えることを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記伝送路は光ファイバである又は光ファイバを含んで構成されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号多重・分離方法および通信システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、単一の伝送路を使用して複数の信号を周波数多重する技術および当該多重化された信号を分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４に示す１本の同軸ケーブルや光ファイバなどの単一の伝送路１０１で接続された２点のノード１０２，１０３において、親側に当たる制御局１０２は、通常、ネットワークの状態を監視するために、ネットワークの子側に当たるアクセス局１０３に向けて、ベースバンドディジタル信号の形式で、監視用信号を周期的に伝送している。ベースバンドディジタル信号とは、送りたい信号の波形を、周波数帯域を変えずにそのままにして、電圧や光の強度に変換して伝送する方式であり、信号強度の時間変化は図１１に示すように矩形波形を描く。一方、上記伝送路１０１には、周期的に繰り返し伝送される上述した監視用信号の他に、ノード１０２，１０３間における通常の通信用信号が、やはりベースバンドディジタル信号の形式で、時間的にほぼランダムで断続的に伝送されている。
【０００３】
上記単一の伝送路１０１上で伝送されているベースバンドディジタル信号に、これとは異なる変調方式を持つ信号（例えばＴＶ放送用のアナログ信号など。以下、異種変調信号と呼ぶ。）を多重して伝送する技術として、以下に示す方法が知られている（非特許文献１，２参照）。
【０００４】
第１の方法は、図１６，図１７に示すように、ベースバンドディジタル信号と、異種変調信号とを周波数多重するものである。この場合、第１送信手段１０２から送信されるベースバンドディジタル信号と、第２送信手段１０４から送信される異種変調信号とは、周波数多重装置１０５により周波数多重され、単一の伝送路１０１上で伝送される。この周波数多重は、信号間の干渉影響をできるだけ小さくするために、ベースバンドディジタル信号の周波数帯域と、異種変調信号の周波数帯域とが重ならないように行われる。換言すれば、異種変調信号の周波数帯域は、ベースバンドディジタル信号の周波数帯域と重ならないものが選択される。１本の伝送路１０１を介して伝送されて来るベースバンドディジタル信号と異種変調信号とは、使用周波数帯域がそれぞれ異なるように構成されているので、周波数フィルタ１０６により、再びベースバンドディジタル信号と異種変調信号とに分離することができる。分離された各信号は、それぞれベースバンドディジタル信号を受信する第１受信手段１０３と、異種変調信号を受信する第２受信手段１０７とに送られる。
【０００５】
尚、図１６は、伝送路１０１が同軸ケーブルなどの電気信号用通信線１０１Ａである場合の構成を示し、図１７は、伝送路１０１が光ファイバ１０１Ｂすなわち光信号用通信線である場合の構成を示す。伝送路１０１が光ファイバ１０１Ｂである場合には、電気信号を周波数多重した後、電気／光変換装置１０８により、多重化された電気信号を光信号に変換して光ファイバ１０１Ｂに伝送する。受信側では、光／電気変換装置１０９により、光信号を電気信号に変換した後、当該電気信号を周波数フィルタ１０６によりベースバンドディジタル信号と異種変調信号とに分離する。
【０００６】
第２の方法は、図１８に示すように、ベースバンドディジタル信号と、異種変調信号とをそれぞれ光信号として、光波長多重するものである。第１送信手段１０２から送信されるベースバンドディジタル信号と、第２送信手段１０４から送信される異種変調信号とは、それぞれ電気／光変換装置１０８により光信号に変換され、光波長多重装置１１０により光波長多重され、単一の光ファイバ１０１Ｂ上で伝送される。この光波長多重は、信号間の干渉影響をできるだけ小さくするために、電気／光変換後のベースバンドディジタル信号の光波長と、電気／光変換後の異種変調信号の光波長とが重ならないように行われる。換言すれば、異種変調信号の光波長は、ベースバンドディジタル信号の光波長と異なるものが選択される。１本の光ファイバ１０１Ｂを介して伝送されて来るベースバンドディジタル信号と異種変調信号とは、光波長がそれぞれ異なるように構成されているので、光波長分離素子１１１によって、再びベースバンドディジタル信号と異種変調信号とに分離することができる。分離された各光信号は、それぞれ光／電気変換装置１０９により電気信号に変換された後、ベースバンドディジタル信号を受信する第１受信手段１０３と、異種変調信号を受信する第２受信手段１０７とに送られる。上記第２の方法によれば、光波長によってベースバンドディジタル信号と異種変調信号とに分離できるため、ベースバンドディジタル信号と異種変調信号との周波数帯域は重複していても構わない。
【０００７】
【非特許文献１】柴田, 山本, 北村, 渡辺, “FM 一括変換技術を用いたサブキャリア多重信号とディジタルベースバンド信号の重畳方式,” 電子情報通信学会論文誌, vol. J85-B, no. 1, pp. 1-8 (2002).
【非特許文献２】上坂, 久利, 中條, 北山, “10Gb/s ベースバンド信号と60GHz 帯ミリ波信号の単一波長同時光変調・ファイバ伝送,” 2000 年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会, B-5-147, p. 435.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１に示すベースバンドディジタル信号のうち、時間的にほぼランダムで断続的に伝送される通常の通信用信号を、充分に長い時間（理論的には無限長の時間）で平均した場合の周波数スペクトルは、図１２に示す分布となる。尚、実際のデータ通信のようにディジタル信号における０と１の並びはほぼランダムであるとする。図１２に示す分布では、緩やかな山状の曲線が、直流成分（周波数０）から連なっている。また、山状曲線の頂点の信号強度は比較的小さく、かつ周波数が大きくなるにつれて小さくなる傾向を示す。
【０００９】
一方、ベースバンドディジタル信号のうち、周期的に繰り返される監視用信号を、充分に長い時間（理論的には無限長の時間）で平均した場合の周波数スペクトルは、狭い周波数幅で鋭く突出した信号強度が離散的に複数現われる櫛状の分布を示す。このような櫛状の周波数スペクトルが現われるのは、監視用信号が周期的であるためである。本明細書では、櫛状周波数スペクトルにおける尖鋭部を櫛歯と呼ぶ。櫛歯の頂点の強度は比較的大きく、かつ周波数が大きくなるにつれて小さくなる傾向を示す。
【００１０】
従って、通信用信号と監視用信号を含むベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルは、図１３に示すように、図１２に示す緩やかな山状の曲線が連続した分布と、上述した櫛状分布とが重なった特性となる。
【００１１】
図１６，図１７に示す従来の周波数多重方式は、上述した通り、ベースバンドディジタル信号と多重化させる異種変調信号の周波数帯域として、ベースバンドディジタル信号の周波数帯域と重ならないものを選択している。
【００１２】
しかしながら、ベースバンドディジタル信号の伝送速度（ｂｐｓ（ビット／秒））が高速になるにつれて、ベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルは、より高い周波数領域まで進出してくる。特に、伝送路１０１として光ファイバ１０１Ｂを利用する場合、ベースバンドディジタル信号の伝送速度は非常に高速となり、その周波数スペクトルは、非常に高い周波数領域まで占めることとなる。ベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルは、図１３に示すように、周波数０から高周波数領域まで広範囲に連続しているため、ベースバンドディジタル信号と多重化させる異種変調信号の周波数帯域として、ベースバンドディジタル信号の周波数帯域と重ならないものを選択するとなると、さらに高い周波数帯域を使用せざるを得ない（図１５参照）。尚、図１５中の符号Ａはベースバンドディジタル信号の周波数帯域を示し、符号Ｂは異種変調信号の周波数帯域を示す。非常に高い周波数帯域の使用は、伝送損失の増大や通信システムの高コスト化を招く原因となる。
【００１３】
一方、図１８に示す従来の光波長多重方式によれば、信号間の使用周波数帯域には依存しない通信システムを構築できるが、この方式の場合、光源、電気／光変換装置１０８、光／電気変換装置１０９が多重化させる信号の数だけ必要となり、さらに多重信号を光波長分離するための光波長分離素子１１１が必要となるなど、通信システムの高コスト化を引き起こす。
【００１４】
また、ベースバンドディジタル信号に多重化させる異種変調信号が、アナログ信号である場合、当該アナログ信号をディジタル信号に変換した後、ベースバンドディジタル信号と時分割多重させ、受信側でビットパターンに基づいて２種のディジタル信号を分離した後、元のアナログ信号に復元する方法も考えられるが、処理が複雑化し、またアナログ／ディジタル変換装置が必要になるなど、通信システムの高コスト化を引き起こす。
【００１５】
そこで本発明は、伝送速度が高速である場合でも多重化する信号の周波数帯域を低く設定でき、信号品質の劣化を最小限に抑えることのできる信号多重・分離方法および通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の信号多重方法は、周期的に繰り返される第１の伝送信号を伝える伝送路に、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を、周波数多重するようにしている。
【００１７】
また、請求項５記載の信号分離方法は、周期的に繰り返される第１の伝送信号と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた信号とに分離するようにしている。
【００１８】
また、請求項７記載の通信システムは、周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段と、前記第１の伝送信号と前記第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段と、前記多重信号を伝える伝送路と、前記多重信号を、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに分離する信号分離手段と、前記第１分離信号を受信する第１受信手段と、前記第２分離信号を受信する第２受信手段とを備えるようにしている。
【００１９】
したがって、第１の伝送信号と多重する第２の伝送信号は、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有するので、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを、互いに大きな影響を与えることなく、即ち、第１の伝送信号および第２の伝送信号の劣化を非常に小さいものとして、かつ多重する側の第２の伝送信号を極高い周波数帯域に設定することなく、簡単に単一の伝送路上に多重化することができる。これにより、信号多重に伴う伝送損失の増大を防ぎ、通信システムの簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００２０】
また、請求項６記載の信号分離方法は、周期的に繰り返される第１の伝送信号と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を複数に分岐させ、当該分岐させた少なくとも１の多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を得るようにしている。
【００２１】
また、請求項８記載の通信システムは、周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段と、前記第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段と、前記第１の伝送信号と前記第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段と、前記多重信号を伝える伝送路と、前記多重信号を複数の受信側伝送路に伝える分岐手段と、前記多重信号を受信する第１受信手段と、前記多重信号から前記第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を受信する第２受信手段とを備えるようにしている。
【００２２】
この場合、第１の伝送信号を処理する装置（第１受信手段）は、第１の伝送信号に第２の伝送信号が重畳されたままの信号を受信し、処理することとなる。このため信号品質の劣化が引き起こされるが、その劣化量が第１の伝送信号を処理する装置（第１受信手段）の許容範囲内であれば、通信の信頼性を保ちつつ、多重信号の分離機能（例えば周波数フィルタの構造など）を簡素化でき、通信システム全体の簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００２３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の信号多重方法において、前記第１の伝送信号はディジタル信号であり、前記第２の伝送信号はアナログ信号であるものとしている。また、請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の通信システムにおいて、前記第１の伝送信号はディジタル信号であり、前記第２の伝送信号はアナログ信号であるものとしている。
【００２４】
ディジタル信号は、一般に広範囲の周波数スペクトルを持つが、周期的に繰り返される信号である場合、その周波数スペクトルは、狭い周波数幅で鋭く突出した信号強度が離散的に複数現われる櫛状の分布を示す。一方、アナログ信号は、一般に特定の周波数を中心とした狭い周波数帯域を持つ。このため、アナログ信号は、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号としての条件を良好に満足する。このため、信号多重・分離に伴う第２の伝送信号の劣化を非常に小さいものとすることができ、例えば人間の視覚や聴覚では気が付かない程度の極僅かな信号劣化に抑えることができる。アナログ信号をディジタル信号に変換してから多重する複雑な処理を行う必要もない。また、ディジタル信号は多少の信号劣化ではビットパターンは変化せず、さらに万が一、ディジタル信号のビットパターンが変わってしまった場合でも、ビット誤り検出機能や誤りビットの訂正機能により、誤りビットを訂正したりデータの再送を要求するといった対応が可能である。第１の伝送信号を劣化に強いディジタル信号とすることで、第１の伝送信号を送受信する装置間の通信の信頼性を保つことができる。したがって、信号劣化を許容範囲内に抑えつつ、信号多重・分離のための装置構成および処理の内容を簡素化することができる。
【００２５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の信号多重方法において、前記第１の伝送信号は監視用ディジタル信号であり、前記伝送路は通信用ディジタル信号も伝えるものとしている。また、請求項１０記載の発明は、請求項７から９のいずれか１つに記載の通信システムにおいて、前記第１の伝送信号は監視用ディジタル信号であり、前記伝送路は通信用ディジタル信号も伝えるものとしている。
【００２６】
この場合、ネットワークの親側に当たる制御局と子側に当たるアクセス局との間の通信に用いられる単一の伝送路に、監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号とは異なる変調方式を持つ信号（例えばＴＶ放送用のアナログ信号など）を多重して伝送することができる。
【００２７】
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の信号多重方法において、前記伝送路は光ファイバである又は光ファイバを含んで構成されるものとしている。また、請求項１１記載の発明は、請求項７から１０のいずれか１つに記載の通信システムにおいて、前記伝送路は光ファイバである又は光ファイバを含んで構成されるものとしている。
【００２８】
この場合、伝送路に光ファイバを用いるので、同軸ケーブル等の導電物質を利用する場合よりも長距離かつ高速の伝送が可能となる。一方で、光ファイバの利用により、第１の伝送信号の伝送速度が極めて高速となり広範囲の周波数帯域を占めることとなっても、第２の伝送信号の周波数帯域を低く設定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
しかして請求項１記載の信号多重方法および請求項５記載の信号分離方法および請求項７記載の通信システムによれば、第１の伝送信号と多重する第２の伝送信号は、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯と櫛歯との間の周波数帯域を有するので、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを、互いに大きな影響を与えることなく、即ち、第１の伝送信号および第２の伝送信号の劣化を非常に小さいものとして、かつ多重する側の第２の伝送信号を極高い周波数帯域に設定することなく、簡単に単一の伝送路上に多重化することができる。これにより、信号多重に伴う伝送損失の増大を防ぎ、通信システムの簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００３０】
さらに、請求項６記載の信号分離方法および請求項８記載の通信システムによれば、第１の伝送信号を処理する装置（第１受信手段）は、第１の伝送信号に第２の伝送信号が重畳されたままの信号を受信し、処理することとなり、このため信号品質の劣化が引き起こされるが、その劣化量が第１の伝送信号を処理する装置（第１受信手段）の許容範囲内であれば、通信の信頼性を保ちつつ、多重信号の分離機能（例えば周波数フィルタの構造など）を簡素化でき、通信システム全体の簡素化、低コスト化に寄与できる。
【００３１】
さらに、請求項２記載の信号多重方法および請求項９記載の通信システムによれば、第１の伝送信号をディジタル信号とし、第２の伝送信号をアナログ信号としているので、信号劣化を許容範囲内に抑えつつ、信号多重・分離のための装置構成および処理の内容を簡素化することができる。
【００３２】
さらに、請求項３記載の信号多重方法および請求項１０記載の通信システムによれば、ネットワークの親側に当たる制御局と子側に当たるアクセス局との間の通信に用いられる単一の伝送路に、監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号とは異なる変調方式を持つ信号（例えばＴＶ放送用のアナログ信号など）を多重して伝送することができる。
【００３３】
さらに、請求項３記載の信号多重方法および請求項１０記載の通信システムによれば、伝送路に光ファイバを用いるので、同軸ケーブル等の導電物質を利用する場合よりも長距離かつ高速の伝送が可能となる。一方で、光ファイバの利用により、第１の伝送信号の伝送速度が極めて高速となり広範囲の周波数帯域を占めることとなっても、第２の伝送信号の周波数帯域を低く設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１および図７から図１０に本発明の信号多重・分離方法および通信システムの実施の一形態を示す。この信号多重方法は、周期的に繰り返される第１の伝送信号を伝える伝送路に、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を、周波数多重するようにしている。
【００３６】
また、本実施形態の信号分離方法は、第１の伝送信号と第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた信号とに、分離するようにしている。
【００３７】
上記の信号多重・分離方法は、以下に説明する通信システム１０において実現される。この通信システム１０は、周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段１１と、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段１２と、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段１３と、多重信号を伝える伝送路２０と、多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに、分離する信号分離手段１４と、第１分離信号を受信する第１受信手段１５と、第２分離信号を受信する第２受信手段１６とを備えている。
【００３８】
本実施形態の伝送路は、信号多重手段１３と信号分離手段１４とを接続する単一の主伝送路２０と、第１送信手段１１と信号多重手段１３とを接続する第１送信側伝送路２１と、第２送信手段１２と信号多重手段１３とを接続する第２送信側伝送路２２と、信号分離手段１４と第１受信手段１５とを接続する第１受信側伝送路２３と、信号分離手段１４と第２受信手段１６とを接続する第２受信側伝送路２４とを含んで構成される。各伝送路２０〜２４は、例えば同軸ケーブルなどの電気信号用通信線であるものとしている。
【００３９】
第１の伝送信号は、例えばディジタル信号である。ディジタル信号は、一般に広範囲の周波数スペクトルを持つが、周期的に繰り返される信号である場合、その周波数スペクトルは、狭い周波数幅で鋭く突出した信号強度が離散的に複数現われる櫛状の分布を示す。尚、周期的に繰り返される信号であれば、その周波数スペクトル特性は櫛状となることから、第１の伝送信号は必ずしもディジタル信号に限定されず、アナログ信号であっても構わない。
【００４０】
一方、第２の伝送信号は、例えばアナログ信号である。アナログ信号は、一般に特定の周波数を中心とした狭い周波数帯域を持つ。このため、アナログ信号は、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号としての条件を良好に満足する。
【００４１】
周期的に繰り返されるディジタル信号（第１の伝送信号）の具体例としては、例えば、ネットワーク上の２点のノード間において、親側に当たる制御局が、ネットワークの状態を監視するために、ネットワークの子側に当たるアクセス局に向けて伝送するベースバンドディジタル信号形式の監視用信号（以下、監視用ディジタル信号と呼ぶ。）が挙げられる。例えば本実施形態では、第１送信手段１１は制御局、第１受信手段１５はアクセス局とし、第１の伝送信号は制御局からアクセス局に向けて伝送される監視用ディジタル信号であるものとしている。
【００４２】
ここで、制御局としての第１送信手段１１とアクセス局としての第１受信手段１５との間では、上記監視用ディジタル信号の他に、通常の通信用信号が、やはりベースバンドディジタル信号の形式で、時間的にほぼランダムで断続的に伝送されている。したがって、主伝送路２０には、監視用ディジタル信号に加えて、通常通信用のベースバンドディジタル信号（以下、通信用ディジタル信号と呼ぶ、）が伝送される。通信用ディジタル信号と監視用ディジタル信号を含むベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルは、通信用ディジタル信号に起因する緩やかな山状の曲線が連続した分布と、監視用ディジタル信号に起因する櫛状の分布とが重なった特性となる。実際に計測された制御局とアクセス局との間で伝送されるベースバンドディジタル信号の周波数スペクトル特性を、図１０に示す。
【００４３】
一方、第２の伝送信号（本実施形態ではアナログ信号）の具体例としては、ＴＶ放送用信号などが該当する。例えば本実施形態では、第２送信手段１２はＴＶ放送用信号を発生する手段、第２受信手段１６はＴＶ放送用信号を受信する手段としている。
【００４４】
第２の伝送信号の周波数帯域は、第１の伝送信号についての充分に長い時間（理論的には無限長の時間）で平均した場合の櫛状の周波数スペクトルにおける櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域が選択される。ここで、櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域と、第２の伝送信号の周波数帯域とが、偶々重なってしまう場合も考えられる。そのような場合には、監視用ディジタル信号の周期を変更して櫛歯２の周波数帯域を移動させるか、第２の伝送信号に対して周波数変調をかけて第２の伝送信号の周波数帯域を変更することで、第２の伝送信号の周波数帯域が櫛歯２と櫛歯２との間に位置するように調整できる。尚、第２の伝送信号に対して周波数変調をかけて調整する場合は、第２受信手段１６において当該周波数変調を復調するようにする。
【００４５】
第１送信手段１１において発生した第１の伝送信号（監視用ディジタル信号）および通信用ディジタル信号と、第２送信手段１２において発生した第２の伝送信号とは、それぞれ第１，第２送信側伝送路２１，２２を介して信号多重手段１３に伝送され、信号多重手段により周波数多重される。信号多重手段１３には、例えば既存の周波数多重装置を用いてよい。多重化された信号は、主伝送路２０を介して信号分離手段１４へと伝送される。ここで、第１送信側伝送路２１に伝送されるベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルを図７に示し、第２送信側伝送路２２に伝送される第２の伝送信号（アナログ信号）の周波数スペクトルを図８に示し、主伝送路２０に伝送される多重信号の周波数スペクトルを図９に示す。図７〜図９に示すように、第１の伝送信号の周波数スペクトルの櫛歯２，２の間に第２の伝送信号が重畳される。
【００４６】
主伝送路２０を介して信号多重手段１３から多重信号を受信した信号分離手段１４は、当該多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに分離し、第１分離信号を第１受信側伝送路２３を介して第１受信手段１５に伝送し、第２分離信号を第２受信側伝送路２４を介して第２受信手段１６に伝送する。上記信号分離手段１４は、例えば、主伝送路２０から送られる電気信号を第１受信側伝送路２３と第２受信側伝送路２４とに分岐する信号分岐手段と、第１受信側伝送路２３へ分岐された多重信号について第２の伝送信号の周波数帯域だけを除く周波数フィルタと、第２受信側伝送路２４へ分岐された多重信号について第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出す周波数フィルタとにより構成される。
【００４７】
第１分離信号を受信した第１受信手段１５は、第１分離信号からビットパターンを認識し、特定のビットパターンに基づいて監視用ディジタル信号と通信用ディジタル信号とを分離し、各ディジタル信号の内容を解釈して、各ディジタル信号を利用した処理あるいは各ディジタル信号の内容に応じた処理を実行する。また、第２分離信号を受信した第２受信手段１６は、第２分離信号を利用した処理あるいは第２分離信号の内容に応じた処理を実行する。
【００４８】
ここで、第１の伝送信号と第１分離信号とは完全には一致せず、また、第２の伝送信号と第２分離信号とは完全には一致しないため、原信号と受信信号との差がノイズとして現われる。しかし、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間に第２の伝送信号の周波数帯域を設定することによって、第１の伝送信号と第１分離信号との差、特に第２の伝送信号と第２分離信号との差は、非常に小さいものとすることができ、例えば人間の視覚や聴覚では気が付かない程度の極僅かな信号劣化に抑えることができる。
【００４９】
また、第１の伝送信号はディジタル信号であるため、元のベースバンドディジタル信号と第１分離信号との差は、図１１に示す矩形波形の歪みとして現われるが、そもそもディジタル信号は「０」か「１」かの判別がつけば問題は無く、上記矩形波形が多少歪んでも「０」か「１」かの判断に影響を与えない。さらに、万が一、ディジタル信号のビットパターンが変わってしまう場合も考えられるが、そのような場合でも、監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号に誤り検出用ビットや誤り訂正用ビットが含まれており、第１受信手段１５がビット誤り検出機能や誤りビットの訂正機能を備えていれば、第１受信手段１５側で受信したビットパターンが正しいか否か判断でき、ビットパターンが誤っていれば、当該誤っているビットを訂正する、訂正が不可能であればデータの再送を第１送信手段１１に要求する、といった対応が可能となる。
【００５０】
以上のように構成される本発明によれば、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを、互いに大きな影響を与えることなく、かつ多重する側の第２の伝送信号を極高い周波数帯域に設定することなく、簡単に単一の伝送路２０上に多重化することが可能となる。したがって、第１の伝送信号の伝送速度が極めて高速で広範囲の周波数帯域を占める場合でも、第２の伝送信号の周波数帯域を低く設定することができる。これにより、信号多重に伴う伝送損失の増大を防ぎ、通信システムの簡素化、低コスト化に寄与できる。また、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間に第２の伝送信号の周波数帯域を設定することにより、第１の伝送信号および第２の伝送信号の劣化を非常に小さいものとすることができ、例えばＴＶ放送用のアナログ信号である第２の伝送信号については、人間の視覚や聴覚では気が付かない程度の極僅かな劣化に抑えることができる。また、第１の伝送信号はディジタル信号であるため、多少の信号劣化ではビットパターンは変化せず、さらに万が一、ディジタル信号のビットパターンが変わってしまった場合でも、ビット誤り率を第１受信手段１５が備えるビット誤り検出機能や誤りビットの訂正機能の許容範囲内に抑えることで、第１送信手段１１と第１受信手段１５との間の通信の信頼性を保つことができる。
【００５１】
さらに、本発明の他の実施形態について以下に説明する。尚、以下に説明する他の実施形態において上述の実施形態と同様の構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、各実施形態特有の構造等について説明する。
【００５２】
図２に、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１０およびこの通信システム１０で実現される信号多重・分離方法を示す。この第２の実施形態は、伝送路に光ファイバ１を含むものである。このため、この通信システム１０は、電気／光変換装置１７と、光／電気変換装置１８とを備えている。また、この通信システム１０では、電気／光変換装置１７により、第１の伝送信号と第２の伝送信号とをそれぞれ異なる光波長を有する光信号に変換した後、これら２種の光信号を、信号多重手段１３’としての光波長多重装置により多重化するようにしている。そして、当該多重化された光信号を、光／電気変換装置１８により電気信号にした後、信号分離手段１４により第１分離信号と第２分離信号とに分離して、当該分離した信号を第１受信手段１５と第２受信手段１６とに伝送するようにしている。
【００５３】
第２の実施形態における伝送路は、信号多重手段１３’と光／電気変換装置１８とを接続する単一の主伝送路２０と、第１送信手段１１と第１電気／光変換装置１７Ａとを接続する第１送信側伝送路２１’と、第２送信手段１２と第２電気／光変換装置１７Ｂとを接続する第２送信側伝送路２２’と、第１電気／光変換装置１７Ａと信号多重手段１３’とを接続する第３送信側伝送路２５と、第２電気／光変換装置１７Ｂと信号多重手段１３’とを接続する第４送信側伝送路２６と、光／電気変換装置１８と信号分離手段１４とを接続する第３受信側伝送路２７と、信号分離手段１４と第１受信手段１５とを接続する第１受信側伝送路２３と、信号分離手段１４と第２受信手段１６とを接続する第２受信側伝送路２４とを含んで構成される。主伝送路２０、第３，第４送信側伝送路２５，２６は、光ファイバ（光信号用通信線）１であり、その他の伝送路２１’，２２’，２３，２４，２７は、例えば同軸ケーブルなどの電気信号用通信線であるものとしている。
【００５４】
第１送信手段１１において発生した第１の伝送信号（監視用ディジタル信号）および通信用ディジタル信号と、第２送信手段１２において発生した第２の伝送信号とは、それぞれ第１，第２送信側伝送路２１’，２２’を介して第１，第２電気／光変換装置１７Ａ，１７Ｂに伝送され、異なる光波長を有する光信号に変換される。光信号に変換された第１の伝送信号（監視用ディジタル信号）および通信用ディジタル信号と、第２の伝送信号とは、それぞれ第３，第４送信側伝送路２５，２６を介して信号多重手段１３’に伝送され、信号多重手段１３’により光波長多重される。信号多重手段１３’には、例えば既存の光波長多重装置を用いてよい。多重化された信号は、主伝送路２０を介して光／電気変換装置１８へと伝送され、光／電気変換装置１８で電気信号に変換された後、第３受信側伝送路２７を介して信号分離手段１４へと伝送される。ここで、第１送信側伝送路２１’に伝送されるベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルを図７に示し、第２送信側伝送路２２’に伝送される第２の伝送信号（アナログ信号）の周波数スペクトルを図８に示し、第３受信側伝送路２７に伝送される多重信号の周波数スペクトルを図９に示す。図７〜図９に示すように、第１の伝送信号の周波数スペクトルの櫛歯２，２の間に第２の伝送信号が重畳される。
【００５５】
光／電気変換装置１８から多重信号を受信した信号分離手段１４は、当該多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに分離し、第１分離信号を第１受信側伝送路２３を介して第１受信手段１５に伝送し、第２分離信号を第２受信側伝送路２４を介して第２受信手段１６に伝送する。
【００５６】
第１分離信号を受信した第１受信手段１５は、第１分離信号からビットパターンを認識し、特定のビットパターンに基づいて監視用ディジタル信号と通信用ディジタル信号とを分離し、各ディジタル信号の内容を解釈して、各ディジタル信号を利用した処理あるいは各ディジタル信号の内容に応じた処理を実行する。また、第２分離信号を受信した第２受信手段１６は、第２分離信号を利用した処理あるいは第２分離信号の内容に応じた処理を実行する。
【００５７】
以上のように構成される本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、伝送路に光ファイバ１を用いるので、同軸ケーブル等の導電物質を利用する場合よりも長距離かつ高速の伝送が可能となる。一方で、光ファイバ１の利用により、ベースバンドディジタル信号の伝送速度が極めて高速となり広範囲の周波数帯域を占めることとなっても、第２の伝送信号の周波数帯域を低く設定することができる。さらに、本実施形態の構成によれば、光／電気変換装置１８は１つで済み、高価な光波長分離素子は不要であるため、図１８に示す従来構成と比較して、通信システム１０の簡素化、低コスト化を実現できる。また、第１の伝送信号に基づく光信号と、第２の伝送信号に基づく光信号とを異なる光波長として光波長多重することで、合成した光信号の強度にうねり（ビート）が生じることを防止できる。
【００５８】
次に図３に、本発明の第３の実施形態に係る通信システム１０およびこの通信システム１０で実現される信号多重・分離方法を示す。この第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に伝送路に光ファイバ１を含むものであるが、この通信システム１０では、第１の伝送信号と第２の伝送信号とを周波数多重した後に、当該多重信号を電気／光変換装置１７により光信号に変換するようにしている。そして、当該光信号を光／電気変換装置１８により電気信号にした後、信号分離手段１４により第１分離信号と第２分離信号とに分離して、当該分離した信号を第１受信手段１５と第２受信手段１６とに伝送するようにしている。
【００５９】
第３の実施形態における伝送路は、電気／光変換装置１７と光／電気変換装置１８とを接続する単一の主伝送路２０と、第１送信手段１１と信号多重手段１３とを接続する第１送信側伝送路２１と、第２送信手段１２と信号多重手段１３とを接続する第２送信側伝送路２２と、信号多重手段１３と電気／光変換装置１７とを接続する第３送信側伝送路２８と、光／電気変換装置１８と信号分離手段１４とを接続する第３受信側伝送路２７と、信号分離手段１４と第１受信手段１５とを接続する第１受信側伝送路２３と、信号分離手段１４と第２受信手段１６とを接続する第２受信側伝送路２４とを含んで構成される。主伝送路２０は光ファイバ（光信号用通信線）１であり、その他の伝送路２１〜２４，２７，２８は、例えば同軸ケーブルなどの電気信号用通信線であるものとしている。
【００６０】
第１送信手段１１において発生した第１の伝送信号（監視用ディジタル信号）および通信用ディジタル信号と、第２送信手段１２において発生した第２の伝送信号とは、それぞれ第１，第２送信側伝送路２１，２２を介して信号多重手段１３に伝送され、信号多重手段１３により周波数多重される。多重化された信号は、第３送信側伝送路２８を介して電気／光変換装置１７に伝送され、光信号に変換される。当該光信号は、主伝送路２０を介して光／電気変換装置１８へと伝送され、電気信号に変換された後、第３受信側伝送路２７を介して信号分離手段１４へと伝送される。ここで、第１送信側伝送路２１に伝送されるベースバンドディジタル信号の周波数スペクトルを図７に示し、第２送信側伝送路２２に伝送される第２の伝送信号（アナログ信号）の周波数スペクトルを図８に示し、第３受信側伝送路２７に伝送される多重信号の周波数スペクトルを図９に示す。図７〜図９に示すように、第１の伝送信号の周波数スペクトルの櫛歯２，２の間に第２の伝送信号が重畳される。
【００６１】
光／電気変換装置１８から多重信号を受信した信号分離手段１４は、当該多重信号を、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを除いた第１分離信号と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した第２分離信号とに分離し、第１分離信号を第１受信側伝送路２３を介して第１受信手段１５に伝送し、第２分離信号を第２受信側伝送路２４を介して第２受信手段１６に伝送する。
【００６２】
第１分離信号を受信した第１受信手段１５は、第１分離信号からビットパターンを認識し、特定のビットパターンに基づいて監視用ディジタル信号と通信用ディジタル信号とを分離し、各ディジタル信号の内容を解釈して、各ディジタル信号を利用した処理あるいは各ディジタル信号の内容に応じた処理を実行する。また、第２分離信号を受信した第２受信手段１６は、第２分離信号を利用した処理あるいは第２分離信号の内容に応じた処理を実行する。
【００６３】
以上のように構成される本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、伝送路に光ファイバ１を用いるので、同軸ケーブル等の導電物質を利用する場合よりも長距離かつ高速の伝送が可能となる。一方で、光ファイバ１の利用により、ベースバンドディジタル信号の伝送速度が極めて高速となり広範囲の周波数帯域を占めることとなっても、第２の伝送信号の周波数帯域を低く設定することができる。さらに、本実施形態の構成によれば、光／電気変換装置１８、電気／光変換装置１７はそれぞれ１つで済み、高価な光波長分離素子は不要であるため、通信システム１０の簡素化、低コスト化を実現できる。
【００６４】
次に図４に、本発明の第４の実施形態に係る通信システム１０およびこの通信システム１０で実現される信号分離方法を示す。この信号分離方法は、周期的に繰り返される第１の伝送信号と、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号とが周波数多重された多重信号を複数に分岐させ、当該分岐させた少なくとも１の多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を得るようにしている。
【００６５】
このために通信システム１０では、周期的に繰り返される第１の伝送信号を発生する第１送信手段１１と、第１の伝送信号が有する櫛状の周波数スペクトル特性における櫛歯２と櫛歯２との間の周波数帯域を有する第２の伝送信号を発生する第２送信手段１２と、第１の伝送信号と前記第２の伝送信号とを周波数多重した多重信号を生成する信号多重手段１３と、多重信号を伝える伝送路２０と、多重信号を複数の受信側伝送路２３，２４に伝える分岐手段１９と、多重信号を受信する第１受信手段１５と、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出した信号を受信する第２受信手段１６とを備えている。尚、図４の例では、受信側伝送路は第１受信側伝送路２３と第２受信側伝送路２４の２つとしているが、２以上であっても構わない。
【００６６】
この構成の場合、第１受信手段１５は、監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号に第２の伝送信号が重畳されたままの信号を受信し、処理することとなる。監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号はディジタル信号であるため、第２の伝送信号が重畳された影響は、図１１に示す矩形波形の歪みとして現われる。これに対して、そもそもディジタル信号は「０」か「１」かの判別がつけば問題は無いため、上記矩形波形が多少歪んでも「０」か「１」かの判断に影響を与えない程度であれば、第１受信手段１５における情報処理に影響を与えることはない。一方、第２の伝送信号の重畳によってディジタル信号のビットパターンが変わってしまう場合も考えられるが、そのような場合でも、監視用ディジタル信号および通信用ディジタル信号に誤り検出用ビットや誤り訂正用ビットが含まれており、第１受信手段１５がビット誤り検出機能や誤りビットの訂正機能を備えていれば、第１受信手段１５側で受信したビットパターンが正しいか否か判断でき、ビットパターンが誤っていれば、当該誤っているビットを訂正する、訂正が不可能であればデータの再送を第１送信手段１１に要求する、といった対応が可能となる。即ち、第２の伝送信号の重畳の影響によるビット誤り率が、第１受信手段１５が備えるビット誤り検出機能や誤りビットの訂正機能の許容範囲内であれば、第１送信手段１１と第１受信手段１５との間の通信の信頼性を保つことができる。
【００６７】
一方、第２受信手段１６は、例えば、多重信号から第２の伝送信号の周波数帯域だけを取り出す周波数フィルタ３０を介して、受信した信号を処理する。当該周波数フィルタ３−は、例えば目的のＴＶ番組のチャンネル（周波数帯域）に合わせるという第２受信手段（ＴＶ受信機）１６としての周知の基本機能により実現できる。第２受信手段１６で受信した信号と元の第２の伝送信号との差は、非常に小さいものにでき、例えば人間の視覚や聴覚では気が付かない程度の極僅かな劣化に抑えることができる。
【００６８】
以上のように構成される本発明の第４の実施形態によれば、第１受信手段１５側では、本来のベースバンドディジタル信号に別信号（第２の伝送信号）が多重されている分、信号品質の劣化が引き起こされるが、その劣化量が第１受信手段１５の許容範囲内であれば、通信の信頼性を保ちつつ、多重信号の分離機能（例えば周波数フィルタの構造など）を簡素化でき、通信システム１０全体の簡素化、低コスト化に寄与できる。なお、上記第４の実施形態における伝送路には光ファイバ１を用いても良い。例えば、第２，３の実施形態において、第４の実施形態における信号分離方法を適用した場合の構成例を図５，６にそれぞれ示す。
【００６９】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの第４の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの第５の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の信号多重・分離方法および通信システムの第６の実施形態を示すブロック図である。
【図７】ベースバンドディジタル信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図８】アナログ信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図９】図７に示すベースバンドディジタル信号と図８に示すアナログ信号を多重化させた信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図１０】実際に計測されたベースバンドディジタル信号の周波数スペクトル特性を示す図である。
【図１１】ベースバンドディジタル信号の信号強度の時間変化を示す図である。
【図１２】通常通信用ベースバンドディジタル信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図１３】通常通信用信号と監視用信号を含むベースバンドディジタル信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図１４】従来の通信システムの概略を示すブロック図である。
【図１５】従来の信号多重・分離方法における多重信号の周波数スペクトル特性を示す概念図である。
【図１６】従来の信号多重・分離方法および通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の他の信号多重・分離方法および通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１８】従来の他の信号多重・分離方法および通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  光ファイバ
２  櫛歯
１０  通信システム
１１  第１送信手段
１２  第２送信手段
１３  信号多重手段
１４  信号分離手段
１５  第１受信手段
１６  第２受信手段
【図１】
2006060707.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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