(57)【要約】【課題】  誘導ブリルアン散乱に起因するノイズや歪の発生を防いだ光信号伝送装置および光信号伝送方法を提供する【解決手段】Ｅ／Ｏ部１の入力アンプ１１から出力されるキャリア信号とノイズジェネレータ１２が発生するホワイトノイズとが多重部１４で混合された送信信号をドライバアンプ１５に出力してレーザダイオード１６を駆動する。レーザダイオード１６が出力する光信号は、光ファイバ３を介してＯ／Ｅ部２で受信され、受信光信号は、光検出器２１で電気信号に変換されプリアンプ２２へ出力される。プリアンプ２２で増幅された電気信号は、フィルタ２３へ入力され、フィルタ２３は、キャリア信号の占有帯域のみの信号を通過して出力アンプ２４へ出力することによりブリルアン散乱に起因するノイズや歪の発生を防いだ信号を伝送することが出来る。【選択図】  図１
2006325181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波が変調されたキャリア信号を光信号に変換して光ファイバを介して送信し、受信側で再び電気信号のキャリア信号に復調する光信号伝送装置において、
光ファイバと、
ホワイトノイズを発生するノイズジェネレータと、前記キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有する第１のフィルタと、前記キャリア信号と前記第１のフィルタを通して前記発生された前記ホワイトノイズとが入力され、前記入力された前記キャリア信号とホワイトノイズとが重畳された送信信号を生成して出力する多重部と、前記送信信号を光信号に変換して前記光ファイバへ出力するレーザダイオードとを備えるＥ／Ｏ（電気−光変換）部と、
前記光ファイバを介して受信した前記光信号を電気信号に復調する光検出器と、前記復調された電気信号が入力され前記占有帯域の周波数に通過特性を有する第２のフィルタと、前記第２のフィルタから出力される電気信号をキャリア信号として出力する出力アンプとを備えるＯ／Ｅ（光−電気変換）部とを
具備することを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項２】
前記Ｅ／Ｏ部は、第１のフィルタが省略され、前記送信信号は、前記キャリア信号に前記発生されたホワイトノイズが重畳されて生成されることを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタは、前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有し、前記キャリア信号の周波数と異なる所定の周波数の帯域に通過特性を有することを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタは、前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有し、前記キャリア信号の周波数よりも低い所定の周波数の帯域に減衰特性を有することを特徴とする請求項１記載の光信号伝送装置。
【請求項５】
Ｅ／Ｏ部が変調キャリア信号を光信号に変換して光ファイバを介して送信し、受信側のＯ／Ｅ部で再び電気信号の復調キャリア信号にして出力する光信号伝送装置の信号処理方法において、
前記Ｅ／Ｏ部は、前記キャリア信号に前記Ｅ／Ｏ部のノイズジェネレータにより生成されたホワイトノイズを前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有する第１のフィルタを通過してから重畳することにより生成した送信信号を光信号に変換して前記光ファイバへ出力し、
前記Ｅ／Ｏ部は、前記光ファイバを介して受信した前記光信号を電気信号に復調し、前記復調された電気信号を前記占有帯域の周波数の通過特性を有する第２のフィルタを通したキャリア信号にして出力する
ことを特徴とする光信号伝送装置の信号処理方法。
【請求項６】
前記Ｅ／Ｏ部は、前記変調キャリア信号へ、前記Ｅ／Ｏ部のノイズジェネレータにより生成されたホワイトノイズが前記第１のフィルタを通すことなく重畳して生成された送信信号を光信号に変換して前記光ファイバへ出力する
ことを特徴とする請求項５記載の光信号伝送装置の信号処理方法。
【請求項７】
前記第１のフィルタは、前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有し、前記キャリア信号の周波数と異なる所定の周波数の帯域に通過特性を有することを特徴とする請求項５記載の光信号伝送装置の信号処理方法。
【請求項８】
前記第１のフィルタは、前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有し、前記キャリア信号の周波数よりも低い所定の周波数の帯域に減衰特性を有することを特徴とする請求項５記載の光信号伝送装置の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ電気信号を光強度信号に変換して伝送する光信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域、超高周波の電気信号を光強度変調した光信号にして伝送する光信号伝送装置の携帯電話システムへの応用が進んでいる。
【０００３】
多くの携帯電話の基地局は、カバーエリア半径１〜３Ｋｍにして設置される。携帯電話の普及に伴って携帯電話端末数が増えるに従い、カバーエリアがマイクロセルと呼ばれる小さい小出力の小型基地局が導入されている。この小型基地局は、交換機能や、トラフィック制御等を備えないもので、通常の携帯電話基地局（以下、単に基地局と称する。）または、センター装置等に付随して設置されるヘッドエンドの無線装置である。
【０００４】
そして、従来の基地局からは、本来アンテナから送信する電波に相当する周波数のキャリアの電波信号がＥ／Ｏ（電気−光）変換器によって光信号に変換され、小型基地局まで光ファイバによって伝送される。小型基地局では、受信した光信号がＯ／Ｅ（光−電気）変換器により再度電気信号に復調され、そのキャリア信号がアンテナから送信される。小型基地局からは、同様にアンテナが受信した電波がＥ／Ｏ変換器によって光信号に変換され、基地局に光ファイバケーブルを介して送信される。
【０００５】
携帯電話の基地局との間で光信号を変換された信号を送受信する小型基地局は、光信号を送受信される電波のキャリアで直接光強度変調すれば良いので、無線装置が小型で済む特徴がある。そのため、基地局と通信できないビル影、または、アクセスが頻繁に発生する繁華街の多くのスポットに設置されるか、もしくは、市街地から離れた農村集落等に携帯電話の基地局のカバーエリアをスポット的に延長する場合等に使用される。
【０００６】
ところで、この基地局と小型基地局との間で光信号強度を大きくして送受信する場合、光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱に起因するノイズの発生や歪の発生を抑制することを目的として、伝送する光信号の主信号にサブキャリアが多重される方法が採用されている。（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
図５は従来のサブキャリアを用いて多重伝送を行う場合の光信号のキャリア周波数とサブキャリアの周波数関係を示す図、図６は従来のサブキャリアを用いて多重伝送を行う光信号伝送装置の機能構成を示すブロック図である。  
図５において、主信号は、例えば、１．５ＧＨｚのキャリア周波数、サブキャリアは数１０ＭＨｚのサブキャリア周波数である。
【０００８】
図６において、従来のサブキャリアの多重伝送を行う光伝送装置は、光ファイバ３０を介して光信号をそれぞれ送信、受信するＥ／Ｏ部１０と、Ｏ／Ｅ部２０とを備える。Ｅ／０部１０は、入力アンプ１１０、サブキャリアの発信回路１２０、多重部１４０、ドライバアンプ１５０と、レーザダイオード１６０とを備え、Ｏ／Ｅ部２０は、光検出器２１０、プリアンプ２２０、分離部２４０、出力アンプ２５０とを備える。
【０００９】
Ｅ／Ｏ部１０では、例えば基地局から１．５ＧＨｚのキャリア信号が入力アンプ１１０へ入力され、増幅された後多重部１４０へ入力される。一方、発振回路１２０が生成したサブキャリア信号が同じく多重部１４０へ入力され、そこで周波数多重された送信信号がドライバアンプ１５０へ出力される。ドライバアンプ１５０はこの送信信号を増幅し、レーザダイオード１６０に印加することによって光信号に変換する。そしてレーザダイオード１６０が出力する光信号は、光ファイバ３０を介して受信側のＯ／Ｅ部２０へ送信される。
【００１０】
Ｏ／Ｅ部２０は、光ファイバ３０から受信した光信号を光検出器２１０が電気信号に復調して出力する。そして分離部２４０が電気信号からサブキャリアを取り除く処理を行う。分離部２４０が出力したキャリア信号は、出力アンプ２５０を介して外部へ出力される。
【００１１】
しかし、このサブキャリア信号を発生及びキャリア信号と多重させるために送信側では、主信号であるキャリア信号に対してサブキャリアの高調波が影響しない周波数および、サブキャリアとの相互変調を避ける周波数を設定したり、高安定な発信回路１２０を備えなければならず、回路規模が大きくなるため回路制御も複雑となる問題があった。
【特許文献１】特許第３２９５０２９号  特許公報  （第２２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の携帯電話の基地局と小型基地局との間を光ファイバで接続し、キャリア信号を光信号に変換して伝送する光伝送装置では、光ファイバに入力される光信号強度が強い場合、（例えば、＋７ｄｂｍ以上。）誘導ブリルアン散乱に起因するノイズの発生や歪の発生を抑制するために主信号であるキャリア信号へサブキャリア信号を多重した信号を光信号にして送信するが、そのために回路規模が大きくなり回路制御も複雑となる問題があった。
【００１３】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、回路規模を大きくすること無くすることなく誘導ブリルアン散乱に起因するノイズや歪の発生を防いだ光信号伝送装置および光信号伝送方法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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の光信号伝送装置は、搬送波が変調されたキャリア信号を光信号に変換して光ファイバを介して送信し、受信側で再び電気信号のキャリア信号に復調する光信号伝送装置において、光ファイバと、ホワイトノイズを発生するノイズジェネレータと、前記キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有する第１のフィルタと、前記キャリア信号と前記第１のフィルタを通して前記発生された前記ホワイトノイズとが入力され、前記入力された前記キャリア信号とホワイトノイズとが重畳された送信信号を生成して出力する多重部と、前記送信信号を光信号に変換して前記光ファイバへ出力するレーザダイオードとを備えるＥ／Ｏ（電気−光変換）部と、前記光ファイバを介して受信した前記光信号を電気信号に復調する光検出器と、前記復調された電気信号が入力され前記占有帯域の周波数に通過特性を有する第２のフィルタと、前記第２のフィルタから出力される電気信号をキャリア信号として出力する出力アンプとを備えるＯ／Ｅ（光−電気変換）部とを具備することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光信号伝送装置の信号処理方法は、Ｅ／Ｏ部が変調キャリア信号を光信号に変換して光ファイバを介して送信し、受信側のＯ／Ｅ部で再び電気信号の復調キャリア信号にして出力する光信号伝送装置の信号処理方法において、前記Ｅ／Ｏ部は、前記キャリア信号に前記Ｅ／Ｏ部のノイズジェネレータにより生成されたホワイトノイズを前記変調キャリア信号の占有帯域の周波数に減衰特性を有する第１のフィルタを通過してから重畳することにより生成した送信信号を光信号に変換して前記光ファイバへ出力し、前記Ｅ／Ｏ部は、前記光ファイバを介して受信した前記光信号を電気信号に復調し、前記復調された電気信号を前記占有帯域の周波数の通過特性を有する第２のフィルタを通したキャリア信号にして出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャリア信号にホワイトノイズを重畳した光信号を送信し、受信後このホワイトノイズをフィルタで除去することにより誘導ブリルアン散乱を防いだ光信号伝送装置と信号処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係る光信号伝送装置の機能構成を説明するブロック図である。  
図１において、光信号伝送装置は、光ファイバ３を介して光信号をそれぞれ送信、受信するＥ／Ｏ部１と、Ｏ／Ｅ部２とを備える。Ｅ／０部１は、入力アンプ１１、ノイズジェネレータ１２、フィルタ１３、多重部１４、ドライバアンプ１５と、レーザダイオード１６とを備え、Ｏ／Ｅ部２は、光検出器２１、プリアンプ２２、フィルタ２３と、出力アンプ２４とを備える。
【００１９】
携帯電話の基地局と小型基地局との間では、光信号の伝送については同様の形態でアップリンク、ダウンリンクが対向して構築されるのでダウンリンクについてのみ説明し、他方のアップリンクについての説明は省略する。
【００２０】
さて、携帯電話の基地局から小型基地局へ送信する、例えば、１．５ＧＨＺのキャリア信号が入力アンプ１１へ入力され、所要のレベルに設定されて出力される。またノイズジェネレータ１２は、従来のサブキャリアの発信器に代わりＥ／Ｏ部１に備えられる。このノイズジェネレータは、例えば、ダイオードに電圧を印加して発生するホワイトノイズを出力するものである。
【００２１】
ここで言うホワイトノイズは、当該光信号伝送装置が伝送する電気信号の通過帯域にわたり、概ね一様なスペクトラム強度で分布する雑音である。
【００２２】
そして出力されたホワイトノイズは、フィルタ１３を通過することにより、主信号である１．５ＧＨｚのキャリア信号が通過する帯域（占有帯域、ここでは１０ＭＨｚとする。）の周波数では抑圧、除去される。そしてこのフィルタ１３から出力されたホワイトノイズは、入力アンプ１１が出力したキャリア信号と重畳するために多重部１４へ入力される。
【００２３】
多重部１４は、キャリア信号とホワイトノイズとを重畳（多重）した送信信号をドライバアンプ１５に出力し、ドライバアンプ１５は、入力された送信信号を増幅して、レーザダイオード１６を駆動する。
【００２４】
レーザダイオード１６が出力する光信号は、光ファイバ３に入力されるが、このファイバ３の端面等で発生するブリルアン散乱により光信号にノイズや歪み成分が発生していた。このノイズや歪み成分の発生を防ぐために、従来は、サブキャリア信号がキャリア信号に重畳されていたが、主信号との相互変調を避けたり、サブキャリアの周波数安定度を高くとらねばならず、光信号電送装置の回路規模が大きくなるなどの問題を生じていた。
【００２５】
そこで、本発明の実施例による光信号電送装置ではサブキャリア信号を重畳する代わりに、ホワイトノイズが主信号、即ちキャリア信号に重畳される。ホワイトノイズは、ダイオードに電圧を印可するだけで容易に生成出来、また安定性の制御などは不要であるため回路を小さくて済ませることが出来る。伝送されるキャリア信号は、ホワイトノイズが多重（重畳）されるが、そのホワイトノイズにより、光ファイバ３を伝送される光信号ではブリルアン散乱によるノイズや歪みの発生が抑えられる。
【００２６】
さて、このホワイトノイズが重畳された光信号は、光ファイバ３を介してＯ／Ｅ部２の光検出器２１入力され、光検出器２１によって電気信号に復調される。復調された電気信号はプリアンプ２２へ入力されて増幅後、フィルタ２３へ入力される。フィルタ２３は、入力された電気信号をキャリア信号の帯域（占有帯域１０ＭＨｚ）のみを通過して出力アンプ２４へ出力する。
【００２７】
図２は、光ファイバ３で伝送される光信号のキャリア周波数と雑音成分を示す図である。  
図２において、出力アンプ２４が出力するキャリア信号ＣＳは、例えば、１．５ＧＨｚの非常に高い周波数で、占有帯域は、例えば、５〜１０ＭＨｚ程度である。重畳されたホワイトノイズｗｎは、ベースバンドからキャリア周波数よりも高い周波数にわたる雑音周波数成分を持つ。
【００２８】
前述の通り重畳されるホワイトノイズｗｎは、送信側のフィルタ１３でキャリア信号の占有帯域のスペクトラム（雑音）成分が抑えられ、復調された電気信号は、受信側でキャリア信号の占有帯域のみ信号を通過するフィルタ２３を通過するので、出力アンプ２４が出力するキャリア信号は、ホワイトノイズによるＳ／Ｎ比の劣化の影響は抑えられる。従って、ホワイトノイズを重畳しても本来の通信に支障なく、キャリア信号の占有帯域外のホワイトノイズによってブリルアン散乱による影響を抑えることが可能になる。
【００２９】
また、雑音重畳の第２の方法として、送信側では、ホワイトノイズの出力レベルを許容レベルに設定してホワイトノイズの主信号であるキャリア信号の占有帯域に当たる雑音成分をフィルタ１３を省略して除去せずそのまま、光信号に変換して送信する。そして、受信側では、光信号を電気信号に復調後、この主信号の占有帯域のみをフィルタで抽出するようにしても良い。この方法であっても、キャリア信号の占有帯域での信号エネルギーはその中に含まれるホワイト雑音成分よりも大きく、また占有帯域外のホワイトノイズによってブリルアン散乱の影響を抑えることができる。この第２の方法は、第１の方法に比べて更に光信号伝送装置の小型化が可能な効果がある。
【００３０】
また、第３の方法として、フィルタ１３をキャリア信号の占有周波数帯域の周波数よりも離れたところに、バンドパス特性を有するものを用いる様にしても良い。
【００３１】
図３は、本発明の実施例に係わる光信号伝送装置が伝送する光信号のキャリア周波数とサブキャリアの第２の周波数関係の例を示す図である。  
この方法では、図３の示される如く、例えば、５０ＭＨｚに中心を持つ１ＭＨｚにも減衰特性を有するフィルタ１３を用いて雑音ｚｎをキャリア信号に重畳して送信する。受信側、即ちＯ／Ｅ部のフィルタ２３は、キャリア信号１．５ＧＨｚを中心に１０ＭＨｚに通過帯域を持つフィルタを使用することは、前述の方法と同じであるので、受信後この雑音は除去される。なお、フィルタ１３が雑音を通過する周波数、および帯域は、この周波数に限ることはなく、適宜運用上、最適と思われる値を設定して良いことは言うまでもない。
【００３２】
第３の方法では光変調されて送信される雑音は、５０ＭＨｚを中心とする１ＭＨｚ帯域の雑音だけに制限され、前述の方法に比べて、キャリア信号の占有帯域に漏れ込む雑音成分が更に少なくなる。従って誘導ブリルアン散乱に起因するノイズや歪みの発生を更に改善する効果が有り、部品点数や回路規模も小さいままで抑えられる利点がある。
【００３３】
なお、図１のブロック図では、多重部１４が駆動アンプ１５の入力側に設けられているが、反対に多重部１４を駆動アンプ１５の出力側に設けても良い。
【００３４】
図４は、本発明の実施例に係わる光信号伝送装置の第２の機能構成を示すブロック図である。  
以上の実施例については、携帯電話システムへの適用例に述べたが、このほかに、路車間通信システムの路側に設置される無線局への信号伝送を始めとして各種の応用に本発明を適用してよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係わる光信号伝送装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係わる光信号伝送装置が伝送する光信号のキャリア周波数とサブキャリアの周波数関係を示す図。
【図３】本発明の実施例に係わる光信号伝送装置が伝送する光信号のキャリア周波数とサブキャリアの第２の周波数関係の例を示す図。
【図４】本発明の実施例に係わる光信号伝送装置の第２の機能構成を示すブロック図。
【図５】従来の光信号伝送装置の機能構成を示す機能ブロック図。
【図６】従来の光信号伝送装置が伝送する光信号のキャリア周波数とサブキャリアの周波数関係を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  Ｅ／Ｏ部
１１  入力アンプ
１２  ノイズジェネレータ
１３  フィルタ
１４  多重部
１５  ドライバアンプ
１６  レーザダイオード
２  Ｏ／Ｅ部
２１  光検出器
２２  プリアンプ
２３  フィルタ
２４  出力アンプ
３  光ファイバ
【図１】
2006325181.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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