(57)【要約】【課題】複数のサブキャリアを含む電気信号を、アナログ光変調により伝送する場合において、従来技術より、相互混合ノイズによる影響を低減できる光伝送装置を提供する。【解決手段】光伝送装置は、複数のサブキャリアに対応する側波帯を含む搬送波抑圧片側側波帯光信号を受信し、光信号を生成する生成手段と、生成した光信号と、受信した側波帯を含む光信号を結合する結合手段と、結合された光信号を電気信号に変換する変換手段とを備えており、側波帯の中心との周波数差が側波帯の帯域の１．５倍以上あり、側波帯が上側側波帯である場合には、側波帯より周波数が低く、側波帯が下側側波帯である場合には、側波帯より周波数が高い光信号を生成手段は生成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアに対応する側波帯を含む搬送波抑圧片側側波帯光信号を受信する光伝送装置であって、
光信号を生成する生成手段と、
生成した光信号と、受信した側波帯を含む光信号を結合する結合手段と、
結合された光信号を電気信号に変換する変換手段と、
を備えており、
生成手段が生成する光信号は、側波帯の中心との周波数差が側波帯の帯域の１．５倍以上あり、側波帯が上側側波帯である場合には、側波帯より周波数が低く、側波帯が下側側波帯である場合には、側波帯より周波数が高い、
光伝送装置。
【請求項２】
複数のサブキャリアに対応する側波帯を含み、第１の光信号を変調して生成された、搬送波抑圧片側側波帯光信号を受信する光伝送装置であって、
第２の光信号を生成する生成手段と、
第２の光信号と、受信した側波帯を含む光信号を結合する結合手段と、
結合された光信号を電気信号に変換する変換手段と、
を備えており、
第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差以上あり、周波数軸上で、側波帯に対して、第１の光信号と同じ側にある、
光伝送装置。
【請求項３】
送信側光伝送装置において、
複数のサブキャリアに対応する側波帯を含む搬送波抑圧片側側波帯光信号を送信するステップと、
受信側光伝送装置において、
光信号を生成し、受信した前記側波帯を含む光信号と結合するステップと、
結合された光信号を電気信号に変換するステップと、
を備えており、
受信側光伝送装置が生成する光信号は、側波帯の中心との周波数差が側波帯の帯域の１．５倍以上あり、側波帯が上側側波帯である場合には、側波帯より周波数が低く、側波帯が下側側波帯である場合には、側波帯より周波数が高い、
光伝送方法。
【請求項４】
送信側光伝送装置において、
複数のサブキャリアに対応する側波帯を含み、第１の光信号を変調して生成した、搬送波抑圧片側側波帯光信号を送信するステップと、
受信側光伝送装置において、
第２の光信号を生成し、受信した前記側波帯を含む光信号と結合するステップと、
結合された光信号を電気信号に変換するステップと、
を備えており、
第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差以上あり、周波数軸上で、側波帯に対して、第１の光信号と同じ側にある、
光伝送方法。
【請求項５】
送信側光伝送装置において、
複数のサブキャリアに対応する側波帯を含み、第１の光信号を変調して生成した、片側側波帯光信号を送信するステップと、
受信側光伝送装置において、
片側側波帯光信号に含まれる第１の光信号を抑圧するステップと、
第２の光信号を生成し、第１の光信号抑圧後の光信号と結合するステップと、
結合された光信号を電気信号に変換するステップと、
を備えており、
第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差以上あり、周波数軸上で、側波帯に対して、第１の光信号と同じ側にある、
光伝送方法。
【請求項６】
第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差より大きい、
請求項４又は５に記載の光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のサブキャリアを含む電気信号を、アナログ光変調により伝送する光伝送装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号を、無線周波数帯の電気信号の振幅に応じて、例えば、強度変調して伝送するシステムが提案されている（例えば、非特許文献１、参照。）。
【０００３】
非特許文献１は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いたものであり、光伝送装置は、まず、高速フーリエ逆変換処理及びデジタルアナログ変換処理により実数部及び虚数部のベースバンド信号を生成し、実数部及び虚数部のベースバンド信号、それぞれを、互いに直交する同一周波数の正弦波信号により周波数変換して加算することで、レーザダイオードからの連続光を変調するための、変調電気信号を生成している。
【０００４】
変調電気信号により強度変調された光信号は、レーザダイオードの発光周波数である光キャリア信号を対称軸とし、情報を搬送する側波帯が高周波側と低周波側に配置された光スペクトラムを有するが、非特許文献１に記載の光伝送装置は、一方の側波帯をフィルタで除去、つまり、片側側波帯（ＳＳＢ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）方式にて光信号を送信している。
【０００５】
また、上記光信号を受信した光伝送装置は、まず、フォトダイオードにより、受信光信号を、変調電気信号に変換し、変調電気信号と同相及び直交する正弦波を、それぞれ、変調電気信号に乗じて、実数部及び虚数部のベースバンド信号に変換し、デジタルアナログ変換処理及び高速フーリエ変換処理により、実数部及び虚数部のベースバンド信号を、周波数領域の複素信号に変換している。
【０００６】
【非特許文献１】Ｊａｍｅｓ  Ｌｏｗｅｒｙ  ｅｔ  ａｌ、“Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０７９−２０８４、２００６年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９は、非特許文献１に記載の光伝送装置が送信する光信号の概略的な光スペクトラムを示す図である。なお、ベースバンド信号を周波数変換するための正弦波信号の周波数をｆＴＸ、変調電気信号に含まれる一番低いサブキャリアと、一番高いサブキャリアの周波数差、つまり、変調電気信号の帯域をｆＳＩＧとする。図９によると、複数のサブキャリアを含む上側側波帯３０の中心周波数は、光キャリア２０から、周波数変換に使用した正弦波信号の周波数ｆＴＸだけ離れている。ここで、光キャリア２０の周波数は、外部光変調器に入力されるレーザダイオードの発光周波数に等しい。
【０００８】
非特許文献１にも記載されている様に、ＯＦＤＭといった、複数のサブキャリを含む側波帯３０を有する光信号を、フォトダイードにより変調電気信号に変換した場合、相互変調（Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）とも呼ばれる、各サブキャリア間の相互混合（Ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ）により相互混合ノイズが発生する。図１０は、フォトダイードに対して、図９に示す光信号を入力した場合に出力される電気信号の概略的な周波数スペクトルを示す図である。図１０によると、変調電気信号５０の中心周波数は、光キャリア２０と側波帯３０の中心との周波数差に等しくｆＴＸであり、相互混合ノイズ４０が、直流からほぼ周波数ｆＳＩＧまで発生している。なお、この相互混合ノイズ４０の外挿ノイズ（Ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ）が、周波数ｆＳＩＧより高い周波数領域にまで漏れ込むため、周波数ｆＳＩＧより高い領域に存在する信号も、実際には影響を受けることになる。
【０００９】
非特許文献１によると、相互混合ノイズ４０は、キャリア対信号比（ＣＳＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒａｔｉｏ）が小さくなる程大きくなる。つまり、光伝送に使用できる光パワーの多くを光キャリア２０に割り振ることで、相互混合ノイズ４０を小さくできるが、これは、側波帯３０、つまり、伝送する情報を有している信号に割り振れる光パワーが小さくなることを意味し、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が劣化してしまう。このため、非特許文献１においては、光キャリア２０と側波帯３０には同一光パワーを配分し、相互混合ノイズ４０を避けるため、ｆＴＸをｆＳＩＧの１．５倍とし、光キャリア２０と側波帯３０との間に、周波数幅ｆＳＩＧのガード帯域を確保することとしている。
【００１０】
ガード帯域は、情報の伝送に使用しない帯域であり、このため、従来技術による方法では、帯域の有効利用を図ることができないという問題がある。特に、図１１に示す様に、光ＳＳＢ信号を更に波長多重する場合、チャネルごとに情報を伝送しないガード帯域を確保する必要があり、この問題が顕著になる。更に、外挿ノイズの影響により低いサブキャリアの品質が劣化するという問題もある。
【００１１】
したがって、本発明は、複数のサブキャリアを含む電気信号を、アナログ光変調により伝送する場合において、従来技術より帯域を有効利用でき、相互混合ノイズの復調への影響を抑えることができる光伝送装置及び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】
【００１２】
本発明によれば、
送信側の光伝送装置は、複数のサブキャリアに対応する側波帯を含む搬送波抑圧片側側波帯光信号を送信する。この搬送波抑圧片側側波帯光信号を受信する光伝送装置は、光信号を生成する生成手段と、生成した光信号と、受信した側波帯を含む光信号を結合する結合手段と、結合された光信号を電気信号に変換する変換手段とを備えており、生成手段が生成する光信号は、側波帯の中心との周波数差が側波帯の帯域の１．５倍以上あり、側波帯が上側側波帯である場合には、側波帯より周波数が低く、側波帯が下側側波帯である場合には、側波帯より周波数が高いことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の実施形態によれば、
送信側の光伝送装置は、複数のサブキャリアに対応する側波帯を含み、第１の光信号を変調して生成された、搬送波抑圧片側側波帯光信号を送信する。この搬送波抑圧片側側波帯光信号を受信する光伝送装置は、第２の光信号を生成する生成手段と、第２の光信号と、受信した側波帯を含む光信号を結合する結合手段と、結合された光信号を電気信号に変換する変換手段とを備えており、第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差以上あり、周波数軸上で、側波帯に対して、第１の光信号と同じ側にあることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の他の実施形態によれば、
送信側の光伝送装置は、搬送波を抑圧せず、片側側波帯光信号を送信し、受信側の光伝送装置が、第１の光信号を抑圧することも好ましい。更に、第２の光信号は、側波帯の中心との周波数差が、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差より大きいことも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
側波帯の中心との周波数差が、側波帯の帯域の１．５倍以上ある光信号を、受信した搬送波抑圧片側側波帯光信号に加えた後、光電気変換することで、変換後の電気信号は、相互混合ノイズの帯域外となり、相互混合ノイズのためのガード帯域を確保することなく、相互混合ノイズによる影響を避けることができる。
【００１６】
また、第２の光信号の周波数と側波帯の中心との周波数差を、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差以上とすることで、帯域を有効利用し、かつ、相互混合ノイズによる影響を従来技術による方法以下に抑えることができる。
【００１７】
更に、搬送波を抑圧せず片側側波帯光信号により伝送する場合においても、受信側において、片側側波帯光信号に含まれる第１の光信号を抑圧し、側波帯の中心との周波数差がより大きい第２の光信号を加えることで、片側側波帯光信号においては、相互混合ノイズの影響を避ける為のガード帯域を確保する必要はなく、従来技術より、帯域を有効利用することができ、かつ、相互混合ノイズの影響を従来技術以下にできる。また、第２の光信号と側波帯の中心との周波数差を、第１の光信号と側波帯の中心との周波数差より大きくすることで、相互混合ノイズの影響を従来技術より小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明による光伝送装置の送信側のブロック図である。図１によると、光伝送装置は、変調部１と、周波数変換部２と、光信号生成部３と、光変調部４と、光フィルタ５とを備えている。
【００２０】
変調部１は、複数のサブキャリアを含むベースバンド信号を周波数変換部２に入力し、周波数変換部２は、ベースバンド信号を無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の電気信号に周波数変換し、複数のサブキャリアを含む変調電気信号５０を出力する。なお、複数のサブキャリアを含む変調電気信号５０の例としては、ＯＦＤＭ信号や、副搬送波多重（ＳＣＭ：Ｓｕｂ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式で光信号により伝送される信号があるが、これらに限定されるものではない。また、以下の説明において、変調電気信号５０の帯域をｆＳＩＧ、その中心周波数をｆＴＸとする。
【００２１】
光信号生成部３は、例えば、分布帰還型レーザダイオードであり、連続光を光変調部４に出力する。光変調部４は、例えば、マッハツェンダ変調器といった連続光を変調する外部光変調器であり、変調電気信号５０で連続光を変調し、図２の実線及び点線で示す、光キャリア２０と、上側側波帯３０及び下側側波帯３１を含む光信号を出力する。
【００２２】
光フィルタ５は、光変調部４が出力する光信号の光キャリア２０と一方の側波帯、本実施形態においては、下側側波帯３１を抑圧して、図２の実線で示す、上側側波帯３０を光伝送路に送信する。なお、以下、上側側波帯３０を利用する実施形態で説明を行うが、下側側波帯３１を利用することも当然可能である。更に、図４に示すように側波帯３０を、波長多重して光伝送路に送信することも可能である。この場合、光フィルタ５の後段に光合波部を設けることで、波長多重を行うことも可能であるが、図３に示す様に、各光変調器４から出力される光信号の、光キャリア２０及び一方の側波帯の除去、並びに、他方の側波帯３０の多重を、例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を含む光合波部６により一括して行うこともできる。なお、図３において、図示しない光信号生成部３から各光変調部４に入力される連続光の周波数は、波長多重される各チャネルの間隔に対応してそれぞれ異なっている。
【００２３】
以上、本発明による光伝送装置は、一方の側波帯のみならず、光キャリア２０をも抑圧し、変調電気信号５０に対応する、つまり、複数のサブキャリアに対応する１つの側波帯を含む搬送波抑圧片側側波帯光信号、又は、キャリアレスＳＳＢ光信号を生成して、光伝送路に送信する。
【００２４】
図５は、本発明による光伝送装置の受信側のブロック図である。図５によると、光伝送装置は、光分波部７と、光信号生成部８と、光結合部９と、光電気変換部１０と、周波数変換部１１と、復調部１２とを備えている。
【００２５】
光分波部７は、図４に示す様に、波長多重されたキャリアレス光ＳＳＢ信号を受信する場合に設けられ、受信する光信号に含まれる各側波帯３０の分波を行う。
【００２６】
光信号生成部８は、例えば、分布帰還型レーザダイオードであり、光信号２１を生成して出力する。光結合部９は、例えば、カップラであり、波長多重方式を利用している場合においては光分波部７から、そうでない場合においては光伝送路から受信するキャリアレス光ＳＳＢ信号と、光信号生成部８が出力する光信号２１を結合して出力する。図６は、光結合部９が出力する光信号の概略的な光スペクトラムを示す図である。本実施形態においては、光信号２１と側波帯３０の中心との差ｆｄが、側波帯３０の帯域幅ｆＳＩＧの１．５倍以上、好ましくは、１．５倍より大きい光信号２１を使用する。なお、本実施形態においては、上側側波帯を使用しているため、光信号２１の周波数は側波帯より低いものとなるが、下側側波帯を使用する場合には、側波帯より周波数が高い光信号２１を使用する。
【００２７】
光電気変換部１０は、例えば、フォトダイオードであり、光結合部９が出力する光信号を変調電気信号５０に変換する。図７に示す様に、光電気変換部１０が出力する変調電気信号の中心周波数は、光信号２１と側波帯３０の中心との周波数差に等しくｆｄであり、ｆｄは、側波帯３０の帯域幅ｆＳＩＧの１．５倍以上又は１．５倍より大きいため、変調電気信号５０は、光電気変換により発生する相互混合ノイズ４０の帯域外となる。
【００２８】
よって、変調電気信号５０には相互混合ノイズ４０からの妨害はなく、周波数変換部１１は、周波数ｆｄの正弦波信号により変調電気信号５０を、ベースバンド信号に変換し、復調部１２が、ベースバンド信号を正しく復調することが可能となる。
【００２９】
以上、側波帯３０の中心との周波数差ｆｄが、側波帯３０の帯域幅ｆＳＩＧの１．５倍以上である光信号２１をキャリアレスＳＳＢ光信号に加えたのちに、光電気変換することで、相互混合ノイズ４０を避ける為のガード帯域を確保することなく、相互混合ノイズ４０の影響を従来技術以下とすることができる。特に、周波数差ｆｄを、ｆＳＩＧの１．５倍より大きくすることで、従来技術より、相互混合ノイズ４０の影響も抑えることができる。
【００３０】
特に、図４に示す様に、波長多重で伝送する場合には、相互混合ノイズ４０のためのガード帯域をチャネル毎に確保する必要がなく、帯域の利用効率が著しく改善される。
【００３１】
なお、光信号２１と側波帯３０の中心との差ｆｄの上限は、光電気変化部１０の帯域により制限される。また、相互混合ノイズ４０は、周波数が高くなるにつれて減少するため伝送距離等によっては、相互混合ノイズ４０の一部が側波帯３０の一部とオーバラップしたとしても実用上問題なく使用できる場合がある。つまり、光信号２１と側波帯３０の中心との差ｆｄを、側波帯３０の帯域幅ｆＳＩＧの１．５倍未満とした場合においても、実用上、問題ない場合もある。
【００３２】
したがって、本発明の他の実施形態においては、光信号２１と側波帯３０の中心との差ｆｄを送信側の光キャリア２０と側波帯３０の中心との差ｆＴＸ以上とする。これにより、従来技術より、帯域を有効利用でき、かつ、相互混合ノイズ４０による影響を従来技術以下とすることが可能になる。更に、ｆｄを、ｆＴＸより大きくすることで、従来技術より、相互混合ノイズ４０の影響を抑えることができる。
【００３３】
また、上記、実施形態においては、光変調部４は光キャリア２０と両側側波帯を含む光信号を出力し、光フィルタ５等により光キャリア２０と一方の側波帯を除去することとしていたが、キャリアレスＳＳＢ光信号の生成方法は、これに限定されるものではない。
【００３４】
例えば、光変調部４において光キャリア２０を抑圧した光信号を生成することも可能である。具体的には、図８に示す様に、変調電気信号５０の振幅の平均値と、光変調部４の送出光信号の位相変化点、つまり、光信号が送出されない点とが対応する様に、光変調部４に対するバイアス電圧を設定する。これにより、光変調部４から出力される光信号の半分は位相０で、残り半分が位相πとなり、光キャリア２０と側波帯が接近している場合においても、光キャリア２０を効果的に抑圧した光信号が出力される。この場合、図１における光フィルタ５は、利用する側波帯とは異なる側波帯のみを除去すればよく、光フィルタ５に要求される特性が緩くなる。また、図３の光合波部６においても同様である。
【００３５】
また、公知のＳＳＢ光変調器を光変調部４に使用し、光フィルタ５又は光合波部６では、光キャリア２０のみを抑圧する構成であっても、公知のＳＳＢ光変調器のバイアス電圧を調整して、光変調部４から直接、キャリアレスＳＳＢ光信号を出力しても良い。
【００３６】
更に、送信側光伝送装置においては従来技術と同様、光キャリア２０の除去は行わず、光キャリア２０と側波帯３０を含む片側側波帯光信号、つまり、ＳＳＢ光信号を送信し、受信側光伝送装置において、光キャリア２０の除去と、光信号２１の合波を行っても良い。本構成においても、相互混合ノイズ４０を避ける為のガード帯域を送信側において確保する必要はなく、かつ、相互混合ノイズ４０の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による光伝送装置の送信側のブロック図である。
【図２】送信側の光フィルタ前後での概略的な光スペクトルを示す図である。
【図３】本発明による光伝送装置の他の実施形態における送信側ブロック図である。
【図４】本発明による光伝送方法において、波長多重時における光送信信号の概略的なスペクトラム図である。
【図５】本発明による光伝送装置の受信側のブロック図である。
【図６】光結合部が出力する光信号の概略的な光スペクトラムを示す図である。
【図７】図６に示す光信号を電気信号に変換した場合の概略的なスペクトラム図である。
【図８】送信側の更なる他の実施形態を示す図である。
【図９】光ＳＳＢ信号の概略的なスペクトラム図である。
【図１０】図９に示す光信号を電気信号に変換した場合の概略的なスペクトラム図である。
【図１１】従来技術による波長多重ＳＳＢ信号の概略的なスペクトラム図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  変調部
２、１１  周波数変換部
３  光信号生成部
４  光変調部
５  光フィルタ
７  光分波部
８  光信号生成部
９  光結合部
１０  光電気変換部
１２  復調部
２０  光キャリア
２１  光信号
３０、３１  側波帯
４０  相互混合ノイズ
５０  変調電気信号
【図１】
2008206063.tif 000003
【図２】
2008206063.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008206063.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2008206063.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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