(57)【要約】本発明は、非線形伝送ユニットを経由して信号を伝送するシステムおよび方法に関し、このシステムは、相互変調積によって生じさせられる伝送後の信号の歪みを減少させることを目的とする。出力信号における相互変調積の減少を実現するために、このシステムは、信号を主信号と補助信号とに分割するためのパワースプリッタ１１０を含む。このシステムは、さらに、前記補助信号におけるパワー変動を検出するための、および、前記パワー変動を表す制御信号を生成するためのパワー変動検出器１２０を含む。さらに、このシステムは、入力信号の前記パワーが予め決められた基準パワー値Ｐｒｅｆを超える場合にだけ、前記非線形伝送線路２００ａに入力される主信号のパワーが一定に保たれるように、前記制御信号に応答して前記主信号のパワーを減衰させる可変減衰器１３０を含む。伝送後に、前記制御信号に応答して第１の可変利得増幅器３１０によって主信号を増幅することによって、信号が復元される。
2004509554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形伝送ユニット（２００ａ、２００′）、特に光ファイバリンクを経由して信号を伝送するシステムにおいて、
前記信号を主信号と補助信号とに分割するパワースプリッタ（１１０）と、
前記補助信号におけるパワー変動を検出して、前記パワー変動を表す制御信号を生成するパワー変動検出器（１２０）と、
前記非線形伝送ユニット（２００ａ、２００′）に入力される前記主信号のパワーが一定に保たれるように、前記制御信号に応答して前記主信号のパワーを減衰させる可変減衰器（１３０）と、
前記信号を再び復元するために、前記伝送された制御信号に応答して、前記非線形伝送ユニット（２００ａ、２００′）を経由した伝送の後に前記主信号を増幅する増幅器（３１０）
とを有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記パワー変動検出器（１２０）は、前記補助信号のパワーを予め決められたパワー値（Ｐｒｅｆ）と比較するための、および、前記比較の結果を表す前記制御信号を生成するための比較器（１２６）からなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御信号は、前記入力信号のパワーを前記予め決められた基準パワー値を超える場合にだけ前記主信号のパワーが一定に保たれるようにしていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記パワー変動検出器（１２０）は、さらに、前記補助信号が前記比較器（１２６）に入力される前に前記補助信号をフィルタリングするためのパワー検出器（１２４）からなることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御信号の伝送後にかつ前記制御信号が前記増幅器（３１０）に入力される前に前記制御信号を増幅するための第２の増幅器（２００ｃ）を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、さらに、前記制御信号を前記増幅器（３１０）に伝送するための別の伝送ユニット（２００ｂ）からなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記非線形伝送ユニット（２００′）は、
前記主信号を第１の光学信号に変換するレーザダイオード（２５０）と、
前記制御信号を第２の光学信号に変換する発光装置（２５０′）と、
前記第１の光学信号と前記第２の光学信号とを多重化することによって多重信号を生成するマルチプレクサ（２１０）と、
前記多重信号を、前記マルチプレクサ（２１０）から、光ファイバ（２６０）を経由して伝送した後にその伝送された前記多重信号から第１の光学信号と第２の光学信号とを復元して２つの別々のフォトダイオード（２７０、２７０′）に対して前記第１および第２の光学信号をそれぞれ出力するデマルチプレクサ（２２０）に伝送する光ファイバ（２６０）
とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記予め決められた基準パワー値（Ｐｒｅｆ）は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を広帯域プロセッサからの応答信号と多重化するマルチプレクサ（１２７）から出力されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
非線形伝送ユニット（２００ａ）、特に光ファイバリンクを経由して信号を伝送する方法において、
前記信号を主信号と補助信号とに分割する段階と、
前記補助信号におけるパワー変動を検出して、前記パワー変動を表す制御信号を生成する段階と、
前記非線形伝送ユニット（２００ａ）に入力される前記主信号のパワーが一定に保たれるように、前記制御信号に応答して前記主信号のパワーを減衰させる段階と、
前記主信号を前記非線形伝送ユニット（２００ａ）を経由して伝送する段階と、
前記伝送された制御信号に応答して前記伝送された主信号を増幅することによって、前記伝送された主信号から前記信号を復元する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記制御信号は、予め決められた基準パワー値を前記入力信号のパワーが超える場合にだけ、前記伝送ユニット（２００ａ）に入る前記主信号のパワーを一定に保たれるようにすることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記パワースプリッタ（１１０）と、前記パワー変動検出器（１２０）と、前記可変減衰器（１３０）とを有することを特徴とする請求項１に記載のシステムの一部分としての準備ユニット（１００）。
【請求項１２】
可変利得増幅器（３１０）を有することを特徴とする請求項１に記載のシステムの一部分としての復元ユニット（３００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、非線形伝送ユニット、特に光ファイバリンクを経由して信号を伝送するための、準備ユニットと復元ユニットとを含む方法およびシステムとに関する。
〔発明の背景〕
このシステムは、例えば衛星または遠隔通信用途において公知である。これらの用途は、一般的に、伝送ユニットに関しては、好ましくは数ＭＨｚの帯域幅との組合せにおいて、高ダイナミックレンジを必要とするが、これは典型的な入力信号のパワーが例えば１００ｄＢのダイナミックレンジ内で変化する可能性があるからである。
【０００２】
この要件を満たすための従来のアプローチは、図８に示すような光ファイバリンクを使用することである。このような光ファイバリンクは、低損失、高帯域幅、および、軽量という利点を有する。図８に示すように、光ファイバリンクは、前記信号を受け取ってその信号を変調光学信号に変換するためのレーザダイオード８５０からなる。光ファイバリンクは、さらに、フォトダイオード８７０に前記光学信号を伝送するためのファイバ８６０からなり、このフォトダイオード８７０は、伝送後に、前記変調光学信号から、前記レーザダイオード８５０に入力された信号を復元する。こうした伝送ユニットに必要とされる高ダイナミックレンジは、その伝送ユニットの線形伝送特性を要求する。しかし、光ファイバリンクは、特にレーザダイオードの非線形的な挙動のために、非線形伝送ユニットである。前記非線形伝送ユニットの出力信号は、前記非線形装置における相互変調によって生じさせられた不要な歪みからなっている。
【０００３】
相互変調は、非線形装置の出力信号における周波数成分の生成を意味する。前記周波数成分は、必要とされるチャネルからの（必要とされる）信号と、システム入力に到来する隣接チャネルからの（不要な）信号との合計周波数および差周波数に相当する。
【０００４】
さらに、相互変調積が、前記周波数成分の中の特定の１つの周波数成分を意味する。
【０００５】
さらに明確に述べると、２次相互変調積が、前記非線形装置の「入力パワー」対「出力パワー」図における「ｆ１−ｆ２」または「ｆ２−ｆ１」の周波数と２の勾配とを特徴とする。さらに、３次相互変調積が「２ｆ１−ｆ２」または「２ｆ２−ｆ１」の周波数を特徴とし、この場合に「入力パワー」対「出力パワー」図においてその曲線が３の勾配を有する。
【０００６】
前記相互変調積の不要な影響を減少させかつ光ファイバリンクにおいて高ダイナミックレンジを実現するためのアプローチの１つが、非常に高品質のレーザダイオードおよび／または外部変調器を使用することであってもよい。しかし、この両方の方法は非常に高コストである。
【０００７】
米国特許第５，３２１，８４９号および同第５，４５７，８１１号と、ＩＥＥＥ刊行物からの記事である“Ａ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｒａｎｇｅ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ　ｍｉｃｒｏｃｅｌｌ　ｒａｄｉｏ　ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｃｈｅｎｇ，Ｆ．，Ｌｅｍｓｏｎ，Ｐ．，Ｒｅｅｄ，Ｊ．Ｈ．，Ｊａｃｏｂｓ，Ｉ．Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｎｅｃｅ，１９９５　ＩＥＥＥ　４５ｔｈ，Ｖｏｌｕｍｅ　２，１９９５　ｐａｇｅｓ　７７４−７７８には、伝送リンクのダイナミックレンジを増大させるためのシステムがそれぞれに開示されている。これらの従来技術のシステムのすべてに共通している特徴が、伝送信号から制御信号が生成されるということと、伝送信号が非線形伝送ユニットに入る前にその制御信号が伝送信号を調整するということである。
〔発明の目的〕
従来の技術から始めて、本発明の目的は、非線形伝送ユニットを経由して信号を伝送するためのシステムおよび方法のダイナミックレンジを改善することである。
〔発明の概要〕
前記目的は、独立請求項１および９のそれぞれの主題によって解決される。
【０００８】
請求項１によって、前記目的は、信号を主信号と補助信号とに分割するパワースプリッタと、前記補助信号のパワー変動を検出し、前記パワー変動を表す制御信号を生成するパワー変動検出器と、前記非線形伝送ユニット（２００ａ）に入力される前記主信号のパワーが一定不変に保たれるように、前記制御信号に応答して前記主信号のパワーを減衰させる可変減衰器と、信号を再び復元するために前記伝送された制御信号に応答し前記非線形伝送ユニットを経由した伝送の後に主信号を増幅する増幅器とによって解決される。
【０００９】
可変減衰器によって出力されかつ前記非線形伝送ユニットに入力される主信号のパワーが一定なので、基本信号と前記伝送ユニットによって出力される相互変調積との比率も一定である。したがって、提案するこのシステムは、２次および３次相互変調積を減少させることによって、非常に高いダイナミックレンジを有する信号を非線形伝送ユニットを経由して伝送することを十分に可能にする。
【００１０】
したがって、このシステムの線形性、および、特に伝送ユニットの線形性が改善され、このシステムによって出力される信号の歪みが低減させられる。改善された線形性を有する高コストの伝送ユニットの代わりに、低コストの伝送ユニットを使用することが可能である。
【００１１】
第１の実施態様では、前記システムは、前記補助信号のパワーを予め決められた基準パワー値と比較するための、および、前記比較の結果を表す制御信号を生成するための比較器を含む。前記比較器が前記パワー変動の検出を可能にすることが有利である。
【００１２】
このシステムが、前記主伝送装置を経由してまたは前記他の伝送ユニットを経由して制御信号が伝送された後に、しかし、その制御信号が第１の増幅器に入力される前に、その制御信号を増幅するための第２の増幅器からなることが有利である。前記第２の増幅器は、制御された第１の増幅器に与えられる制御信号が前記可変減衰器に対する入力と同一であるように、前記他の伝送ユニットにおける損失を補償する。このようにして、前記制御された第１の増幅器による減衰の正確な復元が確実にされる。
【００１３】
別の実施態様では、このシステムは、有利には、制御信号を第１の増幅器に伝送するための別の伝送ユニットからなる。前記他の伝送ユニットに関しては高度の線形性特性は不要であり、その結果として、低コストの部品、特に低コストのディジタルレーザダイオードまたは安価な発光ダイオードＬＥＤが使用されることが可能である。このシステムは、広帯域符号分割多元アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）または移動通信用グローバルシステム（ｇｌｏｂａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）（ＧＳＭ）伝送のような大半のセルラプロトコルの場合には、入力／出力パワーの変動がより遅い時間スケールで生じるという着想に基づいている。したがって、位相調整装置は不要である。
【００１４】
あるいは、制御信号は、前記他の伝送線路を経由して伝送されずに、波長分割多重（ＷＤＭ）方式を使用することによって、主信号用に使用される伝送線路と同じ伝送線路を経由して伝送される。この方式を行うために、このシステムの非線形伝送ユニットは、主信号を第１の光学信号に変換するレーザダイオードと、制御信号を第２の光学信号に変換する発光ダイオードと、第１の光学信号と第２の光学信号とを多重化することによって多重信号を生成するマルチプレクサと、前記多重信号を前記マルチプレクサからデマルチプレクサに伝送する光ファイバとからなり、このデマルチプレクサは、前記光ファイバを経由した伝送の後に前記伝送された多重信号から前記第１の光学信号と前記第２の光学信号とを復元し、そして、主信号と制御信号をそれぞれに復元するための２つの別々のフォトダイオードに対してこれらの光学信号を出力する働きをする。
【００１５】
本発明の目的は、さらに、請求項８に記載の方法によって解決される。前記方法の利点は上述の通りのシステムの利点に一致する。
【００１６】
制御信号が、入力信号のパワーが前記予め決められた基準パワー値を超える場合だけ主信号のパワーが一定に保たれるように有利に具体化される。
【００１７】
本発明の目的は、さらに、パワースプリッタとパワー変動検出器と可変減衰器とを含む上述の通りのシステムで使用される準備ユニットによって解決される。この準備ユニットが、入力信号のパワーが予め決められた基準パワー値Ｐｒｅｆを超える場合に、何らかの設定パワーの後に主信号のパワーが一定に保たれるように、入力信号から主信号を生成することを有利に確実にする。主信号は前記非線形伝送線路を経由して伝送される。
【００１８】
本発明の目的は、さらに、上述の通りのシステムで使用される、増幅器からなる復元ユニットによって解決される。前記復元ユニットが、伝送された主信号から信号を適正に復元することを有利に可能にする。
〔発明の好ましい実施形態の説明〕
次では、本発明を、図１から図７を参照することによってさらに詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明によるシステムの第１の実施形態を示す。このシステムは、準備ユニット１００と、伝送ユニット２００と、復元ユニット３００とを含む。
【００２０】
準備ユニット１００は、以下では入力信号と呼ぶ信号を主信号と補助信号とに分割するためのパワースプリッタ１１０を含み、主信号のパワーと補助信号のパワーの比率が例えば１：１０である。補助信号は、前記補助信号のパワー変動を検出するための、および、前記パワー変動を表す制御信号を生成するためのパワー変動検出器１２０に送られる。これを実現するために、パワー変動検出器１２０はパワー検出器１２４からなり、このパワー検出器１２４は、フィルタリングによって前記補助信号からパワー信号を取り出して、前記パワー変動検出器１２０内に同様に含まれている比較器１２６に前記パワー信号を出力する。前記比較器１２６は、前記パワー信号のパワーを、基準電圧Ｖｒｅｆによって表される予め決められた基準パワー値Ｐｒｅｆと比較する。このようにして、比較器１２６は補助信号のパワー変動を検出して、前記パワー変動を表す制御信号を生成する。
【００２１】
前記制御信号は、前記制御信号に対応して前記主信号のパワーを減衰させるために可変減衰器１３０に伝送される。
【００２２】
制御信号を可変減衰器１３０に送り込むことによって、準備ユニット１００は、補助信号のパワーＰ１が前記基準パワー値を超える時に主信号のパワーを一定に保つことを確実にする。
【００２３】
図１に示すように、主信号と制御信号は、準備ユニット１００から、第１の実施形態の伝送ユニット２００を経由して、すなわち、個別の伝送ユニット２００ａ、２００ｂをそれぞれに経由して、復元ユニット３００に伝送される。伝送ユニット２００ａ、２００ｂは両方とも、例えば、当業で公知でありかつ図８を参照して上述した通りの光ファイバリンクである。特に、主信号を伝送するための伝送ユニット２００ａは、レーザダイオード２５０の非線形特性により非線形伝送ユニットであると想定されている。
【００２４】
レーザダイオード２５０は、特定用途向け特有の線形性要件を持たないあらゆるタイプのレーザダイオードであってよい。したがって、ディジタル用途（ディジタルレーザ）用に一般的に使用されているＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ−Ｌａｓｅｒのような安価なレーザであってもよく、または、アナログ用途に一般的に使用されているＤＦＢレーザのような高線形性の高価なレーザであってもよい。しかし、主信号を伝送するための伝送ユニット２００ａ内のレーザダイオード２５０が特定用途向けの十分な線形性を持たないと想定されているということを、もう一度強調しておかなければならない。
【００２５】
さらに、制御信号を準備ユニット１００から復元ユニット３００に伝送するための第２の伝送ユニット２００ｂに関する線形性要件も非常に低く、したがって、光ファイバリンク２００ｂ内のレーザダイオードが安価なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔレーザによって置き換えられても、単なる発光ダイオードＬＥＤで置き換えられてもよい。
【００２６】
非線形伝送ユニット２００ａを経由して伝送の後に、入力信号のパワーがＰｒｅｆを超えた時に一定のパワーを有する主信号が、復元ユニット３００内の増幅器３１０によって受け取られて増幅される。前記増幅器３１０の増幅、したがって受け取られた主信号の増幅は、前記第２の伝送ユニット２００ｂを経由して復元ユニットに伝送された制御信号によって制御される。
【００２７】
伝送ユニット２００ｂまたは復元ユニット３００が、前記制御信号が伝送された後でかつ制御信号が前記制御された第１の増幅器３１０に入力される前に前記制御信号を増幅するための第２の増幅器２００ｃからなることが好ましい。前記第２の増幅器２００ｃの利得が前記第２の伝送ユニット２００ｂ内での損失を補償するようになっていることが好ましい。この場合には、可変減衰器１３０に与えられる制御信号と、制御される第１の増幅器３１０に与えられる制御信号は、互いに同一である。このようにして、本発明によるシステム、および、さらに明確に述べると、制御される第１の増幅器３１０は、第１の増幅器３１０の出力における主信号をその初期値（すなわち入力信号）に回復するようになっている。言い換えると、制御された第１の増幅器３１０は、前記可変減衰器１３０によって与えられる減衰を補償するようになっている。
【００２８】
一般的に、第２の増幅器２００ｃの利得Ｇ２は次のように計算されることが可能であり、
【００２９】
【数１】
2004509554.tif 000003
【００３０】
ここで、
Ｌ２は、第２の光リンクにおける損失を表し、
ａ１は、可変減衰器に関する比例係数であり、
ａ２は、可変増幅器に関する比例係数である。
【００３１】
図２は、図１に示されている本発明によるシステムの伝送ユニットの第２の実施形態を示す。図２によれば、両方の信号、すなわち、主信号と補助信号とがそれぞれに、ＷＤＭ方式を使用して同一の光ファイバ２６０を経由して伝送される。
【００３２】
第２の実施形態２００′でこれを実現するために、伝送ユニットは、主信号を第１の光学信号に変換するためのレーザダイオード２５０と、制御信号を第２の光学信号に変換するための発光ダイオード２５０′からなる光ファイバリンクとして具体化されている。前記第１および第２の光学信号は両方とも、前記２つの光学信号を多重化することによって多重信号を生成するためのマルチプレクサ２１０に伝送される。多重信号も光学信号であり、前記マルチプレクサから出力されて光ファイバ２６０を経由してデマルチプレクサ２２０に伝送される。デマルチプレクサ２２０は、前記第１および第２の光学信号を前記伝送された多重信号から分離させて、光学信号を主信号と制御信号にそれぞれ変換するための２つの別個のフォトダイオード２７０、２７０′に対してその分離させた光学信号を出力する働きをする。
【００３３】
制御信号が、第１の増幅器３１０に伝送される前に第２の増幅器２００ｃによって増幅されることが好ましい。前記第２の増幅器２００ｃの動作に関しては、図１の説明を参照されたい。
【００３４】
上述のように、本発明によるシステムでは、第１および第２の実施形態による前記非線形伝送ユニットを経由して伝送される主信号は、入力信号のパワーが予め決められた基準パワー値Ｐｒｅｆを超える時に、一定のパワーを有する。
【００３５】
前記非線形伝送ユニット２００ａまたは２００′の一方を経由した伝送における主信号のパワーの定常性が、前記非線形伝送ユニット２００ａまたは２００′から主信号が出力される時にその主信号における３次相互変調積ＩＭ３の減少を生じさせる。したがって、ＩＭ３積は、前記主信号からの回復の後に、すなわち、復元ユニット３００の前記制御された第１の増幅器３１０によって出力された後に、入力信号においても減少させられる。ＩＭ３積の前記減少によって、非線形伝送ユニット２００ａまたは２００′の第１または第２の実施形態によって引き起こされる主信号の歪みが減少させられ、このようにして、線形化、すなわち、言い換えると、システムのより高いダイナミックレンジが実現される。したがって、本発明によるシステムを、線形化回路と呼ぶことも可能である。
【００３６】
次に、本発明の前記要点を詳細に具現する。図８および図９を参照することによって、上述したように、相互変調積はあらゆる非線形装置において生じる可能性がある。図１または図２によるシステムでは、可変減衰器は、相互変調積を全く発生させない受動要素と見なされなければならない。しかし、さらに別の具体例では、伝送ユニット２００ａと制御された第１の増幅器３１０は両方とも、その出力信号において相互変調積をそれぞれに発生させる非線形装置と見なされなければならない。
【００３７】
したがって、図１または図２によるシステム全体を考察する時には、制御された第１の増幅器によって出力される主信号を、第１の伝送ユニット２００ａによって生じさせられた相互変調積と、制御された第１の増幅器３１０自体によって生じさせられた相互変調積との重ね合せと見なすことができる相互変調積成分からなるということが想定される。しかし、本発明では、前記非線形伝送ユニット２００ａによって生じさせられた相互変調積が減少させられ、したがって、制御された第１の増幅器の出力信号における相互変調積も減少させられる。
【００３８】
次では、この着想を図３から図７を参照して説明する。
【００３９】
図３は、特定の入力パワーＰ１の場合の、典型的な非線形装置の出力信号における３次相互変調積のパワーに対する基本信号成分のパワーの比率を示す。
【００４０】
例えば、こうした非線形装置の出力信号は、基本信号成分に加えて、３次相互変調積ＩＭ３を含む。前記装置に入力される信号がＰ１＝−４０　ｄＢｍの入力パワーを有すると想定すると、出力信号中の基本信号成分は−２５　ｄＢｍのパワーＰ＿ｆｕｎｄを有し、出力信号中のＩＭ３は約−１１０　ｄＢｍのパワーＰ＿ＩＭ３を有する。
【００４１】
しかし、図３から理解できるように、基本信号成分Ｐ＿ｆｕｎｄに関する曲線と、前記システムの出力信号中の３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３に関する曲線とが、「入力パワー」対「出力パワー」図において互いに異なる勾配を有する。さらに明確に述べると、基本信号成分は１の勾配を有し、一方、３次相互変調積は前記図において３の勾配を有する。
【００４２】
したがって、各々の非線形装置に関して、個々のＩＭ３阻止点（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔ）が、基本信号成分Ｐ＿ｆｕｎｄの曲線と３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３の曲線との交差点によって定義されることが可能である。各々の交差点は、さらに、図３による「入力パワー」対「出力パワー」図におけるその座標によって、すなわち、その出力−入力３次阻止点によって定義される。
【００４３】
図１と図２との参照において、非線形伝送ユニット２００ａの伝送特性と、制御された第１の非線形増幅器３１０の伝送特性とを、図３の個別の線図によってそれぞれに表すことが可能である。
【００４４】
次では、非線形伝送ユニット２００ａの基本信号成分と第１の制御された増幅器３１０の基本信号成分ではなく、３次相互変調積ＩＭ３だけに言及するが、これは基本信号が制御信号にしたがって可変利得増幅器ＡＭＰ１　３１０によって復元されるからである。
【００４５】
非線形伝送ユニット２００ａの３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３の（出力）パワー、さらに明確に述べると、光ファイバリンクｆｏｌの３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３の（出力）パワーを、次のように計算することが可能であり、
Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌ＝３×Ｐｏｕｔ−２×ＯＩＰ３ｆｏｌ　　　　（２）
ここで、
Ｐｏｕｔは、前記非線形伝送ユニット２００ａの出力信号のパワーを表し、
ＯＩＰ３ｆｏｌは、前記非線形伝送ユニット２００ａの３次阻止点の出力パワー成分を表す。
【００４６】
式（２）は、ＯＩＰ３ｆｏｌが一般的に利得に依存しないので、３次相互変調積のパワーに関する容易な計算を可能にする。
【００４７】
パワーＰ＿ＩＭ３ｆｏｌは概略的に（すなわち、基準化なしに）図４に示されている。
【００４８】
図４では、Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌの曲線の２つの領域を区別することが可能である。
【００４９】
１．　図１を参照することによって説明される通りの基準パワーＰｒｅｆ、例えばＰｒｅｆ＝−４５　ｄＢｍよりも低い入力パワーＰｉｎの場合に、Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌを表す曲線は３の勾配を有する通常の挙動を示す。
【００５０】
２．　Ｐｒｅｆ＝−４５　ｄＢｍを超える入力パワーＰｉｎの場合に、Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌ曲線は水平であり、このことはＰ＿ＩＭ３がＰｉｎとは無関係であることを意味する。
【００５１】
Ｐｉｎ＞Ｐｒｅｆの場合のＩＭ３のパワーの定常性は、前記光ファイバリンクの出力信号におけるＩＭ３の減少を意味する。これは、図１と図２を参照して説明したように、本発明による光ファイバリンクに入力される主信号のパワーの定常性を原因とする。
【００５２】
上述のＰ＿ＩＭ３ｆｏｌとは反対に、制御された第１の増幅器３１０のＰ＿ＩＭ３ａｍｐ１を次のように計算することが可能であり、
Ｐ＿ＩＭ３ＡＭＰ１＝３×Ｐｏｕｔ＿ＡＭＰ１−２×ＯＩＰ３ＡＭＰ１　　　　（３）
ここで、
Ｐ＿ＩＭ３ＡＭＰ１は、第１の制御された増幅器３１０の出力信号における３次相互変調積のパワーを表し、
Ｐｏｕｔ＿ＡＭＰ１は、第１の増幅器３１０の出力信号における基本信号成分の出力パワーを表し、
ＯＩＰ３ＡＭＰ１は、第１の増幅器３１０の３次阻止点の出力パワー成分を表す。
【００５３】
式（３）から、パラメータＯＩＰ３ＡＭＰ１が高い時には、非線形増幅器（例えば、第１の増幅器３１０）の出力信号におけるＩＭ３のパワーが小さいということが明らかである。
【００５４】
振幅の適正な復元のために、可変光ファイバリンク利得ＧＴＯＴＡＬが一定でなければならない。これは次の通りに計算され、
ＧＴＯＴＡＬ＝−Ｌａｔｔ＋Ｇｌｉｎｋ＋ＧＡＭＰ１　　　　（４）
ここで、
Ｌａｔｔは、減衰器における損失（ｄＢ単位）であり、
Ｇｌｉｎｋは、第１のリンク利得（ｄＢ単位）であり、
ＧＡＭＰ１は、ＡＭＰ１パワー利得（ｄＢ単位）である。
【００５５】
Ｌａｔｔは、図１に示すＯＰＡＭ　１２６からのフィードバックによって、入力パワーＰｉｎに依存し、次のように記述でき、
Ｌａｔｔ＝Ｌ０＋（Ｐｉｎ−Ｐｒｅｆ）＋ａｌ　　　　（５）
ここで、
Ｌ０は、初期減衰（ｄＢ単位）であり、
ａｌは、可変減衰器に関する比例係数である。
【００５６】
Ｇｌｉｎｋは飽和まではＰｉｎに依存せず、定数と見なすことが可能である。
【００５７】
ＧＡＭＰ１は入力パワーＰｉｎに依存し、
ＧＡＭＰ１＝Ｇ０＋（Ｐｉｎ−Ｐｒｅｆ）＋ａ２＋Ｇｌｉｎｋ２＋ＧＡＭＰ２　　　　（６）
であり、ここで、
Ｇ０は、ＡＭＰ１に関する初期パワー利得であり、
ａ２は、可変増幅器に関する比例変数であり、
Ｇｌｉｎｋ２とＧＡＭＰ２はそれぞれに第２のリンクと第２の増幅器の利得である。
【００５８】
振幅復元ＧＡＭＰ１はＬａｔｔに等しくなければならず、または、Ｐｉｎに依存しない一定の差を持たなければならない。
【００５９】
図５は、例えば第１の増幅器３１０自体のような非線形増幅器の出力信号におけるＩＭ３の挙動を示す。式（３）によって３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３ＡＭＰ１のパワーが３の勾配を有するということが明らかである。
【００６０】
上述のように、図１における制御された第１の増幅器３１０によって出力される信号出力の３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬのパワーを、非線形伝送ユニット２００ａの各々すなわち光ファイバリンクによって生じさせられた３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌと、第１の増幅器３１０自体によって生じさせられた３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３ＡＭＰ１との重ね合せと見なすことが可能である。したがって、Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬを次のように計算することが可能である。
【００６１】
Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬ＝Ｐ＿ＩＭ３ｆｏｌ＋Ｐ＿ＩＭ３ＡＭＰ１　　　　（７）
図６は、図１又は図２におけるシステムに対する前記重ね合せの結果を示す。さらに明確に述べると、図６は、入力信号のパワーに応答した、図１または図２によるシステムに関する第１の増幅器３１０の出力信号における３次相互変調積Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬのパワーを示す。
【００６２】
基準パワーＰｒｅｆ＝−４５　ｄＢｍを超える入力パワーの場合に、Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬ曲線の勾配が、基準パワーＰｒｅｆよりも小さい入力パワーの場合の勾配に比較して小さいということが明らかである。この勾配の減少は、Ｐｒｅｆ＝−４５　ｄＢｍを超える入力パワーの場合の、第１の増幅器３１０の出力信号における３次相互変調積合計の減少を意味する。前記減少は、図４を参照して上述した通りに、非線形伝送ユニット２００ａに入力される時の主信号のパワーの定常性を原因とする。
【００６３】
Ｐ＿ＩＭ３ＴＯＴＡＬと関係なく第１の増幅器３１０の出力信号である基本信号成分Ｐ＿ｆｕｎｄにさらに示す図６によるシミュレーションを、次のパラメータを使用して行った。
【００６４】
光ファイバリンク利得ＧＴＯＴＡＬ＝−１５　ｄＢ、
光ファイバリンクの３次阻止点の出力パワーＯＩＰ３ｆｏｌ＝２０　ｄＢｍ、および、
第１の増幅器の３次阻止点の出力パワーＯＩＰ３ＡＭＰ１＝１００　ｄＢｍ（理想的な第１の増幅器）。
【００６５】
図６に示されているシミュレーション結果から理解できるように、第１の増幅器３１０の出力パワーにおける基本信号パワーの３次相互変調積合計に対する比率は、入力パワーＰｉｎ＞−４５　ｄＢｍの場合に一定である（基本信号成分の曲線とＩＭ３積の曲線は互いにほぼ平行である）。
【００６６】
−４５　ｄＢｍよりも大きいパワーを有する入力信号に応答したシステムの出力信号におけるＩＭ３の減少のせいで、前記ＩＭ３による前記出力信号の歪みが（入力パワー範囲全体にわたる３の連続的な勾配に比較して）減少している。したがって、本発明によるシステムは線形化回路のように動作し、高ダイナミックレンジを有する信号を伝送することが可能である。
【００６７】
最後に、図７は、次のパラメータが設定されている図１または図２によるシステムの別のシミュレーションの結果を示す。
【００６８】
光ファイバリンク利得ＧＴＯＴＡＬ＝−１５　ｄＢ、
ＯＩＰ３ｆｏｌ＝２０　ｄＢｍ、および、
ＯＩＰ３ＡＭＰ１＝３５　ｄＢｍ。
【００６９】
図６とは違って、図７によるシミュレーションは、理想的ではない増幅器３１０に関して行われた。この場合には、システム全体の３次阻止点、特に非線形伝送ユニット２００ａと第１の増幅器３１０との直列接続の３次阻止点を、図７に見ることができる。基準パワーＰｒｅｆ＝−４５　ｄＢを超える入力パワーの場合に、システムの最終出力信号のＩＭ３、すなわち、増幅器３１０の出力信号のＩＭ３が約２０ｄＢ減少している。したがって、システム全体すなわち図１または図２による線形化回路の３次阻止点の出力パワーＯＩＰ３ＴＯＴＡＬが、約１０ｄＢ増加している。
【００７０】
したがって、図７は、本発明による現実のシステムでは、３次相互変調積の減少と、したがって伝送後の出力信号における歪みの減少とが実現されることも可能であるということを示す。
【００７１】
図９は、図１によるシステムの変型を示す。図９のシステムに示されている全ての特徴は、追加の形でマルチプレクサ１２７が含まれていることを除いて、図１の特徴に一致する。マルチプレクサ１２７はその第１の入力信号として基準電圧Ｖｒｅｆを有し、および、その第２の入力信号として、ベースバンド（ＢＢ）プロセッサから生成される信号を有する。信号ＳＢＢは、従来のやり方でベースバンドプロセッサから生成される。
【００７２】
基準パワーＰｒｅｆは、信号対雑音比（ＳＮＲｓｐｅｃ）に関する要件にしたがって設定されることが好ましい。
【００７３】
前記システムが基地局のダウンリンクのために使用される場合には、最小のＰｒｅｆが次のように計算されることが可能であり、
Ｐｒｅｆ＝ＳＮＲｓｐｅｃ＋ＮＦｌｉｎｋ＋Ｎｆｌｏｏｒ＋１０＊ｌｏｇ（ＢＷ）
ここで、
ＮＦｌｉｎｋは、光リンクの雑音値（ｄＢ単位）であり、
Ｎｆｌｏｏｒは、伝送器のノイズフロア（ｎｏｉｓｅ　ｆｌｏｏｒ）（ｄＢｍ／Ｈｚ）であり、および、
ＢＷは、伝送信号の周波数帯域幅（Ｈｚ単位）である。
【００７４】
前記システムがアップリンク伝送に使用される場合には、Ｐｒｅｆの設定はより一層複雑である。この場合には、同一の周波数帯域内に、必要とされる信号よりも強い不要信号が存在している可能性がある。したがって、到来信号合計のＳＮＲではなくＰｒｅｆは必要とされる信号のＳＮＲにしたがって設定されなければならない。これは、図９ではマルチプレクサ１２７によって実現されているベースバンド（ＢＢ）プロセッサからの応答を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態によるシステムを示したブロック図である。
【図２】
図１に示されているシステムの伝送ユニットの第２の実施形態を示したブロック図である。
【図３】
非線形装置の出力信号における基本信号成分と３次相互変調積とのパワー比率を示す図である。
【図４】
本発明による光ファイバリンクにおける３次相互変調積のパワーの減少を示す図である。
【図５】
入力パワーに応答した典型的な非線形装置の出力信号における３次相互変調生成物のパワーを示す「入力パワー」対「出力パワー」図である。
【図６】
第１の組のシミュレーションパラメタの場合の、本発明によるシステムの出力信号における３次相互変調積の減少を示す「入力パワー」対「出力パワー」図である。
【図７】
第２の組のシミュレーションパラメータの場合の、本発明によるシステムにおいて実現される３次相互変調積の減少を示す「入力パワー」対「出力パワー」図である。
【図８】
当業で公知の非線形伝送装置の実施形態としての光ファイバリンクを示したブロック図である。
【図９】
図１による変型のブロック図である。
【図１】
2004509554.tif 000004
【図２】
2004509554.tif 000005
【図３】
2004509554.tif 000006
【図４】
2004509554.tif 000007
【図５】
2004509554.tif 000008
【図６】
2004509554.tif 000009
【図７】
2004509554.tif 000010
【図８】
2004509554.tif 000011
【図９】
2004509554.tif 000012
【国際公開パンフレット】
2004509554.tif 000013
2004509554.tif 000014
2004509554.tif 000015
2004509554.tif 000016
2004509554.tif 000017
2004509554.tif 000018
2004509554.tif 000019
2004509554.tif 000020
2004509554.tif 000021
2004509554.tif 000022
2004509554.tif 000023
2004509554.tif 000024
2004509554.tif 000025
2004509554.tif 000026
2004509554.tif 000027
2004509554.tif 000028
2004509554.tif 000029
2004509554.tif 000030
2004509554.tif 000031
2004509554.tif 000032
2004509554.tif 000033
2004509554.tif 000034
2004509554.tif 000035
2004509554.tif 000036
2004509554.tif 000037
2004509554.tif 000038
2004509554.tif 000039
2004509554.tif 000040
2004509554.tif 000041
2004509554.tif 000042
2004509554.tif 000043
2004509554.tif 000044
2004509554.tif 000045
【国際調査報告】
2004509554.tif 000046
2004509554.tif 000047
2004509554.tif 000048