(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波のスペクトルと２次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
前記光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
前記光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
前記角度変調部の出力段から前記角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率が、当該搬送波周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と同一の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を調整する２次高調波群遅延調整部とを備える、角度変調信号の光伝送システム。
【請求項２】
前記角度変調部と前記光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備える、請求項１に記載の角度変調信号の光伝送システム。
【請求項３】
基本波のスペクトルと３次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
前記光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
前記光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
前記角度変調部の出力段から前記角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と逆の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を調整する３次高調波群遅延調整部とを備える、角度変調信号の光伝送システム。
【請求項４】
前記角度変調部と前記光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備える、請求項３に記載の角度変調信号の光伝送システム。
【請求項５】
基本波のスペクトルと２次および３次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
前記光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
前記光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
前記角度変調部の出力段から前記角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を所定の特性に調整する２次高調波群遅延調整部と、
前記角度変調部の出力段から前記角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を所定の特性に調整する３次高調波群遅延調整部とを備える、角度変調信号の光伝送システム。
【請求項６】
前記角度変調部と前記光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備える、請求項５に記載の角度変調信号の光伝送システム。
【請求項７】
前記２次高調波群遅延調整部は、前記角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率が当該搬送波周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と同一の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を調整し、
前記３次高調波群遅延調整部は、当該搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率が当該搬送波周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と逆の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を調整することを特徴とする、請求項５または６に記載の角度変調信号の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムに関し、より特定的には、周波数変調信号を始めとする角度変調信号を光伝送するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、角度変調信号を伝送する、従来の光伝送システムの構成の一例を示したブロック図である。図１１において、この光伝送システムは、角度変調部１１０１と、光送信部１１０３と、光受信部１１０４と、角度復調部１１０５とを備えている。
【０００３】
上記のように構成された従来の光伝送システムについて、その動作を以下に説明する。角度変調部１１０１は、入力された電気信号を元信号として、これを周波数変調された信号（以下、ＦＭ変調信号と呼ぶ）等の角度変調信号に変換し、出力する。光送信部１１０３は、この角度変調信号を光信号に変換し、光伝送路等に送出する。光受信部１１０４は、光伝送路等を介して受信した光信号を電気信号である元の角度変調信号に再変換し、出力する。角度復調部１１０５は、この角度変調信号を復調し、元の電気信号を再生し、出力する。
【０００４】
以上の構成の光伝送システムについては、例えば、文献（Ｋ．Ｋｉｋｕｓｈｉｍａ，  ｅｔ  ａｌ，  “Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＦＭ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｕｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  ＡＭ  Ｖｉｄｅｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，  ＩＯＯＣ’９５  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌ．５  ＰＤ２−７，  ｐｐ．３３−３４）に詳細な記載がなされている。このように、伝送すべき電気信号を、一旦ＦＭ変調信号のような角度変調信号に変換して光伝送するシステムでは、ＦＭ利得を利用して信号のＳＮＲ（信号対雑音電力比）を改善し、良好な品質で信号を伝送することができる。特に、ＦＭ変調信号の周波数偏移量を大きくし、ＦＭ変調信号を広帯域化すればするほど、これに応じてＦＭ利得を増大できるため、より高品質な信号伝送を実現できるという特徴を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、ＦＭ変調信号を始めとする角度変調信号を光伝送する従来の光伝送システムでは、光ファイバを用いて高品質な信号伝送を実現することができる。
【０００６】
しかしながら、上記のような角度変調信号の光伝送システムにおいては、伝送路の非線形性に起因して、以下のような特有の問題が生じる。なお、以下では、角度変調の最も一般的なものとしてＦＭ変調を例に説明するが、変調方式として他の角度変調を採用した場合においても、ほぼ同様の問題が生じる。
【０００７】
一般に、ＦＭ伝送においては、伝送路の群遅延特性の管理が必要であることが知られている。すなわち、瞬時周波数が絶えず変動するＦＭ変調信号においては、伝送路の伝搬遅延量が周波数に依存して変化するような特性を有していると、伝送後のＦＭ変調信号に時間軸方向の波形歪が生じ、これが復調時に直線歪となって信号品質を劣化させる。このため、ＦＭ変調信号の帯域内における群遅延特性については、群遅延量が周波数に対して変わらないように、伝送路を設計することが望ましい。
【０００８】
次に、伝送路の非線形性によりＦＭ変調信号の高調波歪が発生した場合には、この高調波歪に対する群遅延特性もまた、復調信号の品質を劣化させる原因となる。この理由については、以下のように説明することができる。
【０００９】
図１２は、ＦＭ変調信号と３次高調波歪（以下、３ＨＤと称す）の瞬時波形を示した模式図であり、より具体的には、波形歪のないＦＭ変調信号（基本波）と、当該３ＨＤ（Ａ，Ｂ）、およびそれらの合成波（Ａ，Ｂ）等を示している。ただし、合成波（Ｂ）については、波形の一部のみを表記している。なお、本図において、Ｖｒｅｆは、ＦＭ変調信号に対する識別レベルを示し、ＦＭ復調においては、ＦＭ変調信号がこのレベルを横切る点（ゼロクロス点）の時間間隔によって、当該瞬時周波数を検出し、復調するものとする。３ＨＤが、基本波に対して遅延していない場合（Ａ）、当該合成波（Ａ）のゼロクロス点（Ｔｒｅｆ）は、基本波のそれと変わらない。従って、基本波と共に３ＨＤが、ＦＭ復調器に入力された場合においても、その合成波の瞬時周波数の変化は、元の基本波と同一であるため、復調信号に波形歪は生じない。しかし、３次高調波歪が時間ｔｄだけ遅延した場合（Ｂ）には、その合成波（Ｂ）のゼロクロス点（Ｔｈｄ）は、移動する。すなわち、ゼロクロス点から見た合成波は、時間ｔ２（＝｜Ｔｈｄ−Ｔｒｅｆ｜）だけ見かけ上遅延することになる。しかも、この合成波の等価的な遅延量ｔ２は、３ＨＤに対する遅延量ｔｄと、基本波に対する３ＨＤの大きさαと、さらに基本波の周波数ｆ（または３ＨＤの周波数３ｆ）とによって変化する。すなわち、ＦＭ変調信号の瞬時周波数ｆに応じて、その（当該合成波の）等価的な遅延量が変化することになるため、当該合成波がＦＭ復調器に入力された場合、前述のＦＭ変調信号（基本波）に対する帯域内の群遅延特性による影響と同じく、復調時に直線歪を発生させる原因となる。
【００１０】
以上は、３次高調波歪の場合について説明したが、２次高調波歪が発生した場合においても、信号品質に与える影響はほぼ同様にして説明することができる。なお、このように、高調波歪の遅延が原因となって、合成波に対して等価的に生じる群遅延特性を、以下では「等価群遅延特性」と呼称するものとする。
【００１１】
しかしながら、従来の古典的なＦＭ伝送において扱うＦＭ変調信号は、比較的狭帯域であったため、基本波のスペクトルと高調波のスペクトルとが重ならず、高調波のみをフィルタ等で簡単に除去することができた。そのため、高調波歪が発生する帯域の群遅延特性（以下、これを「帯域外群遅延特性」と呼ぶ）については、特には問題とすることがなかった。このことが原因して、従来の光伝送システムでは、前述のようにＦＭ変調信号の帯域内の群遅延特性については、これを管理するよう構成されるが、帯域外群遅延特性については何ら管理されていないのが現状であった。
【００１２】
ところが、近年、半導体レーザの光周波数変調動作および光ヘテロダイン検波を利用して、ＦＭ変調信号をＧＨｚオーダーまで広帯域化する技術が知られている（例えば、Ｋ．Ｋｉｋｕｓｈｉｍａ  ｅｔ．ａｌ．“１５０−ｋｍ  Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔｅｄ  ６０−Ｃｈａｎｎｅｌ  ＡＭ−Ｖｉｄｅｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ＡＭ／ＦＭ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ”，ＥＣＯＣ’  ９５，Ｔｈ．Ｌ．３．１，Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，１９９５を参照）。このような広帯域のＦＭ変調信号を光伝送する場合、基本波のスペクトルと高調波のスペクトルとが重なってしまい、高調波のみをフィルタ等で除去することが困難となっている。かかる状況下において、広帯域ＦＭ変調信号を光伝送する場合、群遅延特性の影響を受けた高調波歪が、基本波と共にＦＭ復調されてしまい、復調時に直線歪を発生させ、信号品質を著しく劣化させる。
【００１３】
以上のように、従来の光伝送システムでは、伝送路における帯域外群遅延特性が管理されておらず、このため伝送信号の品質が劣化するという特有の問題がある。
【００１４】
それ故に、本発明の目的は、伝送路の帯域外群遅延特性を所定の特性に管理、調整することによって、品質の良好な信号伝送を実現できる光伝送システムを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、基本波のスペクトルと２次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
角度変調部の出力段から角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率が、当該搬送波周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と同一の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を所定の特性に調整する２次高調波群遅延調整部とを備えている。
【００１６】
角度変調信号を光伝送する場合、伝送路の非線形性により２次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と２次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第１の発明では、２次高調波歪の占有周波数領域において、群遅延特性を所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
また、２次高調波歪に対する群遅延特性における群遅延量の周波数に対する変化率は、合成波に対する等価群遅延特性における等価群遅延量の周波数に対する変化率に対して逆の極性を有する。そこで、上記第１の発明では、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率が、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率と同一の極性になるように、角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を調整することにより、２次高調波歪に対する群遅延特性の効果によって、基本波に対する群遅延特性の効果を相殺し、より品質の良好な信号伝送を実現する。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、
角度変調部と光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備えている。
【００１８】
角度変調信号を光伝送する場合、光伝送前に角度変調信号を分周することによって、角度変調信号の位相雑音を低減でき、雑音特性の良好な信号伝送を行うことが可能であるが、この際、分周部に論理素子等のしきい値特性を有する部品または回路を使用すると、２次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と２次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第２の発明では、２次高調波歪の占有周波数領域において、群遅延特性を所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
【００２３】
第３の発明は、基本波のスペクトルと３次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
角度変調部の出力段から角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と逆の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を調整する３次高調波群遅延調整部とを備えている。
【００２４】
角度変調信号を光伝送する場合、伝送路の非線形性により３次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と３次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第３の発明では、３次高調波歪の占有周波数領域において、群遅延特性を所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
また、３次高調波歪に対する群遅延特性における群遅延量の周波数に対する変化率は、合成波に対する等価群遅延特性における等価群遅延量の周波数に対する変化率に対して同一の極性を有する。そこで、上記第３の発明では、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率が、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率と逆の極性になるように、角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を調整することにより、３次高調波歪に対する群遅延特性の効果によって、基本波に対する群遅延特性の効果を相殺し、より品質の良好な信号伝送を実現する。
【００２５】
第４の発明は、第３の発明に従属する発明であって、角度変調部と光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備えている。
【００２６】
角度変調信号を光伝送する場合、光伝送前に角度変調信号を分周することによって、角度変調信号の位相雑音を低減し、雑音特性の良好な信号伝送を行うことが可能であるが、この際、分周部に論理素子等のしきい値特性を有する部品または回路を使用すると、３次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と３次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第４の発明では、３次高調波歪の占有周波数領域において、群遅延特性を所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
【００３１】
第５の発明は、基本波のスペクトルと２次および３次高調波のスペクトルとが重なっているような角度変調信号を光伝送するシステムであって、
入力された電気信号を元信号として角度変調信号を出力する角度変調部と、
角度変調部から出力された角度変調信号を光信号に変換し、送出する光送信部と、
光送信部から送出された光信号を電気信号である角度変調信号に再変換し、出力する光受信部と、
光受信部から出力された角度変調信号を復調する角度復調部と、
角度変調部の出力段から角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延を所定の特性に調整する２次高調波群遅延調整部と、
角度変調部の出力段から角度復調部の入力段までの間の任意の位置であって、そこを通る信号の形態が電気信号でありかつ角度変調信号である部位に挿入され、当該角度変調信号を入力し、当該角度変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延を所定の特性に調整する３次高調波群遅延調整部とを備えている。
【００３２】
角度変調信号を光伝送する場合、伝送路の非線形性により２次高調波歪および３次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と２次高調波歪および３次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第５の発明では、２次高調波歪および３次高調波歪の各占有周波数領域において、当該群遅延特性をそれぞれ所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
【００３３】
第６の発明は、第５の発明に従属する発明であって、
角度変調部と光送信部との間に介挿され、当該角度変調部から出力された角度変調信号を入力し、入力された角度変調信号の全ての周波数成分を分周して出力する分周部をさらに備えている。
【００３４】
角度変調信号を光伝送する場合、光伝送前に角度変調信号を分周することによって、角度変調信号の位相雑音を低減し、雑音特性の良好な信号伝送を行うことが可能であるが、この際、分周部に論理素子等のしきい値特性を有する部品または回路を使用すると、２次高調波歪および３次高調波歪が発生し、対応する周波数領域の群遅延特性が周波数依存性を有すると、角度変調信号の基本波と２次高調波歪と３次高調波歪との合成波に対する等価群遅延量も周波数依存性を有することとなり、これが角度復調部に入力された際、復調信号に直線歪を生じ、信号品質を劣化させる。そこで、上記第６の発明では、２次高調波歪および３次高調波歪の各占有周波数領域において、群遅延特性をそれぞれ所定の特性に調整することにより、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性を抑圧し、品質の良好な信号伝送を実現する。
【００３５】
第７の発明は、第５または第６の発明に従属する発明であって、
２次高調波群遅延調整部および３次高調波群遅延調整部は、それぞれ、角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と、当該搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率とが、互いに逆の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延および３倍の周波数近傍における群遅延を調整することを特徴とする。
【００３６】
２次高調波歪に対する群遅延特性における群遅延量の周波数に対する変化率は、合成波に対する等価群遅延特性における等価群遅延量の周波数に対する変化率に対して逆の極性を有し、一方、３次高調波歪に対する群遅延特性における群遅延量の周波数に対する変化率は、合成波に対する等価群遅延特性における等価群遅延量の周波数に対する変化率に対して同一の極性を有する。そこで、上記第７の発明では、角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率と、当該搬送波周波数の３倍の周波数近傍における群遅延量の周波数に対する変化率とが、互いに逆の極性になるように、当該角度変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍における群遅延および３倍の周波数近傍における群遅延を調整することにより、２次高調波歪に対する群遅延特性の効果と、３次高調波歪に対する群遅延特性の効果とを互いに相殺させ、より品質の良好な信号伝送を実現する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、２次高調波群遅延調整部１０６とを備えている。
【００３８】
次に、図１に示す実施形態の動作を説明する。角度変調部１０１は、入力された電気信号を元信号として、これを広帯域の角度変調信号に変換し、出力する。なお、角度変調としては、アナログ入力信号に対してはＦＭ（周波数変調）あるいはＰＭ（位相変調）があり、ディジタル入力信号に対してはＦＳＫ（周波数シフトキーイング）あるいはＰＳＫ（位相シフトキーイング）があるが、ここでは、角度変調部１０１が角度変調の一例として周波数変調を行い、ＦＭ変調信号を出力する場合について説明する。また、角度変調部１０１が出力するＦＭ変調信号は、広帯域であるが故に、基本波のスペクトルと２次高調波のスペクトルとが互いにその一部が重なっているものとする。光送信部１０３は、角度変調部１０１から出力されるＦＭ変調信号を光信号に変換し、光伝送路等に送出する。光受信部１０４は、光伝送路等を介して受信した光信号を電気信号である元のＦＭ変調信号に再変換し、出力する。２次高調波群遅延調整部１０６は、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延特性、すなわちＦＭ変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍の帯域における群遅延特性を所定の特性に調整するものであり、入力したＦＭ変調信号を透過させ、出力する。このような２次高調波群遅延調整部１０６は、例えば簡単なＬＣ回路によって構成される。角度復調部１０５は、２次高調波群遅延調整部１０６から出力されるＦＭ変調信号を復調して元の電気信号を再生し、出力する。
【００３９】
以上のように、図１の光伝送システムでは、角度変調部１０１の出力から角度復調部１０５の入力に至るＦＭ伝送経路の群遅延特性に関して、２次高調波群遅延調整部１０６が、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延量を所定の特性に調整し、２次高調波歪が基本波と共に角度復調部１０５に入力した際に生じる合成波に対する等価的な群遅延量の周波数依存性を抑圧することにより、復調信号における直線歪の発生を防止し、良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００４０】
２次高調波群遅延調整部１０６により実現される所定の群遅延特性としては、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性が小さくなるように、これを調整する。これにより、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を抑圧し、復調信号における直線歪の発生を防止し、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００４１】
ところで、本願発明者は、ＦＭ変調信号の伝送時の波形を基本波と高調波との合成波として捉えた場合、基本波の群遅延特性が合成波に対して与える影響と、高調波の群遅延特性が合成波に対して与える影響との間には、一種の相関関係が存在し、しかもこの相関関係は、２次高調波と３次高調波との間で異なるということを発見した。例えば、２次高調波について考えてみた場合、基本波が遅れるという事象と、２次高調波が遅れるという事象は、合成波に対して逆の方向に作用する。すなわち、合成波から見ると、２次高調波が遅れるということは、基本波が進んだということと等価の意味を持つ。逆に、３次高調波では、基本波が遅れるという事象と、３次高調波が遅れるという事象は、合成波に対して同方向に作用する。すなわち、合成波から見ると、３次高調波が遅れるということは、基本波が遅れたということと等価の意味を持つ。なお、このような相関関係は、２次高調波と３次高調波との間でも存在し、合成波から見ると、２次高調波が遅れるということは、３次高調波が進んだということと等価の意味を持つ。かかる新たな発見を利用すれば、２次高調波および／または３次高調波の群遅延特性を補償することで、基本波の群遅延特性をも等価的に補償すること、すなわち合成波の等価群遅延特性を補償することが可能となる。また、２次高調波または３次高調波の群遅延特性を補償することで、３次高調波または２次高調波の群遅延特性を等価的に補償することが可能となる。
【００４２】
従って、２次高調波群遅延調整部１０６により実現される所定の群遅延特性としては、図２に示すように、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α２が、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率ａ１に対して同一の極性になるように、これを調整することが好ましい。これにより、基本波に対する群遅延量の周波数依存性を、２次高調波に対する群遅延量の周波数依存性によって相殺することができる。すなわち、基本波の周波数領域における群遅延特性を補償することなく、２次高調波の周波数領域における群遅延特性を補償するだけで、合成波の等価群遅延特性を補償することができる。その結果、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を簡単な構成によって効果的に抑圧でき、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図３において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、分周部３０２と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、２次高調波群遅延調整部１０６とを備えており、前述の第１の実施形態に対して、分周部３０２を新たに備える点が異なっている。そのため、第１の実施形態と同様の働きをするものに関しては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態との相違点を中心に説明を行う。
【００４４】
ＦＭ伝送では、ＦＭ変調信号の位相雑音と強度雑音とによって復調信号のＳＮＲ（信号対雑音電力比）が決定される。この内、位相雑音は、ＦＭ変調信号の搬送波を生成するデバイスの性能（より具体的には、発振器の発振純度）に依存するものであり、容易に低減することが難しい。そこで、本実施形態では、角度変調部１０１が、ＦＭ変調信号として本来必要とされる量の２倍の周波数偏移量を有するＦＭ変調信号を生成し、出力した後、分周部３０２が、このＦＭ変調信号を分周し、出力する。これにより、分周部３０２から出力されたＦＭ変調信号は、周波数偏移量を１／２に減少して本来必要とされる周波数偏移量を得るようにしたものであり、結果として、当該位相雑音も１／２に低減されており、復調信号のＳＮＲを改善することができる。しかしながら、分周部３０２は、一般に論理素子で構成される場合が多く、これらの論理素子は、閾値特性を有し、入力信号をパルス化して出力する。パルス信号は、基本波周波数成分以外に、高調波歪を多く含むため、分周部３０２が出力する（パルス化された）ＦＭ変調信号においても、高調波歪が増加する。すなわち、前述の第１の実施形態に比べて、ＦＭ伝送経路を伝搬するＦＭ変調信号の高調波歪が大きくなるため、合成波に対する等価群遅延量の周波数依存性がより強く現れ、復調信号の直線歪が発生し易くなる。
【００４５】
上記のような第２の本実施形態においても、前述の第１の実施形態と同様に、２次高調波群遅延調整部１０６を設けることにより、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延特性、すなわちＦＭ変調信号の搬送波周波数の２倍の周波数近傍の帯域における群遅延特性を所定の特性に調整する。
【００４６】
以上のように、図２の光伝送システムでは、図１の場合と同様に、角度変調部１０１の出力から角度復調部１０５の入力に至るＦＭ伝送経路の群遅延特性に関して、２次高調波群遅延調整部１０６が、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延量を所定の特性に調整し、２次高調波歪が基本波と共に角度復調部１０５に入力した際に生じる合成波に対する等価的な群遅延量の周波数依存性を抑圧することにより、復調信号における直線歪の発生を防止し、良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００４７】
また、２次高調波群遅延調整部１０６により実現される所定の群遅延特性としては、前述の第１の実施形態において説明したものと同様の特性、すなわち、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性が小さくなるように、あるいは、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α2が、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率ａ1に対して同一の極性になるように、これを調整する。これにより、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を簡単な構成によって効果的に抑圧でき、品質の良好な信号伝送を実現することができる。
【００４８】
（第３および第４の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図４において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、３次高調波群遅延調整部４０７とを備えており、前述の第１の実施形態に対して、２次高調波群遅延調整部１０６に代えて、３次高調波群遅延調整部４０７を新たに備える点が異なっている。
【００４９】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図５において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、分周部３０２と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、３次高調波群遅延調整部４０７とを備えており、前述の第２の実施形態に対して、２次高調波群遅延調整部１０６に代えて、３次高調波群遅延調整部４０７を新たに備える点が異なっている。
【００５０】
なお、３次高調波群遅延調整部４０７は、簡単なＬＣ回路によって構成することができる。また、第３および第４の実施形態では、角度変調部１０１が出力するＦＭ変調信号は、広帯域であるが故に、基本波のスペクトルと３次高調波のスペクトルとが互いにその一部が重なっているものとする。
【００５１】
次に、図４および図５に示す第３および第４の実施形態の動作を説明する。なお、前述の第１または第２の実施形態と同様の働きをするものに関しては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略し、それらの相違点を中心に説明を行う。前述の第１および第２の実施形態では、共に２次高調波群遅延調整部１０６を備え、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延特性を所定の特性に調整したのに対して、第３および第４の実施形態においては、共に３次高調波群遅延調整部４０７を備え、ＦＭ変調信号の３次高調波歪に対する群遅延特性、すなわちＦＭ変調信号の搬送波周波数の３倍の周波数近傍の帯域における群遅延特性を所定の特性に調整する。
【００５２】
以上のように、図４および図５の光伝送システムでは、角度変調部１０１の出力から角度復調部１０５の入力に至るＦＭ伝送経路の群遅延特性に関して、３次高調波群遅延調整部４０７が、ＦＭ変調信号の３次高調波歪に対する群遅延量を所定の特性に調整し、３次高調波歪が基本波と共に角度復調部１０５に入力した際に生じる合成波に対する等価的な群遅延量の周波数依存性を抑圧することにより、復調信号における直線歪の発生を防止し、良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００５３】
３次高調波群遅延調整部４０７により実現される所定の群遅延特性としては、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性が小さくなるように、これを調整する。これにより、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を抑圧し、復調信号における直線歪の発生を防止し、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００５４】
また、３次高調波群遅延調整部４０７により実現される別の所定の群遅延特性としては、図６に示すように、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α３が、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率ａ１に対して逆の極性になるように、これを調整することが好ましい。前述したように、合成波から見ると、３次高調波が遅れるということは、基本波が遅れたということと等価の意味を持つため、基本波に対する群遅延量の周波数依存性を、３次高調波に対する群遅延量の周波数依存性によって相殺することができる。すなわち、基本波の周波数領域における群遅延特性を補償することなく、３次高調波の周波数領域における群遅延特性を補償するだけで、合成波の等価群遅延特性を補償することができる。その結果、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を簡単な構成によって効果的に抑圧することができ、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００５５】
（第５および第６の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図７において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、２次高調波群遅延調整部１０６と、３次高調波群遅延調整部４０７とを備えており、前述の第１の実施形態または第３の実施形態に対して、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７を共に備える点が異なっている。
【００５６】
図８は、本発明の第６の実施形態に係る角度変調信号の光伝送システムの構成を示すブロック図である。図８において、本実施形態の光伝送システムは、角度変調部１０１と、分周部３０２と、光送信部１０３と、光受信部１０４と、角度復調部１０５と、２次高調波群遅延調整部１０６と、３次高調波群遅延調整部４０７とを備えており、前述の第２の実施形態または第４の実施形態に対して、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７を共に備える点が異なっている。
【００５７】
なお、上記第５および第６の実施形態では、角度変調部１０１が出力するＦＭ変調信号は、広帯域であるが故に、基本波のスペクトルと２次および３次高調波のスペクトルとが互いにその一部が重なっているものとする。
【００５８】
次に、図７および図８に示す第５および第６の実施形態の動作を説明する。なお、前述の第１〜第４の実施形態と同様の働きをするものに関しては、同一の番号を付してその説明を簡略し、それらの相違点を中心に説明する。前述の第１〜第４の実施形態では、いずれも、２次高調波群遅延調整部１０６か、３次高調波群遅延調整部４０７のどちらかを備え、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延特性、または３次高調波歪に対する群遅延特性を所定の特性に調整したのに対して、第５および第６の実施形態においては、共に２次高調波群遅延調整部１０６と３次高調波群遅延調整部４０７の両方を備え、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延特性と３次高調波歪に対する群遅延特性とを、それぞれ所定の特性に調整する。
【００５９】
以上のように、図７および図８の光伝送システムでは、角度変調部１０１の出力から角度復調部１０５の入力に至るＦＭ伝送経路の群遅延特性に関して、２次高調波群遅延調整部１０６が、ＦＭ変調信号の２次高調波歪に対する群遅延量を所定の特性に調整し、３次高調波群遅延調整部４０７が、ＦＭ変調信号の３次高調波歪に対する群遅延量を所定の特性に調整し、２次高調波歪と３次高調波歪とが基本波と共に角度復調部１０５に入力した際に生じる合成波に対する等価的な群遅延量の周波数依存性を抑圧することにより、復調信号における直線歪の発生を防止し、良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００６０】
２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７により実現される所定の群遅延特性としては、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性が小さくなるように、かつ３次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性が小さくなるように、これを調整する。これにより、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を抑圧し、復調信号における直線歪の発生を防止し、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００６１】
また、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７により実現される所定の群遅延特性の別の選び方としては、図９に示すように、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α２と、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率ａ１とが、互いに同一の極性になるように、かつ、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α３と、基本波に対する群遅延量の周波数に対する変化率ａ１とが、互いに逆の極性になるように、これを調整することが好ましい。これにより、基本波に対する群遅延量の周波数依存性を、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性と、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性とによって相殺することができ、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性を簡単な構成によって効果的に抑圧でき、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００６２】
また、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７により実現される所定の群遅延特性の他の選び方として、図１０に示すように、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α２と、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数に対する変化率α３とが、互いに同一の極性になるように、これを調整するようにしても良い。これにより、２次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性と、３次高調波歪に対する群遅延量の周波数依存性とを互いに相殺することができ、合成波に対する等価群遅延特性における周波数依存性をより効果的に抑圧でき、より良好な品質の信号伝送を実現することができる。
【００６３】
なお、以上の全ての実施形態において、２次高調波群遅延調整部１０６と、３次高調波群遅延調整部４０７の挿入位置は、各図に示した限りではなく、角度変調部１０１の出力から角度復調部１０５の入力に至るＦＭ伝送経路中のいずれの位置に挿入しても、その効果は同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光伝送システムにおいて、２次高調波群遅延調整部１０６が実現する所定の群遅延特性を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図４および図５の光伝送システムにおいて、３次高調波群遅延調整部４０７が実現する所定の群遅延特性を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図７および図８の光伝送システムにおいて、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７が実現する所定の群遅延特性を説明するための模式図である。
【図１０】図７および図８の光伝送システムにおいて、２次高調波群遅延調整部１０６および３次高調波群遅延調整部４０７が実現する所定の群遅延特性を説明するための模式図である。
【図１１】従来の光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】ＦＭ変調信号の高調波歪によって生じる合成波（ＦＭ変調信号の基本波と高調波歪との和）に対する等価的な群遅延特性を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０１…角度変調部
１０３…光送信部
１０４…光受信部
１０５…角度復調部
１０６…２次高調波遅延群調整部
３０２…分周部
４０７…３次高調波遅延群調整部
【図１】
0004177934.tif 000002
【図２】
0004177934.tif 000003
【図３】
0004177934.tif 000004
【図４】
0004177934.tif 000005
【図５】
0004177934.tif 000006
【図６】
0004177934.tif 000007
【図７】
0004177934.tif 000008
【図８】
0004177934.tif 000009
【図９】
0004177934.tif 000010
【図１０】
0004177934.tif 000011
【図１１】
0004177934.tif 000012
【図１２】
0004177934.tif 000013