(57)【要約】【課題】信号波形を劣化させることなく増幅して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送システムを提供する。【解決手段】伝送システム１００では、光アンプ部１１０に備えられた増幅用光ファイバ１１１を、光入力信号強度によらず利得が一定となる未飽和領域もしくは、光入力信号強度と光出力信号強度の関係がおおむね比例関係となるリニア領域で動作させるようにしており、これによりＳＤＩ信号の波形を劣化させることなく増幅して伝送することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）を、電気信号から光信号に変換して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送システムであって、
前記シリアルデジタル映像信号を増幅させるための光ファイバ増幅器を備え、
前記光ファイバ増幅器は、光入力信号強度に関わらず利得が一定となる未飽和領域で動作する
ことを特徴とするシリアルデジタル映像信号の伝送システム。
【請求項２】
非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）を、電気信号から光信号に変換して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送システムであって、
前記シリアルデジタル映像信号を増幅させるための光ファイバ増幅器を備え、
前記光ファイバ増幅器は、光入力信号強度と光出力信号強度との関係が略比例関係となっているリニア領域で動作する
ことを特徴とするシリアルデジタル映像信号の伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリアルデジタル映像信号を光ファイバ増幅器を用いて長距離伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムの大容量化に伴って、ＳＭＰＴＥで規格化された非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）が、光伝送システムを利用して伝送されるようになっている。シリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）では、伝送システムの伝送特性を確認するための試験信号として、バースト性が強調されたチェックフィールド信号（パソロジカル信号）が規定されている。チェックフィールド信号は、同じ値が連続しているため低周波の信号となっている。
【０００３】
光伝送システムでデジタル信号を長距離伝送するためには、伝送途中で光信号を増幅させる必要がある。このように光信号を増幅させるために、光信号を一度電気信号に変換して再生した後に再度光信号に変換する３Ｒ再生中継器、あるいは光信号のまま増幅する光増幅器等が用いられる。光伝送システムの大容量化では、波長多重化技術による多チャネル化が進められているが、３Ｒ再生中継器を用いる場合にはチャネル毎に必要となる。これに対し、光増幅器を用いる場合には１台で一括して増幅することも可能である。
【０００４】
また、光増幅器には、一般的に、増幅特性や製造効率の面から希土類添加光ファイバ増幅器が用いられる。希土類添加光ファイバ増幅器は、エルビウム等の希土類が添加されたファイバ中を励起エネルギーで飽和状態に保つことで、消費電力、増幅特性などを最適に動作させるようにしている。
以下では、希土類添加光ファイバ増幅器を光ファイバ増幅器とする。
【０００５】
特許文献１では、非圧縮のデジタル放送信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）を光増幅器を用いて光伝送する方式およびシステムが開示されている。ここでは、既設の通信路中からリアルタイム通信が可能な通信路を選択し、これに光増幅器を追加して光信号レベルを補償するようにしたリアルタイム放送システムが開示されている。
【０００６】
特許文献２に開示されている光増幅器では、信号光に比べて十分大きな光強度で利得クランプ制御光を光増幅器に入力することにより、信号光強度の変化によらず一定の利得を持った光増幅を実現している。これにより、チェックフィールド信号（パソロジカル信号）を伝送することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−１５０８６９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）の伝送において、エルビウムが添加されたファイバ中を励起エネルギーで飽和状態に保った光ファイバ増幅器に低周波成分を多く含むチェックフィールド信号を入力すると、光ファイバ増幅器により増幅された出力信号は、信号波形を劣化させてしまうといった問題があった。
【０００８】
特許文献１では、光増幅器の動作について明確な記載がなく、特にチェックフィールド信号の課題については何の記載もない。また、特許文献２に記載の光増幅器は、構成が複雑で高コストになるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、信号波形を劣化させることなく増幅して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送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】
【００１０】
本発明のシリアルデジタル映像信号の伝送システムの第１の態様は、非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）を、電気信号から光信号に変換して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送方式であって、前記シリアルデジタル映像信号を増幅させるための光ファイバ増幅器を備え、光ファイバ増幅器は、光入力信号強度に関わらず利得が一定となる未飽和領域で動作することを特徴とする。
【００１１】
本発明のシリアルデジタル映像信号の伝送システムの第２の態様は、非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）を、電気信号から光信号に変換して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送方式であって、前記シリアルデジタル映像信号を増幅させるための光ファイバ増幅器を備え、光ファイバ増幅器は、光入力信号強度と光出力強度との関係が略比例関係となっているリニア領域で動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ファイバ増幅器を、光入力信号強度によらず利得が一定となる未飽和領域もしくは、光入力信号強度と光出力信号強度の関係がおおむね比例関係となるリニア領域で動作させることにより、信号波形を劣化させることなく増幅して伝送するシリアルデジタル映像信号の伝送システムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態におけるシリアルデジタル映像信号の伝送システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００１４】
本発明の実施の形態に係るシリアルデジタル映像信号の伝送システムを、図１に示すブロック図を用いて説明する。
伝送システム１００は、光信号１０、１１を伝送する光ファイバからなる光伝送路１０１と、光伝送路１０１の途中に設けられて光信号１０を増幅する光アンプ部１１０とを備えている。光伝送路１０１の一端にはＳＤＩ信号送信部１２０が接続され、他端にはＳＤＩ信号受信部１３０が接続される。
【００１５】
ＳＤＩ信号送信部１２０では、ＳＤＩ信号生成部１２１において非圧縮のシリアルデジタル映像信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号、以下ではＳＤＩ信号とする）２０が生成されて電気信号として出力され、この電気信号がＥ／Ｏ変換部１２２に入力されて光信号１０に変換される。Ｅ／Ｏ変換部１２２から出力される光信号１０は、伝送システム１００を経由してＳＤＩ信号受信部１３０側に伝送される。ＳＤＩ信号受信部１３０では、伝送システム１００を経由して伝送されてきた光信号１１がＯ／Ｅ変換部１３１で電気信号３０に変換され、この電気信号３０がＳＤＩ信号処理部１３２に入力されて所定の処理が行われる。
【００１６】
一実施例として、ＳＤＩ信号生成部１２１としてビデオカメラ等が用いられ、ビデオカメラ等で撮像された非圧縮の映像信号（ＳＤＩ信号２０）が、光信号１０に変換された後伝送システム１００を経由してＳＤＩ信号受信部１３０に伝送される。ＳＤＩ信号受信部１３０では、受信した光信号１１を電気信号に変換した後、テレビ等のＳＤＩ信号処理部１３２で処理されて表示される。
【００１７】
ＳＤＩ信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）は、非圧縮デジタルビデオ信号インタフェース規格に基づくスクランブルＮＲＺＩ信号であり、通常の映像信号は”１”と”０”がほぼ同じ頻度で出力される。従って、映像信号の平均光出力強度は、”１”に相当する光出力強度のほぼ半分の強度となる。
【００１８】
ＳＤＩ信号（ＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号）では、伝送システムの伝送特性を確認するための試験信号として、バースト性が強調されたチェックフィールド信号（パソロジカル信号）が規定されている。チェックフィールド信号（パソロジカル信号）は、”０”または”１”を連続させた低周波成分を多く含んだ信号である。チェックフィールド信号の一例を、模式的に図２に示す。図２（ａ）が”０”を連続的に出力させたチェックフィールド信号を示し、図２（ｂ）が”１”を連続的に出力させたチェックフィールド信号を示している。
【００１９】
ＳＤＩ信号は、具体的には２０ビットからなる信号のうち１ビットだけ”１”を設定し、残りの１９ビットに”０”を設定した信号（図２（ａ））を繰り返し出力させた低周波の信号、あるいは、１ビットだけ”０”を設定し、残りの１９ビットに”１”を設定した信号（図２（ｂ））を繰り返し出力させた低周波の信号である。この信号の継続時間は、例えばＳＤ−ＳＤＩの５２５／６０方式では５３．３μｓ、ＨＤ−ＳＤＩの１１２５／６０方式では２６．０μｓである。”０”が１９ビット連続するＳＤＩ信号の平均光強度は、”１”に相当する光出力強度の約１／２０となり、”１”が１９ビット連続するＳＤＩ信号の平均光強度は、”１”に相当する光出力強度の約１９／２０となる。
【００２０】
従来、このような低周波成分を多く含んだチェックフィールド信号（パソロジカル信号）が光ファイバ増幅器で増幅されると、チェックフィールド信号（パソロジカル信号）の波形劣化により伝送品質が劣化（ビットエラー等が発生）してしまうといった問題があった。
本実施形態のシリアルデジタル映像信号の伝送システム１００では、光アンプ部１１０でチェックフィールド信号（パソロジカル信号）が劣化しないような増幅を実現している。
【００２１】
光アンプ部１１０は、増幅用光ファイバ１１１と、増幅用光ファイバ１１１の入力側に設けられた第１の合分波器１１２と、出力側に設けられた第２の合分波器１１３と、増幅用光ファイバ１１１からの光出力信号１１を第２の合分波器１１３で分波して入力するＰＤ１１４と、ＰＤ１１４で電気信号に変換された光出力信号１１の光出力強度を入力して所定の制御を行う制御部１１５と、制御部１１５からの制御信号に従って所定の励起光を出力する励起ＬＤ１１６とを備えている。本実施形態では、制御部１１５は励起ＬＤ１１６の励起電流を一定にするＡＣＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｕｒｒｅｎt  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行うものとする。
【００２２】
増幅用光ファイバ１１１として、たとえばエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）を用いることができる。光アンプ部１１０は、励起電流一定の場合、光入力信号強度と利得との関係として、図３に示すような基本的な増幅特性を有している。同図に示すように、所定の光入力強度（図３に示すＰ１）までは利得が一定となり、光入力強度がＰ１を超えると利得が減少していく。以下では、利得が３ｄＢ低下した光入力強度（図３に示すＰ２）を飽和入力強度とし、これより低い光入力強度の領域を未飽和領域とし、これ以上の領域を飽和領域とする。
【００２３】
また、光入力信号強度と光出力信号強度との関係に直すと、図４のように増幅特性を有している。図４に示すように、所定の光入力強度（図４に示すＰ３）までは、その関係は比例関係となり、光入力強度がＰ３を超えると光出力信号強度の変化がなくなっていく。以下では、光入力信号強度と光出力信号強度の関係が比例関係となる領域をリニア領域とし、その他の領域を非リニア領域とする。
【００２４】
従来、光ファイバ増幅器は、消費電力、増幅特性などを最適に動作させるために、希土類が添加されたファイバ中を励起エネルギーで飽和状態に保ちながら動作させる運用が行われてきた。この希土類が添加されたファイバ中が飽和状態の時は、光ファイバ増幅器としては、飽和領域や、非リニア領域での運用となる。
光ファイバ増幅器が飽和領域や、非リニア領域での運用のときには、光入力信号強度を変化させてもその光出力強度は図４のＰ４に示すようにほぼ一定になり（以下では飽和時光出力強度とする）、この飽和時光出力強度が映像信号の平均光出力強度となる。映像信号の平均光出力強度は、”１”に相当する光出力強度のほぼ半分の強度であることから、ＳＤＩ信号のビットが”１”のときには、飽和時光出力強度の約２倍の強度の光出力が光ファイバ増幅器から出力される。
【００２５】
光ファイバ増幅器が飽和領域で運用されているとき、映像信号に続いてチェックフィールド信号が入力されると、光ファイバ増幅器ではチェックフィールド信号に対しても平均光出力強度が飽和時光出力強度に一致するように制御される。映像信号の途中ににチェックフィールド信号が出力された光信号１０の一例を図４に示す。光信号１０は、映像信号１０ｃの途中にチェックフィールド信号１０ａまたは１０ｂを有している。図４（ａ）に示すチェックフィールド信号１０ａは、１ビットだけ”１”を設定し、残りの１９ビットに”０”を設定した図２（ａ）に示した信号を複数回繰り返した信号である。また、図４（ｂ）に示すチェックフィールド信号１０ｂは、１ビットだけ”０”を設定し、残りの１９ビットに”１”を設定した図２（ｂ）に示した信号を複数回繰り返した信号である。
【００２６】
図５に例示したＳＤＩ信号１０を飽和領域もしくはリニア領域で運用されている光ファイバ増幅器に入力して増幅させると、増幅された光出力信号は図５のようになる。図６（ａ）は図５（ａ）に示したＳＤＩ信号を増幅した光出力信号の波形を示しており、図６（ｂ）は図５（ｂ）に示したＳＤＩ信号を増幅した光出力信号の波形を示している。
また、図５、６、７の各波形は、縦軸が光強度を示し、横軸が時間を示す。
【００２７】
図５（ａ）に示したチェックフィールド信号１０ａは、平均光強度が”１”に相当する光出力強度の約１／２０となることから、光ファイバ増幅器により増幅された光出力信号では、チェックフィールド信号の平均光出力強度が飽和時光出力強度に接近するように変化する（図６（ａ））。すなわち、チェックフィールド信号の大部分を占める”０”の信号の出力強度が、増幅により飽和時光出力強度に接近するように変化する。
【００２８】
同様に、図５（ｂ）に示したチェックフィールド信号１０ｂは、平均光強度が”１”に相当する光出力強度の約１９／２０となることから、光ファイバ増幅器により増幅された光出力信号では、チェックフィールド信号の平均光出力強度が飽和時光出力強度に近づくように変化する（図６（ｂ））すなわち、チェックフィールド信号の大部分を占める”１”の信号の出力強度が、増幅により飽和時光出力強度に接近するように変化する。
【００２９】
光ファイバ増幅器を飽和状態で動作させる従来の伝送システムでは、チェックフィールド信号を入力して増幅したときに図６に示したようなＳＤＩ信号の波形劣化が発生しており、これにより伝送品質が劣化（ビットエラー等が発生）するといった問題があった。
【００３０】
本実施形態のシリアルデジタル映像信号の伝送システム１００では、増幅用光ファイバ１１１を未飽和領域もしくはリニア領域で動作させるようにしており、これによりＳＤＩ信号の波形が劣化しないように制御している。増幅用光ファイバ１１１を未飽和領域もしくはリニア領域で動作せることで、図３の増幅特性に見られるように、光アンプ部１１０が利得一定制御で動作するようにしている。利得一定制御を可能とすることで、ＳＤＩ信号１０の波形を劣化させることなく増幅することが可能となる。
【００３１】
本実施形態の伝送システム１００では、光アンプ部１１０において増幅用光ファイバ１１１が未飽和領域もしくはリニア領域で動作するようにすれば、光アンプ部としてはＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御やＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御とすることができる。
【００３２】
本実施形態の伝送システム１００において、光アンプ部１１０が図５に示したようなチェックイールド信号を含むＳＤＩ信号１０を入力すると、未飽和領域で動作する増幅用光ファイバ１１１が利得一定制御により図７に示すような光出力信号１１を出力する。図７（ａ）は、図５（ａ）に示したＳＤＩ信号１０に対応する光出力信号１１の波形を示しており、図７（ｂ）は、図５（ｂ）に示したＳＤＩ信号１０に対応する光出力信号１１の波形を示している。同図に示すように、本実施異形態の伝送システム１００によれば、入力信号のＳＤＩ信号１０の波形を劣化させることなくこれを増幅して出力することが可能となっている。
【００３３】
上記説明のように、本発明のシリアルデジタル映像信号の伝送システムによれば、光ファイバ増幅器を未飽和状態もしくはリニア領域で動作させることによって、チェックフィールド信号（パソロジカル信号）を有するＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号を、波形を劣化させることなく増幅することが可能となる。本発明の伝送システムにより、ロスバジェットを拡大してＳＤ−ＳＤＩ／ＨＤ−ＳＤＩ信号の長距離伝送が可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るシリアルデジタル映像信号の伝送システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるシリアルデジタル映像信号の伝送システム等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】チェックフィールド信号の一例を示す模式図である。
【図３】光ファイバ増幅器の光入力信号強度と利得の増幅特性を示す図である。
【図４】光ファイバ増幅器の光入力信号強度と光出力信号強度の増幅特性を示す図である。
【図５】映像信号の途中にチェックフィールド信号を有する光信号の一例を示す図である。
【図６】従来の光ファイバ増幅器により増幅した光出力信号の波形図である。
【図７】本実施形態の光ファイバ増幅器により増幅した光出力信号の波形図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      光信号
１１      光出力信号
２０      ＳＤＩ信号
３０      電気信号
１００    伝送システム
１０１    光伝送路
１１０    光アンプ部
１１１    増幅用光ファイバ
１１２    第１の合分波器
１１３    第２の合分波器
１１４    ＰＤ
１１５    制御部
１１６    励起ＬＤ
１２０    ＳＤＩ信号送信部
１２１    ＳＤＩ信号生成部
１２２    Ｅ／Ｏ変換部
１３０    ＳＤＩ信号受信部
１３１    Ｏ／Ｅ変換部
１３２    ＳＤＩ信号処理部
【図１】
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【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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