【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光伝送システムに関し、特に光加入者系における光ＳＣＭ（SubCarrier Mul
tiplexing)伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来例を説明するための図である。

【０００３】サブキャリア多重されたアナログ信号とデジタル信号を加算器４０でさらに周波数多重を行う。 加算器４０の出力はバイアス回路７０からのバイアス電流に重畳され半導体レーザ１００に入力される。 半導体レーザ１００の出力光は光ファイバ１１０により光ＳＣＭ
伝送され、フォトダイオード（ＰＤ）１２０で光電変換される。 ＰＤ１２０の出力は増幅器５０で増幅された後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１および３２に供される。 ＢＰＦ３１および３２はそれぞれデジタル信号の帯域およびアナログ信号の帯域のみを通過させる。 Ｂ
ＰＦ３１の出力は、復調器９０によりデジタル信号に復調される。 また、ＢＰＦ３２の出力はチューナー８０に入力され、チューナー８０では所望のチャンネルの信号を取り出す。

【０００４】このような光ＳＣＭ伝送システムにおいては、アナログ信号による半導体レーザの過変調のために発生する雑音（クリッピング雑音）によりデジタル信号の誤り率特性が劣化するという問題が生じた。

【０００５】図１１に半導体レーザにおけるクリッピングの様子を示す。 バイアス電流ＩＢに重畳された信号の振幅が半導体レーザの閾値電流Ｉthより小さくなった時にクリッピングが生じ、高調波雑音（クリッピング雑音）が発生する。

【０００６】また、クリッピング雑音によるデジタル信号の誤り率特性劣化を防ぐために、図１２に示すような、アナログ信号とデジタル信号のパラレル伝送が提案された。 図１２において、アナログ信号はバイアス回路７０からのバイアス電流に重畳され、半導体レーザ１０
０に入力される。 一方デジタル信号はバイアス回路７１
からのバイアス電流に重畳され半導体レーザ１０１に入力される。 半導体レーザ１００および１０１の出力光はそれぞれ光ファイバ１１０および１１１により伝送され、ＰＤ１２０および１２１で光電変換される。 ＰＤ１
２０の出力はローパスフィルタＬＰＦ３０に入力される。 ＬＰＦ３０はアナログ信号の帯域のみを通過させる。 ＬＰＦ３０の出力は加算器４０においてＰＤ１２１
からのデジタル信号とサブキャリア多重される。 加算器４０の出力は同軸ケーブル２００を介して各加入者へと分配される。

【０００７】図１０に示す系においては、受信したアナログ信号をＬＰＦを通過させた後でデジタル信号とサブキャリア多重しているので、アナログ信号によって発生するクリッピング雑音の影響を削除することができる。

【０００８】しかしながら、アナログ信号とデジタル信号を個別に光伝送を行った後に、サブキャリア多重しているので、半導体レーザ、ＰＤおよび光ファイバが２組ずつ必要となる。 したがって、システムのコストが増大するという問題が生じた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従来の光ＳＣＭ伝送システムでは、アナログ信号により発生するクリッピング雑音によりデジタル信号の誤り率が劣化するという問題が生じた。

【００１０】また、クリッピング雑音によるデジタル信号の劣化を防止するためにアナログ信号とデジタル信号を個別に光伝送するとコストが増大するという問題が生じた。

【００１１】本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、クリッピング雑音によるデジタル信号の品質劣化を防止し、システムのグレードアップに対して柔軟に対応でき、かつ安価な光ＳＣＭ伝送システムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本願の第１発明は、第１の周波数帯を有する第１の信号群と第１の周波数帯より高い第２の周波数帯を有する第２の信号群とを多重する多重化手段と、多重された第１および第２の信号群に基づいて変調される光信号を出力する光変調手段と、変調された光信号を伝送する光伝送手段とを備えた光伝送システムにおいて、前記多重化手段の前段には、前記第１の信号群の振幅を制限するリミッタと、このリミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音を除去するフィルタと、を設けたことを特徴とする。

【００１３】本願の第２の発明は、第１の周波数帯を有する第１の信号群に基づいて変調される第１の光信号を出力する第１の光変調手段と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯を有する第２の信号群に基づいて変調される第２の光信号を出力する第２の光変調手段と、前記第１及び第２の光信号を合波する合波手段と、合波された光信号を伝送する光伝送手段と、を備えた光伝送システムにおいて、前記第１の光変調手段の前段には、前記第１の信号群の振幅を制限するリミッタと、このリミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音を除去するフィルタと、を設けたことを特徴とする また、本願の第１及び第２の発明において、前記リミッタのリミッティングレベルをＩＬ、前記光変調手段または前記第１の光変調手段におけるバイアス電流をＩＢ、
閾値電流をＩthとし、前記第１の信号群はサブキャリア数Ｎの周波数多重信号としたとき、サブキャリア１チャンネルあたりの変調度ｍは、

【数３】

【００１４】さらに、前記リミッティングレベルＩＬ
は、前記第１の信号群のサブキャリアチャンネル数をＮ
としたときに、

【数４】

【００１５】本願の第３の発明は、第１の周波数帯を有する第１の信号群と第１の周波数帯より高い第２の周波数帯を有する第２の信号群とを多重化する多重化手段と、多重された電気信号に基づいて変調される光信号を出力する光変調手段とを有する幹線ネットワークと、加入者に対し情報サービスを行う加入者ネットワークと、
前記幹線ネットワークにて変調された光信号を前記加入者ネットワークまであるいは該加入者ネットワークを介在して加入者端末まで伝送する光伝送手段とを備えた光伝送システムにおいて、前記幹線ネットワークに備わる前記多重化手段の前段には、前記第１の信号群の振幅を制限するリミッタと、このリミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音を除去するフィルタと、を設けたことを特徴とする。

【００１６】本願の第４の発明は、第１の周波数帯を有する第１の信号群に基づいて変調される第１の光信号を出力する第１の光変調手段と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯を有する第２の信号群に基づいて変調される第２の光信号を出力する第２の光変調手段と、前記第１及び第２の光信号を合波する合波手段とを光通信網に有してなる幹線ネットワークと、加入者に対し情報サービスを行う加入者ネットワークと、前記幹線ネットワークにて変調された光信号を前記加入者ネットワークまであるいは該加入者ネットワークを介在して加入者端末まで伝送する光伝送手段とを備えた光伝送システムにおいて、前記幹線ネットワークに備わる前記第１の光変調手段の前段には、前記第１の信号群の振幅を制限するリミッタと、このリミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音を除去するフィルタと、を設けたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本願の第１または第３の発明においては、半導体レーザにおいてクリッピングが発生しないように第１
の周波数帯を有する第１の信号群の振幅をリミッタで制限し、リミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音をフィルタで除去した後、第２の周波数帯を有する第２の信号群と多重しているので、半導体レーザを直接変調しても半導体レーザにおいて第１の信号群によるクリッピング雑音は発生しない。 したがって、第２の信号群の品質劣化が生じない。 また、第１の信号群と第２の信号群とを１本の光ファイバで伝送できるので、安価な光ＳＣ
Ｍ伝送システムを提供できる。

【００１８】本願の第２又は第４の発明においては、半導体レーザにおいてクリッピングが発生しないように第１の周波数帯を有する第１の信号群の振幅をリミッタで制限し、リミッタで発生する第１の周波数帯以外の雑音をフィルタで除去しているので、第１の周波数帯よりも高い周波数領域に新たなサービスを付加しても、第１の信号群によるクリッピング雑音の影響を受けることがない。 したがって、従来のシステムを変更することなく新たなサービスを付加することができるので、システムのグレードアップに柔軟に対応できる。

【００１９】また、第１の信号群はサブキャリア数Ｎの周波数多重信号としたとき、半導体レーザにおけるクリッピングによる第１の信号群の品質を保持する（ＣＳＯ
≦−６０ｄＢｃ）ためには、サブキャリア１チャンネルあたりの変調度ｍを、 ｍ√Ｎ≦０．４５ （Ｎ：チャンネル数） と設定すると良い。

【００２０】ここで本発明の如くリミッタ回路を用いれば、リミッタ回路で第１の信号群がクリップされることによって第１の信号群の品質が劣化する。 したがって、
第１の信号群の実効変調度（ｍ√Ｎ）を、式１の特徴の如く、

【数５】

ＳＯ（ Composite Second Order beat) およびＣＴＢ

（Composite Triple Beat)の増加に対して第１の信号群の品質を保持できる。

【００２１】さらに、サブキャリア多重された第１の信号群のチャンネル数をＮとしたときに、リミッタ回路のリミッティングレベルＩＬを

【数６】

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２３】以下の本実施例において、第１の信号群は、サブキャリア多重されたアナログ信号であり、第２
の信号群は、サブキャリア多重されたデジタル信号である。

【００２４】図１は本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【００２５】図１において、サブキャリア多重されたアナログ信号は、リミッタ回路１０に入力される。 リミッタ回路１０では半導体レーザ１００でクリッピングが発生しないようにアナログ信号の振幅を制限する。 リミッタ回路１０の出力は、バンドパスフィルタ３０を通過した後、加算器４０に入力される。

【００２６】一方、サブキャリア多重されたデジタル信号はバンドパスフィルタ３１を通過した後、加算器４０
に入力される。

【００２７】加算器４０の出力は、バイアス回路７０からのバイアス電流に重畳され、半導体レーザ１００に入力される。 半導体レーザ１００の出力光は加算器４０の出力に基づき強度変調を受け、光ファイバ１１０に結合され光伝送に供される。 半導体レーザ１００の出力光はＡＰＣ（Automatic Power Control)回路６０にも供される。 ＡＰＣ回路６０の出力は、半導体レーザ１００の出力パワーを一定にするようにバイアス回路７０にフィードバックされる。

【００２８】光ファイバ１１０で伝送された光ＳＣＭ信号は、フォトダイオード１２０で電気信号に変換され、
プリアンプ５０で増幅され、バンドパスフィルタ３０，
３１に入力される。 バンドパスフィルタ３０はアナログ信号の帯域のみを通過させ、チューナー８０で所望のチャンネル信号を再生する。 またバンドパスフィルタ３１
はデジタル信号のみを通過させ、復調器９０で信号を再生する。

【００２９】図２に、アナログ信号およびデジタル信号のサブキャリア周波数の配置ならびにバンドパスフィルタ３０および３１の周波数特性を示す。

【００３０】図３は、リミッタ回路１０およびバンドパスフィルタ３０の動作を説明する図である。

【００３１】図３(a) はアナログ信号の時間波形であり、リミッタ回路１０に入力される。 リミッタ回路１０
では、アナログ信号の振幅を制限する。 図３(b) にリミッタ回路１０の出力を示す。 ここでリミッタ回路１０で信号をクリップしたために高調波雑音が発生するので、
バンドパスフィルタ３０でアナログ信号帯域以外の高調波雑音を除去する。 図３(c) に示すようにバンドパスフィルタ３０の出力は高調波成分が除去され、波形の急激な変化が緩和される。 図３(c) にさらにバイアス電流Ｉ
Ｂが加算され（図３(d) ）、半導体レーザ１００に入力され、光信号に変換される。 ここでリミッタ回路１０のリミッティングレベルＩＬを適切に設定することにより、図３(d) に示すように、半導体レーザ１００に入力される信号のレベルを半導体レーザ１００の閾値Ｉthよりも大きくできる。 したがって、半導体レーザ１００においてアナログ信号によるクリッピングは発生しない。

【００３２】図４にダイオードを用いたリミッタ回路の具体例を示す。

【００３３】ダイオードのアノード側の電圧を可変にすることによって、リミッティングレベルの調整を行う。
ダイオードとしては、例えばショットキーダイオードを用いる。

【００３４】本方式では、サブキャリア多重されたアナログ信号をリミッタ回路で振幅を制限（クリップ）し、
リミッタ回路で発生した高調波をフィルタ除去することにより、半導体レーザでのクリッピング雑音の発生を防止する。

【００３５】したがってデジタル信号の帯域にはアナログ信号によるクリッピング雑音が存在しないので、アナログ信号とデジタル信号とを多重して１本の光ファイバで伝送しても、デジタル信号の特性劣化のない、安価な光ＳＣＭ伝送システムを提供できる。

【００３６】図５は本発明の第２の実施例を示す図である。

【００３７】アナログ信号はリミッタ回路１０およびバンドパスフィルタ３０を通過した後バイアス電流に重畳され半導体レーザ１００に入力される。 ここで半導体レーザ１００に入力されるアナログ信号は図３において説明したような信号なので、半導体レーザ１００においてクリッピング雑音は発生しない。

【００３８】半導体レーザ１００の光出力は、光アンプ３００で増幅され、スターカプラ３２０で各加入者に分配されるここで、アナログ信号の高い周波数領域にデジタル信号を用いて新たなサービスを付加する。 サブキャリア多重されたデジタル信号は、バンドパスフィルタ３
２を通過後、バイアス回路７１からのバイアス電流に重畳され半導体レーザ１０１に入力される。 ここでバンドパスフィルタ３２の透過帯域はサブキャリア多重されたデジタル信号の帯域と一致するものとする。 半導体レーザ１０１からの光信号は、カプラ３１０で半導体レーザ１００からの光信号と合波され、光アンプ３０１で増幅された後、光ファイバ１１０を介し伝送され、さらにスターカプラ３２１で分岐され、各加入者に分配される。

【００３９】半導体レーザ１００と１０１の波長はビートノイズを低減するために１ｎｍ以上異なる値にするが、両波長ともに光アンプ３０１の帯域内に設定する。

【００４０】本方式においても、半導体レーザ１００においてアナログ信号によるクリッピング雑音が発生しないために、アナログ信号帯域の高周波数側には雑音は存在しない。 したがって、アナログ信号の高い周波数帯域を用いて新たなサービスを付加しても、品質劣化は生じない。

【００４１】故に、ネットワークのグレードアップが容易に実現できる。

【００４２】次に、リミッタ回路のリミッティングレベルについて説明する。 リミッタ回路でクリップされた波形は、フィルタを通過することにより、高調波成分が除去されるため波形が鈍る（図３(c) ）。 そこで、リミッタ回路のリミッティングレベルが半導体レーザの閾値に近すぎると、半導体レーザにおいて再び波形がクリップされる。 したがって半導体レーザにおいてクリッピングが生じないためには、リミッティングレベル｜１Ｌ｜の上限が存在する。

【００４３】図６にリミッタ回路のリミッティングレベルを変化させたとき、半導体レーザにてクリッピングが発生しない確率を示す。

【００４４】図７にクリッピング雑音を３ｄＢ（５０
％）以上の改善を考えた場合のリミッティングレベルの上限値を示す。 図７よりリミッタ回路のリミッティングレベルが、

【数７】

【００４５】図８は本発明の第３の実施例の概略図である。

【００４６】幹線ネットワーク４００は、図１におけるリミッタ回路１０、バンドパスフィルタ３０、バンドパスフィルタ３１、加算器４０、ＡＰＣ回路６０、バイアス回路７０、半導体レーザ１００等を図１と同様に接続した端末装置４１０を光通信網４２０に有してなる。 他方、加入者ネットワーク５００は、図１における受信器１５０を光通信網５１０に有してなる。

【００４７】そして、幹線ネットワーク４００にて変調された光信号を光通信路６００及び加入者ネットワーク５００を介在して加入者端末（例えば図１における受信器１５０の如くの端末）まで伝送するようにしている。

【００４８】この第３の実施例の構成においては、上記した第１の実施例と同様の効果が得られる。

【００４９】図９は本発明の第４の実施例の概略図である。

【００５０】幹線ネットワーク７００は、図５におけるリミッタ回路１０、バンドパスフィルタ３０、バンドパスフィルタ３２、ＡＰＣ回路６０、バイアス回路７０、
バイアス回路７１、半導体レーザ１００、半導体レーザ１０１、光アンプ３００、光アンプ３０１等を図５と同様に接続した端末装置７１０を光通信網７２０に有してなる。 他方、加入者ネットワーク８００は、図５における受信器１５０を光通信網８１０に有してなる。

【００５１】そして、幹線ネットワーク７００にて変調された光信号を光通信路９００及び加入者ネットワーク８００を介在して加入者端末（例えば図５における受信器１５０の如くの端末）まで伝送するようにしている。

【００５２】この第４の実施例の構成においては、上記した第２の実施例と同様の効果が得られる。

【００５３】尚、以上の実施例では第１の信号群は、サブキャリア多重されたアナログ信号であり、第２の信号群は、サブキャリア多重されたデジタル信号であったが、第１の信号群がサブキャリア多重されたデジタル信号で、第２の信号群がサブキャリア多重されたアナログ信号でもよい。 また、第１の信号群ならびに第２の信号群がともにサブキャリア多重されたアナログ信号あるいはサブキャリア多重されたデジタル信号でもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クリッピング雑音による第２の信号群の特性劣化がなく、かつ安価な光ＳＣＭ伝送システム等の光伝送システムを提供できる。 また従来の第１の周波数帯を有する第１の信号群によるサービスに、新たに第１の周波数帯より高い第２の周波数帯を有する第２の信号群によるサービスを追加する場合に、従来の伝送路をそのまま利用でき、新たに伝送路を加える必要がない。 したがってシステムのグレードアップに対して柔軟に対応できる光ＳＣ
Ｍ伝送システム等の光伝送システムを提供できる。

【００５５】さらに、実効変調度を（式１）の如く設定することによって、第１の信号群の品質劣化を防止できる。 またリミッタ回路のリミッティングレベルを（式２）の如く設定することによって、第１の信号群によるクリッピング雑音を著しく抑圧できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムの第１実施例の構成を示す図。

【図２】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムにおける信号の周波数配置および各フィルタの特性を示す図。

【図３】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムにおけるリミッタ回路の動作を説明する図。

【図４】本発明におけるリミッタ回路の具体例を示す図。

【図５】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムの第２実施例の構成を示す図。

【図６】本発明におけるリミッタ回路のリミッティングレベルの変化による改善の度合いを示す図。

【図７】本発明におけるリミッタ回路の適用範囲を示す図。

【図８】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムの第３実施例の概略を示す図。

【図９】本発明が適用された光ＳＣＭ伝送システムの第４実施例の概略を示す図。

【図１０】従来の光ＳＣＭ伝送システムを示す図。

【図１１】半導体レーザにおけるクリッピングを説明する図。

【図１２】従来の光ＳＣＭ伝送システムを示す図。

【符号の説明】

１０ リミッタ回路 ３０，３１，３２ バンドパスフィルタ ４０ 加算器 ５０ 増幅器 ６０ ＡＰＣ回路 ７０，７１ バイアス回路 ８０ チューナー ９０ 復調器 １００，１０１ 半導体レーザ １１０，１１１ 光ファイバ １２０，１２１ フォトダイオード １５０ 受信器 ２００ 同軸ケーブル ３００，３０１ 光アンプ ３１０ 光カプラ ３２０，３２１ スターカプラ ｆ１１，ｆ１２，………ｆ１Ｍ アナログ信号のサブキャリア周波数 ｆ２１，ｆ２２，………ｆ２Ｎ デジタル信号のサブキャリア周波数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 10/02 10/18