JPH06311113A

JPH06311113A - 監視信号受信方法及び装置

Info

Publication number: JPH06311113A
Application number: JP5116668A
Authority: JP
Inventors: Yukio Horiuchi; 幸夫堀内; Hiroharu Wakabayashi; 博晴若林; Shigeyuki Akiba; 重幸秋葉; Shu Yamamoto; 周山本
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1994-11-04
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: WO1994024779A1; JP2846212B2; EP0652652A1; EP0652652A4; US5539557A; EP0652652B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】中継器監視信号を高いＳＮＲで受信して、安定
かつ確実に監視能力を確保する。【構成】光増幅中継システムの本線光信号に重畳あるい
は波長多重により合成された中継器監視信号を受信する
際に、受信光信号を受光器において光電変換した後分岐
器８で二分岐し、一方の電気信号について等化増幅１
０、タイミング抽出１１、識別再生１２を行ない本線信
号成分のみを抽出したものと、識別再生を行なわない他
方の電気信号に含まれる本線信号との間の波形、位相お
よび振幅を一致させるように、それぞれに所要の等化処
理，遅延量調整および振幅調整を行ないしかも本線信号
の振幅調整に自動制御機能を有せしめて、これらの信号
を差動合成１９することによって本線信号成分のみを残
留値が最小になるように除去し、目的とする監視信号を
抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光増幅中継システムに
おいて本線光信号に重畳して伝送される中継監視信号の
受信方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光増幅中継システムの光中継器の監視信
号を端局側に伝送するために、本線信号に影響を与えな
い範囲で監視信号を本線光信号に重畳し通信端局側に伝
送する次のような方式が従来提案されている。（１）監視信号を本線光信号の包絡線に低変調度で重畳
し通信端局に伝送させる方式。（例えば、特開平２−１
１９３２８号「光中継器の監視制御方式」）（２）監視信号を本線光信号とは別の波長の光信号を用
いて本線光信号に重畳し通信端局に伝送させる方式。これらの手段では共に、端局における光電変換後の監視
信号成分が本線信号成分と重なってしまうことが避けら
れない。ここで、両者の監視信号受信装置の構成は全く
同一であることから、（１）の方式についてのみ説明を
する。

【０００３】図５は上記（１）の方式の中継器監視信号
伝送における光中継器および端局を含む構成図、図６
は、図５の光受信装置４に用いる監視信号受信装置の構
成図である。

【０００４】図４において、Ｒは光中継器、１は光増幅
器、２は中継器監視データを光増幅器１を通過する本線
光信号に重畳可能な変調信号に変換するための変調回
路、３は光信号の伝送媒体である光ファイバ、４は本線
信号および監視信号を受信するための光受信装置、５は
光受信装置４で光電変換された監視信号を検波し中継器
監視データを復調する検波器である。中継器Ｒ内の各動
作パラメータ等を含む中継器監視データは、変調回路２
で振幅変調等の変調信号に変換される。次にこの変調信
号を用いて光増幅器１の増幅利得を制御することによっ
て該変調信号を本線光信号の包絡線に重畳する。図５に
おいて、中継器Ｒの入力本線光信号Ｌinは、光増幅器１
によって増幅されると共にその包絡線に中継器監視デー
タを含む変調信号が重畳されて、出力本線光信号Ｌout
として出力される。

【０００５】光増幅器１の利得制御の方法は、例えば現
在光増幅器として有望なエルビューム元素ドープ光ファ
イバを用いた光増幅器では励起用光源の出力パワーすな
わち駆動電流を制御するることにより達成される。ここ
で、このエルビューム元素ドープ光ファイバを用いた光
増幅器ではその周波数応答特性により、数ｋＨｚ以下の
変調信号は通過することができないため、中継器監視デ
ータを直接本線光信号の包絡線に重畳することができな
い。従って、前記変調回路２において中継器監視データ
をいったん光増幅器を通過可能な搬送波周波数の変調信
号に変換して伝送することが必要である。図５において
は、理解を容易にするために搬送波の「ふるまい」の図
示は割愛した。また、本線光信号の包絡線への変調度は
該本線光信号の伝送特性に影響が及ばない低レベルであ
ることが重要である。

【０００６】光ファイバ３を伝搬して受信された本線光
信号Ｌout は通信端局の受信装置４で光電変換されたの
ち２分岐され、一方は監視信号ＳＶout として監視信号
成分を含む周波数の帯域ファイルタで帯域制限された
後、検波器５に加えられる。中継器Ｒの変調回路２にお
いて振幅変調が施された変調信号はここで復調され中継
器監視データに戻される。

【０００７】光受信装置４の構成機能について、更に詳
細に説明する。図６において、６は光信号を電気信号に
変換するための受光器、７は受光器６の電気信号出力を
増幅するための初段増幅器、８は初段増幅器７の出力を
２分岐するための電気信号分岐器、９は監視信号を抽出
するための帯域フィルタである。ここまでは上述の中継
器監視データの復調に関する説明の通りである。また本
線信号の再生系において、１０は電気信号分岐器８によ
って分岐された一方の電気信号を増幅すると共に本線信
号の波形整形を行なう等化増幅器、１１は本線信号のパ
ルス繰り返し周波数成分すなわちタイミング信号を抽出
するタイミング抽出回路、１２は等化増幅器１０で波形
整形された本線信号の“１”，“０”の判別を行ない本
線信号を再生するための識別再生回路である。従って、
本線信号は等化増幅器１０によって波形整形された後２
分岐され、一方はパルス繰り返し周波数成分すなわちタ
イミング信号を抽出するタイミング抽出回路１１に供給
され、タイミング信号（クロック信号）を得る。他方は
識別再生回路１２に加えられ、前記のタイミング信号と
予め定められたしきい値に基づき“１”，“０”の判別
が行なわれ、中継器Ｒや光ファイバ３等の伝送路におい
て波形劣化した本線信号を再生するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように中継器の
監視信号は本線光信号に重畳され、両信号は同時に受信
されるため、通信端局において監視信号を受信する際、
本線信号も受信される。従って、光電変換後の監視信号
の信号スペクトラムは本線信号の電力スペクトラムと重
なってしまい、更に監視信号は本線信号に影響を与えな
い程度の極めて低いレベルで重畳されているため、監視
信号の受信に際しては、本線信号成分が雑音となり、十
分な信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）で監視信号を受信
することが困難であった。この欠点を解消するために、
本願発明者等は特願平４−３３７９０２号「監視信号受
信方法及び装置」を提案した。しかし、出願の方法及び
装置では本線信号成分を常に最低に維持する機能におい
て若干劣る欠点を有していた。

【０００９】本発明は、この問題を解決し、光増幅中継
システムにおける中継器監視信号をさらに高いＳＮＲで
受信することによって、安定かつ確実に監視能力を確保
するための監視信号受信方法及び装置を提供せんとする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため
に、本発明では、光増幅中継システムの本線光信号に重
畳あるいは波長多重により合成された中継器監視信号を
受信する際に、受信光信号を受光器において光電変換し
た後二分岐し、一方の電気信号について等化増幅、タイ
ミング抽出、識別再生を行ない前記本線信号成分のみを
抽出したものと、識別再生を行なわない他方の電気信号
に含まれる本線信号との間の波形、位相および振幅を一
致させるように、それぞれに所要の等化処理，遅延量調
整および振幅調整を行ない、しかも本線信号の振幅調整
に自動制御機能を有せしめて、これらの信号を差動合成
することによって前記本線信号成分のみを残留値が最小
になるように除去し、目的とする監視信号を抽出する構
成を採用している。

【００１１】

【作用】本発明は、本線光信号に監視信号を重畳し受信
光信号に、本線光信号成分を差動合成して、受信光信号
から本線光信号成分を有効に除去して監視信号をとり出
している。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の監視信号受
信装置の構成図である。従来例の図６と同一構成回路に
ついては同一符号を付す。図１において、６は光信号を
電気信号に変換するための受光器、７は受光器６の電気
信号出力を増幅するための初段増幅器、８は初段増幅器
７の出力を２分岐するための電気信号分岐器、９は監視
信号を抽出するための帯域フィルタである。また、１０
は電気信号分岐器８によって分岐された一方の電気信号
を増幅すると共に本線信号の波形整形を行なう等化増幅
器、１１は本線信号のパルス繰り返し周波数成分すなわ
ちタイミング信号を抽出するタイミング抽出回路、１２
は等化増幅器１０で波形整形された本線信号の“１”，
“０”の判別を行ない、タイミング抽出回路１１からの
タイミング信号により、本線信号を再生するためのフリ
ップフロップで構成された識別再生回路、１３は本線信
号の波形整形のためにその周波数成分の等化をする低域
フィルタ、１４は本線信号成分の位相を調整するための
移相器、１５は本線信号成分の振幅を調整するための減
衰器、１６は識別再生回路１２からの再生信号の波形整
形のためにその周波数成分を等化する低域フィルタ、１
７は識別再生回路１２からの再生信号の位相を調整する
移相器、１８は再生信号の振幅を調整する減衰器、１９
は減衰器１５と減衰器１８の夫々の出力を合成するため
の差動合成器、２０は移相器１７の出力と差動合成器１
９の出力を乗算する乗算器、２１は乗算器２０の出力を
積分し利得を得るとともに時定数を決定する積分器、２
２は積分器２１の出力信号の極性および強度に応じて減
衰器１８の減衰量を制御する制御回路である。

【００１３】中継器の監視信号が重畳された本線光信号
は受光器６において電気信号に変換された後、初段増幅
器７により増幅され、電気信号分岐器８によって監視信
号出力と本線信号出力に分岐される。等化増幅器１０で
は光増幅中継シテムで波形ひずみを受けた本線信号を増
幅すると共に波形整形を行ない、タイミング抽出回路１
１において本線信号のタイミング信号が抽出され、識別
再生回路１２によって前記の波形整形された本線信号の
“１”，“０”の判別が行なわれ、前記タイミング信号
によって新たなディジタル信号として再生される。この
再生信号は通信サービスに供される。識別再生回路１２
は、通常、再生信号と反転された再生信号の２つの出力
端子を有している。本実施例では、反転していない再生
信号の方を利用している。

【００１４】監視信号出力における本線信号成分を除去
するために、前記の監視信号成分を含まない識別再生さ
れた信号と、監視信号成分を含む識別再生されない信号
を、互いの本線信号成分の波形、位相および振幅を等し
くした後に差動合成して、前記の監視信号成分を含む識
別再生されない信号に含まれる本線信号を打ち消すこと
によって、容易に本線信号成分を除去することができ
る。ここで識別再生された信号出力は識別再生されない
信号の波形極性と同一である必要がある。

【００１５】監視信号成分を含む識別再生されない信号
は、低域フィルタ１３で波形整形を行った後、移相器１
４および減衰器１５を通して差動合成器１９に加える。
また、識別再生回路１２からの再生信号である監視信号
成分を含まない識別再生された信号は、低域フィルタ１
６で波形整形を行った後、移相器１７および減衰器１８
を通して差動合成器１９に加える。これらの２信号は、
波形，位相および振幅が同じに調整されているので、こ
の差動合成器１９で差動合成され、本線信号成分は打ち
消し合い、監視信号のみが出力される。

【００１６】図２は本発明の監視信号受信装置における
光信号入力の強度変化による装置各部の信号状態を示す
図である。ここで入力される光信号の強度が変化する場
合、識別再生されない信号の電気強度はこの光信号の強
度に応じて図２Ａのように変化する。一方識別再生回路
の信号出力強度は一定であるため（図２Ｂ）、減衰器１
８を固定してしまうとこれら二信号の振幅の整合がとれ
ず、図２Ｃのように本線信号成分は除去されず出力され
てしまい、監視信号受信に伴うＳＮＲが劣化してしま
う。そこで振幅が一定な移相器１７の出力（図２Ｄ）と
差動合成器１９の出力（図２Ｃ）を乗算器２０で乗算し
相関係数（図２Ｅ）を求め、積分器２１によって積分し
て積分利得および時定数の調整を図ることによって、除
去出力信号と本線信号成分の相関を求め、除去出力信号
中における本線信号成分の残留度を検出することができ
る。さらにこの相関係数の極性および強度は、差動合成
器１９に加えられる二信号の振幅比として表されるの
で、この信号をもって制御回路２２を介して減衰器１８
を制御することによって帰還ループを構成し、差動合成
器１９の出力における本線信号成分すなわち相関係数を
最小にするように動作させて、自動的に振幅の整合が図
られ、監視信号のＳＮＲを良好に保つことができる。

【００１７】また、移相器１４，１７の調整に際して
は、監視信号を重畳しない本線光信号を受光器６に入力
し、信号両者の本線信号の信号波形を差動合成器１９の
出力点でオシロスコープ等の波形観測装置に加え、両者
の信号波形の位相および振幅がほぼ同じになる様に移相
器１４，１７を粗調整する。さらに、両信号を差動合成
器１９に再び加え、帯域フィルタ９の出力にパワーメー
タ等の電力観測装置を接続し、そのパワーが最低になる
ように移相器１４，１７を微調整することによって、本
線信号成分出力を最小とし、最大のＳＮＲ改善度が得ら
れる。更に、両者信号間で信号の位相が遅れている信号
系統の移相器および信号の振幅が小さい信号系統の減衰
器は、他方の系統の調整機能のみによって調整可能であ
るため、これらは削除しても機能には支障が生じない。
また、前記の通り一度調整を行なえばその後は行なう必
要がないため、前記の位相調整においては同位相量のケ
ーブル、振幅調整においては固定減衰器で代用すること
も可能である。

【００１８】図３は、本発明の第２の実施例の監視信号
受信装置の構成図を示す。実施例１と同一構成回路につ
いては、同一符号を付す。実施例１と異なるところは、
識別再生回路１２の反転された再生信号を出力する端子
を低域フィルタ１６に接続することと、差動合成器１９
を合成器２０に置き換えたことである。実施例２の動作
原理は実施例１と同じであるが、実施例２の合成器２０
は能動素子を使用しなくても良いので構成が簡単とな
り、能動素子を利用しなければならない差動合成器１９
に比べて、信頼性および経済性において有利である。従
って、本実施例では、識別再生回路１２の出力の信号波
形を実施例１の場合と違って反転させたものであり、識
別再生されない信号の波形極性に対して反転させてい
る。識別再生回路１２は、フリップフロップで構成され
るため上記の反転信号を得ることは容易である。このよ
うに識別再生出力の信号波形と識別再生されない信号波
形はすでに互いに反転しているため、合成器２０を用い
て合成することにより、上記実施例の差動合成器１９を
使用することなく構成が可能である。なお、低域フィル
タ１３，１６、移相器１４，１７および減衰器１５，１
８の構成および調整方法等は、実施例１と同一である。
また、識別再生信号出力が反転したことで、乗算器２０
および積分器２１の出力極性が反転するため、制御回路
２２等においてこの補正が必要である。

【００１９】従来例および実施例１，２においては、本
線光信号の包絡線に重畳させた監視信号の受信方法のみ
に関して記述してきたが、光増幅器を用いた光増幅中継
システムの監視方式では、従来例文中の（２）の様な本
線光信号とは別の波長の光信号を用いて波長多重を行な
い、監視信号を伝送する方法も考えられている。この場
合においても、監視信号と本線光信号を同時に受信する
ため、実施例１，２の当該監視信号受信装置を用いるこ
とができる。

【００２０】ここで、前記実施例１および２において、
前記２つの信号波形の波形整形を行うために低域フィル
タ１３および１６を用いたが、これらの例では受信しよ
うとする監視信号の占有する周波数が高く、また帯域が
広い必要がある場合に有効であり、受信しようとする監
視信号の占有する周波数帯域が狭いときにはその周波数
成分のみを通過させる帯域フィルタを用いることによっ
て、調整等が容易となり本線信号成分の除去性能の向上
が可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、受信光信号を受光器に
おいて光電変換した後二分岐し、一方の電気信号につい
て等化増幅、タイミング抽出、識別再生を行ない前記本
線信号成分のみを抽出したものと識別再生を行なわない
他方の電気信号に含まれる本線信号との間の波形、位相
および振幅を一致させるため、それぞれに信号経路にお
いて所要の等化処理、遅延量調整および振幅調整を行な
い、これらの信号を差動合成することによって前記本線
信号成分のみを除去し、目的とする監視信号を抽出する
ことができる。

【００２２】図４は、本発明の監視信号受信装置におけ
る本線信号成分に起因する雑音レベルの改善度に関する
実際の測定結果を示す。監視信号受信装置には図３に示
す実施例を用い、本線信号として符号速度５Ｇｂｐｓの
２３段疑似ランダム信号を用いて、従来構成と本発明の
構成による該本線信号成分を測定比較した。図示の特性
は、合成器２０の出力をスペクトラムアナライザで観測
し、両者の本線信号成分の電力密度を測定したもので、
測定波形１は従来の受信構成での雑音出力、測定波形２
は本発明の受信構成での雑音出力を示している。ここ
で、測定はレベルダイヤグラムの条件を同一にするため
に、本発明の構成は図３の通り、また従来法は図３の減
衰器１８の減衰量を無限大にして識別再生信号を遮断し
た状態とした。監視信号の搬送波周波数を２ＭＨｚ帯と
すると、図４より本発明の受信構成が従来法と比較して
約１７ｄＢ（５０倍）のＳＮＲが改善されており、本発
明の有効性は明らかである。

【００２３】本発明の監視信号の受信方法及び装置は、
このように、低レベルの監視信号の受信に際して、雑音
成分となりうる本線信号成分が予め除去され、高いＳＮ
Ｒで監視信号を受信することができるため、安定かつ確
実な監視能力の実現が可能である。従って、本発明の監
視信号の受信方法及び装置は、光通信システムの中継器
監視信号を本線信号に重畳により伝送させる中継器監視
信号伝送方法の監視信号を受信する手段として広く適用
が可能であり、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の監視信号受信装置の構
成図である。

【図２】本発明の監視信号受信装置における光信号入力
の強度変化による装置各部の信号状態を示すタイムチャ
ートである。

【図３】本発明の第２の実施例の監視信号受信装置の構
成図である。

【図４】本発明の監視信号受信装置における本線信号成
分に起因する雑音レベルの改善度に関する実際の測定結
果を示すグラフである。

【図５】監視信号を本線光信号の包絡線に低変調度で重
畳し通信端局に伝送させる方法すなわち中継器監視信号
伝送方法における光中継器および端局を含む従来の構成
図である。

【図６】従来の監視信号受信装置の構成図である。

【符号の説明】

１光増幅器２変調回路３光ファイバ４光受信装置５検波器６受光器７初段増幅器８電気信号分岐器９帯域フィルタ１０等化増幅器１１タイミング抽出回路１２識別再生回路１３低域フィルタ１４移相器１５減衰器１６低域フィルタ１７移相器１８減衰器１９差動合成器２０乗算器２１積分器２２制御回路２３合成器Ｒ光中継器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｊ 14/04 14/06 9372−5ＫＨ０４Ｂ 9/00 Ｆ (72)発明者山本周東京都新宿区西新宿二丁目３番２号国際電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光増幅中継システムの中継器監視信号を
本線光信号に重畳することにより端局側に伝送させる中
継器監視信号伝送系において、前記受信光信号を受光器で光電変換した電気信号を第１
の信号経路と第２の信号経路とに二分岐し、第１の信号経路への一方の電気信号に含まれる識別再生
を行わない本線信号と第２の信号経路への他方の電気信
号について等化増幅，タイミング抽出，識別再生を行い
抽出された前記本線信号成分の間で波形，位相および振
幅を一致させるため前記第１，第２の信号経路において
所要の等化処理，遅延量調整および振幅調整を行い、前記第１，第２の信号経路からの各出力信号を差動合成
もしくは合成し、前記第２の信号経路の前記等化処理と遅延調整をした信
号と前記差動合成または合成後の信号との相関係数を求
め該相関係数の極性および強度に応じて前記第２の信号
経路における前記振幅調整を制御し前記差動合成又は合
成後の出力における前記本線信号の成分を最小になるよ
うにして前記監視信号を抽出することを特徴とする監視
信号受信方法。
【請求項２】監視信号を本線信号に重畳した光信号を
受光して電気信号に変換する受光器と、該受光器からの
電気信号出力を増幅するための増幅器と、該増幅器の出
力を第１の分岐信号と第２の分岐信号に２分岐するため
の電気信号分岐器と、該第１の分岐信号内の本線信号成
分を周波数等化して該本線信号の波形整形をするための
第１のフィルタと、該第１のフィルタの出力を受けて該
本線信号成分の位相を調整するための第１の移相器と、
該第１の移相器の出力を受けて本線信号成分の振幅を調
整するための第１の減衰器と、前記第２の分岐信号を増
幅すると共に該信号に含まれている前記本線信号の波形
整形を行なう等化増幅器と、該等化増幅器の出力から前
記本線信号のパルス繰り返し周波数成分すなわちタイミ
ング信号を抽出するタイミング抽出回路と、前記等化増
幅器の出力から前記本線信号の“１”，“０”の判別を
行なって該タイミング抽出回路からのタイミング信号に
より該本線信号を再生するための識別再生回路と、該識
別再生回路の出力の再生信号を受けて該再生信号成分を
周波数等化して該再生信号の波形整形をするための第２
のフィルタと、該第２のフィルタの出力を受けて含まれ
ている前記本線信号成分の位相を調整するための第２の
移相器と、該第２の移相器の出力を受けて含まれている
本線信号成分の振幅を調整するための第２の減衰器と、
該第１の減衰器と該第２の減衰器のそれぞれの出力を受
けて差動合成を行う差動合成器と、該差動合成器の出力
から前記監視信号を抽出するための帯域フィルタと、前
記第２の移相器の出力と前記差動合成器の出力との乗算
を行う乗算器と、該乗算器の出力を積分する積分器と、
該積分器の出力により前記第２の減算器の減算量を制御
する制御回路とを備えたことを特徴とする監視信号受信
装置。
【請求項３】監視信号を本線信号に重畳した光信号を
受光して電気信号に変換する受光器と、該受光器からの
電気信号出力を増幅するための増幅器と、該増幅器の出
力を第１の分岐信号と第２の分岐信号に２分岐するため
の電気信号分岐器と、前記第１の分岐信号内の本線信号
成分を周波数等化して該本線信号の波形整形をするため
の第１のフィルタと、該第１のフィルタの出力を受けて
該本線信号成分の位相を調整するための第１の移相器
と、該第１の移相器の出力を受けて本線信号成分の振幅
を調整するための第１の減衰器と、前記第２の分岐信号
を増幅すると共に該信号に含まれている前記本線信号の
波形整形を行なう等化増幅器と、該等化増幅器の出力か
ら前記本線信号のパルス繰り返し周波数成分すなわちタ
イミング信号を抽出するタイミング抽出回路と、前記等
化増幅器の出力から本線信号の“１”，“０”の判別を
行なって該タイミング抽出回路からのタイミング信号に
より該本線信号を再生するための識別再生回路と、該識
別再生回路の出力の極性反転された再生信号を受けて該
再生信号成分を周波数等化して該再生信号の波形整形を
するための第２のフィルタと、該第２のフィルタの出力
を受けて含まれている前記本線信号成分の位相を調整す
るための第２の移相器と、該第２の移相器の出力を受け
て含まれている本線信号成分の振幅を調整するための第
２の減衰器と、該第１の減衰器と該第２の減衰器のそれ
ぞれの出力を受けて合成を行う合成器と、該合成器の出
力から監視信号を抽出するための帯域フィルタと、前記
第２の移相器の出力と前記差動合成器の出力との乗算を
行う乗算器と、該乗算器の出力を積分する積分器と、該
積分器の出力により前記第２の減算器の減算量を制御す
る制御回路とを備えたことを特徴とする監視信号受信装
置。