JPH0752862B2 - 4値fsk光通信方式 - Google Patents
4値fsk光通信方式Info
- Publication number
- JPH0752862B2 JPH0752862B2 JP62275050A JP27505087A JPH0752862B2 JP H0752862 B2 JPH0752862 B2 JP H0752862B2 JP 62275050 A JP62275050 A JP 62275050A JP 27505087 A JP27505087 A JP 27505087A JP H0752862 B2 JPH0752862 B2 JP H0752862B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- intermediate frequency
- communication system
- mixer
- optical communication
- Prior art date
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
- H04L27/14—Demodulator circuits; Receiver circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光を情報信号に対応して変調することにより
情報を伝送する光通信方式に関し、特に4値FSK光通信
方式に関する。
情報を伝送する光通信方式に関し、特に4値FSK光通信
方式に関する。
(従来の技術) 近年、半導体レーザの特性が向上し単一軸モードで発振
し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られる
ようになった。これを利用することで光の周波数や位相
の情報を用いるコヒーレント光通信方式の実現が可能に
なり、高感度なシステムが実現されるようになってき
た。特に、光の周波数を変化させることで情報を伝送す
る周波数変調(Frequency Shift Keying,FSK)方式は、
半導体レーザのバイアス電流に微小な信号電流を加えて
直接変調することで変調光が容易に得られ、外部変調器
の挿入損失が避けられるので、FSK光通信方式を採用し
て長距離を無中継で伝送することが可能である。
し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られる
ようになった。これを利用することで光の周波数や位相
の情報を用いるコヒーレント光通信方式の実現が可能に
なり、高感度なシステムが実現されるようになってき
た。特に、光の周波数を変化させることで情報を伝送す
る周波数変調(Frequency Shift Keying,FSK)方式は、
半導体レーザのバイアス電流に微小な信号電流を加えて
直接変調することで変調光が容易に得られ、外部変調器
の挿入損失が避けられるので、FSK光通信方式を採用し
て長距離を無中継で伝送することが可能である。
また、半導体レーザの直接変調により得られる周波数変
調光は、位相連続(Continuous−Phase,CP)になってい
るため、この位相連続性を利用して遅延検波回路等を用
いることにより、周波数情報を位相情報として取り出
し、復調することができる。そこで、半導体レーザの直
接変調によるFSK変調方式では、変調方式の中で最も感
度のよいPSK方式と同感度が得られる。
調光は、位相連続(Continuous−Phase,CP)になってい
るため、この位相連続性を利用して遅延検波回路等を用
いることにより、周波数情報を位相情報として取り出
し、復調することができる。そこで、半導体レーザの直
接変調によるFSK変調方式では、変調方式の中で最も感
度のよいPSK方式と同感度が得られる。
FSK変調方式においては、周波数偏移量は信号の独立性
が保たれる最小の周波数偏移量である伝送速度の半分に
まで下げることができ、信号の変調スペクトル帯域は小
さく保つことができる。
が保たれる最小の周波数偏移量である伝送速度の半分に
まで下げることができ、信号の変調スペクトル帯域は小
さく保つことができる。
そこで、高速化に向く方式として2値位相連続FSK(CPF
SK)方式について研究開発が特に活発に進められている
(例えば、岩下らによる、「2Gb/s光ヘテロダイン伝送
実験」,電子情報通信学会創立70周年記念総合全国大会
予稿集,1987,講演番号2369)。
SK)方式について研究開発が特に活発に進められている
(例えば、岩下らによる、「2Gb/s光ヘテロダイン伝送
実験」,電子情報通信学会創立70周年記念総合全国大会
予稿集,1987,講演番号2369)。
一方、多値符号通信方式は、デバイスの応答速度により
伝送容量が制限されている通信系において、大容量化を
実現できる有効な手段の1つである。この多値符号通信
方式は、例えば二つの2値符号を一つの4値符号にした
場合、同じ変調速度において2倍の容量の伝送が可能で
ある。このため、4値符号を用いれば、2値符号伝送で
要求されるものと同一の応答速度を有するデバイスを用
いて伝送容量を2倍にすることが可能である。
伝送容量が制限されている通信系において、大容量化を
実現できる有効な手段の1つである。この多値符号通信
方式は、例えば二つの2値符号を一つの4値符号にした
場合、同じ変調速度において2倍の容量の伝送が可能で
ある。このため、4値符号を用いれば、2値符号伝送で
要求されるものと同一の応答速度を有するデバイスを用
いて伝送容量を2倍にすることが可能である。
(発明が解決しようとする問題点) 現在の半動体レーザを用いてCPFSK方式での高速化を進
めようとする場合、FM変調の応答速度に限度があり新し
いデバイスの開発あるいは上に述べたような多値化が必
要となってくる。しかしこれまでこの多値FSK光の位相
連続性を利用した検波方式について提案された例はなか
った。
めようとする場合、FM変調の応答速度に限度があり新し
いデバイスの開発あるいは上に述べたような多値化が必
要となってくる。しかしこれまでこの多値FSK光の位相
連続性を利用した検波方式について提案された例はなか
った。
本発明の目的は、光半導体素子の応答速度に負担がかか
らず、同じ伝送容量を持つ2値CPFSK遅延検波方式と同
等の高受信感度を持つ4値FSK光通信方式の提供にあ
る。
らず、同じ伝送容量を持つ2値CPFSK遅延検波方式と同
等の高受信感度を持つ4値FSK光通信方式の提供にあ
る。
(問題点を解決するための手段) 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、情報信号に応じて4値FSK変調された送信光を光伝
送路に送出し、この光伝送路を介して伝送されてきた前
記送信光と局部発信光とを混合する光ヘデロダイン検波
により中間周波信号を生成し、この中間周波信号を第1
及び第2の遅延検波回路に加えて前記情報信号の復調を
する4値FSK光通信方式であり、 第1の遅延検波回路では、前記中間周波信号とその中間
周波信号を遅延させた信号とを第1のミキサにより乗算
し、この第1のミキサの出力からベースバンド信号成分
を取り出すことで第1の復調信号を得、 第2の遅延検波回路では、前記中間周波信号とこの中間
周波信号を遅延させた信号とを用い、両信号のうちどち
らかの信号の位相をπ/2だけ移相させた後、π/2だけ移
相させた方の信号及び移相させなかった方の信号を第2
のミキサに入力して両入力信号の乗算をし、該第2のミ
キサの出力からベースバンド信号を取り出して第2の復
調信号を得、 前記第1及び第2の復調信号のレベルの組み合わせから
前記情報信号を再生することを特徴とする。
は、情報信号に応じて4値FSK変調された送信光を光伝
送路に送出し、この光伝送路を介して伝送されてきた前
記送信光と局部発信光とを混合する光ヘデロダイン検波
により中間周波信号を生成し、この中間周波信号を第1
及び第2の遅延検波回路に加えて前記情報信号の復調を
する4値FSK光通信方式であり、 第1の遅延検波回路では、前記中間周波信号とその中間
周波信号を遅延させた信号とを第1のミキサにより乗算
し、この第1のミキサの出力からベースバンド信号成分
を取り出すことで第1の復調信号を得、 第2の遅延検波回路では、前記中間周波信号とこの中間
周波信号を遅延させた信号とを用い、両信号のうちどち
らかの信号の位相をπ/2だけ移相させた後、π/2だけ移
相させた方の信号及び移相させなかった方の信号を第2
のミキサに入力して両入力信号の乗算をし、該第2のミ
キサの出力からベースバンド信号を取り出して第2の復
調信号を得、 前記第1及び第2の復調信号のレベルの組み合わせから
前記情報信号を再生することを特徴とする。
(作用) 本発明において、位相連続4値FSK変調光は以下のよう
に復調される。第2図は、本発明の光通信方法における
受信部の遅延検波回路部を示した図である。第1の遅延
検波回路202,第2の遅延検波回路203は、それぞれ遅延
線204,207、ミキサ205,208、ローバスフィルタ209,210
を備えており、さらに第2の遅延検波回路203にはπ/2
移相器206が入っている。そこで、2つの遅延検波回路2
02,203の特性は第3図のように周波数軸方向にπ/2ずれ
ている。そこで4値の周波数を第3図に示すようにf1,f
2,f3,f4にとれば2つの遅延検波回路202,203の出力は、
第4図に示すようになるので、その符号組合わせによっ
て信号を識別することができる。
に復調される。第2図は、本発明の光通信方法における
受信部の遅延検波回路部を示した図である。第1の遅延
検波回路202,第2の遅延検波回路203は、それぞれ遅延
線204,207、ミキサ205,208、ローバスフィルタ209,210
を備えており、さらに第2の遅延検波回路203にはπ/2
移相器206が入っている。そこで、2つの遅延検波回路2
02,203の特性は第3図のように周波数軸方向にπ/2ずれ
ている。そこで4値の周波数を第3図に示すようにf1,f
2,f3,f4にとれば2つの遅延検波回路202,203の出力は、
第4図に示すようになるので、その符号組合わせによっ
て信号を識別することができる。
ここで各遅延検波回路の出力の絶対値は でありCPFSK遅延検波方式による1より小さく復調効率
が落ちている。これは感度に直すと3dBの差になる。つ
まり伝送容量対感度の観点から見れば本方式は2値CPFS
K遅延検波方式と同じである。
が落ちている。これは感度に直すと3dBの差になる。つ
まり伝送容量対感度の観点から見れば本方式は2値CPFS
K遅延検波方式と同じである。
(実施例) 第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
本実施例は、本発明を伝送容量2×2Gb/sのCPFSKシステ
ムに適用したものである。変調指数は0.25、すなわち4
値の各中間周波数f1,f2,f3,f4を2.25GHz,2.75GHz,3.25G
Hz,3.75GHzに設定した。
ムに適用したものである。変調指数は0.25、すなわち4
値の各中間周波数f1,f2,f3,f4を2.25GHz,2.75GHz,3.25G
Hz,3.75GHzに設定した。
伝送側では、半導体レーザにて構成される信号光源1を
4値送信信号2によって直接変調することで、各周波数
間隔が0.5GHzの位相連続な4値周波数変調された送信光
3を得ている。こうして得られた信号光を光ファイバ4
にて伝送する。
4値送信信号2によって直接変調することで、各周波数
間隔が0.5GHzの位相連続な4値周波数変調された送信光
3を得ている。こうして得られた信号光を光ファイバ4
にて伝送する。
受信側では、まず光ファイバ4にて伝送されてきた送信
光3と、局部発振光源5より発する局部発振光6とをカ
ップラ7にて合波し、カップラ7の出力光をバランスト
レシーバ8により電気信号に変換する。ここで信号光源
と局部発振光源のビートスペクトルは、フィードバック
をかけて約1MHzにしている。電気信号は、増幅器9にて
増幅され、低減カットオフ周波数が2GHzで、高域カット
オフ周波数が4GHzのバンドバスフィルタ10を通った後、
第1の遅延検波回路11および第2の遅延検波回路12にて
周波数弁別され識別回路13,14にて識別される。
光3と、局部発振光源5より発する局部発振光6とをカ
ップラ7にて合波し、カップラ7の出力光をバランスト
レシーバ8により電気信号に変換する。ここで信号光源
と局部発振光源のビートスペクトルは、フィードバック
をかけて約1MHzにしている。電気信号は、増幅器9にて
増幅され、低減カットオフ周波数が2GHzで、高域カット
オフ周波数が4GHzのバンドバスフィルタ10を通った後、
第1の遅延検波回路11および第2の遅延検波回路12にて
周波数弁別され識別回路13,14にて識別される。
本実施例では、第2図に示されるπ/2移相器206のかわ
りに90゜ハイブリット分岐器16を用いている。90゜ハイ
ブリッド分岐器16を用いて分岐すれば、分岐した2つの
電気信号は90゜位相がずれているのでπ/2位相器を用い
るのと同じ効果がある。また第3図のような遅延検波特
性をもたせるような遅延時間Tと変調指数mの関数は、
ビットレートをBとすると、 であるので、本実施例では、遅延時間は1ビット時間に
設定した。
りに90゜ハイブリット分岐器16を用いている。90゜ハイ
ブリッド分岐器16を用いて分岐すれば、分岐した2つの
電気信号は90゜位相がずれているのでπ/2位相器を用い
るのと同じ効果がある。また第3図のような遅延検波特
性をもたせるような遅延時間Tと変調指数mの関数は、
ビットレートをBとすると、 であるので、本実施例では、遅延時間は1ビット時間に
設定した。
以上により光源のFM変調の応答速度に負担をかけずに伝
送容量が2値符号伝送方式の2倍にできるシステムが構
成される。受信感度は−37dBmで4Gb/s2値CPFSK遅延検波
方式と同程度であったが、本実施例では変調指数を0.25
にとっているので、中間周波帯域は4Gb/s2値CPFSK方式
の半分で済んだ。このことは周波数多重などを行ない大
容量化を進める際に有効である。
送容量が2値符号伝送方式の2倍にできるシステムが構
成される。受信感度は−37dBmで4Gb/s2値CPFSK遅延検波
方式と同程度であったが、本実施例では変調指数を0.25
にとっているので、中間周波帯域は4Gb/s2値CPFSK方式
の半分で済んだ。このことは周波数多重などを行ない大
容量化を進める際に有効である。
第5図は本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例では、光源としてスペクトル幅1MHz,FM
変調の遮断周波数1GHzのものを用いた。変調信号は1Gb/
sの4値信号(2Gb/sと等価)とし、スペクトル線幅に対
する許容値の制限から、変調指数を第1の実施例の2倍
のm=0.5と大きく設定した。システム構成は第1の実
施例とほぼ同様である。但し、本実施例では、復調した
2チャンネルの2値信号を再び4値信号に変換する中継
器システムを構成している。変調指数は0.5であるから
(1)式より、ここでは遅延線503の長さを1/2ビット遅
延になるよう設定した。なお、第1の実施例に比べ伝送
速度が半分なのでベースバンドの信号帯域も半分で済む
から、中間周波帯の各信号周波数は、低周波側に設定で
きるようになり、本実施例では変調周波数f1,f2,f3,f4
を1.25GHz,1.75GHz,2.25GHz2.75GHzとした。従って、中
間周波信号をとりだすバンドバスフィルタ501の帯域も
これに合わせ、低域カットオフ周波数を1GHzとし、高域
カットオフ周波数を3GHzとした。
る。この実施例では、光源としてスペクトル幅1MHz,FM
変調の遮断周波数1GHzのものを用いた。変調信号は1Gb/
sの4値信号(2Gb/sと等価)とし、スペクトル線幅に対
する許容値の制限から、変調指数を第1の実施例の2倍
のm=0.5と大きく設定した。システム構成は第1の実
施例とほぼ同様である。但し、本実施例では、復調した
2チャンネルの2値信号を再び4値信号に変換する中継
器システムを構成している。変調指数は0.5であるから
(1)式より、ここでは遅延線503の長さを1/2ビット遅
延になるよう設定した。なお、第1の実施例に比べ伝送
速度が半分なのでベースバンドの信号帯域も半分で済む
から、中間周波帯の各信号周波数は、低周波側に設定で
きるようになり、本実施例では変調周波数f1,f2,f3,f4
を1.25GHz,1.75GHz,2.25GHz2.75GHzとした。従って、中
間周波信号をとりだすバンドバスフィルタ501の帯域も
これに合わせ、低域カットオフ周波数を1GHzとし、高域
カットオフ周波数を3GHzとした。
以上により光源のスペクトル幅許容値が緩く、光源のFM
変調の応答速度の負担が軽い2×1Gb/s,4値FSK光通信中
継器システムが構成される。受信感度は−40dBmで2Gb/s
2値CPFSK遅延検波方式と同等であった。
変調の応答速度の負担が軽い2×1Gb/s,4値FSK光通信中
継器システムが構成される。受信感度は−40dBmで2Gb/s
2値CPFSK遅延検波方式と同等であった。
本発明においては、上述の実施例をさまざまに変形して
実施できる。例えば、変調指数をより大きくとり遅延検
波回路もそれにあわせて最適化すれば光源のスペクトル
幅の許容量も大きくなるので、単体の半導体レーザが使
える可能性がある。本発明の方式は中間周波信号帯域が
少ないので、超過密なFDM伝送にも応用できる。
実施できる。例えば、変調指数をより大きくとり遅延検
波回路もそれにあわせて最適化すれば光源のスペクトル
幅の許容量も大きくなるので、単体の半導体レーザが使
える可能性がある。本発明の方式は中間周波信号帯域が
少ないので、超過密なFDM伝送にも応用できる。
(発明の効果) 以上に詳しく述べた様に、本発明によれば、同じ伝送容
量を持つ2値CPFSK方式と同等の受信感度を持ち、変調
器の挿入損失がなく、光源のFM変調応答速度に負担の少
ない4値FSK光通信装置が構成できる。
量を持つ2値CPFSK方式と同等の受信感度を持ち、変調
器の挿入損失がなく、光源のFM変調応答速度に負担の少
ない4値FSK光通信装置が構成できる。
第1図は、本発明の第1の実施例を示すブロック図、第
2図は本発明で用いる遅延検波回路部の例を示すブロッ
ク図、第3図は第2図に示した遅延検波回路の特性を示
す図、第4図は本発明で用いる2つの遅延検波回路の出
力と変調周波数の対応を示す図、第5図は本発明の第2
の実施例を示すブロック図である。 1……送信光源、2……4値送信信号、4……光ファイ
バ、5……局部発振光源、8……バランストレシーバ、
11,12,202,203,505,506……遅延検波回路。
2図は本発明で用いる遅延検波回路部の例を示すブロッ
ク図、第3図は第2図に示した遅延検波回路の特性を示
す図、第4図は本発明で用いる2つの遅延検波回路の出
力と変調周波数の対応を示す図、第5図は本発明の第2
の実施例を示すブロック図である。 1……送信光源、2……4値送信信号、4……光ファイ
バ、5……局部発振光源、8……バランストレシーバ、
11,12,202,203,505,506……遅延検波回路。
Claims (1)
- 【請求項1】情報信号に応じて4値FSK変調された送信
光を光伝送路に送出し、この光伝送路を介して伝送され
てきた前記送信光と局部発信光とを混合する光ヘデロダ
イン検波により中間周波信号を生成し、この中間周波信
号を第1及び第2の遅延検波回路に加えて前記情報信号
の復調をする4値FSK光通信方式であり、 第1の遅延検波回路では、前記中間周波信号とその中間
周波信号を遅延させた信号とを第1のミキサにより乗算
し、この第1のミキサの出力からベースバンド信号成分
を取り出すことで第1の復調信号を得、 第2の遅延検波回路では、前記中間周波信号とこの中間
周波信号を遅延させた信号とを用い、両信号のうちどち
らかの信号の位相をπ/2だけ移相させた後、π/2だけ移
相させた方の信号及び移相させなかった方の信号を第2
のミキサに入力して両入力信号の乗算をし、該第2のミ
キサの出力からベースバンド信号を取り出して第2の復
調信号を得、 前記第1及び第2の復調信号のレベルの組み合わせから
前記情報信号を再生する ことを特徴とする4値FSK光通信方式。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62275050A JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 4値fsk光通信方式 |
US07/263,221 US4984297A (en) | 1987-10-29 | 1988-10-27 | Four level frequency shift keying optical communication apparatus |
EP88118161A EP0314197B1 (en) | 1987-10-29 | 1988-10-31 | A four level frequency shift keying optical communication apparatus |
DE3886888T DE3886888T2 (de) | 1987-10-29 | 1988-10-31 | Optische Übertragungsvorrichtung mit Vierpegel-Frequenzumtastung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62275050A JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 4値fsk光通信方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01117434A JPH01117434A (ja) | 1989-05-10 |
JPH0752862B2 true JPH0752862B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17550149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62275050A Expired - Lifetime JPH0752862B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 4値fsk光通信方式 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4984297A (ja) |
EP (1) | EP0314197B1 (ja) |
JP (1) | JPH0752862B2 (ja) |
DE (1) | DE3886888T2 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0401557A3 (de) * | 1989-06-06 | 1991-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Realisierung eines phasen- oder/und polarisationsunempfindlichen Überlagerungsempfangs für ein FSK-moduliertes Sendesignal |
US5105295A (en) * | 1990-01-03 | 1992-04-14 | Gte Laboratories Incorporated | Four level FSK optical signal transmission with optical decoding and direct detection |
US5099351A (en) * | 1990-01-03 | 1992-03-24 | Gte Laboratories Incorporated | Four level FSK optical signal transmission with optical decoding and coherent detection |
US5245461A (en) * | 1991-01-15 | 1993-09-14 | The Charles Stark Draper Laboratory | Analog optical FM receiver |
FR2681197B1 (fr) * | 1991-09-09 | 1993-10-29 | France Telecom | Discriminateur de frequence tronique. |
ES2089595T3 (es) * | 1992-02-01 | 1996-10-01 | Sel Alcatel Ag | Sistema optico digital de transmision con una guia de ondas con dispersion a la longitud de onda de trabajo. |
GB2296845A (en) * | 1995-01-04 | 1996-07-10 | Plessey Semiconductors Ltd | Frequency shift keyed radio receivers |
US5727110A (en) * | 1995-09-29 | 1998-03-10 | Rosemount Inc. | Electro-optic interface for field instrument |
US5771114A (en) * | 1995-09-29 | 1998-06-23 | Rosemount Inc. | Optical interface with safety shutdown |
GB9617598D0 (en) * | 1996-08-22 | 1996-10-02 | Philips Electronics Nv | M-ary fsk receiver |
DE19904248A1 (de) * | 1999-02-03 | 2000-08-10 | Alcatel Sa | Sendemodul für den Einsatz in einem DST Übertragungssystem sowie DST Übertragungssystem |
US20020089726A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-07-11 | Zhan He | System and method for wavelength modulated free space optical communication |
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