JPH08340300A - 送受信サービス・チャンネルを提供する光通信方法 - Google Patents

送受信サービス・チャンネルを提供する光通信方法

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JPH08340300A
JPH08340300A JP8111851A JP11185196A JPH08340300A JP H08340300 A JPH08340300 A JP H08340300A JP 8111851 A JP8111851 A JP 8111851A JP 11185196 A JP11185196 A JP 11185196A JP H08340300 A JPH08340300 A JP H08340300A
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JP
Japan
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signal
optical
digital
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electrical
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Application number
JP8111851A
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English (en)
Inventor
Adriano Nava
アドリアーノ・ナヴァ
Mario Tamburello
マリオ・タンブレロ
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Pirelli and C SpA
Original Assignee
Pirelli Cavi SpA
Cavi Pirelli SpA
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Publication date
Application filed by Pirelli Cavi SpA, Cavi Pirelli SpA filed Critical Pirelli Cavi SpA
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • 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
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    • 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
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    • 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
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    • H04B10/501—Structural aspects
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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】長距離光ファイバ通信システムにおいて、通信
チャンネルと著しく異なる波長のサービスチャンネルに
おける信号の減衰が大きく、サービス信号を充分低い誤
り率で受信することに問題が存在する。 【解決手段】送信局１と受信局４とを結ぶ光ファイバ３
の中間に接続される光増幅器８において、その上流側と
下流側にあるダイクロイック結合器９は異なる波長を持
ち同じファイバ上で多重化されている通信信号とサービ
ス信号を受け、これらを分けてファイバ９ａと９ｂに、
それぞれ出力する。または、ファイバ９ａと９ｂに別々
に入力される通信信号とサービス信号を単一のファイバ
に出力する。上流側ダイクロイック結合器に接続された
接続ユニット１０から到来する電気信号を切換えスィッ
チ１４１を介して、適当に増幅されたサービス信号を受
信局または新たな光増幅器まで送出するため、下流側ダ
イクロイック結合器に接続された接続ユニットに送出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関する。特に、本発明は、前記サービス・チャンネルに
おける送／受信のためのデータ送信ユニットとデータ受
信ユニットとを含むサービス通信のための独立的チャン
ネルが提供される、光ファイバ送信回線を有する通信シ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】長距離通信用の信号伝送を可能にするた
めの光ファイバ通信システムは通常、通信信号のため意
図されユーザの自由に置かれたチャンネルに加えて、サ
ービス信号の伝送を可能にするための独立的チャンネル
をも提供する。
【０００３】このようなサービス信号は、様々な形式で
あり得、例えば、回線のある点で作業する保守要員と回
線自体の中間局または端末との間の中継器または増幅器
の如き回線上に配置された装置に対する指令信号または
制御信号、あるいは通信信号であり得る。
【０００４】サービス信号に対しては、通常は通信チャ
ンネルの帯域と比較して限定された送信帯域が充分であ
る。サービス信号が単一のディジタル・チャンネルにお
いてコード化される場合に、例えば、３００Ｋビット／
秒の総合伝送速度が充分と見做される。
【０００５】光ファイバ通信システムにおいては、光フ
ァイバにおける信号減衰に対する救済は、必然的に信号
を周期的に増幅することによって提供される。伝送線に
沿って一定間隔で配置された光増幅器の使用が便利であ
ることを証明した。
【０００６】蛍光物質でドープされ光ポンピングに供さ
れた光ファイバから作ることができるこのような増幅器
は、信号を電気的形態に変換することなく信号を増幅す
ることができる。
【０００７】これらの伝送線においては、信号が増幅器
に更に近くで光形態で得られる故に、信号が公知の電子
装置によって伝送される光ファイバへ信号を挿入しまた
これから抽出することは不可能である。
【０００８】同じ出願人の名義の米国特許第５，１１
３，４５９号は、回線に沿って光増幅器が任意に設けら
れた光通信システムについて記載しており、これにおい
てはサービス・チャンネルの挿入および抽出がダイクロ
イック結合器によって生じる。
【０００９】このシステムには、それぞれ、回線から光
サービス信号を受信し、これら信号を電気信号へ変換し
て電子的に増幅し、増幅された電気信号を受信し、これ
ら信号をサービス・チャンネルの波長における光信号へ
変換してこれら信号を回線へ送出するためのダイクロイ
ック結合器に接続された受信および放出ユニットもまた
設けられる。
【００１０】ダイクロイック結合器により信号間の分離
を行うために、サービス・チャンネルの波長が通信チャ
ンネルの波長と著しく異なって選択されてきた。更に、
サービス・チャンネルに対する減衰を最小限に抑えるた
め、この波長は、光ファイバにおける光のスペクトル減
衰カーブの最小値と実質的に一致しあるいはこれから小
さな隔たりに選定されてきた。
【００１１】通信信号の波長が１５００と１６００ｎｍ
との間に実質的に含まれ（いわゆる、シリカを基材とす
る光ファイバに対する「第３のウインドウ」）、また約
１３００ｎｍにおける相対的減衰最小値の付近に置かれ
たシリカ基材の光ファイバに対してサービス・チャンネ
ル波長（ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｗａｖｅｌ
ｅｎｇｔｈ）がいわゆる「第２のウインドウ」に含まれ
る場合に、サービス信号（ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｉｇｎａ
ｌ）が受ける減衰は通信チャンネルに関する減衰よりは
るかに大きい。
【００１２】実際に、第２のウインドウ波長では、通常
使用されるシリカ・ガラス光ファイバに対する減衰係数
は、第３のウインドウ内の波長に対する約０．２ｄＢ／
ｋｍの典型値に対して、典型的に０．３７乃至０．４１
ｄＢ／ｋｍ間に含まれる値を持つ。
【００１３】２つの増幅器間、あるいは目的局の１つと
増幅器の１つの間に含まれる回線部分の長さは、更にこ
れら波長において得られる最大利得にリンクされる通信
チャンネルの波長における受入れ得る最大減衰によって
与えられる。
【００１４】現在使用される光増幅器では、この最大利
得は約２５乃至３０ｄＢである。
【００１５】従って、２つの増幅器間の部分に沿ったサ
ービス・チャンネルの波長における総合減衰値は、例え
ば５０ｄＢより高い値に達し得る。
【００１６】サービス・チャンネルの伝送のため使用さ
れる放射を生じるために、半導体レーザが使用される。
第２のウインドウの波長における放出を行う半導体レー
ザは、約１ｍＷ（０ｄＢｍ）の典型的な出力パワーを有
する。より大きな出力パワーを有するレーザは、そのコ
ストが高いために望ましくない。
【００１７】伝送線に沿う受動型の光構成要素の時間お
よび経年変化におけるレーザ出力パワーの低減を勘定に
入れて、約８ｄＢの受信機における更なるパワー低減が
予測され得る。
【００１８】従って、受信機に制限されたパワーが存在
する場合に、特に光通信線に沿ったサービス信号におい
てディジタル信号を伝送し、これら信号を充分に低い誤
り率で受信することに問題が存在する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、一特質におい
て、情報片（ａ ｐｉｅｃｅ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔ
ｉｏｎ）を運ぶ第１の電気信号を光通信局において受信
して、前記電気信号と対応する予め定めた波長のディジ
タル変調光信号を生成し、前記変調光信号を、前記波長
の予め定めた一元的減衰値を持つ光ファイバ回線へ送
り、前記光ファイバ回線から所与の光パワー・レベルに
伝送された前記変調光信号を光受信局で受信し、この信
号を電気的形態へ変換し、前記受信局で第２のディジタ
ル電気信号を生成するステップを含むディジタル光通信
方法において、変調光信号を生成する前記ステップが、
前記情報片と一義的に関連する基本的情報単位のシーケ
ンスにおいて前記第１の電気信号の前記情報片をコード
化することを含み、前記単位は第１の予め定めた周期的
時間レート（ｃｙｃｌｉｃ ｔｉｍｅ ｒａｔｅ）に従
って順次他の単位に追従し、第２のディジタル電気信号
を生成する前記ステップが、前記第１の周期的時間レー
トより高い第２の周期的時間レートを持つ電気信号を前
記変換信号において検出して前記第１の時間レート（ｔ
ｉｍｅ ｒａｔｅ）における電気信号の位相を検出信号
において認識することと、基本的情報単位の受信したシ
ーケンスを少なくとも１つの基準シーケンスと比較し
て、所与の条件における前記比較の結果の対応を検証す
ることにより、前記第１の時間レートにおける電気信号
の位相を検出された信号において認識することを含むこ
とを特徴とするディジタル光通信方法を含む。
【００２０】前記第２の時間レートは、前記第１の時間
レートの倍数であることが望ましい。
【００２１】望ましい変更例においては、変調された光
信号を生成する前記ステップは、基本的情報単位の前記
シーケンスから始めて予め定めた第１の時間レートに従
って順次他に追従して、前記第２の時間レートを持つ第
３のディジタル電気信号を生成することを含む。前記の
変調された光信号は、前記第３のディジタル電気信号に
よりコヒーレント光源の放出を変調することによって有
利に生成することができる。望ましくは、前記第３のデ
ィジタル電気信号は、前記第２の時間レートを持つキャ
リヤを位相変調することによって生成することができ
る。
【００２２】前記受信光信号を電気的形態へ変換する前
記ステップは、前記受信された光信号を検出し、該信号
を電気信号へ変換し、該電気信号を濾波して、該濾波さ
れた信号を増幅することを含むことが望ましい。
【００２３】前記基準シーケンスが前記第１の時間レー
トを有することが望ましい。
【００２４】特定の実施例においては、検出された信号
において前記第１の時間レートにおける電気信号の位相
を認識する前記ステップは、前記第１の時間レートにお
けるランダム位相を持つタイミング信号を生成し、前記
第１の時間レートにおける前記タイミング信号の各周期
内で、前記タイミング信号の前縁部と同時でない前記第
２の時間レートを持つ前記電気信号の前縁部を決定し、
反対の符号をそれぞれ用いて、前記周期の第１および第
２の半部において決定された前縁部をカウントし、幾つ
かの連続的周期にわたる前記カウントの結果を加算し、
前記和を少なくとも１つの予め定めた値と比較し、前記
タイミング信号の位相を前記値の超過と同時に前記第１
の時間レートに調整することを含む。
【００２５】第２の電気信号を生成する前記ステップ
は、前記第１の時間レートの各期間中に、検出された電
気信号の基本的情報単位のシーケンスにおける情報単位
を認識することを含むことが望ましい。
【００２６】特定の実施例においては、前記第１の電気
信号を受信する前記ステップは、前記第１の時間レート
より低い第３の時間レートを持つ予め定めた数の従属的
ディジタル電気信号を受信して、これら信号を多重化し
て前記第１の時間レートにおけるディジタル電気信号を
形成することを含む。
【００２７】望ましくは、前記の特定実施例は、前記第
２のディジタル電気信号から始めて前記第３の時間レー
トにおける前記タイミング信号に基いて、前記第２のデ
ィジタル電気信号から前記第３の時間レートにおけるタ
イミング信号を抽出し、前記従属的電気信号と同数のデ
ィジタル電気信号を再構成するステップを含む。
【００２８】特定実施例において、前記予め定めた波長
は、１２００ｎｍ乃至１４００ｎｍ間に含まれる。
【００２９】特定実施例において、前記予め定めた一元
的減衰値は、０．３７ｄＢ／ｋｍ乃至０．４１ｄＢ／ｋ
ｍ間に含まれる。
【００３０】本発明は、第２の特質において、差の形態
において、入力ポートからの第１の時間レートにおける
１つのディジタル電気信号をコード化し、前記コード化
信号によって、第１の時間レートの倍数である第２の時
間レートにおけるキャリヤの位相を変調し、前記キャリ
ヤによって、予め定めた波長のレーザの放出を変調し、
レーザから放出された信号を光ファイバ回線の一端部へ
送り、前記光信号を前記光ファイバ回線の他端部で受信
し、前記光信号を電気信号へ変換することによって検出
し、前記電気信号を増幅し、前記第２の時間レートを中
心とする帯域外のスペクトル成分を除去するように、前
記増幅された電気信号を濾波し、前記濾波された信号を
ディジタル形態へ変換し、前記第２の時間レートにおけ
るタイミング信号を前記ディジタル化された信号と調時
された関係で生成し、前記第２の時間レートにおける前
記タイミング信号に基いて、前記信号をディジタル形態
でサンプリングし、前記サンプルされた信号の微分復調
を行い、前記第１の時間レートにおける再構成されたデ
ィジタル信号を生成し、前記再構成されたディジタル信
号を出力ポートへ送るステップを含むディジタル光通信
方法において、前記第１の時間レートにおける再構成さ
れたディジタル信号を生成する前記動作が、前記第１の
時間レートにおける、ランダム位相を持つタイミング信
号を生成し、前記第１の時間レートにおける前記タイミ
ング信号の各周期（ｅａｃｈ ｐｅｒｉｏｄ）内で、前
記タイミング信号の前縁部と同時でない前記変調信号の
前縁部を決定し、反対の符号を用いて、前記周期の第１
および第２の半部において決定された前縁部をそれぞれ
カウントし、幾つかの連続的周期にわたり前記カウント
結果を加算し、前記和を少なくとも１つの予め定めた値
と比較し、前記値の超過と同時に、前記タイミング信号
の位相を前記第１の時間レートに調整するステップを含
むことを特徴とするディジタル光通信方法を含む。
【００３１】本発明は、第３の特質において、第１の周
波数における第１の電気信号を受信して、前記第１の電
気信号と対応する、予め定めた波長を持つ変調された光
信号を生成するための光通信局と、前記変調された光信
号を受信し、そこで前記第１の周波数における第２の電
気信号を生成するための、前記光信号を電気的形態へ変
換する手段を含む光受信局と、前記光信号の伝送によっ
て、前記送信局と前記受信局とをつなぐ光ファイバ回線
とを含む光通信システムにおいて、前記送信局が、前記
第１の周波数より大きい第２の周波数における前記第１
の電気信号に対する変調手段を含み、前記受信局が、前
記光信号における第３の電気信号を生成するための予め
定めた感度の光検出器を含む検出回路と、復調回路とを
含み、該復調回路が、前記第３の電気信号の位相を認識
する認識回路と、前記第１の周波数における前記第２の
電気信号を生成するための、前記認識回路により制御さ
れる検出回路とを含み、ビット・エラー・レート（ＢＥ
Ｒ）が１０-5より良く、前記受信局に入来する光信号の
パワーが、前記予め定めた感度より小さな予め定めた光
パワーより低いことを特徴とする光通信システムを含
む。
【００３２】特定実施例において、前記予め定めた波長
が、１２００乃至１４００ｎｍ間に含まれる。
【００３３】望ましい解決法において、前記予め定めた
光パワーが前記予め定めた感度より少なくとも６ｄＢｍ
低い。
【００３４】望ましい実施例において、前記第１の周波
数は２００ＫＨzより少ない。
【００３５】前記第２の周波数は、前記第１の周波数の
倍数であることが望ましい。
【００３６】本発明は、第４の特質において、少なくと
も１つの通信信号放出局と、１つの通信信号受信局と、
前記送信局と受信局とをつなぐ１つの光ファイバ回線
と、少なくとも１つの光増幅器と、それぞれ、光サービ
ス信号を回線の光ファイバへ受ける手段と、回線の光フ
ァイバから光サービス信号を抽出する手段とを含み、該
手段が、光サービス信号に対する少なくとも１つの放出
および（または）受信ユニットを含み、該ユニットが、
前記信号を光ファイバ回線から受信し、そして（また
は）これに対して放出するためのものであり、サービス
信号が、通信信号の波長とは著しく異なるサービス波長
を持つ光信号の形態でユニット自体に対して電気的に供
給されあるいはこれから抽出される通信信号または制御
信号からなり、前記ユニットが、光ファイバ回線の内部
で光サービス信号を結合し、そして（または）これから
前記信号を抽出するための回線に沿って接続された関連
する光結合器と関連させられ、少なくとも１つの光増幅
器と関連される光サービス信号を受けあるいは抽出する
少なくとも１つの手段を含む光通信システムにおいて、
前記光信号放出および（または）受信ユニットが、前記
通信信号または制御信号を受信し、前記通信信号または
制御信号を含み前記サービス波長を有する変調された光
信号を生成し、該光信号を関連する各光結合器へ送出す
るための光放出局と、関連する各光結合器から前記サー
ビス波長における光信号を受信し、ここで前記電気通信
信号または制御信号を生成するための光受信局とを含
み、該受信局が、前記受信された光信号を電気的形態へ
変換する手段を含み、前記光放出局が、前記通信信号ま
たは制御信号を含む第１の周波数における第１の電気信
号を生成する手段を含み、前記光受信局が、前記受信さ
れた光信号における第２の電気信号を生成するための光
検出器を含む検出回路と、復調回路とを含み、該復調回
路が、前記第２の電気信号における位相を認識する認識
回路と、放出および（または）受信ユニットへ供給され
る前記通信信号または制御信号を含む、前記第１の周波
数における第３の電気信号を生成するための、前記認識
回路により制御される決定回路と、前記第３の電気信号
から始めて、放出および（または）受信ユニットへ供給
される前記電気信号または制御信号を生成するための別
個の回路とを含む光通信システムを含む。
【００３７】添付図面を参照して、更なる詳細が以降の
記述から明らかになるであろう。
【００３８】本発明による光ディジタル信号送信ユニッ
トについて、図１に関して次に記述することにする。
【００３９】ブロック図において、全てが同じ周波数ｆ
1であるディジタル形態の所与の数の電気信号に対する
入力インターフェースが、参照番号２１０によって示さ
れる。同図において、従属信号（ｔｒｉｂｕｔａｒｙ
ｓｉｇｎａｌ）と呼ばれる３つのディジタル信号２０
１、２０２、２０３が、それぞれインターフェース２１
０を構成する同期回路２０７、２０８、２０８の入力に
示され、以降の記述においては、３つの従属信号が送ら
れる場合が参照される。しかし、この装置は、他のどん
な数の独立的な従属信号に対しても意図することがで
き、当業者は必要な適合を実施することが可能である。
【００４０】条件「０」と条件「１」と対応する電圧値
は、全ての従属信号に対して同じであり、かつ望ましく
は公知の規格の１つによって規定される値である。
【００４１】同期回路２０７、２０８、２０９は、従属
信号を同期させる機能を実施する。出力１１、１２、１
３はそれぞれ、端子１４、１５、１６の各々における、
タイミング回路３０から入来する入力周波数ｆ1におけ
る方形波からなる共通のタイミング信号と前縁部が整合
状態にある如くに遅延される各入力信号を再生する。
【００４２】周波数ｆ1におけるタイミング信号もま
た、従属信号２０１、２０２、２０３を生成するユニッ
トを共通の周波数で同期させるように、該ユニットに対
して送出される（２０４、２０５、２０６）。
【００４３】同期回路２０７、２０８、２０９として、
例えば、逆方向のタイミングを信号に与えるバージョン
において、Ｖ１１と呼ばれるＯＣＩＴＴ規格またはＲＳ
４２２と呼ばれるＥＩＡ規格に従うインターフェースの
如き市販される装置を使用することができる。
【００４４】入力インターフェース２１０からの同期さ
れたディジタル信号は、マルチプレクサ２０の入力ポー
ト２１、２２、２３へ送られる。
【００４５】マルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒ）によって、ある数のディジタル入力信号を受入れ
て、これら信号を、相互に信号が再び分離されることを
可能にするに充分な同期情報に加えて、入力信号に関す
る全ての情報を含む周波数ｆ1の倍数である周波数ｆ2の
集合信号（ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｓｉｇｎａｌ）として
識別される単一信号を形成するためこれら信号を組合わ
せることが可能であるディジタル回路が意図される。
【００４６】本発明の装置における用いられるマルチプ
レクサ２０は、タイミング回路３０の端子３２からの端
子２４に対する入力方形波からなる同期信号の周波数で
ある周波数ｆ2における集合信号を形成するため、フレ
ームと呼ばれる固定された一時的形態に従って、端子２
１、２２、２３からの入力信号を組合わせるように作ら
れる。
【００４７】周波数ｆ2は、下記関係を検証する如くに
選定される。即ち、ｆ2＝（ｎ＋ｍ）2・ｆ1但し、ｎ
は、従属信号の数に対応するマルチプレクサ２０に対す
る入力信号数、ｍは組合わされた信号に関してフレーム
に存在する同期の密度にリンクされたゼロより大きい整
数であるマルチプレクサは、ｎ個の入力信号の各々をビ
ットの所与の数ｐのｎ個のワードへ一時的に分割して、
各ワードの各ビットを集合ワードと呼ばれるｐ・（ｎ＋
ｍ）ビットのワードの所与の部分にコピーする。集合ワ
ードには、ｐ個の同期ビットのｍ個のワードが挿入さ
れ、これは受信ステップにおいて、異なる従属信号と対
応するビットの位置を再構成するために必要である。集
合ワードは、次に周波数ｆ2でマルチプレクサの出力端
子２５へ逐次送られる。入力信号のワードを集合ワード
へ多重化するこのプロセスは周期的に反復されて、端子
２５から周波数ｆ2の集合ディジタル信号を得る。集合
ディジタル信号の１ビットの伝送に必要な時間、即ち周
波数ｆ2の逆数は、記号間隔と呼ばれる。
【００４８】出願人により作られた装置においては、ｎ
＝３である従属チャンネル（ｔｒｉｂｕｔａｒｙ ｃｈ
ａｎｎｅｌ）が組合わされ、値ｍ＝１が選定された。次
に、ｆ2＝４・ｆ1が選定された。各ワードのビット数
は、ｐ＝８に固定された。
【００４９】以降の復号プロセスを簡素化する如く決定
された装置において用いられるフレームは、図２に示さ
れる。
【００５０】前記フレームにおいては、３つの入力信号
のワードの対応するビットが、Ａ０、、、Ａ７、Ｂ
０、、、Ｂ７、Ｃ０、、、Ｃ７により示され、同期ワー
ドのビットは、Ｓ０、、、Ｓ７で示される。
【００５１】前記フレームは、３以外で組合わされる信
号数の場合まで容易に拡張することができる。
【００５２】マルチプレクサ２０の端子２５からの集合
出力信号は、これもタイミング回路３０の端子３３から
の周波数ｆ2における同期入力信号を受取る差動コード
化回路３６の端子３７へ送られる。
【００５３】集合信号から開始する差動コード化回路
（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｏｄｉｎｇ ｃｉｒｃ
ｕｉｔ）３６は、集合信号の論理レベル「１」における
各ビットに対するその論理レベル（即ち、前のビットと
逆の論理レベルのビットを含む）を変更する同じ周波数
のコード化されたディジタル信号を生成し、集合信号の
各「０」に対して同じ論理レベル（即ち、前のビットと
同じ値のビットを含む）に止まる。このコード化された
信号は、回路３６の端子３９から到達する。
【００５４】差動コード化回路３６は、Ｔタイプのフリ
ップフロップにより作ることができる。
【００５５】タイミング回路３０はまた、既に述べたタ
イミング信号に加えて、下記周波数における方形波から
なるタイミング信号を生成する。即ち、ｆ3＝ｑ・ｆ2但
し、ｑは２より大きいかこれに等しい整数である。望ま
しくは、ｑ≧４。出願人により作られた装置において
は、ｑは１６に等しく選定された。この信号は、端子３
４で得られる。
【００５６】全てのタイミング信号は、発振器３５によ
り生成される周波数２・ｆ2における信号から始めてタ
イミング回路３０で生成される。
【００５７】下記の公知の手法で作られる変調回路４０
は、入力ポート４１で、コード化回路３６の端子３９か
らのコード化信号を受取り、この回路により周波数ｆ3
におけるタイミング信号の位相を変調して、入力ポート
４２に入る。位相変調された信号は、変調回路４０の端
子４３から出される。
【００５８】周波数ｆ3と周波数ｆ2間の比の値ｑは、変
調によって信号へ導入される冗長度を確立する。
【００５９】位相変調された信号は、周波数ｆ3の一連
の方形波部分と対応し、該部分の各々は方形波のｑ周期
（ｑ ｐｅｒｉｏｄ）を含み、各部分の位相は集合信号
の各ビット「１」で変化し、集合信号の各「０」では変
化しないままである。
【００６０】現在ＤＰＳＫ（差分位相変換変調；Ｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ Ｋｅｙｉ
ｎｇ）と呼ばれるこの変調手法は、伝統的なタイプの電
話回線で動作するモデムを介するディジタル信号の送信
のため、あるいは衛星を介して送信するためにこれまで
使用されている。
【００６１】マルチプレクサ２０、差動コード化回路３
６および変調回路４０は、単一のプログラム可能論理的
要素、例えば米国カルフォルニァ州Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、
Ｌｏｇｉｃ Ｄｒｉｖｅ ２１００のＸＩＬＩＮＸ社製
のモデルＸＣ３０３０からなることができる。
【００６２】位相変調信号は、位相変調信号の論理レベ
ル「１」または「０」でレーザを放出条件または閾値未
満条件にするため必要な電流レベルを生成する、公知技
術に従って作られたパイロット回路４５を介して、コヒ
ーレント光源４６、例えば半導体レーザの放出強さを変
調するために用いられる。
【００６３】レーザから放出された放射は、光ファイバ
４９と結合される。
【００６４】コヒーレント光源４６は、例えば、米国マ
サチューセッツ州Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ、Ｎｏｒｔｈ
Ａｖｅｎｕｅ ３７のＬＡＳＥＲＴＲＯＮ社製のモデル
ＱＬＭ−３Ｓ−８６の如き、ＧａＩｎＡｓＰの約１３０
０ｎｍの帯域における放出を有する半導体レーザからな
る。
【００６５】レーザを冷却するためのペルチェ・セル、
温度測定のためのサーミスタおよび出力パワーを監視す
るためのフォトダイオードを含むこのモデルは、１２９
０乃至１３３０ｎｍ間に含まれる放出波長と、２．５ｎ
Ｗの最大出力パワーとを特徴とする。
【００６６】光伝送ユニットはまた、レーザ４６の出力
パワーの自動制御のための回路４７とその温度の自動制
御のための装置４８とを含み、この回路および装置は、
先に述べたモデルの場合などに、レーザ容器に集積され
るパワー・センサまたは温度センサを光学的に利用する
ことができる。
【００６７】出願人により作られた装置において、パワ
ー制御回路４７は、光ファイバ４９によりレーザに接続
された光ファイバ回線および溶解ファイバ・ダイクロイ
ック結合器に沿って送られる光パワーが約０ｄＢｍとな
るように設定される。このレーザの温度は、回路４８に
よって約２５℃に保持されてきた。
【００６８】開示された送信ユニットにより送信される
信号を受信し復号するための本発明によるディジタル信
号の受信のための光学的ユニットについては、図３およ
び図４に関して次に記述される。
【００６９】特に、図３に示されるのは、光信号の検
出、増幅およびその復調のための各部を含む光受信ユニ
ットの第１のセクションである。
【００７０】ブロック図において、参照番号６０により
識別される光検出器は、フォトダイオード５０と結合さ
れた光ファイバ５９の入力において所与の波長の光信号
を検出し、この光信号を電気信号へ変換してこの電気信
号の最初の増幅を行うための、フォトダイオード５０
と、このフォトダイオードと共に集積されることが望ま
しい前置増幅器５１とからなる。
【００７１】フォトダイオード５０と前置増幅器５１と
は、ＧａＡｓのＦＥＴを含むＰＩＮ−ＦＥＴ検出器、例
えば、既に述べたＬＡＳＥＲＴＲＯＮから入手可能なモ
デルＱＤＦＢ０１０−００１からなるものでよい。この
検出器は、前置増幅器として用いられるＧａＡｓのＦＥ
Ｔと共に共通基板上に集積されたＰＩＮタイプのフォト
ダイオードからなっている。
【００７２】その公称感度は、市販の製品では更に劣っ
た値は排除されないが、−５０ｄＢｍに達し得る。この
公称感度は、通信中誤ったビットを受取る確率が誤り率
即ちＢＥＲにより意図されるベースバンドにおける送信
の場合に、ＢＥＲを１０-9より低く保持するのに必要な
光入力パワーとして計算される。
【００７３】出願人は、集合ディジタル信号の低周波帯
域から周波数ｆ3を略々中心とするキャリヤ帯域へ送信
を移す採用された変調手法のお陰で、かつ周波数ｆ2の
倍数である周波数ｆ3を選定することによる生じる冗長
性のお陰で、例えば、シリカのＦＥＴ（市場で入手が難
しいが、そのノイズが比較的低いことが知られる）を含
む検出器の代わりに、ＧａＡｓのＦＥＴ（受信ノイズが
周波数に対して逆の比率であり、従って、低周波におい
て高い）を含むＰＩＮ−ＦＥＴ検出器を当該装置に用い
ることが可能であることに注目した。キャリヤ帯域にお
いては、検出器のノイズは検出器の公称感度より低いパ
ワーを持つ光信号の検出を可能にするに充分なだけ低減
される。冗長性の故に、例え周波数ｆ3におけるディジ
タル信号に対する残留ノイズが存在する場合でさえ、集
合ディジタル信号を周波数ｆ2で再構成することがで
き、従って、例え検出器感度より低い受信時の光パワー
が存在する場合でも、ＢＥＲが充分に低減された受信を
達成することができる。
【００７４】最良の感度の検出器を使用する場合に、本
発明は、従って、より大きな減衰を持つ伝送線（例え
ば、より長い伝送線、あるいは異なる伝送波長の線）、
あるいはより低いパワーのレーザ光源の使用を可能にす
る。
【００７５】図３におけるブロック６１は、増幅および
ディジタル形態への変換段を表わす。このブロックは、
帯域通過フィルタと、高利得増幅器と、閾値回路と、自
動利得制御回路とを含む。
【００７６】５２により示されるのは、通過帯域が伝送
ユニットの周波数ｆ3を中心としかつ伝送ユニットにお
いて与えられるキャリヤ変調帯域より広い、キャリヤ変
調帯域と異なる周波数におけるノイズを除去するための
帯域通過フィルタ５２である。
【００７７】フィルタ５２の通過帯域幅は、４・ｆ2の
程度で選定することができる。
【００７８】従って、自動利得制御回路５５と関連する
高利得増幅器５３は、ディジタル形態への変換のため充
分な電圧レベルで濾波された信号を増幅する。閾値回路
５４は、この変換を行って、増幅された信号が予め定め
た閾値とこの閾値より低いレベル「０」とを越える毎
に、論理レベル「１」を生じる。
【００７９】帯域通過フィルタ５２、高利得増幅器５
３、閾値回路５４および自動利得制御回路５５は、周知
のタイプのものであり、周囲の環境および付近に置かれ
た他の回路、特に送信ユニットと受信ユニットとが単一
の印刷回路上に作られて以下に述べる如き回線端子を形
成する場合における送信ユニットの諸回路からの電気的
ノイズの結合を回路内で避けるのに必要な対策を特に用
いることにより、公知の回路技術に従って作ることがで
きる。
【００８０】増幅器５３に対して要求される利得は、用
いられる光検出器の利得と関連付けられる。先に述べた
モデルの検出器を用いる場合に、前置増幅器５１、フィ
ルタ５２および増幅器５３の全体的利得は、１００ｄＢ
に近いかあるいはこれより高くなければならない。増幅
されてディジタル形態に置かれる信号は、次に、図３の
ブロック図に６２で示される復調段へ送られる。
【００８１】この段は、タイミング再構成回路と、同期
回路と、差動位相復調のための回路とを含む。
【００８２】タイミング再構成回路５６は、周波数２・
ｆ3における方形波からなるタイミング信号６３を生
じ、この信号の位相は、増幅段６１からのディジタル信
号位相に周期的にロックされる。
【００８３】タイミング再構成回路５６として、フェー
ズ・ロック・ループ（ＰＬＬとして知られる）を用いる
ことができる。
【００８４】前記増幅段からのディジタル信号は、サン
プリング回路５７によってこのタイミング信号６３と同
期するようにサンプルされる。
【００８５】サンプリング回路５７は、タイプＤのフリ
ップフロップにより作ることができる。
【００８６】５８により示されるのは、入力において、
サンプリング回路５７からディジタル形態のサンプルさ
れた信号と、タイミング再構成回路５６からの周波数２
・ｆ3におけるタイミング信号とを受取る差動位相復調
の回路である。回路５８は、サンプルされた信号ビット
を順次処理し、これらビットを記号間隔だけ遅れたビッ
ト（即ち、２・ｑビット）のバージョンと比較し、ビッ
ト変動の場合に出力に論理信号「１」を与え、ビット不
変の場合に論理信号「０」を与える。差動位相復調回路
５８からの出力信号は、受取られたディジタル信号６４
として示される。
【００８７】回路５８は、遅延線として働く、タイミン
グ信号６３により制御される、ＸＯＲ関数のゲートであ
るシフト・レジスタにより作ることができる。このシフ
ト・レジスタは、２・ｑビット、即ち集合ディジタル信
号の記号間隔と対応するビット数を含む。サンプリング
回路５７からのディジタル形態におけるサンプル信号
は、シフト・レジスタの入力ポートとゲートＸＯＲの入
力ポートの１つとに同時に送られる。このゲートは、記
号間隔だけ遅れた同じ信号のバージョンを持ちシフト・
レジスタの出力から入来する信号の比較を行う。ゲート
ＸＯＲの２つの入力間の差の場合、即ち、記号間隔だけ
先行するビットに関して同期されたディジタル信号のビ
ットの１つの変動の場合には、ゲート出力に論理信号
「１」が存在するが、ゲートに入る信号間に類似が存在
する場合、即ち記号間隔の距離におかれたビットの論理
値に不変性が存在する場合には、論理信号「０」が存在
する。
【００８８】従って、ゲートＸＯＲは、送信ユニットに
おける差のコード化のため用いられる図の逆図（ｒｅｃ
ｉｐｒｏｃａｌ ｄｉａｇｒａｍ）に従って、１つの
「１」を各変動に対応させ、１つの「０」を各不変性に
対応させる。
【００８９】送信／受信ユニットにおける集合ディジタ
ル信号の差動コード化／復号手法を用いることにより、
受信機の構造は、信号の絶対位相の再構成が行われて非
常に安定した位相を持つ局所発振器の存在が要求される
伝統的技術に比して非常に簡素化される。
【００９０】図４には、本発明による光受信ユニットの
第２のセクションを表わすブロック図が示される。この
セクションは、ディジタル・フェーズ・ロック・ルー
プ、判断ループ、従属信号の多重化解除段、および出力
ユニットからなっている。
【００９１】送信中にノイズが存在しなければ、受信ユ
ニットの第１のセクションの出力ポートにおいて受信さ
れるディジタル信号６４は、送信ユニットに存在する集
合ディジタル信号を再現する周波数ｆ2の信号でなけれ
ばならない。
【００９２】受信機の入力ポートには、その代わりに、
特に伝送のため用いられる光ファイバ回線に沿った光信
号の高い減衰による高いノイズが存在し、これが検出器
入力における光信号パワーを前記検出器の公称感度より
低いレベルまで減じる。
【００９３】ノイズにより、受信された信号６４は、周
波数ｆ2における集合信号と重なり合う周波数ｆ3におけ
るスプリアス（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）信号を有する。
【００９４】送信位相中は、集合信号が係数ｑによる、
即ち、集合信号のビットの伝送のためｑビットを用いる
周波数倍数における変調によって冗長にされたため、出
願人は、受信したディジタル信号６４が受信信号と重な
り合う最大値を持つ周波数ｆ2におけるディジタル信号
を見出すように処理されるならば、集合ディジタル信号
を再構成することが可能であることに注目した。
【００９５】特に、この処理が次の２つの位相で行うこ
とができることが判った。即ち、受信されたディジタル
信号と重なり合う最大を示す周波数ｆ2におけるタイミ
ング信号の再構成、および再構成された記号間隔（即
ち、周波数ｆ2における再構成されるタイミング信号の
周期）における、受信したディジタル信号６４の２・ｑ
ビットの論理値に基いて、前記間隔において最大回数存
在する論理値の決定、である。
【００９６】このように再構成された前記論理値は、前
記間隔における集合ディジタル信号の最も近い論理値と
対応する。
【００９７】これら２つのステップを含むプロセスは、
逐次の電子回路において直接実施することができる。
【００９８】受信されたディジタル信号と重なり合う最
大値を持つ周波数ｆ2におけるタイミング信号の位相再
構成は、入力ポート７１における周波数２・ｆ3のタイ
ミング信号６３と、入力ポート７２における受信ディジ
タル信号６４とを受信し、出力ポート７３で得られる周
波数ｆ2におけるタイミング信号７４を生成するディジ
タル・フェーズ・ロック・ループ７０によって得られ
る。
【００９９】前記フェーズ・ロック・ループ７０は、図
５の図によれば、分周回路６５と位相比較回路７５とに
よって行うことができる。
【０１００】分周回路６５は、入力ポート１７１で周波
数２・ｆ3のタイミング信号６３を受取り、係数２・ｑ
により周波数分割を行い、周波数ｆ2におけるタイミン
グ信号７４を出力１７３へ送る。位相比較回路７５の入
力ポート１７４へ送られるタイミング信号７４は、回路
７５において、受信したディジタル信号６４と比較され
る。この２つの信号の位相が最大の重なりを示さないな
らば、回路７５は、タイミング信号７４の位相をそれぞ
れ遅らせあるいは進めるために、出力１７５または１７
６から信号分周器６５の入力１７７または１７８へ送出
する。
【０１０１】位相比較回路７５は、加減算タイプのカウ
ンタを含む。このカウンタは受信したディジタル信号６
４の前縁部からカウント・パルスを受取る。入力端子１
７４における周波数ｆ2のタイミング信号７４が論理レ
ベル「１」を呈するならば、カウンタは受信した信号６
４の各前縁部毎にカウントされた合計量を１単位だけ増
加し、反復的に、端子１７４へ入力された周波数ｆ2に
おけるタイミング信号が論理レベル「０」を呈するなら
ば、カウンタは、受信した信号６４の各前縁部毎にカウ
ントされた合計量を１単位だけ減少する。
【０１０２】加減算カウンタのカウントは、受信した信
号６４の前縁部がタイミング信号７４の前縁部にある時
に不動作状態にされる。
【０１０３】このように、方形波７４の半サイクル毎
に、方形波７４の論理レベルと異なる論理レベルのディ
ジタル信号６４のビットが存在し、この２つの和の間の
差が作られる。統計的には、誤ったビットが時間的に均
等に分布されるはずである故に、この２つの和は同じに
なると期待される。従って、カウントされた和は、「ロ
ックされた」位相の場合に誤ったビットが存在してもゼ
ロから大きく発散することはなく、±ｑの閾値を越える
ことはない。対照的に、タイミング信号７４の位相が受
信した信号６４に割当てられたものと異なるならば、受
信信号６４の前縁部は、もはやタイミング信号７４の前
縁部にないのでカウントから外されず、加減算カウンタ
は、誤ったビット間で受信信号６４の前縁部をカウント
し、かつタイミング信号７４のある数の周期の後に、±
ｑの閾値は２つのカウント方向の一方において越えら
れ、閾値超過信号（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ−ｅｘｃｅｅｄ
ｉｎｇｓｉｇｎａｌ）が生成される。
【０１０４】同時に、加減算カウンタがゼロにセットさ
れる。
【０１０５】閾値の超過が負のカウント方向に生じるな
らば、信号は電流７５の出力ポート１７５から回路６５
の入力ポート１７７へ送られ、この信号がタイミング信
号６３の周期に対して分周回路６５のカウントを不動作
状態（ｄｉｓａｂｌｅ）にし、従って、タイミング信号
７５の位相を同じ周期だけ遅延させる。
【０１０６】閾値の超過が正のカウント方向に生じるな
らば、信号が回路７５の出力ポート１７６から回路６５
の入力ポート１７８へ送られ、この信号が、タイミング
信号６３の１つの周期の間に分周回路６５による２単位
のカウントを付勢し、従って、タイミング信号７４の位
相を同じ周期だけ進める。
【０１０７】従って、ある数の初期サイクルの後、受信
したディジタル信号６４がノイズから免れなくとも、こ
のタイミング信号７４が前記ディジタル信号の位相をロ
ックする。
【０１０８】再構成された各記号間隔内の最大回数が存
在する論理値の決定は、図４における８０で示される判
断回路によって行われる。この回路は、入力ポート８１
で受信されたディジタル信号６４を、入力ポート８２で
周波数ｆ2のタイミング信号７４を、入力ポート８３で
周波数２・ｆ3のタイミング信号６３を受信し、出力ポ
ート８４で再構成された集合ディジタル信号（ｒｅｃｏ
ｎｓｔｒｕｃｔｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅ ｄｉｇｉｔａ
ｌ ｓｉｇｎａｌ）を送出する。
【０１０９】回路８０は、各記号間隔の初めに、即ち、
タイミング信号７４の各前縁部においてゼロにセットさ
れるカウンタからなることができる。このカウンタは、
タイミング信号６３の各周期において受信したディジタ
ル信号６４における論理レベル「１」におけるビット発
生をカウントする。カウントが所与の記号間隔における
タイミング信号６３の周期の半分と対応するｑ値を越え
るならば、出力ポート８４から送出される再構成される
集合信号の論理値は、前記記号間隔に対して「１」にお
かれる。ｑのカウントの閾値を越えなければ、「０」の
論理値がこの記号間隔に対して再構成された集合信号へ
割当てられる。
【０１１０】この手法により再構成された集合信号は、
送信ユニットに存在する集合ディジタル信号を最も再現
しそうな信号である。
【０１１１】公知手法により得られる従属信号９０の多
重化段は、端子９１へ入来する再構成された集合信号を
ｎ個の従属信号へ分ける。この段は、再構成された集合
信号のデータ・フロー内に同期ワードを見出すことがで
きるフレーム同期回路と、フレーム構造に基く信号７４
の分割と整合による、端子９４に入来するタイミング信
号７４から始まる従属チャンネルの各々に関する周波数
ｆ1におけるタイミング信号の再構成のための再構成回
路と、フレーム構造内で種々の従属チャンネルと対応す
るビットを認識してこれらビットを出力ポートへ分ける
ことができるデマルチプレクサとを含む。
【０１１２】フレーム同期回路は、有限状態マシンによ
って作ることができる。
【０１１３】タイミング信号再構成回路は、フレーム同
期回路により制御されるｎ除算器から形成することがで
きる。
【０１１４】デマルチプレクサは、プログラム可能な論
理要素、例えば、既に述べたＸＩＬＩＮＸから入手可能
なモデルＸＣ３０３０で作ることができる。
【０１１５】従属ディジタル信号（ｎ＝３従属信号の場
合を示す図における９３、９４、９５）および周波数ｆ
1における各タイミング信号（９６、９７、９８）から
の出力は、回路１０７、１０８、１０９からなるインタ
ーフェース１００の入力ポート１１１、１１２、１１３
および１１４、１１５、１１６へそれぞれ送られる。
【０１１６】回路１０７、１０８、１０９として、市場
で入手可能な装置は、例えば、両方向タイマーを信号に
提供するバージョンにおける既に述べた規格Ｖ１１また
はＲＳ ４２２に従って構成されるインターフェースの
如きを用いることができる。
【０１１７】インターフェース１００からの出力は、従
属信号１０１、１０２、１０３および関連するタイミン
グ信号１０４、１０５、１０６を含む。
【０１１８】記述したタイプの受信ユニットと送信ユニ
ットは、光伝送線に沿った受信局および送信局として使
用されるための回線端子を形成するように配置すること
ができる。この回線端子の図を再現する図６において、
図３および４図に関して述べた如く作られた本発明によ
る光受信ユニットの第１および第２のセクションは、１
２０および１３０により示される。再構成された従属信
号（図に設けられた如くｎ＝３の場合における１０１、
１０２、１０３）は、共に出力ポートと切換えスイッチ
（１４１、１４２、１４３）へ送られる。切換えスイッ
チを介して、送信ユニット１５０（図１に関して述べた
ように作られ、そのタイミング信号１６１、１６２がユ
ニット１２０、１３０からピックアップされる）に対す
る入力信号を、受信ユニットおよび一連の独立的な従属
信号２０１、２０２、２０３から入来する信号１０１、
１０２、１０３から選定することができる。このよう
に、外側から制御される「ステップ・オーバー」機能
は、データ・インターフェースが参照する規格ＩＳＯ
２１１０により規定される「データ端子用意完了」に従
って行われ、これは光ファイバ５９から受取る光信号の
光ファイバ４９に対する中継器として、あるいは光ファ
イバ５９からの光信号の受信機および局部的に生成され
るディジタル信号２０１、２０２、２０３の光ファイバ
４９に対する送信機として動作するように、端子が制御
できることを意味する。
【０１１９】前記の回線端子は、高減衰光通信回線に沿
った光信号の増幅および再生のために使用することがで
きる。
【０１２０】特に、この端子は、先に述べた米国特許第
５，１１３，４５９号に示される全体図によれば、光フ
ァイバ通信回線に沿うサービス信号の２方向性伝送のた
め使用することができる。
【０１２１】本発明による光通信システムが図７に示さ
れる。前記システムにおいては、サービス信号の２方向
伝送が、通信チャンネルの伝送のため用いられる同じ光
ファイバ通信回線３に沿って、通信信号の波長と異なる
波長のチャンネル上に提供される。
【０１２２】同図に示されるように、光学タイプの通信
回線は、一般に、送信される信号２が通常は電気信号の
形態で受信され回線を形成する光ファイバ３を介して光
形態で送出される光信号を放出するための１つの局１を
含む。
【０１２３】放出局１から大きな距離（数百キロメート
ル）におけるファイバ３の反対端部では、ファイバに沿
って伝送される光信号を受信し、これら信号を別の性質
の信号、例えば電気信号へ変換し、かつこれら信号５を
図示しない使用装置へ送出するための受信局４がある。
【０１２４】図７に示されるように、例えば蛍光ドーパ
ントを持つ能動ファイバ形式の各光増幅器８において、
２つのダイクロイック結合器９が前記増幅器の上流側と
下流側に存在し、この結合器は共通の入力ポートで異な
る波長を持ち同じファイバ上で多重化される通信信号と
サービス信号を受取り、２つの出力ファイバ９ａおよび
９ｂ上の出力でそれぞれ１つの波長の通信信号と異なる
波長のサービス信号とを分けるためのものであり、また
単一の出力ファイバに対して、ファイバ９ａ、９ｂへ別
々に入力される通信信号とサービス信号を送出するため
のものである。
【０１２５】類似のダイクロイック結合器は、送信局１
と受信局４に存在する。
【０１２６】望ましくは、サービス信号の波長が、通信
信号とは非常に異なるように選定され、このような条件
下でダイクロイック結合器は信号間の光学的分離を保証
する。
【０１２７】通信波長は通常、図６に略図的に示される
如くシリカ・ガラス・ファイバ内部の最小限度の光の減
衰で動作するために、「第３のウインドウ」と呼ばれる
領域における１５００乃至１６００ｎｍ間に含まれ、電
気通信のため要求される如く、このことは、増幅前に数
十または数百キロメートルの距離にわたって数百Ｍビッ
ト／秒程度の高速度でのデータ送信を可能にし、信号を
適正な最終的受信のため充分に高いレベルに保持する。
【０１２８】対照的に、サービス信号は、その特徴の故
に、数百Ｋビット／秒程度の低速度、特に３００Ｋビッ
ト／秒より低い速度で送信することができ、本発明によ
れば、これらのサービス信号は、「第２のウインドウ」
と呼ばれるシリカ・ガラスにおける光の減衰カーブの２
時的な最小値における１３００ｎｍを中心とする範囲に
含まれる波長で生成されることが望ましい。この範囲の
幅は使用される光ファイバの特定の特徴に依存し、通常
の生産の回線ファイバに対する望ましい範囲は１２００
乃至１４００ｎｍであり得る。
【０１２９】各ダイクロイック結合器９は、サービス信
号を運ぶ各出力ファイバ９ｂと共に、各接続ユニット１
０に接続され、これを介して結合器からの光サービス信
号が受信されて対応する電気出力信号へ変換され、電気
入力信号はサービス波長の光信号へ変換され、回線に沿
って多重化されるようにファイバ９ｂの入口へ入れられ
る。このユニットは、図６に関して述べた形式の回線端
子から形成することができる。各光増幅器８における２
つの回線端子の使用は、光通信回線３に沿って２方向性
のサービス信号の伝送を可能にする。
【０１３０】このように、ダイクロイック結合器９の回
線３から抽出される１３００ｎｍの光信号は、例えば、
図７において仮想線で示されるように光増幅器８の保守
要員または制御によるサービス電話通信（ｓｅｒｖｉｃ
ｅ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｃｏｍｍｕｉｃａｔｉｏｎ）
、あるいは他の指令または制御のための如き意図され
た用途のため用いることができる対応する電気信号へ変
換され、同様に、電気的制御信号またはサービス電話通
信を他の向け先に達するように回線のファイバ３へ投入
することができる。
【０１３１】サービス信号が信号放出場所から大きな距
離に配置された増幅器または終端局に幾つかの光増幅器
を持つファイバに沿って達することを可能にするため、
光回線増幅器８の上流側に配置されたダイクロイック結
合器９に接続された接続ユニット１０から到来する電気
信号を、切換えスイッチ１４１を介して、以降の光ファ
イバ部分に沿って適当に増幅されたサービス信号を到達
局または新たな光増幅器まで送出するための光増幅器の
下流側の第２のダイクロイック結合器９に接続された接
続ユニット１０の入力ポートへ送出することができる。
【０１３２】このように、サービス信号は、回線の各光
増幅器における自立した方法で増幅され、従って、意図
された目的のため充分なレベルでその行き先に達する要
求された全距離をカバーすることができる。
【０１３３】実験 出願人は、図６に関して述べたと同じ形式の回線端子を
作って実験したが、この実験は送信ユニットと受信ユニ
ットが、望ましいものとして前に指摘された構成要素お
よびパラメータ値を用いて、タイミング信号の周波数に
対して下記の値を有するこれまでの記述に従って作られ
た。即ち、 ｆ1＝６４ＫＨz ｆ2＝２５６ＫＨz ｆ3＝４０９６ＫＨz この装置を実験に供するため、高減衰の光ファイバ回線
に沿う諸条件をシミュレートする光接続が用いられた。
この接続は図８に示される。
【０１３４】本発明による２つの回線端子は、２００お
よび３００により示され、これら端子は各送信ユニット
（２５０、３５０）と、切換えスイッチ（２４０、３４
０）と、第１のセクション（２２０、３２０）および第
２のセクション（２３０、３３０）からなる受信ユニッ
トとを含んでいる。
【０１３５】送信ユニット２５０へ入力される６４Ｋビ
ット／秒の周波数のディジタル・テスト信号を生成し、
受信機２２０〜２３０からのデータを分析し、ＢＥＲを
測定するため、データ発生器／アナライザ１５１、即
ち、日本国東京都港区５−１０−２７のＡＮＲＩＴＳＵ
社製のモデルＭＤ６４２０Ａが使用された。
【０１３６】送信ユニット２５０により生成される約１
３００ｎｍの波長における光信号が、単一モード光ファ
イバ１５２に沿って回線端子３００の受信ユニット３２
０へ送られた。前記のＡＮＲＩＴＳＵの可変光減衰器１
５３が光ファイバ１５２に沿って配置された。
【０１３７】端子３００は、送信ユニット３５０の入力
ポートをユニット３３０の出力ポートに接続する中継器
モードで構成された。
【０１３８】送信ユニット３５０により生成される光信
号が、共に既に述べたものと類似する単一モード光ファ
イバ１５２および可変減衰器１５２によって回線端子２
００の受信ユニットへ送られた。
【０１３９】２つの経路における伝送条件の対称性を保
証するため、２つの可変減衰器の調整が同じ減衰係数を
生じるように常に行われた。
【０１４０】受信ユニット２２０の増幅器出力に存在す
るアナログ信号が、イタリア国ミラノ、ｖｉａ Ｌａｍ
ｐｅｄｕｓａ １３のＴＥＫＴＲＯＮＩＸ Ｓ．ｐ．
Ａ．から入手可能なオシロスコープ、モデルＴＤＳ３２
０によって検出された。
【０１４１】図９は、受信された光パワーが−５０ｄＢ
ｍであるように可変光心房１５３が調整された場合にお
いて測定された目の図を示す。
【０１４２】目の図は開いた状態で示され、光伝送品質
を示す。この品質を確認において、１４時間の観察の期
間中伝送誤りは検出されなかった。
【０１４３】伝送テストは、光パワーが−１ｄＢｍのス
テップで−５６ｄＢｍ乃至−６１ｄＢｍの値をとるよう
に、可変減衰器の調整を変化させることにより行われ
た。受信機で検出された目の図が、図１０ａ乃至図１０
ｆに再現される。
【０１４４】受信機における光パワーが−５６ｄＢｍで
ある場合に、受像機における−６１ｄＢｍの光パワーに
対して完全に閉じるまで、目の図が充分に開いて光パワ
ーの低減に従って徐々に閉じることを調べることが可能
である。
【０１４５】同時に、各光パワーに対するＢＥＲ値が測
定された。
【０１４６】図１１は、ｘ軸上の受信機における光パワ
ーに従ってＢＥＲ値がｙ軸の対数目盛りで再現されるこ
れらの測定の結果から生じるグラフを示している。
【０１４７】−６０ｄＢｍより大きい受信機における光
パワーに対してＢＥＲが１０-5より低いことを調べるこ
とが可能である。１０-5の値は、電話通信回線に対する
典型的なＢＥＲ値であり（例えば、Ｍ．Ｓｃｈｗａｒｔ
ｚの文献「電気通信網：プロトコル、モデリングおよび
分析（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗ
ｏｒｋｓ：ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａ
ｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ）」（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓ
ｌｅｙ、１９８７年）の特に１３４ページ参照）、従っ
て、これは、例えば、法律ＡまたはＭｕ（ＣＣＩＴＴ）
によるＰＣＭタイプのコーディングによる第２のタイプ
のサービス通信の伝送に対し、あるいは、例えば、ディ
ジタル・コーディング・プロトコルＨＤＬＣ（高レベル
・データ・リンク制御）によるデータ伝送に対して充分
な値である。更に、１０-9のＢＥＲが検出器の公称感度
より低い僅かに−５６ｄＢｍの受信機における光パワー
に対して生じることを調べることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光通信ユニットを示す図である。
【図２】本発明の装置において使用されるフレームの図
である。
【図３】本発明による光受信ユニットの第１のセクショ
ンの図である。
【図４】本発明による光受信ユニットの第２のセクショ
ンの図である。
【図５】図４の装置において使用されたフェーズ・ロッ
ク・ループの図である。
【図６】本発明による回線端子の図である。
【図７】本発明による光通信システムの図である。
【図８】実験中に用いられた形態の図である。
【図９】実験中に受信された光信号に関する目の図であ
る。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｆは、受信機における異
なる光パワーに対する実験中に受信された光信号に関す
る目の図である。
【図１１】受信機における光パワーに応じるＢＥＲの図
である。
【符号の説明】
４９ 光ファイバ ５９ 光ファイバ ６３ タイミング信号 ６４ ディジタル信号 １２０ 第１のセクション １３０ 第２のセクション １５０ 送信ユニット １６１ タイミング信号 １６２ タイミング信号

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光送信局で１つの情報片を搬送する第１
    の電気信号を受信し、該電気信号と対応する予め定めた
    波長でディジタル変調光信号を生成し、 前記変調光信号を、前記波長における予め定めた一元的
    減衰値を持つ光ファイバ回線へ供給し、 前記光ファイバ回線から所与の光パワー・レベルに送信
    された前記変調光信号を受信局で受信し、該光信号を電
    気的形態へ変換し、該受信局で第２のディジタル電気信
    号を生成するステップを含むディジタル光通信方法にお
    いて、 変調光信号を生成する前記ステップが、前記情報片と一
    義的に関連する基本的情報単位のシーケンスにおける前
    記第１の電気信号の前記情報片をコード化することを含
    み、前記単位が、第１の予め定めた周期的時間レートに
    従って順次他に追従し、 第２のディジタル電気信号を生成する前記ステップは、
    前記変換された信号において、前記第１の周期的時間レ
    ートより高い第２の周期的時間レートを持つ電気信号を
    検出することと、基本的情報単位の受信したシーケンス
    を少なくとも１つの基準シーケンスと比較して、所与の
    条件における前記比較の結果の一致を検証することによ
    り、前記第１の時間レートにおける電気信号の位相を検
    出された信号において認識することとを含むことを特徴
    とするディジタル光通信方法。
  2. 【請求項２】 前記第２の時間レートが前記第１の時間
    レートの倍数であることを特徴とする請求の範囲第１項
    記載のディジタル光通信方法。
  3. 【請求項３】 変換された光信号を生成する前記ステッ
    プが、基本的情報単位の前記シーケンスから始めて、予
    め定めた第１の時間レートに従って順次他に追従して前
    記第２の時間レートを持つ第３のディジタル電気信号を
    生成することを含むことを特徴とする請求の範囲第１項
    に記載のディジタル光通信方法。
  4. 【請求項４】 変調された光信号を生成する前記ステッ
    プが、前記第３のディジタル電気信号によりコヒーレン
    ト光源の放出を変調することを含むことを特徴とする請
    求の範囲第３項に記載のディジタル光通信方法。
  5. 【請求項５】 第３のディジタル電気信号を生成する前
    記ステップが、前記第２の時間レートを持つ搬送波を位
    相変調することを含むことを特徴とする請求の範囲第３
    項に記載のディジタル光通信方法。
  6. 【請求項６】 前記受信した光信号を電気的形態へ変換
    する前記ステップが、前記受信された光信号を検出し、
    該光信号を電気的信号へ変換し、該電気信号を濾波して
    該濾波信号を増幅することを含むことを特徴とする請求
    の範囲第１項に記載のディジタル光通信方法。
  7. 【請求項７】 前記基準シーケンスが前記第１の時間レ
    ートを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載
    のディジタル光通信方法。
  8. 【請求項８】 検出された信号において前記第１の時間
    レートにおける電気信号の位相を認識する前記ステップ
    が、 前記第１の時間レートにおけるランダム位相を持つタイ
    ミング信号を生成し、 前記第１の時間レートにおける前記タイミング信号の各
    周期内で、前記第２の時間レートを持ち、前記タイミン
    グ信号の前縁部と同時でない前記第２の時間レートを持
    つ前記電気信号の前縁部を決定し、 反対の符号をそれぞれ用いて前記周期の第１および第２
    の半部で決定される前縁部をカウントし、 幾つかの連続的な周期にわたる前記カウントの結果を加
    算し、 前記和を少なくとも１つの予め定めた値と比較し、 前記タイミング信号の位相を前記値を越える時前記第１
    の時間レートに調整することを含むことを特徴とする請
    求の範囲第７項に記載のディジタル光通信方法。
  9. 【請求項９】 第２の電気信号を生成する前記ステップ
    が、前記第１の時間レートの各周期毎に、前記検出され
    た電気信号の基本的情報単位のシーケンスにおける情報
    単位を認識することを含むことを特徴とする請求の範囲
    第１項に記載のディジタル光通信方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１の電気信号を受信する前記ス
    テップが、前記第１の時間レートより低い第３の時間レ
    ートを持つ予め定めた数の従属的なディジタル電気信号
    を受信して、該電気信号を前記第１の時間レートにおけ
    るディジタル電気信号を形成するように乗じることを含
    むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のディジタ
    ル光通信方法。
  11. 【請求項１１】 前記第３の時間レートでタイミング信
    号を前記第２のディジタル電気信号から抽出して、前記
    第２のディジタル電気信号から始めて前記第３の時間レ
    ートにおける前記タイミング信号に基いて、前記従属電
    気信号と同数のディジタル電気信号を再構成するステッ
    プを含むことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の
    ディジタル光通信方法。
  12. 【請求項１２】 前記予め定めた波長が１２００ｎｍと
    １４００ｎｍとの間に含まれることを特徴とする請求の
    範囲第１項に記載のディジタル光通信方法。
  13. 【請求項１３】 前記予め定めた一元的減衰値が０．３
    ７ｄＢ／Ｋｍと０．４１ｄＢ／Ｋｍとの間に含まれるこ
    とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のディジタル光
    通信方法。
  14. 【請求項１４】 入力ポートからの第１の時間レートに
    おける１つのディジタル電気信号を差の形態でコード化
    し、 前記コード化された信号により、搬送波の位相を前記第
    １の時間レートの倍数である第２の時間レートで変調
    し、 前記搬送波により、予め定めた波長でレーザの放射を変
    調し、 レーザから放射された信号を光ファイバ回線の一端部へ
    送り、 前記光信号を前記光ファイバ回線の他端部で受信し、 前記他端部を電気信号へ変換することにより検出し、 前記電気信号を増幅し、 前記第２の時間レートを中心とする帯域外のスペクトル
    成分を除去するように、前記増幅された電気信号を濾波
    し、 前記濾波された信号をディジタル形態へ変換し、 タイミング信号を前記ディジタル化された信号と時間的
    に関連して、前記第２の時間レートで生成し、 前記タイミング信号に基くディジタル形態の前記信号を
    前記第２の時間レートでサンプリングし、 前記サンプルされた信号の微分復調を行い、 再構成されたディジタル信号を前記第１の時間レートで
    生成し、 前記再構成されたディジタル信号を出力ポートへ送るス
    テップを含むディジタル光通信方法において、 再構成されたディジタル信号を前記第１の時間レートで
    生成する前記動作が、下記ステップ、即ち、 前記第１の時間レートで、かつランダム位相を持つタイ
    ミング信号を生成し、 前記第１の時間レートにおける前記タイミング信号の各
    周期内で、前記タイミング信号の前縁部と同時でない前
    記復調された信号の前縁部を決定し、 反対の符号をそれぞれ用いて、前記周期の第１および第
    ２の半部で決定された前縁部をカウントし、 前記カウントの結果を幾つかの連続する周期にわたり加
    算し、 前記和を少なくとも１つの予め定めた値と比較し、 前記値を越えるとき、前記タイミング信号の位相を前記
    第１の時間レートへ調整するステップを含むことを特徴
    とするディジタル光通信方法。
  15. 【請求項１５】 第１の周波数における第１の電気信号
    を受信して、前記第１の電気信号と対応し、予め定めた
    波長を有する変調された光信号を生成するための光送信
    局と、 前記変調された光信号を受信して、前記第１の周波数に
    おける第２の電気信号を生成するための、前記光信号を
    電気的形態へ変換する手段を含む光受信局と、 前記光信号の送信により、前記送信局と前記受信局とを
    結合する光ファイバ回線とを含む光通信システムにおい
    て、 前記送信局が、前記第１の周波数より大きい第２の周波
    数における前記第１の電気信号に対する変調手段を含
    み、 前記受信局が、 前記光信号における第３の電気信号を生成するための、
    予め定めた感度の光検出器を含む検出回路と、 復調回路とを含み、前記復調回路が、 前記第３の電気信号の位相を認識する認識回路と、 前記第１の周波数における前記第２の電気信号を生成す
    るための、前記認識回路により制御される決定回路とを
    含み、 ビット・エラー・レート（ＢＥＲ）が１０-5より良く、
    前記受信局に入来する光信号のパワーが、前記予め定め
    た感度より小さな予め定めた光パワーよりも低いことを
    特徴とする光通信システム。
  16. 【請求項１６】 前記予め定めた波長が１２００ｎｍと
    １４００ｎｍとの間に含まれることを特徴とする請求の
    範囲第１５項に記載の光通信システム。
  17. 【請求項１７】 前記予め定めた光パワーが前記予め定
    めた感度より少なくとも６ｄＢｍ低いことを特徴とする
    請求の範囲第１５項に記載の光通信システム。
  18. 【請求項１８】 前記第１の周波数が２００ＫＨzより
    少なくないことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載
    の光通信システム。
  19. 【請求項１９】 前記第２の周波数が前記第１の周波数
    の倍数であることを特徴とする請求の範囲第１５項に記
    載の光通信システム。
  20. 【請求項２０】 少なくとも１つの通信信号放出局と、
    １つの通信信号受信局と、、該送信および受信局をつな
    ぐ１つの光ファイバ回線と、少なくとも１つの光増幅器
    と、光サービス信号を受ける手段と、前記光ファイバ回
    線の光ファイバに対しおよびこれから光サービス信号を
    それぞれ抽出する手段とを含み、該手段が光サービス信
    号に対する少なくとも１つの放出および（または）受信
    ユニットを含み、該ユニットは、光回線から受信し、そ
    して（または）該回線へ向けて放出するためのものであ
    り、サービス信号は、通信信号の波長とは著しく異なる
    サービス波長を持つ光信号の形態で、前記ユニット自体
    へ電気的に供給されあるいはこれから抽出される通信信
    号または制御信号からなっており、前記ユニットは、前
    記光ファイバ回線の内部で光サービス信号を結合し、そ
    して（または）該回線から前記信号を抽出するための、
    回線に沿って接続された関連する光結合器と関連させら
    れ、光サービス信号の受信あるいは抽出のための少なく
    とも１つの手段が、少なくとも１つの光増幅器と関連さ
    せられる光通信システムにおいて、前記光信号放出およ
    び（または）受信ユニットが、 前記通信信号または制御信号を受信し、該通信信号また
    は制御信号を含み、かつ前記サービス波長を有する変調
    された光信号を生成し、かつ前記光信号を各々関連する
    光結合器へ送出するための光放出局と、 前記サービス波長における光信号を各々関連する光結合
    器から受信して、前記通信信号または制御信号を生成す
    るための光受信局とを含み、該局は、前記受信した光信
    号を電気的形態へ変換する手段を含み、 前記光放出局が、 前記通信信号または制御信号を含む第１の周波数におけ
    る第１の電気信号を生成する装置を含み、 前記光受信局が、 前記受信された光信号における第２の電気信号を生成す
    るための光検出器を検出回路と、 復調回路とを含み、該復調回路が、 前記第２の電気信号における位相を認識する認識回路
    と、 放出および（または）受信ユニットへ供給される前記通
    信信号または制御信号を含む、前記第１の周波数におけ
    る第３の電気信号を生成するための、前記認識回路によ
    り制御される決定回路と、 前記第３の電気信号から始めて、放出および（または）
    受信ユニットへ供給される前記電気通信信号または制御
    信号を生成するための別個の回路とを含む光通信システ
    ム。
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