JPS63253739A - トランシーバと搬送波反発方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） ［産業上の利用分野］ 本発明は光通信システムで相互干渉を最小にする搬送波
周波数分割多重（ＦＤＭ）を容易にする技術に関する。

［従来技術の説明］ 光通信システムの一つの目的は多数の高速ユーザを一つ
の階層構成の光学装置上にサポートする実用方法を考案
することである。利用されている−１の技術は時分割多
重（ＴＤＭ）で、これは例えば１９７０年ＩＯ月のプロ
シーディングズ・オブ・ザ・アイ−イー・イー−イー（
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ）
第５８巻、第１０号、１８６Ｂ−１６８２頁のティーΦ
ニス・キンセル（Ｔ、Ｓ、ｋｉｎｓｅｌ）の文献“広帯
域光通信システムバートニ一時分割多重”に述べられて
いる。もう一つの技術は周波数分割多重（ＦＤＭ）で、
これは例えば、１９８０年１１月４日にイー・エチ・ハ
ラ（Ｅ、Ｈ，Ｈａｒａ）らに与えられたアメリカ特許第
４．２３２．３８５号および、１９８６年７月５日にア
ール・ダブリユウ・ニー・スカー（Ｒ，Ｗ、Ａ、５ｃａ
ｒｒ）らに与られたアメリカ特許第４，６０１．０２７
号に記載されている。

光ＦＤＭシステムでは特性がレーザの位相雑音によって
そこなわれる。このレーザの位相雑音は光搬送波を変調
し、名目上周波数的に、分離している光搬送波を実際の
スペクトル上では分離しないものにしてしまう。具体的
には、コヒーレンス光を用いるローカル光通信システム
では位相雑音はしばしば支配的な障害である。この通信
障害は確実に搬送波を配置することの難しさによ゛つて
−、より大きくなった。従来技術の問題点は、ＦＤＭ光
通信システムで隣接光チャネルからの干渉を最少にする
ために搬送波間隔を等しくあるいは最大にする簡単な技
術を提供することである。−（発明の概要） 従来技術での上述の問題は本発明によって解決される。

本発明は周波数分割多重光通信システムでの搬送波を反
発（ｒｅｐｅｌｌ）させ、あるいは等間隔に配置する技
術に関する。具体的に、本発明では光搬送波が直線トラ
ックに制限されたチャージ（Ｃｈａｒｇｅ）のような方
法である程度互いに反発するように生成される。情報を
送る動作中では、ローカルトランシーバの通信量部分が
ランダムに（ビットレートに比較して）ゆっくりと光送
信周波数を振動させる。希望した遠隔トランシーバの受
信器部分はランダムに第１および第２の隣接周波数の多
数のシンボルに関するサンプルを得る。これらの周波数
はそれぞれ現在の公称伝送周波数のわずか左と右にある
。次に受信器部分は第１および第２の隣接周波数での２
つのサンプリング周期の間に存在する干渉の量を見積り
、そしてこの情報をローカル送信器へ中継する６０−カ
ル送信器は遠隔受信器部分からのフィードバック信号に
よって示される干渉が低−くなる方向へゆっくりと動く
。

この処理は連続的に繰返され、通信システムの周波数ス
ペクトラム上で最大搬送波間隔を達成、維持し、これに
よって隣接Ｆ　Ｄ　Ｍ、チャネルからの干渉を最小にす
る。

（実施例の説明） 光ネツトワーク上で多数、例えば致方の同時高速ユーザ
をサポートするために、周波数分割多重（ＦＤＭ）技術
が利用できる。この技術では各チャネルが異なる光搬送
波で伝送する。しかし、このようなＦＤＭ技術はレーザ
の位相雑音という重要な障害を有する。ローレンツ型位
相雑音モデルによると、各チャネルにとって別のチャネ
ルからの干渉信号パワーは位相雑音の帯域に比例し、搬
送波間隔の二乗に反比例する。従って第２図に示される
等間隔搬送波は理想的な技術であると言える。

しかし、このような等間隔搬送波の理想的な条件を実現
、特に維持する簡単な方法を見つけるのが困難であった
。もしＦＤＭ技術で変調された搬送波が等間隔にできれ
ば、適当な大きさのシステムでは最小の干渉を提供する
ために搬送波対雑音比（ＣＮＲ）が所定の動作しきい値
以上になければならない。

ＦＤＭ光ネットワークでは、レーザのドリフトが存在し
、それが搬送波を第２図で示されるような公称スペクト
ル位置から例えば第３図でｌＯと１１で表わされる搬送
波の位置へそらす。本発明はＦＤＭ光システムで搬送波
を反発させる（ｒｅｐｅｌｌｉｎｇ）技術を提供し、第
２図で示されるように搬送波を等間隔に維持する。本発
明では、システムのそれぞれの送信器が伝送されるチャ
ネルＦＤＭ信号をゆっくりと振動させ、それぞれの受信
器が受信すべきチャネルの両側のチャネルによる干渉レ
ベルをモニタ、測定し、そして信号を送っている元の受
信器にこの情報をフィードバックする。次にこの送信器
がその情報を使って、干渉が最小になる方向へその光搬
送波の周波数を動かす。搬送波反発技術は位相雑音が無
視できる場合でも、隣接チャネル干渉を軽減するのに有
効である。スペクトルのすその逆二乗特性は必ずしも必
要ではない。

必要なのは公称帯域の外のスペクトラムを（近似的に）
減らすことである。

第１図は本発明の典型的な光システムのブロック図を示
す。この光システムは２０１から２ＯＮまでのＮ個のト
ランシーバおよびＮ個のトランシーバを互いに連結する
光ネットワーク２１を含む。説明のために、光ネットワ
ーク２１は線形バス、ループ、スターなどのような任意
の光ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅ
ａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）構成からなることができるが、望
ましいネットワークは第１図に示されるスター構成であ
る。第１図ではトランシーバ２０Ｉは典型的な展開ブロ
ック図で、システムの２０２から２ＯＮまでの他のトラ
ンシーバの典型的な構成に一致する。

各トランシーバ２０１は送信器部分３０と受信器部分４
０とからなる。典型的な送信器部分３０は送信器部分３
０から情報信号を伝送するのに使う所望の搬送波を生成
するレーザ３１、レーザを同調させる適当なバイアスを
提供し、レーザ３１によっ生成された搬送波の周波数（
波長）をゆっくり振動させる周波数制御装置３２）トラ
ンシーバのユーザから受信された情報信号によってレー
ザ３Ｉからの搬送波信号を変調する電気−光学（ｅｌｅ
ｅｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ）変調器（ＥＯＭ）３３、および
情報信号と共に遠隔受信器へ伝送されるフィードバック
制御信号を生成する制御信号生成装置３４を含む。典型
的な受信器部分４０は光ネットワークからの情報信号を
受信し、所定のチャネル信号を所定の終端ユーザおよび
マイクロプロセッサ４２へ伝送するため受信された情報
信号を適当に処理する受信器４１を含む。これは後で詳
しく説明する。

第１図を使って本発明の詳細な説明するために、トラン
シーバ２０１のユーザが光ネットワーク２１を通じて第
２図に示される搬送波ｌＯを用いてトランシーバ２ＯＮ
のユーザと交信したいと仮定する。また説明のために、
トランシーバ２０．のユーザがトランシーバ２０１のユ
ーザとの双方向（ｔｗｏ−ｗａｙ）通信を提供するため
第２図に示される搬送波１１を利用することも仮定する
。トランシーバ２０□では、レーザ３１は周波数制御装
置３２によって出力端で搬送波１０を生成するように同
調される。トランシーバ２ＯＮでは、レーザ３１は自分
の周波数制御装置３２によって出力端で搬送波１１を生
成するように同調される。また任意の受信器部分４０に
知らせずにトランシーバ２０□および２ＯＮでの各周波
数制御装置３２は第４図に示されるように搬送波ＩＯお
よび１１のそれぞれの周波数をゆっくりとまず現在の公
称周波数の左の隣接周波数５０へわずか振動させ、次に
右の第２隣接周波数５１へわずか振動させる。トランシ
ーバ２０１では、レーザ３１からのゆっくり振動してい
る搬送波ｌＯはユーザ１から受信された情報信号によっ
て変調される（例えば、電気−光学変調器（ＥＯＭ）３
３を利用する）。トランシーバ２０、の送信器部分３０
からのゆっくり振動している変調された出力信号は光導
波路２２．を通じて光ネットワーク２１へ伝送され（こ
こですべての受信部分４０に分配される）、次に光導波
路２３Ｎを通じてトランシーバ２ＯＮの受信器部分へ伝
送される。

上述したように、任意の送信器部分３０での搬送波周波
数が（ａ）ランダムに振動され、従って任意の受信器部
分に対して同期していない、また（ｂ）送信されるユー
ザの情報信号の速いシンボル速度に比較して十分遅く振
動しており、受信器部分４０で振動される搬送波の通常
トラッキングができる。

トランシーバ２ＯＮの受信器部分４０の受信器４１はユ
ーザＮへ伝送するために受信された光信号を対応する電
気信号に変換する。例えば公知の周波数トラッキングル
ープを用いてトランシーバ２０１から受信されたゆっく
り振動している信号を簡単にトラッキングできる。また
受信器４１は受信された情報信号をユーザＮへ伝送する
前にサンプリングし、各サンプルの振幅を測定し、付属
マイクロプロセッサ４２で決められる受信された信号サ
ンプルの二乗平均エラー（ＭＳＥ）評価を可能にする。

左および右の位置５０と５１のそれぞれに対して計算さ
れたＭＳＥ評価はそれぞれの位置の背景干渉レベルの表
示に利用できる。

具体的に、トランシーバ２ＯＮの受信器部分４０の受信
器４１は各受信されたサンプルの振幅を測定し、このよ
うなレベル表示を受信器４１に属するマイクロプロセッ
サ４２に提供する。マイクロプロセッサ４２は受信器４
１からの各振幅表示をストアし、そこからＭＳＥ評価を
計算する。これらは受信された信号が第４図に示される
隣接周波数５０と５１へ振動している間に行われる。Ｍ
ＳＥ評価は位置５０と５１のそれぞれに対して受信器４
１によって提供された実測エラー振幅を取り、これらの
レベル値を二乗し、そしである時間間隔あるいは決まっ
た長さで二乗された値の和をとることによって計算され
、位置５０と５１のそれぞれに対するＭＳＥ評価を提供
する。次にマイクロプロセッサ４２はこのようなＭＳＥ
評価を表す制御信号をトランシーバ２ＯＮの制御信号生
成装置３４に伝送する。適当な時に、制御信号生成装置
３４はマイクロプロセッサ４２からの制御信号を例えば
ＥＯＭ３３に伝送される次の情報信号セグメント（Ｓｅ
ｇｍｅｎｔ）の先頭に加え、トランシーバ２０□への双
方向通信を完成する。戻って来る情報および制御信号は
搬送波１１によって先導波路２２　　　光ネットワーク
２１と光導波路２３、を通じてＮ　ゝ トランシーバ２０１の受信器４１へ伝送される。受信さ
れたＭＳＥ評価に関する情報から、トランシーバ２０１
のマイクロプロセッサ４２はどの周波数位置、５０か５
１か、が望ましいかを決める。これはその位置がより小
さいＭＳＥを提供するからである。またより正確な反発
メカニズムは評価されたＭＳＨの傾きを用いて周波数補
正を計算することによって実現できる。

上述したようにトランシーバ２０１の受信器４１および
マイクロプロセッサ４２はトランシーバ２ＯＮの対応す
る回路に対して動作し、周波数制御装置３２に望ましい
周波数５０か５１を示す制御信号を伝送する。もしレー
ザ３１が選ばれた周波数５０あるいは５１の位置になけ
れば、トランシーバ２０１の周波数制御装置３２がレー
ザ３１によって生成された搬送波１０をゆっくり選ばれ
た位置へ移動する。選ばれた位置への移動より、サイク
ルが新たに始まる。第５図は各トランシーバ２０１の各
サイクルでテストおよび周波数移動モードの順序を示す
。ここで理解されたいのは、トランシーバ２ＯＮのゆっ
くり振動された搬送波１１よりトランシーバ２０、で決
められたＭＳＥ評価は同様に搬送波１１の望ましい周波
数位置５０あるいは５１を決めるのに用いられる。この
望ましい周波数位置はトランシーバ２０、の制御信号生
成装置３４およびＥＯＭ３３を通じてトランシーハ２Ｏ
Ｎに送り返される。従ってトランシーバ２ＯＮはその搬
送波１１の望ましい位置へ移動することができる。上述
した順序は２つのトランシーバ間の双方向通信の間継続
する。

以上の説明かられかるように、もし搬送波１０および１
１が第３図に示される位置ヘトリフトしたら、搬送波１
０の望ましい位置は左の方に、つまり搬送波１２の方向
にある。これはより遠い搬送波１２の信号からの干渉が
より近い搬送波Ｉ３の信号からのものより小さいからで
ある。そして次に搬送波ｌＯはゆっくり第２図に示され
る位置へ移動される。この位置は近似的に搬送波１２と
１３に等距離である。

同様に、搬送波１１は第３図に示されるように右へ移動
される。これは搬送波１１の信号のＭＳＥ評価は搬送波
１４の信号からよりも搬送波１３の信号からより大きい
干渉を示すからである。従って、搬送波１１は第２図に
示される位置に達するまでゆっくり右へ移動される。そ
の位置は近似的に搬送波１３と１４に等距離である。

干渉レベルを減らすのに必要な周波数補正を決定すると
き、隣接搬送波もそれらの周波数を振動させているとい
う事実がアルゴリズムに誤りを生じさせるかもしれない
。しかし容易にわかるように、近似的に選択された振動
パターンがこの問題を解決できる。例えば、次にどの位
置をサンプリングするかを選ぶには簡単なランダムパタ
ーンが結局は平均周波数補正が正しい方向にあることを
保証する。

送信器が他のトランシーバと通信していなくあるいは通
信を始めようとしなくても、常時送信は有利であるかも
しれない。これは反発が維持されるからである。従って
トランシーバとそのスペクトルの位置の間には自由な連
絡があり、それによって起動処理を速めるための機会を
提供する。コールされていないトランシーバはその時間
の一部をそれ自身のテスト信号（ｔｅｓｔ　５ｅｑｕｅ
ｎｃｅ）を七二りし、池の搬送波から自身を離すのに利
用する。

このトランシーバは周期的に反発するための送信をモニ
タすることとチャネルが設定されている位置にあるかど
うかを調べることの間に切り替える。

上述した条件では、常に搬送波の全システムの浮動が存
在し、ある特定のトランシーバが何かの原因で新しい相
対位置へ移動する万一のこともある。例えば、あるチャ
ネルが停止され、そして再設置されるかもしれない。あ
るいは新しいチャネルがシステムに加わるかもしれない
。それでもトランシーバの以前のコールでトランシーバ
の位置と受信によって利用されるダイアル設定（周波数
制御の現在値）との間に非常に強い相関がある。

従ってトランシーバにとってこの相関を使って起動時間
を減少する本技術を利用することにある。

コールの走査は従来技術で公知の適当な技術を用いて走
査バンドによって優先順位で行われることができる。優
先権は興味のあるものの中で最もよく使われ、最も重要
な呼び出し人（ｃａｌｌｅｒ）に与えることができる。

ここで理解されたいのは本発明の制御は分散されている
ことである。前節はチャネルの自由順序を述べたが、順
序が臨時に変わっても大きな変動がない。さらに各トラ
ンシーバが起動時間を減少するための機会を利用する必
要がない。各トランシーバにスペクトルの安定を要求す
ることのもう一つの利点はコール開始の衝突の問題が避
けられる。連続送信に必要な電力供給は最小であると思
われ、また帯域資源が使用されていないチャネル上に帯
域を配置するのに十分豊富ではない現象が見られていな
い。

本発明を実施するためのマイクロプロセッサ４２へのロ
ジックは複雑ではない。マイクロプロセッサ４２のロジ
ックの典型的なフローチャートは第６図に示されている
。カウンタ６０は第５図に示される４つのモードのそれ
ぞれの始まりを識別するのに用いられる。カウンタ６０
を除いて、マイクロプロセッサ４２に必要な他の付加メ
モリは位置５０と５１の２つのＭＳＥ評価のための記憶
用（図示しないがブロック６１を参照）である。

ここで理解されたいのは上述したのは具体的実施例の記
述にすぎず、本発明を制限するものではない。また他の
変更が可能であるが、それは本発明の範囲に含まれる。

例えば、第１図に示されるように、送信器部分３０では
レーザ変調器３５が利用できる。このレーザ変調器３５
はユーザからの入力信号を周波数制御装置３２および制
御信号生成装置３４からの信号と結合し、先導波路２２
１を通じて伝送するためにレーザ３１を直接に変調する
。このときＥＯＭ３３が必要しなくなる。前述したよう
に、ここで述べたスター構成の別に他のシステム構成も
利用できる。

尚、特許請求の範囲の中に記載した番号は単に参考のた
めであり、なんら発明を限定するものではないことを理
解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実現するための典型的な光通信システ
ムのブロック図； 第２図は本発明に従って生成された等間隔搬送波を示す
周波数スペクトル図； 第３図は本発明を用いない第１図のシステムの受信器で
起こりうる非等間隔搬送波を示す典型的な周波数スペク
トル図； 第４図は本発明の振動処理のためのキー周波数を示す周
波数スペクトル図； 第５図は本発明の摩動系列で１サイクルの位置を示す図
； 第６図は第５図に示される振動系列で受信器マイクロプ
ロセッサロジックの流れ図である。 １０．１１・・・搬送波 ２０１〜２ＯＮ・・・トランシーバ ２１・・・光ネットワーク ２２０．２２１．２２Ｎ、　２３４．２３Ｎ・・・光導
波路３０・・・送信器部分 ３１・・・レーザ ３２・・・周波数制御装置 ３３・・・電気−光学変調器 ３４・・・制御信号生成装置 ３５・・・レーザ変調器 ４０・・・受信器部分 ４１・・・受信器 ４２・・・マイクロプロセッサ ６０・・・カウンタ ＦＩＧ、１ ユーザ°°Ｎ ＦＩＧ、２ ＦＩＯ，３ ＦＩＧ、４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）決められた公称光搬送波信号を生成する生成手段
   （３１）と、 送信器部分から遠隔トランシーバへ伝送される情報信号
   によって、前記生成手段からの公称光搬送波信号を変調
   する変調手段（３３−３５）と、を含む送信器部分（３
   ０）を有するトランシーバおいて、このトランシーバが
   更に、 前記生成手段へ制御信号を生成するため制御信号生成手
   段（３２）を有し、 この制御信号生成手段により前記生成手段が公称光搬送
   波信号をそれの片側の第１隣接搬送波周波数へゆっくり
   振動させるようにし、全背景干渉を受信器によって検出
   できるように搬送波を再配置し、それを背景干渉の中に
   より適当に置く制御信号を得ることを特徴とする周波数
   分割多重（ＦＤＭ）光通信システムで用いられるトラン
   シーバ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のトランシーバは更に
   受信器部分を有し、この受信器部分は、遠隔トランシー
   バが第２公称光搬送波信号をゆっくり振動させる間、受
   信器部分へ伝送される情報信号によって第２公称光搬送
   波信号を変調し、リモートトランシーバによって伝送さ
   れる光情報信号に応答して、 システムの関連ユーザへ伝送するために受信された光情
   報信号を復調し、復調情報信号によって動作し、搬送波
   の修正動作が完成できる単独出力信号を生成する受信器
   と、 この受信器からの出力信号に応答して、干渉レベルのイ
   ンジケータを決め、制御信号を生成し、送信器部分の変
   調手段へ伝送するプロセッサとからなり、 変調された情報信号を遠隔トランシーバへ送り返すため
   に、より低い干渉レベルを有する周波数へ修正動作を完
   成することを特徴とするトランシーバ。
3. （３）システムの第１ユーザが有する第１トランシーバ
   で、 （ａ）公称光搬送波信号を生成するステップ；（ｂ）第
   １ユーザから受信された情報信号によって公称光搬送波
   信号を変調するステップ； （ｃ）ステップ（ａ）で生成された公称光搬送波信号を
   第１ユーザの公称光搬送波信号の付近でゆっくり振動さ
   せるステップ、 また第２ユーザが有する第２遠隔トランシーバで、 （ｄ）第２ユーザ当ての第１トランシーバから受信され
   た変調された情報信号を復調し、搬送波の適当な再配置
   を促進するために、復調された情報信号を順次サンプリ
   ングするステップ、 （ｅ）次の周期で（ｂ）から（ｅ）までのステップを繰
   返す前に、ステップ（ａ）で生成された公称光搬送波信
   号を搬送波制御信号が指定する隣接搬送波周波数へ移動
   するために搬送波制御信号を第１トランシーバへ送返す
   ステップ、 とからなることを特徴とする周波数分割多重光通信シス
   テムで用いられる光通信で相互干渉を最小にする搬送波
   反発方法。