説明

光送受信システムおよび光受信回路

【課題】 光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムにおいて、受信データの信頼性を向上させる。
【解決手段】 光ファイバ伝送路を介して対向接続される光送信回路と光受信回路との間で光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムにおいて、光受信回路は、光ファイバ伝送路を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラと、2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から直接検波により受信データを再生する光強度識別回路と、2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路と、光強度識別回路で直接検波により再生された受信データと、光位相識別回路で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信事業者の基幹通信システム等において、送受信特性を改善するための光送受信システムおよび光受信回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の基幹光送受信システムでは、送信するディジタルデータの論理“1”および“0”を光の強弱に対応させて伝送する方法が一般的であり、IM−DD方式として広く使われている。また、波長多重伝送における帯域の有効活用、伝送速度の高速化、および伝送距離の長距離化を目的として、データ信号そのものは光の強度に変換しながらも、併せて光の位相にも変調を加える方式についても広く検討されている。その例としては、光デュオバイナリ信号(例えば、非特許文献1)等が知られている。
【非特許文献1】K.Yonenaga et al.,"Dispersion-Tolerant Optical Transmission System Using Duobinary Transmitter and Binary Receiver", Journal of Lightwave Technology, vol.15, no.8, pp.1530-1537, 1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、従来技術における位相変調の目的は、符号間干渉の低減や占有帯域の圧縮である。一方、光デュオバイナリ信号等では、位相変調に対して送信データパターンに依存した変調パターンが用いられている。したがって、受信器で位相情報を読み取ることにより、受信データの誤り検出等が可能であるが、従来はそれを利用して受信データの信頼性を向上させ、伝送特性を改善することはしていなかった。
【0004】
なお、光位相のみ、もしくは光位相と光強度の両方に送信データを重畳する方式もあり、DPSK信号、QPSK信号などが知られている。しかし、これらは光位相のみ、もしくは光位相と光強度の両方を使ってデータ伝送を行うものであり、光位相の情報が欠けると正しい情報は伝送されない。これに対して、光デュオバイナリ信号は、光強度のみで情報の伝送が可能である点が異なる。
【0005】
本発明は、光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムにおいて、受信データの信頼性を向上させることができる光送受信システムおよび光受信回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の発明は、光ファイバ伝送路を介して対向接続される光送信回路と光受信回路との間で光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムにおいて、光受信回路は、光ファイバ伝送路を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラと、2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から直接検波により受信データを再生する光強度識別回路と、2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路と、光強度識別回路で直接検波により再生された受信データと、光位相識別回路で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路とを備える。
【0007】
第2の発明は、光ファイバ伝送路を介して対向接続される光送信回路と光受信回路との間で光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムの光受信回路において、光ファイバ伝送路を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラと、2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から直接検波により受信データを再生する光強度識別回路と、2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路と、光強度識別回路で直接検波により再生された受信データと、光位相識別回路で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路とを備える。
【0008】
第3の発明は、第2の発明の光受信回路において、光強度識別回路は、光デュオバイナリ信号の光強度を閾値で識別し、2値(“0”,“1”)の受信データを出力する構成であり、光位相識別回路は、光デュオバイナリ信号を2経路に分け、その一方に1ビット遅延を与えた後に再び合波することにより光位相変化を光強度変化に変換する1ビット遅延干渉回路と、その光強度を2つの閾値で識別し、3値(“0”,“1”,“2”)の信号を出力する3値識別手段とを備える。
【0009】
第4の発明は、第2または第3の発明の光受信回路において、データ判定回路は、光強度識別回路から入力する受信データを2分岐し、その一方を受信データ信号として出力するとともに、その他方を論理反転して出力する論理反転回路と、論理反転回路の出力から3値の電気デュオバイナリ信号を生成するデュオバイナリ符号化回路と、光位相識別回路の出力とデュオバイナリ符号化回路の出力を比較し、光位相識別回路の出力が“2”のときに、デュオバイナリ符号化回路の出力が“0”または“2”であればそのビットに誤りがなく、デュオバイナリ符号化回路の出力が“1”であればそのビットが誤りとして誤り検出信号を出力する比較回路とを備える。
【0010】
第5の発明は、第4の発明の光受信回路において、データ判定回路は、比較回路に入力する光位相識別回路の出力を2分岐して入力し、光位相識別回路の出力が“2”であれば、デュオバイナリ符号化回路中のメモリの値を“1”にリセットするリセット用比較回路を備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、光デュオバイナリ信号に対してIM−DD方式によって受信データを再生するとともに、光デュオバイナリ信号に含まれる送信情報に対応する光位相情報を読み取り、受信データと比較することにより、一部の受信データの正否判定を行うことができる。これにより、受信データの信頼性を高め、伝送特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
(光送受信システムの実施形態)
図1は、本発明の光送受信システムの実施形態を示す。図において、光送信回路100と光受信回路200は、光ファイバ伝送路300を介して対向接続される。光送信回路100は、光デュオバイナリ信号を送信する構成である。
【0013】
光受信回路200は、光ファイバ伝送路300を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラ210と、2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から従来通りの直接検波により受信データを再生する光強度識別回路220と、2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路230と、光強度識別回路220で直接検波により再生された受信データと光位相識別回路230で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路240とを備える。
【0014】
(光受信回路の実施形態)
図2は、本発明の光受信回路の実施形態を示す。図において、光受信回路は、図1にも示すように、カプラ210、光強度識別回路220、光位相識別回路230、データ判定回路240により構成される。
【0015】
光強度識別回路220は、光デュオバイナリ信号をOE変換する光検出器(PD)221と、その電気信号のスペース・マークを識別し、2値(“0”,“1”)の受信データに変換する識別回路222により構成される。
【0016】
光位相識別回路230は、入力する光デュオバイナリ信号を2経路に分け、その一方に1ビット遅延を与えた後に再び合波することにより光位相変化を光強度変化に変換する1ビット遅延干渉回路231と、その光強度信号をOE変換する光検出器(PD)232と、その電気信号の強度を識別し、3値(“0”,“1”,“2”)の信号を出力する3値識別回路233により構成される。
【0017】
ここで、受信信号に歪や雑音がなければ、1ビット遅延干渉回路231から出力される光強度信号は3値の信号となる。しかし、実際には伝送途中の歪や雑音により各信号レベルに電圧の幅が生じるため、図3に示すように、3値識別回路233は2つの閾値に応じた3値信号を出力する。このとき、図4に示すように、受信信号パルスの光強度が2ビット以上連続で“1”であり、かつ各パルス間の光位相が変化しない場合に限り、光強度信号は“2”となる。なお、各2ビットは左が時間的に前であり、光位相の「−」は光強度が“0”のために不定であり、出力レベルの「−」は前のビットの値によって変わる。
【0018】
一方、図5に示す光デュオバイナリ信号の符号規則により、連続して光強度が“1”となる隣接パルス間の光位相は変化しない(図中の*)。そのため、光強度識別回路220で得られる光強度の変化と、光位相識別回路230の出力を比較することにより、誤り検出を行うことが可能となる。
【0019】
図6は、データ判定回路240の第1の構成例を示す。図において、光強度識別回路220の出力(受信データ)は2分岐され、その一方は従来のIM−DD送受信システムと同様に、そのまま受信データ信号として出力される。他方の受信データは、論理反転回路241を介してデュオバイナリ符号化回路242に入力され、光送信回路100で生成された光デュオバイナリ信号と同様に3値の電気デュオバイナリ信号に変換される。光位相識別回路230の出力とデュオバイナリ符号化回路242の出力は比較回路243で比較され、その結果が誤り検出信号として出力される。なお、デュオバイナリ符号化回路242の構成は一般的なものであり、ここでは排他的論理和回路(EXOR)、2つのメモリ(T)、加算回路(+)により構成される例を示す。
【0020】
ここで、光デュオバイナリ信号では、3値のうちの2値(“0”,“2”)は、光位相の“0”と“π”として送信されている。したがって、もし2値の受信データが2値の送信データと一致していれば、それを元に作られたデュオバイナリ符号化回路242の出力の3値信号は、光位相識別回路230の出力信号と一致することになる。ただし、図4に示すように、隣接光パルスが“0”の場合は、1ビット遅延干渉回路231による光位相の読み取りができないため、確実に一致が確認できるのは、光パルスの“1”が連続する場合に限られるが、少なくともこの部分については受信データの誤りの有無を確認することができる。
【0021】
図7および図8を参照し、誤り検出の過程について具体的に説明する。まず、送信データとして電気信号により“0”,“1”の2値が与えられる。光送信回路100から送信された光デュオバイナリ信号の光強度は2値で、送信データの“0”,“1”と一致している。光デュオバイナリ信号の光位相は、光デュオバイナリ符号化規則に従って、“0”,“π”の2値変化する。光強度識別回路220は、光強度のみから受信データを復元する。光位相識別回路230は、隣接するパルスの光位相が等しいときにのみ“2”を出力する。したがって、光位相識別回路220の出力が“2”で、かつデュオバイナリ符号化回路242の出力が“0”または“2”の場合、そのビットは光強度および光位相の両面から正しく受信されたことが検証できる。一方、図8に示すように、光位相識別回路220の出力が“2”で、かつデュオバイナリ符号化回路242の出力が“1”の場合には、そのビットは誤りと判定され、誤り検出信号が出力される。
【0022】
図9は、データ判定回路240の第2の構成例を示す。データ判定回路240のデュオバイナリ符号化回路242は内部にメモリ(T)をもち、あるビットの誤りが伝搬していく可能性があるため、適切なタイミングでメモリ内容をリセットする必要がある。図9の構成例では、光位相識別回路220の出力を分岐して入力するリセット用比較回路245を備え、光位相識別回路220の出力が“2”を示すときに、データ“1”が入力されたと判断し、メモリ(T)で保持している値を“1”にリセットする。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の光送受信システムの実施形態を示す図。
【図2】本発明の光受信回路の実施形態を示す図。
【図3】3値識別回路233の識別例を示す図。
【図4】光位相識別回路230の入出力例を示す図。
【図5】光デュオバイナリ信号の状態遷移を示す図。
【図6】データ判定回路240の第1の構成例を示す図。
【図7】誤り検出動作例を説明する図。
【図8】誤り検出動作例を説明する図。
【図9】データ判定回路240の第2の構成例を示す図。
【符号の説明】
【0024】
100 光送信回路
200 光受信回路
210 カプラ
220 光強度識別回路
221 光検出器(PD)
222 識別回路
230 光位相識別回路
231 1ビット遅延干渉回路
232 光検出器(PD)
233 3値識別回路
240 データ判定回路
241 論理反転回路
242 デュオバイナリ符号化回路
243 比較回路
245 リセット用比較回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光ファイバ伝送路を介して対向接続される光送信回路と光受信回路との間で光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムにおいて、
前記光受信回路は、
前記光ファイバ伝送路を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラと、
前記2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から直接検波により受信データを再生する光強度識別回路と、
前記2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路と、 前記光強度識別回路で直接検波により再生された受信データと、前記光位相識別回路で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路と
を備えたことを特徴とする光送受信システム。
【請求項2】
光ファイバ伝送路を介して対向接続される光送信回路と光受信回路との間で光デュオバイナリ信号を伝送する光送受信システムの光受信回路において、
前記光ファイバ伝送路を介して伝送された光デュオバイナリ信号を2分岐するカプラと、
前記2分岐した一方の光デュオバイナリ信号から直接検波により受信データを再生する光強度識別回路と、
前記2分岐した他方の光デュオバイナリ信号から光位相識別を行う光位相識別回路と、 前記光強度識別回路で直接検波により再生された受信データと、前記光位相識別回路で得られる光位相識別結果を比較し、受信データ中の誤り検出を行うデータ判定回路と
を備えたことを特徴とする光受信回路。
【請求項3】
請求項2に記載の光受信回路において、
前記光強度識別回路は、前記光デュオバイナリ信号の光強度を閾値で識別し、2値(“0”,“1”)の受信データを出力する構成であり、
前記光位相識別回路は、前記光デュオバイナリ信号を2経路に分け、その一方に1ビット遅延を与えた後に再び合波することにより光位相変化を光強度変化に変換する1ビット遅延干渉回路と、その光強度を2つの閾値で識別し、3値(“0”,“1”,“2”)の信号を出力する3値識別手段とを備えた
ことを特徴とする光受信回路。
【請求項4】
請求項2または請求項3に記載の光受信回路において、
前記データ判定回路は、
前記光強度識別回路から入力する受信データを2分岐し、その一方を受信データ信号として出力するとともに、その他方を論理反転して出力する論理反転回路と、
前記論理反転回路の出力から3値の電気デュオバイナリ信号を生成するデュオバイナリ符号化回路と、
前記光位相識別回路の出力と前記デュオバイナリ符号化回路の出力を比較し、前記光位相識別回路の出力が“2”のときに、前記デュオバイナリ符号化回路の出力が“0”または“2”であればそのビットに誤りがなく、前記デュオバイナリ符号化回路の出力が“1”であればそのビットが誤りとして誤り検出信号を出力する比較回路と
を備えたことを特徴とする光受信回路。
【請求項5】
請求項4に記載の光受信回路において、
前記データ判定回路は、前記比較回路に入力する前記光位相識別回路の出力を2分岐して入力し、前記光位相識別回路の出力が“2”であれば、前記デュオバイナリ符号化回路中のメモリの値を“1”にリセットするリセット用比較回路を備えた
ことを特徴とする光受信回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−352679(P2006−352679A)
【公開日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−178143(P2005−178143)
【出願日】平成17年6月17日(2005.6.17)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】