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JP3096694B2 - 光ファイバ伝送システム - Google Patents

光ファイバ伝送システム

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JP3096694B2
JP3096694B2 JP09505690A JP50569097A JP3096694B2 JP 3096694 B2 JP3096694 B2 JP 3096694B2 JP 09505690 A JP09505690 A JP 09505690A JP 50569097 A JP50569097 A JP 50569097A JP 3096694 B2 JP3096694 B2 JP 3096694B2
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JP
Japan
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circuit
optical fiber
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noise
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JP09505690A
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English (en)
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芳明 垂澤
俊雄 野島
悌 伊東
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NTT Docomo Inc
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NTT Docomo Inc
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Publication date
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27Arrangements for networking
    • H04B10/278Bus-type networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752Optical arrangements for wireless networks
    • H04B10/25753Distribution optical network, e.g. between a base station and a plurality of remote units
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27Arrangements for networking

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は光ファイバ線路を用いて無線信号を伝送す
る光ファイバ伝送システムに関し、特に地下街やトンネ
ル等において移動通信システムを構築するために利用さ
れる光ファイバ伝送システムに関する。
従来の技術 地下街やトンネル等において携帯電話機等の移動無線
機を利用可能にするための無線信号の伝送システムとし
て、図1のような光ファイバ伝送システムが日本特許出
願公開6−153255に提案されている。この光ファイバ伝
送システムにおいては、無線アクセスユニット2001〜20
0Nは光カプラ261〜26Nを介して光ファイバ線路300に接
続され、その光ファイバ線路300はベースユニット100に
接続されている。各アクセスユニットのアンテナ21で受
信した高周波無線信号(以下RF信号と称す)は無線アク
セスユニット2001〜200N内のレーザダイオードにより構
成された半導体レーザ装置25に与えられ、レーザダイオ
ードが発生する波長λ〜λのレーザ光を強度変調す
る。それぞれのアクセスユニット2001〜200Nからの波長
λ〜λの光信号は光カプラを介して光ファイバ線路
300に送出され、順次他の光信号と合成され、合成光が
ベースユニット100のフォトダイオード11に与えられ
る。フォトダイオード11は与えられた合成光を、それぞ
れの波長の強度変調成分に対応する無線周波信号に変換
し、ベースユニット100はそれら無線周波信号を図示し
てない基地局に送出する。
それぞれのアクセスユニット2001〜200Nのレーザダイ
オードの発振波長は、波長差に起因するビート雑音が使
用無線周波帯に入らないような波長間隔となるよう選択
されている。この様な無線アクセスユニット2001〜200N
を地下街やトンネル内に、不感地帯が生じないように適
当な間隔で設置することにより、例えば携帯電話機40か
らの上りRF信号を最寄りのアクセスユニット200i、光フ
ァイバ線路300、及びベースユニット100を順次介して基
地局へ送信することができる。この様にして地下街での
携帯電話機等の移動無線機の使用を可能にする。
このように、光ファイバ伝送システムにおいて、無線
アクセスユニット2001〜200Nの半導体レーザ装置25から
出力された波長λ〜λの光信号は、光ファイバ線路
300に出力され、互いに合成されてベースユニット100に
設けたフォトダイオード11に与えられるため、それぞれ
の無線アクセスユニット2001〜200Nからの光信号の波長
差に起因したビート性雑音が発生する。例えば、アクセ
スユニット2001〜200Nの半導体レーザ装置25がそれぞれ
1.3μm帯のレーザ光を発振するとし、いずれかの2つ
の光信号の波長差が例えば約0.005nmであったとする
と、ビート周波数は約1GHzとなり、使用無線周波数帯に
入ってしまう。従って、従来においてはそれぞれの無線
アクセスユニットの半導体レーザ装置の発振波長を図2
に示すように、互いに波長が重ならないように予め決め
た波長間隔Δλ以上離して設定し、ビート性雑音が無線
信号の伝送帯域内に入らないようにする必要があった。
そのため、購入した多数のレーザダイオードの中から所
定波長間隔を満足するレーザダイオードをN個選択しな
ければならない。
一方、この様な光ファイバ伝送システムを安価に構成
するためには、半導体レーザ装置25を構成するレーザダ
イオードとして、量産された市販のレーザダイオードを
使用する必要がある。ところが、同一波長帯であって
も、一般に製造工程における様々な種々のばらつきによ
り、同一波長帯のこれらのレーザダイオードの実際の発
振波長はばらついている。実際に入手可能な1.3μm帯
のレーザダイオードの発振波長は例えば1.300〜1.314μ
mの範囲にばらついている。そこで、市販のレーザダイ
オードを多数購入し、それらの中から波長間隔が所定値
より大きくなる組を各光ファイバ伝送システムのために
選択し、その選択した組のレーザダイオードをそれぞれ
のユニット2001〜200Nに任意に割り当てて、図1に示す
光ファイバ伝送システムを構成することになる。
図1に示したような光ファイバ伝送システムにおい
て、無線アクセスユニット2001〜200Nは互いに異なる温
度環境に置かれる。一方、レーザダイオードの発振波長
は温度により変化する。その変化はそれぞれの中心波長
に対し、温度0〜60℃で5nm〜10nm程度の変化となる。
また、経年変化によっても発振波長対温度特性が変化す
る。このため、温度変化及び/または経年変化により、
無線アクセスユニット2001〜200Nのいくつかの発振波長
が例えば図3に示すように近接して、ビート性雑音が無
線信号伝送帯域に侵入する可能性がある。このようなビ
ート性雑音が無線信号伝送帯域に発生するとC/N特性が
著しく劣化する。
この発明の目的は、それぞれのアクセスユニットの使
用温度環境に関係なく、かつそれぞれのレーザダイオー
ドの発振波長特性に関係なく、市販のレーザダイオード
を任意に選択してそれぞれのアクセスユニットに使用す
る事ができ、しかも、ビート性雑音が生じた場合、自動
的にビート雑音が消去できる光伝送システムを提供する
ことである。
発明の開示 この発明によれば、アンテナで受信した移動無線機か
らの上り無線信号を半導体レーザ装置により上り光信号
に変換し、下り無線信号で強度変調された下り光信号を
フォトダイオードにより下り無線信号に変換してアンテ
ナから移動無線機に送信するN個の無線アクセスユニッ
トと、Nは2以上の整数であり、このN個の無線アクセ
スユニットを縦続接続する上り用光ファイバ線路及び下
り用光ファイバ線路と、制御局から受信した下り無線信
号を下り光信号に変換し、この下り光信号を上記下り用
光ファイバ線路に結合すると共に、上記上り用光ファイ
バ線路から受信した上り光信号を上り無線信号に変換
し、上記制御局側に送信するベースユニットとによって
構成される光ファイバ伝送システムにおいて、 上記ベースユニットはビット性雑音を検出する雑音検
出回路と、雑音が検出されている間、雑音の存在を表わ
す雑音情報を発生し、上記下り用光ファイバ線路を通じ
て上記N個の無線アクセスユニットに伝送する雑音情報
発生部とを含み、 各上記無線アクセスユニットは上記雑音情報が存在す
る間、ランダム値を繰り返し発生するランダム信号発生
回路と、発生された上記ランダム値に従って所定値以上
の間隔の少なくともN個の波長からランダムに選択する
ように上記半導体レーザ装置を制御する波長制御回路と
を含む。
この構成によれば、ランダム値に従ってN個の無線ア
クセスユニットが上り用光ファイバ線路に出力する上り
光信号の波長をそれぞれ独自に選択変更することを繰り
返すことによりビート雑音が解消するように自動的に制
御される。
図面の簡単な説明 図1は従来の光ファイバ伝送システムを説明するため
のブロック図。
図2は図1のシステムにおける使用波長を示す図。
図3は使用波長間の接近を説明するための図、 図4はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図。
図5はこの発明に用いる雑音検出回路の一例を示すブ
ロック図。
図6はこの発明におけるビート雑音の検出を説明する
ための図。
図7はこの発明における使用波長を説明するための
図。
図8はこの発明に用いる雑音情報発生部の一例を示す
ブロック図。
図9はこの発明の動作を説明するための波形図。
図10はこの発明に用いる雑音情報検出回路の一例を示
すブロック図。
図11Aはこの発明に用いるランダム信号発生回路の一
例を示すブロック図。
図11Bはランダム信号発生回路の他の例を示すブロッ
ク図。
図12はレーザダイオードの温度に対する発振波長特性
の例を示すグラフ。
図13はこの発明に用いる波長制御回路の一例を示すブ
ロック図。
図14Aは発振波長の補正原理を説明するためのレーザ
ダイオードの特性を示すグラフ。
図14Bはレーザダイオードの光感度特性を示すグラ
フ。
図15は図4に示した実施例におけるバイアス電流を制
御する変形例の場合に用いる波長制御回路の一例を示す
ブロック図。
図16は図15における補償回路の例を示す図。
図17はバイアス電流を制御する変形例における波長制
御回路の他の例を示すブロック図。
図18は図4の実施例におけるベースユニットの変形例
を示すブロック図。
図19はベースユニットの他の変形例を示すブロック
図。
図20はベースユニットにおいてビート雑音検出信号と
して連続正弦波を発生する場合の各アクセスユニットに
おける雑音情報検出回路の例を示すブロック図。
発明を実施する最良の形態 図4にこの発明による光ファイバ伝送システムの一実
施例を示す。図に示すように、この発明による光ファイ
バ伝送システムは、ベースユニット100と、N個の無線
アクセスユニット2001,2002,…,200Nと、2本の光ファ
イバ線路300U(上り用),300D(下り用)とによって構
成される。各無線アクセスユニット2001〜200Nとベース
ユニット100は、2本の光ファイバ線路300U,300Dによっ
て縦続的に接続する。ベースユニット100は移動通信シ
ステムの1つの基地局に無線伝送チャネルを通して接続
される。無線アクセスユニット2001〜200Nは例えば地下
街等に50m〜100m間隔で設置される。
地下街で携帯電話等の移動無線機から送信された上り
無線信号RFUは、最寄りの無線アクセスユニット、例え
ば2001のアンテナ21で受信された後に、レーザダイオー
ドによって構成された半導体レーザ装置25により上り光
信号PLUに変換される。このとき上り光信号PLUは上り無
線周波数で光強度変調される。この上り光信号PLUは光
カプラ26を用いて上り用光ファイバ線路300Uに結合す
る。ベースユニット100側はN個の無線アクセスユニッ
ト2001〜200Nからの合成光を受信し、これをフォトダイ
オード11を用いて一括して、上り無線信号を再生する。
このようにして、上り無線信号を制御局側(例えば基地
局)に伝送する。
一方、制御局側で生成した下り無線信号を、各無線ア
クセスユニット2001〜200Nに送信するために、ベースユ
ニット100において半導体レーザ装置を用いて下り光信
号に変換する。この下り光信号を下り用光ファイバ線路
300Dで各無線アクセスユニット2001〜200Nに伝送する。
各無線アクセスユニット2001〜200Nは下り用光ファイバ
線路300Dに挿入された光カプラ27を通して下り光信号を
分配する。さらに、この下り光信号からフォトダイオー
ド28により下り無線信号RFDが再生され、これがアンテ
ナ21から送信される。従って、各無線アクセスユニット
2001〜200Nは同様の下り無線信号RFDを送信する。22は
アンテナ21を送信と受信に共用するためのデュープレク
サ、23,24及び13,14はそれぞれ半導体レーザ装置12及び
25を駆動するためのバイアス電流を与えるバイアス回路
と、バイアス電流を無線信号で変調するための合成回路
を示す。
この発明では、それぞれのアクセスユニット2001〜20
0Nからの合成光信号が与えられ、それを無線伝送帯域の
上り無線信号に変換するベースユニットのフォトダイオ
ードにおいて、いずれか2つのアクセスユニットからの
レーザ発振波長間で使用無線伝送帯に入るビートが生じ
た場合、それをベースユニット100において検出してそ
の検出信号をそれぞれのアクセスユニット2001〜200N
送信し、それぞれのアクセスユニットは独自にランダム
に発振波長を変更することを、ビート検出信号が消滅す
るまで繰り返すように構成する。そのように構成するた
め、ベースユニット100に分配回路15と、雑音検出回路1
6と、比較器17と、雑音情報発生部18とを設け、無線ア
クセスユニット2001〜200Nのそれぞれに分配回路29と、
雑音情報検出回路31と、ランダム信号発生回路32と、波
長制御回路33とを設けている。
ベースユニット100に設けた分配回路15はフォトダイ
オード11で得られた上り無線信号を制御局側と雑音検出
回路16側に分配する動作を行なう。雑音検出回路16は例
えば図5に示すように、バンドパスフィルタ16Aと増幅
回路16Bと、ダイオード検波器16Cと、ローパスフィルタ
16Dとの縦続回路で構成することができる。バンドパス
フィルタ16Aの通過帯域は図6に示す無線信号の伝送帯
域6aの外側に近接して設けた雑音検出用の帯域6bに選定
する。無線信号の伝送帯域の外側に選定することによ
り、上り無線信号に邪魔されることなくビート性雑音を
検出することができる。
つまり、上り用光ファイバ線路300Uにおいて、無線信
号の伝送帯域にビート性雑音が入らないように、即ち無
線アクセスユニット2001〜200Nのそれぞれの発振波長が
互に近接し過ぎないようにしなければならない。然し乍
ら環境温度の変化や、経年変化によりレーザダイオード
25の発振波長が変化し、いずれか2つのレーザダイオー
ドの発振波長が近接すると、無線信号の伝送帯域にビー
ト性雑音が入り込む。
例えば、図7に示すように無線アクセスユニット2002
と2003が発生する上り光信号PL2とPL3の発振波長が接近
すると、ベースユニット100のフォトダイオード11で無
線信号に変換する際に図6に示すように無線信号の伝送
帯域の全体で雑音が増加する。一般に、レーザダイオー
ドの発振スペクトルは図7にPL1〜PL5として示すように
それぞれ広がりを持っている。従って、任意の2つのレ
ーザダイオードの発振波長が互いに近接すると、そのビ
ート性雑音の周波数成分6cは図6に示すように使用無線
伝送帯域6aを含む広い帯域に渡って分布する。このた
め、ビート性雑音の検出はベースユニット100側で無線
信号の伝送帯域に隣接する周波数帯域の雑音レベルを検
出すればよい。尚、図6に示すビート性雑音6cのレベル
が10GHz前後の周波数で低下しているが、これはフォト
ダイオード11の応答周波数がほぼ10GHzまでであったこ
とを意味している。
雑音検出回路16から出力された雑音レベル信号は比較
器17でレベルが基準値PRN以上か否かが比較される。雑
音レベルが基準値PRNを越えていれば比較器17は例えば
H論理の検出信号を発生し、この検出信号を雑音情報発
生部18に与え、雑音情報発生部18を起動させる。
雑音情報発生部18としては、この例では図8に示すよ
うに矩形波発振回路18Aと、正弦波発生回路18Bとによっ
て構成した場合を示す。矩形波発振回路18Aは図9の行
Aに示す周期Tの矩形波を出力する。周期Tとしては各
無線アクセスユニット2001〜200Nに設けたレーザダイオ
ード25の温度対発振波長変化の時定数より長い周期に選
定する。この周期Tの選定の意味は、後に説明する波長
制御回路33の動作を説明することにより明らかにされ
る。
正弦波発生回路18Bは例えば矩形波発振回路18AがH論
理を出力している間だけ正弦波を発振し、その正弦波を
雑音情報SNとして断続的に出力する。図9の行Bは雑音
レベルが基準値PRN以下の場合の矩形波発振回路18Aの出
力の様子を示している。
雑音情報発生部18で発生した雑音情報SNは合成回路13
に供給される制御局側から送られて来る下り無線信号と
合成され、この合成した信号によりバイアス回路14から
半導体レーザ装置12に与えられているバイアス電流IB
強度変調し、それによって雑音情報SNが付加された光信
号を下り用光ファイバ線路300Dに送出する。
各無線アクセスユニット2001〜200Nでは下り用光ファ
イバ線路300Dを通じて伝送されて来る下り光信号を下り
用光カプラ27で下り用光ファイバ線路300Dから分岐し、
フォトダイオード28で無線信号と雑音情報に変換する。
フォトダイオード28で得られた無線信号は分配回路29に
よりデュープレクサ22に供給されてアンテナ21から下り
無線信号RFDとして送信される。フォトダイオード28か
らの雑音情報は雑音情報検出回路31に与えられ、常に雑
音情報SNの有無が監視されている。
雑音情報検出回路31は例えば図10に示すように、バン
ドパスフィルタ31Aと、増幅回路31Bと、ダイオード検波
器31Cと、ローパスフィルタ31Dとから成る縦続回路によ
って構成することができる。バンドパスフィルタ31Aの
通過帯域の中心周波数はベースユニット100の雑音情報
発生部18に設けた正弦波発生回路18Bが発生する正弦波
の周波数と合致させてある。従って雑音情報SNが断続的
に送られて来ると、バンドパスフィルタ31Aから雑音情
報に対応する正弦波信号が断続的に取り出される。その
正弦波信号を増幅回路31Bで必要なレベルまで増幅し、
ダイオード検波器31Cで検波し、その検波出力をローパ
スフィルタ31Dを通じて取出すことにより、ローパスフ
ィルタ31Dの出力側にはベースユニット100の雑音情報発
生部18に設けた矩形波発振回路18Aが発振する矩形波
(図9行A)と同じ周期Tを持つ矩形波が再生される。
再生された矩形波はランダム信号発生回路32に与えら
れる。ランダム信号発生回路32は雑音情報検出回路31が
雑音情報“有り”を表わす矩形波Trを出力すると、その
矩形波の例えば各立上り毎にトリガされ、ランダム値の
更新動作を繰返す。
ランダム信号発生回路32は例えば図11Aに示すよう
に、端子32Lに与えられた再生矩形波の立ち上がり毎に
ビットシフト駆動されるMビットシフトレジスタ32A
と、帰還ゲート回路(排他的論理和回路)32Bとによっ
て構成された疑似ランダム系列発生器32Rを有してい
る。この疑似ランダム系列発生器32Rが発生する疑似ラ
ンダム系列の各ビットを矩形波の立ち上がり毎にKビッ
トシフトレジスタ32Cに取り込む。Kの値としては、例
えば2K−1≧Jを満足する最小の整数とする。Jは各レ
ーザダイオードに対し選択可能とする発振波長λ(i
=1,2,…,J)の数であり、Jの値は前アクセスユニット
数Nと等しいかそれより大きな整数とする。発振波長間
隔Δλを一定とすれば、Jの値を大きくするほどビート
雑音消滅までに要する時間を短くできる。
Kビットラッチ回路32Dは、このKビットシフトレジ
スタ32CのK個のシフト段からKビットのランダム信号
を並列信号として矩形波信号Trの立ち上がり毎にラッチ
する。従ってベースユニット100側で使用無線伝送帯に
ビート雑音が入ったことを検出すると、そのビート雑音
が検出されている期間はKビットラッチ回路32Dのトリ
ガ端子に矩形波Trが与えられ、矩形波の周期T毎に、ラ
ッチされるランダム信号の値が更新される。ランダム信
号発生回路32によりラッチされた並列Kビット信号はラ
ンダム値MRとして波長制御回路33に与えられる。
図11Aでは周知の疑似ランダム系列発生回路を利用し
てランダム信号発生回路32を構成する場合を示したが、
もっと簡単な構成として、例えば図11Bに示すように構
成しても良い。即ち、それぞれのアクセスユニット2001
〜200Nのランダム信号発生回路32に周期が矩形波信号の
周期Tより短く、互いに異なるクロック周波数fC1,fC2,
…,fCNのクロック信号を発生するクロック発振器32Fが
設けられる。そのクロック発振器32Fの発生するクロッ
ク信号をKビットカウンタ32Eで常時係数する。ビート
雑音の検出を表す矩形波信号Trが端子32Lに与えられる
と、Kビットラッチ32Dはその矩形波の立ち上がり毎に
Kビットカウンタ32Eの係数値をラッチし、ランダム値M
Rとして波長制御回路33に与える。この変形例では、ラ
ッチ32Dのトリガ信号として使われる矩形波信号の周期
と、クロック発生器32Fが発生するクロック信号の周期
は互いに非同期なので、矩形波の立ち上がり毎にラッチ
されるKビット計数値はランダム値とみなすことができ
る。
レーザダイオードの発振波長を所望の波長に設定する
方法としては、波長制御回路33により図4に示すレーザ
装置25のレーザダイオードの温度を直接、発熱吸熱動作
可能な例えばペルチェ素子のような熱源素子を使って変
化させて発振波長を任意の波長に設定する方法か、或い
は波長制御回路33により破線で示すようにバイアス回路
24を制御し、レーザダイオードに与えるバイアス電流IB
を変化させてレーザダイオードの発振波長を所望の波長
に設定する方法がある。
まず、レーザダイオードの温度を制御して発振波長を
制御する場合について説明する。レーザダイオードの発
振波長はバイアス電流が一定でも例えば図12に温度と波
長の関係を横軸と左側縦軸の模式的グラフで示すよう
に、レーザダイオードの温度が上昇すると長くなる。そ
こで、各レーザダイオードについて少なくともN個、即
ち一般にJ個、ただしJ≧N、の異なる温度値T1〜T
Jを、それらにおける発振波長間のビートが使用無線伝
送帯に入らないような温度間隔となるように決める。こ
れらの温度T1〜TJの組は全てのレーザダイオードに共通
に決めてしまうのが簡単であるが、それぞれ異なっても
よい。またJ個の温度値の組を共通に決めても、レーザ
ダイオードの特性バラツキのため、同じ温度Tiでそれぞ
れのレーザダイオードの発振波長が同じになるとは限ら
ないし、同じになる必要はない。
この様にして決めたJ個の温度に対応するランダム値
MRを図12のグラフの右側縦軸に示すように決める。各温
度値Tiに対応するランダム値MRは必ず1対1に対応すれ
ばよく、値の大きさの順は任意でよい。各アクセスユニ
ットの波長制御回路33はそのアクセスユニットのレーザ
ダイオードをJ個の温度値T1〜TJからランダム値MRに対
応した1つを選択し、その温度となるように制御する。
図13に示す波長制御回路33の実施例では熱源素子を用
いて半導体レーザ装置25の温度を制御し発振波長を任意
の波長に設定する方法を採った場合を示す。レーザ装置
25は熱伝導のよい基板25Bにマウントされたレーザダイ
オード25Aと、基板25Bに密着された熱源素子25Cと、レ
ーザダイオード25Aに近接して基板上に設けられた温度
センサ25Dとから構成される。一方、波長制御回路33
は、基準温度設定回路33Aと、熱源素子制御回路33Bとか
ら構成される。熱源素子制御回路33Bは、例えばペルチ
ェ素子のような熱源素子25Cの発熱(吸熱)温度を制御
する。
基準温度設定回路33Aは例えばK=4ビットの数値の
最小値“0000"から最大値“1111"までの16個の値を、例
えば温度−5℃から+30℃までを15等分した16個の温度
に図12で示したように対応させた変換テーブルを有して
おり、ランダム信号発生回路32から与えられる例えば4
ビットのランダム値MRを基準温度Tiに変換し、熱源素子
制御回路33Bに与える。熱源素子制御回路33Bは与えられ
た温度値Tiと温度センサ25Dで検出したレーザダイオー
ド25Aの温度とを比較し、レーザダイオード25の温度が
常に与えられた温度値Tiと一致するように熱源素子25C
の温度を制御する自動制御を行なう。
基準温度設定回路33Aで設定される基準温度Tiはラン
ダム信号発生回路32から矩形波の周期Tで与えられるラ
ンダム値MRに対応した値に更新される。周期Tは先に説
明したようにレーザダイオードA25の温度対発振波長変
化の時定数より長い時間(例えば1分程度)に採るか
ら、それぞれアクセスユニット2001〜200Nの基準温度設
定回路33Aでランダムに設定された基準温度Tiにレーザ
ダイオード25Aの温度が変化し、発振波長が新たに設定
された波長に変化した結果、ベースユニット100側でビ
ート性雑音が検出されなくなれば雑音情報の発生が停止
し、ランダム信号MRの更新が停止される。ビート雑音の
存在が継続して検出されれば、ベースユニット100側か
ら継続して雑音情報が送られ、ランダム信号の更新動作
が繰返される。
上述の波長制御の例では、図12に示した温度とレーザ
発振波長の直線関係を利用してレーザダイオードの温度
を制御する場合を示した。次に、バイアス電流を制御す
ることによってレーザダイオードの発振波長を制御する
場合について説明する。レーザダイオードの発振波長と
バイアス電流は例えば図14A中に太線14aで示すように、
温度が一定であればほぼ直線関係にある。従って、この
直線がカバーする波長範囲でJ個の波長λ〜λの幅
となるバイアス電流の範囲IB1〜IBJを、図14Bに示すバ
イアス電流に対する発光感度(単位電流あたりの光出力
電力)特性における感度が一定となるバイアス電流より
大きい範囲で決め、その範囲をこの例では15分割してそ
れぞれのバイアス電流値IB1,IB2,IBJを予め決め、それ
らの値にランダム値“0000"から“1111"を対応させてお
く。
このバイアス電流を制御して発振波長を制御する場合
の波長制御回路33と半導体レーザ装置25の構成を図15に
示す。ただしこの場合は波長の変動の原因となるレーザ
ダイオードの温度変動を抑えるように構成した場合であ
り、波長制御回路33は基準電流設定回路33Cと、補償回
路33Dとを有し、半導体レーザ装置25は基板25Bとその上
に設けたレーザダイオード25Aと温度センサ25Dとを有し
ている。基準電流設定回路33Cは、図14Aで説明したよう
に、所定の波長範囲のJ個の波長λ〜λにそれぞれ
対応して決めたJ個のランダム値MR、“0000"〜“1111"
と、それらにそれぞれ対応するバイアス電流IB1〜IBJ
関係を変換テーブルとして有しており、与えられたラン
ダム値MRに対応するバイアス電流値(アナログ値)IBi
を基準電流値として補償回路33Dに与える。
補償回路33Dは図16に示すように、演算増幅器33D1と
加算器33D2とから構成される。反転増幅器で構成した演
算増幅器33D2は、例えばレーザダイオード25Aの発振波
長が+0.01nm/10℃の変化率で変化する場合、−0.01nm/
10℃となるように利得を設定する。温度センサ25Dから
の検出温度STは演算増幅器33D1に入力され、設定された
利得で反転増加され加算器33D2に与えられ、基準電流設
定回路33Cからの基準電流IBiと加算される。従って、加
算器33D1は基準電流IBiからレーザダイオード25Aの温度
に比例した値が減算されることになる。温度センサ25D
の検出温度STを減算することにより、レーザダイオード
の温度変動に起因する発振波長の変動を抑えるようにバ
イアス電流を調整する。例えば、環境温度の上昇により
発振波長が長くなった場合、発振波長が短くなるように
バイアス電流を調整する。加算器33D2の出力CBは温度補
償された基準電流値としてバイアス回路24(図4)に与
えられ、バイアス回路24はその基準電流値に対応したバ
イアス電流をレーザダイオード25Aに与える。
図15における補償回路33Dとして図17に示すようにア
ナログ/ディジタル変換器33D3と、ROMで構成されるROM
テーブル33D4と、ディジタル/アナログ変換器33D5と、
減算器33D2とによって、より精度の高い温度補償を可能
とする補償回路を構成してもよい。図14Aで示したよう
に、バイアス電流と発振波長はぼほ直線関係にあるが、
温度が変化するとその直線は平行移動する。そこで、基
準温度TRとして任意の温度、例えば25℃を決め、その温
度でのバイアス電流対発振波長特性を表す直線を図14A
中の太線14aであるとする。バイアス電流IBiにおいて、
温度センサ25Dで検出された温度STが基準温度TRよりδ
T度上昇していたとすると、図14A中に示すようにそれ
によって発振波長がλよりδλだけ長くなる。そこ
で、バイアス電流IBiをδIだけ小さくすれば、発振波
長をλに修正することができる。
図14Aから明らかなように、δT/δIは直線の勾配δ
λ/δIと対応し、一定である。ここでδI/δT=Θ
(一定)として、温度センサ25Dにより測定されたレー
ザダイオード25Aの温度STに対し、バイアス電流IBを(S
T−SR)Θ=ΔIだけ小さくすることによりレーザダイ
オードの発振波長を常に基準温度TRでの発振波長λ
同じ発振波長に修正することができる。TRとΘはそれぞ
れ予め決めた値なので、温度センサ出力STが与えられれ
ば、バイアス電流補償量ΔIは一義的に決まる。図17の
補償回路33DにおけるROMテーブル33D4にはSTの値をアド
レスとしてそれに対応するバイアス補正量ΔIが書き込
まれてあり、入力されたSTに対応する補正量ΔIを読み
出すことができる。
図17の補償回路33Dでは、温度センサ25Dからの検出温
度STがAD変換器33D3によりディジタル値に変換され、ア
ドレスとしてROMテーブル33D4に与えられ、対応する補
正量ΔIが読みだされる。読みだされた補正量ΔIはDA
変換器33D5によりアナログ値に変換され、その変換出力
を減算器33D2により設定バイアス電流値IBiから減算し
て補正されたバイアス電流値が出力される。この補正バ
イアス電流値はバイアス回路24に与えられ、対応するバ
イアス電流が発生される。
図17において、減算器33D2をROMテーブル33D4とDA変
換器33D5との間に設けて、ディジタル減算を行ってもよ
い。その場合は、図15の基準電流設定回路33Cは、ラン
ダム値MRに対応したディジタル基準電流値IBiを出力す
るものとする。
図18はベースユニット100の変形実施例を示す。この
実施例ではベースユニット100に時計回路19Cを設け、こ
の時計回路19Cによって、例えば移動通信システムが最
も使用頻度が低い時間帯で上述した校正動作を行なわせ
るように構成した場合を示す。時計回路19Cは、例えば
零時から午前1時までの間、H論理の信号を出力させ、
このH論理信号によってゲート回路19Aを開の状態に制
御し、ゲート回路19Aが開いている時間帯だけ雑音検出
回路16の検出信号が雑音情報発生部18に伝達可能な状態
にし、この時間帯にだけ校正動作を行なわせるように構
成されている。
このように校正動作を行なわせる時間帯を制限するこ
とにより、校正動作に伴なって発生する可能性がある通
話不能事故を極力減らすことができる利点が得られる。
図19はベースユニット100の更に他の実施例を示す。
この実施例では図18における時計回路19Cの代りに、無
線信号検出回路19Dを設け、無線信号が存在しない場合
に限ってゲート回路19Aを開の状態に制限し、校正動作
を実行可能な状態に制御するように構成した場合を示
す。従ってこの場合には、通話が全く存在しない状態で
校正動作を実行するから、利用者に迷惑をかけることが
なく、信頼性の高い通信システムを維持することができ
る。
尚、上述の実施例ではベースユニット100に設けた雑
音情報発生部18に矩形波発振回路18A(図8)を設けた
例を説明したが、矩形波発振回路18Aは必ずしも必要と
しない。つまり、雑音情報発生部18は正弦波発生回路18
Bだけで構成し、雑音検出回路16がビート性雑音を検出
すると同時に正弦波の雑音情報を連続して発振させても
よい。この場合、各アクセスユニット200iの雑音情報検
出回路31(図10)は、連続した“H"レベルを出力するこ
とになる。
雑音情報発振回路18をこのように構成した場合には、
図10に示す各無線アクセスユニット200iの雑音情報検出
回路31に、例えば図20に示すように、ローパスフィルタ
31Dの出力側に矩形波発生器31Eを設け、雑音情報が検出
されてローパスフィルタ31Dの出力が“H"レベルとなる
と、その検出信号“H"によって矩形波発生器31Eを動作
可能にし、この矩形波発生器31Eから上述した周期Tを
持つ矩形波信号を発生させ、ランダム信号発生回路32に
与えるように構成すればよい。
発明の効果 以上説明したようにこの発明によれば、それぞれのア
クセスユニットの半導体レーザ装置を構成するレーザダ
イオードの実際の発振波長のばらつきは一切考慮せず、
個々のレーザダイオードに対しビートが無線伝送帯域に
入らないような波長差より大きい波長間隔Δλとなるよ
う予め一定の温度間隔の温度値(または一定間隔のバイ
アス電流値)をN個決め、各アクセスユニットにおいて
ビート検出情報が与えられている限り独自にそれらN個
の温度値(またはバイアス電流値)のいずれか1つをラ
ンダムに選択して、半導体レーザ装置のレーザダイオー
ドを選択した温度(またはバイアス電流)に設定するこ
とを繰り返す。
従って、それぞれのアクセスユニットで発生された光
信号の波長が所定波長間隔Δλ以上となる時点が必ず到
来する。例えば中規模の地下街で必要となるアクセスユ
ニットの数Nはせいぜい4または5程度である。ビート
雑音が検出されてから、それぞれのアクセスユニットで
発振波長のランダムな選択の繰り返しが開始され、ビー
ト雑音が解消されるまでに要する時間はせいぜい数分以
内である。この様に構成されているため、光伝送システ
ムの構成時に、購入した多数のレーザダイオードの発振
波長特性を測定してそれぞれのアクセスユニットに使用
されるレーザダイオードを選択する必要がない。
この発明によれば各無線アクセスユニット2001〜200N
に設けたレーザダイオード25Aの発振波長が温度変化、
或は経年変化によって他の無線アクセスユニットの発振
波長に近づいても、その発振波長の変化によって発生す
るビート性雑音を検出し、その雑音情報を下り光ファイ
バ線路300Dを使って各無線アクセスユニット2001〜200N
に伝送し、この雑音情報が存在することにより各無線ア
クセスユニット2001〜200Nに設けたランダム信号発生回
路32が出力するランダム値を更新させ、そのランダム値
によってレーザダイオード25Aの温度を変化させる構成
としたから、人手を全く掛けることなく自動的に校正動
作を実行させることができる。また、ビート性雑音が発
生すれば必ず校正動作を実行し、ビート性雑音が解消す
るまで校正動作を繰返すから、長期に渡って保守の不要
な利点が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−131415(JP,A) 特開 平7−283787(JP,A) 特開 平3−11820(JP,A) 特開 平2−242327(JP,A) 特開 昭63−253739(JP,A) 特開 平7−221702(JP,A) 二方敏之,他,「波長の自動制御によ りビート性雑音を低減したアナログ光フ ァイバ伝送」,1994年電子情報通信学会 秋季大会,B−388. (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G06F 7/58

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンテナで受信した移動無線機からの上り
    無線信号を半導体レーザ装置により上り光信号に変換
    し、強度変調された下り光信号をフォトダイオードによ
    り下り無線信号に変換してアンテナから移動無線機に送
    信するN個の無線アクセスユニットと、Nは2以上の整
    数であり、このN個の無線アクセスユニットを縦続接続
    する上り用光ファイバ線路及び下り用光ファイバ線路
    と、制御局から受信した制御局側下り無線信号を下り光
    信号に変換し、この下り光信号を上記下り用光ファイバ
    線路に結合すると共に、上記上り光用ファイバ線路から
    受信した上り光信号を制御局側上り無線信号に変換し、
    上記制御局側に送信するベースユニットとによって構成
    される光ファイバシステムにおいて、 上記ベースユニットは上記制御局側上り無線信号からビ
    ート性雑音を検出する雑音検出回路と、雑音が検出され
    ている間、雑音の存在を表す雑音情報を周期的に所定時
    間発生し、この周期的雑音情報を上記下り用光ファイバ
    線路を通じて上記N個の無線アクセスユニットに伝送す
    る雑音情報発生部とを含み、 各上記無線アクセスユニットは上記下り光信号に上記周
    期的雑音情報が存在するたびに、ランダム値を上記周期
    毎に繰り返し発生するランダム信号発生回路と、発生さ
    れた上記ランダム値に従って所定値以上の間隔の少なく
    ともN個の波長からランダムに選択するように上記半導
    体レーザ装置を制御する波長制御回路とを含む。
  2. 【請求項2】アンテナで受信した移動無線機からの上り
    無線信号を上り光信号に変換し、強度変調さられた下り
    光信号を下り無線信号に変換してアンテナから移動無線
    機に送信するN個の無線アクセスユニットと、Nは2以
    上の整数であり、このN個の無線アクセスユニットを縦
    続接続する上り用光ファイバ線路及び下り用光ファイバ
    線路と、制御局から受信した制御局側下り無線信号を下
    り光信号に変換し、この下り光信号を上記下り用光ファ
    イバ線路に結合すると共に、上記上り用光ファイバ線路
    の上り光信号を制御局側上り無線信号に変換し、この制
    御局側上り無線信号を上記制御局側に送信するベースユ
    ニットとによって構成される光ファイバシステムにおい
    て、 上記ベースユニットは、 上記上り用光ファイバ線路の上り光信号を上記制御局側
    上り無線信号に変換する第1フォトダイオードと、 上記第1フォトダイオードの出力中の雑音レベルを検出
    し、所定レベルより大である状態を判別する雑音検出手
    段と、 上記雑音レベルが所定値以上と判別されている間雑音の
    存在を表す雑音情報を周期的に所定時間発生する雑音情
    報発生手段と、 発振した光を上記下り用光ファイバ線路に接続する第1
    レーザダイオードと、 上記第1レーザダイオードにバイアス電流を与えるため
    の第1バイアス回路と、 上記第1バイアス回路から上記第1レーザダイオードに
    供給するバイアス電流を、上記制御局側下り無線信号と
    上記雑音情報発生手段から出力される上記周期的雑音情
    報とによって強度変調して上記第1レーザダイオードに
    与える第1合成回路と、 を含み、 各上記無線アクセスユニットは、 上記下り用光ファイバ線路に挿入され、下り光信号を分
    配する下り用光カプラと、 上記下り用光カプラで分配した下り光信号が入力され、
    無線信号に変換する第2フォトダイオードと、 上記上り用光ファイバに挿入した上り用光カプラと、 上記上り用光カプラに光結合された第2レーザダイオー
    ドを有する半導体レーザ装置と、 移動無線機からの上り無線信号の受信、または上記第2
    フォトダイオードからの下り無線信号の移動無線機への
    送信するアンテナと、 上記第2フォトダイオードからの無線信号が与えられ、
    その無線信号中の上記周期的雑音情報を検出する雑音情
    報検出回路と、 予め決めた波長間隔の少なくともN個の波長に対応する
    少なくともN個の値の1つを、上記雑音情報検出回路か
    ら上記雑音情報が検出される毎に、ランダムに発生させ
    てこれを保持するランダム信号発生回路と、 上記第2レーザダイオードの発振波長を上記ランダム信
    号発生回路に保持されたランダム値に従って制御する波
    長制御回路と、 上記第2レーザダイオードにバイアス電流を与えて発振
    させる第2バイアス回路と、 このバイアス回路から上記第2レーザダイオードに与え
    られるバイアス電流を上記上り無線信号で強度変調し上
    記第2レーザダイオードのバイアス電流として与える第
    2合成回路と、 を含む。
  3. 【請求項3】請求項1又は2の光ファイバ伝送システム
    において、上記ベースユニットは、予め設定した時間帯
    でのみ、上記雑音情報発生部の雑音情報の発生を可能と
    する時計回路を含む。
  4. 【請求項4】請求項1又は2の光ファイバ伝送システム
    において、上記ベースユニットは、上記制御局側上り無
    線信号の存在が検出されない状態を検出し、この検出信
    号によって上記雑音情報発生部の雑音情報の発生を可能
    とするとする無線信号検出回路を含む。
  5. 【請求項5】請求項1又は2の光ファイバ伝送システム
    において、各上記無線アクセスユニットの上記半導体レ
    ーザ装置は、上記レーザダイオードと熱的に接続された
    発熱、吸熱が可能な熱源素子と、上記レーザダイオード
    の温度を検出する温度センサを含み、上記波長制御回路
    は、上記少なくともN個の波長にそれぞれ対応する少な
    くともN個の温度値の1つを上記ランダム値により選択
    し、基準温度値として出力する基準温度設定回路と、上
    記基準温度値が与えられ、上記温度センサからの検出温
    度により上記基準温度値を補正して上記熱源素子に与え
    てその温度を制御する熱源制御回路とを含む。
  6. 【請求項6】請求項5の光ファイバ伝送システムにおい
    て、上記温度値の数はNより大とされている。
  7. 【請求項7】請求項1又は2の光ファイバ伝送システム
    において、各上記無銭アクセスユニットの上記半導体レ
    ーザ装置は、上記レーザダイオードの温度を検出する温
    度センサを含み、上記波長制御回路は、上記少なくとも
    N個の波長にそれぞれ対応する少なくともN個のバイア
    ス電流値の1つを上記ランダム値により選択し、基準電
    流値として出力する基準電流設定回路と、上記基準電流
    値が与えられ、上記温度センサからの検出温度により上
    記基準電流値を補正して上記バイアス回路に与えてその
    バイアス電流を制御する補償回路とを含む。
  8. 【請求項8】請求項7の光ファイバ伝送システムにおい
    て、上記基準電流値の数はNより大とされている。
  9. 【請求項9】請求項7の光ファイバ伝送システムにおい
    て、上記補償回路は、上記温度センサで検出された温度
    をデジタル値に変換するA/D変換機と、各温度値をアド
    レスとし、対応するバイアス補正量が書き込まれている
    メモリと、上記メモリから読みだされバイアス補正量を
    選択された上記基準電流値から減算して補正された基準
    バイアス電流値として上記バイアス回路に与える減算機
    とを含む。
  10. 【請求項10】請求項1または2の光ファイバ伝送シス
    テムにおいて、上記ランダム信号発生回路は、上記下り
    光信号に含まれた周期的雑音情報から得られた矩形波信
    号、または上記雑音情報検出回路で検出されたビート雑
    音の存在を表す矩形波信号により駆動されて疑似ランダ
    ム系列を発生する疑似ランダム系列発生器と、上記矩形
    波信号に同期して上記疑似ランダム系列が順次入力され
    る少なくともKビットのシフトレジスタと、上記シフト
    レジスタのKシフト段から並列Kビットを上記矩形波信
    号に同期して取り込むラッチ回路とを含み、Kの値は2K
    −1<Jを満足する最小の整数であり、Jは各レーザダ
    イオードに対し選択可能とする発振波長の数である。
  11. 【請求項11】請求項1または2の光ファイバ伝送シス
    テムにおいて、それぞれの上記アクセスユニットの上記
    ランダム信号発生回路は、上記矩形波信号の周期より短
    い互いに異なるクロック周期のクロック信号を発生する
    クロック発振器を有し、上記クロック発振器からのクロ
    ック信号を計数するKビットカウンタと、上記Kビット
    カウンタの計数値を上記矩形波信号に同期して取り込む
    Kビットラッチ回路とを含み、Kの値は2K−1>Jを満
    足する最小の整数であり、Jは各レーザダイオードに対
    し選択可能とする発振波長の数である。
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