JP2761978B2 - 光フアイバリンクの雑音測定及び最適化システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は伝送信号をルーテイングし且つ分配する通信
システムに関し、特に、光フアイバ伝送システムの雑音
測定及び最適化システムに関する。

発明の背景 公知の光フアイバ伝送システムには固有の欠点がいく
つかある。たとえば、光フアイバリンクを使用する伝送
システムにおける公知のLED送信機は、最悪の場合の条
件に対して要求される量の光パワーを送り出すように構
成されている。通常、そのような光学システムについて
の最悪の場合の条件は、最悪の場合の受信機感度と、最
悪の場合のLEDの光パワー出力と、最悪の場合の温度に
おける動作と、最悪の場合のコネクタ及び膜損失のとき
の動作とを使用して計算される。このような最悪の場合
について設計を行うと、（特定のリンクの条件が最悪の
場合でないときでも常に）過剰な光パワーが送り出され
る結果となり、そのため、LEDにより過度にパワーが消
散されることになつてしまう。LEDをそのように連続す
る高い光パワーで動作させると、発生される熱の量は大
きくなりすぎ、（それより低いパワーレベルでの動作と
比べて）ある時期が過ぎるうちにはLEDの性能を劣化さ
せることもあるだろう。

公知のシステムの別の欠点は、大半の適用用途におい
てコネクタの性能に関する情報をほとんど提供しない
か、あるいは全く提供しないことである。さらに、シス
テムの期待パワー限界についての知識は、設置されてい
るコネクタの性能に関する情報が欠落しているために不
確かである。特に機上用システムでは、そのような情報
を利用できることは重要である。

公知のシステムは、大部分について、非線形デジタル
システムである。ここで説明する本発明とは異なり、そ
のような公知のシステムは、光フアイバ伝送・分配シス
テムにおける雑音性能を測定して、そのような性能をパ
ワー限界と関係づけることができない。これは、雑音電
力とビツト誤り率との関係が伝送システム動作の閾値の
付近で余りにも急速に変化するためである。現在、公知
のシステムは、単に、どの伝送の間にも、できる限り多
くのパワーを伝送しているだけである。そのようなシス
テムの保守は、通常、システム中の１つのリンクが動作
できなくなつた後に始めて実施される。

本発明は、システム雑音性能を測定し、１実施例にお
いては、LED送信機により送り出される、すなわち伝送
されるパワーの量を制御するためにこの情報を使用する
装置を初めて提供することにより、従来の装置の欠点を
克服する。本発明による構成によれば、LED又はレーザ
ー送信機は、復調器（弁別器）の出力端子において適切
な信号対雑音比を維持するために必要とされる量の光パ
ワーのみを送り出す。送り出されるパワーを減少するこ
とによつて送信機のパワー消散は減少し、その信頼性は
改善される。雑音測定の結果は、本発明により、伝送網
の経路選択を最適化するためにも使用され、（測定に基
づく）必要に応じて、必要なときにのみ光フアイバ伝送
システムの保守を行えば良いようにする。そのような保
守は光フアイバリンクが完全に故障する前に頻繁に実施
できる。すなわち、本発明を採用するシステムはシステ
ム中に存在している実際の条件に対応するパワーレベル
で伝送するが、公知のシステムは「最悪の場合」のパワ
ー損失の計算に対応するはるかに高いパワーレベルで伝
送するのである。

光学検出器についてアバランシエフオトダイオード
（APD）を使用する場合には、雑音測定値をAPDの利得を
最適化するために使用することにより、受信機の動作条
件を最適化を実行することもできる。従来、APD検出器
は、装置のアバランシエ利得を制御し且つ最適化するた
めに、高電圧駆動を厳密に調整した温度補償駆動システ
ムを使用している。

発明の概要 送信手段と、受信手段とを有する少なくとも１つの光
フアイバリンクを含む伝送・信号分配システムにおいて
使用するための、システム性能を最適化する装置を開示
する。装置は、各光フアイバリンクの雑音信号を測定す
る手段と、雑音測定手段により測定された雑音信号に対
応するシステム性能データを発生する手段とを含む。

本発明の代替実施例の１つにおいては、伝送・信号分
配システムを制御する手段を含んでおり、その制御手段
は発生される性能データに応答する。

本発明のさらに別の代替実施例では、光路損失に基づ
いて信号をルーテイングする手段も含まれている。本発
明の装置は、発生される性能データを記憶する手段と、
発生される性能データによる決定に従つて可変伝送パワ
ーレベルで入力信号を伝送する手段とをさらに含んでい
ても良い。

本発明の１つの目的は、光フアイバリンクを有する伝
送・分配システムにおけるシステム雑音性能を測定し、
そのようなシステム雑音測定の結果を使用して、システ
ムの送信機により送り出される光パワーの量を制御する
ことにより、従来の技術の欠点を克服する装置を提供す
ることである。

本発明の別の目的は、システム雑音性能と光フアイバ
リンクの損失性能との関係を認識することにより、光フ
アイバリンクシステムの故障検出能力を改善するための
装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、信号をより良く伝送する
ために光路損失に基づいて信号経路の選択を実行するよ
うにすること、すなわち、システム中で最も雑音の低い
リンクを選択することにより、さらに低い送信機パワー
を使用できるようにすることである。

本発明のさらに別の目的は、APDの利得を調整するた
めに雑音測定値を採用することにより、アバランシエフ
オトダイオード受信機の動作条件を最適化することであ
る。

本発明のさらに別の目的は、光フアイバリンク伝送回
路の雑音測定値を使用することにより、送信機パワー，
光フアイバリンクの損失及び受信機感度に関する情報を
提供することである。

本発明のさらに別の目的は、現われている条件が現実
に最悪の場合のものでない限り、最悪の場合の送信機の
動作を阻止するように、送信機パワーを最適化すること
である。

本発明のその他の目的，特徴及び利点は、添付の請求
の範囲及び図面を参照することによつて、当業者には明
白になるであろう。尚、図面中、同じ番号は同じ要素を
指示する。

図面の簡単な説明 第１図は、光減衰がゼロdBであるFM光フアイバリンク
システムにおいて測定されたランダム雑音のグラフであ
る。

第２図は、光減衰が8dBであるFM光フアイバリンクに
おいて測定されたランダム雑音のグラフである。

第３図は、光減衰が13dBであるFM光フアイバリンクに
おけるランダム雑音のグラフである。

第４図は、光フアイバリンクにおける雑音を測定する
ための本発明の１つの実施例のブロツク線図である。

第５図は、本発明により採用される光フアイバリンク
の能動雑音測定を示すブロツク線図である。

第６図は、光フアイバリンクの雑音測定と、送信機パ
ワーの制御のための本発明の一実施例を示すブロツク線
図である。

第７図は、従来のFM復調器の雑音性能のグラフであ
る。

第８図は、本発明の雑音測定システムを使用する仮想
交換網の１つの実例のブロツク線図である。

第９図は、光フアイバリンクにおける雑音電力を測定
するための本発明の雑音測定システムの適用用途の１例
を示すブロツク線図である。

第10図は、本発明の雑音測定システムを使用した、複
数の伝送経路の複合雑音の測定と、その複数の伝送経路
の単一の部分に関する雑音の計算とを示すブロツク線図
である。

第11図は、本発明の雑音測定システムの出力端子に接
続され、前もつて雑音特性が測定されている光フアイバ
リンクと直列である光フアイバリンクに関する雑音測定
の１例を示すブロツク線図である。

第12図は、別個の光フアイバリンクの雑音特性が比較
されるような本発明の適用用途を示す本発明の１実施例
のブロツク線図である。

第13図は、測定される雑音電力に対する光フアイバリ
ンク損失の影響のグラフである。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明を構成する要素を詳細に説明する前に、本発明
の理論上の基礎となるいくつかの重要な従来のFM特性を
指摘することにより、本発明を論じる上での基本を多少
なりとも提示することが大切である。第７図は、復調信
号の信号対雑音比（縦軸）と、従来のFMシステムにおけ
るFM入力の搬送波対雑音（C/N）比（横軸）との関係を
示す。特定の伝送チヤネルに関する搬送波対雑音比は、
従来のFMシステムにおいては、伝送される光パワーによ
つて決まる。伝送される光パワーが増すにつれて、搬送
波対雑音比も大きくなり、伝送システムのベースバンド
（復調）出力で測定した総雑音電力は低下する。特定の
伝送チヤネルについて、最小信号対雑音（S/N）比の必
要条件が存在している。数多くの種類の伝送システム
（たとえば、テレビジヨン）に対して、入出力信号レベ
ルが規定されており、従つて、伝送チヤネルで発生する
雑音は信号対雑音関係を制御する。総雑音の必要条件
は、いくつかの周波数での測定によるか、あるいは出力
雑音電力スペクトル形状に関する事前の知識によつて確
定可能である。たとえば、プレエンフアシスを伴なわな
いFMは上部三角形雑音電力スペクトルを発生する。

総雑音電力を測定することに加えて、雑音電力スペク
トルの形状も重大な情報を提供するといえる。高搬送波
電力条件が変調・復調回路により確定されるノイズフロ
アを有するのに対し、光フアイバ伝送システムにおける
低搬送波電力条件は、光フアイバPINダイオード受信機
から雑音電力を大きく受ける。受信機は変調・復調シス
テムとは異なる形状の雑音電力スペクトルを有する。こ
の形状変化の１例を第１図，第２図及び第３図に見るこ
とができるが、これらの図は、ニユーメキシコ州アルバ
カーキのHonewell Inc.,Defense Avionic Systems Divi
sionにより測定された実際の測定雑音電力スペクトルの
例である。第１図，第２図及び第３図は、異なる搬送波
対雑音比条件に対する出力雑音電力スペクトルを表わ
す。本発明は、雑音スペクトルがシステムパワー限界
（すなわち、FM閾値、つまり第７図の「完全改善」の閾
値）の付近でより急速に変化することから、この電力ス
ペクトルの形状の変化が重要な診断及びループ制御の手
段であることを初めて認めている。

第７図に関して説明すると、同じ伝送搬送波電力（C/
N）に対して、復調指数βに応じて、異なる復調信号対
雑音比の結果が得られることがわかる。一般に、βが高
くなれば、より高い信号対雑音比が得られる。βはFM搬
送波信号の帯域幅も決定する。従つて、帯域幅に基づい
て伝送電力を知ることができる。これは、従来は、衛星
FMトランスポンダにより実行されている。特定の変調指
数に対し、伝送パワーが高くなれば、復調信号対雑音比
は大きくなり、あるいは、出力端子における所定の信号
パワーに対して、信号の伝送中に得られる雑音は低くな
る。第７図は、搬送波対雑音比が低い条件では、C/Nの
小さな増加がS/Nを大きく増加させることを示してい
る。閾値を過ぎると、出力雑音は入力搬送波電力に正比
例する。この関係は、C/Nのごくわずかな変化が出力ビ
ツト誤り率（データのクロツキング後のデジタルシステ
ム雑音の尺度）を何桁も変化させてしまうこともありう
るデジタルシステムとは異なる。

本発明は、光フアイバリンクシステムへの適用の場合
に、雑音の測定を経て、システムの送信機のパワー出力
と、伝送システムの損失とを推論できることを初めて認
めている。それらの測定を実施するために必要とされる
唯一の試験信号は、システム中に既に存在する雑音であ
る。これが確かであるのは、光フアイバリンクにおける
雑音電力が常にランダム雑音であり、システム内のパワ
ー量によつて完全に確定されるからである。光フアイバ
リンクの雑音は、雑音発生器の性質上、ランダム雑音に
なる。同軸回線伝送システムなどの他の種類の伝送シス
テムについては、他の、ランダムではない雑音源が電磁
信号結合を介してシステムに結合することがありうるの
で、これは当てはまらない。

本発明の理論上の基礎を説明したので、次に、本発明
の実施例の詳細な説明をする。

第６図に示すように、システムはFM光伝送システムの
ベースバンド出力端子における雑音電力を測定するよう
に設計された。システムは、送信機16に電気的に接続し
ているFM変調器12を含む光フアイバリンク10から成る。
送信機16はLED,レーザー，又は可変出力電力を有する他
の電気光学変調装置であるのが好ましいであろう。さら
に、送信機16はFM変調器12からの電気信号を受信し、FM
変調器から受信した電気信号と等価である光振幅信号を
送信する。送信機16から出た光振幅信号はフアイバ18に
より受信機22の入力端子へ搬送される。受信機22は光信
号を等価の電気信号に変換し、電気信号を大きくするた
めに利得を追加する。このシステムの中で最も低いレベ
ルの信号が見られるのは、受信機22に対する入力におい
てである。Honeywell Inc.により構成された本発明の一
実施例においては、送信機16はODL−50タイプの870ナノ
メートル送信機（及び可変LED駆動を実行する変形装
置）であり、受信機は、AT＆T Technologies Companyか
ら標準部品として入手可能であるODL−50受信機であつ
た。ここで説明する機能を多様な構成で実行するため
に、他の同等の構成要素や回路を利用できることを当業
者は認めるであろう。この説明は、本発明を解説すると
いう目的のために、本発明の一実施例の単なる１つの実
例を挙げるという役割をもつものにすぎない。

なお第６図を参照して、光フアイバリンクについてさ
らに説明すると、FM復調器24は受信機22から出力された
電気信号を受信し、入力信号に、システムにより導入さ
れた雑音を加えたものを回復するために、その信号を復
調する。この復調信号は電気的接続を介してリンク中の
最終素子である増幅器26に供給され、増幅器26は信号利
得をさらに有効なレベルまで増加させると共に、信号が
同期可能帯域フイルタ38と適合する出力インピーダンス
を有するように調整する。

同調可能帯域フイルタから出る雑音信号は直流情報を
有していない。すなわち、雑音信号は、含んでいる雑音
信号電力にかかわらずゼロの平均値を有する。この信号
が検出器を通過すると、平均値が信号強度の尺度となる
ような一方向の電流の流れを形成する。出力の特定の特
性は入力信号特性と、検出器の特性とによつて決まる。
単純な二乗検波器の場合、和周波数と差周波数は検波器
の出力で高くなる。このように、信号の雑音電力はベー
スバンドにおいてスペクトル状に分布する。入力信号平
均電力の尺度を回復するために、検波器の出力端子にお
けるスペクトルに低域フイルタを適用する。低域フイル
タの通過帯域が狭くなるにつれて、信号出力の変動は小
さくなり、従つて、測定平均雑音電力の不確かさは少な
くなる。当然のことながら、低域フイルタの通過帯域が
小さくなるにつれて、変動がゼロの値を有するように変
動を平均するのに、より長い時間を要する。従つて、雑
音測定システムの設計に当たつては、測定時間を考慮す
べきである。

回復される雑音信号の特定の特性に関するその他の情
報も利用できるのであるが、それらの信号を回復するに
は特殊な（必ずしも低域でなくて良い）フイルタが必要
であろう。光フアイバシステムはランダム雑音に限定さ
れているので、雑音の質があらかじめわかると期待して
良く、最も関心を引くのは雑音の量ということになる。
特定の問題は、平均雑音電力の測定をいかに正確に実施
できるかという点である。

雑音電力を測定する精度については、Ron Bracewell
がThe Fourier Transform and Its Applications,第16
章，改訂第２版の中で論じている。Bracewellが詳説す
る精度限界は、rms雑音変動と、検出される雑音信号の
平均との比である。同調可能帯域フイルタの帯域幅と、
検出される出力信号の平均化の量とを制限することによ
り、この比を任意に小さくすることができる（すなわ
ち、第６図に最も明瞭に示されているような低域フイル
タの帯域幅）。

同調可能帯域フイルタ38は、システム雑音の測定に必
要とされる周波数を選び出す従来の何れかの同調可能帯
域フイルタであれば良い。当業者は、特に見本の第１
図，第２図及び第３図を参照することにより理解できる
であろうが、望ましい周波数は、採用されているFM光フ
アイバ伝送システムによつて決まる。第１図，第２図及
び第３図に示すように、また、それらの図の比較によれ
ば、周波数のいくつかは、他の周波数より高い感度でラ
ンダム雑音電力の変化を示し、その結果、雑音の変化の
測定はより高感度に、従つて、より正確になる。厳密な
意味でどの周波数が最良の結果をもたらすかは、通常の
FMシステムで使用されるプレエンフアシス回路及びデエ
ンフアシス回路によつて決まる。（これらの回路は示さ
れていないが、当該技術においては良く知られてい
る。） なおも第６図に関して説明すると、同調可能帯域フイ
ルタ38の出力は検出器・低域フイルタブロツク36に供給
される。同調可能帯域フイルタは、測定すべき雑音電力
の帯域幅と、中心周波数とを決定する。帯域フイルタの
中心周波数は、最大感度に対応して変調指数が小さい周
波数に同調されても良く、あるいは、異なる周波数で雑
音を繰返し測定することにより、雑音信号のパワースペ
クトル全体を測定することができる。検出器・低域フイ
ルタの出力は、その後、増幅器34を介してアナログ／デ
ジタル変換器32に供給される。アナログ／デジタル変換
器32は本発明には重大ではないが、本発明のこの実施例
においては、システムの雑音性能情報を都合良く操作す
る手段として採用されると有利である。アナログ／デジ
タル変換器32から、システム性能雑音情報は制御装置30
に供給される。

制御装置は、受信雑音電力の量に関する情報を、シス
テムが動作するように設計されている選択値と比較する
ことにより、その情報を使用する。受信された雑音の量
と比較して許容される雑音の量は、信号品質の最適化
（雑音の低い伝送）又は放射装置における電力消散（信
頼性と寿命に相当する）の最適化のいずれかを可能にす
るものである。たとえば、１例として電話交換網を介し
てモデムによつて実行されているようなデジタルデータ
の伝送のためにこの伝送媒体を使用するシステムを考え
てみる。モデムは、特定のビツト誤り率（BER）で伝送
するために、伝送チヤネル内である帯域幅と、信号対雑
音比を要求する。伝送電力がこのBERを得るために必要
とされる電力を越えると、BERは既にほぼ完璧な伝送を
表わしているために、BERについて一般的に不要な改善
が生じる。この場合、制御装置は、おそらく、伝送電力
を、それが要求される伝送雑音特性を維持するのにちよ
うど十分になるまで減少させるであろう。ビデオの伝送
のような別の適用用途においては、雑音の少ない画像に
特に関心が集まると思われる。この場合には、より高電
力の伝送から得られる改善は顕著であるが、一定の信号
対雑音比を越える戻りの減少が生じる。制御装置は、信
号の品質を向上させ、しかもLEDの寿命を改善し且つパ
ワー消散を減少させるように、中間の動作条件を採用す
れば良い。LED装置の出力光パワーは入力電流と指数関
係にあるので、要求される光パワーの量の減少を少なく
して改善を得る機会は実質的に存在する。全ての光フア
イバシステムは何らかの出力限界を有するように設計さ
れているため、この出力減少能力は一般に利用できるよ
うにすべきである。

制御装置30は、マイクロコピユータ,CPU又は注文設計
の論理回路などの何れかの種類の知能制御装置であれば
良い。本発明の一実施例においては、制御装置30はオプ
シヨンとしてLED駆動線50を含んでいても良い。動作
中、LED駆動線50は、制御装置が受信した雑音性能測定
値に基づいて、送信機のパワー出力レベルを制御するで
あろう。本発明のさらに別の実施例では、制御装置は、
受信機22の出力電圧を制御する高電圧APD制御線52を含
んでいても良い。第６図に示すように、本発明の一実施
例は、オプシヨンとして、履歴雑音測定データを記憶す
るメモリ装置40を含んでいても良い。そのようなメモリ
装置は、システム性能を追跡すると共に、たとえば、光
フアイバリンクから成るシステムの中で雑音が最も低い
リンクを選択しようと考えているオペレータにより使用
可能であるような個々のリンクに関する情報を提供する
ために使用されても良い。システム内の光フアイバリン
クごとにメモリ装置に記憶された情報を検査することに
より、たとえば、低いパワーで低雑音の信号を出力する
ために１つのリンクを捜している場合には、システムの
リンクごとに雑音性能パラメータを検査して、最良の１
組のパラメータを有するリンクを選択することができる
であろう。

動作中、第６図に示すシステムは、まず、増幅器26か
らの出力雑音信号を帯域制限し、次に、その信号を、検
出器・低域フイルタ36の出力である帯域制限雑音信号中
の時間平均雑音電力に対応する電圧に変換することによ
り、必要な雑音電力スペクトル測定を実行する。この電
圧は、第１図，第２図及び第３図に示すように、実際の
チヤネルのパワースペクトル測定値により指示されるよ
うな周波数を有する特定の周波数帯域における雑音電力
に対応する。伝送される光パワーが増すにつれて、出力
電圧は第13図に示すように変化するが、これは第１図，
第２図及び第３図から取出されたデータに基づいてい
る。この電圧はデジタル化され、制御装置30に供給され
る。本発明の一実施例においては、制御装置30は、光フ
アイバリンク10の出力端子で所望の雑音レベルを得るよ
うに出力光パワーを増減するために、送信機16における
LED駆動電流を調整しても良い。システムは通常は最悪
の場合の条件では動作しないので、送信機の出力光パワ
ーを、光フアイバリンクの現在動作条件に適合するレベ
ルまで低下させることができる。これにより、送信機16
が要求するパワーの量は減少する。

本発明の雑音測定回路のもう１つの特徴は、光フアイ
バリンクから成るネツトワークの中で光フアイバリンク
ごとに動作パワー限界を確定できることである。これら
の動作限界は、利用可能な光パワーに匹敵する所定の信
号対雑音比を得るために必要な光パワーによつて決定さ
れる。いくつかの光フアイバリンクについて、雑音電力
測定の結果を選択した時間間隔でメモリに記憶すること
により、システムの動作と保守を向上できるであろう。
FOLのネットワークにおいて各FOLの性能を記憶すると、
飛行条件や保守アクションと相関させることができる性
能履歴が累積されてゆくことになる。このように、保守
に必要な条件を正確に予測できる。効果のない保守が生
じた場合には、追加労力が必要であることを指示するこ
とができる。また、リンクの性能の経時履歴は現在起こ
つている問題の性質を指示するのに役立つ。たとえば、
ゆっくりと増加しつつある雑音はLED送信機のエージン
グを示すと考えられ、一方、性能の急激な変化はシステ
ムに対する外部からの作用（たとえば、分離／係合中に
１対のコネクタに侵入したほこり）を示すものであろ
う。

制御装置の適用用途の別の例は、最も低い雑音電力を
発生している経路を選択するために、交互伝送経路の測
定雑音電力レベルを使用することにより、動作性能を改
善するものである。あるいは、雑音の低い経路を選択
し、送り出される光パワーを減少させること、従つて、
LEDのパワー消散（すなわち、接合温度）を最小限に抑
えることにより、システムの信頼性を向上させても良
い。保守の改善をはかるため、リンクは、保守に関し
て、その残りパワー限界に従つて優先順位を定められて
いる。このように、コネクタが傷又はほこりによつて汚
れてしまつた光フアイバリンクは、一定の信号対雑音比
を得るために要求されるLED（又はレーザーのようにパ
ワー出力が変調可能であるその他の光学ドライ）の駆動
電流が増加するため、自動的に表示される。

伝送リンクの雑音を順次測定することにより、１つの
場所にのみ配置した雑音測定システムを使用して、伝送
システム全体について雑音測定を実施できる。この方法
の実例の１つを第８図から第12図に示す。たとえば、第
８図の交換網に示される全二重光フアイバリンクのそれ
ぞれと関連する雑音電力を計算するためには、以下に説
明するように進めることができる。

1. LED送信機をスイツチ２に配置し、受信機をスイツ
チ１に配置したFOL＃１に関して、電圧制御発振器（VC
O）の入力端子を終端させ且つFOL＃１を第９図に示すよ
うに駆動することにより、雑音を測定する。

2. 第10図に示すように、次に、FOL＃１をスイツチ１
からスイツチ２へ通過する信号をスイツチ１で発生させ
れば良い。その後、信号は同じリンクに沿つて逆方向に
戻る。ステツプ１における測定雑音はこのリンクに関す
るもので、この伝送方向であつた。次に、第10図に示す
ように、また、下記の式により表わされるように、総雑
音を測定する： 測定雑音電力＝NFOL1L＋NFOL1R 式中、NFOL1Lは、スイツチ２からスイツチ１へ伝送し
ているときの第１番の光フアイバリンクの雑音電力であ
り、NFOL1Rは、スイツチ１からスイツチ２へ伝送してい
るときの第１番の光フアイバリンクの雑音電力である。
ステツプ１で測定した、リンクから受ける雑音を、ステ
ツプ２の、リンクから受ける雑音から減じると、試験す
べきリンクの雑音が得られる。当業者は理解するであろ
うが、このプロセスで使用される変調器と復調器の雑音
特性をあらかじめ多少は知つておくと、精度は向上す
る。

3.FOL＃２は、FOL＃１と同様に、電圧制御発振器（VC
O）をスイツチ２と、スイツチ１で使用して試験できる
が、その代わりに、FOL＃１を既知の雑音をもつ通信リ
ンクとして使用することにより、VCO発生源をスイツチ
１でのみ使用して、FOL＃２を試験することができる。

4.FOL＃３を試験するには、第11図に示すように、スイ
ツチ３にVCOが必要である。方法は、スイツチ２の送信
機と、スイツチ１の受信機とについて、FOL＃１の測定
と同様である。測定された総雑音電力から、FOL＃１に
より受けた雑音電力を減じたものがFOL＃３の雑音であ
る。FOL＃３を介する逆方向の伝送は、第10図に示すよ
うなFOL＃１を介するスイツチ１からスイツチ２への伝
送と同様である。

当業者には明らかであるように、伝送・分配システム
の中の複数の光フアイバリンクの第８図から第11図には
60として示す単一の試験箇所からの試験を、先に第６図
を参照して説明した本発明の雑音測定システムと、通常
の光フアイバ伝送・分配システムにおける既存のスイツ
チとを使用して実施することができる。

システムの一実施例においては、第６図に示すような
制御装置は、各FOLと関連する雑音レベルをメモリ40に
記憶しても良い。第12図に示す通り、メモリに雑音レベ
ルを記憶しておくと、システムはいくつかの光フアイバ
経路の雑音レベルを比較することがでる。１つの信号を
伝送するのに交互経路が存在しているようなシステムで
は、ルーテイングシステムは、記憶された雑音測定デー
タを使用して、最も雑音の低いFOLを選択することがで
きる。最も損失の少ないFOLを介して伝送するには、送
信機パワーが最低でなければならない。制御装置30は、
さらに、FOLの現在雑音レベルを基準雑音レベルと比較
しても良い。雑音レベルが基準を越えて上昇すると、そ
れはリンク性能を示し、FOLの保守間隔を決定するため
にそれを使用しても良い。保守スケジユールを設定する
に当たつてリンク性能の傾向を確定するために、雑音レ
ベルをロギングしても良い。

光フアイバリンクにおいては、必要な送信機パワーは
受信機の感度によつても影響を受ける。

検出器にAPDを使用する場合、最適アバランシエ利得
は温度の感知関数である。多くは、受信機の温度と設計
構成により結成されている高電圧調整及び設定値は、シ
ステムの雑音に影響を与える。所定のシステムと温度に
対して、アバランシエ利得の最適値が存在する。最適値
は、高電圧入力を制御することにより選択される。この
ように、第６図に示すように、受信機におけるアバラン
シエ利得を設定し且つ調整するために、システム雑音測
定値を使用することができる。これにより、APD高電圧
電源の必要調整条件を軽減すると共に、受信機の温度を
感知する、あるいは、高電圧駆動部の開ループ制御を温
度の関数として実現する必要をなくすことができる。

そこで、第12図に関して説明すると、本発明の雑音測
定システムを使用する光フアイバ伝送・分配システムの
別の実施例が示されている。第12図のシステムは、先に
第６図に関して説明したようなFM光フアイバリンク10
と、第６図に示すシステムにより採用されているような
制御装置，アナログ／デジタル変換器，増幅器，検出
器，低域フイルタ，同調可能帯域フイルタ及びメモリと
を含む。増幅器26の出力端子と、同調可能帯域フイルタ
38の入力端子との間には、第１の入力端子及び第２の入
力端子を有するスイツチ70が接続されており、その第１
の入力端子72は増幅器26の出力端子に接続し、第２の入
力端子74は、FOL10と同じ種類の素子から構成される第
２の光フアイバリンク100の出力端子に接続している。
このようなシステムにおいては、光フアイバリンクごと
の履歴雑音パラメータをメモリ40に記憶し、たとえば、
定められた任意の時点でシステムを介する信号のルーテ
イングを最適化するために、それらのパラメータを制御
装置30で比較しても良い。尚、複数の光フアイバリンク
に対して測定システムは唯一つである。第12図に示すよ
うなこのシステムの実施例の実例は２つのそのような光
フアイバリンクに限定されず、当業者には認められるよ
うに、伝送・分配システム中に存在するスイツチの使用
により、先に説明した第８図から第11図に例示するもの
のような複数の光フアイバリンクに適合するように構成
されても良い。

第１図，第２図及び第３図は、第４図に示す実験用装
置を使用して得られた。第４図の回路は先に第６図を参
照して説明したような光フアイバリンク10を構成する
が、第６図で採用していたような本発明の雑音測定装置
の代わりに、その雑音測定装置の代用として、スペクト
ル分析器28が配置されている。また、FM変調器の入力端
子は、非常に低い雑音を有する非常に低いインピーダン
スの発生源であるインピーダンスZ₀により終端してい
る。光学減衰器20は、コネクタ，余分のフアイバ，コネ
クタに付着したほこり又は汚れ物質，フアイバのよじれ
などの不規則さ及びその他の、伝送に変化を発生させる
ような物理的要因による損失などの光フアイバ経路にお
ける損失をシユミレートする。先に説明したように、受
信機22は雑音の大半をシステムに追加するもので、光学
減衰器20から減衰信号を受信する。復調器24は、FM搬送
波を、この例では、雑音が追加された直流レベルである
ベースバンド信号に変換する。システムからこの追加雑
音は２つの興味ある量を有している。まず第１に、追加
雑音は総パワーを有する。第２に、システムの雑音は、
システム内に存在する雑音の量と同じくらいに重量であ
ると思われるエネルギーのパワースペクトル分布を有す
る。雑音は、伝送レベルを変化させる実際の光学減衰に
より導入される雑音を測定できるという意味で、試験信
号がシステムに導入されたかのように作用する。雑音を
「試験信号」として使用することにより、伝送システム
に関する結論を図に表わすことができる。第１図，第２
図及び第３図は、伝送媒体に導入される光学減衰の量を
様々に変えたときの実験用光フアイバ伝送システムに関
する雑音測定値を示す。異なる周波数では、変調指数も
違うので、第７図は、これらの雑音電力スペクトル測定
値の基本形状を説明している。低い周波数では、β_２に
より表わす高い変調指数となる。そのように高い変調指
数の結果、搬送波信号のパワーが非常に低いときには、
非常に高い信号対雑音比を得ることができる。第４図に
示す装置による、第１図，第２図及び第３図のデータの
測定においては、スペクトル分析器は10KHzの分解能帯
域幅と、10Hzのビデオ帯域幅とに設定されたが、これ
は、第６図に示すような本発明の一実施例で使用される
同調可能帯域フイルタと、低域フイルタとにそれぞれ対
応する。この特定の実験では、使用したスペクトル分析
器はHewlett Packard Incorprated製造のHP8568Bであつ
たが、この実験の結果を再現するために、従来の任意の
スペクトル分析器を採用しても良い。

次に第５図に関して説明すると、本発明の雑音測定シ
ステムの別の代替適用用途が示されている。第５図に示
す構成と同様の構成は、光フアイバリンクにおいて能動
雑音測定を実施するために採用されても良い。たとえ
ば、試験信号発生器80から試験信号をビデオスイツチ82
へ発生することにより、送信機84は調整自在のパワーレ
ベルの光信号をFOL86を介してパイロン又はスイツチノ
ード88ヘ出力する。切換え自在のループバツク90は信号
をスイツチノード88からFOL92を介してビデオスイツチ8
2へ戻すことができ、ビデオスイツチ82において信号は
雑音測定装置110へルーテイングされれば良い。雑音測
定装置110は第６図に関して説明したような装置であれ
ば良い。次に、雑音測定装置110の結果はスイツチ制御
プロセツサ102を介してルーテイングされても良く、プ
ロセッサ102は雑音測定装置110の出力を操作して、送信
機84により出力される伝送パワーのレベルを調整すると
考えられる。

第５図に示すようなシステムを採用することにより、
光フアイバリンクにおけるFM変調器の動作条件を変更す
ると共に、試験信号の導入によつてシステム雑音を監視
することができる。雑音測定装置110で、たとえば、試
験信号を除去することができるであろうが、システム内
の雑音は信号なしのときと同じままであるべきである。
雑音レベルに変化があるならば、これは変調器又は復調
器の問題点を探るか、又はシステム内の変調器又は復調
器の故障の場所を限定するなどのために有用であろう。
第５図は、そのような能動雑音測定システムの１つの実
例を示そうとするものである。３つ以上の複数の光フア
イバリンクを有する場合や、複数のループバツク信号及
び／又はビデオスイツチを有する場合など、このような
能動雑音測定システムの数多くの変形を展開しうること
は、当業者には容易に認められるであろう。

特許法に従うため、また、当業者に、必要に応じて新
規な原理を適用し且つそのような特殊化された構成要素
を構成し、使用するために必要とされる情報を提供する
ために、本発明をかなり詳細に説明した。しかしなが
ら、本発明を本質的に異なる機器や装置により実施でき
ること、及び機器の詳細と、動作手順の双方に関して、
本発明それ自体の範囲から逸脱することなく、様々な変
形を達成できることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−128942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−157147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−26039（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 11/00 H04B 9/00 H04B 17/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共に出力端子と、入力端子とを有する少な
   くとも２つの光フアイバリンクを含むFM伝送・信号分配
   システムであつて、送信機を含むシステムで使用するた
   めのシステム性能を最適化する装置において、 （ａ） 少なくとも２つの光フアイバリンクの出力端子
   に結合される雑音信号を測定する手段と； （ｂ） 雑音測定手段により結合され、 （ｉ） 雑音測定手段により測定された雑音信号に比例
   し且つ少なくとも２つの光フアイバリンクにおける光フ
   アイバリンク損失に関するデータを含むシステム性能デ
   ータを発生する手段と； （ii） 光フアイバリンク損失データに基づいて最適の
   光フアイバリンクを決定すると共に、それと一致する比
   較制御信号を供給するように少なくとも２つの光フアイ
   バリンクにおける光フアイバリンク損失に関するデータ
   を比較する手段とを含む制御手段と； （ｃ） 制御手段に結合され、光フアイバリンク損失に
   関するデータを含む発生された性能データを記憶する手
   段と； （ｄ） 制御手段に結合され且つ比較制御信号に応答し
   て、光フアイバリンク損失に関するデータの比較に従つ
   て信号をルーテイングする手段とを具備する装置。
2. 【請求項２】出力端子と、入力端子とを有する少なくと
   も１つの光フアイバリンクを含むFM伝送・信号分配シス
   テムであつて、送信機を含むシステムで使用するための
   システム性能を最適化する装置において、 （ａ） 少なくとも１つの光フアイバリンクの出力端子
   に結合される雑音信号を測定する手段と； （ｂ） 雑音測定手段に結合され、 （ｉ）雑音測定手段により測定された雑音信号に比例し
   且つ光フイアバリンク損失に関するデータと送信機のパ
   ワーに関するデータとを含むシステム性能データを発生
   する手段と； （ii） 発生される性能データと一致する送信制御信号
   を送信機に供給し、送信パワーレベルを制御する手段を
   含む制御手段と； （ｃ） 制御手段に結合され、発生された性能データを
   記憶する手段とを具備する装置。