專(zhuān)利名稱(chēng)：光通信裝置及通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信裝置及通信方法、特別涉及用一根光纖可做到雙向通信的光通信裝置及通信方法。
如果在這樣的1394總線中采用通常的電氣電纜，衰減大，限制可使用的距離。在電氣電纜的技術(shù)規(guī)格中，將4.5米規(guī)定為最長(zhǎng)的傳送距離。因此，例如，甚至用電氣電纜沿著墻壁連接在5.4m2大小的房間內(nèi)的對(duì)面墻壁上安裝的設(shè)備，都是困難的。
在用光纖接收發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，為了確保所規(guī)定的位誤碼率(BER)，必須要確保所指定的信噪比(S/N比)。在檢查用光纖能否實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的位誤碼率的時(shí)候，目前，例如是設(shè)想如

圖1所示那樣的系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，用光纖所傳送來(lái)的光的接收光的光量是電平H時(shí)，被判定為邏輯1；是電平L時(shí)，被判定為邏輯0。實(shí)際上，是將接收光的光量變換成模擬的，所以，是將電平H和電平L的正中間的電平(H+L)/2作為判定電平D，接收光的光量比電平D大時(shí)，判定為邏輯1；接收光的光量比電平D小時(shí)，被判定為邏輯0。
目前，假定是將高斯噪聲重疊在每個(gè)電平H和電平L上、由下式來(lái)計(jì)算位誤碼率BER。另外，在下式中，為了簡(jiǎn)單，假定電平H和電平L上各自所重疊的噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，是相等的。BER=12∫-∞D1σ2πexp(-(H-x)22σ2)dx]]>+12∫D∞1σ2πexp(-(x-L)22σ2)dx]]>=∫D∞1σ2πexp(-(x-L)22σ2)dx]]>=∫H-L2σ∞12πexp(-y22)dy[y=(x-L)/σ]]]>=12π∫Q∞exp(-y22)dy[Q=(H-L)/(2σ)]]]>在上式中，是作為電平H和電平L各自高斯分布的下部邊沿重疊部分的面積與整個(gè)面積之比、來(lái)計(jì)算BER的。
在上式中，若將H-L記作信號(hào)電平S、噪聲記作σ，S/N比則與Q值有下式關(guān)系。
S/N比＝2Q如果將位誤碼率BER與Q值間的關(guān)系表示在圖上，如圖2所示。在圖2中，縱軸表示BER，橫軸表示Q值。
在1394總線中，作為位誤碼率BER，要求1E-12(＝1×10-12)。與此對(duì)應(yīng)的Q值，由圖2可知，大約是7。由上式若將Q＝7換算成S/N比，為14即11.5dB。另外，在其它許多通信系統(tǒng)中，作為位誤碼率BER，要求1E-9，而與此對(duì)應(yīng)的Q值為6，S/N比為12，即10.8dB。
目前，在一根光纖中進(jìn)行全雙工通信的狀態(tài)下，要實(shí)現(xiàn)這樣的位誤碼率BER＝1E-12，一直被認(rèn)為是困難的。所謂全雙工通信，在接收側(cè)和發(fā)送測(cè)雙方使用基本同一的波長(zhǎng)、是同時(shí)進(jìn)行用于發(fā)送的光的傳送和用于接收的光的傳送。
例如，如圖3所示，由設(shè)備1的光發(fā)射器件2發(fā)生指定波長(zhǎng)的光，通過(guò)光纖21傳送到設(shè)備2，由設(shè)備2的光接收器件13接收這個(gè)光，同時(shí)，由設(shè)備2的光發(fā)射器件12，發(fā)生與光發(fā)射器件2發(fā)生的光的波長(zhǎng)基本同一波長(zhǎng)的光，通過(guò)光纖21傳送、由設(shè)備1的光接收器件3接收。
在設(shè)設(shè)備1側(cè)，如果光接收器件3，只接收設(shè)備2側(cè)的光發(fā)射器件12發(fā)生的光，那么，設(shè)備1就可以和設(shè)備2同時(shí)進(jìn)行接收發(fā)送。
實(shí)際上，設(shè)備1側(cè)的光發(fā)射器件2發(fā)生的光，直接漏入光接收器件3，或者由光纖21的設(shè)備1側(cè)的端面(近端面)反射、被光接收器件3所接收，或由光纖21的設(shè)備2側(cè)的端面(遠(yuǎn)端面)反射、被光接收器件3所接收。即，光接收器件3，除了光發(fā)射器件12發(fā)生的光之外，還接收光發(fā)射器件2發(fā)生的光的返回光(雜散光)。這個(gè)雜散光量，一直被認(rèn)為是噪聲成分。其結(jié)果，假定這個(gè)雜散光量有信號(hào)量的10％，那么，S/N比則為10(＝1/0.1)。若將S/N比換算成Q值，則為5(＝10/2)。如圖2所表明的，要實(shí)現(xiàn)Q＝5，位誤碼率BER約為1E-6.5。即，當(dāng)存在10％的雜散光量的場(chǎng)合，不用說(shuō)要實(shí)現(xiàn)1394總線所要求的1E-12，就是實(shí)現(xiàn)許多通信系統(tǒng)中所要求的1E-9，也困難。
于是，提出了這樣的解決方案例如，如圖4所示，從設(shè)備1來(lái)看，設(shè)置發(fā)送用的光纖21A和接收用的光纖21B，使之能夠同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。如果做成這樣的結(jié)構(gòu)，起碼需要2根光纖。
于是，提出了這樣的解決方案例如，如圖5所示，用1光纖21連接設(shè)備1和設(shè)備2，同時(shí)，在設(shè)備1和設(shè)備2分別各自配置光學(xué)系統(tǒng)31、或光學(xué)系統(tǒng)41，用時(shí)分割方式進(jìn)行通信。
光學(xué)系統(tǒng)31，其基本構(gòu)成如圖6所示。另外的光學(xué)系統(tǒng)41，同樣也采用如圖6所示的結(jié)構(gòu)。這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)31，在基板51上，配置有棱鏡52。由光發(fā)射器件2所發(fā)射的光，被棱鏡52的面52A反射，通過(guò)透鏡53由光纖21的端面21A引導(dǎo)到光纖21內(nèi)，被傳送到設(shè)備2側(cè)。由設(shè)備2側(cè)傳送來(lái)的光，由光纖21的端面21A發(fā)射，通過(guò)透鏡53入射到棱鏡52的端面52A上，透過(guò)端面52A、被入射到在基板51上所形成的光接收器件3上。
圖6所示所構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)31、41，由棱鏡52、分離由光發(fā)射器件2所發(fā)射的發(fā)送用的光和由光纖21所傳送來(lái)的接收用的光。
但是，由光發(fā)射器件2所發(fā)射的光的一部分，不被棱鏡52的面52A所反射、進(jìn)入棱鏡52的內(nèi)部，由光接收器件3所接收。所以，如圖7和圖8的流程圖中所示，要用時(shí)分割來(lái)進(jìn)行發(fā)送的處理和接收的處理。
即，最初在步驟S1，設(shè)備1，要判定是否存在發(fā)送數(shù)據(jù)，在不存在發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S2，判定是否從設(shè)備2接收到了線路使用請(qǐng)求(光纖21)信號(hào)。當(dāng)從設(shè)備2沒(méi)有送來(lái)線路使用請(qǐng)求信號(hào)的場(chǎng)合，返回到步驟S1，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S2中，當(dāng)判定為從設(shè)備2接收到了線路使用請(qǐng)求信號(hào)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S3，設(shè)備1設(shè)定接收方式。而后，在步驟S4，判定是否從設(shè)備2正在接受信號(hào)。即，判定是否仍在接收線路使用請(qǐng)求信號(hào)。在正在接受信號(hào)的場(chǎng)合，要一直等待到不接收信號(hào)，在到了不接收信號(hào)的時(shí)候，前進(jìn)到步驟S5，設(shè)備1將接收方式設(shè)定通知設(shè)備2。
一旦進(jìn)行這個(gè)通知，如下面所述，從設(shè)備2發(fā)送來(lái)數(shù)據(jù)，所以，在步驟S6一直等待到接收數(shù)據(jù)，當(dāng)接收來(lái)了數(shù)據(jù)時(shí)，在步驟S7，將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。接著，在步驟S8，判定是否接收到了數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)，在未接收到的場(chǎng)合，返回到步驟S6，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S8，在判定為接收到了數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S9，設(shè)備1取消接收方式，返回到步驟S1，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S1，判定為存在發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，前進(jìn)到S10，設(shè)備1將線路使用請(qǐng)求信號(hào)輸出到設(shè)備2。在步驟S11，設(shè)備1判定是否從設(shè)備2接收到了接收方式設(shè)定的通知，當(dāng)接收到了接收方式設(shè)定的通知的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S12，設(shè)備1設(shè)定發(fā)送方式。接著，在步驟S13，設(shè)備1發(fā)送數(shù)據(jù)，在步驟S14，判定發(fā)送的數(shù)據(jù)是否結(jié)束，在未結(jié)束的場(chǎng)合，返回到步驟S13，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S14，當(dāng)判定為發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)結(jié)束的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S15，設(shè)備1將數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)輸出到設(shè)備2。而后在步驟S16，取消發(fā)送方式，返回到步驟S1，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S11，當(dāng)判定為從設(shè)備2沒(méi)有接收到接收方式設(shè)定的通知的場(chǎng)合，在步驟S10在設(shè)備1對(duì)設(shè)備2輸出線路使用請(qǐng)求信號(hào)的時(shí)機(jī)中，由設(shè)備2也輸出線路使用請(qǐng)求信號(hào)，由于2個(gè)線路使用請(qǐng)求信號(hào)重疊起來(lái)，所以可以認(rèn)為設(shè)備2未能接收到設(shè)備1輸出的線路使用請(qǐng)求信號(hào)。因此，在這種場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S17，設(shè)備1重新判定是否接收到了線路使用請(qǐng)求信號(hào)，在未接收到的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S18，判定自輸出線路使用請(qǐng)求信號(hào)之后是否經(jīng)過(guò)了預(yù)先設(shè)定的隨機(jī)指定的時(shí)間，在還未經(jīng)過(guò)該時(shí)間的場(chǎng)合，返回到步驟S17，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S18，當(dāng)判斷為經(jīng)過(guò)了隨機(jī)指定的時(shí)間的場(chǎng)合，返回到步驟S1，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在設(shè)備2側(cè)，也同樣，對(duì)于設(shè)備1不管是否輸出了線路使用請(qǐng)求信號(hào)、在從設(shè)備1側(cè)未能發(fā)送來(lái)接收方式設(shè)定的通知信號(hào)的場(chǎng)合，執(zhí)行待機(jī)到經(jīng)過(guò)隨機(jī)指定的時(shí)間的處理。這個(gè)隨機(jī)指定的時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)備1和設(shè)備2中是不同的時(shí)間。在設(shè)備1設(shè)定的時(shí)間比設(shè)備2設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合，在設(shè)備1待機(jī)期間設(shè)備2再度發(fā)送來(lái)線路使用請(qǐng)求信號(hào)。這種場(chǎng)合，在步驟S17，被判定為接收到了線路使用請(qǐng)求信號(hào)，前進(jìn)到步驟S3，執(zhí)行與上述場(chǎng)合同樣的處理。
即，在這個(gè)例子中，從設(shè)備1和設(shè)備2雙方讓其獨(dú)立地開(kāi)始發(fā)送處理，當(dāng)從對(duì)方一側(cè)沒(méi)有適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)的場(chǎng)合，令其只待機(jī)各自的隨機(jī)時(shí)間，讓其重新執(zhí)行同樣的處理。隨機(jī)的時(shí)間通常是不同的時(shí)間，所以，設(shè)定了較短時(shí)間的設(shè)備，將先發(fā)送數(shù)據(jù)。
這樣，在由目前的單根光纖進(jìn)行發(fā)送和接收的系統(tǒng)中，是做成用時(shí)分割方式來(lái)收發(fā)信號(hào)。結(jié)果，存在有這樣的課題各個(gè)設(shè)備，不能準(zhǔn)確地用指定的時(shí)機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。
為達(dá)到上述目的所提出的本發(fā)明，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信的光通信裝置中，包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將發(fā)送用的光引導(dǎo)到光纜的同時(shí)將接收用的光引導(dǎo)到光接收器件的光導(dǎo)器件，對(duì)于光接收器件發(fā)生的雜散光的光量M的值，當(dāng)將表示所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候被設(shè)定為S-2QN≥M＞S/2Q-N。
對(duì)接收信號(hào)光量S的雜散光的光量M的比例S/M可以做到7％到30％，光通信中的傳送速度可以做到100Mbps以上。
光纜可以采用塑料光纖。
來(lái)自通信對(duì)方側(cè)的反射光的光量之和可以做到來(lái)自發(fā)送側(cè)的發(fā)送用的光的通信對(duì)方側(cè)中的接收光量的0.7％到3.0％。
另外，本發(fā)明，包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將發(fā)送用的光引導(dǎo)到光纜的同時(shí)將接收用的光引導(dǎo)到光接收器件的光導(dǎo)器件，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信的光通信裝置的光通信方法中，對(duì)于光接收器件發(fā)生的雜散光的光量M的值，當(dāng)將表示所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候被設(shè)定為S-2QN≥M＞S/2Q-N。
在上述所構(gòu)成的本發(fā)明相關(guān)的光通信裝置以及方法中，對(duì)于光接收器件，當(dāng)將表征所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候，雜散光的光量M的值被設(shè)定為由下式指定的范圍。
S-2QN≥M＞S/2Q-N再者，本發(fā)明，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信的光通信裝置中，包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將發(fā)送用的光引導(dǎo)到光纜的同時(shí)將接收用的光引導(dǎo)到光接收器件的光導(dǎo)器件、以及如下的控制裝置，即控制光發(fā)射器件和光接收器件，由光發(fā)射器件發(fā)射發(fā)送用的光、在由光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于由光接收器件所接收的接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在由光接收器件接收由光纜傳送來(lái)的接收用的光的狀態(tài)下容許用于由光發(fā)射器件所發(fā)射的發(fā)送用的光形成的信號(hào)發(fā)送的處理。
再有，本發(fā)明，包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將發(fā)送用的光引導(dǎo)到光纜的同時(shí)將接收用的光引導(dǎo)到光接收器件的光導(dǎo)器件，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信的光通信裝置的光通信方法中，由光發(fā)射器件發(fā)射發(fā)送用的光、在由光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于由光接收器件所接收的接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在由光接收器件接收由光纜傳送來(lái)的接收用的光的狀態(tài)下容許用于由光發(fā)射器件所發(fā)射的發(fā)送用的光形成的信號(hào)發(fā)送的處理。
在具有這樣結(jié)構(gòu)的本發(fā)明相關(guān)的光通信裝置以及方法中，發(fā)射發(fā)送用的光、在由光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于接收的接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在接收由光纜傳送來(lái)的接收用的光的狀態(tài)下容許用于發(fā)射的發(fā)送用的光形成的信號(hào)發(fā)送的處理。
從以下所說(shuō)明的實(shí)施例子的說(shuō)明中，將會(huì)進(jìn)一步明確本發(fā)明的另外的目的、由本發(fā)明所得到的具體的優(yōu)點(diǎn)。
圖2是表示位誤碼率與Q值間的關(guān)系曲線。
圖3是說(shuō)明光纖中的雜散光的圖。
圖4是表示目前的光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例子圖。
圖5是表示目前的光通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例子圖。
圖6是表示構(gòu)成圖5所示的光通信系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例子圖。
圖7是說(shuō)明圖5所示的光通信系統(tǒng)中的通信處理的流程圖。
圖8是說(shuō)明圖5所示的光通信系統(tǒng)中的通信處理的流程圖。
圖9是說(shuō)明適用本發(fā)明的1394總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示圖9所示的各裝置擁有的接口的結(jié)構(gòu)例子圖。
圖11是表示圖10所示的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例子圖。
圖12是表示雜散光量為10％的狀態(tài)下的光接收器件的輸出的例子圖。
圖13是表示雜散光量為30％的狀態(tài)下的光接收器件的輸出的例子圖。
圖14是說(shuō)明本發(fā)明中的雜散光的概念圖。
圖15是表示實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)的框圖。
圖16是表示圖15所示的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所獲得的特性曲線。
圖17是說(shuō)明圖10所示的接口的發(fā)送處理的流程圖。
圖18是說(shuō)明圖10所示的接口的接收處理的流程圖。
在端子72，連接著B(niǎo)-ISDN通信線路；在端子73，連接著CATV通信線路。在端子74，連接著接收通過(guò)廣播衛(wèi)星或通信衛(wèi)星所傳送來(lái)的電磁波的拋物線天線77，而在端子75，連接著接收地波的電視廣播電磁波的天線78。
在房間A，配置有電纜轉(zhuǎn)接器79，并與塑料光纖76相連接。在這個(gè)電纜轉(zhuǎn)接器79中，通過(guò)塑料光纖76，連接著IRD80、電視接收機(jī)81、個(gè)人計(jì)算機(jī)82以及圖像打印機(jī)83，此外，還連接著本地服務(wù)器84、放大器85、DVCR86。
在房間B的電纜轉(zhuǎn)接器87中，連接著塑料光纖76，同時(shí)，通過(guò)塑料光纖76，連接著電視接收機(jī)88、電話機(jī)88和個(gè)人計(jì)算機(jī)90。
塑料光纖(以下，簡(jiǎn)稱(chēng)光纖)76所連接的各個(gè)設(shè)備和端子，為了通過(guò)光纖76進(jìn)行光通信，各自?xún)?nèi)置有圖10中所示結(jié)構(gòu)的接口。
光纖76的末端被連接到插頭135，這個(gè)插頭135被安裝在插座134。與插座134相對(duì)，配置有光學(xué)系統(tǒng)133，通過(guò)光纖76內(nèi)部所傳送來(lái)的光，經(jīng)由插頭135、插座134被入射到光學(xué)系統(tǒng)133，由光學(xué)系統(tǒng)133引導(dǎo)到光接收器件136。與由光接收器件136所輸出的接收光量相應(yīng)的電氣信號(hào)，由前置放大器137，進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換。波形整形/2進(jìn)制編碼電路138，對(duì)由前置放大器137所供給的電壓信號(hào)進(jìn)行波形整形的同時(shí)進(jìn)行2進(jìn)制編碼，并輸出到接收電路123。
由發(fā)送電路121所輸出的發(fā)送信號(hào)，被輸入到收發(fā)器電路122的光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路131。光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路131，對(duì)應(yīng)于所輸入的信號(hào)驅(qū)動(dòng)光發(fā)射器件132。光發(fā)射器件132，對(duì)應(yīng)于所輸入的信號(hào)發(fā)射光。這個(gè)光，由光學(xué)系統(tǒng)133通過(guò)插座134、插頭135被引導(dǎo)到光纖76，通過(guò)光纖76內(nèi)部進(jìn)行傳送被發(fā)送到另外的設(shè)備。
例如，由微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的控制電路124，取入由接收電路123所接受的數(shù)據(jù)，在處理的同時(shí)，將發(fā)送數(shù)據(jù)供給發(fā)送電路121。再者，控制電路124，與這些發(fā)送電路121和接收電路123一起、控制收發(fā)電路122并控制接收發(fā)送的動(dòng)作。
圖11表示出了光學(xué)系統(tǒng)133的構(gòu)成例子。從由激光二極管或LED等構(gòu)成的光發(fā)射器件132發(fā)射的光，入射到被設(shè)置在半導(dǎo)體基板141上所形成的基礎(chǔ)142A上的耦合透鏡142。光發(fā)射器件132發(fā)生的光的強(qiáng)度中心，與耦合透鏡142的光軸，只錯(cuò)開(kāi)了距離d。結(jié)果，由光發(fā)射器件132所發(fā)射的光的強(qiáng)度中心(主光束)的傳輸路徑，在圖11中，被向上彎曲，進(jìn)而由在半導(dǎo)體基板141上所設(shè)置的光路提升反射鏡143的全反射面143A進(jìn)行全反射，作為光L1以角度θ入射到光纖76的端面76A。被入射到端面76A的光L1，進(jìn)入光纖76的內(nèi)部，作為光L2向其它設(shè)備進(jìn)行傳送。
光L1之中，由光纖76的端面76A所反射的一部分光，作為光L3，被照射到半導(dǎo)體基板141側(cè)。由光電二極管構(gòu)成的光接收器件136，是處于光L3不入射的位置、并且被配置在能入射從另外設(shè)備傳送來(lái)后、由光纖76的端面76A所發(fā)射的光的位置。因此，光接收器件136，接收來(lái)自另外設(shè)備的光，但不接收作為由端面76A所反射的雜散光的光L3。
這樣的效果，通過(guò)選擇光纖76的端面76A的角度或光L3的會(huì)聚度(有效NA)為指定值，是可以實(shí)現(xiàn)的。
下面，對(duì)于在這樣的光學(xué)系統(tǒng)133中、為實(shí)現(xiàn)所希望的位誤碼率BER的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明中，不將雜散光作為高斯分布的噪聲考慮、而是作為信號(hào)的劣化來(lái)考慮。即，由前置放大器137對(duì)雜散光量為10％(圖12)、或30％(參照?qǐng)D13)情況下的光接收器件136的輸出進(jìn)行電流電壓變換后的信號(hào)波形，如圖12和圖13分別所示。如由這些圖所表明的，認(rèn)為雜散光成分，對(duì)于信號(hào)以某個(gè)比例恒定存在，而不是在很寬范圍內(nèi)使信號(hào)逐漸變壞的所謂呈現(xiàn)高斯分布。這點(diǎn)也可以從下述事實(shí)得到印證圖12和圖13的眼狀顯示圖，不是整個(gè)變成模糊狀態(tài)，而只是在指定的輪廓的外部變的不清晰，輪廓的內(nèi)部是清晰的。
即，在本發(fā)明中，如圖14所示，雜散光，是作為讓邏輯0電平和邏輯1的電平各自只增加指定的電平那樣的成分存在。高斯分布的噪聲，是對(duì)于邏輯0和邏輯1的電平、或雜散光M分別存在。
若用數(shù)學(xué)公式說(shuō)明以上情況，如下所述。即，現(xiàn)在，將信號(hào)的光量記做S，雜散光的光量記做M，放大器的噪聲、光的散射噪聲等高斯分布的噪聲成分記做N。目前，由于將雜散光量M看作是噪聲，所以，S/N比是按下式來(lái)求得的。
S/N比＝S/(N+M)
在本發(fā)明中，雜散光，不是噪聲、而是作為信號(hào)的劣化來(lái)對(duì)待的，所以，用下式來(lái)表征S/N比。
S/N比＝(S-M)/N例如，假定雜散光光量M為5％，噪聲也是5％，按目前考慮方法的S/N比為10(＝1/(0.05+0.05))，Q值的值為5，所以，由圖2可知，實(shí)現(xiàn)位誤碼率1E-9是困難的。
按本發(fā)明的考慮方法的S/N比為19(＝(1-0.05)/0.05)，由圖2，得Q值的值為9.5。因此，可以實(shí)現(xiàn)1E-12的位誤碼率。
發(fā)明者們，用圖15所示的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。由脈沖發(fā)生器165，發(fā)生作為信號(hào)成分的脈沖，驅(qū)動(dòng)激光二極管166。由激光二極管166所發(fā)射的激光，經(jīng)由透鏡167、ND濾波器168，入射到半反射鏡164。由半反射鏡164所反射的激光，被入射到多模硅光纖169，在其內(nèi)部進(jìn)行傳送，通過(guò)透鏡170，被入射到發(fā)光二極管171。
另外，由脈沖發(fā)生器161，發(fā)生作為雜散光成分的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光二極管162。由激光二極管162所發(fā)射的激光，經(jīng)由透鏡163，入射到半反射鏡164，被合成為作為信號(hào)成分的激光。
由數(shù)字示波器172觀測(cè)由發(fā)光二極管171接收到的光量的變化，由錯(cuò)誤檢測(cè)器173來(lái)比較脈沖發(fā)生器165輸出的脈沖(時(shí)鐘)和由數(shù)字示波器所觀測(cè)的結(jié)果，這樣，來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)處理。
圖16表示出了錯(cuò)誤檢測(cè)的結(jié)果。顯然，雜散光的比例越增加，位誤碼率越惡化。
可獲得1E-9位誤碼率時(shí)的雜散光比率，大約為31％，可獲得1E-12位誤碼率時(shí)的雜散光比率，大約為23％。
表1達(dá)到BER所需要的雜散光量

表1，除了該實(shí)驗(yàn)值外，還表示出了計(jì)算值1根據(jù)目前的S/N比＝S/(N+N)公式計(jì)算結(jié)果所得到的位誤碼率，和計(jì)算值2根據(jù)本發(fā)明中的S/N比＝(S-M)/N公式計(jì)算結(jié)果所得到的位誤碼率。
顯然，計(jì)算值1，與實(shí)驗(yàn)值大不相同，對(duì)此，計(jì)算值2，是與實(shí)驗(yàn)值基本相吻合的值。這表明如本發(fā)明中的情況那樣、不是將雜散光作為高斯分布的噪聲來(lái)考慮、而是作為信號(hào)的劣化來(lái)考慮的正確性。
于是，在本發(fā)明中，曾經(jīng)這樣來(lái)進(jìn)行接口等的設(shè)計(jì)的使雜散光量比基于目前2Q＝S/(N+N)的公式所得到的雜散光量M的值，M＝(S/2Q)-N要小，但在本發(fā)明中，是要設(shè)計(jì)成使雜散光量要小于基于由式2Q＝(S-M)/N所得到的下式M＝S-2QN所得到的值。
換句話說(shuō)，在本發(fā)明中，可以這樣進(jìn)行接口設(shè)計(jì)雜散光量M的值，要在下式所表示的范圍。
S-2QN≥M＞(S/2Q)-N按照這個(gè)原理，這樣，就可以在單芯全雙工通信中實(shí)現(xiàn)1394總線中所要求的1E-12的位誤碼率。即，若采用目前的計(jì)算方法，高斯分布的噪聲N的值即使是0，由圖2可知，對(duì)應(yīng)于1E-12的值的Q值是7，所以，M＝S/2Q的值為7％(＝1/(2×7))。對(duì)此，若按照本發(fā)明中的原理，即使將高斯分布的噪聲假定為5％，M＝S-2Q的值為30％(＝1-2×7×0.05)。就是說(shuō)，容許相應(yīng)多的雜散光量的存在。因此，設(shè)計(jì)容易，可以實(shí)現(xiàn)單芯全雙工通信的1394總線。
為了對(duì)更具體的例子作進(jìn)一步說(shuō)明，作為光發(fā)射器件132，例如，可以是波長(zhǎng)在650nm附近的激光二極管或LED，其RIN(相對(duì)噪聲強(qiáng)度)可以是-115dB/Hz以下。
作為光接收器件136，可以使用硅PIN光電二極管。作為光纖76，可以使用由PMMA所構(gòu)成的StepIndex塑料光纖。如果由光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路131以50％的占空率調(diào)制信號(hào)，發(fā)送光量按平均功率計(jì)可以做到-2.7dBm到-9.9dBm。
光纖76傳送距離是10M，考慮傳送損耗、曲折損耗、端面損耗等，假定在這個(gè)傳送系統(tǒng)中的光量損耗最大為5dB。假定光纖76的通信對(duì)方側(cè)的端面中的反射量(遠(yuǎn)端反射)最大為1.4％。另外，接收效率為-3dB。在這個(gè)系統(tǒng)中，10m傳送時(shí)的最低接收信號(hào)光量，如下式所示，為-17.9dBm。
-17.9dBm＝-9.9dBm-5dB-3dB另一方面，遠(yuǎn)端的雜散光，在本身發(fā)生最大光量的場(chǎng)合為最大，所以，如下式所示，為-34.2dBm。
-34.2dBm＝-2.7dBm-5dB-18.5dB-5dB-3dB另外，上式中的-18.5dB是表示1.4％的遠(yuǎn)端反射量。
另外，若假定近端的雜散光量，為光發(fā)射器件132中的發(fā)光量的0.5％(-23dB)，如下式所示，為-25.7dBm-25.7dBm＝-2.7dBm-23dB因此，雜散光的近端和遠(yuǎn)端之和，為-25.1dBm。
即，若要將來(lái)自遠(yuǎn)端的雜散光的光量-34.2dBm，換算成原來(lái)的值，求解方程式-34.2dBm＝101ogx求得x＝3.8×10-4。
同樣，若要將來(lái)自近端的雜散光的光量-25.7dBm，換算成原來(lái)的值，求解方程式-25.7dBm＝10logx求得 x＝2.7×10-3＝27×10-4。
兩端的雜散光的接收光量之和，由下式求得為30.8×10-4。
3.8×10-4+27×10-4＝30.8×10-4若將這個(gè)值換算成dBm，由下式求得為-25.1dBm。
10log(30.8×10-4)＝-25.1dBm結(jié)果，對(duì)信號(hào)的雜散光的比率，如下式所示，為-7.2dB即19％。
-7.2dB＝-25.1dBm-(-17.9dBm)
這樣，就可以實(shí)現(xiàn)1E-12的位誤碼率。
再者，例如，如果假定接收效率為-6dB，最低接收光量信號(hào)量，如下式所示，為-20.9dBm。
-20.9dBm＝-9.9dBm-5dB-6dB遠(yuǎn)端的雜散光，如下式所示，為-37.2dBm。
-37.2dBm＝-2.7dBm-5dB-18.5dB-5dB-6dB如果假定近端的雜散光為發(fā)射光的光量的0.3％(-25.2dB)，如下式所示，為-27.9dBm。
-27.9dBm＝-2.7dBm-25.2dB遠(yuǎn)端和近端的雜散光的接收光量之和，為-27.4dBm。
即，若將來(lái)自遠(yuǎn)端的雜散光的光量-37.2dBm，換算成原來(lái)的值，求解方程式-37.2dBm＝10logx求得x＝1.9×10-4。
同樣，若要將來(lái)自近端的雜散光的光量-27.9dBm，換算成原來(lái)的值，求解方程式-27.9dBm＝10logx求得x＝1.6×10-3＝16×10-4。
兩者之和，由下式求得為17.9×10-4。
1.9×10-4+16×10-4＝17.9×10-4若將這個(gè)值換算成dBm，由下式求得為-27.4dBm。
10log(17.9×10-4)＝-27.4dBm對(duì)信號(hào)的雜散光的比率，如下式所示，為-6.5dB即22％。
-6.5dB＝-27.4dBm-(-20.9dBm)在這種場(chǎng)合下，也能確保1E-12的位誤碼率。
下面，參照?qǐng)D17的流程圖，對(duì)圖10所示的接口的發(fā)送處理進(jìn)行說(shuō)明。最初在步驟S31，控制電路124，判定是否存在發(fā)送數(shù)據(jù)，在被判定為不存在發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，等待到發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)生。
在步驟S31，在被判定為存在發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S32，控制電路124執(zhí)行發(fā)送數(shù)據(jù)的處理。
這時(shí)，控制電路124，將發(fā)送數(shù)據(jù)輸出到發(fā)送電路121。發(fā)送電路121，用指定的方式調(diào)制這個(gè)發(fā)送信號(hào)，供給收發(fā)電路122的光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路131。光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路131，根據(jù)由發(fā)送電路121所輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)光發(fā)射器件132。結(jié)果，光發(fā)射器件132，發(fā)射對(duì)應(yīng)于發(fā)送數(shù)據(jù)的光。
這個(gè)光，經(jīng)由耦合透鏡142，被入射到提升反射鏡143的全反射面143A，于是被全反射之后，由端面76入射到光纖76的內(nèi)部。而后，被傳送到通信對(duì)方的設(shè)備。
接著，前進(jìn)到步驟S33，控制電路124，判定是否發(fā)送了所有的數(shù)據(jù)，在還存在沒(méi)有發(fā)送的數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，返回到步驟S32，重復(fù)執(zhí)行同樣的處理。
在步驟S33，在被判定為已發(fā)送了所有數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S34，控制電路124，輸出數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)，與通常的發(fā)送數(shù)據(jù)一樣地被發(fā)送到通信對(duì)方。通信對(duì)方，通過(guò)接收這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)，可以檢測(cè)所發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)的結(jié)束。而后，返回到處理步驟S31，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
下面，參照?qǐng)D18的流程圖，對(duì)接收處理進(jìn)行說(shuō)明。在步驟S51，控制電路124，判定是否接收到了數(shù)據(jù)，沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，等待接收數(shù)據(jù)。在步驟S51，在被判定為接收到了數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，前進(jìn)到步驟S52，控制電路124，執(zhí)行取入接收數(shù)據(jù)的處理。
即，經(jīng)光纖76傳送來(lái)的光，由端面76射出，由光接收器件的面136A入射到半導(dǎo)體基板141上的光接收器件136。光接收器件136，輸出對(duì)應(yīng)于所入射的光的光量的信號(hào)。由前置放大器137，將這個(gè)信號(hào)由電流變換成電壓之后，被供給波形整形/二進(jìn)制編碼電路138。波形整形/二進(jìn)制編碼電路138，在對(duì)所輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行波形整形的同時(shí)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，供給接收電路123。接收電路123，解調(diào)所接收到的數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)到內(nèi)置的存儲(chǔ)器中。
接著，前進(jìn)到步驟S53，控制電路124，處理接收數(shù)據(jù)。這時(shí)，控制電路124，控制接收電路123并接收，處理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。接收電路123，訂正存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，將所得到的數(shù)據(jù)供給控制電路124。
接著，前進(jìn)到步驟S54，控制電路124，判定是否發(fā)接收到了數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)，在沒(méi)有接收到的場(chǎng)合，返回到步驟S52重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
在步驟S54，在被判定為已經(jīng)接收到了數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)的場(chǎng)合，控制電路124，判斷為來(lái)自通信對(duì)方側(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送處理已經(jīng)結(jié)束，結(jié)束接收處理，返回到步驟S51，重復(fù)執(zhí)行此后的處理。
控制電路124，獨(dú)立地執(zhí)行圖17所示的發(fā)送處理、和圖18所示的接收處理。換句話說(shuō)，在正進(jìn)行發(fā)送處理的狀態(tài)，容許接收處理，對(duì)此，在正在執(zhí)行接收處理的狀態(tài)下容許發(fā)送處理。這樣一來(lái)，控制電路124，可以用任意的時(shí)機(jī)，接收發(fā)送數(shù)據(jù)。
這樣一來(lái)，圖9所示的光纖76所連接的各個(gè)設(shè)備，就能迅速地授受數(shù)據(jù)。
以上，以適用1394總線的場(chǎng)合為例說(shuō)明了本發(fā)明，但是，本發(fā)明，可以適用于在此以外的系統(tǒng)中利用光纖的光通信。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明，由于可將光接收器件中的光量M的值設(shè)定成滿足下式，S-2QN≥M＞S/2Q-N所以，在一般的光纜內(nèi)可以同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送光和接收光、進(jìn)行雙向通信。因此，與使用2根光纜的場(chǎng)合相比，可以期望實(shí)現(xiàn)輕量化和低成本。
另外，本發(fā)明，由光發(fā)射器件發(fā)射發(fā)送用的光、在由光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于由光接收器件所接收的接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在由光接收器件接收通過(guò)光纜傳送來(lái)的接收用的光的狀態(tài)下容許用由光發(fā)射器件所發(fā)射的發(fā)送用的光、用于信號(hào)發(fā)送的處理，所以可以實(shí)時(shí)地在1根電纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光進(jìn)行雙向通信。
權(quán)利要求
1.一種光通信裝置，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信，其特征在于包括發(fā)射上述發(fā)送用的光的光發(fā)射器件；接收上述接收用的光的光接收器件；將上述發(fā)送用的光引導(dǎo)到上述光纜的同時(shí)將上述接收用的光引導(dǎo)到上述光接收器件的光導(dǎo)器件，對(duì)于上述光接收器件發(fā)生的雜散光的光量M的值，當(dāng)將表示所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候被設(shè)定為S-2QN≥M＞S/2Q-N。
2.權(quán)利要求1記載的光通信裝置，其特征在于對(duì)上述接收信號(hào)光量S的上述雜散光的光量M的比例S/M可以做到7％到30％。
3.權(quán)利要求1記載的光通信裝置，其特征在于上述光通信中的傳送速度可以做到100Mbps以上。
4.權(quán)利要求1記載的光通信裝置，其特征在于上述光纜是塑料光纖。
5.權(quán)利要求1記載的光通信裝置，其特征在于來(lái)自上述通信對(duì)方側(cè)的反射光的光量之和可以做到來(lái)自發(fā)送側(cè)的上述發(fā)送用的光的上述通信對(duì)方側(cè)中的接收光量的0.7％到3.0％。
6.一種光通信裝置的光通信方法，其光通信裝置包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將上述發(fā)送用的光引導(dǎo)到上述光纜的同時(shí)將上述接收用的光引導(dǎo)到上述光接收器件的光導(dǎo)器件，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的上述發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信，其特征在于對(duì)于上述光接收器件發(fā)生的雜散光的光量M的值，當(dāng)將表示所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候被設(shè)定為S-2QN≥M＞S/2Q-N。
7.一種光通信裝置，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信，其特征在于包括發(fā)射上述發(fā)送用的光的光發(fā)射器件；接收上述接收用的光的光接收器件；將上述發(fā)送用的光引導(dǎo)到上述光纜的同時(shí)將上述接收用的光引導(dǎo)到上述光接收器件的光導(dǎo)器件；控制裝置，控制上述光發(fā)射器件和上述光接收器件，由上述光發(fā)射器件發(fā)射上述發(fā)送用的光、在由上述光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于由上述光接收器件所接收的上述接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在由上述光接收器件接收由上述光纜傳送來(lái)的上述接收用的光的狀態(tài)下容許用于由上述光發(fā)射器件所發(fā)射的上述發(fā)送用的光形成的信號(hào)發(fā)送的處理。
8.一種光通信裝置的光通信方法，其光通信裝置包括發(fā)射發(fā)送用的光的光發(fā)射器件、接收接收用的光的光接收器件和將上述發(fā)送用的光引導(dǎo)到上述光纜的同時(shí)將上述接收用的光引導(dǎo)到上述光接收器件的光導(dǎo)器件，在單根的光纜內(nèi)同時(shí)傳送基本同一波長(zhǎng)的上述發(fā)送用的光和接收用的光從而進(jìn)行雙向通信，其特征在于由上述光發(fā)射器件發(fā)射上述發(fā)送用的光、在由上述光纜傳送的狀態(tài)下容許對(duì)應(yīng)于由上述光接收器件所接收的上述接收用的光的信號(hào)的處理，同時(shí)在由上述光接收器件接收由上述光纜傳送來(lái)的上述接收用的光的狀態(tài)下容許用于由上述光發(fā)射器件所發(fā)射的上述發(fā)送用的光形成的信號(hào)發(fā)送的處理。
全文摘要
可以用1根光纖同時(shí)進(jìn)行雙向通信的光通信裝置,光發(fā)射器件(132)將發(fā)生的光經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)(133)發(fā)射到光纖(76)。從光纖(76)傳送來(lái)的光經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)(133),由光接收器件(136)接收。在光學(xué)系統(tǒng)(133)中,發(fā)生的雜散光的光量M的值,當(dāng)將表示所要求的通信質(zhì)量的Q值的值記為Q、將來(lái)自通信對(duì)方的接收信號(hào)光量記為S、將高斯噪聲的總和記為N的時(shí)候,被設(shè)定為S－2QN≥M>S/2Q－N。
文檔編號(hào)H04B10/24GK1383639SQ01801825
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)明者筱邦宣, 久禮嘉伸, 堀江和由, 島海洋一, 增田佳史, 名倉(cāng)和人 申請(qǐng)人:索尼公司, 夏普公司