(57)【要約】【課題】多値数を増加しても、位相余裕の低下の度合いが小さくなるようにして信号を変換できるようにする。【解決手段】本発明の信号変換装置は、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを作成する変換フォーマット作成手段と、変換対象データを、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマット作成手段により作成された変換フォーマットの各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、データ変換手段により生成された変換データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
2020195095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを作成する変換フォーマット作成手段と、
変換対象データを、前記変換多値数２Ｋ毎に、前記変換フォーマット作成手段により作成された前記変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、
前記データ変換手段により生成された前記変換データを出力する出力手段と
を備えることを特徴とする信号変換装置。
【請求項２】
前記各円上に配置される各信号点の位相が、非負部分の前記Ｉ軸に対して、π／４、３π／４、５π／４、７π／４ラジアンとなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の信号変換装置。
【請求項３】
変換対象データとしてのビット列を入力する入力手段と、
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記ビット列を、前記変換多値数２Ｋ毎に、前記変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、
前記データ変換手段により生成された前記変換データを出力する出力手段と
を備えることを特徴とする変調装置。
【請求項４】
前記データ変換手段は、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて各信号点に４個のビットをマッピングするものであり、
第２のビットの値を論理否定する第１の論理否定手段と、
第１のビットの値に従って、前記第１の論理否定手段からの出力値、又は、前記第２のビットの値を出力する第１の切替手段と、
第４のビットの値を論理否定する第２の論理否定手段と、
第３のビットの値に従って、前記第２の論理否定手段からの出力値、又は、前記第４のビットの値を出力する第２の切替手段と、
前記第１のビットの値を定数倍した値と、前記第１の切替手段からの出力値を加算する第１の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力値を定数倍した値に、所定の定数を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段の出力値を符号反転する符号反転手段と、
前記第３のビットの値に従って、前記第２の加算手段の出力値、又は、前記符号反転手段の出力値を、第２の電気振幅値として出力する第３の切替手段と、
前記第２の切替手段の出力値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値の第１の電気振幅値として出力する第４の切替手段と
を有することを特徴とする請求項３に記載の変調装置。
【請求項５】
変換対象データを入力する入力手段と、
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、前記変換対象データから算出したシンボル座標の前記Ｉ軸座標の符号及び前記Ｑ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段と
を備えることを特徴とする信号逆変換装置。
【請求項６】
変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力する入力手段と、
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記第１の電気振幅値と前記第２の電気振幅値から算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、前記変換対象データから算出したシンボル座標の前記Ｉ軸座標の符号及び前記Ｑ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段と
を備えることを特徴とする復調装置。
【請求項７】
前記データ変換手段が、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて、
前記第１の電気振幅値を２乗する第１の２乗手段と、
前記第２の電気振幅値を２乗する第２の２乗手段と、
第１の２乗手段の出力値と、前記第２の２乗手段の出力値とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力値と第１の閾値との比較に応じて、第１のビットを出力する第１の比較手段と、
前記加算手段の出力値と第２の閾値との比較に応じて、第２のビットを出力する第２の比較手段と、
前記第２の電気振幅値の極性の正負を判断して、第３のビットを出力する第３の比較手段と、
前記第１の電気振幅値の極性の正負を判断して、第４のビットを出力する第４の比較手段と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の復調装置。
【請求項８】
入力手段が、変換対象データとしてのビット列を入力し、
データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記ビット列を、前記変換多値数２Ｋ毎に、前記変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成し、
出力手段が、前記データ変換手段により生成された前記変換データを出力する
ことを特徴とする変調方法。
【請求項９】
入力手段が、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力し、
データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記第１の電気振幅値と前記第２の電気振幅値から算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、前記変換対象データから算出したシンボル座標の前記Ｉ軸座標の符号および前記Ｑ軸座標の符号に基づいて変換データを生成する
ことを特徴とする復調方法。
【請求項１０】
請求項３又は４に記載の変調装置を備えることを特徴とする伝送装置。
【請求項１１】
請求項６又は７に記載の復調装置を備えることを特徴とする伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号変換装置、変調装置、信号逆変換装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等のモバイルアプリケーションの発達、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）技術の出現により通信需要が急速に増大しており、加入者系光ネットワークの光伝送装置に大容量化が要求されている。そこで、従来基幹系光ネットワークに適用されていたコヒーレント光伝送装置を、加入者系光ネットワークに応用する研究が進められている。
【０００３】
コヒーレント光伝送は、信号光の振幅と位相の両方を情報の送受に利用するため、既存の加入者系光ネットワークで用いられてきた強度変調直接検波方式の光伝送に比べて単位時間当りに運ぶ情報量が多く、大容量通信に適した方式である。光コヒーレント検波方式を採用した加入者系光通信システムの構成を図３に示す。
【０００４】
光伝送設計する上で重要なパラメータの１つとして位相オフセットがある。位相オフセットとは、受信側伝送装置での信号光と局部発振光の位相の差のことである。
【０００５】
例えば、加入者系光ネットワークでは光源として、主に半導体レーザーが用いられ、半導体レーザーが発光する光の位相は、ランダムな揺らぎをもつ確率過程である。
【０００６】
信号光は、送信側伝送装置における光源（例えば半導体レーザー）で発光した光であり、局部発振光は、受信側伝送装置における光源（例えば半導体レーザー）で発光した光である。受信側伝送装置の光源は、送信側伝送装置の光源とは別に独立した動作で発光する。そのため、受信側伝送装置において、送信側伝送装置から受光した信号光と局部発信光との位相の差、つまり位相オフセットもまた確率過程となる。
【０００７】
位相偏移変調（ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）や直交振幅偏移変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる変調方式を用いた光伝送では、信号の位相を情報の送受に用いるため、この位相オフセットが伝送品質に影響を及ぼす。
【０００８】
既存の加入者系光ネットワークにはＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる光伝送系が適用されている。ＰＯＮでは局と複数の加入者が一対多の通信を行なう。
【０００９】
局は、局側から加入者側への通信（下り通信）のための信号発生用光源と加入者側から局側への通信（上り通信）のための局部発振用光源を具備する。加入者は、上り通信のための局部発振用光源と下り通信のための信号発生用光源を具備する。したがって、信号発生用と局部発振用で光源を共有する場合、局と加入者はそれぞれ１つの光源を具備する。
【００１０】
ここで、局に具備される光源の費用はその局に収容されている加入者が分担するのに対し、加入者に具備される光源の費用はその加入者のみが全額負担する。一方、基幹系光ネットワークではいずれの方向の通信でも、光源の費用はそのネットワークを経由して通信する加入者で分担する。そのため、加入者当りの光源費用分担を考えると、加入者系光ネットワークでは安価な光源を使用することが求められている。
【００１１】
しかし、光源が安価になればなるほど、その位相オフセットの揺らぎ（標準偏差）が大きくなるので、位相オフセットに対する耐性を高めることが、加入者系光ネットワークへコヒーレント光伝送の応用を検討する上での重要な課題である。
【００１２】
非特許文献１では、上り通信でコヒーレント伝送方式を用いた２多重光伝送実験を実施し、多値変復調方式として比較的位相オフセット耐性に優れている４相ＰＳＫ（ＱＰＳＫ）を用い光信号のオフライン伝送に成功している。ここでは、位相オフセットに対する耐性を高めるために、位相オフセット補償方式として４乗アルゴリズムを適用している。
【００１３】
光源の場合と同様、光変復調装置もまた加入者系光ネットワークでは安価にすることが求められる。そのため、狭帯域な周波数特性をもつ変復調手段が望ましく、狭帯域なスペクトルをもつ信号を発生することが望ましい。
【００１４】
無線通信では、信号シンボル当りに含まれるビット数（多値数と呼ぶ）を増加させることで、信号のスペクトル帯域を拡張することなく情報転送速度を増加させている。例えば非特許文献２（６０７−６０９ページ）のように、無線ＬＡＮでは、ＱＰＳＫの他に１６相ＱＡＭ（１６ＱＡＭ）や６４相ＱＡＭ（６４ＱＡＭ）が規定されている。ＱＰＳＫでは信号シンボル当り２ビットの情報が転送できるのに対し、１６ＱＡＭでは信号シンボル当り４ビットの情報、６４ＱＡＭでは信号シンボル当り６ビットの情報が転送できる。
【００１５】
加入者系光ネットワークを大容量化するためには、信号の相を増加させることが解決手段の１つとなる。なお、非特許文献２に示されている信号点配置の１６ＱＡＭは非特許文献３では”ｓｑｕａｅｒｅ  １６ＱＡＭ”と呼ばれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】R.Matsumoto,et al.,”Burst-Mode Coherent Detection Using Fast-Fitting Pilot Sequence for 100-Gb/s/λ Coherent TDM-PON System,” European Conference on Communications(ECOC), 2017, W3D5.
【非特許文献２】“Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,” IEEE Standard 802.11, 2007.
【非特許文献３】M. Seimetz, “Laser Linewidth Limitations for Optical Systems with High-Order Modulation Employing Feed Forward Digital Carrier Phase Estimation,” OFC/NFOEC, paper OTuM2, 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図２は、ＱＰＳＫおよびｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭの信号点配置を示している。
【００１８】
図２（ａ）からわかるように、ＱＰＳＫでの信号点の位相は、±π／４、±３π／４ラジアンである。したがって、ＱＰＳＫでの信号点間の最小位相差の絶対値は、π／２≒１．５７ラジアンである。同様に、図２（ｂ）からわかるように、ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭでの信号点間の最小位相差の絶対値は（ｔａｎ-１３−π／４）≒０．４６４ラジアンである。
【００１９】
つまり、多値数を増加させると、位相オフセットを許容するための位相余裕が小さくなり、ＱＰＳＫからｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭに変復調方式を変更すると、位相余裕は０．３倍になる。
【００２０】
また、光源の位相オフセット揺らぎに対応するパラメータとして線幅（ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）がある。非特許文献３の図４および表１では、変復調方式間での許容線幅を示しており、ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭの許容線幅はＱＰＳＫの８０分の１である。
【００２１】
したがって、従来の実施例を用いると、多値数を増加させると位相オフセットに対する耐性が低くなり、前に述べた加入者系光ネットワークに対する要件に反する。
【００２２】
そこで、本発明では、多値数を増加しても、位相余裕の低下の度合いが小さくなるように、信号を変換することができる信号変換装置、変調装置、信号逆変換装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置を適用しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の信号変換装置は、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを作成する変換フォーマット作成手段と、変換対象データを、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマット作成手段により作成された変換フォーマットの各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、データ変換手段により生成された変換データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
第２の本発明の変調装置は、変換対象データとしてのビット列を入力する入力手段と、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、ビット列を、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマットの各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、データ変換手段により生成された変換データを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
第３の本発明の信号逆変換装置は、変換対象データを入力する入力手段と、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、変換対象データから算出したシンボル座標のＩ軸座標の符号及びＱ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
第４の本発明の復調装置は、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力する入力手段と、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、変換対象データから算出したシンボル座標のＩ軸座標の符号及びＱ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
第５の本発明の変調方法は、入力手段が、変換対象データとしてのビット列を入力し、データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、ビット列を、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマットの各信号点にマッピングして変換データを生成し、出力手段が、データ変換手段により生成された前記変換データを出力することを特徴とする。
【００２８】
第６の本発明の復調方法は、入力手段が、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力し、データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、変換対象データから算出したシンボル座標のＩ軸座標の符号及びＱ軸座標の符号に基づいて変換データを生成することを特徴とする。
【００２９】
第７の本発明の伝送装置は、第２の本発明の変調装置を備えることを特徴とする。
【００３０】
第８の本発明の伝送装置は、第３の本発明の復調装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、多値数を増加しても、位相余裕の低下の度合いが小さくなるように、信号を変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態に係る信号点配置を示す信号点配置図である。
【図２】従来のＱＰＳＫ及びｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭの信号点配置を示す図である。
【図３】実施形態に係る光伝送システムの全体構成を示す全体構成図である。
【図４】実施形態における信号点配置とビットとシンボルとの関係を説明する説明図である。
【図５】実施形態におけるビットと信号点との対応関係を説明する説明図である。
【図６】従来の非特許文献２に示される１６ＱＡＭについて、ビットと信号点との対応関係を示す図である。
【図７】実施形態における受信信号の半径の確率分布を示す図である。
【図８】実施形態及び非特許文献２の１６ＱＡＭにおけるビット誤り率ＢＥＲとＳＮＲとの関係を算出した結果を示す図である。
【図９】実施形態に係るシンボル変換手段の内部構成を示す内部構成図である。
【図１０】実施形態に係るシンボル逆変換手段の内部構成を示す内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る信号変換装置、変調装置、信号逆変換装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置の主たる実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
この実施形態では、光伝送システムに本発明に適用する場合を例示する。
【００３５】
（Ａ−１）光伝送システムの全体構成
図３は、実施形態に係る光伝送システムの全体構成を示す全体構成図である。
【００３６】
図３において、実施形態に係る光伝送システム１００は、送信側伝送装置１、伝送路１０４、受信側伝送装置２を有する。
【００３７】
光伝送システム１００は、例えば光コヒーレント検波方式を採用した加入者系光通信ネットワークである場合を例示する。なお、図３では、送信側伝送装置１と受信側伝送装置２との数が１台である場合を示しているが、それぞれ複数台としてもよい。例えば、加入者系光通信ネットワークでは、１つの局側装置と、複数の加入者側装置とで構成されて、１対多の通信を行なうようにしてもよい。
【００３８】
［送信側伝送装置］
送信側伝送装置１は、受信側伝送装置２に送信する情報に従って光変調し、その変調光を伝送路１０４に送出する。
【００３９】
図３に示すように、送信側伝送装置１は、送信手段１０１、第１の光源１０２、光変調手段１０３を有する。さらに、送信手段１０１は、ビット列発生手段１１０と、シンボル変換手段１１１とを有する。
【００４０】
送信手段１０１は、通報情報を含む電気信号を光変調手段１０３に与えるものである。ここで、電気信号とは、電流、電圧等の電気的な量の時間変化のことであり、その時間変化の仕方が情報を表す。例えば、加入者系光通信ネットワークでは、送信側伝送装置１と受信側伝送装置２との間で授受される通報情報は、ビット列で表される。
【００４１】
ビット列発生手段１１０は、通報情報としてのビット列を発生して、ビット列をシンボル変換手段１１１に与える。
【００４２】
シンボル変換手段１１１は、ビット列発生手段１１０から出力されるビット列を電気信号に変換する信号変換手段（信号変換装置）である。シンボル変換手段１１１の詳細な構成については後述する。
【００４３】
なお、実用的な送信手段１０１には、伝送品質を向上させるため、シンボル変換手段１１１により変換された電気信号をさらに波形整形等する手段が存在するが、本発明の主旨から外れるため、ここでは省略している。
【００４４】
第１の光源１０２は、連続光を発生して、光変調手段１０３に与える。
【００４５】
光変調手段１０３は、送信手段１０１から出力される電気信号に従って、第１の光源１０２から出力される連続光を変調する。このとき、光変調手段１０３から出力される出力光の振幅および位相の両方若しくはいずれか一方に、通報情報が含まれるよう、電気信号は光信号に変換される。その変調光は伝送路１０４に送出される。
【００４６】
［受信側伝送装置］
受信側伝送装置２は、送信側伝送装置１から送出された信号光を、伝送路１０４を介して受光し、受光した信号光を逆変換（光復調）して情報を取得する。
【００４７】
図３に示すように、受信側伝送装置２は、光コヒーレント検波手段１０６、第２の光源１０５、受信手段１０７を有する。さらに、受信手段１０７は、シンボル逆変換手段１１２と、ビット受信手段１１３とを有する。
【００４８】
第２の光源１０５は、連続光を発生して、光コヒーレント検波手段１０６に与える。
【００４９】
光コヒーレント検波手段１０６は、伝送路１０４から出力される信号光と、第２の光源１０５から出力される連続光とのビート成分を電気信号として出力するこのとき、入力された信号光の振幅および位相に関する情報が電気信号に変換される。
【００５０】
受信手段１０７は、光コヒーレント検波手段１０６から出力された電気信号から通報情報を復元する。
【００５１】
シンボル逆変換手段１１２は、光コヒーレント検波手段１０６からの電気信号をビット列に変換する信号逆変換手段（信号逆変換装置）である。なお、シンボル逆変換手段１１２の詳細は構成については後述する。
【００５２】
ビット受信手段１１３は、通報情報の届け先であり、シンボル逆変換手段１１２からのビット列（通報情報）を受信する。
【００５３】
なお、実用的な受信手段１０７には、伝送品質を向上させるため、光コヒーレント検波手段１０６から出力される電気信号に濾波、歪み補償等をする手段が存在するが、本発明の主旨から外れるため説明を省略する。
【００５４】
（Ａ−２）信号点配置
次に、この実施形態の光伝送システム１００において、通報情報としてのビット列をマッピングする信号点配置（以下、「変換フォーマット」とも呼ぶ。）について説明する。
【００５５】
図１は、この実施形態に係る信号点配置を示す信号点配置図である。
【００５６】
ここでは、信号を表す電気的な量を電気振幅と呼ぶ。電気信号は、２系統の電気振幅を１組として表される。これらの電気振幅を同相成分（Ｉ）と直交位相成分（Ｑ）とする。
【００５７】
図１において、横軸はＩ（同相）軸であり、縦軸はＱ（直交位相）軸であり、黒丸で示している信号点は、Ｉ軸及びＱ軸の直角座標系の座標の値で表される。Ｉ軸とＱ軸との交点を直交座標系の原点（「０」点）とし、この原点と信号点との間の距離を、ここでは「半径」と呼ぶ。また、信号点と原点とを結ぶ線分と、Ｉ軸非負部分の半直線とで形成される角度であって、その半直線からその線分に向かって反時計周りに積算するときの角度を「位相」と呼ぶ。すなわち、複素平面は、Ｉ軸とＱ軸の原点を中心軸として信号の振幅と位相を示しており、原点から信号点までの距離が振幅を示しており、Ｉ軸非負部分の半直線と、原点及び信号点の線分とで成す角度が位相を示している。
【００５８】
図１において、原点を中心として半径が異なる複数（図１の例では４つ）の円が配置される。すなわち、信号の振幅が異なる複数の円が配置されている。図１では、複数の円において、ある円と、この円の外側又は内側に存在する隣接する円との間は等間隔に配置されている場合を例示している。言い換えると、半径が等倍されている。また、１つの円上には、４個の信号点が配置される。すなわち、１つの円上に配置される４個の信号点はそれぞれ、信号の振幅は同じであるが、信号の位相が異なる。
【００５９】
１つの円上に配置される４個の信号点のそれぞれは、位相がπ／４ラジアンの奇数倍となるように設定される。すなわち、１つの円上の配置される４個の信号点のそれぞれの位相は、π／４、３π／４、５π／４、７π／４ラジアンとなるように配置される。言い換えると、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系において、原点で直交する２本の線分Ｌ１と線分Ｌ２とを形成し、線分Ｌ１とＩ軸の非負部分の半直線とで成す角度がπ／４ラジアンであるとする。この場合、それぞれ半径が異なる各円と、線分Ｌ１及び線分Ｌ２との各交点に信号点が配置される。例えば、図１では、４つの円を配置する場合を例示しているので、この場合、１６個の信号点が配置されている。
【００６０】
なお、図１では、複数の円のそれぞれの半径は、等間隔である場合を例示しているが、本発明はそのような場合に限定されず、各円の半径がそれぞれ異なる場合であってもよい。
【００６１】
図１に例示する信号配置図において、各信号点には、通報情報としてのビットをマッピングすることができる。各信号点へのビットのマッピングは、信号変換手段としてのシンボル変換手段１１１が行なうことができ、シンボル変換手段１１１による信号点にビットをマッピングする処理の詳細については後述する。
【００６２】
ここで、１つのシンボルに変換するビット数を、「多値数」若しくは「変換多値数」と呼び、多値数（変換多値数）は２Ｋ（Ｋは正の整数）で表すことができる。なお、図１では、４つの円を配置する場合を例示しているが、円の数はこれに限定されるものではない。円の数は、１シンボルに変換するビット数に応じて設けることができ、例えば、多値数２Ｋとすると、２２（Ｋ−１）個の円を配置することができる。
【００６３】
具体的に、多値数４（すなわち、Ｋ＝２）である場合を説明する。通報情報を表すビットを送出する際、そのビット列を送出順に、ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，…とする。また、シンボル変換後のシンボルをｓ０，ｓ１，…とする。その場合、４つのビットｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３が１つのシンボルｓ０に変換され、次の４つのビットｂ４，ｂ５，ｂ６，ｂ７が次の１つのシンボルｓ１に変換され、それ以降のビットについても同様に、シンボルに変換される。
【００６４】
また、逆動作についても説明する。つまり、受信側伝送装置２において、シンボルに乗せられているビットを逆変換する場合、電気信号を表すシンボルを到着順に、s’０，s’１,…とする。シンボルs’０が、順番をもつ４つのビットｂ’０，ｂ’１，ｂ’２，ｂ’３に逆変換され、次のシンボルs’１が、順番をもつ４つのビットｂ’４，ｂ’５，ｂ’６，ｂ’７に逆変換され、それ以降のシンボルについても同様にビットに逆変換される。
【００６５】
１つのビットは、２種類の情報（“０”、“１”と表す。）を持つので、１つのシンボルは、１６種類（＝２４）の情報を持つ。１つのシンボルが１６種類の情報を表すため、シンボルを半径と位相の組（Ｒｍ，θｎ）で表す。ここで、ｍとｎは、インデクスを表す整数であり、（ｍの総数）×（ｎの総数）＝１６である。ここではｍとｎの総数はともに４であるとする。
【００６６】
その場合、シンボルに対応する電気振幅は、以下のように表すことができる。例えば、ある時点ｔ０で、１つのシンボルが（Ｒ１，θ２）であるとすると、対応する電気振幅ＩとＱは、式（１）、式（２）と算出できる。
Ｉ（ｔ０）＝Ｒ１ｃｏｓθ２  …（１）
Ｑ（ｔ０）＝Ｒ１ｓｉｎθ２  …（２）
【００６７】
逆に、ある時点ｔ０で１組の電気振幅が（Ｉ，Ｑ）であるとすると、対応するシンボル（Ｒ，θ）は、式（３）、式（４）と算出できる。
【数１】
2020195095.tif 000003
【００６８】
ここで、位相余裕の大きさについて、従来例とこの実施形態とを比較する。ここでは、情報伝達速度が等しいという条件、すなわち多値数が等しいという条件で比較する。この実施形態では、多値数が４であるので、多値数４としたときの従来の変復調方式と比較する。
【００６９】
例えば、非特許文献３の図１に示されている多値数４の変復調方式は、１６ＰＳＫ、ｓｔａｒ１６ＱＡＭ、および、ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭがある。信号点間位相差の最小値は、１６ＰＳＫでπ／８≒０．３９３ラジアン、ｓｔａｒ１６ＱＡＭでπ／４≒０．７８５ラジアンである。また先に示したように、ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭで信号点間位相差の最小値は、（ｔａｎ−１３−π／４）≒０．４６４ラジアンである。
【００７０】
これに対して、この実施形態によれば、信号点間位相差の最小値は、π／２≒１．５７ラジアンである。
【００７１】
このように、図１に例示した信号点配置を用いた場合、従来の変復調方式に比べて、位相余裕が大きいので、この実施形態によれば、位相オフセットに対する耐性が大きいという効果が得られる。
【００７２】
（Ａ−３）シンボル変換方法（多値振幅位相偏移変調方法）の概要
次に、図１に例示する信号点配置を用いて、電気信号を信号点に割り当てて、シンボル変換を行うシンボル変換方法の概要を説明する。
【００７３】
図４は、実施形態における信号点配置とビットとシンボルとの関係を説明する説明図である。
【００７４】
図４に例示する信号点配置は、図１に例示する信号点配置と同じである。すなわち、４つの円を配置し、各円上に４つの信号点が配置されているものとする。また、多値数を４とする。
【００７５】
図５は、ビットと信号点との対応関係を説明する説明図である。つまり、図５は、シンボルに変換する４つのビットについて、ビット毎に分解したものを示している。
【００７６】
図５（ａ）はビットｂ０の情報の値（すなわち“０”、“１”）を示し、図５（ｂ）はビットｂ１の情報の値を示し、図５（ｃ）はビットｂ２の情報の値を示し、図５（ｄ）はビットｂ３の情報の値を示している。
【００７７】
図５（ａ）と図５（ｂ）からわかるように、シンボルの半径を決定するのはｂ０とｂ１のみである。つまり、（ｂ０，ｂ１）＝（０，０）の場合、シンボル半径は最小になり、（ｂ０，ｂ１）＝（０，１）の場合、シンボル半径は２番目に小さくなり、（ｂ０，ｂ１）＝（１，１）の場合、シンボル半径は３番目に小さくなり、（ｂ０，ｂ１）＝（１，０）の場合、シンボル半径は最大になる。
【００７８】
図５（ｃ）と図５（ｄ）からわかるように、シンボルの位相を決定するのはｂ２とｂ３のみである。つまり、（ｂ２，ｂ３）＝（０，０）の場合、シンボル位相は５π／４になり、（ｂ２，ｂ３）＝（０，１）の場合、シンボル位相は７π／４になり、（ｂ２，ｂ３）＝（１，１）の場合、シンボル位相はπ／４になり、（ｂ２，ｂ３）＝（１，０）の場合、シンボル位相は３π／４になる。
【００７９】
シンボル（Ｒｍ，θｎ）に対応する電気振幅Ｉ、Ｑは、式（１）及び式（２）で求められる。
【００８０】
逆に、ある時点ｔ０で１組の電気振幅が（Ｉ，Ｑ）であるとする。その場合、対応するシンボルの半径Ｒは、式（５）に従って算出できる。
【数２】
2020195095.tif 000004
【００８１】
図５（ａ）からわかるように、算出した半径Ｒが、２番目に小さい信号点半径と３番目に小さい信号点半径との間の中間値より小さい場合、ビットｂ０は”０”と判定でき、それ以外の場合、ビットｂ０は”１”と判定することができる。
【００８２】
図５（ｂ）からわかるように、算出した半径Ｒが、最小の信号点半径と２番目に小さい信号点半径との間の中間値より小さい場合、ビットｂ１は”０”と判定でき、３番目に小さい信号点半径と最大の信号点半径との間の中間値より大きい場合、ビットｂ１は”０”と判定でき、それ以外の場合、ビットｂ１は”１”と判定することができる。
【００８３】
図５（ｃ）からわかるように、Ｑが正である場合、ビットｂ３は”１”と判定でき、それ以外の場合、ビットｂ３は”０”と判定することができる。
【００８４】
図５（ｄ）からわかるように、Ｉが正である場合、ビットｂ４は”１”と判定でき、それ以外の場合、ビットｂ４は”０”と判定することができる。
【００８５】
この実施形態において、多値数４の変復調方式で、４ビットの信号点への対応付けでは、単純な（すなわち、半径が一定、あるいは電気振幅が一定）判定閾値を５つ設定するだけで、受信した電気信号からビットへ変換することができる。すなわち、５つの判定閾値とは、ｂ０の判定に１つの閾値、ｂ１の判定に２つの閾値、ｂ２の判定に１つの閾値、ｂ３の判定に１つの閾値である。
【００８６】
例えば、非特許文献２（６０７−６０９ページ）に示される１６ＱＡＭも同様に単純な判定閾値を設定するだけで受信した電気信号からビットへ変換することができる。
【００８７】
図６は、非特許文献２に示される１６ＱＡＭについて、ビットと信号点との対応関係を示す図である。図６では、シンボルに変換される４つのビット毎に分解したものを示している。
【００８８】
つまり、図６（ａ）および図６（ｂ）からわかるように、ビットｂ０およびｂ１を判定するには、電気振幅Ｉのみを閾値と比較すればよい。図６（ｃ）および図６（ｄ）からわかるように、ビットｂ２およびｂ３を判定するには、電気振幅Ｑのみを閾値と比較すればよい。
【００８９】
次に、この実施形態と、非特許文献２に示される１６ＱＡＭとの受信品質を比較する。
【００９０】
受信信号の電気振幅に加算される雑音の分布を平均０、標準偏差をσのガウス分布と仮定とする。ビットが１となる確率（マーク率）を１／２と仮定する。
【００９１】
確率変数の変換則により、半径ｍの信号を送信したとき受信信号の半径ｒの確率密度関数ｐｍ（ｒ）は、式（６）で表すことができる。
【００９２】
【数３】
2020195095.tif 000005
ここで、Ｉ０（・）は、０次の第１種変形ベッセル関数である。
【００９３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、この実施形態における受信信号の半径の確率分布を示す図である。ここで、本実施例のビット誤り率の算出方法を示すために一例を示す。
【００９４】
例えば、ビットｂ０とｂ１がともに”１”であるシンボルの半径はｍ２である。このシンボルを送信したとき、雑音の影響により半径が判定閾値ｍｔｈ２より小さくなって同シンボルが受信されると、受信側のビットｂ０は”０”と判定される。すなわちビット誤りが生じる。送信シンボル半径がｍ２で受信シンボル半径がｍｔｈ２より小さくなる確率は、図７（ａ）ｐｍ２曲線と判定閾値を表す直線ｒ＝ｍｔｈ２とｒ軸とで囲まれた０＜ｒ＜ｍｔｈ２の部分の面積である。つまり、式（７）である。
【数４】
2020195095.tif 000006
【００９５】
この誤りが生じるのはｂ０とｂ１がともに”１”である場合であるから、ビット誤り率への寄与は式（７）にｂ０のマーク率とｂ１のマーク率をかけたものになる。
【００９６】
以上の算出方法のもとで残りの場合についても計算し、この実施形態において、ビットｂ０のビット誤り率ＢＥＲ０およびビットｂ１のビット誤り率ＢＥＲ１を算出すると、式（８）及び式（９）となる。
【００９７】
【数５】
2020195095.tif 000007
ここで、ＱＭ（・，・）は、マーカム（Ｍａｒｃｕｍ）のＱ関数である。
【数６】
2020195095.tif 000008
【００９８】
信号点の位相がπ／４の奇数倍なので、信号点の半径をｍ（ｍ＝ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３）とすると、電気振幅の絶対値は（ｍ／√２）となる。よって、半径ｍ、電気振幅の符号が正の信号を送信したとき、受信信号の電気振幅ｘの確率密度関数ｐｍ（ｘ）は、式（１１）で表される。また、半径ｍ、電気振幅の符号が負の信号を送信したとき、受信信号の電気振幅ｘの確率密度関数ｐ−ｍ（ｘ）は、式（１２）で表される。
【数７】
2020195095.tif 000009
【００９９】
図７（ｃ）は、この実施形態における受信信号の電気振幅の確率分布を示す図である。
【０１００】
判定閾値を０とすると、前述と同様の計算方法により、この実施形態におけるｂ２とｂ３のビット誤り率は、式（１３）となる。ここで、ｅｒｆｃ（・）は、誤差補関数であり、式（１４）で表すことができる。
【数８】
2020195095.tif 000010
【０１０１】
この実施形態における全体のビット誤り率ＢＥＲは、式（１５）となる。
【数９】
2020195095.tif 000011
【０１０２】
ここで、ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３は信号点の半径を表しているが、これを半径間の比を表す正の整数ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３である規格化半径Ｍを用いて、ｍ０＝ｎ０×Ｍ，ｍ１＝ｎ１×Ｍ，ｍ２＝ｎ２×Ｍ，ｍ３＝ｎ３×Ｍと表す。この場合、全体の信号点数が１６であり、半径ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３の信号点数がそれぞれ４であるので、電気信号の平均パワーＰは、式（１６）となる。
【数１０】
2020195095.tif 000012
【０１０３】
これから規格化半径Ｍを、平均パワーＰを用いて、式（１７）と表すことができる。
【数１１】
2020195095.tif 000013
【０１０４】
また、判定閾値ｍｔｈ１、ｍｔｈ２、ｍｔｈ３も同様に、ｍｔｈ１＝ｎｔｈ１×Ｍ，ｍｔｈ２＝ｎｔｈ２×Ｍ，ｍｔｈ３＝ｎｔｈ３×Ｍとする。Ｐ／σ２は、電気信号のＳＮ比に比例する量であり、これをＳＮＲとおく。そのとき、ビット誤り率はＳＮＲの関数となる。
【０１０５】
非特許文献２に示される１６ＱＡＭに対しても同様の計算手法を用いてビット誤り率を算出できる。
【０１０６】
ビットｂ０とｂ２を判定するときの閾値を０とし、ビットｂ１とｂ３を判定するときの２つの閾値を−ｘｔｈ及びｘｔｈとする。このときのビット誤り率ＢＥＲは式（１８）となる。
【数１２】
2020195095.tif 000014
【０１０７】
以上のように、算出したビット誤り率ＢＥＲとＳＮＲとの関係は、系に加えられるガウス雑音の影響によるものである。
【０１０８】
図８は、この実施形態及び非特許文献２の１６ＱＡＭにおけるビット誤り率ＢＥＲとＳＮＲとの関係を算出した結果を示す図である。
【０１０９】
図８において、破線（ｐｒｏｐｏｓｅｄ  １６ＱＡＭ）はこの実施形態の算出結果を示し、実線（ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭ）は非特許文献２に示される１６ＱＡＭの算出結果を示す。
【０１１０】
ここで、本実施例では信号点半径を（ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３）＝（１，３，５，７）、判定閾値を（ｎｔｈ１，ｎｔｈ２，ｎｔｈ３）＝（２，４，６）、非特許文献２に示される１６ＱＡＭでの判定閾値をｘｔｈ＝２とした。
【０１１１】
ビット誤り率の許容値を１０−３とすると、本実施形態は、非特許文献２に示される１６ＱＡＭに比べて、その許容ビット誤り率を達成するＳＮＲが４．５ｄＢ程度劣化する。コヒーレント光検波方式では、電気信号のＳＮＲへの寄与に支配的な雑音はショット雑音であり、ＳＮＲは受信光パワーに比例する。よって、前述の内容は、受信感度が４．５ｄＢ程度劣化すると解釈できる。
【０１１２】
一方、非特許文献３の図４と表１に光源線幅とパワーペナルティとの関係が示されている。本実施形態は、信号点の位相余裕がπ／２であるので、ＱＰＳＫ相当の線幅耐性があるとみなすことができ、４０Ｇｂ／ｓの情報転送に対して１０ＭＨｚ線幅の光源（すなわち、既存ＰＯＮ装置に使用されている光源相当）を許容できる。
【０１１３】
非特許文献２に示される１６ＱＡＭは、”ｓｑｕａｒｅ  １６ＱＡＭ”であり、４０Ｇｂ／ｓの情報転送に対して１０ＭＨｚ線幅の光源を用いるとパワーペナルティは無限になる。
【０１１４】
したがって、本実施形態は、非特許文献２に示される１６ＱＡＭに比べて、系に加えられるガウス雑音の影響により多少の有限の受信感度劣化があるものの、より広い線幅の光源を利用することができる。
【０１１５】
（Ａ−４）シンボル変換手段１１１における処理
［シンボル変換手段１１１の内部構成例］
次に、実施形態に係るシンボル変換手段１１１におけるシンボル変換方法（多値振幅位相変調方法）を説明する。
【０１１６】
以下では、多値数４であり、図１に例示する信号点配置を用いて、４つのビットを１つのシンボルに変換する場合を例示する。
【０１１７】
図９は、実施形態に係るシンボル変換手段１１１の内部構成を示す内部構成図である。
【０１１８】
図９において、シンボル変換手段１１１は、第１の論理否定手段２０２、第１の切替手段２０３、第２の論理否定手段２０４、第２の切替手段２０５、第１の定数倍手段２０６、第１の加算手段２０７、第２の定数倍手段２０８、第２の加算手段２１０、符号反転手段２１１、第３の切替手段２１２、第４の切替手段２１３を有する。
【０１１９】
図９において、２０１（２０１−１〜２０１−４）は、電気振幅を変換する対象ビットを示しており、シンボル変換手段１１１に入力されるビットを示している。すなわち、２０１−１は、１シンボルに割り当てる４ビットのうちの第１番目の第１のビット、２０１−２は第２番目の第２のビット、２０１−３は第３ビット、２０１−４は第４ビットを示している。２０１−１〜２０１−４の値は、“論理０”又は“論理１”で表される。なお、多値数ｍ（＝２Ｋ）とする場合、ｍ個のビットがシンボル変換手段１１１に入力され、その場合でも、多値数に応じて、シンボル変換手段１１１の構成を適用することができる。
【０１２０】
第１の論理否定手段２０２は、第２のビット２０１−２が入力し、第２のビット２０１−２の値を論理否定して出力する。
【０１２１】
第１の切替手段２０３は、第１のビット２０１−１と、第２のビット２０１−２、第１の論理否定手段２０２からの出力とが入力する。第１の切替手段２０３は、入力された第１のビット２０１−１の値に従って、第２のビット２０１−２の値、又は、第１の論理否定手段２０２から出力された値のいずれかを出力する。具体的には、第１のビット２０１−１の値が“論理０”の場合、第１の切替手段２０３は第２のビット２０１−２の値を出力し、第１のビット２０１−１の値が”論理１”の場合、第１の切替手段２０３は第１の論理否定手段２０２から出力された値を出力する。
【０１２２】
第２の論理否定手段２０４は、第４のビット２０１−４が入力し、第４のビット２０１−４の値を論理否定して出力する。
【０１２３】
第２の切替手段２０５は、第３のビット２０１−３と、第４のビット２０１−４、第２の論理否定手段２０４からの出力とが入力する。第２の切替手段２０５は、第３のビット２０１−３の値に従って、第４のビット２０１−４の値、又は、第２の論理否定手段２０４から出力された値のいずれかを出力する。具体的には、第３のビット２０１−３の値が”論理０”の場合、第２の切替手段２０５は第４のビット２０１−４の値を出力し、第３のビット２０１−３の値が”論理１”の場合、第２の切替手段２０５は第２の論理否定手段２０４から出力された値を出力する。
【０１２４】
ここまでの演算は論理演算であり、オペランドは論理値である。それ以降の演算部分は、第３の切替手段２１２及び第４の切替手段２１４での条件設定を除いて、算術演算であり、オペランドは算術値である。
【０１２５】
ここで、論理値から算術値への変換は２か所ある。いずれの場合も、変換前の論理値は”０”か”１”である。算術演算がディジタル処理である場合、それらの論理値はそれぞれ２進数の”０”と”１”に対応付けられ、論理と算術で同じ表示となる。算術演算がアナログ処理である場合、それらの論理値はそれぞれ基準電圧値、単位電圧値に対応する。論理値は、電気回路実装上における電圧値のことであるので、それら論理の２つの値と算術の２つの値とは、同じように２種類の電圧値で区別される。よって、図９では、論理値を算術値に変換する変換手段については記載してしない。
【０１２６】
第１の定数倍手段２０６は、第１のビット２０１−１の値（論理値）を算術値に変換したものを入力し、その値を、定数倍（例えば２倍）して出力する。
【０１２７】
第１の加算手段２０７は、第１の定数倍手段２０６の出力値と、第１の切替手段２０３の出力値（論理値）を算術値に変換した値とが入力し、第１の定数倍手段２０６の出力値と、第１の切替手段２０３の出力値（算術値）を加算して、その加算値を出力する。
【０１２８】
第２の定数倍手段２０８は、第１の加算手段２０７から出力された値を、定数倍（例えば２倍）して出力する。
【０１２９】
第２の加算手段２１０は、定数２０９の値と、第２の定数倍手段２０８からの出力値とが入力し、定数２０９の値と第２の定数倍手段２０８の出力値と加算して、その加算値を出力する。ここで、２０９は、第２の加算手段２１０に入力する定数の値を示している。この実施形態では、例えば、定数２０９の値が算術値”１”である場合を例示するが、定数２０９の値は、送信側伝送装置１と受信側伝送装置２との間で認識可能であれば“１”に限定されるものではない。つまり、定数２０９の値は“０”以外の値とすることができる。
【０１３０】
符号反転手段２１１は、第２の加算手段２１０からの出力値が入力し、その出力値の符号を反転して出力する。
【０１３１】
第３の切替手段２１２は、第３のビット２０１−３の値と、符号反転手段２１１の出力値と、第２の加算手段２１０の出力値とが入力し、第３のビット２０１−３の値に従って、第２の加算手段２１０の出力値、又は、符号反転手段２１１の出力値のいずれか一方の値を出力する。具体的には、第３のビット２０１−３の値が”論理０”の場合、第３の切替手段２１２は符号反転手段２１１の出力値を出力し、第３のビット２０１−３の値が”論理１”の場合、第３の切替手段２１２は第２の加算手段２１０の出力値を出力する。第３の切替手段２１２が出力する出力値が、第２の電気振幅２１４−２の値となる。
【０１３２】
第４の切替手段２１３は、第２の切替手段２０５の出力値と、符号反転手段２１１の出力値と、第２の加算手段２１０の出力値とが入力し、第２の切替手段２０５の出力値に従って、第２の加算手段２１０の出力値、又は、符号反転手段２１１の出力値のいずれか一方の値を出力する。具体的には、第２の切替手段２０５の出力値が”論理０”の場合、第４の切替手段２１３は符号反転手段２１１の出力値を出力し、第２の切替手段２０５の出力値が”論理１”の場合、第４の切替手段２１３は第２の加算手段２１０の出力値を出力する。第４の切替手段２１３が出力する出力値が、第１の電気振幅２１４−１の値となる。
【０１３３】
第１の電気振幅２１４−１の値、及び、第２の電気振幅２１４−２は、シンボル変換手段１１１におけるシンボル変換処理により得られる電気振幅の値である。
【０１３４】
［シンボル変換手段１１１における動作］
次に、図９を参照しながら、シンボル変換手段１１１におけるシンボル変換処理の動作を説明する。
【０１３５】
ここでは、シンボル変換手段１１１が、図４及び図５で例示したビットとシンボルとの対応関係を用いて、シンボル変換を実現する場合を例示して説明する。
【０１３６】
例えば、シンボル半径を（ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３）＝（１，３，５，７）とする。このとき、シンボル半径が“１”になるのは（ｂ０，ｂ１）＝（０，０）、シンボル半径が“３”になるのは（ｂ０，ｂ１）＝（０，１）、シンボル半径が“５”になるのは（ｂ０，ｂ１）＝（１，１）、シンボル半径が“７”になるのは（ｂ０，ｂ１）＝（１，０）の場合である。したがって、シンボル変換手段１１１が出力するシンボル半径は、入力ビットをｂ０，ｂ１とし、論理値”０”,”１”と算術値”０”,”１”を同一視すると、
ｂ０＝０の場合：１＋（２×ｂ０＋ｂ１）×２  …（２６）
ｂ０＝１の場合：１＋（２×ｂ０＋^ｂ１）×２  …（２７）
となる。ここで、^ｂ１はｂ１の論理否定値である。
【０１３７】
図９に例示したシンボル変換手段１１１が上述した一例を実現する場合、第１のビット２０１−１、第２のビット２０１−２、第１の論理否定手段２０２、第１の切替手段２０３、第１の定数倍手段２０６、第１の加算手段２０７、第２の定数倍手段２０８、定数２０９、第２の加算手段２１０を含む部分が、式（２６）、式（２７）を実現する。第２の加算手段２１０の出力値がシンボル半径の値となる。
【０１３８】
シンボル位相はπ／４ラジアンの奇数倍なので、２つの出力電気振幅の大きさは等しくなる。電気振幅の符号も含めると、シンボル位相を、π／４ラジアンに対し（１，１）、３π／４ラジアンに対し（−１，１）、５π／４ラジアンに対し（−１，−１）、７π／４ラジアンに対し（１，−１）と表記することができる。
【０１３９】
（ｂ２，ｂ３）＝（０，０）の場合、シンボル位相は（−１，−１）になり、（ｂ２，ｂ３）＝（０，１）の場合、シンボル位相は（１，−１）になり、（ｂ２，ｂ３）＝（１，１）の場合、シンボル位相は（−１，１）になり、（ｂ２，ｂ３）＝（１，０）の場合、シンボル位相は（１，１）になる。したがって、シンボル変換手段１１１から出力されるシンボル位相は、入力ビットをｂ２，ｂ３とし、論理値”０”, “１”を算術値”−１”,“１”に対応付けると、
ｂ２＝０の場合：（ｂ３，ｂ２）  …（２８）
ｂ２＝１の場合：（^ｂ３，ｂ２）  …（２９）
となり、シンボル半径と似た関係が得られる。２つの算術値を１組とした電気振幅は、シンボル半径を表す１つの算術値にシンボル位相を表す２つの算術値で１組のベクトルを掛け合わせたものとみなすことができる。そのベクトルの要素は”−１”と”１”のいずれかの値であるので、前述掛け算は符号維持か、符号反転の演算である。
【０１４０】
図９に例示したシンボル変換手段１１１が上述した一例を実現する場合、第３のビット２０１−３、第４のビット２０１−４、第２の論理否定手段２０４、第２の切替手段２０５、符号反転手段２１１、第３の切替手段２１２、第４の切替手段２１３を含む部分が、式（２８）、式（２９）と電気振幅の算出式を実現する。第１の電気振幅２１４−１の値を算出し、第２の電気振幅２１４−２の値を算出する。
【０１４１】
上述したように、図９のシンボル変換手段１１１は、図４及び図５で例示したビットとシンボルとの対応関係を用いて、シンボル変換を実現することができる。
【０１４２】
この実施形態では、シンボルの位相に情報をのせる方式であるものの、位相の三角関数を計算することなく電気振幅を得ることができる。したがって、簡素な構成で多値変調を実現することができる。
【０１４３】
（Ａ−５）シンボル逆変換手段１１２における処理
［シンボル逆変換手段１１２の内部構成例］
次に、実施形態に係るシンボル逆変換手段１１２におけるシンボル逆変換方法（多値振幅位相復調方法）を説明する。
【０１４４】
図１０は、実施形態に係るシンボル逆変換手段１１２の内部構成の一例を示す内部構成図である。
【０１４５】
図１０において、シンボル逆変換手段１１２は、第１の２乗手段３０２−１、第２の２乗手段３０２−２、加算手段３０３、第１の比較手段３０４−１、第２の比較手段３０４−２、第３の比較手段３０４−３、第４の比較手段３０４−４を有する。
【０１４６】
図１０において、３０１−１及び３０１−２はそれぞれ、第１の電気振幅（Ｉ）の値及び第２の電気振幅（Ｑ）の値であり、ビットへ変換する対象の電気振幅の値である。これら第１の電気振幅（Ｉ）の値及び第２の電気振幅（Ｑ）の値は、算術値で表される。
【０１４７】
第１の２乗手段３０２−１は、第１の電気振幅３０１−１の値が入力し、その値を２乗した２乗値を出力する。
【０１４８】
第２の２乗手段３０２−２は、第２の電気振幅３０１−２の値が入力し、その値を２乗した２乗値を出力する。
【０１４９】
ここで、第１の２乗手段３０２−１及び第２の２乗手段３０２−２は、例えば、乗算手段３１０を有しており、入力値を２つに等分岐し、それら２つの値が乗算手段３１０に入力し、乗算手段３１０が２つの入力値を乗じることにより２乗した値を得るようにしてもよい。
【０１５０】
加算手段３０３は、第１の２乗手段３０２−１の出力値と、第２の２乗手段３０２−２の出力値とが入力し、第１の２乗手段３０２−１の出力値と第２の２乗手段３０２−２の出力値とを加算して、その加算値を出力する。
【０１５１】
第１の比較手段３０４−１は、加算手段３０３から出力された値が入力し、その入力値が、ある第１の範囲に含まれていれば”論理０”を出力し、それ以外であれば”論理１”を出力する。その出力値が第１のビット３０５−１である。
【０１５２】
第２の比較手段３０４−２は、加算手段３０３の出力値が入力し、その入力値が、ある第２の範囲に含まれていれば”論理１”を出力し、それ以外であれば”論理０”を出力する。その出力値が第２のビット３０５−２である。
【０１５３】
第３の比較手段３０４−３は、第２の電気振幅３０１−２の出力値が入力し、その入力値が負であれば”論理０”を出力し、それ以外であれば”論理１”を出力する。その出力値が第３のビット３０５−３である。
【０１５４】
第４の比較手段３０４−４は、第１の電気振幅３０１−１の出力値が入力し、その入力値が負であれば”論理０”を、それ以外であれば”論理１”を出力する。その出力値が第４のビット３０５−４である。
【０１５５】
第１のビット３０５−１、第２のビット３０５−２、第３のビット３０５−３、および第４のビット３０５−４がシンボル逆変換手段１１２から得られるビットである。
【０１５６】
［シンボル逆変換手段１１２における処理］
次に、図１０を参照しながら、シンボル逆変換手段１１２におけるシンボル逆変換処理の動作を説明する。
【０１５７】
ここでは、シンボル逆変換手段１１２が、図４及び図５で例示したビットとシンボルとの対応関係を用いて、シンボル逆変換を実現する場合を例示して説明する。
【０１５８】
上述した（Ａ−３）の項においても説明した通り、ある時点ｔ０で入力される１組の電気振幅（Ｉ，Ｑ）とすると、対応するシンボルの半径Ｒは、式（３０）で合わすことができる。
【数１３】
2020195095.tif 000015
【０１５９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）からわかるように、ビットｂ０とビットｂ１は、このＲの大小で決定される。ところで、“Ｒ２”という量はＲが０以上である場合、Ｒと単調増加関係にある。したがって、任意のＲの２つの値に対し、それらの大小関係と、対応する”Ｒ２”の値の大小関係は同じである。よって、ビットｂ０とビットｂ１を決定するのに上式の根号を計算する必要はない。
【０１６０】
第１の２乗手段３０２−１及び第２の２乗手段３０２−２はそれぞれ、”Ｉ２”の値および”Ｑ２”の値を計算し、加算手段３０３の出力値は”Ｒ２”の値である。第１の比較手段３０４−１および第２の比較手段３０４−２はそれぞれ、ビットｂ０およびビットｂ１を得るために閾値判定する。すなわち、第１の比較手段３０４−１および第２の比較手段３０４−２はそれぞれ、”Ｒ２”の値を閾値判定することで、ビットｂ０とビットｂ１が得られる。
【０１６１】
図５（ｃ）及び図５（ｄ）からわかるように、ビットｂ２とビットｂ３はそれぞれ、電気振幅ＱおよびＩの正負を判定することにより得られる。第３の比較手段３０４−３および第４の比較手段３０４−４はそれぞれ、ビットｂ２およびビットｂ３を得るために閾値判定する。
【０１６２】
上述したように、シンボル逆変換手段１１２は、図４及び図５で例示したビットとシンボルとの対応関係を用いて、シンボル逆変換を実現することができる。
【０１６３】
この実施形態では、シンボルの位相に情報をのせる方式であるが、電気振幅から逆三角関数を用いて位相を計算することなくビットを得ることができる。したがって、簡素な構成で多値変調信号の復調を実現することができる。
【０１６４】
（Ａ−６）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系において、原点で直交する２本の線分と線分を形成し、線分とＩ軸の非負部分の半直線とで成す角度がπ／４ラジアンであり、それぞれ半径が異なる複数の円のそれぞれと、線分及び線分との各交点に信号点を配置した信号点配置図を用いて、変換対象データを信号点にマッピングして信号変換を行うことにより、多値数を増加しても、位相余裕の低下の度合いを小さくすることができる。
【０１６５】
また、この実施形態によれば、従来の変復調方式に比べて、より広い線幅の光源を利用することができる。
【０１６６】
（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下のような変形実施形態にも適用することができる。
【０１６７】
（Ｂ−１）上述した実施形態では、図１に例示する信号点配置を用いて多値振幅位相偏移変復調する場合を例示した。つまり、信号点数を１６個とし、１６相変復調方式について示してきた。しかし、信号点数はこれに限定されるものではない。
【０１６８】
例えば、信号点数が「２の偶数乗」の場合、信号点配置は以下のようにする。Ｋを正の整数とし、信号点数を２２Ｋとすると、２２Ｋ＝４×２２（Ｋ−１）であるので、ある時点で信号点のシンボル位相をπ／４，３π／４，５π／４，７π／４ラジアンのいずれかとすれば、位相の種類は４つであり、位相当り２２（Ｋ−１）種類の半径が存在する。このような信号点を採用することにより、ＱＰＳＫと同等の位相オフセット耐性が得られる。
【０１６９】
（Ｂ−２）上述した実施形態では、光伝送システムに、本発明に係る信号変換装置、変調装置、信号逆変換装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置を適用する場合を例示したが、光伝送システムに限定されるものではなく、電気信号を伝送する有線回線を用いた伝送システムや、無線回線を用いた伝送システムにも、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１７０】
１００…光伝送システム、１０４…伝送路、
１…送信側伝送装置、１０１…送信手段、１０２…第１の光源、１０３…光変調手段、１１０…ビット列発生手段、１１１…シンボル変換手段、２０１−１〜２０１−４…ビット、２０２…第１の論理否定手段、２０３…第１の切替手段、２０４…第２の論理否定手段、２０５…第２の切替手段、２０６…第１の定数倍手段、２０７…第１の加算手段、２０８…第２の定数倍手段、２０９…定数、２１０…第２の加算手段、２１１…符号反転手段、２１２…第３の切替手段、２１３…第４の切替手段、２１４−１〜２１４−２…電気振幅、
２…受信側伝送装置、１０６…光コヒーレント検波手段、１０５…第２の光源、１０７…受信手段、１１２…シンボル逆変換手段、１１３…ビット受信手段、３０１−１〜３０１−２…電気振幅、３０２−１…第１の２乗手段、３０２−２…第２の２乗手段、３０３…加算手段、３０４−１…第１の比較手段、３０４−２…第２の比較手段、３０４−３…第３の比較手段、３０４−４…第４の比較手段、３１０…乗算手段、３０５−１〜３０５−４…ビット。
【図１】
2020195095.tif 000016
【図２】
2020195095.tif 000017
【図３】
2020195095.tif 000018
【図４】
2020195095.tif 000019
【図５】
2020195095.tif 000020
【図６】
2020195095.tif 000021
【図７】
2020195095.tif 000022
【図８】
2020195095.tif 000023
【図９】
2020195095.tif 000024
【図１０】
2020195095.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月5日(2020.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変換対象データとしてのビット列を入力する入力手段と、
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記ビット列を、前記変換多値数２Ｋ毎に、前記変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、
前記データ変換手段により生成された前記変換データを出力する出力手段と
を備え、
前記データ変換手段は、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて各信号点に４個のビットをマッピングするものであり、
第２のビットの値を論理否定する第１の論理否定手段と、
第１のビットの値に従って、前記第１の論理否定手段からの出力値、又は、前記第２のビットの値を出力する第１の切替手段と、
第４のビットの値を論理否定する第２の論理否定手段と、
第３のビットの値に従って、前記第２の論理否定手段からの出力値、又は、前記第４のビットの値を出力する第２の切替手段と、
前記第１のビットの値を定数倍した値と、前記第１の切替手段からの出力値を加算する第１の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力値を定数倍した値に、所定の定数を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段の出力値を符号反転する符号反転手段と、
前記第３のビットの値に従って、前記第２の加算手段の出力値、又は、前記符号反転手段の出力値を、第２の電気振幅値として出力する第３の切替手段と、
前記第２の切替手段の出力値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値の第１の電気振幅値として出力する第４の切替手段と
を有することを特徴とする変調装置。
【請求項２】
変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力する入力手段と、
１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記第１の電気振幅値と前記第２の電気振幅値から算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、前記変換対象データから算出したシンボル座標の前記Ｉ軸座標の符号及び前記Ｑ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段と
を備え、
前記データ変換手段が、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて、
前記第１の電気振幅値を２乗する第１の２乗手段と、
前記第２の電気振幅値を２乗する第２の２乗手段と、
第１の２乗手段の出力値と、前記第２の２乗手段の出力値とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力値と第１の閾値との比較に応じて、第１のビットを出力する第１の比較手段と、
前記加算手段の出力値と第２の閾値との比較に応じて、第２のビットを出力する第２の比較手段と、
前記第２の電気振幅値の極性の正負を判断して、第３のビットを出力する第３の比較手段と、
前記第１の電気振幅値の極性の正負を判断して、第４のビットを出力する第４の比較手段と
を備えることを特徴とする復調装置。
【請求項３】
入力手段が、変換対象データとしてのビット列を入力し、
データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記ビット列を、前記変換多値数２Ｋ毎に、前記変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成し、
出力手段が、前記データ変換手段により生成された前記変換データを出力し、
前記データ変換手段は、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて各信号点に４個のビットをマッピングするものであり、
第１の論理否定手段が、第２のビットの値を論理否定し、
第１の切替手段が、第１のビットの値に従って、前記第１の論理否定手段からの出力値、又は、前記第２のビットの値を出力し、
第２の論理否定手段が、第４のビットの値を論理否定し、
第２の切替手段が、第３のビットの値に従って、前記第２の論理否定手段からの出力値、又は、前記第４のビットの値を出力し、
第１の加算手段が、前記第１のビットの値を定数倍した値と、前記第１の切替手段からの出力値を加算し、
第２の加算手段が、前記第１の加算手段の出力値を定数倍した値に、所定の定数を加算し、
符号反転手段が、前記第２の加算手段の出力値を符号反転し、
第３の切替手段が、前記第３のビットの値に従って、前記第２の加算手段の出力値、又は、前記符号反転手段の出力値を、第２の電気振幅値として出力し、
第４の切替手段が、前記第２の切替手段の出力値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値の第１の電気振幅値として出力する
ことを特徴とする変調方法。
【請求項４】
入力手段が、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力し、
データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、前記直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、前記第１の電気振幅値と前記第２の電気振幅値から算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、前記変換対象データから算出したシンボル座標の前記Ｉ軸座標の符号および前記Ｑ軸座標の符号に基づいて変換データを生成し、
前記データ変換手段が、
変換多値数４であり、前記変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、前記各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて、
第１の２乗手段が、前記第１の電気振幅値を２乗し、
第２の２乗手段が、前記第２の電気振幅値を２乗し、
加算手段が、第１の２乗手段の出力値と、前記第２の２乗手段の出力値とを加算し、
第１の比較手段が、前記加算手段の出力値と第１の閾値との比較に応じて、第１のビットを出力し、
第２の比較手段が、前記加算手段の出力値と第２の閾値との比較に応じて、第２のビットを出力し、
第３の比較手段が、前記第２の電気振幅値の極性の正負を判断して、第３のビットを出力し、
第４の比較手が、前記第１の電気振幅値の極性の正負を判断して、第４のビットを出力する
ことを特徴とする復調方法。
【請求項５】
請求項１に記載の変調装置を備えることを特徴とする伝送装置。
【請求項６】
請求項２に記載の復調装置を備えることを特徴とする伝送装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、変調装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
そこで、本発明では、多値数を増加しても、位相余裕の低下の度合いが小さくなるように、信号を変換することができる変調装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置を適用しようとするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第１の本発明の変調装置は、変換対象データとしてのビット列を入力する入力手段と、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、ビット列を、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマットの前記各信号点にマッピングして変換データを生成するデータ変換手段と、データ変換手段により生成された前記変換データを出力する出力手段とを備え、データ変換手段は、変換多値数４であり、変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて各信号点に４個のビットをマッピングするものであり、第２のビットの値を論理否定する第１の論理否定手段と、第１のビットの値に従って、第１の論理否定手段からの出力値、又は、第２のビットの値を出力する第１の切替手段と、第４のビットの値を論理否定する第２の論理否定手段と、第３のビットの値に従って、第２の論理否定手段からの出力値、又は、第４のビットの値を出力する第２の切替手段と、第１のビットの値を定数倍した値と、第１の切替手段からの出力値を加算する第１の加算手段と、第１の加算手段の出力値を定数倍した値に、所定の定数を加算する第２の加算手段と、第２の加算手段の出力値を符号反転する符号反転手段と、第３のビットの値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値を、第２の電気振幅値として出力する第３の切替手段と、第２の切替手段の出力値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値の第１の電気振幅値として出力する第４の切替手段とを有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
第２の本発明の復調装置は、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力する入力手段と、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、変換対象データから算出したシンボル座標のＩ軸座標の符号及びＱ軸座標の符号に基づいて変換データを生成するデータ変換手段とを備え、データ変換手段が、変換多値数４であり、変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて、第１の電気振幅値を２乗する第１の２乗手段と、第２の電気振幅値を２乗する第２の２乗手段と、第１の２乗手段の出力値と、第２の２乗手段の出力値とを加算する加算手段と、加算手段の出力値と第１の閾値との比較に応じて、第１のビットを出力する第１の比較手段と、加算手段の出力値と第２の閾値との比較に応じて、第２のビットを出力する第２の比較手段と、第２の電気振幅値の極性の正負を判断して、第３のビットを出力する第３の比較手段と、第１の電気振幅値の極性の正負を判断して、第４のビットを出力する第４の比較手段とを備えることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
第３の本発明の変調方法は、入力手段が、変換対象データとしてのビット列を入力し、データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、ビット列を、変換多値数２Ｋ毎に、変換フォーマットの各信号点にマッピングして変換データを生成し、出力手段が、データ変換手段により生成された前記変換データを出力し、データ変換手段は、変換多値数４であり、変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて各信号点に４個のビットをマッピングするものであり、第１の論理否定手段が、第２のビットの値を論理否定し、第１の切替手段が、第１のビットの値に従って、第１の論理否定手段からの出力値、又は、第２のビットの値を出力し、第２の論理否定手段が、第４のビットの値を論理否定し、第２の切替手段が、第３のビットの値に従って、第２の論理否定手段からの出力値、又は、第４のビットの値を出力し、第１の加算手段が、第１のビットの値を定数倍した値と、第１の切替手段からの出力値を加算し、第２の加算手段が、第１の加算手段の出力値を定数倍した値に、所定の定数を加算し、符号反転手段が、第２の加算手段の出力値を符号反転し、第３の切替手段が、第３のビットの値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値を、第２の電気振幅値として出力し、第４の切替手段が、第２の切替手段の出力値に従って、第２の加算手段の出力値、又は、符号反転手段の出力値の第１の電気振幅値として出力することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第４の本発明の復調方法は、入力手段が、変換対象データとして第１の電気振幅値と第２の電気振幅値とを入力し、データ変換手段が、１シンボルに変換する情報量を示す変換多値数２Ｋとし、Ｉ軸及びＱ軸の直交座標系の原点を中心として互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれと、直交座標系の原点で直交する２本の線分との交点に２２Ｋ個の信号点を配置する変換フォーマットを用いて、変換対象データから算出したシンボル半径の値と前記互いに半径が異なる２２（ｋ−１）個の円のそれぞれの半径との比較結果、並びに、変換対象データから算出したシンボル座標のＩ軸座標の符号及びＱ軸座標の符号に基づいて変換データを生成し、データ変換手段が、変換多値数４であり、変換フォーマットの４個の各円に４個の信号点が配置され、合計１６個の各信号点と、各信号点に割り当てるビットの情報値との対応関係を用いて、第１の２乗手段が、第１の電気振幅値を２乗し、第２の２乗手段が、第２の電気振幅値を２乗し、加算手段が、第１の２乗手段の出力値と、第２の２乗手段の出力値とを加算し、第１の比較手段が、加算手段の出力値と第１の閾値との比較に応じて、第１のビットを出力し、第２の比較手段が、加算手段の出力値と第２の閾値との比較に応じて、第２のビットを出力し、第３の比較手段が、第２の電気振幅値の極性の正負を判断して、第３のビットを出力し、第４の比較手が、第１の電気振幅値の極性の正負を判断して、第４のビットを出力することを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第５の本発明の伝送装置は、第１の本発明の変調装置を備えることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第６の本発明の伝送装置は、第２の本発明の復調装置を備えることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る変調装置、復調装置、変調方法、復調方法及び伝送装置の主たる実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。