(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振光を出力する局部発振光源（１１）と，
受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と前記局部発振光とを混合して出力する光９０°ハイブリッドカプラ（１２）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る第１のバランスド検波部（１３）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る第２のバランスド検波部（１４）と，
前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングするサンプリング部（１５）と，
前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する位相推測部（１６）と，
前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する検出部（１７）と，を有し，
前記サンプリング部（１５）は，前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号のビット中心となるタイミングでサンプリングを行う，
光サンプリング復調装置。
【請求項２】
前記局部発振光の周波数は，前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号の搬送波の周波数と同一であり，これにより前記検出部（１７）がホモダイン検波を行う，
請求項１に記載の光サンプリング復調装置。
【請求項３】
局部発振光を出力する局部発振光源（１１）と，
受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と前記局部発振光とを混合して出力する光９０°ハイブリッドカプラ（１２）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る第１のバランスド検波部（１３）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る第２のバランスド検波部（１４）と，
前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングするサンプリング部（１５）と，
前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する位相推測部（１６）と，
前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する検出部（１７）と，を有し，
前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号は，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号であり，
光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，前記サンプリング部（１５）は，時間間隔Ｂ，ｔ＝０でサンプリングを行う，
光サンプリング復調装置。
【請求項４】
局部発振光を出力する局部発振光源（１１）と，
受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と前記局部発振光とを混合して出力する光９０°ハイブリッドカプラ（１２）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る第１のバランスド検波部（１３）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る第２のバランスド検波部（１４）と，
前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングするサンプリング部（１５）と，
前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する位相推測部（１６）と，
前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する検出部（１７）と，を有し，
前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号は，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号であり，
光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，前記サンプリング部（１５）は，時間間隔Ｂ，ｔ＝Ｂ／２でサンプリングを行う，
光サンプリング復調装置。
【請求項５】
局部発振光を出力する局部発振光源（１１）と，
受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と前記局部発振光とを混合して出力する光９０°ハイブリッドカプラ（１２）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る第１のバランスド検波部（１３）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る第２のバランスド検波部（１４）と，
前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングするサンプリング部（１５）と，
前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する位相推測部（１６）と，
前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する検出部（１７）と，
を有する，
光サンプリング復調装置を用いた復調方法であって，
前記局部発振光源（１１）からの局部発振光及び，前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号が前記光９０°ハイブリッドカプラ（１２）に入力する工程と，
前記第１のバランスド検波部（１３）が，前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る工程と，
前記第２のバランスド検波部（１４）が，前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る工程と，
前記サンプリング部（１５）が，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングする工程と，
前記位相推測部（１６）が，前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する工程と，
前記検出部（１７）が，前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する工程と，を含み，
前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号は，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号であり，
光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，前記サンプリングする工程は，時間間隔Ｂ，ｔ＝０でサンプリングを行う，
復調方法。
【請求項６】
局部発振光を出力する局部発振光源（１１）と，
受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と前記局部発振光とを混合して出力する光９０°ハイブリッドカプラ（１２）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る第１のバランスド検波部（１３）と，
前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る第２のバランスド検波部（１４）と，
前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングするサンプリング部（１５）と，
前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する位相推測部（１６）と，
前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する検出部（１７）と，を有する，
光サンプリング復調装置を用いた復調方法であって，
前記局部発振光源（１１）からの局部発振光及び，前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号が前記光９０°ハイブリッドカプラ（１２）に入力する工程と，
前記第１のバランスド検波部（１３）が，前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る工程と，
前記第２のバランスド検波部（１４）が，前記光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る工程と，
前記サンプリング部（１５）が，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号をサンプリングする工程と，
前記位相推測部（１６）が，前記サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する工程と，
前記検出部（１７）が，前記位相推測部（１６）が推測した搬送波の位相情報を用いて，前記第１のバランスド検波部（１３）から出力される電気信号及び前記第２のバランスド検波部（１４）から出力される電気信号を位相同期検波する工程と，を含み，
前記光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号は，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号であり，
光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，前記サンプリングする工程は，時間間隔Ｂ，ｔ＝Ｂ／２でサンプリングを行う，
復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光ＭＳＫ変調／任意偏移量ＣＰＦＳＫの光サンプリング復調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開2006-340188号公報には，光ＣＰＦＳＫ信号の復調器が開示されている。この復調器は，周波数分離するために遅延干渉計を用いるものである。
【０００３】
特開2009-27442号公報には，ＱＡＭ信号のヘテロダイン同期検波を行うための光受信回路が開示されている。この回路は，光９０°ハイブリッドカプラを用い，搬送波と局部発振光との位相差を求めて，位相差をサンプリング出力とからデータを復調する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-340188号公報
【特許文献２】特開2009-27442号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は，遅延干渉計を用いない光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号の復調装置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】
本発明は，基本的には，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号のＩ成分及びＱ成分ごとにバランスド検波を行い，サンプリング信号を用いて搬送波の位相を推測して，位相同期検波を行うことで，ＣＰＦＳＫ信号を復調できるという知見に基づく。
【０００７】
本発明の第１の側面は，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号を復調するための光サンプリング復調装置に関する。この復調装置は，局部発振光を出力する局部発振光源１１と、光９０°ハイブリッドカプラ１２と、第１及び第２のバランスド検波部１３，１４と，サンプリング部１５と，位相推測部１６と，検出部１７とを有する。
【０００８】
光９０°ハイブリッドカプラ１２は，受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と局部発振光とを混合して出力する。第１のバランスド検波部１３は，光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換する。第１のバランスド検波部１３は，これにより，Ｉ成分に対応した電気信号を得る。第２のバランスド検波部１４は，光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して光信号から電気信号に変換する。第２のバランスド検波部１４はこれにより，Ｑ成分に対応した電気信号を得る。サンプリング部１５は，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号をサンプリングする。位相推測部１６は，サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する。検出部１７は，位相推測部１６が推測した搬送波の位相情報を用いて，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号を位相同期検波する。
【０００９】
本発明の第１の側面の好ましい態様は，局部発振光の周波数が，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号の搬送波の周波数と同一である。この復調装置は，検出部１７がホモダイン検波を行う。
【００１０】
本発明の第１の側面の好ましい態様は，サンプリング部１５が，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号のビット中心となるタイミングでサンプリングを行うものである。
【００１１】
本発明の第２の側面の好ましい態様は，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号が，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号のものである。
【００１２】
本発明の第１の側面は，上記の光サンプリング復調装置を用いた復調方法に関する。そして，局部発振光源１１からの局部発振光及び，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号が光９０°ハイブリッドカプラ１２に入力する工程と，第１のバランスド検波部１３が，光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｉ成分に対応した電気信号を得る工程と，第２のバランスド検波部１４が，光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換することで，Ｑ成分に対応した電気信号を得る工程と，サンプリング部１５が，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号をサンプリングする工程と，位相推測部１６が，サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する工程と，検出部１７が，位相推測部１６が推測した搬送波の位相情報を用いて，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号を位相同期検波する工程とを含む。
【００１３】
この方法の好ましい態様は，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号は，光最小偏移変調（ＭＳＫ）信号である。
【００１４】
この方法の好ましい態様は，光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，サンプリングする工程は，時間間隔Ｂ，ｔ＝０でサンプリングを行う。これにより復調が難しい光ＭＳＫ信号を，光ＱＰＳＫ信号を復調するようにして復調できることとなる。
【００１５】
この方法の好ましい態様は，光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとしたときに，サンプリングする工程は，時間間隔Ｂ，ｔ＝Ｂ／２でサンプリングを行う。これにより復調が難しい光ＭＳＫ信号を，光ＢＰＳＫ信号を復調するようにして復調できることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，遅延干渉計を用いずに光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号を復調することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は，本発明の復調装置のブロック図である。
【図２】図２は，４つのマッハツェンダーＩＱ変調器を用いて光ＭＳＫ信号が得られる様子を示す図である。
【図３】図３は，ＭＳＫ信号のサンプリングポイントを説明するための図である。
【図４】図４は，デジタルホモダイン検波を行うための，コンステレーションマップを示す。
【図５】図５は，ＭＳＫ信号のサンプリングポイントを示す。
【図６】図６は，ＭＳＫ信号のサンプリングポイントを位相平面上に表現したものである。
【図７】図７（ａ）は，ＭＳＫ信号をビット中心でサンプリングした場合のシンボル配置を示す。図７（ｂ）は，ＭＳＫ信号をビット端でサンプリングした場合のシンボル配置を示す。
【図８】図８は，ＭＳＫ信号に含まれる符号１と符号０との数の差（ΔＮ）が奇数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。
【図９】図９は，ＭＳＫ信号に含まれる符号１と符号０との数の差（ΔＮ）が偶数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。
【図１０】図１０は，ＭＳＫ信号をビット中心でサンプリングした場合のシンボル配置を示す。図１０（ａ）は，ΔＮが奇数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。図１０（ｂ）は，ΔＮが偶数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。
【図１１】図１１は，ＭＳＫ信号をビット端でサンプリングした場合のシンボル配置を示す。図１１（ａ）は，ΔＮが奇数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。図１１（ｂ）は，ΔＮが偶数の場合におけるサンプリング後のシンボル配置を示す。
【図１２】図１２は，１０Ｇｂ／ｓにおけるコヒーレント光ＭＳＫ変調及び復調を実現するための実験系を示す。
【図１３】図１３は，実施例における実験結果を示す図面に替わるグラフである。図１３（ａ）は，受信したＭＳＫ信号の最善のタイミングであるビット継続時間の中間におけるコンステレーションマップである。図１３（ｂ）は，復調信号スペクトルである。図１３（ｃ）は，受信したＭＳＫ信号のＢＥＲを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の側面は，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号を復調するための光サンプリング復調装置に関する。図１は，本発明の復調装置のブロック図である。図１に示されるように，この復調装置は，局部発振光を出力する局部発振光源１１と、光９０°ハイブリッドカプラ１２と、第１及び第２のバランスド検波部１３，１４と，サンプリング部１５と，位相推測部１６と，検出部１７とを有する。
【００１９】
局部発振光源１１は，光位相同期検波に用いられている。このため，通常用いられている局部発振光源を適宜用いることができる。局部発振光の周波数の例は，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号の搬送波の周波数と同一である。光ＣＰＦＳＫ信号の例は，光最小遷移変調（ＭＳＫ）信号である。
【００２０】
光９０°ハイブリッドカプラ１２は，受信信号である光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号と局部発振光とを混合して出力する。光９０°ハイブリッドカプラ１２においてＣＰＦＳＫ信号が，局部発振光の位相空間へ射影される。そして，Ｉ成分及びＱ成分に分離されて出力される。
【００２１】
第１のバランスド検波部１３は，光９０°ハイブリッドカプラ１２からの出力信号のうち位相が０°の成分と位相が１８０°の成分とをバランスド検波して，光信号から電気信号に変換する。第１のバランスド検波部１３は，これにより，Ｉ成分に対応した電気信号を得る。この電気信号は，アナログ信号であるから，Ａ／Ｄ回路によりデジタル信号に変換されることが好ましい。バランスド検波を行うバランスド検波器は，既に知られている。よって，第１のバランスド検波部１３は公知のバランスド検波器を用いればよい。
【００２２】
第２のバランスド検波部１４は，光９０°ハイブリッドカプラからの出力信号のうち位相が９０°の成分と位相が−９０°の成分とをバランスド検波して光信号から電気信号に変換する。第２のバランスド検波部１４はこれにより，Ｑ成分に対応した電気信号を得る。この電気信号は，アナログ信号であるから，Ａ／Ｄ回路によりデジタル信号に変換されることが好ましい。バランスド検波を行うバランスド検波器は，既に知られている。よって，第２のバランスド検波部１４は公知のバランスド検波器を用いればよい。
【００２３】
サンプリング部１５は，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号をサンプリングする。サンプリング部１５が，光位相連続周波数変調（ＣＰＦＳＫ）信号のビット中心となるタイミングでサンプリングを行う。たとえば，ＣＰＦＳＫ信号の変調速度をＢｂｉｔ／ｓとすると，Ｂｂｉｔ／ｓの時間間隔でサンプリングを行う。
【００２４】
光ＭＳＫ信号の各ビットの中央のタイミングをｔ＝０として，ビット周期をＢとする。時間間隔Ｂ，ｔ＝０でサンプリングした場合，光ＭＳＫ信号をＱＰＳＫ信号に変換できる。よって，ＱＰＳＫ信号を復調する方法にて，光ＭＳＫ信号を復調できる。時間間隔Ｂ，ｔ＝Ｂ／２でサンプリングした場合，１／２のビットレートに時分割多重分離した後，偶数チャネル及び奇数チャネルは，光ＭＳＫ信号をＢＰＳＫ信号に変換できる。よって，ＢＰＳＫ信号を復調する方法にて，光ＭＳＫ信号を復調できる。ＢＰＳＫ信号を復調する方法は，２値を弁別するだけでよいため，サンプリングを用いた変換作業を行うことで装置構成を簡単にできる。
【００２５】
位相推測部１６は，サンプリング部がサンプリングしたデータから，搬送波の位相を推測する。サンプリングしたデータから搬送波の位相を推測する方法は，公知である。搬送波の位相を推測する方法の例は，第４−パワーアルゴリズムである。位相ロックループにコスタスループを用いて搬送波の位相追尾を行うことで，搬送波の位相を推測しても良い。なお，安定化のため一定時間平均化を行うことが好ましい。この平均化は，たとえば，ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いることで実現できる。特に，位相成分に，位相雑音が含まれているため，数シンボル分にわたって平均化することにより，位相雑音による不確定性を軽減できる。
【００２６】
検出部１７は，位相推測部１６が推測した搬送波の位相情報を用いて，第１のバランスド検波部１３から出力される電気信号及び第２のバランスド検波部１４から出力される電気信号を位相同期検波する。これにより，ＣＰＦＳＫ信号を復調できる。
【００２７】
４つのマッハツェンダーＩＱ変調器を用いた光ＭＳＫ信号の送信機
図２は，４つのマッハツェンダーＩＱ変調器を用いて光ＭＳＫ信号が得られる様子を示す図である。４つのマッハツェンダーＩＱ変調器は，４つのＭＺＭを含む。この変調器は，メインＭＺＭの２つのアームのそれぞれに２つの連続したサブＭＺＭを含む。それぞれのＭＺＭは，以下のように駆動される。メインＭＺＭの両アームの最初のＭＺＭであるＭＺＭ１及びＭＺＭ３に，それぞれ周波数ｆのＲＦクロック信号を印加する。そして，それらに続くＭＺＭであるＭＺＭ２及びＭＺＭ４に，位相差による変調データＣＳＲＺ（キャリア抑圧リターントゥゼロ）−ＤＰＳＫをもたらす。ＭＳＫの連続位相を実現するため，ｆは，ビットレートＢの半分の値に設定される。ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ列は，半ビット分遅れたオフセット値を有する。そして，相対的位相差は，π／２である。このように，２つのＣＳＲＺ−ＤＰＳＫの相対的位相差により，ＵＳＢ及びＬＳＢを得ることができる。このようにすれば，ＤＰＳＫと比較して，変調スペクトルをコンパクトにすることができ，しかも，不必要な成分を抑圧できる。
【００２８】
図３は，ＭＳＫ信号のサンプリングポイントを説明するための図である。図３は，ＭＳＫ信号の位相遷移例と，サンプリングポイント例が示されている。図４は，デジタルホモダイン検波を行うための，コンステレーションマップを示す。
【００２９】
光ＭＳＫ信号のコヒーレント受信機  
以下，光ＭＳＫ信号のコヒーレント復調原理について説明する。光ＭＳＫ信号をコヒーレント復調するために，ヘテロダイン検波及びホモダイン検波のいずれも用いてもよい。以下の説明では，高速シグナルについて復調を行うことが可能であるためホモダイン検波を行うスキームについて説明する。光ＭＳＫをホモダイン検波するための受信機側の構成は，従来のＰＳＫ信号の受信機と同様である。
【００３０】
受信機は，受信したＭＳＫ信号を局部発振（ＬＯ）の光位相空間へ射影する。位相空間において，ＭＳＫシグナルのマーク／スペース（又はスペース／マーク）に相当するＵＳＢ／ＬＳＢ成分が時計回り／又は反時計回りに回転する。その際，それぞれのビットにおける位相シフト量は，π／２である。受信信号がそれぞれのビットの中点のタイミングであるＢ  ｂ／ｓの間隔でサンプリングされたとすれば，ＱＰＳＫのＩＱマップのように４つの等間隔の像がＩＱマップ上に現れるはずである。すると，閾値を設定することで，Ｉ成分とＱ成分からもともとのデータを抽出できる。このスキームは，ＱＰＳＫ受信機にわずかな修正を加えた，デジタルホモダイン受信機により実装できる。
【００３１】
以下では，本発明のサンプリング原理を説明する。以下の説明は，光ＭＳＫ信号を，ＱＰＳＫ信号やＢＰＳＫ信号を復調する方式で復調するための原理説明である。
光ＭＳＫ信号の符号１と符号０の数を数えて、符号１と符号０とが同数分存在する場合は，位相回転が相殺され，位相シフト量が初期位相に戻る。その場合，光ＭＳＫ信号を復調するためには，符号１と符号０の数の差ΔＮビットの位相シフトを追っていけばよいこととなる。符号１のビットが多い場合は，図５の正の次元のグラフのように表記できる。この場合，符号１のビットが多い場合は，図５の正の次元における点（シンボル）のようにサンプリングできる。一方，符号０のビットが多い場合は，図５の負の次元のグラフのように表記できる。よって，符号０のビットが多い場合は，図５の負の次元の点（シンボル）のようにサンプリングできる。
【００３２】
これを，位相平面上（ＩＱ平面上）にプロットすると，図６のようになる。図６には，シンボルが８個存在する。図６の状態のうち，ビット中央及びビット端でサンプリングした場合，図７（ａ）  及び図７（ｂ）でに示されるように，ＰＳＫ信号と同等のシンボル配置となる。なお，符号１と符号０の数が相殺されるためには必ず偶数ビット必要である。そこで，ΔＮビットが奇数の場合には、サンプリング後のシンボル配置が図８のようになる。図８は，シンボル数が４個である。一方ΔＮビットが偶数の場合にはシンボル配置は図９になる。
【００３３】
ビット中央及でサンプリングした場合，図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように，ΔＮの偶奇にかかわらず常にＱＰＳＫと同等のシンボル配置となる。一方，ビット端でサンプリングした場合，ΔＮが偶数，奇数の場合にはそれぞれ，図１１（ａ）及び図１１（ｂ）のように９０度位相角の異なるＢＰＳＫ信号に変換される。
【００３４】
よって，ビット中央でサンプリングした場合, ΔＮの偶奇にかかわらず，光ＭＳＫ信号は光ＱＰＳＫ信号に変換される。一方，ビット端でサンプリングした場合,光ＭＳＫ信号を１/２のビットレートにて時間多重分離すると，時間多重分離後の信号は，光ＢＰＳＫ信号に変換されることがわかる。
【実施例１】
【００３５】
図１２は，１０Ｇｂ／ｓにおけるコヒーレント光ＭＳＫ変調及び復調を実現するための実験系を示す。送信機側では，外部キャビティレーザダイオードを用いて，線幅が１５０ｋＨｚの連続光を生成した。この連続光を４つのマッハツェンダー導波路を有するＩＱ変調器によりＭＳＫフォーマットに変調した。変調器は，ＺカットＬＮ導波路に形成されたものであり，変調電極の３ｄＢバンド幅は，約３６ＧＨｚであった。それぞれのマッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）の半波電極はＤＣ値で６Ｖであった。それぞれのＭＺＭを，ヌル点にバイアスし，異なる信号の組を用いてプッシュプル駆動した。ＭＺＭ２とＭＺＭ４を，２１５−１の長さを有する疑似ランダム数中の２つの５Ｇｂ／ｓＮＲＺデータを用いて駆動し，ここでデータ列に１００ｐｓの遅延を与えた。動作条件において，メインＭＺＭに９０度の位相オフセットを与えることで，５Ｇｂ／ｓＣＳＲＺ−ＢＰＳＫ信号をメインＭＺＭの両アームに生成した。２つのシグナルを１０Ｇｂ／ｓのＭＳＫ信号を得るために直行させて重畳した。
【００３６】
受信機側では，ＭＳＫフォーマット用に設計されたオフラインデジタルコヒーレント受信機がＭＳＫ信号を受信した。外部キャビティを有するレーザーダイオードを用い，５００ＭＨｚ以下に調整して，局部発振光（ＬＯ光）を得た。ＬＯ信号に射影された受信信号のＩ成分及びＱ成分を，９０°ハイブリッドカプラで検出し，バランスド検波した。バランスド検波した信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換した。Ｉ成分とＱ成分を，実時間サンプリングオシロスコープを用いて５０Ｇｓａ／ｓのサンプリングレートにてサンプリングした。オフライン信号処理においては，記録されたデータを１０Ｇｓａ／ｓにて再サンプリングし，いわゆる第４−パワーアルゴリズムを用いて，キャリア位相を推測した。いったん，最善点においてサンプリングを行った後は，ＱＰＳＫの変調のように，サンプリング信号を同様に処理した。平均化を行うために，タップ長１５のＦＩＲフィルタを用いた。
【００３７】
図１３（ａ）は，受信したＭＳＫ信号の最善のタイミングであるビット継続時間の中間におけるコンステレーションマップである。４つのシンボルが，ＱＰＳＫ信号のように，コンステレーションマップ上に明確に表れている。このことは，予測した通り，ＭＳＫ信号を復調できたことを示している。図１３（ｂ）に示されるように，復調信号は，１５ＧＨｚの線幅を持つスペクトルであった。このことは，ＭＳＫ信号を復調できたことの別の証拠である。図１３（ｃ）は，受信したＭＳＫ信号のバックトゥーバックビットエラーレート（ＢＥＲ）を示す。エラーフリー動作（ＢＥＲ＜２ｘ１０−６）の受信機の感度は，−３６．３ｄＢｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は，光情報通信の分野で利用されうる。  
【符号の説明】
【００３９】
１１  局部発振光源
１２  光９０°ハイブリッドカプラ
１３，１４  バランスド検波部
１５  サンプリング部
１６  位相推測部
１７  検出部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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