(57)【要約】【課題】２値データ信号の多重数Ｎが変化しても生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Ｎを３より大きく柔軟に拡張することが可能な光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法は、２値／多値変換手段に入力する２値データ信号に２値ダミー信号を加え、２値データ信号の多重数によらず多数値を一定にすることで、当該多重数が増減する場合においても、２値／多値変換手段において生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することなく、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔となる多値ＡＳＫ信号光を生成することとした。【選択図】図６
2011044913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続された光符号分割多重伝送システムであって、
前記光符号分割多重送信回路は、
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の２値データ信号及び（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号から成るＮ’（Ｎ’はＮ以上の整数）個の２値電気信号から、２種の符号要素で構成され、符号長ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ、Ｋは２以上の整数）であるＮ’個の固有符号に基づきＫ個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する２値／多値変換手段と、
光周波数が異なるＫ個の光搬送波を前記２値／多値変換手段からの前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を出力する複数の光変調手段と、
各々の前記光変調手段が出力する前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手段と、
を備え、
前記光符号分割多重受信回路は、
前記光ファイバ伝送路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波器と、
前記光周波数分波器が分波した前記光周波数成分をそれぞれ検波するＫ個の光検波手段と、
１番目からＮ番目の前記固有符号の１つが割り当てられ、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値データ信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号器と、
を備えることを特徴とする光符号分割多重伝送システム。
【請求項２】
前記２値／多値変換手段は、
Ｎ’個の前記２値電気信号がそれぞれ入力されるＮ’個の拡散符号器、Ｋ個の加算器、及びＫ個のプリバイアス回路を有しており、
各々の前記拡散符号器は、前記固有符号が割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記２値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から０を出力し、
ｋ番目の前記加算器は、ｋ番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、
各々の前記プリバイアス回路は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように前記加算器の出力の電圧レベルを調整し、
前記電気復号器は、
割り当てられた前記固有符号を構成する前記符号要素を前記光検波手段に順に割り当てた際に、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項３】
前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、
前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする請求項２に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項４】
前記光変調手段は、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備えることを特徴とする請求項３に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項５】
前記光検波手段は、前記光周波数分波器の出力光を２乗検波することを特徴とする請求項３または４に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項６】
前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、及び包絡線検波器を備え、
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波し、
前記バンドパスフィルタは、前記光検波器の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波により搬送される信号成分を透過し、
前記包絡線検波器は、前記バンドパスフィルタから出力を２乗検波して出力することを特徴とする請求項３または４に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項７】
前記光検波手段は、局発光源、光ハイブリッド、複数の光検波器、複数の２乗器、及び加算器を備え、
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光との光周波数差が、前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整され、
前記光ハイブリッドは、複数の出力端を有し、各出力端における前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光とを混合し、
前記光検波器は、それぞれ異なる前記光ハイブリッドの出力端と接続され、入力光を２乗検波し、
前記２乗器は、それぞれ異なる前記光検波器と接続され、前記光検波器の出力を２乗して出力し、
前記加算器は、各々の前記２乗器の出力を加算して出力することを特徴とする請求項３または４に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項８】
前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、
前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整しており、
前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなることを特徴とする請求項２に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項９】
前記光変調手段は、
入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器と、を備え、
前記光強度変調器は、前記光搬送波の振幅と光位相を、前記差動信号生成手段が前記多値電気信号から生成した２つの電気信号により変調することを特徴とする請求項８に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１０】
前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、
前記光振幅変調手段は、
前記２値／多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、
入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、
前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した２つの電気信号により変調され、
前記光位相変調手段は、
入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、
前記識別器の出力により、入力光の光位相を変調する光位相変調器を備え、
前記識別器は前記２値／多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定されることを特徴とする請求項８に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１１】
前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、
前記光振幅変調手段は、
前記２値／多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、
入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、
前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した２つの電気信号により変調され、
前記光位相変調手段は、
入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記差動信号生成手段と、前記光強度変調器を備え、
前記識別器は前記２値／多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定され、
前記光強度変調器内で、入力光の光位相が、前記差動信号生成器が前記識別器の出力から生成した２信号により変調されることを特徴とする請求項８に記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１２】
前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、電気位相同期ループ回路、及びローパスフィルタを備え、
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波し、
前記バンドパスフィルタは、前記光検波器の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波により搬送される信号成分を透過し、
前記電気位相同期ループ回路は、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭く、前記バンドパスフィルタの出力を同期検波し、
前記ローパスフィルタは、前記電気位相同期ループ回路の出力するベースバンド信号を透過することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１３】
前記光検波手段は、局発光源、光検波器、及びループフィルタで光位相同期ループを構成し、
前記光位相同期ループ内で、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭い前記ループフィルタにより、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相が、前記光周波数分波器の出力光と同期するように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１４】
前記光符号分割多重送信回路は、前記多波長信号光に加え、前記多波長信号光と光周波数が一致する光周波数成分を含む多波長連続光を出力し、
前記光符号分割多重送信回路の出力端において、前記多波長信号光と前記多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が０またはπであり、
前記光符号分割多重受信回路内の前記光検波手段は、前記光周波数成分を２乗検波することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。
【請求項１５】
光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続された光符号分割多重伝送システムの光符号分割多重伝送方法であって、
前記光符号分割多重送信回路で、
Ｎ個の２値データ信号及び（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号から成るＮ’個の２値電気信号から、２種の符号要素で構成され、符号長ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ、Ｋは２以上の整数）であるＮ’個の固有符号に基づきＫ個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する２値／多値変換手順と、
光周波数が異なるＫ個の光搬送波を前記２値／多値変換手順で生成された前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を生成する光変調手順と、
前記光変調手順で生成された前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手順と、
を行い、
前記光符号分割多重受信回路で、
前記光ファイバ伝送路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手順と、
前記光周波数分波手順で分波された前記光周波数成分をそれぞれ検波する光検波手順と、
１番目からＮ番目の前記固有符号の１つに基づいて、前記２値データ信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手順と、
を行うことを特徴とする光符号分割多重伝送方法。
【請求項１６】
前記２値／多値変換手順は、
符号拡散過程、加算過程、及びプリバイアス過程を有しており、
前記符号拡散過程は、Ｎ’個の前記２値電気信号がそれぞれ入力され、前記固有符号がそれぞれ割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有する拡散符号器において、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記２値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から０を出力し、
前記加算過程は、ｋ番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、
前記プリバイアス過程は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように電圧レベルを調整し、
前記電気復号化手順は、
前記光検波手順で検波され出力される出力信号について、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた該出力信号を正、他方の前記符号要素が割り当てられた該出力信号を負として加える加減算を行うことを特徴とする請求項１５に記載の光符号分割多重伝送方法。
【請求項１７】
前記光変調手順は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、
前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする請求項１６に記載の光符号分割多重伝送方法。
【請求項１８】
前記光変調手順は、入力光の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、
前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整し、
前記光変調手順後の前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなることを特徴とする請求項１６に記載の光符号分割多重伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光符号分割多重通信に用いられる光符号分割多重システム及びその伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光符号分割多重（ＣＤＭ：  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式は、固有符号に応じて符号拡散された光ＣＤＭ信号を多重伝送する方式である。各々の光ＣＤＭ送受信回路には、固有符号が割り当てられる。各送信回路は、割り当てられた固有符号に対応した符号化により拡散された光ＣＤＭ信号を出力する。受信側では、多重された光ＣＤＭ信号から、受信回路と同じ固有符号を割り当てられた送信回路が出力する光ＣＤＭ信号のみを復号可能であり、所望の光ＣＤＭ信号を選択的に受信する。
【０００３】
これまでに、パルス信号光の各光周波数成分の光位相を、送信回路に割り当てられた固有符号に応じて変調することにより、パルス信号光を時間軸上に拡散する方式が提案されている（例えば、非特許文献１及び２を参照。）。また、ＳＳＦＢＧ（Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）などを用いて、パルス信号光を直接的に時間軸上に拡散する方式も提案されている（例えば、非特許文献３を参照。）。
【０００４】
しかしながら、これらの方式では、光位相の厳密な制御やチップ時間（＝ビット時間／符号長）オーダの時間制御を行う光符復号デバイスが必要となる。また、多元接続干渉（ＭＡＩ：  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）や、複数の光ＣＤＭ信号が同時に受信回路へ入力された際に検波時に生じるビート雑音により、符号多重数が制限される。そのため、信号光間での時間同期に基づく時間ゲートや、光媒質の非線形特性を用いた光閾値デバイス、前方誤り訂正（ＦＥＣ：  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）の適用により、ＭＡＩやビート雑音の影響を低減することが必要となり、送受信回路構成の複雑化を招く。
【０００５】
これに対し、図１のように、送信回路内の２値／多値変換手段における電気段符号拡散に基づいて生成された多値電気信号で、各光周波数成分を多値振幅変調（ＡＳＫ：  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）した多値ＡＳＫ信号光を光周波数多重した多波長信号光を送受信する方式が提案されている（例えば、非特許文献４を参照。）。
【０００６】
多値振幅変調は、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）強度変調器などのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を用いて行い、生成される多値ＡＳＫ信号光は、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である。受信側では、光周波数ごとに分波した各光周波数成分をそれぞれ直接検波して生成した多値電気信号を、電気復号器において、受信回路に割り当てられた固有符号に応じて加減算を行う。ここで、生成される多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔であり、電圧レベル間隔は異なる光検波器が生成する多値電気信号同士で一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などの直交符号を固有符号として用いる場合、加減算によりＭＡＩを除去することができる。また、光領域で信号光の多重を行わないため、検波時にビート雑音が生じない。つまり、この方式では、電気段で符復号化を行うために光符復号デバイスが不要である上、ＭＡＩやビート雑音低減のために参考文献１〜３で必要であった時間ゲートや光閾値デバイスが不要である。
【０００７】
そのため、送受信回路内の光デバイス構成の大幅なシンプル化が図れる。更には、電気段での符号拡散を空間的に行うため、時間拡散を行う方式において要求されるチップレート（＝ビットレート´符号長）での動作（例えば、非特許文献５を参照。）が不要であり、ビットレートと同等の動作速度を有する電気回路で構成可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｖ．  Ｊ．  Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ａ  ３２０−Ｇｂ／ｓ  ｃａｐａｃｉｔｙ  （３２−ｕｓｅｒ  ´  １０Ｇｂ／ｓ）  ＳＰＥＣＴＳ  Ｏ−ＣＤＭＡ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｔｅｓｔｂｅｄ  ｗｉｔｈ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｆｏｒｗａｒｄ  ｅｒｒｏｒ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，”  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ｐｐ．  ７９−８６，  Ｊａｎ．  ２００７
【非特許文献２】Ｐ．  Ｔｏｌｉｖｅｒ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ＯＣＤＭ  ｕｓｉｎｇ  ＤＱＰＳＫ，  ＦＥＣ，  ａｎｄ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｒｉｎｇ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ−ｂａｓｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅｒ／ｄｅｃｏｄｅｒｓ，”  ＯＦＣ２００７，  ＰＤＰ７，  ２００７
【非特許文献３】Ｔ．  Ｈａｍａｎａｋａ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｄａｔａ  ｒａｔｅ  ａｎｄ  ｄａｔａ−ｒａｔｅ−ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ６２２  Ｍｂ／ｓ−１０  Ｇｂ／ｓ  ＯＣＤＭＡ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ５１１−ｃｈｉｐ  ＳＳＦＢＧ  ａｎｄ  ｃａｓｃａｄｅｄ  ＳＨＧ−ＤＦＧ−ｂａｓｅｄ  ＰＰＬＮ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｅｒ，”  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，  ｐｐ．  １５１６−１５２１，  Ｓｅｐ．／Ｏｃｔ．  ２００７
【非特許文献４】Ｓ．  Ｋａｎｅｋｏ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｂｅａｔ−ｎｏｉｓｅ−ｆｒｅｅ  ＯＣＤＭ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｍ−ａｒｙ  ＡＳＫ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−ｄｏｍａｉｎ  ｓｐａｔｉａｌ  ｃｏｄｅ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ，”  ＯＦＣ２００９，  ＯＴｈＩ５，  ２００９
【非特許文献５】Ｇ．  Ｃ．  Ｇｕｐｔａ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｏｎｅ−ｓｙｓｔｅｍ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＣＯＦ−ＰＯＮ  ｆｏｒ  ｍｅｔｒｏ／ａｃｃｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ｐｐ．  １９３−２００，  Ｊａｎ．  ２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献４の方式で２値データ信号の多重数Ｎ＝３の場合に、符号長４のアダマール符号｛１，１，０，０｝，｛１，０，１，０｝，｛０，１，１，０｝を２値／多値変換手段内の拡散符号器１〜３に順に割り当てた際における、入力される各２値データ信号のシンボル値Ｄ１（ｔ）〜Ｄ３（ｔ）と、生成される各多値電気信号のシンボル値Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃４（ｔ）との対応を図２４に示す。この場合、Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃３（ｔ）は、“０”，“１”，“２”の３通りの値をとる。ＬＮ強度変調器を用いる場合、図２のように、３値電気信号がとりうる最大電圧値と最小電圧値の中間であるシンボル値“１”に対応する電圧レベルが変調器の透過曲線のＱｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｉｎｔ  （ＶＱ）となるようにバイアス電圧を調整することにより、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である所望の３値ＡＳＫ信号光が得られる。この３値ＡＳＫ信号光を直接検波すると、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である３値電気信号が生成される。よって、受信回路内の電気復号器における加減算により、ＭＡＩの除去が可能である。
【００１０】
固有符号の符号長を拡張することにより、２値データ信号の多重数Ｎを拡大することが可能である。この時、多値ＡＳＫの多値数も増加する。固有符号としてアダマール符号を用いる場合、Ｎ＞３では、２値／多値変換手段において生成される多値電気信号の中で多値数が最大である信号の多値数Ｍは、Ｍ＞３となる。ＬＮ強度変調器を用いてＭ値ＡＳＫ（Ｍ＞３）を行う場合、上述の３値ＡＳＫと同様に、変調器への印加するＭ値電気信号の中間電圧レベルが変調器の透過曲線のＱｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｉｎｔ  （ＶＱ）となるようにバイアス電圧を調整すると、出力されるＭ値ＡＳＫ信号光は、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しくならない（図３）。よって、Ｍ値ＡＳＫ信号光を直接検波して生成されるＭ値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔ではなく、受信回路内の電気復号器において、加減算によるＭＡＩの除去ができなくなる。
【００１１】
ここで、図４のように、各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔Ｘ１〜ＸＭ−１をあらかじめプリバイアスしたＭ値電気信号を変調器に印加することにより、Ｎ＞３である光ＣＤＭ伝送システムにおいて要求される、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しいＭ値ＡＳＫ（Ｍ＞３）が可能となる。
【００１２】
しかしながら、上記光ＣＤＭ伝送システムでは、２値データ信号の多重数Ｎの変化に応じて、その都度、Ｘ１〜ＸＭ−１を調整しなければならない。つまり、２値データ信号の多重数Ｎを柔軟に拡張することが困難であるという課題がある。
【００１３】
例えば、Ｎ＝６、符号長８のアダマール符号の場合を考える。
固有符号１｛１，１，０，０，１，１，０，０｝，
固有符号２｛１，０，１，０，１，０，１，０｝，
固有符号３｛０，１，１，０，０，１，１，０｝，
固有符号４｛１，１，１，１，０，０，０，０｝，
固有符号５｛０，０，１，１，１，１，０，０｝，
固有符号６｛０，１，０，１，１，０，１，０｝，
固有符号７｛１，０，０，１，０，１，１，０｝
として、固有符号１〜６を２値／多値変換手段内の拡散符号器１〜６に順に割り当てたとする。この場合、２値／多値変換手段は、図２５に示すように、各固有符号の同一番目の符号要素を足し合わせ、最大シンボル値が“３”である４値電気信号４個と、最大シンボル値が“４”である５値電気信号３個を生成する。
【００１４】
各４値電気信号は変調器１，４，６，７へ印加される。一方、各５値電気信号は変調器２，３，５へ印加される。受信回路にてＭＡＩが除去されるためには、各変調器の出力信号光は各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔であり、光強度レベル間隔は異なる変調器の出力信号光同士で一致することが求められる。よって、例えば、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｄｒｉｖｅ  ＬＮ強度変調器を用いる場合、図５のように、光変調器２，３，５においてＸ１＝Ｖp／３  Ｘ２＝Ｖp／６  Ｘ３＝Ｖp／６  Ｘ４＝Ｖp／３とすると、変調器１，４，６，７ではＸ１〜Ｘ４は光変調器２，３，５と異なる値に設定する必要がある。Ｖπは、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の各アームにおける透過光の光位相シフト量をπだけ変化させるのに必要な電圧である。
【００１５】
Ｎが６から７へ変化した場合、固有符号１〜７を２値／多値変換手段内の拡散符号器１〜７に順に割り当てたとする。この場合、２値／多値変換手段は、図２６に示すように、最大シンボル値が“４”である５値電気信号を７個生成する。５値電気信号が変調器１〜７へ印加されるため、変調器１〜７は５値ＡＳＫ信号光を出力する。この時、すべての変調器においてＸ１＝Ｖp／３  Ｘ２＝Ｖp／６  Ｘ３＝Ｖp／６  Ｘ４＝Ｖp／３とすることにより、所望の５値ＡＳＫ信号光を得られる。
【００１６】
以上より、２値データ信号の多重数Ｎが６から７に変化した場合、変調器１，４，６，７において各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔Ｘ１〜Ｘ４を、再調整しなければならず、Ｎを柔軟に拡張することが困難になる。
【００１７】
そこで、本発明は、２値データ信号の多重数Ｎが変化しても生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Ｎを３より大きく柔軟に拡張することが可能な光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法は、２値／多値変換手段に入力する２値データ信号に２値ダミー信号を加え、２値データ信号の多重数によらず多数値を一定にすることで、当該多重数が増減する場合においても、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベル間隔を再調整することなく、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔となる多値ＡＳＫ信号光を生成することとした。
【００１９】
具体的には、本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続されている。
【００２０】
前記光符号分割多重送信回路は、入力されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の２値データ信号及び（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号から成るＮ’（Ｎ’はＮ以上の整数）個の２値電気信号から、２種の符号要素で構成され、符号長ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ、Ｋは２以上の整数）であるＮ’個の固有符号に基づきＫ個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する２値／多値変換手段と、光周波数が異なるＫ個の光搬送波を前記２値／多値変換手段からの前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を出力する複数の光変調手段と、各々の前記光変調手段が出力する前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手段と、を備える。
【００２１】
前記光符号分割多重受信回路は、前記光ファイバ伝送路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波器と、前記光周波数分波器が分波した前記光周波数成分をそれぞれ検波するＫ個の光検波手段と、１番目からＮ番目の前記固有符号の１つが割り当てられ、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値データ信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号器と、を備える。
【００２２】
また、本発明に係る光ＣＤＭ伝送方法は、光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続された光符号分割多重伝送システムの光符号分割多重伝送方法である。
【００２３】
前記光符号分割多重送信回路では、Ｎ個の２値データ信号及び（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号から成るＮ’個の２値電気信号から、２種の符号要素で構成され、符号長ｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ、Ｋは２以上の整数）であるＮ’個の固有符号に基づきＫ個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する２値／多値変換手順と、光周波数が異なるＫ個の光搬送波を前記２値／多値変換手順で生成された前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を生成する光変調手順と、前記光変調手順で生成された前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手順と、を行う。
【００２４】
前記光符号分割多重受信回路では、前記光ファイバ伝送路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手順と、前記光周波数分波手順で分波された前記光周波数成分をそれぞれ検波する光検波手順と、１番目からＮ番目の前記固有符号の１つに基づいて、前記２値データ信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手順と、を行う。
【００２５】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法は、２値ダミー信号を２値データ信号に加えることによって、２値／多値変換手段に入力される２値電気信号数を固定している。このため、２値／多値変換手段が出力する多値電気信号の多値数は、２値データ信号の多重数に関わらず一定となる。このため、本発明に係る光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法は、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔を所定値に固定しておくことができる。従って、本発明は、２値データ信号の多重数Ｎが変化しても各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Ｎを３より大きく柔軟に拡張することが可能な光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法を提供することができる。
【００２６】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記２値／多値変換手段は、Ｎ’個の前記２値電気信号がそれぞれ入力されるＮ’個の拡散符号器、Ｋ個の加算器、及びＫ個のプリバイアス回路を有しており、各々の前記拡散符号器は、前記固有符号が割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記２値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から０を出力し、ｋ番目の前記加算器は、ｋ番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、各々の前記プリバイアス回路は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように前記加算器の出力の電圧レベルを調整し、前記電気復号器は、割り当てられた前記固有符号を構成する前記符号要素を前記光検波手段に順に割り当てた際に、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送方法の前記２値／多値変換手順は、符号拡散過程、加算過程、及びプリバイアス過程を有しており、前記符号拡散過程は、Ｎ’個の前記２値電気信号がそれぞれ入力され、前記固有符号がそれぞれ割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有する拡散符号器において、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記２値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から０を出力し、前記加算過程は、ｋ番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、前記プリバイアス過程は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように電圧レベルを調整し、前記電気復号化手順は、前記光検波手順で検波され出力される出力信号について、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた該出力信号を正、他方の前記符号要素が割り当てられた該出力信号を負として加える加減算を行うことを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送方法の前記光変調手順は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする。
【００３０】
多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔になるように多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することで、光ＣＤＭ受信回路の電気復号器でＭＡＩの除去が可能となる。
【００３１】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光検波手段は、前記光周波数分波器の出力光を２乗検波することを特徴とする。
【００３３】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、及び包絡線検波器を備え、前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波し、前記バンドパスフィルタは、前記光検波器の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波により搬送される信号成分を透過し、前記包絡線検波器は、前記バンドパスフィルタから出力を２乗検波して出力することを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光ハイブリッド、複数の光検波器、複数の２乗器、及び加算器を備え、前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光との光周波数差が、前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整され、前記光ハイブリッドは、複数の出力端を有し、各出力端における前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光とを混合し、前記光検波器は、それぞれ異なる前記光ハイブリッドの出力端と接続され、入力光を２乗検波し、前記２乗器は、それぞれ異なる前記光検波器と接続され、前記光検波器の出力を２乗して出力し、前記加算器は、各々の前記２乗器の出力を加算して出力することを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整しており、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなることを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送方法の前記光変調手順は、入力光の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整し、前記光変調手順後の前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなることを特徴とする。
【００３７】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器と、を備え、前記光強度変調器は、前記光搬送波の振幅と光位相を、前記差動信号生成手段が前記多値電気信号から生成した２つの電気信号により変調することを特徴とする。
【００３８】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、前記光振幅変調手段は、前記２値／多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した２つの電気信号により変調され、前記光位相変調手段は、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記識別器の出力により、入力光の光位相を変調する光位相変調器を備え、前記識別器は前記２値／多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定されることを特徴とする。
【００３９】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、前記光振幅変調手段は、前記２値／多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、入力された１つの電気信号から、極性が反転関係にある２つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された２つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した２つの電気信号により変調され、前記光位相変調手段は、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記差動信号生成手段と、前記光強度変調器を備え、前記識別器は前記２値／多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定され、前記光強度変調器内で、入力光の光位相が、前記差動信号生成器が前記識別器の出力から生成した２信号により変調されることを特徴とする。
【００４０】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、電気位相同期ループ回路、及びローパスフィルタを備え、前記局発光源の出力光の光周波数は前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波し、前記バンドパスフィルタは、前記光検波器の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波により搬送される信号成分を透過し、前記電気位相同期ループ回路は、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭く、前記バンドパスフィルタの出力を同期検波し、前記ローパスフィルタは、前記電気位相同期ループ回路の出力するベースバンド信号を透過することを特徴とする。
【００４１】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光検波器、及びループフィルタで光位相同期ループを構成し、前記光位相同期ループ内で、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭い前記ループフィルタにより、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相が、前記光周波数分波器の出力光と同期するように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【００４２】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの前記光符号分割多重送信回路は、前記多波長信号光に加え、前記多波長信号光と光周波数が一致する光周波数成分を含む多波長連続光を出力し、前記光符号分割多重送信回路の出力端において、前記多波長信号光と前記多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が０またはπであり、前記光符号分割多重受信回路内の前記光検波手段は、前記光周波数成分を２乗検波することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明は、２値データ信号の多重数Ｎが変化しても生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Ｎを３より大きく柔軟に拡張することが可能な光ＣＤＭ伝送システム及び光ＣＤＭ伝送方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】電気段符号拡散と多値振幅変調を用いた従来の光ＣＤＭ伝送システム構成例を説明する図である。
【図２】ＬＮ強度変調器を用いた３値ＡＳＫを説明する図である。
【図３】ＬＮ強度変調器を用いたＭ値ＡＳＫ（Ｍ＞３）を説明する図である。
【図４】ＬＮ強度変調器を用いたプリバイアスＭ値ＡＳＫ（Ｍ＞３）を説明する図である。
【図５】ＬＮ強度変調器における多値振幅変調を説明する図である。
【図６】電気段符号拡散と多値振幅変調を用いた光ＣＤＭ伝送システム構成例を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの２値／多値変換手段を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムのプリバイアス回路を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムのプリバイアス回路を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信回路を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムのヘテロダイン包絡線検波回路を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路を説明する図である。
【図１５】電気段符号拡散と多値振幅位相変調を用いた光ＣＤＭ伝送システム構成例を説明する図である。
【図１６】Ｄｕａｌ−Ｄｒｉｖｅ  ＬＮ強度変調器を用いて生成した５値ＡＰＳＫ信号光の光電界を説明する図である。
【図１７】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムのヘテロダイン同期検波回路を説明する図である。
【図１８】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光位相同期ホモダイン検波回路を説明する図である。
【図１９】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図２０】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図２１】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図２２】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光振幅位相変調手段を説明する図である。
【図２３】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの光振幅位相変調手段を説明する図である。
【図２４】２値／多値変換手段への入力２値データ信号と出力多値電気信号の対応を説明する図である。
【図２５】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの２値／多値変換手段の動作を説明する図である。
【図２６】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの２値／多値変換手段の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、枝番号を付さずに説明する場合は、その構成要素全てに共通する説明である。
【００４６】
（実施形態１）
図６は、本実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０１を説明する図である。光ＣＤＭ伝送システム３０１は、光ＣＤＭ送信回路２０１と、複数の光ＣＤＭ受信回路（２０２−１、２０２−２、・・・）とを、光ファイバ伝送路２０３が接続する構造である。
【００４７】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２０１は、２値／多値変換手段１１、複数の光強度変調手段１７、光合波手段１３を備える。各々の光強度変調手段１７には、それぞれ光周波数が異なる光搬送波（ｆ１〜ｆＫ）が光源１４から入力され、入力された光搬送波を２値／多値変換手段１１にて生成された多値電気信号により変調して出力する。各光強度変調手段１７の出力光を、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：  Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）や多層膜フィルタ等の光周波数合波器や、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により作成された光カプラなどの光合波手段１３により合波した多波長信号光が、光ファイバ伝送路２０３を介して、各光ＣＤＭ受信回路２０２へ伝送される。ここで、多波長信号光の各光周波数成分の強度は等しい。図６中の光ＣＤＭ送信回路２０１のように出力光の光周波数が異なる各光源１４と各光強度変調手段１７を１対１に接続する構成の他、図７のように多波長光源１４Ｔの出力を光周波数分波器１５で光周波数成分ごとに分離して各光強度変調手段１７へ入力する構成も可能である。多波長光源１４Ｔは、単一モード光の出力を高周波正弦波で変調して多波長化する構成やモード同期レーザとすることができる。
【００４８】
２値／多値変換手段１１は、固有符号を割り当てられたＮ’個の拡散符号器を備え、常時入力されるＮ’個の２値電気信号から各拡散符号器に割り当てられた固有符号のうち符号長が最長である符号の符号長Ｋの個数の多値電気信号を生成する。ここで、従来の光ＣＤＭ伝送システムにおける２値／多値変換手段が生成する多値電気信号が、各シンボル値（Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ））に対応する電圧レベルが等間隔であるのに対し、本実施形態における２値／多値変換手段１１が生成する多値電気信号は、各シンボル値（Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ））に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように調整されている。
【００４９】
１番目からＮ番目（Ｎ≦Ｎ’）の拡散符号器には少なくとも１つの光ＣＤＭ受信回路２０２の所望信号である２値データ信号がそれぞれ入力され、Ｎ＋１番目からＮ’番目の拡散符号器には２値ダミー信号が入力される。２値ダミー信号は、とりうるシンボル値が“０”，“１”の２通りである電気信号であればよく、例えば、“０”，“１”が交互に並んだパターンや、２値ランダムパターンなどがこれにあたる。つまり、２値／多値変換手段に入力される２値電気信号は、Ｎ個の２値データ信号と（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号とで構成される。
【００５０】
固有符号としては、光周波数領域において符号化を行う光ＣＤＭ方式において用いられるアダマール符号等を用いる。拡散符号器は、割り当てられた固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝が各出力端に順に割り当てられる。符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端は、シンボル値が拡散符号器へ入力された２値電気信号のシンボル値と一致する信号を出力する。それ以外の出力端は、０を出力する。つまり、固有符号ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ’）のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素ｃｎ，ｋが割り当てられた拡散符号器ｎのｋ番目の出力端の出力信号のシンボル値は、符号要素ｃｎ，ｋの値と拡散符号器ｎへの入力２値電気信号のシンボル値Ｄｎ（ｔ）との積ｃｎ，ｋ×Ｄｎ（ｔ）で表せる。
【００５１】
ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の多値電気信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）は、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和と一致し、
【数１】
2011044913.tif 000003
と表せる。多値電気信号の多値数Ｍは、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常に一定となる。
【００５２】
図８は、２値／多値変換手段１１の構成例である。２値／多値変換手段１１は、Ｎ’個の拡散符号器２１とＫ個の加算器２２およびプリバイアス回路２４を有する。
【００５３】
拡散符号器２１は、Ｋ個のスイッチ（ＳＷ）を備える。入力された２値電気信号は分岐され、各ＳＷを介して出力端２３より出力される。ここで、符号要素｛１｝を割り当てられた出力端２３に接続するＳＷのみをＯＮとすることにより、各符号要素の値と拡散符号器への入力電気信号の値との積を出力端より出力することが可能となる。例えば、固有符号１｛１，１，０，・・・，０｝が割り当てられた拡散符号器２１−１の各出力端２３の出力信号のシンボル値は、Ｄ１（ｔ）＝１の場合、順に“１”，“１”，“０”，・・・，“０”となり、Ｄ１（ｔ）＝０の場合はすべて“０”となる。
【００５４】
プリバイアス回路２４は、加算器２２の出力信号の各シンボル値に対応する電圧レベル間隔を調整する。プリバイアス回路２４の構成例を図９に示す。プリバイアス回路２４は、多値電気信号の多値数をＭとすると、Ｍ−１個以上の重み付け回路１１１を有する。入力された多値電気信号は分岐され、各重み付け回路１１１へ入力される。重み付け回路１１１は、入力信号の電圧レベルが閾値電圧以上の場合に１を、閾値電圧以下の場合に０を出力する識別器１１２と、識別器１１２の出力に所定の重み付け係数（Ｘ１，Ｘ２，・・・）を乗じて出力する乗算器１１３を含む。各重み付け回路１１１の出力は加算器１１４で加算され、光強度変調手段１７へ印加される。
【００５５】
ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ−１）の重み付け回路１１１−ｍにおける識別器１１２の閾値電圧Ｖｔｈ＿ｍは、入力多値電気信号のシンボル値“ｍ−１”に対応する電圧レベルと、シンボル値“ｍ”に対応する電圧レベルとの間に設定される。ある時刻における入力信号がシンボル値“ｉ”に対応する場合、重み付け回路１１１−１〜１１１−ｉ内の識別器１１２が１を出力し、他の識別器１１２が０を出力するため、各重み付け回路１１１の出力を加算したプリバイアス回路２４の出力は、Ｘ１＋Ｘ２＋・・・＋Ｘｉとなる。同様に、入力信号がシンボル値“ｉ＋１”に対応する場合、プリバイアス回路２４の出力は、Ｘ１＋Ｘ２＋・・・＋Ｘｉ＋Ｘｉ＋１となる。よって、プリバイアス後の多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔は、順に、Ｘ１，Ｘ２，・・・，ＸＭ−１となる。つまり、重み付け係数Ｘ１〜ＸＭ−１を変化させることにより、各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔である多値電気信号を、柔軟に生成することが可能である。
【００５６】
ここで、２値／多値変換手段１１に入力されるＮ’個の２値電気信号は、必ずしも信号間でビット同期していなくてもよく、信号速度が異なっていてもよい。また、拡散符号器２１、加算器２２及びプリバイアス回路２４での演算を予め記憶させたメモリとＤ／Ａコンバータを用いることもできる。更には、シンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じてスイッチ（ＳＷ０〜ＳＷＭ−１）のいずれかがＯＮとなる図１０のような回路をプリバイアス回路２４として用いることも可能である。
【００５７】
光強度変調手段１７は、２値／多値変換手段１１で生成された多値電気信号で光搬送波（ｆ１〜ｆＫ）を変調して、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ＡＳＫ信号光を出力する。光強度変調手段１７は、ＬＮ強度変調器などのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）光変調器、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）変調器とすることができる。
【００５８】
図１１のように、差動信号生成手段２５が多値電気信号から生成した極性が反転関係にある２つの電気信号を、Ｄｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器２６の各電極に印加する構成も可能である。この構成では、光強度変調器に印加する多値電気信号のピーク・トゥー・ピーク電圧が、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を用いる場合の半分でよい。差動信号生成手段２５は、例えば差動アンプである。
【００５９】
光ＣＤＭ送信回路２０１において、光強度変調手段１７へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは、２値ダミー信号の効果により、２値データ信号の多重数Ｎによらず常に一定である。よって、Ｎが異なる各場合においても、光ＣＤＭ送信回路２０１は、重み付け係数を変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である所望の多値ＡＳＫ信号光を生成可能である。
【００６０】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２０２は、光周波数分波器４２、Ｋ個の光検波器４７、及び電気復号器４５を備える。光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光は、光周波数分波器４２により光周波数成分ごとに分離される。各光周波数成分は、光周波数分波器４２の各々の出力端と１対１に接続された光検波器４７にてそれぞれ直接検波され、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値電気信号が生成される。
【００６１】
電気復号器４５は、割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝を各光検波器４７に順に割り当てた時に、｛１｝に対応する光検波器４７の出力を正、｛０｝に対応する光検波器４７の出力を負として加える加減算を行う。光検波器４７が出力する多値電気信号は、各電圧レベルが等間隔であり、電圧レベル間隔は異なる光検波器４７が生成する多値電気信号同士で一致するため、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりＭＡＩを除去することができる。よって、光ＣＤＭ受信回路２０２は、電気復号器４５と同じ固有符号を割り当てられた光ＣＤＭ送信回路２０１内の拡散符号器２１に入力された２値データ信号を選択的に受信することが可能である。
【００６２】
図６の各光ＣＤＭ受信回路２０２は１個の電気復号器４５を備える構成であるが、図１２の光ＣＤＭ受信回路２０２’ように、それぞれ異なる固有符号を割り当てられた複数の電気復号器４５’を備えることも可能である。光検波器４７の出力は分岐され、各電気復号器４５’へ入力される。固有符号を割り当てられた各電気復号器４５’は、割り当てられた固有符号と同じ符号を割り当てられた拡散符号器２１へ入力された２値データ信号を出力する。
【００６３】
符号を割り当てられない電気復号器４５’が０を出力するとすると、光ＣＤＭ受信回路２０２’が所望する情報量の大小に応じて、電気復号器４５’への固有符号の割り当てを動的に変化させることにより、伝送効率を向上させることが可能となる。つまり、大きな情報量を所望する光ＣＤＭ受信回路２０２’の複数の電気復号器４５’へ固有符号を割り当てることにより、複数の信号を同時に受信し、一定時間に受信できる情報量を増大することが可能となる。
【００６４】
［光ＣＤＭ伝送システム］
本実施形態においては、Ｎ個（Ｎ≦Ｎ’）の２値データ信号に加え（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号を２値／多値変換手段１１へ入力することにより、２値／多値変換手段１１への入力２値電気信号の数は、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’となる。よって、Ｎが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ＡＳＫ信号光が生成可能である。光ＣＤＭ受信回路２０２にて上記多値ＡＳＫ信号光を直接検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、ＭＡＩを除去し、所望の２値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きく柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システム３０１を実現できる。
【００６５】
（実施形態２）
第２の実施形態は、第１の実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２内の光検波器４７が、図１３のヘテロダイン包絡線検波回路である光ＣＤＭ伝送システムである。図１３のヘテロダイン包絡線検波回路は局発光源５１、光検波器５３、ＢＰＦ（Ｂａｎｄｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）５４、包絡線検波器５７を備える。
【００６６】
局発光源５１の局発光の光周波数は、ヘテロダイン包絡線検波回路へ入力される多値ＡＳＫ信号光とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がｆｋである多値ＡＳＫ信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン包絡線検波回路内で、局発光の光周波数はｆｋ−ｆＩＦとなるように調整され、その光電界ＥＬ（ｔ）は、
【数２】
2011044913.tif 000004
と表せる。ここで、ＰＬ，φＬ（ｔ）は、それぞれ、局発光の光強度および位相雑音である。一方、多値ＡＳＫ信号光の光電界ＥＳ（ｔ）は、
【数３】
2011044913.tif 000005
と表せる。ＰＳ（ｔ），φＳ（ｔ）は、それぞれ、多値ＡＳＫ信号光の光強度および位相雑音であり、θ（ｔ）は、光ＣＤＭ送信回路内での多値ＡＳＫに伴う位相チャープ量である。光強度変調器として、Ｄｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を用いる場合、θ（ｔ）＝０である。
【００６７】
光検波器５３は、局発光と多値ＡＳＫ信号光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑ（ｔ）は、
【数４】
2011044913.tif 000006
と表せる。ここで、
【数５】
2011044913.tif 000007
とした。
【００６８】
ヘテロダイン包絡線検波回路内では、局発光と多値ＡＳＫ信号光の少なくとも一方の偏波状態を調整することにより、局発光と多値ＡＳＫ信号光の偏波状態が一致するように調整する。図１３のヘテロダイン包絡線検波回路では、偏波調整手段５２が局発光の偏波を調整している。なお、光ＣＤＭ送信回路２０１において信号光の偏波状態を時間ごとに変化させる偏波スクランブルの構成や、直交する偏波状態を足し合わせた信号光を送信する構成や、ヘテロダイン包絡線検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることで、偏波調整手段５２を省くことも可能である。
【００６９】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、式（４）中の第１，２項にあたる直接検波成分を除去し、式（６）で表されるｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号Ｒ（ｔ）を出力する。
【数６】
2011044913.tif 000008
【００７０】
包絡線検波器５７は、ＢＰＦ５４からの中間周波信号Ｒ（ｔ）を２乗検波して、ベースバンド信号である多値電気信号Ｓ（ｔ）
【数７】
2011044913.tif 000009
を出力する。ここで、多値ＡＳＫ信号光の光強度ＰＳ（ｔ）は、対応する各シンボル値に対して線形である。よって、ヘテロダイン包絡線検波回路の出力する多値電気信号Ｓ（ｔ）の電圧レベルも、対応する各シンボル値に対して線形となり、電圧レベルの間隔は等しくなる。
【００７１】
各ヘテロダイン包絡線検波回路４８の出力する多値電気信号は、電気復号器４５へ入力され、電気復号器４５へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、ヘテロダイン包絡線検波回路４８の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である。また、各ヘテロダイン包絡線検波回路に入力される多値ＡＳＫ信号光の光強度は一致しているため、異なるヘテロダイン包絡線検波回路の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりＭＡＩを除去することができ、所望の２値データ信号を選択的に受信することが可能である。
【００７２】
第２の実施形態においては、Ｎ個（Ｎ≦Ｎ’）の２値データ信号に加え、（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号を２値／多値変換手段１１へ入力することにより、２値／多値変換手段１１への入力２値電気信号の数は、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’となる。よって、２値データ信号の多重数Ｎが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ＡＳＫ信号が生成可能である。光ＣＤＭ受信回路２０２にて上記多値ＡＳＫ信号をヘテロダイン包絡線検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、ＭＡＩを除去し、所望の２値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きく柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システ３０１ムを実現できる。
【００７３】
（実施形態３）
第３の実施形態は、第１の実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２内の光検波器４７
が、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路である光ＣＤＭ伝送システムである。位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の構成例を図１４に示す。図１４の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路は、局発光源５１、光ハイブリッド１３３、差動検波器１３４、２乗器１３５、及び加算器１３６を備える。
【００７４】
局発光源５１の局発光の光周波数は、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路へ入力される多値ＡＳＫ信号光との光周波数差が、多値ＡＳＫ信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整される。
【００７５】
光ハイブリッド１３３は、複数の出力端を有し、局発光と多値ＡＳＫ信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、局発光と多値ＡＳＫ信号光とを混合して出力する。図１４は、光ハイブリッド１３３として、９０°光ハイブリッドを用いた場合である。９０°光ハイブリッドは、４個の出力端を備え、そのうちの１つにおける局発光と多値ＡＳＫ信号光との光位相差をΔθ（ｔ）とすると、他の３つの出力端における光位相差は、Δθ（ｔ）+π／２，Δθ（ｔ）+π，Δθ（ｔ）+３π／２となる。偏波状態を調整した局発光と多値ＡＳＫ信号光をλ／２板やλ／４板を組み込んだ空間系回路に入力する構成や、光ファイバやＰＬＣなどで作成した光カプラに光位相調整部を組み込んだ構成などで、９０°光ハイブリッドを実現できる。
【００７６】
９０°光ハイブリッドの出力端＃１，＃２が差動検波器１３４−１に、出力端＃３，＃４が差動検波器１３４−２に接続される。ここで、出力端＃１における局発光と多値ＡＳＫ信号光との光位相差をΔθ（ｔ）とすると、出力端＃２〜＃４における光位相差は、順に、Δθ（ｔ）＋π，Δθ（ｔ）+π／２，Δθ（ｔ）+３π／２となる。この時、差動検波器１３４−１の出力Ｑ１＊（ｔ）は、
【数８】
2011044913.tif 000010
と表せる。同様にして、差動検波器１３４−２の出力Ｑ２＊（ｔ）は、式（９）で表せる。
【数９】
2011044913.tif 000011
【００７７】
差動検波器１３４の出力は、それぞれ２乗器１３５で２乗された後、加算器１３６で加算される。図１４の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の出力Ｓ＊（ｔ）は、
【数１０】
2011044913.tif 000012
となり、Δθ（ｔ）によらず、多値ＡＳＫ信号光の光強度ＰＳ（ｔ）に比例する。ここで、ＰＳ（ｔ）は、対応する各シンボル値に対して線形である。よって、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の出力する多値電気信号Ｓ＊（ｔ）の電圧レベルも、対応する各シンボル値に対して線形となり、電圧レベルの間隔は等しくなる。
【００７８】
各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路４９の出力する多値電気信号は、電気復号器４５へ入力され、電気復号器４５へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路４９の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路に入力される多値ＡＳＫ信号光の光強度は一致しているため、異なる位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりＭＡＩを除去することができ、所望の２値データ信号を選択的に受信することが可能である。
【００７９】
第３の実施形態においては、Ｎ個（Ｎ≦Ｎ’）の２値データ信号に加え、（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号を２値／多値変換手段１１へ入力することにより、２値／多値変換手段１１への入力２値電気信号の数は、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’となる。よって、２値データ信号の多重数Ｎが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ＡＳＫ信号が生成可能である。光ＣＤＭ受信回路２０２にて上記多値ＡＳＫ信号を位相ダイバーシティ・ホモダイン検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、ＭＡＩを除去し、所望の２値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きく柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システムを実現できる。
【００８０】
（実施形態４）
図１５は、第４の実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０２を説明するブロック図である。光ＣＤＭ伝送システム３０２は、光ＣＤＭ送信回路２１１と、複数の光ＣＤＭ受信回路（２１２−１、２１２−２、・・・）とを、光ファイバ伝送路２０３が接続する構造である。
【００８１】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２１１は、２値／多値変換手段１１、複数の光振幅位相変調手段１２、光合波手段１３を備える。２値／多値変換手段１１は、第１〜３の実施形態と同様に、少なくとも１つの光ＣＤＭ受信回路２１２の所望信号であるＮ個の２値データ信号に加え、（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号が入力される。よって、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’個の２値電気信号が入力され、生成されるＫ個の多値電気信号の多値数Ｍは一定となる。多値電気信号の各シンボル値（Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ））に対応する電圧レベルは、所望の間隔となるように調整されている。
【００８２】
光振幅位相変調手段１２は、２値／多値変換手段１１で生成された多値電気信号で光搬送波（ｆ１〜ｆＫ）を変調して、多値振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号光を出力する。ここで、信号光がとりうる光電界の振幅レベルは等間隔である。また、光振幅位相変調器１２内での入力光の光位相シフト量は、光振幅位相変調器１２へ入力される多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなる。光振幅位相変調器１２は、差動信号生成手段２５とＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器２６を備える。差動信号生成手段２５は、多値電気信号に基づき、極性が反転関係にある２つの信号を出力する。差動信号生成手段２５は、例えば、差動アンプである。
【００８３】
差動信号生成手段２５の２出力は、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器２６の各アーム内の光位相変調部（不図示）に印加される。光強度変調器２６へのバイアス電圧は、変調器の透過率が差動信号生成手段２５の出力信号の中間電圧値が印加された時に最小となるように設定する。光強度変調器２６は、例えば、Ｄｕａｌ−ＤｒｉｖｅのＬＮ強度変調器である。
【００８４】
例えば、Ｎ’＝７の場合に、符号長８のアダマール符号１〜７を固有符号として、２値／多値変換手段１１内の拡散符号器（２１−１〜２１−７）に割り当てたとすると、２値データ信号の多重数Ｎによらず７個の５値電気信号が生成され、それぞれ光振幅位相変調手段（１２−１〜１２−７）へ入力される。ここで、５値電気信号のシンボル値の変化に応じて、光強度変調器２６の一方のアームの出力光の光電界が図１６の光電界平面上を
Ｂ０（−ａ，０）−＞Ｂ１（−ａ／２，√（３ａ）／２）−＞Ｂ２（０，ａ）
−＞Ｂ３（ａ／２，√（３ａ）／２）−＞Ｂ４（ａ，０）
の順に遷移し、
他方のアームの出力光の光電界が
Ｂ０（−ａ，０）−＞Ｂ７（−ａ／２，−√（３ａ）／２）−＞Ｂ６（０，−ａ）
−＞Ｂ５（ａ／２，−√（３ａ）／２）−＞Ｂ４（ａ，０）
の順に遷移するように、各シンボル値に対応する各電圧レベルを調整すると、両アームの出力光の光電界のベクトル合成である光強度変調器の出力する５値ＡＰＳＫ信号光は、各シンボル値“０”〜“４”に対応する光電界が順に
Ａ０（−２ａ，０）
Ａ１（−ａ，０）
Ａ２（０，０）
Ａ３（ａ，０）
Ａ４（２ａ，０）
に相当する。よって、光振幅位相変調手段１２は、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔で、光強度変調器内での入力光の光位相シフト量がシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなる所望の５値ＡＰＳＫ信号光を生成する。
【００８５】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２１２は、光周波数分波器４２、Ｋ個のヘテロダイン同期検波回路５８、電気復号器４５を備える。光ＣＤＭ受信回路２１２へ入力された多波長信号光は、光周波数分波器４２により光周波数成分ごとに分離される。各光周波数成分は、光周波数分波器４２の各々の出力端と１対１に接続されたヘテロダイン同期検波回路５８にてそれぞれ検波され、多値電気信号が生成される。生成される多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である。
【００８６】
図１７は、ヘテロダイン同期検波回路５８の構成例である。ヘテロダイン同期検波回路５８は、局発光源５１、光検波器５３、ＢＰＦ５４、電気位相同期ループ（ＰＬＬ：  Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路５５、ＬＰＦ（Ｌｏｗｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）５６を備える。
【００８７】
局発光源５１の局発光の光周波数は、ヘテロダイン同期検波回路５８へ入力される多値ＡＰＳＫ信号光とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がｆｋである多値ＡＰＳＫ信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン同期検波回路内で、局発光の光周波数はｆｋ−ｆＩＦとなるように調整され、その光電界ＥＬ（ｔ）は、式（２）で表せる。
【００８８】
一方、ヘテロダイン同期検波回路５８に入力される多値ＡＰＳＫ信号光の光電界Ｅ’Ｓ（ｔ）は、
【数１１】
2011044913.tif 000013
と表せる。Ｐ’Ｓ（ｔ），φ’Ｓ（ｔ）は、それぞれ、多値ＡＰＳＫ信号光の光強度および位相雑音であり、θ’（ｔ）は、シンボル値に応じて、０またはπをとる。局発光および信号光の位相雑音の時間変動は、多値ＡＰＳＫ信号のシンボル速度と比べて、十分に緩やかである。
【００８９】
光検波器５３は、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑ＊＊（ｔ）は、
【数１２】
2011044913.tif 000014
と表せる。ここで、
【数１３】
2011044913.tif 000015
とした。
【００９０】
ヘテロダイン同期検波回路５８内では、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光の少なくとも一方の偏波状態を調整することにより、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光の偏波状態が一致するように調整する。図１７のヘテロダイン同期検波回路５８では、偏波調整手段５２が局発光の偏波を調整している。なお、光ＣＤＭ送信回路２１１において信号光の偏波状態を時間ごとに変化させる偏波スクランブルの構成や、直交する偏波状態を足し合わせた信号光を送信する構成や、ヘテロダイン同期検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることにより、受信回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００９１】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、式（１２）中の第１，２項にあたる直接検波成分を除去し、式（１４）で表されるｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）を出力する。
【数１４】
2011044913.tif 000016
【００９２】
電気ＰＬＬ回路５５は、ＶＣＯ６１、ミキサー６２、ループフィルタ６３を備え、中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）を同期検波する。ループフィルタ６３は、ＶＣＯの発振周波数および位相が中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）と同期するように調整する。ここで、電気ＰＬＬ回路５５の電気帯域が、多値ＡＰＳＫ信号光のシンボル速度よりも十分に狭いとすると、ループフィルタ６３はθ’（ｔ）の変動によるシンボル速度の電圧変動を捕らえないため、ＶＣＯ６１の位相はΔφ’（ｔ）と同期し、電気ＰＬＬ回路５５からの出力Ｓ＊＊（ｔ）は、
【数１５】
2011044913.tif 000017
と表せる。
【００９３】
電気ＰＬＬ回路５５の出力は、ＬＰＦ５６にて低域濾波され、式（１５）の右辺第２項が出力される。ここで、多値ＡＰＳＫ信号光のとりうる光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））は、等間隔である。また、θ’（ｔ）は、シンボル値に応じて、０またはπをとるため、ヘテロダイン同期検波回路５８が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値ＡＰＳＫ信号光の光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））に比例する。よって、ヘテロダイン同期検波回路５８の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
【００９４】
各ヘテロダイン同期検波回路５８の出力する多値電気信号は、電気復号器４５へ入力され、電気復号器４５へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、ヘテロダイン同期検波回路５８の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各ヘテロダイン同期検波回路５８に入力される多値ＡＰＳＫ信号光の光強度は一致しているため、異なるヘテロダイン同期検波回路５８の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりＭＡＩを除去することができ、所望の２値データ信号を選択的に受信することが可能である。
【００９５】
第４の実施形態においては、Ｎ個（Ｎ≦Ｎ’）の２値データ信号に加え、（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号を２値／多値変換手段１１へ入力することにより、２値／多値変換手段１１への入力２値電気信号の数は、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’となる。よって、２値データ信号の多重数Ｎが異なる各場合においても、光振幅位相変調手段１２へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔、かつ、光振幅位相変調手段１２内での入力光の光位相シフト量がシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなる多値ＡＰＳＫ信号が生成可能である。光ＣＤＭ受信回路２１２にて上記多値ＡＰＳＫ信号をヘテロダイン同期検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、ＭＡＩを除去し、所望の２値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きく柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システム３０２を実現できる。
【００９６】
（実施形態５）
第５の実施形態は、第４の実施形態における光ＣＤＭ受信回路２１２内のヘテロダイン同期検波回路５８の代替として、図１８の光位相同期ホモダイン検波回路５９を用いる光ＣＤＭ伝送システムである。図１８の光位相同期ホモダイン検波回路５９は、局発光源５１、ループフィルタ６３、及び光検波器５３で、光ＰＬＬを構成する。
【００９７】
光検波器５３は、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光との混合光を２乗検波する。光位相同期ホモダイン検波回路５９内では、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光の少なくとも一方の偏波状態を調整することにより、局発光と多値ＡＰＳＫ信号光の偏波状態が一致するように調整する。図１８の光位相同期ホモダイン検波回路５９では、偏波調整手段５２が局発光の偏波を調整している。なお、光ＣＤＭ送信回路２１１において信号光の偏波状態を時間ごとに変化させる偏波スクランブルの構成や、直交する偏波状態を足し合わせた信号光を送信する構成や、光位相同期ホモダイン検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることにより、偏波調整手段５２を省くことも可能である。
【００９８】
ループフィルタ６３は、局発光の光周波数および光位相が多値ＡＰＳＫ信号光と同期するように調整を行う。ここで、ループフィルタ６３の電気帯域が、多値ＡＰＳＫ信号光のシンボル速度よりも十分に狭いとする。多値ＡＰＳＫ信号の光電界Ｅ’Ｓ（ｔ）が、第４の実施形態中の式（１１）で表せるとすると、ループフィルタはθ’（ｔ）の変動によるシンボル速度の電圧変動を感じないため、局発光の光位相はφ’Ｓ（ｔ）と同期し、光検波器の出力Ｑ＊＊＊（ｔ）は、
【数１６】
2011044913.tif 000018
となる。
【００９９】
局発光の光強度ＰＬを、光位相同期ホモダイン検波回路５９へ入力される多値ＡＰＳＫ信号の光強度Ｐ’Ｓ（ｔ）よりも十分に大きくなるように設定すると、多値ＡＰＳＫ信号光の直接検波成分である式（１６）の右辺第２項は、局発光とのビート成分である右辺第３項と比べて無視できる。ここで、多値ＡＰＳＫ信号光のとりうる光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））は、等間隔である。また、θ’（ｔ）は、シンボル値に応じて、０またはπをとるため、光位相同期ホモダイン同期検波回路５９が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値ＡＰＳＫ信号光の光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））に比例する。よって、光位相同期ホモダイン同期検波回路５９の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
【０１００】
各光位相同期ホモダイン検波回路５９の出力する多値電気信号は、電気復号器４５へ入力され、電気復号器４５へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、光位相同期ホモダイン検波回路５９の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各光位相同期ホモダイン検波回路５９に入力される多値ＡＰＳＫ信号光の光強度は一致しているため、異なる光位相同期ホモダイン検波回路５９の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりＭＡＩを除去することができ、所望の２値データ信号を選択的に受信することが可能である。
【０１０１】
第５の実施形態においては、Ｎ個（Ｎ≦Ｎ’）の２値データ信号に加え、（Ｎ’−Ｎ）個の２値ダミー信号を２値／多値変換手段１１へ入力することにより、２値／多値変換手段１１への入力２値電気信号の数は、２値データ信号の多重数Ｎによらず、常にＮ’となる。よって、２値データ信号の多重数Ｎが異なる各場合においても、光振幅位相変調手段１２へ入力される多値電気信号の多値数Ｍは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔、かつ、光振幅位相変調手段１２内での入力光の光位相シフト量がシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなる多値ＡＰＳＫ信号が生成可能である。光ＣＤＭ受信回路２１２にて上記多値ＡＰＳＫ信号を光位相同期ホモダイン検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、ＭＡＩを除去し、所望の２値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きく柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システム３０２を実現できる。
【０１０２】
（実施形態６）
第６の実施形態は、光ＣＤＭ送信回路が、各光周波数成分が多値振幅位相変調された多波長信号光に加え、多波長信号光と光周波数が一致する光周波数成分を含む多波長連続光を出力する。多波長信号光と多波長連続光は、光ＣＤＭ送信回路の出力端において、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が０またはπである。
【０１０３】
図１９は、光ＣＤＭ送信回路２２１を説明するブロック図である。各光源１４の出力する連続光は、光振幅位相変調手段１２の前で分岐される。一方の経路を通過した連続光は変調されずに、もう一方の経路内の光振幅位相変調手段１２にて生成される多値ＡＰＳＫ信号光と合波される。ここで、少なくとも一方の経路内に配置された光位相調整器９２により、多値ＡＰＳＫ信号光と連続光の光位相は、合波した際に光位相差が０またはπとなるように調整される。多値ＡＰＳＫ信号光と連続光の光強度は、連続光の光強度が多値ＡＰＳＫ信号光よりも十分に大きくなるように、少なくとも一方の経路内に配置された光強度調整器９３により調整される。多値ＡＰＳＫ信号光と連続光の偏波状態は、合波した際に一致するように、少なくとも一方の経路内に配置された偏波調整器９４により調整される。両経路内で偏波状態が保持される場合は、偏波調整器９４を省くこともできる。
【０１０４】
例えば、Ｎ’＝７の場合に、符号長８のアダマール符号１〜７を固有符号として、２値／多値変換手段内の拡散符号器１〜７に割り当てた際の、出力される５値ＡＰＳＫ信号光と連続光の光電界を、図１９中に示す。５値ＡＰＳＫ信号光のシンボル値“０”，“１”に対応する点Ａ０，Ａ１と、連続光に対応する点Ｂの光位相差はπである。一方、シンボル値“３”，“４”に対応する点Ａ３，Ａ４と、点Ｂの光位相差は０である。
【０１０５】
光周波数がｆ１である多値ＡＰＳＫ信号光と連続光は、光周波数がｆ２，・・・，ｆＫである多値ＡＰＳＫ信号光と連続光と、ＡＷＧや多層膜フィルタ等の光周波数合波器または光ファイバやＰＬＣにより作成された光カプラなどの光合波手段１３により合波され、多波長信号光と多波長連続光が出力される。多波長信号光と多波長連続光は、上記のように、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士の光位相差が０またはπであればよく、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の光位相関係は任意である。また、多波長信号光と多波長連続光は、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士の偏波状態が一致しているが、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の偏波状態は必ずしも一致していなくてよい。図１９では、光位相調整器９２の出力を偏波調整器９４に入力する構成としたが、偏波調整器９４は、光位相調整器９２の前に配置してもよい。同様に、光強度調整器９３を光振幅位相変調手段１２の前に配置することも可能である。
【０１０６】
図１９では、光周波数が異なる光搬送波を出力する各光源１４と各光振幅位相変調手段１２が１対１に接続された構成としたが、図２０のように、多波長光源１４Ｔの出力を光周波数分波器１５で光周波数成分ごとに分離して各光振幅位相変調手段１２へ入力する構成も可能である。また、図２１のように、多波長光源１４Ｔの出力を光周波数分波器１５の前で分岐して、一方の経路を通過した多波長連続光を、各光周波数成分が多値振幅位相変調された多波長信号光と合波する構成も可能である。
【０１０７】
光ＣＤＭ送信回路（２２１、２３１、２４１）に対応する光ＣＤＭ受信回路は、第１の実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２と同様の構成であり、光周波数が同じである連続光と多値ＡＰＳＫ信号光の混合光が２乗検波される。ここで、光周波数が同じである連続光と多値ＡＰＳＫ信号光の光位相は、光ＣＤＭ送信回路２０２内において、光位相差が多値ＡＰＳＫ信号のシンボル値に応じて０またはπとなるように調整されている。更に、これらの光の光ファイバ伝送路２０３における位相変移量は等しいため、光ＣＤＭ受信回路２０２内における光位相差も０またはπとなる。
【０１０８】
よって、光検波器４７への入力光電界ＥＴｏｔａｌ（ｔ）は、連続光の光電界ＥＣＷ（ｔ）と、第４の実施形態中の式（１１）で表される多値ＡＰＳＫ信号光の光電界Ｅ’Ｓ（ｔ）の和として、式（１７）で表せる。
【数１７】
2011044913.tif 000019
ＰＣＷ（ｔ）は、連続光の光強度である。光検波器の出力Ｑ＊＊＊＊  （ｔ）は、
【数１８】
2011044913.tif 000020
となる。
【０１０９】
光ＣＤＭ送信回路（２２１、２３１、２４１）内において、連続光の光強度ＰＣＷが、多値ＡＰＳＫ信号の光強度Ｐ’Ｓ（ｔ）よりも十分に大きくなるように調整されているため、式（１８）の多値ＡＰＳＫ信号光の直接検波成分である右辺第２項は、連続光とのビート成分である右辺第３項と比べて無視できる。ここで、多値ＡＰＳＫ信号光のとりうる光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））は、等間隔である。また、θ’（ｔ）は、光振幅位相変調手段１２に入力された多値電気信号のシンボル値に応じて、０またはπをとるため、光検波器４７が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値ＡＰＳＫ信号光の光電界の振幅レベル√（Ｐ’Ｓ（ｔ））に比例する。よって、光検波器４７の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
【０１１０】
光周波数が同じである多値ＡＰＳＫ信号光と連続光は、光ＣＤＭ送信回路（２２１、２３１、２４１）内において偏波状態が一致するように調整される。また、光ファイバ伝送中の偏波変移も一様であるため、光検波器４７の入力端においても、偏波状態は揃っている。よって、第６の実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２内では、通常のコヒーレント検波器内で必要となる偏波状態の調整が不要である。
【０１１１】
各光検波器４７が出力する多値電気信号は、第５の実施形態における各光位相同期ホモダイン検波回路４９の出力と同様であるため、本実施形態により、２値データ信号の多重数を３より大きくに柔軟に拡張可能な光ＣＤＭ伝送システムを実現できる。
【０１１２】
（実施形態７）
第７の実施形態は、第４〜６の実施形態において光ＣＤＭ送信回路内の光振幅位相変調手段が、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続された構成からなる光ＣＤＭ伝送システムである。光振幅変調手段は、振幅が一定である入力光の振幅を変調し、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔である多値ＡＳＫ信号光を出力する。光位相変調手段は、入力光の光位相を変調して出力する。ここで、光位相変調手段内での入力光の光位相シフト量はシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかとなり、光振幅位相変調手段からの出力は、第４〜６の実施形態と同様の多値ＡＰＳＫ信号光となる。光振幅変調手段と光位相変調手段は、どちらが前に配置されてもよい。
【０１１３】
図２２は、光振幅位相変調手段１２を説明するブロック図である。光振幅位相変調手段１２は、光振幅変調手段７５及び光位相変調手段７６を有する。光振幅位相変調手段１２へ入力される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称である。
【０１１４】
光振幅変調手段７５は、信号変換回路８１と差動信号生成手段８２とＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器８３を備える。信号変換回路８１は２値／多値変換手段１１と接続され、入力信号の電圧値から多値電気信号の中間電圧値Ｖｍを引いた電位差の絶対値を出力する。信号変換回路８１は、図２２のように、入力信号からＶｍを引いた差信号を出力する減算器１０１と、Ｖｍを閾値電圧とし、入力信号の電圧値が閾値電圧以上の場合に１を、閾値電圧以下の場合に−１を出力する識別器１０２と、減算器１０１と識別器１０２の出力の積を出力する乗算器１０３により、構成可能である。多値電気信号が、各シンボル値に対応する電圧レベルが中間電圧値Ｖｍを中心として対称であるため、減算器１０１の代わりにＤＣブロックを配置することも可能である。２値／多値変換手段１１の出力端がＡＣ結合である場合は、ＤＣブロックを省くこともできる。
【０１１５】
差動信号生成手段８２へは、乗算器１０３の出力する差信号が入力され、極性が反転関係にある２つの信号が出力される。差動信号生成手段８２は、例えば差動アンプ等である。
【０１１６】
Ｄｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器８３は、各アーム内の位相変調部に印加される差動信号生成手段８２の２出力にて入力光を変調し、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔である多値ＡＳＫ信号光を生成する。
【０１１７】
例えば、Ｎ’＝７の場合に、符号長８のアダマール符号１〜７を固有符号として、２値／多値変換手段１１内の拡散符号器（２１−１〜２１−７）に割り当てた際、光振幅位相変調手段１２に入力される多値電気信号の多値数Ｍ＝５となる。ここで、５値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベル間隔を順に、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３（＝Ｘ２），Ｘ４（＝Ｘ１）とすると、信号変換回路の出力信号の多値数は３となり、各電圧レベルの間隔は、Ｘ２，Ｘ１となる。
【０１１８】
ここで、信号変換回路８１の出力信号のシンボル値の変化に応じて、光強度変調器８３の一方のアームの出力光の光電界が光電界平面上を
Ｂ０（０，ａ）−＞Ｂ１（ａ／２，√（３ａ）／２）−＞  Ｂ２（ａ，０）
の順に遷移し、他方のアームの出力光の光電界が
Ｂ４（０，−ａ）−＞Ｂ３（ａ／２，−√（３ａ）／２）−＞Ｂ２（ａ，０）
の順に遷移するように、Ｘ１＝Ｖπ／３，Ｘ２＝Ｖπ／６とすると、両アームの出力光の光電界のベクトル合成である光強度変調器の出力は、５値電気信号の各シンボル値“０”〜“４”に対応する光電界が順に
Ａ０（２ａ，０）
Ａ１（ａ，０）
Ａ２（０，０）
Ａ３（ａ，０）
Ａ４（２ａ，０）
に相当する３値ＡＳＫ信号光となる。Ｖπは、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の各アームにおける透過光の光位相シフト量をπだけ変化させるのに必要な電圧である。
【０１１９】
光位相変調手段７６は、識別器８４と光位相変調器８５により構成される。識別器８４は、２値／多値変換手段１１と接続され、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合に正の電圧を出力し、閾値電圧値以下の場合に負の電圧を出力する。閾値電圧値は、多値電気信号の中間電圧値Ｖｍと等しくなるように設定する。
【０１２０】
識別器８４の出力は、光位相変調器８５に印加される。ここで、識別器８４の出力信号のピーク・トゥー・ピーク電圧を、各アーム内の光位相変調器８５における光位相シフト量が最大電圧時と最小電圧時でπだけ異なるように調整することにより、光強度変調器８３が出力する多値ＡＳＫ信号光を２値位相変調し、所望の多値ＡＰＳＫ信号が生成される。
【０１２１】
図２３は、他の光振幅位相変調手段１２’を説明するブロック図である。図２２の光振幅位相変調手段１２と図２３の光振幅位相変調手段１２’と違いは、光振幅位相変調手段１２’が光位相変調手段７６の代替として光位相変調手段７６’を有することである。光位相変調手段７６’は、差動信号生成手段８７とＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器８８により、光位相変調を実現する。差動信号生成手段８７の２出力は、Ｄｕａｌ−Ｄｒｉｖｅのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器８８を構成する各アーム内の位相変調部に印加される。ここで、光強度変調器８８へのバイアス電圧を、変調器の透過率が差動信号生成手段８７の出力信号の中間電圧値が印加された時に最小となるように設定することにより、２値位相変調を実現できる。よって、光強度変調器８３が出力する多値ＡＳＫ信号光を２値位相変調した所望の多値ＡＰＳＫ信号が生成される。
【符号の説明】
【０１２２】
１１：２値／多値変換手段
１２、１２’１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｋ：光振幅位相変調手段
１３：光合波手段
１４、１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｋ：光源
１４Ｔ：多波長光源
１５：光周波数分波器
１７、１７−１、１７−２、・・・、１７−Ｎ’：光強度変調手段
２１、２１−１、２１−２、・・・、２１−Ｎ’：拡散符号器
２２、２２−１、２２−２、・・・、２２−Ｋ：加算器
２３、２３−１１、２３−１２、・・・：出力端
２４、２４−１、２４−２、・・・、２４−Ｋ：プリバイアス回路
２５：差動信号生成手段
２６：光強度変調器
４２：光周波数分波器
４５、４５’、４５’−１、４５’−２、・・・、４５’−Ｎ：電気復号器
４７、４７−１、４７−２、・・・、４７−Ｋ：光検波器
４８、４８−１、４８−２、・・・、４８−Ｋ：ヘテロダイン包絡線検波回路
４９、４９−１、４９−２、・・・、４９−Ｋ：位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路
５１：局発光源
５２：偏波調整手段
５３：光検波器
５４：ＢＰＦ
５５：電気位相同期ループ回路
５６：ＬＰＦ
５７：包絡線検波器
５８、５８−１、５８−２、・・・、５８−Ｋ：ヘテロダイン同期検波回路
５９、５９−１、５９−２、・・・、５９−Ｋ：光位相同期ホモダイン検波回路
６１：ＶＣＯ
６２：ミキサー
６３：ループフィルタ
７５：光振幅変調手段
７６、７６’：光位相変調手段
８１：信号変換回路
８２、８７：差動信号生成手段
８３、８８：光強度変調器
８４、８６：識別器
８５：光位相変調器
９２、９２−１、９２−２、・・・、９２−Ｋ：光位相調整器
９３、９３−１、９３−２、・・・、９３−Ｋ：光強度調整器
９４、９４−１、９４−２、・・・、９４−Ｋ：偏波調整器
１０１：減算器
１０２：識別器
１０３：乗算器
１１１、１１１−１、１１１−２、・・・、１１１−（Ｍ−１）、・・：重み付け回路
１１２：識別器
１１３：乗算器
１１４：加算器
１３３：光ハイブリッド
１３４、１３４−１、１３４−２：差動検波器
１３５、１３５−１、１３５−２：２乗器
１３６：加算器
２０１、２１１、２２１、２３１、２４１：光ＣＤＭ送信回路
２０２、２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−Ｎ：光ＣＤＭ受信回路
２１２、２１２−１、２１２−２、・・・、２１２−Ｎ：光ＣＤＭ受信回路
２０３：光ファイバ伝送路
３０１、３０２：光ＣＤＭ伝送システム
【図１】
2011044913.tif 000021
【図２】
2011044913.tif 000022
【図３】
2011044913.tif 000023
【図４】
2011044913.tif 000024
【図５】
2011044913.tif 000025
【図６】
2011044913.tif 000026
【図７】
2011044913.tif 000027
【図８】
2011044913.tif 000028
【図９】
2011044913.tif 000029
【図１０】
2011044913.tif 000030
【図１１】
2011044913.tif 000031
【図１２】
2011044913.tif 000032
【図１３】
2011044913.tif 000033
【図１４】
2011044913.tif 000034
【図１５】
2011044913.tif 000035
【図１６】
2011044913.tif 000036
【図１７】
2011044913.tif 000037
【図１８】
2011044913.tif 000038
【図１９】
2011044913.tif 000039
【図２０】
2011044913.tif 000040
【図２１】
2011044913.tif 000041
【図２２】
2011044913.tif 000042
【図２３】
2011044913.tif 000043
【図２４】
2011044913.tif 000044
【図２５】
2011044913.tif 000045
【図２６】
2011044913.tif 000046