(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０から３までの４値のデータ情報の列からなる４値データ信号の奇数時刻におけるデータを第１の４値データ信号に、偶数時刻におけるデータを第２の４値データ信号に分割し、前記第１の４値データ信号の偶数時刻におけるデータ値を０、前記第２の４値データ信号の奇数時刻におけるデータ値を０として、前記４値データ信号を前記第１の４値データ信号及び前記第２の４値データ信号に変換する信号分配部と、
前記第１の４値データ信号を前記第１の４値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第１の７値データ信号に変換し、前記第２の４値データ信号を前記第２の４値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第２の７値データ信号に変換する符号化部と、
前記第１の７値データ信号から第１の７値電気信号を生成し、前記第２の７値データ信号から第２の７値電気信号を生成する信号生成部と、
信号光源から出力されるレーザ光に前記第１の７値電気信号を印加して４値光強度に相当する７値の光振幅変調を施した第１の光信号を生成し、前記信号光源から出力されるレーザ光に前記第２の７値電気信号を印加して４値光強度に相当する７値の光振幅変調を施した第２の光信号を生成する光変調部と、
前記第１の光信号と、前記第２の光信号とを用いて、片方の７値データ信号が０以外の値である場合にもう一方の７値データ信号が必ず０となるように合成することによって送信光信号を生成する合成部と、
前記送信光信号を直接検波し、前記送信光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部によって変換された電気信号から４値のデータ信号を復調する復調部と、
を備える光送受信器。
【請求項２】
前記信号生成部は、前記第１の７値データ信号又は前記第２の７値データ信号におけるシンボル値がｉ（ｉ＝１，２，３）のときの出力光信号の光強度と前記シンボル値が−ｉのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、前記シンボル値がｉのときに出力光信号の光位相が０であり、前記シンボル値が−ｉのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が０のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する、請求項１に記載の光送受信器。
【請求項３】
前記信号生成部は、Ｖπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値Ｖｂｉａｓが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、７値データ信号における−３から３の７つのシンボル値それぞれを、Ｖｂｉａｓ−ＶπからＶｂｉａｓ＋Ｖπを等間隔に分ける７つの電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する、請求項１又は２に記載の光送受信器。
【請求項４】
０からＮ−１（Ｎは２以上の整数）までのＮ値のデータ情報の列からなるＮ値データ信号の奇数時刻におけるデータを第３のＮ値データ信号に、偶数時刻におけるデータを第４のＮ値データ信号に分割し、前記第３のＮ値データ信号の偶数時刻におけるデータ値を０、前記第４のＮ値データ信号の奇数時刻におけるデータ値を０として、前記Ｎ値データ信号を前記第３のＮ値データ信号及び前記第４のＮ値データ信号に変換する信号分配部と、
前記第３のＮ値データ信号を前記第３のＮ値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第３の２Ｎ−１値データ信号に変換し、前記第４のＮ値データ信号を前記第４のＮ値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第４の２Ｎ−１値データ信号に変換する符号化部と、
前記第３の２Ｎ−１値データ信号から第３の２Ｎ−１値電気信号を生成し、前記第４の２Ｎ−１値データ信号から第４の２Ｎ−１値電気信号を生成する信号生成部と、
信号光源から出力されるレーザ光に前記第３の２Ｎ−１値電気信号を印加してＮ値光強度に相当する２Ｎ−１値の光振幅変調を施した第３の光信号を生成し、前記信号光源から出力されるレーザ光に前記第４の２Ｎ−１値電気信号を印加してＮ値光強度に相当する２Ｎ−１値の光振幅変調を施した第４の光信号を生成する光変調部と、
前記第３の光信号と、前記第４の光信号とを用いて、片方の２Ｎ−１値データ信号が０以外の値である場合にもう一方の２Ｎ−１値データ信号が必ず０となるように合成することによって送信光信号を生成する合成部と、
前記送信光信号を直接検波し、前記送信光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部によって変換された電気信号からＮ値のデータ信号を復調する復調部と、を備える光送受信器。
【請求項５】
前記信号生成部は、前記第３の２Ｎ−１値データ信号又は前記第４の２Ｎ−１値データ信号におけるシンボル値がｉ（ｉは１以上Ｎ−１以下の整数）のときの出力光信号の光強度と前記シンボル値が−ｉのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、前記シンボル値がｉのときに出力光信号の光位相が０であり、前記シンボル値が−ｉのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が０のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する、請求項４に記載の光送受信器。
【請求項６】
前記信号生成部は、Ｖπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値Ｖｂｉａｓが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、２Ｎ−１値データ信号における−Ｎ＋１からＮ−１の２Ｎ−１個のシンボル値それぞれを、Ｖｂｉａｓ−ＶπからＶｂｉａｓ＋Ｖπを等間隔に分ける２Ｎ−１個の電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する、請求項４又は５に記載の光送受信器。
【請求項７】
前記合成部は、光位相調整器と、光カプラとで構成され、
前記合成部は、前記光位相調整器により二つの光信号の光位相差がπ／２となるように調整し、前記光カプラによって合成することによって前記送信光信号を生成する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光送受信器。
【請求項８】
前記合成部は、光偏波調整器と、偏波ビーム結合器とで構成され、
前記合成部は、前記光偏波調整器により二つの光信号の偏波が直交するように調整し、前記偏波ビーム結合器によって合成することによって前記送信光信号を生成する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や、光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、１波当たりの伝送速度が１００Ｇｂ／ｓ（ギガビット毎秒）以上の超高速光送受信システムにおいて、コヒーレント検波とデジタル信号処理技術を組み合わせた、デジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。一方、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に代表されるような、モバイル端末による大容量データ通信が普及している。この普及により、より安価に、すなわち、より簡易な送受信器構成によって、１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実現することが求められている。
【０００３】
簡易な構成で１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実現する方式として、光信号の強度情報をもとにデータ信号の復調を行う直接検波方式が注目されている。特に、４値強度変調方式（ＰＡＭ４：4-level Pulse Amplitude Modulation）を用いた超高速光伝送方式の検討が進められている。４値強度変調方式は、２値の強度変調信号であるＮＲＺ（Non Return-to-Zero）方式に比べて高い周波数利用効率を有する。
【０００４】
デジタルコヒーレント技術を用いた１００Ｇｂ／ｓ級光伝送では、一般に偏波多重ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式（ＰＤＭ−ＱＰＳＫ）が用いられておいる。ＰＤＭ−ＱＰＳＫの変調速度は、２５Ｇｂａｕｄ（ギガボー）程度である。一方、ＰＡＭ４を用いて１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実施する場合の変調速度は５０Ｇｂａｕｄ程度である。そのため、ＰＡＭ４を用いた場合の信号スペクトルは、ＰＤＭ−ＱＰＳＫよりも広い周波数を占有する。これは、１００Ｇｂ／ｓ級のＰＡＭ４方式は、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ方式に比べてフィルタリングによる波形劣化の影響を大きく受けることを意味する。より簡易な構成で１００Ｇｂ／ｓ級超高速光伝送を実現するためには、より狭帯域な電気フィルタを適用することが重要となるため、伝送信号に対するフィルタ耐力の向上技術が検討されている。ＰＡＭ４信号に対するフィルタ耐力の向上技術として、デュオバイナリＰＡＭ４方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。デュオバイナリＰＡＭ４方式では、ＰＡＭ４信号で用いる光強度の４値信号をデュオバイナリ符号化し、光強度の７値信号に変換することで、フィルタ耐力ならびに伝送路の波長分散に対する耐力の向上を実現する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】N. Stojanovic, et. al., "Performance and DSP Complexity Evaluation of a 112-Gbit/s PAM-4 Transceiver Employing a 25-GHz TOSA and ROSA," ECOC 2015 Tu.3.4.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
簡易な構成で１００Ｇｂ／ｓ級超高速光伝送を実現する方式としてＰＡＭ４方式が検討されており、このＰＡＭ４方式にデュオバイナリ符号化を適用することで、フィルタ耐力、波長分散耐力の向上を実現するデュオバイナリＰＡＭ４方式が提案されている。しかし、このデュオバイナリＰＡＭ４方式では光強度が７値をとり、ＰＡＭ４信号と比較してシンボル間距離が短くなるため、雑音に対する耐力が低減してしまう。また、光送信器においてデュオバイナリ符号化が適用されているため、復調の際に光受信器において最尤系列推定（ＭＬＳＥ：Maximum Likelihood Sequence Estimation）を用いる必要があり、光受信器機能の複雑化を招いてしまうという課題がある。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、光受信器において複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、０から３までの４値のデータ情報の列からなる４値データ信号の奇数時刻におけるデータを第１の４値データ信号に、偶数時刻におけるデータを第２の４値データ信号に分割し、前記第１の４値データ信号の偶数時刻におけるデータ値を０、前記第２の４値データ信号の奇数時刻におけるデータ値を０として、前記４値データ信号を前記第１の４値データ信号及び前記第２の４値データ信号に変換する信号分配部と、前記第１の４値データ信号を前記第１の４値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第１の７値データ信号に変換し、前記第２の４値データ信号を前記第２の４値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第２の７値データ信号に変換する符号化部と、前記第１の７値データ信号から第１の７値電気信号を生成し、前記第２の７値データ信号から第２の７値電気信号を生成する信号生成部と、信号光源から出力されるレーザ光に前記第１の７値電気信号を印加して４値光強度に相当する７値の光振幅変調を施した第１の光信号を生成し、前記信号光源から出力されるレーザ光に前記第２の７値電気信号を印加して４値光強度に相当する７値の光振幅変調を施した第２の光信号を生成する光変調部と、前記第１の光信号と、前記第２の光信号とを用いて、片方の７値データ信号が０以外の値である場合にもう一方の７値データ信号が必ず０となるように合成することによって送信光信号を生成する合成部と、前記送信光信号を直接検波し、前記送信光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号から４値のデータ信号を復調する復調部と、
を備える光送受信器である。
【０００９】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記信号生成部は、前記第１の７値データ信号又は前記第２の７値データ信号におけるシンボル値がｉ（ｉ＝１，２，３）のときの出力光信号の光強度と前記シンボル値が−ｉのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、前記シンボル値がｉのときに出力光信号の光位相が０であり、前記シンボル値が−ｉのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が０のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記信号生成部は、Ｖπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値Ｖｂｉａｓが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、７値データ信号における−３から３の７つのシンボル値それぞれを、Ｖｂｉａｓ−ＶπからＶｂｉａｓ＋Ｖπを等間隔に分ける７つの電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する。
【００１１】
本発明の一態様は、０からＮ−１（Ｎは２以上の整数）までのＮ値のデータ情報の列からなるＮ値データ信号の奇数時刻におけるデータを第３のＮ値データ信号に、偶数時刻におけるデータを第４のＮ値データ信号に分割し、前記第３のＮ値データ信号の偶数時刻におけるデータ値を０、前記第４のＮ値データ信号の奇数時刻におけるデータ値を０として、前記Ｎ値データ信号を前記第３のＮ値データ信号及び前記第４のＮ値データ信号に変換する信号分配部と、前記第３のＮ値データ信号を前記第３のＮ値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第３の２Ｎ−１値データ信号に変換し、前記第４のＮ値データ信号を前記第４のＮ値データ信号のデータ情報の値に０が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる第４の２Ｎ−１値データ信号に変換する符号化部と、前記第３の２Ｎ−１値データ信号から第３の２Ｎ−１値電気信号を生成し、前記第４の２Ｎ−１値データ信号から第４の２Ｎ−１値電気信号を生成する信号生成部と、信号光源から出力されるレーザ光に前記第３の２Ｎ−１値電気信号を印加してＮ値光強度に相当する２Ｎ−１値の光振幅変調を施した第３の光信号を生成し、前記信号光源から出力されるレーザ光に前記第４の２Ｎ−１値電気信号を印加してＮ値光強度に相当する２Ｎ−１値の光振幅変調を施した第４の光信号を生成する光変調部と、前記第３の光信号と、前記第４の光信号とを用いて、片方の２Ｎ−１値データ信号が０以外の値である場合にもう一方の２Ｎ−１値データ信号が必ず０となるように合成することによって送信光信号を生成する合成部と、前記送信光信号を直接検波し、前記送信光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号からＮ値のデータ信号を復調する復調部と、を備える光送受信器である。
【００１２】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記信号生成部は、前記第３の２Ｎ−１値データ信号又は前記第４の２Ｎ−１値データ信号におけるシンボル値がｉ（ｉは１以上Ｎ−１以下の整数）のときの出力光信号の光強度と前記シンボル値が−ｉのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、前記シンボル値がｉのときに出力光信号の光位相が０であり、前記シンボル値が−ｉのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が０のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。
【００１３】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記信号生成部は、Ｖπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値Ｖｂｉａｓが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、２Ｎ−１値データ信号における−Ｎ＋１からＮ−１の２Ｎ−１個のシンボル値それぞれを、Ｖｂｉａｓ−ＶπからＶｂｉａｓ＋Ｖπを等間隔に分ける２Ｎ−１個の電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する。
【００１４】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記合成部は、光位相調整器と、光カプラとで構成され、前記合成部は、前記光位相調整器により二つの光信号の光位相差がπ／２となるように調整し、前記光カプラによって合成することによって前記送信光信号を生成する。
【００１５】
本発明の一態様は、上記の光送受信器であって、前記合成部は、光偏波調整器と、偏波ビーム結合器とで構成され、前記合成部は、前記光偏波調整器により二つの光信号の偏波が直交するように調整し、前記偏波ビーム結合器によって合成することによって前記送信光信号を生成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、光受信器において複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】光送信器１の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による７値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
【図３】従来のＰＡＭ４方式における４値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
【図４】従来のデュオバイナリＰＡＭ４方式における７値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
【図５】本実施形態による光受信器３の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態における光送信器１ａの構成を示すブロック図である。
【図７】第１の実施形態の位相直交符号化ＰＡＭ４方式における７値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
【図８】本実施形態における送信光信号のコンステレーションを示す図である。
【図９】第１の実施形態による光受信器３ａの構成を示すブロック図である。
【図１０】第１の実施形態で示した方法で生成された送信光信号の光スペクトルを示す図である。
【図１１】従来のＰＡＭ４方式と位相直交符号化ＰＡＭ４方式それぞれに対する受信信号のアイダイアグラムを示す図である。
【図１２】第２の実施形態における光送信器１ｂの構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施形態による光受信器３ｂの構成を示すブロック図である。
【図１４】伝送シミュレーションにより第２の実施形態で示した方法で生成された送信光信号の光スペクトルを示す図である。
【図１５】従来のＰＡＭ４方式と偏波直交符号化ＰＡＭ４方式それぞれに対する受信信号のアイダイアグラムを示す図である。
【図１６】従来のＰＡＭ４方式と、位相直交符号化ＰＡＭ４方式と、偏波直交符号化ＰＡＭ４方式との特性評価の結果を示す図である。
【図１７】第３の実施形態における光送信器１ｃの構成を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態の位相直交符号化ＰＡＭ４方式における２Ｎ−１値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
【図１９】第３の実施形態による光受信器３ｃの構成を示すブロック図である。
【図２０】第４の実施形態における光送信器１ｄの構成を示すブロック図である。
【図２１】第４の実施形態による光受信器３ｄの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
従来のＰＡＭ４方式（４値強度変調方式）は、２ビットのデータ情報を０,１,２,３の４値の光強度に割り当てることで、２ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ（１シンボルあたり２ビット）の伝送を実現する。デュオバイナリＰＡＭ４方式では、２ビットのデータ情報を４値の光強度に割り当てたのち、その４値の光強度を０,１,２,３,４,５,６の７値の光強度に割り当てることで、高いフィルタ耐力、高い波長分散耐力を有する２ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌの伝送を実現する。光受信器では復調の際に７値の光強度を識別しなければならないため、従来のＰＡＭ４方式と比べ雑音に対する耐力が低減する。また、送信データ情報を復元するために、復調の際にＭＬＳＥ等を用いたデュオバイナリ復号化を行わなければならないため、光受信器に複雑なデジタル信号処理の機能が必要となる。
【００１９】
本実施形態では、２ビットのデータ情報を４値の光強度に割り当てたのち、その４値の光強度を−３,−２,−１,０,１,２,３の７値の光振幅を有する二つのシーケンスＣ、Ｄに割り当てる。これは、４値／１３値符号化に相当する。符号化前の４値信号をＳ（Ｓ＝０,１,２,３）、符号化後の７値信号のシーケンスの一つをＣ（Ｃ＝−３,−２,−１,０,１,２,３）、もう一つの符号化後の７値信号のシーケンスをＤ（Ｄ＝−３,−２,−１,０,１,２,３）、シーケンスＣに対する管理符号をＰＣ（ＰＣ＝−１,１）、シーケンスＤに対する管理符号をＰＤ（ＰＤ＝−１,１）とした場合、符号化は以下の手順に従い実行される。
【００２０】
[手順１]
以下の（式１）〜（式４）に従い、符号化前の時系列４値信号Ｓ（ｎ）の奇数時刻におけるデータをＡ（ｎ）に、偶数時刻におけるデータをＢ（ｎ）に分割し、Ａ（ｎ）の偶数時刻におけるデータ値を０、Ｂ（ｎ）の奇数時刻におけるデータ値を０とする。
【００２１】
【数１】
0006491613.tif 000002
【００２２】
（式１）〜（式４）に示された規則に従ってデータ系列を変換すると、例えばＳ＝［３  １  ３  １  ２  ３  ０  ２  １  １  ２］という４値信号のシーケンスに対しては、Ａ＝［３  ０  ３  ０  ２  ０  ０  ０  １  ０  ２］、Ｂ＝［０  １  ０  １  ０  ３  ０  ２  ０  １  ０］という二つの４値信号シーケンスが得られる。
【００２３】
[手順２]
以下の（式５）〜（式８）に従い、４値のデータ系列Ａ（ｎ）、Ｂ（ｎ）を、７値のデータ系列Ｃ（ｎ）,Ｄ（ｎ）に変換する。
【００２４】
【数２】
0006491613.tif 000003
【００２５】
ただし、Ａ（ｎ）＝０のときにＰＣ（ｎ）の符号と反転させ、Ｂ（ｎ）＝０のときにＰＤ（ｎ）の符号を反転させることとする。このとき、ＰＣならびにＰＤの初期値は１と−１のどちらでもよい。（式５）〜（式８）に示された規則に従って４値／７値符号化を変換すると、例えば、Ｓ＝［３  １  ３  １  ２  ３  ０  ２  １  １  ２］という４値信号シーケンスに対しては、Ｃ＝［３  ０  −３  ０  ２  ０  ０  ０  −１  ０  ２］、Ｄ＝［０  １  ０  −１  ０  ３  ０  −２  ０  １  ０］という二つの７値信号シーケンスが得られる。ここでは、管理符号Ｐの初期値を１としており、管理符号ＰＣ、ＰＤのシーケンスは、ＰＣ＝［１  −１  −１  １  １  −１  １  −１  −１  １  １］、ＰＤ＝［１  １  −１  −１  １  １  −１  −１  １  １  −１］となる。
【００２６】
本実施形態による光送受信システムは、図１に示す光送信器１と、図５に示す光受信器３を備える。光送信器１と光受信器３とは、光ファイバ伝送路を介して接続される。光ファイバ伝送路は、光送信器１と光受信器３との間の信号光を伝送する。送信側と受信側の一方又は両方が、光送信器１及び光受信器３を備える光送受信器であってもよい。
【００２７】
図１は、光送信器１の構成を示すブロック図である。光送信器１は、信号分配部１０１と、複数のデータ信号符号化部１０２（１０２−１及び１０２−２）と、複数の信号生成部１０３（１０３−１及び１０３−２）と、複数の信号光源１０４（１０４−１及び１０４−２）と、複数のマッハツェンダー型光強度変調器（以下、「ＭＺ変調器」と記載する。）１０５（１０５−１及び１０５−２）と、光合成部１０６とを備える。
【００２８】
信号分配部１０１は、送信するべき４値のデータ信号である４値データ信号Ｓ（ｎ）を、上記（式１）〜（式４）に示す規則に従って二つの４値データ信号Ａ（ｎ）（第１の４値データ信号）,Ｂ（ｎ）（第２の４値データ信号）に変換する。信号分配部１０１は、４値データ信号Ａ（ｎ）をデータ信号符号化部１０２−１に出力し、４値データ信号Ｂ（ｎ）をデータ信号符号化部１０２−２に出力する。
【００２９】
データ信号符号化部１０２は、信号分配部１０１から出力された４値データ信号を上記（式５）〜（式８）に示す規則に従って二つの７値のデータ信号である７値データ信号Ｃ（ｎ）,Ｄ（ｎ）に変換する。具体的には、データ信号符号化部１０２−１は、信号分配部１０１から出力された４値データ信号Ａ（ｎ）を上記（式５）及び（式６）に示す規則に従って７値データ信号Ｃ（ｎ）に変換する。データ信号符号化部１０２−１は、７値データ信号Ｃ（ｎ）を信号生成部１０３−１に出力する。データ信号符号化部１０２−２は、信号分配部１０１から出力された４値データ信号Ｂ（ｎ）を上記（式７）及び（式８）に示す規則に従って７値データ信号Ｓ（ｎ）に変換する。データ信号符号化部１０２−２は、７値データ信号Ｄ（ｎ）を信号生成部１０３−２に出力する。
【００３０】
信号生成部１０３は、データ信号符号化部１０２から出力された二つの７値データ信号Ｃ（ｎ）、Ｄ（ｎ）をそれぞれ、７値の電気信号である７値電気信号に変換する。具体的には、信号生成部１０３−１は、データ信号符号化部１０２−１から出力された７値データ信号を７値電気信号に変換し、ＭＺ変調器１０５−１に出力する。信号生成部１０３−２は、データ信号符号化部１０２−２から出力された７値データ信号を７値電気信号に変換し、ＭＺ変調器１０５−２に出力する。信号生成部１０３は、二つの７値電気信号を印加電圧としてＭＺ変調器１０５に付与する。
【００３１】
ＭＺ変調器１０５は、信号光源１０４から出力されるレーザ光に、印加電圧により７値の光振幅変調を施した二つの送信光信号（７値振幅変調光信号）を生成する。具体的には、ＭＺ変調器１０５−１は、信号光源１０４−１から出力されるレーザ光に、印加電圧により７値の光振幅変調を施した送信光信号（７値振幅変調光信号）を生成する。ＭＺ変調器１０５−２は、信号光源１０４−２から出力されるレーザ光に、印加電圧により７値の光振幅変調を施した送信光信号（７値振幅変調光信号）を生成する。ＭＺ変調器１０５は、生成した二つの送信光信号（７値振幅変調光信号）を光合成部１０６に出力する。
【００３２】
光合成部１０６は、ＭＺ変調器１０５から出力された二つの送信光信号（７値振幅変調光信号）を合波して一つの送信光信号（７値振幅変調光信号）を生成する。なお、光合成部１０６における合波の方法は複数考えられる。例えば、二つの７値光振幅変調光信号を直交位相で合波する方法や、直交偏波で合波する方法等が挙げられる。なお、光合成部１０６における合波の方法は、その他の方法であってもよい。光合成部１０６によって生成された送信光信号は、光位相や偏波の自由度を含めると１３値振幅変調光信号となる。光合成部１０６は、生成した送信光信号を光ファイバ伝送路に出力する。送信光信号は、光ファイバ伝送路により光受信器３へ伝送される。
【００３３】
図２は、本実施形態による７値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。光送信器１は、光変調部（例えば、ＭＺ変調器１０５）に付与するバイアス電圧Ｖｂｉａｓを光強度のヌル点に設定し、７値電気信号の最大振幅（つまり、−３と３）が光変調部の波長電圧Ｖπの２倍の値（つまり２Ｖπ）と等しくなるように、振幅を調整する。光信号のヌル点を境として、光位相が反転するため、変調された光信号は７値の光振幅変調が施された光信号となる。このとき、７値データの「３と−３」、「２と−２」、「１と−１」における光強度がそれぞれ等しい値となるように印加電圧を調整する。これより、光振幅で見ると７値、光強度で見ると４値となる光信号を生成することが可能となる。
【００３４】
図３は従来のＰＡＭ４方式における４値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図であり、図４は従来のデュオバイナリＰＡＭ４方式における７値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。図３に示す従来のＰＡＭ４方式や、図４に示す従来のデュオバイナリＰＡＭ４方式では、データ信号が光強度の形で重畳される。これに対し、本実施形態の４値／７値符号化ＰＡＭ４方式では、図３に示すように、データ信号が光振幅の形で重畳される。本実施形態では、このように生成した二つの７値光振幅変調光信号を、光合成部１０６にて合波することで送信光信号の生成が完了する。
【００３５】
上記のような合波を行うことにより、もともと４値であったデータ信号が、光位相や偏波の自由度を含めた１３値の光信号に変換されることとなる。すなわち、４値／１３値符号化が行われたことになる。（式５）〜（式８）を見ると分かる通り、この送信光信号は、片方の７値光振幅変調光信号が０以外の値を持つときは、もう片方の７値光振幅変調光信号は必ず０の値となる。したがって、各時刻における送信光信号は、７値の光振幅変調信号となる。従来のＰＡＭ４方式における送信光信号の最大変動周波数がＢ／２程度である一方で、本実施形態における４値／１３値符号化ＰＡＭ４方式における送信光信号の最大周波数はＢ／４程度となる。これは、本実施形態における４値／１３値符号化ＰＡＭ４方式が、従来のＰＡＭ４方式よりも高いフィルタ耐力を潜在的に有していることを意味する。
【００３６】
図５は、本実施形態による光受信器３の構成を示すブロック図である。光受信器３は、受光部３０１及び識別回路３０２を備える。受光部３０１は、光送信器１から出力され、光ファイバ伝送路により伝送された送信光信号（７値振幅変調光信号）を直接検波によって受信し、受信した送信光信号の強度情報を電気信号に変換する。ここで、送信光信号として７値の光振幅変調が施された光信号は、４値の振幅を持つ電気信号である４値電気信号に変換される。具体的には、光振幅として−３又は３が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は３、光振幅として−２又は２が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は２、光振幅として−１又は１が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は１、光振幅として０が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は０となる。受光部３１による直接検波後の４値電気信号をＲ(Ｒ＝０，１，２，３）とすると、この４値電気信号（Ｒ）はまさしく符号化前の４値データ信号に対応しており、以下の（式９）により表すことができる。
【００３７】
【数３】
0006491613.tif 000004
【００３８】
なお、本実施形態における４値／１３値符号化ＰＡＭ４方式は、任意のＮ値の強度変調信号（ＰＡＭ−Ｎ方式）に対する符号化方式として拡張可能である。具体的には、Ｎ値のデータ信号を（式１）〜（式８）に示す方法で符号化することで４Ｎ−３値のデータ信号に変換し、Ｎ値／４Ｎ−３値符号化ＰＡＭ−Ｎ方式を実現する。ここで、Ｓは符号化前のＮ値信号（Ｓ＝０,１,・・・,Ｎ−１）、Ｃ、Ｄは符号化後の２Ｎ−１値信号（Ｃ＝−Ｎ＋１,・・・,−１,０,１,・・・,Ｎ−１,Ｄ＝Ｃ＝−Ｎ＋１,・・・,−１,０,１,・・・,Ｎ−１）、ＰＣ、ＰＤは管理符号（ＰＣ＝−１,１, ＰＤ＝−１,１）である。
識別回路３０２は、信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当する４値電気信号が表す強度の値に応じて０，１，２，３を識別することで、送信データを復調する。
【００３９】
続いて、上述した実施形態を適用した第１の実施形態〜第４の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図６は、第１の実施形態における光送信器１ａの構成を示すブロック図である。光送信器１ａは、信号分配部１０１と、複数のデータ信号符号化部１０２（１０２−１及び１０２−２）と、複数の信号生成部１０３（１０３−１及び１０３−２）と、信号光源１０４ａと、複数のＭＺ変調器１０５ａ（１０５ａ−１及び１０５ａ−２）と、複数の電気アンプ１０７ａ（１０７ａ−１及び１０７ａ−２）と、光カプラ１０８ａと、光位相調整器１０９ａと、光カプラ１１０ａとを備える。
【００４０】
光送信器１ａは、複数の信号光源１０４及び複数のＭＺ変調器１０５に代えて一つの信号光源１０４ａ及び複数のＭＺ変調器１０５ａを備える点、複数の電気アンプ１０７ａ、光カプラ１０８ａ、光位相調整器１０９ａ及び光カプラ１１０ａを備える点、光合成部１０６を備えない点で光送信器１と相違する。その他の構成については、光送信器１と同様である。そのため、光送信器１ａ全体の説明は省略し、信号光源１０４ａ、複数のＭＺ変調器１０５ａ、複数の電気アンプ１０７ａ、光カプラ１０８ａ、光位相調整器１０９ａ及び光カプラ１１０ａについて説明する。
【００４１】
電気アンプ１０７ａは、信号生成部１０３によって生成された二つの７値電気信号を増幅する。具体的には、電気アンプ１０７ａ−１は、信号生成部１０３−１によって生成された７値電気信号を増幅する。電気アンプ１０７ａ−２は、信号生成部１０３−２によって生成された７値電気信号を増幅する。電気アンプ１０７ａは、増幅後の二つの７値電気信号をＭＺ変調器１０５ａに出力する。電気アンプ１０７ａは、増幅後の二つの７値電気信号を印加電圧としてＭＺ変調器１０５ａに付与する。
【００４２】
信号光源１０４ａは、レーザ光を光カプラ１０８ａに出力する。信号光源１０４ａから出力されたレーザ光は、光カプラ１０８ａにより分岐され、各ＭＺ変調器１０５ａに出力される。
ＭＺ変調器１０５ａは、光カプラ１０８ａにより分岐されて入力されたレーザ光に、印加電圧により７値の光振幅変調を施した二つの送信光信号（７値振幅変調光信号）を生成する。ＭＺ変調器１０５ａ−１は、生成した送信光信号を光カプラ１１０ａに出力する。ＭＺ変調器１０５ａ−２は、生成した送信光信号を光位相調整器１０９ａに出力する。ＭＺ変調器１０５ａに印加されるバイアス電圧は、ＭＺ変調器１０５ａからの出力光のパワーが最小になる値（ヌル点）に合わせることとする。バイアス電圧をＶｂｉａｓとすると、各シンボル−３,−２,−１,０,１,２,３に対応する印加電圧値はそれぞれ以下の（式１０）〜（式１６）のように表される。
【００４３】
【数４】
0006491613.tif 000005
【００４４】
ここで、Ｖπは、図７に示す通り、変調器（ＭＺ変調器１０５ａ）からの出力パワーが最小から最大になる電圧値である。このように印加電圧を設定することで、変調器からの出力光パワーが各シンボル間で等間隔に配置された７値の光振幅変調信号を生成することが可能となる。このように生成された二つの７値光振幅変調光信号を、光位相調整器１０９ａにより互いの光位相の位相差がπ／２となるように調整したうえで、光カプラ１１０ａにより合波する。これにより、二つの７値光振幅変調光信号を直交位相で合波することができる。ここで示した光合波は、一般の光ベクトル変調器を用いることで実施可能である。図６に示す構成では、複数のＭＺ変調器１０５ａ、光カプラ１０８ａ、光位相調整器１０９ａ及び光カプラ１１０ａをまとめた構成が光ベクトル変調器に相当する。このような合波を行うことにより、もともと４値であったデータ信号が、光位相の自由度を含めた１３値の光信号に変換されることになる。すなわち、４値／１３値符号化が行われたことになる。このように生成された送信光信号は、光ファイバ伝送路により図９に示す光受信器３ａに伝送される。光位相調整器１０９ａ及び光カプラ１１０ａは、光合成部として構成されてもよい。
【００４５】
図８に、本実施形態における送信光信号のコンステレーションを示す図である。図８に示すように、送信光信号は光位相平面上の１３値信号として表現される。
図９は、第１の実施形態による光受信器３ａの構成を示すブロック図である。光受信器３ａは、受光部３０１ａ及び識別回路３０２を備える。光受信器３ａは、受光部３０１に代えて受光部３０１ａを備える点で光受信器３と相違する。その他の構成については、光受信器３と同様である。そのため、光受信器３ａ全体の説明は省略し、受光部３０１ａについて説明する。受光部３０１ａは、光送信器１ａから出力され、光ファイバ伝送路により伝送された送信光信号（直交位相７値振幅変調光信号）を直接検波によって受信し、受信した送信光信号の強度情報を電気信号に変換する。
【００４６】
図１０に、伝送シミュレーションにより第１の実施形態で示した方法で生成された送信光信号の光スペクトルを示す図である。ここで、変調速度は５６Ｇｂａｕｄである。図１１に、従来のＰＡＭ４方式と第１の実施形態における４値／１３値符号化ＰＡＭ４方式（位相直交符号化ＰＡＭ４方式）それぞれに対する、受信信号のアイダイアグラムを示す図である。図１１では、光送信器１ａの電気帯域制限として、３ｄＢ帯域が２２．４ＧＨｚ、１６．８ＧＨｚの５次ベッセルフィルタを設置した状況におけるアイダイアグラムとなっている。図１１に示されるように、従来のＰＡＭ４方式では、２２．４ＧＨｚの帯域制限環境下において著しい波形劣化が確認できる。一方で、第１の実施形態で示した位相直交符号化ＰＡＭ４方式では、１６．８ＧＨｚの帯域制限環境下においても、良好なアイ開口を示している。これは、位相直交符号化ＰＡＭ４方式が、従来のＰＡＭ４方式に比べて高いフィルタ耐力を有していることを意味している。
【００４７】
以上のように構成された第１の実施形態における光送受信システムによれば、光受信器３ａにおいて複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。光送信器１ａは、位相直交符号化ＰＡＭ４方式により送信光信号を生成し、生成した送信光信号を光受信器３ａに送信する。光受信器３ａは、直接検波によって受信した送信光信号に対して信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当する４値電気信号が表す強度の値に応じて０，１，２，３を識別することで、送信データを復調する。したがって、光受信器３ａは、ＭＬＳＥ等の複雑な復調処理を用いることない。さらに、上記のように、位相直交符号化ＰＡＭ４方式では、従来のＰＡＭ４方式に比べて高いフィルタ耐力を有している。そのため、光受信器３ａにおいて複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態における光送信器１ｂの構成を示すブロック図である。光送信器１ｂは、信号分配部１０１と、複数のデータ信号符号化部１０２（１０２−１及び１０２−２）と、複数の信号生成部１０３（１０３−１及び１０３−２）と、信号光源１０４ａと、複数のＭＺ変調器１０５ａ（１０５ａ−１及び１０５ａ−２）と、複数の電気アンプ１０７ａ（１０７ａ−１及び１０７ａ−２）と、光カプラ１０８ａと、光偏波調整器１１１ｂと、偏波ビーム結合器（以下、「ＰＢＣ」と記載する。）１１２ｂとを備える。
【００４９】
光送信器１ｂは、光位相調整器１０９ａ及び光カプラ１１０ａに代えて光偏波調整器１１１ｂ及びＰＢＣ１１２ｂを備える点で光送信器１ａと相違する。その他の構成については、光送信器１ａと同様である。そのため、光送信器１ｂ全体の説明は省略し、光偏波調整器１１１ｂ及びＰＢＣ１１２ｂについて説明する。 
【００５０】
第１の実施形態と同様の方法で生成された二つの７値光振幅変調光信号のうち、一つの７値光振幅変調光信号はＰＢＣ１１２ｂに入力され、もう一つの７値光振幅変調光信号は光偏波調整器１１１ｂに入力される。光偏波調整器１１１ｂは、互いの偏波が直交するように調整する。ＰＢＣ１１２ｂは、ＭＺ変調器１０５ａ−１から出力された７値光振幅変調光信号と、光偏波調整器１１１ｂから出力された７値光振幅変調光信号とを合波する。これにより、二つの７値光振幅変調信号を直交偏波で合波することができる。ここで示した光合波は、一般の偏波多重光変調器を用いることで実施可能である。図１２に示す構成では、複数のＭＺ変調器１０５ａ、光カプラ１０８ａ、光偏波調整器１１１ｂ及びＰＢＣ１１２ｂをまとめた構成が偏波多重光変調器に相当する。このような合波を行うことにより、もともと４値であったデータ信号が、偏波の自由度を含めた１３値の光信号に変換されることとなる。すなわち、４値／１３値符号化が行われたことになる。このように生成された送信光信号は、光ファイバ伝送路により図１３に示す光受信器３ｂに伝送される。光偏波調整器１１１ｂ及びＰＢＣ１１２ｂは、光合成部として構成されてもよい。
【００５１】
図１３は、第２の実施形態による光受信器３ｂの構成を示すブロック図である。光受信器３ｂは、受光部３０１ｂ及び識別回路３０２を備える。光受信器３ｂは、受光部３０１ａに代えて受光部３０１ｂを備える点で光受信器３ａと相違する。その他の構成については、光受信器３ａと同様である。そのため、光受信器３ｂ全体の説明は省略し、受光部３０１ｂについて説明する。受光部３０１ｂは、光送信器１ｂから出力され、光ファイバ伝送路により伝送された送信光信号（直交偏波７値振幅変調光信号）を直接検波によって受信し、受信した送信光信号の強度情報を電気信号に変換する。
【００５２】
図１４に、伝送シミュレーションにより第２の実施形態で示した方法で生成された送信光信号の光スペクトルを示す図である。ここで、変調速度は５６Ｇｂａｕｄである。図１０と比較すると、第１の実施形態で生成した送信光信号と略同一の光スペクトルが実現されていることが確認できる。図１５に、従来のＰＡＭ４方式と第２の実施形態における４値／１３値符号化ＰＡＭ４方式（偏波直交符号化ＰＡＭ４方式）それぞれに対する受信信号のアイダイアグラムを示す。図１５では、光送信器１ｂの電気帯域制限として、３ｄＢ帯域が２２．４ＧＨｚ、１６．８ＧＨｚの５次ベッセルフィルタを設置した状況におけるアイダイアグラムとなっている。図１５に示されるように、従来のＰＡＭ４方式では、２２．４ＧＨｚの帯域制限環境下において著しい波形劣化が確認できる。一方で、第２の実施形態で示した偏波直交符号化ＰＡＭ４方式では、１６．８ＧＨｚの帯域制限環境下においても、良好なアイ開口を示している。これは、偏波直交符号化ＰＡＭ４方式が、従来のＰＡＭ４方式に比べて高いフィルタ耐力を有していることを意味している。また、図１１と比較すると、第１の実施形態で生成した送信光信号と略同一のアイダイアグラムとなっていることが確認できる。
【００５３】
図１６に、１６ｐｓ／ｎｍ、３２ｐｓ／ｎｍ、６４ｐｓ／ｎｍの波長分散環境下における従来のＰＡＭ４方式、第１の実施形態で示した位相直交符号化ＰＡＭ４方式及び第２の実施形態で示した偏波直交符号化ＰＡＭ４方式のアイダイアグラムを示す。図１６に示されるように、従来のＰＡＭ４方式や、第１の実施形態で示した位相直交符号化ＰＡＭ４方式では、３２ｐｓ／ｎｍの波長分散環境下において著しい波形劣化が確認できる。一方で、第２の実施形態で示した偏波直交符号化ＰＡＭ４方式では、６４ｐｓ／ｎｍの波長分散環境下においても、良好なアイ開口を示している。これは、偏波直交符号化ＰＡＭ４方式が、従来のＰＡＭ４方式や第１の実施形態で示した位相直交符号化ＰＡＭ４方式に比べて高い波長分散耐力を有していることを意味している。
【００５４】
以上のように構成された第２の実施形態における光送受信システムによれば、光受信器３ｂにおいて複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。光送信器１ｂは、偏波直交符号化ＰＡＭ４方式により送信光信号を生成し、生成した送信光信号を光受信器３ｂに送信する。光受信器３ｂは、直接検波によって受信した送信光信号に対して信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当する４値電気信号が表す強度の値に応じて０，１，２，３を識別することで、送信データを復調する。したがって、光受信器３ｂは、ＭＬＳＥ等の複雑な復調処理を用いることない。さらに、上記のように、偏波直交符号化ＰＡＭ４方式では、従来のＰＡＭ４方式や第１の実施形態の位相直交符号化ＰＡＭ４方式に比べて高いフィルタ耐力を有している。そのため、光受信器３ｂにおいて複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。
【００５５】
（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態をＮ値（Ｎは１以上の整数）の強度変調信号に拡張した場合に相当する。
図１７は、第３の実施形態における光送信器１ｃの構成を示すブロック図である。光送信器１ｃは、信号分配部１０１ｃと、複数のデータ信号符号化部１０２ｃ（１０２ｃ−１及び１０２ｃ−２）と、複数の信号生成部１０３ｃ（１０３ｃ−１及び１０３ｃ−２）と、信号光源１０４ｃと、複数のＭＺ変調器１０５ｃ（１０５ｃ−１及び１０５ｃ−２）と、複数の電気アンプ１０７ｃ（１０７ｃ−１及び１０７ｃ−２）と、光カプラ１０８ｃと、光位相調整器１０９ｃと、光カプラ１１０ｃとを備える。
【００５６】
信号分配部１０１ｃは、送信するべきＮ値のデータ信号であるＮ値データ信号Ｓ（ｎ）を、上記（式１）〜（式４）に示す規則に従って二つのＮ値データ信号Ａ（ｎ）,Ｂ（ｎ）に変換する。信号分配部１０１ｃは、Ｎ値データ信号Ａ（ｎ）をデータ信号符号化部１０２ｃ−１に出力し、Ｎ値データ信号Ｂ（ｎ）をデータ信号符号化部１０２ｃ−２に出力する。
【００５７】
データ信号符号化部１０２ｃは、信号分配部１０１ｃから出力されたＮ値データ信号を上記（式５）〜（式８）に示す規則に従って二つの２Ｎ−１値のデータ信号である２Ｎ−１値データ信号Ｃ（ｎ）,Ｄ（ｎ）に変換する。具体的には、データ信号符号化部１０２ｃ−１は、信号分配部１０１ｃから出力されたＮ値データ信号Ａ（ｎ）を上記（式５）及び（式６）に示す規則に従って２Ｎ−１値データ信号Ｃ（ｎ）に変換する。データ信号符号化部１０２ｃ−１は、Ｎ値データ信号Ｃ（ｎ）を信号生成部１０３ｃ−１に出力する。データ信号符号化部１０２ｃ−２は、信号分配部１０１ｃから出力されたＮ値データ信号Ｂ（ｎ）を上記（式７）及び（式８）に示す規則に従ってＮ値データ信号Ｓ（ｎ）に変換する。データ信号符号化部１０２ｃ−２は、Ｎ値データ信号Ｄ（ｎ）を信号生成部１０３ｃ−２に出力する。なお、２Ｎ−１値データ信号のシンボル値は、−Ｎ＋１,−Ｎ＋２,・・・,０, ・・・,Ｎ−２,Ｎ−１である。
【００５８】
信号生成部１０３ｃは、データ信号符号化部１０２ｃから出力された二つの２Ｎ−１値データ信号Ｃ（ｎ）、Ｄ（ｎ）をそれぞれ、２Ｎ−１値の電気信号である２Ｎ−１値電気信号に変換する。具体的には、信号生成部１０３ｃ−１は、データ信号符号化部１０２ｃ−１から出力された２Ｎ−１値データ信号を２Ｎ−１値電気信号に変換し、電気アンプ１０７ｃ−１に出力する。信号生成部１０３ｃ−２は、データ信号符号化部１０２ｃ−２から出力された２Ｎ−１値データ信号を２Ｎ−１値電気信号に変換し、電気アンプ１０７ｃ−２に出力する。
【００５９】
電気アンプ１０７ｃは、信号生成部１０３ｃによって生成された二つの２Ｎ−１値電気信号を増幅する。具体的には、電気アンプ１０７ｃ−１は、信号生成部１０３ｃ−１によって生成された２Ｎ−１値電気信号を増幅する。電気アンプ１０７ｃ−２は、信号生成部１０３ｃ−２によって生成された２Ｎ−１値電気信号を増幅する。電気アンプ１０７ｃは、増幅後の二つの２Ｎ−１値電気信号をＭＺ変調器１０５ｃに出力する。電気アンプ１０７ｃは、増幅後の二つの２Ｎ−１値電気信号を印加電圧としてＭＺ変調器１０５ｃに付与する。
【００６０】
信号光源１０４ｃは、レーザ光を光カプラ１０８ｃに出力する。信号光源１０４ｃから出力されたレーザ光は、光カプラ１０８ｃにより分岐され、各ＭＺ変調器１０５ｃに出力される。
ＭＺ変調器１０５ｃは、光カプラ１０８ｃにより分岐されて入力されたレーザ光に、印加電圧により２Ｎ−１値の光振幅変調を施した二つの送信光信号（２Ｎ−１値振幅変調光信号）を生成する。ＭＺ変調器１０５ｃ−１は、生成した送信光信号を光カプラ１１０ｃに出力する。ＭＺ変調器１０５ｃ−２は、生成した送信光信号を光位相調整器１０９ｃに出力する。ＭＺ変調器１０５ｃに印加されるバイアス電圧は、ＭＺ変調器１０５ｃからの出力光のパワーが最小になる値（ヌル点）に合わせることとする。バイアス電圧をＶｂｉａｓとすると、各シンボル−Ｎ＋１,−Ｎ＋２,・・・,０,・・・,Ｎ−２,Ｎ−１に対応する印加電圧値はそれぞれ以下の（式１７）〜（式１９）のように表される。
【００６１】
【数５】
0006491613.tif 000006
【００６２】
ここで、Ｖπは、図１８に示す通り、変調器（ＭＺ変調器１０５ｃ）からの出力パワーが最小から最大になる電圧値である。このように印加電圧を設定することで、変調器からの出力光パワーが各シンボル間で等間隔に配置された２Ｎ−１値の光振幅変調信号を生成することが可能となる。このように生成された二つの２Ｎ−１値光振幅変調信号を、光位相調整器１０９ｃにより互いの光位相の位相差がπ／２となるように調整したうえで、光カプラ１１０ａにより合波する。これにより、二つの２Ｎ−１値光振幅変調光信号を直交位相で合波することができる。ここで示した光合波は、一般の光ベクトル変調器を用いることで実施可能である。図１７に示す構成では、複数のＭＺ変調器１０５ｃ、光カプラ１０８ｃ、光位相調整器１０９ｃ及び光カプラ１１０ｃをまとめた構成が光ベクトル変調器に相当する。このような合波を行うことにより、もともとＮ値であったデータ信号が、光位相の自由度を含めた４Ｎ−３値の光信号に変換されることとなる。すなわち、Ｎ値／４Ｎ−３値符号化が行われたことになる。このように生成された送信光信号は、光ファイバ伝送路により図１９に示す光受信器３ｃに伝送される。
【００６３】
図１９は、第３の実施形態による光受信器３ｃの構成を示すブロック図である。光受信器３ｃは、受光部３０１ｃ及び識別回路３０２ｃを備える。受光部３０１ｃは、光送信器１ｃから出力され、光ファイバ伝送路により伝送された送信光信号（直交位相２Ｎ−１値振幅変調光信号）を直接検波によって受信し、受信した送信光信号の強度情報をＮ値の電気信号であるＮ値電気信号に変換する。識別回路３０２ｃは、信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当するＮ値電気信号が表す強度の値に応じて０,１,・・・,Ｎ−１を識別することで、送信データを復調する。
【００６４】
以上のように構成された第３の実施形態における光送受信システムによれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第３の実施形態における光送受信システムでは、Ｎ値の強度変調信号に拡張した場合にも適用することができる。
【００６５】
（第４の実施形態）
本実施形態は、第２の実施形態をＮ値（Ｎは１以上の整数）の強度変調信号に拡張した場合に相当する。
図２０は、第４の実施形態における光送信器１ｄの構成を示すブロック図である。光送信器１ｄは、信号分配部１０１ｃと、複数のデータ信号符号化部１０２ｃ（１０２ｃ−１及び１０２ｃ−２）と、複数の信号生成部１０３ｃ（１０３ｃ−１及び１０３ｃ−２）と、信号光源１０４ｃと、複数のＭＺ変調器１０５ｃ（１０５ｃ−１及び１０５ｃ−２）と、複数の電気アンプ１０７ｃ（１０７ｃ−１及び１０７ｃ−２）と、光カプラ１０８ｃと、光偏波調整器１１１ｄと、ＰＢＣ１１２ｄとを備える。
【００６６】
光送信器１ｄは、光位相調整器１０９ｃ及び光カプラ１１０ｃに代えて光偏波調整器１１１ｄ及びＰＢＣ１１２ｄを備える点で光送信器１ｃと相違する。その他の構成については、光送信器１ｃと同様である。そのため、光送信器１ｄ全体の説明は省略し、光偏波調整器１１１ｄ及びＰＢＣ１１２ｄについて説明する。 
【００６７】
第３の実施形態と同様の方法で生成された二つの２Ｎ−１値光振幅変調光信号のうち、一つの２Ｎ−１値光振幅変調光信号はＰＢＣ１１２ｄに入力され、もう一つの２Ｎ−１値光振幅変調光信号は光偏波調整器１１１ｄに入力される。光偏波調整器１１１ｄは、互いの偏波が直交するように調整する。ＰＢＣ１１２ｄは、ＭＺ変調器１０５ｃ−１から出力された２Ｎ−１値光振幅変調光信号と、光偏波調整器１１１ｄから出力された２Ｎ−１値光振幅変調光信号とを合波する。これにより、二つの２Ｎ−１値光振幅変調信号を直交偏波で合波することができる。ここで示した光合波は、一般の偏波多重光変調器を用いることで実施可能である。図２０に示す構成では、複数のＭＺ変調器１０５ｃ、光カプラ１０８ｃ、光偏波調整器１１１ｄ及びＰＢＣ１１２ｄをまとめた構成が偏波多重光変調器に相当する。このような合波を行うことにより、もともとＮ値であったデータ信号が、偏波の自由度を含めた４Ｎ−３値の光信号に変換されることとなる。すなわち、Ｎ値／４Ｎ−３値符号化が行われたことになる。このように生成された送信光信号は、光ファイバ伝送路により図２１に示す光受信器３ｄに伝送される。
【００６８】
図２１は、第４の実施形態による光受信器３ｄの構成を示すブロック図である。光受信器３ｄは、受光部３０１ｄ及び識別回路３０２を備える。光受信器３ｄは、受光部３０１ｃに代えて受光部３０１ｄを備える点で光受信器３ｃと相違する。その他の構成については、光受信器３ｃと同様である。そのため、光受信器３ｃ全体の説明は省略し、受光部３０１ｄについて説明する。受光部３０１ｄは、光送信器１ｄから出力され、光ファイバ伝送路により伝送された送信光信号（直交偏波２Ｎ−１値振幅変調光信号）を直接検波によって受信し、受信した送信光信号の強度情報をＮ値の電気信号であるＮ値電気信号に変換する。
【００６９】
以上のように構成された第４の実施形態における光送受信システムによれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第４の実施形態における光送受信システムでは、Ｎ値の強度変調信号に拡張した場合にも適用することができる。
【００７０】
上述した実施形態における光送受信システムの少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００７１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
伝送された光信号を直接受信することで、光信号の強度情報をもとにデータ信号の復調を行う直接検波方式を用いた光送受信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…光送信器，  ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…光受信器，  １０１、１０１ｃ…信号分配部，  １０２（１０２−１及び１０２−２）、（１０２ｃ−１及び１０２ｃ−２）…データ信号符号化部，  １０３（１０３−１及び１０３−２）、（１０３ｃ−１及び１０３ｃ−２）…信号生成部，  １０４（１０４−１及び１０４−２）、１０４ａ、１０４ｃ…信号光源，  １０５（１０５−１及び１０５−２）、（１０５ｃ−１及び１０５ｃ−２）…ＭＺ変調器，  １０６…光合成部，  １０７ａ−１、１０７ａ−２、１０７ｃ−１、１０７ｃ−２…電気アンプ，  １０８ａ、１０８ｃ、１１０ａ、１１０ｃ…光カプラ，  １０９ａ、１０９ｃ…光位相調整器，  １１１ｂ、１１１ｄ…光偏波調整器，  １１２ｂ、１１２ｄ…ＰＢＣ，  ３０１、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ…受光部，  ３０２、３０２ｃ…識別回路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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