(57)【要約】【課題】レーザー通信システムの変調フォーマットの互換性を大幅に向上させ、システムアップグレードの価格及びリソースコストを削減させる。【解決手段】本システムは、主に制御コマンドユニット、シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、ＩＱ変調器、狭線幅レーザー装置及びバイアスポイント制御ユニットを備え、制御コマンドユニットは、それぞれシリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、バイアスポイント制御ユニットに接続され、シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット及びＩＱ変調器は順次電気的に接続され、狭線幅レーザー装置はＩＱ変調器の光入力端子に接続され、バイアスポイント制御ユニットはＩＱ変調器に接続される。【選択図】図１
2021516376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムであって、制御コマンドユニット、シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、ＩＱ変調器、狭線幅レーザー装置及びバイアスポイント制御ユニットを備え、
前記制御コマンドユニットはそれぞれ前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット、前記バイアスポイント制御ユニットに接続され、
前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記ＩＱ変調器は順次電気的に接続され、前記狭線幅レーザー装置は前記ＩＱ変調器の光入力端子に接続され、前記バイアスポイント制御ユニットは前記ＩＱ変調器に接続されることを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。
【請求項２】
前記ＩＱ変調器の光出力端子に接続されるビームスプリッターをさらに備え、前記ＩＱ変調器により出力された高速レーザー信号が前記ビームスプリッターにより２つに分割され、一方は出力とし、他方は前記バイアスポイント制御ユニットの入力端子に接続されることを特徴とする請求項１に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。
【請求項３】
前記ＩＱ変調器は２つのＭＺＭ変調器をマッハツェンダー型で並列接続してなり、上下２つのアームがπ／２の位相差を有し、
前記狭線幅レーザー装置は線幅≦１００ＫＨｚの１５５０ｎｍバンドのレーザー装置であり、
前記ビームスプリッターは１５５０ｎｍバンドの光電力ビームスプリッターであることを特徴とする請求項２に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。
【請求項４】
請求項１に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた前記高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法であって、
前記制御コマンドユニットは通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[１]と、
前記シリアル／パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル／パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[２]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[２]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[３]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[３]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[４]と、
前記ＩＱ変調器は前記ステップ[４]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記ＩＱ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、制御信号を前記ＩＱ変調器に送信して、前記ＩＱ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調処理を行い、最終的に変調性能に優れた高速レーザー信号を出力するステップ[５]と、を含むことを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【請求項５】
前記ステップ[２]では、シリアル／パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された１つのシリアル高速電気信号を２つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、シリアル／パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【請求項６】
前記ステップ[３]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【請求項７】
請求項２に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた前記高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法であって、
前記制御コマンドユニットは通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[１]と、
前記シリアル／パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル／パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[２]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[２]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[３]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[３]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[４]と、
前記ＩＱ変調器は、前記ステップ[４]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記ＩＱ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、その後、前記ビームスプリッターはレーザー信号を２つに分割し、一方を出力し、他方を前記バイアスポイント制御ユニットに伝送し、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ＩＱ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調を行うように前記ＩＱ変調器のバイアスポイントに対してフィードバック制御を行うステップ[５]と、を含むことを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【請求項８】
前記ステップ[２]では、シリアル／パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された１つのシリアル高速電気信号を２つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、シリアル／パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【請求項９】
前記ステップ[３]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー通信分野に属し、具体的には、複数種の変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー通信は、従来のマイクロ波通信に比べて、レーザー通信システムのデータ容量を３〜４個のオーダーだけ増加させることができるため、地上データ伝送ネットワークで広く使用されており、レーザー通信に基づく地上バックボーン通信ネットワークの総データスループットはＴｂｉｔ／ｓ（１０１２）オーダーに達している。また、宇宙データ伝送の分野では、レーザー通信はデータレートが高く、電磁干渉耐性、機密性に優れた等の顕著な利点のため、近年、各国で宇宙情報ネットワーク構築計画を行う際に最初に考慮するリンク形態となり、デモンストレーション検証が相次いで成功し、将来の星間大容量データのレーザー伝送の基盤を築いている。
【０００３】
地上レーザー伝送でも宇宙レーザー通信でも、情報の変調フォーマットは様々である。
【０００４】
強度変調（ＩＭ）システムは構造が簡単であるが、受信端子では光電力の要件が高いため、短距離伝送に適し、２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ／ＤＰＳＫ）は伝送損傷耐性に優れた利点を有し、バランス検出技術と組み合わせることで、ＩＭシステムに比べて、受信端子では光電力の要件が半分低下し、遠距離伝送の好適な変調フォーマットであり、より大容量の伝送ニーズに直面して、４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ／ＤＱＰＳＫ）のような高次変調方式は伝送損傷耐性及び高受信感度の利点を兼ね備え、現在の商用レーザー通信の主流の研究傾向であり、過去２年間、各大手の光モジュールメーカーはＱＰＳＫに基づく１００Ｇさらに４００Ｇ光通信モジュールを次々と発売している。
【０００５】
様々な通信規格に比べて、従来の高速レーザー通信システムは、１つのレーザーデータ送信端末が単一の変調方式を発生させるしかないため、レーザー通信ネットワークの互換性及び拡張性が制限される一方、複数の通信規格の発生をサポートするには、対応する数の変調器をスタックする必要があり、その結果、システムの価格、体積、重量、及び消費電力（ＳＷＡＰ）等が増加し、コストが増えてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の高速レーザーデータ送信端末が単一のレーザー通信規格のみをサポートすることによって互換性が制限され拡張性が悪いという問題を克服するために、本発明はＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ及びＤＱＰＳＫ等の主流の通信規格の互換性を同時に備える高速レーザー信号発生システム及び方法を提供し、複数種の変調フォーマットの互換送信、システムの構造の小型化、軽量化等の利点を有し、レーザー通信システムの変調フォーマットの互換性を大幅に向上させ、システムアップグレードの価格及びリソースコストを削減させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムを提供し、制御コマンドユニット、シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、ＩＱ変調器、狭線幅レーザー装置及びバイアスポイント制御ユニットを備え、
前記制御コマンドユニットはそれぞれ前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット、前記バイアスポイント制御ユニットに接続され、
前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記ＩＱ変調器は順次電気的に接続され、前記狭線幅レーザー装置は前記ＩＱ変調器の光入力端子に接続され、前記バイアスポイント制御ユニットは前記ＩＱ変調器に接続される。
さらに、前記ＩＱ変調器の光出力端子に接続されるビームスプリッターを備え、前記ＩＱ変調器により出力された高速レーザー信号が前記ビームスプリッターにより２つに分割され、一方は出力とし、他方は前記バイアスポイント制御ユニットの入力端子に接続される。
【０００８】
さらに、前記ＩＱ変調器は２つのＭＺＭ変調器をマッハツェンダー型で並列接続して構成され、上下２つのアームがπ／２の位相差を有し、
前記狭線幅レーザー装置は線幅≦１００ＫＨｚの１５５０ｎｍバンドのレーザー装置であり、
前記ビームスプリッターは１５５０ｎｍバンドの光電力ビームスプリッターである。
【０００９】
前記多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づいて、以下、該システムを用いた高速レーザー信号の発生方法を説明し、該方法は、ビームスプリッター無しのシステム及びビームスプリッター付きのシステムに応じて、２種類ある。
【００１０】
方法１
前記制御コマンドユニットは、通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル／パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[１]と、
前記シリアル／パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル／パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[２]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[２]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[３]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[３]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[４]と、
前記ＩＱ変調器は、前記ステップ[４]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記ＩＱ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、制御信号を前記ＩＱ変調器に送信して、前記ＩＱ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調処理を行い、最終的に変調性能に優れた高速レーザー信号を出力するステップ[５]と、を含む。
方法２
制御信号の正確性及び信頼性を向上させるために、ＩＱ変調器により出力された高速レーザー信号を分割する必要があり、それにより閉ループ制御を形成し、該方法の具体的なステップは以下の通りであり、
前記ステップ[１]−[４]は前記方法と同じであり、相違点は前記ステップ[５]であり、
前記ステップ[５]では、前記ＩＱ変調器は前記ステップ[４]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記ＩＱ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、その後、前記ビームスプリッターはレーザー信号を２つに分割し、一方を出力し、他方を前記バイアスポイント制御ユニットに伝送し、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ＩＱ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調を行うように、前記ＩＱ変調器のバイアスポイントに対してフィードバック制御を行う。
【００１１】
前記方法１及び前記方法２はさらに、いくつかの具体的なプロセスが同じであり、
前記ステップ[２]では、シリアル／パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された１つのシリアル高速電気信号を２つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、シリアル／パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含み、
前記ステップ[３]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
（１）本発明に係る多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生方法及びシステムは、レーザー通信送信端子のデバイス共有効率を大幅に向上させ、高速レーザー信号送信端末の小型化及び軽量化に寄与し、システムの性能アップグレードによる体積、重量、消費電力及び価格コストを低減させることができる。
【００１３】
（２）本発明は単一のＩＱ変調器を使用し、シリアル／パラレル変換スイッチ、プリコーディングスイッチ、電力制御及びバイアスポイント制御等の機能と組み合わせることで、レーザー通信システムにおけるＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ等の５種の主流の変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生を実現し、レーザー通信送信端子の互換性及び拡張性を大幅に向上させる。
【００１４】
（３）本発明に使用されるＩＱ変調器はロードされた高速電気信号データレートを適応的に変調することができ、発生した高速レーザー信号データはレート適応性を有し、すなわち、異なる電気信号データレート（例えば、１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓさらに１０Ｇｂｉｔ／ｓ）を適応的に変調送信することができ、高速レーザー通信送信の互換性をさらに向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の原理模式図である。
【図２ａ】ＭＺＭ変調器の原理模式図である。
【図２ｂ】ＭＺＭ変調器の変調伝送曲線図である。
【図２ｃ】ＩＱ変調器の原理模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、本発明は、多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムの具体的な実施例を提供し、具体的な構造関係について、
該システムは、制御コマンドユニット、シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、ＩＱ変調器、狭線幅レーザー装置、バイアスポイント制御ユニット及びビームスプリッターを備え、
制御コマンドユニットは、それぞれシリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、バイアスポイント制御ユニットに接続され、
シリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、及びＩＱ変調器は順次電気的に接続され、狭線幅レーザー装置はＩＱ変調器の光入力端子に接続され、ＩＱ変調器の光出力端子はビームスプリッターに接続され、ビームスプリッターは高速レーザー信号を２つに分割し、一方は出力され、他方はバイアスポイント制御ユニットによってＩＱ変調器に接続される。
なお、ビームスプリッターによって少量の高速レーザー信号を分割し、制御ユニットに閉ループフィードバック制御を行うのは、制御精度を向上させるためであり、実際の使用プロセスでは、ビームスプリッターを省略し、バイアスポイント制御ユニットによってＩＱ変調器を直接制御するようにしてもよい。
【００１７】
本実施例では、ＩＱ変調器は２つのＭＺＭ変調器をマッハツェンダー型で並列に接続して構成され、上下２つのアームがπ／２の位相差を有し、狭線幅レーザー装置は線幅≦１００ＫＨｚの１５５０ｎｍバンドレーザー装置であり、ビームスプリッターは１５５０ｎｍバンドの光電力ビームスプリッターである。
【００１８】
特に、本システムのコア部材であるＩＱ変調器の主要な技術指標は以下の通りである。
【００１９】
図２ａに示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶に基づくマッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）は、様々なコードパターンが発生する時、ＬｉＮｂＯ３結晶の屈折率が電気光学効果に基づいて変化し、位相の大きさが入力電圧の変化に応じて変化し、下記式に示される。
【００２０】
Ｅｏｕｔ＝ｅｊθＥｉｎ
式中、Ｅｉｎは入力ライトフィールド、Ｅｏｕｔは出力ライトフィールドであり、θ＝π（Ｖｉｎ/Ｖπ）、Ｖｉｎは入力電気信号の電圧値であり、Ｖπは光信号をπ位相シフトさせる時の入力電圧値である。ＭＺＭ変調器は入力光波を電力が同じ２本に分割し、それぞれ２つの光導波路によって伝送し、２つの光導波路がいずれも電気光学材料からなり、その屈折率が印加電圧の大きさに応じて変化するため、２つの光信号は出力端子で位相差が発生する。２本の光の光路差が波長の整数倍であると、出力端子で相関成長効果が発生し、２本の光の光路差が光波長の半整数倍であると、出力端子で相関相殺効果が発生し、従って、印加電圧の大きさを制御することで信号を変調することができる。
【００２１】
入力ライトフィールドＥｉｎ（ｔ）を、
【数１】
2021516376.tif 000003
（Ｅ０は入力ライトフィールドの振幅、ωｃは光信号キャリアの周波数である）とすると、ＭＺＭ変調後に出力される光信号Ｅｏｕｔ（ｔ）は、
【数２】
2021516376.tif 000004
（γ＝（√δ−１）／（√δ＋１）は変調器の分光比、δは変調器の直流消光比である）で示され、理想的な変調器では、δが無限大であるため、γ≒１であり、この場合、出力光信号は、
【数３】
2021516376.tif 000005
で示され、２つの変調アームの入力電圧（すなわち、２つのＬｉＮｂＯ３位相変調器の駆動電圧）信号をＶ１（ｔ）及びＶ２（ｔ）とすると、位相変調による出力ライトフィールドの位相変化は、
【数４】
2021516376.tif 000006
で示され、φを、２つの変調器アームに駆動電圧がない場合に導入される光位相差とすると、ＭＺＭを経過した光信号の電界強度の式は、
【数５】
2021516376.tif 000007
であり、Ｖ１（ｔ）＝ν１ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）、Ｖ２（ｔ）＝ν２ｃｏｓ（２πｆ０ｔ＋δ）である。
ここで、ν１及びν２は駆動電圧の振幅、δは相対位相遅延、ｆ０は変調周波数である。変調プロセスにチャープが発生することを回避するために、Ｖ１（ｔ）＝Ｖ２（ｔ）とする必要があり、ν１（ｔ）＝ν２（ｔ）及びδ＝πを設定することにより実現できる。
【００２２】
以上の分析からＭＺＭ変調器の変調伝送曲線が得られ、図２ｂに示すように、該伝送曲線は最低点（ｎｕｌｌ点、Ａでマークする）、直交点（Ｂでマークする）及び最高点（Ｃでマークする）を有する。
【００２３】
図２ｃに示すように、本システムに使用されるＩＱ変調器は２つのＭＺＭ変調器をマッハツェンダー型で並列接続してなり、上下２つのアームがπ／２の位相差を有する。
【００２４】
該ＩＱ変調器による変調原理は以下の通りである。
【００２５】
ＩＭ変調フォーマットは信号シンボルのキャリア振幅を利用してバイナリ情報を伝達し、キャリア振幅の有無はバイナリデータの「１」及び「０」を示し、ＩＭ変調プロセスでは、バイナリデータ「１」及び「０」がキャリア振幅に直接ロードされ、「１」及び「０」をベアラするキャリア間の位相が変化しないため、ＩＭ変調プロセスでは、１つのＭＺＭ変調器のみが必要であり、そのバイアスポイントをＭＺＭ変調器の直交点に制御し、必要な電力がＶπであればよい。
【００２６】
ＢＰＳＫ変調フォーマットは信号シンボルのキャリアの絶対位相を利用してバイナリ情報を伝達し、バイナリデータは２つのデータビットの「０」又は「π」位相で示され、変調中、信号の振幅、周波数が変化しないが、バイナリデータをベアラする光キャリア位相を「０」又は「π」とする必要があり、ＭＺＭ変調器のバイアスポイントが最低点にある時、出力される光信号は入力よりもπ位相シフトが付加されるが、最低点に必要な電力が高く、２Ｖπであり、
ＤＰＳＫ変調フォーマットは変調信号の前後シンボル間のキャリアの相対位相を「０」又は「π」として使用してバイナリ情報を伝達し、ＢＰＳＫ変調プロセスと類似するため、ＭＺＭ変調器も最低点バイアス状態であり、必要な電力が２Ｖπである。しかし、前後シンボル間の相対位相を使用するため、変調時、まず、バイナリデータに対して差分プリコーディングを行う必要があり、プリコーディングルールは、
【数６】
2021516376.tif 000008
であり、ここで、ａｋは原データ、ｄｋはコーディング後のバイナリデータであり、
【数７】
2021516376.tif 000009
は排他的論理和論理演算を示す。受信端子では、同一のルールを使用して復号して原データ
【数８】
2021516376.tif 000010
を得ることができる。プリコーディング後のデータシーケンス｛ｄｋ｝をレーザーキャリアに変調し、ＤＰＳＫ変調フォーマットの光信号を形成する。
【００２７】
ＱＰＳＫ変調フォーマットはキャリアの４種の異なる位相を使用して、入力されたデジタル情報を表し、信号の初期位相はそれぞれπ／４、３π／４、５π／４、７π／４であり、ＱＰＳＫ信号は実質的に２つのＢＰＳＫの直交線形組合せであるため、２つのＭＺＭ変調器が必要であり、ＭＺＭ変調器はいずれも最低点バイアス状態であり、必要な電力が２Ｖπであるとともに、２つのＭＺＭ変調器の位相差がπ／２であり、この場合、ＩＱ変調器を使用して、π／２位相差を有する２つの並列接続されたＭＺＭ変調器を代替できる。
【００２８】
ＤＱＰＳＫ変調フォーマットも変調信号の前後シンボルの相対位相差Δθを使用してデジタル情報を示し、Δθは４種の異なる位相値０、π／２、−π／２、πを取る。同様に、前後シンボルの相対位相差を使用するため、変調時、まず、差分プリコーディングを行う必要があり、コーディングルールは、
【数９】
2021516376.tif 000011
であり、式中、
【数１０】
2021516376.tif 000012
は論理排他的論理和、Ｉｋ∈（０，１）、
【数１１】
2021516376.tif 000013
は原バイナリデータ、ｕｋ∈（０，１）、νｋ∈（０，１）はプリコーディング後のバイナリデータである。ＤＱＰＳＫ信号は実質的に２つのＤＰＳＫの直交線形組合せであり、ＱＰＳＫの変調プロセスと類似する。
【００２９】
上記原理からわかるように、ＢＰＳＫ通信規格の変調はＤＰＳＫ通信規格の変調方式と類似し、相違点として、ＤＰＳＫでは変調前に原電気信号に対して差分コーディングを行う必要がり、ＱＰＳＫ通信規格は２つの直交するＢＰＳＫ変調信号を組み合わせてなり、ＤＱＰＳＫ通信規格は２つの直交するＤＰＳＫ変調信号を組み合わせてなる。このような対応関係によって、単一のＩＱ変調器に基づく複数種の通信規格の互換性を備えた衛星高速レーザー信号の発生を実現する。
【００３０】
本発明のシステムの構造についての説明及びＩＱ変調器の技術原理についての説明をもとに、以下、該システムによる高速レーザー信号発生方法を説明し、該方法は、ステップ[１]〜ステップ[６]を含む。
【００３１】
ステップ[１]では、制御コマンドユニットは通信ニーズに応じて、ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫの５種の変調フォーマットから選択し、対応する変調フォーマットコマンドをシリアル／パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、バイアスポイント制御ユニットに送信する。
【００３２】
ステップ[２]では、シリアル／パラレル変換ユニットは、ステップ[１]により提供された変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル／パラレル変換判断及び処理を行う。
【００３３】
具体的なシリアル／パラレル変換判断処理プロセスは、
通信規格がＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫのうちのいずれかである場合、入力された１つのシリアル高速電気信号を２つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
通信規格がＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
【００３４】
ステップ[３]では、プリコーディングスイッチユニットは、ステップ[１]により提供された変調フォーマットコマンドを受信すると、ステップ[２]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断及び処理を行う。
【００３５】
具体的なプリコーディング判断及び処理プロセスは、
通信規格がＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号に対して、「排他的論理和」論理に基づくプリコーディング処理を行って出力するステップと、
通信規格がＩＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
【００３６】
ステップ[４]では、電力制御ユニットは、ステップ[１]により提供された変調フォーマットコマンドを受信すると、ステップ[３]で発生した高速電気信号に対して電力制御を行い、受信した通信規格コマンドがＩＭである場合、電力制御ユニットは出力する電気信号電力をＶπにし、受信した通信規格コマンドがＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫのうちのいずれかである場合、電力制御ユニットは出力する電気信号電力を２Ｖπにし、ＶπはＩＱ変調器の半波電圧値である。
【００３７】
ステップ[５]では、ＩＱ変調器は、ステップ[４]で発生した高速電気信号を、狭線幅レーザー装置により出力された１５５０ｎｍバンドレーザーにロードし、１５５０ｎｍバンドの高速レーザー信号を形成して出力する。
【００３８】
ステップ[６]では、バイアスポイント制御ユニットは、ステップ[１]により提供された変調フォーマットコマンドを受信すると、ステップ[５]で発生した高速レーザー信号の電力を基準値として、ＩＱ変調器のバイアスポイントに対してフィードバック制御を行う。フィードバック制御プロセスは図２ａ〜図２ｃ及び表１に示される。
【００３９】
受信した変調フォーマットコマンドがＩＭである場合、バイアスポイント制御ユニットは、ＩＱ変調器中のＭＺＭ１＃変調器を伝送曲線の直交点Ｂに位置させ、ＭＺＭ２＃変調器を宙吊りにし、
受信した変調フォーマットコマンドがＢＰＳＫ、ＤＰＳＫのうちのいずれかである場合、バイアスポイント制御ユニットは、ＩＱ変調器中のＭＺＭ１＃変調器を伝送曲線の最低点Ａに位置させ、ＭＺＭ２＃変調器を宙吊りにし、
受信した通信規格コマンドがＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫのうちのいずれかである場合、バイアスポイント制御ユニットは、ＩＱ変調器中のＭＺＭ１＃変調器及びＭＺＭ２＃変調器の両方を伝送曲線の最低点Ａに位置させ、上記バイアスポイント制御プロセスによって、ＩＱ変調器が指定された変調フォーマットに従って、変調性能に優れた１５５０ｎｍバンドの高速レーザー信号を出力することを確保できる。
【００４０】
【表１】
2021516376.tif 000014
【００４１】
以上からわかるように、異なる制御パラメータの組合せによって、ＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫの５種の通信規格の互換性を備えた高速レーザー信号の発生を実現した。
【００４２】
上記実施例からわかるように、本発明に係る多変調フォーマットの互換性を備えた小型、軽量高速レーザー信号送信の解決手段によってＩＭ、ＢＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫの５種の変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号の発生を実現する。異なる制御パラメータを組み合わせることで、コアデバイスの共有率を大幅に向上させ、高速レーザー通信システムの変調フォーマットの互換性を拡張し、システムを実現する複雑さ及びデバイス数を効果的に低下させ、システムの互換性及び拡張性の向上を確保するだけでなく、従来のシステムアップグレードの価格及びリソースコストを削減させる。
【図１】
2021516376.tif 000015
【図２ａ】
2021516376.tif 000016
【図２ｂ】
2021516376.tif 000017
【図２ｃ】
2021516376.tif 000018
【国際調査報告】
2021516376.tif 000019
2021516376.tif 000020
2021516376.tif 000021
2021516376.tif 000022