(57)【要約】【課題】  電気回路による処理よりも高速化動作が可能な光回路を用い、光データ信号を電気信号に変換することなく光のままで誤り訂正復号化を行う。【解決手段】  従来の電気回路で実現していた各部に対応する機能として光ビット変換回路、光位相／強度変換回路、光位相反転回路、光論理和回路を用いることにより、シンドローム算出および光ビット変換による誤り訂正処理をすべて光のままで行う。光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) は、巡回ハミング符号の生成多項式の次数をｎとした場合に、２分岐光カプラＡの一方の出力端に直列に、巡回ハミング符号の生成多項式の各項の次数の低いものから順に（ｎ−１）次の項まで接続され、第１の光制御信号に応じて通過中の光データ信号の位相を反転させ、シンドロームを生成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
「１，０」の伝送データに応じて光データ信号の位相を「π，０」に変調して伝送する光伝送システムで、巡回ハミング符号により誤り訂正符号化された光データ信号を入力し、光のまま誤り訂正復号処理を行う光信号処理回路において、
前記巡回ハミング符号の生成多項式の次数をｎ（ｎは２以上の整数）とした場合に、
前記光データ信号を２分岐する２分岐光カプラＡと、
前記２分岐光カプラＡの一方の出力端に直列に、前記巡回ハミング符号の生成多項式の各項の次数の低いものから順に（ｎ−１）の項まで接続され、別途入力する第１の光制御信号に応じて通過中の光データ信号の位相を反転させるｎ個の光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) と、
前記ｎ個の光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) の各出力端に挿入され、それぞれ出力される光データ信号を２分岐するｎ個の２分岐光カプラＣ０〜Ｃ(n-1) と、
前記ｎ個の２分岐光カプラの最後の２分岐光カプラＣ(n-1) から出力される光データ信号を入力し、その光位相の変化を光強度の変化に変換して出力する光位相／強度変換回路Ｄと、
前記光位相/ 強度変換回路Ｄから出力される光データ信号の波長を異なる波長に変換し、前記第１の光制御信号として出力する第１の波長変換回路Ｅと、
前記第１の波長変換回路Ｅから出力される前記第１の光制御信号を、前記生成多項式の係数が「１」の項に対応する前記光ビット変換回路に入力する分配回路Ｆと、
前記ｎ個の２分岐光カプラの２番目以降の２分岐光カプラＣ１〜Ｃ(n-1) でそれぞれ分岐された前記光データ信号を入力し、その光位相を反転して出力する（ｎ−１）個の光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) と、
前記ｎ個の２分岐光カプラの最初の２分岐光カプラＣ０および前記（ｎ−１）個の光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) からそれぞれ出力される光信号を入力し、それぞれの光位相の変化を光強度の変化に変換して出力するｎ個の光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ(n-1) と、
前記ｎ個の光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ(n-1) からそれぞれ出力される光信号の論理和をとり、各光信号がすべて「１」の場合にのみ「１」となる光信号を出力する光論理和回路Ｉと、
前記光論理和回路Ｉから出力される光信号の波長を異なる波長に変換し、第２の光制御信号として出力する第２の波長変換回路Ｊと、
前記２分岐光カプラＡの他方の出力端に接続され、分岐された前記光データ信号に２n 個のビット時間分の遅延を与える遅延線Ｋと、
前記遅延線Ｋから出力される前記光データ信号および前記第２の波長変換回路Ｊから出力される前記第２の光制御信号を入力し、第２の光制御信号が「１」のときに前記光データ信号の位相を反転し、誤り訂正復号した光データ信号として出力する光ビット変換回路Ｌと
を備えたことを特徴とする光信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号処理回路において、
前記光ビット変換回路は、
前記光データ信号と、前記光データ信号と異なる波長の前記第１または第２の光制御信号を合波する合波手段と、
前記合波手段に接続され、前記第１または第２の光制御信号が入力され、かつ「１」の場合に前記光データ信号の位相を反転させる光位相シフト媒質と、
前記光位相シフト媒質を通過した前記光データ信号と前記第１または第２の光制御信号とを分波し、前記光データ信号のみを出力する分波手段と
を備えたことを特徴とする光信号処理回路。
【請求項３】
請求項１に記載の光信号処理回路において、
前記光位相反転回路は、
前記光データ信号とは異なる波長を有し、一定の光強度を有する定常光を出力する光源と、
前記光データ信号と、前記定常光を合波する合波手段と、
前記合波手段に接続され、前記定常光により前記光データ信号の位相を反転させる光位相シフト媒質と、
前記光位相シフト媒質を通過した前記光データ信号と前記定常光とを分波し、前記光データ信号のみを出力する分波手段と
を備えたことを特徴とする光信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底伝送等の長距離伝送や、陸上基幹網等の大容量光伝送で使用される誤り訂正を光回路のみで実現する光信号処理回路に関する。
【０００２】
特に本発明は、「１，０」の伝送データに応じて光データ信号の位相を「π，０」に変調して伝送する光伝送システムで、巡回ハミング符号による誤り訂正符号化された光データ信号を入力し、光のまま誤り訂正復号処理を行う光信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
海底伝送等の長距離伝送や、陸上基幹網等の大容量光伝送においては、伝送特性向上のため誤り訂正符号が使用されている（非特許文献１）。しかし、誤り訂正の演算には電気回路が用いられており、電気回路の動作速度上限が高速化制限要因となっていた。このため一般には、伝送信号を並列展開して低速化した後、誤り訂正符号化、復号化を行い、再び多重化する方法が用いられている。
【０００４】
図６および図７は、電気回路による従来の誤り訂正符号化回路および誤り訂正復号回路の構成例を示す（非特許文献２）。ここでは、非特許文献２に記載されている巡回ハミング（７，４）符号に対応する構成を示す。誤り訂正符号化回路は、伝送データａ，ｂ，ｃ，ｄに対して検査用ビット列Ｒ１（ｅ，ｆ，ｇ）を生成し、７ビットの送信ビット列ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇとして伝送する。なお、時間的にはｇが先に出力される。
【０００５】
誤り訂正復号回路は、ビットｚから順に入力する受信ビット列ｔ，ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚが誤りのないａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇであれば、ビットｔが入力された時点におけるシンドロームＲ２（ｌ，ｍ，ｎ）がすべて「０」となる。この時点で、図８に示すように、２つの誤り訂正復号回路８１，８２の入力側のスイッチ８３と出力側のスイッチ８４を互いに逆に切り換えて誤り訂正復号回路８１への入力をベース電位に設定し、続いて７ビット分の「０」が入力されるようにする。すると、シンドロームは常にすべて「０」となり、受信ビット列ｔ〜ｚがそのまま出力される。
【０００６】
一方、ビットｖに誤りがあり、ａ，ｂ，ｃ’，ｄ，ｅ，ｆ，ｇであれば、ビットｔが入力された時点におけるシンドロームＲ２（ｌ，ｍ，ｎ）は「０，０，１」となり、スイッチ切り換えから５ビット目で「１，０，０」となる。これにより、ＡＮＤ回路の出力が「１」となってビットｖのデータｃ′が反転し、誤りが訂正される構成である。
【非特許文献１】ITU-T G.975,"Forward error correction for submarine systems"
【非特許文献２】Benjamin Arazi,"A Commonsense Approach to the Theory of Error Correcting Codes", The MIT Press, 1988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電気回路を用いた誤り訂正復号回路では、伝送信号を並列展開して低速化に対応するために、並列処理用に複数の演算回路を準備する必要があり、回路の大規模化、高コスト化の要因となっていた。
【０００８】
本発明は、電気回路による処理よりも高速化動作が可能な光回路を用い、光データ信号を電気信号に変換することなく光のままで誤り訂正復号化を行うことができる光信号処理回路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】
【０００９】
本発明は、「１，０」の伝送データに応じて光データ信号の位相を「π，０」に変調して伝送する光伝送システムで、巡回ハミング符号により誤り訂正符号化された光データ信号を入力し、光のまま誤り訂正復号処理を行う光信号処理回路において、巡回ハミング符号の生成多項式の次数をｎ（ｎは２以上の整数）とした場合に、光データ信号を２分岐する２分岐光カプラＡと、２分岐光カプラＡの一方の出力端に直列に、巡回ハミング符号の生成多項式の各項の次数の低いものから順に（ｎ−１）次の項まで接続され、別途入力する第１の光制御信号に応じて通過中の光データ信号の位相を反転させるｎ個の光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) と、ｎ個の光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) の各出力端に挿入され、それぞれ出力される光データ信号を２分岐するｎ個の２分岐光カプラＣ０〜Ｃ(n-1) と、ｎ個の２分岐光カプラの最後の２分岐光カプラＣ(n-1) から出力される光データ信号を入力し、その光位相の変化を光強度の変化に変換して出力する光位相／強度変換回路Ｄと、光位相/ 強度変換回路Ｄから出力される光データ信号の波長を異なる波長に変換し、第１の光制御信号として出力する第１の波長変換回路Ｅと、第１の波長変換回路Ｅから出力される第１の光制御信号を、生成多項式の係数が「１」の項に対応する光ビット変換回路に入力する分配回路Ｆと、ｎ個の２分岐光カプラの２番目以降の２分岐光カプラＣ１〜Ｃ(n-1) でそれぞれ分岐された光データ信号を入力し、その光位相を反転して出力する（ｎ−１）個の光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) と、ｎ個の２分岐光カプラの最初の２分岐光カプラＣ０および（ｎ−１）個の光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) からそれぞれ出力される光信号を入力し、それぞれの光位相の変化を光強度の変化に変換して出力するｎ個の光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ(n-1) と、ｎ個の光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ(n-1) からそれぞれ出力される光信号の論理和をとり、各光信号がすべて「１」の場合にのみ「１」となる光信号を出力する光論理和回路Ｉと、光論理和回路Ｉから出力される光信号の波長を異なる波長に変換し、第２の光制御信号として出力する第２の波長変換回路Ｊと、２分岐光カプラＡの他方の出力端に接続され、分岐された光データ信号に２n 個のビット時間分の遅延を与える遅延線Ｋと、遅延線Ｋから出力される光データ信号および第２の波長変換回路Ｊから出力される第２の光制御信号を入力し、第２の光制御信号が「１」のときに光データ信号の位相を反転し、誤り訂正復号した光データ信号として出力する光ビット変換回路Ｌとを備える。
【００１０】
光ビット変換回路は、光データ信号と、光データ信号と異なる波長の第１または第２の光制御信号を合波する合波手段と、合波手段に接続され、第１または第２の光制御信号が入力され、かつ「１」の場合に光データ信号の位相を反転させる光位相シフト媒質と、光位相シフト媒質を通過した光データ信号と第１または第２の光制御信号とを分波し、光データ信号のみを出力する分波手段とを備える。
【００１１】
光位相反転回路は、光データ信号とは異なる波長を有し、一定の光強度を有する定常光を出力する光源と、光データ信号と定常光を合波する合波手段と、合波手段に接続され、定常光により光データ信号の位相を反転させる光位相シフト媒質と、光位相シフト媒質を通過した光データ信号と定常光とを分波し、光データ信号のみを出力する分波手段とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光信号処理回路は、従来の電気回路で実現していた各部に対応する機能として光ビット変換回路、光位相／強度変換回路、光位相反転回路、光論理和回路を用いることにより、シンドローム算出および光ビット変換による誤り訂正処理をすべて光のままで行うことができる。これにより、従来の電気回路による速度制限を緩和し、大容量光伝送を可能にするための光誤り訂正復号器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の光信号処理回路の実施形態を示す。ここでは、巡回ハミング符号の生成多項式の次数をｎ（ｎは２以上の整数）とする。
【００１４】
図において、受信する光データ信号は２分岐光カプラＡで２分岐される。２分岐光カプラＡの一方の出力端に分岐された光データ信号は、光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) および２分岐光カプラＣ０〜Ｃ(n-1) を交互に介して光位相／強度変換回路Ｄに入力される。ここで、光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) は、巡回ハミング符号の生成多項式の各項の次数の低いものから順に（ｎ−１）の項まで対応し、別途入力する制御信号に応じて通過する光データ信号の位相を反転し、また通過する光データ信号に所定の遅延を与える構成とする。光位相／強度変換回路Ｄは、２分岐光カプラＣ(n-1) から入力する光データ信号の光位相の変化を光強度の変化に変換して波長変換回路Ｅに出力する。波長変換回路Ｅは、入力する光データ信号の波長を異なる波長に変換して分配回路Ｆに出力する。分配回路Ｆは、入力する光データ信号を生成多項式の係数が「１」の項に対応する光ビット変換回路に光制御信号として分配する。光制御信号が入力される光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ(n-1) では、光制御信号が「１」の場合に光データ信号の位相を反転させ、光制御信号が入力されない光ビット変換回路および光制御信号が「０」の光ビット変換回路では、光データ信号の位相をそのまま出力する。
【００１５】
光ビット変換回路Ｂ０から出力された光データ信号は、２分岐光カプラＣ０で分岐して光位相／強度変換回路Ｈ０に入力される。光ビット変換回路Ｂ１〜Ｂ(n-1) から出力された光データ信号は、２分岐光カプラＣ１〜Ｃ(n-1) でそれぞれ分岐して光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) に入力される。光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ(n-1) は、入力する光データ信号のの光位相を反転して光位相／強度変換回路Ｈ１〜Ｈ(n-1) に出力する。光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ(n-1) は、それぞれ入力する光信号の光位相の変化を光強度の変化に変換して光論理和回路Ｉに出力する。光論理和回路Ｉは、入力する光信号の論理和をとり、各光信号がすべて「１」の場合にのみ「１」となる光信号を波長変換回路Ｊに出力する。波長変換回路Ｊは、入力する光信号の波長を異なる波長に変換し、光制御信号として光ビット変換回路Ｌに出力する。
【００１６】
また、２分岐光カプラＡの他方の出力端に分岐された光データ信号は、２n 個のビット時間分の遅延を与える遅延線Ｋを介して光ビット変換回路Ｌに入力される。光ビット変換回路Ｌは、遅延線Ｋから出力される光データ信号および波長変換回路Ｊから出力される光制御信号を入力し、光制御信号が「１」のときに光データ信号の位相を反転し、誤り訂正復号した光データ信号として出力する。
【００１７】
ここで、光位相／強度変換回路Ｄ，Ｈには、マッハツェンダ干渉計を用いて隣接ビットの位相差を光強度に変換する構成や、高い制度で周波数を制御した定常光を光データ信号と干渉させて位相の絶対値を光強度に変換する構成などを用いることができる。本明細書では、光位相の絶対値「０」，「π」を、光データ信号「０（光強度なし）」，「１（光強度あり）」に対応させている。
【００１８】
図２は、光ビット変換回路Ｂ，Ｌの構成例を示す。図において、光ビット変換回路Ｂ，Ｌは、「０」，「π」の２値に位相変調された光データ信号と、光データ信号と同期しかつ波長が異なる光制御信号を光カプラ１１で合波し、光位相シフト媒質１２に入力して伝搬させた後に、光データ信号と光制御信号をＷＤＭカプラ１３で分波する構成である。
【００１９】
ここで、光位相シフト媒質１２は、光制御信号が「１」の場合に光データ信号の位相を反転させる機能を有し、例えば通常の光ファイバのカー効果を利用することができる。この場合の光制御信号の強度と光ファイバの長さを調整することにより、光制御信号が「１」のときに光データ信号の光位相をちょうどπだけシフトさせる。なお、光制御信号が「０」の場合、または光制御信号の入力がない場合には、光位相シフト媒質１２を通過する光データ信号の位相は変化しない。
【００２０】
図３は、光位相反転回路Ｇの構成例を示す。図２に示す光ビット変換回路Ｂ，Ｌは、光データ信号と同期しかつ波長が異なる光制御信号が外部から入力する構成であるが、光位相反転回路Ｇは、光データ信号とは異なる波長を有し、一定の光強度を有する定常光を出力する光源１４を有する構成である。すなわち、光源１４から出力される定常光を光制御信号として光データ信号に合波する構成であり、光カプラ１１、光位相シフト媒質１２、ＷＤＭカプラ１３は光ビット変換回路Ｂ，Ｌと同様である。したがって、光位相反転回路Ｇでは、入力する光データ信号は常に位相が反転して出力される。
【００２１】
図４は、巡回ハミング（７，４）符号に対応する光信号処理回路の構成例を示す。本構成は、図１に示す実施形態の構成においてｎ＝３の場合に相当する。
【００２２】
図において、光カプラＡ、光ビット変換回路Ｂ０〜Ｂ２、光カプラＣ０〜Ｃ２、光位相／強度変換回路Ｄ、波長変換回路Ｅ、分配回路Ｆ、光位相反転回路Ｇ１〜Ｇ２、光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ２、光論理和回路Ｉ、波長変換回路Ｊ、遅延線Ｋ、光ビット変換回路Ｌは、それぞれ図１に示す各回路に対応する。
【００２３】
ここでは、分配回路Ｆは、巡回ハミング（７，４）符号の生成多項式（ｘ3 ＋ｘ＋１）に応じて、波長変換回路Ｅから出力される光制御信号を光ビット変換回路Ｂ０，Ｂ１に同時に入力する。また、光論理和回路Ｉは、光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ２から出力される光信号を結合する光カプラ２１と光２Ｒ回路２２を接続して構成される。光２Ｒ回路２２は、入力光パワーに対して閾値特性を有する波形整形回路であり（例えば、J.De Merlier et al.,"All-optical 2R regeneration based on integrated asymmetric Mach-Zehnder interferometer incorporating MMI-SOA",Electronics Letters, Vol.38, No.5, pp.238-239, 2002) 、光位相／強度変換回路Ｈ０〜Ｈ２から出力される各光信号がすべて「１」の場合にのみ「１」となる光制御信号を出力する。
【００２４】
光カプラＡに光データ信号（ｔ，ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚ）が入力したときの動作例を図５に示す。なお、時間的にはｚが先に入力する。
【００２５】
ビットｚから順に入力する受信ビット列ｔ，ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚが誤りのないａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇであれば、ビットｔが入力された時点において、光カプラＣ０，Ｃ１，Ｃ２の出力がすべて「０（光位相「０」の状態）」となる。この時点で、図８に示す従来構成と同様に、当該光信号処理回路への光入力を光位相「０」の定常光に切り換え、続いて７ビット分の「０」が入力されるようにすると、光カプラＣ０，Ｃ１，Ｃ２の出力は常にすべて「０」となり、光位相／強度変換回路Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２の入力は「０，π，π」となり、光論理和回路Ｉ（光２Ｒ回路２２）および波長変換回路Ｊを介して出力される光制御信号は「０」を示すので、光ビット変換回路Ｌに入力する光データ信号ｔ〜ｚがそのまま出力される。
【００２６】
一方、ビットｖに誤りがあり、ａ，ｂ，ｃ’，ｄ，ｅ，ｆ，ｇであれば、ビットｔが入力された時点において、光カプラＣ０，Ｃ１，Ｃ２の出力は「０，０，π」となり、光入力が定常光に切り替わってから５ビット目で「π，０，０」となり、光位相／強度変換回路Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２の入力は「π，π，π」となる。これにより、光論理和回路Ｉ（光２Ｒ回路２２）および波長変換回路Ｊを介して出力される光制御信号は「１」となり、ビットｖのデータｃ’が反転して誤りが訂正される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光信号処理回路の実施形態を示す図。
【図２】光ビット変換回路Ｂ，Ｌの構成例を示す図。
【図３】光位相反転回路Ｇの構成例を示す図。
【図４】巡回ハミング（７，４）符号に対応する光信号処理回路の構成例を示す図。
【図５】光信号処理回路の動作例を示す図。
【図６】電気回路による従来の誤り訂正符号化回路の構成例を示す図。
【図７】電気回路による従来の誤り訂正復号回路の構成例を示す図。
【図８】誤り訂正復号回路の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ，Ｃ  ２分岐光カプラ
Ｂ，Ｌ  光ビット変換回路
Ｄ，Ｈ  光位相／強度変換回路
Ｅ，Ｊ  波長変換回路
Ｆ      分配回路
Ｇ      光位相反転回路
Ｉ      光論理和回路
Ｋ      遅延線
１１    光カプラ
１２    光位相シフト媒質
１３    ＷＤＭカプラ
１４    光源
２１    光カプラ
２２    光２Ｒ回路
【図１】
2008011391.tif 000003
【図２】
2008011391.tif 000004
【図３】
2008011391.tif 000005
【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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