振幅及び差分位相で符号化された光信号を生成する方法であって、光キャリアから、複数の増幅レベルを有するパルス振幅変調PAMフォーマット光信号を生成するステップ、及び位相状態数が振幅レベルに依存するとともに、所与の振幅レベルにおける位相状態数が、それより高い振幅レベルにおける位相状態数以下であり、少なくとも2つの振幅レベルが異なる位相状態数を有する、パルス振幅変調による光差分可変マルチレベル位相シフトキーイングODVMPSK/PAM信号を生成するために、前記PAMフォーマット光信号を振幅変調するステップ及び位相変調するステップからなり、該位相変調するステップが、光キャリアを現在のシンボル及び先行シンボルの振幅レベルに従って位相変調するステップであって、該現在のシンボルの振幅が該先行シンボルの振幅よりも大きい場合に該現在のシンボルに許される位相状態数が該先行シンボルに許される位相状態数に等しくなるように位相変調するステップを含む、方法。請求項1の方法において、該生成するステップが、該光キャリアを、各々が異なる光パワーを有している多数の光信号に分波するステップ、該多数の光信号の少なくとも1つを位相変調するステップ、及び該多数の光信号を合波するステップを含む方法。請求項2の方法において、該光キャリアが、それぞれのパワー分波の分布0.4m/2、m/4、m/8、、1、05を有するlog2m1個の光信号に分波される方法。請求項1の方法において、該ODVMPSK/PAM信号の各振幅レベルにおける位相状態数が、振幅レベルが昇順で並べられた状態で振幅レベルの順序に略比例する方法。振幅及び差分位相で符号化された光信号を生成する装置であって、光キャリアから、複数の増幅レベルを有するパルス振幅変調PAMフォーマット光信号を生成するための手段、及び位相変調器からなり、該位相変調器が該PAMフォーマット光信号を位相変調して、位相状態数が振幅レベルに依存するとともに、所与の振幅レベルにおける位相状態数が、それよりも高い振幅レベルにおける位相状態数以下であり、少なくとも2つの振幅レベルが異なる位相状態数を有する、パルス振幅変調による光差分可変マルチレベル位相シフトキーイングODVMPSK/PAM信号を生成し、該位相変調することが、光キャリアを現在のシンボル及び先行シンボルの振幅レベルに依存して位相変調し、該現在のシンボルの振幅が該先行シンボルの振幅よりも大きい場合に該現在のシンボルに許される位相状態数が該先行シンボルに許される位相状態数に等しくなるように位相変調することを含む、装置。請求項5の装置において、該PAMフォーマット光信号を生成するための手段が、該光キャリアを、各々が異なる光パワーを有している多数の光信号に分波するための分波器、該多数の光信号の少なくとも1つを位相変調する位相変調器、及び該多数の光信号を合波する合波器を含む装置。請求項6の装置において、該光キャリアが、それぞれのパワー分波の分布0.4m/2、m/4、m/8、、1、05を有するlog2m1個の光信号に分波される装置。請求項5の装置において、該ODVMPSK/PAM信号の各振幅レベルにおける位相状態数が、振幅レベルが昇順で並べられた状態で振幅レベルの順序に略比例する装置。優れたコンステレーションを有し、公知のアプローチに関連する欠点に影響されないマルチレベル位相及び振幅変調される信号が本発明の原理による方法及び装置によって生成される。ここでは、信号に対して可能な複数の振幅レベルの各々が複数の位相状態を有し、位相状態の数は振幅レベルの上昇とともに増加する。本発明の実施例において、所与の振幅レベルに割り当てられた位相状態数が振幅の大きさに略比例する、即ち、より大きい振幅レベルにはより多くの位相状態が割り当てられるような、パワー効率の良いマルチレベル位相及び振幅変調された信号が実現される。以下、この変調フォーマットをパルス振幅変調による光差分可変マルチレベル位相シフトキーイングOpticalDifferentialVariedMultilevelPhaseShiftKeyingwithPulseAmplitudeModulationODVMPSK/PAMという本発明の更なる側面において、汎用性があり、かつ簡単な方法で実施できるODVMPSK/PAM信号を受信するための手法が提供される。以下の記載は本発明の原理を説明することを意図するものである。従って、当業者であれば、本発明の精神と範囲内に含まれる発明の原理を具現化する種々の構成を、ここに明示的に記載又は図示されていなくても案出できるはずである。また、ここに記載される全ての例及び条件付き文言は、発明者によって寄与された発明の原理及び概念を理解して技術を促進するにあたり読者を助けるために、特別に教育的目的のみのために主に意図され、そのような具体的に記載される例及び条件に対する限定なしに解釈されるべきである。さらに、具体的な例示と同様に、本発明の原理、側面及び実施例を記載する全ての文言は、その構造的及び機能的な均等物を包含することが意図されている。またさらに、そのような均等物は、将来開発される均等物だけでなく現に知られている均等物の両方、即ち、構造にかかわらず同じ機能を実行するあらゆる開発される要素を含むことが意図されている。明示的に指定しない限り、図面は寸法通りではない。説明において、異なる図面内で同一の符号を付けられた部材は同じ部材を意味する。図1A及び1Bは2つの例示的な光差分マルチレベル位相シフトキーイングODMPSK変調フォーマット、即ち、それぞれ、OD32PSK即ち、32レベルのODMPSK、及びODQPSK/PAM8即ち、8レベルのパルス振幅変調による4レベルのODMPSKのコンステレーション図である。各信号変調フォーマットは32個の可能な状態又はシンボルを有する。32シンボルは5ビットの情報を表すことができる。信号平均パワーは正規化されてまとめられてある。周知のように、このようなコンステレーション図は複素平面におけるデジタル光変調手法を表すものである。習慣上、一般的に実数軸と虚数軸はそれぞれ同相、即ちI軸、及び直交、即ちQ軸と言われる。図1Cは、本発明による代表的な4レベルパルス増幅変調での40状態光差分可変マルチレベル位相シフトキーイング変調フォーマットODVMPSK/PAM4のコンステレーション図である。40状態ODVMPSK/PAM4フォーマットのシンボル配置は以下の通りである。第1の振幅レベル:第2の振幅レベル:第3の振幅レベル:第4の振幅レベル:ここで、[a1、a2、a3、a4]はPAMの振幅レベルの大きさである。PAM-mフォーマットについての好適な相対振幅は、C09[0、1、2、m]1となり、ここで、Cは正規化ファクタであり、mはPAMの振幅レベル数である。この流れで使用されるように、用語振幅とは光領域における振幅を意味し、これは光強度の平方根である。実施例では、最低振幅レベルに対する09Cの値が、光領域におけるランダムガウスノイズを推定する信号のビットエラーレートBERを最小にすることによって決定される。例示の40状態ODVMPSK/PAMフォーマットにおいて、a1、a2、a3及びa4振幅レベルにおける位相状態の数はそれぞれ4、8、12及び16である。ここから分かるように、各振幅レベルにおける位相状態数は振幅の大きさに比例する。即ち、振幅が大きいほど、その振幅レベルに対する位相状態数は大きくなる。実施例では、ODVMPSK/PAM信号はm個の振幅レベルを有し、各振幅レベルにおける位相状態数は以下のように、P=4i、i=1、2、3m2となる。シンボル状態数Nは、となる。光ノイズの存在下において、信号コンステレーション図における各シンボルの実際の位置は時間によって変動し、ノイズ領域の強度によって決まる同一の標準偏差で元の位置からずれる。差分検出受信機について、受信機において相互に比較される任意の2つのシンボル間の位相差の間での離隔は受信機の性能に影響を与える。差分位相における離隔が大きいほど受信機性能は良くなる。所与の時刻において、2つの比較シンボルがともに可能な位相状態pでi番目の振幅レベルにあるとすると、以下の位相品質ファクタQΦが使用されて、全ての可能なシンボルの組合せについての受信機性能を示す。ここで、σはノイズ領域の標準偏差である。なお、上述のように、異なる振幅レベル各々の位相状態数は、信号コンステレーションが信号の性能が全体的に最良になるように最適化されるように選択される。所与の時刻において、第1の先行する比較シンボルが、可能な位相状態pでj番目の振幅レベルaにあり、第2の現在の比較シンボルが、可能な位相状態pでi番目の振幅レベルaにあるとすると、以下の位相品質ファクタQΦが使用されて、全ての可能なシンボルの組合せについての受信機性能を示す。式4と5を比較すると、先行するシンボルが現在のシンボルよりも小さい振幅を持つときに、そうでない場合よりも受信機性能が悪くなることが分かる。従って、ODVMPSK/PAM信号の高い感度の差分検出を得るために、先行するシンボルの振幅レベルに従って、所与のシンボルについて位相状態のいくつかの選択肢を除外することが有効である。現在のシンボルの振幅がその先行シンボルの振幅よりも大きい場合、現在のシンボルに許される位相状態数は先行シンボルのものと等しくなる。従って、ODVMPSK/PAM信号のシンボル状態の有効数Neffはそのシンボル状態の合計数Nよりも小さくなる。従って、各振幅レベルで許される有効な位相状態数は、となる。ここで、第1の加算は、現在のシンボルよりも小さい振幅の先行シンボルに許される位相状態数を表し、第2の加算は、現在のシンボルよりも小さくない振幅の先行シンボルに許される位相状態数を表す。有効状態数Neffは以下のように表される。図1Cに示す40状態ODVMPSK/PAMフォーマットについて、有効状態数は34であり、これはシンボル当りの有効ビット数bps509に相当する。3つの変調フォーマットについてシンボル間の最小距離を比較することによって、40状態ODVMPSK/PAM4フォーマット図1Cの受信機感度はOD32PSK図1A及びODQPSK/PAM4図1Bフォーマットよりも約5dB良くなることが期待できる。40状態ODVMPSK/PAM4によって与えられる、32状態OD32PSK及びODQPSK/PAM4フォーマットよりも多くなった分の状態数は、所定のオーバーヘッドを必要とする強力な前方誤り修正FECを可能とするために、より良い受信機性能を可能とするために、又は伝送性能を改善する符号化された変調を実行するために、使用できる。ODVMPSK/PAMはさらに多くのビット/シンボルを搬送できる。図2は本発明による144状態ODVMPSK/PAM8変調フォーマットのコンステレーション図である。式7によると、このフォーマットの有効状態数は120となり、これは実質的に約7bpsに相当する。なお、ビット/シンボルが大きいほど、ODVMPSK/PAMフォーマットは従来のODMPSKフォーマット及びODMPSK/PAMフォーマットよりも受信機感度の利点が大きくなる。7bpsにおいて、ODVMPSK/PAM8フォーマットは、受信機感度の点で、OD128PSK及びDQPSK/PAM32よりもそれぞれ12dBまで及び10dBまで性能が高くなる。図2に示すODVMPSK/PAMにおいて、相対的大きさC[9、19、29、39、49、59、69、79]の8個の振幅レベルがある。なお、Cは正規化ファクタである。振幅レベルに対する位相レベル数はそれぞれ[4、8、12、16、20、24、28、32]である。例示の変調フォーマットにおいて、各振幅レベルにおける位相状態数は振幅レベルの大きさが上昇するにつれて増加する。即ち、振幅が大きいほど、その振幅レベルに対して構成される位相状態数は大きい。しかし、各振幅レベルにおける位相状態数は振幅レベルの大きさに厳密に比例する必要はない。例えば、ODVMPSK/PAM8フォーマットにおいて、8振幅レベルにおける位相状態数は4、4、8、8、16、16、16及び16とすることができ、88状態変調フォーマットとなる。当業者には分かるように、このような88状態ODVMPSK/PAM8フォーマットは上述の140状態ODVMPSK/PAM8フォーマットよりもスペクトル効率が低い。しかし、88状態ODVMPSK/PAM8フォーマットは140状態ODVMPSK/PAM8フォーマットよりも線形及び非線形位相ノイズに対する耐性が高い。偏波多重を用いれば、8ビット/シンボルを超える信号が合理的な受信機感度で実現できる。図3に、本発明によるODVMPSK/PAM送信機300の実施例のブロック図を示す。送信機300において、レーザ301の出力が、光DQPSK変調器302に供給され、その出力が光分波器303によって分波される。パワー分波器303はlog21個の出力アームを含む。なお、mはPAMの振幅レベル数である。2005年9月25日に出願された発明の名称MultilevelAmplitudeAndPhaseEncodedSignalGenerationの米国特許出願番号第11/162830号その全体が参照としてここに取り込まれるに記載されるように、所望の相対分波のパワー分布はそれぞれ04m/2、、1、及び1/2である。相対パワー04m/2の分波器303の第1の出力が位相制御部304に供給されるが、いかなるデータによっても変調はされない。その一方、残りの分波信号出力はPAMに関連するデータ流によって変調される。位相変調アレイ305はPAM変調に関連するlog2個のデータ流によって分波信号を変調する。データ流はデータソース308によって供給される。実施例では、位相変調アレイ305は全てヌルでバイアスされたマッハツェンダ変調器のアレイ等であればよく、データソース308によって供給されたデータに基づいてlog2個の分波信号各々で0かπの位相シフトを生成するように位相変調器として動作する。更なる光分波器306は変調された分波信号全てを合波する。分波器306は光分波器303の反転的なものであり、光分波器303と同一の分波分布を持つのが好ましい。信号光パワーが信号光領域の振幅の二乗に比例するので、光分波器303及び306のカスケード配置は同じ分波比を有し、所望の信号パワーレベルを生成する。位相制御部304は、第1の分波信号の光領域が変調分波信号と同相に配列されることを確実にするように使用される。実際に、mレベルPAMコンステレーションC090、1、2、m]振幅レベルの全てが、平均化された項C04m/2に加えられる以下のlog2の項、即ち、Cm/4、Cm/8、、C1/2の間での加算及び減算によって得られることが分かる。例えば、8レベルPAMフォーマット09[0、1、2、3、4、5、6、7]の振幅レベルが、44±2±1±05によって得られる。より具体的には、第1のデータ流が±2の成分を供給する最上位の変調アームによって符号化され、第2のデータ流が±1の成分を供給する2番目に上位の変調アームによって符号化され、最後のデータ流が±05の成分を供給する最下位の変調アームによって符号化される。光分波器306からの信号出力は有効にODVMPSK/PAM信号となり、追加の位相変調器307へ供給される。実際に、位相変調器307は、データソース308によって供給されたデータに基づいて、高い振幅レベルでの余剰の4より大きい位相状態を搬送するODVMPSK/PAM信号を生成するために、各シンボル期間についてODVMPSK/PAMコンステレーションを適切に回転する。例えば、DPQSK変調とともに、0と3π/8の間の範囲における粒度π/8での4状態の追加位相変調は、PAMの所与の振幅レベルについて合計16個の位相状態を生成することになる。これは、4レベル信号の単一状態位相変調器、又はlog2個、即ち、2個のデータ流によって駆動される複数段位相変調器によって実現できる。当業者には分かるように、線形的な性質により、DQPSKブロック302、PAMブロック303-306及び追加の変調ブロック307が実行される順序は変更可能であり、即ち、ブロック302、303-306及び307は、図3に示すような順序からその並びを変えてもよい。更なる実施例では、DQPSK変調ブロック302が追加の位相変調ブロック307と組み合わされる。このような実施例では、ODVMPSK/PAM信号の可能な位相状態全てを達成するために複数のネスト状及びカスケード状の位相変調器を使用できる。位相変調処理は、現在のシンボルの振幅が先行シンボルのものよりも大きい場合には現在のシンボルの許される位相状態数が先行シンボルのものと等しくなるという上記の条件を満足するのが好ましい。実施例では、光変調器はODVMPSK/PAM信号をリターントゥゼロRZパルスフォーマットでフォーマットするように使用され、これによってシンボル間干渉に対する信号の許容度を向上する。RZパルスフォーマット化は電気領域で行われてもよい。ノイズに対する耐性を向上するために、本発明の変調手法は最下位のデータ流の1以上を変調しないという選択肢を許容する。生成されたマルチレベル信号のデータレート全体は低下するが、信号はノイズに対して耐性を増す。これによって、信号データレート全体が送信リンクの品質に従って変化する、例えば、リンク品質が悪いほどデータレートが低いといったデータレート迅速送信の柔軟性が与えられ、許容できる送信性能を確実なものとする。そのようなデータレート迅速送信は本発明によって容易に実現できる。ODVMPSK/PAM信号を検出するために、振幅変調に関連するデータ流は、KSekine他、ProposalAndDemonstrationOf10Gsymbolsec16aryOpticalModulationDemodulationSchemeECOC’04、論文We345に記載されるようなマルチレベル強度検出を用いて回復される。差分位相符号化に関連する他方のデータ流は異なる技術を用いて回復される。固定の位相状態のODMPSK信号は、例えば、各々が自身の2つのアーム間の予め決められた位相オフセットを有するような複数の光遅延干渉計ODI、及びC.Kim他、Directdetectionopticaldifferential8levelphaseshiftkeyingforspectrallyefficienttransmissionOpticsExpress、2004年、第12巻、3415-3412ページに記載されるような、バイナリ判定回路の前にある複数の差動検出器を備える受信機によって復調及び検出される。そのような受信機に必要なODIの数は位相状態数の半分に等しい。例えば、OD16PSKには8個のODIが必要である。このような実装は複雑かつ高価なものとなる。代替手段として、2つのODI、及びマルチレベル判定回路の前にある2つの差動検出器がODMPSK信号を受信するように用いることができるが、受信機感度が低下する。HYoon他、Performancecomparisonofoptical8raydifferentialphaseshiftkeyingsystemswithdifferentelectricaldecisionschemesOpticsExpress2005年、13371376が参照される。可変であり振幅に依存する位相状態数を持つODVMPSK/PAM信号について、異なる振幅に対応する異なるマルチレベルの場合を網羅し、回復された振幅データに基づいて有用なデータを選択するために、ブルートフォース検出手法によってODI及び差動検出器を複製する。図4はODVMPSK/PAM信号を受信するための受信機装置400の実施例のブロック図である。入着ODVMPSK/PAM信号が1×3結合器401によって3つの光経路に分離される。第1の光経路は差動検出器404の前の位相オフセットΦ0のODI402を含む。第2の光経路は差動検出器405の前の位相オフセットΦ0-π/2のODI403を含む。ODI402及び403各々における2つのアーム間の遅延はΔTであり、これはほぼ1シンボル期間となる。結合器401から出る第3の光経路はフォト検出器406に向けられる。検出器404、405及び406からの信号は軟判定ブロック410に送られる。軟判定ブロック410は、各検出信号について1つのアナログ-デジタル変換器ADC414、415及び416を備える。自動利得制御AGC要素411-413はADC414-416の各々の前に光学的に設けられる。ADC414-416によって出力されるデジタル化された信号は、必要な判定変数全てを計算するとともにODVMPSK/PAM信号に含まれるN個のデータ流全てをc1、c2、、cNとして出力するデータ回復部417に供給される。差動検出器404及び405によって検出された、それぞれuI及びuQで表される2つの信号は以下のように表現できる。なお、yは受信機に入る正規化された信号の領域であり、Rex及びImxはそれぞれ複素変数xの実部及び虚部である。ODMPSK信号の位相状態に関連するデータ流を回復するために、所与の時刻に2つの比較シンボルの振幅レベルに従って複数の判定変数を得ることが望ましい。例えば、ODVMPSK/PAM信号はm個の振幅レベルを有し、最も高い振幅レベルは位相状態M=Pの最大数を有する。必要な判定変数の最大数はM/2であり、π/M、3π/M、、π/Mの位相オフセットΔΦを有するM個のODIによって得られる。以下に示すように、M/2個の判定変数の各々は、たった2個のODIからの検出信号uI及びuQから導出される。より具体的には、所与のオフセットΔΦを持つODIに関連する判定変数は、で表され、これは検出信号uI及びuQの関数として以下のように表現できる。M=2nnは2よりも大きい整数の場合、M/2個の判定変数は、以下のように、位相状態に関連するn個のデータ流を回復するために使用できる。なお、○の中にの記号は、排他即ちXOR論理演算子を示す。なお、復号されたデータ流が元のものであることを確実にするために、送信機での光変調前の元データ流の適切な事前符号化を使用してもよい。事前符号化関数は光変調手法並びに使用される光復調及び復号手法に基づいて決定される。ODVMPSK/PAMの検出において、所与の時刻における判定変数は現在のシンボル及び直前のシンボルの強度レベルI及びIにそれぞれ依存する。検出器406によって供給されるI及びIを用いて、データ回復部417は式8-10に従って位相変調に関連する必要な判定変数を計算できる。実際に、位相変調に関連する元のデータ流は、判定変数のシンボル毎の強度に依存する導出に基づいて回復される。なお、PAMに関連する判定変数はフォト検出器406で測定された信号強度プロファイルIを用いて簡単に得られる。最後に、データコンテンツが判定変数から直接的に、あるいは送信機で符号化された変調が適用される場合には更なる復号の後に、抽出される。実施例では、データ回復部417は、例えば、特定用途向け集積回路ASIC又はフィールドプログラマブルゲートアレイFPGAにおいて実施されるデジタル信号処理DSPを用いて実装される。上述の実施例は本発明のアプリケーションを表す可能な特定の実施例のうちのいくつか開示したにすぎないことが分かる。多数の及び種々の他の構成が発明の精神と範囲を離れることなく当業者によって実施され得る。