光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信回路
【課題】光変調手段や光検波手段の数の増加を必要とせず、波長分散耐性の劣化も発生させずに、符号多重数を拡大できる光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光符号分割多重用送信回路は、光周波数が異なる複数の光搬送波のそれぞれについて、分岐した２つの光搬送波を複数の多値電気信号のうちの２つでそれぞれ多値変調し、互いに位相を直交させて合波した多値信号光を生成し、その多値信号光をさらに光周波数多重して出力することとした。
【解決手段】本発明に係る光符号分割多重用送信回路は、光周波数が異なる複数の光搬送波のそれぞれについて、分岐した２つの光搬送波を複数の多値電気信号のうちの２つでそれぞれ多値変調し、互いに位相を直交させて合波した多値信号光を生成し、その多値信号光をさらに光周波数多重して出力することとした。
【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用送信回路及び光符号分割多重用受信回路に関する。
【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ＡＳＫ信号光の光強度レベルは、変調器に印加される多値電気信号のシンボル値に応じて変動し、とりうる光強度レベルは等間隔である。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、電気復号化手段において、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。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。
【０００７】
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】
所定の符号長からとりうる符号多重数は有限であり、符号多重数をそれ以上に拡大するためには、符号長を拡張する必要がある。参考文献４の方式では、送受信される多波長信号光を構成する光周波数成分の数は、固有符号のうち符号長が最長である固有符号の符号長と等しい。よって、符号多重数の拡大にあたり、符号長の拡張にともなう光周波数成分数の増加により、必要となる光強度変調器や光検波器の数を増加する必要があるという課題がある。更に、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、符号多重数の拡大で多波長信号光の光周波数帯域が広くなるため、波長分散の影響が大きくなるという課題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、光強度変調器や光検波器の数の増加を必要とせず、波長分散耐性を劣化させずに、従来方式と比べて符号多重数を拡大できる光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光符号分割多重用送信回路は、光周波数が異なる複数の光搬送波のそれぞれについて、分岐した２つの光搬送波を複数の多値電気信号のうちの２つでそれぞれ多値変調し、互いに位相を直交させて合波した多値信号光を生成し、その多値信号光をさらに光周波数多重して出力することとした。なお、以下の説明で、光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信回路をそれぞれ光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路と記載する。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２種の符号要素で構成された符号長がＫ以下（Ｋは２以上の整数）であるＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個の多値信号を生成する２値／多値変換手段と、互いに異なる光周波数の連続光である光搬送波が入力され、前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調するとともに前記光搬送波の光位相を互いに直交させ、２つの前記光搬送波を合流した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合波した多波長信号光を出力する光合波手段と、を備える。なお、ここで「前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調する」とは、「光搬送波１を多値信号１、光搬送波２を多値信号２で変調する」という意味である。
【００１３】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路は、前記光ＣＤＭ送信回路が出力する前記多波長信号光を光ファイバ伝送路を介して入力され、前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段から入力された前記光周波数成分を検波し、光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する２個の出力端を有する光検波手段と、１番目からＮ番目の前記固有符号のうちの１つが割り当てられ、前記光検波手段の各出力端が接続されており、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の前記出力端へ順に対応させた際に、前記固有符号を構成する２種の前記符号要素のうちの一方に対応する前記出力端からの入力を正、他方の前記符号要素に対応する前記出力端からの入力を負として加える加減算を行うことにより、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手段と、を備える。なお、ここで「光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する」とは、「出力端１から多値信号１を、出力端２から多値信号２を出力する」という意味である。
【００１４】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路は、光位相を互いに直行した光搬送波を変復調することで、非特許文献４の光ＣＤＭ伝送システムと同数の光変調手段および光検波手段の数で符号長を２倍に拡張することができる。この周波数利用効率の向上により、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路は、符号長を拡大しても多波長信号光の光周波数帯域が変わらず、波長分散耐性が劣化しない。
【００１５】
従って、本発明は、光変調手段や光検波手段の数の増加を必要とせず、波長分散耐性の劣化も発生させずに、符号多重数を拡大できる光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記２値／多値変換手段は、Ｎ個の前記２値信号と１対１に対応するＮ個の拡散符号器及びＫ個の加算器を有しており、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対応させた際に、前記２種の符号要素のうちの一方の符号要素に対応する前記出力端からは前記拡散符号器へ入力された２値信号とシンボル値が一致する信号を出力し、他の前記出力端からは０を出力し、ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の前記加算器は、ｋ番目の前記多値信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の前記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番目の前記出力端からの出力信号のシンボル値を加算することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、光位相が互いに直交する２つの前記光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが、等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動し、前記光変調手段内での前記光搬送波それぞれの光位相シフト量が、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号のうち一方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。
【００１９】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの入力光と所定の周波数差となるように調整された局発光源と、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波する光検波器と、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し、位相が互いに直交する２つの搬送波それぞれが搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、ＶＣＯ、ミキサー及びループフィルタを含み、前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気帯域の電気位相同期ループを有し、前記２つの搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力する位相同期検波回路と、を備え、前記ＶＣＯの出力の周波数および位相は、前記２個の搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力を前記ＶＣＯの出力により検波して、前記２つの搬送波のうちの一方が搬送する多値信号を復調することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路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を含み、前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気帯域の光位相同期ループを備え、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力し、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相は、前記２個の光搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、光強度変調器や光検波器の数の増加を必要とせず、波長分散耐性を劣化させずに、従来方式と比べて符号多重数を拡大できる光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段を説明する図である。
【図４】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が有するプリバイアス回路を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が有するプリバイアス回路を説明する図である。
【図６】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路が出力する多値信号光の光電界を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の光変調手段を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路が出力する多値信号光の光電界を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施形態１）
図２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、・・・２０２−N）とを、光ファイバ伝送路２０３が接続する構造である。
【００２５】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２０１は、２値／多値変換手段１１、複数の光変調手段１２、及び光合波手段１３を備える。各々の光変調手段１２は、それぞれ光周波数ｆが異なる連続光である光搬送波が光源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信号のうちの２個を用いて変調した多値信号光を出力する。光周波数合波手段１３は、各光変調手段１２が出力する多値信号光を合波して多波長信号光を出力する。光周波数合波手段１３は、例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）、多層膜フィルタである。光周波数合波手段１３の代わりに、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で作成された光カプラを用いることも可能である。多波長信号光は、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。
【００２６】
ここで、多波長信号光の各光周波数成分の光強度は等しい。図２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と各光変調手段１２を１対１に接続する構成の他、多波長光源の出力を光周波数成分ごとに分離して各光変調手段１２へ入力する構成も可能である。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、モード同期レーザ等を多波長光源として用いることが可能である。
【００２７】
２値／多値変換手段１１は、Ｎ個の固有符号に基づき、シンボル値がそれぞれＤ１（ｔ）〜ＤＮ（ｔ）であるＮ個の２値信号から、符号長が最長である固有符号の符号長Ｋの個数の多値信号を生成する。ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）は、
【数１】
と表せる。ｃｎ，ｋは固有符号ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素である。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やビットシフトしたＭ系列符号などを用いる。ここで、各シンボル値Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ）に対応する電圧レベルは、２値／多値変換手段１１内にて、所望の間隔となるように調整されている。
【００２８】
図３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、Ｋ個の加算器２２及びプリバイアス回路２４を含む。
【００２９】
拡散符号器２１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２３を有し、固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各出力端２３へ順に対応させた際に、符号要素｛１｝に対応する各出力端２３から、シンボル値が拡散符号器２１への入力２値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２１からは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値信号のシンボル値Ｄｎ（ｔ）との積ｃｎ，ｋ×Ｄｎ（ｔ）で表せる。
【００３０】
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値信号は分岐され、各ＳＷを介して出力端２３より出力される。符号要素｛１｝に対応する出力端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２１への入力信号のシンボル値との積を出力端２３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。
【００３１】
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の間隔を調整する。図４は、プリバイアス回路２４の構成例である。プリバイアス回路２４は、多値信号の多値数をＭとすると、Ｍ−１個以上の重み付け回路３１を有する。入力された多値信号は分岐され、各重み付け回路３１へ入力される。重み付け回路３１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３２と、識別器３２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３３を含む。各重み付け回路３１の出力は加算され、光変調手段１２へ入力される。
【００３２】
ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ−１）の重み付け回路３１における識別器３２の閾値電圧ＶＴｈ＿ｍは、入力多値信号のシンボル値“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多値信号がシンボル値“ｉ”に対応する場合、重み付け回路（３１−１〜３１−ｉ）内の識別回路３２が１を出力し、他の識別回路３２が０を出力するため、各重み付け回路３１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、入力多値信号がシンボル値“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、プリバイアス回路２４が出力する多値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の間隔が所望の比である多値信号を、柔軟に生成することが可能である。
【００３３】
２値／多値変換手段１１に入力されるＮ個の２値信号は、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およ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コンバータを組み合わせて２値／多値変換手段１１を構成してもよい。更には、シンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じてＳＷ０〜ＳＷＭ−１のいずれかがＯＮとなる図５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。
【００３４】
光変調手段１２は、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれがとりうる光電界振幅レベルが等間隔である多値信号光を出力する。光電界振幅レベルは、２値／多値変換手段１１から入力された２個の多値信号のうち対応する一方の信号のシンボル値に応じて変動する。多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）は、振幅レベル間隔をΔＥとすると、
【数２】
と表せる。Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ） （ｈ＝１，３，・・・，Ｋ−１）は光変調手段１２へ入力された２個の多値信号のシンボル値、ｆｋ，φＳ（ｔ）は、それぞれ多値信号光の光周波数、位相雑音である。多値信号光の光電界状態をプロットすると、Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）の組み合わせに応じて、図６のように格子点を遷移する。図６中のＭｈ，Ｍｈ＋１は、光変調手段１２へ入力される各多値信号の多値度である。
【００３５】
図７は、光変調手段１２の構成例である。アーム長が等しいＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計の各アームに、強度変調にともなう位相チャープがないゼロチャープ型の光強度変調手段８１を組み込み、分岐した入力光それぞれを強度変調した多値ＡＳＫ信号光を合波する構成である。また、少なくとも一方のアーム内に光位相シフタ８２を配置する。光位相シフタ８２は、多値ＡＳＫ信号光を合波した際に、それぞれの光搬送波の光位相が互いに直交するように、光搬送波の光位相を調整する。図７の光変調手段１２は、一方のアームを経由した光搬送波の光位相を、他方のアームを経由した光搬送波の光位相と比較して、p／２だけシフトさせるとした。
【００３６】
光強度変調手段８１へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１において各シンボル値に対応する電圧レベルが調整されている。光強度変調の非線形性を補償するように、電圧レベル間隔を調整することにより、各シンボル値に対応する光電界振幅レベルが等間隔である多値ＡＳＫ信号光が生成される。
【００３７】
ゼロチャープ型の光強度変調手段８１は、例えば、図７のように、差動信号生成手段８３が２値／多値変換手段１１からの多値信号から生成した極性が反転関係にある２信号を、ＬＮ強度変調器などのＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器８４の各電極に印加する構成により実現できる。差動信号生成手段８３として、ディバイダとインバータを組み合わせた構成の他、差動アンプを用いることができる。
【００３８】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２０２は、光周波数分波手段１６、複数の光検波手段４３、及び電気復号化手段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、光周波数分波手段１６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、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３に入力される。ｋ番目の光検波手段４３−ｋに入力される光周波数成分は、光電界状態が式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。ここで、各光周波数成分間では、光強度が等しい。光検波手段４３は、入力された多値信号光をヘテロダイン同期検波して、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して、別々の出力端から出力する。
【００３９】
図８は、ヘテロダイン同期検波を用いた光検波手段４３の構成例である。光検波手段４３は、局発光源５１、光検波器５３、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）５４、位相同期検波回路５５を備える。局発光の光周波数は、光検波手段４３へ入力される多値信号光とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の光検波手段４３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３】
と表せる。ここで、ＥＬ，φＬ（ｔ）は、それぞれ、局発光の光電界振幅および位相雑音である。
【００４０】
光検波器５３は、多値信号光と局発光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑ（ｔ）は、
【数４】
と表せる。但し、［ ］ｍｓは時間に関する二乗平均を表す。ここで、
【数５】
であり、φＳ（ｔ），φＬ（ｔ）の時間変動は、送信回路にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号速度と比べて、十分に緩やかである。
【００４１】
光検波手段４３は、偏波調整手段５２で局発光と多値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、局発光と多値信号光の偏波状態が一致するように調整する。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、光検波手段４３における偏波ダイバーシティの構成などにより、光ＣＤＭ受信回路２０２における偏波調整を省くことも可能である。
【００４２】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、式（４）中の右辺第１〜３項にあたる直接検波成分を除去し、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号Ｒ（ｔ）を出力する。中間周波信号Ｒ（ｔ）は、式（６）で表されるように、搬送波の位相が互いに直交する２信号の和である。
【数６】
【００４３】
位相同期検波回路５５は、ＶＣＯ６１、ミキサー６２、及びループフィルタ６３を含む電気位相同期ループ５７を備え、中間周波信号Ｒ（ｔ）を同期検波して、シンボル値がＤ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）である多値ベースバンド信号を別々に出力する。図８は、一方の搬送波と位相同期したＶＣＯ６１の出力の位相を位相シフタ６４がπ／２だけシフトし、電気位相同期ループ５７外のミキサー５８に入力することにより、他方の搬送波に搬送される信号成分を復調する構成である。電気位相同期ループ５７では、ＶＣＯ６１の発振周波数および位相が、中間周波信号Ｒ（ｔ）を構成する２信号のどちらか一方の搬送波と同期するように、ループフィルタ６３により調整される。
【００４４】
電気位相同期ループ５７で、ＶＣＯ６１の位相が、式（６）の右辺第１項の搬送波の位相Δφ（ｔ）と同期するとすると、ミキサー６２からの検波出力Ｓ１（ｔ）は、
【数７】
と表せる。ミキサー６２の出力は、ＬＰＦ５６Ａにて低域濾波され、式（７）の右辺第３項で表される多値ベースバンド信号が出力される。多値ベースバンド信号は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である。
【００４５】
ミキサー５８は、位相がΔφ（ｔ）に同期したＶＣＯ６１の出力が、位相がπ／２だけシフトさせて入力される。ミキサー５８からの検波出力Ｓ２（ｔ）は、
【数８】
と表せる。ミキサー５８の出力は、ＬＰＦ５６Ｂにて低域濾波され、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号が生成される。
【００４６】
電気復号化手段４５へは、光検波手段４３の各出力端からの多値ベースバンド信号が入力され、割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各光検波手段４３の出力端７１へ順に対応させた際に、｛１｝に対応する出力端からの入力を正、｛０｝に対応する出力端からの入力を負として加える加減算を行う。ここで、上述のように、光検波手段の出力する多値ベースバンド信号において、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、各光検波手段４３に入力される多値信号光の光強度は一致しているため、異なる光検波手段４３の出力する多値ベースバンド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る。よって、光ＣＤＭ送信回路２０１において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００４７】
図２中の各光ＣＤＭ受信回路２０２は１個の電気復号化手段４５を備える構成であるが、図９のように、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化手段４５’を備えることも可能である。光検波手段４３の出力は分岐され、各電気復号化手段４５’へ入力される。固有符号を割り当てられた各電気復号化手段４５’は、光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１にて同じ符号に基づいて符号拡散される２値信号を出力する。一方、符号を割り当てられない電気符号化手段４５’が０を出力するとすると、各光ＣＤＭ受信回路２０２’が所望する情報量の大小に応じて、各光ＣＤＭ受信回路２０２’内の電気復号化手段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’内の複数の電気復号化手段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。
【００４８】
実施形態１においては、光ＣＤＭ送信回路２０１内の各光変調手段１２に、２値／多値変換手段１１にて生成された多値信号を２個ずつ入力するため、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００４９】
（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１における光ＣＤＭ受信回路２０２内において、ヘテロダイン同期検波の光検波手段４３の代わりに、ホモダイン検波を行う光検波手段４３’を配置した光ＣＤＭ伝送システムである。
【００５０】
光検波手段４３’の構成例を図１０に示す。光検波手段４３’は、局発光源５１、光検波器５３、及びループフィルタ６３を含む光位相同期ループ９１を備え、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれが搬送する多値信号を光位相同期ホモダイン検波により復調して、別々に出力する。光検波器５３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波する。光検波手段４３’は、局発光と多値信号光の少なくとも一方の偏波状態を偏波調整手段５２で調整することにより、局発光と多値信号光の偏波状態が一致するように調整する。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、光検波手段４３’における偏波ダイバーシティの構成などにより、光ＣＤＭ受信回路２０２における偏波調整を省くことも可能である。
【００５１】
ループフィルタ６３は、局発光の光周波数および光位相を、多値信号光の光位相が互いに直交する２個の光搬送波のうちの一方と同期するように調整を行う。ここで、多値信号光の光電界状態は、実施形態１中の式（２）で表せる。
【００５２】
光位相同期ループ９１で、局発光の光位相が、式（２）の右辺第１項の光搬送波の光位相φＳ（ｔ）と同期するとすると、光検波器の出力Ｑ１＊（ｔ）は、
【数９】
と表せる。局発光の光電界振幅ＥＬを、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅Ｄ＃ｈ（ｔ）・ΔＥ，Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）・ΔＥよりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分である式（９）の右辺第１、２項は、局発光とのビート成分である右辺第４項と比べて無視できる。よって、位相同期ループ１の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００５３】
光位相同期ループ外の光検波器５３’には、光位相がφＳ（ｔ）に同期した局発光が、光位相シフタ６５で位相がp／２だけシフトさせて入力される。光検波器５３’の出力Ｑ２＊（ｔ）は、
【数１０】
と表せる。ここで、局発光の光電界振幅ＥＬは、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅Ｄ＃ｈ（ｔ）・ΔＥ， Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）・ΔＥよりも十分に大きいため、光位相同期ループ内の光検波手段と同様に多値信号光の直接検波成分が無視でき、光検波器の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００５４】
光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１へ入力される各２値信号がビット同期している際には、局発光源、９０°光ハイブリッド、差動光検波器、ディジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路を備えるディジタルコヒーレント受信器を光検波手段４３’として用いることが可能である。ＤＳＰ回路において多値信号光と局発光の光位相差の推定が可能であるため、光位相同期ホモダイン検波において必要である多値信号光と局発光との光位相同期が不要である。この光検波手段を用いる場合、光変調手段１２へ入力される多値信号は差動符号化（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）される。
【００５５】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３’の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００５６】
このように、実施形態２でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３’の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００５７】
（実施形態３）
実施形態３における光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１における光ＣＤＭ送信回路２０１内の光変調手段１２が、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれの光電界振幅および光位相を変調した多値信号光を出力する。各光搬送波がとりうる光振幅レベルは等間隔であり、光変調手段１２内での光位相シフト量は差がπである２値のいずれかである。光電界振幅および光位相シフト量は、２値／多値変換手段１１から入力された２個の多値信号のうち対応する一方の信号のシンボル値に応じて変動する。多値信号光の光電界状態Ｅ’Ｓ（ｔ）は、振幅レベル間隔をΔＥとすると、
【数１１】
と表せる。また、θｈ（ｔ），θｈ＋１（ｔ） （ｈ＝１，３，・・・，Ｋ−１）は、それぞれＤ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に応じて、差がπである２値のいずれかをとる。θｈ（ｔ），θｈ＋１（ｔ）が、０またはπのいずれかをとるとすると、多値信号光の光電界状態は、Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）の組み合わせに応じて、図１１のように格子点を遷移する。図１１中のＭｈ，Ｍｈ＋１は、光変調手段１２へ入力される各多値信号の多値度である。
【００５８】
光変調手段１２として、例えば、図７の光変調手段１２を用い、各アームに組み込んだＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器８４を、差動信号生成手段８３の出力信号がとりうる最大電圧と最小電圧の中間電圧が印加された時に透過率が最小となるようにバイアスすることにより、所望の多値信号光が生成される。
【００５９】
光ＣＤＭ受信回路２０２は、実施形態１と同様の構成であり、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光の各光周波数成分を、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３において、それぞれヘテロダイン同期検波する。ｋ番目の光検波手段４３に入力される光周波数成分は、光電界状態が式（１１）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。
【００６０】
図８の光検波手段４３を用いる場合、ＢＰＦ５４が出力する中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）は、式（１２）のように、２信号の和で表される。
【数１２】
電気位相同期ループ５７は、ＶＣＯ６１の発振周波数および位相が、中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）を構成する２信号のどちらか一方の搬送波と同期するように、ループフィルタ６３により調整される。ここで、電気位相同期ループ５７の電気帯域は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。
【００６１】
電気位相同期ループ５７で、ＶＣＯ６１の位相が式（１２）の右辺第１項の搬送波の位相と同期するとすると、電気帯域が光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭いループフィルタ６３はθｈ（ｔ）による電圧変動を感じないため、ＶＣＯ６１の位相はΔφ（ｔ）と同期し、ミキサー６２からの検波出力Ｓ１＊＊（ｔ）は、
【数１３】
と表せる。ミキサー６２の出力は、ＬＰＦ５６Ａにて低域濾波され、式（１３）の右辺第３項で表される多値ベースバンド信号が出力される。θｈ（ｔ）は差がπである２値のいずれかをとるため、多値ベースバンド信号は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応してとりうる各電圧レベルが、
【数１３Ａ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔となる。
【００６２】
電気位相同期ループ外のミキサー５８には、位相がΔφ（ｔ）に同期したＶＣＯ６１の出力が、位相がπ／２だけシフトさせて入力される。ミキサー５８からの検波出力Ｓ２＊＊（ｔ）は、
【数１４】
と表せる。ミキサー５８の出力は、ＬＰＦ５６Ｂにて低域濾波され、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応してとりうる各電圧レベルが、
【数１４Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号が生成される。
【００６３】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００６４】
このように、実施形態３でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００６５】
（実施形態４）
実施形態４は、実施形態３における光ＣＤＭ受信回路２０２内において、ヘテロダイン同期検波の光検波手段４３の代わりに、ホモダイン検波を行う光検波手段４３’を配置した光ＣＤＭ伝送システムである。
【００６６】
光ＣＤＭ受信回路２０２は、実施形態２と同様の構成であり、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光の各光周波数成分を、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３’において、それぞれホモダイン検波する。ｋ番目の光検波手段４３’−ｋに入力される光周波数成分は、光電界状態が式（１１）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。
【００６７】
光位相同期ループ９１内は、電気帯域が光ＣＤＭ受信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。光位相同期ループ９１で、局発光の光位相が式（１１）の右辺第１項の光搬送波の光位相と同期する場合、ループフィルタ６３はθｈ（ｔ）による電圧変動を感じないため、局発光の光位相はφＳ（ｔ）と同期し、光検波器の出力Ｑ１＊＊＊（ｔ）を、
【数１５】
と表せる。局発光の光電界振幅ＥＬを、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅
【数１５Ａ】
よりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分である式（１５）の右辺第１，２項は、局発光とのビート成分である右辺第４項と比べて無視できる。よって、光位相同期ループの出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが、
【数１５Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００６８】
光位相同期ループ９１外の光検波器５３’は、位相がφＳ（ｔ）に同期した局発光が、光位相が光位相シフタ６５でπ／２だけシフトさせて入力される。光検波器の出力Ｑ２＊＊＊（ｔ）は、
【数１６】
と表せる。ここで、局発光の光電界振幅ＥＬは、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅
【数１６Ａ】
よりも十分に大きいため、光検波器の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが、
【数１６Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００６９】
なお、送信回路内の２値／多値変換手段へ入力される各２値信号がビット同期している場合、実施形態２で説明したようにディジタルコヒーレント受信器を光検波手段として用いることが可能である。ＤＳＰ回路において多値信号光と局発光の光位相差の推定が可能であるため、光位相同期ホモダイン検波において必要である多値信号光と局発光との光位相同期が不要である。この光検波手段を用いる場合、光変調手段へ入力される多値信号は差動符号化（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）される。
【００７０】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３’の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００７１】
このように、実施形態２でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３’の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【符号の説明】
【００７２】
１１：２値／多値変換手段
１２、１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｋ’：光変調手段
１３：光周波数合波手段
１４、１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｋ’：光源
１６：光周波数分波手段
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
３１、３１−１、３１−２、・・・、３１−Ｍ−１：重み付け回路
３２：識別器
３３：乗算器
４２：光周波数分波手段
４３、４３−１、４３−２、・・・、４３−Ｋ’：光検波手段
４３’、４３’−１、４３’−２、・・・、４３’−Ｋ’：光検波手段
４５、４５−１、４５−２、・・・、４５−Ｎ：電気復号化手段
４５’、４５’−１、４５’−２、・・・、４５’−Ｎ：電気復号化手段
５１：局発光源
５２、５２’：偏波調整手段
５３、５３’：光検波器
５４：ＢＰＦ
５５：電気位相同期ループ回路
５６Ａ、５６Ｂ：ＬＰＦ
５７：電気位相同期ループ
５８：ミキサー
６１：ＶＣＯ
６２：ミキサー
６３：ループフィルタ
６４：位相シフタ
６５：光位相シフタ
７１：入力端
８１：光強度変調手段
８２：光位相シフタ
８３：差動信号生成手段
８４：光強度変調器
９１：光位相同期ループ
２０１：光ＣＤＭ送信回路
２０２、２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−Ｎ：光ＣＤＭ受信回路
２０２’：光ＣＤＭ受信回路
２０３：光ファイバ伝送路
３０１：光ＣＤＭ伝送システム
【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用送信回路及び光符号分割多重用受信回路に関する。
【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ＡＳＫ信号光の光強度レベルは、変調器に印加される多値電気信号のシンボル値に応じて変動し、とりうる光強度レベルは等間隔である。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、電気復号化手段において、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。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。
【０００７】
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】
所定の符号長からとりうる符号多重数は有限であり、符号多重数をそれ以上に拡大するためには、符号長を拡張する必要がある。参考文献４の方式では、送受信される多波長信号光を構成する光周波数成分の数は、固有符号のうち符号長が最長である固有符号の符号長と等しい。よって、符号多重数の拡大にあたり、符号長の拡張にともなう光周波数成分数の増加により、必要となる光強度変調器や光検波器の数を増加する必要があるという課題がある。更に、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、符号多重数の拡大で多波長信号光の光周波数帯域が広くなるため、波長分散の影響が大きくなるという課題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、光強度変調器や光検波器の数の増加を必要とせず、波長分散耐性を劣化させずに、従来方式と比べて符号多重数を拡大できる光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光符号分割多重用送信回路は、光周波数が異なる複数の光搬送波のそれぞれについて、分岐した２つの光搬送波を複数の多値電気信号のうちの２つでそれぞれ多値変調し、互いに位相を直交させて合波した多値信号光を生成し、その多値信号光をさらに光周波数多重して出力することとした。なお、以下の説明で、光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信回路をそれぞれ光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路と記載する。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２種の符号要素で構成された符号長がＫ以下（Ｋは２以上の整数）であるＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個の多値信号を生成する２値／多値変換手段と、互いに異なる光周波数の連続光である光搬送波が入力され、前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調するとともに前記光搬送波の光位相を互いに直交させ、２つの前記光搬送波を合流した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合波した多波長信号光を出力する光合波手段と、を備える。なお、ここで「前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調する」とは、「光搬送波１を多値信号１、光搬送波２を多値信号２で変調する」という意味である。
【００１３】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路は、前記光ＣＤＭ送信回路が出力する前記多波長信号光を光ファイバ伝送路を介して入力され、前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波して出力する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段から入力された前記光周波数成分を検波し、光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する２個の出力端を有する光検波手段と、１番目からＮ番目の前記固有符号のうちの１つが割り当てられ、前記光検波手段の各出力端が接続されており、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の前記出力端へ順に対応させた際に、前記固有符号を構成する２種の前記符号要素のうちの一方に対応する前記出力端からの入力を正、他方の前記符号要素に対応する前記出力端からの入力を負として加える加減算を行うことにより、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手段と、を備える。なお、ここで「光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する」とは、「出力端１から多値信号１を、出力端２から多値信号２を出力する」という意味である。
【００１４】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路は、光位相を互いに直行した光搬送波を変復調することで、非特許文献４の光ＣＤＭ伝送システムと同数の光変調手段および光検波手段の数で符号長を２倍に拡張することができる。この周波数利用効率の向上により、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路は、符号長を拡大しても多波長信号光の光周波数帯域が変わらず、波長分散耐性が劣化しない。
【００１５】
従って、本発明は、光変調手段や光検波手段の数の増加を必要とせず、波長分散耐性の劣化も発生させずに、符号多重数を拡大できる光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記２値／多値変換手段は、Ｎ個の前記２値信号と１対１に対応するＮ個の拡散符号器及びＫ個の加算器を有しており、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対応させた際に、前記２種の符号要素のうちの一方の符号要素に対応する前記出力端からは前記拡散符号器へ入力された２値信号とシンボル値が一致する信号を出力し、他の前記出力端からは０を出力し、ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の前記加算器は、ｋ番目の前記多値信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の前記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番目の前記出力端からの出力信号のシンボル値を加算することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、光位相が互いに直交する２つの前記光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが、等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動し、前記光変調手段内での前記光搬送波それぞれの光位相シフト量が、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号のうち一方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。
【００１９】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの入力光と所定の周波数差となるように調整された局発光源と、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波する光検波器と、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し、位相が互いに直交する２つの搬送波それぞれが搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、ＶＣＯ、ミキサー及びループフィルタを含み、前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気帯域の電気位相同期ループを有し、前記２つの搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力する位相同期検波回路と、を備え、前記ＶＣＯの出力の周波数および位相は、前記２個の搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力を前記ＶＣＯの出力により検波して、前記２つの搬送波のうちの一方が搬送する多値信号を復調することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路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を含み、前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気帯域の光位相同期ループを備え、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力し、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相は、前記２個の光搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、光強度変調器や光検波器の数の増加を必要とせず、波長分散耐性を劣化させずに、従来方式と比べて符号多重数を拡大できる光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路及び光ＣＤＭ受信回路を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段を説明する図である。
【図４】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が有するプリバイアス回路を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が有するプリバイアス回路を説明する図である。
【図６】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路が出力する多値信号光の光電界を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の光変調手段を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ＣＤＭ受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路が出力する多値信号光の光電界を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施形態１）
図２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、・・・２０２−N）とを、光ファイバ伝送路２０３が接続する構造である。
【００２５】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２０１は、２値／多値変換手段１１、複数の光変調手段１２、及び光合波手段１３を備える。各々の光変調手段１２は、それぞれ光周波数ｆが異なる連続光である光搬送波が光源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信号のうちの２個を用いて変調した多値信号光を出力する。光周波数合波手段１３は、各光変調手段１２が出力する多値信号光を合波して多波長信号光を出力する。光周波数合波手段１３は、例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）、多層膜フィルタである。光周波数合波手段１３の代わりに、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で作成された光カプラを用いることも可能である。多波長信号光は、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。
【００２６】
ここで、多波長信号光の各光周波数成分の光強度は等しい。図２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と各光変調手段１２を１対１に接続する構成の他、多波長光源の出力を光周波数成分ごとに分離して各光変調手段１２へ入力する構成も可能である。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、モード同期レーザ等を多波長光源として用いることが可能である。
【００２７】
２値／多値変換手段１１は、Ｎ個の固有符号に基づき、シンボル値がそれぞれＤ１（ｔ）〜ＤＮ（ｔ）であるＮ個の２値信号から、符号長が最長である固有符号の符号長Ｋの個数の多値信号を生成する。ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）は、
【数１】
と表せる。ｃｎ，ｋは固有符号ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素である。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やビットシフトしたＭ系列符号などを用いる。ここで、各シンボル値Ｄ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ）に対応する電圧レベルは、２値／多値変換手段１１内にて、所望の間隔となるように調整されている。
【００２８】
図３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、Ｋ個の加算器２２及びプリバイアス回路２４を含む。
【００２９】
拡散符号器２１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２３を有し、固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各出力端２３へ順に対応させた際に、符号要素｛１｝に対応する各出力端２３から、シンボル値が拡散符号器２１への入力２値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２１からは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値信号のシンボル値Ｄｎ（ｔ）との積ｃｎ，ｋ×Ｄｎ（ｔ）で表せる。
【００３０】
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値信号は分岐され、各ＳＷを介して出力端２３より出力される。符号要素｛１｝に対応する出力端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２１への入力信号のシンボル値との積を出力端２３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。
【００３１】
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の間隔を調整する。図４は、プリバイアス回路２４の構成例である。プリバイアス回路２４は、多値信号の多値数をＭとすると、Ｍ−１個以上の重み付け回路３１を有する。入力された多値信号は分岐され、各重み付け回路３１へ入力される。重み付け回路３１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３２と、識別器３２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３３を含む。各重み付け回路３１の出力は加算され、光変調手段１２へ入力される。
【００３２】
ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ−１）の重み付け回路３１における識別器３２の閾値電圧ＶＴｈ＿ｍは、入力多値信号のシンボル値“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多値信号がシンボル値“ｉ”に対応する場合、重み付け回路（３１−１〜３１−ｉ）内の識別回路３２が１を出力し、他の識別回路３２が０を出力するため、各重み付け回路３１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、入力多値信号がシンボル値“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、プリバイアス回路２４が出力する多値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の間隔が所望の比である多値信号を、柔軟に生成することが可能である。
【００３３】
２値／多値変換手段１１に入力されるＮ個の２値信号は、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およ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コンバータを組み合わせて２値／多値変換手段１１を構成してもよい。更には、シンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じてＳＷ０〜ＳＷＭ−１のいずれかがＯＮとなる図５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。
【００３４】
光変調手段１２は、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれがとりうる光電界振幅レベルが等間隔である多値信号光を出力する。光電界振幅レベルは、２値／多値変換手段１１から入力された２個の多値信号のうち対応する一方の信号のシンボル値に応じて変動する。多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）は、振幅レベル間隔をΔＥとすると、
【数２】
と表せる。Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ） （ｈ＝１，３，・・・，Ｋ−１）は光変調手段１２へ入力された２個の多値信号のシンボル値、ｆｋ，φＳ（ｔ）は、それぞれ多値信号光の光周波数、位相雑音である。多値信号光の光電界状態をプロットすると、Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）の組み合わせに応じて、図６のように格子点を遷移する。図６中のＭｈ，Ｍｈ＋１は、光変調手段１２へ入力される各多値信号の多値度である。
【００３５】
図７は、光変調手段１２の構成例である。アーム長が等しいＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計の各アームに、強度変調にともなう位相チャープがないゼロチャープ型の光強度変調手段８１を組み込み、分岐した入力光それぞれを強度変調した多値ＡＳＫ信号光を合波する構成である。また、少なくとも一方のアーム内に光位相シフタ８２を配置する。光位相シフタ８２は、多値ＡＳＫ信号光を合波した際に、それぞれの光搬送波の光位相が互いに直交するように、光搬送波の光位相を調整する。図７の光変調手段１２は、一方のアームを経由した光搬送波の光位相を、他方のアームを経由した光搬送波の光位相と比較して、p／２だけシフトさせるとした。
【００３６】
光強度変調手段８１へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１において各シンボル値に対応する電圧レベルが調整されている。光強度変調の非線形性を補償するように、電圧レベル間隔を調整することにより、各シンボル値に対応する光電界振幅レベルが等間隔である多値ＡＳＫ信号光が生成される。
【００３７】
ゼロチャープ型の光強度変調手段８１は、例えば、図７のように、差動信号生成手段８３が２値／多値変換手段１１からの多値信号から生成した極性が反転関係にある２信号を、ＬＮ強度変調器などのＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器８４の各電極に印加する構成により実現できる。差動信号生成手段８３として、ディバイダとインバータを組み合わせた構成の他、差動アンプを用いることができる。
【００３８】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２０２は、光周波数分波手段１６、複数の光検波手段４３、及び電気復号化手段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、光周波数分波手段１６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、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３に入力される。ｋ番目の光検波手段４３−ｋに入力される光周波数成分は、光電界状態が式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。ここで、各光周波数成分間では、光強度が等しい。光検波手段４３は、入力された多値信号光をヘテロダイン同期検波して、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して、別々の出力端から出力する。
【００３９】
図８は、ヘテロダイン同期検波を用いた光検波手段４３の構成例である。光検波手段４３は、局発光源５１、光検波器５３、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）５４、位相同期検波回路５５を備える。局発光の光周波数は、光検波手段４３へ入力される多値信号光とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の光検波手段４３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３】
と表せる。ここで、ＥＬ，φＬ（ｔ）は、それぞれ、局発光の光電界振幅および位相雑音である。
【００４０】
光検波器５３は、多値信号光と局発光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑ（ｔ）は、
【数４】
と表せる。但し、［ ］ｍｓは時間に関する二乗平均を表す。ここで、
【数５】
であり、φＳ（ｔ），φＬ（ｔ）の時間変動は、送信回路にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号速度と比べて、十分に緩やかである。
【００４１】
光検波手段４３は、偏波調整手段５２で局発光と多値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、局発光と多値信号光の偏波状態が一致するように調整する。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、光検波手段４３における偏波ダイバーシティの構成などにより、光ＣＤＭ受信回路２０２における偏波調整を省くことも可能である。
【００４２】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、式（４）中の右辺第１〜３項にあたる直接検波成分を除去し、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号Ｒ（ｔ）を出力する。中間周波信号Ｒ（ｔ）は、式（６）で表されるように、搬送波の位相が互いに直交する２信号の和である。
【数６】
【００４３】
位相同期検波回路５５は、ＶＣＯ６１、ミキサー６２、及びループフィルタ６３を含む電気位相同期ループ５７を備え、中間周波信号Ｒ（ｔ）を同期検波して、シンボル値がＤ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）である多値ベースバンド信号を別々に出力する。図８は、一方の搬送波と位相同期したＶＣＯ６１の出力の位相を位相シフタ６４がπ／２だけシフトし、電気位相同期ループ５７外のミキサー５８に入力することにより、他方の搬送波に搬送される信号成分を復調する構成である。電気位相同期ループ５７では、ＶＣＯ６１の発振周波数および位相が、中間周波信号Ｒ（ｔ）を構成する２信号のどちらか一方の搬送波と同期するように、ループフィルタ６３により調整される。
【００４４】
電気位相同期ループ５７で、ＶＣＯ６１の位相が、式（６）の右辺第１項の搬送波の位相Δφ（ｔ）と同期するとすると、ミキサー６２からの検波出力Ｓ１（ｔ）は、
【数７】
と表せる。ミキサー６２の出力は、ＬＰＦ５６Ａにて低域濾波され、式（７）の右辺第３項で表される多値ベースバンド信号が出力される。多値ベースバンド信号は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である。
【００４５】
ミキサー５８は、位相がΔφ（ｔ）に同期したＶＣＯ６１の出力が、位相がπ／２だけシフトさせて入力される。ミキサー５８からの検波出力Ｓ２（ｔ）は、
【数８】
と表せる。ミキサー５８の出力は、ＬＰＦ５６Ｂにて低域濾波され、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号が生成される。
【００４６】
電気復号化手段４５へは、光検波手段４３の各出力端からの多値ベースバンド信号が入力され、割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各光検波手段４３の出力端７１へ順に対応させた際に、｛１｝に対応する出力端からの入力を正、｛０｝に対応する出力端からの入力を負として加える加減算を行う。ここで、上述のように、光検波手段の出力する多値ベースバンド信号において、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、各光検波手段４３に入力される多値信号光の光強度は一致しているため、異なる光検波手段４３の出力する多値ベースバンド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る。よって、光ＣＤＭ送信回路２０１において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００４７】
図２中の各光ＣＤＭ受信回路２０２は１個の電気復号化手段４５を備える構成であるが、図９のように、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化手段４５’を備えることも可能である。光検波手段４３の出力は分岐され、各電気復号化手段４５’へ入力される。固有符号を割り当てられた各電気復号化手段４５’は、光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１にて同じ符号に基づいて符号拡散される２値信号を出力する。一方、符号を割り当てられない電気符号化手段４５’が０を出力するとすると、各光ＣＤＭ受信回路２０２’が所望する情報量の大小に応じて、各光ＣＤＭ受信回路２０２’内の電気復号化手段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’内の複数の電気復号化手段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。
【００４８】
実施形態１においては、光ＣＤＭ送信回路２０１内の各光変調手段１２に、２値／多値変換手段１１にて生成された多値信号を２個ずつ入力するため、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００４９】
（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１における光ＣＤＭ受信回路２０２内において、ヘテロダイン同期検波の光検波手段４３の代わりに、ホモダイン検波を行う光検波手段４３’を配置した光ＣＤＭ伝送システムである。
【００５０】
光検波手段４３’の構成例を図１０に示す。光検波手段４３’は、局発光源５１、光検波器５３、及びループフィルタ６３を含む光位相同期ループ９１を備え、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれが搬送する多値信号を光位相同期ホモダイン検波により復調して、別々に出力する。光検波器５３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波する。光検波手段４３’は、局発光と多値信号光の少なくとも一方の偏波状態を偏波調整手段５２で調整することにより、局発光と多値信号光の偏波状態が一致するように調整する。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、光検波手段４３’における偏波ダイバーシティの構成などにより、光ＣＤＭ受信回路２０２における偏波調整を省くことも可能である。
【００５１】
ループフィルタ６３は、局発光の光周波数および光位相を、多値信号光の光位相が互いに直交する２個の光搬送波のうちの一方と同期するように調整を行う。ここで、多値信号光の光電界状態は、実施形態１中の式（２）で表せる。
【００５２】
光位相同期ループ９１で、局発光の光位相が、式（２）の右辺第１項の光搬送波の光位相φＳ（ｔ）と同期するとすると、光検波器の出力Ｑ１＊（ｔ）は、
【数９】
と表せる。局発光の光電界振幅ＥＬを、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅Ｄ＃ｈ（ｔ）・ΔＥ，Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）・ΔＥよりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分である式（９）の右辺第１、２項は、局発光とのビート成分である右辺第４項と比べて無視できる。よって、位相同期ループ１の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００５３】
光位相同期ループ外の光検波器５３’には、光位相がφＳ（ｔ）に同期した局発光が、光位相シフタ６５で位相がp／２だけシフトさせて入力される。光検波器５３’の出力Ｑ２＊（ｔ）は、
【数１０】
と表せる。ここで、局発光の光電界振幅ＥＬは、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅Ｄ＃ｈ（ｔ）・ΔＥ， Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）・ΔＥよりも十分に大きいため、光位相同期ループ内の光検波手段と同様に多値信号光の直接検波成分が無視でき、光検波器の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００５４】
光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１へ入力される各２値信号がビット同期している際には、局発光源、９０°光ハイブリッド、差動光検波器、ディジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路を備えるディジタルコヒーレント受信器を光検波手段４３’として用いることが可能である。ＤＳＰ回路において多値信号光と局発光の光位相差の推定が可能であるため、光位相同期ホモダイン検波において必要である多値信号光と局発光との光位相同期が不要である。この光検波手段を用いる場合、光変調手段１２へ入力される多値信号は差動符号化（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）される。
【００５５】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３’の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００５６】
このように、実施形態２でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３’の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００５７】
（実施形態３）
実施形態３における光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１における光ＣＤＭ送信回路２０１内の光変調手段１２が、光位相が互いに直交する２個の光搬送波それぞれの光電界振幅および光位相を変調した多値信号光を出力する。各光搬送波がとりうる光振幅レベルは等間隔であり、光変調手段１２内での光位相シフト量は差がπである２値のいずれかである。光電界振幅および光位相シフト量は、２値／多値変換手段１１から入力された２個の多値信号のうち対応する一方の信号のシンボル値に応じて変動する。多値信号光の光電界状態Ｅ’Ｓ（ｔ）は、振幅レベル間隔をΔＥとすると、
【数１１】
と表せる。また、θｈ（ｔ），θｈ＋１（ｔ） （ｈ＝１，３，・・・，Ｋ−１）は、それぞれＤ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に応じて、差がπである２値のいずれかをとる。θｈ（ｔ），θｈ＋１（ｔ）が、０またはπのいずれかをとるとすると、多値信号光の光電界状態は、Ｄ＃ｈ（ｔ），Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）の組み合わせに応じて、図１１のように格子点を遷移する。図１１中のＭｈ，Ｍｈ＋１は、光変調手段１２へ入力される各多値信号の多値度である。
【００５８】
光変調手段１２として、例えば、図７の光変調手段１２を用い、各アームに組み込んだＤｕａｌ−Ｄｒｉｖｅ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器８４を、差動信号生成手段８３の出力信号がとりうる最大電圧と最小電圧の中間電圧が印加された時に透過率が最小となるようにバイアスすることにより、所望の多値信号光が生成される。
【００５９】
光ＣＤＭ受信回路２０２は、実施形態１と同様の構成であり、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光の各光周波数成分を、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３において、それぞれヘテロダイン同期検波する。ｋ番目の光検波手段４３に入力される光周波数成分は、光電界状態が式（１１）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。
【００６０】
図８の光検波手段４３を用いる場合、ＢＰＦ５４が出力する中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）は、式（１２）のように、２信号の和で表される。
【数１２】
電気位相同期ループ５７は、ＶＣＯ６１の発振周波数および位相が、中間周波信号Ｒ＊＊（ｔ）を構成する２信号のどちらか一方の搬送波と同期するように、ループフィルタ６３により調整される。ここで、電気位相同期ループ５７の電気帯域は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。
【００６１】
電気位相同期ループ５７で、ＶＣＯ６１の位相が式（１２）の右辺第１項の搬送波の位相と同期するとすると、電気帯域が光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭いループフィルタ６３はθｈ（ｔ）による電圧変動を感じないため、ＶＣＯ６１の位相はΔφ（ｔ）と同期し、ミキサー６２からの検波出力Ｓ１＊＊（ｔ）は、
【数１３】
と表せる。ミキサー６２の出力は、ＬＰＦ５６Ａにて低域濾波され、式（１３）の右辺第３項で表される多値ベースバンド信号が出力される。θｈ（ｔ）は差がπである２値のいずれかをとるため、多値ベースバンド信号は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応してとりうる各電圧レベルが、
【数１３Ａ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔となる。
【００６２】
電気位相同期ループ外のミキサー５８には、位相がΔφ（ｔ）に同期したＶＣＯ６１の出力が、位相がπ／２だけシフトさせて入力される。ミキサー５８からの検波出力Ｓ２＊＊（ｔ）は、
【数１４】
と表せる。ミキサー５８の出力は、ＬＰＦ５６Ｂにて低域濾波され、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応してとりうる各電圧レベルが、
【数１４Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号が生成される。
【００６３】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００６４】
このように、実施形態３でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【００６５】
（実施形態４）
実施形態４は、実施形態３における光ＣＤＭ受信回路２０２内において、ヘテロダイン同期検波の光検波手段４３の代わりに、ホモダイン検波を行う光検波手段４３’を配置した光ＣＤＭ伝送システムである。
【００６６】
光ＣＤＭ受信回路２０２は、実施形態２と同様の構成であり、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光の各光周波数成分を、光周波数分波手段１６の各々の出力端と１対１に接続された光検波手段４３’において、それぞれホモダイン検波する。ｋ番目の光検波手段４３’−ｋに入力される光周波数成分は、光電界状態が式（１１）で表される光周波数がｆｋである多値信号光である。
【００６７】
光位相同期ループ９１内は、電気帯域が光ＣＤＭ受信回路２０１にて２値／多値変換手段１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。光位相同期ループ９１で、局発光の光位相が式（１１）の右辺第１項の光搬送波の光位相と同期する場合、ループフィルタ６３はθｈ（ｔ）による電圧変動を感じないため、局発光の光位相はφＳ（ｔ）と同期し、光検波器の出力Ｑ１＊＊＊（ｔ）を、
【数１５】
と表せる。局発光の光電界振幅ＥＬを、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅
【数１５Ａ】
よりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分である式（１５）の右辺第１，２項は、局発光とのビート成分である右辺第４項と比べて無視できる。よって、光位相同期ループの出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ（ｔ）に対応する各電圧レベルが、
【数１５Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００６８】
光位相同期ループ９１外の光検波器５３’は、位相がφＳ（ｔ）に同期した局発光が、光位相が光位相シフタ６５でπ／２だけシフトさせて入力される。光検波器の出力Ｑ２＊＊＊（ｔ）は、
【数１６】
と表せる。ここで、局発光の光電界振幅ＥＬは、光位相同期ホモダイン検波回路へ入力される多値信号の光電界振幅
【数１６Ａ】
よりも十分に大きいため、光検波器の出力は、シンボル値Ｄ＃ｈ＋１（ｔ）に対応する各電圧レベルが、
【数１６Ｂ】
に対応する電圧レベルを中心として対称で、等間隔である多値ベースバンド信号と見なせる。
【００６９】
なお、送信回路内の２値／多値変換手段へ入力される各２値信号がビット同期している場合、実施形態２で説明したようにディジタルコヒーレント受信器を光検波手段として用いることが可能である。ＤＳＰ回路において多値信号光と局発光の光位相差の推定が可能であるため、光位相同期ホモダイン検波において必要である多値信号光と局発光との光位相同期が不要である。この光検波手段を用いる場合、光変調手段へ入力される多値信号は差動符号化（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）される。
【００７０】
電気復号化手段４５に、光検波手段４３’の各出力端からの多値ベースバンド信号が実施形態１で説明したように入力される。よって、光ＣＤＭ送信回路２０２において２値／多値変換手段１１へ入力されたＮ個の２値信号のうちの所望信号を選択的に受信することが可能である。
【００７１】
このように、実施形態２でも、従来の光ＣＤＭ伝送システム（図１）と同数の光変調手段１２および光検波手段４３’の数を用いて、符号長を２倍に拡張し、とりうる最大符号多重数を拡大できる。その際、隣接する光周波数成分の間隔を一定とすると、多波長信号光の光周波数帯域が変わらないため、波長分散耐性が劣化しない。
【符号の説明】
【００７２】
１１：２値／多値変換手段
１２、１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｋ’：光変調手段
１３：光周波数合波手段
１４、１４−１、１４−２、・・・、１４−Ｋ’：光源
１６：光周波数分波手段
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
３１、３１−１、３１−２、・・・、３１−Ｍ−１：重み付け回路
３２：識別器
３３：乗算器
４２：光周波数分波手段
４３、４３−１、４３−２、・・・、４３−Ｋ’：光検波手段
４３’、４３’−１、４３’−２、・・・、４３’−Ｋ’：光検波手段
４５、４５−１、４５−２、・・・、４５−Ｎ：電気復号化手段
４５’、４５’−１、４５’−２、・・・、４５’−Ｎ：電気復号化手段
５１：局発光源
５２、５２’：偏波調整手段
５３、５３’：光検波器
５４：ＢＰＦ
５５：電気位相同期ループ回路
５６Ａ、５６Ｂ：ＬＰＦ
５７：電気位相同期ループ
５８：ミキサー
６１：ＶＣＯ
６２：ミキサー
６３：ループフィルタ
６４：位相シフタ
６５：光位相シフタ
７１：入力端
８１：光強度変調手段
８２：光位相シフタ
８３：差動信号生成手段
８４：光強度変調器
９１：光位相同期ループ
２０１：光ＣＤＭ送信回路
２０２、２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−Ｎ：光ＣＤＭ受信回路
２０２’：光ＣＤＭ受信回路
２０３：光ファイバ伝送路
３０１：光ＣＤＭ伝送システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２種の符号要素で構成された符号長がＫ以下（Ｋは２以上の整数）であるＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個の多値信号を生成する２値／多値変換手段と、
互いに異なる光周波数の連続光である光搬送波が入力され、前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調するとともに前記光搬送波の光位相を互いに直交させ、２つの前記光搬送波を合流した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合波した多波長信号光を出力する光合波手段と、
を備える光ＣＤＭ送信回路。
【請求項２】
前記２値／多値変換手段は、
Ｎ個の前記２値信号と１対１に対応するＮ個の拡散符号器及びＫ個の加算器を有しており、
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対応させた際に、前記２種の符号要素のうちの一方の符号要素に対応する前記出力端からは前記拡散符号器へ入力された２値信号とシンボル値が一致する信号を出力し、他の前記出力端からは０を出力し、
ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の前記加算器は、ｋ番目の前記多値信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の前記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番目の前記出力端からの出力信号のシンボル値を加算することを特徴とする請求項１に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項３】
前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、
光位相が互いに直交する２つの前記光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動することを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項４】
前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、
光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが、等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動し、
前記光変調手段内での前記光搬送波それぞれの光位相シフト量が、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号のうち一方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１または２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光ＣＤＭ送信回路が出力する前記多波長信号光が光ファイバ伝送路を介して入力され、前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波して出力する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段から入力された前記光周波数成分を検波し、光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する２個の出力端を有する光検波手段と、
１番目からＮ番目の前記固有符号のうちの１つが割り当てられ、前記光検波手段の各出力端が接続されており、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の前記出力端へ順に対応させた際に、前記固有符号を構成する２種の前記符号要素のうちの一方に対応する前記出力端からの入力を正、他方の前記符号要素に対応する前記出力端からの入力を負として加える加減算を行うことにより、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手段と、
を備える光ＣＤＭ受信回路。
【請求項６】
前記光検波手段は、
出力光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの入力光と所定の周波数差となるように調整された局発光源と、
前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波する光検波器と、
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し、位相が互いに直交する２つの搬送波それぞれが搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、
ＶＣＯ、ミキサー及びループフィルタを含み、前記２値信号の信号帯域より狭い電気帯域の電気位相同期ループを有し、前記２つの搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力する位相同期検波回路と、
を備え、
前記ＶＣＯの出力の周波数および位相は、前記２個の搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、
前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力を前記ＶＣＯの出力により検波して、前記２つの搬送波のうちの一方が搬送する多値信号を復調することを特徴とする請求項５に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項７】
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を含み、前記２値信号の信号帯域より狭い電気帯域の光位相同期ループを備え、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力し、
前記局発光源の出力光の光周波数および光位相は、前記２個の光搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波することを特徴とする請求項５に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２種の符号要素で構成された符号長がＫ以下（Ｋは２以上の整数）であるＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個の多値信号を生成する２値／多値変換手段と、
互いに異なる光周波数の連続光である光搬送波が入力され、前記光搬送波を２分岐し、前記２値／多値変換手段からの前記多値信号のうちの２個を用いてそれぞれの前記光搬送波を変調するとともに前記光搬送波の光位相を互いに直交させ、２つの前記光搬送波を合流した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合波した多波長信号光を出力する光合波手段と、
を備える光ＣＤＭ送信回路。
【請求項２】
前記２値／多値変換手段は、
Ｎ個の前記２値信号と１対１に対応するＮ個の拡散符号器及びＫ個の加算器を有しており、
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対応させた際に、前記２種の符号要素のうちの一方の符号要素に対応する前記出力端からは前記拡散符号器へ入力された２値信号とシンボル値が一致する信号を出力し、他の前記出力端からは０を出力し、
ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の前記加算器は、ｋ番目の前記多値信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のｋ番目の前記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番目の前記出力端からの出力信号のシンボル値を加算することを特徴とする請求項１に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項３】
前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、
光位相が互いに直交する２つの前記光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動することを特徴とする請求項１または２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項４】
前記光変調手段が出力する前記多値信号光は、
光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれのとりうる光電界振幅レベルが、等間隔であり、且つ、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号の一方のシンボル値に応じて変動し、
前記光変調手段内での前記光搬送波それぞれの光位相シフト量が、前記光変調手段へ入力された２個の前記多値信号のうち一方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１または２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光ＣＤＭ送信回路が出力する前記多波長信号光が光ファイバ伝送路を介して入力され、前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波して出力する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段から入力された前記光周波数成分を検波し、光位相が互いに直交する２つの光搬送波が搬送するそれぞれの多値信号を出力する２個の出力端を有する光検波手段と、
１番目からＮ番目の前記固有符号のうちの１つが割り当てられ、前記光検波手段の各出力端が接続されており、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の前記出力端へ順に対応させた際に、前記固有符号を構成する２種の前記符号要素のうちの一方に対応する前記出力端からの入力を正、他方の前記符号要素に対応する前記出力端からの入力を負として加える加減算を行うことにより、前記２値／多値変換手段に入力された前記２値信号のうちの１つを選択的に取り出す電気復号化手段と、
を備える光ＣＤＭ受信回路。
【請求項６】
前記光検波手段は、
出力光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの入力光と所定の周波数差となるように調整された局発光源と、
前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波する光検波器と、
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し、位相が互いに直交する２つの搬送波それぞれが搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、
ＶＣＯ、ミキサー及びループフィルタを含み、前記２値信号の信号帯域より狭い電気帯域の電気位相同期ループを有し、前記２つの搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力する位相同期検波回路と、
を備え、
前記ＶＣＯの出力の周波数および位相は、前記２個の搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、
前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力を前記ＶＣＯの出力により検波して、前記２つの搬送波のうちの一方が搬送する多値信号を復調することを特徴とする請求項５に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項７】
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を含み、前記２値信号の信号帯域より狭い電気帯域の光位相同期ループを備え、光位相が互いに直交する２つの光搬送波それぞれが搬送する多値信号を復調して別々に出力し、
前記局発光源の出力光の光周波数および光位相は、前記２個の光搬送波のうちの一方と同期するように前記ループフィルタで調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波手段からの入力光との混合光を２乗検波することを特徴とする請求項５に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５００７９（Ｐ２０１１−２５００７９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０４８０（Ｐ２０１０−１２０４８０）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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