光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システム
【課題】最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムは、従来の電気符復号化のプロセスにおける割り当て符号のうち固有符号として用いることのできなかった符号の利用を可能とすることで、従来方式よりも周波数利用効率の向上を可能とする。
【解決手段】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムは、従来の電気符復号化のプロセスにおける割り当て符号のうち固有符号として用いることのできなかった符号の利用を可能とすることで、従来方式よりも周波数利用効率の向上を可能とする。
【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ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及びこれらを備える光ＣＤＭ伝送システムに関する。
【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】
２値／多値変換手段は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２値信号と１対１に対応するＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個（Ｋは２以上の整数）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は、対応する固有符号のｋ番目の符号要素が｛１｝である２値信号のシンボル値を加算した値である。図２に、２値／多値変換手段の構成例を示す。
【０００７】
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ベースバンド信号を、電気復号化手段において、対応する固有符号に応じて加減算を行う。ここで、生成される多値信号は、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手段が生成する多値信号同士で一致する。よって、固有符号として各符号間で直交性を有する符号を用いる場合、加減算により非所望信号成分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非特許文献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。
【０００８】
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】
【０００９】
【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】
【００１０】
非特許文献４の方式において、電気復号化手段での加減算により非所望信号成分を除去するためには、用いられる固有符号が各符号間で直交性を有する必要がある。固有符号としてアダマール符号を用いるとし、符号長をＫとすると、Ｋ個の互いに直交する符号がとれる。ここで、Ｋ個の符号のうちの１つは、全ての符号要素が｛１｝であるが、この符号を電気復号化手段に割り当てた場合、全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号が加算されるため、非所望信号成分を除去することができない。よって、実際に電気復号化手段へ割り当てることができる符号の数は、全ての符号要素が｛１｝である符号を除いたＫ−１個となる。
【００１１】
ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は、電気復号化手段に割り当てられる符号の符号長と等しくＫである。このため、非特許文献４の方式には、最大符号多重数／光周波数成分数が１未満に制限され、周波数利用効率が制限されるという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システム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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムは、従来の電気符復号化のプロセスにおける割り当て符号のうち固有符号として用いることのできなかった符号の利用を可能とすることで、従来方式よりも周波数利用効率の向上を可能とする。
【００１４】
具体的には、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素が前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段と、互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、前記２値／多値変換手段が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調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。
【００１５】
光ＣＤＭ受信回路の電気復号化手段に、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）が割り当てられたとすると、電気復号化手段は全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号を加算する。光ＣＤＭ送信回路内の２値／多値変換手段において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００１６】
従って、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記２値／多値変換手段は、それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を持ち、前記固有符号の各符号要素を前記出力端へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器と、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第１形態は、前記光変調手段が出力する前記多値信号光が、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第２形態は、前記光変調手段が出力する前記多値信号光が、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第３形態は、前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、前記多波長信号光を出力する出力端において、前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路は、前記光ＣＤＭ送信回路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段と、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、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、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、前記固有符号に対応する前記２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段と、を備える。
【００２２】
光ＣＤＭ受信回路の電気復号化手段に、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）が割り当てられたとすると、電気復号化手段は全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号を加算する。光ＣＤＭ送信回路内の２値／多値変換手段において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００２３】
従って、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【００２４】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする。
【００２５】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波が搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力を２乗検波する包絡線検波器と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源と、複数の出力端を有し、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光を混合する光ハイブリッドと、前記光ハイブリッドの出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器と、前記光検波器の出力を２乗する複数の２乗器と、各々の前記２乗器の出力を加算する加算器と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
光ＣＤＭ送信回路の第２形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と、前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有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、前記ループフィルタで前記搬送波と同期するように調整され、前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力信号と前記ＶＣＯの出力を積算することを特徴とする。
【００２８】
光ＣＤＭ送信回路の第２形態に対応する光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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、前記局発光源が出力する連続光の光周波数および光位相は、前記ループフィルタにより、前記光周波数分波手段からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【００２９】
光ＣＤＭ送信回路の第３形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、前記光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３１】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第１形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３２】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第２形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３３】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第３形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３４】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、前述した光ＣＤＭ送信回路と光ＣＤＭ受信回路を備えるため、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】光ＣＤＭ伝送システムの構成例を説明する図である。
【図２】光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段の構成例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受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図７】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８】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が出力する多値信号光の光電界状態を説明する図である。
【図９】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受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
（実施形態１）
実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムは、図１の光ＣＤＭ伝送システムと同様に、光ＣＤＭ送信回路２０１と複数の光ＣＤＭ受信回路２０２とが光ファイバ伝送路２０３で接続された構成である。
【００３９】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２０１は、２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素が、前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段１１１と、互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、２値／多値変換手段１１１が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調した多値信号光を出力する複数の光変調手段１２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１３と、を備える。
【００４０】
各々の光変調手段１２は、光源１４からそれぞれ光周波数が異なる連続光が入力され、入力された連続光の光強度を２値／多値変換手段１１１にて生成された多値信号のうちのいずれか１個を用いて変調した多値信号光を出力する。各光変調手段１２が出力する多値信号光を、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ： Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）や多層膜フィルタ等の光周波数合波手段１３や、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により作成された光カプラにより合波した多波長信号光が、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。ここで、多波長信号光の各光周波数成分の平均光強度は等しい。図１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。
【００４１】
２値／多値変換手段１１１は、シンボル値がＤ１（ｔ）〜ＤＮ（ｔ）であるＮ個の２値信号が入力され、２値信号と１対１に対応するＮ個の固有符号に基づき、シンボル値がＤ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ）であるＫ個の多値信号を生成する。固有符号は２種の符号要素で構成され、符号長はＫ以下である。ｋ番目の多値信号のシンボル値は、１対１に対応する固有符号のｋ番目の符号要素が、とりうる２種の符号要素のうちの一方である２値信号のシンボル値をそのまま、他方である２値信号のシンボル値は反転させた上で、Ｎ個の２値信号のシンボル値を加算した値である。固有符号ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のｋ番目の符号要素をｃｎ，ｋとすると、ｋ番目の多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）は、
【数１】
と表せる。固有符号としては、各符号間で直交性を有するアダマール符号などを用いる。ここで、多値信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが光多値変調における所望の間隔となるように、２値／多値変換手段１１１内にて調整されている。
【００４２】
図３は、２値／多値変換手段１１１の構成例である。２値／多値変換手段１１１は、それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端２３を持ち、前記固有符号の各符号要素を出力端２３へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた出力端２３から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた出力端２３から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器１２１と、各々の拡散符号器１２１のｋ番目の出力端２３からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器２２と、を有する。本実施形態では、２値／多値変換手段１１１は加算器２２の後段にプリバイアス回路２４を接続している。
【００４３】
拡散符号器１２１は、対応する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へ順に割り当てた際に、符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端２３から、シンボル値が入力された２値信号と一致する信号（拡散値）を出力する。一方、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端２３からは、シンボル値が入力された２値信号と反転した信号（拡散値）を出力する。図３は、すべての固有符号の符号長および出力端２３数がＫの場合である。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１２１−１の各出力端２３の出力信号のシンボル値は、Ｄ１（ｔ）＝１の場合は順に“１”，“１”，“０”，・・・，“０”となり、Ｄ１（ｔ）＝０の場合は順に“０”，“０”，“１”，・・・，“１”となる。
【００４４】
各拡散符号器１２１の出力信号は加算され、Ｋ個の多値信号が生成される。ｋ番目の加算器２２は、各拡散符号器１２１のｋ番目の出力端２３−ｋからの出力信号を加算して、シンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）が式（１）で表される多値信号を生成する。
【００４５】
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。プリバイアス回路２４の構成例を図４に示す。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。
【００４６】
ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ−１）の重み付け回路３１−ｍにおける識別器の閾値電圧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〜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、プリバイアス回路２４は、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。
【００４７】
２値／多値変換手段１１１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１２１、加算器２２およびプリバイアス回路２４での演算を記憶させたメモリとＤ／Ａコンバータとを組み合わせて２値／多値変換手段を構成することもできる。更には、拡散符号器１２１と加算器２２での演算を記憶させたメモリと、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のようなプリバイアス回路との組み合わせにより、Ｄ／Ａコンバータを不要化し、Ｄ／Ａコンバータのサンプリング速度を超えた高速化が図れる。
【００４８】
光変調手段１２が出力する多値信号光は、入力される多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定である。光変調手段１２は、２値／多値変換手段１１１から入力された多値信号のシンボル値に応じて固有の光強度をとり、とりうる光強度レベルが等間隔である多値信号光を出力する。光変調手段１２へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１１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。光多値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、各光強度レベルが等間隔である多値信号光が生成される。
【００４９】
光周波数がｆｋである連続光が入力されるｋ番目の光変調手段１２−ｋが出力する多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）は、平均光強度、シンボル値に応じてとりうる光強度レベルの間隔、をそれぞれＰＳ、ΔＰＳで与えると、
【数２】
と表せる。ｍＤ＃ｋは多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）がとりうる最大値と最小値の中間値、θＳ（ｔ）は光強度変調に伴う位相チャープ量、φＳ（ｔ）は多値信号光の位相雑音である。
【００５０】
光変調手段１２として、ＬＮ強度変調器などのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）変調器などを用いることができる。Ｄｕａｌ−ＤｒｉｖｅのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器をＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ動作させた場合、θＳ（ｔ）＝０となる。
【００５１】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２０２は、光ＣＤＭ送信回路２０１からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段４２と、光周波数分波手段４２からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段４３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、光検波手段４３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光検波手段４３の出力端へ順に対応させ、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、２値／多値変換手段１１１に入力された２値信号のうち、前記固有符号に対応する２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段４５と、を備える。
【００５２】
光周波数分波手段４２は、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光を光周波数成分ごとに分離して、多値信号光を光検波手段４３へ出力する。本実施形態では、光検波手段４３として光検波器（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いる。各光検波手段４３は、光周波数分波手段４２からの多値信号光を２乗検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。ここで、各光検波手段４３で生成された多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目の光検波手段４３−ｋに入力される多値信号光の光電界状態が式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光とすると、多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（１）は、
【数３】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００５３】
電気復号化手段４５は、複数の入力端と１個の出力端を備える。各入力端は、各光検波手段４３の出力端と１対１に接続され、対応する固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各光検波手段４３の出力端へ順に割り当てた際に、｛１｝が割り当てられた出力端からの入力を正、｛０｝が割り当てられた出力端からの入力を負として加える加減算を行う。上記加減算において、符号の直交性により非所望信号成分が除去され、所望の２値信号が選択的に取り出される。
【００５４】
本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００５５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００５６】
以下、固有符号として符号長がＫであるアダマール符号を用いた場合に、全ての符号要素が｛１｝であるｈ番目の固有符号に対応する電気復号化手段４５において、所望の２値信号を選択的に取り出せることを示す。電気復号化手段の出力Ｓｈ（ｔ）（１）は、光検波手段からの多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（１）の和となる。ここで、式（４）−（６）が成り立つ。
【数４】
【数５】
【数６】
よって、
【数７】
となり、光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段に入力されたｈ番目の２値信号のシンボル値Ｄｈ（ｔ）に応じて、シンボル値が変化する所望の２値信号が取り出せることが分かる。
【００５７】
（実施形態２）
実施形態２の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３としてヘテロダイン包絡線検波回路を配置する。ヘテロダイン包絡線検波回路は、局発光源、光検波器、ＢＰＦ（Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、包絡線検波器を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００５８】
図６は、ヘテロダイン包絡線検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、光周波数分波手段４２からの信号光と所定の周波数差となるように調整された局発光源５１と、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４３からの信号光との混合光を２乗検波する光検波器５３と、光検波器５３の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波が搬送する信号成分を透過するＢＰＦ５４と、ＢＰＦ５４の出力を２乗検波する包絡線検波器５９と、を備える。
【００５９】
局発光源５１の光周波数は、多値信号光の光周波数とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光電界状態が実施形態１中の式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン包絡線検波回路内では、局発光の光周波数をｆｋ−ｆＩＦとなるように調整する。その光電界状態ＥＬ（ｔ）は、
【数８】
と表せる。ここで、ＰＬ，φＬ（ｔ）は、それぞれ、局発光の光強度および位相雑音である。一方、多値信号光の光電界ＥＳ（ｔ）は、実施形態１中の式（２）で表せる。
【００６０】
光検波手段４３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波する。その出力Ｑｋ（ｔ）（２）は、
【数９】
と表せる。ここで、
【数１０】
とした。
【００６１】
ヘテロダイン包絡線検波回路内では、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。図６では、偏波調整手段５２が局発光の偏波を調整している。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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、ヘテロダイン包絡線検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００６２】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、直接検波成分を除去して、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号（式（９）右辺第３項）を出力する。
【００６３】
ＢＰＦ５４からの中間周波信号は、包絡線検波器５９における２乗検波の後、ＬＰＦ（Ｌｏｗｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）において低域濾波され、各シンボル値に対応する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。ここで、各ヘテロダイン包絡線検波回路で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目のヘテロダイン包絡線検波回路で生成される多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（２）は、
【数１１】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００６４】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００６５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００６６】
（実施形態３）
実施形態３の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３として位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路を配置する。位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路は、局発光源、光ハイブリッド、複数の光検波器および２乗器、加算器を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００６７】
図７は、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源５１と、複数の出力端を有し、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光を混合する光ハイブリッド１３３と、光ハイブリッド１３３の出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器１３４と、光検波器１３４の出力を２乗する複数の２乗器１３５と、各々の２乗器１３５の出力を加算する加算器１３６と、を備える。
【００６８】
局発光の光周波数は、多値信号光との光周波数差εが、光ＣＤＭ送信回路２０１において２値／多値変換手段１１１へ入力される２値信号の信号帯域と比べて十分に小さくなるように調整される。光電界状態が実施形態１中の式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路内では、局発光の光電界状態ＥＬ’（ｔ）は、
【数１２】
と表せる。
【００６９】
光ハイブリッド１３３は、複数の出力端を有し、局発光と多値信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、局発光と多値信号光とを混合して出力する。４個の出力端を備え、１番目の出力端における局発光と多値信号光との光位相差をψ（ｔ）とすると、他の３つの出力端における光位相差がψ（ｔ）+π／２，ψ（ｔ）+π，ψ（ｔ）+３π／２となる９０°光ハイブリッドなどがこれにあたる。偏波を利用して所望の光位相関係を実現するλ／２板やλ／４板を組み込んだ空間系回路や、光ファイバやＰＬＣなどで作成した光カプラに光位相調整部を組み込むことで、９０°光ハイブリッドを構成できる。
【００７０】
図７は、９０°光ハイブリッド１３３の入力端において、偏波調整手段５２が局発光と多値信号光の偏波状態を調整する構成である。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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００７１】
９０°光ハイブリッドの出力端＃１，＃２は差動検波器１３４−１に、出力端＃３， ＃４は差動検波器１３４−２に接続される。ここで、出力端＃１における局発光と多値信号光との光位相差をψ（ｔ）とすると、出力端２〜４における光位相差は、順に、ψ（ｔ）＋π，ψ（ｔ）+π／２，ψ（ｔ）+３π／２となる。この時、差動検波器１の出力Ｑ１（ｔ）（３）は、
【数１３】
と表せる。同様にして、差動検波器２の出力Ｑ２（ｔ）（３）は、次式で表せる。
【数１４】
差動検波器の出力は、それぞれ２乗された後に加算され、各シンボル値に対応する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。ここで、各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路で生成される多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（３）は、
【数１５】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００７２】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００７３】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００７４】
（実施形態４）
実施形態４の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムと同様に、光ＣＤＭ送信回路２０１と複数の光ＣＤＭ受信回路２０２とが光ファイバ伝送路２０３により接続された構成である。実施形態１では光ＣＤＭ送信回路２０１内の光変調手段１２が光搬送波の光強度を変調するのに対して、実施形態４では光搬送波の光電界振幅および光位相を変調する。更に、実施形態４の光ＣＤＭ受信回路２０２は、光検波手段４３として、ヘテロダイン同期検波回路を配置する。
【００７５】
光変調手段１２が出力する前記多値信号光は、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、光変調手段１２内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかである。
【００７６】
光変調手段１２が出力する多値信号光は、２値／多値変換手段１１１から入力された多値信号のシンボル値に応じて、固有の光電界振幅レベルをとり、とりうる光電界振幅レベルは等間隔である。また、光変調手段１２内での光搬送波の光位相シフト量は、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。光変調手段１２へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１１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。光多値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、各光電界振幅レベルが等間隔である多値信号光が生成される。
【００７７】
光周波数がｆｋである連続光が入力されるｋ番目の光変調手段１２−ｋが出力する多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）＊は、シンボル値に応じてとりうる光電界振幅レベルの間隔をΔＥＳで与えると、
【数１６】
と表せる。ωｋ（ｔ）は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、差がπである２値のいずれかをとる。ωｋ（ｔ）が、０またはπのいずれかとすると、多値信号光の光電界状態は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、図８のように遷移する。図８中のＭｋは、光変調手段へ入力される多値信号の多値数である。
【００７８】
図９は、光変調手段１２の一例である。光変調手段１２は、差動信号生成手段２５と、光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器２６を含む。ゼロチャープ型の光強度変調器２６は、例えば、Ｄｕａｌ−ＤｒｉｖｅのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器である。光強度変調器２６は、差動信号生成手段２５が２値／多値変換手段１１１からの多値信号から生成した極性が反転関係にある２つの信号を、差動信号生成手段２５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し、所望の多値信号光を生成する。差動信号生成手段２５は、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。
【００７９】
光ＣＤＭ受信回路２０２に入力された多波長信号光は、光周波数分波手段４２により光周波数成分ごとに分離され、各光検波手段４３（ヘテロダイン同期検波回路）へ入力される。ヘテロダイン同期検波回路は、局発光源、光検波器、ＢＰＦ、位相同期検波回路を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００８０】
図１０は、ヘテロダイン同期検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、光周波数分波手段４２からの信号光と所定の周波数差となるように調整された局発光源５１と、局発光源５１からの連続光と、光周波数分波手段４２からの信号光との混合光を２乗検波する光検波器５３と、光検波器５３の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波が搬送する信号成分を透過するＢＰＦ５４と、ＶＣＯ６１、ミキサー６２及びループフィルタ６３を含み、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有する位相同期検波回路５５と、を備え、ＶＣＯ６１の出力の周波数および位相は、ループフィルタ６３で前記搬送波と同期するように調整され、ミキサー６２は、ＢＰＦ５４からの入力信号とＶＣＯ６１の出力を積算することを特徴とする。
【００８１】
局発光源５１の光周波数は、光検波手段へ入力される多値信号光の光周波数とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光電界状態が式（１６）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン同期検波回路では、局発光の光周波数はｆｋ−ｆＩＦとなるように調整され、その光電界状態ＥＬ（ｔ）＊は、光電界振幅をＥＬとすると、
【数１７】
と表せる。
【００８２】
光検波器５３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑｋ（ｔ）（４）は、
【数１８】
と表せる。Δφ（ｔ）の時間変動は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１１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。
【００８３】
ヘテロダイン同期検波回路内では、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が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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成などにより、ヘテロダイン同期検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００８４】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、直接検波成分を除去して、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号（式（１８）右辺第３項）を出力する。
【００８５】
位相同期検波回路５５は、ＢＰＦ５４からの中間周波信号を同期検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。ここで、各光検波手段４３（ヘテロダイン同期検波回路）で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。位相同期検波回路５５内のミキサー６２の出力Ｔｋ（ｔ）（４）は、
【数１９】
と表せる。ミキサー６２の出力Ｔｋ（ｔ）（４）をＬＰＦ５６にて低域濾波した多値ベースバンド信号
【数２０】
が電気復号化手段へ入力される。ωｋ（ｔ）は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、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＃ｋ（ｔ）に応じてとりうる電圧レベルがｍＤ＃ｋに対応する０Ｖを中心として対称かつ等間隔となることが分かる。
【００８６】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００８７】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００８８】
（実施形態５）
実施形態５の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態４の光ＣＤＭ伝送システムおいて、光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３として、光位相同期ホモダイン検波回路を配置する。光位相同期ホモダイン検波回路は、局発光源、光検波器およびループフィルタにより構成される光位相同期ループを備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００８９】
図１１は、光位相同期ホモダイン検波回路の一例である。すなわち、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を含み、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、局発光源５１が出力する連続光の光周波数および光位相は、ループフィルタ６３により、光周波数分波手段４２からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、光検波器５３は、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【００９０】
ループフィルタ６３は、局発光の光周波数および光位相を、多値信号光の光搬送波と同期するように調整する。光電界状態が実施形態４中の式（１６）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の光位相同期ホモダイン検波回路では、光位相同期ループの電気帯域は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。このため、ループフィルタ６３は、θＳ（ｔ）による２値信号の信号速度での電圧変動を感じずに、局発光の光位相はφＳ（ｔ）と同期し、局発光の光電界状態ＥＬ’（ｔ）＊は、
【数２１】
と表せる。
【００９１】
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。その出力Ｒｋ（ｔ）（５）は、
【数２２】
と表せる。局発光の光電界振幅を、多値信号光の光電界振幅よりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分（式（２２） 右辺第２項）は、局発光と多値信号光のビート成分（式（２２） 右辺第３項）と比べて無視できるため、Ｒｋ（ｔ）（５）は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。
【００９２】
光位相同期ホモダイン検波回路内では、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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、光位相同期ホモダイン検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００９３】
光検波手段４３として、光位相同期ホモダイン検波回路に代わり、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、光強度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。
【００９４】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５で、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００９５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００９６】
（実施形態６）
実施形態６の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態４に記載の光ＣＤＭ伝送システムおいて、光ＣＤＭ送信回路２０１が、多波長信号光に加え、多波長信号光と光周波数が一致する光周波数成分を含む多波長連続光を出力する。光ＣＤＭ送信回路２０１の出力端において、多波長信号光と多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士で、光位相差が０またはπであり、偏波状態が一致する。更に、実施形態６の光ＣＤＭ受信回路２０２では、光検波手段４３として光検波器を配置する。
【００９７】
図１２は、光ＣＤＭ送信回路２０１の構成例である。光ＣＤＭ送信回路２０１は、前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、前記多波長信号光を出力する出力端において、前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器９１をさらに備える。
【００９８】
各光源１４の出力光は、光強度変調手段１２の前で分岐される。一方の経路では、経路内の光変調手段１２が、入力光の光電界振幅および光位相を２値／多値変換手段１１１からの多値信号で変調して多値信号光が生成する。これに対し、他方の経路への入力光は、変調されずに連続光が出力される。その後、光混合器９１が多値信号光と連続光を合波する。
【００９９】
ここで、少なくとも一方の経路内に配置された光位相調整手段９２により、多値信号光と連続光の光位相は、合波した際に光位相差が０またはπとなるように調整される。多値信号光と連続光の光強度は、連続光の光強度が多値信号光よりも十分に大きくなるように、少なくとも一方の経路内に配置された光強度調整手段９３により調整される。多値信号光と連続光の偏波状態は、合波した際に一致するように、少なくとも一方の経路内に配置された偏波調整手段９４により調整される。両経路内で偏波状態が保持される場合は、偏波調整手段９４を省くこともできる。
【０１００】
光周波数合波手段１３は、光周波数がｆ１である多値信号光及び連続光と、光周波数がｆ２，・・・，ｆＫである多値信号光及び連続光と、を合波して多波長信号光および多波長連続光を出力する。多波長信号光と多波長連続光は、上記のように、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士の光位相差が０またはπであればよく、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の光位相関係は任意である。また、多波長信号光と多波長連続光は、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士成分同士の偏波状態が一致しているが、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の偏波状態は必ずしも一致していなくてよい。図１２では、光位相調整手段９２の出力を偏波調整手段９４に入力する構成としたが、偏波調整手段９４は、光位相調整手段９２の前に配置してもよい。同様に、光強度調整手段９３を光変調手段１２の前に配置することも可能である。
【０１０１】
図１２では、出力光の光周波数が異なる各光源と各光変調手段を１対１に接続する構成としたが、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。また、図１３のように、多波長光源の出力を光周波数分波手段１６の前で分岐して、一方の経路を通過した多波長連続光を、光周波数合波手段１３の後段で多波長信号光と合波する構成も可能である。
【０１０２】
光ＣＤＭ受信回路２０２に入力された多波長信号光および多波長連続光は、光周波数分波手段４２により光周波数成分ごとに分離され、各光検波手段４３へ入力される。光検波手段４３は、光周波数分波手段からの入力光を２乗検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【０１０３】
ここで、光周波数が同じである多値信号光と連続光の光位相は、光ＣＤＭ送信回路２０１内において、光位相差が多値信号光のシンボル値に応じて０またはπとなるように調整されている。更に、これらの光の光ファイバ伝送中における位相変移量は等しいため、光ＣＤＭ受信回路２０２内における光位相差も０またはπとなる。ｋ番目の光検波手段４３−ｋへの入力光の光電界状態ＥＴｏｔａｌ（ｔ）は、連続光の光電界ＥＣＷ（ｔ）と多値信号光の光電界ＥＳ（ｔ）＊の和となり、
【数２３】
と表せる。ここで、ＥＣＷは、連続光の光電界振幅である。よって、光検波手段４３−ｋの出力Ｑｋ（ｔ）（６）は、
【数２４】
と表せる。光ＣＤＭ送信回路２０１内において、連続光の光電界振幅が、多値信号光の光電界振幅よりも十分に大きくなるように調整されているため、多値信号光の直接検波成分（式（２４） 右辺第２項）は、連続光と多値信号光のビート成分（式（２４） 右辺第３項）と比べて無視できるため、Ｑｋ（ｔ）（６）は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。
【０１０４】
光周波数が同じである多値信号光と連続光は、光ＣＤＭ送信回路２０１内において偏波状態が一致するように調整されている。また、光ファイバ伝送中の偏波変移も一様であるため、光検波手段４３の入力端においても偏波状態は揃っている。よって、本実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２内では、通常のコヒーレント検波手段内で必要となる偏波状態の調整が不要である。
【０１０５】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【０１０６】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【符号の説明】
【０１０７】
１１、１１１：２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
１５：多波長光源
１６：光周波数分波手段
２１、２１−１、２１−２、・・・、２１−Ｎ、１２１、１２１−１、１２１−２、・・・、１２１−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
２５：差動信号生成手段
２６：光強度変調器
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
４５、４５−１、４５−２、・・・、４５−Ｎ：電気復号化手段
５１：局発光源
５２、：偏波調整手段
５３、：光検波器
５４：ＢＰＦ
５５：位相同期検波回路
５６：ＬＰＦ
５７：電気位相同期ループ
５９:包絡線検波器
６１：ＶＣＯ
６２：ミキサー
６３：ループフィルタ
８７：光位相同期ループ
９１：光混合器
９２：光位相調整手段
９３：光強度調整手段
９４：偏波調整手段
１３３：９０°光ハイブリッド
１３４、１３４−１、１３４−２：差動検波器
１３５、１３５−１、１３５−２：２乗器
１３６：加算器
２０１：光ＣＤＭ送信回路
２０２、２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−Ｎ：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ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及びこれらを備える光ＣＤＭ伝送システムに関する。
【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】
２値／多値変換手段は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号から、２値信号と１対１に対応するＮ個の固有符号に基づき、Ｋ個（Ｋは２以上の整数）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は、対応する固有符号のｋ番目の符号要素が｛１｝である２値信号のシンボル値を加算した値である。図２に、２値／多値変換手段の構成例を示す。
【０００７】
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ベースバンド信号を、電気復号化手段において、対応する固有符号に応じて加減算を行う。ここで、生成される多値信号は、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手段が生成する多値信号同士で一致する。よって、固有符号として各符号間で直交性を有する符号を用いる場合、加減算により非所望信号成分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非特許文献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。
【０００８】
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】
【０００９】
【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】
【００１０】
非特許文献４の方式において、電気復号化手段での加減算により非所望信号成分を除去するためには、用いられる固有符号が各符号間で直交性を有する必要がある。固有符号としてアダマール符号を用いるとし、符号長をＫとすると、Ｋ個の互いに直交する符号がとれる。ここで、Ｋ個の符号のうちの１つは、全ての符号要素が｛１｝であるが、この符号を電気復号化手段に割り当てた場合、全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号が加算されるため、非所望信号成分を除去することができない。よって、実際に電気復号化手段へ割り当てることができる符号の数は、全ての符号要素が｛１｝である符号を除いたＫ−１個となる。
【００１１】
ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は、電気復号化手段に割り当てられる符号の符号長と等しくＫである。このため、非特許文献４の方式には、最大符号多重数／光周波数成分数が１未満に制限され、周波数利用効率が制限されるという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システム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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムは、従来の電気符復号化のプロセスにおける割り当て符号のうち固有符号として用いることのできなかった符号の利用を可能とすることで、従来方式よりも周波数利用効率の向上を可能とする。
【００１４】
具体的には、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素が前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段と、互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、前記２値／多値変換手段が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調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。
【００１５】
光ＣＤＭ受信回路の電気復号化手段に、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）が割り当てられたとすると、電気復号化手段は全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号を加算する。光ＣＤＭ送信回路内の２値／多値変換手段において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００１６】
従って、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記２値／多値変換手段は、それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を持ち、前記固有符号の各符号要素を前記出力端へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器と、各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第１形態は、前記光変調手段が出力する前記多値信号光が、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第２形態は、前記光変調手段が出力する前記多値信号光が、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の第３形態は、前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、前記多波長信号光を出力する出力端において、前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る光ＣＤＭ受信回路は、前記光ＣＤＭ送信回路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段と、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、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、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、前記固有符号に対応する前記２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段と、を備える。
【００２２】
光ＣＤＭ受信回路の電気復号化手段に、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）が割り当てられたとすると、電気復号化手段は全ての光検波手段からの多値ベースバンド信号を加算する。光ＣＤＭ送信回路内の２値／多値変換手段において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００２３】
従って、本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ受信回路を提供することができる。
【００２４】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする。
【００２５】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波が搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力を２乗検波する包絡線検波器と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
光ＣＤＭ送信回路の第１形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源と、複数の出力端を有し、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光を混合する光ハイブリッドと、前記光ハイブリッドの出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器と、前記光検波器の出力を２乗する複数の２乗器と、各々の前記２乗器の出力を加算する加算器と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
光ＣＤＭ送信回路の第２形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と、前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有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、前記ループフィルタで前記搬送波と同期するように調整され、前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力信号と前記ＶＣＯの出力を積算することを特徴とする。
【００２８】
光ＣＤＭ送信回路の第２形態に対応する光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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、前記局発光源が出力する連続光の光周波数および光位相は、前記ループフィルタにより、前記光周波数分波手段からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【００２９】
光ＣＤＭ送信回路の第３形態に対応する光ＣＤＭ受信回路の前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、前記光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３１】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第１形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３２】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第２形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３３】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、第３形態の光ＣＤＭ送信回路と、これに対応する光ＣＤＭ受信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、を備える。
【００３４】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムは、前述した光ＣＤＭ送信回路と光ＣＤＭ受信回路を備えるため、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、最大符号多重数／光周波数成分数＝１とすることで、同一波長帯域内で送りうる情報量を増大し、周波数利用効率の制限を解決する光ＣＤＭ送信回路、光ＣＤＭ受信回路及び光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】光ＣＤＭ伝送システムの構成例を説明する図である。
【図２】光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段の構成例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受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図７】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８】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の２値／多値変換手段が出力する多値信号光の光電界状態を説明する図である。
【図９】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受信回路の光検波手段を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
（実施形態１）
実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムは、図１の光ＣＤＭ伝送システムと同様に、光ＣＤＭ送信回路２０１と複数の光ＣＤＭ受信回路２０２とが光ファイバ伝送路２０３で接続された構成である。
【００３９】
［光ＣＤＭ送信回路］
光ＣＤＭ送信回路２０１は、２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の符号要素が、前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段１１１と、互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、２値／多値変換手段１１１が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調した多値信号光を出力する複数の光変調手段１２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１３と、を備える。
【００４０】
各々の光変調手段１２は、光源１４からそれぞれ光周波数が異なる連続光が入力され、入力された連続光の光強度を２値／多値変換手段１１１にて生成された多値信号のうちのいずれか１個を用いて変調した多値信号光を出力する。各光変調手段１２が出力する多値信号光を、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ： Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）や多層膜フィルタ等の光周波数合波手段１３や、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により作成された光カプラにより合波した多波長信号光が、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。ここで、多波長信号光の各光周波数成分の平均光強度は等しい。図１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。
【００４１】
２値／多値変換手段１１１は、シンボル値がＤ１（ｔ）〜ＤＮ（ｔ）であるＮ個の２値信号が入力され、２値信号と１対１に対応するＮ個の固有符号に基づき、シンボル値がＤ＃１（ｔ）〜Ｄ＃Ｋ（ｔ）であるＫ個の多値信号を生成する。固有符号は２種の符号要素で構成され、符号長はＫ以下である。ｋ番目の多値信号のシンボル値は、１対１に対応する固有符号のｋ番目の符号要素が、とりうる２種の符号要素のうちの一方である２値信号のシンボル値をそのまま、他方である２値信号のシンボル値は反転させた上で、Ｎ個の２値信号のシンボル値を加算した値である。固有符号ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のｋ番目の符号要素をｃｎ，ｋとすると、ｋ番目の多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）は、
【数１】
と表せる。固有符号としては、各符号間で直交性を有するアダマール符号などを用いる。ここで、多値信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが光多値変調における所望の間隔となるように、２値／多値変換手段１１１内にて調整されている。
【００４２】
図３は、２値／多値変換手段１１１の構成例である。２値／多値変換手段１１１は、それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端２３を持ち、前記固有符号の各符号要素を出力端２３へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた出力端２３から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた出力端２３から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器１２１と、各々の拡散符号器１２１のｋ番目の出力端２３からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器２２と、を有する。本実施形態では、２値／多値変換手段１１１は加算器２２の後段にプリバイアス回路２４を接続している。
【００４３】
拡散符号器１２１は、対応する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へ順に割り当てた際に、符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端２３から、シンボル値が入力された２値信号と一致する信号（拡散値）を出力する。一方、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端２３からは、シンボル値が入力された２値信号と反転した信号（拡散値）を出力する。図３は、すべての固有符号の符号長および出力端２３数がＫの場合である。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１２１−１の各出力端２３の出力信号のシンボル値は、Ｄ１（ｔ）＝１の場合は順に“１”，“１”，“０”，・・・，“０”となり、Ｄ１（ｔ）＝０の場合は順に“０”，“０”，“１”，・・・，“１”となる。
【００４４】
各拡散符号器１２１の出力信号は加算され、Ｋ個の多値信号が生成される。ｋ番目の加算器２２は、各拡散符号器１２１のｋ番目の出力端２３−ｋからの出力信号を加算して、シンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）が式（１）で表される多値信号を生成する。
【００４５】
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。プリバイアス回路２４の構成例を図４に示す。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。
【００４６】
ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ−１）の重み付け回路３１−ｍにおける識別器の閾値電圧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〜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、プリバイアス回路２４は、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。
【００４７】
２値／多値変換手段１１１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１２１、加算器２２およびプリバイアス回路２４での演算を記憶させたメモリとＤ／Ａコンバータとを組み合わせて２値／多値変換手段を構成することもできる。更には、拡散符号器１２１と加算器２２での演算を記憶させたメモリと、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のようなプリバイアス回路との組み合わせにより、Ｄ／Ａコンバータを不要化し、Ｄ／Ａコンバータのサンプリング速度を超えた高速化が図れる。
【００４８】
光変調手段１２が出力する多値信号光は、入力される多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定である。光変調手段１２は、２値／多値変換手段１１１から入力された多値信号のシンボル値に応じて固有の光強度をとり、とりうる光強度レベルが等間隔である多値信号光を出力する。光変調手段１２へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１１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。光多値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、各光強度レベルが等間隔である多値信号光が生成される。
【００４９】
光周波数がｆｋである連続光が入力されるｋ番目の光変調手段１２−ｋが出力する多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）は、平均光強度、シンボル値に応じてとりうる光強度レベルの間隔、をそれぞれＰＳ、ΔＰＳで与えると、
【数２】
と表せる。ｍＤ＃ｋは多値信号のシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）がとりうる最大値と最小値の中間値、θＳ（ｔ）は光強度変調に伴う位相チャープ量、φＳ（ｔ）は多値信号光の位相雑音である。
【００５０】
光変調手段１２として、ＬＮ強度変調器などのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）変調器などを用いることができる。Ｄｕａｌ−ＤｒｉｖｅのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器をＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ動作させた場合、θＳ（ｔ）＝０となる。
【００５１】
［光ＣＤＭ受信回路］
光ＣＤＭ受信回路２０２は、光ＣＤＭ送信回路２０１からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段４２と、光周波数分波手段４２からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段４３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、光検波手段４３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光検波手段４３の出力端へ順に対応させ、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、２値／多値変換手段１１１に入力された２値信号のうち、前記固有符号に対応する２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段４５と、を備える。
【００５２】
光周波数分波手段４２は、光ＣＤＭ受信回路２０２へ入力された多波長信号光を光周波数成分ごとに分離して、多値信号光を光検波手段４３へ出力する。本実施形態では、光検波手段４３として光検波器（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いる。各光検波手段４３は、光周波数分波手段４２からの多値信号光を２乗検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。ここで、各光検波手段４３で生成された多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目の光検波手段４３−ｋに入力される多値信号光の光電界状態が式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光とすると、多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（１）は、
【数３】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００５３】
電気復号化手段４５は、複数の入力端と１個の出力端を備える。各入力端は、各光検波手段４３の出力端と１対１に接続され、対応する固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝を各光検波手段４３の出力端へ順に割り当てた際に、｛１｝が割り当てられた出力端からの入力を正、｛０｝が割り当てられた出力端からの入力を負として加える加減算を行う。上記加減算において、符号の直交性により非所望信号成分が除去され、所望の２値信号が選択的に取り出される。
【００５４】
本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００５５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００５６】
以下、固有符号として符号長がＫであるアダマール符号を用いた場合に、全ての符号要素が｛１｝であるｈ番目の固有符号に対応する電気復号化手段４５において、所望の２値信号を選択的に取り出せることを示す。電気復号化手段の出力Ｓｈ（ｔ）（１）は、光検波手段からの多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（１）の和となる。ここで、式（４）−（６）が成り立つ。
【数４】
【数５】
【数６】
よって、
【数７】
となり、光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段に入力されたｈ番目の２値信号のシンボル値Ｄｈ（ｔ）に応じて、シンボル値が変化する所望の２値信号が取り出せることが分かる。
【００５７】
（実施形態２）
実施形態２の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３としてヘテロダイン包絡線検波回路を配置する。ヘテロダイン包絡線検波回路は、局発光源、光検波器、ＢＰＦ（Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、包絡線検波器を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００５８】
図６は、ヘテロダイン包絡線検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、光周波数分波手段４２からの信号光と所定の周波数差となるように調整された局発光源５１と、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４３からの信号光との混合光を２乗検波する光検波器５３と、光検波器５３の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波が搬送する信号成分を透過するＢＰＦ５４と、ＢＰＦ５４の出力を２乗検波する包絡線検波器５９と、を備える。
【００５９】
局発光源５１の光周波数は、多値信号光の光周波数とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光電界状態が実施形態１中の式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン包絡線検波回路内では、局発光の光周波数をｆｋ−ｆＩＦとなるように調整する。その光電界状態ＥＬ（ｔ）は、
【数８】
と表せる。ここで、ＰＬ，φＬ（ｔ）は、それぞれ、局発光の光強度および位相雑音である。一方、多値信号光の光電界ＥＳ（ｔ）は、実施形態１中の式（２）で表せる。
【００６０】
光検波手段４３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波する。その出力Ｑｋ（ｔ）（２）は、
【数９】
と表せる。ここで、
【数１０】
とした。
【００６１】
ヘテロダイン包絡線検波回路内では、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。図６では、偏波調整手段５２が局発光の偏波を調整している。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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、ヘテロダイン包絡線検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００６２】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、直接検波成分を除去して、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号（式（９）右辺第３項）を出力する。
【００６３】
ＢＰＦ５４からの中間周波信号は、包絡線検波器５９における２乗検波の後、ＬＰＦ（Ｌｏｗｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）において低域濾波され、各シンボル値に対応する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。ここで、各ヘテロダイン包絡線検波回路で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目のヘテロダイン包絡線検波回路で生成される多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（２）は、
【数１１】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００６４】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００６５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００６６】
（実施形態３）
実施形態３の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３として位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路を配置する。位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路は、局発光源、光ハイブリッド、複数の光検波器および２乗器、加算器を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００６７】
図７は、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源５１と、複数の出力端を有し、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光を混合する光ハイブリッド１３３と、光ハイブリッド１３３の出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器１３４と、光検波器１３４の出力を２乗する複数の２乗器１３５と、各々の２乗器１３５の出力を加算する加算器１３６と、を備える。
【００６８】
局発光の光周波数は、多値信号光との光周波数差εが、光ＣＤＭ送信回路２０１において２値／多値変換手段１１１へ入力される２値信号の信号帯域と比べて十分に小さくなるように調整される。光電界状態が実施形態１中の式（２）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路内では、局発光の光電界状態ＥＬ’（ｔ）は、
【数１２】
と表せる。
【００６９】
光ハイブリッド１３３は、複数の出力端を有し、局発光と多値信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、局発光と多値信号光とを混合して出力する。４個の出力端を備え、１番目の出力端における局発光と多値信号光との光位相差をψ（ｔ）とすると、他の３つの出力端における光位相差がψ（ｔ）+π／２，ψ（ｔ）+π，ψ（ｔ）+３π／２となる９０°光ハイブリッドなどがこれにあたる。偏波を利用して所望の光位相関係を実現するλ／２板やλ／４板を組み込んだ空間系回路や、光ファイバやＰＬＣなどで作成した光カプラに光位相調整部を組み込むことで、９０°光ハイブリッドを構成できる。
【００７０】
図７は、９０°光ハイブリッド１３３の入力端において、偏波調整手段５２が局発光と多値信号光の偏波状態を調整する構成である。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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００７１】
９０°光ハイブリッドの出力端＃１，＃２は差動検波器１３４−１に、出力端＃３， ＃４は差動検波器１３４−２に接続される。ここで、出力端＃１における局発光と多値信号光との光位相差をψ（ｔ）とすると、出力端２〜４における光位相差は、順に、ψ（ｔ）＋π，ψ（ｔ）+π／２，ψ（ｔ）+３π／２となる。この時、差動検波器１の出力Ｑ１（ｔ）（３）は、
【数１３】
と表せる。同様にして、差動検波器２の出力Ｑ２（ｔ）（３）は、次式で表せる。
【数１４】
差動検波器の出力は、それぞれ２乗された後に加算され、各シンボル値に対応する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。ここで、各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。ｋ番目の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路で生成される多値ベースバンド信号Ｒｋ（ｔ）（３）は、
【数１５】
となり、電圧レベルがシンボル値Ｄ＃ｋ（ｔ）に対して線形であることが分かる。
【００７２】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００７３】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００７４】
（実施形態４）
実施形態４の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態１の光ＣＤＭ伝送システムと同様に、光ＣＤＭ送信回路２０１と複数の光ＣＤＭ受信回路２０２とが光ファイバ伝送路２０３により接続された構成である。実施形態１では光ＣＤＭ送信回路２０１内の光変調手段１２が光搬送波の光強度を変調するのに対して、実施形態４では光搬送波の光電界振幅および光位相を変調する。更に、実施形態４の光ＣＤＭ受信回路２０２は、光検波手段４３として、ヘテロダイン同期検波回路を配置する。
【００７５】
光変調手段１２が出力する前記多値信号光は、入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、光変調手段１２内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかである。
【００７６】
光変調手段１２が出力する多値信号光は、２値／多値変換手段１１１から入力された多値信号のシンボル値に応じて、固有の光電界振幅レベルをとり、とりうる光電界振幅レベルは等間隔である。また、光変調手段１２内での光搬送波の光位相シフト量は、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。光変調手段１２へ入力される多値信号は、２値／多値変換手段１１１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。光多値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、各光電界振幅レベルが等間隔である多値信号光が生成される。
【００７７】
光周波数がｆｋである連続光が入力されるｋ番目の光変調手段１２−ｋが出力する多値信号光の光電界状態ＥＳ（ｔ）＊は、シンボル値に応じてとりうる光電界振幅レベルの間隔をΔＥＳで与えると、
【数１６】
と表せる。ωｋ（ｔ）は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、差がπである２値のいずれかをとる。ωｋ（ｔ）が、０またはπのいずれかとすると、多値信号光の光電界状態は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、図８のように遷移する。図８中のＭｋは、光変調手段へ入力される多値信号の多値数である。
【００７８】
図９は、光変調手段１２の一例である。光変調手段１２は、差動信号生成手段２５と、光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器２６を含む。ゼロチャープ型の光強度変調器２６は、例えば、Ｄｕａｌ−ＤｒｉｖｅのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計型の光強度変調器である。光強度変調器２６は、差動信号生成手段２５が２値／多値変換手段１１１からの多値信号から生成した極性が反転関係にある２つの信号を、差動信号生成手段２５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し、所望の多値信号光を生成する。差動信号生成手段２５は、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。
【００７９】
光ＣＤＭ受信回路２０２に入力された多波長信号光は、光周波数分波手段４２により光周波数成分ごとに分離され、各光検波手段４３（ヘテロダイン同期検波回路）へ入力される。ヘテロダイン同期検波回路は、局発光源、光検波器、ＢＰＦ、位相同期検波回路を備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００８０】
図１０は、ヘテロダイン同期検波回路の一例である。すなわち、光検波手段４３は、出力する連続光の光周波数が、光周波数分波手段４２からの信号光と所定の周波数差となるように調整された局発光源５１と、局発光源５１からの連続光と、光周波数分波手段４２からの信号光との混合光を２乗検波する光検波器５３と、光検波器５３の出力から、周波数が前記所定の周波数差と一致する搬送波が搬送する信号成分を透過するＢＰＦ５４と、ＶＣＯ６１、ミキサー６２及びループフィルタ６３を含み、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有する位相同期検波回路５５と、を備え、ＶＣＯ６１の出力の周波数および位相は、ループフィルタ６３で前記搬送波と同期するように調整され、ミキサー６２は、ＢＰＦ５４からの入力信号とＶＣＯ６１の出力を積算することを特徴とする。
【００８１】
局発光源５１の光周波数は、光検波手段へ入力される多値信号光の光周波数とｆＩＦだけ異なるように調整される。つまり、光電界状態が式（１６）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目のヘテロダイン同期検波回路では、局発光の光周波数はｆｋ−ｆＩＦとなるように調整され、その光電界状態ＥＬ（ｔ）＊は、光電界振幅をＥＬとすると、
【数１７】
と表せる。
【００８２】
光検波器５３は、局発光と多値信号光との混合光を２乗検波し、その出力Ｑｋ（ｔ）（４）は、
【数１８】
と表せる。Δφ（ｔ）の時間変動は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１１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。
【００８３】
ヘテロダイン同期検波回路内では、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が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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成などにより、ヘテロダイン同期検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００８４】
ＢＰＦ５４は、ｆＩＦ近傍に透過帯域を有し、直接検波成分を除去して、ｆＩＦを中心周波数とする中間周波信号（式（１８）右辺第３項）を出力する。
【００８５】
位相同期検波回路５５は、ＢＰＦ５４からの中間周波信号を同期検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。ここで、各光検波手段４３（ヘテロダイン同期検波回路）で生成される多値ベースバンド信号間で、電圧レベル間隔は一致する。位相同期検波回路５５内のミキサー６２の出力Ｔｋ（ｔ）（４）は、
【数１９】
と表せる。ミキサー６２の出力Ｔｋ（ｔ）（４）をＬＰＦ５６にて低域濾波した多値ベースバンド信号
【数２０】
が電気復号化手段へ入力される。ωｋ（ｔ）は、Ｄ＃ｋ（ｔ）に応じて、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＃ｋ（ｔ）に応じてとりうる電圧レベルがｍＤ＃ｋに対応する０Ｖを中心として対称かつ等間隔となることが分かる。
【００８６】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００８７】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００８８】
（実施形態５）
実施形態５の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態４の光ＣＤＭ伝送システムおいて、光ＣＤＭ受信回路２０２内に、光検波手段４３として、光位相同期ホモダイン検波回路を配置する。光位相同期ホモダイン検波回路は、局発光源、光検波器およびループフィルタにより構成される光位相同期ループを備え、光周波数分波手段からの多値信号光を検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【００８９】
図１１は、光位相同期ホモダイン検波回路の一例である。すなわち、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を含み、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、局発光源５１が出力する連続光の光周波数および光位相は、ループフィルタ６３により、光周波数分波手段４２からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、光検波器５３は、局発光源５１からの連続光と光周波数分波手段４２からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする。
【００９０】
ループフィルタ６３は、局発光の光周波数および光位相を、多値信号光の光搬送波と同期するように調整する。光電界状態が実施形態４中の式（１６）で表される光周波数がｆｋである多値信号光が入力されるｋ番目の光位相同期ホモダイン検波回路では、光位相同期ループの電気帯域は、光ＣＤＭ送信回路２０１にて２値／多値変換手段１１１へ入力される２値信号の信号帯域よりも十分に狭い。このため、ループフィルタ６３は、θＳ（ｔ）による２値信号の信号速度での電圧変動を感じずに、局発光の光位相はφＳ（ｔ）と同期し、局発光の光電界状態ＥＬ’（ｔ）＊は、
【数２１】
と表せる。
【００９１】
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。その出力Ｒｋ（ｔ）（５）は、
【数２２】
と表せる。局発光の光電界振幅を、多値信号光の光電界振幅よりも十分に大きくすると、多値信号光の直接検波成分（式（２２） 右辺第２項）は、局発光と多値信号光のビート成分（式（２２） 右辺第３項）と比べて無視できるため、Ｒｋ（ｔ）（５）は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。
【００９２】
光位相同期ホモダイン検波回路内では、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ＣＤＭ受信回路２０２における偏波ダイバーシティの構成により、光位相同期ホモダイン検波回路における偏波調整を省くことも可能である。
【００９３】
光検波手段４３として、光位相同期ホモダイン検波回路に代わり、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、光強度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。
【００９４】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５で、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【００９５】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【００９６】
（実施形態６）
実施形態６の光ＣＤＭ伝送システムは、実施形態４に記載の光ＣＤＭ伝送システムおいて、光ＣＤＭ送信回路２０１が、多波長信号光に加え、多波長信号光と光周波数が一致する光周波数成分を含む多波長連続光を出力する。光ＣＤＭ送信回路２０１の出力端において、多波長信号光と多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士で、光位相差が０またはπであり、偏波状態が一致する。更に、実施形態６の光ＣＤＭ受信回路２０２では、光検波手段４３として光検波器を配置する。
【００９７】
図１２は、光ＣＤＭ送信回路２０１の構成例である。光ＣＤＭ送信回路２０１は、前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、前記多波長信号光を出力する出力端において、前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器９１をさらに備える。
【００９８】
各光源１４の出力光は、光強度変調手段１２の前で分岐される。一方の経路では、経路内の光変調手段１２が、入力光の光電界振幅および光位相を２値／多値変換手段１１１からの多値信号で変調して多値信号光が生成する。これに対し、他方の経路への入力光は、変調されずに連続光が出力される。その後、光混合器９１が多値信号光と連続光を合波する。
【００９９】
ここで、少なくとも一方の経路内に配置された光位相調整手段９２により、多値信号光と連続光の光位相は、合波した際に光位相差が０またはπとなるように調整される。多値信号光と連続光の光強度は、連続光の光強度が多値信号光よりも十分に大きくなるように、少なくとも一方の経路内に配置された光強度調整手段９３により調整される。多値信号光と連続光の偏波状態は、合波した際に一致するように、少なくとも一方の経路内に配置された偏波調整手段９４により調整される。両経路内で偏波状態が保持される場合は、偏波調整手段９４を省くこともできる。
【０１００】
光周波数合波手段１３は、光周波数がｆ１である多値信号光及び連続光と、光周波数がｆ２，・・・，ｆＫである多値信号光及び連続光と、を合波して多波長信号光および多波長連続光を出力する。多波長信号光と多波長連続光は、上記のように、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士の光位相差が０またはπであればよく、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の光位相関係は任意である。また、多波長信号光と多波長連続光は、ｆ１成分同士、ｆ２成分同士、・・・、ｆＫ成分同士成分同士の偏波状態が一致しているが、ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＫ成分間の偏波状態は必ずしも一致していなくてよい。図１２では、光位相調整手段９２の出力を偏波調整手段９４に入力する構成としたが、偏波調整手段９４は、光位相調整手段９２の前に配置してもよい。同様に、光強度調整手段９３を光変調手段１２の前に配置することも可能である。
【０１０１】
図１２では、出力光の光周波数が異なる各光源と各光変調手段を１対１に接続する構成としたが、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。また、図１３のように、多波長光源の出力を光周波数分波手段１６の前で分岐して、一方の経路を通過した多波長連続光を、光周波数合波手段１３の後段で多波長信号光と合波する構成も可能である。
【０１０２】
光ＣＤＭ受信回路２０２に入力された多波長信号光および多波長連続光は、光周波数分波手段４２により光周波数成分ごとに分離され、各光検波手段４３へ入力される。光検波手段４３は、光周波数分波手段からの入力光を２乗検波して、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である多値ベースバンド信号を生成する。
【０１０３】
ここで、光周波数が同じである多値信号光と連続光の光位相は、光ＣＤＭ送信回路２０１内において、光位相差が多値信号光のシンボル値に応じて０またはπとなるように調整されている。更に、これらの光の光ファイバ伝送中における位相変移量は等しいため、光ＣＤＭ受信回路２０２内における光位相差も０またはπとなる。ｋ番目の光検波手段４３−ｋへの入力光の光電界状態ＥＴｏｔａｌ（ｔ）は、連続光の光電界ＥＣＷ（ｔ）と多値信号光の光電界ＥＳ（ｔ）＊の和となり、
【数２３】
と表せる。ここで、ＥＣＷは、連続光の光電界振幅である。よって、光検波手段４３−ｋの出力Ｑｋ（ｔ）（６）は、
【数２４】
と表せる。光ＣＤＭ送信回路２０１内において、連続光の光電界振幅が、多値信号光の光電界振幅よりも十分に大きくなるように調整されているため、多値信号光の直接検波成分（式（２４） 右辺第２項）は、連続光と多値信号光のビート成分（式（２４） 右辺第３項）と比べて無視できるため、Ｑｋ（ｔ）（６）は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。
【０１０４】
光周波数が同じである多値信号光と連続光は、光ＣＤＭ送信回路２０１内において偏波状態が一致するように調整されている。また、光ファイバ伝送中の偏波変移も一様であるため、光検波手段４３の入力端においても偏波状態は揃っている。よって、本実施形態における光ＣＤＭ受信回路２０２内では、通常のコヒーレント検波手段内で必要となる偏波状態の調整が不要である。
【０１０５】
電気復号化手段４５は、実施形態１と同様の構成であり、入力された多値ベースバンド信号を対応する固有符号に応じて加減算し、所望の２値信号を選択的に取り出す。本実施形態においては、従来方式と異なり、全ての符号要素が｛１｝である固有符号＃ｈ（ｈ ＝１，２，・・・，Ｋ）に対応し、全ての光検波手段４３からの多値ベースバンド信号を加算する電気復号化手段４５は、非所望信号成分の除去し、所望の２値信号を選択的に取り出すことが可能である。光ＣＤＭ送信回路２０１内の２値／多値変換手段１１１において固有符号＃ｋ（ｋ≠ｈ）に基づいて拡散される非所望の２値信号成分（シンボル値：Ｄｋ（ｔ））に着目すると、電気符号化手段４５へ入力されるＫ個の多値ベースバンド信号は、半分がＤｋ（ｔ）の成分を含み、残り半分がシンボル値が反転した１−Ｄｋ（ｔ）の成分を含む。そのため、全部の多値ベースバンド信号の加算により、非所望信号成分が打ち消される。
【０１０６】
従来の光ＣＤＭ伝送システムにおいては、互いに直交する符号長がＫである符号のうち、全ての符号要素が｛１｝である符号を、固有符号として用いることができなかった。これに対し、本実施形態では、互いに直交する符号長がＫである全ての符号を用いることが可能であり、同一符号長における符号多重数Ｎが拡大する。ここで、送受信される多波長信号光の光周波数成分数は符号長Ｋであり、多波長信号光の光周波数帯域は、従来の光ＣＤＭ伝送システムと同じである。よって、従来方式と比較して、周波数利用効率が向上する。
【符号の説明】
【０１０７】
１１、１１１：２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
１５：多波長光源
１６：光周波数分波手段
２１、２１−１、２１−２、・・・、２１−Ｎ、１２１、１２１−１、１２１−２、・・・、１２１−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
２５：差動信号生成手段
２６：光強度変調器
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
４５、４５−１、４５−２、・・・、４５−Ｎ：電気復号化手段
５１：局発光源
５２、：偏波調整手段
５３、：光検波器
５４：ＢＰＦ
５５：位相同期検波回路
５６：ＬＰＦ
５７：電気位相同期ループ
５９:包絡線検波器
６１：ＶＣＯ
６２：ミキサー
６３：ループフィルタ
８７：光位相同期ループ
９１：光混合器
９２：光位相調整手段
９３：光強度調整手段
９４：偏波調整手段
１３３：９０°光ハイブリッド
１３４、１３４−１、１３４−２：差動検波器
１３５、１３５−１、１３５−２：２乗器
１３６：加算器
２０１：光ＣＤＭ送信回路
２０２、２０２−１、２０２−２、・・・、２０２−Ｎ：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】
２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、
前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の
符号要素が
前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま
前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、
前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を
前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、
前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段と、
互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、前記２値／多値変換手段が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調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、
それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を持ち、前記固有符号の各符号要素を前記出力端へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器と、
各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器と、
を有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、
入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定であることを特徴とする請求項１又は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、
入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項５】
前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、
前記多波長信号光を出力する出力端において、
前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、
且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、
前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光ＣＤＭ送信回路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段と、
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、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、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、前記固有符号に対応する前記２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段と、
を備えることを特徴とする光ＣＤＭ受信回路。
【請求項７】
前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項８】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波が搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの出力を２乗検波する包絡線検波器と、
を備えることを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項９】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源と、
複数の出力端を有し、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光を混合する光ハイブリッドと、
前記光ハイブリッドの出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器と、
前記光検波器の出力を２乗する複数の２乗器と、
各々の前記２乗器の出力を加算する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１０】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と、前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有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、前記ループフィルタで前記搬送波と同期するように調整され、
前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力信号と前記ＶＣＯの出力を積算することを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１１】
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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、
前記局発光源が出力する連続光の光周波数および光位相は、前記ループフィルタにより、前記光周波数分波手段からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１２】
前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする請求項５を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１４】
請求項３に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項７から９のいずれかに記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１５】
請求項４に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項１０又は１１に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１６】
請求項５に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項１２に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１】
２種の符号要素で構成され、符号長がＫ（Ｋは２以上の整数）以下のＮ個の固有符号を持ち、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の２値信号のそれぞれに前記固有符号を対応させて前記２値信号からＫ個の多値信号を生成する際に、
前記２値信号に対応させた前記固有符号のｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）の
符号要素が
前記２種の符号要素の一方である場合は前記２値信号のシンボル値をそのまま
前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、
前記２種の符号要素の他方である場合は反転した前記２値信号のシンボル値を
前記固有符号のｋ番目の符号要素に対応する拡散値とし、
前記拡散値同士を加算してｋ番目の前記多値信号のシンボル値とする２値／多値変換手段と、
互いに光周波数が異なる連続光である光搬送波が入力され、前記２値／多値変換手段が生成した前記多値信号で前記光搬送波を変調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、
それぞれが対応する前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を持ち、前記固有符号の各符号要素を前記出力端へ順に割り当て、前記２種の符号要素の一方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値と一致する前記拡散値を出力し、前記２種の符号要素の他方を割り当てた前記出力端から、入力された前記２値信号のシンボル値を反転した前記拡散値を出力するN個の拡散符号器と、
各々の前記拡散符号器のｋ番目の出力端からの前記拡散値を加算してｋ番目の前記多値信号とするK個の加算器と、
を有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、
入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光強度レベルをもち、平均光強度がＮによらず一定であることを特徴とする請求項１又は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、
入力される前記多値信号のシンボル値に応じて固有且つ等間隔の光電界振幅レベルをもち、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量が、前記多値信号のシンボル値に応じて、差がπである２値のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項５】
前記多波長信号光に含まれる前記多値信号光の光周波数と一致するＫ個の光周波数成分の連続光を、
前記多波長信号光を出力する出力端において、
前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との光位相差が０又はπとなるように、
且つ前記光周波数成分が一致する前記多値信号光との偏光状態が一致するように、
前記多波長信号光又は前記光周波数成分が一致するそれぞれの前記多値信号光に混合して出力する光混合器をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光ＣＤＭ送信回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光ＣＤＭ送信回路からの前記多波長信号光を光周波数成分ごとに分波する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの信号光を検波して、前記多値信号を復調する複数の光検波手段と、
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、前記２種の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、前記２種の符号要素のうちの他方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で、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、前記固有符号に対応する前記２値信号を選択的に取り出す電気復号化手段と、
を備えることを特徴とする光ＣＤＭ受信回路。
【請求項７】
前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項８】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波が搬送する信号成分を透過するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの出力を２乗検波する包絡線検波器と、
を備えることを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項９】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号光との周波数差が前記２値信号の信号帯域より十分に小さくなるように調整された局発光源と、
複数の出力端を有し、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光を混合する光ハイブリッドと、
前記光ハイブリッドの出力端と１対１に接続され、入力光を２乗検波する複数の光検波器と、
前記光検波器の出力を２乗する複数の２乗器と、
各々の前記２乗器の出力を加算する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項３を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１０】
前記光検波手段は、
出力する連続光の光周波数が、前記光周波数分波手段からの信号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連続光と、前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を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する搬送波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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い電気位相同期ループを有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、前記ループフィルタで前記搬送波と同期するように調整され、
前記ミキサーは、前記バンドパスフィルタからの入力信号と前記ＶＣＯの出力を積算することを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１１】
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、電気帯域が前記２値信号の信号帯域より十分に狭い光位相同期ループを備え、
前記局発光源が出力する連続光の光周波数および光位相は、前記ループフィルタにより、前記光周波数分波手段からの信号光の光搬送波と同期するように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの連続光と前記光周波数分波手段からの信号光との混合光を２乗検波することを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１２】
前記光検波手段は、前記光周波数分波手段からの信号光を２乗検波することを特徴とする請求項５を引用する請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項６に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１４】
請求項３に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項７から９のいずれかに記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１５】
請求項４に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項１０又は１１に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１６】
請求項５に記載の光ＣＤＭ送信回路と、
請求項１２に記載の光ＣＤＭ受信回路と、
前記光ＣＤＭ送信回路から前記光ＣＤＭ受信回路へ前記多波長信号光を伝搬する光ファイバ伝送路と、
を備える光ＣＤＭ伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４４５９３（Ｐ２０１２−４４５９３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６１８３（Ｐ２０１０−１８６１８３）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【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２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【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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