光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システム
【課題】光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路および光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送信回路は、２種の符号要素で構成される固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれに入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の前記多値電気信号を生成する電気符号化手段と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、を備える。
【解決手段】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る固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれに入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の前記多値電気信号を生成する電気符号化手段と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固有符号に応じて符号化された光符号分割多重（ＣＤＭ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を多重伝送する光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＣＤＭ方式は、固有符号に応じて符号化された光ＣＤＭ信号を多重伝送する方式である。各送受信回路には、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する符号器により符号化した光ＣＤＭ信号を出力する。符号化は、光周波数領域、時間領域のいずれかの領域、または両領域を用いて行われる。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、選択的に受信する。
【０００３】
光周波数領域において強度符号化を行う方式では、広帯域光の各光周波数成分に、送信回路に割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を割り当てた時に、符号要素｛１｝に対応する成分が同一の信号を搬送する光ＣＤＭ信号を送受信する。受信回路は、受信回路に割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を受信回路に入力された光ＣＤＭ信号の各光周波数成分に割り当てた時に、符号要素｛１｝に対応する光周波数成分と、｛０｝に対応する光周波数成分とに分離して出力する光領域での復号を行った後に、分離した各成分をそれぞれ直接検波した差を出力する（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
固有符号として、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号を用いることにより、多元接続干渉（ＭＡＩ：ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去することが可能である。また、図１のように、受信回路において、光周波数成分ごとに分離した光ＣＤＭ信号の各光周波数成分をそれぞれ直接検波し、符号要素｛１｝に対応する光周波数成分を検波した光検波手段の出力を正、それ以外の光周波数成分を検波した光検波手段の出力を負として加える加減算により、電気領域で復号を行う構成も可能である。
【非特許文献１】Ｄ．Ｚａｃｃａｒｉｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＣＤＭＡ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ＬＥＤ，”ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．４，Ｎ０．４，ｐｐ．４７９−４８２，１９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光周波数領域において強度符号化を行う方式では、光ＣＤＭ信号の多重の際に光電界が加算されるため、複数の信号が受信回路に同時に入力された際に検波時にビート雑音が発生する。ここで、複数の光ＣＤＭ信号間で光周波数が同一である成分を有するため、直接検波によって得られる所望信号とビート雑音とは、ともにベースバンド成分であり、フィルタで分離することができない。従って、ビート雑音の影響により、信号多重数が制限されるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路および光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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、電気符号化手段からの信号により光周波数成分をそれぞれ多値強度変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号を一括して生成することとした。
【０００８】
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る固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれ入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ（Ｎは２以上の整数）以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の多値電気信号を生成する電気符号化手段と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、を備える。前記拡散符号器は、Ｎ個の出力端を持ち、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を１番目の出力端からＮ番目の出力端へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた出力端から前記入力電気信号の値を出力し、他の前記出力端から０を出力し、前記加算器は、各々の前記拡散符号器の出力端のうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端からの出力同士を加算して前記多値電気信号を生成する。
【０００９】
電気符号化手段からの多値信号により光周波数成分をそれぞれ多値変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号が一括して生成される。つまり、各光周波数成分に着目した場合、光ＣＤＭ信号の多重の際に、従来方式では光電界が加算されているのに対し、本発明では光強度が加算されているため、光ＣＤＭ受信回路における検波時にビート雑音が発生しない。従って、本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路を提供することができる。
【００１０】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、入力された直列電気信号からＭ個の前記入力電気信号を生成して前記電気符号化手段の前記拡散符号器のそれぞれへ結合する直並列変換手段をさらに備えてもよい。同期転送モード（ＳＴＭ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）などの回線交換をベースとした伝送システムヘの適用が可能である。
【００１１】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記拡散符号器に付与される全ての前記固有符号は、符号長が同一でもよいし、それぞれ符号長が異なっていてもよい。
【００１２】
具体的には、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送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う電気復号化手段と、を有する。
【００１３】
電気符号化手段からの多値信号により光周波数成分をそれぞれ多値変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号が一括して生成される。つまり、各光周波数成分に着目した場合、従来方式では光電界が加算されているのに対し、本発明では光強度が加算されているため、光ＣＤＭ受信回路における検波時にビート雑音が発生しない。従って、本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【００１４】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの他の形態は、光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される少なくとも１個の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う複数の電気復号化手段と、を有する。
【００１５】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの他の形態は、光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与されており、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分と他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分との２つのグループに分離して出力する光復号化手段と、前記光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する差動検波手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の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。
【００１８】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０１の構成を説明するブロック図である。光ＣＤＭ伝送システム３０１は、光ＣＤＭ送信回路１１と、Ｍ個の光ＣＤＭ受信回路１２−１〜光ＣＤＭ受信回路１２−Ｍとが、光ファイバ伝送路１３で接続されている。
【００１９】
本実施形態の光ＣＤＭ送信回路は、２種の符号要素で構成される固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号Ｄｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）のうちの対応する１個がそれぞれに入力されるＭ個の拡散符号器７１−ｍ、及び拡散符号器７１−ｍに付与した固有符号のうち符号長が最長であるＮ個（Ｎは２以上の整数）の加算器７２−ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）を有し、Ｍ個の入力電気信号ＤｍからＮ個の多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する電気符号化手段１１１と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波Ｌｎを電気符号化手段１１１が生成する１番目からＮ番目の多値電気信号Ｄ＃ｎでそれぞれ強度変調して多値光信号Ｓｎを生成するＮ個の光変調器１１３−ｎと、光変調器１１３−ｎが生成したそれぞれの多値光信号Ｓｎを合波して多波長光信号Ｓｃを出力する光周波数合波手段１１４と、を備える。
【００２０】
拡散符号器７１−ｍは、Ｎ個の出力端６１−ｍ，ｎを持ち、拡散符号器に付与された固有符号を構成する符号要素を１番目の出力端６１−ｍ，１からＮ番目の出力端６１−ｍ，Ｎへ順に割り当てた際に、固有符号を構成する２種の符号要素のうちの一方が割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎから入力電気信号Ｄｍの値を出力し、他の出力端６１−ｍ，ｎから０を出力する。加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍのＮ個の出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端６１−ｍ，ｎからの出力同士を加算して多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。なお、本実施形態は、各拡散符号器７１−ｍに付与される全ての固有符号の符号長が同一であるとする。
【００２１】
各々の光変調器１１３−ｎは、光源１１２−ｎから光周波数ｆｎの光搬送波Ｌｎが入力され、入力された光搬送波Ｌｎを電気符号化手段１１１が生成する多値電気信号Ｄ＃ｎにより変調して出力する。このとき、各光源１１２−ｎから出力される光搬送波Ｌｎの光周波数ｆｎは互いに異なる。各光変調器１１３−ｎの出力光は、光周波数合波手段１１４により合波され、光ファイバ伝送路１３を介して、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ伝送される。光周波数合波手段１１４は、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）や多層膜フィルタ等や、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により作成される光カプラがこれにあたる。図２では、出力光の光周波数が異なる各光源１１２−ｎの出力を、光変調器１１３−ｎへそれぞれ入力する構成としたが、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器１１３−ｎへ入力することも可能である。例えば、単一モード光の出力を高周波信号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。また、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、光ファイバ増幅器などが出力する広帯域な自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を、光周波数成分ごとに切り出す構成も可能である。
【００２２】
電気符号化手段１１１は、符号長がＮである固有符号を割り当てられたＭ個の拡散符号器７１−ｍと、Ｎ個の加算器７２−ｎを備え、入力されたＭ個の入力電気信号ＤｍからＮ個の多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。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等を用いる。拡散符号器７１−ｍは、Ｎ個の出力端６１−ｍ，ｎを有し、拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝が各出力端６１−ｍ，ｎに順に割り当てられる。符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）を出力する。一方、符号要素｛０｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎは、０を出力する。つまり、固有符号ｍのｎ番目の符号要素ｃｍ，ｎが割り当てられた拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎの出力は、符号要素ｃｍ，ｎの値と拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号のＤｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）との積ｃｍ，ｎ・Ｄｍ（ｔ）で表せる。なお、上記とは逆に、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎが拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）を出力し、符号要素｛１｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎが０を出力する場合でも同様である。以下、このような場合を「逆割り当ての場合」と記載する。
【００２３】
加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられたすべての出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。加算器７２−ｎが、各拡散符号器７１−ｍのｎ番目の出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算した多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）は、式（１）で表される。
【数１】
【００２４】
電気符号化手段１１１の構成例を図３に示す。図３は、Ｍ＝３，Ｎ＝４の場合であり、電気符号化手段１１１は、３個の拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−３と４個の加算器７２−１〜加算器７２−４により構成されている。また、固有符号の符号長は４である。
【００２５】
拡散符号器７１−ｍはＮ＝４個のスイッチ（ＳＷ）を備える。入力電気信号Ｄｍは分岐され、各スイッチＳＷを介して出力端６１−ｍ，ｎより出力される。ここで、符号要素｛１｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎに接続するスイッチ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７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）との積を出力端６１−ｍ，ｎより出力することが可能となる。例えば、固有符号｛１，１，０，０｝が割り当てられた拡散符号器７１−１の出力端６１−ｍ，１〜出力端６１−ｍ，４の出力は、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。
【００２６】
加算器７２−１は、拡散符号器７１−１の出力端６１−１，１、拡散符号器７１−２の出力端６１−２，１、拡散符号器７１−３の出力端６１−３，１の出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃１のシンボル値Ｄ＃１（ｔ）＝ｃ１，１・Ｄ１（ｔ）＋ｃ２，１・Ｄ２（ｔ）＋ｃ３，１・Ｄ３（ｔ）を生成する。同様に、加算器７２−２〜加算器７２−４で、多値電気信号Ｄ＃２〜多値電気信号Ｄ＃４が生成される。表１は、加算器７２−１〜加算器７２−３に与えられる固有符号が順に｛１，１，０，０｝，｛１，０，１，０｝，｛０，１，１，０｝である場合、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３のシンボル値の組み合わせに対する多値電気信号のＤ＃１シンボル値Ｄ＃１（ｔ）〜多値電気信号Ｄ＃４のシンボル値Ｄ＃４（ｔ）を示す。｛０｝，｛１｝の２値より構成される入力電気信号Ｄｍから、｛０｝，｛１｝，｛２｝の３値より構成される多値電気信号Ｄ＃ｎが生成される。
【表１】
【００２７】
例えば、固有符号として、符号長Ｎのアダマール符号を用いた場合は、多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）の最大値はＮ／２となり、｛０｝，｛１｝，｛２｝，・・・，｛Ｎ／２｝のＮ／２＋１値より構成される多値電気信号Ｄ＃ｎが生成される。図３では、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３間でビット同期しているが、非同期であってもよい。なお、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３の信号速度は、異なっていてもよい。また、拡散符号器７１−ｍと加算器７２−ｎの代わりに、表１の様な加算結果を予め記憶させたメモリとＤ／Ａコンバータを用いることもできる。
【００２８】
光変調器１１３−ｎは、入力された光搬送波Ｌｎを、電気符号化手段１１１が生成した多値電気信号Ｄ＃ｎにより多値強度変調して多値光信号Ｓｎを出力する。図２では、光変調器１１３−ｎが、光周波数ｆｎの光搬送波Ｌｎを、多値電気信号Ｄ＃ｎで変調するとした。多値強度変調は、図４のような透過特性を有するＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）強度変調器へのバイアス電圧（ＶＢ）を透過曲線の最大点と最小値の中間点に設定し、最大電圧値と最小電圧値の中間値が０Ｖとなるように調整した多値電気信号で変調することにより実現できる。
【００２９】
以下、固有符号としてアダマール符号を用いた場合を例に、多値強度変調について説明する。多値電気信号Ｄ＃ｎの電圧値ｖ（ｔ）は、多値電気信号の最大電圧値と最小電圧値との差を２・Δｖとすると、シンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）の最大値はＮ／２、最大電圧値と最小電圧値の中間値は０Ｖであるため、
【数２】
と表せる。よって、ＬＮ強度変調器への印加電圧Ｖ（ｔ）は、バイアス電圧（ＶＢ）を中心にして、
【数３】
となる。ここで、ＬＮ強度変調器への印加電圧ＶＢ−Δｖ＜Ｖ＜ＶＢ＋Δｖにおける透過曲線Ｔ（Ｖ）が、式（４）で線形近似できるとする。
【数４】
Ｔ０＝Ｔ（ＶＢ−Δｖ）は印加電圧Ｖ＝ＶＢ−Δｖにおける透過率、ΔＴは近似直線の傾きである。時刻ｔにおける透過率は、式（３）式（４）より、
【数５】
となる。よって、光変調器１１３−ｎへ入力される光周波数ｆｎである光搬送波Ｌｎの光強度をＰ、光位相をθｎとすると、多値光信号Ｓｎは、
【数６】
と表せるため、各光変調器１１３−ｎの出力を光周波数合波手段１１４で合波した光ＣＤＭ送信回路１１の出力は、式（７）で表される光周波数領域で強度符号化した多波長光信号Ｓｃとなる。
【数７】
なお、Ｓｃ（ｔ）は多波長光信号Ｓｃのシンボル値である。
【００３０】
光ＣＤＭ受信回路１２−ｍは、光周波数分波手段１２１、Ｎ個以上の光検波手段１２２−ｎ、符号長がＮである固有符号を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える。光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ入力された多波長光信号Ｓｃは、光周波数分波手段１２１により光周波数成分ごとに分離される。光周波数分波手段１２１の各々の出力端は、各光検波手段１２２−ｎと接続され、光周波数成分ごとに分離された各成分は光検波手段１２２−ｎによりそれぞれ検波される。図２では、光検波手段１２２−ｎが、光周波数がｆｎである成分を検波するとした。光検波手段１２２−ｎでは、直接検波、ホモダイン検波、ヘテロダイン検波のいずれかを行う。
【００３１】
電気復号化手段１２３は、各光検波手段１２２−ｎの出力のうち、電気復号化手段１２３へ割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てた時に、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを正、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを負として加える加減算を行う。なお、逆割り当ての場合、電気復号化手段１２３は、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを正、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを負として加える加減算を行う。
【００３２】
この加減算により、固有符号ｈ（ｈはＭ以下の整数）を割り当てられた光ＣＤＭ受信回路１２−ｈは、光ＣＤＭ送信回路１１において固有符号ｈを割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを選択的に受信することが可能となる。
【００３３】
以下、式（７）で表される多波長光信号Ｓｃが光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ入力され、各光検波手段１２２−ｎが直接検波を行うとすると、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）は、
【数８】
となる。式（８）より分かるように、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）には、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において生じるビート雑音が発生しない。
【００３４】
この時、固有符号ｈを割り当てられた電気復号化手段１２３の出力信号Ｒｈ（ｔ）は、
【数９】
と表せる。アダマール符号は、式（１０）式（１１）の関係を満たすため、
【数１０】
【数１１】
Ｒｈ（ｔ）は、
【数１２】
となる。以上より、光ＣＤＭ伝送システム３０１では、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）にビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００３５】
図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１では、１個の電気符号化手段１２３を有する各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを備えていた。光ＣＤＭ伝送システム３０１は、光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、図５のように複数の電気復号化手段２２３−ｍを有する光ＣＤＭ受信回路２２−ｍを備えてもよい。
【００３６】
各電気復号化手段２２３−ｍはそれぞれ拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号が割り当てられている。光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎは分岐され、各電気復号化手段２２３−ｍへ入力される。各電気復号化手段２２３−ｍは、拡散符号器７１−ｍへ入力された入力電気信号Ｄｍを出力信号Ｒｍとして出力する。なお、固有符号が割り当てられない電気符号化手段２２３−ｍは０を出力するものとする。
【００３７】
各光ＣＤＭ受信回路２２−ｍが所望する情報量の大小に応じて、各光ＣＤＭ受信回路２２−ｍ内の電気復号化手段２２３−ｍ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２２−ｍ内の複数の電気復号化手段２２３−ｍ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。
【００３８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ送信回路１１の代替として、直並列変換手段１１５が配置された光ＣＤＭ送信回路２１を備える光ＣＤＭ伝送システムである。図６は、光ＣＤＭ送信回路２１の構成例である。直並列変換手段１１５は、光ＣＤＭ送信回路２１へ入力される直列電気信号ＤｃからＭ個の入力電気信号Ｄｍを生成し、生成された各入力電気信号は電気符号化手段１１１内の拡散符号器７１−ｍへそれぞれ入力される。光ＣＤＭ送信回路２１は、第１の実施形態で説明した光ＣＤＭ送信回路１１と同様に多波長光信号Ｓｃを出力する。
【００３９】
第２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムは、同期転送モード（ＳＴＭ）などの回線交換をベースとした伝送システムヘの適用が可能である。例えば、図７に示すように、直並列変換手段１１５へは、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号ＤＭのシンボル値Ｄ１（ｔ）〜シンボル値ＤＭ（ｔ）を、フレーム内のタイムスロットに順に固定割付したＳＴＭフレームである直列電気信号Ｄｃが入力されるとする。直並列変換手段１１５では、ＳＴＭフレームの各タイムスロットの値が、順に各出力端に割り当てられ、シンボル値Ｄ１（ｔ）〜シンボル値ＤＭ（ｔ）が生成され、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号ＤＭが出力される。
【００４０】
第１の実施形態の説明と同様に、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｈの電気符号化手段１２３は、固有符号ｈが割り当てられており、同じ固有符号ｈが割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを出力信号Ｒｈとして出力する。
【００４１】
従って、第１の実施形態で説明したように、第２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムも、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）にビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００４２】
また、光ＣＤＭ送信回路２１において、固有符号を割り当てられない拡散符号器７１−ｍの出力を０とすると、拡散符号器７１−ｍへ割り当てる符号を動的に変化させることにより、光ＣＤＭ送信回路２１が送信する情報量を変化させることも可能である。
【００４３】
さらに、第２の実施形態は、パケット交換をベースとした伝送システムヘの適用も可能である。例えば、スイッチＳＷ１８１とバッファ１８２−ｍにより構成される図８に示すような直並列変換手段１１５へ、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍが所望するパケットＰ１〜パケットＰＭがランダムに含まれる直列電気信号Ｄｃが入力されるとする。スイッチＳＷ１８１が入力されたパケットＰｍのヘッダー情報等を読み込むことにより各バッファ１８２−ｍに割り当てられる。同一の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケットごとに分離された各パケット列の入力電気信号Ｄｍが生成される。
【００４４】
光ＣＤＭ受信回路１２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号と同じ符号を割り当てられた拡散符号器７１−ｍに入力された所望のパケット列を選択的に受信する。この伝送システムにおいては、同一の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケットごとに分離されたパケット列が送受信されるので、特定の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケット列が時間軸を占有する。よって、異なる受信回路を宛先とするパケット間で時間軸を共有する従来の伝送方式と比べて、高速・大容量化が図れる。
【００４５】
（第３の実施形態）
第１〜２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムでは、拡散符号器および電気復号手段へ割り当てられるすべての固有符号の符号長を同一としたが、第３の実施形態は、符号長が異なる固有符号が混在する光ＣＤＭ伝送システムである。第３の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として光ＣＤＭ受信回路３２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムである。
【００４６】
例えば、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を用いるとすると、式（１３）〜式（１６）を満たす符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋと符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍとを混在させることが可能である。
【数１３】
【数１４】
【数１５】
【数１６】
ここで、ｃｍ，ｎは固有符号ｍのｎ番目の符号要素である。
【００４７】
本実施形態の光ＣＤＭ送信回路１１の動作について図２及び図３を用いて説明する。電気符号化手段１１１内の拡散符号器７１−ｍのそれぞれには、固有符号が割り当てられる。拡散符号器７１−ｍは、割り当てられた固有符号のうち符号長が最長である固有符号の符号長Ｎと等しい個数の出力端６１−ｍ，ｎを有し、拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝が各出力端６１−ｍ，ｎに順に割り当てられる。符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍの値を出力する。一方、それ以外の出力端６１−ｍ，ｎは０を出力する。逆割り当ての場合は、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍの値を出力する。一方、それ以外の出力端６１−ｍ，ｎは０を出力する。
【００４８】
加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられたすべての出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。
【００４９】
以下、固有符号としてアダマール符号を用い、拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−Ｋに符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋが割り当てられ、拡散符号器７１−Ｋ＋１〜拡散符号器７１−Ｍに符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍが割り当てられるとする。各固有符号は、式（１３）〜式（１６）を満たすとする。加算器７２−ｎが各拡散符号器７１−ｍのｎ番目の出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算して生成される多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）は、
【数１７】
【数１８】
と表される。Ｄｍ（ｔ）は固有符号ｍが割り当てられた拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値である。
【００５０】
図９は、光ＣＤＭ受信回路３２−ｍの構成例である。光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、光周波数分波手段１２１、光検波手段１２２−ｎ、スイッチＳＷ１９１−ｎ及び電気復号化手段１２３を有する。光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てた時に、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を正、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を負として加える加減算を行う。逆割り当ての場合は、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を正、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を負として加える加減算を行う。
【００５１】
多波長光信号Ｓｃに含まれる光周波数ｆ１〜ｆＮの各成分は光周波数分波手段１２１により分離され、光検波手段１２２−ｎでそれぞれ検波される。各光検波手段１２２−ｎの出力はスイッチＳＷ１９１−ｎを介して、電気復号化手段１２３へ入力される。各スイッチＳＷ１９１−ｎは、電気的復号化手段１２３に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝が順に割り当てられている。符号要素が割り当てられたスイッチＳＷ１９１−ｎのみがＯＮとなる。電気復号化手段１２３における加減算により、光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号と同じ符号を割り当てられた拡散符号器７１−ｍに入力された入力電気信号Ｄｍを選択的に受信することが可能となる。図９では、各光検波手段１２２−ｎの出力端を電気的なスイッチＳＷ１９１−ｎと接続する構成としたが、各光検波手段１２２−ｎの入力端の前に光学的なスイッチＳＷ１９１−ｎを配置する構成も可能である。
【００５２】
以下、第１の実施形態で説明した式（７）のＤ＃ｎ（ｔ）が式（１７），式（１８）で表せる光周波数領域で強度符号化された多波長光信号Ｓｃが各光ＣＤＭ受信回路３２−ｍへ入力され、各光検波手段１２２−ｎは直接検波を行うとする。各光検波器１２２−ｎの出力Ｑｎは、式（８）で表され、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において生じるビート雑音が発生しない。
【００５３】
符号長がＮである固有符号ｈ（Ｋ＋１≦ｈ≦Ｍ）を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える光ＣＤＭ受信回路３２−ｈでは、多波長光信号Ｓｃのすべての光周波数成分に符号要素が割り当てられるため、すべてのスイッチＳＷ１９１−ｎがＯＮとなり、電気符号化手段１２３の出力Ｒ’ｈは、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数１９】
となり、所望の入力電気信号Ｄｈを受信できる。
【００５４】
一方、符号長がＮ／２である固有符号ｈ’（１≦ｈ’≦Ｋ）を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える光ＣＤＭ受信回路３２−ｈ’では、多波長光信号の光周波数成分のうち、符号要素が割り当てられない光周波数ｆＮ／２＋１〜ｆＮの成分を検波する光検波器１２２−ｎの出力が入力されるスイッチＳＷ１９１−Ｎ／２＋１〜スイッチＳＷ１９１−ＮがＯＦＦとなるので、電気符号化手段１２３の出力Ｒ’ｈ’は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２０】
となり、所望の信号Ｄｈ’を受信できる。
【００５５】
以上より、第３の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの構成は、符号長が異なる固有符号が混在する場合であっても、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題となるビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００５６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムは、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、光領域で復号を行う光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備える。図１０は、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍの構成例である。光ＣＤＭ受信回路４２−ｍは、光復号化手段２２３、差動検波手段２２４を備える。
【００５７】
光復号化手段２２３は、光復号化手段へ割り当てられた符号長がＮである固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当て、｛１｝に対応する光周波数成分と、｛０｝に対応する光周波数成分とに分離して出力する。光復号化手段２２３は、光周波数分波手段２３１、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎ、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２を組み合わせて構成される。例えば、光周波数分波手段２３１、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２は、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタである。また、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２は、光ファイバやＰＬＣにより作成された光カプラとしてもよい。
【００５８】
光周波数分波手段２３１は、多波長光信号Ｓｃを光周波数成分ごとに分離する。光周波数分波手段２３１の各出力ポートはそれぞれ１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎと接続され、分離された各成分は、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎに入力される。１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎは、入力された光成分をＯＮとＯＦＦに応じて出力ポートＡまたは出力ポートＢから出力する。例えば、全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＡの出力は光周波数合波手段２３３−１で合波され、全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＢの出力は光周波数合波手段２３３−２で合波されるとする。ここで、符号要素｛１｝に当たる光周波数成分が入力される１×２光スイッチ２３２−ｎをＯＮ、それ以外をＯＦＦとすることにより、多波長光信号Ｓｃを符号要素｛１｝に対応する成分と符号要素｛０｝に対応する成分とに分離することができる。
【００５９】
差動検波手段２２４は、光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する。具体的には、差動検波手段２２４は、光復号化手段の各出力を直接検波する光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力を低域濾波してベースバンド成分を出力する低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２、並びに、低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２の出力を減算する減算器２４３を有する。固有符号ｈを割り当てられた光ＣＤＭ受信回路４２−ｈは、減算器２４３の減算により、光ＣＤＭ送信回路１１又は光ＣＤＭ送信回路２１において固有符号ｈを割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを選択的に受信することが可能となる。
【００６０】
図１０の差動検波手段２２４は、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力を低域濾波したベースバンド成分の減算を行う構成としたが、減算器２４３の前で低域濾波せずに、減算器２４３の後で低域濾波を行う構成も可能である。また、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の代わりにホモダイン検波手段／ヘテロダイン検波手段を配置し、ホモダイン検波／ヘテロダイン検波を行う構成も可能である。
【００６１】
以下、式（７）で表せる多波長光信号Ｓｃが、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍへ入力され、差動検波手段２２４において直接検波される場合の出力信号Ｒ”ｍについて説明する。固有符号ｈが光復号化手段２２３に割り当てられているとする。光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２の出力Ｓ”ｈ，１（ｔ）及び出力Ｓ”ｈ，２（ｔ）は、それぞれ
【数２１】
【数２２】
と表せる。よって、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力Ｑ”ｈ，１（ｔ）及び出力Ｑ”ｈ，２（ｔ）は、それぞれ
【数２３】
【数２４】
となる。
【００６２】
式（２３）及び式（２４）の右辺第２項の、上にＮ、下にｉ＝１≠ｎを記載したΣの意味は、ｉがｉ＝ｎとなる時を除いてｉ＝１からｉ＝Ｎまで順次該当の値を加算することである。式（２３）及び式（２４）に示されるように、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムもベースバンドにビート雑音が発生しない。
【００６３】
光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の各出力Ｑ”ｈ，１（ｔ）、Ｑ”ｈ，２（ｔ）は、低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２により、式（２３）及び式（２４）の右辺第２項が除去された後に減算される。減算器２４３が出力する出力信号Ｒ”ｈ（ｔ）は、
【数２５】
となり、式（９）と同様に表せる。
【００６４】
光ＣＤＭ伝送システム３０１が図１０の光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備えていても、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力Ｑ’ｈ，１（ｔ）及び出力Ｑ’ｈ，２（ｔ）にベースバンドにビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００６５】
（第５の実施形態）
第４の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムでは、拡散符号器および光復号化手段へ割り当てられるすべての固有符号の符号長が同一であるが、第５の実施形態は、符号長が異なる固有符号が混在する光ＣＤＭ伝送システムである。第５の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、光領域で復号を行う光ＣＤＭ受信回路５２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムである。
【００６６】
例えば、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を用いるとすると、式（１３）〜式（１６）を満たす符号長がＮ／２である符号１〜Ｋと符号長がＮである符号Ｋ＋１〜Ｍとを混在させることが可能である。
【００６７】
第５の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｍの構成例を図１１に示す。光ＣＤＭ受信回路５２−ｍは、光復号化手段３２３及び差動検波手段２２４を備える。
【００６８】
光復号化手段５２−ｍは、光ＣＤＭ受信回路３２３へ割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てたときに、｛１｝に対応する光周波数の成分と、｛０｝に対応する光周波数の成分とに分離して出力する。光復号化手段３２３は、光周波数分波手段２３１、光スイッチＳＷ３３２−ｎ、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎ、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２を組み合わせて構成される。
【００６９】
光復号化手段３２３に入力された多波長光信号Ｓｃの光周波数成分ｆ１〜ｆＮは光周波数分波手段２３１により分離され、光スイッチＳＷ３３２−ｎを介して、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎへ入力される。この時、各光スイッチＳＷ３３２−ｎは、光復号化手段に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝が順に割り当てられている。符号要素が割り当てられた光スイッチＳＷ３３２−ｎのみがＯＮとなる。
【００７０】
光スイッチＳＷ３３２−ｎの出力は１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎへ入力される。１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎは、入力された光成分をＯＮとOＦＦに応じて出力ポートＡまたは出力ポートＢから出力する。全ての各１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＡの出力は光周波数合波手段２３３−１で合波される。全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＢの出力は光周波数合波手段２３３−２で合波される。ここで、符号要素｛１｝に当たる光周波数成分が入力される１×２光スイッチ２３２−ｎをＯＮ、それ以外をＯＦＦとすることにより、多波長光信号Ｓｃを符号要素｛１｝に対応する成分と符号要素｛０｝に対応する成分とに分離することができる。
【００７１】
差動検波手段２２４は、図１０で説明した差動検波手段２２４と同様の構成であり、同様に動作する。
【００７２】
以下、固有符号としてアダマール符号を用い、拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−Ｋに符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋが割り当てられ、拡散符号器７１−Ｋ＋１〜拡散符号器７１−Ｍに符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍが割り当てられるとする。各固有符号は、式（１３）〜式（１６）を満たすとする。つまり、第４の実施形態と同様の光周波数領域で強度符号化された多波長光信号Ｓｃが光ＣＤＭ受信回路５２−ｍへ入力される。また、差動検波手段２２４において直接検波される場合の出力信号Ｒ＊ｍについて説明する。
【００７３】
符号長がＮである固有符号ｈ（Ｋ＋１≦ｈ≦Ｍ）を割り当てられた光復号化手段３２３を備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｈでは、多波長光信号Ｓｃの全光周波数成分に符号要素が割り当てられるため、すべての光スイッチＳＷ３３２−ｈがＯＮとなり、減算器２４３の出力である出力信号Ｒ＊ｈ（ｔ）は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２６】
と、なり、所望の信号を受信できる。
【００７４】
一方、符号長がＮ／２である固有符号ｈ’（１≦ｈ’≦Ｋ）を割り当てられた光復号化手段３２３を備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｈ’では、多波長光信号Ｓｃの光周波数成分のうち、符号要素が割り当てられない光周波数の成分ｆＮ／２＋１〜ｆＮが入力される光スイッチＳＷ３３２−Ｎ／２＋１〜スイッチＳＷ３３２−ＮがＯＦＦとなる。減算器２４３の出力である出力信号Ｒ＊ｈ’（ｔ）は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２７】
となり、所望の信号を受信できる。
【００７５】
以上より、第５の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの構成は、符号長が異なる固有符号が混在する場合であっても、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題となるビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムは、光ファイバを用いた光通信システムに適用され、多ユーザが同一周波数帯を同時に使用することが可能となることから波長の効率的利用が可能となる。また、多重チャネル数の増大による新サービスの追加の容易性、耐妨害性の向上による誤接続によるサービス断防止を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ伝送システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの構成を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の電気符号化手段の構成を説明する図である。
【図４】光変調器が行う多値強度変調を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の他の構成を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の直並列変換手段の動作を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の直並列変換手段の動作を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７８】
３０１：光ＣＤＭ伝送システム
１１、２１：光ＣＤＭ送信回路
１２−１〜Ｍ、１２−ｍ、２２、３２−１〜Ｍ、３２−ｍ、４２−１〜Ｍ、４２−ｍ、５２−１〜Ｍ、５２−ｍ：光ＣＤＭ受信回路
１３：光ファイバ伝送路
１１１：電気符号化手段
１１２−１〜Ｎ、１１２−ｎ：光源
１１３−１〜Ｎ、１１３−ｎ：光変調器
１１４、２３３−１、２３３−２：光周波数合波手段
１１５：直並列変換手段
７１−１〜Ｍ、７１−ｍ：拡散符号器
７２−１〜Ｎ、７２−ｎ：加算器
６１−ｍ，ｎ：出力端
１２１、２３１：光周波数分波手段
１２２−１〜Ｎ、１２２−ｎ：光検波手段
１２３、２２３−１〜Ｍ、２２３−ｍ：電気復号化手段
ＳＷ１８１、１９１−１〜Ｎ、１９１−ｎ：スイッチ
１８２−１〜Ｍ、１８１−ｍ：バッファ
３２３：光復号化手段
ＳＷ３３２−１〜Ｎ、ＳＷ３３２−ｎ：光スイッチ
ＳＷ２３２−１〜Ｎ、ＳＷ２３２−ｎ：１×２光スイッチ
２２４：差動検波手段
２４１−１、２４１−２：光検波器
２４２−１、２４２−２：低域濾波器
２４３：減算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固有符号に応じて符号化された光符号分割多重（ＣＤＭ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を多重伝送する光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＣＤＭ方式は、固有符号に応じて符号化された光ＣＤＭ信号を多重伝送する方式である。各送受信回路には、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する符号器により符号化した光ＣＤＭ信号を出力する。符号化は、光周波数領域、時間領域のいずれかの領域、または両領域を用いて行われる。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、選択的に受信する。
【０００３】
光周波数領域において強度符号化を行う方式では、広帯域光の各光周波数成分に、送信回路に割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を割り当てた時に、符号要素｛１｝に対応する成分が同一の信号を搬送する光ＣＤＭ信号を送受信する。受信回路は、受信回路に割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を受信回路に入力された光ＣＤＭ信号の各光周波数成分に割り当てた時に、符号要素｛１｝に対応する光周波数成分と、｛０｝に対応する光周波数成分とに分離して出力する光領域での復号を行った後に、分離した各成分をそれぞれ直接検波した差を出力する（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
固有符号として、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号を用いることにより、多元接続干渉（ＭＡＩ：ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去することが可能である。また、図１のように、受信回路において、光周波数成分ごとに分離した光ＣＤＭ信号の各光周波数成分をそれぞれ直接検波し、符号要素｛１｝に対応する光周波数成分を検波した光検波手段の出力を正、それ以外の光周波数成分を検波した光検波手段の出力を負として加える加減算により、電気領域で復号を行う構成も可能である。
【非特許文献１】Ｄ．Ｚａｃｃａｒｉｎ，ｅｔ ａｌ．，“Ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＣＤＭＡ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ＬＥＤ，”ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．４，Ｎ０．４，ｐｐ．４７９−４８２，１９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光周波数領域において強度符号化を行う方式では、光ＣＤＭ信号の多重の際に光電界が加算されるため、複数の信号が受信回路に同時に入力された際に検波時にビート雑音が発生する。ここで、複数の光ＣＤＭ信号間で光周波数が同一である成分を有するため、直接検波によって得られる所望信号とビート雑音とは、ともにベースバンド成分であり、フィルタで分離することができない。従って、ビート雑音の影響により、信号多重数が制限されるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路および光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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、電気符号化手段からの信号により光周波数成分をそれぞれ多値強度変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号を一括して生成することとした。
【０００８】
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る固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれ入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ（Ｎは２以上の整数）以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の多値電気信号を生成する電気符号化手段と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、を備える。前記拡散符号器は、Ｎ個の出力端を持ち、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を１番目の出力端からＮ番目の出力端へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた出力端から前記入力電気信号の値を出力し、他の前記出力端から０を出力し、前記加算器は、各々の前記拡散符号器の出力端のうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端からの出力同士を加算して前記多値電気信号を生成する。
【０００９】
電気符号化手段からの多値信号により光周波数成分をそれぞれ多値変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号が一括して生成される。つまり、各光周波数成分に着目した場合、光ＣＤＭ信号の多重の際に、従来方式では光電界が加算されているのに対し、本発明では光強度が加算されているため、光ＣＤＭ受信回路における検波時にビート雑音が発生しない。従って、本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路を提供することができる。
【００１０】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路は、入力された直列電気信号からＭ個の前記入力電気信号を生成して前記電気符号化手段の前記拡散符号器のそれぞれへ結合する直並列変換手段をさらに備えてもよい。同期転送モード（ＳＴＭ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）などの回線交換をベースとした伝送システムヘの適用が可能である。
【００１１】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の前記拡散符号器に付与される全ての前記固有符号は、符号長が同一でもよいし、それぞれ符号長が異なっていてもよい。
【００１２】
具体的には、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送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う電気復号化手段と、を有する。
【００１３】
電気符号化手段からの多値信号により光周波数成分をそれぞれ多値変調することにより、光周波数領域で強度符号化された多波長光信号が一括して生成される。つまり、各光周波数成分に着目した場合、従来方式では光電界が加算されているのに対し、本発明では光強度が加算されているため、光ＣＤＭ受信回路における検波時にビート雑音が発生しない。従って、本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【００１４】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの他の形態は、光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される少なくとも１個の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う複数の電気復号化手段と、を有する。
【００１５】
本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの他の形態は、光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える。前記光ＣＤＭ受信回路は、前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与されており、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分と他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分との２つのグループに分離して出力する光復号化手段と、前記光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する差動検波手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、光ＣＤＭ方式においてビート雑音の発生を無くし、信号多重数がビート雑音により制限されない光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の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。
【００１８】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０１の構成を説明するブロック図である。光ＣＤＭ伝送システム３０１は、光ＣＤＭ送信回路１１と、Ｍ個の光ＣＤＭ受信回路１２−１〜光ＣＤＭ受信回路１２−Ｍとが、光ファイバ伝送路１３で接続されている。
【００１９】
本実施形態の光ＣＤＭ送信回路は、２種の符号要素で構成される固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号Ｄｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）のうちの対応する１個がそれぞれに入力されるＭ個の拡散符号器７１−ｍ、及び拡散符号器７１−ｍに付与した固有符号のうち符号長が最長であるＮ個（Ｎは２以上の整数）の加算器７２−ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）を有し、Ｍ個の入力電気信号ＤｍからＮ個の多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する電気符号化手段１１１と、光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波Ｌｎを電気符号化手段１１１が生成する１番目からＮ番目の多値電気信号Ｄ＃ｎでそれぞれ強度変調して多値光信号Ｓｎを生成するＮ個の光変調器１１３−ｎと、光変調器１１３−ｎが生成したそれぞれの多値光信号Ｓｎを合波して多波長光信号Ｓｃを出力する光周波数合波手段１１４と、を備える。
【００２０】
拡散符号器７１−ｍは、Ｎ個の出力端６１−ｍ，ｎを持ち、拡散符号器に付与された固有符号を構成する符号要素を１番目の出力端６１−ｍ，１からＮ番目の出力端６１−ｍ，Ｎへ順に割り当てた際に、固有符号を構成する２種の符号要素のうちの一方が割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎから入力電気信号Ｄｍの値を出力し、他の出力端６１−ｍ，ｎから０を出力する。加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍのＮ個の出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端６１−ｍ，ｎからの出力同士を加算して多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。なお、本実施形態は、各拡散符号器７１−ｍに付与される全ての固有符号の符号長が同一であるとする。
【００２１】
各々の光変調器１１３−ｎは、光源１１２−ｎから光周波数ｆｎの光搬送波Ｌｎが入力され、入力された光搬送波Ｌｎを電気符号化手段１１１が生成する多値電気信号Ｄ＃ｎにより変調して出力する。このとき、各光源１１２−ｎから出力される光搬送波Ｌｎの光周波数ｆｎは互いに異なる。各光変調器１１３−ｎの出力光は、光周波数合波手段１１４により合波され、光ファイバ伝送路１３を介して、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ伝送される。光周波数合波手段１１４は、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）や多層膜フィルタ等や、光ファイバやＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により作成される光カプラがこれにあたる。図２では、出力光の光周波数が異なる各光源１１２−ｎの出力を、光変調器１１３−ｎへそれぞれ入力する構成としたが、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器１１３−ｎへ入力することも可能である。例えば、単一モード光の出力を高周波信号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。また、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、光ファイバ増幅器などが出力する広帯域な自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を、光周波数成分ごとに切り出す構成も可能である。
【００２２】
電気符号化手段１１１は、符号長がＮである固有符号を割り当てられたＭ個の拡散符号器７１−ｍと、Ｎ個の加算器７２−ｎを備え、入力されたＭ個の入力電気信号ＤｍからＮ個の多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。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等を用いる。拡散符号器７１−ｍは、Ｎ個の出力端６１−ｍ，ｎを有し、拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝が各出力端６１−ｍ，ｎに順に割り当てられる。符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）を出力する。一方、符号要素｛０｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎは、０を出力する。つまり、固有符号ｍのｎ番目の符号要素ｃｍ，ｎが割り当てられた拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎの出力は、符号要素ｃｍ，ｎの値と拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号のＤｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）との積ｃｍ，ｎ・Ｄｍ（ｔ）で表せる。なお、上記とは逆に、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎが拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）を出力し、符号要素｛１｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎが０を出力する場合でも同様である。以下、このような場合を「逆割り当ての場合」と記載する。
【００２３】
加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられたすべての出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。加算器７２−ｎが、各拡散符号器７１−ｍのｎ番目の出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算した多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）は、式（１）で表される。
【数１】
【００２４】
電気符号化手段１１１の構成例を図３に示す。図３は、Ｍ＝３，Ｎ＝４の場合であり、電気符号化手段１１１は、３個の拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−３と４個の加算器７２−１〜加算器７２−４により構成されている。また、固有符号の符号長は４である。
【００２５】
拡散符号器７１−ｍはＮ＝４個のスイッチ（ＳＷ）を備える。入力電気信号Ｄｍは分岐され、各スイッチＳＷを介して出力端６１−ｍ，ｎより出力される。ここで、符号要素｛１｝を割り当てられた出力端６１−ｍ，ｎに接続するスイッチ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７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値Ｄｍ（ｔ）との積を出力端６１−ｍ，ｎより出力することが可能となる。例えば、固有符号｛１，１，０，０｝が割り当てられた拡散符号器７１−１の出力端６１−ｍ，１〜出力端６１−ｍ，４の出力は、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。
【００２６】
加算器７２−１は、拡散符号器７１−１の出力端６１−１，１、拡散符号器７１−２の出力端６１−２，１、拡散符号器７１−３の出力端６１−３，１の出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃１のシンボル値Ｄ＃１（ｔ）＝ｃ１，１・Ｄ１（ｔ）＋ｃ２，１・Ｄ２（ｔ）＋ｃ３，１・Ｄ３（ｔ）を生成する。同様に、加算器７２−２〜加算器７２−４で、多値電気信号Ｄ＃２〜多値電気信号Ｄ＃４が生成される。表１は、加算器７２−１〜加算器７２−３に与えられる固有符号が順に｛１，１，０，０｝，｛１，０，１，０｝，｛０，１，１，０｝である場合、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３のシンボル値の組み合わせに対する多値電気信号のＤ＃１シンボル値Ｄ＃１（ｔ）〜多値電気信号Ｄ＃４のシンボル値Ｄ＃４（ｔ）を示す。｛０｝，｛１｝の２値より構成される入力電気信号Ｄｍから、｛０｝，｛１｝，｛２｝の３値より構成される多値電気信号Ｄ＃ｎが生成される。
【表１】
【００２７】
例えば、固有符号として、符号長Ｎのアダマール符号を用いた場合は、多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）の最大値はＮ／２となり、｛０｝，｛１｝，｛２｝，・・・，｛Ｎ／２｝のＮ／２＋１値より構成される多値電気信号Ｄ＃ｎが生成される。図３では、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３間でビット同期しているが、非同期であってもよい。なお、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号Ｄ３の信号速度は、異なっていてもよい。また、拡散符号器７１−ｍと加算器７２−ｎの代わりに、表１の様な加算結果を予め記憶させたメモリとＤ／Ａコンバータを用いることもできる。
【００２８】
光変調器１１３−ｎは、入力された光搬送波Ｌｎを、電気符号化手段１１１が生成した多値電気信号Ｄ＃ｎにより多値強度変調して多値光信号Ｓｎを出力する。図２では、光変調器１１３−ｎが、光周波数ｆｎの光搬送波Ｌｎを、多値電気信号Ｄ＃ｎで変調するとした。多値強度変調は、図４のような透過特性を有するＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）強度変調器へのバイアス電圧（ＶＢ）を透過曲線の最大点と最小値の中間点に設定し、最大電圧値と最小電圧値の中間値が０Ｖとなるように調整した多値電気信号で変調することにより実現できる。
【００２９】
以下、固有符号としてアダマール符号を用いた場合を例に、多値強度変調について説明する。多値電気信号Ｄ＃ｎの電圧値ｖ（ｔ）は、多値電気信号の最大電圧値と最小電圧値との差を２・Δｖとすると、シンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）の最大値はＮ／２、最大電圧値と最小電圧値の中間値は０Ｖであるため、
【数２】
と表せる。よって、ＬＮ強度変調器への印加電圧Ｖ（ｔ）は、バイアス電圧（ＶＢ）を中心にして、
【数３】
となる。ここで、ＬＮ強度変調器への印加電圧ＶＢ−Δｖ＜Ｖ＜ＶＢ＋Δｖにおける透過曲線Ｔ（Ｖ）が、式（４）で線形近似できるとする。
【数４】
Ｔ０＝Ｔ（ＶＢ−Δｖ）は印加電圧Ｖ＝ＶＢ−Δｖにおける透過率、ΔＴは近似直線の傾きである。時刻ｔにおける透過率は、式（３）式（４）より、
【数５】
となる。よって、光変調器１１３−ｎへ入力される光周波数ｆｎである光搬送波Ｌｎの光強度をＰ、光位相をθｎとすると、多値光信号Ｓｎは、
【数６】
と表せるため、各光変調器１１３−ｎの出力を光周波数合波手段１１４で合波した光ＣＤＭ送信回路１１の出力は、式（７）で表される光周波数領域で強度符号化した多波長光信号Ｓｃとなる。
【数７】
なお、Ｓｃ（ｔ）は多波長光信号Ｓｃのシンボル値である。
【００３０】
光ＣＤＭ受信回路１２−ｍは、光周波数分波手段１２１、Ｎ個以上の光検波手段１２２−ｎ、符号長がＮである固有符号を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える。光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ入力された多波長光信号Ｓｃは、光周波数分波手段１２１により光周波数成分ごとに分離される。光周波数分波手段１２１の各々の出力端は、各光検波手段１２２−ｎと接続され、光周波数成分ごとに分離された各成分は光検波手段１２２−ｎによりそれぞれ検波される。図２では、光検波手段１２２−ｎが、光周波数がｆｎである成分を検波するとした。光検波手段１２２−ｎでは、直接検波、ホモダイン検波、ヘテロダイン検波のいずれかを行う。
【００３１】
電気復号化手段１２３は、各光検波手段１２２−ｎの出力のうち、電気復号化手段１２３へ割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てた時に、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを正、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを負として加える加減算を行う。なお、逆割り当ての場合、電気復号化手段１２３は、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを正、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎを負として加える加減算を行う。
【００３２】
この加減算により、固有符号ｈ（ｈはＭ以下の整数）を割り当てられた光ＣＤＭ受信回路１２−ｈは、光ＣＤＭ送信回路１１において固有符号ｈを割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを選択的に受信することが可能となる。
【００３３】
以下、式（７）で表される多波長光信号Ｓｃが光ＣＤＭ受信回路１２−ｍへ入力され、各光検波手段１２２−ｎが直接検波を行うとすると、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）は、
【数８】
となる。式（８）より分かるように、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）には、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において生じるビート雑音が発生しない。
【００３４】
この時、固有符号ｈを割り当てられた電気復号化手段１２３の出力信号Ｒｈ（ｔ）は、
【数９】
と表せる。アダマール符号は、式（１０）式（１１）の関係を満たすため、
【数１０】
【数１１】
Ｒｈ（ｔ）は、
【数１２】
となる。以上より、光ＣＤＭ伝送システム３０１では、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）にビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００３５】
図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１では、１個の電気符号化手段１２３を有する各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを備えていた。光ＣＤＭ伝送システム３０１は、光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、図５のように複数の電気復号化手段２２３−ｍを有する光ＣＤＭ受信回路２２−ｍを備えてもよい。
【００３６】
各電気復号化手段２２３−ｍはそれぞれ拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号が割り当てられている。光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎは分岐され、各電気復号化手段２２３−ｍへ入力される。各電気復号化手段２２３−ｍは、拡散符号器７１−ｍへ入力された入力電気信号Ｄｍを出力信号Ｒｍとして出力する。なお、固有符号が割り当てられない電気符号化手段２２３−ｍは０を出力するものとする。
【００３７】
各光ＣＤＭ受信回路２２−ｍが所望する情報量の大小に応じて、各光ＣＤＭ受信回路２２−ｍ内の電気復号化手段２２３−ｍ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２２−ｍ内の複数の電気復号化手段２２３−ｍ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。
【００３８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ送信回路１１の代替として、直並列変換手段１１５が配置された光ＣＤＭ送信回路２１を備える光ＣＤＭ伝送システムである。図６は、光ＣＤＭ送信回路２１の構成例である。直並列変換手段１１５は、光ＣＤＭ送信回路２１へ入力される直列電気信号ＤｃからＭ個の入力電気信号Ｄｍを生成し、生成された各入力電気信号は電気符号化手段１１１内の拡散符号器７１−ｍへそれぞれ入力される。光ＣＤＭ送信回路２１は、第１の実施形態で説明した光ＣＤＭ送信回路１１と同様に多波長光信号Ｓｃを出力する。
【００３９】
第２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムは、同期転送モード（ＳＴＭ）などの回線交換をベースとした伝送システムヘの適用が可能である。例えば、図７に示すように、直並列変換手段１１５へは、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号ＤＭのシンボル値Ｄ１（ｔ）〜シンボル値ＤＭ（ｔ）を、フレーム内のタイムスロットに順に固定割付したＳＴＭフレームである直列電気信号Ｄｃが入力されるとする。直並列変換手段１１５では、ＳＴＭフレームの各タイムスロットの値が、順に各出力端に割り当てられ、シンボル値Ｄ１（ｔ）〜シンボル値ＤＭ（ｔ）が生成され、入力電気信号Ｄ１〜入力電気信号ＤＭが出力される。
【００４０】
第１の実施形態の説明と同様に、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｈの電気符号化手段１２３は、固有符号ｈが割り当てられており、同じ固有符号ｈが割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを出力信号Ｒｈとして出力する。
【００４１】
従って、第１の実施形態で説明したように、第２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムも、光検波手段１２２−ｎの出力Ｑｎ（ｔ）にビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００４２】
また、光ＣＤＭ送信回路２１において、固有符号を割り当てられない拡散符号器７１−ｍの出力を０とすると、拡散符号器７１−ｍへ割り当てる符号を動的に変化させることにより、光ＣＤＭ送信回路２１が送信する情報量を変化させることも可能である。
【００４３】
さらに、第２の実施形態は、パケット交換をベースとした伝送システムヘの適用も可能である。例えば、スイッチＳＷ１８１とバッファ１８２−ｍにより構成される図８に示すような直並列変換手段１１５へ、各光ＣＤＭ受信回路１２−ｍが所望するパケットＰ１〜パケットＰＭがランダムに含まれる直列電気信号Ｄｃが入力されるとする。スイッチＳＷ１８１が入力されたパケットＰｍのヘッダー情報等を読み込むことにより各バッファ１８２−ｍに割り当てられる。同一の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケットごとに分離された各パケット列の入力電気信号Ｄｍが生成される。
【００４４】
光ＣＤＭ受信回路１２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号と同じ符号を割り当てられた拡散符号器７１−ｍに入力された所望のパケット列を選択的に受信する。この伝送システムにおいては、同一の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケットごとに分離されたパケット列が送受信されるので、特定の光ＣＤＭ受信回路１２−ｍを宛先とするパケット列が時間軸を占有する。よって、異なる受信回路を宛先とするパケット間で時間軸を共有する従来の伝送方式と比べて、高速・大容量化が図れる。
【００４５】
（第３の実施形態）
第１〜２の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムでは、拡散符号器および電気復号手段へ割り当てられるすべての固有符号の符号長を同一としたが、第３の実施形態は、符号長が異なる固有符号が混在する光ＣＤＭ伝送システムである。第３の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として光ＣＤＭ受信回路３２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムである。
【００４６】
例えば、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を用いるとすると、式（１３）〜式（１６）を満たす符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋと符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍとを混在させることが可能である。
【数１３】
【数１４】
【数１５】
【数１６】
ここで、ｃｍ，ｎは固有符号ｍのｎ番目の符号要素である。
【００４７】
本実施形態の光ＣＤＭ送信回路１１の動作について図２及び図３を用いて説明する。電気符号化手段１１１内の拡散符号器７１−ｍのそれぞれには、固有符号が割り当てられる。拡散符号器７１−ｍは、割り当てられた固有符号のうち符号長が最長である固有符号の符号長Ｎと等しい個数の出力端６１−ｍ，ｎを有し、拡散符号器７１−ｍに割り当てられた固有符号を構成する各符号要素｛１｝，｛０｝が各出力端６１−ｍ，ｎに順に割り当てられる。符号要素｛１｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍの値を出力する。一方、それ以外の出力端６１−ｍ，ｎは０を出力する。逆割り当ての場合は、符号要素｛０｝を割り当てられた各出力端６１−ｍ，ｎは、拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍの値を出力する。一方、それ以外の出力端６１−ｍ，ｎは０を出力する。
【００４８】
加算器７２−ｎは、各拡散符号器７１−ｍの出力端６１−ｍ，ｎのうち、同一番目の符号要素を割り当てられたすべての出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算し、多値電気信号Ｄ＃ｎを生成する。
【００４９】
以下、固有符号としてアダマール符号を用い、拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−Ｋに符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋが割り当てられ、拡散符号器７１−Ｋ＋１〜拡散符号器７１−Ｍに符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍが割り当てられるとする。各固有符号は、式（１３）〜式（１６）を満たすとする。加算器７２−ｎが各拡散符号器７１−ｍのｎ番目の出力端６１−ｍ，ｎの出力を加算して生成される多値電気信号Ｄ＃ｎのシンボル値Ｄ＃ｎ（ｔ）は、
【数１７】
【数１８】
と表される。Ｄｍ（ｔ）は固有符号ｍが割り当てられた拡散符号器７１−ｍへの入力電気信号Ｄｍのシンボル値である。
【００５０】
図９は、光ＣＤＭ受信回路３２−ｍの構成例である。光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、光周波数分波手段１２１、光検波手段１２２−ｎ、スイッチＳＷ１９１−ｎ及び電気復号化手段１２３を有する。光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てた時に、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を正、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を負として加える加減算を行う。逆割り当ての場合は、｛０｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を正、｛１｝に対応する成分を検波した光検波手段１２２−ｎの出力を負として加える加減算を行う。
【００５１】
多波長光信号Ｓｃに含まれる光周波数ｆ１〜ｆＮの各成分は光周波数分波手段１２１により分離され、光検波手段１２２−ｎでそれぞれ検波される。各光検波手段１２２−ｎの出力はスイッチＳＷ１９１−ｎを介して、電気復号化手段１２３へ入力される。各スイッチＳＷ１９１−ｎは、電気的復号化手段１２３に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝が順に割り当てられている。符号要素が割り当てられたスイッチＳＷ１９１−ｎのみがＯＮとなる。電気復号化手段１２３における加減算により、光ＣＤＭ受信回路３２−ｍは、電気復号化手段１２３に割り当てられた固有符号と同じ符号を割り当てられた拡散符号器７１−ｍに入力された入力電気信号Ｄｍを選択的に受信することが可能となる。図９では、各光検波手段１２２−ｎの出力端を電気的なスイッチＳＷ１９１−ｎと接続する構成としたが、各光検波手段１２２−ｎの入力端の前に光学的なスイッチＳＷ１９１−ｎを配置する構成も可能である。
【００５２】
以下、第１の実施形態で説明した式（７）のＤ＃ｎ（ｔ）が式（１７），式（１８）で表せる光周波数領域で強度符号化された多波長光信号Ｓｃが各光ＣＤＭ受信回路３２−ｍへ入力され、各光検波手段１２２−ｎは直接検波を行うとする。各光検波器１２２−ｎの出力Ｑｎは、式（８）で表され、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において生じるビート雑音が発生しない。
【００５３】
符号長がＮである固有符号ｈ（Ｋ＋１≦ｈ≦Ｍ）を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える光ＣＤＭ受信回路３２−ｈでは、多波長光信号Ｓｃのすべての光周波数成分に符号要素が割り当てられるため、すべてのスイッチＳＷ１９１−ｎがＯＮとなり、電気符号化手段１２３の出力Ｒ’ｈは、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数１９】
となり、所望の入力電気信号Ｄｈを受信できる。
【００５４】
一方、符号長がＮ／２である固有符号ｈ’（１≦ｈ’≦Ｋ）を割り当てられた電気復号化手段１２３を備える光ＣＤＭ受信回路３２−ｈ’では、多波長光信号の光周波数成分のうち、符号要素が割り当てられない光周波数ｆＮ／２＋１〜ｆＮの成分を検波する光検波器１２２−ｎの出力が入力されるスイッチＳＷ１９１−Ｎ／２＋１〜スイッチＳＷ１９１−ＮがＯＦＦとなるので、電気符号化手段１２３の出力Ｒ’ｈ’は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２０】
となり、所望の信号Ｄｈ’を受信できる。
【００５５】
以上より、第３の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの構成は、符号長が異なる固有符号が混在する場合であっても、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題となるビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００５６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムは、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、光領域で復号を行う光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備える。図１０は、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍの構成例である。光ＣＤＭ受信回路４２−ｍは、光復号化手段２２３、差動検波手段２２４を備える。
【００５７】
光復号化手段２２３は、光復号化手段へ割り当てられた符号長がＮである固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当て、｛１｝に対応する光周波数成分と、｛０｝に対応する光周波数成分とに分離して出力する。光復号化手段２２３は、光周波数分波手段２３１、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎ、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２を組み合わせて構成される。例えば、光周波数分波手段２３１、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２は、ＡＷＧや誘電体多層膜フィルタである。また、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２は、光ファイバやＰＬＣにより作成された光カプラとしてもよい。
【００５８】
光周波数分波手段２３１は、多波長光信号Ｓｃを光周波数成分ごとに分離する。光周波数分波手段２３１の各出力ポートはそれぞれ１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎと接続され、分離された各成分は、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎに入力される。１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎは、入力された光成分をＯＮとＯＦＦに応じて出力ポートＡまたは出力ポートＢから出力する。例えば、全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＡの出力は光周波数合波手段２３３−１で合波され、全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＢの出力は光周波数合波手段２３３−２で合波されるとする。ここで、符号要素｛１｝に当たる光周波数成分が入力される１×２光スイッチ２３２−ｎをＯＮ、それ以外をＯＦＦとすることにより、多波長光信号Ｓｃを符号要素｛１｝に対応する成分と符号要素｛０｝に対応する成分とに分離することができる。
【００５９】
差動検波手段２２４は、光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する。具体的には、差動検波手段２２４は、光復号化手段の各出力を直接検波する光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力を低域濾波してベースバンド成分を出力する低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２、並びに、低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２の出力を減算する減算器２４３を有する。固有符号ｈを割り当てられた光ＣＤＭ受信回路４２−ｈは、減算器２４３の減算により、光ＣＤＭ送信回路１１又は光ＣＤＭ送信回路２１において固有符号ｈを割り当てられた拡散符号器７１−ｈに入力された入力電気信号Ｄｈを選択的に受信することが可能となる。
【００６０】
図１０の差動検波手段２２４は、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力を低域濾波したベースバンド成分の減算を行う構成としたが、減算器２４３の前で低域濾波せずに、減算器２４３の後で低域濾波を行う構成も可能である。また、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の代わりにホモダイン検波手段／ヘテロダイン検波手段を配置し、ホモダイン検波／ヘテロダイン検波を行う構成も可能である。
【００６１】
以下、式（７）で表せる多波長光信号Ｓｃが、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍへ入力され、差動検波手段２２４において直接検波される場合の出力信号Ｒ”ｍについて説明する。固有符号ｈが光復号化手段２２３に割り当てられているとする。光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２の出力Ｓ”ｈ，１（ｔ）及び出力Ｓ”ｈ，２（ｔ）は、それぞれ
【数２１】
【数２２】
と表せる。よって、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力Ｑ”ｈ，１（ｔ）及び出力Ｑ”ｈ，２（ｔ）は、それぞれ
【数２３】
【数２４】
となる。
【００６２】
式（２３）及び式（２４）の右辺第２項の、上にＮ、下にｉ＝１≠ｎを記載したΣの意味は、ｉがｉ＝ｎとなる時を除いてｉ＝１からｉ＝Ｎまで順次該当の値を加算することである。式（２３）及び式（２４）に示されるように、光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムもベースバンドにビート雑音が発生しない。
【００６３】
光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の各出力Ｑ”ｈ，１（ｔ）、Ｑ”ｈ，２（ｔ）は、低域濾波器２４２−１及び低域濾波器２４２−２により、式（２３）及び式（２４）の右辺第２項が除去された後に減算される。減算器２４３が出力する出力信号Ｒ”ｈ（ｔ）は、
【数２５】
となり、式（９）と同様に表せる。
【００６４】
光ＣＤＭ伝送システム３０１が図１０の光ＣＤＭ受信回路４２−ｍを備えていても、光検波器２４１−１及び光検波器２４１−２の出力Ｑ’ｈ，１（ｔ）及び出力Ｑ’ｈ，２（ｔ）にベースバンドにビート雑音が発生しないため、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題であったビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【００６５】
（第５の実施形態）
第４の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムでは、拡散符号器および光復号化手段へ割り当てられるすべての固有符号の符号長が同一であるが、第５の実施形態は、符号長が異なる固有符号が混在する光ＣＤＭ伝送システムである。第５の実施形態は、図２の光ＣＤＭ伝送システム３０１が備える光ＣＤＭ受信回路１２−ｍの代替として、光領域で復号を行う光ＣＤＭ受信回路５２−ｍを備える光ＣＤＭ伝送システムである。
【００６６】
例えば、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を用いるとすると、式（１３）〜式（１６）を満たす符号長がＮ／２である符号１〜Ｋと符号長がＮである符号Ｋ＋１〜Ｍとを混在させることが可能である。
【００６７】
第５の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｍの構成例を図１１に示す。光ＣＤＭ受信回路５２−ｍは、光復号化手段３２３及び差動検波手段２２４を備える。
【００６８】
光復号化手段５２−ｍは、光ＣＤＭ受信回路３２３へ割り当てられた固有符号を構成する符号要素｛１｝，｛０｝を、多波長光信号Ｓｃの各光周波数成分に割り当てたときに、｛１｝に対応する光周波数の成分と、｛０｝に対応する光周波数の成分とに分離して出力する。光復号化手段３２３は、光周波数分波手段２３１、光スイッチＳＷ３３２−ｎ、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎ、光周波数合波手段２３３−１及び光周波数合波手段２３３−２を組み合わせて構成される。
【００６９】
光復号化手段３２３に入力された多波長光信号Ｓｃの光周波数成分ｆ１〜ｆＮは光周波数分波手段２３１により分離され、光スイッチＳＷ３３２−ｎを介して、１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎへ入力される。この時、各光スイッチＳＷ３３２−ｎは、光復号化手段に割り当てられた固有符号を構成する各要素｛１｝，｛０｝が順に割り当てられている。符号要素が割り当てられた光スイッチＳＷ３３２−ｎのみがＯＮとなる。
【００７０】
光スイッチＳＷ３３２−ｎの出力は１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎへ入力される。１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎは、入力された光成分をＯＮとOＦＦに応じて出力ポートＡまたは出力ポートＢから出力する。全ての各１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＡの出力は光周波数合波手段２３３−１で合波される。全ての１×２光スイッチＳＷ２３２−ｎの出力ポートＢの出力は光周波数合波手段２３３−２で合波される。ここで、符号要素｛１｝に当たる光周波数成分が入力される１×２光スイッチ２３２−ｎをＯＮ、それ以外をＯＦＦとすることにより、多波長光信号Ｓｃを符号要素｛１｝に対応する成分と符号要素｛０｝に対応する成分とに分離することができる。
【００７１】
差動検波手段２２４は、図１０で説明した差動検波手段２２４と同様の構成であり、同様に動作する。
【００７２】
以下、固有符号としてアダマール符号を用い、拡散符号器７１−１〜拡散符号器７１−Ｋに符号長がＮ／２である固有符号１〜Ｋが割り当てられ、拡散符号器７１−Ｋ＋１〜拡散符号器７１−Ｍに符号長がＮである固有符号Ｋ＋１〜Ｍが割り当てられるとする。各固有符号は、式（１３）〜式（１６）を満たすとする。つまり、第４の実施形態と同様の光周波数領域で強度符号化された多波長光信号Ｓｃが光ＣＤＭ受信回路５２−ｍへ入力される。また、差動検波手段２２４において直接検波される場合の出力信号Ｒ＊ｍについて説明する。
【００７３】
符号長がＮである固有符号ｈ（Ｋ＋１≦ｈ≦Ｍ）を割り当てられた光復号化手段３２３を備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｈでは、多波長光信号Ｓｃの全光周波数成分に符号要素が割り当てられるため、すべての光スイッチＳＷ３３２−ｈがＯＮとなり、減算器２４３の出力である出力信号Ｒ＊ｈ（ｔ）は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２６】
と、なり、所望の信号を受信できる。
【００７４】
一方、符号長がＮ／２である固有符号ｈ’（１≦ｈ’≦Ｋ）を割り当てられた光復号化手段３２３を備える光ＣＤＭ受信回路５２−ｈ’では、多波長光信号Ｓｃの光周波数成分のうち、符号要素が割り当てられない光周波数の成分ｆＮ／２＋１〜ｆＮが入力される光スイッチＳＷ３３２−Ｎ／２＋１〜スイッチＳＷ３３２−ＮがＯＦＦとなる。減算器２４３の出力である出力信号Ｒ＊ｈ’（ｔ）は、式（１３）〜式（１６）を用いて展開して、
【数２７】
となり、所望の信号を受信できる。
【００７５】
以上より、第５の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの構成は、符号長が異なる固有符号が混在する場合であっても、従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ方式において課題となるビート雑音の影響を受けることなく所望の信号を受信できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る光ＣＤＭ送信回路および光ＣＤＭ伝送システムは、光ファイバを用いた光通信システムに適用され、多ユーザが同一周波数帯を同時に使用することが可能となることから波長の効率的利用が可能となる。また、多重チャネル数の増大による新サービスの追加の容易性、耐妨害性の向上による誤接続によるサービス断防止を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の光周波数領域における強度符号化を用いた光ＣＤＭ伝送システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムの構成を説明する図である。
【図３】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の電気符号化手段の構成を説明する図である。
【図４】光変調器が行う多値強度変調を説明する図である。
【図５】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の他の構成を説明する図である。
【図７】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の直並列変換手段の動作を説明する図である。
【図８】本発明に係る光ＣＤＭ送信回路の直並列変換手段の動作を説明する図である。
【図９】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図１０】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光ＣＤＭ伝送システムが備える光ＣＤＭ受信回路の他の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７８】
３０１：光ＣＤＭ伝送システム
１１、２１：光ＣＤＭ送信回路
１２−１〜Ｍ、１２−ｍ、２２、３２−１〜Ｍ、３２−ｍ、４２−１〜Ｍ、４２−ｍ、５２−１〜Ｍ、５２−ｍ：光ＣＤＭ受信回路
１３：光ファイバ伝送路
１１１：電気符号化手段
１１２−１〜Ｎ、１１２−ｎ：光源
１１３−１〜Ｎ、１１３−ｎ：光変調器
１１４、２３３−１、２３３−２：光周波数合波手段
１１５：直並列変換手段
７１−１〜Ｍ、７１−ｍ：拡散符号器
７２−１〜Ｎ、７２−ｎ：加算器
６１−ｍ，ｎ：出力端
１２１、２３１：光周波数分波手段
１２２−１〜Ｎ、１２２−ｎ：光検波手段
１２３、２２３−１〜Ｍ、２２３−ｍ：電気復号化手段
ＳＷ１８１、１９１−１〜Ｎ、１９１−ｎ：スイッチ
１８２−１〜Ｍ、１８１−ｍ：バッファ
３２３：光復号化手段
ＳＷ３３２−１〜Ｎ、ＳＷ３３２−ｎ：光スイッチ
ＳＷ２３２−１〜Ｎ、ＳＷ２３２−ｎ：１×２光スイッチ
２２４：差動検波手段
２４１−１、２４１−２：光検波器
２４２−１、２４２−２：低域濾波器
２４３：減算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種の符号要素で構成される固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれ入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ（Ｎは２以上の整数）以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の多値電気信号を生成する電気符号化手段と、
光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、
前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、
を備える光ＣＤＭ送信回路であって、
前記拡散符号器は、
Ｎ個の出力端を持ち、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を１番目の出力端からＮ番目の出力端へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた出力端から前記入力電気信号の値を出力し、他の前記出力端から０を出力し、
前記加算器は、
各々の前記拡散符号器の出力端のうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端からの出力同士を加算して前記多値電気信号を生成すること
を特徴とする光ＣＤＭ送信回路。
【請求項２】
入力された直列電気信号からＭ個の前記入力電気信号を生成して前記電気符号化手段の前記拡散符号器のそれぞれへ結合する直並列変換手段をさらに備え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】
前記拡散符号器に付与される全ての前記固有符号は、符号長が同一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】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う電気復号化手段と、
を有することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項５】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される少なくとも１個の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う複数の電気復号化手段と、
を有することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項６】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与されており、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分と他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分との２つのグループに分離して出力する光復号化手段と、
前記光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する差動検波手段と、
を有することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項１】
２種の符号要素で構成される固有符号がそれぞれに付与されており、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の入力電気信号のうちの対応する１個がそれぞれ入力されるＭ個の拡散符号器、及び前記拡散符号器に付与した前記固有符号のうち最長の符号長であるＮ（Ｎは２以上の整数）以上の個数の加算器を有し、前記入力電気信号からＮ個の多値電気信号を生成する電気符号化手段と、
光周波数が互いに異なる１番目からＮ番目の光搬送波を前記電気符号化手段が生成する１番目からＮ番目の前記多値電気信号でそれぞれ強度変調して多値光信号を生成するＮ個の光変調器と、
前記光変調器が生成したそれぞれの前記多値光信号を合波して多波長光信号を出力する光周波数合波手段と、
を備える光ＣＤＭ送信回路であって、
前記拡散符号器は、
Ｎ個の出力端を持ち、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を１番目の出力端からＮ番目の出力端へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた出力端から前記入力電気信号の値を出力し、他の前記出力端から０を出力し、
前記加算器は、
各々の前記拡散符号器の出力端のうち、同一番目の符号要素を割り当てられた全ての出力端からの出力同士を加算して前記多値電気信号を生成すること
を特徴とする光ＣＤＭ送信回路。
【請求項２】
入力された直列電気信号からＭ個の前記入力電気信号を生成して前記電気符号化手段の前記拡散符号器のそれぞれへ結合する直並列変換手段をさらに備え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】
前記拡散符号器に付与される全ての前記固有符号は、符号長が同一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】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う電気復号化手段と、
を有することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項５】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される少なくとも１個の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記多波長光信号を１番目からＮ番目までの前記光搬送波ごとに分離する光周波数分波手段と、
前記光周波数分波手段からの出力をそれぞれ検波する１番目からＮ番目までのＮ個の光検波手段と、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与され、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を正、他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分を検波した前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行う複数の電気復号化手段と、
を有することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
【請求項６】
請求項１から３に記載のいずれかの光ＣＤＭ送信回路と、前記光ＣＤＭ送信回路の前記光周波数合波手段が出力する多波長光信号がそれぞれ入力される複数の光ＣＤＭ受信回路と、を備える光ＣＤＭ伝送システムであって、
前記光ＣＤＭ受信回路は、
前記拡散符号器に付与された前記固有符号のひとつが付与されており、付与された前記固有符号を構成する前記符号要素を前記多波長光信号の各光周波数成分へ順に割り当てた際に、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が割り当てられた光周波数成分と他方の前記符号要素が割り当てられた光周波数成分との２つのグループに分離して出力する光復号化手段と、
前記光復号化手段の各出力をそれぞれ検波した差のベースバンド成分を出力する差動検波手段と、
を有することを特徴とする光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２０１０−２８７６１（Ｐ２０１０−２８７６１Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９１１８６（Ｐ２００８−１９１１８６）
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【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２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【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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