JP5334747B2 - Optical code division multiplexing transmission system and optical code division multiplexing transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光符号分割多重通信に用いられる光符号分割多重システム及びその伝送方法に関する。 The present invention relates to an optical code division multiplexing system used for optical code division multiplexing communication and a transmission method thereof.
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。 An optical code division multiplexing (CDM) system is a system that multiplex-transmits an optical CDM signal that has been code-spread according to a specific code. A unique code is assigned to each optical CDM transmission / reception circuit. Each transmission circuit outputs an optical CDM signal spread by encoding corresponding to the assigned unique code. On the receiving side, only the optical CDM signal output from the transmission circuit assigned the same unique code as that of the reception circuit can be decoded from the multiplexed optical CDM signal, and a desired optical CDM signal is selectively received.
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。)。
So far, there has been proposed a method of spreading the pulse signal light on the time axis by modulating the optical phase of each optical frequency component of the pulse signal light in accordance with the unique code assigned to the transmission circuit ( For example, see Non-Patent
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。 However, these systems require an optical codec device that performs strict control of the optical phase and time control of the chip time (= bit time / code length) order. In addition, the number of code multiplexing is limited by multiple access interference (MAI) and beat noise generated at the time of detection when a plurality of optical CDM signals are simultaneously input to the receiving circuit. Therefore, the influence of MAI and beat noise is reduced by applying a time gate based on time synchronization between signal lights, an optical threshold device using nonlinear characteristics of an optical medium, and forward error correction (FEC). This requires a complicated transmission / reception circuit configuration.
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。)。 On the other hand, as shown in FIG. 1, each optical frequency component is multi-valued amplitude modulated (ASK: ASK) with a multi-valued electrical signal generated based on electrical stage code diffusion in the binary / multi-value converting means in the transmission circuit. There has been proposed a method for transmitting / receiving multi-wavelength signal light obtained by optical frequency multiplexing of multi-level ASK signal light (Amplitude Shift Keying) (see, for example, Non-Patent Document 4).
多値振幅変調は、LN(LiNbO3)強度変調器などのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を用いて行い、生成される多値ASK信号光は、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である。受信側では、光周波数ごとに分波した各光周波数成分をそれぞれ直接検波して生成した多値電気信号を、電気復号器において、受信回路に割り当てられた固有符号に応じて加減算を行う。ここで、生成される多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔であり、電圧レベル間隔は異なる光検波器が生成する多値電気信号同士で一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などの直交符号を固有符号として用いる場合、加減算によりMAIを除去することができる。また、光領域で信号光の多重を行わないため、検波時にビート雑音が生じない。つまり、この方式では、電気段で符復号化を行うために光符復号デバイスが不要である上、MAIやビート雑音低減のために参考文献1〜3で必要であった時間ゲートや光閾値デバイスが不要である。
Multilevel amplitude modulation is performed using a Mach-Zehnder interferometer-type optical intensity modulator such as an LN (LiNbO 3 ) intensity modulator, and the generated multilevel ASK signal light has an optical intensity level corresponding to each symbol value. Evenly spaced. On the receiving side, the multi-value electric signal generated by directly detecting each optical frequency component demultiplexed for each optical frequency is added / subtracted in the electric decoder according to the unique code assigned to the receiving circuit. Here, in the generated multilevel electric signal, the voltage levels corresponding to the respective symbol values are equally spaced, and the voltage level intervals coincide with each other between the multilevel electric signals generated by the different optical detectors. Therefore, when an orthogonal code such as a Hadamard code or a bit-shifted M-sequence code is used as a unique code, MAI can be removed by addition / subtraction. In addition, since signal light is not multiplexed in the optical region, no beat noise occurs during detection. That is, in this system, an optical codec device is not required for performing code decoding at the electric stage, and a time gate and an optical threshold device required in
そのため、送受信回路内の光デバイス構成の大幅なシンプル化が図れる。更には、電気段での符号拡散を空間的に行うため、時間拡散を行う方式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。 Therefore, the optical device configuration in the transmission / reception circuit can be greatly simplified. Furthermore, since code spreading at the electrical stage is performed spatially, an operation at a chip rate (= bit rate ′ code length) required in a method of performing time spreading (see, for example, Non-Patent Document 5). It is unnecessary and can be configured by an electric circuit having an operation speed equivalent to the bit rate.
非特許文献4の方式で2値データ信号の多重数N=3の場合に、符号長4のアダマール符号{1,1,0,0},{1,0,1,0},{0,1,1,0}を2値/多値変換手段内の拡散符号器1〜3に順に割り当てた際における、入力される各2値データ信号のシンボル値D1(t)〜D3(t)と、生成される各多値電気信号のシンボル値D# 1(t)〜D# 4(t)との対応を図24に示す。この場合、D# 1(t)〜D# 3(t)は、“0”,“1”,“2”の3通りの値をとる。LN強度変調器を用いる場合、図2のように、3値電気信号がとりうる最大電圧値と最小電圧値の中間であるシンボル値“1”に対応する電圧レベルが変調器の透過曲線のQuadrature Point (VQ)となるようにバイアス電圧を調整することにより、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である所望の3値ASK信号光が得られる。この3値ASK信号光を直接検波すると、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である3値電気信号が生成される。よって、受信回路内の電気復号器における加減算により、MAIの除去が可能である。
When the number of multiplexed binary data signals is N = 3 in the method of
固有符号の符号長を拡張することにより、2値データ信号の多重数Nを拡大することが可能である。この時、多値ASKの多値数も増加する。固有符号としてアダマール符号を用いる場合、N>3では、2値/多値変換手段において生成される多値電気信号の中で多値数が最大である信号の多値数Mは、M>3となる。LN強度変調器を用いてM値ASK(M>3)を行う場合、上述の3値ASKと同様に、変調器への印加するM値電気信号の中間電圧レベルが変調器の透過曲線のQuadrature Point (VQ)となるようにバイアス電圧を調整すると、出力されるM値ASK信号光は、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しくならない(図3)。よって、M値ASK信号光を直接検波して生成されるM値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔ではなく、受信回路内の電気復号器において、加減算によるMAIの除去ができなくなる。 By extending the code length of the unique code, it is possible to increase the multiplexing number N of binary data signals. At this time, the multi-value number of the multi-value ASK also increases. When a Hadamard code is used as the unique code, when N> 3, the multilevel number M of the signal having the maximum multilevel value among the multilevel electric signals generated by the binary / multilevel conversion means is M> 3. It becomes. When M-value ASK (M> 3) is performed using an LN intensity modulator, as in the above-described three-value ASK, the intermediate voltage level of the M-value electric signal applied to the modulator is a quadrature of the transmission curve of the modulator. When the bias voltage is adjusted to be Point (V Q ), the output M-value ASK signal light does not have equal light intensity level intervals corresponding to the respective symbol values (FIG. 3). Therefore, the M-value electric signal generated by directly detecting the M-value ASK signal light has voltage levels corresponding to each symbol value that are not equally spaced, and the MAI is removed by addition / subtraction in the electric decoder in the receiving circuit. become unable.
ここで、図4のように、各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔X1〜XM−1をあらかじめプリバイアスしたM値電気信号を変調器に印加することにより、N>3である光CDM伝送システムにおいて要求される、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しいM値ASK(M>3)が可能となる。 Here, as shown in FIG. 4, by applying an M-value electric signal pre-biased with voltage level intervals X 1 to X M−1 corresponding to each symbol value to the modulator, N> 3 light M-value ASK (M> 3), which is required in the CDM transmission system, is equal in the interval of the light intensity level corresponding to each symbol value.
しかしながら、上記光CDM伝送システムでは、2値データ信号の多重数Nの変化に応じて、その都度、X1〜XM−1を調整しなければならない。つまり、2値データ信号の多重数Nを柔軟に拡張することが困難であるという課題がある。 However, in the optical CDM transmission system, X 1 to X M-1 must be adjusted each time according to the change in the number N of multiplexed binary data signals. That is, there is a problem that it is difficult to flexibly extend the number N of binary data signals multiplexed.
例えば、N=6、符号長8のアダマール符号の場合を考える。
固有符号1{1,1,0,0,1,1,0,0},
固有符号2{1,0,1,0,1,0,1,0},
固有符号3{0,1,1,0,0,1,1,0},
固有符号4{1,1,1,1,0,0,0,0},
固有符号5{0,0,1,1,1,1,0,0},
固有符号6{0,1,0,1,1,0,1,0},
固有符号7{1,0,0,1,0,1,1,0}
として、固有符号1〜6を2値/多値変換手段内の拡散符号器1〜6に順に割り当てたとする。この場合、2値/多値変換手段は、図25に示すように、各固有符号の同一番目の符号要素を足し合わせ、最大シンボル値が“3”である4値電気信号4個と、最大シンボル値が“4”である5値電気信号3個を生成する。
For example, consider the case of a Hadamard code with N = 6 and code length 8.
Inherent code 1 {1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0},
Inherent code 2 {1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0},
Inherent code 3 {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0},
Inherent code 4 {1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0},
Inherent code 5 {0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0},
Inherent code 6 {0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0},
Inherent code 7 {1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0}
Suppose that the
各4値電気信号は変調器1,4,6,7へ印加される。一方、各5値電気信号は変調器2,3,5へ印加される。受信回路にてMAIが除去されるためには、各変調器の出力信号光は各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔であり、光強度レベル間隔は異なる変調器の出力信号光同士で一致することが求められる。よって、例えば、Single−Drive LN強度変調器を用いる場合、図5のように、光変調器2,3,5においてX1=Vp/3 X2=Vp/6 X3=Vp/6 X4=Vp/3とすると、変調器1,4,6,7ではX1〜X4は光変調器2,3,5と異なる値に設定する必要がある。Vπは、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の各アームにおける透過光の光位相シフト量をπだけ変化させるのに必要な電圧である。
Each quaternary electric signal is applied to the
Nが6から7へ変化した場合、固有符号1〜7を2値/多値変換手段内の拡散符号器1〜7に順に割り当てたとする。この場合、2値/多値変換手段は、図26に示すように、最大シンボル値が“4”である5値電気信号を7個生成する。5値電気信号が変調器1〜7へ印加されるため、変調器1〜7は5値ASK信号光を出力する。この時、すべての変調器においてX1=Vp/3 X2=Vp/6 X3=Vp/6 X4=Vp/3とすることにより、所望の5値ASK信号光を得られる。
When N changes from 6 to 7, it is assumed that the
以上より、2値データ信号の多重数Nが6から7に変化した場合、変調器1,4,6,7において各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔X1〜X4を、再調整しなければならず、Nを柔軟に拡張することが困難になる。 As described above, when the multiplexing number N of the binary data signal is changed from 6 to 7, the modulators 1, 4 , 6 and 7 readjust the voltage level intervals X 1 to X 4 corresponding to the respective symbol values. It becomes difficult to expand N flexibly.
そこで、本発明は、2値データ信号の多重数Nが変化しても生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Nを3より大きく柔軟に拡張することが可能な光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention does not require adjustment of the voltage level interval corresponding to each symbol value of the generated multilevel electrical signal even if the number N of binary data signals multiplexed changes, and N is more flexible than 3. It is an object of the present invention to provide an optical CDM transmission system and an optical CDM transmission method that can be extended to the above.
上記目的を達成するために、本発明に係る光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法は、2値/多値変換手段に入力する2値データ信号に2値ダミー信号を加え、2値データ信号の多重数によらず多数値を一定にすることで、当該多重数が増減する場合においても、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベル間隔を再調整することなく、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔となる多値ASK信号光を生成することとした。 In order to achieve the above object, an optical CDM transmission system and an optical CDM transmission method according to the present invention add a binary dummy signal to a binary data signal input to a binary / multi-level conversion means. Even if the multiplex number increases or decreases by keeping the multiple value constant regardless of the multiplex number, it corresponds to each symbol value without readjusting the voltage level interval corresponding to each symbol value of the multi-level electric signal. The multi-level ASK signal light having the same light intensity level is generated.
具体的には、本発明に係る光CDM伝送システムは、光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続されている。 Specifically, in the optical CDM transmission system according to the present invention, an optical code division multiplexing transmission circuit is connected to a plurality of optical code division multiplexing reception circuits via an optical fiber transmission line.
前記光符号分割多重送信回路は、入力されたN(Nは2以上の整数)個の2値データ信号及び(N’−N)個の2値ダミー信号から成るN’(N’はN以上の整数)個の2値電気信号から、2種の符号要素で構成され、符号長k(k=1,2,・・・,K、Kは2以上の整数)であるN’個の固有符号に基づきK個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する2値/多値変換手段と、光周波数が異なるK個の光搬送波を前記2値/多値変換手段からの前記多値電気信号を用いて変調して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多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手段と、を備える。 The optical code division multiplexing transmission circuit includes N ′ (N ′ is equal to or greater than N) including N (N is an integer equal to or greater than 2) binary data signals and (N′−N) binary dummy signals that are input. N 'unique signals that are composed of two kinds of code elements and have a code length k (k = 1, 2,..., K, where K is an integer of 2 or more). Binary / multilevel conversion means for generating K multilevel electrical signals based on the sign and adjusting the voltage level corresponding to each symbol value of the multilevel electrical signal to a desired interval; and optical frequency A plurality of optical modulation means for modulating K optical carriers having different values using the multi-value electric signal from the binary / multi-value conversion means and outputting multi-value signal light, and each of the light modulation means comprises: Optical multiplexing means for outputting multi-wavelength signal light obtained by multiplexing the output multi-level signal light to the optical fiber transmission line; Obtain.
前記光符号分割多重受信回路は、前記光ファイバ伝送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器と、前記光周波数分波器が分波した前記光周波数成分をそれぞれ検波するK個の光検波手段と、1番目からN番目の前記固有符号の1つが割り当てられ、前記2値/多値変換手段に入力された前記2値データ信号のうちの1つを選択的に取り出す電気復号器と、を備える。 The optical code division multiplexing receiving circuit includes: an optical frequency demultiplexer for demultiplexing the multi-wavelength signal light from the optical fiber transmission line for each optical frequency component; and the optical frequency demultiplexed by the optical frequency demultiplexer. One of the K optical detection means for detecting each of the components and one of the binary data signals assigned to one of the first to Nth unique codes and input to the binary / multilevel conversion means And an electric decoder for selectively extracting.
また、本発明に係る光CDM伝送方法は、光符号分割多重送信回路が、光ファイバ伝送路を介して、複数の光符号分割多重受信回路と接続された光符号分割多重伝送システムの光符号分割多重伝送方法である。 The optical CDM transmission method according to the present invention provides an optical code division multiplexing transmission system in which an optical code division multiplexing transmission circuit is connected to a plurality of optical code division multiplexing reception circuits via an optical fiber transmission line. Multiplex transmission method.
前記光符号分割多重送信回路では、N個の2値データ信号及び(N’−N)個の2値ダミー信号から成るN’個の2値電気信号から、2種の符号要素で構成され、符号長k(k=1,2,・・・,K、Kは2以上の整数)であるN’個の固有符号に基づきK個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを所望の間隔となるように調整する2値/多値変換手順と、光周波数が異なるK個の光搬送波を前記2値/多値変換手順で生成された前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を生成する光変調手順と、前記光変調手順で生成された前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手順と、を行う。 The optical code division multiplex transmission circuit is composed of two code elements from N ′ binary electric signals composed of N binary data signals and (N′−N) binary dummy signals, K multi-valued electrical signals are generated based on N ′ unique codes having a code length k (k = 1, 2,..., K, K being an integer of 2 or more), and the multi-valued electrical signals are generated. The binary / multilevel conversion procedure for adjusting the voltage level corresponding to each symbol value to a desired interval, and K optical carriers having different optical frequencies were generated by the binary / multilevel conversion procedure. An optical modulation procedure for generating a multilevel signal light by modulating with the multilevel electrical signal, and a multiwavelength signal light obtained by multiplexing the multilevel signal light generated in the optical modulation procedure to the optical fiber transmission line And an optical multiplexing procedure to output.
前記光符号分割多重受信回路では、前記光ファイバ伝送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順と、前記光周波数分波手順で分波された前記光周波数成分をそれぞれ検波する光検波手順と、1番目からN番目の前記固有符号の1つに基づいて、前記2値データ信号のうちの1つを選択的に取り出す電気復号化手順と、を行う。 In the optical code division multiplex receiving circuit, an optical frequency demultiplexing procedure for demultiplexing the multi-wavelength signal light from the optical fiber transmission path for each optical frequency component, and the light demultiplexed by the optical frequency demultiplexing procedure An optical detection procedure for detecting each frequency component, and an electrical decoding procedure for selectively extracting one of the binary data signals based on one of the first to Nth unique codes .
本発明に係る光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法は、2値ダミー信号を2値データ信号に加えることによって、2値/多値変換手段に入力される2値電気信号数を固定している。このため、2値/多値変換手段が出力する多値電気信号の多値数は、2値データ信号の多重数に関わらず一定となる。このため、本発明に係る光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法は、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔を所定値に固定しておくことができる。従って、本発明は、2値データ信号の多重数Nが変化しても各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Nを3より大きく柔軟に拡張することが可能な光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法を提供することができる。 In the optical CDM transmission system and the optical CDM transmission method according to the present invention, the number of binary electric signals input to the binary / multilevel conversion means is fixed by adding a binary dummy signal to the binary data signal. . For this reason, the multi-value number of the multi-value electric signal output from the binary / multi-value conversion means is constant regardless of the number of multiplexed binary data signals. For this reason, the optical CDM transmission system and the optical CDM transmission method according to the present invention can fix the voltage level interval corresponding to each symbol value of the multilevel electrical signal to a predetermined value. Therefore, the present invention does not require adjustment of the voltage level interval corresponding to each symbol value even if the number of multiplexed binary data signals N changes, and the light that can flexibly expand N to be larger than 3. A CDM transmission system and an optical CDM transmission method can be provided.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記2値/多値変換手段は、N’個の前記2値電気信号がそれぞれ入力されるN’個の拡散符号器、K個の加算器、及びK個のプリバイアス回路を有しており、各々の前記拡散符号器は、前記固有符号が割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記2値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から0を出力し、k番目の前記加算器は、k番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、各々の前記プリバイアス回路は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように前記加算器の出力の電圧レベルを調整し、前記電気復号器は、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に順に割り当てた際に、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられ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前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行うことを特徴とする。
The binary / multi-level conversion means of the optical CDM transmission system according to the present invention includes N ′ spread encoders, K adders, and K inputs to which N ′ binary electric signals are respectively input. Each of the spreading encoders is assigned with the unique code, and has a number of output terminals equal to or greater than the code length of the assigned unique code, and constitutes the unique code. When each code element is sequentially assigned to the output end, the symbol value matches the binary electric signal input to the spreading encoder from the output end to which one of the code elements is assigned. Output a signal to
本発明に係る光CDM伝送方法の前記2値/多値変換手順は、符号拡散過程、加算過程、及びプリバイアス過程を有しており、前記符号拡散過程は、N’個の前記2値電気信号がそれぞれ入力され、前記固有符号がそれぞれ割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有する拡散符号器において、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記2値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から0を出力し、前記加算過程は、k番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、前記プリバイアス過程は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように電圧レベルを調整し、前記電気復号化手順は、前記光検波手順で検波され出力される出力信号について、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた該出力信号を正、他方の前記符号要素が割り当てられた該出力信号を負として加える加減算を行うことを特徴とする。
The binary / multi-level conversion procedure of the optical CDM transmission method according to the present invention includes a code spreading process, an adding process, and a pre-bias process, and the code spreading process includes N ′ binary electric signals. In a spreading coder having a number of output ends equal to or greater than the code length of the assigned unique code, each code element constituting the unique code is sent to the output end When sequentially assigned, the binary electrical signal input to the spreading encoder is output from the output end to which one of the code elements is assigned, and a signal whose symbol value matches, and the
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする。 The optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention modulates the amplitude of the optical carrier and outputs multilevel amplitude modulated signal light, and the pre-bias circuit captures the multilevel amplitude modulated signal light. The voltage level corresponding to each symbol value of the multi-valued electrical signal is adjusted so that the light intensity levels that can be obtained are equally spaced.
本発明に係る光CDM伝送方法の前記光変調手順は、前記光搬送波の振幅を変調して、多値振幅変調信号光を出力し、前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする。 In the optical modulation procedure of the optical CDM transmission method according to the present invention, the amplitude of the optical carrier wave is modulated to output a multi-level amplitude modulated signal light, and the pre-bias process is performed by taking the multi-level amplitude modulated signal light. The voltage level corresponding to each symbol value of the multi-valued electrical signal is adjusted so that the light intensity levels that can be obtained are equally spaced.
多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔になるように多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することで、光CDM受信回路の電気復号器でMAIの除去が可能となる。 The MAI is removed by the electric decoder of the optical CDM receiving circuit by adjusting the voltage level corresponding to each symbol value of the multilevel electric signal so that the light intensity level that the multilevel amplitude modulation signal light can take is equal. Is possible.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備えることを特徴とする。 The optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention includes a Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光検波手段は、前記光周波数分波器の出力光を2乗検波することを特徴とする。 The optical detection means of the optical CDM transmission system according to the present invention is characterized in that the output light of the optical frequency demultiplexer is square-detected.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、及び包絡線検波器を備え、前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波し、前記バンドパスフィルタは、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により搬送される信号成分を透過し、前記包絡線検波器は、前記バンドパスフィルタから出力を2乗検波して出力することを特徴とする。 The optical detection means of the optical CDM transmission system according to the present invention includes a local light source, an optical detector, a bandpass filter, and an envelope detector, and the optical frequency of the output light of the local light source is the optical frequency. The optical detector is adjusted to have a predetermined frequency difference from the output light of the demultiplexer, and the optical detector squares the mixed light of the output light from the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer. The band-pass filter transmits a signal component carried by a carrier whose frequency matches the predetermined frequency difference from the output of the optical detector, and the envelope detector transmits the band-pass filter from the band-pass filter. The output is square-detected and output.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光ハイブリッド、複数の光検波器、複数の2乗器、及び加算器を備え、前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光との光周波数差が、前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整され、前記光ハイブリッドは、複数の出力端を有し、各出力端における前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光とを混合し、前記光検波器は、それぞれ異なる前記光ハイブリッドの出力端と接続され、入力光を2乗検波し、前記2乗器は、それぞれ異なる前記光検波器と接続され、前記光検波器の出力を2乗して出力し、前記加算器は、各々の前記2乗器の出力を加算して出力することを特徴とする。 The optical detection means of the optical CDM transmission system according to the present invention comprises a local light source, an optical hybrid, a plurality of optical detectors, a plurality of squarers, and an adder, and the optical frequency of the output light of the local light source Is adjusted so that the optical frequency difference from the output light of the optical frequency demultiplexer is sufficiently smaller than the symbol speed of the multilevel signal light, and the optical hybrid has a plurality of output ends. The output light of the local light source and the output light of the local light source at each output terminal and the output light of the optical frequency demultiplexer are set to have a predetermined difference between the output terminals. The output light of the optical frequency demultiplexer is mixed, the optical detectors are connected to the output ends of the different optical hybrids, respectively, the input light is square detected, and the square detectors are different from each other. Connected to a detector, squared and output the output of the optical detector, Calculation device is characterized by adding and outputting the output of each of said squarer.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、前記光搬送波の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整しており、前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである2値のいずれかとなることを特徴とする。 The optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention modulates the amplitude and optical phase of the optical carrier to output multilevel amplitude phase modulated signal light, and the pre-bias circuit includes the multilevel amplitude modulation. The voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electric signal is adjusted so that the amplitude level of the optical electric field that can be taken by the signal light is equidistant, and the light of the optical carrier in the optical modulation means The phase shift amount is any one of binary values having a difference of π according to the symbol value of the multi-level electric signal.
本発明に係る光CDM伝送方法の前記光変調手順は、入力光の振幅と光位相を変調して、多値振幅位相変調信号光を出力し、前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整し、前記光変調手順後の前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである2値のいずれかとなることを特徴とする。 In the optical CDM transmission method according to the present invention, the optical modulation procedure modulates the amplitude and optical phase of input light and outputs a multilevel amplitude phase modulated signal light, and the pre-bias process includes the multilevel amplitude modulated signal. The voltage level corresponding to each symbol value of the multilevel electrical signal is adjusted so that the amplitude level of the optical electric field that light can take is equally spaced, and the optical phase shift amount of the optical carrier after the optical modulation procedure is Depending on the symbol value of the multi-valued electrical signal, the difference is one of binary values of π.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器と、を備え、前記光強度変調器は、前記光搬送波の振幅と光位相を、前記差動信号生成手段が前記多値電気信号から生成した2つの電気信号により変調することを特徴とする。 The optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention comprises: a differential signal generating means for outputting two electric signals whose polarity is inverted from one input electric signal; and two applied electric signals A Mach-Zehnder interferometer-type light intensity modulator that modulates input light with a signal, wherein the light intensity modulator indicates the amplitude and optical phase of the optical carrier, and the differential signal generation means includes the multi-value electric signal. It modulates with the two electric signals produced | generated from 1. It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、前記光振幅変調手段は、前記2値/多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した2つの電気信号により変調され、前記光位相変調手段は、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記識別器の出力により、入力光の光位相を変調する光位相変調器を備え、前記識別器は前記2値/多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定されることを特徴とする。 In the optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention, an optical amplitude modulation means and an optical phase modulation means are connected in series, and the optical amplitude modulation means is connected to the binary / multilevel conversion means. The signal conversion circuit that outputs the absolute value of the potential difference between the voltage value of the input signal and the maximum voltage value that the input signal can take and the intermediate voltage value of the minimum voltage value, and the polarity is inverted from one input electric signal A differential signal generating means for outputting two electric signals in relation to each other, and a Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator for modulating input light by the two applied electric signals, and in the light intensity modulator, The amplitude of the input light is modulated by two electrical signals generated from the output signal of the signal conversion circuit by the differential signal generation unit, and the optical phase modulation unit has a voltage value of the input signal equal to or greater than a threshold voltage value. And the threshold voltage value A discriminator that outputs a different voltage in the above case, and an optical phase modulator that modulates the optical phase of the input light by the output of the discriminator, and the discriminator is connected to the binary / multi-level conversion means, The threshold voltage value is set equal to an intermediate voltage value between a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken by an input signal to the discriminator.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光変調手段は、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続されており、前記光振幅変調手段は、前記2値/多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した2つの電気信号により変調され、前記光位相変調手段は、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記差動信号生成手段と、前記光強度変調器を備え、前記識別器は前記2値/多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定され、前記光強度変調器内で、入力光の光位相が、前記差動信号生成器が前記識別器の出力から生成した2信号により変調されることを特徴とする。 In the optical modulation means of the optical CDM transmission system according to the present invention, an optical amplitude modulation means and an optical phase modulation means are connected in series, and the optical amplitude modulation means is connected to the binary / multilevel conversion means. The signal conversion circuit that outputs the absolute value of the potential difference between the voltage value of the input signal and the maximum voltage value that the input signal can take and the intermediate voltage value of the minimum voltage value, and the polarity is inverted from one input electric signal A differential signal generating means for outputting two electric signals in relation to each other, and a Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator for modulating input light by the two applied electric signals, and in the light intensity modulator, The amplitude of the input light is modulated by two electrical signals generated from the output signal of the signal conversion circuit by the differential signal generation unit, and the optical phase modulation unit has a voltage value of the input signal equal to or greater than a threshold voltage value. And the threshold voltage value In the above case, a discriminator for outputting different voltages, the differential signal generating means, and the light intensity modulator are connected to the binary / multi-value converting means, and the threshold voltage value is An input signal to the discriminator is set equal to an intermediate voltage value between a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken, and the optical phase of the input light is set in the optical intensity modulator, and the differential signal generator is connected to the discriminator. It is characterized by being modulated by two signals generated from the output of.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光検波手段は、局発光源、光検波器、バンドパスフィルタ、電気位相同期ループ回路、及びローパスフィルタを備え、前記局発光源の出力光の光周波数は前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波し、前記バンドパスフィルタは、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により搬送される信号成分を透過し、前記電気位相同期ループ回路は、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭く、前記バンドパスフィルタの出力を同期検波し、前記ローパスフィルタは、前記電気位相同期ループ回路の出力するベースバンド信号を透過することを特徴とする。 The optical detection means of the optical CDM transmission system according to the present invention comprises a local light source, an optical detector, a band pass filter, an electric phase locked loop circuit, and a low pass filter, and the optical frequency of the output light of the local light source is The output light of the optical frequency demultiplexer is adjusted to have a predetermined frequency difference, and the optical detector is a mixed light of the output light from the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer The band-pass filter transmits a signal component carried by a carrier whose frequency matches the predetermined frequency difference from the output of the optical detector, and the electric phase-locked loop circuit The band is sufficiently narrower than the symbol rate of the multilevel signal light, the output of the bandpass filter is synchronously detected, and the lowpass filter is a baseband signal output from the electrical phase locked loop circuit Characterized by transmission.
本発明に係る光CDM伝送システム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で光位相同期ループを構成し、前記光位相同期ループ内で、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭い前記ループフィルタにより、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相が、前記光周波数分波器の出力光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出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波することを特徴とする。 The optical detection means of the optical CDM transmission system according to the present invention comprises an optical phase-locked loop including a local light source, an optical detector, and a loop filter, and an electric band is the multi-level signal in the optical phase-locked loop. The optical frequency and optical phase of the output light of the local light source are adjusted to be synchronized with the output light of the optical frequency demultiplexer by the loop filter that is sufficiently narrower than the symbol speed of light, and the optical detection The detector squarely detects mixed light of the output light from the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer.
本発明に係る光CDM伝送システムの前記光符号分割多重送信回路は、前記多波長信号光に加え、前記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し、前記光符号分割多重送信回路の出力端において、前記多波長信号光と前記多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が0またはπであり、前記光符号分割多重受信回路内の前記光検波手段は、前記光周波数成分を2乗検波することを特徴とする。 The optical code division multiplexing transmission circuit of the optical CDM transmission system according to the present invention outputs, in addition to the multi-wavelength signal light, multi-wavelength continuous light including an optical frequency component whose optical frequency matches the multi-wavelength signal light, At the output end of the optical code division multiplexing transmission circuit, the multi-wavelength signal light and the multi-wavelength continuous light have an optical phase difference of 0 or π between optical frequency components having the same optical frequency, and the optical code division The optical detection means in the multiplex receiving circuit is characterized in that the optical frequency component is square-detected.
本発明は、2値データ信号の多重数Nが変化しても生成される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔の調整が不要であり、Nを3より大きく柔軟に拡張することが可能な光CDM伝送システム及び光CDM伝送方法を提供することができる。 The present invention does not require adjustment of the voltage level interval corresponding to each symbol value of the generated multilevel electrical signal even if the number of multiplexed binary data signals N changes, and N can be flexibly expanded larger than 3. An optical CDM transmission system and an optical CDM transmission method that can be performed can be provided.
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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components. Moreover, when it demonstrates without attaching a branch number, it is description common to all the components.
(実施形態1)
図6は、本実施形態の光CDM伝送システム301を説明する図である。光CDM伝送システム301は、光CDM送信回路201と、複数の光CDM受信回路(202−1、202−2、・・・)とを、光ファイバ伝送路203が接続する構造である。
(Embodiment 1)
FIG. 6 is a diagram for explaining the optical
[光CDM送信回路]
光CDM送信回路201は、2値/多値変換手段11、複数の光強度変調手段17、光合波手段13を備える。各々の光強度変調手段17には、それぞれ光周波数が異なる光搬送波(f1〜fK)が光源14から入力され、入力された光搬送波を2値/多値変換手段11にて生成された多値電気信号により変調して出力する。各光強度変調手段17の出力光を、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器や、光ファイバやPLC(Planar Lightwave Circuit)により作成された光カプラなどの光合波手段13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強度は等しい。図6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と各光強度変調手段17を1対1に接続する構成の他、図7のように多波長光源14Tの出力を光周波数分波器15で光周波数成分ごとに分離して各光強度変調手段17へ入力する構成も可能である。多波長光源14Tは、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やモード同期レーザとすることができる。
[Optical CDM transmission circuit]
The optical
2値/多値変換手段11は、固有符号を割り当てられたN’個の拡散符号器を備え、常時入力されるN’個の2値電気信号から各拡散符号器に割り当てられた固有符号のうち符号長が最長である符号の符号長Kの個数の多値電気信号を生成する。ここで、従来の光CDM伝送システムにおける2値/多値変換手段が生成する多値電気信号が、各シンボル値(D# 1(t)〜D# K(t))に対応する電圧レベルが等間隔であるのに対し、本実施形態における2値/多値変換手段11が生成する多値電気信号は、各シンボル値(D# 1(t)〜D# K(t))に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように調整されている。 The binary / multilevel conversion means 11 includes N ′ spreading encoders to which unique codes are assigned, and N ′ binary electric signals that are always input are used to transmit the unique codes assigned to the respective spreading encoders. Among them, the multi-value electric signal having the number of the code length K of the code having the longest code length is generated. Here, the multilevel electric signal generated by the binary / multilevel conversion means in the conventional optical CDM transmission system has a voltage level corresponding to each symbol value (D # 1 (t) to D # K (t)). The multi-value electric signal generated by the binary / multi-value conversion means 11 in the present embodiment corresponds to each symbol value (D # 1 (t) to D # K (t)) while being equally spaced. The voltage level is adjusted to have a desired interval.
1番目からN番目(N≦N’)の拡散符号器には少なくとも1つの光CDM受信回路202の所望信号である2値データ信号がそれぞれ入力され、N+1番目からN’番目の拡散符号器には2値ダミー信号が入力される。2値ダミー信号は、とりうるシンボル値が“0”,“1”の2通りである電気信号であればよく、例えば、“0”,“1”が交互に並んだパターンや、2値ランダムパターンなどがこれにあたる。つまり、2値/多値変換手段に入力される2値電気信号は、N個の2値データ信号と(N’−N)個の2値ダミー信号とで構成される。
A binary data signal which is a desired signal of at least one optical
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。拡散符号器は、割り当てられた固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、固有符号を構成する各符号要素{1},{0}が各出力端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は、シンボル値が拡散符号器へ入力された2値電気信号のシンボル値と一致する信号を出力する。それ以外の出力端は、0を出力する。つまり、固有符号n(n=1,2,・・・,N’)のk番目(k=1,2,・・・,K)の符号要素cn,kが割り当てられた拡散符号器nのk番目の出力端の出力信号のシンボル値は、符号要素cn,kの値と拡散符号器nへの入力2値電気信号のシンボル値Dn(t)との積cn,k×Dn(t)で表せる。
As the inherent code, a Hadamard code used in the optical CDM system that performs encoding in the optical frequency domain is used. The spreading encoder has a number of output ends equal to or greater than the code length of the assigned unique code, and the code elements {1} and {0} constituting the unique code are sequentially assigned to the output ends. Each output end to which the code element {1} is assigned outputs a signal whose symbol value matches the symbol value of the binary electric signal input to the spreading encoder. The other
k番目(k=1,2,・・・,K)の多値電気信号のシンボル値D# k(t)は、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和と一致し、
図8は、2値/多値変換手段11の構成例である。2値/多値変換手段11は、N’個の拡散符号器21とK個の加算器22およびプリバイアス回路24を有する。
FIG. 8 is a configuration example of the binary / multi-value conversion means 11. The binary /
拡散符号器21は、K個のスイッチ(SW)を備える。入力された2値電気信号は分岐され、各SWを介して出力端23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23に接続するSWのみをONとすることにより、各符号要素の値と拡散符号器への入力電気信号の値との積を出力端より出力することが可能となる。例えば、固有符号1{1,1,0,・・・,0}が割り当てられた拡散符号器21−1の各出力端23の出力信号のシンボル値は、D1(t)=1の場合、順に“1”,“1”,“0”,・・・,“0”となり、D1(t)=0の場合はすべて“0”となる。
The
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間隔を調整する。プリバイアス回路24の構成例を図9に示す。プリバイアス回路24は、多値電気信号の多値数をMとすると、M−1個以上の重み付け回路111を有する。入力された多値電気信号は分岐され、各重み付け回路111へ入力される。重み付け回路111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112と、識別器112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113を含む。各重み付け回路111の出力は加算器114で加算され、光強度変調手段17へ印加される。
The
m番目(m=1,2,・・・,M−1)の重み付け回路111−mにおける識別器112の閾値電圧Vth_mは、入力多値電気信号のシンボル値“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信号がシンボル値“i”に対応する場合、重み付け回路111−1〜111−i内の識別器112が1を出力し、他の識別器112が0を出力するため、各重み付け回路111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、プリバイアス後の多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルの間隔は、順に、X1,X2,・・・,XM−1となる。つまり、重み付け係数X1〜XM−1を変化させることにより、各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔である多値電気信号を、柔軟に生成することが可能である。
The threshold voltage V th — m of the
ここで、2値/多値変換手段11に入力されるN’個の2値電気信号は、必ずしも信号間でビット同期していなくてもよく、信号速度が異なっていてもよい。また、拡散符号器21、加算器22及びプリバイアス回路24での演算を予め記憶させたメモリとD/Aコンバータを用いることもできる。更には、シンボル値D# k(t)に応じてスイッチ(SW0〜SWM−1)のいずれかがONとなる図10のような回路をプリバイアス回路24として用いることも可能である。
Here, the N ′ binary electric signals input to the binary / multilevel conversion means 11 do not necessarily have to be bit-synchronized between the signals and may have different signal speeds. Further, a memory and a D / A converter in which the computations in the
光強度変調手段17は、2値/多値変換手段11で生成された多値電気信号で光搬送波(f1〜fK)を変調して、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ASK信号光を出力する。光強度変調手段17は、LN強度変調器などのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器、電界吸収型(EA:Electro−absorption)光変調器、半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)変調器とすることができる。
The
図11のように、差動信号生成手段25が多値電気信号から生成した極性が反転関係にある2つの電気信号を、Dual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器26の各電極に印加する構成も可能である。この構成では、光強度変調器に印加する多値電気信号のピーク・トゥー・ピーク電圧が、Single−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を用いる場合の半分でよい。差動信号生成手段25は、例えば差動アンプである。
As shown in FIG. 11, two electrical signals having a polarity inversion relationship generated by the differential
光CDM送信回路201において、光強度変調手段17へ入力される多値電気信号の多値数Mは、2値ダミー信号の効果により、2値データ信号の多重数Nによらず常に一定である。よって、Nが異なる各場合においても、光CDM送信回路201は、重み付け係数を変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルが等間隔である所望の多値ASK信号光を生成可能である。
In the optical
[光CDM受信回路]
光CDM受信回路202は、光周波数分波器42、K個の光検波器47、及び電気復号器45を備える。光CDM受信回路202へ入力された多波長信号光は、光周波数分波器42により光周波数成分ごとに分離される。各光周波数成分は、光周波数分波器42の各々の出力端と1対1に接続された光検波器47にてそれぞれ直接検波され、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電気信号が生成される。
[Optical CDM receiver circuit]
The optical
電気復号器45は、割り当てられた固有符号を構成する各要素{1},{0}を各光検波器47に順に割り当てた時に、{1}に対応する光検波器47の出力を正、{0}に対応する光検波器47の出力を負として加える加減算を行う。光検波器47が出力する多値電気信号は、各電圧レベルが等間隔であり、電圧レベル間隔は異なる光検波器47が生成する多値電気信号同士で一致するため、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりMAIを除去することができる。よって、光CDM受信回路202は、電気復号器45と同じ固有符号を割り当てられた光CDM送信回路201内の拡散符号器21に入力された2値データ信号を選択的に受信することが可能である。
When the
図6の各光CDM受信回路202は1個の電気復号器45を備える構成であるが、図12の光CDM受信回路202’ように、それぞれ異なる固有符号を割り当てられた複数の電気復号器45’を備えることも可能である。光検波器47の出力は分岐され、各電気復号器45’へ入力される。固有符号を割り当てられた各電気復号器45’は、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21へ入力された2値データ信号を出力する。
Each optical
符号を割り当てられない電気復号器45’が0を出力するとすると、光CDM受信回路202’が所望する情報量の大小に応じて、電気復号器45’への固有符号の割り当てを動的に変化させることにより、伝送効率を向上させることが可能となる。つまり、大きな情報量を所望する光CDM受信回路202’の複数の電気復号器45’へ固有符号を割り当てることにより、複数の信号を同時に受信し、一定時間に受信できる情報量を増大することが可能となる。
If the
[光CDM伝送システム]
本実施形態においては、N個(N≦N’)の2値データ信号に加え(N’−N)個の2値ダミー信号を2値/多値変換手段11へ入力することにより、2値/多値変換手段11への入力2値電気信号の数は、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’となる。よって、Nが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Mは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ASK信号光が生成可能である。光CDM受信回路202にて上記多値ASK信号光を直接検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、MAIを除去し、所望の2値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きく柔軟に拡張可能な光CDM伝送システム301を実現できる。
[Optical CDM transmission system]
In this embodiment, in addition to N (N ≦ N ′) binary data signals, (N′−N) binary dummy signals are input to the binary / multi-value conversion means 11 to obtain binary data. / The number of binary electrical signals input to the multi-value conversion means 11 is always N ′ regardless of the number N of binary data signal multiplexing. Therefore, even in each case where N is different, the multilevel number M of the multilevel electrical signal input to the light intensity modulation means is constant, and without changing the voltage level corresponding to each symbol value of the multilevel electrical signal, It is possible to generate multilevel ASK signal light with equal intervals of light intensity levels corresponding to the respective symbol values. Since the voltage levels of the multi-level electric signal obtained by directly detecting the multi-level ASK signal light by the optical
(実施形態2)
第2の実施形態は、第1の実施形態における光CDM受信回路202内の光検波器47が、図13のヘテロダイン包絡線検波回路である光CDM伝送システムである。図13のヘテロダイン包絡線検波回路は局発光源51、光検波器53、BPF(Bandpass Filter)54、包絡線検波器57を備える。
(Embodiment 2)
The second embodiment is an optical CDM transmission system in which the
局発光源51の局発光の光周波数は、ヘテロダイン包絡線検波回路へ入力される多値ASK信号光とfIFだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がfkである多値ASK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、局発光の光周波数はfk−fIFとなるように調整され、その光電界EL(t)は、
光検波器53は、局発光と多値ASK信号光との混合光を2乗検波し、その出力Q(t)は、
ヘテロダイン包絡線検波回路内では、局発光と多値ASK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ASK信号光の偏波状態が一致するように調整する。図13のヘテロダイン包絡線検波回路では、偏波調整手段52が局発光の偏波を調整している。なお、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、ヘテロダイン包絡線検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることで、偏波調整手段52を省くことも可能である。
In the heterodyne envelope detection circuit, by adjusting the polarization state of at least one of the local light and the multilevel ASK signal light, the local light and the multilevel ASK signal light are adjusted so as to coincide with each other. In the heterodyne envelope detection circuit of FIG. 13, the polarization adjusting means 52 adjusts the polarization of the local light. In the optical
BPF54は、fIF近傍に透過帯域を有し、式(4)中の第1,2項にあたる直接検波成分を除去し、式(6)で表されるfIFを中心周波数とする中間周波信号R(t)を出力する。
包絡線検波器57は、BPF54からの中間周波信号R(t)を2乗検波して、ベースバンド信号である多値電気信号S(t)
各ヘテロダイン包絡線検波回路48の出力する多値電気信号は、電気復号器45へ入力され、電気復号器45へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、ヘテロダイン包絡線検波回路48の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である。また、各ヘテロダイン包絡線検波回路に入力される多値ASK信号光の光強度は一致しているため、異なるヘテロダイン包絡線検波回路の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりMAIを除去することができ、所望の2値データ信号を選択的に受信することが可能である。
The multi-value electric signal output from each heterodyne
第2の実施形態においては、N個(N≦N’)の2値データ信号に加え、(N’−N)個の2値ダミー信号を2値/多値変換手段11へ入力することにより、2値/多値変換手段11への入力2値電気信号の数は、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’となる。よって、2値データ信号の多重数Nが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Mは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ASK信号が生成可能である。光CDM受信回路202にて上記多値ASK信号をヘテロダイン包絡線検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、MAIを除去し、所望の2値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きく柔軟に拡張可能な光CDM伝送システ301ムを実現できる。
In the second embodiment, in addition to N (N ≦ N ′) binary data signals, (N′−N) binary dummy signals are input to the binary /
(実施形態3)
第3の実施形態は、第1の実施形態における光CDM受信回路202内の光検波器47
が、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路である光CDM伝送システムである。位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の構成例を図14に示す。図14の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路は、局発光源51、光ハイブリッド133、差動検波器134、2乗器135、及び加算器136を備える。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the
Is an optical CDM transmission system which is a phase diversity homodyne detection circuit. FIG. 14 shows a configuration example of the phase diversity homodyne detection circuit. The phase diversity homodyne detection circuit of FIG. 14 includes a local
局発光源51の局発光の光周波数は、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路へ入力される多値ASK信号光との光周波数差が、多値ASK信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整される。
The optical frequency of local light from the local
光ハイブリッド133は、複数の出力端を有し、局発光と多値ASK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ASK信号光とを混合して出力する。図14は、光ハイブリッド133として、90°光ハイブリッドを用いた場合である。90°光ハイブリッドは、4個の出力端を備え、そのうちの1つにおける局発光と多値ASK信号光との光位相差をΔθ(t)とすると、他の3つの出力端における光位相差は、Δθ(t)+π/2,Δθ(t)+π,Δθ(t)+3π/2となる。偏波状態を調整した局発光と多値ASK信号光をλ/2板やλ/4板を組み込んだ空間系回路に入力する構成や、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んだ構成などで、90°光ハイブリッドを実現できる。
The
90°光ハイブリッドの出力端#1,#2が差動検波器134−1に、出力端#3,#4が差動検波器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ASK信号光との光位相差をΔθ(t)とすると、出力端#2〜#4における光位相差は、順に、Δθ(t)+π,Δθ(t)+π/2,Δθ(t)+3π/2となる。この時、差動検波器134−1の出力Q1 *(t)は、
差動検波器134の出力は、それぞれ2乗器135で2乗された後、加算器136で加算される。図14の位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の出力S*(t)は、
各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路49の出力する多値電気信号は、電気復号器45へ入力され、電気復号器45へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路49の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路に入力される多値ASK信号光の光強度は一致しているため、異なる位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりMAIを除去することができ、所望の2値データ信号を選択的に受信することが可能である。
The multi-value electric signal output from each phase diversity /
第3の実施形態においては、N個(N≦N’)の2値データ信号に加え、(N’−N)個の2値ダミー信号を2値/多値変換手段11へ入力することにより、2値/多値変換手段11への入力2値電気信号の数は、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’となる。よって、2値データ信号の多重数Nが異なる各場合においても、光強度変調手段へ入力される多値電気信号の多値数Mは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、各シンボル値に対応する光強度レベルの間隔が等しい多値ASK信号が生成可能である。光CDM受信回路202にて上記多値ASK信号を位相ダイバーシティ・ホモダイン検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、MAIを除去し、所望の2値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きく柔軟に拡張可能な光CDM伝送システムを実現できる。
In the third embodiment, in addition to N (N ≦ N ′) binary data signals, (N′−N) binary dummy signals are input to the binary /
(実施形態4)
図15は、第4の実施形態の光CDM伝送システム302を説明するブロック図である。光CDM伝送システム302は、光CDM送信回路211と、複数の光CDM受信回路(212−1、212−2、・・・)とを、光ファイバ伝送路203が接続する構造である。
(Embodiment 4)
FIG. 15 is a block diagram illustrating an optical
[光CDM送信回路]
光CDM送信回路211は、2値/多値変換手段11、複数の光振幅位相変調手段12、光合波手段13を備える。2値/多値変換手段11は、第1〜3の実施形態と同様に、少なくとも1つの光CDM受信回路212の所望信号であるN個の2値データ信号に加え、(N’−N)個の2値ダミー信号が入力される。よって、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’個の2値電気信号が入力され、生成されるK個の多値電気信号の多値数Mは一定となる。多値電気信号の各シンボル値(D# 1(t)〜D# K(t))に対応する電圧レベルは、所望の間隔となるように調整されている。
[Optical CDM transmission circuit]
The optical
光振幅位相変調手段12は、2値/多値変換手段11で生成された多値電気信号で光搬送波(f1〜fK)を変調して、多値振幅位相変調(APSK:Amplitude Phase Shift Keying)信号光を出力する。ここで、信号光がとりうる光電界の振幅レベルは等間隔である。また、光振幅位相変調器12内での入力光の光位相シフト量は、光振幅位相変調器12へ入力される多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである2値のいずれかとなる。光振幅位相変調器12は、差動信号生成手段25とDual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器26を備える。差動信号生成手段25は、多値電気信号に基づき、極性が反転関係にある2つの信号を出力する。差動信号生成手段25は、例えば、差動アンプである。
The optical amplitude phase modulation means 12 modulates an optical carrier wave (f 1 to f K ) with the multi-value electric signal generated by the binary / multi-value conversion means 11, and multi-value amplitude phase modulation (APSK: Amplitude Phase Shift). Keying) Outputs signal light. Here, the amplitude levels of the optical electric field that the signal light can take are equally spaced. Further, the optical phase shift amount of the input light in the optical
差動信号生成手段25の2出力は、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器26の各アーム内の光位相変調部(不図示)に印加される。光強度変調器26へのバイアス電圧は、変調器の透過率が差動信号生成手段25の出力信号の中間電圧値が印加された時に最小となるように設定する。光強度変調器26は、例えば、Dual−DriveのLN強度変調器である。
The two outputs of the differential signal generating means 25 are applied to an optical phase modulator (not shown) in each arm of the Mach-Zehnder interferometer type
例えば、N’=7の場合に、符号長8のアダマール符号1〜7を固有符号として、2値/多値変換手段11内の拡散符号器(21−1〜21−7)に割り当てたとすると、2値データ信号の多重数Nによらず7個の5値電気信号が生成され、それぞれ光振幅位相変調手段(12−1〜12−7)へ入力される。ここで、5値電気信号のシンボル値の変化に応じて、光強度変調器26の一方のアームの出力光の光電界が図16の光電界平面上を
B0(−a,0)−>B1(−a/2,√(3a)/2)−>B2(0,a)
−>B3(a/2,√(3a)/2)−>B4(a,0)
の順に遷移し、
他方のアームの出力光の光電界が
B0(−a,0)−>B7(−a/2,−√(3a)/2)−>B6(0,−a)
−>B5(a/2,−√(3a)/2)−>B4(a,0)
の順に遷移するように、各シンボル値に対応する各電圧レベルを調整すると、両アームの出力光の光電界のベクトル合成である光強度変調器の出力する5値APSK信号光は、各シンボル値“0”〜“4”に対応する光電界が順に
A0(−2a,0)
A1(−a,0)
A2(0,0)
A3(a,0)
A4(2a,0)
に相当する。よって、光振幅位相変調手段12は、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔で、光強度変調器内での入力光の光位相シフト量が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所望の5値APSK信号光を生成する。
For example, when N ′ = 7, the
-> B 3 (a / 2, √ (3a) / 2)-> B 4 (a, 0)
In the order of
The optical field of the output light of the other arm is B 0 (−a, 0) → B 7 (−a / 2, −√ (3a) / 2) → B 6 (0, −a)
-> B 5 (a / 2 , -√ (3a) / 2) -> B 4 (a, 0)
When the respective voltage levels corresponding to the respective symbol values are adjusted so as to transition in the order of ## EQU3 ## the 5-value APSK signal light output from the light intensity modulator, which is a vector combination of the optical electric fields of the output light of both arms, The optical electric fields corresponding to “0” to “4” are sequentially A 0 (−2a, 0).
A 1 (−a, 0)
A 2 (0,0)
A 3 (a, 0)
A 4 (2a, 0)
It corresponds to. Therefore, the optical amplitude phase modulation means 12 has a binary value in which the amplitude level of the optical field that can be taken is equal, and the optical phase shift amount of the input light in the optical intensity modulator is π depending on the symbol value. A desired quinary APSK signal light that is any one of the above is generated.
[光CDM受信回路]
光CDM受信回路212は、光周波数分波器42、K個のヘテロダイン同期検波回路58、電気復号器45を備える。光CDM受信回路212へ入力された多波長信号光は、光周波数分波器42により光周波数成分ごとに分離される。各光周波数成分は、光周波数分波器42の各々の出力端と1対1に接続されたヘテロダイン同期検波回路58にてそれぞれ検波され、多値電気信号が生成される。生成される多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔である。
[Optical CDM receiver circuit]
The optical
図17は、ヘテロダイン同期検波回路58の構成例である。ヘテロダイン同期検波回路58は、局発光源51、光検波器53、BPF54、電気位相同期ループ(PLL: Phase Locked Loop)回路55、LPF(Lowpass Filter)56を備える。
FIG. 17 is a configuration example of the heterodyne
局発光源51の局発光の光周波数は、ヘテロダイン同期検波回路58へ入力される多値APSK信号光とfIFだけ異なるように調整される。つまり、光周波数がfkである多値APSK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内で、局発光の光周波数はfk−fIFとなるように調整され、その光電界EL(t)は、式(2)で表せる。
The optical frequency of the local light of the local
一方、ヘテロダイン同期検波回路58に入力される多値APSK信号光の光電界E’S(t)は、
光検波器53は、局発光と多値APSK信号光との混合光を2乗検波し、その出力Q**(t)は、
ヘテロダイン同期検波回路58内では、局発光と多値APSK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APSK信号光の偏波状態が一致するように調整する。図17のヘテロダイン同期検波回路58では、偏波調整手段52が局発光の偏波を調整している。なお、光CDM送信回路211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、ヘテロダイン同期検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることにより、受信回路における偏波調整を省くことも可能である。
In the heterodyne
BPF54は、fIF近傍に透過帯域を有し、式(12)中の第1,2項にあたる直接検波成分を除去し、式(14)で表されるfIFを中心周波数とする中間周波信号R**(t)を出力する。
電気PLL回路55は、VCO61、ミキサー62、ループフィルタ63を備え、中間周波信号R**(t)を同期検波する。ループフィルタ63は、VCOの発振周波数および位相が中間周波信号R**(t)と同期するように調整する。ここで、電気PLL回路55の電気帯域が、多値APSK信号光のシンボル速度よりも十分に狭いとすると、ループフィルタ63はθ’(t)の変動によるシンボル速度の電圧変動を捕らえないため、VCO61の位相はΔφ’(t)と同期し、電気PLL回路55からの出力S**(t)は、
電気PLL回路55の出力は、LPF56にて低域濾波され、式(15)の右辺第2項が出力される。ここで、多値APSK信号光のとりうる光電界の振幅レベル√(P’S(t))は、等間隔である。また、θ’(t)は、シンボル値に応じて、0またはπをとるため、ヘテロダイン同期検波回路58が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値APSK信号光の光電界の振幅レベル√(P’S(t))に比例する。よって、ヘテロダイン同期検波回路58の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
The output of the
各ヘテロダイン同期検波回路58の出力する多値電気信号は、電気復号器45へ入力され、電気復号器45へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、ヘテロダイン同期検波回路58の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各ヘテロダイン同期検波回路58に入力される多値APSK信号光の光強度は一致しているため、異なるヘテロダイン同期検波回路58の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりMAIを除去することができ、所望の2値データ信号を選択的に受信することが可能である。
The multilevel electric signal output from each heterodyne
第4の実施形態においては、N個(N≦N’)の2値データ信号に加え、(N’−N)個の2値ダミー信号を2値/多値変換手段11へ入力することにより、2値/多値変換手段11への入力2値電気信号の数は、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’となる。よって、2値データ信号の多重数Nが異なる各場合においても、光振幅位相変調手段12へ入力される多値電気信号の多値数Mは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔、かつ、光振幅位相変調手段12内での入力光の光位相シフト量が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多値APSK信号が生成可能である。光CDM受信回路212にて上記多値APSK信号をヘテロダイン同期検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、MAIを除去し、所望の2値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きく柔軟に拡張可能な光CDM伝送システム302を実現できる。
In the fourth embodiment, in addition to N (N ≦ N ′) binary data signals, (N′−N) binary dummy signals are input to the binary /
(実施形態5)
第5の実施形態は、第4の実施形態における光CDM受信回路212内のヘテロダイン同期検波回路58の代替として、図18の光位相同期ホモダイン検波回路59を用いる光CDM伝送システムである。図18の光位相同期ホモダイン検波回路59は、局発光源51、ループフィルタ63、及び光検波器53で、光PLLを構成する。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is an optical CDM transmission system that uses the optical phase-locked
光検波器53は、局発光と多値APSK信号光との混合光を2乗検波する。光位相同期ホモダイン検波回路59内では、局発光と多値APSK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APSK信号光の偏波状態が一致するように調整する。図18の光位相同期ホモダイン検波回路59では、偏波調整手段52が局発光の偏波を調整している。なお、光CDM送信回路211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、光位相同期ホモダイン検波回路において偏波ダイバーシティの構成をとることにより、偏波調整手段52を省くことも可能である。
The
ループフィルタ63は、局発光の光周波数および光位相が多値APSK信号光と同期するように調整を行う。ここで、ループフィルタ63の電気帯域が、多値APSK信号光のシンボル速度よりも十分に狭いとする。多値APSK信号の光電界E’S(t)が、第4の実施形態中の式(11)で表せるとすると、ループフィルタはθ’(t)の変動によるシンボル速度の電圧変動を感じないため、局発光の光位相はφ’S(t)と同期し、光検波器の出力Q***(t)は、
局発光の光強度PLを、光位相同期ホモダイン検波回路59へ入力される多値APSK信号の光強度P’S(t)よりも十分に大きくなるように設定すると、多値APSK信号光の直接検波成分である式(16)の右辺第2項は、局発光とのビート成分である右辺第3項と比べて無視できる。ここで、多値APSK信号光のとりうる光電界の振幅レベル√(P’S(t))は、等間隔である。また、θ’(t)は、シンボル値に応じて、0またはπをとるため、光位相同期ホモダイン同期検波回路59が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値APSK信号光の光電界の振幅レベル√(P’S(t))に比例する。よって、光位相同期ホモダイン同期検波回路59の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
The light intensity P L of the local light, when the light intensity of the multi-level APSK signal input to the optical phase-locked homodyne detection circuit 59 P 'than S (t) is set to be sufficiently large, multilevel APSK signal light The second term on the right side of Equation (16), which is a direct detection component, can be ignored compared to the third term on the right side, which is a beat component with local light. Here, the amplitude level √ (P ′ S (t)) of the optical electric field that can be taken by the multilevel APSK signal light is equally spaced. Since θ ′ (t) takes 0 or π depending on the symbol value, each voltage level of the multilevel electric signal generated by the optical phase-locked homodyne
各光位相同期ホモダイン検波回路59の出力する多値電気信号は、電気復号器45へ入力され、電気復号器45へ割り当てられた固有符号に応じて加減算される。ここで、上述のように、光位相同期ホモダイン検波回路59の出力する多値電気信号において、各シンボル値に対応する電圧レベルは等間隔である。また、各光位相同期ホモダイン検波回路59に入力される多値APSK信号光の光強度は一致しているため、異なる光位相同期ホモダイン検波回路59の出力する多値電気信号同士で電圧レベル間隔が一致する。よって、アダマール符号やビットシフトしたM系列符号などを固有符号として用いる場合、符号の直交性によりMAIを除去することができ、所望の2値データ信号を選択的に受信することが可能である。
The multi-value electric signal output from each optical phase-locked
第5の実施形態においては、N個(N≦N’)の2値データ信号に加え、(N’−N)個の2値ダミー信号を2値/多値変換手段11へ入力することにより、2値/多値変換手段11への入力2値電気信号の数は、2値データ信号の多重数Nによらず、常にN’となる。よって、2値データ信号の多重数Nが異なる各場合においても、光振幅位相変調手段12へ入力される多値電気信号の多値数Mは一定となり、多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを変化させることなく、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔、かつ、光振幅位相変調手段12内での入力光の光位相シフト量が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多値APSK信号が生成可能である。光CDM受信回路212にて上記多値APSK信号を光位相同期ホモダイン検波した多値電気信号の各電圧レベルは等間隔となるため、MAIを除去し、所望の2値データ信号を選択的に復調できる。つまり、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きく柔軟に拡張可能な光CDM伝送システム302を実現できる。
In the fifth embodiment, in addition to N (N ≦ N ′) binary data signals, (N′−N) binary dummy signals are input to the binary /
(実施形態6)
第6の実施形態は、光CDM送信回路が、各光周波数成分が多値振幅位相変調された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。多波長信号光と多波長連続光は、光CDM送信回路の出力端において、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が0またはπである。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, an optical CDM transmission circuit includes a multi-wavelength signal light in which each optical frequency component is subjected to multi-level amplitude phase modulation, and includes a multi-wavelength signal light whose optical frequency matches that of the multi-wavelength signal light. Output light. In the multiwavelength signal light and the multiwavelength continuous light, the optical phase difference between optical frequency components having the same optical frequency is 0 or π at the output end of the optical CDM transmission circuit.
図19は、光CDM送信回路221を説明するブロック図である。各光源14の出力する連続光は、光振幅位相変調手段12の前で分岐される。一方の経路を通過した連続光は変調されずに、もう一方の経路内の光振幅位相変調手段12にて生成される多値APSK信号光と合波される。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器92により、多値APSK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APSK信号光と連続光の光強度は、連続光の光強度が多値APSK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器93により調整される。多値APSK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器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、偏波調整器94を省くこともできる。
FIG. 19 is a block diagram illustrating the optical
例えば、N’=7の場合に、符号長8のアダマール符号1〜7を固有符号として、2値/多値変換手段内の拡散符号器1〜7に割り当てた際の、出力される5値APSK信号光と連続光の光電界を、図19中に示す。5値APSK信号光のシンボル値“0”,“1”に対応する点A0,A1と、連続光に対応する点Bの光位相差はπである。一方、シンボル値“3”,“4”に対応する点A3,A4と、点Bの光位相差は0である。
For example, in the case of N ′ = 7, the five values output when the
光周波数がf1である多値APSK信号光と連続光は、光周波数がf2,・・・,fKである多値APSK信号光と連続光と、AWGや多層膜フィルタ等の光周波数合波器または光ファイバやPLCにより作成された光カプラなどの光合波手段13により合波され、多波長信号光と多波長連続光が出力される。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19では、光位相調整器92の出力を偏波調整器94に入力する構成としたが、偏波調整器94は、光位相調整器92の前に配置してもよい。同様に、光強度調整器93を光振幅位相変調手段12の前に配置することも可能である。
Multi-level APSK signal light and continuous light whose optical frequency is f 1 , multi-level APSK signal light and continuous light whose optical frequencies are f 2 ,..., F K , and optical frequencies such as AWG and multilayer filter Multiplexed by an
図19では、光周波数が異なる光搬送波を出力する各光源14と各光振幅位相変調手段12が1対1に接続された構成としたが、図20のように、多波長光源14Tの出力を光周波数分波器15で光周波数成分ごとに分離して各光振幅位相変調手段12へ入力する構成も可能である。また、図21のように、多波長光源14Tの出力を光周波数分波器15の前で分岐して、一方の経路を通過した多波長連続光を、各光周波数成分が多値振幅位相変調された多波長信号光と合波する構成も可能である。
In FIG. 19, each
光CDM送信回路(221、231、241)に対応する光CDM受信回路は、第1の実施形態における光CDM受信回路202と同様の構成であり、光周波数が同じである連続光と多値APSK信号光の混合光が2乗検波される。ここで、光周波数が同じである連続光と多値APSK信号光の光位相は、光CDM送信回路202内において、光位相差が多値APSK信号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路203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。
The optical CDM receiving circuit corresponding to the optical CDM transmitting circuit (221, 231, 241) has the same configuration as that of the optical
よって、光検波器47への入力光電界ETotal(t)は、連続光の光電界ECW(t)と、第4の実施形態中の式(11)で表される多値APSK信号光の光電界E’S(t)の和として、式(17)で表せる。
光CDM送信回路(221、231、241)内において、連続光の光強度PCWが、多値APSK信号の光強度P’S(t)よりも十分に大きくなるように調整されているため、式(18)の多値APSK信号光の直接検波成分である右辺第2項は、連続光とのビート成分である右辺第3項と比べて無視できる。ここで、多値APSK信号光のとりうる光電界の振幅レベル√(P’S(t))は、等間隔である。また、θ’(t)は、光振幅位相変調手段12に入力された多値電気信号のシンボル値に応じて、0またはπをとるため、光検波器47が生成する多値電気信号の各電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称で、中間電圧値との電位差は多値APSK信号光の光電界の振幅レベル√(P’S(t))に比例する。よって、光検波器47の出力する多値電気信号は、各シンボル値に対応する電圧レベルが等間隔となる。
In the optical CDM transmission circuit (221, 231, 241), the light intensity P CW of continuous light is adjusted to be sufficiently larger than the light intensity P ′ S (t) of the multilevel APSK signal. The second term on the right side, which is the direct detection component of the multilevel APSK signal light in Expression (18), can be ignored as compared with the third term on the right side, which is a beat component with continuous light. Here, the amplitude level √ (P ′ S (t)) of the optical electric field that can be taken by the multilevel APSK signal light is equally spaced. Also, θ ′ (t) takes 0 or π according to the symbol value of the multi-value electric signal input to the optical amplitude phase modulation means 12, so that each of the multi-value electric signals generated by the
光周波数が同じである多値APSK信号光と連続光は、光CDM送信回路(221、231、241)内において偏波状態が一致するように調整される。また、光ファイバ伝送中の偏波変移も一様であるため、光検波器47の入力端においても、偏波状態は揃っている。よって、第6の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器内で必要となる偏波状態の調整が不要である。
Multi-level APSK signal light and continuous light having the same optical frequency are adjusted so that their polarization states coincide in the optical CDM transmission circuit (221, 231, 241). In addition, since the polarization shift during the optical fiber transmission is uniform, the polarization state is even at the input end of the
各光検波器47が出力する多値電気信号は、第5の実施形態における各光位相同期ホモダイン検波回路49の出力と同様であるため、本実施形態により、2値データ信号の多重数を3より大きくに柔軟に拡張可能な光CDM伝送システムを実現できる。
Since the multilevel electric signal output from each
(実施形態7)
第7の実施形態は、第4〜6の実施形態において光CDM送信回路内の光振幅位相変調手段が、光振幅変調手段と光位相変調手段が直列に接続された構成からなる光CDM伝送システムである。光振幅変調手段は、振幅が一定である入力光の振幅を変調し、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔である多値ASK信号光を出力する。光位相変調手段は、入力光の光位相を変調して出力する。ここで、光位相変調手段内での入力光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値のいずれかとなり、光振幅位相変調手段からの出力は、第4〜6の実施形態と同様の多値APSK信号光となる。光振幅変調手段と光位相変調手段は、どちらが前に配置されてもよい。
(Embodiment 7)
The seventh embodiment is an optical CDM transmission system in which the optical amplitude phase modulation means in the optical CDM transmission circuit in the fourth to sixth embodiments is configured such that the optical amplitude modulation means and the optical phase modulation means are connected in series. It is. The optical amplitude modulation means modulates the amplitude of the input light having a constant amplitude, and outputs the multilevel ASK signal light in which the amplitude level of the possible optical electric field is equally spaced. The optical phase modulation means modulates the optical phase of the input light and outputs it. Here, the optical phase shift amount of the input light in the optical phase modulation means becomes one of binary values having a difference of π according to the symbol value, and outputs from the optical amplitude phase modulation means are the fourth to sixth outputs. The multilevel APSK signal light is the same as that of the embodiment. Either the optical amplitude modulation means or the optical phase modulation means may be disposed in front.
図22は、光振幅位相変調手段12を説明するブロック図である。光振幅位相変調手段12は、光振幅変調手段75及び光位相変調手段76を有する。光振幅位相変調手段12へ入力される多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルは、中間電圧値を中心として対称である。
FIG. 22 is a block diagram illustrating the light amplitude phase modulation means 12. The optical amplitude
光振幅変調手段75は、信号変換回路81と差動信号生成手段82とDual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器83を備える。信号変換回路81は2値/多値変換手段11と接続され、入力信号の電圧値から多値電気信号の中間電圧値Vmを引いた電位差の絶対値を出力する。信号変換回路81は、図22のように、入力信号からVmを引いた差信号を出力する減算器101と、Vmを閾値電圧とし、入力信号の電圧値が閾値電圧以上の場合に1を、閾値電圧以下の場合に−1を出力する識別器102と、減算器101と識別器102の出力の積を出力する乗算器103により、構成可能である。多値電気信号が、各シンボル値に対応する電圧レベルが中間電圧値Vmを中心として対称であるため、減算器101の代わりにDCブロックを配置することも可能である。2値/多値変換手段11の出力端がAC結合である場合は、DCブロックを省くこともできる。
The optical amplitude modulation means 75 includes a signal conversion circuit 81, a differential signal generation means 82, and a dual-drive Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator 83. Signal conversion circuit 81 is connected to the binary / multi-level conversion means 11, and outputs the absolute value of the potential difference from the voltage value of the input signal minus the intermediate voltage value V m of the multi-level electrical signals. Signal conversion circuit 81, as shown in FIG. 22, a subtracter 101 for outputting a difference signal obtained by subtracting the V m from the input signal, a V m and the threshold voltage, when the voltage value of the input signal is equal to or higher than the
差動信号生成手段82へは、乗算器103の出力する差信号が入力され、極性が反転関係にある2つの信号が出力される。差動信号生成手段82は、例えば差動アンプ等である。
The difference signal output from the
Dual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器83は、各アーム内の位相変調部に印加される差動信号生成手段82の2出力にて入力光を変調し、とりうる光電界の振幅レベルが等間隔である多値ASK信号光を生成する。 A dual-drive Mach-Zehnder interferometer-type optical intensity modulator 83 modulates input light with two outputs of differential signal generation means 82 applied to a phase modulation section in each arm, and can take an amplitude of an optical electric field that can be obtained. A multi-level ASK signal light whose levels are equally spaced is generated.
例えば、N’=7の場合に、符号長8のアダマール符号1〜7を固有符号として、2値/多値変換手段11内の拡散符号器(21−1〜21−7)に割り当てた際、光振幅位相変調手段12に入力される多値電気信号の多値数M=5となる。ここで、5値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベル間隔を順に、X1,X2,X3(=X2),X4(=X1)とすると、信号変換回路の出力信号の多値数は3となり、各電圧レベルの間隔は、X2,X1となる。
For example, when N ′ = 7,
ここで、信号変換回路81の出力信号のシンボル値の変化に応じて、光強度変調器83の一方のアームの出力光の光電界が光電界平面上を
B0(0,a)−>B1(a/2,√(3a)/2)−> B2(a,0)
の順に遷移し、他方のアームの出力光の光電界が
B4(0,−a)−>B3(a/2,−√(3a)/2)−>B2(a,0)
の順に遷移するように、X1=Vπ/3,X2=Vπ/6とすると、両アームの出力光の光電界のベクトル合成である光強度変調器の出力は、5値電気信号の各シンボル値“0”〜“4”に対応する光電界が順に
A0(2a,0)
A1(a,0)
A2(0,0)
A3(a,0)
A4(2a,0)
に相当する3値ASK信号光となる。Vπは、マッハツェンダ干渉計型の光強度変調器の各アームにおける透過光の光位相シフト量をπだけ変化させるのに必要な電圧である。
Here, according to the change of the symbol value of the output signal of the signal conversion circuit 81, the optical field of the output light of one arm of the light intensity modulator 83 is B 0 (0, a)-> B on the optical field plane. 1 (a / 2, √ (3a) / 2)-> B 2 (a, 0)
And the optical field of the output light of the other arm is B 4 (0, −a) → B 3 (a / 2, −√ (3a) / 2) → B 2 (a, 0)
Assuming that X 1 = V π / 3 and X 2 = V π / 6, the output of the light intensity modulator, which is a vector combination of the optical electric fields of the output light of both arms, is a quinary electric signal. The optical electric fields corresponding to the symbol values “0” to “4” are sequentially A 0 (2a, 0).
A 1 (a, 0)
A 2 (0,0)
A 3 (a, 0)
A 4 (2a, 0)
The ternary ASK signal light corresponding to V π is a voltage required to change the optical phase shift amount of the transmitted light in each arm of the Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator by π.
光位相変調手段76は、識別器84と光位相変調器85により構成される。識別器84は、2値/多値変換手段11と接続され、入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合に正の電圧を出力し、閾値電圧値以下の場合に負の電圧を出力する。閾値電圧値は、多値電気信号の中間電圧値Vmと等しくなるように設定する。
The optical phase modulation means 76 includes an
識別器84の出力は、光位相変調器85に印加される。ここで、識別器84の出力信号のピーク・トゥー・ピーク電圧を、各アーム内の光位相変調器85における光位相シフト量が最大電圧時と最小電圧時でπだけ異なるように調整することにより、光強度変調器83が出力する多値ASK信号光を2値位相変調し、所望の多値APSK信号が生成される。
The output of the
図23は、他の光振幅位相変調手段12’を説明するブロック図である。図22の光振幅位相変調手段12と図23の光振幅位相変調手段12’と違いは、光振幅位相変調手段12’が光位相変調手段76の代替として光位相変調手段76’を有することである。光位相変調手段76’は、差動信号生成手段87とDual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器88により、光位相変調を実現する。差動信号生成手段87の2出力は、Dual−Driveのマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器88を構成する各アーム内の位相変調部に印加される。ここで、光強度変調器88へのバイアス電圧を、変調器の透過率が差動信号生成手段87の出力信号の中間電圧値が印加された時に最小となるように設定することにより、2値位相変調を実現できる。よって、光強度変調器83が出力する多値ASK信号光を2値位相変調した所望の多値APSK信号が生成される。
FIG. 23 is a block diagram for explaining another optical amplitude phase modulation means 12 '. The difference between the optical amplitude phase modulation means 12 in FIG. 22 and the optical amplitude phase modulation means 12 ′ in FIG. 23 is that the optical amplitude phase modulation means 12 ′ has an optical phase modulation means 76 ′ instead of the optical phase modulation means 76. is there. The optical phase modulation means 76 ′ realizes optical phase modulation by means of a differential signal generation means 87 and a dual-drive Mach-Zehnder interferometer type
11:2値/多値変換手段
12、12’12−1、12−2、・・・、12−K:光振幅位相変調手段
13:光合波手段
14、14−1、14−2、・・・、14−K:光源
14T:多波長光源
15:光周波数分波器
17、17−1、17−2、・・・、17−N’:光強度変調手段
21、21−1、21−2、・・・、21−N’:拡散符号器
22、22−1、22−2、・・・、22−K:加算器
23、23−11、23−12、・・・:出力端
24、24−1、24−2、・・・、24−K:プリバイアス回路
25:差動信号生成手段
26:光強度変調器
42:光周波数分波器
45、45’、45’−1、45’−2、・・・、45’−N:電気復号器
47、47−1、47−2、・・・、47−K:光検波器
48、48−1、48−2、・・・、48−K:ヘテロダイン包絡線検波回路
49、49−1、49−2、・・・、49−K:位相ダイバーシティ・ホモダイン検波回路
51:局発光源
52:偏波調整手段
53:光検波器
54:BPF
55:電気位相同期ループ回路
56:LPF
57:包絡線検波器
58、58−1、58−2、・・・、58−K:ヘテロダイン同期検波回路
59、59−1、59−2、・・・、59−K:光位相同期ホモダイン検波回路
61:VCO
62:ミキサー
63:ループフィルタ
75:光振幅変調手段
76、76’:光位相変調手段
81:信号変換回路
82、87:差動信号生成手段
83、88:光強度変調器
84、86:識別器
85:光位相変調器
92、92−1、92−2、・・・、92−K:光位相調整器
93、93−1、93−2、・・・、93−K:光強度調整器
94、94−1、94−2、・・・、94−K:偏波調整器
101:減算器
102:識別器
103:乗算器
111、111−1、111−2、・・・、111−(M−1)、・・:重み付け回路
112:識別器
113:乗算器
114:加算器
133: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、211、221、231、241:光CDM送信回路
202、202−1、202−2、・・・、202−N:光CDM受信回路
212、212−1、212−2、・・・、212−N:光CDM受信回路
203:光ファイバ伝送路
301、302:光CDM伝送システム
11: Binary / multilevel conversion means 12, 12′12-1, 12-2,..., 12-K: optical amplitude phase modulation means 13: optical multiplexing means 14, 14-1, 14-2,. .., 14-K: light source 14T: multi-wavelength light source 15: optical frequency demultiplexers 17, 17-1, 17-2,..., 17-N ′: light intensity modulation means 21, 21-1, 21 -2, ..., 21-N ': spreading coders 22, 22-1, 22-2, ..., 22-K: adders 23, 23-11, 23-12, ...: output Terminals 24, 24-1, 24-2,..., 24-K: Pre-bias circuit 25: Differential signal generating means 26: Optical intensity modulator 42: Optical frequency demultiplexers 45, 45 ′, 45′− 1, 45′-2,..., 45′-N: electric decoders 47, 47-1, 47-2,..., 47-K: optical detectors 48, 48-1, 48-2, ... , 48-K: heterodyne envelope detection circuits 49, 49-1, 49-2,..., 49-K: phase diversity homodyne detection circuit 51: local light source 52: polarization adjusting means 53: optical detector 54: BPF
55: Electric phase-locked loop circuit 56: LPF
57:
62: mixer 63: loop filter 75: optical amplitude modulation means 76, 76 ′: optical phase modulation means 81: signal conversion circuit 82, 87: differential signal generation means 83, 88:
Claims (18)
前記光符号分割多重送信回路は、
3以上の固定整数値N’が設定されており、
N(Nは2以上N’以下の整数)個の2値データ信号及び(N’−N)個の2値ダミー信号から成るN’個の2値電気信号から、2種の符号要素で構成され、符号長k(k=1,2,・・・,K、Kは2以上の整数)であるN’個の固有符号に基づきK個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルがNに関わらず一定の間隔となるように調整する2値/多値変換手段と、
光周波数が異なるK個の光搬送波を前記2値/多値変換手段からの前記多値電気信号を用いて変調して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多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手段と、
を備え、
前記光符号分割多重受信回路は、
前記光ファイバ伝送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器と、
前記光周波数分波器が分波した前記光周波数成分をそれぞれ検波するK個の光検波手段と、
1番目からN番目の前記固有符号の1つが割り当てられ、前記2値/多値変換手段に入力された前記2値データ信号のうちの1つを選択的に取り出す電気復号器と、
を備えることを特徴とする光符号分割多重伝送システム。 The optical code division multiplexing transmission circuit is an optical code division multiplexing transmission system connected to a plurality of optical code division multiplexing reception circuits via an optical fiber transmission line,
The optical code division multiplexing transmission circuit includes:
A fixed integer value N ′ of 3 or more is set,
It is composed of two kinds of code elements from N ′ binary electric signals composed of N (N is an integer of 2 to N ′ ) binary data signals and (N′−N) binary dummy signals. And K multi-value electrical signals are generated based on N ′ unique codes having a code length k (k = 1, 2,..., K, K being an integer of 2 or more), and the multi-value Binary / multi-value conversion means for adjusting the voltage level corresponding to each symbol value of the electrical signal to be a constant interval regardless of N ;
A plurality of optical modulation means for modulating K optical carriers having different optical frequencies using the multi-value electric signal from the binary / multi-value conversion means and outputting multi-value signal light;
Optical multiplexing means for outputting, to the optical fiber transmission line, multi-wavelength signal light obtained by multiplexing the multilevel signal light output by each of the optical modulation means;
With
The optical code division multiplex receiving circuit includes:
An optical frequency demultiplexer for demultiplexing the multi-wavelength signal light from the optical fiber transmission line for each optical frequency component;
K optical detection means for detecting each of the optical frequency components demultiplexed by the optical frequency demultiplexer;
One of the first to Nth unique codes, and an electrical decoder that selectively retrieves one of the binary data signals input to the binary / multilevel conversion means;
An optical code division multiplex transmission system comprising:
N’個の前記2値電気信号がそれぞれ入力されるN’個の拡散符号器、K個の加算器、及びK個のプリバイアス回路を有しており、
各々の前記拡散符号器は、前記固有符号が割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有し、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記2値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から0を出力し、
k番目の前記加算器は、k番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、
各々の前記プリバイアス回路は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように前記加算器の出力の電圧レベルを調整し、
前記電気復号器は、
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に順に割り当てた際に、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられ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前記光検波手段の出力を負として加える加減算を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の光符号分割多重伝送システム。 The binary / multivalue conversion means includes:
N ′ spread encoders to which N ′ binary electric signals are input, K adders, and K pre-bias circuits,
Each of the spreading encoders is assigned with the unique code, has a number of output ends equal to or greater than the code length of the assigned unique code, and sequentially assigns each code element constituting the unique code to the output end. A signal whose symbol value coincides with the binary electrical signal input to the spreading encoder from the output end to which one of the code elements is assigned. 0 is output from the output end to which the other code element is assigned,
The k-th adder is configured so that the symbol value of the k-th multilevel electrical signal is the sum of the symbol values of the output signals from the k-th output terminals of the respective spread encoders. Add the symbol value of the output signal from the kth output terminal of the spreading encoder,
Each of the pre-bias circuits adjusts the voltage level of the output of the adder so that the voltage level corresponding to each symbol value of the multi-valued electrical signal has a desired interval,
The electric decoder is
When the code elements constituting the assigned intrinsic code are assigned to the optical detection means in order, the output of the optical detection means to which one of the code elements constituting the intrinsic code is assigned is positive, 2. The optical code division multiplexing transmission system according to claim 1, wherein addition / subtraction is performed by adding the output of the optical detection means to which the other code element is assigned as negative.
前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする請求項2に記載の光符号分割多重伝送システム。 The light modulation means modulates the amplitude of the optical carrier wave and outputs a multi-value amplitude modulated signal light,
The pre-bias circuit adjusts a voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electric signal so that light intensity levels that can be taken by the multi-value amplitude-modulated signal light are equally spaced. Item 3. The optical code division multiplexing transmission system according to Item 2.
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波し、
前記バンドパスフィルタは、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により搬送される信号成分を透過し、
前記包絡線検波器は、前記バンドパスフィルタから出力を2乗検波して出力することを特徴とする請求項3または4に記載の光符号分割多重伝送システム。 The light detection means includes a local light source, a light detector, a bandpass filter, and an envelope detector,
The optical frequency of the output light of the local light source is adjusted to be a predetermined frequency difference from the output light of the optical frequency demultiplexer,
The optical detector squarely detects mixed light of the output light from the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer,
The band-pass filter transmits a signal component carried by a carrier whose frequency matches the predetermined frequency difference from the output of the optical detector,
5. The optical code division multiplexing transmission system according to claim 3, wherein the envelope detector outputs the output from the bandpass filter by squaring detection. 6.
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光との光周波数差が、前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に小さくなるように調整され、
前記光ハイブリッドは、複数の出力端を有し、各出力端における前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光との光位相差が、出力端間で所定の差となるように、前記局発光源の出力光と前記光周波数分波器の出力光とを混合し、
前記光検波器は、それぞれ異なる前記光ハイブリッドの出力端と接続され、入力光を2乗検波し、
前記2乗器は、それぞれ異なる前記光検波器と接続され、前記光検波器の出力を2乗して出力し、
前記加算器は、各々の前記2乗器の出力を加算して出力することを特徴とする請求項3または4に記載の光符号分割多重伝送システム。 The optical detection means includes a local light source, an optical hybrid, a plurality of optical detectors, a plurality of squarers, and an adder,
The optical frequency of the output light of the local light source is adjusted so that the optical frequency difference with the output light of the optical frequency demultiplexer is sufficiently smaller than the symbol speed of the multilevel signal light,
The optical hybrid has a plurality of output ends, and an optical phase difference between the output light of the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer at each output end is a predetermined difference between the output ends. So that the output light of the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer are mixed,
The optical detectors are connected to the output ends of the different optical hybrids, respectively, and square-detect the input light,
The squarer is connected to each of the different optical detectors, squares and outputs the output of the optical detector,
The optical code division multiplex transmission system according to claim 3 or 4, wherein the adder adds and outputs the outputs of the squarers.
前記プリバイアス回路は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整しており、
前記光変調手段内での前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである2値のいずれかとなることを特徴とする請求項2に記載の光符号分割多重伝送システム。 The optical modulation means modulates the amplitude and optical phase of the optical carrier, and outputs multilevel amplitude phase modulated signal light,
The pre-bias circuit adjusts the voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electric signal so that the amplitude level of the optical electric field that the multi-value amplitude modulation signal light can take is equally spaced;
3. The optical phase shift amount of the optical carrier wave in the optical modulation unit is one of binary values having a difference of π according to a symbol value of the multilevel electrical signal. Optical code division multiplexing transmission system.
入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器と、を備え、
前記光強度変調器は、前記光搬送波の振幅と光位相を、前記差動信号生成手段が前記多値電気信号から生成した2つの電気信号により変調することを特徴とする請求項8に記載の光符号分割多重伝送システム。 The light modulating means includes
Differential signal generating means for outputting two electrical signals having polarity inversion from one input electrical signal;
A Mach-Zehnder interferometer-type light intensity modulator that modulates input light with two applied electrical signals,
The optical intensity modulator modulates the amplitude and optical phase of the optical carrier wave with two electrical signals generated from the multilevel electrical signal by the differential signal generation means. Optical code division multiplexing transmission system.
前記光振幅変調手段は、
前記2値/多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、
入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、
前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した2つの電気信号により変調され、
前記光位相変調手段は、
入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、
前記識別器の出力により、入力光の光位相を変調する光位相変調器を備え、
前記識別器は前記2値/多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定されることを特徴とする請求項8に記載の光符号分割多重伝送システム。 The light modulation means, an optical amplitude modulation means and an optical phase modulation means are connected in series,
The light amplitude modulation means includes
A signal conversion circuit connected to the binary / multi-value conversion means and outputting an absolute value of a potential difference between a voltage value of an input signal and an intermediate voltage value of a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken by the input signal;
Differential signal generating means for outputting two electrical signals having polarity inversion from one input electrical signal;
A Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator that modulates input light by two applied electrical signals;
Within the light intensity modulator, the amplitude of the input light is modulated by two electrical signals generated from the output signal of the signal conversion circuit by the differential signal generation means,
The optical phase modulation means includes
A discriminator that outputs different voltages depending on whether the voltage value of the input signal is equal to or higher than the threshold voltage value, or lower than the threshold voltage value;
An optical phase modulator that modulates the optical phase of the input light according to the output of the discriminator,
The discriminator is connected to the binary / multi-level conversion means, and the threshold voltage value is set equal to an intermediate voltage value between a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken by an input signal to the discriminator. The optical code division multiplex transmission system according to claim 8.
前記光振幅変調手段は、
前記2値/多値変換手段と接続され、入力信号の電圧値と、入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値との電位差の絶対値を出力する信号変換回路と、
入力された1つの電気信号から、極性が反転関係にある2つの電気信号を出力する差動信号生成手段と、
印加された2つの電気信号により入力光を変調するマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器を備え、
前記光強度変調器内で、入力光の振幅が、前記差動信号生成手段が前記信号変換回路の出力信号から生成した2つの電気信号により変調され、
前記光位相変調手段は、
入力信号の電圧値が、閾値電圧値以上の場合と閾値電圧値以下の場合で異なる電圧を出力する識別器と、前記差動信号生成手段と、前記光強度変調器を備え、
前記識別器は前記2値/多値変換手段と接続され、前記閾値電圧値は前記識別器への入力信号が取りうる最大電圧値と最小電圧値の中間電圧値と等しく設定され、
前記光強度変調器内で、入力光の光位相が、前記差動信号生成器が前記識別器の出力から生成した2信号により変調されることを特徴とする請求項8に記載の光符号分割多重伝送システム。 The light modulation means, an optical amplitude modulation means and an optical phase modulation means are connected in series,
The light amplitude modulation means includes
A signal conversion circuit connected to the binary / multi-value conversion means and outputting an absolute value of a potential difference between a voltage value of an input signal and an intermediate voltage value of a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken by the input signal;
Differential signal generating means for outputting two electrical signals having polarity inversion from one input electrical signal;
A Mach-Zehnder interferometer type light intensity modulator that modulates input light by two applied electrical signals;
Within the light intensity modulator, the amplitude of the input light is modulated by two electrical signals generated from the output signal of the signal conversion circuit by the differential signal generation means,
The optical phase modulation means includes
A discriminator that outputs different voltages depending on whether the voltage value of the input signal is greater than or equal to a threshold voltage value and less than or equal to the threshold voltage value; the differential signal generating means; and the light intensity modulator,
The discriminator is connected to the binary / multi-level conversion means, and the threshold voltage value is set equal to an intermediate voltage value between a maximum voltage value and a minimum voltage value that can be taken by an input signal to the discriminator.
9. The optical code division according to claim 8, wherein the optical phase of the input light is modulated by two signals generated by the differential signal generator from the output of the discriminator in the optical intensity modulator. Multiplex transmission system.
前記局発光源の出力光の光周波数は、前記光周波数分波器の出力光と所定の周波数差となるように調整され、
前記光検波器は、前記局発光源からの出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波し、
前記バンドパスフィルタは、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により搬送される信号成分を透過し、
前記電気位相同期ループ回路は、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭く、前記バンドパスフィルタの出力を同期検波し、
前記ローパスフィルタは、前記電気位相同期ループ回路の出力するベースバンド信号を透過することを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。 The optical detection means includes a local light source, an optical detector, a band pass filter, an electric phase locked loop circuit, and a low pass filter,
The optical frequency of the output light of the local light source is adjusted to be a predetermined frequency difference from the output light of the optical frequency demultiplexer,
The optical detector squarely detects mixed light of the output light from the local light source and the output light of the optical frequency demultiplexer,
The band-pass filter transmits a signal component carried by a carrier whose frequency matches the predetermined frequency difference from the output of the optical detector,
The electrical phase-locked loop circuit has a sufficiently narrow electrical band compared to the symbol rate of the multilevel signal light, and synchronously detects the output of the bandpass filter,
The optical code division multiplexing transmission system according to any one of claims 8 to 11, wherein the low-pass filter transmits a baseband signal output from the electrical phase-locked loop circuit.
前記光位相同期ループ内で、電気帯域が前記多値信号光のシンボル速度と比べて十分に狭い前記ループフィルタにより、前記局発光源の出力光の光周波数および光位相が、前記光周波数分波器の出力光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出力光と、前記光周波数分波器の出力光との混合光を2乗検波することを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。 The optical detection means constitutes an optical phase-locked loop with a local light source, an optical detector, and a loop filter,
In the optical phase-locked loop, the optical frequency and optical phase of the output light of the local light source are reduced by the loop filter whose electrical band is sufficiently narrow compared with the symbol rate of the multilevel signal light. Adjusted to synchronize with the output light of the instrument,
The said optical detector carries out square detection of the mixed light of the output light from the said local light source, and the output light of the said optical frequency demultiplexer, The Claim 8 characterized by the above-mentioned. Optical code division multiplexing transmission system.
前記光符号分割多重送信回路の出力端において、前記多波長信号光と前記多波長連続光は、光周波数が同じである光周波数成分同士の光位相差が0またはπであり、
前記光符号分割多重受信回路内の前記光検波手段は、前記光周波数成分を2乗検波することを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載の光符号分割多重伝送システム。 The optical code division multiplexing transmission circuit outputs a multi-wavelength continuous light including an optical frequency component having an optical frequency that matches the multi-wavelength signal light in addition to the multi-wavelength signal light,
At the output end of the optical code division multiplexing transmission circuit, the multi-wavelength signal light and the multi-wavelength continuous light have an optical phase difference of 0 or π between optical frequency components having the same optical frequency,
The optical code division multiplex transmission system according to any one of claims 8 to 11, wherein the optical detection means in the optical code division multiplex receiving circuit square-detects the optical frequency component.
前記光符号分割多重送信回路で、
3以上の固定整数値N’を設定し、
N(Nは2以上N’以下の整数)個の2値データ信号及び(N’−N)個の2値ダミー信号から成るN’個の2値電気信号から、2種の符号要素で構成され、符号長k(k=1,2,・・・,K、Kは2以上の整数)であるN’個の固有符号に基づきK個の多値電気信号を生成するとともに、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルがNに関わらず一定の間隔となるように調整する2値/多値変換手順と、
光周波数が異なるK個の光搬送波を前記2値/多値変換手順で生成された前記多値電気信号を用いて変調して多値信号光を生成する光変調手順と、
前記光変調手順で生成された前記多値信号光を多重した多波長信号光を前記光ファイバ伝送路に出力する光合波手順と、
を行い、
前記光符号分割多重受信回路で、
前記光ファイバ伝送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順と、
前記光周波数分波手順で分波された前記光周波数成分をそれぞれ検波する光検波手順と、
1番目からN番目の前記固有符号の1つに基づいて、前記2値データ信号のうちの1つを選択的に取り出す電気復号化手順と、
を行うことを特徴とする光符号分割多重伝送方法。 The optical code division multiplexing transmission circuit is an optical code division multiplexing transmission method for an optical code division multiplexing transmission system connected to a plurality of optical code division multiplexing reception circuits via an optical fiber transmission line,
In the optical code division multiplexing transmission circuit,
Set a fixed integer value N ′ of 3 or more,
N ( binary data signal) consisting of N (N is an integer from 2 to N ′) binary data signals and (N′−N) binary dummy signals are composed of two kinds of code elements. And K multi-value electrical signals are generated based on N ′ unique codes having a code length k (k = 1, 2,..., K, K being an integer of 2 or more), and the multi-value A binary / multi-level conversion procedure for adjusting the voltage level corresponding to each symbol value of the electrical signal to be a constant interval regardless of N ;
An optical modulation procedure for generating multilevel signal light by modulating K optical carriers having different optical frequencies using the multilevel electrical signal generated by the binary / multilevel conversion procedure;
An optical multiplexing procedure for outputting, to the optical fiber transmission line, multi-wavelength signal light obtained by multiplexing the multilevel signal light generated in the optical modulation procedure;
And
In the optical code division multiplexing receiver circuit,
An optical frequency demultiplexing procedure for demultiplexing the multi-wavelength signal light from the optical fiber transmission line for each optical frequency component;
An optical detection procedure for detecting each of the optical frequency components demultiplexed in the optical frequency demultiplexing procedure;
An electro-decoding procedure that selectively retrieves one of the binary data signals based on one of the first to Nth unique codes;
An optical code division multiplex transmission method.
符号拡散過程、加算過程、及びプリバイアス過程を有しており、
前記符号拡散過程は、N’個の前記2値電気信号がそれぞれ入力され、前記固有符号がそれぞれ割り当てられ、割り当てられた前記固有符号の符号長以上の個数の出力端を有する拡散符号器において、前記固有符号を構成する各符号要素を前記出力端へ順に割り当てた際に、前記符号要素のうちの一方の符号要素が割り当てられた前記出力端から前記拡散符号器に入力された前記2値電気信号とシンボル値が一致する信号を出力し、前記符号要素のうちの他方の符号要素が割り当てられた前記出力端から0を出力し、
前記加算過程は、k番目の前記多値電気信号のシンボル値が、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値の和となるように、各々の前記拡散符号器のk番目の出力端からの出力信号のシンボル値を加算し、
前記プリバイアス過程は、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルが所望の間隔となるように電圧レベルを調整し、
前記電気復号化手順は、
前記光検波手順で検波され出力される出力信号について、前記固有符号を構成する前記符号要素のうちの一方が割り当てられた該出力信号を正、他方の前記符号要素が割り当てられた該出力信号を負として加える加減算を行うことを特徴とする請求項15に記載の光符号分割多重伝送方法。 The binary / multi-value conversion procedure is:
A code spreading process, an adding process, and a pre-bias process;
In the code spreading process, N ′ binary electric signals are respectively input, the unique codes are respectively assigned, and a spread encoder having a number of output ends equal to or greater than the code length of the assigned unique code, The binary electricity inputted to the spreading encoder from the output end to which one of the code elements is assigned when the code elements constituting the unique code are sequentially assigned to the output end. A signal having a symbol value that matches the signal, and outputting 0 from the output end to which the other code element of the code elements is assigned,
In the addition process, each spreading encoder is configured such that the symbol value of the kth multi-level electrical signal is the sum of the symbol values of the output signals from the kth output terminal of each spreading encoder. The symbol value of the output signal from the kth output terminal of
The pre-bias process adjusts the voltage level so that the voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electrical signal has a desired interval,
The electrical decoding procedure includes:
For the output signal detected and output in the optical detection procedure, the output signal to which one of the code elements constituting the inherent code is assigned is positive, and the output signal to which the other code element is assigned. 16. The optical code division multiplexing transmission method according to claim 15, wherein addition / subtraction is performed as a negative addition.
前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光のとりうる光強度レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整することを特徴とする請求項16に記載の光符号分割多重伝送方法。 The optical modulation procedure modulates the amplitude of the optical carrier and outputs a multilevel amplitude modulated signal light,
The pre-bias process is characterized in that a voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electric signal is adjusted so that light intensity levels that can be taken by the multi-value amplitude-modulated signal light are equally spaced. Item 17. The optical code division multiplexing transmission method according to Item 16.
前記プリバイアス過程は、前記多値振幅変調信号光がとりうる光電界の振幅レベルが等間隔となるように、前記多値電気信号の各シンボル値に対応する電圧レベルを調整し、
前記光変調手順後の前記光搬送波の光位相シフト量は、前記多値電気信号のシンボル値に応じて、差がπである2値のいずれかとなることを特徴とする請求項16に記載の光符号分割多重伝送方法。 The optical modulation procedure modulates the amplitude and optical phase of the input light and outputs a multi-value amplitude phase modulated signal light,
In the pre-bias process, the voltage level corresponding to each symbol value of the multi-value electric signal is adjusted so that the amplitude level of the optical electric field that can be taken by the multi-value amplitude-modulated signal light is equal.
The optical phase shift amount of the optical carrier wave after the optical modulation procedure is one of binary values having a difference of π according to a symbol value of the multi-level electric signal. Optical code division multiplexing transmission method.
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