JP2008543181A - 光符号ルーティングされるネットワーク - Google Patents

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Abstract

複数の局（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４）のうちの少なくとも２つの間で通信が提供される。信号が、複数の局のうちの第１局（Ｕ１）から受信され、その信号は、その局に割り当てられた第１符号（Ｃ１）を使用してコーディングされる。コーディングされた信号は、複数の局のうちの少なくとも第２局（Ｕ２）に割り当てられたさらなる符号（Ｃ２）を使用してデコード可能なさらなるコーディングされた信号を入手するために変換される。さらなるコーディングされた信号が、複数の局のうちの少なくとも第２局への配送のために送信される。

Description

本願は、２００５年２月１８日出願の米国特許出願第１１／０６２，０９０号（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ ＡＰＰ Ｎｏ．１５５４／ＴＥＬＣＯＲ １．０−０１０）、名称「Phase-Chip Frequency-Bins Optical CDMA」および２００５年１月３１日出願の米国特許出願第１１／０４８，３９４号（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ ＡＰＰ Ｎｏ．１５４８／ＴＥＬＣＯＲ １．０−００３）、名称「Multi-Wavelength Optical CDMA With Differential Encoding And Bipolar Differential Detection」に関連し、この両方が、本願の譲受人に譲渡され、その開示は、参照によって本明細書に組み込まれている。
本発明は、光通信に関し、より具体的には、所与の符号を用いてエンコードされた信号を別の符号にシフトできる光符号分割多元接続（ＯＣＤＭＡ）通信に関する。
様々な通信方式が、データスループットを高め、データエラーレートを下げると同時に、通信チャネルの性能を全般的に改善するのに使用されてきた。例として、周波数分割多元接続（「ＦＤＭＡ」）は、伝送帯域の異なる周波数に配置された特定のチャネルに割り当てられる複数のデータストリームを使用する。その代わりに、時分割多元接続（「ＴＤＭＡ」）は、伝送帯域の単一の周波数の異なるタイムスロットに割り当てられる複数のデータストリームを使用する。しかし、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡは、所与の伝送帯域についてサポートできるユーザ数および／またはデータレートにおいて非常に硬直している。
多くの通信アーキテクチャでは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）が、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡに取って代わってきた。ＣＤＭＡは、複数のデータストリームまたはチャネルが単一の伝送帯域を同時に共有することを可能にするスペクトラム拡散通信の一形態である。ＣＤＭＡフォーマットは、人の複数のペアが同一室内で同時にお互いと会話しているカクテルパーティに似ている。通常、多数の会話が同時に発生する場合に、会話の一方の当事者が他方の当事者の言うことを聞くのは非常に難しい。例えば、話者の１ペアが過度に大声である場合に、彼らの会話は、他の会話をかき消す。さらに、人の異なるペアが同一の言語で話しているときに、一方の会話からの対話が、同一言語の他方の会話に流れ出て、伝達不良を引き起こす場合がある。一般に、他のすべての会話からの累積的な背景雑音は、ある当事者が他方の当事者の言っていることを聞くのをより難しくする。したがって、誰もが同時にコミュニケートし、その結果、各ペアの間の会話すなわち彼らの「信号」が明瞭であると同時に他のペアの間の会話からの「雑音」が最小化されるようになる形を見つけることが、望ましい。
ＣＤＭＡ多重化手法は、周知であり、例えば非特許文献１で詳細に説明されている。基本的に、ＣＤＭＡでは、伝送されるデータ（ユーザデータ）の帯域幅は、伝送帯域の帯域幅よりはるかに少ない。一意の「擬似雑音」キー（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ ｋｅｙ）が、ＣＤＭＡ伝送帯域の各チャネルに割り当てられる。擬似雑音キーは、ガウス雑音（例えば、「白色雑音」）を模倣するように選択され、他のユーザ／チャネルからの干渉を減らすために最大長シーケンスになるようにも選択される。１つの擬似雑音キーが、所与のチャネルのユーザデータを変調するのに使用される。この変調は、パーティで話者の各ペアに異なる言語を割り当てることと同等である。
変調中に、ユーザデータは、ＣＤＭＡ帯域の帯域幅にまたがって「拡散」される。すなわち、すべてのチャネルが、同時に同一周波数帯で送信される。これは、パーティ参加者のペアのすべてが同時に話すことと同等である。送信中の他のユーザからの雑音および干渉の導入は、不可避である（集合的に「雑音」と称する）。擬似雑音キーの性質に起因して、雑音は、ユーザの信号に対して相対的に、復調中に大幅に減らされる。というのは、受信器が選択されたチャネルを復調するときに、そのチャネルのデータは「逆拡散」されるが、雑音は「逆拡散」されないからである。したがって、データは、おおむねその最初の帯域幅のサイズに戻されるが、雑音は、はるかに大きい伝送帯域にまたがって拡散されたままになる。各ユーザのパワー制御も、他のユーザからの雑音を減らすのを助けることができる。パワー制御は、パーティ参加者の大声のペアの音量を下げることと同等である。
ＣＤＭＡは、無線電話機（「セルラ」）および他の通信システムで商業的に使用されてきた。そのようなセルラシステムは、通常、８００ＭＨｚと２ＧＨｚとの間で動作するが、個々の周波数帯は、２〜３ＭＨｚ幅に過ぎない場合がある。セルラＣＤＭＡの魅力的な特徴は、ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡと異なって、所与の帯域幅内のユーザ数に対するハード限界がまったくないことである。伝送帯域内のユーザ数の増加は、単に、競合すべき雑音を増やす。しかし、実用的な問題として、「信号対雑音」比が容認できないものになる、ある閾値が存在する。この信号対雑音閾値は、商業システムにおいて、サポートできる支払う顧客の数および／またはデータレートに実際の制約を課す。
最近、ＣＤＭＡは、光通信ネットワークで使用されてきた。そのような光ＣＤＭＡ（ＯＣＤＭＡ）ネットワークは、一般に、セルラＣＤＭＡと同一の一般原理を使用する。しかし、セルラＣＤＭＡとは異なって、光ＣＤＭＡ信号は、光ネットワークを介して配送される。例として、複数の加入者設備を、中央ハブによって相互接続することができ、各加入者設備は、それぞれの両方向光ファイバリンクによってハブに接続される。各加入者設備は、光信号を送信できる送信器を有し、各局は、このネットワーク内の様々な送信器のすべてからの送信された信号を受信できる受信器をも有する。光ハブは、送信器のそれぞれから光ファイバリンクを介して光信号を受信し、光ファイバリンクを介して受信器のすべてに光信号を送信する。光パルスは、選択された受信局によって検出可能であるが他の受信局によって検出可能ではない形でパルスをコーディングすることによって、複数の潜在的な受信局のうちの選択された１つに送信される。そのようなコーディングは、各パルスを「チップ」として知られる複数のインターバルに分割することによって達成することができる。各チップは、相対的に大きい放射強度によって示される論理値「１」を有する場合と、比較的小さい放射強度によって示される論理値「０」を有する場合がある。各パルスを含むチップは、送信を検出することを意図された１つまたは複数の受信局に特有の論理「１」および論理「０」の特定のパターンを用いてコーディングされる。各受信局は、それ自体の一意のシーケンスに従ってコーディングされたチップのパターンを受信したときに光パルスを再生成できるが、パルスが異なるシーケンスまたは符号を用いてコーディングされている場合にはパルスを再生成できない光受信機器を設けられる。
代替案では、光ネットワークは、超短光パルスの光周波数領域コーディングおよび光周波数領域デコーディングに基づくＣＤＭＡを利用する。送信器のそれぞれは、超短光パルスを生成する光源を含む。これらのパルスは、その位相が互いにコヒーレントに関連するフーリエ成分を含む。「シグネチャ」が、特定の符号に従って、所与のパルスを構成する個々のフーリエ成分を個別に位相シフトすることによって光パルスに印加され、これによって、パルスを構成するフーリエ成分が、それぞれ、その特定の符号に従って異なる量だけ位相シフトされる。エンコードされたパルスは、ネットワーク内の受信システムのすべてまたは複数の受信システムにブロードキャストされる。各受信システムは、一意のシグネチャテンプレートによって識別され、特定の受信システムのテンプレートと一致するシグネチャを与えられたパルスだけを検出する。
しかし、チップパターンまたは位相コーディングを使用する既知の光ＣＤＭＡネットワークは、受信器が送信器によって送信されたコーディングされた信号を抽出するために、送信器で適用されるエンコーディングを、所望の受信器で適用されるデコーディングと一致させることを必要とする。その結果、所与の送信器と所与の受信器との間のランダム相互接続は、可能ではない。
図１に、既知の複数ユーザシステム１００をブロック図形式で示す。そのようなシステムは、その開示が参照によって本明細書に組み込まれている、Ｆａｎ Ｒ．Ｋ．Ｃｈｕｎｇらの１９８８年１０月１８日発行の特許文献１、名称「Encoding And Decoding For Code Division Multiple Access Communication Systems」に記載されている。
複数ユーザシステム１００は、間に置かれた光チャネル１４１を介してＮ個の受信器１１１、１１２、．．．、１１３と通信するように配置されたＭ個のソース１０１、．．．、１０３を含む。ソース１０１、１０２、．．．、１０３は、電気光学エンコーダ１２１、１２２、．．．、１２３を介して光チャネル１４１に結合される。受信側の端では、電気光学デコーダ１３１、１３２、．．．、１３３が、チャネル信号をそれぞれ受信器１１１、１１２、．．．、１１３に結合する。各エンコーダ１２１、１２２、．．．、１２３は、エンコーディング機能を実行するほかに、電気入力信号を光出力信号に変換することもする。同様に、各デコーダ１３１、１３２、．．．、１３３は、そのデコーディング機能を実行するほかに、光入力信号を電気出力信号に変換することもする。システム１００の光部分は、全体的に、それぞれエンコーダブロックおよびデコーダブロックと交差する破線の間として図示されている。
光チャネル１４１は、論理「０」（「スペース」）および論理「１」（「マーク」）など、２レベルまたは２状態のデジタル信号だけを伝搬する。このチャネル特性に合わせるために、それぞれシグネチャ信号Ｓi、ただしｉ＝１、．．．、Ｍによって示される、エンコーダ１２１、．．．、１２３からリード１５１、．．．、１５３を介して発する信号は、２レベル信号すなわちマークおよびスペースの信号のストリームを提供する。各Ｓiストリームは、ソース１０１、．．．、１０３のうちの特定の１つによって作られた類似するストリームに対応する。チャネル１４１は、２レベル信号だけをサポートするので、エンコーダ１２１、．．．、１２３のうちの１つまたは複数が、同一時間持続時間中にチャネル１４１を介して論理「１」信号を伝搬する場合に、チャネルレベルは、論理「１」のままになる。チャネルレベルは、すべてのＳi出力が同一の持続時間中に「０」である場合に、論理「０」になる。論理的な意味では、チャネル１４１は、「包含的論理和」チャネルとして振る舞う。
Ｓiのすべてから生じるチャネル１４１上のコンポジット信号は、すべてのＳｉの合計であり、Ｓ0によって表され、ここで、合計は、「包含的論理和」の意味で扱われる。チャネル１４１から発する各リード１６１、．．．、１６３は、デコーダ１３１、．．．、１３３への入力として働き、コンポジット信号Ｓ0を供給する。したがって、すべてのシグネチャＳiが、チャネル１４１上で実質的に同一の周波数帯を共有する。
一般に、各シグネチャ信号Ｓiは、各ソース１０１、．．．、１０３が他のソースと独立にいつでも情報の伝送または交換を開始できるという点で、時間的に制約されていない。したがって、自律的なソース１０１、．．．、１０３の間での同期化は、不要である。しかし、エンコーダ１２１、．．．、１２３のそれぞれは、それに対応するソース１０１、．．．、１０３と同期している。
通常、デコーダ１３１、．．．、１３３のうちの１つまたは複数は、所定のエンコーダ１２１、．．．、１２３と同期している。各エンコーダは、必要な同期化をもたらすために、任意の既知のトレーニング技法を使用して、それに関連するデコーダを「トレーニングする」ことができる。さらに、自律的なデコーダ１３１、．．．、１３３の間の同期化は、不要であるが、各受信器１１１、．．．、１１３は、それに関連するデコーダと同期化される。
エンコーダ１２１、．．．、１２３の主要な機能は、図２に包括的に示されているように、各対応するソース１０１、．．．、１０３から受け取られた各論理「１」を、論理「１」および論理「０」の所定のレートを高められたストリームに変換することである。図２の行（ｉ）は、例えばソース１０１の出力ストリームまたはエンコーダ１２１への入力ストリームに現れる、３つの連続するデータビットすなわち、「マーク−スペース−マーク」シーケンスを示す。マークまたはスペースのいずれかのタイムインターバルは、ビット持続時間と表される。図２の行（ｉｉ）は、行（ｉ）の入力ストリームに対応する出力パルスストリーム、例えばエンコーダ１２１からのＳiを表す。ソース１０１によって作られた他のすべてのマークについて複製される論理「１」パルスおよび論理「０」パルスのレートを高められたストリームが、エンコーダ１２１によって生成される。チャネル１４１は、光媒体なので、出力ストリームＳiの論理「１」レベルは、光パルスに対応する。
システム１００のレートを高められた部分または光部分では、フレームが、ビット持続時間に対応し、論理「１」（光パルス）または論理「０」（光パルスなし）のタイムインターバルが、チップ持続時間と表される。したがって、各フレームは、固定された個数の「チップ」からなり、例えば、３つの論理「１」チップが、図２の各マークフレーム中に発生する。マークフレームのエンベロープは、図２の行（ｉｉ）では破線の長方形によって図示されている。
システム１００内で効果的に通信するために、割り当てられたエンコーダによって入力マークに応答して作られる各シグネチャＳiは、任意に選択できるのではなく、効率的でエラーのない通信を達成するために注意深く選択されなければならない。具体的に言うと、各Ｓiは、ソースの個数Ｍおよびチャネル１４１の帯域幅などの考慮事項に基づいて、他のすべてのＳiを考慮して選択されなければならない。この考慮事項は、通信要件もしくはシステム要件または伝送特性に依存する。
デコーダ１３１、．．．、１３３のそれぞれは、コンポジット信号Ｓ0内から、そのデコーダに関連する事前に割り当てられたシグネチャを識別する。例として、デコーダ１３１、．．．、１３３のそれぞれを、チャネル１４１に沿って配置された光学タップ付き遅延線（ｏｐｔｉｃａｌ ｔａｐｐｅｄ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ）を使用して実施することができる。各デコーダのタップの間の光学的分離は、そのデコーダに事前に割り当てられたシグネチャ内の論理「１」チップの分布に対応する。したがって、マークが送信されるときには必ず、所与のデコーダ内の各タップは、Ｓ0の一部として伝搬する事前に割り当てられたシグネチャ内の論理「１」チップがタップと整列するときに、高いピークの信号を抽出する。この形で、「ピーク相関」が、事前に割り当てられたシグネチャの到着を明らかにし、同一の事前に割り当てられたシグネチャを有するソースによるマークの伝搬を明らかにする。
図１〜２の既知の光システムは、Ｍ個のソース１０１、．．．、１０３のうちの所与の１つがＮ個の受信器１１１、．．．、１１３のうちの１つまたは複数と通信するために、それに対応するデコーダ１３１、．．．、１３３に関連する事前に割り当てられたシグネチャを、所与の送信器に対応するエンコーダ１２１、．．．、１２３によって生成しなければならないという不利益を有する。その結果、所与のソースと所与の受信器との間のランダム相互接続は、可能ではない。
米国特許第４７７９２６６号明細書 米国特許第４８６６６９９号明細書 米国特許出願第＿＿＿＿＿号（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ ＡＰＰ Ｎｏ．１５５４／ＴＥＬＣＯＲ ３．０−０１０） 米国特許出願第＿＿＿＿＿号（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ ＡＰＰ Ｎｏ．１５４８／ＴＥＬＣＯＲ ３．０−００３） "CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication," by Andrew Viterbi, published in 1995 by Addison-Wesley
したがって、所与の送信器によってエンコードされた信号を、別の符号にたやすく変換でき、その結果、コーディングされた信号を、そのデコーディングがその送信器と一致しない所望の受信器によってデコードできるようになる光ＣＤＭＡシステムを提供することが望ましい。
本発明の一態様によれば、ある方法が、複数の局のうちの少なくとも２つの間での通信を提供する。信号が、複数の局のうちの第１局から受信され、この信号は、複数の局のうちの第１局に関連する第１符号を使用してコーディングされている。コーディングされた信号は、複数の局のうちの少なくとも第２局に関連するさらなる符号を使用してデコード可能であるさらなるコーディングされた信号を入手するために変換される。さらなるコーディングされた信号は、複数の局のうちの少なくとも第２局への配送のために送信される。
上の方法によれば、第１符号は、複数の符号のうちの符号とすることができ、さらなる符号は、複数の符号のうちの別の符号とすることができ、複数の符号は、乗算の下で閉集合とすることができ、これによって、複数の符号のうちの特定の符号による第１符号の乗算は、さらなる符号をもたらし、コーディングされた信号の変換は、さらなるコーディングされた信号を入手するために複数の符号のうちの特定の符号を使用することを含むことができる。複数の符号は、アダマール符号の集合とすることができる。
第１符号およびさらなる符号は、直交符号とすることができ、コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号とすることができる。コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号とすることができ、コーディングされた信号の変換は、さらなるコーディングされた信号を入手するためにコーディングされた信号の光パルス内の複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することを含むことができる。さらなるコーディングされた信号を、さらなる符号を使用して複数の局のうちの第２局でデコードすることができる。
本発明のもう１つの態様によれば、装置が、複数の局のうちの少なくとも２つの間での通信を提供する。調整可能コーダは、複数の局のうちの第１局から複数の局のうちの第１局に関連する第１符号を使用してコーディングされる信号を受信するように動作可能である。調整可能コーダは、複数の局のうちの少なくとも第２局に関連するさらなる符号を使用してデコード可能であるさらなるコーディングされた信号を入手するためにコーディングされた信号を変換し、複数の局のうちの少なくとも第２局への配送のためにさらなるコーディングされた信号を送信するようにも動作可能である。
上の装置によれば、第１符号は、複数の符号のうちの符号とすることができ、さらなる符号は、複数の符号のうちの別の符号とすることができ、複数の符号は、乗算の下で閉集合とすることができ、これによって、複数の符号のうちの特定の符号による第１符号の乗算は、さらなる符号をもたらし、調整可能コーダは、さらなるコーディングされた信号を入手するために複数の符号のうちの特定の符号を使用してコーディングされた信号を変換するように動作可能とすることができる。複数の符号は、アダマール符号の集合とすることができる。
第１符号およびさらなる符号は、直交符号とすることができ、コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号とすることができる。コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号とすることができ、調整可能コーダは、さらなるコーディングされた信号を入手するためにコーディングされた信号の光パルス内の複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによってコーディングされた信号を変換するように動作可能とすることができる。
本発明の通信システムは、複数の局と、中央ハブと、複数の局のうちの所与の局にそれぞれが関連し、その局を中央ハブに接続するように動作可能な複数の通信経路であって、中央ハブは、関連する通信経路を介して複数の局のうちの少なくとも２つの間で接続を提供するように動作可能である、複数の通信経路と、複数の局のうちの特定の局にそれぞれが関連し、通信経路内でその局と中央ハブとの間に配置された複数の調整可能コーダであって、複数の調整可能コーダのうちの少なくとも１つは、上に記載の装置である、複数の調整可能コーダとを含むことができる。
上の通信システムによれば、複数の局のうちの第１局は、第１符号を使用してコーディングされた信号を生成するように動作可能とすることができ、複数の局のうちの第２局は、さらなる符号を使用してさらなるコーディングされた信号をデコードするように動作可能とすることができる。
第１符号は、複数の符号のうちの符号とすることができ、さらなる符号は、複数の符号のうちの別の符号とすることができ、複数の符号は、乗算の下で閉集合とすることができ、これによって、複数の符号のうちの特定の符号による第１符号の乗算は、さらなる符号をもたらし、調整可能コーダは、さらなるコーディングされた信号を入手するために複数の符号のうちの特定の符号を使用してコーディングされた信号を変換するように動作可能とすることができる。複数の符号は、アダマール符号の集合とすることができる。
第１符号およびさらなる符号は、直交符号とすることができ、コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号とすることができる。コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号とすることができ、調整可能コーダは、さらなるコーディングされた信号を入手するためにコーディングされた信号の光パルス内の複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによってコーディングされた信号を変換するように動作可能とすることができる。
本発明のもう１つの通信システムは、複数の局であって、複数の局のうちの少なくとも１つは、コーダを含み、複数の局のうちの少なくとももう１つは、デコーダを含む、複数の局と、中央ハブと、複数の局のうちの所与の局にそれぞれが関連し、その局を中央ハブに接続するように動作可能な複数の通信経路であって、中央ハブは、関連する通信経路を介して複数の局のうちの少なくとも１つと複数の局のうちの少なくとももう１つとの間で接続を提供するように動作可能である、複数の通信経路とを含む。コーダおよびデコーダのうちの少なくとも１つは、同調可能である。コーダが同調可能であるときに、コーダは、これによって複数の局のうちの少なくとももう１つに関連する第１符号を使用して第１のコーディングされた信号を生成するために、複数の局のうちの少なくとももう１つに同調するように動作可能な調整可能コーダである。デコーダが同調可能であるときに、デコーダは、これによって複数の局のうちの少なくとも１つに関連するさらなる符号を使用して複数の局のうちの少なくとも１つによって生成されたさらなるコーディングされた信号をデコードするために、複数の局のうちの少なくとも１つに同調するように動作可能な調整可能デコーダである。
この通信システムによれば、第１符号は、アダマール符号の集合のうちの１つとすることができ、さらなる符号は、もう１つのアダマール符号の集合であり、アダマール符号の集合は、乗算の下で閉集合であり、これによって、アダマール符号の集合のうちの特定の１つによる第１符号の乗算は、さらなる符号をもたらし、コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号とすることができる。
コーディングされた信号およびさらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号とすることができ、調整可能コーダは、コーディングされていない信号の光パルス内の複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによってコーディングされた信号を生成するように動作可能とすることができ、調整可能デコーダは、さらなるコーディングされた信号の光パルス内の複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによってさらなるコーディングされた信号をデコードするように動作可能とすることができる。
本発明の前述の態様、特徴、および利益は、好ましい実施形態の次の説明および添付図面を参照して検討されるときに、さらに了解されるであろう。
図３に、既知の送信するシステムＴｊの例を概略的に示す。光パルス２１が、モードロックレーザ源１７によって生成される。レーザ１７からの各光パルス２１は、分離システム２２に送られ、分離システム２２は、各光パルスをそのフーリエ成分に空間的に分離する。次に、個々のフーリエ成分は、位相マスク２４を利用して、所定の符号に従って個別に位相シフトされる。次に、個々のフーリエ成分は、ネットワーク内の受信するシステムへの光ファイバ１４を介する送出のために、結合システム２６を使用して空間的に再結合される。この形で、アドレスまたは「キー」が、各パルスにエンコードされる。
代替案では、光システムは、位相変調された放射パルスを第２の特定の加入者設備でのみ検出できるようにするために選択される所定の符号に従って、第１の特定の加入者設備で作られた放射パルスのフーリエ成分を位相変調することによって、特定の加入者設備の間での通信をセットアップすることができる。そのようなシステムは、その開示が参照によって本明細書に組み込まれている、Ｃｈａｒｌｅｓ Ａ．Ｂｒａｃｋｅｔｔらの１９８９年９月１２日発行の特許文献２、名称「Optical Telecommunications System Using Code Division Multiple Access」に記載されている。
図４に、図３に示された送信するシステムＴｊによって作られたパルスを受信し、検出することを意図された受信するシステムＲｋを示す。複数の送信する局からの放射が、受信器Ｒｋで受信され、分離システム３２によってフーリエ成分に分解される。次に、これらのフーリエ成分は、位相マスク３４によって個別に位相シフトされ、受信するシステムＲｋの「ロック」を定義する。次に、位相シフトされたフーリエ成分は、結合システム３６を使用して再結合される。正しい「キー」をエンコードされたフーリエ成分が、狭いパルスに再結合され、この狭いパルスが、閾値検出器３８によって検出される。他の「キー」をエンコードされたフーリエ成分は、閾値検出器３８によって検出されない、よい低い強度のより拡散したパルスに再結合される。
図３〜４の既知の光システムは、同様に、所与の送信するシステムＴｊがそれぞれの受信するシステムＲｋと通信するために、受信するシステムＲｋに関連する位相シフトされたフーリエ成分を送信するシステムＴｊによって生成しなければならないという不利益を有する。したがって、所与の送信するシステムと所与の受信するシステムとの間のランダム相互接続は、可能ではない。さらに、送信するシステムＴｊは、モードロックレーザ源のスペクトル幅全体をエンコードし、所望の信号のパワーレベルを望まれない信号のパワーレベルよりかなり上まで高めることによって補償されなければならないユーザの間のかなりの干渉をもたらす。その結果、所望の信号の雑音レベルが高まり、これによって、システムの信号対雑音比が下がる。
ＯＣＤＭＡのさらなる代替応用例として、モードロックレーザ源によって生成された光パルスのエンコーディングおよびデコーディングは、光パルスの位相ロック周波数の相対スペクトル位相を変更することによって実行される。そのようなシステムが、上で参照した特許文献３および４に詳細に記載されている。
図５に、上で参照した米国特許出願に記載されたものなど、ＯＣＤＭＡの応用例を組み込んだ光遠隔通信ネットワーク１０の例をブロック図形式で示す。光遠隔通信ネットワーク１０は、加入者設備Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、．．．、ＳＮの間での通信をもたらす。各加入者設備Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、．．．、ＳＮは、それぞれ、送信するシステムＴ１、Ｔ２、Ｔ３、．．．、ＴＮおよび受信するシステムＲ１、Ｒ２、Ｒ３、．．．、ＲＮを含む。ネットワーク１０は、Ｎ×Ｎ方向性カプラまたはハブ１２をも含み、ハブ１２は、好ましくは、通常のスターカプラなどの受動要素である。ハブ１２は、送信するシステムＴ１、Ｔ２、Ｔ３、．．．、ＴＮのそれぞれによって作られた光パワーを関連するファイバリンク１４−１、１４−２、．．．、１４−Ｎを介して受け取り、各送信するシステムによって作られた光パワーの一部またはすべてを、関連するファイバリンク１６−１、１６−２、１６−３、．．．、１６−Ｎを介して受信するシステムＲ１、Ｒ２、Ｒ３、．．．、ＲＮのそれぞれに送る。代替案では、加入者設備の一部を、１つの送信するシステムが空間的に選択された複数のそのような受信するシステムに情報を送信するブロードキャストまたはマルチキャストを処理するように適合されたネットワーク用など、受信するシステムを有するが送信するシステムを有しないものとすることができる。
図６に、図５のネットワークによって実行されるメッセージのエンコーディングおよびデコーディングを示す。図５に示された送信するシステムＴ１、Ｔ２、Ｔ３、．．．、ＴＮのそれぞれは、図６に示されたエンコーダＴＣａまたはエンコーダＴＣｂなど、それぞれのエンコーダを含み、図５に示された受信するシステムＲ１、Ｒ２、Ｒ３、．．．、ＲＮのそれぞれは、図６に示されたデコーダＲＣａまたはデコーダＲＣｂなど、それぞれのデコーダを含む。例として、第１のエンコードされていないメッセージが、エンコーダＴＣａで受け取られ、デコーダＲＣａだけがデコードできる符号を使用してエンコードされ、第２のエンコードされていないメッセージが、エンコーダＴＣｂで受け取られ、デコーダＲＣｂだけがデコードできる符号を使用してエンコードされる。
エンコーダＴＣａ、ＴＣｂのそれぞれは、狭い間隔の位相ロックされた周波数を有する短いパルスのトレーンを生成するモードロックレーザ（図示せず）を含み、ここで、周波数間隔は、モードロックレーザのパルス繰返し率と等しい。光バンドパスフィルタ（図示せず）または類似物が、パルスの総スペクトル幅を特定のウィンドウ内、例えば８０ＧＨｚ以内に制限する。パルスのトレーンは、ウィンドウのスペクトル幅に反比例するパルス幅をも有し、例えば、８０ＧＨｚウィンドウでは１２．５ｐｓのパルス幅を有する。したがって、このウィンドウは、等間隔の周波数の複数の位相ロックされたレーザライン（ｌａｓｅｒ ｌｉｎｅ）、例えば８０ＧＨｚウィンドウでは等間隔の周波数の１６個のレーザラインからなるものと考えることができる。
エンコーダＴＣａ、ＴＣｂは、位相ロックされたレーザラインを空間的に分離し、その後、適用される特定のコーディングに基づく、好ましくは０またはπである特定の位相値に対応する空間位相マスクを使用して、分離されたレーザラインを位相シフトし、各符号は、位相シフトの一意の選択によって定義される。レーザラインを空間的に分離するプロセスは、信号の光周波数スペクトルに対応する空間分布、言い換えれば信号のフーリエ変換の実行に対応する空間分布をもたらす。信号の各周波数成分の位相シフトは、信号のフーリエ変換に空間位相符号を乗ずることに対応する。次に、エンコーダＴＣａ、ＴＣｂは、位相シフトされたレーザラインを再結合して、コーディングされた信号を作る。位相シフトされた信号を再結合するプロセスは、空間的に分布する信号を時間信号に変換し、したがって、位相シフトされた信号の逆フーリエ変換をとることに対応する。レーザラインの相対位相のシフトは、周波数は変更しないが、再結合されたときに異なる時間パターンをもたらし、例えば、１つのパルスが１つのビット期間の異なる部分にシフトされる場合があり、複数のパルスが１つの所与のビット期間内にシフトされる場合があり、あるいは、光パワーの雑音様分布がもたらされる場合がある。
位相シフトを定義するのに使用される符号は、ウィンドウ内のスペクトルを効率的に使用しなければならず、また、最大個数の符号がウィンドウを占めるときであっても許容できるエラーレートを達成するために、互いから十分に分離されなければならない。好ましくは、アダマール符号の集合またはその自己同形が使用される。アダマール符号は、互いに直交であり、マルチユーザ干渉（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、ＭＵＩ）が最小化され、デコードされた信号がその最大値であるときにエンコードされた信号が最小値または０の値を有するようになる２進値を有する。さらに、上の例と同様に、直交アダマール符号の個数は、通常は、周波数の個数以上であり、その結果、高いスペクトル効率を達成できるようになる。
アダマール符号をレーザラインの位相シフトに適用するために、アダマール符号は、まず、それぞれ０およびπの位相シフトをアダマール符号の＋１および−１の２進値に割り当てることによって、位相符号に変換される。また、周波数ビンは、レーザラインの中心周波数の周囲で定義され、その結果、所与のレーザライン周波数に関連する位相シフトが、そのビン全体に適用されるようになる。
レーザラインが、コーディングされた信号を作るために再結合されるときに、位相シフトされた周波数成分が合計される、すなわち、変調された光信号が、位相符号の逆フーリエ変換を用いて畳み込まれる。アダマール符号の適用は、コーディングされていないパルスが最大パワーを有するときにその時間パターンが最小パワーを有するか光パワーを有しない、コーディングされた信号をもたらす（すべての位相を無変更のままにするアダマール符号Ｎｏ．１を除く）。
数学的には、モースロックレーザの電場出力ｍ（ｔ）は、Ｎ個の等しい振幅を有する位相ロックされたレーザラインの集合
Figure 2008543181
であり、ここで、ｆｉ＝ｆo＋（ｉ−１）Δｆは、Ｎ個の等間隔の周波数である。電場ｍ（ｔ）は、１／Δｆ秒だけ離隔されたパルスのトレーンからなり、ここで、各パルスは、１／（ＮΔｆ）秒と等しい幅を有する、周期的な信号である。式（１）は、
Figure 2008543181
と表すこともできる。ここで、ｐ（ｔ）は、持続時間Ｔ＝１／Δｆであり、そのエネルギのほとんどが幅１／（ＮΔｆ）のメインローブ内に閉じこめられたパルスを表す。
その理想化された形で、ユーザｉのハイパーファインエンコーダ（ｈｙｐｅｒｆｉｎｅ ｅｎｃｏｄｅｒ）は、関係
Figure 2008543181
によって定義される周波数応答Ｅ（ｉ）（ｆ）を有する位相マスクフィルタとして働き、ここで、
Figure 2008543181
は、第ｉ符号ｃ（ｉ）（１≦ｉ≦Ｍ）の第ｊ要素（１≦ｊ≦Ｎ）を示す複素シンボルであり、関数ＲＥＣＴＷ（ｆ）は、
Figure 2008543181
と定義される、単位振幅および幅Ｗの長方形関数を表す。原理的には、符号ｃ（ｉ）の要素を任意の複素値とすることができるが、好ましい位相マスクは、次のように単位振幅および２進位相値を許容するのみである。
Figure 2008543181
理想的には、エンコードされていない信号のすべてのスペクトル成分が、振幅を変更されないがいくつかの場合に位相を反転されてエンコーダから発するはずである。位相エンコーディングの効果は、幅１／（ＮΔｆ）秒の狭いモードロックレーザパルスを時間的にビットインターバル全体にまたがって拡散させることである。したがって、好ましい位相エンコードされたＯＣＤＭＡは、周波数拡散に基づく従来のｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）の二重版と考えることができる。
したがって、変調の後に、第ｉユーザに関する信号の時間表現を、次のように表すことができる。
Figure 2008543181
ここで、
Figure 2008543181
は、ユーザｉの情報ビットのシーケンスである。位相エンコーディングの後には、
Figure 2008543181
であり、ここで、ｅ（ｉ）（ｔ）＝ＦＴ−１｛Ｅ（ｉ）（ｆ）｝は、式（３）で定義されたスペクトル位相エンコーダのインパルス応答Ｅ（ｉ）（ｆ）であり、ＦＴ−１は、逆フーリエ変換（ＩＦＴ）演算子であり、ｑ（ｉ）（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊ｅ（ｉ）（ｔ）は、エンコーディング後のユーザｉのパルス形状を表す。モードロックレーザによって出力されるパルスの効果は、パルスの形状が位相マスクによって支配されるようにするために、省略することができる。
デコーダＲＣａ、ＲＣｂのそれぞれは、その受信するシステムに割り当てられたアダマール符号を使用して、受信されたコーディングされた信号をデコードする。アダマール符号のそれぞれは、それ自体の補数であり、その結果、各受信するシステムによって実行されるデコーディング動作は、その受信器に向けられたコーディングされた信号の生成中に送信するシステムによって実行されるコーディング動作と本質的に同一になる。したがって、受信するシステムのうちの１つが、送信するシステムによって使用されたものと同一のアダマール符号を使用して、コーディングされた信号をデコードするときに、パルスは、ビット期間内の最初の位置に復元され、その最初のパルス形状を有する。その代わりに、受信するシステムが、別のアダマール符号を使用して、コーディングされた信号をデコードするときに、デコードされたパルスは、ビット期間の中央で最小のまたは０の光パワーを有する時間パターンを有し、その結果、各パルスのエネルギの大部分が、所望のタイムインターバルの外に配置されるようになる。その後、受信するシステムは、光時間ゲーティング（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｇａｔｉｎｇ）を使用して、その受信するシステムに向けられたデコードされた信号を、他の加入者設備の受信するシステムに向けられたデコードされた信号から分離することができる。
本発明は、複数の加入者設備の間でのランダム相互接続を可能にするＯＣＤＭＡネットワークを提供する。すなわち、送信する加入者設備が、宛先加入者設備によってデコード可能なコーディングされた信号を生成する必要はなく、例えば、送信するシステムは、図５および６を参照して上で説明した形で、宛先加入者設備の受信するシステムに関連するアダマール符号を使用して、コーディングされた信号を生成することを要求されない。そうではなく、図７に示されているように、送信する加入者設備の１つのエンコーダＴＣａ’、ＴＣｂ’は、そのエンコーダに具体的に割り当てられた符号を使用するなど、別の符号を使用して、コーディングされた信号を生成する。コーディングされた信号は、送信され、その後、宛先加入者設備の意図された１つのデコーダＲＣａ’、ＲＣｂ’によってデコード可能な、さらなるコーディングされた信号に符号シフトされる（符号変換されるとも称する）。この符号変換は、ネットワークハブＣｃまたはネットワーク内の別の位置で行うことができる。
例として、上で説明したアダマール符号を使用する符号変換は、アダマール符号の集合が、要素ごとの乗算の下で閉集合であるという特性に頼る、すなわち、２つのそのようなアダマール符号の乗算が、そのアダマール符号の集合のもう１つのアダマール符号をもたらすという特性に頼る。アダマール符号の１つを使用してデコード可能なコーディングされた信号は、アダマール符号のうちのもう１つをコーディングされた信号に適用することによって、アダマール符号のうちのさらなる１つを使用してデコード可能な信号に変換することができる。その結果、任意の加入者設備のエンコーダによって生成されたコーディングされた信号を、単に、適当なアダマール符号を使用して、コーディングされた信号を変換することによって、別の加入者設備のデコーダによってデコード可能なもう１つのコーディングされた信号に変換することができる。この形で、コーディングされた信号を所与の宛先加入者設備によってデコード可能な信号に変換することによって、符号シフトを使用して、あるネットワーク内の任意の加入者設備から受信されたメッセージを、そのネットワーク内の任意の他の加入者設備に選択的にルーティングすることができる。アダマール符号を本明細書で説明するが、この符号変換は、アダマール符号の自己同形、乗算の下で閉じている符号の任意の他の集合、または逆転できるエンコーディングプロセスを有する符号の任意の非直交集合を使用して搬送することもできる。
図８に、本発明の態様によるＯＣＤＭＡネットワークの例を示す。このＯＣＤＭＡネットワークは、それぞれが例えばアダマール符号の集合のうちの一意の１つを割り当てられる、加入者設備Ｕ１、．．．、Ｕ４を含む。加入者設備Ｕ１、．．．、Ｕ４のそれぞれは、中央ハブＨに送信される信号をエンコードし、中央ハブから受信されるエンコードされた信号をデコードするのに、その割り当てられたアダマール符号を使用する、関連する固定コーディングエンコーダ／デコーダＣ１、．．．、Ｃ４を含む。固定コーディングエンコーダ／デコーダＣ１、．．．、Ｃ４は、別々のエンコーダユニットおよびデコーダユニットを含むことができ、あるいはその代わりに、例えば２方向で到着する信号を分離するのに方向分割多重化または時間圧縮多重化を使用する、エンコーダとデコーダとの両方として機能する単一のユニットを含むことができる。有利なことに、各アダマール符号は、それ自体の補数であり、その結果、本質的に同一の動作が、エンコーディングとデコーディングとの両方について実行されるようになり、これは、そのような単一ユニットエンコーダ／デコーダの使用を可能にする。このエンコーダ／デコーダは、光周波数スペクトルを位相マスクに結像するグレーティングデマルチプレクサ（ｇｒａｔｉｎｇ ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）およびフーリエ光学系の自由空間配置からなるものとすることができ、この位相マスクに続く相反する光学系およびグレーティングデマルチプレクサの配置が、エンコードされた信号を再収集する（特許文献２参照）。代替案では、Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅ−Ａｒｒａｙデバイスが、グレーティングデマルチプレクサおよびマルチプレクサを置換することができる（特許文献３参照）。また、マイクロリング共振器の一体化されたアレイを使用することができ、ここで、各マイクロリング共振器は、選択された（帯域の）周波数を信号から捨て、導波管ヒーターなどの手段によって位相シフトを導入し、位相シフトされた周波数を再結合して、エンコードされた（またはデコードされた）信号を生成するように構成される。
１つまたは複数の調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄが、固定コーディングエンコーダ／デコーダＣ１、．．．、Ｃ４を中央ハブＨに接続する光学経路Ｐ１、．．．、Ｐ４のそれぞれの中に配置される。調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄは、中央ハブＨと同一の位置に置くことができ、あるいは、それぞれの光学系路上の他の位置に配置することができる。調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄのそれぞれは、その調整可能コーダと同一の光学経路に配置されたエンコーダ／デコーダによって生成され、送信され、他のエンコーダ／デコーダへの配送を意図されたコーディングされた信号を受信し、各調整可能コーダは、その光学経路のエンコーダ／デコーダへの配送を意図された、他のエンコーダ／デコーダによって生成されたコーディングされた信号を受信する。調整可能コーダのそれぞれは、受信されたコーディングされた信号を、宛先エンコーダ／デコーダによってデコード可能なさらなるコーディングされた信号に変換するようにも動作可能である。符号変換は、上で説明した形で、例えば、宛先加入者設備によって、それに割り当てられたさらなるアダマール符号を使用してデコード可能なさらなるコーディングされた信号を入手するために、既にコーディングされた信号に適当なアダマール符号を適用することによって、実行される。好ましくは、符号変換は、受動的な形で実行され、光学要素だけを使用して実行される、すなわち、コーディングされた光学信号は、符号変換のどのステップでも電気信号に変換されない。その後、調整可能コーダは、変換された信号を、宛先加入者設備への配送のために中央ハブに送信する。可変スペクトル位相エンコーダの現在の実施形態は、完全に新しい空間位相マスクで物理的に切り替えること、位相ビンの機械的調整（ＭＥＭまたは他の機械的手段を介する）に基づくまたは液晶位相変調器によるのいずれかの可変位相マスクを組み込むこと、新しい符号を生成するために一体化されたマイクロリング共振器の間で位相シフトを熱的に調整すること、あるいはＮ個の固定コーダのバンクおよび２つの１：Ｎ光学スイッチ（コーダのバンクの前後の）を使用することを含む、様々な機構によって動作する。
調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄは、加入者設備Ｕ１、．．．、Ｕ４の任意の対の間での両方向ポイントツーポイント通信をもたらすように構成することができる。例として、両方向通信が、図８に示された加入者設備Ｕ１と加入者設備Ｕ２との間で確立される。局Ｕ１と局Ｕ２との間の経路に配置された２つの調整可能コーダＡＣａ、ＡＣｂのうちの一方を、加入者設備Ｕ１のエンコーダ／デコーダＣ１によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ２のエンコーダ／デコーダＣ２によってデコード可能な信号に変換するのに必要な適当なアダマール符号を適用するようにセットすることができる。したがって、２つの調整可能コーダＣａ、Ｃｂのうちの他方は、アダマール符号１を適用し、その結果、その調整可能コーダで変換が発生しないようにする、すなわち、位相が変更されないようにするようにセットされる。同一のアダマール符号が、反対方向で送信されるコーディングされた信号を変換するときに、すなわち、加入者設備Ｕ２のエンコーダ／デコーダＣ２によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ１のエンコーダ／デコーダＣ１によってデコード可能な信号に変換するときにも、２つの調整可能コーダの一方によって使用される。
同様に、両方向通信が、加入者設備Ｕ３と加入者設備Ｕ４との間で確立されるときに、２つの調整可能コーダＡＣｃ、ＡＣｄのうちの一方は、加入者設備Ｕ３のエンコーダ／デコーダＣ３によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ４のエンコーダ／デコーダＣ４によってデコード可能なさらなるコーディングされた信号に変換するのに必要な適当なアダマール符号を適用するようにセットされ、２つの調整可能コーダＡＣｃ、ＡＣｄのうちの他方は、アダマール符号１を適用するようにセットされる。同一のアダマール符号が、反対方向で送信されるコーディングされた信号を変換するのにも使用される。
したがって、加入者設備の対の間の経路に配置される２つの調整可能コーダのうちの１つだけ（および、１６個のアダマール符号のうちの１つだけ）が、加入者設備の対の間で両方向通信をサポートするのに必要である。同様に、加入者設備のＮ個の対のそれぞれの間で両方向通信を同時に確立するために、２Ｎ個の調整可能コーダのうちのＮ個だけ（およびＮ個のアダマール符号だけ）が必要である。
代替案では、調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄは、加入者設備のうちの１つと他の加入者設備のうちの複数との間の単一方向ポイントツーマルチポイント通信または両方向ポイントツーマルチポイント通信を提供するように動作することができる。例として、マルチキャストを、加入者設備Ｕ１から加入者設備Ｕ２、Ｕ３、およびＵ４に提供することができる。調整可能コーダＡＣａを、アダマール符号１を適用するようにセットすることができる。したがって、調整可能コーダＡＣｂは、加入者設備Ｕ１のエンコーダ／デコーダＣ１によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ２のエンコーダ／デコーダＣ２によってデコード可能な信号に変換するのに必要な適当なアダマール符号を適用するようにセットされ、したがって、調整可能コーダＡＣｃは、コーダ／デコーダＣ１によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ３のエンコーダ／デコーダＣ３によってデコード可能な信号に変換するもう１つの特定のアダマール符号を適用するようにセットされ、同様に、調整可能コーダＡＣｄは、コーダ／デコーダＣ１によって生成されたコーディングされた信号を加入者設備Ｕ４のエンコーダ／デコーダＣ４によってデコード可能なさらなるコーディングされた信号に変換するもう１つの特定のアダマール符号を適用するようにセットされる。調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄの設定の他の組合せを提供して、同一の結果を達成することもできる。
したがって、このネットワーク内の加入者設備のいずれか１つは、送信する加入者設備のエンコーダ／デコーダが宛先加入者設備に関連するアダマール符号を使用して発信信号をエンコードすることを必要とせずに、このネットワーク内の任意の他の加入者設備と通信することができる。加入者設備のそれぞれのエンコーダ／デコーダは、その加入者設備に割り当てられたアダマール符号だけを使用して、信号をエンコードし、またはデコードする。したがって、各加入者設備は、その加入者設備に割り当てられたアダマール符号を格納するだけでよい。その結果、加入者設備のどれもが、別の加入者設備に向けられた通信を盗聴し、またはこれに干渉することができない。さらに、調整可能コーダＡＣａ、．．．、ＡＣｄが、中央ハブＨと同一位置に配置される（または少なくとも中央ハブＨと共に共通の制御の下にある）ときには、中央ハブを制御するネットワークオペレータは、調整可能エンコーダをも制御することができ、したがって、ネットワーク動作は、所与の加入者設備に向けられた信号が、その加入者設備によってデコード可能な形であるかどうかを判定することができる。中央ハブだけが、複数のアダマール符号を格納することができ、これによって、加入者設備による盗聴または干渉がさらに防がれる。
図９に、本発明の代替実施形態によるＯＣＤＭＡネットワークのもう１つの例を示す。ここでは、加入者設備Ｕ１’、．．．、Ｕ４’のそれぞれに、上で説明した形で一意のアダマール符号が割り当てられる。しかし、加入者設備Ｕ１’、．．．、Ｕ４’のそれぞれは、図８に示された調整可能でないエンコーダ／デコーダの代わりに、対応する調整可能エンコーダ／デコーダＡＣａ’、．．．、ＡＣｄ’を含む。調整可能エンコーダ／デコーダＡＣａ’、．．．、ＡＣｄ’は、それぞれ、「同調可能」であり、その結果、ピアツーピア通信を、加入者設備Ｕ１’、．．．、Ｕ４’のうちの任意の２つの間で実行できるようになる。加入者設備のうちの第１の加入者設備の調整可能エンコーダ／デコーダを、加入者設備のうちの第２の加入者設備に割り当てられたアダマール符号を使用して信号をエンコードするように、したがって、第２加入者設備によってデコード可能なコーディングされた信号を送信するように同調させることができる。第１加入者設備は、第２局に割り当てられたアダマール符合を使用して第２加入者設備によって生成されたコーディングされた信号をデコードすることもできる。さらに、調整可能エンコーダ／デコーダＡＣａ’、．．．、ＡＣｄ’が、別々のエンコーダおよびデコーダからなるときには、受信する加入者設備によってデコード可能なコーディングされた信号を生成するように、送信する加入者設備のエンコーダだけを同調することによって、または送信する加入者設備によって生成されるコーディングされた信号をデコードするように、受信する加入者設備のデコーダだけを同調することによって、一方向通信を確立することができる。
同調可能コーダは、新しい符号に「同調する」ためにその位相マスクを変更することによって動作する。通常、可変接続性を有するネットワークは、ネットワークの周辺に位置を定められた同調可能コーダを使用する。すなわち、同調可能エンコーダおよび／または同調可能デコーダは、ネットワークの周辺部に配置される。しかし、このネットワークは、ブロードキャストアンドセレクトモード（ｂｒｏａｄｃａｓｔ−ａｎｄ−ｓｅｌｅｃｔ ｍｏｄｅ）で動作するので、周辺部での同調可能デコーダの使用（固定エンコーダまたは同調可能エンコーダのいずれかと共の）は、伝送の盗聴を可能にする。さらに、周辺部での同調可能エンコーダの使用（固定デコーダと共の）は、マルチキャスト動作の実行を妨げ、２つの送信器が同一受信器への送信を試みるときに、符号衝突が生じる。
本実施形態の１つの特徴は、エンドユーザエンコーダを、固定コーディングを有するものとすることができると同時に、ネットワークの中心の可変エンコーダのアレイを、任意の接続性（ユニキャストとマルチキャストとの両方）をエンドノードの間で確立できるように調整できることである。その結果、伝送が、盗聴から保護され、マルチキャスト動作が、符号衝突の発生なしに可能である。
図１０に、伝送が、図８で使用された単一の光ファイバを介するのではなく、光ファイバの対を介して搬送される、図８に示されたものに対する代替実施形態を示す。加入者設備Ｕ１”、．．．、Ｕ４”のそれぞれは、関連する固定エンコーダＴＣ１”、．．．、ＴＣ４”を含み、固定エンコーダＴＣ１”、．．．、ＴＣ４”は、加入者設備に割り当てられたアダマール符号を使用してメッセージをエンコードし、その後、エンコードされたメッセージを第１光ファイバを介して中央ハブＨ”に送信する。各加入者設備は、関連するデコーダＲＣ１”、．．．、ＲＣ４”をも含み、デコーダＲＣ１”、．．．、ＲＣ４”は、エンコードされたメッセージを第２光ファイバを介して受信し、その局のエンコーダに割り当てられたものと同一のアダマール符号を使用して、またはその加入者設備のデコーダだけに割り当てられた別のアダマール符合を使用してのいずれかで、そのメッセージをデコードする。中央ハブＨ”は、図８の調整可能エンコーダ／デコーダと同一の形で動作するそれぞれの調整可能エンコーダ／デコーダＡＣａ”、．．．、ＡＣｄ”を含む。しかし、この場合に、各エンコーダ／デコーダは、２つの光ファイバのうちの１つだけに接続され、その結果、各メッセージは、１つの調整可能エンコーダ／デコーダだけを通過するようになる。
本発明を、アダマール符号を使用してコーディングされ、デコードされる信号を使用して説明したが、本発明は、信号をコーディングするのに乗算の下で閉集合である他の符号を使用することによって、または逆転可能である非直交符号を使用することによって、同様に適用可能である。さらに、本発明は、コーディング演算子およびデコーディング演算子がそれ自体の補数ではない場合であっても適用可能である。そのような場合に、各加入者設備は、上で説明したエンコーダ／デコーダの代わりに、別々のエンコーダおよび／またはデコーダを含む。
本発明を、本明細書で特定の実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態が、本発明の原理および応用例の例示に過ぎないことを理解されたい。したがって、多数の変更を、例示の実施形態に対して行えることと、他の配置を、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに考案できることとを理解されたい。
既知の電気光学通信ネットワークをブロック図形式で示す図である。 着信電気信号と図１のエンコーダのいずれかによって伝搬されるレートを高められた光信号との間の関係を示す図である。 光通信ネットワークの一部を構成する既知の送信するシステムを示すブロック図である。 図３の既知の送信するシステムを含む光通信ネットワークの一部を構成する既知の受信するシステムを示すブロック図である。 ＯＣＤＭＡ応用例を組み込んだもう１つの光通信ネットワークを示すブロック図である。 図５の光通信ネットワークによって実行されるメッセージのエンコーディング、送信、およびデコーディングを概略的に示す図である。 本発明の実施形態によるメッセージのエンコーディング、変換、およびデコーディングの例を概略的に示す図である。 本発明のさらなる実施形態による光通信ネットワークの例を示すブロック図である。 本発明のもう１つの実施形態による光通信ネットワークの例を示すブロック図である。 本発明のさらなる実施形態による光通信ネットワークの例を示すブロック図である。

Claims (20)

  1. 複数の局のうちの少なくとも２つの間での通信を提供する方法であって、
    前記複数の局のうちの第１局から信号を受信することであって、前記信号は、前記複数の局のうちの前記第１局に関連する第１符号を使用してコーディングされる、受信することと、
    前記複数の局のうちの少なくとも第２局に関連するさらなる符号を使用してデコード可能であるさらなるコーディングされた信号を入手するために前記コーディングされた信号を変換することと、
    前記複数の局のうちの前記少なくとも第２局への配送のために前記さらなるコーディングされた信号を送信することと
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第１符号は、複数の符号のうちの符号であり、前記さらなる符号は、前記複数の符号のうちの別の符号であり、前記複数の符号は、要素ごとの乗算の下で閉集合であり、これによって、前記複数の符号のうちの特定の符号による前記第１符号の要素ごとの乗算は、前記さらなる符号をもたらし、前記変換するステップは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記複数の符号のうちの前記特定の符号を使用して前記コーディングされた信号を変換することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記複数の符号は、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形からなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１符号および前記さらなる符号は、直交符号であり、前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号であり、前記変換するステップは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記コーディングされた信号の前記光パルス内の前記複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 前記さらなる符号を使用して前記複数の局のうちの前記第２局で前記さらなるコーディングされた信号をデコードすることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 複数の局のうちの少なくとも２つの間での通信を提供する装置であって、
    前記複数の局のうちの第１局から前記複数の局のうちの前記第１局に関連する第１符号を使用してコーディングされる信号を受信し、前記複数の局のうちの少なくとも第２局に関連するさらなる符号を使用してデコード可能であるさらなるコーディングされた信号を入手するために前記コーディングされた信号を変換し、前記複数の局のうちの前記少なくとも第２局への配送のために前記さらなるコーディングされた信号を送信するように動作可能な調整可能コーダ
    を含むことを特徴とする装置。
  8. 前記第１符号は、複数の符号のうちの符号であり、前記さらなる符号は、前記複数の符号のうちの別の符号であり、前記複数の符号は、要素ごとの乗算の下で閉集合であり、これによって、前記複数の符号のうちの特定の符号による前記第１符号の要素ごとの乗算は、前記さらなる符号をもたらし、前記調整可能コーダは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記複数の符号のうちの前記特定の符号を使用して前記コーディングされた信号を変換するように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 前記複数の符号は、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形からなる群から選択されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 前記第１符号および前記さらなる符号は、直交符号であり、前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  11. 前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号であり、前記調整可能コーダは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記コーディングされた信号の前記光パルス内の前記複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによって前記コーディングされた信号を変換するように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  12. 複数の局と、
    中央ハブと、
    前記複数の局のうちの所与の局にそれぞれが関連し、その局を前記中央ハブに接続するように動作可能な複数の通信経路であって、前記中央ハブは、前記関連する通信経路を介して前記複数の局のうちの少なくとも２つの間で接続を提供するように動作可能である、複数の通信経路と、
    前記複数の局のうちの特定の局にそれぞれが関連し、前記通信経路内でその局と前記中央ハブとの間に配置された複数の調整可能コーダであって、前記複数の調整可能コーダのうちの少なくとも１つは、請求項７に記載の装置である、複数の調整可能コーダと
    を含むことを特徴とする通信システム。
  13. 前記複数の局のうちの前記第１局は、前記第１符号を使用して前記コーディングされた信号を生成するように動作可能であり、前記複数の局のうちの前記第２局は、前記さらなる符号を使用して前記さらなるコーディングされた信号をデコードするように動作可能であることを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
  14. 前記第１符号は、複数の符号のうちの符号であり、前記さらなる符号は、前記複数の符号のうちの別の符号であり、前記複数の符号は、要素ごとの乗算の下で閉集合であり、これによって、前記複数の符号のうちの特定の符号による前記第１符号の要素ごとの乗算は、前記さらなる符号をもたらし、前記調整可能コーダは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記複数の符号のうちの前記特定の符号を使用して前記コーディングされた信号を変換するように動作可能であることを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
  15. 前記複数の符号は、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形からなる群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
  16. 前記第１符号および前記さらなる符号は、直交符号であり、前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号であることを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
  17. 前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号であり、前記調整可能コーダは、前記さらなるコーディングされた信号を入手するために前記コーディングされた信号の前記光パルス内の前記複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによって前記コーディングされた信号を変換するように動作可能であることを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
  18. 複数の局であって、前記複数の局のうちの少なくとも１つは、コーダを含み、前記複数の局のうちの少なくとももう１つは、デコーダを含む、複数の局と、
    中央ハブと、
    前記複数の局のうちの所与の局にそれぞれが関連し、その局を前記中央ハブに接続するように動作可能な複数の通信経路であって、前記中央ハブは、前記関連する通信経路を介して前記複数の局のうちの前記少なくとも１つと前記複数の局のうちの前記少なくとももう１つとの間で接続を提供するように動作可能である、複数の通信経路と
    を含む通信システムであって、
    前記コーダおよび前記デコーダのうちの少なくとも１つは、同調可能であり、
    前記コーダが同調可能であるときに、前記コーダは、これによって前記複数の局のうちの前記少なくとももう１つに関連する第１符号を使用して第１のコーディングされた信号を生成するために、前記複数の局のうちの前記少なくとももう１つに同調するように動作可能な調整可能コーダであり、
    前記デコーダが同調可能であるときに、前記デコーダは、これによって前記複数の局のうちの前記少なくとも１つに関連するさらなる符号を使用して前記複数の局のうちの前記少なくとも１つによって生成されたさらなるコーディングされた信号をデコードするために、前記複数の局のうちの前記少なくとも１つに同調するように動作可能な同調可能デコーダである
    ことを特徴とする通信システム。
  19. 前記第１符号は、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形からなる群から選択され、前記さらなる符号は、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形からなる群から選択されるもう１つの符号であり、アダマール符号の集合およびアダマール符号の集合の自己同形は、それぞれ、要素ごとの乗算の下でそれぞれの閉集合であり、これによって、アダマール符号の集合またはアダマール符号の集合の自己同形のうちの特定の１つによる前記第１符号の要素ごとの乗算は、前記さらなる符号をもたらし、前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号であることを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
  20. 前記コーディングされた信号および前記さらなるコーディングされた信号は、周波数の特定の範囲内の複数の離散周波数からなる光パルスから形成される変調された光信号であり、前記調整可能コーダは、コーディングされていない信号の前記光パルス内の前記複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによって前記コーディングされた信号を生成するように動作可能であり、前記調整可能デコーダは、前記さらなるコーディングされた信号の前記光パルス内の前記複数の離散周波数のうちの少なくとも１つの位相を変更することによって前記さらなるコーディングされた信号をデコードするように動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
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