JP2021164108A

JP2021164108A - 光送信装置

Info

Publication number: JP2021164108A
Application number: JP2020066594A
Authority: JP
Inventors: 昇太石村; Shota Ishimura; 拓夫種村; Takuo Tanemura
Original assignee: KDDI Corp; University of Tokyo NUC
Current assignee: KDDI Corp; University of Tokyo NUC
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-10-11

Abstract

【課題】シンボル間の遷移の際においても信号の振幅を一定に保ちつつ、位相変調光のスペクトル広がりを抑える技術を提供する。【解決手段】光送信装置は、送信データに基づき第１パルス振幅変調信号を生成する第１生成手段と、前記第１パルス振幅変調信号のデュオバイナリ符号化を行って第２パルス振幅変調信号を出力する出力手段と、連続光を生成する第２生成手段と、前記連続光を前記第２パルス振幅変調信号に基づき位相変調して位相変調光を出力する位相変調手段と、を備え、前記位相変調光の振幅は一定である。【選択図】図１

Description

本発明は、光送信装置に関する。

非特許文献１は、実軸（Ｉ軸）方向の振幅変調器と、虚軸（Ｑ軸）方向の振幅変調器を使用して位相変調するのではなく、１つの位相変調器により位相変調を行う構成を開示している。実軸（Ｉ軸）方向の振幅変調器と、虚軸（Ｑ軸）方向の振幅変調器を使用して位相変調する構成においては、シンボル間を遷移する際、信号はＩＱ平面における遷移前後の信号点間を直線状に移動する。つまり、シンボル間の遷移の際、信号の振幅は変化する。一方、１つの位相変調器により位相変調を行う構成においては、シンボル間を遷移する際、信号は、ＩＱ平面の原点を中心とした円周上を移動する。つまり、シンボル間の遷移の際においても信号の振幅は一定に保たれる。非特許文献１によると、シンボル間の遷移の際においても信号の振幅を一定に保つことで、光受信装置における信号間のビート成分を抑圧し、光受信装置に必要なフォトダイオードの数を削減している。

石村他,"ストークスベクトル送受信器を応用した低コストコヒーレント伝送システム",電子情報通信学会,ソサイエティ大会２０１９,Ｃ−３−１８,２０１９年

しかしながら、非特許文献１の構成では、位相変調の非線形性により位相変調光のスペクトルが広がり、よって、周波数の利用効率が低下する。

本発明は、シンボル間の遷移の際においても信号の振幅を一定に保ちつつ、位相変調光のスペクトル広がりを抑える技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、光送信装置は、送信データに基づき第１パルス振幅変調信号を生成する第１生成手段と、前記第１パルス振幅変調信号のデュオバイナリ符号化を行って第２パルス振幅変調信号を出力する出力手段と、連続光を生成する第２生成手段と、前記連続光を前記第２パルス振幅変調信号に基づき位相変調して位相変調光を出力する位相変調手段と、を備え、前記位相変調光の振幅は一定であることを特徴とする。

本発明によると、シンボル間の遷移の際においても信号の振幅を一定に保ちつつ、位相変調光のスペクトル広がりを抑えることができる。

一実施形態による光送信装置の構成図。一実施形態による変換部の構成図。一実施形態によるデュオバイナリ部の構成図。Ｎ＝２の場合の信号点の配置例を示す図。Ｎ＝４の場合の信号点の配置例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴うち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本実施形態による光送信装置の構成図である。なお、光送信装置は、連続光の位相変調を行い、１つのシンボルでＰビット（Ｐは１以上の整数）を送信するものとする。パルス振幅変調（ＰＡＭ）信号生成部１には送信データ列が入力される。送信データ列は、２値データ列である。ＰＡＭ信号生成部１は、送信データ列をＰビット単位に区切り、送信するＰビットのデータ値に対応する振幅のパルスを送信する。例えば、１シンボルで２ビットを送信する場合（Ｐ＝２の場合）、連続する２つのビットのデータ値のパターンは、"００"、"０１"、"１０"、"１１"のいずれかである。ＰＡＭ信号生成部１は、例えば、パターンが"００"の場合には振幅０のパルスを出力し、パターンが"０１"の場合には振幅Ｘ（Ｘは所定値）のパルスを出力し、パターンが"１０"の場合には振幅２Ｘのパルスを出力し、パターンが"１１"の場合には振幅３Ｘのパルスを出力する。つまり、Ｐ＝２の場合、ＰＡＭ信号生成部１は、２ビットのデータ値のパターンに基づき４つのレベル（０、Ｘ、２Ｘ、３Ｘ）の内の１つのレベルのパルスを出力する。一般的には、ＰＡＭ信号生成部１は、Ｐビットのデータ値のパターンに基づき、Ｎ＝２^Ｐ個のレベル（０〜（Ｎ−１）Ｘ）の内の１つのレベルのパルスを出力する。以下では、Ｎ＝２^Ｐのレベルのそれぞれを、その振幅が小さい方から順にレベル＃０〜レベル＃（Ｎ−１）と表記する。また、ＰＡＭ信号生成部１が出力するパルス列をＮレベルＰＡＭ信号と表記する。なお、Ｐビットのデータ値のパターンと、パルスのレベルとの関係については、予め決定してＰＡＭ信号生成部１に格納しておく。

変換部２は、ＮレベルＰＡＭ信号に基づき変調信号を生成して光位相変調器４に出力する。なお、変換部２での処理の詳細については後述する。光源３は、連続光を生成して光位相変調器４に出力する。光位相変調器４は、連続光の位相を変調信号に基づき変調して位相変調光を出力する。

光位相変調器４は、通過する連続光の振幅を一定に保ちながら、その位相のみを変調信号の振幅に応じて変化させる。したがって、光位相変調器４が出力する位相変調光をＩＱ平面（複素平面）で表示すると、信号は、所定半径の円周上を移動する。

図２は、変換部２の構成図である。デュオバイナリ部２１は、ＮレベルＰＡＭ信号のデュオバイナリ符号化を行い（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号を出力する。図３は、デュオバイナリ部２１の具体的な構成を示している。レジスタ２１１は、ＮレベルＰＡＭ信号のパルスを１パルス期間だけ遅延させる。したがって、加算部２１２は、ＮレベルＰＡＭ信号の、あるパルスが入力されると、当該パルスと、当該パルスより時間的に１つ前のパルスを加算したパルスを出力する。よって、デュオバイナリ部２１は、２Ｎ−１個のレベル（０〜２（Ｎ−１）Ｘ）内の１つのレベルのパルスを出力する。このパルス列が（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号である。なお、２Ｎ−１レベルのそれぞれを、その振幅が小さい方から順にレベル＃０〜レベル＃２（Ｎ−１）と表記する。

調整部２２は、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号の各パルスの振幅（レベル＃０〜レベル＃２（Ｎ−１））を、光位相変調器４の特性に応じて調整し、変調信号として光位相変調器４に出力する。具体的には、光位相変調器４は、変調信号の振幅が大きくなる程、連続光の位相変化量を大きくする。したがって、調整部２２は、光位相変調器４による位相変化量が、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号の各パルスのレベルに応じたものとなる様にその振幅値を調整する。なお、調整部２２は、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号の波形シェイピングを更に行うこともできる。

図４は、Ｐ＝１の場合、したがって、Ｎ＝２の場合の位相変調光の信号点を示している。通常の位相変調の場合、Ｐ＝１であると、信号点は、２つである。しかしながら、本実施形態では、デュオバイナリ符号化を行うため、信号点は３つなる。例えば、各信号点は、隣接する信号点との位相差が２π／３となる様に配置することができる。例えば、信号点５１はレベル＃０に対応し、信号点５２はレベル＃１に対応し、信号点５３はレベル＃３に対応する。この場合、信号は、入力されるパルスのレベルに応じて、信号点５１から信号点５２を介して信号点５３に至るまでの円周上を移動する。

また、図５は、Ｐ＝２の場合、したがって、Ｎ＝４の場合の位相変調光の信号点を示している。通常の位相変調の場合、Ｐ＝２であると、信号点は、４つである。しかしながら、本実施形態では、デュオバイナリ符号化を行うため、信号点は７つなる。例えば、各信号点は、隣接する信号点との位相差が２π／７となる様に配置することができる。例えば、信号点６１〜信号点６７は、それぞれ、レベル＃０〜レベル＃６に対応する。この場合、信号は、入力されるパルスのレベルに応じて、信号点６１から信号点６２〜６６を介して信号点６７に至るまでの円周上を移動する。

なお、本実施形態による光送信装置が送信する位相変調光を受信する光受信装置は、まず、位相変調光の位相に基づき、パルスのレベルを判定することで、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号を出力する。そして、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号のパルス列に基づきＮレベルＰＡＭ信号を出力し、ＮレベルＰＡＭ信号の各パルスに対応するデータ値を出力する。

以上、本実施形態では、ＮレベルＰＡＭ信号に対してディオバイナリ符号を適用して（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号を生成し、（２Ｎ−１）レベルＰＡＭ信号に基づき位相変調を行う。ディオバイナリ符号化により、信号の帯域幅が減少するため、位相変調光のスペクトル広がりを抑えることができる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１：ＰＡＭ信号生成部、２：変換部、３：光源、４：位相変調器

Claims

送信データに基づき第１パルス振幅変調信号を生成する第１生成手段と、
前記第１パルス振幅変調信号のデュオバイナリ符号化を行って第２パルス振幅変調信号を出力する出力手段と、
連続光を生成する第２生成手段と、
前記連続光を前記第２パルス振幅変調信号に基づき位相変調して位相変調光を出力する位相変調手段と、
を備え、
前記位相変調光の振幅は一定であることを特徴とする光送信装置。
前記位相変調手段は、位相変調器であることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。