JP4695613B2 - I/q直交変調送信機、並びにi/q直交変調送信機においてi/q間位相差をモニタする装置および方法 - Google Patents

I/q直交変調送信機、並びにi/q直交変調送信機においてi/q間位相差をモニタする装置および方法 Download PDF

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Description

本発明は、I/Q直交変調送信機、及びI/Q直交変調送信機においてI/Q間位相差をモニタする技術に係わる。そして、本発明は、差動4値位相シフトキーイング(DQPSK:Differential Quadrature Phase-Shift Keying)、4値位相シフトキーイング(QPSK:Quadrature Phase-Shift Keying)、多値位相シフトキーイング(M−PSK:Multi Phase-Shift Keying)、差動多値位相シフトキーイング(DM−PSK:Differential Multi Phase-Shift Keying)、直交振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)などのI相ブランチおよびQ相ブランチから構成されるすべての通信システム、光通信システム、および他の通信システムに適用可能である。
近年、光通信システムの容量が急速に増加してきているが、主流となっている変調技術は、NRZ(nonreturn-to-zero)又はRZ(return-to-zero)などの2値振幅シフトキーイング(OOK(on-off keying)とも言う)のままである。最近では、光通信システムにおいて、デュオバイナリ方式、CSRZ(Carrier-Suppressed Return-to-Zero)、DPSK(Differential Phase-Shift Keying)などの多くの新しい変調/復調技術が利用されてきている。DPSKでは、情報は、互いに隣接する2つのシンボル間の位相変化により搬送される。2値DPSKでは、位相変化は、「0」または「π」である。4つの位相変化(0、π/2、π、3π/2)を使用する方式は、DQPSKと呼ばれる。従来のOOKと比較すると、PSKは、3dB程度の光S/N比(OSNR:Optical signal-to-noise ratio)利得の改善、および非線形効果に対して強い耐力が得られる。光DQPSKは、4値シンボルを送信するので、スペクトル効率が2倍になり、これにより、電気デバイスの速度に対する要求、光分散の調整、偏波モード分散が緩和される。すなわち、光DQPSKは、次世代の光通信システムにおいて重要な役割を果たすことが期待される。
非特許文献1によれば、典型的な光DQPSK送信機は、入力光信号をIブランチおよびQブランチに分岐するスプリッタ、Iブランチ変調器(1または−1)およびQブランチ変調器(1または−1)、Iブランチ信号およびQブランチ信号を結合して変調信号を生成する結合器を備え、Qブランチには移相要素(または、位相バイアス要素)が設けられる。IブランチとQブランチとの直交性を得るためには、I/Q間位相差をπ/2とする必要があり、そうでない場合には光S/N比の劣化を引き起こしてしまう。一般に、I/Q間位相差をπ/2に固定するために、モニタ装置がその移相要素の位相誤差をモニタし、その移相要素の位相シフト量を調整するための位相誤差信号を生成するフィードバック制御が採用されている。そのようなフィードバック制御として、dither-peak 検出方法がしばしば利用される。dither-peak 検出方法を実施する典型的な構成を図1に示す。図1において、移相要素108の位相シフト量は固定周波数fで振動し、位相誤差モニタ部002は対応する位相誤差モニタ信号を出力する。I/Q間位相差が目標値である「π/2」となったときに(図1において、ボックス005内に示す)、位相誤差モニタ信号は最大値または最小値となる。制御ロジック部004は、移相要素108が最適点に設定されるように、モニタしている位相誤差モニタ信号がピーク値に達したか否かの判断に応じてDCバイアス部003を調整する。
"Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key (oDQPSK) for High Capacity Optical Transmission" by R.A.Griffin et al, Optical Fiber Communication Conference and Exhibit, 2002. OFC2002 17-22 March 2002 Pages 367-368
しかしながら、上述のdither-peak 検出方法には、下記の課題がある。
1.位相を振動させるので、光S/N比の劣化を引き起こす
2.ピークを検出する方法は、調整すべき位相が目標値に調整されているか否かを決定できるに過ぎない。すなわち、調整中の位相シフト量が目標値よりも大きいのか小さいのかが分からない。
3.ピーク検出により得られる信号は、位相誤差に対して2次曲線となるので、位相誤差がゼロに近いときは、ピーク検出信号の感度は低下し、位相制御の精度が低くなる。
4.位相制御の速度は、振動周波数(上述の周波数f)により制限される。
したがって、これらの課題を解決するために、新しい位相制御技術が必要とされる。
本発明は、上述した従来技術の課題を考慮したものであり、位相を振動させることなく(dithering-free)、位相誤差の大きさおよび位相誤差の符号を提供する位相モニタ装置および方法を提供する。
本発明は、I/Q直交変調送信機のためのI/Q間位相差モニタ装置を提供する。本発明に係るI/Q直交変調送信機は、Iブランチ、移相要素を備えるQブランチ、およびタップを備える。I/Q間位相差モニタ装置は、タップと移相要素との間に設けられ、I/Q間位相差の誤差(または、移相要素の位相誤差)をモニタする。I/Q間位相差モニタ装置は、以下のモジュールを備えることを特徴とする。二乗部は、タップからの信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する。乗算部は、Iブランチのデータ、Qブランチのデータ、および二乗部の出力を乗算する。平均化部は、乗算部の出力を平均化する。
本発明は、I/Q直交変調送信機のためのI/Q間位相差モニタ方法を提供する。本発明に係るI/Q直交変調送信機は、Iブランチ、移相要素を備えるQブランチ、およびタップを備える。I/Q間位相差モニタ方法は、I/Q間位相差の誤差(または、移相要素の位相誤差)をモニタする。I/Q間位相差モニタ方法は、以下のステップを備えることを特徴とする。二乗計算ステップは、タップからの信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を計算する。乗算ステップは、Iブランチのデータ、Qブランチのデータ、および二乗計算ステップの出力を乗算する。平均化ステップは、乗算ステップの出力を平均化する。
本発明は、Iブランチ、移相要素を備えるQブランチ、タップ、およびタップと移相要素との間に設けられてI/Q間位相差の誤差(または、移相要素の位相誤差)をモニタするI/Q間位相差モニタ装置を備えるI/Q直交変調送信機を提供する。I/Q間位相差モニタ装置は、以下のモジュールを備えることを特徴とする。二乗部は、タップからの信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する。乗算部は、Iブランチのデータ、Qブランチのデータ、および二乗部の出力を乗算する。平均化部は、乗算部の出力を平均化する。
さらに、本発明は、モニタ結果に応じてI/Q間位相差を制御する装置および方法も含む。
本発明によれば、I/Q直交変調送信機においてI/Q間位相差を精度よくモニタして調整することができる。また、実施の態様によっては、以下の効果も得られる。
(1)位相振動を利用しないので、光SN比の劣化を引き起こさない。
(2)位相誤差の大きさだけでなく、位相誤差の符号(目標値に対して大きい側にずれて
いるのか小さい側にずれているのか)も示すことができる。
(3)位相誤差制御の精度が大幅に向上する。位相モニタ部から出力される位相誤差信号は、位相誤差に比例する。(すなわち、位相誤差に対する誤差信号の微分係数は、一定である。)したがって、位相誤差がゼロに近いときであっても位相誤差信号の感度は保障される。
(4)位相制御の速度は、位相調整のために導入される位相振動の周波数により制限されることがないので、高速な位相ロックが実現される。
なお、本発明の実施形態は、上述のすべての効果を有する必要はない。いくつかの実施形態においては、上述の効果のうちの幾つかを有していないが、他の効果または長所を有していてもよい。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図2は、本発明のI/Q間位相差モニタ装置を備えるDQPSK送信機の構成を示す図である。図2において、変調されていない入力信号101は、分岐されてIブランチ102およびQブランチ103に導かれる。Iブランチ102およびQブランチ103には、それぞれ変調器106、107が設けられている。各変調器は、それぞれI/Qブランチデータ104、105に従って、入力に対して「0」または「π」の位相変調を与える。Qブランチ103上には移相要素108が設けられている。移相要素108の位相シフト量はπ/2であり、これによりI/Q間位相差(π/2)が与えられる。なお「π/2」は、「π/2+nπ(nは、ゼロを含む整数)」であってもよい。そして、このI/Q間位相差がπ/2からずれると(すなわち、移相要素108の位相シフト量がπ/2からずれると)、光S/N比の劣化が引き起こされることになる。変調されたIブランチ信号およびQブランチ信号を結合することによりDQPSK信号109が生成される。DQPSK送信機は、パルス波形を整形するためのパルス整形器111を備えていてもよい。
I/Q間位相差を常にπ/2に保持するために、実施形態のDQPSK送信機は、I/Q間位相差モニタ装置113を備える。I/Q間位相差モニタ装置113は、位相モニタ部(二乗部114、乗算器116、平均化部118を含み、I/Q間位相差モニタ部ともいう。)、および位相調整部120を備える。タップ110は、主信号(DQPSK信号)の一部を取り出し、それをI/Q間位相差モニタ装置113へ導く。タップ110は、市販のデバイス(例えば、JDS Uniphase 社製の1:10光スプリッタ)を使用することができる。本発明の特徴は、I/Q間位相差モニタ装置113にあるので、他のデバイスは公知の技術により実現するようにしてもよい。
DQPSK変調理論によれば、変調信号109は下式により表される。
I +DQ exp(jθ)
I およびDQ は、それぞれ、Iブランチデータ104およびQブランチデータ105を表しており、その値は「1」及び「−1」(それぞれ「1」及び「ゼロ」に対応する)、または、「−1」及び「1」である。「θ」は、移相要素108の位相シフト量を表し、その理想値はπ/2である。ここで、移相要素108において位相誤差δが存在するものとすると(すなわち、θ=π/2+δであるものとすると)、DQPSK信号109は下式で表される。
I +jDQ exp(jδ)
二乗部114は、タップ110から光信号を受信し、その光信号の二乗値(すなわち、瞬時パワー)を得て出力する。ここで、「二乗」とは、光信号を複素数で表現するものとすると、その複素数の絶対値の二乗を意味する。二乗部114は、例えば、光通信システムで使用される光電検出器、フォトダイオード、電気通信システムで使用されるエンベロープ検出器、アナログ回路においてスプリッタおよび乗算器から構成される二乗回路、D
SPによる二乗演算などにより実現することができる。例えば、二乗部114は、市販の光電検出器(例えば、Discovery Semiconductor社製)により実現される。
二乗部114は、光信号109の二乗を計算し、下記の信号115を出力する
Figure 0004695613
乗算器116は、Iブランチデータ104、Qブランチデータ105、二乗部114から出力される信号115を乗算する。そして、乗算器116は、信号117を出力する。なお、乗算器116の具体的な実施例は後で説明する。
Figure 0004695613
平均化部118は、乗算器116からの入力信号の平均を得る。DI およびDQ は、それぞれ「+1」「−1」が均等に分布しており、且つそれらは互いに独立したデータなので、平均化部118により得られる信号119(位相モニタ信号)は、「−2sin(δ)」となる。
平均化部118として、平均値情報を運ぶ低周波数成分を残しながら入力信号から高周波数成分を除去するローパスフィルタを使用することができる。これにより平均化が実現される。あるいは、平均化部118は、平均値演算を実行するDSPにより実現するようにしてもよい。
ここで、「δ」が1に対して十分に小さいときは、「−sin(δ) ≒ −δ」である。すなわち、位相誤差が小さいときは、平均化部118から出力される信号119は、概ね「−2δ」に比例することになる。
したがって、位相モニタ部から出力される信号119は、位相誤差(−2δ)に比例する。そして、この信号119は、位相誤差の大きさ(すなわち、目標値からのずれ量)および符号(すなわち、目標値に対して正側にずれているのか負側にずれているのかを示す情報)を表している。ここで、実施形態の位相モニタにおいては、位相誤差をモニタするために位相振動を与える必要がないので、位相振動に起因する欠点を回避できる。また、位相誤差信号の微分係数は、位相誤差がゼロに近い領域も含めて、一定である。このことは、位相誤差が小さくなっても位相モニタの感度が低下しないことを意味している。
上述の実施例では、DQPSK送信機について示したが、本発明は任意のI/Q直交変調送信機に適用可能である。”Principle of Modern Communications (Cao Zhigang and Qian Yasheng, Tsinghua University Press, 1992.8) によれば、一般的なI/Q直交変調送信機のブロック図は、図1に示す構成に類似している。IブランチデータおよびQブランチデータを表すDI およびDQ は、互いに独立しているのであれば、その値はそれぞれ「1」「−1」に限定されるものではない。また、DI およびDQ は、その平均がゼロ
になるのであれば、任意の値を取ることができる。そうすると、本発明に係るI/Q直交変調システムは、以下の態様である。
変調されていない信号は、分岐されてIブランチおよびQブランチに導かれる。IブランチデータDI およびQブランチデータDQ は、それぞれIブランチおよびQブランチに与えられる。Qブランチにおける位相シフト量はπ/2である。IブランチおよびQブランチにおいてそれぞれ変調された信号は、互いに結合される。DI およびDQ は、互いに独立しており、各平均値はそれぞれゼロである。本発明は、このような一般的なI/Q直交変調システムに適用可能である。このような一般的なI/Q直交変調システムにおいては、信号115は下式で表される。
Figure 0004695613
信号117は、下式で表される。
Figure 0004695613
平均化部118から出力される信号119は、下式で表される。
Figure 0004695613
ここで、DI およびDQ は互いに独立しているので、信号119は下式で表すことができる。
Figure 0004695613
さらに、DI およびDQ の平均値はそれぞれゼロなので、信号119は下式で表すことができる。
Figure 0004695613
ここで、「k」は、正の比例係数であり、信号DIQ の平均パワーを表している。
このように、一般的なI/Q直交変調システムにおける計算結果は、光DQPSKと実質的に同じである。すなわち、本発明は、DQPSKに限定されるものではなく、任意のI/Q直交変調システムに広く適用可能である。
なお、特に図示しないが、必要に応じて、タップ110と二乗部114との間、二乗部114と乗算器116との間、乗算器116と平均化部118との間、平均化部118と位相調整部120との間、乗算器118の2つの入力パス上に増幅器および/またはフィルタを設けるようにしてもよい。増幅器および/またはフィルタの構成は、本発明の技術分野の当業者には明らかなので、具体的な説明は省略する。
図3〜図16は、乗算器の実施例を示す。図3、図4、図5に示すように、本発明に係わる3入力乗算器116は、2個の2入力乗算器を直列的に接続することにより構成するようにしてもよい。2入力乗算器は、市販のデバイス(例えば、Spectrum Microwave 社製のミキサ、あるいはDSP)を使用することができる。
図3において、Iブランチデータ104およびQブランチデータ105は、1段目の2入力乗算器201に与えられ、その演算結果が2段目の2入力乗算器202に送られる。また、二乗部114から出力される信号115は、2段目の2入力乗算器202に与えられる。そして、2入力乗算器202の出力信号が乗算器116の出力信号117となる。なお、図4に示す乗算器は、Qブランチデータ105および二乗部114から出力される信号115が1段目の2入力乗算器201に与えられ、Iブランチデータ104が2段目の2入力乗算器202に与えられる構成が図3に示す乗算器と異なっている。また、図5に示す乗算器は、Iブランチデータ104および二乗部114から出力される信号115が1段目の2入力乗算器201に与えられ、Qブランチデータ105が2段目の2入力乗算器202に与えられる構成が図3に示す乗算器と異なっている。
Iブランチデータ、Qブランチデータがそれぞれ「−1,+1」または「+1,−1」であるときは、乗算器116は、図6に示す構成とすることができる。すなわち、乗算器116は、図6に示すように、NXORゲート203および2入力乗算器204から構成されてもよい。ここで、NXORは、排他的論理和ゲートの一例である。そして、NXORゲート203の入力は、IブランチデータおよびQブランチデータであり、2入力乗算器204の入力は、NXORゲート203から出力される信号205および二乗部114から出力される信号115である。NXORゲート203の論理テーブルは下記の通りである。
Figure 0004695613
ここで、DI およびDQ の定義によれば、論理値「0」はデータ「−1」に対応し、論理値「1」はデータ「1」に対応する。そして、上記NXORゲート203の論理テーブルによれば、NXORゲート203から出力される信号205は、「DIQ 」となる。そうすると、乗算器の出力信号117は、下式で表される。
−2DIQ sin(δ) DIQ +2DIQ
=−2 sin(δ) +2DIQ
そして、この式は、図2を参照しながら説明した信号117に対応している。
図7に示す構成は、図3に示す構成と類似しているが、入力信号115のDC成分を除去するための容量210が直列的に接続されている。容量210の出力信号211は、下式で表される。
−2DIQ sin(δ)
そうすると、乗算器116の出力信号117は、下式で表される。
−2DIQ sin(δ) ×DIQ
=−2 sin(δ)
すなわち、平均化部118の出力信号119は、−2 sin(δ) となる。
図8に示す構成は、図6に示す構成と類似しているが、容量210が直列的に接続されている。容量210の機能は、上述した通りである。
図9に示す構成は、図3に示す構成と類似しているが、フィルタ206、207、208、209が直列的に接続されている。各信号104、105、115は、それぞれ2入力乗算器に入力される前に対応するフィルタ206、209、208を通過する。また、フィルタ207は、2個の2入力乗算器201、202間に設けられる。
図10に示す構成は、図3に示す構成と類似しているが、フィルタ207、208が直列的に接続されている。そして、信号115は、2入力乗算器に入力される前にフィルタ208を通過する。また、フィルタ207は、2入力乗算器201、202間に設けられる。
図11に示す構成は、図9に示す構成と類似しているが、2入力乗算器201、202間にフィルタ207を備えていない。
図12〜図14に示す構成は、図9〜図11に示す構成と類似しているが、それぞれ容量210が直列的に接続されている。容量210の機能は、上述した通りである。
図15に示す構成は、図6に示す構成と類似しているが、フィルタ207、208が直列的に接続されている。
図16に示す構成は、図15に示す構成と類似しているが、容量210が直列的に接続されている。
なお、本発明の技術分野の当業者であれば、本発明の原理に基づいて他の3入力乗算器116を構成することができるはずである。例えば、3入力乗算器116は、図4、図5に示す構成に容量および/またはフィルタを追加することにより構成することができる。すなわち、本発明は、上述した実施例の構成に限定されるものではない。
また、タップ110は、図2において、パルス整形部111の後段に配置してもよい。さらに、乗算器116の入力側の任意の位置に、容量および/または増幅器を直列的に接続するようにしてもよい。
上述した位相モニタにより得られる位相モニタ信号119は、位相調整部120に送られる。このとき、位相調整部120の入力信号119が正(>0)であれば、移相要素108の位相シフト量を増加させる。また、位相調整部120の入力信号119が負(<0)であれば、移相要素108の位相シフト量を減少させる。なお、位相調整部120の入力信号119がゼロであれば、移相要素108の位相シフト量をそのまま保持する。この制御は、例えば、Sumitomo Osaka Cement 社製のLiNbO3 DQPSK変調器において実施されているように、移相要素108に印加するDCバイアスを変えることにより実現可能である。
図17〜図19は、本発明の位相制御方法を示すフローチャートである。
図17に示す方法では、I/Q間位相差が負の位相誤差を有していれば、すなわち、I/Q間位相差を「π/2+δ」と表したときに「δ<0」であれば、位相モニタ信号119は「−2δ(>0)」となる(ステップS1701:Yes)。この場合、位相調整部120は、I/Q間位相差を目標値π/2に近づけるために、移相要素108の位相シフト量を増加させる(ステップS1703)。反対に、位相モニタ信号119がゼロよりも大きくないときは(ステップS1701:No)、その信号119がゼロよりも小さいか否かを判断する(ステップS1702)。そして、I/Q間位相差が正の位相誤差を有していれば、すなわち、I/Q間位相差を「π/2+δ」と表したときに「δ>0」であれば、位相モニタ部の出力信号119は「−2δ(<0)」となる(ステップS1702:Yes)。この場合、位相調整部120は、I/Q間位相差を目標値π/2に近づけるために、移相要素108の位相シフト量を減少させる(ステップS1704)。なお、位相誤差がゼロであるときは(ステップS1702:No)、位相モニタ信号はゼロであり、位相調整部120は何もせず(ステップS1705)、位相は目標値を維持する。
図18に示す方法は、図17に示す方法と類似するが、位相誤差がゼロであるときの動作は、位相誤差が正でない場合の動作として、負の位相誤差を有する場合の動作に組み込まれている。同様に、図19に示す方法は、図17に示す方法と類似するが、位相誤差がゼロであるときの動作は、位相誤差が負でない場合の動作として、正の位相誤差を有する場合の動作に組み込まれている。これらの方法においては、位相モニタ信号119がゼロであれば、位相調整量もゼロとなるので、図18または図19に示す手順であっても位相制御が妨害されることはない。また、所定のステップ幅で位相を調整する場合には、I/Q間位相差は、そのステップ幅を振幅として振動することになる。ただし、そのステップ幅が十分に小さければ、そのような振動は許容することができる。
上記構成の装置において、平均化部118と位相調整部120との間にインバータを設ける場合には、位相調整部120の位相調整方向は、平均化部118により得られる位相方向(すなわち、位相モニタ信号の符号)と反対になる。よって、適切な調整方向は、以下のように定義される。すなわち、平均化部118から出力される位相モニタ信号が正で
あれば(文脈により、ゼロを含むことがある。)、適切な方向とは、位相調整部120の適切な調整方向を意味する。また、平均化部118から出力される位相モニタ信号が負であれば(文脈により、ゼロを含むことがある。)、位相調整部120による適切な調整方向は、他の適切な方向と呼ばれる。
また、本発明は、特に限定されるものではないが、DQPSKシステム、QPSKシステム、M−PSKシステム、DM−PSKシステム、QAMシステムなどのI/Q直交変調システムにおいて使用されるI/Q位相差モニタ方法を提供する。図20は、モニタ方法のフローチャートである。
図20に示すように、本発明に係るI/Q位相差モニタ方法は、以下の手順を含む。すなわち、二乗計算手順は、タップから信号を受信し、図2に示す二乗部114を用いてサンプリングした信号の(絶対値の)二乗を計算する。乗算手順は、Iブランチのデータ、Qブランチのデータ、二乗計算手順の出力を掛け合わせる。この手順は、図3〜図16に示した様々なタイプの乗算器により実行される。すなわち、この手順は、第1の乗算手順および第2の乗算手順に分けることができる(図3〜5、7、9〜14参照)。また、IブランチデータおよびQブランチデータがそれぞれ「+1,−1」または「−1,+1」であるときは、この手順は、XOR演算および乗算演算に分けることができる(図6、8、15〜16参照)。さらに、図面に示すように、この手順は、フィルタリング手順、DC成分を除去する手順、増幅手順などを含んでもよい。そして、平均化手順は、乗算手順の出力を平均化する。
さらに、本発明の方法は、上記手順に続いて、図17〜図19を参照しながら説明した方法および/または上述した方法に従ってI/Q間位相差を調整する位相調整手順を含んでもよい。
本発明は、実施例として、Iブランチ、移相要素を備えるQブランチ、タップ、I/Q間位相差の誤差をモニタするためにタップと移相要素との間に設けられるI/Q間位相差モニタ部、から構成されるI/Q直交変調送信機を提供する。I/Q間位相差モニタ部は、以下のモジュールを備えることを特徴とする。二乗部は、タップから信号を受信し、その信号の(絶対値の)二乗を出力する。乗算器は、Iブランチデータ、Qブランチデータ、二乗部の出力を乗算する。平均化部は、乗算器の出力を平均化する。乗算器は、図3〜図16に示す構成により実現可能である。
I/Q直交変調送信機は、少なくともDQPSKシステム、QPSKシステム、M−PSKシステム、DM−PSKシステム、QAMシステムのいずれか1つにおいて使用可能である。
さらに、本発明の実施に際して、本発明の目的は、コンピュータ上または1チップマシン上で動作するコンピュータプログラムにより成し遂げることができる。例えば、I/Q直交変調送信機は、Iブランチ、移相要素を備えるQブランチ、タップ、CPUまたは1チップマシンに下記の動作を実行させるコンピュータプログラムから構成されるようにしてもよい。二乗計算手順は、タップから信号を受信し、その信号の(絶対値の)二乗を計算する。乗算手順は、Iブランチのデータ、Qブランチのデータ、二乗計算手順の出力を乗算する。平均化手順は、乗算手順の出力値を平均化する。
すなわち、実施形態においては、動作は、特別な回路(例えば、特定の機能を実現するために接続されたディスクリート論理ゲートなど)により実現されてもよいし、1または複数のプロセッサにより実行されるプログラムにより実現されてもよいし、それらの組合せでもよい。したがって、本発明は、様々な態様で実施することができ、それらのすべて
は本明細書の範囲に属する。また、これらの任意の態様は、「動作を実行するための論理構成」または「動作を実行する或いは実行可能な論理」を呼ぶことができる。
同様に、コンピュータおよび1チップマシンは、フィルタリング、DC除去、増幅などの動作を実現するようにしてもよい。
さらに、本発明の実施態様において、本発明の目的は、上述のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体によって実現することもできる。コンピュータ読取り可能な記録媒体は、命令実行システム、装置、設備、またはそれらの統合体によって使用されるように、プログラムを保持、格納、配布、分配、送信することができるデバイスを含む。コンピュータ読取り可能な記録媒体は、特に限定されるものでないが、例えば、電気的作用、磁気的作用、光学的作用、電磁的作用、赤外線、半導体システムを利用するデバイスおよび転送媒体を含む。具体的な例としては、特に限定されるものでないが、例えば、1または複数のリード線を備えた電気接続、携帯コンピュータディスク、RAM、ROM、EPROM、フラッシュROM、光ファイバ、携帯CD−ROMなどを含む。
上述した本発明の実施形態は、説明目的のためのものである。すなわち、上述の実施形態は、本発明をそれらの態様に限定するものではない。本発明の技術分野において、様々な変形および変更は明らかである。上述の実施形態は、本発明の原理および出願内容のより良い説明のために使用したものであり、本発明の技術分野の当業者であれば、様々な実施形態や特別な状況における変形例を理解することができるはずである。そして、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物(均等方法)に及ぶものである。
(付記1)
Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、およびタップを備えるI/Q直交変調送信機において、前記タップと前記移相要素との間に設けられてI/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ装置であって、
前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する出力する二乗部と、
前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗部の出力を乗算する乗算部と、
前記乗算部の出力を平均化する平均化部
を備えることを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記2)
付記1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記乗算部と平均化部との間、前記乗算部と二乗部との間、前記平均化部の後段、または前記二乗部の前段に増幅器またはフィルタをさらに備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記3)
付記1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記I/Q直交変調送信機は、前記タップの前段または後段にパルス整形部をさらに備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記4)
付記1または付記2に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記I/Q直交変調送信機は、当該I/Q間位相差モニタ装置の出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する位相調整部をさらに備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記5)
付記1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記I/Q直交変調送信機は、DQPSK送信機、QPSK送信機、M−PSK送信機、DM−PSK送信機、または直交変調送信機である
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記6)
付記1〜5のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記乗算部は、直列的に接続された2個の2入力乗算器から構成される3入力乗算器である
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記7)
付記1〜5のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータはそれぞれ+1および−1であるか或いは−1および+1であり、
前記乗算部が直列的に接続されたXORゲートおよび2入力乗算器から構成される3入力乗算器であり、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータが前記XORゲートに入力され、前記XORゲートの出力および前記二乗部の出力が前記2入力乗算器に入力される
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記8)
付記6に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記2個の2入力乗算器の間、または各2入力乗算器の各入力側の少なくとも1箇所にフィルタを備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記9)
付記7に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記2入力乗算器の入力側または出力側の少なくとも一方にフィルタを備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記10)
付記6〜9のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
前記二乗部から前記2入力乗算器へ至るパス上に容量を設ける
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
(付記11)
Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、およびタップを備えるI/Q直交変調送信機において、I/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ方法であって、
前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する二乗計算ステップと、
前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗計算ステップの出力を乗算する乗算ステップと、
前記乗算ステップの出力を平均化する平均化ステップ
を備えることを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記12)
付記11に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記乗算ステップと平均化ステップとの間、前記乗算ステップと二乗計算ステップとの間、前記平均化ステップの後、または前記二乗計算ステップの前に増幅ステップまたはフィルタリングステップをさらに備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記13)
付記12に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記乗算ステップは、
前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗計算ステップの出力のうちのいずれか2つを乗算する第1の乗算ステップと、
前記第1の乗算ステップの出力と上記3つの信号のうちの残りの信号とを乗算する第2の乗算ステップを含む
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記14)
付記11に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータはそれぞれ+1および−1であるか或いは−1および+1であり、
前記乗算ステップは、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータについてXOR演算を実行するXORステップと、
前記XORステップの出力および前記二乗計算ステップの出力を乗算するステップを含む
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記15)
付記13に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記第1および第2の乗算ステップの間、前記第1の乗算ステップの前、または前記第2の乗算ステップの前にフィルタリングステップを備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記16)
付記14に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記乗算ステップの前または後にフィルタリングステップを備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記17)
付記11〜16のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記乗算ステップの前に前記二乗計算ステップの出力についてDC成分を除去するステップを含む
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記18)
付記11〜16のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記I/Q直交変調送信機は、前記平均化ステップの出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する位相調整部をさらに備える
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記19)
付記18に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記位相調整部は、
前記平均化ステップの出力が正であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
前記平均化ステップの出力が負であれば、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整し、
前記平均化ステップの出力がゼロであれば、前記位相シフト量をそのまま保持する
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記20)
付記18に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記位相調整部は、
前記平均化ステップの出力が正であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
前記平均化ステップの出力が正でなければ、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整する
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記21)
付記18に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記位相調整部は、
前記平均化ステップの出力が負であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
前記平均化ステップの出力が負でなければ、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整する
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記22)
付記11〜18のいずれか1つの付記に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
前記I/Q直交変調送信機は、DQPSK送信機、QPSK送信機、M−PSK送信機、DM−PSK送信機、または直交変調送信機である
ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
(付記23)
Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、タップ、および前記タップと前記移相要素との間に設けられてI/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ装置を備えるI/Q直交変調送信機であって、
前記モニタ装置は、
前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する出力する二乗部と、
前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗部の出力を乗算する乗算部と、
前記乗算部の出力を平均化する平均化部
を備えることを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記24)
付記23に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記乗算部と平均化部との間、前記乗算部と二乗部との間、前記平均化部の後段、または前記二乗部の前段に増幅器またはフィルタをさらに備える
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記25)
付記23に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記タップの前段または後段にパルス整形部をさらに備える
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記26)
付記23に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記I/Q間位相差モニタ装置の出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する位相調整部をさらに備える
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記27)
付記23に記載のI/Q直交変調送信機であって、
当該I/Q直交変調送信機は、DQPSK送信機、QPSK送信機、M−PSK送信機、DM−PSK送信機、または直交変調送信機である
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記28)
付記23〜27のいずれか1つの付記に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記乗算部は、直列的に接続された2個の2入力乗算器から構成される3入力乗算器である
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記29)
付記23〜27のいずれか1つの付記に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータはそれぞれ+1および−1であるか或いは−1および+1であり、
前記乗算部が直列的に接続されたXORゲートおよび2入力乗算器から構成される3入力乗算器であり、
前記IブランチのデータおよびQブランチのデータが前記XORゲートに入力され、前記XORゲートの出力および前記二乗部の出力が前記2入力乗算器に入力される
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記30)
付記28に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記2個の2入力乗算器の間、または各2入力乗算器の各入力側の少なくとも1箇所にフィルタを備える
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記31)
付記29に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記2入力乗算器の入力側または出力側の少なくとも一方にフィルタを備える
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記32)
付記28〜31のいずれか1つの付記に記載のI/Q直交変調送信機であって、
前記二乗部から前記2入力乗算器へ至るパス上に容量を設ける
ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
(付記33)
入力光信号を分岐することにより得られる1組の光信号を伝搬するIブランチおよびQブランチと、
Iブランチデータに従って前記Iブランチ上の光信号を変調するIブランチ変調器と、
Qブランチデータに従って前記Qブランチ上の光信号を変調するQブランチ変調器と、
前記Qブランチに設けられた移相要素と、
前記IブランチおよびQブランチからの出力光信号を結合することにより得られる変調光信号のパワーを検出する検出手段と、
前記Iブランチデータ、前記Qブランチデータ、前記検出手段の出力を掛け合わせる乗算手段と、
前記乗算手段の出力を平均化する平均化手段と、
前記平均化手段の出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する調整手段、
を備えることを特徴とするI/Q直交変調送信機。
dither-peak 検出方法を採用した従来のDQPSK送信機の構成を示す図である。 本発明に係るDQPSK送信機およびI/Q間位相差モニタ装置の構成を示す図である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その1)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その2)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その3)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その4)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その5)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その6)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その7)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その8)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その9)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その10)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その11)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その12)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その13)である。 I/Q間位相差モニタ装置が備える乗算器の構成を示す図(その14)である。 本発明の位相制御方法を示すフローチャート(その1)である。 本発明の位相制御方法を示すフローチャート(その2)である。 本発明の位相制御方法を示すフローチャート(その3)である。 本発明のI/Q間位相差モニタ方法を示すフローチャートである。
符号の説明
102 Iブランチ
103 Qブランチ
106、107 変調器
108 移相要素
110 タップ
113 I/Q間位相差モニタ装置
114 二乗部
116 乗算器
118 平均化部
120 位相調整部
201、202 2入力乗算器
203 NXORゲート
204 2入力乗算器
206〜209 フィルタ
210 容量

Claims (13)

  1. Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、およびタップを備えるI/Q直交変調送信機において、前記タップと前記移相要素との間に設けられてI/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ装置であって、
    前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する出力する二乗部と、
    前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗部の出力を乗算する乗算部と、
    前記乗算部の出力を平均化する平均化部
    を備えることを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
  2. 請求項1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
    前記乗算部と平均化部との間、前記乗算部と二乗部との間、前記平均化部の後段、または前記二乗部の前段に増幅器またはフィルタをさらに備える
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
  3. 請求項1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
    前記乗算部は、直列的に接続された2個の2入力乗算器から構成される3入力乗算器である
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
  4. 請求項1に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
    前記IブランチのデータおよびQブランチのデータはそれぞれ+1および−1であるか或いは−1および+1であり、
    前記乗算部が直列的に接続されたXORゲートおよび2入力乗算器から構成される3入力乗算器であり、
    前記IブランチのデータおよびQブランチのデータが前記XORゲートに入力され、前記XORゲートの出力および前記二乗部の出力が前記2入力乗算器に入力される
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
  5. 請求項3または4に記載のI/Q間位相差モニタ装置であって、
    前記二乗部から前記2入力乗算器へ至るパス上に容量を設ける
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ装置。
  6. Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、およびタップを備えるI/Q直交変調送信機において、I/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ方法であって、
    前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する二乗計算ステップと、
    前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗計算ステップの出力を乗算する乗算ステップと、
    前記乗算ステップの出力を平均化する平均化ステップ
    を備えることを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
  7. 請求項6に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
    前記I/Q直交変調送信機は、前記平均化ステップの出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する位相調整部をさらに備える
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
  8. 請求項7に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
    前記位相調整部は、
    前記平均化ステップの出力が正であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
    前記平均化ステップの出力が負であれば、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整し、
    前記平均化ステップの出力がゼロであれば、前記位相シフト量をそのまま保持する
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
  9. 請求項7に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
    前記位相調整部は、
    前記平均化ステップの出力が正であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
    前記平均化ステップの出力が正でなければ、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整する
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
  10. 請求項7に記載のI/Q間位相差モニタ方法であって、
    前記位相調整部は、
    前記平均化ステップの出力が負であれば、前記位相シフト量を第1の方向に調整し、
    前記平均化ステップの出力が負でなければ、前記位相シフト量を第1の方向に対して反対方向である第2の方向に調整する
    ことを特徴とするI/Q間位相差モニタ方法。
  11. Iブランチ、移相要素が設けられたQブランチ、タップ、および前記タップと前記移相要素との間に設けられてI/Qブランチ間の位相差をモニタするモニタ装置を備えるI/Q直交変調送信機であって、
    前記モニタ装置は、
    前記タップから信号を受信し、その信号の絶対値の二乗を出力する出力する二乗部と、
    前記Iブランチのデータ、前記Qブランチのデータ、前記二乗部の出力を乗算する乗算部と、
    前記乗算部の出力を平均化する平均化部
    を備えることを特徴とするI/Q直交変調送信機。
  12. 請求項11に記載のI/Q直交変調送信機であって、
    前記I/Q間位相差モニタ装置の出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する位相調整部をさらに備える
    ことを特徴とするI/Q直交変調送信機。
  13. 入力光信号を分岐することにより得られる1組の光信号を伝搬するIブランチおよびQブランチと、
    Iブランチデータに従って前記Iブランチ上の光信号を変調するIブランチ変調器と、
    Qブランチデータに従って前記Qブランチ上の光信号を変調するQブランチ変調器と、
    前記Qブランチに設けられた移相要素と、
    前記IブランチおよびQブランチからの出力光信号を結合することにより得られる変調光信号のパワーを検出する検出手段と、
    前記Iブランチデータ、前記Qブランチデータ、前記検出手段の出力を掛け合わせる乗算手段と、
    前記乗算手段の出力を平均化する平均化手段と、
    前記平均化手段の出力に基づいて前記移相要素の位相シフト量を調整する調整手段、
    を備えることを特徴とするI/Q直交変調送信機。
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