JP4843633B2 - 光ｃｄｍ伝送システム、送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザ毎に異なる固有の符号を用いて符号化された光信号を多重・分離する光ＣＤＭ伝送システム、送信装置及び受信装置に関する。

光Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（光符号分割多重：以降、「Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」を「ＣＤＭ」と略記する。）方式は、固有の符号（固有符号ともいう）により符号化された光ＣＤＭ信号を多重する多重伝送アクセス方式である。

光ＣＤＭ信号を送受信する複数の送受信装置には、固有符号が割り当てられ、各送信装置では、符号化手段で固有符号に対応して符号化された光ＣＤＭ信号が送信される。符号化は、光周波数領域、時間領域の何れかの領域、又は双方の領域を用いて行われる。受信装置では、各送信装置から送信されてきた多重化された光ＣＤＭ信号中から、互いに同符号を割り当てられた送信装置からの光ＣＤＭ信号のみが選択的に受信される。

しかしながら、光ＣＤＭ伝送システムでは、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｌｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（多元接続干渉：以降「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｌｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ」を「ＭＡＩ」と略記する。）及び、複数の信号が受信回路に同時に入力された際に検波時に生じるビート雑音の影響がある。

この影響を除去するため、例えば非特許文献１に記載のように、光周波数領域において強度符号化した光ＣＤＭ信号を、受信装置に割り当てられた符号に応じて差動検波することによりＭＡＩを除去する方式が提案されている。この方式ではＭＡＩを除去することはできるが、ビート雑音を低減することはできない。

そこで非特許文献２には、非特許文献１における差動検波にヘテロダイン検波を適用することにより、ＭＡＩの除去に加え、ビート雑音を低減する方式が提案されている。この非特許文献２における光ＣＤＭ伝送システムの構成を図１に示し、その説明を行う。

この光ＣＤＭ伝送システム１０は、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路１３−１〜１３−Ｍ及び光合成器１４を有する光ＣＤＭ送信装置１５と、この光ＣＤＭ送信装置１５の光合成器１４に光ファイバ伝送路１６を介して接続された光スプリッタ１８と、この光スプリッタ１８に接続された第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−Ｍとを備えて構成されている。

各光ＣＤＭ送信回路１３−１〜１３−Ｍは、多波長光出力部１１及び符号化部１２を備えて構成されている。各光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−Ｍは、光混合部２０と、多波長局発光源２１と、光周波数分波部２２と、光周波数合波部２３，２４と、光検波部２５，２６と、加減算部２７と、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）２８と、検波部２９とを備えて構成されている。

第１の光ＣＤＭ送信回路１３−１では、多波長光出力部１１にて複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの多波長光が第１のデータＤ_１で変調され、この変調光が符号化部１２にて自送信装置１３−１に割り当てられた要素「１」と「０」の組合せ配列から成る固有符号で符号化されることにより第１の光ＣＤＭ信号が生成され、これが光合成器１４へ出力される。

これと同様に第２〜第Ｍの光ＣＤＭ送信装置１３−２〜１３−Ｍでも第２〜第Ｍの光ＣＤＭ信号が光合成器１４へ出力される。光合成器１４では、それら第１〜第Ｍの光ＣＤＭ信号が合成されたのち光ファイバ伝送路１６を介して受信側の光スプリッタ１８へ送信され、光スプリッタ１８において第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−Ｍの数だけ分岐されて各光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−Ｍへ出力される。

光ＣＤＭ受信装置１９−１においては、まず、入力された合成状態の光ＣＤＭ信号が光混合部２０で多波長局発光源２１からの多波長局発光と混合される。混合された光ＣＤＭ信号と多波長局発光は、光周波数分波部２２で送信側の多波長光の各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎに対応する成分毎に分離され、更に、その分離された光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎに対応する成分毎に、固有符号の要素「１」又は「０」別に光周波数合波部２３又は２４へ出力される。つまり、光周波数分波部２２の出力端と各光周波数合波部２３，２４の入力端とは、予め割り当てられた送信側と同じ固有符号の要素「１」と「０」の配列に対応するように接続されている。

光周波数合波部２３では要素「１」の各光周波数成分が合波され、これが光検波部２５で検波されて中間周波数帯信号に変換され加減算部２７へ出力され、光周波数合波部２４では要素「０」の各光周波数成分が合波され、これが光検波部２６で検波されて中間周波数帯信号に変換され加減算部２７へ出力される。加減算部２７では光検波部２５の出力を「正」として加算、光検波部２５の出力を「負」として加算する処理が行われ、この処理後の信号の中間周波数帯域がＢＰＦ２８に通過され、この通過信号が検波部２９で検波されることにより第１のデータＤ_１が得られる。

他の光ＣＤＭ受信装置１９−２〜１９−Ｍにおいても同様にヘテロダイン検波が行われて第２のデータＤ_２〜第ＭのデータＤ_Ｍが得られる。

Ｄ．Ｚａｃｃａｒｉｎ，ｅｔ ａｌ．，"Ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ＣＤＭＡ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆＬＥＤ，"ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．４，Ｎ０．４，ｐｐ．４７９−４８２，１９９３） Ａ．Ｐｈａｎ，ｅｔ ａｌ．，"Ｓｐｅｃｔｒａｌ−ａｍｐｌｉｔｕｄｅ−ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ａ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，Ｖｏｌ．４，Ｎ０．１０，ｐｐ．６２１−６３１，２００５）

ところで、上記の非特許文献２の光ＣＤＭ伝送システム１０における各光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−ＭにおいてＭＡＩを除去すると共にビート雑音を低減するためには、差動検波における加減算時に、ヘテロダイン検波により生じる中間周波数成分間で位相が一致していることが要求される。このため、光ＣＤＭ信号、多波長局発光それぞれについて、光周波数が異なる光周波数成分間の光位相が光検波部２５，２６の入力端において一致していることを前提とすることにより、中間周波数成分での位相を一致させている。

ここで、各光ＣＤＭ受信装置１９−１〜１９−Ｍ内における各光周波数成分の光位相変化量が等しいとすると、光周波数成分間で光位相が同期している多波長光を局発光とすることにより、光検波器の入力端において各光周波数成分の光位相を一致させることができる。

しかし、光ＣＤＭ信号については、次の理由により光検波器の入力端における各光周波数成分の光位相を一致させることが困難である。全ての光周波数成分の光位相が各光ＣＤＭ送信回路１３−１〜１３−Ｍの出力端において一致した光ＣＤＭ信号を光ＣＤＭ送信装置１５から送信したとしても、光ファイバ伝送路１６中の光位相変化量は光周波数成分毎に異なるので、全ての光周波数成分の光位相が光検波器の入力端において一致するとは限らない。これをカバーするためには、光ＣＤＭ信号を構成する各々異なる光周波数成分間での高精度な光位相調整が必要となるが、非特許文献２においてはそのことについて言及されていない。このため、実際には受信した光ＣＤＭ信号から所望のデータを得る際にＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することができないという課題があった。

前記課題を解決するために、本発明は、受信した光ＣＤＭ信号から所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、発明者らは、送信装置の複数の送信回路において、光周波数の異なる複数の搬送光の内、同じ光周波数の搬送光同士が同光位相となるように光ＣＤＭ信号を生成し、更にそれらを合成した合成光ＣＤＭ信号を光伝送路へ送信し、光伝送路を伝送されてきた光ＣＤＭ信号を光分岐手段で複数に分岐した合成光ＣＤＭ信号を複数の受信装置で受信し、この光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に検波するようにした。

具体的には、光周波数の異なる複数の搬送光を固有符号で符号化して光ＣＤＭ信号を生成する複数の送信回路を有し、これら送信回路から出力される各光ＣＤＭ信号を合成し、合成光ＣＤＭ信号として光伝送路へ送信する送信装置と、その光伝送路を伝送されてきた前記合成光ＣＤＭ信号を複数に分岐する光分岐手段から合成光ＣＤＭ信号を受信する複数の受信装置と、を備える光ＣＤＭ伝送システムにおいて、前記送信回路は、前記送信装置の出力端において光ＣＤＭ信号間で同じ光周波数の搬送光同士が同光位相となるように光ＣＤＭ信号を生成し、前記受信装置は、前記生成された光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に検波することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システムである。

この構成によれば、送信装置の出力端において、合成光ＣＤＭ信号における光周波数が同一の搬送光同士の光位相が一致しているので、同一光周波数における偏波変移が一様な光伝送路を伝送されてきた場合、各受信装置の入力端では、各光ＣＤＭ信号の光位相が同一光周波数の搬送光毎に揃うことになる。従って、各光ＣＤＭ信号の同一光周波数成分を同時にヘテロダイン同期検波又は光位相同期ホモダイン検波することが可能である。また、光周波数成分毎に検波するため、非特許文献２の受信装置における受信光ＣＤＭ信号中の光周波数の異なる搬送光間での高精度な光位相調整が不要となり、受信光ＣＤＭ信号から所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することができる。

また、具体的には、光周波数の異なる複数の搬送光を固有符号で符号化して光ＣＤＭ信号を生成する複数の送信回路を有し、これら送信回路から出力される各光ＣＤＭ信号を合成し、合成光ＣＤＭ信号として光伝送路へ送信する送信装置において、前記光周波数の異なる複数の搬送光を前記複数の送信回路へ個別に出射する送信光源を備え、前記複数の送信回路の各々に、前記光源から出射された複数の搬送光を固有符号で符号化する符号化手段と、各送信回路間で同じ光周波数の搬送光同士が前記送信装置の出力端において同光位相とする光位相調整手段と、前記符号化手段で符号化され、前記光位相調整手段により各送信回路間で同光位相とされた複数の搬送光を合波する合波手段と、前記合波された搬送光をデータで変調して光ＣＤＭ信号とする変調手段と、を備えたことを特徴とする送信装置である。

この構成によれば、複数の送信回路から出力される各光ＣＤＭ信号を合成し、これを合成光ＣＤＭ信号として送信する送信装置の出力端において、合成光ＣＤＭ信号における同一光周波数の信号同士の光位相を一致させることができる。これによって、同一光周波数における光位相変化量が一様な光伝送路を伝送されても、各受信装置の入力端では、各光ＣＤＭ信号の光位相が同一光周波数の搬送光毎に揃うことになり、上述と同様に非特許文献２の方式の高精度な光位相調整を必要とせず、ＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減して受信光ＣＤＭ信号から所望のデータを得ることが可能となる。

本発明の送信装置は、前記送信回路との間で同じ光周波数の搬送光同士を同光位相とする第２の光位相調整手段と、前記第２の光位相調整手段により各送信回路との間で同光位相とされた複数の搬送光を合波する第２の合波手段と、を有する多波長光送信回路を更に備えたことが望ましい。

この構成によれば、送信装置から送信される合成光ＣＤＭ信号に、各光ＣＤＭ信号と光周波数かつ光位相が一致した多波長光が予め合成されることになる。このため、受信装置で合成光ＣＤＭ信号を受信した際に、合成光ＣＤＭ信号中の同一光周波数における光ＣＤＭ信号と多波長光との光周波数及び光位相が一致した状態となっている。これはホモダイン検波における局発光と光ＣＤＭ信号との光周波数及び光位相が一致した状態と同じである。このため、受信装置では受信光信号を光検波する光検波手段だけで済むので、受信装置の構成を大幅に簡略化することができる。

本発明の送信装置は、前記合波手段による合波を行う前に、各送信回路間で同じ光周波数の搬送光同士を同じ偏波方向とする偏波調整手段を更に備えたことが望ましい。

この構成によれば、受信装置で受信された合成光ＣＤＭ信号における各光周波数毎の搬送光同士が同光位相で同じ偏波状態となるので、よりＭＡＩを除去すると共にビート雑音を低減することができる。

本発明の送信装置は、前記第２の合波手段による合波を行う前に、前記送信回路との間で同じ光周波数の搬送光同士を同じ偏波方向とする第２の偏波調整手段を更に備えたことが望ましい。

この構成によれば、受信装置で受信された多波長光を含む合成光ＣＤＭ信号における各光周波数毎の搬送光同士が同光位相で同じ偏波状態となるので、よりＭＡＩを除去すると共にビート雑音を低減することができる。

更に、具体的には、光周波数の異なる複数の搬送光が固有符号で符号化され、且つ同じ光周波数の搬送光同士が同光位相として生成された合成光ＣＤＭ信号を光伝送路から受信する受信装置において、前記受信した合成光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に検波する検波回路を備えたことを特徴とする受信装置である。

この構成によれば、合成光ＣＤＭ信号は、送信装置の出力端において、光周波数が同一の搬送光同士の光位相が一致しているので、同一光周波数における光位相変化量が一様な光伝送路を伝送されてきた場合、受信装置の検波回路の入力端では、光ＣＤＭ信号の光位相が同一光周波数の搬送光毎に揃うことになる。従って、本発明の受信装置の検波回路では、各光ＣＤＭ信号の同一光周波数成分を同時にヘテロダイン同期検波又は光位相同期ホモダイン検波することが可能である。また、光周波数成分毎に検波するため、非特許文献２の受信装置における受信光ＣＤＭ信号中の光周波数の異なる搬送光間での高精度な光位相調整が不要となり、受信光ＣＤＭ信号を検波して所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することができる。

本発明の受信装置は、光周波数の異なる複数の搬送光が固有符号で符号化され、且つ同じ光周波数の搬送光同士が同光位相として生成された合成光ＣＤＭ信号を光伝送路から受信する受信装置において、前記受信した合成光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に分離する分波手段と、前記分波手段で分離された各光信号を個別に検波する検波手段と、前記検波手段で検波された光信号を、送信側と対で設定された固有符号に応じて復号する復号手段と、を備えたことが望ましい。

この構成によれば、受信装置の分波手段で光周波数成分毎に分離された光信号の光位相が同一光周波数の搬送光毎に揃うので、その後の光検波手段での検波及び復号手段での復号の際に、各光ＣＤＭ信号の同一光周波数成分を同時にヘテロダイン同期検波又は光位相同期ホモダイン検波することが可能である。また、光周波数成分毎に検波するため、非特許文献２のような高精度な光位相調整を必要とせず、ＭＡＩの除去及びビート雑音を低減しながら光信号から所望のデータを得ることができる。

本発明の受信装置は、前記検波手段が、前記分波手段で分離された光信号と異なる光周波数の光を出力する局発光源と、前記局発光源からの光と前記分離された光信号とを混合する混合手段と、前記混合手段で混合された光信号を検波する光検波手段と、前記光検波手段で検波された信号を同期検波する位相同期ループ手段と、を備えたことが望ましい。

この構成によれば、所謂ヘテロダイン検波によって受信後に分離された光信号から所望のデータを得ることができ、この際、非特許文献２のような高精度な光位相調整を必要とせず、ＭＡＩの除去及びビート雑音を低減することができる。

本発明の受信装置は、前記検波手段が、制御信号に応じた光周波数及び光位相の光を出力する局発光源と、前記局発光源からの光と前記分離された光信号とを混合する混合手段と、前記混合手段で混合された光信号を検波する光検波手段と、前記光検波手段で検波された信号と予め定められた基準信号との差分を前記制御信号として前記局発光源へ出力する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記局発光源から出力される光の光周波数及び光位相が、前記分波手段で分離された光信号と同じとなるように前記制御信号で制御することが望ましい。

この構成によれば、所謂ホモダイン検波によって受信後に分離された光信号から所望のデータを得ることができ、この際、非特許文献２のような高精度な光位相調整を必要とせず、ＭＡＩの除去及びビート雑音を低減することができる。

本発明によれば、受信した光ＣＤＭ信号から所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減する光ＣＤＭ伝送システム、送信装置及び受信装置を提供することができる。

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。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光ＣＤＭ伝送システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０は、第１〜第Ｍの送信回路としての光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ及び光合成器３２を有する光ＣＤＭ送信装置３３と、光合成器３２が接続された光伝送路としての光ファイバ伝送路３５と、光ファイバ伝送路３５に接続された光分岐手段としての光スプリッタ３７と、この光スプリッタ３７に接続された分波手段としての光周波数分波部３８、複数の検波手段としての検波回路３９−１〜３９−Ｎ、及び復号手段としての加減算部４０を有する第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍとを備えて構成されている。

図３に示すように、光ＣＤＭ送信装置３３は、更に、複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの多波長光を搬送光として出力する送信光源としての多波長光出力部５１と、その搬送光を分岐する光スプリッタ５２とを備えている。
第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍは、各々同構成であり、光スプリッタ５２に光ファイバで接続された光周波数分波部５５と、この光周波数分波部５５の分波数Ｎと同数の光ＳＷ（光スイッチ）５６−１〜５６−Ｎ、光位相調整手段としての光位相調整部５７−１〜５７−Ｎ、偏波調整手段としての偏波調整部５８−１〜５８−Ｎと、合波手段としての光周波数合波部５９と、変調手段としての変調部５４とを備えて構成されている。なお、光周波数分波部５５及び各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎによって符号化手段が構成されている。

第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍの各検波回路３９−１〜３９−Ｎは各々同構成であり、図４に第１の光ＣＤＭ受信装置４１−１を代表して示すように、局発光源６１と、混合手段としての光混合部６２と、光検波手段としての光検波部６３と、ＢＰＦ６４と、更に、ミキサ６５、ループフィルタ６７、及びＶＣＯ（電圧制御発振器）６８を有して成る位相同期ループ手段としての電気位相同期ループ回路６９とを備えたヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａの構成とされている。

次に、光ＣＤＭ送信装置３３の構成要素について説明する。
多波長光出力部５１は、各々異なる光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの多波長光を搬送光として出力するように構成されている。

光スプリッタ５２は、多波長光出力部５１からの搬送光を光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍの数だけ分岐して各光周波数分波部５５へ出力するものである。

光周波数分波部５５は、光スプリッタ５２からの複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの搬送光を各々の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎ毎に分波し、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光を各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎへ出力するものである。

各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎは、各々の光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍに固有に割り当てられた符号（固有符号）を構成する要素「１」又は「０」に応じてオン又はオフが設定されており、そのオン時に搬送光を光位相調整部５７−１〜５７−Ｎへ通過させ、オフ時に非通過とすることによって、各々光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが異なる搬送光の符号化を行うものである。

例えば、各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎは、要素「１」の場合にオン、「０」の場合にオフとなるように設定される。更に一例として、第１の光ＣＤＭ送信回路３１−１に各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎに対応する固有符号「１，１，０，…，０」が割り当てられ、この固有符号「１，１，０，…，０」が各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎに割り付けられているとする。この場合、「１」が割り付けられた光ＳＷ５６−１，５６−２はオン、「０」が割り付けられた光ＳＷ５６−３，５６−Ｎはオフに設定されている。

従って、光周波数分波部５５からの光周波数ｆ_１の搬送光はオン状態の光ＳＷ５６−１へ出力されるようになっているので、光ＳＷ５６−１を通過して光位相調整部５７−１へ出力される。同様に、光周波数ｆ_２の搬送光はオン状態の光ＳＷ５６−２を通過して光位相調整部５７−２へ出力されることになる。このように、搬送光が光ＳＷ（例えば５６−１，５６−２）を通過することにより、搬送光が有る場合を固有符号の「１」としている。この逆にオフ状態の光ＳＷ５６−３，５６−Ｎのように搬送光が通過できず、搬送光が無い場合を固有符号の「０」としている。この「１」又は「０」の符号化の様態を図２の破線楕円枠内に上向きの矢印又は無印で示した。

各光位相調整部５７−１〜５７−Ｎは、各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎからの各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光の光位相を、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ間で光合成器３２の出力端において同位相とする調整を行うものである。この光位相調整によって、例えば図２に符号θ_１，θ_２，θ_３，…，θ_Ｎで示すように、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Mが出力する光周波数ｆ_１の搬送光が光位相θ_１に同光位相とされ、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Mが出力する光周波数ｆ_２の搬送光が光位相θ_２に、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Mが出力する光周波数ｆ_３の搬送光が光位相θ_３に、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Mが出力する光周波数ｆ_Ｎの搬送光が光位相θ_Ｎに同光位相とされる。

なお、この光位相調整の際、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎ成分間の光周波数は、必ずしも同期していなくてもよい。光位相は、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）型位相シフタへの電流注入、光ファイバ型位相シフタへのピエゾ電界印加により調整することが可能である。

次に、各偏波調整部５８−１〜５８−Ｎは、上記のように各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分毎に各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ間で同光位相θ_１〜θ_Ｎとされた搬送光同士が、光合成器３２の出力端において同じ偏波方向となるように調整する。この際、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分間の偏波状態は、必ずしも一致していなくてもよい。偏波状態は、偏波コントローラ等を用いて調整することが可能である。偏波状態が、多波長光出力部５１から光合成器３２まで保持される場合は、偏波調整部５８−１〜５８−Ｎを省くことも可能である。

光周波数合波部５９は、各偏波調整部５８−１〜５８−Ｎから出力される各搬送光を合波して変調部５４へ出力するものである。
変調部５４は、その合波された搬送光の信号を、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ毎に異なるデータＤ_１〜Ｄ_Ｍで変調し、この変調された信号を第１〜第Ｍの光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭとして光合成器３２へ出力するものである。

光合成器３２は、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ信号を合成するものである。この合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは光ファイバ伝送路３５を介して第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍへ送信される。

但し、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍにおいて、上述したように、光周波数分波部５５の後段に、各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎ、各光位相調整部５７−１〜５７−Ｎ、各偏波調整部５８−１〜５８−Ｎの順に配置された構成としたが、その配置順序は任意に変えることが可能である。また、変調部５４は、光周波数合波部５９の後段に配置される構成としたが、光周波数分波部５５の前段に配置してもよい。

ここで、固有符号ｍが割り当てられた光ＣＤＭ送信回路ｍから出力された光ＣＤＭ信号をＳ_ｍ（ｔ）すると、これは次式（１）で表される。

…（１）

この式（１）中の、Ｎは符号長、Ｃ_ｍ，ｎは各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍに割り当てられた固有符号ｍのｎ番目の符号要素、ｆ_ｎ及びθ_ｎはｎ番目の符号要素が割り当てられた搬送光の光周波数及び光位相、Ｐ_Ｓは各光周波数の搬送光の光強度、ａ_ｍ（ｔ）はデータｍの時刻ｔにおける値である。

また、光ＣＤＭ送信装置３３からの各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭが合成された出力Ｓ（ｔ）は、次式（２）で表される。

…（２）
ここで、Ｍは信号多重数、Ｐ_ｎ（ｔ）はＳ（ｔ）のｆ_ｎ成分である。

次に、図４を参照して、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍの構成要素について説明する。但し、図２に示すように、光ＣＤＭ送信装置３３から光ファイバ伝送路３５を伝送されてきた合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭが、光スプリッタ３７で分岐されて各光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍへ出力されるとする。

光周波数分波部３８は、光スプリッタ３７からの合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭを各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎ毎に分離して各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａへ出力するものである。各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａへの入力信号は、上式（２）のＰ_ｎ（ｔ）で表される。

ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａにおいて、局発光源６１から出射される局発光の光周波数は、光周波数分波部３８で分離された合成光ＣＤＭ信号の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎとの光周波数差がｆ_ＩＦ［Ｈｚ］となるように調整されている。この局発光と分離された光ＣＤＭ信号とが光混合部６２で混合されたのち光検波部６３で検波される。

この時、ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａへの入力光である上記の分離された合成光ＣＤＭ信号の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎと局発光との少なくとも一方の偏波を調整することにより、入力光と局発光の偏波状態が一致するように調整する。各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光ＣＤＭ送信装置３３の出力端、即ち光合成器３２の出力端において、光周波数が同じである成分同士の偏波状態が一致している。また、光ファイバ伝送中の同一光周波数における偏波変移も一様である。

よって、各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａにおいても、光周波数分波部３８から入力される各光ＣＤＭ信号の偏波状態は同一光周波数の搬送光毎に揃っており、局発光の偏波状態を、入力される全ての合成光ＣＤＭ信号の光周波数成分に同時に一致させることが可能である。

なお、光ＣＤＭ送信装置３３から出力する光ＣＤＭ信号の偏波状態を時間ごとに変化させる偏波スクランブルや、直交する偏波状態を足し合わせた光ＣＤＭ信号を送信することや、ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａにおいて偏波ダイバーシティの構成をとることにより、光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍにおける偏波調整を省くことも可能である。

ここで例えば、固有符号ｈが割り当てられている光ＣＤＭ受信装置ｈにおいて、ヘテロダイン検波回路ｎ内の局発光源６１からの局発光の信号Ｑ_ｈ，ｎ（ｔ）は、次式（３）で表すことができる。

…（３）

但し、式（３）の最下段表記の＋の次に、上にＭ、下にｍ＝１≠ｈを記載したΣの意味は、ｍがｍ＝ｈとなるときを除いてｍ＝１からｍ＝Ｍまで順次該当の値を加算することである。

また、Ｐ_Ｌは局発光の光強度、θ′_ｎは局発光の光位相であり、次式（４）とした。

…（４）

更に、上式（３）の右辺各項は、順に、ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａへの入力光の直接検波成分、局発光源６１からの局発光の直接検波成分、所望の光ＣＤＭ信号ｈのｆ_ｎ成分のヘテロダイン検波成分、所望以外の光ＣＤＭ信号のｆ_ｎ成分をヘテロダイン検波したＭＡＩ、ビート雑音である。

ＢＰＦ６４は、ｆ_ＩＦ［Ｈｚ］近傍の中間周波信号を透過する。上式（３）で表される光検波部６３からの出力の信号Ｑ_ｈ，ｎ（ｔ）は、ＢＰＦ６４によって直接検波成分及びビート雑音成分が除去され、次式（５）で表される。

…（５）

つまり、所望の光ＣＤＭ信号ｈのｆ_ｎ成分のヘテロダイン検波成分、所望以外の光ＣＤＭ信号のｆ_ｎ成分をヘテロダイン検波したＭＡＩのみが残る。

ＢＰＦ６４の出力は、電気位相同期ループ回路６９を用いて、位相Δφ_ｎ（ｔ）と同期した光周波数ｆ_ＩＦ［Ｈｚ］の高周波電気信号により同期検波される。各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが同じである成分同士の光位相が、光ＣＤＭ送信装置３３の出力端において揃っている。また、光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが同じである成分同士は、光ファイバ伝送路３５中の光位相変化量も一様である。

よって、各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａ内においても光位相は揃っており、ヘテロダイン検波により生じる各中間周波信号の位相も揃っている。よって、全ての中間周波信号を同時に同期検波することが可能である。同期検波の出力は低減濾波され、ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａの出力信号Ｑ_ｈ，ｎ ^＃＃（ｔ）は、次式（６）で表される。

…（６）

加減算部４０は、各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａとの接続が、予め割り当てられた送信側と同じ固有符号の要素「１」と「０」の配列に対応するように接続されており、例えば各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａから予め割り当てられた固有符号「１，１，０，…，０」に対応する各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの検波信号が入力された場合にのみ、所望のデータＤ_１が得られるようになっている。

例えば、加減算部４０は、「１」に対応する光周波数ｆ_１，ｆ_２の検波信号を「正」として加算、「０」に対応する光周波数ｆ_３，ｆ_Ｎの検波信号を「負」として加算する処理を行い、この結果、送信側から送信されてきたデータＤ_１を得る。

但し、光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ及び光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍに割り当てる固有符号として、アダマール符号を用いる場合、加減算部４０の出力Ｑ_ｈ（ｔ）は、次式（７）となり、ＭＡＩを除去することができる。

…（７）

また、アダマール符号の他に、ビットシフトしたM系列符号、ＭＱＣ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｃｏｎｇｒｕｅｎｃｅ）符号等を用いてもよい。

このような構成の光ＣＤＭ伝送システム３０の動作を、図２〜図４を参照して説明する。
まず、図３に示すように、光ＣＤＭ送信装置３３において、多波長光出力部５１から複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの多波長光が搬送光として出力され、この搬送光が光スプリッタ５２で分岐されて各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍの光周波数分波部５５へ出力される。

光周波数分波部５５では、光スプリッタ５２からの複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの搬送光が各々の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎ毎に分波され、これら光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光が各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎへ出力される。これら光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎでは、各々の光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍに割り当てられた固有符号の要素「１」又は「０」に応じてオン又はオフが設定されており、オン又はオフの光ＳＷの通過又は非通過による搬送光の有無に応じて、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光に対する符号化が行われる。

例えば、第１の光ＣＤＭ送信回路３１−１においては、各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎに対応する固有符号「１，１，０，…，０」が割り当てられているので、この固有符号の「１」が割り付けられた光ＳＷ５６−１，５６−２はオン、「０」が割り付けられた光ＳＷ５６−３，５６−Ｎはオフとなっており、光周波数分波部５５からの光周波数ｆ_１とｆ_２の搬送光がオン状態の光ＳＷ５６−１と５６−２を通過して光位相調整部５７−１へ出力される。この通過した場合が、図２の破線楕円枠内に上向き矢印で示す符号「１」とされる。この逆に、光周波数分波部５５からの光周波数ｆ_３とｆ_Nの搬送光は、オフ状態の光ＳＷ５６−３，５６−Ｎを通過できないので、これら非通過の搬送光が破線楕円枠内に無印で示す符号「０」とされる。

このように符号化された各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光は、各光位相調整部５７−１〜５７−Ｎによって、図２に符号θ_１，θ_２，θ_３，…，θ_Ｎで示すように、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ間、言い換えれば各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳM間で光合成器３２の出力端において同光位相となるように位相調整される。

この光位相調整された搬送光は、更に、各偏波調整部５８−１〜５８−Ｎによって全てが同じ偏波方向（偏波状態）となるように調整された後、光周波数合波部５９で合波される。合波された搬送光の信号は、変調部５４によって各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ毎に異なるデータＤ_１〜Ｄ_Ｍで変調され、この変調信号が第１〜第Ｍの光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭとして光合成器３２へ出力され、ここで合成される。

この合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光ＣＤＭ送信装置３３から光ファイバ伝送路３５へ伝送され、受信側の光スプリッタ３７で分岐されて第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍの光周波数分波部３８へ出力される。

図４に示すように、合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光周波数分波部３８で各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの成分毎に分離されて各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａの光混合部６２へ出力される。光混合部６２では、その分離された合成光ＣＤＭ信号と局発光源６１からの局発光とが混合された後、光検波部６３で検波されて中間周波数に変換される。その混合の際、上記の分離された光ＣＤＭ信号と局発光との少なくとも一方の偏波の調整によって、それら光信号の偏波が一致状態とされる。つまり、各ヘテロダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａの入力側で、偏波状態が同一光周波数の搬送光毎に揃った各光ＣＤＭ信号の偏波状態と、局発光の偏波状態とが一致される。

光検波部６３での検波された光ＣＤＭ信号は、ＢＰＦ６４でその中間周波信号のみが透過されるので、これによって、直接検波成分及びビート雑音成分が除去されてＭＡＩのみが残る。

このＢＰＦ６４から出力される中間周波信号は、電気位相同期ループ回路６９で高周波電気信号により同期検波されるが、この際、ヘテロダイン検波により生じる各中間周波信号の位相は揃っているので、全ての中間周波信号が同時に同期検波される。この検波信号は加減算部４０に入力され、ここで、「１」に対応する光周波数ｆ_１，ｆ_２の検波信号を「正」として加算、「０」に対応する光周波数ｆ_３，ｆ_Ｎの検波信号を「負」として加算され、この処理によって光ＣＤＭ送信装置３３から送信されてきた第１のデータＤ_１が得られる。

他の光ＣＤＭ受信装置４１−２〜４２−Ｍにおいても同様にヘテロダイン検波が行われて第２のデータＤ_２〜第ＭのデータＤ_Ｍが得られる。

このように第１の実施形態の光ＣＤＭ伝送システム３０によれば、光ＣＤＭ送信装置３３の各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍにおいて、同じ光周波数の搬送光同士が光合成器３２の出力端において同光位相となるように光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭを生成し、各光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍにおいて、その生成されて送信されてきた光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭを受信して光周波数成分毎に検波するようにした。

これによって、従来では非特許文献２の方式のように、受信された光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳM中の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの異なる搬送光間において高精度な光位相調整が必要であったが、その高精度な光位相調整が不要となる。従って、受信した光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭから所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することができる。

また、光ＣＤＭ送信装置３３は、図３に示したように、多波長光出力部５１から各々異なる光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの多波長光を搬送光として出力し、この搬送光を光スプリッタ５２で分岐して各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍへ出力する構成としたが、図５に示す光ＣＤＭ送信装置７１のように構成してもよい。

即ち、光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが異なる単一モード光を出力する光源７２−１〜７２−Ｎの出力光を搬送光として光スプリッタ７３−１〜７３−Ｎで光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光毎に分岐し、これらを各光ＣＤＭ送信回路７４−１〜７４−Mの各光ＳＷ５６−１〜５６−Ｎへ送信するように構成してもよい。但し、光ＣＤＭ送信回路７４−１〜７４−Ｍは、上述した光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍから光周波数分波部５５を除いた構成となっている。この構成の光ＣＤＭ送信装置７１によっても上記同様のＭＡＩの除去及びビート雑音の低減効果を得ることができ、更には、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍから光周波数分波部５５を不要として構成を簡略化することができる。

更に、図６に示す光ＣＤＭ送信装置７６のように、相互に位相同期された多波長光出力部７９を、第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路８０−１〜８０−Ｍの光周波数分波部５５の前段に配置することも可能である。この多波長光出力部５１間の位相同期は、基準光源７７の出力光を光スプリッタ７８で分岐し、これら分岐光を各多波長光出力部７９に入力同期することにより実現できる。この構成の光ＣＤＭ送信装置７６によっても上記同様のＭＡＩの除去及びビート雑音の低減効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る光ＣＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。図７に示す第２の実施形態の第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍが、第１の実施形態の第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍと異なる点は、各検波回路３９−１〜３９−Ｎを、第１の光ＣＤＭ受信装置４１−１を代表して示すように、ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂとしたことにある。

各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂは、光源としての局発光源８３と、混合手段としての光混合部８４と、光検波手段としての光検波部８５と、制御手段としてのループフィルタ８６とを備えて構成されている。

光周波数分波部３８は、光スプリッタ３７からの合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭを各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの成分毎に分離して各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂへ出力するものである。各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂへの入力光は、上式（２）のＰ_ｎ（ｔ）で表される。

各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂでは、光検波部８５での検波信号をループフィルタ８６を介して局発光源８３にフィードバックすることで、局発光源８３からの局発光の光周波数及び光位相が、光周波数分波部３８で分離されて光混合部８４へ入力される合成光ＣＤＭ信号の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎと一致するように調整される。各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが同じである成分同士の光位相が、光ＣＤＭ送信装置３３の出力端において揃っている。また、光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎが同じである成分同士は、光ファイバ伝送路３５中の光位相変化量も一様である。よって、各ホモダイン検波回路３９−１ａ〜３９−Ｎａ内においても光位相は揃っており、局発光の光位相を、入力される全ての光ＣＤＭ信号の同一光周波数成分に同時に一致させることが可能である。

各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭは、光ＣＤＭ送信装置３３の出力端、即ち光合成器３２の出力端において、光周波数が同じである成分同士の偏波状態が一致している。また、光ファイバ伝送中の同一光周波数における偏波変移も一様である。

よって、各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂにおいても、光周波数分波部３８から入力される各光ＣＤＭ信号の偏波状態は同一光周波数の搬送光毎に揃っており、局発光の偏波状態を、入力される全ての光ＣＤＭ信号の同一光周波数成分に同時に一致させることが可能である。

なお、光ＣＤＭ送信装置３３から出力する光ＣＤＭ信号の偏波状態を時間ごとに変化させる偏波スクランブルや、直交する偏波状態を足し合わせた光ＣＤＭ信号を送信することや、ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂにおいて偏波ダイバーシティの構成をとることにより、光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍにおける偏波調整を省くことも可能である。

ここで例えば、固有符号ｈが割り当てられている光ＣＤＭ受信装置ｈにおいて、ホモダイン検波回路ｎ内の光検波部８５からの出力Ｑ′_ｈ，ｎ（ｔ）は、次式（８）で表すことができる。

…（８）

この式（８）の右辺各項は、順に、入力光の直接検波成分、局発光の直接検波成分、所望の光ＣＤＭ信号ｈのｆ_ｎ成分をホモダイン検波成分、所望以外の光ＣＤＭ信号のｆ_ｎ成分をホモダイン検波したＭＡＩ、ビート雑音である。

加減算部４０は、各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂとの接続が、予め割り当てられた送信側と同じ固有符号の要素「１」と「０」の配列に対応するように接続されており、例えば各ホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂから予め割り当てられた固有符号「１，１，０，…，０」に対応する各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの検波信号が入力された場合にのみ、所望のデータＤ_１が得られるようになっている。

例えば、加減算部４０は、「１」に対応する光周波数ｆ_１，ｆ_２の検波信号を「正」として加算、「０」に対応する光周波数ｆ_３，ｆ_Ｎの検波信号を「負」として加算する処理を行い、この結果、送信側から送信されてきたデータＤ_１を得る。

但し、光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍ及び光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍに割り当てる固有符号として、アダマール符号を用いる場合、加減算部４０の出力Ｑ′_ｈ（ｔ）は、次式（９）と表せる。

…（９）

この式（９）の右辺は、順に、所望の光ＣＤＭ信号の直接検波成分、所望の光ＣＤＭ信号のホモダイン検波成分、ビート雑音であり、所望以外の光ＣＤＭ信号の直接検波成分及びＭＡＩは加減算により除去される。また、局発光強度Ｐ_Lを信号光強度Ｐ_Ｓに比べて十分に強くすることにより、右辺第１項と３項の大きさは、第２項と比べて十分に小さくなる。つまり、ビート雑音の大きさは、所望の光ＣＤＭ信号のホモダイン検波成分と比べて十分小さくなる。

このような第２の実施形態のホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂを用いた光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍによれば、局発光源８３からの局発光の光周波数及び光位相が、受信後に光周波数分波部３８で分離された合成光ＣＤＭ信号の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎと一致するようにした。

これによって、従来では非特許文献２の方式のように、受信された光ＣＤＭ信号中の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの異なる搬送光間において高精度な光位相調整が必要であったが、その高精度な光位相調整が不要となる。従って、受信した光ＣＤＭ信号から所望のデータを得る際に、高精度な光位相調整を行わずともＭＡＩの除去と共にビート雑音を低減することができる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る光ＣＤＭ送信装置の構成を示すブロック図、図９は、本発明の第３の実施形態に係る光ＣＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。

図８に示す第３の実施形態の光ＣＤＭ送信装置１００が、第１の実施形態の光ＣＤＭ送信装置３３と異なる点は、光スプリッタ５２と光合成器３２との間に、更に多波長光送信回路１０１を接続して備えたことにある。

また、図９に示す第３の実施形態の第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍが、第1の実施形態の第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置４１−１〜４１−Ｍと異なる点は、各検波回路３９−１〜３９−Ｎに代え、各光検波部１１１−１〜１１１−Ｎを備えたことにある。

まず、光ＣＤＭ送信装置１００について説明する。
多波長光送信回路１０１は、光スプリッタ５２に光ファイバで接続された光周波数分波部１０２と、この光周波数分波部１０２の分波数Ｎと同数の第２の光位相調整手段としての光位相調整部１０４−１〜１０４−Ｎと、第２の偏波調整手段としての偏波調整部１０５−１〜１０５−Ｎと、第２の合波手段としての光周波数合波部１０６とを備えて構成されている。

光周波数分波部１０２は、光スプリッタ５２からの複数の光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの搬送光を各々の光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分毎に分波し、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光を各光位相調整部１０４−１〜１０４−Ｎへ出力する。

各光位相調整部１０４−１〜１０４−Ｎは、光周波数分波部１０２で分波された各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの搬送光の光位相を、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍとの間で光合成器３２の出力端において同光位相θ_１〜θ_Ｎとする調整を行う。

なお、この光位相調整の際、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分間の光周波数は、必ずしも同期していなくてもよい。光位相は、ＰＬＣ型位相シフタへの電流注入、光ファイバ型位相シフタへのピエゾ電界印加により調整することが可能である。

次に、各偏波調整部１０５−１〜１０５−Ｎは、上記のように各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分毎に各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍとの間で同光位相θ_１〜θ_Ｎとされた搬送光同士が光合成器３２の出力端において同じ偏波方向となるように調整する。この際、各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分間の偏波状態は、必ずしも一致していなくてもよい。偏波状態は、偏波コントローラ等を用いて調整することが可能である。偏波状態が、多波長光出力部５１から光合成器３２まで保持される場合は、偏波調整部１０５−１〜１０５−Ｎを省くことも可能である。

光周波数合波部１０６は、各偏波調整部１０５−１〜１０５−Ｎから出力される各搬送光を合波し、これにより得られる多波長光ＳＳを光合成器３２へ出力する。多波長光ＳＳは、光合成器３２によって第１〜第Ｍの光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍからの第１〜第Ｍの光ＣＤＭ信号と共に合成される。この合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭ，ＳＳは、光ファイバ伝送路３５を介して第１〜第Ｍの光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍへ送信される。

但し、多波長光送信回路１０１において、上述したように、光周波数分波部１０２の後段に、各光位相調整部１０４−１〜１０４−Ｎ、各偏波調整部１０５−１〜１０５−Ｎの順に配置された構成としたが、その逆順に配置してもよい。

ここで、光ＣＤＭ送信装置１００の出力信号をＳ′′（ｔ）すると、第１の実施形態中に記載したＳ_ｍ（ｔ）を用いて次式（１０）で表される。

…（１０）

この式（１０）のP′′_ｎ（ｔ）は、Ｓ′′（ｔ）のｆ_ｎ成分である。
次に、各光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍについて説明する。
光周波数分波部３８は、光スプリッタ３７で分岐された合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭ，ＳＳを各光周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…，ｆ_Ｎの成分毎に分離して各光検波部１１１−１〜１１１−Ｎへ出力する。各光検波部１１１−１〜１１１−Ｎへの入力信号は、上式（１０）のＰ′′_ｎ（ｔ）で表される。

ここで例えば、固有符号ｈが割り当てられている光ＣＤＭ受信装置ｈの光検波部ｎから出力される検波信号Ｑ′′_ｈ，ｎ（ｔ）は、次式（１１）で表される。

…（１１）

この式（１１）の右辺各項は、順に、光検波部ｎへの入力光の直接検波成分、前述のホモダイン検波における局発光源８３からの局発光に対応する多波長光ＳＳによる直接検波成分、所望の光ＣＤＭ信号ｈのｆ_ｎ成分を検波（ホモダイン検波に相当）した信号成分、干渉光ＣＤＭ信号のｆ_ｎ成分を検波（ホモダイン検波に相当）したＭＡＩ、ビート雑音である。

ここで、多波長光ＳＳの各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分の偏波状態は、各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳMの光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分のうち光周波数が同じである信号成分の偏波状態と、光ＣＤＭ送信装置１００の出力端において一致している。また、光ファイバ伝送中の同一光周波数における偏波変移も一様である。よって、通常のコヒーレント検波で必要となる入力光と局発光との偏波状態の調整が不要である。

本実施形態では、光ＣＤＭ送信装置１００から送信されてくる合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭに、各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭの光周波数及び光位相が一致した多波長光ＳＳが予め合成されているので、図７に示したホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Nｂを用いなくとも光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍで受信され、光周波数分波部３８で分離された入力光は既にホモダイン検波における局発光と光ＣＤＭ信号との光周波数及び光位相が一致した状態となっている。従って、その入力光を光検波部１１１−１〜１１１−Ｎで検波するだけで済む。

上式（１１）は、第２の実施形態中に記載した式（８）と同様である。よって、各光検波部１１１−１〜１１１−Ｎから出力される検波信号の内、光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍに割り当てられた符号を構成する各要素「１」及び「０」を、光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭの各光周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎの成分の光周波数に割り当てた時に、加減算部４０において、「１」に対応する光周波数ｆ_１，ｆ_２である成分を検波した検波信号を正、「０」に対応する光周波数ｆ_３，ｆ_Ｎである成分を検波した検波信号を負として加える加減算を行うことにより、ＭＡＩの除去が可能である。

また、局発光強度Ｐ_Lを信号光強度Ｐ_Ｓに比べて十分に強くすることにより、第２の実施形態と同様にビート雑音を低減することができる。

このような第３の実施形態によれば、光ＣＤＭ送信装置１００に、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍとの間で同じ光周波数の搬送光同士を同光位相とする光位相調整部１０４−１〜１０４−Ｎと、この光位相調整により各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍとの間で同光位相とされた複数の搬送光を合波する光周波数合波部１０６とを、少なくとも有して構成される多波長光送信回路１０１を更に備えた。

これによって、光ＣＤＭ送信装置１００から送信される合成光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳＭには、各光ＣＤＭ信号Ｓ１〜ＳMと光周波数かつ光位相が一致した多波長光ＳＳが予め合成されることになる。このため、光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍにおいて、第２の実施形態のようなホモダイン検波回路３９−１ｂ〜３９−Ｎｂを用いなくとも、受信後に光周波数分波部３８で分離された入力光は既にホモダイン検波における局発光と光ＣＤＭ信号との光周波数及び光位相が一致した状態となっている。従って、その入力光を光検波部１１１−１〜１１１−Ｎで検波するだけで済むので、光ＣＤＭ受信装置１１０−１〜１１０−Ｍの構成を大幅に簡略化することができる。

また、前述の第２の実施形態と同様に、非特許文献２の方式で必要な高精度な光位相調整を不要として、ＭＡＩの除去及びビート雑音の低減を図ることができる。

更に、光ＣＤＭ送信装置１００の多波長光出力部の構成を、前述の第１の実施形態で説明したと同様に、図５に示す光ＣＤＭ送信装置７１又は図６に示す光ＣＤＭ送信装置７６のように構成してもよい。光ＣＤＭ送信装置７１のようにした場合、各光ＣＤＭ送信回路３１−１〜３１−Ｍから光周波数分波部５５を不要として構成を簡略化することができる。

本発明の光ＣＤＭ伝送システム、送信装置及び受信装置は、光ファイバを用いた光通信システムに適用され、多ユーザが同一周波数帯を同時に使用することが可能となることから波長の効率的利用が可能となる。また、多重チャネル数の増大による新サービスの追加の容易性、耐妨害性の向上による誤接続によるサービス断防止を実現することができる。

非特許文献２における光ＣＤＭ伝送システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る光ＣＤＭ伝送システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の光ＣＤＭ伝送システムの光ＣＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 光ＣＤＭ送信装置の他の構成を示すブロック図である。 光ＣＤＭ送信装置のその他の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ＣＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ＣＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ＣＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，３０：光ＣＤＭ伝送システム
１１：多波長光出力部
１２：符号化部
１３−１〜１３−Ｍ，３１−１〜３１−Ｍ，７４−１〜７４−Ｍ，８０−１〜８０−Ｍ：光ＣＤＭ送信回路
１４，３２：光合成器
１５，３３，７１，７６，１００：光ＣＤＭ送信装置
１６，３５：光ファイバ伝送路
１８，５２，７２−１〜７２−Ｍ，７８：光スプリッタ
１９−１〜１９−Ｍ，４１−１〜４１−Ｍ，１１０−１〜１１０−Ｍ：光ＣＤＭ受信装置
２０：光混合部
２１：多波長局発光源
２２，３８，５５，１０２：光周波数分波部
２３，２４，５９，１０６：光周波数合波部
２５，２６，１１１−１〜１１１−Ｎ：光検波部
２７，４０：加減算部
２８，６４：ＢＰＦ
２９：検波部
３９−１〜３９−Ｎ：検波回路
３９−１ａ〜３９−Ｎａ：ヘテロダイン検波回路
３９−１ｂ〜３９−Ｎｂ：ホモダイン検波回路
５１，７９：多波長光出力部
５４：変調部
５６−１〜５６−Ｎ：光ＳＷ
５７−１〜５７−Ｎ，１０４−１〜１０４−Ｎ：光位相調整部
５８−１〜５８−Ｎ，１０５−１〜１０５−Ｎ：偏波調整部
６１，８３：局発光源
６２，８４：光混合部
６３，１１１−１〜１１１−Ｎ：光検波部
６５：ミキサ
６７，８６：ループフィルタ
６８：ＶＣＯ
６９：電気位相同期ループ回路
７２−１〜７２−Ｍ：光源
７７：基準光源
Ｄ_１〜Ｄ_Ｍ：データ
Ｓ１〜ＳＭ：光ＣＤＭ信号
ＳＳ：多波長光

Claims (9)

1. 光周波数の異なる複数の搬送光を固有符号で符号化して光ＣＤＭ信号を生成する複数の送信回路を有し、これら送信回路から出力される各光ＣＤＭ信号を合成し、合成光ＣＤＭ信号として光伝送路へ送信する送信装置と、その光伝送路を伝送されてきた前記合成光ＣＤＭ信号を複数に分岐する光分岐手段から合成光ＣＤＭ信号を受信する複数の受信装置と、を備える光ＣＤＭ伝送システムにおいて、
   前記送信回路は、同じ光周波数の搬送光同士が同光位相となるように光ＣＤＭ信号を生成し、前記受信装置は、前記生成された光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に検波することを特徴とする光ＣＤＭ伝送システム。
2. 光周波数の異なる複数の搬送光を固有符号で符号化して光ＣＤＭ信号を生成する複数の送信回路を有し、これら送信回路から出力される各光ＣＤＭ信号を合成し、合成光ＣＤＭ信号として光伝送路へ送信する送信装置において、
   前記光周波数の異なる複数の搬送光を前記複数の送信回路へ個別に出射する送信光源を備え、
   前記複数の送信回路の各々に、前記送信光源から出射された複数の搬送光を固有符号で符号化する符号化手段と、各送信回路間で同じ光周波数の搬送光同士が前記送信装置の出力端において同光位相とする光位相調整手段と、前記符号化手段で符号化され、前記光位相調整手段により各送信回路間で同光位相とされた複数の搬送光を合波する合波手段と、前記合波された搬送光をデータで変調して光ＣＤＭ信号とする変調手段と、を備えたことを特徴とする送信装置。
3. 前記送信回路との間で同じ光周波数の搬送光同士を同光位相とする第２の光位相調整手段と、前記第２の光位相調整手段により各送信回路との間で同光位相とされた複数の搬送光を合波する第２の合波手段と、を有する多波長光送信回路を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 前記合波手段による合波を行う前に、各送信回路間で同じ光周波数の搬送光同士を同じ偏波方向とする偏波調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
5. 前記第２の合波手段による合波を行う前に、前記送信回路との間で同じ光周波数の搬送光同士を同じ偏波方向とする第２の偏波調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
6. 光周波数の異なる複数の搬送光が固有符号で符号化され、且つ同じ光周波数の搬送光同士が同光位相として生成された合成光ＣＤＭ信号を光伝送路から受信する受信装置において、
   前記受信した合成光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に検波する検波回路を備えたことを特徴とする受信装置。
7. 光周波数の異なる複数の搬送光が固有符号で符号化され、且つ同じ光周波数の搬送光同士が同光位相として生成された合成光ＣＤＭ信号を光伝送路から受信する受信装置において、
   前記受信した合成光ＣＤＭ信号を光周波数成分毎に分離する分波手段と、
   前記分波手段で分離された各光信号を個別に検波する検波手段と、
   前記検波手段で検波された光信号を、送信側と対で設定された固有符号に応じて復号する復号手段と、
   を備えたことを特徴とする受信装置。
8. 前記検波手段が、
   前記分波手段で分離された光信号と異なる光周波数の光を出力する局発光源と、
   前記局発光源からの光と前記分離された光信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段で混合された光信号を検波する光検波手段と、
   前記光検波手段で検波された信号を同期検波する位相同期ループ手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. 前記検波手段が、
   制御信号に応じた光周波数及び光位相の光を出力する局発光源と、
   前記局発光源からの光と前記分離された光信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段で混合された光信号を検波する光検波手段と、
   前記光検波手段で検波された信号と予め定められた基準信号との差分を前記制御信号として前記局発光源へ出力する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記局発光源から出力される光の光周波数及び光位相が、前記分波手段で分離された光信号と同じとなるように前記制御信号で制御することを特徴とする請求項７に記載の受信装置。

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