JP5071020B2 - Optical code division multiplexing transmission / reception apparatus and optical code division multiplexing transmission / reception method - Google Patents

Optical code division multiplexing transmission / reception apparatus and optical code division multiplexing transmission / reception method Download PDF

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Description

この発明は、通信レートが高速である場合、あるいは多重するチャンネル数が多い場合に利用して好適な、受信誤りが発生しにくい光符号分割多重(OCDM: Optical Code Division Multiplexing)送受信装置及びOCDM送受信方法に関する。   The present invention is suitable for use when the communication rate is high or when the number of channels to be multiplexed is large, and an optical code division multiplexing (OCDM) transmission / reception apparatus and OCDM transmission / reception that are less prone to receive errors. Regarding the method.

光通信の分野において、1本の光ファイバ伝送路に、複数チャンネルの光パルス信号を多重して伝送することを可能とするため、これまで、光時分割多重(OTDM: Optical Time Domain Multiplexing)や、波長多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)による送信信号の多重化が研究されてきた。OTDMは、光パルス信号を構成する光パルスが占める時間スロットによってチャンネルを分離する方法であり、一方、WDMは、光パルス信号を構成する光パルスの波長によってチャンネルを分離する方法である。   In the field of optical communications, in order to be able to multiplex and transmit optical pulse signals of multiple channels on one optical fiber transmission line, until now, optical time division multiplexing (OTDM) Multiplexing of transmission signals by wavelength division multiplexing (WDM) has been studied. OTDM is a method for separating channels according to time slots occupied by optical pulses constituting an optical pulse signal, while WDM is a method for separating channels according to wavelengths of optical pulses constituting an optical pulse signal.

最近、これらに加えて、OCDM通信が注目されている。(例えば、非特許文献1及び2参照)。OCDMは、符号化された光パルス信号のパターンマッチングによってチャンネルを分離する方法である。すなわち、OCDM通信は、チャンネルごとに異なる符号(パターン)を割り当て、パターンマッチングにより信号を抽出する方法を用いる通信である。すなわち、OCDM通信は、送信側で送信する光パルス信号を符号化して送信し、かつ受信側でこの符号化されて送信された信号を復号化して元の光パルス信号を再生して受信する光多重通信である。   Recently, in addition to these, OCDM communication has attracted attention. (For example, see Non-Patent Documents 1 and 2). OCDM is a method of separating channels by pattern matching of encoded optical pulse signals. That is, OCDM communication is communication using a method of assigning a different code (pattern) for each channel and extracting a signal by pattern matching. That is, OCDM communication is an optical pulse signal that is transmitted on the transmission side after being encoded and transmitted, and the encoded and transmitted signal is decoded on the reception side to reproduce and receive the original optical pulse signal. Multiple communication.

OCDMによる通信方法をより具体的に説明すると、以下のとおりである。まず、送信側で、通信チャンネルごとに異なる光符号で送信する光パルス信号を符号化した上で、各チャンネルの符号化された送信信号を合波して符号分割多重信号を生成して送信する。そして、受信側で、この符号分割多重信号を受信して各チャンネルに分配し、チャンネルごとに、送信側と同じ符号を用いて復号化して、元の光パルス信号に戻すことによって受信信号を取得する。   The communication method using OCDM will be described more specifically as follows. First, on the transmission side, an optical pulse signal to be transmitted with a different optical code for each communication channel is encoded, and then the encoded transmission signals of each channel are combined to generate a code division multiplexed signal for transmission. . The receiving side receives this code division multiplexed signal, distributes it to each channel, decodes each channel using the same code as the transmitting side, and obtains the received signal by returning to the original optical pulse signal. To do.

OCDMによる通信は、復号化によって、符号が合う光パルス信号のみが有効な信号として抽出されて処理されるため、時間軸上で同一の時間スロットに複数のチャンネルを設定でき、あるいは、波長軸上においても同一の波長に複数の通信チャンネルを設定できるという特長を有している。また、OCDMによる通信は、光パルス信号の、1ビット当たりに割り当てられる時間軸上の幅に制限がないという運用面における柔軟性も、その特長として有している。   In OCDM communication, only the optical pulse signal with the correct code is extracted and processed by decoding, so multiple channels can be set in the same time slot on the time axis, or on the wavelength axis. Has a feature that a plurality of communication channels can be set to the same wavelength. In addition, OCDM communication has an operational flexibility that there is no restriction on the width on the time axis of an optical pulse signal allocated per bit.

OCDMによる通信においても、多重可能なユーザ数を多くすること、すなわちチャンネル数を多くすることは、必須の技術課題である。   Even in OCDM communication, increasing the number of users that can be multiplexed, that is, increasing the number of channels is an essential technical problem.

一般に、OCDMによる通信では、使用する符号の符号長が長いほど使用可能な符号数は増加するので、チャンネル数を多くとることが可能となる。しかしながら、伝送すべき光パルス信号のビットレートをそのままとして、符号長の長い符号で符号化を行えば、符号を構成する1チップあたりに割り当てられる時間間隔が短くなる。   In general, in OCDM communication, the longer the code length of a code to be used, the greater the number of codes that can be used, so that the number of channels can be increased. However, if the coding is performed with a code having a long code length while keeping the bit rate of the optical pulse signal to be transmitted, the time interval allocated to one chip constituting the code is shortened.

ここで、以後の説明の便宜のために、信号周期、通信レート、チップ周期、チップレート、符号長、及び符号周期という用語を、以下のように定義する。   Here, for convenience of the following description, the terms signal period, communication rate, chip period, chip rate, code length, and code period are defined as follows.

信号周期とは、光パルス信号を構成する光パルス1つ当たりに割り当てられる時間間隔をいい、通信レートとは、伝送すべき光パルス信号のビットレート、すなわち、信号周期の逆数をいう。チップ周期とは、符号を構成する1チップあたりに割り当てられる時間間隔をいい、チップレートとは、チップ周期の逆数をいう。また、符号長とは、符号を構成するチップの総数をいう。符号周期とは、符号を構成する全てのチップを時間軸上に並べることによって、これらのチップの集合が時間軸上で占める時間間隔をいう。チップ周期は、符号周期を符号長で除することによって求められる。   The signal period refers to a time interval assigned to each optical pulse constituting the optical pulse signal, and the communication rate refers to the bit rate of the optical pulse signal to be transmitted, that is, the reciprocal of the signal period. The chip period refers to the time interval allocated per chip constituting the code, and the chip rate refers to the reciprocal of the chip period. The code length refers to the total number of chips constituting the code. The code period refers to a time interval that a set of these chips occupies on the time axis by arranging all the chips constituting the code on the time axis. The chip period is obtained by dividing the code period by the code length.

また、時間軸上で、1チップ分に割り当てられる時間軸上の領域を、チップパルスに対するタイムスロットということもある。そして、時間軸上で光パルス信号を構成する光パルス1つ分に割り当てられる時間軸上の領域を、光パルスに対するタイムスロットということもある。   In addition, an area on the time axis allocated to one chip on the time axis may be referred to as a time slot for a chip pulse. A region on the time axis allocated to one optical pulse constituting the optical pulse signal on the time axis may be referred to as a time slot for the optical pulse.

例えば、符号周期が800 ps(1.25 Gbit/sに相当する。)であり、符号長が128である符号で符号化した場合、符号化された信号のチップ周期は、6.25 ps(=800 ps/128)となり、チップレートは、160 GHz/chip(=1/6.25 ps)となる。チップ周期は、符号周期の1/128となり、チップレートは通信レートの128倍となる。   For example, when encoding is performed with a code having a code period of 800 ps (corresponding to 1.25 Gbit / s) and a code length of 128, the chip period of the encoded signal is 6.25 ps (= 800 ps / 128), and the chip rate is 160 GHz / chip (= 1 / 6.25 ps). The chip period is 1/128 of the code period, and the chip rate is 128 times the communication rate.

このように符号化された信号は、受信側において復号化されて自己相関信号として再生される。この自己相関信号を構成する光パルスは、時間軸上で、1チップ分に割り当てられる時間幅内に収まるように出現する。そして、この自己相関信号を構成する光パルスの一つ一つが、受信信号の1ビットを意味する信号として認識される。すなわち、自己相関信号に含まれる光パルスの一つ一つが、雑音成分と明確に識別可能な強度を有する有意な信号成分であるとして、正しく認識されることによって、OCDMによる通信における受信が完了される。以後、自己相関信号を構成する光パルスを、単に自己相関信号の光パルスということもある。   The signal encoded in this way is decoded on the receiving side and reproduced as an autocorrelation signal. The optical pulses constituting the autocorrelation signal appear on the time axis so as to be within the time width allocated to one chip. Each of the optical pulses constituting this autocorrelation signal is recognized as a signal representing one bit of the received signal. That is, each of the optical pulses included in the autocorrelation signal is correctly recognized as a significant signal component having an intensity that can be clearly distinguished from the noise component, whereby reception in OCDM communication is completed. The Hereinafter, the optical pulse constituting the autocorrelation signal may be simply referred to as the optical pulse of the autocorrelation signal.

上述のように、OCDMによる通信において、通信レートを固定して、多重するチャンネル数を増大させるためには、符号化及び復号化に用いる符号の符号長を長くする必要があり、その結果、時間幅の狭いチップパルスを扱うことになる。   As described above, in OCDM communication, in order to increase the number of channels to be multiplexed while fixing the communication rate, it is necessary to increase the code length of codes used for encoding and decoding. Narrow chip pulses will be handled.

また、通信レートを高くするためには、光パルスに対するタイムスロットを狭くする必要がある。光パルス1つは、符号化によって、符号長に等しい数のチップパルスとして時間軸上に拡散される。また、後述するように、信号周期は符号周期の2倍以上に設定されるので、信号周期が短くなれば符号周期も短くなる。したがって、符号長が固定されていれば、時間軸上で光パルスに対するタイムスロットが狭くなることによって、チップパルスに対するタイムスロットも狭くなる。チップパルスに対するタイムスロットが狭くなることに対応して、チップパルスの時間幅も狭くなる。   In order to increase the communication rate, it is necessary to narrow the time slot for the optical pulse. One optical pulse is spread on the time axis as a number of chip pulses equal to the code length by encoding. As will be described later, since the signal period is set to be twice or more the code period, the code period becomes shorter as the signal period becomes shorter. Therefore, if the code length is fixed, the time slot for the optical pulse is narrowed on the time axis, so that the time slot for the chip pulse is also narrowed. Corresponding to the narrow time slot for the chip pulse, the time width of the chip pulse is also narrowed.

また、チップパルスに対するタイムスロットが狭くなることに対応して、復号化されて時間幅の狭いチップパルスから生成される、自己相関信号の光パルスの時間幅も狭くなる。これは次の理由による。すなわち、復号化処理において、自己相関信号の光パルスは、復号器によって時間軸上でチップパルスのうちの幾つかが、復号器に設定されている符号に従って、選択されて加算されることによって生成されるからである。自己相関信号の光パルスは、時間軸上でチップパルスのピーク位置を合致させて加算されて生成されるから、生成された光パルスも、チップパルスの時間幅と同程度の狭い時間幅を有することとなる。   In response to the narrowing of the time slot for the chip pulse, the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal that is decoded and generated from the chip pulse having a narrow time width is also narrowed. This is due to the following reason. That is, in the decoding process, the optical pulse of the autocorrelation signal is generated by selecting and adding some of the chip pulses on the time axis according to the code set in the decoder. Because it is done. Since the optical pulse of the autocorrelation signal is generated by matching the peak position of the chip pulse on the time axis and added, the generated optical pulse also has a time width as narrow as the time width of the chip pulse. It will be.

例えば、信号周期が1.6 ns(信号レートが625 Mbit/sに相当する。)の光パルス信号を、符号周期が800 ps(1.25 Gbit/sに相当する。)であり、符号長が128である符号で符号化した場合、符号化された信号のチップ周期は、6.25 ps(=800 ps/128)となり、チップレートは、上述の計算例に示したように、符号周期の128倍の160 GHz/chip(=1/6.25 ps)となる。また、上述したように、自己相関信号の光パルスの幅は、チップパルの幅と同程度であるから、自己相関信号の光パルスのデューティー比、すなわち、[(自己相関信号の光パルスの時間幅)/(信号周期)]×100は、[(自己相関信号の光パルスの時間幅)/(信号周期)]×100=[(6.25) ps /(1.6) ns]×100≒0.39%となる。   For example, an optical pulse signal having a signal period of 1.6 ns (corresponding to a signal rate of 625 Mbit / s), a code period of 800 ps (corresponding to 1.25 Gbit / s), and a code length of 128. When encoded with a code, the chip period of the encoded signal is 6.25 ps (= 800 ps / 128), and the chip rate is 160 GHz, which is 128 times the code period as shown in the above calculation example. / chip (= 1 / 6.25 ps). Further, as described above, since the width of the optical pulse of the autocorrelation signal is about the same as the width of the chip pal, the duty ratio of the optical pulse of the autocorrelation signal, that is, [(time width of the optical pulse of the autocorrelation signal] ) / (Signal cycle)] × 100 is [(time width of optical pulse of autocorrelation signal) / (signal cycle)] × 100 = [(6.25) ps / (1.6) ns] × 100≈0.39% .

上述の例では、信号周期が1.6 nsであり、符号周期が800 psであるものと想定されている。すなわち、信号周期は符号周期の2倍に設定されている。一般に、光パルス信号を符号化して時間軸上に並ぶチップパルスの列として生成された場合、光パルス信号の時間軸上で隣接する光パルスから生成されるチップパルス同士が時間軸上で重なることがないように、信号周期は符号周期の2倍以上に設定される。   In the above example, it is assumed that the signal period is 1.6 ns and the code period is 800 ps. That is, the signal period is set to twice the code period. In general, when an optical pulse signal is encoded and generated as a sequence of chip pulses arranged on the time axis, chip pulses generated from adjacent optical pulses on the time axis of the optical pulse signal overlap on the time axis. The signal period is set to at least twice the code period so that there is no signal.

チップパルス同士が時間軸上で重なると、自己相関信号を生成するチップパルスと相互相関信号を生成するチップパルスとが干渉し、チップパルス同士が時間軸上で重ならない場合と比較して、相関信号を構成する自己相関信号と相互相関信号のピーク強度の差が小さくなる。ここで、自己相関信号と相互相関信号のピーク強度の差が小さくなるとは、自己相関信号の光パルスのピーク強度と、相互相関信号を構成する光パルスの強度との比が1に近づくことを意味する。このことによって、相対的に、自己相関信号のピーク強度が弱くなり、受信誤りが発生しやすくなる。   When chip pulses overlap on the time axis, the chip pulse that generates the autocorrelation signal interferes with the chip pulse that generates the cross-correlation signal, and the correlation is higher than when the chip pulses do not overlap on the time axis. The difference in peak intensity between the autocorrelation signal and the cross correlation signal constituting the signal is reduced. Here, when the difference in peak intensity between the autocorrelation signal and the cross correlation signal is reduced, the ratio between the peak intensity of the optical pulse of the autocorrelation signal and the intensity of the optical pulse constituting the cross correlation signal approaches 1. means. As a result, the peak intensity of the autocorrelation signal becomes relatively weak, and reception errors tend to occur.

したがって、上述の例では、自己相関信号の光パルスのデューティー比が、一般にOCDM送受信装置において設定される最大の値として得られる場合が想定されている。すなわち、一般には自己相関信号の光パルスのデューティー比は上述の値より更に小さい。   Therefore, in the above example, it is assumed that the duty ratio of the optical pulse of the autocorrelation signal is generally obtained as the maximum value set in the OCDM transceiver. That is, generally, the duty ratio of the optical pulse of the autocorrelation signal is further smaller than the above value.

以上説明した様に、通信レートを高速化することによっても、あるいは符号長を長くして多重するチャンネル数を増やすことによっても、受信側において符号分割多重信号が復号化されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅は狭くなる。   As described above, the autocorrelation generated by decoding the code division multiplexed signal on the receiving side, either by increasing the communication rate or increasing the number of channels to be multiplexed by increasing the code length. The time width of the optical pulse of the signal is narrowed.

時間幅の狭い光パルスを光電変換して電気パルスとして正確に変換されるためには、十分に高い時間応答特性を有する光電変換器(以後O/E変換器と表記することもある。)が必要となる。また、光パルスに対するタイムスロットに比べて、時間幅が非常に狭い光パルスからなる光パルス信号に対しては、信号アイパターンを受信可能である程度まで広げることが難しい。信号アイパターンが狭いと、光パルス信号に僅かな時間ジッタが含まれることによっても、受信が困難となるなど、受信誤りが発生しやすい環境となる。   In order to photoelectrically convert a light pulse with a narrow time width into an electrical pulse, the photoelectric converter has sufficiently high time response characteristics (hereinafter sometimes referred to as an O / E converter). Necessary. In addition, it is difficult to expand a signal eye pattern to a certain extent for an optical pulse signal composed of an optical pulse having a very narrow time width compared to a time slot for an optical pulse. If the signal eye pattern is narrow, even if a slight time jitter is included in the optical pulse signal, it becomes an environment in which reception errors are likely to occur, such as difficulty in reception.

光通信の分野において、デューティー比が小さい光パルスから成る光パルス信号を、光電変換して電気パルスとして正確に変換するには、高い時間応答特性が得られるように特別に設計されたO/E変換器を選択して利用する必要がある。また、デューティー比が小さい光パルスから成る光パルス信号の信号アイパターンを受信可能である程度まで広げることは現状では高度な技術を必要とする。いずれにしても、デューティー比が小さい光パルスから成る光パルス信号を扱う必要があるOCDM送受信装置では、O/E変換器を設計限界の上限近くで使用することとなり、また、信号アイパターンの広さが受信可能限界である状態において受信が行われることになる。したがって、上述した、デューティー比が小さい光パルスから成る光パルス信号を扱う必要があるOCDM送受信装置では、受信誤りが発生しやすい。
和田尚也、他、「時間ゲート検波法を用いた10Gbit/s光符号分割多重通信」電子情報通信学会総合大会予稿集pp.684−685、SAB-1-7、(1999年) Xu Wang, et al., "10-user truly-asynchronous OCDMA experiment with 511-chip SSFBG en/decoder and SC-based optical thresholder ", OFC 2005, PDP33.
In the field of optical communication, an O / E specially designed to obtain high time response characteristics to convert optical pulse signals consisting of optical pulses with a small duty ratio into electrical pulses by photoelectric conversion. It is necessary to select and use a converter. Further, at present, a high level of technology is required to widen the signal eye pattern of an optical pulse signal composed of optical pulses with a small duty ratio so that it can be received. In any case, an OCDM transceiver that needs to handle an optical pulse signal consisting of an optical pulse with a small duty ratio uses an O / E converter near the upper limit of the design limit, and a wide signal eye pattern. The reception is performed in a state where the reception limit is. Therefore, in the above-described OCDM transmission / reception apparatus that needs to handle an optical pulse signal composed of an optical pulse with a small duty ratio, a reception error is likely to occur.
Naoya Wada, et al., “10Gbit / s optical code division multiplexing communication using time-gated detection”, IEICE General Conference Proceedings pp.684-685, SAB-1-7, (1999) Xu Wang, et al., "10-user truly-asynchronous OCDMA experiment with 511-chip SSFBG en / decoder and SC-based optical thresholder", OFC 2005, PDP33.

そこで、この発明は、OCDMによる通信において、受信側において復号化されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅が狭くても、自己相関信号が受信信号として正しく認識することが可能である、OCDM送受信装置、及びこの装置を利用するOCDM送受信方法を提供することにある。すなわち、この発明は、通信レートを高速化することによっても、あるいは符号長を長くして多重するチャンネル数を増やすことによっても、受信誤りが発生しにくいOCDM送受信装置、及びこの装置を利用する方法を提供することにある。   Therefore, the present invention makes it possible to correctly recognize an autocorrelation signal as a received signal even when the optical pulse time width of the autocorrelation signal decoded and generated on the receiving side is narrow in OCDM communication. Another object of the present invention is to provide an OCDM transmission / reception apparatus and an OCDM transmission / reception method using the apparatus. That is, the present invention relates to an OCDM transmission / reception apparatus in which reception errors are less likely to occur by increasing the communication rate or increasing the number of channels to be multiplexed by increasing the code length, and a method of using the apparatus Is to provide.

上述の目的を達成するため、この発明のOCDM送受信装置は、送信部と受信部とを具えている。   In order to achieve the above object, the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention includes a transmission unit and a reception unit.

送信部は、チャンネルごとに相異なる符号を割り当て、各チャンネルの光パルス信号を、割り当てられた符号でそれぞれ符号化して、チャンネルごとの符号化光パルス信号を生成し、これら符号化光パルス信号を合波して符号分割多重信号を生成して送信する。   The transmission unit assigns a different code to each channel, encodes the optical pulse signal of each channel with the assigned code, and generates an encoded optical pulse signal for each channel. The signal is multiplexed and a code division multiplexed signal is generated and transmitted.

受信部は、符号分割多重信号を、割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得する機能を有しており、分配器と、復号器と、自己相関成分抽出部と、光パルス幅拡張器とを具えている。   The receiving unit has a function of acquiring the received signal by decoding the code division multiplexed signal with the assigned code, a distributor, a decoder, an autocorrelation component extracting unit, and an optical pulse width expander And has.

分配器は、符号分割多重信号を受信して、各チャンネルに符号分割多重信号を分配する。復号器は、分配された符号分割多重信号を、チャンネルごとに割り当てられた符号を用いて相関処理を行って、自己相関成分と相互相関成分とからなる相関信号を生成して出力する。自己相関成分抽出部は、この相関信号から自己相関成分を抽出する。光パルス幅拡張器は、自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を広げて、受信信号を生成する。   The distributor receives the code division multiplexed signal and distributes the code division multiplexed signal to each channel. The decoder performs correlation processing on the distributed code division multiplexed signal using a code assigned to each channel, and generates and outputs a correlation signal composed of an autocorrelation component and a cross-correlation component. The autocorrelation component extraction unit extracts an autocorrelation component from the correlation signal. The optical pulse width expander generates a reception signal by expanding the half-value width on the time axis of the optical pulse of the autocorrelation component.

光パルス幅拡張器から出力される受信信号は、光パルス列として存在する光受信信号である。この光受信信号は、最終的には光電変換されて電気パルス列として存在する電気受信信号として受信される。   The reception signal output from the optical pulse width expander is an optical reception signal that exists as an optical pulse train. This optical reception signal is finally photoelectrically converted and received as an electric reception signal existing as an electric pulse train.

上述の受信部が、更に、チャンネルごとに、クロック信号抽出部と時間ゲート処理部とを具えることが好適である。クロック信号抽出部は、相関信号からクロック信号を抽出し、時間ゲート処理部は、クロック信号によって、相関信号から自己相関成分を取り出す。   It is preferable that the receiving unit further includes a clock signal extraction unit and a time gate processing unit for each channel. The clock signal extraction unit extracts a clock signal from the correlation signal, and the time gate processing unit extracts an autocorrelation component from the correlation signal by the clock signal.

光パルス幅拡張器は、波長分散媒質を用いて構成するのが好適である。波長分散媒質としては、光ファイバを用いることが可能である。   The optical pulse width expander is preferably configured using a chromatic dispersion medium. An optical fiber can be used as the wavelength dispersion medium.

また、光パルス幅拡張器は、波長分散素子を用いて構成しても好適である。波長分散素子としては、光ファイバのコアの屈折率変調周期が段階的に変化している構成のチャープトファイバグレーティングを用いることが可能である。また、波長分散素子として、エタロンを用いることも可能である。   Also, the optical pulse width expander is preferably configured using a wavelength dispersion element. As the wavelength dispersion element, it is possible to use a chirped fiber grating having a configuration in which the refractive index modulation period of the core of the optical fiber is changed stepwise. An etalon can also be used as the wavelength dispersion element.

また、光パルス幅拡張器は、自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さに拡張する機能を有している事が好適である。   The optical pulse width expander has a function of expanding the half-value width of the optical pulse of the autocorrelation component on the time axis to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal. It is suitable that it is.

この発明のOCDM送受信装置によれば、次に示すこの発明のOCDM送受信方法を実現することが可能である。すなわち、この発明のOCDM送受信方法は、送信ステップと受信ステップとを含んでいる。   According to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, the following OCDM transmission / reception method of the present invention can be realized. That is, the OCDM transmission / reception method of the present invention includes a transmission step and a reception step.

送信ステップ及び受信ステップは、それぞれこの発明のOCDM送受信装置の送信部及び受信部において実現される。送信ステップは、チャンネルごとに相異なる符号を割り当て、各チャンネルの光パルス信号を、割り当てられた符号でそれぞれ符号化して、チャンネルごとの符号化光パルス信号を生成し、これら符号化光パルス信号を合波して符号分割多重信号を生成して送信するステップである。   The transmission step and the reception step are realized in the transmission unit and the reception unit of the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, respectively. In the transmission step, a different code is assigned to each channel, the optical pulse signal of each channel is encoded with the assigned code, and an encoded optical pulse signal for each channel is generated. This is a step of generating and transmitting a code division multiplexed signal by multiplexing.

受信ステップは、符号分割多重信号を、割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得するステップであり、多重信号分配ステップと、復号化ステップと、自己相関成分抽出ステップと、光パルス幅拡張ステップとを具えている。多重信号分配ステップ、復号化ステップ、自己相関成分抽出ステップ、及び光パルス幅拡張ステップは、それぞれこの発明のOCDM送受信装置の受信部が具えている、分配器、復号器、自己相関成分抽出部、及び光パルス幅拡張器によって実現される。   The reception step is a step of acquiring the reception signal by decoding the code division multiplexed signal with the assigned code, a multiple signal distribution step, a decoding step, an autocorrelation component extraction step, and an optical pulse width expansion step. And has. The multiple signal distribution step, the decoding step, the autocorrelation component extraction step, and the optical pulse width expansion step are each provided in the receiving unit of the OCDM transmission / reception device of the present invention, a distributor, a decoder, an autocorrelation component extraction unit, And an optical pulse width expander.

多重信号分配ステップは、符号分割多重信号を受信して、各チャンネルに分配するステップである。復号化ステップは、分配された符号分割多重信号を、チャンネルごとに割り当てられた符号を用いて相関処理を行って、自己相関成分と相互相関成分とからなる相関信号を生成して出力するステップである。自己相関成分抽出ステップは、相関信号から自己相関成分を抽出するステップである。光パルス幅拡張ステップは、自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を広げて、受信信号を生成するステップである。   The multiple signal distribution step is a step of receiving the code division multiplexed signal and distributing it to each channel. The decoding step is a step of performing correlation processing on the distributed code division multiplexed signal using a code assigned to each channel to generate and output a correlation signal composed of an autocorrelation component and a cross-correlation component. is there. The autocorrelation component extraction step is a step of extracting an autocorrelation component from the correlation signal. The optical pulse width expansion step is a step of generating a reception signal by expanding the half-value width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation component.

また、上述の受信部が、更に、クロック信号抽出部と時間ゲート処理部とを具えるのが好適である。クロック信号抽出部によって、相関信号からクロック信号を抽出するステップであるクロック信号抽出ステップが実現される。時間ゲート処理部によって、クロック信号によって、相関信号から自己相関成分を取り出すステップである時間ゲート処理ステップが実現される。   Further, it is preferable that the above-described receiving unit further includes a clock signal extracting unit and a time gate processing unit. A clock signal extraction step, which is a step of extracting a clock signal from the correlation signal, is realized by the clock signal extraction unit. The time gate processing unit realizes a time gate processing step which is a step of extracting an autocorrelation component from the correlation signal by the clock signal.

また、光パルス幅拡張ステップにおいて、自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さまで拡張することが好適である。   Further, in the optical pulse width expansion step, it is preferable to expand the half width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation component to a width equal to the half width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal. It is.

この発明のOCDM送受信装置は、受信部において、自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を広げて受信信号を生成する光パルス幅拡張器を具えていることが特徴である。   The OCDM transmission / reception apparatus according to the present invention is characterized in that the receiving unit includes an optical pulse width expander that generates a reception signal by expanding the half-value width of the optical pulse of the autocorrelation component on the time axis.

上述の特徴を有するこの発明のOCDM送受信装置によれば、光パルス幅拡張器によって、受信部において復号化されて生成される自己相関成分の光パルスの時間幅を広げることが可能となる。この結果、受信部において復号化処理されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅が、光電変換されて電気パルスとして正確に変換されるために必要とされる程度よりも狭い場合であっても、光パルスの時間幅を拡張することで、正確に光電変換されて受信信号として取得することが可能となる。   According to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention having the above-described features, it is possible to widen the time width of the optical pulse of the autocorrelation component generated by decoding in the reception unit by the optical pulse width expander. As a result, the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal generated by decoding at the receiving unit is narrower than that required for photoelectric conversion and accurate conversion as an electrical pulse. However, by extending the time width of the optical pulse, it is possible to accurately perform photoelectric conversion and obtain it as a received signal.

また、光パルスに対するタイムスロットに比べて、時間幅が非常に狭い光パルスからなる光パルス信号に対しては、信号アイパターンを受信可能である程度まで広げることが難しいが、この問題に対しても、光パルスの時間幅を拡張することで、信号アイパターンを受信可能である程度まで広げることが可能となる。   In addition, it is difficult to extend a signal eye pattern to a certain extent for an optical pulse signal composed of an optical pulse having a very narrow time width compared to a time slot for an optical pulse. By extending the time width of the optical pulse, the signal eye pattern can be received and expanded to a certain extent.

すなわち、時間幅が非常に狭い光パルスからなる光パルス信号に対しては、この光パルスの時間幅よりも大きな時間ジッタがこの光パルス信号に含まれれば、アイパターンは開かず、このときは、光パルス信号が信号として認識されない。時間幅が非常に狭い光パルスからなる光パルス信号にあっては、この光パルスの時間幅よりも大きな時間ジッタがこの光パルス信号に含まれる事態は容易に起こり得る。これに対して、この光パルスの時間幅を、光パルスに対するタイムスロットと同程度まで広げれば、光パルスの時間幅よりも大きな時間ジッタがこの光パルス信号に含まれる事態はめったに起こりえない。したがって、光パルスの時間幅を拡張することによって、信号として認識される時間軸上での幅が、時間幅が非常に狭い光パルスの存在範囲内から、光パルスに対するタイムスロットと同程度まで広げられることになり、信号アイパターンは、受信可能な広さを容易に確保できることとなる。   That is, for an optical pulse signal composed of an optical pulse having a very narrow time width, if the optical pulse signal includes a time jitter larger than the time width of the optical pulse, the eye pattern is not opened. The optical pulse signal is not recognized as a signal. In an optical pulse signal composed of an optical pulse having a very narrow time width, a situation in which a time jitter larger than the time width of the optical pulse is included in the optical pulse signal can easily occur. On the other hand, if the time width of the optical pulse is expanded to the same extent as the time slot for the optical pulse, a situation in which a time jitter larger than the time width of the optical pulse is included in the optical pulse signal rarely occurs. Therefore, by expanding the time width of the optical pulse, the width on the time axis recognized as a signal is expanded from the existence range of the optical pulse having a very narrow time width to the same level as the time slot for the optical pulse. Therefore, the signal eye pattern can easily secure a receivable area.

このように自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を広げることによって、この発明のOCDM送受信方法における信号アイパターンを、OTDMによる通信あるいはWDMによる通信の場合における信号アイパターンと同一にすることができる。   Thus, by expanding the half-value width on the time axis of the optical pulse of the autocorrelation component, the signal eye pattern in the OCDM transmission / reception method of the present invention is made the same as the signal eye pattern in the case of OTDM communication or WDM communication. can do.

したがって、この発明のOCDM送受信装置によれば、OTDMによる光多重通信装置あるいは、WDMによる光多重通信装置の場合における受信処理に利用される電子素子と同一の電子素子を用い、かつ同一の手法で受信信号を取得できることになる。すなわち、受信信号を構成する光パルスの半値幅が非常に狭いことによって生じる、上述した諸問題が、光パルス幅拡張ステップにおいて自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さまで拡張することによって、解消される。   Therefore, according to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, the same electronic element as that used for reception processing in the case of an optical multiplexing communication apparatus using OTDM or an optical multiplexing communication apparatus using WDM is used, and the same technique is used. The received signal can be acquired. In other words, the above-mentioned problems caused by the very narrow half-value width of the optical pulse constituting the received signal indicate that the half-width on the time axis of the optical pulse of the autocorrelation component is reduced to the optical pulse in the optical pulse width expansion step. The problem is solved by extending the signal to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the signal.

つまり、光電変換時において光パルスが正確に電気パルスに変換されないという問題、及び信号アイパターンを、正確に信号を受信するために必要とされる程度の広さまで広げることが困難になるという問題が、自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を拡張することによって、解消される。   That is, the problem that the optical pulse is not accurately converted into an electric pulse at the time of photoelectric conversion, and the problem that it is difficult to expand the signal eye pattern to the extent necessary for receiving the signal accurately. This is eliminated by extending the half-value width of the optical pulse of the autocorrelation component on the time axis.

以上説明した様に、この発明のOCDM送受信装置によれば、受信部において復号化されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅が狭くとも、自己相関信号が受信信号として正しく認識することが可能となり、通信レートが高速化されても、多重するチャンネル数を十分に確保することが可能となる。   As described above, according to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, even if the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal decoded and generated in the reception unit is narrow, the autocorrelation signal is correctly recognized as the reception signal. Even if the communication rate is increased, it is possible to secure a sufficient number of channels to be multiplexed.

この発明のOCDM送受信装置において、復号器によって生成された相関信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、クロック信号を用いて相関信号から自己相関成分を取り出す時間ゲート処理部とを具えることによって、自己相関成分が正確に抽出される。   The OCDM transmission / reception apparatus according to the present invention includes a clock signal extraction unit that extracts a clock signal from a correlation signal generated by a decoder, and a time gate processing unit that extracts an autocorrelation component from the correlation signal using the clock signal. Thus, the autocorrelation component is accurately extracted.

既に説明したように、多重するチャンネル数を増大させるためには符号長を長くする必要がある。そして、符号長を長くし、多重するチャンネル数を増やすと、チップパルスの半値幅が狭くなるという問題の他に、自己相関成分の光パルスの強度と相互相関成分の光パルスの強度の差が小さくなるという問題もある。この問題点につき、Nチャンネル(Nは2以上の整数)分が多重された符号分割多重信号を復号化処理して相関信号を生成する場合を想定して、以下で説明する。   As already described, in order to increase the number of multiplexed channels, it is necessary to increase the code length. If the code length is increased and the number of multiplexed channels is increased, the half width of the chip pulse becomes narrower, and the difference between the intensity of the autocorrelation component optical pulse and the intensity of the cross correlation component optical pulse is There is also the problem of becoming smaller. This problem will be described below on the assumption that a correlation signal is generated by decoding a code division multiplexed signal in which N channels (N is an integer of 2 or more) are multiplexed.

この場合、相関信号を構成する自己相関成分と相互相関成分とは次のようになる。すなわち、符号分割多重信号を構成する1/N個分のチップパルスが自己相関成分を生成するために使われ、残りの(N-1)/N個分のチップパルスが相互相関成分を生成するために使われる。このため、Nが増大するに従って、相互相関成分を生成するために使われるチップパルスの数が増えるため、相対的に自己相関成分の光パルスのピーク強度が下がり、自己相関成分の光パルスの強度と相互相関成分の光パルス強度の差が小さくなる。   In this case, the autocorrelation component and the cross-correlation component constituting the correlation signal are as follows. That is, 1 / N chip pulses constituting a code division multiplexed signal are used to generate an autocorrelation component, and the remaining (N-1) / N chip pulses generate a cross-correlation component. Used for. For this reason, as N increases, the number of chip pulses used to generate the cross-correlation component increases, so the peak intensity of the optical pulse of the autocorrelation component decreases relatively, and the intensity of the optical pulse of the autocorrelation component And the difference in the optical pulse intensity of the cross-correlation component becomes small.

すなわち、自己相関成分と相互相関成分とを、それぞれを構成する光パルスの強度の差に基づいて分別することが困難となる。したがって、相関信号を構成する光パルスのうち、大きなピーク強度を持つ光パルスを自己相関成分であるとする判定方法では、自己相関成分を正確に抽出することが困難となる。この場合は、時間ゲート処理部によって、時間軸上で、自己相関成分が割り当てられている時間帯だけ相関信号が通過でききるようにシャッタ操作、すなわち、時間ゲート処理を行うことで、自己相関成分を正確に抽出することが可能となる。   That is, it becomes difficult to separate the autocorrelation component and the cross-correlation component based on the difference in the intensity of the optical pulse that constitutes each. Therefore, it is difficult to accurately extract the autocorrelation component in the determination method in which an optical pulse having a large peak intensity among the optical pulses constituting the correlation signal is an autocorrelation component. In this case, the time correlation processing unit performs a shutter operation, that is, time gate processing so that the correlation signal can pass only in the time zone to which the autocorrelation component is assigned on the time axis, so that the autocorrelation component Can be extracted accurately.

この発明のOCDM送受信装置では、多重されるチャンネル数を多くとることを想定しているので、相関信号から自己相関成分と相互相関成分とを分離するためには、閾値処理による方法ではなく、時間ゲート処理による方法をとるのが有効である。   In the OCDM transmission / reception apparatus according to the present invention, since it is assumed that the number of multiplexed channels is increased, in order to separate the autocorrelation component and the cross-correlation component from the correlation signal, a time process is not used. It is effective to use a method by gate processing.

この発明のOCDM送受信装置によれば、上述したようにこの発明のOCDM送受信方法が実現される。すなわち、この発明のOCDM送受信方法は、受信ステップに、自己相関成分の光パルスの時間軸上での半値幅を広げて受信信号を生成する光パルス幅拡張ステップを含んでいることが、従来の同種のOCDM送受信方法と異なる特徴である。   According to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, the OCDM transmission / reception method of the present invention is realized as described above. That is, in the OCDM transmission / reception method of the present invention, the reception step includes an optical pulse width expansion step for generating a reception signal by expanding the half-value width of the optical pulse of the autocorrelation component on the time axis. This feature is different from the same type of OCDM transmission / reception method.

したがって、この発明のOCDM送受信方法によれば、受信ステップの復号化ステップにおいて生成される自己相関成分の光パルスの時間幅が狭くとも、自己相関信号を受信信号として正しく認識することが可能である。すなわち、この発明のOCDM送受信方法によれば、通信レートが高速化されても、多重するチャンネル数を十分に確保することが可能である。   Therefore, according to the OCDM transmission / reception method of the present invention, it is possible to correctly recognize an autocorrelation signal as a reception signal even if the time width of the optical pulse of the autocorrelation component generated in the decoding step of the reception step is narrow. . That is, according to the OCDM transmission / reception method of the present invention, it is possible to secure a sufficient number of channels to be multiplexed even if the communication rate is increased.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を示し、この発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料および条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つにすぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing shows a configuration example according to the present invention, and only schematically shows the cross-sectional shape and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. It is not limited. In the following description, specific materials and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one preferred example, and are not limited to these. Moreover, in each figure, the same component is shown with the same number, and the overlapping description may be omitted.

<OCDM送受信装置の構成及び動作>
図1を参照して、この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の構成及びその動作について説明する。図1は、この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の概略的ブロック構成図である。図1においては、多重するチャンネルが3チャンネルである場合を想定して示されているが、以下の説明は、3チャンネルの場合に限らず何チャンネルであっても同様に成立することは明らかである。
<Configuration and operation of OCDM transceiver>
With reference to FIG. 1, the configuration and operation of an OCDM transceiver apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram of an OCDM transmission / reception apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, it is assumed that there are 3 channels to be multiplexed. However, the following explanation is not limited to the case of 3 channels, and it is clear that the same holds true for any number of channels. is there.

実施の形態のOCDM送受信装置は、送信部10と受信部40とを具えている。送信部10は、第1チャンネルの送信信号生成部12、第2チャンネルの送信信号生成部14及び第3チャンネルの送信信号生成部16を具えており、これらのチャンネルは割り当てられる符合が異なるが、その構成は同一である。そこで、ここでは、第1チャンネルの送信信号生成部12の構成及びその動作について説明する。   The OCDM transmission / reception apparatus according to the embodiment includes a transmission unit 10 and a reception unit 40. The transmission unit 10 includes a transmission signal generation unit 12 for the first channel, a transmission signal generation unit 14 for the second channel, and a transmission signal generation unit 16 for the third channel. The configuration is the same. Therefore, here, the configuration and operation of the transmission signal generation unit 12 of the first channel will be described.

第1チャンネルの送信信号生成部12は、光パルス信号生成部20と符号器22を具えている。光パルス信号生成部20は、第1チャンネルの送信信号である2値デジタル信号を反映した光パルス列、すなわち光パルス信号21を生成して出力する。   The first channel transmission signal generator 12 includes an optical pulse signal generator 20 and an encoder 22. The optical pulse signal generation unit 20 generates and outputs an optical pulse train reflecting the binary digital signal that is the transmission signal of the first channel, that is, the optical pulse signal 21.

以後、光パルス信号とは、時間軸上において、光パルスに対するタイムスロットに対して1つの光パルスが並ぶ光パルス列を変調して生成される、2値デジタル信号を反映して光パルスの存在及び非存在が対応する光パルスが並ぶ、光パルス列をいうものとする。すなわち、光パルス信号生成部20は、第1チャンネルの送信信号をRZ(Return-to-Zero)フォーマットの光パルス信号に変換して出力する。   Hereinafter, the optical pulse signal refers to the presence of the optical pulse reflecting the binary digital signal generated on the time axis by modulating the optical pulse train in which one optical pulse is aligned with respect to the time slot for the optical pulse. An optical pulse train in which optical pulses corresponding to non-existence are arranged. That is, the optical pulse signal generation unit 20 converts the transmission signal of the first channel into an optical pulse signal in the RZ (Return-to-Zero) format and outputs it.

符号器22には、第1チャンネルに割り当てられた符号が設定されている。符号器22において、光パルス信号21を構成する光パルスのぞれぞれは、符号器22に設定されている符号に基づいてチップパルスの列に変換される。すなわち、光パルス信号21は、符号器22に入力されて、符号化されて符号化光パルス信号23として生成されて出力される。   In the encoder 22, a code assigned to the first channel is set. In the encoder 22, each of the optical pulses constituting the optical pulse signal 21 is converted into a sequence of chip pulses based on the code set in the encoder 22. That is, the optical pulse signal 21 is input to the encoder 22, encoded, and generated and output as the encoded optical pulse signal 23.

符号器22は、周知のスーパーストラクチャファイバブラッググレーティング(SSFBG: Superstructure Fiber Bragg Grating)を適宜利用することが可能である(例えば、(1)水波 徹「光ファイバー回折格子」応用物理 第67巻 第9号 pp.1029-1034、(1998)、(2)西木玲彦、岩村英志、小林秀幸、沓澤聡子、大柴小枝子「SSFBGを用いたOCDM用位相符号器の開発」信学技法 Technical Report of IEICE. OFT2002-66, (2002-11)、あるいは(3)外林秀之「光符号分割多重ネットワーク」応用物理 第71巻 第7号、pp. 853-859(2002)等を参照)。SSFBGは、複数の単位ファイバブラッググレーティング(単位FBG: 単位Fiber Bragg Grating)を光の導波方向に沿って直列に配置されて構成され、これら複数の単位FBGの、光の導波方向に沿った相対位置関係によって符号が設定される。以後の説明において、符号器22にはSSFBGを利用するものとして説明する。   The encoder 22 can appropriately use a well-known Superstructure Fiber Bragg Grating (SSFBG) (for example, (1) Toru Mizunami “Optical Fiber Grating” Applied Physics Vol. 67 No. 9 pp. 1029-1034, (1998), (2) Akihiko Nishiki, Hideshi Iwamura, Hideyuki Kobayashi, Kyoko Serizawa, Koeda Oshiba "Development of Phase Encoder for OCDM Using SSFBG" Science Technique Technical Report of IEICE. (See OFT2002-66, (2002-11), or (3) Hideyuki Tonobayashi "Optical Code Division Multiplexing Network" Applied Physics Vol. 71, No. 7, pp. 853-859 (2002)). The SSFBG is composed of a plurality of unit fiber Bragg gratings (unit FBG: unit Fiber Bragg Grating) arranged in series along the light guiding direction, and the plurality of unit FBGs along the light guiding direction. A sign is set according to the relative positional relationship. In the following description, it is assumed that the encoder 22 uses SSFBG.

また、符号器22は、トランスバーサル型光フィルタを適宜利用することが可能である(例えば特開2006-319843号公報参照)。トランスバーサル型光フィルタは、石英系平面導波路(PLC: Planar Lightwave Circuit)として構成され、遅延線、結合率可変光カプラ、位相変調部、及び合波部をその主要構成要素として具えて構成される光フィルタである。トランスバーサル型光フィルタにおいて、位相変調部に設定する位相変調量を適宜調整することによって、符号が設定される。   The encoder 22 can appropriately use a transversal type optical filter (see, for example, JP-A-2006-319843). The transversal type optical filter is configured as a silica-based planar waveguide (PLC) and includes a delay line, a variable coupling rate optical coupler, a phase modulation unit, and a multiplexing unit as its main components. This is an optical filter. In the transversal optical filter, the code is set by appropriately adjusting the phase modulation amount set in the phase modulation unit.

符号器22に、符号長が128である符号が設定されているとすれば、光パルス信号21を構成する光パルスのぞれぞれは、時間軸上で、光パルスに対するタイムスロットの1/128のチップパルスに対するタイムスロットに、符号を反映して光パルスの存在及び非存在が対応する光パルスが並ぶ光パルス列に変換される。すなわち、符号器22によって、光パルス信号21を構成する1つの光パルスが、1/128の細かなタイムスロットに、光パルスが存在あるいは非存在となる光パルス列に変換される。   If a code having a code length of 128 is set in the encoder 22, each of the optical pulses constituting the optical pulse signal 21 is 1 / of the time slot for the optical pulse on the time axis. The time slot for 128 chip pulses is converted into an optical pulse train in which optical pulses corresponding to the presence and absence of the optical pulse are arranged reflecting the code. In other words, the encoder 22 converts one optical pulse constituting the optical pulse signal 21 into an optical pulse train in which an optical pulse is present or absent in a fine time slot of 1/128.

第2チャンネルの送信信号生成部14及び第3チャンネルの送信信号生成部16も、第1チャンネルの送信信号生成部12と同一の構成である。ただしそれぞれに設置される符号器に設定される符合が異なっている。上述したように、第1チャンネルの送信信号生成部12は、符号化光パルス信号23を生成して出力する。同様に、第2チャンネルの送信信号生成部14は、符号化光パルス信号25を生成して出力し、第3チャンネルの送信信号生成部16は、符号化光パルス信号27を生成して出力する。符号化光パルス信号23、符号化光パルス信号25及び符号化光パルス信号27は、合成器26に入力されて、符号分割多重信号31として生成されて出力される。合成器26として、例えば、3入力1出力型の光カプラを利用することができる。   The second channel transmission signal generation unit 14 and the third channel transmission signal generation unit 16 also have the same configuration as the first channel transmission signal generation unit 12. However, the codes set for the respective encoders are different. As described above, the transmission signal generator 12 of the first channel generates and outputs the encoded optical pulse signal 23. Similarly, the second-channel transmission signal generation unit 14 generates and outputs an encoded optical pulse signal 25, and the third-channel transmission signal generation unit 16 generates and outputs an encoded optical pulse signal 27. . The encoded optical pulse signal 23, the encoded optical pulse signal 25, and the encoded optical pulse signal 27 are input to the combiner 26, and are generated and output as a code division multiplexed signal 31. As the combiner 26, for example, a 3-input 1-output type optical coupler can be used.

したがって、送信部10は、チャンネルごとに相異なる符号が割り当てられており、各チャンネルの光パルス信号を、割り当てられた符号でそれぞれ符号化して、チャンネルごとの符号化光パルス信号を生成し、これら符号化光パルス信号を合波して符号分割多重信号31を生成して送信する機能を有している。   Therefore, the transmitter 10 is assigned a different code for each channel, encodes the optical pulse signal of each channel with the assigned code, and generates an encoded optical pulse signal for each channel. It has a function of generating and transmitting a code division multiplexed signal 31 by combining the encoded optical pulse signals.

符号分割多重信号31は、光ファイバ伝送路30を伝播して、受信部40に伝送される。すなわち、1本の光ファイバ伝送路30によって、複数チャンネルの光パルス信号が符号化された符号化光パルス信号が、多重されて符号分割多重信号31として伝送される。   The code division multiplexed signal 31 propagates through the optical fiber transmission line 30 and is transmitted to the receiving unit 40. That is, encoded optical pulse signals obtained by encoding optical pulse signals of a plurality of channels are multiplexed and transmitted as a code division multiplexed signal 31 by one optical fiber transmission line 30.

受信部40は、分配器50と、第1チャンネルの受信信号生成部42、第2チャンネルの受信信号生成部44、及び第3チャンネルの受信信号生成部46を具えており、それぞれに復号器が配置されている。第1〜第3チャンネルの受信信号生成部にそれぞれ配置されている復号器に設定されている符号は、第1〜第3チャンネルの送信信号生成部にそれぞれ配置されている符号器に設定されている符号と等しい。   The receiving unit 40 includes a distributor 50, a first channel received signal generating unit 42, a second channel received signal generating unit 44, and a third channel received signal generating unit 46, each having a decoder. Has been placed. The codes set in the decoders arranged in the first to third channel reception signal generation units are set in the encoders arranged in the transmission signal generation units of the first to third channels, respectively. Is equal to the sign.

すなわち、第1〜第3チャンネルの受信信号生成部にそれぞれ配置されている復号器に設定されている符号が異なる以外、第1〜第3チャンネルの送信信号生成部の構成はそれぞれ同一である。したがって、図1では、第2チャンネルの受信信号生成部44、及び第3チャンネルの受信信号生成部46の構成については、復号器の後段に配置される、第1チャンネルの受信信号生成部42と重複する構成部分を省略して示してある。   That is, the configurations of the transmission signal generation units of the first to third channels are the same except that the codes set in the decoders arranged in the reception signal generation units of the first to third channels are different. Therefore, in FIG. 1, the configurations of the second channel received signal generation unit 44 and the third channel received signal generation unit 46 are the following: The overlapping components are not shown.

符号分割多重信号31は、光ファイバ伝送路30を伝播して受信部40が具える分配器50に入力されて、第1〜第3チャンネルの受信信号生成部のそれぞれに分配される。すなわち、分配器50は、符号分割多重信号31を受信して、第1〜第3チャンネルに対してそれぞれ、符号分割多重信号51-1、符号分割多重信号51-2及び符号分割多重信号51-3を供給する。符号分割多重信号51-1〜51-3は、符号分割多重信号31を強度分割することによって生成できるので、分配器50は、1入力3出力型の光カプラを適宜利用することができる。   The code division multiplexed signal 31 propagates through the optical fiber transmission line 30 and is input to the distributor 50 provided in the receiving unit 40, and is distributed to each of the first to third channel received signal generating units. That is, the distributor 50 receives the code division multiplexed signal 31, and receives the code division multiplexed signal 51-1, the code division multiplexed signal 51-2, and the code division multiplexed signal 51- for the first to third channels, respectively. Supply three. Since the code division multiplexed signals 51-1 to 51-3 can be generated by intensity dividing the code division multiplexed signal 31, the distributor 50 can appropriately use a 1-input 3-output type optical coupler.

受信部40の有する、符号分割多重信号を割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得するという機能は、第1〜第3チャンネルの受信信号生成部がそれぞれ共通に有している機能である。したがって、受信部40の有する機能についての説明としては、第1チャンネルの受信信号生成部42の構成及びその動作について説明することで十分である。すなわち、第1〜第3チャンネルの受信信号生成部の構成はそれぞれ同一であるから、符号分割多重信号31を各チャンネルへ分配する機能を除いた、受信部40の有する機能についての説明を、ここでは、第1チャンネルの受信信号生成部42の構成及びその動作について説明することによって行う。   The function of receiving the received signal by decoding the code division multiplexed signal with the code assigned to the receiving unit 40 is a function that each of the received signal generating units of the first to third channels has in common. . Therefore, as a description of the function of the receiving unit 40, it is sufficient to describe the configuration and the operation of the received signal generating unit 42 of the first channel. That is, since the configurations of the reception signal generation units for the first to third channels are the same, the description of the functions of the reception unit 40 excluding the function of distributing the code division multiplexed signal 31 to each channel will be described here. Now, the configuration and operation of the reception signal generation unit 42 of the first channel will be described.

第1チャンネルの受信信号生成部42は、復号器52、自己相関成分抽出部54、光パルス幅拡張器64、及び受信信号処理部66を具えている。   The first channel received signal generator 42 includes a decoder 52, an autocorrelation component extractor 54, an optical pulse width expander 64, and a received signal processor 66.

復号器52は、符号分割多重信号51-1を入力して第1チャンネルに割り当てられた符号を用いて相関処理を行って、自己相関成分と相互相関成分とからなる相関信号53を生成して出力する。復号器52にこのような機能を実現させるためには、送信部10において第1チャンネルに設置された符号器22に利用されたSSFBGと同一の構造のSSFBGを、復号器52にも利用すればよい。   The decoder 52 receives the code division multiplexed signal 51-1 and performs correlation processing using the code assigned to the first channel to generate a correlation signal 53 composed of an autocorrelation component and a cross-correlation component. Output. In order to realize such a function in the decoder 52, if the SSFBG having the same structure as the SSFBG used in the encoder 22 installed in the first channel in the transmission unit 10 is also used in the decoder 52, Good.

自己相関成分抽出部54は、自己相関成分と相互相関成分とを含む相関信号53から自己相関成分を抽出する。多重するチャンネル数が少なければ、自己相関成分の光パルスのピーク強度は、相互相関成分の光パルスのピーク強度よりも大きいので、閾値処理することによって、自己相関成分を抽出することが可能である。しかしながら、多重するチャンネル数が多くなると、上述したように、自己相関成分の光パルスの強度と相互相関成分の光パルスの強度の差が小さくなるため、閾値処理によって、自己相関成分を抽出することが困難となる。   The autocorrelation component extraction unit 54 extracts an autocorrelation component from the correlation signal 53 including the autocorrelation component and the cross-correlation component. If the number of channels to be multiplexed is small, the peak intensity of the optical pulse of the autocorrelation component is larger than the peak intensity of the optical pulse of the cross correlation component. Therefore, it is possible to extract the autocorrelation component by threshold processing. . However, as the number of multiplexed channels increases, as described above, the difference between the intensity of the optical pulse of the autocorrelation component and the intensity of the optical pulse of the cross-correlation component decreases, so that the autocorrelation component is extracted by threshold processing. It becomes difficult.

そこで、時間ゲート処理によって、自己相関成分を抽出する手法がとられる。時間ゲート処理とは、時間軸上で相互相関成分の光パルスが存在するタイムスロットのみに対して時間ゲートの窓を開け、かつそれ以外のタイムスロットに対しては時間ゲートの窓を閉じるという手段を用いて、自己相関成分の光パルスのみを通過させることによって、相関信号53から自己相関成分を抽出する処理をいう。時間ゲートの窓の開け閉めを行うために、相関信号53から抽出されるクロック信号が必要となる。   Therefore, a method of extracting an autocorrelation component by time gate processing is employed. Time gate processing means that a time gate window is opened only for a time slot in which an optical pulse of a cross-correlation component exists on the time axis, and a time gate window is closed for other time slots. Is used to extract the autocorrelation component from the correlation signal 53 by passing only the optical pulse of the autocorrelation component. In order to open and close the window of the time gate, a clock signal extracted from the correlation signal 53 is required.

相関信号53は、分岐器58によって自己相関信号抽出用の相関信号59-1とクロック信号抽出用の相関信号59-2とに分岐される。相関信号59-2は、クロック信号抽出部60に入力されて、クロック信号61が抽出されて出力される。このクロック信号61は、時間ゲート処理部62に入力されて、時間ゲートの窓の開閉に使われる。   Correlation signal 53 is branched by branching device 58 into autocorrelation signal extraction correlation signal 59-1 and clock signal extraction correlation signal 59-2. The correlation signal 59-2 is input to the clock signal extraction unit 60, and the clock signal 61 is extracted and output. This clock signal 61 is input to the time gate processing unit 62 and used to open and close the window of the time gate.

図1及び図2では、図示は省略してあるが、クロック信号61によって時間ゲートの窓の開閉を実行するには、クロック信号61を、時間ゲートを駆動するために必要とされる電気信号の形態に変換する必要がある。すなわち、時間ゲートを駆動する時間ゲート駆動回路が用いられる。時間ゲート駆動回路は、時間ゲートに使われる光スイッチ素子の種類に応じて用意する必要がある。   Although not shown in FIGS. 1 and 2, in order to open and close the window of the time gate by the clock signal 61, the clock signal 61 is an electric signal required for driving the time gate. It needs to be converted to form. That is, a time gate driving circuit for driving the time gate is used. The time gate drive circuit needs to be prepared according to the type of optical switch element used for the time gate.

時間ゲート処理部62に利用される光スイッチ素子としては、光ファイバーループによるサニャック型干渉計、あるいは電界吸収型光変調器(Electro-absorption Modulator)等の光変調器を適宜利用することが可能である。   As an optical switching element used for the time gate processing unit 62, an optical modulator such as a Sagnac interferometer using an optical fiber loop or an electro-absorption modulator can be used as appropriate. .

図2を参照して、クロック信号抽出部60の構成及びその動作について説明する。図2は、OCDM送受信装置の受信部40の第1チャンネルの受信信号生成部42の具体的構成を示す概略的ブロック構成図である。   The configuration and operation of the clock signal extraction unit 60 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic block configuration diagram showing a specific configuration of the reception signal generation unit 42 of the first channel of the reception unit 40 of the OCDM transmission / reception apparatus.

クロック信号抽出部60は、O/E変換器70、バンドパスフィルタ(BPF: Band-Pass filter)72、及び位相同期回路(Phase-locked loop回路:PLL回路)74を具えている。O/E変換器70は、クロック信号抽出用の相関信号59-2を入力して、電気相関信号71に変換して出力する。BPF 72は、電気相関信号71を入力して、通信レートの周波数成分を選択して透過させることによってPLL回路入力信号73を生成して出力する。PLL回路74は、PLL回路入力信号73を入力して、クロック信号61を生成して出力する。   The clock signal extraction unit 60 includes an O / E converter 70, a band-pass filter (BPF) 72, and a phase-locked loop circuit (PLL circuit) 74. The O / E converter 70 receives the correlation signal 59-2 for clock signal extraction, converts it into an electrical correlation signal 71, and outputs it. The BPF 72 receives the electrical correlation signal 71, selects and transmits the frequency component of the communication rate, and generates and outputs a PLL circuit input signal 73. The PLL circuit 74 receives the PLL circuit input signal 73, generates a clock signal 61, and outputs it.

図2に示すクロック信号抽出部60は、クロック信号を抽出するための装置が標準的に具えているO/E変換器70、BPF 72、及びPLL回路74を象徴的に示したものであり、実際のクロック信号抽出装置の具体的構造を示すものではない。クロック信号抽出用の相関信号59-2からクロック信号61を生成して出力するには、周知の方法の中から適宜選択した方法を用いればよい。具体的には、例えば、以下のように行うことが可能である。   The clock signal extraction unit 60 shown in FIG. 2 symbolically shows an O / E converter 70, a BPF 72, and a PLL circuit 74 that a device for extracting a clock signal typically includes, It does not show a specific structure of an actual clock signal extraction device. In order to generate and output the clock signal 61 from the correlation signal 59-2 for clock signal extraction, a method appropriately selected from known methods may be used. Specifically, for example, it can be performed as follows.

まず、クロック信号抽出用の相関信号59-2を光パルス信号のビットレート周波数fの電気信号と、fより小さい周波数Δfの電気信号とをミキシングして得られる変調電気信号によって変調して、変調光パルス信号を生成する。この変調光パルス信号から周波数fのクロック信号を抽出することが可能である(例えば、特許第3904567号公報参照)。   First, the correlation signal 59-2 for clock signal extraction is modulated by modulating the modulated electrical signal obtained by mixing the electrical signal with the bit rate frequency f of the optical pulse signal and the electrical signal with a frequency Δf smaller than f. An optical pulse signal is generated. It is possible to extract a clock signal having a frequency f from this modulated optical pulse signal (see, for example, Japanese Patent No. 3904567).

図1に示すように、自己相関成分抽出部54から出力される、相関信号59-1から自己相関成分を抽出することによって生成された自己相関信号63は、光パルス幅拡張器64に入力される。光パルス幅拡張器64において、自己相関信号63を構成する光パルスの幅は拡張される。以後、単に光パルスの幅という場合は、光パルスの時間波形の半値幅、すなわち、時間軸上での光パルスの半値幅をいうものとする。また、光パルス幅拡張器とは、時間軸上での光パルスの半値幅を拡張する機能を有する素子であることを意味する。   As shown in FIG. 1, the autocorrelation signal 63 generated by extracting the autocorrelation component from the correlation signal 59-1 output from the autocorrelation component extraction unit 54 is input to the optical pulse width expander 64. The In the optical pulse width expander 64, the width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 is expanded. Hereinafter, the term “light pulse width” simply refers to the half-value width of the time waveform of the light pulse, that is, the half-value width of the light pulse on the time axis. The optical pulse width expander means an element having a function of expanding the half width of the optical pulse on the time axis.

光パルス幅拡張器64において、自己相関信号63を構成する光パルスの幅を、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さに拡張するのが好ましい。自己相関信号63を構成する光パルスの幅は広いほど、受信信号処理部66において実行される光受信信号を電気受信信号に変換する処理には有利である。しかしながら、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅を超える広さまで拡張すると、電気受信信号の隣接するビット同士となる電気パルスが重なり合う部分が発生し、受信誤りの発生原因となる。したがって、自己相関信号63を構成する光パルスの幅は、光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅と等しい広さまで拡張するのが理想である。   The optical pulse width expander 64 preferably expands the width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal. The wider the width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63, the more advantageous is the process for converting the optical reception signal executed in the reception signal processing unit 66 into an electric reception signal. However, when the optical pulse is expanded to a width exceeding the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal, a portion where the electric pulses that are adjacent bits of the electric reception signal overlap with each other is generated, causing a reception error. Therefore, the width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 is ideally expanded to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal.

光パルス幅拡張器64は、波長分散媒質を用いて構成するのが好適である。相関信号59-1から抽出される自己相関信号63を構成する光パルスの時間幅は狭いので、その波長スペクトルの幅は広い。すなわち、自己相関信号63を構成する光パルスの時間軸上での半値幅と、周波数スペクトルにおける半値幅との積は一定であるという関係がある。これは、自己相関信号63を構成する光パルスと、この光パルスの周波数スペクトル空間での光パルスとは、互いにフーリエ変換の関係になっているからである。したがって、自己相関信号63を構成する光パルスは、時間軸上での半値幅が狭いほど、周波数スペクトル空間での半値幅は広くなり、より多くの波長成分を含む光パルスであることになる。   The optical pulse width expander 64 is preferably configured using a wavelength dispersion medium. Since the time width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 extracted from the correlation signal 59-1 is narrow, its wavelength spectrum is wide. That is, there is a relationship that the product of the half width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 and the half width in the frequency spectrum is constant. This is because the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 and the optical pulse in the frequency spectrum space of this optical pulse are in a Fourier transform relationship with each other. Therefore, the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 is an optical pulse including a larger number of wavelength components because the half-value width in the frequency spectrum space is wider as the half-value width on the time axis is narrower.

したがって、光パルス幅拡張器64には、屈折率が波長に依存する光の伝送媒体である波長分散媒質を利用するのが好適である。あるいは光パルスの時間幅を拡張する機能を有する波長分散素子を利用するのが好適である。   Therefore, it is preferable to use a chromatic dispersion medium, which is a light transmission medium whose refractive index depends on the wavelength, for the optical pulse width expander 64. Alternatively, it is preferable to use a wavelength dispersion element having a function of extending the time width of the optical pulse.

周波数スペクトル空間での半値幅の広い光パルスは、波長分散媒質を通過することによって、波長に応じたそれぞれ異なる時間遅れが生じる。その結果、時間軸上で波長の短い成分と長い成分とが分離されることによって、時間軸上での半値幅が広げられる。   Optical pulses having a wide half-value width in the frequency spectrum space pass through the chromatic dispersion medium, thereby causing different time delays corresponding to the wavelengths. As a result, by separating the short wavelength component and the long wavelength component on the time axis, the half width on the time axis is widened.

波長分散媒質として、最も容易に利用できるのは、光ファイバである。光ファイバは、光通信において伝送路として利用されるものであるから、波長分散媒質として光ファイバを用いることは、OCDM送受信装置を構成する他の構成要素との結合も容易であるという利点を有する。ただし、通常の光伝送路に利用される光ファイバは、波長分散が大きくないので、波長分散媒質として利用するには相当の長さを必要とする。   An optical fiber can be most easily used as the chromatic dispersion medium. Since an optical fiber is used as a transmission line in optical communication, the use of an optical fiber as a wavelength dispersion medium has an advantage that it can be easily combined with other components constituting the OCDM transceiver. . However, since an optical fiber used for a normal optical transmission line does not have a large chromatic dispersion, a considerable length is required to use it as a chromatic dispersion medium.

また、波長分散素子としては、光ファイバのコアの屈折率変調周期を段階的に変化させて形成することによって作製されるチャープトファイバグレーティングが知られている。(例えば、URL: http://www.mitsubishi-cable.co.jp/jihou/pdf/94
/04.pdf[2007年7月24日検索]を参照)。チャープトファイバグレーティングは、波長分散が十分大きいので、短い長さで光ファイバと同等の機能を果すことが可能である。したがって、チャープトファイバグレーティングを波長分散素子として利用すれば、コンパクトな光パルス幅拡張器を構成することが可能となる。しかしながら、チャープトファイバグレーティングは、高価であるため、OCDM送受信装置を製造するためのコストが高くなる。
As a wavelength dispersion element, a chirped fiber grating manufactured by changing the refractive index modulation period of a core of an optical fiber stepwise is known. (For example, URL: http://www.mitsubishi-cable.co.jp/jihou/pdf/94
/04.pdf [See July 24, 2007 search]). The chirped fiber grating has sufficiently large chromatic dispersion, so that it can perform the same function as an optical fiber with a short length. Therefore, if the chirped fiber grating is used as a wavelength dispersion element, a compact optical pulse width expander can be configured. However, since the chirped fiber grating is expensive, the cost for manufacturing the OCDM transmitter / receiver increases.

また、波長分散素子として、エタロンを用いることも可能である(例えば、URL: http://www.business-i.jp/sentan/jusyou/2007/suda.pdf[2007年7月24日検索]を参照)。いずれにしても、波長分散媒質または、波長分散素子として何を利用するかは、OCDM送受信装置を製造する上で、コスト等を勘案して決定すべき設計的事項に属する。   It is also possible to use an etalon as a wavelength dispersion element (for example, URL: http://www.business-i.jp/sentan/jusyou/2007/suda.pdf [searched July 24, 2007]) See). In any case, what is used as the wavelength dispersion medium or the wavelength dispersion element belongs to a design matter that should be determined in consideration of the cost and the like when manufacturing the OCDM transceiver.

光パルス幅拡張器64において、自己相関信号63を構成する光パルスの幅は拡張されて光受信信号65が生成されて出力される。図2に示すように、光受信信号65は、受信信号処理部66に入力されて電気受信信号83として生成されて出力される。この電気受信信号83が、受信部40において最終的に取得される受信信号である。   In the optical pulse width expander 64, the width of the optical pulse constituting the autocorrelation signal 63 is expanded, and an optical reception signal 65 is generated and output. As shown in FIG. 2, the optical reception signal 65 is input to the reception signal processing unit 66, and is generated and output as an electric reception signal 83. This electrical reception signal 83 is a reception signal finally acquired by the reception unit 40.

受信信号処理部66は、O/E変換器76、増幅器78、ローパスフィルタ(LPF: low-pass filter)80及び判定回路82を具えている。O/E変換器76は、光受信信号65を入力して光電変換して電気信号77を生成して出力する。増幅器78は、LPF 80及び判定回路82の正確な処理動作のために必要とされ、かつ最終的に得られる受信信号が、受信信号処理部66の後段に設置される受信信号を利用するための装置(図示を省略してある。)において必要とされる強度となるように、電気信号77を増幅して、電気信号79として出力する。 The received signal processing unit 66 includes an O / E converter 76, an amplifier 78, a low-pass filter (LPF) 80, and a determination circuit 82. The O / E converter 76 receives the optical reception signal 65, performs photoelectric conversion, generates an electrical signal 77 , and outputs it. The amplifier 78 is necessary for the accurate processing operation of the LPF 80 and the determination circuit 82, and the finally obtained reception signal is used for using the reception signal installed at the subsequent stage of the reception signal processing unit 66. The electric signal 77 is amplified and output as an electric signal 79 so that the intensity required by the apparatus (not shown) is obtained.

増幅器78から出力される電気信号79は、LPF 80によって、光パルス信号のビットレートを含みそれよりも低い周波数成分が選択されて透過させられることによって、低周波数の雑音成分が除去されて電気受信信号81として出力される。LPF 80のカットオフ周波数が、LPF 80で遮断される電気信号79に含まれる周波数成分の周波数の最大値に等しい。 The electrical signal 79 output from the amplifier 78 is transmitted by selecting a low frequency component including the bit rate of the optical pulse signal and transmitting it by the LPF 80, thereby removing the low frequency noise component. The signal 81 is output. The cutoff frequency of the LPF 80 is equal to the maximum value of the frequency components included in the electric signal 79 cut off by the LPF 80.

電気受信信号81は、判定回路82に入力されて、デジタル信号に変換されてデジタル電気受信信号83として出力される。判定回路は、例えば、コンパレータとDフリップフロップ回路とを組み合わせて構成される周知の回路構成として形成できる。コンパレータには、クロック信号抽出部で抽出されたクロック信号を利用することが可能である(図示を省略してある。)。アナログ信号として判定回路に入力される電気受信信号81は、コンパレータで閾値処理され、Dフリップフロップ回路でデジタル受信信号として生成される。   The electrical reception signal 81 is input to the determination circuit 82, converted into a digital signal, and output as a digital electrical reception signal 83. The determination circuit can be formed, for example, as a known circuit configuration configured by combining a comparator and a D flip-flop circuit. The comparator can use the clock signal extracted by the clock signal extraction unit (not shown). The electric reception signal 81 input to the determination circuit as an analog signal is subjected to threshold processing by a comparator, and is generated as a digital reception signal by a D flip-flop circuit.

受信信号をアナログ信号として取得することが最終目的である場合には、判定回路は必要とされない。いずれにしても、受信信号処理部66によって、光受信信号65は、電気受信信号として取得されることになる。受信部40は、受信した符号分割多重信号を、割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得する機能を果す構成要素である。ここで、光受信信号65、アナログ電気受信信号81、デジタル電気受信信号83を総称する場合には、単に、受信信号という用語を用いるものとする。   If the final goal is to obtain the received signal as an analog signal, no decision circuit is required. In any case, the optical reception signal 65 is acquired as an electric reception signal by the reception signal processing unit 66. The receiving unit 40 is a component that performs a function of decoding a received code division multiplexed signal with an assigned code to obtain a received signal. Here, when the optical reception signal 65, the analog electrical reception signal 81, and the digital electrical reception signal 83 are collectively referred to, the term reception signal is simply used.

この発明の特徴は、受信側において復号化されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅を、受信信号として正しく認識することが可能である程度まで拡張することにあるから、受信部40の果すべき機能として、時間幅の広い光パルス列からなる光受信信号65を生成できることが必須の条件である。すなわち、時間幅の広い光パルス列からなる光受信信号65が生成できれば、この発明の目的を達したものということができる。したがって、受信部で最終的に受信される受信信号が光信号の形態であるか、アナログ電気信号の形態であるか、デジタル電気信号の形態であるかは、二義的な問題である。   The feature of the present invention is to extend the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal decoded and generated on the reception side to a certain extent that it can be correctly recognized as the reception signal. As a function to be fulfilled, it is an indispensable condition that an optical reception signal 65 composed of an optical pulse train having a wide time width can be generated. That is, if the optical reception signal 65 composed of an optical pulse train having a wide time width can be generated, it can be said that the object of the present invention is achieved. Therefore, whether the reception signal finally received by the reception unit is in the form of an optical signal, an analog electric signal, or a digital electric signal is a secondary problem.

そこで、受信信号とは、光受信信号65、アナログ電気受信信号81、デジタル電気受信信号83の総称であるものし、受信部40に求められる機能を、「受信した符号分割多重信号を、割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得するもの」と定義した。   Therefore, the received signal is a general term for the optical received signal 65, the analog electric received signal 81, and the digital electric received signal 83, and the function required for the receiving unit 40 is "assigned the received code division multiplexed signal. The received signal is obtained by decoding with the code. "

<OCDM送受信方法>
上述したように、この発明の実施の形態のOCDM送受信装置によれば、送信ステップと受信ステップとを含む、この発明のOCDM送受信方法を実現することが可能である。
<OCDM transmission / reception method>
As described above, according to the OCDM transmission / reception apparatus of the embodiment of the present invention, the OCDM transmission / reception method of the present invention including the transmission step and the reception step can be realized.

送信ステップ及び受信ステップは、それぞれOCDM送受信装置の送信部10及び受信部40において実現される。受信部ステップを構成する、多重信号分配ステップ、復号化ステップ、自己相関成分抽出ステップ、及び光パルス幅拡張ステップは、それぞれ、分配器50、復号器52、自己相関成分抽出部54、及び光パルス幅拡張器64によって実行される。また、自己相関成分抽出ステップが含む、クロック信号抽出ステップ及び時間ゲート処理ステップはそれぞれ、クロック信号抽出部60及び時間ゲート処理部62によって実行される。   The transmission step and the reception step are realized in the transmission unit 10 and the reception unit 40 of the OCDM transmission / reception apparatus, respectively. Multiplex signal distribution step, decoding step, autocorrelation component extraction step, and optical pulse width expansion step constituting the reception unit step are respectively a distributor 50, a decoder 52, an autocorrelation component extraction unit 54, and an optical pulse. Performed by the width expander 64. The clock signal extraction step and the time gate processing step included in the autocorrelation component extraction step are executed by the clock signal extraction unit 60 and the time gate processing unit 62, respectively.

図1、図2及び図3(A)〜(E)を参照して、この発明のOCDM送受信方法について説明する。図3(A)〜(E)は、この発明のOCDM送受信装置の各所における信号の時間波形を示す図である。横軸は時間軸であり、任意スケールで目盛って示してある。また、縦軸は省略してあるが、縦軸方向に光強度を任意スケールで目盛って示してある。   The OCDM transmission / reception method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3A to 3E. FIGS. 3A to 3E are diagrams showing time waveforms of signals at various points in the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention. The horizontal axis is the time axis, and is scaled on an arbitrary scale. Although the vertical axis is omitted, the light intensity is graduated in an arbitrary scale in the vertical axis direction.

図3(A)は、光パルス信号21の時間波形を示す図である。光パルス信号21を構成している光パルスの時間軸上での半値幅は、Δtである。図3(B)は、第1チャンネルの送信信号生成部12から出力された符号化光パルス信号23、第2チャンネルの送信信号生成部14から出力された符号化光パルス信号25、及び第3チャンネルの送信信号生成部16から出力された符号化光パルス信号27が、合成器26で多重化されて生成される符号分割多重信号31の時間波形を示す図である。すなわち、図3(B)は、送信ステップによって生成されて出力される符号分割多重信号31の時間波形を示す図である。   FIG. 3 (A) is a diagram showing a time waveform of the optical pulse signal 21. FIG. The half width on the time axis of the optical pulse constituting the optical pulse signal 21 is Δt. FIG. 3B shows an encoded optical pulse signal 23 output from the first channel transmission signal generation unit 12, an encoded optical pulse signal 25 output from the second channel transmission signal generation unit 14, and a third 3 is a diagram illustrating a time waveform of a code division multiplexed signal 31 generated by multiplexing an encoded optical pulse signal 27 output from a channel transmission signal generation unit 16 by a combiner 26. FIG. That is, FIG. 3 (B) is a diagram showing a time waveform of the code division multiplexed signal 31 generated and output by the transmission step.

また、図3(B)に示す時間波形は、分配器50によって各チャンネルに分配される符号分割多重信号51-1、符号分割多重信号51-2及び符号分割多重信号51-3の時間波形をも示している。すなわち、図3(B)に示す時間波形は、多重信号分配ステップによって生成された信号の時間波形も示している。   Also, the time waveform shown in FIG. 3 (B) is the time waveform of the code division multiplexed signal 51-1, the code division multiplexed signal 51-2, and the code division multiplexed signal 51-3 distributed to each channel by the distributor 50. It also shows. That is, the time waveform shown in FIG. 3B also shows the time waveform of the signal generated by the multiple signal distribution step.

符号分割多重信号31の時間波形と、符号分割多重信号51-1、符号分割多重信号51-2及び符号分割多重信号51-3の時間波形とは、これらの信号を形成している光パルスの強度が異なるのみであり、波形形状は全く同一である。現実の装置として構成される場合には、分配器50と各チャンネルの復号器との間に光増幅器(図示を省略してある。)を配置して、分配器50によって分配された符号分割多重信号を増幅して、それぞれ符号分割多重信号51-1、符号分割多重信号51-2及び符号分割多重信号51-3として各チャンネルに供給する形態がとられる場合もある。   The time waveform of the code division multiplexed signal 31 and the time waveforms of the code division multiplexed signal 51-1, the code division multiplexed signal 51-2, and the code division multiplexed signal 51-3 are the optical pulses forming these signals. Only the intensity is different, and the waveform shape is exactly the same. When configured as an actual device, an optical amplifier (not shown) is arranged between the distributor 50 and the decoder of each channel, and the code division multiplexing distributed by the distributor 50 is performed. In some cases, the signal is amplified and supplied to each channel as a code division multiplexed signal 51-1, a code division multiplexed signal 51-2, and a code division multiplexed signal 51-3, respectively.

図3(B)に示す時間波形は、符号化光パルス信号23、符号化光パルス信号25及び符号化光パルス信号27を構成するチップパルスが、時間軸上で重ね合わせられて生成された符号分割多重信号の時間波形であるから、この時間波形を形成しているチップパルスの半値幅は、光パルスの半値幅Δtより狭いΔt'である。具体的には、Δt'は、Δtを符号長で除した値に等しい。例えば、符号長が128である場合は、Δt'=Δt/128である。   The time waveform shown in FIG. 3B is a code generated by superimposing the chip pulses constituting the encoded optical pulse signal 23, the encoded optical pulse signal 25, and the encoded optical pulse signal 27 on the time axis. Since it is a time waveform of the division multiplexed signal, the half width of the chip pulse forming this time waveform is Δt ′ narrower than the half width Δt of the optical pulse. Specifically, Δt ′ is equal to a value obtained by dividing Δt by the code length. For example, when the code length is 128, Δt ′ = Δt / 128.

図3(C)は、復号器52から出力される相関信号53の時間波形を示す図である。すなわち図3(C)は、復号化ステップによって生成された信号である相関信号53の時間波形を示している。相関信号53は、図3(C)に示すように、自己相関成分を構成するチップパルス(図3(C)ではsで示してある。)と、相互相関成分を構成するチップパルス(図3(C)ではcで示してある。)とで構成されている。自己相関成分を構成するチップパルスの半値幅は、既に説明したように、Δt'に等しい。   FIG. 3C shows a time waveform of correlation signal 53 output from decoder 52. That is, FIG. 3C shows a time waveform of the correlation signal 53 that is a signal generated by the decoding step. As shown in FIG. 3C, the correlation signal 53 includes a chip pulse constituting an autocorrelation component (indicated by “s” in FIG. 3C) and a chip pulse constituting a cross-correlation component (FIG. 3). (In (C), it is indicated by c.)). The half-value width of the chip pulse constituting the autocorrelation component is equal to Δt ′ as already described.

図3(D)は、自己相関成分抽出部54から出力される自己相関信号63の時間波形を示す図である。すなわち、図3(D)に示す時間波形は、自己相関成分抽出ステップによって抽出された信号である自己相関信号63の時間波形である。自己相関成分抽出部54によって、相互相関成分は除去されているので、図3(C)においてcで示されている相互相関成分を構成するチップパルスは現れていない。自己相関成分抽出ステップでは、相互相関成分が除去されるだけで自己相関成分を構成するチップパルスの半値幅には影響が与えられないから、図3(D)に示す自己相関信号63の時間波形に現れるチップパルスの半値幅は、Δt'である。   FIG. 3 (D) is a diagram showing a time waveform of the autocorrelation signal 63 output from the autocorrelation component extraction unit 54. That is, the time waveform shown in FIG. 3D is a time waveform of the autocorrelation signal 63 that is the signal extracted by the autocorrelation component extraction step. Since the cross-correlation component is removed by the autocorrelation component extraction unit 54, the chip pulse constituting the cross-correlation component indicated by c in FIG. 3C does not appear. In the autocorrelation component extraction step, only the cross-correlation component is removed, and the half width of the chip pulse constituting the autocorrelation component is not affected, so the time waveform of the autocorrelation signal 63 shown in FIG. The half width of the chip pulse appearing at is Δt ′.

図3(E)は、光パルス幅拡張器64から出力される光受信信号65の時間波形を示す図である。すなわち、図3(E)に示す時間波形は、光パルス幅拡張ステップで生成される信号である光受信信号65の時間波形である。図3(E)に示すチップパルスは、光パルス幅拡張ステップにおいて、図3(A)に示した光パルス信号21の半値幅であるΔtに等しくなるまで拡張されている。その上、図3(E)に示す複数のチップパルスのピーク位置間の時間軸上での相対的位置関係は、図3(A)に示した光パルス信号21の複数の光パルスのピーク位置間の時間軸上での相対的位置関係と一致している。すなわち、光受信信号65の時間波形は、図3(A)に示した光パルス信号21の時間波形と相似の関係となっており、光パルス幅拡張ステップが終了した時点で、光パルス信号21が再生された状態となっていることを示している。   FIG. 3 (E) is a diagram illustrating a time waveform of the optical reception signal 65 output from the optical pulse width expander 64. That is, the time waveform shown in FIG. 3E is a time waveform of the optical reception signal 65 that is a signal generated in the optical pulse width expansion step. The chip pulse shown in FIG. 3 (E) is expanded until it becomes equal to Δt, which is the half-value width of the optical pulse signal 21 shown in FIG. 3 (A), in the optical pulse width expansion step. In addition, the relative positional relationship on the time axis between the peak positions of the plurality of chip pulses shown in FIG. 3 (E) is the peak position of the plurality of optical pulses of the optical pulse signal 21 shown in FIG. It is consistent with the relative positional relationship on the time axis. That is, the time waveform of the optical reception signal 65 is similar to the time waveform of the optical pulse signal 21 shown in FIG. 3 (A), and when the optical pulse width expansion step ends, the optical pulse signal 21 Indicates that it has been played back.

<光パルス幅拡張器の効果>
光受信信号65が、O/E変換器76あるいはLPF 80の時間応答速度、すなわち周波数応答帯域による制限を受けて、光電変換あるいはフィルタリングが行われる結果、生成される電気受信信号81のパルスの幅が広がる。一方で、周波数応答帯域による制限を受けて、光受信信号65に含まれる周波数成分のうち、O/E変換器76あるいはLPF 80の周波数応答帯域に含まれない周波数成分は遮断されてしまうため、生成される電気受信信号81のパワー損失が生じ、信号としての品質が低下する。
<Effect of optical pulse width expander>
The width of the pulse of the electric reception signal 81 generated as a result of photoelectric conversion or filtering by the optical reception signal 65 being subjected to the time response speed of the O / E converter 76 or the LPF 80, that is, the frequency response band. Spread. On the other hand, the frequency component not included in the frequency response band of the O / E converter 76 or the LPF 80 among the frequency components included in the optical reception signal 65 is blocked due to the restriction due to the frequency response band, The power loss of the generated electric reception signal 81 occurs, and the quality of the signal is lowered.

例えば、O/E変換器76の周波数応答帯域が十分な広さを有していなければ、光電変換効率が低下して、後段に配置されている増幅器78の利得を大きくしなければならない。その結果、増幅器78において、多くの雑音が電気受信信号81に混入することとなる。また、LPF 80の周波数応答帯域が十分な広さを有していなければ、フィルタ透過損失が増大して、やはり電気受信信号81のパワー損失が生じ、信号としての品質が低下する。   For example, if the frequency response band of the O / E converter 76 does not have a sufficient width, the photoelectric conversion efficiency is lowered, and the gain of the amplifier 78 arranged in the subsequent stage must be increased. As a result, in the amplifier 78, a lot of noise is mixed into the electric reception signal 81. Further, if the frequency response band of the LPF 80 does not have a sufficient width, the filter transmission loss increases, the power loss of the electric reception signal 81 also occurs, and the signal quality is lowered.

図4〜図6を参照して、光パルス幅拡張ステップを実行しないで、直接時間ゲート62から出力される自己相関信号63を、O/E変換器76によって光電変換した場合の、LPF 80から出力される信号のパルスのデューティー比及びパワー損失について検討した結果を説明する。図4は、受信部40の第1チャンネルの時間ゲート処理部62からLPF 80に至るまでの構成を、この発明のOCDM送受信装置の概略的ブロック構成図から抜き出して示した図である。図4では、時間ゲート処理部62とO/E変換器76の間に光パルス幅拡張器64は配置されていない。   Referring to FIGS. 4 to 6, the autocorrelation signal 63 output directly from the time gate 62 without performing the optical pulse width expansion step is obtained from the LPF 80 when photoelectrically converted by the O / E converter 76. The result of examining the duty ratio and power loss of the pulse of the output signal will be described. FIG. 4 is a diagram extracted from the schematic block diagram of the OCDM transmitting / receiving apparatus according to the present invention, showing the configuration from the time gate processing unit 62 of the first channel of the receiving unit 40 to the LPF 80. In FIG. 4, the optical pulse width expander 64 is not disposed between the time gate processing unit 62 and the O / E converter 76.

上述のLPF 80から出力される信号のパルスのデューティー比及びパワー損失計算では、自己相関成分抽出部54から出力される相関信号63に相当する信号として、RZフォーマットの光パルス信号を想定した。すなわち、図4に示すように、相関信号59-1に相当する信号としてRZフォーマットの光パルス信号59-1'が時間ゲート処理部62をそのまま通過して、光パルス信号63'としてO/E変換器76に入力されると想定して計算を行った。   In the pulse duty ratio and power loss calculation of the signal output from the LPF 80 described above, an optical pulse signal in the RZ format is assumed as a signal corresponding to the correlation signal 63 output from the autocorrelation component extraction unit 54. That is, as shown in FIG. 4, the optical pulse signal 59-1 ′ in the RZ format as a signal corresponding to the correlation signal 59-1 passes through the time gate processing unit 62 as it is, and O / E as the optical pulse signal 63 ′. The calculation was performed assuming that the signal was input to the converter 76.

O/E変換器76に入力される光パルス信号63'は、信号ビットレートが625 Mbit/s(すなわち、信号周期1.6 ns)、光パルス幅が6.3 ps、光パルスの形状をガウシアン曲線の形状と仮定した。O/E変換器76の周波数応答帯域をチップレート相当の160 GHzとし、更に生成された電気パルス信号77'を増幅器78で増幅して電気パルス信号79'としてLPF 80でフィルタリングして周波数帯域を制限して得られる電気信号81'のパルスのデューティー比及びパワー損失を計算した。このデューティー比は、[(電気信号81'の光パルスの時間幅)/(信号周期)]×100として計算した。   The optical pulse signal 63 ′ input to the O / E converter 76 has a signal bit rate of 625 Mbit / s (that is, a signal period of 1.6 ns), an optical pulse width of 6.3 ps, and an optical pulse shape of a Gaussian curve. Assumed. The frequency response band of the O / E converter 76 is set to 160 GHz corresponding to the chip rate, and the generated electric pulse signal 77 ′ is amplified by the amplifier 78 and filtered by the LPF 80 as the electric pulse signal 79 ′ to thereby change the frequency band. The duty ratio of the pulse of the electric signal 81 ′ obtained by limiting and the power loss were calculated. This duty ratio was calculated as [(time width of optical pulse of electric signal 81 ′) / (signal period)] × 100.

図5は、LPF 80のカットオフ周波数に対する、LPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比との関係、及びLPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失との関係を示す図である。LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失とは、LPF 80を通過する電気パルス信号79'のパワー損失と言い換えても良い。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the cutoff frequency of the LPF 80 and the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 and the passing loss of the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80. is there. The passage loss of the electric pulse signal 79 ′ that passes through the LPF 80 may be rephrased as the power loss of the electric pulse signal 79 ′ that passes through the LPF 80.

横軸は、LPF 80のカットオフ周波数をGHz単位で目盛って示してある。左側の縦軸は、LPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比を%で示してある。また、右側の縦軸は、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失をdB単位で目盛って示してある。   The horizontal axis shows the cutoff frequency of LPF 80 scaled in GHz. The left vertical axis indicates the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 in%. Further, the vertical axis on the right side shows the passage loss of the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80 in a unit of dB.

図5において、LPF 80のカットオフ周波数に対するLPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比を黒い三角形の印で示し、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失は、×印によって示してある。また、LPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比との関係及びLPF 80におけるパワー損失についての計算は、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の強度に対する電気信号81'の強度比が、LPF 80におけるパワー損失に相当するものとして行った。   In FIG. 5, the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 with respect to the cut-off frequency of the LPF 80 is indicated by a black triangle mark, and the passing loss of the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80 is indicated by a cross mark. It is shown. The calculation of the relationship with the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 and the power loss in the LPF 80 is based on the ratio of the intensity of the electric signal 81 ′ to the intensity of the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80. , As equivalent to power loss in LPF 80.

LPF 80のカットオフ周波数が、図5の一番右の観測点(図5においてPで示す下向きの矢印の位置)に対応する、チップレート相当の160 GHzにおいては、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失は、ほぼ0であることが読み取れるが、このときの電気信号81'のデューティー比は0.4%であり、光パルス信号の状態におけるデューティー比と等しい。LPF 80のカットオフ周波数が低くなるにつれて電気信号81'のデューティー比は増加するが、同時にLPF 80の通過損失も増大する。   An electric pulse that passes through LPF 80 at 160 GHz corresponding to the chip rate, where the cutoff frequency of LPF 80 corresponds to the rightmost observation point in FIG. 5 (the position of the downward arrow indicated by P in FIG. 5). It can be read that the passing loss of the signal 79 ′ is almost 0, but the duty ratio of the electric signal 81 ′ at this time is 0.4%, which is equal to the duty ratio in the state of the optical pulse signal. As the cut-off frequency of LPF 80 becomes lower, the duty ratio of electric signal 81 ′ increases, but at the same time, the passage loss of LPF 80 also increases.

例えば、上述の光パルス信号63'を構成する光パルスの幅を6.3 psであるとして、LPF 80から出力される電気信号81'を構成する電気パルスの幅を、通常の通信で使われているRZフォーマットの電気パルス信号に相当する、デューティー比が10%となる150 psまで拡張するためには、LPF 80のカットオフ周波数を2.5 GHzとしなければならないことが分かる(図5において、Qで示す下向きの矢印の位置を参照)。このときのLPF 80の通過損失は14 dBとなることが分かる。また、通常の通信で使われているNRZ(Non−Return-to-Zero)フォーマットの電気パルス信号に相当する、デューティー比が50%となるまで電気パルスの幅を拡張するためには、LPF 80のカットオフ周波数を469 MHzとしなければならないことが分かる(図5において、Rで示す下向きの矢印の位置を参照)。このときのLPF 80の通過損失は21 dBとなることが分かる。   For example, assuming that the width of the optical pulse constituting the optical pulse signal 63 ′ is 6.3 ps, the width of the electrical pulse constituting the electrical signal 81 ′ output from the LPF 80 is used in normal communication. It can be seen that the LPF 80 cut-off frequency must be 2.5 GHz in order to expand to 150 ps, which corresponds to an electric pulse signal in the RZ format, with a duty ratio of 10% (indicated by Q in FIG. 5). See the location of the down arrow). It can be seen that the LPF 80 passing loss at this time is 14 dB. In order to expand the width of the electric pulse until the duty ratio reaches 50%, which corresponds to an electric pulse signal of NRZ (Non-Return-to-Zero) format used in normal communication, LPF 80 It can be seen that the cut-off frequency of 469 has to be 469 MHz (see the position of the downward arrow indicated by R in FIG. 5). It can be seen that the LPF 80 passing loss at this time is 21 dB.

図6は、時間ゲートから出力される光パルス信号63'を構成する光パルス幅に対する、LPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比の関係、及びLPF 80の通過損失の関係を示す図である。LPF 80のカットオフ周波数が469 MHzである場合と938 MHzである場合とで計算を行った。横軸は、時間ゲートから出力される光パルス信号63'を構成する光パルス幅をps単位で目盛って示してある。左側の縦軸は、LPF 80から出力される電気信号81'のデューティー比を%で示してある。また、右側の縦軸は、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失をdB単位で目盛って示してある。図6において、LPF 80のカットオフ周波数が469 MHz及び938 MHzである場合の計算結果を、それぞれ黒い三角形の印及び黒い四角形の印で示してある。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship of the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 and the relationship of the passage loss of the LPF 80 with respect to the optical pulse width constituting the optical pulse signal 63 ′ output from the time gate. It is. The calculation was performed when the cutoff frequency of LPF 80 was 469 MHz and when it was 938 MHz. The horizontal axis shows the optical pulse width constituting the optical pulse signal 63 ′ output from the time gate in a scale in ps. The left vertical axis indicates the duty ratio of the electric signal 81 ′ output from the LPF 80 in%. Further, the vertical axis on the right side shows the passage loss of the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80 in a unit of dB. In FIG. 6, the calculation results when the cutoff frequency of the LPF 80 is 469 MHz and 938 MHz are indicated by a black triangle mark and a black square mark, respectively.

図6に示すように、LPF 80のカットオフ周波数が469 MHzである場合には電気信号81'のデューティー比を50%にすることが可能であり、938 MHzである場合には電気信号81'のデューティー比を25%にすることが可能であることが分かる。しかしながら、時間ゲートから出力される光パルス信号63'を構成する光パルス幅が狭くなるにしたがって、すなわち光パルス信号63'のデューティー比が小さくなるにしたがって、LPF 80を通過する電気パルス信号79'の通過損失が大きくなることが読み取れる。   As shown in FIG. 6, when the cutoff frequency of the LPF 80 is 469 MHz, the duty ratio of the electric signal 81 ′ can be 50%, and when it is 938 MHz, the electric signal 81 ′ It can be seen that the duty ratio can be reduced to 25%. However, as the optical pulse width constituting the optical pulse signal 63 ′ output from the time gate becomes narrower, that is, as the duty ratio of the optical pulse signal 63 ′ becomes smaller, the electric pulse signal 79 ′ passing through the LPF 80 It can be seen that the passage loss increases.

次に、図7〜図9を参照して、この発明のOCDM送受信装置が有する特徴である光パルス幅拡張ステップを実行した場合について、時間ゲートから出力される自己相関信号63を、O/E変換器76によって光電変換した場合の、LPF 80から出力される信号のパルスのデューティー比及びパワー損失に関して同様に検討した結果を説明する。図7は、受信部40の第1チャンネルの時間ゲート処理部62から、光パルス幅拡張器64を含め、LPF 80に至るまでの構成を、この発明のOCDM送受信装置の概略的ブロック構成図から抜き出して示した図である。図7では、この発明のOCDM送受信装置と同様に、時間ゲート処理部62とO/E変換器76の間に光パルス幅拡張器64が配置されている点が、上述の図4と相違する点である。   Next, referring to FIG. 7 to FIG. 9, the autocorrelation signal 63 output from the time gate for the case where the optical pulse width expansion step, which is a feature of the OCDM transceiver of the present invention, is performed, The result of the same examination regarding the duty ratio and power loss of the pulse of the signal output from the LPF 80 when photoelectric conversion is performed by the converter 76 will be described. FIG. 7 is a schematic block diagram of the OCDM transmission / reception apparatus according to the present invention, showing the configuration from the time gate processing unit 62 of the first channel of the receiving unit 40 to the LPF 80 including the optical pulse width expander 64. It is the figure extracted and shown. FIG. 7 differs from FIG. 4 described above in that an optical pulse width expander 64 is disposed between the time gate processing unit 62 and the O / E converter 76, as in the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention. Is a point.

ここでも、上述の光パルス幅拡張器64を配置しない場合における検討の条件と同様に、LPF 80から出力される信号のパルスのデューティー比及びパワー損失計算では、自己相関成分抽出部54から出力される相関信号63に相当する信号として、RZフォーマットの光パルス信号を想定した。すなわち、図7に示すように、相関信号59-1に相当する信号としてRZフォーマットの光パルス信号59-1'が時間ゲート処理部62をそのまま通過して、光パルス信号63'としてO/E変換器76に入力されると想定して計算を行った。   Here again, as in the case of the examination in the case where the optical pulse width expander 64 is not disposed, the pulse ratio of the signal output from the LPF 80 and the power loss calculation are output from the autocorrelation component extraction unit 54. As a signal corresponding to the correlation signal 63, an optical pulse signal in the RZ format was assumed. That is, as shown in FIG. 7, the optical pulse signal 59-1 ′ in the RZ format as a signal corresponding to the correlation signal 59-1 passes through the time gate processing unit 62 as it is, and the optical pulse signal 63 ′ is O / E. The calculation was performed assuming that the signal was input to the converter 76.

時間ゲート処理部62から出力され、光パルス幅拡張器64に入力される光パルス信号63'は、信号ビットレートが625 Mbit/s(すなわち、信号周期1.6 ns)であり、光パルスの形状をガウシアン曲線形状と仮定した。   The optical pulse signal 63 ′ output from the time gate processing unit 62 and input to the optical pulse width expander 64 has a signal bit rate of 625 Mbit / s (ie, a signal period of 1.6 ns), and the optical pulse shape is A Gaussian curve shape was assumed.

図8は、光パルス信号63'が光パルス幅拡散器64に入力されて、光パルス幅が拡張されて生成されて出力される光パルス信号65'のデューティー比がどのようになるかを計算した結果を示す図である。すなわち、図8は、光パルス幅拡張器64から出力される光パルス信号65'のデューティー比の、光パルス幅拡張器64によって付加される波長分散量に対する関係を示す図である。   FIG. 8 shows how the duty ratio of the optical pulse signal 65 ′ that is generated and output when the optical pulse signal 63 ′ is input to the optical pulse width spreader 64 and the optical pulse width is expanded is calculated. It is a figure which shows the result. That is, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the optical pulse signal 65 ′ output from the optical pulse width expander 64 and the chromatic dispersion amount added by the optical pulse width expander 64.

図8には、光パルス幅拡張器64に入力される光パルス信号63'を構成する光パルスの幅が、6.3 ps、13 ps、25 ps、及び50 psである場合に対して、それぞれ光パルス信号65'のデューティー比を示してある。横軸は、光パルス幅拡張器64によって付加される波長分散量をps/nm単位で目盛って示してある。縦軸は、光パルス幅拡張器64から出力される光パルス信号65'のデューティー比を%で目盛って示してある。   FIG. 8 shows the case where the optical pulse width of the optical pulse signal 63 ′ input to the optical pulse width expander 64 is 6.3 ps, 13 ps, 25 ps, and 50 ps, respectively. The duty ratio of the pulse signal 65 ′ is shown. The horizontal axis indicates the chromatic dispersion amount added by the optical pulse width expander 64 in a scale in units of ps / nm. The vertical axis shows the duty ratio of the optical pulse signal 65 ′ output from the optical pulse width expander 64 as a scale in%.

図8によれば、光パルス信号63'の光パルス幅が6.3 psである場合、デューティー比を50%とするためには、光パルス幅拡張器64によって1400 ps/nmの波長分散が付加されなければならないことが分かる。この程度の波長分散を付加することは、上述した光パルス幅拡張器64に用いて好適な、波長分散媒質である光ファイバ、波長分散素子であるチャープトファイバグレーティングあるいはエタロンを用いれば容易に実現される。これらの波長分散媒質及び波長分散素子の通過損失は、2〜3 dB程度である。   According to FIG. 8, when the optical pulse width of the optical pulse signal 63 ′ is 6.3 ps, 1400 ps / nm chromatic dispersion is added by the optical pulse width expander 64 in order to set the duty ratio to 50%. I understand that I have to. Adding this degree of chromatic dispersion is easily realized by using an optical fiber that is a chromatic dispersion medium, a chirped fiber grating that is a chromatic dispersion element, or an etalon, which is suitable for the optical pulse width expander 64 described above. Is done. The passage loss of these chromatic dispersion media and chromatic dispersion elements is about 2 to 3 dB.

波長分散媒質又は波長分散素子を通過することによって2〜3 dB程度パワー損失が発生するが、O/E変換器76に入力される光パルス信号65'のデューティー比は50%となっているので、O/E変換器76において周波数帯域制限を受けることなく電気パルス信号77'に変換することが可能である。すなわち、O/E変換器76においてほとんどパワー損失を受けることなく、電気パルス信号77'に変換されるので、O/E変換器76の後段に設置されている増幅器78の利得を大きく設定する必要がない。   By passing through the wavelength dispersion medium or wavelength dispersion element, a power loss of about 2 to 3 dB occurs, but the duty ratio of the optical pulse signal 65 ′ input to the O / E converter 76 is 50%. The O / E converter 76 can convert the electric pulse signal 77 ′ without being restricted by the frequency band. That is, since it is converted into the electric pulse signal 77 ′ with almost no power loss in the O / E converter 76, it is necessary to set a large gain of the amplifier 78 installed at the subsequent stage of the O / E converter 76. There is no.

したがって、増幅器78において電気パルス信号77'に混入される雑音成分は小さい。すなわち、雑音成分の小さい電気パルス信号79'が増幅器78において生成されて出力され、LPF 80に入力される。LPF 80においても、電気パルス信号79'のデューティー比は50%となっているので、周波数帯域制限を受けることなくフィルタリングされるため、ここでのパワー損失も発生しない。   Therefore, the noise component mixed in the electric pulse signal 77 ′ in the amplifier 78 is small. That is, an electric pulse signal 79 ′ having a small noise component is generated and output by the amplifier 78 and input to the LPF 80. Also in the LPF 80, since the duty ratio of the electric pulse signal 79 ′ is 50%, it is filtered without being restricted by the frequency band, so that no power loss occurs here.

上述したように、O/E変換器76あるいはLPF 80においてデューティー比を増大させるために、LPF 80から出力される電気パルス信号81'が受けるパワー損失は、14〜21 dBであったのに比べ、波長分散媒質又は波長分散素子を通過することによって受けるパワー損失は、2〜3 dB程度と非常に少なくて済むことが分かる。   As described above, in order to increase the duty ratio in the O / E converter 76 or the LPF 80, the power loss received by the electric pulse signal 81 ′ output from the LPF 80 is 14 to 21 dB compared with It can be seen that the power loss caused by passing through the chromatic dispersion medium or the chromatic dispersion element is very low, about 2-3 dB.

図9は、光パルス幅拡張器64を利用して光パルス信号の光パルス幅を拡張した上で電気パルス信号に変換する手法によった場合、光パルス幅拡張器64を利用しないで、電気パルス信号のパルス幅を拡張する場合と比較して、LPF 80によって発生する周波数帯域制限による信号のパワー損失がどの程度低減されるかを示す図である。すなわち、図9は、光パルス幅拡張器64を利用しない場合と利用した場合のLPF 80におけるそれぞれのパワー損失の差を、LPF通過損失改善量として示す図である。   FIG. 9 shows a case where the optical pulse width of the optical pulse signal is expanded using the optical pulse width expander 64 and then converted into an electric pulse signal. It is a figure which shows how much the power loss of the signal by the frequency band restriction | limiting produced | generated by LPF80 is reduced compared with the case where the pulse width of a pulse signal is expanded. That is, FIG. 9 is a diagram illustrating the difference in power loss in the LPF 80 when the optical pulse width expander 64 is not used and when it is used as an LPF passage loss improvement amount.

図9では、LPF通過損失改善量は、光パルス幅拡張器64で付加される波長分散量に対して示してある。図9には、時間ゲート処理部62から出力される光パルス信号63'の光パルス幅が6.3 ps、13 ps及び25 psである場合について、それぞれLPF 80通過損失改善量が示してある。横軸は、光パルス幅拡張器64で付加される波長分散量をps/nm単位で目盛って示してある。縦軸は、LPF通過損失改善量をdBで目盛って示してある。ここでは、LPF 80のカットオフ周波数を469 MHz、LPF 80から出力される電気パルス信号81'のデューティー比は、50%であると仮定して計算してある。   In FIG. 9, the LPF passage loss improvement amount is shown with respect to the chromatic dispersion amount added by the optical pulse width expander 64. FIG. 9 shows LPF 80 passing loss improvement amounts when the optical pulse width of the optical pulse signal 63 ′ output from the time gate processing unit 62 is 6.3 ps, 13 ps, and 25 ps, respectively. The horizontal axis shows the chromatic dispersion amount added by the optical pulse width expander 64 in a scale in units of ps / nm. The vertical axis shows the LPF passage loss improvement amount in dB. Here, the calculation is performed on the assumption that the cut-off frequency of LPF 80 is 469 MHz, and the duty ratio of electric pulse signal 81 ′ output from LPF 80 is 50%.

図9によれば、例えば、光パルス幅が6.3 psである光パルス信号63'に、350 ps/nm程度の波長分散を付加して光パルス幅を200 psまで拡張してからO/E変換器76で電気パルス信号77’に変換してLPF 80の周波数帯域制限によってデューティー比を50%まで増大させた場合、光パルス幅が6.3 psである光パルス信号63'を直接O/E変換器76で電気パルス信号77'に変換してLPF 80の周波数帯域制限によってデューティー比を50%まで増大させた場合と比較して、LPF通過損失は15 dB改善されることが分かる。   According to FIG. 9, for example, an optical pulse signal 63 ′ having an optical pulse width of 6.3 ps is added with chromatic dispersion of about 350 ps / nm to extend the optical pulse width to 200 ps, and then O / E conversion is performed. When the duty ratio is increased up to 50% by limiting the frequency band of LPF 80 by converting the electrical pulse signal 77 'with the converter 76, the optical pulse signal 63' with an optical pulse width of 6.3 ps is directly converted to an O / E converter. It can be seen that the LPF passage loss is improved by 15 dB as compared with the case where the duty ratio is increased to 50% by the frequency band limitation of the LPF 80 by converting into the electric pulse signal 77 ′ at 76.

光パルス幅拡張器64によって光パルス幅を拡張してからデューティー比を増大させる場合には、光パルス幅拡張器64を利用しないでデューティー比を増大させる場合には存在しない光パルス幅拡張器64の通過損失が2〜3 dB存在する。しかしながら、この光パルス幅拡張器64の通過損失である2〜3 dBの損失量を考慮しても、最終的には、光パルス幅拡張器64を利用しなかった場合と比較して12 dB以上の損失改善が見込まれることが分かる。   When the duty ratio is increased after the optical pulse width is expanded by the optical pulse width expander 64, the optical pulse width expander 64 that is not present when the duty ratio is increased without using the optical pulse width expander 64 is used. Passing loss of 2 to 3 dB exists. However, even if the loss amount of 2 to 3 dB, which is the passage loss of the optical pulse width expander 64, is considered, the final result is 12 dB compared to the case where the optical pulse width expander 64 is not used. It can be seen that the above loss improvement is expected.

すなわち、上述したように、波長分散を付加して光パルス幅を拡張する手段をとることによって、LPF通過損失改善量が15 dB得られることから、光パルス幅拡張器64の通過損失である2〜3 dBの損失量を考慮しても、15 dB−3 dB=12 dBであるから、12 dB以上の損失改善が見込まれる。   That is, as described above, by taking the means of adding the chromatic dispersion and extending the optical pulse width, the improvement amount of LPF pass loss can be obtained by 15 dB. Therefore, the pass loss of the optical pulse width expander 64 is 2 Even considering a loss of ~ 3 dB, 15 dB – 3 dB = 12 dB, so a loss improvement of 12 dB or more is expected.

以上検討したように、光パルス信号あるいは電気パルス信号は、O/E変換器やLPFといった電子素子の周波数帯域による制限を受けると、その周波数帯域に応じてパルス幅が広げられる。しかしながら、信号成分のうち電子素子の周波数帯域を外れた信号成分は遮断されてしまうため、信号パワーは減少する。すなわち、電子素子の周波数帯域を低く設定するほど信号のパルス幅を広げて信号のデューティー比を高くすることが可能であるが、信号のパワーの損失もそれに応じて増大する。   As discussed above, when the optical pulse signal or electrical pulse signal is limited by the frequency band of an electronic element such as an O / E converter or LPF, the pulse width is expanded according to the frequency band. However, since the signal component out of the frequency band of the electronic element among the signal components is cut off, the signal power is reduced. That is, as the frequency band of the electronic element is set lower, the signal pulse width can be increased and the signal duty ratio can be increased, but the signal power loss also increases accordingly.

この発明のOCDM送受信装置によれば、時間ゲートから出力される光パルス信号の形態である自己相関信号を、光パルス幅拡張器によって、そのデューティー比を増大させる構成となっている。光パルス幅拡張器を通過する際に発生する信号のパワー損失は、上述のように、電子素子の周波数帯域制限における信号のパワー損失に比べて十分小さい。   According to the OCDM transmission / reception apparatus of the present invention, the autocorrelation signal, which is the form of the optical pulse signal output from the time gate, is configured to increase the duty ratio by the optical pulse width expander. As described above, the power loss of the signal generated when passing through the optical pulse width expander is sufficiently smaller than the signal power loss in the frequency band limitation of the electronic element.

以上説明した様に、この発明のOCDM送受信装置は、受信側において復号化されて生成される自己相関信号の光パルスの時間幅が狭くとも、パワー損失をほとんど伴わないで、自己相関信号のパワー損失が極めて小さい状態で、自己相関信号の光パルスの時間幅を拡張させることが可能である。そして、自己相関信号の光パルスの時間幅を拡張させることによって、自己相関信号を受信信号として正しく認識することが可能となる。   As described above, the OCDM transmission / reception apparatus according to the present invention is capable of reducing the power of the autocorrelation signal with little power loss even if the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal decoded and generated on the reception side is narrow. It is possible to extend the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal in a state where the loss is extremely small. Then, by extending the time width of the optical pulse of the autocorrelation signal, the autocorrelation signal can be correctly recognized as a received signal.

この発明のOCDM送受信装置の実施の形態を示す概略的ブロック構成図である。1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an OCDM transmission / reception apparatus of the present invention. この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の受信部の第1チャンネルの受信信号生成部の具体的構成を示す概略的ブロック構成図である。FIG. 3 is a schematic block configuration diagram showing a specific configuration of a reception signal generation unit of a first channel of a reception unit of the OCDM transmission / reception apparatus according to the embodiment of the present invention. この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の各所における信号の時間波形を示す図であり、(A)は光パルス信号の、(B)は符号分割多重信号の、(C)は相関信号の、(D)は自己相関信号の、(E)は光受信信号の時間波形を示す図である。It is a diagram showing a time waveform of a signal in various places of the OCDM transceiver of the embodiment of the present invention, (A) is an optical pulse signal, (B) is a code division multiplexed signal, (C) is a correlation signal, (D) is a diagram showing an autocorrelation signal and (E) is a diagram showing a time waveform of an optical reception signal. 時間ゲートからLPFに至るまでの構成を、この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の概略的ブロック構成図から抜き出して示した図である。It is the figure which extracted and showed the structure from a time gate to LPF from the schematic block block diagram of the OCDM transmission / reception apparatus of embodiment of this invention. LPFのカットオフ周波数に対する、LPFから出力される光パルスのデューティー比との関係、及びLPFを通過する光パルスの通過損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the duty ratio of the optical pulse output from LPF with respect to the cut-off frequency of LPF, and the relationship with the passage loss of the optical pulse which passes LPF. 時間ゲートから出力される光パルス信号を構成する光パルス幅に対する、LPFから出力される電気信号のデューティー比の関係、及びLPFの通過損失の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the duty ratio of the electric signal output from LPF, and the relationship of the passage loss of LPF with respect to the optical pulse width which comprises the optical pulse signal output from a time gate. 時間ゲートから、光パルス幅拡張器を含め、LPFに至るまでの構成を、この発明の実施の形態のOCDM送受信装置の概略的ブロック構成図から抜き出して示した図である。It is the figure which extracted and showed the structure from time gate to LPF including an optical pulse width expander from the schematic block block diagram of the OCDM transmission / reception apparatus of embodiment of this invention. 光パルス幅拡張器から出力される光パルス信号のデューティー比の、光パルス幅拡張器によって付加される波長分散量に対する関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with respect to the chromatic dispersion amount added by the optical pulse width expander of the duty ratio of the optical pulse signal output from an optical pulse width expander. 光パルス幅拡張器を利用しない場合と利用した場合のLPFにおけるそれぞれのパワー損失の差を、LPF通過損失改善量として示す図である。It is a figure which shows the difference of each power loss in LPF when not using an optical pulse width expander, and when using as LPF passage loss improvement amount.

符号の説明Explanation of symbols

10:送信部
12:第1チャンネルの送信信号生成部
14:第2チャンネルの送信信号生成部
16:第3チャンネルの送信信号生成部
20:光パルス信号生成部
22:符号器
26:合成器
30:光ファイバ伝送路
40:受信部
42:第1チャンネルの受信信号生成部
44:第2チャンネルの受信信号生成部
46:第3チャンネルの受信信号生成部
50:分配器
52:復号器
54:自己相関成分抽出部
58:分岐器
60:クロック信号抽出部
62:時間ゲート
64:光パルス幅拡張器
66:受信信号処理部
70、76:O/E変換器
72:バンドパスフィルタ(BPF)
74:位相同期回路(PLL回路)
78:増幅器
80:ローパスフィルタ(LPF)
82:判定回路
10: Transmitter
12: Transmission signal generator for the first channel
14: Second channel transmission signal generator
16: Third channel transmission signal generator
20: Optical pulse signal generator
22: Encoder
26: Synthesizer
30: Optical fiber transmission line
40: Receiver
42: Received signal generator for the first channel
44: Second channel received signal generator
46: Third channel received signal generator
50: Distributor
52: Decoder
54: Autocorrelation component extraction unit
58: Turnout
60: Clock signal extractor
62: Time gate
64: Optical pulse width expander
66: Received signal processor
70, 76: O / E converter
72: Bandpass filter (BPF)
74: Phase synchronization circuit (PLL circuit)
78: Amplifier
80: Low-pass filter (LPF)
82: Judgment circuit

Claims (9)

チャンネルごとに相異なる符号を割り当て、各チャンネルの光パルス信号を、割り当てられた符号でそれぞれ符号化して、前記チャンネルごとの符号化光パルス信号を生成し、これら符号化光パルス信号を合波して符号分割多重信号を生成して送信する送信部と、
前記符号分割多重信号を、前記割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得する受信部と
を具え、
該受信部は、
前記符号分割多重信号を受信して、各チャンネルに分配する分配器と、
前記分配された符号分割多重信号を、チャンネルごとに前記割り当てられた符号を用いて相関処理を行って、自己相関成分と相互相関成分とからなる相関信号を生成して出力する、チャンネルごとに配置される復号器と、
該相関信号から前記自己相関成分を抽出する、チャンネルごとに配置される自己相関成分抽出部と、
前記自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を広げて、前記受信信号を生成する、チャンネルごとに配置される光パルス幅拡張器と、
前記自己相関成分を光受信信号として、該光受信信号を電気受信信号に変換して出力する、チャンネルごとに配置される受信信号処理部と
を具え、
前記受信信号処理部は、
前記光受信信号を光電変換して電気信号を生成して出力する光電変換器と、
前記電気信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器から出力される増幅された前記電気信号が入力されて、前記光パルス信号のビットレートを含みそれよりも低い周波数成分を選択して透過し前記電気受信信号を生成するローパスフィルタと、
を具えており、
前記光パルス幅拡張器は、前記自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を、前記光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さまで拡張する機能を有し、
前記光パルス幅拡張器を利用して光パルス信号の光パルス幅を拡張した上で電気パルス信号に変換する手法によった場合の、前記ローパスフィルタによって発生する周波数帯域制限による信号のパワー損失と前記光パルス幅拡張器の透過損失との和が、前記光パルス幅拡張器を利用しないで電気パルス信号に変換する手法によった場合の、前記ローパスフィルタによって発生する周波数帯域制限による信号のパワー損失より低減される
ことを特徴とする光符号分割多重送受信装置。
A different code is assigned to each channel, and an optical pulse signal of each channel is encoded with the assigned code to generate an encoded optical pulse signal for each channel, and these encoded optical pulse signals are combined. A transmitter for generating and transmitting a code division multiplexed signal;
A reception unit that obtains a received signal by decoding the code division multiplexed signal with the assigned code;
The receiving unit
A distributor that receives the code division multiplexed signal and distributes the signal to each channel;
The distributed code division multiplexed signal is correlated for each channel using the assigned code to generate and output a correlation signal composed of an autocorrelation component and a cross-correlation component for each channel. A decoder to be
An autocorrelation component extracting unit arranged for each channel for extracting the autocorrelation component from the correlation signal;
An optical pulse width expander arranged for each channel that generates the received signal by expanding a half-value width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation component;
The autocorrelation component is used as an optical reception signal, the optical reception signal is converted into an electric reception signal and output, and a reception signal processing unit arranged for each channel,
The received signal processor is
A photoelectric converter that photoelectrically converts the received optical signal to generate and output an electrical signal;
An amplifier for amplifying the electrical signal;
A low-pass filter that receives the amplified electrical signal output from the amplifier and selects and transmits a frequency component that includes a bit rate of the optical pulse signal lower than that to generate the electrical reception signal;
With
The optical pulse width expander has a function of expanding the half-value width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation component to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal. Have
When the optical pulse width of the optical pulse signal is expanded using the optical pulse width expander and converted into an electric pulse signal, the power loss of the signal due to the frequency band limitation generated by the low-pass filter and The power of the signal due to the frequency band limitation generated by the low-pass filter when the sum of the transmission loss of the optical pulse width expander is converted into an electric pulse signal without using the optical pulse width expander An optical code division multiplexing transmitter / receiver characterized by being reduced by loss .
前記受信部は、更に、前記相関信号からクロック信号を抽出する、チャンネルごとに配置されるクロック信号抽出部と、
前記相関信号から、前記クロック信号によって前記自己相関成分のみを取り出す、チャンネルごとに配置される時間ゲート処理部と
を具えることを特徴とする請求項1に記載の光符号分割多重送受信装置。
The receiving unit further extracts a clock signal from the correlation signal; a clock signal extracting unit arranged for each channel;
2. The optical code division multiplexing transmission / reception apparatus according to claim 1, further comprising a time gate processing unit arranged for each channel for extracting only the autocorrelation component from the correlation signal by the clock signal.
前記光パルス幅拡張器は、波長分散媒質を用いて構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の光符号分割多重送受信装置。   3. The optical code division multiplexing transmitter / receiver according to claim 1, wherein the optical pulse width expander is configured using a wavelength dispersion medium. 前記波長分散媒質は、光ファイバであることを特徴とする請求項3に記載の光符号分割多重送受信装置。   4. The optical code division multiplexing transmitter / receiver according to claim 3, wherein the wavelength dispersion medium is an optical fiber. 前記光パルス幅拡張器は、波長分散素子を用いて構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光符号分割多重送受信装置。   3. The optical code division multiplexing transmitter / receiver according to claim 1, wherein the optical pulse width expander is configured using a wavelength dispersion element. 前記波長分散素子は、光ファイバのコアの屈折率変調周期が段階的に変化している構成のチャープトファイバグレーティングであることを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重送受信装置。   6. The optical code division multiplexing transmitter / receiver according to claim 5, wherein the wavelength dispersion element is a chirped fiber grating having a configuration in which a refractive index modulation period of an optical fiber core changes stepwise. 前記波長分散素子は、エタロンであることを特徴とする請求項5に記載の光符号分割多重送受信装置。   6. The optical code division multiplexing transmission / reception apparatus according to claim 5, wherein the wavelength dispersion element is an etalon. 送信部において、チャンネルごとに相異なる符号を割り当て、各チャンネルの光パルス信号を、割り当てられた符号でそれぞれ符号化して、前記チャンネルごとの符号化光パルス信号を生成し、これら符号化光パルス信号を合波して符号分割多重信号を生成して送信する送信ステップと、
受信部において、前記符号分割多重信号を、前記割り当てられた符号によって復号化して受信信号を取得する受信ステップと
を具え、
該受信ステップは、
前記符号分割多重信号を受信して、各チャンネルに分配する多重信号分配ステップと、
前記分配された符号分割多重信号を、チャンネルごとに前記割り当てられた符号を用いて相関処理を行って、自己相関成分と相互相関成分とからなる相関信号を生成して出力する復号化ステップと、
該相関信号から前記自己相関成分を抽出する自己相関成分抽出ステップと、
前記自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を広げて、受信信号を生成する光パルス幅拡張ステップと、
チャンネルごとに、前記自己相関成分を光受信信号として、該光受信信号を電気受信信号に変換して出力する受信信号処理ステップと
を含み、
前記受信信号処理ステップは、
前記光受信信号を光電変換して電気信号を生成して出力する光電変換ステップと、
前記電気信号を増幅する増幅ステップと、
増幅された前記電気信号を、前記光パルス信号のビットレートを含みそれよりも低い周波数成分を選択して透過し前記電気受信信号を生成するフィルタリングステップと、
を含んでおり、
前記光パルス幅拡張ステップにおいて、前記自己相関成分を構成する光パルスの時間軸上での半値幅を、前記光パルス信号の1ビットを構成する光パルスの半値幅に等しい広さまで拡張し、
前記光パルス幅拡張ステップによって前記光パルス信号の光パルス幅を拡張した上で電気パルス信号に変換する手法によった場合の、前記フィルタリングステップによって発生する周波数帯域制限による信号のパワー損失と前記光パルス幅拡張ステップで発生する損失との和が、前記光パルス幅拡張ステップによる前記光パルス信号の光パルス幅の拡張を行わないで電気パルス信号に変換する手法によった場合の、前記フィルタリングステップにおいて発生する周波数帯域制限による信号のパワー損失より低減される
ことを特徴とする光符号分割多重送受信方法。
In the transmission unit, a different code is assigned to each channel, the optical pulse signal of each channel is encoded with the assigned code, and the encoded optical pulse signal for each channel is generated. A transmission step of generating and transmitting a code division multiplexed signal by combining
In the receiving unit, the code division multiplexing signal comprises a receiving step of decoding the assigned code with the assigned code to obtain a received signal,
The receiving step includes
Multiplex signal distribution step of receiving the code division multiplexed signal and distributing to each channel;
A decoding step of performing correlation processing on the distributed code division multiplexed signal using the assigned code for each channel to generate and output a correlation signal composed of an autocorrelation component and a cross-correlation component;
An autocorrelation component extraction step for extracting the autocorrelation component from the correlation signal;
An optical pulse width expansion step for generating a reception signal by expanding a half-value width on a time axis of an optical pulse constituting the autocorrelation component;
A reception signal processing step for each channel, wherein the autocorrelation component is an optical reception signal, the optical reception signal is converted into an electric reception signal and output;
The received signal processing step includes:
A photoelectric conversion step of photoelectrically converting the optical reception signal to generate and output an electrical signal;
An amplification step for amplifying the electrical signal;
Filtering the amplified electrical signal to select and transmit a frequency component that includes and lower than the bit rate of the optical pulse signal to generate the electrical received signal;
Contains
In the optical pulse width expansion step, the half-value width on the time axis of the optical pulse constituting the autocorrelation component is expanded to a width equal to the half-value width of the optical pulse constituting one bit of the optical pulse signal,
When the optical pulse width of the optical pulse signal is expanded by the optical pulse width expansion step and converted into an electric pulse signal, the power loss of the signal due to the frequency band limitation generated by the filtering step and the light The filtering step when the sum of the loss generated in the pulse width expansion step is converted into an electric pulse signal without expanding the optical pulse width of the optical pulse signal in the optical pulse width expansion step An optical code division multiplexing transmission / reception method characterized by being reduced by a power loss of a signal due to a frequency band limitation occurring in FIG .
前記受信ステップは、更に、チャンネルごとに、
前記相関信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出ステップと、
前記クロック信号によって、前記相関信号から前記自己相関成分を取り出す時間ゲート処理ステップと
を含むことを特徴とする請求項に記載の光符号分割多重送受信方法。
The receiving step further includes, for each channel,
A clock signal extraction step of extracting a clock signal from the correlation signal;
9. The optical code division multiplexing transmission / reception method according to claim 8 , further comprising a time gate processing step of extracting the autocorrelation component from the correlation signal by the clock signal.
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