JP5099506B2 - Optical QAM signal demodulation method and demodulator - Google Patents

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本発明は,光QAM信号の復調方法,及び復調装置などに関する。より詳しく説明すると,本発明は,受信信号のピーク位置に応じて機動的に復調用の境界を変化させることができる光QAM信号の復調方法,及び復調装置などに関する。   The present invention relates to an optical QAM signal demodulation method, a demodulation device, and the like. More specifically, the present invention relates to a method for demodulating an optical QAM signal, a demodulating device, and the like that can dynamically change a demodulation boundary in accordance with a peak position of a received signal.

DQPSK(differential quadrature Phase−Shift−Keying),コヒーレント検出系におけるQPSK(4相位相シフトキーイング:quadrature phase−shift−keying),APSK(amplitude− and phase−shift−keying),及びQAM(直交振幅変調:quadrature−amplitude−modulation)といった,様々な多値光変調フォーマットが,光通信チャネルの周波数利用効率向上等を目的として研究されている。   DQPSK (differential quadrature phase-shift-keying), QPSK (quad phase shift-keying: quadrature phase-shift-keying), APSK (amplitude-and-phase-Q) (amplitude-and-phase-modulation) Various multilevel optical modulation formats such as quadrature-amplitude-modulation have been studied for the purpose of improving the frequency utilization efficiency of optical communication channels.

特に,2つの(dual)並列したマッハツェンダー変調器(DPMZM)を用いたDQPSKは,最も現実的であり,注目される。それは,変調器を用いることで,キャリア信号の同位相成分(I成分,in−phase components)と,直交位相成分(Q成分,quadrature components)とを別々に変調することができるからである。DQPSK信号発生器として,変調速度が50Gbaud以上の高速二値データ信号2系統により,100Gb/sを超えた光変調信号生成が可能なものも開発されている。   In particular, DQPSK using two parallel Mach-Zehnder modulators (DPMZM) is the most realistic and attracts attention. This is because the in-phase component (I component, in-phase components) and the quadrature phase component (Q component, quadrature components) of the carrier signal can be separately modulated by using the modulator. A DQPSK signal generator capable of generating an optical modulation signal exceeding 100 Gb / s by using two high-speed binary data signals having a modulation speed of 50 Gbaud or more has been developed.

QAM(直交振幅変調)は,QPSKよりもスペクトル効率が高いものである。そして,上記したDPMZMを用いたDQPSKを用いることで,QAMスキームの性能を高めることができる。   QAM (Quadrature Amplitude Modulation) has higher spectral efficiency than QPSK. The performance of the QAM scheme can be enhanced by using DQPSK using the above-described DPMZM.

理想的なQAM(直交振幅変調)では,光振幅の同相成分・直交成分がきれいに揃っているため,同相成分・直交成分を分離した後に各成分をA/D変換するだけで復調できると考えられる。しかしながら,実際には,光QAM信号が歪む。これは,変調部・復調部を構成する要素のミスアライメントや特性のばらつき,伝送路の非線形光学効果などに起因する。これら,光QAM信号を歪ませる要素を制御することは難しい。よって,光QAM信号が歪んだ場合であっても,光QAM信号を復調できる方法が望まれる。   In ideal QAM (Quadrature Amplitude Modulation), the in-phase and quadrature components of the optical amplitude are neatly arranged, so it can be demodulated only by A / D conversion after separating the in-phase and quadrature components. . However, in practice, the optical QAM signal is distorted. This is caused by misalignment of elements constituting the modulator / demodulator, variation in characteristics, nonlinear optical effect of the transmission path, and the like. It is difficult to control these elements that distort the optical QAM signal. Therefore, a method capable of demodulating the optical QAM signal is desired even when the optical QAM signal is distorted.

特開2003−101602号公報(下記特許文献1)には,無線QAM信号の復号装置が開示されている。この無線QAM信号の復号装置は,I成分とQ成分の閾値を変化させて,多値QAM信号を判定するものである。より詳細に説明すると,この無線QAM信号の復号装置は,多値QAM信号のI成分をI軸用閾値と比較してI軸エリアを判定し,その判定結果でI成分を除算してI軸用除算値を得,そのI軸用除算値に基づいて前記I軸用閾値を更新する。また,多値QAM信号のQ成分をQ軸用閾値と比較してQ軸エリアを判定し,その判定結果で前記Q成分を除算してQ軸用除算値を得,そのQ軸用除算値に基づいて前記Q軸用閾値を更新する。この無線QAM信号の復号装置は,このようにして得られた閾値を用いて,無線QAM信号を復号する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2003-101602 (Patent Document 1 below) discloses a wireless QAM signal decoding apparatus. This wireless QAM signal decoding apparatus determines a multilevel QAM signal by changing the threshold values of the I component and the Q component. More specifically, the wireless QAM signal decoding apparatus compares the I component of the multilevel QAM signal with the I axis threshold value to determine the I axis area, and divides the I component by the determination result to determine the I axis A division value is obtained, and the I-axis threshold is updated based on the division value for I-axis. The Q component of the multi-level QAM signal is compared with the Q-axis threshold value to determine the Q-axis area, and the Q component is divided by the determination result to obtain the Q-axis divided value. The Q-axis threshold is updated based on the above. The wireless QAM signal decoding apparatus decodes the wireless QAM signal using the threshold value thus obtained.

一方,光QAM信号を歪ませる要因は,時間とともに変化する。しかしながら,特開2003−101602号公報に開示された無線QAM信号の復号装置では,閾値が固定されるため,必ずしも時間変化に追従できないという問題があった。また,光QAM信号の歪みを補正するためには必ずしも十分ではないという問題があった。   On the other hand, the factor that distorts the optical QAM signal changes with time. However, the wireless QAM signal decoding device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101602 has a problem in that it cannot always follow a change in time because the threshold value is fixed. In addition, there is a problem that it is not always sufficient to correct the distortion of the optical QAM signal.

また,特開2007−110386号公報(下記特許文献2)には,シンボル点の各データの絶対値の平均値を算出し,その平均値に基づいてI信号とQ信号それぞれのシンボル間の閾値を求める無線QAM信号の復号装置が開示されている。しかしながら,同公報に開示された無線QAM信号の復号装置では,光QAM信号の歪みを補正するためには必ずしも十分ではないという問題があった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-110386 (Patent Document 2 below) calculates an average value of absolute values of each data of symbol points, and based on the average value, a threshold value between symbols of the I signal and the Q signal. An apparatus for decoding a wireless QAM signal for obtaining the above is disclosed. However, the wireless QAM signal decoding device disclosed in the publication has a problem that it is not always sufficient to correct distortion of the optical QAM signal.

特に,無線QAM信号と,光QAM信号とでは,QAM信号を歪ませる要因が全く異なるので,QAM信号の歪み方が異なる。よって,従来の無線QAM信号の復調装置をそのまま用いても必ずしも光QAM信号の歪みを適切に補正できないという問題がある。
特開2003−101602号公報 特開2007−110386号公報
In particular, a wireless QAM signal and an optical QAM signal have completely different factors for distorting the QAM signal, and thus the QAM signal is distorted differently. Therefore, there is a problem that the distortion of the optical QAM signal cannot always be corrected appropriately even if the conventional radio QAM signal demodulator is used as it is.
JP 2003-101602 A Japanese Patent Laid-Open No. 2007-110386

本発明は,信号の歪みを適切に補正できる復調方法や装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the demodulation method and apparatus which can correct | amend distortion of a signal appropriately.

本発明は,光QAM信号の歪みを適切に補正できる光QAM信号の復調方法や装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method and apparatus for demodulating an optical QAM signal that can appropriately correct distortion of the optical QAM signal.

従来の無線QAM信号の復調方法では,I成分及びQ成分の閾値を変化させるものの,境界が格子状に設定されていた。このため光QAM信号など光多値信号を復調するには十分に対応できないと考えられる。そこで,本発明は,基本的には,光多値信号のヒストグラムをコンスタレーションマップ上に対して求め,そのピーク位置を抽出し,そのピーク位置に基づいて,柔軟に境界の形状を変化させる。これにより,歪みを含んだ光多値信号を効果的に復調できるという知見に基づくものである。具体的には,以下の発明に関する。   In the conventional radio QAM signal demodulation method, although the threshold values of the I component and the Q component are changed, the boundary is set in a lattice shape. For this reason, it is considered that the method cannot sufficiently cope with demodulation of optical multilevel signals such as optical QAM signals. Therefore, the present invention basically obtains a histogram of the optical multilevel signal on the constellation map, extracts the peak position, and flexibly changes the shape of the boundary based on the peak position. This is based on the knowledge that an optical multilevel signal including distortion can be effectively demodulated. Specifically, the present invention relates to the following inventions.

本発明の第1の側面は,コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出工程と,前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求める境界算出工程と,前記境界算出工程で求められた境界を用いて,受信した信号を復号化する復号化工程と,を含む,信号の復調方法に関する。   According to a first aspect of the present invention, a peak position calculating step for obtaining a peak position of a histogram of a received signal in a constellation map, and a signal demodulation based on the peak position obtained in the peak position calculating step. The present invention relates to a signal demodulating method including a boundary calculating step for obtaining a boundary of the signal and a decoding step for decoding a received signal using the boundary obtained in the boundary calculating step.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記受信した信号は,QAM信号である。前記受信した信号は,2値以上の値をとる光信号であって,前記受信した信号は,光QAM信号,光ASK信号,光PSK信号,光FSK信号,光CPFSK信号,光APSK信号,又は光MSK信号のいずれかであってもよい。最も好ましい信号は,光QAM信号である。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the received signal is a QAM signal. The received signal is an optical signal having a value of 2 or more, and the received signal is an optical QAM signal, an optical ASK signal, an optical PSK signal, an optical FSK signal, an optical CPFSK signal, an optical APSK signal, or Any of optical MSK signals may be used. The most preferred signal is an optical QAM signal.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める中点算出工程と,前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と,前記中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接するものを連結し,連結線を境界とする点群連結工程と,を含むものである。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step is a peak obtained in the peak position calculation step, and a diagonal point for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent ones. A calculation step, a peak obtained in the peak position calculation step, and a peak located in the outer contour, a midpoint calculation step for obtaining a midpoint between adjacent peaks, and a plurality of points obtained in the diagonal point calculation step And a point group connecting step of connecting a plurality of midpoints obtained in the midpoint calculating step and adjacent ones with the connecting line as a boundary.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と,前記対角点算出工程で求めた複数の対角点であって,隣接するものを連結するとともに,前記対角点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする点群連結・延長工程と,を含むものである。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step is a peak obtained in the peak position calculation step, and a diagonal point for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent ones. A plurality of diagonal points obtained in the calculation step and the diagonal point calculation step, which connect adjacent ones, and for those diagonal points located on the outer side, move the connecting line in the outer direction. And a point group connection / extension process with the connection line and the extension line as a boundary.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接するものの中点を求める中点算出工程と,前記中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接するものを連結するとともに,前記中点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする点群連結・延長工程と,を含むものである。   In a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step is a peak obtained in the peak position calculation step, and a midpoint calculation step for obtaining a midpoint of adjacent ones, and the midpoint calculation step Connect the adjacent ones of the midpoints obtained in step 1 above, and for those located outside the midpoint, extend the connecting line in the outer direction and use the connecting line and the extended line as the boundary. Point cloud connection / extension process.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,ピーク位置算出工程が,前処理工程を含む。そして前処理工程は,振幅補正工程,重み付け工程,受信信号に関する4乗計算工程,4乗値の平均算定工程,及び位相シフト工程を含む。振幅補正工程は,コンスタレーションマップにおけるピーク位置に相当する同相成分の振幅を補正するとともに,直交成分の振幅を補正する工程である。重み付け工程は,補正後の同相成分及び直交成分に対して重み付けを行う工程である。受信信号に関する4乗計算工程は,重み付けされたピーク値について4乗演算を行うことで,位相ドリフトに関連する値を求める工程である。4乗値の平均算定工程は,前記位相ドリフトに関連する値の時間平均値を求める工程である。位相シフト工程は,前記時間平均値に基づいて,位相シフト値を求め,この位相シフト値に基づいて,受信信号の位相を所定量ずらし,位相シフト補正後のピークを求める工程である。そして,境界算出工程は,前記位相シフト補正後のピークの位置に基づいて,境界を求める工程である。これは先に説明した復調方法と適宜組み合わせて用いることができる。   In a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the peak position calculating step includes a preprocessing step. The preprocessing step includes an amplitude correction step, a weighting step, a fourth power calculation step regarding the received signal, a fourth power value average calculation step, and a phase shift step. The amplitude correction step is a step of correcting the amplitude of the in-phase component corresponding to the peak position in the constellation map and correcting the amplitude of the quadrature component. The weighting step is a step of weighting the corrected in-phase component and quadrature component. The fourth power calculation step for the received signal is a step for obtaining a value related to the phase drift by performing a fourth power operation on the weighted peak value. The mean value calculation step of the fourth power value is a step of obtaining a time average value of values related to the phase drift. The phase shift step is a step of obtaining a phase shift value based on the time average value, shifting the phase of the received signal by a predetermined amount based on the phase shift value, and obtaining a peak after phase shift correction. The boundary calculating step is a step of determining the boundary based on the peak position after the phase shift correction. This can be used in appropriate combination with the demodulation method described above.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記受信信号の重み付け工程は,受信信号を,指数関数を用いて重み付けする工程である上記いずれかに記載の復調方法に関する。   A preferred embodiment of the first aspect of the present invention relates to the demodulation method according to any one of the above, wherein the weighting step of the received signal is a step of weighting the received signal using an exponential function.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記受信信号の重み付け工程は,コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出する工程である,上記いずれかに記載の復調方法に関する。   A preferred embodiment of the first aspect of the present invention relates to the demodulation method according to any one of the above, wherein the received signal weighting step is a step of extracting received signals located at four corners of a constellation map.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記受信信号の重み付け工程は,コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出する工程と,コンスタレーションマップの中央に位置する受信信号を抽出する工程と,抽出されたコンスタレーションマップの四隅に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と,抽出されたコンスタレーションマップの中央に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と,を含む,上記いずれかに記載の復調方法に関する。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the weighting step of the received signal includes a step of extracting a received signal located at the four corners of the constellation map and a step of extracting the received signal located at the center of the constellation map. And the step of weighting so that the peaks located at the four corners of the extracted constellation map become large and the step of weighting so that the peak located at the center of the extracted constellation map becomes large The present invention relates to any one of the demodulation methods.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程を含み,前記境界算出工程は,前記ダミーシンボルの位置と,前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて,境界を求める,上記いずれかに記載の復調方法に関する。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step further includes a step of providing a dummy symbol in a constellation map, and the boundary calculation step includes a position of the dummy symbol and a peak position calculation step. The present invention relates to the demodulation method according to any one of the above, wherein the boundary is obtained based on the obtained peak position.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程は,コンスタレーションマップにおける2つのピークの内積を求める工程,前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程,及び前記内積値が所定の範囲内の場合に,内積を求めた2つのピークの和ベクトルを求めて,この和ベクトルに相当する位置にダミーピークを設置する工程,を繰り返し行う,上記いずれかに記載の復調方法に関する。   In a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the step of providing a dummy symbol in the constellation map includes a step of obtaining an inner product of two peaks in the constellation map, and an inner product value obtained in the step of obtaining the inner product is predetermined. A step of determining whether the inner product value is within a predetermined range, a step of obtaining a sum vector of two peaks obtained from the inner product, and installing a dummy peak at a position corresponding to the sum vector The demodulation method according to any one of the above, wherein

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と,前記対角点算出工程で求めた複数の対角点を連結し,連結線を境界とする点群連結工程と,を含み,前記対角点算出工程は,コンスタレーションマップにおける同じ象限に属する対角点のみを求める,上記いずれかに記載の復調方法に関する。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step is a peak obtained in the peak position calculation step, and a diagonal point for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent ones. Including a calculation step and a point group connection step that connects a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculation step and has a connecting line as a boundary, and the diagonal point calculation step is the same in the constellation map. The demodulation method according to any one of the above, wherein only the diagonal points belonging to the quadrant are obtained.

本発明の第1の側面の好ましい態様は,前記境界算出工程は,対角点算出工程,中点算出工程,及び点群連結工程を含み,前記対角点算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める工程であり,前期中点算出工程は,前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める工程であり,前記点群連結工程は,前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と,前記中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接する対角点及び中点を連結し,中点から一定の距離範囲に存在する対角点を,曲線を用いて連結することで,連結点を得て,得られた連結線を境界とする工程である上記いずれかに記載の復調方法に関する。   In a preferred aspect of the first aspect of the present invention, the boundary calculation step includes a diagonal point calculation step, a midpoint calculation step, and a point group connection step, and the diagonal point calculation step includes the peak position calculation step. Is a step of obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent objects, and the midpoint calculation step in the previous period is a peak obtained in the peak position calculation step, Is a step of obtaining a midpoint between adjacent peaks for the peak located at a point, and the point cloud connection step is obtained by a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculation step and the midpoint calculation step. By connecting adjacent diagonal points and midpoints that are multiple midpoints, and connecting diagonal points within a certain distance from the midpoint using a curve, a connection point is obtained, The recovery according to any one of the above, which is a step using the obtained connecting line as a boundary. A method for.

本発明の第2の側面は,コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出手段と,前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求める境界算出手段と,前記境界算出手段が求めた境界を用いて,受信した信号を復号化する復号化手段と,を含み,前記境界算出手段は,前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と,前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める中点算出手段と,前記対角点算出手段が求めた複数の対角点と,前記中点算出手段が求めた複数の中点であって,隣接するものを連結し,連結線を境界とする点群連結手段と,を含む,信号の復調装置に関する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a peak position calculating means for obtaining a peak position of a histogram of a received signal in a constellation map, and a signal demodulating based on the peak position obtained by the peak position calculating means. Boundary calculating means for obtaining a boundary; and decoding means for decoding a received signal using the boundary obtained by the boundary calculating means, wherein the boundary calculating means includes a peak obtained by the peak position calculating means. And a diagonal point calculating means for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent objects, and a peak obtained by the peak position calculating means between adjacent peaks. A midpoint calculation means for obtaining a midpoint, a plurality of diagonal points obtained by the diagonal point calculation means, and a plurality of midpoints obtained by the midpoint calculation means, which are adjacent to each other Includes a point group connecting means bounded by connecting lines, and for the signal of the demodulator.

本発明の第2の側面の好ましい態様は,前記受信した信号は,2値以上の値をとる光信号であって,前記受信した信号は,光QAM信号,光ASK信号,光PSK信号,光FSK信号,光CPFSK信号,光APSK信号,又は光MSK信号のいずれかであり,光QAM信号が最も好ましい。   In a preferred embodiment of the second aspect of the present invention, the received signal is an optical signal having a binary value or more, and the received signal is an optical QAM signal, an optical ASK signal, an optical PSK signal, an optical signal. One of the FSK signal, the optical CPFSK signal, the optical APSK signal, and the optical MSK signal, and the optical QAM signal is most preferable.

本発明の第3の側面は,受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置を求めるピーク位置算出手段と,前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求める境界算出手段と,前記境界算出手段が求めた境界を用いて,受信した信号を復号化する復号化手段と,を含み,前記境界算出手段は,前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と,前記対角点算出手段が求めた複数の対角点であって,隣接するものを連結するとともに,前記対角点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする,点群連結・延長手段と,を含む,信号の復調装置に関する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a peak position calculation means for obtaining a peak position in a received signal constellation map, and a boundary for demodulating the signal based on the peak position obtained by the peak position calculation means. And a decoding means for decoding the received signal using the boundary obtained by the boundary calculating means, the boundary calculating means at the peak obtained by the peak position calculating means. A diagonal point calculating means for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by four adjacent objects, and a plurality of diagonal points obtained by the diagonal point calculating means for connecting adjacent ones. , With respect to the diagonal points located outside, including a point group connection / extension means extending the connection line in the outer direction and having the connection line and the extension line as a boundary. .

本発明の第2の側面の好ましい態様は,前記受信した信号は,光QAM信号である。   In a preferred aspect of the second aspect of the present invention, the received signal is an optical QAM signal.

本発明によれば,信号の歪みを適切に補正できる復調方法や装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the demodulation method and apparatus which can correct | amend distortion of a signal appropriately can be provided.

本発明によれば,光QAM信号の歪みを適切に補正できる光QAM信号の復調方法や装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the demodulation method and apparatus of an optical QAM signal which can correct | amend distortion of an optical QAM signal appropriately can be provided.

図1は,本発明の信号の復調方法を説明するためのフローチャートである。図1に示されるように,本発明の信号の復調方法は,基本的には,ピーク位置算出工程(ステップ100)と,境界算出工程(ステップ200)と,復号化工程(ステップ300)と,を含む。なお,本発明は,簡単のために光QAM信号を復号する場合を中心に本発明を説明する。しかしながら,本発明の範囲は,光QAM信号の処理方法や処理装置に限定されない。   FIG. 1 is a flowchart for explaining a signal demodulation method according to the present invention. As shown in FIG. 1, the signal demodulation method of the present invention basically includes a peak position calculation step (step 100), a boundary calculation step (step 200), a decoding step (step 300), including. For the sake of simplicity, the present invention will be described with a focus on the case of decoding an optical QAM signal. However, the scope of the present invention is not limited to an optical QAM signal processing method or processing apparatus.

ピーク位置算出工程(ステップ100)
ピーク位置算出工程は,受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置を求めるための工程である。コンスタレーションマップは,信号点配置図などともよばれるものである(たとえば,特開2003−101602号公報,及び特開2007−110386号公報を参照)。
Peak position calculation step (step 100)
The peak position calculation step is a step for obtaining the peak position in the received signal constellation map. The constellation map is also called a signal point arrangement diagram (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-101602 and 2007-110386).

コンスタレーションマップは,光信号を測定するための公知の光検出装置を用いることで求めればよい。光検出装置として,ヘテロダイン検波を行うことができるヘテロダイン検波器と,A/D変換器と,A/D変換したデジタル情報を解析するための制御装置とを具備するものがあげられる。また,制御装置は,コンピュータを用いても良い。このようなコンピュータは,入出力部と,制御部と,演算部と,記憶部とを有するものがあげられる。これらの各部は,バスなどで接続されており,情報の授受を行うことができるようにされている。そして,コンピュータは,その記憶部に,コンピュータを本発明の復調装置として機能させるためのプログラムを記憶したものがあげられる。また,演算部が,コンピュータを本発明の復調装置として機能させるための演算処理を行わせることができる電子回路を具備したものであっても良い。また,制御装置として,デジタル情報処理用の電子回路を用いても良い。この電子回路は,制御装置を,本発明の復調装置として機能させるための演算処理を行わせることができるものである。ピーク位置算出工程は,たとえば,コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピーク位置を求めるピーク位置算出手段により実現される。   The constellation map may be obtained by using a known photodetector for measuring an optical signal. Examples of the light detection device include a heterodyne detector capable of performing heterodyne detection, an A / D converter, and a control device for analyzing A / D converted digital information. The control device may be a computer. Such a computer includes a computer having an input / output unit, a control unit, a calculation unit, and a storage unit. These parts are connected by a bus or the like so that information can be exchanged. And the computer has what memorize | stored the program for functioning a computer as a demodulation apparatus of this invention in the memory | storage part. In addition, the arithmetic unit may include an electronic circuit that can perform arithmetic processing for causing a computer to function as the demodulator of the present invention. Further, an electronic circuit for digital information processing may be used as the control device. This electronic circuit can perform arithmetic processing for causing the control device to function as the demodulation device of the present invention. The peak position calculation step is realized by, for example, a peak position calculation means for obtaining a peak position of a received signal histogram in the constellation map.

図2は,コンスタレーションマップ上の光QAM信号の例を示す図面に替わるグラフである。図2に示されるように,伝送路を経た光QAM信号は,大きく歪んでいる。すなわち,格子状の境界を用いて,光QAM信号を復調した場合は,適切に復調できないことが予測される。そこで本発明では,ピーク位置算出手段により,コンスタレーションマップにおけるヒストグラムのピークの位置を求める。以下の例では,ピーク位置算出手段は,コンスタレーションマップ上の光QAM信号の分布であるヒストグラムを求めるヒストグラム算出手段と,ヒストグラム算出手段が求めたヒストグラムからピーク位置を抽出するためのピーク位置抽出手段とを有する。   FIG. 2 is a graph instead of a drawing showing an example of the optical QAM signal on the constellation map. As shown in FIG. 2, the optical QAM signal passing through the transmission path is greatly distorted. That is, when the optical QAM signal is demodulated using a lattice-like boundary, it is predicted that it cannot be demodulated properly. Therefore, in the present invention, the peak position of the histogram in the constellation map is obtained by the peak position calculation means. In the following example, the peak position calculating means includes a histogram calculating means for obtaining a histogram that is the distribution of the optical QAM signal on the constellation map, and a peak position extracting means for extracting the peak position from the histogram obtained by the histogram calculating means. And have.

図3は,図2のコンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づいた,光QAM信号のヒストグラムの例を示す図面に替わるグラフである。すなわち,本発明では,たとえば,図3に示されるように,コンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づく光QAM信号のヒストグラムを求める。このようなヒストグラムは,光検出器および上述の制御装置やコンピュータ等を用いて容易に求めることができる。そして,求めたヒストグラムの各頂点をピーク位置として抽出する。ヒストグラムから頂点を求める方法は公知である。ピーク位置は,たとえば,微分回路などを用いて容易に抽出することができる。   FIG. 3 is a graph instead of a drawing showing an example of a histogram of the optical QAM signal based on the optical QAM signal on the constellation map of FIG. That is, in the present invention, for example, as shown in FIG. 3, a histogram of the optical QAM signal based on the optical QAM signal on the constellation map is obtained. Such a histogram can be easily obtained using a photodetector and the above-described control device, computer, or the like. Then, each vertex of the obtained histogram is extracted as a peak position. Methods for obtaining vertices from a histogram are known. The peak position can be easily extracted using, for example, a differentiation circuit.

図4は,図2のコンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づいたピークの位置及び対角点を示す図である。図4に示されるように,図2のコンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づいてピークが求められる。ピークの位置は,図4において,(A)〜(P)で示されている。なお,図4には,後述する対角点が,(1a)〜(1i)として示されている。   FIG. 4 is a diagram showing peak positions and diagonal points based on the optical QAM signal on the constellation map of FIG. As shown in FIG. 4, a peak is obtained based on the optical QAM signal on the constellation map of FIG. The peak positions are indicated by (A) to (P) in FIG. In FIG. 4, diagonal points to be described later are shown as (1a) to (1i).

ピーク位置算出工程として,前処理工程(ステップ110)を含むものがあげられる。前処理工程は,たとえば,ピークを得るために用いる受信信号の同相成分・直交成分各々の振幅補正工程(ステップ111)と,受信信号の同相成分・直交成分各々の重み付け工程(ステップ112)と,受信信号に関する4乗計算工程(ステップ113)と,4乗値の平均算定工程(ステップ114)と,位相シフト工程(ステップ115)とを含むものがあげられる。QPSK信号などでは,位相ドリフトが起こらない場合,コンスタレーションマップ上のどの状態に対しても,Q成分に虚数単位を乗算したものとI成分との和を4乗すると1点に集まる。この前処理工程は,この性質を用いたものである。すなわち,各複素振幅を4乗した値の時間推移を位相補正に利用する。なお,受信信号の振幅補正工程(ステップ111),及び4乗値の平均算定工程(ステップ114)は任意の工程であるので,省略できる。前処理工程の後は,先に説明した境界算出工程を経ることで,境界を算出できる。前処理工程は,たとえば,前処理装置により実現できる。前処理装置は,たとえば,受信信号の振幅補正装置,受信信号の重み付け装置,受信信号に関する4乗計算装置,4乗値の平均算定装置,及び位相シフト装置を含む。   An example of the peak position calculation step includes a pre-processing step (step 110). The preprocessing step includes, for example, an amplitude correction step (step 111) for each of the in-phase component and the quadrature component of the received signal used for obtaining a peak, a weighting step (step 112) for each of the in-phase component and the quadrature component of the received signal, Examples include a fourth power calculation process (step 113) related to the received signal, a mean value calculation process (step 114), and a phase shift process (step 115). When phase drift does not occur in a QPSK signal or the like, the sum of the Q component multiplied by the imaginary unit and the I component is raised to one point for any state on the constellation map. This pretreatment process uses this property. That is, the time transition of the value obtained by raising each complex amplitude to the fourth power is used for phase correction. The amplitude correction process (step 111) of the received signal and the average calculation process of the fourth power value (step 114) are optional processes and can be omitted. After the pre-processing step, the boundary can be calculated through the boundary calculation step described above. The pretreatment process can be realized by a pretreatment device, for example. The preprocessing device includes, for example, a received signal amplitude correcting device, a received signal weighting device, a fourth power calculation device for a received signal, a fourth power value average calculating device, and a phase shift device.

受信信号の振幅補正工程(ステップ111)
受信信号の振幅補正工程は,受信した信号のI成分及びQ成分の振幅を補正するための工程である。すなわち,受信装置によって,I成分及びQ成分の感度にばらつきがある。このため,受信装置において,I成分及びQ成分に関する補正を行うことで,適切なコンスタレーションマップを得ることができる。この工程は,受信信号の振幅補正装置を用いて実装できる。受信信号の振幅補正装置は,たとえば,受信装置の特性をあらかじめ把握し,I成分及びQ成分の補正値を記憶する。そして,受信信号の振幅補正装置は,受信装置が受信した信号のI・Q各成分に,この補正値を掛け合わせ,振幅補正後の値を得る。このようにして,受信装置による,I成分及びQ成分のばらつきを補正できる。
Received signal amplitude correction step (step 111)
The received signal amplitude correcting step is a step for correcting the amplitudes of the I component and Q component of the received signal. That is, the sensitivity of the I component and the Q component varies depending on the receiver. Therefore, an appropriate constellation map can be obtained by correcting the I component and the Q component in the receiving apparatus. This process can be implemented using a received signal amplitude correction device. The received signal amplitude correction device, for example, grasps the characteristics of the reception device in advance and stores correction values for the I component and the Q component. Then, the received signal amplitude correction device multiplies each of the I and Q components of the signal received by the receiving device by this correction value to obtain a value after amplitude correction. In this way, variations in the I component and the Q component due to the receiving apparatus can be corrected.

受信信号の重み付け工程(ステップ112)
受信信号の重み付け工程は,受信信号に対して重み付けを行う工程である。光信号と量子雑音の比(S/N比)は,光強度に比例して増大する。そこで,振幅の絶対値が大きい光信号の重みを大きくするような演算処理が重み付けのひとつとして挙げられる。ピークの重み付け装置により,この演算処理を実装できる。受信信号の重み付け装置は,たとえば,指数関数テーブルを含む。そして,この受信信号の重み付け装置は,指数関数テーブルから,入力されたピーク値に対応する指数値を読み出す。このようにして,振幅の絶対値に応じた指数値を得ることができる。なお,この例では,ピークの重み付け装置として,指数関数テーブルを用いた演算処理を行うものについて説明した。しかしながら,この演算は,指数演算回路を用いても良いし,ソフトウェアにより実装されてもよい。また,重み付け関数は,指数関数に限られない。なお,この重み付け処理を施されたI成分及びQ成分を,それぞれI及びQと表記する。
Received signal weighting step (step 112)
The received signal weighting step is a step of weighting the received signal. The ratio between the optical signal and the quantum noise (S / N ratio) increases in proportion to the light intensity. Thus, an arithmetic process that increases the weight of an optical signal with a large absolute value is one of the weights. This arithmetic processing can be implemented by a peak weighting device. The received signal weighting device includes, for example, an exponential function table. The received signal weighting device reads an exponent value corresponding to the input peak value from the exponent function table. In this way, an exponent value corresponding to the absolute value of the amplitude can be obtained. In this example, the peak weighting device that performs the arithmetic processing using the exponential function table has been described. However, this calculation may use an exponent operation circuit or may be implemented by software. The weighting function is not limited to the exponential function. The I component and Q component that have been subjected to the weighting process are denoted as I w and Q w , respectively.

指数関数を用いた重み付けの例は,以下のとおりである。
+jQ=(I+jQ)×exp(A)
A=(I+Q1/2
Examples of weighting using an exponential function are as follows.
I w + jQ w = (I + jQ) × exp (A)
A = (I 2 + Q 2 ) 1/2

受信信号に関する4乗計算工程(ステップ113)
受信信号に関する4乗計算工程は,受信信号に関する4乗演算を行うことで,位相ドリフトを求めるための工程である。受信信号の位相のドリフトに応じて,コンスタレーションマップにおけるI成分・Q成分をそれぞれ実数部・虚数部とした複素数を4乗したものの偏角は変化する。本発明では,上記のとおり,重み付けを施した受信信号に対して,4乗計算処理を施し,位相ドリフトを求める。このようにして,光信号に対して位相ドリフトを求めることができる。
Fourth power calculation process for received signal (step 113)
The fourth power calculation process related to the received signal is a process for obtaining the phase drift by performing the fourth power calculation related to the received signal. Depending on the phase drift of the received signal, the declination of the fourth power of the complex number with the I component and Q component in the constellation map as the real part and imaginary part respectively changes. In the present invention, as described above, the weighted received signal is subjected to the fourth power calculation process to obtain the phase drift. In this way, the phase drift can be obtained for the optical signal.

この受信信号に関する4乗計算工程は,具体的には,以下の式にしたがって,受信信号に関する4乗(z)を求める。
z=(I+jQ
そして,Arg(z/4)が位相ドリフトに相当する。
Specifically, in the fourth power calculation step related to the received signal, the fourth power (z) related to the received signal is obtained according to the following equation.
z = (I w + jQ w ) 4
Arg (z / 4) corresponds to the phase drift.

受信信号に関する4乗計算工程は,受信信号に関する4乗計算装置を用いて実装できる。この4乗計算装置は,たとえば,加算器及び4乗計算テーブルを用いて容易に実装できる。そして,4乗計算装置にI及びjQが入力される。4乗計算装置は,加算器を用いてI+jQを求める。次に,4乗計算装置は,4乗計算テーブルを参照して,(I+jQを求める。このようにしてz値を求めることができる。勿論,この4乗計算装置は,上記とは別の回路を用いて実装しても良い。また,この4乗計算装置を,ソフトウェアにより実装してもよい。 The fourth power calculation process related to the received signal can be implemented using a fourth power calculation device related to the received signal. This fourth power calculator can be easily implemented using, for example, an adder and a fourth power calculation table. Then, I w and jQ w is inputted to the fourth power calculation device. The fourth power calculator calculates I w + jQ w using an adder. Next, the fourth power calculation device obtains (I w + jQ w ) 4 by referring to the fourth power calculation table. In this way, the z value can be obtained. Of course, this fourth power calculator may be mounted using a circuit different from the above. Further, this fourth power calculator may be implemented by software.

4乗値の平均算定工程(ステップ114)
4乗値の平均算定工程は,z値の時間平均値を求めるための工程である。このz値の時間平均値をzavと表記する。z値の時間平均値を求めることにより,時間揺らぎを抑えることができる。この作業は,数回程度,z値を求めて,その平均を求めればよい。すなわち,上記のステップ111〜113をn回繰り返し,複数のz値を求める。その上で,求めたz値を足し合わせる。その上で,足し合わせたz値をnで割ればよい。nとして概ね,2以上1000以下があげられる。4乗値の平均算定工程は,4乗値の平均算定装置を用いて実装できる。この平均算定装置は,記憶装置と,加算回路及び乗算回路を用いて容易に実装できる。記憶装置は,複数のz値,及び1/n値を記憶する。加算回路は,複数のz値を足し合わせる。これにより,この平均算定装置は,Σzを得る。乗算回路は,Σzと1/nとを乗算する。これにより,この平均算定装置は,Σz/nを得る。このΣz/nがzavである。勿論,この4乗値の平均算定装置は,上記とは別の回路を用いて実装しても良い。また,この4乗値の平均算定装置を,ソフトウェアにより実装してもよい。
Average calculation process of the fourth power value (step 114)
The average calculation process of the fourth power value is a process for obtaining a time average value of z values. The time average value of this z value is expressed as z av . By obtaining the time average value of z values, time fluctuation can be suppressed. In this operation, the z value is obtained several times and the average is obtained. That is, the above steps 111 to 113 are repeated n times to obtain a plurality of z values. Then, add the obtained z values. Then, the added z value may be divided by n. n is generally 2 or more and 1000 or less. The average calculation process of the fourth power value can be implemented using a fourth power value average calculation device. This average calculating device can be easily implemented using a storage device, an adder circuit and a multiplier circuit. The storage device stores a plurality of z values and 1 / n values. The adder circuit adds a plurality of z values. Thereby, this average calculation apparatus obtains Σz. The multiplication circuit multiplies Σz by 1 / n. Thereby, this average calculation apparatus obtains Σz / n. This Σz / n is z av. Of course, the mean value calculation device for the fourth power value may be mounted using a circuit different from the above. Further, this mean value calculation device for the fourth power value may be implemented by software.

位相シフト工程(ステップ115)
位相シフト工程は,受信信号の位相を所定量ずらすことにより位相の補正を行い,補正後の受信信号を求めるものである。位相シフト工程において,ずらす位相の量は,先に求めた値を用いて求めることができる。具体的には,位相シフト工程における位相シフトの量として,Arg(zav/4)があげられる。位相シフト装置は,Argテーブルを用いて求めることができる。このArgテーブルは,zavと,対応するArg(zav/4)とが関連付けられて記憶されている改良Argテーブルである。すなわち,zavが入力されると,位相シフト装置は,zavを用いてArgテーブルからArg(zav/4)を読み出す。このようにして,位相シフト装置は,位相シフト量を得る。その上で,受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置をずらす。
Phase shift process (step 115)
In the phase shift step, the phase of the received signal is corrected by shifting the phase by a predetermined amount, and the corrected received signal is obtained. In the phase shift process, the amount of phase to be shifted can be obtained using the previously obtained value. Specifically, Arg (z av / 4) is given as the amount of phase shift in the phase shift process. The phase shift device can be obtained using the Arg table. This Arg table is an improved Arg table in which z av and a corresponding Arg (z av / 4) are stored in association with each other. That is, when z av is input, the phase shift device reads the Arg (z av / 4) from Arg table using the z av. In this way, the phase shift device obtains the phase shift amount. Then, the peak position in the constellation map of the received signal is shifted.

上記の前処理は,特にQAM信号を復調する場合に有効である。図7Aは,QAM信号のコンスタレーションマップの例を示す図である。図7Bは,図7Aの信号に対して,重み付けを行わない前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図7Cは,図7Aの信号に対して,指数関数による重み付けを行なう前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図7Bから,重み付けを行わなくても前処理を施すことで,QAM信号を本発明にしたがって復号化できる状態に処理できる。また,図7Cから重み付けを付して前処理を行うことで,受信信号の各シンボルがより明確に分離することが分かる。よって,重み付けを用いた前処理を行うことで,より適切によりできる状態となることが分かる。   The above preprocessing is particularly effective when demodulating a QAM signal. FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a constellation map of a QAM signal. FIG. 7B is a diagram showing a constellation map when preprocessing without weighting is performed on the signal of FIG. 7A. FIG. 7C is a diagram showing a constellation map when preprocessing for weighting with an exponential function is performed on the signal of FIG. 7A. From FIG. 7B, it is possible to process the QAM signal in a state where it can be decoded according to the present invention by performing preprocessing without weighting. Also, it can be seen from FIG. 7C that the symbols of the received signal are more clearly separated by performing preprocessing with weighting. Therefore, it can be seen that preprocessing using weighting can be performed more appropriately.

境界算出工程(ステップ100)のうち,上記とは別の実施態様(パターン)として,前処理工程(ステップ120)を含むものがあげられる。前処理工程(ステップ120)は,たとえば,受信信号の振幅補正工程(ステップ121)と,受信信号の重み付け工程(ステップ122)と,受信信号に関する4乗計算工程(ステップ123)と,4乗値の平均算定工程(ステップ124)と,位相シフト工程(ステップ125)とを含む。なお,振幅補正工程(ステップ121),及び4乗値の平均算定工程(ステップ124)は任意の工程であるので,省略できる。前処理工程の後は,先に説明した境界算出工程を経ることで,境界を算出できる。前処理工程は,たとえば,前処理装置により実現できる。前処理装置は,たとえば,受信信号の振幅補正装置,受信信号の重み付け装置,受信信号に関する4乗計算装置,4乗値の平均算定装置,及び位相シフト装置を含む。   Of the boundary calculation step (step 100), another embodiment (pattern) different from the above includes a pre-processing step (step 120). The pre-processing step (step 120) includes, for example, a received signal amplitude correcting step (step 121), a received signal weighting step (step 122), a fourth power calculation step (step 123) relating to the received signal, and a fourth power value. An average calculation step (step 124) and a phase shift step (step 125). The amplitude correction step (step 121) and the fourth power value average calculation step (step 124) are optional steps and can be omitted. After the pre-processing step, the boundary can be calculated through the boundary calculation step described above. The pretreatment process can be realized by a pretreatment device, for example. The preprocessing device includes, for example, a received signal amplitude correcting device, a received signal weighting device, a fourth power calculation device for a received signal, a fourth power value average calculating device, and a phase shift device.

なお,受信信号の振幅補正工程(ステップ121)と,受信信号に関する4乗計算工程(ステップ123)と,4乗値の平均算定工程(ステップ124)と,位相シフト工程(ステップ125)とは,先に説明したと同様の処理を行うものである。よって,これらの工程についての説明を引用することとして,説明を省略する。   The received signal amplitude correction step (step 121), the fourth power calculation step for the received signal (step 123), the fourth power average calculation step (step 124), and the phase shift step (step 125) are: The same processing as described above is performed. Therefore, the description of these steps is cited and the description is omitted.

受信信号の重み付け工程(ステップ122)
受信信号の重み付け工程は,受信信号に対して重み付けを行う工程である。QPSK信号の場合と異なり,QAM信号の場合は,受信信号に関する4乗計算工程をそのまま適用すると,位相ドリフトが全くない場合でも,コンスタレーションマップ上のシンボルの位置によって,4乗計算工程により得られる点が異なる。具体的には,コンスタレーションマップの原点を通り水平軸(I軸)に対して±45度の傾きをもつ直線上に存在するシンボルと,前述の直線上に存在しないシンボルとで,4乗計算工程により得られる点が異なる。この影響を抑制するためには,続く工程となる4乗値の平均算定工程を,十分多い受信信号に対して施す必要があり,計算量が増大してしまう。これを避けるために,受信信号の重み付けにより4乗計算工程に用いるシンボルを選択するような演算処理を行う。受信信号の重み付け装置により,この演算処理を実装できる。
Received signal weighting step (step 122)
The received signal weighting step is a step of weighting the received signal. Unlike the case of a QPSK signal, in the case of a QAM signal, if the fourth power calculation process related to the received signal is applied as it is, even if there is no phase drift, it is obtained by the fourth power calculation process depending on the position of the symbol on the constellation map. The point is different. Specifically, the fourth power is calculated using symbols that exist on a straight line that passes through the origin of the constellation map and has an inclination of ± 45 degrees with respect to the horizontal axis (I axis) and symbols that do not exist on the straight line. The point obtained by a process differs. In order to suppress this influence, it is necessary to perform an average calculation process of the fourth power value, which is a subsequent process, on a sufficiently large number of received signals, which increases the amount of calculation. In order to avoid this, calculation processing is performed such that a symbol used in the fourth power calculation process is selected by weighting the received signal. This arithmetic processing can be implemented by a weighting device for received signals.

16QAM信号に対する重み付けの方法の一つとして,コンスタレーションマップ上のシンボルのうち,面積が最も広くなる四角形および面積が最も狭くなる四角形を構成するものを選択する重み付けが挙げられる。図4を用いて具体的に示すと,図4の点(A),点(D),点(M)及び点(P),点(F),点(G),点(J)及び点(K)となる。これら8点の重みを大きくするように重み付けを行う。S/Nの観点からは,中央4つのピークを含めずに四隅だけで4乗計算することが望ましい。しかし,位相ドリフト補正の際に,全データの1/4しか使えなくなる。その場合,変調レートが遅いときは,四隅の点が来ない時間帯の位相ドリフト補正がうまくいかなくなる恐れがある。そこで,4乗したときのベクトルが同じ向きになる,中央4つのピークも4乗計算に入れたものである。重み付け関数の例として,16個のシンボルの重心からの距離に応じて0もしくは1を返す,矩形関数の組み合わせが挙げられる。これにより,位相ドリフト値を精度よく求めることができることになる。   One of the weighting methods for the 16QAM signal is weighting for selecting a symbol that forms a quadrangle with the largest area and a quadrangle with the smallest area among symbols on the constellation map. Specifically, referring to FIG. 4, point (A), point (D), point (M) and point (P), point (F), point (G), point (J) and point in FIG. (K). Weighting is performed so as to increase the weights of these eight points. From the viewpoint of S / N, it is desirable to calculate to the fourth power only at the four corners without including the central four peaks. However, only 1/4 of all data can be used for phase drift correction. In that case, when the modulation rate is slow, there is a risk that phase drift correction in a time zone where the four corner points do not come out will not be successful. Therefore, the vectors at the fourth power are in the same direction, and the central four peaks are also included in the fourth power calculation. As an example of the weighting function, there is a combination of rectangular functions that return 0 or 1 according to the distance from the center of gravity of 16 symbols. As a result, the phase drift value can be obtained with high accuracy.

境界算出工程(ステップ200)
境界算出工程は,ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求めるための工程である。この工程は,ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求めるための境界算出手段により実現される。
Boundary calculation process (step 200)
The boundary calculation step is a step for obtaining a boundary for demodulating the signal based on the peak position obtained in the peak position calculation step. This step is realized by the boundary calculation means for obtaining the boundary for demodulating the signal based on the peak position obtained by the peak position calculation means.

境界算出工程(ステップ200)のある実施態様(パターン)として,対角点算出工程(ステップ201)と,中点算出工程(ステップ202)と,点群連結工程(ステップ203)と,を含むものがあげられる。勿論,対角点算出工程(ステップ201)と,中点算出工程(ステップ202)と,はその順番が逆であっても構わない。   As an embodiment (pattern) having a boundary calculation step (step 200), a diagonal point calculation step (step 201), a midpoint calculation step (step 202), and a point group connection step (step 203) are included. Can be given. Of course, the order of the diagonal point calculation step (step 201) and the midpoint calculation step (step 202) may be reversed.

この処理は,たとえば,対角点算出装置と,中点算出装置と,点群連結装置とを含む境界算出装置により実現できる。対角点算出装置は,ピーク位置算出手段が求めたピークであって,隣接する4つものが構成する四角形の対角点を求める。対角点算出装置が対角点を求める作業は,4つのピークの座標を読み出したうえで公知の演算処理を施せばよい。中点算出装置は,ピーク位置算出手段が求めたピークのうち,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める。中点算出装置は,外郭に位置するピークの座標を読み取って,これにより隣接するピークを判断する。そして,隣接するピークの座標から,それらの中点を求める。点群連結装置は,複数の対角点と複数の中点であって,隣接するものを連結する。隣接する対角点,及び隣接する対角点と中点とは,それらの座標値を用いて容易に判断できる。隣接する点を判断した後,それらを連結することで,境界を得ることができる。   This process can be realized by, for example, a boundary calculation device including a diagonal point calculation device, a midpoint calculation device, and a point group connection device. The diagonal point calculation device determines the diagonal points of the quadrangle formed by the four adjacent peaks, which are the peaks obtained by the peak position calculation means. The work for obtaining the diagonal point by the diagonal point calculation device may be performed by reading the coordinates of the four peaks and performing a known calculation process. The midpoint calculation device obtains a midpoint between adjacent peaks for a peak located outside the peak obtained by the peak position calculation means. The midpoint calculation device reads the coordinates of the peaks located on the outer contour, and thereby determines adjacent peaks. Then, the midpoint of these is obtained from the coordinates of adjacent peaks. The point cloud connecting device connects a plurality of diagonal points and a plurality of midpoints adjacent to each other. Adjacent diagonal points and adjacent diagonal points and midpoints can be easily determined using their coordinate values. After judging adjacent points, the boundary can be obtained by connecting them.

対角点算出工程(ステップ201)
対角点算出工程(ステップ201)は,ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める工程である。隣接する4つのピークは,光検出器と接続された制御装置により容易に解析できる。たとえば,頂点(A),頂点(B),頂点(E)及び頂点(F)は,隣接する4つのピークである。これらの各頂点が構成する四角形の対角点も制御装置により容易に求めることができる。この場合,対角点は,(1a)である。
Diagonal point calculation step (step 201)
The diagonal point calculating step (step 201) is a step of determining the square diagonal points formed by the four adjacent points, which are the peaks obtained in the peak position calculating step. Four adjacent peaks can be easily analyzed by a control device connected to the photodetector. For example, the vertex (A), the vertex (B), the vertex (E), and the vertex (F) are four adjacent peaks. The square diagonal points formed by these vertices can also be easily obtained by the control device. In this case, the diagonal point is (1a).

中点算出工程(ステップ202)
中点算出工程(ステップ202)は,ピーク位置算出工程で求められたピークであって,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める工程である。
Midpoint calculation step (step 202)
The midpoint calculation step (step 202) is a step of obtaining a midpoint between adjacent peaks for the peaks obtained in the peak position calculation step and located on the outer contour.

図5は,図2のコンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づいたピークの位置及び中点を示す図である。ピークの位置は,図5において,(A)〜(P)で示されている。図5において,中点は,(2a)〜(2l)として示されている。外郭に位置するピークは,及び隣接するピークは,光検出器と接続された制御装置により容易に解析できる。たとえば,頂点(A)及び頂点(B)は,隣接する外郭に位置するピークである。これらの各頂点の中点も制御装置により容易に求めることができる。この場合,頂点(A)及び頂点(B)の中点は,中点(2a)である。   FIG. 5 is a diagram showing peak positions and midpoints based on the optical QAM signal on the constellation map of FIG. The peak positions are indicated by (A) to (P) in FIG. In FIG. 5, the midpoints are shown as (2a) to (2l). Peaks located on the outer shell and adjacent peaks can be easily analyzed by a control device connected to the photodetector. For example, the vertex (A) and the vertex (B) are peaks located in adjacent outlines. The midpoint of each of these vertices can also be easily determined by the control device. In this case, the midpoint of the vertex (A) and the vertex (B) is the midpoint (2a).

点群連結工程(ステップ203)
点群連結工程(ステップ203)は,対角点算出工程で求めた複数の対角点と,中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接するものを連結し,連結線を境界とする工程である。なお,中点と対角点とを連結する場合は,対角点から中点の方向へ延長し,境界を求めている。
Point cloud connection step (step 203)
In the point group connection step (step 203), a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculation step and a plurality of midpoints obtained in the midpoint calculation step are connected to each other, and a connecting line is obtained. This is the process of making a boundary. When the midpoint and the diagonal point are connected, the boundary is obtained by extending from the diagonal point toward the midpoint.

図6は,図2のコンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づいて,境界を求めた図面に替わるグラフである。すなわち,点群連結工程で連結された連結点を用いて境界が得られている。   FIG. 6 is a graph replaced with a drawing in which the boundary is obtained based on the optical QAM signal on the constellation map of FIG. That is, the boundary is obtained using the connection points connected in the point group connection process.

境界算出工程(ステップ200)のうち,上記とは別の実施態様(パターン)として,対角点算出工程(ステップ211)と,点群連結・延長工程(ステップ212)とを含むものがあげられる。この工程は,対角点算出装置と点群連結・延長装置とを含む境界算出装置により実現できる。対角点算出装置は,隣接する4つのピークが構成する四角形の対角点を求める。点群連結・延長装置は,隣接する対角点を連結する。さらに,点群連結・延長装置は,対角点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長する。   Of the boundary calculation step (step 200), another embodiment (pattern) different from the above includes a diagonal point calculation step (step 211) and a point group connection / extension step (step 212). . This step can be realized by a boundary calculation device including a diagonal point calculation device and a point group connection / extension device. The diagonal point calculation device obtains a square diagonal point formed by four adjacent peaks. The point cloud connection / extension device connects adjacent diagonal points. Further, the point cloud connecting / extending device extends the connecting line in the outline direction for diagonal points located outside the outline.

対角点算出工程(ステップ211)は,先に説明した対角点算出工程(ステップ201)と同様である。この実施態様では,対角点算出工程で求めた複数の対角点であって,隣接するものを連結するとともに,対角点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする。   The diagonal point calculating step (step 211) is the same as the diagonal point calculating step (step 201) described above. In this embodiment, a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculating step, which connect adjacent ones, and extend diagonal lines of the diagonal points located in the outer direction in the outer direction. However, the connecting line and the extension line are the boundaries.

すなわち,たとえば,図4における対角点(1a)と対角点(1b)とを接続し,対角点(1b)と対角点(1c)とを接続する。このようにして,複数の対角点であって隣接するものを連結する。一方,対角点(1a)は対角点のうち外郭に位置するものである。よって,対角点(1a)と対角点(1b)との連結線を,対角点(1b)から対角点(1a)に向かう方向に延長する。他の対角点のうち外郭に位置するものも同様にして,連結線を外郭方向へ延長する。この実施態様では,このようにして得られた連結線及び延長線を境界とする。すなわち,この実施態様では,中点を求める演算処理を行う必要がないので,処理速度を上げる事ができる。   That is, for example, the diagonal point (1a) and the diagonal point (1b) in FIG. 4 are connected, and the diagonal point (1b) and the diagonal point (1c) are connected. In this way, a plurality of diagonal points adjacent to each other are connected. On the other hand, the diagonal point (1a) is located outside the diagonal point. Therefore, the connecting line between the diagonal point (1a) and the diagonal point (1b) is extended in the direction from the diagonal point (1b) to the diagonal point (1a). In the same manner, the other diagonal points located on the outline extend the connecting line in the outline direction. In this embodiment, the connection line and the extension line thus obtained are used as boundaries. That is, in this embodiment, since it is not necessary to perform a calculation process for obtaining a midpoint, the processing speed can be increased.

点群連結・延長工程(ステップ212)は,対角点算出工程で求めた複数の対角点であって,隣接するものを連結するとともに,対角点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする工程である。具体的には以下のような工程である。まず,対角点算出工程で求めた複数の対角点を読み出す。そして,読み出された対角点の座標値から隣接するものを選別する一方,読み出された対角点の座標値から,外郭に位置するものを判断する。そして,隣接する対角線同士を連結する。また,外郭に位置する対角点と,その他の対角点とを連結する場合は,外郭に位置する対角点のほうへ連結した線を延長する。   In the point group connection / extension process (step 212), a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculation process, which connect adjacent ones and which are located outside the diagonal points, In this process, the connecting line is extended in the outer direction, and the connecting line and the extended line are used as a boundary. Specifically, the process is as follows. First, a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculating step are read out. Then, the adjacent ones are selected from the read coordinate values of the diagonal points, while the ones located in the outline are determined from the read coordinate values of the diagonal points. Then, adjacent diagonal lines are connected. In addition, when connecting a diagonal point located on the outline and other diagonal points, the line connected to the diagonal point located on the outline is extended.

境界算出工程(ステップ200)のうち,上記とは別の実施態様(パターン)として,中点算出工程(221)と,点群連結・延長工程(222)と,を含むものがあげられる。この境界算出工程は,中点算出手段と,点群連結・延長手段により達成できる。   Of the boundary calculation step (step 200), an embodiment (pattern) different from the above includes a midpoint calculation step (221) and a point group connection / extension step (222). This boundary calculation step can be achieved by the midpoint calculation means and the point group connection / extension means.

中点算出工程(221)
中点算出工程(221)は,ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接するものの中点を求めるための工程である。特に図示しないが,たとえば,図4では,ピーク(A)とピーク(B),ピーク(E)とピーク(F),ピーク(I)とピーク(J),ピーク(M)とピーク(N)は,それぞれ隣接するピークである。この工程では,それらの中点を求めればよい。中点の求め方は,ピーク位置の座標の平均を求めることにより容易に求めることができる。
Midpoint calculation step (221)
The midpoint calculating step (221) is a step for determining the midpoint of the peak obtained in the peak position calculating step and adjacent. Although not specifically shown, for example, in FIG. 4, peak (A) and peak (B), peak (E) and peak (F), peak (I) and peak (J), peak (M) and peak (N) Are adjacent peaks. In this process, the midpoint of them may be obtained. The method for obtaining the midpoint can be easily obtained by obtaining the average of the coordinates of the peak positions.

点群連結・延長工程(222)
点群連結・延長工程(222)は,中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接するものを連結するとともに,前記中点のうち外郭に位置するものについては,連結線を外郭方向へ延長し,連結線及び延長線を境界とする工程である。すなわち,先の工程で求めた中点を連結するとともに,延長すればよい。
Point cloud connection / extension process (222)
In the point group connection / extension step (222), a plurality of midpoints obtained in the midpoint calculation step are connected, and adjacent points are connected. This is a process of extending in the outer direction and using the connecting line and the extended line as a boundary. In other words, the midpoint obtained in the previous step may be connected and extended.

境界算出工程(ステップ200)のうち,上記とは別の実施態様(パターン)として,コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程(ステップ251)を含むものがあげられる。このダミーシンボルを設ける工程の後は,先に説明した境界算出工程を経ることで,境界を算出できる。このダミーシンボルを設ける工程は,たとえば,ダミーシンボル設置装置により実現できる。ダミーシンボルを設ける工程は,特に復号化する信号がAPSK信号のように,I軸及びQ軸のみにピークが存在する場合に特に有効である。   Of the boundary calculation step (step 200), another embodiment (pattern) different from the above includes a step of providing a dummy symbol in the constellation map (step 251). After the step of providing the dummy symbol, the boundary can be calculated through the boundary calculation step described above. The step of providing the dummy symbol can be realized by a dummy symbol installation device, for example. The process of providing the dummy symbol is particularly effective when the signal to be decoded has a peak only on the I axis and the Q axis, such as an APSK signal.

図8は,APSK信号のコンスタレーションマップを示す概念図である。図8に示されるように,APSK信号は,I軸及びQ軸上にピークが存在する。よって,本発明の復号化方法を用いることはできるものの,必ずしも精度良く復号化することはできない。   FIG. 8 is a conceptual diagram showing a constellation map of the APSK signal. As shown in FIG. 8, the APSK signal has peaks on the I axis and the Q axis. Therefore, although the decoding method of the present invention can be used, it cannot always be accurately decoded.

図9は,ダミーシンボルを設置した後の,コンスタレーションマップを示す概念図である。図9に示されるように,ダミーシンボルを設置することで,QAM信号のようなコンスタレーションマップを得ることができる。このため,本発明の復号化方法を用いて効果的に復号化できる。   FIG. 9 is a conceptual diagram showing a constellation map after dummy symbols are installed. As shown in FIG. 9, a constellation map such as a QAM signal can be obtained by installing dummy symbols. For this reason, it can decode effectively using the decoding method of this invention.

すなわち,ダミーシンボルを設ける工程は,I軸及びQ軸以外の部分に,I軸及びQ軸におけるピークと対応したピークを設ける工程である。このダミーシンボルを設ける位置は,あらかじめ決めておいても良い。また,理想的にはI軸及びQ軸上に位置するピークの位置を用いて,ダミーシンボルの位置を求めても良い。すなわち,ピークの位置情報から,格子点間隔などの格子点に関する情報を求めて,対応する位置にダミーシンボルを設置すればよい。   That is, the step of providing the dummy symbol is a step of providing peaks corresponding to the peaks in the I axis and the Q axis in portions other than the I axis and the Q axis. The position where the dummy symbol is provided may be determined in advance. Ideally, the positions of the dummy symbols may be obtained using the positions of the peaks located on the I axis and the Q axis. That is, information on lattice points such as lattice point intervals may be obtained from peak position information, and dummy symbols may be placed at corresponding positions.

また,ダミーシンボルを設ける工程は,たとえば以下のようにしても実現できる。すなわち,コンスタレーションマップにおけるn−1番目のピークとn番目のピークとの位置ベクトルの内積を計算する。そして,内積が0でない場合は,ともに同じ軸上にあるピークである。この場合は,ダミーシンボルを発生させない。一方,内積が0の場合は,異なる軸上にあるピークである。この場合は両方のピークの和ベクトルを求め,この和ベクトルの位置を,ダミーシンボルのピーク位置とする。このようにして,観測したピークに基づいて,ダミーシンボルを求めることができる。   Further, the process of providing the dummy symbol can be realized as follows, for example. That is, the inner product of the position vectors of the (n−1) th peak and the nth peak in the constellation map is calculated. If the inner product is not 0, both peaks are on the same axis. In this case, no dummy symbol is generated. On the other hand, when the inner product is 0, the peak is on a different axis. In this case, the sum vector of both peaks is obtained, and the position of this sum vector is set as the peak position of the dummy symbol. In this way, a dummy symbol can be obtained based on the observed peak.

すなわち,ダミーシンボルを設ける工程は,内積値算出工程と,和ベクトル算出工程とを含む工程により達成できる。そして,ダミーシンボルを設ける工程は,ダミーシンボル設置装置により達成できる。このダミーシンボル設置装置は,内積値算出装置と,和ベクトル算出装置とを含むものがあげられる。   That is, the process of providing the dummy symbol can be achieved by a process including an inner product value calculating process and a sum vector calculating process. The step of providing a dummy symbol can be achieved by a dummy symbol installation device. Examples of the dummy symbol setting device include an inner product value calculating device and a sum vector calculating device.

境界算出工程(ステップ200)のうち,上記とは別の実施態様(パターン)として,対角点算出工程(ステップ231)と,点群連結工程(ステップ232)と,を含むものがあげられる。なお,対角点算出工程の前か点群連結工程の前に,中点算出工程を設けても良い。   Of the boundary calculation step (step 200), another embodiment (pattern) different from the above includes a diagonal point calculation step (step 231) and a point group connection step (step 232). Note that a midpoint calculation step may be provided before the diagonal point calculation step or before the point group connection step.

この対角点算出工程(ステップ231)は,同じ象限に属する対角点のみを求めるものである。すなわち,APSK信号など,理想的には軸上のみにピークが存在する場合,先に説明した復号化方法を必ずしも効率的に利用できない。そこで,この態様では,同一象限のみの対角点を用いて,境界を求める。   In this diagonal point calculation step (step 231), only diagonal points belonging to the same quadrant are obtained. That is, when there is an ideal peak only on the axis, such as an APSK signal, the decoding method described above cannot always be used efficiently. Therefore, in this aspect, the boundary is obtained using diagonal points only in the same quadrant.

図10は,同じ象限に属する対角点のみを用いて境界を求めた例を示す図である。この境界を用いると,原点に対する相対位置(位相)のみの情報を効果的に得ることができる。振幅に関する情報は,公知の光検出器を用いて得ることができる。このため,この態様の復号化方法は,この方法を用いて位相情報を得て,振幅情報は公知の方法で得るものが好ましい。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a boundary is obtained using only diagonal points belonging to the same quadrant. If this boundary is used, information on only the relative position (phase) relative to the origin can be obtained effectively. Information on the amplitude can be obtained using a known photodetector. For this reason, it is preferable that the decoding method of this aspect obtains phase information using this method and obtains amplitude information by a known method.

境界算出工程(ステップ200)の上記とは別の実施態様(パターン)として,対角点算出工程(ステップ241)と,中点算出工程(ステップ242)と,点群連結工程(ステップ243)と,を含むものがあげられる。勿論,対角点算出工程(ステップ241)と,中点算出工程(ステップ242)と,はその順番が逆であっても構わない。   As an embodiment (pattern) different from the above in the boundary calculation step (step 200), a diagonal point calculation step (step 241), a midpoint calculation step (step 242), and a point group connection step (step 243), , Which includes Of course, the order of the diagonal point calculation step (step 241) and the midpoint calculation step (step 242) may be reversed.

この態様では,点群連結工程(ステップ243)において,対角点を連結する際に,円を用いて,対角点を連結するものである。   In this aspect, when connecting the diagonal points in the point group connecting step (step 243), the diagonal points are connected using a circle.

図11は,APSK信号における境界を求めた例を示す図である。先に説明した境界算定工程は,対角点を連結する。このような方法を用いて,APSK信号の境界を算定すると図11のようになる。一方,点群連結工程(ステップ243)では,たとえば,中点からの距離が同程度の4つの対角点を求める。その上で,それらの対角点および中点を通過する曲線を求めそれらを連結する。この曲線群を境界とする。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the boundary in the APSK signal is obtained. The boundary calculation process described above connects diagonal points. When the boundary of the APSK signal is calculated using such a method, the result is as shown in FIG. On the other hand, in the point group connection step (step 243), for example, four diagonal points having the same distance from the midpoint are obtained. Then, find the curves that pass through the diagonal and midpoints and connect them. This curve group is used as a boundary.

復号化工程(ステップ300)
復号化工程(ステップ300)は,境界算出工程で求められた境界を用いて,受信した信号を復号化する工程である。境界で囲まれている領域に対応した値が割り当てられているので,光QAM信号がどの領域の信号として観測されたかという情報を用いて,復号化することができる。このような復号化処理は,公知のソフトウェア,又は演算回路を用いて実現できる。
Decryption process (step 300)
The decoding step (step 300) is a step of decoding the received signal using the boundary obtained in the boundary calculation step. Since a value corresponding to the region surrounded by the boundary is assigned, decoding can be performed using information on which region the optical QAM signal is observed as. Such a decoding process can be realized using known software or an arithmetic circuit.

図12は,信号を復号化するための処理の例を示す図である。図12では,ある領域における信号の有無を判定するために,ベクトルA及びベクトルBで示される領域と,ベクトルA及びベクトルBで示される領域とに分割している。そして,ベクトルA及びベクトルBの基点から,信号の観測点までのベクトルをベクトルpとしたとき,以下の式1を満たせば,信号はベクトルA及びベクトルBを二辺とする三角形の領域内又は境界上に存在することとなる。以下a,Bが以下の条件式を満たさない場合,同様の判定を,ベクトルA及びベクトルBの組み合わせを用いて行い,ベクトルA及びベクトルBを二辺とする三角形の領域における信号の有無の判定を行う。前述の手順により定められた境界線により定義される領域全てに対してこの判定を繰り返し,コンスタレーションマップ上のどの領域に信号が含まれるのかの判定,即ち復号化を行う。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of processing for decoding a signal. In FIG. 12, in order to determine the presence / absence of a signal in a certain area, the area is divided into an area indicated by vector A 1 and vector B 1 and an area indicated by vector A 2 and vector B 2 . When the vector from the base point of the vector A 1 and the vector B 1 to the observation point of the signal is a vector p, if the following expression 1 is satisfied, the signal is a triangle having the vector A 1 and the vector B 1 as two sides. It exists in the area | region or boundary. Hereinafter a 1, if B 1 is not satisfied the following condition, a similar determination was performed using a combination of vector A 2 and the vector B 2, a triangular area to the vector A 2 and the vector B 2 two sides The presence / absence of a signal at is determined. This determination is repeated for all the areas defined by the boundary lines defined by the above-described procedure, and it is determined which area on the constellation map contains the signal, that is, decoding.

Figure 0005099506
Figure 0005099506

本発明は,好ましくは信号発生装置と,上記した信号復調装置とを含む情報通信システムとして用いることができる。以下,本発明における,信号発生装置や信号発生方法の例を説明する。   The present invention can be preferably used as an information communication system including a signal generator and the signal demodulator described above. Hereinafter, examples of the signal generation device and the signal generation method in the present invention will be described.

図13は,本発明に用いられる直交振幅変調(QAM)信号発生装置の概略図である。図13に示されるように,本発明のQAM信号発生装置は,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)と合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備する。このQAM信号発生装置は,一つの入力路から分岐されて前記第1の導波路(2)及び前記第2の導波路(5)へと光が伝播するものが好ましい。   FIG. 13 is a schematic diagram of a quadrature amplitude modulation (QAM) signal generator used in the present invention. As shown in FIG. 13, the QAM signal generator of the present invention includes a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) provided in the first waveguide (2). ) Provided in the signal generator (3), the second waveguide (5) having the first waveguide (2) and the multiplexing point (4), and the second waveguide (5) A second QPSK signal generator (6). This QAM signal generator is preferably one that branches from one input path and allows light to propagate to the first waveguide (2) and the second waveguide (5).

振幅が大きなQPSK信号で,QAM信号が現れる象限(図14でいうと,各軸にはさまれたどの領域か)を決めて,小さなQPSK信号で,その象限における位置を決めるというものである。換言すると,図14の黒点の位置を振幅が大きなQPSK信号で決めて,白点の位置(QAM信号の位置)を,振幅が小さなQPSK信号で決める。そして,それぞれのQPSK信号は,多レベルの電気信号を用いることなく得ることができる。   A quadrant in which the QAM signal appears in a QPSK signal having a large amplitude (in FIG. 14, which region is sandwiched between the axes) is determined, and a position in the quadrant is determined by a small QPSK signal. In other words, the position of the black point in FIG. 14 is determined by the QPSK signal having a large amplitude, and the position of the white point (the position of the QAM signal) is determined by the QPSK signal having a small amplitude. Each QPSK signal can be obtained without using a multi-level electric signal.

導波路は,光信号が伝播する道であり,LiNbO基板上に設けられたチタン拡散導波路(LiNbO導波路)などがあげられる。 The waveguide is a path through which an optical signal propagates, and examples thereof include a titanium diffusion waveguide (LiNbO 3 waveguide) provided on a LiNbO 3 substrate.

図13に示されるように,第1のQPSK信号発生器(3)及び第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備するものがあげられる。このQPSK信号発生器の構成は,光SSB変調器や光FSK信号発生器などとして,公知のものである。よって,このQPSK信号発生器も公知の方法を適宜採用することができる。光SSB(Single Side−Band)変調器は,たとえば,特開2005−274806号公報を参照のこと。また,光SSB変調器を改良した光FSK信号発生器については特開2007−86207号公報,特開2007−57785号公報及び特開2005−134897号公報を参照のこと。これらの文献を参照することにより,本明細書に取り込むものとする。   As shown in FIG. 13, the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) include a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and the main Mach-Zehnder waveguide, respectively. One having two sub Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) provided on both arms of the waveguide (7a, 7b) can be mentioned. The configuration of this QPSK signal generator is known as an optical SSB modulator, an optical FSK signal generator, or the like. Therefore, this QPSK signal generator can adopt a known method as appropriate. For an optical SSB (Single Side-Band) modulator, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-274806. For optical FSK signal generators with improved optical SSB modulators, see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-86207, 2007-57785, and 2005-134897. These documents are incorporated herein by reference.

第2のQPSK信号発生器(6)は,好ましくは,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力するものである。前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅は,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分となるように調整されることが好ましい。このようにすることで,等間隔のQAM信号を得ることができる。なお,振幅が半分とは,厳密な意味での半分を意味するのではなく,QAM信号として実質的に区別できるような値であれば,構わない。具体的には,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅は,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の30%以上70%以下があげられ,40%以上60%以下でもよく,45%以上55%以下でも良い。上記のような調整は,たとえば,振幅調整機構によって達成される。振幅調整機構は,具体的には,バイアス電極などに印加される電圧を制御するための電圧制御手段などにより達成される。また,適宜強度変調器を導波路に設け,強度変調器により所定の強度変調を行うことにより振幅を調整しても良い。   The second QPSK signal generator (6) preferably outputs a signal having a smaller amplitude than the output signal from the first QPSK signal generator. The amplitude of the output signal from the second QPSK signal generator (6) is preferably adjusted to be half the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator. In this way, QAM signals with equal intervals can be obtained. Note that the half amplitude does not mean a half in the strict sense, but may be a value that can be substantially distinguished as a QAM signal. Specifically, the amplitude of the output signal from the second QPSK signal generator (6) is 30% to 70% of the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator. % Or more and 60% or less, or 45% or more and 55% or less. The above adjustment is achieved by, for example, an amplitude adjustment mechanism. Specifically, the amplitude adjusting mechanism is achieved by voltage control means for controlling the voltage applied to the bias electrode or the like. Further, the amplitude may be adjusted by appropriately providing an intensity modulator in the waveguide and performing predetermined intensity modulation by the intensity modulator.

一方,QPSK信号,または,後述する4値のASK信号の位相差が45度(正確には45度+90n度(nは整数)。以下同様。),又は30度,22.5度,18度,15度など90度の整数倍以外の場合は,第2のQPSK信号発生器(6)が,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と振幅が同じ信号を出力するものであっても構わない。以下では,QPSK信号の位相差が0度,90度,270度または180度であるものと,4値のASK信号の位相差が90度または270度であるものについて説明するが,QPSK信号,または,4値のASK信号の位相差がこれら以外の場合であっても同様にして調整することができる。   On the other hand, the phase difference of a QPSK signal or a 4-value ASK signal described later is 45 degrees (more precisely, 45 degrees + 90 n degrees (n is an integer), the same applies hereinafter), or 30 degrees, 22.5 degrees, 18 degrees. In cases other than an integral multiple of 90 degrees, such as 15 degrees, the second QPSK signal generator (6) outputs a signal having the same amplitude as the output signal from the first QPSK signal generator, It doesn't matter. In the following, a case where the phase difference of the QPSK signal is 0 degree, 90 degrees, 270 degrees or 180 degrees and a case where the phase difference of the quaternary ASK signal is 90 degrees or 270 degrees will be described. Alternatively, even if the phase difference of the quaternary ASK signal is other than these, it can be adjusted in the same manner.

なお,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号の振幅を,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅より小さくするためには,たとえば,第2のQPSK信号発生器としてアッテネータや強度変調器を組み合わせたものを用い,振幅を小さくするように駆動すればよい。また,アッテネータなどを用いなくても,たとえば,導波路の強度分岐の比を非対称にすればよい。たとえば,入力ポートから分岐点を経て,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)へ光信号が伝播される場合,その分岐比を4:1となるようにすればよい。このような分岐比の調整は,公知であってカプラや導波路を調整することで,容易に達成できる。   In order to make the amplitude of the output signal from the second QPSK signal generator (6) smaller than the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator, for example, the second QPSK signal generator A combination of an attenuator and an intensity modulator may be used as the detector, and driving may be performed to reduce the amplitude. Further, for example, the ratio of the intensity branching of the waveguide may be asymmetrical without using an attenuator. For example, when an optical signal is propagated from the input port to the first waveguide (2) and the second waveguide (5) through a branch point, the branch ratio is set to 4: 1. Good. Such adjustment of the branching ratio is well known and can be easily achieved by adjusting the coupler and the waveguide.

信号発生器の好ましい態様は,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)に,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)を具備する,上記いずれかに記載の装置があげられる。   A preferred embodiment of the signal generator is the main Mach-Zehnder waveguide (7a) of the first QPSK signal generator (3) and the main Mach-Zehnder waveguide (7b) of the second QPSK signal generator (6). , A first bias electrode (10a, 10b) and a second bias electrode (11a, 11b) for adjusting the bias voltage applied to each of the two arms constituting the main Mach-Zehnder waveguide, A third bias electrode (13a, 13b) is provided for applying a bias voltage to a signal propagating through both arms combined by the multiplexing unit (12a, 12b) of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). And any one of the above-mentioned devices.

このように多くのバイアス電極を具備することで,各アームを伝播する信号の位相差を効果的に調整することができ,それによって,様々な態様でQAM信号を得ることができることとなる。   By providing such a large number of bias electrodes, it is possible to effectively adjust the phase difference of signals propagating through the arms, thereby obtaining QAM signals in various modes.

信号発生器の好ましい態様は,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,LiNbO導波路(21)上に設けられ,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)との合波点(4)は,前記LiNbO導波路(21)と光学的に接続された平面光導波路(PLC)(22)上に設けられる,上記いずれかに記載の装置である。このように,ニオブ酸リチウム基板などの基板と,PLCとのハイブリッド集積を行うことで,比較的容易に複数のMZM(マッハツェンダー変調器)を含む信号発生装置を製造できることとなる。なお,PLCの製造方法等は,特開2006−195036号公報に開示されているとおりである。 In a preferred embodiment of the signal generator, the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) are provided on a LiNbO 3 waveguide (21), and the first conductor is provided. A combining point (4) between the waveguide (2) and the second waveguide (5) is provided on the planar optical waveguide (PLC) (22) optically connected to the LiNbO 3 waveguide (21). A device according to any one of the above. Thus, by performing hybrid integration of a substrate such as a lithium niobate substrate and a PLC, a signal generator including a plurality of MZMs (Mach-Zehnder modulators) can be manufactured relatively easily. The manufacturing method of the PLC is as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-195036.

すなわち,本発明において用いられるQAM信号発生装置は,光SSB変調器,光FSK信号発生器などの技術,PLCなどの技術に,当業者の有する通常の技術知識を組み合わせることにより,製造することができる。   In other words, the QAM signal generator used in the present invention can be manufactured by combining the technology such as the optical SSB modulator and the optical FSK signal generator, the technology such as PLC, and the ordinary technical knowledge possessed by those skilled in the art. it can.

上記の光QAM信号発生装置を用いれば,光QAM信号を得ることができる。具体的な,光QAM信号の生成方法は,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号の振幅の半分である前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の発生方法があげられる。   If the optical QAM signal generator is used, an optical QAM signal can be obtained. A specific method for generating an optical QAM signal includes a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (QPSK) signal generator provided in the first waveguide (2). 3) and a second waveguide (5) having a coupling point (4) between the first waveguide (2) and the second waveguide (5). A second QPSK signal generator (6) for outputting a signal having a smaller amplitude than the output signal from the QPSK signal generator, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator. The signal generator (6) includes a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and two sub Mach-Zehnder waveguides (7a, 7b) respectively provided on both arms of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). 8a, 9a, 8b, 9b), quadrature amplitude modulation A QAM signal generation method using a QAM) signal generator, wherein the output signal is a half of the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator and the output signal from the first QPSK signal generator. A method for generating a QAM signal includes a step of combining the output signal from the second QPSK signal generator (6).

QAM信号の発生方法の好ましい態様として,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)に,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)で,合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうち,いずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し,前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,90度,又は270度となり,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,90度,270度,又は180度となるように前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号の全てもしくは少なくともひとつを制御する,方法があげられる。なお,位相差の制御については,たとえば,光SSB変調技術や光FSK変調技術などとして公知であり,公知の方法を適宜用いることで達成できる。このように調整することで,QAM信号を得ることができる。   As a preferred embodiment of the QAM signal generation method, the main Mach-Zehnder waveguide (7a) of the first QPSK signal generator (3) and the main Mach-Zehnder waveguide (7b) of the second QPSK signal generator (6) are used. ), The first bias electrode (10a, 10b) and the second bias electrode (11a, 11b) for adjusting the bias voltage applied to each of the two arms constituting the main Mach-Zehnder waveguide, respectively. And a third bias electrode (13a, 13b) for applying a bias voltage to a signal propagating through both arms to be combined at the multiplexing section (12a, 12b) of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). ), And the four sub Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) The phase difference between the signals propagating through the two arms before the propagation signals are combined is 180 degrees, and each main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) has a phase difference before the propagation signals are combined. , The phase difference between the signals propagating through the both arms is 90 degrees or 270 degrees, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) The phase difference between the signals propagating through the first waveguide (2) and the second waveguide (5) before being multiplexed at the multiplexing point (4) is 0 degrees, 90 degrees, and 270 degrees. Or a bias signal applied to the first bias electrode (10a, 10b), the second bias electrode (11a, 11b) and the third bias electrode (13a, 13b) so as to be 180 degrees. Control all or at least one , Method, and the like. The control of the phase difference is known, for example, as an optical SSB modulation technique or an optical FSK modulation technique, and can be achieved by appropriately using a known method. By adjusting in this way, a QAM signal can be obtained.

QAM信号の発生方法の好ましい態様として,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,前記第1のメインマッハツェンダー導波路(7a)において4値の振幅シフトキーイング(ASK)信号である第1のASK信号を生成させ,第2のメインマッハツェンダー導波路(7b)において,前記第1のASK信号と90度又は270度の位相差を有する,4値の振幅シフトキーイング(ASK)信号である第2のASK信号を生成させ,前記第1のASK信号と前記第2のASK信号とを合波する工程を含む,QAM信号の発生方法があげられる。   As a preferred embodiment of the QAM signal generation method, a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided in the first waveguide (2) And a second waveguide (5) having a coupling point (4) with the first waveguide (2), and the second waveguide (5), the first QPSK signal generation And a second QPSK signal generator (6) for outputting a signal having a smaller amplitude than the output signal from the detector, the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) is a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and two sub-Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a) respectively provided on both arms of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). , 8b, 9b) A QAM signal generation method using a (QAM) signal generator, wherein a first ASK signal that is a four-value amplitude shift keying (ASK) signal is generated in the first main Mach-Zehnder waveguide (7a) In the second main Mach-Zehnder waveguide (7b), a second ASK signal which is a four-value amplitude shift keying (ASK) signal having a phase difference of 90 degrees or 270 degrees with the first ASK signal And a method of generating a QAM signal, including a step of combining the first ASK signal and the second ASK signal.

この態様の好ましい例として,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)において合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)を具備し,前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となり,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,90度,又は270度となるように前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御する方法があげられる。   As a preferable example of this aspect, the main Mach-Zehnder waveguide (7a) of the first QPSK signal generator (3) and the main Mach-Zehnder waveguide (7b) of the second QPSK signal generator (6) are: The first bias electrode (10a, 10b) and the second bias electrode (11a, 11b) for adjusting the bias voltage applied to each of the two arms constituting the main Mach-Zehnder waveguide, A third bias electrode (13a, 13b) for applying a bias voltage to a signal propagating through both arms combined in the multiplexing section (12a, 12b) of the Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b); , The four sub-Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) have both arms before the propagation signals are combined. The phase difference of the transmitted signal is 180 degrees, and each main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) has the phase difference of the signals propagating through the arms before the propagation signals are combined is 0 degree. , Or 180 degrees, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) are configured so that the propagation signal is multiplexed before being multiplexed at the multiplexing point (4). The first bias electrode (10a, 10b), the first bias electrode (10a, 10b), the phase difference between signals propagating through the first waveguide (2) and the second waveguide (5) are 90 degrees or 270 degrees. There is a method of controlling the bias signal applied to the second bias electrode (11a, 11b) and the third bias electrode (13a, 13b).

すなわち,この方法では,4値ASK信号(+1, +1/3, −1/3, −1の4つのシンボルを持つ)を2つ発生させ,これら2つを一番外側の干渉計で合成すればよい。この際,これらが90度又は270度の位相差を持つように一番外側の干渉計のバイアス電圧を調整すればよい。   That is, in this method, two quaternary ASK signals (with four symbols of +1, +1/3, −1/3, and −1) are generated, and these two are synthesized by the outermost interferometer. That's fine. At this time, the bias voltage of the outermost interferometer may be adjusted so that they have a phase difference of 90 degrees or 270 degrees.

図15は,QPSK信号発生器を3つ並列に並んだものを用いたQAM信号発生装置の概念図である。図15に示されるように,この態様のQAM信号発生装置は,第1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,前記第2の導波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置である。   FIG. 15 is a conceptual diagram of a QAM signal generator using three QPSK signal generators arranged in parallel. As shown in FIG. 15, the QAM signal generator of this aspect includes a first waveguide (52) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) provided in the first waveguide (52). ) Provided in a second waveguide (55) having a coupling point (54) between the signal generator (53) and the first waveguide (53), and the second waveguide (55). , A combining point (57) of the second QPSK signal generator (56) that outputs a signal having a smaller amplitude than the output signal from the first QPSK signal generator and the second waveguide (55). And a third waveguide (58) having a smaller amplitude than an output signal from the second QPSK signal generator, provided in the third waveguide (58). A quadrature amplitude modulation (QAM) signal generator comprising a QPSK signal generator (59) A.

この態様のQAM信号発生装置の各要素は,先に説明したものを適宜採用できる。先に説明したQAM信号発生装置では,基本的には4ASK信号を2つ重畳するか,又は2つのQPSK信号を重畳することにより16QAM信号を得ることができるというものである。一方,図15に示されるQAM発生装置では,基本的には,上記と同様の原理に基づいて,さらに4倍の64QAM信号を得ることができる。すなわち,図14の白点それぞれに,4シンボルを頂点とする正方形の中心を重畳させることで,新たなQAM信号を得ることができる。   As the elements of the QAM signal generator of this aspect, those described above can be adopted as appropriate. In the QAM signal generator described above, it is basically possible to obtain a 16QAM signal by superimposing two 4ASK signals or superimposing two QPSK signals. On the other hand, the QAM generator shown in FIG. 15 can basically obtain a quadruple 64-QAM signal based on the same principle as described above. That is, a new QAM signal can be obtained by superimposing the center of a square having four symbols at the apexes on each white point in FIG.

すなわち,n個(nは2以上の自然数)並列にならんだQPSK信号発生器を用いた場合,n番目のQPSK信号の振幅がn−1番目のQPSK信号の半分の振幅を有するとすると,22nQAM信号を発生できることとなる。これは,それぞれn個のQPSK信号を0度,90度,270度又は180度いずれかの位相差で足し合わせることにより得ることができる。各QPSKの振幅は1, 1/2, 1/4, ... 1/(2)のように順次半分になるように調整すればよい。
ASK信号の各レベルは,(2−1)/(2−1), (2n−1−2x1)/(2−1),..(2n−1−2*k)/(2−1),...(2n−1−2*(2n−1))/(2−1)となる。具体的には,64QAM信号を得る場合のASK信号のレベルは,それぞれ1,5/7,3/7,1/7,−1/7,−3/7,−5/7,−1となる。各QPSKの強度比を調整するためには,上記に説明したと同様にして調整できる。具体的には,光回路内にアッテネータなどを設置して,適宜振幅を調整しても良い。また,入力信号を各QPSK信号発生器に分波する際に,分岐比率を調整しても良い。
That is, when n (n is a natural number equal to or greater than 2) QPSK signal generators are used, assuming that the amplitude of the nth QPSK signal has half the amplitude of the (n-1) th QPSK signal, 2 2n QAM signals can be generated. This can be obtained by adding each of n QPSK signals with a phase difference of 0 degree, 90 degrees, 270 degrees, or 180 degrees. The amplitude of each QPSK may be adjusted so as to be halved sequentially, such as 1, 1/2, 1/4,... 1 / (2 n ).
Each level of the 2 n ASK signal is (2 n -1) / (2 n -1), (2 n-1 -2x1) / (2 n -1), ... (2 n-1 -2 * k ) / (2 n −1),... (2 n−1 −2 * (2n−1)) / (2 n −1). Specifically, when obtaining a 64QAM signal, the levels of the ASK signal are 1, 5/7, 3/7, 1/7, -1/7, -3/7, -5/7, -1 respectively. Become. In order to adjust the intensity ratio of each QPSK, it can be adjusted in the same manner as described above. Specifically, an attenuator or the like may be installed in the optical circuit and the amplitude may be adjusted as appropriate. Further, the branching ratio may be adjusted when demultiplexing the input signal to each QPSK signal generator.

バイアスの自動調整
QPSK発生などの時に90度,または270度の位相差を維持する必要がある。これはSSB変調信号発生の条件と同じであるので,伝送に影響を与えない低い周波数(例えば数キロヘルツ以下)で90度の位相差を与えたいバイアス電極にテスト用正弦波信号を入力する。SSB条件が満たされているときには側波帯成分が片側しか出ないが,ずれているときには両方が出力され,これらのビートから変調周波数の2倍成分が発生する。これを,最小にするように制御すればSSB条件=90度の位相差が得られる。サブマッハツェンダー導波路のバイアスは,正弦波信号を入力し,同じ周波数成分を最小,2倍成分を最大とすることで,設定できる。
Automatic adjustment of bias It is necessary to maintain a phase difference of 90 degrees or 270 degrees when QPSK occurs. Since this is the same as the condition for generating an SSB modulation signal, a test sine wave signal is input to a bias electrode to which a phase difference of 90 degrees is desired at a low frequency (for example, several kilohertz or less) that does not affect transmission. When the SSB condition is satisfied, only one sideband component is output. However, when the SSB condition is shifted, both are output, and a double component of the modulation frequency is generated from these beats. If this is controlled to be minimized, a phase difference of SSB condition = 90 degrees can be obtained. The bias of the sub Mach-Zehnder waveguide can be set by inputting a sine wave signal and minimizing the same frequency component and maximizing the double component.

具体的には,図13に於いて,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,各バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と,前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と,前記光検出装置からの検出データを用い, 光検出装置が検出した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を含む場合,変調周波数の2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置とを有する,上記いずれかに記載の直交振幅変調(QAM)信号発生装置があげられる。このようにすることで,最適なバイアス状況に自動的に調整することができることとなる。   Specifically, in FIG. 13, a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided in the first waveguide (2). ) And the first waveguide (2), the second waveguide (5) having a coupling point (4), and the second waveguide (5), the first QPSK. A second QPSK signal generator (6) for outputting a signal having a smaller amplitude than the output signal from the signal generator, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal. The generator (6) includes a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and two sub-Mach-Zehnder waveguides (8a) respectively provided on both arms of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). , 9a, 8b, 9b) and a test signal to each bias electrode A test signal applying device for applying the light, a light detecting device for detecting an output signal from the waveguide to which the test signal is applied by the test signal applying device, and detection data from the light detecting device, When the output spectrum detected by the detection device includes two sideband components, it has an automatic bias adjustment device that adjusts the bias voltage so as to reduce the double component of the modulation frequency. An amplitude modulation (QAM) signal generator can be mentioned. By doing so, it is possible to automatically adjust to the optimum bias situation.

この態様のQAM信号発生装置において,好ましいものは,前記テスト信号は,その周波数が10kHz以下である上記いずれかに記載の装置に関する。すなわち,周波数が10kHzの信号であれば,情報伝送に影響を与えないので,情報通信を妨げる事なく,バイアスを自動調整できることとなる。   In the QAM signal generating apparatus according to this aspect, it is preferable that the test signal has a frequency of 10 kHz or less. That is, if the signal has a frequency of 10 kHz, the information transmission is not affected, so that the bias can be automatically adjusted without interfering with the information communication.

具体的には,前記メインマッハツェンダー導波路に所定の信号を供給し,前記メインマッハツェンダー導波路の出力光のうち,同じ周波数成分の振幅を小さくするように前記第1のサブマッハツェンダー導波路および前記第2のサブマッハツェンダー導波路への供給バイアス信号を調整する,バイアス調整方法であって,前記メインマッハツェンダー導波路に供給される所定の信号は,光信号の位相を180度変化させるのに要する電圧である半波長電圧と同じか,又はそれより大きな振幅を有する交流信号である,バイアス調整方法があげられる。   Specifically, a predetermined signal is supplied to the main Mach-Zehnder waveguide, and the first sub-Mach-Zehnder waveguide is configured to reduce the amplitude of the same frequency component in the output light of the main Mach-Zehnder waveguide. And a bias adjustment method for adjusting a supply bias signal to the second sub Mach-Zehnder waveguide, wherein the predetermined signal supplied to the main Mach-Zehnder waveguide changes the phase of the optical signal by 180 degrees. There is a bias adjustment method that is an AC signal having an amplitude equal to or larger than the half-wave voltage that is a voltage required for the above.

本発明において用いられるQAM信号発生装置として,好ましいものは,検出器,及び各バイアス電極でバイアス信号を供給する信号源と連結された制御装置を具備する。この制御装置は,検出器が検出した出力光に関する情報に基づいて,バイアス信号に関する情報を信号源に供給する。すなわち,この制御装置を具備することで,バイアス調整方法を自動的に行うことができる。   A preferable QAM signal generator used in the present invention includes a detector and a control device connected to a signal source for supplying a bias signal at each bias electrode. The control device supplies information on the bias signal to the signal source based on the information on the output light detected by the detector. In other words, the bias adjustment method can be automatically performed by providing this control device.

信号発生器の別の好ましい態様は,図13に於いて第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備する,信号発生装置を,複数個並列して設置し,前記複数の信号発生装置からの出力が合波される合波部を有する,信号発生システムに関する。   Another preferred embodiment of the signal generator includes a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal provided in the first waveguide (2) in FIG. A second waveguide (5) having a coupling point (4) between the generator (3) and the first waveguide (2); and the second waveguide (5), A second QPSK signal generator (6) for outputting a signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator; The present invention relates to a signal generation system having a multiplexing unit that combines outputs from a plurality of signal generators.

すなわち,たとえば,先に説明した信号発生装置からの出力を,組み合わせることで,さらにバリエーションに富んだ光信号を得ることができることとなる。したがって,「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号」の例として,第1のQPSK信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号があげられる。なお,この信号発生システムは,ひとつの入力部から複数の分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また,この信号発生システムとして,上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。   That is, for example, by combining the outputs from the signal generators described above, it is possible to obtain optical signals with more variations. Therefore, as an example of “a signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator”, a signal having half the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator can be cited. In this signal generation system, it is preferable that a signal is sent from one input section to each signal generation apparatus via a plurality of branch sections. In addition, as the signal generation system, the above-described configuration of the signal generation device can be adopted as appropriate.

信号発生器の別の好ましい態様は,第1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,前記第2の導波路(55)と合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,“第n−1の導波路と合波点を有する第nの導波路と,前記第nの導波路に設けられ,第n−1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第nのQPSK信号発生器“を,nを4以上の整数として,4以上n以下となる全ての組合せに付き具備する,信号発生装置である。   Another preferred embodiment of the signal generator includes a first waveguide (52) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (53) provided in the first waveguide (52). , A second waveguide (55) having a multiplexing point (54) with the first waveguide (53), and the first QPSK signal provided in the second waveguide (55). A second QPSK signal generator (56) for outputting a signal to be combined with an output signal from the generator, and a third waveguide having the second waveguide (55) and a combining point (57) And a third QPSK signal generator (59) provided in the third waveguide (58) and outputting a signal combined with the output signal from the second QPSK signal generator, , “N-th waveguide having a coupling point with the (n−1) -th waveguide, and the n-th waveguide, provided in the n-th waveguide, N-th QPSK signal generator "for outputting a signal combined with the output signal from the QPSK signal generator for all combinations of 4 or more and n or less, where n is an integer of 4 or more, It is a signal generator.

すなわち,図15に示されるように,複数の分岐を持たせることで様々な出力の信号を得ることができるところ,さらに小さなQPSK信号発生器を具備することで,より多様な信号を得ることができる。信号発生装置からの出力を,組み合わせることで,さらにバリエーションに富んだ光信号を得ることができることとなる。したがって,「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号」の例として,第1のQPSK信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号があげられる。なお,この信号発生システムは,ひとつの入力部から複数の分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また,この信号発生装置として,上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。   That is, as shown in FIG. 15, various output signals can be obtained by providing a plurality of branches, but by providing a smaller QPSK signal generator, more various signals can be obtained. it can. By combining the outputs from the signal generators, it is possible to obtain a more varied optical signal. Therefore, as an example of “a signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator”, a signal having half the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator can be cited. In this signal generation system, it is preferable that a signal is sent from one input section to each signal generation apparatus via a plurality of branch sections. Further, as the signal generator, the configuration of the signal generator described above can be adopted as appropriate.

信号発生器の好ましい別の態様は,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備する,信号発生装置に関するものである。   Another preferred embodiment of the signal generator includes a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided in the first waveguide (2). , A second waveguide (5) having a multiplexing point (4) with the first waveguide (2), and the first QPSK signal provided in the second waveguide (5) The present invention relates to a signal generator comprising a second QPSK signal generator (6) for outputting a signal combined with an output signal from the generator.

「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号」を,第1のQPSK信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば,先に説明したQAM信号発生装置をえることができる。一方,たとえば第1のQPSK信号発生器からの出力と,第2のQPSK信号発生器からの出力を同じとしても,それらの信号が重畳して,様々な変調信号をえることができる。なお,この信号発生システムは,ひとつの入力部から複数の分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また,この信号発生システムとして,上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。   If the “signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator” is a signal having half the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator, the QAM signal generation described above is performed. You can get the device. On the other hand, for example, even if the output from the first QPSK signal generator is the same as the output from the second QPSK signal generator, these signals are superimposed to obtain various modulation signals. In this signal generation system, it is preferable that a signal is sent from one input section to each signal generation apparatus via a plurality of branch sections. In addition, as the signal generation system, the above-described configuration of the signal generation device can be adopted as appropriate.

信号発生器の好ましい別の態様は,図15に於いて第1の導波路(52)と,前記第1の導波路(52)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(53)と,前記第1の導波路(53)との合波点(54)を有する第2の導波路(55)と,前記第2の導波路(55)に設けられ,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第2のQPSK信号発生器(56)と,前記第2の導波路(55)との合波点(57)を有する第3の導波路(58)と,前記第3の導波路(58)に設けられ,前記第2のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第3のQPSK信号発生器(59)と,を具備する,信号発生装置に関する。   Another preferred embodiment of the signal generator includes a first waveguide (52) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal provided in the first waveguide (52) in FIG. A second waveguide (55) having a coupling point (54) between the generator (53) and the first waveguide (53); and the second waveguide (55), A combining point (57) between the second QPSK signal generator (56) for outputting a signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator and the second waveguide (55) is provided. And a third QPSK signal that is provided in the third waveguide (58) and outputs a signal combined with the output signal from the second QPSK signal generator. And a generator (59).

「第1のQPSK信号発生器からの出力信号と合波される信号」を,第1のQPSK信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば,先に説明したQAM信号発生装置をえることができる。一方,たとえば第1のQPSK信号発生器からの出力と,第2のQPSK信号発生器からの出力を同じとしても,それらの信号が重畳して,様々な変調信号をえることができる。なお,この信号発生システムは,ひとつの入力部から複数の分岐部を経て,各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また,この信号発生システムとして,上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。   If the “signal combined with the output signal from the first QPSK signal generator” is a signal having half the amplitude of the output signal from the first QPSK signal generator, the QAM signal generation described above is performed. You can get the device. On the other hand, for example, even if the output from the first QPSK signal generator is the same as the output from the second QPSK signal generator, these signals are superimposed to obtain various modulation signals. In this signal generation system, it is preferable that a signal is sent from one input section to each signal generation apparatus via a plurality of branch sections. In addition, as the signal generation system, the above-described configuration of the signal generation device can be adopted as appropriate.

QAM信号の発生方法として,好ましくは,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)と合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)を具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し,前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,mを整数として(45+90m)度となり,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御し,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の発生方法である。このQAM信号の発生方法においては,先に説明したQAM信号発生装置に関する構成を適宜採用することができる。   As a QAM signal generation method, preferably, a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided in the first waveguide (2). A second waveguide (5) having the first waveguide (2) and the multiplexing point (4), and a second QPSK signal generator provided in the second waveguide (5) (6), and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) are respectively a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and the main QPSK signal generator (6). A quadrature amplitude modulation (QAM) signal generator comprising two sub Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) provided on both arms of the Mach-Zehnder waveguides (7a, 7b) was used. A method of generating a QAM signal, wherein the first QQ The main Mach-Zehnder waveguide (7a) of the SK signal generator (3) and the main Mach-Zehnder waveguide (7b) of the second QPSK signal generator (6) each constitute a main Mach-Zehnder waveguide 2. The first bias electrode (10a, 10b) and the second bias electrode (11a, 11b) for adjusting the bias voltage applied to each of the two arms and the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) are combined. Including at least one bias electrode among third bias electrodes (13a, 13b) for applying a bias voltage to a signal propagating through both arms combined by the wave portions (12a, 12b), Four sub Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) propagate through both arms before the propagation signals are combined. The phase difference of the signal is 180 degrees, and each main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) has a phase difference between the signals propagating through both arms before the propagation signals are combined, where m is an integer. (45 + 90 m) degrees, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) have the propagation signals before being combined at the multiplexing point (4). The first bias electrodes (10a, 10b), the first bias electrode (10a, 10b), the phase difference between signals propagating through the first waveguide (2) and the second waveguide (5) are 0 degrees or 180 degrees. The bias signal applied to the second bias electrode (11a, 11b) and the third bias electrode (13a, 13b) is controlled, and the output signal from the first QPSK signal generator and the second QPSK are controlled. Output signal from signal generator (6) And a method of generating a QAM signal, including a step of combining. In this QAM signal generation method, the configuration related to the QAM signal generation apparatus described above can be adopted as appropriate.

このQAM信号の発生方法として,好ましくは,第1の導波路(2)と,前記第1の導波路(2)に設けられた第1の4相位相シフトキーイング(QPSK)信号発生器(3)と,前記第1の導波路(2)との合波点(4)を有する第2の導波路(5)と,前記第2の導波路(5)に設けられた第2のQPSK信号発生器(6)と,を具備し,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)とを具備する,直交振幅変調(QAM)信号発生装置を用いたQAM信号の発生方法であって,前記第1のQPSK信号発生器(3)のメインマッハツェンダー導波路(7a)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)のメインマッハツェンダー導波路(7b)は,それぞれ,メインマッハツェンダー導波路を構成する2つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第1のバイアス電極(10a,10b)及び第2のバイアス電極(11a,11b)と,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の合波部(12a,12b)で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電極(13a,13b)のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し,前記4つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,180度となり,各メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)は,伝播信号が合波される前の,それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が,lを整数として(30+90l)度となり,前記第1のQPSK信号発生器(3)及び前記第2のQPSK信号発生器(6)は,伝播信号が前記合波点(4)において合波される前の,前記第1の導波路(2)と第2の導波路(5)を伝播する信号の位相差が,0度,又は180度となるように前記第1のバイアス電極(10a,10b),前記第2のバイアス電極(11a,11b)及び前記第3のバイアス電極(13a,13b)に印加されるバイアス信号を制御し,前記第1のQPSK信号発生器からの出力信号と,前記第2のQPSK信号発生器(6)からの出力信号と,を合波する工程を含む,QAM信号の発生方法である。   As a method for generating the QAM signal, preferably, a first waveguide (2) and a first four-phase phase shift keying (QPSK) signal generator (3) provided in the first waveguide (2) are used. ) And a second waveguide (5) having a coupling point (4) between the first waveguide (2) and a second QPSK signal provided in the second waveguide (5) Generator (6), wherein the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) are respectively a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b), Quadrature amplitude modulation (QAM) signal generator comprising two sub Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) provided on both arms of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). A method of generating a QAM signal using The main Mach-Zehnder waveguide (7a) of the first QPSK signal generator (3) and the main Mach-Zehnder waveguide (7b) of the second QPSK signal generator (6) constitute a main Mach-Zehnder waveguide, respectively. A first bias electrode (10a, 10b) and a second bias electrode (11a, 11b) for adjusting a bias voltage applied to each of the two arms, and a main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b). And any one or more bias electrodes among the third bias electrodes (13a, 13b) for applying a bias voltage to a signal propagating through both arms combined in the multiplexing unit (12a, 12b). , The four sub-Mach-Zehnder waveguides (8a, 9a, 8b, 9b) have both arms before the propagation signals are combined. The phase difference of the transmitted signal is 180 degrees, and each main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) has the phase difference of the signal propagating through both arms before the propagation signal is combined as l. The integer is (30 + 90l) degrees, and the first QPSK signal generator (3) and the second QPSK signal generator (6) have the propagation signals before being combined at the multiplexing point (4). , The first bias electrodes (10a, 10b), so that the phase difference between the signals propagating through the first waveguide (2) and the second waveguide (5) is 0 degree or 180 degrees, A bias signal applied to the second bias electrode (11a, 11b) and the third bias electrode (13a, 13b) is controlled, an output signal from the first QPSK signal generator, and the second signal From the QPSK signal generator (6) This is a method for generating a QAM signal, including a step of combining an output signal.

本発明の好ましい別の態様は,メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)と,前記メインマッハツェンダー導波路(7a,7b)の両アームのそれぞれに設けられた2つのサブマッハツェンダー導波路(8a,9a,8b,9b)と,前記メインマッハツェンダー導波路,又は,前記2つのサブマッハツェンダー導波路のいずれか又は両方の,バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と,前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と,前記光検出装置からの検出データを用い,光検出装置が検出した出力スペクトルが,2つの側波帯成分を含む場合,変調周波数の2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置を有する,QPSK信号発生器である。このQPSK信号発生器においては,先に説明したQAM信号発生装置に関する構成を適宜採用することができる。自動バイアス調整装置により,変調周波数の2倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整するためには,バイアス電圧を大きくするか又は小さくしつつ,光検出装置からの検出データを監視すればよい。   Another preferable aspect of the present invention is that the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) and the two sub-Mach-Zehnder waveguides (8a) provided on both arms of the main Mach-Zehnder waveguide (7a, 7b) are provided. , 9a, 8b, 9b), a test signal applying device for applying a test signal to a bias electrode of either or both of the main Mach-Zehnder waveguide and the two sub-Mach-Zehnder waveguides, A light detection device for detecting an output signal from a waveguide to which a test signal is applied by a test signal application device, and an output spectrum detected by the light detection device using two detection data from the light detection device are two. If it contains sideband components, it has an automatic bias adjustment device that adjusts the bias voltage so that the double component of the modulation frequency becomes smaller A QPSK signal generator. In the QPSK signal generator, the configuration related to the QAM signal generator described above can be adopted as appropriate. In order to adjust the bias voltage so that the double component of the modulation frequency is reduced by the automatic bias adjustment device, the detection data from the light detection device may be monitored while increasing or decreasing the bias voltage.

このQPSK信号発生器として,好ましくは,前記テスト信号は,その周波数が10kHz以下である上記いずれかに記載の装置である。   As the QPSK signal generator, preferably, the test signal is the apparatus according to any one of the above, whose frequency is 10 kHz or less.

このQPSK信号発生器として,好ましくは,前記テスト信号は前記2つのサブマッハツェンダー導波路の両方に印加され,2つのテスト信号が概略90度または270度の位相差を持つ上記いずれかに記載の装置である。   As the QPSK signal generator, preferably, the test signal is applied to both of the two sub Mach-Zehnder waveguides, and the two test signals have a phase difference of approximately 90 degrees or 270 degrees. Device.

上記では,光QAM信号を用いる場合について中心に説明した。しかしながら,先に説明したとおり,本発明は,光QAM信号を復調するものに限定されない。たとえば,光信号として,2値以上の値をとる,光QAM信号,光ASK信号,光PSK信号,光FSK信号,光CPFSK信号,光APSK信号,又は光MSK信号のいずれかを適宜用いることができる。   In the above description, the case where the optical QAM signal is used has been mainly described. However, as described above, the present invention is not limited to demodulating an optical QAM signal. For example, as an optical signal, any one of an optical QAM signal, an optical ASK signal, an optical PSK signal, an optical FSK signal, an optical CPFSK signal, an optical APSK signal, or an optical MSK signal that takes a value of 2 or more is appropriately used. it can.

n−ASK信号(n値のASK信号)を復調する場合について説明する。n次のASK信号のコンスタレーションマップは,I軸にそってピークが出現する。よって,受信信号の各々に対して,2値の乱数を擬似的なQ成分として与えると,先に説明した光QAM信号の復調方法と同様の方法を用いることが可能となる。信号識別後に,I成分に対する判定結果のみを用いることで,n−ASK信号を復調できる。   A case of demodulating an n-ASK signal (n-value ASK signal) will be described. In the constellation map of the nth order ASK signal, a peak appears along the I axis. Therefore, if a binary random number is given as a pseudo Q component to each received signal, a method similar to the method for demodulating the optical QAM signal described above can be used. After the signal identification, the n-ASK signal can be demodulated by using only the determination result for the I component.

光PSK信号は,光位相を変調情報とする信号(フェイスシフトキーイング信号)である。QPSK(クアドラチャーPSK)信号を復調する場合について説明する。QPSK信号のコンスタレーションマップは,各象限に1つピークが出現するものである。よって,先に説明した光QAMの復調方法と同様の方法を用いることで,QPSK信号を復調できる。BPSK(バイナリーPSK)信号は,上述のn−ASK信号と同様にして同様に復調できる。PSK信号の多値度が大きくなっても,光QAMの復調方法と同様の方法を用いることで,PSK信号を復調できる。   The optical PSK signal is a signal (face shift keying signal) having optical phase as modulation information. A case where a QPSK (Quadrature PSK) signal is demodulated will be described. In the constellation map of the QPSK signal, one peak appears in each quadrant. Therefore, the QPSK signal can be demodulated by using a method similar to the optical QAM demodulation method described above. A BPSK (binary PSK) signal can be demodulated in the same manner as the n-ASK signal described above. Even if the multilevel value of the PSK signal increases, the PSK signal can be demodulated by using the same method as the optical QAM demodulation method.

光APSK(強度及び位相シフトキーイング)信号のコンスタレーションマップは,I軸及びQ軸にそってピークが出現する。よって,先に説明した光QAMの復調方法と同様の方法を用いることで,光APSK信号を復調できる。具体的には,中点算出工程と点群連結・延長工程とを含む境界算出工程を用いることで,光APSK信号を復調できる。また,最尤系列推定器(MLSE:Maximum Likelihood Sequence Estimation)など頻度分布に関する情報を分析する装置を更に有する復調装置を用いた復調方法は,本発明の好ましい態様である。図6に示される境界は,対角点算出工程で求めた複数の対角点と,中点算出工程で求めた複数の中点であって隣接するものを連結して得られる。一方,本発明の好ましい態様では,頻度分布に関する情報を用いて,境界線を求める。具体的には,コンスタレーションマップ上の光QAM信号に基づく光QAM信号のヒストグラムに表現される光QAM信号の頻度をも考慮し,頻度が低い領域が境界線となるようにする。このようにすれば,光APSK信号を復調できる。この場合,境界線は,図6に示されるような,対角点と中点,又は対角点同士を連結したものではい。たとえば,図6のようにして求められた境界線と,その境界線をまたぐピークを連結した線との交点を求める。その上で,その交点を中心とした頻度分布を求め,頻度の低い点を求める。その上で,対角点と,その頻度の低い点とを接続する。また,その頻度の低い点と,境界線をまたぐピークを連結した線との交点とを接続する。このようにして,折れ線状の境界線を求めることができる。このようにすれば,光APSK信号を復調できる。   In the constellation map of the optical APSK (intensity and phase shift keying) signal, peaks appear along the I axis and the Q axis. Therefore, the optical APSK signal can be demodulated by using the same method as the optical QAM demodulation method described above. Specifically, the optical APSK signal can be demodulated by using a boundary calculation step including a midpoint calculation step and a point group connection / extension step. Further, a demodulation method using a demodulator that further includes an apparatus for analyzing information related to frequency distribution such as a maximum likelihood sequence estimator (MLSE) is a preferred aspect of the present invention. The boundary shown in FIG. 6 is obtained by connecting a plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculation step and a plurality of adjacent midpoints obtained in the midpoint calculation step. On the other hand, in a preferred embodiment of the present invention, the boundary line is obtained using information on the frequency distribution. Specifically, the frequency of the optical QAM signal expressed in the histogram of the optical QAM signal based on the optical QAM signal on the constellation map is also taken into consideration so that the low frequency region becomes the boundary line. In this way, the optical APSK signal can be demodulated. In this case, the boundary line is not a diagonal point and a midpoint or a diagonal point connected as shown in FIG. For example, the intersection of the boundary line obtained as shown in FIG. 6 and a line connecting peaks that cross the boundary line is obtained. Then, the frequency distribution around the intersection is obtained, and the infrequent point is obtained. Then, connect the diagonal points and the infrequent points. In addition, the infrequent point is connected to the intersection of a line connecting peaks that cross the boundary line. In this way, a polygonal boundary line can be obtained. In this way, the optical APSK signal can be demodulated.

光FSK信号の場合は,コンスタレーションマップ上では,各シンボルの位置が時間とともに変化する。ただし,コンスタレーションマップ上での位相の変化のスピードは周波数遷移に等しい。よって,変調レート以上のサンプリングレートで信号を複数回サンプリングし,サンプリングにより得られた各信号の距離の平均値を求める。すると得られた平均値が,位相変化のレートである。この平均値を,コンスタレーションマップ上での評価に用いて,復調を行えばよい。このような前処理を行うことで,光FSK信号もPSK信号と同様にして復調することができる。   In the case of an optical FSK signal, the position of each symbol changes with time on the constellation map. However, the speed of the phase change on the constellation map is equal to the frequency transition. Therefore, the signal is sampled a plurality of times at a sampling rate equal to or higher than the modulation rate, and the average value of the distances of the respective signals obtained by sampling is obtained. The average value obtained is the rate of phase change. The average value may be used for evaluation on the constellation map and demodulated. By performing such preprocessing, the optical FSK signal can also be demodulated in the same manner as the PSK signal.

光CPFSK(位相連続FSK,Continuous Phase Frequency Shift Keying)信号は,FSK信号の一種である。よって,光FSK信号の復調方法と同様の方法を用いることで,光CPFSK信号を復調できる。なお,CPFSK信号を復調する場合は,差動検波による復調信号を得ることもできる。たとえば,1Baud前の信号を使用することで差動検波を行うことができる。   An optical CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying) signal is a kind of FSK signal. Therefore, the optical CPFSK signal can be demodulated by using a method similar to the method for demodulating the optical FSK signal. When demodulating the CPFSK signal, a demodulated signal by differential detection can also be obtained. For example, differential detection can be performed by using a signal before 1 Baud.

MSK(最小シフトキーイング)信号は,FSK信号の一種である。よって,光FSK信号の復調方法と同様の方法を用いることで,光MSK信号を復調できる。   The MSK (Minimum Shift Keying) signal is a kind of FSK signal. Therefore, the optical MSK signal can be demodulated by using a method similar to the method for demodulating the optical FSK signal.

参考例1
2つのDPMZMを用いた16QAMマッピング
図16に,本発明の16QAM変調器の原理図を示す。この例では,異なる振幅(強度)を有する2つのQPSK信号を重ね合わせることで,16QAM信号が得られる。2つのQPSK信号の強度差は,6dBとした。大きな振幅を有するQPSK信号(図16のQPSK2で示されるもの)は,四値(quadrant)がマッピングされる領域を決定する。一方,小さな振幅を有するQPSK信号(図16のQPSK1で示されるもの)は,それぞれの四値の位置を固定する。2つのQPSK信号を組み合わせることで,位相ダイアグラムにおいて,等間隔な16個のシンボルをマッピングすることができる。この16QAMマッピングは,多レベルの電気信号を用いることなく2値データを用いることにより得ることができることとなる。
Reference example 1
16QAM Mapping Using Two DPMZMs FIG. 16 shows a principle diagram of the 16QAM modulator of the present invention. In this example, a 16QAM signal is obtained by superimposing two QPSK signals having different amplitudes (intensities). The intensity difference between the two QPSK signals was 6 dB. A QPSK signal having a large amplitude (indicated by QPSK2 in FIG. 16) determines a region to which a quadrant is mapped. On the other hand, a QPSK signal having a small amplitude (indicated by QPSK1 in FIG. 16) fixes the position of each quaternary value. By combining two QPSK signals, 16 equally spaced symbols can be mapped in the phase diagram. This 16QAM mapping can be obtained by using binary data without using multi-level electric signals.

参考例2 16QAMのためのQPMZM
LiNbO導波路と,シリコンベースのPLC(planner lightwave circuit)とを光学的に結合させ,16QAM変調用のQPMZM(4つの並列したMZM)を具備する,図17に示されるような変調器を製造した。このQPMZMは,4つのMZM(MZM−I,MZM−Q,MZM−i及びMZM−q)が,並列に結合されている。換言すると,このQPMZMは,2つのDPMZM(2つの並列したMZM)を具備している。そして,それぞれのMZMは進行波型の電極(RFa1,RFb1,RFa2,およびRFb2)を有している。図17に示されるように,QPMZMは,MZM間の位相オフセット(Phase offset)を制御するため,さらに6つのバイアス電極を有していた。2つのDPMZMの入力及び出力は,その末端においてPLCベースの光カプラと結合された。
Reference Example 2 QPMZM for 16QAM
A LiNbO 3 waveguide and a silicon-based PLC (planner lightwave circuit) are optically coupled to produce a modulator as shown in FIG. 17 having a QPMZM (four parallel MZMs) for 16QAM modulation. did. In this QPMZM, four MZMs (MZM-I, MZM-Q, MZM-i, and MZM-q) are coupled in parallel. In other words, this QPMZM has two DPMZMs (two parallel MZMs). Each MZM has traveling wave type electrodes (RFa1, RFb1, RFa2, and RFb2). As shown in FIG. 17, the QPMZM has six additional bias electrodes to control the phase offset between the MZMs. The two DPMZM inputs and outputs were coupled at their ends with a PLC-based optical coupler.

各電極における電気―光応答周波数レスポンスを図18に示す。なお,図18において,3dB及び6dBのバンド幅の変調電極は,それぞれ約10GHz及び25GHzであった。すなわち,この変調器は25Gbaudまでの高速変調に用いることができることがわかった。それぞれのMZMの半波長電圧(halfwave voltage)は,直流電圧の場合は2.9Vであり,10GHzの場合は4.2Vであった。本参考例で用いた変調器の挿入損失は10dBであった。   The electro-optical response frequency response in each electrode is shown in FIG. In FIG. 18, the modulation electrodes having a bandwidth of 3 dB and 6 dB were about 10 GHz and 25 GHz, respectively. That is, it was found that this modulator can be used for high-speed modulation up to 25 Gbaud. The half-wave voltage of each MZM was 2.9 V for DC voltage and 4.2 V for 10 GHz. The insertion loss of the modulator used in this reference example was 10 dB.

50−Gb/s 16QAM変調及び復調
図19は,本実施例で用いた装置の概略構成図である。送信器側では,QPMZMにより外部共振器型半導体レーザからの連続光に16QAM変調を施した。変調器のそれぞれのアームを,市販の4チャンネルパルスパターン発生器によって生成された,データ長が2−1で12.5Gb/sの2値NRZ(non−return−to−zero)のPRBS(pseudo random bit sequence)データを用いて,プッシュプル駆動した。ひと組のMZM(MZM−I及びMZM−Q)を,大きな振幅のQPSK信号が得られるように,−πからπの範囲で駆動した。残りのMZMの組を,振幅の小さなQPSK信号が得られるように,−π/2からπ/2の範囲で駆動した。
50-Gb / s 16QAM Modulation and Demodulation FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the apparatus used in this embodiment. On the transmitter side, 16QAM modulation was applied to continuous light from the external cavity semiconductor laser by QPMZM. Each arm of the modulator is connected to a binary NRZ (non-return-to-zero) PRBS with a data length of 2 9 -1 and 12.5 Gb / s generated by a commercially available 4-channel pulse pattern generator. (pseudo random bit sequence) data was used for push-pull drive. A set of MZMs (MZM-I and MZM-Q) were driven in the range of -π to π so that a large amplitude QPSK signal was obtained. The remaining MZM pairs were driven in a range of −π / 2 to π / 2 so that a QPSK signal with a small amplitude was obtained.

受信器側では,デジタルホモダイン検波器を用いて信号を復調した。このデジタルホモダイン検波器は,光ハイブリッドカプラを用いて,信号とローカルオシレータ(LO)光とを混合した。簡単のため,LOと信号光とを共通の半導体レーザを用いて生成した。ハイブリッドカプラにより,その4つの出力ポートの間に90度の位相オフセットを与え,[0度,180度]及び[−90度,90度]の組の差動検波により,LOの位相を基準としたI成分(同位相成分)とQ成分(直交位相成分)とを回復した。検出された光信号を高速ADコンバータに入力した。そして,QAM信号用に調整したデジタル信号プロセッサにより,信号とLOとの位相差を計算した。このようにして,I成分とQ成分とを回復した。   On the receiver side, the signal was demodulated using a digital homodyne detector. This digital homodyne detector uses an optical hybrid coupler to mix a signal and local oscillator (LO) light. For simplicity, LO and signal light are generated using a common semiconductor laser. The hybrid coupler gives a 90-degree phase offset between the four output ports, and the LO phase is set as a reference by differential detection of a set of [0 degree, 180 degrees] and [-90 degrees, 90 degrees]. The I component (in-phase component) and Q component (quadrature phase component) recovered. The detected optical signal was input to a high-speed AD converter. Then, the phase difference between the signal and the LO was calculated by a digital signal processor adjusted for the QAM signal. In this way, the I component and the Q component were recovered.

図20(a)は,MZM−IとMZM−Qとを駆動して得られるマップ(constellation map)である。図20(b)は,MZM−iとMZM−qとを駆動して得られるマップである。図20(a)と図20(b)とから,それぞれ大振幅及び小振幅のQPSK信号を生成できたことがわかる。図20(c)は,全てのMZMを駆動して得られるIQマップである。図20(c)から,光16QAM信号が生成できたことが分かる。   FIG. 20A is a map (constellation map) obtained by driving the MZM-I and MZM-Q. FIG. 20B is a map obtained by driving MZM-i and MZM-q. 20A and 20B show that a QPSK signal having a large amplitude and a small amplitude can be generated, respectively. FIG. 20C is an IQ map obtained by driving all MZMs. It can be seen from FIG. 20C that an optical 16QAM signal has been generated.

受信されたI成分及びQ成分は,多値の信号である。この信号を,コンスタレーションマップ上の歪みに応じて信号閾値を決定する本発明の復調装置を用いて復号化した。原データに比べBER(ビットエラーレート)は2×10−3になったと考えられ,FEC(Forward Error Correction)が適用可能なBERの上限とほぼ同程度の復調を実現した。 The received I component and Q component are multilevel signals. This signal was decoded using the demodulator of the present invention that determines the signal threshold according to the distortion on the constellation map. Compared to the original data, the BER (bit error rate) is considered to be 2 × 10 −3 , and demodulation almost equal to the upper limit of BER to which FEC (Forward Error Correction) is applicable was realized.

図21に示される得られた変調スペクトルから,16QAMの占有帯域はDPSKやDQPSKの帯域と同じであることがわかる。よって,50Gb/sシグナルを12.5Gb/sの従来型WDMチャネルに収容することができることが示された。偏光多重化(polarization multiplexing)を併用して,2つのチャネルを多重化し,100GB/sの転送を達成することもできる。さらに,QPMZMの周波数応答は,25Gbaudを達成するために十分なレベルであり,それは100Gb/s 16QAMに相当するものであった。   From the obtained modulation spectrum shown in FIG. 21, it can be seen that the occupied band of 16QAM is the same as the band of DPSK or DQPSK. Thus, it was shown that a 50 Gb / s signal can be accommodated in a 12.5 Gb / s conventional WDM channel. With the use of polarization multiplexing, the two channels can be multiplexed to achieve a transfer of 100 GB / s. Furthermore, the frequency response of QPMZM was at a level sufficient to achieve 25 Gbaud, which was equivalent to 100 Gb / s 16QAM.

上述したとおり,本実施例のQPMZMは,2つのQPSKを重畳することにより16QAMができる。そして,本実施例により,50Gb/sの光16QAM変調が達成できたことが示された。   As described above, the QPMZM of this embodiment can perform 16QAM by superimposing two QPSK. This example shows that 50 Gb / s optical 16QAM modulation can be achieved.

なお,図22は,光QAM信号の分布と,境界線を示す図面に替わるグラフである。   FIG. 22 is a graph replaced with a drawing showing the distribution of the optical QAM signal and the boundary line.

DPMZMを用いた16値光QAM信号の復調
図23は,実施例2において用いた装置の概略図である。図23に示されるように,本実施例では,光SSB変調器を用いて,2つの4−ASK信号を重畳し,16値光QAM信号を得た。すなわち,電気信号を用いて,それぞれ2ビットの情報を2種類用意し,それらを合波して16値光QAM信号を得た。変調レートは,2GBaud(8Gb/s)であった。
Demodulation of 16-level optical QAM signal using DPMZM FIG. 23 is a schematic diagram of an apparatus used in the second embodiment. As shown in FIG. 23, in this embodiment, an optical SSB modulator is used to superimpose two 4-ASK signals to obtain a 16-level optical QAM signal. That is, two types of 2-bit information were prepared using an electrical signal and combined to obtain a 16-level optical QAM signal. The modulation rate was 2 GBaud (8 Gb / s).

図24は,実施例2において得られたコンスタレーションマップを示す図面に替わるグラフである。図24にプロットされているデータの個数は19799点である。図25は,実施例2における光QAM信号の分布と,境界線を示す図面に替わるグラフである。ここで示した境界線を用いて光QAM信号を復調した。I成分のBERは,1.6×10−3であり,Q成分のBERは,5.3×10−3であり,全体のBERは,3.4×10−3であった。 FIG. 24 is a graph instead of a drawing showing a constellation map obtained in the second embodiment. The number of data plotted in FIG. 24 is 19799 points. FIG. 25 is a graph replaced with a drawing showing an optical QAM signal distribution and boundary lines in the second embodiment. The optical QAM signal was demodulated using the boundary line shown here. The BER of the I component was 1.6 × 10 −3 , the BER of the Q component was 5.3 × 10 −3 , and the overall BER was 3.4 × 10 −3 .

本発明は,直交振幅変調信号発生装置を提供できるので,光情報通信などの分野で好適に利用されうる。   Since the present invention can provide a quadrature amplitude modulation signal generator, it can be suitably used in fields such as optical information communication.

図1は,本発明の信号の復調方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart for explaining a signal demodulation method according to the present invention. 図2は,コンスタレーションマップ上の光QAM信号の例を示す図面に替わるグラフである。FIG. 2 is a graph instead of a drawing showing an example of the optical QAM signal on the constellation map. 図3は,図2のコンスタレーションマップ上の16値光QAM信号に基づいた,光QAM信号のヒストグラムの例を示す図面に替わるグラフである。FIG. 3 is a graph instead of a drawing showing an example of a histogram of an optical QAM signal based on the 16-value optical QAM signal on the constellation map of FIG. 図4は,コンスタレーションマップ上の16値光QAM信号のヒストグラムのピークの位置及び対角点を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the peak positions and diagonal points of the histogram of the 16-value optical QAM signal on the constellation map. 図5は,コンスタレーションマップ上の16値光QAM信号に基づいたピークの位置及び,互いに隣接する外郭シンボルの中点を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the peak positions based on the 16-value optical QAM signal on the constellation map and the midpoints of the outline symbols adjacent to each other. 図6は,コンスタレーションマップ上の16値光QAM信号に基づいて,境界を求めた図である。FIG. 6 is a diagram in which the boundary is obtained based on the 16-value optical QAM signal on the constellation map. 図7Aは,QAM信号のコンスタレーションマップの例を示す図である。図7Bは,図7Aの信号に対して,重み付けを行わない前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図7Cは,図7Aの信号に対して,指数関数による重み付けを行なう前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a constellation map of a QAM signal. FIG. 7B is a diagram showing a constellation map when preprocessing without weighting is performed on the signal of FIG. 7A. FIG. 7C is a diagram showing a constellation map when preprocessing for weighting with an exponential function is performed on the signal of FIG. 7A. 図8は,APSK信号のコンスタレーションマップを示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing a constellation map of the APSK signal. 図9は,ダミーシンボルを設置した後の,コンスタレーションマップを示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a constellation map after dummy symbols are installed. 図10は,同じ象限に属する対角点のみを用いて境界を求めた例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a boundary is obtained using only diagonal points belonging to the same quadrant. 図11は,APSK信号における境界を求めた例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the boundary in the APSK signal is obtained. 図12は,信号を復号化するための処理の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of processing for decoding a signal. 図13は,本発明の直交振幅変調信号発生装置の概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a quadrature amplitude modulation signal generator according to the present invention. 図14は,直交振幅変調信号を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining a quadrature amplitude modulation signal. 図15は,QPSK信号発生器を3つ並列に並んだものを用いたQAM信号発生装置の概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram of a QAM signal generator using three QPSK signal generators arranged in parallel. 図16に,本発明の16QAM変調器の原理図を示す。FIG. 16 shows a principle diagram of the 16QAM modulator of the present invention. 図17は,参考例2における装置の概略図を示す。FIG. 17 shows a schematic diagram of the apparatus in Reference Example 2. 図18は,参考例2における各電極における電気―光応答周波数レスポンスを示す。FIG. 18 shows the electro-optical response frequency response of each electrode in Reference Example 2. 図19は,実施例1で用いた装置の概略構成図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the apparatus used in the first embodiment. 図20(a)は,MZM−IとMZM−Qとを駆動して得られるマップ(constellation map)である。図20(b)は,MZM−iとMZM−qとを駆動して得られるマップである。図20(a)と図20(b)とから,それぞれ大振幅及び小振幅のQPSK信号を生成できたことがわかる。図20(c)は,全てのMZMを駆動して得られるIQマップである。FIG. 20A is a map (constellation map) obtained by driving the MZM-I and MZM-Q. FIG. 20B is a map obtained by driving MZM-i and MZM-q. 20A and 20B show that a QPSK signal having a large amplitude and a small amplitude can be generated, respectively. FIG. 20C is an IQ map obtained by driving all MZMs. 図21は,実施例1によって得られた光信号のスペクトルを示す。FIG. 21 shows the spectrum of the optical signal obtained in Example 1. 図22は,光QAM信号の分布と,境界線を示す図面に替わるグラフである。FIG. 22 is a graph replaced with a drawing showing the distribution of the optical QAM signal and the boundary line. 図23は,実施例2において用いた装置の概略図である。FIG. 23 is a schematic diagram of the apparatus used in the second embodiment. 図24は,実施例2において得られたコンスタレーションマップを示す図面に替わるグラフである。FIG. 24 is a graph instead of a drawing showing a constellation map obtained in the second embodiment. 図25は,実施例2における光QAM信号の分布と,境界線を示す図面に替わるグラフである。FIG. 25 is a graph replaced with a drawing showing an optical QAM signal distribution and boundary lines in the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 直交振幅変調信号発生装置; 2 第1の導波路; 3 第1の4相位相シフトキーイング信号発生器; 4 合波点; 5 第2の導波路; 6 第2のQPSK信号発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quadrature amplitude modulation signal generator; 2 1st waveguide; 3 1st 4 phase shift keying signal generator; 4 Combined point; 5 2nd waveguide; 6 2nd QPSK signal generator

Claims (9)

コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出工程と,
前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求める境界算出工程と,
前記境界算出工程で求められた境界を用いて,受信した信号を復号化する復号化工程であって,前記受信した信号は2値以上の値をとり,光QAM信号,光ASK信号,光PSK信号,光FSK信号,光CPFSK信号,光APSK信号,又は光MSK信号のいずれかであり
前記境界算出工程は,
前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と,
前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって,外郭に位置するピークについて,隣接するピーク間の中点を求める中点算出工程と,
前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と,前記中点算出工程で求めた複数の中点であって,隣接するものを連結し,連結線を境界とする点群連結工程と,
を含む
復調方法。
A peak position calculating step for obtaining a peak position of a histogram of the received signal in the constellation map;
A boundary calculation step for obtaining a boundary for demodulating the signal based on the peak position obtained in the peak position calculation step;
A decoding step of decoding the received signal using the boundary obtained in the boundary calculation step , wherein the received signal takes a value of 2 or more, and an optical QAM signal, an optical ASK signal, an optical PSK; A signal, an optical FSK signal, an optical CPFSK signal, an optical APSK signal, or an optical MSK signal ,
The boundary calculation step includes:
A diagonal point calculation step for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by the four adjacent peaks, which is a peak obtained in the peak position calculation step;
A midpoint calculation step for obtaining a midpoint between adjacent peaks for the peaks obtained in the peak position calculation step and located in the outer contour;
A plurality of diagonal points obtained in the diagonal point calculating step and a plurality of middle points obtained in the middle point calculating step, connecting adjacent points, and a point group connecting step with a connecting line as a boundary; ,
Including ,
Demodulation method.
前記境界算出工程は,さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程を含み,
前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程は,
コンスタレーションマップにおける2つのピークの内積を求める工程,
前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程,及び
前記内積値が所定の範囲内の場合に,内積を求めた2つのピークの和ベクトルを求めて,この和ベクトルに相当する位置にダミーシンボルを設置する工程
を繰り返し行う工程であり,
前記境界算出工程は,前記ダミーシンボルの位置と,前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて,境界を求める,
請求項1に記載の復調方法。
The boundary calculation step further includes a step of providing a dummy symbol in the constellation map,
The step of providing a dummy symbol in the constellation map includes:
Calculating the inner product of two peaks in the constellation map,
Determining whether the inner product value obtained in the step of obtaining the inner product is within a predetermined range; and
When the inner product value is within a predetermined range, obtaining a sum vector of two peaks for which the inner product is obtained, and installing a dummy symbol at a position corresponding to the sum vector ;
Is a process of repeatedly performing
In the boundary calculation step, a boundary is obtained based on the position of the dummy symbol and the peak position obtained in the peak position calculation step.
The demodulation method according to claim 1.
前記ピーク位置算出工程は,前処理工程を含み,
前記前処理工程は,
振幅補正工程,重み付け工程,受信信号に関する4乗計算工程,4乗値の平均算定工程,及び位相シフト工程を含み,
前記振幅補正工程は,コンスタレーションマップにおけるピーク位置に相当する同相成分の振幅を補正するとともに,直交成分の振幅を補正する工程であり,
前記重み付け工程は,補正後の同相成分及び直交成分に対して重み付けを行う工程であり,
前記受信信号に関する4乗計算工程は,重み付けされたピーク値について4乗演算を行うことで,位相ドリフトに関連する値を求める工程であり,
前記4乗値の平均算定工程は,前記位相ドリフトに関連する値の時間平均値を求める工程であり,
前記位相シフト工程は,前記時間平均値に基づいて,位相シフト値を求め,この位相シフト値に基づいて,受信信号の位相を所定量ずらし,位相シフト補正後のピークを求める工程であり,
前記境界算出工程は,前記位相シフト補正後のピークの位置に基づいて,境界を求める工程である,
請求項1に記載の復調方法。
The peak position calculating step includes a preprocessing step,
The pretreatment step is
Including an amplitude correction step, a weighting step, a fourth power calculation step regarding the received signal, an average calculation step of the fourth power value, and a phase shift step,
The amplitude correction step is a step of correcting the amplitude of the in-phase component corresponding to the peak position in the constellation map and correcting the amplitude of the quadrature component,
The weighting step is a step of weighting the corrected in-phase component and quadrature component,
The fourth power calculation step related to the received signal is a step of obtaining a value related to phase drift by performing a fourth power operation on the weighted peak value,
The average calculation step of the fourth power value is a step of obtaining a time average value of values related to the phase drift,
The phase shift step is a step of obtaining a phase shift value based on the time average value, shifting the phase of the received signal by a predetermined amount based on the phase shift value, and obtaining a peak after phase shift correction,
The boundary calculation step is a step of obtaining a boundary based on the peak position after the phase shift correction.
The demodulation method according to claim 1 .
前記受信信号の重み付け工程は,
各ピークを得るために用いる受信信号の同相成分・直交成分各々を,指数関数を用いて重み付けする工程である
請求項3に記載の復調方法。
The received signal weighting step includes:
This is a process to weight each in-phase component and quadrature component of the received signal used to obtain each peak using an exponential function
The demodulation method according to claim 3 .
前記受信信号の重み付け工程は,
コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出することで,これらの受信信号を重み付けする工程である,
請求項3に記載の復調方法。
The received signal weighting step includes:
It is a process of weighting these received signals by extracting the received signals located at the four corners of the constellation map.
The demodulation method according to claim 3 .
前記受信信号の重み付け工程は,
コンスタレーションマップの四隅に位置するピークを抽出する工程と,
コンスタレーションマップの中央に位置するピークを抽出する工程と,
抽出されたコンスタレーションマップの四隅に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と,
抽出されたコンスタレーションマップの中央に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と,
を含む,
請求項3に記載の復調方法。
The received signal weighting step includes:
Extracting peaks located at the four corners of the constellation map;
Extracting a peak located in the center of the constellation map;
Weighting so that the peaks located at the four corners of the extracted constellation map become larger;
Weighting so that the peak located at the center of the extracted constellation map becomes larger;
including,
The demodulation method according to claim 3 .
前記境界線は,曲線である
請求項1に記載の復調方法。
The boundary line is a curve
The demodulation method according to claim 1 .
コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出手段と,
前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて,信号を復調するための境界を求める境界算出手段と,
前記境界算出手段が求めた境界を用いて,受信した信号を復号化する復号化手段であって,前記受信した信号は2値以上の値をとり,光QAM信号,光ASK信号,光PSK信号,光FSK信号,光CPFSK信号,光APSK信号,又は光MSK信号のいずれかであり
前記境界算出手段は,
前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって,隣接する4つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と,
前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって,外郭に位置するピークについて,
隣接するピーク間の中点を求める中点算出手段と,
前記対角点算出手段が求めた複数の対角点と,前記中点算出手段が求めた複数の中点であって,隣接するものを連結し,連結線を境界とする点群連結手段と,
を含む,信号の復調装置。
A peak position calculating means for obtaining a peak position of a histogram of the received signal in the constellation map;
Boundary calculating means for obtaining a boundary for demodulating a signal based on the peak position obtained by the peak position calculating means;
Decoding means for decoding a received signal using the boundary obtained by the boundary calculation means , wherein the received signal takes a value of 2 or more, and an optical QAM signal, an optical ASK signal, an optical PSK signal , An optical FSK signal, an optical CPFSK signal, an optical APSK signal, or an optical MSK signal ,
The boundary calculation means includes
Diagonal point calculation means for obtaining a diagonal point of a quadrangle formed by the four adjacent peaks, which is a peak obtained by the peak position calculation means;
Regarding the peak obtained by the peak position calculating means and located at the outer contour,
A midpoint calculation means for obtaining a midpoint between adjacent peaks;
A plurality of diagonal points obtained by the diagonal point calculating means and a plurality of midpoints obtained by the middle point calculating means, connecting adjacent ones, and a point group connecting means having a connecting line as a boundary; ,
Including signal demodulator.
前記境界算出手段は,さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける手段を含み,
前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける手段は,
コンスタレーションマップにおける2つのピークの内積を求める工程,
前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程,及び
前記内積値が所定の範囲内の場合に,内積を求めた2つのピークの和ベクトルを求めて,この和ベクトルに相当する位置にダミーシンボルを設置する工程
を繰り返し行う手段であり,
前記境界算出手段は,前記ダミーシンボルの位置と,前記ピーク位置算出手段で求められたピークの位置に基づいて,境界を求める,
請求項8に記載の復調方法。
The boundary calculation means further includes means for providing a dummy symbol in the constellation map,
Means for providing dummy symbols in the constellation map are:
Calculating the inner product of two peaks in the constellation map,
Determining whether the inner product value obtained in the step of obtaining the inner product is within a predetermined range; and
When the inner product value is within a predetermined range, obtaining a sum vector of two peaks for which the inner product is obtained, and installing a dummy symbol at a position corresponding to the sum vector ;
Is a means of repeatedly performing
The boundary calculating means obtains a boundary based on the position of the dummy symbol and the peak position obtained by the peak position calculating means;
The demodulation method according to claim 8.
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