JP5198377B2 - 符号変換器、光符号分割多重用光送信機、及び光符号分割多重伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光符号分割多重通信に用いられる符号変換器、光符号分割多重用光送信機、及び光符号分割多重伝送システムに関する。

伝播媒体と光周波数帯域を符号識別により複数信号で共用する光符号分割多重が将来の光通信として検討されている。また、誤接続による妨害光を遮断可能なスペクトル領域符号を用いた光符号分割多重も検討されている。

しかし、光符号分割多重通信では、複数の符号光で同一の光周波数を使用するため、符号光間ビート雑音による感度劣化の課題がある（例えば、非特許文献１を参照。）。特に、スペクトル領域符号であり、符号光を構成する異なる光周波数の光（チップ）がコヒーレント光であり、異なる符号を構成するチップ同士の光周波数差が伝送帯域以下である場合、影響が大きく多重伝送が困難となる。

このビート雑音による感度劣化を削減する方法として、同一の光周波数のチップを複数の符号分まとめて多値変調する方法（例えば、特許文献１を参照。）がある。この方法は、本質的に光符号間ビート雑音は発生せず、直接検波できるので受信器を簡易にすることができる。

ＷＯ２００５／００８９２３

"Ｂｅａｔ Ｎｏｉｓｅ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｃｏｄｉｎｇ ＯＣＤＭＡ Ｕｓｉｎｇ Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ"， Ｙｏｓｈｉｎｏ， Ｍ． ｅｔ ａｌ．， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌｕｍｅ： ２６， Ｉｓｓｕｅ： ８， Ａｐｒｉｌ １５， ２００８， Ｐａｇｅ（ｓ）： ９６２−９７０

図１は、従来の方法を用いて、３２符号のスペクトル領域強度符号を多重した時に伝送される信号の全入力光強度に対する復号後の信号対雑音比（ＳＮＲ）を説明する図である。図１の曲線が伝送される信号のＳＮＲである。図１の直線は符号誤り率１０^−１２相当のＳＮＲを意味する。従来の方法には２つの課題がある。まず、第１の課題を説明する。図１のように符号誤り率１０^−１２での最小受光感度がＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されている−２７ｄＢｍ以下に達しない。また、図１のように符号誤り率１０^−１２以上の受光領域が−１０ｄＢｍ以上である一方、受信機側の光検波器の概ね破壊閾値に相当するオーバーロードが−６ｄＢｍ以下であり、ＰＯＮに必要な受光ダイナミックレンジ２１ｄＢを満足することも困難である。このため、従来の方法では、符号誤り率１０^−１２を維持する最小受光感度を得ることが困難であり、ＰＯＮに必要な受光ダイナミックレンジを満足することが困難という課題がある。但し、この課題は、光検波器の破壊閾値の増大や受信機の感度向上により改善する可能性はある。

また、従来の方法では、符号数を増加すると多値数が増大する。このため、従来の方法では、光パワーを一定に保つことを前提にすると、多値数の増大に伴い符号化の最小刻みが小さくなる第２の課題がある。符号化の最小刻みを小さくするとＳＮＲが低下するため、まとめて変調できる符号数が制限される。また、多値数の増大は、変調器や直接変調レーザの入力に対する出力の線形領域が狭いことから、線形領域で変調しようとすると、刻みが更に小さくなる。非線形領域を線形に変調しようとすると、非線形変調しなければならないという課題も発生する。ここで、送信パワー一定の場合に、最大符号数増加よりＳＮＲが劣化する関係について説明する。送信器が送信する光パワーをＰ、多重する符号数をＦとおくと、単一の信号分の信号光のパワーＳはＳ＝Ｐ／Ｆと表すことができる。同一符号を構成するスペクトルチップ間のビート雑音が無視できるとき、雑音は受信機雑音やショット雑音が支配的であり、送信パワー一定のとき雑音は一定である。従って、最大符号数に反比例してＳＮＲが劣化する。なお、「多値数」と「刻み」とは、多値数が増大すれば刻み幅が縮小し、多値数が減少すれば刻み幅が拡大するという関係にある。

そこで、本発明は、送受信機が送受する光パワーを保ちつつ、多値数を削減して符号化の最小刻みを拡大し、符号化の最小刻みを拡大した状態で同一の光周波数のチップを複数の符号分をまとめて多値変調する符号変換器、光符号分割多重用光送信機、及び光符号分割多重伝送システムを提供することを目的とする。

本明細書では、符号が“０”及び“１”の符号化チップの組合せで構成され、符号を構成する“０”及び“１”の符号化チップの数を符号長と記載する。また、伝送データを符号化したものを符号化データと記載する。さらに、符号化データを多重化すると符号化データの符号も多重化されるため、多重化された符号を多重符号と記載し、多重符号を構成する各チップを多重チップと記載する。

上記目的を達成するために、本発明に係る符号変換器は、受信対象外の符号のチップが加算するチップの総和と減算するチップの総和が受信機で概ね均衡する符号間の直交性を利用して、符号毎に符号化した符号化データを多重した多重符号から、受信側の復号器で、加算するチップと引き算するチップを等量差し引き、減算するチップの総和と引き算するチップの総和の間の均衡状態を保ちながら多値数を削減し、最小刻みを拡大することとした。

具体的には、本発明に係る符号変換器は、複数のチャネルの伝送データをチャネル毎に異なる符号で符号化した符号化データを多重化する。本符号変換器は、基準部と、比較演算部と、を有する演算回路を備える。基準部は、同一時間における各チャネルの前記伝送データの取り得る組合せのうちで、同一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとして該符号化チップ毎に多重した値の差の最大を基準として持つ。比較演算部は、同一時間における各チャネルの前記伝送データを組合せ、同一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとして該符号化チップ毎に多重した値の最小値であるチップ最小値を検出し、多重符号内にある多重チップから前記基準と該多重符号内の前記チップ最小値の小さい方の値を減算する比較演算部と、を備える。

また、本発明に係る符号変換器は、複数のチャネルの伝送データをチャネル毎に異なる符号で符号化した符号化データを多重化する符号変換器であって、同一時間における各チャネルの前記伝送データの取り得る組合せのうちで、同一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとし、非零の多重チップ間での差の最大を基準として持つ基準部と、前記多重化した前記符号化データの多重符号を構成する多重チップのうち非零の多重チップの値の最小値であるチップ最小値を検出し、多重符号内にある非零の多重チップから前記基準と該多重符号内の前記チップ最小値の小さい方の値を減算する比較演算部と、を備える構造でもよい。

本発明に係る符号変換器は、符号毎に符号化した符号化データを多重した多重符号から、受信側の復号器で加算するチップと引き算するチップを等量差し引き、減算するチップの総和と引き算するチップの総和の間の均衡状態を保ちながら多値数を削減する。従って、本発明は、送受信機が送受する光パワーを保ちつつ多値数を削減して符号化の最小刻みを拡大し、符号化の最小刻みを拡大した状態で同一の光周波数のチップを複数の符号分をまとめて多値変調する符号変換器を提供することができる。

本発明に係る光符号分割多重用光送信機は、前記符号変換器と、前記符号変換器から多重した前記多重符号を受信し、互いに光周波数又は／及び遅延時間が異なる光を前記多重符号の前記多重チップの値でそれぞれ変調したチップを出力する変調器と、前記変調器が出力する前記チップを合波して光符号分割多重信号を出力する合波器と、を備える。

本発明に係る符号変換器からの信号で光を変調している。従って、本発明は、光パワーを保ちつつ多値数を削減して符号化の最小刻みを拡大し、ＳＮＲを向上できる光符号分割多重用光送信機を提供することができる。

本発明に係る光符号分割多重伝送システムは、前記光符号分割多重用光送信機が出力した前記光符号分割多重信号を受信し、前記光符号分割多重信号を前記チップ毎に分波し、前記分波された光をそれぞれ光検波して受信対象とし、前記チャネルの符号に応じて検波出力を加減算する受信機と、を備える。

本発明に係る光符号分割多重伝送システムは、受信対象外の符号のチップが加算するチップの総和と減算するチップの総和が受信機で概ね均衡する符号間の直交性を利用して、符号毎に符号化した符号化データを多重した多重符号から、受信側の復号器で、加算するチップと引き算するチップを等量差し引き、減算するチップの総和と引き算するチップの総和の間の均衡状態を保ちながら多値数を削減し、最小刻みを拡大する。従って、本発明は、光パワーを保ちつつ多値数を削減して符号化の最小刻みを拡大し、ＳＮＲを向上できる光符号分割多重伝送システムを提供することができる。

本発明は、送受信機が送受する光パワーを保ちつつ、多値数を削減して符号化の最小刻みを拡大し、符号化の最小刻みを拡大した状態で同一の光周波数のチップを複数の符号分をまとめて多値変調する符号変換器、光符号分割多重用光送信機、及び光符号分割多重伝送システムを提供することができる。本発明に係る符号変換器、光符号分割多重用光送信機、及び光符号分割多重伝送システムは、多値符号から多値数を削減して最小刻みを拡大したため、ＳＮＲが向上する。

従来の方法による光符号分割多重通信のＳＮＲを説明する図である。 本発明に係る光符号分割多重伝送システムを説明するブロック図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。 本発明に係る符号変換器の動作を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図２は、本実施形態の光符号分割多重伝送システムを説明するブロック図である。光符号分割多重伝送システムは、光符号分割多重用光送信機１０、受信機２０−ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）、及びこれらを接続する光分配網３０を備える。

光符号分割多重用光送信機１０は、多波長光源１１、分波器１２、変調器群１３、合波器１４、及び符号変換器１５を有する。多波長光源１１は互いに異なるＪ個の光周波数の光を出力する。分波器１２は、多波長光源１１が出力した光を光周波数毎に分波する。分波器１２は、例えば、光カプラと濾波器の組合せやＡＷＧ（Ａｒｒａｙ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）である。変調器群１３には、Ｊ個の変調器１３−ｊが含まれる。変調器１３−ｊは、符号変換器１５が出力する多重符号に応じて分波された光を強度変調し、スペクトルチップとして出力する。合波器１４は、変調器１３−ｊが出力したスペクトルチップを合波し、光符号分割多重信号を出力する。合波器１４は、例えば、ＡＷＧや光カプラである。合波器１４は挿入損失軽減の観点から合波するチップ数が増大した場合（概ね４以上）、ＡＷＧであることが望ましい。

符号変換器１５は、複数のチャネルの伝送データをチャネル毎に異なる符号で符号化した符号化データを多重化する。符号変換器１５は、チャネル毎に複数の符号化チップから構成される符号を持つ。符号変換器１５は、チャネル毎に入力される伝送データのマーク／スペースの値と、チャネル毎の符号の符号化チップとに応じた符号化データをチャネル毎に生成する。さらに、符号変換器１５は、これらの符号化データを多重する。符号化データを多重することで符号化データの符号化チップも多重化され多重チップとなる。すなわち、０と１の２値である伝送データが多値のデータに変換される。符号変換器１５は、多重チップから成る多重符号を変調器１３−ｊに出力する。このとき、符号変換器１５は、変調器１３−ｊ毎に多重チップを出力する。なお、符号変換器１５の詳細な動作については後述する。

このように、光符号分割多重用光送信機１０は光周波数毎に分離した光をそれぞれ変調することで、符号化と信号の値に応じた変調を行う。図２では符号変換器１５の符号長（符号化チップ数）が４である場合の光符号分割多重伝送システムを記載している。符号変換器１５は伝送データを多重チップ数が４の多重符号に変換して出力する。分波器１２は、多波長光源１１からの光を光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の４つの光に分波する。変調器１３−ｊは４台である。変調器１３−１は光周波数ｆ１の光を多重符号の一番目の多重チップで変調する。同様に、変調器（１３−２、１３−３、１３−４）はそれぞれ光周波数（ｆ２、ｆ３、ｆ４）の光を多重符号の二番目、三番目、四番目の多重チップで変調する。

なお、多波長光源１１、分波器１２、および変調器１３−ｊは、光周波数毎に直接変調できる光源で置き換えても構わない。変調されたスペクトルチップは合波器１４で合波されて光符号分割多重信号として出力される。

受信機２０−ｎは、分波器２１、合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）、合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）の光出力をそれぞれ光検波し、その出力を加減算する差動光検波器２３を有する。分波器２１、合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）及び差動光検波器２３で復号器が構成される。分波器２１は、光符号分割多重信号を受信して光周波数毎に分波する。分波器２１は、例えば、光カプラと濾波器の組合せやＡＷＧである。合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）は、分波器２１で分波された光を２つのグループにまとめ、それぞれを合波する。合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）は、例えば、ＡＷＧや光カプラである。分波器２１及び合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）は、受信対象であるスペクトルチップを復号器の符号の“１”“０”の値に応じて分岐する。

合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）は挿入損失軽減の観点から合波するチップ数が増大した場合（概ね４以上）、ＡＷＧであることが望ましい。ＡＷＧ等の光周波数依存性のある部品を用いるとき、受信対象とする符号毎に合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）で集約するスペクトルチップが異なるため、受信対象とする符号毎に異なるＡＷＧとする。分波器２１及び合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）は、光符号分割多重信号を符号光のスペクトルチップの“１”、“０”の値に応じて分岐することができる。なお、合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）に光周波数の選択機能がある場合は、分波器２１は光カプラであってもよい。差動光検波器２３は、分岐されたスペクトルチップを光検波し、その出力を受信対象とする符号のスペクトルチップの“１”、“０”の値に応じて加減算する。差動光検波器２３は、例えば、フォトダイオードを２つ直列接続する。２つのフォトダイオードの＋側と−側を接続し、その接続点から信号を取っているので、両検波出力の差が出力される。差動光検波器２３は、フォトダイオード又はフォトダイオード以外の光検出器と演算増幅器とを組み合わせてもよい。

受信機２０−ｎは、分波器２１で光符号分割多重信号を光周波数毎に分波する。さらに、受信機２０−ｎは、分波した光を受信対象とする符号に応じて差動光検出器２３の加算側と減算側に振り分ける。

受信機２０−ｎは、符号を構成する符号化チップの値が“１”であるスペクトルチップは差動光検波器２３の加算する側のフォトダイオードか減算する側のフォトダイオードのいずれかの一方に到着し、他方のフォトダイオードには到着しないように構成する。直交符号を用いる場合、符号の直交性により、受信対象外の符号を構成するチップは、加算する側と減算する側の両方に、加減算の過程で実効的に均等になる強度で到着することになり、加減算により打ち消され、理想的には多元接続干渉がなくなる。

例えば、受信機２０−１は、符号変換器１５で［１１００］の符号で符号化されたチャネルの伝送データを受信するため、分波器２１で分波された光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の光をそれぞれ加算側合波器２２−１−１、加算側合波器２２−１−１、減算側合波器２２−２−２、減算側合波器２２−２−２に振り分ける。また、受信機２０−２は、符号変換器１５で［１０１０］の符号で符号化されたチャネルの伝送データを受信するため、分波器２１で分波された光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の光をそれぞれ加算側合波器２２−２−１、減算側合波器２２−２−２、加算側合波器２２−２−１、減算側合波器２２−２−２に振り分ける。

なお、分波した光の振り分けを上記と逆にしてもよい。すなわち、受信機２０−１は、分波器２１で分波された光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の光をそれぞれ減算側合波器２２−１−２、減算側合波器２２−１−２、加算側合波器２２−１−１、加算側合波器２２−１−１に振り分けてもよい。同様に、受信機２０−２は、分波器２１で分波された光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の光をそれぞれ減算側合波器２２−２−２、加算側合波器２２−２−１、減算側合波器２２−２−２、加算側合波器２２−２−１に振り分けてもよい。

（符号変換器の動作）
ここでは、符号変換器１５の動作を詳細に説明する。符号変換器１５は、二つの動作が可能である。第１の動作は、符号毎に符号化した符号化データを多重した多重符号から、受信側の復号器で、加算するチップと引き算するチップを等量差し引き、減算するチップの総和と引き算するチップの総和の間の均衡状態を保ちながら多値数を削減する動作である。第２の動作は、多値数を削減する際に、受信機側で加算側にも減算側にもカウントされない“０”の値の多重チップ以外の多値数を削減する動作である。ここで、等量とは加減算後の強度において等量であることを意味する。従って、加減算の一方の強度を１／Ｋ（Ｋは自然数）とする符号の場合、他方の強度のＫ倍を差し引くことになる。

まず、第１の動作について説明する。符号変換器１５は、基準部５１と比較演算部５２を持つ。基準部５１は、同一時間における各チャネルの前記伝送データの取り得る組合せのうちで、単一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとして該符号化チップ毎に多重した値の差の最大を基準として持つ。比較演算部５２は、多重化した前記符号化データの多重符号を構成する多重チップの値の最小値であるチップ最小値を検出し、多重符号内にある多重チップから前記基準と該多重符号内の前記チップ最小値の小さい方の値を減算する。

符号変換器１５が使用する符号は例えば、受信側での分波器２１、合波器（２２−ｎ−１、２２−ｎ−２）、差動光検波器２３により多元接続干渉が抑圧される直交符号が望ましい。“１”“０”のＯＮ／ＯＦＦの強度符号において、そのような直交符号としては例えば、アダマール符号や巡回シフトしたＭ系列符号で、ビットが１あるいは０のいずれかに相当するスペクトルチップを送信する光符号を例に挙げることができる。

このような符号を用いて、値が１に相当するチップのみを送出するユニポーラ符号を用いる場合にて説明する。

以下、式を用いて説明する。ｎ番目の符号ｎ（ｎ＝１〜Ｎ，ｎ；整数，Ｎ；符号数）の時刻ｔにおける伝送データをＤｎ、符号ｎを構成する符号化チップｊの値をＣｎｊ（ｊ＝１〜Ｊ，ｊ；整数，Ｊ；符号長）、時刻ｔにおける各チャネルの伝送データＤｎと符号とを組み合わせた符号化データのチップ毎の値をＤｎＣｎｊ、Σをｊを１からＪまでの値の総和とし、符号化データを多重した多重符号を構成する多重チップの値をΣＤｎＣｎｊとする。また、ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）をＡとＢの小さい方の値とし、時刻ｔの伝送データＤｎにおける多重符号の中で最大の多重チップの値をＭａｘ（ΣＤｎＣｎｊ）とし、時刻ｔの伝送データＤｎにおける多重符号の中で最小の多重チップの値をｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）とする。

符号化データの種類は、チャネル毎に入力される伝送データＤｎの値と符号化チップｊの値との関係で有限の数に限定される。そして、伝送データＤｎと符号化チップｊとの取り得る全種類の符号化データについて、符号化データ毎にチップ値ＤｎＣｎｊの最大値と最小値の差分を求める。ただし、第２の動作では、ＤｎＣｎｊ＝０であるチップ値は最小値とはしない。さらに全種類の符号化データの中で差分が最大の値を基準Ｓと定める。

符号変換器１５は、多重符号について多重チップの値ΣＤｎＣｎｊの最大が基準Ｓ以下となるように調整する。具体的には、出力する多重符号の多重チップ‘ΣＤｎＣｎｊ’について次式を適用する。
（数式１）
‘ΣＤｎＣｎｊ’＝ΣＤｎＣｎｊ−ｍｉｎ｛ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ），Ｓ｝
なお、ここでは数式１で説明するが、復号の際に加算するチップと減算するチップを等量差し引く式（例えば、数式２）を採用することができる。
（数式２）
‘ΣＤｎＣｎｊ’＝
ΣＤｎＣｎｊ−ＩＦ｛Ｍａｘ（ΣＤｎＣｎｊ）＞Ｓ，ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ），Ｓ｝
ここで、ＩＦ（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、Ａが真の場合にＢの値をとり、Ａが偽の場合にＣの値をとる。

図４は、符号長４符号数３のウオルシュアダマール系列の場合について、ΣＤｎＣｎｊ、ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、基準Ｓ、及び出力する多重符号の多重チップ‘ΣＤｎＣｎｊ’を説明する図である。

基準Ｓの値は２である。図４の左列は符号の番号ｎ（チャネル毎の符号）を意味し、それより右の各行の値は各符号の符号化チップの値を意味する。符号化チップの欄に数値が記載されている場合と空欄になっている場合がある。これは、符号化チップの欄に数値が記載されている場合、伝送データの値Ｄｎが１（マーク）であり、空欄の場合、伝送データの値Ｄｎは０（スペース）であることを意味する。

図４の列２〜５に示すように、多重符号の値は、各チャネルの符号の加算であり、データを送信し得る符号の数が多値の取り得る値の上限となる。この場合、送信し得る符号の数が符号長に等しい符号の場合は、符号長が多値の取り得る値の上限となる。一般的には、異なる符号を構成するチップ同士が重ならない回数の最大値が多値の取り得る値の上限となる。図４の列１〜５に示すように従来の技術では、伝送データが３チャネルで３符号多重する場合は３以上の多値数（刻み数）が必要となる。

一方、本実施形態の符号変換器１５は、数式１のような計算を行い、出力する多重符号の多重チップを図４の列６〜９に記載するような値に変換する。図４のように符号変換器１５は、刻み数を２とすることができた。この刻み数は、符号長の半分であり、基準Ｓと同値である。

数式１の計算は、具体的には、以下のような変換を行う。図４の多重チップの値は、「３，１」（パターン１の「３，１，１，１」）、「２，１，０」（パターン２〜４）、「１，０」（パターン５〜７）、または「０」（パターン８）である。つまり、パターン１〜８で強度差は２、２、１、０が存在する。従って、強度差の最大である基準Ｓは２である。ここで、全てのパターンの最大強度を基準Ｓより小さくするためには、パターン１の各多重チップから等量１ずつ強度を減じればよい。すなわち、各パターンの多重符号は次のように変換される。
パターン１は、「３，１」から１を減じて「２，０」とする。
パターン２〜４は、「２，１，０」で変換なし。
パターン５〜７は、「１，０」で変換なし。
パターン８は、「０」で変換なし。

図５は図４の符号の０と１を反転し、全符号のスペクトルチップが０になるチップを削除した変形アダマール系列の例である。本実施例による効果は図４の場合と同様であり、刻みの数は概ね半減し、符号長の概ね１／４の基準Ｓと同値の１とすることができる。なお、図５の例は、送受信機で送受する光パワーを従来例と同一としたとき、アイ開口は従来例と同様である。

図６〜図２１は、符号長８符号数７のウオルシュアダマール系列の場合について、ΣＤｎＣｎｊ、ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、基準Ｓ、及び出力する多重符号の多重チップ‘ΣＤｎＣｎｊ’を説明する図である。図２２〜図３７は、図６〜図２１の符号の０と１を反転し、全符号のスペクトルチップが０になるチップを削除した変形アダマール系列の例である。

図６〜図２１の場合、基準Ｓの値は４である。図の詳細な説明は図４と同様である。なお、ΣＤｎＣｎｊ、ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、基準Ｓ、及び‘ΣＤｎＣｎｊ’が番号が若いパターンと同じ場合、その記載を省略している。図６〜図２１の列１〜８に示す従来の例では、伝送データが７チャネルで７符号多重する場合は７以上の多値数（刻み）が必要となる。

一方、本実施形態の符号変換器１５は、数式１のような計算を行い、出力する多重符号の多重チップを図６〜図２１の列９〜１６に記載するような値に変換する。図６〜図２１のように符号変換器１５は、刻み数を４とすることができた。この刻み数は、符号長の半分であり、基準Ｓと同値である。

図２２〜図３７で説明する変形アダマール系列の場合も、同様であり、刻みの数は概ね半減し、符号長の概ね１／４の基準Ｓと同値の２とすることができる。

図３８〜図４２は、符号長１６符号数１５のウオルシュアダマール系列の場合について、ΣＤｎＣｎｊ、ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、基準Ｓ、及び出力する多重符号の多重チップ‘ΣＤｎＣｎｊ’を説明する図である。なお、符号長１６符号数１５のウオルシュアダマール系列の場合、組合せ数が多いため、全パターンのうち一部を表示する。図４３〜図４７は、図３８〜図４２の符号の０と１を反転し、全符号のスペクトルチップが０になるチップを削除した変形アダマール系列の例である。

図３８〜図４２の列１〜１６に示す従来の例では、伝送データが１５チャネルで１５符号多重する場合は１５以上の多値数（刻み）が必要となる。一方、本実施形態の符号変換器１５は、数式１のような計算を行い、出力する多重符号の多重チップを図３８〜図４２の列１７〜３２に記載するような値に変換する。図３８〜図４２のように符号変換器１５は、刻み数を８とすることができた。この刻み数は、符号長の半分であり、基準Ｓと同値である。

図４３〜図４７で説明する変形アダマール系列の場合も、同様であり、刻みの数は概ね半減し、符号長の概ね１／４の基準Ｓと同値の４とすることができる。

以上述べたように、本実施例では多値変調の多値数を削減し、変調刻みを大きくすることができる。

（実施形態２）
図３は、スペクトルチップの光の有無が反転した（擬似）バイポーラ信号に適用した例を２符号の場合で示した図である。
本実施形態では、符号変換器１５の取り得る２つの動作の内、第２の動作について説明する。すなわち、送信機で多重化する前の符号化チップが“１”“０”から構成される符号化チップの場合に利用可能な動作であり、多値数を削減する際に、受信機側で加算側にも減算側にもカウントされない“０”の値の多重チップ以外の多値数を削減する動作である。

図３に示したように、符号１の符号化チップは、伝送データがマークの時に（１，１，０，０）、伝送データがスペースの時に（０，０，１，１）であるとし、符号２の符号化チップは、伝送データがマークの時に（１，０，１，０）、伝送データがスペースの時に（０，１，０，１）であるとする。

ここで括弧の中の数字は各符号化チップの値である。従来の例では、値１の符号化チップで光変調を行ったときに当該符号化チップに対応してスペクトルチップが値１に相当する単位強度だけ出力され、値０は符号化チップで光変調を行ったときに当該符号化チップに対応してはスペクトルチップが出力されない。単位強度とは、一つの符号の一つの符号化チップに対応するスペクトルチップの強度であり、符号に対応する信号光毎に異なっていても良い。またスペクトルチップの光のＯＮ／ＯＦＦで符号化する符号でなく、アナログ的或いは多値でスペクトルチップの強度を変更して符号化する符号である場合、同一符号に対応する信号光を構成する各スペクトルチップの比率が保たれれば、信号光毎に異なっていても良い。

ここで、符号変換器１５が各チャネルの符号化データを多重すると、従来の例では多重符号は図３に示したように、
符号１をマークで符号化、且つ符号２をマークで符号化した時は（２，１，１，０）、
符号１をマークで符号化、且つ符号２をスペースで符号化した時は（１，２，０，１）、
符号１をスペースで符号化、且つ符号２をマークで符号化した時は（１，０，２，１）、
符号１をスペースで符号化、且つ符号２をスペースで符号化した時は（０，１，１，２）
となる。

本実施例の場合、零のチップ値を除外したときの最大の強度差をみると、２−１＝１であるので基準Ｓは１となる。さらに符号変換器１５が多重化チップ内で非零の多重チップのみを抽出して数式１を適用した場合、光強度が非零の各多重チップから等強度（ｍｉｎ（ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、Ｓ））を減算するため、多重符号はそれぞれ（１，０，０，０）、（０，１，０，０）、（０，０，１，０）、（０，０，０，１）となる。

従来例と等しい光パワーとするために、強度を２倍すると、多重符号はそれぞれ（２，０，０，０）、（０，２，０，０）、（０，０，２，０）、（０，０，０，２）となる。符号１の受信機２０−１はスペクトルチップを光周波数ｆ１〜ｆ４の順に加算、加算、減算、減算する。符号２の受信機２０−２はスペクトルチップを光周波数ｆ１〜ｆ４の順に加算、減算、加算、減算する。このため、受信機（２０−１、２０−２）の出力は以下となる。
（１）多重符号（２，０，０，０）の時、
受信機２０−１の出力＋２（マーク）、受信機２０−２の出力＋２（マーク）、
（２）多重符号（０，２，０，０）の時、
受信機２０−１の出力＋２（マーク）、受信機２０−２の出力−２（スペース）、
（３）多重符号（０，０，２，０）の時、
受信機２０−１の出力−２（スペース）、受信機２０−２の出力＋２（マーク）、
（４）多重符号（０，０，０，２）の時、
受信機２０−１の出力−２（スペース）、受信機２０−２の出力−２（スペース）。
従って、光符号分割多重伝送システムは伝送データを正しく受信機へ伝送可能である。

本実施形態では、多重符号の多重チップの値が零である多重チップからは等強度（ｍｉｎ（ｍｉｎ（ΣＤｎＣｎｊ）、Ｓ））を減算していない。スペクトルチップの強度の有無で符号化するスペクトル強度符号の場合、ある符号の信号を構成するスペクトルチップは、それ以外の符号を受信する受信機にとって、発光しているスペクトルチップだけで加減算の均衡が取れることになる。このため、発光していないチップはチップ強度に処理を加えず、非零のチップのみ処理（本実施形態では１減算して２倍)している。

なお、本実施形態では、スペクトル領域強度符号を例にとって説明したが、スペクトル領域位相符号であってもよいし、時間領域符号であってもよいし、時間−スペクトル領域などの多次元符号であってもよい。例えば、位相符号の場合、加算側多値Ｊの刻み、減算側多値Ｊの刻みを加算側π／（２Ｊ）の刻み、減算側−π／（２Ｊ）の刻みと置き換えればよい。変調器１３−ｊは強度変調器ではなく位相変調器となる。但し、送信側チップの値がプラスとマイナスである。時間領域符号の場合、スペクトルチップを時間チップに置き換えればよい。符号化は、光周波数毎に分波する分波器１２、変調器１３−ｊ、合波器１４の代わりに、光を分割して異なる遅延時間を加え、遅延時間毎に変調する変調器と、変調後の光を合波する装置によって置き換えてもよいし、時間チップ毎に変調する高速の変調器によって実現してもよい。復号化も同様である。時間−スペクトル領域の多次元符号の場合は、両符号の場合の組合せにより実現できる。

１０：光符号分割多重用光送信機
１１：多波長光源
１２、２１：分波器
１３：変調器群
１３−１、１３−２、・・・、１３−ｊ、・・・、１３−Ｊ：変調器
１４、２２−ｎ−１、２２−ｎ−２：合波器
１５：符号変換器
２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎ、・・・、２０−Ｎ：受信機
２３：差動光検波器
３０：光分配網
５１：基準部
５２：比較演算部

Claims (5)

1. 複数のチャネルの伝送データをチャネル毎に異なる符号で符号化した符号化データを多重化し、前記符号化データを多重化した多重符号内にある多重チップから、受信側の復号器で加算されるチップと減算されるチップとを等量差し引く演算回路を備える符号変換器。
2. 前記演算回路は、
   同一時間における各チャネルの前記伝送データの取り得る組合せのうちで、
   同一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとして該符号化チップ毎に多重した値の差の最大を基準として持つ基準部と、
   多重化した前記符号化データの多重符号を構成する多重チップの値の最小値であるチップ最小値を検出し、多重符号内にある多重チップから前記基準と該多重符号内の前記チップ最小値の小さい方の値を減算する比較演算部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の符号変換器。
3. 複数のチャネルの伝送データをチャネル毎に異なる符号で符号化した符号化データを多重化し、前記符号化データを多重化した多重符号内にある多重チップのうち非零の多重チップから、所定値を差し引く演算回路を備え、
   前記演算回路は、
   同一時間における各チャネルの前記伝送データの取り得る組合せのうちで、
   同一時間における符号化データを多重した多重信号を構成する符号化チップを多重チップとし、非零の多重チップ間での差の最大を基準として持つ基準部と、
   前記多重化した前記符号化データの多重符号を構成する多重チップのうち非零の多重チップの値の最小値であるチップ最小値を検出し、多重符号内にある非零の多重チップから前記基準と該多重符号内の前記チップ最小値の小さい方の値を前記所定値として減算する比較演算部と、
   を有することを特徴とする符号変換器。
   
4. 請求項１から３のいずれかに記載の符号変換器と、
   前記符号変換器から多重した前記多重符号を受信し、互いに光周波数又は／及び遅延時間が異なる光を前記多重符号の前記多重チップの値でそれぞれ変調したチップを出力する変調器と、
   前記変調器が出力する前記チップを合波して光符号分割多重信号を出力する合波器と、
   を備える光符号分割多重用光送信機。
5. 請求項４に記載の光符号分割多重用光送信機と、
   前記光符号分割多重用光送信機が出力した前記光符号分割多重信号を受信し、前記光符号分割多重信号を前記スペクトルチップ毎に分波し、前記分波された光をそれぞれ光検波して受信対象とし、前記チャネルの符号に応じて検波出力を加減算する受信機と、
   を備える光符号分割多重伝送システム。

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