JP5358025B2

JP5358025B2 - Ｄｑｐｓｋ変調に基づく位相差のモニタリング及び制御方法、並びに装置

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Publication number: JP5358025B2
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Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は光通信分野に関し、特に光復調技術に関し、具体的に差動四相位相偏移（DQPSK）変調に基づく位相差のモニタリング及び制御方法、並びに装置に関する。

〔背景技術〕
光通信システムはここ数年間急速な成長を遂げ、全地球40Gの伝送商業化の過程に著しい加速傾向を示し、規模的に配備し始め、商業化過程の加速も産業チェーンの発展に繋がる。10Gの伝送システムに比べ、40Gの伝送システムは同一の物理条件で10Gの伝送システムより光信号雑音比（OSNR、Optical Signal Noise Ratio）の要求が4倍（6dBを高め、波長分散トレランスが16倍低下し、偏波モード分散（PMD、Polarization Mode Dispersion）トレランスが4倍低下し、非線形効果もより著しくなる。これらの制限を克服するために、商業要求に達するように、多種の手段を用いる必要があって、そのうち変調コーディング技術が最も肝心な手段になり、実用化的な変調技術は従来の非ゼロ復帰（NRZ、No Return Zero）或いはゼロ復帰（RZ、Return Zero）のバイナリ振幅偏移（OOK、on-off key）に限られることが無く、光通信において多くの新しい変調技術、例えば、差動位相偏移（DPSK、Differential Phase Shift Keying）変調、差動四相位相偏移（DQPSK、Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying）変調等に適用するが、特に、DQPSK変調は、電気部品のレート、光の分散及び偏波モード分散に対する要求を低下し、40Gの光通信システムには重要な位置を占めている。

DQPSK変調の原理は、光搬送波がE＝Eexpｊ［ω_０t＋φ（t）］を表すことができ、その中、Eが電界強度になり、ω_０が光搬送波の角周波数になり、φ（t）が変調位相であるからである。DQPSK変調は伝送しようとする情報を連続光ビットの差動位相にコーディングし、Δφで表し、Δφが[0，π/2，π，3π/2]中の値を取ることができる。仮にｋ−１番目の光ビットパルスの位相がθ（k-1）とする。仮に次のビットが0、0であれば、θ（k）＝θ（k-1）+πになり、次のビットが0、1であれば、θ（k）＝θ（k-1）+π/2になり、次のビットが1、1であれば、θ（k）=θ（k-1）になり、次のビットが1、0であれば、θ（k）＝θ（k-1）＋3π/2になる。上記のΔφを用いて情報を伝送しようとするコーディング規則に対して上記方式に限られることが無いことも言うまでも無く、例えば、次のビットが0、0であれば、θ（k）＝θ（k-1）になり、1、1であれば、θ（k）＝θ（k-1）+πになる等にしても良い。

上記DQPSK変調過程に基づくDQPSKの復調原理は、受信された光信号をDQPSK復調して2つの差動電流を取得し、該2つの差動電流に隣接する光ビットの変調位相差が載せられ、変調位相差によって伝送された情報を取得する。図1は従来のDQPSK変調に基づく受信機のブロック図であり、図1に示すように、受信機には、第1の復調器及び第2の復調器を含み、第1の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、上記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられ、第2の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、上記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる。変調位相差を抽出できる第1の差動電流信号と第2の差動電流信号を取得し、更に、正確に伝送した情報を回復するために、第1の復調器の位相差が必ず厳密に復調要求である位相差がπ/4であることを満足するのを要求し、及び第2の復調器における2つの経路の位相差が必ず厳密に復調要求である位相差が-π/4であることを満足し、そうでないと、追加の光信号雑音比コストを招致することとなる。

数fの位相乱れが必然的に追加の光信号雑音比コストを招致し、最も値の測定は現在の位相が目標値に等しくするかどうかのみを説明するが、目標値の以上であるか以下であるかが分からなく、位相制御のレートがシェイクの周波数によって制限され、最も値測定の信号と位相誤差が平方関係になって、目標値の付近に制御精度が比較的低いという固有の欠点がある。

〔発明の概要〕
〔発明が解決しようとする課題〕
上記復調器には2つの経路の位相差が復調要求を満足するかどうかへのモニタリング及び制御を実現するために、一般的に、フィードバック制御ループによって位相差へのモニタリングを実現し、位相調整信号を発生して2つの変調器における2つの経路の位相差を調整し、位相差を復調要求（目標値をπ/4と-π/4にロックする）に満足させる。従来、よく用いられるフィードバック制御方法は、固定の周波数fで微小な乱れを行うとともに、誤差信号における2f成分が最も値に達するのをモニタリングする。このような方案には、固定周波本発明がDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング及び制御方法、並びに装置を提供し、より正確に位相差のモニタリングと制御を行え、更に正確に伝送された情報を回復することができる。

本発明はDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法を提供し、以下のステップを含み、
DQPSK復調して出力された第1の差動電流信号と第2の差動電流信号にそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を相応的に取得し、その中、nが4の正の整数倍であることと、
前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第1の復調器は2つの経路が伝送した後光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられることと、
前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第2の復調器は2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられることとを含む。

本発明はさらにDQPSK変調に基づく位相差の制御方法を提供し、以下のステップを含み、
前記のDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法を用いて第1の復調器における2つの経路の位相差モニタリングし、及び第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングすることと、
第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第1の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることと、
第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第2の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることとを含む。

本発明は更にDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング装置を提供し、該装置は、
DQPSK復調して出力された第1の差動電流信号と第2の差動電流信号にそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を相応的に取得し、その中、nが4の正の整数倍であることに用いられる乗算器と、
前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第1の復調器は2つの経路が伝送した後光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられる第1のモニタリングユニットと、
前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第2の復調器は2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる第2のモニタリングユニットとを備える。

本発明は更にDQPSK変調に基づく位相差の制御装置を提供し、
前記のDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング装置と、
第1のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第1の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられる第1の制御ユニットと、
第2のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第2の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられる第2の制御ユニットとを備える。

本発明は更にDQPSK変調に基づく受信機を提供し、該受信機は、
受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられる第1の復調器と、
受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる第2の復調器と、
第1の復調器出力の第1の相乗光信号と第1の相殺光信号によって第1の差動電流信号を取得することに用いられる第1の平衡受信機と、
第2の復調器が出力した第2の相乗光信号と第2の相殺光信号によって第2の差動電流信号を取得することに用いられる第2の平衡受信機と、
前記のDQPSK変調に基づく位相差の制御装置と、
前記第1の差動電流信号と第2の差動電流信号によって隣接する光ビットの変調位相差を取得し、前記変調位相差によって受信された情報を復調して取得することに用いられる復調ユニットとを備える。

本発明は以下の有益な効果があり、本発明は差動電流に対してn乗の乗算を行い、nが4の正の整数倍（nが4であることが好ましい）であることによって、さらに、取得した第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を用いて復調器における2つの経路の位相差の誤差方向を判断し、従来技術では存在している固定の周波数fで微小な乱れを行うとともに、誤差信号における2f成分が最も値に達するのをモニタリングすることによって位相差のモニタリングを行うことに存在している各種の問題を避け、より正確に位相差のモニタリングと制御を行え、更に正確に伝送された情報を回復することができる。

〔図面の簡単な説明〕
[図1] は従来のDQPSK変調に基づく受信機のブロック図である。
[図2] はDQPSK変調に基づく理想的な位相差である場合にDQPSK復調信号のフローチャートである。
[図3] はDQPSK変調に基づく位相誤差が存在する場合にDQPSK復調信号のフローチャートである。
[図4] は本発明の実施例におけるDQPSK変調に基づく位相の制御方法のフローチャートである。
[図5] は本発明の実施例における4乗の乗算を行う際にDQPSK変調に基づく位相の制御方法のフローチャートである。
[図6] は本発明の実施例におけるDQPSK変調に基づく受信機のブロック図である。

〔発明を実施するための形態〕
本発明によるDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング及び制御方法、並びに装置について、図面と実施例を結びつけて説明する。

本発明に好ましい実施例を挙げる前に、図1、図2を結びつけてDQPSK復調の過程を挙げ、第1の復調器と第2の復調器における2つの経路の位相差はなぜ必ず厳密にπ/4と-π/4であるかを説明し、図1に示すように、従来の受信機は、第1の復調器、第2の復調器、第1の平衡受信機、第2の平衡受信機、第1の復調制御ユニット及び第2の復調制御ユニットを備え、その中、第1の復調制御ユニットは、第1の復調器における2つの経路の位相差にモニタリングと制御を行うことに用いられ、第2の復調制御ユニットは第2の復調器における2つの経路の位相差にモニタリングと制御を行うことに用いられる。図2に示すように、受信機によって受信されたDQPSK変調の光信号は第1のカプラー（図示せず）を介して2つの光信号E_IとE_Qに分けられ、E_IとE_Qをそれぞれ第1の変調器と第2の変調器に入力する。上記E＝Eexpｊ［ω_０t＋φ（t）］、その中、Eが電界強度であり、ω_０が光搬送波の角周波数であり、φ（t）が変調位相である。E_Iは第2のカプラー（図示せず）によって2つの光信号E'_IとE''_Iに分けられ、E'_IとE''_Iをそれぞれ第1の復調器における2つの経路に入力して伝送し、第1の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力する。E_Qは第3のカプラーを介して2つの光信号E'_QとE''_Qに分けられ、E'_QとE''_Qをそれぞれ第2の復調器における2つの経路に入力して伝送し、第2の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力する。第1の復調器における2つの経路が伝送した信号が光領域上に1Bitの差遅延し、第2の復調器における2つの経路が伝送した信号が光領域上に1Bitの差遅延し、図2に示すように、E''_Iが第1の復調器の1つの経路に伝送した信号Eexpｊ［ω_０（t-t_I',0）+φ（t-t_I',0）+π/4］はE''_Iが第1の復調器の他の経路に伝送した信号Eexpｊ［ω_０（t-t_I,0）+φ（t-t_I,0）］より光領域上に1Bit遅延し、且つ、その位相がπ/4増加する。光信号E''_Qが第2の復調器の1つの経路に伝送した信号Eexpｊ［ω_０（t-t_Q',0）+φ（t-t_Q',0）-π/4］は光信号E'_Qが他の1つの経路に伝送した信号Eexpｊ［ω_０（t-t_Q,0）+φ（t-t_Q,0）］より光領域上に1Bit遅延し、且つその位相がπ/4減少する。

第1の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して次のように相乗と相殺演算を行い、それぞれ第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号E_I,desと第1の相殺光信号E_I,cosを取得し、

第2の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して次のように相乗と相殺演算を行い、それぞれ第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号E_Q,desと第2の相殺光信号E_Q,cosを取得し、

その中、L_IがE'_Iを伝送する経路の光路であり、L'_IがE''_Iを伝送する経路の光路であり、t_I,0が光路L_Iに対応する遅延であり、t_I',0が光路L'_Iに対応する遅延であり、L_QがE'_Qを伝送する経路の光路であり、L'_QがE''_Qを伝送する経路の光路であり、t_Q,0が光路L_Qに対応する遅延であり、t_Q',0が光路L'_Qに対応する遅延であり、DQPSK変調について、次のような関係、

を満足する。

第1の復調器が出力した第1の相乗光信号と第1の相殺光信号が第1の平衡受信機に入力され、第1の平衡受信機は第1の差動ユニットと第1の光電変換ユニットを備え、第1の差動ユニットは第1の相乗光信号と第1の相殺光信号に差動演算を行うことに用いられ、バンドパスフィルタによって、

、その中、

を取得し、
第2の復調器が出力した第2の相乗光信号と第2の相殺光信号は第2の平衡受信機に入力され、第2の平衡受信は第2の差動ユニットと第2の光電変換ユニットを備え、第2の差動ユニットは第2の相乗光信号と第2の相殺光信号に差動演算を行うことに用いられ、バンドパスフィルタによって、

、その中、

を取得し、
第1の光電変換ユニットは第1の差動ユニットが差動演算して得られた光信号に光電変換を行って第1の差動電流信号i_Iを取得することに用いられ、その中、第1の差動電流信号i_Iが｜E_I,cos｜²-｜E_I,des｜²に比例し、第2の光電変換ユニットは第2の差動ユニットが差動演算して得られた光信号に光電変換を行って第2の差動電流信号i_Qを取得することに用いられ、その中、第2の差動電流信号i_Qが｜E_Q,cos｜²-｜E_Q,des｜²に比例し、即ち、

であり、
したがって、第1の差動電流信号と第2の差動電流信号を用いて隣接する光ビットの変調位相差mπ/2を取得でき、更に、変調位相差を用いて伝送された情報を取得し、表1に示すように、表1で変調位相差を用いて伝送された情報を取得する。

したがって、第表1中、Φ_Iがπ/4であり、Φ_Qが-π/4である。したがって、2つの復調器における2つの経路の位相差が必ず厳密に位相差が目標値π/4と-π/4にロックされるという復調要求を満足するのを要求する。しがし、一般的に、第1の復調器における2つの経路の位相差が厳密にπ/4であることがなく、即ち誤差光路ΔL_Iが存在し、該誤差光路に対応する遅延がΔτ_Iであり、2つの経路の位相差を厳密にπ/4にさせることがない。第2の復調器における2つの経路の位相差が厳密に-π/4であることがなく、即ち誤差光路ΔL_Qが存在し、該誤差光路に対応する遅延がΔτ_Qであり、2つの経路の位相差を厳密に-π/4にさせることがない。

図3に示すように、上記誤差光路ΔL_IとΔL_Qが存在する際に、以上に記載のDQPSK復調過程に従って、第1の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行った後、得られた第1の相乗光信号E_I,desと第1の相殺光信号E_I,cosが、

であり、
第2の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行った後、得られた第2の相乗光信号E_Q,desと第2の相殺光信号E_Q,cosが、

であり、
第1の復調器が出力した第1の相乗光信号E_I,desと第1の相殺光信号E_I,cosを第1の平衡受信機における第1の差動ユニットに入力して差動演算を行い、バンドパスフィルタして得られた信号が、

、その中、

であり、
第2の復調器が出力した第2の相乗光信号E_Q,desと第2の相殺光信号E_Q,cosを第2の平衡受信機における第2の差動ユニットに入力して差動演算を行い、バンドパスフィルタして得られた信号が、

、その中、

であり、
同様に、第1の差動ユニットが差動演算して得られた光信号は第1の光電変換ユニットによって光電変換されて得られた第1の差動電流信号ｉ_Iが｜E_I,cos｜-｜E_I,des｜に比例し、第2の差動ユニットが差動演算して得られた光信号は第2の光電変換ユニットによって光電変換されて得られた第2の差動電流信号ｉ_Qが｜E_Q,cos｜-｜E_Q,des｜に比例し、公式（1）、

で表し、
これから見ると、変調のみによって上記誤差光路ΔL_IとΔL_Qを0にさせ、ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0である場合でも、表1に示すような復調関係を用いて、追加の光信躁比コストがない場合に、差動電流を復調して変調位相差を取得して、更に伝送された情報を取得する。上記光路誤差光路ΔL_IとΔL_Q誤差光路を零に変調し、第1の復調器と第2の復調器における位相差に復調要求を満足させるために、位相差モニタリング及び制御を行う必要があって、本発明が提供されたDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法は、DQPSK復調して出力された変調位相差を取得するための第1の差動電流信号と第2の差動電流信号に対してそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を相応的に取得し、その中、nが4の正の整数倍であることと、前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、位相差が目標値π/4にロックするかどうかをモニタリングすることができ、前記第1の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられることと、前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、位相差が目標値-π/4にロックするかどうかをモニタリングすることができ、前記第2の復調器はその2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられることとを含む。

本発明は元のDQPSK復調過程を本発明は元のDQPSK復調過程を変更しない場合、出力した第1の差動電流信号と第2の差動電流信号に対してn乗の乗算を行い、乗算して得られた信号をモニタリング信号とする。上記推定された公式（1）によって、上記の乗算を行った後、公式（2）、

を取得することができ、
nが4の正の奇数倍であり、ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0の場合、第1のモニタリング信号と第2のモニタリングは最小値に達する。したがって、第1のモニタリング信号が最小値に達する際に、前記第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足することと判定し、第2のモニタリング信号が最小値に達する際に、前記第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足することと判定する。

nが4の正の偶数倍であり、ω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q＝0の場合、第1のモニタリング信号と第2のモニタリングが最大値に達する。したがって、第1のモニタリング信号が最大値に達する際に、前記第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足することと判定し、第2のモニタリング信号が最大値に達する際に、前記第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足することと判定する。乗算器の負荷を減少して乗算の速度を提供するために、本実施例におけるnが4である。第1の差動電流信号と第2の差動電流信号に対して4乗の乗算を行って式（3）、

を取得することができ、
このように、光路上に2つの変調器における2つの経路の位相差がπ/4、-π/4ではなく、即ちω₀Δτ_I＝ω₀Δτ_Q≠0である場合、i_I ⁴,i_Q ⁴が最小値ではなく、このフィードバック信号を用いてDQPSK復調器における2つの経路の位相差をπ/4と-π/4に調整する。

上記に提出したDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法において、本の実施例に提供したDQPSK変調に基づく位相差の制御方法は、図4に示すように、上記の方法によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、及び第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングすることと、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、前記第1の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることと、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、前記第2の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることとを含む。本実施例において温度制御回路によってそれぞれ第1の復調器と復調器における2つの経路の温度を調整することによって第1の復調器における2つの経路の光路差及び第2の復調器における2つの経路の光路差を調整し、それらにπ/4と-π/4位相差をする。

nが4の正の奇数倍の場合、例えばnが4を取る例として、図5に示すように、DQPSK変調に基づく位相差の制御方法は、上記DQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、及び第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングすることと、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第1のモニタリング信号を最小値にすることと、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第2のモニタリング信号を最小値に達せることと、前記nが4の正の偶数倍であり、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整して、第1のモニタリング信号を最大値にすることと、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整し、第2のモニタリング信号を最大値にすることとを含む。

本発明の実施例2によると、DQPSK変調に基づく位相差のモニタリング装置を提供し、該装置は、DQPSK復調して出力された第1の差動電流信号と第2の差動電流信号に対してそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を相応的に取得することに用いられ、その中nが4の正の整数倍である乗算器と、前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第1の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられる第1のモニタリングユニットと、前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第2の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得する第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる第2のモニタリングユニットとを備える。nが4の正の奇数倍の場合、第1のモニタリングユニットは前記第1のモニタリング信号が最小値に達する際に、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足するのを判定することに用いられ、第2のモニタリングユニットは前記第2のモニタリング信号が最小値に達する際に、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足するのを判定することに用いられ、nが4の正の偶数倍の場合、第1のモニタリングユニットは前記第1のモニタリング信号が最大値に達する際に、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足するのを判定することに用いられ、第2のモニタリングユニットは前記第2のモニタリング信号が最大値に達する際に、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足するのを判定することに用いられる。

本実施例は更にDQPSK変調に基づく位相差の制御装置を提供し、上記DQPSK変調に基づく位相差モニタリング装置と、第1のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第1の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられる第1の制御ユニットと、第2のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第2の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられる第2の制御ユニットとを備える。

上記の位相差の制御装置に基づいて、本実施例はDQPSK変調に基づく受信機を提供し、図6に示すように、本実施例が提供した受信機は、第1の復調器、第2の復調器、第1の差動ユニット及び第1の光電変換ユニットを含む第1の平衡受信機、第2の差動ユニット及び第2の光電変換ユニットを含む第2の平衡受信機、第1の乗算器、第2の乗算器、第1のモニタリングユニット、第2のモニタリングユニット、第1の制御ユニット、及び第2の制御ユニットを備える。その中、
第1の復調器は、受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられ、相乗と相殺演算過程は以上に説明するように、ここでそれを省略し、
第2の復調器は、受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられ、相乗と相殺演算過程は以上に説明するように、ここでそれを省略し、
第1の差動ユニットは、第1の復調器が出力した第1の相乗光信号と第1の相殺光信号に対して差動演算を行った後バンドパスフィルタし、差動演算された光信号を取得することに用いられ、差動演算過程は前に説明したように、
第1の光電変換ユニットは、第1の差動ユニットで得られた光信号に対して光電変換を行って第1の差動電流信号を取得することに用いられ、
第2の差動ユニットは、第2の復調器が出力した第2の相乗光信号と第2の相殺光信号によって差動演算を行った後バンドパスフィルタし、差動演算された光信号を取得することに用いられ、差動演算過程は前に説明したように、
第2の光電変換ユニットは、第2の差動ユニットで得られた光信号に対して光電変換を行って第2の差動電流信号を取得することに用いられ、
第1の乗算器は、DQPSK復調して出力された第1の差動電流信号に対してn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号を相応的に取得することに用いられ、その中nが4の正の整数倍であり、
第2の乗算器は、DQPSK復調して出力された第2の差動電流信号に対してn乗の乗算を行い、第2のモニタリング信号を相応的に取得することに用いられ、その中nが4の正の整数倍であり、
第1のモニタリングユニットは、前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングして判断することに用いられ、
第2のモニタリングユニットは、前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングして判断することに用いられ、
第1の制御ユニットは、第1のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整することによって位相差を変更し、第1の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられ、光路差の変更方式は、温度制御回路によって2つの経路の温度を調整して光路を変更する方式を用いることが好ましく、もちろん、他の方式を用いても良い。

第2の制御ユニットは、第2のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整することによって位相差を変更し、第2の復調器における2つの経路の位相差に復調要求を満足させることに用いられ、光路差の変更方式は温度制御回路によって2つの経路の温度を調整して光路を変更する方式を用いることが好ましく、もちろん、他の方式を用いても良い。2つの経路中の1つの経路の光路を変更して該2つの経路の光路差を調整することが好ましい。

復調ユニット（図示せず）は、第1の差動電流信号と第2の差動電流信号によって隣接する光ビットの変調位相差を取得し、前記変調位相差によって復調して受信された情報を取得することに用いられる。

上記受信機において第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号の伝送路径は同じ長さを保持すべきで、追加の位相誤差を避ける。

当業者は本発明の主旨と範囲を逸脱することがなく、本発明について各種の変更及び変形を行える。このように、本発明のこれらの修正と変形は本発明における請求項及びその等同技術の範囲に属すれば、本発明にこれらの修正と変形が含まれることを意味する。

従来のDQPSK変調に基づく受信機のブロック図である。 DQPSK変調に基づく理想的な位相差である場合にDQPSK復調信号のフローチャートである。 DQPSK変調に基づく位相誤差が存在する場合にDQPSK復調信号のフローチャートである。本発明の実施例におけるDQPSK変調に基づく位相の制御方法のフローチャートである。本発明の実施例における4乗の乗算を行う際にDQPSK変調に基づく位相の制御方法のフローチャートである。本発明の実施例におけるDQPSK変調に基づく受信機のブロック図である。

Claims

DQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法であって、
DQPSK復調を経て出力された第1の差動電流信号と第2の差動電流信号にそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号をそれぞれ相応的に取得し、その中、nが4の正の整数倍であることと、
前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第1の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することと、
前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第2の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することとを含むことを特徴とするDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング方法。
前記nが4の正の奇数倍の場合、前記第1のモニタリング信号が最小値に達する際に、前記第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定し、前記第2のモニタリング信号が最小値に達する際に、前記第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することと、
前記nが4の正の偶数倍の場合、前記第1のモニタリング信号が最大値に達する際に、前記第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定し、前記第2のモニタリング信号が最大値に達する際に、前記第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記nが4であることを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
DQPSK変調に基づく位相差の制御方法であって、
請求項１に記載の方法を用いて第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、及び第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングすることと、
第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第1の復調器における2つの経路の位相差を復調要求に満足させることと、
第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、第2の復調器における2つの経路の位相差を復調要求に満足させることとを含むことを特徴とするDQPSK変調に基づく位相差の制御方法。
前記nが4の正の奇数倍の場合、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第1のモニタリング信号を最小値にし、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第2のモニタリング信号を最小値にすることと、
前記nが4の正の偶数倍の場合、第1の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第1のモニタリング信号を最大値にし、第2の復調器における2つの経路の光路差を調整し、前記第2のモニタリング信号を最大値にすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
温度制御回路によってそれぞれ第1の復調器と第2の復調器における2つの経路の温度を調整し、前記第1の復調器における2つの経路の光路差及び第2の復調器における2つの経路の光路差を相応的に調整し、
第1の復調器における2つの経路の位相差がπ/4のとき、復調要求を満足し、
第2の復調器における2つの経路の位相差が−π/4の時、復調要求を満足することを特徴とする請求項４或いは５に記載の方法。
DQPSK変調に基づく位相差のモニタリング装置であって、該装置は、
DQPSK復調を経て出力された第1の差動電流信号と第2の差動電流信号にそれぞれn乗の乗算を行い、第1のモニタリング信号と第2のモニタリング信号を相応的に取得し、その中、nが4の正の整数倍であることに用いられる乗算器と、
前記第1のモニタリング信号によって第1の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第1の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第1の差動電流信号を取得するための第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられる第1のモニタリングユニットと、
前記第2のモニタリング信号によって第2の復調器における2つの経路の位相差をモニタリングし、前記第2の復調器はその2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、前記第2の差動電流信号を取得するための第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる第2のモニタリングユニットとを備えることを特徴とするDQPSK変調に基づく位相差のモニタリング装置。
前記nが4の正の奇数倍の場合、前記第1のモニタリングユニットは前記第1のモニタリング信号が最小値に達する時に、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することに用いられ、前記第2のモニタリングユニットは前記第2のモニタリング信号が最小値に達する時に、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することに用いられ、
前記nが4の正の偶数倍の場合、前記第1のモニタリングユニットは前記第1のモニタリング信号が最大値に達する時に、第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することに用いられ、前記第2のモニタリングユニットは前記第2のモニタリング信号が最大値に達する時に、第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足すると判定することに用いられることを特徴とする請求項７に記載の装置。
DQPSK変調に基づく位相差の制御装置であって、
請求項７に記載のDQPSK変調に基づく位相差モニタリング装置と、
前記第1のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、前記第1の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第1の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、前記第1の復調器における2つの経路の位相差を復調要求に満足させることに用いられる第1の制御ユニットと、
前記第2のモニタリングユニットのモニタリング結果によって、前記第2の復調器における2つの経路の位相差が復調要求を満足しない場合に、前記第2の復調器における2つの経路の光路差を調整してその位相差を変更し、前記第2の復調器における2つの経路の位相差を復調要求に満足させることに用いられる第2の制御ユニットとを備えることを特徴とするDQPSK変調に基づく位相差の制御装置。
DQPSK変調に基づく受信機であって、該受信機は、
受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第1の相乗光信号と第1の相殺光信号を出力することに用いられる第1の復調器と、
受信した光信号をその2つの経路にカップリングして伝送し、その2つの経路が伝送した後の光信号に対して相乗と相殺演算を行い、第2の相乗光信号と第2の相殺光信号を出力することに用いられる第2の復調器と、
第1の復調器出力の第1の相乗光信号と第1の相殺光信号によって第1の差動電流信号を取得することに用いられる第1の平衡受信機と、
第2の復調器が出力した第2の相乗光信号と第2の相殺光信号によって第2の差動電流信号を取得することに用いられる第2の平衡受信機と、
請求項９に記載のDQPSK変調に基づく位相差の制御装置と、
前記第1の差動電流信号と第2の差動電流信号によって隣接する光ビットの変調位相差を取得し、前記変調位相差によって、受信された情報を復調して取得することに用いられる復調ユニットとを備えることを特徴とするDQPSK変調に基づく受信機。