JPH01212932A - Ｄｐｓｋ変調ヘテロダイン検波方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［目　次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第６〜９図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作　用（第１図） 実施例（第２〜５図） 発明の効果 ［概　要］ ＤＰＳＫ変調信号にヘテロダイン検波を行なうＤＰＳＫ
変調ヘテロダイン検波方式に関し。

識別のために使うアイパターンがＲＺ符号波形のような
形にはならないようにして、ＳＮ比の劣化を生じさせな
いようにすることを目的とし、局部発振光を発振する先
月部発振回路と、光ファイバを通じて伝送されてきた変
調信号光と該先月部発振回路からの該局部発振光とを混
合する混合回路と、該混合回路からの信号より中間周波
信号を取り出す検波回路と、該検波回路からの中間周波
信号をベースバンド信号に復調する遅延検波回路とをそ
なえ、該遅延検波回路が、該検波回路からの中間周波信
号を１ビットだけ遅延させる遅延回路と、該検波回路か
らの中間周波信号の位相を反転させる位相反転回路と、
該検波回路からの中間周波信号の位相と該遅延回路で遅
延せしめられ該位相反転回路で位相を反転せしめられた
中間周波信号の位相とを比較する位相比較器とをそなえ
るように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｄ　Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌ　ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変調を施さ
れた信号にヘテロダイン検波を行なうＤＰＳＫ変調ヘテ
ロダイン検波方式に関する。

近年、コヒーレンシーを高めた光搬送波の位相情報等を
活用し、光通信の究極性能を導きだすコヒーレント光通
信方式が脚光を浴びている。

そして、かかるコヒーレント光通信方式において、上記
のようなりＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式が提案され
ている。

［従来の技術］ 第６図はコヒーレント光通信方式を示すブロック図であ
るが、この第６図において、１′は送信部で、この送信
部１′は、光源２．光変調回路３および光源安定化装置
４を有する。

ここで、光源２として単一モード発振が可能な例えば半
導体レーザが使用される。また、光源安定化袋Ｍ４とし
て、もし上記のように半導体レーザを使用した場合は、
例えばレーザの温度を一定に制御する温度制御装置を有
したものが使用される。

５′は伝送媒体としての光ファイバで、この光ファイバ
５′としては１例えば単一モード光ファイバが使用され
る。

６′は受信部で、この受信部６′は１局部発振光を発振
する先月部発振回路７と、光ファイバ５′を通じて伝送
されてきた信号光と先月部発振回路７からの局部発振光
とを混合する混合回路８と、この混合回路８の混合出力
を検波する検波回路９と、この検波回路９の検波出力か
ら上記入力信号に対応する信号を取り出す復調回路１０
′と、識別回路１１とをそなえている。

ここで、先月部発振回路７としても、半導体レーザが使
用され、この先月部発振回路７も温度制御回路によっそ
温度を一定に制御されることにより装置の安定化が施さ
れている。

このような構成により、原理的には、コヒーレント光通
信を行なうことができる。

ところで、ＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式を実現す
るには、復調回路１０′を第７図に示すような遅延検波
回路にすればよい、即ち、この遅延検波回路１０′は、
検波回路９からの中間周波信号を１ビットだけ遅延させ
る遅延回路１０１′と、検波回路９からの中間周波信号
の位相と遅延回路１０１′で遅延せしめられた中間周波
信号の位相とを比較する位相比較器（ミキサー）１０２
’とをそなえて構成されており、これにより１ビット前
の信号と位相を比較して、遅延検波が行なわれるように
なっている。

このように、ＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式は、１
ビット前の信号と位相を比較するＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ　
５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式であるから、ＰＳＫ同
期検波方式にとって必要となるＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓ
ｅ−Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）を用いることなく、簡易
にシステムを構成できるほか、Ｆ　Ｓ　Ｋ　（Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔｘｅｙｉｎｇ）方式よりも受信
感度が優れており、より高速なビットレートの光通信を
行なうことができるものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来のＤＰＳＫ変調ヘテロダイン
検波方式では、復調するに際し、第８図（ａ）〜（ｄ）
に示すごとく、１ビット前の信号との位相差がπまたは
−πのとき、Ｌ（ロー）レベルとなり、１ビット前の信
号との位相差がＯのとき、Ｈ（ハイ）レベルとなる。

ここで、第８図（、）はある符号（ｍ（ｔ））のパター
ン図、第８図（ｂ）はその符号（ｍ（ｔ））を１ビット
遅延させた符号（ｍ（ｔ−Ｔ））のパターン図、第８図
（ｃ）は（ｍ　（ｔ））　−（ｍ　（ｔ−Ｔ））のパタ
ーン図、第８図（ｄ）はｃｏｓ［（ｍ　（ｔ））　−（
ｍ　（ｔ−Ｔ））］の波形図である。

そして、従来のＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式では
、Ｌレベルが連続する場合、１ビット前の信号との位相
差がπから−πあるいは−πがらπへと交互に移るが、
この移動の途中で、０となるため、第８図（ｃｉ）にお
いて符号Ａで示すごとく、Ｈレベルとなる。このように
πから−πあるいは一πからπへと交互に移る途中で、
Ｈレベルになると、識別のために使うアイパターン（Ｅ
ｙｅＰａｔｔｅｒｎ）がＲＺ符号波形（第９図参照）の
ような形となり、ＳＮ比の劣化を生じるという問題点が
ある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、識別のために使うアイパターンがＲＺ符号波形のよう
な形にはならないようにして、ＳＮ比の劣化を生じさせ
ないようにした。ＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式を
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理ブロック図を示す。

第１図において、６は受信部で、この受信部６は、先月
部発振回路７．混合回路８．検波回路９゜遅延検波回路
１０．識別回路１１．制御回路１２を有している。

ここで、先月部発振回路７は局部発振光を発振するもの
で、混合回路８は光ファイバ５を通じて伝送されてきた
信号光と先月部発振回路７からの局部発振光とを混合す
るもので、検波回路９は混合回路８からの信号を検波し
て中間周波信号を出力するものである。

また、遅延検波回路１０は、復調部として機能する回路
で、検波回路９からの中間周波信号を１ビットだけ遅延
させる遅延回路１０１と、検波回路９からの中間周波信
号の位相を反転させる位相反転回路１０３と、検波回路
９からの中間周波信号の位相と遅延回路１０１で遅延せ
しめら九位相反転回路１０３で位相を反転せしめられた
中間周波信号の位相とを比較する位相比較器（ミキサー
）１０２とをそなえて構成されている。

さらに、識別回路１０は、遅延検波回路１０からのベー
スバンド信号から送信入力信号に対応する信号を識別し
て取り出すものである。

また、制御回路１２は検波回路９からの中間周波信号に
基づいて先月部発振回路７の発振周波数を制御するもの
で、このために、この制御回路１２は、中間周波信号の
周波数を弁別して対応する電圧信号を出力する周波数弁
別回路と、この周波数弁別回路の出力を電流信号に変換
して先月部発振回路７の発振周波数制御入力端へ入力す
るドライバ回路とをそなえた自動周波数制御回路（ＡＦ
Ｃ回路）として構成されている。

［作　用］ このような構成により、検波回路９からの中間周波信号
が遅延検波回路１０へ入力されると、この中間周波信号
は２つに分かれて、一方は、位相反転回路１０３で位相
を反転せしめられたあと、遅延回路１０１で１ビットだ
け遅延せしめられてから、ミキサー１０２へ入力される
とともに、他方は、直接ミキサー１０２へ入力される。

そして、ミキサー１０２では、検波回路９からの中間周
波信号の位相と、遅延回路１０１で遅延せしめられ位相
反転回路１０３で位相を反転甘しめられた中間周波信号
の位相とが比較されて、ベースバンド信号が出力される
。

このとき、中間周波信号は位相反転回路１０３で位相が
反転されているので、１ビット前の信号との位相差がπ
から一πあるいは−πからπへと交互に移る途中で、Ｈ
レベルにはならず、これにより識別のために使うアイパ
ターンがＲＺ符号波形のような形になることはない。

［実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図で、この第
２図において、６は受信部で、この受信部６は、先月部
発振回路７．混合回路８．検波回路９゜遅延検波回路１
０．識別回路１１．制御回路１２を有している。

ここで、売場部発振回路７は１局部発振光Ｐｌ。

を発振するもので、半導体レーザが使用され、温度制御
装置として構成される光源安定化装置１８によってレー
ザ温度が一定となるように制御されている。

また、混合回路８は、光ファイバ５を通じて伝送されて
きた信号光Ｐｓｉと売場部発振回路７からの局部発振光
Ｐｌｏとを混合するものである。

検波回路９は、混合回路８からの信号を検波するもので
、二重平衡受光器としての光電変挽回路２１と、ポスト
アンプ２２と、バンドパスフィルタ２３とをそなえてい
る。

ここで、光電変換回路２１は光信号を受けこれを電気信
号に変換する回路で、ポストアンプ２２は光電変換回路
２１からの電気出力を増幅する回路で、バンドパスフィ
ルタ２３は、所要の周波数帯のみをろ波して中間周波信
号ｅを出力する回路である。

遅延検波回路１０は、復調部として機能する回路で、検
波回路９からの中間周波信号を１ビットだけ遅延させる
遅延回路１０１と、検波回路９からの中間周波信号の位
相を反転させる位相反転回路１０３と、検波回路９から
の中間周波信号の位相と遅延回路１０１で遅延せしめら
れ位相反転回路１０３で位相を反転せしめられた中間周
波信号の位相とを比較する位相比較器（ミキサー）１０
２とをそなえて構成されている。

また、位相反転回路１０３は、第３図に示すように、発
振器１０３ａ、９０”位相シフト回路１０３ｂ、１０３
ｃ、位相比較器（ミキサー）１０３ｄ、１０３ｅ、１０
３ｆ、１０３ｇ、インバータ１０３ｈ、加算器１０３１
をそなえて構成されている。

ここで、発振器１０３ａは中間周波信号ｆ１（ｔ）の周
波数ｆＩＦと同じ周波数の信号ｆｚ　（ｔ）を発振する
もので、９０°位相シフト回路１０３ｂ、１０３ｃは発
振器１０３ａからの信号ｆＺ（ｔ）についてその位相を
９０”シフトさせるものである。

ミキサー１０３ｄは中間周波信号ｔ　１（ｔ）と発振器
１０３ａからの信号ｆ　！　（ｔ）とを受けて、同期検
波を行なうもので、ミキサー１０３ｅは、中間周波信号
ｒ　１　（ｔ）と９０°位相シフト回路１０３ｂからの
信号ｆ！’（ｔ）とを受けて、同期検波を行なうもので
、ミキサー１０３ｆはミキサー１０３ｄからの信号ｆ　
、　（ｔ）と発振器１０３ａからの信号ｆよ（１）とを
受けて、変調を行なうもので、ミキサー１０３ｇはミキ
サー１０３ｅからの信号を反転した信号ｆ４’（ｔ）と
９０°位相シフト回路１０３ｃからの信号Ｌ’（ｔ）と
を受けて、変調を行なうものである。

インバータ１０３ｈはミキサー１０３ｅからの信号を反
転するもので、加算器１０３１はミキサー１０３ｆ、１
０３ｇの出力を加算するものである。

ところで、中間周波信号ｆ　１（ｔ）は振幅値をＡ、、
位相をφとすると、Ａ、ｅｏｓ（２πｆ工ｐｔ＋φ）と
表すことができ、これを展開すると、 ＾ｏ（ｃｏｓφｃｏｓ２　ｔｃ　ｆｚｐｔ−ｓｉｎφ５
ｉｎ２　ｔｃ　ｆｌｐｔ）となる。

また、発振器出力ｆ　２　（ｔ）はｃｏｓ２πｆ工Ｆｔ
と表すことができる。

従ッテ、９０”位相シフト回路１０３ｂ、１０３ｃから
の信号ｆ、’（ｔ）は５ｉｎ２　πｆｌｐｔとなり、ミ
キサー１０３ｄからの信号ｆ　３　（ｔ）はＡ、ｃｏｓ
φ、ミキサ−１０３８からの信号ｆ　４　（ｔ）は−Ａ
Ｏｓｉｎφ、ミキサー１０３ｆからの信号ｆ　、　（ｔ
）はＡ。ｃｏｓφｃｏｓ２πｆｌＦｔ、ミキサー１０３
ｇからの信号ｆ４（ｔ）はＡ、　ｓｉｎφ５ｉｎ２７Ｃ
ｆｌｐｔとなる。

よって、加算器１０３１の出力、即ち、位相反転回路１
０３の出力ｆ　、　（ｔ）は次のようになる。

ｆ　？　（ｔ）＝　Ａａ　（ｃｏｓ　φＣｏ！！２　？
ＣｆｌＦｔ＋ｓｉｎ　φ５ｉｎ２　πｆｌｐｔ）＝　Ａ
、　ｃｏｓ　（２πｆ工Ｆ１−φ）これにより、この位
相反転回路１０３にて、中間周波信号ｆ工（１）を反転
できることがわかる。

さらに、第２図に示すごとく、識別回路１１は、遅延検
波回路１０からのベースバンド信号より送信入力信号に
対応する信号を識別して取り出すもので、ローパスフィ
ルタ２６、識別回路２７を有している。

ここで、ローパスフィルタ２６は不必要な帯域の雑音を
除去する回路で、識別回路２７は信号から０．１情報を
識別して送信入力信号に対応する信号を取り出す回路で
ある。なお、識別回路２７はその入力信号から０．１識
別のためのタイミング信号を抽出する機能も持っている
。

なお、制御回路１２は検波回路９からの中間周波信号に
基づいて先月部発振回路７の発振周波数を制御するもの
で、このために、この制御回路１２は、中間周波信号の
周波数を弁別して対応する電圧信号を出力する周波数弁
別回路１６と、この周波数弁別回路１６の出力を電流信
号に変換して先月部発振回路７の発振周波数制御入力端
へ入力するドライブ回路１７とをそなえた自動周波数制
御回路（ＡＦＣ）として構成されている。

ところで、この第２図において、１はＤＰＳＫ変調のた
めの送信部で、この送信部１は、光源２、光変調回路３
．光源安定化装置４．波形整形回路３０、アンプ３１．
差動符号化回路３２、水晶発振器３３を有する。

ここで、光源２としては単一モード発振が可能な例えば
半導体レーザが使用される。また、光源安定化装置４と
して、もし上記のように半導体レーザを使用した場合は
、例えばレーザの温度を一定に制御する温度制御装置を
有するものが使用される。

さらに、差動符号化回路３２は水晶発振器３３からの基
準信号と入力信号（データ）とを受けて差動符号化して
出力するもので、この差動符号化回路３２の出力は、ア
ンプ３１および波形整形回路３０を介して、光変調回路
３へ入力されるようになっている。

これにより光変調を行なって、入力信号についてＤＰＳ
Ｋ変調を行なえるようになっている。

なお、５は伝送媒体としての光ファイバである。

上述の構成により、検波回路９からの中間周波信号が遅
延検波回路１０へ入力されると、この中間周波信号は２
つに分かれて、一方は、位相反転回路１０３で位相を反
転せしめられたあと、遅延回路１０１で１ビットだけ遅
延せしめられてから、ミキサー１０２へ入力されるとと
もに、他方は、直接ミキサー１０２へ入力される。

そして、ミキサー１０２では、検波回路９からの中間周
波信号の位相と、遅延回路１０１で遅延せしめられ位相
反転回路１０３で位相を反転せしめられた中間周波信号
の位相とが比較されて、ベースバンド信号が出力される
。

このとき、中間周波信号は位相反転回路１０３で位相が
反転されているので、復調する際に、Ｌレベルを表す位
相をπのみにしているの°で［第４図（ａ）〜（ｃ）参
照］、従来のように途中で。

Ｈレベルにはならず、第４図（ｄ）に示すようになって
、これにより識別のために使うアイパターンが、ＲＺ符
号波形のような形になることはなく。

第５図に示すごとく、ＮＲＺ波形のような形になるため
、ＳＮ比の劣化を生じさせない。その結果。

識別回路１１での信号識別を確実に行なうことができる
。

なお、第４図（ａ）はある符号（ｍ（ｔ））のパターン
図、第４図（ｂ）はその符号（ｍ（ｔ））を１ビット遅
延させ更に反転させた符号（ｍ（ｔ−Ｔ））傘のパター
ン図、第４図（ｃ）は（ｍ　（ｔ））　−（ｍ　（ｔ−
Ｔ））　”のパターン図、第４図（ｄ）はｃｏｓ［（ｍ
（ｔ））　　（ｍ（ｔ−Ｔ））”］の波形図である。

また、遅延回路１０１と位相反転回路１０３とはその接
続順序を逆にしてもよい。即ち、中間周波信号をまず１
ビット遅延させてから反転させて、その後にミキサー１
０２へ入力してもよいのである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のＤＰＳＫ変調ヘテロダイ
ン検波方式によれば、中間周波信号をベースバンド信号
に復調する際の遅延検波において、分岐した中間周波信
号の一方を１ビット遅延させ更には位相を反転させてか
ら位相を比較することが行なわれるので、識別のために
使うアイパターンがＲＺ符号波形のような形にはならず
、これによりＳＮ比の劣化を生じさせないという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第３図は位相反転回路のブロック図、 第４図（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明の一実施例の作
用を説明するための波形図、 第５図は本発明の一実施例のアイパターンを示す波形図
、 第６図は従来例のブロック図、 第７図は従来の遅延検波回路のブロック図、第８図（ａ
）〜（ｄ）はいずれもは従来例の作用を説明するための
波形図、 第９図は従来例のアイパターンを示す波形図である。 図において、 １は送信部、 ２は光源、 ３は光変調回路、 ４は光源安定化装置、 ５は光ファイバ、 ６は受信部、 ７は光電変換回路、 ８は混合回路。 ９は検波回路、 １０は遅延検波回路、 １１は識別回路、 １２は制御回路、 １６は周波数弁別回路。 １７はドライブ回路、 １８は光源安定化装置。 ２１は光電変換回路、 ２２はポストアンプ。 ２３はバンドパスフィルタ、 ２６はローパスフィルタ、 ２７は識別回路、 ３０は波形整形回路、 ３１はアンプ、 ３２は差動符号化回路。 ３３は水晶発振器、 １０１は遅延回路、 １０２は位相比較器（ミキサー）、 １０３は位相反転回路である。 イ立才ｇ反転回２トハブ°ロツ７百１ 第３図 （０）　　　　　　　　　　（ｍ（ｔ））　’。 （ｂ）　　　　（ｍ（ｔ−Ｔ））”−、’１ｆシＪ］−
」７１ＮＭＢ月の一突布旨イレクめイ丁ｆｆｉ！ｉｌ！
ＩＨｔＭたＭ〃支１ン戸ゴ第４図 、、１０’ イ」−惺艦」吹凌回足トＡブロック国 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＤＰＳＫ変調を施された信号にヘテロダイン検波を行な
   うＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式において、 局部発振光を発振する光局部発振回路（７）と、光ファ
   イバ（５）を通じて伝送されてきた変調信号光と該光局
   部発振回路（７）からの該局部発振光とを混合する混合
   回路（８）と、 該混合回路（８）からの信号より中間周波信号を取り出
   す検波回路（９）と、 該検波回路（９）からの中間周波信号をベースバンド信
   号に復調する遅延検波回路（１０）とをそなえ、 該遅延検波回路（１０）が、 該検波回路（９）からの中間周波信号を１ビットだけ遅
   延させる遅延回路（１０１）と、 該検波回路（９）からの中間周波信号の位相を反転させ
   る位相反転回路（１０３）と、 該検波回路（９）からの中間周波信号の位相と該遅延回
   路（１０１）で遅延せしめられ該位相反転回路（１０３
   ）で位相を反転せしめられた中間周波信号の位相とを比
   較する位相比較器（１０２）とをそなえて構成されたこ
   とを 特徴とする、ＤＰＳＫ変調ヘテロダイン検波方式。