WO2007001090A1

WO2007001090A1 - Ｄｐｓｋ変復調方法、これを用いた光通信装置および光通信システム

Info

Publication number: WO2007001090A1
Application number: PCT/JP2006/313353
Authority: WO
Inventors: Satomi Shioiri; Toshiharu Itou; Kiyoshi Fukuchi; Hitoshi Takeshita
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-04
Also published as: US8639114B2; US20080232815A1; CN101213775A; JPWO2007001090A1; CN101213775B; JP4793765B2

Abstract

　安価で小型で低消費電力なＤＰＳＫ変調を用いた光通信装置および光通信システムにおいては、Ｎ：１マルチプレクサ１２５は、ＤＰＳＫ変調用符号化器１１５～１１７で符号化された並列信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成する。電気−位相変調光変換器１２７は、シリアル信号を位相変調光に変換する。Ｎビット遅延干渉計１３２は、位相変調光に対してＮビット前の光信号との比較によりＤＰＳＫ復号を行う。光−電気信号変換器１３４は、復号された強度変調光を電気信号に変換する。Ｎ：１デマルチプレクサ１３６は、光−電気信号変換器１３４によって変換された電気信号を、ビット毎の時分割によりＮ個の信号に分割する。

Description

明細書

DPS K変復調方法、これを用いた光通信装置および光通信システム技術分野

本発明は、 DP SK (Differential Phase Shift Keying) 変復調方法、光通信装置および光通信システムに関し、特に、超高速な光通信システムにおいて DP S K変復調方式を低価格に適用するための D P S K変復調方法、これを用いた光通信装置および光通信システムに関する。背景技術

光通信システムにおいて用いられる変復調方法として、 DPS K変復調方法は、受信感度に優れた通信方式である。従って、特に、長距離の光通信システムに用いられることが期待されている（例えば、文献 2参照。）。

DPS K変復調方法を用いた一般的な光通信システムの構成および動作を、図 14および図 15を参照して説明する。図 14に示す光通信システムは、超高速の R (R： G (ギガ）オーダの数） bp s (ビット Z秒）の光信号を送出する送信装置 1301と、長距離伝送された R b p sの光信号を受信する受信装置 13 02と、両者の間で光信号を伝送するための光ファイバ 103とを含む。

送信装置 130 1は、 N： 1マルチプレクサ（Multiplexer ：多重化装置） 1 141、 N： 1マルチプレクサ 1 141からの R b p sの多重化信号 1321を入力して符号化を行う D P S K変調用符号化器 1322、および電気一光信号変換器（電気一位相変調光信号変換器） 1 143を備えている。受信装置 1302 は、 Rb p sの 1ビット遅延干渉計 1332、光—電気信号変換器 1334および 1 ： 4デマルチプレクサ（Demultiplexer：多重分離装置） 1336を備えている。

図 1 5は、図 14に示す光通信システムにおける入出力信号列の一例を示す夕ィムチャートである。 N： 1マルチプレクサ 1 141は、 R/Nb p sの N個の同期した信号 D 1〜DNを入力とし、ビット毎に多重し、 Rbp sの出力信号 D を出力する。 DPS K変調用符号化器 1 322は、 Ν： 1マルチプレクサ 1 14 1の出力信号 Dを入力とし、 DP SK変調用符号化を行い、符号化された Rb p sの信号（電気信号） Fを出力する。電気信号一位相変調光信号変換器 1 143 は、 Rbp sの電気信号 Fを入力とし、位相情報を持つ Rb p sの光信号 Qを出力する。なお、図 15において、 D i j、 F i jおよび D ' i jは、信号 D i ( i = 1, 2, · · ·， N)、 F iおよび D， iにおける j番目の信号（デ一夕を示す）。

1ビット遅延干渉計 1 332は、光ファイバ 103を伝送後の Rb p sの位相変調光信号 Q' を入力とし、 1ビット前の信号との位相差を検出し、位相差に対応した強度変調光信号 F' を出力する。光一電気信号変換器 1334は、 Rb p sの強度変調光信号 F' を入力とし、尺 3の電気信号0' を出力する。

なお、文献 1には、デュオバイナリ変調に関して、送信側で N個の低速信号をそれぞれ符号化し、符号化した後に時分割多重を行う方法が示されている。しかし、受信側での D P S K復調方法については何ら記載がない。

文献 1 特開平 1 1一 122205号公報（図 1、段落 0033〜 0038、段落 0058)

文献 2 Christian Rasmussen他著、 D DM40G Transmission Over Trans-Paci f ic Distance (10000km) Using CSRZ-DPSK, Enhanced FEC, and All -Raman-Amplified 100-km Ultra Wave Fiber Spans 、 Journal of Lightwave Technology 、米国、 2004年 1月、第 22巻、第 4号、 pp. 203 - 207

DP SK変復調方法を用いた従来の光通信システムにおいては、以下のような問題点があった。

第 1の問題点は、 DP SK変復調方法を用いると、送信装置が高価で高消費電力になることである。その理由は、 DP SK変調用に用いられる超高速動作の D PSK変調用符号化器は、高価な最先端の半導体プロセス技術を用いて、最大性能を引き出すようにトランジスタに電流を多く流すように設計されるためである。特に、超高速動作の DPS K変調用の符号化器は適用先が長距離向けであり、大量生産が期待できないことから、量産効果による低価格化も期待できない。

第 2の問題点は、構成が装置サイズの小型化に適していないことである。その理由は、例えば図 14に示された構成では DPS K変調用符号化器 1322の入出力信号として超高速信号を扱うためである。超高速信号は、その信号品質が劣化して信号誤りを起こさないように、接続用に高品質なコネクタおよび接続用ケ一ブルを必要とする。そのために、とりまわしなどにスペースを要するため、コンパクトな実装ができない。

第 3の問題点は、例えば図 14に示された構成では速度が異なるシステムが混在すると、全体的に高価になることである。その理由は、例えば 10 Gb p s システムと 40 Gb p sシステムとが混在すると、 DP SK変復調に必要な符号化器が共用できず、 1ビット遅延器も l OGb p s用と 40 Gbp s用との共有ができず、 l O Gb p s用と 40 Gbp s用と別々に用意する必要があるからである。

そこで、本発明は、安価で小型で低消費電力な DP SK変調を用いた光通信装置および光通信システムを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、 l O Gb p sから 40 Gbp sシステムへの速度の向上を容易にすること、および、 2つの速度のシステムを混在させても全体的に安価で小型な光通信装置および光通信システムを提供することである。発明の開示

本発明による DP SK変調方法は、 Nを整数として、 N個独立かつ並列に DP SK変調用符号化を行い、符号化された信号を多重化手段（例えば、 N : 1マルチプレクサ）でビット多重し、 DP SK変調用のシリアル信号を生成する。このようにして生成された電気信号を、位相変調光信号に変換して伝送路に送出する。このようにして生成された Rb p sの位相変調光信号は、 Nビット毎の信号がそれぞれ独立した DPS K変調用符号である。受信側では、復号手段（例えば、 N ビット遅延干渉計）を用いて Nビット前の信号との位相比較により DPS K復調 (DPSK復号）を行う。 Nビット遅延干渉計は、例えばマッハツェンダー干渉計であり、入力した位相変調光信号を 2分岐し、その一方を Nビット遅延させた後に両光を干渉させることによって位相変調光信号の位相差を検出し、強度変調光信号を出力する。

上記のような構成によって、本発明では、 DP SK変調を用いた光通信システムを実現するのに、超高速動作の符号化器を必要としない。

さらに、送信側で N個の符号化手段を用い、受信側で例えば Nビット遅延干渉計を一つ用いるだけで復号できる。このような構成を採用することによって、本発明の目的を達成することができる

本発明の第 1の効果は、 DPS K変復調を用いた超高速の光通信装置および光通信システムの価格を低減できることである。その理由は、 DP SK変調用の符号化を行うために超高速動作の符号化器が不要になり、 1ZNの速度の符号化手段を用いればよいからである。このような 1ZNの速度の符号化手段は、超高速動作の符号化器に比べて安価なプロセスを用いて製造することができるため、これらを用いる光通信装置および光通信システムを低価格化できる。

また、受信装置で必要な Rb p sの復号手段は、干渉計内の片方の光路を 1Z RXNビット = NZR s e c (秒）遅延させて千渉させるものである。 NZR s e cは RZNb p sの 1ビット遅延時間に等しいため、 1ZNの速度用の 1ビット遅延干渉計をそのまま用いることができる。従って、 DP SK用の符号手段、復号手段ともに、 1ZN速度のシステム用に開発されたデバイスと共通のものを用いることができるため、これらのデバイスの適用先の市場も広がり、量産効果による低コスト化が期待できる。従って、' これらを用いた光通信装置と通信システムの低価格化が期待できる。

また、 DPSK用の符号化手段、復号手段ともに、 1ZN速度のシステム用と共用することによって、 1ZN速度でも動作するマルチレートの光通信装置を安価に構成することができる。

さらに、 WDM光通信システムにおいて、近い波長の 1ZN速度のシステムと復号手段を共用することができるため、システムを 1ZN速度からスムーズにァップダレ一ドすることが可能になり、システム全体としての低価格化が期待できる。

第 2の効果は、 DPS K変調を用いた超高速の光通信装置および光通信システムの消費電力を低減できることである。その理由は、本発明で用いる 1ZNの動作速度の符号化手段は、従来構成で必要な超高速動作の符号化手段に比べて大幅に低消費電力であるためである。従来構成で必要とされた超高速動作の符号化手段は、最先端の高速半導体プロセスを用いて製造される。このような超高速デバイスは電源電圧が高く、トランジスタの性能を最大限に引き出すために電流を多く流す設計が行われるため、高消費電力である。本発明では、デバイスの動作速度を最先端の半導体プロセスを必要とする速度から 1 ZNに低減させることにより、符号化手段を低電圧で低電流駆動が可能な低消費電力プロセスを用いて製造することができる。また、超高速デバイスと同じプロセスを用いて製造したとしても、 1 ZNの速度に最適化することにより、トランジスタに流す電流を絞った設計が可

能なため、大幅な低消費電力化が期待できる。

第 3の効果は、安定で信頼性の高い D P S K変調用光通信装置および光通信システムを提供できることである。その理由は、 E S D (静電気放電）に弱い超高速デバイスを削減することができるからである。超高速デバイスでは、その高速性を十分に引き出すために、 E S Dに弱い回路構成をとらざるを得ない場合が多い。 E S Dに弱い超高速動作部品を削減することによって、故障の低減や装置の歩留まりを向上することができる。

第 4の効果は、小型な D P S K変調用光通信装置および光通信システムを提供できることである。その理由は、符号化手段の入出力信号を 1 ZNの速度で接続することは、超高速信号のままの接続に比べて、コンパクトな接続方法を用いるのに適しているからである。 1 ZNの速度の信号に落とすことによって、信号の入出力部分に、超高速信号対応の同軸コネクタではなく、表面実装型の B G A

(bal l gr i d array ) などを用いることができる。従って、パッケージにコネク夕用のスペースは不要となり、符号化器のパッケージサイズを小型化することができる。

さらに、入出力信号接続に基板上の配線を用いて接続することも可能になるため、コネクタのとりまわしに必要なスペースも削減でき、より密に配置することが可能になる。

さらには、符号化の機能を F E C I Cなどの他の前処理機能 I Cと集積化しやすくなり、集積化によるさらなる小型化が期待できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図 2は、第 1の実施の形態の動作を示す流れ図である。

図 3は、第 1の実施の形態の動作を示すタイムチャートである。

図 4は、本発明の第 2の実施の形態の構成を示すプロック図である。

図 5は、第 2の実施の形態の動作を示すタイムチヤ一トである。

図 6は、本発明の第 1の実施例を示すブロック図である。

図 7は、第 1の実施例を説明するための流れ図である。

図 8は、第 1の実施例を説明するためのタイムチヤ一トである。

図 9は、第 1の実施例および第 2の実施例で使用される 4 0 G b p s用 4ビット遅延干渉計の構成を示すブロック図である。

図 1 0は、第 1の実施例で使用されるチャネル識別機能付の F E Cデコーダの構成を示すプロック図である。

図 1 1は、本発明の第 2の実施例を示すブロック図である。

図 1 2は、本発明の第 3の実施例を示すブロック図である。

図 1 3は、本発明の第 4の実施例を示すのブロック図である。

図 1 4は、一般的な光通信システムの構成を示すブロック図である。

図 1 5は、一般的な光通信システムの動作を示すタイムチャートである。発明を実施するための最良の形態

(第 1の実施の形態）

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図 1は、本発明による光通信システムの第 1の実施の形態を示すブロック図である。図 1に示すように、第 1の実施の形態の光通信システムは、 R b p sの速度で位相変調光信号を送出する送信装置 1 0 1と、長距離伝送された R b p sの速度の位相変調光信号を受信する受信装置 1 0 2と、光信号を伝送するための光ファイバ 1 0 3とを含む。

送信装置 1 0 1は、 N (Nは正の整数）個の D P S K変調用符号化器 1 1 5〜 1 1 7、 N： 1マルチプレクサ 1 2 5、および電気一位相変調光信号変換器 1 2 7を備えている。受信装置 1 02は、位相変調光信号 -強度変調光信号変換器としての Nビット遅延干渉計 1 32、光強度から電気への変換を行う光一電気信号変換器 1 34および N： 1デマルチプレクサ 136を備えている。

N個の D P S K変調用符号化器 1 1 5〜 1 1 7は、 RZN b p sの速度の信号 D 1〜DNを入力とし、それぞれ、符号化された R/Nb p sの信号 E 1〜EN を出力する。 N： 1マルチプレクサ 1 25は、 DP SK変調用符号化器 1 1 5〜 1 1 7から出力された N個の R/Nb p sの信号 E 1〜ENを入力とし、これらの信号をビット毎に時分割多重し、 1本の Rb p sのシリアル信号の電気信号 E を生成して出力する。電気一位相変調光信号変換器 1 2 7は、 N : 1マルチプレクサ 1 25から出力された Rb p sの電気信号 Eを Rb p sの位相変調光信号 P に変換して出力する。

Nビット遅延干渉計 1 32は、 Rb p sの位相変調光信号 P' を入力とし、 N ビット（具体的には、 Nビット分の時間）前の光信号との位相差を検出し、位相差に応じた強度変調光信号 Iを出力する。光一電気信号変換器 1 34は、 Nビット遅延干渉計 1 32から出力された Rb p sの強度変調光信号 Iを入力とし、信号光強度に対応した Rb p sの電気信号 D' を出力する。 N : 1デマルチプレクサ 1 36は、電気信号 D' から信号 D' 1〜D' Nを分離する。すなわち、光一電気信号変換器 1 34によって変換された電気信号を、ビッ卜毎の時分割により N個の信号に分割する。

次に、図 1〜図 3を参照して本発明の第 1の実施の形態の動作について説明する。各 DP SK変調用符号化器 1 1 5〜1 1 7は、各入力信号 D 1〜DNに対して、入力が" 1" の場合に、出力信号 E 1〜ENを 1ビット前の出力信号から反転する。図 2に示すように、入力信号 D 1〜DNは、 N個並列に、独立に DP S K変調用符号に変換される（ステップ A 1)。

次に、 N : 1マルチプレクサ 1 25は、 N個の DP SK変調用に符号化された信号 E 1〜ENを 1ビットずつ順番に多重化する。すなわち、時間領域多重化を行う。そして、 Rb p sのシリアル信号（電気信号 E) を生成する（ステップ A 2)。このように、ビット毎に多重化される様子が図 3のタイミングチャートに示されている。すなわち、 N個の並列に入力された信号 E 1〜ENが 1ビットずつ順に多重化され、多重化された電気信号 Eが生成されている。図 3に示すように、多重後の電気信号 Eにおいて、ステップ A 1で生成された各 DP SK変調用符号は Nビット毎に現れる。なお、図 3において、 D i j、 E i j、 P i j、 P ' i jおよび D， i jは、信号 D i ( i = 1 , 2， · · ·， N)、 E i、 P i、 P， i および D' iにおける j番目の信号（データを示す）。

Rb p sのシリアル信号（電気信号 E) は、電気一位相変調光信号変換器 12 7に入力される。電気一位相変調光信号変換器 127は、電気信号 Eを、電気信号 Eに応じた位相情報を持つ光信号 Pすなわち位相変調光信号に変換し、光ファィバ（伝送路） 103に出力する（ステップ A 3)。光ファイバ 103は、送信装置 101から出力された位相変調光信号 Pを受信装置 102まで伝送する（ステップ A 4 )。

光ファイバ 103を長距離伝送された光信号 P' は、 Nビット遅延干渉計 13 2に入力される。受信される信号は、 Nビット毎に独立した DP SK変調用符号である。従って、受信側では、入力された光信号と Nビット前の光信号との位相を比較して DP SK復調を行い、強度変調光信号 Iを出力する（ステップ B l)。そして、 Nピット遅延干渉計 132から出力された強度変調光信号 Iは、光一電気信号変換器 134に入力され、光-電気信号変換器 134は、強度変調光信号 Iを電気信号 D'に変換する（ステップ B 2)。 N: 1デマルチプレクサ 136は、信号 D' をビット毎に N分割して D' 1〜D' Nを得る。すなわち、時間領域多重分離を行う。電気信号 D' 1〜D' Nは、入力信号 D 1〜DNに対応している。本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、 DP SK変調用の符号化を、従来方式に対して 1/Nの速度で並列に行う。従って、高速動作の符号化器を必要としないため、従来方式に比べて価格を抑えることができる。また、 RZNbp sでの信号接続はコンパクトで容易に行えるため、装置を小型化できる。

Nとして任意の正の整数を用いることが可能であるが、 Nの値が大きすぎると、並列処理数が増えすぎるために、かえって煩雑になる。 Nは、高速な N： 1マルチプレクサや 1 ： Nデマルチプレクサの構成のしゃすさから 2の乗数（2, 4, 8 , 1 6， 3 2 · · · ) が好ましい。

また、本実施の形態では、超高速動作の符号化器の代わりに動作速度が 1 ZN の符号化器を N個並列に用いることにより価格、サイズ、消費電力を低減させる。しかし、 Nを大きくして速度を落とした場合、ある程度以下の速度では 1つの符号化器を製造するのに必要な価格やサイズ、消費電力に差が生じなくなる。その結果、並列数を増やすことによる煩雑さの弊害が大きくなる。また、 1 ZNの速度で符号化を行う場合、受信装置 1 0 2では Nビット遅延干渉計 1 3 2が必要になるが、 Nが大きいものは遅延させる時間が長くなるため製造が難しくなる。従つて、光ファイバ 1 0 3上の伝送速度が最先端プロセスでの動作速度とすれば、その 1 Z 2〜 1 Z 1 6の速度で符号化を行うことにより、本構成の利点を最も享受できる。光通信システムでは従来から使用されている N： 1マルチプレクサ 1 2 5における Nが 4または 1 6であることから、既存システムとの親和性の観点から Nは 4または 1 6が最も好ましい。

(第 2の実施の形態) '

次に、本発明による光通信システムの第 2の実施の形態について図面を参照して説明する。

図 4は、本発明による光通信システムの第 2の実施の形態を示すブロック図である。図 4に示すように、第 2の実施の形態の光通信システムは、第 1の実施の形態に対して、信号源の信号速度が R b p sであり、これに対応して受信側で復元される信号も R b p sである点が異なる。

本実施の形態では、送信装置 3 7 1において、信号源からの信号 Dは、ビット毎の時分割により N個の並列信号に分割する 1 ： Nデマルチプレクサ 3 7 3によつて、ビット毎に分割され、 N個の並列信号 D 1〜D Nが生成される。また、受信装置 3 7 2において、、図 1に示された 1： Nデマルチプレクサ 1 3 6に代えて、電気信号を識別再生して元の信号を再生する R b p s動作のデータ再生器（C D R) 3 7 4を用いて、受信信号を、元の信号 Dに相当する信号 D ' に戻す。

ただし、受信側においてデータ再生器 3 7 4で再生された信号 D ' の並び方には、 N通りの可能性がある。送信側の 1 ： Nデマルチプレクサ 3 7 3の N個の出力チャンネルに、 D 1〜DNがどの順番に現れるかについては、 N通り存在するためである。また、 N : 1マルチプレクサ 125により、シリアル信号に多重化された場合、出力信号 Eの信号の並び方も N通りの可能性があるため、受信側の出力信号 D' の並び方にも、 N通りの可能性が生ずる。 N通りの並び方の一例が図 5に示す信号 D，についての d 1〜dNに示されている。元の信号 Dと同じ並びにするには、後段の信号処理で配置変換を行えばよい。

光通信システムにおけるその他の構成要素の動作は、第 1の実施の形態の場合と同様である。また、本実施の形態で得られる効果は、第 1の実施の形態の場合と同じである。

(第 1の実施例）

次に、本発明の第 1の実施例を、図 6〜図 8、図 9および図 10を参照して説明する。図 6は、本発明の第 1の実施例を示すブロック図である。図 6に示す構成は、図 1に示された第 1の実施の形態を、 Rb p s =40 Gbp s、 N=4として具体的に示した例に相当する。図 1に示された光通信システムにおける送信側の並列入力信号に相当するものとして、ここでは、入力信号 404を入力する FEC (Forward Error Correction) エンコーダ 405から 10 Gb p s信号 D 1〜DNが 4並列で与えられる。

送信装置 40 1は、 F ECエンコーダ 405、 4個の D P S K変調用符号化器 41 1〜 414、 4 : 1マルチプレクサ 421、光源（CW (Continuous Wave ) 光源） 428、 LN (Litium Niobate) 変調器 429， 430、データドライバ 423およびクロックドライバ 426を備えている。受信装置 402は、 4ビッ卜遅延干渉計 442、光検出器（PD ： Photo Detector) 445、 1 ： 4デマルチプレクサ 447および F ECデコーダ 452を備えている。

図 7の流れ図に示すように、 F ECエンコーダ 405からの信号 D 1〜！）4が、独立した 4個の DP SK変調用符号化器 41 1〜414に入力される。 DPSK 変調用符号化器 41 1〜414は、入力が" 1" の場合に、出力信号 E 1〜E4 を 1ビット前の出力信号から反転する。図 7に示すようにて入力信号 D 1〜D 4は、 DP SK変調用符号の信号 E 1〜E4に変換される（ステップ A 1 1)。 D P S K変調用符号に変換される様子が図 8のタイミングチヤ一トに示されている。 4 : 1マルチプレクサ 421は、信号 E 1〜E 4をビット毎に多重化する（ステツプ A 12)。データドライバ 423は、 4 : 1マルチプレクサ 421の出力である電気信号 Eを LN変調器 429が位相変調を行うのに必要な振幅（LN変調器 42 9の VT の約 2倍）にまで増幅する。

F ECエンコーダ 405から出力されるクロック信号は 4つの出力信号 D 1〜 D4に同期している。 4 : 1マルチプレクサ 421にはクロック通倍機能が搭載され、 4 : 1マルチプレクサ 421は、クロック信号の周波数を 20 GHzに通倍する。クロックドライバ 426は、 4 ： 1マルチプレクサ 421からのクロック信号を、 LN変調器 430が RZ変調を行うに必要な信号振幅（LN変調器 4

30の兀の約2倍）にまで信号を増幅する。

LN変調器 429は、光源 428から出力された光を、データドライバ 423 からの電圧信号により位相変調し、位相が 0または πの光信号を出力する。デ一夕ドライバ 423から LN変調器 429に入力する電圧信号がハイレベルのときには LN変調器 429からの出力光信号の位相は 0 (または兀）、データドライバ

423から LN変調器 429に入力する電圧信号がローレベルのときには L Ν変調器 429からの出力光信号位相が π (または 0) になる。

LN変調器 429でデータ変調された光信号は、さらに LN変調器 430に入力される。 LN変調器 430は、入力光に対して、クロックドライバ 426からのクロック信号の周波数の 2倍の周波数である 40 GHzの光信号のクロック変調を行い、 R Zエンベロープを持つ R Z— D P S K変調光に変換して出力する。受信装置 402において、 4ビット遅延干渉計 442は、図 9に示すようなマッハツエンダー干渉計である。すなわち、入力した光を 2分岐する光分岐部分 6 61と、 2つの信号に時間差を与える伝送路 662と、 2分岐した信号を干渉させて光強度信号に変換するための方向性結合器 663とを含む。伝送路 662では、 2つの分岐された光信号が干渉計 663に達するまでの時間差が信号の 4ビット分の時間差、つまり、 l O O p s (ピコ秒）の遅延が生じる。 100 p sは、 10 Gb p sの信号の 1ビット分の時間幅であるため、 4ビット遅延干渉計 44 2として、 10 Gb p s用の 1ビット遅延干渉計と同じものを用いることができる。

図 9に示す 4ビット遅延干渉計では、信号の位相が 4ビット（具体的には、 4 ビット分の時間）前と同じ場合、その出力（方向性結合器 663の一方の出力）から、光分岐部分 661の出力と伝送路 662からの信号とがが強めあった信号が得られる。また、他方の出力からは、光分岐部分 66 1の出力と伝送路 662 からの信号とが打ち消しあった信号が得られる。逆に位相が異なる場合には、方向性結合器 663の一方の出力から、光分岐部分 66 1の出力と伝送路 662からの信号とが打ち消しあった信号、他方の出力から、光分岐部分 661の出力と伝送路 662からの信号とが強めあった信号が得られる。

従って、 4ビット遅延干渉計 442は、入力光信号 P' の 4ビット前との位相差が πの場合には一方の光信号 Iはハイレベルで他方の光信号 I 'はローレベル、位相差が 0の場合には、その逆の差動信号に入力光信号 P' を変換する。

4ビット遅延干渉計 442から出力された光の差動信号 I， I ' は、 2連の Ρ D (Balanced PD ) 445に入力される。光信号 Iは P D 454に入力し、は PD455に入力する。光信号 Iがハイレベルで光信号 I ' が口一レベルのときには、 PD 454に電流が流れ、 PD 455には電流が流れない。よって、電圧による電気信号 D' はハイレベルになる。光信号 Iがローレベルで光信号入力 I ' がハイレベルのときには PD 454には電流が流れず、 PD 455に電流が流れる。よって、電気信号 D'は口一レベルになる。このように光の差動信号 I , I ' が電圧信号に変換される。

2連の PD445から出力した電気信号 D' は、クロック抽出機能（CDR) 付きの 1 ： 4デマルチプレクサ 447に入力される。 1 ： 4デマルチプレクサ 4 47は、 40 Gb p sのシリアル信号をピット毎に信号 D' 1〜D' 4に振り分け、 10 G b p sの 4つの並列信号 D' 1〜D' 4を出力する。

1 ： 4デマルチプレクサ 447から出力される 4つの並列信号 D' 1-D' 4 は、 FECエンコーダ 405から出力された 4つ信号 D 1〜D4に対応している。 1 ： 4デマルチプレクサ 447から出力される信号 D' 1〜D' 4が、出力 4チャネルのどこに現れるかについては、 1ノ 4の確率で 4パターンの可能性が生ずる。従って、図 10に示すように、チャネル識別機能付の FECデコーダ 452 が用いられる。図 10に示す FECデコーダ 452において、入力段には、経路切り替えを行えるような経路切り替えスィッチ 722が設けられている。後段の FECデコード部 723は、モニタしたヘッダ、または、チャネル識別子の情報を経路切り替え制御器 724に送る。経路切り替え制御器 724は、受信した情報を元に、経路切り替えスィッチ 722の経路切り替えを行う。このようにして、 F ECデコード部 723に入力された 4チャネルの信号を所望のデータ列に並び替える。

なお、 DPSK変調用符号化器 41 1〜414は、 1ビット遅延部と排他的論理和回路とで構成したり、論理積回路と TFF (T_フリップフロップ）回路とを用いて構成したり、様々に構成することができる。本発明では、 DPSK変調用符号化器 41 1〜414の構成として、どのような構成を用いてもよい。

また、第 1の実施例では、光の変調方式として、 RZ— DP SKを用いる構成を示したが、これに限るものではない。 CSRZ— DP SKや DP SKの NRZ 変調など、光の信号に位相情報が搭載される変調方式であればよい。

また、送信側の信号源が F ECエンコーダ 405である場合を示したが、信号源はこれに限るものではない。信号源の出力インタフェース速度が低速である場合には、符号化器の速度まで多重する構成も考えられる。例えば、 F ECェンコ —ダ 405の出力信号が 62 5 Mb p s X 64本である場合、これを 4個の 1 6 ： 1マルチプレクサを用いて 10 Gb p s X 4本に多重した後、 10 Gb p s の信号に対して符号化を行い、さらに 4 : 1マルチプレクサで 40 Gb p sに多重化して 40 Gb p sの光伝送を行ってもよい。

(第 2の実施例）

次に、本発明の第 2の実施例を、図 1 1を参照して説明する。図 1 1は、本発明の第 2の実施例を示すプロック図である。第 2の実施例は第 2の実施の形態に対応するものである。図 1 1に示す構成は、図 4に示された第 2の実施の形態を、 Rb p s=40 Gb p s、 N= 4として具体的に示した例に相当する。第 1の実施例に対して、信号源からの信号が 40 Gb p sのシリアル信号であり、受信側で復元される信号も 40 Gb p sの信号である点が異なる。図 1 1に示す送信装置 558において、図 4に示された送信装置 37 1における電気一位相変調光信号変換器 127として、光源 428からの光を、 4 : 1マルチプレクサ 421からの信号を増幅するデ一夕ドライバ 423により位相変調する光変調器 429が用いられている。また、図 4に示された送信装置 37 1における光一電気信号変換器 134として、第 1の実施例の場合と同様に、 2連の PD 445が用いられている。また、 Nビット遅延干渉計 132として、第 1の実施例の塲合と同様に、 4ビット遅延干渉計 442が用いられている。

本実施例では、信号源からの信号 Dが 1 ： 4デマルチプレクサ 542によってビット毎に分割され、 4個の並列信号 D 1〜D 4が生成される。また、受信側では、 Rb p s動作のデータ再生器（CDR) 453を用いて元の信号に戻す。なお、第 1および第 2の実施例で用いられる 4ビット遅延干渉計 442 (図 9 参照）における 100 p s遅延方法として、伝送路 662として光ファイバを用いたり、 PLC (planer lightwave circuit ) を用いるなど、様々な方法が考えられる。本発明では、遅延干渉計における遅延方法として、遅延した信号との位相差情報を光強度情報に変換する方法であれば、任意の方法を用いることができる。

(第 3の実施例）

次に、本発明の第 3の実施例を、図 12を参照して説明する。本実施例は、 1 OGb p sの DP SK変調方式を用いた通信システム（1 OGb p s送信装置 7 01) からの信号と 40 Gb p sの DP SK変調方式を用いた通信システム（4 OGb p s送信装置 703) からの信号とを波長多重して、 1つの光ファイバ 1 03で送る WDM光通信システムの例である。図 12に示す構成では、受信側で DP SK復調を行う際に、波長毎に復調を行ず、 1つの 10 Gb p s 1ビット (100 p s)遅延干渉計（以下、 1ビット遅延干渉計という。） 443を用いる。すなわち、異なる 2つの波長の光信号に対して一括して復調を行った後、波長分割を行う。 2つの波長信号の波長 λ 1 , λ 2について共通の 10 G b p sの 1ピット遅延干渉計 443を用いることができるため、受信装置ごとに遅延干渉計を備える必要がない。本実施例の WDM光通信システムは、波長 λ 1で 1 O Gb p sの信号を送出する第 2の位相変調光信号送出手段としての送信装置 70 1と、波長 λ 2で 40 G b p sの信号を送出する第 1の位相変調光信号送出手段としての送信装置 703 と、これら 2波長の信号について波長多重を行う AWG (Arrayed Waveguide) 7 09と、光ファイバ（光信号を伝送するシングルモードファイバ） 103と、 1 0 Gb p sの 1ビット遅延干渉計 443と、波長分離を行う AWG 710 , 71 1と、 10 Gb p s受信装置 705と、 40 G b p s受信装置 707とを含む。

10 Gb p sの送信装置 701は、 l O Gb p sの D P S K変調用符号化器 7 12と、 DPSK変調用符号化器 7 12で符号化された電気信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換器 7 13とを含む。また、 40 Gb p s の送信装置 703は、第 1の実施例や第 2の実施例で示されたような、 10 Gb p sの 4つの DP SK変調用符号化器 73 1〜734 (第 1の実施例や第 2の実施例では、 DPSK変調用符号化器 41 1〜414) と、 DPSK変調用符号化器 731〜734で符号化された並列信号をビット毎に時分割多重して Rb p s の信号を生成するマルチプレクサ 735と、電気一位相変調光信号変換器 736 とを持つ 40 Gb p sの送信装置である。なお、図 12に示す例では、送信装置 701に、 625Mp b sの 16本の信号を多重化する 16 : 1マルチプレクサ 71 1が設けられている。また、受信装置 705において、 10Mbp sのシリアル信号を 16本の信号に分離する 1 ： 16デマルチプレクサ 774が設けられている。

受信側では、光ファイバ 103で伝送された光信号は、 1 OGb p sの 1ビット遅延干渉計 443に入力される。 1ピット遅延干渉計 443は、 2波長の光信号について一括して、 100 p s前の信号との位相比較を行う。従って、波長 λ 1の 1 OGbp s信号につ

いては、 1ビット（具体的には 1ビット分の時間）前の信号との位相比較が行われ、波長 λ 2の 40 Gb p s信号については、 4ビット（具体的には 4ビット分の時間）前の信号との位相比較が行われる。 1ビット遅延干渉計 443は、これらの比較結果にもとづいて、差動の強度変調光信号を出力する。

出力された差動の強度変調光信号は、それぞれ λ 1と λ 2の波長要素を含むため、光信号をそれぞれの波長の強度変調光信号に分離するための AWG 710, 71 1に入力され、それぞれ波長 λ 1の強度変調光信号と波長 λ 2の強度変調光信号に分離されて出力される。 AWG7 10, 71 1からの各出力は、同じ波長同士がペアで差動信号として、各受信装置 705, 707に入力されて処理される。ここで、 1ビット遅延干渉計 443からの出力における差動情報を保っため、 1ビット遅延干渉計 443から AWG 7 10を経由して受信装置 705へ入力される波長 λ 1の信号の信号経路の伝送路特性（ロスや遅延時間特性）と、 1ビット遅延干渉計 443から AWG 71 1を経由して受信装置 705に入力される波長 λ 1の信号の信号経路の伝送路特性は等しくなくてはならない。同様に、波長 λ 2の信号の信号経路も 2つのパスで同じ伝送路特性を持たなくてはならない。

AWG7 1 0, 7 1 1で分離された波長 λ 1の強度変調光信号は、受信装置 7 05の PD 772で、電気信号に変換される。また、 AWG7 10， 71 1で分離された波長 λ 2の強度変調光信号は、受信装置 707の PD 773で、電気信号に変換され、次いで、 1 ： 4デマルチプレクサ 775で、 4個の元の信号に戻される。

(第 4の実施例）

次に、本発明の第 4の実施例を、図 13を参照して説明する。本実施例では、送信装置 75 1において、全ての DP SK変調用符号化器 763， 781, 78 2, 783が電気—位相変調光信号変換器 769を共有できるようにすることにより、 l O Gb p sの信号でも 40 Gb p sの信号でもどちらの信号をも出力できる。また、受信装置 752も、電気信号を識別再生して元の信号を再生する C DRとして、マルチレ一卜の CDR 771を用いることにより、 l OGb p sの信号でも 40 Gb p sの信号でも受信できる。

送信装置 751は、 l OGb p sの電気信号（電圧信号）、または 40 Gb p s の電気信号を入力する。 10 Gb p sの信号を入力する場合、その信号を出力するようにセレクタ 762を設定する。また、セレクタ 768を、 DPSK変調用符号化器 763からの信号を選択するように設定する。このように設定することにより、 l OGbp sの信号源からの信号が、電気一位相変調光信号変換器 76 9で変換され、 DP SK変調光として光ファイバ 103に出力される。

40 Gb p sの信号を入力する場合には、まず、 1 ： 4デマルチプレクサ 76 1が、 10 Gb p sの 4本の信号に分割する。セレクタ 762は、 1 : 4デマルチプレクサ 761からの出力信号を選択するように設定される。さらに、セレクタ 768は、時分割多重によりシリアル信号を生成するマルチプレクサ 767からの出力である 40 Gb p s信号を選択するように設定される。このように設定することにより、 40Gb p s信号源からの信号が、電気一位相変調光信号変換器 769で変換され、 DPSK変調光として光ファイバ 103に出力される。このように、本実施例では、送信装置 751は、 1 0 Gb p sの信号と 40 Gb p sの信号のいずれを入力しても DP SK位相変調光信号を送信できる機能を備える。

受信装置 752は、 10 Gb p sの 1ビット遅延干渉計 443と、光一電気信号変換器としての 2連の PD 770と、マルチレートの CD R 771とを含む。 1ビット遅延干渉計 443は、図 1 1に示された送信装置 558、図 12に示された送信装置 70 1, 703、図 13に示された送信装置 751で生成される 1 OGb p sと 40Gbp sのいずれの D P S K変調信号も復号することができる。ここで、 PD 770は、 40 Gb p s用の広帯域なベースバンド信号用のデバィスであり、 10 Gb p sの信号も受信できる。また、マルチレートの CDR 77 1は、 10 Gb p sまたは 40 Gb p sどちらの速度にも対応したものを用いる。以上のような構成によって、受信装置 752は、 1 O Gb p sの DPSK変調光でも 40Gb p sの DPS K変調光でも受信でき、元の信号を再生することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 光通信システムで用いられる光通信装置において、

入力された電気信号について N (N：正の整数）偭並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、

前記符号化手段によつて符号化された並列信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、

前記多重化手段によって生成されたシリアル信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換手段と、

前記位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により D P S K復号を行う復号手段と、

前記復号手段によって復号された強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段と、

前記光一電気信号変換手段によって変換された電気信号を、ビット毎の時分割により N個の信号に分割する分割手段とを備えたことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信装置。

2 . 光通信システムで用いられる光通信装置において、

入力された電気信号を、ビット毎の時分割により N (N :正の整数）個の並列信号に分割する分割手段と、

前記分割手段によって分割された N個の信号に対して並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、

前記符号化手段によって符号化された並列信号をビッ卜毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、

前記復号手段によって復号された強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段とを備えたことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信装置。

3 . TOM光通信システムで用いられる光通信装置において、

R b p sの位相変調光信号を送出する第 1の位相変調光信号送出手段と、前記位相変調光信号の波長とは異なる波長において、 R/N (N :正の整数） b p sの位相変調光信号を送出する第 2の位相変調光信号送出手段と、

2波長の光信号を一つの光ファイバ上に多重する多重化手段と、

光ファイバを伝送後の 2波長の光信号に対して一括して D P S K復号を行う復号手段と、

前記復号手段によって復号された光信号をそれぞれの波長の強度変調光信号に分離する分離手段と、

前記分離手段によって分離された各波長の強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段とを備え、 .

前記第 1の位相変調光信号送出手段は、 R /N b p sの速度で N個並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、符号化手段によつて符号化された並列信号をビット毎に時分割多重して R b p sの信号を生成する多重化手段とを含み、前記第 2の位相変調光信号送出手段は、 R ZN b p sの速度で D P S K変調用符号化を行う符号化手段を含むことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信装置。

4 . 光通信システムで用いられる光通信装置において、

N (N :正の整数）並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段の出力信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、

前記符号化手段の出力信号のうちの一つの出力信号と、多重化手段で生成されたシリアル信号とのうちのいずれかを選択する選択手段と、

前記選択手段が選択した信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換手段と、前記位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により D P S K復号を行う復号手段と、

前記光-電気信号変換手段によって変換された電気信号を識別再生する再生手段とを備え、

前記光一電気信号変換手段および前記再生手段は、前記シリアル信号の速度と前記符号化手段に入力される信号の速度のいずれの速度に対しても使用可能であることを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信装置。

5 . 前記復号手段は、マッハツェンダー型の Nビット遅延干渉計である請求項 1 から請求項 4のうちのいずれか 1項に記載の光通信装置。

6 . 前記整数 Nは、 2、 4、 8または 1 6である請求項 1から請求項 5のうちのいずれか 1項に記載の光通信装置。

7 . 入力された電気信号について N (N :正の整数）個並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段によつて符号化された並列信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、前記多重化手段によって生成されたシリアル信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換手段とを有する送信装置と、

前記位相変調光信号を伝送する伝送手段と、

前記伝送手段によって伝送された位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により D P S K復号を行う復号手段と、前記復号手段によって復号された強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段と、前記光一電気信号変換手段によって変換された電気信号を、ビット毎の時分割により N個の信号に分割する分割手段とを有する受信装置とを備えるたことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信システム。

8 . 入力された電気信号を、ビット毎の時分割により N (N :正の整数）個の並列信号に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された N個の信号に対して並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段によって符号化された並列信号をビッ卜毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、前記多重化手段によって生成されたシリアル信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換手段とを有する送信装置と、

前記位相変調光信号を伝送する伝送手段と、

前記伝送手段によって伝送された位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により D P S K復号を行う復号手段と、前記復号手段によって復号された強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段とを有する受信装置とを備えたことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信システム。

9 . WDM光通信システムにおいて、

R b p sの位相変調光信号を送出する第 1の位相変調光信号送出手段と、前記位相変調光信号の波長とは異なる波長において、 RZN (N :正の整数） b p s の位相変調光信号を送出する第 2の位相変調光信号送出手段と、 2波長の光信号を多重する多重化手段とを有する送信装置と、

前記多重化手段によつて多重化された光信号を伝送する伝送手段と、

前記伝送手段によって伝送された 2波長の光信号に対して一括して D P S K復号を行う復号手段と、前記復号手段によって復号された光信号をそれぞれの波長の強度変調光信号に分離する分離手段と、前記分離手段によつ T分離された各波長の強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段とを有する受信装置を備え、

前記第 1の位相変調光信号送出手段は、 R ZN b p sの速度で N個並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段によって符号化された並列信号をビット毎に時分割多重して R b p sの信号を生成する多重化手段とを含み、

前記第 2の位相変調光信号送出手段は、 RZN b p sの速度で D P S K変調用符号化を行う符号化手段を含むことを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信システム。

1 0 . N (N :正の整数）並列に D P S K変調用符号化を行う符号化手段と、符号化手段の出力信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成する多重化手段と、前記符号化手段の出力信号のうちの一つの出力信号と、前記多重化手段で生成されたシリアル信号とのうちのいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段が選択した信号を位相変調光信号に変換する電気一位相変調光信号変換手段とを有する送信装置と、

前記位相変調光信号を伝送する伝送手段と、

伝送手段によって伝送された位相変調光信号に対して Νビット前の光信号との比較により D P S K復号を行う復号手段と、前記復号手段によって復号された強度変調光信号を電気信号に変換する光一電気信号変換手段と、光-電気信号変換手段によって変換された電気信号を識別再生する再生手段とを有する受信装置とを備え、

前記光一電気信号変換手段および前記再生手段は、前記シリアル信号の速度と前記符号化手段に入力される信号の速度のいずれの速度に対しても使用可能であることを特徴とする D P S K変復調方法を用いた光通信システム。

1 1 . 前記復号手段は、マッハツェング一型の Nビット遅延干渉計である請求項 7から請求項 1 0のうちのいずれか 1項に記載の光通信システム。 '

1 2 . 前記整数 Nは、 2、 4、 8または 1 6である請求項 7から請求項 1 1のうちのいずれか 1項に記載の光通信システム。

1 3 . 入力された電気信号について N (N :正の整数）個並列に D P S K変調用符号化を行い、

符号化された並列信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成し、生成されたシリアル信号を位相変調光信号に変換し、

位相変調光信号を伝送し、伝送された位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により DP S K復号を行い、

復号された強度変調光信号を電気信号に変換し、

変換された電気信号を、ビット毎の時分割により N個の信号に分割することを特徴とする D P S K変復調方法。

14. 入力された電気信号を、ビット毎の時分割により N (N :正の整数）個の並列信号に分割し、

分割された N個の信号に対して並列に D P S K変調用符号化を行い、

符号化された並列信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成し、生成されたシリァル信号を位相変調光信号に変換し、

位相変調光信号を伝送し、

伝送された位相変調光信号に対して Nビット前の光信号との比較により DP S K復号を行い、

復号された強度変調光信号を電気信号に変換することを特徴とする D P S K変復調方法。

1 5. WDM光通信システムにおける DP SK変復調方法において、

Rbp sの位相変調光信号と、その位相変調光信号とは異なる波長による RZ N (N :正の整数） bp sの位相変調光信号を送出し、

2波長の光信号を多重化し、

多重化された光信号を伝送し、

伝送された 2波長の光信号に対して一括して D P S K復号を行い、

復号された光信号をそれぞれの波長の強度変調光信号に分離し、

分離された各波長の強度変調光信号を電気信号に変換する D P S K変復調方法であって、

R b p sの位相変調光信号を送出する際に、 R/N b p sの速度で N個並列に DP SK変調用符号化を行い、符号化された並列信号をビット毎に時分割多重し、 R/Nb p sの位相変調光信号を送出する際に、 RZNb p sの速度で DPS K変調用符号化を行い、符号化された信号を位相変調光信号に変換することを特徵とする D P S Κ変復調方法。

16. Ν (Ν：正の整数）並列に D P S Κ変調用符号化を行い、

符号化された信号をビット毎に時分割多重してシリアル信号を生成し、並列に DP SK符号化された信号のうちの一つの信号と、シリアル信号とのうちのいずれかを選択し、

選択した信号を位相変調光信号に変換し、

位相変調光信号を伝送し、

復号された強度変調光信号を光一電気信号変換手段によつて電気信号に変換し、変換された電気信号を再生手段によって識別再生する DP SK変復調方法であつて、

前記光一電気信号変換手段および前記再生手段は、前記シリアル信号の速度と、並列に D P S K符号化される信号の速度のいずれの速度に対しても使用可能であることを特徴とする DP SK変復調方法。

17. DP SK復号する際に、マッハツエンダ一型の Nビット遅延干渉計を用いる請求項 13から請求項 16のうちのいずれか 1項に記載の DPS K変復調方法。

18. 前記整数 Nは、 2、 4、 8または 16である請求項 13から請求項 17のうちのいずれか 1項に記載の D P S K変復調方法。