JP3038378B1 - 光符号分割多重通信方式 - Google Patents
光符号分割多重通信方式Info
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- JP3038378B1 JP3038378B1 JP4046099A JP4046099A JP3038378B1 JP 3038378 B1 JP3038378 B1 JP 3038378B1 JP 4046099 A JP4046099 A JP 4046099A JP 4046099 A JP4046099 A JP 4046099A JP 3038378 B1 JP3038378 B1 JP 3038378B1
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Abstract
【要約】
【課題】 光ファイバ通信における伝送容量の増大及び
光ネットワークの機能化に関する光符号分割多重通信に
おいて、システムの装置構成を大幅に簡略化する。 【解決手段】 光符号分割多重通信における時間拡散／
波長ホッピング符号を用いる光符号化方式において、１
〜Ｎ個の光パルス列を用い、チャネル毎に特定の符号系
列の中の異なる符号を設定し、又受信信号の光復号化方
法として、時間領域での整合フィルタリングを行い、自
己相関関数を得た後、閾値判定により自己相関関数のピ
ークの有無に従って各々”０”又は”１”のビットを再
生する。
光ネットワークの機能化に関する光符号分割多重通信に
おいて、システムの装置構成を大幅に簡略化する。 【解決手段】 光符号分割多重通信における時間拡散／
波長ホッピング符号を用いる光符号化方式において、１
〜Ｎ個の光パルス列を用い、チャネル毎に特定の符号系
列の中の異なる符号を設定し、又受信信号の光復号化方
法として、時間領域での整合フィルタリングを行い、自
己相関関数を得た後、閾値判定により自己相関関数のピ
ークの有無に従って各々”０”又は”１”のビットを再
生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光符号分割多重通
信方式に関し、特に詳細には、大容量、高速ビットレー
ト、かつ非同期の将来の光波ネットワークを構築するた
めの汎用的な基盤技術として幅広い分野での利用に関す
る。
信方式に関し、特に詳細には、大容量、高速ビットレー
ト、かつ非同期の将来の光波ネットワークを構築するた
めの汎用的な基盤技術として幅広い分野での利用に関す
る。
【０００２】多重通信技術は複数の通信チャネルが同一
の伝送路を共有することによって伝送路の伝送帯域を有
効に利用し、通信容量を拡大するための技術である。図
１は多重通信システムのアーキテクチャの構成を示す図
であり、１−１は送信機を、１−２は多重装置を、１−
３は伝送路を、１−４は多重分離装置を、及び１−５は
受信機を各々示す。図２に示すように、時間分割多重
（以下、ＴＤＭと呼称する）の場合には、時間スロット
を通信チャネルとして割り当てる。
の伝送路を共有することによって伝送路の伝送帯域を有
効に利用し、通信容量を拡大するための技術である。図
１は多重通信システムのアーキテクチャの構成を示す図
であり、１−１は送信機を、１−２は多重装置を、１−
３は伝送路を、１−４は多重分離装置を、及び１−５は
受信機を各々示す。図２に示すように、時間分割多重
（以下、ＴＤＭと呼称する）の場合には、時間スロット
を通信チャネルとして割り当てる。
【０００３】一方、波長分割多重（以下、ＷＤＭと呼称
する）では波長をチャネルに割り当てることにより、一
つの伝送路を用いて複数の信号を同時に多重して送信
し、多重分離により所定の時間スロット又は波長の信号
だけを検出することによって受信する通信方式である。
する）では波長をチャネルに割り当てることにより、一
つの伝送路を用いて複数の信号を同時に多重して送信
し、多重分離により所定の時間スロット又は波長の信号
だけを検出することによって受信する通信方式である。
【０００４】ＴＤＭでは、情報のビットレートよりも多
重数倍だけ高速な多重化・多重分離（ＭＵＸ／ＤＥＭＵ
Ｘ）装置を必要とするので、多重数は電子回路の速度で
律束される。従って、既存のＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎ
ｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）を基本
としたネットワークをさらに大容量化する方法として、
現在はＷＤＭの研究開発が活発に進められている。ＳＤ
Ｈ信号をさらにＷＤＭで多重化し、１本の光ファイバで
伝送すると、光ファイバ１本当たりの通信容量は（ＴＤ
Ｍ多重数）×（ＷＤＭ多重数）となる。
重数倍だけ高速な多重化・多重分離（ＭＵＸ／ＤＥＭＵ
Ｘ）装置を必要とするので、多重数は電子回路の速度で
律束される。従って、既存のＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎ
ｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）を基本
としたネットワークをさらに大容量化する方法として、
現在はＷＤＭの研究開発が活発に進められている。ＳＤ
Ｈ信号をさらにＷＤＭで多重化し、１本の光ファイバで
伝送すると、光ファイバ１本当たりの通信容量は（ＴＤ
Ｍ多重数）×（ＷＤＭ多重数）となる。
【０００５】第３の多重通信技術として注目されている
のが、図２（ｃ）に示す光符号分割多重である。光符号
分割多重は時間波形を通信チャネルとするので、同一の
時間スロット及び同一の波長上に、更に複数の通信チャ
ネルを設定できるのが特徴である。
のが、図２（ｃ）に示す光符号分割多重である。光符号
分割多重は時間波形を通信チャネルとするので、同一の
時間スロット及び同一の波長上に、更に複数の通信チャ
ネルを設定できるのが特徴である。
【０００６】図３は一般的な光符号分割多重伝送システ
ムの構成を示す図であり、３−１は送信機、３−２は光
符号器、３−３は多重用カップラー、３−４は光ファイ
バ、３−５は多重分離用スプリッター、３−６は光復号
器、及び３−７受信機である。各送信機から送出される
符号化された信号は多重され、光ファイバで伝送され
る。受信側では多重分離され、各受信機において復号化
され元データが再生される。
ムの構成を示す図であり、３−１は送信機、３−２は光
符号器、３−３は多重用カップラー、３−４は光ファイ
バ、３−５は多重分離用スプリッター、３−６は光復号
器、及び３−７受信機である。各送信機から送出される
符号化された信号は多重され、光ファイバで伝送され
る。受信側では多重分離され、各受信機において復号化
され元データが再生される。
【０００７】図４は、従来の光符号の構成を示す図であ
り、４−１は分波器を、４−２は光遅延線を、４−３は
ゲートスッチを、４−４は合波器を各々示す。入力の光
パルスが分波器で分離され、その結果、各光遅延線に分
波され、各光スイッチでパルスを遮断又は通過させるこ
とにより、０，１からなる所望の光符号系列が生成され
る。尚、光復号器の構成は、光符号器と同一である。
り、４−１は分波器を、４−２は光遅延線を、４−３は
ゲートスッチを、４−４は合波器を各々示す。入力の光
パルスが分波器で分離され、その結果、各光遅延線に分
波され、各光スイッチでパルスを遮断又は通過させるこ
とにより、０，１からなる所望の光符号系列が生成され
る。尚、光復号器の構成は、光符号器と同一である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５は、プライム符号
を用いた場合の復号波形を示した図であり、図（ａ）は
光符号器と光復号器の符号が同一の場合に得られる自己
相関波形、及び図（ｂ）は光符号器と光復号器の符号が
異なる場合に得られる相互相関波形である。自己相関関
数のサイドロブ［ｓｉｄｅ ｌｏｂｅ］が存在すること
と、相互相関関数のピーク／自己相関関数のピーク値＝
２／５と大きいので、復号化における閾値判定が困難で
あるという問題があった。表１に、プライム符号に対す
る符号数及び同時に通信可能なユーザ数を示している。
尚、符号長Ｎ＝ｐ２（ｐ：プライム番号）、及びユーザ
数はビット誤り率ＢＥＲ＜１０−９を保証するものとす
る。
を用いた場合の復号波形を示した図であり、図（ａ）は
光符号器と光復号器の符号が同一の場合に得られる自己
相関波形、及び図（ｂ）は光符号器と光復号器の符号が
異なる場合に得られる相互相関波形である。自己相関関
数のサイドロブ［ｓｉｄｅ ｌｏｂｅ］が存在すること
と、相互相関関数のピーク／自己相関関数のピーク値＝
２／５と大きいので、復号化における閾値判定が困難で
あるという問題があった。表１に、プライム符号に対す
る符号数及び同時に通信可能なユーザ数を示している。
尚、符号長Ｎ＝ｐ２（ｐ：プライム番号）、及びユーザ
数はビット誤り率ＢＥＲ＜１０−９を保証するものとす
る。
【０００９】
【表１】
【００１０】これに対して、時間拡散及び波長ホッピン
グ符号は、次のような特徴を有しており、プライム符号
の問題点を解決できる。 １）自己相関関数のサイドロブ（ｓｉｄｅ ｌｏｂｅ）
が零である。 ２）相互相関関数の値は最大１である。 ３）符号数がプライム符号に比べて約１桁大きく（表１
と表４を参照）、及び、 ４）その結果、同時に通信可能なユーザ数もプライム符
号に比べて、約１桁大きい（表１と表４を参照）。
グ符号は、次のような特徴を有しており、プライム符号
の問題点を解決できる。 １）自己相関関数のサイドロブ（ｓｉｄｅ ｌｏｂｅ）
が零である。 ２）相互相関関数の値は最大１である。 ３）符号数がプライム符号に比べて約１桁大きく（表１
と表４を参照）、及び、 ４）その結果、同時に通信可能なユーザ数もプライム符
号に比べて、約１桁大きい（表１と表４を参照）。
【００１１】しかしながら、最大の欠点は符号・復号化
のための装置の構成が複雑になるということであった。
図６は従来の時間拡散／波長ホッピング符号用の光符号
・復号器の構成例を示す図であり、（ａ）図は光符号
器、及び（ｂ）図は光復号器であり、６−１は２×２光
スイッチ、６−２は光遅延線、及び６−３は光フィルタ
である。プライム符号を例にとると、光源には繰り返し
周波数が情報ビットレートのｐ倍のモードロックレーザ
を用い、光スイッチのスイッチング速度も情報ビットレ
ートのｐ倍の高速光スイッチを用いる必要がある。更
に、符号長に比例してスイッチの段数が増えるという欠
点もあった。
のための装置の構成が複雑になるということであった。
図６は従来の時間拡散／波長ホッピング符号用の光符号
・復号器の構成例を示す図であり、（ａ）図は光符号
器、及び（ｂ）図は光復号器であり、６−１は２×２光
スイッチ、６−２は光遅延線、及び６−３は光フィルタ
である。プライム符号を例にとると、光源には繰り返し
周波数が情報ビットレートのｐ倍のモードロックレーザ
を用い、光スイッチのスイッチング速度も情報ビットレ
ートのｐ倍の高速光スイッチを用いる必要がある。更
に、符号長に比例してスイッチの段数が増えるという欠
点もあった。
【００１２】本発明は、光ファイバ通信における伝送容
量の増大、更に光ネットワークの機能化を目指した光符
号分割多重通信技術の導入にあたって、システムの装置
構成を従来よりも大幅に簡略化しようとすることを、目
的としている。
量の増大、更に光ネットワークの機能化を目指した光符
号分割多重通信技術の導入にあたって、システムの装置
構成を従来よりも大幅に簡略化しようとすることを、目
的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、ペイロード情報を異なる光符号を用い
て符号化し、更に符号化した複数の情報信号を多重化
し、同時に１つの伝送路を用いて伝送し、且つ受信側で
チャネルに付与された光符号を復号することによってチ
ャネルを分離する光符号分割多重通信におけるいわゆる
時間拡散／波長ホッピング符号を用いる光符号化におい
て、ペイロード情報をビット毎に波長が異なるｉ（ｉ＝
１，２，…，Ｎ）個の光パルス列（ここで、個々の光パ
ルスをチップパルスと呼称する）を用い、チャネル毎に
特定の符号系列の中の異なる符号を設定することによっ
て符号化し、また受信信号の光復号化方法として、時間
領域での整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌ
ｔｅｒｉｎｇ］を行い自己相関関数を得た後、閾値判定
によって自己相関関数のピークの有無に従って各々”
０”又は”１”のビットを再生することをを特徴として
いる。
解決するために、ペイロード情報を異なる光符号を用い
て符号化し、更に符号化した複数の情報信号を多重化
し、同時に１つの伝送路を用いて伝送し、且つ受信側で
チャネルに付与された光符号を復号することによってチ
ャネルを分離する光符号分割多重通信におけるいわゆる
時間拡散／波長ホッピング符号を用いる光符号化におい
て、ペイロード情報をビット毎に波長が異なるｉ（ｉ＝
１，２，…，Ｎ）個の光パルス列（ここで、個々の光パ
ルスをチップパルスと呼称する）を用い、チャネル毎に
特定の符号系列の中の異なる符号を設定することによっ
て符号化し、また受信信号の光復号化方法として、時間
領域での整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌ
ｔｅｒｉｎｇ］を行い自己相関関数を得た後、閾値判定
によって自己相関関数のピークの有無に従って各々”
０”又は”１”のビットを再生することをを特徴として
いる。
【００１４】また、本発明は、上記の時間拡散／波長ホ
ッピング符号の光符号化方法として、複数個の異なる周
期の回折格子をファイバの長手軸方向に形成したいわゆ
るチャープトファイバブラッグ格子において、回折格子
の周期を、回折させるべき入射光の波長の１／２（但し
ファイバ中での波長とする）とし、該回折格子の位置を
チャープトファイバブラッグ格子の長手方向の軸に沿っ
て、入射端から各回折格子までの往復の群遅延時間の差
が該光符号の各チップパルスの時間軸における時間差に
相当するように設定することにより、複数の波長の光チ
ップパルスを同時に該チヤープトファイバブラッグに入
射した時、各回折格子で回折した波長の異なるチップパ
ルスが入射端において所定の波長配置の光符号を生成す
ることをを特徴としている。
ッピング符号の光符号化方法として、複数個の異なる周
期の回折格子をファイバの長手軸方向に形成したいわゆ
るチャープトファイバブラッグ格子において、回折格子
の周期を、回折させるべき入射光の波長の１／２（但し
ファイバ中での波長とする）とし、該回折格子の位置を
チャープトファイバブラッグ格子の長手方向の軸に沿っ
て、入射端から各回折格子までの往復の群遅延時間の差
が該光符号の各チップパルスの時間軸における時間差に
相当するように設定することにより、複数の波長の光チ
ップパルスを同時に該チヤープトファイバブラッグに入
射した時、各回折格子で回折した波長の異なるチップパ
ルスが入射端において所定の波長配置の光符号を生成す
ることをを特徴としている。
【００１５】更に、上記の時間拡散／波長ホッピング符
号の光復号化方法として、光符号化に用いたチャープト
ファイバブラックの格子配列と入射端に関して鏡像関係
の格子配列を有するチャープトファイバブラックを復号
化に用いることとし、受信した該光符号を入射すること
によって時間領域における整合フィルタリングに対して
閾値判定を行い元のビットデータの”１”を再生し、一
方、光符号化に用いたチヤープトファイバブラッグの格
子配列と入射端に関して鏡像関係にない格子配列を有す
るチャープトファイバブラッグを復号化に用いた時に
は、整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌｔｅ
ｒｉｎｇ］の結果として相互相関関数を出力として得、
波形の中央値に対する閾値判定によって元のビットデー
タの”０”を再生することを特徴としている。
号の光復号化方法として、光符号化に用いたチャープト
ファイバブラックの格子配列と入射端に関して鏡像関係
の格子配列を有するチャープトファイバブラックを復号
化に用いることとし、受信した該光符号を入射すること
によって時間領域における整合フィルタリングに対して
閾値判定を行い元のビットデータの”１”を再生し、一
方、光符号化に用いたチヤープトファイバブラッグの格
子配列と入射端に関して鏡像関係にない格子配列を有す
るチャープトファイバブラッグを復号化に用いた時に
は、整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌｔｅ
ｒｉｎｇ］の結果として相互相関関数を出力として得、
波形の中央値に対する閾値判定によって元のビットデー
タの”０”を再生することを特徴としている。
【００１６】本発明は、符号自体の優れた性質に就いて
は従来から知られていたが、実際の光符号・復号化に難
があった時間拡散及び波長ホッピングに対して、簡便な
装置の構成技術を提供する。
は従来から知られていたが、実際の光符号・復号化に難
があった時間拡散及び波長ホッピングに対して、簡便な
装置の構成技術を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】先ず、時間拡散及び波長ホッピン
グの生成方法について説明する(注)。プライム符号を例
にとると、符号番号ｐのプライム符号は符号長がＰ2で
ある。プライム符号系列Ｃxj ＝（Ｃx0，Ｃx1，・・・，
Ｃx(p2-1)）はｉ＝Ｓxj＋jp（ｊ＝０，１，・・・，ｐ
−１）の位置を１とし、他を全て０とする、即ちＣ xj ＝ １，for i＝Ｓxj＋jp Ｃxj＝０，otherwise とするという方法で生成される。尚、ＳxjはＳx＝（Ｓ
x0，Ｓx1，・・・，Ｓx(p-1) ）の要素であり、ｘ×ｊの
モジュロｐ（Modulo-p）の演算によって決定される。例
えば、ｐ＝３の場合には次の表２のようになる。 （注）L.Tancevski and I.Andonovic, “Wavelength ho
pping/time spreadingcode division multiple access
systems,” Electron.Lett., vol.30, pp.1388-1390(19
94).
グの生成方法について説明する(注)。プライム符号を例
にとると、符号番号ｐのプライム符号は符号長がＰ2で
ある。プライム符号系列Ｃxj ＝（Ｃx0，Ｃx1，・・・，
Ｃx(p2-1)）はｉ＝Ｓxj＋jp（ｊ＝０，１，・・・，ｐ
−１）の位置を１とし、他を全て０とする、即ちＣ xj ＝ １，for i＝Ｓxj＋jp Ｃxj＝０，otherwise とするという方法で生成される。尚、ＳxjはＳx＝（Ｓ
x0，Ｓx1，・・・，Ｓx(p-1) ）の要素であり、ｘ×ｊの
モジュロｐ（Modulo-p）の演算によって決定される。例
えば、ｐ＝３の場合には次の表２のようになる。 （注）L.Tancevski and I.Andonovic, “Wavelength ho
pping/time spreadingcode division multiple access
systems,” Electron.Lett., vol.30, pp.1388-1390(19
94).
【００１８】
【表２】
【００１９】これを用いて生成されるプライム符号Ｃ、
は符号長が９（＝ｐ２）となり、３（＝ｐ）個の１と他
の６（＝ｐ（ｐ−１））チップが０の符号となり、以下
の３個が生成される。 Ｃ０＝（１，０，０，１，０，０，１，０，０，０） Ｃ１＝ （１，０，０，０，１，０，０，０，１，０） Ｃ２＝（１，０，０，０，０，１，０，１，０，０）
は符号長が９（＝ｐ２）となり、３（＝ｐ）個の１と他
の６（＝ｐ（ｐ−１））チップが０の符号となり、以下
の３個が生成される。 Ｃ０＝（１，０，０，１，０，０，１，０，０，０） Ｃ１＝ （１，０，０，０，１，０，０，０，１，０） Ｃ２＝（１，０，０，０，０，１，０，１，０，０）
【００２０】これに基づいて、波長ホッピングのパター
ンＨyをプライム符号Ｃxに操作することにより、時間拡
散／波長ホッピング符号が生成できる。尚、波長ホッピ
ングパターンＨyの数は（ｐ−１）個得られる。上記の
ｐ＝３の例においては、表３のように６個の時間拡散／
波長ホッピング符号が生成される。
ンＨyをプライム符号Ｃxに操作することにより、時間拡
散／波長ホッピング符号が生成できる。尚、波長ホッピ
ングパターンＨyの数は（ｐ−１）個得られる。上記の
ｐ＝３の例においては、表３のように６個の時間拡散／
波長ホッピング符号が生成される。
【００２１】表３中の数字１，２，３はそれぞれ異なる
波長λ1，λ2，及びλ3に対応している。表４はプライ
ム番号ｐに対する符号数、及びビット謝り率ＢＥＲ＜１
０-9を保証すると同時に通信可能なユーザ数である。表
１のプライム符号の場合と比較すると、符号数が約１桁
大きく採れ、その結果、同時に通信可能なユーザ数も約
１桁大きい。
波長λ1，λ2，及びλ3に対応している。表４はプライ
ム番号ｐに対する符号数、及びビット謝り率ＢＥＲ＜１
０-9を保証すると同時に通信可能なユーザ数である。表
１のプライム符号の場合と比較すると、符号数が約１桁
大きく採れ、その結果、同時に通信可能なユーザ数も約
１桁大きい。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】次に、システム構成に就いて、述べる。本
光符号分割多重伝送システムの構成は、図６と同様であ
る。図７は送信機の装置構成例である。７−１は光源、
７−２は光変調器、７−３はＦＢＧ（チャープトファァ
イバブラック、以下、ＦＢＧと略称する）７−４は光フ
ァイバ、及び７−５は光サーキュレータである。
光符号分割多重伝送システムの構成は、図６と同様であ
る。図７は送信機の装置構成例である。７−１は光源、
７−２は光変調器、７−３はＦＢＧ（チャープトファァ
イバブラック、以下、ＦＢＧと略称する）７−４は光フ
ァイバ、及び７−５は光サーキュレータである。
【００２５】光符号化には、複数の異なる波長の光パル
スを繰り返し高周波数で発振する多波長光源が必要であ
る。その有力な候補はモードロックレーザである。図８
は、半導体モードロックレーザの発振スペクトルの一例
を示す図であり、複数の縦モードが６０ＧＨｚの等周波
数間隔で発振している。
スを繰り返し高周波数で発振する多波長光源が必要であ
る。その有力な候補はモードロックレーザである。図８
は、半導体モードロックレーザの発振スペクトルの一例
を示す図であり、複数の縦モードが６０ＧＨｚの等周波
数間隔で発振している。
【００２６】図９はこのレーザ出力の時間波形を示す図
であり、パルス幅が約３ｐｓ、パルス間隔は約１７ｐｓ
（＝１／６０［ＧＨｚ−１］）である。この発振縦モー
ドを光変調器によって、送信すべきデータ信号（図７で
は２．４Ｇｂ／ｓ）で変調した後、ＦＢＲに入射する。
であり、パルス幅が約３ｐｓ、パルス間隔は約１７ｐｓ
（＝１／６０［ＧＨｚ−１］）である。この発振縦モー
ドを光変調器によって、送信すべきデータ信号（図７で
は２．４Ｇｂ／ｓ）で変調した後、ＦＢＲに入射する。
【００２７】例えば、上記のｐ＝３のプライム符号を用
いた時間拡散及び波長ホッピング符号を仮定する。格子
の周期を発振スペクトルの任意の３本の縦モードのブラ
ッグ（Ｂｒａｇｇ）回折条件に整合させると、ＦＢＧに
回折された３本の縦モードのみが回折されて反射し、所
望の光符号が生成され、光ファイバに入射される。但
し、残りの全ての縦モードはＦＢＲを透過して除去され
るので、光ファイバへ入射されることはない。
いた時間拡散及び波長ホッピング符号を仮定する。格子
の周期を発振スペクトルの任意の３本の縦モードのブラ
ッグ（Ｂｒａｇｇ）回折条件に整合させると、ＦＢＧに
回折された３本の縦モードのみが回折されて反射し、所
望の光符号が生成され、光ファイバに入射される。但
し、残りの全ての縦モードはＦＢＲを透過して除去され
るので、光ファイバへ入射されることはない。
【００２８】図１０は、受信機の装置構成を示す図であ
る。１０−１はＦＢＧ、１０−２は光サーキュレータ、
１０−３フォトディテクタ、及び１０−４は閾値素子で
ある。多重分離された光は、もう一つ別のＦＢＧに入射
し、整合フイルタリング（ｍａｔｃｈ−ｅｄ ｆｉｌｔ
ｅｒｉｎｇ）が実行され、その出力はフォトディテクタ
により電気信号に変換された後、閾値処理され、元のデ
ータの１ビットが再生される。各受信機には、他のチャ
ネルの異なる光符号で符号化された信号も同時に存在す
るが、上記のように時間拡散及び波長ホッピングの特徴
により、整合フィルタリング（ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌ
ｔｅｒｉｎｇ）の出力を閾値処理することによって、受
信しなければならない信号のみが、出力される。
る。１０−１はＦＢＧ、１０−２は光サーキュレータ、
１０−３フォトディテクタ、及び１０−４は閾値素子で
ある。多重分離された光は、もう一つ別のＦＢＧに入射
し、整合フイルタリング（ｍａｔｃｈ−ｅｄ ｆｉｌｔ
ｅｒｉｎｇ）が実行され、その出力はフォトディテクタ
により電気信号に変換された後、閾値処理され、元のデ
ータの１ビットが再生される。各受信機には、他のチャ
ネルの異なる光符号で符号化された信号も同時に存在す
るが、上記のように時間拡散及び波長ホッピングの特徴
により、整合フィルタリング（ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌ
ｔｅｒｉｎｇ）の出力を閾値処理することによって、受
信しなければならない信号のみが、出力される。
【００２９】ここで、注意しなければならないことは、
フォトディテクタの帯域を、光源のモードレックレーザ
の縦モード間隔より、十分に狭くしなければならないこ
とである。これによって、同一符号の波長の異なる各チ
ップ間の干渉により生じる雑音を除去できる。例えば、
上記の６０ＧＨｚの繰り返し周波数の半導体モードロッ
クレーザを用いた場合には、フォトディテクタの３ｄＢ
の帯域は、大体３０ＧＨｚ程度にする必要がある。しか
し、その帯域の以下になると、出力電気信号にチップパ
ルスの波形の拡がりが生じ、その結果、最悪の場合に
は、ビット間の干渉によりビット誤り率ＢＥＲの劣化
が、生じる恐れがある。
フォトディテクタの帯域を、光源のモードレックレーザ
の縦モード間隔より、十分に狭くしなければならないこ
とである。これによって、同一符号の波長の異なる各チ
ップ間の干渉により生じる雑音を除去できる。例えば、
上記の６０ＧＨｚの繰り返し周波数の半導体モードロッ
クレーザを用いた場合には、フォトディテクタの３ｄＢ
の帯域は、大体３０ＧＨｚ程度にする必要がある。しか
し、その帯域の以下になると、出力電気信号にチップパ
ルスの波形の拡がりが生じ、その結果、最悪の場合に
は、ビット間の干渉によりビット誤り率ＢＥＲの劣化
が、生じる恐れがある。
【００３０】次に、光符号化に就いて説明する。図１１
は、光符号化の動作原理を示す構成図である。上記のｐ
＝３のプライム符号を用いた場合の光符号化方法とし
て、異なる周期∧ｉ（ｉ＝１，２，３）の回折格子をフ
ァイバの長手方向のｚ軸に沿って、（∧３，∧１，
∧２）の順に形成した、いわゆる上記のにおいて、該回
折格子の位置各々（Ｌ３，Ｌ１，Ｌ２）を、ＦＢＧの入
射端から各回折格子までの往復の群遅延時間の差｛ｎｅ
（Ｌ１−Ｌ３）／ｃ，ｎｅ（Ｌ２−Ｌ１）／ｃ｝が該光
符号の各チップパルスの時間軸における時間差に相当す
るように設定することによって、複数の波長の光チップ
パルスを同時に該ＦＢＧに入射した時、各回折格子で回
折した異なる波長（λ３，λ１，λ２）のチップパルス
が入射端において所定の順に配列され光符号が生成され
る。尚、回折格子の周期はブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の回
折条件から、Ａｉ１は回折させるべき入射光の波長の１
／２（但し、ファイバ中での波長とする）となり、次式
で与えられる。
は、光符号化の動作原理を示す構成図である。上記のｐ
＝３のプライム符号を用いた場合の光符号化方法とし
て、異なる周期∧ｉ（ｉ＝１，２，３）の回折格子をフ
ァイバの長手方向のｚ軸に沿って、（∧３，∧１，
∧２）の順に形成した、いわゆる上記のにおいて、該回
折格子の位置各々（Ｌ３，Ｌ１，Ｌ２）を、ＦＢＧの入
射端から各回折格子までの往復の群遅延時間の差｛ｎｅ
（Ｌ１−Ｌ３）／ｃ，ｎｅ（Ｌ２−Ｌ１）／ｃ｝が該光
符号の各チップパルスの時間軸における時間差に相当す
るように設定することによって、複数の波長の光チップ
パルスを同時に該ＦＢＧに入射した時、各回折格子で回
折した異なる波長（λ３，λ１，λ２）のチップパルス
が入射端において所定の順に配列され光符号が生成され
る。尚、回折格子の周期はブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の回
折条件から、Ａｉ１は回折させるべき入射光の波長の１
／２（但し、ファイバ中での波長とする）となり、次式
で与えられる。
【００３１】
【数１】
【００３２】一方、図１２は、光復号化の動作原理を示
している。光復号化用のＦＢＧは、光符号化に用いたＦ
ＢＧの格子配列と入射端に関して鏡像関係の格子配列、
即ち（Ｌ２，Ｌ１，Ｌ３とする。このＦＢＧに対して、
受信した光符号を入射することによって、時間領域にお
ける整合フィルタリング（ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌｔｅ
ｒｉｎｇ）を行い、その出力として得られる自己相関関
数の波形の中央値３（但し、格チップパルスのピーク値
を１とする）に対して閾値判定（＝３）を行い、元のビ
ットデータの”１”を再生する。但し、光復号化に用い
るＦＢＧの格子配列が（Ｌ２，Ｌ１，Ｌ３）と異なると
きには、整合フィルタリング（ｍａｃｈｅｄ ｆｉｌｔ
ｅｒｉｎｇの結果として、相互相関関数を出力として
得、波形の中央値に対する閾値判定（〈３）によって元
のビットデータの”０”を再生する。
している。光復号化用のＦＢＧは、光符号化に用いたＦ
ＢＧの格子配列と入射端に関して鏡像関係の格子配列、
即ち（Ｌ２，Ｌ１，Ｌ３とする。このＦＢＧに対して、
受信した光符号を入射することによって、時間領域にお
ける整合フィルタリング（ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌｔｅ
ｒｉｎｇ）を行い、その出力として得られる自己相関関
数の波形の中央値３（但し、格チップパルスのピーク値
を１とする）に対して閾値判定（＝３）を行い、元のビ
ットデータの”１”を再生する。但し、光復号化に用い
るＦＢＧの格子配列が（Ｌ２，Ｌ１，Ｌ３）と異なると
きには、整合フィルタリング（ｍａｃｈｅｄ ｆｉｌｔ
ｅｒｉｎｇの結果として、相互相関関数を出力として
得、波形の中央値に対する閾値判定（〈３）によって元
のビットデータの”０”を再生する。
【００３３】ＦＢＧは最近、ＷＤＭの波長フィルタとし
て商品化され、既に商用システムへの導入も始まってい
る。本光符号・復号器に用いるようなＦＢＧも、従来と
同様のＵＶレーザ露光法によって作製できることが、初
期実験で確認されている。
て商品化され、既に商用システムへの導入も始まってい
る。本光符号・復号器に用いるようなＦＢＧも、従来と
同様のＵＶレーザ露光法によって作製できることが、初
期実験で確認されている。
【００３４】本発明による光符号分割多重通信方式構成
を、図６に示した従来の時間拡散／波長ホッピング符号
の符号・復号器の構成と比較すると、下記の利点があ
る。１）光符号化においてスイツチが不要、及び、２）
光復号化において光フィルタが不要である。、
を、図６に示した従来の時間拡散／波長ホッピング符号
の符号・復号器の構成と比較すると、下記の利点があ
る。１）光符号化においてスイツチが不要、及び、２）
光復号化において光フィルタが不要である。、
【００３５】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、光フ
ァイバ通信における伝送容量の増大、更には光ネットワ
ークの高スループット化を目指した光符号分割多重通信
技術を導入する際に、時間拡散及び波長ホッピング符号
を用いた方式の装置の構成を、従来の装置の構成よりも
更に簡略化することができる。時間拡散及び波長ホッピ
ング符号は、符号自体の優れた性質は知られていたにも
拘わらず、実際の光符号・復号化に難があり、その結
果、実用化には至らなかったが、本発明のＦＢＧを用い
ることよって、時間拡散及び波長ホッピング符号用の光
符号・復号器の実現が、極めて現実的なものとなること
が期待される。
ァイバ通信における伝送容量の増大、更には光ネットワ
ークの高スループット化を目指した光符号分割多重通信
技術を導入する際に、時間拡散及び波長ホッピング符号
を用いた方式の装置の構成を、従来の装置の構成よりも
更に簡略化することができる。時間拡散及び波長ホッピ
ング符号は、符号自体の優れた性質は知られていたにも
拘わらず、実際の光符号・復号化に難があり、その結
果、実用化には至らなかったが、本発明のＦＢＧを用い
ることよって、時間拡散及び波長ホッピング符号用の光
符号・復号器の実現が、極めて現実的なものとなること
が期待される。
【００３６】
【図１】多重通信システムのアーキテクチャを示す図で
ある。
ある。
【図２】（Ａ）図はＴＤＭを、（Ｂ）図はＷＤＭを、及
び（Ｃ）図はＣＤＭのチャネルの概念図である。
び（Ｃ）図はＣＤＭのチャネルの概念図である。
【図３】一般的な光符号分割多重伝送システムの構成を
示す図である。
示す図である。
【図４】従来の光符号器の構成例を示す図である。
【図５】プライム符号を用いた場合の復号波形を示す図
であり、（ａ）図は光符号器と光復号器の符号が同一の
場合に得られる自己相関波形を、及び（ｂ）図は光符号
器と光復号器の符号が異なる場合に得られる相互相関波
形を示す図である。
であり、（ａ）図は光符号器と光復号器の符号が同一の
場合に得られる自己相関波形を、及び（ｂ）図は光符号
器と光復号器の符号が異なる場合に得られる相互相関波
形を示す図である。
【図６】従来の時間拡散／波長ホッピング符号用の光符
号・復号器の構成例を示す図であり、（ａ）図は光符号
器、及び（ｂ）図は光復号器である。
号・復号器の構成例を示す図であり、（ａ）図は光符号
器、及び（ｂ）図は光復号器である。
【図７】送信機の装置構成例を示す図である。
【図８】半導体モードロックレーザの発振スペクトルの
一例を示す図であり、複数の縦モードが６０ＧＨｚの等
周波数間隔で発振している状態を示している。
一例を示す図であり、複数の縦モードが６０ＧＨｚの等
周波数間隔で発振している状態を示している。
【図９】半導体モードロックレーザ出力の時間波形を示
す図であり、パルス幅が約３ｐｓ、パルス間隔は約１７
ｐｓ（＝１／６０［ＧＨｚ−１］）である。
す図であり、パルス幅が約３ｐｓ、パルス間隔は約１７
ｐｓ（＝１／６０［ＧＨｚ−１］）である。
【図１０】受信機の装置の構成を示す図である。
【図１１】光符号化の動作原理を示す図である。
【図１２】光復号化の動作原理を示す図である。
１−１ 送信機 １−２ 多重装置 １−３ 伝送路 １−４ 多重分離装置 １−５ 受信機 ３−１ 送信機 ３−２ 光符号器 ３−３ 多重用カップラー ３−４ 光ファイバ ３−５ 多重分離用スプリッター ３−６ 光復号器 ３−７ 受信機 ４−１ 分波器 ４−２ 光遅延線 ４−３ ゲートスイッチ ４−４ 合波器 ６−１ ２×２光スイッチ ６−２ 光遅延線 ６−３ 光フイルタ ７−１ 光源 ７−２ 光変調器 ７−３ ＦＢＧ ７−４ 光ファイバ ７−５ サーキュレータ １０−１ ＦＢＧ １０−２ 光サーキュレータ １０−３ フォトディテクタ １０−４ 閾値素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−300124（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−4386（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−4396（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−13306（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−292591（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319254（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−502951（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−501783（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 13/06
Claims (3)
- 【請求項１】 ペイロード情報を異なる光符号を用いて
符号化し、更に符号化した複数の情報信号を多重化し、
同時に１つの伝送路を用いて伝送し、且つ受信側でチャ
ネルに付与された光符号を復号することによってチャネ
ルを分離する光符号分割多重通信におけるいわゆる時間
拡散／波長ホッピング符号を用いる光符号化において、
ペイロード情報をビット毎に波長が異なるｉ（ｉ＝１，
２，…，Ｎ）個の光パルス列（ここで、個々の光パルス
をチップパルスと呼称する）を用い、チャネル毎に特定
の符号系列の中の異なる符号を設定することによって符
号化し、また受信信号の光復号化方法として、時間領域
での整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄｆｉｌｔｅｒ
ｉｎｇ］を行い自己相関関数を得た後、閾値判定によっ
て自己相関関数のピークの有無に従って各々”０”又
は”１”のビットを再生することをを特徴とする光符号
分割多重通信方式。 - 【請求項２】 請求項１記載の時間拡散／波長ホッピン
グ符号の光符号化方法として、複数個の異なる周期の回
折格子をファイバの長手軸方向に形成したいわゆるチャ
ープトファイバブラッグ格子において、回折格子の周期
を、回折させるべき入射光の波長の１／２（但しファイ
バ中での波長とする）とし、該回折格子の位置をチャー
プトファイバブラッグ格子の長手方向の軸に沿って、入
射端から各回折格子までの往復の群遅延時間の差が該光
符号の各チップパルスの時間軸における時間差に相当す
るように設定することにより、複数の波長の光チップパ
ルスを同時に該チヤープトファイバブラッグに入射した
時、各回折格子で回折した波長の異なるチップパルスが
入射端において所定の波長配置の光符号を生成すること
をを特徴とする光符号分割多重通信方式。 - 【請求項３】 請求項１記載の時間拡散／波長ホッピン
グ符号の光復号化方法として、光符号化に用いたチャー
プトファイバブラックの格子配列と入射端に関して鏡像
関係の格子配列を有するチャープトファイバブラックを
復号化に用いることとし、受信した該光符号を入射する
ことによって時間領域における整合フィルタリングに対
して閾値判定を行い、元のビットデータの”１”を再生
し、一方、光符号化に用いたチヤープトファイバブラッ
グの格子配列と入射端に関して鏡像関係にない格子配列
を有するチャープトファイバブラッグを復号化に用いた
時には、整合フィルタリング［ｍａｔｃｈｅｄ ｆｉｌ
ｔｅｒｉｎｇ］の結果として相互相関関数を出力として
得、波形の中央値に対する閾値判定によって元のビット
データの”０”を再生することを特徴とする光符号分割
多重通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046099A JP3038378B1 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 光符号分割多重通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046099A JP3038378B1 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 光符号分割多重通信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3038378B1 true JP3038378B1 (ja) | 2000-05-08 |
| JP2000209186A JP2000209186A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=12581266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046099A Expired - Lifetime JP3038378B1 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 光符号分割多重通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038378B1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3472809B2 (ja) * | 2000-09-06 | 2003-12-02 | 独立行政法人通信総合研究所 | 多波長ラベルを用いた光パケットルーティング方法とその装置、および多波長ラベルを用いた光パケットネットワーク |
| JP4741064B2 (ja) * | 2000-11-01 | 2011-08-03 | Ｋｄｄｉ株式会社 | 光符号分割多元接続方式の送受信システム |
| JP3991197B2 (ja) | 2002-02-15 | 2007-10-17 | 沖電気工業株式会社 | 光符号化方式及び光符号器 |
| JP3712401B2 (ja) * | 2003-06-16 | 2005-11-02 | 沖電気工業株式会社 | 光受信装置 |
| JP4539230B2 (ja) * | 2004-08-23 | 2010-09-08 | 沖電気工業株式会社 | 光符号多重通信システム及び復号装置 |
| JP4525314B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2010-08-18 | 沖電気工業株式会社 | 光符号分割多重送受信方法及び光符号分割多重送受信装置 |
| JP4561403B2 (ja) | 2005-02-25 | 2010-10-13 | 沖電気工業株式会社 | 光分割多重送受信方法及び光分割多重送受信装置 |
| JP4655845B2 (ja) * | 2005-09-15 | 2011-03-23 | 沖電気工業株式会社 | 光パルス時間拡散器 |
| JP4753135B2 (ja) * | 2005-09-27 | 2011-08-24 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光符号分割多重アクセスシステム |
| JP4655904B2 (ja) | 2005-11-25 | 2011-03-23 | 沖電気工業株式会社 | 光符号分割多重送受信方法及び光符号分割多重送受信装置 |
| JP4706556B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2011-06-22 | 沖電気工業株式会社 | 光多重通信システム及び遅延量調整方法 |
| JP4695028B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2011-06-08 | 日本電信電話株式会社 | 光ｃｄｍａ復号器及び光ｃｄｍａ通信システム |
| JP4982888B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2012-07-25 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Ｆｓｋデータ形式のｏｃｄｍａシステム |
| JP4949334B2 (ja) * | 2008-07-24 | 2012-06-06 | 日本電信電話株式会社 | 光ｃｄｍ送信回路および光ｃｄｍ伝送システム |
-
1999
- 1999-01-08 JP JP4046099A patent/JP3038378B1/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP2000209186A (ja) | 2000-07-28 |
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