JP6988604B2 - 光変復調方法、光通信システム、光送信装置及び光受信装置 - Google Patents

Description

本開示は、ビットレートの異なる信号を多重化する光変復調方法、光通信システム、光送信装置及び光受信装置に関する。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ−Ｔｏ−Ｔｈｅ−Ｈｏｍｅ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を利用した高速インターネットサービスは日常生活において必要不可欠なツールとなっている。特に近年ではクラウド利用の普及、モバイル端末利用の拡大に伴い、更なるネットワークの高速化についてのニーズが高まっている。コア／メトロネットワークの高速化技術に注目すると、非特許文献１では、１２０の波長（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ信号）に対して６つのモード、直交する２つの偏光状態、１６の直交位相振幅変調を利用した１３８Ｔｂｉｔ／ｓ、６５０ｋｍの光伝送に成功したことが報告されている。また、非特許文献２では、４６のＷＤＭ信号に対して、３２のマルチコアファイバ、直交する２つの偏光状態、１６の直交位相振幅変調を利用した１Ｐｂｉｔ／ｓ、２０５．６ｋｍの報告がなされている。このようにコア／メトロネットワークの高速化技術は、光の物理量である周波数（波長）、偏光、位相、光のモード状態を駆使し、更には媒体である光ファイバをマルチコア化することで高速化を狙った方法が近年ではトレンドとなっている。

一方で、通信事業者収容局から加入者宅までのアクセスネットワークについては、面的に展開されている加入者を効率よく、かつ経済的に収容するために、通信事業者の収容局に設置される終端装置（ＯＬＴ： Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と加入者宅に設置される宅内装置（ＯＮＵ： Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とを光スプリッタ等の光合分波デバイスを用いて時間軸上で多重化することにより、ファイバや装置を共有するＴＤＭ−ＰＯＮ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムが主に利用されている。ＴＤＭベースのＰＯＮシステムの高速化については、現行、１Ｇｂｉｔ／ｓの１Ｇ−ＥＰＯＮ（ｇｉｇａｂｉｔ−ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＯＮ）が主に国内で利用されているが、１０倍のスループットを実現する１０Ｇ−ＥＰＯＮや、現在ではＷＤＭとの組み合わせにより帯域を拡大した４０−Ｇｂｉｔ／ｓ級、１００−Ｇｂｉｔ／ｓ級の超高速ＰＯＮシステムに関する検討がＩＥＥＥやＩＴＵ−Ｔ等の標準化団体、国際会議で活発に議論されている。また、近年では、高速化だけではなく、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）、高精細映像配信サービス、動画アップロード等の多種多様なアプリケーションやサービスが普及・拡大していることを背景に、特許文献１、非特許文献３、非特許文献４に記載されるような時間軸と波長軸を最適に組み合わせることでマルチサービスを経済的に実現するＰＯＮの研究開発もトレンドとなっている。

特開平０５−２０６９８５号公報

Ｊｏｈｎ Ｖａｎ Ｗｅｅｒｄｅｎｂｕｒｇ， Ｒｏｌａｎｄ Ｒｙｆ， Ｊｕａｎ Ｃａｒｌｏｓ Ａｌｖａｒａｄｏ−Ｚａｃａｒｉａｓ， Ｒｏｂｅｒｔｏ Ａ． Ａｌｖａｒｅｚ−Ａｇｕｉｒｒｅ， Ｎｉｃｏｌａｓ Ｋ． Ｆｏｎｔａｉｎｅ， Ｈａｏｓｈｕｏ Ｃｈｅｎ， Ｒｏｄｒｉｇｏ Ａｍｅｚｃｕａ−Ｃｏｒｒｅａ， Ｔｏｎ Ｋｏｏｎｅｎ， ａｎｄ Ｃｈｉｇｏ Ｏｋｏｎｋｗｏ， ‘１３８ Ｔｂｉｔ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ６５０ ｋｍ Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ ６−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ’， Ｔｈ．ＰＤＰ．Ａ．４， Ｐｒｏｃ ＥＣＯＣ２０１７ Ｔ． Ｋｏｂａｙａｓｈｉ， Ｍ． Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｆ． Ｈａｍａｏｋａ， Ｋ． Ｓｈｉｂａｈａｒａ， Ｔ． Ｍｉｚｕｎｏ， Ａ． ｓａｎｏ， Ｈ． Ｋａｗａｋａｍｉ， Ａ． Ｉｓｏｄａ， Ｍ． Ｎａｇａｔａｎｉ， Ｈ． Ｙａｍａｚａｋｉ， Ｙ． Ｍｉｙａｍｏｔｏ， Ｙ． Ａｍｍａ， Ｙ． Ｓａｓａｋｉ， Ｋ． Ｔａｋｅｎａｇａ， Ｋ． Ａｉｋａｗａ， Ｋ． Ｓａｉｔｏｈ， Ｙｏｎｇ−ｍｉｎ Ｊｕｎｇ， Ｄ． Ｊ． Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ， Ｋ． Ｐｕｌｖｅｒｅｒ， Ｍ． Ｂｏｈｎ， Ｍｄ． Ｎｏｏｒｕｚｚａｍａｎ， ａｎｄ Ｔ． Ｍｏｒｉｏｋａ， ‘１−Ｐｂ／ｓ （３２ ＳＤＭ／４６ ＷＤＭ／７６８ Ｇｂ／ｓ） Ｃ−ｂａｎｄ Ｄｅｎｓｅ ＳＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ２０５．６−ｋｍ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ ｕｓｉｎｇ ９６−Ｇｂａｕｄ ＰＤＭ−１６ＱＡＭ Ｃｈａｎｎｅｌｓ’， Ｔｈ５Ｂ．１， Ｐｒｏｃ ＯＦＣ２０１７ Ｇ． Ｔａｌｌｉ， Ｓ． Ｐｏｒｔｏ， Ｄ． Ｃａｒｅｙ， Ｎ． Ｂｒａｎｄｏｎｉｓｉｏ， Ａ． Ｎａｕｇｈｔｏｎ， Ｐ． Ｏｓｓｉｅｕｒ， Ｐ． Ｔｏｗｎｓｅｎｄ， Ｒ． Ｂｏｎｋ， Ｔ． Ｐｆｅｉｆｆｅｒ， Ｆ． Ｓｌｙｎｅ， Ｓ． ＭｃＧｅｔｔｒｉｃｋ， Ｃ． Ｂｌｕｍｍ， Ｍ． Ｒｕｆｆｉｎｉ， Ａ． Ｈｉｌｌ， Ｄ． Ｐａｙｎｅ， Ｎ． Ｐａｒｓｏｎｓ， ‘Ｍｕｌｔｉ−ｓｅｒｖｉｃｅ ＳＤＮ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｌｏｎｇ−ｒｅａｃｈ ｏｐｔｉｃａｌ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ，’ ＷＯＮ１， Ｐｒｏｃ ＥｕＣＮＣ２０１７ Ｙ． Ｓｅｎｏｏ， Ｔ． Ｙｏｓｈｉｄａ， Ｓ． Ｋａｎｅｋｏ， Ｊ． Ｓｕｇａｗａ， Ｋ． Ｗａｋａｙａｍａ， Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， Ｋ． Ｓｕｚｕｋｉ， ａｎｄ Ａ． Ｏｔａｋａ， ‘５１２−ＯＮＵ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｏａｄ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ Ｗｉｔｈ Ｆｅｗ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｒｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ４０ Ｇｂｐｓ λ−Ｔｕｎａｂｌｅ ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ，’ ＩＥＥＥ／ＯＳＡ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ．， Ｖｏｌ． ７， Ｉｓｓｕｅ１２， ｐｐ． Ｂ２０２−Ｂ２１１， ２０１５．

前述したようにアクセスネットワークでは、“経済性”が重視されることから、コア／メトロネットワークで利用されている位相や偏光状態を利用した変復調技術は、高価な光送信器／受信器が必要とされるため、光の振幅成分をＯＮ／ＯＦＦすることによって変調を行う強度変調、その変調速度にマッチした帯域を持つＰＤ（Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）で受信する直接検波方式が主に採用されている。

また、ＰＯＮシステムでマルチサービスを経済的に実現するためには、サービスやアプリケーション毎に最適なビットレートや帯域が異なることが予想されるため、ビットレート毎に強度変調を施し、時間軸上で多重化する方法、もしくは波長軸上で多重化する方法が一般的である。図１は、時間軸上（ＴＤＭ）でマルチサービスを収容するＰＯＮシステムを示している。図中の各符号は次の通りである。１は通信事業者の収容局に設置されるＯＬＴ、１ＡはＯＬＴ内に設置される光送信器、２Ａ−１〜２Ａ−ｎはｎ個の宅内装置ＯＮＵ、３Ａはｎ対１の光スプリッタ、４Ａは主加入者光ファイバ回線、５Ａはｎ本の分岐加入者光ファイバ回線、６Ａは下り方向のタイムチャートである。サービスＡ〜サービスＮ中の最も高速なビットレートを必要とするサービスに対して光送信器１Ａの帯域を選び、ＴＤＭにてフレームを伝送、各ＯＮＵは自身のフレーム以外を破棄することで、異なるビットレートのサービスをＰＯＮにて経済的に収容することが可能である。なお、ｎ及びＮは２以上の整数である。

図２は、波長軸上（ＷＤＭ）でマルチサービスを実現するＰＯＮシステムを示している。一部、図中の符号は図１で示した符号と同一である。本方式は、サービス毎に異なる波長を割り当てることでマルチサービスを実現する。１Ｂ−１〜１Ｂ−ｎは波長λ１〜λｎの光を出力するｎ個の送信器、２Ｂは波長λ１〜λｎを合波する光合波器、３Ｂ−１〜３Ｂ−ｎは特定の波長を透過するＷＤＭフィルタ、６Ｂは下り方向のタイムチャートである。ＯＬＴ側に設置された光送信器１Ｂ−１〜１Ｂ−ｎは各サービスに対応するビットレートで変調した異なる波長の光信号を出力し、各ＯＮＵはサービスに対応した波長を透過するＷＤＭフィルタ３Ｂ−１〜３Ｂ−ｎを備えることで異なるビットレートを持つマルチサービスをＰＯＮにて収容することが可能である。

図１のＴＤＭ方式は同一の波長で時間的に分割してサービスを多重化しているため必要となる送信器は１つで済む。しかし、ＴＤＭ方式には、伝送帯域を複数サービス（図１ではＮ）でシェアするため、ある特定サービスの単位時間当たりの帯域は１／Ｎとなり、多重数Ｎによって帯域の拡大が困難という課題がある。

一方、図２のＷＤＭ方式は、サービス毎に異なる波長を割り当てているため帯域占有型のサービスを提供できる。しかし、ＷＤＭ方式には、サービス毎に異なる波長の送信器が必要となるため送信器のコストが図１と比較してＮ倍となり、コスト低減が困難という課題がある。

特許文献１、非特許文献３、非特許文献４は、ＴＤＭとＷＤＭのハイブリッド方式によりマルチサービスを実現する方法が提案されているが、利用する波長、即ち送信器数をＭ（但し、Ｍは整数であってＭ＜Ｎである。）とすると、ある特定サービスが占める帯域はＭ／Ｎ、送信器のコストは、図１と比較してＭ倍となるため根本的な解決にはならない。

そこで、本発明は、上記課題を解決するため、サービス多重時にコストの上昇と帯域減少を抑えることができる光変復調方法、光通信システム、光送信装置及び光受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光変復調方法は、ビットレートが異なる複数サービスを前記ビットレートが整数倍の条件下で、１つの送信器で簡易な構成により経済的に帯域占有型のマルチサービスを実現することとした。

具体的には、本発明に係る光送信装置は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成する変調器と、
前記変調器が生成した前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する光送信器と、
を備える。

本光送信装置は、ビットレートを互いに２以上の整数倍の関係とし、ビットレートが高いほど振幅を小さくしておき、立上りおよび立下りのタイミングを一致させた複数の２値信号を加算して多値信号を生成し、１つの光源からの光を変調する。つまり、変調信号として多値信号を生成することで１つの送信器で多数のサービスを多重することができる。従って、本発明は、サービス多重時にコストの上昇と帯域減少を抑えることができる光送信装置を提供することができる。

また、本発明に係る光受信装置は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現した変調信号で振幅変調された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成する光受信器と、
前記複数の２値信号のビットの組み合わせの数より１つ少ない閾値で前記受信信号に含まれる全ての振幅値を識別することで前記複数の２値信号のビットの組み合わせを判定し、加算されている前記複数の２値信号のビットを判別する分波器と、
を備える。

前記光送信装置でサービス多重された光信号に対して、本光受信装置は、多値信号のすべての振幅値を識別可能な複数の閾値を設定しており、受信した光信号を光電変換した多値信号の振幅と該複数の閾値とを比較する。本光受信装置は、その結果に基づいて多重されている２値信号のビットを判定する。従って、本発明は、サービス多重時にコストの上昇と帯域減少を抑えることができる光受信装置を提供することができる。

また、本発明に係る他の光受信装置は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現した変調信号で振幅変調された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成する光受信器と、
前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する分波器と、
を備える。

本光受信装置は、閾値を用いず、アナログ回路で演算し、多重されている２値信号を抽出する。従って、本発明は、サービス多重時にコストの上昇と帯域減少を抑えることができる光受信装置を提供することができる。

本発明に係る光送信装置及び光受信装置を用いることで、ビットレートが異なる複数サービスを前記ビットレートが整数倍の条件下で、１つの送信器で簡易な構成により経済的に帯域占有型のマルチサービスを実現する変復調方式、及び前記変復調方式を利用したＰＯＮシステムを提供することができる。

すなわち、本発明に係る光変復調方法は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信手順と、
前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせの数より１つ少ない閾値で前記受信信号に含まれる全ての振幅値を識別することで前記複数の２値信号のビットの組み合わせを判定し、加算されている前記複数の２値信号のビットを判別する受信手順と、
を行う。

そして、本発明に係る光通信システムは、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信回路と、
前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせの数より１つ少ない閾値で前記受信信号に含まれる全ての振幅値を識別することで前記複数の２値信号のビットの組み合わせを判定し、加算されている前記複数の２値信号のビットを判別する受信回路と、
を備える。

また、本発明に係る他の光変復調方法は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信手順と、
前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する受信手順と、
を行う。

そして、本発明に係る他の光通信システムは、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信回路と、
前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する受信回路と、
を備える。

以上のように、本発明は、サービス多重時にコストの上昇と帯域減少を抑えることができる光変復調方法、光通信システム、光送信装置及び光受信装置を提供することができる。

ＴＤＭによるマルチサービス対応ＰＯＮシステムを説明する図である。 ＷＤＭによるマルチサービス対応ＰＯＮシステムを説明する図である。 本発明に係る光送信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光送信装置において多値信号を生成するタイムチャートである。 本発明に係る光送信装置が出力する出力波形である。 本発明に係る光送信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光送信装置において多値信号を生成するタイムチャートである。 本発明に係る光送信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光受信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光受信装置において多値信号から２値信号を判定する方法を説明する図である。 本発明に係る他の光受信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光受信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光受信装置を説明するブロック図である。 本発明に係る光通信システムを説明するブロック図である。

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形態であり、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３は、本実施形態の光送信装置１０１を説明するブロック図である。光送信装置１０１は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成する変調器１Ｃと、
変調器１Ｃが生成した前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する光送信器１Ａと、
を備える。

本実施形態では、本発明の技術を簡単に説明するために高速ビットレートと低速ビットレートを利用する２サービスとする。一部、図中の符号は図１で示した符号と同一である。１０はＡ ｂｉｔ／ｓ（サービスＡ）の低速ビットレートデータ生成部、１１はＢ ｂｉｔ／ｓ（サービスＢ）の高速ビットレートデータ生成部、１２は低速ビットレートデータ生成部１０から出力された信号振幅を調整する振幅調整部、１３は高速ビットレートデータ生成部１１から出力された信号振幅を調整する振幅調整部、１４は低速ビットレート信号と高速ビットレート信号を合波する合波器（例えば、コンバイナが挙げられる）、１５は低速ビットレートと高速ビットレートの周波数同期を取るためのクロック部、を示している。変調器１Ｃは、低速ビットレートデータ生成部１０、高速ビットレートデータ生成部１１、振幅調整部（１２、１３）、合波器１４及びクロック部１５を有する。

図４は、図３のポジション“ａ”、“ｂ”、“ｃ”でのタイムチャート示している。ここでは、低速ビットレート側の振幅調整部１３からの信号振幅を例えば２００ｍＶｐｐ、高速ビットレート側の振幅調整部１４からの信号振幅を１００ｍＶｐｐとしている。なお、本実施形態では、Ａ ｂｉｔ／ｓとＢ ｂｉｔ／ｓは整数倍の関係にあり、高速ビットレート側Ｂ ｂｉｔ／ｓ＝２×Ａ ｂｉｔ／ｓとしている。

ここで、低速ビットレートと高速ビットレートのビットの組み合わせは、
（低速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、１）
（低速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、０）
（低速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、１）
（低速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、０）
の４パターンである。図４のｔ＝０、ｔ＝１、ｔ＝２、ｔ＝３、ｔ＝４は高速ビットレート側の２倍のサンプリングポイントを示している。以下、各サンプリングポイントでの取りうる振幅について説明する。

（ｔ＝０の時）
低速ビットレート側、及び高速ビットレート側はビットの立上り／立下り（即ち、“１”から“０”への遷移、もしくは“０”から“１”への遷移）である。このため、ＤＣブロック等のデバイスを介して直流成分を除去した場合、信号は０Ｖ中心となり、取りうる振幅範囲は以下の通りとなる。
［式１］
・低速ビットレート
−１００ｍＶ≦Ｖ_{低速ビットレート}≦１００ｍＶ
［式２］
・高速ビットレート
−５０ｍＶ≦Ｖ_{高速ビットレート}≦５０ｍＶ

従って、合波器１４による合波後の合成振幅は、以下の通りとなる。
［式３］
−１５０ｍＶ≦Ｖｍｕｘ≦１５０ｍＶ

（ｔ＝１の時）
低速ビットレートの取りうるビットは、“１”もしくは“０”であるため、以下の通りとなる。
［式４］
・低速ビットレート
Ｖ_{低速ビットレート}＝−１００ｍＶ ｏｒ １００ｍＶ
高速ビットレートの取りうるビットも同様に“１”もしくは“０”であるため、以下の通りとなる。
［式５］
・高速ビットレート
Ｖ_{高速ビットレート}＝−５０ｍＶ ｏｒ ５０ｍＶ

従って、その組み合わせによる合波器１４での合波後の合成振幅は以下の通りとなる。
［式６］
組合せ（０，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝−１５０ｍＶ、
組合せ（０，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝−５０ｍＶ、
組合せ（１，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝５０ｍＶ、
組合せ（１，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝１５０ｍＶ

（ｔ＝２の時）
低速ビットレートの取りうる振幅は式４、高速ビットレート側はビットの立上り／立下りとなるため式２の振幅範囲となり、合波器１４での合波後の合成振幅は以下の通りとなる。
［式７］
−１５０≦Ｖｍｕｘ≦−５０ｍＶ
［式８］
５０≦Ｖｍｕｘ≦１５０ｍＶ

（ｔ＝３の時）
ｔ＝１と同様であるため、合波器１４での合波後の合成出力は式６となる。

（ｔ＝４の時）
ｔ＝０と同様であるため、合波器１４での合波後の合成出力は式３となる。

以上より、合波器１４での合波後の出力波形をサンプリングオシロスコープで観測すると図５で示される波形となる。図５は、実際に２．５Ｇｂｐｓと５Ｇｂｐｓをパルスパターンジェネレータで発生させ合波器１４で合波した後の出力波形を示している。なお、本実施形態では、低速ビットレート側信号振幅を２００ｍＶｐｐ、高速ビットレート側の信号振幅を１００ｍＶｐｐと具体的な値を用いたが、低速ビットレートの信号振幅をＶ_ａ、高速ビットレート側の信号振幅をＶ_ｂとした場合、Ｖ_ａ＞Ｖ_ｂの関係が成立すれば同様の効果が得られる。このように２つのビットレートの異なる信号をビットレートが整数倍の条件下で１つの送信器で簡易な構成により変調し、出力することが可能である。

（実施形態２）
図６は、本実施形態の光送信装置１０２を説明するブロック図である。光送信装置１０２は、高速ビットレート、中速ビットレート、低速ビットレートの３ビットレートとなった点で実施形態１の光送信装置１０１と相違する。図６において、符号は図３で示した符号と同一である。１６は中速ビットレートデータ生成部、１７は中速ビットレート振幅調整部、を示している。

図７は図６の符号“ａ’”、“ｂ’”、“ｃ’”、“ｄ’”でのタイムチャート示している。ここでは、低速ビットレート側の振幅調整部１２からの信号振幅を例えば４００ｍＶｐｐ、中速ビットレート側の振幅調整部１７からの信号振幅を２００ｍＶｐｐ、高速ビットレート側の振幅調整部１３からの信号振幅を１００ｍＶｐｐとし、これらのビットレート間には整数倍の関係にあり、本実施形態では中速ビットレートは低速ビットレートの２倍、高速ビットレートは低速ビットレートの４倍のビットレートとしている。

これら３ビットレートでのビットの組み合わせは、
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、１、１）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、１、０）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、０、１）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（１、０、０）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、１、１）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、１、０）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、０、１）
（低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレート）＝（０、０、０）
の８パターンとなる。図７のｔ＝０〜ｔ＝８は高速ビットレート側の２倍のサンプリングポイントを示している。以下、各サンプリングポイントでの取りうる振幅について説明する。

（ｔ＝０の時）
低速ビットレート側、中速ビットレート、高速ビットレートはビットの立上り／立下り（即ち、“１”から“０”への遷移、もしくは“０”から“１”への遷移）であるため、ＤＣブロック等のデバイスを介して直流成分をｃｕｔした場合は０Ｖ中心となり、取りうる振幅範囲は以下の通りとなる。
［式９］
・低速ビットレート
−２００ｍＶ≦Ｖ_{低速ビットレート}≦２００ｍＶ
［式１０］
・中速ビットレート
−１００ｍＶ≦Ｖ_{中速ビットレート}≦１００ｍＶ
［式１１］
・高速ビットレート
−５０ｍＶ≦Ｖ_{高速ビットレート}≦５０ｍＶ

従って、合波器１４による合波後の合成振幅は、以下の通りとなる。
［式１２］
−３５０ｍＶ≦Ｖｍｕｘ≦３５０ｍＶ

（ｔ＝１の時）
低速ビットレート、中速ビットレート、高速ビットレートの取りうるビットは、“１”もしくは“０”であるため、以下の通りとなる。
［式１３］
・高速ビットレート
Ｖ_{低速ビットレート}＝−２００ｍＶ ｏｒ ２００ｍＶ
［式１４］
・中速ビットレート
Ｖ_{中速ビットレート}＝−１００ｍＶ ｏｒ １００ｍＶ
［式１５］
・高速ビットレート
Ｖ_{高速ビットレート}＝−５０ｍＶ ｏｒ ５０ｍＶ

従って、その組み合わせによる合波器１４合波後の合成振幅は以下の通りとなる。
［式１６］
組合せ（０，０，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝−３５０ｍＶ、
組合せ（０，０，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝−２５０ｍＶ、
組合せ（０，１，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝−１５０ｍＶ、
組合せ（０，１，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝−５０ｍＶ、
組合せ（１，０，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝５０ｍＶ、
組合せ（１，０，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝１５０ｍＶ、
組合せ（１，１，０）の場合、Ｖｍｕｘ＝２５０ｍＶ、
組合せ（１，１，１）の場合、Ｖｍｕｘ＝３５０ｍＶ

（ｔ＝２の時）
低速ビットレートの取りうる振幅は式１３、中速ビットレートの取りうる振幅は式１４、高速ビットレートの取りうる振幅は式１１であるため、合波器１４合波後の合成振幅は以下の通りとなる。
［式１７］
２５０≦Ｖｍｕｘ≦３５０ｍＶ
［式１８］
５０≦Ｖｍｕｘ≦１５０ｍＶ
［式１９］
−１５０≦Ｖｍｕｘ≦−５０ｍＶ
［式２０］
−３５０≦Ｖｍｕｘ≦−２５０ｍＶ

（ｔ＝３の時）
ｔ＝１と同様であるため、合波器１４合波後の合成出力は式１６となる。

（ｔ＝４の時）
低速ビットレートの取りうる振幅は式１３、中速ビットレート、高速ビットレートの取りうる振幅範囲は、式１０−１１であるため、合波器１４合波後の合成出力は、以下の通りである。
［式２１］
−３５０≦Ｖｍｕｘ≦−５０ｍＶ
［式２２］
５０≦Ｖｍｕｘ≦３５０ｍＶ

（ｔ＝５の時）
ｔ＝１と同様であるため、合波器１４合波後の合成出力は式１６となる。

（ｔ＝６の時）
ｔ＝２と同様であるため、合波器１４合波後の合成出力は式１７〜２０となる。

（ｔ＝７の時）
ｔ＝１と同様であるため、合波器１４合波後の合成出力は式１６となる。

（ｔ＝８の時）
ｔ＝０と同様であるため、合波器１４合波後の合成出力は式１２となる。

以上より、合波器１４での合波後の出力波形をサンプリングオシロスコープで観測すると図７の“ｄ’”で示される波形となる。なお、本実施形態では、低速ビットレート側信号振幅を４００ｍＶｐｐ、中速ビットレート側信号振幅を２００ｍＶｐｐ、高速ビットレート側の信号振幅を１００ｍＶｐｐとしているが、低速ビットレートの信号振幅をＶ_ａ、中速ビットレート側の信号振幅をＶ_ｂ、高速ビットレート側の信号振幅をＶ_ｃとした場合、Ｖ_ａ＞Ｖ_ｂ＞Ｖ_ｃの関係が成立すれば同様の効果が得られる。このように３つのビットレートを持つ信号をビットレートが整数倍の条件下で１つの送信器で簡易な構成により変調し、出力することが可能である。

（実施形態３）
図８は、本実施形態の光送信装置１０３を説明するブロック図である。光送信装置１０３は、扱うビットレートをＮに一般化した点で実施形態１の光送信装置１０１及び実施形態２の光送信装置１０２と相違する。

３１はＡビットレートデータ生成部、３２はＡビットレート振幅調整部、３３はＢビットレートデータ生成部、３４はＢビットレート振幅調整部、３５はＮビットレートデータ生成部、３６はＮビットレート振幅調整部、３７はＮ：１の合波器、を示している。変調器１Ｃは、各ビットレートデータ生成部（３１、３３、３５）、各振幅調整部（３２、３４、３６）、合波器３７及びクロック部１５を有する。

Ｎ個のビットレート間は整数倍の関係にあり、最低ビットレートをＡ ｂｉｔ／ｓとすると、Ｂ＝ａ×Ａ、Ｃ＝ｂ×Ｂ、Ｄ＝ｃ×Ｃ、・・・（但し、ａ、ｂ、・・・は１より大きい整数）、振幅間は、Ｖａ＞Ｖｂ＞・・・＞Ｖｎ（Ａビットレートの振幅値Ｖａ、・・・、Ｎビットレートの振幅値Ｖｎとした）の関係が成立した場合、実施形態１や実施形態２で示した異なるビットレートを１つの送信器で簡易な構成により変調し、出力することが可能である。

（実施形態４）
図９は、本実施形態の光受信装置２０１を説明するブロック図である。光受信装置２０１は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現した変調信号で振幅変調された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成する光受信器４１と、
前記複数の２値信号のビットの組み合わせの数より１つ少ない閾値で前記受信信号に含まれる全ての振幅値を識別することで前記複数の２値信号のビットの組み合わせを判定し、加算されている前記複数の２値信号のビットを判別する分波器２Ｄと、
を備える。

本実施形態では、実施形態１の光送信装置１０１が変調した信号を復調する光受信装置について説明する。本実施形態では、復調技術を簡単に説明するために高速ビットレートと低速ビットレートの２ビットレート（２サービス）とする。４０は光ファイバ、４１は入力された光を電流に変換するＰＤ、４２は電流を電圧に変換するＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、４３は低速ビットレートの帯域幅を持つＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、４４は３閾値判定回路（図中、Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ｔｈ２＜Ｖ_ｔｈ３の閾値関係とする）、を示している。分波器２Ｄは、ＴＩＡ４２、ＬＰＦ４３及び３閾値判定回路４４を有する。

ＰＤ４１に入力された変調光は電流に変換され、ＴＩＡ４２を介して電圧に変換される。ＴＩＡ４２出力後の信号を２方路に分け、その１方路を低速ビットレート側の帯域幅を持つＬＰＦ４３を通過させることで高周波成分をカットし、低速ビットレート信号を抽出することができる。

図１０は、３閾値判定回路４４が高速ビットレート側の信号を抽出するための方法を説明する図である。３閾値判定回路４４は、３つの閾値（Ｖ_ｔｈ１、Ｖ_ｔｈ２、Ｖ_ｔｈ３）を持ち、以下の判定ロジックで高速ビットレート側の信号を抽出する。３つの閾値を持つ閾値判定回路４４は、例えば、コンパレータ等の比較器を組み合せることで実現可能である。
［式２３］
Ｖ_ｔｈ３＜Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式２４］
Ｖ_ｔｈ２＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ３ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式２５］
Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ２ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式２６］
Ｖ_ｔｈ１＞Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“０”

ここで、各閾値は次のように設定する。低速ビットレート側が“１”、高速ビットレート側が“０”である信号を受信した時のＴＩＡの出力電圧をＶ_ａ、低速ビットレート側が“０”、高速ビットレート側が“１”である信号を受信した時のＴＩＡの出力電圧Ｖ_ｂとし、Ｖ_ａ＞Ｖ_ｂとすると閾値は以下の式に従う。
［式２７］
Ｖ_ｔｈ１＝Ｖ_ｂ／２
［式２８］
Ｖ_ｔｈ２＝（Ｖ_ａ＋Ｖ_ｂ）／２
［式２９］
Ｖ_ｔｈ３＝Ｖ_ａ＋Ｖ_ｂ／２

このように２つの異なるビットレートを持つ信号をビットレートが整数倍の条件下で変調した場合、送信側と同様の簡易な構成により低速ビットレート側と高速ビットレート側の信号に分けて抽出することができる。なお、図９では、ＴＩＡ４２の出力を２方路に分岐する構成としているが、ＴＩＡ４２出力後に線形性の高い増幅器を設置し、閾値判定回路の閾値（Ｖ_ｔｈ１〜Ｖ_ｔｈ３）に増幅器の利得を乗算したものとすれば、その出力を分岐して利用しても同様の効果が得られる。

（実施形態５）
図１１は、本実施形態の光受信装置２０２を説明するブロック図である。光受信装置２０２は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現した変調信号で振幅変調された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成する光受信器４１と、
前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する分波器２Ｄaと、
を備える。

本実施形態では、実施形態１の光送信装置１０１が変調した信号を復調する他の方式の光受信装置について説明する。光受信装置２０２は、高速ビットレート側の信号をアナログ回路を用いて抽出する点が実施形態４の光受信装置２０１との相違点である。本実施形態では、第４実施形態と同様に高速ビットレートと低速ビットレートの２ビットレート（２サービス）とする。一部、図中の符号は図９で示した符号と同一である。４５はＬＰＦ４３と同程度の時定数を持つ遅延回路、４６は減算回路を示す。分波器２Ｄａは、ＴＩＡ４２、ＬＰＦ４３、遅延回路４５及び演算回路４６を有する。

低速ビットレート側の帯域幅を持つＬＰＦ４３を通過させることで高周波成分をカットし、低速ビットレート信号を抽出する点は実施形態４と同様である。分波器２Ｄａは、ＴＩＡ４２の出力（低速ビットレートと高速ビットレートの合成信号の電圧）からＬＰＦ４３出力の低速ビットレートの信号の電圧を減算することで高速ビットレート信号を抽出する。

減算回路４６は、例えばオペアンプが挙げられ、図中の抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４である時、出力電圧Ｖ＝（Ｖ_ｉｎ２−Ｖ_ｉｎ１）となることが知られている。なお、遅延回路４５は合成信号と低速ビットレート信号のタイミングを合せるために設置したものであって、信号線等により合成信号と低速ビットレートのタイミングが合っていれば省略可能である。このように２つのビットレートを持つ信号をビットレートが整数倍の条件下で変調した場合、送信側と同様の簡易な構成により低速ビットレート側と高速ビットレート側の信号に分けて抽出することができる。

（実施形態６）
図１２は、本実施形態の光受信装置２０３を説明するブロック図である。光受信装置２０３は、高速ビットレート、中速ビットレート、低速ビットレートの３ビットレートとなった点で実施形態４の光受信装置２０１と相違する。光受信装置２０３は、実施形態２の光送信装置１０２が変調した光信号を復調する。図中の符号は図９で示した符号と同一である。４７は中速ビットレート識別用の７閾値判定回路、４８は高速ビットレート識別用の７閾値判定回路（いずれも閾値関係は、Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ｔｈ２＜Ｖ_ｔｈ３＜Ｖ_ｔｈ４＜Ｖ_ｔｈ５＜Ｖ_ｔｈ６＜Ｖ_ｔｈ７）を示している。分波器２Ｄは、ＴＩＡ４２、ＬＰＦ４３、及び７閾値判定回路（４７、４８）を有する。

ＰＤ４１に入力された変調光は電流に変換され、ＴＩＡ４２を介して電圧に変換される。ＴＩＡ４２を出力した後の信号を３方路に分け、その１方路を低速ビットレート側の帯域幅を持つＬＰＦ４３を通過させることで高周波成分をカットし、低速ビットレート信号を抽出する。

中速ビットレート、高速ビットレートについては、７つの閾値をもつ閾値判定回路（４７、４８）が以下の判定ロジックで抽出する。
まず、高速ビットレートとして閾値判定回路４７は次のように判定する。
［式３０］
Ｖ_ｔｈ７＜Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式３１］
Ｖ_ｔｈ６＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ７ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式３２］
Ｖ_ｔｈ５＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ６ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式３３］
Ｖ_ｔｈ４＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ５ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式３４］
Ｖ_ｔｈ３＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ４ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式３５］
Ｖ_ｔｈ２＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ３ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式３６］
Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ２ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式３７］
Ｖ_ｔｈ１＞Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“０”

次に、中速ビットレートとして閾値判定回路４８は次のように判定する。
［式３８］
Ｖ_ｔｈ７＜Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式３９］
Ｖ_ｔｈ６＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ７ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式４０］
Ｖ_ｔｈ５＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ６ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式４１］
Ｖ_ｔｈ４＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ５ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式４２］
Ｖ_ｔｈ３＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ４ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式４３］
Ｖ_ｔｈ２＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ３ であれば高速ビットレート側の信号は“１”
［式４４］
Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_ｔｈ２ であれば高速ビットレート側の信号は“０”
［式４５］
Ｖ_ｔｈ１＞Ｖ_入力電圧 であれば高速ビットレート側の信号は“０”

なお、ＴＩＡ４２の出力において、ビットの組み合わせで電圧の和が重複しないように光信号を光送信装置１０２で変調しておく。例えば、低速ビットレート側の電圧をＶ_ａ、中速ビットレートの電圧をＶ_ｂ、高速ビットレートの電圧をＶ_ｃとした時に、Ｖ_ａ＝４Ｖｃ、Ｖ_ｂ＝２Ｖ_ｃのように各ビットレートの電圧値を設定しておく。

ここで、各閾値は次のように設定する。
［式４６］
Ｖ_ｔｈ１＝Ｖ_ｃ／２
［式４７］
Ｖ_ｔｈ２＝（Ｖ_ｂ＋Ｖ_ｃ）／２
［式４８］
Ｖ_ｔｈ３＝Ｖ_ｂ＋Ｖ_ｃ／２
［式４９］
Ｖ_ｔｈ４＝（Ｖ_ａ＋Ｖ_ｂ＋Ｖ_ｃ）／２
［式５０］
Ｖ_ｔｈ５＝Ｖ_ａ＋Ｖ_ｃ／２
［式５１］
Ｖ_ｔｈ６＝Ｖ_ａ＋Ｖ_ｂ／２＋Ｖ_ｃ／２
［式５２］
Ｖ_ｔｈ７＝Ｖ_ａ＋Ｖ_ｂ＋Ｖ_ｃ／２

このように３つの異なるビットレートを持つ信号をビットレートが整数倍の条件下で変調した場合、送信側と同様の簡易な構成により低速ビットレート側と高速ビットレート側の信号に分けて抽出することができる。なお、図１２では、ＴＩＡ４２の出力を３方路に分岐する構成としているが、ＴＩＡ４２出力後に線形性の高い増幅器を設置し、閾値判定回路の閾値（Ｖ_ｔｈ１〜Ｖ_ｔｈ７）を式２７〜式２９に増幅器の利得を乗算したものとすれば、その出力を分岐して利用しても同様の効果が得られる。

（実施形態７）
図１３は、本実施形態の光受信装置２０４を説明するブロック図である。光受信装置２０４は、扱うビットレートをｎ個に一般化した点で実施形態４と６の光受信装置（２０１及び２０３）と相違する。

図中の符号は図１２で示した符号と同一である。各ビットレートは、１番目（Ｎ_１）、２番目（Ｎ_２）、・・・、ｋ番目（Ｎ_ｋ）、・・・、ｎ番目（Ｎ_ｎ）が各々整数倍の関係にあり、速度はＮ_１＜Ｎ_２＜・・・＜Ｎ_ｋ＜・・・＜Ｎ_ｎとする。この時、４９は２番目のビットレート（Ｎ_２）の信号を識別するための閾値判定回路、５０はｋ番目のビットレート（Ｎ_ｋ）の信号を識別するための閾値判定回路、５１はｎ番目のビットレート（Ｎ_ｎ）の信号を識別するための閾値判定回路、を示している。分波器２Ｄは、ＴＩＡ４２、ＬＰＦ４３及び２^ｎ−１閾値判定回路（４９〜５１）を有する。

ＰＤ４１に入力された変調光は電流に変換され、ＴＩＡ４２を介して電圧に変換される。ＴＩＡ４２を出力した後の信号をｎ方路に分け、その１方路を低速ビットレート側の帯域幅を持つＬＰＦ４３を通過させることで高周波成分をカットし、低速ビットレート信号を抽出することができる。

ｋ番目（Ｎ_ｋ）のビットレートの信号抽出については、２^ｎ−１の閾値をもつ閾値判定回路（４９〜５１）が以下の判定ロジックで抽出する。
まず、１番目（Ｎ_１）からｎ番目（Ｎ_ｎ）までのビットの組み合わせは、以下の式の右辺の行列の各行で示される２^ｎ通りが存在する。

ｋ番目のビットレート（Ｎ_ｋ）の信号が“１”の時は閾値判定回路の出力を“１”とし、“０”の時は出力を“０”とする判定ロジックとすれば、式５３の右辺の行列における第ｍ（ｍ＝２、３、・・・、２^ｎ−１）行に示されるビットの各組み合わせについて、ｋ番目の信号を抽出する閾値判定回路の判定ロジックおよび閾値を以下の式を満たすように定める。
［式５４］
Ｖ_{ｔｈ（ｍ−１）}＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_{ｔｈ（ｍ）}であれば信号は“１”（Ｘ_ｍｋ＝１の時）
［式５５］
Ｖ_{ｔｈ（ｍ−１）}＜Ｖ_入力電圧＜Ｖ_{ｔｈ（ｍ）}であれば信号は“０”（Ｘ_ｍｋ＝０の時）

なお、ｍ＝１の時は、すべてのｋにおいて、
Ｖ_入力電圧＜Ｖ_{ｔｈ（ｍ）}であれば信号は“０”
であり、ｍ＝２^ｎの時は、すべてのｋにおいて、
Ｖ_{ｔｈ（ｍ−１）}＜Ｖ_入力電圧であれば信号は“１”
である。

このようにｎ個の異なるビットレートを持つ信号をビットレートが整数倍の条件下で変調した場合、送信側と同様の簡易な構成によりｎ個のビットレート毎に信号を抽出することができる。なお、図１３では、ＴＩＡ４２の出力をｎ方路に分岐する構成としているが、ＴＩＡ４２出力後に線形性の高い増幅器を設置し、閾値判定回路の閾値に増幅器の利得を乗算したものとすれば、その出力を分岐して利用しても同様の効果が得られる。

（実施形態８）
図１４は、本実施形態の光通信システム３０１を説明するブロック図である。光通信システム３０１は、
ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信回路と、
前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせの数より１つ少ない閾値で前記受信信号に含まれる全ての振幅値を識別することで前記複数の２値信号のビットの組み合わせを判定し、加算されている前記複数の２値信号のビットを判別する受信回路と、
を備える。

光通信システム３０１は、実施形態１の変調方式と実施形態４の復調方式を利用したＯＮＵ毎に異なる高低の２ビットレートを出力するＰＯＮ方式である。図中の符号はこれまで示した符号と同一である。５２は低速ビットレート出力ポート、５３は高速ビットレート出力ポート、５４は下り方向のタイムチャートを示している。ＯＬＴは、実施形態１の光送信装置１０１と同じである。

ＯＮＵ＃１は、ＬＰＦ４３により高周波成分をカットし、低ビットレートのみの信号をポート５２から出力し、ＯＮＵ＃２は、３値閾値判定回路４４より高速ビットレートのみの信号をポート５３から出力する構成となっている。変調方式、復調方式の詳細原理については、これまでの説明と同様である。このように、ビットレートが整数倍の条件下でＯＮＵ毎に異なるビットレートを出力する場合、復調側で所望のビットレートを抽出する機能部のみを利用することで、１つの送信器を利用した簡易な構成により経済的に帯域占有型のマルチサービスが実現できる。

また、１つのＯＮＵが高速ビットレートと低速ビットレートを共に出力する場合は、実施形態４の光受信装置２０１の構成にすればよい。なお、実施形態５の光受信装置２０２の構成であってもよい。

なお、図１４では、説明を簡略化するために高低２ビットレートの構成を示したが、３ビットレートであれば、実施形態２の光送信装置１０２と実施形態６の光受信装置２０３の構成、Ｎビットレートであれば、実施形態３の光送信装置１０３と実施形態７の光受信装置２０４の構成で実現することができる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、便宜上、１つの送信器、即ち１波長での構成を示したが、複数の波長を持つ送信器をＯＬＴ側に設置し、ＷＤＭフィルタで合波した後、ＯＮＵ側のＷＤＭフィルタで波長毎に分波する構成とすることで、更なる帯域の拡張が可能である。

（発明の効果）
本発明により、ビットレートの異なる複数サービスを収容する光通信システムにおいて、ビットレートが整数倍の条件下で１つの送信器を利用した簡易な構成により経済的に帯域占有型のマルチサービスを実現する変復調方式、及び前記変復調方式を利用した光通信システムを提供することができる。

１Ａ：光送信器
１Ｃ：変調器
２Ｄ、２Ｄａ：分波器
４Ａ：主加入者光ファイバ回線
１０：低速ビットレートデータ生成部
１１：高速ビットレートデータ生成部
１２、１３：振幅調整部
１４：合波器（コンバイナ）
１５：クロック部
１６：中速ビットレートデータ生成部
１７：振幅調整部
３１、３３、３５：データ生成部
３２、３４、３６：振幅調整部
３７：合波器（コンバイナ）
４０：光ファイバ
４１：光受信器（ＰＤ）
４２：ＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
４３：ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）
４４：３閾値判定回路
４５：遅延回路
４６：演算回路
４７、４８：７閾値判定回路
４９〜５１：２^ｎ−１閾値判定回路
５２：低速ビットレート出力ポート
５３：高速ビットレート出力ポート

Claims (3)

1. ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信手順と、
   前記送信手順で送信された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する受信手順と、
   を行う光変復調方法。
2. ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現する変調信号を生成し、前記変調信号で振幅変調した光信号を送信する送信回路と、
   前記送信回路が送信した光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成し、前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する受信回路と、
   を備える光通信システム。
3. ビットレートが低速側に対して２以上の整数倍である、周波数同期した複数の２値信号を、ビットレートが高いほど振幅を小さくして加算し、前記複数の２値信号のビットの組み合わせを振幅値で表現した変調信号で振幅変調された光信号を光電変換し、前記変調信号に対応する受信信号を生成する光受信器と、
   前記受信信号をローパスフィルタで低速側を透過させて低速側信号を生成し、前記受信信号から前記低速側信号を減算することで前記受信信号から前記複数の２値信号を分離する分波器と、
   を備える光受信装置。

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