專利名稱：光電場發(fā)送器和光傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳送系統(tǒng)，更詳細(xì)地涉及適合于用光纖進行傳送的多值光信息的發(fā)送接收的光電場發(fā)送器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著波長數(shù)的增加和光信號的調(diào)制速度的高速化，光纖放大器的大致全部波段被使用，從而通過一條光纖可傳送的信息量(傳送容量)達到了光纖放大器性能的界限。為了進一步增大光纖的傳送容量，需要在信號調(diào)制方式上下工夫，在有限的頻帶中裝入多個光信號，從而提高頻帶的利用率。在無線通信領(lǐng)域中，從20世紀(jì)60年代起，通過多值調(diào)制技術(shù)，就實現(xiàn)了頻率利用率超過10的高效傳送。光纖傳送中，也希望進行多值調(diào)制，現(xiàn)有技術(shù)中進行了很多的研究。例如，非專利文獻1中公開了進行4值相位調(diào)制的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)，非專利文獻2中公開了組合4值振幅調(diào)制和8值相位調(diào)制后的32值振幅·相位調(diào)制。圖IA到圖ID是在用于光傳送的復(fù)數(shù)相位平面上表示了公知的各種調(diào)制方式的信號點的配置的說明圖，在復(fù)數(shù)相位平面(復(fù)數(shù)平面、相位面、IQ平面)上繪制了各種光多值信號的信號點(識別時刻的光電場的復(fù)數(shù)表示)。圖IA是IQ平面上的信號點的說明圖。各信號點可以用復(fù)數(shù)正交坐標(biāo)(IQ坐標(biāo))、 或圖中所示的用振幅r (η)和相位Φ (η)表示的極坐標(biāo)表示。圖IB表示作為相位角Φ (η)使用了 4個值(0、π/2、π、-η/2)、并在1個符號中傳送2比特的信息(00、01、11、10)的4值相位調(diào)制(QPSK)。圖IC表示在無線中廣泛使用的16值正交振幅調(diào)制(16QAM)。16QAM中，按格狀配置信號點，并可在1個符號中傳送4比特的信息。在圖示的例子中，Q軸坐標(biāo)表現(xiàn)了高位2 比特(10χχ、11χχ、01χχ、00χχ)的值，I 軸坐標(biāo)表現(xiàn)了低位 2 比特(xxlO、xxll、xxOl、χχΟΟ) 的值。已知由于該信號點配置可以增大信號點間的距離，所以接收靈敏度高。光通信中，報告了可使用相干光接收器，來實現(xiàn)這種正交振幅調(diào)制。例如，非專利文獻3中報告了使用相干光接收器的64QAM信號的發(fā)送接收的實驗例。所謂相干光接收器是指為了檢測出光信號的相位角而使用在接收器內(nèi)部配置的局部光源的接收器。同樣，圖ID表示在無線中廣泛使用的16值振幅相位調(diào)制(16APSK)。這里，說明作為光多值接收器的現(xiàn)有技術(shù)之一的相干接收方式、例如，非專利文獻 4所公開的相干光電場接收器。圖2是表示同時接收光信號的二個偏振波信息的偏振波分集型相干光電場接收器的結(jié)構(gòu)框圖。光纖傳送路徑中傳送的光多值信號作為輸入光信號 101，通過偏振波分離電路102-1，被分離為水平( 偏振波成分105和垂直(P)偏振波成分 106，而分別輸入到相干光電場接收器100-1、100-2。相干光電場接收器100-1中，作為光相位的基準(zhǔn)，使用了與輸入光信號101大致相同波長的局部激光光源103。將從局部激光光源103輸出的局部光104-1通過偏振波分離電路102-2分離為兩個局部光104-2和104-3，并輸入到相干光電場接收器100-1和100-2。在相干光電場接收器100-1的內(nèi)部，光相位分集電路(PDC) 107合成輸入光信號的S偏振波成分105和局部光104-2，生成由局部光和光多值信號的同相成分構(gòu)成的I (同相)成分輸出光108與由局部光和光多值信號的正交成分構(gòu)成的Q(正交)成分輸出光 109。兩者分別通過平衡型光接收器110-1、110-2加以接收后，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，分別通過A/D轉(zhuǎn)換器111-1、111-2進行時間取樣后，變?yōu)閿?shù)字化后的輸出信號112-1、 112-2。下面，如圖IA所示，將接收到的光多值信號101的光電場表示為r (η) exp (j Φ (η)),將局部光104-2、104-3的光電場假定為1 (本來包含光頻率成分，但省略了光頻率成分)。這里，r是光電場的振幅、Φ是光電場的相位、η是取樣序號。局部光104-2、 104-3實際上具有隨機的相位噪音或與信號光之間有稍微的差頻成分等。但是，這些成分是時間上緩慢的相位旋轉(zhuǎn)，由于可通過數(shù)字信號處理去除，所以可忽略這些成分。各平衡型光接收器110-1、110_2利用局部光104_2對輸入的光多值信號101進行零差檢波，而分別輸出以局部光為基準(zhǔn)的光多值信號的光電場的同相成分和正交成分。因此，通過式(1)表示從A/D轉(zhuǎn)換器111-1輸出的電信號112-1，通過式( 表示從A/D轉(zhuǎn)換器111-2輸出的電信號112-2。其中，為了簡便，將轉(zhuǎn)換效率等常數(shù)全部設(shè)為“ 1 ”。I (n) = r (η) cos (Φ (η)) · · · (1)Q (η) = r (η) sin (Φ (η)) · · · (2)由此，在相干光電場接收器中，可以從接收到的光多值信號101中簡單獲得表示光電場ι·(η)ΘΧρ(Φ(η))的所有信息(I、Q兩個成分)，并可進行多值光信號接收。數(shù)字運算電路113是復(fù)數(shù)電場運算電路，可以通過提供光信號在傳送過程中受到的線性劣化(例如，波長分散)等的逆函數(shù)，來抵消其影響。進一步，進行時鐘提取和再取樣等處理，并對這些處理后的光電場成分輸出其同相成分114-1、正交成分114-2。如前所述，相干光電場接收器100-1可以得到輸入光信號101的S偏振波成分的電場信息，但是由于光信號的偏振波狀態(tài)在光纖傳送中隨機改變，所以還需要接收P偏振波成分。因此，相干光電場接收器100-2同樣接收光多值信號101的P偏振波成分，而輸出作為其電場信息的輸出信號114-3、114-4。數(shù)字運算 符號判斷電路115對從前述的各數(shù)字運算電路113輸出的各偏振波的 I、Q成分進行偏振波狀態(tài)的轉(zhuǎn)換而消除偏振波狀態(tài)的變動。之后，例如通過比較圖IC所示的信號點配置與各偏振波的I、Q成分，來高精度判斷傳送了哪個符號，從而輸出多值數(shù)字信號116。若利用前述的相干光電場接收器，則可得到接收信號的全部電場信息，原理上，無論是多么復(fù)雜的多值信號都可接收。但是，這種相干光電場接收器的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜而有價格昂貴的問題。即，由于是在接收器內(nèi)設(shè)置局部光源，且接收S和P這兩個偏振波的分集結(jié)構(gòu)，所以有接收器的規(guī)模為2倍以上等的問題。另一方面，圖3是之前我們提出的對應(yīng)于本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題的相位預(yù)積分型光多值信號傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。本方式不使用局部光源，可通過使用光延遲檢波來簡單實現(xiàn)光多值傳送。在相位預(yù)積分型光電場發(fā)送器200的內(nèi)部，將從激光光源210輸出的無調(diào)制的激光輸入到光電場調(diào)制器211，并從輸出光纖212輸出實施了需要的電場調(diào)制后的光電場信號213。將要傳送的信息信號作為并列(例如，m比特寬度)的2值高速數(shù)字電信號串輸入到數(shù)字信息輸入端子201。將所輸入的信號在復(fù)數(shù)多值信號生成電路202的內(nèi)部轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)多值信息信號203。轉(zhuǎn)換后的信號在二維的IQ平面上是表現(xiàn)為(i，q)的數(shù)字電多值信號，按每個時間間隔T(=符號時間)輸出其實部i和虛部q。將轉(zhuǎn)換后的信號輸入相位預(yù)積分部204。相位預(yù)積分部204以時間間隔T僅對所輸入的信號的相位成分進行數(shù)字地積分，并轉(zhuǎn)換為相位預(yù)積分復(fù)數(shù)多值信息信號205。若將所輸入的復(fù)數(shù)多值信息信號203(i，q)在復(fù)數(shù)平面上轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，則例如，可以由式(3) 表示(j是虛數(shù)單位)。這里，η是數(shù)字信號的符號序號，r(n)是數(shù)字信號的符號振幅、Φ (η) 是相位角。Ei (n) = i(n)+jq(n) = r (η) exp (j Φ (η)) · · · (3)若使用極坐標(biāo)，則這時應(yīng)輸出的相位預(yù)積分信號可以用式⑷表示。Eo(n)= i，(n)+jq，(η) = r(n)exp(j θ (η)) = r(n)exp(j Σ Φ(η)) · · · (4)這時，θ (η)是輸出信號的相位角，Σ Φ (η)是對過去的相位角Φ (1)- Φ (η)累積相加后的值。在將該輸出信號再次轉(zhuǎn)換為正交坐標(biāo)系后，作為相位預(yù)積分復(fù)數(shù)多值信息信號 205輸出。將本信號輸入到取樣速度轉(zhuǎn)換電路206，以取樣速度為2取樣/符號以上那樣來對取樣點內(nèi)插。由此，滿足奈奎斯特定理，可以進行完全電場均衡處理。之后，通過預(yù)均衡電路207對相位預(yù)積分復(fù)數(shù)多值信息信號施加由光傳送路徑214等造成的劣化的逆函數(shù)， 之后，分離為實部i”、虛部q”后，將分離后的信號分別通過DA轉(zhuǎn)換器208-1、208_2轉(zhuǎn)換為高速模擬信號。這兩個模擬信號在通過驅(qū)動電路209-1、209_2放大后，輸入到光電場調(diào)制器213 的I、Q這兩個調(diào)制端子。由此，具有光電場的同相成分I和正交成分Q的光電場信號213可生成預(yù)均衡相位積分信號(i，，(η)，q，，(η))。光電場信號213的光電場是(i”(n)+jq” (η)) exp (j ω (η)), ω (η)是激光光源210的光軸角頻率。即，光電場信號213在去除光頻率成分后的均衡低域附近，與(i，，(n)，q，，(η))相等。光電場信號213在光纖傳送路徑214中傳送，并通過光纖的波長分散等受到傳送劣化后，作為接收光電場信號221輸入到非相干光電場接收器220。這些傳送劣化由于與通過預(yù)均衡電路207預(yù)先施加的逆函數(shù)彼此抵消，所以接收信號的光電場與相位預(yù)積分復(fù)數(shù)多值信息信號205相等。接收光電場信號221通過光分路電路222分路為三個光信號路徑。將分路后的光信號輸入到第一光延遲檢波器223-1、第二光延遲檢波器223-2和光強度檢測器225。第一光延遲檢波器223-1中兩個路徑的一個延遲時間Td與接收的光多值信息信號的符號時間 T大致相等，且設(shè)置為使兩個路徑的光相位差為0。第二光延遲檢波器223-2設(shè)定為二個路徑的一個中具有延遲時間Td = Τ，且兩個路徑的光相位差為π /2。第一和第二光延遲檢波器223-1、223_2的兩個輸出光分別通過平衡型光檢測器 224-1、224-2轉(zhuǎn)換為電信號。之后，將轉(zhuǎn)換后的電信號分別通過A/D轉(zhuǎn)換器2沈_1、226-2轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號dl (η)、dQ (η)。將從光強度檢測器225輸出的電信號也通過A/D轉(zhuǎn)換器2沈_3 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號P (η)。
之后，將數(shù)字信號dl (η)、dQ(n)輸入到反正切運算電路227。反正切運算電路227 進行將dl(n)作為X成分，dQ(n)作為Y成分的雙自變量的反正切運算，而算出數(shù)字信號 dI(n)、dQ(n)的相位角。若將接收到的光電場信號221的光電場描述為r(n)eXp(j θ (η))，則從光延遲檢波的原理看可以用式(5)表示dl。dl = r(n)r(n-l)cos(A θ (n))、dQ = r(n) sin (Δ θ (η)) ‘ · · (5)這里，Δ θ (η)是接收到的第η個光電場符號的、距緊前一符號的相位差 (θ (η)-θ (n-1))。dI、dQ分別是Δ θ (η)的正弦成分和余弦成分，所以可以通過反正切運算電路227進行4象限的反正切(逆Tan)運算，而算出Δ θ (n)。在本結(jié)構(gòu)中如前所述，在發(fā)送側(cè)進行相位預(yù)積分，所以可以由式(6)表示接收光電場信號的相位角。θ (n) = Σ Φ (η) · · · (6)由此，可以通過式(7)表示反正切電路223的輸出信號，并可提取原始復(fù)數(shù)多值信息信號203的相位成分Φ (t)。Δ θ (η) =Σ Φ (η) - Σ Φ (η_1) = Φ (η) · · · (7)另一方面，將光強度檢測器的輸出信號P輸入到平方根電路228，并可作為輸出而得到由式⑶表示的原始電場振幅。r (n) = sqrt (P (η)) · · · (8)因此，通過將所得到的振幅成分r(η)和相位成分Φ (η)輸入到正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路 229，而可以從再生復(fù)數(shù)信息輸出端子225中再生由式(9)表示的原始數(shù)字電多值信號230。(i，q) = r (η) exp ( Δ θ (η)) · · · (9)圖4Α和圖4Β是相位預(yù)積分傳送方式中的信號點配置的說明圖。例如，作為圖3的復(fù)數(shù)多值信息信號203，可以使用圖4Α所示的16QAM信號。16QAM 信號具有圖中的a ρ這16個信號點，如前所述，其各點可通過式(10)表示。Ei (n) = r (η) exp (j Φ (η)) · · · (10)由于這些可通過隨機的順序生成，所以16QAM信號的相位積分信號如圖4B所示， 具有各種相位角Σ Φ (η)，而為3重的同心圓。這是因為該相位積分信號中，原始的16QAM 信號的信號點具有3個振幅等級(最外周的點(a、d、m、p)、中間的點(b、c、h、l、0、n、e、i)、 最內(nèi)周的點(f、g、k、j))。圖5是進一步詳細(xì)表示圖3的現(xiàn)有技術(shù)的相位預(yù)積分型光電場發(fā)送器200中的、 復(fù)數(shù)多值信號生成電路202和相位預(yù)積分部204的結(jié)構(gòu)框圖。復(fù)數(shù)多值信號生成電路202對所輸入的m比特寬的2值高速數(shù)字信號串分配復(fù)數(shù)多值信息信號。例如，在Hi = 4比特的情況下，信息信號具有2~4= 16的狀態(tài)。因此，復(fù)數(shù)多值信號生成電路202將所輸入的信號分配到圖4A的a ρ這16點的某個，并將其正交坐標(biāo)(i，q)作為復(fù)數(shù)多值信息信號203輸出。將該復(fù)數(shù)多值信息信號203在相位預(yù)積分部 204的內(nèi)部輸入到極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路M0，而轉(zhuǎn)換為由式(11)表示的振幅信息信號241和由式(1 表示的相位信息信號對2。r(n) = sqrt (i"2+q"2) · · .(11)φ (η) = arctan(q, i) · · · (12)
接著，將相位信息信號242輸入到相位預(yù)積分電路對3。相位預(yù)積分電路243由延遲時間T的延遲電路249和加法電路248構(gòu)成，通過重復(fù)將所輸入的數(shù)字相位信號Φ (η) 與延遲時間T后的積分值Σ Φ (η-l)相加的操作，而重復(fù)得到積分相位Σ Φ (η))的操作。接著，構(gòu)成將振幅值r(n)作為振幅成分、將相位積分值Σ Φ (η)作為相位成分的作為新的復(fù)數(shù)信息的極坐標(biāo)的相位預(yù)積分信息信號Μ5。之后，將本信號輸入到正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路對6，而再次轉(zhuǎn)換為正交坐標(biāo)表示的相位預(yù)積分信息信號247(i’，q’ )。非專利文獻1 :R.A. Griffin，et.al.，“10Gb/s Optical Differential Quadrature Phase Shift Key (DQPSK) Transmission using GaAs/AlGaAs Integration, ” 0FC2002，paper PD_FD6，2002非專利文獻2 :Ν· Kikuch，K.Mandai，K. kkine and S. Sasaki, "First experimental demonstration of single-polarization 50-Gbit/s 32-level(QASK and 8-DPSK)incoherent optical multilevel transmission,，，In Proc. Optical Fiber Communication Conf. (0FC/NF0EC), Anaheim, CA, Mar. 2007, PDP21.3 :J. Hongou, K. Kasai, M. Yoshida and M. Nakazawa, “l(fā)Gsymbol/s, 64QAM Coherent Optical Transmission over 150km with a Spectral Efficiency of 3Bit/s/Hz,，，in Proc. Optical Fiber Communication Conf. (0FC/NF0FEC), Anaheim, CA, Mar. 2007，paper 0MP3非專禾Ij 文獻 4 :Μ· G. Taylor, "Coherent detection method using DSP to demodulate signal and for subsequent equalization of propagation impairments, "paper We4. P. Ill, ECOC 2003,200
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的第一問題是現(xiàn)有技術(shù)中提出的相位預(yù)積分型光電場傳送系統(tǒng)中的發(fā)送器內(nèi)部的信號處理量的增大。圖5中如前所述，相位預(yù)積分處理將由正交坐標(biāo)系生成的復(fù)數(shù)多值信號暫時轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系，并通過僅分離出相位成分而提取，從而可以通過簡單的加法處理來加以實現(xiàn)。但是，在該結(jié)構(gòu)中，極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路M0、相位預(yù)積分電路M3、正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路 246等信號處理電路增加。這種電路規(guī)模的增大多余地消耗了作為執(zhí)行運算的硬件的IC或處理器的數(shù)量、面積等，使決定運算速度的時鐘速度升高，進一步使發(fā)送器的發(fā)熱、耗電量、 體積和尺寸增大，所以不太希望。這種運算的電路規(guī)模和信號處理量除了由前述的運算塊的數(shù)量決定之外，還由處理的信息量來決定。例如，圖4所示的16值QAM信號(I，Q分別是4值)本來信號具有的信息量是m = 4比特(I，Q分別是2比特)，但是在其中執(zhí)行波長分散的預(yù)均衡等運算處理的情況下，需要進一步細(xì)化分解光電場來提高精度。例如，在IQ軸各自的方向上以6比特的程度、即將光電場進一步精細(xì)分解為64個等級來執(zhí)行運算處理。由此，需要將圖5的復(fù)數(shù)多值信息信號203和正交坐標(biāo)表現(xiàn)的相位預(yù)積分信息信號247作為i，q分別為6比特寬度的2值數(shù)字信號進行處理，運算這些的前述運算電路的運算量增大到了 3倍以上。
本發(fā)明所要解決的第二問題是運算精度的降低。極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路240和正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路246是非線性運算，若通過與線性運算相同的分辨能力加以執(zhí)行，則處理變差，運算精度降低。運算精度的降低使輸出的光電場信號的精度降低，產(chǎn)生因光信號的OSNR靈敏度的劣化和預(yù)均衡性能的降低造成的傳送距離的縮短等各種缺點。一般，已知為了在這種非線性運算的前后維持計算精度，最好進一步增加運算比特數(shù)。例如，若設(shè)內(nèi)部的運算處理量為8比特，則極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路240和正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路對6、相位預(yù)積分電路243需要執(zhí)行8比特寬度的運算處理和表格檢索處理，產(chǎn)生電路規(guī)模增大、IC電路的輸入輸出管腳數(shù)增加、布線空間增加、和成本升高等多種問題。由于多值接收器中使用的平衡型接收器和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出范圍有上限，所以若信號點的配置不合適，則還有信號的輸出振幅降低、接收器的電噪聲的影響增大這樣的問題。本發(fā)明的第三問題是由運算造成的時間延遲的發(fā)生。相位預(yù)積分部204和復(fù)數(shù)多值信號生成電路202中伴隨運算實施產(chǎn)生時間延遲(等待時間)，由于這些延遲損害了信息信號傳送的即時性，所以不希望存在。另外，需要在各個位置上設(shè)置用于調(diào)整時間延遲的延遲電路，還有使電路規(guī)模增大的問題。尤其是比特寬度較寬的運算和包含時間反饋的運算容易產(chǎn)生時間延遲，尤其是相位預(yù)積分電路M3中產(chǎn)生時間延遲成為問題。因此，本發(fā)明的第一目的是解決上述的第一問題，降低相位預(yù)積分光電場傳送方式的運算量，減小電路規(guī)模，降低發(fā)送器的尺寸和成本，提高其實用性。本發(fā)明的第二目的是提高相位預(yù)積分運算的計算精度，而不會增大電路規(guī)模，且通過使輸出信號的振幅最大，而防止光傳送的性能降低。本發(fā)明的第三目的是防止伴隨相位預(yù)積分運算的運算發(fā)生延遲，實現(xiàn)延遲較小的發(fā)送接收機。用于解決技術(shù)問題的手段若表示本發(fā)明的代表性的一例，則如下這樣。即，一種光電場發(fā)送器，具有光源、 一個以上的DA轉(zhuǎn)換器和光電場調(diào)制器，其特征在于，包括復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路，將以預(yù)定的時間間隔輸入的多個比特的信息信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)多值信息信號后輸出；以及相位預(yù)積分電路，輸入復(fù)數(shù)多值信息信號，并輸出相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息，所述復(fù)數(shù)多值信息信號是從所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路輸出并以所述預(yù)定的時間間隔被取樣的信號，所述相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息是預(yù)先以預(yù)定的時間間隔對該復(fù)數(shù)多值信息信號的相位成分積分后得到的信息；所述DA轉(zhuǎn)換器將包含從所述相位預(yù)積分電路輸出的相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息的所述復(fù)數(shù)信息信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并將轉(zhuǎn)換后的所述模擬信號輸出到所述光電場調(diào)制器; 所述光電場調(diào)制器使用所述模擬信號，將從所述光源輸出的光調(diào)制為所述光電場信號，并發(fā)送調(diào)制后的所述光電場信號；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的相位角是用正整數(shù)N除 360度后的值的整數(shù)倍的值的某個；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的振幅值為正整數(shù)M 的值的某個；所述復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的總數(shù)小于N和M之積。發(fā)明的效果本發(fā)明的實施方式中，可以簡化相位預(yù)積分運算，抑制光電場發(fā)送器內(nèi)的數(shù)字運算電路的規(guī)模增大。
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圖IA是在復(fù)數(shù)相位平面上說明用于光傳送的調(diào)制方式的信號點配置的圖；圖IB是在復(fù)數(shù)相位平面上表示用于光傳送的4值相位調(diào)制(QPSK)的信號點配置的說明圖；圖IC是在復(fù)數(shù)相位平面上表示用于光傳送的16值正交振幅調(diào)制(16QAM)的信號點配置的說明圖；圖ID是表示用于光傳送的16值振幅相位調(diào)制(16APSK)的信號點配置的說明圖；圖2是表示現(xiàn)有技術(shù)的偏振波分集型相干光電場接收器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是表示與本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題對應(yīng)的相位預(yù)積分型光多值信號傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4A是光多值信號(16QAM信號)的信號點配置的說明圖；圖4B是圖4A所示的16QAM信號的相位積分信號的信號點配置的說明圖；圖5是進一步詳細(xì)表示復(fù)數(shù)多值信號生成電路和相位預(yù)積分部的結(jié)構(gòu)框圖；圖6A是表示本發(fā)明的第一實施方式的光多值信號(16QAM信號)的信號點配置例的說明圖；圖6B是表示圖6A所示的光多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖6C是表示本發(fā)明的第一實施方式的光多值信號(16QAM信號)的另一信號點配置例的說明圖；圖6D是表示本發(fā)明的第一實施方式的光多值信號(16QAM信號)的又一信號點配置的說明圖；圖7是表示16值振幅相位調(diào)制的光多值信號的信號點配置的說明圖；圖8是表示包含本發(fā)明的第一實施方式的相位預(yù)積分型光電場發(fā)送器的本發(fā)明的光電場傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖9是表示本發(fā)明的第二實施方式的復(fù)數(shù)多值信號生成電路和相位預(yù)積分部的結(jié)構(gòu)框圖；圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式的利用了 N比特移位寄存器的以N為模的相位預(yù)積分部的結(jié)構(gòu)框圖；圖1IA是表示本發(fā)明的第四實施方式的利用了加法表格的以N為模的積分電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖IlB是表示本發(fā)明的第四實施方式的加法表格的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖12A是表示本發(fā)明的第五實施方式的6值多值信號的信號點配置例的說明圖；圖12B是表示圖12A所示的6值多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖12C是表示本發(fā)明的第五實施方式的6值多值信號的另一信號點配置例的說明圖；圖12D是表示圖12C所示的6值多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖13A是表示本發(fā)明的第六實施方式的8值光多值信號(8APSK信號)的信號點配置例的說明圖1 是表示圖13A所示的8值光多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖13C是表示本發(fā)明的第六實施方式的4值光多值信號(QPSK)的信號點配置例的說明圖；圖13D是表示圖13C所示的4值光多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖14A是表示8值光多值信號(8API信號)的另一信號點配置例的說明圖；圖14B是表示圖14A所示的8值多值信號的相位預(yù)積分后的信號點配置的說明圖；圖15A是表示本發(fā)明的第七實施方式的利用了狀態(tài)轉(zhuǎn)變表的相位預(yù)積分部的結(jié)構(gòu)框圖；圖15B是表示本發(fā)明的第七實施方式的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表的結(jié)構(gòu)的說明圖。
具體實施例方式首先，說明本發(fā)明的實施方式的概要。通過以正整數(shù)N為模的積分電路來實現(xiàn)相位預(yù)積分電路，從而減小硬件規(guī)模，由此能夠?qū)崿F(xiàn)前述的本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題。在由通常的加法電路實現(xiàn)相位預(yù)積分電路的情況下，需要比特數(shù)對應(yīng)后接于相位預(yù)積分電路的DA轉(zhuǎn)換電路的分辨能力和非線性運算的補償量的加法器，加法器的比特數(shù)典型為6 8比特。與此相對，在使用了本發(fā)明的以N為模的積分電路的情況下，可以將整數(shù)值N抑制為6 (用3比特表現(xiàn)) 32 (相當(dāng)于5 比特)左右。本發(fā)明的實施方式的特征在于，將復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的、相位角限制為(360/N)度(N是正整數(shù))的整數(shù)倍的離散值，將振幅值限制為M值的離散值(M是正整數(shù))。即，通過前一限制，從而通過以N為模的積分，可以將相位預(yù)積分后的復(fù)數(shù)信號的相位值抑制為N值，通過后一限制，可將振幅值抑制為M值。上述限制減少了相位預(yù)積分信號的信號點總數(shù)，大大降低了其運算量。S卩，將相位預(yù)積分后的信號點的總數(shù)抑制為NXM0本發(fā)明的實施方式的相位預(yù)積分技術(shù)僅在要傳送的原始復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的總數(shù)K小于NXM時有效。其理由是因為，由于不能通過相位預(yù)積分處理減少信號點數(shù)，所以原理上不會有K >NXM。另外，在K = NXM成立的情況下，是通過相位預(yù)積分處理而信號點配置不變化從而原本就不必適用本處理本身的情形。前述所要解決的技術(shù)問題中，電路規(guī)模的減小可以通過將由復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路生成的復(fù)數(shù)多值信息信號分離為振幅成分和相位成分后輸出，而不需要進行相位預(yù)積分中所需的向極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，來加以實現(xiàn)。此時，抑制了振幅成分和相位成分的信號點數(shù)的增加。尤其是，若等間隔離散相位成分，則可以將相位預(yù)積分前后的信號點數(shù)的增加抑制到最低限度，減少輸入輸出的布線。在正交轉(zhuǎn)換電路中，通過對振幅被離散為M值且相位被離散為等間隔的N值的信號進行輸入輸出，也同樣可以減小電路規(guī)模。尤其是，以正整數(shù)N為模的積分電路可以通過將N值的相位值或N值的相位序號作為輸入信號和輸出信號的N比特移位寄存器來簡單實現(xiàn)。也可代替N比特移位寄存器， 由N值的計數(shù)器加以實現(xiàn)。由于將整數(shù)N抑制到幾十左右，所以以正整數(shù)N為模的積分電
12路還可進一步通過硬件規(guī)模小的存儲器電路或檢索表格來實現(xiàn)。另外，還可通過N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表來實現(xiàn)，該N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表是，擴展以N 為模的積分電路的功能，將復(fù)數(shù)多值信息信號的N值的相位作為輸入，將相位預(yù)積分后的多值電場信號的N值的相位值作為輸出。進一步，還可通過NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表來加以實現(xiàn)，該NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表是，狀態(tài)轉(zhuǎn)變表中還含有振幅值，將復(fù)數(shù)多值信息信號的位置信息或其符號序號作為輸入，將相位預(yù)積分后的多值電場信號的位置信息或符號序號作為輸出。在使用這種狀態(tài)轉(zhuǎn)變表或狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖的情況下，可將相位預(yù)積分信號的坐標(biāo)信息等也存儲到同一表中，并使其還兼有在相位預(yù)積分電路的后級設(shè)有的正交轉(zhuǎn)換電路的功能等。通過由光延遲檢波型接收器(尤其是多個光延遲檢波型接收器)同時接收光電場信號，并將各光延遲檢波型接收器的輸出信號分別輸入到A/D轉(zhuǎn)換器而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 并將所輸出的多個數(shù)字信號輸入到數(shù)字相位運算電路，從而可二維地算出與前一符號之間的相位差，由此將這些預(yù)積分信號解碼，能夠得到原始信號點配置。該二維相位差的檢測可以通過如下來加以實現(xiàn)，例如，將2臺光延遲檢波器的干涉相位分別設(shè)置為0和π，并進行以從兩個光延遲檢波器輸出的信號為自變量的雙自變量的反正切運算。進一步，也可增加光延遲檢波器的數(shù)量，精細(xì)設(shè)置相位差，提高相位差的檢測靈敏度。另外，也可根據(jù)需要，使用用于接收振幅成分的強度接收器。另外，還可通過在復(fù)數(shù)平面上的實部和虛部取一定范圍(-a +a、a是常數(shù))的正方形區(qū)域內(nèi)，以使振幅為最大的旋轉(zhuǎn)角度來配置復(fù)數(shù)多值信號的信號點，從而減小接收器的噪聲影響。如以上所說明的，本發(fā)明還可適用于非獨立地調(diào)制光通信領(lǐng)域中的光多值信號、 尤其是非獨立地調(diào)制振幅和相位的、傳送效率較好的光多值信號的非相干光纖傳送。尤其是，適用于在這種光纖傳送中利用的光電場發(fā)送器。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過以正整數(shù)N為模的積分電路、具體來說，為移位寄存器、存儲器電路或狀態(tài)轉(zhuǎn)變電路等，來實現(xiàn)相位預(yù)積分電路，由此，主要可以簡化相位預(yù)積分運算，大幅度減小光電場發(fā)送器內(nèi)的數(shù)字運算電路的規(guī)模。其結(jié)果，可以提高光電場發(fā)送器的實現(xiàn)性，降低耗電量，減小發(fā)熱量，進一步，可以通過芯片面積的減小來降低成本。另外，通過將相位預(yù)積分后的信號的振幅離散為M值，將相位離散為N值，可將相位預(yù)積分后的符號數(shù)減小為小于NXM個。即，可以大幅度簡化用于光電場發(fā)送器的數(shù)字運算的復(fù)數(shù)多值信號和/或相位預(yù)積分信號的表現(xiàn)。其結(jié)果，可以減小用于這些信息運算的電路的布線量和存儲器數(shù)量。另外，可以通過以N為模的積分電路實現(xiàn)相位預(yù)積分運算。尤其是，由于通過將相位值離散為360/N，使得在相位預(yù)積分后不會產(chǎn)生由相位的小數(shù)部分造成的量化誤差，所以可以大大提高信號點的位置精度，提高光信號的傳送性能(接收靈敏度和抗波形失真的能力)。通過相位和振幅的離散化，簡化了相位預(yù)積分運算，從而可降低運算電路中的信號延遲，而實現(xiàn)低延遲的光發(fā)送器。另外，通過將信號點在復(fù)數(shù)區(qū)域的正方形區(qū)域內(nèi)(與接收器的電信號的輸出范圍相對應(yīng)的正方形區(qū)域內(nèi))配置為使振幅最大，可以使輸出的多值信號的振幅最大化，減小電噪聲的影響。
下面，參考附圖來說明本發(fā)明的幾個實施方式?！磳嵤┓绞?>圖8是表示包含本發(fā)明的第一實施方式的相位預(yù)積分型光電場發(fā)送器200的本發(fā)明的光電場傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖8中，用粗線表示光信號的路徑，用細(xì)線表示電信號的路徑，用空白的箭頭表示利用了多個信號線的并行電數(shù)字信號的路徑。圖8所示的結(jié)構(gòu)和圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)的第一個不同點在于光電場發(fā)送器200中的相位預(yù)積分部250。 本實施方式的相位預(yù)積分部250與圖3的復(fù)數(shù)多值信號生成電路202和相位預(yù)積分部204 具有同一功能。圖8所示的結(jié)構(gòu)和圖3所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的第二個不同點在于信號點的配置。圖 6A到圖6D是表示本發(fā)明中提出的光多值信號的信號點配置的說明圖，圖6A表示本發(fā)明的 16QAM信號的例子。圖6A所示的信號的特征在于，在復(fù)數(shù)平面上16分割相位角，并配置信號點，使得所有信號點的相位角為360度/16 = 22. 5度的整數(shù)倍。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)的圖4A所示的QAM的信號點配置等、在無線或光通信中使用的通常的多個多值信號的信號點配置被配置為，使信號點間隔最大，接收靈敏度最佳。即，現(xiàn)有技術(shù)的多值信號的信號點配置中，相位角并不一定是360/N。本實施方式的圖6A所示的16QAM信號與圖4A的信號點配置相比錯開各信號點的位置，從而使得信號點的相位角滿足前述的條件(配置信號點，使其為360/N的整數(shù)倍)。 即，本來的16QAM信號的信號點存在于圖6A的虛線的交點上。與此相對，本實施方式中，首先以原點為中心，描繪16等分360度后的放射線，并描繪了與16QAM信號具有的3個振幅值rl、r2、r3相對應(yīng)的同心圓。另外，對于16QAM信號中與這些交點錯開的信號點(本例中是振幅值r2的8點)，選擇與原始信號點最近的放射線和同心圓的交點，使信號點的位置沿圓周方向稍微挪動，從而使所有信號點存在于同心圓和放射線的交點上。圖6B表示對本發(fā)明的圖6A的信號點進行相位預(yù)積分處理后的結(jié)果。圖6A的16QAM信號中，將多值信號的振幅離散為3值，另外在以360/16度為單位離散相位角后的結(jié)果是，圖6B的相位預(yù)積分信號中振幅最大也為3值、相位也離散為16 值。其結(jié)果，如圖4B這樣，不會產(chǎn)生具有各種相位角的無數(shù)信號點，運算精度提高，且如后所述，有可大幅度降低運算電路的規(guī)模的優(yōu)點。圖6C和圖6D表示本發(fā)明的16QAM信號的其他信號點配置的例子。本發(fā)明中，不需要信號點的配置必須為格狀，可以如圖6C所示，能夠?qū)崿F(xiàn)在任意的交點配置信號點的信號點配置。該情況下，作為本發(fā)明的適用所需的要件，舉出有(1)從用整數(shù)N等分割360度后的放射線和相當(dāng)于振幅的M個同心圓之間的交點中選擇所有信號點、O)配置的信號點僅為MXN個交點的一部分。該要件中，(1)將相位預(yù)積分后的信號點數(shù)保持為有限的最小個數(shù)，是減小信號處理所需的要件。(2)為使本發(fā)明的相位預(yù)積分的效果有意義所需的條件。不滿足O)的條件的情形僅是作為本發(fā)明的前提的相位預(yù)積分無意義的情形。例如，圖7所示的16值振幅相位調(diào)制是將信號點分配給振幅M = 2且相位N = 8 的值的所有點的16值信號(K = 16)的例子。這種情況下，相位預(yù)積分后的信號點的配置與相位預(yù)積分前的信號點的配置完全相同，不具有利用相位預(yù)積分的含義，因此，不是本發(fā)明的適用對象。圖6D所示的信號點配置是使圖6A中信號點的振幅變化的例子，使rl R3等間隔。本發(fā)明中，由于將信號點的相位角限制為360/N的某個，但不限制振幅值，所以可以通過使振幅值變化，使信號點的配置具有變化，使接收靈敏度和抗光纖非線性效果的耐性等的傳送特性最佳?！磳嵤┓绞?>圖9是表示本發(fā)明的第二實施方式的復(fù)數(shù)多值信號生成電路251和相位預(yù)積分部 250的結(jié)構(gòu)框圖。第二實施方式的第一特征在于，通過使振幅值離散化為M值，相位值離散化為N 值，從而大大減小了布線寬度和電路規(guī)模。本發(fā)明的復(fù)數(shù)多值信號生成電路251從數(shù)字信息輸入端子201接受m比特的并行信息信號，并將其轉(zhuǎn)換為M值的振幅值和N值的相位值的組合、即狀態(tài)數(shù)MXN個極坐標(biāo)符號后輸出。例如，在作為復(fù)數(shù)多值信號使用圖6A所示的16QAM信號的情況下，將相位離散為N = 16狀態(tài)，將振幅離散為M = 3狀態(tài)。其結(jié)果，不需要圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路M0，另外，線寬也可從8比特X 2 (假定I、Q2組、內(nèi)部8比特處理)大幅度壓縮為振幅2比特(3狀態(tài))和相位4比特(16狀態(tài))。由于同樣的布線減少效果還可原樣適用于振幅信息信號252和相位信息信號253、以及相位預(yù)積分信號255的布線寬度等，所以作為整體可以得到電路規(guī)模的較大的削減效果。之后，將N狀態(tài)的相位信息信號253輸入到本實施方式的以N為模的積分電路 254。積分電路邪4執(zhí)行相位的預(yù)積分運算。所謂以N為模的積分是指，數(shù)學(xué)上N的剩余系中的積分，在過去的加法結(jié)果上加上新的輸入信號的加法電路的輸出限制為0 N-1，并在加法結(jié)果超過N的情況下，輸出用N除后的余數(shù)。例如，在以16為模的積分中，5+5 = 10、 13+5 = 2。本發(fā)明中，由于將積分前后的相位信號都限定為N狀態(tài)，所以與使用了通常的加法器的結(jié)構(gòu)相比，處理比特數(shù)少，可以利用結(jié)構(gòu)簡單的以N為模的積分電路254。例如，圖5 所示的現(xiàn)有技術(shù)的加法電路248中需要8比特加法器(將2組8比特寬度的數(shù)值相加而得到8比特寬度的輸出的加法器)。與此相對，在本實施方式的以N為模的積分電路中，若設(shè)相位為N = 16狀態(tài)，則以16為模的積分電路可使用將2組4比特寬度的數(shù)值相加而得到 4比特寬度的輸出的4比特加法器實現(xiàn)，減少了硬件。圖9所示的第二實施方式的正交轉(zhuǎn)換電路256具有將M狀態(tài)的振幅值和N狀態(tài)的相位值作為輸入，并轉(zhuǎn)換為正交坐標(biāo)后輸出的功能。本發(fā)明中，由于將輸入的相位預(yù)積分信號的相位狀態(tài)限定為N值，所以正交轉(zhuǎn)換電路256也可大幅度減小其電路規(guī)模。例如，在用表格形式實現(xiàn)正交轉(zhuǎn)換電路的情況下，需要的存儲器量在圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的正交轉(zhuǎn)換電路246中，每一個振幅值為約3072比特。這是因為輸入信號的相位預(yù)積分信號為8比特寬度056個狀態(tài))，輸出信息為12比特O組輸出信號X 6比特分辨能力)。與此相對，本發(fā)明中，由于將相位預(yù)積分信號限定為N = 16狀態(tài)，所以需要的存儲器量可以為每一振幅值192比特，減小到1/8的規(guī)模?！磳嵤┓绞?>
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以N為模的積分電路2M可以進一步簡單安裝。圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式的利用了 N比特移位寄存器沈0的以N為模的相位預(yù)積分部的結(jié)構(gòu)例的框圖。N比特移位寄存器260僅將N個比特中的1比特設(shè)置為1，其位置對應(yīng)于相位預(yù)積分信號Σ Φ (η)的N個可取值(本例中N= 16)。通過使移位寄存器的輸出比特回到開頭比特，通常維持僅將1比特設(shè)置為1的狀態(tài)。將相位信息信號253(Φ (η))輸入到移位電路沈1，并激發(fā)對應(yīng)于其值0 N-I的次數(shù)的比特移位操作。其相當(dāng)于以N為模的積分操作。例如，若在第5比特存在1的狀態(tài)(Σ Φ (η-1) = 5)下，進行5次比特移位操作 (相當(dāng)于Φ (η) = 5)，則1移動到第10比特(Σ Φ (η) = Σ Φ (η-1)+ Φ (η) = 10)。若在第13比特存在1的狀態(tài)(Σ Φ (η-1) = 13)下進行5次比特移位操作(Φ (n) = 5)，則1 移動到第2比特(Σ Φ (n) = 2)。比特位置判斷電路沈2從N比特移位寄存器沈0中讀取 1的比特位置，并將其轉(zhuǎn)換為2進制數(shù)，而作為相位預(yù)積分信號255輸出。第三實施方式中作為積分電路2Μ使用了 N比特的移位寄存器，但是也可使用N 值的計數(shù)器。N值的計數(shù)器是以值域0 N-I的信號作為輸入信號，使內(nèi)部的計數(shù)值(0 Ν-1)積分計數(shù)輸入信號相應(yīng)量，并將積分結(jié)果作為輸出信號輸出的電路。即，該實施方式將積分電路2Μ本身替換為N值的計數(shù)器，相位信息信號253為N值的計數(shù)器的輸入信號，相位預(yù)積分信號255為N值的計數(shù)器的輸出信號?！磳嵤┓绞?>圖1IA是表示本發(fā)明的第四實施方式的利用了加法表格沈4的以N為模的積分電路254的結(jié)構(gòu)框圖。第四實施方式中，輸入到加法電路的信息為N狀態(tài)的相位信息信號253(相當(dāng)于 Φ (η))和通過延遲電路249延遲同樣為N狀態(tài)的相位預(yù)積分信號255后的信號(相當(dāng)于 Σ Φ (η-1))。本發(fā)明中由于狀態(tài)數(shù)N較少，所以即使由加法表格沈4實現(xiàn)加法，需要的存儲器量也少，可以減少電路的發(fā)熱、延遲和尺寸。圖IlB是表示加法表格沈4的結(jié)構(gòu)例的說明圖。加法表格沈4中，橫方向表示了 Σ Φ (η-1)的N狀態(tài)(0 Ν-1)、縱方向表示了 Φ (η)的N狀態(tài)(0 Ν-1)，向其交點記入所求出的加法結(jié)果Σ Φ (η)。例如，即使在相位分割數(shù)為N = 16的情況下，表格尺寸為縱16 X橫16X4比特(容納16個狀態(tài))=1024比特，也可以通過小尺寸實現(xiàn)加法表格沈4。在圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，在用表格實現(xiàn)加法電路248的情況下，其尺寸在內(nèi)部6比特加法的情況下，為縱64Χ橫64X6比特=24576比特。在使用8比特加法的情況下，需要縱256Χ橫256X8比特=524288比特的尺寸。由此，本發(fā)明將加法表格的尺寸大大減小為1/20 1/500，提高了積分電路的實現(xiàn)性?！磳嵤┓绞?>圖12Α到圖12D是表示本發(fā)明的第五實施方式的信號點配置的例的說明圖。圖12Α和圖12C分別表示6值的多值信號(振幅2值、相位6值)，兩者為彼此旋轉(zhuǎn)30度的關(guān)系。在圖12Α的情況下，各信號點的相位角配置在30°、90°、150°這樣的 360/12 = 30°的整數(shù)倍的位置上。其結(jié)果，相位預(yù)積分后的信號點配置如圖12Β那樣，振幅M= 2值、相位N= 12值的總計對點，增加為4倍。與此相對，圖12C的情況下，信號點配置在信號點的相位角為0°、60°、120°這樣的60°的整數(shù)倍的位置上。因此，如圖12D所示，相位預(yù)積分后的信號點的配置可以抑制到振幅M = 2值、相位N = 6值的總計12點。由此，第五實施方式中，即使是同一多值信號，也存在根據(jù)該相位方向的旋轉(zhuǎn)增減相位預(yù)積分后的信號點的情形，在電路規(guī)模的削減方面，可減少相位預(yù)積分信號的相位分割數(shù)N的配置是有效的?！磳嵤┓绞?>圖13A到圖13D是表示本發(fā)明的第六實施方式的信號點配置的例的說明圖。圖13A表示了在復(fù)數(shù)平面上以原點為中心的一邊為加的正方形的區(qū)域(由4點 (-a, -a)、(-a, a)、(a, a)、(a, -a)包圍的區(qū)域)。圖13A中配置了在4值的相位調(diào)制上疊加了 2值的振幅調(diào)制(振幅rl、r2)后的8APSK信號的八個信號點。此時，若將信號點配置旋轉(zhuǎn)到4個角的信號點與正方形的4個頂點一致的角度而加以配置，則在各信號點沒有從正方形的區(qū)域伸出的狀態(tài)下振幅為最大值。另一方面，圖14A是將同樣8值信號點配置從圖13A所示的狀態(tài)偏移45度后加以配置的例子。由于圖14A與作為相位預(yù)積分后的信號點配置的圖14B相比，信號點的數(shù)量為同一值M X N，所以不是本發(fā)明的對象，而是參考圖。圖14A所示的例子中，各信號點的振幅為圖14B的l/sqrt(2)0圖1 和圖14B分別是對圖13A和圖14A進行相位預(yù)積分處理后的結(jié)果，表示通過發(fā)送器送出的光電場。若比較圖1 和圖14B，則認(rèn)為圖14B信號點數(shù)少，在僅考慮預(yù)積分處理的電路規(guī)模方面時較為有利。另一方面，從本發(fā)明中使用的光多值接收器得到的信號點配置如圖13A或圖14A 所示那樣。該情況下，I，Q兩個軸對應(yīng)于2臺平衡型接收器(圖8的224-1、224-2)的輸出信號，其輸出范圍的上限值a由輸入到平衡型接收器的光的最大強度和A/D轉(zhuǎn)換器(圖8 的226-1、226-2)的變換范圍決定。由于信號的振幅越大，光平衡型接收器的電噪聲能夠相對越小，所以如圖14A所示，對于正方形區(qū)域，振幅最大的信號點的配置可以提高輸入到接收器的光信號強度，減小噪聲。圖13C表示4值相位調(diào)制的例子，配置為在正方形區(qū)域中振幅最大。圖13D是進行相位預(yù)積分處理后的結(jié)果，由于將信號點數(shù)從4點增加到8點，所以可以確認(rèn)為本發(fā)明的對象。這樣，即使是單純的4值相位調(diào)制，也可通過適用本發(fā)明，使從接收器輸出的信號的振幅最大，可實現(xiàn)降低了接收器的電噪聲的影響的配置?！磳嵤┓绞?>圖15A是表示本發(fā)明的第七實施方式的利用了狀態(tài)轉(zhuǎn)變表的相位預(yù)積分部200的結(jié)構(gòu)框圖。第七實施方式中，為使用狀態(tài)轉(zhuǎn)變表來管理符號間轉(zhuǎn)變并通過節(jié)約坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的手續(xù)而可大幅減小硬件規(guī)模的結(jié)構(gòu)。圖15A所示的第七實施方式的正交轉(zhuǎn)換電路250中，從數(shù)字信息輸入端子201 輸入m比特的信息信號，復(fù)數(shù)多值符號分配電路268輸出對應(yīng)于該信息信號的符號序號 265(s(n))0也可代替符號序號，而分配邏輯的符號名和記號。例如，在利用圖12C所示的 6值信號的情況下，可以用A F的6值表示輸出的符號名。第七實施方式中，相位積分后的相位積分信號的符號(相位積分符號)也用序號和邏輯記號管理，并通過該狀態(tài)轉(zhuǎn)變來實現(xiàn)相位積分處理。相位積分信號的符號序號 266 (Τ(η))是相位積分信號可取的所有狀態(tài)(NXM)值的信號。例如，在利用圖12C所示的 6值信號的情況下，可以用圖12D的a 1這12值表示。向狀態(tài)轉(zhuǎn)變 輸出表格267輸入將輸入多值信號的符號序號^5(s(n))和相位積分符號序號^56(T(n)用延遲電路249延遲1符號時間后的相位積分符號序號(T(n_l))。通過根據(jù)這些輸入信號來檢索狀態(tài)轉(zhuǎn)變·輸出表格沈7，從而可以同時得到下一相位積分符號序號(相當(dāng)于以N為模的加法的運算結(jié)果)和作為輸出信號的相位積分符號的正交坐標(biāo)。圖15Β是表示狀態(tài)轉(zhuǎn)變·輸出表格267的具體結(jié)構(gòu)例的說明圖。圖15Β所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)變·輸出表格267是利用圖12C所示的6值信號的情形，在縱方向上記載了輸入多值信號的符號序號(s(n))可取的6個狀態(tài)(A F)，橫方向上記載了當(dāng)前的相位預(yù)積分信號的符號序號(T(n-l))可取的12個狀態(tài)(a 1)。在各表的交點上記載了下一相位預(yù)積分信號的符號序號(T(n))、和T(n)的正交坐標(biāo)值I與Q。由此，若檢索1次表格，就可簡單地同時實現(xiàn)相位預(yù)積分處理和輸出信號的正交坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。由于管理12個符號序號所需的比特數(shù)是4比特，所以需要的表格尺寸也為縱 6Χ橫12Χ (4比特+坐標(biāo)6比特Χ2) = 1152比特，非常小。前述的例子中，為通過一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變表管理相位預(yù)積分信號的所有符號轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)，但是也可以是僅管理相位轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)。該情況下，狀態(tài)數(shù)為與相位分割數(shù)相同的N值就可以了，可以適當(dāng)縮小狀態(tài)轉(zhuǎn)變表的尺寸。
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權(quán)利要求
1.一種光電場發(fā)送器，具有光源、一個以上的DA轉(zhuǎn)換器和光電場調(diào)制器，其特征在于， 包括復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路，將以預(yù)定的時間間隔輸入的多個比特的信息信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)多值信息信號后輸出；以及相位預(yù)積分電路，輸入復(fù)數(shù)多值信息信號，并輸出相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息，所述復(fù)數(shù)多值信息信號是從所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路輸出并以所述預(yù)定的時間間隔被取樣的信號，所述相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息是預(yù)先以預(yù)定的時間間隔對該復(fù)數(shù)多值信息信號的相位成分積分后得到的信息；所述DA轉(zhuǎn)換器將包含從所述相位預(yù)積分電路輸出的相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息的所述復(fù)數(shù)信息信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并將轉(zhuǎn)換后的所述模擬信號輸出到所述光電場調(diào)制器；所述光電場調(diào)制器使用所述模擬信號，將從所述光源輸出的光調(diào)制為所述光電場信號，并發(fā)送調(diào)制后的所述光電場信號；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的相位角是用正整數(shù)N除360度后的值的整數(shù)倍的值的某個；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的振幅值是正整數(shù)M的值的某個； 所述復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的總數(shù)小于N和M之積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于， 所述相位預(yù)積分電路是以正整數(shù)N為模的積分電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，所述積分電路具有輸入N值的相位信息的N值計數(shù)器或N比特移位寄存器； 所述積分電路輸出N值的相位信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電場發(fā)送器，其特征在于， 在存儲電路上構(gòu)成所述積分電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路將所述復(fù)數(shù)信息信號分離為振幅成分和相位成分后輸出；分離后的所述振幅成分是所述M值的某個； 分離后的所述相位成分是所述N值中等間隔配置的值的某個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，具有正交轉(zhuǎn)換電路，所述正交轉(zhuǎn)換電路輸入所述M值以下的振幅成分的信號和從所述相位預(yù)積分電路輸出的N值以下的相位成分的信號，并輸出被轉(zhuǎn)換為所述輸入的信號表示的振幅和相位角的復(fù)數(shù)正交坐標(biāo)后得到的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，所述相位預(yù)積分電路包括N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表，所述N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表對所述復(fù)數(shù)多值信息信號的N值的相位提供所述相位預(yù)積分后的復(fù)數(shù)信息信號的N值的相位值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，所述相位預(yù)積分電路包括NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表，所述NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表對所述復(fù)數(shù)多值信息信號的符號的信息提供所述相位預(yù)積分后的復(fù)數(shù)信息信號的符號信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電場發(fā)送器，其特征在于，所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路在規(guī)定復(fù)數(shù)平面上的實部和虛部的預(yù)定范圍的正方形內(nèi)，以信號點的振幅為最大的旋轉(zhuǎn)角度來配置復(fù)數(shù)信號點。
10.一種光傳送系統(tǒng)，具有光電場接收器和光電場發(fā)送器，其特征在于，所述光電場發(fā)送器包括光源、一個以上的DA轉(zhuǎn)換器、光電場調(diào)制器、復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路和相位預(yù)積分電路；所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路將以預(yù)定的時間間隔輸入的多個比特的信息信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)多值信息信號后輸出；所述相位預(yù)積分電路輸入復(fù)數(shù)多值信息信號，并輸出相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息，所述復(fù)數(shù)多值信息信號是從所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路輸出并以所述預(yù)定的時間間隔被取樣的信號，所述相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息是預(yù)先以預(yù)定的時間間隔將該復(fù)數(shù)多值信息信號的相位成分積分后得到的信息；所述DA轉(zhuǎn)換器將包含從所述相位預(yù)積分電路輸出的相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息的所述復(fù)數(shù)信息信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并將轉(zhuǎn)換后的所述模擬信號輸出到所述光電場調(diào)制器；所述光電場調(diào)制器使用所述模擬信號，將從所述光源輸出的光調(diào)制為所述光電場信號，并發(fā)送調(diào)制后的所述光電場信號；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的相位角是用正整數(shù)N除360度后的值的整數(shù)倍的值的某個；所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的振幅值是正整數(shù)M的值的某個； 所述復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的總數(shù)小于N和M之積； 所述光電場接收器包括光分路電路、由于預(yù)定的延遲量而干涉相位彼此不同的2以上的光延遲檢波型接收器、2個以上的A/D轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字相位運算電路；所述光電場接收器接收從所述光電場發(fā)送器輸出的相位預(yù)積分后的光電場信號； 所述光分路器將接收到的所述光電場信號分路為至少兩個； 所述多個光延遲檢波型接收器同時接收分路后的所述光電場信號； 所述A/D轉(zhuǎn)換器將從所述多個光延遲檢波型接收器輸出的信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 所述數(shù)字相位運算電路使用轉(zhuǎn)換后的所述多個數(shù)字信號，算出所接收到的復(fù)數(shù)光電場信號與緊前面接收到的復(fù)數(shù)光電場信號之間的相位差。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于， 所述相位預(yù)積分電路是以正整數(shù)N為模的積分電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述積分電路具有輸入N值的相位信息的N值計數(shù)器或N比特移位寄存器； 所述積分電路輸出N值的相位信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于， 在存儲電路上構(gòu)成所述積分電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路將所述復(fù)數(shù)信息信號分離為振幅成分和相位成分后輸出；分離后的所述振幅成分是所述M值的某個；分離后的所述相位成分是在所述N值中等間隔配置的值的某個。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述光電場發(fā)送器包括正交轉(zhuǎn)換電路，所述正交轉(zhuǎn)換電路輸入所述M值以下的振幅成分的信號和從所述相位預(yù)積分電路輸出的N值以下的相位成分的信號，并輸出被轉(zhuǎn)換為所述輸入的信號表示的振幅和相位角的復(fù)數(shù)正交坐標(biāo)后得到的信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述相位預(yù)積分電路包括N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表，所述N狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表對所述復(fù)數(shù)多值信息信號的N值的相位提供所述相位預(yù)積分后的復(fù)數(shù)信息信號的N值的相位值。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述相位預(yù)積分電路包括NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表，所述NXM狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變表對所述復(fù)數(shù)多值信息信號的符號的信息提供所述相位預(yù)積分后的復(fù)數(shù)信息信號的符號信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路在規(guī)定復(fù)數(shù)平面上的實部和虛部的預(yù)定范圍的正方形內(nèi)，以信號點的振幅為最大的旋轉(zhuǎn)角度來配置復(fù)數(shù)信號點。
全文摘要
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是簡化相位預(yù)積分運算，減小數(shù)字運算電路的電路規(guī)模。在具有光源，一個以上的DA轉(zhuǎn)換器和光電場調(diào)制器的光電場發(fā)送器中，包括復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路，將以預(yù)定的時間間隔輸入的多個比特的信息信號轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)多值信息信號后輸出；以及相位預(yù)積分電路，輸入從所述復(fù)數(shù)信息多值信號生成電路輸出并以所述預(yù)定的時間間隔被取樣的復(fù)數(shù)多值信息信號，輸出預(yù)先以預(yù)定的時間間隔將該復(fù)數(shù)多值信息信號的相位成分積分后得到的相位預(yù)積分復(fù)數(shù)信息，所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的相位角為用正整數(shù)N除360度后的值的整數(shù)倍的值的某個，所述復(fù)數(shù)信息信號的復(fù)數(shù)信號點的振幅值是正整數(shù)M的值的某個，所述復(fù)數(shù)信息信號可取的復(fù)數(shù)信號點的總數(shù)小于N和M之積。
文檔編號H04L27/36GK102217215SQ20098014567
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者菊池信彥 申請人:株式會社日立制作所