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光符号分割多重伝送アクセス方式及び装置

国内特許コード P010000600
掲載日 2002年9月30日
出願番号 特願平08-330343
公開番号 特開平10-164010
登録番号 特許第2813774号
出願日 平成8年11月26日(1996.11.26)
公開日 平成10年6月19日(1998.6.19)
登録日 平成10年8月14日(1998.8.14)
発明者
  • 北山 研一
  • 久利 利明
  • 黄 巍
  • 和田 尚也
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 光符号分割多重伝送アクセス方式及び装置
発明の概要 【課題】高速で大容量の光符号分割多重伝送アクセス方式及び装置を提供する。
【解決手段】送信側において、パルス光源202から出力された光パルスをデータ発生器204からのペイロードデータ信号に基づいて光変調器203で変調した後に光デュオバイナリ符号器205で符号化し、光合波器206及び光ファイバ伝送路207を介して、受信側の光分波器208に伝送する。そして分波された光は光デュオバイナリ復号器210を介して復号化されて、受光素子211で電気信号に変換され、閾値素子212でペイロードデータの判定・検出を行う。
従来技術、競合技術の概要


従来の光CDMAとしては、文献D.B.Mortimore,Electron.Lett., vol.21,p.42(1985)に提案されたのが最初である。図7は光CDMAの一般的なシステムのブロック図であり、701は光源、702は光変調器、703はデータ信号発生器、704は光符号器、705は光合波器、706は光ファイバリンク、707は光分波器、708は光復号器、709は受光素子、710は閾値素子である。この方式は光パルス強度のON/OFFによってユニポーラ符号の(1,0)を表現する、いわゆるインコヒーレント光CDMAと呼ばれる。
図8はこのインコヒーレント光CDMAシステムの構成を示しており、801は光パルス、802は光符号器、803はMx1の光合波器、804は光伝送路、805は1xMの光分波器、806は光復号器、807は受光素子、808は閾値素子である。
送信側では、送信機(図示せず)の送信信号は電気/光変換部801で光信号に変換され、光符号化器802を通して各チャンネルに割り当てられたパルス符号によって符号化され、スターカップラ803で合波され、光伝送路804へ送り出される。受信側では、送信されてきた信号がスターカップラ805によって各光復号器806に分配され、光復号器806で所定の相関をとり、その結果得られる自己相関のピーク値を受光素子807で電気信号に変換した後、閾値素子808で閾値処理して一定のレベル以上のときには、出力として”1”を再生する。
もう1つの光CDMAとしては、文献M.E.Marhic,IEEE J.Lightwave Technol.11,854(1993)に提案されている、いわゆるコヒーレント光CDMAがある。この方式は光パルスの位相を変化させることによってバイポーラ符号を表現するものであり、例えば位相(0,π)をバイポーラ符号の値(-1,1)に対応させる。
従来用いられている光符号化器は、光ファイバ遅延線とスターカップラで構成されており、インコヒーレント光CDMAの場合には、光ファイバの本数はチップのユニポーラ符号の“1”の数だけ必要となる。各光ファイバ長の差はチップレートTcの整数倍に設定する。入力光パルスはスターカップラで各光ファイバに分配され、各光ファイバを伝播するすることで遅延を受けるので、再度スターカップラで合波すると所定のパルス符号に変換される。なお、光復号器は光符号器と同一の構成である。
一方、図9はコヒーレント光CDMAに用いられる光ファイバ・ラダー型の光符号器、光復号器であり、901は光ファイバ、902は3dBカップラである。これは3dBファイバカップラを多段に接続したもので、各段の光ファイバ長の差はチップレートTcに等しく設定されている。
インコヒーレント光CDMAとコヒーレント光CDMAの最大の相違は自己相関関数にある。図1には8チップの例を示している。自己相関のピークの強度値は、インコヒーレント光CDMAの場合には(重み)4、コヒーレント光CDMAでは(チップ数)8となる。ただし、重みは1つの符号中の強度が零でないチップの数として定義する。この結果から、コヒーレント光CDMAの方が一般にピーク値とサイドローブ値の差を大きくとることができ、閾値処理において閾値のマージンが大きく取れるという利点がある。

産業上の利用分野


本発明は、光通信における多重伝送方式及び装置、特に非同期の多重アクセスが求められる通信や、受信者が特定された有料放送通信方式及び装置に関連するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
送信側において、ペイロードデータを表す2値のディジタル信号の各ビットを、多値の有限個のチップからなるデュオバイナリー符号系列を用いて符号化し、それぞれ異なる符号によってデュオバイナリー符号化された複数のペイロード信号を多重化して、同時に同一の受信側に送信し、
受信側において、符号化に用いたものと同一のデュオバイナリー符号と受信信号との相関をとることによって、特定のペイロードデータのみを復号化し、選択的に受信することを特徴とする光CDMA(Code-Division-Multiple-Access:符号分割多重アクセス)方式。

【請求項2】
送信側において、符号の多値レベルをコヒーレントな光パルスの属性である位相、振幅、偏波方向等を用いて表現した光符号列を用いてデュオバイナリ符号化し、
符号化された複数の光信号を合波することによって多重して光伝送線路で伝送し、
受信側において、受信光信号のビット毎に光デュオバイナリー符号と光学的な手段で相関演算を行い自乗光検波によって得られる電気信号を閾値処理することによって、ピーク値が一定の値を越えたときのみ、ペイロードデータのビット値が“1”であると判定してこれを再生し、一方ピーク値が一定の値を越えないときにはペイロードデータのビット値が“0”であると判定して再生しないことによって元のペイロードデータを復調することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項3】
請求項2に記載の多値の符号系列として、”0”、”-1”または”1”の3値の有限個のチップからなるデュオバイナリー符号を用いて符号化し、送信側では、上記それぞれ異なる符号によって符号化された複数のペイロード信号を多重化して、同時に同一の受信側に送信し、
受信側では、符号化に用いたものと同一の符号と受信信号との相関をとることによって、特定のペイロードデータのみを復号化し、選択的に受信することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項4】
請求項3に記載のデュオバイナリー符号として、送信側において符号の3値の”0”を光パルスが存在しない状態、”-1”と”1”を位相が互いにπだけ異なる光パルスを用いて表現した光デュオバイナリー符号を用いて符号化し、
符号化された複数の光信号を合波することによって多重して、光伝送線路で伝送し、
受信側において、受信光信号のビット毎に光符号と光学的な手段で相関演算を行い自乗光検波によって得られる電気信号を閾値処理することによって、ピーク値が一定の値を越えたときのみペイロードデータのビット値が“1”であると判定しこれを再生し、一方ピーク値が一定の値を越えないときにはペイロードデータのビット値が“0”であると判定し再生しないことよって元のペイロードデータを復調することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項5】
請求項4に記載のデュオバイナリー符号として、送信側において符号の3値の”0”を光パルスの位相が0、”-1”を光パルスの位相が-π/2、”1”を光パルスの位相がπ/2の光パルスを用いて表現した光デュオバイナリー符号を用いて符号化し、
符号化された複数の光信号を合波することによって多重して光伝送線路で伝送し、
受信側において、受信光信号のビット毎に光符号と光学的な手段で相関演算を行い自乗光検波によって得られる電気信号を閾値処理することによって、ピーク値が一定の値を越えたときのみペイロードデータのビット値が“1”であると判定しこれを再生し、一方ピーク値が一定の値を越えないときにはペイロードデータのビット値が“0”であると判定し再生しないよって元のペイロードデータを復調することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項6】
請求項2、請求項4若しくは請求項5の何れかに記載した光CDMA方式において、上記光伝送線路は1本の光ファイバであることを特徴とする光CDMA方式。

【請求項7】
請求項4または請求項5に記載の光デュオバイナリー符号の生成法として、時間的にコヒーレントな光パルスを分波してチップ数N(≧2)の光チップパルスに分割し、光チップパルス間にそれぞれ一定の遅延時間差を与え、”0”に対して光チップパルスを遮断し、”-1”または”1”に対してπの位相差を与えた後、全ての光チップパルスを再度合波することによって光符号に相当する光チップパルス列を生成することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項8】
光学的な手段で相関演算を行い復号化する方法として、光デュオバイナリー符号に相当する光チップパルス列を分波してチップ数N(≧2)の光チップパルス列に分割し、各光チップパルス列に対して光符号化と逆の操作を施すことによって、光チップパルスの遅延および位相を回復した後、全ての光チップパルスを再度合波することを特徴とする光CDMA方式。

【請求項9】
時間的にコヒーレントな光パルスを分波する光分波器と、チップ数N(≧2)の光チップパルスに分割する光タップと、光チップパルス間にそれぞれ一定の遅延時間差を与える光遅延線と、”0”に対して光チップパルスを遮断し、”-1”または”1”に対してπの位相差を与える光移相器と、全ての光チップパルスを再度合波する光合波器とから構成し、光符号に相当する光チップパルス列を生成する光デュオバイナリー符号器を設けたことを特徴とする光CDMA装置。

【請求項10】
光符号に相当する光チップパルス列を分波する光分波器と、チップ数N(≧2)の光チップパルス列に分割する光タップと、各光チップパルス列に対して、”0”に対して光チップパルスを遮断し、”-1”または”1”に対してπの位相差を与える光遅延線と、光チップパルスの遅延および位相を回復した後、全ての光チップパルスを再度合波する光合波器とから構成される光デュオバイナリー復号器を設けたことを特徴とする光CDMA装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1996330343thum.jpg
出願権利状態 登録
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