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OPTICAL PHASE MODULATED SIGNAL RECEIVING DEVICE

Patent code P150012339
File No. OU-0240
Posted date Oct 8, 2015
Application number P2013-005620
Publication number P2014-138258A
Patent number P6230015
Date of filing Jan 16, 2013
Date of publication of application Jul 28, 2014
Date of registration Oct 27, 2017
Inventor
  • (In Japanese)古賀 正文
  • (In Japanese)水鳥 明
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人大分大学
Title OPTICAL PHASE MODULATED SIGNAL RECEIVING DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical phase-modulated signal receiving device for detecting a phase error with high accuracy by simplifying circuitry without incurring increase in a delay circuit and similar other elements and also by facilitating adjustment.
SOLUTION: In a QPSK transmitting/receiving circuit for modulating two orthogonal carrier components differing in phase by 90° before performing transmission/reception, a demodulation circuit based on a homodyne phase synchronization detection scheme is provided, a synchronization detection signal preamplifier for the two orthogonal carrier components outputs a differential signal and processes a sum of and a difference between the two orthogonal carrier components, in which a discrimination circuit having a differentia input or an amplitude limiting type high gain amplifier (limiting amp) is provided. Discrimination determination for a component difference is performed upon input of two orthogonal component positive pole signal to the discrimination circuit differential input unit, and discrimination determination for a component sum is executed upon input of one positive pole and other negative pole signal among the two components to the discrimination circuit differential input unit, then a multiplication process is executed by exclusive-OR'ing the respective differential outputs.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

光通信において位相変調信号を受信するには局発光(Local光)を受信信号光と同じ周波数にした上で位相同期する必要がある。そのためには受信信号光と局発光との位相誤差を検出しなければならない。位相変調方式では信号が位相として伝送されているため信号に依存しない位相誤差の検出にはCOSTAS回路やDecision-driven回路などが用いられる。

図2は非特許文献1に紹介のCOSTASループに、Decision-driven回路を組み合わせたQPSK受信用光PLLである。この光通信での光位相変調信号受信装置は、電圧制御発信器(VCO)を半導体レーザ光源に置き換え、ここと受信部から低域通過フィルタ(LPF)までの破線部分を光90度ハイブリッド回路とフォトダイオード(PD)に置きかえることで構成している。他の構成要素には加算器、減算器、排他的論理和、識別回路がある。

前記の回路構成ではデータの復調も兼ねており、位相がロックした状態ではI-arm、Q-armからの信号を識別回路で識別することで復調信号DATA1、DATA2を得ることができる。従って、識別回路後の信号は2値化されているからその乗算は排他的論理和(ExOR)としても等価である。一方、位相誤差の検出にはアナログ加算・減算回路が必要である。

即ち、図2の光位相変調信号受信装置は、90°位相の異なる2つの直交搬送波成分を変調して送受信を行うQPSK送受信装置に使用されるものであって、ホモダイン位相同期検波方式による復調機能と位相誤差調整機能を実現するために、2つの直交搬送波に対する電気信号(Q-arm、I-arm)を出力する同期検波信号前置増幅器(A1、A2)と、前記同期検波信号前置増幅器(A1、A2)からの前記電気信号(Q-arm、I-arm)をフイルタ(F1、F2)を介して入力しその和を算出する加算器(Ad)と差を算出する減算器(Su)と、加算器(Ad)と減算器(Su)からの成分値を入力して乗算し排他的論理和(G)を算出する排他的論理和回路(L1)と、前記同期検波信号前置増幅器(A1、A2)からの前記差動信号(Q-arm、I-arm)を入力してA/D変換しその差を算出する共にデータ信号(DATA1、DATA2)を出力する判定回路(M1、M2)と、判定回路(M1、M2)からの成分信号(Q、I)を入力して乗算し排他的論理和(H)を出力する排他的論理和回路(L2))と、前記排他的論理和回路(L1)からの排他的論理和(H)と排他的論理和回路(L2)からの排他的論理和(G)とを入力して乗算処理し排他的論理和を算出しこの乗算値に比例したsinεを求めこれに基いて位相誤差ε(phase error)を求め、ループフィルタ(loop filter)を介して半導体レーザ (LD)にフィードバックする排他的論理和回路(L3)を設けたものである。ここで、判定回路(M1、M2)は受信信号を復調するためのものであり、一方、加算回路(Ad)、減算回路(Su)及び排他的論理和(L1、L2、L3)は受信信号における位相誤差を検出するための回路である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、光位相変調信号受信装置に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
90°位相の異なる2つの直交搬送波成分を変調して送受信を行うQPSK送受信装置に設けられ、ホモダイン位相同期検波方式による復調を行う光位相変調信号受信装置において、当該装置は、オプティカル90°ハイブリッド回路と、当該ハイブリッド回路からの2つの直交搬送波に対する信号(Q-arm、I-arm)を差動出力として出力する同期検波信号前置増幅器(AA1、AA2)と、前記同期検波信号前置増幅器(AA1、AA2)からの前記差動出力(Q-arm、I-arm)を入力してその和と差を算出する第一演算回路(B)と、前記同期検波信号前置増幅器(AA1AA2)からの前記差動出力(Q-arm、I-arm)を入力してその差を算出する第二演算回路(C)とを備え、
前記第一演算回路(B)は、前記同期検波信号前置増幅器(AA1)からの差動出力Q-armの正極成分Qと前記同期検波信号前置増幅器(AA2)からの差動出力(I-arm)の負極成分(-I)を入力しその成分和に対する大小の識別判定する差動入力型の第一識別回路(B1)を有し、前記同期検波信号前置増幅器(AA1)からの差動出力(Q-arm)の正極成分(Q)と前記同期検波信号前置増幅器(AA2)からの差動出力(I-arm)の正極成分(I)とを入力しその成分差に対する大小の識別を判定する差動入力型の第二識別回路(B2)を有し、前記第一識別回路(B1)と第二識別回路(B2)からの各判定出力信号(X、Y)を入力して乗算処理し排他的論理和(XY)を算出する第一排他的論理和回路(B3)を有し、
前記第二演算回路(C)は、前記同期検波信号前置増幅器(AA1)からの差動出力Q-armの正極成分(Q)と負極成分(-Q)を入力しその成分差(Q)を算出すると共にデータ信号(DATA1)を出力する差動入力型の第三識別回路(C1)を有し、前記同期検波信号前置増幅器(AA2)からの差動出力(I-arm)の正極成分(I)と負極成分(-I)を入力しその成分差(I)を算出すると共にデータ信号(DATA2)を出力する差動入力型の第四識別回路(C2)を有し、前記第三識別回路(C1)と第四識別回路(C2)からの各判定出力信号(Q、I)を入力して乗算処理し排他的論理和(Z)を算出する第二排他的論理和回路(C3)を有し、
前記第一排他的論理和回路(B3)からの排他的論理和(XY)と第二排他的論理和回路(C3)からの排他的論理和(Z)とを入力して乗算処理し排他的論理和(XYZ)を算出する第三排他的論理和回路(D)を設け、
前記第一識別回路、第二識別回路、第三識別回路及び第四識別回路を一つの識別回路で構成し、さらに前記第一排他的論理和回路及び第二排他的論理和回路を一つの排他的論理和回路で構成すると共に、
前記第三排他的論理和回路出力によって半導体レーザを制御して局発光を求めることを特徴とする、光位相変調信号受信装置。

【請求項2】
 
90°位相の異なる2つの直交搬送波成分を変調して送受信を行うQPSK送受信装置において使用され、ホモダイン位相同期検波方式による復調機能を備える光位相変調信号受信装置において、当該装置は、オプティカル90°ハイブリッド回路に入力される信号光の位相誤差を補正するために、
前記オプティカル90°ハイブリッド回路の出力に結合される差動出力型の第一、第第二の同期検波信号前置増幅器であって、前記第一の同期検波信号前置増幅器はQ-armの正極成分Q及び負極成分-Qを出力し、前記第二の同期検波信号前置増幅器はI-armの正極成分I及び負極成分-Iを出力する、第一、第二の同期検波信号前置増幅器と、
前記第一の同期検波信号前置増幅器に接続される、差動入力型の第一の識別回路と、
前記第二の同期検波信号前置増幅器に接続される、差動入力型の第二の識別回路と、
前記第一の同期検波信号前置増幅器出力の正極成分Qと前記第二の同期検波信号前置増幅器出力の負極成分-Iを入力とする、差動入力型の第三の識別回路と、
前記第一の同期検波信号前置増幅器出力の正極成分Qと前記第二の同期検波信号前置増幅器出力の正極成分Iを入力とする、差動入力型の第四の識別回路と、
前記第一の識別回路と第二の識別回路の出力が入力される第一の排他的論理和回路と、
前記第三及び第四の識別回路の出力が入力される第二の排他的論理和回路と、
前記第一及び第二の排他的論理和回路出力が入力される第三の排他的論理和回路と、を備え、
前記第一識別回路、第二識別回路、第三識別回路及び第四識別回路を一つの識別回路で構成し、さらに前記第一排他的論理和回路及び第二排他的論理和回路を一つの排他的論理和回路で構成すると共に、
前記第三の排他的論理和回路出力を位相誤差として検出することを特徴とする、光位相変調信号受信装置。

【請求項3】
 
請求項2に記載の装置において、検出された前記位相誤差を示す信号は、ループフィルタを介して半導体レーザ装置に入力され、局発光として前記オプティカル90°ハイブリッド回路に入力されることを特徴とする、光位相変調信号受信装置。

【請求項4】
 
請求項2または3に記載の装置において、前記第一乃至第四の識別回路は、リミティングアンプまたはコンパレータであることを特徴とする、光位相変調信号受信装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013005620thum.jpg
State of application right Registered
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