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光位相同期回路 NEW

国内特許コード P200016934
整理番号 OU-0335
掲載日 2020年6月11日
出願番号 特願2016-208746
公開番号 特開2018-074246
出願日 平成28年10月25日(2016.10.25)
公開日 平成30年5月10日(2018.5.10)
発明者
  • 水鳥 明
  • 古賀 正文
出願人
  • 国立大学法人大分大学
発明の名称 光位相同期回路 NEW
発明の概要 【課題】16値以上の多値QAM信号光から位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルの出現タイミングを判定する特定シンボル判定回路を改良する。
【解決手段】特定シンボル判定回路は、I成分の差動電気信号の絶対値と所定の閾値との大小関係に応じた第1の判定信号を出力する第1の絶対値判定回路と、Q成分の差動電気信号の絶対値と所定の閾値との大小関係に応じた第2の判定信号を出力する第2の絶対値判定回路と、第1の判定信号と第2の判定信号の論理演算により制御信号として出力する抽出用制御信号生成回路とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 図10は、QPSK信号光に対する従来の光位相同期回路の構成例を示す(特許文献1および特許文献2)。

図10において、QPSK信号光と局発光源21から出力される局発光は、光90度ハイブリッド回路を含む受光器22に入力し、I成分の差動電気信号のVI ,V-IおよびQ成分の差動電気信号VQ ,V-QとしてCOSTAS回路28に入力する。COSTAS回路28では、VI ,V-IおよびVQ ,V-QからQPSK信号光に対する局部発振光の位相誤差成分を検出し、ループフィルタ29を介して局発光源21にフィードバックし、QPSK信号光に対する局発光の位相誤差が0になるように光周波数制御を行う。

COSTAS回路28では、BPSK信号光やQPSK信号光に対する局部発振光の位相誤差を検出することができる。例えばQPSKでは、送信情報を±π/4,±3π/4
の4値位相を使って送信するが、COSTAS回路28では、VI ,V-IおよびVQ ,V-Qの位相を4倍することで、送信情報に依存しない形で位相誤差を検出することができる。

しかし、16値以上の多値QAM信号の場合は、位相を4倍したときに送信情報に依存した情報と、依存しない情報(真の位相誤差)になる信号がある。例えば16QAMでは、図11に示すIQ空間上に、位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルに対応する信号●と、その他のシンボルに対応する信号○がそれぞれ8個ある。このうち、位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルに対応する信号●はその位相を4倍するとπになり、πからのずれが位相誤差として検出できるが、信号○は位相を4倍または8倍しても位相誤差だけを検出することができない。

このように、COSTAS回路28は、BPSK信号光やQPSK信号光に対して位相誤差検出器として機能するが、16値以上の多値QAM信号に対する位相誤差検出器として機能させることができない。一方、インターネットが普及した現在、通信容量拡大のために変調方式の多値化が進んでいる。

そこで、特許文献2では、図11に示すように、受光器22とCOSTAS回路28との間に特定シンボル判定回路23および抽出回路26,27を挿入し、16値以上の多値QAM信号から位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルに対応する信号●を抽出し、COSTAS回路28に入力する構成を示した。

特定シンボル判定回路23は、強度検出回路24で多値QAM信号のI成分とQ成分の2乗和から強度Rを検出し、比較回路25で1つ以上の閾値と比較して位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルの出現タイミングに対応する制御信号を生成する。抽出回路26,27は、この制御信号で受光器22から出力されるVI ,V-IおよびVQ ,V-Qをラッチし、COSTAS回路28に入力する。例えば、強度Rが閾値R1以下となるタイミングを判定して16QAM信号の内輪4点を抽出し、強度Rが閾値R2(R2>R1)以上となるタイミングを判定して外輪4点を抽出する。
産業上の利用分野 本発明は、16値以上の多値QAM信号光を光ホモダイン位相同期検波する光多値QAM信号受信装置において、多値QAM信号光に対して局発光の光位相を同期させる光位相同期回路に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
16値以上の多値QAM信号光を局発光源から出力される局発光を用いて光ホモダイン位相同期検波し、I成分の差動電気信号およびQ成分の差動電気信号を出力する受光器と、 前記I成分の差動電気信号および前記Q成分の差動電気信号を入力し、位相が±π/4または±3π/4の特定シンボルの出現タイミングを示す制御信号を出力する特定シンボル判定回路と、
前記I成分の差動電気信号および前記Q成分の差動電気信号と、前記制御信号を入力し、前記制御信号に応じて前記特定シンボルにおける位相誤差信号を検出し、この位相誤差信号により前記局発光源の光周波数を制御して前記多値QAM信号光と前記局発光の光位相を同期させる位相誤差制御手段と
を備えた光位相同期回路において、
前記特定シンボル判定回路は、
前記I成分の差動電気信号の絶対値と所定の閾値との大小関係に応じた第1の判定信号を出力する第1の絶対値判定回路と、
前記Q成分の差動電気信号の絶対値と前記所定の閾値との大小関係に応じた第2の判定信号を出力する第2の絶対値判定回路と、
前記第1の判定信号と前記第2の判定信号の論理演算により前記制御信号として出力する抽出用制御信号生成回路と
を備えたことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項2】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記第1の絶対値判定回路は、前記I成分の差動電気信号と前記所定の閾値との論理演算により前記第1の判定信号を出力する構成であり、
前記第2の絶対値判定回路は、前記Q成分の差動電気信号と前記所定の閾値との論理演算により前記第2の判定信号を出力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項3】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記抽出用制御信号生成回路は、前記所定の閾値として前記多値QAM信号光の最小振幅のシンボルのみを検出できる値に設定し、前記第1の判定信号と前記第2の判定信号の論理演算により、位相が±π/4または±3π/4で最小振幅の内輪4点の特定シンボルの出現タイミングを示す前記制御信号を出力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項4】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記抽出用制御信号生成回路は、前記多値QAM信号光の多値数MがM=22n(nは2以上の整数)とし、前記所定の閾値として前記多値QAM信号光の最大振幅のシンボルのみを検出できる値に設定し、前記第1の判定信号と前記第2の判定信号の論理演算により、位相が±π/4または±3π/4で最大振幅の外輪4点の特定シンボルの出現タイミングを示す前記制御信号を出力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項5】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記抽出用制御信号生成回路は、前記多値QAM信号光が16QAM信号光とし、前記所定の閾値として前記16QAM信号光の最大振幅と最小振幅との間に設定し、前記第1の判定信号と前記第2の判定信号の論理演算により、位相が±π/4または±3π/4で最大振幅の外輪4点と最小振幅の内輪4点の特定シンボルの出現タイミングを示す前記制御信号を出力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項6】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記所定の閾値として、前記多値QAM信号光の中間振幅以上のシンボルを検出できる第1の閾値と、第1の閾値より前記多値QAM信号光の1シンボルの振幅差だけ大きい第2の閾値を設定し、
前記第1の絶対値判定回路は、前記第1の閾値を用いて第1-1の判定信号を出力する第1-1の絶対値判定回路と、前記第2の閾値を用いて第1-2の判定信号を出力する第1-2の絶対値判定回路とを備え、
前記第2の絶対値判定回路は、前記第1の閾値を用いて第2-1の判定信号を出力する第2-1の絶対値判定回路と、前記第2の閾値を用いて第2-2の判定信号を出力する第2-2の絶対値判定回路とを備え、
前記抽出用制御信号生成回路は、前記第1-1の判定信号と前記第2-1の判定信号のNORをとった第1の中間制御信号を生成し、前記第1-2の判定信号と前記第2-2の判定信号のANDをとった第2の中間制御信号を生成し、第1の中間制御信号と第2の中間制御信号のANDをとり、位相が±π/4または±3π/4で中間振幅の4点の特定シンボルの出現タイミングを示す前記制御信号を出力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項7】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記位相誤差制御手段は、前記I成分の差動電気信号および前記Q成分の差動電気信号から前記制御信号に応じて前記特定シンボルを抽出する抽出回路を備え、抽出回路で抽出された前記特定シンボルを前記位相誤差制御手段に入力する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。

【請求項8】
請求項1に記載の光位相同期回路において、
前記位相誤差制御手段は、前記I成分の差動電気信号および前記Q成分の差動電気信号から各シンボルの位相誤差を検出し、各シンボルの位相誤差から前記制御信号に応じて前記特定シンボルの位相誤差を抽出する構成である
ことを特徴とする光位相同期回路。
画像

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thum_JPA 430074246_i_000002.jpg
出願権利状態 公開
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