CN110915151B - 光发送机、光接收机和通信*** - Google Patents

光发送机、光接收机和通信*** Download PDF

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Abstract

光发送机具备：第一窄带信号处理部，输入第一信号和第二信号，输出示出第一和第二信号各自的同相分量之和的第一窄带信号、示出第一和第二信号各自的正交分量之差的第二窄带信号、示出第一和第二信号各自的同相分量之差的第三窄带信号、以及示出第一和第二信号各自的正交分量之和的第四窄带信号；宽带信号生成部，将第一和第二窄带信号分别乘以正交的正弦波信号来进行频移，合成经频移的第一和第二窄带信号来生成第一宽带信号，并且将第三和第四窄带信号分别乘以正交的正弦波信号来进行频移，合成经频移的第三和第四窄带信号来生成第二宽带信号；以及光调制器，使用第一和第二宽带信号来调制光信号并输出。

Description

光发送机、光接收机和通信***
技术领域
本发明涉及光发送机、光接收机和通信***。
本申请基于在2017年8月8日向日本申请的日本特愿2017-153281号和在2017年8月8日向日本申请的日本特愿2017-153282号要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
在光通信***的骨干网中，由于近年的通信业务的扩大以及包括400Gbps（Gigabits per second，千兆位每秒）或1Tbps（Terabits per second，兆兆位每秒）的Ethernet（注册商标）的收容客户端信号的线路的容量增加，要求每1信道的传送容量的扩大。在现在的具有每1信道100Gbps的容量的***中，调制速度为32GBaud，作为调制方式，采用使用DP-QPSK（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying，双极化-正交相移键控）的数字相干光传送方式（例如，参照非专利文献1）。
作为这样的***的大容量化/高功能化用的主要技术，进行了高效的网络结构、高度的数字调制解调***和可高速工作的光/电子器件等的开发。例如，在通信装置的发送侧电路的领域中，盛行使用作为数字信号处理所特有的处理器的数字信号处理电路（DSP：Digital Signal Processor，数字信号处理器）来以数字信号的水平进行高度的多值调制、波形整形等处理的讨论。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Joe Berthold等人，”100G Ultra Long Haul DWDM FrameworkDocument”，OIF（OPTICAL INTERNETWORKING FORUM）2009年6月30日。
发明内容
发明要解决的课题
在利用DSP的这样的数字信号处理技术的引入时，将由DSP生成的数字信号变换为最终的高速的模拟信号的、可高速工作的数字-模拟变换器（DAC：Digital-to-AnalogConverter）是不可欠缺的。此外，将所接收的模拟信号变换为数字信号的、可高速工作的模拟-数字变换器（ADC：Analog-to-Digital Converter）是不可欠缺的。然而，关于现行的使用CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补型金属氧化膜半导体）平台来制作的DAC和ADC，输入输出频带为30GHz（Hertz，赫兹）左右，对于传送容量的扩大是不充分的。存在如下那样的课题，即：调制速度的高速化由于DAC和ADC的输入输出频带的不足而受限制的情况成为实现通信***中的传送容量的扩大时的瓶颈。
鉴于上述事情，本发明的目的在于，提供能够以简易的结构容易地实现传送容量的扩大的光发送机、光接收机和通信***。
用于解决课题的方案
本发明的第一方式中的光发送机具备：
第一窄带信号处理部，其输入第一信号和第二信号，输出示出所述第一信号和第二信号各自的同相分量之和的第一窄带信号、示出所述第一信号和第二信号各自的正交分量之差的第二窄带信号、示出所述第一信号和第二信号各自的同相分量之差的第三窄带信号、以及示出所述第一信号和第二信号各自的正交分量之和的第四窄带信号；
宽带信号生成部，将所述第一窄带信号和第二窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来进行频移，合成经频移的所述第一窄带信号和第二窄带信号来生成第一宽带信号，并且将所述第三窄带信号和第四窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来进行频移，合成经频移的所述第三窄带信号和第四窄带信号来生成第二宽带信号；以及
光调制器，使用所述第一宽带信号和第二宽带信号来调制光信号并输出。
根据本发明的第二方式，在第一方式的光发送机中，还具备：
频带分割部，对调制发送数据序列而得到的信号的频带进行分割，输出与分割的频带之中的上边带中包括的频带对应的第三信号、以及与所述分割的频带之中的下边带中包括的频带对应的第四信号；以及
数字-模拟变换器，对所述第三信号和第四信号进行数字-模拟变换来生成所述第一信号和第二信号。
根据本发明的第三方式，在第一方式的光发送机中，还具备：
频带分割部，对调制发送数据序列而得到的信号的频带进行分割，将与分割的频带之中的上边带中包括的频带对应的信号输出为所述第一信号，将与所述分割的频带之中的下边带中包括的频带对应的信号输出为所述第二信号；以及
数字-模拟变换器，对所述第一窄带信号、第二窄带信号、第三窄带信号和第四窄带信号进行数字-模拟变换，将所述第一窄带信号、第二窄带信号、第三窄带信号和第四窄带信号作为模拟信号向所述宽带信号生成部输出。
根据本发明的第四方式，在第二或第三方式的光发送机中，调制所述发送数据序列而得到的信号仅是同相分量或正交分量。
根据本发明的第五方式，在第一方式的光发送机中，还具备：
第一数字信号处理部，对调制第一发送数据序列而得到的信号进行数字-模拟变换来生成所述第一信号；以及
第二数字信号处理部，对调制第二发送数据序列而得到的信号进行数字-模拟变换来生成所述第二信号。
根据本发明的第六方式，在第一至第五方式中任一个的光发送机中，所述光调制器将使用所述第一宽带信号和第二宽带信号而调制的光调制信号与其他的光调制信号极化复用并输出。
本发明的第七方式中的光接收机具备：
接收部，其接收光调制信号，输出从所述光调制信号得到的宽带信号；
第一信号变换部，对所述宽带信号的频带进行分割，输出示出与分割的频带之中的上边带中包括的频带对应的第五信号和与下边带中包括的频带对应的第六信号各自的同相分量之和的第五窄带信号、示出所述第五信号和第六信号各自的正交分量之差的第六窄带信号、示出所述第五信号和第六信号各自的同相分量之差的第七窄带信号、以及示出所述第五信号和第六信号各自的正交分量之和的第八窄带信号；以及
第二窄带信号处理部，通过所述第五窄带信号和所述第七窄带信号的相加和相减来生成示出所述第五信号和第六信号的同相分量的第七信号，通过所述第六窄带信号和所述第八窄带信号的相加和相减来生成示出所述第五信号和第六信号的正交分量的第八信号。
根据本发明的第八方式，在第七方式的光接收机中，还具备对所述第七信号和第八信号进行模拟-数字变换的模拟-数字变换器。
根据本发明的第九方式，在第七方式的光接收机中，还具备模拟-数字变换器，所述模拟-数字变换器对所述第五窄带信号、第六窄带信号、第七窄带信号和第八窄带信号进行模拟-数字变换，将所述第五窄带信号、第六窄带信号、第七窄带信号和第八窄带信号作为数字信号向所述第二窄带信号处理部输出。
根据本发明的第十方式，在第七至第九方式中任一个的光接收机中，所述接收部从经极化复用的多个光调制信号中取得所述光调制信号。
本发明的第十一方式中的通信***具备：
第一至第六方式中任一个的光发送机；以及
第七至第十方式中任一个的光接收机，
所述接收部将所述光调制器的输出作为所述光调制信号进行接收。
本发明的第十二方式中的光发送机具备：频带分割部，将第一宽带信号分割为多个窄带信号，对分割的多个所述窄带信号进行频移；窄带信号处理部，进行由所述频带分割部分割的多个所述窄带信号彼此的相加和相减之中的至少一个；数字-模拟变换部，将由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个所述窄带信号分别变换为模拟信号；宽带信号生成部，分别对由所述数字-模拟变换部变换的多个所述模拟信号进行频移，将经频移的多个所述模拟信号彼此相加来生成第二宽带信号；以及发送部，输出由所述宽带信号生成部生成的所述第二宽带信号。
根据本发明的第十三方式，是第十二方式的光发送机，具备信号生成部，所述信号生成部生成使数字信号的同相分量或正交分量中的任一个为0的所述第一宽带信号，并向所述频带分割部输出。
本发明的第十四方式中的光发送机具备：频带分割部，将第一宽带信号分割为多个窄带信号，对分割的多个所述窄带信号进行频移；数字-模拟变换部，将由所述频带分割部分割的多个所述窄带信号分别变换为模拟信号；窄带信号处理部，进行由所述数字-模拟变换部变换为所述模拟信号的多个所述窄带信号彼此的相加和相减之中的至少一个；宽带信号生成部，对由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个所述窄带信号进行频移，将经频移的多个所述模拟信号彼此相加来生成第二宽带信号；以及发送部，输出由所述宽带信号生成部生成的所述第二宽带信号。
本发明的第十五方式中的光发送机具备：窄带信号处理部，取得多个窄带信号，进行所取得的多个所述窄带信号彼此的相加和相减之中的至少一个；宽带信号生成部，对由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个所述窄带信号进行频移，将经频移的多个模拟信号彼此相加来生成宽带信号；以及发送部，输出由所述宽带信号生成部生成的所述宽带信号。
根据本发明的第十六方式，是第十二方式的光发送机，所述窄带信号、所述第一宽带信号和所述第二宽带信号是极化复用信号。
根据本发明的第十七方式，是第十五方式的光发送机，所述窄带信号和宽带信号是极化复用信号。
根据本发明的第十八方式，是第十二至十六方式中任一个的光发送机，多个所述窄带信号是上边带信号和下边带信号。
本发明的第十九方式中的光接收机具备：接收部，其接收第一宽带信号；宽带信号-窄带信号变换部，将所述接收部接收的所述第一宽带信号分割为多个宽带信号，对经分割的多个所述宽带信号进行频移来做成窄带信号；窄带信号处理部，进行由所述宽带信号-窄带信号变换部分割的多个所述窄带信号彼此的相加和相减之中的至少一个；模拟-数字变换部，将由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个所述窄带信号分别变换为数字信号；以及窄带信号-宽带信号变换部，对由所述模拟-数字变换部变换的多个所述数字信号进行频移，将经频移的多个所述数字信号彼此相加来变换为第二宽带信号。
本发明的第二十方式中的光接收机具备：接收部，其接收第一宽带信号；宽带信号-窄带信号变换部，将所述接收部接收的所述第一宽带信号分割为多个宽带信号，对经分割的多个所述宽带信号进行频移来做成窄带信号；模拟-数字变换部，将由所述宽带信号-窄带信号变换部分割的多个所述窄带信号分别变换为数字信号；窄带信号处理部，进行由所述模拟-数字变换部变换的多个所述数字信号彼此的相加和相减之中的至少一个；以及窄带信号-宽带信号变换部，对由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个所述数字信号进行频移，将经频移的多个所述数字信号彼此相加来变换为第二宽带信号。
根据本发明的第二十一方式，是第十九或第二十方式的光接收机，多个所述窄带信号是上边带信号和下边带信号。
根据本发明的第二十二方式，是第十九至第二十一方式中任一个的光接收机，所述窄带信号、所述第一宽带信号和所述第二宽带信号是极化复用信号。
本发明的第二十三方式中的光接收机具备：接收部，接收由多个独立的窄带信号构成的宽带信号；宽带信号-窄带信号变换部，将所述接收部接收的所述宽带信号分割为多个宽带信号，对经分割的多个宽带信号进行频移来分割为多个独立的窄带信号；窄带信号处理部，进行由所述宽带信号-窄带信号变换部分割的多个独立的所述窄带信号彼此的相加和相减之中的至少一个；以及模拟-数字变换部，将由所述窄带信号处理部进行了相加和相减之中的至少一个的多个独立的所述窄带信号变换为多个数字信号。
根据本发明的第二十四方式，是第二十三方式的光接收机，所述窄带信号和所述宽带信号是极化复用信号。
发明效果
利用本发明，能够提供能够以简易的结构容易地实现传送容量的扩大的光发送机、光接收机和通信***。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的结构的图。
图2是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的结构的图。
图3是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的频带分割滤波器的结构的图。
图4是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的频带分割滤波器的另一结构例的图。
图5是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的频带分割滤波器的另一结构例的图。
图6是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的另一结构例的图。
图7是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的另一结构例的图。
图8是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的频带分割部的另一结构例的图。
图9是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的窄带信号处理部的结构的图。
图10是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的窄带信号处理部的另一结构例的图。
图11是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的窄带信号处理部的另一结构例的图。
图12是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的宽带信号生成部的结构的图。
图13是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机的宽带信号生成部的另一结构例的图。
图14是示出根据本发明的第二实施方式的光发送机的结构的图。
图15是示出根据本发明的第二实施方式的光发送机的窄带信号处理部的结构的图。
图16是示出根据本发明的第三实施方式的光发送机的结构的图。
图17是示出根据本发明的第四实施方式的光发送机的结构的图。
图18是示出根据本发明的第五实施方式的光发送机的结构的图。
图19是示出根据本发明的第六实施方式的光发送机的结构的图。
图20是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的结构的图。
图21是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的频带分割部的结构的图。
图22是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的频带分割部的频带分割滤波器的结构的图。
图23是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的频带分割部的另一结构例的图。
图24是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的窄带信号处理部的结构的图。
图25是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机的宽带信号生成部的结构的图。
图26是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的结构的图。
图27是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的宽带信号-窄带信号变换部的结构的图。
图28是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的宽带信号-窄带信号变换部的另一结构例的图。
图29是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的窄带信号处理部的结构的图。
图30是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的窄带信号处理部的另一结构例的图。
图31是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机的窄带信号-宽带信号变换部的结构的图。
图32是示出根据本发明的第九实施方式的光接收机的结构的图。
图33是示出根据本发明的第九实施方式的光接收机的窄带信号处理部的另一结构例的图。
图34是示出根据本发明的第十实施方式的光接收机的结构的图。
图35是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机的结构的图。
图36是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机的宽带信号-窄带信号变换部的另一结构例的图。
图37是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机的窄带信号处理部的结构的图。
图38是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机的窄带信号-宽带信号变换部的结构的图。
图39是示出根据本发明的第十二实施方式的光通信***的结构例的图。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，对本发明的第一实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图1是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机1的结构的图。
如图1所图示，根据第一实施方式的光发送机1由数字信号处理部10、宽带信号生成部11、光调制器12、以及信号光源13构成。数字信号处理部10具备信号生成部101、频带分割部102、窄带信号处理部103、以及数字-模拟变换部104。
信号生成部101从作为二进制信息的发送数据序列生成作为高速信号（宽带信号）的调制信号序列（I（n），Q（n））。信号生成部101向频带分割部102输出所生成的调制信号序列（I（n），Q（n））。
频带分割部102将从信号生成部101输入的输入信号（调制信号序列（I（n），Q（n））分割为上边带和下边带的信号，对各信号进行频移。频带分割部102分别向窄带信号处理部103输出经频移的上边带信号（窄带信号，（I 1’（n），Q 1’（n））和下边带信号（窄带信号（I 2’（n），Q 2’（n））。
窄带信号处理部103针对从频带分割部102输入的上边带信号和下边带信号进行上边带信号和下边带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。窄带信号处理部103向数字-模拟变换部104输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的窄带信号（I 1’’（n），Q 1’’（n）和（I 2’’（n），Q 2’’（n））。
数字-模拟变换部104将从窄带信号处理部103输入的窄带信号变换为模拟信号。数字-模拟变换部104向宽带信号生成部11输出经变换的模拟信号（I 1’’（t），Q 1’’（t））和（I 2’’（t），Q 2’’（t））。
宽带信号生成部11分别对从数字-模拟变换部104输入的多个模拟信号进行频移。宽带信号生成部11进行经频移的多个模拟信号彼此的相加的处理，生成宽带信号。宽带信号生成部11向光调制器12输出所生成的宽带信号（I（t），Q（t））。
光发送机1可以为在宽带信号生成部11的前级具备对模拟信号进行放大的驱动放大器的结构。或，可以为宽带信号生成部11具备对从数字-模拟变换部104输入的模拟信号进行放大的驱动放大器的结构。
光调制器12（发送部）用从宽带信号生成部11输入的宽带信号调制从信号光源13输出的作为载波的光信号，生成光调制信号。光调制器12输出所生成的光调制信号。
再有，光发送机1可以为在光调制器12的前级具备对宽带信号进行放大的驱动放大器的结构。或，可以为宽带信号生成部11具备对向光调制器12输出的宽带信号进行放大的驱动放大器的结构。
［信号生成部的结构］
信号生成部101具备位映射部（未图示）和数字波形生成部（未图示）。
位映射部针对例如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控）或16QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交调幅）等调制格式的符号点进行作为二进制信息的发送数据序列的发送位的分配。
数字波形生成部在采用采样速率变换处理、利用Raised Cosine Filter（升·余弦·滤波器）或Root Raised Cosine Filter（根·升·余弦·滤波器）等滤波处理、和发送信号的多载波信号的情况下，进行FDM（Frequency Division Multiplexing：频分复用）、OFDM（Orthogonal FDM：正交频分复用）、或DMT（Discrete Multi-Tone modulation：离散多音调制）等调制处理。
信号生成部101可以为还具备进行前置波长色散补偿、前置非线性光学效果补偿、或前置频率特性补偿等任意的均衡处理的数字波形预均衡部的结构。
［频带分割部的结构］
图2是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机1的频带分割部102的结构的图。频带分割部102将从信号生成部101输入的、作为输入信号（宽带信号）的调制信号序列（I（n），Q（n））处理为复数字信号（I（n）+jQ（n））。
如图2所图示，频带分割部102被构成为包括频带分割滤波器1021和频移器（frequency shifter）1022。
频带分割滤波器1021将从信号生成部101输入的输入信号（宽带信号）分割为上边带和下边带的信号。频带分割滤波器1021向频移器1022输出经分割的上边带信号（I 1（n）+jQ 1（n））exp（jωt’））和下边带信号（I 2（n）+jQ 2（n））exp（-jωt’））。
频移器1022分别利用频率-f’=-（f+Δf）和频率f’=f+Δf对从频带分割滤波器1021输入的上边带信号和下边带信号进行频移。频率-f’和f’的频移分别对应于乘以正弦波信号exp（-jω’t）和exp（jω’t）的运算。利用该频移，频移器1022使输入的上边带信号和下边带信号变为窄带信号（（I 1（n）+jQ 1（n））exp（-jΔωt’）和（I 2（n）+jQ 2（n））exp（jΔωt’））。即，频移器1022以使上边带信号和下边带信号的中心频率靠近0Hz的方式频移，从而降低上边带信号和下边带信号的最大频率。通过降低上边带信号和下边带信号的最大频率，分别将上边带信号和下边带信号变换为窄带信号。频率-f’和f’可以根据在后级使用的数字-模拟变换器的容许频带来确定。在数字-模拟变换器中，使采样频率为能够表现容许频带的值。
频移器1022分别向窄带信号处理部103输出经频移的窄带信号的实部（Re）I 1’（n）和I 2’（n）和虚部（Im）Q 1’（n）和Q 2’（n）。
再有，在上述中，t’=nT：离散时间（s（秒））（n=1，2，3…），T=1/fs：采样周期（s（秒）），fs：采样频率（Hz），j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s），ω’=2πf’=2π（f+Δf）=ω+Δω，Δω=ω’-ω，Re：实部，Im：虚部。
再有，在上述的处理中，频带分割部102将数字信号的同相（I）分量和正交（Q）分量处理为复数字信号，但不限于此。例如，频带分割部102也可以为将IQ信号分量分别处理为独立的信号并进行与复数运算相当的计算处理的结构。
再有，在由FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路）构成的数字信号处理装置中，通常如上述那样将IQ信号分量分别处理为独立的信号。
［频带分割滤波器的结构］
图3是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机1的频带分割部102的频带分割滤波器1021的结构的图。
频带分割滤波器1021具备仅通过正和负的频率分量的带通滤波器。
图3所示的频带分割滤波器1021是使用希尔伯特变换作为带通滤波器的结构。频带分割滤波器1021可以为使用其他任意的方式的结构。
h hilbert是希尔伯特变换用的抽头系数（传递函数）。延迟滤波器以与进行希尔伯特变换的FIR（Finite Impulse Response：有限冲激响应）滤波器中产生的延迟量相同的延迟量使输入信号延迟。再有，频带分割滤波器1021也可以为在希尔伯特变换用的FIR滤波器的后级具备延迟校正滤波器的结构。
在时域中，由FIR滤波器进行的处理相当于卷积运算。时域中的卷积运算为频域的积。因此，代替FIR滤波器，频带分割滤波器可以具备使抽头系数和输入信号分别进行快速傅里叶变换（FFT：Fast Fourier Transform）并相乘之后进行快速傅里叶逆变换（IFFT：Inverse FFT）那样的结构。
再有，频带分割滤波器1021可以为如图4所示的频带分割滤波器1021b或图5所示的频带分割滤波器1021c那样的、使用希尔伯特变换作为带通滤波器的其他结构。
再有，如图6所示的频带分割部102b、图7所示的频带分割部102c和图8所示的频带分割部102d那样，频带分割部102可以为不使用希尔伯特变换而使用LPF（Low-PassFilter：低通滤波器）来进行频带分割那样的结构。
［窄带信号处理部的结构］
图9是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机1的窄带信号处理部103的结构的图。
窄带信号处理部103针对从频带分割部102输入的多个窄带信号（（I 1’（n），Q 1’（n）），（I 2’（n），Q 2’（n）））进行该多个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。如图9所图示，窄带信号处理部103如（式1）所示那样针对从频带分割部102输入 的多个窄带信号进行相加和相减的处理之中的至少一个的处理。即，窄带信号处理部103进行窄带信号的同相分量（I 1’（n），I 2’（n））的相加和相减，并进行窄带信号的正交分量（Q 1’（n），Q 2’（n））的相加和相减。
（式1）
I 1’’（n）=I 1’（n）+I 2’（n），
Q 1’’（n）=-Q 1’（n）+Q 2’（n），
I 2’’（n）=I 1’（n）-I 2’（n），
Q 2’’（n）=Q 1’（n）+Q 2’（n）
窄带信号处理部103分别向数字-模拟变换部104输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的窄带信号（I 1’’（n），Q 1’’（n），I 2’’（n），Q 2’’（n））。
再有，如图10所示的窄带信号处理部103b那样，窄带信号处理部103可以为进行预均衡以便均衡由于器件的不完备性而产生的信号间干扰那样的结构。
h kl=（h kl（1），h kl（2），…，h kl（M）），
（k=1，2，3，4；l=1，2，3，4）
上述的h kl是预均衡用抽头系数。
例如，I 1’’（n）对应于卷积运算I 1’’=h 11*I 1’+h 21*Q 1’+h 31*I 2’+h 41*Q 2’的第n个输出。该卷积运算能够如图10所示利用FIR滤波器进行。
时域中的卷积运算为频域的积。因此，窄带信号处理部103b也可以具备使抽头系数和输入信号分别进行快速傅里叶变换（FFT）并相乘之后进行快速傅里叶逆变换（IFFT）那样的结构。
再有，上述的运算也可以在频域中进行。
如图10所示，窄带信号处理部103b针对所输入的多个窄带信号（（I 1’（n），Q 1’（n）），（I 2’（n），Q 2’（n）））进行预均衡，输出信号（（I 1’’（n），Q 1’’（n）），（I 2’’（n），Q 2’’（n）））。
如图10所示，信号I 1’’（n），Q 1’’（n），I 2’’（n），Q 2’’（n）分别如（式2）那样表示。
（式2）
I 1’’（n）=Σ M m=1｛h 11（m）I 1’（n-M+1）+h 21（m）Q 1’（n-M+1）+h 31（m）I 2’（n-M+1）+h 41（m）Q 2’（n-M+1）｝，
Q 1’’（n）=Σ M m=1｛h 12（m）I 1’（n-M+1）+h 22（m）Q 1’（n-M+1）+h 32（m）I 2’（n-M+1）+h 42（m）Q 2’（n-M+1）｝，
I 2’’（n）=Σ M m=1｛h 13（m）I 1’（n-M+1）+h 23（m）Q 1’（n-M+1）+h 33（m）I 2’（n-M+1）+h 43（m）Q 2’（n-M+1）｝，
Q 2’’（n）=Σ M m=1｛h 14（m）I 1’（n-M+1）+h 24（m）Q 1’（n-M+1）+h 34（m）I 2’（n-M+1）+h 44（m）Q 2’（n-M+1）｝
再有，如图11所示的窄带信号处理部103c那样，也可以是为了使运算处理简略化而省略一部分的卷积运算的结构。但是，需要是能得到由图9所示的窄带信号处理部103的结构所得的输出信号那样的结构。能够省略图10所示的、抽头系数h 12、h 14、h 21h 23、h 31、h 34、h 41、h 43。
在抽头数M=1的情况下h 11（1）=1、h 13（1）=1、h 22（1）=-1、h 24（1）=1、h 31（1）=1、h33（1）=-1、h 42（1）=1、h 44（1）=1的情况下，得到与由图9所示的窄带信号处理部103的结构所得的输出信号相等的输出信号。
如图11所示，窄带信号处理部103c针对所输入的多个窄带信号（（I 1’（n），Q 1’（n）），（I 2’（n），Q 2’（n）））进行预均衡，并输出信号（（I 1’’（n），Q 1’’（n）），（I 2’’（n），Q2’’（n）））。如图11所示，信号I 1’’（n）、Q 1’’（n）、I 2’’（n）、Q 2’’（n）分别如式（3）那样表示。
（式3）
I 1’’（n）=Σ M m=1｛h 11（m）I 1’（n-M+1）+h 31（m）I 2’（n-M+1）｝，
Q 1’’（n）=Σ M m=1｛h 22（m）Q 1’（n-M+1）+h 42（m）Q 2’（n-M+1）｝，
I 2’’（n）=Σ M m=1｛h 13（m）I 1’（n-M+1）+h 33（m）I 2’（n-M+1）｝，
Q 2’’（n）=Σ M m=1｛h 24（m）Q 1’（n-M+1）+h 44（m）Q 2’（n-M+1）｝
再有，在满足特定的条件的情况下，能够进一步实现卷积运算的简略化。例如，在h11=h 13的情况下，采用预先与I 1’卷积的结构作为h 1，由此，能够进一步实现卷积运算的简略化。此外，在例如h 11=h 31的情况下，采用预先与I 1’’卷积的结构作为h 1’，由此，能够实现卷积运算的简略化。
［宽带信号生成部的结构］
图12是示出根据本发明的第一实施方式的光发送机1的宽带信号生成部11的结构的图。再有，关于频移器中的乘法电路（混频器），例如能够使用开关电路等任意器件。此外，关于加法电路，例如，能够使用功率合成器（power combiner）等任意器件。
宽带信号生成部11用具有π/2的相位差的频率f’的正弦波信号分别对窄带信号I1’’（n）、Q 1’’（n）进行频移。此外，宽带信号生成部11用具有π/2的相位差的频率-f’的正弦波信号分别对窄带信号I 2’’（n）、Q 2’’（n）进行频移。由宽带信号生成部11进行的频移向从信号生成部101输出的调制信号序列（I（n），Q（n））的频带变换窄带信号的频带。即，宽带信号生成部11中的频移是相对于频移器1022中的频移为反向的频率变换。宽带信号生成部11通过对经频移的窄带信号I 1’’（n）、Q 1’’（n）进行合成来生成调制信号序列I（n）（第一宽带信号）。此外，宽带信号生成部11通过对经频移的窄带信号I 2’’（n）、Q 2’’（n）进行合成来生成调制信号序列Q（n）（第二宽带信号）。
此外，如图13所示的宽带信号生成部11b那样，宽带信号生成部11可以为在频移器内具备差动信号输出电路的结构。再有，可以为在频移器外且在宽带信号生成部11的前级具备差动信号输出电路的结构。再有，在数字-模拟变换部104为差动输出的情况下，能够省略差动信号输出电路。再有，即使在宽带信号生成部11的前级具备驱动放大器而输出差动信号的结构的情况下，也能够省略差动信号输出电路。
此外，也可以为向开关电路的输入信号分别为差动输入的结构。宽带信号生成部11利用LPF（低通滤波器）除去经频移的信号的谐波（harmonic wave）。再有，也可以为在频移器的后级具备LPF的那样的结构。
再有，在模拟频带外产生谐波等能够忽视谐波的影响的情况下，也可以为省略LPF的结构。此外，在为可以产生谐波的***的情况下，同样也可以为省略LPF的结构。再有，可以为在光调制器输出的后级具备光滤波器而除去谐波那样的结构。此外，还可以为在宽带信号生成部11的输出部具备驱动放大器来对从宽带信号生成部输出的调制信号序列I（n）和Q（n）进行放大并输出那样的结构。
［宽带信号的生成处理（2倍的情况）］
如上述那样，第一实施方式的光发送机1使用希尔伯特变换将宽带信号进行频带分割为上边带和下边带的信号，对每一个信号进行频移，由此，分割为2个窄带信号。光发送机1针对经分割的2个窄带信号每一个进行数字-模拟变换。光发送机1分别对变换为模拟信号的2个窄带信号进行频移。光发送机1通过进行经频移的2个窄带信号彼此的相加来生成宽带信号。上述的处理能够如下述那样表示。
光发送机1使用希尔伯特变换将宽带信号进行频带分割为上边带和下边带的信号，分别用频率-f’和f’对上边带和下边带的信号进行频移。频率-f’和f’的频移对应于分别乘以正弦波信号exp（-jω’t）和exp（jω’t）的运算。个信号处理如（式4）那样表示。
（式4）
I+jQ=（1/2）（I+j（h hilbert*I）+I-j（h hilbert*I））+（j/2）（Q+j（h hilbert*Q）+Q-j（hhilbert*Q））
=（I 1+jQ 1）exp（jωt）+（I 2+jQ 2）exp（-jωt）
=（I 1+jQ 1）exp（j（ω’-Δω）t）+（I 2+jQ 2）exp（-j（ω’-Δω）t）
=（I 1+jQ 1）exp（-jΔωt）exp（jω’t）+（I 2+jQ 2）exp（jΔωt）exp（-jω’t）
2个窄带信号（上边带信号和下边带信号）分别如（式5）那样表示。
（式5）
（I 1+jQ 1）exp（-jΔωt）=I 1cosΔωt+Q 1sinΔωt+j（-I 1sinΔωt+Q 1cosΔωt）=I 1’+jQ 1’，
（I 2+jQ 2）exp（jΔωt）=I 2cosΔωt-Q 2sinΔωt+j（I 2sinΔωt+Q 2cosΔωt）=I 2’+jQ 2’
光发送机1分别用频率f’和-f’对由式（5）表示的2个窄带信号进行频移。频率f’和-f’的频移对应于分别乘以正弦波信号exp（jω’t）和exp（-jω’t）的运算。用频率f’和-f’频移的2个窄带信号用（式6）表示。
（式6）
（I 1’+jQ 1’）exp（jω’t）=I 1’cosω’t-Q 1’sinω’t+j（I 1’sinω’t+Q 1’cosω’t），
（I 2’+jQ 2’）exp（-jω’t）=I 2’cosω’t+Q 2’sinω’t+j（-I 2’sinω’t+Q 2’cosω’t）
光发送机1将（式6）的2个窄带信号彼此相加。由此，如（式7）所示，从2个窄带信号生成宽带信号。
（式7）
I+jQ=（I 1’+I 2’）cosω’t+（-Q 1’+Q 2’）sinω’t+j［（I 1’-I 2’）sinω’t+（Q 1’+Q 2’）cosω’t］
=I 1’’cosω’t+Q 1’’sinω’t+j（I 2’’sinω’t+Q 2’’cosω’t）
再有，在上述中，j：虚数单位，h hilbert：希尔伯特变换的传递函数，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s），ω’=2πf’=2π（f+Δf）=ω+Δω。
再有，在上述的各式中，I、Q和h hilbert是t的函数，但省略（t）。
再有，频率Δf是任意的频率（实数），但是，在如使用图13所示的宽带信号生成部11b来说明的那样考虑谐波的影响的情况下，Δf≥0是优选的。这是因为，在Δf＜0的情况下，在宽带信号内产生谐波，信号品质劣化。
＜第二实施方式＞
以下，对本发明的第二实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图14是示出根据本发明的第二实施方式的光发送机2的结构的图。
如图14所图示，第二实施方式的光发送机2与图1所示的第一实施方式的光发送机1不同，在数字信号处理部20的外部具备窄带信号处理部203。窄带信号处理部203对从数字-模拟变换部204输出的模拟信号进行经频移的上边带信号和下边带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理，并向宽带信号生成部21输出。
如图14所示，第二实施方式的光发送机2由数字信号处理部20、窄带信号处理部203、宽带信号生成部21、光调制器22、以及信号光源23构成。数字信号处理部20具备信号生成部201、频带分割部202、以及数字-模拟变换部204。
信号生成部201从作为二进制信息的发送数据序列生成作为高速信号（宽带信号）的调制信号序列（I（n），Q（n））。信号生成部201向频带分割部202输出所生成的调制信号序列（I（n），Q（n））。
频带分割部202将从信号生成部101输入的输入信号（调制信号序列（I（n），Q（n））分割为上边带信号和下边带信号，对经分割的信号进行频移。频带分割部102分别向数字-模拟变换部204输出经频移的上边带信号（窄带信号（I 1’（n），Q 1’（n））和下边带信号（窄带信号（I 2’（n），Q 2’（n））。
数字-模拟变换部204将从频带分割部202输入的窄带信号变换为模拟信号。数字-模拟变换部204向窄带信号处理部203输出经变换的模拟信号（I 1’（t），Q 1’（t））和（I 2’（t），Q 2’（t））。
窄带信号处理部203针对从数字-模拟变换部204输入的作为模拟信号的上边带信号和下边带信号进行上边带信号和下边带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。窄带信号处理部203向宽带信号生成部21输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的窄带信号（I 1’’（t），Q 1’’（t））和（I 2’’（t），Q 2’’（t））。窄带信号处理部203通过与第一实施方式的窄带信号处理部103进行的用（式1）表示的信号处理同样的信号处理，从模拟信号（I 1’（t），Q 1’（t））和（I 2’（t），Q 2’（t））生成窄带信号（I 1’’（t），Q 1’’（t））和（I 2’’（t），Q 2’’（t））。
再有，宽带信号生成部21、光调制器22和信号光源23的结构和工作与上述的第一实施方式的光发送机1中的宽带信号生成部11、光调制器12和信号光源13的结构和工作是同样的，因此，省略它们的说明。
如上述那样，图9所示的第一实施方式的光发送机1的窄带信号处理部103进行数字信号处理。另一方面，第二实施方式的窄带信号处理部203对从数字-模拟变换部204输出的模拟信号进行处理。因此，第二实施方式的窄带信号处理部203由例如图15所示的窄带信号处理部203b那样的、具备2个功率分配器、4个功率合成器和2个差动信号输出电路的模拟电路构成。再有，窄带信号处理部203可以由能得到与图15所示的模拟电路的输出等效的输出的其他模拟电路构成。
＜第三实施方式＞
以下，对本发明的第三实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图16是示出根据本发明的第三实施方式的光发送机3的结构的图。
如图16所图示，在第三实施方式的光发送机3中，从多个数字信号处理部（数字信号处理部30-1和数字信号处理部30-2）分别输出独立的窄带信号，基于该独立的窄带信号来生成宽带信号。例如，输入到数字信号处理部30-1的发送数据序列和输入到数字信号处理部30-2的发送数据序列可以为彼此独立的数据序列。
如图16所示，第三实施方式的光发送机3由2个数字信号处理部30（30-1，30-2）、窄带信号处理部303、宽带信号生成部31、光调制器32、以及信号光源33构成。2个数字信号处理部30分别具备信号生成部301和数字-模拟变换部304。
数字信号处理部30-1的信号生成部301从作为二进制信息的发送数据序列生成作为窄带信号的调制信号序列（I 1（n），Q 1（n））。数字信号处理部30-1的信号生成部301向数字-模拟变换部304输出所生成的调制信号序列（I 1（n），Q 1（n））。
同样，数字信号处理部30-2的信号生成部301从作为二进制信息的发送数据序列生成作为窄带信号的调制信号序列（I 2（n），Q 2（n））。数字信号处理部30-2的信号生成部301向数字-模拟变换部304输出所生成的调制信号序列（I 2（n），Q 2（n））。
数字信号处理部30-1的数字-模拟变换部304将从信号生成部301输入的调制信号序列变换为模拟信号。数字信号处理部30-1的数字-模拟变换部304向窄带信号处理部303输出经变换的模拟信号（I 1（t），Q 1（t））。
同样，数字信号处理部30-2的数字-模拟变换部304将从信号生成部301输入的调制信号序列变换为模拟信号。数字信号处理部30-2的数字-模拟变换部304向窄带信号处理部303输出经变换的模拟信号（I 2（t），Q 2（t））。
窄带信号处理部303针对分别从数字信号处理部30-1的数字-模拟变换部304和数字信号处理部30-2的数字-模拟变换部304输入的作为模拟信号的窄带信号进行该窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。
窄带信号处理部303向宽带信号生成部31输出通过相加和相减的处理之中的至少一个的处理而得到的2个窄带信号（I 1’’（t），Q 1’’（t））和（I 2’’（t），Q 2’’（t））。窄带信号（I 1’’（t），Q 1’’（t）），（I 2’’（t），Q 2’’（t））分别用（式8）表示。
（式8）
I 1’’（t）=I 1（t）+I 2（t），
Q 1’’（t）=-Q 1（t）+Q 2（t），
I 2’’（t）=I 1（t）-I 2（t），
Q 2’’（t）=Q 1（t）+Q 2（t）
再有，关于宽带信号生成部31、光调制器32和信号光源33的结构，与上述的第一实施方式的光发送机1中的宽带信号生成部11、光调制器12和信号光源13的结构和工作是同样的，因此，省略它们的说明。
再有，根据现有技术的光发送机利用2个光调制器分别调制分别输出的窄带信号并输出。另一方面，第三实施方式的光发送机3能够利用1个光调制器32一起调制。
＜第四实施方式＞
以下，对本发明的第四实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图17是示出根据本发明的第四实施方式的光发送机4的结构的图。
如图17所图示，第四实施方式的光发送机4的结构是复数字信号（I（n）+jQ（n））的正交分量Q=0的情况下的结构。复数字信号（I（n）+jQ（n））的同相分量I可以为零（I=0）。
在Q=0的情况下，I 2=I 1，Q 2=-Q 1。因此，I 2’=I 1’，Q 2’=-Q 1’，因此，I 1’’=2I1’，Q 1’’=-2Q 1’，I 2’’=0，Q 2’’=0。
由此，在窄带信号处理部403和宽带信号生成部41中，能够如（式9）所示那样省略I2’’、Q 2’’侧的处理。
（式9）
I=（I 1’+I 2’）cosω’t+（-Q 1’+Q 2’）sinω’t+j［（I 1’-I 2’）sinω’t+（Q 1’+Q2’）cosω’t］
=I 1’’cosω’t+Q 1’’sinω’t+j［I 2’’sinω’t+Q 2’’cosω’t］
=2I 1’cosω’t-2Q 1’sinω’t
在I=0的情况下，I 1=-I 2，Q 1=Q 2。因此，I 1’=-I 2’，Q 2’=Q 1’，因此，I 1’’=0，Q1’’=0，I 2’’=-2I 2’，Q 2’’=2Q 2’。
由此，在窄带信号处理部403和宽带信号生成部41中，能够如（式10）所示那样省略I 1’’、Q 2’’侧的处理。
（式10）
jQ=（I 1’+I 2’）cosω’t+（-Q 1’+Q 2’）sinω’t+j［（I 1’-I 2’）sinω’t+（Q 1’+Q2’）cosω’t］
=I 1’’cosω’t+Q 1’’sinω’t+j［I 2’’sinω’t+Q 2’’cosω’t］
=j［-2I 2’cosω’t+2Q 2’sinω’t］
＜第五实施方式＞
以下，对本发明的第五实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图18是示出根据本发明的第五实施方式的光发送机5的结构的图。
如图18所图示，第五实施方式的光发送机5是向极化复用信号的应用例。第五实施方式的光发送机5是针对x极化和y极化中的每一个具备图1所示的根据第一实施方式的光发送机1具备的各功能块（信号生成部101、频带分割部102、窄带信号处理部103、数字-模拟变换部104、宽带信号生成部11和光调制器12）的结构。发送数据序列在信号生成部中被分割为与x极化和y极化对应的2个数据序列。2个数据序列分别被施行与根据第一实施方式的光发送机1中的信号处理同样的信号处理。
＜第六实施方式＞
以下，对本发明的第六实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图19是示出根据本发明的第六实施方式的光发送机6的结构的图。
如图19所图示，第六实施方式的光发送机6是向极化复用信号的应用例。第六实施方式的光发送机6是针对x极化和y极化中的每一个具备图16所示的第三实施方式的光发送机3具备的各功能块的结构。
＜第七实施方式＞
以下，对本发明的第七实施方式进行说明。
［光发送机的结构］
图20是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机7的结构的图。
如图20所图示，根据第七实施方式的光发送机7由包括信号生成部701、频带分割部702、窄带信号处理部703和数字-模拟变换部704的数字信号处理部70、宽带信号生成部71、光调制器72、以及信号光源73构成。
在上述的实施方式中，光发送机是将宽带信号分割为2个窄带信号（上边带信号和下边带信号）的结构。另一方面，在第七实施方式中，光发送机7是将宽带信号分割为3个窄带信号的结构。
在第七实施方式中，除了上述的实施方式中的窄带信号（I 1，Q 1）和（I 2，Q 2）之外，还需要考虑窄带信号（I 0，Q 0）。可是，根据第七实施方式的光发送机7的结构能够采取与上述那样的将宽带信号分割为2个窄带信号的光发送机的结构的情况同样的变体。
例如，根据第七实施方式的光发送机7的结构能够与图16所示的根据第三实施方式的光发送机3的结构同样地采用具备多个数字信号处理部70的结构。
此外，例如，根据第七实施方式的光发送机7的结构能够与图18所示的根据第五实施方式的光发送机5的结构和图19所示的根据第六实施方式的光发送机6的结构同样地向极化复用信号进行应用。
图21是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机7的频带分割部702的结构的图。此外，图22是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机7的频带分割部702的频带分割滤波器7021的结构的图。
再有，频带分割部702可以与图6所示的频带分割部102b同样具备不使用希尔伯特变换而进行频带分割的结构。图23是示出不使用希尔伯特变换而将宽带信号分割为3个窄带信号的频带分割部702b的结构例的图。
图24是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机7的窄带信号处理部703的结构的图。如图24所图示，根据第七实施方式的窄带信号处理部703的结构是与图9所示的根据第一实施方式的窄带信号处理部103的结构同等的最小结构。此外，在第七实施方式中，在考虑如图10所示的窄带信号处理部103b那样的波形均衡的情况下，只要使图10所示的窄带信号处理部103b中的4x4的结构扩展为6x6的结构即可。
图25是示出根据本发明的第七实施方式的光发送机7的宽带信号生成部71的结构的图。如图25所图示，在根据第七实施方式的宽带信号生成部71的结构中，除了窄带信号I0’’和Q 0’’分别相加这一点以外，是与图12所示的根据第一实施方式的宽带信号生成部11的结构同等的结构。
再有，在实现宽带信号生成部71的模拟电路中，与图13所示的宽带信号生成部11b的结构同样地使用工作信号输出电路、开关电路和功率合成器即可。
［宽带信号的生成处理（3倍的情况）］
如上述那样，第七实施方式的光发送机7使用希尔伯特变换将宽带信号进行频带分割为3个，分别对经频带分割的3个信号进行频移，由此，分割为3个窄带信号。光发送机7分别针对3个窄带信号进行数字-模拟变换。光发送机7对变换为模拟信号的3个窄带信号之中的2个进行频移。光发送机7通过进行该3个窄带信号彼此的相加来生成宽带信号。上述的处理能够如下述那样表示。3个窄带信号之中的0Hz近旁的窄带信号以外的2个窄带信号成成为频移的对象。
光发送机7使用LPF（低通滤波器）和希尔伯特变换将宽带信号进行频带分割为3个。光发送机7当使经分割的频带之中的、频率高的频带为第一频带、使频率低的频带为第二频带、并且使作为其中间的频率的频带为第三频带时，分别用频率-f’和f’对第一频带的信号和第二频带的信号进行频移。频带分割部702的频移器对第一频带的信号乘以正弦波信号exp（-jω’t），对第二频带的信号乘以正弦波信号exp（jω’t）。频带分割部702中的信号处理用（式11）表示。
（式11）
I+jQ=I 0+jQ 0+（I 1+jQ 1）exp（j2ωt）+（I 2+jQ 2）exp（-j2ωt）
=I 0+jQ 0+（I 1+jQ 1）exp（j（2ω’-Δω）t）+（I 2+jQ 2）exp（-j（2ω’-Δω）t）
=I 0+jQ 0+（I 1+jQ 1）exp（-jΔωt）exp（j2ω’t）+（I 2+jQ 2）exp（jΔωt）exp（-j2ω’t）
3个窄带信号分别如（式12）那样表示。再有，第三频带的信号（I 0+jQ 0）是通过了LPF的频带的信号。光发送机7利用希尔伯特变换对减去信号（I 0+jQ 0）的宽带信号进行频带分割，由此，能够得到上述的第一频带和第二频带的信号。
（式12）
第三频带的信号：I 0+jQ 0，
第一频带的信号：（I 1+jQ 1）exp（-jΔωt）=I 1cosΔωt+Q 1sinΔωt+j（-I 1sinΔωt+Q 1cosΔωt）=I 1’+jQ 1’，
第二频带的信号：（I 2+jQ 2）exp（jΔωt）=I 2cosΔωt-Q 2sinΔωt+j（I 2sinΔωt+Q 2cosΔωt）=I 2’+jQ 2’
光发送机7分别用频率2f’和-2f’对与第一和第二频带对应的窄带信号进行频移。对与第一频带对应的窄带信号乘以正弦波信号（exp（j2ω’t），对与第二频带对应的窄带信号乘以正弦波信号exp（-j2ω’t）。再有，ω’=2πf’。用（式13）表示施行了频移的信号。
（式13）
（I 1’+jQ 1’）exp（j2ω’t）=I 1’cos2ω’t-Q 1’sin2ω’t+j（I 1’sin2ω’t+Q 1’cos2ω’t），
（I 2’+jQ 2’）exp（-j2ω’t）=I 2’cos2ω’t+Q 2’sin2ω’t+j（-I 2’sin2ω’t+Q 2’cos2ω’t）
光发送机7的宽带信号生成部71将上述的3个窄带信号相加。由此，从（式14）所示的3个窄带信号生成宽带信号。
（式14）
I+jQ=I 0+jQ 0+（I 1’+I 2’）cos2ω’t+（-Q 1’+Q 2’）sin2ω’t+j［（I 1’-I 2’）sin2ω’t+（Q 1’+Q 2’）cos2ω’t］
=I 0+I 1’’cos2ω’t+Q 1’’sin2ω’t+j（Q 0+I 2’’sin2ω’t+Q 2’’cos2ω’t）
再有，在上述中，j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s），ω’=2πf’=2π（f+Δf）=ω+Δω。再有，在上述中，信号I和Q是时间t的函数，但省略（t）。
再有，频率Δf是任意的频率（实数），但是，在如使用图13所示的宽带信号生成部11b来说明的那样考虑谐波的影响的情况下，Δf≥0是优选的。这是因为，在Δf＜0的情况下，在宽带信号内产生谐波，信号品质劣化。
再有，如上述那样，根据本发明的第一实施方式至第六实施方式的光发送机将宽带信号分割为2个窄带信号，进行数字-模拟变换，从变换为模拟信号的2个窄带信号生成宽带信号。此外，如上述那样，根据本发明的第七实施方式的光发送机将宽带信号分割为3个窄带信号，进行数字-模拟变换，从变换为模拟信号的3个窄带信号生成宽带信号。
本发明如以下所说明的那样，进而，能够扩展为使用2N个（2个，4个，6个…）窄带信号来生成具有窄带信号所具有的频带的2N倍（2倍，4倍，6倍…）的频带的宽带信号。此外，本发明还能够扩展为使用2N+1个（3个，5个，7个…）窄带信号来生成具有窄带信号所具有的频带的2N+1倍（3倍，5倍，7倍…）的频带的宽带信号。
＜宽带信号的生成处理（向2N倍的扩展）＞
以下，说明使用2N个窄带信号来生成2N倍的宽带信号的光发送机的情况。光发送机将宽带信号进行频带分割为2N个，分别用频率（-（2k-1）f’）和（2k-1）f’对经频带分割的信号进行频移。针对经频带分割的信号的频移通过乘以正弦波信号exp（-j（2k-1）ω’t）、exp（j（2k-1）ω’t）的信号处理来进行。光发送机在将宽带信号分割为2N个窄带信号后对每一个窄带信号进行数字-模拟变换。
光发送机对变换为模拟信号的2N个窄带信号进行频移。光发送机通过进行经频移的2N个窄带信号的相加来生成宽带信号。上述的处理能够如下述那样表示。
光发送机将宽带信号进行频带分割为2N个，分别用频率（-（2k-1）f’）、（2k-1）f’进行频移。被频带分割为2N个的信号之中的、中心频率比0Hz大的信号乘以正弦波信号exp（-j（2k-1）ω’t），向0Hz近旁的信号进行变换。中心频率比0Hz小的信号乘以正弦波信号exp（j（2k-1）ω’t），向0Hz近旁的信号进行变换。被频带分割为2N个的信号（I+jQ）用（式15）表示。再有，k=1，2，…，（N/2）。
（式15）
I+jQ=Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（j（2k-1）ωt）+（I 2k+jQ 2k）exp（-j（2k-1）ωt）］
=Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（-jΔωt）exp（j（2k-1）ω’t）+（I 2k+jQ 2k）exp（jΔωt）exp（-j（2k-1）ω’t）］
2N个窄带信号分别如（式16）那样表示。
（式16）
（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（-jΔωt）=I 2k-1cosΔωt+Q 2k-1sinΔωt+j（-I 2k-1sinΔωt+Q 2k-1cosΔωt）=I 2k-1’+jQ 2k-1’，
（I 2k+jQ 2k）exp（jΔωt）=I 2kcosΔωt-Q 2ksinΔωt+j（I 2ksinΔωt+Q 2kcosΔωt）=I 2k’+jQ 2k’
光发送机分别用频率（±（2k-1）f’）对上述的2N个窄带信号进行频移。如（式17）所示，2N个窄带信号分别乘以正弦波信号exp（±j（2k-1）ω’t）。
（式17）
（I 2k-1’+jQ 2k-1’）exp（j（2k-1）ω’t）=I 2k-1’cos（2k-1）ω’t-Q 2k-1’sin（2k-1）ω’t+j（I 2k-1’sin（2k-1）ω’t+Q 2k-1’cos（2k-1）ω’t），
（I 2k’+jQ 2k’）exp（-j（2k-1）ω’t）=I 2k’cos（2k-1）ω’t+Q 2k’sin（2k-1）ω’t+j（-I 2k’sin（2k-1）ω’t+Q 2k’cos（2k-1）ω’t）
光发送机将上述的2N个窄带信号相加。由此，如（式18）所示，从2N个窄带信号生成具有与频带分割前的宽带信号相同的频带的宽带信号。
（式18）
I+jQ=（I 1’+I 2’）cosω’t+（-Q 1’+Q 2’）sinω’t+j［（I 1’-I 2’）sinω’t+（Q 1’+Q 2’）cosω’t］+（I 3’+I 4’）cos3ω’t+（-Q 3’+Q 4’）sin3ω’t+j［（I 3’-I 4’）sin3ω’t+（Q3’+Q 4’）cos3ω’t］+…
=Σ k［（I 2k-1’+I 2k’）cos（2k-1）ω’t+（-Q 2k-1’+Q 2k’）sin（2k-1）ω’t+j（（I2k-1’-I 2k’）sin（2k-1）ω’t+（Q 2k-1’+Q 2k’）cos（2k-1）ω’t）］
=Σ k［I 2k-1’’cos（2k-1）ω’t+Q 2k-1’’sin（2k-1）ω’t+j（I 2k’’sin（2k-1）ω’t+Q2k’’cos（2k-1）ω’t）］
再有，在上述中，j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s），ω’=2πf’=2π（f+Δf）=ω+Δω。再有，在上述中，信号I和Q是时间t的函数，但省略了（t）。
再有，频率Δf是任意的频率（实数），但是，在如使用图13所示的宽带信号生成部11b来说明的那样考虑谐波的影响的情况下，Δf≥0是优选的。这是因为，在Δf＜0的情况下，在宽带信号内产生谐波，信号品质劣化。
＜宽带信号的生成处理（向2N+1倍的扩展）＞
以下，说明使用（2N+1）个窄带信号来生成（2N+1）倍的宽带信号的光发送机的情况。光发送机将宽带信号进行频带分割为（2N+1）个，分别用频率（-2kf’）和2kf’进行频移。针对经频带分割的信号的频移通过乘以正弦波信号exp（-j（2kω’t）、exp（j2kω’）的信号处理来进行。光发送机在分割为（2N+1）个窄带信号后对每一个窄带信号进行数字-模拟变换。
光发送机对变换为模拟信号的（2N+1）个窄带信号之中的2N个进行频移。光发送机通过进行该（2N+1）个窄带信号的相加来生成宽带信号。上述的处理如下述那样表示。
光发送机将宽带信号进行频带分割为（2N+1）个，分别用频率（-2kf’）、（2kf’）进行频移。被频带分割为（2N+1）个的信号之中的、中心频率比0Hz大的信号且在频带中不包括0Hz的信号乘以正弦波信号exp（-j（2kω’t）），向0Hz近旁的信号进行变换。中心频率比0Hz小的信号且在频带中不包括0Hz的信号乘以正弦波信号exp（j（2kω’t）），向0Hz近旁的信号进行变换。不对经频带分割的信号之中的在频带中包括0Hz的信号（I 0+jQ 0）进行频移。被频带分割为（2N+1）个的信号（I+jQ）用（式19）表示。再有，k=1，2，…，（N/2）。
（式19）
I+jQ=I 0+jQ 0+Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（j2kωt）+（I 2k+Q 2k）exp（-j2kωt）］
=I 0+jQ 0+Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（-jΔωt）exp（j2kω’t）+（I 2k+Q 2k）exp（jΔωt）exp（-j2kω’t）］
（2N+1）个窄带信号分别如（式20）那样表示。
（式20）
I 0+jQ 0，
（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（-jΔωt）=I 2k-1cosΔωt+Q 2k-1sinΔωt+j（-I 2k-1sinΔωt+Q 2k-1cosΔωt）=I 2k-1’+jQ 2k-1’，
（I 2k+jQ 2k）exp（jΔωt）=I 2kcosΔωt-Q 2ksinΔωt+j（I 2ksinΔωt+Q 2kcosΔωt）=I 2k’+jQ 2k’
光发送机分别用频率（±2kf’）对上述的（2N+1）个窄带信号进行频移。如（式21）所示，（2N+1）个窄带信号之中的2N个窄带信号分别乘以正弦波信号exp（±j2kω’t）。但是，光发送机不对窄带信号（I 0+jQ 0）进行频移。
（式21）
I 0+jQ 0，
（I 2k-1’+jQ 2k-1’）exp（j2kω’t）=I 2k-1’cos2kω’t-Q 2k-1’sin2kω’t+j（I 2k-1’sin2kω’t+Q 2k-1’cos2kω’t），
（I 2k’+jQ 2k’）exp（-j2kω’t）=I 2k’cos2kω’t+Q 2k’sin2kω’t+j（-I 2k’sin2kω’t+Q 2k’cos2kω’t）
光发送机将上述的（2N+1）个窄带信号相加。由此，如（式22）所示，从（2N+1个）窄带信号生成具有与频带分割前的宽带信号相同的频带的宽带信号。
（式22）
I+jQ=I 0+jQ 0+（I 1’+I 2’）cosω’t+（-Q 1’+Q 2’）sin2ω’t+j［（I 1’-I 2’）sin2ω’t+（Q 1’+Q 2’）cos2ω’t］+（I 3’+I 4’）cos4ω’t+（-Q 3’+Q 4’）sin4ω’t+j［（I 3’-I 4’）sin4ω’t+（Q 3’+Q 4’）cos4ω’t］+…
=I 0+jQ 0+Σ k［（I 2k-1’+I 2k’）cos2kω’t+（-Q 2k-1’+Q 2k’）sin2kω’t+j（（I2k-1’-I 2k’）sin2kω’t+（Q 2k-1’+Q 2k’）cos2kω’t）］
=I 0+jQ 0+Σ k［I 2k-1’’cos2kω’t+Q 2k-1’’sin2kω’t+j（I 2k’’sin2kω’t+Q2k’’cos2kω’t）］
再有，在上述中，j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s），ω’=2πf’=2π（f+Δf）=ω+Δω。再有，在上述中，信号I和Q是时间t的函数，但省略了（t）。
再有，频率Δf是任意的频率（实数），但是，在如使用图13所示的宽带信号生成部11b来说明的那样考虑谐波的影响的情况下，Δf≥0是优选的。这是因为，在Δf＜0的情况下，在宽带信号内产生谐波，信号品质劣化。
以上，如说明的那样，根据本发明的光发送机，能够模拟地合成多个低速信号（窄带信号）来生成高速信号（宽带信号）。具体而言，能够以对低速信号使用加减法电路和频移器（例如，开关电路等）的简易结构来生成高速信号。
由此，根据本发明的光发送机，能够不受DAC的输出频带限制而使调制速度高速化。
此外，根据本发明的光发送机，还能够容易地实现使用2N个（2个，4个，6个…）窄带信号来生成具有窄带信号所具有的频带的2N倍（2倍，4倍，6倍…）的频带的宽带信号那样的扩展、或使用2N+1个（3个，5个，7个…）窄带信号来生成具有窄带信号所具有的频带的2N+1倍（3倍，5倍，7倍…）的频带的宽带信号那样的扩展。
进而，根据本发明的光发送机，还能够具备在从低速信号生成高速信号时均衡由于DAC、合成部的模拟器件的不完备性而产生的信号品质的劣化的机构。
＜第八实施方式＞
以下，对本发明的第八实施方式进行说明。
［光接收机的结构］
图26是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机2001的结构的图。
如图26所示，本实施方式的光接收机2001由光相干接收机2010、本振光源2011、宽带信号-窄带信号变换部2012、窄带信号处理部2013、以及数字信号处理部2014构成。此外，数字信号处理部2014由模拟-数字变换部2141、窄带信号-宽带信号变换部2142、波形均衡部2143、以及解码部2144构成。
光相干接收机2010（接收部）使从光纤传送路接收的经极化复用的光调制信号（极化复用信号）与从本振光源2011输出的本振光相干扰，通过光电变换器（未图示）变换为基带信号。光相干接收机2010向宽带信号-窄带信号变换部2012输出经变换的基带信号（宽带信号）。
宽带信号-窄带信号变换部2012分别将从光相干接收机2010输入的宽带信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））分割为多个（在本实施方式中为2个）宽带信号。宽带信号-窄带信号变换部2012对经分割的多个宽带信号进行频移来做成窄带信号。宽带信号-窄带信号变换部2012分别向窄带信号处理部2013输出经频移的多个窄带信号（（I x1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t）），（I y1’（t），Q y1’（t）），（I y2’（t），Q y2’（t）））。窄带信号分别用（式23）表示。
（式23）
I x1’（t）=I x1（t）+I x2（t），
Q x1’（t）=-Q x1（t）+Q x2（t），
I x2’（t）=I x1（t）-I x2（t），
Q x2’（t）=Q x1（t）+Q x2（t），
I y1’（t）=I y1（t）+I y2（t），
Q y1’（t）=-Q y1（t）+Q y2（t），
I y2’（t）=I y1（t）-I y2（t），
Q y2’（t）=Q y1（t）+Q y2（t）
窄带信号处理部2013针对从宽带信号-窄带信号变换部2012输入的多个窄带信号进行该多个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。窄带信号处理部2013向模拟-数字变换部2141输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的多个窄带信号（（I x1（t），Q x1（t）），（I x2（t），Q x2（t）），（I y1（t），Q y1（t）），（I y2（t），Q y2（t）））。
模拟-数字变换部2141分别将从窄带信号处理部2013输入的多个窄带信号变换为数字信号。模拟-数字变换部2141向窄带信号-宽带信号变换部2142输出经变换的多个数字信号（（I x1（n），Q x1（n）），（I x2（n），Q x2（n）），（I y1（n），Q y1（n）），（I y2（n），Q y2（n）））。
窄带信号-宽带信号变换部2142对从模拟-数字变换部2141输入的作为窄带信号的多个数字信号进行频移，将该多个数字信号彼此相加，变换为宽带信号。窄带信号-宽带信号变换部2142向波形均衡部2143输出经变换的宽带信号（S x（n）和S y（n））。
波形均衡部2143对从窄带信号-宽带信号变换部2142输入的宽带信号进行波形均衡，补偿在光纤传送路中发生的波长色散、极化变动和非线性光学效果所造成的波形劣化。此外，波形均衡部2143进行发送侧的激光和接收侧的激光的频率误差和每一个激光具有的线宽度所造成的相位噪声的补偿。此外，波形均衡部2143另外实施任意的波形均衡。波形均衡部2143向解码部2144输出利用上述的处理而均衡的宽带信号（S x（n）和S y（n））。
解码部2144对从波形均衡部2143输入的宽带信号进行解码。
［宽带信号-窄带信号变换部的结构］
图27是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机2001的宽带信号-窄带信号变换部2012的结构的图。
宽带信号-窄带信号变换部2012将从光相干接收机2010输入的宽带信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））分割为多个（在本实施方式中为2个）窄带信号。再有，宽带信号-窄带信号变换部2012例如利用功率分配器（power divider）等将宽带信号分割为多个宽带信号。宽带信号-窄带信号变换部2012利用频移器2121对经分割的多个宽带信号进行频移来做成窄带信号。
再有，关于频移器中的乘法电路（混频器），例如，能够使用开关电路等任意器件。此外，关于加法电路，例如能够使用功率合成器等任意器件。
宽带信号-窄带信号变换部2012分别利用LPF（Low-pass filter：低通滤波器）2122除去经频移的多个窄带信号的谐波。再有，在模拟频带外产生谐波等能够忽视谐波的影响的情况下，也可以为省略了LPF2122的结构。此外，在可以产生谐波的***的情况下，同样，也可以为省略LPF2122的结构。
宽带信号-窄带信号变换部2012分别向窄带信号处理部2013输出利用LPF2122除去了谐波的窄带信号（（I x1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t）），（I y1’（t），Q y1’（t）），（Iy2’（t），Q y2’（t）））。窄带信号分别用上述的（式23）表示。
宽带信号-窄带信号变换部2012将宽带信号（I x（t），Q x（t））的同相分量I x（t）乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号（cos（ωt），sin（ωt））。宽带信号-窄带信号变换部2012通过将同相分量I x（t）乘以正弦波信号cos（ωt），从而使同相分量I x（t）的信号的频带向0Hz近旁的频带进行频移。宽带信号-窄带信号变换部2012从经频移的信号除去谐波分量，得到示出宽带信号的上边带和下边带的同相分量之和的信号I x1’（t）作为窄带信号。此外，宽带信号-窄带信号变换部2012通过将同相分量I x（t）乘以正弦波信号sin（ωt），从而使宽带信号的正交分量Q x（t）的信号的频带向0Hz近旁的频带进行频移。宽带信号-窄带信号变换部2012从经频移的信号除去谐波分量，得到示出宽带信号的上边带和下边带的正交分量之差的信号Q x1’（t）作为窄带信号。
宽带信号-窄带信号变换部2012将宽带信号（I x（t），Q x（t））的正交分量Q x（t）乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号（sin（ωt），cos（ωt））。宽带信号-窄带信号变换部2012通过将正交分量Q x（t）乘以正弦波信号sin（ωt），从而使宽带信号的同相分量I x（t）的信号的频带向0Hz近旁的频带进行频移。宽带信号-窄带信号变换部2012从经频移的信号除去谐波分量，得到示出宽带信号的上边带和下边带的同相分量之差的信号I x2’（t）作为窄带信号。此外，宽带信号-窄带信号变换部2012通过将正交分量Q x（t）乘以正弦波信号cos（ωt），从而使正交分量Q x（t）的信号的频带向0Hz近旁的频带进行频移。宽带信号-窄带信号变换部2012从经频移的信号除去谐波分量，得到示出宽带信号的上边带和下边带的正交分量之和的信号Q x1’（t）作为窄带信号。
宽带信号-窄带信号变换部2012对宽带信号（I y（t），Q y（t））也进行与宽带信号（Ix（t），Q x（t））同样的信号处理，由此，得到窄带信号（（I y1’（t），Q y1’（t））、（I y2’（t），Q y2’（t））。再有，在频移中使用的正弦波信号sin（ωt）、cos（ωt）的角频率ω可以根据在后级使用的模拟-数字变换器的容许频带来确定。在模拟-数字变换器中，采样频率为能够表现容许频带的值。
此外，如图28所示的宽带信号-窄带信号变换部2012b那样，宽带信号-窄带信号变换部2012也可以为在频移器2121内具备差动信号输出电路2211的结构。
再有，也可以为在频移器2121外且在宽带信号-窄带信号变换部2012的前级具备差动信号输出电路2211的结构。
再有，在光相干接收机2010为差动输出的情况下，能够省略差动信号输出电路2211。
再有，可以为向开关电路2212的输入信号分别为差动输入的结构。
［窄带信号处理部的结构］
图29是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机2001的窄带信号处理部2013的结构的图。
窄带信号处理部2013针对从宽带信号-窄带信号变换部2012输入的多个窄带信号（（I x1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t）），（I y1’（t），Q y1’（t）），（I y2’（t），Q y2’（t）））进行该多个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。窄带信号处理部2013向模拟-数字变换部2141输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的多个窄带信号（（I x1（t），Q x1（t）），（I x2（t），Q x2（t）），（I y1（t），Q y1（t）），（I y2（t），Q y2（t）））。
窄带信号处理部2013对所输入的窄带信号（（I x1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t））进行由（式24）所示的相加和相减。窄带信号处理部2013通过由（式24）所示的相加和相减来得到宽带信号（I x（t），Q x（t））的上边带信号（I x1（t），Q x1（t））和下边带信号（I x2（t），Q x2（t））。此外，窄带信号处理部2013对所输入的窄带信号（（I y1’（t），Q y1’（t）），（Iy2’（t），Q y2’（t））进行（式24）所示的相加和相减。窄带信号处理部2013通过（式24）所示的相加和相减来得到宽带信号（I y（t），Q y（t））的上边带信号（I y1（t），Q y1（t））和下边带信号（I y2（t），Q y2（t））。
（式24）
I x1’（t）+I x2’（t）=（I x1（t）+I x2（t））+（I x1（t）-I x2（t））=2I x1（t），
-Q x1’（t）+Q x2’（t）=-（-Q x1（t）+Q x2（t））+（Q x1（t）+Q x2（t））=2Q x1（t），
-I x2’（t）+I x1’（t）=-（I x1（t）-I x2（t））+（I x1（t）+I x2（t））=2I x2（t），
Q x2’（t）+Q x1’（t）=（Q x1（t）+Q x2（t））+（-Q x1（t）+Q x2（t））=2Q x2（t），
I y1’（t）+I y2’（t）=（I y1（t）+I y2（t））+（I y1（t）-I y2（t））=2I y1（t），
-Q y1’（t）+Q y2’（t）=-（-Q y1（t）+Q y2（t））+（Q y1（t）+Q y2（t））=2Q y1（t），
-I y2’（t）+I y1’（t）=-（I y1（t）-I y2（t））+（I y1（t）+I y2（t））=2I y2（t），
Q y2’（t）+Q y1’（t）=（Q y1（t）+Q y2（t））+（-Q y1（t）+Q y2（t））=2Q y2（t）
再有，窄带信号处理部2013例如由图30所示的窄带信号处理部2013b那样的、具备4个功率分配器、8个功率合成器和4个差动信号输出电路的模拟电路构成。再有，窄带信号处理部2013可以由能得到与图30所示的模拟电路等效的输出的其他模拟电路构成。
［窄带信号-宽带信号变换部的结构］
图31是示出根据本发明的第八实施方式的光接收机2001的窄带信号-宽带信号变换部2142的结构的图。
窄带信号-宽带信号变换部2142分别将从模拟-数字变换部2141输入的窄带信号（（I x1（n），Q x1（n）），（I x2（n），Q x2（n）），（I y1（n），Q y1（n）），（I y2（n），Q y2（n）））处理为复数字信号（I x1（n）+jQ x1（n），I x2（n）+jQ x2（n），I y1（n）+jQ y1（n），I y2（n）+jQ y2（n））。
窄带信号-宽带信号变换部2142通过分别将从模拟-数字变换部2141输入的窄带信号乘以正弦波信号exp（jωt’）和exp（-jωt’）来进行频移。即，窄带信号-宽带信号变换部2142向上边带的频带变换与宽带信号（I x（n）+jQ x（n））的上边带对应的复数字信号（Ix1（n）+jQ x1（n））的频带。此外，窄带信号-宽带信号变换部2142向下边带的频率变换与宽带信号（I x（n）+jQ x（n））的下边带对应的复数字信号（I x2（n），Q x2（n））的频带。窄带信号-宽带信号变换部2142对复数字信号（I y1（n）+jQ y1（n）），（I y2（n）+jQ y2（n））也进行同样的频移。
频带信号-宽带信号变换部2142将经频移的窄带信号（（I x1（n）+jQ x1（n））exp（jωt’），（I x2（n）+jQ x2（n））exp（-jωt’），（I y1（n）+jQ y1（n））exp（jωt’），（I y2（n）+jQ y2（n））exp（-jωt’））彼此相加来变换为宽带信号。即，窄带信号-宽带信号变换部2142通过将宽带信号（I x（n）+jQ x（n））的上边带信号和下边带信号相加来得到宽带信号（I x（n）+jQ x（n））。此外，窄带信号-宽带信号变换部2142通过将宽带信号（I y（n）+jQ y（n））的上边带信号和下边带信号相加来得到宽带信号（I y（n）+jQ y（n））。
窄带信号-宽带信号变换部2142分别向波形均衡部2143输出经变换的宽带信号（Sx（n）=I x（n）+jQ x（n），S y（n）=I y（n）+jQ y（n））。
再有，在上述中，t’=nT：离散时间（s：秒）（n=1，2，3…），T=1/f s：采样周期（s：秒），f s：采样频率（Hz），j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s）。
再有，在上述的处理中，窄带信号-宽带信号变换部2142将从模拟-数字变换部2141输入的窄带信号的同相（I）分量和正交（Q）分量处理为复数字信号，但不限于此。例如，可以为窄带信号-宽带信号变换部2142将IQ信号分量分别处理为独立的信号来进行与复数运算相当的计算处理那样的结构。
再有，在由FPGA（Field-Programmable Gate Array）、ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路）构成的数字信号处理装置中，通常如上述那样将IQ信号分量分别处理为独立的信号。
［宽带信号的接收处理（2分割接收的情况）］
如上述那样，本实施方式的光接收机2001将所接收的宽带信号分割为2个宽带信号，分别对经分割的2个宽带信号进行频移来做成窄带信号，进行该2个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。光接收机2001分别将进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的2个窄带信号从模拟信号变换为数字信号。
光接收机2001对经变换的（作为窄带信号的）2个数字信号进行频移，将该2个数字信号彼此相加，变换为宽带信号。上述的处理能够如下述那样表示。
光接收机2001将所接收的宽带信号（I+jQ）例如频带分割为上边带信号（（I 1+jQ1）exp（jωt））和下边带信号（（I 2+jQ 2）exp（-jωt））。此时，所接收的宽带信号能够如（式25）那样表示。在使宽带信号为基带的信号的情况下，角频率ω是与上边带信号的频带的中心频率对应的角频率，角频率-ω是与下边带信号的频带的中心频率对应的角频率。
（式25）
I+jQ=（I 1+jQ 1）exp（jωt）+（I 2+jQ 2）exp（-jωt）
=（I 1+I 2）cosωt+（-Q 1+Q 2）sinωt+j［（I 1-I 2）sinωt+（Q 1+Q 2）cosωt］
当将（式25）的实部（Re）和虚部（Im）分别乘以cosωt和sinωt时，得到（式26）。由（式26）表示的信号处理相当于图27所示的宽带信号-窄带信号变换部2012进行的信号处理。宽带信号-窄带信号变换部2012分别针对作为2个宽带信号而被极化复用的复信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））进行由（式26）表示的信号处理。
（式26）
Re（I+jQ）×cosωt=（1/2）［（I 1+I 2）+（I 1+I 2）cos2ωt+（-Q 1+Q 2）sin2ωt］，
Re（I+jQ）×sinωt=（1/2）［（-Q 1+Q 2）+（I 1+I 2）sin2ωt+（Q 1-Q 2）cos2ωt］，
Im（I+jQ）×cosωt=（1/2）［（Q 1+Q 2）+（Q 1+Q 2）cos2ωt+（I 1-I 2）sin2ωt］，
Im（I+jQ）×sinωt=（1/2）［（I 1-I 2）+（Q 1+Q 2）sin2ωt+（-I 1+I 2）cos2ωt］
在（式26）中，在cos2ωt和sin2ωt的项变为模拟信号频带外的谐波的情况下、能够忽视该谐波的影响的情况下、或利用LPF（低通滤波器）除去该谐波的情况下，光接收机2001能够从所接收的宽带信号中得到上述的上边带信号和下边带信号作为窄带信号。
光接收机2001能够通过对该窄带信号施行加减法处理来个别地得到窄带信号（I1+jQ 1，I 2+jQ 2）。
光接收机2001针对从所接收的宽带信号所取得的窄带信号（I 1+jQ 1）和（I 2+jQ2）进行模拟-数字变换。光接收机2001将与上边带信号对应的数字信号（I 1+jQ 1）乘以正弦波信号exp（jωt）。光接收机2001将与下边带信号对应的数字信号（I 2+jQ 2）乘以正弦波信号exp（-jωt）。光接收机2001能够通过将乘以正弦波信号的数字信号（I 1+jQ 1）和（I 2+jQ2）相加而将相加结果处理为宽带信号（I+jQ）。
如上述那样，在光接收机2001中，模拟-数字变换部2141针对对宽带信号进行分割的窄带信号进行模拟-数字变换，因此，能够降低模拟-数字变换部2141所要求的工作速度。用于得到窄带信号的宽带信号-窄带信号变换部2012和窄带信号处理部2013能够使用构成频移器的混频器或开关电路、以及加减法电路来安装，因此，能以简易结构的模拟电路得到对宽带信号进行分割的窄带信号。根据光接收机2001，能够使用以比从光信号得到的宽带信号的调制频率低的频率进行工作的模拟-数字变换器来进行接收信号处理，从而能够容易地实现通信***的传送容量的扩大。
＜第九实施方式＞
以下，对本发明的第九实施方式进行说明。
［光接收机的结构］
图32是示出根据本发明的第九实施方式的光接收机2002的结构的图。
如所图示，本实施方式的光接收机2002与图26所示的根据第八实施方式的光接收机2001不同，在数字信号处理部2024内具备窄带信号处理部2023。第八实施方式的光接收机2002在数字信号处理部2024中进行窄带信号处理部2023中的加减法处理。
如图32所示，根据第八实施方式的光接收机2002由光相干接收机2020、本振光源2021、宽带信号-窄带信号变换部2022、以及数字信号处理部2024构成。此外，数字信号处理部2024由模拟-数字变换部2241、窄带信号处理部223、窄带信号-宽带信号变换部2242、波形均衡部2243、以及解码部2244构成。
再有，光相干接收机2020、本振光源2021、波形均衡部2243和解码部2244的结构和工作与上述的第八实施方式的光接收机2001的、光相干接收机2010、本振光源2011、波形均衡部2143和解码部2144的结构和工作是同样的，因此，省略说明。
宽带信号-窄带信号变换部2022将从光相干接收机2010输入的宽带信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））分别分割为多个宽带信号（在第八实施方式中，2个宽带信号）。宽带信号-窄带信号变换部2012对经分割的多个宽带信号进行频移来做成窄带信号。宽带信号-窄带信号变换部2012分别向模拟-数字变换部2241输出经频移的多个窄带信号（（Ix1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t）），（I y1’（t），Q y1’（t）），（I y2’（t），Q y2’（t）））。窄带信号每一个由上述的（式23）表示。
模拟-数字变换部2241分别将从宽带信号-窄带信号变换部2022输入的多个窄带信号变换为数字信号。模拟-数字变换部2241向窄带信号-窄带信号处理部2023输出经变换的多个数字信号（（I x1’（n），Q x1’（n）），（I x2’（n），Q x2’（n）），（I y1’（n），Q y1’（n）），（I y2’（n），Q y2’（n）））。
窄带信号处理部2023对从模拟-数字变换部2241输入的多个窄带信号进行该多个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。窄带信号处理部2013向窄带信号-宽带信号变换部2242输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的多个窄带信号（（I x1（n），Q x1（n）），（I x2（n），Q x2（n）），（I y1（n），Q y1（n）），（I y2（n），Q y2（n）））。
窄带信号-宽带信号变换部2242对从窄带信号处理部2023输入的作为窄带信号的多个数字信号进行频移，将该多个数字信号彼此相加，变换为宽带信号。窄带信号-宽带信号变换部2242向波形均衡部2243输出经变换的宽带信号（S x（n）和S y（n））。
［窄带信号处理部的结构］
根据本实施方式的窄带信号处理部2023具有与使用图29所说明的根据第八实施方式的窄带信号处理部2013的结构同样的结构。
再有，如图33所示的窄带信号处理部2023b那样，窄带信号处理部2023可以为进行预均衡以便均衡由于器件的不完备性而产生的信号间干扰那样的结构。
h kl=（h kl（1），h kl（2），…，h kl（M）），
（k=1，2，3，4；l=1，2，3，4）
上述的h kl是预均衡用抽头系数。
例如，I 1’’（n）对应于卷积运算I 1’’=h 11*I 1’+h 21*Q 1’+h 31*I 2’+h 41*Q 2’的第n个输出。该卷积运算如图33所示能够通过FIR滤波器进行。
时域中的卷积运算为频域的积。因此，可以为抽头系数和输入信号分别进行快速傅里叶变换（FFT）并相乘之后进行快速傅里叶逆变换（IFFT）那样的结构。即，上述的卷积运算可以在频域中进行。
如图33所示，窄带信号处理部2023b针对所输入的多个窄带信号（（I 1’（n），Q 1’（n）），（I 2’（n），Q 2’（n）））进行预均衡，并输出信号（（I 1’’（n），Q 1’’（n）），（I 2’’（n），Q2’’（n）））。
如图33所示，信号I 1’’（n），Q 1’’（n），I 2’’（n），Q 2’’（n）分别用（式27）表示。
（式27）
I 1’’（n）=Σ M m=1｛h 11（m）I 1’（n-M+1）+h 21（m）Q 1’（n-M+1）+h 31（m）I 2’（n-M+1）+h 41（m）Q 2’（n-M+1）｝，
Q 1’’（n）=Σ M m=1｛h 12（m）I 1’（n-M+1）+h 22（m）Q 1’（n-M+1）+h 32（m）I 2’（n-M+1）+h 42（m）Q 2’（n-M+1）｝，
I 2’’（n）=Σ M m=1｛h 13（m）I 1’（n-M+1）+h 23（m）Q 1’（n-M+1）+h 33（m）I 2’（n-M+1）+h 43（m）Q 2’（n-M+1）｝，
Q 2’’（n）=Σ M m=1｛h 14（m）I 1’（n-M+1）+h 24（m）Q 1’（n-M+1）+h 34（m）I 2’（n-M+1）+h 44（m）Q 2’（n-M+1）｝
再有，在图33中，为了使说明简略化，假设输入到窄带信号处理部2023b的窄带信号仅为（（I 1’（n），Q 1’（n）），（I 2’（n），Q 2’（n））），但是，在图32所示的窄带信号处理部2023的情况下，所输入的窄带信号为（（I x1’（n），Q x1’（n）），（I x2’（n），Q x2’（n）），（I y1’（n），Q y1’（n）），（I y2’（n），Q y2’（n））），因此，向窄带信号-宽带信号变换部2242输出（I x1’’（n），Q x1’’（n）），（I x2’’（n），Q x2’’（n）），（I y1’’（n），Q y1’’（n）），（I y2’’（n），Q y2’’（n）））。
＜第十实施方式＞
以下，对本发明的第十实施方式进行说明。
［光接收机的结构］
图34是示出根据本发明的第十实施方式的光接收机2003的结构的图。
第十实施方式的光接收机2003的结构是接收由独立的2个窄带信号构成的宽带信号的情况下的结构。根据第十实施方式的光接收机2003的结构为设想由多个DSP（DigitalSignal Processor：数字信号处理器）并行处理窄带信号的结构。因此，根据第十实施方式的光接收机2003的结构变为图34所示那样的、具备2个数字信号处理部（数字信号处理部2034-1和数字信号处理部2034-2）的结构，而不需要在每一个数字信号处理部具备窄带信号-宽带信号变换部。例如，数字信号处理部2034-1进行针对宽带信号中的上边带的信号（（I x1，Q x1），（I y1，Q y1））的解码。数字信号处理部2034-2进行针对宽带信号中的下边带的信号（（I x2，Q x2），（I y2，Q y2））的解码。光接收机2003可以被用于包括图19所示的光发送机6所发送的2个发送数据序列的光调制信号的接收处理中。
再有，光接收机2003可以为具备3个以上的数字信号处理部那样的结构。在本实施方式中，假设光接收机2003为具备多个数字信号处理部（数字信号处理部2034-1和数字信号处理部2034-2）的结构，但是，也可以为通过1个数字信号处理部来处理独立的多个窄带信号那样的结构。
＜第十一实施方式＞
以下，对本发明的第十一实施方式进行说明。
［光接收机的结构］
图35是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机2004的结构的图。
在上述的第八、第九和第十实施方式中，光接收机为将宽带信号分割为2个窄带信号的结构。相对于此，根据第十一实施方式的光接收机2004具有将宽带信号分割为3个窄带信号的结构。
［宽带信号-窄带信号变换部的结构］
图36是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机2004的宽带信号-窄带信号变换部2042的结构的图。宽带信号-窄带信号变换部2042通过例如功率分配器等将从图35所示的光相干接收机2040输入的宽带信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））分别分割为3个宽带信号。宽带信号-窄带信号变换部2042分别通过频移器2421对经分割的3个宽带信号之中的2个进行频移来做成窄带信号。
宽带信号-窄带信号变换部2012分别利用LPF（Low-pass filter：低通滤波器）除去3个窄带信号的谐波。再有，在模拟频带外产生谐波等能够忽视谐波的影响的情况下，可以为省略LPF的结构。此外，在可以产生谐波的***的情况下，同样，也可以为省略LPF的结构。
宽带信号-窄带信号变换部2042从所接收的宽带信号（I x（t），Q x（t））的同相分量I x（t）和正交分量Q x（t）分别生成3个信号。宽带信号-窄带信号变换部2042使用LPF来生成同相分量I x（t）的低频带部分的信号（I x0（t））和正交分量Q x（t）的低频带部分的信号（Qx0（t））。此外，宽带信号-窄带信号变换部2042与宽带信号-窄带信号变换部2012同样地将同相分量I x（t）和正交分量Q x（t）乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号（cos（ωt），sin（ωt）），而得到窄带信号（（I x1’（t），Q x1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t））。
此外，宽带信号-窄带信号变换部2042针对所接收的宽带信号（I y（t），Q y（t））也进行与宽带信号（I x（t），Q x（t））同样的信号处理，由此，得到窄带信号（（I y1’（t），Q y1’（t）），（I y2’（t），Q y2’（t））。
宽带信号-窄带信号变换部2042向窄带信号处理部2013输出利用LPF除去了谐波的窄带信号（I x0（t），I x1’（t）=I x1（t）+I x2（t），Q x1’（t）=-Q x1（t）+Q x2（t），Q x0（t），I x2’（t）=I x1（t）-I x2（t），Q x2’（t）=Q x1（t）+Q x2（t），I yo（t），I y1’（t）=I y1（t）+I y2（t），Q y1’（t）=-Q y1（t）+Q y2（t），Q yo（t），I y2’（t）=I y1（t）-I y2（t），Q y2’（t）=Q y1（t）+Q y2（t））。
此外，与上述的第八实施方式同样，如图28所示的宽带信号-窄带信号变换部2012b那样，宽带信号-窄带信号变换部2042可以为在频移器2421内具备差动信号输出电路的结构。
再有，可以为在频移器2421外且在宽带信号-窄带信号变换部2012的前级具备差动信号输出电路的结构。
再有，在光相干接收机2040为差动输出的情况下，能够省略差动信号输出电路。
再有，可以为向开关电路的输入信号分别为差动输入的结构。
［窄带信号处理部的结构］
图37是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机2004的窄带信号处理部2043的结构的图。
窄带信号处理部2043对从宽带信号-窄带信号变换部2042输入的多个窄带信号（Ix0（t），Q x0（t），I x1’（t）=I x1（t）+I x2（t），Q x1’（t）=-Q x1（t）+Q x2（t），I x2’（t）=I x1（t）-Ix2（t），Q x2’（t）=Q x1（t）+Q x2（t），I yo（t），Q yo（t），I y1’（t）=I y1（t）+I y2（t），Q y1’（t）=-Qy1（t）+Q y2（t），I y2’（t）=I y1（t）-I y2（t），Q y2’（t）=Q y1（t）+Q y2（t））如图37所示那样进行该多个窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。
窄带信号处理部2043针对所输入的多个窄带信号之中的、窄带信号（I x1’（t），Qx1’（t）），（I x2’（t），Q x2’（t））与窄带信号处理部2013同样地进行（式24）所示的相加和相减。窄带信号处理部2043通过相加和相减来得到对宽带信号（I x（t），Q x（t））的频带进行分割的3个频带之中的、上边带中包括的频带的信号（I x1（t），Q x1（t））和下边带中包括的频带的信号（I x2（t），Q x2（t））。此外，窄带信号处理部2043针对所输入的多个窄带信号之中的、窄带信号（I y1’（t），Q y1’（t）），（I y2’（t），Q y2’（t））与窄带信号处理部2013同样地进行（式24）所示的相加和相减。窄带信号处理部2043通过相加和相减来得到对宽带信号（I y（t），Q y（t））的频带进行分割的3个频带之中的、上边带中包括的频带的信号（I y1（t），Q y1（t））和下边带中包括的频带的信号（I y2（t），Q y2（t））。
窄带信号处理部2043向图35所示的模拟-数字变换部2441输出进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的多个窄带信号（（I x0（t），Q x0（t）），（I x1（t），Q x1（t）），（Ix2（t），Q x2（t）），I y0（t），Q y0（t）），（I y1（t），Q y1（t）），（I y2（t），Q y2（t）））。
再有，窄带信号处理部2043例如与如上述那样的第八实施方式同样地由图30所示的窄带信号处理部2013b那样的模拟电路构成。再有，关于模拟电路，只要能得到等效的输出，可以为任意结构的模拟电路。
［窄带信号-宽带信号变换部的结构］
图38是示出根据本发明的第十一实施方式的光接收机2004的窄带信号-宽带信号变换部2442的结构的图。
窄带信号-宽带信号变换部2442分别将从模拟-数字变换部2441输入的窄带信号（（I x0（n），Q x0（n）），（I x1（n），Q x1（n）），（I x2（n），Q x2（n）），（I y0（n），Q y0（n）），（I y1（n），Qy1（n）），（I y2（n），Q y2（n）））处理为复数字信号（I x0（n）+jQ x0（n），I x1（n）+jQ x1（n），I x2（n）+jQ x2（n），I y0（n）+jQ y0（n），I y1（n）+jQ y1（n），I y2（n）+jQ y2（n））。
窄带信号-宽带信号变换部2442将从模拟-数字变换部2441输入的窄带信号之中的、（I x1（n）+jQ x1（n），I x2（n）+jQ x2（n），I y1（n）+jQ y1（n），I y2（n）+jQ y2（n））乘以正弦波信号exp（jωt’）和exp（-jωt’），由此，进行频移。
窄带信号-宽带信号变换部2442分别将经频移的窄带信号（（I x0（n），Q x0（n））、（Ix1（n）+jQ x1（n））exp（jωt’）、（I x2（n）+jQ x2（n））exp（jωt’））和（（I y0（n），Q y0（n））、（I y1（n）+jQ y1（n））exp（jωt’）、（I y2（n）+jQ y2（n））exp（jωt’））相加，并变换为宽带信号。
窄带信号-宽带信号变换部2442分别向图35所示的波形均衡部2443输出经变换的宽带信号（S x（n）=I x（n）+jQ x（n），S y（n）=I y（n）+jQ y（n））。
再有，在上述中，t’=nT：离散时间（s：秒）（n=1，2，3…），T=1/f s：采样周期（s：秒），f s：采样频率（Hz），j：虚数单位，ω=2πf（rad/s），f=b/4（Hz），b：波特率（baud=1/s）。
［宽带信号的接收处理（3分割接收的情况）］
如上述那样，本实施方式的光接收机2004将所接收的宽带信号的频带分割为3个频带，而得到3个频带各自的信号。光接收机2004针对3个频带的信号之中的、宽带信号的上边带中包括的信号和宽带信号的下边带中包括的信号进行使频带的中心频率靠近0Hz的频移。光接收机2004通过频带分割和频移来得到与宽带信号的频带的中央部分对应的信号、以及经频移的2个信号这3个窄带信号。分割为宽带信号，分别对经分割的3个宽带信号之中的2个进行频移来做成窄带信号，进行该窄带信号彼此的相加和相减的处理之中的至少一个的处理。光接收机2004分别将进行了相加和相减的处理之中的至少一个的处理的3个窄带信号从模拟信号变换为数字信号。
光接收机2004对经变换的（作为窄带信号的）3个数字信号之中的2个进行频移，将该3个数字信号相加，变换为宽带信号。上述的处理能够如下述那样表示。
光接收机2004将宽带信号（I+jQ）的频带进行频带分割为例如3个。使经分割的频带之中的、频率高的频带的信号作为第一频带的信号（（I 1+jQ 1）exp（j2ωt）），使频率低的频带的信号作为第二频带的信号（I 2+jQ 2）exp（-j2ωt）），使第一频带和第二频带之间的频带的信号作为第三频带的信号（I 0+jQ 0）。在该情况下，所接收的宽带信号能够使用第一、第二和第三频带的信号如（式28）那样表示。
（式28）
I+jQ=I 0+jQ 0+（I 1+jQ 1）exp（j2ωt）+（I 2+jQ 2）exp（-j2ωt）
=I 0+jQ 0+（I 1+I 2）cos2ωt+（-Q 1+Q 2）sin2ωt+j［（I 1-I 2）sin2ωt+（Q 1+Q2）cos2ωt］40]
当分别将上述式的实部（Re）和虚部（Im）乘以cos2ωt和sin2ωt时，得到（式29）。由（式28）和（式29）表示的信号处理相当于图36所示的宽带信号-窄带信号变换部2042进行的信号处理。宽带信号-窄带信号变换部2042分别针对作为2个宽带信号而被极化复用的复信号（I x（t），Q x（t））和（I y（t），Q y（t））进行由（式28）和（式29）表示的信号处理。
（式29）
Re（I+jQ）×cosωt=（1/2）［（I 1+I 2）+（I 1+I 2）cos4ωt+（-Q 1+Q 2）sin4ωt］+I0cos2ωt，
Re（I+jQ）×sinωt=（1/2）［（-Q 1+Q 2）+（I 1+I 2）sin4ωt+（Q 1-Q 2）cos4ωt］+I0sin2ωt，
Im（I+jQ）×cosωt=（1/2）［（Q 1+Q 2）+（Q 1+Q 2）cos4ωt+（I 1-I 2）sin4ωt］+Q0cos2ωt，
Im（I+jQ）×sinωt=（1/2）［（I 1-I 2）+（Q 1+Q 2）sin4ωt+（-I 1+I 2）cos4ωt］+Q0sin2ωt
在（式29）中，在cos4ωt、sin4ωt、cos2ωt、sin2ωt的项变为模拟信号频带外的谐波的情况下、能够忽视该谐波的影响的情况下、或利用LPF（低通滤波器）除去该谐波的情况下，光接收机2004能够得到在上述分割为3个的频带（第一频带、第二频带和第三频带）的信号作为对宽带信号进行分割的窄带信号。
光接收机2004能够通过对第一和第二频带的窄带信号施行加减法处理来个别地得到窄带信号（I 1+jQ 1，I 2+jQ 2）。
在光接收机2004中，窄带信号-宽带信号变换部2442对窄带信号（I 1+jQ 1）和（I 2+jQ 2）通过数字信号处理分别乘以正弦波信号exp（jωt）和exp（-jωt）来进行频移。窄带信号-宽带信号变换部2442将与第一频带的信号对应的数字信号（I 1+jQ 1）乘以正弦波信号exp（jωt），使数字信号（I 1+jQ 1）向上边带进行频移。光接收机2004将与第二频带的信号对应的数字信号（I 2+jQ 2）乘以正弦波信号exp（-jωt），使数字信号（I 2+jQ 2）向下边带进行频移。即，进行与利用宽带信号-窄带信号变换部2042进行的频移相反的频移。窄带信号-宽带信号变换部2442通过将经频移的第一和第二频带的数字信号（（I 1+jQ 1）和（I 2+jQ 2））与第三频带的数字信号（I 0+jQ 0）相加来得到相加结果而作为宽带信号（I+jQ）。
＜宽带信号的接收处理（向2N分割、（2N+1）分割的扩展）＞
再有，如上述那样，根据本发明的第八实施方式至第十实施方式的光接收机将宽带信号分割（2分割）为2个窄带信号，进行模拟-数字变换，将变换为数字信号的2个窄带信号变换为宽带信号。此外，如上述那样，根据本发明的第十一实施方式的光接收机2004将宽带信号分割（3分割）为3个窄带信号，进行模拟-数字变换，将变换为数字信号的3个窄带信号变换为宽带信号。
本发明如以下所说明的那样还能够扩展为光接收机将所接收的宽带信号分割为2N个（2个，4个，6个…）窄带信号。此外，还能够扩展为光接收机将宽带信号分割为2N+1个（3个，5个，7个…）窄带信号。
在对宽带信号进行2N分割来进行接收处理的情况下，能够如（式30）那样表示所接收的宽带信号（I+jQ）。
（式30）
I+jQ=Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（j（2k-1）ωt）+（I 2k+jQ 2k）exp（-j（2k-1）ωt）］
=Σ k｛（I 2k-1+I 2k）cos（2k-1）ωt+（-Q 2k-1+Q 2k）sin（2k-1）ωt+j［（I 2k-1-I 2k）sin（2k-1）ωt+（Q 2k-1+Q 2k）cos（2k-1）ωt］｝
光接收机分别将由（式30）示出的宽带信号的实部（Re）和虚部（Im）乘以cos（2k-1）ωt和sin（2k-1）ωt，并施行LPF来除去谐波，由此，能够得到窄带信号I 2k-1+I 2k、-Q 2k-1+Q2k、I 2k-1-I 2k、Q 2k-1+Q 2k。光接收机能够通过对这些窄带信号施行加减法处理来个别地得到窄带信号（I 2k-1+jQ 2k-1，I 2k+jQ 2k）。针对窄带信号的加减法处理是（式24）所示的相加和相减。（式24）中的I x1’（t）、I x2’（t）、Q x1’（t）和Q x2’（t）分别对应于I 2k-1、I 2k、Q 2k-1、Q2k。
在对宽带信号进行（2N+1）分割来进行接收处理的情况下，能够如（式31）那样表示所接收的宽带信号（I+jQ）。
（式31）
I+jQ=I 0+jQ 0+Σ k［（I 2k-1+jQ 2k-1）exp（j2kωt）+（I 2k+jQ 2k）exp（-j2kωt）］
=I 0+jQ 0+Σ k｛（I 2k-1+I 2k）cos2kωt+（-Q 2k-1+Q 2k）sin2kωt+j［（I 2k-1-I 2k）sin2kωt+（Q 2k-1+Q 2k）cos2kωt］｝
光接收机分别将由（式31）示出的宽带信号的实部（Re）和虚部（Im）乘以cos2kωt和sin2kωt，并施行LPF来除去谐波，由此，能够得到窄带信号I 2k-1+I 2k、-Q 2k-1+Q 2k、I2k-1-I 2k、Q 2k-1+Q 2k。光接收机能够通过对这些窄带信号施行加减法处理来个别地得到窄带信号（I 2k-1+jQ 2k-1，I 2k+jQ 2k）。针对窄带信号的加减法处理是（式24）所示的相加和相减。（式24）中的I x1’（t）、I x2’（t）、Q x1’（t）和Q x2’（t）分别对应于I 2k-1、I 2k、Q 2k-1、Q 2k。再有，光接收机能够通过仅对接收信号施行LPF来个别地得到窄带信号I 0和Q 0。
如以上说明的那样，根据本发明的光接收机，能够将高速信号（宽带信号）模拟地分割为多个低速信号（窄带信号）。具体而言，能够用对高速信号使用频移器（例如，开关电路等）和加减法电路的简易结构来分割为低速信号。
由此，根据本发明的光接收机，能够不受ADC的频带限制而使调制速度高速化。
此外，如以上说明的那样，根据本发明的光接收机，还能够实现扩展为对宽带信号进行2N分割（2分割，4分割，6分割…）接收或扩展为进行（2N+1）分割（1/3分割，1/5分割，1/7分割…）接收。
进而，根据本发明的光接收机，还能够具备在从低速信号生成高速信号时均衡由于ADC、合成部的模拟器件的不完备性而产生的信号品质的劣化的机构。
以下，对本发明的第十二实施方式进行说明。图39是示出根据第十二实施方式的通信***的结构的图。根据第十二实施方式的通信***具备光发送机391、光接收机392、以及作为传送路的光纤393。光发送机391从发送数据序列生成光调制信号，向光纤393输出所生成的光调制信号。光调制信号通过光纤393向光接收机392传送。光接收机392从所接收的光调制信号中解码发送数据序列。能够使用根据第一至第七实施方式的光发送机中的任一个来作为光发送机391。能够使用根据第八至第十一实施方式的光接收机中的任一个来作为光接收机392。将各实施方式中说明的光发送机和光接收机进行组合的通信***能够通过使用简易的模拟电路的结构来降低数字-模拟变换器和模拟-数字变换器的工作速度而容易地实现传送容量的扩大。
根据本发明的光发送机，第一窄带信号处理部（103，203，303，403，703）输入从频带分割部输出的第一窄带信号（I 1’（n），Q 1’（n））和第二窄带信号（I 2’（n），Q 2’（n）），输出示出第一和第二窄带信号各自的同相分量之和的第一信号（I 1’’（t））、示出第一和第二窄带信号各自的正交分量之差的第二信号（Q 1’’（t））、示出第一和第二窄带信号各自的同相分量之差的第三信号（I 2’’（t））、以及示出第一和第二窄带信号各自的正交分量之和的第四信号（Q 2’’（t））。能够通过由第一窄带信号处理部进行的加减法处理来抑制宽带信号生成部生成宽带信号时的频移中发生的图像分量（image component）。第一窄带信号处理部和宽带信号生成部能够使用构成频移器的混频器或开关电路和加减法电路来安装，因此，能够通过简易的结构的模拟电路从窄带信号生成宽带信号。根据光发送机，能够使用以比作为光调制信号而输出的宽带信号的调制频率低的频率进行工作的数字-模拟变换器来进行发送信号处理，从而能够容易地实现通信***的传送容量的扩大。
根据本发明的光接收机，第一信号变换部（宽带信号-窄带信号变换部2012、2022、2042）对宽带信号的频带进行分割，输出示出与经分割的频带之中的上边带中包括的频带对应的第五信号（I x1（t），Q x1（t））和与下边带中包括的频带对应的第六信号（I x2（t），Q x2（t））各自的同相分量之和的第五窄带信号（I x1’（t））、示出所述第五和第六信号各自的正交分量之差的第六窄带信号（Q x1’（t））、示出所述第五和第六信号各自的同相分量之差的第七窄带信号（I x2’（t））、以及示出所述第五和第六信号各自的正交分量之和的第八窄带信号（Q x2’（t））。能够通过由第二窄带信号处理部（2013，2023，2043）对第五、第六、第七和第八窄带信号的加减法处理，分别得到经分割的频带的信号。第一信号变换部和第二窄带信号处理部能够使用构成频移器的混频器或开关电路和加减法电路来安装，因此，能够通过简易的结构的模拟电路从宽带信号生成经分割的各频带的信号。根据光接收机，能够使用以比对所接收的光调制信号进行解调而得到的宽带信号的调制频率低的频率进行工作的模拟-数字变换器来进行接收信号处理，从而能够容易地实现通信***的传送容量的扩大。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但是，具体的结构不限于本实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计等。
产业上的可利用性
本发明能够应用于要求使传送容量的扩大变得容易的用途。
附图标记的说明
1，2，3，4，5，6，7，391…光发送机，10，20，30，70…数字信号处理部，11，21，31，41，71…宽带信号生成部，12，22，32，72…光调制器，13，23，33，73…信号光源，101，201，301，701…信号生成部，102，202，702…频带分割部，103，203，303，403，703…窄带信号处理部，104，204，304，704…数字-模拟变换部，393…光纤，1021，7021…频带分割滤波器，1022…频移器，392，2001，2002，2003，2004…光接收机，2010，2040…光相干接收机，2011…本振光源，2012，2022，2042…宽带信号-窄带信号变换部，2013，2023，2043…窄带信号处理部，2014，2034…数字信号处理部，2121…频移器，2122…LPF（低通滤波器），2141，2441…模拟-数字变换部，2142，2442…窄带信号-宽带信号变换部，2143，2443）…波形均衡部，2144…解码部，2211…差动信号输出电路，2212…开关电路。

Claims (10)

1.一种光发送机，其中，具备：
频带分割部，配置成对通过调制发送数据序列而得到的信号的频带进行分割，并且输出与通过分割而得到的频带之中的上边带中包括的频带对应的第一发送侧信号、以及与通过分割而得到的频带之中的下边带中包括的频带对应的第二发送侧信号；
数字-模拟变换器，配置成将所述第一发送侧信号和第二发送侧信号从数字信号变换为模拟信号来生成第三发送侧信号和第四发送侧信号；
第一窄带信号处理部，配置成输入所述第三发送侧信号和所述第四发送侧信号，并且输出第一发送侧窄带信号、第二发送侧窄带信号、第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号，所述第一发送侧窄带信号示出所述第三发送侧信号和第四发送侧信号的同相分量之和，所述第二发送侧窄带信号示出所述第三发送侧信号和第四发送侧信号的正交分量之差，所述第三发送侧窄带信号示出所述第三发送侧信号和第四发送侧信号的同相分量之差，并且所述第四发送侧窄带信号示出所述第三发送侧信号和第四发送侧信号的正交分量之和；
宽带信号生成部，配置成将所述第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号来生成第一宽带信号，所述宽带信号生成部配置成将所述第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号来生成第二宽带信号；以及
光调制器，配置成使用所述第一宽带信号和第二宽带信号来调制光信号并输出经调制的光信号。
2.根据权利要求1所述的光发送机，其中，通过调制所述发送数据序列而得到的信号仅具有同相分量或正交分量。
3.根据权利要求1所述的光发送机，其中，所述光调制器配置成将使用所述第一宽带信号和第二宽带信号而调制的光调制信号与其他的光调制信号极化复用并输出经极化复用的信号。
4.一种光发送机，其中，具备：
频带分割部，配置成对通过调制发送数据序列而得到的信号的频带进行分割，将与通过分割而得到的频带之中的上边带中包括的频带对应的信号输出为第一发送侧信号，并且将与通过分割而得到的频带之中的下边带中包括的频带对应的信号输出为第二发送侧信号；
第一窄带信号处理部，配置成输入所述第一发送侧信号和所述第二发送侧信号，并且输出第一发送侧窄带信号、第二发送侧窄带信号、第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号，所述第一发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的同相分量之和，所述第二发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的正交分量之差，所述第三发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的同相分量之差，并且所述第四发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的正交分量之和；
数字-模拟变换器，配置成将所述第一发送侧窄带信号、第二发送侧窄带信号、第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号从数字信号变换为模拟信号，并且输出已经变换为模拟信号的第一发送侧窄带信号、第二发送侧窄带信号、第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号；
宽带信号生成部，配置成将经变换的第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移经变换的第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号来生成第一宽带信号，所述宽带信号生成部配置成将经变换的第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移经变换的第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号来生成第二宽带信号；以及
光调制器，配置成使用所述第一宽带信号和第二宽带信号来调制光信号并输出经调制的光信号。
5.根据权利要求4所述的光发送机，其中，所述光调制器配置成将使用所述第一宽带信号和第二宽带信号而调制的光调制信号与其他的光调制信号极化复用并输出经极化复用的信号。
6.一种光发送机，其中，具备：
第一数字信号处理部，配置成将通过调制第一发送数据序列而得到的信号从数字信号变换为模拟信号来生成第一发送侧信号；
第二数字信号处理部，配置成将通过调制第二发送数据序列而得到的信号从数字信号变换为模拟信号来生成第二发送侧信号；
第一窄带信号处理部，配置成输入所述第一发送侧信号和所述第二发送侧信号，并且输出第一发送侧窄带信号、第二发送侧窄带信号、第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号，所述第一发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的同相分量之和，所述第二发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的正交分量之差，所述第三发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的同相分量之差，并且所述第四发送侧窄带信号示出所述第一发送侧信号和第二发送侧信号的正交分量之和；
宽带信号生成部，配置成将所述第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第一发送侧窄带信号和第二发送侧窄带信号来生成第一宽带信号，所述宽带信号生成部配置成将所述第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号的频带，并且合成经频移的第三发送侧窄带信号和第四发送侧窄带信号来生成第二宽带信号；以及
光调制器，配置成使用所述第一宽带信号和第二宽带信号来调制光信号并输出经调制的光信号。
7.根据权利要求6所述的光发送机，其中，所述光调制器配置成将使用所述第一宽带信号和第二宽带信号而调制的光调制信号与其他的光调制信号极化复用并输出经极化复用的信号。
8.一种光接收机，其中，具备：
接收部，配置成接收光调制信号，并且输出从所述光调制信号得到的宽带信号；
第一信号变换部，配置成对所述宽带信号的频带进行分割，并且输出第一接收侧窄带信号、第二接收侧窄带信号、第三接收侧窄带信号和第四接收侧窄带信号，所述第一接收侧窄带信号示出与通过分割而得到的频带之中的上边带中包括的频带对应的第一接收侧信号和与下边带中包括的频带对应的第二接收侧信号的同相分量之和，所述第二接收侧窄带信号示出所述第一接收侧信号和第二接收侧信号的正交分量之差，所述第三接收侧窄带信号示出所述第一接收侧信号和第二接收侧信号的同相分量之差，并且所述第四接收侧窄带信号示出所述第一接收侧信号和第二接收侧信号的正交分量之和；
模拟-数字变换器，配置成将所述第一接收侧窄带信号、第二接收侧窄带信号、第三接收侧窄带信号和第四接收侧窄带信号从模拟信号变换为数字信号，并且输出已经变换为数字信号的第一接收侧窄带信号、第二接收侧窄带信号、第三接收侧窄带信号和第四接收侧窄带信号；以及
第二窄带信号处理部，配置成通过经变换的第一接收侧窄带信号和经变换的第三接收侧窄带信号的相加和相减过程来生成示出所述第一接收侧信号和第二接收侧信号的同相分量的第三接收侧信号，并且通过经变换的第二接收侧窄带信号和经变换的第四接收侧窄带信号的相加和相减过程来生成示出所述第一接收侧信号和第二接收侧信号的正交分量的第四接收侧信号。
9.根据权利要求8所述的光接收机，其中，所述接收部从经极化复用的多个光调制信号中取得所述光调制信号。
10.一种通信***，其中，具备光发送机和光接收机，
所述光发送机具备：
第一窄带信号处理部，配置成输入第一信号和第二信号，并且输出第一窄带信号、第二窄带信号、第三窄带信号和第四窄带信号，所述第一窄带信号示出所述第一信号和第二信号的同相分量之和，所述第二窄带信号示出所述第一信号和第二信号的正交分量之差，所述第三窄带信号示出所述第一信号和第二信号的同相分量之差，并且所述第四窄带信号示出所述第一信号和第二信号的正交分量之和；
宽带信号生成部，配置成将所述第一窄带信号和第二窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第一窄带信号和第二窄带信号的频带，并且合成经频移的第一窄带信号和第二窄带信号来生成第一宽带信号，所述宽带信号生成部配置成将所述第三窄带信号和第四窄带信号分别乘以具有（π/2）的相位差的正弦波信号来频移所述第三窄带信号和第四窄带信号的频带，并且合成经频移的第三窄带信号和第四窄带信号来生成第二宽带信号；以及
光调制器，配置成使用所述第一宽带信号和第二宽带信号来调制光信号并输出经调制的光信号，
所述光接收机具备：
接收部，配置成接收光调制信号，并且输出从所述光调制信号得到的宽带信号；
第一信号变换部，配置成对所述宽带信号的频带进行分割，并且输出第五窄带信号、第六窄带信号、第七窄带信号和第八窄带信号，所述第五窄带信号示出与通过分割而得到的频带之中的上边带中包括的频带对应的第五信号和与下边带中包括的频带对应的第六信号的同相分量之和，所述第六窄带信号示出所述第五信号和第六信号的正交分量之差，所述第七窄带信号示出所述第五信号和第六信号的同相分量之差，并且所述第八窄带信号示出所述第五信号和第六信号的正交分量之和；以及
第二窄带信号处理部，配置成通过第五窄带信号和第七窄带信号的相加和相减过程来生成示出所述第五信号和第六信号的同相分量的第七信号，并且通过第六窄带信号和第八窄带信号的相加和相减过程来生成示出所述第五信号和第六信号的正交分量的第八信号。
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