JP4440855B2 - Rz−dpsk光受信回路 - Google Patents
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Description
そこで、近年、受信感度を向上させることができる位相変調として、差動位相シフトキーイング(DPSK:Differential Phase Shift Keying)変調の研究および開発が進められている。DPSK(例えば、DBPSK)変調では、先に送信したビットの値(0または1)と次に送信するビットの値(0または1)との間の「変化」に応じて、搬送波の位相(「θ」または「θ+π」)が決定される。したがって、受信装置においてDPSK信号を復調する際には、隣接する2つのビットの位相差を検出することにより、データを再生する。
図6(a)および図7(a)の信号波形を比較すると、ハイパスフィルタ13によって差動受信信号からNRZの振幅変調成分が除去されていることがわかる。この理由は、NRZ強度変調のスペクトルの大部分が送信データのデータレート(f0 )よりも低い周波数領域に存在することに起因するものと考えられる。
電圧制御発振器(VCO:Voltage Control Oscillator)21は、クロック信号を生成する。このクロック信号の周波数は、ローパスフィルタ28から与えられる制御電圧に従って変化する。移相器22は、電圧制御発振器21により生成されるクロック信号の位相を90度シフトさせる。これにより、互いに直交する1組のクロック信号(サイン波クロック信号およびコサイン波クロック信号)が得られる。
なお、図8に示すBPSK復調回路は、無線受信機において広く実用化されているものであり、その構成および動作は公知である。そして、BPSK復調回路14としてそのような広く実用化されている回路を使用すれば、光受信回路10の低コスト化を図ることができる。また、上述のBPSK回路は、回路構成が簡単なので、光受信回路10の小型化にも寄与する。
<第1の実施例>
図9は、第1の実施例の光受信回路の構成を示す図である。なお、干渉計11、バランスドフォトダイオード12、ハイパスフィルタ13、BPSK復調回路14は、上述した通りである。
<第2の実施例>
図10は、第2の実施例の光受信回路の構成を示す図である。なお、干渉計11、バランスドフォトダイオード12、ハイパスフィルタ13、BPSK復調回路14、アンプ31、ローパスフィルタ32、識別回路33は、上述した通りである。
<第3の実施例>
図12は、第3の実施例の光受信回路の構成を示す図である。なお、干渉計11、バランスドフォトダイオード12、ハイパスフィルタ13、BPSK復調回路14、アンプ31、ローパスフィルタ32、識別回路33、排他的論理和回路42は、上述した通りである。
<第4の実施例>
図13は、第4の実施例の光受信回路の構成を示す図である。第5の実施例の光受信回路は、RZ−DQPSK信号を受信して復調する。
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備え、その1組の光パスを介して入力RZ−DPSK信号を伝搬する干渉計と、
前記干渉計から出力される光信号を電気信号に変換する光電回路と、
前記RZ−DPSK信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記光電回路の出力信号をフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力信号を復調するBPSK復調回路、
を有するRZ−DPSK光受信回路。
前記干渉計は、互いに相補的な1組の光信号を出力し、
前記光電回路は、前記1組の光信号をそれぞれ電気信号に変換する1組のフォトダイオードを備え、それら1組のフォトダイオードにより得られる1組の電気信号の差動信号を出力する
ことを特徴とする付記1に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記光電回路と前記ハイパスフィルタとの間に設けられ、その光電回路の出力信号を増幅する増幅器をさらに有する
ことを特徴とする付記1に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記BPSK復調回路は、
互いに直交する1組のクロック信号を生成する発振回路と、
前記ハイパスフィルタの出力信号と前記1組のクロック信号とをそれぞれ乗算する1組の乗算器と、
前記1組の乗算器の出力に基づいて前記発振回路が生成するクロック信号の周波数を制御する制御回路、を有する
ことを特徴とする付記1に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記BPSK復調回路により再生されるクロック信号を利用して、前記光電回路の出力信号の電圧に応じてデータの論理値を識別する識別回路をさらに有する
ことを特徴とする付記1に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記識別回路の前段に設けられ、前記光電回路の出力信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに有する
ことを特徴とする付記5に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記BPSK復調回路により得られるデータと前記識別回路により得られるデータとの比較結果に応じて制御信号を生成する制御回路と、
前記BPSK復調回路から前記識別回路に与えられるクロック信号の位相を前記制御信号に従って調整する調整回路、をさらに有する
ことを特徴とする付記5に記載のRZ−DPSK光受信回路。
前記識別回路の前段に設けられ、前記光電回路の出力信号を増幅するリミッタ増幅器と、
前記BPSK復調回路により得られるデータと前記識別回路により得られるデータとの比較結果に応じて制御信号を生成する制御回路、をさらに有し、
前記リミッタ増幅器は、前記制御信号に従って前記光電回路の出力信号を増幅する
ことを特徴とする付記5に記載のRZ−DPSK光受信回路。
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備え、その1組の光パスを介して入力RZ−DPSK信号を伝搬する干渉計と、
前記干渉計から出力される光信号を電気信号に変換する光電回路と、
前記光電回路の出力信号から前記RZ−DPSK光信号のシンボルレートよりも低い周波数成分を除去する除去手段と、
前記除去手段によりシンボルレートよりも低い周波数成分が除去された信号を復調するBPSK復調回路、
を有するRZ−DPSK光受信回路。
前記除去手段は、前記シンボルレートよりも低い周波数においてゼロまたは十分に小さい利得を有し、前記光電回路の出力信号を増幅する増幅器である
ことを特徴とする付記9に記載のRZ−DPSK光受信回路。
RZ−DQPSK信号を分岐することにより第1および第2のRZ−DQPSK信号を生成する光スプリッタと、
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備えると共に、その1組の光パスの他方に前記第1のRZ−DQPSK信号の搬送波の位相をπ/4だけ進める移相器を備え、前記1組の光パスを介して前記第1のRZ−DQPSK信号を伝搬する第1の干渉計と、
前記第1の干渉計から出力される光信号を電気信号に変換する第1の光電回路と、
前記RZ−DQPSK光信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記第1の光電回路の出力信号をフィルタリングする第1のハイパスフィルタと、
前記第1のハイパスフィルタの出力信号を復調する第1のBPSK復調回路と、
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備えると共に、その1組の光パスの他方に前記第1のRZ−DQPSK信号の搬送波の位相をπ/4だけ遅らせる移相器を備え、前記1組の光パスを介して前記第2のRZ−DQPSK信号を伝搬する第2の干渉計と、
前記第2の干渉計から出力される光信号を電気信号に変換する第2光電回路と、
前記RZ−DQPSK光信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記第2の光電回路の出力信号をフィルタリングする第2のハイパスフィルタと、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を復調する第2のBPSK復調回路と、
前記第1および第2のBPSK復調回路の出力からデータストリームを再生する信号処理回路、
を有するRZ−DQPSK光受信回路。
2 位相変調器
3 強度変調器
10 光受信回路
11、81、91 干渉計
11a 上側アーム
11b 下側アーム
11c 1ビット遅延素子
11e、11f 出力ポート
12、82、92 バランスドフォトダイオード
12a、12b フォトダイオード
13、83、93 ハイパスフィルタ
14、84、94 BPSK復調回路
31 アンプ
32 ローパスフィルタ
33 識別回路
41 可変遅延回路
42 排他的論理和回路
43、52 制御回路
51 リミッタアンプ
71 光パワースプリッタ
72 ロジック処理回路
81c 1シンボル遅延素子
81d π/4移相器
91d −π/4移相器
Claims (10)
- 1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備え、その1組の光パスを介して入力RZ−DPSK信号を伝搬する干渉計と、
前記干渉計から相補的に出力される光信号を電気信号に変換する1組のフォトダイオードを備え、それら1組のフォトダイオードから得られる電気信号を出力する光電回路と、
前記RZ−DPSK信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記光電回路の出力信号をフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力信号を復調するBPSK復調回路、
を有するRZ−DPSK光受信回路。 - 前記光電回路は、前記1組のフォトダイオードにより得られる1組の電気信号を差動信号として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 前記BPSK復調回路は、
互いに直交する1組のクロック信号を生成する発振回路と、
前記ハイパスフィルタの出力信号と前記1組のクロック信号とをそれぞれ乗算する1組の乗算器と、
前記1組の乗算器の出力結果を互いに乗算し、乗算された結果がゼロになるように、前記発振回路が生成するクロック信号の周波数を制御する制御回路、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 前記BPSK復調回路により再生されるクロック信号を利用して、前記光電回路の出力信号の電圧に応じてデータの論理値を識別する識別回路をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 前記識別回路の前段に設けられ、前記光電回路の出力信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに有する
ことを特徴とする請求項4に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 前記BPSK復調回路により得られるデータと前記識別回路により得られるデータとの比較結果に応じて制御信号を生成する制御回路と、
前記BPSK復調回路から前記識別回路に与えられるクロック信号の位相を前記制御信号に従って調整する調整回路、をさらに有する
ことを特徴とする請求項4に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 前記識別回路の前段に設けられ、前記光電回路の出力信号を増幅するリミッタ増幅器と、
前記BPSK復調回路により得られるデータと前記識別回路により得られるデータとを排他的論理和演算する回路の出力平均値がゼロに近づくように制御信号を生成する制御回路、をさらに有し、
前記リミッタ増幅器は、前記制御信号に従って前記光電回路の出力信号を増幅する
ことを特徴とする請求項4に記載のRZ−DPSK光受信回路。 - 1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備え、その1組の光パスを介して入力RZ−DPSK信号を伝搬する干渉計と、
前記干渉計から相補的に出力される光信号を電気信号に変換する1組のフォトダイオードを備え、それら1組のフォトダイオードから得られる電気信号を出力する光電回路と、
前記光電回路の出力信号から前記RZ−DPSK光信号のシンボルレートよりも低い周波数成分を除去する除去手段と、
前記除去手段によりシンボルレートよりも低い周波数成分が除去された信号を復調するBPSK復調回路、
を有するRZ−DPSK光受信回路。 - RZ−DQPSK信号を分岐することにより第1および第2のRZ−DQPSK信号を生成する光スプリッタと、
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備えると共に、その1組の光パスの他方に前記第1のRZ−DQPSK信号の搬送波の位相をπ/4だけ進める移相器を備え、前記1組の光パスを介して前記第1のRZ−DQPSK信号を伝搬する第1の干渉計と、
前記第1の干渉計から相補的に出力される光信号を電気信号に変換する1組のフォトダイオードを備え、それら1組のフォトダイオードから得られる電気信号を出力する第1の光電回路と、
前記RZ−DQPSK光信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記第1の光電回路の出力信号をフィルタリングする第1のハイパスフィルタと、
前記第1のハイパスフィルタの出力信号を復調する第1のBPSK復調回路と、
1組の光パスの一方に1シンボル遅延素子を備えると共に、その1組の光パスの他方に前記第1のRZ−DQPSK信号の搬送波の位相をπ/4だけ遅らせる移相器を備え、前記1組の光パスを介して前記第2のRZ−DQPSK信号を伝搬する第2の干渉計と、
前記第2の干渉計から相補的に出力される光信号を電気信号に変換する1組のフォトダイオードを備え、それら1組のフォトダイオードから得られる電気信号を出力する第2光電回路と、
前記RZ−DQPSK光信号のシンボルレートと同程度のカットオフ周波数を有し、前記第2の光電回路の出力信号をフィルタリングする第2のハイパスフィルタと、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を復調する第2のBPSK復調回路と、
前記第1および第2のBPSK復調回路の出力からデータストリームを再生する信号処理回路、
を有するRZ−DQPSK光受信回路。 - 前記識別回路の前段に設けられ、前記光電回路の出力信号を増幅するリミッタ増幅器と、
前記BPSK復調回路により得られるデータと前記識別回路により得られるデータとが互いに異なっているビットの割合をモニタすることにより、互いに異なっている割合が最小になるように制御信号を生成する制御回路、をさらに有し、
前記リミッタ増幅器は、前記制御信号に従って前記光電回路の出力信号を増幅する
ことを特徴とする請求項4に記載のRZ−DPSK光受信回路。
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