JP2002530906A - Code, method and apparatus for optical encoding and decoding - Google Patents

Code, method and apparatus for optical encoding and decoding

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JP2002530906A
JP2002530906A JP2000582836A JP2000582836A JP2002530906A JP 2002530906 A JP2002530906 A JP 2002530906A JP 2000582836 A JP2000582836 A JP 2000582836A JP 2000582836 A JP2000582836 A JP 2000582836A JP 2002530906 A JP2002530906 A JP 2002530906A
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Abstract

(57)【要約】 サブコード及びスーパーコードを共に適用する符号化器(211、231)及び復号化器(243、261)は、複合コードを光データ信号に適用する符号化器及び復号化器に含まれる。サブコードは、スーパーコードの持続時間またはチップ間の持続時間以下に選択した持続時間を有する。符号化器(211、231)及び復号化器(243、261)(「コーダ」)は、サブコード、スーパーコード、または複合コードを符号化または復号化すべく構成されたファイバブラッグ格子を具えている。サブコードのコーダで符号化、復号化することによって、異なるサブコードまたはスーパーコードを選択することによるコーダの再構成が可能となる。また複合コードを用いた通信システム及び方法についても記述している。 (57) [Summary] An encoder (211 and 231) and a decoder (243 and 261) that apply both a subcode and a supercode are encoders and decoders that apply a composite code to an optical data signal. include. The subcode has a duration selected to be less than or equal to the duration of the supercode or the duration between chips. The encoder (211 231) and decoder (243 261) ("coder") comprise a fiber Bragg grating configured to encode or decode a subcode, supercode, or composite code. . By encoding and decoding with a subcode coder, the coder can be reconfigured by selecting a different subcode or supercode. It also describes a communication system and method using composite code.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、光通信システムに関するものである。[0001] The present invention relates to an optical communication system.

【0002】 (発明の背景) 符号分割多重アクセス法は、衛星通信及び無線電話に用いられている。CDM
A法は、複数のデータ搬送電磁信号を信号伝送媒体上で多重化及び分配するため
の広帯域法である。これらのデータ信号は、異なる複合スペクトル符号または時
間符号で符号化することによって区別される。結果的に得られる符号化データ信
号のスペクトルは、符号化しないデータ信号のスペクトルよりもずっと広帯域と
なる。CDMAシステムにおいて良好に多重化及び分配することができるデータ
信号の数は、符号化の複雑度に依存する。従来より、CDMAコードはデータ信
号に符号化する時間的特徴の最短持続時間として規定される「チップ」に分割さ
れる。チップ数が多いほど、ユーザ数をより多くすることができ、あるいはまた
固定数の多重データ信号用のユーザ間インタフェースをより少なくすることがで
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Code division multiple access is used in satellite communications and radiotelephones. CDM
Method A is a broadband method for multiplexing and distributing multiple data-carrying electromagnetic signals on a signal transmission medium. These data signals are distinguished by encoding with different composite spectral codes or time codes. The spectrum of the resulting coded data signal is much wider than the spectrum of the uncoded data signal. The number of data signals that can be well multiplexed and distributed in a CDMA system depends on the complexity of the coding. Traditionally, CDMA codes are divided into "chips", which are defined as the shortest duration of a temporal feature that encodes into a data signal. The greater the number of chips, the greater the number of users, or the less the user-to-user interface for a fixed number of multiplexed data signals.

【0003】 無線周波数(RF)CDMAは2進位相コードを利用するものであり、このコ
ードでは、各チップが、データ信号を搬送する電磁場の位相に対して2値のうち
の1つを有する。こうした2進コードは、高速のシフトレジスタ列によって実時
間で生成することができる。2進のCDMAコード組を生成するためのコード生
成アルゴリズムは、ゴールドコード、カサミコード、最大列長コード、JPLコ
ード、及びウォルシュコードを生成するアルゴリズムを含む。
Radio frequency (RF) CDMA utilizes a binary phase code, in which each chip has one of two values for the phase of the electromagnetic field that carries the data signal. Such a binary code can be generated in real time by a fast shift register array. Code generation algorithms for generating a binary CDMA code set include algorithms for generating a Gold code, a Kasami code, a maximum column length code, a JPL code, and a Walsh code.

【0004】 これらのコード組を用いることの代替法の1つは、モンテカルロまたは他のコ
ード探索アルゴリズムで新たなコード組を生成することである。しかしコードの
チップ数が増加するにつれて、これらのアルゴリズムの演算時間が非現実的なほ
ど長くなる。非2進のCDMAコード組が必要な場合、即ち3レベル以上を想定
したチップを有する場合には、この演算時間がさらに増加する。
[0004] One alternative to using these code sets is to generate a new code set with Monte Carlo or other code search algorithms. However, as the number of code chips increases, the operation time of these algorithms becomes unrealistically long. If a non-binary CDMA code set is required, that is, if a chip that assumes three or more levels is used, the operation time further increases.

【0005】 光学的CDMAシステムは、例えば回折格子での受動的な光学的符号化及び復
号化を用いる。符号化及び復号化を受動的に行うので、光信号を符号化及び復号
化するための高速のディジタル論理回路は不要である。従って光学的CDMAシ
ステムは、RF CDMAで使用する2進の位相または振幅コードに限定されな
い。
[0005] Optical CDMA systems use passive optical coding and decoding, for example with a diffraction grating. Since encoding and decoding are performed passively, high-speed digital logic circuits for encoding and decoding optical signals are unnecessary. Thus, optical CDMA systems are not limited to the binary phase or amplitude codes used in RF CDMA.

【0006】 特に光通信システムで使用するための新たなコード組を見出すことは、困難か
つ時間を消費することになりうる。従って、コード組、特に予測可能なクロスト
ーク特性を有するチップ数の多いコード組を生成する方法及び装置が必要となる
。また、光学的な場、あるいはこうした符号化を用いた他の電磁信号を符号化及
び復号化する符号化器及び復号化器もそれぞれ必要になる。
Finding new code sets, especially for use in optical communication systems, can be difficult and time consuming. Therefore, there is a need for a method and apparatus for generating code sets, especially code sets with a large number of chips, having predictable crosstalk characteristics. Also, encoders and decoders for encoding and decoding optical fields or other electromagnetic signals using such encoding are required.

【0007】 (実施例の詳細な説明) 図1は、データ源105からデータ信号103を発生するデータ伝送システム
101の図である。図1に示すように、データ信号103は2進、即ち光搬送波
のような電磁搬送波のオン−オフ変調で表現される。オン−オフ変調は説明の都
合のみで選んだものであり、位相、振幅、輝度、及び周波数変調を含めた他の変
調もありうる。これに加えて、3つ以上の変調レベルを有する非2進の変調を用
いることができる。
FIG. 1 is a diagram of a data transmission system 101 that generates a data signal 103 from a data source 105. As shown in FIG. 1, the data signal 103 is represented by binary, ie, on-off modulation of an electromagnetic carrier such as an optical carrier. The on-off modulation has been chosen for illustrative purposes only, and there may be other modulations including phase, amplitude, luminance, and frequency modulation. In addition, non-binary modulation with more than two modulation levels can be used.

【0008】 スーパーコード符号化器107はデータ信号103を受信して、コード組Rか
ら選択した所定のコードRiをデータ信号103に適用する。例示の目的で、コ
ードRi={1,−1,1}を選択して、データ信号103の代表ビット109
に適用する。コードRで示すように、符号化器107はビット109を受信して
、「スーパーコード化した」ビットパケット111に変換する。スーパーコード
化したビットパケット111は、遅延時間TRCだけ相対的に遅延したスーパーコ
ード化したビット(「スーパービット」)113〜115を含み、ここでTRC
スーパーコードチップの持続時間である。これに加えて、スーパービット113
、115の位相は反転させずにスーパービット114の位相を反転させる。符号
化器107はコードRiをディジタル信号103全体に適用して、スーパーコー
ド化したデータ信号を発生させて、この信号はデータ信号103の各ビットのす
べてに対応するスーパービットの総計である。
[0008] Super code encoder 107 receives the data signal 103, applies a predetermined code R i selected from the code group R to a data signal 103. For illustrative purposes, the code R i = {1, −1,1} is selected to represent the representative bit 109 of the data signal 103
Apply to As indicated by code R, encoder 107 receives bits 109 and converts them into “super-coded” bit packets 111. Super coded bit packet 111 includes a delay time T RC only relatively delayed super coded bits ( "Super Bit") 113-115, where T RC is the duration of the super-code chips. In addition to this, the super bit 113
, 115 are inverted, but the phase of the super bit 114 is inverted. The encoder 107 applies the code R i to the entire digital signal 103 to generate a super-coded data signal, which is the sum of the super bits corresponding to all of the bits of the data signal 103.

【0009】 サブコード符号化器117はスーパーコード化したデータ信号を受信して、コ
ード組Sから選択したコードSiを適用する。例示の目的でコードSi={−1,
1,−1}を選択する。コードSiをスーパーコード化したビットパケットに適
用して、サブコード化とスーパーコード化を組合わせた(「複合コード化した」
)ビットパケット121を生成して、このパケットはスーパービット113、1
14、115のそれぞれに対応するサブコード化したビット123、125、1
27を含む。符号化器117は、サブコードチップの持続時間である遅延時間T SC だけ一部を相対的に遅延させることによって、及びスーパーコード化したビッ
ト113〜115の位相を変化させることによって、スーパーコード化したビッ
ト113〜115の各々を符号化して、対応するサブコード化したビット123
、125、127を生成する。符号化器117はコードSiをスーパーコード化
したデータ信号に適用して、複合コード化したデータ信号を発生させる。
The sub-code encoder 117 receives the super-coded data signal, and
Code S selected from code set SiApply Code S for illustrative purposesi= {-1,
1, -1}. Code SiFor super-coded bit packets.
Combined sub-coding and super-coding ("composite-coded"
) Generate a bit packet 121, which contains super bits 113, 1,
14 and 115, the sub-coded bits 123, 125, 1
27. The encoder 117 provides a delay time T, which is the duration of the subcode chip. SC Only by relatively delaying some, and super-coded bits
By changing the phase of the
Each of the sub-bits 123 to 115
, 125, 127 are generated. The encoder 117 outputs the code SiSuper coded
A composite coded data signal is generated by applying to the converted data signal.

【0010】 符号化器107、117は、それぞれの組R、Sからのコードをデータ信号1
03に適用する。組R、SがそれぞれNR個及びNS個のコードを含む場合には、
R×NS個の異なる符号化が可能である。例えば組R、Sの各々が5個のコード
を含む場合には25個の符号化が可能である。このためNRとNSの積が増加する
につれて、可能な符号化の数が増加して、少数のコード組でも多数の符号化が可
能になる。これに加えて、組R、Sを大きなコード組のサブセットとすることが
でき、そしてこれらの組には、異なるコードも同一コードも含めることができる
。このようにして、N個のコード組を用いて、N2個の異なる符号化を行うこと
ができる。
[0010] Encoders 107 and 117 convert codes from respective sets R and S into data signal 1
Apply to 03. If the sets R, S include N R and N S codes respectively,
N R × N S different encodings are possible. For example, if each of the sets R and S includes 5 codes, 25 encodings are possible. Thus, as the product of N R and N S increases, the number of possible encodings increases, allowing a large number of encodings even with a small number of code sets. In addition, the sets R, S can be subsets of a large code set, and these sets can include different codes as well as identical codes. In this way, N 2 different encodings can be performed using N code sets.

【0011】 図1には2組のコード(組R、S)での符号化を示すが、追加的なコードの組
を用いて、可能な符号化の数をさらに増加させることができる。サブコードビッ
ト113〜115を、NQ個のコードを有するコード組Qでさらに符号化すれば
、可能な符号化の数はNR×NS×NQとなる。コード組R、Sのような2つ以上
のコード組を組合わせることによって得られるコードを、ここでは「複合コード
」と称する。
Although FIG. 1 shows encoding with two sets of codes (sets R, S), additional sets of codes can be used to further increase the number of possible encodings. If the sub-code bits 113 to 115 are further encoded with a code set Q having N Q codes, the number of possible encodings is N R × N S × N Q. A code obtained by combining two or more code sets such as the code sets R and S is referred to herein as a “composite code”.

【0012】 符号化器107、117は、符号化または復号化すべき信号の種類に応じて、
電子的、音響的、または光学的な符号化器とすることができる。光学的符号化器
は、例えば米国特許出願第09/354,851号の"TIME-WAVELENGTH MULTIPLE ACCESS O
PTICAL COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD"、第09/120,959号の"SEGMENTED COMP
LEX FIBER GRATING"、第09/115,331号の"SEGMENTED TASM GRATINGS"、及び米国
特許番号第5,812,318号に記載されており、これらは参考文献として本明細書に
含める。
[0012] The encoders 107 and 117 are adapted to perform encoding or decoding according to the type of signal to be encoded or decoded.
It can be an electronic, acoustic, or optical encoder. Optical encoders are described, for example, in US patent application Ser. No. 09 / 354,851 entitled "TIME-WAVELENGTH MULTIPLE ACCESS O."
PTICAL COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD ", No. 09 / 120,959," SEGMENTED COMP
LEX FIBER GRATING ", 09 / 115,331" SEGMENTED TASM GRATINGS ", and U.S. Patent No. 5,812,318, which are incorporated herein by reference.

【0013】 以上で用いたコードRi、Siは代表例として選んだものである。より一般的に
は、コードは信号に適用すべき変調を指定する「チップ」を2つ以上含んでいる
。チップ持続時間TCだけ相対的に異なる時刻に、チップ変調を信号に適用する
。こうして、コード及びチップ持続時間によってデータ信号の符号化を指定する
。さらにスーパーコードは、チップ間の持続時間によって指定される。合計持続
時間TR、チップ数NR、及びチップ持続時間またはチップ間の遅延TRCを有する
コードRと、合計持続時間TS、チップ数NS、及びチップ持続時間またはチップ
間の遅延TSCを有するコードSとは、TR≦TSCである場合に復号化されるよう
に、実際には直交している。コードR(サブコード)及びコードS(スーパーコ
ード)から複合コードを生成することができる。複合コードはスーパーコードの
持続時間に等しい所定の持続時間を有し、そしてサブコードのチップ数とスーパ
ーコードのチップ数の積に等しい多数のチップを有する。複合コードのチップ持
続時間はサブコードのチップ持続時間に等しい。複合コードでは、サブコードで
のチップ数に等しい回数だけサブコードが繰り返される。
The codes R i and S i used above are selected as typical examples. More generally, a code includes more than one "chip" that specifies the modulation to be applied to the signal. At times that are relatively different by the chip duration T C , chip modulation is applied to the signal. Thus, the coding of the data signal is specified by the code and the chip duration. Further, the supercode is specified by the duration between chips. Code R with total duration T R , number of chips N R , and chip duration or inter-chip delay T RC , and total duration T S , number of chips N S , and chip duration or inter-chip delay T SC Are actually orthogonal so that they can be decoded if T R ≦ T SC . A composite code can be generated from the code R (subcode) and the code S (supercode). The composite code has a predetermined duration equal to the duration of the supercode, and has a number of chips equal to the product of the number of chips of the subcode and the number of chips of the supercode. The chip duration of the composite code is equal to the chip duration of the subcode. In the composite code, the subcode is repeated a number of times equal to the number of chips in the subcode.

【0014】 特定の複合コードで符号化したデータ信号が、これに整合する復号化用の複合
コードでのみ復号化されるように、コード組と、スーパーコード及びサブコード
(及びサブ−サブコード)のチップ持続時間とを選択することが好ましい。不整
合の復号化コードでの復号化は、ノイズ的な背景信号あるいは低振幅の「副ロー
ブ」または「クロストーク」を生成するに過ぎない。
A code group, a super code and a sub code (and a sub-sub code) so that a data signal encoded with a specific composite code is decoded only with a decoding composite code that matches the code signal. It is preferable to select the chip duration. Decoding with mismatched decoding codes only produces a noisy background signal or low amplitude "side lobes" or "crosstalk".

【0015】 スーパーコードとサブコードの間に時間的直交性(即ち低振幅の相互相関及び
ノイズ的な背景信号)があれば、コード組のコードどうしが十分に直交する場合
には、少数のチップを有するコード組から、十分な直交性の複合コード組を生成
することができる。複合コード組の選択したコードをスーパーコードとして用い
て、複合コード組の他の選択したコードをサブコードとして用いることによって
、複合コード組におけるコードを生成することができる。複合コード組は、スー
パーコード及びサブコードのすべての組合わせから構成される。例えばコード組
が、各々がNm個のチップを含むM個のコードを有する場合には、複合コード組
は、各々がNm×Nm個のチップを有するM×M個のコードを含む。
If there is temporal orthogonality between the supercode and the subcode (ie, low-amplitude cross-correlation and a noise-like background signal), if the codes of the code set are sufficiently orthogonal, a small number of chips Can be generated from the code set having By using the selected code of the composite code set as a supercode and using the other selected code of the composite code set as a subcode, a code in the composite code set can be generated. The composite code set is composed of all combinations of supercode and subcode. For example, if the code set has M codes each including N m chips, the composite code set includes M × M codes each having N m × N m chips.

【0016】 図2Aに、{1,1,0,1,1}で表わすことができる5チップのサブコー
ドで符号化した後の単一のデータビットを示す。このデータビットは、遅延時間
RCだけ相対的に遅延した5つの部分に分割することができる。このコードでは
「0」に対応する1つの部分がデータパルス振幅を有しない。
FIG. 2A shows a single data bit after being encoded with a 5-chip subcode that can be represented by {1,1,0,1,1}. This data bit can be divided into five parts that are relatively delayed by a delay time TRC . In this code, one part corresponding to "0" has no data pulse amplitude.

【0017】 図2Bに、{1,1,1,0,1}で表わすことができる5チップのスーパー
コードで符号化したデータビットを示す。サブコード化したデータビットをスー
パーコードの非0チップ毎に1回繰り返して、各サブコードのビットに、対応す
るスーパーコードチップに関連するコード値を乗算する。スーパーコード及びサ
ブコード共に持続時間がほぼ同一であるという時間特性を有するが、(スーパー
コードについての)チップ間隔の特性は、サブコード全体の持続時間よりも大き
く、このためTR≦TSCであり、ここにTRはサブコードの持続時間であり、TSC はスーパーコードのチップ間隔である。図2Aのサブコードの合計持続時間は、
スーパーコードのチップ間の間隔以下である。
FIG. 2B shows data bits encoded with a 5-chip supercode, which can be represented by {1,1,1,0,1}. The sub-coded data bits are repeated once for each non-zero chip of the super code, and the bits of each sub code are multiplied by the code value associated with the corresponding super code chip. Although both the supercode and the subcode have a time characteristic of approximately the same duration, the characteristics of the chip spacing (for the supercode) are larger than the duration of the entire subcode, so that T R ≦ T SC Where T R is the duration of the subcode and T SC is the chip spacing of the supercode. The total duration of the subcode of FIG. 2A is:
It is less than the interval between chips of the super code.

【0018】 図2Cに、それぞれ図2A、図2Bの符号化を行うサブコード及びスーパーコ
ードで符号化した後のデータビットを示す。図2Cの符号化は、このサブコード
及びスーパーコードで規定した複合コードでの符号化と等価なものである。
FIG. 2C shows data bits after being encoded by the subcode and the supercode for performing the encoding shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. The encoding in FIG. 2C is equivalent to the encoding with the composite code defined by the subcode and the supercode.

【0019】 複合コードを生成するための手順を、図1及び図2A〜図2Cに示す2つの連
続するレベル以上に拡張して、より長い複合コードを提供する3つ以上のレベル
を含めることができる。さらに、スーパーコード及びサブコードを規定するため
に用いるコード毎に異なる数のチップを有するコード組で、複合コード組を生成
することができる。
Extending the procedure for generating composite code beyond two consecutive levels shown in FIGS. 1 and 2A-2C to include three or more levels that provide longer composite code it can. Further, a composite code set can be generated with a code set having a different number of chips for each code used to define a supercode and a subcode.

【0020】 複合コードを生成するための光学的符号化器及び復号化器には、以上に引用し
た参考文献に開示されているものを含めることができる。これらの参考文献に記
述されている線形スペクトルフィルタリング技術を用いて、複合コードを光学的
に、光データ流上に符号化および復号化することができる。光サーキュレータ及
び反射型ファイバブラッグ格子を用いた好適な符号化器/復号化器について以下
に説明する。他の符号化器/復号化器はビームスプリッタまたは回折格子を用い
て、サブコード及びスーパーコード共に、同時に符号化または復号化する。これ
に加えて、サブコード及びスーパーコードは、いかなる順序でも、あるいは同時
に符号化または復号化することができ、そしてサブコード化またはスーパーコー
ド化の演算は、単一箇所でも異なる箇所でも実行することができる。
Optical encoders and decoders for generating the composite code can include those disclosed in the references cited above. Using the linear spectral filtering techniques described in these references, the composite code can be optically encoded and decoded onto the optical data stream. A preferred encoder / decoder using an optical circulator and a reflective fiber Bragg grating is described below. Other encoders / decoders use a beam splitter or diffraction grating to simultaneously encode or decode both subcodes and supercodes. In addition, sub-codes and super-codes can be encoded or decoded in any order or at the same time, and the sub-coding or super-coding operations may be performed at a single point or at different points. Can be.

【0021】 図2D、図2Eに、図2A〜図2Cのコードを用いた2段階の光学的符号化を
示す。図2Dに、選択したサブコードを符号化すべく選択された光サーキュレー
タ213及びファイバブラッグ格子215を具えたサブコード符号化器211に
よって受信される単発の入力データパルス201を示す。サブコード化したデー
タパルス217は、光サーキュレータの出力ポート219を通ってサブコード符
号化器211から出力される。図2Eに示すように、スーパーコード符号化器2
31はサブコード化したデータパルス217を受信する。スーパーコード符号化
器231は、光サーキュレータ233、及び選択したスーパーコードを符号化す
るファイバブラッグ格子235を具えている。スーパーコード符号化器231に
よって生成されるデータパルス241は複合コードに従って符号化される。
FIGS. 2D and 2E show two-stage optical encoding using the codes of FIGS. 2A to 2C. FIG. 2D shows a single shot input data pulse 201 received by a subcode encoder 211 with an optical circulator 213 and a fiber Bragg grating 215 selected to encode the selected subcode. The sub-coded data pulse 217 is output from the sub-code encoder 211 through the output port 219 of the optical circulator. As shown in FIG. 2E, the super code encoder 2
31 receives the sub-coded data pulse 217. The supercode encoder 231 includes an optical circulator 233 and a fiber Bragg grating 235 for encoding the selected supercode. The data pulse 241 generated by the super code encoder 231 is encoded according to the composite code.

【0022】 図2F、図2Gに2段階の光学的復号化を示す。図2Fに、複合コードに符号
化したデータパルス241を受信するスーパーコード復号化器243を示す。ス
ーパーコード復号化器243は、光サーキュレータ251及びファイバブラッグ
格子253を具えている。復号化すべきスーパーコードに対応するようにファイ
バブラッグ格子253を選択する。ファイバブラッグ格子253は、データパル
ス241からスーパーコードを除去して、結果的に得られる、スーパーコードを
復号化したデータパルス254が、出力ポート255経由で出力される。データ
パルス254は、サブコードに符号化したデータパルスに対応する。ファイバブ
ラッグ格子253が、データパルス241のスーパーコードに整合しないスーパ
ーコードを復号化する場合には、スーパーコード復号化器243の出力はノイズ
的なもの、即ち低パワーの信号となる。
FIGS. 2F and 2G show two-stage optical decoding. FIG. 2F shows a supercode decoder 243 that receives the data pulse 241 encoded in the composite code. The super code decoder 243 includes an optical circulator 251 and a fiber Bragg grating 253. The fiber Bragg grating 253 is selected to correspond to the supercode to be decoded. The fiber Bragg grating 253 removes the super code from the data pulse 241, and the resulting super code decoded data pulse 254 is output via the output port 255. Data pulse 254 corresponds to the data pulse encoded in the subcode. When the fiber Bragg grating 253 decodes a super code that does not match the super code of the data pulse 241, the output of the super code decoder 243 becomes a noise-like signal, that is, a low-power signal.

【0023】 図2Gに、サブコード化したデータパルス254を受信するサブコード復号化
器261を示す。サブコード復号化器261は、選択したサブコードを復号化す
るための光サーキュレータ263及びファイバブラッグ格子265を具えている
。復号化したデータパルス271は、光サーキュレータ263の出力ポート26
0を通ってサブコード復号化器から出力される。ファイバブラッグ格子265に
整合するサブコードでデータパルス254を符号化した場合には、サブコードが
ストリップ(解除)されて、サブコード復号化器261の出力は未符号化の光デ
ータパルスとなる。データパルス254のサブコードがサブコード復号化器26
1のサブコードに整合しない場合には、サブコード復号化器261の出力はノイ
ズ的なもの、即ち低パワーの信号となる。
FIG. 2G shows a sub-code decoder 261 that receives the sub-coded data pulses 254. The subcode decoder 261 comprises an optical circulator 263 and a fiber Bragg grating 265 for decoding the selected subcode. The decoded data pulse 271 is output from the output port 26 of the optical circulator 263.
0 and output from the subcode decoder. If the data pulse 254 is encoded with a sub-code that matches the fiber Bragg grating 265, the sub-code is stripped (released) and the output of the sub-code decoder 261 becomes an uncoded optical data pulse. The subcode of the data pulse 254 is
If the subcode does not match the subcode 1, the output of the subcode decoder 261 becomes a noise-like signal, that is, a low-power signal.

【0024】 図3Aは、サブコードを符号化または復号化するためのセグメント化したファ
イバブラッグ格子(「fBg」)301の図である。fBg301は格子セグメ
ント305及びファイバ長355を具えている。格子セグメント305は、米国
特許出願第09/120,959号に記載のような、ファイバコアまたはクラッドの屈折率
の周期的な変化を有する。格子セグメント305及びファイバ長407は方向3
07に沿って、サブコードチップ時間TRCに対応する長さに延在する。fBg3
01は5つのチップセグメント311〜315を有して、符号R={1,1,0
,1,1}を符号化する。
FIG. 3A is a diagram of a segmented fiber Bragg grating (“fBg”) 301 for encoding or decoding a subcode. fBg 301 comprises a grating segment 305 and a fiber length 355. The grating segments 305 have a periodic change in the refractive index of the fiber core or cladding, as described in US patent application Ser. No. 09 / 120,959. Grating segment 305 and fiber length 407 are in direction 3
Along the 07, extending a length corresponding to the subcode chip time T RC. fBg3
01 has five chip segments 311 to 315, and the code R = {1,1,0
, 1,1}.

【0025】 図3Bは、スーパーコードを符号化または復号化するためのfBg351の図
である。fBg351は格子セグメント353を具え、ファイバ長355を有す
る。格子セグメント353の各々は、fBg351のTRCに対応する長さを有す
るが、チップ数×TRC、即ち例えば5TRCに対応する長さだけ互いに分離されて
いる。fBg351は5チップのサブコードを符号化するものであり、5つのチ
ップセグメント361〜365を有する。
FIG. 3B is a diagram of fBg 351 for encoding or decoding a supercode. fBg 351 comprises a grating segment 353 and has a fiber length 355. Each grid segment 353 has a length corresponding to T RC of FBg351, by a length corresponding to the number of chips × T RC, i.e. for example 5T RC are separated from each other. The fBg 351 encodes a 5-chip subcode, and has five chip segments 361 to 365.

【0026】 効率的なサブコード及びスーパーコードの符号化/復号化のために、整合する
サブコード及びスーパーコードのfBgについては、格子セグメント長をほぼ等
しくする。これに加えて、スーパーコード格子351のチップセグメント361
〜365の空間的周期を、サブコード格子301の合計長より大きくする。この
ガイドラインは、サブコード及びスーパーコードのfBgの帯域幅を整合させた
ことの結果によるものである。またサブコードの合計持続時間は、サブコードチ
ップ(即ちチップセグメント361〜365)の持続時間以下であることが好ま
しい。同様のガイドラインが、サブコード及びスーパーコードを符号化及び復号
化するための他の線形スペクトルフィルタリングデバイスにも適合する。
For efficient subcode and supercode encoding / decoding, the lattice segment lengths for the matching subcode and supercode fBg are approximately equal. In addition to this, the chip segment 361 of the supercode grid 351
The spatial period of ~ 365 is made larger than the total length of the subcode grating 301. This guideline is the result of matching the bandwidth of the subcode and supercode fBg. Further, the total duration of the subcode is preferably equal to or less than the duration of the subcode chip (that is, the chip segments 361 to 365). Similar guidelines apply to other linear spectral filtering devices for encoding and decoding subcodes and supercodes.

【0027】 図4は、多数の別々な複合コードのいずれをも入力データパルスに適用するこ
とが可能なスイッチ式符号化器400の図である。(対応するスイッチ式復号化
器も同様の構造を有する。)図4のスイッチ式符号化器400は、変調データ源
401からの単発データパルス402または多数のデータパルスを、光サーキュ
レータ403で受信する。光サーキュレータ403はこのデータパルスを1×1
0個のスイッチ405に送達して、アドレスセレクタ406による制御で、スイ
ッチ405はこのデータパルスを、10セグメントのファイバブラッグ格子40
7〜416のうちの1つに選択的に指向させる。ファイバブラッグ格子(fBg
)407〜416を選択して、選択したスーパーコードを符号化する。
FIG. 4 is a diagram of a switched encoder 400 that can apply any of a number of separate composite codes to an input data pulse. (The corresponding switched decoder also has a similar structure.) The switched encoder 400 of FIG. 4 receives a single data pulse 402 or multiple data pulses from a modulated data source 401 at an optical circulator 403. . The optical circulator 403 converts this data pulse to 1 × 1
The switch 405 transmits the data pulse to the 10-segment fiber Bragg grating 40 under the control of the address selector 406.
7-416. Fiber Bragg grating (fBg
) Select 407-416 to encode the selected supercode.

【0028】 スーパーコードの符号化の後に、サーキュレータ403は、fBg407〜4
16によって供給されたスーパーコード化したデータパルス422を光サーキュ
レータ421に指向させる。サーキュレータ421はパルス422を1×10個
のスイッチ430に指向させて、アドレスセレクタ406が指示する通りに、ス
イッチ430はこのデータパルスを、10セグメントのファイバブラッグ格子4
31〜440のうちの1つに選択的に指向させる。そして複合コード化したパル
スを生成して、サーキュレータ421によって出力443に指向させる。10個
のスーパーコード及び10個のサブコードの各々から(即ち、fBg407〜4
16及びfBg431〜440のそれぞれから)1つを選択することによって、
100個の複合コードを適用することができる。
After the encoding of the super code, the circulator 403
The supercoded data pulse 422 provided by 16 is directed to an optical circulator 421. The circulator 421 directs the pulse 422 to 1 × 10 switches 430, and the switch 430 divides the data pulse into a 10-segment fiber Bragg grating 4 as indicated by the address selector 406.
Selectively direct one of 31-440. Then, a composite coded pulse is generated and directed to the output 443 by the circulator 421. From each of the 10 supercodes and 10 subcodes (ie, fBg 407-4
16 and fBg 431-440, respectively, by selecting one
100 composite codes can be applied.

【0029】 NチップのコードCは、光信号に適用すべき複素数または実数のチップ変調C i の集合{C1,...,CN}として好適に表現することができる。これらのチ
ップ変調に加えて、k番目のチップには変調exp(-jωkT)を含める。時間的に隣
接するチップを有するサブコードに対してはT=Tchipとし、スーパーコードに
対してはT=TDchipとし、ここでTDchipは時間的なチップ間隔である。
The code C of N chips is a complex or real chip modulation C to be applied to the optical signal. i The set {C1,. . . , CN}. These
In addition to the top modulation, the kth chip contains the modulation exp (-jωkT). Next in time
T = T for subcodes with adjacent chipschipAnd into the super code
For T = TDchipAnd where TDchipIs the temporal chip interval.

【0030】 図5Aは、分布帰還型(DFB)レーザを具えた好適な送信機501の図であ
り、これは電気データ信号505を受信して、光データ信号507を発生するも
のである。図5Aに示すように、電気データ信号505及び光データ信号507
は振幅変調した2進の信号である。DFBレーザ503が発生する光データ信号
507は、ほぼBWpulse=35GHzの光学的帯域幅を有する、持続時間がおよそT pulse =25psの一連のレーザパルス509または「ビット」から構成される。D
FBレーザ503は約2.5Gbit/sの反復速度でレーザパルス509を放出する。
レーザパルスの各々は通常、電気データ信号505における「1」ビットに対応
し、「0」ビットに対してはレーザパルスを放出しない。DFBレーザ503を
光変調器と共に用いて、DFBレーザ503が一連のレーザパルスを、選択した
ビットレートで放出し、変調器がこれらのパルスを選択的に吸収するか、さもな
ければ電気データ信号505に従ってこれらのパルスを変調するようにする。符
号化器511は光データ信号507を受信して、光ファイバ515上で送信する
複合コード化した光信号513を発生する。この符号化器は符号選択入力517
を具え、これを通してi番目のサブコード及びj番目のスーパーコードを選択す
る。
FIG. 5A is a diagram of a preferred transmitter 501 with a distributed feedback (DFB) laser.
Which receives an electrical data signal 505 and generates an optical data signal 507.
It is. As shown in FIG. 5A, the electrical data signal 505 and the optical data signal 507
Is an amplitude-modulated binary signal. Optical data signal generated by DFB laser 503
507 is almost BWpulse= 35 GHz duration, with an optical bandwidth of approximately T pulse = 25 ps consisting of a series of laser pulses 509 or "bits". D
The FB laser 503 emits a laser pulse 509 at a repetition rate of about 2.5 Gbit / s.
Each of the laser pulses typically corresponds to a “1” bit in the electrical data signal 505
However, no laser pulse is emitted for the “0” bit. DFB laser 503
Used with an optical modulator, the DFB laser 503 selected a series of laser pulses.
Emit at the bit rate and the modulator selectively absorbs these pulses or
If so, these pulses are modulated according to the electrical data signal 505. Mark
The encoder 511 receives the optical data signal 507 and transmits it on the optical fiber 515.
A composite coded optical signal 513 is generated. This encoder has a code select input 517
Through which the ith subcode and the jth supercode are selected.
You.

【0031】 図5Bに示すように、符号化器511は光サーキュレータ521、523、光
スイッチ525、527、及びファイバブラッグ格子531〜536を具えてい
る。光サーキュレータ521は光データ信号507を光スイッチ525に指向さ
せる。光スイッチ525は入力541に応答して、光データパルス507をいく
つかの出力ポート543〜545(それぞれj=1,2,または3に対応する)
に指向させる。図5Bに示すように、光スイッチ525は、それぞれファイバブ
ラッグ格子531〜533に接続された3個の出力543〜545を有する。フ
ァイバブラッグ格子531〜533は、各サブコードを入力の光信号507に符
号化する。ファイバブラッグ格子531が選択されると(j=1)、ファイバブ
ラッグ格子531は光信号507を反射してサーキュレータ521に戻して、サ
ブコード化した光信号を発生する。サーキュレータ521はこのサブコード化し
た光信号をサーキュレータ523に指向させて、サーキュレータ523はこのサ
ブコード化した光信号を光スイッチ527に指向させる。光スイッチ527はi
番目(i=1,2,3)のスーパーコードの選択を可能にする入力551に応答
して、ファイバブラッグ格子534〜536から対応するファイバブラッグ格子
を選択する。図5Bでは、i=1に対応する、即ちファイバブラッグ格子534
に対応するスーパーコードを選択している。ファイバブラッグ格子534はサブ
コード化した光信号を反射して、スーパーコード化及びサブコード化した(即ち
複合コード化した)光信号を発生し、この光信号は光スイッチ527、光サーキ
ュレータ523、及びファイバ515に戻るように指向される。
As shown in FIG. 5B, the encoder 511 includes optical circulators 521 and 523, optical switches 525 and 527, and fiber Bragg gratings 531 to 536. Optical circulator 521 directs optical data signal 507 to optical switch 525. Optical switch 525 responds to input 541 by sending optical data pulse 507 to several output ports 543-545 (corresponding to j = 1, 2, or 3, respectively).
Orient to. As shown in FIG. 5B, the optical switch 525 has three outputs 543-545 connected to fiber Bragg gratings 531-533, respectively. The fiber Bragg gratings 531 to 533 encode each subcode into an input optical signal 507. When the fiber Bragg grating 531 is selected (j = 1), the fiber Bragg grating 531 reflects the optical signal 507 back to the circulator 521 to generate a sub-coded optical signal. The circulator 521 directs the sub-coded optical signal to the circulator 523, and the circulator 523 directs the sub-coded optical signal to the optical switch 527. The optical switch 527 is i
A corresponding fiber Bragg grating is selected from the fiber Bragg gratings 534-536 in response to an input 551 enabling selection of the (i = 1,2,3) th supercode. In FIG. 5B, corresponding to i = 1, ie, fiber Bragg grating 534
The super code corresponding to is selected. Fiber Bragg grating 534 reflects the sub-coded optical signal to generate a super-coded and sub-coded (ie, composite coded) optical signal that is converted to optical switch 527, optical circulator 523, and It is directed back to fiber 515.

【0032】 好適な実施例では、それぞれi=j=1、2、3に対応する3つの3チップコ
ードの組{1,−1,1}、{1,−1,−1}、及び{1,1,1}を、サブ
コード及びスーパーコードに用いる。これらのコードから、各々が9個のチップ
に対応する9つの複合コードを形成する。これら9つの9チップコードの完全な
組は次の通りである。 表1 サブコード及びスーパーコードとして共に用いられる3チップコード{1,−
1,1}、{1,−1,−1}、及び{1,1,1}で生成した複合コード i j コード 1 1 {1,−1,1,−1,1,−1,1,−1,1} 1 2 {1,−1,−1,−1,1,1,1,−1,−1,1} 1 3 {1,1,1,−1,−1,−1,1,1,1} 2 1 {1,−1,1,−1,1,−1,−1,1,−1} 2 2 {1,−1,−1,−1,1,1,−1,1,1} 2 3 {1,1,1,−1,−1,−1,−1,−1,−1} 3 1 {1,−1,1,1,−1,1,1,−1,1} 3 2 {1,−1,−1,1,−1,−1,1,−1,−1} 3 3 {1,1,1,1,1,1,1,1,1} サブコードについては、光データ信号のビット持続時間以下のチップ時間遅延
subを選択し、即ちTsubを25ps以下にする。ここでは便宜上Tsubを25psに選
定する。
In a preferred embodiment, three 3-chip code sets {1, -1, 1}, {1, -1, -1}, and {, respectively, corresponding to i = j = 1, 2, 3 respectively. 1,1,1} is used for the subcode and the supercode. From these codes, nine composite codes are formed, each corresponding to nine chips. The complete set of these nine 9-chip codes is as follows: Table 1 Three-chip code # 1,-used together as subcode and supercode
1, 1}, {1, -1, -1}, and a composite code i j code 1 1 {1, -1, 1, -1, 1, -1, -1, 1 generated by {1, 1, 1} , −1,1} 12 {1, −1, −1, −1,1,1,1, −1, −1,1} 13 {1,1,1, −1, −1, −− 1,1,1,1} 2 1 {1, -1,1, -1,1, -1, -1, -1, -1, -1,} 2 2 {1, -1, -1, -1, -1,1, 1, -1,1,1} 23 {1,1,1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1} 31 {1, -1,1,1, -1 , 1,1, -1,1} 32 {1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,1, -1, -1} 33 {1,1,1,1,1,1 For the 1,1,1,1} sub-code, a chip time delay T sub less than the bit duration of the optical data signal is selected, that is, T sub is less than 25 ps. Here for convenience selected T sub to 25 ps.

【0033】 図6Aは、ファイバブラッグ格子531〜533のいずれかのようなファイバ
ブラッグ格子601の図であり、これは上述の3チップコードから選択したサブ
コードの符号化用のものである。ファイバブラッグ格子601は格子セグメント
603〜605を具え、それぞれのコア607内の屈折率が周期的に変化する。
代案の構成では、屈折率の変化がクラッド領域609内で生じるようにすること
ができる。光信号はファイバブラッグ格子601のz軸に沿って伝播する。
FIG. 6A is a diagram of a fiber Bragg grating 601, such as any of the fiber Bragg gratings 531-533, for encoding a subcode selected from the three-chip code described above. The fiber Bragg grating 601 comprises grating segments 603-605, wherein the refractive index in each core 607 varies periodically.
In an alternative configuration, a change in the refractive index can occur in the cladding region 609. The optical signal propagates along the z-axis of the fiber Bragg grating 601.

【0034】 図6Bは、格子セグメント603〜605の反射率の変化のグラフである。フ
ァイバブラッグ格子601では、光データ信号がt=100Lps/cmによって与えら
れる時間tで距離Lを伝播する。(この関係はシリカベースの光ファイバでは通
常のものである。)T=25psの3チップサブコードに対しては、ファイバブラッ
グ格子601の格子セグメント603〜605の各々が長さ2.5mmであり(25ps/
(100ps/cm))、合計長は7.5mmとなる。ブラッグ格子はセグメント603〜60
5内で規定され、各々の屈折率は光データ信号の波長λ及びファイバコア607
の屈折率ncoreに応じた周期で周期的に変化する。遠隔通信用ファイバではnco re は通常ncore=1.5である。1550nmのDFB波長に対しては、格子周期が約516
nmである。
FIG. 6B is a graph of the change in reflectance of the grating segments 603-605. In the fiber Bragg grating 601, an optical data signal propagates a distance L at a time t given by t = 100 Lps / cm. (This relationship is normal for silica based optical fibers.) For a three-chip subcode of T = 25 ps, each of the grating segments 603-605 of the fiber Bragg grating 601 is 2.5 mm long ( 25ps /
(100ps / cm)), the total length is 7.5mm. Bragg gratings are segments 603-60
5, each index of refraction is the wavelength λ of the optical data signal and the fiber core 607.
Periodically changes with a period corresponding to the refractive index n core of N co re in telecommunication fiber is usually n core = 1.5. For a DFB wavelength of 1550 nm, the grating period is about 516
nm.

【0035】 ファイバブラッグ格子601は、セグメント603〜605内における屈折率
の空間的な変動の相対的な位相ずれにもとづいて選択したコードで光信号を符号
化する。図6Bに示すように、ファイバセグメント604はファイバセグメント
603、605に対して180度の位相ずれがあり、これらのセグメントはサブコ
ード{1,−1,1}に対応する。(絶対的な位相基準を指定する場合には、こ
のコード及び他のコードを絶対位相並びに位相差で指定することができる。)
The fiber Bragg grating 601 encodes an optical signal with a code selected based on the relative phase shift of the spatial variation of the refractive index within the segments 603-605. As shown in FIG. 6B, the fiber segment 604 has a 180 degree phase shift with respect to the fiber segments 603 and 605, and these segments correspond to the subcodes {1, -1, 1}. (If an absolute phase reference is specified, this code and other codes can be specified by absolute phase and phase difference.)

【0036】 図6Cは、ファイバブラッグ格子534〜536のような、スーパーコードの
符号化用のファイバブラッグ格子651(スーパーコードファイバ)の図である
。スーパーコードファイバ651は、レーザのパルス幅及び帯域幅にもとづいて
選択した屈折率の変化を有する格子セグメント653〜655を具えている。図
6Cに示すように、これらの格子セグメント長は、サブコード格子セグメント長
2.5mmに等しくなるように選択する。サブコード格子セグメントの間隔は、隣接
するチップ間の時間遅延が、サブコード化したレーザパルスに十分またがるよう
に選択する。サブコードの合計持続時間が7.5mmのファイバブラッグ格子長に対
応するので、スーパーコード格子セグメントはTSCに対応する7.5mmの間隔を有
する。スーパーコード格子651の格子セグメントはサブコード格子セグメント
603〜605と同様であり、同じ空間的周期Λ及び同じ相対位相を有し、即ち
セグメント654はセグメント653、655から位相が180度ずれているが、
この位相差は図6Dに示していない。
FIG. 6C is a diagram of a fiber Bragg grating 651 (supercode fiber) for supercode encoding, such as fiber Bragg gratings 534-536. The supercode fiber 651 comprises grating segments 653-655 having a change in refractive index selected based on the pulse width and bandwidth of the laser. As shown in FIG. 6C, these lattice segment lengths are the subcode lattice segment lengths.
Choose to be equal to 2.5mm. The spacing of the subcode grating segments is chosen such that the time delay between adjacent chips is well over the subcoded laser pulse. Since the total duration of the subcodes corresponds to a fiber Bragg grating length of 7.5 mm, the supercode grating segments have a spacing of 7.5 mm corresponding to T SC . The grating segments of supercode grating 651 are similar to subcode grating segments 603-605 and have the same spatial period Λ and the same relative phase, ie, segment 654 is 180 degrees out of phase with segments 653,655. ,
This phase difference is not shown in FIG. 6D.

【0037】 図7は、図5Bの符号化器が発生する複合コード化した光信号を復号化して、
電気信号に変換する受信機701の図である。受信機701は、ファイバブラッ
グ格子705〜710を含む復号化器703を具え、これらのファイバブラッグ
格子を選択して、図5Bの符号化器が符号化した複合コードを復号化する。これ
に加えて、受信機701は光検出器711、増幅器713、及びしきい値電子回
路715を具えている。光検出器711は光信号を電気信号に変換し、しきい値
電子回路715は、復号化した光信号に対応する電気信号を、副ローブ及び/ま
たはノイズ的な背景信号を減衰させて供給する。
FIG. 7 illustrates decoding of the composite coded optical signal generated by the encoder of FIG. 5B,
It is a figure of the receiver 701 which converts into an electric signal. Receiver 701 includes a decoder 703 that includes fiber Bragg gratings 705-710 and selects these fiber Bragg gratings to decode the composite code encoded by the encoder of FIG. 5B. In addition, receiver 701 includes photodetector 711, amplifier 713, and threshold electronics 715. The photodetector 711 converts the optical signal into an electrical signal, and the threshold electronic circuit 715 supplies an electrical signal corresponding to the decoded optical signal with the side lobe and / or noise-like background signal attenuated. .

【0038】 復号化器のファイバ格子705〜710を選択して、符号化器が使用した複合
コード(サブコードとスーパーコードの組合わせ)を復号化する。復号化器のフ
ァイバ格子705〜710は符号化に用いたコードCに対応し、かつDi=Cnc- i * なるコードDに対応する。中程度または低い格子セグメント反射率を有するフ
ァイバブラッグ格子については、復号化器の格子は符号化器の格子と同一にする
が、符号化及び復号化すべき光信号が異なる方向からファイバブラッグ格子に入
力されるようにする。例えば、ファイバブラッグ格子705の端721を復号化
用の入力として用い、端723を符号化用の入力として用いる。あるいはまた、
端721、723を、それぞれ符号化用及び復号化用の入力として用いることが
できる。
The fiber gratings 705 to 710 of the decoder are selected to decode the composite code (combination of subcode and supercode) used by the encoder. Fiber gratings 705 to 710 of the decoder corresponds to the code C used in coding, and corresponding to D i = C nc- i * becomes code D. For fiber Bragg gratings with medium or low grating segment reflectivity, the decoder grating is identical to the encoder grating, but the optical signal to be encoded and decoded is input to the fiber Bragg grating from different directions. To be done. For example, the end 721 of the fiber Bragg grating 705 is used as an input for decoding, and the end 723 is used as an input for encoding. Alternatively,
Ends 721 and 723 can be used as inputs for encoding and decoding, respectively.

【0039】 復号化器703は、光サーキュレータ727、729及び光スイッチ731、
733を具えている。これらの光スイッチは、複合コードを復号化するためのj
番目のサブコード及びi番目のスーパーコードに応答する。これにより、復号化
器703が再構成(組み替え)可能となる。再構成可能な符号化、復号化が不必
要な場合には、光信号を複合コードで符号化する単一のファイバブラッグ格子を
設けることができ、そして整合する単一のファイバブラッグ格子が、この複合コ
ードを復号化する役割を果たすことができる。サブコード及びスーパーコード用
に別々のファイバブラッグ格子を設けることが、再構成可能な符号化に有効であ
る。
The decoder 703 includes optical circulators 727 and 729 and an optical switch 731,
733. These optical switches provide j for decoding the composite code.
Respond to the ith subcode and the ith supercode. As a result, the decoder 703 can be reconfigured (rearranged). If reconfigurable encoding and decoding is not required, a single fiber Bragg grating that encodes the optical signal with a composite code can be provided, and a single matching fiber Bragg grating It can serve to decrypt the composite code. Providing separate fiber Bragg gratings for subcodes and supercodes is useful for reconfigurable coding.

【0040】 N個のチップを有するコードC(サブコードまたはスーパーコードのいずれで
も)、即ちC={C1,C2,...,CN}の復号化はコードD={D1,D2
...,DN}で達成することができ、ここでDi=CN-i *であり。「*」は複素
共役数を表わす。そして復号化した光信号Edecodeは、すべてのチップにわたる
総計(または積分値)となり、即ちEdecode=ΣCij-iとなる。この総計は、
相互相関と同様のものである。
A code C having N chips (whether a subcode or a supercode), ie, C = {C 1 , C 2 ,. . . , C N } are decoded by the code D = {D 1 , D 2 ,
. . . , D N }, where D i = C Ni * . “*” Represents a complex conjugate number. Then, the decoded optical signal E decode becomes the total (or integrated value) over all the chips, that is, E decode = ΣC i D ji . This sum is
Similar to cross-correlation.

【0041】 図8A、図8Bには、それぞれ整合する復号化器及び不整合の復号化器で発生
させた、復号化した光信号を示す。図8Aの、整合する復号化出力信号は、入力
レーザパルスに対応する相関のピーク803を有する。また整合する復号化出力
の、1つ以上の副ローブ805及びノイズ的な背景信号には、いくらかのパワー
がある。これとは対照的に、図8Bの、不整合の復号化出力は、ノイズ的な背景
信号811に挿入された副ローブのピーク809を有する。
FIGS. 8A and 8B show decoded optical signals generated by a matching decoder and a mismatching decoder, respectively. The matched decoded output signal of FIG. 8A has a correlation peak 803 corresponding to the input laser pulse. There is also some power in the matched decoding output, one or more sidelobes 805 and the noisy background signal. In contrast, the mismatched decoded output of FIG. 8B has a side lobe peak 809 inserted into the noisy background signal 811.

【0042】 例示のため、以上では3チップ及び5チップについての、構成可能な符号化及
び復号化について記述した。より多数のチップ及び種々の符号化方法(例えば位
相コード、あるいは多レベルの位相及び/または振幅コード)を用いることがで
きる。より多数のチップを有するコードは一般に、より小さいクロストーク(副
ローブの振幅及びノイズ的な背景信号の振幅を低減した)を発生し、より多数の
光信号を単一の光ファイバ上に符号化できるようにする。より多数のチャネルは
、より多数の回折格子を有するファイバ格子コードを必要とし、より高価かつよ
り実現困難になりうる。多くのアプリケーションにとっては、チャネル数はこれ
らの要因を考慮して選択する。
For purposes of illustration, configurable encoding and decoding has been described above for three and five chips. More chips and different encoding methods (eg, phase codes or multi-level phase and / or amplitude codes) can be used. Codes with more chips generally produce less crosstalk (reduced side lobe amplitude and noise-like background signal amplitude) and encode more optical signals onto a single optical fiber. It can be so. A larger number of channels requires fiber grating codes with a larger number of gratings, which can be more expensive and more difficult to achieve. For many applications, the number of channels is chosen in consideration of these factors.

【0043】 図9A〜図9Cに、復号化した光信号901、903、905を示し、これら
は複合コード化した光信号({1,−1,−1}でコード化したもの)を、それ
ぞれコード{1,−1,1}、{1,−1,−1}、及び{1,1,1}で復号
化することによって発生したものである。不整合のコードでの復号化に関連する
最大パワーは「クロストーク」または「副ローブ」と称される。図9A及び図9
Cに示すように、これらのコードに対するクロストークは4である。整合するコ
ードでの復号化で発生するパワーを復号化信号レベルと称する。図9Bに示すよ
うに、これらのコードに対する復号化信号レベルは9である。
FIGS. 9A to 9C show decoded optical signals 901, 903, and 905, each of which is a composite coded optical signal (encoded by {1, −1, −1}). It is generated by decoding with codes {1, -1, 1}, {1, -1, -1}, and {1, 1, 1}. The maximum power associated with decoding with mismatched codes is referred to as "crosstalk" or "side lobes". 9A and 9
As shown in C, the crosstalk for these codes is four. The power generated by decoding with matching codes is called the decoded signal level. As shown in FIG. 9B, the decoded signal level for these codes is nine.

【0044】 図10A〜図10Cに、復号化した光信号1001、1003、1005を示
し、これらは複合コード化した光信号({1,−1,−1}でコード化したもの
)を、それぞれコード{1,−1,1}、{1,−1,−1}、及び{1,1,
1}で復号化することによって発生したものである。不整合のコードでの復号化
に関連する最大パワーは「クロストーク」または「副ローブ」と称される。図1
0Cに示すように、これらのコードに対するクロストークは36である。整合す
るコードでの復号化で発生するパワーを復号化信号レベルと称する。図10Aに
示すように、これらのコードに対する復号化信号レベルは81である。より長い
コードによって、必ずしも最悪の場合の復号化信号対クロストークの比率が改善
されて得られるとは限らず、即ち最悪の場合の比率は9:4であるが、他の場合
でも信号対クロストークの比率が81:4にもなる。最悪の場合の比率は一般に
、同一のスーパーコードであるが異なるサブコードでの符号化及び復号化に対し
て、及び同一のサブコードであるが異なるスーパーコードに対して得られる。3
つ以上のコードで形成される複合コードについては、符号化及び復号化における
コードの不整合の数が多くなればなるほど、信号対クロストークの比が低下する
FIGS. 10A to 10C show decoded optical signals 1001, 1003, and 1005, which are composite encoded optical signals (encoded by {1, -1, -1}), respectively. The codes {1, -1,1}, {1, -1, -1} and {1,1,
This is caused by decoding at 1}. The maximum power associated with decoding with mismatched codes is referred to as "crosstalk" or "side lobes". FIG.
As shown at 0C, the crosstalk for these codes is 36. The power generated by decoding with matching codes is called the decoded signal level. As shown in FIG. 10A, the decoded signal level for these codes is 81. A longer code does not always result in an improved worst-case decoded signal-to-crosstalk ratio, i.e., the worst-case ratio is 9: 4; The talk ratio is as high as 81: 4. Worst case ratios are generally obtained for encoding and decoding with the same supercode but different subcodes, and for the same subcode but different supercodes. 3
For composite codes formed of one or more codes, the greater the number of code mismatches in encoding and decoding, the lower the signal-to-crosstalk ratio.

【0045】 以上においては便宜上、光信号にコードを適用することに関連して「符号化器
」及び「符号化」を用い、そして光信号からコードを除去または解除することに
関連して「復号化器」及び「復号化」を用いている。「コーダ」及び「コーディ
ング」という用語は、コードを適用すること及び除去することの両方に用いるこ
とがある。これに加えて、本明細書で用いている復号化とは、光データ信号から
コードを「除去」または「解除」することを称しているが、それにもかかわらず
、復号化は必ずしも、符号化した光データ信号を符号化する前の形態に戻すこと
ではなく、光データ信号からのデータ復旧が十分行われるようにコードを除去す
ることである。
In the above, for convenience, “encoder” and “encoding” are used in connection with applying the code to the optical signal, and “decoding” is performed in conjunction with removing or removing the code from the optical signal. ”And“ decoding ”. The terms "coder" and "coding" may be used both to apply and to remove the code. In addition, decoding, as used herein, refers to "removing" or "decoding" a code from an optical data signal, but nevertheless, decoding does not necessarily involve encoding. The purpose is not to return the optical data signal to the form before encoding, but to remove the code so that data recovery from the optical data signal is sufficiently performed.

【0046】 光信号をコーディングすることに関連して好適な実施例を説明したが、(無線
周波数信号のような)電気信号及び音響信号も同様にコーディングすることがで
きる。光信号は通常、約100nmと約0.1mmの間の波長の電磁放射として記述される
が、より長い、あるいはより短い波長のものを含めることができる。これに加え
て、サブコードはチップ間に時間的なギャップ(間隙)のないものとして表わさ
れる。一般には、時間チップが隣接している必要はない。
Although the preferred embodiment has been described in connection with coding optical signals, electrical and acoustic signals (such as radio frequency signals) can be coded as well. Optical signals are typically described as electromagnetic radiation at a wavelength between about 100 nm and about 0.1 mm, but can include longer or shorter wavelengths. In addition, the subcode is represented as having no time gap between chips. In general, the time chips need not be adjacent.

【0047】 以上の実施例では、本発明の原理を図示及び説明してきたが、本発明の範疇を
逸脱することなく、これらの実施例の詳細部の変更、及び実施装置における変形
が可能であることは当業者にとって明らかである。請求項の範疇に属するすべて
の事柄を権利発明として主張する。
In the above embodiments, the principle of the present invention has been shown and described. However, it is possible to change the details of these embodiments and to modify the apparatus without departing from the scope of the present invention. That will be apparent to those skilled in the art. We claim all matters falling within the scope of the claims as right inventions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 3チップのスーパーコード及び3チップのサブコードを用いたデータ
伝送システムの図である。
FIG. 1 is a diagram of a data transmission system using a 3-chip supercode and a 3-chip subcode.

【図2】 図2Aは符号化したデータパルスのサブコードの図である。 図2Bは符号化したデータパルスのスーパーコードの図である。 図2Cは、図2Aのサブコードを図2Bのスーパーコードと組合わせることに
よって得られる複合コード化したデータパルスである。 図2Dは、サブコードに符号化したデータパルスを発生するサブコード符号化
器の図である。 図2Eは、図2Dのサブコードに符号化したデータパルスを受信して、複合コ
ード化したデータパルスを発生するスーパーコード符号化器の図である。 図2Fは、複合コード化した信号を受信して、サブコード化したデータ信号を
発生するスーパーコード復号化器の図である。 図2Gは、スーパーコード化したデータ信号を受信して、サブコード化したデ
ータ信号を発生するサブコード復号化器の図である。
FIG. 2A is a diagram of a subcode of an encoded data pulse. FIG. 2B is a diagram of the supercode of the encoded data pulse. FIG. 2C is a composite coded data pulse obtained by combining the subcode of FIG. 2A with the supercode of FIG. 2B. FIG. 2D is a diagram of a sub-code encoder that generates data pulses encoded into sub-codes. FIG. 2E is a diagram of a supercode encoder that receives data pulses encoded in the subcode of FIG. 2D and generates a composite encoded data pulse. FIG. 2F is a diagram of a supercode decoder that receives a composite coded signal and generates a subcoded data signal. FIG. 2G is a diagram of a sub-code decoder that receives a super-coded data signal and generates a sub-coded data signal.

【図3】 図3Aは、サブコードを符号化または復号化するファイバブラッグ格
子の図である。 図3Bは、スーパーコードを符号化または復号化するファイバブラッグ格子の
図である。
FIG. 3A is a diagram of a fiber Bragg grating for encoding or decoding a subcode. FIG. 3B is a diagram of a fiber Bragg grating that encodes or decodes a supercode.

【図4】 図4は、選択した複合コードを適用する再構成可能な符号化器の図で
ある。
FIG. 4 is a diagram of a reconfigurable encoder that applies a selected composite code.

【図5】 図5Aは、複合コードで符号化した光信号を送信する送信機の図であ
る。 図5Bは、図5Aに示す再構成可能な符号化器の構成図である。
FIG. 5A is a diagram of a transmitter for transmitting an optical signal encoded with a composite code. FIG. 5B is a configuration diagram of the reconfigurable encoder shown in FIG. 5A.

【図6】 図6Aは、サブコードを符号化するファイバブラッグ格子の図である
。 図6Bは、屈折率の変化を図6Aのファイバブラッグ格子内の位置の関数とし
て示したグラフである。 図6Cは、スーパーコードを符号化するファイバブラッグ格子の図である。 図6Dは、屈折率の変化を図6Cのファイバブラッグ格子内の位置の関数とし
て示したグラフである。
FIG. 6A is a diagram of a fiber Bragg grating that encodes a subcode. FIG. 6B is a graph showing the change in refractive index as a function of position in the fiber Bragg grating of FIG. 6A. FIG. 6C is a diagram of a fiber Bragg grating that encodes a supercode. FIG. 6D is a graph showing the change in refractive index as a function of position in the fiber Bragg grating of FIG. 6C.

【図7】 複合コードで符号化した光信号を復号化する受信機の図である。FIG. 7 is a diagram of a receiver that decodes an optical signal encoded with a composite code.

【図8】 図8Aは、整合する複合コードで符号化及び復号化した光信号のパワ
ーを時間の関数として示したグラフである。 図8Bは、不整合の複合コードで符号化及び復号化した光信号のパワーを時間
の関数として示したグラフである。
FIG. 8A is a graph showing the power of an optical signal encoded and decoded with a matching composite code as a function of time. FIG. 8B is a graph showing the power of an optical signal encoded and decoded with a mismatched composite code as a function of time.

【図9】 図9A〜図9Cは、光信号を不整合のコードで符号化及び復号化する
ためのパワーを時間の関数として示したグラフである。
9A to 9C are graphs showing power as a function of time for encoding and decoding an optical signal with a mismatched code.

【図10】 図10A、図10Bは、光信号を整合する複合コード及び不整合の
複合コードで符号化及び復号化するためのパワーを、時間の関数として示したグ
ラフである。
10A and 10B are graphs showing power as a function of time for encoding and decoding an optical signal with a composite code for matching and a composite code for mismatch.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年6月15日(2001.6.15)[Submission date] June 15, 2001 (2001.6.15)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項25[Correction target item name] Claim 25

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/152 H04J 13/00 (72)発明者 エリック エス マニロフ アメリカ合衆国 オレゴン州 97404 ユ ージーン アリンデイル ドライヴ 3160 (72)発明者 トマース ダブリュー モスバーグ アメリカ合衆国 オレゴン州 97404 ユ ージーン リンブルック ドライヴ 548 (72)発明者 マイケル ジョン ムンロー アメリカ合衆国 オレゴン州 97403 ユ ージーン ウォルナット ストリート 1639 (72)発明者 ジョン エヌ スウィーツァー アメリカ合衆国 オレゴン州 97405 ユ ージーン オニキス ストリート 3230 Fターム(参考) 2H050 AB05X AC84 AD00 5K002 AA02 AA04 BA02 BA05 BA13 BA21 CA12 DA06 FA01 5K022 EE01 EE11 EE21 EE31 【要約の続き】 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI theme coat ゛ (Reference) H04B 10/152 H04J 13/00 (72) Inventor Eric Es Manilov 97404 Eugene Alindale Drive, Oregon United States 3160 (72 Inventor Tomers W. Mossburg 97404 Oregon, United States of America 97404 Eugene Limbrook Drive 548 (72) Inventor Michael John Munroe United States of America Oregon 97403 Eugene Walnut Street 1639 (72) Inventor John N. Sweeter United States of America 97405 Oregon Street Oregon 3230 F-term (reference) 2H050 AB05X AC84 AD00 5K002 AA02 AA04 BA02 BA05 BA13 BA21 CA12 DA06 FA01 5K022 EE0 1 EE11 EE21 EE31 [Continued summary]

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 信号を受信して、該信号にサブコードを適用すべく構成して設け
たサブコード符号化器と; 信号を受信して、該信号にサブコードを適用すべく構成して設けたスーパーコ
ード符号化器とを具え、 前記サブコードの合計持続時間が、前記スーパーコードのチップ間の間隔以下
であることを特徴とするコーダ。
A sub-code encoder configured to receive a signal and apply a sub-code to the signal; and a sub-code encoder configured to receive the signal and apply the sub-code to the signal. A coder provided, wherein the total duration of the subcodes is less than or equal to the interval between chips of the supercode.
【請求項2】 前記信号が光信号であることを特徴とする請求項1に記載のコー
ダ。
2. The coder according to claim 1, wherein said signal is an optical signal.
【請求項3】 前記サブコードを適用した後に、前記光信号を前記スーパーコー
ド符号化器に指向するように、前記サブコード符号化器を構成して設けたことを
特徴とする請求項2に記載のコーダ。
3. The sub-code encoder according to claim 2, wherein the sub-code encoder is configured to direct the optical signal to the super code encoder after applying the sub-code. Coder described.
【請求項4】 前記スーパーコードを適用した後に、前記光信号を前記サブコー
ド符号化器に指向するように、前記スーパーコード符号化器を構成して設けたこ
とを特徴とする請求項2に記載のコーダ。
4. The super code encoder according to claim 2, wherein the super code encoder is configured to direct the optical signal to the sub code encoder after applying the super code. Coder described.
【請求項5】 前記スーパーコードがチップ数Ncsuper個であり、前記サブコー
ドがチップ数Nsub個であり、NsubがNcsuperに等しくないことを特徴とする請
求項2に記載のコーダ。
5. The coder according to claim 2, wherein said supercode is a number of chips Nc super , said subcode is a number of chips N sub , and N sub is not equal to Nc super .
【請求項6】 前記スーパーコード符号化器がファイバブラッグ格子を具えてい
ることを特徴とする請求項2に記載のコーダ。
6. The coder according to claim 2, wherein said supercode encoder comprises a fiber Bragg grating.
【請求項7】 前記サブコード符号化器がファイバブラッグ格子を具えているこ
とを特徴とする請求項2に記載のコーダ。
7. The coder according to claim 2, wherein said sub-code encoder comprises a fiber Bragg grating.
【請求項8】 各々のサブコードに対応する複数のコーダと; 各々のスーパーコードに対応する複数のコーダと; 光スイッチと; 前記光スイッチを設定することにより複合コードを選択して、前記複数のサブ
コードのうち選択した少なくとも1つと、前記複数のスーパーコードのうち選択
した少なくとも1つによって、光データ信号がコーディングされるようにする光
学的アドレス指定器と を具えた、複合コードを光データ信号に適用する再構成可能なコーダにおいて、 前記光学的アドレス指定器が、前記選択したサブコード及び前記選択したスー
パーコードを指定することを特徴とする再構成可能なコーダ。
8. A plurality of coders corresponding to respective subcodes; a plurality of coders corresponding to respective supercodes; an optical switch; a composite code selected by setting the optical switch; A composite code, comprising: an optical addresser that causes an optical data signal to be coded by at least one selected of the sub-codes of at least one of the sub-codes and at least one selected of the plurality of super-codes. A reconfigurable coder for applying to a signal, wherein the optical addresser specifies the selected sub-code and the selected super-code.
【請求項9】 サブコードに対応する前記複数のコーダが、各々のファイバブラ
ッグ格子であることを特徴とする請求項8に記載の再構成可能なコーダ。
9. The reconfigurable coder of claim 8, wherein the plurality of coders corresponding to subcodes are respective fiber Bragg gratings.
【請求項10】 スーパーコードに対応する前記複数のコーダが、各々のファイ
バブラッグ格子であることを特徴とする請求項8に記載の再構成可能なコーダ。
10. The reconfigurable coder of claim 8, wherein the plurality of coders corresponding to a supercode are respective fiber Bragg gratings.
【請求項11】 前記サブコードが、前記スーパーコードのチップ間の持続時間
以下の持続時間を有することを特徴とする請求項8に記載の再構成可能なコーダ
11. The reconfigurable coder of claim 8, wherein the subcode has a duration that is less than or equal to the duration between chips of the supercode.
【請求項12】 持続時間TcsubのコードチップをNsub個具えたサブコードを
データ信号に適用するステップと; 前記サブコードを適用する前か後のいずれかに、持続時間Tcsuperのチップを
super個具えたスーパーコードを前記信号に適用するステップと を具えていることを特徴とするデータ信号の符号化方法。
12. Applying to the data signal a sub-code comprising N sub code chips of duration Tc sub ; either before or after applying said sub-code, to a chip of duration Tc super Applying a super code comprising N super to said signal.
【請求項13】 前記信号が光信号であることを特徴とする請求項12に記載の
方法。
13. The method according to claim 12, wherein said signal is an optical signal.
【請求項14】 前記Nsub×Tcsubが、前記Tcsuper以下であることを特徴と
する請求項13に記載の方法。
14. The method according to claim 13, wherein said N sub × Tc sub is less than or equal to said Tc super .
【請求項15】 コードを選択するステップと; 該コードにもとづいて、スーパーコード及びサブコードを規定するステップと
をさらに具えていることを特徴とする請求項14に記載の方法。
15. The method of claim 14, further comprising: selecting a code; and defining a supercode and a subcode based on the code.
【請求項16】 スーパーコード用の一組のコードを選択するステップと; サブコード用の一組のコードを選択するステップと; 前記一組のサブコード及び前記一組のスーパーコードにもとづいて、一組の複
合コードを形成するステップと; 前記複合コードの少なくとも1つを光データ信号に適用するステップと を具えていることを特徴とする光データ信号の再構成的なコーディング方法。
16. Selecting a set of codes for a supercode; selecting a set of codes for a subcode; based on the set of subcodes and the set of supercodes, Forming a set of composite codes; and applying at least one of the composite codes to an optical data signal.
【請求項17】 スーパーコード用のチップ間の持続時間を、サブコード用の持
続時間以上に定めるステップをさらに具えていることを特徴とする請求項16に
記載の方法。
17. The method of claim 16, further comprising the step of defining a duration between chips for supercode to be greater than or equal to a duration for subcodes.
【請求項18】 スーパーコード用に選択した前記一組のコードと、サブコード
用に選択した前記一組のコードが同一のものであることを特徴とする請求項16
に記載の方法。
18. The set of codes selected for a supercode and the set of codes selected for a subcode are the same.
The method described in.
【請求項19】 前記複合コードのサブコード部分を適用するためのファイバブ
ラッグ格子を用意するステップをさらに具えていることを特徴とする請求項16
に記載の方法。
19. The method of claim 16, further comprising the step of providing a fiber Bragg grating for applying a subcode portion of the composite code.
The method described in.
【請求項20】 前記複合コードのスーパーコード部分を適用するためのファイ
バブラッグ格子を用意するステップをさらに具えていることを特徴とする請求項
16に記載の方法。
20. The method of claim 16, further comprising providing a fiber Bragg grating for applying a supercode portion of the composite code.
【請求項21】 光信号を複合コードでコーディングする方法において、 合計持続時間Tsub、チップ数Nsub、及びチップ持続時間Tcsubを有するサブ
コードRを前記光信号に適用するステップと; 合計持続時間Tsuper、チップ数Nsuper、及びチップ持続時間Tcsuperを有す
るスーパーコードSを適用するステップとを具え、 Tsub≦Tsuperであり、前記サブコードR及び前記スーパーコードSを適用す
ることが、前記光信号を前記複合コードで符号化することであることを特徴とす
る光信号のコーディング方法。
21. A method for coding an optical signal with a composite code, comprising: applying a subcode R having a total duration T sub , a number of chips N sub , and a chip duration Tc sub to the optical signal; Applying a supercode S having a time T super , a number of chips N super , and a chip duration Tc super , wherein T sub ≦ T super and applying the subcode R and the supercode S. Encoding the optical signal with the composite code.
【請求項22】 前記サブコードR及び前記スーパーコードSを選択して、前記
光信号から複合コードを除去するステップをさらに具えていることを特徴とする
請求項21に記載の方法。
22. The method of claim 21, further comprising selecting the sub-code R and the super-code S to remove a composite code from the optical signal.
【請求項23】 前記複合コードが、Nsub×Nsuperに等しいチップ数を有する
ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
23. The method of claim 21, wherein said composite code has a number of chips equal to N sub × N super .
【請求項24】 サブコードの持続時間以下の持続時間を有する一組のサブ−サ
ブコードを選択するステップをさらに具えていることを特徴とする請求項21に
記載の方法。
24. The method of claim 21, further comprising selecting a set of sub-subcodes having a duration less than or equal to the duration of the subcode.
【請求項25】 複合コードを光データ信号に適用すべく構成して設けた符号化
器と; 前記複合コードを適用する前記光信号を受信すべく構成して設けた伝送媒体と
; 前記光データ信号から前記複合コードを除去する復号化器と を具えていることを特徴とする光データ信号の送受信システム。
25. An encoder configured and applied to apply the composite code to the optical data signal; a transmission medium configured to receive the optical signal to which the composite code is applied; and And a decoder for removing the composite code from the signal.
【請求項26】 前記符号化器が、一組の複合コードを符号化すべく再構成可能
であることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
26. The system of claim 25, wherein the encoder is reconfigurable to encode a set of composite codes.
【請求項27】 前記符号化器が、前記一組の複合コードを符号化する一組のフ
ァイバブラッグ格子を具えていることを特徴とする請求項26に記載のシステム
27. The system of claim 26, wherein said encoder comprises a set of fiber Bragg gratings for encoding said set of composite codes.
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