JP5099506B2 - 光ｑａｍ信号の復調方法，及び復調装置 - Google Patents

Description

本発明は，光ＱＡＭ信号の復調方法，及び復調装置などに関する。より詳しく説明すると，本発明は，受信信号のピーク位置に応じて機動的に復調用の境界を変化させることができる光ＱＡＭ信号の復調方法，及び復調装置などに関する。

ＤＱＰＳＫ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙｉｎｇ），コヒーレント検出系におけるＱＰＳＫ（４相位相シフトキーイング：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ−ｋｅｙｉｎｇ），ＡＰＳＫ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ− ａｎｄ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ−ｋｅｙｉｎｇ），及びＱＡＭ（直交振幅変調：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ａｍｐｌｉｔｕｄｅ−ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）といった，様々な多値光変調フォーマットが，光通信チャネルの周波数利用効率向上等を目的として研究されている。

特に，２つの（ｄｕａｌ）並列したマッハツェンダー変調器（ＤＰＭＺＭ）を用いたＤＱＰＳＫは，最も現実的であり，注目される。それは，変調器を用いることで，キャリア信号の同位相成分（Ｉ成分，ｉｎ−ｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）と，直交位相成分（Ｑ成分，ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）とを別々に変調することができるからである。ＤＱＰＳＫ信号発生器として，変調速度が５０Ｇｂａｕｄ以上の高速二値データ信号2系統により，１００Ｇｂ／ｓを超えた光変調信号生成が可能なものも開発されている。

ＱＡＭ（直交振幅変調）は，ＱＰＳＫよりもスペクトル効率が高いものである。そして，上記したＤＰＭＺＭを用いたＤＱＰＳＫを用いることで，ＱＡＭスキームの性能を高めることができる。

理想的なＱＡＭ（直交振幅変調）では，光振幅の同相成分・直交成分がきれいに揃っているため，同相成分・直交成分を分離した後に各成分をＡ／Ｄ変換するだけで復調できると考えられる。しかしながら，実際には，光ＱＡＭ信号が歪む。これは，変調部・復調部を構成する要素のミスアライメントや特性のばらつき，伝送路の非線形光学効果などに起因する。これら，光ＱＡＭ信号を歪ませる要素を制御することは難しい。よって，光ＱＡＭ信号が歪んだ場合であっても，光ＱＡＭ信号を復調できる方法が望まれる。

特開２００３−１０１６０２号公報（下記特許文献１）には，無線ＱＡＭ信号の復号装置が開示されている。この無線ＱＡＭ信号の復号装置は，Ｉ成分とＱ成分の閾値を変化させて，多値ＱＡＭ信号を判定するものである。より詳細に説明すると，この無線ＱＡＭ信号の復号装置は，多値ＱＡＭ信号のＩ成分をＩ軸用閾値と比較してＩ軸エリアを判定し，その判定結果でＩ成分を除算してＩ軸用除算値を得，そのＩ軸用除算値に基づいて前記Ｉ軸用閾値を更新する。また，多値ＱＡＭ信号のＱ成分をＱ軸用閾値と比較してＱ軸エリアを判定し，その判定結果で前記Ｑ成分を除算してＱ軸用除算値を得，そのＱ軸用除算値に基づいて前記Ｑ軸用閾値を更新する。この無線ＱＡＭ信号の復号装置は，このようにして得られた閾値を用いて，無線ＱＡＭ信号を復号する。

一方，光ＱＡＭ信号を歪ませる要因は，時間とともに変化する。しかしながら，特開２００３−１０１６０２号公報に開示された無線ＱＡＭ信号の復号装置では，閾値が固定されるため，必ずしも時間変化に追従できないという問題があった。また，光ＱＡＭ信号の歪みを補正するためには必ずしも十分ではないという問題があった。

また，特開２００７−１１０３８６号公報（下記特許文献２）には，シンボル点の各データの絶対値の平均値を算出し，その平均値に基づいてＩ信号とＱ信号それぞれのシンボル間の閾値を求める無線ＱＡＭ信号の復号装置が開示されている。しかしながら，同公報に開示された無線ＱＡＭ信号の復号装置では，光ＱＡＭ信号の歪みを補正するためには必ずしも十分ではないという問題があった。

特に，無線ＱＡＭ信号と，光ＱＡＭ信号とでは，ＱＡＭ信号を歪ませる要因が全く異なるので，ＱＡＭ信号の歪み方が異なる。よって，従来の無線ＱＡＭ信号の復調装置をそのまま用いても必ずしも光ＱＡＭ信号の歪みを適切に補正できないという問題がある。
特開２００３−１０１６０２号公報 特開２００７−１１０３８６号公報

本発明は，信号の歪みを適切に補正できる復調方法や装置を提供することを目的とする。

本発明は，光ＱＡＭ信号の歪みを適切に補正できる光ＱＡＭ信号の復調方法や装置を提供することを目的とする。

従来の無線ＱＡＭ信号の復調方法では，Ｉ成分及びＱ成分の閾値を変化させるものの，境界が格子状に設定されていた。このため光ＱＡＭ信号など光多値信号を復調するには十分に対応できないと考えられる。そこで，本発明は，基本的には，光多値信号のヒストグラムをコンスタレーションマップ上に対して求め，そのピーク位置を抽出し，そのピーク位置に基づいて，柔軟に境界の形状を変化させる。これにより，歪みを含んだ光多値信号を効果的に復調できるという知見に基づくものである。具体的には，以下の発明に関する。

本発明の第１の側面は，コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出工程と，前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求める境界算出工程と，前記境界算出工程で求められた境界を用いて，受信した信号を復号化する復号化工程と，を含む，信号の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記受信した信号は，ＱＡＭ信号である。前記受信した信号は，２値以上の値をとる光信号であって，前記受信した信号は，光ＱＡＭ信号，光ＡＳＫ信号，光ＰＳＫ信号，光ＦＳＫ信号，光ＣＰＦＳＫ信号，光ＡＰＳＫ信号，又は光ＭＳＫ信号のいずれかであってもよい。最も好ましい信号は，光ＱＡＭ信号である。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める中点算出工程と，前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と，前記中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接するものを連結し，連結線を境界とする点群連結工程と，を含むものである。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と，前記対角点算出工程で求めた複数の対角点であって，隣接するものを連結するとともに，前記対角点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする点群連結・延長工程と，を含むものである。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接するものの中点を求める中点算出工程と，前記中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接するものを連結するとともに，前記中点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする点群連結・延長工程と，を含むものである。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，ピーク位置算出工程が，前処理工程を含む。そして前処理工程は，振幅補正工程，重み付け工程，受信信号に関する４乗計算工程，４乗値の平均算定工程，及び位相シフト工程を含む。振幅補正工程は，コンスタレーションマップにおけるピーク位置に相当する同相成分の振幅を補正するとともに，直交成分の振幅を補正する工程である。重み付け工程は，補正後の同相成分及び直交成分に対して重み付けを行う工程である。受信信号に関する４乗計算工程は，重み付けされたピーク値について４乗演算を行うことで，位相ドリフトに関連する値を求める工程である。４乗値の平均算定工程は，前記位相ドリフトに関連する値の時間平均値を求める工程である。位相シフト工程は，前記時間平均値に基づいて，位相シフト値を求め，この位相シフト値に基づいて，受信信号の位相を所定量ずらし，位相シフト補正後のピークを求める工程である。そして，境界算出工程は，前記位相シフト補正後のピークの位置に基づいて，境界を求める工程である。これは先に説明した復調方法と適宜組み合わせて用いることができる。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記受信信号の重み付け工程は，受信信号を，指数関数を用いて重み付けする工程である上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記受信信号の重み付け工程は，コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出する工程である，上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記受信信号の重み付け工程は，コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出する工程と，コンスタレーションマップの中央に位置する受信信号を抽出する工程と，抽出されたコンスタレーションマップの四隅に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と，抽出されたコンスタレーションマップの中央に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と，を含む，上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程を含み，前記境界算出工程は，前記ダミーシンボルの位置と，前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて，境界を求める，上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程は，コンスタレーションマップにおける２つのピークの内積を求める工程，前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程，及び前記内積値が所定の範囲内の場合に，内積を求めた２つのピークの和ベクトルを求めて，この和ベクトルに相当する位置にダミーピークを設置する工程，を繰り返し行う，上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と，前記対角点算出工程で求めた複数の対角点を連結し，連結線を境界とする点群連結工程と，を含み，前記対角点算出工程は，コンスタレーションマップにおける同じ象限に属する対角点のみを求める，上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第１の側面の好ましい態様は，前記境界算出工程は，対角点算出工程，中点算出工程，及び点群連結工程を含み，前記対角点算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める工程であり，前期中点算出工程は，前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める工程であり，前記点群連結工程は，前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と，前記中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接する対角点及び中点を連結し，中点から一定の距離範囲に存在する対角点を，曲線を用いて連結することで，連結点を得て，得られた連結線を境界とする工程である上記いずれかに記載の復調方法に関する。

本発明の第２の側面は，コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出手段と，前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求める境界算出手段と，前記境界算出手段が求めた境界を用いて，受信した信号を復号化する復号化手段と，を含み，前記境界算出手段は，前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と，前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める中点算出手段と，前記対角点算出手段が求めた複数の対角点と，前記中点算出手段が求めた複数の中点であって，隣接するものを連結し，連結線を境界とする点群連結手段と，を含む，信号の復調装置に関する。

本発明の第２の側面の好ましい態様は，前記受信した信号は，２値以上の値をとる光信号であって，前記受信した信号は，光ＱＡＭ信号，光ＡＳＫ信号，光ＰＳＫ信号，光ＦＳＫ信号，光ＣＰＦＳＫ信号，光ＡＰＳＫ信号，又は光ＭＳＫ信号のいずれかであり，光ＱＡＭ信号が最も好ましい。

本発明の第３の側面は，受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置を求めるピーク位置算出手段と，前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求める境界算出手段と，前記境界算出手段が求めた境界を用いて，受信した信号を復号化する復号化手段と，を含み，前記境界算出手段は，前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と，前記対角点算出手段が求めた複数の対角点であって，隣接するものを連結するとともに，前記対角点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする，点群連結・延長手段と，を含む，信号の復調装置に関する。

本発明の第２の側面の好ましい態様は，前記受信した信号は，光ＱＡＭ信号である。

本発明によれば，信号の歪みを適切に補正できる復調方法や装置を提供することができる。

本発明によれば，光ＱＡＭ信号の歪みを適切に補正できる光ＱＡＭ信号の復調方法や装置を提供することができる。

図１は，本発明の信号の復調方法を説明するためのフローチャートである。図１に示されるように，本発明の信号の復調方法は，基本的には，ピーク位置算出工程（ステップ１００）と，境界算出工程（ステップ２００）と，復号化工程（ステップ３００）と，を含む。なお，本発明は，簡単のために光ＱＡＭ信号を復号する場合を中心に本発明を説明する。しかしながら，本発明の範囲は，光ＱＡＭ信号の処理方法や処理装置に限定されない。

ピーク位置算出工程（ステップ１００）
ピーク位置算出工程は，受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置を求めるための工程である。コンスタレーションマップは，信号点配置図などともよばれるものである（たとえば，特開２００３−１０１６０２号公報，及び特開２００７−１１０３８６号公報を参照）。

コンスタレーションマップは，光信号を測定するための公知の光検出装置を用いることで求めればよい。光検出装置として，ヘテロダイン検波を行うことができるヘテロダイン検波器と，Ａ／Ｄ変換器と，Ａ／Ｄ変換したデジタル情報を解析するための制御装置とを具備するものがあげられる。また，制御装置は，コンピュータを用いても良い。このようなコンピュータは，入出力部と，制御部と，演算部と，記憶部とを有するものがあげられる。これらの各部は，バスなどで接続されており，情報の授受を行うことができるようにされている。そして，コンピュータは，その記憶部に，コンピュータを本発明の復調装置として機能させるためのプログラムを記憶したものがあげられる。また，演算部が，コンピュータを本発明の復調装置として機能させるための演算処理を行わせることができる電子回路を具備したものであっても良い。また，制御装置として，デジタル情報処理用の電子回路を用いても良い。この電子回路は，制御装置を，本発明の復調装置として機能させるための演算処理を行わせることができるものである。ピーク位置算出工程は，たとえば，コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピーク位置を求めるピーク位置算出手段により実現される。

図２は，コンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号の例を示す図面に替わるグラフである。図２に示されるように，伝送路を経た光ＱＡＭ信号は，大きく歪んでいる。すなわち，格子状の境界を用いて，光ＱＡＭ信号を復調した場合は，適切に復調できないことが予測される。そこで本発明では，ピーク位置算出手段により，コンスタレーションマップにおけるヒストグラムのピークの位置を求める。以下の例では，ピーク位置算出手段は，コンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号の分布であるヒストグラムを求めるヒストグラム算出手段と，ヒストグラム算出手段が求めたヒストグラムからピーク位置を抽出するためのピーク位置抽出手段とを有する。

図３は，図２のコンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づいた，光ＱＡＭ信号のヒストグラムの例を示す図面に替わるグラフである。すなわち，本発明では，たとえば，図３に示されるように，コンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づく光ＱＡＭ信号のヒストグラムを求める。このようなヒストグラムは，光検出器および上述の制御装置やコンピュータ等を用いて容易に求めることができる。そして，求めたヒストグラムの各頂点をピーク位置として抽出する。ヒストグラムから頂点を求める方法は公知である。ピーク位置は，たとえば，微分回路などを用いて容易に抽出することができる。

図４は，図２のコンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づいたピークの位置及び対角点を示す図である。図４に示されるように，図２のコンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づいてピークが求められる。ピークの位置は，図４において，（Ａ）〜（Ｐ）で示されている。なお，図４には，後述する対角点が，（１ａ）〜（１ｉ）として示されている。

ピーク位置算出工程として，前処理工程（ステップ１１０）を含むものがあげられる。前処理工程は，たとえば，ピークを得るために用いる受信信号の同相成分・直交成分各々の振幅補正工程（ステップ１１１）と，受信信号の同相成分・直交成分各々の重み付け工程（ステップ１１２）と，受信信号に関する４乗計算工程（ステップ１１３）と，４乗値の平均算定工程（ステップ１１４）と，位相シフト工程（ステップ１１５）とを含むものがあげられる。ＱＰＳＫ信号などでは，位相ドリフトが起こらない場合，コンスタレーションマップ上のどの状態に対しても，Ｑ成分に虚数単位を乗算したものとＩ成分との和を４乗すると１点に集まる。この前処理工程は，この性質を用いたものである。すなわち，各複素振幅を４乗した値の時間推移を位相補正に利用する。なお，受信信号の振幅補正工程（ステップ１１１），及び４乗値の平均算定工程（ステップ１１４）は任意の工程であるので，省略できる。前処理工程の後は，先に説明した境界算出工程を経ることで，境界を算出できる。前処理工程は，たとえば，前処理装置により実現できる。前処理装置は，たとえば，受信信号の振幅補正装置，受信信号の重み付け装置，受信信号に関する４乗計算装置，４乗値の平均算定装置，及び位相シフト装置を含む。

受信信号の振幅補正工程（ステップ１１１）
受信信号の振幅補正工程は，受信した信号のＩ成分及びＱ成分の振幅を補正するための工程である。すなわち，受信装置によって，Ｉ成分及びＱ成分の感度にばらつきがある。このため，受信装置において，Ｉ成分及びＱ成分に関する補正を行うことで，適切なコンスタレーションマップを得ることができる。この工程は，受信信号の振幅補正装置を用いて実装できる。受信信号の振幅補正装置は，たとえば，受信装置の特性をあらかじめ把握し，Ｉ成分及びＱ成分の補正値を記憶する。そして，受信信号の振幅補正装置は，受信装置が受信した信号のＩ・Ｑ各成分に，この補正値を掛け合わせ，振幅補正後の値を得る。このようにして，受信装置による，Ｉ成分及びＱ成分のばらつきを補正できる。

受信信号の重み付け工程（ステップ１１２）
受信信号の重み付け工程は，受信信号に対して重み付けを行う工程である。光信号と量子雑音の比（Ｓ／Ｎ比）は，光強度に比例して増大する。そこで，振幅の絶対値が大きい光信号の重みを大きくするような演算処理が重み付けのひとつとして挙げられる。ピークの重み付け装置により，この演算処理を実装できる。受信信号の重み付け装置は，たとえば，指数関数テーブルを含む。そして，この受信信号の重み付け装置は，指数関数テーブルから，入力されたピーク値に対応する指数値を読み出す。このようにして，振幅の絶対値に応じた指数値を得ることができる。なお，この例では，ピークの重み付け装置として，指数関数テーブルを用いた演算処理を行うものについて説明した。しかしながら，この演算は，指数演算回路を用いても良いし，ソフトウェアにより実装されてもよい。また，重み付け関数は，指数関数に限られない。なお，この重み付け処理を施されたＩ成分及びＱ成分を，それぞれＩ_ｗ及びＱ_ｗと表記する。

指数関数を用いた重み付けの例は，以下のとおりである。
Ｉ_ｗ＋ｊＱ_ｗ＝（Ｉ＋ｊＱ）×ｅｘｐ（Ａ）
Ａ＝（Ｉ^２＋Ｑ^２）^１／２

受信信号に関する４乗計算工程（ステップ１１３）
受信信号に関する４乗計算工程は，受信信号に関する４乗演算を行うことで，位相ドリフトを求めるための工程である。受信信号の位相のドリフトに応じて，コンスタレーションマップにおけるＩ成分・Ｑ成分をそれぞれ実数部・虚数部とした複素数を４乗したものの偏角は変化する。本発明では，上記のとおり，重み付けを施した受信信号に対して，４乗計算処理を施し，位相ドリフトを求める。このようにして，光信号に対して位相ドリフトを求めることができる。

この受信信号に関する４乗計算工程は，具体的には，以下の式にしたがって，受信信号に関する４乗（ｚ）を求める。
ｚ＝（Ｉ_ｗ＋ｊＱ_ｗ）^４
そして，Ａｒｇ（ｚ／４）が位相ドリフトに相当する。

受信信号に関する４乗計算工程は，受信信号に関する４乗計算装置を用いて実装できる。この４乗計算装置は，たとえば，加算器及び４乗計算テーブルを用いて容易に実装できる。そして，４乗計算装置にＩ_ｗ及びｊＱ_ｗが入力される。４乗計算装置は，加算器を用いてＩ_ｗ＋ｊＱ_ｗを求める。次に，４乗計算装置は，４乗計算テーブルを参照して，（Ｉ_ｗ＋ｊＱ_ｗ）^４を求める。このようにしてｚ値を求めることができる。勿論，この４乗計算装置は，上記とは別の回路を用いて実装しても良い。また，この４乗計算装置を，ソフトウェアにより実装してもよい。

４乗値の平均算定工程（ステップ１１４）
４乗値の平均算定工程は，ｚ値の時間平均値を求めるための工程である。このｚ値の時間平均値をｚ_ａｖと表記する。ｚ値の時間平均値を求めることにより，時間揺らぎを抑えることができる。この作業は，数回程度，ｚ値を求めて，その平均を求めればよい。すなわち，上記のステップ１１１〜１１３をｎ回繰り返し，複数のｚ値を求める。その上で，求めたｚ値を足し合わせる。その上で，足し合わせたｚ値をｎで割ればよい。ｎとして概ね，２以上１０００以下があげられる。４乗値の平均算定工程は，４乗値の平均算定装置を用いて実装できる。この平均算定装置は，記憶装置と，加算回路及び乗算回路を用いて容易に実装できる。記憶装置は，複数のｚ値，及び１／ｎ値を記憶する。加算回路は，複数のｚ値を足し合わせる。これにより，この平均算定装置は，Σｚを得る。乗算回路は，Σｚと１／ｎとを乗算する。これにより，この平均算定装置は，Σｚ／ｎを得る。このΣｚ／ｎがｚ_ａｖである。勿論，この４乗値の平均算定装置は，上記とは別の回路を用いて実装しても良い。また，この４乗値の平均算定装置を，ソフトウェアにより実装してもよい。

位相シフト工程（ステップ１１５）
位相シフト工程は，受信信号の位相を所定量ずらすことにより位相の補正を行い，補正後の受信信号を求めるものである。位相シフト工程において，ずらす位相の量は，先に求めた値を用いて求めることができる。具体的には，位相シフト工程における位相シフトの量として，Ａｒｇ（ｚ_ａｖ／４）があげられる。位相シフト装置は，Ａｒｇテーブルを用いて求めることができる。このＡｒｇテーブルは，ｚ_ａｖと，対応するＡｒｇ（ｚ_ａｖ／４）とが関連付けられて記憶されている改良Ａｒｇテーブルである。すなわち，ｚ_ａｖが入力されると，位相シフト装置は，ｚ_ａｖを用いてＡｒｇテーブルからＡｒｇ（ｚ_ａｖ／４）を読み出す。このようにして，位相シフト装置は，位相シフト量を得る。その上で，受信した信号のコンスタレーションマップにおけるピークの位置をずらす。

上記の前処理は，特にＱＡＭ信号を復調する場合に有効である。図７Ａは，ＱＡＭ信号のコンスタレーションマップの例を示す図である。図７Ｂは，図７Ａの信号に対して，重み付けを行わない前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図７Ｃは，図７Ａの信号に対して，指数関数による重み付けを行なう前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図７Ｂから，重み付けを行わなくても前処理を施すことで，ＱＡＭ信号を本発明にしたがって復号化できる状態に処理できる。また，図７Ｃから重み付けを付して前処理を行うことで，受信信号の各シンボルがより明確に分離することが分かる。よって，重み付けを用いた前処理を行うことで，より適切によりできる状態となることが分かる。

境界算出工程（ステップ１００）のうち，上記とは別の実施態様（パターン）として，前処理工程（ステップ１２０）を含むものがあげられる。前処理工程（ステップ１２０）は，たとえば，受信信号の振幅補正工程（ステップ１２１）と，受信信号の重み付け工程（ステップ１２２）と，受信信号に関する４乗計算工程（ステップ１２３）と，４乗値の平均算定工程（ステップ１２４）と，位相シフト工程（ステップ１２５）とを含む。なお，振幅補正工程（ステップ１２１），及び４乗値の平均算定工程（ステップ１２４）は任意の工程であるので，省略できる。前処理工程の後は，先に説明した境界算出工程を経ることで，境界を算出できる。前処理工程は，たとえば，前処理装置により実現できる。前処理装置は，たとえば，受信信号の振幅補正装置，受信信号の重み付け装置，受信信号に関する４乗計算装置，４乗値の平均算定装置，及び位相シフト装置を含む。

なお，受信信号の振幅補正工程（ステップ１２１）と，受信信号に関する４乗計算工程（ステップ１２３）と，４乗値の平均算定工程（ステップ１２４）と，位相シフト工程（ステップ１２５）とは，先に説明したと同様の処理を行うものである。よって，これらの工程についての説明を引用することとして，説明を省略する。

受信信号の重み付け工程（ステップ１２２）
受信信号の重み付け工程は，受信信号に対して重み付けを行う工程である。ＱＰＳＫ信号の場合と異なり，ＱＡＭ信号の場合は，受信信号に関する４乗計算工程をそのまま適用すると，位相ドリフトが全くない場合でも，コンスタレーションマップ上のシンボルの位置によって，４乗計算工程により得られる点が異なる。具体的には，コンスタレーションマップの原点を通り水平軸（Ｉ軸）に対して±４５度の傾きをもつ直線上に存在するシンボルと，前述の直線上に存在しないシンボルとで，４乗計算工程により得られる点が異なる。この影響を抑制するためには，続く工程となる４乗値の平均算定工程を，十分多い受信信号に対して施す必要があり，計算量が増大してしまう。これを避けるために，受信信号の重み付けにより４乗計算工程に用いるシンボルを選択するような演算処理を行う。受信信号の重み付け装置により，この演算処理を実装できる。

１６ＱＡＭ信号に対する重み付けの方法の一つとして，コンスタレーションマップ上のシンボルのうち，面積が最も広くなる四角形および面積が最も狭くなる四角形を構成するものを選択する重み付けが挙げられる。図４を用いて具体的に示すと，図４の点（Ａ），点（Ｄ），点（Ｍ）及び点（Ｐ），点（Ｆ），点（Ｇ），点（Ｊ）及び点（Ｋ）となる。これら８点の重みを大きくするように重み付けを行う。Ｓ／Ｎの観点からは，中央４つのピークを含めずに四隅だけで４乗計算することが望ましい。しかし，位相ドリフト補正の際に，全データの１／４しか使えなくなる。その場合，変調レートが遅いときは，四隅の点が来ない時間帯の位相ドリフト補正がうまくいかなくなる恐れがある。そこで，４乗したときのベクトルが同じ向きになる，中央4つのピークも４乗計算に入れたものである。重み付け関数の例として，１６個のシンボルの重心からの距離に応じて０もしくは1を返す，矩形関数の組み合わせが挙げられる。これにより，位相ドリフト値を精度よく求めることができることになる。

境界算出工程（ステップ２００）
境界算出工程は，ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求めるための工程である。この工程は，ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求めるための境界算出手段により実現される。

境界算出工程（ステップ２００）のある実施態様（パターン）として，対角点算出工程（ステップ２０１）と，中点算出工程（ステップ２０２）と，点群連結工程（ステップ２０３）と，を含むものがあげられる。勿論，対角点算出工程（ステップ２０１）と，中点算出工程（ステップ２０２）と，はその順番が逆であっても構わない。

この処理は，たとえば，対角点算出装置と，中点算出装置と，点群連結装置とを含む境界算出装置により実現できる。対角点算出装置は，ピーク位置算出手段が求めたピークであって，隣接する４つものが構成する四角形の対角点を求める。対角点算出装置が対角点を求める作業は，４つのピークの座標を読み出したうえで公知の演算処理を施せばよい。中点算出装置は，ピーク位置算出手段が求めたピークのうち，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める。中点算出装置は，外郭に位置するピークの座標を読み取って，これにより隣接するピークを判断する。そして，隣接するピークの座標から，それらの中点を求める。点群連結装置は，複数の対角点と複数の中点であって，隣接するものを連結する。隣接する対角点，及び隣接する対角点と中点とは，それらの座標値を用いて容易に判断できる。隣接する点を判断した後，それらを連結することで，境界を得ることができる。

対角点算出工程（ステップ２０１）
対角点算出工程（ステップ２０１）は，ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める工程である。隣接する４つのピークは，光検出器と接続された制御装置により容易に解析できる。たとえば，頂点（Ａ），頂点（Ｂ），頂点（Ｅ）及び頂点（Ｆ）は，隣接する４つのピークである。これらの各頂点が構成する四角形の対角点も制御装置により容易に求めることができる。この場合，対角点は，（１ａ）である。

中点算出工程（ステップ２０２）
中点算出工程（ステップ２０２）は，ピーク位置算出工程で求められたピークであって，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める工程である。

図５は，図２のコンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づいたピークの位置及び中点を示す図である。ピークの位置は，図５において，（Ａ）〜（Ｐ）で示されている。図５において，中点は，（２ａ）〜（２ｌ）として示されている。外郭に位置するピークは，及び隣接するピークは，光検出器と接続された制御装置により容易に解析できる。たとえば，頂点（Ａ）及び頂点（Ｂ）は，隣接する外郭に位置するピークである。これらの各頂点の中点も制御装置により容易に求めることができる。この場合，頂点（Ａ）及び頂点（Ｂ）の中点は，中点（２ａ）である。

点群連結工程（ステップ２０３）
点群連結工程（ステップ２０３）は，対角点算出工程で求めた複数の対角点と，中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接するものを連結し，連結線を境界とする工程である。なお，中点と対角点とを連結する場合は，対角点から中点の方向へ延長し，境界を求めている。

図６は，図２のコンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づいて，境界を求めた図面に替わるグラフである。すなわち，点群連結工程で連結された連結点を用いて境界が得られている。

境界算出工程（ステップ２００）のうち，上記とは別の実施態様（パターン）として，対角点算出工程（ステップ２１１）と，点群連結・延長工程（ステップ２１２）とを含むものがあげられる。この工程は，対角点算出装置と点群連結・延長装置とを含む境界算出装置により実現できる。対角点算出装置は，隣接する４つのピークが構成する四角形の対角点を求める。点群連結・延長装置は，隣接する対角点を連結する。さらに，点群連結・延長装置は，対角点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長する。

対角点算出工程（ステップ２１１）は，先に説明した対角点算出工程（ステップ２０１）と同様である。この実施態様では，対角点算出工程で求めた複数の対角点であって，隣接するものを連結するとともに，対角点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする。

すなわち，たとえば，図４における対角点（１ａ）と対角点（１ｂ）とを接続し，対角点（１ｂ）と対角点（１ｃ）とを接続する。このようにして，複数の対角点であって隣接するものを連結する。一方，対角点（１ａ）は対角点のうち外郭に位置するものである。よって，対角点（１ａ）と対角点（１ｂ）との連結線を，対角点（１ｂ）から対角点（１ａ）に向かう方向に延長する。他の対角点のうち外郭に位置するものも同様にして，連結線を外郭方向へ延長する。この実施態様では，このようにして得られた連結線及び延長線を境界とする。すなわち，この実施態様では，中点を求める演算処理を行う必要がないので，処理速度を上げる事ができる。

点群連結・延長工程（ステップ２１２）は，対角点算出工程で求めた複数の対角点であって，隣接するものを連結するとともに，対角点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする工程である。具体的には以下のような工程である。まず，対角点算出工程で求めた複数の対角点を読み出す。そして，読み出された対角点の座標値から隣接するものを選別する一方，読み出された対角点の座標値から，外郭に位置するものを判断する。そして，隣接する対角線同士を連結する。また，外郭に位置する対角点と，その他の対角点とを連結する場合は，外郭に位置する対角点のほうへ連結した線を延長する。

境界算出工程（ステップ２００）のうち，上記とは別の実施態様（パターン）として，中点算出工程（２２１）と，点群連結・延長工程（２２２）と，を含むものがあげられる。この境界算出工程は，中点算出手段と，点群連結・延長手段により達成できる。

中点算出工程（２２１）
中点算出工程（２２１）は，ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接するものの中点を求めるための工程である。特に図示しないが，たとえば，図４では，ピーク（Ａ）とピーク（Ｂ），ピーク（Ｅ）とピーク（Ｆ），ピーク（Ｉ）とピーク（Ｊ），ピーク（Ｍ）とピーク（Ｎ）は，それぞれ隣接するピークである。この工程では，それらの中点を求めればよい。中点の求め方は，ピーク位置の座標の平均を求めることにより容易に求めることができる。

点群連結・延長工程（２２２）
点群連結・延長工程（２２２）は，中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接するものを連結するとともに，前記中点のうち外郭に位置するものについては，連結線を外郭方向へ延長し，連結線及び延長線を境界とする工程である。すなわち，先の工程で求めた中点を連結するとともに，延長すればよい。

境界算出工程（ステップ２００）のうち，上記とは別の実施態様（パターン）として，コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程（ステップ２５１）を含むものがあげられる。このダミーシンボルを設ける工程の後は，先に説明した境界算出工程を経ることで，境界を算出できる。このダミーシンボルを設ける工程は，たとえば，ダミーシンボル設置装置により実現できる。ダミーシンボルを設ける工程は，特に復号化する信号がＡＰＳＫ信号のように，Ｉ軸及びＱ軸のみにピークが存在する場合に特に有効である。

図８は，ＡＰＳＫ信号のコンスタレーションマップを示す概念図である。図８に示されるように，ＡＰＳＫ信号は，Ｉ軸及びＱ軸上にピークが存在する。よって，本発明の復号化方法を用いることはできるものの，必ずしも精度良く復号化することはできない。

図９は，ダミーシンボルを設置した後の，コンスタレーションマップを示す概念図である。図９に示されるように，ダミーシンボルを設置することで，ＱＡＭ信号のようなコンスタレーションマップを得ることができる。このため，本発明の復号化方法を用いて効果的に復号化できる。

すなわち，ダミーシンボルを設ける工程は，Ｉ軸及びＱ軸以外の部分に，Ｉ軸及びＱ軸におけるピークと対応したピークを設ける工程である。このダミーシンボルを設ける位置は，あらかじめ決めておいても良い。また，理想的にはＩ軸及びＱ軸上に位置するピークの位置を用いて，ダミーシンボルの位置を求めても良い。すなわち，ピークの位置情報から，格子点間隔などの格子点に関する情報を求めて，対応する位置にダミーシンボルを設置すればよい。

また，ダミーシンボルを設ける工程は，たとえば以下のようにしても実現できる。すなわち，コンスタレーションマップにおけるｎ−１番目のピークとｎ番目のピークとの位置ベクトルの内積を計算する。そして，内積が０でない場合は，ともに同じ軸上にあるピークである。この場合は，ダミーシンボルを発生させない。一方，内積が０の場合は，異なる軸上にあるピークである。この場合は両方のピークの和ベクトルを求め，この和ベクトルの位置を，ダミーシンボルのピーク位置とする。このようにして，観測したピークに基づいて，ダミーシンボルを求めることができる。

すなわち，ダミーシンボルを設ける工程は，内積値算出工程と，和ベクトル算出工程とを含む工程により達成できる。そして，ダミーシンボルを設ける工程は，ダミーシンボル設置装置により達成できる。このダミーシンボル設置装置は，内積値算出装置と，和ベクトル算出装置とを含むものがあげられる。

境界算出工程（ステップ２００）のうち，上記とは別の実施態様（パターン）として，対角点算出工程（ステップ２３１）と，点群連結工程（ステップ２３２）と，を含むものがあげられる。なお，対角点算出工程の前か点群連結工程の前に，中点算出工程を設けても良い。

この対角点算出工程（ステップ２３１）は，同じ象限に属する対角点のみを求めるものである。すなわち，ＡＰＳＫ信号など，理想的には軸上のみにピークが存在する場合，先に説明した復号化方法を必ずしも効率的に利用できない。そこで，この態様では，同一象限のみの対角点を用いて，境界を求める。

図１０は，同じ象限に属する対角点のみを用いて境界を求めた例を示す図である。この境界を用いると，原点に対する相対位置（位相）のみの情報を効果的に得ることができる。振幅に関する情報は，公知の光検出器を用いて得ることができる。このため，この態様の復号化方法は，この方法を用いて位相情報を得て，振幅情報は公知の方法で得るものが好ましい。

境界算出工程（ステップ２００）の上記とは別の実施態様（パターン）として，対角点算出工程（ステップ２４１）と，中点算出工程（ステップ２４２）と，点群連結工程（ステップ２４３）と，を含むものがあげられる。勿論，対角点算出工程（ステップ２４１）と，中点算出工程（ステップ２４２）と，はその順番が逆であっても構わない。

この態様では，点群連結工程（ステップ２４３）において，対角点を連結する際に，円を用いて，対角点を連結するものである。

図１１は，ＡＰＳＫ信号における境界を求めた例を示す図である。先に説明した境界算定工程は，対角点を連結する。このような方法を用いて，ＡＰＳＫ信号の境界を算定すると図１１のようになる。一方，点群連結工程（ステップ２４３）では，たとえば，中点からの距離が同程度の４つの対角点を求める。その上で，それらの対角点および中点を通過する曲線を求めそれらを連結する。この曲線群を境界とする。

復号化工程（ステップ３００）
復号化工程（ステップ３００）は，境界算出工程で求められた境界を用いて，受信した信号を復号化する工程である。境界で囲まれている領域に対応した値が割り当てられているので，光ＱＡＭ信号がどの領域の信号として観測されたかという情報を用いて，復号化することができる。このような復号化処理は，公知のソフトウェア，又は演算回路を用いて実現できる。

図１２は，信号を復号化するための処理の例を示す図である。図１２では，ある領域における信号の有無を判定するために，ベクトルＡ_１及びベクトルＢ_１で示される領域と，ベクトルＡ_２及びベクトルＢ_２で示される領域とに分割している。そして，ベクトルＡ_１及びベクトルＢ_１の基点から，信号の観測点までのベクトルをベクトルｐとしたとき，以下の式１を満たせば，信号はベクトルＡ_１及びベクトルＢ_１を二辺とする三角形の領域内又は境界上に存在することとなる。以下a_１，Ｂ_１が以下の条件式を満たさない場合，同様の判定を，ベクトルＡ_２及びベクトルＢ_２の組み合わせを用いて行い，ベクトルＡ_２及びベクトルＢ_２を二辺とする三角形の領域における信号の有無の判定を行う。前述の手順により定められた境界線により定義される領域全てに対してこの判定を繰り返し，コンスタレーションマップ上のどの領域に信号が含まれるのかの判定，即ち復号化を行う。

本発明は，好ましくは信号発生装置と，上記した信号復調装置とを含む情報通信システムとして用いることができる。以下，本発明における，信号発生装置や信号発生方法の例を説明する。

図１３は，本発明に用いられる直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置の概略図である。図１３に示されるように，本発明のＱＡＭ信号発生装置は，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられた第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備する。このＱＡＭ信号発生装置は，一つの入力路から分岐されて前記第１の導波路（２）及び前記第２の導波路（５）へと光が伝播するものが好ましい。

振幅が大きなＱＰＳＫ信号で，ＱＡＭ信号が現れる象限（図１４でいうと，各軸にはさまれたどの領域か）を決めて，小さなＱＰＳＫ信号で，その象限における位置を決めるというものである。換言すると，図１４の黒点の位置を振幅が大きなＱＰＳＫ信号で決めて，白点の位置（ＱＡＭ信号の位置）を，振幅が小さなＱＰＳＫ信号で決める。そして，それぞれのＱＰＳＫ信号は，多レベルの電気信号を用いることなく得ることができる。

導波路は，光信号が伝播する道であり，ＬｉＮｂＯ_３基板上に設けられたチタン拡散導波路（ＬｉＮｂＯ_３導波路）などがあげられる。

図１３に示されるように，第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）とを具備するものがあげられる。このＱＰＳＫ信号発生器の構成は，光ＳＳＢ変調器や光ＦＳＫ信号発生器などとして，公知のものである。よって，このＱＰＳＫ信号発生器も公知の方法を適宜採用することができる。光ＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ）変調器は，たとえば，特開２００５−２７４８０６号公報を参照のこと。また，光ＳＳＢ変調器を改良した光ＦＳＫ信号発生器については特開２００７−８６２０７号公報，特開２００７−５７７８５号公報及び特開２００５−１３４８９７号公報を参照のこと。これらの文献を参照することにより，本明細書に取り込むものとする。

第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，好ましくは，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力するものである。前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の振幅の半分となるように調整されることが好ましい。このようにすることで，等間隔のＱＡＭ信号を得ることができる。なお，振幅が半分とは，厳密な意味での半分を意味するのではなく，ＱＡＭ信号として実質的に区別できるような値であれば，構わない。具体的には，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号の振幅は，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の振幅の３０％以上７０％以下があげられ，４０％以上６０％以下でもよく，４５％以上５５％以下でも良い。上記のような調整は，たとえば，振幅調整機構によって達成される。振幅調整機構は，具体的には，バイアス電極などに印加される電圧を制御するための電圧制御手段などにより達成される。また，適宜強度変調器を導波路に設け，強度変調器により所定の強度変調を行うことにより振幅を調整しても良い。

一方，ＱＰＳＫ信号，または，後述する４値のＡＳＫ信号の位相差が４５度（正確には４５度＋９０ｎ度（ｎは整数）。以下同様。），又は３０度，２２．５度，１８度，１５度など９０度の整数倍以外の場合は，第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）が，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と振幅が同じ信号を出力するものであっても構わない。以下では，ＱＰＳＫ信号の位相差が０度，９０度，２７０度または１８０度であるものと，４値のＡＳＫ信号の位相差が９０度または２７０度であるものについて説明するが，ＱＰＳＫ信号，または，４値のＡＳＫ信号の位相差がこれら以外の場合であっても同様にして調整することができる。

なお，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号の振幅を，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の振幅より小さくするためには，たとえば,第２のＱＰＳＫ信号発生器としてアッテネータや強度変調器を組み合わせたものを用い，振幅を小さくするように駆動すればよい。また，アッテネータなどを用いなくても,たとえば,導波路の強度分岐の比を非対称にすればよい。たとえば，入力ポートから分岐点を経て，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）へ光信号が伝播される場合，その分岐比を４：１となるようにすればよい。このような分岐比の調整は,公知であってカプラや導波路を調整することで，容易に達成できる。

信号発生器の好ましい態様は，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）に，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路を構成する２つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ）及び第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）と，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の合波部（１２ａ，１２ｂ）で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）を具備する，上記いずれかに記載の装置があげられる。

このように多くのバイアス電極を具備することで，各アームを伝播する信号の位相差を効果的に調整することができ，それによって，様々な態様でＱＡＭ信号を得ることができることとなる。

信号発生器の好ましい態様は，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，ＬｉＮｂＯ_３導波路（２１）上に設けられ，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）との合波点（４）は，前記ＬｉＮｂＯ_３導波路（２１）と光学的に接続された平面光導波路（ＰＬＣ）（２２）上に設けられる，上記いずれかに記載の装置である。このように,ニオブ酸リチウム基板などの基板と，ＰＬＣとのハイブリッド集積を行うことで，比較的容易に複数のＭＺＭ（マッハツェンダー変調器）を含む信号発生装置を製造できることとなる。なお，ＰＬＣの製造方法等は，特開２００６−１９５０３６号公報に開示されているとおりである。

すなわち，本発明において用いられるＱＡＭ信号発生装置は，光ＳＳＢ変調器，光ＦＳＫ信号発生器などの技術，ＰＬＣなどの技術に，当業者の有する通常の技術知識を組み合わせることにより，製造することができる。

上記の光ＱＡＭ信号発生装置を用いれば，光ＱＡＭ信号を得ることができる。具体的な，光ＱＡＭ信号の生成方法は，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置を用いたＱＡＭ信号の発生方法であって，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の振幅の半分である前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号と，を合波する工程を含む，ＱＡＭ信号の発生方法があげられる。

ＱＡＭ信号の発生方法の好ましい態様として，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）に，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路を構成する２つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ）及び第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）と，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の合波部（１２ａ，１２ｂ）で，合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）のうち，いずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，前記４つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，１８０度となり，各メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，９０度，又は２７０度となり，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，伝播信号が前記合波点（４）において合波される前の，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）を伝播する信号の位相差が，０度，９０度，２７０度，又は１８０度となるように前記第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ），前記第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）及び前記第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）に印加されるバイアス信号の全てもしくは少なくともひとつを制御する，方法があげられる。なお，位相差の制御については，たとえば，光ＳＳＢ変調技術や光ＦＳＫ変調技術などとして公知であり，公知の方法を適宜用いることで達成できる。このように調整することで，ＱＡＭ信号を得ることができる。

ＱＡＭ信号の発生方法の好ましい態様として，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置を用いたＱＡＭ信号の発生方法であって，前記第１のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）において４値の振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）信号である第１のＡＳＫ信号を生成させ，第２のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）において，前記第１のＡＳＫ信号と９０度又は２７０度の位相差を有する，４値の振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）信号である第２のＡＳＫ信号を生成させ，前記第１のＡＳＫ信号と前記第２のＡＳＫ信号とを合波する工程を含む，ＱＡＭ信号の発生方法があげられる。

この態様の好ましい例として，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路を構成する２つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ）及び第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）と，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の合波部（１２ａ，１２ｂ）において合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）を具備し，前記４つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，１８０度となり，各メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，０度，又は１８０度となり，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，伝播信号が前記合波点（４）において合波される前の，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）を伝播する信号の位相差が，９０度，又は２７０度となるように前記第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ），前記第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）及び前記第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）に印加されるバイアス信号を制御する方法があげられる。

すなわち，この方法では，４値ＡＳＫ信号（＋１， ＋１／３， −１／３， −１の４つのシンボルを持つ）を2つ発生させ，これら2つを一番外側の干渉計で合成すればよい。この際，これらが９０度又は２７０度の位相差を持つように一番外側の干渉計のバイアス電圧を調整すればよい。

図１５は，ＱＰＳＫ信号発生器を３つ並列に並んだものを用いたＱＡＭ信号発生装置の概念図である。図１５に示されるように，この態様のＱＡＭ信号発生装置は，第１の導波路（５２）と，前記第１の導波路（５２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（５３）と，前記第１の導波路（５３）との合波点（５４）を有する第２の導波路（５５）と，前記第２の導波路（５５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（５６）と，前記第２の導波路（５５）との合波点（５７）を有する第３の導波路（５８）と，前記第３の導波路（５８）に設けられ，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第３のＱＰＳＫ信号発生器（５９）と，を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置である。

この態様のＱＡＭ信号発生装置の各要素は，先に説明したものを適宜採用できる。先に説明したＱＡＭ信号発生装置では，基本的には４ＡＳＫ信号を２つ重畳するか，又は２つのＱＰＳＫ信号を重畳することにより１６ＱＡＭ信号を得ることができるというものである。一方，図１５に示されるＱＡＭ発生装置では，基本的には，上記と同様の原理に基づいて，さらに４倍の６４ＱＡＭ信号を得ることができる。すなわち，図１４の白点それぞれに，４シンボルを頂点とする正方形の中心を重畳させることで，新たなＱＡＭ信号を得ることができる。

すなわち，ｎ個（ｎは２以上の自然数）並列にならんだＱＰＳＫ信号発生器を用いた場合，ｎ番目のＱＰＳＫ信号の振幅がｎ−１番目のＱＰＳＫ信号の半分の振幅を有するとすると，２^２ｎＱＡＭ信号を発生できることとなる。これは，それぞれn個のＱＰＳＫ信号を０度，９０度，２７０度又は１８０度いずれかの位相差で足し合わせることにより得ることができる。各ＱＰＳＫの振幅は１， 1／２, １／４, ... １／（２^ｎ）のように順次半分になるように調整すればよい。
２^ｎＡＳＫ信号の各レベルは，（２^ｎ−１）／（２^ｎ−１), (２^ｎ−１−２ｘ１)／(２^ｎ−１),..(２^ｎ−１−２＊ｋ)／(２^ｎ−１),...(２^ｎ−１−２＊（２ｎ−１））／（２^ｎ−１)となる。具体的には，６４ＱＡＭ信号を得る場合のＡＳＫ信号のレベルは，それぞれ１，５／７，３／７，１／７，−１／７，−３／７，−５／７，−１となる。各ＱＰＳＫの強度比を調整するためには，上記に説明したと同様にして調整できる。具体的には，光回路内にアッテネータなどを設置して，適宜振幅を調整しても良い。また，入力信号を各ＱＰＳＫ信号発生器に分波する際に，分岐比率を調整しても良い。

バイアスの自動調整
ＱＰＳＫ発生などの時に９０度，または２７０度の位相差を維持する必要がある。これはＳＳＢ変調信号発生の条件と同じであるので，伝送に影響を与えない低い周波数（例えば数キロヘルツ以下）で９０度の位相差を与えたいバイアス電極にテスト用正弦波信号を入力する。ＳＳＢ条件が満たされているときには側波帯成分が片側しか出ないが，ずれているときには両方が出力され，これらのビートから変調周波数の２倍成分が発生する。これを，最小にするように制御すればＳＳＢ条件＝９０度の位相差が得られる。サブマッハツェンダー導波路のバイアスは，正弦波信号を入力し，同じ周波数成分を最小，２倍成分を最大とすることで，設定できる。

具体的には，図１３に於いて，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号よりも振幅が小さな信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）と，各バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と，前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と，前記光検出装置からの検出データを用い， 光検出装置が検出した出力スペクトルが，２つの側波帯成分を含む場合，変調周波数の２倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置とを有する，上記いずれかに記載の直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置があげられる。このようにすることで，最適なバイアス状況に自動的に調整することができることとなる。

この態様のＱＡＭ信号発生装置において，好ましいものは，前記テスト信号は，その周波数が１０ｋＨｚ以下である上記いずれかに記載の装置に関する。すなわち，周波数が１０ｋＨｚの信号であれば，情報伝送に影響を与えないので，情報通信を妨げる事なく，バイアスを自動調整できることとなる。

具体的には，前記メインマッハツェンダー導波路に所定の信号を供給し，前記メインマッハツェンダー導波路の出力光のうち，同じ周波数成分の振幅を小さくするように前記第１のサブマッハツェンダー導波路および前記第２のサブマッハツェンダー導波路への供給バイアス信号を調整する，バイアス調整方法であって，前記メインマッハツェンダー導波路に供給される所定の信号は，光信号の位相を１８０度変化させるのに要する電圧である半波長電圧と同じか，又はそれより大きな振幅を有する交流信号である，バイアス調整方法があげられる。

本発明において用いられるＱＡＭ信号発生装置として，好ましいものは，検出器，及び各バイアス電極でバイアス信号を供給する信号源と連結された制御装置を具備する。この制御装置は，検出器が検出した出力光に関する情報に基づいて，バイアス信号に関する情報を信号源に供給する。すなわち，この制御装置を具備することで，バイアス調整方法を自動的に行うことができる。

信号発生器の別の好ましい態様は，図１３に於いて第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備する，信号発生装置を，複数個並列して設置し，前記複数の信号発生装置からの出力が合波される合波部を有する，信号発生システムに関する。

すなわち，たとえば，先に説明した信号発生装置からの出力を，組み合わせることで，さらにバリエーションに富んだ光信号を得ることができることとなる。したがって，「第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号」の例として，第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号があげられる。なお，この信号発生システムは，ひとつの入力部から複数の分岐部を経て，各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また，この信号発生システムとして，上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。

信号発生器の別の好ましい態様は，第１の導波路（５２）と，前記第１の導波路（５２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（５３）と，前記第１の導波路（５３）との合波点（５４）を有する第２の導波路（５５）と，前記第２の導波路（５５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（５６）と，前記第２の導波路（５５）と合波点（５７）を有する第３の導波路（５８）と，前記第３の導波路（５８）に設けられ，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第３のＱＰＳＫ信号発生器（５９）と，“第ｎ−１の導波路と合波点を有する第ｎの導波路と，前記第ｎの導波路に設けられ，第ｎ−１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第ｎのＱＰＳＫ信号発生器“を，ｎを４以上の整数として，４以上ｎ以下となる全ての組合せに付き具備する，信号発生装置である。

すなわち，図１５に示されるように，複数の分岐を持たせることで様々な出力の信号を得ることができるところ，さらに小さなＱＰＳＫ信号発生器を具備することで，より多様な信号を得ることができる。信号発生装置からの出力を，組み合わせることで，さらにバリエーションに富んだ光信号を得ることができることとなる。したがって，「第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号」の例として，第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号があげられる。なお，この信号発生システムは，ひとつの入力部から複数の分岐部を経て，各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また，この信号発生装置として，上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。

信号発生器の好ましい別の態様は，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備する，信号発生装置に関するものである。

「第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号」を，第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば，先に説明したＱＡＭ信号発生装置をえることができる。一方，たとえば第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力と，第２のＱＰＳＫ信号発生器からの出力を同じとしても，それらの信号が重畳して，様々な変調信号をえることができる。なお，この信号発生システムは，ひとつの入力部から複数の分岐部を経て，各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また，この信号発生システムとして，上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。

信号発生器の好ましい別の態様は，図１５に於いて第１の導波路（５２）と，前記第１の導波路（５２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（５３）と，前記第１の導波路（５３）との合波点（５４）を有する第２の導波路（５５）と，前記第２の導波路（５５）に設けられ，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第２のＱＰＳＫ信号発生器（５６）と，前記第２の導波路（５５）との合波点（５７）を有する第３の導波路（５８）と，前記第３の導波路（５８）に設けられ，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号を出力する第３のＱＰＳＫ信号発生器（５９）と，を具備する，信号発生装置に関する。

「第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と合波される信号」を，第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号の半分の振幅を有する信号とすれば，先に説明したＱＡＭ信号発生装置をえることができる。一方，たとえば第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力と，第２のＱＰＳＫ信号発生器からの出力を同じとしても，それらの信号が重畳して，様々な変調信号をえることができる。なお，この信号発生システムは，ひとつの入力部から複数の分岐部を経て，各信号発生装置へと信号が送られるものが好ましい。また，この信号発生システムとして，上記した信号発生装置の構成を適宜採用することができる。

ＱＡＭ信号の発生方法として，好ましくは，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）と合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられた第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）を具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置を用いたＱＡＭ信号の発生方法であって，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路を構成する２つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ）及び第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）と，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の合波部（１２ａ，１２ｂ）で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，前記４つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，１８０度となり，各メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，ｍを整数として（４５＋９０ｍ）度となり，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，伝播信号が前記合波点（４）において合波される前の，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）を伝播する信号の位相差が，０度，又は１８０度となるように前記第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ），前記第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）及び前記第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）に印加されるバイアス信号を制御し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号と，を合波する工程を含む，ＱＡＭ信号の発生方法である。このＱＡＭ信号の発生方法においては，先に説明したＱＡＭ信号発生装置に関する構成を適宜採用することができる。

このＱＡＭ信号の発生方法として，好ましくは，第１の導波路（２）と，前記第１の導波路（２）に設けられた第１の４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）信号発生器（３）と，前記第１の導波路（２）との合波点（４）を有する第２の導波路（５）と，前記第２の導波路（５）に設けられた第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）と，を具備し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）とを具備する，直交振幅変調（ＱＡＭ）信号発生装置を用いたＱＡＭ信号の発生方法であって，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）のメインマッハツェンダー導波路（７ａ）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）のメインマッハツェンダー導波路（７ｂ）は，それぞれ，メインマッハツェンダー導波路を構成する２つのアームのそれぞれに印加されるバイアス電圧を調整するための第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ）及び第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）と，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の合波部（１２ａ，１２ｂ）で合波される両アームを伝播する信号にバイアス電圧を印加するための第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）のうちいずれかひとつ以上のバイアス電極を具備し，前記４つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，１８０度となり，各メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）は，伝播信号が合波される前の，それぞれの両アームを伝播する信号の位相差が，ｌを整数として（３０＋９０ｌ）度となり，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器（３）及び前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）は，伝播信号が前記合波点（４）において合波される前の，前記第１の導波路（２）と第２の導波路（５）を伝播する信号の位相差が，０度，又は１８０度となるように前記第１のバイアス電極（１０ａ，１０ｂ），前記第２のバイアス電極（１１ａ，１１ｂ）及び前記第３のバイアス電極（１３ａ，１３ｂ）に印加されるバイアス信号を制御し，前記第１のＱＰＳＫ信号発生器からの出力信号と，前記第２のＱＰＳＫ信号発生器（６）からの出力信号と，を合波する工程を含む，ＱＡＭ信号の発生方法である。

本発明の好ましい別の態様は，メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路（７ａ，７ｂ）の両アームのそれぞれに設けられた２つのサブマッハツェンダー導波路（８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ）と，前記メインマッハツェンダー導波路，又は，前記２つのサブマッハツェンダー導波路のいずれか又は両方の，バイアス電極にテスト信号を印加するためのテスト信号印加装置と，前記テスト信号印加装置によりテスト信号が印加された導波路からの出力信号を検出するための光検出装置と，前記光検出装置からの検出データを用い，光検出装置が検出した出力スペクトルが，２つの側波帯成分を含む場合，変調周波数の２倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整する自動バイアス調整装置を有する，ＱＰＳＫ信号発生器である。このＱＰＳＫ信号発生器においては，先に説明したＱＡＭ信号発生装置に関する構成を適宜採用することができる。自動バイアス調整装置により，変調周波数の２倍成分が小さくなるようにバイアス電圧を調整するためには，バイアス電圧を大きくするか又は小さくしつつ，光検出装置からの検出データを監視すればよい。

このＱＰＳＫ信号発生器として，好ましくは，前記テスト信号は，その周波数が１０ｋＨｚ以下である上記いずれかに記載の装置である。

このＱＰＳＫ信号発生器として，好ましくは，前記テスト信号は前記２つのサブマッハツェンダー導波路の両方に印加され，２つのテスト信号が概略９０度または２７０度の位相差を持つ上記いずれかに記載の装置である。

上記では，光ＱＡＭ信号を用いる場合について中心に説明した。しかしながら，先に説明したとおり，本発明は，光ＱＡＭ信号を復調するものに限定されない。たとえば，光信号として，２値以上の値をとる，光ＱＡＭ信号，光ＡＳＫ信号，光ＰＳＫ信号，光ＦＳＫ信号，光ＣＰＦＳＫ信号，光ＡＰＳＫ信号，又は光ＭＳＫ信号のいずれかを適宜用いることができる。

ｎ−ＡＳＫ信号（ｎ値のＡＳＫ信号）を復調する場合について説明する。ｎ次のＡＳＫ信号のコンスタレーションマップは，Ｉ軸にそってピークが出現する。よって，受信信号の各々に対して，２値の乱数を擬似的なＱ成分として与えると，先に説明した光ＱＡＭ信号の復調方法と同様の方法を用いることが可能となる。信号識別後に，Ｉ成分に対する判定結果のみを用いることで，ｎ−ＡＳＫ信号を復調できる。

光ＰＳＫ信号は，光位相を変調情報とする信号（フェイスシフトキーイング信号）である。ＱＰＳＫ（クアドラチャーＰＳＫ）信号を復調する場合について説明する。ＱＰＳＫ信号のコンスタレーションマップは，各象限に１つピークが出現するものである。よって，先に説明した光ＱＡＭの復調方法と同様の方法を用いることで，ＱＰＳＫ信号を復調できる。ＢＰＳＫ（バイナリーＰＳＫ）信号は，上述のｎ−ＡＳＫ信号と同様にして同様に復調できる。ＰＳＫ信号の多値度が大きくなっても，光ＱＡＭの復調方法と同様の方法を用いることで，ＰＳＫ信号を復調できる。

光ＡＰＳＫ（強度及び位相シフトキーイング）信号のコンスタレーションマップは，Ｉ軸及びＱ軸にそってピークが出現する。よって，先に説明した光ＱＡＭの復調方法と同様の方法を用いることで，光ＡＰＳＫ信号を復調できる。具体的には，中点算出工程と点群連結・延長工程とを含む境界算出工程を用いることで，光ＡＰＳＫ信号を復調できる。また，最尤系列推定器(MLSE：Maximum Likelihood Sequence Estimation)など頻度分布に関する情報を分析する装置を更に有する復調装置を用いた復調方法は，本発明の好ましい態様である。図６に示される境界は，対角点算出工程で求めた複数の対角点と，中点算出工程で求めた複数の中点であって隣接するものを連結して得られる。一方，本発明の好ましい態様では，頻度分布に関する情報を用いて，境界線を求める。具体的には，コンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号に基づく光ＱＡＭ信号のヒストグラムに表現される光ＱＡＭ信号の頻度をも考慮し，頻度が低い領域が境界線となるようにする。このようにすれば，光ＡＰＳＫ信号を復調できる。この場合，境界線は，図６に示されるような，対角点と中点，又は対角点同士を連結したものではい。たとえば，図６のようにして求められた境界線と，その境界線をまたぐピークを連結した線との交点を求める。その上で，その交点を中心とした頻度分布を求め，頻度の低い点を求める。その上で，対角点と，その頻度の低い点とを接続する。また，その頻度の低い点と，境界線をまたぐピークを連結した線との交点とを接続する。このようにして，折れ線状の境界線を求めることができる。このようにすれば，光ＡＰＳＫ信号を復調できる。

光ＦＳＫ信号の場合は，コンスタレーションマップ上では，各シンボルの位置が時間とともに変化する。ただし，コンスタレーションマップ上での位相の変化のスピードは周波数遷移に等しい。よって，変調レート以上のサンプリングレートで信号を複数回サンプリングし，サンプリングにより得られた各信号の距離の平均値を求める。すると得られた平均値が，位相変化のレートである。この平均値を，コンスタレーションマップ上での評価に用いて，復調を行えばよい。このような前処理を行うことで，光ＦＳＫ信号もＰＳＫ信号と同様にして復調することができる。

光ＣＰＦＳＫ（位相連続ＦＳＫ，Continuous Phase Frequency Shift Keying）信号は，ＦＳＫ信号の一種である。よって，光ＦＳＫ信号の復調方法と同様の方法を用いることで，光ＣＰＦＳＫ信号を復調できる。なお，ＣＰＦＳＫ信号を復調する場合は，差動検波による復調信号を得ることもできる。たとえば，１Ｂａｕｄ前の信号を使用することで差動検波を行うことができる。

ＭＳＫ（最小シフトキーイング）信号は，ＦＳＫ信号の一種である。よって，光ＦＳＫ信号の復調方法と同様の方法を用いることで，光ＭＳＫ信号を復調できる。

参考例１
２つのＤＰＭＺＭを用いた１６ＱＡＭマッピング
図１６に，本発明の１６ＱＡＭ変調器の原理図を示す。この例では，異なる振幅（強度）を有する２つのＱＰＳＫ信号を重ね合わせることで，１６ＱＡＭ信号が得られる。２つのＱＰＳＫ信号の強度差は，６ｄＢとした。大きな振幅を有するＱＰＳＫ信号（図１６のＱＰＳＫ２で示されるもの）は，四値（ｑｕａｄｒａｎｔ）がマッピングされる領域を決定する。一方，小さな振幅を有するＱＰＳＫ信号（図１６のＱＰＳＫ１で示されるもの）は，それぞれの四値の位置を固定する。２つのＱＰＳＫ信号を組み合わせることで，位相ダイアグラムにおいて，等間隔な１６個のシンボルをマッピングすることができる。この１６ＱＡＭマッピングは，多レベルの電気信号を用いることなく２値データを用いることにより得ることができることとなる。

参考例２ １６ＱＡＭのためのＱＰＭＺＭ
ＬｉＮｂＯ_３導波路と，シリコンベースのＰＬＣ（ｐｌａｎｎｅｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ）とを光学的に結合させ，１６ＱＡＭ変調用のＱＰＭＺＭ（４つの並列したＭＺＭ）を具備する，図１７に示されるような変調器を製造した。このＱＰＭＺＭは，４つのＭＺＭ（ＭＺＭ−Ｉ，ＭＺＭ−Ｑ，ＭＺＭ−ｉ及びＭＺＭ−ｑ）が，並列に結合されている。換言すると，このＱＰＭＺＭは，２つのＤＰＭＺＭ（２つの並列したＭＺＭ）を具備している。そして，それぞれのＭＺＭは進行波型の電極（ＲＦａ１，ＲＦｂ１，ＲＦａ２，およびＲＦｂ２）を有している。図１７に示されるように，ＱＰＭＺＭは，ＭＺＭ間の位相オフセット（Ｐｈａｓｅ ｏｆｆｓｅｔ）を制御するため，さらに６つのバイアス電極を有していた。２つのＤＰＭＺＭの入力及び出力は，その末端においてＰＬＣベースの光カプラと結合された。

各電極における電気―光応答周波数レスポンスを図１８に示す。なお，図１８において，３ｄＢ及び６ｄＢのバンド幅の変調電極は，それぞれ約１０ＧＨｚ及び２５ＧＨｚであった。すなわち，この変調器は２５Ｇｂａｕｄまでの高速変調に用いることができることがわかった。それぞれのＭＺＭの半波長電圧（ｈａｌｆｗａｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ）は，直流電圧の場合は２．９Ｖであり，１０ＧＨｚの場合は４．２Ｖであった。本参考例で用いた変調器の挿入損失は１０ｄＢであった。

５０−Ｇｂ／ｓ １６ＱＡＭ変調及び復調
図１９は，本実施例で用いた装置の概略構成図である。送信器側では，ＱＰＭＺＭにより外部共振器型半導体レーザからの連続光に１６ＱＡＭ変調を施した。変調器のそれぞれのアームを，市販の４チャンネルパルスパターン発生器によって生成された，データ長が２^９−１で１２．５Ｇｂ／ｓの２値ＮＲＺ（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）のＰＲＢＳ（ｐｓｅｕｄｏ ｒａｎｄｏｍ ｂｉｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）データを用いて，プッシュプル駆動した。ひと組のＭＺＭ（ＭＺＭ−Ｉ及びＭＺＭ−Ｑ）を，大きな振幅のＱＰＳＫ信号が得られるように，−πからπの範囲で駆動した。残りのＭＺＭの組を，振幅の小さなＱＰＳＫ信号が得られるように，−π／２からπ／２の範囲で駆動した。

受信器側では，デジタルホモダイン検波器を用いて信号を復調した。このデジタルホモダイン検波器は，光ハイブリッドカプラを用いて，信号とローカルオシレータ（ＬＯ）光とを混合した。簡単のため，ＬＯと信号光とを共通の半導体レーザを用いて生成した。ハイブリッドカプラにより，その４つの出力ポートの間に９０度の位相オフセットを与え，［０度，１８０度］及び［−９０度，９０度］の組の差動検波により，ＬＯの位相を基準としたＩ成分（同位相成分）とＱ成分（直交位相成分）とを回復した。検出された光信号を高速ＡＤコンバータに入力した。そして，ＱＡＭ信号用に調整したデジタル信号プロセッサにより，信号とＬＯとの位相差を計算した。このようにして，Ｉ成分とＱ成分とを回復した。

図２０（ａ）は，ＭＺＭ−ＩとＭＺＭ−Ｑとを駆動して得られるマップ（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｍａｐ）である。図２０（ｂ）は，ＭＺＭ−ｉとＭＺＭ−ｑとを駆動して得られるマップである。図２０（ａ）と図２０（ｂ）とから，それぞれ大振幅及び小振幅のＱＰＳＫ信号を生成できたことがわかる。図２０（ｃ）は，全てのＭＺＭを駆動して得られるＩＱマップである。図２０（ｃ）から，光１６ＱＡＭ信号が生成できたことが分かる。

受信されたＩ成分及びＱ成分は，多値の信号である。この信号を，コンスタレーションマップ上の歪みに応じて信号閾値を決定する本発明の復調装置を用いて復号化した。原データに比べＢＥＲ（ビットエラーレート）は２×１０^−３になったと考えられ，ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が適用可能なＢＥＲの上限とほぼ同程度の復調を実現した。

図２１に示される得られた変調スペクトルから，１６ＱＡＭの占有帯域はＤＰＳＫやＤＱＰＳＫの帯域と同じであることがわかる。よって，５０Ｇｂ／ｓシグナルを１２．５Ｇｂ／ｓの従来型ＷＤＭチャネルに収容することができることが示された。偏光多重化（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を併用して，２つのチャネルを多重化し，１００ＧＢ／ｓの転送を達成することもできる。さらに，ＱＰＭＺＭの周波数応答は，２５Ｇｂａｕｄを達成するために十分なレベルであり，それは１００Ｇｂ／ｓ １６ＱＡＭに相当するものであった。

上述したとおり，本実施例のＱＰＭＺＭは，２つのＱＰＳＫを重畳することにより１６ＱＡＭができる。そして，本実施例により，５０Ｇｂ／ｓの光１６ＱＡＭ変調が達成できたことが示された。

なお，図２２は，光ＱＡＭ信号の分布と，境界線を示す図面に替わるグラフである。

ＤＰＭＺＭを用いた１６値光ＱＡＭ信号の復調
図２３は，実施例２において用いた装置の概略図である。図２３に示されるように，本実施例では，光ＳＳＢ変調器を用いて，２つの４−ＡＳＫ信号を重畳し，１６値光ＱＡＭ信号を得た。すなわち，電気信号を用いて，それぞれ２ビットの情報を２種類用意し，それらを合波して１６値光ＱＡＭ信号を得た。変調レートは，２ＧＢａｕｄ（８Ｇｂ／ｓ）であった。

図２４は，実施例２において得られたコンスタレーションマップを示す図面に替わるグラフである。図２４にプロットされているデータの個数は１９７９９点である。図２５は，実施例２における光ＱＡＭ信号の分布と，境界線を示す図面に替わるグラフである。ここで示した境界線を用いて光ＱＡＭ信号を復調した。Ｉ成分のＢＥＲは，１．６×１０^−３であり，Ｑ成分のＢＥＲは，５．３×１０^−３であり，全体のＢＥＲは，３．４×１０^−３であった。

本発明は，直交振幅変調信号発生装置を提供できるので，光情報通信などの分野で好適に利用されうる。

図１は，本発明の信号の復調方法を説明するためのフローチャートである。 図２は，コンスタレーションマップ上の光ＱＡＭ信号の例を示す図面に替わるグラフである。 図３は，図２のコンスタレーションマップ上の１６値光ＱＡＭ信号に基づいた，光ＱＡＭ信号のヒストグラムの例を示す図面に替わるグラフである。 図４は，コンスタレーションマップ上の１６値光ＱＡＭ信号のヒストグラムのピークの位置及び対角点を示す図である。 図５は，コンスタレーションマップ上の１６値光ＱＡＭ信号に基づいたピークの位置及び，互いに隣接する外郭シンボルの中点を示す図である。 図６は，コンスタレーションマップ上の１６値光ＱＡＭ信号に基づいて，境界を求めた図である。 図７Ａは，ＱＡＭ信号のコンスタレーションマップの例を示す図である。図７Ｂは，図７Ａの信号に対して，重み付けを行わない前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。図７Ｃは，図７Ａの信号に対して，指数関数による重み付けを行なう前処理を施した際のコンスタレーションマップを示す図である。 図８は，ＡＰＳＫ信号のコンスタレーションマップを示す概念図である。 図９は，ダミーシンボルを設置した後の，コンスタレーションマップを示す概念図である。 図１０は，同じ象限に属する対角点のみを用いて境界を求めた例を示す図である。 図１１は，ＡＰＳＫ信号における境界を求めた例を示す図である。 図１２は，信号を復号化するための処理の例を示す図である。 図１３は，本発明の直交振幅変調信号発生装置の概略図である。 図１４は，直交振幅変調信号を説明するための図である。 図１５は，ＱＰＳＫ信号発生器を３つ並列に並んだものを用いたＱＡＭ信号発生装置の概念図である。 図１６に，本発明の１６ＱＡＭ変調器の原理図を示す。 図１７は，参考例２における装置の概略図を示す。 図１８は，参考例２における各電極における電気―光応答周波数レスポンスを示す。 図１９は，実施例１で用いた装置の概略構成図である。 図２０（ａ）は，ＭＺＭ−ＩとＭＺＭ−Ｑとを駆動して得られるマップ（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｍａｐ）である。図２０（ｂ）は，ＭＺＭ−ｉとＭＺＭ−ｑとを駆動して得られるマップである。図２０（ａ）と図２０（ｂ）とから，それぞれ大振幅及び小振幅のＱＰＳＫ信号を生成できたことがわかる。図２０（ｃ）は，全てのＭＺＭを駆動して得られるＩＱマップである。 図２１は，実施例１によって得られた光信号のスペクトルを示す。 図２２は，光ＱＡＭ信号の分布と，境界線を示す図面に替わるグラフである。 図２３は，実施例２において用いた装置の概略図である。 図２４は，実施例２において得られたコンスタレーションマップを示す図面に替わるグラフである。 図２５は，実施例２における光ＱＡＭ信号の分布と，境界線を示す図面に替わるグラフである。

符号の説明

１ 直交振幅変調信号発生装置； ２ 第１の導波路； ３ 第１の４相位相シフトキーイング信号発生器； ４ 合波点； ５ 第２の導波路； ６ 第２のＱＰＳＫ信号発生器

Claims (9)

1. コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出工程と，
   前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求める境界算出工程と，
   前記境界算出工程で求められた境界を用いて，受信した信号を復号化する復号化工程であって，前記受信した信号は２値以上の値をとり，光ＱＡＭ信号，光ＡＳＫ信号，光ＰＳＫ信号，光ＦＳＫ信号，光ＣＰＦＳＫ信号，光ＡＰＳＫ信号，又は光ＭＳＫ信号のいずれかであり，
   前記境界算出工程は，
   前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出工程と，
   前記ピーク位置算出工程で求められたピークであって，外郭に位置するピークについて，隣接するピーク間の中点を求める中点算出工程と，
   前記対角点算出工程で求めた複数の対角点と，前記中点算出工程で求めた複数の中点であって，隣接するものを連結し，連結線を境界とする点群連結工程と，
   を含む，
   復調方法。
2. 前記境界算出工程は，さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程を含み，
   前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける工程は，
   コンスタレーションマップにおける２つのピークの内積を求める工程，
   前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程，及び
   前記内積値が所定の範囲内の場合に，内積を求めた２つのピークの和ベクトルを求めて，この和ベクトルに相当する位置にダミーシンボルを設置する工程，
   を繰り返し行う工程であり，
   前記境界算出工程は，前記ダミーシンボルの位置と，前記ピーク位置算出工程で求められたピークの位置に基づいて，境界を求める，
   請求項１に記載の復調方法。
3. 前記ピーク位置算出工程は，前処理工程を含み，
   前記前処理工程は，
   振幅補正工程，重み付け工程，受信信号に関する４乗計算工程，４乗値の平均算定工程，及び位相シフト工程を含み，
   前記振幅補正工程は，コンスタレーションマップにおけるピーク位置に相当する同相成分の振幅を補正するとともに，直交成分の振幅を補正する工程であり，
   前記重み付け工程は，補正後の同相成分及び直交成分に対して重み付けを行う工程であり，
   前記受信信号に関する４乗計算工程は，重み付けされたピーク値について４乗演算を行うことで，位相ドリフトに関連する値を求める工程であり，
   前記４乗値の平均算定工程は，前記位相ドリフトに関連する値の時間平均値を求める工程であり，
   前記位相シフト工程は，前記時間平均値に基づいて，位相シフト値を求め，この位相シフト値に基づいて，受信信号の位相を所定量ずらし，位相シフト補正後のピークを求める工程であり，
   前記境界算出工程は，前記位相シフト補正後のピークの位置に基づいて，境界を求める工程である，
   請求項１に記載の復調方法。
4. 前記受信信号の重み付け工程は，
   各ピークを得るために用いる受信信号の同相成分・直交成分各々を，指数関数を用いて重み付けする工程である
   請求項３に記載の復調方法。
5. 前記受信信号の重み付け工程は，
   コンスタレーションマップの四隅に位置する受信信号を抽出することで，これらの受信信号を重み付けする工程である，
   請求項３に記載の復調方法。
6. 前記受信信号の重み付け工程は，
   コンスタレーションマップの四隅に位置するピークを抽出する工程と，
   コンスタレーションマップの中央に位置するピークを抽出する工程と，
   抽出されたコンスタレーションマップの四隅に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と，
   抽出されたコンスタレーションマップの中央に位置するピークが大きくなるように重み付けする工程と，
   を含む，
   請求項３に記載の復調方法。
7. 前記境界線は，曲線である
   請求項１に記載の復調方法。
8. コンスタレーションマップにおける受信信号のヒストグラムのピークの位置を求めるピーク位置算出手段と，
   前記ピーク位置算出手段が求めたピークの位置に基づいて，信号を復調するための境界を求める境界算出手段と，
   前記境界算出手段が求めた境界を用いて，受信した信号を復号化する復号化手段であって，前記受信した信号は２値以上の値をとり，光ＱＡＭ信号，光ＡＳＫ信号，光ＰＳＫ信号，光ＦＳＫ信号，光ＣＰＦＳＫ信号，光ＡＰＳＫ信号，又は光ＭＳＫ信号のいずれかであり，
   前記境界算出手段は，
   前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって，隣接する４つのものが構成する四角形の対角点を求める対角点算出手段と，
   前記ピーク位置算出手段が求めたピークであって，外郭に位置するピークについて，
   隣接するピーク間の中点を求める中点算出手段と，
   前記対角点算出手段が求めた複数の対角点と，前記中点算出手段が求めた複数の中点であって，隣接するものを連結し，連結線を境界とする点群連結手段と，
   を含む，信号の復調装置。
9. 前記境界算出手段は，さらにコンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける手段を含み，
   前記コンスタレーションマップにダミーシンボルを設ける手段は，
   コンスタレーションマップにおける２つのピークの内積を求める工程，
   前記内積を求める工程で求められた内積値が所定の範囲内かどうか判断する工程，及び
   前記内積値が所定の範囲内の場合に，内積を求めた２つのピークの和ベクトルを求めて，この和ベクトルに相当する位置にダミーシンボルを設置する工程，
   を繰り返し行う手段であり，
   前記境界算出手段は，前記ダミーシンボルの位置と，前記ピーク位置算出手段で求められたピークの位置に基づいて，境界を求める，
   請求項８に記載の復調方法。

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