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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024027674
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】光復号装置及び光復号方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/60 20130101AFI20240222BHJP
【ＦＩ】
H04B10/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022130660
(22)【出願日】2022-08-18
(71)【出願人】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】相川 洋平
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA15
5K102AA17
5K102AH27
5K102PH50
5K102RB01
(57)【要約】
【課題】低電力化と微細化に寄与する光復号装置及び光復号方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、光復号装置が提供される。この光復号装置は、複素信号生成部と、シフト部とを備える。複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成する。入力信号は、二位相偏移変調された信号である。シフト部は、複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成する。出力信号は、入力信号が表現可能な値の数が生成される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様によれば、光復号装置が提供される。この光復号装置は、複素信号生成部と、シフト部とを備える。複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成する。入力信号は、二位相偏移変調された信号である。シフト部は、複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成する。出力信号は、入力信号が表現可能な値の数が生成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光復号装置であって、
複素信号生成部と、シフト部とを備え、
前記複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成し、
前記入力信号は、二位相偏移変調された信号であり、
前記シフト部は、前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、
前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される
光復号装置。
複素信号生成部と、シフト部とを備え、
前記複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成し、
前記入力信号は、二位相偏移変調された信号であり、
前記シフト部は、前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、
前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される
光復号装置。
【請求項2】
請求項１に記載の光復号装置において、
前記複素信号生成部は、入力信号が表現可能な値の数の複素信号を生成し、
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
前記複素信号生成部は、入力信号が表現可能な値の数の複素信号を生成し、
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
【請求項3】
請求項２に記載の光復号装置において、
前記入力信号は、第１の入力信号と第２の入力信号とで構成され、
前記複素信号生成部は、尤度を反映した複素信号を生成する
光復号装置。
前記入力信号は、第１の入力信号と第２の入力信号とで構成され、
前記複素信号生成部は、尤度を反映した複素信号を生成する
光復号装置。
【請求項4】
請求項３に記載の光復号装置において、
前記複素信号は、
前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の入力信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号と、前記第２の入力信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号と、前記第２の入力信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の入力信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、
を含む
光復号装置。
前記複素信号は、
前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の入力信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号と、前記第２の入力信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号と、前記第２の入力信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、
前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の入力信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、
を含む
光復号装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光復号装置において、
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、該複素信号の振幅の値をシフト量としてシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、該複素信号の振幅の値をシフト量としてシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
【請求項6】
請求項５に記載の光復号装置において、
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトした出力信号を生成する
光復号装置。
【請求項7】
請求項１に記載の光復号装置において、
変換部を備え、
前記変換部は、前記出力信号を前記入力信号が表現可能な値の数に応じたビット数の電気信号に変換する
光復号装置。
変換部を備え、
前記変換部は、前記出力信号を前記入力信号が表現可能な値の数に応じたビット数の電気信号に変換する
光復号装置。
【請求項8】
光復号方法であって、
二位相偏移変調された入力信号に基づいて、該入力信号に応じた複素信号を生成し、
前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、
前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される
光復号方法。
二位相偏移変調された入力信号に基づいて、該入力信号に応じた複素信号を生成し、
前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、
前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される
光復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光復号装置及び光復号方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、光による情報処理を行う技術が向上し、光符号化装置や光複合装置等が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１８６０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、光技術は、プロセッサ等への導入が検討されている。このため、光技術を利用した装置の低電力化及び微細化が重要となっている。
【0005】
本発明では上記事情を鑑み、低電力化と微細化に寄与する光復号装置及び光復号方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、光復号装置が提供される。この光復号装置は、複素信号生成部と、シフト部とを備える。複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成する。入力信号は、二位相偏移変調された信号である。シフト部は、複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成する。出力信号は、入力信号が表現可能な値の数が生成される。
【0007】
本発明の一態様によれば、光信号を復号する際の低電力化と微細化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係る光復号装置１を含む情報処理系の構成例を示した図である。
【図2】光復号装置１の構成例を示した図である。
【図3】複素信号生成部の詳細を示した図である。
【図4】シフト部による複素信号のシフトの例を示した図である。
【図5】信号の強度を示した図である。
【図6】光復号装置１の入出力の対応を示した図である。
【図7】シフト部による複素信号のシフトの例を示した図である。
【図8】入力信号が３ビットの場合の光復号装置の複素信号生成部の構成例を示した図である。
【図9】変形例３における光復号装置の構成例を示した図である。
【図10】複素信号の生成例を示した図である。
【図11】複素信号のシフト例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0010】
ところで、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流・光等で表す信号値の物理的な値、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、又は量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
【0011】
また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
【0012】
１．全体構成
図１は、本発明の実施形態に係る光復号装置１を含む情報処理系の構成例を示した図である。同図に示すように、光復号装置１は、光処理系２と電気処理系３の間に配設され、光処理系２から入力された信号を復号して電気処理系３に出力する。また、電気処理系３からは、図示しない光符号化装置等を経て、光処理系２に信号が伝達される。
図１は、本発明の実施形態に係る光復号装置１を含む情報処理系の構成例を示した図である。同図に示すように、光復号装置１は、光処理系２と電気処理系３の間に配設され、光処理系２から入力された信号を復号して電気処理系３に出力する。また、電気処理系３からは、図示しない光符号化装置等を経て、光処理系２に信号が伝達される。
【0013】
２．装置構成
図２は、光復号装置１の構成例を示した図である。同図に示すように、光復号装置１は、複素信号生成部と、シフト部とを備える。具体的には、光復号装置１は、複素信号生成部１１－１０と、複素信号生成部１１－００と、複素信号生成部１１－０１と、複素信号生成部１１－１１と、シフト部１５－１０と、シフト部１５－００と、シフト部１５－０１と、シフト部１５－１１とを備える。
図２は、光復号装置１の構成例を示した図である。同図に示すように、光復号装置１は、複素信号生成部と、シフト部とを備える。具体的には、光復号装置１は、複素信号生成部１１－１０と、複素信号生成部１１－００と、複素信号生成部１１－０１と、複素信号生成部１１－１１と、シフト部１５－１０と、シフト部１５－００と、シフト部１５－０１と、シフト部１５－１１とを備える。
【0014】
複素信号生成部１１－１０、複素信号生成部１１－００、複素信号生成部１１－０１、複素信号生成部１１－１１には、それぞれ、入力信号が入力される。入力信号は、第１の入力信号である信号Ａと、第２の入力信号である信号Ｂとで構成される、２ビットの信号である。また、入力信号は、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）された信号である。したがって、複素信号生成部１１－１０、複素信号生成部１１－００、複素信号生成部１１－０１、複素信号生成部１１－１１を含む複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成する。具体的には、複素信号生成部は、入力信号が表現可能な値の数である４つの複素信号を生成する。
【0015】
シフト部１５－１０、シフト部１５－００、シフト部１５－０１、シフト部１５－１１は、それぞれ、複素信号生成部１１－１０が生成した複素信号、複素信号生成部１１－００が生成した複素信号、複素信号生成部１１－０１が生成した複素信号、複素信号生成部１１－１１が生成した複素信号が入力されるとともに、プローブ光が入力され、各シフト部は、複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成する。例えば、各シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトした出力信号を生成する。
【0016】
３．複素信号の生成
次に、複素信号生成部による複素信号の生成について説明する。図３は、複素信号生成部の詳細を示した図である。同図に示すように、複素信号生成部１１－１０は、位相シフト部１２－１０と、位相シフト部１３－１０と、合波部１４－１０とを備える。同様に、複素信号生成部１１－００は、位相シフト部１２－００と、位相シフト部１３－００と、合波部１４－００とを備え、複素信号生成部１１－０１は、位相シフト部１２－０１と、位相シフト部１３－０１と、合波部１４－０１とを備え、複素信号生成部１１－１１は、位相シフト部１２－１１と、位相シフト部１３－１１と、合波部１４－１１とを備える。
次に、複素信号生成部による複素信号の生成について説明する。図３は、複素信号生成部の詳細を示した図である。同図に示すように、複素信号生成部１１－１０は、位相シフト部１２－１０と、位相シフト部１３－１０と、合波部１４－１０とを備える。同様に、複素信号生成部１１－００は、位相シフト部１２－００と、位相シフト部１３－００と、合波部１４－００とを備え、複素信号生成部１１－０１は、位相シフト部１２－０１と、位相シフト部１３－０１と、合波部１４－０１とを備え、複素信号生成部１１－１１は、位相シフト部１２－１１と、位相シフト部１３－１１と、合波部１４－１１とを備える。
【0017】
位相シフト部１２－１０、位相シフト部１２－１１、位相シフト部１３－０１、位相シフト部１３－１１は、入力された信号の位相をπだけシフト、つまり、位相を反転させる。位相シフト部１２－００、位相シフト部１２－０１、位相シフト部１３－１０、位相シフト部１３－００は、入力された信号の位相シフトは行わない。なお、位相シフト部１２－００、位相シフト部１２－０１、位相シフト部１３－１０、位相シフト部１３－００は、位相シフトを行わないため、省略することが可能である。
【0018】
合波部１４－１０は、位相シフト部１２－１０が出力した信号と、位相シフト部１３－１０が出力した信号とを合波する。同様に、合波部１４－００は、位相シフト部１２－００が出力した信号と、位相シフト部１３－００が出力した信号とを合波し、合波部１４－０１は、位相シフト部１２－０１が出力した信号と、位相シフト部１３－０１が出力した信号とを合波し、合波部１４－１１は、位相シフト部１２－１１が出力した信号と、位相シフト部１３－１１が出力した信号とを合波する。
【0019】
このような構成により、複素信号生成部は、第１の入力信号である信号Ａの位相を反転した信号と、第２の入力信号である信号Ｂとを合波した信号と、第１の入力信号である信号Ａと、第２の入力信号である信号Ｂとを合波した信号と、第１の入力信号である信号Ａと、第２の入力信号である信号Ｂの位相を反転した信号とを合波した信号と、第１の入力信号である信号Ａの位相を反転した信号と、第２の入力信号である信号Ｂの位相を反転した信号とを合波した信号と、を含む複素信号を生成する。
【0020】
例えば、図３に示すように、信号Ａが複素平面の実軸の負側に存在する「１」を示す信号であり、信号Ｂが複素平面の実軸の正側に存在する「０」を示す信号である場合、複素信号生成部１１－１０は、位相シフト部１２－１０で信号Ａの位相を反転した信号Ａ－１０を生成し、位相シフト部１３－１０で信号Ｂと同位相の信号Ｂ－１０を生成する。そして、合波部１４－１０が信号Ａ－１０と信号Ｂ－１０を合波した信号Ｃ－１０を生成する。信号Ｃ－１０は、複素平面の実軸の正側に存在する位相で、振幅が入力信号Ａ及び入力信号Ｂの２倍の信号となる。このとき、動作の前提条件である信号Ａおよび信号Ｂの組み合わせを対象符号と呼ぶ。すなわち、複素信号生成部１１－１０における対象符号は「１０」となる。
【0021】
このとき、複素信号生成部１１－００は、対象符号が「００」である場合において、複素信号生成部１１－１０と同様に稼働する。すなわち、信号Ａと同位相の信号Ａ－００と信号Ｂと同位相の信号Ｂ－００とを合波した信号Ｃ－００を生成する。同様に、複素信号生成部１１－０１は、信号Ａと同位相の信号Ａ－０１と信号Ｂの位相を反転した信号Ｂ－０１とを合波した信号Ｃ－０１を生成し、複素信号生成部１１－１１は、信号Ａの位相を反転した信号信号Ａ－１１と信号Ｂの位相を反転した信号信号Ｂ－１１とを合波した信号Ｃ－１１を生成する。信号Ｃ－００と信号Ｃ－１１は、振幅が０の信号となり、信号Ｃ－０１は、複素平面の実軸の負側に存在する位相で、振幅が入力信号Ａ及び入力信号Ｂの２倍の信号となる。これらの信号Ｃ－１０、信号Ｃ－００、信号Ｃ－０１、信号Ｃ－１１は、信号Ａおよび信号Ｂの組み合わせに対して各々の対象符号とのビット差分を反映したものとなる。つまり、複素信号生成部は、尤度を反映した複素信号を生成する。
【0022】
４．複素信号のシフト
次に、シフト部１５－１０、シフト部１５－００、シフト部１５－０１、シフト部１５－１１による複素信号のシフトについて説明する。これらのシフト部は、複素信号のそれぞれを、例えば、その複素信号の振幅の値をシフト量としてシフトした出力信号を生成する。このとき、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトした出力信号を生成する。
次に、シフト部１５－１０、シフト部１５－００、シフト部１５－０１、シフト部１５－１１による複素信号のシフトについて説明する。これらのシフト部は、複素信号のそれぞれを、例えば、その複素信号の振幅の値をシフト量としてシフトした出力信号を生成する。このとき、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトした出力信号を生成する。
【0023】
図４は、シフト部による複素信号のシフトの例を示した図である。同図に示すように、信号Ｃ－１０が、位相０、振幅２の信号であるとすれば、シフト部１５－１０が、この信号Ｃ－１０をシフトして、位相０、振幅３の信号Ｄ－１０を生成する。同様に、シフト部１５－００は、振幅０の信号Ｃ－００をシフトして、位相０、振幅１の信号Ｄ－００を生成し、シフト部１５－０１は、位相π、振幅２の信号Ｃ－０１をシフトして、位相π、振幅１の信号Ｄ－０１を生成する。また、シフト部１５－１１は、振幅０の信号Ｃ－１１をシフトして、位相０、振幅１の信号Ｄ－１１を生成する。
【0024】
このように、信号Ａが「１」、信号Ｂが「０」を示す信号である場合、シフト部１５－１０、シフト部１５－００、シフト部１５－０１、シフト部１５－１１のそれぞれが生成した信号Ｄ－１０、信号Ｄ－００、信号Ｄ－０１、信号Ｄ－１１が出力されることになる。ここで、信号Ｄ－１０、信号Ｄ－００、信号Ｄ－０１、信号Ｄ－１１の強度について説明する。図５は、信号の強度を示した図である。信号の強度は、振幅の２乗に比例するため、図５に示すように、信号Ｄ－１０の強度は「９」となり、信号Ｄ－００、信号Ｄ－０１、信号Ｄ－１１の強度は、いずれも、強度は「１」となる。したがって、光電変換等を行う際のしきい値として用いることのできる消光比は、９：１となる。
【0025】
５．入出力の対応
続いて、光復号装置１の入出力の対応について説明する。図６は、光復号装置１の入出力の対応を示した図である。前述したように、信号Ａが「１」で信号Ｂが「０」の場合、シフト部１５－１０から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。同様に、信号Ａが「０」で信号Ｂが「０」の場合、シフト部１５－００から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。また、信号Ａが「０」で信号Ｂが「１」の場合、シフト部１５－０１から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となり、信号Ａが「１」で信号Ｂが「１」の場合、シフト部１５－１１から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。このように、光復号装置１は、入力信号に応じて、出力される信号のいずれかの強度が大きくなるため、この特性を用いて、入力信号を復号することが可能となる。
続いて、光復号装置１の入出力の対応について説明する。図６は、光復号装置１の入出力の対応を示した図である。前述したように、信号Ａが「１」で信号Ｂが「０」の場合、シフト部１５－１０から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。同様に、信号Ａが「０」で信号Ｂが「０」の場合、シフト部１５－００から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。また、信号Ａが「０」で信号Ｂが「１」の場合、シフト部１５－０１から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となり、信号Ａが「１」で信号Ｂが「１」の場合、シフト部１５－１１から出力される信号の強度が「９」となり、他のシフト部から出力される信号の強度は「１」となる。このように、光復号装置１は、入力信号に応じて、出力される信号のいずれかの強度が大きくなるため、この特性を用いて、入力信号を復号することが可能となる。
【0026】
６．変形例１
前述の説明では、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトするものとして説明したが、複素平面の実軸の負方向にシフトすることも可能である。変形例１では、複素信号を複素平面の実軸の負方向にシフトする場合を説明する。
前述の説明では、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトするものとして説明したが、複素平面の実軸の負方向にシフトすることも可能である。変形例１では、複素信号を複素平面の実軸の負方向にシフトする場合を説明する。
【0027】
図７は、シフト部による複素信号のシフトの例を示した図である。同図に示すように、信号Ｃ－１０が、位相０、振幅２の信号であるとすれば、この信号Ｃ－１０を負方向にシフトすることで、位相０、振幅１の信号Ｅ－１０が生成される。同様に、振幅０の信号Ｃ－００を負方向にシフトすることで、位相π、振幅１の信号Ｅ－００が生成され、位相π、振幅２の信号Ｃ－０１を負方向にシフトすることで、位相π、振幅３の信号Ｅ－０１が生成される。また、振幅０の信号Ｃ－１１を負方向にシフトすることで、位相π、振幅１の信号Ｅ－１１が生成される。そして、信号Ｅ－１０の強度「１」、信号Ｅ－００の強度は「１」、信号Ｅ－０１の強度は「９」、信号Ｅ－１１の強度は「１」となる。これは、対象符号の論理否定に対して尤度を反映したものとなる。そのため、複素信号を複素平面の実軸の負方向にシフトした場合も、複素信号を複素平面の実軸の正方向にシフト場合と同様に、入力信号を復号することが可能となる。
【0028】
７．変形例２
前述の説明では、光復号装置１に入力される入力信号が２ビットである場合を説明したが、光復号装置１は、３ビット以上の入力信号にも対応するように構成することが可能であることを説明する。図８は、入力信号が３ビットの場合の光復号装置の複素信号生成部の構成例を示した図である。同図に示す光復号装置は、複素信号生成部１６－１００、複素信号生成部１６－０１０、複素信号生成部１６－１１０、複素信号生成部１６－００１、複素信号生成部１６－１０１、複素信号生成部１６－０１１、複素信号生成部１６－１１１、複素信号生成部１６－０００を備える。また、光復号装置は、これら複素信号生成部と同数の図示しないシフト部を備える。
前述の説明では、光復号装置１に入力される入力信号が２ビットである場合を説明したが、光復号装置１は、３ビット以上の入力信号にも対応するように構成することが可能であることを説明する。図８は、入力信号が３ビットの場合の光復号装置の複素信号生成部の構成例を示した図である。同図に示す光復号装置は、複素信号生成部１６－１００、複素信号生成部１６－０１０、複素信号生成部１６－１１０、複素信号生成部１６－００１、複素信号生成部１６－１０１、複素信号生成部１６－０１１、複素信号生成部１６－１１１、複素信号生成部１６－０００を備える。また、光復号装置は、これら複素信号生成部と同数の図示しないシフト部を備える。
【0029】
複素信号生成部１６－１００は、位相シフト部１７－１００と、位相シフト部１８－１００と、位相シフト部１９－１００と、合波部２０－１００とを備える。また、図８では省略するが、複素信号生成部１６－０１０、複素信号生成部１６－１１０、複素信号生成部１６－００１、複素信号生成部１６－１０１、複素信号生成部１６－０１１、複素信号生成部１６－１１１、複素信号生成部１６－０００も、同様に、位相シフト部と合波部とを備える。
【0030】
このような構成において、入力信号として、信号Ｆ（「１」）、信号Ｇ（「０」）、信号Ｈ（「０」）が入力されると、複素信号生成部１６－１００、複素信号生成部１６－０１０、複素信号生成部１６－１１０、複素信号生成部１６－００１、複素信号生成部１６－１０１、複素信号生成部１６－０１１、複素信号生成部１６－１１１、複素信号生成部１６－０００からは、それぞれ、位相０で振幅３の信号Ｉ－１００、位相πで振幅１の信号Ｉ－０１０、位相０で振幅１の信号Ｉ－１１０、位相πで振幅１の信号Ｉ－００１、位相０で振幅１の信号Ｉ－１０１、位相πで振幅３の信号Ｉ－０１１、位相πで振幅１の信号Ｉ－１１１、位相０で振幅１の信号Ｉ－０００が出力される。
【0031】
そして、信号Ｉ－１００、信号Ｉ－０１０、信号Ｉ－１１０、信号Ｉ－００１、信号Ｉ－１０１、信号Ｉ－０１１、信号Ｉ－１１１、信号Ｉ－０００を、複素平面の実軸の正方向にシフトした際の信号強度は、それぞれ、「１６」、「０」、「４」、「０」、「４」、「４」、「０」、「４」となる。
【0032】
８．変形例３
前述の説明では、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトするものとして説明したが、複素平面の他の方向にシフトすることも可能である。変形例３では、複素信号を複素平面の所定の偏角の方向にシフトする場合を説明する。
前述の説明では、シフト部は、複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトするものとして説明したが、複素平面の他の方向にシフトすることも可能である。変形例３では、複素信号を複素平面の所定の偏角の方向にシフトする場合を説明する。
【0033】
図９は、変形例３における光復号装置の構成例を示した図である。同図に示す光復号装置は、複素信号生成部２１を備え、この複素信号生成部２１は、位相シフト部２２と、位相シフト部２３と、合波部２４とを備える。位相シフト部２２は、入力された信号の位相を０だけシフトする、つまり、入力された信号の位相シフトは行わない。位相シフト部２３は、入力された信号の位相をπ／２だけシフトする。合波部２４は、位相シフト部２２が出力した信号と、位相シフト部２３が出力した信号とを合波する。
【0034】
また、この光復号装置は、シフト部２５－００と、シフト部２５－１０と、シフト部２５－１１と、シフト部２５－０１とを備える。シフト部２５－００は、合波部２４が合波した複素信号を、複素平面の偏角π／４の方向にシフトし、シフト部２５－１０は、合波部２４が合波した複素信号を、複素平面の偏角－π／４の方向にシフトする。また、シフト部２５－１０は、合波部２４が合波した複素信号を、複素平面の偏角３π／４の方向にシフトし、シフト部２５－０１は、合波部２４が合波した複素信号を、複素平面の偏角－３π／４の方向にシフトする。
【0035】
図１０は、複素信号の生成例を示した図である。位相シフト部２２に入力された信号Ｊ－０、信号Ｊ－１は、位相がシフトされずに、それぞれ、信号Ｌ－０、信号Ｌ－１として出力される。一方、位相シフト部２３に入力された信号Ｋ－０、信号Ｋ－１は、位相がπ／２シフトされ、それぞれ、信号Ｍ－０、信号Ｍ－１として出力される。そして、合波部２４で信号Ｌ－０と信号Ｍ－０が合波されると、信号Ｎ－００が生成される。同様に、合波部２４で信号Ｌ－１と信号Ｍ－０が合波されると、信号Ｎ－１０が生成され、合波部２４で信号Ｌ－１と信号Ｍ－１が合波されると、信号Ｎ－１１が生成され、合波部２４で信号Ｌ－０と信号Ｍ－１が合波されると、信号Ｎ－０１が生成される。
【0036】
図１１は、複素信号のシフト例を示した図である。複素信号生成部２１で生成された複素信号は、シフト部２５－００と、シフト部２５－０１と、シフト部２５－１１と、シフト部２５－１０のそれぞれで、偏角π／４の方向、偏角－π／４の方向、偏角３π／４の方向、偏角－３π／４の方向にシフトされる。例えば、信号Ｎ－００は、偏角π／４の方向にシフトされた場合に、信号Ｏ－００となり、その強度が最も大きくなる。つまり、シフト部２５－００と、シフト部２５－０１と、シフト部２５－１１と、シフト部２５－１０のそれぞれに複素信号が入力されると、そのいずれかのみの信号強度が大きくなる。具体的には、信号Ｎ－０１は、偏角－π／４の方向にシフトされて信号Ｏ－０１と、信号強度が大きくなり、信号Ｎ－１１は、偏角３π／４の方向にシフトされて信号Ｏ－１１と、信号強度が大きくなり、信号Ｎ－１０は、偏角－３π／４の方向にシフトされて信号Ｏ－１０と、信号強度が大きくなる。これにより、出力される信号のいずれかの強度が大きくなるため、この特性を用いて、入力信号を復号することが可能となる。
【0037】
９．その他
ところで、光復号装置は、図示しない変換部を備えるようにすることもできる。この変換部は、出力信号を光電変換する。このとき、出力信号の強度に応じて電気信号が「０」又は「１」となるようにしきい値を設定し、その結果を論理回路によって、各ビットの値を表すように出力する。つまり、変換部は、出力信号を入力信号が表現可能な値の数に応じたビット数の電気信号に変換する。
ところで、光復号装置は、図示しない変換部を備えるようにすることもできる。この変換部は、出力信号を光電変換する。このとき、出力信号の強度に応じて電気信号が「０」又は「１」となるようにしきい値を設定し、その結果を論理回路によって、各ビットの値を表すように出力する。つまり、変換部は、出力信号を入力信号が表現可能な値の数に応じたビット数の電気信号に変換する。
【0038】
以上説明したように、光復号装置による光復号方法は、二位相偏移変調された入力信号に基づいて、該入力信号に応じた複素信号を生成し、生成した複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を入力信号が表現可能な値の数だけ生成するものとなる。なお、複素信号の生成は、光学素子により行うため、光復号装置で消費する電力は、複素信号を生成する際に用いるプローブ光の発光に要するだけであるため、消費電力を低減することができる。また、光学的な論理回路を用いて電子回路と同様の処理で復号を行う場合と比較して、使用する光学素子の数が少なくなるため、省スペース化も実現することができる。
【0039】
本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
【0040】
（１）光復号装置であって、複素信号生成部と、シフト部とを備え、前記複素信号生成部は、入力信号に基づいた複素信号を生成し、前記入力信号は、二位相偏移変調された信号であり、前記シフト部は、前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される光復号装置。
【0041】
（２）上記（１）に記載の光復号装置において、前記複素信号生成部は、入力信号が表現可能な値の数の複素信号を生成し、前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向又は負方向にシフトした出力信号を生成する光復号装置。
【0042】
（３）上記（２）に記載の光復号装置において、前記入力信号は、第１の入力信号と第２の入力信号とで構成され、前記複素信号生成部は、尤度を反映した複素信号を生成する光復号装置。
【0043】
（４）上記（３）に記載の光復号装置において、前記複素信号は、前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の信号とを合波した信号と、前記第１の入力信号と、前記第２の信号とを合波した信号と、前記第１の入力信号と、前記第２の信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、前記第１の入力信号の位相を反転した信号と、前記第２の信号の位相を反転した信号とを合波した信号と、を含む光復号装置。
【0044】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の光復号装置において、前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、該複素信号の振幅の値をシフト量としてシフトした出力信号を生成する光復号装置。
【0045】
（６）上記（５）に記載の光復号装置において、前記シフト部は、前記複素信号のそれぞれを、複素平面の実軸の正方向にシフトした出力信号を生成する光復号装置。
【0046】
（７）上記（１）に記載の光復号装置において、変換部を備え、前記変換部は、前記出力信号を前記入力信号が表現可能な値の数に応じたビット数の電気信号に変換する光復号装置。
【0047】
（８）光復号方法であって、二位相偏移変調された入力信号に基づいて、該入力信号に応じた複素信号を生成し、前記複素信号を複素平面の所定の方向にシフトした出力信号を生成し、前記出力信号は、前記入力信号が表現可能な値の数が生成される光復号方法。
もちろん、この限りではない。
もちろん、この限りではない。
【符号の説明】
【0048】
１ ：光復号装置
２ ：光処理系
３ ：電気処理系
１１－００ ：複素信号生成部
１１－０１ ：複素信号生成部
１１－１０ ：複素信号生成部
１１－１１ ：複素信号生成部
１２－００ ：位相シフト部
１２－０１ ：位相シフト部
１２－１０ ：位相シフト部
１２－１１ ：位相シフト部
１３－００ ：位相シフト部
１３－０１ ：位相シフト部
１３－１０ ：位相シフト部
１３－１１ ：位相シフト部
１４－００ ：合波部
１４－０１ ：合波部
１４－１０ ：合波部
１４－１１ ：合波部
１５－００ ：シフト部
１５－０１ ：シフト部
１５－１０ ：シフト部
１５－１１ ：シフト部
１６－０００ ：複素信号生成部
１６－００１ ：複素信号生成部
１６－０１０ ：複素信号生成部
１６－０１１ ：複素信号生成部
１６－１００ ：複素信号生成部
１６－１０１ ：複素信号生成部
１６－１１０ ：複素信号生成部
１６－１１１ ：複素信号生成部
１７－１００ ：位相シフト部
１８－１００ ：位相シフト部
１９－１００ ：位相シフト部
２０－１００ ：合波部
２１ ：複素信号生成部
２２ ：位相シフト部
２３ ：位相シフト部
２４ ：合波部
２５－００ ：シフト部
２５－０１ ：シフト部
２５－１０ ：シフト部
２５－１１ ：シフト部
Ａ ：入力信号
Ａ－００ ：信号
Ａ－０１ ：信号
Ａ－１０ ：信号
Ａ－１１ ：信号信号
Ｂ ：入力信号
Ｂ－００ ：信号
Ｂ－０１ ：信号
Ｂ－１０ ：信号
Ｂ－１１ ：信号信号
Ｃ－００ ：信号
Ｃ－０１ ：信号
Ｃ－１０ ：信号
Ｃ－１１ ：信号
Ｄ－００ ：信号
Ｄ－０１ ：信号
Ｄ－１０ ：信号
Ｄ－１１ ：信号
Ｅ－００ ：信号
Ｅ－０１ ：信号
Ｅ－１０ ：信号
Ｅ－１１ ：信号
Ｆ ：信号
Ｇ ：信号
Ｈ ：信号
Ｉ－０００ ：信号
Ｉ－００１ ：信号
Ｉ－０１０ ：信号
Ｉ－０１１ ：信号
Ｉ－１００ ：信号
Ｉ－１０１ ：信号
Ｉ－１１０ ：信号
Ｉ－１１１ ：信号
Ｊ－０ ：信号
Ｊ－１ ：信号
Ｋ－０ ：信号
Ｋ－１ ：信号
Ｌ－０ ：信号
Ｌ－１ ：信号
Ｍ－０ ：信号
Ｍ－１ ：信号
Ｎ－００ ：信号
Ｎ－０１ ：信号
Ｎ－１０ ：信号
Ｎ－１１ ：信号
Ｏ－００ ：信号
Ｏ－０１ ：信号
Ｏ－１０ ：信号
Ｏ－１１ ：信号
２ ：光処理系
３ ：電気処理系
１１－００ ：複素信号生成部
１１－０１ ：複素信号生成部
１１－１０ ：複素信号生成部
１１－１１ ：複素信号生成部
１２－００ ：位相シフト部
１２－０１ ：位相シフト部
１２－１０ ：位相シフト部
１２－１１ ：位相シフト部
１３－００ ：位相シフト部
１３－０１ ：位相シフト部
１３－１０ ：位相シフト部
１３－１１ ：位相シフト部
１４－００ ：合波部
１４－０１ ：合波部
１４－１０ ：合波部
１４－１１ ：合波部
１５－００ ：シフト部
１５－０１ ：シフト部
１５－１０ ：シフト部
１５－１１ ：シフト部
１６－０００ ：複素信号生成部
１６－００１ ：複素信号生成部
１６－０１０ ：複素信号生成部
１６－０１１ ：複素信号生成部
１６－１００ ：複素信号生成部
１６－１０１ ：複素信号生成部
１６－１１０ ：複素信号生成部
１６－１１１ ：複素信号生成部
１７－１００ ：位相シフト部
１８－１００ ：位相シフト部
１９－１００ ：位相シフト部
２０－１００ ：合波部
２１ ：複素信号生成部
２２ ：位相シフト部
２３ ：位相シフト部
２４ ：合波部
２５－００ ：シフト部
２５－０１ ：シフト部
２５－１０ ：シフト部
２５－１１ ：シフト部
Ａ ：入力信号
Ａ－００ ：信号
Ａ－０１ ：信号
Ａ－１０ ：信号
Ａ－１１ ：信号信号
Ｂ ：入力信号
Ｂ－００ ：信号
Ｂ－０１ ：信号
Ｂ－１０ ：信号
Ｂ－１１ ：信号信号
Ｃ－００ ：信号
Ｃ－０１ ：信号
Ｃ－１０ ：信号
Ｃ－１１ ：信号
Ｄ－００ ：信号
Ｄ－０１ ：信号
Ｄ－１０ ：信号
Ｄ－１１ ：信号
Ｅ－００ ：信号
Ｅ－０１ ：信号
Ｅ－１０ ：信号
Ｅ－１１ ：信号
Ｆ ：信号
Ｇ ：信号
Ｈ ：信号
Ｉ－０００ ：信号
Ｉ－００１ ：信号
Ｉ－０１０ ：信号
Ｉ－０１１ ：信号
Ｉ－１００ ：信号
Ｉ－１０１ ：信号
Ｉ－１１０ ：信号
Ｉ－１１１ ：信号
Ｊ－０ ：信号
Ｊ－１ ：信号
Ｋ－０ ：信号
Ｋ－１ ：信号
Ｌ－０ ：信号
Ｌ－１ ：信号
Ｍ－０ ：信号
Ｍ－１ ：信号
Ｎ－００ ：信号
Ｎ－０１ ：信号
Ｎ－１０ ：信号
Ｎ－１１ ：信号
Ｏ－００ ：信号
Ｏ－０１ ：信号
Ｏ－１０ ：信号
Ｏ－１１ ：信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
