JPH02127833A - 光符号多重伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光通信分野における光符号多重伝送方式に関
し、更に詳しくはローカルエリアネットワークやＣＡＴ
Ｖなどに適用し得る光符号多重伝送方式に関する。

（従来の技術） 従来の元符号化多重（ＣＤ　Ｍ　Ａ　：　Ｃｏｄｅ　Ｄ
ｉｖｅｓｔｏｎ　Ｍｕｌｔｌｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）
伝送方式は、例えば文献り、Ｂ、Ｍｏｒｔｉｍｏｒｅ、
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、
２１．ｐｐ。

４２．１９８５に提案されている。第１１図はこの光符
号多重伝送方式の構成を示すブロック図でアリ、ｌａ、
ｌｂ、　　・・・、１ｎはチャンネル対応の情報源、３
ａ、　３ｂ、　　・・・、３ｎは電気光変換部、５ａ、
　　５ｂ、　　・・・、５ｎは光符号器、７は合波器、
９は光ケーブル、１１は分波器、１４ａ、１４ｂ、　　
・・・、１４ｎは先後号器、１６ａ、１６ｂ、＊・＊、
１６ｎは光電気変換部、１ｇａ、１８ｂ、　　・・・、
１８ｎは再生された電気出力信号である。

第１１図において、情報源１ａ、〜、Ｉｎから出力され
た各電気信号は電気光変換部３ａ、〜。

３ｎにおいてそれぞれ光信号に変換され、光符号器５ａ
、〜、５ｎを介して各チャンネル対応に定義された符号
に符号化される。符号化された光符号信号は合波器７で
合波され、光ケーブル９を介して受信側に送信される。

受信側では、受信した光符号信号を分波器１１で各先後
号器１４ａ、〜１４ｎに分配する。先後号器１４ａ、〜
　１４ｎはチャンネル対応に定義された符号を抽出した
後、復号し光電気変換部１６ａ、〜、１６ｎで電気信号
に戻し、再生電気信号１８ａ、〜、１８ｎとして出力さ
れる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の光符号多重伝送方式では、先後号器で受
信した符号を抽出する手段として、相関器を使用し、自
己相関の尖頭値のレベルから符号系列との相関を測って
いたため、信号に誤り、すなわち０を１または１を０と
する誤りが生じた場合に自己相関値が減少し、他の異な
る符号系列との相互相関値とのレベル差が小さくなり、
符号を正確に識別し抽出することが著しく困難であり、
このため本来の特徴である秘話性を十分に生かしきれな
いという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、受信信号に誤りが生じても受信した符
号を識別し、元の送信信号を適確に復号することができ
、秘話性が高く信頼性に優れた光符号多重伝送方式を提
供することにある。

［発明の措成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の光符号多重伝送方式
は、複数の光信号に対して光信号毎に異なる符号を割り
当て符号化して多重伝送する光符号多重伝送方式であっ
て、前記複数の光信号をそれぞれ特定の符号に変換する
複数の光符号器およびこの複数の光符号器からの複数の
元符号化信号を合成する光合波器を有する送信部と、こ
の送信部から合成されて出力される元符号化信号を伝送
する光ファイバ伝送路と、この光ファイバ伝送路を介し
て伝送されてくる元符号化信号を受信するとともに、予
め符号化に用いられた符号を分散的に記憶させたニュー
ラルネットを有し、並列分散的に自己相関連想記憶を行
うニューラルネットの原理を利用して符号を識別し、こ
の識別された符号に基づいて元の光信号に復号する復号
手段を有する受信部とを有することを要旨とする。

（作用） 本発明の光符号多重伝送方式では、光ファイバ伝送路を
介して伝送されてくる元符号化信号を受信し、並列分散
的に自己相関連想記憶を行うニューラルネットの原理を
利用して符号を識別し、この識別された符号に基づいて
元の光信号に復号している。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる光符号多重伝送方式
の構成を示すブロック図である。同図に示す光符号多重
伝送方式において、情報＃、ｌ　ａ。

〜、１ｎ、電気光変換部３ａ、〜、３ｎ、光符号器５ａ
、〜、５ｎおよび合波器７からなる受信部、光ケーブル
９および分波器１１は前述した第１１図のものと同じ構
成要素であり、分波器１１の出力はニューラルネットで
構成された先後号器１３ａ、〜、１３ｎに供給され、該
先後号器１３ａ。

〜　１３ｎからの出力は論理積回路１５ａ、〜１５ｎを
介して再生電気信号１７ａ、〜、１７ｎとして出力され
ている。なお、分波器１１、先後号器１３ａ、〜、１３
ｎおよび論理積回路１５ａ。

〜、１５ｎにより受信部が構成されている。

第２図は前記先後号器１３ａ、〜、１３ｎの構成を示す
図である。同図において、２１は光分波器、２３ａ、〜
、２３ｎは光遅延線、２５はニューラルネット、２９ａ
、〜、２９ｎは出力信号、３３ａ、〜、３３ｎはしきい
値処理素子である。

なお、２４ａ、〜、２４ｎはニューラルネット２５に対
する入力端子であり、２７ａ、〜、２７ｎはニューラル
ネット２５からの出力端子である。

第２図に示すようにニューラルネット２５で構成された
先後号器において、光分波器２１に供給される人力信号
の元符号信号は、第３図に示すように、ｎビットを符号
化した場合には情報レートに対応して１フレームに時系
列的Δτの間隔で最大ｎ個のパルス列を有する。この元
符号信号は光分波器２１によって各△τ時間スロット中
のパルスが第５図に示すように空間的にチャンネル１か
らｎに分離され、各チャンネルに対応する光遅延線２３
ａ、〜、２３ｎをそれぞれ通過した後、第６図に示すよ
うに各チャンネルの信号が時間的に同期してニューラル
ネット２５に並列的に供給されるようになっている。

第４図は第２図の光分波器２１および光遅延線２３ａ、
〜、２３ｎの構成を示す説明図である。

同図において、入力される元符号信号は、ロータリスイ
ッチのように回転する中心部に供給され、この中心部の
回転により第５図に示すように１゜〜、ｎの各元符号信
号に分離され、光遅延線２３ａ、〜、２３ｎを介して第
６図に示すように時間的に並列に変更されてニューラル
ネット２５に供給されている。

ニューラルネット２５には入力端子２４ａ、〜２４ｎお
よび出力端子２７ａ、〜、２７ｎが接続されているが、
該ニューラルネット２５の結線の重み付けを表す行列要
素Ｔ１．は、入力端子２４ａ。

〜、２４ｎと出力端子２７ａ、〜、２７ｎとを以下に記
載するニューラルネットの原理に基づいて結線する。人
力される元符号信号のパルスの有無（１，Ｏ）を（１，
−１）のバイポーラのｎ次元ベクトルｖ３″で表示する
とすると、Ｔ１．はＶ′″１の外積の和で与えられ、次
のようになる。

但し、ｔは転置行列、Ｍは符号の多重数を表す。

この行列Ｔは符号化に用いたＭ個の符号化ベクトルを分
散的に記憶したニューラルネットの結線状態を表してい
る。

次、入力に対してこのニューラルネットが記憶したベク
トルの中から最も相関の大きいベクトルを識別し出力（
連想）することを示す。行列Ｔと任意のｎ次元ベクトル
ｖ（ｋｌ’との積をＶとすると、■ 口 ＝Σ二Ｔ、　、　■、　Ｌ　ｋ　１ ＝Σ：Ｃ・ｋＶ％ｓ）　　　　　　　　　（２）ｓ＝１ ｃｌｋ＝：二ｖ　Ｉ（１’　ｖ　Ｉ”’　　　　　　　
（３）上述した（２）式において、行列Ｔとベクトルｖ
Ｌｋ）°の積は自己相関関数Ｃ＋ｋによって重み付けさ
れた記憶ベクトルの和を表す。■はゝ’　＝　Ｖ（ｋ）
ならば、ｃｋ、＝Ｎ　（Ｎはベクトルｙ　（ｋ）の中の
１の要素数）となり、Ｃｋｋ＞Ｃ＋ｋ　（ｓ＝ｋ）であ
る。

従って、ｖ（ｋｌ’は記憶されたベクトルの中で最もｖ
　（ｋゝに近いベクトルを出力に反映することになる。

（２）式で表されるニューラルネットの出力を次のよう
な関数 でしきい値処理し、その出力として得られたベクトルを
帰還して新たに入力し、同様の操作を繰り返すことによ
って出力は記憶ベクトルの中の相関係数Ｃｓｋが最大で
あるベクトルに収束していく。

以上の操作によりビット誤りを含んだ元符号信号が人力
されても連想記憶の誤り訂正機能によって符号を正しく
識別することができるのである。

このように識別されてニューラルネット２５から出力さ
れる符号と第１図の先後号器１３ａ、〜１３ｎの次段の
論理積回路１５ａ、〜、１５ｎでメモリに予め記憶され
ている符号との論理積が計算され、その値がＮ（符号中
に含まれる１のビット数）に等しい場合のみ出力として
１を発生し、これによって元の送信された信号を復号す
る。また、その他の場合には、論理積回路１５ａ、〜１
５ｎからの出力はないので信号は復号されない。

次に、ニューラルネット２５１分波器１１および光遅延
線２３ａ、〜、２３ｎの具体的な構成について説明する
。第７図は前記光ニューラルネット２５の一例の構成を
示す図である。同図において、４１はニューラルネット
２５の行列Ｔを表すマトリックスアレイであり、このマ
トリックスアレイ４１の前方には発光素子アレイ４３ａ
、〜４３ｎが配列され、後方には受光素子アレイ４５ａ
、〜、４５ｎが配列されている。発光素子アレイ４３ａ
、〜、４３ｎの各々は拡大して示すように例えば１個の
発光素子４３ｉで構成され、マトリックスアレイ４］−
の各交点は拡大して示すように発光素子アレイ４３ｉか
らの光を透過するように穿孔されたマスク４１ｘａおよ
び遮断するように穿孔されていないマスク４１ｘｂから
構成され、また受光素子アレイ４５ａ、〜１４５ｎの各
々は拡大して示すように前記透過マスクおよび遮断マス
クからの光をそれぞれ受光する２個の受光素子４５ｊａ
、４５ｊｂで構成されている。ベクトルの人力は発光素
子アレイ４３ａ、〜、４３ｎの点滅によって行われる。

前述の説明では、ベクトルｖ　（ｋ　ｌ’は１か−１の
値をとるバイポーラとしたが、この場合には発光素子ア
レイ４３ａ〜４３ｎのオン／オフに従って１または０を
表示することになる。この変更は連想記憶機能を多少劣
化させるが実用上では問題ない。行列Ｔの書き込みは前
記マスクの穿孔によって行われる。第７図のニューラル
ネット２５では、行列Ｔの要素は次のように２値化され
ている。

行列は第７図に示すように各ｉＪ酸成分２つに分割され
ており、例えばＴ　１　＋　＝　１ならば、ｉ行Ｊ列目
の上半分が穿孔され、Ｔｚ＝　　１ならば下半分が穿孔
される。発光素子アレイ４３ａ、〜、４３ｎとマトリッ
クスアレイ４１は第７図のように配置され、発光素子ア
レイ４３ａからの光はマトリックスアレイ４１の第１列
を均一に照射するようにレンズ系を用いて光学的に結線
されている。

マトリックスアレイ４１のマスクを通過した光は、レン
ズ系によってマトリックスマスクの第ｎ行目からの光が
受光素子アレイ４５ｎに集光され、この光の和が計算さ
れる。受光素子アレイ４５ａ。

〜　４５ｎもまたマトリックスアレイ４１のマスクと同
様に各要素について２つの素子で構成され、上側の受光
素子はマトリックスアレイ４１の上側のマスクからの出
射光を受光し、下側の受光素子は下側のマスクからの出
射光を受光する。このようにして得られた受光素子アレ
イ４５ａ、〜、４５ｎからの出力は行列Ｔと入カベクト
ルｖ（ｋ）’の積になっている。この出力ベクトルは受
光素子アレイ４５ａ、〜、４５ｎの各成分の上下の受光
素子に入射する光強度の大小によって１またはＯに電気
的にしきい値処理されて、次段の入力となる。

このようなベクトル行列演算、しきい値処理および人力
への帰還を繰り返すことによって最終適に出力は正解に
収束する。なお、光分波器２１の具体的な光学系は例え
ば文献Ｔ、Ｍｏｒｉｏｋａｅｔａ１．．Ｊ、　　ｏｆ　
　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　　Ｔｅｃｈ、、ｖｏｌ、６．Ｔ
）ｐ、１１８６　（１９８８）に詳細に記載されている
。

第８図は前記光遅延線２３ａ、〜、２３ｎの具体的な構
成を示す図である。各光遅延線２３ａ。

〜、２３ｎは単一光ファイバ遅延線で構成されている。

光ファイバ長によって遅延時間差を与えるものであり、
光遅延線２３ｎのファイバ長は光遅延線２３ａのものよ
りも△τ・　（ｎ−１）　　・Ｃ（ここで、Ｃ゛　は光
ファイバ中の光速）だけ長くすることによって各パルス
の時間的な同期をとることができる。

第９図は本発明の他の実施例に係わる光符号多重伝送方
式の構成図である。同図に示す光符号多重伝送方式は、
電気復号器５３ａ、〜、５３ｎを使用したものであり、
この電気復号器５３ａ、〜５３ｎの前段に光電気変換部
５１ａ、〜、５１ｎをそれぞれ設けたものである。この
ような電気復号器５３ａ、〜、５３ｎの最も簡単な構成
は計算機のソフトウェア上で仮想的なニューラルネット
を横築する方法である。第１０図はその構成図であり、
バッファメモリ５７と計算機５つとが構成されている。

前記光電気変換部５１ａ、〜、５１ｎによって電気信号
に変換された符号信号は１フレーム毎にバッファメモリ
５７に蓄えられ、計算機５つに２値のベクトルとして供
給される。計算機５９では前述した行列Ｔと人力ベクト
ルとの乗算、しきい値処理を行い、識別した符号が出力
され、論理積回路１５ａ、〜、１５ｎで予めメモリに蓄
えられている符号との論理識別され、その値がＮ（符号
中に含まれる１のビット数）に等しい場合のみ出力とし
て１を出し、これによって元の送信された信号を復号す
る。また、その他の場合には論理積回路１５ａ、〜、１
５ｎからの出力はないので復号されない。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、光ファイバ伝送
路を介して伝送されてくる光符号化信号を受信し、並列
分散的に自己相関連想記憶を行うニューラルネットの原
理を利用して符号を識別し、この識別された符号に基づ
いて元の光信号に復号しているので、受信した元符号信
号に誤りがある場合にもニューラルネットの誤り訂正機
能によって正確に送信された符号信号を識別することが
でき、原理的には誤り率を零にすることが可能であると
ともに、また符号化多重伝送方式に固有の特徴である高
い秘話性、多重性、網同期が不要という特徴を備え、ロ
ーカルネットワーク系、特に放送型ネットワークへの適
用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる光符号多重伝送方式
の構成を示すブロック図、第２図は第１図の光符号多重
伝送方式に使用されるニューラルネットを用いた先後号
器の構成を示す図、第３図は１フレームの符号信号のパ
ルス列を示す図、第４図は第２図に使用されている光分
波器と光遅延線を示す説明図、第５図は各時間スロット
毎に分配された符号信号のパルスを示す図、第６図は時
間的に同期した各時間スロットの符号信号のパルスを示
す図、第７図は第２図に使用されているニューラルネッ
トの構成を示す図、第８図は第２図に使用されている光
遅延線の具体的な構成を示す図、第９図は本発明の他の
実施例に係わる光符号多重伝送方式の構成を示す図、第
１０図は第９図の具体的な一構成例を示すブロック図、
第１１図は従来の光符号多重伝送方式の構成を示すブロ
ック図である。 ｌａ、〜、ａｎ・・・情報源、 ３ａ、〜、３ｎ・・・電気光変換部、 ３ａ、〜、５ｎ・・・光符号器、 ７・・・合波器、 ９・・・光ケーブル、 １１・・・分波器、 １３ａ、〜、１３ｎ・・・先後号器、 １５ａ、〜、１５ｎ・・・論理積回路、２４・・・ニュ
ーラルネット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の光信号に対して光信号毎に異なる符号を割り当て
   符号化して多重伝送する光符号多重伝送方式であって、 前記複数の光信号をそれぞれ特定の符号に変換する複数
   の光符号器およびこの複数の光符号器からの複数の光符
   号化信号を合成する光合波器を有する送信部と、 この送信部から合成されて出力される光符号化信号を伝
   送する光ファイバ伝送路と、 この光ファイバ伝送路を介して伝送されてくる光符号化
   信号を受信するとともに、予め符号化に用いられた符号
   を分散的に記憶させたニューラルネットを有し、並列分
   散的に自己相関連想記憶を行うニューラルネットの原理
   を利用して符号を識別し、この識別された符号に基づい
   て元の光信号に復号する復号手段を有する受信部と を有することを特徴とする光符号多重伝送方式。