(57)【要約】【課題】リアルタイムかつ高品質の広帯域伝送が可能な信号送信装置を提供する。【解決手段】パラレル変換された入力信号それぞれについて、チャネル毎に変調を施し、フーリエ変換した信号に、オーバーサンプリングとなるように帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入した後、逆フーリエ変換を施す。さらに、逆フーリエ変換された信号を同期したアナログ信号に変換し、アナログ信号の周波数帯域の中心周波数が、チャネルの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換した後に、チャネルの周波数帯域の信号を抽出して干渉部分を除去した信号を生成する。そして、シリアルに生成された各チャネルの信号を合成し、入力信号に対する超広帯域なシングルキャリア信号を生成する。【選択図】図２
2010093333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を複数のパラレル信号へ変換するシリアルパラレル変換部と、
それぞれがチャネルに対応し、前記複数のパラレル信号に対して、自身に対応するチャネルの信号を生成する複数の処理部と、
前記複数の処理部によって生成された各チャネルの信号を合成して信号を生成する合成部と、
前記合成部によって合成された信号を送信する送信部とを備え、
前記複数の各処理部は、
各パラレル信号を自身に対応するチャネルへ変調する入力信号変調部と、
前記入力信号変調部によって変調された信号にフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部によりフーリエ変換が行われた信号の周波数帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入するゼロ挿入部と、
前記ゼロ挿入部により０の周波数成分が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、
前記逆フーリエ変換部により逆フーリエ変換が行われた信号を、他の処理部と同期したアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換部と、
前記デジタルアナログ変換部によりアナログ信号に変換された信号を、当該信号の周波数帯域の中心周波数が、当該処理部に対応するチャネルの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部により周波数変換された信号から、当該処理部に対応するチャネルが使用する周波数帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタとを備え、
前記合成部は、前記バンドパスフィルタにより抽出された信号を合成して前記信号を生成する、
ことを特徴とする信号送信装置。
【請求項２】
前記複数の各処理部は、
逆フーリエ変換部により逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送信装置。
【請求項３】
前記複数の各処理部は、
前記ガードインターバル挿入部によりガードインターバルが挿入された信号のフーリエ変換ブロック間のつなぎ目にスムージング処理を行うスムージング部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号送信装置。
【請求項４】
前記送信部は、光信号によりシングルキャリア信号を送信することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の信号送信装置。
【請求項５】
前記送信部は、前記合成部によって合成された電気のシングルキャリア信号を光信号に変換する光強度変調器を備えることを特徴とする請求項４に記載の信号送信装置。
【請求項６】
前記送信部は、前記合成部によって合成されたシングルキャリア信号のＩ成分及びＱ成分の信号を駆動信号として光信号を生成する光直交変調器を備えることを特徴とする請求項４に記載の信号送信装置。
【請求項７】
シングルキャリア信号を送信する信号送信装置において、
シリアルパラレル変換部が、入力信号を複数のパラレル信号へ変換するシリアルパラレル変換過程と、
それぞれのチャネルに対応する複数の処理部が、前記複数のパラレル信号に対して、自身に対応するチャネルの信号を生成する信号処理過程と、
合成部が、前記信号処理過程において前記複数の処理部により生成された各チャネルの信号を合成して信号を生成する合成過程と、
送信部が、前記合成過程において合成された信号を送信する送信過程とを有し、
前記複数の各処理部による信号処理過程は、
入力信号変調部が、各パラレル信号をチャネルへ変調する入力信号変調過程と、
フーリエ変換部が、前記入力信号変調部によって変調された信号にフーリエ変換を行うフーリエ変換過程と、
ゼロ挿入部が、前記フーリエ変換部によりフーリエ変換が行われた信号の周波数帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入するゼロ挿入過程と、
逆フーリエ変換部が、前記ゼロ挿入過程において０の周波数成分が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換過程と、
デジタルアナログ変換部が、前記逆フーリエ変換過程において逆フーリエ変換された信号を、他の処理部と同期したアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換過程と、
周波数変換部が、前記デジタルアナログ変換過程においてアナログ信号に変換された信号を、当該信号の周波数帯域の中心周波数が、当該処理部に対応するチャネルの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換する周波数変過程と、
バンドパスフィルタが、前記周波数変換過程において周波数変換された信号から、当該処理部に対応するチャネルが使用する周波数帯域の信号を抽出する抽出過程とを有し、
前記合成過程においては、前記合成部が、前記抽出過程において抽出された信号を合成して前記信号を生成する、
ことを特徴とする信号送信方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルキャリア信号の信号送信装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シングルキャリアを用いた通信システムにおける無線送信装置では、広帯域の信号をそのまま変調して送信していた（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】D. Falconer, S. L. Ariyavisitakul, A. Benyamin-Seeyar, and B. Eidson,“Frequency domain equalization for single-carrier broadband wirelesssystems,” IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 4, pp. 58−66, Apr. 2002.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、光通信のような広帯域伝送においてシングルキャリアを用いることが検討されている。しかし、従来の技術では、一括して信号処理を行っていたため、変調回路・逆フーリエ変換・ＧＩ（ガードインターバル）挿入回路の処理速度や、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ・周波数変換回路の動作速度によってデータレートが制限されてしまい、それ以上に高速な処理をリアルタイムに行うことはできなかった。そこで、伝送帯域を分割して複数のチャネルに分け、複数の高速フーリエ変換器および逆高速フーリエ変換器を用いて変調信号を生成することが考えられるが、このような方法では、周波数変換した後に他チャネルへの干渉が生じてしまい、伝送品質の劣化を招いてしまう。また干渉を避けるためにはチャネルの周波数間隔を十分離す必要があり、周波数利用効率が低下する。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シングルキャリアを用いた、リアルタイムかつ高品質の広帯域伝送が可能な信号送信装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、入力信号を複数のパラレル信号へ変換するシリアルパラレル変換部と、それぞれがチャネルに対応し、前記複数のパラレル信号に対して、自身に対応するチャネルの信号を生成する複数の処理部と、前記複数の処理部によって生成された各チャネルの信号を合成して信号を生成する合成部と、前記合成部によって合成された信号を送信する送信部とを備え、前記複数の各処理部は、各パラレル信号を自身に対応するチャネルへ変調する入力信号変調部と、前記入力信号変調部によって変調された信号にフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部によりフーリエ変換が行われた信号の周波数帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入するゼロ挿入部と、前記ゼロ挿入部により０の周波数成分が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換部により逆フーリエ変換が行われた信号を、他の処理部と同期したアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換部と、前記デジタルアナログ変換部によりアナログ信号に変換された信号を、当該信号の周波数帯域の中心周波数が、当該処理部に対応するチャネルの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により周波数変換された信号から、当該処理部に対応するチャネルが使用する周波数帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタとを備え、前記合成部は、前記バンドパスフィルタにより抽出された信号を合成して前記信号を生成する、ことを特徴とする信号送信装置である。
【０００６】
また、本発明は、上述する信号送信装置であって、前記複数の各処理部は、逆フーリエ変換部により逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入部をさらに備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上述する信号送信装置であって、前記複数の各処理部は、前記ガードインターバル挿入部によりガードインターバルが挿入された信号のフーリエ変換ブロック間のつなぎ目にスムージング処理を行うスムージング部をさらに備える、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述する信号送信装置であって、前記送信部は、光信号によりシングルキャリア信号を送信することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述する信号送信装置であって、前記送信部は、前記合成部によって合成された電気のシングルキャリア信号を光信号に変換する光強度変調器を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述する信号送信装置であって、前記送信部は、前記合成部によって合成されたシングルキャリア信号のＩ成分及びＱ成分の信号を駆動信号として光信号を生成する光直交変調器を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、シングルキャリア信号を送信する信号送信装置において、シリアルパラレル変換部が、入力信号を複数のパラレル信号へ変換するシリアルパラレル変換過程と、それぞれのチャネルに対応する複数の処理部が、前記複数のパラレル信号に対して、自身に対応するチャネルの信号を生成する信号処理過程と、合成部が、前記信号処理過程において前記複数の処理部により生成された各チャネルの信号を合成して信号を生成する合成過程と、送信部が、前記合成過程において合成された信号を送信する送信過程とを有し、前記複数の各処理部による信号処理過程は、入力信号変調部が、各パラレル信号をチャネルへ変調する入力信号変調過程と、フーリエ変換部が、前記入力信号変調部によって変調された信号にフーリエ変換を行うフーリエ変換過程と、ゼロ挿入部が、前記フーリエ変換部によりフーリエ変換が行われた信号の周波数帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入するゼロ挿入過程と、逆フーリエ変換部が、前記ゼロ挿入過程において０の周波数成分が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換過程と、デジタルアナログ変換部が、前記逆フーリエ変換過程において逆フーリエ変換された信号を、他の処理部と同期したアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換過程と、周波数変換部が、前記デジタルアナログ変換過程においてアナログ信号に変換された信号を、当該信号の周波数帯域の中心周波数が、当該処理部に対応するチャネルの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換する周波数変過程と、バンドパスフィルタが、前記周波数変換過程において周波数変換された信号から、当該処理部に対応するチャネルが使用する周波数帯域の信号を抽出する抽出過程とを有し、前記合成過程においては、前記合成部が、前記抽出過程において抽出された信号を合成して前記信号を生成する、ことを特徴とする信号送信方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来のアナログフィルタのみでは実現困難な急峻なバンドパスフィルタを実現して、チャネル毎に分割した帯域の外側からの干渉を除去することが可能となり、この干渉を除去した各チャネルを周波数変換して合成することによって、リアルタイムかつ高品質の広帯域伝送を実現することができる。また、０挿入やガードインターバル挿入、スムージング処理をチャネル毎に並行して行うため、遅いクロックにより動作させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。同図において、信号送信装置は、バイナリデータを広帯域周波数の出力信号に変調する信号生成回路１と、周波数ｆｃの光キャリアを発生する信号光源３と、信号光源３が発生した光キャリアに、信号生成回路１から出力された広帯域の電気のシングルキャリア信号である出力Ａをのせて広帯域光シングルキャリア信号を生成し、出力する光強度変調器４とからなる。
【００１５】
図２は、図１に示す信号生成回路１の詳細な構成を示すブロック図である。
同図において、Ｓ／Ｐ（シリアルパラレル）変換回路１０は、信号生成回路１へ入力されたバイナリデータの入力信号をパラレル信号に変換して変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）へ出力する。
【００１６】
変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）はそれぞれ、シングルキャリア信号のチャネルに対応しており、所定の変調方式により、Ｓ／Ｐ変換回路１０から入力された信号をチャネル毎に変調する。なお、この変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）はそれぞれ、シングルキャリア信号のチャネルに対応しており、所定のシングルキャリア変調方式により、Ｓ／Ｐ変換回路１０から入力された信号をチャネル毎に変調する。なお、以下では、変調回路１１−ｉそれぞれに対応したチャネルをそれぞれチャネルｉと記載する。
【００１７】
フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、変調回路１１−ｉにより変調された信号にフーリエ変換を行う。０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によりフーリエ変換された信号の信号伝送周波数帯域の外の周波数帯に０の周波数成分を挿入する。なお、この０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によりフーリエ変換された信号の信号伝送周波数帯域の外の周波数帯であって、信号伝送周波数帯域に隣接する周波数帯に０の周波数成分を挿入する。
【００１８】
逆フーリエ変換回路１４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、０挿入回路１３−ｉにより０の周波数成分が挿入された信号に逆フーリエ変換を行う。ＧＩ（ガードインターバル）挿入回路１５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、逆フーリエ変換１４−ｉによって逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを挿入する。スムージング回路１６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、フーリエ変換ブロック間のつなぎ目に対して、デジタル信号処理によりスムージングをかける。Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、共通クロック２１によるクロックを用いて、デジタル信号を同期したアナログ信号に変換する。
【００１９】
周波数変換回路１８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、局部発振器２２からの発振信号を用いて、アナログ信号の周波数を変換する。このとき、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉから出力されたアナログ信号の周波数帯域において中心となる周波数（以下、周波数帯域において中心となる周波数を「周波数帯域の中心周波数」と記載）が、チャネルにより使用される周波数帯域の中心周波数となるように、周波数変換を行う。ＢＰＦ１９−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、周波数変換された信号から、チャネルが使用する周波数帯域の信号を抽出する。合成回路２０は、ＢＰＦ１９−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）それぞれから出力されたチャネルｉを合成してシングルキャリア信号のベースバンド信号を生成し、出力Ａとして出力する。
【００２０】
なお、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）には、フーリエ変換として離散フーリエ変換を用いた場合には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いることが可能である。また、逆フーリエ変換回路１４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）には、逆フーリエ変換として逆離散フーリエ変換を用いた場合には、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse FFT）を用いることが可能である。このようにフーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に高速フーリエ変換を用いることにより、また、逆フーリエ変換回路１４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に逆高速フーリエ変換を用いることにより、チャネル毎の演算負荷および演算時間が更に低減される。
【００２１】
図３は、図１に示す光強度変調器４の構成を示す図である。同図に示すように、光強度変調器４には、マッハツェンダー型変調器が用いられ、信号生成回路１からの出力Ａが入力される。これにより、光強度変調器４は、信号光源３から発せられた周波数ｆｃの光キャリアを中心にＤＳＢ（ダブルサイドバンド）の光シングルキャリア信号を生成する。強度変調器４を駆動するときに、バイアス点を半波長電圧（Ｖπ）の半分に設定した場合、光キャリアが残り、バイアス点をＮＵＬＬ点に設定した場合、光のキャリアを抑圧できる。
【００２２】
次に、上述した信号送信装置による信号処理について説明する。
まず、Ｓ／Ｐ変換回路１０は、信号生成回路１へ入力されたバイナリ信号を、シリアル信号から所定のデータ長のパラレル信号に変換して、変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）へ出力する。次に、変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、所定の変調方式、例えば、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４位相偏移変調）等のシングルキャリア変調方式によりＳ／Ｐ変換回路１０から入力されたデータの変調を行い、チャネルにマッピングしてフーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
【００２３】
具体的には、変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、データに割り当てられたチャネル毎に、同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）とからなる信号を出力する。なお、いずれかのチャネルｉには、信号を割り当てないようにすることができる。また、チャネルｉの外側であって隣接する周波数帯域に信号を割り当てないようにすることもできる。
【００２４】
なお、上記において、Ｓ／Ｐ変換回路１０は、たとえば、シリアル信号のうちチャネルｉ（ｉ＝１〜ｋ）で送信するシリアル信号のデータに対して、所定のデータ長のパラレル信号に変換して、対応する変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）へ出力する。
【００２５】
次に、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、変調回路１１−ｉにより変調された信号にフーリエ変換を行い、０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
【００２６】
次に、０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によりフーリエ変換された信号の信号伝送周波数帯域の外であって、隣接する周波数帯に０の周波数成分を挿入し、逆フーリエ変換回路１４−ｉへ出力する。
【００２７】
図４は、チャネルｉの外側に対応する周波数帯域に信号を割り当てない場合における、０挿入回路１３−ｉの出力を示す図である。同図において、フーリエ変換回路１２−ｉを介して入力された変調回路１１−ｉからのチャネルｉの送信シンボルの外の周波数帯域には、０が挿入されている。また、予め全てのチャネルに０を指定しておき、変調回路１１−ｉにより対応するチャネルに信号を出力することで、この０挿入回路１３−ｉを介さずに同様の効果を得ることもできる。
【００２８】
次に、逆フーリエ変換回路１４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、０挿入回路１３−ｉから入力されたデータに逆フーリエ変換を施すことにより、周波数領域でマッピングされた伝送信号を時間領域の信号に変換して、シングルキャリア信号への変調を行う。これにより、チャネルｉでは、０が挿入された信号系列に逆フーリエ変換を動作させる。
【００２９】
ここで、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）、０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）、および、逆フーリエ変換回路１４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）により、変調回路１１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）で変調された信号に対して、周波数領域でみた場合に、その信号伝送周波数帯域の外側には周波数領域で０の周波数が挿入されたことになる。これにより、周波数領域において、チャネル間の干渉が低減される効果がある。
【００３０】
次に、ＧＩ（ガードインターバル）挿入回路１５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、逆フーリエ変換１４−ｉから入力された信号に対して、ガードインターバルを挿入する。
図５は、ＧＩ挿入回路１５−ｉにおけるガードインターバル挿入方法を示す図である。ＧＩ挿入回路１５−ｉは、本来のシングルキャリア信号１フーリエ変換ブロックの後半の一部分と同じ信号を、ガードインターバルとして当該フーリエ変換ブロックの前半に付加する。
【００３１】
次に、スムージング回路１６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＧＩ挿入回路１５−ｉから入力された信号のフーリエ変換ブロック間のつなぎ目に対して、デジタル信号処理によりスムージングをかけ、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉに出力する。
図６は、スムージング回路１６−ｉにおけるスムージング処理を示す図である。単純にフーリエ変換ブロックを連続して並べた場合、フーリエ変換ブロック間は信号が不連続となってしまう。そこで、スムージング回路１６−ｉは、フーリエ変換ブロック間のつなぎ目が滑らかに変化するよう処理し、急峻な周波数成分の存在を除去する。
【００３２】
次に、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、共通クロック２１によるクロックを用いて、スムージング回路１６−ｉから入力されたデジタル信号を、他のＤ／Ａ変換回路１７−ｉのものと同期したアナログ信号に変換し、周波数変換回路１８−ｉに出力する。周波数変換回路１８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、局部発振器２２からの発振信号を用いて、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉから入力されたチャネルｉのアナログ信号の周波数帯域を、周波数帯域ｆｉに周波数変換し、ＢＰＦ１０−ｉに出力する。この周波数帯域ｆｉの中心周波数は、チャネルｉが使用する周波数帯域の中心周波数と一致しており、つまり、周波数変換回路１８−ｉは、入力されたアナログ信号の周波数帯域の中心周波数が、チャネルｉの周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換する。
【００３３】
図７は、周波数変換回路１８−１における周波数変換を示す図である。同図において、周波数変換回路１８−１は、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉから出力された信号を、周波数帯域ｆ１に周波数変換している。なお、周波数帯域ｆ１〜ｆｋは、周波数帯域ｆｉの一部（後述する周波数帯域δｆｉの一部または全部）が、隣接する周波数帯域ｆ（ｉ−１）、ｆ（ｉ＋１）と重なるように連続した周波数帯域である。
【００３４】
次に、ＢＰＦ１９−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、周波数変換された周波数帯域ｆｉの信号から、チャネルｉの周波数帯域に対応した周波数帯域Δｆｉの信号を抽出するが、このとき、周波数帯域Δｆｉに隣接する周波数帯域δｆｉ分の信号も抽出される。
図８は、ＢＰＦ１９−１における処理を示す図である。同図において、ＢＰＦ１９−１は、周波数帯域ｆ１の信号から、周波数帯域Δｆ１の信号を抽出しているが、ＢＰＦ１９−１は、周波数帯域Δｆ１を抽出する際、その周波数帯域Δｆ１に隣接する周波数帯域δｆ１の信号が同時に抽出されてしまう。しかし、周波数帯域Δｆ１の外側部分は、０挿入回路１３−１により０挿入が行われた周波数部分に相当するため、実現困難な急峻な（δｆ１が０に近い）ＢＰＦを用いることなく、チャネルｉの周波数帯域の外側からの干渉を除去し、逆フーリエ変換の動作クロックを落とすことが可能となる。
【００３５】
次に、合成回路２０は、ＢＰＦ１９−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）それぞれから出力されたチャネルｉを合成して出力Ａを生成し、出力する。
図９は、合成回路２０から出力される出力Ａを示す図である。同図に示すように、合成回路２０は、ＢＰＦ１９−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）それぞれから出力された、周波数帯域ｆ１〜ｆｋまでのチャネル１〜ｋを合成し、電気の超広帯域シングルキャリア信号である出力Ａを生成する。
【００３６】
次に、光強度変調器４は、マッハツェンダー型変調器に信号生成回路１の出力Ａを入力することにより、信号光源３から発せられた周波数ｆｃの光キャリアを中心にＤＳＢの光シングルキャリア信号を生成する。
図１０は、光強度変調器４から出力される光シングルキャリア信号のスペクトルを示す図である。同図に示すように、光強度変調器４から出力された光シングルキャリア信号は、光キャリア周波数ｆｃを中心として両側のバンドに、周波数ｆｉ（ｉ＝１〜ｋ）に対応した側波帯ができている。光強度変調器４を駆動するときに、バイアス点を半波長電圧（Ｖπ）の半分に設定した場合、光キャリアが残り、バイアス点をＮＵＬＬ点に設定した場合、光のキャリアを抑圧できる。
【００３７】
このように、ＤＳＢでは周波数ｆｃを中心にして両側のバンドに同じシングルキャリア信号が発生するが、帯域の利用効率を上昇させるために、図１１に示すように、光ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５を設け、光強度変調器４から出力されたシングルキャリア信号を、光ＢＰＦ５によりＳＳＢ（シングルサイドバンド）化してもよい。
図１２は、光ＢＰＦ５から出力されるシングルキャリア信号のスペクトルを示す図である。同図に示すように、光ＢＰＦ５から出力されるシングルキャリア信号では、光強度変調器４から出力された光シングルキャリア信号において光キャリア周波数ｆｃを中心として両側のバンドに現われる側波帯の一方のみを取り出している。
また、図示はしないが、出力Ａを光直交変調器のＩｃｈ駆動信号とし、出力Ａのヒルベルト変換をＱｃｈの駆動信号とすることで、光ＢＰＦを用いずにＳＳＢ化することができる。
【００３８】
上記実施形態によれば、従来技術に比べ、電気の周波数領域で広帯域な信号を変調できるため、１組の光源と光変調器に対して、広帯域で周波数利用効率のよい信号の変調が可能になる。
【００３９】
なお、０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、変調回路１１−ｉにより該当する周波数帯域に０の周波数成分を挿入しているが、略０の値であって、逆離散フーリエ変換時に信号成分に対して影響を与えない値の周波数成分を挿入することでもよい。また、０挿入回路１３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の代わりに、ルートナイキストフィルタのような帯域制限フィルタを用いることによって隣接するチャネル対する干渉を低減することもできる。
【００４０】
なお、フーリエ変換回路１２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によりフーリエ変換された信号に対して、信号スペクトルをダイナミック（動的）に全帯域にマッピングすることにより、周波数ダイバーシチ効果を得ることや、干渉の影響を低減することも可能である。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態による信号送信装置について説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
図１３は、本発明の第２の実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態では、信号生成回路１により生成された広帯域の電気のシングルキャリア信号である信号Ａを光強度変調器４の駆動信号としているが、本実施形態では、信号生成回路１ａにより生成された出力ＡのＩｃｈ信号及びＱｃｈ信号を光直交変調器６へ出力する点が異なる。
【００４３】
図１４に、本実施の形態の信号生成回路１ａの構成を示すブロック図である。同図において、スムージング回路１６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）までのデジタル信号処理部では、図２に示す第１の実施形態の信号生成回路１の構成と同様に、複素信号によって演算を行っている。そこで、本実施形態のＤ／Ａ変換回路１７ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、アナログの複素信号（Ｉｃｈ、Ｑｃｈ）を出力する。これにより、合成回路２０ａからは、図１０に示す出力ＡのＩｃｈ信号及びＱｃｈ信号が出力されることになる。
【００４４】
図１５は、本実施の形態の信号生成回路１ａの他の構成を示すブロック図である。同図において、ＧＩ挿入回路１５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）までのデジタル信号処理部は、図２に示す第１の実施形態の信号生成回路１の構成と同様である。スムージング回路１６ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、第１の実施形態と同様の処理を行うが、Ｄ／Ａ変換回路への出力を、Ｉｃｈ、Ｑｃｈに分けて出力しており、ＩｃｈはＤ／Ａ変換回路１７ｂ−ｉへ、ＱｃｈはＤ／Ａ変換回路１７ｃ−ｉへ出力される。そして、Ｄ／Ａ変換回路１７ｂ−ｉ、周波数変換回路１８ｂ−ｉ、ＢＰＦ１９ｂ−ｉ、合成回路２０ｂはＩｃｈについて、Ｄ／Ａ変換回路１７ｃ−ｉ、周波数変換回路１８ｃ−ｉ、ＢＰＦ１９ｃ−ｉ、合成回路２０ｃはＱｃｈについて、第１の実施形態に記載のＤ／Ａ変換回路１７−ｉ、周波数変換回路１８−ｉ、ＢＰＦ１９−ｉ、合成回路２０と同様の処理を行う。このように、スムージング回路１６ａ−ｉから以降の回路を、Ｉｃｈ、Ｑｃｈで分けて処理することで、Ｄ／Ａ変換回路のクロック数を下げることができる。
【００４５】
図１６は、光直交変調器６の構成を示す図である。同図に示すように、光直交変調器６は、マッハツェンダー型変調器を並列に並べ、それぞれに信号生成回路１ａから出力されるＩｃｈ駆動信号、Ｑｃｈ駆動信号を入力する。そして、Ｑｃｈ信号が入力される片方の枝に位相シフトπ／２を与えることにより、光のｓｉｎ（Ｑｃｈ）、ｃｏｓ（Ｉｃｈ）の波に変調を与えることができる。
【００４６】
図１７は、光直交変調器７から出力される光シングルキャリア信号のスペクトルを示す図である。信号生成回路１から出力された、出力ＡのＩｃｈ信号及びＱｃｈ信号により光直交変調器６を駆動することで、図１７に示すスペクトル遷移に示されるように、光源の周波数ｆｃを中心とした、広帯域な光シングルキャリア信号を生成できる。このとき、光直交変調器６のバイアス点をＮＵＬＬ点とすれば光キャリアを抑制できる。本構成の場合、強度変調器を用いる構成と比べて、帯域の利用効率が上昇する。また、必要な光・電気回路帯域が、強度変調器を用いる構成と比べて緩和できる。
【００４７】
なお、上記においては、光シングルキャリア信号を生成して送信しているが、無線によりシングルキャリア信号を送信するようにしてもよい。この場合、Ｄ／Ａ変換回路１７−ｉにおいて無線信号を生成するか、信号生成回路１からの出力Ａを無線信号の搬送波にのせるようにする。
【００４８】
また、上述した図２、図１４及び図１５の逆フーリエ変換回路１４−ｉ、及び、ＧＩ挿入回路１５−ｉは、それぞれ各チャネルで異なる逆フーリエ変換ポイント数、ガードインターバル長にすることもできる。
また、図２、図１４及び図１５の共通クロック２１、局部発振器２２は、全てのチャネルで共通のものを用いているが、共通せずにそれぞれ各チャネルで異なるクロック、局部発振器を用いてもよい。
また、図２及び図４の周波数変換回路１８−ｉ、ならびに、図１５の１８ｂ−ｉ及び１８ｃ−ｉでは、チャネル毎で周波数変換が行われた後、予め設定している全チャネル共通の電力の目標値にレベル調整し、全チャネルの信号電力を一定にすることで全チャネルの伝送品質を同じにすることもできる。
【００４９】
本実施の形態によれば、従来のアナログフィルタのみでは実現困難な急峻なバンドパスフィルタ（ＢＦＰ）を実現して、チャネル毎に分割した帯域の外側からの干渉を除去することが可能となり、この干渉を除去した各チャネルを周波数変換して合成することによって、シングルキャリアを用いたリアルタイムかつ高品質の広帯域伝送を実現することができる。また、０挿入やガードインターバル挿入、スムージング処理をチャネル毎に並行して行うため、遅いクロックにより動作させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態における信号送信装置である。
【図２】同実施形態による信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態による光強度変調器の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態による０挿入回路の出力を示す図である。
【図５】同実施形態によるＧＩ挿入回路の出力を示す図である。
【図６】同実施形態によるスムージング回路の出力を示す図である。
【図７】同実施形態による周波数変換回路の出力を示す図である。
【図８】同実施形態によるＢＰＦの処理を示す図である。
【図９】同実施形態による合成回路の出力を示す図である。
【図１０】同実施形態による光強度変調器からの出力を示す図である。
【図１１】同実施形態による信号送信装置の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】同実施形態による光ＢＰＦからの出力を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における信号送信装置である。
【図１４】同実施形態による信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】同実施形態による信号生成回路の他の構成を示すブロック図である。
【図１６】同実施形態による光直交変調器の構成を示すブロック図である。
【図１７】同実施形態による光直交変調器からの出力を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、１ａ…信号生成回路
１０…Ｓ／Ｐ変換回路（シリアルパラレル変換部）
１１−１〜１１−ｋ…フーリエ変換回路（フーリエ変換部）
１２−１〜１２−ｋ…変調回路（入力信号変調部）
１３−１〜１３−ｋ…０挿入回路（ゼロ挿入部）
１４−１〜１４−ｋ…逆フーリエ変換回路（逆フーリエ変換部）
１５−１〜１５−ｋ…ＧＩ挿入回路（ガードインターバル挿入部）
１６−１〜１６−ｋ、１６ａ−１〜１６ａ−ｋ…スムージング回路（スムージング部）
１７−１〜１７−ｋ、１７ａ−１〜１７ａ−ｋ、１７ｂ−１〜１７ｂ−ｋ、１７ｃ−１〜１７ｃ−ｋ…Ｄ／Ａ変換回路（デジタルアナログ変換回路）
１８−１〜１８−ｋ、１８ｂ−１〜１８ｂ−ｋ、１８ｃ−１〜１８ｃ−ｋ…周波数変換回路（周波数変換部）
１９−１〜１９−ｋ、１９ｂ−１〜１９ｂ−ｋ、１９ｃ−１〜１９ｃ−ｋ…ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…合成回路（合成部）
２１…共通クロック
２２…局部発振器
３…信号光源
４…光強度変調器
５…光ＢＰＦ
６…光直交変調器
【図１】
2010093333.tif 000003
【図２】
2010093333.tif 000004
【図３】
2010093333.tif 000005
【図４】
2010093333.tif 000006
【図５】
2010093333.tif 000007
【図６】
2010093333.tif 000008
【図７】
2010093333.tif 000009
【図８】
2010093333.tif 000010
【図９】
2010093333.tif 000011
【図１０】
2010093333.tif 000012
【図１１】
2010093333.tif 000013
【図１２】
2010093333.tif 000014
【図１３】
2010093333.tif 000015
【図１４】
2010093333.tif 000016
【図１５】
2010093333.tif 000017
【図１６】
2010093333.tif 000018
【図１７】
2010093333.tif 000019