(57)【要約】【課題】マルチキャリアを用いた、リアルタイムかつ高品質の広帯域伝送が可能な信号受信装置を提供する。【解決手段】信号受信装置の復調器が、広帯域マルチキャリア信号を、分岐回路により複数に分岐し、抽出する周波数帯が異なるＢＰＦにより複数のサブキャリア群にわけ、各サブキャリア群では、フーリエ変換が可能となる周波数へ周波数変換をする。次に、Ａ／Ｄ変換器でオーバーサンプリングを行うとともにデジタル信号に変換し、各サブキャリア群のサブキャリア数以上のポイント数でフーリエ変換を行う。次に、フーリエ変換の出力のうち各サブキャリア群で復調対象となっている信号のみを抽出し、復調処理を行い、その結果をパラレル／シリアル変換することにより、広帯域光マルチキャリア信号に含まれる送信データを受信する。【選択図】図２
2010093379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、
前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐回路と、
それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と
前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、
を有し、
前記処理部がそれぞれ、
前記分岐回路が分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタが抽出した信号を、自サブキャリア群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周波数変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路と、
前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路と、
前記フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路と、
前記信号選択回路が選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調回路と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換部が、
前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信装置。
【請求項２】
前記信号受信装置が光マルチキャリア信号を受信し、
前記信号受信装置が
光信号を出力する局部発振光源と、
前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを光信号として合波するカプラと、
前記カプラが合波した光信号を光／電気変換して電気マルチキャリア信号として出力するバランス受信器と、
を有し、
前記分岐回路が、
前記バランス受信器が光／電気変換した電気マルチキャリア信号を前記マルチキャリア信号として分岐する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号受信装置。
【請求項３】
送信信号を含む光マルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、
光信号を出力する局部発振光源と、
前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを合波してＩ相とＱ相との光信号を出力する光９０°ハイブリッドカプラと、
前記光９０°ハイブリッドカプラが出力するＩ相の光信号を電気信号に変換してＩ相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるＩ相バランスドレシーバと、
前記光９０°ハイブリッドカプラが出力するＱ相の光信号を電気信号に変換してＱ相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるＱ相バランスドレシーバと、
前記Ｉ相バランスドレシーバが出力するＩ相マルチキャリア信号と前記Ｑ相バランスドレシーバが出力するＱ相マルチキャリア信号とを復調して送信信号を出力する復調回路と、
を有し、
前記復調回路が、
それぞれが前記光マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と、
前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、
を有し、
前記処理部がそれぞれ、
前記Ｉ相バランスドレシーバが出力するＩ相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるＩ相バンドパスフィルタと、
前記Ｑ相バランスドレシーバが出力するＱ相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるＱ相バンドパスフィルタと、
前記Ｉ相バンドパスフィルタが抽出した信号と前記Ｑ相バンドパスフィルタが抽出した信号とを、自サブキャリア群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い、Ｉ相およびＱ相の周波数変換した信号として出力する周波数変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換したＩ相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるＩ相アナログデジタル変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換したＱ相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるＱ相アナログデジタル変換回路と、
前記Ｉ相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるＩ相フーリエ変換回路と、
前記Ｑ相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるＱ相フーリエ変換回路と、
前記Ｉ相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるＩ相信号選択回路と、
前記Ｑ相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるＱ相信号選択回路と、
前記Ｉ相信号選択回路が選択したデジタル信号と前記Ｑ相信号選択回路が選択したデジタル信号とを所定の復調方式により復調する復調回路と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換部が、
前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信装置。
【請求項４】
前記信号受信装置が、
前記復調回路が復調したデジタル信号から周波数偏差を検出し、該検出した周波数偏差に基いて、前記局部発振光源が出力する光信号を調整する局部発振光源調整部、
を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の信号受信装置。
【請求項５】
前記処理部がそれぞれ、
前記アナログデジタル変換回路がアナログデジタル変換したデジタル信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去回路を有し、
前記フーリエ変換回路が、
前記ガードインターバル除去回路がガードインターバルを除去した信号をフーリエ変換する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の信号受信装置。
【請求項６】
前記ガードインターバル除去回路が除去するガードインターバルの信号位置を決める通信段階において、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、
前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみがガードインターバルを除去する信号位置を示すガードインターバル位置情報を有し、
他のサブキャリア群は前記１つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、
前記信号受信装置が、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるガードインターバル位置情報を検出するガードインターバル位置情報検出部を有し、
その後の通信段階において、
前記複数の処理部におけるガードインターバル除去回路が、前記ガードインターバル位置情報検出部が検出したガードインターバル位置情報に基づいて、前記周波数変換回路が周波数変換した信号からガードインターバルを除去する、
ことを特徴とする請求項５に記載の信号受信装置。
【請求項７】
前記フーリエ変換回路がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める通信段階において、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、
前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみが前記ウィンドウ位置を検出するための信号位置を示すウィンドウ位置情報を有し、
他のサブキャリア群は前記１つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、
前記信号受信装置が、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるウィンドウ位置情報を検出するウィンドウ位置情報検出部を有し、
その後の通信段階において、
前記複数の処理部におけるフーリエ変換回路が、前記ウィンドウ位置情報検出部が検出したウィンドウ位置情報に基づいて、前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の信号受信装置。
【請求項８】
請求項２から請求項７のいずれかの信号受信装置を複数有する信号受信システムであって、
前記複数の信号受信装置がそれぞれ異なる周波数帯域のサブキャリア群を復調するように予め設定してあり、
前記信号受信システムが、
受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波し、該分波した光マルチキャリア信号を周波数帯域が対応する前記信号受信装置に出力する光分波部を有し、
前記複数の信号受信装置それぞれが、
前記光分波部から入力されたサブキャリア群を復調する、
ことを特徴とする信号受信システム。
【請求項９】
前記光分波部が、
前記分波したサブキャリア群の周波数帯域が、少なくとも対応する前記信号受信装置が復調する周波数帯域よりも広くなるように、前記受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波する、
ことを特徴とする請求項８に記載の信号受信システム。
【請求項１０】
送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置において用いられる信号受信方法であって、
前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐手順と、
それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理手順と
前記複数の処理手順で復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換手順と、
を有し、
前記処理手順がそれぞれ、
前記分岐手順で分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタ手順と、
前記バンドパスフィルタ手順で抽出した信号を、自サブキャリア群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周波数変換手順と、
前記周波数変換手順で周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理手順が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手順と、
前記アナログデジタル変換手順で変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換手順と、
前記フーリエ変換手順で変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択手順と、
前記信号選択手順で選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調手順と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換手順が、
前記複数の復調手順で復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリア信号の信号受信装置、信号受信システム及び信号受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチ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、サブキャリア毎に変調を行った後、一括して逆フーリエ変換を行い、それらを合成することにより変調信号を生成していた（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】S. L. Jansen, I. Morita, N. Takeda, H. Tanaka: “20-Gb/s OFDM Transmission over 4160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation“, OFC 2007, pdp15, USA, 2007
【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マルチ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、サブキャリア毎に変調を行った後に一括して逆フーリエ変換を行っていたため、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サブキャリア群に分け、複数の高速逆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サブキャリア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サブキャリア群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、マルチキャリアを用いた、リアルタイムかつ高品質の広帯域伝送の受信が可能な信号受信装置、信号受信システム及び信号受信方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐回路と、それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、を有し、前記処理部がそれぞれ、前記分岐回路が分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタが抽出した信号を、自サブキャリア群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周波数変換回路と、前記周波数変換回路が周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路と、前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路と、前記フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路と、前記信号選択回路が選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調回路と、を有し、前記パラレルシリアル変換部が、前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、ことを特徴とする信号受信装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記信号受信装置が光マルチキャリア信号を受信し、前記信号受信装置が光信号を出力する局部発振光源と、前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを光信号として合波するカプラと、前記カプラが合波した光信号を光／電気変換して電気マルチキャリア信号として出力するバランス受信器と、を有し、前記分岐回路が、前記バランス受信器が光／電気変換した電気マルチキャリア信号を前記マルチキャリア信号として分岐する、ことを特徴とする請求項１に記載の信号受信装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、送信信号を含む光マルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、光信号を出力する局部発振光源と、前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを合波してＩ相とＱ相との光信号を出力する光９０°ハイブリッドカプラと、前記光９０°ハイブリッドカプラが出力するＩ相の光信号を電気信号に変換してＩ相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるＩ相バランスドレシーバと、前記光９０°ハイブリッドカプラが出力するＱ相の光信号を電気信号に変換してＱ相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるＱ相バランスドレシーバと、前記Ｉ相バランスドレシーバが出力するＩ相マルチキャリア信号と前記Ｑ相バランスドレシーバが出力するＱ相マルチキャリア信号とを復調して送信信号を出力する復調回路と、を有し、前記復調回路が、それぞれが前記光マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と、前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、を有し、前記処理部がそれぞれ、前記Ｉ相バランスドレシーバが出力するＩ相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるＩ相バンドパスフィルタと、前記Ｑ相バランスドレシーバが出力するＱ相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるＱ相バンドパスフィルタと、前記Ｉ相バンドパスフィルタが抽出した信号と前記Ｑ相バンドパスフィルタが抽出した信号とを、自サブキャリア群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い、Ｉ相およびＱ相の周波数変換した信号として出力する周波数変換回路と、前記周波数変換回路が周波数変換したＩ相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるＩ相アナログデジタル変換回路と、前記周波数変換回路が周波数変換したＱ相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるＱ相アナログデジタル変換回路と、前記Ｉ相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるＩ相フーリエ変換回路と、前記Ｑ相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるＱ相フーリエ変換回路と、前記Ｉ相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるＩ相信号選択回路と、前記Ｑ相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるＱ相信号選択回路と、前記Ｉ相信号選択回路が選択したデジタル信号と前記Ｑ相信号選択回路が選択したデジタル信号とを所定の復調方式により復調する復調回路と、を有し、前記パラレルシリアル変換部が、前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、ことを特徴とする信号受信装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記信号受信装置が、前記復調回路が復調したデジタル信号から周波数偏差を検出し、該検出した周波数偏差に基いて、前記局部発振光源が出力する光信号を調整する局部発振光源調整部、を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の信号受信装置である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記処理部がそれぞれ、前記アナログデジタル変換回路がアナログデジタル変換したデジタル信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去回路を有し、前記フーリエ変換回路が、前記ガードインターバル除去回路がガードインターバルを除去した信号をフーリエ変換する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の信号受信装置である。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、前記ガードインターバル除去回路が除去するガードインターバルの信号位置を決める通信段階において、前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみがガードインターバルを除去する信号位置を示すガードインターバル位置情報を有し、他のサブキャリア群は前記１つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、前記信号受信装置が、前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるガードインターバル位置情報を検出するガードインターバル位置情報検出部を有し、その後の通信段階において、前記複数の処理部におけるガードインターバル除去回路が、前記ガードインターバル位置情報検出部が検出したガードインターバル位置情報に基づいて、前記周波数変換回路が周波数変換した信号からガードインターバルを除去する、ことを特徴とする請求項５に記載の信号受信装置である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、前記フーリエ変換回路がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める通信段階において、前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみが前記ウィンドウ位置を検出するための信号位置を示すウィンドウ位置情報を有し、他のサブキャリア群は前記１つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、前記信号受信装置が、前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるウィンドウ位置情報を検出するウィンドウ位置情報検出部を有し、その後の通信段階において、前記複数の処理部におけるフーリエ変換回路が、前記ウィンドウ位置情報検出部が検出したウィンドウ位置情報に基づいて、前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換する、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の信号受信装置である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項２から請求項７のいずれかの信号受信装置を複数有する信号受信システムであって、前記複数の信号受信装置がそれぞれ異なる周波数帯域のサブキャリア群を復調するように予め設定してあり、前記信号受信システムが、受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波し、該分波した光マルチキャリア信号を周波数帯域が対応する前記信号受信装置に出力する光分波部を有し、前記複数の信号受信装置それぞれが、前記光分波部から入力されたサブキャリア群を復調する、ことを特徴とする信号受信システムである。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、前記光分波部が、前記分波したサブキャリア群の周波数帯域が、少なくとも対応する前記信号受信装置が復調する周波数帯域よりも広くなるように、前記受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波する、ことを特徴とする請求項８に記載の信号受信システムである。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置において用いられる信号受信方法であって、前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐手順と、それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理手順と前記複数の処理手順で復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換手順と、を有し、前記処理手順がそれぞれ、前記分岐手順で分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタ手順と、前記バンドパスフィルタ手順で抽出した信号を、自サブキャリア群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周波数変換手順と、前記周波数変換手順で周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理手順が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手順と、前記アナログデジタル変換手順で変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換手順と、前記フーリエ変換手順で変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択手順と、前記信号選択手順で選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調手順と、を有し、前記パラレルシリアル変換手順が、前記複数の復調手順で復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、ことを特徴とする信号受信方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マルチ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の受信を実現することができる。また、マルチキャリアをサブキャリア群に分割し、ガードインターバル除去や、フーリエ変換などのデジタル処理をサブキャリア群毎に並行して行うため、マルチキャリアをサブキャリア群に分割しない場合に対比して、遅いクロックによりデジタル処理を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】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
＜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受信装置１の構成を示すブロック図である。この信号受信装置１は、送信データを含む広帯域光マルチキャリア信号を受信し、受信した広帯域光マルチキャリア信号から送信データを復調してバイナリデータとして出力する。
【００１８】
ここで、この広帯域光マルチキャリア信号を送信する一例としての信号送信装置について説明する。この信号送信装置は、送信データをパラレル変換し、パラレル変換された送信データそれぞれについて、サブキャリアへの変調を行い、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。次に、信号送信装置は、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、サブキャリア群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、サブキャリア群の周波数帯域の信号を抽出して干渉部分を除去したサブキャリア群のマルチキャリア信号を生成する。そして、信号送信装置は、シリアルに生成されたサブキャリア群のマルチキャリア信号を合成し、入力信号に対する超広帯域な電気のマルチキャリア信号を生成する。次に、信号送信装置は、生成した広帯域の電気のマルチキャリア信号を、信号光源が発生した光キャリアにのせて広帯域光マルチキャリア信号を生成し出力する。なお、ここでは、帯域外の周波数に０の周波数成分を挿入しているが、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。
【００１９】
図１の説明に戻り、信号受信装置１は、局部発振光源２と、カプラ３と、バランス受信機４と、復調器５とを有する。周波数ｆｃの光キャリアにマルチキャリア信号がのった広帯域光マルチキャリア信号は、局部発振光源２からの周波数ｆＬ０の光信号とカプラ３で合波される。次に、バランス受信器４によって、光／電気変換され、広帯域電気マルチキャリア信号として復調器５に出力される。
【００２０】
このバランス受信器４は、カプラ３で合波された光信号を、たとえば、ヘテロダイン検波により、光／電気変換する。また、このバランス受信器４では、光／電気変換されるだけでなく、バランス受信器４から出力される広帯域電気マルチキャリア信号は、光キャリアの周波数ｆｃと局部発信光源２の周波数ｆＬ０との差のＩＦ（Intermediate Frequency）帯まで周波数変換が行われる。
【００２１】
バランス受信器４から出力される広帯域電気マルチキャリア信号は、復調器５に入力され、復調器５によりバイナリデータに復調される。
【００２２】
＜復調器５の構成＞
次に図２を用いて、図１に示す復調器５の構成を説明する。分岐回路５０は、バランス受信器４から出力される広帯域電気マルチキャリア信号を、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に分岐して出力する。ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、分岐回路５０により入力された広帯域電気マルチキャリア信号から、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が対応するサブキャリア群が使用する予め定められた周波数帯域の信号を抽出して出力する。なお、以下では、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）それぞれに対応したサブキャリア群をそれぞれサブキャリア群ｉと記載する。また、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が抽出する周波数帯域の中心周波数を中心周波数ｆｉと記載する。
【００２３】
周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、局部発振器６０からの発振信号を用いて、ＢＰＦ５１−ｉが抽出して出力した広帯域電気マルチキャリア信号の周波数、すなわち、アナログ信号の周波数を変換する。この場合、周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＢＰＦ５１−ｉが抽出して出力した広帯域電気マルチキャリア信号において、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、サブキャリア群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。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、周波数変換回路５２−ｉが周波数変換したアナログ信号を、共通クロック６１からのクロック信号に同期したデジタル信号に変換する。これにより、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が出力するデジタル信号は、互いに同期している。なお、このＡ／Ｄ変換回路５３−ｉは、オーバーサンプリングするとともに、共通クロック６１からのクロック信号に同期したデジタル信号に変換する。たとえば、このＡ／Ｄ変換回路５３−ｉは、６４ビットの送信情報を４倍の２５６ビットの送信情報としてオーバーサンプリングする。
【００２５】
ＧＩ（ガードインターバル）除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉが変換したデジタル信号から、ガードインターバルを除去する。
【００２６】
離散フーリエ変換（ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform））回路５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＧＩ除去回路５４−ｉがガードインターバルを除去したデジタル信号に対してフーリエ変換を行う。このＤＦＴ５５−ｉは、ＧＩ除去回路５４−ｉがガードインターバルを除去したデジタル信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ（Fast Fourier Transform））により、フーリエ変換を行ってもよい。なお、ＤＦＴ５５−ｉは、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉがオーバーサンプリングをして変換したデジタル信号に対して変換するため、サブキャリア群ｉでのポイント数以上のポイント数でフーリエ変換を行う。
【００２７】
たとえば、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉが、６４ビットの送信情報を４倍の２５６ビットの送信情報としてオーバーサンプリングした場合には、このＤＦＴ５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）も２５６ビットに対応する２５６ポイント数でフーリエ変換を行う。
【００２８】
信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＤＦＴ５５−ｉがフーリエ変換したデジタル信号から、サブキャリア群ｉで復調対象として予め定められているデジタル信号を選択（抽出）して出力する。この信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、たとえば、ＤＦＴ５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）も２５６ビットに対応する２５６ポイント数でフーリエ変換を行った場合には、２５６ポイントのうち、中心領域となる６４ポイントのデジタル信号を選択する。
【００２９】
等化回路５７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が選択したサブキャリア群ｉで復調対象としているデジタル信号を等化して出力する。
【００３０】
復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、等化回路５７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が等化したデジタル信号を、所定の復調方式によりバイナリデータに復調する。たとえば、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、所定の復調方式として、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４位相偏移変調）等に対応した復調方式を用いる。なお、この所定の復調方式は、広帯域光マルチキャリア信号を送信する信号送信装置で用いられる変調方式に対応した復調方式である。
【００３１】
Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換回路５９は、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）により変調されたバイナリデータがサブキャリア群ｉごとにパラレルに入力され、この入力されたパラレルなバイナリデータを、シリアルデータに変換して出力する。
【００３２】
＜信号受信装置１の動作＞
次に、図３から図７を参照して、図１および図２を用いて説明した信号受信装置１の動作について説明する。まず、周波数ｆｃの光キャリアにマルチキャリア信号がのった広帯域光マルチキャリア信号を受信した信号受信装置１のカプラ３は、受信した広帯域光マルチキャリア信号と局部発振光源２からの周波数ｆＬ０の光信号とを合波する。
【００３３】
図３に、この信号受信装置１のカプラ３が受信する広帯域光マルチキャリア信号の一例としての波形を示す。図３に示すように、広帯域光マルチキャリア信号は、光キャリアの周波数ｆｃを中心とした波形を有しており、また、伝送路を伝搬して信号が歪みを受けており、波打ったようなスペクトルになっている。なお、同図において、後にＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が抽出する周波数帯域、および、その中心周波数ｆｉ（ｉ＝１〜ｋ）を示している。
【００３４】
次に、カプラ３で合波された光信号を、バランス受信器４が、たとえば、ヘテロダイン検波により光／電気変換するとともに、光キャリアの周波数ｆｃと局部発信光源２の周波数ｆＬ０との差のＩＦ（Intermediate Frequency）帯まで周波数変換して、広帯域電気マルチキャリア信号として復調器５に出力する。
図４に、バランス受信器４が復調器５に出力するＩＦ帯まで周波数変換した広帯域電気マルチキャリア信号の一例としての波形を示す。
【００３５】
次に、バランス受信器４から出力される広帯域電気マルチキャリア信号が入力された復調器５の分岐回路５０は、バランス受信器４から出力される広帯域電気マルチキャリア信号を、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に分岐して出力する。
【００３６】
次に、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、分岐回路５０により入力された広帯域電気マルチキャリア信号から、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が対応するサブキャリア群ｉが使用する予め定められた周波数帯域の信号を抽出して、周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
図５に、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が広帯域電気マルチキャリア信号から抽出する一例としての周波数帯域を示す。
【００３７】
次に、周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、局部発振器６０からの発振信号を用いて、ＢＰＦ５１−ｉが抽出して出力した広帯域電気マルチキャリア信号の周波数、すなわち、アナログ信号の周波数を、サブキャリア群ｉ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、周波数変換して、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
図６に、周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）による一例としての周波数変換を示す。
【００３８】
次に、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、周波数変換回路５２−ｉが周波数変換したアナログ信号を、共通クロック６１からのクロック信号に同期したデジタル信号に、オーバーサンプリングして変換して、ＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
次に、ＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉが変換したデジタル信号から、ガードインターバルを除去して、ＤＦＴ５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
【００３９】
次に、ＤＦＴ５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＧＩ除去回路５４−ｉがガードインターバルを除去したデジタル信号に対してフーリエ変換を行い、フーリエ変換したデジタル信号を信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。なお、このＤＦＴ５５−ｉは、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉがオーバーサンプリングをして変換したデジタル信号に対して変換するため、サブキャリア群ｉでのポイント数以上のポイント数でフーリエ変換を行う。
【００４０】
次に、信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ＤＦＴ５５−ｉがフーリエ変換したデジタル信号から、サブキャリア群ｉで復調対象として予め定められている信号を選択して、等化回路５７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
図７に、信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が選択した一例としての信号を示す。
【００４１】
次に、等化回路５７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、信号選択回路５６−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が選択したサブキャリア群ｉで復調対象としているデジタル信号を等化して、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する。
次に、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、等化回路５７−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が等化したデジタル信号を、所定の復調方式によりバイナリデータに復調して、Ｐ／Ｓ変換回路５９に出力する。
次に、Ｐ／Ｓ変換回路５９は、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）により変調されたバイナリデータがサブキャリア群ｉごとにパラレルに入力され、この入力されたパラレルなバイナリデータを、シリアルデータに変換して出力する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態による復調器５は、広帯域光マルチキャリア信号を、分岐回路により複数に分岐し、抽出する周波数帯が異なるＢＰＦにより複数のサブキャリア群にわけ、各サブキャリア群では、フーリエ変換が可能となる周波数へ周波数変換をする。次に、Ａ／Ｄ変換器でオーバーサンプリングを行うとともにデジタル信号に変換し、各サブキャリア群のサブキャリア数以上のポイント数でフーリエ変換を行う。次に、フーリエ変換の出力のうち各サブキャリア群で復調対象となっている信号のみを抽出し、復調処理を行い、その結果をパラレル／シリアル変換することにより、広帯域光マルチキャリア信号に含まれる送信データを受信する。
【００４３】
また、この本実施形態による復調器５は、サブキャリア群に対応する帯域毎に並列にフーリエ変換行い、フーリエ変換の前段階で、オーバーサンプリングとなるようにし、フーリエ変換した後に各サブキャリア群で復調対象となっている信号のみを抽出することで、急峻なデジタルフィルタを実現し、アナログ信号に対するＢＰＦとあわせて周辺サブキャリアからの干渉を除去することが可能となる効果を奏する。また、アナログフィルタのみでは実現困難な急峻なＢＰＦを実現し、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る効果を奏する。
【００４４】
また、ＤＦＴ回路、ＧＩ除去回路、復調回路などのデジタルデータ処理を実行する回路は、サブキャリア群に分けたデータに対して並列にデータ処理を実行するため、サブキャリア群に分けずにデータを処理する場合に対比して、そのデータ処理を遅いクロックで動作させることが可能となり、そのため、超広帯域な入力信号に対する信号処理をリアルタイムに実現することができるようになる効果を奏する。
【００４５】
＜ガードインターバルの信号位置検出＞
次に、ＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が除去するガードインターバルの信号位置を決める方法について説明する。
【００４６】
まず、ＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が除去するガードインターバルの信号位置を決める通信段階において、信号送信装置は、サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみがガードインターバルを除去する信号位置を示すガードインターバル位置情報を有し、他のサブキャリア群は１つのサブキャリア群と干渉することがないようにして、広帯域光マルチキャリア信号を送信する。
【００４７】
たとえば、信号送信装置は、サブキャリア群のうちサブキャリア群１のみガードインターバルが挿入された情報を送信し、他のサブキャリア群２〜ｋは、信号０のみを送信するようにする。
【００４８】
また、復調器５が、マルチキャリア信号に含まれるガードインターバル位置情報を検出するガードインターバル位置情報検出部を有するようにする。このガードインターバル位置情報検出部は、予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみに対応していてもよい。
【００４９】
その後の通信段階において、すなわち、サブキャリア群がそれぞれ通常の通信に用いられガードインターバルを有する段階において、複数の処理部におけるＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、ガードインターバル位置情報検出部が検出したガードインターバル位置情報に基づいて、周波数変換回路５２−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が周波数変換した信号からガードインターバルを除去する。
【００５０】
以上により、ガードインターバル位置情報検出部は、ガードインターバルの信号位置を決める通信段階において、サブキャリア間に干渉が発生することがないため、ガードインターバル位置情報を検出することが可能となる。また、ガードインターバル位置情報検出部が検出したガードインターバル信号位置により、その後の通信段階において、すなわち、サブキャリア群がそれぞれガードインターバルを有する段階において、ＧＩ除去回路５４−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が、ガードインターバルを除去することが可能となる。
【００５１】
＜フーリエ変換ウィンドウの信号位置検出＞
次に、ＤＦＴ変換回路５５がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める方法について説明する。
【００５２】
ＤＦＴ変換回路５５がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める通信段階において、信号送信装置は、サブキャリア群のうち予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみがウィンドウ位置を検出するための信号位置を示すウィンドウ位置情報を有し、他のサブキャリア群は１つのサブキャリア群と干渉することがないようにして、広帯域光マルチキャリア信号を送信する。
【００５３】
たとえば、信号送信装置は、サブキャリア群１のみでウィンドウ位置情報を送信し、他のサブキャリア群２〜ｋは、信号０のみを送信するようにする。
【００５４】
また、復調器５が、マルチキャリア信号に含まれるウィンドウ位置情報を検出するウィンドウ位置情報検出部を有するようにする。このウィンドウ位置情報検出部は、予め定められたいずれか１つのサブキャリア群のみに対応していてもよい。
【００５５】
その後の通信段階において、すなわち、サブキャリア群がそれぞれ通常の通信も用いられている段階において、ＤＦＴ変換回路５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が、ウィンドウ位置情報検出部が検出したウィンドウ位置情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の変換したデジタル信号をフーリエ変換する。
【００５６】
以上により、ウィンドウ位置情報検出部は、フーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める通信段階において、サブキャリア間に干渉が発生することがないため、ウィンドウ位置情報を検出することが可能となる。また、ウィンドウ位置情報検出部が検出したウィンドウ位置情報により、サブキャリア群がそれぞれ通常の通信も用いられている段階において、ＤＦＴ変換回路５５−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の変換したデジタル信号をフーリエ変換することが可能となる。
【００５７】
＜局部発振器６０の調整＞
次に、局部発振器６０が出力する光信号の調整について説明する。復調器５が、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が復調したデジタル信号から周波数偏差を検出し、検出した周波数偏差に基いて、局部発振器６０が出力する光信号を調整する局部発振器調整部を有するようにする。この局部発振器調整部により、局部発振器６０に対してフィードバックをかけることにより、バランス受信器４でヘテロダイン検波などにより検波される信号の信号品質が向上する。
【００５８】
ここで、図８を用いて、マルチキャリア信号をＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）のバンドパスフィルタで分ける複数のブロック（周波数帯ブロック）について説明する。
信号受信装置１は、マルチキャリア信号をＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）のバンドパスフィルタで複数のブロックｉ（ｉ＝１〜ｋ）に分けて復調する。このときＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の通過帯域は、復調したいブロックの帯域より広く設定する。復調器５に入力されるデータシンボルは、ＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の通過帯域を広く設定したため、不要な周波数成分が含まれているので、必要な周波数成分のシンボルのみ、信号選択回路５６−ｉで取り出して、復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）でデータを復調する。
【００５９】
ここで、Δfｉ（ｉ＝１〜ｋ）は、広帯域光マルチキャリア信号において復調したい周波数帯域を示す。また、2δfｉ（ｉ＝１〜ｋ）という所望の周波数帯域より広めの通過帯域にすることによって、Δfnｉ（ｉ＝１〜ｋ）のサブキャリア群はフィルタによるゆがみを受けない。
【００６０】
そして周波数変換回路５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）でベースバンド帯域に周波数変換し、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）で、Δfｉ+2δfｉ（ｉ＝１〜ｋ）以上のサンプリング周波数でオーバーサンプリングすることによって、復調したいサブキャリア群のデータシンボルはＢＰＦ５１−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によるフィルタリングの影響を受けずに復調回路５８−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）によって復調される。
以上より、広帯域光マルチキャリア信号には、ガードバンドを挿入せずに隙間無く配置することが可能となり、周波数利用効率の向上が図れる。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
次に、図９を用いて第２の実施形態による信号受信装置１Ａについて説明する。以降の図において、図１または図２を用いて説明した第１の実施形態による信号受信装置１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
なお、同一の機能を有する構成については、同一の符号を付すとともに、更に符号Ｉ、符号Ｑ、符号Ａなどの符号を付け、その差異についてのみ説明する。この符号ＩはＩ相を示し、符号ＱはＱ相を示し、符号Ａは構成の機能が異なることを示す。
【００６３】
図９の信号受信装置１Ａは、光９０°ハイブリッドカプラ６、局部発振光源２、バランスドレシーバ７および８、復調器５Ａを有する。光９０°ハイブリッドカプラ６は、受信した光マルチキャリア信号と局部発振光源２が出力した光とを合波してＩ相とＱ相との光信号を出力する。この光９０°ハイブリッドカプラ６の詳細については、図１１と図１２とを用いて後述する。
【００６４】
バランスドレシーバ７は、光９０°ハイブリッドカプラ６が出力したＩ相の光信号を、Ｉ相の電気信号に変換して、復調器５Ａに出力する。また、バランスドレシーバ８は、光９０°ハイブリッドカプラ６が出力したＱ相の光信号を、Ｑ相の電気信号に変換して、復調器５Ａに出力する。このバランスドレシーバ７および８は、それぞれ、整合が取れている２つのフォトダイオードで構成され、それぞれのフォトダイオードで検出されるフォトカレントの差分シグナルを発生する。なお、ここでいうバランスドレシーバは、バランスドフォトレシーバないし光バランスドレシーバである。
【００６５】
復調器５Ａは、第１の実施形態による復調器５に相当するが、第１の実施形態による復調器５に対比して、Ｉ相とＱ相とを並列に信号処理する点が異なる。
【００６６】
第１の実施形態による信号受信装置１においては、バランス受信器４でヘテロダイン検波により光／電気変換し、分岐回路５０を用いて広帯域光マルチキャリア信号を分岐したのに対して、この図９に示す第２の実施形態による信号受信装置１においては、光90°ハイブリッドカプラ６とバランスドレシーバ７および８とを用いてヘテロダイン・ホモダイン検波し、Ｉ相成分およびＱ相成分を分離できる。
【００６７】
なお、第２の実施形態による信号受信装置２の復調器５Ａにおいて、周波数変換回路５２−ｉ−ＩＱが、ＢＰＦ５１−ｉ−Ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が抽出して出力したＩ相の広帯域電気マルチキャリア信号の周波と、ＢＰＦ５１−ｉ−Ｑ（ｉ＝１〜ｋ）が抽出して出力したＱ相の広帯域電気マルチキャリア信号の周波とに対して周波数変換し、周波数変換した信号について、Ｉ相の成分をＡ／Ｄ変換回路５３−ｉ−Ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に出力し、Ｑ相の成分をＡ／Ｄ変換回路５３−ｉ−Ｑ（ｉ＝１〜ｋ）に出力する点が、第１の実施形態による信号受信装置１の復調器５と異なる。
【００６８】
また、Ａ／Ｄ変換回路５３−ｉ−ＩとＡ／Ｄ変換回路５３−ｉ−Ｑとの出力は、デジタル信号処理部７０−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）に入力されるが、このデジタル信号処理部７０−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）の構成は、図１０に示すように、Ｉ相とＱ相との構成を有する点以外は、図２を用いて説明した第１の実施形態による信号受信装置１の復調器５と同様である。
ただし、復調回路５８Ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｋ）が、Ｉ相の等化回路５８−ｉ−Ｉ（ｉ＝１〜ｋ）からＩ相の信号と、Ｑ相の等化回路５８−ｉ−Ｑ（ｉ＝１〜ｋ）からＱ相の信号とに基いて、復調する点が、第２の実施形態による信号受信装置２の復調器５Ａと第１の実施形態による信号受信装置１の復調器５とで異なる。
【００６９】
＜90oハイブリッドを用いた光電気変換部の一般的な例＞
次に、図１１を用いて、光90oハイブリッドカプラ６を用いた光電気変換部について説明する。光90oハイブリッドカプラ６は、光3dBカプラ６０１と、偏波ビームスプリッタ６０２および６０３とを有する。
【００７０】
光90oハイブリッドカプラ６は、偏波コントローラ６２２を介して信号光を入力し、入力した信号光と、局部発信光源６００が出力した光とを合波してＩ相とＱ相との光信号を偏波偏波ビームスプリッタ６０２および６０３を介して出力する。
【００７１】
バランスドレシーバ６０３は、光９０°ハイブリッドカプラ６が出力したＩ相の光信号を、Ｉ相の電気信号に変換する。また、バランスドレシーバ６１３は、光９０°ハイブリッドカプラ６が出力したＱ相の光信号を、Ｑ相の電気信号に変換する。このバランスドレシーバ６０３は、整合が取れている２つのフォトダイオード６０４と６０５とを有する。また、このバランスドレシーバ６１３は、整合が取れている２つのフォトダイオード６１４と６１５とを有する。
【００７２】
バランスドレシーバ６０３の出力は、局部発振器６２０からの発振信号と合波器６０６により合波されて、ローパスフィルタＬＰＦ６０７に入力される。また、バランスドレシーバ６１３の出力は、局部発振器６２０からの発振信号からの発振信号と合波器６１６により合波されて、ローパスフィルタＬＰＦ６１７に入力される。なお、この合波器６１６に入力される局部発振器６２０からの発振信号は、位相器６２１により位相がπ／２ずれた発振信号である。そのため、合波器６０６と合波器６１６とに入力される局部発振器６２０からの発振信号は、互いにπ／２ずれている。
【００７３】
ここで、Es(t)を送信された信号光、EL(t)を局部発振光源６００の電場とする。また、簡単のため信号光は直線偏波、局部発振光源を円偏向と仮定して、説明する
【００７４】
信号光Es(t)，電場EL(t)は、次の（式１）のように表すことが出来る。なお、この（式１）で、X，Yは直交する偏波方向の単位ベクトルである。また、φ（ｔ）は位相雑音項とする。
【００７５】
【数１】
2010093379.tif 000003
【００７６】
ここで、複素シンボルS(t)は、I(t)，Q(t)を実信号として、次の（式２）で表される。
【００７７】
【数２】
2010093379.tif 000004
【００７８】
次に、光3dBカプラ６０１によって、局部発振光源６００と信号光は合波され、光90oハイブリッドカプラ６から出力される出力光EA(t),出力光EB(t)は、次の（式３）から（式６）となる。
【００７９】
【数３】
2010093379.tif 000005
【００８０】
この出力光EA(t), 出力光EB(t)は偏波ビームスプリッタ６０２および６０３によって、直交するX成分,Y成分に分けられる。そして、90oハイブリッドカプラ６の４つのポートの出力電場は、次の（式７）から（式１０）となる。
【００８１】
【数４】
2010093379.tif 000006
【００８２】
ここで、光/電気変換器としてバランスドレシーバ６０３および６１３を用いると受信電流は、次の（式１１）と（式１２）のように表せる。ここで、ωIF＝ω0−ωLは中間角周波数を表す。
【００８３】
【数５】
2010093379.tif 000007
【００８４】
＜（ωIF＝０）の場合＞
このωIFが０（ωIF＝０）の場合は、ホモダイン受信となり、バランスドレシーバ６０３および６１３からの出力i1,i2から、直接I(t),Q(t)が得られる。この場合、信号光の搬送波と局部発振光の位相がそろっている必要があり受信部でフィードバック位相制御や位相ずれ補償回路が必要である。
【００８５】
＜（ωIF≠０）の場合＞
逆に、このωIFが０でない（ωIF≠０）場合、さらに、局部発振源（角周波数：ωIFLo）を用いて、次の（式１３）および（式１４）によって、ベースバンド信号に周波数変換する。
【００８６】
【数６】
2010093379.tif 000008
【００８７】
高周波成分ωIF＋ωIFLoをローパスフィルタ６０７および６１７で除去し、簡単のために位相雑音φ（ｔ）と、ｎ（ｔ）とローカルオシレータの周波数オフセットを０と仮定すると、次の（式１５）となり、送信された信号のＩ相成分を取りだすことができる。
【００８８】
【数７】
2010093379.tif 000009
【００８９】
また、同様に、次の（式１６）としてＱ相も復調することができる。
【００９０】
【数８】
2010093379.tif 000010
【００９１】
＜90oハイブリッドを用いた光電気変換部を、広帯域光マルチキャリア信号に適用した場合＞
次に、図１２を用いて、90oハイブリッドカプラ６を用いた光電気変換部を、広帯域光マルチキャリア信号に適用した場合、すなわち信号受信装置１Ａに適用した場合について説明する。なお、図１１と同一の構成には同一の符号を付け、その説明を省略する。また、この図１２においては、説明のため１つのサブキャリアのみを図示して説明している。
【００９２】
広帯域光マルチキャリア信号の場合、（式２）にかわって、次の（式１７）のようにおくと、上記に一般的な例として説明した場合と同様の受信構成・計算手順で、次の（式１８）と（式１９）とに示すように、I相Q相成分がiB1,iB2として得られる。
【００９３】
【数９】
2010093379.tif 000011
【００９４】
【数１０】
2010093379.tif 000012
【００９５】
このiB1, iB2を、復調器５Ａ（ここでは、復調器５Ｂ）の入力とすることにより、第１の実施形態と同様に、広帯域光マルチキャリア信号から送信データを復調することが可能となる。
【００９６】
なお、図９の信号受信装置１Ａと図１２の信号受信装置１Ａとにおいて、バランスドレシーバ７はバランスドレシーバ６０３に対応し、バランスドレシーバ８はバランスドレシーバ６１３に対応する。また、ＢＰＦ５１−ｉ−Ｉは、ローパスフィルタ６０７と合波器６０６とに対応し、ＢＰＦ５１−ｉ−Ｑは、ローパスフィルタ６１７と合波器６１６とに対応する。
【００９７】
図９と図１２とにおいて、ＢＰＦ５１−ｉ−ＩおよびＢＰＦ５１−ｉ−Ｑ（ｉ＝１〜ｋ）は、ローパスフィルタ６０７および６１７とに対応するが、復調器５ＡはＢＰＦ５１−ｉ−ＩおよびＱ（ｉ＝１〜ｋ）を内部に有し、復調器５Ｂはローパスフィルタ６０７および６１７を外部に有している点が異なる。
【００９８】
なお、図８に示した第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態においても、マルチキャリア信号をＢＰＦ５１−ｉ−ＩおよびＢＰＦ５１−ｉ−Ｑ（ｉ＝１〜ｋ）のバンドパスフィルタで複数のブロックに分けて復調する。
【００９９】
また、光90°ハイブリッドカプラ６とバランスドレシーバ７および８を用いたヘテロダイン・ホモダイン検波によって広帯域光マルチキャリア信号は、Ｉ相成分、Ｑ相成分それぞれが中間周波数またはベースバンドに周波数変換される。周波数変換された信号は、ｋ分岐し通過帯域がΔfｉ+2δfｉ（ｉ＝１〜ｋ）のＢＰＦによってフィルタリングされる。
以降の信号処理においては、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、複数のブロックに分けて、信号が処理される。
これより、第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態においても、広帯域光マルチキャリア信号には、ガードバンドを挿入せずに隙間無く配置することが可能となり、周波数利用効率の向上が図れる。また、バランスドレシーバ７および８のかわりに、シングルエンドレシーバを用いても良い。
【０１００】
＜第３の実施形態＞
次に、図１３を用いて第３の実施形態による信号受信装置について説明する。ここでは、第３の実施形態による信号受信装置を信号受信システムとして説明する。
【０１０１】
この信号受信システムは、第１の実施形態または第２の実施形態で説明した信号受信装置１または信号受信装置１Ａである信号受信装置１０１を複数有する。図１３では、信号受信システムは、ｎ個の信号受信装置１０１を有している。この信号受信装置１０１を信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と記載する。複数の信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれ異なる周波数帯域のサブキャリア群を復調するように予め設定してある。
【０１０２】
また、この信号受信システムは、受信した光マルチキャリア信号を複数の信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波し、分波した光マルチキャリア信号を周波数帯域が対応する信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に出力する光分波部１００を有している。
【０１０３】
複数の信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれ、光分波部１００から入力されたサブキャリア群を復調する。
この光分波部１００は、分波したサブキャリア群の周波数帯域が、少なくとも対応する信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が復調する周波数帯域よりも広くなるように、受信した光マルチキャリア信号を複数の信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波する。
【０１０４】
このように光分波器１００の通過帯域を復調したいサブキャリア群より広めに設定し、光を分波して信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）で復調を行う。これにより、信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、復調の際必要な周波数成分のシンボルのみ復調する。
【０１０５】
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態および第２の実施形態において電気領域で行われていたＢＰＦによるブロック分割を、光分波器１００を用いて光の周波数領域においても行うことで、回路速度の要求条件を緩和することが出来る。言い換えれば、信号受信装置１０１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を単独で用いるに比べて、より広帯域な光マルチキャリア信号を復調することが出来る。
【０１０６】
なお、光分波部１００として、アレイ導波路型分波器を用いてもよいし、ｎ分岐する光分波器と光バンドパスフィルタを組み合わせた構成を用いてもよい。さらに、光周波数領域で光マルチキャリア信号を２ブロックに分ける場合、光3dBカプラと光バンドパスフィルタとを組み合わせ構成でも可能である。
【０１０７】
なお、上記においては、光マルチキャリア信号を受信しているが、無線によりマルチキャリア信号を受信するようにしてもよい。この場合、受信部を介して受信したマルチキャリア信号を、復調器５に入力するようにする。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施形態における信号受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態による復調器の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に入力される広帯域光マルチキャリア信号の一例としての波形を示す図である。
【図４】同実施形態によるバランス受信器が復調器に出力するＩＦ帯まで周波数変換した広帯域電気マルチキャリア信号の一例としての波形を示す図である。
【図５】同実施形態によるＢＰＦが広帯域電気マルチキャリア信号から抽出する一例としての周波数帯域を示す図である。
【図６】同実施形態による周波数変換回路による一例としての周波数変換を示す図である。
【図７】同実施形態による信号選択回路が選択した一例としての信号を示す図である。
【図８】同実施形態によるマルチキャリア信号をＢＰＦで分ける複数のブロックを示す図である
【図９】本発明の第２の実施形態における信号受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のデジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】一例としての光90oハイブリッドカプラを用いた光電気変換部の構成を示すブロック図である
【図１２】同実施形態に光90oハイブリッドカプラを用いた光電気変換部を適用した場合の構成を示すブロック図である
【図１３】本発明の第３の実施形態における信号受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…信号受信装置
２…局部発振光源
３…カプラ
４…バランス受信器
５…復調器
５０…分岐回路
５１−１〜５１−ｋ、１９ｂ−１〜１９ｂ−ｋ、１９ｃ−１〜１９ｃ−ｋ…ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
５２−１〜５２−ｋ、１８ｂ−１〜１８ｂ−ｋ、１８ｃ−１〜１８ｃ−ｋ…周波数変換回路（周波数変換部）
５３−１〜５３−ｋ、１７ａ−１〜１７ａ−ｋ、１７ｂ−１〜１７ｂ−ｋ、１７ｃ−１〜１７ｃ−ｋ…Ａ／Ｄ変換回路（アナログデジタル変換回路）
５４−１〜５４−ｋ…ＧＩ除去回路（ガードインターバル除去部）
５５−１〜５５−ｋ…離散フーリエ変換回路（フーリエ変換部）
５６−１〜５６−ｋ…信号選択回路
５７−１〜５７−ｋ…等化回路
５８−１〜５８−ｋ…復調回路
５９…Ｐ／Ｓ変換回路（パラレルシリアル変換部）
６０…局部発振器
６１…共通クロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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