(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調信号により連続光を変調して送信する光ＯＦＤＭ通信システムにおいて、
ＯＦＤＭ変調の１シンボルで送信するデータを単位としてパラレル変換された複数ビットのビット列の各ビット・パターンについて、受信機において理想的な波形が得られるようにあらかじめ計算された時間波形のサンプル値を示す波形テーブルを保持する記憶手段と、
入力ビット列のビット・パターンに対応する時間波形のサンプル値を前記波形テーブルから読み出す波形読み出し手段と、
前記読み出した時間波形のサンプル値をアナログ信号に変換する変換手段と、
を備えている通信装置。
【請求項２】
前記波形テーブルに含まれるビット・パターンに対応する時間波形は、当該通信装置に対向する通信装置の復調部における受信信号の波形が、前記時間波形に対応するビット・パターンに復調される波形となる様に、当該通信装置と対向する通信装置との間の伝送路の伝送特性に基づき求めたものである、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記アナログ信号に基づき連続光を変調する光変調手段を、さらに、備えており、
当該通信装置と対向する通信装置との間の伝送路は光伝送路である、
請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調の１シンボルで送信するデータを単位としてパラレル変換された複数ビットのビット列の各ビット・パターンについて、受信機において理想的な波形が得られるようにあらかじめ計算された時間波形のサンプル値を示す波形テーブルを保持する光ＯＦＤＭ通信装置における光通信方法であって、
入力ビット列のビット・パターンに対応する時間波形のサンプル値を前記波形テーブルから読み出すステップと、
前記読み出した時間波形のサンプル値をアナログ信号に変換するステップと、
を備えている通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信の信号品質を改善する技術に関し、特に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調信号により連続光を変調して送信する光ＯＦＤＭ通信システムの信号品質改善に適したものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ変調は、送信データを複数のサブキャリアを用いて並列に伝送する方式であり、各サブキャリアのシンボルレートが比較的低くなるためシンボル間干渉に強く、デジタル地上波放送や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで既に使用されており、光通信システムへの適用についても検討されている（例えば、非特許文献１、参照。）。
【０００３】
図４は、光ＯＦＤＭ通信装置の送信側の概略的な構成図である。図４によると、光ＯＦＤＭ通信装置は、シリアルパラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１１と、マッピング部１２と、ファーストフーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）部１３と、サイクリック・プレフィクス（ＣＰ）挿入部１４と、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１５と、光変調部１６とを備えている。
【０００４】
Ｓ／Ｐ変換部１１は、各サブキャリアがＯＦＤＭ変調の１シンボルで送信するビット数を単位として送信データをパラレル変換する。つまり、例えば、サブキャリア数がＮあり、各サブキャリアがＱＰＳＫ変調を使用しているとすると、送信データを２Ｎビット単位で区切り、第１の出力から第Ｎの出力のそれぞれに、連続する２ビットのデータを出力する。
【０００５】
マッピング部１２は、各サブキャリアの変調方式に基づき、各サブキャリアに対応する入力ポートに入力されたデータに対応する複素平面上の座標、つまり、複素値を求め、ＩＦＦＴ部１３は、各サブキャリアに対応する入力ポートに入力された複素値を離散フーリエ逆変換して時間領域のデジタル信号を出力する。なお、ＩＦＦＴ部１３は実数に対応する同相成分と、虚数に対応する直交成分の２つのデジタル信号を出力する。その後、ＣＰ挿入部１４が、２つのデジタル信号にサイクリック・プレフィクスを挿入し、Ｄ／Ａ変換部１５が、各デジタル信号をアナログ信号に変換し、光変調部１６が、連続光をＤ／Ａ変換部１５からの各アナログ信号に基づき変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。
【０００６】
ＯＦＤＭ変調により得られる信号は、ピーク対平均パワー比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）、つまり、その平均パワーに対するピーク・パワーの比が大きく、光ファイバ伝送中に、非線形光学効果の影響を強く受け、これにより、その信号品質が劣化するという問題がある。非線形光学効果の影響を避けるためには、ＰＡＰＲを低減させる必要があり、例えば、波形クリッピングを用いる方法が提案されている（例えば、非特許文献２、参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ａｒｔｈｕｒ  Ｊａｍｅｓ  Ｌｏｗｅｒｙ、ｅｔ  ａｌ．、“Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”、２００６  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ２０７９、Ｖｏｌ．１４  Ｎｏ．６、２００６年３月
【非特許文献２】Ｘｉａｏｄｏｎｇ  Ｌｉ、ｅｔ  ａｌ．、“Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｃｌｉｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＯＦＤＭ”、ＩＥＥＥ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、  ＶＯＬ．  ２、  ＮＯ．  ５、１９９８年５月、ｐｐ．１３１−１３３
【非特許文献３】Ｈｉｄｅｎｏｒｉ  Ｔａｇａ、“Ａ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｗｉｔｈ  ｒｅｓｐｅｃｔ  ｔｏ  ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ  ｎｕｍｂｅｒｓ”、２００９  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  １８６３８、Ｖｏｌ．１７  Ｎｏ．２１、２００９年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
波形クリッピングを用いる方法は、信号振幅を一定値以下にするフィルタ等によりピーク振幅を抑え、これによりＰＡＰＲを低減して非線形光学効果の影響を避けるものであるが、クリッピングそのものが信号品質を劣化させているという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明は、従来技術より、信号品質を劣化させない通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。また、光通信システムにおいて、光伝送路の非線形光学効果の影響を低減することができる通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における通信装置によれば、
複数ビットのビット列の各ビット・パターンについて、時間波形のサンプル値を示す波形テーブルを保持する記憶手段と、入力ビット列のビット・パターンに対応する時間波形のサンプル値を前記波形テーブルから読み出す波形読み出し手段と、前記読み出した時間波形のサンプル値をアナログ信号に変換する変換手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
前記波形テーブルに含まれるビット・パターンに対応する時間波形は、当該通信装置に対向する通信装置の復調部における受信信号の波形が、前記時間波形に対応するビット・パターンに復調される波形となる様に、当該通信装置と対向する通信装置との間の伝送路の伝送特性に基づき求めたものであることも好ましい。
【００１２】
また、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
前記アナログ信号に基づき連続光を変調する光変調手段を、さらに、備えており、当該通信装置と対向する通信装置との間の伝送路は光伝送路であることも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
前記波形テーブルに含まれる各時間波形の周波数成分は複数のサブキャリアを含むことも好ましい。
【００１４】
本発明における通信方法によれば、
複数ビットのビット列の各ビット・パターンについて、時間波形のサンプル値を示す波形テーブルを保持する光通信装置における光通信方法であって、入力ビット列のビット・パターンに対応する時間波形のサンプル値を前記波形テーブルから読み出すステップと、前記読み出した時間波形のサンプル値をアナログ信号に変換するステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による通信装置は、事前に求めた、各ビット列に対する時間波形のデータベースを有し、入力ビット列に対応する時間波形のサンプル値を読み出して出力するものである。このデータベースの各時間波形は、伝送路の伝送特性を考慮して求めたものであり、読み出した時間波形に基づき当該伝送路に信号を送信することで、受信側の復調部において理想的な時間波形が得られ、よって、信号品質が改善する。特に、ＯＦＤＭ変調を使用する光通信システムにおいては非線形光学効果の影響が大きく、非線形光学効果の影響をも考慮する逆スプリット・ステップ・フーリエ法により求めた時間波形を、光ＯＦＤＭ通信装置に持たせることで、その効果は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の簡略化した構成図である。
【図２】波形データベースを示す図である。
【図３】本発明の効果を示す図である。
【図４】従来技術による光ＯＦＤＭ通信装置の簡略化した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。以下、光ＯＦＤＭ通信システムに利用する光ＯＦＤＭ通信装置に基づき説明を行う。
【００１８】
図１は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の簡略化した構成図である。図１に示す様に、光ＯＦＤＭ通信装置は、シリアルパラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１と、波形読み出し部２と、波形データベース７を保存している記憶部３と、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換部５と、光変調部６とを備えている。
【００１９】
シリアルパラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１は、入力データを、ＯＦＤＭ変調の１シンボルで送信するデータを単位としてパラレル変換する。つまり、例えば、サブキャリア数がＮであり、各サブキャリアがＱＰＳＫ変調を使用しているとすると、１シンボルで送信するデータ数は２Ｎビットであるため、Ｓ／Ｐ変換部１は、送信データを２Ｎビット単位で区切り、２Ｎビットのデータを単位として波形読み出し部２に出力する。
【００２０】
２Ｎ＝Ｍとすると、波形読み出し部２に入力されるＭビット列のビット・パターンは、２Ｍ個ある組合せのいずれかになるが、波形データベース７は、２Ｍ個のビット列のそれぞれに対する時間波形を示す情報を有するデータベースであり、波形読み出し部２は、入力されたビット列に対応する時間波形を記憶部３の波形データベース７から読み出す。
【００２１】
図２は、波形データベース７を示す図である。図２において、ビット列番号とは、２Ｍ個あるビット・パターンに付与した識別子であり、例えば、Ｄｅ  Ｂｒｕｊｉｎパターンにおいて切り出す先頭位置を、その識別子とする。例えば、波形読み出し部２は、入力されたＭビットの列が、ビット列番号１のビット・パターンである場合、サンプル値が、時間順に、２０、１７２、７２、・・・と続くＰＡＭ信号に相当する同相成分のデジタル信号と、サンプル値が、時間順に、５８、２００、６２、・・・と続くＰＡＭ信号に相当する直交成分のデジタル信号を出力する。
【００２２】
ここで、波形データベース７に保存されている各ビット・パターンに対応する時間波形のサンプル値は、対向する光ＯＦＤＭ装置の受信側の復調部に理想的な信号が入力されることを条件に、当該光ＯＦＤＭ装置の送信側の光処理回路、当該光ＯＦＤＭ装置が使用する光伝送路中の光増幅器及び光ファイバ、さらに、対向する光ＯＦＤＭ通信装置の受信側の光処理回路の光伝送特性に基づき逆スプリット・ステップ・フーリエ法により事前に求めたものである。つまり、光ＯＦＤＭ装置の送受信間における分散や、減衰といった線形特性と、カー効果やラマン効果等の非線形光学効果の両方を考慮し、受信側において理想的な時間波形を得ることができる送信波形を、各ビット・パターンに対してあらかじめ計算し、これを波形データベース７として記憶部３に保存しておく。
【００２３】
なお、本実施形態において、波形データベース７が有する時間波形は、サイクリック・プレフィクス部分も含めるものとし、よって、Ｄ／Ａ変換部５は、波形読み出し部２の各出力をアナログ信号に変換し、光変調部６は、連続光をＤ／Ａ変換部１５からのアナログ信号に基づき変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。なお、サイクリック・プレフィクス部分については、波形データベース７に含めるのではなく、波形読み出し部２が追加する形態であっても良い。
【００２４】
また、波形データベース７に保存するデータ量は、サブキャリア数に依存して多くなる。そのため、サブキャリア数の低減は、波形データベース７を保存する記憶部３のメモリ容量の縮小につながり、本発明の実現が容易になる。さらに、ＯＦＤＭ信号のＰＡＰＲは、非特許文献３に記載されている様に、サブキャリアの数と共に減少する傾向があるため非線形光学効果の影響低減の効果も拡大する。
【００２５】
以上、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置は、事前に求めた、各ビット列に対する時間信号の波形についてのデータベースを有し、入力ビット列に対応する時間波形を読み出して出力するものである。このデータベースの各時間波形は、非線形光学効果の影響をも考慮する逆スプリット・ステップ・フーリエ法により求めたものであり、この時間波形で変調した光ＯＦＤＭ信号を、計算の基礎とした光伝送路経由で伝送した場合、光ＯＦＤＭ装置の受信側の復調部において、理想的な信号波形が得られ、よって、信号品質を改善することができる。
【００２６】
図３は、従来の光ＯＦＤＭ通信装置と、本発明を適用した光ＯＦＤＭ通信装置の伝送特性を示す図である。なお、図３において、横軸は、各光中継器及び光ＯＦＤＭ通信装置に実際に設定した光出力パワーであり、縦軸は、ビット・エラー率（ＢＥＲ）を示している。なお、符号５０は、従来技術による光ＯＦＤＭ通信装置の伝送特性であり、符号５１及び５２は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の伝送特性である。なお、符号５１は、各光中継器及び光ＯＦＤＭ通信装置の光出力パワーを−６ｄＢｍとして求めた波形データベース７を使用した場合の伝送特性であり、符号５２は、光出力パワーを−５ｄＢｍとして求めた波形データベース７を使用した場合の伝送特性である。
【００２７】
図３から明らかな様に、適切な光出力パワーにより波形データベース７を構築した本発明による光ＯＦＤＭ通信装置を使用することにより、ＢＥＲが著しく改善、つまり、信号品質が著しく改善されていることが分かる。
【符号の説明】
【００２８】
１、１１  Ｓ／Ｐ変換部
２  波形読み出し部
３  記憶部
４  ＣＰ挿入部
５、１５  Ｄ／Ａ変換部
６、１６  光変調部
７  波形データベース
１２  マッピング部
１３  ＩＦＦＴ部
５０  従来技術による伝送特性
５１、５２  本発明による伝送特性
【図１】
0005388204.tif 000002
【図２】
0005388204.tif 000003
【図３】
0005388204.tif 000004
【図４】
0005388204.tif 000005