(57)【要約】【課題】ファイバ状の光伝送媒体に光信号を入力する際の光軸調整や、ファイバ状の光伝送媒体からの光信号を受光する際の光軸調整などに時間を要さないため、簡便に使用することができる多重信号伝送装置を提供すること。【解決手段】送信装置が発光素子を点灯させて、光信号を、シングルコア光ファイバの両端に、それぞれ分岐を有するマルチコア光ファイバが接続されている多重信号伝送用光伝達媒体を介して送信させる工程、受光素子が受光した光信号のレベル値に基づく情報と、発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する工程、算出されたた伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値とを用いて、発光素子への入力信号のレベル値を推定する工程、必要に応じて、上記工程を繰り返す工程、を含む、多重信号伝送システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルコア光ファイバの両端に、それぞれマルチコア光ファイバが接続されている多重信号伝送用光伝達媒体であって、
当該マルチコア光ファイバのシングルコア光ファイバと接続していない片端が分岐している、光伝達媒体。
【請求項２】
シングルコア又はマルチコアの光ファイバが、
コア層と、その外周に形成される少なくとも１層のクラッド層とで構成される、
請求項１記載の多重信号伝送用光伝達媒体。
【請求項３】
送信装置、請求項１記載の多重信号伝送用光伝達媒体及び受信装置を備え、
送信装置が、
入力信号のレベル値に基づいて電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を請求項１記載の多重信号伝送用光伝達媒体を介して送信する複数の発光素子と、
複数の発光素子を点灯させて光信号を送信させる送信制御部と、
を有し、
受信装置が、送信装置が送信した光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する複数の受光素子と、
複数の受光素子が請求項１記載の多重信号伝送用光伝達媒体を介して各々受光した光信号のレベル値に基づく情報と、前記発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
送信データが送信された場合、前記伝達関数算出部が算出した伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値と、を用いて、前記複数の発光素子への入力信号のレベル値を推定する演算部と、
を有する、
多重信号伝送装置。
【請求項４】
以下の各工程を含む、多重信号伝送システム。
送信装置が発光素子を点灯させて、光信号を請求項１記載の多重信号伝送用光伝達媒体を介して送信させる工程、
受光素子が受光した光信号のレベル値に基づく情報と、発光素子への入力信号のレベル値に基づく情報とを用いて、伝達関数を算出する工程、
算出された伝達関数と、前記複数の受光素子が変換した電気信号のレベル値とを用いて、発光素子への入力信号のレベル値を推定する工程、
必要に応じて、上記工程を繰り返す工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重信号伝送装置、送信装置、受信装置、および多重信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量のデータを高速に送受信を送受信するために、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｅ  Ｏｕｔｐｕｔ；多入力・多出力）方式が、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等で用いられている。
【０００３】
ＭＩＭＯ方式では、送受信機間のマルチパス伝搬路を利用して、同じ時刻に同じ周波数を用いて異なる信号を伝送している。そして、受信装置で受信した信号は、送信装置で送信された複数の信号がお互いの干渉を受けた信号となっている。このため、ＭＩＭＯ方式では、この干渉を受けた信号を、伝搬路情報を用いて推定して、分離・検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＭＩＭＯ方式の信号推定法の一つとして、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）法がある。ＺＦ法は、干渉信号をゼロとする、すなわち、所望波対干渉波電力比（ＳＩＲ）を最大化することで、受信した信号を推定している。ＺＦ法は、他の信号推定法と比較して、非常に簡易な通信装置の構成で実現できる。
【０００５】
また、シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体を介して信号を送受信する送信装置と受信装置とを備えた多重信号伝送システムのＺＦ法などがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８２４０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０４９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載された方法では、シート状の光伝送媒体に光信号を入力する際の光軸調整やシート状の光伝送媒体からの光信号を受光する際の光軸調整などに時間を要し、効率が良いとは言えない場合がある。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、光軸調整等の作業時間や手間を軽減することができる多重信号伝送用光伝達媒体、多重信号伝送装置及び多重信号伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、光伝送媒体としてファイバ状の媒体を用いることによって上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、シングルコア光ファイバの両端に、それぞれマルチコア光ファイバが接続されている多重信号伝送用光伝達媒体であって、当該マルチコア光ファイバのシングルコア光ファイバと接続していない片端が分岐している、光伝達媒体に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ファイバ状の光伝送媒体に光信号を入力する際の光軸調整や、ファイバ状の光伝送媒体からの光信号を受光する際の光軸調整などに時間を要さないため、簡便に多重信号を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る多重信号伝送装置の動作概念を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る光ファイバの一例の接続図である。
【図３】本実施形態に係る多重信号伝送装置の一例のブロック図である。
【図４】本実施形態に係る伝達関数を算出する処理の１例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明はかかる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る多重信号伝送装置の動作概念を説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、送信信号生成部は、電気信号を生成して、発光素子１と２に出力する。ここでは、代表して発光素子が２つの場合を例示しているが、発光素子の数は２つに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００１６】
２つの発光素子１、２は、送信信号生成部が出力する電気信号を光信号に変換し、変換した光信号をマルチコアファイバの入射端に入射する。発光素子１、２は、電気信号を光信号に変換するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）もしくはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）などの素子である。発光素子１、２は、例えば、赤色ＬＥＤである。発光素子１、２が赤色ＬＥＤの場合、発光素子１、２の波長は、例えば、６５０[ｎｍ]付近に光量のピークがある。また、用いる発光素子２１、２２は、赤色ＬＥＤに限られず、例えば緑色、白色ＬＥＤ等でもよい。
【００１７】
２つの束に分けられたマルチコアファイバは１つに纏まり管の中でシングルコアファイバと端面を接する。接する端面は平滑であれば好適である。マルチコアファイバは素子の数に合わせて束を増やしても良い。マルチコアファイバとシングルコアファイバの管接続部には接着剤、圧着、熱融着等による方法が好適である。マルチコアファイバ及びシングルコアファイバの径は同一である方が好ましいが必ずしも一致する必要はない。
【００１８】
シングルコアファイバを通過した光信号はマルチコアファイバとシングルコアファイバの管接続部を経てマルチコアファイバに入射し、更に分岐されてマルチコアファイバの端に伝送される。
【００１９】
本発明の多重信号伝送用光伝達媒体は、シングルコア光ファイバの両端に、それぞれマルチコア光ファイバが接続されており、当該マルチコア光ファイバのシングルコア光ファイバと接続していない片端は分岐している。そして、当該分岐をそれぞれ受光素子に接続することができる。
【００２０】
受光素子は、マルチコアファイバの端に接続され、光信号を受光して、受光した光信号（以下、受光信号という）を電気信号に変換する。受光素子は、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ（光―電気）変換素子であり、価格や取り扱い易さからＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ；光検出器）等の半導体素子が好適である。
【００２１】
光パワーメータには、ケーブルを介して受光素子が接続されている。光パワーメータは、受光素子により変換された電気信号に基づき、受光素子が受信した光パワーを計測する。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る光ファイバの一例の図である。マルチコアファイバの一方の端は途中で被覆を剥ぎ分岐されている。マルチコアファイバの他方の端は被覆は剥がさず、分岐されておらずシングルコアファイバと接続される。マルチコアファイバ及びシングルコアファイバは、コア層と少なくとも１層のクラッド層とから構成されている市販のプラスチック光ファイバを使用することができる。
【００２３】
また、光ファイバの長さは限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、マルチコアファイバの長さＬ１を３００［ｍｍ］、シングルコアファイバの長さＬ２を１０００［ｍｍ］とすることができる。被覆のないバルクファイバでも良い。
【００２４】
［復元原理］
図１に戻って、光ファイバの入出力光と伝達関数について説明する。
【００２５】
発光素子１と２とが、それぞれ異なる信号かつ同じ周波数の光信号を光ファイバで伝送する場合、次式（１）、（２）の関係が成り立つ。
ｙ１＝ａ１１×ｘ１＋ａ１２×ｘ２＋Ｎ１  ・・・（１）
ｙ２＝ａ２１×ｘ１＋ａ２２×ｘ２＋Ｎ２  ・・・（２）
式（１）と（２）において、ｘ１は、発光素子１が光ファイバに入力した信号の大きさであり、ｘ２は、発光素子２が光ファイバに入力した信号の大きさである。なお、発光素子１が光ファイバ１１に入力した信号の大きさとは、発光素子１に入力された電流値（または電圧値）、または発光素子１の光量値である。
【００２６】
また、ｙ１は、マルチコアファイバ１２の端に出力される信号の大きさであり、ｙ２は、マルチコアファイバ２２の端に出力される信号の大きさである。なお、マルチコアファイバの端に出力される信号の大きさとは、マルチコアファイバの端に出力される光量値、または光量値を電流値（または電圧値）に変換した値である。ａ１１〜ａ１２、ａ２１〜ａ２２は、光ファイバにおける光信号の伝達関数のパラメータである。また、Ｎ１、Ｎ２は、雑音である。
【００２７】
なお、発光素子がｍ個、光ファイバがｍ個の場合は、式がｍ個成り立ち、次式（３）のように表される。なお、ｎとｍは１以上の自然数である。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
・・・（３）
上記式（３）において、ｘｍは、ｍ個目の発光素子が光ファイバに入力した信号の大きさであり、ｙｍは、ｍ個目の光ファイバの他方端（出力端）の光量値、または光量値を電流値（または電圧値）に変換した値である。
【００３０】
式（１）と（２）において、雑音Ｎ１とＮ２が無視できるほど小さいと見なすと、式（１）と（２）は、次式（４）と（５）のように表される。
ｙ１＝ａ１１×ｘ１＋ａ１２×ｘ２  ・・・（４）
ｙ２＝ａ２１×ｘ１＋ａ２２×ｘ２  ・・・（５）
式（４）と（５）の連立方程式を解くと、入力信号の大きさｘ１とｘ２は、次式（６）と（７）のようになる。
ｘ１＝（ａ２２×ｙ１−ａ１２×ｙ２）／（ａ１１×ａ２２−ａ１２×ａ２１）…（６）
ｘ２＝（ａ２１×ｙ１−ａ１１×ｙ２）／（ａ１２×ａ２１−ａ１１×ａ２２）…（７）
式（６）と（７）において、ｙ１とｙ２の光量値（または、電流値あるいは電圧値）が既知である場合、伝達関数ａ１１〜ａ１ｎ、ａ２１〜ａ２ｎを予め求めておけば、光ファイバへの入力信号ｘ１とｘ２とを算出できる。
【００３１】
次に、これらの伝達関数の算出方法を説明する。
【００３２】
発光素子１と２、受光素子の光量は、適正な使用条件下では入力、または出力する信号、すなわち電流値、電圧値と比例関係にある。したがって、光伝送路である光ファイバと受光素子で受信した光信号を精度良く測定できれば、以下に説明する方法で伝達関数を予め算出し、算出した伝達関数を用いて元の送信信号を復元できる。
【００３３】
まず、送信信号生成部は、生成した送信信号を発光素子１のみに出力する。発光素子１は、送信信号生成部が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号ｘ１を、光ファイバを介して送信する。
【００３４】
次に、マルチコアファイバ１２を介して、送信された信号ｙ１を受信する。更にマルチコアファイバ２２を介して、送信された信号ｙ２を受信する。
【００３５】
受信された信号は、式（４）と（５）において、ｘ２が０であるため、ｙ１＝ａ１１×ｘ１、ｙ２＝ａ２１×ｘ１である。ここでマルチコアファイバ１２端の光量値と、マルチコアファイバ２２端の光量値［ｄＢｍ］を、受光素子を介して光パワーメータで計測する。送信信号生成部が出力した送信信号の電流値［ｍＡ］（または電圧値［Ｖ］）を取得すれば、ｘ１も既知になるので、伝達関数ａ１１は、ｙ１／ｘ１により算出でき、伝達関数ａ２１は、ｙ２／ｘ１により算出できる。
【００３６】
次に、送信信号生成部は、生成した送信信号を発光素子２のみに出力する。発光素子２は、送信信号生成部が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号ｘ２を、光ファイバを介して送信する。
【００３７】
次に、マルチコアファイバ１２を介して、送信された信号ｙ１を受信する。更にマルチコアファイバ２２を介して、送信された信号ｙ２を受信する。
【００３８】
受信された信号は、式（４）と（５）において、ｘ１が０であるため、ｙ１’＝ａ１２×ｘ２、ｙ２’＝ａ２２×ｘ２である。ここでマルチコアファイバ１２端の光量値と、マルチコアファイバ２２端の光量値［ｄＢｍ］を、受光素子を介して光パワーメータで計測する。送信信号生成部が出力した送信信号の電流値を取得すれば、ｘ２も既知になるので、伝達関数ａ１２は、ｙ１’／ｘ２により算出でき、伝達関数ａ２２は、ｙ２’／ｘ２により算出できる。
【００３９】
以上により、式（４）と（５）の伝達関数のパラメータａ１１、ａ１２、ａ２１、及びａ２２を算出することができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る多重信号伝送装置について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る多重信号伝送装置の一例のブロック図である。
【００４１】
図３に示すように、多重信号伝送装置は、送信装置、ファイバ状の多重信号伝送用光伝達媒体、受信装置を備えている。
【００４２】
送信装置は、送信制御部、送信信号生成部、第１発光素子、第２発光素子を備えている。
【００４３】
受信装置は、第１受光素子、第２受光素子、伝達関数算出部、演算部を備えている。
【００４４】
送信装置の送信制御部は、伝達関数演算用の同一周波数且つ異なる２つ送信信号を生成する指示を送信信号生成部に出力する。なお、本実施形態では、伝達関数演算用の送信信号は、ＤＣ（直流）電流である。
【００４５】
また、送信制御部は、伝達関数を算出する信号及び実データの信号を切り替え制御する。より詳細には、送信データを同一周波数且つ異なる２つの送信信号を生成する指示を送信信号生成部に出力する。また、送信制御部は、送信信号生成部が第１発光素子と第２発光部に出力した各送信信号の電流値を取得する。また、送信制御部は、取得した各送信信号の電流値を示す情報を、受信装置に出力する。
【００４６】
なお、本実施形態では、送信制御部が送信信号の電流値を示す情報を、受信装置に出力する場合、例えば、第１発光素子、第２発光素子が出射する光信号に、送信信号の電流値を示す情報を含めるようにしてもよい。この場合、送信信号の電流値を示す情報は、例えば、送信されるデータに重畳して、あるいは、送信されるデータの前に送信するようにしてもよい。
【００４７】
送信信号生成部は、送信制御部が出力する送信信号の生成指示に基づき、同一周波数且つ異なる２つ送信信号を生成し、生成した各送信信号を第１発光素子と第２発光素子とに出力する。また、送信信号生成部は、第１発光素子と第２発光素子とに出力した各送信信号の各電流値を、送信制御部に出力する。
【００４８】
第１発光素子は、送信信号生成部が出力する電気信号を光信号に変換して、変換した光信号を光ファイバの一方端に出射する。
【００４９】
第２発光素子は、送信信号生成部が出力する電気信号を光信号に変換して、変換した光信号を光ファイバの一方端に出射する。
【００５０】
なお、第１発光素子と第２発光素子とは、図１に示したように所定の間隔をおいて配置されている。
【００５１】
受信装置の第１受光部は、光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号に基づき、受信した受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）を計測する。すなわち、第１受信部は、受光素子と、光量を計測する機能とを備えている。第１受光部は、計測した受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）を伝達関数算出部と演算部とに出力する。
【００５２】
第２受光部は、光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受信信号に基づき、受信した光量値、または電流値（または電圧値）を計測する。すなわち、第２受信部は、受光素子と、光量を計測する機能とを備えている。第２受光部は、計測した受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）を伝達関数算出部と演算部とに出力する。
【００５３】
伝達関数算出部には、第１受光部が出力する受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）、第２受光部が出力する受信信号の光量値、または電流値（または電圧値）、送信装置が出力する送信信号の電流値（または電圧値）を示す情報が入力される。伝達関数算出部は、入力された各受光信号の光量値、または電流値（または電圧値）と、送信信号の電流値（または電圧値）を示す情報とを用い、上述した式（４）と（５）により光ファイバの伝達関数を算出し、算出した伝達関数のパラメータ（行列の各要素）を演算部に出力する。なお、伝達関数算出部が、伝達関数の算出を行うのは、送信装置から伝達関数演算用の送信信号が送信された場合である。
【００５４】
演算部（受信信号推定部）には、第１受光部が出力する受信信号、第２受光部が出力する受信信号、伝達関数算出部が出力する伝達関数のパラメータが入力される。演算部は、入力された伝達関数、各受信信号を用いて、上述した式（６）と（７）により、第１発光素子と第２発光素子の各入力電流値または各入力電圧値を算出する。
【００５５】
次に、本実施形態に係る伝達関数の算出方法について、図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係る伝達関数を算出する処理の１例を示すフローチャートである。
【００５６】
（ステップＳ１）
まず、送信装置の送信制御部は、伝達関数演算用の送信信号を生成し、生成した送信信号を第１発光素子に出力する指示を送信信号生成部に出力する。
【００５７】
次に、送信信号生成部は、送信制御部が出力する送信信号の生成指示に基づき、送信信号を生成し、生成した送信信号を第１発光素子のみに出力する。第１発光素子は、送信信号生成部が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号を、光ファイバを介して送信する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
【００５８】
（ステップＳ２）
次に、送信信号生成部は、第１発光素子に出力した送信信号の電流値を、送信制御部に出力する。
【００５９】
次に、送信制御部は、送信信号生成部が出力する第１発光素子に出力した送信信号の電流値を取得する。また、送信制御部は、取得した送信信号の電流値を示す情報を、受信装置に出力する。ステップＳ２終了後、ステップＳ３に進む。
【００６０】
（ステップＳ３）
次に、第１受光素子は、光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号（光ファイバの出射光量）の電流値を計測する。第１受光部は、計測した電流値を伝達関数算出部と演算部とに出力する。
【００６１】
次に、第２受光素子は、光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受光信号（光ファイバの出射光量）の電流値を計測する。第２受光素子は、計測した電流値を伝達関数算出部と演算部とに出力する。ステップＳ３終了後、ステップＳ４に進む。
【００６２】
（ステップＳ４）
次に、伝達関数算出部は、第１受光素子が出力する電流値、第２受光素子が出力する電流値、送信装置が出力する第１発光素子と第２発光素子の各電流値を用いて、上述した式（４）と（５）により伝達関数のパラメータａ１１，ａ２１を算出する。ステップＳ４終了後、ステップＳ５に進む。
【００６３】
（ステップＳ５）
次に、送信制御部は、送信装置の全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信したか否か判別する。全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信したと判別される場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、伝達関数の算出処理を終了する。全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信していないと判別される場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、全ての発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信するまで、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。
【００６４】
この場合、第２発光素子はまだ点灯させておらず、第２発光素子から伝達関数演算用の送信信号を送信していないため、送信制御部は伝達関数演算用の送信信号を生成し、生成した送信信号を第２発光素子に出力する指示を送信信号生成部に出力する。
【００６５】
次に、送信信号生成部は、送信制御部が出力する送信信号の生成指示に基づき、送信信号を生成し、生成した送信信号を第２発光素子のみに出力する。第２発光素子は、送信信号生成部が出力する送信信号を光信号に変換して、変換した光信号を光ファイバを介して送信する。ステップＳ１終了後、ステップＳ２に進む。
【００６６】
以下同様にステップＳ２〜Ｓ４を行う。
【００６７】
次に、ステップＳ４において、伝達関数算出部は、第１受光素子が出力する電流値、第２受光素子が出力する電流値、送信装置が出力する第１発光素子と第２発光素子の各電流値を用いて、上述した式（４）と（５）により伝達関数のパラメータａ１２，ａ２２を算出する。
【００６８】
次に、伝達関数算出部は、算出した伝達関数のパラメータａ１１，ａ１２，ａ２１及びａ２２を演算部に出力する。また、伝達関数算出部は、算出した伝達関数のパラメータａ１１，ａ１２，ａ２１及びａ２２を内部に記憶させるようにしてもよい。
【００６９】
次に、送信データ送信の場合、演算部は、伝達関数算出部が出力するパラメータ、第１受光素子と第２受光素子が出力する電流値（または電圧値）を用いて、上述した式（６）と（７）により、第１発光素子と第２発光素子に入力された入力電流（または電圧）を演算する。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、予め送信装置の第１発光素子及び第２発光素子を１つずつ発光させ光ファイバを介して光信号を伝送し、発光素子への入力電流を受信装置へ送信する。そして、受信装置は、第１受光素子及び第２受光素子で受光された受光信号を電気信号に変換した受光信号の電流値を計測し、計測された受光信号の電流値と、送信装置から入力された発光素子への入力電流値とを用いて、伝達関数のパラメータを算出する。
送信データが送信された場合、受信装置は、第１受光素子及び第２受光素子で受光された受光信号を電気信号に変換した受光信号の電流値を計測する。そして、受信装置は、計測された受光信号の電流値と、予め算出された伝達関数とを用いて、送信装置の第１発光素子及び第２発光素子に入力された入力電流値を推定する。この結果、受信装置は、第１受光素子及び第２受光素子で受光された電流値と伝達関数とを用いて、送信信号の電流値を精度良く復元することができる。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、複数の発光素子から光信号を光ファイバに伝送する。そして、発光素子を１つずつ発光させ、干渉信号のレベルをゼロとみなすＺＦ法を適用して、伝達関数を算出する。そして、送信データが送信された場合、この算出した伝達関数を用いて送信信号のレベル値を推定しているので、信号推定法としてＺＦ法を用いて高品質の信号推定を実現することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、送信信号生成部が、第１発光素子に出力した送信信号の電流値を、送信制御部に出力する例を説明したが、第１発光素子に出力した送信信号の電圧値を用いるようにしても良い。この場合、第１受光素子は、光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、変換した受信信号に基づき、受信した受信信号の電圧値を計測するようにしてもよい。
【００７３】
また、第１発光素子に出力した送信信号の電流値または電圧値を計測する計測部を送信装置に備えるようにし、計測部が送信信号の電流値または電圧値を計測するようにしてもよい。
【００７４】
また、伝達関数の算出は、例えば、最初に一回行うだけで、その後、算出した伝達関数を使い続けて送信信号のレベル値を推定するようにしてもよい。あるいは、伝達関数の算出は、例えば、所定の時刻やタイミングの間隔で行うようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、送信装置から送信信号の電流値を示す情報を、受信装置に出力し、受信装置が伝達関数を算出する例を説明したが、伝達関数の算出は、多重信号伝送装置の製造者や設計者、及び設置者が手動で行ってもよい。この場合、算出した伝達関数を受信装置の非図示の端子（例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）端子）から入力して、伝達関数算出部に記憶させるようにしてもよい。この場合、伝達関数を算出するために送信装置の第１発光素子、第２発光素子から送信したときの各発光素子に流れる電流値、または電圧値を計測器により実測し、多重信号伝送装置１の製造者や設計者、及び設置者が手動で算出するようにしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、第１発光素子と第２発光素子は、同じ波長の光信号を出射する例を説明したが、異なる波長でもよい。
【００７７】
また、例えば、伝達関数算出部は、予め第１発光素子と第２発光素子が出射する波長λ１の場合の伝達関数ｆ１を算出して、算出した伝達関数ｆ１と波長λ１と関連づけて伝達関数算出部の記憶部に記憶させておく。そして、伝達関数算出部は、予め第１発光素子と第２発光素子が出射する波長λ２の場合の伝達関数ｆ２を算出して、算出した伝達関数ｆ２と波長λ２と関連づけて伝達関数算出部の記憶部に記憶させておく。伝達関数算出部は、第１受光素子、第２受光素子で受光された波長を公知の手法で検出する。そして、伝達関数算出部は、異なる波長毎に伝達関数を記憶させておき、検出した光信号の波長と記憶されている波長とを照らし合わせて、一致する伝達関数を演算部に出力するようにしてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態では、発光素子が２個、受光素子が２個の例を説明したが、発光素子も受光素子も２個に限られない。例えば、発光素子が３個、受光素子が３個の場合、送信装置は、発光素子を１個ずつ発光させて光シートを介して光信号を送信する。そして、受信装置は、各受光素子が受光した光量値に基づき、伝達関数のパラメータを算出していく。そして、光信号の伝送時は、この伝達関数を用いて、送信装置の各発光素子による送信信号を推定することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、第１発光素子、第２発光素子は、ＤＣ点灯した光信号を送信する例を説明したが、アナログ信号を送信し、送信された信号のレベルを受信装置が伝達関数を用いて復元することも、もちろん可能である。
【００８０】
なお、実施形態の図３の受信装置の伝達関数算出部及び演算部の機能を実現するため、ＣＰＵに接続されたＲＯＭ、ＨＤＤ等にも保存されているプログラムにより実行することも可能である。あるいは、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や回路でハードウェアにより実現することも可能である。
【００８１】
［実測結果］
次に、本実施形態の多重信号伝送システムを用いて実測した結果について、表１を用いて説明する。表１は、本実施形態に係る多重信号伝送システムを用いて受光素子が受光した光量の実測値と計算値の一例を説明する表である。
【００８２】
本検討で用いたマルチコア光ファイバ１１、１２、２１、２２の長さは、３００［ｍｍ］である。また、シングルコアファイバの長さは、１[ｍ]である。第１発光素子と第２発光素子には、波長６５０［ｎｍ］付近に光量のピークがある赤色ＬＥＤを用いた。
【００８３】
表１に示すように、条件１〜条件３で、実測を行った。条件１は、第１発光素子の電流値が２０［ｍＡ］、第２発光素子の電流値が１０［ｍＡ］である。条件２は、第１発光素子の電流値が３０［ｍＡ］、第２発光素子の電流値が２０［ｍＡ］である。条件３は、第１発光素子の電流値が１０［ｍＡ］、第２発光素子の電流値が２０［ｍＡ］である。
【００８４】
先ず、多重信号伝送システムは、ステップＳ１〜Ｓ５により、伝達関数のパラメータを算出した。
【００８５】
第１発光素子に２０［ｍＡ］入力、第２発光素子を消灯した場合、第１受光素子による計測値は０．３６１［μＷ］、第２受光素子による計測値は０．０５８４［μＷ］が得られた。この結果、伝達関数算出部は、式（４）と（５）により、伝達関数のパラメータａ１１＝０．３６１［μＷ］／２０［ｍＡ］＝０．０１８０５［μＷ／ｍＡ］，ａ２１＝０．０５８４［μＷ］／２０［ｍＡ］＝０．００２９２［μＷ／ｍＡ］を演算により求めた。
【００８６】
次に、第１発光素子を消灯、第２発光素子に１０［ｍＡ］入力した場合、第１受光素子による計測値は１．６２［μＷ］、第２受光素子による計測値は０．１７［μＷ］が得られた。この結果、伝達関数算出部は、式（４）と（５）により、伝達関数のパラメータａ１２＝１．６２［μＷ］／１０［ｍＡ］＝０．１６２［μＷ／ｍＡ］，ａ２２＝０．１７［μＷ］／１０［ｍＡ］＝０．０１７［μＷ／ｍＡ］を演算により求めた。
【００８７】
以上により、伝達関数算出部は、伝達関数のパラメータの算出を完了した。
評価者は、この算出された伝達関数を用いて、第１受光素子と第２受光素子の受光する光量（以下、受光光量という）ｙ１とｙ２を式（４）と（５）により算出して、実測値と比較して評価した。
【００８８】
第１発光素子に入力電流２０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子に入力電流１０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は表１の条件１のようになる。
すなわち、計算値は、第１受光素子の受光光量ｙ１ｋは１．９８［μＷ］、第２受光素子の受光光量ｙ２ｋは０．２２８［μＷ］である。
【００８９】
一方、実測値は、第１受光素子の受光光量ｙ１ｊは１．９８［μＷ］、第２受光素子の受光光量ｙ２ｊは０．２２２［μＷ］であった。なお、添え字ｋは計算値、ｊは実測値を表している。
【００９０】
また、第１発光素子に入力電流３０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子に入力電流２０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は表１の条件２のようになる。
すなわち、第１受光素子の受光量ｙ１ｋは３．７８［μＷ］、第２受光素子の受光光量ｙ２ｋは０．４２８［μＷ］であった。
【００９１】
一方、実測値は、第１受光素子の受光光量ｙ１ｊの実測値は３．８７［μＷ］、第２受光素子が受光する光量ｙ２ｊの実測値は０．４２５［μＷ］であった。
また、第１発光素子に入力電流１０［ｍＡ］が入力され、第２発光素子に入力電流２０［ｍＡ］が入力された場合の計算値と実測値は表１の条件３のようになる。
【００９２】
すなわち、第１受光素子の受光光量ｙ１ｋは３．４２［μＷ］、第２受光素子の受光光量ｙ２ｋは０．３６９［μＷ］であった。
【００９３】
一方、実測値は、第１受光素子の受光光量ｙ１ｊは３．５０［μＷ］、第２受光素子の受光光量ｙ２ｊは０．３８８［μＷ］であった。
【００９４】
以上のように、得られた伝達関数から計算した受信信号と実測した受信信号の値を比較すると、計算値と実測値との誤差が小さかった。評価では、上述した式（４）と（５）を用いて、第１受光素子の受光光量と、第２受光素子の受光光量を評価したが、式（６）と（７）を用いて、第１発光素子の出射光量と、第２発光素子の出射光量とを算出した場合も、計算値と実測値との誤差を求められる。この場合においても、実測値と計算値との誤差は小さい。
【００９５】
このため、本実施形態の多重信号伝送システムによれば、精度良く復元出来る伝達関数が求められたことが分かる。
【００９６】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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