(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機とが、光ファイバを伝送路として互いに通信する光通信システムであって、
前記送信機は、
複数のパイロット信号を生成するパイロット信号生成部と、
前記送信機に入力された信号を、サブキャリア周波数にマッピングし、前記パイロット信号とともに多値信号として収容するマッピング部と、
前記多値信号を周波数領域複素値に変換する信号変調部と、
前記周波数領域複素値を時間領域複素値に変換するフーリエ変換部と、
送信クロックを生成する第１クロック部と、
前記時間領域複素値を前記送信クロックでサンプリングし、アナログベースバンド信号に変換するＤＡ変換部と、
送信光源を発生する第１光源部と、
前記アナログベースバンド信号を、前記送信光源により送信光信号にアップコンバートする光変調部と、を備え、
前記受信機は、
局発光源を発生する第２光源部と、
前記送信光信号を、前記局発光源によりアナログベースバンド信号にダウンコンバートする光復調部と、
局発クロックを生成する第２クロック部と、
前記アナログベースバンド信号を前記局発クロックでサンプリングし、時間領域デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
前記時間領域デジタル信号を周波数領域複素値に変換する信号復調部と、
前記周波数領域複素値から選択された前記パイロット信号に基づいて、光源の位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める偏差推定部と、
前記周波数領域複素値と前記複素等化係数とに基づいて、複素積を演算する補償部と、を備えた
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記マッピング部は、２つの前記パイロット信号を、正負対称的なサブキャリア番号に対応する位置に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記偏差推定部は、前記第２光源部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記偏差推定部は、前記第２クロック部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記偏差推定部は、前記第１光源部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記偏差推定部は、前記第１クロック部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の光通信システム。
【請求項７】
複数の前記送信機を備え、
前記偏差推定部は、複数の前記第１光源部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の光通信システム。
【請求項８】
複数の前記送信機を備え、
前記偏差推定部は、複数の前記第１クロック部の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項、または請求項７に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記偏差推定部および前記補償部は、フィードバックループを構成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記偏差推定部は、補償部での等化処理後の信号をフィードバックする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光通信システム。
【請求項１１】
前記受信機は、前記補償部での等化処理後の信号について、誤り訂正を行う誤り訂正部をさらに備え、
前記偏差推定部は、前記誤り訂正部からの信頼度情報をフィードバックする
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光通信システム。
【請求項１２】
送信機と受信機とが、光ファイバを伝送路として互いに通信する光通信システムによって実行される光通信方法であって、
複数のパイロット信号を生成するパイロット信号生成ステップと、
前記送信機に入力された信号を、サブキャリア周波数にマッピングし、前記パイロット信号とともに多値信号として収容するマッピングステップと、
前記多値信号を周波数領域複素値に変換する信号変調ステップと、
前記周波数領域複素値を時間領域複素値に変換するフーリエ変換ステップと、
送信クロックを生成する第１クロック生成ステップと、
前記時間領域複素値を前記送信クロックでサンプリングし、アナログベースバンド信号に変換するＤＡ変換ステップと、
送信光源を発生する第１光源発生ステップと、
前記アナログベースバンド信号を、前記送信光源により送信光信号にアップコンバートする光変調ステップと、
局発光源を発生する第２光源発生ステップと、
前記送信光信号を、前記局発光源によりアナログベースバンド信号にダウンコンバートする光復調ステップと、
局発クロックを生成する第２クロック生成ステップと、
前記アナログベースバンド信号を前記局発クロックでサンプリングし、時間領域デジタル信号に変換するＡＤ変換ステップと、
前記時間領域デジタル信号を周波数領域複素値に変換する信号復調ステップと、
前記周波数領域複素値から選択された前記パイロット信号に基づいて、光源の位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める偏差推定ステップと、
前記周波数領域複素値と前記複素等化係数とに基づいて、複素積を演算する補償ステップと、
を備えたことを特徴とする光通信方法。
【請求項１３】
前記マッピングステップは、２つの前記パイロット信号を、正負対称的なサブキャリア番号に対応する位置に配置する
ことを特徴とする請求項１２に記載の光通信方法。
【請求項１４】
前記偏差推定ステップは、前記第２光源ステップで発生される局発光源の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光通信方法。
【請求項１５】
前記偏差推定ステップは、前記第２クロックステップで生成される局発クロックの周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１４までの何れか１項に記載の光通信方法。
【請求項１６】
前記偏差推定ステップは、前記第１光源ステップで発生される送信光源の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１５までの何れか１項に記載の光通信方法。
【請求項１７】
前記偏差推定ステップは、前記第１クロックステップで生成される送信クロックの周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１６までの何れか１項に記載の光通信方法。
【請求項１８】
複数の前記送信機が設けられ、
前記偏差推定ステップは、前記複数の送信機のそれぞれにおける前記第１光源ステップで発生される送信光源の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１５までの何れか１項に記載の光通信方法。
【請求項１９】
複数の前記送信機が設けられ、
前記偏差推定ステップは、前記複数の送信機のそれぞれにおける前記第１クロックステップで生成される送信クロックの周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１５までの何れか１項、または請求項１８に記載の光通信方法。
【請求項２０】
前記偏差推定ステップおよび前記補償ステップは、フィードバックループとなる
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光通信方法。
【請求項２１】
前記偏差推定ステップは、補償ステップでの等化処理後の信号をフィードバックする
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光通信方法。
【請求項２２】
前記補償ステップでの等化処理後の信号について、誤り訂正を行う誤り訂正ステップをさらに備え、
前記偏差推定ステップは、前記誤り訂正ステップからの信頼度情報をフィードバックする
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）による光サブキャリアを用いて、光ファイバを伝送路として通信を行う光通信システムおよび光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタル的にＯＦＤＭ変調処理されたベースバンド信号を送信光源によりアップコンバートして送信し、受信光を局発光源によりダウンコンバートして得られるベースバンド信号をデジタル的にＯＦＤＭ復調処理する光ＯＦＤＭ通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光ＯＦＤＭ通信システムでは、送信機において、２つのサブキャリアに既知の送信波形からなるパイロット信号をそれぞれ割り当て、受信機において、受信ベースバンド信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行う。
【０００４】
また、この光ＯＦＤＭ通信システムでは、ＦＦＴ処理によって得られるスペクトラム強度から２つのパイロット信号の周波数位置を推定し、この周波数から局発光源の周波数ずれおよびクロック周波数ずれをそれぞれ個別に求め、さらに、パイロット信号の着信時間の差から光ファイバの波長分散を推定している。
【０００５】
また、ベースバンド帯域の中央部に１つのパイロット信号を常に送信し、光源周波数および位相を常に追跡および補償し、ＷＤＭ（波長分割多重：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムにおける光ファイバの非線形効果を抑圧する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１３４３２１号パンフレット
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，ｅｔ  ａｌ．，“４５．２Ｔｂ／ｓ  Ｃ−ｂａｎｄ  ＷＤＭ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ２４０ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  ５３８Ｇｂ／ｓ  ＰＤＭ−６４ＱＡＭ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃａｒｒｉｅｒ  ＦＤＭ  ｓｉｇｎａｌ  ｗｉｔｈ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｉｌｏｔ  ｔｏｎｅ”，Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  Ｐａｐｅｒｓ  ＥＣＯＣ  ２０１１，Ｔｈ．１３．Ｃ．６．ｐｄｆ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１では、ＦＦＴ処理によりパイロット信号のスペクトラムピーク周波数を求めている。ここで、ＦＦＴ処理は、サンプリング周期Ｔｓ［ｓ］毎の連続したＮ個の値に対するＦＦＴフレーム長Ｎの離散時間処理なので、ＦＦＴ処理によって直接得られるスペクトラム情報も、１／（Ｔｓ・Ｎ）［Ｈｚ］で定まるサブキャリア間隔の周波数解像度となる。また、特許文献１には、得られたスペクトラムの重み情報から、サブキャリア間隔よりも細かいピーク周波数情報を得るための処理が開示されている。
【０００９】
一方、ＯＦＤＭ復調処理を行うためには、理論上、周波数誤差をサブキャリア間隔の半分以下とする必要があり、実用上は、サブキャリア間隔の数％以下とする必要がある。しかしながら、特許文献１の方法では、スペクトラムの重み情報による処理に要する演算量が大きい上に、この重み情報による処理を加味したとしても、サブキャリア間隔の数％以下という細かいピーク周波数情報を安定して得ることが困難であるという問題がある。
【００１０】
なお、パイロット信号のスペクトラムピーク周波数を求めるためのＦＦＴ処理回路におけるＦＦＴフレーム長Ｎを、例えば１６倍とすることにより、必要な周波数分解能を得ることができるが、この場合には、ＦＦＴフレームの時間長も１６倍となる。そのため、スペクトラムの時間分解能が大幅に低下し、結果的に、周波数の追随速度および精度が低下するという問題がある。
【００１１】
また、ＦＦＴフレーム長Ｎを、例えば１６倍とした場合には、ＦＦＴ処理回路における１ＦＦＴフレームあたりの演算量が１６ｌｏｇ１６倍（約４４倍）程度となり、また、１サンプル時間あたりの演算量でもｌｏｇ１６倍（約２．８倍）程度となる。そのため、回路規模や消費電力が膨大になるという問題がある。
【００１２】
また、特許文献１の方法では、局発光源の周波数ずれ、クロック周波数ずれおよび光ファイバの波長分散をそれぞれ個別に推定する必要があるので、回路規模や消費電力が大きくなるという問題がある。
【００１３】
さらに、特許文献１において、パイロット信号のスペクトラムピーク周波数を安定して求めるためには、パイロット信号と同時に送信されるクライアントペイロード信号を乗せるサブキャリアを送信しないようにするか、少なくともパイロット信号から十分離れた周波数位置までは、ペイロードサブキャリアを送信しないようにする必要がある。そのため、通信の実データを載せるペイロードサブキャリアの充填効率が低下するという問題がある。
【００１４】
また、非特許文献１の方法では、光源周波数および位相を高速かつ精密に追随し、補償を行うことが期待されるが、クロック周波数ずれに対しては、対処方法が何ら開示されていないという問題がある。
【００１５】
さらに、非特許文献１では、ＦＦＴ処理とは別に、パイロット信号に対して、複素積算を含む時間領域処理を常に行う必要があるので、演算量が大きくなるという問題がある。
【００１６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＳＣ−ＦＤＭ（シングルキャリア周波数分割多重：Ｓｉｎｇｌ  Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）やＩＦＤＭ（インタリーブ周波数分割多重：Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ＯＦＤＭといった方式を含む光通信システムにおいて、光源およびクロック源の周波数または位相偏差を効率的に推定し、補償することができる光通信システムおよび光通信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る光通信システムは、送信機と受信機とが、光ファイバを伝送路として互いに通信する光通信システムであって、送信機は、複数のパイロット信号を生成するパイロット信号生成部と、送信機に入力された信号を、サブキャリア周波数にマッピングし、パイロット信号とともに多値信号として収容するマッピング部と、多値信号を周波数領域複素値に変換する信号変調部と、周波数領域複素値を時間領域複素値に変換するフーリエ変換部と、送信クロックを生成する第１クロック部と、時間領域複素値を送信クロックでサンプリングし、アナログベースバンド信号に変換するＤＡ変換部と、送信光源を発生する第１光源部と、アナログベースバンド信号を、送信光源により送信光信号にアップコンバートする光変調部と、を備え、受信機は、局発光源を発生する第２光源部と、送信光信号を、局発光源によりアナログベースバンド信号にダウンコンバートする光復調部と、局発クロックを生成する第２クロック部と、アナログベースバンド信号を局発クロックでサンプリングし、時間領域デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、時間領域デジタル信号を周波数領域複素値に変換する信号復調部と、周波数領域複素値から選択されたパイロット信号に基づいて、光源の位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める偏差推定部と、周波数領域複素値と複素等化係数とに基づいて、複素積を演算する補償部と、を備えたものである。
【００１８】
また、この発明に係る光通信方法は、送信機と受信機とが、光ファイバを伝送路として互いに通信する光通信システムによって実行される光通信方法であって、複数のパイロット信号を生成するパイロット信号生成ステップと、送信機に入力された信号を、サブキャリア周波数にマッピングし、パイロット信号とともに多値信号として収容するマッピングステップと、多値信号を周波数領域複素値に変換する信号変調ステップと、周波数領域複素値を時間領域複素値に変換するフーリエ変換ステップと、送信クロックを生成する第１クロック生成ステップと、時間領域複素値を送信クロックでサンプリングし、アナログベースバンド信号に変換するＤＡ変換ステップと、送信光源を発生する第１光源発生ステップと、アナログベースバンド信号を、送信光源により送信光信号にアップコンバートする光変調ステップと、局発光源を発生する第２光源発生ステップと、送信光信号を、局発光源によりアナログベースバンド信号にダウンコンバートする光復調ステップと、局発クロックを生成する第２クロック生成ステップと、アナログベースバンド信号を局発クロックでサンプリングし、時間領域デジタル信号に変換するＡＤ変換ステップと、時間領域デジタル信号を周波数領域複素値に変換する信号復調ステップと、周波数領域複素値から選択されたパイロット信号に基づいて、光源の位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める偏差推定ステップと、周波数領域複素値と複素等化係数とに基づいて、複素積を演算する補償ステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る光通信システムおよび光通信方法によれば、偏差推定部は、パイロット信号生成部で生成されて、送信機に入力された信号とともに多値信号として収容され、信号変調、送信クロックによるサンプリング、送信光源によるアップコンバート、局発光源によるダウンコンバート、局発クロックによるサンプリング、信号復調を経て、周波数領域複素値から選択されたパイロット信号に基づいて、位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める。
そのため、光源およびクロック源の周波数または位相偏差を効率的に推定し、補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る光通信システムにおける位相偏差特性を示す説明図である。
【図３】図１の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図４】図３の１次補間処理部を例示するブロック構成図である。
【図５】図１の別の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図７】図６の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図９】図８の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図１１】図１０の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図１３】図１２の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。
【図１５】図１４の偏差推定回路を例示するブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明に係る光通信システムおよび光通信方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。図１において、この光通信システムは、送信機１と受信機２とが、光ファイバ３を伝送路として互いに通信する光通信システムである。
【００２３】
送信機１は、ＦＥＣ  Ｅｎｃ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｅｎｃｏｄｅｒ）  ＆  ＳＣ  Ｍａｐ（ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ  Ｍａｐｐｅｒ）１１、Ｍｏｄ（Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１２、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１３、ＣＰ  Ａｄｄ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ  Ａｄｄｅｒ）１４、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５、第１ＣＬＫ（ＣＬｏｃＫ）１６、Ｏｐｔ  Ｍｏｄ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１７および第１ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）１８を備えている。
【００２４】
受信機２は、Ｏｐｔ  ＤｅＭｏｄ（Ｏｐｔｉｃａｌ  ＤｅＭｏｄｕｌａｔｏｒ）２１、第２ＬＤ２２、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３、第２ＣＬＫ２４、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）２５、Ｆｒａｍｅ  Ｓｙｎｃ２６、偏差推定回路２７、補償部２８、ＤｅＭｏｄ（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｏｒ）２９およびＦＥＣ  Ｄｅｃ（Ｄｅｃｏｄｅｒ）  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐ（ＤｅＭａｐｐｅｒ）３０を備えている。
【００２５】
ＦＥＣ  Ｅｎｃ  ＆  ＳＣ  Ｍａｐ１１は、ＦＥＣ  Ｅｎｃにより、入力されるクライアントペイロードデータ系列（Ｄｉｎ）に対して、ＦＥＣ冗長符号を付加する。また、ＦＥＣ  Ｅｎｃ  ＆  ＳＣ  Ｍａｐ１１は、ＳＣ  Ｍａｐにより、ＦＥＣ冗長符号が付加されたクライアントペイロードデータ系列を、ＯＦＤＭサブキャリア周波数および時間を軸とするＯＦＤＭフレーム上に、図示しないパイロット信号生成部で生成されるパイロット信号（Ｐｉｌｏｔ）とともに多値多重収容する。
【００２６】
Ｍｏｄ１２は、サブキャリア周波数毎に設けられ、ＦＥＣ  Ｅｎｃ  ＆  ＳＣ  Ｍａｐ１１により収容された多値情報を、例えばＱＰＳＫ（４値位相偏移変調：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（１６値直交振幅変調：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に対応した周波数領域複素値に変換する。
【００２７】
ＩＤＦＴ１３は、Ｍｏｄ１２で変換された周波数領域複素値を時間領域複素値に変換する。ＣＰ  Ａｄｄ１４は、ＩＤＦＴ１３で変換された時間領域複素値にＣＰを付加する。ＤＡＣ１５は、第１ＣＬＫ１６で生成される送信クロックにより、ＣＰが付加された時間領域複素値をサンプリングし、アナログベースバンド信号に変換する。
【００２８】
Ｏｐｔ  Ｍｏｄ１７は、第１ＬＤ１８で発生する光を送信光源として、ＤＡＣ１５で変化されたアナログベースバンド信号を、送信光信号にアップコンバートする。送信光信号は、光ファイバ３を伝送路として受信機２に伝送される。
【００２９】
Ｏｐｔ  ＤｅＭｏｄ２１は、第２ＬＤ２２で発生する光を局発光源として、光ファイバ３を伝送された送信光信号を、アナログベースバンド信号にダウンコンバートする。ＡＤＣ２３は、第２ＣＬＫ２４で生成される局発クロックにより、アナログベースバンド信号をサンプリングし、時間領域デジタル信号に変換する。
【００３０】
ＤＦＴ２５は、ＡＤＣ２３で変換された時間領域デジタル信号を周波数領域複素値に変換すると同時に、Ｆｒａｍｅ  Ｓｙｎｃ２６のフレーム同期機能により、時間領域デジタル信号のＣＰ部分を取り除く。なお、ＤＦＴ２５に代えて、ＦＦＴを用いてもよい。
【００３１】
偏差推定回路２７は、ＤＦＴ２５で変換された周波数領域複素値から選択されたパイロット信号に基づいて、位相偏差を推定し、直線近似により等化係数列Ｃｋ（複素等化係数）を求める。
【００３２】
以下、ｋは、ＦＦＴフレーム長Ｎが偶数である場合は、−Ｎ／２から＋Ｎ／２−１までの整数であり、ＦＦＴフレーム長Ｎが奇数である場合は、−（Ｎ−１）／２から＋（Ｎ−１）／２までの整数であるとし、サブキャリア周波数に対応したサブキャリア番号を表すものとする。すなわち、ｋは、ｋ∈−Ｎ／２＋１，−Ｎ／２＋２，・・・，−１，０，１，・・・，・・・Ｎ／２−１と表される。
【００３３】
補償部２８は、サブキャリア番号毎に設けられた複数の積算器によって構成され、ＤＦＴ２５で変換されてサブキャリア番号毎に入力された周波数領域複素値と、偏差推定回路２７で求められてサブキャリア番号毎に入力された等化係数列Ｃｋとに基づいて、それぞれ複素積を演算する。
【００３４】
ＤｅＭｏｄ２９は、サブキャリア番号毎に設けられ、補償部２８で演算された複素積を、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭといった対応する復調方式による判定により、多値信号に変換する。ＦＥＣ  Ｄｅｃ  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐ３０は、ＦＥＣ  Ｄｅｃにより、ＦＥＣ冗長符号を除去および誤り訂正を行うとともに、ＳＣ  ＤｅＭａｐにより、受信ペイロードデータ系列（Ｄｏｕｔ）を得る。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る光通信システムにおける位相偏差特性を示す説明図である。図２（ａ）〜（ｃ）の上段は、光ＯＦＤＭ受信スペクトラムにおける周波数偏差の効果を強調して示したものであり、図２（ａ）〜（ｃ）の下段は、ＯＦＤＭフレーム毎のサブキャリア位相変動Δφとサブキャリア周波数との関係を示したものである。
【００３６】
また、図２（ａ）は、光源周波数偏差のみが与えられた場合を示し、図２（ｂ）は、クロック周波数偏差のみが与えられ場合を示し、図２（ｃ）は、光源周波数偏差およびクロック周波数偏差が同時に与えられた場合を示している。図２より、サブキャリア周波数が大きくなる程、サンプリングを行うクロックの周波数偏差により生じるサブキャリアの周波数偏差（α）が大きくなる一方、光源の周波数偏差（β）は、全てのサブキャリアに対して一様に働くことが分かる。
【００３７】
図３は、図１の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図３において、偏差推定回路２７は、偏角抽出部２０１、微分部２０２、１次補間処理部２０３、積分部２０４および複素係数化２０５を有している。
【００３８】
図３では、パイロット信号は、サブキャリア番号−Ｍおよび＋Ｍで表される対称な位置に２つ割り当てられている。そのため、偏差推定回路２７に入力されたパイロット信号に対応する周波数領域複素値から偏角θを求め、この偏角θの時間差分Δθに基づいて、図２における周波数偏差αおよびβを簡易な回路で求めることができる。
【００３９】
図４は、図３の１次補間処理部２０３を例示するブロック構成図である。１次補間処理部２０３は、周波数偏差αおよびβからΔφｋを求める演算回路である。図４に示されるように、回路規模の大きな積演算回路を用いることなく、加減算器のみで１次補間処理部２０３を効率的に構成することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１によれば、偏差推定部は、パイロット信号生成部で生成されて、送信機に入力された信号とともに多値信号として収容され、信号変調、送信クロックによるサンプリング、送信光源によるアップコンバート、局発光源によるダウンコンバート、局発クロックによるサンプリング、信号復調を経て、周波数領域複素値から選択されたパイロット信号に基づいて、位相偏差を推定し、直線近似により複素等化係数を求める。
そのため、光源およびクロック源の周波数または位相偏差を効率的に推定し、補償することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態１では、パイロット信号が、サブキャリア番号−Ｍおよび＋Ｍで表される対称な位置に２つ割り当てられていると説明したが、これに限定されない。
【００４２】
図５は、図１の別の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図５において、１次補間処理部２０３Ａは、最小２乗法処理部を有している。最小２乗法処理部を用いることにより、３つ以上のパイロット信号、非対称なサブキャリア周波数に配置されたパイロット、または任意の複数のパイロット信号に対応することができ、補償精度を向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。図６において、補償部２８は、偏差推定回路２７の前段に配置されている。すなわち、偏差推定回路２７および補償部２８は、フィードバックループとして構成されている。
【００４４】
図７は、図６の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図７において、微分部２０２に代えて、減算部２０２Ａを有している。また、１次補間処理部２０３Ｂは、周波数偏差αおよびβに対して、互いに異なる特性のループフィルタを有している。互いに異なる特性のループフィルタを適用することにより、ＶＣＯ等のクロック源デバイスと、ＬＤの発振周波数を制御する温度制御器やバイアス電流制御器等の光源デバイスとに固有の位相変動特性に対して、最適なループ応答特性を得ることができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態２によれば、偏差推定回路および補償部をフィードバックループとして構成することにより、光源およびクロック源の周波数または位相偏差とともに、光ファイバの波長分散を同時に補償することができる。
【００４６】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。図８において、偏差推定回路２７は、第２ＬＤ２２の局発光源および第２ＣＬＫ２４の局発クロックの周波数に対してフィードバック制御を行う。
【００４７】
図９は、図８の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図９において、１次補間処理部２０３Ｃは、周波数偏差αおよびβに対して、互いに異なる特性のループフィルタを有している。互いに異なる特性のループフィルタを適用することにより、実施の形態２と同様に、クロック源および光源の異なる位相変動特性に対して、最適なループ応答特性を得ることができる。
【００４８】
以上のように、実施の形態３によれば、偏差推定回路が、第２ＬＤの局発光源および第２ＣＬＫの局発クロックの周波数に対してフィードバック制御を行うことにより、周波数同期の可能な範囲を広くとることができる。
【００４９】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。図１０において、偏差推定回路２７は、補償部２８での等化係数列Ｃｋによる等化処理後の信号ｇｋをフィードバックしている。
【００５０】
図１１は、図１０の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図１１において、偏差推定回路２７は、図５に加えて、偏差演算部２０６を有している。偏差演算部２０６は、補償部２８での等化処理後の信号ｇｋと、既知のパイロット信号に対応する複素値Γｋとに基づいて偏差γｋを求め、複素係数化２０５に出力する。これにより、クロック周波数および光源周波数補償を包括した等化係数Ｃｋを求めることができる。
【００５１】
以上のように、実施の形態４によれば、偏差推定回路が、補償部での等化処理後の信号をフィードバックすることにより、光ファイバの波長分散や周波数利得特性を同時に補償することができる。
【００５２】
実施の形態５．
上記特許文献１では、複数の光ＯＦＤＭ送信機による送信光信号が光カプラを介して多重化され、単一の光ＯＦＤＭ受信機により受信されるＰＯＮ（受動光ネットワーク：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）−ＯＦＤＭの上りリンクでは、必要となるパイロット信号源が例えば１００倍となるので、ペイロードサブキャリアの充填効率低下が深刻になるという問題がある。
【００５３】
また、上記非特許文献１の方法を効果的に実施するためには、パイロット信号を送信ベースバンド帯域の中心部に配置する必要があるが、複数の送信機からなるＰＯＮ−ＯＦＤＭの上りリンクでは、サブキャリア帯域割り当ての自由度が減少し、実際にＰＯＮ上りリンクに割り当てられるペイロードサブキャリアの充填効率が低下するという問題がある。そこで、この発明の実施の形態５では、これらの課題を解決する方法を示す。
【００５４】
図１２は、この発明の実施の形態５に係る光通信システム（ＰＯＮシステム）を例示するブロック構成図である。図１２において、偏差推定回路２７は、送信機毎（例えば、送信機１Ａ、１Ｂ毎）に第１ＣＬＫ１６の送信クロックおよび第１ＬＤ１８の送信光源の周波数に対してフィードバック制御を行う。
【００５５】
図１３は、図１２の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図１２において、偏差推定回路２７は、送信機毎に対応したパイロット信号を選択し、選択したパイロット信号から各々の送信機に対応した周波数偏差αおよびβを求め、周波数偏差αおよびβに基づいて、フィードバック操作量α’’およびβ’’を求める。
【００５６】
ここで、１次補間処理部２０３Ｄは、フィードバック操作量α’’およびβ’’を求めるためのループフィルタを有し、ループフィルタの特性は、送信機までの距離に応じて設定されている。これにより、システムとして最適なループ応答特性を得ることができる。
【００５７】
以上のように、実施の形態５によれば、偏差推定回路が、送信機毎に第１ＣＬＫの送信クロックおよび第１ＬＤの送信光源の周波数に対してフィードバック制御を行うことにより、ＰＯＮシステムにおいて、送信機間での光源およびクロック周波数のずれにより、送信機間でサブキャリアの衝突や干渉が発生すること抑止することができる。
【００５８】
実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６に係る光通信システムを例示するブロック構成図である。図１４において、偏差推定回路２７は、ＦＥＣ  Ｄｅｃ  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐ３０からの信頼度情報（Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  Ｉｎｆｏ）をフィードバックしている。
【００５９】
図１５は、図１４の偏差推定回路２７を例示するブロック構成図である。図１５において、偏差推定回路２７は、図５に加えて、ディザ探索部２０７を有している。ディザ探索部２０７は、ＦＥＣ  Ｄｅｃ  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐ３０からのＦＥＣ回路に既存の信頼度情報に基づいて、偏差γｋを求め、複素係数化２０５に出力する。これにより、簡易に偏差推定を行うことができる。
【００６０】
以上のように、実施の形態６によれば、偏差推定回路が、ＦＥＣ  Ｄｅｃ  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐからの信頼度情報をフィードバックすることにより、光源およびクロック源の周波数または位相偏差とともに、光ファイバの波長分散を同時に補償することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ、１Ｂ  送信機、２  受信機、３  光ファイバ、１１  ＦＥＣ  Ｅｎｃ  ＆  ＳＣ  Ｍａｐ（マッピング部）、１２  Ｍｏｄ（信号変調部）、１３  ＩＤＦＴ、１４  ＣＰ  Ａｄｄ、１５  ＤＡＣ（ＤＡ変換部）、１６  第１ＣＬＫ（第１クロック部）、１７  Ｏｐｔ  Ｍｏｄ（光変調部）、１８  第１ＬＤ（第１光源部）、２１  Ｏｐｔ  ＤｅＭｏｄ（光復調部）、２２  第２ＬＤ（第２光源部）、２３  ＡＤＣ（ＡＤ変換部）、２４  第２ＣＬＫ（第２クロック部）、２５  ＤＦＴ（信号復調部）、２６  Ｆｒａｍｅ  Ｓｙｎｃ、２７  偏差推定回路（偏差推定部）、２８  補償部、２９  ＤｅＭｏｄ、３０  ＦＥＣ  Ｄｅｃ  ＆  ＳＣ  ＤｅＭａｐ、２０１  偏角抽出部、２０２  微分部、２０２Ａ  減算部、２０３、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄ  １次補間処理部、２０４  積分部、２０５  複素係数化、２０６  偏差演算部、２０７  ディザ探索部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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