(57)【要約】      （修正有）【課題】サブキャリア全体の分散耐力を向上させる。【解決手段】光伝送路３０を介して接続される光送信装置１０と光受信装置２０との間で、光ＯＦＤＭを用いて送信データを複数ｎのサブキャリアで伝送する光伝送装置において、光送信装置１０は、送信データを複数ｎのサブキャリアに割り当てる並列データに変換し、かつ各並列データのタイムスロット長をサブキャリアごとに調整する直並列変換手段１１を備え、各サブキャリアに対応する変調回路１２−１〜１２−ｎは同一構成で、入力する並列データのタイムスロット長に応じた変調処理を行う構成であり、光受信装置２０は、各サブキャリアに対応する復調回路２５−１〜２５−ｎで各並列データのタイムスロット長に応じたビットレートで復調処理を行い、復調処理後の各並列データのビットレートを調整して送信データを復元する並直列変換手段２６を備える。【選択図】図１
2011015350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路を介して接続される光送信装置と光受信装置との間で、光ＯＦＤＭを用いて送信データを複数ｎのサブキャリアで伝送する光伝送装置において、
前記光送信装置は、前記送信データを前記複数ｎのサブキャリアに割り当てる並列データに変換し、かつ各並列データのタイムスロット長をサブキャリアごとに調整する直並列変換手段を備え、前記各サブキャリアに対応する変調回路は同一構成で、入力する並列データのタイムスロット長に応じた変調処理を行う構成であり、
前記光受信装置は、前記各サブキャリアに対応する復調回路で前記各並列データのタイムスロット長に応じたビットレートで復調処理を行い、復調処理後の各並列データのビットレートを調整して前記送信データを復元する並直列変換手段を備えた
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送装置において、
前記光送信装置の前記直並列変換手段は、
前記送信データを前記サブキャリア数と等しい並列数ｎに分岐する分岐手段と、
前記分岐手段の各並列出力ポートのデータをそれぞれ入力し、同期信号の入力時点のデータをラッチし、次の同期信号が入力されるまで同じデータを出力するｎ個の出力保持手段と、
前記ｎ個の出力保持手段の出力を入力し、タイミング同期信号の入力時点のデータを出力するＦＩＦＯ手段と
を備えたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光伝送装置において、
前記光送信装置は、伝送後の前記各サブキャリアが有する残留分散量に応じて、残留分散量が小さいサブキャリアより残留分散量が大きいサブキャリアに割り当てる前記タイムスロット長を長くする設定を行う構成である
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
光伝送路を介して接続される光送信装置と光受信装置との間で、光ＯＦＤＭを用いて送信データを複数ｎのサブキャリアで伝送する光伝送方法において、
前記光送信装置は、前記送信データを前記複数ｎのサブキャリアに割り当てる並列データに変換する直並列変換手段で、各並列データのタイムスロット長をサブキャリアごとに調整して前記各サブキャリアに対応する同一構成の変調回路に入力し、各変調回路で各並列データのタイムスロット長に応じた変調処理を行い、
前記光受信装置は、前記各サブキャリアに対応する復調回路で前記各並列データのタイムスロット長に応じたビットレートで復調処理を行い、復調処理後の各並列データを並直列変換手段に入力し、各並列データのビットレートを調整して前記送信データを復元する
ことを特徴とする光伝送方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光伝送方法において、
前記光送信装置の前記直並列変換手段は、
前記送信データを前記サブキャリア数と等しい並列数ｎの出力保持手段に分岐し、
前記各出力保持手段で、同期信号の入力時点のデータをラッチし、次の同期信号が入力されるまで同じデータを出力し、
前記各出力保持手段の出力をＦＩＦＯ手段に入力し、タイミング同期信号の入力時点のデータを出力する
ことを特徴とする光伝送方法。
【請求項６】
請求項４に記載の光伝送方法において、
前記光送信装置は、伝送後の前記各サブキャリアが有する残留分散量に応じて、残留分散量が小さいサブキャリアより残留分散量が大きいサブキャリアに割り当てる前記タイムスロット長を長くする設定を行う
ことを特徴とする光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing) において、サブキャリアごとの伝送容量（ビットレート）を調整可能な光伝送装置および光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおける光ファイバ伝送路は、信号波長によって異なる伝搬速度（波長分散）を有するため、受信端で光波形歪が生じ、伝送品質が劣化することが伝送容量の制限要因のひとつとなっている。これに対しては、一般に受信端で分散補償用ファイバ等を用いた分散補償を行い、光波形歪を低減する方法がとられる。
【０００３】
しかし、伝送容量が増大すると、分散スロープ（分散値の傾き）による信号帯域内での残留分散が同様に光波形歪を生じさせ、伝送品質を劣化させる要因になる。これに対し、スロープ補償ファイバやスロープ補償ＶＩＰＡ等の分散スロープ補償の機能を持つデバイスも実用化されている。ただし、光ファイバごと、あるいは信号波長ごとに分散スロープの値が異なるなど、完全に分散スロープを補償することは困難であった。
【０００４】
一方、大容量化に向けて、電気通信で実用化されているＯＦＤＭ（非特許文献１）を光通信に適用した光ＯＦＤＭが検討されている。
【０００５】
光ＯＦＤＭは、伝送信号を低速な複数のサブキャリアに分解して伝送し、波形歪の影響を低減することができるが、図８に示すように、最も残留分散量が大きいサブキャリアにより伝送容量が制限される。なお、分散補償手段は、複数のサブキャリアで構成される信号帯域の中央部分で最適な残留分散量が得られるように分散補償を行うが、そこから離れた波長のサブキャリアでは残留分散が生じる。この残留分散は、伝送容量が増大し、信号帯域が増えるに従って増大する。
【０００６】
また、無線等の電気通信の分野におけるＯＦＤＭでは、伝送品質に応じて最適な変調方式と誤り訂正方式を選択する「リンク・アダプテーション」が実用化されている（非特許文献２）。すなわち、各サブキャリの変調方式を、伝送品質（ＳＮ比）に応じて例えば２値のＢＰＳＫから４値のＱＰＳＫ、16値の16ＱＡＭ、64値の64ＱＡＭに変化させ、システム全体の伝送効率を上げる方法である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】服部武, 「ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ教科書」，インプレスＲ＆Ｄ(2008)，pp.24-26
【非特許文献２】服部武, 「ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ教科書」，インプレスＲ＆Ｄ(2008)，pp.70-72
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、無線システムに適用されるＯＦＤＭにおいて、マルチパス伝搬のような周波数選択性フェージング環境では、一方のサブキャリアはレベルが高く伝送品質が良好であるが、他方のサブキャリアはレベルが低く伝送品質が悪い状況が発生する。ここで、リンク・アダプテーションを進め、サブキャリアごとに最適な変調方式と誤り訂正方式を選択する方法が考えられている。しかし、このような最適化をサブキャリアごとに行い、さらに動的に変化する周波数選択性フェージングに対して適応制御するためには、回路構成や制御の複雑さ等が課題になっている。
【０００９】
一方、光ＯＦＤＭを用いる光伝送システムは、光ファイバ伝送路の波長分散に対する分散補償特性に応じて、予め残留分散値が大きいサブキャリアは判っている。したがって、サブキャリアごとに変調方式を選択する処理を動的に行う必要はなく、予めサブキャリアごとに適当な変調方式および復調方式を設定しておくことが可能である。しかし、無線以上の高速変調を行う光伝送システムにおいて、サブキャリアごとに異なる変復調方式をとる場合には、それぞれ専用の変調回路を準備する必要があり、コストの増大を招く要因になる。
【００１０】
そこで、サブキャリアごとの変復調方式を同じにしながら、サブキャリアごとのビットレートを変える、すなわち残留分散によって波形歪の大きいサブキャリアには長いタイムスロットを割り当ててビットレートを抑圧することにより、全体の分散耐力を増加させる方法が考えられる。
【００１１】
本発明は、サブキャリアごとに同一の変復調方式で対応しながら、残留分散の影響を大きく受けるサブキャリアを含めてサブキャリア全体の分散耐力を向上させることができる光伝送装置および光伝送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】
【００１２】
第１の発明は、光伝送路を介して接続される光送信装置と光受信装置との間で、光ＯＦＤＭを用いて送信データを複数ｎのサブキャリアで伝送する光伝送装置において、光送信装置は、送信データを複数ｎのサブキャリアに割り当てる並列データに変換し、かつ各並列データのタイムスロット長をサブキャリアごとに調整する直並列変換手段を備え、各サブキャリアに対応する変調回路は同一構成で、入力する並列データのタイムスロット長に応じた変調処理を行う構成であり、光受信装置は、各サブキャリアに対応する復調回路で各並列データのタイムスロット長に応じたビットレートで復調処理を行い、復調処理後の各並列データのビットレートを調整して送信データを復元する並直列変換手段を備える。
【００１３】
第１の発明の光伝送装置において、光送信装置の直並列変換手段は、送信データをサブキャリア数と等しい並列数ｎに分岐する分岐手段と、分岐手段の各並列出力ポートのデータをそれぞれ入力し、同期信号の入力時点のデータをラッチし、次の同期信号が入力されるまで同じデータを出力するｎ個の出力保持手段と、ｎ個の出力保持手段の出力を入力し、タイミング同期信号の入力時点のデータを出力するＦＩＦＯ手段とを備える。
【００１４】
第１の発明の光伝送装置において、光送信装置は、伝送後の各サブキャリアが有する残留分散量に応じて、残留分散量が小さいサブキャリアより残留分散量が大きいサブキャリアに割り当てるタイムスロット長を長くする設定を行う構成である。
【００１５】
第２の発明は、光伝送路を介して接続される光送信装置と光受信装置との間で、光ＯＦＤＭを用いて送信データを複数ｎのサブキャリアで伝送する光伝送方法において、光送信装置は、送信データを複数ｎのサブキャリアに割り当てる並列データに変換する直並列変換手段で、各並列データのタイムスロット長をサブキャリアごとに調整して各サブキャリアに対応する同一構成の変調回路に入力し、各変調回路で各並列データのタイムスロット長に応じた変調処理を行い、光受信装置は、各サブキャリアに対応する復調回路で各並列データのタイムスロット長に応じたビットレートで復調処理を行い、復調処理後の各並列データを並直列変換手段に入力し、各並列データのビットレートを調整して送信データを復元することを特徴とする。
【００１６】
第２の発明の光伝送方法において、光送信装置の直並列変換手段は、送信データをサブキャリア数と等しい並列数ｎの出力保持手段に分岐し、各出力保持手段で、同期信号の入力時点のデータをラッチし、次の同期信号が入力されるまで同じデータを出力し、各出力保持手段の出力をＦＩＦＯ手段に入力し、タイミング同期信号の入力時点のデータを出力することを特徴とする。
【００１７】
第２の発明の光伝送方法において、光送信装置は、伝送後の各サブキャリアが有する残留分散量に応じて、残留分散量が小さいサブキャリアより残留分散量が大きいサブキャリアに割り当てるタイムスロット長を長くする設定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光伝送装置および光伝送方法の光送信装置では、サブキャリアごとに振り分けるデータについて、各サブキャリアの伝送品質に応じて見かけ上のタイムスロット長を調整することにより、サブキャリアごとに同一構成の変調回路でサブキャリアごとに最適な変調処理を行うことができる。すなわち、伝送品質が良いサブキャリアには見かけ上のタイムスロット長を最短にして伝送容量を大きくし、伝送品質が悪いサブキャリアには見かけ上のタイムスロット長を長くして伝送容量を絞り、波形歪みに対する耐力（分散耐力）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光伝送装置の実施例構成を示す図である。
【図２】光送信装置１０のタイムスロット可変直並列変換回路１１の構成例を示す図である。
【図３】１：ｎ分岐器１１１の動作例を示す図である。
【図４】出力保持回路１１２−１〜１１２−ｎの動作例を示す図である。
【図５】ＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−ｎの動作例を示す図である。
【図６】並列データの見かけ上のタイムスロット長を説明するである。
【図７】光受信装置２０のタイムスロット可変並直列変換回路２６の構成例を示す図である。
【図８】サブキャリアごとの残留分散を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の光伝送装置の実施例構成を示す。
図１において、光送信装置１０は、タイムスロット可変直並列変換回路１１、ｎ個のサブキャリア変調回路１２−１〜１２−ｎ、逆フーリエ変換回路１３、並直列変換回路１４および電気／光変換回路１５により構成される。光送信装置１０と光ファイバ伝送路３０を介して接続される光受信装置２０は、分散補償回路２１、光／電気変換回路２２、直並列変換回路２３、フーリエ変換回路２４、ｎ個のサブキャリア復調回路２５−１〜２５−ｎ、タイムスロット可変並直列変換回路２６により構成される。ここで、ｎ個のサブキャリア変調回路１２−１〜１２−ｎは、同一構成のアナログ変調回路である。ｎ個のサブキャリア復調回路２５−１〜２５−ｎは、アナログ復調回路であり同一構成であるが、各サブキャリアのビットレートに対応して動作する構成である。
【００２１】
光送信装置１０において、タイムスロット可変直並列変換回路１１は、送信データをｎ本のサブキャリアで分割して送信するために、ｎ個の並列データに変換する。このとき、各サブキャリアに割り当てる並列データのタイムスロットを調整するが、その詳細は後述する。サブキャリア変調回路１２−１〜１２−ｎは、各並列データを各サブキャリアに乗せるための１次アナログ変調を行い、各サブキャリアが直交関係にある周波数領域のＯＦＤＭ信号を生成する。逆フーリエ変換回路１３は、周波数領域のＯＦＤＭ信号をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform) によって時間波形に一括変換する。並直列変換回路１４は、各サブキャリアの信号を直列信号に戻し、ＧＩ（ガードインターバル）を挿入して時間領域のＯＦＤＭ信号に変換する。電気／光変換回路１５は、このＯＦＤＭ信号を光信号に変換して光ファイバ伝送路３０に送信する。
【００２２】
光受信装置２０において、分散補償回路２１は光ファイバ伝送路３０から入力する光信号の分散補償を行う。光／電気変換回路２２は、分散補償された光信号を電気のＯＦＤＭ信号に変換する。直並列変換回路２３は、ＯＦＤＭ信号からＧＩを除去し、ｎ個の並列ＯＦＤＭ信号に変換する。フーリエ変換回路２４は、時間領域のＯＦＤＭ信号をＦＦＴによって周波数領域のＯＦＤＭ信号に一括変換する。ｎ個のサブキャリア復調回路２５−１〜２５−ｎは、各サブキャリアのＯＦＤＭ信号を送信側の一次アナログ変調に応じて検波（復調）し、各サブキャリアで伝送されたデータ信号を出力する。タイムスロット可変並直列変換回路２６は、復調されたｎ個のデータ信号を並直列変換し、送信されたデータ（受信データ）を出力する。このとき、各タイムスロットに割り当てたタイムスロットに応じて並直列変換が行われる。
【００２３】
図２は、光送信装置１０のタイムスロット可変直並列変換回路１１の構成例を示す。
図２において、タイムスロット可変直並列変換回路１１は、送信データを入力する１：ｎ分岐器１１１、その並列データポート１〜ｎの出力を保持するｎ個の出力保持回路１１２−１〜１１２−ｎ、各出力保持回路の出力を適当なタイミングで出力するｎ個のＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−ｎ、各出力保持回路および各ＦＩＦＯ回路に制御タイミングを与える制御回路１１４により構成される。ＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−ｎから出力される並列データ１〜ｎは、サブキャリア変調回路１２−１〜１２−ｎにそれぞれ入力される。
【００２４】
図３は、１：ｎ分岐器１１１の動作例を示す。図４は、出力保持回路１１２−１〜１１２−ｎの動作例を示す。図５は、ＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−ｎの動作例を示す。ここでは、サブキャリア数ｎ＝３の場合について説明する。また、サブキャリア変調回路１２−１〜１２−３に入力する並列データ１，２，３のタイムスロット長を１，４，２とする。以下、図２〜図５を参照して説明する。
【００２５】
１：３分岐器１１１は、送信データｄ１，ｄ２，ｄ３，…を入力し、送信データと同一データを同一タイミングで３つの並列データポート１〜３に出力する。出力保持回路１１２−１〜１１２−３は、並列データポート１〜３に出力された送信データを入力し、制御回路１１４から同期信号ｓ１，ｓ２，ｓ３が入力された時点の送信データをラッチし、次に同期信号が入力されるまで同じ値を保持する。ここでは、送信データｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６，ｄ７，…は、出力保持回路１１２−１，１１２−２，１１２−３，１１２−１，１１２−１，１１２−３，１１２−１，…を介してそれぞれＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−３に入力する。ＦＩＦＯ回路１１３−１〜１１３−３は、制御回路１１４からタイミング同期信号ｔ１，ｔ２，ｔ３を入力し、並列データ１としてｄ１，ｄ４，ｄ５，ｄ７を出力し、並列データ２としてｄ２を４回繰り返し出力し、並列データ３としてｄ３を２回、ｄ６を２回繰り返し出力する。
【００２６】
以上の操作により、並列データ１の各ビットは送信データと同じビット長を有する信号となる。並列データ２は同じ送信データが４回繰り返されるので、送信データの４倍のビット長を有する信号となる。並列データ３は同じ送信データが２回繰り返されるので、送信データの２倍のビット長を有する信号となる。すなわち、図６に示すように、並列データ２はビット長を表す見かけ上のタイムスロットが並列データ１の４倍になり、並列データ３は２倍になる。これにより、サブキャリア変調回路１２−１〜１２−３には、タイムスロット長が１，４，２の並列データ１，２，３が入力されることになる。ただし、例えばサブキャリア変調器１２−２では、「１」が４ビット続いたものか、４ビット分の長さをもつ「１」であるかは区別せずに扱うため、並列データ２は見かけ上のタイムスロットが４倍に伸びたようになる。
【００２７】
図７は、光受信装置２０のタイムスロット可変並直列変換回路２６の構成例を示す。
図７において、タイムスロット可変並直列変換回路２６は、サブキャリア復調回路２５−１〜２５−ｎで復調された受信データを入力するｎ個のＦＩＦＯ回路２６１−１〜２６１−ｎと、各ＦＩＦＯ回路の出力を所定の順番で出力するｎ：１スイッチ２６２と、各ＦＩＦＯおよびｎ：１スイッチに制御タイミングを与える制御回路２６３により構成される。ＦＩＦＯ回路２６１−１〜２６１−３は、制御回路２６３からタイミング同期信号ｔ１〜ｔｎを入力し、ｎ：１スイッチ２６２は制御回路２６３からスイッチ制御信号ｓを入力し、光送信装置１０のタイムスロット可変直並列変換回路１１と逆の手順で動作し、送信データが復元される。
【００２８】
図６に示す例では、並列データ１を伝送するサブキャリアの伝送品質が最も良く、並列データ２を伝送するサブキャリアの伝送品質が例えば図８に示す残留分散の影響で最も悪く、並列データ３を伝送するサブキャリアの伝送品質がその中間としている。それに伴い、並列データ１の見かけ上のタイムスロット長を最短にして伝送容量を大きくし、並列データ２の見かけ上のタイムスロット長を長くして伝送容量を絞り、波形歪みに対する耐力（分散耐力）を向上させている。
【符号の説明】
【００２９】
１０  光送信装置
１１  タイムスロット可変直並列変換回路
１１１  １：ｎ分岐器
１１２  出力保持回路
１１３  ＦＩＦＯ回路
１１４  制御回路
１２  サブキャリア変調回路
１３  逆フーリエ変換回路
１４  並直列変換回路
１５  電気／光変換回路
２０  光受信装置
２１  分散補償回路
２２  光／電気変換回路
２３  直並列変換回路
２４  フーリエ変換回路
２５  サブキャリア復調回路
２６  タイムスロット可変並直列変換回路
２６１  ＦＩＦＯ回路
２６２  ｎ：１スイッチ
２６３  制御回路
３０  光ファイバ伝送路
【図１】
2011015350.tif 000003
【図２】
2011015350.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011015350.tif 000008
【図７】
2011015350.tif 000009
【図８】
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