(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を光伝送路で伝送して分光器で分岐し、前記分光器からの光信号を複数のＯＦＤＭ光信号受信装置で受信する光伝送システムであって、
前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置は、
伝送信号をサブキャリア変調するサブキャリア変調器と、
前記サブキャリア変調器の変調したデータ信号を、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置までの前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う可変精度ＩＦＦＴ演算器と、
前記可変精度ＩＦＦＴ演算器のＩＦＦＴ演算した信号で光信号を変調し、変調した光信号を前記ＯＦＤＭ光信号受信装置のいずれかへ送信する光信号送信器と、を備え、
前記複数のＯＦＤＭ光信号受信装置は、
前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を受信する光信号受信器と、
前記光信号受信器の受信した信号を、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から自装置までの前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う固定精度ＦＦＴ演算器と、
前記固定精度ＦＦＴ演算器の演算した信号をサブキャリア復調するサブキャリア復調器と、
を備え、
前記可変精度ＩＦＦＴ演算器は、
前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数がＯＦＤＭ光信号受信装置ごとに表された伝送損失情報テーブルを参照し、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置のうちの最小の有効ビット桁数のＯＦＤＭ光信号受信装置に対応するビット桁数を決定する演算精度決定部と、
前記演算精度決定部の決定したビット桁数で、前記サブキャリア変調部の変調したデータ信号のＩＦＦＴ演算を行う可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部と、
を備える光伝送システム。
【請求項２】
前記可変精度ＩＦＦＴ演算器は、
送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が小さくなるほどビット桁数を少なくし、
送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が大きくなるほどビット桁数を多くする
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記演算精度決定部は、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置に対応しないビット桁数の前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部へスリープ制御信号を出力し、
前記スリープ制御信号の入力された前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部は、電力供給を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記サブキャリア変調器は、
前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失と要求される伝送レートに応じたサブキャリア変調方式を選択するサブキャリア変調方式選択部と、
前記サブキャリア変調方式選択部の選択したサブキャリア変調方式で伝送信号をサブキャリア変調するサブキャリア変調部と、
を備え、
前記演算精度決定部は、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失と前記サブキャリア変調方式選択部の選択したサブキャリア変調方式をもとにビット桁数を決定し、決定したビット桁数の前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部に、前記サブキャリア変調部の変調したデータ信号を入力する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ信号を送受信する光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに代表される光伝送システム上でＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を送受信する研究開発が活発に行われている。ＯＦＤＭ信号はＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算により信号を生成、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算によって信号を解読することが可能であり、信号処理技術や集積回路技術の向上に伴ってＯＦＤＭを用いた光伝送システムに対する期待が高まっている。
【０００３】
ＰＯＮシステムは一つのＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）、これらを接続する光伝送ケーブルからなる光伝送システムである。ＯＬＴからＯＮＵまでの距離や光伝送路における伝送損失はＯＮＵによって異なる。このため、ＰＯＮシステムにおいてＯＦＤＭ信号を送信する場合には、伝送路損失の最も大きいＯＮＵで信号を正しく受信できるよう設計する必要がある。
【０００４】
ＰＯＮシステムの下り信号、すなわちＯＬＴからＯＮＵに対する信号としてＯＦＤＭ信号を用いた場合、ＯＦＤＭ光信号送信装置となるＯＬＴではＯＦＤＭ信号の生成、ＯＦＤＭ光信号受信装置となるＯＮＵではＯＦＤＭ信号の解読を信号処理技術によって実現する。
【０００５】
ＯＦＤＭ信号を用いたＰＯＮシステムでは消費電力の増加が課題である。使用する搬送波数に応じてＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置におけるＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の回路規模が増大し、消費電力が増加する。これまでに、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算器の簡素化や集積回路技術の向上によりＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置の消費電力を削減してきた。
【０００６】
これまで、無線通信の分野でＯＦＤＭの研究が盛んに行われてきた。ＯＦＤＭ信号には、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の演算精度、伝送損失、ＯＦＤＭ信号伝送ビットエラー率に関係があることが知られている。ＯＦＤＭ信号送信装置で生成された信号は、図１１に示すように、伝送路を介してＯＦＤＭ信号受信装置に到達する。この時、ＯＦＤＭ信号送信装置１０のＩＦＦＴ演算器１０２ではＩＦＦＴ演算の演算精度に応じた演算誤差、伝送路では伝送損失に起因する伝送誤差、ＯＦＤＭ信号受信装置１１〜１２のＦＦＴ演算器１１２〜１２２ではＦＦＴ演算の演算精度に応じた演算誤差が発生するが、これらの誤差の合計が一定値以下であればＯＦＤＭ信号受信装置１２において信号を正しく復調することが可能であり、ＯＦＤＭ信号伝送ビットエラー率は増加しない。
【０００７】
例えば、√２に相当する値として、有効桁数の小さい１．４１と有効桁数の大きい１．４１４２を考える。これらの値をＩＦＦＴ演算の入力データとして与え、伝送路を介して信号を送信する。ＯＦＤＭ信号受信装置は、伝送路の伝送損失に応じて劣化した信号を受信する。図１１の例では、伝送損失の小さいＯＦＤＭ信号受信装置１１でＦＦＴ演算後の信号に０．００１の誤差、伝送損失の大きいＯＦＤＭ信号受信装置１２でＦＦＴ演算後の信号に０．１の誤差を含み、ＦＦＴ演算で誤差は発生しないものとしている。ＩＦＦＴ演算、伝送損失、ＦＦＴ演算に起因する誤差の合計値が一定値以下であるか否かによって復調の可否が決まる。図１１の例において１．３１４２から１．５１４２の範囲の信号であれば正しく復調出来ると仮定した場合、有効ビット桁数が小さく伝送損失が大きい環境で受信したＯＦＤＭ信号は正しく復調出来ない。
【０００８】
以上のような背景から、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の有効ビット桁数を制御することで演算精度を調整し、ＯＦＤＭ信号伝送ビットエラー率を制御することが可能であることが分かっている。
【０００９】
非特許文献１では、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算に用いられる２入力バタフライ演算器の演算ステージごとに演算精度を制御することで信号伝送ビットエラー率と消費電力を制御する手法を提案している。図１２に非特許文献１で示された可変精度ＩＦＦＴ演算器２０を示す。バタフライ演算器に与える入力信号の有効ビット桁数を演算精度変換器によって制御し、演算精度を変更する。有効ビット桁数を小さくすることで、バタフライ演算器の下位ビットに関する演算が不要となり、消費電力の削減が期待できる。
【００１０】
非特許文献１では、演算ステージごとにバタフライ演算の有効ビット桁数を制御する。このため、バタフライ演算器２２１、２２２における入力データの有効ビット桁数はＸ  ｂｉｔｓ、バタフライ演算器２４１、２４２における入力データの有効ビット桁数はＹ  ｂｉｔｓのようにバタフライ演算器に与える入力データの有効ビット桁数がすべてのバタフライ演算器で同一であるとは限らない。非特許文献１では、ＯＦＤＭ信号伝送エラー率がバタフライ演算ステージの有効ビット桁数に依存することを示している。
【００１１】
非特許文献１では、無線による移動体伝送システムを対象としている。これまでＯＦＤＭに関する研究が盛んに行われてきた無線通信の分野では、時刻とともに端末が移動するため伝送路の伝送損失は常に変化する。したがって、ＯＦＤＭ信号送信装置におけるＩＦＦＴ演算器とＯＦＤＭ信号受信装置におけるＦＦＴ演算器では、許容する伝送損失の最悪値を想定して演算精度を設定する必要があった。伝送損失の変化に追従し、伝送ビットエラー率を増加させない最低の演算精度で通信を行うためには、ＯＦＤＭ信号受信装置が運用時に伝送損失を計測するとともに伝送損失をＯＦＤＭ信号送信装置に伝送することで共有し、その後ＯＦＤＭ信号送信装置が伝送損失情報をもとにＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定する、といったフィードバック制御が必要である。このため、運用時に伝送損失の測定装置を必要とし、伝送損失を伝送するための伝送帯域も必要であった。
【００１２】
非特許文献１では、図１２の演算精度変換器２５に示すように、ビットマスクにより有効ビット桁数を決定し演算精度を制御している。演算精度変換器２５において、入力データ２５１とビットマスク２５２のビット論理積を計算し、演算器に与えるデータの下位ビットの値を０とする。これにより、演算器では下位ビットの演算を行う必要が無くなる。非特許文献１の手法では、ビットマスクにより下位ビットの演算を不要化するものの、下位ビットを取り扱う演算回路に対する通電は継続される。このため、トランジスタのスイッチングに起因するダイナミック消費電力は削減できるが、トランジスタ非動作時のリーク電流（漏れ電流）に起因するスタティック消費電力は削減することが出来ない。集積回路の微細化とともに、リーク電流に起因するスタティック消費電力の割合が増加しており、ビットマスクによる有効ビット桁数制御のみでは消費電力の大幅な削減は期待できない。
【００１３】
また非特許文献１の手法では、２入力バタフライ演算回路の演算ステージごとに演算精度を制御しており、演算ステージごとに有効ビット桁数を変更している。Ｍ入力バタフライ演算回路からなるＮ点ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算ではＮ＊ｌｏｇＭＮ回の有効ビット桁数変更が必要となり、多くの演算精度変換器、およびこれを制御するための制御信号が必要である。
【００１４】
さらに非特許文献１では、ＯＦＤＭ信号送信装置とＯＦＤＭ信号受信装置がそれぞれ１台のみ存在する環境を対象としており、ＯＦＤＭ−ＰＯＮに代表される複数のＯＦＤＭ信号受信装置が存在する環境に対しては演算精度制御により消費電力を削減することが出来なかった。さらに、複数のＯＦＤＭ受信装置に対して同時に信号を送信する場合、例えば、複数の搬送波に異なるＯＦＤＭ信号受信装置に対する信号を割り当てた場合についても演算精度を制御することは出来なかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】徳永将之他“ディジタル無線通信用ＦＦＴ回路のビット幅制御による低消費エネルギー化手法の検討”、電子情報通信学会技術研究報告、ＳＤＭ２００５−１２９、ＩＣＤ２００５−６８、ｐｐ．７−１２、Ａｕｇｕｓｔ、２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明は、光伝送路の伝送損失特性に応じて光伝送システムを設計及び運用を行うことにより消費電力を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本願発明の光伝送システムは、ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を光伝送路で伝送してＯＦＤＭ光信号受信装置で受信する光伝送システムであって、前記ＯＦＤＭ光信号送信装置は、伝送信号をサブキャリア変調するサブキャリア変調器と、前記サブキャリア変調器の変調したデータ信号を、前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う固定精度ＩＦＦＴ演算器と、前記固定精度ＩＦＦＴ演算器のＩＦＦＴ演算した信号で光信号を変調し、変調した光信号を前記ＯＦＤＭ光信号受信装置へ送信する光信号送信器と、を備え、前記ＯＦＤＭ光信号受信装置は、前記ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を受信する光信号受信器と、前記光信号受信器の受信した信号を、前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う固定ＦＦＴ演算器と、前記ＦＦＴ演算器の演算した信号をサブキャリア復調するサブキャリア復調器と、を備える。
【００１８】
ＰＯＮシステムに代表される光伝送システムは、無線通信システムとは異なりシステム構築後に装置が移動しないため、時刻による伝送損失の変化は小さい。このため、運用時にＯＦＤＭ光信号受信装置において光伝送路の伝送損失を計測し、ＯＦＤＭ光信号送信装置とＯＦＤＭ光信号受信装置間で伝送損失に関する情報を共有するフィードバック制御を行うことなくＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定できる。
【００１９】
本発明では、ＯＦＤＭ光信号送信装置のＩＦＦＴ演算器やＯＦＤＭ光信号受信装置のＦＦＴ演算器のビット桁数を決定することで、不要な演算の省略が可能となる。このときに電力供給を停止するスリープ制御を行えば、トランジスタのスイッチングに起因するダイナミック消費電力とトランジスタ非動作時のリーク電流に起因するスタティック消費電力を削減することができる。
【００２０】
また、ＯＦＤＭ光信号送信装置のＩＦＦＴ演算器やＯＦＤＭ光信号受信装置のＦＦＴ演算器にバタフライ演算を用いた場合、バタフライ演算の演算ステージごとの有効ビット桁数制御を行わず、バタフライ演算の演算ステージ１段目の入力信号に対してのみ演算精度変換を行うことも可能になる。これにより、Ｎ点のＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の有効ビット桁数変更はＮ回となり演算精度変換器数を削減するとともに、バタフライ演算回路に対する制御信号を簡略化することができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、本願発明の光伝送システムは、１つの可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を光伝送路で伝送して分光器で分岐し、前記分光器からの光信号を複数のＯＦＤＭ光信号受信装置で受信する光伝送システムであって、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置は、伝送信号をサブキャリア変調するサブキャリア変調器と、前記サブキャリア変調器の変調したデータ信号を、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置までの前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う可変精度ＩＦＦＴ演算器と、前記可変精度ＩＦＦＴ演算器のＩＦＦＴ演算した信号で光信号を変調し、変調した光信号を前記ＯＦＤＭ光信号受信装置のいずれかへ送信する光信号送信器と、を備え、前記複数のＯＦＤＭ光信号受信装置は、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を受信する光信号受信器と、前記光信号受信器の受信した信号を、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から自装置までの前記光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う固定精度ＦＦＴ演算器と、前記固定精度ＦＦＴ演算器の演算した信号をサブキャリア復調するサブキャリア復調器と、を備え、前記可変精度ＩＦＦＴ演算器は、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数がＯＦＤＭ光信号受信装置ごとに表された伝送損失情報テーブルを参照し、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置のうちの最小の有効ビット桁数のＯＦＤＭ光信号受信装置に対応するビット桁数を決定する演算精度決定部と、前記演算精度決定部の決定したビット桁数で、前記サブキャリア変調部の変調したデータ信号のＩＦＦＴ演算を行う可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部と、を備える。
【００２２】
本発明では、ＯＦＤＭ光信号送信装置のＩＦＦＴ演算器やＯＦＤＭ光信号受信装置のＦＦＴ演算器のビット桁数を決定することで、不要な演算の省略が可能となる。このときに電力供給を停止するスリープ制御を行えば、トランジスタのスイッチングに起因するダイナミック消費電力とトランジスタ非動作時のリーク電流に起因するスタティック消費電力を削減することができる。
【００２３】
また、ＯＦＤＭ光信号送信装置のＩＦＦＴ演算器やＯＦＤＭ光信号受信装置のＦＦＴ演算器にバタフライ演算を用いた場合、バタフライ演算の演算ステージごとの有効ビット桁数制御を行わず、バタフライ演算の演算ステージ１段目の入力信号に対してのみ演算精度変換を行うことも可能になる。これにより、Ｎ点のＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の有効ビット桁数変更はＮ回となり演算精度変換器数を削減するとともに、バタフライ演算回路に対する制御信号を簡略化することができる。
【００２４】
さらに、ＯＦＤＭ光信号送信装置が、ＯＦＤＭ光信号受信装置ごとに管理した伝送損失情報を参照して有効ビット桁数を決定することにより、複数のＯＦＤＭ信号受信装置からなる光伝送システムにおいても消費電力を削減する。
【００２５】
本願発明の光伝送システムでは、前記可変精度ＩＦＦＴ演算器は、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が小さくなるほどビット桁数を少なくし、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が大きくなるほどビット桁数を多くしてもよい。
【００２７】
本願発明の光伝送システムでは、前記演算精度決定部は、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置に対応しないビット桁数の前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部へスリープ制御信号を出力し、前記スリープ制御信号の入力された前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部は、電力供給を停止してもよい。
【００２８】
本願発明の光伝送システムでは、前記サブキャリア変調器は、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失と要求される伝送レートに応じたサブキャリア変調方式を選択するサブキャリア変調方式選択部と、前記サブキャリア変調方式選択部の選択したサブキャリア変調方式で伝送信号をサブキャリア変調するサブキャリア変調部と、を備え、前記演算精度決定部は、前記可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置から前記ＯＦＤＭ光信号受信装置までの光伝送路の伝送損失と前記サブキャリア変調方式選択部の選択したサブキャリア変調方式をもとにビット桁数を決定し、決定したビット桁数の前記可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部に、前記サブキャリア変調部の変調したデータ信号を入力してもよい。
【００２９】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、光伝送路の伝送損失特性に応じて光伝送システムを設計及び運用を行うことにより消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明第一の光伝送システムの第１例を示す図である。
【図２】本発明第一の光伝送システムの第２例を示す図である。
【図３】１台のＯＦＤＭ光信号送信装置とＮ台のＯＦＤＭ光信号受信装置からなる伝送路特性に応じて消費電力の削減を実現する本発明第二の光伝送システムを示す図である。
【図４】Ｎ台のＯＦＤＭ光信号送信装置と１台のＯＦＤＭ光信号受信装置からなる伝送路特性に応じて消費電力の削減を実現する光伝送システムを示す図である。
【図５】本発明第二の光伝送システムで用いられる、有効ビット桁数の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器を示す図である。
【図６】可変精度ＩＦＦＴ演算器で用いられる、バタフライ演算回路を示す図である。
【図７】本発明第二の光伝送システムで用いられる、演算ビット単位で個別に電力供給を制御することが可能なＩＦＦＴ演算器を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器を示す図である。
【図８】１台のＯＦＤＭ光信号送信装置とＮ台のＯＦＤＭ光信号受信装置からなる伝送路特性に応じて消費電力の削減と伝送レートの向上を実現する本発明第三の光伝送システムを示す図である。
【図９】本発明第三の光伝送システムで用いられる、可変サブキャリア変調器と有効ビット桁数の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器を示す図である。
【図１０】本発明第三の光伝送システムで用いられる、演算ビット単位で個別に電力供給を制御することが可能なＩＦＦＴ演算器を有するＯＦＤＭ光信号送信装置を示す図である。
【図１１】ＯＦＤＭ信号送信装置とＯＦＤＭ信号受信装置の演算精度制御と通信の可否を示す図である。
【図１２】バタフライ演算の演算ステージごとに有効ビット桁数を変更する既存手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３３】
（実施形態１）
図１及び図２に、本発明第一の光伝送システムの第１例及び第２例を示す。本発明第一の光伝送システムは、１台のＯＦＤＭ光信号送信装置と１台のＯＦＤＭ光信号受信装置が光伝送ケーブルで接続されてなる光伝送システムであって、光伝送ケーブルの伝送路特性に応じて消費電力の削減を実現する。
【００３４】
本発明は、ＯＦＤＭ光信号送信装置とＯＦＤＭ光信号受信装置の演算精度を制御することにより消費電力の削減を達成するが、ＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置以外の装置からなる伝送システムにおいても、伝送路特性に応じて動作モードを制御することにより、消費電力を削減することが可能である。
【００３５】
信号送信装置でデジタル信号をアナログ信号に変換し、伝送路を介してアナログ信号を伝送、信号受信装置でアナログ信号をデジタル信号に復調する伝送システムにおいて、デジタル／アナログ変換、アナログ／デジタル変換時にデジタル信号の有効ビット桁数制限に応じて端数処理を行うことで誤差が生じる。この信号変換に起因する誤差と伝送路の伝送損失に起因する誤差の合計が一定値以下になるよう、信号送信装置と信号受信装置のデジタル信号処理方式を変更することで、伝送ビットエラー率を増加させることなく最小の消費電力で信号を伝送することが可能である。
【００３６】
本発明第一の光伝送システムの第１例は、図１に示すように、１台の低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置３０と１台の低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置３１、および伝送損失の小さい光伝送ケーブル３２からなる。低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置３０は直並列変換器３０１、サブキャリア変調器３０２、低精度ＩＦＦＴ演算器３０３、ＧＩ（ガードインターバル）付与器３０４、Ｄ／Ａ変換器３０５、光信号送信器３０６で構成される。
【００３７】
サブキャリア変調器３０２は、直並列変換器３０１からの伝送信号をサブキャリア変調する。ここで、サブキャリア変調は、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び６４ＱＡＭなどの変調方式を用いて、搬送波を伝送信号で変調する。固定精度ＩＦＦＴ演算器としての低精度ＩＦＦＴ演算器３０３は、サブキャリア変調器３０２の変調したデータ信号を、光伝送ケーブル３２の伝送損失で定められるビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う。
【００３８】
低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置３１は並直列変換器３１１、サブキャリア復調器３１２、低精度ＦＦＴ演算器３１３、ＧＩ除去器３１４、Ａ／Ｄ変換器３１５、光信号受信器３１６で構成される。光信号受信器３１６は、低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置３０からの光信号を受信する。固定ＦＦＴ演算器としての低精度ＦＦＴ演算器３１３は、光信号受信器３１６の受信した信号を、光伝送ケーブル３２の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う。
【００３９】
本発明第一の光伝送システムの第２例は、図２に示すように、１台の高精度ＯＦＤＭ光信号送信装置３３と１台の高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置３４、および伝送損失の大きい光伝送ケーブル３５からなる。高精度ＯＦＤＭ光信号送信装置３３は直並列変換器３３１、サブキャリア変調器３３２、高精度ＩＦＦＴ演算器３３３、ＧＩ付与器３３４、Ｄ／Ａ変換器３３５、光信号送信器３３６で構成される。高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置３４は並直列変換器３４１、サブキャリア復調器３４２、高精度ＦＦＴ演算器３４３、ＧＩ除去器３４４、Ａ／Ｄ変換器３４５、光信号受信器３４６で構成される。
【００４０】
光伝送システム設計時に計測した光伝送ケーブルの伝送損失に応じて低精度ＯＦＤＭ光信号送信／受信装置あるいは高精度ＯＦＤＭ光信号送信／受信装置を選択して設置することにより、ＯＦＤＭ光信号伝送ビットエラー率を一定値以下に保ちつつ、光伝送システムの消費電力を削減する機能を具備したことを特徴とする光伝送システムである。
【００４１】
ここで本発明の特徴とするところは、光伝送ケーブルの伝送損失に応じてＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置のＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算器に与える入力データの有効ビット桁数を静的に決定することで、ＯＦＤＭ光信号受信装置で正しく受信可能な信号を運用時に動的な制御を行うことなく最小の消費電力で生成、伝送するところにある。
【００４２】
ＯＦＤＭ光信号送信装置では有限のビット桁数によるＩＦＦＴ演算によって信号を生成する。この有限のビット桁数によりＩＦＦＴの演算精度が制限され、端数処理により誤差が生じる。ＯＦＤＭ光信号受信装置では、ＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数に起因する誤差、ならびに光伝送ケーブルの伝送損失による誤差を含んだ信号を受信し、さらに復調時にはＦＦＴ演算の有効ビット桁数に起因する誤差が生じる。しかしながら、これらの合計が一定値以下であればＯＦＤＭ光信号受信装置において信号を正しく復調することが可能であり、ＯＦＤＭ光信号伝送ビットエラー率は増加しない。
【００４３】
位置情報が変化しない光伝送システムは時刻による伝送損失の変化が小さい。１台のＯＦＤＭ光信号送信装置と１台のＯＦＤＭ光信号受信装置からなる光伝送システムではＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置を一意に特定できるためＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置におけるＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の演算精度を静的に決定することができる。これにより、運用時にＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算の有効ビット桁数の切り替えや、光伝送ケーブルを用いた有効ビット桁数に関する制御情報の伝達が不要となる。すなわち、運用時に動的な制御を行わず、静的な設定のみで光伝送システムの消費電力を削減できる。
【００４４】
（実施形態２）
本発明第二の光伝送システムは、図３に示すように、１台の可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０とＮ台のＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎ、光伝送ケーブル４１７〜４Ｎ７、および分光器４３からなる。
【００４５】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０から送信された信号は分光器４３、距離や設置環境に応じて伝送損失が異なる光伝送ケーブル４１７〜４Ｎ７を介してＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎに到達する。分光器４３は、１つの可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置からの光信号を複数のＯＦＤＭ光信号受信装置に分岐する。
【００４６】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０は直並列変換器４０１、サブキャリア変調器４０２、可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３、ＧＩ付与器４０４、Ｄ／Ａ変換器４０５、光信号送信器４０６、伝送損失情報テーブル４０７で構成される。サブキャリア変調器４０２は、伝送信号をサブキャリア変調する。可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３は、サブキャリア変調器４０２の変調したデータ信号を、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０から送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎまでの光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う。光信号送信器４０６は、可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３のＩＦＦＴ演算した信号で光信号を変調し、変調した光信号をＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎのいずれかへ送信する。
【００４７】
各ＯＦＤＭ光信号受信装置は、光信号受信器と、固定精度ＦＦＴ演算器と、サブキャリア復調器と、を備える。例えば、伝送損失が小さい光伝送ケーブル４１７を介して接続される低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置４１は並直列変換器４１１、サブキャリア復調器４１２、固定精度ＦＦＴ演算器としての低精度ＦＦＴ演算器４１３、ＧＩ除去器４１４、Ａ／Ｄ変換器４１５、光信号受信器４１６で構成される。光信号受信器４１６は、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０からの光信号を受信する。低精度ＦＦＴ演算器４１３は、光信号受信器４１６の受信した信号を、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０から送信先の低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置４１までの光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う。サブキャリア復調器４１２は、低精度ＦＦＴ演算器４１３の演算した信号をサブキャリア復調する。
【００４８】
伝送損失が大きい光伝送ケーブル４Ｎ７を介して接続される高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置４Ｎは並直列変換器４Ｎ１、サブキャリア復調器４Ｎ２、固定精度ＦＦＴ演算器としての高精度ＦＦＴ演算器４Ｎ３、ＧＩ除去器４Ｎ４、Ａ／Ｄ変換器４Ｎ５、光信号受信器４Ｎ６で構成される。光信号受信器4Ｎ６は、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０からの光信号を受信する。高精度ＦＦＴ演算器４Ｎ３は、光信号受信器４Ｎ６の受信した信号を、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０から送信先の高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置４Ｎまでの光伝送路の伝送損失で定められるビット桁数でＦＦＴ演算を行う。サブキャリア復調器４Ｎ２は、高精度ＦＦＴ演算器４Ｎ３の演算した信号をサブキャリア復調する。
【００４９】
光伝送システム設計時に計測した光伝送ケーブルの損失に応じて低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置と高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置を選択して設置するとともに、運用時にＯＦＤＭ光信号送信先に応じて可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０における可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３の演算精度を動的に制御することにより、ＯＦＤＭ光信号伝送ビットエラー率を一定値以下に保ちつつ、光伝送システムの消費電力を削減する機能を具備する。
【００５０】
ここで本発明の特徴とするところは、光伝送システム設計時に光伝送ケーブルの伝送損失に応じてＯＦＤＭ光信号受信装置の有効ビット桁数を静的に決定するとともに、運用時にＯＦＤＭ光信号送信装置がＩＦＦＴ演算器に与える入力データの有効ビット桁数を動的に制御することで、ＯＦＤＭ光信号受信装置に対して正しく受信可能な信号を最小の消費電力で生成、伝送、復号するところにある。可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３は、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が小さくなるほどビット桁数を少なくし、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置への伝送損失が大きくなるほどビット桁数を多くする。
【００５１】
ＰＯＮに代表される１台の可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０とＮ台の任意精度ＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎからなる光伝送システムにおいて、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０は可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３と光伝送ケーブルを介して接続されたＯＦＤＭ光信号受信装置に対する伝送損失を保存した伝送損失情報テーブル４０７を持つ。ＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎに対する伝送損失の計測は光伝送システム設計時に一度だけ行い、伝送損失情報は伝送損失情報テーブル４０７に保存される。
【００５２】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置４０はデータ送信時に伝送損失情報テーブル４０７を参照し、ＯＦＤＭ光信号受信装置４１〜４Ｎで復元可能な最小の有効ビット桁数でＩＦＦＴ演算を実行する。運用時にＯＦＤＭ光信号受信装置において伝送損失の計測を行う必要は無く、伝送損失に関する情報をＯＦＤＭ光信号受信装置からＯＦＤＭ光信号送信装置に伝送する必要もない。ＯＦＤＭ光信号送信装置は伝送損失情報テーブルを参照することでＩＦＦＴ演算に必要な最小の有効ビット桁数を求め、可変精度ＩＦＦＴ演算器４０３の入力に与える有効ビット桁数を決定する。ＯＦＤＭ光信号送信先に応じてＩＦＦＴ演算器の演算精度を動的に制御し、高い演算精度を必要としないＯＦＤＭ光信号受信装置に対するＯＦＤＭ光信号生成に要する消費電力を削減する。
【００５３】
位置情報が変化しない光伝送システムは時刻による伝送損失の変化が小さい。１台のＯＦＤＭ光信号送信装置とＮ台のＯＦＤＭ光信号受信装置からなる光伝送システムではＯＦＤＭ光信号の送信装置が一意に特定されるためＯＦＤＭ光信号受信装置におけるＦＦＴ演算の演算精度を静的に決定することができる。これにより、ＯＦＤＭ光信号受信装置においては、運用時にＦＦＴ演算の有効ビット桁数の切り替えや、光伝送ケーブルを用いた有効ビット桁数に関する制御情報の伝達が不要となる。すなわち、ＯＦＤＭ光信号受信装置は動的な制御を行わず、静的な設定のみで消費電力を削減できる。
【００５４】
ＰＯＮシステムの下り信号、すなわち１台のＯＦＤＭ光信号送信装置とＮ台の光信号受信装置からなる環境においては、上述の通りＯＦＤＭ光信号送信装置において送信先の伝送損失情報テーブルを参照することで演算精度を決定することができる。一方、ＰＯＮシステムの上り信号、すなわち、図４に示すように、１台の可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置５０とＮ台のＯＦＤＭ光信号送信装置５１〜５Ｎからなる環境において演算精度制御による光伝送システムの消費電力削減を実現するためには、制約が必要である。
【００５５】
図４において、可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置５０のＦＦＴ演算器５０３には２種類の実現方法がある。
１つ目は、可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置５０のＦＦＴ演算精度を光伝送システムで許容する最高精度とする方法である。有効ビット桁数の小さい信号をＩＦＦＴ演算によって変調し、有効ビット桁数の大きいＦＦＴ演算によって復調した場合、復調した信号の下位ビットに伝送路による誤差が含まれるものの、光ＯＦＤＭ信号送信装置が期待する有効ビット桁数は保証される。もっとも単純な実装方法であるが、必要以上に多くの桁数でビット演算を行う必要があり、大きな消費電力を要する。
２つ目は、時刻により有効ビット桁数を変更する方法である。時分割多重により信号を送信可能なＯＦＤＭ光信号送信装置を制限する。例えば、時刻Ｔ１は低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置５１、時刻ＴＮは高精度ＯＦＤＭ光信号装置５Ｎからの信号のみを許容する。これにより、信号を送信したＯＦＤＭ光信号送信装置を一意に特定することができ、伝送損失情報テーブル５０７を参照することでＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定することができ、最小の消費電力でＯＦＤＭ光信号を正しく受信することが可能となる。
【００５６】
図５に、本発明第二の光伝送システムで用いられる、有効ビット桁数の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器６０を示す。可変精度ＩＦＦＴ演算器６０は伝送損失情報テーブル６１を参照して演算精度を変換する演算精度決定部６０１、低精度ＩＦＦＴ演算部６０２、高精度ＩＦＦＴ演算部６０３、演算結果選択部６０４から構成される。
【００５７】
低精度ＩＦＦＴ演算部６０２と高精度ＩＦＦＴ演算部６０３は演算精度決定部６０１から送信されるスリープ制御信号を受信することにより個別に電力供給を停止する機能を有する。低精度ＩＦＦＴ演算部６０２と高精度ＩＦＦＴ演算部６０３の違いは、各ＩＦＦＴ演算器で行われるバタフライ演算で用いる入力データの有効ビット桁数である。有効ビット桁数を小さくすることでＩＦＦＴ演算の誤差は増加するが、ＩＦＦＴ演算器を構成するバタフライ演算の回路規模を小さくすることができ、演算に要する消費電力を減少させることができる。
【００５８】
演算精度決定部６０１は、サブキャリア変調器の変調したデータ信号が入力され、伝送損失情報テーブル６１を参照し、送信先のＯＦＤＭ光信号受信装置に対応するビット桁数のＩＦＦＴ演算部へ、入力されたデータ信号を出力する。伝送損失情報テーブル６１には、各ＯＦＤＭ光信号受信装置への光伝送ケーブルの伝送損失によってビット桁数を定められている。
【００５９】
図６にＩＦＦＴ演算器で行われるバタフライ演算の各演算ステージで行われる処理を示す。データｘ（ｋ）とデータｘ（ｋ＋Ｎ／２）が入力される２入力のバタフライ演算の場合、一方の入力データｘ（ｋ＋Ｎ／２）に対して乗算器７０２を用いて回転因子Ｗｋを乗じ、加算器７０３及び減算器７０４を用いて２回の加減算を行うことによって、ｘ（ｋ）＋ｘ（ｋ＋Ｎ／２）＊ＷｋＮ及びｘ（ｋ）−ｘ（ｋ＋Ｎ／２）＊ＷｋＮの２つの出力データを得る。
【００６０】
低い演算精度のＩＦＦＴ演算によりＯＦＤＭ信号を生成する場合、バタフライ演算の各入力に与える有効ビット桁数を削減する。さらに、入力データに合わせて回転因子Ｗｋの有効ビット桁数も削減でき、回転因子Ｗｋの生成に要する演算量、回転因子Ｗｋの保存に要するメモリ容量、およびこれらに要する消費電力も減少する。バタフライ演算回路では有効ビット桁数の少ない加算、減算、乗算が行われ、それぞれ下位ビットを取り扱う演算回路に対して電力供給を停止することにより少ない消費電力で演算を実行できる。
【００６１】
図５に示した低精度ＩＦＦＴ演算部６０２では、有効ビット桁数を削減したバタフライ演算回路を持ち、高精度ＩＦＦＴ演算部６０３を使用した場合と比較して少ない消費電力でＯＦＤＭ光信号を生成することができる。
【００６２】
サブキャリア変調されたデータ信号の送信先情報を用いて伝送損失情報テーブル６１を参照することでＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定し、演算精度決定部６０１においてデータ信号の有効ビット桁数を変換する。有効ビット桁数は、可変精度ＩＦＦＴ演算器６０に存在するＩＦＦＴ演算部によって制限され、複数のＯＦＤＭ光信号受信装置に対するデータが含まれるＯＦＤＭ光信号を生成する場合、伝送損失が最も大きいＯＦＤＭ光信号受信装置に対する伝送損失情報を用いる。
【００６３】
有効ビット桁数を変換したデータ信号を有効ビット桁数の一致するＩＦＦＴ演算器に送信するとともに、使用しないＩＦＦＴ演算器に対してスリープ制御信号を送信し、電力供給を停止する。可変精度ＩＦＦＴ演算器が持つ複数のＩＦＦＴ演算器を排他的に使用する。ＯＦＤＭ光信号受信装置で正しく受信可能な信号を生成するために必要な最低限の演算精度で動作するＩＦＦＴ演算器のみに電力供給を行い、他のＩＦＦＴ演算器に対する電力供給は停止する。演算精度、消費電力の異なるＩＦＦＴ演算器を送信相手に応じて選択することにより、ＯＦＤＭ光信号受信装置で正しく受信可能な信号を最小の消費電力で生成する。ビットマスクによる演算精度変更とは異なり、消費電力の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を排他的に使用するため、トランジスタのスイッチングに起因するダイナミック消費電力の削減とともにトランジスタ非動作時のリーク電流に起因するスタティック消費電力も削減できる。
演算結果選択部６０４は、低精度ＩＦＦＴ演算部６０２、あるいは高精度ＩＦＦＴ演算部６０３のいずれかからデータを受信する。受信したデータは、そのままＧＩ付与器に送られる。
【００６４】
図５は、低精度ＩＦＦＴ演算部６０２と高精度ＩＦＦＴ演算部６０３の２種類の有効ビット桁数を入力データとして許容する可変精度ＩＦＦＴ演算器６０を示しているが、演算精度の異なる多種類のＩＦＦＴ演算器と演算精度決定部を実装することによりＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置間の伝送損失に応じて消費電力を柔軟に制御することが可能である。
【００６５】
図７に、本発明第二の光伝送システムで用いられる、演算ビット単位で個別に電力供給を制御することが可能であるバタフライ演算回路を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器８０を示す。可変精度ＩＦＦＴ演算器８０は伝送損失情報テーブル８１を参照して演算精度を変換する演算精度決定部８０１、演算ビット単位で個別に電力供給を制御する機能を有する可変ビット桁数ＩＦＦＴ演算部８０２から構成される。
【００６６】
サブキャリア変調されたデータ信号の送信先情報を用いて伝送損失情報テーブル８１を参照することでＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定し、演算精度決定部８０１においてデータ信号の有効ビット桁数を変換する。複数のＯＦＤＭ光信号受信装置に対するデータが含まれるＯＦＤＭ光信号を生成する場合、伝送損失が最も大きいＯＦＤＭ光信号受信装置の伝送損失情報を用いる。
【００６７】
有効ビット桁数を変換したデータ信号を可変ビット桁数ＩＦＦＴ演算部８０２に送信するとともに、可変ビット桁数ＩＦＦＴ演算部８０２を構成する各バタフライ演算回路に対してスリープ制御信号を送信し、各バタフライ演算回路の下位ビットを取り扱う演算回路に対する電力供給を停止する。演算回路の電力供給を停止することにより、トランジスタのスイッチングに起因するダイナミック消費電力の削減とともに、トランジスタ非動作時のリーク電流に起因するスタティック消費電力も削減する。可変ビット桁数ＩＦＦＴ演算部８０２を構成するバタフライ演算回路において、入力データおよび回転因子の下位ビットを扱う回路から順に電力供給を遮断することにより、バタフライ演算の有効ビット桁数を制御する。下位ビットを扱う回路から順に電力供給を遮断することにより、有効ビット桁数削減による演算誤差の影響を最小化する。
【００６８】
Ｍ入力バタフライ演算回路からなるＮ点ＩＦＦＴ／ＦＦＴ演算ではＮ＊ｌｏｇＭＮ回の有効ビット桁数変更が必要となる。伝送に使用する搬送波数が多い場合、すなわちＩＦＦＴ演算の入力データ点数Ｎが大きい場合、多数のバタフライ演算回路に対してスリープ制御信号を送信する必要がある。バタフライ演算回路ごとに個別の有効ビット桁数を設定する場合、制御信号が複雑化する。また、伝送損失と有効ビット桁数の対応関係を表す伝送損失情報テーブルに対して搬送波数や演算ステージに関する情報を付与する必要があり、伝送損失情報テーブルは肥大化する。本発明では、すべてのバタフライ演算回路に対して一律の有効ビット桁数を設定することにより制御信号の複雑化、伝送損失情報テーブルの肥大化を回避する。
【００６９】
可変精度ＩＦＦＴ演算器８０によって生成された信号は、ＧＩ付与器に送られる。
【００７０】
図５に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器６０は有効ビット桁数の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を有し、排他的に使用する。このため、取り扱う有効ビット桁数の種類に応じて可変精度ＩＦＦＴ演算器６０の回路規模は大きくなる。一方、図７に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器８０は、演算ビット単位でバタフライ演算回路に対する電力供給を制御する。このため１ビット当たりの回路規模が大きくなる傾向があり、可変精度ＩＦＦＴ演算器８０の回路規模は取り扱う最大有効ビット桁数に比例する。
【００７１】
光伝送システムに存在するＯＦＤＭ光信号受信装置の数や光伝送ケーブルの伝送損失に応じて、必要となる有効ビット桁数の種類や最大有効ビット桁数は異なる。可変精度ＩＦＦＴ演算器６０と８０を使い分けて光伝送システムを設計する。
【００７２】
（実施形態３）
本発明第三の光伝送システムは、図８に示すように、１台の可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置９０とＮ台の可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置９１〜９Ｎ、光伝送ケーブル９１７〜９Ｎ７、および分光器９３からなる。
【００７３】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置９０から送信された信号は分光器９３、距離や設置環境に応じて伝送損失が異なる光伝送ケーブル９１７〜９Ｎ７を介して可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置９１〜９Ｎに到達する。
【００７４】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置９０は直並列変換器９０１、可変サブキャリア変調器９０２、可変精度ＩＦＦＴ演算器９０３、ＧＩ付与器９０４、Ｄ／Ａ変換器９０５、光信号送信器９０６、伝送損失情報テーブル９０７から構成される。
【００７５】
光伝送ケーブル９１７〜９Ｎ７を介して接続される可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置９１〜９Ｎは並直列変換器９１１〜９Ｎ１、可変サブキャリア復調器９１２〜９Ｎ２、可変精度ＦＦＴ演算器９１３〜９Ｎ３、ＧＩ除去器９１４〜９Ｎ４、Ａ／Ｄ変換器９１５〜９Ｎ５、光信号受信器９１６〜９Ｎ６で構成される。
【００７６】
光伝送システム設計時に計測した光伝送ケーブルの伝送損失および伝送レート要求に応じて、運用時に、可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置９０は可変サブキャリア変調器９０２の変調方式、および可変精度ＩＦＦＴ演算器９０３の演算精度を動的に制御し、可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置は可変サブキャリア復調器９１２〜９Ｎ２の復調方式、および可変精度ＦＦＴ演算器９１３〜９Ｎ３の演算精度を制御することにより、ＯＦＤＭ光信号伝送ビットエラー率を一定値以下に保ちつつ、光伝送システムの消費電力を削減および伝送レートを向上する機能を具備する。
【００７７】
図８に示す本発明第三の光伝送システムは、図３に示す本発明第二の光伝送システムに加え、外部から与えられ変化する伝送レート要求に応じてサブキャリア変調方式を変更する。シンボル当たりの伝送ビット数が多いサブキャリア変調方式を用いることで伝送レートを向上させる。一方、光伝送ケーブルにおける伝送損失が大きい環境においてシンボル当たりの伝送ビット数が多い、すなわちシンボル間の距離が小さいＯＦＤＭ光信号の復調は困難である。伝送損失に応じて利用可能なサブキャリア変調方式が制限され、最大伝送可能レートが決定する。
【００７８】
可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置９０は、時刻によって変化する伝送レート要求および光伝送システム設計時に計測した伝送損失情報から算出した最大伝送可能レートを用いてサブキャリア変調方式を決定する。与えられた伝送レート要求を満足し、最もシンボル間距離が大きくなるサブキャリア変調方式を選択する。シンボル間距離の大きいサブキャリア変調方式を選択することで、可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置９１〜９Ｎで受信する信号に含まれるＩＦＦＴ演算誤差と伝送損失に起因する伝送誤差の合計値が大きな場合であっても、正しく復調出来る可能性が増加する。これは、伝送損失に起因する誤差が一定であるならばＩＦＦＴ演算の演算誤差を大きくすることができる、すなわち演算ビット桁数を小さくし、少ない消費電力で伝送レート要求を満足する信号を生成することができることを意味する。
【００７９】
サブキャリア変調方式を決定した後、ＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を決定する。ＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数は伝送損失とサブキャリア変調方式に応じて決定する。シンボル間距離が小さいサブキャリア変調方式を選択した場合、他シンボルとの混信によるＯＦＤＭ光信号伝送ビットエラー率の増加を防ぐため、ＩＦＦＴ演算の演算誤差と伝送路における伝送誤差の合計値を小さくしなければならない。したがって、ＩＦＦＴ演算において高い演算精度を得るために、ＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を大きくする必要がある。一方、シンボル間距離が大きいサブキャリア変調方式を用いた場合、有効ビット桁数の小さい演算によって生成した一定の誤差を含む信号であっても他のシンボルと混信することなく正しく復調できる。
【００８０】
演算誤差と伝送誤差の合計値が、サブキャリア変調方式によって異なるシンボル間距離により規定される許容誤差の範囲内に収まるよう、ＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を制御する。これにより、外部から与えられ動的に変化する伝送レート要求に追従しつつ、最小の消費電力でＯＦＤＭ光信号を生成することが可能となる。
【００８１】
本発明第三の光伝送システムにおいてサブキャリア変調方式とＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を選択する方法として、伝送損失情報テーブル９０７を参照する方法が考えられる。可変サブキャリア変調器９０２は、伝送レート要求と伝送損失情報テーブル９０７からサブキャリア変調方式を決定する。さらに、可変精度ＩＦＦＴ演算器９０３では、選択したサブキャリア変調方式とＯＦＤＭ光信号受信装置までの伝送損失情報を参照し、有効ビット桁数を決定する。設計時に規定されるものであり、運用時にこの値が変化することはない。
【００８２】
伝送レート要求に応じてサブキャリア変調方式を変更する場合、図３に示した本発明第二の光伝送システムとは異なり、ＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置間でサブキャリア変調方式に関する情報を共有する必要がある。本発明第三の光伝送システムにおいて伝送損失を運用時に計測しＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置間で共有する必要はないが、サブキャリア変調方式については伝送ケーブルを用いて伝送し、ＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置間で共有する必要がある。
【００８３】
また、ＯＦＤＭ光信号受信装置においても使用するサブキャリア変調方式に応じてＦＦＴ演算の有効ビット桁数を動的に制御する必要がある。これは、使用するサブキャリア変調方式のシンボル間距離に応じて要求する有効ビット桁数が異なるためである。ＯＦＤＭ光信号送信装置／受信装置間で伝送損失は変化しないが、サブキャリア変調方式に応じて有効ビット桁数を変更する必要がある。
【００８４】
さらに、１台のＯＦＤＭ光信号送信装置と１台のＯＦＤＭ光受信装置からなる光伝送システムにおいても、伝送レート要求に応じてサブキャリア変調方式を変更する場合はサブキャリア変調方式とともにＦＦＴ演算器の有効ビット桁数も運用時に変更する必要がある。図１に示す本発明第一の光伝送システムとは異なり、システム設計時にＯＦＤＭ光信号送信装置におけるＩＦＦＴ演算器、ＯＦＤＭ光信号受信装置におけるＦＦＴ演算器の有効ビット桁数を固定値とすることは出来ない。
【００８５】
図９に、本発明第三の光伝送システムで用いられる、複数のサブキャリア変調器を有する可変サブキャリア変調器ａ０と有効ビット桁数の異なる複数のＩＦＦＴ演算器を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器ａ１を示す。可変サブキャリア変調器ａ０はサブキャリア変調方式選択部ａ０１、複数のサブキャリア変調部ａ０２、ａ０３を有し、可変精度ＩＦＦＴ演算器ａ１はサブキャリア変調方式選択部ａ０１で選択したサブキャリア変調方式と伝送損失情報テーブルａ２を用いて演算精度を決定する演算精度決定部ａ１１、低精度ＩＦＦＴ演算部ａ１２、高精度ＩＦＦＴ演算部ａ１３、演算結果選択部ａ１４から構成される。低精度ＩＦＦＴ演算部ａ１２と高精度ＩＦＦＴ演算部ａ１３は、演算精度決定部ａ１１から送信されるスリープ制御信号を受信することにより個別に電力供給を停止する機能を有する。
【００８６】
図５に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器６０と図９に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器ａ１の違いは、サブキャリア変調方式の変更に関する情報を取得するところにある。可変サブキャリア変調器ａ０は、外部から与えられる伝送レート要求と伝送損失情報テーブルａ２により提供される最大伝送可能レートをもとに、使用するサブキャリア変調器を選択する。使用するサブキャリア変調器に対してデータ信号を送信するとともに、使用しないサブキャリア変調器に対してはスリープ制御信号を送信し電力供給を停止する。
【００８７】
図９においては、２種類のサブキャリア変調部ａ０２、ａ０３を持つ可変サブキャリア変調器ａ０を示しているが、異なる多種類のサブキャリア変調器を用いることで多数の伝送レート要求に対応できる。
サブキャリア変調されたデータ信号は、可変精度ＩＦＦＴ演算器ａ１に送信される。演算精度決定部ａ１１において、サブキャリア変調方式と伝送損失情報テーブルから有効ビット桁数を決定する。有効ビット桁数に応じてＩＦＦＴ演算器にデータ信号を送信し、使用しないＩＦＦＴ演算器に対してはスリープ制御信号を送信し電力供給を停止する。これにより、伝送レート要求を満たしつつＩＦＦＴ演算に要する消費電力を削減する。
【００８８】
図１０に、本発明第三の光伝送システムで用いられる、複数のサブキャリア変調器を有する可変サブキャリア変調器ｂ０と演算ビット単位で個別に電力供給を制御することが可能であるバタフライ演算回路を有する可変精度ＩＦＦＴ演算器ｂ１を示す。可変サブキャリア変調器ｂ０はサブキャリア変調方式選択部ｂ０１、複数のサブキャリア変調部ｂ０２、ｂ０３を有し、可変精度ＩＦＦＴ演算器ｂ１はサブキャリア変調方式選択部ｂ０１の選択結果と伝送損失情報テーブルｂ２を用いて演算精度を決定する演算精度決定部ｂ１１、演算ビット単位で個別に電力供給を制御する機能を有す可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部ｂ１２から構成される。
【００８９】
図７に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器８０と図１０に示す可変精度ＩＦＦＴ演算器ｂ１の違いは、サブキャリア変調方式の変更に関する情報を取得するところにある。可変サブキャリア変調器ｂ０は、外部から与えられる伝送レート要求と伝送損失情報テーブルｂ２をもとに、使用するサブキャリア変調部を選択する。使用するサブキャリア変調部に対してデータ信号を送信するとともに、使用しないサブキャリア変調部に対してはスリープ制御信号を送信し電力供給を停止する。
【００９０】
サブキャリア変調されたデータ信号は、可変精度ＩＦＦＴ演算器ｂ１に送信される。演算精度決定部ｂ１１において、サブキャリア変調方式と伝送損失情報テーブルから有効ビット桁数を決定する。有効ビット桁数に応じてバタフライ演算回路に対してスリープ制御信号を送信し、下位ビットを扱う演算回路の電力供給を停止する。これにより、伝送レート要求を満たしつつＩＦＦＴ演算に要する消費電力を削減する。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０：ＯＦＤＭ信号送信装置
１０１：サブキャリア変調器
１０２：ＩＦＦＴ演算器
１０３：送信器
１１：ＯＦＤＭ信号受信装置
１１１：サブキャリア復調器
１１２：ＦＦＴ演算器
１１３：受信器
１２：ＯＦＤＭ信号受信装置
１２１：サブキャリア復調器
１２２：ＦＦＴ演算器
１２３：受信器
２０：可変精度ＩＦＦＴ演算器
２１１：演算精度決定部
２１２：演算精度決定部
２１３：演算精度決定部
２１４：演算精度決定部
２２１：バタフライ演算回路
２２２：バタフライ演算回路
２３１：演算精度変換器
２３２：演算精度変換器
２３３：演算精度変換器
２３４：演算精度変換器
２４１：バタフライ演算回路
２４２：バタフライ演算回路
２５：演算精度演算器
２５１：入力データ
２５２：ビットマスク
２５３：出力データ
２６：可変精度ＩＦＦＴ演算器
２６１：入力データ
２６２：入力データ
２６３：出力データ
３０：低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
３０１：直並列変換器
３０２：サブキャリア変調器
３０３：低精度ＩＦＦＴ演算器
３０４：ＧＩ付与器
３０５：Ｄ／Ａ変換器
３０６：光信号送信器
３１：低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
３１１：並直列変換器
３１２：サブキャリア復調器
３１３：低精度ＦＦＴ演算器
３１４：ＧＩ除去器
３１５：Ａ／Ｄ変換器
３１６：光信号受信器
３２：光伝送ケーブル（伝送損失：小）
３３：高精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
３３１：直並列変換器
３３２：サブキャリア変調器
３３３：高精度ＩＦＦＴ演算器
３３４：ＧＩ付与器
３３５：Ｄ／Ａ変換器
３３６：光信号送信器
３４：高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
３４１：並直列変換器
３４２：サブキャリア復調器
３４３：高精度ＦＦＴ演算器
３４４：ＧＩ除去器
３４５：Ａ／Ｄ変換器
３４６：光信号受信器
３５：光伝送ケーブル（伝送損失：大）
４０：可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
４０１：直並列変換器
４０２：サブキャリア変調器
４０３：可変精度ＩＦＦＴ演算器
４０４：ＧＩ付与器
４０５：Ｄ／Ａ変換器
４０６：光信号送信器
４０７：伝送損失情報テーブル
４１：低精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
４１１：並直列変換器
４１２：サブキャリア復調器
４１３：低精度ＦＦＴ演算器
４１４：ＧＩ除去器
４１５：Ａ／Ｄ変換器
４１６：光信号受信器
４１７：光伝送ケーブル（伝送損失：小）
４Ｎ：高精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
４Ｎ１：並直列変換器
４Ｎ２：サブキャリア復調器
４Ｎ３：高精度ＦＦＴ演算器
４Ｎ４：ＧＩ除去器
４Ｎ５：Ａ／Ｄ変換器
４Ｎ６：光信号受信器
４Ｎ７：光伝送ケーブル（伝送損失：大）
４３：分光器
５０：可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
５０１：並直列変換器
５０２：サブキャリア復調器
５０３：ＦＦＴ演算器
５０４：ＧＩ除去器
５０５：Ａ／Ｄ変換器
５０６：光信号受信器
５０７：伝送損失情報テーブル
５１：低精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
５１１：直並列変換器
５１２：サブキャリア変調器
５１３：低精度ＩＦＦＴ演算器
５１４：ＧＩ付与器
５１５：Ｄ／Ａ変換器
５１６：光信号送信器
５１７：光伝送ケーブル（伝送損失：小）
５Ｎ：高精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
５Ｎ１：直並列変換器
５Ｎ２：サブキャリア変調器
５Ｎ３：高精度ＩＦＦＴ演算器
５Ｎ４：ＧＩ付与器
５Ｎ５：Ｄ／Ａ変換器
５Ｎ６：光信号送信器
５Ｎ７：光伝送ケーブル（伝送損失：大）
５３：分光器
６０：可変精度ＩＦＦＴ演算器
６０１：演算精度決定部
６０２：低精度ＩＦＦＴ演算部
６０３：高精度ＩＦＦＴ演算部
６０４：演算結果選択部
６１：伝送損失情報テーブル
７０：バタフライ演算ステージ
７０１：回転因子テーブル
７０２：乗算器
７０３：加算器
７０４：減算器
８０：可変精度ＩＦＦＴ演算器
８０１：演算精度変換部
８０２：可変ビット桁数ＩＦＦＴ演算部
８１：伝送損失情報テーブル
９０：可変精度ＯＦＤＭ光信号送信装置
９０１：直並列変換器
９０２：可変サブキャリア変調器
９０３：可変精度ＩＦＦＴ演算器
９０４：ＧＩ付与器
９０５：Ｄ／Ａ変換器
９０６：光信号送信器
９０７：伝送損失情報テーブル
９１：可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
９１１：並直列変換器
９１２：可変サブキャリア復調器
９１３：可変精度ＦＦＴ演算器
９１４：ＧＩ除去器
９１５：Ａ／Ｄ変換器
９１６：光信号受信器
９１７：光伝送ケーブル（伝送損失：小）
９Ｎ：可変精度ＯＦＤＭ光信号受信装置
９Ｎ１：並直列変換器
９Ｎ２：可変サブキャリア復調器
９Ｎ３：可変精度ＦＦＴ演算器
９Ｎ４：ＧＩ除去器
９Ｎ５：Ａ／Ｄ変換器
９Ｎ６：光信号受信器
９Ｎ７：光伝送ケーブル（伝送損失：大）
９３：分光器
ａ０：可変サブキャリア変調器
ａ０１：サブキャリア変調方式選択部
ａ０２：サブキャリア変調部
ａ０３：サブキャリア変調部
ａ１：可変精度ＩＦＦＴ演算器
ａ１１：演算精度決定部
ａ１２：低精度ＩＦＦＴ演算部
ａ１３：高精度ＩＦＦＦＴ演算部
ａ１４：演算結果選択部
ａ２：伝送損失情報テーブル
ｂ０：可変サブキャリア変調器
ｂ０１：サブキャリア変調方式選択部
ｂ０２：サブキャリア変調部
ｂ０３：サブキャリア変調部
ｂ１：可変精度ＩＦＦＴ演算器
ｂ１１：演算精度決定部
ｂ１２：可変有効ビット桁数ＩＦＦＴ演算部
ｂ２：伝送損失情報テーブル
【図１】
0005700562.tif 000002
【図２】
0005700562.tif 000003
【図３】
0005700562.tif 000004
【図４】
0005700562.tif 000005
【図５】
0005700562.tif 000006
【図６】
0005700562.tif 000007
【図７】
0005700562.tif 000008
【図８】
0005700562.tif 000009
【図９】
0005700562.tif 000010
【図１０】
0005700562.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005700562.tif 000013