(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数オフセット推定装置であって、
受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算する第一計算ユニットであって、各シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信される、第一計算ユニット；
各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算する第二計算ユニット；
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第一確定ユニット；及び
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定する第二確定ユニットを含み、
前記第一計算ユニットは、
【数１】
0006260686.tif 000049
を用いて、各シーケンスの対応する相関値を計算し、そのうち、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、sseqは、シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号であり、
前記第二計算ユニットは、
【数２】
0006260686.tif 000050
を用いて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算し、そのうち、δfseqは、シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、
前記第一確定ユニットは、
【数３】
0006260686.tif 000051
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第一確定モジュールであって、そのうち、
【数４】
0006260686.tif 000052
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第一確定モジュール；
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第一遍歴モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第二確定モジュールを含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数５】
0006260686.tif 000053
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちの１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第三確定モジュールであって、そのうち、
【数６】
0006260686.tif 000054
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、nlは、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値である、第三確定モジュール；
【数７】
0006260686.tif 000055
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定する第四確定モジュールであって、そのうち、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf1は、長さがL1であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットである、第四確定モジュール；
前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第二遍歴モジュール；及び
第二遍歴モジュールが得た前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し、また、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第五確定モジュールを含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数８】
0006260686.tif 000056
に基づいて、総周波数オフセットの大まかな推定値を計算する第一計算モジュールであって、そのうち、c1及びc2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの対応する相関値であり、fsは、サンプリングレートであり、L1及L2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さである、第一計算モジュール；
【数９】
0006260686.tif 000057
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算する第二計算モジュールであって、そのうち、
【数１０】
0006260686.tif 000058
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第二計算モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第六確定モジュールを含む、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記信号が２つの偏光状態にアプライ（apply）されるときに、各シーケンスの対応する相関値は、その前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である、装置。
【請求項５】
単一偏光受信機であって、
前記受信機は、周波数オフセット推定装置を含み、
前記周波数オフセット推定装置は、
受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算する第一計算ユニットであって、各シーケンスは前記信号中で重複して複数回送信される、第一計算ユニット；
各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算する第二計算ユニット；
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第一確定ユニット；及び
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定する第二確定ユニットを含み、
前記第一計算ユニットは、
【数１１】
0006260686.tif 000059
を用いて、各シーケンスの対応する相関値を計算し、そのうち、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、sseqは、シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号であり、
前記第二計算ユニットは、
【数１２】
0006260686.tif 000060
を用いて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算し、そのうち、δfseqは、シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、
前記第一確定ユニットは、
【数１３】
0006260686.tif 000061
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第一確定モジュールであって、そのうち、
【数１４】
0006260686.tif 000062
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第一確定モジュール；
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第一遍歴モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第二確定モジュールを含む、単一偏光受信機。
【請求項６】
請求項５に記載の単一偏光受信機であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数１５】
0006260686.tif 000063
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちの１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第三確定モジュールであって、そのうち、
【数１６】
0006260686.tif 000064
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、nlは、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値である、第三確定モジュール；
【数１７】
0006260686.tif 000065
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定する第四確定モジュールであって、そのうち、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf1は、長さがL1であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットである、第四確定モジュール；
前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第二遍歴モジュール；及び
第二遍歴モジュールが得た前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し、また、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第五確定モジュールを含む、単一偏光受信機。
【請求項７】
請求項５に記載の単一偏光受信機であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数１８】
0006260686.tif 000066
に基づいて、総周波数オフセットの大まかな推定値を計算する第一計算モジュールであって、そのうち、c1及びc2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの対応する相関値であり、fsは、サンプリングレートであり、L1及L2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さである、第一計算モジュール；
【数１９】
0006260686.tif 000067
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算する第二計算モジュールであって、そのうち、
【数２０】
0006260686.tif 000068
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第二計算モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第六確定モジュールを含む、単一偏光受信機。
【請求項８】
デュアル偏光受信機であって、
前記受信機は、周波数オフセット推定装置を含み、
前記周波数オフセット推定装置は、
受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算する第一計算ユニットであって、各シーケンスは前記信号中で重複して複数回送信される、第一計算ユニット；
各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算する第二計算ユニット；
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第一確定ユニット；及び
各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定する第二確定ユニットを含み、
前記第一計算ユニットは、
【数２１】
0006260686.tif 000069
を用いて、各シーケンスの対応する相関値を計算し、そのうち、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、sseqは、シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号であり、
前記第二計算ユニットは、
【数２２】
0006260686.tif 000070
を用いて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算し、そのうち、δfseqは、シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、シーケンスの長さであり、
前記第一確定ユニットは、
【数２３】
0006260686.tif 000071
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第一確定モジュールであって、そのうち、
【数２４】
0006260686.tif 000072
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第一確定モジュール；
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第一遍歴モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第二確定モジュールを含む、デュアル偏光受信機。
【請求項９】
請求項８に記載のデュアル偏光受信機であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数２５】
0006260686.tif 000073
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちの１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定する第三確定モジュールであって、そのうち、
【数２６】
0006260686.tif 000074
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、nlは、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値である、第三確定モジュール；
【数２７】
0006260686.tif 000075
に基づいて、前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定する第四確定モジュールであって、そのうち、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf1は、長さがL1であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットである、第四確定モジュール；
前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る第二遍歴モジュール；及び
第二遍歴モジュールが得た前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し、また、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第五確定モジュールを含む、デュアル偏光受信機。
【請求項１０】
請求項８に記載のデュアル偏光受信機であって、
前記複数のシーケンスは２つがあり、
前記第一確定ユニットは、
【数２８】
0006260686.tif 000076
に基づいて、総周波数オフセットの大まかな推定値を計算する第一計算モジュールであって、そのうち、c1及びc2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの対応する相関値であり、fsは、サンプリングレートであり、L1及L2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さである、第一計算モジュール；
【数２９】
0006260686.tif 000077
に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算する第二計算モジュールであって、そのうち、
【数３０】
0006260686.tif 000078
であり、Δfmaxは、送信レーザとロカール発振レーザとの間の周波数オフセットの最大値である、第二計算モジュール；及び
各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する第六確定モジュールを含む、デュアル偏光受信機。
【請求項１１】
請求項８に記載のデュアル偏光受信機であって、
各シーケンスの対応する相関値は、その前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である、デュアル偏光受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信分野に関し、特に、周波数オフセット推定方法、装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント光通信システムでは、送信側のレーザ及び受信側のレーザの間に往々して周波数オフセットが存在する。受信側で送信信号を復元しようとするときに、この周波数オフセットを推定して補償しなければならない。周波数オフセットを推定する１つの常用方法としては信号の相関性を利用することがある。送信側で１つのシーケンスを重複して送信し、受信側でそれらの相関値を求める。シーケンスを最少でも２回重複して送信しないと、相関値を計算することができない。また、複数回重複して送信することで、複数の相関値を計算して平均値を求めことにより、ノイズの影響を低減することもできる。
【０００３】
便宜のため、以下の説明では、２回重複して送信することを例とする。図1は、２つの同じシーケンスを含む信号を示す図である。図1に示すように、そのうち、Lはシーケンス長さであり、sは開始位置である。
【０００４】
受信側でサンプリング後の信号をr(i)と表すとするでき、そのうち、括弧中のiは整数であり、サンプリング点の順番号（serial  number）を示し、相関演算は、次のように表すことができる。
【数１】
0006260686.tif 000002
【０００５】
そのうち、*は、共役を表し、sは、この２つの同じ時間領域信号波形の開始位置であり、Lは、重複して送信されたシーケンスの長さを示す。相関値cの偏角に基づいて、下式で計算することができる。
【数２】
0006260686.tif 000003
【０００６】
この推定は、「小数倍周波数オフセット推定」と称され、そのうち、arg(・)演算の値範囲は、[-π,π]であるため、δfの値範囲は、[-fs／2L,fs／2L]である。しかし、真の周波数オフセットは、この範囲を超えた可能性があり、超えた部分は、整数倍周波数オフセットと称され、それは、fs／Lの整数倍であり、トータルの周波数オフセットは、次のように表することができる。
【数３】
0006260686.tif 000004
【０００７】
上式では、周波数オフセットは、２つの部分の和の形であり、第一部分nfs／Lは、整数倍周波数オフセットと称され、第二部分δfは、小数倍周波数オフセットと称される。δfの範囲はfs／Lであるため、整数nを確定すれば、シームレスの周波数オフセット推定を実現することができる。
【０００８】
OFDM（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing)システムでは、既存の周波数オフセット推定方法は、一般的に２つのステップに分けられ、第一ステップは、時間領域で小数倍周波数オフセットを推定し、ここで、往々して、２つの重複信号（特殊設計されたOFDMシンボル、又は、OFDM信号に含まれるサイクリックプレフィックス）の相関（参考文献[1]及び[2]参照)を利用する。小数倍周波数オフセットを補償した後で、信号に対してFFT(fast  Fourier  transformation）を行って周波数領域信号を得る。第二ステップは、周波数領域で整数倍周波数オフセットを推定する。図2に示すように、OFDM信号のスペクトルの両側に幾つかのゼロパディングによる仮想キャリアを追加することで、オーバーサンプリングを実現する。理想の場合は、図2Aに示すように、データをキャリー（搬送）するサブキャリアのパワーが非ゼロであり、仮想キャリアのパワーがゼロである。仮想キャリアのスペクトルにおける位置に基づいて、又は、パワーが比較的高いサブキャリアを見つけることで、整数倍周波数オフセットを推定することができる（参考文献[3]参照)。しかし、実際の光伝送システムでは、図2Bに示すように、ノイズ及び各種の伝送損傷の影響を受けて、受信した信号が仮想キャリアの位置上で一定のパワーを有する可能性もあり、また、チャネル中のフィルターが信号のスペクトル形状を変えることもでき、そのため、仮想キャリアに近い位置の、データをキャリーするサブキャリアのパワーが比較的低くなり、仮想キャリアとの区別がつかなくなる可能性があり、これにより、該方法の信頼性が大幅に低下する可能性がある。もう１つの方法としては、特定サブキャリアに追加されるパイロット信号を利用することがあり、例えば、参考文献[4]では、連続した幾つかのOFDMシンボルの特定サブキャリア上のパイロットデータを同じと設定し、この特徴に基づいてパイロットサブキャリアの周波数領域における位置を確定することができ、このようにして、整数倍周波数オフセットを確定することができる。
【０００９】
シングル（単一）キャリアシステムについては、周波数オフセット推定は、均衡前に行っても良く（参考文献[5]参照)、このような方法は、速度が速く、均衡を必要としないが、精度が比較的低い。また、周波数オフセット推定は、均衡後に行っても良いが（参考文献[6]参照)、このような方法は、周波数オフセットの推定結果を得るために比較的長い時間の反復計算を要し、また、信号が先に均衡処理を受ける必要もある。
【００１０】
参考文献：
[1]Robust  frequency  and  timing  synchronization  for  OFDM、T.M.  Schmidl  and  D.C.  Cox、IEEE  Transactionson  Communications、vol.45、no.12、1997；
[2]ML  estimation  of  time  and  frequency  offset  in  OFDM  systems、van  de  Beek  et.al.、IEEE  Transactionson  Signal  Processing、vol.45、no.7、1997；
[3]Preamble  sequence  detection  and  integral  carrier  frequency  offset  estimation  method  for  OFDM／OFDMA  wireless  communication  system、Pub.  No.:US  2009／0067517Al；
[4]Optimal  receiver  design  for  OFDM-based  broadband  transmission、M.  Speth、S.  Fechtel、G.  Fock  et.al.、IEEE  Transactionson  Communications、vol.49、no.4、2001；
[5]Frequency  offset  monitoring  device  and  optical  coherent  receiver、Pub.  No.:US  2009／0080906Al；
[6]Wide-range、accurate  and  simple  digital  frequency  offset  compensator  for  optical  coherent  receiver、L.  Li、Z.  Tao、S.  Oda  et.al.、proceedings  of  OFC／NFOEC  2008。
【００１１】
なお、上述の背景技術についての紹介は、本発明の技術案を明確且つ完全に説明し、当業者がそれを容易に理解し得るためだけのものである。これらの技術案は、本発明の背景技術の部分に説明されているから当業者にとって周知であると思われてはいけない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施例の主な目的は、周波数オフセット推定方法、装置及びシステムを提供することで、背景技術における問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施例の第一側面によれば、周波数オフセット推定装置が提供され、そのうち、前記装置は、
受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算する第一計算ユニットであって、そのうち、各シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信される、第一計算ユニット；
各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットを計算する第二計算ユニット；
各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを計算する第一確定ユニット；及び
各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定する第二確定ユニットを含む。
【００１４】
本発明の実施例の第二側面によれば、第一側面に記載の周波数オフセット推定装置が提供され、そのうち、前記信号は、２つの偏光状態にアプライ（Apply）され、前記各シーケンスが対応する相関値は、前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である。
【００１５】
本発明の実施例の第三側面によれば、単一偏光受信機が提供され、そのうち、前記受信機は、第一側面に記載の周波数オフセット推定装置を含む。
【００１６】
本発明の実施例の第四側面によれば、単一偏光コヒーレント光通信システムが提供され、そのうち、前記システムは、
信号を送信するための送信機であって、前記信号は、複数の異なる長さのシーケンスを含み、前記シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信される、送信機；及び
第三側面に記載の単一偏光受信機を含む。
【００１７】
本発明の実施例の第五側面によれば、デュアル偏光受信機が提供され、そのうち、前記受信機は、第二側面に記載の周波数オフセット推定装置を含む。
【００１８】
本発明の実施例の第六側面によれば、デュアル偏光コヒーレント光通信システムが提供され、そのうち、前記システムは、
信号を送信するための送信機であって、前記信号は、H偏光状態信号及びV偏光状態信号を含み、前記H偏光状態信号及びV偏光状態信号は、それぞれ、複数の異なる長さのシーケンスを含み、前記シーケンスは、各偏光状態信号中で重複して複数回送信される、送信機；及び
第五側面に記載のデュアル偏光受信機を含む。
【００１９】
本発明の実施例の有益な効果は、本発明の実施例が提供する周波数オフセット推定方法、装置及びシステムにより、OFDMシステムに用いる既存方法に比べて、本発明の実施例が提供する方法は、完全に時間領域でワーキングし、幾つかの異なる長さのシーケンスの相関値の計算のみを要し、FFT演算を要しないので、比較的簡単で実現することができ、また、シングルキャリアシステムに用いる既存方法に比べて、本発明の実施例が提供する方法は、送信データに設置される異なる長さの重複シーケンスを利用することを要し、先に信号に対して均衡処理を行う必要がなく、反復計算も要らないので、周波数オフセットの推定結果を迅速に得ることができ、且つ正確度が比較的高いということにある。
【００２０】
後述の説明及び図面を参照することにより、本発明の特定の実施方式が詳しく開示されており、本発明の原理を採用し得る態様が示されている。なお、本発明の実施方式は、範囲上ではこれらによって限定されない。添付した特許請求の範囲の精神及び技術範囲内であれば、本発明の実施方式は、様々な変更、修正及び代替によるものを含んでも良い。
【００２１】
また、１つの実施方式について説明した及び／又は示した特徴は、同じ又は類似する方式で１つ又は複数の他の実施方式に用い、他の実施方式中の特徴と組み合わせ、又は他の実施方式中の特徴を置換することができる。
【００２２】
なお、「含む／有する」のような用語は、本明細書に使用される時に、特徴、要素、ステップ、又はアセンブルの存在を指すが、１つ又は複数の他の特徴、要素、ステップ、又はアセンブリの存在又は付加を排除しないということも指す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
以下の図面を参照することで本発明の多くの側面をより良く理解することができる。なお、図面中の要素は、比例して描かれたものではなく、本発明の原理を示すためだけのものである。本発明の一部を便利に説明及び例示するために、図面中の対応する部分は、拡大又は縮小されることがある。また、本発明の１つの図面又は実施方式に記載の要素及び特徴は、１つ又は複数の他の図面又は実施方式に示す要素及び特徴と組み合わせることができる。さらに、図面では、類似する符号は幾つかの図面中の対応する要素を示し、また、複数の実施方式に使用される対応する要素を示すために用いることができる。
【図１】２つの同じシーケンスを含む時間領域信号を示す図である。
【図２Ａ】理想の場合のOFDM信号のスペクトルを示す図である。
【図２Ｂ】ノイズ影響及び伝送損傷を受けた場合のOFDM信号のスペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施例における周波数オフセット推定装置の構成を示す図である。
【図４】２つの異なる長さのシーケンスを含む信号を示す図である。
【図５】２つの偏光状態上ですべて異なる長さの重複シーケンスが設置された信号を示す図である。
【図６】本発明の実施例における単一偏光コヒーレント光通信システムの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例におけるデュアル偏光コヒーレント光通信システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例における周波数オフセット推定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面及び以下の説明により、本発明の実施例の前述及び他の特徴は明確になる。なお、これらの実施方式（態様）は、例示だけであり、本発明への制限ではない。当業者が容易に本発明の原理及び実施方式を理解し得るために、本発明の実施例では、２つの異なる長さのシーケンスがそれぞれ重複して２回送信されることを例として説明を行っているが、理解すべきは、本発明の実施例がこれに限定されず、具体的な実施過程において、３つ又はそれ以上の異なる長さのシーケンスが送信されても良く、各シーケンスが重複して３回又はそれ以上送信されても良く、また、各シーケンスが重複して送信される回数が同じであって良く異なっても良いということである。
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例は周波数オフセット推定装置を提供し、該周波数オフセット推定装置はコヒーレント光通信システムの受信側に用いられる。図3は該装置の構成を示す図であり、図3に示すように、該装置は、第一計算ユニット31、第二計算ユニット32、第一確定ユニット33及び第二確定ユニット34を含む。
【００２７】
第一計算ユニット31：受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスが対応する相関値を計算し、そのうち、各シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信され；
第二計算ユニット32：各シーケンスが対応する相関値に基づいて、各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットを計算し；
第一確定ユニット33：各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定し；
第二確定ユニット34：各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定する。
【００２８】
本実施例では、送信側で信号を送信し、該信号には複数の異なる長さのシーケンスが含まれ、且つ、各シーケンスは該信号中で重複して複数回送信され、これにより、第一計算ユニット31は、受信した該信号に基づいて、各シーケンスの対応する相関値を計算することができる。
【００２９】
１つの実施方式では、該第一計算ユニット31は、背景技術に紹介の方法で、各シーケンスの相関値を計算することができ、例えば、以下の公式で各シーケンスの対応する相関値を計算しても良い。
【数４】
0006260686.tif 000005
【００３０】
そのうち、cseqは、該シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さであり、sseqは、該シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号である。
【００３１】
これにより、第一計算ユニット31の計算にて各シーケンスの対応する相関値を得ることができる。
【００３２】
そのうち、上述の計算方法は例示だけであり、本実施例はこれに限定されず、受信した信号に基づいて、該信号中に含まれているシーケンスの相関値を計算し得る任意の方法も本発明の保護範囲に含まれる。
【００３３】
そのうち、該信号が２つの偏光状態を含む時に、即ち、該信号がデュアル偏光信号である時に、各シーケンスの対応する相関値は、その２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である。言い換えると、各偏光状態の信号に複数の異なる長さのシーケンスが含まれ、且つ各偏光状態の信号に各シーケンスが重複して複数回送信され、各シーケンスについて、各偏光状態上で、前述の計算により１つの相関値を得ることができ、該シーケンスの対応する２つの偏光状態上での相関値の平均値又は和を計算することで、該シーケンスの相関値を取得することができる。
【００３４】
本実施例では、第二計算ユニット32は、第一計算ユニット31の計算結果を用いて、該各シーケンスの対応する相関値に基づいて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算することができる。
【００３５】
１つの実施方式では、該第二計算ユニット32は以下の公式を用いて各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算することができる。
【数５】
0006260686.tif 000006
【００３６】
そのうち、δfseqは、該シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、該シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さである。
【００３７】
これにより、第二計算ユニット32の計算にて各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを得ることができる。
【００３８】
そのうち、上述の計算方法も例示だけであり、本実施例はこれに限定されず、シーケンスの相関値に基づいて小数倍周波数オフセットを計算し得る任意の方法は本発明の保護範囲に含まれる。
【００３９】
本実施例では、第一計算ユニット31及び第二計算ユニット32の計算により該複数のシーケンスに対応する複数の相関値及び複数の小数倍周波数オフセットを得て、そして、該複数の小数倍周波数オフセットを用いて、第一確定ユニット33により各シーケンスの対応の整数倍周波数オフセットを確定することができる。
【００４０】
１つの実施方式では、第一確定ユニット33は、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲中の各整数値を遍歴（traverse；一つずつ当たって見るというような処理）することにより、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の最適値を確定し、そして、整数倍周波数オフセットを確定することができる。該実施方式では、該第一確定ユニット33は、第一確定モジュール331、第一遍歴モジュール332及び第二確定モジュール333を含んでも良い。
【００４１】
第一確定モジュール331：以下の公式に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定することができる。
【数６】
0006260686.tif 000007
【００４２】
そのうち、
【数７】
0006260686.tif 000008
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びローカル発振レーザの間の周波数の可能な最大値であり、Lseqは、該シーケンスの長さであり、fsは、サンプリングレートである。
【００４３】
第一遍歴モジュール332：各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴し、すべてのシーケンスが対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスの対応する整数値を得ることができる。
【００４４】
第二確定モジュール333：第一遍歴モジュール332が得た各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定することができる。
【００４５】
もう１つの実施方式では、第一確定ユニット331は、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の間の制約関係を基づいて、そのうちの１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値相の、他のシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値に対する関数関係を確定し、その後、この１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲中の各整数値を遍歴することで、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の最適値を確定し、そして、整数倍周波数オフセットを確定することができる。該実施方式では、該信号に２つの異なる長さのシーケンスが含まれることを例とすると、該第一確定ユニット33は、第三確定モジュール334、第四確定モジュール335、第二遍歴モジュール336及び第五確定モジュール337を含んでもよい。
【００４６】
第三確定モジュール334：以下の公式に基づいて、前記２つのシーケンスのうちの１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定することができる。
【数８】
0006260686.tif 000009
【００４７】
そのうち、
【数９】
0006260686.tif 000010
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びローカル発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値である。
【００４８】
第四確定モジュール335：以下の公式に基づいて、前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定することができる。
【数１０】
0006260686.tif 000011
【００４９】
そのうち、n１は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L１は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf１は、長さがL1であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2であるシーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、且つ、δf１及びδf２は、すべて、前述の第二計算ユニット32の計算により得たものである。
【００５０】
第二遍歴モジュール336は、前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスが対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる整数値を得ることができる。
【００５１】
第五確定モジュール336は、第二遍歴モジュール336により取得された整数値に基づいて、もう１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を確定することができ、これにより、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを得ることができる。
【００５２】
もう１つの実施方式では、第一確定ユニット33は、先に、各シーケンスが対応する相関値を用いて、総周波数オフセットの大まかな推定値を計算し、次に、該総周波数オフセットの大まかな推定値を用いて、各シーケンスが対応する整数値を確定することで、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することができる。該実施方式では、依然として、該信号に２つの異なる長さのシーケンスが含まれることを例とし、該第一確定ユニット33は、第一計算モジュール338、第二計算モジュール339及び第六確定モジュール310を含んでも良い。
【００５３】
第一計算モジュール338：以下の公式に基づいて総周波数オフセットの大まかな推定値を計算することができる。
【数１１】
0006260686.tif 000012
【００５４】
そのうち、ｃ１及びｃ2は、それぞれ、前記２つのシーケンスが対応する相関値であり、ｆｓは、サンプリングレートであり、Ｌ１及びＬ2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さである。
【００５５】
第二計算モジュール339：以下の公式に基づいて各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算することができる。
【数１２】
0006260686.tif 000013
【００５６】
そのうち、
【数１３】
0006260686.tif 000014
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値である。
【００５７】
第六確定モジュール310は、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を利用して、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを得る。
【００５８】
本実施例では、第二計算ユニットにより各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットを算出し、第一確定ユニットにより第二計算ユニットの計算結果に基づいて各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することで、第二確定ユニットにより、第二計算ユニットが計算して取得した各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセット、及び第一確定ユニットが確定した各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを用いて、各シーケンスが対応する総周波数オフセットを確定し、最後に、各シーケンスが対応する総周波数オフセットの平均値を最終の周波数オフセット推定結果とすることができる。
【００５９】
本実施例の周波数オフセット推定装置の作動原理をより明らかにするために、以下、図面を基に、受信した信号に２つの異なる長さのシーケンスが含まれ、且つ各シーケンスが該信号においてそれぞれ２回送信されることを例とし、本実施例の周波数オフセット推定装置について詳細に説明する。
【００６０】
図4は、２つの異なる長さのシーケンスを含む信号を示す図である。図4に示すように、この２つのシーケンスの長さは、それぞれ、L1及びL2であり、相関計算を行えるために、この２つのシーケンスはすべて重複して２回送信される。ｓ１及びｓ２は、この２つのシーケンスの開始位置を示す。チャネルに導入された符号間干渉（inter-symbol  interference、ISI)を解消するために、シーケンスの前後にサイクリックプレフィックス及びサイクリックサフィックスを追加することができ、それらの長さがチャネルの最大時間遅延拡張よりも大きければ、ISI有りの場合の前後の２つのシーケンスも同じ波形を有すことを保証することができる。この２つのシーケンスは、送信信号の任意の位置に分布しても良く、時間上では連続したものでなくても良い。図4における空白部分は、他の送信データを示す。
【００６１】
そのうち、図4に示すのでは、各シーケンスが重複して２回送信されることを例とするが、本実施例はこれに限定されず、重複送信回数は２回より大きくても良く、この時には、各シーケンスについてすべて複数の相関値を算出することができ、例えば、m回重複すれば、m-1個の相関値を算出することができ、それらを平均して該シーケンスが対応する最終の相関値を得ることができる。
【００６２】
本実施例では、該周波数オフセット推定装置の第一計算ユニット31は、以下の公式で上述の２つのシーケンスの各自の相関値を計算することができる。
【数１４】
0006260686.tif 000015
【００６３】
相関値ｃ１及びｃ２に基づいて、該周波数オフセット推定装置の第二計算ユニット32は、以下の公式に従って上述２つのシーケンスの２つの小数倍周波数オフセットを計算することができる。
【数１５】
0006260686.tif 000016
【００６４】
そのうち、前述のように、fsは、サンプリングレートであり、L1及びL2は、２つのシーケンスの長さ（L1≠L2）である。明らかであるように、この２つの小数倍周波数オフセットの値範囲は、それぞれ、
【数１６】
0006260686.tif 000017
である。
【００６５】
背景技術に紹介したように、トータルな周波数オフセットが整数倍周波数オフセット及び小数倍周波数オフセットの和であるため、この２つのシーケンスの各自が対応する総周波数オフセットは、それぞれ、
【数１７】
0006260686.tif 000018
と表すことができる。
【００６６】
そのうち、Δf1及びΔf2は、それぞれ、この２つのシーケンスの実際周波数オフセットに対しての推定であり、n1(fs／L1)及びn2(fs／L2)は、整数倍周波数オフセットであり、そのうち、n1及びn２は、確定待ち整数である。Δf1及びΔf2が同一物理量（真実周波数オフセットΔf)に対して２つの独立した推定であるため、理想の場合、それらの値が等しいはずである。δf1及びδf2の推定誤差が比較的小さいとき、Δf1及びΔf2の差も比較的小さいはずである。
一方、真実周波数オフセットΔfが一般的に１つの範囲を有し、その絶対値は、以下の公式により制約される。
【数１８】
0006260686.tif 000019
そのうち、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり、即ち、送信レーザ及びロカール発振レーザの間に存在可能な最大周波数オフセットである。
【００６７】
例えば、コヒーレント光通信システムでは、送信レーザ及びロカール発振レーザの周波数ドリフトを±2.5GHZ以内に制御することができ、そうすると、この２つのレーザの周波数オフセットは、±5GHz以内にあり、即ち、Δfmax=5GHZである。このようなことを考慮すると、整数n1及びn2の値も次のように一定の範囲を有する。
【数１９】
0006260686.tif 000020
【００６８】
そのうち、ceil(・)は、ROUNDUP演算を表す。
【００６９】
２回の独立した周波数オフセット推定結果Δf1及びΔf2の値を最も接近させることで、最終の周波数オフセット推定結果を得ることができる。数学上では、
【数２０】
0006260686.tif 000021
と表される。
【００７０】
分かるように、これは、１つの制約条件付き整数プログラミング（integer  programming）問題であり、適切な方法で解くことができる。ｎ１及びｎ２を確定した後に、式(3.1)又は(3.2)により周波数オフセット推定結果を得ることができる。
【００７１】
よって、本実施例の１つの実施方式では、N1及びN2の値は、最大周波数オフセット、サンプリングレート及びシーケンス長さと関係があり、合理的にシーケンス長さL1及びL2を選択することで、N1及びN2の値を比較的小さくさせることができる。この時に、n1及びn2のすべての可能な値を直接遍歴することで、式(5)の解を見つけることができる。
【００７２】
本実施例のもう１つの実施方式では、n1及びn2の間の制約関係を用いるとする。もしn1が与えられたら、式(3.1)及び(3.2)により、式(5)に最小値を持たせるn2は、次の式を満足すべきである。
【数２１】
0006260686.tif 000022
【００７３】
そのうち、round(・)は、ROUND演算（四捨五入）である。式(6)の制約関係が有れば、式（5)は、さらに次のようになる。
【数２２】
0006260686.tif 000023
【００７４】
そのうち、Δf1及びΔf2は依然として式(3)で表される。式（7)は、１つのみの未知整数n1を含む整数プログラミング問題であり、すべてのn1の可能な値を遍歴することで式(7)の解を見つけることができる。
【００７５】
本実施例のもう１つの実施方式では、式(1.1)及び(1.2)により得られた相関値に基づいて、総周波数オフセットに対して大まかな推定を行うことにより、１つの総周波数オフセットの大まかな推定値を次のように得ることができる。
【数２３】
0006260686.tif 000024
【００７６】
明らかのように、δfcの値範囲は、
（外１）
0006260686.tif 000025
である。２つのシーケンスの長さが比較的に接近した時に、|L1−L2|は、１つの比較的小さい整数であり、δfcの値範囲は、比較的大きい。δfcの値範囲が、周波数オフセットの達することが可能である最大値±Δfmaxを含む時に、式（8)は、n1及びn2の値を確定するために用いられても良く、即ち、
【数２４】
0006260686.tif 000026
である。
【００７７】
ｎ１及びｎ２を確定した後に、式(3.1)又は(3.2)に基づいて、又は、式(3.1)及び(3.2)により得られた結果を平均することで、総周波数オフセットに対しての推定結果を得ることができる。
【００７８】
本実施方式では、２つのシーケンスの長さは以下の条件を満足する必要があり、即ち、
【数２５】
0006260686.tif 000027
である。
【００７９】
本実施例の前述の３種類の方式で、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することができ、これにより、総周波数オフセットを確定することができる。
【００８０】
以上の実施方式では、該信号に２つの異なる長さのシーケンスが含まれ、且つ各シーケンスが重複して２回送信されることを例としているが、本実施例はこれに限定されない。他の実施例では中、より多くの異なる長さのシーケンスを含み、且つ各シーケンスを重複して２回以上を送信しても良く、また、各シーケンスを重複して送信する回数は同じであっても良く異なっても良い。
【００８１】
例えば、該信号に３つの異なる長さのシーケンスが含まれ、各シーケンスが重複して２回送信され、各シーケンスの長さがそれぞれL1、L2及びL3であり、且つL1≠L2≠L3を満足するとする。このとき、前述の方法でそれぞれ各シーケンスの相関値及び小数倍周波数オフセットを計算することで、又は、各シーケンスの小数倍周波数オフセットを用いることで、本発明の上述の３種類の実施方式の精神の指導の下で各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを推定することにより、総周波数オフセットの推定結果を得ることができる。
【００８２】
また、例えば、該信号に３つの異なる長さのシーケンスが含まれ、各シーケンスが重複して３回送信され、各シーケンスの長さがそれぞれL1、L2及びL3であり、且つL1≠L2≠L3を満足するとする。このとき、各シーケンスについて、計算により複数の相関値を得ることができ、該複数の相関値の平均値を該シーケンスの対応する相関値としても良く、その後、前述の方法でそれぞれ各シーケンスの小数倍周波数オフセットを計算することで、又は、各シーケンスの小数倍周波数オフセットを用いることで、本発明の上述の３種類の実施方式の精神の指導の下で各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを推定することにより、総周波数オフセットに対しての推定結果を得ることができる。
【００８３】
さらに、例えば、該信号に３つの異なる長さのシーケンスが含まれ、各シーケンスの長さがそれぞれL1、L2及びL3であり、且つL1≠L2≠L3を満足するとする。また、長さがL1のシーケンスが該信号中で重複して３回送信され、長さがL2のシーケンスが該信号中重複して４回送信され、長さがL3のシーケンスが該信号中で重複して２回送信されるとする。この場合、前述の方法で各シーケンスの対応する相関値及び小数倍周波数オフセット及び整数倍周波数オフセットを計算することにより、トータル周波数オフセットを得ることができる。
【００８４】
本実施例では、該信号は単一偏光信号であっても良く、デュアル偏光信号であっても良く、該信号が２つの偏光状態にアプライ（Apply）される時に、各シーケンスの対応する相関値は、その前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である。
【００８５】
図5は、２つの偏光状態上ですべて異なる長さの重複シーケンスが設置された信号を示す図である。図5に示すように、２つの偏光状態で重複して異なる長さのシーケンスを送信し、受信側で２つの偏光状態上での信号に対して相関処理を行い、そして、その平均値（又は和）を各シーケンスの相関値として求め、その後、前述の方法で計算により各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット及び整数倍周波数オフセットを取得し、総周波数オフセットを確定する。
【００８６】
例えば、１つのシーケンスについて、以下の公式でその相関値を計算することができる。
【数２６】
0006260686.tif 000028
【００８７】
本発明の実施例における周波数オフセット推定装置により、複数の異なる長さのシーケンスの相関値を計算する。各相関値により小数倍周波数オフセットだけを与えているが、複数の相関値が与えている小数倍周波数オフセットを総合することで、そのうちから整数倍周波数オフセットを推定することができ、そして、最終的に総周波数オフセットを得ることができる。既存の周波数オフセット推定方法に比べ、本発明の実施例が提供する周波数オフセット推定装置は、次のような利点を有し、即ち、OFDMシステムに用いる既存方法とは異なり、本発明の実施例が提供する周波数オフセット推定装置は、完全に時間領域で作動し、幾つかの異なる長さシーケンスの相関値のみを計算する必要がり、FFT演算を行う必要がなく、そのため、その実現は比較的簡単である。また、シングルキャリアシステムに用いる既存方法とも異なり、本発明の実施例が提供する周波数オフセット推定装置は、送信データに設置される異なる長さの重複シーケンスを用いことで、先に信号に対して均衡を行う必要がなく、反復計算を行う必要もなく、迅速に周波数オフセット推定結果を得ることができ、且つ精度が比較的高い。シミュレーションによると、本発明の実施例が提供する周波数オフセット推定装置は、各種のチャネル損傷に対して良好な許容度があり、信頼できる周波数オフセット推定結果を与えることができる。
【実施例２】
【００８８】
本発明の実施例は更に単一偏光受信機を提供し、該単一偏光受信機は、その元（original）の構成及び機能の他に、本発明の実施例1に記載の周波数オフセット推定装置を、周波数オフセット推定を行うために更に含む。周波数オフセット推定装置が実施例1で既に詳細に説明されているため、その内容はここに合併され、詳しい説明が省略される。
【００８９】
本発明の実施例における単一偏光受信機は、受信機中の周波数オフセット推定装置を用いて周波数オフセット推定を行うことで、受信性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００９０】
本発明の実施例は更に単一偏光コヒーレント光通信システムを提供する。図6は該システムの構成を示す図である。図6に示すように、該システムは送信機61及び受信機62を含む。
【００９１】
該送信機61は、信号を送信するために用いられ、該信号には、その元の送信データの他に、更に複数の異なる長さのシーケンスを含み、そのうち、前記シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信される。
【００９２】
該受信機62は、周波数オフセット推定を行うために用いられ、それは、実施例2に記載の単一偏光受信機により実現することができるため、その内容はここに合併され、詳しい説明が省略される。
【００９３】
本発明の実施例における単一偏光コヒーレント光通信システムは、受信機中の周波数オフセット推定装置を用いて周波数オフセット推定を行うことで、データ伝送の信頼性を向上させることができる。
【実施例４】
【００９４】
本発明の実施例は更にデュアル偏光受信機を提供し、該デュアル偏光受信機は、その元の構成及び機能の他に、更に本発明の実施例1に記載の周波数オフセット推定装置を、周波数オフセット推定を行うために含み、そのうち、各シーケンスの相関値は、各シーケンスの２つの偏光状態上での相関値の平均値又は和であり、また、周波数オフセット推定装置が実施例1で既に詳細に説明されているため、その内容はここに合併され、詳しい説明が省略される。
【００９５】
本発明の実施例におけるデュアル偏光受信機は、受信機中の周波数オフセット推定装置を用いて周波数オフセット推定を行うことで、受信性能を向上させることができる。
【実施例５】
【００９６】
本発明の実施例は更にデュアル偏光コヒーレント光通信システムを提供する。図7は、該システムの構成を示す図であり、図7に示すように、該システムは、送信機71及び受信機72を含む。
【００９７】
該送信機71は信号を送信するために用いられ、該信号はH偏光状態信号及びV偏光状態信号を含み、且つ、該H偏光状態信号及びV偏光状態信号は、各自の送信データ以外に、それぞれ、複数の異なる長さのシーケンスを更に含み、そのうち、前記シーケンスは各偏光状態信号中で重複して複数回送信される。
【００９８】
該受信機72は周波数オフセット推定を行うために用いられ、それは、実施例4に記載のデュアル偏光受信機により実現することができ、その内容はここに合併され、詳しい説明が省略される。
【００９９】
本発明の実施例におけるデュアル偏光コヒーレント光通信システムは、受信機中の周波数オフセット推定装置を用いて周波数オフセット推定を行うことで、データ伝送の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
本発明の実施例は更に周波数オフセット推定方法を提供し、該方法が問題を解決する原理は実施例1の周波数オフセット推定装置と類似するので、その具体的な実施は実施例1の方法の実施を参照することができ、ここでは、同じ内容の重複説明が省略される。
【実施例６】
【０１０１】
本発明の実施例は更に周波数オフセット推定方法を提供する。図8は該方法のフローチャートであり、図8に示すように、該方法は、次のステップを含む。
【０１０２】
ステップ801:受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算し、そのうち、各シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信され；
ステップ802:各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算し；
ステップ803:各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを計算し；
ステップ804:各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット及び各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットに基づいて総周波数オフセットを確定する。
【０１０３】
ステップ801では、以下の公式で各シーケンスの対応する相関値を計算しても良く、即ち、
【数２７】
0006260686.tif 000029
であり、そのうち、cseqは、該シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さであり、sseqは、該シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号である。
【０１０４】
ステップ802では、以下の公式を用いて各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットを計算しても良く、即ち、
【数２８】
0006260686.tif 000030
であり、そのうち、δfseqは、該シーケンスの対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、該シーケンスの対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さである。
【０１０５】
ステップ803の１つの実施方式では、各シーケンスについて、以下の方法でその対応する整数倍周波数オフセットを推定することができ、該方法は、次のステップを含む。
【０１０６】
S1:以下の公式に基づいて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定し、即ち、
【数２９】
0006260686.tif 000031
であり、そのうち、
【数３０】
0006260686.tif 000032
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値である。
【０１０７】
S2:各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴することで、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得る。
【０１０８】
S3:各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する。
【０１０９】
ステップ803の１つの実施方式では、前記複数のシーケンスは２つであり、各シーケンスについて、以下の方法でその対応する整数倍周波数オフセットを推定することができ、該方法は、次のステップを含む。
【０１１０】
S1':以下の公式で前記２つのシーケンスのうちの１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定し、即ち、
【数３１】
0006260686.tif 000033
であり、そのうち、
【数３２】
0006260686.tif 000034
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値である。
【０１１１】
S2':以下の公式で前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定し、即ち、
【０１１２】
【数３３】
0006260686.tif 000035
であり、そのうち、n1は、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf1は、長さがL1のシーケンスに対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2のシーケンスに対応する小数倍周波数オフセットである。
【０１１３】
S3'：在前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴し、すべてのシーケンスの対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を得；
S4':前記１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、前記もう１つのシーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを推定する。
【０１１４】
ステップ803のもう１つの実施方式では、前記複数のシーケンスは２つであり、各シーケンスについて、以下の方法でその対応する整数倍周波数オフセットを推定することができ、該方法は、次のステップを含む。
【０１１５】
S1":以下の公式で総周波数オフセットの大まかな推定値を計算し、即ち、
【数３４】
0006260686.tif 000036
であり、そのうち、c1及びc2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの対応する相関値であり、fsは、サンプリングレートであり、L1及びL2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さである。
【０１１６】
S2":以下の公式で各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算し、即ち、
【数３５】
0006260686.tif 000037
であり、そのうち、
【数３６】
0006260686.tif 000038
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値である。
【０１１７】
S3"：各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを確定する。
【０１１８】
ステップ802の計算により取得された各シーケンスの対応する小数倍周波数オフセット、及びステップ803で確定された各シーケンスの対応する整数倍周波数オフセットを用いて、ステップ804で総周波数オフセットを確定することができる。
【０１１９】
本実施例では、前記信号が２つの偏光状態にアプライ（Apply）される時に、各シーケンスの対応する相関値は、その前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である。
【０１２０】
本発明の実施例における方法は、OFDMシステムに用いる既存方法と異なり、本発明の実施例における方法は、完全に時間領域で作動し、幾つかの異なる長さシーケンスの相関値のみを計算する必要があり、FFT演算を行う必要がなく、そのため、その実現は比較的簡単であり、また、シングルキャリアシステムに用いる既存方法と異なり、本発明の実施例における方法は、送信データに設置される異なる長さの重複シーケンスを用いることで、先に信号に対して均衡処理を行う必要がなく、反復計算を行う必要もなく、迅速に周波数オフセット推定結果を得ることができ、且つ精度は比較的高い。シミュレーションによると、該方法は、各種のチャネル損傷に対して良好な許容度があり、信頼できる周波数オフセット推定結果を提供することができる。
【０１２１】
本発明の実施例は更にコンピュータプログラムを提供し、そのうち、受信機中で、該プログラムを実行する時に、該プログラムは、コンピュータに、前記受信機中で実施例6に記載の周波数オフセット推定方法を実行させる。
【０１２２】
本発明の実施例は更にコンピュータ可読プログラムを記憶した記録媒体を提供し、そのうち、該コンピュータ可読プログラムは、コンピュータに、受信機中で実施例6に記載の周波数オフセット推定方法を実行させる。
【０１２３】
以上、図面を基に本発明の好適な実施方式を説明した。これらの実施方式の多くの特徴及び利点が上述の詳細な説明により明らかになるため、添付した特許請求項の範囲は、これらの実施方式のその精神及び範囲内のすべてのこれらの特徴及び利点を含む。また、当業者が多くの修正や変更を容易に想到し得るため、本発明の実施方式は、例示した及び説明したような構造やプロセスに限定されず、その範囲内に属し得るすべての適切な修正及び代替によるものも含む。
【０１２４】
なお、本発明の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現することができる。上述の実施方式では、複数のステップ又は方法は、記憶装置に記憶された、且つシステムが適切な指令にて実行し得るソフトウェア又はファームウェアにより実現することもできる。例えば、ハードウェアにより実現する場合、他の実施方式と同様に、この分野における以下の周知技術中の任意の一つ又はそれらの組み合わせにより実現することもてき、即ち、データ信号に対して論理機能を実現するための論理ゲート回路を有する離散論理回路、適切な組み合わせ論理門回路を有する専用集積回路、PGA（programmable  gate  array）、FPGA（field-programmable  gate  array）などである。
【０１２５】
フローチャート中で又はここで他の方式を以て説明した任意のプロセス又は方法の説明又はブロックは、特定論理機能又はプロセスにおけるステップを実現するための１つ又は複数の実行可能な指令のコードのモジュール、セグメント又は一部を含むと理解されるべきであり、また、本発明の好適な実施方式の範囲は、他の実現も含むと理解されべきであり、そのうち、例示した又は議論した順序に従わなくても良く、即ち、関連する機能に基づいてほぼ同時の方式又は逆の順序で対応する機能を実行しても良く、これも当業者が理解すべきものである。
【０１２６】
フローチャート中で示した又はここで他の方式で説明した論理及び／又はステップは、例えば、論理機能を実現するための実行可能な指令リストであっても良く、任意のコンピュータ可読媒体に具体的に使用されても良く、例えば、指令実行システム、装置又は設備（例えば、コンピュータベースのシステム、処理器を含むシステム、或いは、他の指令実行システム、装置又は設備から指令を読み取って実行し得るシステム）に使用されても良く、又は、これらの指令実行システム、装置又は設備と一緒に使用されても良い。また、本明細書では、"コンピュータ可読媒体"は、記憶、通信、伝播又は伝送に関するプログラムを含み、指令実行システム、装置又は設備のために使用されても良く、或いは、これらの指令実行システム、装置又は設備と一緒に使用される装置であっても良い。コンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁気、赤外線又は半導体システム、装置、設備又は伝播媒体を含んでも良いが、これらに限定されない。コンピュータ可読媒体の更なる具体例（網羅的ではない）は、１つ又は複数の配線の電気接続部（電子装置）、携帯型コンピュータディスク(磁気装置）、RAM(電子装置）、ROM(電子装置）、EPROM又はフラッシュメモリ（電子装置）、光ファイバー（光装置）、及びCDROM(光学装置）を含んでも良い。また、コンピュータ可読媒体は、ひいては、その上に前記プログラムを印刷し得る紙又は他の適切な媒体であっても良い。なぜなら、例えば、紙又は他の媒体に対して光学スキャンを行い、そして、編集、解釈又は必要時に他の適切な方式で処理を行うことによって、電子方式で前記プログラムを取得し、その後、それをコンピュータ存儲装置に保存することができるからである。
【０１２７】
上述の文字説明及び図示により本発明の各種の異なる特徴が示されている。なお、当業者は、適切なコンピュータコードを用意して上述した又は図示した各ステップ及びプロセスを実現することができる。なお、上述の各種の端末、コンピュータ、サーバー、ネットワークなどは、任意の類型のものであっても良く、且つ、開示した内容を基に前記コンピュータコードを用意して前記装置を用いることにより本発明を実現しても良い。
【０１２８】
ここでは本発明の特定の実施方式を開示している。当業者が容易に認識し得るのは、本発明は他の環境の下で他の応用も有する。実際には、多くの実施方式及び実現が存在する。添付した特許請求の範囲は、本発明の範囲を上述の具体的な実施方式に限定するためのものではない。また、"……のために用いられる装置"のように定義される装置は、装置プラス機能と解釈されても良く、また、特許請求の範囲に"装置"のような用語があるとしても、"……のために用いられる装置"のように定義されなければ、装置プラス機能と解釈されなくても良い。
【０１２９】
特定の好適な実施方式又は複数の実施方式を基に本発明を説明したが、明らかのように、当業者は、明細書及び図面を閲覧又は理解する時に、代替の修正例及び変更例を想到することができる。特に、上述の要素（部品、アセンブリ、装置、構成など）により実行される各種の機能について、特段の声明がない限り、これらの要素を説明する用語（"装置"の引用など）は、前記要素の具体的な機能を実行するための任意の要素に対応すべきである(該要素は構造上で本発明の例示した実施方式又は複数の実施方式中で該機能を実行する構造と異なっても構わず、即ち、機能等価性である)。また、幾つかの実施方式のうちの１つ又は複数を基に本発明の具体的な特徴を説明したが、必要に応じて又は具体的な応用に有利な面から考慮して、このような特徴を他の実施方式における１つ又は複数の他の特徴と組み合わても良い。
【０１３０】
以上の複数の実施例の実施方式に関し、更に下記のとおり付記を開示する。
【０１３１】
付記1：周波数オフセットの推定方法であって、
受信した、複数の異なる長さのシーケンスを含む信号に基づいて、各シーケンスの相関値を計算し、そのうち、各シーケンスは、前記信号中で重複して複数回送信され；
各シーケンスの相関値に基づいて、各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットを計算し；
各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットに基づいて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定し；及び
各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセット、及び、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットに基づいて、総周波数オフセットを確定することを含む、方法。
【０１３２】
付記1に記載の方法であって、
以下の公式、即ち、
【数３７】
0006260686.tif 000039
を用いて、各シーケンスが対応する相関値を計算し、そのうち、Cseqは、該シーケンスが対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さであり、Sseqは、該シーケンスの開始位置であり、iは、サンプリング点の順番号である、方法。
【０１３３】
付記2：付記1に記載の方法であって、
以下の公式、即ち、
【数３８】
0006260686.tif 000040
を用いて、各シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットを計算し、そのうち、δfseqは、該シーケンスが対応する小数倍周波数オフセットであり、fsは、サンプリングレートであり、cseqは、該シーケンスが対応する相関値であり、Lseqは、該シーケンスの長さである、方法。
【０１３４】
付記3：付記1に記載の方法であって、
各シーケンスについて、それが対応する整数倍周波数オフセットを計算するステップは、
S1:以下の公式、即ち、
【数３９】
0006260686.tif 000041
を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定し、そのうち、
【数４０】
0006260686.tif 000042
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり、
S2:各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴し、すべてのシーケンスが対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し；及び
S3:各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することを含む。
【０１３５】
付記4：付記1に記載の方法であって、
前記複数のシーケンスの数が２つであり、各シーケンスについて、それが対応する整数倍周波数オフセットを確定するステップは、
S1':以下の公式、即ち、
【数４１】
0006260686.tif 000043
を用いて、前記２つのシーケンスのうち１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲を確定し、そのうち、
【数４２】
0006260686.tif 000044
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、n1は、前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり；
S2':以下の公式、即ち、
【数４３】
0006260686.tif 000045
を用いて、前記２つのシーケンスのうちのもう１つのシーケンスの整数倍周波数オフセットの整数値を確定し、そのうち、n1は、前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、n2は、前記もう１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値であり、L1は、前記１つのシーケンスの長さであり、L2は、前記もう１つのシーケンスの長さであり、δf1は、長さがL1のシーケンスが対応する小数倍周波数オフセットであり、δf2は、長さがL2のシーケンスが対応する小数倍周波数オフセットであり；
S3'：前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値の値範囲内で各整数値を遍歴し、すべてのシーケンスが対応する総周波数オフセットの差の絶対値が最小となる、前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を取得し；及び
S4':前記１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、前記もう１つのシーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算して取得し、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することを含む、方法。
【０１３６】
付記5：付記1に記載の方法であって、
前記複数のシーケンスの数が２つであり、各シーケンスについて、それが対応する整数倍周波数オフセットを確定するステップは、
S1":以下の公式、即ち、
【数４４】
0006260686.tif 000046
を用いて、総周波数オフセットの大まかな推定値を計算し、そのうち、c1及びc2は、それぞれ、前記２つのシーケンスが対応する相関値であり、fsは、サンプリングレートであり、L1及びL2は、それぞれ、前記２つのシーケンスの長さであり；
S2":以下の公式、即ち、
【数４５】
0006260686.tif 000047
を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を計算し、そのうち、
【数４６】
0006260686.tif 000048
であり、Δfmaxは、送信レーザ及びロカール発振レーザの間の周波数オフセットの可能な最大値であり；及び
S3"：各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットの整数値を用いて、各シーケンスが対応する整数倍周波数オフセットを確定することを含む、方法。
【０１３７】
付記6：付記1に記載の方法であって、
前記信号が２つの偏光状態でアプライ（apply）される時に、各シーケンスが対応する相関値はその前記２つの偏光状態上での対応する相関値の平均値又は和である、方法。
【図１】
0006260686.tif 000079
【図２Ａ】
0006260686.tif 000080
【図２Ｂ】
0006260686.tif 000081
【図３】
0006260686.tif 000082
【図４】
0006260686.tif 000083
【図５】
0006260686.tif 000084
【図６】
0006260686.tif 000085
【図７】
0006260686.tif 000086
【図８】
0006260686.tif 000087