(57)【要約】  本発明は、光受信装置によって受信される信号内におけるロック信号の存在を判定するための方法に関する。光受信装置は、光通信ネットワークにおいて用いられることを意図する。ロック信号は、光通信ネットワークの光通信装置の間の通信がセットアップされることに先立つフェーズにおいて、光通信ネットワークの光通信装置によって交換される信号である。ロック信号の存在は、直流成分またはロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分を取得することによって、および、（存在する場合には）当該成分に対する通信信号の寄与を取得することによって、判定される。
2015505648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光受信装置によって受信される信号内においてロック信号の存在を判定する方法であって、
前記光受信装置は光通信ネットワークにおいて用いられることを意図するものであり、
前記ロック信号は、前記光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である
方法において、
前記光受信装置は、
‐前記受信信号から直流成分を取得するか、または、前記受信信号から、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分を取得することと、
‐前記光通信ネットワークの光通信装置間の通信に起因する通信信号の、受信信号内における存在を判定することと、
前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐直流成分に対する通信信号の寄与を決定するか、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する通信信号の寄与を決定することと、
‐少なくとも、直流成分から、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から、前記決定された前記通信信号の寄与を減算することにより、前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定することと
を実行することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記光受信装置は、フォトダイオードを介して信号を受信するよう構成され、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定することは、さらに、前記直流成分から減算する時に、前記フォトダイオードに起因する暗電流をさらに減算することを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐ロック信号が受信されないと想定される期間内に前記受信信号が受信された時に、前記受信信号の直流成分を取得することと、
‐前記取得した直流成分から、前記フォトダイオードに起因する前記暗電流を減算することと
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐光通信装置の間で前記通信信号を伝送するために使用中の変調方式の指標を取得することと、
‐前記使用中の変調方式の取得された前記指標に基づき、スペクトルパターンを取得することと、
‐前記取得されたパターンと、前記受信信号のサンプルとに基づき、前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を外挿することと
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光受信装置は、さらに、
‐前記直流成分に対する前記通信信号の前記取得した寄与を、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を送信した光送信装置の識別子に関連付けることと、
‐前記関連付けられた寄与および識別子を、受信信号内におけるロック信号の存在を後に判定するために記憶することと
を実行することを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における前記成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
ロック信号が受信されないと想定される期間内に受信信号が受信された時に、前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における受信信号の成分を取得すること
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における前記成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐光通信装置間で前記通信信号を伝送するために使用中の変調方式の指標を取得することと、
‐前記使用中の変調方式の取得された前記指標に基づき、スペクトルパターンを取得することと、
‐前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記寄与を、少なくとも前記取得されたパターンと前記受信信号のサンプルとに基づき外挿することと
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記寄与を外挿することは、さらに、前記受信信号の直流成分に対する前記通信信号の寄与に基づいて実行されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光受信装置は、さらに、
‐前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記取得された前記寄与を、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を送信した光送信装置の識別子に関連付けることと、
‐前記関連付けられた寄与および識別子を、受信信号内におけるロック信号の存在を後に判定するために記憶することと
を実行することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐各通信信号内に存在すると想定されるトーンの、前記受信信号内における位置を決定することと、
‐前記トーンの前記決定された位置に基づき、ビート周波数および位相シフトを決定することと
をさらに備え、
前記ビート周波数は、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の搬送周波数と、前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するのに用いられる第２の搬送周波数との差であり、
前記位相シフトは、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の位相と、前記光通信ネットワークを通してロック信号を伝送するのに用いられる第２の位相との差である
ことを特徴とし、かつ、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在するか否かを判定することは、さらに、決定されたビート周波数および位相シフトに基づいて実行されることを特徴とする、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
光送信装置は、前記ロック信号を生成するために、
‐前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するための搬送周波数を取得することと、
‐前記光通信ネットワークを通して伝送される通信信号に対応するベースバンド周波数範囲の下限よりも低い周波数において変調された信号を取得することと、
‐前記変調された信号をアポダイズすることと、
‐前記アポダイズされた信号を、前記取得された搬送周波数に基づいて変調することと
を実行することを特徴とする、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
装置であって、
前記装置は、前記装置によって受信される信号内においてロック信号の存在を判定するためのものであり、
前記装置は光通信ネットワークにおいて用いられることを意図するものであり、
前記ロック信号は、前記光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である
装置において、
前記装置は、
‐前記受信信号から直流成分を取得する手段か、または、前記受信信号から、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分を取得する手段と、
‐前記光通信ネットワークの光通信装置の間の通信に起因する通信信号の、受信信号内における存在を判定する手段と
を実施することを特徴とし、
前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、前記装置は、さらに、
‐前記直流成分に対する前記通信信号の寄与を決定する手段か、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の寄与を決定する手段と、
‐直流成分から、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から、前記決定された前記通信信号の寄与を減算することにより、前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定する手段と
を実施することを特徴とする、装置。
【請求項１３】
前記装置は、フォトダイオードを介して信号を受信するよう構成され、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定する手段は、さらに、前記直流成分から減算する時に、前記フォトダイオードに起因する暗電流をさらに減算するよう構成される
ことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐各通信信号内に存在すると想定されるトーンの、前記受信信号内における位置を決定する手段と、
‐前記トーンの前記決定された位置に基づき、ビート周波数および位相シフトを決定する手段と
をさらに実施し、
前記ビート周波数は、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の搬送周波数と、前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するのに用いられる第２の搬送周波数との差であり、
前記位相シフトは、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の位相と、前記光通信ネットワークを通してロック信号を伝送するのに用いられる第２の位相との差である
ことを特徴とし、かつ、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在するか否かを判定する手段は、さらに、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から減算する時に、決定されたビート周波数および位相シフトに基づいて前記決定することを実行するよう構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の光受信装置によって受信される信号内において、ロック信号の存在を判定するためのシステムであって、
前記システムは、前記光受信装置と、光送信装置とを備える
システムにおいて、
前記光送信装置は、前記ロック信号を生成するために、
‐前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するための搬送周波数を取得する手段と、
‐前記光通信ネットワークを通して伝送される通信信号に対応するベースバンド周波数範囲の下限よりも低い周波数において変調された信号を取得する手段と、
‐前記変調された信号をアポダイズする手段と、
‐前記アポダイズされた信号を、前記取得された搬送周波数に基づいて変調する手段と
を実施することを特徴とする、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光通信ネットワークに関し、とくに、第１の光通信装置が第２の光通信装置と通信するために用いる搬送波の波長を設定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワーク、とくに受動光通信ネットワークは、住宅またはオフィスのゲートウェイに対してネットワークアクセスを提供するために、またはたとえば移動端末のバックホール(mobile backhauling)を確実にするために、ますます多く用いられつつある。
【０００３】
ネットワークに対し、１つのアクセスシステムによってサービングされるユーザの数を増加させるための試みとして、波長分割多重または周波数分割多重の技術が発展してきた。これらの技術は、一本の光ファイバ上に異なる搬送波長または搬送周波数を用いるいくつかの光信号を多重化させることを利用している。いくつかのユーザ端末は同一の搬送波長または搬送周波数を共有する場合もあるが、典型的には、同時光伝送の数を増加させるために、異なる波長または異なる周波数を分離するために波長スプリッタまたは周波数スプリッタが用いられる。波長スプリッタまたは周波数スプリッタは、典型的には、ユーザ端末と、ネットワークの他の部分へのアクセスを提供する端末との間に配置される。たとえば、後者の端末は、大都市型ネットワーク(metropolitan network)またはコアネットワークへのアクセスを提供する。波長スプリッティングまたは周波数スプリッティングを達成するために、様々な技術が用いられ得る。薄膜ベースのシステム、ＡＷＧ（アレイ波長グレーティング）およびＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）としての干渉キャビティ(interference cavities)を引用することができる。
【０００４】
その場合、波長スプリッタまたは周波数スプリッタは、通信の方向ごとに、いくつかの光バンドパスフィルタを備える。それは、ユーザ端末によって発信され大都市型ネットワークまたはコアネットワークへのアクセスを提供する端末に向かう光信号を、フィルタリングし合成するために用いられる。逆方向では、それは、大都市型ネットワークまたはコアネットワークへのアクセスを提供する端末によって発信された光信号を、スペクトル的にスプリットするために用いられる。
【０００５】
このような配置の困難さは、端末の送信インタフェースを設定することである。実際に、送信インタフェースは、有効に用いられる搬送波長または搬送周波数が、それぞれが接続される光バンドパスフィルタの公称波長または公称周波数と実質的に等しくなるよう設定される。したがって、そのような光バンドパスフィルタによって分離された第１の光通信装置と第２の光通信装置との間の通信をセットアップするためには、搬送波長や搬送周波数をロックする必要がある。
【０００６】
このような周波数ロックを実行するために、ロックプロトコルが実装される。第１および第２の光通信装置のうち、開始する側の装置(initiating device)は、所与の搬送波長または搬送周波数を用いて、他方の光通信装置にロック信号を送信する。これは、すでにセットアップされた通信への干渉を起こす場合がある。このような干渉は、波長スプリッタまたは周波数スプリッタを用いる時に、より明確となる。その理由は、スプリッタの公称周波数または公称波長に一致するために、様々な周波数または波長のスキャンを要求する場合があるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光通信ネットワークにおいて発生する上述の問題を克服することが望ましい。とくに、通信が既にセットアップされている可能性のある光通信ネットワークにおいて、そのような既にセットアップされた通信を妨害することなく、新たな通信をセットアップするために周波数ロックまたは波長ロックを実行可能な解決策を提供することが望ましい。
【０００８】
また、新たな通信をセットアップするために通信装置を設定する時に、光通信ネットワークにおいて既にセットアップされた通信に起こる干渉を低減可能とする解決策を提供することが望ましい。
【０００９】
さらに、そのような既にセットアップされた通信を妨害することなく、光受信装置が、光通信ネットワークにおいて既にセットアップされた通信に関与している間に、別の光通信装置からロック信号が受信されたことを判定可能とする解決策を提供することが望ましい。さらに、光受信装置がそのようなロック信号が受信されたことを判定可能とする解決策を提供することが望ましい。
【００１０】
さらに、光通信ネットワークの範囲内への影響を限定しつつ、ロック動作を実行するための光パワーバジェット(optical power budget)を増加可能とする解決策を提供することが望ましい。
【００１１】
さらに、上述の問題に対するコストエフェクティブな解決策を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
また、本発明は、光受信装置によって受信される信号内においてロック信号の存在を判定する方法であって、
前記光受信装置は光通信ネットワークにおいて用いられることを意図するものであり、
前記ロック信号は、前記光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である
方法にも関する。
前記光受信装置は、
‐前記受信信号から直流成分を取得するか、または、前記受信信号から、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分を取得することと、
‐前記光通信ネットワークの光通信装置間の通信に起因する通信信号の、受信信号内における存在を判定することと、
前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐直流成分に対する通信信号の寄与を決定するか、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する通信信号の寄与を決定することと、
‐少なくとも、直流成分から、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から、前記決定された前記通信信号の寄与を減算することにより、前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定することと
を実行する。
【００１３】
このように、（存在する場合には、）直流成分に対する、またはロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する、通信信号の寄与を特定することにより、光受信装置は、通信信号と同時に受信されるロック信号の存在を検出することができる。直流成分を取得するのに必要なものはローパスフィルタのみであるため、この解決策はコストエフェクティブである。ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分については、ロック信号を検出するための光信号対雑音比は直流成分に関連する交流(alternative)よりも大きいので、ロック信号検出を実行するのに必要な光の最小限度をより小さくすることができ、したがって、光通信ネットワークの範囲内への影響が限定されつつ、ロック動作を実行するための光パワーバジェットが増加する。
【００１４】
特定の特徴によれば、前記光受信装置は、フォトダイオードを介して信号を受信するよう構成され、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定することは、さらに、前記直流成分から減算する時に、前記フォトダイオードに起因する暗電流をさらに減算することを含む。
【００１５】
このように、フォトダイオードの設計に関連する不完全性が考慮される。
【００１６】
特定の特徴によれば、前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐ロック信号が受信されないと想定される期間内に前記受信信号が受信された時に、前記受信信号の直流成分を取得することと、
‐前記取得した直流成分から、前記フォトダイオードに起因する前記暗電流を減算することと
を含む。
【００１７】
このように、直流成分に対する通信信号の寄与を取得するために必要なものはローパスフィルタのみであり、解決策はコストエフェクティブである。
【００１８】
特定の特徴によれば、前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐光通信装置の間で前記通信信号を伝送するために使用中の変調方式の指標を取得することと、
‐前記使用中の変調方式の取得された前記指標に基づき、スペクトルパターンを取得することと、
‐前記取得されたパターンと、前記受信信号のサンプルとに基づき、前記直流成分に対する前記通信信号の前記寄与を外挿することと
を含む。
【００１９】
このように、直流成分に対する通信信号の寄与は、通信信号およびロック信号が送信され得る期間についての制約なしに取得可能である。
【００２０】
特定の特徴によれば、前記光受信装置は、さらに、
‐前記直流成分に対する前記通信信号の前記取得した寄与を、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を送信した光送信装置の識別子に関連付けることと、
‐前記関連付けられた寄与および識別子を、受信信号内におけるロック信号の存在を後に判定するために記憶することと
を実行する。
【００２１】
このように、ロック信号を後に検出するための処理資源は限定される。
【００２２】
特定の特徴によれば、前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における前記成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
ロック信号が受信されないと想定される期間内に受信信号が受信された時に、前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における受信信号の成分を取得すること
を含む。
【００２３】
このように、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する通信信号の寄与は、単に、測定により取得可能である。
【００２４】
特定の特徴によれば、前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における前記成分に対する前記通信信号の前記寄与を決定することは、
‐光通信装置間で前記通信信号を伝送するために使用中の変調方式の指標を取得することと、
‐前記使用中の変調方式の取得された前記指標に基づき、スペクトルパターンを取得することと、
‐前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記寄与を、少なくとも前記取得されたパターンと前記受信信号のサンプルとに基づき外挿することと
を含む。
【００２５】
このように、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する通信信号の寄与は、通信信号およびロック信号が送信され得る期間の制約なしに取得可能である。
【００２６】
特定の特徴によれば、前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記寄与を外挿することは、さらに、前記受信信号の直流成分に対する前記通信信号の寄与に基づいて実行される。
【００２７】
このように、外挿の精度が向上する。
【００２８】
特定の特徴によれば、前記光受信装置は、さらに、
‐前記ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の前記取得された前記寄与を、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を送信した光送信装置の識別子に関連付けることと、
‐前記関連付けられた寄与および識別子を、受信信号内におけるロック信号の存在を後に判定するために記憶することと
を実行する。
【００２９】
このように、ロック信号を後に検出するための処理資源は限定される。
【００３０】
特定の特徴によれば、前記方法は、前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐各通信信号内に存在すると想定されるトーンの、前記受信信号内における位置を決定することと、
‐前記トーンの前記決定された位置に基づき、ビート周波数および位相シフトを決定することと
をさらに備え、
前記ビート周波数は、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の搬送周波数と、前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するのに用いられる第２の搬送周波数との差であり、
前記位相シフトは、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の位相と、前記光通信ネットワークを通してロック信号を伝送するのに用いられる第２の位相との差であり、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在するか否かを判定することは、さらに、決定されたビート周波数および位相シフトに基づいて実行される。
【００３１】
このように、ビート周波数および位相シフトの決定のおかげで、ロック信号および通信信号の同時受信に起因して発生する干渉の寄与は、決定可能かつ補償可能である。
【００３２】
別の態様によれば、本発明は、光送信装置によってロック信号を生成する方法であって、
前記ロック信号は、光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である、方法に関する。
前記光送信装置は、
‐前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するための搬送周波数を取得することと、
‐前記光通信ネットワークを通して伝送される通信信号に対応するベースバンド周波数範囲の下限よりも低い周波数において変調された信号を取得することと、
‐前記変調された信号をアポダイズ(apodize)することと、
‐前記アポダイズされた信号を、前記取得された搬送周波数に基づいて変調することと
を実行する。
【００３３】
このように、信号をアポダイズすることにより、ベースバンド周波数範囲内において、過渡的なロック信号によって干渉は起きないと想定され、ベースバンド周波数範囲の下限よりも低い周波数において信号を変調することにより、光受信装置によるロック信号の検出を簡素化することができる。
【００３４】
別の態様によれば、本発明は、装置であって、
前記装置は、前記装置によって受信される信号内においてロック信号の存在を判定するためのものであり、
前記装置は光通信ネットワークにおいて用いられることを意図するものであり、
前記ロック信号は、前記光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である、装置に関する。
前記装置は、
‐前記受信信号から直流成分を取得する手段か、または、前記受信信号から、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分を取得する手段と、
‐前記光通信ネットワークの光通信装置の間の通信に起因する通信信号の、受信信号内における存在を判定する手段と
を実施し、
前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、前記装置は、さらに、
‐前記直流成分に対する前記通信信号の寄与を決定する手段か、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分に対する前記通信信号の寄与を決定する手段と、
‐直流成分から、または、それぞれ、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から、前記決定された前記通信信号の寄与を減算することにより、前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定する手段と
を実施する。
【００３５】
特定の特徴によれば、前記装置は、フォトダイオードを介して信号を受信するよう構成され、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在しているか否かを判定する手段は、さらに、前記直流成分から減算する時に、前記フォトダイオードに起因する暗電流をさらに減算するよう構成される。
【００３６】
特定の特徴によれば、前記装置は、前記受信信号内に前記通信信号の存在が検出された時に、
‐各通信信号内に存在すると想定されるトーンの、前記受信信号内における位置を決定する手段と、
‐前記トーンの前記決定された位置に基づき、ビート周波数および位相シフトを決定する手段と
をさらに実施し、
前記ビート周波数は、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の搬送周波数と、前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するのに用いられる第２の搬送周波数との差であり、
前記位相シフトは、前記光通信ネットワークを通して前記通信信号を伝送するのに用いられる第１の位相と、前記光通信ネットワークを通してロック信号を伝送するのに用いられる第２の位相との差であり、
前記受信信号内に前記ロック信号が存在するか否かを判定する手段は、さらに、ロック信号が変調されると想定される周波数の２倍の周波数における成分から減算する時に、決定されたビート周波数および位相シフトに基づいて前記決定することを実行するよう構成される。
【００３７】
別の態様によれば、本発明は、ロック信号を生成する装置であって、
前記ロック信号は、光通信ネットワークの光通信装置の間で通信をセットアップすることに先立つフェーズにおいて、前記光通信ネットワークの前記光通信装置によって交換される信号である、装置に関する。
前記装置は、
‐前記光通信ネットワークを通して前記ロック信号を伝送するための搬送周波数を取得する手段と、
‐前記光通信ネットワークを通して伝送される通信信号に対応するベースバンド周波数範囲の下限よりも低い周波数において変調された信号を取得する手段と、
‐前記変調された信号をアポダイズする手段と、
‐前記アポダイズされた信号を、前記取得された搬送周波数に基づいて変調する手段と
を実施する。
【００３８】
また、本発明は、コンピュータプログラムにも関する。このコンピュータプログラムは、通信ネットワークからダウンロード可能であり、および／または、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記憶されプロセッサによって実行可能なものである。このコンピュータプログラムは、当該プログラムがプロセッサにより実行される時に、上述の方法を様々な実施形態の任意のものにおいて実施するための命令を含む。
【００３９】
また、本発明は、情報記憶媒体にも関する。この情報記憶媒体は、命令の組を含むコンピュータプログラムを記憶するものである。この命令の組は、記憶された情報がコンピュータによって読み取られプロセッサによって実行される時に、上述の方法を様々な実施形態の任意のものにおいて実施するために、プロセッサによって実行可能である。
【００４０】
装置およびコンピュータプログラムに関係する利点は、対応する方法に関連する前述した内容と同じであるので、ここでは繰り返さない。
【００４１】
本発明の特徴は、以下に示す例示的な実施形態の記載を読めばより明らかになるであろう。以下の記載は添付の図面を参照して作成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が実施され得る光通信ネットワークの構成の概略図である。
【図２】光通信ネットワークの通信装置の構成の概略図である。
【図３】光通信ネットワーク内の第２の光通信装置にロック信号を送信するために第１の光通信装置によって実行されるアルゴリズムの概略図である。
【図４】第１の実施形態による、光通信ネットワークの通信装置の受信機制御ユニットの構成の概略図である。
【図５】第１の実施形態による、光受信装置によって実行されるアルゴリズムの概略図である。
【図６】第２の実施形態による受信機制御ユニットの構成の概略図である。
【図７】第２の実施形態による、光受信装置によって実行されるアルゴリズムの概略図である。
【図８】第３の実施形態による受信機制御ユニットの構成の概略図である。
【図９】第３の実施形態による、光受信装置によって実行されるアルゴリズムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本発明が実施され得る受動光通信ネットワークの構成の概略を示す。
【００４４】
波長と周波数とは直接の逆数の関係を介して結ばれているため、これらの用語は同一の概念を参照しており、当業者はこれら２つの用語を無頓着に用いるということに留意すべきである。
【００４５】
以下の記載は、受動光通信ネットワークのコンテキストにおいて詳述されるが、光通信ネットワークのより一般的なコンテキストにおいても同様に適用可能である。
【００４６】
受動光通信ネットワーク１００は、マスタ装置１１０と、複数のスレーブ装置１４１、１４２、１４３と、スペクトルスプリッタ装置１２０とを備える。スレーブ装置１４１、１４２、１４３は、スペクトルスプリッタ装置１２０を介してマスタ装置１１０と相互接続されている。以下に述べるように、マスタ装置１１０と相互接続され得るスレーブ装置の数を増加させるために、スレーブ装置とスペクトルフィルタ装置１２０との間にパワースプリッタが配置されてもよい。受動光通信ネットワーク１００のすべての相互接続は、光ファイバを用いて実行される。
【００４７】
受動光通信ネットワーク１００のコンテキストでは、スレーブ装置１４１、１４２、１４３はＯＮＵ（光ネットワークユニット；Optical Network Units）タイプである。ＯＮＵは、典型的には、エンドユーザの家庭に配置することを意図される。
【００４８】
受動光通信ネットワーク１００のコンテキストでは、マスタ装置１１０はＯＬＴ（光回線終端装置；Optical Line Terminal）タイプである。これは、ＯＮＵが大都市型ネットワークまたはコアネットワーク（図示せず）にアクセスできるようにする。
【００４９】
スレーブ装置１４１、１４２、１４３は、パワースプリッタ装置１３２を介してスペクトルスプリッタ装置１２０に接続されてもよい。パワースプリッタ装置１３２は受動スプリッタであり、ダウンリンク方向において、入力信号を、スレーブ装置１４１、１４２、１４３に向かうリンクの数に分割された出力を持つ複数の対応する信号に分離する。パワースプリッタ装置１３２によって、ダウンリンク方向の各リンクにおいて出力される信号は、入力信号と同じ情報を含んでおり、パワースプリッタ装置１３２は信号のパワーにのみ影響を与える。
【００５０】
パワースプリッタ装置１３１、１３３を介して、他のスレーブ装置がスペクトルスプリッタ装置１２０に接続されてもよい。各パワースプリッタ装置１３１、１３２、１３３と、これらに接続された各スレーブ装置とが、ＯＬＴとともに、ＰＯＮ（受動光ネットワーク）タイプのネットワークを形成する。ＰＯＮは、スペクトルスプリッタ装置１２０によってフィルタリングされるとおり、それぞれの波長帯で動作する。これを達成するために、スペクトルスプリッタ装置１２０は、各波長帯をフィルタリングし、したがってスペクトルスプリッタ装置１２０が波長分割多重化を実行できるようにするために、ＰＯＮごとに光バンドパスフィルタの対を備える。
【００５１】
したがって、図１に示すように、スペクトルスプリッタ装置１２０は、パワースプリッタ装置１３２およびその関連するスレーブ装置１４１、１４２、１４３のＰＯＮ上の伝送専用の光バンドパスフィルタ１２１および１２２を備える。第１のフィルタ１２２（以下「アップリンクフィルタ」と呼ぶ）は、アップリンク方向（すなわち、スレーブ装置１４１、１４２、１４３からマスタ装置１１０へ）の光信号をフィルタリングする役割を果たす。第２のフィルタ１２１（以下「ダウンリンクフィルタ」と呼ぶ）は、ダウンリンク方向（すなわち、マスタ装置１１０からスレーブ装置１４１、１４２、１４３へ）の光信号をフィルタリングする役割を果たす。フィルタ１２１、１２２のそれぞれは、公称波長（中央波長とも呼ばれる）および帯域幅によって定義されるバンドパスフィルタである。フィルタ１２１、１２２のそれぞれは、スペクトル形状によって定義されてもよい。
【００５２】
考慮されるアップリンクまたはダウンリンク方向について、好ましくは、スペクトルスプリッタ装置１２０のフィルタすべてが同一の帯域幅値を持ち、好ましくは、固定のスペクトル距離だけ離間されている。しかしながら、フィルタの公称波長はアプリオリには未知である。スペクトルスプリッタ装置１２０は、好ましくは受動的であり、各フィルタの公称波長はスペクトルスプリッタ装置１２０の温度の関数として変動し得る。
【００５３】
バンドパスフィルタは、同一の制約上で設計されており、各フィルタの帯域幅値と、各フィルタ間のスペクトル距離とは、温度の変動から実質的に独立しているということに留意すべきである。
【００５４】
さらに、スレーブ装置１４１、１４２、１４３またはマスタ装置１１０のいずれかの光伝送インタフェースの所与の設定に対応する有効搬送波長は、未知である可能性がある。
【００５５】
したがって、スレーブ装置１４１、１４２、１４３は、アップリンクフィルタ１２２の公称周波数に実質的に等しい搬送波長でアップリンク方向の光信号を送信するために設定される必要がある。加えて、マスタ装置１１０は、ダウンリンクフィルタ１２１の公称周波数に実質的に等しい搬送波長でダウンリンク方向の光信号を送信するために設定される必要がある。言い換えると、各搬送周波数をロックする必要がある。
【００５６】
所与のフィルタの通過帯の波長は、その所与のフィルタの公称周波数に実質的に等しいと考えられるということに気づくことができる。
【００５７】
フィルタ１２１、１２２の公称波長は同一であってもよいということに留意すべきである。これは、ダウンリンク方向とアップリンク方向とで、同じ搬送波長を用いてもよく、異なる搬送波長を用いてもよいということを意味する。
【００５８】
第１の光通信装置（スレーブ装置１４１等）と、第２の光通信装置（マスタ装置１１０等）との間の搬送周波数をロック可能とするために、第１の光通信装置は、光通信ネットワーク１００を通してロック信号を送信する。
【００５９】
このロック信号は、第１の光通信装置によって選択される搬送周波数または搬送波長で送信される。光通信ネットワーク１００内で既にセットアップされた（たとえばマスタ装置１１０とスレーブ装置１４２との間の）通信に対して干渉を起こすことを回避するために、特別に整形されたロック信号（図３に関連して後に詳述する）を生成することが提案される。このようにすると、光通信ネットワーク１００のいかなる受信装置（たとえば第２の光通信装置）も、既にセットアップされた通信の信号からロック信号を区別することができる（図４〜９に関連して後に詳述する）。さらに、この受信装置は、この既にセットアップされた通信内で交換される信号の復号を継続することができる。
【００６０】
図２は、マスタ装置１１０の構成の概略を示す。
【００６１】
図示の構成によれば、マスタ装置１１０は、通信バス２１０によって相互接続される以下の構成要素を備える。
‐プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたはＣＰＵ（中央処理装置）２００。
‐ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０１。
‐ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２０２。
‐記憶手段に記憶された情報を読み出すように構成される装置２０３。
‐光信号の送受信のためにスペクトルスプリッタ装置１２０に接続されることを目的とする、第１の通信インタフェース２０４。
‐大都市型ネットワークまたはコアネットワークに接続されることを目的とする、第２の通信インタフェース２０５。
【００６２】
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０２からまたは他の任意の記憶手段からＲＡＭ２０１にロードされた命令を、実行することができる。マスタ装置１１０の電源が投入された後に、ＣＰＵ２００はＲＡＭ２０１から命令を読み出し、それらの命令を実行することができる。これらの命令は、ＣＰＵ２００に、図３、５、７および９に関連して後述されるアルゴリズムのステップの一部または全部を実行させる１つのコンピュータプログラムを形成する。
【００６３】
スレーブ装置１４１、１４２、１４３は、図２に概略的に示される構成に基づいて実装してもよいということに留意すべきである。この場合、第１の通信インタフェース２０４は、マスタ装置１１０との（潜在的にスペクトルスプリッタ装置１２０を介して）通信を可能とし、第２の通信インタフェース２０５は、考慮されるスレーブ装置１４１、１４２、１４３をローカルエリアネットワーク（たとえばホームネットワーク）に接続可能とする。
【００６４】
図３、５、７および９に関連して後述するアルゴリズムの任意のステップおよびすべてのステップは、プログラム可能な計算機（ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）またはマイクロコントローラ等）による命令の組またはプログラムの実行によるソフトウェアとして実装されてもよい。または、そうでなければ、機械または専用の構成要素（ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（アプリケーション専用集積回路））によるハードウェアとして実装されてもよい。
【００６５】
図３は、第２の光通信装置にロック信号を送信するために第１の光通信装置によって実行されるアルゴリズムの概略を表す。第１の光通信装置は、光送信装置とも呼ばれる。
【００６６】
図３のアルゴリズムは、第１の光通信装置が第２の光通信装置との通信をセットアップしようと試みる時に実行されることを目的とする。既に述べたように、そのような通信は、通信信号の周波数があらかじめロックされていることを必要とする。
【００６７】
特定の実施形態によれば、図３のアルゴリズムは、第１の光通信装置が第２の光通信装置からのメッセージまたは信号を応答として受信しない時に、新たな搬送または波長周波数について繰り返されることを目的とする。
【００６８】
ステップＳ３０１において、第１の光通信装置は、第１および第２の光通信装置の間の通信をセットアップ可能とするために第１の光通信装置から第２の光通信装置にロックフェーズにおいて伝送されるべき情報を取得する。
【００６９】
続くステップＳ３０２において、第１の光通信装置は、第１および第２の光通信装置の間にセットアップされるべき通信について用いられるべき搬送周波数を表す情報を取得する。
【００７０】
続くステップＳ３０３において、第１の光通信装置は、変調された信号を、ステップＳ３０１において取得した情報から取得する。特定の実施形態では、この変調は、光通信ネットワーク１００内の光通信装置間の実効的な通信のボーレートよりも低い周波数Ωの円関数により実行される。言い換えると、この周波数Ωは、通信信号を復号するのに必要な周波数の範囲に対応するベースバンドの下限よりも低い。好適な実施形態では、この周波数Ωは、このベースバンドの下限よりも有意に低い。たとえば、周波数Ωは５０ＭＨｚであり、ベースバンドの下限は１．８０ＴＨｚである。
【００７１】
続くステップＳ３０４において、第１の光通信装置は変調された信号をアポダイズする（apodize）。言い換えると、第１の光通信装置は、変調された信号における鋭利な不連続性を除去またはスムージングする。これを達成するために、第１の光通信装置はたとえばブラックマン窓フィルタリングを用いる。これに代えて、他の窓フィルタリング処理またはアポダイズ処理（ハン窓フィルタリング等）を適用してもよい。一変形例では、円関数はサイン関数であり、第１の光通信装置は０においてサイン関数を開始し、ｋπにおいてサイン関数を終了する。ただしｋは正の整数である。このようにして、第１の光通信装置は、アポダイズされた変調されたロック信号が、信号の始点および終点でスムーズにゼロに向かうことを確実にし、過渡的な高周波が信号に発生しないようにする。
【００７２】
以下、アポダイズ後のロック信号は、Ｓｌｏｃｋ（ｔ）と表す。ただしｔは時刻を表す。ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）は、アポダイズ後の信号Ｓ’’ｌｏｃｋ（ｔ）に対応し、この信号Ｓ’’ｌｏｃｋ（ｔ）は次のように表されてもよい。
Ｓ’’ｌｏｃｋ（ｔ）＝ａ０＋ａ１×ｃｏｓ（Ωｔ＋φ）
ただし、ａ０およびａ１は定数であり、ａ０≧０かつａ１≠０である。この場合には、ａ０はステップＳ３０１において取得された情報を表す。ａ０とａ１との結合(conjunction)が、そのような情報を表してもよい。
【００７３】
ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）は、たとえば、通信がセットアップされなければならないという指標と、第１の光通信装置の識別子と、第２の光通信装置の識別子とを含むメッセージを表す。また、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）は、通信がセットアップされなければならないという指標と、事前に定義されまたは別の通信チャネルを用いて交換された第１および第２の光通信装置の識別子とのみを表すものであってもよい。
【００７４】
続くステップＳ３０５において、第１の光通信装置は、光通信ネットワーク１００を通して、第２の光通信装置にロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を送信する。この信号は、ステップＳ３０２において取得された情報によって特定される搬送周波数を用いて送信される。送信される信号は、その信号の宛先である第２の光通信装置以外の光通信装置によって受信されてもよい。
【００７５】
第２の光通信装置に信号を送信するために、第１の光通信装置はサイン関数を用いてロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を変調する。この場合、結果として得られる信号は、次のように表されてもよい。
Ｓｌｏｃｋ（ｔ）×ｃｏｓ（ωｌｏｃｋｔ＋φｌｏｃｋ）
ただし、
‐ωｌｏｃｋは、ステップＳ３０２において取得された搬送周波数を表し、
‐φｌｏｃｋは、ステップＳ３０５において実行された変調において適用されたサイン関数の位相を表し、
‐φは、ステップＳ３０３において実行された変調において適用された円関数の位相を表す。
【００７６】
比較のために、搬送周波数がロックされた後に、ある光通信装置によって別の光通信装置との通信のために変調される通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）は、次のように表されてもよい。
Ｓｃｏｍ（ｔ）×ｃｏｓ（ωｃｏｍｔ＋φｃｏｍ）
ただし、
‐ωｃｏｍは、光通信装置間の通信中に通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信するために用いられる搬送周波数を表し、
‐φｃｏｍは、通信を実行するために適用されるサイン関数の位相を表す。
【００７７】
例として、周波数Ωは５０ＭＨｚに設定され、搬送波長または搬送周波数ωｌｏｃｋおよびωｃｏｍは、赤外周波数領域に対応する１．８０ＴＨｚ〜２．３０ＴＨｚの範囲内である。
【００７８】
送信された信号は、すでに別の光通信装置と通信している第２の光通信装置によって受信されてもよい。また、これは、別の光通信装置によって受信されてもよい（この別の光通信装置は、さらに別の光通信装置とすでに通信していてもよく、あるいは、すでに第１または第２の光通信装置と通信していてもよい）。
【００７９】
各光通信装置は、フォトダイオード（たとえば赤外周波数領域ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード））またはＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）ダイオードである。フォトダイオードは二次検出器（quadratic detector）であり、他の通信装置が送信し光通信ネットワークを通して伝搬する信号を受信する。フォトダイオードは、光信号を電気信号に変換する。フォトダイオードは、電流を電圧に変換するＴＩＡ（トランスインピーダンス増幅器）を備えてもよい。この場合、下記においては、フォトダイオードによって提供される電気信号の表現は電圧領域に置き換えられることになり、増幅要素によって変更可能である。
【００８０】
光通信装置が別の光通信装置とのセットアップされた通信に対応する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を受信し、ロック信号が受信されない時には、フォトダイオードによって提供される電気信号は、次のように表されてもよい。
【００８１】
【数１】
2015505648.tif 000003
【００８２】
ただし、ＩＤは暗電流（光信号が存在しない場合にフォトダイオードによって提供される電流）を表す。
【００８３】
これは、少なくとも暗電流に関連するＤＣ（直流）成分とＢＢ（ベースバンド）成分とを含む。ＢＢ成分はベースバンド（たとえば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲として定義される）に配置される。ベースバンドは、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）に起因する成分（通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の復号を実行するのに有意義であるもの）が配置されるスペクトル範囲に対応する。
【００８４】
ベースバンド信号を生成するために用いられる変調によっては、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）がＤＣ成分の一部を生成してもよい。用いられる変調は、本質的にＤＣ成分を生成してもよい。ベースバンド信号を生成するために用いられる変調によって生成されるＤＣ成分は、時間とともに変化してもよい（所与の時間フレームに渡って存在し、別の時間フレームに渡っては存在しないものであってもよい）。これは典型的には信号が考慮されるサンプルの数に依存する。
【００８５】
以下の各式では、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を生成する時に実行されるアポダイズに関連する動作は明白ではない。実際に、アポダイズは、ロック信号の遷移のみに関連する余分な周波数が存在しないことを確実にすることのみを目的とするので、これは、各式および本発明の大雑把な理解を単純化する。
【００８６】
光通信装置が、ステップＳ３０５において第１の光通信装置によって送信されたロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を受信し、通信信号が受信されない時には、フォトダイオードによって提供される電気信号は、次のように表されてもよい。
【００８７】
【数２】
2015505648.tif 000004
【００８８】
光通信装置が、別の光通信装置とセットアップされた通信に対応する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）と、ステップＳ３０５において第１の光通信装置により送信されたロック信号に対応するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）とを受信した時には、フォトダイオードによって提供される電気信号は、次のように表されてもよい。
【００８９】
【数３】
2015505648.tif 000005
【００９０】
ただし、
【００９１】
【数４】
2015505648.tif 000006
【００９２】
Ｃ＝Ｓｃｏｍ（ｔ）×Ｓｌｏｃｋ（ｔ）×ｃｏｓ｛（δω）ｔ＋δφ｝
であり、
δω＝ωｃｏｍ−ωｌｏｃｋ  かつ  δφ＝φｃｏｍ−φｌｏｃｋ
であり、
αは、さらにα＝Ａ＋Ｂ＋Ｚとして表し得る。
【００９３】
フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ａは、（存在する場合には）ＤＣ成分に対応し、フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｂは、周波数Ωの２倍の周波数における成分の少なくとも一部に対応し、フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｚは、周波数Ωにおける成分の少なくとも一部に対応する。
【００９４】
周波数δωは、以下ではビート周波数(beating frequency)として参照され、位相δφは、以下では位相シフトとして参照される。
【００９５】
たとえばＳｌｏｃｋ（ｔ）＝ａ０＋ａ１×ｃｏｓ（Ωｔ＋φ）であることを考慮すると、αは次の各寄与分に分割可能である。
【００９６】
【数５】
2015505648.tif 000007
【００９７】
フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ａは、たとえば信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）が少なくともある時間フレームに渡って一定である場合には、ＤＣ成分の一部を生成してもよい。この場合、光通信装置によってロック信号が受信された時には、暗電流ＩＤが単独で存在している場合に比べ、ＤＣ成分の増加が検出される。
【００９８】
フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｂは、周波数Ωの２倍の周波数における成分の少なくとも一部を生成する。
【００９９】
フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃは、ビート周波数δωに関連する各成分（たとえば、Ｓｌｏｃｋ（ｔ）＝ａ０＋ａ１×ｃｏｓ（Ωｔ＋φ）である時には周波数Ω±δωにおける成分）を生成する。ビート周波数δωの値によっては、これは、結果としてＤＣ成分となることもあり、および／または、周波数Ωの２倍の周波数における成分となることもあり、および／または、ＢＢ成分と重複する成分となることもある。
【０１００】
以下では、光受信装置において通信信号からロック信号を区別可能とするための、３つの実施形態を提示する。第１の実施形態は、図４および図５（フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃが弱められる（mitigate）ことを考慮してＤＣ成分が分析される）に関連して提示される。第２の実施形態は、図６および図７（フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃが弱められることを考慮して周波数Ωの２倍の周波数における成分が分析される）に関連して提示される。第３の実施形態は、図８および図９（フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃが補償されることを考慮して周波数Ωの２倍の周波数における成分が分析される）に関連して提示される。各実施形態において、結果として、信号を受信する光通信装置によるロック信号内におけるシンボル検出の誤り確率が所与のものである場合にリンクバジェット（link budget）が異なるものとなり、これによって、様々な制約のもとで光通信ネットワーク１００を配備できるようになる。実際に、リンクバジェットが高くなるほど、光通信ネットワーク１００が可能になる範囲が長くなる。所与のリンクバジェットに対して光通信ネットワーク１００の広さを増加させるためには、光受信装置における信号検出の複雑さが増加する可能性があるので（たとえばロック信号を検出するために受信信号をより長い時間積分する）、このようにして光通信装置の複雑さと光通信ネットワーク１００の広さとのトレードオフを見出すことができる。
【０１０１】
図４は、第１の実施形態による光通信ネットワーク１００の光通信装置の受信機制御ユニットの構成を概略的に示す。この光通信装置は、以下では光受信装置と呼ばれる。
【０１０２】
第１の実施形態は、既に光受信装置が通信中である間に、光受信装置によってロック信号を検出する問題を解決することを目的とする。
【０１０３】
受信機制御ユニットは、フォトダイオード４０１を備える。フォトダイオード４０１は、光信号を電気信号に変換し、この電気信号を第１のフィルタ４０２および第２のフィルタ４０４に提供する。
【０１０４】
第１のフィルタ４０２はローパスフィルタであり、フォトダイオード４０１が提供する電気信号のＤＣ成分を他の成分からフィルタリングすることを目的とする。第１のフィルタ４０２は、その後、ＤＣ成分をＤＣ分析ユニット４０３に提供する。
【０１０５】
第２のフィルタ４０４はバンドパスフィルタであり、フォトダイオード４０１が提供する電気信号のＢＢ成分をフィルタリングすることを目的とする。第２のフィルタ４０４は、一変形例ではローパスフィルタであってもよい。第２のフィルタ４０４は、その後、このフィルタリングされたＢＢ成分をＢＢ分析ユニット４０５に提供する。
【０１０６】
上述のように、フォトダイオード４０１は暗電流ＩＤを生成する。暗電流ＩＤはＤＣ成分に対応し、したがって第１のフィルタ４０１によってフィルタリングされＤＣ分析ユニット４０３に提供される。ＤＣ分析ユニット４０３は、他の光通信装置のいずれからも通信信号が受信されず、かつ他の光通信装置のいずれからもロック信号が受信されない時に、暗電流ＩＤの強度を決定することができる。これを達成するために、光受信装置は、初期化フェーズにおいて、暗電流ＩＤを決定し終えるまで、いかなる光信号の受信をもブロックしてもよい。一変形例では、暗電流ＩＤは事前に定義される値にセットされる。実際に、暗電流ＩＤはフォトダイオード４０１固有の属性であるため、そのような事前に定義される値はたとえば製造過程において光受信装置により記憶される。
【０１０７】
フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ａは、したがって、第１のフィルタ４０２によってフィルタリングされ、ＤＣ分析ユニット４０３に提供される。
【０１０８】
上述のように、フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃは、ビート周波数δωに関連する各成分を生成する。これは、結果としてＤＣ成分となる可能性があり、その場合にはこれはロック信号の存在の検出を強化する。実際に、ビート周波数δωに関連する各成分は、ロック信号および通信信号が重なる時にのみ存在する。周波数±δωにおける成分と、場合によっては周波数±(Ω±δω)における成分もまた、ＢＢ成分に重なる場合がある。
【０１０９】
ＢＢ成分の周波数スペクトルにおいて、フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃの寄与を無視できるようにするために、次式が最大化される：
【０１１０】
【数６】
2015505648.tif 000008
【０１１１】
ｃｏｓ（．）＝１である最悪のケースを考慮すると、これは、
【０１１２】
【数７】
2015505648.tif 000009
【０１１３】
（この式は、
【０１１４】
【数８】
2015505648.tif 000010
【０１１５】
によって近似可能である）に対する最小値を考慮するという結果になる。ただし、Ｓｌはロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の最大振幅を表し、Ｓｃは通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の最大振幅を表す。また、
上述の各式では大きさのオーダーのみが問題となるので、Ｓｃは通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の平均振幅を表してもよい。
【０１１６】
たとえば、通信信号を伝送するためにＭ進振幅変調（異なる振幅に対応する状態がＭ個可能、ただしＭ≦１６）を用いると、１８ｄＢより大きいＳｃ／Ｓｌの比率は、受信した通信信号の変調状態に関する意思決定過程を摂動させないことを可能にする。実際に、振幅変調では、等距離のパワーレベルが変調状態を表し、意思決定閾値は２つの連続するパワーレベルの間に等距離に定義される。そのようなロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の最大振幅と通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の最大振幅との比率により、フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃに対応する各成分がベースバンド内に位置する時には、そのような成分の通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）に対する影響は限定される。したがって、比率Ｓｃ／Ｓｌが１８ｄＢより大きいということを考慮すると、これは約３６ｄＢのＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio；光信号対雑音比）Ｓｃ２／Ｓｌ２につながり、これは、光通信において一般に用いられるフォトダイオードの感度３５〜４０ｄＢにマッチする。
【０１１７】
光受信装置が複数のロック信号を同時に受信する場合には、同時のロック信号の数とともにＤＣ成分に対する寄与が線形に増加する。これは衝突を生成し、ロック信号を復号不可能にするが、依然として、そのようなロック信号が受信されたという指標を提供する。加えて、比率
【０１１８】
【数９】
2015505648.tif 000011
【０１１９】
は、依然として、光通信において一般に用いられるフォトダイオードの感度にマッチする。ただし、Ｓｌｊは第ｊ番目のロック信号の最大振幅を表す。
【０１２０】
ＤＣ分析ユニット４０３は、受信信号内のＤＣ成分を分析することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。ＤＣ成分に対するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の寄与は、フォトダイオード４０１が提供する電気信号内において観測されるＤＣ成分から、暗電流ＩＤと、存在する場合にはＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与とを減算したものである。
【０１２１】
ロック信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が受信されていない時には、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与は測定によって決定される。これはたとえば、光通信ネットワーク１００が、通信は任意の時点で許容されるがロック信号の送信は事前に定義されたタイムスロットにおいてのみ許容されるようなものである時に、達成可能である。ＤＣ分析ユニット４０３は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与のそのような測定値を、リンク４１３を介してスペクトル分析ユニット４０７に提供してもよい。
【０１２２】
一変形例では、ＤＣ分析ユニット４０３は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、リンク４１４を介してスペクトル分析ユニット４０７から受信する。
【０１２３】
スペクトル分析ユニット４０７は、第２のフィルタ４０４から受信した信号のサンプルと同様に、ベースバンド信号を生成するために使用中の変調方式の指標を、ＢＢ分析ユニット４０５からリンク４１０を介して受信する。
【０１２４】
スペクトル分析ユニット４０７は、使用中の変調方式を知ると、信号Ｓｃｏｍ（ｔ）にマッチするスペクトルパターンを決定することができる。スペクトル分析ユニット４０７は、このパターンを知り、かつこのサンプルを用いて、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を決定するために、外挿を実行する。
【０１２５】
スペクトル分析ユニット４０７は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の外挿された寄与を記憶してもよい。記憶した寄与は、別のＤＣ分析のために後に再利用することができ、したがってこれは、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）のスペクトル分析を繰り返すことを回避する。しかしながら、スペクトル分析ユニット４０７は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与をより精密にするために、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）のスペクトル分析を再び繰り返してもよい。
【０１２６】
好適な実施形態では、スペクトル分析ユニット４０７は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子と関連付けて記憶する。関連付けは、後の、受信信号内におけるロック信号の存在の決定のために記憶される。ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の、記憶された寄与は、スペクトル分析によって外挿されるか、または、リンク４１３を介してＤＣ分析ユニット４０３から受信される。通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子は、リンク４１０を介してＢＢ分析ユニット４０５から受信される。ＢＢ分析ユニット４０５は、そのような識別子が規定されているメッセージを通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が含んでいるということを考慮し、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を復号することによってこの識別子を取得する。フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃの寄与は、上述のように比率Ｓｃ／Ｓｌの適切な定義によって弱められるので、ＢＢ分析ユニット４０５は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在にも関わらず、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を復号することができるということに留意すべきである。
【０１２７】
ロック信号の検出は、所与の期間にわたって実行される。ＤＣ分析ユニット４０３、ＢＢ分析ユニット４０５およびスペクトル分析ユニット４０７は、この所与の期間と同期されることが好ましい。これにより、各ユニットは、互いに整合した情報を提供することができる。また、これにより、スペクトル分析ユニット４０７は、その所与の期間にわたるＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を重み付けすることができる。実際に、その所与の期間にわたって、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与は変動する可能性がある。第１のフィルタ４０２はその所与の期間にわたる積分器として作用するので、スペクトル分析ユニット４０７は、ＤＣ分析ユニット４０３が実行したＤＣ成分の測定値と整合する情報をリンク４１４を介してＤＣ分析ユニット４０３に提供するために、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を重み付けする。
【０１２８】
ＤＣ分析ユニット４０３は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間のロックプロトコルの処理を担当するロック信号処理ユニット４０６に、リンク４１２を介してロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を提供する。ＢＢ分析ユニット４０５は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間で交換されるデータの処理を担当する光受信装置の別の段（図４には示さず）に、リンク４１１を介して通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を提供する。
【０１２９】
通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の典型的な送信光出力が約０ｄＢｍであることを考慮すると、弱めるための３６ｄＢの光通信対雑音ロック比率（Optical communication-to-Noise Locking Ratio）は、約マイナス３６ｄＢｍの送信光出力につながる。赤外フォトダイオードの感度は、たとえば１０−９に等しい誤り確率に対するＰＩＮ赤外フォトダイオードについては約マイナス５３ｄＢｍであるので、これは、約１７ｄＢｍの光パワーバジェットを可能にし、これによって、既に通信がセットアップされている可能性のある光通信ネットワークにおいて、そのような既にセットアップされた通信を妨害することなく、新たな通信をセットアップするための周波数ロックまたは波長ロックを実行できるようになる。この光パワーバジェットは、単一のシンボル期間にわたる積分を考慮することにより取得される。より低い光パワーバジェットが使用される時には、より長い期間にわたる積分が要求されることになる。ＡＰＤ赤外フォトダイオードを考慮すると、感度は５３ｄＢｍではなく約６０ｄＢｍまたは約７０ｄＢｍであり、これらはそれぞれ約２４ｄＢｍまたは約３４ｄＢｍの増加した光パワーバジェットにつながる。しかしながら、ＡＰＤ赤外フォトダイオードはＰＩＮ赤外フォトダイオードよりも高価であるということに留意すべきである。
【０１３０】
３６ｄＢの、弱めるための光通信対雑音ロック比率を考慮し、かつ、ＤＣ成分の分析はデジタルに実行されるということを考慮すると、ロック信号に起因するＤＣ成分から通信信号に起因する潜在的なＤＣ成分を区別するためには、関連するアナログ・デジタル変換器は、追加の６ビットを取り扱う(play with)必要がある。この側面は、図６および図７に関連して以下に提示される第２の実施形態によって改善される。
【０１３１】
図５は、第１の実施形態によって、光受信装置によって実行されるアルゴリズムを概略的に示す。光受信装置は、光通信ネットワーク１００を介して伝送される光信号を受信するためのフォトダイオードを備える。
【０１３２】
ステップＳ５０１において、光受信装置は暗電流ＩＤを決定する。ステップＳ５０１において、光受信装置によって受信される信号はない。暗電流ＩＤは、上述のように、フォトダイオードによって提供される電気信号のＤＣ成分を測定することによって、または、事前に定義される値を用いることによって、決定される。
【０１３３】
続くステップＳ５０２において、光受信装置は光信号の受信を開始し、光信号はフォトダイオードによって電気信号に変換される。
【０１３４】
続くステップＳ５０３において、光受信装置は電気信号のＤＣ成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は電気信号のＤＣ成分を取得する。
【０１３５】
続くステップＳ５０４において、光受信装置は電気信号のＢＢ成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は、電気信号のＢＢ成分を（もし存在する場合には）取得する。
【０１３６】
続くステップＳ５０５において、光受信装置は、フィルタリングされたＢＢ成分を分析することにより、受信信号が通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を含むか否かをチェックする。受信信号中に通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が存在する場合にはステップＳ５０７が実行され、そうでなければステップＳ５０６が実行される。
【０１３７】
ステップＳ５０６において、光受信装置は、ステップＳ５０３で取得したＤＣ成分からステップＳ５０１で決定した暗電流ＩＤを減算することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在を判定する。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ５０２が繰り返される。
【０１３８】
ステップＳ５０７において、光受信装置は、ステップＳ５０４でフィルタリングされたＢＢ成分から通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を決定する。
【０１３９】
ステップＳ５０８において、光受信装置は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を（存在する場合には）決定する。この寄与は、上述のように、スペクトル分析によって決定されるか、または、光通信ネットワーク１００を通してロック信号が伝送されない期間におけるＤＣ成分分析によって決定される。
【０１４０】
続くステップＳ５０９において、光受信装置は、ステップＳ５０３で取得したＤＣ成分から、ステップＳ５０１で決定された暗電流ＩＤと、ステップＳ５０８で取得されたＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与とを減算することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在を判定する。フォトダイオードが提供する電気信号の部分ＣがＤＣ成分に寄与している場合には、ロック信号および通信信号が存在している時にのみビート周波数に関連する成分が存在するということが理解される。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ５０２が繰り返される。
【０１４１】
図６は、第２の実施形態による、光通信ネットワーク１００の光通信装置の受信機制御ユニットの構成を概略的に示す。光通信装置は、以下では光受信装置として参照される。
【０１４２】
第２の実施形態は、第１の実施形態に対する代替例であり、光受信装置が既に通信中である場合に、光受信装置によってロック信号を検出するという問題を解決するためのものである。
【０１４３】
この第２の実施形態は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）に起因するＤＣ成分がヌルである状況か、または、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）に起因するＤＣ成分が雑音と混合されている状況を例示する。
【０１４４】
受信機制御ユニットは、上述のフォトダイオード４０１を備える。フォトダイオード４０１は、光信号を電気信号に変換し、この電気信号を上述の第２のフィルタ４０４および第３のフィルタ５０１に提供する。第１の実施形態のように、第２のフィルタ４０４はＢＢ分析ユニット４０５に接続される。
【０１４５】
第３のフィルタ５０１はバンドパスフィルタであり、周波数Ｑの２倍の周波数をフィルタリングする。たとえば、第３のフィルタは、１００ＭＨｚに等しい公称周波数と、２５ＭＨｚの通過帯域とを有する。第３のフィルタ５０１は、帯域外分析ユニット５０２に、周波数Ωの２倍の周波数における成分を提供する。
【０１４６】
したがって、フォトダイオード４０１が提供する電気信号の部分Ｂは、第３のフィルタ５０１によってフィルタリングされ、帯域外分析ユニット５０２に提供される。
【０１４７】
上述のように、フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃは、ビート周波数δωに関連する各成分を生成する。この結果として、周波数Ωの２倍の周波数における成分、および／または、ＢＢ成分と重なる成分が得られる可能性がある。
【０１４８】
ベースバンド信号を生成するのに用いる変調方式によっては、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）もまた、周波数Ωの２倍の周波数における成分の一部を生成する場合がある。
【０１４９】
帯域外分析ユニット５０２は、受信信号内において周波数Ωの２倍の周波数における成分を分析することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。周波数Ωの２倍の周波数における成分に対するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の寄与は、フォトダイオード４０１が提供する電気信号内において周波数Ωの２倍の周波数において観測される成分から、（存在する場合には）通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与と、（存在する場合には）ビート周波数δωに関連する信号の寄与とを減算することによって提供される成分である。
【０１５０】
したがって、周波数Ωの２倍の周波数における成分が、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与（存在する場合）のみに対応するか否かをチェックすることにより、帯域外分析ユニット５０２はロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）が存在しているか否かを判定することが可能となる。実際に、ビート周波数δωに関連する信号が、周波数Ωの２倍の周波数における成分に寄与している場合には、これはロック信号が存在しているということを意味する。
【０１５１】
周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与は、ロック信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が受信されない時の測定により決定される。これはたとえば、光通信ネットワーク１００が、通信は任意の時点で許容されるがロック信号の送信は事前に定義されたタイムスロットにおいてのみ許容されるようなものである時に、達成可能である。帯域外分析ユニット５０２は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対するそのような通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与の測定値を、リンク５１３を介してスペクトル分析ユニット５０４に提供してもよい。
【０１５２】
一変形例では、帯域外分析ユニット５０２は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、リンク５１４を介してスペクトル分析ユニット５０４から受信する。
【０１５３】
スペクトル分析ユニット５０４は、第２のフィルタ４０４から受信した信号のサンプルと同様に、ベースバンド信号を生成するために使用中の変調方式の指標を、ＢＢ分析ユニット４０５からリンク５１０を介して受信する。スペクトル分析ユニット５０４は、使用中の変調方式を知ると、信号Ｓｃｏｍ（ｔ）にマッチするスペクトルパターンを決定することができる。スペクトル分析ユニット５０４は、このパターンを知り、かつこのサンプルを用いて、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を決定するために、外挿を実行する。外挿をより精密にするために、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を用いてもよい。この場合、図４に関連して既に述べたように、受信機制御ユニットは、第１のフィルタ４０２およびＤＣ分析ユニット４０３を備え、ＤＣ分析ユニット４０３は、ＤＣ成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与の測定値をスペクトル分析ユニット５０４に提供する。
【０１５４】
スペクトル分析ユニット５０４は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の外挿された寄与を、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子と関連付けて記憶してもよい。関連付けは、後の、受信信号内におけるロック信号の存在の決定のために記憶される。したがってこれは、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）のスペクトル分析を繰り返すことを回避する。しかしながら、スペクトル分析ユニット５０４は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与をより精密にするために、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）のスペクトル分析を再び繰り返してもよい。
【０１５５】
好適な実施形態では、スペクトル分析ユニット５０４は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、その通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子と関連付けて記憶する。周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の、記憶された寄与は、スペクトル分析によって外挿されるか、または、リンク５１３を介して帯域外分析ユニット５０２から受信される。通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子は、リンク５１０を介してＢＢ分析ユニット４０５から受信される。ＢＢ分析ユニット４０５は、そのような識別子が規定されているメッセージを通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が含んでいるということを考慮し、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を復号することによってこの識別子を取得する。フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃの寄与は弱められるので、ＢＢ分析ユニット４０５は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在にも関わらず、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を復号することができるということに留意すべきである。
【０１５６】
周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与は、最大で次のように評価される：
【０１５７】
【数１０】
2015505648.tif 000012
【０１５８】
ただし、Ｓｃ’は通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）のスペクトルパワーの測定値（たとえばスペクトルパワー密度の平均値）であり、ΔＢｆは第３の通過帯域フィルタ５０１の幅を表し、Ｂｂは、第２の通過帯域フィルタ４０４の、０と上限カットオフ周波数との間の幅を表す。
【０１５９】
周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する、ビート周波数δωに関連する信号の寄与は、最大で次のように近似される：
【０１６０】
【数１１】
2015505648.tif 000013
【０１６１】
通信信号に対するＳｃ’と同様に、Ｓｌ’は通信信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）のスペクトルパワーの測定値を表す。
【０１６２】
上式から、項ΔＢｆ／Ｂｂが減衰要因をもたらし、これがロック信号を検出するためのＯＳＮＲを増加させるということがわかる。実際に、第３の通過帯域フィルタ５０１の幅は、ベースバンドの上限の値に比べて低い。
【０１６３】
第１の実施形態に関連して上述したように、ロック信号および通信信号を伝送するために振幅変調を用いると、１８ｄＢより大きいＳｃ／Ｓｌの比率は、受信した通信信号の変調状態に関する意思決定過程を摂動させないことを可能にする。そのようなロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の最大振幅と通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の最大振幅との比率により、フォトダイオードによって提供される電気信号の部分Ｃに対応する各成分がベースバンド内に位置する時には、そのような成分の通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）に対する影響は限定される。上述の、３６ｄＢの、弱めるための光通信対雑音ロック比率を考慮すると、分析の複雑度は高くなるが、ロック信号を検出するための帯域外分析の能力は第１の実施形態を考慮して得られる能力よりも良くなる。たとえば、帯域外分析がデジタルで実行される場合には、ロック信号に起因するＤＣ成分から通信信号に起因する潜在的なＤＣ成分を区別するためには、関連するアナログ・デジタル変換器は、１つの追加ビットか、最悪の場合には２つの追加ビットを取り扱う(play with)必要がある。
【０１６４】
帯域外分析ユニット５０２は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間のロックプロトコルの処理を担当するロック信号処理ユニット５０３に、リンク５１２を介してロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を提供する。ＢＢ分析ユニット４０５は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間で交換されるデータの処理を担当する光受信装置の別の段（図６には示さず）に、リンク５１１を介して通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を提供する。
【０１６５】
図７は、第２の実施形態によって、光受信装置によって実行されるアルゴリズムを概略的に示す。光受信装置は、光通信ネットワーク１００を介して伝送される光信号を受信するためのフォトダイオードを備える。
【０１６６】
ステップＳ７０１において、光受信装置は光信号の受信を開始し、光信号はフォトダイオードによって電気信号に変換される。
【０１６７】
続くステップＳ７０２において、光受信装置は電気信号の、周波数Ωの２倍の周波数における成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は電気信号の、周波数Ωの２倍の周波数における成分を取得する。
【０１６８】
続くステップＳ７０３において、光受信装置は電気信号のＢＢ成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は、電気信号のＢＢ成分を（存在する場合には）取得する。
【０１６９】
続くステップＳ７０４において、光受信装置は、フィルタリングされたＢＢ成分を分析することにより、受信信号が通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を含むか否かをチェックする。受信信号中に通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が存在する場合にはステップＳ７０６が実行され、そうでなければステップＳ７０５が実行される。
【０１７０】
ステップＳ７０５において、光受信装置は、ステップＳ７０２でフィルタリングした周波数Ωの２倍の周波数における成分から、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ７０１が繰り返される。
【０１７１】
ステップＳ７０６において、光受信装置は、ステップＳ５０４でフィルタリングされたＢＢ成分から通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を決定する。
【０１７２】
ステップＳ７０７において、光受信装置は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を（存在する場合には）決定する。この寄与は、上述のように、スペクトル分析によって決定されるか、または、光通信ネットワーク１００を通してロック信号が伝送されない期間における周波数Ωの２倍の周波数における成分の分析によって決定される。
【０１７３】
続くステップＳ７０８において、光受信装置は、ステップＳ７０２でフィルタリングした周波数Ωの２倍の周波数における成分から、ステップＳ７０７で取得された周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を減算することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在を判定する。フォトダイオードが提供する電気信号の部分Ｃが、周波数Ωの２倍の周波数における成分に寄与している場合には、ロック信号および通信信号が存在している時にのみビート周波数に関連する成分が存在するということが理解される。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ７０１が繰り返される。
【０１７４】
図８は、第３の実施形態による、光通信ネットワーク１００の光通信装置の受信機制御ユニットの構成を概略的に示す。光通信装置は、以下では光受信装置として参照される。
【０１７５】
第３の実施形態は、第２の実施形態を改善したものであり、光受信装置が既に通信中である場合に、光受信装置によってロック信号を検出するという問題を解決するためのものである。第３の実施形態は、さらにロック信号の決定を可能にする。
【０１７６】
この第３の実施形態は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）に起因するＤＣ成分がヌルである状況か、または、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）に起因するＤＣ成分が雑音と混合されている状況を例示する。
【０１７７】
受信機制御ユニットは、上述のフォトダイオード４０１を備える。フォトダイオード４０１は、光信号を電気信号に変換し、この電気信号を上述の第２のフィルタ４０４および上述の第３のフィルタ５０１に提供する。第２の実施形態のように、第２のフィルタ４０４はＢＢ分析ユニット４０５に接続され、第３のフィルタ５０１は帯域外分析ユニット５０２に接続される。
【０１７８】
上述のように、フォトダイオード４０１によって提供される電気信号の部分Ｃは、ビート周波数δωに関連する各成分を生成する。この結果として、周波数Ωの２倍の周波数における成分、および／または、ＢＢ成分と重なる成分が得られる可能性がある。
【０１７９】
帯域外分析ユニット５０２は、受信信号内において周波数Ωの２倍の周波数における成分を分析することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。周波数Ωの２倍の周波数における成分に対するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の寄与は、フォトダイオード４０１が提供する電気信号内において周波数Ωの２倍の周波数において観測される成分から、（存在する場合には）通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与と、（存在する場合には）ビート周波数δωに関連する信号の寄与とを減算したものである。
【０１８０】
図６に関連して上述したように、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与は、ロック信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が受信されない時の測定により決定される。帯域外分析ユニット５０２は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与のそのような測定値を、リンク５１３を介してスペクトル分析ユニット５０４に提供してもよい。一変形例において、帯域外分析ユニット５０２は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、リンク５１４を介してスペクトル分析ユニット５０４から受信する。好適な実施形態では、スペクトル分析ユニット５０４は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を、その通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置の識別子と関連付けて記憶する。
【０１８１】
ビート周波数δωに関連する信号の寄与は、δωおよび／またはΩ±δωおよびφ±δφの値を知ることによって決定されてもよい。これを達成するために、受信機制御ユニットはトーン分析ユニット６０１を備える。トーン分析ユニット６０１は、ＢＢ分析ユニット４０５から、リンク６１０を介して、第２のフィルタ４０４から受信された信号のサンプルを受信する。トーン分析ユニット６０１は、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）内に存在するトーン（すなわち、その通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を送信した光通信装置によって通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）内に挿入されたもの）を少なくとも１つ検索することを試みる。ビート周波数δωおよび位相シフトδφの効果は、これらのトーンがスペクトル内でシフトの影響を受けるということである。これらのトーンが存在すると期待される各周波数と、これらのトーンが実際に存在する各周波数との比較により、ビート周波数δωを決定することができる。受信信号内の各トーンのスペクトル内の位置を決定するために、トーン分析ユニット６０１はたとえばＦＦＴ（高速フーリエ変換）を適用する。受信信号内の各トーンのスペクトル内の位置の決定を更新するために、トーン分析ユニット６０１はＦＦＴを（たとえば定期的に）再び適用する。一変形例では、トーン分析ユニット６０１は、事前に定義される時間窓にわたるスライディングＦＦＴを適用し、これによって計算時間周期の短縮が可能になる。スペクトル内の各トーン（各ＦＦＴ成分内の特異要素（singular element）に対応するもの）の存在は、ＦＦＴ成分の係数（modulus）を計算することによって判定することができる。受信信号内において各トーンが存在する周波数を特定することにより、ビート周波数δωを導き出すことができる。これらの特異要素を形成するＦＦＴ成分の虚部および実部の逆タンジェント（arctan）を計算することにより、位相シフトδφを決定することができる。ＦＦＴを実行するのに用いられる受信信号内のサンプルの数は、計算時間周期とビート周波数δωおよび位相シフトδφの推定精度との間のトレードオフを見出すために調整されてもよい。別の例として、アナログ領域において、受信信号内の各トーンのスペクトル内の位置が、チューナブルフィルタを用いて受信信号内に共振を検出することにより決定されてもよい。
【０１８２】
したがって、トーン分析ユニット６０１は、次式を用いて通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を決定可能である。
【０１８３】
【数１２】
2015505648.tif 000014
【０１８４】
ただし、Ｓｒｘ（ｔ）は、第２のフィルタ４０４によって実行されるフィルタリング後の受信信号を表す。
【０１８５】
さらに、トーン分析ユニット６０１は、ビート周波数δωおよび位相シフトδφを、リンク６１２を介して帯域外分析ユニット５０２に提供する。したがって、帯域外分析ユニット５０２は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を、周波数Ωの２倍の周波数において観測される成分から、および、ビート周波数δωおよび位相シフトδφから、決定可能である。
【０１８６】
その後、帯域外分析ユニット５０２は、ＤＣ成分に対するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の寄与を追加で取得することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を完全に決定することができる。この場合、受信機制御ユニットはＤＣ分析ユニット４０３を備え、ＤＣ分析ユニット４０３は、ＤＣ成分に対するロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の寄与を帯域外分析ユニット５０２に提供する。
【０１８７】
一変形例では、繰り返し処理は、収束するまで実行されるか、または、繰り返しの数が事前に定義される数に達するまで実行される。このような繰り返し処理において、帯域外分析ユニット５０２は、リンク６１２を介してトーン分析ユニット６０１によって提供されるビート周波数δωおよび位相シフトδφに基づき、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の第１の推定値を、リンク６１３を介して提供する。トーン分析ユニット６０１は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の推定値に基づき、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の推定値を決定し、この通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の推定値を、リンク６１２を介して帯域外分析ユニット５０２に提供する。その後、帯域外分析ユニット５０２は、トーン分析ユニット６０１に、リンク６１３を介して、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の推定値に基づくロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の別の推定値を提供し、以下同様にして収束するまで続けられる。
【０１８８】
帯域外分析ユニット５０２は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間のロックプロトコルの処理を担当するロック信号処理ユニット５０３に、リンク５１２を介してロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を提供する。トーン分析ユニット６０１は、光通信ネットワーク１００の光通信装置間で交換されるデータの処理を担当する光受信装置の別の段（図８には示さず）に、リンク６１１を介して通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を提供する。
【０１８９】
この第３の実施形態によれば、光通信対雑音ロック比率に関わらず、ＢＢ内における潜在的なビート項を検索し補償することが可能なので、ロック信号の送信出力に関する制限はなく、同時に通信信号が存在する場合でもロック動作を行うための光パワーバジェットに関する制限はない。
【０１９０】
さらに、ロック信号を検出する能力を取り扱うと、これは周波数Ωの２倍の周波数における同じフィルタリングに基づくので、第２の実施形態において得られる能力と同程度に高い。
【０１９１】
図９は、第３の実施形態によって、光受信装置によって実行されるアルゴリズムを概略的に示す。光受信装置は、光通信ネットワーク１００を介して伝送される光信号を受信するためのフォトダイオードを備える。
【０１９２】
ステップＳ９０１において、光受信装置は光信号の受信を開始し、光信号はフォトダイオードによって電気信号に変換される。
【０１９３】
続くステップＳ９０２において、光受信装置は電気信号の、周波数Ωの２倍の周波数における成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は電気信号の、周波数Ωの２倍の周波数における成分を取得する。
【０１９４】
続くステップＳ９０３において、光受信装置は電気信号のＢＢ成分をフィルタリングする。言い換えると、光受信装置は、電気信号のＢＢ成分を（存在する場合には）取得する。
【０１９５】
続くステップＳ９０４において、光受信装置は、フィルタリングされたＢＢ成分を分析することにより、受信信号が通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を含むか否かをチェックする。受信信号中に通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）が存在する場合にはステップＳ９０６が実行され、そうでなければステップＳ９０５が実行される。
【０１９６】
ステップＳ９０５において、光受信装置は、ステップＳ９０２でフィルタリングした周波数Ωの２倍の周波数における成分から、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ９０１が繰り返される。
【０１９７】
ステップＳ９０６において、光受信装置は、ステップＳ５０４でフィルタリングされたＢＢ成分から、ビート周波数δωおよび位相シフトδφを決定する。ビート周波数δωおよび位相シフトδφは、図８に関連して上述したように、受信信号内のトーンを検索することによって決定される。
【０１９８】
ステップＳ９０７において、光受信装置は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与を（存在する場合には）決定する。この寄与は、上述のように、スペクトル分析によって決定されるか、または、光通信ネットワーク１００を通してロック信号が伝送されない期間における周波数Ωの２倍の周波数における成分の分析によって決定される。
【０１９９】
続くステップＳ９０８において、光受信装置は、図８に関連して上述したように、ステップＳ９０２でフィルタリングした周波数Ωの２倍の周波数における成分から、ステップＳ９０７で取得された周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与と、ビート周波数δωに関連する信号に関連する寄与とを減算することにより、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。言い換えると、光受信装置は、周波数Ωの２倍の周波数における成分に対する通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）の寄与と、ビート周波数δωおよび位相シフトδφとに基づき、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）を決定する。一変形例では、光受信装置は、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）の存在のみを判定する。
【０２００】
続くステップＳ９０９において、光受信装置は、図８に関連して上述したように、ロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）と、ビート周波数δωおよび位相シフトδφとに基づき、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）を決定する。図８に関連して上述したように、通信信号Ｓｃｏｍ（ｔ）およびロック信号Ｓｌｏｃｋ（ｔ）は、繰り返し処理により精度が高められてもよい。その後、光受信装置が光信号を受信した時にステップＳ９０１が繰り返される。
【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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【国際調査報告】
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