(57)【要約】【課題】本発明の実施例は、パイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機を提供する。【解決手段】該処理方法は、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算するステップと、該相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップとを含む。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。【選択図】図８
2017195598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット周波数オフセットの処理装置であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、
前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置。
【請求項２】
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相に対して１次フィッティングを行うフィッティング手段と、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きを計算する傾き計算手段と、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定する周波数オフセット決定手段と、を含む、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記周波数オフセット決定手段は、以下の式を用いて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定し、
ｋ＝２π＊Δｆ＊Ｔ
ｋは前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きであり、Δｆは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第１位相と第２位相との差がπよりも大きい場合、前記第２位相に２πを加算して調整後の第２位相を取得する位相調整手段、をさらに含み、
前記フィッティング手段は、調整後の位相に基づいて１次フィッティングを行う、請求項２に記載の処理装置。
【請求項５】
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が２π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項６】
前記周波数オフセット推定手段は、以下の式を用いて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定し、
Ｐｈａｓｅ＝２π＊Δｆ＊Ｌ＊Ｔ
Ｐｈａｓｅは前記相関長さに対応する位相であり、Δｆは前記パイロット周波数オフセットであり、Ｌは前記相関長さであり、Ｔはサンプリング周期である、請求項５に記載の処理装置。
【請求項７】
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記周波数オフセット推定手段は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定し、
前記処理装置は、
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を決定する間隔決定手段、をさらに含む、請求項１に記載の処理装置。
【請求項８】
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う周波数シフト手段と、をさらに含み、
前記関数計算手段は、フィルタリング及び周波数シフト処理後の信号、並びに前記相関長さを用いて前記チャネルの相関関数を計算する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項９】
パイロット周波数オフセットの処理方法であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、
前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の処理装置を含む受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信技術の分野に関し、特にパイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重通信システムでは、各サブキャリアのデータは幾つかの互いに独立した光キャリアで変調されている。理想的な条件では、各レーザの波長が安定し、各サブキャリアのチャネル間隔が一定である。しかし、実際のシステムでは、レーザの波長が駆動電流の変化、温度の変動及び共振空胴のエージング等の要素の影響を受けるため、出力されたキャリア波長は一定の範囲内でドリフトする。
【０００３】
このような波長の不規則な変化は、波長分割多重通信システムに以下のような大きな影響を及ぼす。
【０００４】
（１）各サブキャリアのチャネル間では隣接チャネルのクロストークが発生する。
【０００５】
（２）エッジチャネルの信号では深刻な歪みが発生する。
【０００６】
従来は、有効なチャネル間隔の監視方法は、レーザの波長ドリフトを解決するための重要な手段である。監視を行った上で、チャネル間隔のロックを実現するように、各レーザの波長に対してフィードバック調整を行い、波長の大幅な変化を回避してもよい。各サブチャネルの間隔を安定化することで、隣接チャネルのクロストークを回避できると共に、スペクトルリソースを効果的に利用でき、スペクトル利用率を増加できる。
【０００７】
上述したように、チャネル間隔の監視は、波長分割多重通信システムをさらに最適化できる有効な手段の１つである。実際のチャネル間隔の監視では、余分のハードウェアのオーバーヘッドを導入することが望ましくないため、受信機でのデジタル信号処理に基づくチャネル間隔の監視スキームが重要視されている。
【０００８】
なお、背景技術に関する上記の説明は、単なる本発明の技術案をより明確、完全に説明するためのものであり、当業者を理解させるために説明するものであり。これら技術案が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の技術であると解釈してはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の発明者の発見によると、従来のパイロットに基づくチャネル間隔の監視スキームでは、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを推定できれば、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を算出できる。しかし、従来のパイロット周波数オフセットの推定方法には、推定の精度が高くないという問題点がある。
【００１０】
本発明の実施例は、受信機側でパイロット信号に対してデジタル信号処理を行うことで、パイロット周波数オフセットを推定でき、各チャネル間隔を判断できるパイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施例の第１態様では、パイロット周波数オフセットの処理装置であって、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の実施例の第２態様では、パイロット周波数オフセットの処理方法であって、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法を提供する。
【００１３】
本発明の実施例の第３態様では、上記のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む受信機を提供する。
【００１４】
本発明の実施例の有益な効果としては、相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
【００１５】
下記の説明及び図面に示すように、本発明の特定の実施形態が詳細に開示され、本発明の原理を採用できる方式が示される。なお、本発明の実施形態の範囲はこれらに限定されない。本発明の実施形態は、添付される特許請求の範囲の要旨及び項目の範囲内において、変更されたもの、修正されたもの及び均等的なものを含む。
【００１６】
１つの実施形態に記載された特徴及び／又は示された特徴は、同一又は類似の方式で１つ又はさらに多くの他の実施形態で用いられてもよいし、他の実施形態における特徴と組み合わせてもよいし、他の実施形態における特徴に代わってもよい。
【００１７】
なお、本文では、用語「包括／含む」は、特徴、部材、ステップ又はコンポーネントが存在することを指し、一つ又は複数の他の特徴、部材、ステップ又はコンポーネントの存在又は付加を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
含まれる図面は、本発明の実施例をさらに理解するために用いられ、明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示するために用いられ、文言の記載と共に本発明の原理を説明する。なお、以下に説明される図面は、単なる本発明の一部の実施例であり、当業者にとっては、これらの図面に基づいて他の図面を容易に想到できる。
【図１】パイロットに基づくチャネル間隔の検出を示す図である。
【図２】本発明の実施例１のパイロット周波数オフセットの処理装置を示す図である。
【図３】本発明の実施例１のパイロット周波数オフセットの処理装置を示すもう１つの図である。
【図４】本発明の実施例１の受信側信号のスペクトル及びフィルタ応答を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の周波数オフセット推定部を示す図である。
【図６】本発明の実施例１の複数の位相を示す図である。
【図７】本発明の実施例１のパイロット周波数オフセットの推定を示す図である。
【図８】本発明の実施例２のパイロット周波数オフセットの処理方法を示す図である。
【図９】本発明の実施例２のパイロット周波数オフセットの処理方法を示すもう１つの図である。
【図１０】本発明の実施例３の波長分割多重通信システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施例３の受信機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の上記及びその他の特徴は、図面及び下記の説明により理解できるものである。明細書及び図面では、本発明の特定の実施形態、即ち本発明の原則に従う一部の実施形態を表すものを公開している。なお、本発明は説明される実施形態に限定されず、本発明は、特許請求の範囲内の全ての修正、変更されたもの、及び均等なものを含む。
【００２０】
図１はパイロットに基づくチャネル間隔の検出を示す図である。図１に示すように、影部は光受信機のフィルタの応答を示している。図１から分かるように、受信機の帯域幅内では、復調が必要な中間チャネルの情報に加えて、同時に受信された左右部分の隣接チャネル（隣チャネルとも称される）の情報も含まれ、スペクトルで反映すると、図１における太線で示す範囲で表される。
【００２１】
この範囲内では、隣接チャネルのスペクトルが不完全であるため、２つのチャネル間の間隔を直接判断できない。本発明では、パイロット周波数の変化はチャネル間隔の変化を反映できる。このため、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定することで、チャネル間の間隔を取得できる。
【００２２】
送信側でロードされたパイロット周波数がｆｐであると仮定すると、受信側の信号処理を行った後に、中間チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ１及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ２を推定でき、この２つのパイロット周波数オフセットと隣接する２つのチャネルの間隔（Ｓｐａｃｉｎｇ）との関係は式１で表されてもよい。
【００２３】
Ｓｐａｃｉｎｇ＝｜ｆＥｓｔ２−ｆＥｓｔ１｜＋２＊ｆｐ        式１
式１から分かるように、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを推定できれば、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を算出できる。中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを正確に推定するために、受信側信号に対してデジタル信号処理を行ってもよい。
【００２４】
以下は、本発明を詳細に説明する。
【００２５】
＜実施例１＞
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理装置を提供し、該パイロット周波数オフセットの処理装置はＷＤＭ通信システムの受信機に配置されてもよい。
【００２６】
図２は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理装置を示す図である。図２に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置２００は、関数計算部２０１、位相計算部２０２、及び周波数オフセット推定部２０３を含む。
【００２７】
関数計算部２０１は、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する。
【００２８】
位相計算部２０２は、該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算する。
【００２９】
周波数オフセット推定部２０３は、相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。
【００３０】
本実施例では、相関長さは予め決定されてもよい。パイロット周波数オフセットをより正確に推定するために、本実施例における相関長さの値は、相対的に大きい（例えば閾値よりも大きい）ものであってもよいし、複数の相関長さ、例えばＬ１、Ｌ２…等を予め決定してもよい。
【００３１】
例えば、受信側信号及び相関長さＬ１を用いてチャネルの相関関数Ｒ（Ｌ１）を計算し、該Ｒ（Ｌ１）に基づいてＬ１に対応する位相Ｐｈａｓｅ１を計算し、Ｐｈａｓｅ１が２πよりも大きい場合、受信側信号及び相関長さＬ２を用いてチャネルの相関関数Ｒ（Ｌ２）を計算し、該Ｒ（Ｌ２）に基づいてＬ２に対応する位相Ｐｈａｓｅ２を計算し、Ｐｈａｓｅ１及びＰｈａｓｅ２に基づいて傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定してもよい。
【００３２】
本実施例では、周波数オフセット推定部２０３は、相関長さに対応する位相が２π以下である場合、該相関長さに対応する位相に基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを取得してもよい。
【００３３】
例えば、受信側信号及び相関長さＬ１を用いてチャネルの相関関数Ｒ（Ｌ１）を計算し、該Ｒ（Ｌ１）に基づいてＬ１に対応する位相Ｐｈａｓｅ１を計算し、Ｐｈａｓｅ１が２π以下である場合、該Ｐｈａｓｅ１に基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを直接取得してもよい。
【００３４】
これによって、従来技術においてパイロット周波数オフセットを推定する際に１つのみの相関長さを用い、且つ該相関長さの値が比較的に小さいというスキームに比べて、本発明の実施例では、少なくとも２つの相関長さを用いることができ、且つ相関長さの値が比較的に大きいため、パイロット周波数オフセットをより正確に推定できる。
【００３５】
以下は本発明の実施例をさらに説明する。
【００３６】
パイロット周波数オフセットを推定する際に、受信側信号に対してデジタル信号処理を行ってもよい。ここで、受信側のデジタル信号処理は、前処理及び周波数オフセット推定処理を含んでもよい。ここで、前処理は、フィルタリング及び周波数シフトを含んでもよく、周波数オフセット推定処理は、１段階周波数オフセット推定（相関長さに対応する位相が２π以下である場合に対応する）及び２段階周波数オフセット推定（相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合に対応する）を含んでもよい。これらの処理は、パイロット周波数オフセットの推定精度を効果的に向上できる。
【００３７】
図３は本発明の実施例１のパイロット周波数オフセットの処理装置を示すもう１つの図である。図３に示すように、該パイロット周波数オフセットの処理装置３００は、上述したように、関数計算部２０１、位相計算部２０２、及び周波数オフセット推定部２０３を含む。
【００３８】
図３に示すように、該パイロット周波数オフセットの処理装置３００は、フィルタリング部３０１をさらに含んでもよい。
【００３９】
フィルタリング部３０１は、受信側信号に対してフィルタリング処理を行う。
【００４０】
本実施例では、パイロットを用いて周波数オフセットを推定する際に、パイロット以外の信号は全て雑音に属するため、雑音電力が非常に大きく、後の周波数オフセットの推定の性能に重大な影響を与える。このため、周波数オフセットを推定する前に、まず受信信号における雑音電力を低減させてもよく、具体的には、受信信号をフィルタリングしてもよい。
【００４１】
例えば、受信信号を狭帯域フィルタを通過させることで、フィルタの帯域幅範囲外の信号を効果的に除去でき、雑音電力を効果的に低減できる。中間チャネル及び隣接チャネルについて、異なるフィルタを設けることでこの機能を実現してもよい。
【００４２】
中間チャネルについて、レーザにより指定された波長ドリフト範囲及び送信側でロードされたパイロット周波数のような先験的パラメータに基づいて、概ね受信側の中間チャネルのパイロットの周波数範囲を決定してもよい。本実施例では、レーザの波長ドリフト範囲及び送信側でロードされたパイロット周波数という２つのパラメータの具体的な値を限定せず、実際の状況に応じて具体的な数値を決定してもよい。
【００４３】
本実施例では、送信側でロードされたパイロット信号の周波数ｆｐを１６ＧＨｚに設定し、集積可変レーザモジュールの波長ドリフト範囲を±１．２５ＧＨｚに設定してもよい。これらのデータに基づいて、中間チャネルのパイロット周波数範囲が約［１４．７５ＧＨｚ  １７．７５ＧＨｚ］であると直接推定できる。該周波数範囲を追加されたバンドパスフィルタの３ｄＢカットオフ帯域幅とする（即ち電力が最大値の半分に対応する帯域幅に降下する）。
【００４４】
図４は本発明の実施例１の受信側信号のスペクトル及びフィルタ応答を示す図である。図４に示すように、右の影部は、中間チャネルについて追加されたフィルタの応答を示している。本発明はフィルタの種類に限定されず、矩形フィルタ又はガウスフィルタ等であってもよい。
【００４５】
隣接チャネルについて、チャネル間隔の変動範囲、送信側でロードされたパイロットの周波数、レーザにより指定された波長ドリフト範囲のような先験的パラメータに基づいて、受信機側の隣接チャネルのパイロットの周波数範囲を決定してもよい。同様に、本実施例はこれらのパラメータの具体的な値を限定しない。
【００４６】
本実施例では、チャネル間隔の変動範囲を［３５ＧＨｚ  ４０ＧＨｚ］に設定し、送信側でロードされたパイロット信号の周波数ｆｐを１６ＧＨｚに設定し、集積可変レーザモジュールの波長ドリフト範囲を±１．２５ＧＨｚに設定すると、隣接チャネルのパイロット周波数範囲が約［１７．７５ＧＨｚ  ２５．７５ＧＨｚ］である。該周波数範囲を追加されたバンドパスフィルタの３ｄＢカットオフ帯域幅とする。
【００４７】
図４に示すように、左の影部は、隣接チャネルについて追加されたフィルタの応答を示している。同様に、本発明はフィルタの種類に限定されず、矩形フィルタ又はガウスフィルタ等であってもよい。
【００４８】
図３に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置３００は、周波数シフト部３０２をさらに含んでもよい。
【００４９】
周波数シフト部３０２は、フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う。
【００５０】
関数計算部２０１は、フィルタリング及び周波数シフト処理後の信号、並びに該相関長さを用いて該チャネルの相関関数を計算してもよい。
【００５１】
本実施例では、信号はフィルタリング部３０１の雑音除去の後で周波数シフト部３０２に入る。周波数シフト部３０２は、中間チャネルのパイロット及び隣接チャネルのパイロットをゼロ周波数に近い位置にシフトできる。
【００５２】
具体的には、式２により実現されてもよい。
ｚ（ｎ）＝ｒ（ｎ）×ｐ（ｎ）＊        式２
【００５３】
ここで、ｚ（ｎ）は周波数シフト後の信号を表し、ｒ（ｎ）は受信側のフィルタリング後の信号を表し、ｐ（ｎ）は単一周波数の信号を表し、式３で表されてもよく、＊は共役演算を表す。
【数１】
2017195598.tif 000003
【００５４】
ｆｐはパイロット周波数を表し、Ｔはサンプリング周期を表す。
【００５５】
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数の範囲は約［１４．７５ＧＨｚ  １７．７５ＧＨｚ］であり、隣接チャネルのパイロット周波数の範囲は約［１７．７５ＧＨｚ  ２５．７５ＧＨｚ］である。これから分かるように、推定すべきパイロット周波数が比較的に高く、周波数オフセットの推定の性能に影響を与えてしまう。
【００５６】
式２により、中間チャネルのパイロット周波数の範囲は約［−１．７５ＧＨｚ  １．７５ＧＨｚ］となり、隣接チャネルのパイロット周波数の範囲は約［１．７５ＧＨｚ  ９．７５ＧＨｚ］となる。よって、周波数シフト処理は、推定すべきパイロット周波数の範囲をある程度低減でき、後続の周波数オフセットの推定の性能を向上できる。
【００５７】
本実施例では、受信信号に対して前処理を行った後に、周波数オフセットの推定を行い、中間チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ１及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ２を取得してもよい。
【００５８】
本発明の実施例では、周波数オフセットの推定を１段階周波数オフセット推定と２段階周波数オフセット推定とに分け、１段階周波数オフセット推定は、パイロット周波数オフセットの分数部分のみを取得し、２段階周波数オフセット推定は、１段階周波数オフセット推定により取得された分数部分を用いて周波数オフセット全体を推定してもよい。
【００５９】
以下は、１段階周波数オフセット推定及び２段階周波数オフセット推定をそれぞれ説明する。
【００６０】
１段階周波数オフセット推定では、遅延相関アルゴリズムを用いて周波数オフセットを推定してもよく、式４で表されてもよい。
【数２】
2017195598.tif 000004
【００６１】
ここで、ｚ（ｎ）は前処理後の信号を表し、Ｌは相関長さを表し、Ｎはｚ（ｎ）の長さを表し、ｚ（ｎ−Ｌ）＊はｚ（ｎ−Ｌ）の共役を表す。
【００６２】
式４におけるｚ（ｎ）は信号と雑音という２部分により構成されたものと見なされてもよく、前処理の後に、ｚ（ｎ）は以下の式５で表されてもよい。
【数３】
2017195598.tif 000005
【００６３】
ここで、Δｆはパイロット周波数オフセットを表し、Ｔはサンプリング周期を表し、Ｎ（ｎ）は雑音信号を表す。
【００６４】
雑音信号を無視すると、以下の式６の通りである。
【数４】
2017195598.tif 000006
【００６５】
式６からＲ（Ｌ）の位相Ｐｈａｓｅとパイロット周波数オフセットΔｆとの関係を取得でき、以下の式７の通りである。
Ｐｈａｓｅ＝２π＊Δｆ＊Ｌ＊Ｔ        式７
【００６６】
従って、任意の方法によりＲ（Ｌ）の位相を取得すると、式７に従ってパイロット周波数オフセットを算出できる。
【００６７】
本実施例では、式８に示すように、角度関数（ａｎｇｌｅ関数）を用いてＲ（Ｌ）位相を取得してもよい。
Ｐｈａｓｅｄｅｃ＝ａｎｇｌｅ（Ｒ（Ｌ））        式８
【００６８】
ａｎｇｌｅ関数により推定可能な位相範囲が［０  ２π］であり、即ちＰｈａｓｅｄｅｃ∈［０  ２π］となるため、該方法は、Ｒ（Ｌ）の位相が２πよりも小さい場合にのみ適用する。ａｎｇｌｅ関数の具体的な内容は関連技術、例えばＭＡＴＬＡＢの関連内容を参照してもよい。
【００６９】
相関長さに対応する位相が２π以下である場合は、周波数オフセット推定部２０３は、該相関長さに対応する位相を用いてパイロット周波数オフセットを直接取得してもよい。即ちＰｈａｓｅ＜２πの場合、Ｐｈａｓｅ＝Ｐｈａｓｅｄｅｃ、この場合、式４、式７及び式８を用いてパイロット周波数オフセットΔｆを直接算出してもよい。
【００７０】
式７から分かるように、サンプリング周期が固定している場合、位相の大きさはパイロット周波数オフセット及び相関長さＬにより決定される。本実施例では、例えば
【数５】
2017195598.tif 000007
、信号が周波数シフト部３０２を経た後に、隣接チャネルのパイロット周波数範囲は約［１．７５ＧＨｚ  ９．７５ＧＨｚ］であり、隣接チャネルについて、推定すべきパイロット周波数オフセットは依然として比較的に大きい。これによって、位相が２πを超え、即ちＰｈａｓｅ＞２πとなり、式７が推定可能な位相範囲が２π以下であるため、位相Ｐｈａｓｅは以下で表されてもよい。
Ｐｈａｓｅ＝２π×ｉ＋Ｐｈａｓｅｄｅｃ        式９
【００７１】
ここで、ｉは整数を表し、２π×ｉは位相の整数部分を表し、Ｐｈａｓｅｄｅｃは位相の分数部分を表す。この場合は、式８により算出された位相は真の位相の分数部分のみである。真の位相Ｐｈａｓｅを取得するために、２段階周波数オフセット推定を行う必要がある。
【００７２】
２段階周波数オフセット推定では、複数のＰｈａｓｅｄｅｃを用いて真の位相Ｐｈａｓｅを取得してもよい。式７から分かるように、位相Ｐｈａｓｅは相関長さＬの線形関数であり、且つ傾きは以下の式を満たす。
ｋ＝２π＊Δｆ＊Ｔ        式１０
【００７３】
従って、位相に対応する傾きに基づいて周波数オフセットΔｆを求めることができる。
【００７４】
図５は本発明の実施例１の周波数オフセット推定部を示す図である。図５に示すように、周波数オフセット推定部３０２は、フィッティング部５０１、傾き計算部５０２及び周波数オフセット決定部５０３を含んでもよい。
【００７５】
フィッティング部５０１は、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に対して１次フィッティングを行う。
【００７６】
傾き計算部５０２は、フィッティング結果に基づいて少なくとも２つの相関長さに対応する傾きを計算する。
【００７７】
周波数オフセット決定部５０３は、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを決定する。
【００７８】
図５に示すように、周波数オフセット推定部３０２は、位相調整部５０４をさらに含んでもよい。
【００７９】
位相調整部５０４は、少なくとも２つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第１位相と第２位相との差がπよりも大きい場合、第２位相に２πを加算して調整後の第２位相を取得する。
【００８０】
フィッティング部５０１は、調整後の位相に基づいて１次フィッティングを行ってもよい。
【００８１】
例えば、異なる相関長さＬ＝Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎを設定し、式４を用いて異なるＬｊについての相関値Ｒ（Ｌｊ）を求めてもよく、ｊ＝１，２，３…ｎ。そして、式８を用いて異なるＬｊについての位相
（外１）
2017195598.tif 000008
をそれぞれ求めてもよい。隣接する２つの位相
（外２）
2017195598.tif 000009
の差がπよりも大きい場合、
（外３）
2017195598.tif 000010
に2πを加算して新たな位相値Ｐｈａｓｅｊ＋１を取得する。これによって、複数の相関長さにそれぞれ対応する位相を取得できる。
【００８２】
図６は本発明の実施例の複数の位相を示す図であり、位相と相関長さＬとの関係を示している。図６に示すように、横軸はＬを表し、縦軸は位相を表し、実線は全ての位相の分数部分
（外４）
2017195598.tif 000011
を表し、破線は位相調整後に取得された新たな位相値Ｐｈａｓｅｊを表す。
【００８３】
本実施例では、位相Ｐｈａｓｅｊを取得した後に、Ｐｈａｓｅｊに対して１次フィッティングを行って傾きｋを取得し、傾きｋに基づいて式１０を用いてパイロット周波数オフセットΔｆを決定できる。
【００８４】
図７は本発明の実施例１のパイロット周波数オフセットの推定を示す図であり、送信側及び受信側の本発明と関連する部分の信号処理を示している。図７に示すように、送信側ではシンボルマッピング、パルス整形及びパイロット信号のローディング等の処理を行ってもよい。そして、信号は伝送チャネルを経て受信側に到達する。受信側では、前処理（例えばフィルタリング及び周波数シフト）を行ってもよく、そして周波数オフセット推定（１段階周波数オフセット推定及び２段階周波数オフセット推定を含む）を行ってもよい。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定できる。
【００８５】
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定してもよい。
【００８６】
図３に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置３００は、間隔決定部３０３をさらに含んでもよい。
【００８７】
間隔決定部３０３は、中間チャネルのパイロット周波数オフセット、隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を決定する。
【００８８】
即ち、中間チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ１及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットｆＥｓｔ２を正確に推定した後に、式１に従って隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を推定できる。
【００８９】
上記の実施例によれば、相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
【００９０】
＜実施例２＞
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理方法を提供し、実施例１と同様な内容について説明を省略する。
【００９１】
図８は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理方法を示す図である。図８に示すように、該処理方法は以下のステップを含む。
【００９２】
ステップ８０１：受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する。
【００９３】
ステップ８０２：該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算する。
【００９４】
ステップ８０３：相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。
【００９５】
図９は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理方法を示すもう１つの図である。図９に示すように、該処理方法は以下のステップを含む。
【００９６】
ステップ９０１：受信側信号に対してフィルタリング処理を行う。
【００９７】
ステップ９０２：フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う。
【００９８】
フィルタリング及び周波数シフトの方法は実施例１を参照してもよい。
【００９９】
ステップ９０３：２つ以上の相関長さＬｊを決定する。
【０１００】
ステップ９０４：受信側信号及び相関長さＬｊを用いてチャネルの相関関数を計算する。
【０１０１】
ステップ９０５：相関関数に基づいて相関長さＬｊに対応する位相を計算する。
【０１０２】
ステップ９０６：位相（例えばＬ１に対応する位相）が２πよりも大きいか否かを判断する。２πよりも大きい場合はステップ９０７を実行し、そうでない場合はステップ９１１を実行する。
【０１０３】
ステップ９０７：取得された２つ以上の位相を調整する。
【０１０４】
例えば、２つの隣接する第１位相と第２位相との差がπよりも大きい場合、第２位相に２πを加算して調整後の第２位相を取得する。
【０１０５】
ステップ９０８：調整後のこれらの位相に対して１次フィッティングを行う。
【０１０６】
ステップ９０９：フィッティング結果に基づいて対応する傾きを計算する。
【０１０７】
ステップ９１０：該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを決定する。
【０１０８】
ここで、以下の式を用いてもよい。
【０１０９】
ｋ＝２π＊Δｆ＊Ｔ
ｋは対応する傾きであり、Δｆはチャネルのパイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である。
【０１１０】
ステップ９１１：該位相（例えばＬ１に対応する位相）に基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを取得する。
【０１１１】
ここで、以下の式を用いてもよい。
【０１１２】
Ｐｈａｓｅ＝２π＊Δｆ＊Ｌ＊Ｔ
Ｐｈａｓｅは該相関長さに対応する位相であり、Δｆはパイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である。
【０１１３】
なお、図９は単なる本発明の実施例を説明するためのものであり、本発明はこれに限定されない。例えば、各ステップの実行順序を適切に調整してもよいし、他のステップを追加してもよいし、一部のステップを削除してもよい。当業者は上記の内容に基づいて適切な変形を行ってもよく、上記図面の記載に限定されない。
【０１１４】
図９では、ステップ９０３乃至ステップ９０５において２つ以上の相関長さに対応する位相を直接計算し、そのうち１つの位相（例えばＬ１に対応する位相）が2πよりも大きい場合、２つ以上の相関長さに対応する傾きを計算する。しかし、本発明は、これに限定されず、例えばまず１つの相関長さ（Ｌ１）に対応する位相を計算し、該位相が2πよりも大きい場合、もう１つ以上の相関長さ（Ｌ２等）を決定して対応する位相を計算し、そして、これらの相関長さに対応する傾きを計算してもよい。
【０１１５】
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定してもよい。該処理方法は、中間チャネルのパイロット周波数オフセット、隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を決定するステップ、をさらに含んでもよい。
【０１１６】
上記実施例によれば、相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
【０１１７】
＜実施例３＞
本発明の実施例は、送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムをさらに提供する。
【０１１８】
図１０は本発明の実施例の波長分割多重通信システムを示す図である。図１０に示すように、波長分割多重通信システム１０００は、送信機１００１及び受信機１００２を含む。
【０１１９】
ここで、送信機１００１は、シンボルマッピング、パルス整形及びパイロットローディング等の処理を行ってもよい。
【０１２０】
受信機１００２は、実施例１に記載のパイロット周波数オフセットの処理装置２００又は３００を含んでもよい。
【０１２１】
本発明の実施例は、入力された光信号を２つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換できる受信機をさらに提供し、２つの偏光状態はＨ偏光状態及びＶ偏光状態を含んでもよい。
【０１２２】
図１１は本発明の実施例の受信機を示す図である。図１１に示すように、該受信機１１００は、局部レーザ発振器１１１０、光混合器１１０１、光電検出器（Ｏ／Ｅ）１１０２、１１０４、１１０６及び１１０８、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１１０３、１１０５、１１０７及び１１０９、分散補償器１１１１、等化器１１１２、並びにパイロット周波数オフセットの処理装置１１１３を含む。
【０１２３】
パイロット周波数オフセットの処理装置１１１３の構成は実施例１における図３に示しているものであり、ここでその説明が省略される。局部レーザ発振器１１１０はローカル光源を提供し、光信号は、光混合器１１０１、光電検出器（Ｏ／Ｅ）１１０２、１１０４、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１１０３、１１０５により１つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換される。該光信号は、光混合器１１０１、光電検出器（Ｏ／Ｅ）１１０６、１１０８、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１１０７、１１０９によりもう１つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換され、その具体的なプロセスは従来技術と類似し、ここでその説明が省略される。
【０１２４】
また、光対雑音比（ＯＳＮＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の推定が周波数オフセット及び位相雑音により影響されると、受信機１１００は、周波数オフセット補償器及び位相雑音補償器（図１１では図示せず）をさらに含んでもよい。
【０１２５】
なお、図１１は単なる本発明の受信機を例示的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されない。受信機１１００は、図１１に示している全ての構成部を含む必要がない。また、受信機１１００は、図１１に示していない構成部をさらに含んでもよく、従来技術を参照してもよい。
【０１２６】
本発明の実施例は、受信機においてプログラムを実行する際に、コンピュータに、該受信機において実施例２に記載のパイロット周波数オフセットの処理方法を実行させる、コンピュータ読み取り可能なプログラムをさらに提供する。
【０１２７】
本発明の実施例は、コンピュータに、受信機において実施例２に記載のパイロット周波数オフセットの処理方法を実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する、記憶媒体をさらに提供する。
【０１２８】
本発明の以上の装置及び方法は、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアを結合して実現されてもよい。本発明はコンピュータが読み取り可能なプログラムに関し、該プログラムはロジック部により実行される時に、該ロジック部に上述した装置又は構成要件を実現させる、或いは該ロジック部に上述した各種の方法又はステップを実現させることができる。本発明は上記のプログラムを記憶するための記憶媒体、例えばハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等に関する。
【０１２９】
以上、具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明しているが、上記の説明は、例示的なものに過ぎず、本発明の保護の範囲を限定するものではない。本発明の趣旨及び原理を離脱しない限り、本発明に対して各種の変形及び修正を行ってもよく、これらの変形及び修正も本発明の範囲に属する。
【０１３０】
また、上述の各実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
パイロット周波数オフセットの処理装置であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、
前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置。
（付記２）
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相に対して１次フィッティングを行うフィッティング手段と、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きを計算する傾き計算手段と、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定する周波数オフセット決定手段と、を含む、付記１に記載の処理装置。
（付記３）
前記周波数オフセット決定手段は、以下の式を用い、
ｋ＝２π＊Δｆ＊Ｔ
ｋは前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きであり、Δｆは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である、付記２に記載の処理装置。
（付記４）
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第１位相と第２位相との差がπよりも大きい場合、前記第２位相に２πを加算して調整後の第２位相を取得する位相調整手段、をさらに含み、
前記フィッティング手段は、調整後の位相に基づいて１次フィッティングを行う、付記２に記載の処理装置。
（付記５）
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が２π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得する、付記１に記載の処理装置。
（付記６）
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記周波数オフセット推定手段は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定する、付記１に記載の処理装置。
（付記７）
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を決定する間隔決定手段、をさらに含む、付記６に記載の処理装置。
（付記８）
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う周波数シフト手段と、をさらに含む、付記１に記載の処理装置。
（付記９）
前記関数計算手段は、以下の式を用い、
【数６】
2017195598.tif 000012
【０１３１】
前記位相計算手段は、角度関数を用いて前記相関長さに対応する位相を取得し、
Ｚ（ｎ）は前記受信側信号を表し、ＮはＺ（ｎ）の長さを表し、Ｌは前記相関長さであり、Ｒ（Ｌ）は前記相関関数を表し、＊は共役演算を表す、付記１に記載の処理装置。
（付記１０）
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が２π以下である場合、以下の式を用い、
Ｐｈａｓｅ＝２π＊Δｆ＊Ｌ＊Ｔ
Ｐｈａｓｅは前記相関長さに対応する位相であり、Δｆは前記パイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である、付記５に記載の処理装置。
（付記１１）
パイロット周波数オフセットの処理方法であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、
前記相関長さに対応する位相が２πよりも大きい場合、少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法。
（付記１２）
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップは、
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相に対して１次フィッティングを行うステップと、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きを計算するステップと、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定するステップと、を含む、付記１１に記載の処理方法。
（付記１３）
以下の式を用い、
ｋ＝２π＊Δｆ＊Ｔ
ｋは前記少なくとも２つの相関長さに対応する傾きであり、Δｆは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Ｔはサンプリング周期である、付記１２に記載の処理方法。
（付記１４）
前記少なくとも２つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第１位相と第２位相との差がπよりも大きい場合、前記第２位相に２πを加算して調整後の第２位相を取得するステップ、をさらに含む、付記１２に記載の処理方法。
（付記１５）
前記相関長さに対応する位相が２π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得するステップ、をさらに含む、付記１１に記載の処理方法。
（付記１６）
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記処理方法は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定するステップ、をさらに含む、付記１１に記載の処理方法。
（付記１７）
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する２つのチャネル間のチャネル間隔を決定するステップ、をさらに含む、付記１６に記載の処理方法。
（付記１８）
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うステップと、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行うステップと、をさらに含む、付記１１に記載の処理方法。
（付記１９）
送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムであって、
前記受信機は、付記１乃至１０の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む、波長分割多重通信システム。
（付記２０）
付記１乃至１０の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む受信機。
【図１】
2017195598.tif 000013
【図２】
2017195598.tif 000014
【図３】
2017195598.tif 000015
【図４】
2017195598.tif 000016
【図５】
2017195598.tif 000017
【図６】
2017195598.tif 000018
【図７】
2017195598.tif 000019
【図８】
2017195598.tif 000020
【図９】
2017195598.tif 000021
【図１０】
2017195598.tif 000022
【図１１】
2017195598.tif 000023