(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号分割多重信号送信装置と、符号分割多重信号受信装置を具える符号分割多重送受信システムであって、
前記符号分割多重信号送信装置は、
複数チャンネルの送信信号を符号化して符号化送信信号を生成し、該複数チャンネルの符号化送信信号を多重して符号分割多重信号を生成して出力する符号分割多重信号送信部と、
前記符号分割多重信号の周波数スペクトルの隙間の周波数である、ヌル周波数（Null frequency）に等しい周波数のクロック信号を生成して出力するクロック信号生成部と、
前記符号分割多重信号と前記クロック信号とを合波して、クロック信号含有符号分割多重信号を生成して前記符号分割多重信号受信装置に向けて送信するクロック信号合波器と
を具え、
前記符号分割多重信号受信装置は、
前記クロック信号含有符号分割多重信号が入力されて、該クロック信号含有符号分割多重信号を第1符号分割多重信号と第2符号分割多重信号とに2分岐する符号分割多重信号分岐器と、
前記第1符号分割多重信号が入力されて、該第1符号分割多重信号から、前記クロック信号の周波数に等しい周波数成分を除去して符号化受信信号を出力するバンドエリミネーションフィルタと、
前記符号化受信信号が入力されて、該符号化受信信号を復号化して受信信号を再生して出力する受信信号処理部と、
前記第2符号分割多重信号が入力されて、該第2符号分割多重信号から、前記クロック信号の周波数に等しい周波数成分を抽出して出力するバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタによって抽出された前記クロック信号の周波数に等しい前記周波数成分からクロック信号を抽出するクロック信号抽出器とを具えている
ことを特徴とする符号分割多重送受信システム。
【請求項２】
前記符号分割多重信号送信部は、
第1から第Nチャンネルの符号化送信信号をそれぞれ生成して出力する第1から第N送信信号処理部（Nは2以上の整数である。）と、
前記第1から第N送信信号処理部のそれぞれから出力される符号化送信信号を合波して符号分割多重信号を生成して出力する符号化信号合波器と
を具えていることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重送受信システム。
【請求項３】
前記第1から第N送信信号処理部のそれぞれは、
2値デジタル送信信号にヘッダを付与して送信信号を生成して出力するヘッダ付与器と、
前記送信信号が入力されて、符号化送信信号を生成して出力する符号器と、
前記符号化送信信号が入力されて、送信タイミングの調整を行なう送信タイミング調整器と
を具えていることを特徴とする請求項2に記載の符号分割多重送受信システム。
【請求項４】
前記受信信号処理部は、
前記符号化受信信号を復号化して復号化受信信号を生成して出力する復号器と、
前記復号化受信信号をゲーティング処理するゲーティング処理器と、
該ゲーティング処理器から出力された復号化受信信号のヘッダを除去して前記受信信号を生成して出力するヘッダ削除器と
を具えていることを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、符号分割多重（CDM: Code Division Multiplexing）送受信システムに関し、特に受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）を介して、事業者と複数の加入者との間で、CDM方式を利用して通信するための送受信システムに関する。また、このCDM送受信システムに用いられるCDM信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
事業者と複数の加入者との間を、PONを介して接続して構成される双方向光通信が注目されている。PONによって接続されて構成される双方向光通信の技術において、事業者側が信号の送受信のために具える装置は、局側終端装置あるいはOLT(Optical Line Terminal)と呼称されることもある。また、加入者側が信号の送受信のために具える装置は、加入者側終端装置あるいはONU(Optical Network Unit)と呼称されることもある。
【０００３】
PONとは、光伝送路の途中に受動素子である光合分岐器（スターカプラ : star coupler）を接続して、一本の光伝送路を複数の光伝送路に分岐し、この光合分岐器を中心にしてスター型に複数のONUを接続するネットワークである（例えば、非特許文献1及び2参照）。OLTと複数のONU間を結ぶネットワークにPONを採用することによって、OLTと光合分岐器間の光伝送路を複数のONUで共有することができ、設備コストを抑制することが可能である。
【０００４】
以後の説明において、光合分岐器を中心にしてスター型に接続された複数のONUをひとまとめにしてONU群と言うこともある。また、OLTとN個のONUとの間の通信のことを、１対N通信ということもある（ここで、Nは2以上の整数である。）。また、OLTからONU群に向けた通信を下り通信、ONU群からOLTに向けた通信を上り通信ということもある。
【０００５】
上述の非特許文献1及び2に開示されている従来の光アクセスネットワークシステムでは、時分割多重（TDM: Time Division Multiplexing）方式が採用されており、TDM信号の時間スロットを制御することによって、それぞれのユーザーからの送信信号が識別されている。一方、PONを利用した光アクセスネットワークシステムに、CDM方式を採用できれば、CDM方式が本来有しているさまざまな利点を享受できる。以後、PONを使用するCDM方式の送受信システムをCDM-PON通信システムということもある。
【０００６】
CDM方式による通信とは、送信信号を符号化して送信し、受信側では送信側において符号化したときに用いたものと同一の符号で復号化することで通信を行う方式である。CDM方式による通信方法には次のような利点がある。すなわち、送信側と受信側とで同一符号を鍵（符号器及び復号器にセットされる符号を鍵ということもある。）として用いる方法であるので、通信におけるセキュリティーが高いことが特長の一つである。また、CDMによれば、同一時刻に複数の送信信号を多重することが可能であり、波長あるいは時間スロット等の通信資源を節約しつつ、大容量のデータ通信が行えるこという特長もある。特許文献1にPONを利用した光アクセスネットワークシステムの一例が開示されている。
【０００７】
また、特許文献1に開示された光アクセスネットワークシステムでは、CDM方式による１対N通信が実現されており、OLTからそれぞれのONUまでの距離の相違に基づく遅延時間に対応して信号の受信タイミングの調整をするレンジング方法も確立されている。
【非特許文献１】大西洋也、他、「イーサネットPONシステム」フジクラ技報、第102号、2002年4月、pp．18-21.
【非特許文献２】Yoshihiro Ashi, et al., "PON Based All Fiber-Optic Access System for High-speed Multimedia Services", Hitachi Review, Vol. 48, No. 4、1999, pp. 229-233.
【特許文献１】特開2007-228134号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
CDM-PON通信システムにおいては、レンジング、復号化あるいはゲーティング等のそれぞれの処理においてクロック信号が必要とされる。一般に、TDM送受信システムにおいては、TDM信号の変調周波数を検出することにより、TDM信号と同期したクロック信号が抽出される。このクロック信号抽出に当たっては、クロック信号抽出器（CDR: Clock Data Recovery）と呼ばれるデバイスが用いられる。
【０００９】
クロック信号抽出のため、CDRに入力される入力信号は、2値デジタル信号に限られる。しかしながら、N多重のCDM信号は、N値の多値デジタル信号であるので、通常の2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計されているCDRによっては、クロック信号を抽出することが出来ない。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、従来のCDM方式によるCDM送受信システムの構成を大きく変更することなく、従来の2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計されているCDRを用いて、クロック信号を抽出することが可能である送受信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の発明者は、CDM信号の周波数スペクトル成分には、送信信号を符号化するために使われる符号の周波数成分、すなわち後述するチップレート周波数成分が含まれていないことに着目した。そして、チップレート周波数に等しい周波数のクロック信号を、符号化多重送信信号に合波させて送信することで、上述の通常のCDRを用いたクロック信号抽出動作が可能となることを確信した。
【００１２】
CDM信号にこのクロック信号が合波されて送信された信号からは、チップレート周波数に等しい周波数成分のみを透過させるバンドパスフィルタ（BPF: Band Pass Filter）を利用することによって、クロック信号成分のみを抽出することが可能である。このBPFから出力されるクロック信号成分は、通常の2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計されているCDRに入力することによって、容易にクロック信号を抽出することが可能となる。
【００１３】
一方、CDM信号にこのクロック信号が合波されて送信された信号を、送信信号を符号化するために使われる符号の周波数に等しい周波数のみを遮断するバンドエリミネーションフィルタ（BEF: Band Elimination Filter）でフィルタリングすることによって、CDM信号成分のみを抽出することが可能である。CDM信号成分のみを抽出すれば、このCDM信号成分を復号化処理して受信信号を得ることは、従来の復号処理の技術をそのまま利用することで実現することができる。
【００１４】
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、まず、以下の構成のCDM信号受信装置が提供される。すなわち、この発明のCDM信号受信装置は、CDM信号にこのCDM信号の周波数スペクトルの隙間の周波数である、ヌル周波数（Null frequency）に等しい周波数のクロック信号を合波して生成されたクロック信号含有CDM信号を受信して、このクロック信号含有CDM信号に含まれる、クロック信号の周波数に等しい周波数成分からクロック信号を抽出することを特徴とする。
【００１５】
この発明のCDM信号受信装置を利用すれば、以下の構成のCDM送受信システムが実現される。すなわち、この発明のCDM信号受信装置を利用したCDM送受信システムは、CDM信号送信装置と、この発明のCDM信号受信装置を具える符号分割多重送受信システムである。
【００１６】
CDM信号送信装置は、CDM信号送信部と、クロック信号生成部と、クロック信号合波器とを具えている。
【００１７】
CDM信号送信部は、複数チャンネルの送信信号を符号化して符号化送信信号を生成し、この複数チャンネルの符号化送信信号を多重してCDM信号を生成して出力する。クロック信号生成部はCDM信号の周波数スペクトルの隙間の周波数である、ヌル周波数に等しい周波数のクロック信号を生成して出力する。クロック信号合波器は、CDM信号とクロック信号とを合波して、クロック信号含有CDM信号を生成してCDM信号受信装置に向けて送信する。
【００１８】
CDM信号受信装置は、CDM信号分岐器と、BEFと、受信信号処理部と、BPFと、クロック信号抽出器とを具えている。
【００１９】
CDM信号分岐器は、クロック信号含有CDM信号が入力されて、このクロック信号含有CDM信号を第1CDM信号と第2CDM信号とに2分岐する。BEFは、第1CDM信号が入力されて、この第1CDM信号から、クロック信号の周波数に等しい周波数成分を除去して符号化受信信号を出力する。受信信号処理部は、符号化受信信号が入力されてこの符号化受信信号を復号化して受信信号を再生して出力する。BPFは、第2CDM信号が入力されて、この第2CDM信号から、クロック信号の周波数に等しい周波数成分を抽出して出力する。クロック信号抽出器(CDR)は、BPFによって抽出されたクロック信号の周波数に等しい周波数成分からクロック信号を抽出する。
【００２０】
上述のCDM信号送信部は、第1から第Nチャンネルの符号化送信信号をそれぞれ生成して出力する第1から第N送信信号処理部（Nは2以上の整数である。）と、第1から第N送信信号処理部のそれぞれから出力される符号化送信信号を合波してCDM信号を生成して出力する符号化信号合波器とを具えるのがよい。
【００２１】
上述の第1から第N送信信号処理部のそれぞれは、2値デジタル送信信号にヘッダを付与して送信信号を生成して出力するヘッダ付与器と、送信信号が入力されて、符号化送信信号を生成して出力する符号器と、符号化送信信号が入力されて、送信タイミングの調整を行なう送信タイミング調整器とを具えるのがよい。
【００２２】
また、上述の受信信号処理部は、符号化受信信号を復号化して復号化受信信号を生成して出力する復号器と、復号化受信信号をゲーティング処理するゲーティング処理器と、このゲーティング処理器から出力された復号化受信信号のヘッダを除去して受信信号を生成して出力するヘッダ削除器を具えるのがよい。
【発明の効果】
【００２３】
この発明のCDM信号受信装置によれば、CDM信号にクロック信号が含有された送信信号を受信して、この送信信号に含まれるクロック信号の周波数に等しい周波数成分からクロック信号が抽出される。クロック信号の周波数に等しい周波数成分からは、従来の2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計されているCDRによって容易にクロック信号を抽出することが可能である。
【００２４】
また、この発明のCDM送受信システムによれば、CDM信号送信部において複数チャンネルの送信信号が符号化されて符号化送信信号が生成され、この複数チャンネルの符号化送信信号が多重されてCDM信号が生成される。
【００２５】
ここで、複数チャンネルのうちの一つを第1チャンネルとして例に取り、第1チャンネルの送信信号が符号化されて符号化送信信号が生成される、符号化の処理について説明する。
【００２６】
第1チャンネルの送信信号が2値デジタル信号で与えられており、（1, 0, 1,...）である場合を想定する。この第1チャンネルの送信信号を符号化するために利用する符号を、符号長が4である2値デジタル信号の形式の符号列（1, 0, 0, 1）で与えられる符号であるものとして説明する。以下の説明は、送信信号が、（1, 0, 1,...）以外の2値デジタル信号であっても、及び符号が、（1, 0, 0, 1）以外の2値デジタル信号であっても同様に成立する。
【００２７】
ここで、符号長とは、符号を規定する「0」及び「1」からなる数列の項数を指すものとする。この例では、符号を規定する数列が（1, 0, 0, 1）であり、この数列の項数が4であるから符号長は4であることになる。また、符号を与える数列を符号列といい、符号列の各項「0」及び「1」をチップといい、このチップを電気パルスあるいは光パルスで表現する場合は、この電気パルスあるいは光パルスをチップパルスということもある。そして、0及び1そのものを符号値ということもある。時間軸上で、チップパルス一つ分が占める時間幅をチップ周期ということもある。また、このチップ周期の逆数をチップレートといい、チップレートに等しい周波数をチップレート周波数という。
【００２８】
符号化するにあたっては、符号化される前の送信信号の1ビットに割り当てられる時間スロットに対して、符号量に等しい数のチップが割り当てられる。すなわち、時間軸上で、符号化される前の送信信号の1ビット内に、符号を規定する符号列（1, 0, 0, 1）に対応する符号信号が完全に収まるように、時間軸上に配置される。すなわち、この場合には、送信信号の符号化される前のビットレートに対して、符号信号のビットレートであるチップレートは4倍となる。
【００２９】
送信信号を符号長4の符号で符号化するという意味は、送信信号（以後「D」と表すこともある。）と符号（以後「C」と表すこともある。）との積D×Cを求めることに相当する。
【００３０】
第1チャンネルの送信信号は、（1, 0, 1,...）であるので、これを1と-1の2値信号に変換すると（1, -1, 1,...）となる。第1チャンネルの送信信号を符号化するために利用する符号は、（1, 0, 0, 1）であるので、これを1と-1の2値信号に変換すると（1, -1, -1, 1）となる。
【００３１】
1と-1とで構成される2値信号に変換された、第1チャンネルの送信信号の第1番目のビットは「1」であり、第2番目のビットは「-1」であり、第3番目のビットは「1」である。ここで、第1チャンネルの送信信号が、（1, -1, -1, 1）で与えられる符号で符号化されるとは、第1番目のビットである「1」が（1, -1, -1, 1）で与えられる符号で符号化され、第2番目のビットである「-1」が（1, -1, -1, 1）で与えられる符号で符号化され、第3番目のビットである「1」が（1, -1, -1, 1）で与えられる符号で符号化されることを意味する。
【００３２】
上述したように、送信信号Dを符号Cで符号化するということは、積D×Cを求めることに相当するから、送信信号の第1番目のビットである「1」は、(Dの第1番目のビット(1))×C(1, -1, -1, 1）＝（1×1, 1×(-1), 1×(-1), 1×1）＝（1, -1, -1, 1）と符号化される。送信信号の第2番目のビットである「-1」は、(Dの第2番目のビット（-1）)×C(1, -1, -1, 1）＝（(-1)×1, (-1)×(-1), (-1)×(-1), (-1)×1）＝（-1, 1, 1, -1）と符号化される。第3番目のビットについても同様である。したがって、第1チャンネルの送信信号が符号化されて得られる符号化送信信号は、上述の説明のように（（1, -1, -1, 1）,（-1, 1, 1, -1）,（1, -1, -1, 1））＝（1, -1, -1, 1、-1, 1, 1, -1, 1, -1, -1, 1,...）となる。
【００３３】
このようにして得られた、-1と1の2値デジタル信号である符号化送信信号は、必要に応じて0と1の2値デジタル信号（1, 0, 0, 1、0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1,...）に変換されて送受信される。
【００３４】
この発明のPONシステムにおけるCDM通信においては、符号化送信信号は、0と1のNRZ（Non-Return to Zero）フォーマットの2値デジタル信号に変換された上で、光信号に変換されてPONを伝送される。光信号に変換された0と1の2値デジタル信号は、0を示すビットは光パルスが非存在であり、1を示すビットは光パルスが存在するという形式の光パルス信号になる。
【００３５】
以上説明した様に、Pビットの2値デジタル送信信号が、符号長がQである符号で符号化されるとP×Qビットの符号化送信信号となる。すなわち、送信信号の符号化される前のビットレートに対して、符号信号のビットレートである符号拡散レート、すなわちチップレートは符号長倍となる。
【００３６】
詳細は後述するが、CDM信号送信部において生成されるCDM信号は、チップレートに対応する周波数の自然数倍の周波数がヌル周波数となる。すなわち、このCDM信号の周波数スペクトルには、チップレートに対応する周波数成分が含まれていない。
【００３７】
このチップレートに対応する周波数のクロック信号をCDM信号と合波してクロック信号含有CDM信号を生成すれば、このクロック信号含有CDM信号は、波の重ね合わせの原理に従って、CDM信号とクロック信号とが加算された信号となる。すなわち、クロック信号含有CDM信号からクロック信号を抽出すれば、残されたCDM信号には、クロック信号の影響が何ら残らない。同様に、クロック信号にも、CDM信号の影響が何ら残らない。
【００３８】
クロック信号含有CDM信号は、CDM信号受信装置が具えているCDM信号分岐器によって、第1CDM信号と第2CDM信号とに2分岐される。このうち、第1CDM信号は、クロック信号の周波数のみを遮断する特性を有するBEFに入力されてクロック信号の周波数成分が除去されて、符号化受信信号が生成される。この符号化受信信号は、上述したように、クロック信号の周波数成分が含まれておらず、かつクロック信号の影響が何ら残っていない。すなわち、BEFから出力される符号化受信信号は、CDM信号送信装置で生成されたCDM信号と、その平均強度が異なるのみでその時間波形は同一となる。従って、BEFから出力される符号化受信信号は、その時間波形がCDM信号送信装置で生成されたCDM信号の時間波形と相似形となっている。
【００３９】
BEFから出力される符号化受信信号は、受信信号処理部において、復号化処理され受信信号が再生される。この復号化処理の際に符号化受信信号は、その時間波形がCDM信号送信装置で生成されたCDM信号の時間波形と相似形となっているので、CDM信号送信装置で符号化された際に使われた符号と、受信信号処理部において復号化処理に使われる符号とが等しい信号成分が復号化されて受信信号が再生される。
【００４０】
CDM信号送信装置で生成されたCDM信号は、チャンネル数分の相異なる符号によってそれぞれ符号化されて生成された、チャンネル数分の符号化送信信号が多重された信号である。そして、受信信号処理部における復号化処理においては、この受信信号処理部に割り当てられたチャンネルの符号で符号化された信号成分のみが受信信号として再生され、その他のチャンネルの符号で符号化された信号成分は除去される。
【００４１】
一方、第2CDM信号は、クロック信号の周波数のみを透過する特性を有するBPFに入力され、クロック信号の周波数に等しい周波数成分のみが透過され、それ以外の周波数成分は除去される。第2CDM信号は、上述したように、クロック信号含有CDM信号が2分割されて生成された信号であるので、クロック信号含有CDM信号の時間波形と相似形の時間波形を有している。クロック信号含有CDM信号は、クロック信号とCDM信号とが波の重ね合わせの原理に従って合波されて生成された信号であるから、クロック信号の周波数に等しい周波数成分以外の成分が除去されて残ったクロック信号成分は、CDM信号の影響が何ら残っていない。
【００４２】
従って、2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計された従来のCDRによって、BPFから出力される信号からクロック信号を抽出することが可能となる。すなわち、何ら特別な機構を導入することなく、従来のCDRを用いて容易にクロック信号を抽出することが可能となる。
【００４３】
従って、この発明のCDM送受信システムによれば、従来のCDM方式によるCDM送受信システムのCDM信号送信部にクロック信号生成部を設け、CDM信号受信部にCDM信号分岐器、BEF及びBPFを増設するだけで、従来の装置構成を大きく変更することなく、従来のCDRを用いたクロック信号抽出動作が可能である送受信システムが実現される。
【００４４】
第1から第N送信信号処理部と、符号化信号合波器とを具えて、上述のCDM信号送信部を構成することによって、以下に説明する通信が実現される。ここで、第1から第N送信信号処理部のそれぞれは、第1から第Nチャンネルの符号化送信信号をそれぞれ生成して出力する。また、符号化信号合波器は、第1から第N送信信号処理部のそれぞれから出力される符号化送信信号を合波してCDM信号を生成して出力する。
【００４５】
このようなCDM信号送信部を具えるCDM信号送信装置によれば、N台のCDM信号受信装置に向けて、CDM方式による下り通信が行える。これによって、CDM信号送信装置をOLTとし、N台のCDM信号受信装置をONU群として構成したCDM信号送受信ステムを構築することが可能となる。ここで、N台のCDM信号受信装置のそれぞれには、第1から第Nチャンネルが割り当てられ、順次ONU-1からONU-Nとしての機能が与えられる。
【００４６】
この場合、CDM方式の下り通信として、マルチキャスト送信あるいはブロードキャスト通信が可能となる。また、ONU群を構成するONUの幾台かを上り信号を送信可能な構成とすることで、これらのONUとOLTとの間でCDM方式による双方向通信が可能となる。
【００４７】
上述の第1から第N送信信号処理部のそれぞれは、ヘッダ付与器と、符号器と、送信タイミング調整器とを具える構成とすることにより、同期型のCDM方式の送信が可能となる。ヘッダ付与器は、2値デジタル送信信号にヘッダを付与して送信信号を生成して出力する。符号器は、送信信号が入力されて、符号化送信信号を生成して出力する。送信タイミング調整器は、符号化送信信号が入力されて、送信タイミングの調整を行なう。
【００４８】
CDM-PONシステムを構築する場合においても、CDM信号送信装置からCDM信号受信装置までの距離に応じて、CDM信号の受信のタイミングを調整するためにレンジングを行う必要がある。このように、1対N通信システムにおいて、レンジングを行うCDM方式を同期型のCDM方式という。同期型のCDM方式によれば、OLTからONU群を構成するそれぞれのONUまでの距離が異なっても、CDM方式による通信が可能となる。このレンジングを行うためには、後述するように、第2CDM信号から抽出されるクロック信号が使われる。
【００４９】
また、上述の受信信号処理部を、符号化受信信号を復号化して復号化受信信号を生成して出力する復号器と、復号化受信信号をゲーティング処理するゲーティング処理器と、このゲーティング処理器から出力された復号化受信信号のヘッダを除去して受信信号を生成して出力するヘッダ削除器を具えた構成とする。このような構成とすれば、ゲーティング処理器によって、この受信信号処理部によって処理される符号化受信信号に対する雑音成分が効率よく除去される。このことによってCDM信号送信装置とCDM信号受信装置との間で行われる通信の受信エラーを低減することが可能となる。このゲーティング処理を行うためには、後述するように、第2CDM信号から抽出されるクロック信号が使われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、図1から図16を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図1、図4及び図5の各図は、この発明の実施の形態に係る一構成例を示し、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、図1、図4及び図5の各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、図1、図4及び図5の各図においては、光ファイバ等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。
【００５１】
なお、一般にCDM送受信装置を構成する場合には、OLTとONU群との接続又は結合に無線を利用することも可能である。OLTとONU群との接続又は結合に無線を利用する形態を採用する場合であっても、この発明を利用することが可能である。この場合には、OLTには電気信号を電波にして送信する装置が必要となり、またONU群のそれぞれのONUには電波を受信して電気信号に変換する装置が必要である。
【００５２】
また、PON型の通信網を利用するCDM送受信システムに限らず、光信号を介在させることなく全ての動作を電気信号のみに基づいて実行されるCDM送受信システムであっても、この発明を利用することが可能である。
【００５３】
しかしながら、無線を利用してこの発明を実施するにしても、あるいは光信号を介在させることなく電気信号のみを利用してこの発明を実施するにしても、実施するために必要とされる技術の内、この発明の要旨に係る技術を除き、当業者にとっては既存の技術である。従って、以下、無線を利用する形態、あるいは電気信号のみで実現する形態については取り上げず、この発明を利用して最も好適である、PONを利用するCDM送受信システムをこの発明を実施するための最良の形態として説明する。
【００５４】
＜CDM-PONシステムの概略＞
図1を参照して、この発明の実施の形態のCDM送受信システムの概略的構成及びその動作について説明する。図1は、この発明の実施の形態のCDM-PONシステムの概略的ブロック構成図である。
【００５５】
図1に示すように、この発明の実施の形態のCDM-PON通信システムは、CDM信号送信装置であるOLT 10と、第1〜第Nチャンネルをそれぞれ割り当てられたN台のCDM信号受信装置32-1〜32-Nを具えて構成される。図１では、第1チャンネルを割り当てられたCDM信号受信装置32-1をONU-1と示してある。また、第2〜第Nチャンネルをそれぞれ割り当てられたCDM信号受信装置を、ONU-2〜ONU-Nと示してある。図1において、ONU-1〜ONU-Nを一まとめにしてONU群30と示してある（Nは2以上の整数である。）。
【００５６】
この発明のCDM送受信システムは、CDM信号送信装置とCDM信号受信装置がそれぞれ1台ずつあれば成立するが、一般にこの発明を利用して好適なPON通信システムにおいては、1台のCDM信号送信装置と、N台のCDM信号受信装置とを具え、1対N通信が行われる。そこで、この発明の実施の形態のCDM送受信システムは、同一の構成のN台のCDM信号受信装置としてONU-1〜ONU-Nを具えた構成である。
【００５７】
従って、この発明のCDM送受信システムの構成要素であるCDM信号受信装置としては、ONU-1を取り上げて説明し、特に必要でない限りONU-2〜ONU-Nについての構成及びその動作に関する説明を省略する。
【００５８】
OLT 10は、CDM信号送信部12と、クロック信号生成部20と、クロック信号合波器16と、半導体レーザ（LD: Semiconductor Laser Diode）22とを具えている。クロック信号生成部20からは、CDM信号送信部12に供給するクロック信号19-1とCDM信号15と合波するためのクロック信号19-2とが出力される。クロック信号合波器16は、CDM信号15とクロック信号19-2とを合波してクロック信号含有CDM信号17を生成して出力する。LD 22は、クロック信号含有CDM信号17を光信号形式のクロック信号含有CDM信号23に変換して出力する。
【００５９】
CDM信号送信部12は、第1〜第Nチャンネルをそれぞれ割り当てられた、N台の第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nと、符号化信号合波器14とを具えている。第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nは、それぞれのチャンネルの送信信号を符号化して、符号化送信信号13-1〜13-Nを生成して出力する。符号化信号合波器14は、第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nからそれぞれ出力される符号化送信信号13-1〜13-Nを合波してCDM信号15を生成して出力する。
【００６０】
クロック信号生成部20は、CDM信号15の周波数スペクトルの隙間の周波数である、ヌル周波数に等しい周波数のクロック信号を、クロック信号19-1とクロック信号19-2とに分岐して出力する。
【００６１】
クロック信号19-2とCDM信号15とはクロック信号合波器16に入力されて合波され、クロック信号含有CDM信号17が生成されて出力される。クロック信号含有CDM信号17は、LD 22によって光信号の形態のクロック信号含有CDM信号23に変換されて、受動光ネットワーク(PON)28に入力される。
【００６２】
PON 28は、光ファイバ伝送路24と1対Nのスターカプラ26とを具えて構成されており、スターカプラ26によって、光ファイバ伝送路24がスター型にN本の分岐光導波路27-1〜27-Nに分岐されている。分岐光導波路27-1〜27-Nのそれぞれの終端には、CDM信号受信装置32-1〜32-Nが一台ずつ接続されている。
【００６３】
クロック信号含有CDM信号23は、光ファイバ伝送路24を伝播し、スターカプラ26に入力されて、クロック信号含有CDM信号23-1〜23-NにN分岐されて、CDM信号受信装置32-1〜32-Nのそれぞれに入力される。すなわち、CDM信号受信装置32-1〜32-Nのそれぞれに入力されるクロック信号含有CDM信号23-1〜23-Nは、その強度が1/Nであって、時間波形がクロック信号含有CDM信号23と相似形の多値デジタル信号である。
【００６４】
ONU群30は、N台のCDM信号受信装置32-1〜32-Nを具えて構成されており、CDM信号受信装置32-1〜32-NのそれぞれにONU-1〜ONU-Nとしての役割が与えられている。すなわち、CDM信号受信装置32-1〜32-Nからは、それぞれ受信信号49-1〜49-Nが再生されて出力される。
【００６５】
上述したように、CDM信号受信装置32-1〜32-Nは、その構成が全て同一であるので、以下では、ONU-1としての役割が与えられているCDM信号受信装置32-1について説明する。
【００６６】
CDM信号受信装置32-1は、フォトダイオード(PD: Photodiode)34、CDM信号分岐器36、BEF 38、BPF 40、クロック信号抽出器(CDR)46及び受信信号処理部42を具えている。PD 34は、クロック信号含有CDM信号23-1を電気信号の形態のクロック信号含有CDM信号35に変換して出力する。CDM信号分岐器36は、クロック信号含有CDM信号35が入力されて、第1CDM信号37-1と第2CDM信号37-2とに2分岐する。
【００６７】
第2CDM信号37-2は、BPF 40に入力される。BPF 40は、第2CDM信号37-2が入力されて、この第2CDM信号37-2から、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41を抽出して出力する。CDR 46は、BPF 40によって抽出されたクロック信号の周波数に等しい周波数成分41からクロック信号47を再生して、受信信号処理部42に供給する。
【００６８】
一方、第1CDM信号37-1は、BEF 38に入力される。第1CDM信号37-1がBEF 38に入力されて、この第1CDM信号37-1からクロック信号の周波数に等しい周波数成分が除去されて、符号化受信信号39が出力される。符号化受信信号39は、後述するように、受信信号処理部42に入力されて、復号化処理、ゲーティング処理、ヘッダ除去処理等が施されて、受信信号49-1が再生される。すなわち、受信信号処理部42は、符号化受信信号39が入力されてこの符号化受信信号39を復号化して受信信号49-1を再生して出力する。
【００６９】
図2(A)〜(C)及び図3を参照して、CDM信号送信部12において生成されるCDM信号15は、CDM信号15のチップレートに対応する周波数の自然数倍の周波数がヌル周波数となり、このCDM信号15の周波数スペクトルには、チップレートに対応する周波数成分を含んでいない理由について説明する。
【００７０】
図2(A)〜(C)は、NRZフォーマットの2値デジタル送信信号が、符号化されて生成されたNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号が多重されて、多値デジタルCDM信号が生成される過程の説明に供する図である。横軸に時間を任意スケールで目盛って示してある。
【００７１】
図2(A)は、NRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号の時間波形を示す図であり、一例として2値デジタル符号化送信信号が（1, 0, 1, 1, 0, 0, 1,...）で与えられる場合を示してある。図2(A)では、符号化される前の2値デジタル送信信号は示されていないが、この発明では、符号化されて生成されたNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号を取り上げれば、十分に発明の要旨を説明することができるので、簡単のためにあえて符号化される前の2値デジタル送信信号の時間波形については問題としない。
【００７２】
図2(B)は、2値デジタル送信信号を符号化する際の基本周期であるチップ周期を明示するために、符号列（1, 0, 1, 0, 1, 0, 1,...）で与えられる符号の時間波形を示してある。図2(B)において、チップ周期はTであることを示している。すなわち、チップレートは1/Tである。図2(B)に示すチップレートで、2値デジタル送信信号の符号化を行えば、生成される2値デジタル符号化送信信号のヌル周波数は1/Tである。例えば、チップ周期Tが0.5 nsであれば、このチップ周期に対応するチップレート周波数は、1/(0.5 ns)＝2 GHzとなるので、ヌル周波数は2 GHzである。
【００７３】
図2(A)に示すNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号は、チップ周期がTである符号化処理が行われて生成された信号である。図2(C)は、複数のNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号が多重されて生成される、多値デジタルCDM信号の時間波形を示している。この時間波形から明らかなように、多値デジタルCDM信号は、高さ(強度)の異なる矩形パルスからなる矩形パルス列であり、この矩形パルス列の基本周波数である矩形パルス繰り返し周波数は1/Tである。すなわち、多値デジタルCDM信号の周波数スペクトルには、基本周波数が1/Tである周波数成分を含んで構成される。
【００７４】
基本周波数1/Tの矩形パルスの時間波形をフーリエ変換して周波数スペクトルを求めると、周波数スペクトルは、振幅表示でsin(πTf)/(πTf)と与えられ、これを強度(電力)表示すれば、｜sin(πTf)/(πTf)｜2で与えられることが知られている。すなわち、sin(πTf)/(πTf)、及び｜sin(πTf)/(πTf)｜2は、f＝n×(1/T)において、sin(πTf)/(πTf)＝0となるから、f＝n×(1/T)がヌル周波数である。ここで、nは正の整数（n＝1, 2, 3, ...）である。
【００７５】
図3は、チップ周期Tが0.5 ns、すなわちチップ周期に対応する周波数が2 GHzである多値デジタルCDM信号の周波数スペクトルを強度表示した一例を示す図である。横軸に周波数fを目盛って示してあり、縦軸は周波数スペクトルの電力値をdBm単位で目盛って示してある。チップ周期に対応するチップレート周波数が2 GHzであるから、ヌル周波数fは、2 GHz、4 GHz(＝2×(2 GHz))、...であることが示されている。
【００７６】
図3において、ヌル周波数fにおいて、周波数スペクトルの電力値は0に等しくなっていないが、-15 dBmと非常に小さな値となっている。これは、図3に示す周波数スペクトルが、実際に通信が行われる多値デジタルCDM信号の周波数スペクトルの一例であるためである。すなわち、実際に通信が行われる多値デジタルCDM信号は、数学的に厳密な矩形波で表される時間波形となるわけではなく、矩形からずれる雑音成分を含んでいるためである。現実のCDM通信においては、受信側において-15 dBm程度の小さな電力は信号として認識されることはない。すなわち、現実のCDM通信においては、図3に示す2 GHz、4 GHz(＝2×(2 GHz))、...で与えられる周波数は、ヌル周波数であるとして扱って何ら不都合は生じない。
【００７７】
＜OLTの構成及びその動作＞
図4を参照して、CDM信号送信部12及びクロック信号生成部20の構成、およびクロック信号含有CDM信号17を生成して出力する動作について説明する。図4は、CDM信号送信部12及びクロック信号生成部20を示す概略的ブロック構成図である。
【００７８】
CDM信号送信部12は、第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nを具えている。第1送信信号処理部12-1は、第1チャンネルの送信信号11-1が入力されて、符号化送信信号13-1を生成して出力する。第2〜第N送信信号処理部12-2〜12-Nも同様に、それぞれ第2から第Nチャンネルの送信信号11-2から11-Nが入力されて、符号化送信信号13-1〜13-Nをそれぞれ生成して出力する。
【００７９】
符号化信号合波器14は、符号化送信信号13-1〜13-Nを合波してCDM信号15を生成して出力する。
【００８０】
第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nの構成は全て同一であるので、以下、第1送信信号処理部12-1について説明する。第1送信信号処理部12-1は、ヘッダ付与器210と、符号器-C1 212と、送信タイミング調整器214とを具えている。ヘッダ付与器210は、第1チャンネルの送信信号11-1である、2値デジタル送信信号にヘッダを付与して送信信号フレーム211を生成して出力する。符号器-C1 212は、送信信号211が入力されて、符号化送信信号213を生成して出力する。送信タイミング調整器214は、符号化送信信号213が入力されて、送信タイミングの調整を行なう。
【００８１】
符号器-C1 212は、第1チャンネルに割り当てられた符号C1が設定されている。同様に、図4では図示を省略してあるが、第2〜第N送信信号処理部12-2〜12-Nがそれぞれ具える符号器-C2〜符号器-CNには、第2〜第Nチャンネルに割り当てられた符号C2〜CNが、それぞれ設定されている。
【００８２】
ヘッダ付与器210は、第1チャンネルの送信信号11-1にヘッダを付与して送信信号フレーム211を生成する。送信信号フレーム211は、送信すべき情報である2値デジタル送信信号（ペイロードと呼ばれることもある。）に、制御情報等が格納されたヘッダが組み合わされて生成される。フレームは、パケットと呼称されることもある。
【００８３】
PONによるデジタル通信においては、OLT 10からONU群30に向けた下り通信は送信信号フレームを一単位として、いわゆるパケット通信が行われる。そのため、ヘッダ付与器210によって送信信号フレームが作成される。以後の説明においては、送信信号フレームの構成を特段に取り上げる必要がないので、送信信号フレームのことを、単に送信信号ということもある。
【００８４】
クロック信号生成部20は、クロック信号発生器200と、クロック信号分岐器18と、送信タイミング調整器222とを具えている。クロック信号分岐器18は、クロック信号発生器200から出力されるクロック信号21を、CDM信号送信部12に供給するクロック信号19-1とCDM信号15と合波するためのクロック信号19-2とに分岐する。
【００８５】
クロック信号19-2は、送信タイミング調整器222に入力されて、CDM信号15の送信タイミングと調整が図られる。すなわち、CDM信号15とクロック信号19-2とが、クロック信号合波器16において、同位相で合波されるように、クロック信号19-2の時間遅延量が送信タイミング調整器222によって調整される。このようにして、CDM信号15とクロック信号21とが、クロック信号合波器16によって合波されてクロック信号含有CDM信号17が生成される。
【００８６】
一方、クロック信号19-1は、図4に示すように、第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nが共通に具えるヘッダ付与器210と、符号器-C1 212と、送信タイミング調整器214に供給される。ヘッダ付与器210のヘッダ付与動作はこのクロック信号19-1を基準にして実行される。符号器-C1 212における符号化の動作、及び送信タイミング調整器214おける送信タイミングの調整動作についても、同様にクロック信号19-1を基準にして実行される。
【００８７】
CDM-PONによる送受信システムにおいては、OLT 10から、ONU群30を構成するONU-1〜ONU-Nのそれぞれまでの距離は、全て相異なっていることが一般的である。そこで、OLT 10からOUN-1〜ONU-Nまでのそれぞれの距離に応じてCDM信号の受信タイミングを調整するためのレンジング処理が行われる。このレンジング処理の具体的な手順は、上述の特許文献1に開示されている方法等が利用できるが、このレンジング処理において重要な働きをするのが、送信タイミング調整器214及び222である。
【００８８】
レンジング処理が行われ、OLT 10から、ONU群30を構成するONU-1〜ONU-Nのそれぞれまでの距離に応じて確定された送信信号の到達時間の遅延量が、第1〜第N送信信号処理部12-1〜12-Nのそれぞれが具えている送信タイミング調整器によって、それぞれのチャンネルの送信信号に付加される。これによって、ONU-1〜ONU-Nに向けた下り通信が同期型CDM方式によって実現される。
【００８９】
＜ONUの構成及びその動作＞
図5を参照して、第2から第Nチャンネルがそれぞれ割り当てられているCDM信号受信装置32-2〜32-Nについては、その構成が同一であるので、第1チャンネルが割り当てられているONU-1であるCDM信号受信装置32-1の構成及びその動作について説明する。図5は、CDM信号受信装置32-1の概略的ブロック構成図である。
【００９０】
CDM信号受信装置32-1は、PD 34、CDM信号分岐器36、BEF 38、BPF 40、CDR 46及び受信信号処理部42を具えている。PD 34は、クロック信号含有CDM信号23-1を電気信号の形態のクロック信号含有CDM信号35に変換して出力する。CDM信号分岐器36は、クロック信号含有CDM信号35が入力されて、第1CDM信号37-1と第2CDM信号37-2とに2分岐する。
【００９１】
第2CDM信号37-2は、BPF 40に入力される。BPF 40は、第2CDM信号37-2が入力されて、この第2CDM信号37-2から、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41を抽出して出力する。CDR 46は、BPF 40によって抽出されたクロック信号の周波数に等しい周波数成分41からクロック信号47を再生して、受信信号処理部42に供給する。
【００９２】
BPF 40によって、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41だけが取り出される。上述したように、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41は、クロック信号含有CDM信号35に含まれる多値デジタル信号であるCDM信号成分は含まれていない。また、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41は、OLT 10において生成された正弦波成分である。すなわち、クロック信号の周波数に等しい周波数成分41には、多値デジタル信号成分が含まれていない。従って、2値デジタル信号からクロック信号を抽出することを前提に設計されている、従来のCDRをCDR 46として利用することが可能である。
【００９３】
一方、第1CDM信号37-1は、BEF 38に入力される。BEF 38は、第1CDM信号37-1が入力されて、この第1CDM信号37-1からクロック信号の周波数に等しい周波数成分を除去して符号化受信信号39として出力し、受信信号処理部42に入力される。
【００９４】
受信信号処理部42は、復号器-C1 286と、ゲート処理器282と、ヘッダ解析器278と、ヘッダ削除器276と、同期信号検出器280と、遅延器284とを具えている。復号器-C1 286には、第1チャンネルに割り当てられた符号C1が設定されている。
【００９５】
符号化受信信号39から受信信号49-1が生成されるが、この受信信号49-1が生成されるまでのステップは以下のとおりである。符号化受信信号39は、まず復号器-C1 286に入力される。符号化受信信号39は、復号器-C1 286によって復号化されて、受信データ信号フレーム287として再生されて出力される。
【００９６】
受信データ信号フレーム287には、第1チャンネルの受信データ信号フレーム以外の雑音成分も含まれている。この雑音成分がゲート処理器282によって除去される。すなわち、受信データ信号フレーム287は、ゲート処理器282に入力されて、ゲーティング処理されて、第1チャンネルに送信された信号のフレームだけが抽出されて、受信データ信号フレーム283として出力される。受信データ信号フレーム283は、ヘッダ削除器276に入力されて、ヘッダが除去されて、第1チャンネルの受信信号49-1として再生されて出力される。
【００９７】
ゲート処理器282によるゲーティング処理は、遅延器284から出力される同期信号285を基準として実行される。遅延器284は、第1チャンネルに割り当てられた時間スロットに合わせて、ゲート処理器282の窓が開くように、同期信号検出器280から出力される同期信号281の位相を調整して同期信号285を出力する。同期信号検出器280は、分岐器290によって受信データ信号フレーム283をタップして、この受信データ信号フレーム283から同期信号281を生成して出力する。
【００９８】
ヘッダ解析器278は、分岐器292によって受信データ信号フレーム283をタップして、受信データ信号フレーム283に付されたヘッダを解析し、OLT 10から送信されたフレームであることを識別する。
【００９９】
CDR 46によって抽出されたクロック信号47は、遅延器284に供給され、このクロック信号47が入力されることによって、遅延器284は、第1チャンネルに割り当てられた時間スロットに合わせて、ゲート処理器282の窓が開くように、同期信号281の位相を調整して同期信号285を出力する。すなわち、ゲート処理器282の窓が開くタイミングは、CDR 46によって抽出されたクロック信号47を基準として実行される。
【０１００】
以上説明した様に、受信信号処理部42は、符号化受信信号39が入力されてこの符号化受信信号39を復号化して受信信号49-1を再生して出力する。
【０１０１】
＜CDM-PONの動作シミュレーション＞
図6(A)及び(B)から図16(A)及び(B)を参照して、この発明の要旨であるCDM信号に、このCDM信号のヌル周波数に等しい周波数のクロック信号を合波して送信し、受信側でBEF及びBPFを用いてCDM信号を分離するとともに、クロック信号を抽出することが可能であることを、シミュレーションによって確かめたので、その結果について説明する。
【０１０２】
図6(A)及び(B)は、OLT 10が具える第1チャンネルが割り当てられた送信信号処理部12-1から出力される符号化送信信号13-1の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。図6(A)は、符号化送信信号13-1の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。また、図6(B)は、符号化送信信号13-1の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図6(A)に示すように、符号化送信信号13-1は、チップ周期が0.5 nsで符号化された信号である。すなわち符号化送信信号13-1のチップレート周波数は2 GHzである。図6(A)に示す符号化送信信号13-1は、(0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, ...)である。また、図6(B)に示すように、ヌル周波数は、2 GHz、4 GHz、6 GHz、8 GHz、10 GHz、...であることが分かる。
【０１０３】
図7(A)及び(B)は、OLT 10が具える第2チャンネルが割り当てられた送信信号処理部12-2から出力される符号化送信信号13-2の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。図7(A)は、符号化送信信号13-2の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。図7(B)は、符号化送信信号13-2の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図7(A)に示すように、符号化送信信号13-2は、チップ周期が0.5 nsで符号化された信号である。すなわち符号化送信信号13-2のチップレート周波数は2 GHzである。図7(A)に示す符号化送信信号13-1は、(0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, ...)である。また、図7(B)に示すように、ヌル周波数は、2 GHz、4 GHz、6 GHz、8 GHz、10 GHz、...であることが分かる。
【０１０４】
図8(A)及び(B)は、第1及び第2チャンネルが多重されて生成されたCDM信号15の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。図8(A)は、CDM信号15の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。図8(B)は、CDM信号15の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図8(A)に示すように、CDM信号15の基本周期は0.5 nsである。CDM信号15は、第1及び第2チャンネルが多重されて生成されたCDM信号であるので、その振幅は2倍と成っており、0、1、及び2の3値からなる、3値多重デジタル信号である。また、図8(B)に示すように、CDM信号15の周波数スペクトルのヌル周波数は、2 GHz、4 GHz、6 GHz、8 GHz、10 GHz、...であることが分かる。
【０１０５】
図9(A)及び(B)は、クロック信号生成部20から出力されるクロック信号の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。このクロック信号の周波数は、第1及び第2チャンネルの符号化送信信号のヌル周波数である2 GHzに設定されている。図9(A)は、クロック信号の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。図9(B)は、クロック信号の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図9(A)に示すように、クロック信号の時間波形は正弦波でありその周期は0.5 nsである。また、図9(B)に示すように、クロック信号の周波数スペクトルは、2 GHzのみであることが分かる。数学的には、正弦波形状の時間波形を有する信号の周波数スペクトルはδ関数で与えられるので、図9(A)に示す時間波形を有するクロック信号の周波数スペクトルは2 GHzに唯一の鋭いピークをもつ関数として与えられる。
【０１０６】
図10(A)及び(B)は、クロック信号合波器16において、CDM信号15とクロック信号とが合波されて生成されたクロック信号含有CDM信号17の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。図10(A)は、クロック信号含有CDM信号17の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。図10(B)は、クロック信号含有CDM信号17の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図10(A)に示すように、クロック信号含有CDM信号17は、NRZフォーマットのCDM信号に正弦波形状のクロック信号が合波されて生成された信号であるので、その形状は矩形では正弦波の形状を反映して、滑らかな曲線となっている。また、図10(B)に示すように、クロック信号含有CDM信号17の周波数スペクトルは、図8(B)に示したCDM信号15の周波数スペクトルに、図9(B)に示したクロック信号の周波数スペクトルが重なった形状となっている。従って、2 GHzの位置にクロック信号の周波数成分である鋭いピークが存在する。
【０１０７】
図11は、BEF 38の透過特性を示す図である。横軸は周波数をGHz単位で目盛って示してあり、縦軸は振幅の透過率を任意スケールで目盛って示してある。図11に示すように、BEF 38は、第1及び第2チャンネルの符号化送信信号のヌル周波数、すなわちCDM信号15の周波数スペクトルに存在する2 GHzの周波数成分のみが遮断され、その他の周波数成分が透過する特性を有している。
【０１０８】
図12(A)及び(B)は、BEF 38から出力される符号化受信信号39の時間波形及びその周波数スペクトルを示す図である。図12(A)は、符号化受信信号39の時間波形を示しており、横軸に時間ナノ秒（ns）単位で目盛り、縦軸に振幅の大きさを任意スケールで目盛って示してある。図12(B)は、符号化受信信号39の周波数スペクトルを示す図であり、横軸に周波数をHz単位で目盛って示し、縦軸に強度をdBm単位で目盛って示してある。図12(A)に示すように、符号化受信信号39は、クロック信号含有CDM信号17から正弦波形状のクロック信号の周波数成分が除去されて生成されたNRZフォーマットのCDM信号であるので、その形状はCDM信号15と同様に、0、1、及び2の3値からなる、3値多重デジタル信号である。また、図12(B)に示すように、符号化受信信号39の周波数スペクトルは、図8(B)に示したCDM信号15の周波数スペクトルと同様に、2 GHz、4 GHz、6 GHz、8 GHz、10 GHz、...がヌル周波数となるスペクトル形状である。
【０１０９】
すなわち、図12(A)に示す符号化受信信号39の時間波形は、図8(A)に示したCDM信号15の時間波形と相似形であり、図12(B)に示す符号化受信信号39の周波数スペクトルの形状は、図8(B)に示したCDM信号15の周波数スペクトルの形状と相似の形状である。図12(B)に示す符号化受信信号39の周波数スペクトルは、クロック信号含有CDM信号からクロック信号の周波数成分が除去されているので、2 GHzの位置にクロック信号の周波数成分である鋭いピークは存在しない。
【０１１０】
図13(A)及び(B)〜図16(A)及び(B)は、BPF 40の透過周波数帯域幅に対して、CDR 46から出力されるクロック信号の時間波形が受ける影響を示す図である。
【０１１１】
図13(A)、図14(A)、図15(A)及び図16(A)は、それぞれBPF 40の透過周波数帯域の帯域幅が400 MHz、800 MHz、1600 MHz及び2400 MHzである場合の、BPF 40の透過特性を示す図である。図13(A)、図14(A)、図15(A)及び図16(A)のそれぞれにおいて、横軸は、周波数をHz単位で目盛って示してあり、縦軸は透過強度をdBm単位で目盛って示してある。
【０１１２】
また、図13(B)、図14(B)、図15(B)及び図16(B)は、それぞれBPF 40の透過周波数帯域の帯域幅が400 MHz、800 MHz、1600 MHz及び2400 MHzである場合の、CDR 46から出力されるクロック信号の時間波形を示す図である。図13(B)、図14(B)、図15(B)及び図16(B)のそれぞれにおいて、横軸は、時間をns単位で目盛って示してあり、縦軸は振幅を任意スケールで目盛って示してある。
【０１１３】
図13(B)、図14(B)、図15(B)及び図16(B)に示すクロック信号の時間波形を比較すると、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅が狭いほど、安定してクロック信号が抽出できることが分かる。すなわち、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅が広い場合ほど、クロック信号の時間波形を示す正弦波曲線が太くなっている。これは、この正弦波曲線の太さ分だけクロック信号のゆらぎ成分を含んでいることを示しており、抽出されたクロック信号がそれだけ不安定であることを意味している。
【０１１４】
従って、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅は狭く設定するのが、クロック信号の安定性の観点から好ましいことが分かる。しかしながら、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅を狭くすることは、透過周波数帯域が高周波数になるほど技術的に難しく、その製造単価は高くなる。従って、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅は、抽出するクロック信号が利用されるゲート処理器282におけるゲート幅の広さを勘案して決定する必要がある。
【０１１５】
OLT 10から送信される1チャンネル分の2値デジタル送信信号のビットレートが高くなるほど、ゲート処理器282におけるゲート幅は狭くなるので、それに対応させてBPF 40の透過周波数帯域の帯域幅も狭くする必要がある。すなわち、送信信号のビットレートの逆数である、1ビット当たりに割り当てられる時間軸上での時間幅（時間スロット）に比べて、クロック信号の時間波形を示す正弦波曲線の太さに相当するクロック信号のゆらぎ成分の大きさが十分小さくなるように、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅を決定する必要がある。
【０１１６】
クロック信号の時間波形を示す正弦波曲線の太さに相当するクロック信号のゆらぎ成分の大きさが十分小さいとは、送信信号の時間スロットとゲート処理器282においてゲートが開いている時間帯と、1ビットを与えるパルスの時間スロットとのずれ量が、1ビットを与えるパルスをゲート処理器282において遮断されることがない程度に小さいことを意味する。すなわち、上述のクロック信号のゆらぎ成分の大きさが、ゲートが開いている時間幅とパルスの時間スロットとの差以下であればよい。従って、上述のタイミングジッタ成分の大きさが上述の条件を満たすように、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅を決定すればよい。
【０１１７】
ちなみに、OLT 10から送信される1チャンネル分の2値デジタル送信信号のビットレートが高くなると、それにともなってCDM信号のチップレート周波数も高くなるので、CDM信号のチップレート周波数に対応させてBPF 40の透過周波数帯域の帯域幅も狭くする必要がある。従って、BPF 40の透過周波数帯域の帯域幅は、CDM信号のチップレート周波数に反比例させて狭くする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】この発明の実施の形態のCDM-PONシステムの概略的ブロック構成図である。
【図２】NRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号が多重されて、多値デジタルCDM信号が生成される過程の説明に供する図である。(A)はNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号の時間波形を示す図であり、(B)は2値デジタル送信信号を符号化する際のチップレートを明示するための図であり、 (C)は複数のNRZフォーマットの2値デジタル符号化送信信号が多重されて生成される多値デジタルCDM信号の時間波形を示す図である。
【図３】多値デジタルCDM信号の周波数スペクトルの強度表示の一例を示す図である。
【図４】CDM信号送信部及びクロック信号生成部を示す概略的ブロック構成図である。
【図５】CDM信号受信装置32-1の概略的ブロック構成図である。
【図６】(A)は第1チャンネルの符号化送信信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図７】(A)は第2チャンネルの符号化送信信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図８】(A)は第1及び第2チャンネルが多重されて生成されたCDM信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図９】(A)はクロック信号生成部から出力されるクロック信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図１０】(A)はクロック信号含有CDM信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図１１】BEFの透過特性を示す図である。
【図１２】(A)はBEFから出力される符号化受信信号の時間波形を示す図であり、(B)はその周波数スペクトルを示す図である。
【図１３】BPFの透過周波数帯域の帯域幅が400 MHzである場合の、(A)はBPFの透過特性を示す図であり、(B)はCDRから出力されるクロック信号の時間波形を示す図である。
【図１４】BPFの透過周波数帯域の帯域幅が800 MHzである場合の、(A)はBPFの透過特性を示す図であり、(B)はCDRから出力されるクロック信号の時間波形を示す図である。
【図１５】BPFの透過周波数帯域の帯域幅が1600 MHzである場合の、(A)はBPFの透過特性を示す図であり、(B)はCDRから出力されるクロック信号の時間波形を示す図である。
【図１６】BPFの透過周波数帯域の帯域幅が2400 MHzである場合の、(A)はBPFの透過特性を示す図であり、(B)はCDRから出力されるクロック信号の時間波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
10：局側終端装置（OLT）
12：CDM信号送信部
12-1〜12-N：送信信号処理部
14：符号化信号合波器
16：クロック信号合波器
18：クロック信号分岐器
20：クロック信号生成部
22：半導体レーザ（LD）
24：光ファイバ伝送路
26：スターカプラ
28：受動光ネットワーク（PON）
30：加入者側終端装置群（ONU群）
32-1〜32-N：CDM信号受信装置
34：フォトダイオード(PD)
36：CDM信号分岐器
38：バンドエリミネーションフィルタ（BEF）
40：バンドパスフィルタ（BPF）
42：受信信号処理部
46：クロック信号抽出器（CDR）
200：クロック信号発生器
210：ヘッダ付与器
212：符号器-C1
214、222：送信タイミング調整器
276：ヘッダ削除器
278：ヘッダ解析器
280：同期信号検出器
282：ゲート処理器
284：遅延器
286：復号器-C1
290、294：分岐器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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