(57)【要約】【課題】従来のCDM方式によるCDM通信システムの構成を大きく変更することなく従来のCDRデバイスを用いたクロック信号抽出動作が可能である。【解決手段】CDM信号送信装置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30-1〜30-Nを具えて構成される。CDM信号送信装置は、CDM信号送信部12とクロック信号生成部18とフレーム合成器14と半導体レーザ16とを具えている。クロック信号生成部からは、CDM信号送信部に供給するクロック信号19が出力される。フレーム合成器によって生成されたCDM信号フレーム15は、光信号の形態のCDM信号フレーム17に変換されてPON 20を介して、CDM信号受信装置30-1〜30-Nを具えて構成されるONU群28に伝送される。CDM信号受信装置のそれぞれにおいて、CDM信号フレームからクロック信号が抽出され、このクロック信号に基づいて、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、受信信号が再生される。【選択図】図１
2009207035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号からフレームを生成して出力する複数のフレーム生成部と、
該複数のフレーム生成部から出力されたフレームを合波して、プリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、符号分割多重信号及び符号分割多重信号終了ビットパターンがこの順に配列された符号分割多重信号フレームを生成して出力するフレーム合成器と
を具える符号分割多重信号送信装置と、
前記符号分割多重信号フレームを受信して、前記プリアンブル信号の時間スロットにおいて、前記プリアンブル信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出部と、
前記符号分割多重信号の時間スロットにおいて、該符号分割多重信号を復号化して受信信号を再生する符号分割多重信号処理部と
を具える符号分割多重信号受信装置と、
を具えることを特徴とする符号分割多重通信システム。
【請求項２】
複数の前記フレーム生成部のそれぞれは、
前記送信信号を符号化して符号化信号を生成する符号化部を、符号化処理を実行する状態と、符号化処理を実行しない状態との切り換えをするための符号化イネーブル信号を生成して出力する符号化イネーブル信号生成部と、
前記送信信号の先頭部にヘッダを付与するヘッダ付与部と、
前記符号分割多重信号終了ビットパターン、前記プリアンブル信号及び前記プリアンブル信号終了ビットパターンの時間スロットを確保する第1 FIFO(first-in first-out)バッファと、
前記ヘッダが付与された送信信号に、前記プリアンブル信号を付与するプリアンブル信号付与部と、
前記プリアンブル信号付与部から出力された信号が入力されて、前記符号化イネーブル信号に基づいて、前記送信信号及び前記ヘッダを符号化して前記フレームを生成して出力する符号化部と
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通信システム。
【請求項３】
前記符号化イネーブル信号生成部は、
送信データの時間軸上で存在する時間幅を読み取るデータ解析部と、
前記ヘッダが時間軸上で存在する時間幅を、前記送信データの時間幅に足し合わせるヘッダスロット付与部と、
前記符号化イネーブル信号の送信タイミングを調整する第2 FIFO(first-in first-out)バッファと
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通信システム。
【請求項４】
前記クロック信号抽出部は、
前記符号分割多重信号フレームの前記プリアンブル信号の時間スロットにおいてのみクロック信号抽出して出力する追従モード動作を実行し、前記プリアンブル信号の時間スロット以外の時間スロットにおいては、直近の前記プリアンブル信号の時間スロットの最終の時点におけるクロック信号をそのまま維持して出力し続ける自走モード動作を実行することを特徴とする請求項1に記載の符号分割多重通信システム。
【請求項５】
前記クロック信号抽出部は、
前記符号分割多重信号フレームの前記プリアンブル信号から、前記追従モード動作によってクロック信号を抽出して出力し、前記自走モード動作によって直近の前記プリアンブル信号の時間スロットの最終の時点におけるクロック信号をそのまま維持して出力する位相同期処理部と、
該位相同期処理部に対して、前記追従モードと前記自走モードとのモードの切り換えを指示するモード切換信号を生成して供給するビットパターン識別部と
を具えている
ことを特徴とする請求項4に記載の符号分割多重通信システム。
【請求項６】
前記位相同期処理部は、位相比較器と、高周波スイッチ(RFスイッチ)と、ループフィルタと、電圧制御発振器と、分周器とを具え、該位相比較器と該ループフィルタと該電圧制御発振器と該分周器とによって、PLL（Phase Lock Loop）回路が形成されており、
前記ビットパターン識別部は、前記符号分割多重信号終了ビットパターンが入力されると立ち上がり、前記プリアンブル信号終了ビットパターンが入力されると立ち下がるモード切換信号を生成して前記RFスイッチに供給し、
前記RFスイッチは、前記モード切換信号の立ち上がり時刻に前記位相比較器の出力信号を遮断し、前記モード切換信号の立ち下がり時刻に前記位相比較器の出力信号を前記ループフィルタに供給する
ことを特徴とする請求項5に記載の符号分割多重通信システム。
【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）方式による通信を行うCDM通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
事業者と複数の加入者との間を、受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）を介して接続して構成される双方向光通信の技術において、事業者側が信号の通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、加入者側が信号の通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方式の通信システムを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方式によれば、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通信システムにおいては、受信側で実行されるレンジング、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通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、CDR（Clock Data Recovery）と呼ばれるデバイスが用いられる。
【０００９】
通常一般に市販されているCDRデバイスでは、クロック信号を抽出するために入力される信号は、2値デジタル信号であることを前提に設計されている。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CDRデバイスによっては、N多重のCDM信号から、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通信システムの構成を大きく変更することなく、従来のCDRデバイスを用いたクロック信号抽出動作が可能であるCDM通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通信システムの受信側において、受信するCDM信号に同期したクロック信号を抽出するに当たり、位相同期（PLL: Phase Lock Loop）回路を常時動作させる必要はなく、一定の時間間隔を区切ってPLL回路を動作させることで十分であることに着目した。すなわち、CDM通信システムにおいて、受信側でCDM信号の時間ジッタの大きさに応じて、抽出されるクロック信号とCDM信号との位相差がPLL回路の位相同期動作を外れない範囲に一定の時間間隔を区切ってPLL回路を動作させる。このようにPLL回路を断続的に動作させることで、PLL回路が動作していない時間帯にCDM信号の復号化を行い、復号器が復号化の動作をしていない時間帯にクロック信号を抽出することで、従来のCDRデバイスを用いてクロック信号を抽出することが可能であるCDM通信システムを構築することが可能であることを確信した。
【００１２】
以後の説明において、PLL回路が動作していない状態を自走モードといい、PLL回路が動作している状態を追従モードと言うこともある。
【００１３】
上述のように、自走モードでCDM信号の復号化を行い、追従モードでクロック信号の抽出を行うことが可能なCDM通信システムとするためには、CDM通信システムを以下のとおりの基本構成とする。すなわち、CDM通信システムを、送信側においてプリアンブル信号とCDM信号とを含むCDM信号フレームを生成して送信し、受信側においてプリアンブル信号からクロック信号を抽出し、かつCDM信号を復号化して受信信号を再生することが可能である構成とする。
【００１４】
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、以下の構成のCDM通信システムが提供される。
【００１５】
この発明のCDM通信システムは、CDM信号送信装置とCDM信号受信装置とを具えて構成される。CDM信号送信装置は、複数のフレーム生成部と、フレーム合成器とを具えており、CDM信号受信装置は、クロック信号抽出部とCDM信号処理部とを具えている。
【００１６】
複数のフレーム生成部は、それぞれ送信信号からフレームを生成して出力する。フレーム合成器は、複数のフレーム生成部から出力されたフレームを合波して、プリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号及びCDM信号終了ビットパターンがこの順に配列されたCDM信号フレームを生成して出力する。
【００１７】
クロック信号抽出部は、CDM信号フレームを受信して、プリアンブル信号の時間スロットにおいて、プリアンブル信号からクロック信号を抽出する。CDM信号処理部は、CDM信号の時間スロットにおいて、このCDM信号を復号化して受信信号を再生する。
【００１８】
複数のフレーム生成部のそれぞれは、以下のとおりに構成するのが好適である。すなわち、複数のフレーム生成部のそれぞれは、符号化イネーブル信号生成部と、ヘッダ付与部と、第1 FIFO(first-in first-out)バッファと、プリアンブル信号付与部と、符号化部とを具えて構成する。
【００１９】
符号化イネーブル信号生成部は、送信信号を符号化して符号化信号を生成する符号化部を、符号化処理を実行する状態と、符号化処理を実行しない状態との切り換えをするための符号化イネーブル信号を生成して出力する。ヘッダ付与部は、送信信号の先頭部にヘッダを付与する。第1 FIFOバッファは、CDM信号終了ビットパターン、プリアンブル信号及びプリアンブル信号終了ビットパターンの時間スロットを確保する。プリアンブル信号付与部は、ヘッダが付与された送信信号に、プリアンブル信号を付与する。符号化部は、プリアンブル信号付与部から出力された信号が入力されて、符号化イネーブル信号に基づいて、送信信号及びヘッダを符号化してフレームを生成して出力する。
【００２０】
フレーム生成部の具える符号化イネーブル信号生成部を、以下のとおりに構成するのが好適である。すなわち、データ解析部と、ヘッダスロット付与部と、第2 FIFOバッファとを具えて構成する。
【００２１】
データ解析部は、送信データの時間軸上で存在する時間幅を読み取る。ヘッダスロット付与部は、ヘッダが時間軸上で存在する時間幅を、送信データの時間幅に足し合わせる。第2 FIFOバッファは、符号化イネーブル信号の送信タイミングを調整する。
【００２２】
CDM信号受信装置が具えるクロック信号抽出部は、CDM信号フレームのプリアンブル信号の時間スロットにおいてのみクロック信号を抽出して出力する追従モード動作を実行し、プリアンブル信号の時間スロット以外の時間スロットにおいては、直近のプリアンブル信号の時間スロットの最終の時点におけるクロック信号をそのまま維持して出力し続ける自走モード動作を実行する。
【００２３】
クロック信号抽出部は、次のように構成するのが好適である。すなわち、位相同期処理部を、位相比較器と、高周波スイッチ(RFスイッチ)と、ループフィルタと、電圧制御発振器（VCO: voltage controlled oscillator）と、分周器とを具えて構成する。そして、位相比較器とループフィルタとVCOと分周器とによって、PLL回路を形成する。
【００２４】
ビットパターン識別部は、CDM信号終了ビットパターンが入力されると立ち上がり、プリアンブル信号終了ビットパターンが入力されると立ち下がるモード切換信号を生成してRFスイッチに供給する。RFスイッチは、モード切換信号の立ち上がり時刻に位相比較器の出力信号を遮断し、モード切換信号の立ち下がり時刻に位相比較器の出力信号をループフィルタに供給する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明のCDM通信システムによれば、CDM信号送信装置から、プリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号及びCDM信号終了ビットパターンがこの順に配列されたCDM信号フレームが生成されて出力される。そして、CDM信号受信装置によって、このCDM信号フレームが受信され、CDM信号受信装置が具えているクロック信号抽出部によって、プリアンブル信号からクロック信号が抽出される。
【００２６】
一方、CDM信号処理部は、従来のCDM方式によるCDM通信システムが既に具えているので、従来のCDM通信システムのフレーム生成部の構成を大きく変更することなく、上述のCDM信号フレームのCDM信号から受信信号を再生する機能実現することが可能である。また、上述のCDM信号フレームのプリアンブル信号は、後述するように2値デジタル信号であるから、通常一般に市販されているCDRデバイスによってクロック信号を抽出することが可能である。
【００２７】
複数のフレーム生成部のそれぞれを、符号化イネーブル信号生成部と、ヘッダ付与部と、第1 FIFOバッファと、プリアンブル信号付与部と、符号化部とを具えて構成することによって以下の効果が得られる。イネーブル信号によって、符号化部における符号化処理を実行する状態と、実行しない状態とに切り換えられる。また第1 FIFOバッファによって、プリアンブル信号の時間スロットが確保され、プリアンブル信号の時間スロットにおいては、符号化部における符号化動作が実行されない。また、ヘッダ付与部によって送信信号にヘッダが付与されて、符号化部において、ヘッダ及び送信信号が符号化される。従って、フレーム生成部からは、符号化されたヘッダ及び送信信号にプリアンブル信号が付加されたフレームが生成されて出力される。
【００２８】
フレーム生成部が具える符号化イネーブル信号生成部を、データ解析部と、ヘッダスロット付与部と、第2 FIFOバッファとを具えて構成することによって、以下の効果が得られる。データ解析部によって、送信データの時間軸上で存在する時間幅が読み取られ、ヘッダスロット付与部によって、ヘッダが時間軸上で存在する時間幅を、送信データの時間幅に足し合わせられる。すなわち、データ解析部とヘッダスロット付与部によって、符号化に必要な時間幅が設定される。そして、この符号化に必要な時間幅に基づいて、第2 FIFOバッファによって、符号化部における符号化処理を実行する状態と、実行しない状態とに切り換える指示を与える符号化イネーブル信号の送信タイミングが調整される。
【００２９】
例えば、後述する様に、符号化部における符号化処理を実行する状態の開始を指示するプリアンブル信号終了ビットパターンとして（1,1,1）で与えられるビットパターンを設定し、符号化部における符号化処理を実行しない状態を指示する。また、CDM信号終了ビットパターンとして（0,0,0）で与えられるビットパターンを設定する。
【００３０】
このことによって、符号化部においては、ヘッダと送信信号のみが符号化され、プリアンブル信号は符号化されない。
【００３１】
従って、複数のフレーム生成部から、符号化されたヘッダと送信信号に、符号化されていないプリアンブル信号を付加したフレームが生成されて出力されることとなる。複数のフレーム生成部のそれぞれから出力されるフレームは、フレーム合成器によって合波される際に、各フレームを共通に構成している、符号化されていないプリアンブル信号が合波され、この合波された結果、CDM信号フレームは2値のデジタル信号であるプリアンブル信号部分が形成される。
【００３２】
プリアンブル信号終了ビットパターン及びCDM信号終了ビットパターンは、上述の符号化イネーブル信号生成部から符号化部に供給され、それぞれプリアンブル信号とCDM信号との間、及びCDM信号とプリアンブル信号との間にそれぞれ挿入される。従って、フレーム合成器から出力されるCDM信号フレームは、プリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号及びCDM信号終了ビットパターンがこの順に配列されたフレームとなる。
【００３３】
CDM信号受信装置が具えるクロック信号抽出部が、CDM信号フレームのプリアンブル信号の時間スロットにおいてのみクロック信号を抽出するので、クロック信号が抽出されるのは、2値デジタル信号のプリアンブル信号からのみとなる。
【００３４】
また、自走モードの時間帯幅を、抽出されるクロック信号とCDM信号との位相差がPLL回路の位相同期動作を外れない範囲に設定しておけば、再び追従モードに切り換えられた時点で、PLL回路が位相同期動作から外れることはない。すなわち、PLL回路を位相同期動作から外れないようにするためには、必ずしもPLL回路を常時動作させておく必要はなく、CDM信号との位相差がPLL回路の位相同期動作を外れない範囲で断続的に動作させれば十分である。従って、PLL回路が自走モードである時間帯に、符号器を動作させ、CDM信号フレームのCDM信号を復号化して受信信号を再生することが可能である。自走モードにおける符号器によるCDM信号の復号化処理は、直近のプリアンブル信号の時間スロットの最終の時点におけるクロック信号に基づいて実行される。
【００３５】
クロック信号抽出部を、位相同期処理部と、ビットパターン識別部とを具えて構成すれば、位相同期処理部を、CDM信号フレームのプリアンブル信号から、追従モード動作によってクロック信号を抽出して出力させ、自走モード動作によって直近のプリアンブル信号の時間スロットの最終の時点におけるクロック信号をそのまま維持して出力する動作をさせることが可能となる。
【００３６】
ビットパターン識別部は、位相同期処理部に対して、追従モードと自走モードとのモードの切り換えを指示するモード切換信号を生成して供給する機能を果すので、このモード切換信号を、位相同期処理部が受け取ることによって、位相同期処理部を追従モード及び自走モードのいずれかの状態を選択して設定することが可能となる。
【００３７】
位相同期処理部は、位相比較器と、高周波スイッチ(RFスイッチ)と、ループフィルタと、VCOと、分周器とを具えて構成することによって次の効果が得られる。この場合、位相比較器とループフィルタとVCOと分周器とによって、PLL回路が形成される。
【００３８】
位相同期処理部が、この構成の場合、モード切換信号はRFスイッチに供給される。ビットパターン識別部からRFスイッチに対して供給されるモード切換信号は、ビットパターン識別部がCDM信号終了ビットパターンを検出することで「ハイ（H）」のレベルに立ち上がり、プリアンブル信号終了ビットパターンを検出することで「ロー(L)」のレベルに立ち下がる形態の信号である。
【００３９】
RFスイッチは、モード切換信号が「ハイ（H）」のレベルに立ち上がる時刻に位相比較器の出力信号を遮断し、モード切換信号が「ロー(L)」のレベルの立ち下がる時刻に位相比較器の出力信号をループフィルタに供給するという動作を行う。
【００４０】
ビットパターン識別部が上述のように動作することによって、位相比較器が自走モード動作中はその出力信号は遮断され、自走モード動作中はPLL回路からは、追従モードの最後に確定されたクロック信号が出力され続ける。そして、この自走モード動作中にCDM信号フレームのCDM信号が復号化されて受信信号が再生される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図1から図8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2、図5、及び図7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2、図5、及び図7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2、図5、及び図7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。
【００４２】
なお、一般にCDM通信システム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、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
＜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通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。
【００４６】
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30-1〜30-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30-1をONU-1と示してある。同様に、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としてある。図1において、ONU-2〜ONU-Nについては、代表してONU-Nのみを示してある。また、図1において、ONU-1〜ONU-Nを一まとめにしてONU群28と示してある（Nは2以上の整数である。）。
【００４７】
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。すなわち、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を具えた構成としてある。
【００４８】
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。
【００４９】
OLT 10は、CDM信号送信部12と、クロック信号生成部18と、フレーム合成器14と、半導体レーザ（LD: Semiconductor Laser Diode）16とを具えている。クロック信号生成部18からは、CDM信号送信部12に供給するクロック信号19が出力される。
【００５０】
CDM信号送信部12は、フレーム生成部12-1〜12-Nを具えた構成としてある（Nは2以上の整数である。）。フレーム生成部12-1〜12-Nは、それぞれ第1〜第Nチャンネルのフレーム13-1〜13-Nを生成して出力する。
【００５１】
フレーム合成器14は、フレーム生成部12-1〜12-Nのそれぞれから出力されるフレーム13-1〜13-Nを合波してCDM信号フレーム15を生成して出力する。LD 16は、CDM信号フレーム15を光信号形式のCDM信号フレーム17に変換して出力する。
【００５２】
クロック信号生成部18は、フレーム生成部12-1〜12-Nのそれぞれにおいて、フレームを生成する際の基準クロック信号となるクロック信号19をCDM信号送信部12に供給する。また、このクロック信号19は、後述するCDM信号受信装置30-1〜30-Nにおいて、CDM信号フレームから抽出され、復号化処理及びゲーティング処理等で利用される。
【００５３】
CDM信号フレーム15は、LD 16によって光信号の形態のCDM信号フレーム17に変換されてPON 20に入力される。PON 20は、光ファイバ伝送路22と1対Nのスターカプラ24とを具えて構成されており、スターカプラ24によって、光ファイバ伝送路22がスター型にN本の分岐光導波路26-1〜26-Nに分岐されている。分岐光導波路26-1〜26-Nのそれぞれの終端には、CDM信号受信装置30-1〜30-Nが一台ずつ接続されている。
【００５４】
CDM信号フレーム17は、光ファイバ伝送路22を伝播し、スターカプラ24に入力されて、CDM信号フレーム25-1〜25-NにN分岐されて、CDM信号受信装置30-1〜30-Nのそれぞれに入力される。すなわち、CDM信号受信装置30-1〜30-Nのそれぞれに入力されるCDM信号フレーム25-1〜25-Nは、その強度が1/Nであって、時間波形がCDM信号フレーム17と相似形の多値デジタル信号である。
【００５５】
ONU群28は、N台のCDM信号受信装置30-1〜30-Nを具えて構成されており、CDM信号受信装置30-1〜30-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30-1〜30-Nからは、それぞれ受信信号35-1〜35-Nが再生されて出力される。
【００５６】
上述したように、CDM信号受信装置30-1〜30-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30-1について説明する。
【００５７】
CDM信号受信装置30-1は、フォトダイオード(PD: Photodiode)32、CDM信号分岐器38、クロック信号抽出部36及びCDM信号処理部34を具えている。PD 32は、CDM信号フレーム25-1を電気信号の形態のCDM信号フレーム33に変換して出力する。CDM信号分岐器38は、CDM信号フレーム33が入力されて、第1フレーム33-1と第2フレーム33-2とに2分岐する。
【００５８】
第2フレーム33-2はクロック信号抽出部36に入力されて、後述するように、第2フレーム33-2に含まれるプリアンブル信号からクロック信号37が抽出される。クロック信号37はCDM信号処理部34に供給される。
【００５９】
一方、第1フレーム33-1は、CDM信号処理部34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35-1が再生される。すなわち、CDM信号処理部34は、第1フレーム33-1が入力されてこの第1フレーム33-1を復号化して受信信号35-1を再生して出力する。
【００６０】
＜フレーム生成部＞
図2を参照して、CDM信号送信部12を構成するフレーム生成部12-1の構成及びその動作について説明する。フレーム生成部12-1〜12-Nのそれぞれは、送信データ及び割り当てられた符号が異なっているだけであり、個々のフレーム生成部12-1〜12-Nの構成は同一である。そこで、フレーム生成部12-1を代表して取り上げて、レーム生成部の構成及びその動作を説明する。
【００６１】
図2は、フレーム生成部12-1の概略的ブロック構成図である。フレーム生成部12-1は、第1チャンネルの送信信号11-1が入力されて、第1チャンネルのフレーム13-1を生成して出力する。
【００６２】
フレーム生成部12-1は、符号化イネーブル信号生成部56と、ヘッダ付与部46と、第1 FIFOバッファ48と、プリアンブル信号付与部50と、符号化部52と、符号化部52と、遅延器54を具えている。
【００６３】
第1チャンネルの送信信号11-1（A）は、分岐器58によって送信信号39-1と39-2とに分岐されて、送信信号39-1は符号化イネーブル信号生成部56に入力され、送信信号39-2はヘッダ付与器46に入力される。送信信号39-1及び39-2は、第1チャンネルの送信信号11-1の強度が2分割されて生成された信号であるから、その時間波形は、第1チャンネルの送信信号11-1と相似形である。従って、特に混乱が生じない範囲で、送信信号39-1及び39-2のいずれも、第1チャンネルの送信信号11-1あるいは、単に送信信号11-1ということもある。
【００６４】
符号化イネーブル信号生成部56は、送信信号39-1が入力されて、符号化部52を、符号化処理を実行する状態と、符号化処理を実行しない状態との切り換えをするための符号化イネーブル信号57(B)を生成して出力する。
【００６５】
一方、送信信号39-2は、ヘッダ付与部46に入力されて、送信信号39-2の先頭部にヘッダが付与されて送信信号47(C)が出力される。ヘッダが付与されて出力された送信信号47(C)は、第1 FIFOバッファ48に入力されて、CDM信号終了ビットパターン、プリアンブル信号及びプリアンブル信号終了ビットパターンの時間スロット分の時間遅延が与えられて出力される。
【００６６】
第1 FIFOバッファ48から出力された送信信号49は、プリアンブル信号付与部50に入力されて、プリアンブル信号が付与されてプリアンブル信号含有送信信号51(D)が出力される。プリアンブル信号付与部50から出力されたプリアンブル信号含有送信信号51(D)は、符号化部52に入力されて、フレーム53(E)が生成されて出力される。
【００６７】
このとき、符号化部52が上述の符号化処理を実行するか否かは、符号化イネーブル信号生成部56から出力される符号化イネーブル信号57(B)に基づいて決定される。
【００６８】
フレーム53(E)は、遅延器54に入力されて、第1チャンネルの固有の遅延が与えられて、フレーム13-1としてフレーム合成器14に入力される。フレーム合成器14には、第1チャンネルが割り与えられているフレーム生成部12-1以外にも、第2〜第Nチャンネルが割り与えられているフレーム生成部12-2〜12-Nからもそれぞれフレーム13-2〜13-Nが入力される。図2では、煩雑さを防ぐため、フレーム合成器14にレーム13-2〜13-Nが入力される様子を省略して示してあるが、図1に示したように、フレーム合成器14には、フレーム13-1〜13-Nが入力される。
【００６９】
フレーム13-1〜13-Nのそれぞれは、フレーム生成部12-1〜12-Nがそれぞれ具えている遅延器によってチャンネルごとに相異なる遅延量が与えられている。従って、フレーム合成器14において、フレーム13-1〜13-Nのそれぞれは、時間軸上で重なり合うことがなく、それぞれの時間スロットに収まる。すなわち、フレーム生成部12-1〜12-Nがそれぞれ具えている遅延器には、フレーム13-1〜13-Nのそれぞれが時間軸上で重ならないように、それぞれの遅延量が設定されている。
【００７０】
フレーム合成器14は、フレーム13-1〜13-Nを合波して、プリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号及びCDM信号終了ビットパターンがこの順に配列されたCDM信号フレーム15を生成して出力する。
【００７１】
符号化イネーブル信号生成部56は、データ解析部40と、ヘッダスロット付与部42と、第2 FIFOバッファ44とを具えている。送信信号39-1は、データ解析部40に入力されて、送信信号39-1の時間軸上で存在している時間幅が読み取られる。データ解析部40から出力された送信信号41は、ヘッダスロット付与部42に入力されて、送信信号41に付与されるヘッダが時間軸上で存在する時間幅を、送信信号41の時間幅に足し合わせられ、送信信号41の時間幅とヘッダが時間軸上で存在する時間幅とが足し合わせられた時間幅が確定されて確保される。
【００７２】
ヘッダスロット付与部42から出力される送信データ43は、第2 FIFOバッファ44に入力される。第2 FIFOバッファ44では、上述の送信信号11-1の時間幅とヘッダが時間軸上で存在する時間幅とが足し合わせられた時間幅に相当する時間スロットにおいて、符号化部が符号化処理を実行する状態となるよう信号が出力される。一方この時間スロット以外、すなわちプリアンブル信号及びプリアンブル信号終了ビットパターンの時間スロット分の時間スロットにおいては、符号化部52が符号化処理を実行しない状態となるよう信号が出力される。
【００７３】
第2 FIFOバッファ44から出力される符号化イネーブル信号57(B)は、例えば、符号化部52が符号化処理を実行する状態をビット「1」で与え、符号化部52が符号化処理を実行しない状態をビット「0」で与えるように規定しておけばよい。
【００７４】
クロック信号生成部18は、上述のデータ解析部40、ヘッダスロット付与部42、第2 FIFOバッファ44、ヘッダ付与部46、第1 FIFOバッファ48、プリアンブル信号付与部50、符号化部52及び遅延器54に対して、それぞれの動作の基準となるクロック信号を供給する。
【００７５】
図3を参照して、CDM信号フレーム15がOLT 10が具えるフレーム合成器14によって生成されて出力される動作について、フレームの時間波形を示して説明する。図3は、N＝16の場合を想定して示してある。すなわち、フレーム生成部12-1〜12-16のそれぞれから出力されるフレーム13-1〜13-16が、フレーム合成器14によって合波されてCDM信号フレーム15が生成される過程の説明に供する図である。もちろん、Nが16以外、例えば32等であっても以下の説明は成立する。
【００７６】
図3の左側半分には、第1〜第16チャンネルCH-1〜CH-16がそれぞれ割り当てられているフレーム生成部12-1〜12-16から出力されるフレーム13-1〜13-16の時間波形を示してある。図3では、煩雑を防ぐために、フレーム13-1、13-15及び13-16について代表して示してある。また、図3の右側半分には、フレーム合成器14によって生成されて出力されるCDM信号フレーム15の時間波形を示している。
【００７７】
図3に示すように、フレーム生成部12-1〜12-16から出力されるフレーム13-1〜13-16の時間波形はそれぞれ、プリアンブル信号p、プリアンブル信号終了ビットパターンq、CDM信号r、及びCDM信号終了ビットパターンsが、この順に並んで構成されている。このような構成の時間波形で与えられるフレーム13-1〜13-16は、フレーム合成器14に入力されて合波される。その結果、出力されるCDM信号フレーム15の時間波形は、図3の右側半分に示す形状となる。その理由は以下のとおりである。
【００７８】
図3においては、フレーム13-1〜13-16のプリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号、及びCDM信号終了ビットパターンをそれぞれ、小文字のp、q、r、及びsで示してある。一方、CDM信号フレーム15のプリアンブル信号、プリアンブル信号終了ビットパターン、CDM信号、及びCDM信号終了ビットパターンをそれぞれ、大文字のP、Q、R、及びSで示して、フレーム13-1〜13-16とCDM信号フレーム15との両者を区別してある。
【００７９】
フレーム13-1〜13-16のそれぞれを構成するプリアンブル信号pは、同位相で加え合わせられるので、その強度振幅は16倍の（1,0,1,0,...）の2値デジタル信号となる。従って、CDM信号フレーム15のプリアンブル信号Pは、フレーム13-1〜13-16のプリアンブル信号pの16倍の強度振幅の（1,0,1,0,...）で与えられる2値デジタル信号である。
【００８０】
また、プリアンブル信号終了ビットパターンqは、（1,1,1）のNRZ(Non-Return to Zero)フォーマットの信号で与える例を示している。このビットパターンは、これに限らず、予め何らかのビットパターンを設定して利用すればよい。フレーム13-1〜13-16のそれぞれを構成するプリアンブル信号終了ビットパターンqについても、同位相で加え合わせられるので、その強度振幅は16倍である（1,1,1）で与えられる2値デジタル信号となる。プリアンブル信号終了ビットパターンqは、NRZフォーマットで与えられているので、ビット「1」が続いた形、すなわち、ビットパターンが「1」を与える一定の強度の値となっている。
【００８１】
CDM信号rは、チャンネルごとに異なるNRZフォーマットの符号化信号である。ここで、上述した符号化部52において、送信信号が符号化されて符号化信号に変換される処理について説明する。以下の説明では、送信信号を第1〜第Nチャンネルの何れの信号であるかを限定して行う必要がないので、特にチャンネルを特定しないで説明する。
【００８２】
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。また、こ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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、符号長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、符号のビットレートであるチップレート、すなわちチップレート周波数は4倍となる。
【００８５】
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。
【００８６】
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。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。
【００８７】
1と-1とで構成される2値信号に変換された、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、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。
【００８８】
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、送信信号が符号化されて得られる符号化信号は、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。
【００８９】
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。
【００９０】
この発明のCDM通信システムの実施の形態においては、符号化信号は、0と1のNRZ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。
【００９１】
上述したように、送信信号が符号化されて符号化信号に変換されると、そのビットレートであるチップレートの信号となる。すなわち、送信信号のビットレートが、符号化部に設定されている符号の符号長倍のチップレートの信号に変換される。そこで、プリアンブル信号pおよびプリアンブル信号終了ビットパターンq及びCDM信号終了ビットパターンｓのビットレートを、符号化信号のチップレートに等しく設定しておくのが好ましい。
【００９２】
上述したように、CDM信号rは、各チャンネルの送信信号が符号化されて生成されたNRZフォーマットの信号であるから、チャンネルごとにその時間波形が異なるビットパターンとなっているはずである。従って、フレーム合成器14において、各チャンネルの符号化信号は、互いに同位相で加えあわせられたとしても、相異なるビットパターンであるから、2値デジタル信号とはならず、多値デジタル信号となる。
【００９３】
図3では、図面が煩雑になるのを避けるために、フレーム13-1〜13-16のCDM信号rの時間波形、及びCDM信号フレーム15のCDM信号Rの時間波形を、矩形に斜線を施して示してある。
【００９４】
CDM信号終了ビットパターンｓは、（0,0,0）のNRZフォーマットの信号で与える例を示している。このビットパターンは、これに限らず、予め何らかのビットパターンを設定して利用すればよい。フレーム13-1〜13-16のそれぞれを構成するCDM信号終了ビットパターンｓについても、同位相で加え合わせられるので、その強度振幅はやはり（0,0,0）で与えられる信号となる。CDM信号終了ビットパターンSは、NRZフォーマットで与えられているので、ビット「0」が続いたビットパターンとなっている。
【００９５】
図4(A)〜(E)を参照して、第1チャンネルの送信信号がフレーム生成部12-1に入力されてフレーム53が生成される過程を具体的に説明する。図4(A)〜(E)において、横軸に時間を、縦軸に信号強度をそれぞれ任意スケールで示してある。第2〜第Nチャンネルの送信信号が、それぞれフレーム生成部12-2〜12-Nに入力されてフレーム13-2〜13-Nが生成される過程も同様であるから、これらの過程について重複する説明を省略する。
【００９６】
図4(A)〜(E)は、フレーム53が生成される過程の説明に供する図であり、(A)は第1チャンネルの送信信号11-1の時間波形を示す図であり、(B)は符号化イネーブル信号57の時間波形示す図であり、(C)はヘッダ付与部46から出力される送信信号47の時間波形を示す図であり、(D)はプリアンブル信号含有送信信号51の時間波形示す図であり、(E)はフレーム生成部12-1から出力されるフレームの時間波形を示す図である。
【００９７】
図4(A)は、3つ分の送信信号のデータユニットが一例として示してある。それぞれのデータユニットは「DATA」と表示し、更に縦縞を付した矩形としてシンボリックに示してあるが、「0」及び「1」あるいは「1」及び「-1」等の2値から構成されるNRZフォーマットの2値デジタル信号である。送信信号のそれぞれのデータユニットは時間幅も、時間軸上の存在位置も異なっている。
【００９８】
図4(B)は、符号化イネーブル信号生成部56で生成されて出力される符号化イネーブル信号57の時間波形を示す図である。符号化イネーブル信号57は、符号化部52が符号化動作を実行する時間スロットに対して、例えば信号「1」に相当する電圧レベルの信号を送る。一方符号化部52が符号化動作を実行しない時間スロットに対して、例えば信号「0」に相当する電圧レベルの信号を送る。図4(B)では、信号「1」に相当する電圧レベルを「H」と示してあり、信号「0」に相当する電圧レベルを「L」と示してある。「H」及び「L」で与えられる電圧レベルは、符号化部52の符号化実行動作モードと及び非実行動作モードとを切り換えるために必要な電圧値以上に設定すればよい。
【００９９】
図4(C)は、ヘッダ付与部46において、送信信号11-1の先頭部にヘッダhが付与されて生成された送信信号47の時間波形を示す図である。ヘッダhにはチャンネル番号等の識別情報が与えられている。符号化部52によって符号化される部分は、このヘッダhの部分と送信信号DATAの部分である。また、符号化イネーブル信号57の電圧レベルが「H」である時間幅は、ヘッダhの時間スロットと送信信号DATAの時間スロットの和に等しい時間幅となっている。
【０１００】
図4(D)は、プリアンブル信号付与部50で生成されて出力されたプリアンブル信号含有送信信号51の時間波形を示す図である。プリアンブル信号含有送信信号51は、プリアンブル信号p、プリアンブル信号終了ビットパターンq、CDM信号r、及びCDM信号終了ビットパターンsを含んでおり、一つのフレームとして構成される。図4(D)では、一つのフレームを（1）、(2)を付して示しており、フレーム(1)とフレーム(2)とは互いに隣接するフレームとして示してある。
【０１０１】
プリアンブル信号付与部50では、プリアンブル信号p及びプリアンブル信号終了ビットパターンqが付与される。プリアンブル信号p及びプリアンブル信号終了ビットパターンqを挿入するために必要となる時間スロットは、第1 FIFOバッファ48によって、時間軸における、隣接するフレームを構成するプリアンブル信号p及びプリアンブル信号終了ビットパターンqが挿入される間隔が調整される。
【０１０２】
すなわち、第1 FIFOバッファ48によって、互いに隣接するフレームを構成するヘッダhの部分と送信信号DATAの部分を構成する時間スロット同士の、時間軸上での間隔が調整される。
【０１０３】
図4(E)は、符号化部52から出力されるフレーム53の時間波形を示す図である。符号化部52において、入力されたプリアンブル信号含有送信信号51のフレームを構成するヘッダhの部分と送信信号DATAの部分だけが符号化される。図4(E)では、符号化されたヘッダhの部分と送信信号DATAの部分に斜線を付して区別可能な状態に示してある。
【０１０４】
符号化部52には、図4(B)でその時間波形が与えられる符号化イネーブル信号57が供給されており、この符号化イネーブル信号57が「1」に相当する電圧レベルである時間スロットで符号化動作が実行される。従って、符号化イネーブル信号57は、プリアンブル信号含有送信信号51のフレームのヘッダhの部分と送信信号DATAの部分に対応する時間スロットに対して、「1」に相当する電圧レベルとなる信号が供給されるように構成されている。
【０１０５】
フレームのヘッダhの部分と送信信号DATAの部分に対応する時間スロットは、フレームごとに異なるので、符号化イネーブル信号生成部56が具えるデータ解析部40において、その時間スロットが読みとられる。データ解析部40において読み取られた時間スロットに基づいて、ヘッダスロット付与部42及び第2 FIFOバッファ44が協同して、フレームのヘッダhの部分と送信信号DATAの部分に対応する時間スロットにおいて、「1」に相当する電圧レベルとなる符号化イネーブル信号57が生成される。
【０１０６】
＜CDM信号受信装置＞
図5を参照して、ONU群28を構成するCDM信号受信装置30-1の構成及びその動作について説明する。ONU群28を構成するCDM信号受信装置30-1〜30-Nのそれぞれは、割り当てられた符号が異なっているだけであり、構成そのものは同一である。そこで、CDM信号受信装置30-1を代表して取り上げて、CDM信号受信装置の構成及びその動作を説明する。図5は、CDM信号受信装置30-1の概略的ブロック構成図である。
【０１０７】
CDM信号受信装置30-1は、PD 32、CDM信号分岐器38、CDM信号処理部34及びクロック信号抽出部36を具えて構成される。PD 32は、CDM信号フレーム25-1を電気信号の形態のCDM信号フレーム33に変換して出力する。CDM信号分岐器38は、電気信号の形態のCDM信号フレーム33が入力されて、CDM信号フレーム33-1とCDM信号フレーム33-2とに2分岐して出力する。CDM信号フレーム33-1はCDM信号処理部34に入力され、CDM信号フレーム33-2はクロック信号抽出部36に入力される。
【０１０８】
CDM信号処理部34は、CDM信号フレーム33-1が入力されて、図3に示したCDM信号Rに対応する時間スロットにおいて、このCDM信号Rを復号化して受信信号35-1を再生する。
【０１０９】
クロック信号抽出部36は、CDM信号フレーム33-2が入力されて、図3に示したプリアンブル信号Pの時間スロットにおいて、プリアンブル信号からクロック信号37を抽出する。
【０１１０】
CDM信号処理部34は、復号器-C1 60と、ゲート処理器62と、ヘッダ解析器64と、ヘッダ削除器66と、同期信号検出器68と、遅延器70とを具えている。復号器-C1 60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。
【０１１１】
CDM信号処理部34において、CDM信号フレーム33-1から受信信号35-1が生成されるが、この受信信号35-1が生成されるまでのステップは以下のとおりである。
【０１１２】
CDM信号フレーム33-1は、まず復号器-C1 60に入力される。CDM信号フレーム33-1は、復号器-C1 60によって復号化されて、受信データ信号フレーム61として再生されて出力される。
【０１１３】
受信データ信号フレーム61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62によって除去される。すなわち、受信データ信号フレーム61は、ゲート処理器62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成分だけが抽出されて、受信データ信号フレーム63として出力される。受信データ信号フレーム63は、ヘッダ削除器66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35-1として再生されて出力される。
【０１１４】
ゲート処理器62によるゲーティング処理は、遅延器70から出力される同期信号71を基準として実行される。遅延器70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62の窓が開くように、同期信号検出器68から出力される同期信号69の位相を調整して同期信号71を出力する。
【０１１５】
ヘッダ解析器64は、分岐器72によって受信データ信号フレーム63をタップして、受信データ信号フレーム63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。
【０１１６】
同期信号検出器68は、分岐器74によって受信データ信号フレーム63をタップして、この受信データ信号フレーム63から同期信号69を生成して出力する。
【０１１７】
クロック信号抽出部36によって抽出されたクロック信号37は、遅延器70に供給される。遅延器70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62の窓が開くように、クロック信号37に基づき同期信号69の位相を調整して同期信号71をゲート処理器62に供給する。すなわち、ゲート処理器62の窓が開くタイミングは、クロック信号抽出部36によって抽出されたクロック信号37を基準として実行される。
【０１１８】
以上説明した様に、CDM信号処理部34は、は、CDM信号フレーム33-1が入力されてこのCDM信号フレーム33-1を復号化して受信信号35-1を再生して出力する。
【０１１９】
CDM信号フレーム33-1及び33-2は、電気信号の形態のCDM信号フレーム33がCDM信号分岐器38によって強度分割されて生成されたフレームであるから、その時間波形はそれぞれ電気信号の形態のCDM信号フレーム33と相似形である。そこで、以後の説明では、特に識別する必要がある場合を除き、CDM信号フレーム33-1及び33-2、あるいは電気信号の形態のCDM信号フレーム33を、単にCDM信号フレームということもある。
【０１２０】
図6(A)〜(C)を参照して、CDM信号フレームの構成と、このCDM信号フレームの構成に対応して抽出されるクロック信号の時間波形及び、クロック信号抽出部の追従モードと自走モードとの関連を説明する。図6(A)〜(C)は、CDM信号フレームの構成と、クロック信号の時間波形及び、クロック信号抽出部の追従モードと自走モードとの関連の説明に供する図である。図6(A)はCDM信号フレームの構成の詳細を示す図であり、図6(B)はクロック信号抽出部36から抽出されるクロック信号の時間波形を模式的に示す図であり、図6(C)はクロック信号抽出部の追従モードと自走モードの占める時間スロットを示す図である。
【０１２１】
フレーム合成器14から出力されるフレームCDM信号フレーム15は、プリアンブル信号P、プリアンブル信号終了ビットパターンQ、CDM信号R、及びCDM信号終了ビットパターンSがこの順に配列されて構成されている。CDM信号Rはフレーム13-1〜13-16のCDM信号rが時間軸上の同一のスロットで合波されて生成された信号であるから、図3に示すように、多値デジタル信号となっている。図3においては、図面の煩雑を避けるために、CDM信号Rの部分の時間波形は矩形に斜線を施してその詳細については示さなかった。図6(A)では、CDM信号Rの部分の時間波形をより具体的に多値デジタル信号となっている様子を示してある。
【０１２２】
プリアンブル信号Pは、フレーム13-1〜13-16のプリアンブル信号pが時間軸上の同一のスロットで合波されて生成された信号であり、プリアンブル信号pの16倍の強度振幅の（1,0,1,0,...）で与えられる2値デジタル信号である。プリアンブル信号終了ビットパターンQは、フレーム13-1〜13-16のプリアンブル信号終了ビットパターンqが時間軸上の同一のスロットで合波されて生成された信号であり、プリアンブル信号終了ビットパターンqの16倍の強度の（1,1,1）のNRZフォーマットの信号である。CDM信号終了ビットパターンSは、フレーム13-1〜13-16のCDM信号終了ビットパターンsが時間軸上の同一のスロットで合波されて生成された信号であり、CDM信号終了ビットパターンsの16倍の強度の（0,0,0）のNRZフォーマットの信号である。
【０１２３】
フレーム合成器14から出力されるCDM信号フレーム15は、図3の右側及び図6(A)に示すように、プリアンブル信号P、プリアンブル信号終了ビットパターンQ、CDM信号R、及びCDM信号終了ビットパターンSを一組として構成されるフレームである。
【０１２４】
図6(B)に示すように、クロック信号抽出部36から出力されるクロック信号37の時間波形は、CDM信号フレーム15の時間波形に対応して、プリアンブル信号Pの時間スロットにおいては、クロック信号抽出部36においてPLL回路による位相同期動作が実行される。また、プリアンブル信号終了ビットパターンQ、CDM信号R、及びCDM信号終了ビットパターンSの時間スロットにおいては、クロック信号抽出部36においてPLL回路による位相同期動作が中止される。
【０１２５】
図6(C)に示すように、プリアンブル信号Pの時間スロットにおいては、クロック信号抽出部36において位相同期動作が実行される追従モードとなる。一方、プリアンブル信号P以外の時間スロットにおいては、クロック信号抽出部36において位相同期動作が実行されない自走モードとなる。
【０１２６】
＜クロック信号抽出部＞
図7を参照して、クロック信号抽出部36の構成及びその動作について説明する。図7は、クロック信号抽出部の概略的ブロック構成図である。
【０１２７】
クロック信号抽出部36は、位相同期処理部120と、ビットパターン識別部134とを具えている。CDM信号フレーム33-2は、分岐器78によってCDM信号フレーム79-1と79-2とに分岐される。CDM信号フレーム79-1は位相同期処理部120に入力され、CDM信号フレーム79-2は、ビットパターン識別部134に入力される。クロック信号抽出部36を形成するには、ビットパターン識別部134は、例えば、ザイリンク社のVirtex-II Pro FPGA等を適宜利用することができる。従って、ビットパターン識別部134はVirtex-II Pro FPGA等の単一のデバイスであるビットパターン検出器136で構成されるので、以後の説明では、ビットパターン識別部134としてビットパターン検出器136を用いて説明する。
【０１２８】
位相同期処理部120は、位相比較器122と、RFスイッチ124と、ループフィルタ126と、VCO 128と、分周器130とを具えている。そして、位相比較器122とループフィルタ126と、VCO 128と、分周器130とによって、PLL回路が形成されている。すなわち、この発明のPLL回路は、従来のPLL回路にRFスイッチ124が追加されている点が新規な点である。
【０１２９】
位相比較器122から出力される出力信号123は、RFスイッチ124に入力される。RFスイッチ124から出力される出力信号125は、ループフィルタ126に入力される。ループフィルタ126から出力される出力信号127は、VCO 128に入力される。VCO 128からは抽出されたクロック信号129が出力される。
【０１３０】
VCO 128から出力されるクロック信号129は分岐器94でクロック信号95-1と95-2に分岐される。クロック信号95-1は、分岐器96に入力され、クロック信号97とクロック信号37に分岐される。クロック信号37は、クロック信号抽出部36によって抽出されたクロック信号としてCDM信号処理部34に供給される。クロック信号95-2は分周器130に入力され分周されて分周クロック信号131として出力する。分周クロック信号131は、位相比較器122に、CDM信号フレーム79-1との位相比較信号として入力される。クロック信号97は、ビットパターン検出器136に入力され、ビットパターン検出器136の基準クロック信号として動作する。
【０１３１】
ビットパターン検出器136は、CDM信号終了ビットパターンS(0,0,0)が入力されると立ち上がり、プリアンブル信号終了ビットパターンQ（1,1,1）が入力されると立ち下がるモード切換信号137を生成してRFスイッチ124に供給する。RFスイッチ124は、モード切換信号137の立ち上がり時刻に位相比較器122の出力信号123を遮断し、モード切換信号137の立ち下がり時刻に位相比較器122の出力信号123をループフィルタ126に供給する。RFスイッチ124としては、例えば、RENESAS社のHVC131等を適宜利用することができる。RENESAS社のHVC131は、PINフォトダイオードを利用して構成されるRFスイッチである。
【０１３２】
位相比較器122が自走モード動作中は、RFスイッチ124の出力端がハイインピーダンスとなり、それまでにループフィルタ126のコンデンサCに蓄えられていた電荷が保持される。すなわち、ループフィルタ126中でAと表示した点での電位が保たれる。VCO 128には蓄えられたこの電荷が入力され続ける。このような状態が実現されるためには、ループフィルタ126中でAと表示した点での電位が低下しないように、コンデンサCに蓄えられた電荷がリークしないことが必要である。そのために、VCO 128には入力インピーダンスが十分に高いタイプを選択する必要がある。好ましくは、VCO 128の入力インピーダンスとしては1MΩ以上が保証されているVCOを選択するのがよい。
【０１３３】
一方、位相比較器122が追従モード動作中は、RFスイッチ124は導通状態となる。すなわち、位相比較器122からの出力信号123がそのままループフィルタ126に入力される状態となる。
【０１３４】
図8(A)及び(B)を参照して位相同期処理部120の動作モードの切り換えについて説明する。図8(A)及び(B)は、位相同期処理部120の動作モードの切り換えに関する説明に供する図であり、図8(A)は位相比較器122に入力されるCDM信号フレーム79-1の時間波形を示す図であり、図8(B)はモード切換信号137の時間波形を示す図である。従って、図8(A)は図6(A)に示したCDM信号フレームを一部簡略化して表した時間波形の図である。図8(A)及び(B)において、横軸に時間を、縦軸に信号強度をそれぞれ任意スケールで示してある。
【０１３５】
ビットパターン検出器136からRFスイッチ124に対して供給されるモード切換信号137は、ビットパターン検出器136がCDM信号終了ビットパターンS(0,0,0)を検出することで「ハイ（H）」のレベルに立ち上がり、プリアンブル信号終了ビットパターンQ（1,1,1）を検出することで「ロー(L)」のレベルに立ち下がる形態の信号である。
【０１３６】
RFスイッチ124は、モード切換信号137が「ハイ（H）」のレベルに立ち上がる時刻に位相比較器122の出力信号123が遮断され、自走モード動作が実現される。
モード切換信号137が「ロー(L)」のレベルに立ち下がる時刻に位相比較器122の出力信号123をループフィルタ126に供給するという動作が行われ、追従モードが実現される。
【０１３７】
ビットパターン検出器136が上述のように動作することによって、位相比較器122が自走モード動作中はその出力信号123は遮断され、自走モード動作中はPLL回路を構成するVCO 128からは、追従モードの最後に確定されたクロック信号が出力され続ける。そして、この自走モード動作中にCDM信号フレームのCDM信号が復号化されて受信信号が再生される。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【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】フレーム生成部の概略的ブロック構成図である。
【図３】フレーム生成部のそれぞれから出力されるフレームがフレーム合成器によって合波されてCDM信号フレームが生成される過程の説明に供する図である。
【図４】フレームが生成される過程の説明に供する図であり、(A)は第1チャンネルの送信信号の時間波形を示す図であり、(B)は符号化イネーブル信号の時間波形を示す図であり、(C)はヘッダ付与部から出力される送信信号の時間波形を示す図であり、(D)はプリアンブル信号含有送信信号の時間波形示す図であり、(E)はフレーム生成部から出力されるフレームの時間波形を示す図である。
【図５】CDM信号受信装置の概略的ブロック構成図である。
【図６】CDM信号フレームの構成とクロック信号の時間波形及びクロック信号抽出部の追従モードと自走モードとの関連の説明に供する図であり、(A)はCDM信号フレームの構成の詳細を示す図であり、(B)はクロック信号抽出部から抽出されるクロック信号の時間波形を模式的に示す図であり、(C)はクロック信号抽出部の追従モードと自走モードの占める時間スロットを示す図である。
【図７】クロック信号抽出部の概略的ブロック構成図である。
【図８】位相同期処理部の動作モードの切り換えに関する説明に供する図であり、(A)は位相比較器に入力されるCDM信号フレームの時間波形を示す図であり、(B)はモード切換信号137の時間波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１３９】
10：CDM信号送信装置（OLT）
12：CDM信号送信部
12-1〜12-N：フレーム生成部
14：フレーム合成器
16：半導体レーザ（LD）
18：クロック信号生成部
20：受動光ネットワーク（PON）
22：光ファイバ伝送路
24：スターカプラ
26-1〜26-N：分岐光導波路
28：ONU群
30-1〜30-N：CDM信号受信装置（ONU-1〜ONU-N）
32：フォトダイオード（PD）
34：CDM信号処理部
36：クロック信号抽出部
38：CDM信号分岐器
40：データ解析部
42：ヘッダスロット付与部
44：第2 FIFOバッファ
46：ヘッダ付与部
48：第1 FIFOバッファ
50：プリアンブル信号付与部
52：符号化部
54、70：遅延器
56：符号化イネーブル信号生成部
58、72、74、78、94、96：分岐器
60：復号器-C1
62：ゲート処理器
64：ヘッダ解析器
66：ヘッダ削除器
68：同期信号検出器
120：位相同期処理部
122：位相比較器
124：高周波スイッチ(RFスイッチ)
126：ループフィルタ
128：電圧制御発振器（VCO）
130：分周器
134：ビットパターン識別部
136：ビットパターン検出器
【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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