光直交周波数分割多重通信装置及び通信方法
【課題】従来技術より通信速度を高くできる光直交周波数分割多重通信装置を提供する。
【解決手段】光直交周波数分割多重通信装置は、連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信するものであり、第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段が変換して出力した第１のベースバンド信号で前記連続光を変調して得たものであり、複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段が変換して出力した第２のベースバンド信号で前記連続光を変調して得たものである。
【解決手段】光直交周波数分割多重通信装置は、連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信するものであり、第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段が変換して出力した第１のベースバンド信号で前記連続光を変調して得たものであり、複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段が変換して出力した第２のベースバンド信号で前記連続光を変調して得たものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重変調を使用する光通信システムの大容量化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調は、送信データを複数のサブキャリアを用いて並列に伝送する方式であり、各サブキャリアのシンボルレートが比較的低くなるためシンボル間干渉に強く、デジタル地上波放送や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｅｒａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで既に使用されており、光通信システムへの適用についても検討されている。
【０００３】
図７は、従来技術による光ＯＦＤＭ通信システムの送信側装置の構成を示している。図７のベースバンド処理部は、送信データを各サブキャリアにマッピングして、離散フーリエ逆変換処理を行い、サイクリックプレフィックス等を追加した後、時間軸上の離散的なサンプル点における振幅を示すデジタル・ベースバンド信号を出力する。なお、離散フーリエ逆変換処理は、通常、複素値を出力するため、デジタル・ベースバンド信号は、実数部又は同相成分（Ｉと表記）の信号と、虚数部又は直交成分の信号（Ｑと表記）で構成される。
【０００４】
同相及び直交デジタル・ベースバンド信号は、それぞれ、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）により、アナログ・ベースバンド信号に変換され、光変調器において、光源が生成する連続光の変調に使用される。
【０００５】
ＤＡＣには、動作帯域が規定されており、ＯＦＤＭ変調のサブキャリアは、通常、この動作帯域内となる様に選択される。これに対して、ＤＡＣの動作帯域外であっても、多値度を低くすれば必要な信号対雑音比を確保できることを利用して、ＤＡＣの動作帯域以上のサブキャリアも使用する構成が引用文献１に記載されている。引用文献１に記載の装置が送信する光信号の光スペクトラムは、図８にその概略を示す様に、ＤＡＣの動作帯域内である符号９２で示す部分と、部分９２よりそのレベルが低く、部分９２の両側、ＤＡＣの動作帯域外にある部分９３とを有している。部分９３のサブキャリアには、ＤＡＣの動作帯域内である部分９２のサブキャリアより低い多値度の変調しか適用できないが、引用文献１に記載の構成は、部分９３のサブキャリアを追加することでより高速化を図っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｂｒｅｎｄｏｎ Ｊ． Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ、ｅｔ ａｌ．、“１００Ｇｂｉｔ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｂａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ ＯＦＤＭ”、ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２００９、ＰＤＰＣ３、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１に記載の構成は、ＤＡＣの振幅特性が低下してゆく領域を使用するものであり、現実的には、追加して使用できるサブキャリア数をそれ程増加させることができず、また、適用できる変調の多値度もかなり低いものとする必要がある。
【０００８】
したがって、本発明は、従来技術より通信速度を高くすることができる、つまり、大容量化できる光ＯＦＤＭ通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における通信装置によれば、
連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信する光直交周波数分割多重通信装置であって、第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第１のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであり、複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第２のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・アナログ変換手段の分解能は、第２のデジタル・アナログ変換手段の分解能より高いことも好ましい。
【００１１】
また、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
連続光を生成する光源と、光源が生成した連続光を分岐する分岐手段と、第１のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第１の光変調手段と、第２のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第２の光変調手段と、第１の光変調手段及び第２の光変調手段が出力する光信号を結合する結合手段とを備えていることも好ましい。
【００１２】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第１の光変調手段は、第１のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであり、第２の光変調手段は、第２のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであることも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
連続光を生成する光源と、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を加算する加算手段と、加算手段の出力信号により前記連続光を変調する光変調手段とを備えていることも好ましい。
【００１４】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、加算手段は、第１のベースバンド信号の一方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の一方のベースバンド信号とを加算する第１の加算器と、第１のベースバンド信号の他方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の他方のベースバンド信号とを加算する第２の加算器とを含み、光変調手段は、第１の加算器の出力信号及び第２の加算器の出力信号により光直交振幅変調を行うものであることも好ましい。
【００１５】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号のシンボル・タイミングと、第２のベースバンド信号のシンボル・タイミングを同期させることも好ましい。
【００１６】
本発明による通信方法によれば、
直交周波数分割多重変調された第１のデジタル・ベースバンド信号を第１のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第１の変換ステップと、直交周波数分割多重変調された第２のデジタル・ベースバンド信号を第２のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第２の変換ステップと、連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号及び第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して送信する送信ステップと含む光直交周波数分割多重通信方法であって、第１のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第１のサブキャリアの変調には、第２のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第２のサブキャリアの変調の多値度より高い多値度を使用し、複数の第１のサブキャリアの周波数の最大値は、複数の第２のサブキャリアの周波数の最小値より小さいことを特徴とする。
【００１７】
本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第１のサブキャリアの周波数帯域より広く、第２の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第２のサブキャリアの周波数帯域より広いことも好ましい。
【００１８】
また、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
送信ステップは、前記連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号で変調して第１の光変調信号を出力する第１の変調ステップと、前記連続光を第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して第２の光変調信号を出力する第２の変調ステップと、第１の光変調信号と第２の光変調信号を結合するステップとを備えていることも好ましい。
【００１９】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、第１の変調ステップは、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであり、第２の変調ステップは、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであることも好ましい。
【００２０】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
送信ステップは、第１のアナログ・ベースバンド信号と第２のアナログ・ベースバンド信号を加算して加算信号を出力する加算ステップと、前記連続光を加算信号で変調する変調ステップとを備えていることも好ましい。
【００２１】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、加算ステップは、第１の同相アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号のいずれか一方の信号を加算して第１の加算信号を出力し、第１の直交アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号の他方の信号を加算して第２の加算信号を出力し、変調ステップは、第１の加算信号及び第２の加算信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであることも好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
デジタル・アナログ変換手段の動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、従来技術より、伝送レートを高速にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第２実施形態の構成図である。
【図３】第１実施形態における概略的な光スペクトラムを示す図である。
【図４】第２実施形態における概略的な光スペクトラムを示す図である。
【図５】狭帯域で高分解能であるＤＡＣを使用した場合のスペクトラムの概略と適用できる変調方式の例を示す図である。
【図６】広帯域で低分解能であるＤＡＣを使用した場合のスペクトラムの概略と適用できる変調方式の例を示す図である。
【図７】従来技術による光ＯＦＤＭ通信システムの送信側装置の構成を示す図である。
【図８】引用文献１に記載の装置が送信する光信号の光スペクトラムの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第１実施形態の構成図である。図１に示す様に、装置は、光源１と、ベースバンド処理部２及び３と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１、２２、３１及び３２と、分岐部４１と、結合部４２と、光変調器５１及び５２とを備えている。
【００２５】
光源１は、連続光を生成して分岐部４１に出力し、分岐部４１は、連続光を分岐して、光変調器５１と光変調器５２にそれぞれ出力する。ベースバンド処理部２及び３は、送信データを各サブキャリアにマッピングして、離散フーリエ逆変換処理を行い、サイクリックプレフィックス等を追加した後、時間軸上の離散的なサンプル点における振幅を示すデジタル・ベースバンド信号を出力する。なお、離散フーリエ逆変換処理が出力する時間サンプルは複素数であり、ベースバンド処理部２及び３は、通常、実数部のデジタル・ベースバンド信号（同相：Ｉと表記）と、虚数部のデジタル・ベースバンド信号（直交：Ｑと表記）をそれぞれ出力する。つまり、デジタル・ベースバンド信号は、同相成分と直交成分の２つの信号から構成されている。
【００２６】
ＤＡＣ２１は、ベースバンド処理部２からの同相デジタル・ベースバンド信号を同相アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ２２は、ベースバンド処理部２からの直交デジタル・ベースバンド信号を直交アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ３１は、ベースバンド処理部３からの同相デジタル・ベースバンド信号を同相アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ３２は、ベースバンド処理部３からの直交デジタル・ベースバンド信号を直交アナログ・ベースバンド信号に変換する。
【００２７】
光変調器５１は、分岐部４１から入力される連続光を、ＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。より具体的には、例えば、連続光を２分岐して、一方の連続光をＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号で振幅変調し、他方の連続光については、ＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号による振幅変調とπ／２の位相シフトを行い、その後、両光信号を合波して光ＯＦＤＭ信号を出力する。同様に、光変調器５２は、分岐部４１から入力される連続光を、ＤＡＣ３１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３２からの直交アナログ・ベースバンド信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力し、結合部４２は、光変調器５１からの光ＯＦＤＭ信号と、光変調器５２からの光ＯＦＤＭ信号を結合して光伝送路に出力する。
【００２８】
ＤＡＣの動作帯域と有効ビット分解能はトレードオフの関係にある。つまり、動作帯域の広いＤＡＣを使用すると有効ビット分解能は低くなり、有効ビット分解能が高いＤＡＣを使用すると動作帯域が狭くなってしまう。なお、一般的に、動作帯域とは、出力がそのピークから３ｄＢ低下する周波数をいう。
【００２９】
図５及び図６は、ＤＡＣの動作帯域の違いによるＯＦＤＭ変調の違いを説明する図であり、図５は図６より動作帯域の狭いＤＡＣを使用した場合を示している。なお、ＯＦＤＭのシンボルレートは一定であるものとする。動作帯域が狭いＤＡＣを使用する場合、図５（ａ）に示す様に、ＯＦＤＭ信号の帯域幅も狭くなり、使用できるサブキャリア数も少なくなるが、有効ビット分解能が高いため、表現できる振幅のステップが細かくなり、よって、図５（ｂ）に示す様に、高多値度の変調を使用することが可能になる。これに対して、動作帯域が広いＤＡＣを使用する場合、図６（ａ）に示す様に、ＯＦＤＭ信号の帯域幅は広くなり、よって、図５の場合と比較して使用できるサブキャリア数は増加するが、有効ビット分解能が低くなるため、表現できる振幅のステップが粗くなり、よって、図６（ｂ）に示す様に、図５の場合と比較して低多値度の変調を使用しなければならなくなる。
【００３０】
本発明においては、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２２には、ＤＡＣ３１及びＤＡＣ３２より動作帯域は狭いが、有効ビット分解能の高いＤＡＣを使用する。また、ベースバンド処理部２において各サブキャリアに適用する変調の多値度については、ベースバンド処理部３において各サブキャリアに適用する変調の多値度より高くする。なお、変調の多値度を伝送路状態において変更可能な通信システムに本発明を適用する場合、ベースバンド処理部２が選択できる変調の多値度の最高値を、ベースバンド処理部３が選択できる変調の多値度の最高値よりも高くする。例えば、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２３の動作帯域をＡ（Ｈｚ）、ＤＡＣ３１及び３２の動作帯域をＡ（Ｈｚ）より広いＢ（Ｈｚ）とすると、ベースバンド処理部２における変調処理は、−ａ（Ｈｚ）からａ（Ｈｚ）、ここで、｜ａ｜＜｜Ａ｜、の帯域内にあるサブキャリアを、高多値度の変調方式により変調するものとなる。
【００３１】
これに対して、ベースバンド処理部３における変調処理は、−ｂ（Ｈｚ）からｂ（Ｈｚ）、ここで、｜ａ｜＜｜ｂ｜＜｜Ｂ｜、の帯域内にあるサブキャリアを、ベースバンド処理部２において使用するものよりも多値度が低い変調方式により変調するものとなる。ただし、本実施形態において、ベースバンド処理部３は、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）、ここで、｜ｂ｜＞｜ｃ｜＞｜ａ｜、の帯域内にあるサブキャリアは使用せず、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアは、常に、複素平面の原点が入力されたものとして離散フーリエ逆変換を行う。
【００３２】
したがって、光変調器５１が出力する光ＯＦＤＭ信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ａ）に示す様に、連続光の光周波数を中心とした帯域２ａ（Ｈｚ）の側波帯と、連続光に対応する光搬送波８１とを含むものとなる。また、光変調器５２が出力する光ＯＦＤＭ信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ａ）に示す様に、連続光の光周波数を中心とした帯域２ｂ（Ｈｚ）の側波帯と、連続光に対応する光搬送波８２とを含むものとなる。ただし、ベースバンド処理部３においては、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアは使用しないため、連続光の光周波数を中心とした帯域２ｃの範囲内には、信号が存在しない。なお、光搬送波８１と光搬送波８２は、理想的には同じ信号であるが、処理経路の違いによる影響を避けるために、いずれか一方の光搬送波を抑圧することが好ましく、本実施形態においては、光搬送波８２を抑圧している。よって、結合部４２は、図３（ｃ）にその概略を示す、高多値度で変調された側波帯７１と、低多値度で変調された側波帯７２と、光搬送波８１を含む光信号を光伝送路に送信する。
【００３３】
以上の構成により、ＤＡＣの動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、伝送レートをより高速にすることができる。なお、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置と対向し、図３（ｃ）に示す光信号を受信する装置は、例えば、受信信号を分岐した上で、側波帯７１と側波帯７２を個別にデジタル変換して復調を行う。
【００３４】
上述した実施形態においては、ベースバンド処理部３における未使用帯域２ｃ（Ｈｚ）を、ベースバンド処理部２における使用帯域２ａ（Ｈｚ）より広くして、図３（ｃ）に示す様に、側波帯７１と側波帯７２の間に｜ｃ−ａ｜（Ｈｚ）のガード帯域を設けていた。しかしながら、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３に、図示しない同期信号生成部から同期信号を供給し、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３におけるシンボル・タイミング、つまり、シンボルの切り替わりの位置を同期させることで、ガード帯域を零にすることが可能になる。なお、この場合、光変調器５１又は５２の出力と、分岐部４２との間に、光位相を調整する光位相器を設けて、位相タイミングの微調整を行うことが好ましい。
【００３５】
図２は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第２実施形態の構成図である。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を使用して、詳細な説明は省略する。図２に示す様に、装置は、光源１と、ベースバンド処理部２及び３と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１、２２、３１及び３２と、光変調器５と、加算器６１及び加算器６２とを備えている。
【００３６】
本実施形態における、ＤＡＣ２１、２２、３１及び３２の動作帯域と、ベースバンド処理部２及び３が使用するサブキャリアは、第１実施形態のものと同一である。よって、ベースバンド処理部２における高多値度の変調処理は、−ａ（Ｈｚ）からａ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアを使用し、ベースバンド処理部３における低多値度の変調処理は、−ｂ（Ｈｚ）からｂ（Ｈｚ）の帯域内であって、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアを除いたサブキャリアを使用する。したがって、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ａ）に示す様にａ（Ｈｚ）までの帯域を有するものとなり、ＤＡＣ３１及びＤＡＣ３２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ｂ）に示す様にｃからｂ（Ｈｚ）までの帯域を有するものとなる。
【００３７】
加算器６１は、ＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３１からの同相アナログ・ベースバンド信号を加算して出力し、加算器６２は、ＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３２からの直交アナログ・ベースバンド信号を加算して出力する。したがって、加算器６１及び加算器６２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ｃ）に示すものとなる。
【００３８】
光変調器５は、光変調器５１及び５２と同じものであり、光源１から入力される連続光を、加算器６１からの電気信号及び加算器６２からの電気信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。したがって、光変調器５は、図４（ｃ）に示す様に、第１実施形態の結合部４２と同じ信号を出力する。
【００３９】
以上の構成により、ＤＡＣの動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、伝送レートをより高速にすることができる。なお、第１実施形態と同じく、図示しない同期信号生成部からベースバンド処理部２とベースバンド処理部３に同期信号を供給し、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３におけるシンボル・タイミングを同期させることで、ガード帯域を零にすることが、つまり、ｃ＝ａにすることが可能になる。また、加算器６１が、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ３２の出力を加算し、加算記６２が、ＤＡＣ２２及びＤＡＣ３１の出力を加算する構成であっても良い。
【００４０】
なお、上述した実施形態は共に正及び負の周波数のサブキャリアを使用するものであったが、例えば、正の周波数のサブキャリアのみを使用する形態であっても良い。この場合、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置が送信する光信号のスペクトラムは、図３（ｃ）及び図４（ｄ）において、光搬送波より高周波側のもののみとなる。また、光搬送波８１と、側波帯７１との間に未使用帯域を設けるものであっても良い。いずれにしても、光源１が生成する連続光と同一周波数である光搬送波８１と、側波帯７１内の各サブキャリアとの周波数差の最大値は、光搬送波８１と側波帯７２内の各サブキャリアとの周波数差の最小値より大きくなる。さらに、光搬送波８１も除去し、光搬送波８１と異なる周波数の他の光搬送波を使用する形態であっても良い。
【００４１】
さらに、上述した実施形態は、ベースバンド処理部２及び３が共に、同相及び直交の２つの信号で構成されるベースバンド信号を出力するものであったが、１つのベースバンド信号のみを出力させる構成であっても良く、この場合、例えば、ＤＡＣ２２、ＤＡＣ３２及び加算器６２は省略でき、連続光を単に振幅変調することになる。なお、１つのベースバンド信号のみを出力させるためには、正の周波数のサブキャリアでのみデータ送信を行い、負の周波数のサブキャリアには、対応する正の周波数のサブキャリアで送信するデータに対応する複素値の共役複素値を入力して離散フーリエ逆変換を行えば良い。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光源
２、３ ベースバンド処理部
２１、２２、３１、３２ デジタル・アナログ変換器
４１ 分岐部
４２ 結合部
５、５１、５２ 光変調器
６１、６２ 加算器
７１、７２ 側波帯
８１、８２ 光搬送波
９２、９３ 光スペクトラムの部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重変調を使用する光通信システムの大容量化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調は、送信データを複数のサブキャリアを用いて並列に伝送する方式であり、各サブキャリアのシンボルレートが比較的低くなるためシンボル間干渉に強く、デジタル地上波放送や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｅｒａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで既に使用されており、光通信システムへの適用についても検討されている。
【０００３】
図７は、従来技術による光ＯＦＤＭ通信システムの送信側装置の構成を示している。図７のベースバンド処理部は、送信データを各サブキャリアにマッピングして、離散フーリエ逆変換処理を行い、サイクリックプレフィックス等を追加した後、時間軸上の離散的なサンプル点における振幅を示すデジタル・ベースバンド信号を出力する。なお、離散フーリエ逆変換処理は、通常、複素値を出力するため、デジタル・ベースバンド信号は、実数部又は同相成分（Ｉと表記）の信号と、虚数部又は直交成分の信号（Ｑと表記）で構成される。
【０００４】
同相及び直交デジタル・ベースバンド信号は、それぞれ、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）により、アナログ・ベースバンド信号に変換され、光変調器において、光源が生成する連続光の変調に使用される。
【０００５】
ＤＡＣには、動作帯域が規定されており、ＯＦＤＭ変調のサブキャリアは、通常、この動作帯域内となる様に選択される。これに対して、ＤＡＣの動作帯域外であっても、多値度を低くすれば必要な信号対雑音比を確保できることを利用して、ＤＡＣの動作帯域以上のサブキャリアも使用する構成が引用文献１に記載されている。引用文献１に記載の装置が送信する光信号の光スペクトラムは、図８にその概略を示す様に、ＤＡＣの動作帯域内である符号９２で示す部分と、部分９２よりそのレベルが低く、部分９２の両側、ＤＡＣの動作帯域外にある部分９３とを有している。部分９３のサブキャリアには、ＤＡＣの動作帯域内である部分９２のサブキャリアより低い多値度の変調しか適用できないが、引用文献１に記載の構成は、部分９３のサブキャリアを追加することでより高速化を図っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｂｒｅｎｄｏｎ Ｊ． Ｃ． Ｓｃｈｍｉｄｔ、ｅｔ ａｌ．、“１００Ｇｂｉｔ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｂａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ−Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ ＯＦＤＭ”、ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２００９、ＰＤＰＣ３、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献１に記載の構成は、ＤＡＣの振幅特性が低下してゆく領域を使用するものであり、現実的には、追加して使用できるサブキャリア数をそれ程増加させることができず、また、適用できる変調の多値度もかなり低いものとする必要がある。
【０００８】
したがって、本発明は、従来技術より通信速度を高くすることができる、つまり、大容量化できる光ＯＦＤＭ通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における通信装置によれば、
連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信する光直交周波数分割多重通信装置であって、第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第１のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであり、複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第２のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・アナログ変換手段の分解能は、第２のデジタル・アナログ変換手段の分解能より高いことも好ましい。
【００１１】
また、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
連続光を生成する光源と、光源が生成した連続光を分岐する分岐手段と、第１のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第１の光変調手段と、第２のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第２の光変調手段と、第１の光変調手段及び第２の光変調手段が出力する光信号を結合する結合手段とを備えていることも好ましい。
【００１２】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第１の光変調手段は、第１のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであり、第２の光変調手段は、第２のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであることも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
連続光を生成する光源と、第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を加算する加算手段と、加算手段の出力信号により前記連続光を変調する光変調手段とを備えていることも好ましい。
【００１４】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、加算手段は、第１のベースバンド信号の一方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の一方のベースバンド信号とを加算する第１の加算器と、第１のベースバンド信号の他方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の他方のベースバンド信号とを加算する第２の加算器とを含み、光変調手段は、第１の加算器の出力信号及び第２の加算器の出力信号により光直交振幅変調を行うものであることも好ましい。
【００１５】
さらに、本発明における通信装置の他の実施形態によれば、
第１のベースバンド信号のシンボル・タイミングと、第２のベースバンド信号のシンボル・タイミングを同期させることも好ましい。
【００１６】
本発明による通信方法によれば、
直交周波数分割多重変調された第１のデジタル・ベースバンド信号を第１のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第１の変換ステップと、直交周波数分割多重変調された第２のデジタル・ベースバンド信号を第２のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第２の変換ステップと、連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号及び第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して送信する送信ステップと含む光直交周波数分割多重通信方法であって、第１のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第１のサブキャリアの変調には、第２のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第２のサブキャリアの変調の多値度より高い多値度を使用し、複数の第１のサブキャリアの周波数の最大値は、複数の第２のサブキャリアの周波数の最小値より小さいことを特徴とする。
【００１７】
本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第１のサブキャリアの周波数帯域より広く、第２の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第２のサブキャリアの周波数帯域より広いことも好ましい。
【００１８】
また、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
送信ステップは、前記連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号で変調して第１の光変調信号を出力する第１の変調ステップと、前記連続光を第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して第２の光変調信号を出力する第２の変調ステップと、第１の光変調信号と第２の光変調信号を結合するステップとを備えていることも好ましい。
【００１９】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、第１の変調ステップは、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであり、第２の変調ステップは、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであることも好ましい。
【００２０】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
送信ステップは、第１のアナログ・ベースバンド信号と第２のアナログ・ベースバンド信号を加算して加算信号を出力する加算ステップと、前記連続光を加算信号で変調する変調ステップとを備えていることも好ましい。
【００２１】
さらに、本発明による通信方法の他の実施形態によれば、
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、加算ステップは、第１の同相アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号のいずれか一方の信号を加算して第１の加算信号を出力し、第１の直交アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号の他方の信号を加算して第２の加算信号を出力し、変調ステップは、第１の加算信号及び第２の加算信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであることも好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
デジタル・アナログ変換手段の動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、従来技術より、伝送レートを高速にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第２実施形態の構成図である。
【図３】第１実施形態における概略的な光スペクトラムを示す図である。
【図４】第２実施形態における概略的な光スペクトラムを示す図である。
【図５】狭帯域で高分解能であるＤＡＣを使用した場合のスペクトラムの概略と適用できる変調方式の例を示す図である。
【図６】広帯域で低分解能であるＤＡＣを使用した場合のスペクトラムの概略と適用できる変調方式の例を示す図である。
【図７】従来技術による光ＯＦＤＭ通信システムの送信側装置の構成を示す図である。
【図８】引用文献１に記載の装置が送信する光信号の光スペクトラムの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第１実施形態の構成図である。図１に示す様に、装置は、光源１と、ベースバンド処理部２及び３と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１、２２、３１及び３２と、分岐部４１と、結合部４２と、光変調器５１及び５２とを備えている。
【００２５】
光源１は、連続光を生成して分岐部４１に出力し、分岐部４１は、連続光を分岐して、光変調器５１と光変調器５２にそれぞれ出力する。ベースバンド処理部２及び３は、送信データを各サブキャリアにマッピングして、離散フーリエ逆変換処理を行い、サイクリックプレフィックス等を追加した後、時間軸上の離散的なサンプル点における振幅を示すデジタル・ベースバンド信号を出力する。なお、離散フーリエ逆変換処理が出力する時間サンプルは複素数であり、ベースバンド処理部２及び３は、通常、実数部のデジタル・ベースバンド信号（同相：Ｉと表記）と、虚数部のデジタル・ベースバンド信号（直交：Ｑと表記）をそれぞれ出力する。つまり、デジタル・ベースバンド信号は、同相成分と直交成分の２つの信号から構成されている。
【００２６】
ＤＡＣ２１は、ベースバンド処理部２からの同相デジタル・ベースバンド信号を同相アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ２２は、ベースバンド処理部２からの直交デジタル・ベースバンド信号を直交アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ３１は、ベースバンド処理部３からの同相デジタル・ベースバンド信号を同相アナログ・ベースバンド信号に変換し、ＤＡＣ３２は、ベースバンド処理部３からの直交デジタル・ベースバンド信号を直交アナログ・ベースバンド信号に変換する。
【００２７】
光変調器５１は、分岐部４１から入力される連続光を、ＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。より具体的には、例えば、連続光を２分岐して、一方の連続光をＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号で振幅変調し、他方の連続光については、ＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号による振幅変調とπ／２の位相シフトを行い、その後、両光信号を合波して光ＯＦＤＭ信号を出力する。同様に、光変調器５２は、分岐部４１から入力される連続光を、ＤＡＣ３１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３２からの直交アナログ・ベースバンド信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力し、結合部４２は、光変調器５１からの光ＯＦＤＭ信号と、光変調器５２からの光ＯＦＤＭ信号を結合して光伝送路に出力する。
【００２８】
ＤＡＣの動作帯域と有効ビット分解能はトレードオフの関係にある。つまり、動作帯域の広いＤＡＣを使用すると有効ビット分解能は低くなり、有効ビット分解能が高いＤＡＣを使用すると動作帯域が狭くなってしまう。なお、一般的に、動作帯域とは、出力がそのピークから３ｄＢ低下する周波数をいう。
【００２９】
図５及び図６は、ＤＡＣの動作帯域の違いによるＯＦＤＭ変調の違いを説明する図であり、図５は図６より動作帯域の狭いＤＡＣを使用した場合を示している。なお、ＯＦＤＭのシンボルレートは一定であるものとする。動作帯域が狭いＤＡＣを使用する場合、図５（ａ）に示す様に、ＯＦＤＭ信号の帯域幅も狭くなり、使用できるサブキャリア数も少なくなるが、有効ビット分解能が高いため、表現できる振幅のステップが細かくなり、よって、図５（ｂ）に示す様に、高多値度の変調を使用することが可能になる。これに対して、動作帯域が広いＤＡＣを使用する場合、図６（ａ）に示す様に、ＯＦＤＭ信号の帯域幅は広くなり、よって、図５の場合と比較して使用できるサブキャリア数は増加するが、有効ビット分解能が低くなるため、表現できる振幅のステップが粗くなり、よって、図６（ｂ）に示す様に、図５の場合と比較して低多値度の変調を使用しなければならなくなる。
【００３０】
本発明においては、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２２には、ＤＡＣ３１及びＤＡＣ３２より動作帯域は狭いが、有効ビット分解能の高いＤＡＣを使用する。また、ベースバンド処理部２において各サブキャリアに適用する変調の多値度については、ベースバンド処理部３において各サブキャリアに適用する変調の多値度より高くする。なお、変調の多値度を伝送路状態において変更可能な通信システムに本発明を適用する場合、ベースバンド処理部２が選択できる変調の多値度の最高値を、ベースバンド処理部３が選択できる変調の多値度の最高値よりも高くする。例えば、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２３の動作帯域をＡ（Ｈｚ）、ＤＡＣ３１及び３２の動作帯域をＡ（Ｈｚ）より広いＢ（Ｈｚ）とすると、ベースバンド処理部２における変調処理は、−ａ（Ｈｚ）からａ（Ｈｚ）、ここで、｜ａ｜＜｜Ａ｜、の帯域内にあるサブキャリアを、高多値度の変調方式により変調するものとなる。
【００３１】
これに対して、ベースバンド処理部３における変調処理は、−ｂ（Ｈｚ）からｂ（Ｈｚ）、ここで、｜ａ｜＜｜ｂ｜＜｜Ｂ｜、の帯域内にあるサブキャリアを、ベースバンド処理部２において使用するものよりも多値度が低い変調方式により変調するものとなる。ただし、本実施形態において、ベースバンド処理部３は、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）、ここで、｜ｂ｜＞｜ｃ｜＞｜ａ｜、の帯域内にあるサブキャリアは使用せず、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアは、常に、複素平面の原点が入力されたものとして離散フーリエ逆変換を行う。
【００３２】
したがって、光変調器５１が出力する光ＯＦＤＭ信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ａ）に示す様に、連続光の光周波数を中心とした帯域２ａ（Ｈｚ）の側波帯と、連続光に対応する光搬送波８１とを含むものとなる。また、光変調器５２が出力する光ＯＦＤＭ信号の概略的な光スペクトラムは、図３（ａ）に示す様に、連続光の光周波数を中心とした帯域２ｂ（Ｈｚ）の側波帯と、連続光に対応する光搬送波８２とを含むものとなる。ただし、ベースバンド処理部３においては、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアは使用しないため、連続光の光周波数を中心とした帯域２ｃの範囲内には、信号が存在しない。なお、光搬送波８１と光搬送波８２は、理想的には同じ信号であるが、処理経路の違いによる影響を避けるために、いずれか一方の光搬送波を抑圧することが好ましく、本実施形態においては、光搬送波８２を抑圧している。よって、結合部４２は、図３（ｃ）にその概略を示す、高多値度で変調された側波帯７１と、低多値度で変調された側波帯７２と、光搬送波８１を含む光信号を光伝送路に送信する。
【００３３】
以上の構成により、ＤＡＣの動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、伝送レートをより高速にすることができる。なお、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置と対向し、図３（ｃ）に示す光信号を受信する装置は、例えば、受信信号を分岐した上で、側波帯７１と側波帯７２を個別にデジタル変換して復調を行う。
【００３４】
上述した実施形態においては、ベースバンド処理部３における未使用帯域２ｃ（Ｈｚ）を、ベースバンド処理部２における使用帯域２ａ（Ｈｚ）より広くして、図３（ｃ）に示す様に、側波帯７１と側波帯７２の間に｜ｃ−ａ｜（Ｈｚ）のガード帯域を設けていた。しかしながら、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３に、図示しない同期信号生成部から同期信号を供給し、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３におけるシンボル・タイミング、つまり、シンボルの切り替わりの位置を同期させることで、ガード帯域を零にすることが可能になる。なお、この場合、光変調器５１又は５２の出力と、分岐部４２との間に、光位相を調整する光位相器を設けて、位相タイミングの微調整を行うことが好ましい。
【００３５】
図２は、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置の第２実施形態の構成図である。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を使用して、詳細な説明は省略する。図２に示す様に、装置は、光源１と、ベースバンド処理部２及び３と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１、２２、３１及び３２と、光変調器５と、加算器６１及び加算器６２とを備えている。
【００３６】
本実施形態における、ＤＡＣ２１、２２、３１及び３２の動作帯域と、ベースバンド処理部２及び３が使用するサブキャリアは、第１実施形態のものと同一である。よって、ベースバンド処理部２における高多値度の変調処理は、−ａ（Ｈｚ）からａ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアを使用し、ベースバンド処理部３における低多値度の変調処理は、−ｂ（Ｈｚ）からｂ（Ｈｚ）の帯域内であって、−ｃ（Ｈｚ）からｃ（Ｈｚ）の帯域内にあるサブキャリアを除いたサブキャリアを使用する。したがって、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ２２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ａ）に示す様にａ（Ｈｚ）までの帯域を有するものとなり、ＤＡＣ３１及びＤＡＣ３２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ｂ）に示す様にｃからｂ（Ｈｚ）までの帯域を有するものとなる。
【００３７】
加算器６１は、ＤＡＣ２１からの同相アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３１からの同相アナログ・ベースバンド信号を加算して出力し、加算器６２は、ＤＡＣ２２からの直交アナログ・ベースバンド信号及びＤＡＣ３２からの直交アナログ・ベースバンド信号を加算して出力する。したがって、加算器６１及び加算器６２が出力する電気信号のスペクトラムは、それぞれ、図４（ｃ）に示すものとなる。
【００３８】
光変調器５は、光変調器５１及び５２と同じものであり、光源１から入力される連続光を、加算器６１からの電気信号及び加算器６２からの電気信号で光直交振幅変調して光ＯＦＤＭ信号を出力する。したがって、光変調器５は、図４（ｃ）に示す様に、第１実施形態の結合部４２と同じ信号を出力する。
【００３９】
以上の構成により、ＤＡＣの動作帯域内でデジタル・アナログ変換処理を行いながら、伝送レートをより高速にすることができる。なお、第１実施形態と同じく、図示しない同期信号生成部からベースバンド処理部２とベースバンド処理部３に同期信号を供給し、ベースバンド処理部２とベースバンド処理部３におけるシンボル・タイミングを同期させることで、ガード帯域を零にすることが、つまり、ｃ＝ａにすることが可能になる。また、加算器６１が、ＤＡＣ２１及びＤＡＣ３２の出力を加算し、加算記６２が、ＤＡＣ２２及びＤＡＣ３１の出力を加算する構成であっても良い。
【００４０】
なお、上述した実施形態は共に正及び負の周波数のサブキャリアを使用するものであったが、例えば、正の周波数のサブキャリアのみを使用する形態であっても良い。この場合、本発明による光ＯＦＤＭ通信装置が送信する光信号のスペクトラムは、図３（ｃ）及び図４（ｄ）において、光搬送波より高周波側のもののみとなる。また、光搬送波８１と、側波帯７１との間に未使用帯域を設けるものであっても良い。いずれにしても、光源１が生成する連続光と同一周波数である光搬送波８１と、側波帯７１内の各サブキャリアとの周波数差の最大値は、光搬送波８１と側波帯７２内の各サブキャリアとの周波数差の最小値より大きくなる。さらに、光搬送波８１も除去し、光搬送波８１と異なる周波数の他の光搬送波を使用する形態であっても良い。
【００４１】
さらに、上述した実施形態は、ベースバンド処理部２及び３が共に、同相及び直交の２つの信号で構成されるベースバンド信号を出力するものであったが、１つのベースバンド信号のみを出力させる構成であっても良く、この場合、例えば、ＤＡＣ２２、ＤＡＣ３２及び加算器６２は省略でき、連続光を単に振幅変調することになる。なお、１つのベースバンド信号のみを出力させるためには、正の周波数のサブキャリアでのみデータ送信を行い、負の周波数のサブキャリアには、対応する正の周波数のサブキャリアで送信するデータに対応する複素値の共役複素値を入力して離散フーリエ逆変換を行えば良い。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光源
２、３ ベースバンド処理部
２１、２２、３１、３２ デジタル・アナログ変換器
４１ 分岐部
４２ 結合部
５、５１、５２ 光変調器
６１、６２ 加算器
７１、７２ 側波帯
８１、８２ 光搬送波
９２、９３ 光スペクトラムの部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信する光直交周波数分割多重通信装置であって、
第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、
前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、
複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第１のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであり、
複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第２のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものである、
光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項２】
第１のデジタル・アナログ変換手段の分解能は、第２のデジタル・アナログ変換手段の分解能より高い、
請求項１に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項３】
連続光を生成する光源と、
光源が生成した連続光を分岐する分岐手段と、
第１のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第１の光変調手段と、
第２のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第２の光変調手段と、
第１の光変調手段及び第２の光変調手段が出力する光信号を結合する結合手段と、
を備えている請求項１又は２に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項４】
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第１の光変調手段は、第１のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであり、
第２の光変調手段は、第２のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものである、
請求項３に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項５】
連続光を生成する光源と、
第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を加算する加算手段と、
加算手段の出力信号により前記連続光を変調する光変調手段と、
を備えている請求項１又は２に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項６】
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
加算手段は、第１のベースバンド信号の一方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の一方のベースバンド信号とを加算する第１の加算器と、第１のベースバンド信号の他方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の他方のベースバンド信号とを加算する第２の加算器とを含み、
光変調手段は、第１の加算器の出力信号及び第２の加算器の出力信号により光直交振幅変調を行うものである、
請求項５に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項７】
第１のベースバンド信号のシンボル・タイミングと、第２のベースバンド信号のシンボル・タイミングを同期させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光直交周波数分割多重通信装置
【請求項８】
直交周波数分割多重変調された第１のデジタル・ベースバンド信号を第１のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第１の変換ステップと、
直交周波数分割多重変調された第２のデジタル・ベースバンド信号を第２のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第２の変換ステップと、
連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号及び第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して送信する送信ステップと、
を含む光直交周波数分割多重通信方法であって、
第１のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第１のサブキャリアの変調には、第２のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第２のサブキャリアの変調の多値度より高い多値度を使用し、
複数の第１のサブキャリアの周波数の最大値は、複数の第２のサブキャリアの周波数の最小値より小さい、
通信方法。
【請求項９】
第１の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第１のサブキャリアの周波数帯域より広く、第２の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第２のサブキャリアの周波数帯域より広い、
請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
送信ステップは、
前記連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号で変調して第１の光変調信号を出力する第１の変調ステップと、
前記連続光を第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して第２の光変調信号を出力する第２の変調ステップと、
第１の光変調信号と第２の光変調信号を結合するステップと、
を備えている請求項８又は９に記載の通信方法。
【請求項１１】
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、
第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、
第１の変調ステップは、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであり、
第２の変調ステップは、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものである、
請求項１０に記載の通信方法。
【請求項１２】
送信ステップは、
第１のアナログ・ベースバンド信号と第２のアナログ・ベースバンド信号を加算して加算信号を出力する加算ステップと、
前記連続光を加算信号で変調する変調ステップと、
を備えている請求項８又は９に記載の通信方法。
【請求項１３】
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、
第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、
加算ステップは、第１の同相アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号のいずれか一方の信号を加算して第１の加算信号を出力し、第１の直交アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号の他方の信号を加算して第２の加算信号を出力し、
変調ステップは、第１の加算信号及び第２の加算信号で、前記連続光を直交振幅変調するものである、
請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１】
連続光を変調して得た、複数の第１のサブキャリア、及び、複数の第２のサブキャリアを有する光信号を送信する光直交周波数分割多重通信装置であって、
第１のサブキャリアには、第２のサブキャリアより高い多値度の変調を使用することができ、
前記連続光と複数の第１のサブキャリアとの周波数差の最大値は、前記連続光と複数の第２のサブキャリアとの周波数差の最小値より小さく、
複数の第１のサブキャリアは、第１のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第１のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものであり、
複数の第２のサブキャリアは、第２のデジタル・アナログ変換手段がアナログ信号に変換して出力した第２のベースバンド信号により前記連続光を変調して得たものである、
光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項２】
第１のデジタル・アナログ変換手段の分解能は、第２のデジタル・アナログ変換手段の分解能より高い、
請求項１に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項３】
連続光を生成する光源と、
光源が生成した連続光を分岐する分岐手段と、
第１のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第１の光変調手段と、
第２のベースバンド信号により分岐手段からの連続光を変調する第２の光変調手段と、
第１の光変調手段及び第２の光変調手段が出力する光信号を結合する結合手段と、
を備えている請求項１又は２に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項４】
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第１の光変調手段は、第１のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものであり、
第２の光変調手段は、第２のベースバンド信号の２つのベースバンド信号により光直交振幅変調を行うものである、
請求項３に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項５】
連続光を生成する光源と、
第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を加算する加算手段と、
加算手段の出力信号により前記連続光を変調する光変調手段と、
を備えている請求項１又は２に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項６】
第１のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第２のベースバンド信号は、２つのベースバンド信号で構成され、
第１のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
第２のデジタル・アナログ変換手段は、各ベースバンド信号を出力する２つのデジタル・アナログ変換器を含み、
加算手段は、第１のベースバンド信号の一方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の一方のベースバンド信号とを加算する第１の加算器と、第１のベースバンド信号の他方のベースバンド信号と第２のベースバンド信号の他方のベースバンド信号とを加算する第２の加算器とを含み、
光変調手段は、第１の加算器の出力信号及び第２の加算器の出力信号により光直交振幅変調を行うものである、
請求項５に記載の光直交周波数分割多重通信装置。
【請求項７】
第１のベースバンド信号のシンボル・タイミングと、第２のベースバンド信号のシンボル・タイミングを同期させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の光直交周波数分割多重通信装置
【請求項８】
直交周波数分割多重変調された第１のデジタル・ベースバンド信号を第１のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第１の変換ステップと、
直交周波数分割多重変調された第２のデジタル・ベースバンド信号を第２のアナログ・ベースバンド信号にデジタル・アナログ変換する第２の変換ステップと、
連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号及び第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して送信する送信ステップと、
を含む光直交周波数分割多重通信方法であって、
第１のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第１のサブキャリアの変調には、第２のデジタル・ベースバンド信号に対応する複数の第２のサブキャリアの変調の多値度より高い多値度を使用し、
複数の第１のサブキャリアの周波数の最大値は、複数の第２のサブキャリアの周波数の最小値より小さい、
通信方法。
【請求項９】
第１の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第１のサブキャリアの周波数帯域より広く、第２の変換ステップで使用するデジタル・アナログ変換器の動作帯域は、複数の第２のサブキャリアの周波数帯域より広い、
請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
送信ステップは、
前記連続光を第１のアナログ・ベースバンド信号で変調して第１の光変調信号を出力する第１の変調ステップと、
前記連続光を第２のアナログ・ベースバンド信号で変調して第２の光変調信号を出力する第２の変調ステップと、
第１の光変調信号と第２の光変調信号を結合するステップと、
を備えている請求項８又は９に記載の通信方法。
【請求項１１】
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、
第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、
第１の変調ステップは、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものであり、
第２の変調ステップは、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号で、前記連続光を直交振幅変調するものである、
請求項１０に記載の通信方法。
【請求項１２】
送信ステップは、
第１のアナログ・ベースバンド信号と第２のアナログ・ベースバンド信号を加算して加算信号を出力する加算ステップと、
前記連続光を加算信号で変調する変調ステップと、
を備えている請求項８又は９に記載の通信方法。
【請求項１３】
第１のデジタル・ベースバンド信号は、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号で構成され、第１の変換ステップは、第１の同相デジタル信号及び第１の直交デジタル信号を、それぞれ、第１の同相アナログ信号及び第１の直交アナログ信号に変換するものであり、
第２のデジタル・ベースバンド信号は、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号で構成され、第２の変換ステップは、第２の同相デジタル信号及び第２の直交デジタル信号を、それぞれ、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号に変換するものであり、
加算ステップは、第１の同相アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号のいずれか一方の信号を加算して第１の加算信号を出力し、第１の直交アナログ信号と、第２の同相アナログ信号及び第２の直交アナログ信号の他方の信号を加算して第２の加算信号を出力し、
変調ステップは、第１の加算信号及び第２の加算信号で、前記連続光を直交振幅変調するものである、
請求項１２に記載の通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３７８７（Ｐ２０１１−２３７８７Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４４９９（Ｐ２００９−１６４４９９）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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