JP2010093379A - 信号受信装置、信号受信システム及び信号受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】信号受信装置の復調器が、広帯域マルチキャリア信号を、分岐回路により複数に分岐し、抽出する周波数帯が異なるBPFにより複数のサブキャリア群にわけ、各サブキャリア群では、フーリエ変換が可能となる周波数へ周波数変換をする。次に、A/D変換器でオーバーサンプリングを行うとともにデジタル信号に変換し、各サブキャリア群のサブキャリア数以上のポイント数でフーリエ変換を行う。次に、フーリエ変換の出力のうち各サブキャリア群で復調対象となっている信号のみを抽出し、復調処理を行い、その結果をパラレル/シリアル変換することにより、広帯域光マルチキャリア信号に含まれる送信データを受信する。
【選択図】図2
Description
S. L. Jansen, I. Morita, N. Takeda, H. Tanaka: "20-Gb/s OFDM Transmission over 4160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation", OFC 2007, pdp15, USA, 2007
図1は、本発明の第1の実施形態による信号受信装置1の構成を示すブロック図である。この信号受信装置1は、送信データを含む広帯域光マルチキャリア信号を受信し、受信した広帯域光マルチキャリア信号から送信データを復調してバイナリデータとして出力する。
次に図2を用いて、図1に示す復調器5の構成を説明する。分岐回路50は、バランス受信器4から出力される広帯域電気マルチキャリア信号を、BPF51−i(i=1〜k)に分岐して出力する。BPF51−i(i=1〜k)は、分岐回路50により入力された広帯域電気マルチキャリア信号から、BPF51−i(i=1〜k)が対応するサブキャリア群が使用する予め定められた周波数帯域の信号を抽出して出力する。なお、以下では、BPF51−i(i=1〜k)それぞれに対応したサブキャリア群をそれぞれサブキャリア群iと記載する。また、BPF51−i(i=1〜k)が抽出する周波数帯域の中心周波数を中心周波数fiと記載する。
次に、図3から図7を参照して、図1および図2を用いて説明した信号受信装置1の動作について説明する。まず、周波数fcの光キャリアにマルチキャリア信号がのった広帯域光マルチキャリア信号を受信した信号受信装置1のカプラ3は、受信した広帯域光マルチキャリア信号と局部発振光源2からの周波数fL0の光信号とを合波する。
図4に、バランス受信器4が復調器5に出力するIF帯まで周波数変換した広帯域電気マルチキャリア信号の一例としての波形を示す。
図5に、BPF51−i(i=1〜k)が広帯域電気マルチキャリア信号から抽出する一例としての周波数帯域を示す。
図6に、周波数変換回路52−i(i=1〜k)による一例としての周波数変換を示す。
次に、GI除去回路54−i(i=1〜k)は、A/D変換回路53−iが変換したデジタル信号から、ガードインターバルを除去して、DFT55−i(i=1〜k)に出力する。
図7に、信号選択回路56−i(i=1〜k)が選択した一例としての信号を示す。
次に、復調回路58−i(i=1〜k)は、等化回路57−i(i=1〜k)が等化したデジタル信号を、所定の復調方式によりバイナリデータに復調して、P/S変換回路59に出力する。
次に、P/S変換回路59は、復調回路58−i(i=1〜k)により変調されたバイナリデータがサブキャリア群iごとにパラレルに入力され、この入力されたパラレルなバイナリデータを、シリアルデータに変換して出力する。
次に、GI除去回路54−i(i=1〜k)が除去するガードインターバルの信号位置を決める方法について説明する。
次に、DFT変換回路55がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める方法について説明する。
次に、局部発振器60が出力する光信号の調整について説明する。復調器5が、復調回路58−i(i=1〜k)が復調したデジタル信号から周波数偏差を検出し、検出した周波数偏差に基いて、局部発振器60が出力する光信号を調整する局部発振器調整部を有するようにする。この局部発振器調整部により、局部発振器60に対してフィードバックをかけることにより、バランス受信器4でヘテロダイン検波などにより検波される信号の信号品質が向上する。
信号受信装置1は、マルチキャリア信号をBPF51−i(i=1〜k)のバンドパスフィルタで複数のブロックi(i=1〜k)に分けて復調する。このときBPF51−i(i=1〜k)の通過帯域は、復調したいブロックの帯域より広く設定する。復調器5に入力されるデータシンボルは、BPF51−i(i=1〜k)の通過帯域を広く設定したため、不要な周波数成分が含まれているので、必要な周波数成分のシンボルのみ、信号選択回路56−iで取り出して、復調回路58−i(i=1〜k)でデータを復調する。
以上より、広帯域光マルチキャリア信号には、ガードバンドを挿入せずに隙間無く配置することが可能となり、周波数利用効率の向上が図れる。
次に、図9を用いて第2の実施形態による信号受信装置1Aについて説明する。以降の図において、図1または図2を用いて説明した第1の実施形態による信号受信装置1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
ただし、復調回路58A−i(i=1〜k)が、I相の等化回路58−i−I(i=1〜k)からI相の信号と、Q相の等化回路58−i−Q(i=1〜k)からQ相の信号とに基いて、復調する点が、第2の実施形態による信号受信装置2の復調器5Aと第1の実施形態による信号受信装置1の復調器5とで異なる。
次に、図11を用いて、光90oハイブリッドカプラ6を用いた光電気変換部について説明する。光90oハイブリッドカプラ6は、光3dBカプラ601と、偏波ビームスプリッタ602および603とを有する。
このωIFが0(ωIF=0)の場合は、ホモダイン受信となり、バランスドレシーバ603および613からの出力i1,i2から、直接I(t),Q(t)が得られる。この場合、信号光の搬送波と局部発振光の位相がそろっている必要があり受信部でフィードバック位相制御や位相ずれ補償回路が必要である。
逆に、このωIFが0でない(ωIF≠0)場合、さらに、局部発振源(角周波数:ωIFLo)を用いて、次の(式13)および(式14)によって、ベースバンド信号に周波数変換する。
次に、図12を用いて、90oハイブリッドカプラ6を用いた光電気変換部を、広帯域光マルチキャリア信号に適用した場合、すなわち信号受信装置1Aに適用した場合について説明する。なお、図11と同一の構成には同一の符号を付け、その説明を省略する。また、この図12においては、説明のため1つのサブキャリアのみを図示して説明している。
以降の信号処理においては、第1の実施形態と同様に、第2の実施形態においても、複数のブロックに分けて、信号が処理される。
これより、第1の実施形態と同様に、この第2の実施形態においても、広帯域光マルチキャリア信号には、ガードバンドを挿入せずに隙間無く配置することが可能となり、周波数利用効率の向上が図れる。また、バランスドレシーバ7および8のかわりに、シングルエンドレシーバを用いても良い。
次に、図13を用いて第3の実施形態による信号受信装置について説明する。ここでは、第3の実施形態による信号受信装置を信号受信システムとして説明する。
この光分波部100は、分波したサブキャリア群の周波数帯域が、少なくとも対応する信号受信装置101−i(i=1〜n)が復調する周波数帯域よりも広くなるように、受信した光マルチキャリア信号を複数の信号受信装置101−i(i=1〜n)が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波する。
2…局部発振光源
3…カプラ
4…バランス受信器
5…復調器
50…分岐回路
51−1〜51−k、19b−1〜19b−k、19c−1〜19c−k…BPF(バンドパスフィルタ)
52−1〜52−k、18b−1〜18b−k、18c−1〜18c−k…周波数変換回路(周波数変換部)
53−1〜53−k、17a−1〜17a−k、17b−1〜17b−k、17c−1〜17c−k…A/D変換回路(アナログデジタル変換回路)
54−1〜54−k…GI除去回路(ガードインターバル除去部)
55−1〜55−k…離散フーリエ変換回路(フーリエ変換部)
56−1〜56−k…信号選択回路
57−1〜57−k…等化回路
58−1〜58−k…復調回路
59…P/S変換回路(パラレルシリアル変換部)
60…局部発振器
61…共通クロック
Claims (10)
- 送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、
前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐回路と、
それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と
前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、
を有し、
前記処理部がそれぞれ、
前記分岐回路が分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタが抽出した信号を、自サブキャリア群により使用される周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換を行う周波数変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路と、
前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路と、
前記フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路と、
前記信号選択回路が選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調回路と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換部が、
前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信装置。 - 前記信号受信装置が光マルチキャリア信号を受信し、
前記信号受信装置が
光信号を出力する局部発振光源と、
前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを光信号として合波するカプラと、
前記カプラが合波した光信号を光/電気変換して電気マルチキャリア信号として出力するバランス受信器と、
を有し、
前記分岐回路が、
前記バランス受信器が光/電気変換した電気マルチキャリア信号を前記マルチキャリア信号として分岐する、
ことを特徴とする請求項1に記載の信号受信装置。 - 送信信号を含む光マルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置であって、
光信号を出力する局部発振光源と、
前記受信した光マルチキャリア信号と前記局部発振光源が出力した光とを合波してI相とQ相との光信号を出力する光90°ハイブリッドカプラと、
前記光90°ハイブリッドカプラが出力するI相の光信号を電気信号に変換してI相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるI相バランスドレシーバと、
前記光90°ハイブリッドカプラが出力するQ相の光信号を電気信号に変換してQ相マルチキャリア信号として出力するバランスドレシーバであるQ相バランスドレシーバと、
前記I相バランスドレシーバが出力するI相マルチキャリア信号と前記Q相バランスドレシーバが出力するQ相マルチキャリア信号とを復調して送信信号を出力する復調回路と、
を有し、
前記復調回路が、
それぞれが前記光マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理部と、
前記複数の処理部が復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換部と、
を有し、
前記処理部がそれぞれ、
前記I相バランスドレシーバが出力するI相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるI相バンドパスフィルタと、
前記Q相バランスドレシーバが出力するQ相マルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタであるQ相バンドパスフィルタと、
前記I相バンドパスフィルタが抽出した信号と前記Q相バンドパスフィルタが抽出した信号とを、自サブキャリア群により使用される周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換を行い、I相およびQ相の周波数変換した信号として出力する周波数変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換したI相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるI相アナログデジタル変換回路と、
前記周波数変換回路が周波数変換したQ相の信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理部が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路であるQ相アナログデジタル変換回路と、
前記I相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるI相フーリエ変換回路と、
前記Q相アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換回路であるQ相フーリエ変換回路と、
前記I相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるI相信号選択回路と、
前記Q相フーリエ変換回路が変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択回路であるQ相信号選択回路と、
前記I相信号選択回路が選択したデジタル信号と前記Q相信号選択回路が選択したデジタル信号とを所定の復調方式により復調する復調回路と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換部が、
前記複数の復調回路が復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信装置。 - 前記信号受信装置が、
前記復調回路が復調したデジタル信号から周波数偏差を検出し、該検出した周波数偏差に基いて、前記局部発振光源が出力する光信号を調整する局部発振光源調整部、
を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の信号受信装置。 - 前記処理部がそれぞれ、
前記アナログデジタル変換回路がアナログデジタル変換したデジタル信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去回路を有し、
前記フーリエ変換回路が、
前記ガードインターバル除去回路がガードインターバルを除去した信号をフーリエ変換する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の信号受信装置。 - 前記ガードインターバル除去回路が除去するガードインターバルの信号位置を決める通信段階において、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、
前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか1つのサブキャリア群のみがガードインターバルを除去する信号位置を示すガードインターバル位置情報を有し、
他のサブキャリア群は前記1つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、
前記信号受信装置が、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるガードインターバル位置情報を検出するガードインターバル位置情報検出部を有し、
その後の通信段階において、
前記複数の処理部におけるガードインターバル除去回路が、前記ガードインターバル位置情報検出部が検出したガードインターバル位置情報に基づいて、前記周波数変換回路が周波数変換した信号からガードインターバルを除去する、
ことを特徴とする請求項5に記載の信号受信装置。 - 前記フーリエ変換回路がフーリエ変換するフーリエ変換ウィンドウの信号位置を決める通信段階において、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号が、
前記サブキャリア群のうち予め定められたいずれか1つのサブキャリア群のみが前記ウィンドウ位置を検出するための信号位置を示すウィンドウ位置情報を有し、
他のサブキャリア群は前記1つのサブキャリア群と干渉することがないようにしてあり、
前記信号受信装置が、
前記マルチキャリア信号または光マルチキャリア信号に含まれるウィンドウ位置情報を検出するウィンドウ位置情報検出部を有し、
その後の通信段階において、
前記複数の処理部におけるフーリエ変換回路が、前記ウィンドウ位置情報検出部が検出したウィンドウ位置情報に基づいて、前記アナログデジタル変換回路が変換したデジタル信号をフーリエ変換する、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の信号受信装置。 - 請求項2から請求項7のいずれかの信号受信装置を複数有する信号受信システムであって、
前記複数の信号受信装置がそれぞれ異なる周波数帯域のサブキャリア群を復調するように予め設定してあり、
前記信号受信システムが、
受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波し、該分波した光マルチキャリア信号を周波数帯域が対応する前記信号受信装置に出力する光分波部を有し、
前記複数の信号受信装置それぞれが、
前記光分波部から入力されたサブキャリア群を復調する、
ことを特徴とする信号受信システム。 - 前記光分波部が、
前記分波したサブキャリア群の周波数帯域が、少なくとも対応する前記信号受信装置が復調する周波数帯域よりも広くなるように、前記受信した光マルチキャリア信号を前記複数の信号受信装置が復調する周波数帯域のサブキャリア群に分波する、
ことを特徴とする請求項8に記載の信号受信システム。 - 送信信号を含むマルチキャリア信号を受信して復調する信号受信装置において用いられる信号受信方法であって、
前記受信したマルチキャリア信号を分岐する分岐手順と、
それぞれが前記マルチキャリア信号のサブキャリア群に対応し、自身に対応するサブキャリア群の送信信号を復調する複数の処理手順と
前記複数の処理手順で復調した送信信号をシリアル信号へ変換して出力するパラレルシリアル変換手順と、
を有し、
前記処理手順がそれぞれ、
前記分岐手順で分岐したマルチキャリア信号から、自サブキャリア群に対応する周波数領域を抽出するバンドパスフィルタ手順と、
前記バンドパスフィルタ手順で抽出した信号を、自サブキャリア群により使用される周波数帯域の中心周波数となるように周波数変換を行う周波数変換手順と、
前記周波数変換手順で周波数変換した信号を、オーバーサンプリングするとともに他の処理手順が出力するデジタル信号と同期したデジタル信号にアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手順と、
前記アナログデジタル変換手順で変換したデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換手順と、
前記フーリエ変換手順で変換したデジタル信号の中から、自サブキャリア群で復調対象として予め定められているデジタル信号を選択する信号選択手順と、
前記信号選択手順で選択したデジタル信号を所定の復調方式により復調する復調手順と、
を有し、
前記パラレルシリアル変換手順が、
前記複数の復調手順で復調したそれぞれのサブキャリア群毎の送信信号をシリアル信号へ変換する、
ことを特徴とする信号受信方法。
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