JP5767169B2 - データ系列変調方法、データ系列復調方法、局側終端装置、加入者側終端装置及び受動光ネットワークシステム - Google Patents

データ系列変調方法、データ系列復調方法、局側終端装置、加入者側終端装置及び受動光ネットワークシステム Download PDF

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Description

本発明は、受動光ネットワークシステムにおいて、局側終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が、複数の加入者側終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に、各々の下り信号を送信するときに、あるＯＮＵへの振幅変調信号及び他のＯＮＵへの位相変調信号を並列に送信する技術に関する。
従来の受動光ネットワークシステムの構成を図１に示す。受動光ネットワークシステムＳは、ＯＬＴ１、第１ＯＮＵ２−１、第２ＯＮＵ２−２、光パワースプリッタ３、局側光ファイバ４及び加入者側光ファイバ５−１、５−２から構成される。ＯＬＴ１から第１ＯＮＵ２−１に、第１送信データ系列が送信される。ＯＬＴ１から第２ＯＮＵ２−２に、第２送信データ系列が送信される。これらの送信が、分割で又は並列に行われる。
ＯＬＴ１は、第１送信データ系列及び第２送信データ系列を入力され、第１送信データ系列及び第２送信データ系列を第１ＯＮＵ２−１及び第２ＯＮＵ２−２に送信する。第１ＯＮＵ２−１は、第１送信データ系列及び第２送信データ系列をＯＬＴ１から受信し、第１送信データ系列を抽出する。第２ＯＮＵ２−２は、第１送信データ系列及び第２送信データ系列をＯＬＴ１から受信し、第２送信データ系列を抽出する。
光パワースプリッタ３は、第１送信データ系列及び第２送信データ系列を、ＯＬＴ１から受動的に入力され、第１ＯＮＵ２−１及び第２ＯＮＵ２−２に受動的に出力する。局側光ファイバ４は、ＯＬＴ１及び光パワースプリッタ３を接続する。加入者側光ファイバ５−１は、光パワースプリッタ３及び第１ＯＮＵ２−１を接続する。加入者側光ファイバ５−２は、光パワースプリッタ３及び第２ＯＮＵ２−２を接続する。
第１送信データ系列及び第２送信データ系列を分割で送信する場合には、時分割多重方式や波長分割多重方式等を適用することができるが、データ通信容量が低くなる。第１送信データ系列及び第２送信データ系列を並列に送信する場合には、以下に説明の多値／高次変調方式（非特許文献１）を適用することができるため、データ通信容量が高くなる。
ＯＬＴ１は、図１の上側のコンスタレーションで示すように、第１送信データ系列に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列に基づいて、位相変調を行い、これらの変調を並列に行う。ここで、コンスタレーションの内側及び外側の信号点は、振幅変調に基づく信号点である。そして、コンスタレーションの第１象限、第２象限、第３象限及び第４象限の信号点は、位相変調に基づく信号点である。
第１ＯＮＵ２−１は、図１の左下のコンスタレーションで示すように、振幅復調を行い、第１送信データ系列を抽出する。ここで、コンスタレーションの内側及び外側の信号点は、それぞれビット値“０”及び“１”に対応する。第２ＯＮＵ２−２は、図１の右下のコンスタレーションで示すように、位相復調を行い、第２送信データ系列を抽出する。ここで、コンスタレーションの第１象限、第２象限、第３象限及び第４象限の信号点は、それぞれシンボル値“００”、“１０”、“１１”及び“０１”に対応する。
Ｎ．Ｉｉｙａｍａ，Ｓ−Ｙ．Ｋｉｍ，Ｔ．Ｓｈｉｍａｄａ，Ｓ．Ｋｉｍｕｒａ，Ｎ．Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，"Ｃｏ−ｅｘｉｓｔｅｎｔ Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｓｃｈｅｍｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ＯＯＫ ａｎｄ ＱＡＭ Ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｕｓｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，"ｉｎ Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＯＦＣ２０１２． Ｍ．Ｓｅｉｍｅｔｚ，"Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，"ｐｐ．２６−５３，６６−７３，７８−７９，８４−９３，１００−１０１．
従来のＯＬＴの構成を図２に示す。従来のＯＬＴ１は、送信機として、送信データ系列入力部１１、振幅位相変調部１２及び振幅位相変調信号送信部１３から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
送信データ系列入力部１１は、振幅変調を利用してデータの送受信を行う第１ＯＮＵ２−１への第１送信データ系列と、位相変調を利用してデータの送受信を行う第２ＯＮＵ２−２への第２送信データ系列と、を入力される。振幅位相変調部１２は、送信データ系列入力部１１が入力された第１送信データ系列に基づく振幅変調と、送信データ系列入力部１１が入力された第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行う。ここでは、直接変調や外部変調等を適用することができる（非特許文献２を参照）。振幅位相変調信号送信部１３は、振幅位相変調部１２が生成した振幅位相変調信号を、第１ＯＮＵ２−１及び第２ＯＮＵ２−２に送信する。
従来の第２ＯＮＵの構成を図３に示す。従来の第２ＯＮＵ２−２は、受信機として、振幅位相変調信号受信部２１、位相復調部２２及び受信データ系列出力部２３から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
振幅位相変調信号受信部２１は、振幅位相変調部１２が生成した振幅位相変調信号を、ＯＬＴ１から受信する。位相復調部２２は、振幅位相変調信号受信部２１が受信した振幅位相変調信号に対して、位相復調を行う。ここでは、コヒーレント検波や直接検波等を適用することができる（非特許文献２を参照）。受信データ系列出力部２３は、位相復調部２２が生成した第２送信データ系列を出力する。
従来の多値／高次変調方式の概要を図４に示す。第１送信データ系列は、１０１００１０１・・・のように、先頭から続いている。第２送信データ系列は、１００００１１１１１１０１１００・・・のように、先頭から続いている。
ここで、第１送信データ系列は２値信号として送信され、第２送信データ系列は４値信号として送信され、第２送信データ系列では第１送信データ系列より変調速度が２倍となる。そこで、図４に示した各期間ｔにおいて、同一のキャリア信号に対して、第１送信データ系列の１ビットに基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の２ビットに基づいて、位相変調を行い、これらの変調を並列に行う。
期間ｔ１では、第１送信データ系列の１ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１、２ビット目“１０”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ２では、第１送信データ系列の２ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の３、４ビット目“００”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ３では、第１送信データ系列の３ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の５、６ビット目“０１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ４では、第１送信データ系列の４ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の７、８ビット目“１１”に基づいて、位相変調を行う。
期間ｔ５では、第１送信データ系列の５ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の９、１０ビット目“１１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ６では、第１送信データ系列の６ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１１、１２ビット目“１０”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ７では、第１送信データ系列の７ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１３、１４ビット目“１１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ８では、第１送信データ系列の８ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１５、１６ビット目“００”に基づいて、位相変調を行う。
ここで、コンスタレーションの外側の信号点については、各象限の信号点の間の距離が長いため、第２ＯＮＵ２−２の位相復調の誤り率は低く済む。しかし、コンスタレーションの内側の信号点については、各象限の信号点の間の距離が短いため、第２ＯＮＵ２−２の位相復調の誤り率は高くなる。
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、振幅変調及び位相変調を同一のキャリア信号に対して並列に行う多値／高次変調方式において、位相復調の誤り率を低減することを目的とする。
上記目的を達成するために、コンスタレーションの内側では、コンスタレーションの外側より、位相変調の信号点数を少なくすることとした。
具体的には、本発明は、振幅変調後の振幅値がより小さい第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数を、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくするように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより、振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調ステップと、前記振幅位相変調ステップで生成した前記振幅位相変調信号を送信する振幅位相変調信号送信ステップと、を順に備えることを特徴とするデータ系列変調方法である。
また、本発明は、振幅変調後の振幅値がより小さい第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数を、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくするように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより、振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調部と、前記振幅位相変調部が生成した前記振幅位相変調信号を送信する振幅位相変調信号送信部と、を備えることを特徴とする局側終端装置である。
この構成によれば、コンスタレーションの内側ではコンスタレーションの外側より位相変調の信号点数を少なくすることにより、コンスタレーションの内側における位相復調の誤り率を低減する送信技術を提供することができる。
また、本発明は、振幅変調後の振幅値がより小さい第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数が、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくなるように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、が同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された振幅位相変調信号を受信する振幅位相変調信号受信ステップと、前記振幅位相変調信号受信ステップで受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、振幅復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を判断した後、前記振幅位相変調信号受信ステップで受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、位相復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルを抽出する振幅位相復調ステップと、を順に備えることを特徴とするデータ系列復調方法である。
また、本発明は、振幅変調後の振幅値がより小さい第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数が、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくなるように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、が同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された振幅位相変調信号を受信する振幅位相変調信号受信部と、前記振幅位相変調信号受信部が受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、振幅復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を判断した後、前記振幅位相変調信号受信部が受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、位相復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルを抽出する振幅位相復調部と、を備えることを特徴とする加入者側終端装置である。
この構成によれば、コンスタレーションの内側ではコンスタレーションの外側より位相変調の信号点数を少なくすることにより、コンスタレーションの内側における位相復調の誤り率を低減する受信技術を提供することができる。
また、本発明は、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とするデータ系列変調方法である。
また、本発明は、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする局側終端装置である。
この構成によれば、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くすることにより、位相変調信号全体の伝送効率を向上することができ、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くし過ぎないことにより、コンスタレーションの外側における位相復調の誤り率を低減することができ、位相復調の誤り率の低減と、位相変調信号全体の伝送効率の向上と、の両者のバランスをとる送信技術を提供することができる。
また、本発明は、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とするデータ系列復調方法である。
また、本発明は、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする加入者側終端装置である。
この構成によれば、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くすることにより、位相変調信号全体の伝送効率を向上することができ、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くし過ぎないことにより、コンスタレーションの外側における位相復調の誤り率を低減することができ、位相復調の誤り率の低減と、位相変調信号全体の伝送効率の向上と、の両者のバランスをとる受信技術を提供することができる。
また、本発明は、上記の局側終端装置と、上記の加入者側終端装置と、を備えることを特徴とする受動光ネットワークシステムである。
この構成によれば、位相復調の誤り率の低減と、位相変調信号全体の伝送効率の向上と、の両者のバランスをとる送受信技術を提供することができる。
本発明は、振幅変調及び位相変調を同一のキャリア信号に対して並列に行う多値／高次変調方式において、位相復調の誤り率を低減することができる。
従来の受動光ネットワークシステムの構成を示す図である。 従来のＯＬＴの構成を示す図である。 従来の第２ＯＮＵの構成を示す図である。 従来の多値／高次変調方式の概要を示す図である。 本発明の受動光ネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の多値／高次変調方式の概要を示す図である。 実施形態１のＯＬＴの構成を示す図である。 実施形態１の第２ＯＮＵの構成を示す図である。 実施形態２のＯＬＴの構成を示す図である。 実施形態２の第２ＯＮＵの構成を示す図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（本発明の概要）
本発明の受動光ネットワークシステムの構成を図５に示す。本発明の受動光ネットワークシステムＳの構成は、従来の受動光ネットワークシステムＳの構成と同様であるが、本発明のコンスタレーションは、従来のコンスタレーションと異なっている。
ＯＬＴ１は、図５の上側のコンスタレーションで示すように、第１送信データ系列に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列に基づいて、位相変調を行い、これらの変調を並列に行う。ここで、コンスタレーションの内側及び外側の信号点は、振幅変調に基づく信号点である。そして、コンスタレーションの内側において、コンスタレーションの位相方向にπ［ｒａｄ］間隔で配置される信号点は、２値の位相変調に基づく信号点である。そして、コンスタレーションの外側において、コンスタレーションの位相方向にπ／４［ｒａｄ］間隔で配置される信号点は、８値の位相変調に基づく信号点である。
第１ＯＮＵ２−１は、図５の左下のコンスタレーションで示すように、振幅復調を行い、第１送信データ系列を抽出する。ここで、コンスタレーションの内側及び外側の信号点は、それぞれビット値“０”及び“１”に対応する。第２ＯＮＵ２−２は、図５の右下のコンスタレーションで示すように、位相復調を行い、第２送信データ系列を抽出する。ここで、コンスタレーションの内側の信号点は、Ｉ軸の正方向から反時計回りに、ビット値“０”及び“１”に対応する。そして、コンスタレーションの外側の信号点は、Ｉ軸の正方向から反時計回りに、シンボル値“０００”、“０１０”、“０１１”、“１１１”、“１１０”、“１００”、“１０１”及び“００１”に対応する。なお、コンスタレーションの外側において、２進法コード及びグレイコード等を利用することができる。
本発明の多値／高次変調方式の概要を図６に示す。第１送信データ系列は、１０１００１０１・・・のように、先頭から続いている。第２送信データ系列は、１００００１１１１１１０１１００・・・のように、先頭から続いている。
ここで、第１送信データ系列は２値信号として送信される。そして、第２送信データ系列と並列伝送される第１送信データ系列のビット値が“１”であるときには、第２送信データ系列は８値信号として送信される。そして、第２送信データ系列と並列伝送される第１送信データ系列のビット値が“０”であるときには、第２送信データ系列は２値信号として送信される。第１送信データ系列において、ビット値が“１”である確率及びビット値が“０”である確率が等しいときには、送信データ系列全体において、第２送信データ系列では第１送信データ系列より変調速度が平均的に２倍となる。
そこで、図６に示した各期間ｔにおいて、キャリア信号に対して、第１送信データ系列の１ビットに基づいて、振幅変調を行う。そして、第２送信データ系列と並列伝送される第１送信データ系列のビット値が“１”であるときには、上記と同一のキャリア信号に対して、第２送信データ系列の３ビットに基づいて、位相変調を行う。そして、第２送信データ系列と並列伝送される第１送信データ系列のビット値が“０”であるときには、上記と同一のキャリア信号に対して、第２送信データ系列の１ビットに基づいて、位相変調を行う。これらの振幅変調及び位相変調を並列に行う。
期間ｔ１では、第１送信データ系列の１ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１〜３ビット目“１００”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ２では、第１送信データ系列の２ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の４ビット目“０”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ３では、第１送信データ系列の３ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の５〜７ビット目“０１１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ４では、第１送信データ系列の４ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の８ビット目“１”に基づいて、位相変調を行う。
期間ｔ５では、第１送信データ系列の５ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の９ビット目“１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ６では、第１送信データ系列の６ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１０〜１２ビット目“１１０”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ７では、第１送信データ系列の７ビット目“０”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１３ビット目“１”に基づいて、位相変調を行う。期間ｔ８では、第１送信データ系列の８ビット目“１”に基づいて、振幅変調を行い、第２送信データ系列の１４〜１６ビット目“１００”に基づいて、位相変調を行う。
つまり、コンスタレーションの内側の信号点については、本発明では従来と比較して、送信電力が等しいとき、隣接信号点間距離が広がるため、第２ＯＮＵ２−２の位相復調の誤り率は低くなる。そして、コンスタレーションの外側の信号点については、本発明では従来と比較して、送信電力が等しいとき、隣接信号点間距離が狭まるが、第２ＯＮＵ２−２の位相復調の誤り率が所要の誤り率以下である条件を満たしていればよい。
（実施形態１）
図５、６の発明を具体的に実施する実施形態１のＯＬＴの構成を図７に示す。実施形態１のＯＬＴ１は、送信データ系列入力部１１、振幅位相変調部１２、振幅位相変調信号送信部１３、記憶部１４及び出力ビット数制御部１５から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
送信データ系列入力部１１は、振幅変調を利用してデータの送受信を行う第１ＯＮＵ２−１への第１送信データ系列と、位相変調を利用してデータの送受信を行う第２ＯＮＵ２−２への第２送信データ系列と、を入力される。
記憶部１４は、送信データ系列入力部１１が出力した第２送信データ系列を一時的に記憶している。出力ビット数制御部１５は、送信データ系列入力部１１が出力した第１送信データ系列を入力され、第１送信データ系列の１ビットに基づく振幅変調が行われるときに、第２送信データ系列の何ビットに基づく位相変調が行われるべきか、判断する。記憶部１４は、出力ビット数制御部１５が判断したビット数に基づいて、一時的に記憶している第２送信データ系列を、ＦＩＦＯの順序で、振幅位相変調部１２に出力する。
例えば、図６の期間ｔ１については、出力ビット数制御部１５は、第１送信データ系列の１ビット目“１”を入力され、振幅位相変調部１２が第１送信データ系列の１ビット目“１”を入力されるときに、振幅位相変調部１２が第２送信データ系列の１〜３ビット目の“１００”を入力されるべき、と判断する。そして、図６の期間ｔ２については、出力ビット数制御部１５は、第１送信データ系列の２ビット目“０”を入力され、振幅位相変調部１２が第１送信データ系列の２ビット目“０”を入力されるときに、振幅位相変調部１２が第２送信データ系列の４ビット目の“０”を入力されるべき、と判断する。
振幅位相変調部１２は、送信データ系列入力部１１が出力した第１送信データ系列に基づく振幅変調と、記憶部１４が出力した第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行う。ここでは、直接変調や外部変調等を適用することができる（非特許文献２を参照）。振幅位相変調信号送信部１３は、振幅位相変調部１２が生成した振幅位相変調信号を、第１ＯＮＵ２−１及び第２ＯＮＵ２−２に送信する。
例えば、図６の期間ｔ１については、振幅位相変調部１２は、第１送信データ系列の１ビット目“１”に基づく振幅変調と、第２送信データ系列１〜３ビット目の“１００”に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行う。そして、図６の期間ｔ２については、振幅位相変調部１２は、第１送信データ系列の２ビット目“０”に基づく振幅変調と、第２送信データ系列４ビット目の“０”に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行う。
図５、６の発明を具体的に実施する実施形態１の第２ＯＮＵの構成を図８に示す。実施形態１の第２ＯＮＵ２−２は、振幅位相変調信号受信部２１、位相復調部２２、受信データ系列出力部２３及び振幅復調部２４から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
振幅位相変調信号受信部２１は、振幅位相変調部１２が生成した振幅位相変調信号を、ＯＬＴ１から受信する。振幅復調部２４は、振幅位相変調信号受信部２１が受信した振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、振幅復調を行うことにより、振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された第１送信データ系列の振幅変調シンボルを抽出する。ここでは、コヒーレント検波や直接検波等を適用することができる（非特許文献２を参照）。そして、振幅復調部２４は、各シンボル周期で抽出した第１送信データ系列の振幅変調シンボルに基づいて、振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を判断する。
例えば、図６の期間ｔ１については、振幅復調部２４は、第１送信データ系列の１ビット目“１”を抽出し、抽出結果に基づいて、第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を３と判断する。そして、図６の期間ｔ２については、振幅復調部２４は、第１送信データ系列の２ビット目“０”を抽出し、抽出結果に基づいて、第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を１と判断する。
位相復調部２２は、各シンボル周期で判断された第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数に基づいて、振幅位相変調信号受信部２１が受信した振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、位相復調を行うことにより、振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された第２送信データ系列の位相変調シンボルを抽出する。ここでは、コヒーレント検波や直接検波等を適用することができる（非特許文献２を参照）。受信データ系列出力部２３は、位相復調部２２が生成した第２送信データ系列を出力する。
例えば、図６の期間ｔ１については、位相復調部２２は、第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数である３に基づいて、第２送信データ系列の１〜３ビット目“１００”を抽出する。そして、図６の期間ｔ２については、位相復調部２２は、第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数である１に基づいて、第２送信データ系列の４ビット目“０”を抽出する。
（実施形態２）
図５、６の発明を具体的に実施する実施形態２のＯＬＴの構成を図９に示す。実施形態２のＯＬＴ１は、送信データ系列入力部１１、振幅位相変調部１２−１、１２−２、記憶部１４、出力ビット数制御部１５、変調切替部１６及び振幅位相変調信号切替送信部１７から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
実施形態１では、異なる２種の位相変調を行うにあたり、共通の振幅位相変調部１２を用いる。実施形態２では、異なる２種の位相変調を行うにあたり、別個の振幅位相変調部１２−１、１２−２を用いる。振幅位相変調部１２−１は、コンスタレーションの外側の信号点について、振幅変調及び位相変調を並列に行う。振幅位相変調部１２−２は、コンスタレーションの内側の信号点について、振幅変調及び位相変調を並列に行う。
これに伴って、実施形態２では、実施形態１と異なり、変調切替部１６及び振幅位相変調信号切替送信部１７を用いる。つまり、変調切替部１６は、コンスタレーションの外側の信号点に関わる第１送信データ系列及び第２送信データ系列を、振幅位相変調部１２−１に振り分ける。一方で、変調切替部１６は、コンスタレーションの内側の信号点に関わる第１送信データ系列及び第２送信データ系列を、振幅位相変調部１２−２に振り分ける。そして、変調切替部１６は、振幅位相変調部１２−１が生成した振幅位相変調信号と、振幅位相変調部１２−２が生成した振幅位相変調信号を、振幅位相変調信号切替送信部１７に図６で示した正しい順序で切り替え送信させる。
図５、６の発明を具体的に実施する実施形態２の第２ＯＮＵの構成を図１０に示す。実施形態２の第２ＯＮＵ２−２は、振幅位相変調信号受信部２１、位相復調部２２−１、２２−２、振幅復調部２４、復調切替部２５及び受信データ系列切替出力部２６から構成される。実線の矢印は、電気信号の流れを示し、破線の矢印は、光信号の流れを示す。
実施形態１では、異なる２種の位相復調を行うにあたり、共通の位相復調部２２を用いる。実施形態２では、異なる２種の位相復調を行うにあたり、別個の位相復調部２２−１、２２−２を用いる。位相復調部２２−１は、コンスタレーションの外側の信号点について、位相復調を行う。位相復調部２２−２は、コンスタレーションの内側の信号点について、位相復調を行う。
これに伴って、実施形態２では、実施形態１と異なり、復調切替部２５及び受信データ系列切替出力部２６を用いる。つまり、復調切替部２５は、コンスタレーションの外側の信号点に関わる振幅位相変調信号を、位相復調部２２−１に振り分ける。一方で、復調切替部２５は、コンスタレーションの内側の信号点に関わる振幅位相変調信号を、位相復調部２２−２に振り分ける。そして、復調切替部２５は、位相復調部２２−１が生成した第２送信データ系列と、位相復調部２２−２が生成した第２送信データ系列を、受信データ系列切替出力部２６に図６で示した正しい順序で切り替え出力させる。
（変形例）
本発明では、コンスタレーションの外側の信号点については、８値の位相変調を行い、コンスタレーションの内側の信号点については、２値の位相変調を行う。よって、第１送信データ系列において、ビット値が“１”である確率及びビット値が“０”である確率が等しいときには、本発明では従来と比較して、位相変調信号の伝送効率は、第２送信データ系列全体において、平均的に同様となる。
変形例として、コンスタレーションの外側の信号点については、本発明より多い多値の位相変調を行い、コンスタレーションの内側の信号点については、本発明と同様の２値の位相変調を行う。すると、第１送信データ系列において、ビット値が“１”である確率及びビット値が“０”である確率が等しいときでも、変形例では従来と比較して、位相変調信号の伝送効率は、第２送信データ系列全体において、平均的に向上する。
より一般的な場合について、従来及び変形例を以下に比較する。
まず、従来について説明する。コンスタレーションの外側の信号点については、位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個として、２ｐ値の位相変調を行う。コンスタレーションの内側の信号点についても、位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個として、２ｐ値の位相変調を行う。ここで、ｐは自然数である。
次に、変形例について説明する。コンスタレーションの外側の信号点については、位相変調シンボルに包含されるビットの数を（ｐ＋ｑ）個として、２（ｐ＋ｑ）値の位相変調を行う。コンスタレーションの内側の信号点については、位相変調シンボルに包含されるビットの数を（ｐ−ｒ）個として、２（ｐ−ｒ）値の位相変調を行う。ここで、ｑ、ｒは自然数であり、かつ、ｒ≦ｐである。なお、ｒ＝ｐであるときには、後述のように、コンスタレーションの内側の信号点については、位相変調数は０に設定されており、位相変調信号は振幅変調信号と並列に伝送されない。
すると、第１送信データ系列において、ビット値が“１”である確率及びビット値が“０”である確率が等しいときには、単位シンボル周期あたりの平均的な第２送信データ系列の送信ビット数は、従来では（ｐ＋ｐ）／２＝ｐ個であり、変形例では｛（ｐ＋ｑ）＋（ｐ−ｒ）｝／２＝｛ｐ＋（ｑ−ｒ）／２｝個である。単位シンボル周期あたりの平均的な第２送信データ系列の送信ビット数は、ｒ＜ｑであるときには、変形例では従来より多くなり、ｒ＝ｑであるときには、変形例と従来で等しくなる。
このように、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くすることにより、位相変調信号全体の伝送効率を向上することができる。
しかし、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くし過ぎることにより、コンスタレーションの外側における位相復調の誤り率を増大させることになる。
そこで、変形例では、第２送信データ系列の外側位相変調シンボル（ビット数３以上）の隣接信号点間距離を、従来における第２送信データ系列の内側位相変調シンボル（ビット数２）の隣接信号点間距離より長くする。または、一般的には、第２送信データ系列の外側位相変調シンボル（ビット数ｐ＋ｑ）の隣接信号点間距離を、従来における第２送信データ系列の内側位相変調シンボル（ビット数ｐ）の隣接信号点間距離より長くする。
このように、コンスタレーションの外側で位相変調の信号点数を多くし過ぎないことにより、コンスタレーションの外側における位相復調の誤り率を低減することができる。
まとめると、位相変調の信号点数を適切に設定することにより、位相復調の誤り率の低減と、位相変調信号全体の伝送効率の向上と、の両者のバランスをとることができる。
本発明では、振幅変調方式として、ＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ）を利用している。変形例では、振幅変調方式として、任意の個数の信号値を有するＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を利用してもよい。
このとき、各振幅値に対して、異なる位相変調数を設定してもよい。または、ある範囲の振幅値に対して、同一の位相変調数を設定してもよい。または、小さい振幅値に対して、位相変調数を０に設定してもよく、つまり、振幅変調信号の振幅が小さいとき、位相変調信号を振幅変調信号と並列に伝送しなくてもよい。
本発明では、両方の送信データ系列に対して、符号化を行わない。変形例では、少なくともいずれかの送信データ系列に対して、符号化を行ってもよい。
ＯＬＴ１は、送信データ系列入力部１１の後段に、並びに、記憶部１４及び出力ビット数制御部１５の前段に、少なくともいずれかの送信データ系列についての符号化部（不図示）を備えればよい。第１ＯＮＵ２−１は、振幅復調部（不図示）の後段に、及び、受信データ系列出力部（不図示）の前段に、第１送信データ系列についての復号部（不図示）を備えればよい。第２ＯＮＵ２−２は、位相復調部２２の後段に、及び、受信データ系列出力部２３の前段に、第２送信データ系列についての復号部（不図示）を備えればよい。
本発明に係るデータ系列変調方法、データ系列復調方法、局側終端装置、加入者側終端装置及び受動光ネットワークシステムは、振幅変調及び位相変調を同一のキャリア信号に対して並列に行う多値／高次変調方式に適用することができるとともに、以上に説明の多値／高次変調方式に時分割多重方式や波長分割多重方式等を組み合わせた通信方式に適用することができる。
Ｓ：受動光ネットワークシステム
１：ＯＬＴ
２−１：第１ＯＮＵ
２−２：第２ＯＮＵ
３：光パワースプリッタ
４：局側光ファイバ
５−１、５−２：加入者側光ファイバ
１１：送信データ系列入力部
１２、１２−１、１２−２：振幅位相変調部
１３：振幅位相変調信号送信部
１４：記憶部
１５：出力ビット数制御部
１６：変調切替部
１７：振幅位相変調信号切替送信部
２１：振幅位相変調信号受信部
２２、２２−１、２２−２：位相復調部
２３：受信データ系列出力部
２４：振幅復調部
２５：復調切替部
２６：受信データ系列切替出力部

Claims (9)

  1. 第１送信データ系列に基づく振幅変調と、第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより生成した振幅位相変調信号を、振幅位相復調を行う振幅位相復調装置に送信する際に、
    振幅変調後の振幅値がより小さい前記第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数を、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくするように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、を前記同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより、前記振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調ステップと、
    前記振幅位相変調ステップで生成した前記振幅位相変調信号を、前記振幅位相復調装置に送信する振幅位相変調信号送信ステップと、
    を順に備えることを特徴とするデータ系列変調方法。
  2. 前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、
    前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする請求項１に記載のデータ系列変調方法。
  3. 第１送信データ系列に基づく振幅変調と、第２送信データ系列に基づく位相変調と、が同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された振幅位相変調信号を、前記振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調装置から受信する際に、
    振幅変調後の振幅値がより小さい前記第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数が、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくなるように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、が前記同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された前記振幅位相変調信号を、前記振幅位相変調装置から受信する振幅位相変調信号受信ステップと、 前記振幅位相変調信号受信ステップで受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、振幅復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を判断した後、前記振幅位相変調信号受信ステップで受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、位相復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルを抽出する振幅位相復調ステップと、 を順に備えることを特徴とするデータ系列復調方法。
  4. 前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、
    前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする請求項３に記載のデータ系列復調方法。
  5. 第１送信データ系列に基づく振幅変調と、第２送信データ系列に基づく位相変調と、を同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより生成した振幅位相変調信号を、振幅位相復調を行う振幅位相復調加入者側終端装置に送信する際に、
    振幅変調後の振幅値がより小さい前記第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数を、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用される前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくするように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、を前記同一のキャリア信号に対して並列に行うことにより、前記振幅位相変調信号を生成する振幅位相変調部と、
    前記振幅位相変調部が生成した前記振幅位相変調信号を、前記振幅位相復調加入者側終端装置に送信する振幅位相変調信号送信部と、 を備えることを特徴とする局側終端装置。
  6. 前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、
    前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする請求項５に記載の局側終端装置。
  7. 第１送信データ系列に基づく振幅変調と、第２送信データ系列に基づく位相変調と、が同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された振幅位相変調信号を、前記振幅位相変調信号を生成する局側終端装置から受信する際に、
    振幅変調後の振幅値がより小さい前記第１送信データ系列の内側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数が、振幅変調後の振幅値がより大きい前記第１送信データ系列の外側振幅変調シンボルと並列に変調で利用された前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数より少なくなるように、前記第１送信データ系列に基づく振幅変調と、前記第２送信データ系列に基づく位相変調と、が前記同一のキャリア信号に対して並列に行われて生成された前記振幅位相変調信号を、前記局側終端装置から受信する振幅位相変調信号受信部と、 前記振幅位相変調信号受信部が受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、振幅復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルに包含されるビットの数を判断した後、前記振幅位相変調信号受信部が受信した前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に対して、位相復調を行うことにより、前記振幅位相変調信号の各シンボル周期に反映された前記第２送信データ系列の位相変調シンボルを抽出する振幅位相復調部と、 を備えることを特徴とする加入者側終端装置。
  8. 前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ＋ｑ）個（ｐ、ｑは自然数）であり、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数は、（ｐ−ｒ）個（ｒは自然数かつｒ≦ｐ、ｒ≦ｑ）であり、
    前記第２送信データ系列の外側位相変調シンボルの隣接信号点間距離は、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルに包含されるビットの数をｐ個であると仮定したときにおける、前記第２送信データ系列の内側位相変調シンボルの隣接信号点間距離より長いことを特徴とする請求項７に記載の加入者側終端装置。
  9. 請求項５又は６に記載の局側終端装置と、
    請求項７又は８に記載の加入者側終端装置と、
    を備えることを特徴とする受動光ネットワークシステム。
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