JP6407443B2 - 通信装置、光伝送システムおよび光周波数制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光信号の周波数の制御を行う通信装置、光伝送システムおよび光周波数制御方法に関する。

幹線系光通信網では、１本の光ファイバ内において１００Ｇｂｐｓを超える大容量伝送すなわち超１００Ｇｂｐｓ級の伝送が求められている。超１００Ｇｂｐｓ級の伝送を実現する手法として、サブキャリアとよばれる搬送波を複数重ね合わせて大容量の情報を割り当てるスーパーチャネル技術の検討が進んでいる。スーパーチャネル伝送は、光周波数の利用効率を高め、大容量化を実現する。一方で、スーパーチャネル伝送では、サブキャリアが光周波数上で高密度に配置されるため、隣接するサブキャリア間で干渉が発生し信号品質が劣化するという課題がある。

また、幹線系光通信網のスーパーチャネル伝送では、伝送路中に波長選択用の光フィルタが多段に配置され、任意の複数のサブキャリアの信号の分波、合波および経路切り替えが行われる。このため、光フィルタの透過帯域以外のサブキャリア信号帯域が削られることすなわち信号帯域狭窄により、信号品質が劣化するという課題も存在する。

幹線系光通信網のスーパーチャネル伝送において、サブキャリア間干渉と信号帯域狭窄による信号品質劣化を抑圧するには、サブキャリアの光周波数配置の最適化が重要である。また、システム運用開始時に光周波数配置を最適化したとしても、周囲環境変化または経年変化によって光源の光周波数がずれ、光周波数配置の最適条件を維持できない。したがって、システム運用開始時から終了時まで信号品質を維持するには、各サブキャリア信号の光周波数変化に追従した光周波数配置の最適制御が必要となる。

例えば、特許文献１に開示されている従来方式では、光送信部が周波数揺らぎを付加して信号を送信し、光受信部が信号品質を測定する。そして、この従来方式では、光受信部により測定された信号品質の変化情報を基に、光送信部の各サブキャリアの光周波数ずれをサブキャリアごとに修正する制御が行われる。

特開２００７-１０４００８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来方式によれば、１サブキャリアずつクロストークを評価して波長ずれを求めているため、クロストークを低減させることはできるが、サブキャリアの光周波数の配置を、光伝送システム全体の信号品質を考慮して制御することができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サブキャリアの光周波数の配置を、光伝送システム全体の信号品質を考慮して適切に制御することができる通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる通信装置は、第１の光周波数の光信号に第１の周波数揺らぎを付加して送信する第１の光送受信器と、第２の光周波数の光信号に前記第１の周波数揺らぎに同期した第２の周波数揺らぎを付加して送信する第２の光送受信器と、を備える。また、前記第１の光送受信器は、前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて算出された誤差信号に基づいて、前記第１の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第１のシフト量を算出し、前記第１の光周波数の光信号の光周波数を前記第１のシフト量シフトさせ、前記第２の光送受信器は、前記誤差信号に基づいて、前記第２の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第２のシフト量を算出し、前記第２の光周波数の光信号の光周波数を前記第２のシフト量シフトさせる。

本発明によれば、サブキャリアの光周波数の配置を、光伝送システム全体の信号品質を考慮して適切に制御することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光伝送システムの構成例を示す図 実施の形態１の通信装置の光送受信器の構成例を示す図 実施の形態１の対向装置である通信装置の光送受信器の構成例を示す図 実施の形態１の対向装置である通信装置がデータ信号を送信する場合の対向装置の構成例を示す図 実施の形態１の光周波数制御手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の平均光周波数制御を行った場合の、ディザの極性による平均光周波数の変化の一例を示す模式図 実施の形態１の平均光周波数制御を行った場合の、通信装置から送信された各サブキャリアの光信号の光周波数の時間変化の一例を示す模式図 実施の形態１の平均光周波数制御を行った場合の、通信装置から送信された各サブキャリアの信号品質の変化の一例を示す模式図 実施の形態１の光周波数間隔制御を行った場合の、ディザの極性による光周波数間隔の変化の一例を示す模式図 実施の形態１の光周波数間隔制御を行った場合の、通信装置から送信された各サブキャリアの光信号の光周波数の時間変化の一例を示す模式図 実施の形態１の光周波数間隔制御を行った場合の、通信装置から送信された各サブキャリアの信号品質の変化の一例を示す模式図 実施の形態１の光周波数シフト同期装置における処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の光周波数シフト器における処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１の制御回路の構成例を示す図 実施の形態１の光周波数間隔制御、平均光周波数制御の順に処理を行う場合の制御手順の一例を示す図 実施の形態１の平均光周波数制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる光伝送システムの構成例を示す図 実施の形態２の通信装置の光送受信器の構成例を示す図 実施の形態２の対向装置である通信装置の光送受信器の構成例を示す図 実施の形態３の光伝送システムの構成例を示す図 実施の形態３のサブキャリア配置の一例を示す図 実施の形態３の平均光周波数制御および光周波数間隔制御の処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態３におけるＫ=４の場合の平均光周波数制御および光周波数間隔制御を模式的に示す図 実施の形態４のサブキャリア配置の一例を示す図 実施の形態４平均光周波数制御および光周波数間隔制御の処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態４おけるＫ=５の場合の平均光周波数制御および光周波数間隔制御を模式的に示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる通信装置、光伝送システムおよび光周波数制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光伝送システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の光伝送システムは、通信装置１、通信装置２および伝送路３を備える。本実施の形態では、通信装置１から送信され伝送路３を介して通信装置２で受信される光信号の光周波数を調整する例を説明する。

本実施の形態の光伝送システムは、スーパーチャネル伝送方式により光信号を伝送する通信システムであり、例えば、幹線系光通信網と呼ばれる通信網である。図１では、２つのサブキャリアが多重される例を示しているが、多重されるサブキャリアの数はこの例に限定されない。なお、図１では、各構成要素を接続する線のうち光信号の経路を示す部分を実線で示し、電気信号の経路を示す部分を点線で示している。

第１の通信装置である通信装置１は、光周波数シフト同期装置１１と、光送受信器１２−１，１２−２と、光結合器１３とを備える。光周波数シフト同期装置１１は、通信装置２において算出された光信号の周波数誤差を示す誤差信号に基づいて光信号の周波数のシフトである光周波数シフトを補正する。光送受信器１２−１は、第１のサブキャリアであるサブキャリア＃１の光信号を生成して出力する。光送受信器１２−２は、第２のサブキャリアであるサブキャリア＃２の光信号を生成して出力する。第１のサブキャリアと第２のサブキャリアとは、それぞれ光周波数の異なるすなわち光波長の異なる搬送波である。光結合器１３は、光送受信器１２−１から出力される光信号と光送受信器１２−２から出力される光信号とを結合して伝送路３へ出力する。また、光結合器１３は、伝送路３経由で通信装置２から受信した光信号を２つに分波し、一方を光送受信器１２−１へ他方を光送受信器１２−２へ出力する。

第２の通信装置である通信装置２は、光分波器２１と、光送受信器２２−１，２２−２と、誤差信号演算部２３とを備える。光分波器２１は、伝送路３経由で通信装置１から受信した光信号を２つに分波し、一方を光送受信器２２−１へ他方を光送受信器２２−２へ出力する。また、光分波器２１は、光送受信器２２−１から出力される光信号と光送受信器２２−２から出力される光信号とを結合して伝送路３へ出力する。誤差信号演算部２３は、光送受信器２２−１および光送受信器２２−２により算出された信号品質を用いて、光周波数シフト量を示す誤差信号を算出する。

図２は、本実施の形態の通信装置１の光送受信器１２−１の構成例を示す図である。図２に示すように、光送受信器１２−１は、光信号生成部１２１、送信デジタル信号処理部１２２および光復調部１２３を備える。なお、光送受信器１２−２の構成は、光送受信器１２−１と同様である。光信号生成部１２１は光源１２４および光変調器１２５を備える。光源１２４は、連続光を送出する。光変調器１２５は、光源１２４から送出された連続光を電気信号であるデータ信号に応じて変調して光信号を生成し、生成した光信号を光結合器１３へ出力する。

送信デジタル信号処理部１２２は、光周波数シフト器１２６、光周波数シフト量演算器１２７およびデータ信号生成部１２８を備える。データ信号生成部１２８は、データ信号を生成する。具体的には、データ信号生成部１２８は、例えば、送信する情報を誤り訂正符号化する処理、２値位相変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）、４値位相変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）または１６値振幅位相変調（１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation））等の変調方式に応じてシンボルマッピングする処理、信号のスペクトルを整形する処理等を行ってデータ信号を生成する。データ信号生成部１２８の具体的処理内容およびデータ信号生成部１２８の構成については特に制約はない。光周波数シフト量演算器１２７は、通信装置２から通知された誤差信号を用いて光周波数シフト量を算出し、算出した周波数シフト量を光周波数シフト器１２６へ出力する。光周波数シフト器１２６は、データ信号に対し、光周波数シフト量演算器１２７から通知された光周波数シフト量の周波数シフトを電気的に付加する。また、光周波数シフト器１２６は、あらかじめ定めた周波数の振幅がΔｆとなるディザをデータ信号に与えることができる。すなわち、光周波数シフト器１２６は、ディザの周波数は＋Δｆから−Δｆの間で変化させる。なお、ディザは、周波数の揺らぎのことである。したがって、ディザは、周波数を増加させる場合もあるし、周波数を減少させる場合もある。すなわち、ディザの周波数の極性は＋の場合もあれば−の場合もある。以下、ディザの周波数の極性を、単にディザの極性と呼ぶ。なお、以下では、ディザの周波数の振幅は固定である例を説明するが、ディザの周波数の振幅は固定でなくてもよい。以下、ディザの周波数の振幅を適宜、ディザの振幅と呼ぶ。ディザは例えば、矩形型の電気クロック信号を用いて一定時間周期ごとに光周波数シフト量を変化させることにより生成される。例えば、光周波数シフト器１２６がＤＳＰ（Digital Signal Processor）により実装される場合、電圧ａからｂに変化するとき、光周波数を＋ΔｆシフトするようにＤＳＰ内レジスタを書き換える。一方、電圧ｂからａに変化するとき、光周波数を−ΔｆシフトするようにＤＳＰ内レジスタを書き換える。

光復調部１２３は、コヒーレントレシーバ１３０および受信デジタル信号処理器１２９を備える。コヒーレントレシーバ１３０は、通信装置２から伝送路３および光結合器１３経由で受信した光信号を電気信号に変換して出力する。具体的には、光結合器１３から入力された光信号と光源１２４から送出された光とを干渉させることにより所望の波長の光を電気信号に変換する。受信デジタル信号処理器１２９は、コヒーレントレシーバ１３０から出力された電気信号を復調する。また、受信デジタル信号処理器１２９は、復調して得られたデータのうち通信装置２から通知された誤差信号を光周波数シフト量演算器１２７へ出力する。

図３は、本実施の形態の対向装置である通信装置２の光送受信器２２−１の構成例を示す図である。なお、本実施の形態では、対向装置とは、光周波数の制御対象となる装置である通信装置１に対向する装置すなわち通信装置１から送信された信号を受信する装置のことを示す。図３に示すように、光送受信器２２−１は、光復調部２２１および光信号生成部２２２を備える。なお、光送受信器２２−２の構成は、光送受信器２２−１と同様である。

光復調部２２１は、コヒーレントレシーバ２２３、受信デジタル信号処理器２２４、信号品質モニタ２２５および周波数オフセット器２２６を備える。コヒーレントレシーバ２２３は、光分波器２１から入力される光信号をコヒーレント検波して電気信号に変換する。すなわち、コヒーレントレシーバ２２３は、光分波器２１から入力された光信号と光源２２７から送出された光とを干渉させることにより所望の波長の光を電気信号に変換する。

受信デジタル信号処理器２２４は、送信側である通信装置１から送信された情報を復元する。すなわち、例えば、送信側である通信装置１のデータ信号生成部１２８において、変調が施されている場合には変調に対応した復調を実施し、データ信号生成部１２８において誤り訂正符号化がなされている場合には誤り訂正復号を行う。信号品質モニタ２２５は、受信デジタル信号処理器２２４から出力される情報を用いて通信装置１から受信した信号の品質を算出し、算出した結果を誤差信号演算部２３へ出力する。信号品質モニタ２２５における信号品質の算出手法としては、例えば、複素平面上における受信信号点配置の雑音分布を用いて光信号の品質を示すＱ値を算出する手法がある。この場合、受信デジタル信号処理器２２４から出力される情報は、複素平面上における受信信号点配置の雑音分布である。また、信号品質モニタ２２５における信号品質の他の算出手法としては、誤り訂正復号において誤り訂正されたビット数を用いてＢＥＲ（Bit Error Rate：ビットエラーレート）を算出方法がある。この場合、受信デジタル信号処理器２２４から出力される情報は、誤り訂正復号において誤り訂正されたビット数である。信号品質モニタ２２５における信号品質の算出手法は、上述した方法に限らずどのような方法を用いてもよい。周波数オフセット器２２６は、通信装置１において付加されたディザの光周波数シフトの極性を算出し、算出した極性を誤差信号演算部２３へ出力する。

光信号生成部２２２は光源２２７および光変調器２２８を備える。光源２２７は、連続光を送出する。光変調器２２８は、光源２２７から送出された連続光を電気信号である誤差信号に応じて変調して光信号を生成し、生成した光信号を光分波器２１へ出力する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。ここでは、通信装置１から対向する通信装置２へ向かって送信される光信号の光周波数を制御する動作を説明する。光周波数シフト同期装置１１は、あらかじめ定められた制御シーケンスにしたがって、光送受信器１２−１，１２−２に対して、同期したディザを付加するか逆相のディザを付加するかを指示する。本実施の形態の光周波数制御は、後述するように、平均光周波数制御および光周波数間隔制御で構成される。制御シーケンスは、平均光周波数制御すなわち同期した同相ディザを付加した制御と、光周波数間隔制御すなわち逆相のディザを付加した制御とのうちどちらを先に行うかを示す。通信装置１の光送受信器１２−１では、データ信号生成部１２８がデータ信号を生成して、光周波数シフト器１２６へデータ信号を入力する。光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６は、入力されたデータ信号にあらかじめ定められた振幅Δｆのディザを付加する。ディザが付加されたデータ信号は、光送受信器１２−１の光変調器１２５へ入力される。光送受信器１２−１の光変調器１２５は、光源１２４から送出された光を、光周波数シフト器１２６から入力されたデータ信号に基づいて光変調し、サブキャリア＃１の光信号を生成する。

通信装置１の光送受信器１２−２では、光送受信器１２−１と同様の動作により、サブキャリア＃２の光信号を生成する。このとき、光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６は、光周波数シフト同期装置１１から同期した同相のディザを付加することを指示されている場合、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６と同期して同相のディザすなわち同一のディザを付加する。また、光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６は、光周波数シフト同期装置１１から同期した逆相のディザを付加することを指示されている場合、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６と逆相のディザ、すなわち光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６が付加するディザと位相が１８０度異なるディザを付加する。なお、光送受信器１２−２の光源１２４は、光送受信器１２−１の光源１２４と光周波数が異なるすなわち光波長が異なる光を送出している。すなわち、光送受信器１２−１の光源１２４はサブキャリア＃１に対応する光波長の光を送出し、光送受信器１２−２の光源１２４はサブキャリア＃２に対応する光波長の光を送出する。

以上のように、光送受信器１２−１は、第１の光周波数の光信号に第１の周波数揺らぎを付加して送信する第１の光送受信器であり、光送受信器１２−２は、第２の光周波数の光信号に第１の光周波数に同期した第２の周波数揺らぎを付加して送信する第２の光送受信器である。第１の光周波数の光信号は、サブキャリア＃１の光信号であり、第２の光周波数の光信号は、サブキャリア＃２の光信号である。また、第１の周波数揺らぎは、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６が付加したディザによりサブキャリア＃１の光信号に付加される光周波数の揺らぎであり、第２の周波数揺らぎは、光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６が付加したディザによりサブキャリア＃２の光信号に付加される光周波数の揺らぎである。

光結合器１３は、サブキャリア＃１の光信号とサブキャリア＃２の光信号とを合波して、伝送路３へ出力する。通信装置２の光分波器２１は、伝送路３を介して通信装置１の光結合器１３により合波された光信号を受信し、受信した光信号を２つに分波して、一方を光送受信器２２−１へ、他方を光送受信器２２−２へ出力する。

光送受信器２２−１では、コヒーレントレシーバ２２３が、光源２２７から送出される光を用いて受信した光信号を電気信号に変換して受信デジタル信号処理器２２４へ出力する。なお、光送受信器２２−１の光源２２７は、サブキャリア＃１に対応する光波長の光を送出する。したがって、光送受信器２２−１のコヒーレントレシーバ２２３では、サブキャリア＃１の光信号が検波されて電気信号に変換されることになる。光送受信器２２−１の受信デジタル信号処理器２２４は、コヒーレントレシーバ２２３から出力される電気信号を送信された情報に復元し、信号品質の算出に用いる情報を信号品質モニタ２２５へ出力する。信号品質の算出に用いる情報は、上述したように、例えば、複素平面上における受信信号点配置の雑音分布または誤り訂正されたビット数等である。また、受信デジタル信号処理器２２４は、コヒーレントレシーバ２２３から出力された電気信号を周波数オフセット器２２６へ出力する。

光送受信器２２−１の信号品質モニタ２２５は、受信デジタル信号処理器２２４から出力された情報に基づいて信号品質を算出し、算出した信号品質を誤差信号演算部２３へ出力する。信号品質モニタ２２５により算出される信号品質は、例えば、複素平面上における受信信号点配置の雑音分布に基づくＱ値、または誤り訂正されたビット数に基づいて算出されたＢＥＲ等である。光送受信器２２−１の周波数オフセット器２２６は、受信デジタル信号処理器２２４から出力された電気信号に基づいて、ディザの光周波数シフトの極性を算出し、誤差信号演算部２３へ出力する。周波数オフセット器２２６は、例えば、ディザが方形波である場合は、通信装置１から送信された光信号の光周波数には、ディザの周期の半分は−Δｆが付加され、ディザの周期の残り半分は＋Δｆが付加される。このため、例えば、周波数オフセット器２２６は、受信デジタル信号処理器２２４から出力された電気信号の周波数を算出し、算出した周波数が対応するサブキャリアの周波数より高いか低いかによりディザの極性を判定する。または、周波数オフセット器２２６は、算出した周波数の時間変化、例えば一定時間あたりの周波数の変化量を観測し、周波数が一定量以上減少した時刻から周波数が一定量以上増加した時刻までは極性が−であると判定し、周波数が一定量以上増加した時刻から周波数が一定量以上減少するまでは極性が＋と判定する等の方法も考えられる。

光送受信器２２−２は、光送受信器２２−１と同様の処理により、サブキャリア＃２に対応する光周波数シフトの極性と信号品質とを算出し、算出した光周波数シフトの極性と信号品質とを誤差信号演算部２３へ入力する。なお、光送受信器２２−２の光源２２７は、サブキャリア＃２に対応する光波長の光を送出する。これにより、光送受信器２２−２のコヒーレントレシーバ２２３では、サブキャリア＃２の光信号が検波されて電気信号に変換されることになる。

誤差信号演算部２３は、ディザの光周波数シフトの極性を用いて演算の順序を判断し、光送受信器２１−１から出力されたサブキャリア＃１の信号品質すなわち受信品質と光送受信器２１−２から出力されたとサブキャリア＃２の信号品質すなわち受信品質とに基づいて誤差信号を算出する。誤差信号の算出方法については後述する。光送受信器２２−１の光変調器２２８は、光源２２７から送出された光を誤差信号に応じて変調して光信号を生成し、生成した光信号を光分波器２１へ出力する。光分波器２１は、光変調器２２８から出力された光信号を伝送路３へ出力する。光信号は、伝送路３を介して通信装置２から送信された光信号を受信する。これにより、通信装置２で算出された誤差信号が光信号として通信装置１へ送信される。すなわち通信装置１から送信された光信号の光周波数の誤差を示す誤差信号が通信装置１へフィードバックされる。誤差信号は、通信装置１において光周波数の制御に用いられる。

なお、ここでは、光送受信器２２−１が誤差信号を通信装置１へ送信する動作を説明したが、同様に光送受信器２２−２も誤差信号を通信装置１へ送信する。なお、光送受信器２２−１と光送受信器２２−２のいずれか一方が誤差信号を送信するようにしてもよい。光送受信器２２−１と光送受信器２２−２のいずれか一方が誤差信号を送信する場合、通信装置１では、光送受信器１２−１または光送受信器１２−２のいずれかが誤差信号を受信することになる。このため、誤差信号を受信した光送受信器１２−１または光送受信器１２−２は、他方の光送受信器１２−１または光送受信器１２−２の光周波数シフト量演算器１２７へ誤差信号を通知する。

また、誤差信号は、データ信号とは別に送信されてもよいし、通信装置２から通信装置１へのデータ信号の送信も行われる場合、データ信号とともに光変調器２８８に入力されて変調に用いられてもよい。また、データ信号を送信するためのフレームであるデータフレーム内の利用可能な領域を用いて送信してもよい。例えば、データ信号が、ＩＴＵ-Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication standardization sector） Ｇ.７０９で定められているＯＴＮ（Optical−channel Transport Unit）フレームのデータフレームとして送信される場合、データフレーム内のコミュニケーションチャネルを用いることができる。データフレーム内の領域を用いて誤差信号を送信する場合、通信装置２は、図４に示すように、データ信号の送信側の機能も有する。

図４は、通信装置２が、データ信号を送信する場合の通信装置２の構成例を示す図である。この場合、通信装置２の光送受信器２２−１は、図３に示した光送受信器２２−１に送信デジタル信号処理部２３０を追加した構成となる。送信ジタル信号処理部２３０は、データ信号を生成するデータ信号生成部２３２とフレーマ２３１を備える。データ信号生成部２３２は、通信装置１のデータ信号生成部１２８と同様にデータ信号を生成する。フレーマ２３１は、ＯＴＮフレームなどのデータフレームにデータ信号および誤差信号を配置して光変調器２２８へ出力する。

また、ダークファイバと呼ばれる空き光ファイバすなわち空き伝送路がある場合、ダークファイバを用いて誤差信号を伝送してもよい。この場合、通信装置２の光分波器２１から出力された信号をダークファイバに出力可能であり、通信装置１の光結合器１３にはダークファイバを経由した信号が入力可能であるとする。また、誤差信号は、データ伝送に使用していない空き光周波数すなわち空き波長を用いて伝送されもよい。空波長で伝送する場合には、通信装置２は図示した光送受信器２２−１，２２−２とは別に光送受信器２２−１，２２−２と異なる光周波数に対応した光送受信器を備え、通信装置１は図示した光送受信器１２−１，１２−２とは別に光送受信器１２−１，１２−２と異なる光周波数に対応した光送受信器を備えているとする。いずれの場合にも、誤差信号をどのように送信するかはあらかじめ定めておき、通信装置１および通信装置２に設定されているとする。

通信装置１の光結合器１３は、光伝送路３経由で光信号として誤差信号を受信し、受信した光信号を２つに分波して、一方を光送受信器１２−１へ入力し、他方を光送受信器１２−２へ入力する。ここでは、通信装置２の光送受信器２２−１から誤差信号が送信されたとすると、光送受信器１２−１が誤差信号を受信する。具体的には、光送受信器１２−１の光復調部１２３のコヒーレントレシーバ１３０が光信号を電気信号に変換し、受信デジタル信号処理器１２９が電気信号から誤差信号を抽出して光周波数シフト量演算器１２７へ入力する。光周波数シフト量演算器１２７は、誤差信号を光周波数シフト量に変換し、すなわち誤差信号に基づいて光周波数シフト量を算出し、光周波数シフト量を光周波数シフト器１２６へ通知する。光周波数シフト器１２６は、光周波数を光周波数シフト量演算器１２７から通知された光周波数シフト量だけシフトさせるためのデータ信号を生成する。これにより、光送受信器１２−１の光信号生成部１２１により生成される光信号は、光周波数シフト量シフトする。光送受信器１２−２も同様に、受信した誤差信号に基づいて光周波数シフト量を算出し、光送受信器１２−２の光信号生成部１２１により生成される光信号を光周波数シフト量シフトさせる。

すなわち、光送受信器１２−１は、第１の光周波数の光信号の受信品質と第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて算出された誤差信号に基づいて、第１の光周波数の光信号であるサブキャリア＃１の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第１のシフト量を算出し、第１の光周波数の光信号の光周波数を第１のシフト量シフトさせる。また、光送受信器１２−２は、誤差信号に基づいて、第２の光周波数の光信号であるサブキャリア＃２の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第２のシフト量を算出し、第２の光周波数の光信号の光周波数を第２のシフト量シフトさせる。

次に、本実施の形態の通信装置１の送信する光信号の光周波数制御について詳細に説明する。図５は、本実施の形態の光周波数制御手順の一例を示すフローチャートである。本実施の形態の光周波数制御は、（Ａ）平均光周波数制御および（Ｂ）光周波数間隔制御により構成される。図５の例では、（Ａ）平均光周波数制御を行った後に（Ｂ）光周波数間隔制御を行う例を示している。

まず、通信装置１は、平均光周波数制御を行うために、サブキャリア＃１とサブキャリア＃２とに振幅Δｆの互いに同期した同相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ１）。具体的には、光周波数シフト同期装置１１は、光送受信器１２−１，１２−２に対して同期した同相のディザを付加するよう指示する。光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６と光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６とは、光周波数シフト同期装置１１からの指示に従って、同期した同一のディザを付加する。同期の方法としては、例えば、光周波数シフト同期装置１１が光送受信器１２−１，１２−２の各々の光周波数シフト器１２６へ同時にディザの付加開始を指示する。光送受信器１２−１，１２−２の光周波数シフト器１２６は、同一のディザを生成可能なように構成される。例えば、光送受信器１２−１，１２−２の光周波数シフト器１２６は、同一の方形波、または正弦波等を生成可能なように構成される。光送受信器１２−１，１２−２の光周波数シフト器１２６が光周波数シフト同期装置１１からの指示に基づいて同時に同一のディザを生成してデータ信号に付加する。光送受信器１２−１，１２−２の光変調器１２５は、それぞれ光周波数シフト器１２６から出力された電気信号に応じた光信号を生成して、光結合器１３へ出力する。光結合器１３は、光送受信器１２−１から出力された光信号と光送受信器１２−２から出力された光信号と合波して伝送路３へ出力する。

次に、伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、誤差信号Ｅ_aを算出する（ステップＳ２）。具体的には、光分波器２１を介して光送受信器２２−１および光送受信器２２−２の光復調部２２１は上述したように光信号を電気信号に変換して送信された情報を復元するとともに、ディザの極性および信号品質を算出する。誤差信号演算部２３は、光送受信器２２−１および光送受信器２２−２の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、以下の式（１）に従って誤差信号Ｅ_aを算出する。なお、ここでは、信号品質はＱ値であるとし、ディザ極性ｊ∈｛＋，−｝に対応するサブキャリア番号＃ｉ∈｛１，２｝のＱ値をＱ_ijと定義する。すなわち、ディザの極性が＋のときの光送受信器２２−１が算出したＱ値がＱ₁₊であり、ディザの極性が−のときの光送受信器２２−１が算出したＱ値がＱ_1-であり、ディザの極性が＋のときの光送受信器２２−２が算出したＱ値がＱ₂₊であり、ディザの極性が−のときの光送受信器２２−２が算出したＱ値がＱ_2-である。また、Min｛ｘ，ｙ｝は、ｘとｙのうちの最小値を示す。なお、ここでは、信号品質は小さい値ほど信号の品質が悪いことを示す値であるとする。
Ｅ_a＝Min｛Ｑ₁₊，Ｑ₂₊｝−Min｛Ｑ_1-，Ｑ_2-｝ …（１）

誤差信号は、上述したように、光信号として通信装置２から通信装置１へ送信される。通信装置１では、比例積分制御が行われ、以下の式（２），（３）により、光周波数シフト量ｆ_i,FCが更新される（ステップＳ３）。なお、ｋ_αは比例係数であり、例えばあらかじめ定められているとする。サブキャリア＃ｉに対応する光周波数シフト量をｆ_i,FCと記載することとする。初期光周波数シフト量すなわちｆ_i,FCの初期値は、０Ｈｚである。
ｆ_1,FC＝ｆ_1,FC＋ｋ_αＥ_a …（２）
ｆ_2,FC＝ｆ_2,FC＋ｋ_αＥ_a …（３）

具体的には、光送受信器１２−１の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（２）によりｆ_1,FCを算出し、光送受信器１２−２の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（３）によりｆ_2,FCを算出する。光送受信器１２−１の光周波数シフト量演算器１２７は、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_1,FCを通知する。送受信器１２−２の光周波数シフト量演算器１２７は、光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_2,FCを通知する。光送受信器１２−１および光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量に基づいてデータ信号をシフトさせる。

以上のように、平均光周波数制御を行う期間である第１の制御期間では、第１および第２の周波数揺らぎは同一であり、第１および第２の周波数揺らぎは、光周波数を増加させる第１の期間と光周波数を減少させる第２の期間とを含むよう生成される。また、第１の制御期間では、誤差信号は、第１の期間における第１の光周波数の光信号の受信品質と第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、第２の期間における第１の光周波数の光信号の受信品質と第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号である。また、第１の制御期間では、光送受信器１２−１は、第１のシフト量に誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、第１のシフト量を更新する制御を行い、光送受信器１２−２は、第２のシフト量に誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、第２のシフト量を更新する制御を行う。また、本実施の形態では、誤差信号は、第１および第２の光周波数の光信号を受信する対向装置である通信装置２において算出され、光送受信器１２−１は、対向装置から受信した誤差信号に基づいて第１のシフト量を算出し、光送受信器１２−２は、対向装置から受信した誤差信号に基づいて第２のシフト量を算出する。

以上述べた処理により、２つのサブキャリアの平均光周波数を、両サブキャリアの信号品質を偏りなく改善するように制御することができる。なお、２つのサブキャリアの平均光周波数とは、２つのサブキャリアの中心周波数を平均した値すなわち平均値を示す。具体的には、２つのサブキャリアの平均光周波数を光周波数の増加する方向に変化させた場合と、２つのサブキャリアの平均光周波数を光周波数の減少する方向に変化させた場合との差を誤差信号として、誤差信号を低減させるように平均光周波数を設定することができる。これにより、伝送路３の光フィルタ等により帯域の狭窄化が生じている場合に、光フィルタ等により削られる信号を低減させることができる。結果として、伝送路３の光フィルタ等により透過帯域自体がわからない場合でも、伝送路３の光フィルタ等による全体の透過帯域の中心付近に平均光周波数が設定されることになる。

図６は、平均光周波数制御を行った場合の、ディザの極性による平均光周波数の変化の一例を示す模式図である。図６中のＳＣ＃１は、サブキャリア＃１を示し、ＳＣ＃２は、サブキャリア＃２を示す。図６の横軸は周波数であり、縦軸は光信号の強度である。図６には、通信装置１から送信された各サブキャリアの光信号の強度の周波数分布を示している。Ｆ_1,+はサブキャリア＃１の光信号のディザの極性が＋の場合の周波数の範囲を示し、Ｆ_1,-はサブキャリア＃１の光信号のディザの極性が−の場合の周波数の範囲を示す。Ｆ_2,+はサブキャリア＃２の光信号のディザの極性が＋の場合の周波数の範囲を示し、Ｆ_2,-はサブキャリア＃２の光信号のディザの極性が−の場合の周波数の範囲を示す。図６に示すように、平均光周波数制御では、２つのサブキャリアに同期したディザが付加されるため、両サブキャリアの極性が＋の場合に、図６中に白丸で示した平均光周波数は、図６の黒矢印で示した方向すなわち＋側に変化する。また、両サブキャリアの極性が−の場合に、図６中に白丸で示した平均光周波数は、図６の白矢印で示した方向すなわち−側に変化する。

図７は、平均光周波数制御を行った場合の、通信装置１から送信された各サブキャリアの光信号の光周波数の時間変化の一例を示す模式図である。図７では、ディザとして方形波を付加する例を示している。図７の横軸は時間であり、縦軸は周波数である。ｆ_1,FC，ｆ_2,FCは、上述したサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数オフセット後の光周波数である。

図８は、平均光周波数制御を行った場合の、通信装置１から送信された各サブキャリアの信号品質の変化の一例を示す模式図である。図８の横軸は平均光周波数を示し、縦軸は信号品質を示している。また、信号品質６１は、サブキャリア＃１の光信号の信号品質Ｑ₁を示し、信号品質６２は、サブキャリア＃２の光信号の信号品質Ｑ₂を示す。また、Min｛Ｑ₁，Ｑ₂｝を図中の実線で示している。また、図８の上部の周波数分布６３は、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の平均光周波数が光周波数の低下側にずれた状態のサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。また、周波数分布６４は、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の平均光周波数が光周波数の高くなる方向にずれた状態のサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。周波数分布６５は、適切な状態のサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。図８の上部の周波数分布６３，６４，６５に重ねて示した点線は伝送路３に設けられた光フィルタの透過帯域すなわち光フィルタ帯域を示している。適切な状態の周波数分布６５とは、平均光周波数が、光フィルタの透過帯域の中央となった状態のことを示している。図８中のｆ_Mは、適切な状態の周波数分布６５となる場合の平均光周波数である。図５に示したステップＳ２で算出する誤差信号が０に近づくように制御することで、平均光周波数がｆ_Mへ近づくように制御することができる。

図５の説明に戻り、通信装置１は、光周波数間隔制御に設定を変更し（ステップＳ４）、サブキャリア＃１とサブキャリア＃２とに振幅Δｆの互いに同期した逆相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する。具体的には、光周波数シフト同期装置１１が、光周波数間隔制御に設定を変更し、光送受信器１２−１，１２−２に対してディザの生成開始のタイミングを指示するとともに、光送受信器１２−２に対しては位相が逆のディザを付加するよう指示する。光送受信器１２−１，１２−２の光周波数シフト器１２６は、振幅Δｆの互いに同期した逆相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ５）。例えば、上述したように、光送受信器１２−１，１２−２の光周波数シフト器１２６が、同一のディザを生成可能とする。そして、光周波数シフト同期装置１１から逆相のディザを付加するよう指示された場合、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６は、ステップＳ１と同様に光周波数シフト同期装置１１から指示されたタイミングでディザの生成を開始してディザを付加し、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６は、光周波数シフト同期装置１１から指示されたタイミングで逆相にしたディザの生成を開始してディザを付加する。または、光周波数シフト同期装置１１は、光送受信器１２−２に対して位相が逆のディザを付加するよう指示する替わりに、光送受信器１２−１に対して位相が逆のディザを付加するように指示してもよい。

次に、伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、誤差信号Ｅ_bを算出する（ステップＳ６）。具体的には、光分波器２１を介して光送受信器２２−１および光送受信器２２−２の光復調部２２１は上述したように光信号を電気信号に変換して送信された情報を復元するとともに、ディザの極性および信号品質を算出する。誤差信号演算部２３は、光送受信器２２−１および光送受信器２２−２の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、以下の式（４）に従って誤差信号Ｅ_bを算出する。なお、通信装置２には、平均光周波数制御が行われているか、光周波数間隔制御が行われているかが通信装置１から通知されるとし、信号品質モニタ２５は、通信装置２から受信した信号に基づいて、平均光周波数制御が行われているか、光周波数間隔制御が行われているかを判断できるとする。
Ｅ_b＝Min｛Ｑ_1-，Ｑ₂₊｝−Min｛Ｑ₁₊，Ｑ_2-｝ …（４）

誤差信号は、上述したように、光信号として通信装置２から通信装置１へ送信される。通信装置１では、比例積分制御が行われ、以下の式（５），（６）により、光周波数シフト量ｆ_i,FCが更新される（ステップＳ７）。なお、ｋ_βは比例係数であり、例えばあらかじめ定められているとする。サブキャリア＃ｉに対応する光周波数シフト量をｆ_i,FCと記載することとする。
ｆ_1,FC＝ｆ_1,FC−０．５ｋ_βＥ_b …（５）
ｆ_2,FC＝ｆ_2,FC＋０．５ｋ_βＥ_b …（６）

具体的には、光送受信器１２−１の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（５）によりｆ_1,FCを算出し、光送受信器１２−２の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（６）によりｆ_2,FCを算出する。光送受信器１２−１の光周波数シフト量演算器１２７は、光送受信器１２−１の光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_1,FCを通知する。送受信器１２−２の光周波数シフト量演算器１２７は、光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_2,FCを通知する。光送受信器１２−１および光送受信器１２−２の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量のデータ信号をシフトさせる。

以上のように、第２の制御期間である光周波数間隔制御を行う期間では、第１および第２の周波数揺らぎは振幅が同一で位相が逆であり、第１の周波数揺らぎにより光周波数を減少させかつ第２の周波数揺らぎにより光周波数を増加させる第１の逆相期間と、第１の周波数揺らぎにより光周波数を増加させかつ第２の周波数揺らぎにより光周波数を減少させる第２の逆相期間とを含むよう第１および第２の周波数揺らぎは生成される。また、第２の制御期間では、誤差信号は、第１の逆相期間における第１の光周波数の光信号の受信品質と第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、第２の逆相期間における第１の光周波数の光信号の受信品質と第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号である。また、第２の制御期間では、光送受信器１２−１は、第１のシフト量に誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、第１のシフト量を更新する制御を行い、光送受信器１２−２は、第２のシフト量から、誤差信号に比例係数を乗算した値を減算した値で、第２のシフト量を更新する制御を行う。

図５の説明に戻り、通信装置１は、平均光周波数制御に設定を変更し（ステップＳ８）、ステップＳ１へ戻る。具体的には、光周波数シフト同期装置１１が、平均光周波数制御に設定を変更する。

光送受信器１２−１，１２−２の平均光周波数制御では、帯域狭窄化による劣化を抑制することができる。本実施の形態では、帯域狭窄化による劣化とサブキャリア信号間干渉による劣化とがバランスするように、上述したように、さらに２サブキャリアの光周波数間隔を調整する光周波数間隔制御を行う。図９は、光周波数間隔制御を行った場合の、ディザの極性による光周波数間隔の変化の一例を示す模式図である。図９中のＳＣ＃１は、サブキャリア＃１を示し、ＳＣ＃２は、サブキャリア＃２を示す。図９の横軸は周波数であり、縦軸は光信号の強度である。図９には、通信装置１から送信された各サブキャリアの光信号の強度の周波数分布を示している。ｄ_+,-はサブキャリア＃１の光信号のディザの極性が＋であり、サブキャリア＃２の光信号のディザの極性が−である場合の、光周波数間隔すなわちサブキャリア＃１の光信号の中心周波数とサブキャリア＃２の光信号の中心周波数との間の間隔を示している。ｄ_-,+はサブキャリア＃１の光信号のディザの極性が−であり、サブキャリア＃２の光信号のディザの極性が＋である場合の光周波数間隔を示している。図９に示すように、２つのサブキャリアの光周波数を逆方向かつ同一量に変化させることで、光周波数間隔を狭くしたり広くしたりすることになる。

図１０は、光周波数間隔制御を行った場合の、通信装置１から送信された各サブキャリアの光信号の光周波数の時間変化の一例を示す模式図である。図１０では、ディザの周波数が方形波状に変化する例を示している。図１０の横軸は時間であり、縦軸は周波数である。また、ｆ_1,FC，ｆ_2,FCは、上述したサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数オフセット後の光周波数である。図１０に示すように、光周波数間隔制御では、図７の例と異なり、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２のディザの極性は逆である。このように、図１０の例では、時間に対し、２つのサブキャリアのディザを逆方向に同一量変化させている。

図１１は、光周波数間隔制御を行った場合の、通信装置１から送信された各サブキャリアの信号品質の変化の一例を示す模式図である。図１１の横軸は光周波数間隔を示し、縦軸は信号品質を示している。また、図１１の上部の周波数分布６７は、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の光周波数が、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２間の光周波数間隔が低下する方向にずれた状態のサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。また、周波数分布６８は、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の光周波数が、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２間の光周波数間隔が大きくなる方向にずれた状態のサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。周波数分布６９は、光周波数間隔が適切な状態となったサブキャリア＃１，サブキャリア＃２の周波数分布を示している。光周波数間隔が適切な状態とは、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の光周波数間隔が、サブキャリア＃１，サブキャリア＃２の光信号が干渉せずにまた光周波数が離れすぎてもいない状態であり、例えばあらかじめ定めた範囲内に収まっている状態を示す。図１１では、光周波数間隔が狭くなるにつれて、クロストークにより信号品質が劣化し、光周波数間隔が広くなるにつれて、帯域狭窄により信号品質が劣化することを示しており、２つの効果がバランスし信号品質が最大となる点が存在することを示している。

以上のように、平均光周波数制御のための比例積分制御と光周波数間隔制御のための比例積分制御とを行うことにより、２つのサブキャリアの光周波数間隔を光フィルタによる狭窄化の影響を受けず、サブキャリア間クロストークが発生しないように配置する制御を行うことができ、２つのサブキャリア信号品質を偏りなく改善することが可能となる。また、クロストークの影響と帯域狭窄の影響とがバランスするように制御することができる。なお、本実施の形態では、誤差信号に基づく比例積分制御を用いる例を説明したが、比例積分制御に限らず、誤差信号に基づいて誤差を低減させるように制御する方法であればどのような制御方法を用いてもよい。

図１２は、本実施の形態の光周波数シフト同期装置１１における処理手順の一例を示すフローチャートである。光周波数シフト同期装置１１は、まず、平均光周波数制御のためにサブキャリア＃１とサブキャリア＃２とに振幅Δｆの互いに同期した同相のディザの生成を指示する（ステップＳ２１）。一定時間経過後、光周波数シフト同期装置１１は、光周波数間隔制御のためにサブキャリア＃１とサブキャリア＃２とに振幅Δｆの互いに同期した逆相のディザの生成を指示する（ステップＳ２２）。一定時間経過後、ステップＳ２１へ戻る。

図１３は、本実施の形態の光周波数シフト器１２６における処理手順の一例を示すフローチャートである。光周波数シフト器１２６は、光周波数シフト同期装置１１からディザの生成開始を指示されたか否かを判断する（ステップＳ３１）、ディザの生成開始を指示された場合（ステップＳ３１ Ｙｅｓ）、逆相のディザの生成を指示されたか否かを判断する（ステップＳ３２）。逆相のディザの生成を指示された場合（ステップＳ３２ Ｙｅｓ）、光周波数シフト同期装置１１から指示されたタイミングでデータ信号への逆相のディザの付加を開始し（ステップＳ３３）、ステップＳ３１へ戻る。逆相のディザの生成を指示されていない場合（ステップＳ３２ Ｎｏ）、光周波数シフト同期装置１１から指示されたタイミングでデータ信号へのディザの付加を開始し（ステップＳ３４）、ステップＳ３１へ戻る。また、この処理とは独立して、光周波数シフト器１２６は、光周波数シフト量演算器１２７から光周波数シフト量が通知された場合には、通知された光周波数シフト量のシフトをデータ信号に与える。ディザの生成開始を指示されていない場合（ステップＳ３１ Ｎｏ）、ステップＳ３１を繰り返す。

次に、本実施の形態の通信装置１および通信装置２のハードウェア構成について説明する。通信装置１および通信装置２のうち各構成要素は、全てハードウェアにより実現することができる。光源１２４，光源２２７は例えば半導体レーザであり、光変調器１２５は、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）変調器、ＩｎＰ（インジウムリン）変調器である。この他の構成要素は、例えば、それぞれ処理回路として構成される。また、複数の構成要素が、１つの処理回路として構成されてもよいし、１つの構成要素が複数の処理回路により構成されてもよい。

また、上記の処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）とを備える制御回路であってもよい。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等が該当する。

上記の処理回路が、専用のハードウェアで実現される場合、処理回路は、例えば図１４に示す処理回路３００である。処理回路３００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。

上記の処理回路が、ＣＰＵを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図１５に示す構成の制御回路４００である。図１５に示すように制御回路４００は、ＣＰＵであるプロセッサ４０１と、メモリ４０２とを備える。上記の処理回路が制御回路４００により実現される場合、プロセッサ４０１がメモリ４０２に記憶された、各構成要素の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ４０２は、プロセッサ４０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

通信装置１および通信装置２を構成する各構成要素は、一部が専用のハードウェアで実現され、一部がＣＰＵを備える制御回路で実現されてもよい。

以上のように、本実施の形態では、サブキャリア間で同期した同相または逆相のディザを付加して、両サブキャリアの信号品質を考慮した制御を行うことで、スーパーチャネル伝送における光周波数制御を低コストかつ小規模な構成で実現できる。また、信号品質を定常的に直接モニタリングし、信号品質が向上する方向に制御することで、伝送路に合わせたネットワーク全体の信号品質の向上、経年劣化や周囲環境変化による光周波数ドリフトへの追従を実現できる。

次に、本実施の形態の変形例について述べる。なお、上記の例では、（Ａ）平均光周波数制御、（Ｂ）光周波数間隔制御の順番で光周波数制御を実施した。しかしながら、制御の順序はこの例に限定されず、図１６に示すように、（Ｂ）光周波数間隔制御、（Ａ）平均光周波数制御の順に行ってもよい。図１６は、（Ｂ）光周波数間隔制御、（Ａ）平均光周波数制御の順に処理を行う場合の制御手順の一例を示す図である。ステップＳ１１〜Ｓ１４は、図５のステップＳ５〜Ｓ８と同様であり、ステップＳ１５〜Ｓ１８は、図５のステップＳ１〜Ｓ４と同様である。図１６に示す順序で制御を行っても、収束時の光周波数配置は図５で示した処理を行う場合と同様となる。

また、（Ａ）平均光周波数制御、（Ｂ）光周波数間隔制御の両方を行うのではなく、いずれか一方を実施してもよい。例えば、平均光周波数制御のみを行ってもよい。図１７は、平均光周波数制御を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１〜Ｓ２３は、図５のステップＳ１〜ステップＳ３と同様である。図１７に示す例では、（Ａ）平均光周波数制御、（Ｂ）光周波数間隔制御の両方の制御を組み合わせた場合と比較すると、サブキャリア間隔は最適化されないが、制御に用いる回路を小規模化できるといった利点がある。

実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態２にかかる光伝送システムの構成例を示す図である。図１８に示すように、本実施の形態の光伝送システムは、通信装置１ａ、通信装置２ａおよび伝送路３を備える。本実施の形態では、通信装置１ａから送信され伝送路３を介して通信装置２ａで受信される光信号の光周波数を調整する例を説明する。以下、実施の形態１と異なる部分を説明し、実施の形態１と重複する説明を省略する。

通信装置１ａは、実施の形態１の通信装置１に、誤差信号演算部１４を追加し、光送受信器１２−１，１２−２に替えて光送受信器１２ａ−１，１２ａ−２を備える以外は、実施の形態１の通信装置１と同様である。誤差信号演算部１４は、第１および第２の光周波数の光信号すなわちサブキャリア＃１およびサブキャリア＃２の光信号を受信する対向装置である通信装置２ａから受信したサブキャリア＃１およびサブキャリア＃２の光信号の受信品質に基づいて誤差信号を算出する。通信装置２ａは、実施の形態１の通信装置２から誤差信号演算部２３を削除し、光送受信器２２−１，２２−２に替えて光送受信器２２ａ−１，２２ａ−２を備える以外は、実施の形態１の通信装置２と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１９は、本実施の形態の通信装置１の光送受信器１２ａ−１の構成例を示す図である。図１９に示すように、本実施の形態の光送受信器１２ａ−１は、実施の形態１と同様の光信号生成部１２１と、送信デジタル信号処理部１２２ａと、光復調部１２３ａとを備える。

送信デジタル信号処理部１２２ａは、実施の形態１の光周波数シフト量演算部１２７に替えて光周波数シフト量演算部１２７ａを備える以外は、実施の形態１の送信デジタル信号処理部１２２と同様である。光周波数シフト量演算部１２７ａは、受信デジタル信号処理器１２９から入力される誤差信号の替わりに誤差信号演算部１４から入力される誤差信号に基づいて光周波数シフト量を算出する以外は、実施の形態１の光周波数シフト量演算部１２７と同様である。

光復調部１２３ａは、受信デジタル信号処理器１２９に替えて受信デジタル信号処理器１２９ａを備える以外は、実施の形態１の光復調部１２３と同様である。受信デジタル信号処理器１２９ａは、コヒーレントレシーバ１３０から出力される電気信号から信号品質およびディザの極性を抽出して誤差信号演算部１４へ入力する。

図２０は、本実施の形態の通信装置２の光送受信器２２ａ−１の構成例を示す図である。光送受信器２２ａ−１は、光復調部２２１から出力される信号品質およびディザの極性を光変調器２２８へ入力する。これにより、光変調器２２８は、電気信号である信号品質およびディザの極性を光信号に変換して、光分波部２１へ出力する。これにより、信号品質およびディザの極性が光信号として通信装置１ａへ送信される。

実施の形態１では、光信号を受信する通信装置２が誤差信号を算出するようにしたが、本実施の形態では、通信装置１ａが誤差信号を算出する。これにより、受信側の通信装置は、実施の形態１で述べた処理に対応する部分の機能を追加する必要がなく、従来の通信装置を用いることができる。

本実施の形態では、図５に示したステップＳ２，ステップＳ６では、誤差信号演算部１４が、通信装置１ａから送信された信号品質およびディザの極性に基づいて、誤差信号を算出することになる。本実施の形態の光周波数制御は、誤差信号が誤差信号演算部１４で算出される以外は、実施の形態１と同様である。

本実施の形態の通信装置１ａの誤差信号演算部１４も実施の形態１の誤差信号演算部２３と同様に処理回路により実現できる。この処理回路は、図１４に示した処理回路３００であってもよく、図１５に示す構成の制御回路４００であってもよい。誤差信号演算部１４が制御回路４００により実現される場合、プロセッサ４０１がメモリ４０２に記憶された、誤差信号演算部１４の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。

以上のように、本実施の形態では、光周波数の調整対象の光信号を送信する通信装置１ａが、受信側の通信装置２ａにより算出された信号品質およびディザの極性に基づいて誤差信号を算出するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１に比べ通信装置２ａのハードウェア構成を簡略化することができる。

実施の形態３．
図２１は、本発明にかかる実施の形態３の光伝送システムの構成例を示す図である。図２２は、実施の形態３のサブキャリア配置の一例を示す図である。Ｋは、サブキャリアの総数であり、本実施の形態では、Ｋは２以上の偶数である。実施の形態１および実施の形態２では、２つのサブキャリアに対して、平均光周波数制御および光周波数間隔制御を実施する例を説明した。実施の形態３では、サブキャリアの数が、２以上の任意の偶数である場合のサブキャリア数の場合における平均光周波数制御および光周波数間隔制御について説明する。

図２１に示すように、実施の形態３の光伝送システムを構成する通信装置１，２は、実施の形態１で述べた通信装置１，２が備える光送受信器の数を２からＫに一般化する以外は実施の形態１と同様である。すなわち、実施の形態１は、本実施の形態におけるＫ＝２の場合に相当する。すなわち、本実施の形態の通信装置１は、サブキャリア数であるＫが４以上の場合には、実施の形態１の通信装置１の構成に加え、３からＫまでの整数ｘのそれぞれに対して、第ｘの光周波数の光信号に第１の光周波数に同期した第ｘの周波数揺らぎを付加して送信する第ｘの光送受信器を備える。以下、本実施の形態の光伝送システムが、実施の形態１の光伝送システムと同様の構成を有する例について説明するが、実施の形態２の光伝送システムと同様の構成により本実施の形態の光伝送システムを実現してもよい。以下、実施の形態１と異なる部分を説明し、実施の形態１と重複する説明は省略する。

図２２に示すように、本実施の形態の光伝送システムでは、サブキャリア＃１〜サブキャリア＃ＫのＫ個のサブキャリアを用いた伝送が可能である。なお、図２２では、各サブキャリアの上にサブキャリア＃１〜サブキャリア＃Ｋを示す番号を＃１，…，＃Ｋ等と記載している。

Ｋが４以上の場合、隣接する２つのサブキャリアの組が複数存在するため、全てのサブキャリアに一度にディザを付加すると、各組の光周波数間隔の誤差が一度に生じることになり、個別に光周波数間隔制御を行うことは難しい。このため、本実施の形態では、はじめに、２つのサブキャリアに対して、実施の形態１と同様に平均光周波数制御および光周波数間隔制御を行い、以降、制御対象とするサブキャリア数を２つずつ増やして平均光周波数制御および光周波数間隔制御を行うことを繰り返すことにより、全サブキャリアに対して平均光周波数制御および光周波数間隔制御を行う。

具体的には、図２２に示すように、ｐ（０≦ｐ≦Ｋ／２−１）を、平均光周波数制御および光周波数間隔制御の実施回数を示す変数とするとき、ｐ＝０の処理では、サブキャリア＃Ｋ／２およびサブキャリア＃（Ｋ／２＋１）を制御対象とする。ｐ＝１の処理では、サブキャリア＃（Ｋ／２−１）およびサブキャリア＃（Ｋ／２＋２）を制御対象に追加し、サブキャリア＃（Ｋ／２−１）からサブキャリア＃（Ｋ／２＋２）までの４つのサブキャリアを制御対象とする。以降、同様に、サブキャリアの番号の低下側と増加側とのそれぞれ１つずつを制御対象に追加していく。

図２３は、本実施の形態の平均光周波数制御および光周波数間隔制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、ｐを０に初期化する（ステップＳ４１）。以下、ｉをサブキャリアの番号とするとき、サブキャリア＃ｉをＳＣ＃ｉと記載する。次に、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、平均光周波数制御を行うために、ＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１）までのサブキャリアに、それぞれ振幅Δｆの互いに同期した同相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ４２）。具体的には、光周波数シフト同期装置１１は、Ｋ個の光送受信器のうちＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１）までのサブキャリアに対応する光送受信器に対して同期した同相のディザを付加するよう指示する。また、光周波数シフト同期装置１１は、ディザの極性が＋のディザを付加した後に、極性が−のディザを付加するなどのように、極性を変更してディザを付加する。光送受信器が指示に従ってディザを付加する。ディザが付加された光信号は伝送路３経由で通信装置２に到達する。光送受信器におけるディザの付加方法については実施の形態１と同様である。

伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、誤差信号Ｅ_aを算出する（ステップＳ４３）。誤差信号Ｅ_aの算出方法は実施の形態１と同様であるが、例えば、誤差信号演算部２３が、各光送受信器の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、式（１）を一般化した下記式（７）により誤差信号Ｅ_aを算出する。
Ｅ_a＝Min｛Ｑ_(K/2-p)+，Ｑ_(K/2+p+1)+｝−Min｛Ｑ_(K/2-p)-，Ｑ_(K/2+p+1)-｝
…（７）
誤差信号は、実施の形態１と同様に、光信号として通信装置２から通信装置１へ送信される。

通信装置１では、比例積分制御が行われる。ｎを（Ｋ／２−ｐ）から（Ｋ／２＋ｐ＋１）までの整数とするとき、以下の式（８）により、ｎ番目のサブキャリアに対応する光周波数シフト量ｆ_n,FCが更新される（ステップＳ４４）。なお、ｋ_aは実施の形態１のｋ_αと同様に、比例係数であり、例えばあらかじめ定められているとする。初期光周波数シフト量すなわちｆ_n,FCの初期値は、０Ｈｚである。
ｆ_n,FC＝ｆ_n,FC＋ｋ_aＥ_a …（８）

具体的には、各光送受信器の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（８）によりｆ_n,FCを算出し、光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_n,FCを通知する。各光送受信器の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量に基づいてデータ信号をシフトさせる。すなわち、第ｘの光送受信器は、第１から第ｘまでの光周波数の光信号の受信品質に基づいて算出された誤差信号に基づいて、第ｘの光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第ｘのシフト量を算出し、第ｘの光周波数の光信号の光周波数を第ｘのシフト量シフトさせる動作を少なくとも実施する。

以上に述べたステップＳ４２〜ステップＳ４４は、実施の形態１の（Ａ）平均光周波数制御に対応する処理であり、これらの処理をステップＡ’と呼ぶ。ステップＡ’では、ｐ＝０の場合には制御の対象となるサブキャリアの平均光周波数を隣接２サブキャリアの中心に制御し、ｐが１以上の場合には、制御の対象となるサブキャリアの平均光周波数が光フィルタ帯域の中心となるよう制御することができる。

次に、通信装置１は、光周波数間隔制御へ進み、ＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１）までのサブキャリアに振幅Δｆの互いに同期した同相もしくは逆相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ４５）。具体的には、ｎが（Ｋ／２−ｐ）からＫ／２までの全サブキャリアには互いに同相のディザを付加し、ｎがＫ／２より大きく（Ｋ／２＋ｐ＋１）までの全サブキャリアには互いに同相のディザを付加する。そして、ｎが（Ｋ／２−ｐ）からＫ／２までのサブキャリアに付加されるディザと、ｎがＫ／２から（Ｋ／２＋ｐ＋１）までのサブキャリアに付加されるディザとは互いに逆相とする。また、ｎが（Ｋ／２−ｐ）からＫ／２までの全サブキャリアには、ディザの極性が＋のディザを付加した後に、極性が−のディザを付加するなどのように、極性を変更してディザを付加する。

次に、伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、実施の形態１と同様に、誤差信号Ｅ_bを算出する（ステップＳ４６）。例えば、誤差信号演算部２３が、各光送受信器の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、式（４）を一般化した下記式（９）または式（１０）により誤差信号Ｅ_bを算出する。
Ｅ_b＝Min｛Ｑ_(K/2-p)-，Ｑ_(K/2+p-1)-｝−Min｛Ｑ_(K/2-p)+，Ｑ_(K/2+p-1)+｝ …（９）
Ｅ_b＝Min｛Ｑ_(K/2-p)-，…，Ｑ_(K/2)-，Ｑ_(K/2+1)+，…，Ｑ_(K/2+p+1)+｝−
Min｛Ｑ_(K/2-p)+，…，Ｑ_(K/2)+，Ｑ_(K/2+1)-，…，Ｑ_(K/2+p+1)-｝ …（１０）

誤差信号Ｅ_bは、上述したように、実施の形態１と同様に、通信装置２から通信装置１へ送信される。通信装置１では、比例積分制御が行われ、ｎを（Ｋ／２−ｐ）から（Ｋ／２＋ｐ＋１）までの整数とするとき、以下の式（１１）により、光周波数シフト量ｆ_n,FCが更新される（ステップＳ４７）。なお、ｋ_bは、実施の形態１のｋ_βと同様に、比例係数であり、例えばあらかじめ定められているとする。
ｆ_n,FC＝ｆ_n,FC＋（ｎ−Ｋ／２−０．５）ｋ_bＥ_b …（１１）

具体的には、各光送受信器の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（１１）によりｆ_n,FCを算出し、光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_n,FCを通知する。各光送受信器の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量に基づいてデータ信号をシフトさせる。

以上に述べたステップＳ４５〜ステップＳ４７は、実施の形態１の（Ｂ）光周波数間隔制御に対応する処理であり、これらの処理をステップＢ’と呼ぶ。ステップＢ’を実施することにより、通信装置１は、隣接サブキャリアのクロストークによる影響もしくは光フィルタによる帯域狭窄の影響が全対象サブキャリアにおいて同じとなるように、各サブキャリア間の光周波数間隔を制御することができる。ステップＢ’の後、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、ｐがＫ／２−１であるか否かを判断し（ステップＳ４８）、ｐがＫ／２−１でない場合（ステップＳ４８ Ｎｏ）、ｐを１増加させ（ステップＳ４９）、ステップＳ４２へ戻る。ステップＳ４８で、ｐがＫ／２−１である場合（ステップＳ４８ Ｙｅｓ）、ｐを０に初期化して(ステップＳ５０)、ステップＳ４２へ戻る。

以上のように、通信装置１は、対象サブキャリアを更新しながらステップＡ’とステップＢ’とを交互に繰り返す。そして、光周波数シフト同期装置１１は、例えば、誤差信号Ｅ_aおよび誤差信号Ｅ_bがそれぞれ閾値以下となるまで、図２３に示した制御を行うことにより、全サブキャリアに対して、光周波数間隔制御および平均光周波数制御を実施することができ、全サブキャリアの信号品質を均一にすることができる。なお、上記の例では、平均光周波数制御、光周波数間隔制御の順番で光周波数制御を実施した。しかしながら、実施の形態１で述べたように、制御の順序はこの例に限定されず、光周波数間隔制御、平均光周波数制御の順に行ってもよい。

図２４は、実施の形態３におけるＫ＝４の場合の平均光周波数制御および光周波数間隔制御を模式的に示す図である。図２４では、＃１〜＃４の４つのサブキャリアに対して平均光周波数制御および光周波数間隔制御を行う例を示している。図２４の１段目のステップＡ’は、ｐ＝０におけるステップＡ’に相当し、ＳＣ＃Ｋ／２すなわちＳＣ＃２と、ＳＣ＃（Ｋ／２＋１）すなわちＳＣ＃３とにディザが付加され、平均光周波数制御が行われる。これにより、ＳＣ＃２とＳＣ＃３のＱ値が同じになるように制御される。図２４の２段目のステップＢ’は、ｐ＝０におけるステップＢ’に相当し、ＳＣ＃２とＳＣ＃３とにディザが付加され、光周波数間隔制御が行われる。これにより、ＳＣ＃２とＳＣ＃３のＱ値が同じとなる状態が維持されつつ、ＳＣ＃２は、ＳＣ＃１との間の干渉の影響が、ＳＣ＃３との間の干渉の影響とが均一となるように制御され、ＳＣ＃３は、ＳＣ＃２との間の干渉の影響が、ＳＣ＃３との間の干渉の影響とが均一となるように制御される。図２４の３段目のステップＡ’は、ｐ＝１におけるステップＡ’に相当し、ＳＣ＃（Ｋ／２−１）すなわちＳＣ＃１からＳＣ＃（Ｋ／２＋２）すなわちＳＣ＃４までのサブキャリアにディザが付加され、平均光周波数制御が行われる。これにより、ＳＣ＃１とＳＣ＃４のＱ値が同じになるように制御される。図２４の４段目のステップＢ’は、ｐ＝１におけるステップＢ’に相当し、ＳＣ＃１からＳＣ＃４までのサブキャリアにディザが付加され、光周波数間隔制御が行われる。これにより、ＳＣ＃１は、ＳＣ＃１のＱ値とＳＣ＃２のＱ値とが同じなるように制御され、ＳＣ＃４は、ＳＣ＃４のＱ値とＳＣ＃３のＱ値とが同じなるように制御される。以上により、ＳＣ＃１からＳＣ＃４までのＱ値は均一となる。このように、ディザを付加するサブキャリアを２つずつ追加していくと、ステップＡで２つの追加サブキャリアのＱ値を均一にし、ステップＢで追加前のサブキャリアと追加後のサブキャリアのＱ値を均一にすることができ、最終的に全サブキャリアのＱ値を均一にすることができる。

以上のように、本実施の形態では、サブキャリア数が偶数の場合に、制御の対象とするサブキャリアを変更しながら、実施の形態１と同様に平均光周波数制御および光周波数間隔制御を繰り返し実施するようにした。このため、サブキャリア数が２の場合だけでなく、４以上の偶数の場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態１および実施の形態２では、２つのサブキャリアに対して、平均光周波数制御および光周波数間隔制御を実施する例を説明した。実施の形態４では、サブキャリアの数が、３以上の任意の奇数である場合における平均光周波数制御および光周波数間隔制御について説明する。

図２５は、実施の形態４のサブキャリア配置の一例を示す図である。Ｋは、サブキャリアの総数であり、本実施の形態では、Ｋは３以上の奇数である。図２５に示すように、本実施の形態の光伝送システムでは、サブキャリア＃１〜サブキャリア＃ＫのＫ個のサブキャリアを用いた伝送が可能である。なお、図２５では、各サブキャリアの上にサブキャリア＃１〜サブキャリア＃Ｋを示す番号を＃１，…，＃Ｋ等と記載している。

実施の形態３では、Ｋが偶数の場合に、順次、制御対象となるサブキャリアを変更して光周波数の制御を行う例を説明したが、Ｋが奇数の場合にも、順次、制御対象となるサブキャリアを変更して光周波数の制御を行う。ただし、図２５に示すように、ｐ＝０の場合には、ＳＣ＃（Ｋ／２−０．５），ＳＣ＃（Ｋ／２＋０．５），ＳＣ＃（Ｋ／２＋１．５）の３つのサブキャリアを制御対象としている。その後、順次、制御対象のサブキャリアとして、周波数方向の低い側および高い側の１つずつのサブキャリアを追加していく。

本実施の形態の光伝送システムの構成は、実施の形態３に示した図２１と同様である。ただし、本実施の形態ではＫは奇数である。したがって、本実施の形態では、通信装置１は、実施の形態１の通信装置１に対して、３からＫまでの整数ｘのそれぞれに対して、第ｘの光周波数の光信号に第１の光周波数に同期した第ｘの周波数揺らぎを付加して送信する第ｘの光送受信器を追加した構成を有する。以下、本実施の形態の光伝送システムが、実施の形態１の光伝送システムと同様の構成を有する例について説明するが、実施の形態２の光伝送システムと同様の構成により本実施の形態の光伝送システムを実現してもよい。以下、実施の形態１と異なる部分を説明し、実施の形態１と重複する説明は省略する。

図２６は、本実施の形態の平均光周波数制御および光周波数間隔制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、ｐを０に初期化する（ステップＳ５１）。次に、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、平均光周波数制御を行うために、ＳＣ＃（Ｋ／２＋０．５）に、振幅Δｆのディザを付加する（ステップＳ５２）。光送受信器におけるディザの付加方法については実施の形態１と同様である。

次に、伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、誤差信号Ｅ_a0を算出する（ステップＳ５３）。この場合、誤差信号Ｅ_a0の算出方法は実施の形態１と同様であるが、例えば、誤差信号演算部２３が、各光送受信器の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、式（１）を一般化した下記式（１２）により誤差信号Ｅ_a0を算出する。
Ｅ_a0＝Ｑ_(K/2+0.5)+−Ｑ_(K/2+0.5)- …（１２）
誤差信号は、光信号として通信装置２から通信装置１へ送信される。

通信装置１では、比例積分制御が行われ、以下の式（１３）により、（Ｋ／２＋０．５）番目のサブキャリアに対応する光周波数シフト量ｆ_K/2+0.5,FCが更新される（ステップＳ５４）。なお、ｋ_a0は比例係数であり、例えばあらかじめ定められているとする。初期光周波数シフト量すなわちｆ_K/2+0.5,FCの初期値は、０Ｈｚである。
ｆ_K/2+0.5,FC＝ｆ_K/2+0.5,FC＋ｋ_a0Ｅ_a0 …（１３）

具体的には、各光送受信器の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（１３）によりｆ_K/2+0.5,FCを算出し、光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_n,FCを通知する。各光送受信器の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量に基づいてデータ信号をシフトさせる。すなわち、第ｘの光送受信器は、第１から第ｘまでの光周波数の光信号の受信品質に基づいて算出された誤差信号に基づいて、第ｘの光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第ｘのシフト量を算出し、第ｘの光周波数の光信号の光周波数を第ｘのシフト量シフトさせる動作を少なくとも実施する。

以上に述べたステップＳ５２〜ステップＳ５４は、Ｋ個のサブキャリアのうちの中心のサブキャリアの光周波数に対する制御であり、これらの処理をステップＡ₀と呼ぶ。

次に、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、平均光周波数制御を行うために、ＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ−０．５）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までのサブキャリアに、それぞれ振幅Δｆの互いに同期した同相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ５５）。具体的には、光周波数シフト同期装置１１は、Ｋ個の光送受信器のうちＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ−０．５）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までのサブキャリアに対応する光送受信器に対して同期した同相のディザを付加するよう指示する。また、ディザの極性が＋のディザを付加した後に、極性が−のディザを付加するなどのように、極性を変更してディザを付加する。光送受信器が指示に従ってディザを付加する。ディザが付加された光信号は伝送路３経由で通信装置２に到達する。

伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、誤差信号Ｅ_aを算出する（ステップＳ５６）。誤差信号Ｅ_aの算出方法は実施の形態１および実施の形態３と同様である。例えば、誤差信号演算部２３が、各光送受信器の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、式（１）を、Ｋが奇数の場合に合わせて一般化した下記式（１４）により誤差信号Ｅ_aを算出する。
Ｅ_a＝Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)+，Ｑ_(K/2+p+1.5)+｝−Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)-，Ｑ_(K/2+p+1.5)-｝
…（１４）
誤差信号は、光信号として通信装置２から通信装置１へ送信される。

通信装置１では、比例積分制御が行われ、ｎを（Ｋ／２−ｐ−０．５）から（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までの整数とするとき、実施の形態３において示した式（８）により、ｎ番目のサブキャリアに対応する光周波数シフト量ｆ_n,FCが更新される（ステップＳ５７）。

以上に述べたステップＳ５５〜ステップＳ５７は、実施の形態１の（Ａ）平均光周波数制御に対応する処理であり、これらの処理をステップＡ’’と呼ぶ。ステップＡ’’では、制御の対象となるサブキャリアの平均光周波数が光フィルタ帯域の中心となるよう制御することができる。

次に、通信装置１は、光周波数間隔制御へ進み、ＳＣ＃（Ｋ／２−ｐ−０．５）からＳＣ＃（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までのサブキャリアに振幅Δｆの互いに同期した同相もしくは逆相の周波数揺らぎすなわちディザを付加する（ステップＳ５８）。具体的には、ｎが（Ｋ／２−ｐ−０．５）からＫ／２までの全サブキャリアには互いに同相のディザを付加し、ｎがＫ／２より大きく（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までの全サブキャリアには互いに同相のディザを付加する。そして、ｎが（Ｋ／２−ｐ−０．５）からＫ／２までのサブキャリアに付加されるディザと、ｎがＫ／２より大きく（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までのサブキャリアに付加されるディザとは互いに逆相とする。また、ｎが（Ｋ／２−ｐ）からＫ／２までの全サブキャリアには、ディザの極性が＋のディザが付加された後に、極性が−のディザを付加するなどのように、極性を変更してディザが付加される。

次に、伝送路３経由で通信装置２が光信号を受信し、実施の形態１と同様に、誤差信号Ｅ_bを算出する（ステップＳ５９）。例えば、誤差信号演算部２３が、各光送受信器の光復調部２２１が算出したディザの極性および信号品質に基づいて、実施の形態１の式（４）を、Ｋが奇数の場合に合わせて一般化した以下の式（１５）または式（１６）により誤差信号Ｅ_bを算出する。
Ｅ_b＝Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)-，Ｑ_(K/2+p+1.5)+｝−
Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)+，Ｑ_(K/2+p+1.5)-｝ …（１５）
Ｅ_b＝Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)-，…，Ｑ_(K/2-0.5)-，Ｑ_(K/2+0.5)+，…，Ｑ_(K/2+p+1.5)+｝−
Min｛Ｑ_(K/2-p-0.5)+，…，Ｑ_(K/2-0.5)+，Ｑ_(K/2+0.5)-，…，Ｑ_(K/2+p+1.5)-｝
…（１６）

誤差信号Ｅ_bは、上述したように、実施の形態１と同様に、通信装置２から通信装置１へ送信される。通信装置１では、比例積分制御が行われ、ｎを（Ｋ／２−ｐ−０．５）から（Ｋ／２＋ｐ＋１．５）までの整数とするとき、実施の形態３において示した式（１１）により、光周波数シフト量ｆ_n,FCが更新される（ステップＳ６０）。具体的には、各光送受信器の光周波数シフト量演算器１２７が、上記式（１１）によりｆ_n,FCを算出し、光周波数シフト器１２６へ光周波数シフト量としてｆ_n,FCを通知する。各光送受信器の光周波数シフト器１２６は、それぞれ通知された光周波数シフト量に基づいてデータ信号をシフトさせる。

以上に述べたステップＳ５８〜ステップＳ６０は、実施の形態１の（Ｂ）光周波数間隔制御に対応する処理であり、これらの処理をステップＢ’’と呼ぶ。通信装置１は、ステップＢ’’を実施することにより、隣接サブキャリアのクロストークによる影響もしくは光フィルタによる帯域狭窄の影響が全対象サブキャリアにおいて同じとなるように、各サブキャリア間の光周波数間隔を制御することができる。ステップＢ’’の後、通信装置１の光周波数シフト同期装置１１は、ｐがＫ／２−１．５であるか否かを判断し（ステップＳ６１）、ｐがＫ／２−１．５でない場合（ステップＳ６１ ＮＯ）、ｐを１増加させ（ステップＳ６２）、ステップＳ５５へ戻る。ステップＳ６１で、ｐがＫ／２−１．５である場合（ステップＳ６１ Ｙｅｓ）、ｐを０に初期化して(ステップＳ６３)、ステップＳ５２へ戻る。

以上のように、ステップＡ₀の実施後、対象サブキャリアを更新しながらステップＡ’’とステップＢ’’とを交互に繰り返す。そして、光周波数シフト同期装置１１は、例えば、誤差信号Ｅ_aおよび誤差信号Ｅ_bがそれぞれ閾値以下となるまで、図２６に示した制御を行うことにより、全サブキャリアに対して、平均光周波数制御および光周波数間隔制御を実施することができ、全サブキャリアの信号品質を均一にすることができる。なお、上記の例では、平均光周波数制御、光周波数間隔制御の順番で光周波数制御を実施した。しかしながら、実施の形態１で述べたように、制御の順序はこの例に限定されず、光周波数間隔制御、平均光周波数制御の順に行ってもよい。

図２７は、実施の形態４おけるＫ＝５の場合の平均光周波数制御および光周波数間隔制御を模式的に示す図である。図２７では、＃１〜＃５の５つのサブキャリアに対して平均光周波数制御および光周波数間隔制御を行う例を示している。図２７の１段目は、ステップＡ₀に相当し、全サブキャリアの中心となるサブキャリアであるＳＣ＃（Ｋ／２＋０．５）すなわちＳＣ＃３にディザが付加され、光周波数制御が行われる。図２７の２段目のステップＡ’’は、ｐ＝０におけるステップＡ’’に相当し、ＳＣ＃２からＳＣ＃４までのサブキャリアディザが付加され、平均光周波数制御が行われる。図２７の３段目のステップＢ’’は、ｐ＝０におけるステップＢ’’に相当し、ＳＣ＃２からＳＣ＃４までのサブキャリアにディザが付加され、光周波数間隔制御が行われる。図２７の４段目のステップＡ’’は、ｐ＝１におけるステップＡ’’に相当し、ＳＣ＃１からＳＣ＃５までのサブキャリアにディザが付加され、平均光周波数制御が行われる。図２７の５段目のステップＢ’’は、ｐ＝１におけるステップＢ’’に相当し、ＳＣ＃１からＳＣ＃５までのサブキャリアにディザが付加され、光周波数間隔制御が行われる。

以上のように、本実施の形態では、サブキャリア数が奇数の場合に、制御の対象とするサブキャリアを変更しながら、実施の形態１と同様に平均光周波数制御および光周波数間隔制御を繰り返し実施するようにした。このため、サブキャリア数が奇数の場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３ではＫが偶数の場合について説明し、実施の形態４ではＫが３以上の奇数の場合について説明した。これらをまとめると、実施の形態３および実施の形態４の通信装置１は、実施の形態１で述べた通信装置１の構成に加え、第ｘの光周波数の光信号に第１の光周波数に同期した第ｘの周波数揺らぎを付加して送信する第ｘの光送受信器、を備える。ｘは、Ｋを３以上の整数とするとき、３からＫまでの整数ｘである。そして、第ｘの光送受信器は、第１から第ｘまでの光周波数の光信号の受信品質に基づいて算出された誤差信号に基づいて、第ｘの光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第ｘのシフト量を算出し、第ｘの光周波数の光信号の光周波数を第ｘのシフト量シフトさせる。これにより、Ｋが３以上の場合にも、実施の形態１と同様に、光周波数制御を実施することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ，２，２ａ 通信装置、３ 伝送路、１１ 光周波数シフト同期装置、１２−１，１２−２，１２ａ−１，１２ａ−２，２２−１，２２−２，２２ａ−１，２２ａ−２ 光送受信器、１３ 光結合器、１４，２３ 誤差信号演算部、２１ 光分波器、１２１，２２２ 光信号生成部、１２２ 送信デジタル信号処理部、１２３，２２１ 光復調部、１２４，２２７ 光源、１２５，２２８ 光変調器、１２６ 光周波数シフト器、１２７，１２７ａ 光周波数シフト量演算器、１２８ データ信号生成部、１２９，１２９a，２２４ 受信デジタル信号処理器、１３０，２２３ コヒーレントレシーバ、２２５ 信号品質モニタ、２２６ 周波数オフセット器。

Claims (12)

1. 第１の光周波数の光信号に第１の周波数揺らぎを付加して送信する第１の光送受信器と、
   第２の光周波数の光信号に前記第１の周波数揺らぎに同期した第２の周波数揺らぎを付加して送信する第２の光送受信器と、
   を備え、
   前記第１の光送受信器は、前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて算出された誤差信号に基づいて、前記第１の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第１のシフト量を算出し、前記第１の光周波数の光信号の光周波数を前記第１のシフト量シフトさせ、
   前記第２の光送受信器は、前記誤差信号に基づいて、前記第２の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第２のシフト量を算出し、前記第２の光周波数の光信号の光周波数を前記第２のシフト量シフトさせることを特徴とする通信装置。
2. 前記第１および前記第２の周波数揺らぎは同一であり、
   前記第１および前記第２の周波数揺らぎは、光周波数を増加させる第１の期間と光周波数を減少させる第２の期間とを含むよう生成され、
   前記誤差信号は、前記第１の期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、前記第２の期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１の光送受信器は、前記第１のシフト量に前記誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第１のシフト量を更新する制御を行い、
   前記第２の光送受信器は、前記第２のシフト量に前記誤差信号に前記比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第２のシフト量を更新する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記第１および前記第２の周波数揺らぎは振幅が同一で位相が逆であり、
   前記第１の周波数揺らぎにより光周波数を減少させかつ前記第２の周波数揺らぎにより光周波数を増加させる第１の逆相期間と、前記第１の周波数揺らぎにより光周波数を増加させかつ前記第２の周波数揺らぎにより光周波数を減少させる第２の逆相期間とを含むよう前記第１および前記第２の周波数揺らぎは生成され、
   前記誤差信号は、前記第１の逆相期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、前記第２の逆相期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記第１の光送受信器は、前記第１のシフト量に前記誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第１のシフト量を更新する制御を行い、
   前記第２の光送受信器は、前記第２のシフト量から、前記誤差信号に前記比例係数を乗算した値を減算した値で、前記第２のシフト量を更新する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. 第１の制御期間では、前記第１および前記第２の周波数揺らぎは同一であり、
   前記第１の制御期間では、前記第１および前記第２の周波数揺らぎは、光周波数を増加させる第１の期間と光周波数を減少させる第２の期間とを含むよう生成され、
   前記第１の制御期間では、前記誤差信号は、前記第１の期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、前記第２の期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号であり、
   第２の制御期間では、前記第１および前記第２の周波数揺らぎは振幅が同一で位相が逆であり、
   前記第２の制御期間では、前記第１の周波数揺らぎにより光周波数を減少させかつ前記第２の周波数揺らぎにより光周波数を増加させる第１の逆相期間と、前記第１の周波数揺らぎにより光周波数を増加させかつ前記第２の周波数揺らぎにより光周波数を減少させる第２の逆相期間とを含むよう前記第１および前記第２の周波数揺らぎは生成され、
   前記第２の制御期間では、前記誤差信号は、前記第１の逆相期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値と、前記第２の逆相期間における前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とのうち品質の悪い方の値との差を示す信号であることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
7. 前記第１の光送受信器は、前記第１の制御期間では、前記第１のシフト量に前記誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第１のシフト量を更新する制御を行い、
   前記第２の光送受信器は、前記第１の制御期間では、前記第２のシフト量に前記誤差信号に前記比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第２のシフト量を更新する制御を行い、
   前記第１の光送受信器は、前記第２の制御期間では、前記第１のシフト量に前記誤差信号に比例係数を乗算した値を加算した値で、前記第１のシフト量を更新する制御を行い、
   前記第２の光送受信器は、前記第２の制御期間では、前記第２のシフト量から、前記誤差信号に前記比例係数を乗算した値を減算した値で、前記第２のシフト量を更新する制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
8. 前記誤差信号は、前記第１および前記第２の光周波数の光信号を受信する対向装置において算出され、
   前記第１の光送受信器は、前記対向装置から受信した前記誤差信号に基づいて前記第１のシフト量を算出し、
   前記第２の光送受信器は、前記対向装置から受信した前記誤差信号に基づいて前記第２のシフト量を算出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の通信装置。
9. 前記第１および前記第２の光周波数の光信号を受信する対向装置から受信した前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて前記誤差信号を算出する誤差信号演算部、
   を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の通信装置。
10. 第ｘの光周波数の光信号に前記第１の光周波数に同期した第ｘの周波数揺らぎを付加して送信する第ｘの光送受信器、を備え、
    ｘは、Ｋを３以上の整数とするとき、３からＫまでの整数ｘであり、
    前記第ｘの光送受信器は、前記第１から前記第ｘまでの光周波数の光信号の受信品質に基づいて算出された誤差信号に基づいて、前記第ｘの光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第ｘのシフト量を算出し、前記第ｘの光周波数の光信号の光周波数を前記第ｘのシフト量シフトさせることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の通信装置。
11. 第１の通信装置と、
    第２の通信装置と、
    を備え、
    前記第１の通信装置は、
    第１の光周波数の光信号に第１の周波数揺らぎを付加して送信する第１の光送受信器と、
    第２の光周波数の光信号に前記第１の周波数揺らぎに同期した第２の周波数揺らぎを付加して送信する第２の光送受信器と、
    を備え、
    前記第１の光送受信器は、前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて算出された誤差信号に基づいて、前記第１の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第１のシフト量を算出し、前記第１の光周波数の光信号の光周波数を前記第１のシフト量シフトさせ、
    前記第２の光送受信器は、前記誤差信号に基づいて、前記第２の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第２のシフト量を算出し、前記第２の光周波数の光信号の光周波数を前記第２のシフト量シフトさせ、
    前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から受信した前記第１の光周波数の光信号と前記第１の通信装置から受信した前記第２の光周波数の光信号とに基づいて前記誤差信号を算出する誤差信号演算部、
    を備えることを特徴とする光伝送システム。
12. 第１の光周波数の光信号に第１の周波数揺らぎを付加して送信する第１のステップと、
    第２の光周波数の光信号に前記第１の周波数揺らぎに同期した第２の周波数揺らぎを付加して送信する第２のステップと、
    前記第１の光周波数の光信号の受信品質と前記第２の光周波数の光信号の受信品質とに基づいて誤差信号を算出する第３のステップと、
    前記誤差信号に基づいて、前記第１の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第１のシフト量を算出し、前記第１の光周波数の光信号の光周波数を前記第１のシフト量シフトさせる第４のステップと、
    前記誤差信号に基づいて、前記第２の光周波数の光信号の光周波数をシフトさせるシフト量である第２のシフト量を算出し、前記第２の光周波数の光信号の光周波数を前記第２のシフト量シフトさせる第５のステップと、
    を含むことを特徴とする光周波数制御方法。

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