JP6960136B2 - Orthogonal frequency division multiplexing signal separation system - Google Patents
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Description
本発明は、直交周波数分割多重信号分離システムに関し、特に、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)信号を実時間分離することができる直交周波数分割多重信号分離システムに関する。 The present invention relates to an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Signal Separation System, and more particularly to an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Signal Separation System capable of real-time separation of terahertz band Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) signals.
従来、直交周波数分割多重信号を分離できる回路として、特許文献1に記載のような発明が知られている。この発明は、光離散フーリエ変換をスラブ型スターカプラで主に実現することにより、任意のチャネル数で動作し、チャネル数が増加しても光回路サイズを小型に保つことができるというものである。
Conventionally, an invention as described in
しかしながら、上記のような発明では、高速に伝播するテラヘルツ帯のOFDM信号に対応することができず、もって、テラヘルツ帯のOFDM信号を分離することができないという問題があった。そのため、現状では、テラヘルツ帯のOFDM信号を一旦メモリに蓄積しておき、その蓄積したメモリのデータを随時読み出して行くことで、テラヘルツ帯のOFDM信号を分離する、所謂、オフライン処理でしか対応することができないという問題があった。 However, in the above invention, there is a problem that the terahertz band OFDM signal that propagates at high speed cannot be supported, and therefore the terahertz band OFDM signal cannot be separated. Therefore, at present, the terahertz band OFDM signal is temporarily stored in the memory, and the stored memory data is read out at any time to separate the terahertz band OFDM signal, which is supported only by so-called offline processing. There was a problem that it could not be done.
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、テラヘルツ帯のOFDM信号を実時間分離することができる直交周波数分割多重信号分離システムを提供することを目的としている。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide an orthogonal frequency division multiplexing signal separation system capable of real-time separation of terahertz band OFDM signals.
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。 The above object of the present invention is achieved by the following means. In addition, although the reference numerals of the embodiments described later are added in parentheses, the present invention is not limited thereto.
請求項1に係る直交周波数分割多重信号分離システムは、複数のサブキャリア信号(d0,d1,・・・・・,dn−1)を持つテラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号を分離するための直交周波数分割多重信号分離システムであって、
テラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号を受信する受信部(受信アンテナ部1)と、
前記受信部(受信アンテナ部1)にて受信したテラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号をRF帯の直交周波数分割多重信号に変換するRF変換部(2)と、
前記RF変換部(2)にて変換されたRF帯の直交周波数分割多重信号を光直交周波数分割多重信号に変換する光変換部(3)と、
前記光変換部(3)にて変換された光直交周波数分割多重信号から複数のサブキャリア信号を分離する分離部(分離回路4)と、を有し、
前記分離部(分離回路4)は、
前記光変換部(3)にて変換された光直交周波数分割多重信号を、分岐比可変方向性結合器(41a)を用いて複数に分岐する光分岐部(41)と、
前記光分岐部(41)にて分岐された光直交周波数分割多重信号を遅延させる光遅延部(42)と、
前記光遅延部(42)にて遅延させた光直交周波数分割多重信号をフーリエ変換し複数のサブキャリア信号に分離する光フーリエ変換部(44)と、
前記光フーリエ変換部(44)にて分離された複数のサブキャリア信号をそれぞれ出力する出力導波路(45−1〜45−8)と、
前記出力導波路(45−1〜45−8)それぞれに設けられている位相シフト付与部(第2位相シフト付与部46)と、
前記位相シフト付与部(第2位相シフト付与部46)を介して出力された前記出力導波路(45−1〜45−8)間の光波を干渉させる干渉部(47)と、を有してなることを特徴としている。
The orthogonal frequency division multiplexing signal separation system according to
A receiving unit (reception antenna unit 1) that receives a terahertz band orthogonal frequency division multiplexing signal, and
An RF conversion unit (2) that converts a terahertz band orthogonal frequency division multiplexing signal received by the reception unit (reception antenna unit 1) into an RF band orthogonal frequency division multiplexing signal.
An optical conversion unit (3) that converts an RF band orthogonal frequency division multiplexing signal converted by the RF conversion unit (2) into an optical orthogonal frequency division multiplexing signal.
Have a, a separation unit (demultiplexer 4) for separating the plurality of sub-carrier signals from the transformed light orthogonal frequency division multiplexed signal by the optical converter (3),
The separation unit (separation circuit 4) is
An optical branching unit (41) that branches the optical orthogonal frequency division multiplexing signal converted by the optical conversion unit (3) into a plurality of signals using a branching ratio variable directional coupler (41a).
An optical delay unit (42) that delays an optical orthogonal frequency division multiplexing signal branched by the optical branch unit (41), and an optical delay unit (42).
An optical Fourier transform unit (44) that Fourier transforms the optical orthogonal frequency division multiplex signal delayed by the optical delay unit (42) and separates it into a plurality of subcarrier signals.
An output waveguide (45-1 to 45-8) that outputs a plurality of subcarrier signals separated by the optical Fourier transform unit (44), respectively.
A phase shift imparting unit (second phase shift imparting unit 46) provided in each of the output waveguides (45-1 to 45-8), and
It has an interference unit (47) that interferes with light waves between the output waveguides (45-1 to 45-8) output via the phase shift imparting unit (second phase shift imparting unit 46). It is characterized in that it comprises.
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, the effects of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although the reference numerals of the embodiments described later are added in parentheses, the present invention is not limited thereto.
請求項1に係る発明によれば、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号をRF変換部(2)にてRF帯の直交周波数分割多重信号に変換(ダウンコンバート)し、RF変換部(2)にて変換(ダウンコンバート)されたRF帯の直交周波数分割多重信号を光変換部(3)にて光直交周波数分割多重信号に変換し、その変換した光直交周波数分割多重信号を分離部(分離回路4)にて複数のサブキャリア信号に分離するようにしているから、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号であっても、実時間分離することができる。
According to the invention of
また、請求項1に係る発明によれば、光変換部(3)にて変換された光直交周波数分割多重信号を、分岐比可変方向性結合器(41a)を用いて複数に分岐しているから、分離チャネル特性を変化させることができる。この際、使用しない出力導波路(45−1〜45−8)が増えれば増えるほど、使用する出力導波路(45−1〜45−8)の損失が増えないように、出力導波路(45−1〜45−8)の後段に位相シフト付与部(第2位相シフト付与部46)と、干渉部(47)とを設けている。これにより、出力チャネル数が変動しても使用する出力チャネルの損失の変動を低減することができる。
Further, according to the invention of
以下、本発明に係る直交周波数分割多重信号分離システムを、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。 Hereinafter, the orthogonal frequency division multiplexing signal separation system according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the following description, when the directions of up, down, left, and right are shown, it means the up, down, left, and right when viewed from the front of the illustration.
図1に示すように、直交周波数分割多重信号分離システムは、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を受信可能な受信アンテナ部1と、該受信アンテナ部1にて受信したテラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号をRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換するRF変換部2と、該RF変換部2にて変換されたRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を光直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換する光変換部3と、該光変換部3にて変換された光直交周波数分割多重(OFDM)信号を分離する分離回路4とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the orthogonal frequency division multiplex signal separation system has a receiving
テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号は、図2に示すように、搬送周波数(中心周波数)が相違する複数のサブキャリア信号d0,d1,・・・・・,dn−1間の直交関係を用いることで伝送する占有帯域幅を抑圧することができるものである。直交周波数分割多重(OFDM)における直交関係とは、各サブキャリア信号d0,d1,・・・・・,dn−1の変調信号のシンボルレート1/T(Tは、各サブキャリア信号のシンボル時間)とサブキャリア信号周波数間隔Δfとの間にΔf=1/Tの関係が成立するとき、サブキャリア信号毎の伝送スペクトルがオーバーラップしていても、各サブキャリア信号の分離、識別が可能になるというものである。
As shown in FIG. 2, the terahertz band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals are a plurality of subcarrier signals d 0 , d 1 , ..., d n-1 having different carrier frequencies (center frequencies). By using the orthogonal relationship between them, the occupied bandwidth to be transmitted can be suppressed. The orthogonal relationship in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is the
かくして、上記のようなテラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号は、図示しない基地局や移動局等から送信され、図1に示す受信アンテナ部1にて受信されることとなる。そして、受信アンテナ部1にて受信されたテラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号は、図1に示すRF変換部2にてRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換されることとなる。より具体的に説明すると、RF変換部2は、図1に示すように、ミキサ20と、局発信号発生器21とで構成されており、受信アンテナ部1にてテラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を受信すると、ミキサ20は、その受信したテラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を局発信号発生器21が出力する局発信号を用いて、RF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号にダウンコンバートし、ダウンコンバート後のRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を光変換部3に出力する。
Thus, the terahertz band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal as described above is transmitted from a base station, mobile station, or the like (not shown), and is received by the receiving
光変換部3は、電気信号を光信号に変換(E/O変換)して出力する光変調器からなるもので、RF変換部2より出力されたRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を光直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換するものである。そして、このように光直交周波数分割多重(OFDM)信号は、分離回路4に出力されることとなる。
The optical conversion unit 3 is composed of an optical modulator that converts an electric signal into an optical signal (E / O conversion) and outputs the signal, and is an RF band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal output from the
分離回路4は、光変換部3にて変換された光直交周波数分割多重(OFDM)信号の各サブキャリア信号を分離するもので、図1に示すように、光変換部3にて変換された光直交周波数分割多重(OFDM)信号が入力される入力導波路40と、入力された光直交周波数分割多重(OFDM)信号をN分岐させる光分岐部41と、N分岐させた光直交周波数分割多重(OFDM)信号を遅延させる光遅延部42と、遅延させた光直交周波数分割多重(OFDM)信号に所望の位相シフトを付与する第1位相シフト付与部43と、所望の位相シフトが付与された光直交周波数分割多重(OFDM)信号をフーリエ変換処理し、各サブキャリア信号に分離する光フーリエ変換部44と、光フーリエ変換部44より出力される各サブキャリア信号を出力する出力導波路45−1〜45−8と、後述する干渉部47での光波の干渉を効率良く行うことができるように設けられた第2位相シフト付与部46と、出力導波路間の光波を干渉させる干渉部47とで構成されている。
The separation circuit 4 separates each subcarrier signal of the optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal converted by the optical conversion unit 3, and is converted by the optical conversion unit 3 as shown in FIG. An input waveguide 40 into which an optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is input, an
光分岐部41は、図1に示すように、分岐比可変方向性結合器41aを順次縦続接続し、入力導波路40に入力された光直交周波数分割多重(OFDM)信号を任意の分岐比で2〜N分岐するようにしている。なお、分岐比可変方向性結合器41aとしては、例えば、対称マッハチェンダ型干渉計を使用することができる。
As shown in FIG. 1, the optical branching
一方、光遅延部42は、遅延線42−1〜42−Nから構成されており、N分岐させた光直交周波数分割多重(OFDM)信号をどの遅延線42−1〜42−Nを使用するかによって、光直交周波数分割多重(OFDM)信号を分離するチャネル数を決定しているものである(本実施形態においては、遅延線42−1〜42−Nに関して、N=8の例を示している)。そして、遅延線42−1〜42−Nにおいて使用される導波路の導波路長差をΔLuとすると、cを光速、nを光の経路となる導波路の実効屈折率とした際、フリースペクトルレンジ(FSR)は、FSR=c/(n・ΔLu)と表されるため、遅延線42−1〜42−Nにおいて使用される導波路の導波路長差がフリースペクトルレンジを決定することとなる。しかして、この遅延線42−1〜42−Nによって、各サブキャリア信号のシンボル時間Tと同一の時間内で入力された光直交周波数分割多重(OFDM)信号であるシリアル信号をパラレル信号に変換することが可能となる。なお、シンボル時間Tと同一の時間内で入力された光直交周波数分割多重(OFDM)信号であるシリアル信号をパラレル信号に変換するようにしているのは、直交周波数分割多重(OFDM)における直交関係が成立するのは、シンボル時間Tと同一の時間内に限られるためである。
On the other hand, the
第1位相シフト付与部43は、熱光学位相シフタ等からなり、遅延線42−1〜42−Nのうち使用される(光が入力される)遅延線によって遅延させた光直交周波数分割多重(OFDM)信号の位相誤差を補償するためのもので、遅延させた光直交周波数分割多重(OFDM)信号それぞれに設けられている。また、第1位相シフト付与部43は、後段の光フーリエ変換部44にてフーリエ変換される光信号の周波数特性(図3A〜図4C参照)の中心周波数を所望の値に設定するためにも用いられる。
The first phase
一方、光直交周波数分割多重(OFDM)信号を光領域で直接高速に各サブキャリア信号に分離するために、その構成要素として、光離散フーリエ変換(Optical Discrete Fourier Transform:光DFT)、または光高速フーリエ変換(Optical Fast Fourier Transform:光FFT)を実行可能な光素子が必須である。そこで、本実施形態においては、光フーリエ変換部44を、N入力N出力のスラブ型スターカプラにて構成している。これにより、所望の位相シフトが付与されたN個の光直交周波数分割多重(OFDM)信号(図1では、N=8)が、N入力N出力のスラブ型スターカプラにて離散フーリエ変換されると共に、その離散フーリエ変換されたN個の光信号(図1では、N=8)が異なる位置に出力されることとなる。なお、N入力N出力のスラブ型スターカプラにてN個の光信号が離散フーリエ変換されると共に、N個の光信号が異なる位置に出力される原理は、特開2012−48172号公報にて示す内容と同一であるため、詳しい説明は省略することとする。
On the other hand, in order to separate the optical orthogonal frequency division multiplex (OFDM) signal directly into each subcarrier signal at high speed in the optical region, optical discrete Fourier transform (optical DFT) or optical high speed is used as a component thereof. An optical element capable of performing a Fourier transform (Optical Fast Fourier Transform: optical FFT) is indispensable. Therefore, in the present embodiment, the optical
ところで、従来における分離回路は、上述した光分岐部41と、光遅延部42と、第1位相シフト付与部43と、光フーリエ変換部44と、出力導波路45−1〜45−8とで構成され、出力導波路45−1〜45−8を介して、光直交周波数分割多重(OFDM)信号から分離された各サブキャリア信号が出力されることとなる。しかして、このようにしても、光直交周波数分割多重(OFDM)信号が分離されるため、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を実時間分離するには問題はない。しかしながら、従来における分離回路では、使用する遅延線数を減らすと、出力導波路の損失が増えるという問題があった。すなわち、遅延線42−1〜42−Nを全て使用した場合に分離可能なチャネル間隔をΔfとした際、例えば、隣合うk本の遅延線を使用したとすると、フリースペクトルレンジ(FSR)は全遅延線を使用した際の値と変わらないことから、分離チャネル数はk、分離可能なチャネル間隔は、Δfk=(8/k)Δfとなる(本実施形態においては、最大8チャネルの光直交周波数分割多重(OFDM)信号を分離する例を示しているため、8/kとなっている)。
By the way, the conventional separation circuit includes the above-mentioned optical branching
ここで、光フーリエ変換部44におけるN入力N出力のスラブ型スターカプラの出力導波路は、Δf毎の信号を分離するように配置されているため、光フーリエ変換部44におけるN入力N出力のスラブ型スターカプラの出力導波路8/k−1おきに分離信号が出力され、その他の出力導波路は使用されない(無用)となる。なお、kの取り得る値は、2,4,8のみである。そのため、それ以外の値の出力導波路は使用されない(無用)となる。
Here, since the output waveguide of the N input N output slab type star coupler in the optical
しかしながら、使用されない(無用な)出力導波路からも、光信号は出力されているため、使用されない(無用な)出力導波路が増えれば増えるほど、使用する出力導波路の損失が増えることとなる。この点、具体例を示して説明すると、フリースペクトルレンジの値を80GHz、Δf=10GHz,k=8,4,2とすると、Δf8=10GHz、Δf4=20GHz、Δf2=40GHzとなるから、Δf8=10GHzの周波数特性は、図3Aに示すようになり、Δf4=20GHzの周波数特性は、図3Bに示すようになり、Δf2=40GHzの周波数特性は、図3Cに示すようになる。
However, since the optical signal is also output from the unused (useless) output waveguide, the loss of the used output waveguide increases as the number of unused (useless) output waveguides increases. .. In this respect, to explain by showing a specific example, if the values of the free spectrum range are 80 GHz, Δf = 10 GHz, k = 8 , 4 , 2 , then Δf 8 = 10 GHz, Δf 4 = 20 GHz,
ここで、この図3A〜図3Cに示す周波数特性を比較すると、図3Bに示す周波数特性は、図3Aに示す周波数特性より損失が3dB増加し、図3Cに示す周波数特性は、図3Aに示す周波数特性より損失が6dB増加していることが分かる。これにより、使用しない(無用な)出力導波路が増えれば増えるほど、使用する出力導波路の損失が増えることが分かる。なお、本実施形態においては、図3Aに示す周波数特性の損失が0dBとなっているが、これは、損失の変動を分かり易くするために、0dBにしているもので、実際には、構成要素の損失に起因する多少の損失がある。 Here, when the frequency characteristics shown in FIGS. 3A to 3C are compared, the frequency characteristics shown in FIG. 3B have a loss increased by 3 dB from the frequency characteristics shown in FIG. 3A, and the frequency characteristics shown in FIG. 3C are shown in FIG. 3A. It can be seen from the frequency characteristics that the loss is increased by 6 dB. From this, it can be seen that the loss of the output waveguide used increases as the number of unused (useless) output waveguides increases. In the present embodiment, the loss of the frequency characteristic shown in FIG. 3A is 0 dB, but this is set to 0 dB in order to make the fluctuation of the loss easy to understand, and is actually a component. There is some loss due to the loss of.
かくして、上記のような問題を解決すべく、本実施形態においては、光フーリエ変換部44の後段に、第2位相シフト付与部46と、干渉部47とを設けるようにしている。すなわち、第2位相シフト付与部46は、熱光学位相シフタ等からなり、後段の干渉部47での光波の干渉を効率良く行うためのものであり、出力導波路45−1〜45−8それぞれに設けられている。また、干渉部47は、2入力2出力の分岐比可変方向性結合器47aを順次縦続接続するようにしている。これにより、出力導波路45−1〜45−8間の光波を干渉させることによって、出力チャネルの損失の変動を低減するようにしている。具体的に説明すると、例えば、k=2の場合、分岐比可変方向性結合器47aを全て使用し干渉させ、2出力チャネル(CH1,CH5)又は(CH2,CH6)から出力させる。そして、k=4の場合、分岐比可変方向性結合器47aのうち、縦に4列並んだ分岐比可変方向性結合器47aのみ使用して干渉させ、縦に4列並んだ分岐比可変方向性結合器47aの後段に設けられている縦に2列並んだ分岐比可変方向性結合器47aの結合率を0にして光波をスルーさせ、4出力チャネル(CH0,CH2,CH4,CH6)、或いは、(CH1,CH3,CH5,CH7)から出力させる。さらに、k=8の場合、全ての分岐比可変方向性結合器47aの結合率を0にして光波をスルーさせ、すなわち、光波を干渉させず、全てスルーして、8出力チャネル(CH0〜CH7)から出力させる。この周波数出力特性の結果を図4A〜図4Cに示す。図4Aに示す周波数特性は、k=8の場合を示し、図4Bに示す周波数特性は、k=4の場合を示し、図4Cに示す周波数特性は、k=2の場合を示している。なお、図3A〜図3Cに示すものと同じく、フリースペクトルレンジの値は、80GHz、Δfは、10GHz,Δf8は、10GHz、Δf4は、20GHz、Δf2は、40GHzである。
Thus, in order to solve the above-mentioned problems, in the present embodiment, the second phase
ここで、この図4A〜図4Cに示す周波数特性を比較すると、図4Aに示す周波数特性と図4Bに示す周波数特性を比較しても、損失は発生しておらず、図4Aに示す周波数特性と図4Cに示す周波数特性を比較しても、損失は発生してないことが分かる。これにより、干渉部47を設けて、出力導波路間の光波を干渉させるようにすれば、出力チャネル数が変動しても出力チャネルの損失の変動を低減できることが分かる。なお、本実施形態においては、第2位相シフト付与部46を設ける例を示したが、干渉部47での光波の干渉を効率良く行う必要性がなければ、設けなくとも良い。
Here, when the frequency characteristics shown in FIGS. 4A to 4C are compared, no loss occurs even when the frequency characteristics shown in FIG. 4A and the frequency characteristics shown in FIG. 4B are compared, and the frequency characteristics shown in FIG. 4A are not generated. Comparing the frequency characteristics shown in FIG. 4C with that of FIG. 4C, it can be seen that no loss has occurred. From this, it can be seen that if the
かくして、上記のように構成される分離回路4にて、光変換部3にて変換された光直交周波数分割多重(OFDM)信号は各サブキャリア信号に分離されることとなる。 Thus, in the separation circuit 4 configured as described above, the optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal converted by the optical conversion unit 3 is separated into each subcarrier signal.
しかして、以上説明した本実施形態によれば、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号をRF変換部2にてRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号にダウンコンバートし、ダウンコンバート後のRF帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号を光変換部3にて光直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換した上で、分離回路4にて分離するようにしているから、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号であっても、実時間分離することができることとなる。
According to the present embodiment described above, the Terrahertz band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is down-converted to the RF band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal by the
なお、分離回路4には、分離可能な光直交周波数分割多重(OFDM)信号に変換した信号を入力するようにしているから、本実施形態に示したものに限らず、光直交周波数分割多重(OFDM)信号を分離できるものであれば良いため、固定あるいは可変シンボルレートサブキャリア信号分離用どちらであっても、従来報告されている光離散フーリエ変換集積回路、光高速フーリエ変換集積回路からなる分離回路を用いることが可能である。 Since the signal converted into the separable optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is input to the separation circuit 4, the signal is not limited to the one shown in the present embodiment, and the optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is not limited to the one shown in the present embodiment. As long as it can separate the OFDM) signal, it can be separated from the conventionally reported optical discrete Fourier transform integrated circuit and optical fast Fourier transform integrated circuit, regardless of whether it is for fixed or variable symbol rate subcarrier signal separation. It is possible to use a circuit.
しかしながら、本実施形態において示す分離回路4を用いた方が、出力チャネル数が変動しても出力チャネルの損失の変動を低減させることができるため、好ましい。 However, it is preferable to use the separation circuit 4 shown in the present embodiment because the fluctuation of the loss of the output channel can be reduced even if the number of output channels fluctuates.
なお、本実施形態における直交周波数分割多重信号分離システムを用いれば、物理的に光ファイバ回線を敷設できない場所、あるいは固定回線ではなく移動通信が必要な場所(中継会場、室内など)での柔軟な、4K、8K、3D画像など高画質・大容量の高精細画像を実時間で伝送できる大容量無線通信が可能となる。 If the orthogonal frequency division multiplexing signal separation system in the present embodiment is used, it is flexible in a place where an optical fiber line cannot be physically laid, or in a place where mobile communication is required instead of a fixed line (relay venue, indoor, etc.). Large-capacity wireless communication capable of transmitting high-quality, large-capacity high-definition images such as 4K, 8K, and 3D images in real time becomes possible.
一方、本実施形態においては、分離回路4をテラヘルツ帯通信用の直交周波数分割多重(OFDM)信号を実時間分離する際に用いる例しか示していないが、それに限らず、分離回路4は、光通信用の光直交周波数分割多重信号分離回路として、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号以外の光直交周波数分割多重(光OFDM)信号にも使用可能である。すなわち、この光直交周波数分割多重信号分離回路は、図5に示すように、図1に示す分離回路4と同一に構成され、光直交周波数分割多重信号(光OFDM)が入力できるようになっている。しかして、このような光直交周波数分割多重信号分離回路を用いれば、上述したように、出力チャネル数が変動しても使用する出力チャネルの損失の変動を低減することができる。なお、分離回路4の構成は、図1に示すものと同一であるため、詳しい説明は省略する。また、光直交周波数分割多重信号(光OFDM)は、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号と同じく、図2に示すように、搬送周波数(中心周波数)が相違する複数のサブキャリア信号d0,d1,・・・・・,dn−1間の直交関係を用いることで伝送する占有帯域幅を抑圧することができるものである。 On the other hand, in the present embodiment, only an example in which the separation circuit 4 is used for real-time separation of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals for terahertz band communication is shown, but the separation circuit 4 is not limited to this, and the separation circuit 4 is optical. As an optical orthogonal frequency division multiplex signal separation circuit for communication, it can also be used for an optical orthogonal frequency division multiplex (optical OFDM) signal other than a terahertz band orthogonal frequency division multiplex (OFDM) signal. That is, as shown in FIG. 5, this optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit is configured in the same manner as the separation circuit 4 shown in FIG. 1, and an optical orthogonal frequency division multiplexing signal (optical OFDM) can be input. There is. By using such an optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit, it is possible to reduce fluctuations in the loss of the output channels used even if the number of output channels fluctuates, as described above. Since the configuration of the separation circuit 4 is the same as that shown in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted. Further, the optical orthogonal frequency division multiplex signal (optical OFDM) is a plurality of subcarrier signals d having different carrier frequencies (center frequencies), as shown in FIG. 2, like the terahertz band orthogonal frequency division multiplex (OFDM) signal. By using the orthogonal relationship between 0 , d 1 , ..., d n-1 , the occupied bandwidth to be transmitted can be suppressed.
この光直交周波数分割多重信号分離回路について、より詳しく説明すると、従来の光直交周波数分割多重信号分離回路として、例えば、光分岐部41と、光遅延部42と、第1位相シフト付与部43と、光フーリエ変換部44と、出力導波路45−1〜45−8とで構成され、出力導波路45−1〜45−8を介して、光直交周波数分割多重(OFDM)信号から分離された各サブキャリア信号が出力されるものが知られている。
The optical orthogonal frequency division multiplex signal separation circuit will be described in more detail. As conventional optical orthogonal frequency division multiplex signal separation circuits, for example, an optical branching
しかしながら、このような光直交周波数分割多重信号分離回路においては、上述したように、使用する遅延線数を減らすと、出力導波路の損失が増えるという問題があった。この点は、図3A〜図3Cを用いて説明した通りである。 However, in such an optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit, as described above, there is a problem that the loss of the output waveguide increases when the number of delay lines used is reduced. This point is as described with reference to FIGS. 3A to 3C.
そこで、このような問題を解決する手段として、分離回路4の構成を備える光直交周波数分割多重信号分離回路を用いればこの問題を解決することができる。すなわち、具体的手段として、光直交周波数分割多重信号分離回路は、
光直交周波数分割多重信号を複数に分岐する光分岐部(41)と、
前記光分岐部(41)にて分岐された光直交周波数分割多重信号を遅延させる光遅延部(42)と、
前記光遅延部(42)にて遅延させた光直交周波数分割多重信号をフーリエ変換し複数のサブキャリア信号に分離する光フーリエ変換部(44)と、
前記光フーリエ変換部(44)にて分離された複数のサブキャリア信号をそれぞれ出力する出力導波路(45−1〜45−8)と、
前記出力導波路(45−1〜45−8)間の光波を干渉させる干渉部(47)と、を有しておけば良い。
Therefore, as a means for solving such a problem, this problem can be solved by using an optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit having a configuration of the separation circuit 4. That is, as a specific means, the optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit is
Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Signals Branching Multiple Signals (41)
An optical delay unit (42) that delays an optical orthogonal frequency division multiplexing signal branched by the optical branch unit (41), and an optical delay unit (42).
An optical Fourier transform unit (44) that Fourier transforms the optical orthogonal frequency division multiplex signal delayed by the optical delay unit (42) and separates it into a plurality of subcarrier signals.
An output waveguide (45-1 to 45-8) that outputs a plurality of subcarrier signals separated by the optical Fourier transform unit (44), respectively.
It suffices to have an interference portion (47) that interferes with light waves between the output waveguides (45-1 to 45-8).
しかして、上記のように構成された光直交周波数分割多重信号分離回路は、上記のような構成を有しておくことにより、光フーリエ変換部(44)にて分離された複数のサブキャリア信号をそれぞれ出力する出力導波路(45−1〜45−8)間の光波を干渉部(47)にて干渉させ、全て有効利用することによって、出力チャネル数が変動しても使用する出力チャネルの損失の変動を低減することができることとなる。それゆえ、上記問題を解決できることとなる。なお、この点の具体例は、図4A〜図4Cを用いて説明した通りである。 Thus, the optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit configured as described above has the above configuration, so that a plurality of subcarrier signals separated by the optical Fourier transform unit (44) can be obtained. By interfering the light waves between the output waveguides (45-1 to 45-8) that output The fluctuation of the loss can be reduced. Therefore, the above problem can be solved. Specific examples of this point are as described with reference to FIGS. 4A to 4C.
かくして、分離回路4は、光直交周波数分割多重信号分離回路として、テラヘルツ帯の直交周波数分割多重(OFDM)信号以外の光直交周波数分割多重(光OFDM)信号にも使用可能である。 Thus, the separation circuit 4 can be used as an optical orthogonal frequency division multiplexing signal separation circuit for optical orthogonal frequency division multiplexing (optical OFDM) signals other than terahertz band orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals.
1 受信アンテナ(受信部)
2 RF変換部
3 光変換部
4 分離回路(分離部)
41 光分岐部
42 光遅延部
44 光フーリエ変換部
45−1〜45−8 出力導波路
47 干渉部
d0〜dn−1 サブキャリア信号
1 Receiver antenna (receiver)
2 RF conversion unit 3 Optical conversion unit 4 Separation circuit (separation unit)
41
Claims (1)
テラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号を受信する受信部と、
前記受信部にて受信したテラヘルツ帯の直交周波数分割多重信号をRF帯の直交周波数分割多重信号に変換するRF変換部と、
前記RF変換部にて変換されたRF帯の直交周波数分割多重信号を光直交周波数分割多重信号に変換する光変換部と、
前記光変換部にて変換された光直交周波数分割多重信号から複数のサブキャリア信号を分離する分離部と、を有し、
前記分離部は、
前記光変換部にて変換された光直交周波数分割多重信号を、分岐比可変方向性結合器を用いて複数に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部にて分岐された光直交周波数分割多重信号を遅延させる光遅延部と、
前記光遅延部にて遅延させた光直交周波数分割多重信号をフーリエ変換し複数のサブキャリア信号に分離する光フーリエ変換部と、
前記光フーリエ変換部にて分離された複数のサブキャリア信号をそれぞれ出力する出力導波路と、
前記出力導波路それぞれに設けられている位相シフト付与部と、
前記位相シフト付与部を介して出力された前記出力導波路間の光波を干渉させる干渉部と、を有してなる直交周波数分割多重信号分離システム。 An orthogonal frequency division multiplexing signal separation system for separating terahertz band orthogonal frequency division multiplexing signals having multiple subcarrier signals.
A receiver that receives terahertz band orthogonal frequency division multiplexing signals,
An RF conversion unit that converts a terahertz band orthogonal frequency division multiplexing signal received by the reception unit into an RF band orthogonal frequency division multiplexing signal, and an RF conversion unit.
An optical conversion unit that converts an RF band orthogonal frequency division multiplexing signal converted by the RF conversion unit into an optical orthogonal frequency division multiplexing signal, and an optical conversion unit.
Have a, a separation unit that separates a plurality of sub-carrier signals from the transformed light orthogonal frequency division multiplexed signal by the optical converter,
The separation part
An optical branching unit that branches the optical orthogonal frequency division multiplexing signal converted by the optical conversion unit into a plurality of signals using a branching ratio variable directional coupler, and an optical branching unit.
An optical delay section that delays the optical orthogonal frequency division multiplexing signal branched at the optical branch section, and an optical delay section.
An optical Fourier transform unit that Fourier transforms the optical orthogonal frequency division multiplex signal delayed by the optical delay unit and separates it into a plurality of subcarrier signals.
An output waveguide that outputs a plurality of subcarrier signals separated by the optical Fourier transform unit, and an output waveguide that outputs each of the plurality of subcarrier signals.
A phase shift imparting unit provided in each of the output waveguides and
An orthogonal frequency division multiplexing signal separation system including an interference unit that interferes with light waves between the output waveguides output via the phase shift imparting unit.
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