JP7545075B2 - 受信装置および受信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、受信装置および光受信方法の技術に関する。
デジタルコヒーレント伝送方式にＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）方式を適用する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
一般的に、多くのデジタルコヒーレント伝送方式では、送信器にＩＱ変調器を必要とするため、コストが増大する。そこで、これまでに送信器の低コスト化を実現するための手法としてＣＰＦＳＫ(continuous phase frequency shift keying)方式が提案されている。ＣＰＦＳＫ方式では、送信器を直接変調構成とし、その変調信号の振幅を通常の強度変調時に対して小さく設定することで、信号光を振幅一定で周波数変調する。受信側では一定時間内に生じる位相の変化量を算出することで通信を行う。この方式では、送信器にＩＱ変調器を必要としないため、送信器の低コスト化が期待できる。
一般的に、多くのデジタルコヒーレント伝送方式では、送信器にＩＱ変調器を必要とするため、コストが増大する。そこで、これまでに送信器の低コスト化を実現するための手法としてＣＰＦＳＫ(continuous phase frequency shift keying)方式が提案されている。ＣＰＦＳＫ方式では、送信器を直接変調構成とし、その変調信号の振幅を通常の強度変調時に対して小さく設定することで、信号光を振幅一定で周波数変調する。受信側では一定時間内に生じる位相の変化量を算出することで通信を行う。この方式では、送信器にＩＱ変調器を必要としないため、送信器の低コスト化が期待できる。
N. Suzuki他, "Demonstration of 100-Gb/s/λ-Based Coherent WDM-PON System Using New AGC EDFA Based Upstream Preamplifier and Optically Superimposed AMCC Function," IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.35, No.8, April 15, 2017.
しかしながら、デジタルコヒーレント伝送方式の１つであるＣＰＦＳＫ方式にＡＭＣＣ方式を適用した場合に、光段で主信号とＡＭＣＣ信号との分離を行う場合には、受信器のデバイス構成が複雑化する問題があった。
上記事情に鑑み、本発明は、デジタルコヒーレント伝送方式の１つであるＣＰＦＳＫ方式において，ＡＭＣＣ方式を適用した場合に受信装置の構成を簡易化することができる技術の提供を目的としている。
上記事情に鑑み、本発明は、デジタルコヒーレント伝送方式の１つであるＣＰＦＳＫ方式において，ＡＭＣＣ方式を適用した場合に受信装置の構成を簡易化することができる技術の提供を目的としている。
本発明の一態様は、主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換する受信部と、前記アナログ電気信号に基づいて前記制御信号に対応した符号系列を取得する処理部とを備え、前記処理部は、前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得する周波数オフセット量取得部と、前記周波数オフセット量取得部が取得した前記周波数オフセット量に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する判定部とを備える、受信装置である。
本発明の一態様は、主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号にサブキャリアを重畳した信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換する受信部と、前記アナログ電気信号に基づいて前記制御信号に対応した符号系列を取得する処理部とを備え、前記処理部は、前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得する周波数オフセット量取得部と、前記周波数オフセット量取得部が取得した前記周波数オフセット量をベースバンドにダウンコンバートするダウンコンバート部と、前記ダウンコンバート部によってベースバンドにダウンコンバートされた前記周波数オフセット量に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する判定部とを備える、受信装置である。
本発明の一態様は、主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換するステップと、前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得するステップと、前記周波数オフセット量に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定するステップとを有する、受信装置が実行する受信方法である。
本発明の一態様は、主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号にサブキャリアを重畳した信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換するステップと、前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得するステップと、前記周波数オフセット量をベースバンドにダウンコンバートするステップと、ベースバンドにダウンコンバートされた前記周波数オフセット量に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定するステップとを有する、受信装置が実行する受信方法である。
本発明により、デジタルコヒーレント伝送方式の１つであるＣＰＦＳＫ方式にＡＭＣＣ方式を適用した場合に受信装置の構成を簡易化することが可能となる。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信システム１００のシステム構成例を示す図である。
通信システム１００は、送信装置１０と受信装置２０とを備える。
送信装置１０は、レーザ光をＣＰＦＳＫ(continuous phase frequency shift keying)信号生成のための変調信号によって直接変調する。送信装置１０は、直接変調したレーザ光（以下「信号光」という）を送信する。送信装置１０が送信した信号光は、伝送路２を伝搬する。伝送路２の一例は、光ファイバである。
本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信システム１００のシステム構成例を示す図である。
通信システム１００は、送信装置１０と受信装置２０とを備える。
送信装置１０は、レーザ光をＣＰＦＳＫ(continuous phase frequency shift keying)信号生成のための変調信号によって直接変調する。送信装置１０は、直接変調したレーザ光（以下「信号光」という）を送信する。送信装置１０が送信した信号光は、伝送路２を伝搬する。伝送路２の一例は、光ファイバである。
受信装置２０は、伝送路２を伝搬した信号光と局発光とを含む光信号を受信する。受信装置２０は、受信した光信号の同相成分（Ｉ（Inphase）成分）と直交位相成分（Ｑ（Quadrature）成分）とをアナログ電気信号に変換する。受信装置２０は、アナログ電気信号を、サンプリングし、量子化されたデジタル信号に変換する。受信装置２０は、デジタル信号をデジタル信号処理することによって、主信号とＡＭＣＣ信号とに分離する。受信装置２０は、主信号とＡＭＣＣ信号とに基づいて符号系列を出力する。
ここで、ＣＰＦＳＫ変調について説明する。ただし，ここでは簡単のため、周波数オフセットω０（信号光の中心周波数と局発光の周波数差）が正（０以上）の場合を例について説明する。
図２は、ＣＰＦＳＫ変調の一例を説明するための図である。
図２において、（ａ）は送信信号の電界波形の一例を示す。ＣＰＦＳＫでは、送信装置は、信号の周波数を変調し、符号系列を送信する。
Ａを振幅、ωを中間周波数の角周波数、ｔを時間、φを位相とする。Ａは時間的に一定である。中間周波数は、主信号と局発光の周波数差である。
受信信号の電界Ｅｓｉｇは、下式で表される。
Ｅｓｉｇ＝Ａｅｘｐｊ（ωｔ－φ）
図２は、ＣＰＦＳＫ変調の一例を説明するための図である。
図２において、（ａ）は送信信号の電界波形の一例を示す。ＣＰＦＳＫでは、送信装置は、信号の周波数を変調し、符号系列を送信する。
Ａを振幅、ωを中間周波数の角周波数、ｔを時間、φを位相とする。Ａは時間的に一定である。中間周波数は、主信号と局発光の周波数差である。
受信信号の電界Ｅｓｉｇは、下式で表される。
Ｅｓｉｇ＝Ａｅｘｐｊ（ωｔ－φ）
図２において、（ｂ）は中間周波数の角周波数の時間変化を示す。時間ｔ１から時間ｔ２の間に生じる位相の変化量φｄｉｆは、式（１）で表される。
位相の変化量φｄｉｆは、（ｂ）の中間周波数の角周波数の時間変化において、時間ｔ１から時間ｔ２の間の面積Ｓに等しい。ここで、時間ｔ１から時間ｔ２の間を十分に短くとれば、周波数と位相変化量は比例する。この場合、周波数をＮＲＺ(non-return-to-zero)信号で変調すれば位相変化量をＮＲＺで変調することができる。
図２において、（ｃ）は位相変化量の時間変化を示す。ＣＰＦＳＫ方式では、送信側において周波数変調を行い、受信側では位相変化量として符号の識別を行う。
図２において、（ｃ）は位相変化量の時間変化を示す。ＣＰＦＳＫ方式では、送信側において周波数変調を行い、受信側では位相変化量として符号の識別を行う。
図３Ａと図３Ｂとは、ＣＰＦＳＫ変調の例２を説明するための図である。ただし、ここでは簡単のため、周波数オフセットω０が０の場合を例について説明する。
図３Ａにおいて、左図は符号系列が１に相当するシンボル付近での時間ｔ１の受信シンボルｓｙ０１ａと時間ｔ２の受信シンボルｓｙ０２ａとの様子を示す。
図３Ａにおいて、右図は、受信シンボルｓｙ０１ａと受信シンボルｓｙ０２ａとの２シンボル間で複素共役積をとることで生成される位相変化量を偏角に持つ複素振幅を示す。
図３Ａにおいて、左図は符号系列が１に相当するシンボル付近での時間ｔ１の受信シンボルｓｙ０１ａと時間ｔ２の受信シンボルｓｙ０２ａとの様子を示す。
図３Ａにおいて、右図は、受信シンボルｓｙ０１ａと受信シンボルｓｙ０２ａとの２シンボル間で複素共役積をとることで生成される位相変化量を偏角に持つ複素振幅を示す。
図３Ｂにおいて、左図は符号系列が０に相当するシンボル付近での時間ｔ１の受信シンボルｓｙ０１ｂと時間ｔ２の受信シンボルｓｙ０２ｂとの様子を示す。
図３Ｂにおいて、右図は、受信シンボルｓｙ０１ｂと受信シンボルｓｙ０２ｂとの２シンボル間で複素共役積をとることで生成される位相変化量を偏角に持つ複素振幅を示す。
このように、位相変化量を位相に持つベクトルを計算することでコンスタレーションを作成し、作成したコンスタレーションに対して閾値判定することで送信符号系列を識別することができる。
図１に戻り、通信システム１００に含まれる送信装置１０と受信装置２０との詳細について順次説明する。
図３Ｂにおいて、右図は、受信シンボルｓｙ０１ｂと受信シンボルｓｙ０２ｂとの２シンボル間で複素共役積をとることで生成される位相変化量を偏角に持つ複素振幅を示す。
このように、位相変化量を位相に持つベクトルを計算することでコンスタレーションを作成し、作成したコンスタレーションに対して閾値判定することで送信符号系列を識別することができる。
図１に戻り、通信システム１００に含まれる送信装置１０と受信装置２０との詳細について順次説明する。
（送信装置１０）
送信装置１０は、光源１１と変調信号生成部１２とを備える。
光源１１の一例は、半導体レーザである。以下、光源１１が半導体レーザである場合について説明を続ける。光源１１は、変調信号生成部１２が出力する変調信号によって駆動電流を直接変調する。
変調信号生成部１２は、変調信号を生成する。変調信号生成部１２は、主信号生成部１３とＡＭＣＣ信号生成部１４と加算部１５とを備える。
主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。
送信装置１０は、光源１１と変調信号生成部１２とを備える。
光源１１の一例は、半導体レーザである。以下、光源１１が半導体レーザである場合について説明を続ける。光源１１は、変調信号生成部１２が出力する変調信号によって駆動電流を直接変調する。
変調信号生成部１２は、変調信号を生成する。変調信号生成部１２は、主信号生成部１３とＡＭＣＣ信号生成部１４と加算部１５とを備える。
主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。
ＡＭＣＣ信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいてＡＭＣＣ信号を生成する。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、生成したＡＭＣＣ信号を加算部１５へ出力する。
加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号にＡＭＣＣ信号生成部１４が出力したＡＭＣＣ信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。図１では、直流バイアスが変調信号生成部１２の内部から加算部１５へ入力されるように記載されているが、直流バイアスが変調信号生成部１２の外部から加算部１５へ入力されてもよい。
加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号にＡＭＣＣ信号生成部１４が出力したＡＭＣＣ信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。図１では、直流バイアスが変調信号生成部１２の内部から加算部１５へ入力されるように記載されているが、直流バイアスが変調信号生成部１２の外部から加算部１５へ入力されてもよい。
図４は、本実施形態に係る変調信号生成部１２で生成される変調信号の一例を示す図である。図４において、横軸は時間である。（Ａ）は主信号の時間波形の一例を示す。主信号は、デジタル信号であり、離散的な値を取る。（Ｂ）はＡＭＣＣ信号の時間波形の一例を示す。ＡＭＣＣ信号は、主信号に対して周波数が低い信号（制御信号）である。（Ｃ）は主信号の変調信号とＡＭＣＣ信号の変調信号に直流バイアスを加算した信号である。（Ｃ）では、（１）主信号の変調信号に（２）ＡＭＣＣ信号の変調信号を加算した信号に直流バイアスが加算される。
（Ｃ）に示すような変調信号でレーザを直接変調する場合，強度と周波数が変調される。この時、（Ａ）や（Ｂ）に対して直流バイアスを十分に大きく設定する場合には強度変調成分が小さくなるため、無視できる。本実施形態では、強度変調成分は無視できるほど小さいものとして説明する。
（Ｃ）に示すような変調信号でレーザを直接変調する場合，強度と周波数が変調される。この時、（Ａ）や（Ｂ）に対して直流バイアスを十分に大きく設定する場合には強度変調成分が小さくなるため、無視できる。本実施形態では、強度変調成分は無視できるほど小さいものとして説明する。
変調信号生成部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成される。変調信号生成部１２は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、主信号生成部１３、ＡＭＣＣ信号生成部１４及び加算部１５として機能する。なお、変調信号生成部１２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。図１に戻り説明を続ける。
（受信装置２０）
受信装置２０は、局発光生成部２１とコヒーレント受信器２２とＡＤＣ(analog to digital converter)２３とＤＳＰ処理部２４とを備える。
局発光生成部２１は、局発光を生成する。局発光は、受信装置２０に搭載されているレーザ光である。
コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０が送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。具体的には、コヒーレント受信器２２は、受信した局発光を用いて、コヒーレント受信を行い、受信した光信号の同相成分（Ｉ成分）と直交位相成分（Ｑ成分）をアナログ電気信号に変換する。コヒーレント受信器２２は、アナログ電気信号に変換した光信号のＩ成分およびＱ成分（以下「受信信号」という）を、ＡＤＣ２３に出力する。
受信装置２０は、局発光生成部２１とコヒーレント受信器２２とＡＤＣ(analog to digital converter)２３とＤＳＰ処理部２４とを備える。
局発光生成部２１は、局発光を生成する。局発光は、受信装置２０に搭載されているレーザ光である。
コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０が送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。具体的には、コヒーレント受信器２２は、受信した局発光を用いて、コヒーレント受信を行い、受信した光信号の同相成分（Ｉ成分）と直交位相成分（Ｑ成分）をアナログ電気信号に変換する。コヒーレント受信器２２は、アナログ電気信号に変換した光信号のＩ成分およびＱ成分（以下「受信信号」という）を、ＡＤＣ２３に出力する。
ＡＤＣ２３は、コヒーレント受信器２２が出力した受信信号をサンプリングして、離散化する。ＡＤＣ２３は、離散化した受信信号をＤＳＰ(Digital Signal Processing)処理部２４に出力する。
ＤＳＰ処理部２４は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。これによって、ＤＳＰ処理部２４は、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を識別（復号）する。ＤＳＰ処理部２４は、主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定した結果を出力する。
ＤＳＰ処理部２４は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。これによって、ＤＳＰ処理部２４は、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を識別（復号）する。ＤＳＰ処理部２４は、主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定した結果を出力する。
ＤＳＰ処理部２４の詳細について説明する。
図５は、本実施形態に係る受信装置２０の一例を示す図である。ＤＳＰ処理部２４は、複素振幅算出部２４－１と、差動検波部２４－２と、周波数オフセット補償部２４－３と、等化処理部２４－４と、判定部２４－５と、フィルタ２４－６と、ダウンサンプリング部２４－７と、判定部２４－８と、平均導出部２４－９とを含む。
図５は、本実施形態に係る受信装置２０の一例を示す図である。ＤＳＰ処理部２４は、複素振幅算出部２４－１と、差動検波部２４－２と、周波数オフセット補償部２４－３と、等化処理部２４－４と、判定部２４－５と、フィルタ２４－６と、ダウンサンプリング部２４－７と、判定部２４－８と、平均導出部２４－９とを含む。
主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を識別する処理について、主信号符号系列とＡＭＣＣ信号の符号系列とに分けて説明する。
主信号符号系列の判定手順について説明する。
複素振幅算出部２４－１は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号に基づいて、複素振幅を算出する。具体的には、アナログ電気信号に変換した光信号のＩ成分およびＱ成分を離散化した結果を、それぞれＥＩおよびＥＱとする。複素振幅算出部２４－１は、ＥＩおよびＥＱに基づいて、式（２）によって、複素振幅Ｅを算出する。
Ｅ＝√（ＥＩ＾２＋ＥＱ＾２）ｅｘｐｊ（ｔａｎ＾－１（ＥＱ／ＥＩ）） （２）
複素振幅算出部２４－１は、複素振幅Ｅを差動検波部２４－２に出力する。
主信号符号系列の判定手順について説明する。
複素振幅算出部２４－１は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号に基づいて、複素振幅を算出する。具体的には、アナログ電気信号に変換した光信号のＩ成分およびＱ成分を離散化した結果を、それぞれＥＩおよびＥＱとする。複素振幅算出部２４－１は、ＥＩおよびＥＱに基づいて、式（２）によって、複素振幅Ｅを算出する。
Ｅ＝√（ＥＩ＾２＋ＥＱ＾２）ｅｘｐｊ（ｔａｎ＾－１（ＥＱ／ＥＩ）） （２）
複素振幅算出部２４－１は、複素振幅Ｅを差動検波部２４－２に出力する。
差動検波部２４－２は、複素振幅算出部２４－１の出力、つまり複素振幅Ｅに基づいて、作動検波を行い、位相変化量を位相に持つ複素振幅を算出する。具体的には、差動検波部２４－２は、複素振幅Ｅに基づいて、一定時間後のサンプルとの複素共役積を算出する。差動検波部２４－２は、位相変化量を位相に持つ複素振幅（以下「複素振幅」という）を、周波数オフセット補償部２４－３に出力する。
周波数オフセット補償部２４－３は、差動検波部２４－２の出力、つまり複素振幅の周波数オフセットを補償する。ＣＰＦＳＫ方式の周波数オフセット補償技術の一例は、例えば、「T. Kanai et al., “Wide-Range Frequency Offset Compensation for CPFSK used as TDM-Based Digital Coherent PON’s Upstream Signals”, ECOC2019」に記載されている。
図６は、周波数オフセット量の時間波形の一例を示す図である。図６において、横軸は時間であり、縦軸は周波数オフセット量である。
図６に示すように、周波数オフセット量には、（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分と、（ｉｉ）ＡＭＣＣ信号に由来する成分とが含まれる。仮に、（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分が時間的に一定とした場合、周波数オフセット量はある直流成分にＡＭＣＣ信号が重畳されたものとなる。
周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量の平均値を算出することによって（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分を取得する。図５に戻り、説明を続ける。
差動検波部２４－２が出力する信号が周波数オフセットによる位相回転成分を含む場合、閾値判定ができない。そこで周波数オフセット補償部２４－３は差動検波部２４－２から出力された信号から上記「（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分」を検出し、それに基づき適当な回転量を与えることでこれを補償する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセットを補償した複素振幅を、等化処理部２４－４に出力する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量をフィルタ２４－６へ出力する。
図６に示すように、周波数オフセット量には、（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分と、（ｉｉ）ＡＭＣＣ信号に由来する成分とが含まれる。仮に、（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分が時間的に一定とした場合、周波数オフセット量はある直流成分にＡＭＣＣ信号が重畳されたものとなる。
周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量の平均値を算出することによって（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分を取得する。図５に戻り、説明を続ける。
差動検波部２４－２が出力する信号が周波数オフセットによる位相回転成分を含む場合、閾値判定ができない。そこで周波数オフセット補償部２４－３は差動検波部２４－２から出力された信号から上記「（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分」を検出し、それに基づき適当な回転量を与えることでこれを補償する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセットを補償した複素振幅を、等化処理部２４－４に出力する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量をフィルタ２４－６へ出力する。
等化処理部２４－４は、周波数オフセット補償部２４－３の出力、つまり周波数オフセットを補償した複素振幅の伝送路２で受けた波形歪を補償する。等化処理部２４－４は、周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果を判定部２４－５へ出力する。
判定部２４－５は、等化処理部２４－４の出力、つまり周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果に基づいて、閾値判定を行うことによって、主信号の符号系列を判定する。判定部２４－５は、主信号の符号系列を判定した結果を出力する。
ＡＭＣＣ信号の符号系列の判定手順について説明する。
周波数オフセット補償部２４－３は、推定した周波数オフセット量（前記（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分）をフィルタ２４－６に送信する。
フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量の高周波成分（主信号成分）を除去する。フィルタ２４－６は、高周波成分を除去した周波数オフセット量を、ダウンサンプリング部２４－７と平均導出部２４－９とへ出力する。
周波数オフセット補償部２４－３は、推定した周波数オフセット量（前記（ｉ）局発光と信号光との中心周波数の差に由来する成分）をフィルタ２４－６に送信する。
フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量の高周波成分（主信号成分）を除去する。フィルタ２４－６は、高周波成分を除去した周波数オフセット量を、ダウンサンプリング部２４－７と平均導出部２４－９とへ出力する。
ダウンサンプリング部２４－７は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングする。ダウンサンプリング部２４－７は、ダウンサンプリングした高周波成分を除去した周波数オフセット量を判定部２４－８に出力する。
平均導出部２４－９は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量の平均などの統計値を導出する。ここでは、統計値の一例として、平均を適用した場合について説明を続ける。平均導出部２４－９は、平均の導出結果を判定部２４－８に出力する。
判定部２４－８は、ダウンサンプリング部２４－７の出力、つまりダウンサンプリングした高周波成分を除去した周波数オフセット量と、平均導出部２４－９が導出した平均の導出結果とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、ダウンサンプリングした高周波成分を除去した周波数オフセット量に対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号に対応する符号系列を判定する。判定部２４－８は、ＡＭＣＣ信号の判定結果を出力する。
ＤＳＰ処理部２４は、ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成される。ＤＳＰ処理部２４は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、複素振幅算出部２４－１、差動検波部２４－２、周波数オフセット補償部２４－３、等化処理部２４－４、判定部２４－５、フィルタ２４－６、ダウンサンプリング部２４－７、判定部２４－８及び平均導出部２４－９として機能する。なお、ＤＳＰ処理部２４の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
（通信システム１００の動作）
図７は、本実施形態に係る通信システム１００に含まれる送信装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－１）
送信装置１０において、主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。
（ステップＳ２－１）
送信装置１０において、ＡＭＣＣ信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいてＡＭＣＣ信号を生成する。
図７は、本実施形態に係る通信システム１００に含まれる送信装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－１）
送信装置１０において、主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。
（ステップＳ２－１）
送信装置１０において、ＡＭＣＣ信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいてＡＭＣＣ信号を生成する。
（ステップＳ３－１）
送信装置１０において、主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、生成したＡＭＣＣ信号を加算部１５へ出力する。加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号にＡＭＣＣ信号生成部１４が出力したＡＭＣＣ信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。
（ステップＳ４－１）
送信装置１０において、光源１１は、変調信号生成部１２が出力する変調信号によって駆動電流を直接変調することによって、信号光を送信する。
送信装置１０において、主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、生成したＡＭＣＣ信号を加算部１５へ出力する。加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号にＡＭＣＣ信号生成部１４が出力したＡＭＣＣ信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。
（ステップＳ４－１）
送信装置１０において、光源１１は、変調信号生成部１２が出力する変調信号によって駆動電流を直接変調することによって、信号光を送信する。
図８は、本実施形態に係る通信システム１００に含まれる受信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－２）
受信装置２０において、局発光生成部２１は、局発光を生成する。
（ステップＳ２－２）
受信装置２０において、コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０が送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。
（ステップＳ３－２）
受信装置２０において、ＡＤＣ２３は、コヒーレント受信器２２が出力した受信信号をサンプリングして、離散化する。ＡＤＣ２３は、離散化した受信信号をＤＳＰ処理部２４に出力する。
（ステップＳ４－２）
受信装置２０において、ＤＳＰ処理部２４は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。
（ステップＳ１－２）
受信装置２０において、局発光生成部２１は、局発光を生成する。
（ステップＳ２－２）
受信装置２０において、コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０が送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。
（ステップＳ３－２）
受信装置２０において、ＡＤＣ２３は、コヒーレント受信器２２が出力した受信信号をサンプリングして、離散化する。ＡＤＣ２３は、離散化した受信信号をＤＳＰ処理部２４に出力する。
（ステップＳ４－２）
受信装置２０において、ＤＳＰ処理部２４は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。
図９は、本実施形態に係る受信装置２０のＤＳＰ処理部２４の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－３）
受信装置２０において、複素振幅算出部２４－１は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号に基づいて、複素振幅を算出する。複素振幅算出部２４－１は、複素振幅Ｅを差動検波部２４－２に出力する。
（ステップＳ２－３）
受信装置２０において、差動検波部２４－２は、複素振幅算出部２４－１の出力に基づいて、作動検波を行い、位相変化量を位相に持つ複素振幅を算出する。
（ステップＳ３－３）
受信装置２０において、周波数オフセット補償部２４－３は、差動検波部２４－２の出力、つまり複素振幅の周波数オフセットを補償する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセットを補償した複素振幅を、等化処理部２４－４に出力する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量を、フィルタ２４－６へ出力する。
（ステップＳ１－３）
受信装置２０において、複素振幅算出部２４－１は、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号に基づいて、複素振幅を算出する。複素振幅算出部２４－１は、複素振幅Ｅを差動検波部２４－２に出力する。
（ステップＳ２－３）
受信装置２０において、差動検波部２４－２は、複素振幅算出部２４－１の出力に基づいて、作動検波を行い、位相変化量を位相に持つ複素振幅を算出する。
（ステップＳ３－３）
受信装置２０において、周波数オフセット補償部２４－３は、差動検波部２４－２の出力、つまり複素振幅の周波数オフセットを補償する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセットを補償した複素振幅を、等化処理部２４－４に出力する。周波数オフセット補償部２４－３は、周波数オフセット量を、フィルタ２４－６へ出力する。
（ステップＳ４ａ－３）
受信装置２０において、等化処理部２４－４は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセットを補償した複素振幅の伝送路２で受けた波形歪を補償する。等化処理部２４－４は、周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果を、判定部２４－５へ出力する。
（ステップＳ５ａ－３）
判定部２４－５は、等化処理部２４－４が出力した周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果に対して閾値判定を行うことによって、主信号の符号系列を判定する。
（ステップＳ６ａ－３）
受信装置２０において、判定部２４－５は、主信号の符号系列を判定した結果を出力する。
受信装置２０において、等化処理部２４－４は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセットを補償した複素振幅の伝送路２で受けた波形歪を補償する。等化処理部２４－４は、周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果を、判定部２４－５へ出力する。
（ステップＳ５ａ－３）
判定部２４－５は、等化処理部２４－４が出力した周波数オフセットを補償した複素振幅の波形歪を補償した結果に対して閾値判定を行うことによって、主信号の符号系列を判定する。
（ステップＳ６ａ－３）
受信装置２０において、判定部２４－５は、主信号の符号系列を判定した結果を出力する。
（ステップＳ４ｂ－３）
受信装置２０において、フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、周波数オフセット量の高周波成分を除去する。フィルタ２４－６は、高周波成分を除去した周波数オフセット量を、ダウンサンプリング部２４－７と平均導出部２４－９とに出力する。
（ステップＳ５ｂ－３）
受信装置２０において、ダウンサンプリング部２４－７は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出する。
（ステップＳ６ｂ－３）
受信装置２０において、平均導出部２４－９は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量の平均を導出する。平均導出部２４－９は、平均の導出結果を判定部２４－８に出力する。
判定部２４－８は、ダウンサンプリング部２４－７が出力したシンボルと、平均導出部２４－９が導出した平均とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、ダウンサンプリング部２４－７が抽出したシンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号に対応する符号系列を判定する。
（ステップＳ７ｂ－３）
受信装置２０において、判定部２４－８は、ＡＭＣＣ信号に対応する符号系列の判定結果を出力する。
受信装置２０において、フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、周波数オフセット量の高周波成分を除去する。フィルタ２４－６は、高周波成分を除去した周波数オフセット量を、ダウンサンプリング部２４－７と平均導出部２４－９とに出力する。
（ステップＳ５ｂ－３）
受信装置２０において、ダウンサンプリング部２４－７は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出する。
（ステップＳ６ｂ－３）
受信装置２０において、平均導出部２４－９は、フィルタ２４－６が出力した高周波成分を除去した周波数オフセット量の平均を導出する。平均導出部２４－９は、平均の導出結果を判定部２４－８に出力する。
判定部２４－８は、ダウンサンプリング部２４－７が出力したシンボルと、平均導出部２４－９が導出した平均とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、ダウンサンプリング部２４－７が抽出したシンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号に対応する符号系列を判定する。
（ステップＳ７ｂ－３）
受信装置２０において、判定部２４－８は、ＡＭＣＣ信号に対応する符号系列の判定結果を出力する。
前述した第１実施形態では、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された変調信号で直接変調することによって生成したＣＰＦＳＫの信号光を受信装置が受信する場合について説明したが、この例に限られない。ＡＭＣＣ信号に限らず、主信号に対して周波数が低い制御信号が主信号に重畳された変調信号で直接変調されたＣＰＦＳＫの信号光を適用できる。
このように構成された受信装置２０では、ＤＳＰ処理部２４が周波数オフセット量を解析し、解析結果に基づいて閾値判定することでＡＭＣＣ信号の符号系列を判定するため、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うことが可能となる。
光信号で主信号とＡＭＣＣ信号との分離を行う場合には、コヒーレント受信器における受信光強度が減少し雑音特性が劣化する。また、光信号で主信号とＡＭＣＣ信号との分離を行う場合には、ＡＭＣＣ受信用のデバイスが必要である。このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うため、ＡＭＣＣ受信用のデバイスを使用することなく、雑音特性を改善できる。
このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うため、雑音特性を改善することが可能となる。
このように構成された受信装置２０では、ＤＳＰ処理部２４が周波数オフセット量を解析し、解析結果に基づいて閾値判定することでＡＭＣＣ信号の符号系列を判定するため、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うことが可能となる。
光信号で主信号とＡＭＣＣ信号との分離を行う場合には、コヒーレント受信器における受信光強度が減少し雑音特性が劣化する。また、光信号で主信号とＡＭＣＣ信号との分離を行う場合には、ＡＭＣＣ受信用のデバイスが必要である。このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うため、ＡＭＣＣ受信用のデバイスを使用することなく、雑音特性を改善できる。
このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４で、電気信号で行うため、雑音特性を改善することが可能となる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る通信システム１００ａのシステム構成例を示す図である。
通信システム１００ａは、送信装置１０ａと受信装置２０ａとを備える。
第１実施形態では，ＡＭＣＣ信号が周波数オフセット量に比例することを用いて周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいてＡＭＣＣ信号を識別していた。
光源１１の周波数と局発光の周波数との差が変動する場合には、局発光と信号光の中心周波数の差に由来する成分も変化する。局発光と信号光の中心周波数の差に由来する周波数オフセットの変動とＡＭＣＣ信号による周波数オフセット変動とが同じ周波数領域にある場合、ＡＭＣＣ信号を分離することができない。そこで、第２実施形態に係る受信装置２０ａは、光源１１の周波数と局発光の周波数との差が変動する場合に、ＡＭＣＣ信号を分離する。
本発明の第２実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る通信システム１００ａのシステム構成例を示す図である。
通信システム１００ａは、送信装置１０ａと受信装置２０ａとを備える。
第１実施形態では，ＡＭＣＣ信号が周波数オフセット量に比例することを用いて周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいてＡＭＣＣ信号を識別していた。
光源１１の周波数と局発光の周波数との差が変動する場合には、局発光と信号光の中心周波数の差に由来する成分も変化する。局発光と信号光の中心周波数の差に由来する周波数オフセットの変動とＡＭＣＣ信号による周波数オフセット変動とが同じ周波数領域にある場合、ＡＭＣＣ信号を分離することができない。そこで、第２実施形態に係る受信装置２０ａは、光源１１の周波数と局発光の周波数との差が変動する場合に、ＡＭＣＣ信号を分離する。
（送信装置１０ａ）
送信装置１０ａは、光源１１と変調信号生成部１２ａとを備える。
変調信号生成部１２ａは、変調信号を生成する。変調信号生成部１２ａは、主信号生成部１３とＡＭＣＣ信号生成部１４と加算部１５とサブキャリア生成部１６と乗算部１７とを備える。
サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号生成部１４が生成したＡＭＣＣ信号にサブキャリア生成部１６が生成したサブキャリアを重畳する。
加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号と乗算部１７が出力したＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。図１０では、直流バイアスが変調信号生成部１２ａの内部から加算部１５へ入力されるように記載されているが、直流バイアスが変調信号生成部１２ａの外部から加算部１５へ入力されてもよい。
送信装置１０ａは、光源１１と変調信号生成部１２ａとを備える。
変調信号生成部１２ａは、変調信号を生成する。変調信号生成部１２ａは、主信号生成部１３とＡＭＣＣ信号生成部１４と加算部１５とサブキャリア生成部１６と乗算部１７とを備える。
サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号生成部１４が生成したＡＭＣＣ信号にサブキャリア生成部１６が生成したサブキャリアを重畳する。
加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号と乗算部１７が出力したＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。図１０では、直流バイアスが変調信号生成部１２ａの内部から加算部１５へ入力されるように記載されているが、直流バイアスが変調信号生成部１２ａの外部から加算部１５へ入力されてもよい。
変調信号生成部１２ａは、ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成される。変調信号生成部１２ａは、プロセッサーがプログラムを実行することによって、主信号生成部１３、ＡＭＣＣ信号生成部１４、加算部１５、サブキャリア生成部１６及び乗算部１７として機能する。なお、変調信号生成部１２ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
（受信装置２０ａ）
受信装置２０ａは、局発光生成部２１とコヒーレント受信器２２とＡＤＣ２３とＤＳＰ処理部２４ａとを備える。
ＤＳＰ処理部２４ａは、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。ＤＳＰ処理部２４ａは、主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定した結果を出力する。
受信装置２０ａは、局発光生成部２１とコヒーレント受信器２２とＡＤＣ２３とＤＳＰ処理部２４ａとを備える。
ＤＳＰ処理部２４ａは、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定する。ＤＳＰ処理部２４ａは、主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を判定した結果を出力する。
ＤＳＰ処理部２４ａの詳細について説明する。
図１１は、本実施形態に係る受信装置２０ａのＤＳＰ処理部２４ａの詳細の一例を示す図である。ＤＳＰ処理部２４ａは、複素振幅算出部２４－１と、差動検波部２４－２と、周波数オフセット補償部２４－３と、等化処理部２４－４と、判定部２４－５と、フィルタ２４－６と、ダウンコンバート部２４ａ－７と、ダウンサンプリング部２４ａ－８と、判定部２４ａ－９と、平均導出部２４ａ－１０とを含む。
図１１は、本実施形態に係る受信装置２０ａのＤＳＰ処理部２４ａの詳細の一例を示す図である。ＤＳＰ処理部２４ａは、複素振幅算出部２４－１と、差動検波部２４－２と、周波数オフセット補償部２４－３と、等化処理部２４－４と、判定部２４－５と、フィルタ２４－６と、ダウンコンバート部２４ａ－７と、ダウンサンプリング部２４ａ－８と、判定部２４ａ－９と、平均導出部２４ａ－１０とを含む。
主信号符号系列の判定手順については、第１実施形態を適用できるため、ここでの説明は省略する。
ＡＭＣＣ信号の符号系列の判定手順について説明する。
フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号以外をフィルタリング（除去）することによって、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出す（抽出する）。ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出すことによって、局発光と信号光との周波数差に由来の成分を除去する。フィルタ２４－６は、抽出したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ダウンコンバート部２４ａ－７へ出力する。
ＡＭＣＣ信号の符号系列の判定手順について説明する。
フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号以外をフィルタリング（除去）することによって、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出す（抽出する）。ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出すことによって、局発光と信号光との周波数差に由来の成分を除去する。フィルタ２４－６は、抽出したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ダウンコンバート部２４ａ－７へ出力する。
ダウンコンバート部２４ａ－７は、フィルタ２４－６が出力したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を取得する。ダウンコンバート部２４ａ－７は、取得したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号をベースバンドにダウンコンバートすることによってサブキャリアを除去する。ダウンコンバート部２４ａ－７は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号を平均導出部２４－９へ出力する。
ダウンサンプリング部２４ａ－８は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングすることによってシンボルを抽出する。ダウンサンプリング部２４ａ－８は、抽出したシンボルを判定部２４ａ－９へ出力する。
ダウンサンプリング部２４ａ－８は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングすることによってシンボルを抽出する。ダウンサンプリング部２４ａ－８は、抽出したシンボルを判定部２４ａ－９へ出力する。
平均導出部２４ａ－１０は、ダウンコンバート部２４ａ－７が出力したダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号の平均などの統計値を導出する。ここでは、統計値の一例として平均を適用した場合について説明を続ける。平均導出部２４ａ－１０は、平均の導出結果を判定部２４ａ－９に出力する。
判定部２４ａ－９は、ダウンサンプリング部２４ａ－８の出力、つまりシンボルと、平均導出部２４ａ－１０が導出した平均の導出結果とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、シンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号を判定する。判定部２４ａ－９は、ＡＭＣＣ信号の判定結果を出力する。
判定部２４ａ－９は、ダウンサンプリング部２４ａ－８の出力、つまりシンボルと、平均導出部２４ａ－１０が導出した平均の導出結果とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、シンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号を判定する。判定部２４ａ－９は、ＡＭＣＣ信号の判定結果を出力する。
ＤＳＰ処理部２４ａは、ＣＰＵ等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成される。ＤＳＰ処理部２４ａは、プロセッサーがプログラムを実行することによって、複素振幅算出部２４－１、差動検波部２４－２、周波数オフセット補償部２４－３、等化処理部２４－４、判定部２４－５、フィルタ２４－６、ダウンコンバート部２４ａ－７、ダウンサンプリング部２４ａ－８、判定部２４ａ－９及び平均導出部２４ａ－１０として機能する。なお、ＤＳＰ処理部２４ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
図１２は、本実施形態に係る受信装置２０ａの動作の一例を説明するための図である。図１２において、横軸は周波数であり、縦軸はパワーである。
図１２において、（ａ）はＤＳＰ処理部２４ａに入力される離散化した受信信号の周波数スペクトルの一例を示す。（ｂ）はフィルタ２４－６によって切り出されたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号の一例を示す。（ｃ）はダウンコンバート部２４ａ－７によってダウンコンバートされたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号の一例を示す。
図１２において、（ａ）はＤＳＰ処理部２４ａに入力される離散化した受信信号の周波数スペクトルの一例を示す。（ｂ）はフィルタ２４－６によって切り出されたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号の一例を示す。（ｃ）はダウンコンバート部２４ａ－７によってダウンコンバートされたＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号の一例を示す。
（通信システム１００ａの動作）
図１３は、本実施形態に係る通信システム１００ａに含まれる送信装置１０ａの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－４）
送信装置１０ａにおいて、主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。
（ステップＳ２－４）
送信装置１０ａにおいて、ＡＭＣＣ信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいてＡＭＣＣ信号を生成する。
（ステップＳ３－４）
送信装置１０ａにおいて、サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
図１３は、本実施形態に係る通信システム１００ａに含まれる送信装置１０ａの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－４）
送信装置１０ａにおいて、主信号生成部１３には、主信号符号系列が入力される。主信号生成部１３は、入力された主信号符号系列に基づいて主信号を生成する。
（ステップＳ２－４）
送信装置１０ａにおいて、ＡＭＣＣ信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。ＡＭＣＣ信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいてＡＭＣＣ信号を生成する。
（ステップＳ３－４）
送信装置１０ａにおいて、サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
（ステップＳ４－４）
送信装置１０ａにおいて、乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号生成部１４が生成したＡＭＣＣ信号にサブキャリア生成部１６が生成したサブキャリアを重畳する。
（ステップＳ５－４）
送信装置１０において、主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号を加算部１５へ出力する。加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号と乗算部１７が出力したＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。
（ステップＳ６－４）
送信装置１０ａにおいて、光源１１は、変調信号生成部１２ａが出力する変調信号によって駆動電流を直接変調することによって、ＣＰＦＳＫの信号光を送信する。
送信装置１０ａにおいて、乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号生成部１４が生成したＡＭＣＣ信号にサブキャリア生成部１６が生成したサブキャリアを重畳する。
（ステップＳ５－４）
送信装置１０において、主信号生成部１３は、生成した主信号を加算部１５へ出力する。乗算部１７は、ＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号を加算部１５へ出力する。加算部１５は、主信号生成部１３が出力した主信号と乗算部１７が出力したＡＭＣＣ信号にサブキャリアを重畳した信号と直流バイアスとを加算し、光源１１に出力する。
（ステップＳ６－４）
送信装置１０ａにおいて、光源１１は、変調信号生成部１２ａが出力する変調信号によって駆動電流を直接変調することによって、ＣＰＦＳＫの信号光を送信する。
図１４は、本実施形態に係る通信システム１００ａに含まれる受信装置２０ａの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１－５）
受信装置２０ａにおいて、局発光生成部２１は、局発光を生成する。
（ステップＳ２－５）
受信装置２０ａにおいて、コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０ａが送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。
（ステップＳ３－５）
受信装置２０ａにおいて、ＡＤＣ２３は、コヒーレント受信器２２が出力した受信信号をサンプリングして、離散化する。ＡＤＣ２３は、離散化した受信信号をＤＳＰ処理部２４ａに出力する。
（ステップＳ４－５）
受信装置２０ａにおいて、ＤＳＰ処理部２４ａは、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を復号する。
（ステップＳ１－５）
受信装置２０ａにおいて、局発光生成部２１は、局発光を生成する。
（ステップＳ２－５）
受信装置２０ａにおいて、コヒーレント受信器２２は、局発光生成部２１が出力した局発光と送信装置１０ａが送信した信号光とを受信する。コヒーレント受信器２２は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。
（ステップＳ３－５）
受信装置２０ａにおいて、ＡＤＣ２３は、コヒーレント受信器２２が出力した受信信号をサンプリングして、離散化する。ＡＤＣ２３は、離散化した受信信号をＤＳＰ処理部２４ａに出力する。
（ステップＳ４－５）
受信装置２０ａにおいて、ＤＳＰ処理部２４ａは、ＡＤＣ２３が出力した離散化した受信信号にＤＳＰ処理を行い、受信信号から主信号とＡＭＣＣ信号との各々に対応した符号系列を復号する。
図１５は、本実施形態に係る受信装置２０ａのＤＳＰ処理部２４ａの動作の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１－６からＳ６ａ－６は、図９を適用できるため、ここでの説明は省略する。
（ステップＳ４ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号以外をフィルタリング（除去）することによって、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出す（抽出する）。フィルタ２４－６は、取得したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ダウンコンバート部２４ａ－７へ出力する。
（ステップＳ５ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、ダウンコンバート部２４ａ－７は、フィルタ２４－６が出力したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を取得し、取得したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号をベースバンドにダウンコンバートする。ダウンコンバート部２４ａ－７は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号をダウンサンプリング部２４ａ－８と平均導出部２４－９とへ出力する。
ステップＳ１－６からＳ６ａ－６は、図９を適用できるため、ここでの説明は省略する。
（ステップＳ４ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、フィルタ２４－６は、周波数オフセット補償部２４－３が出力した周波数オフセット量に基づいて、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号以外をフィルタリング（除去）することによって、ＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を切り出す（抽出する）。フィルタ２４－６は、取得したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を、ダウンコンバート部２４ａ－７へ出力する。
（ステップＳ５ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、ダウンコンバート部２４ａ－７は、フィルタ２４－６が出力したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号を取得し、取得したＡＭＣＣ信号の周波数帯域の信号をベースバンドにダウンコンバートする。ダウンコンバート部２４ａ－７は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号をダウンサンプリング部２４ａ－８と平均導出部２４－９とへ出力する。
（ステップＳ６ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、ダウンサンプリング部２４ａ－８は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣ信号の周波数帯域を、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングすることによってシンボルを抽出する。
（ステップＳ７ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、平均導出部２４ａ－１０は、ダウンコンバート部２４ａ－７が出力したダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号の平均を導出する。平均導出部２４ａ－１０は、平均の導出結果を判定部２４ａ－９に出力する。判定部２４ａ－９は、ダウンサンプリング部２４ａ－８の出力、つまりシンボルと、平均導出部２４ａ－１０が導出した平均の導出結果とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、シンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号に対応する符号系列を判定する。
（ステップＳ７ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、判定部２４ａ－９は、ＡＭＣＣ信号の判定結果を出力する。
受信装置２０ａにおいて、ダウンサンプリング部２４ａ－８は、ダウンコンバートしたＡＭＣＣ信号の周波数帯域を、ＡＭＣＣ信号のシンボルレートまでダウンサンプリングすることによってシンボルを抽出する。
（ステップＳ７ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、平均導出部２４ａ－１０は、ダウンコンバート部２４ａ－７が出力したダウンコンバートしたＡＭＣＣの周波数帯域の信号の平均を導出する。平均導出部２４ａ－１０は、平均の導出結果を判定部２４ａ－９に出力する。判定部２４ａ－９は、ダウンサンプリング部２４ａ－８の出力、つまりシンボルと、平均導出部２４ａ－１０が導出した平均の導出結果とに基づいて、平均の導出結果を閾値として、シンボルに対して閾値判定を行うことでＡＭＣＣ信号に対応する符号系列を判定する。
（ステップＳ７ｂ－６）
受信装置２０ａにおいて、判定部２４ａ－９は、ＡＭＣＣ信号の判定結果を出力する。
前述した第２実施形態では、サブキャリアが重畳されたＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された変調信号で直接変調されたＣＰＦＳＫの信号光を受信装置が受信する場合について説明したが、この例に限られない。ＡＭＣＣ信号に限らず、サブキャリアが重畳され、且つ主信号に対して周波数が低い信号が主信号に重畳された変調信号で直接変調されたＣＰＦＳＫの信号光を適用できる。
このように構成された受信装置２０ａでは、ＤＳＰ処理部２４ａが周波数オフセット量を解析し、解析結果に基づいて閾値判定することでＡＭＣＣ信号の符号系列を判定するため、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４ａで、電気信号で行うことが可能となる。
このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４ａで、電気信号で行うため、雑音特性を改善することが可能となる。
前述した第１実施形態と第２実施形態とにおいて、コヒーレント受信器２２は受信部の一例であり、周波数オフセット補償部２４－３は周波数オフセット量取得部の一例であり、平均導出部２４－９、２４ａ－１０は導出部の一例であり、フィルタ２４－６は周波数成分除去部の一例である。
このように構成された受信装置２０ａでは、ＤＳＰ処理部２４ａが周波数オフセット量を解析し、解析結果に基づいて閾値判定することでＡＭＣＣ信号の符号系列を判定するため、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４ａで、電気信号で行うことが可能となる。
このように構成された受信装置２０では、主信号とＡＭＣＣ信号との分離をＤＳＰ処理部２４ａで、電気信号で行うため、雑音特性を改善することが可能となる。
前述した第１実施形態と第２実施形態とにおいて、コヒーレント受信器２２は受信部の一例であり、周波数オフセット補償部２４－３は周波数オフセット量取得部の一例であり、平均導出部２４－９、２４ａ－１０は導出部の一例であり、フィルタ２４－６は周波数成分除去部の一例である。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
本発明は、通信システムに適用可能である。
２…伝送路、１０、１０ａ…送信装置、１１…光源、１２、１２ａ…変調信号生成部、１３…主信号生成部、１４…ＡＭＣＣ信号生成部、１５…加算部、１６…サブキャリア生成部、１７…乗算部、２０、２０ａ…受信装置、２１…局発光生成部、２２…コヒーレント受信器、２３…ＡＤＣ、２４、２４ａ…ＤＳＰ処理部、２４－１…複素振幅算出部、２４－２…差動検波部、２４－３…周波数オフセット補償部、２４－４…等化処理部、２４－５…判定部、２４－６…フィルタ、２４－７…ダウンサンプリング部、２４－８…判定部、２４－９…平均導出部、２４ａ－７…ダウンコンバート部、２４ａ－８…ダウンサンプリング部、２４ａ－９…判定部、２４ａ－１０…平均導出部、１００、１００ａ…通信システム
Claims (6)
- 主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換する受信部と、
前記アナログ電気信号に基づいて前記制御信号に対応した符号系列を取得する処理部と
を備え、
前記処理部は、前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得する周波数オフセット量取得部と、
前記周波数オフセット量の高周波成分を除去する周波数成分除去部と、
前記周波数成分除去部によって高周波成分が除去された前記周波数オフセット量に基づいてダウンサンプリングを行うことによって前記制御信号に対応するシンボルを抽出するダウンサンプリング部と、
前記ダウンサンプリング部によって抽出された前記シンボルに基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する判定部と
を備える、受信装置。 - 前記処理部は、
前記周波数オフセット量の統計値を導出する導出部
をさらに備え、
前記判定部は、前記導出部が導出した前記統計値に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する、請求項１に記載の受信装置。 - 主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号にサブキャリアを重畳した信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換する受信部と、
前記アナログ電気信号に基づいて前記制御信号に対応した符号系列を取得する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得する周波数オフセット量取得部と、
前記周波数オフセット量から前記制御信号の周波数帯域の信号以外を除去する周波数成分除去部と、
前記周波数成分除去部が取得した前記制御信号の周波数帯域の信号をベースバンドにダウンコンバートするダウンコンバート部と、
前記ダウンコンバート部によってベースバンドにダウンコンバートされた前記制御信号の周波数帯域の信号の統計値を導出する導出部と、
前記ダウンコンバート部によってベースバンドにダウンコンバートされた前記制御信号の周波数帯域の信号と、前記導出部が導出した前記統計値に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する判定部と
を備える、受信装置。 - 前記処理部は、
ベースバンドにダウンコンバートされた前記制御信号の周波数帯域の前記周波数オフセット量に対してダウンサンプリングを行うことによって前記制御信号に対応するシンボルを抽出するダウンサンプリング部
をさらに備え、
前記判定部は、前記ダウンサンプリング部によって抽出された前記シンボルに基づいて制御信号に対応する符号系列を判定する、請求項３に記載の受信装置。 - 主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換するステップと、
前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得するステップと、
前記周波数オフセット量の高周波成分を除去するステップと、
高周波成分が除去された前記周波数オフセット量に基づいてダウンサンプリングを行うことによって前記制御信号に対応するシンボルを抽出するステップと、
抽出された前記シンボルに基づいて制御信号に対応する符号系列を判定するステップと
を有する、受信装置が実行する受信方法。 - 主信号と、主信号に対して周波数の低い制御信号にサブキャリアを重畳した信号とを加算した信号で周波数変調された信号光を受信し、アナログ電気信号に変換するステップと、
前記アナログ電気信号に基づいて取得される前記信号光の周波数オフセット量を取得するステップと、
前記周波数オフセット量から前記制御信号の周波数帯域の信号以外を除去するステップと、
除去によって取得された前記制御信号の周波数帯域の信号をベースバンドにダウンコンバートするステップと、
ベースバンドにダウンコンバートされた前記制御信号の周波数帯域の信号の統計値を導出するステップと、
ベースバンドにダウンコンバートされた前記制御信号の周波数帯域の信号と、導出した前記統計値に基づいて制御信号に対応する符号系列を判定するステップと
を有する、受信装置が実行する受信方法。
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