JP2010050567A - 光信号位置検出方法および光信号位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長分散効果が存在する伝搬路を介した通信においても、相関値のピーク位置と相関値の分布の広がりを求めることにより、波長分散を演算し、信号先頭位置を検出する光信号位置検出方法および光信号位置検出装置を提供することにある。
【解決手段】光・電気変換部１０１が受信信号の光信号を電気信号に変換し、相関値演算部１０４が予め記憶している既知信号と受信信号との相関値を演算し、相関位置検出部１０５が相関値演算部より演算された相関値が最大となるピーク位置および相関値ρの分布の情報を出力し、信号位置決定部１０６が、相関位置検出部１０５から出力された相関値の情報に基づき、受信信号の信号位置を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に、光伝送における信号位置を検出する光信号位置検出方法および光信号位置検出装置に関する。

従来技術の例として、無線技術における信号位置の検出方法について図５を用いて説明する。図５は、従来の無線通信技術における信号位置の検出装置の構成例である。
図５に示すとおり従来の検出装置２００は、アナログ・デジタル変換部２０１、相関値演算部２０２、相関位置検出部２０３、信号位置決定部２０４から構成されている。
検出装置２００は、伝搬路を介して受信した電気信号を、アナログ・デジタル変換部２０１においてデジタル信号に変換する。相関値演算回路２０２は、このデジタル信号に基づき、相関を演算する。例えば、無線LANの802.11aにおける信号検出方法は、ショートプリアンブルと呼ばれる既知信号系列を用いて行われる。ここで、既知信号をＳ（ｔ）と定義する。既知信号は時間ｔの関数となっており、時間ｔは、０≦ｔ≦Ｎｓ−１とする。受信された信号Ｘ（ｔ）に対し、相関値ρ（ｔ）は、次式に従い算出される。

ここで、上付き添え字「＊」は複素共役を表す。
相関位置検出部２０３は、相関値ρ（ｔ）がピークとなる、時間ｔ０を算出し、信号位置決定部２０４に出力する。信号位置決定部２０４は、この時間ｔ０からマージン時間Δｔを引いた時間ｔ０−Δｔを信号の信号位置（先頭位置）として決定する。ここでΔｔは０以上の値とする。無線通信では、一般に、時間的に初めに受信される電波が最も強く受信されるため、上記方法で受信された信号の先頭位置を正確に得ることができる。この信号位置は、フーリエ変換などの信号処理が施される際の位置として決定される位置であって、信号位置の精度が信号処理の結果を左右する。このため、信号位置の精度が下がると、信号処理が適切な位置から実行されないため、干渉電力が増大する問題が生じる。
近年、上述した無線通での信号処理技術が、光通信において適用されつつあり、直交波周波数分割多重方式や、周波数領域等化を用いるシングルキャリア伝送などが検討され、光通信においても信号位置検出の需要が高まってきている。
Ｇｏｖｉｎｄ Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ，"Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃｓ，"Ａｃａｄｅｍｉｃ ｐｒｅｓｓ，２００６，ｐｐ６３−６５，ｐｐ７６−７７．

しかし、光通信における信号位置検出では、光ファイバー内を伝搬する際に、波長分散の影響により光の波長によって伝送速度にずれが生じ、受信装置において、高周波から低周波まで受信時間に遅延時間が生じるため、上記方法では信号位置を正確に得ることができない問題があった。
また、このような現象が生じる場合には、相関値はゆるやかに上昇し、全ての波長帯が到達した時間にピークとなり、その後減少するため、相関値のピーク位置が信号の先頭位置に対応しておらず、信号位置を正確に検出することができない問題があった。
このように、上記方法を光伝送に適用した場合では、波長分散により相関値が広がった分布になるため、相関値のピーク値から信号位置を検出できない問題があった。

本発明は、このような事情を考慮し、上記の問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、波長分散の影響が存在する伝搬路を介した通信においても、相関値の分布の情報を得ることにより、波長分散の影響を考慮し、信号位置を検出する光信号位置検出方法および光信号位置検出装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の先頭位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、予め記憶している既知信号と前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出することを特徴とする光信号位置検出方法である。

また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、少なくとも１つの経路長により生じる波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている前記波長分散考慮既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を保証する機能部を有し、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。

また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、前記受信信号を送信する所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る複数の周波数ずれが与えられた周波数ずれ検知既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている前記周波数ずれ検知既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、周波数ずれを補償する機能部を有する場合には、前記送受信間で生じる周波数ずれを出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。

また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、所定の既知信号における周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている複数の前記周波数領域分割既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算されたそれぞれ周波数領域分割既知信号における前記相関値が最大となるピーク位置の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された複数の前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を補償する機能部を有する場合には、ピーク位置のずれの情報を出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。

また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置において、前記受信信号の光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と、所定の既知信号、波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号、前記所定の既知信号に前記受信信号を送信する複数の所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る周波数ずれが与えられた前記周波数ずれ検知既知信号、前記所定の既知信号に複数の周波数ずれが与えられた前記複数の波長分散周波数領域既知信号、前記所定の既知信号が周波数帯域に応じて分割されている前記複数の周波数領域分割既知信号、あるいは前記複数の周波数ずれが与えられた前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つを記憶する信号系列生成部と、前記信号系列生成部に記憶されている前記既知信号、前記波長分散考慮既知信号、前記周波数ずれ検知既知信号、前記複数の波長分散周波数領域既知信号、あるいは前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つと、前記受信信号との相関値を演算し、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置、もしくはピーク位置と相関値の分布の情報を出力する相関位置検出部と、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する信号位置決定部とを有すること特徴とする。

本発明によれば、相関値のピーク位置と相関値の分布の広がりを求めることにより、波長分散の影響を評価し、信号位置を検出することができる。
また、本発明によれば、送受信間で生じる周波数ずれを考慮し、周波数ずれによる影響を乗算した複数の周波数ずれ検知既知信号と受信信号との相関を演算することにより、相関値の大きさから、送受信間の周波数ずれを判定することができる。また、既知信号を帯域分割して得られる複数の周波数領域分割既知信号と、受信信号との相関を演算することにより、各周波数帯における相関値のピーク位置のずれから、波長分散の影響を判定することが可能となり、帯域分割された既知信号との相関により波長分散の影響を評価することができる。
さらに、複数の経路長に対応する波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号と受信信号との相関を演算することにより、相関値の大きさから、波長分散の影響を評価することができる。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる光信号位置検出装置の構成例を示すブロック図である。図２は、既知信号を用いた相関値分布を示す概略図である。

図１に示すとおり、光信号位置検出装置１００は、光・電気変換部１０１、Ａ/Ｄ変換部１０２、信号系列生成部１０３、相関値演算部１０４、相関位置検出部１０５、信号位置決定部１０６を備える。
光・電気変換部１０１は、光ファイバを伝送してきた光信号を受信し、この受信信号を光信号から電気信号に変換し、出力する。
Ａ/Ｄ変換部（アナログ／デジタル信号変換部）１０２は、光・電気変換部１０１から出力された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、出力する。以下、Ａ/Ｄ変換部１０２により出力される信号をＸ（ｔ）と定義する。
信号系列生成部１０３は、相関値演算部１０４において演算される相関値ρに応じて、複数の既知信号を記憶している。ここで、既知信号は、Ｓ（ｔ）で定義され、時間ｔの関数である。時間ｔは、０≦ｔ≦Ｎｓ−１の範囲とする。Ｎｓは、既知信号の長さを表す。

相関値演算部１０４は、受信信号と、予め記憶されている既知信号との相関を演算する。すなわち、相関値演算部１０４は、Ａ/Ｄ変換部１０２から出力された受信信号と、信号系列生成部１０３から読み出した既知信号との相関を演算し、相関値ρを出力する。例えば、相関値演算部１０４は、予め設定されている相関値ρの演算式として、次式に示す式１に従って、相関値ρを算出する。

これは、受信信号Ｘ（ｔ）と既知信号Ｓ（ｔ）に基づき、相関値ρ（ｔ）を算出する演算式を示している。
なお、上付き添え字「＊」は複素共役を表す。式１において、分母に示す｜Ｓ（ｔ）｜の総和は、時間によらず一定となるため、省略することができ、分母に示す｜Ｘ（ｔ−ｉ）｜の総和についても、受信レベルが大きく変動しない場合は無視することができる。

相関位置検出部１０５は、相関値演算部１０４から出力された相関値ρがピークとなるピーク時の時間、つまりピーク位置ｔｐを検出する。また、相関位置検出部１０５は、検出したピーク位置ｔｐ、もしくはピーク位置ｔｐ周辺の相関値情報を分散値算出部１０６に出力する。
信号位置決定部１０６は、相関位置検出部１０５により検出されたピーク位置ｔｐ周辺の相関値情報に基づき、受信信号の先頭位置を検出する。例えば、相関位置検出部１０５は、図２に示すとおり、ピーク位置ｔｐにおける相関値ρｐに基づき、相関値がピーク位置ｔｐの前後で、ρｐ／Ｍ以上となる時間間隔Ｔを算出する。なお、Ｍは任意の定数である。信号位置決定部１０６は、この時間間隔Ｔに基づきマージン時間Δｔを式３に従い算出し、式２に従い信号の先頭位置ｔｓを算出する。

このように、信号位置決定部１０６は、ピーク位置ｔｐからマージン時間Δｔを引いた時間ｔｐ−Δｔの床関数を先頭位置ｔｓとして決定する。Δｔは０以上の値とする。

なお、マージン時間Δｔは、ピーク位置ｔｐから時間軸方向にどれだけ前、もしくは後ろを、信号の先頭とみなすかを表す値である。また、式２に示す右辺は床関数であり、（ｔｐ−Δｔ）を超えない最大の整数という意味を表している。さらに、式３に示すＢは、１以上の正の定数であって、例えば、波長分散による影響をどの程度許容するかにより決定され、波長分散による干渉を低減するためには、大きい値が設定される。

また、信号位置決定部１０６は、信号系列にガードインターバルを用いる場合には、ガードインターバルを考慮して先頭位置ｔｓを決定する。例えば、信号位置決定部１０６は、ガードインターバルが時間間隔Ｇだけ用いられていた場合、ガードインターバルに分散が最も収まるようにウィンドウ位置を決定する必要があるため、信号の先頭位置ｔｓは、次に示す式４に従って決定する。

ここで、図２を用いて具体的に説明する。図２は、光信号位置検出装置１００が、１２．５Ｇ［sample/sec］で送信され、１６００ｋｍの光ファイバーで伝搬された光信号を、２５Ｇ［sample/sec］で受信し、相関値演算部１０４が、この送信信号に基づき、式１の演算式に従い、時間ｔ［sample］に対する相関値ρを算出したデータを示す。ここで、時間ｔ＝１［sample］は４０psecに対応する。
図２に示すとおり、相関値ρのピークは、ρｐ＝５．６であり、その時のピーク位置ｔｐは、ｔｐ＝５４０［sample］である。そして、このピーク位置ｔｐの時間軸方向の前後には、信号が広がっている。これは、光ファイバーの伝搬による波長分散の影響によるものである。ここで、相関値が１より大きい値をとっているのは、式１において分母の演算を省略したためである。

信号位置決定部１０６は、ピーク位置ｔｐ＝５４０［sample］と、そのときの相関値（ピーク値）ρｐ＝５．６を検出し、ｔｐ＝５４０［sample］前後で、相関値ρ＝ρｐ／Ｍとなる時間間隔Ｔを算出する。Ｍ＝２とすると、５２０≦ｔ≦５６６のとき、ρｐ＝５．６／２以上の値となる。
よって、この場合、相関値演算部１０５は、時間間隔Ｔ＝４７［sample］分の信号の広がりをピーク位置ｔｐ周辺の相関値情報として出力する。
信号位置決定部１０６は、この相関値情報に基づき、Ｂ＝１．５とすると、式２、式３から先頭位置ｔｓを推定し、先頭位置ｔｓ＝５０５［sample］を算出する。なお、ガードインターバルが６４カウント分用いられている場合は、式４に従い、信号位置決定部１０６は、先頭位置ｔｓ＝５０８［sample］を算出する。

次に、図３を用いて、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置１００における光信号位置検出方法について説明する。図３は、本発明にかかる光信号位置検出方法の一例を示すフローチャートである。
図３に示すとおり、光信号位置検出装置１００は、受信信号を受信すると、光・電気変換部１０１が光信号から電気信号に変換し、Ａ/Ｄ変換部１０２に出力する（Ｓ１）。Ａ/Ｄ変換部１０２は、電気信号を受信すると、アナログ信号からデジタル信号に変換し、相関値演算部１０４に出力する（Ｓ２）。相関値演算部１０４は、Ａ/Ｄ変換部１０２から受信した受信信号と、信号系列生成部１０３から読み出した既知信号に基づき、相関値ρを算出し、相関位置検出部１０５に出力する（Ｓ３）。相関位置検出部１０５は、相関値ρに基づき、ピーク位置ｔｐを検出し、ピーク位置ｔｐ、もしくはピーク位置ｔｐ周辺の相関値情報を信号位置決定部１０６に出力する（Ｓ４）。
信号位置決定部１０６は、受信した相関値情報に基づき、受信信号の先頭位置ｔｓを式２もしくは式４から決定し、出力する（Ｓ５）。

［第２の実施形態］
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第１の実施形態において説明した光信号位置検出装置１００と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、経路長により生じる波長分散の影響を既知信号に与えておくことで、より高い相関値を得るため、以下の構成・機能を有することを特徴としている。なお、光信号位置検出装置が、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合において、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を得ることで、外部に接続されている任意の波長分散の影響を保証する機能部（図示せず）が、この経路長を利用して、波長分散の影響を補償することができる。

信号系列生成部１０３は、波長分散を考慮して周波数による遅延が与えられた波長分散考慮既知信号Ｓ´（０），Ｓ´（１），・・・，Ｓ´（Ｎｓ−１）を記憶する。
この波長分散考慮既知信号Ｓ´（０），Ｓ´（１），・・・，Ｓ´（Ｎｓ−１）は、既知信号Ｓ（０），Ｓ（１），・・・，Ｓ（Ｎｓ−１）から得られる。時間領域の信号である既知信号Ｓ（０），Ｓ（１），・・・，Ｓ（Ｎｓ−１）にフーリエ変換を用いることにより、周波数領域の既知信号Ｓｆ（０），Ｓｆ（１），・・・，Ｓｆ（Ｎｓ−１）が得られ、さらに波長分散による遅延に対応する位相ずれを周波数領域の既知信号Ｓｆ（０），Ｓｆ（１），・・・，Ｓｆ（Ｎｓ−１）に乗算することで、波長分散周波数領域既知信号Ｓ´（０）、Ｓ´（１），・・・Ｓ´（Ｎｓ−１）を得ることできる。このとき、次式（式５）の演算式を用いることができる。
で示す。

ここで、位相θ（ｆ）は、波長分散による位相オフセット値であり、非特許文献１記載のように伝送経路である光ファイバの長さ及び光ファイバの波長分散値、波長分散スロープ値に合わせて算出することができる。Ｓｆ´（０）、Ｓｆ´（１），・・・Ｓ´（Ｎｓ−１）を逆フーリエ変換により時間領域に変換することで、波長分散周波数領域既知信号Ｓ´（０）、Ｓ´（１），・・・Ｓ´（Ｎｓ−１）を得ることできる。相関値演算部１０４は、波長分散周波数領域既知信号Ｓ´（０）、Ｓ´（１），・・・Ｓ´（Ｎｓ−１）を用いて、下に示す式６に従い、相関値ρを算出する。

ここで、分母の値の時間による変動が小さい場合には、無視することができる。

信号位置決定部１０６は、相関位置検出部１０５から出力された相関値ρの情報に基づき、受信信号の先端位置ｔｓを検出する。また、信号位置決定部１０６は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の波長分散の影響を保証する機能部（図示せず）があり、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値ρが最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力する。

このように、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、相関値ρを求める既知信号として、波長分散を考慮した周波数による遅延を与えた既知信号を用いることにより、より高い相関値を得ることができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第１の実施形態において説明した光信号位置検出装置１００と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、受信装置と送信装置において生じる光の周波数ずれを検知する場合、相関値が最も大きくなる位相オフセットφａに対応する周波数ずれを検知するとともに、信号の先頭位置ｔｓを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。

信号系列生成部１０３は、周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（０），Ｓ´´ａ（１），・・・，Ｓ´´ａ（Ｎｓ−１）を記憶する。ここで、１≦ａ≦Ｎａであり、信号系列生成部１０３は、Ｎａ通りの周波数ずれに対応した周波数ずれ検知信号Ｓ´´ａ（ｔ）を記憶する。
この周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（ｔ）は、次式（式７）で表される。

ここで、Ｎｓは、周波数チャネル数であり、φａは、周波数ずれに対応する位相オフセット値であり、−π＜φａ＜πである。
相関値演算部１０４は、周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（ｔ）に基づき、下に示す式８に従い、相関値ρを算出する。

ここで、分母の値の時間変動が小さい場合には、分母を無視することができる。
すなわち、相関値演算部１０４は、時系列の既知信号系列Ｓ（ｔ）に位相オフセット値φａが付加された周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（ｔ）を用いて、相関値ρを算出し、相関値のピーク位置の精度を高めることができる。
また、相関値演算部１０４は、時系列の既知信号系列に位相オフセットを付加することにより、相関値が最も大きくなる位相オフセットφａに対応する周波数ずれを検出することができる。
さらに、信号位置決定部１０６は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の周波数ずれを補償する機能部（図示せず）を備えている場合、送受信間で生じる周波数ずれを出力する。

［第４の実施の形態］
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第１の実施形態において説明した光信号位置検出装置１００と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、周波数領域に応じて分割された既知信号を用いて、相関値の大きさから波長分散の影響を判断するとともに、信号の先頭位置ｔｓを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。

信号系列生成部１０３は、周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（０），Ｓ´´´ｃ（１），・・・，Ｓ´´´ｃ（Ｎｓ−１）を記憶している。この周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）は、既知信号系列Ｓ（０）〜Ｓ（Ｎｓ−１）にローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどのデジタル処理が施されることにより、あるいは、波長分散考慮既知信号Ｓ´（０），Ｓ´（１），・・・，Ｓ´（Ｎｓ−１）から任意の周波数領域のみの信号を用いて、時間領域に再度変換することにより、予め算出され、信号系列生成部１０３に記憶されている。なお、１≦ｃ≦Ｎｆｂであり、信号系列生成部１０３は、Ｎｆｂ通りの周波数領域に対応する周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）が記憶されている。
相関値演算部１０４は、信号系列生成部１０３から読み出した複数の周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）に基づき、下に示す式１０に従い、相関値ρを算出する。

ここで、分母の値の時間変動が小さい場合には、分母を無視することができる。
このとき、異なる周波数領域に対応する周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）では、相関値ρのピーク位置が異なる。

ここで、図４を用いて具体的に説明する。図４は、光信号位置検出装置１００が、１２．５［sample/sec］で送信され、１６００ｋｍの光ファイバーで伝搬された光信号を、２５Ｇ［sample/sec］で受信し、相関値演算部１０４が、この送信信号に基づき、２つの周波数帯域に対応する周波数領域分割既知信号Ｓ´´´１（ｔ）とＳ´´´２（ｔ）を用いて、式９の演算式に従い、時間ｔ［sample］に対する相関値ρを算出したデータを示す。ここで、時間ｔ［sample］は４０psecに対応する。
図４に示すとおり、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´１（ｔ）に対応する周波数帯域Ａ、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´２（ｔ）に対応する周波数帯域Ｂで相関値ρのピークがずれている
相関位置検出部１０５は、対応する周波数帯域（周波数帯域Ａ，Ｂ）の相関値ρのピーク位置ｔｐ１，ｔｐ２を検出する。
信号位置決定部１０６は、このピーク位置ｔｐ１，ｔｐ２との間の中心をピーク位置ｔｐと、ピーク位置ｔｐ１，ｔｐ２との間隔を時間間隔Ｔとして、式２，式３に従い、信号の先頭位置ｔｓを検出する。
また、信号位置決定部１０６は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の波長分散の影響を補償する機能部（図示せず）を備えている場合、ピーク位置のずれ情報を出力する。
このようにして、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、周波数領域に応じて分割された周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）を用いて算出された相関値ρのピーク位置のずれから、波長分散の影響を評価するとともに、信号の先頭位置ｔｓを検出することができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第１の実施形態において説明した光信号位置検出装置１００と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。また、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第１の実施形態と異なり、図１に示した信号系列生成部１０３および既知信号は不要である。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、受信した光信号に基づく受信信号の相互相関により算出された相互相関値ρｃに基づき、信号の先頭位置ｔｓを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。
相関値演算部１０４は、所定時間あけて受信した光信号に基づく複数の受信信号同士の相互相関値ρｃを算出する。すなわち、相関値演算部１０４は、下に示す式１１の演算式に従い、相互相関値ρｃを算出する。

検出されたピーク位置に基づき得られたガードインターバルの時間間隔Ｇから式４により信号位置を決定できる。

なお、本発明にかかる光信号位置検出装置は、上述した複数の実施形態を組み合わせて利用することができる。例えば、波長分散考慮既知信号Ｓ´（０），Ｓ´（１），・・・，Ｓ´（Ｎｓ−１）や、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（０），Ｓ´´´ｃ（１），・・・，Ｓ´´´ｃ（Ｎｓ−１）に、式７に示すように、周波数ずれに対応する位相オフセット値を乗算して得られる信号を、信号系列生成部１０３が、記憶できる。
また、上述の実施形態において、信号位置決定部１０３は、任意の既知信号を予め記憶する構成を例に説明したが、本発明はこれに限られず、記憶されている既知信号に基づき、波長分散考慮既知信号Ｓ´（ｔ）、波長分散周波数領域既知信号Ｓｆ´（ｔ）、周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（ｔ）、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）を生成する構成であってもよい。
例えば、信号系列生成部１０３は、第４の実施形態を用いて説明したような、周波数帯域に応じて分割された既知信号を利用する場合、第３の実施形態と組み合わせて、式７あるいは式９に従い得られる周波数ずれ検知既知信号Ｓ´´ａ（ｔ）に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどのデジタル処理を施すことで、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）を生成する構成であってもよい。
また、信号系列生成部１０３は、第２，４の実施形態と組み合わせて、式５に従い波長分散考慮既知信号Ｓ´（０）を算出した後、任意の周波数のみの信号を用いて、時間領域に再度変換することで、周波数領域分割既知信号Ｓ´´´ｃ（ｔ）を生成する構成であってもよい。
以上、説明したように、本発明によれば、光通信において、受信された信号に基づき、信号の先頭位置を検出することができる。

本実施の形態の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態にかかる既知信号を用いた相関値分布を示す概略図である 本実施の形態にかかる光信号位置検出装置における光信号位置検出方法の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態にかかる周波数帯域に応じて分割された既知信号を用いた相関値分布を示す概略図である。 従来の信号位置検出装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 光信号位置検出装置
１０１ 光・電気変換部
１０２ Ａ/Ｄ変換部
１０３ 信号系列生成部
１０４ 相関値演算部
１０５ 相関位置検出部
１０６ 信号位置決定部

Claims (5)

1. 光通信方式において、光信号として受信した受信信号の先頭位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、
   前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
   前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
   前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
   予め記憶している既知信号と前記受信信号との相関値を演算し、
   前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
   前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
   前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
   前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する
   ことを特徴とする光信号位置検出方法。
2. 光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、
   前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
   前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
   前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
   少なくとも１つの経路長により生じる波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号を記憶し、
   前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
   前記信号系列生成部に記憶されている前記波長分散考慮既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
   前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
   前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
   前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
   前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を保証する機能部を有し、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力する ことを特徴とする光信号位置検出方法。
3. 光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、
   前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
   前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
   前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
   前記受信信号を送信する所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る複数の周波数ずれが与えられた周波数ずれ検知既知信号を記憶し、
   前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
   前記信号系列生成部に記憶されている前記周波数ずれ検知既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
   前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
   前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
   前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
   前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、周波数ずれを補償する機能部を有する場合には、前記送受信間で生じる周波数ずれを出力する
   ことを特徴とする光信号位置検出方法。
4. 光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、
   前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
   前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
   前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
   所定の既知信号における周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号を記憶し、
   前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
   前記信号系列生成部に記憶されている複数の前記周波数領域分割既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
   前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
   前記相関値演算部より演算されたそれぞれ周波数領域分割既知信号における前記相関値が最大となるピーク位置の情報を出力し、
   前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
   前記相関位置検出部から出力された複数の前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を補償する機能部を有する場合には、ピーク位置のずれの情報を出力する
   ことを特徴とする光信号位置検出方法。
5. 光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置において、
   前記受信信号の光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と、
   所定の既知信号、波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号、前記所定の既知信号に前記受信信号を送信する複数の所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る周波数ずれが与えられた前記周波数ずれ検知既知信号、前記所定の既知信号に複数の周波数ずれが与えられた前記複数の波長分散周波数領域既知信号、前記所定の既知信号が周波数帯域に応じて分割されている前記複数の周波数領域分割既知信号、あるいは前記複数の周波数ずれが与えられた前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つを記憶する信号系列生成部と、
   前記信号系列生成部に記憶されている前記既知信号、前記波長分散考慮既知信号、前記周波数ずれ検知既知信号、前記複数の波長分散周波数領域既知信号、あるいは前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つと、前記受信信号との相関値を演算し、
   前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置、もしくはピーク位置と相関値の分布の情報を出力する相関位置検出部と、
   前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する信号位置決定部と
   を有すること特徴とする光信号位置検出装置。

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