JP4548324B2 - １対ｎ通信システム、同期確立方法及び同期追従方法 - Google Patents

Description

本発明は１対Ｎ通信システム、同期確立方法及び同期追従方法に関し、例えば、同期ＣＤＭ（符号分割多重）方式を用いたアクセスネットワークにおけるＮ側通信装置からの信号の同期に適用し得るものである。

光アクセス系の通信方式の一つに、敷設する光ファイバの芯線を節約するために、局側の光ファイバを光スプリッタで分岐し、複数の加入者で共有するＰＯＮ（パッシブオプティカルネットワーク）という方式がある。

アクセス系におけるＰＯＮの方式には、ＳＴＭ−ＰＯＮ、ＡＴＭ−ＰＯＮ、及び、イーサネット（登録商標）の方式をＰＯＮに応用したＥｔｈｅｒ−ＰＯＮなどがある（非特許文献１）。

これらの方式では、加入者側から局に向けた方向（上り方向）の信号の多重に、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式を適用している。このＴＤＭＡ方式では、局からそれぞれの加入者装置までの距離が異なることによるタイミングのずれを補正するために、レンジングによるタイミングの調整が必要となる。

しかしながら、レンジングに必要なレンジング窓や、加入者同士のデータが衝突しないために設定するガードタイムなどの影響で、全チャネルに割り当てられている帯域に対する帯域使用効率が減少してしまうという課題がある。

そのため、上り方向の多重をＣＤＭ方式で行う方式が検討されている。特に、同期ＣＤＭ方式を適用すると、ＴＤＭＡ方式と比べ、より帯域使用効率を増加させることが可能である。

同期ＣＤＭ方式においては、上り方向の各加入者の同期を行う手段が必要とされる。また、同期捕捉をした後においても、敷設光ファイバの周囲環境の変化などにより、タイミングのずれが発生する可能性があり、同期追従を行うことも必要となる。
大西洋也他著、「イーサネットＰＯＮシステム」、フジクラ技報、第１０２号、１８〜２１頁、２００２年４月

しかしながら、上り方向の多重に同期ＣＤＭ方式を適用することが検討され始めたばかりであり、具体的な同期方法が明確に提案されていない。

そのため、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において好適な上り方向の同期方法、及び、その同期方法を実現した通信システムが望まれている。

第１の本発明は、センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであって、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムにおいて、（１）上記センタノード装置は、上記各エッジノード装置の同期確立を順次制御し、上記各エッジノード装置からの送信信号を同期させる同期確立主制御手段を有し、（２）上記各エッジノード装置は上記同期確立主制御手段と協働して同期確立を制御する同期確立従制御手段を有し、（１）上記同期確立主制御手段は、（１−１）現在、同期確立対象の上記エッジノード装置に対して、送信位相を指示した送信許可信号を繰り返し送信すると共に、各繰り返しでの送信許可信号における指示送信位相を変化させる送信許可信号送信部と、（１−２）同期確立対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その送信位相の信号を有効に受信できたかを判定する受信可否判定部と、（１−３）変化させた送信位相の全範囲のなかから、その送信位相の信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで最適な送信位相を決定し、同期確立対象の上記エッジノード装置に最適な送信位相を通知して、同期位相として設定させる最適送信位相決定部とを有し、（２）上記同期確立従制御手段は、（２−１）送信許可信号を受信した際に、固定信号を含む同期確立動作用の送信信号を、受信した上記送信許可信号に盛り込まれている送信位相で送信させる送信位相制御部と、（２−２）最適な送信位相が通知された際に、その通知された最適な送信位相に、送信位相を設定させる送信位相設定部とを有することを特徴とする。

第２の本発明は、センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであって、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムにおいて、（１）上記センタノード装置は、上記各エッジノード装置の同期を追従制御し、上記各エッジノード装置からの送信信号を同期させる同期追従主制御手段を有し、（２）上記各エッジノード装置は上記同期追従主制御手段と協働して同期追従を制御する同期追従従制御手段を有し、（１）上記同期追従主制御手段は、（１−１）同期追従対象の上記エッジノード装置が、同期状態の送信位相で送信した受信信号中の固定信号期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第１の相対位相を受信信号毎に振らせると共に、受信信号中の他の期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第２の相対位相を受信信号に関係なく固定化させる固定信号期間位相可変部と、（１−２）同期追従対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できたかを判定する受信可否判定部と、（１−３）第１の相対位相を振らせた全範囲のなかで、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで有効に受信できた最適な第１の相対位相を決定し、この最適な第１の相対位相に基づき、同期追従対象の上記エッジノード装置の最適な送信位相を決定し、その最適な送信位相が今までの最適な送信位相と異なるときには、同期追従対象の上記エッジノード装置に通知して、送信位相を修正させる送信位相修正指示部とを有し、（２）上記同期追従従制御手段が、上記送信位相修正指示部からの通知に基づき、当該エッジノード装置からの送信位相を修正させる送信位相修正部を有することを特徴とする。

第３の本発明は、センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであり、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムの同期確立方法であって、（１）上記センタノード装置は、現在、同期確立対象の上記エッジノード装置に対して、送信位相を指示した送信許可信号を繰り返し送信すると共に、各繰り返しでの送信許可信号における指示送信位相を変化させ、（２）上記エッジノード装置は、送信許可信号を受信した際に、固定信号を含む同期確立動作用の送信信号を、受信した上記送信許可信号に盛り込まれている送信位相で送信させ、（３）上記センタノード装置は、同期確立対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その送信位相の信号を有効に受信できたかを判定し、（４）上記センタノード装置は、変化させた送信位相の全範囲のなかから、その送信位相の信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで最適な送信位相を決定し、同期確立対象の上記エッジノード装置に最適な送信位相を通知し、（５）上記エッジノード装置は、最適な送信位相が通知された際に、その通知された最適な送信位相に、送信位相を設定させることを特徴とする。

第４の本発明は、センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであり、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムの同期追従方法であって、（１）上記センタノード装置は、同期追従対象の上記エッジノード装置が、同期状態の送信位相で送信した受信信号中の固定信号期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第１の相対位相を受信信号毎に振らせると共に、受信信号中の他の期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第２の相対位相を受信信号に関係なく固定化させ、（２）上記センタノード装置は、同期追従対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できたかを判定し、（３）上記センタノード装置は、第１の相対位相を振らせた全範囲のなかで、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで有効に受信できた最適な第１の相対位相を決定し、この最適な第１の相対位相に基づき、同期追従対象の上記エッジノード装置の最適な送信位相を決定し、その最適な送信位相が今までの最適な送信位相と異なるときには、同期追従対象の上記エッジノード装置に通知し、（４）上記エッジノード装置は、上記センタノード装置からの通知に基づき、当該エッジノード装置からの送信位相を修正させることを特徴とする。

本発明によれば、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信システムにおいて、上り方向について、適切に同期確立させることができ、また、同期追従することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による１対Ｎ通信システム及びその同期確立方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の通信システムの全体構成を示すと共に、局側装置（センタノード装置）における送信構成を示すブロック図である。

図１において、第１の実施形態の１対Ｎ通信システム（以下、単に通信システムと呼ぶ）１は、同期ＣＤＭ方式を採用しているものであり、局側装置２、複数（Ｎ個とする）の加入者装置（エッジノード装置）３−１〜３−Ｎ、分配多重器４とを有する。局側装置２と分配多重器４とは共通伝送路５を介して接続され、各加入者装置３−ｎ（ｎは１〜Ｎ）と分配多重器４とは個別伝送路６−ｎを介して接続されている。すなわち、第１の実施形態の通信システム１は、局側装置２とＮチャネル分の加入者装置３−１〜３−Ｎとが分配多重装置４を介して接続されて構成されている。

図１において、局側装置２は、送信構成として、Ｎチャネル分の送信部１０−１〜１０−Ｎと、１つの加算部１１とを有する。各送信部１０−ｎは、各チャネルのデータ信号に同期信号を付与する同期信号付与部１３−ｎと、それぞれ異なる拡散符号で拡散変調する拡散部１２−ｎとを有する。ここで、拡散変調に使用する拡散符号としては、例えば、自己相関特性及び相互相関特性が共に良い、直交ゴールド符号などの符号を使用する。各送信部１０−ｎからの拡散変調信号（以下、拡散信号と呼ぶ）は、加算部１１によって多重化されて共通伝送路５に出力される。

なお、第１の実施形態の通信システム１は、主として、光アクセス系への適用を意図しているものであるが、同期方法に特徴を有しているため、図１や後述する図面では、光／電気変換構成や電気／光変換構成などの図示は省略している。

図１において、局側装置２からの多重信号（下り信号）は、分配多重器４によってＮ個の信号に分岐され、個別伝送路６−ｎを介して各加入者装置３−ｎに送信される。

図２は、個別伝送路６−ｎから分岐された多重信号が与えられる各加入者装置３−ｎにおける受信部の詳細構成を示すブロック図である。

図２において、加入者装置３−ｎの受信部２０−ｎは、受信信号（多重信号）と拡散符号の相関演算（逆拡散処理）を行い、自チャネルに対する相関出力信号を発生するマッチドフィルタ２１−ｎと、マッチドフィルタ２１−ｎの出力からサンプリングクロックを生成するクロック再生部２４−ｎと、サンプリングクロックの位相を変化させる可変移相器２３−ｎと、マッチドフィルタの出力を可変移相器２３−ｎを通過したサンプリングクロックでラッチするゲート部２５−ｎと、ゲート部２５−ｎの出力から同期信号を検出する同期信号検出部２２−ｎとを有する。

加入者装置３−ｎの受信部２０―ｎには、対応する局側装置２の送信部１０−ｎに対応する拡散符号（加入者毎の拡散符号）が割り当てられており、マッチドフィルタ２１−ｎは、その拡散符号を使用して、受信信号の復調を行う。

図３は、各加入者装置３−ｎの送信部の詳細構成と、その送信部から局側装置２への送信信号の流れに沿った通信システムの全体構成とを示している。

各加入者装置３−ｎはそれぞれ送信部３０−ｎを備えている。上述した受信部２０−ｎのクロック再生部２４−ｎが得たサンプリングクロック（移相処理はなされていない）は、同一の加入者装置３−ｎの送信部３０−ｎに与えられるようになされており、送信部３０−ｎは、このサンプリングクロックに同期させて送信処理を行う。

加入者装置３−ｎの送信部３０−ｎは、図３に示すように、受信部２０−ｎが抽出したクロックに同期して形成されているデータ信号を加入者毎に定められている拡散符号で拡散変調する拡散変調部３１−ｎと、データ信号に同期信号を付与して拡散変調部３１−ｎに与える同期信号付与部３２−ｎと、送信タイミングを微調整する可変移相器３３−ｎとを有する。可変移相器３３−ｎは、例えば、遅延回路構成のものである。

各加入者装置３−ｎから送信された拡散信号は、分配多重器４によって多重されて局側装置２に入力される。

局側装置２は、受信構成として、分配器４９と、各チャネルの受信部４０−ｎとでなる。局側装置２の受信信号（多重信号）は、分配器４９によって、Ｎ分岐されて、各チャネルの受信部４０−ｎに入力される。伝送路が光ファイバの場合には、分配器４９の前段、又は、受信部４０−ｎの入力段に、光／電気変換構成が設けられる。

図４は、分配器４９からの分岐信号が与えられる、局側装置２の受信部４０−ｎの詳細構成を示すブロック図である。

図４において、局側装置２の各受信部４０−ｎは、受信信号（多重信号）と拡散符号の相関演算（逆拡散処理）を行い、該当チャネルに対する相関出力信号を発生するマッチドフィルタ４１−ｎと、マッチドフィルタ４１−ｎの出力からサンプリングクロックを生成するクロック再生部４４−ｎと、サンプリングクロックの位相を変化させる可変移相器４３−ｎと、マッチドフィルタ４１−ｎの出力を可変移相器４３−ｎを通過したサンプリングクロックでラッチするゲート部４５−ｎと、ゲート部４５−ｎの出力から同期信号を検出する同期信号検出部４２−ｎとを有する。

図５は、局側装置２とある加入者回路３−ｎとの同期確立時などのタイミング調整時に機能する各部の概念構成を示したものである。

局側装置２は、加入者回路３−ｎに対する送信タイミングの修正情報（送信信号）を生成する修正情報生成部５１を備え、生成された修正情報は、送信部１０−ｎによって、加入者装置３−ｎに送信される。修正情報生成部５１は、例えば、局側装置２において通信制御を実行する、ソフトウェア又はハードウェアでなる部分が該当する。

加入者装置３−ｎの受信部２０−ｎが取り出したタイミングの修正情報は、制御部５２に与えられ、制御部５２−ｎは、その修正情報に応じ、可変移相器３３−ｎの移相量（遅延量）を制御する。

この可変移相器３３−ｎを介してタイミング調整された加入者装置３−ｎからの送信信号は、局側装置２の受信部４０−ｎに入力され、受信部４０−ｎ内部の同期信号検出部４４−ｎ（図５では図示せず）から同期信号検出結果が出力され、修正情報生成部５１にフィードバックされる。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
以下、第１の実施形態の通信システム１の動作を、通常の通信動作及び同期確立動作に分けて説明する。

まず、局側装置２から各加入者装置３−ｎへの通常の送信動作について説明する。この通常の送信動作では、既に、各加入者装置３−ｎに対するシステムとしての同期が確立しているとする。

局側装置２において、各チャネルの送信部１０−ｎはそれぞれ、データ信号に自チャネルの同期信号を付与し、得られた送信信号を、自チャネルの拡散符号により拡散変調した後、得られた各チャネルの変調信号（拡散信号）が加算部１１によって多重されて共通伝送路５に送出される。

図６は、局側装置２とある加入者装置３−ｎとで授受する通信信号の構成を示す説明図である。なお、上り方向及び下り方向共に、通信信号の構成は同様である。

通信信号は、固定長の同期信号と固定長のデータ信号で構成されており、両者をあわせてフレームと呼ぶ。通信信号は、このフレームの繰り返しで構成されている。データ信号には、ユーザ間で通信するデータが含まれている。同期信号は、固定信号と制御信号に分けられる。固定信号は、予め決められたパターンを有するビット列であり、受信側がフレームの先頭位置を検出したり、後述するように、同期確立したりするのに用いる。制御信号は、局側装置２が加入者装置３−ｎを制御するための制御信号であり、加入者装置３−ｎは、この制御信号を読み取って自装置内を制御する。また、制御信号は、加入者装置３−ｎが局側装置２に制御応答を返信する際にも利用される。

局側装置２からの出力信号（多重信号）は、分配多重装置４を介してＮ分岐され、各加入者装置３−ｎに与えられる。

各加入者装置３−ｎは、受信信号に対して、自チャネルに割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散処理し、自チャネルに対する相関出力信号（ＭＦ出力信号）を発生する。このＭＦ出力信号は、クロック再生部２４−ｎに入力され、クロック再生部２４−ｎは、サンプリングクロックを再生する（例えば、ＰＬＬ回路を用いてＭＦ出力信号と自局発振器出力との位相比較を行うことでサンプリングクロックを形成する）。また、ゲート部２５−ｎによって、ＭＦ出力信号をサンプリングクロックでラッチすることにより、受信データを確定する。

ここで、第１の実施形態が適用している拡散変調及び逆拡散処理の原理を、図７を用いて説明する。

拡散変調とは、送信したい信号（デジタル信号）の各ビットを、所定のビット列を用いて、送信したい信号のビット間隔より短い間隔を持つパターンに変換する動作（図７（ａ）から（ｂ）へ変換する動作）を指す。変換に用いる所定のビット列を拡散符号と呼び、拡散符号は、各チャネル毎にユニークである。送信したい信号の「１」と「０」を拡散するときは、例えば、ビット反転した符号を用いる。拡散変調後の拡散信号を、同一の符号で逆拡散した場合（自己相関をとったことになる）、ビット間隔毎に強い正負のピークが現れる（図７（ｃ）、（ｄ））。このピークが現れる位相位置でしきい値処理を施せば、送信した信号を取り出すことができる。一方、異なる符号で逆拡散した場合（相互相関をとったことになる）、自己相関のようなピークは現れない（図７（ｅ）、（ｆ））。特に、拡散に用いられた符号が直交符号系列の場合には、自己相関でピークが現れる位相位置では無音状態（ＭＦ出力信号（相関出力）が０）になる。以上のように、異なる拡散符号で変調した複数の拡散信号を多重した場合でも、受信側（逆拡散処理側）で互いに干渉することなく送信信号を復元することができる。

抽出された同期信号は、当該加入者装置３−ｎの上位層の制御部５２−ｎに与えられ、同期確立時などで利用される。

各加入者装置３−ｎも、送信信号（データ信号）に自チャネルの同期信号を付与し、自チャネルの拡散符号により拡散変調した後、送出する。

各加入者装置３−ｎからの変調信号（拡散信号）は、分配多重装置４によって多重された後、局側装置２に入力される。

局側装置２においては、受信信号（多重信号）は分配器４９によってＮ分岐され、各チャネルの受信部４０−ｎに入力される。

各受信部４０−ｎは、受信信号に対して、自チャネルに割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散処理し、自チャネルに対する相関出力信号（ＭＦ出力信号）を発生する。このＭＦ出力信号は、クロック再生部４４−ｎに入力され、クロック再生部４４−ｎは、サンプリングクロックを再生する。また、ゲート部４５−ｎが、ＭＦ出力信号をサンプリングクロックでラッチすることにより、受信データを確定する。

同期信号の位相と局内位相との位相ずれなどを、同期信号検出部４２−ｎが捉え、位相ずれの情報を、修正情報生成部５１としての機能を担う上位層の制御部に与え、移相ずれ情報が後述するレンジングなどで利用される。

次に、第１の実施形態の通信システム１における同期確立動作（レンジング）を説明する。同期確立動作は、主として、送信部や受信部の上位層の制御部が中心になって行うものである。

ここで、レンジングとは、全ての加入者装置３−１〜３−Ｎからの送信信号の位相を同期させることを言う。レンジングは、局装置２から各加入者装置３−ｎまでの伝送路距離が各加入者装置３−ｎ毎に異なるため、データ（送信信号）の伝送時間に差が発生するのを補正するための処理である。

最初に、局側装置２（の図示しない制御部）は、全ての加入者装置３−１〜３−Ｎに、通信の停止命令（送信信号）を送信して全ての加入者装置３−１〜３−Ｎを待機状態にさせる。通信の停止命令は、レンジングの開始命令であっても良い。

第１の実施形態の場合、その後、局側装置２の制御下で、チャネルＣＨ１からチャネルＣＨＮに向けて、１チャネルずつ位相を確定する処理を行う。

各チャネルの位相確定処理（レンジング処理）は同様であり、以下では、チャネルＣＨ１について、図８及び図９を参照しながら説明する。なお、チャネルＣＨ１についてのレンジング処理中においては、局側装置２と他のチャネルの加入者装置３−２〜３−Ｎが通信を実行することはない。

また、レンジング処理中、局側装置２内の可変移相器４３−ｎは一切動かさない。このことは、局側装置２の受信位相を固定化させていることを意味している。

（Ｓ１）局側装置２は、加入者装置３−１に向け、送信許可信号を送信する。送信許可信号は同一フレームの１つ以上の繰り返しからなっており、フレームの同期信号中には、加入者装置３−１の送信部３０−１における可変移相器３３−１を制御するための情報（移相量情報）が記入されている。

（Ｓ２）加入者装置３−１は、送信許可信号を受信した後、その同期信号中に記入された移相量情報を読み取り、可変移相器３３−１の移相量を設定し、返答信号を局側装置２へ向けて送信する。この返答信号は、同一フレームの１つ以上の繰り返しからなっている。

（Ｓ３）局側装置２は、加入者装置３−１から送られた返答信号中の固定信号の受信を試みる。固定信号をエラーなしで受信できたか否かによって、受信同期できたか否かを判定する。

以上（Ｓ１）〜（Ｓ３）の動作を、図８に示すように、Ｍ回繰り返し行う。但し、位相量情報は、各繰り返し毎にΔｔだけ増加させる。このとき、繰り返し回数Ｍと移相ステップ量Δｔと、データ信号におけるビット間隔との間には、（１）式に示す関係が成り立つ。

Ｍ・Δｔ＝ビット間隔 …（１）
ここで、ＭとΔｔの組み合わせは多数存在する。Ｍを大きくすると、移相量を正確に調整することができるが、１回のレンジングにかかる時間が増大する。Ｍを小さくすると、移相量の誤差が大きくなるが、１回のレンジングにかかる時間は減少する。いわゆるトレードオフの関係にあるので、環境に合わせて適切にＭとΔｔの値を決定する。

上記（Ｓ１）〜（Ｓ３）の動作をＭ回繰り返した後、局側装置２は、図９に示すような固定信号を検出できた範囲ＡＲを顧み、その範囲ＡＲの中心の値ｉ・Δｔを最適位相量に設定する。局側装置２は、図８に示すように、この最適移相量を記入したレンジング完了通知を加入者装置３−１に送信し、加入者装置３−１の送信位相を確立（固定）させる。

その後、局側装置２は、図８に示すように、チャネルＣＨ２の加入者装置３−２に対するレンジング処理に移行し、以下同様に、チャネルＣＨ３〜ＣＨＮの加入者装置３−２に対するレンジング処理を順次実行する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、同期ＣＤＭ方式を適用した１対Ｎ通信において、各加入者装置の送信位相を共通の局側装置内の位相に合わせることにより、各加入者装置から局側装置への送信信号を、各加入者装置間で適切に同期させることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による１対Ｎ通信システム及びその同期追従方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

上述した第１の実施形態は、同期ＣＤＭ方式での上り方向での同期を捕捉するものであったが、第２の実施形態は、同期捕捉確立後において、同期追従（タイミングの微調整）を行うものである。すなわち、同期ＣＤＭ方式に従う通信において、周囲環境の変化による光ファイバ長の変化などの影響で、レンジングにより修正したタイミングが少しずつずれて行く可能性があり、これに対応すべく、第２の実施形態では、各加入者装置からの上り方向での信号送出のタイミングを微調整する。

なお、第２の実施形態においても、１対Ｎ通信システムの全体構成、局側装置の送信構成及び受信構成、各加入者装置の受信構成及び送信構成は、第１の実施形態の説明で用いた図１〜図４で表すことができる。

第２の実施形態における各チャネルの同期追従動作は同様であり、以下では、チャネルＣＨ１について、図１０を参照しながら説明する。

図１０は、多重信号（受信信号）を各チャネル成分に分解した場合を示しており、レンジング終了直後は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、各チャネルのビット位相は同期しており、データをラッチするサンプリングクロックの初期位相は受信可能領域のちょうど中心に位置している。図１０（ｂ）中の網掛部分は受信不可能な位相領域を示している。

同期追従を行わなければ、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、光ファイバ長の変化の影響を受けて同期が乱れる。図１０の例では、チャネルＣＨ１の信号の位相がずれた場合を表している。

局側装置２（の制御部）は、上述したように、図６に示すフレームを連続して受信している。局側装置２は、その中で固定信号を受信するときのみ、受信部４０−１内の可変位相器４３−１の位相量を、１フレーム毎にΔｔずつ変化させる。一方、局側装置２は、制御信号及びデータ信号を受信するときは、可変位相器４３−１の移相量を初期値に戻し、データを受信する。このようなフレーム毎の動作をＭ回繰り返し（Ｍ回での移相量はそれぞれΔｔ、２・Δｔ、…、Ｍ・Δｔ）、固定信号をエラーなく受信できる最適な位相量を求める。この最適な位相量を求める動作は、上述した第１の実施形態のレンジングの場合と同様であるのでその詳細説明は省略する。そして、局側装置２は、初期値と今回求めた移相量にずれが生じた場合には、図３に示すように、そのずれ量を同期信号に書き込んだ送出タイミング修正命令信号（送信タイミング修正情報）を加入者装置３−１に向けて送信する。

送出タイミング修正命令を受信した加入者装置３−１は、可変移相器３３−１の移相量をそれに応じて変化させて、タイミングの修正を行う。

この一連の動作を各チャネルとも独立に繰り返し行い、常にタイミングのずれを監視、修正を行うことにより同期状態を追従する。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、第２の実施形態によれば、同期追従を行うことができ、しかも、その際に加入者装置の送信タイミングのずれを補正するためにデータの送受信を逐一停止しなくても良いので帯域使用効率が良好にできる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明の１対Ｎ通信システムの適用用途は限定されるものではない。すなわち、ＰＯＮ（パッシブオプティカルネットワーク）に限定されるものではなく、伝送路が電気的伝送路であっても良い。

上記各実施形態の説明では説明を省略していたが、各加入者装置は、同期信号検出部２２−ｎの出力に基づき、可変移相器２３−ｎの移相量を制御し、下り方向での受信位相をも調整するようにしても良い。

上記各実施形態では、受信構成における可変位相器２３−ｎや４３−ｎを、サンプリングクロックの経路に設けたものを示したが、所定の位相関係を達成できるならば、データ信号の経路に設けるようにしても良く、サンプリングクロックの経路及びデータ信号の経路の双方に設けるようにしても良い。

また、上記各実施形態においては、拡散復調のために相関出力を得る構成がマッチドフィルタのものを示したが、スライディング相関器などの他の相関演算構成を適用するようにしても良い。

第２の実施形態においては、各チャネルの同期追従動作を並行して実行するものを示したが、１チャネル分ずつ、順次に同期追従動作を行うようにしても良い。例えば、チャネル数Ｎが小さいときであれば、あるチャネルに着目した場合に、間欠的に実行される同期追従動作であっても精度良く同期追従を行うことができる。このような変形例の場合には、同期追従用の受信部を設け、これを複数のチャネルで共通に利用することができる。

また、第２の実施形態においては、各チャネルの同期追従動作において、位相を振らせる範囲が１ビット間隔（Δｔ〜Ｍ・Δｔ）であるものを示したが、これより狭い範囲で位相を振らせて新たな最適移相量を決定するようにしても良い。例えば、現状の最適移相量を中心とした前後所定量ずつの範囲を、位相を振らせる範囲とするようにしても良い。

上記各実施形態では、位相の変化が漸増のものを示したが、他の変化方法を適用しても良い。例えば、漸減であっても良い。また例えば、２分法その他の探索法に準じた変化方法を採用しても良い。

上記各実施形態では、センタ装置から加入者装置への位相指示の具体的な方法に言及しなかったが、絶対的な位相を通知するようにしても良く、基準位相や直前位相からの変化分だけを通知するものであっても良い。

第２の実施形態による同期追従方法は、同期確立方法が第１の実施形態の方法でない場合であっても適用可能である。

第１の実施形態の通信システムの全体構成を示すと共に、局側装置における送信構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の加入者装置の受信部の詳細構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の加入者装置の送信部の詳細構成と、その送信部から局側装置への送信信号の流れに沿った通信システムの全体構成とを示すブロック図である。 第１の実施形態の局側装置の受信部の詳細構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の局側装置とある加入者回路との同期確立時などのタイミング調整時に機能する各部の概念構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の局側装置とある加入者装置との間で送受信する通信信号の構成を示す説明図である。 第１の実施形態における拡散変調及び逆拡散処理の原理の説明図である。 第１の実施形態のレンジング動作の説明用シーケンス図である。 第１の実施形態のレンジング動作の説明用の自己相関出力を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態の同期追従動作の説明図である。

符号の説明

１…１対Ｎ通信システム、
２…局側装置、
１０−１〜１０−Ｎ…送信部、１１…加算部、１２−１〜１２−Ｎ…拡散部、
１３−１〜１３−Ｎ…同期信号付与部、
４０−１〜４０−Ｎ…受信部、４１−１〜４１−Ｎ…マッチドフィルタ、
４２−１〜４２−Ｎ…同期信号検出部、４３−１〜４３−Ｎ…可変移相器、
４４−１〜４４−Ｎ…クロック再生部、４５−１〜４５−Ｎ…ゲート部、
４９…分配器、５１…修正情報生成部、
３−１〜３−Ｎ…加入者装置、
２０−１〜２０−Ｎ…受信部、２１−１〜２１−Ｎ…マッチドフィルタ、
２２−１〜２２−Ｎ…同期信号検出部、２３−１〜２３−Ｎ…可変移相器、
２４−１〜２４−Ｎ…クロック再生部、２５−１〜２５−Ｎ…ゲート部、
３０−１〜３０−Ｎ…送信部、３１−１〜３１−Ｎ…拡散変調部、
３２−１〜３２−Ｎ…同期信号付与部、３３−１〜３３−Ｎ…可変移相部、
５２…制御部、
４…分配多重器、
５…共通伝送路、
６−１〜６−Ｎ…個別伝送路。

Claims (4)

1. センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであって、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムにおいて、
   上記センタノード装置は、上記各エッジノード装置の同期確立を順次制御し、上記各エッジノード装置からの送信信号を同期させる同期確立主制御手段を有し、上記各エッジノード装置は上記同期確立主制御手段と協働して同期確立を制御する同期確立従制御手段を有し、
   上記同期確立主制御手段は、
   現在、同期確立対象の上記エッジノード装置に対して、送信位相を指示した送信許可信号を繰り返し送信すると共に、各繰り返しでの送信許可信号における指示送信位相を変化させる送信許可信号送信部と、
   同期確立対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その送信位相の信号を有効に受信できたかを判定する受信可否判定部と、
   変化させた送信位相の全範囲のなかから、その送信位相の信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで最適な送信位相を決定し、同期確立対象の上記エッジノード装置に最適な送信位相を通知して、同期位相として設定させる最適送信位相決定部とを有し、
   上記同期確立従制御手段は、
   送信許可信号を受信した際に、固定信号を含む同期確立動作用の送信信号を、受信した上記送信許可信号に盛り込まれている送信位相で送信させる送信位相制御部と、
   最適な送信位相が通知された際に、その通知された最適な送信位相に、送信位相を設定させる送信位相設定部とを有する
   ことを特徴とする１対Ｎ通信システム。
2. センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであって、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムにおいて、
   上記センタノード装置は、上記各エッジノード装置の同期を追従制御し、上記各エッジノード装置からの送信信号を同期させる同期追従主制御手段を有し、上記各エッジノード装置は上記同期追従主制御手段と協働して同期追従を制御する同期追従従制御手段を有し、
   上記同期追従主制御手段は、
   同期追従対象の上記エッジノード装置が、同期状態の送信位相で送信した受信信号中の固定信号期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第１の相対位相を受信信号毎に振らせると共に、受信信号中の他の期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第２の相対位相を受信信号に関係なく固定化させる固定信号期間位相可変部と、
   同期追従対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できたかを判定する受信可否判定部と、
   第１の相対位相を振らせた全範囲のなかで、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで有効に受信できた最適な第１の相対位相を決定し、この最適な第１の相対位相に基づき、同期追従対象の上記エッジノード装置の最適な送信位相を決定し、その最適な送信位相が今までの最適な送信位相と異なるときには、同期追従対象の上記エッジノード装置に通知して、送信位相を修正させる送信位相修正指示部とを有し、
   上記同期追従従制御手段が、上記送信位相修正指示部からの通知に基づき、当該エッジノード装置からの送信位相を修正させる送信位相修正部を有する
   ことを特徴とする１対Ｎ通信システム。
3. センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであり、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムの同期確立方法であって、
   上記センタノード装置は、現在、同期確立対象の上記エッジノード装置に対して、送信位相を指示した送信許可信号を繰り返し送信すると共に、各繰り返しでの送信許可信号における指示送信位相を変化させ、
   上記エッジノード装置は、送信許可信号を受信した際に、固定信号を含む同期確立動作用の送信信号を、受信した上記送信許可信号に盛り込まれている送信位相で送信させ、
   上記センタノード装置は、同期確立対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その送信位相の信号を有効に受信できたかを判定し、
   上記センタノード装置は、変化させた送信位相の全範囲のなかから、その送信位相の信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで最適な送信位相を決定し、同期確立対象の上記エッジノード装置に最適な送信位相を通知し、
   上記エッジノード装置は、最適な送信位相が通知された際に、その通知された最適な送信位相に、送信位相を設定させる
   ことを特徴とする１対Ｎ通信システムの同期確立方法。
4. センタノード装置からの送信信号を分配多重器がＮ（Ｎは２以上の整数）分岐してＮ個のエッジノード装置に分配すると共に、上記各エッジノード装置からの送信信号を上記分配多重器が多重して上記センタノード装置に送信するものであり、上記センタノード装置及び上記エッジノード装置間が同期符号分割方式に従って通信する１対Ｎ通信システムの同期追従方法であって、
   上記センタノード装置は、同期追従対象の上記エッジノード装置が、同期状態の送信位相で送信した受信信号中の固定信号期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第１の相対位相を受信信号毎に振らせると共に、受信信号中の他の期間における拡散復調出力信号とサンプリングクロックとの第２の相対位相を受信信号に関係なく固定化させ、
   上記センタノード装置は、同期追従対象の上記エッジノード装置からの受信信号中の固定信号期間に対する拡散復調出力信号に基づき、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できたかを判定し、
   上記センタノード装置は、第１の相対位相を振らせた全範囲のなかで、その第１の相対位相に係る信号を有効に受信できた部分範囲を得て、その部分範囲のなかで有効に受信できた最適な第１の相対位相を決定し、この最適な第１の相対位相に基づき、同期追従対象の上記エッジノード装置の最適な送信位相を決定し、その最適な送信位相が今までの最適な送信位相と異なるときには、同期追従対象の上記エッジノード装置に通知し、
   上記エッジノード装置は、上記センタノード装置からの通知に基づき、当該エッジノード装置からの送信位相を修正させる
   ことを特徴とする１対Ｎ通信システムの同期追従方法。

Images