特許 7578888 通信装置及び通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】通信装置及び通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/61 20130101AFI20241030BHJP

   H04B 10/077 20130101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H04B10/61

H04B10/077

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022579227

(86)(22)【出願日】2021-02-04

(86)【国際出願番号】 JP2021004050

(87)【国際公開番号】W WO2022168218

(87)【国際公開日】2022-08-11

【審査請求日】2023-06-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム サンヨプ

(72)【発明者】

【氏名】可児 淳一

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０２２２６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２４１４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８３５２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Sang-Yuep Kim et al.，Performance Analysis of Phase Noise Cancellation by Asymmetric CMA for Realizing Affordable Coherent PON Transceivers，Journal of Lightwave Technology，IEEE，2020年01月13日，Vol.38, Issue 8，pages 2231 - 2241

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｈ０４Ｂ １０／０７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光加入者線端局装置である第１の通信装置と、光加入者線終端装置である第２の通信装置であって、互いに異なるレーザ光源を有し前記レーザ光源から出力されるレーザ光を前記第１の通信装置の局部発振光源から出力される局部発振光に波長同期させて多値変調することでバーストフレーム信号をそれぞれ生成する複数の前記第２の通信装置と、を有する時分割多元多重受動光ネットワークの前記第１の通信装置であって、
前記局部発振光源を用いて、複数の前記第２の通信装置からそれぞれ送信された前記バーストフレーム信号をコヒーレント受信する受信部と、
受信された前記バーストフレーム信号のプリアンブルから位相雑音量を測定する測定部と、
受信された前記バーストフレーム信号ごとに、前記バーストフレーム信号の前記位相雑音量を最小化させるように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御部と、
を備える通信装置。

【請求項2】

前記バーストフレーム信号の前記プリアンブルは、オンオフキーイング変調がなされた信号である
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記測定部は、前記プリアンブルのうち光パワーが存在するオン状態のデータのみを時系列に選択し、選択された時系列の前記データにおいて隣接する２つの前記データに対し所定の演算処理を行うことにより算出される位相差の分散値を前記位相雑音量とする
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項4】

光加入者線端局装置である第１の通信装置と、光加入者線終端装置である第２の通信装置であって、互いに異なるレーザ光源を有し前記レーザ光源から出力されるレーザ光を前記第１の通信装置の局部発振光源から出力される局部発振光に波長同期させて多値変調することでバーストフレーム信号をそれぞれ生成する複数の前記第２の通信装置と、を有する時分割多元多重受動光ネットワークの前記第１の通信装置であって、
前記局部発振光源を用いて、複数の前記第２の通信装置からそれぞれ送信された前記バーストフレーム信号をコヒーレント受信する受信部と、
ディスカバリ動作の実行時の前記バーストフレーム信号から位相雑音量を測定する測定部と、
前記ディスカバリ動作の実行周期ごとに、前記バーストフレーム信号の前記位相雑音量を最小化させるように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御部と、
を備える通信装置。

【請求項5】

前記制御部は、動的帯域割当において用いられる各バーストフレーム信号の到着時間を示す情報に基づいて前記ブロック長を変化させる
請求項４に記載の通信装置。

【請求項6】

前記ディスカバリ動作の実行時のバーストフレーム信号は、オンオフキーイング変調がなされた信号である
請求項４又は請求項５に記載の通信装置。

【請求項7】

前記測定部は、前記ディスカバリ動作の実行時の前記バーストフレーム信号のうち光パワーが存在するオン状態のデータのみを時系列に選択し、選択された時系列の前記データにおいて隣接する２つの前記データに対し所定の演算処理を行うことにより算出される位相差の分散値を前記位相雑音量とする
請求項４から６のうちいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項8】

偏波パイロットを用いて位相雑音を補償する補償部
をさらに備え、
前記制御部は、前記位相雑音量が所定値以上である場合、前記搬送波位相同期を行わず、前記補償部に前記位相雑音を補償させる
請求項１から７のうちいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項9】

光加入者線端局装置である第１の通信装置と、光加入者線終端装置である第２の通信装置であって、互いに異なるレーザ光源を有し前記レーザ光源から出力されるレーザ光を前記第１の通信装置の局部発振光源から出力される局部発振光に波長同期させて多値変調することでバーストフレーム信号をそれぞれ生成する複数の前記第２の通信装置と、を有する時分割多元多重受動光ネットワークの前記第１の通信装置による通信方法であって、
前記局部発振光源を用いて、複数の前記第２の通信装置からそれぞれ送信された前記バーストフレーム信号をコヒーレント受信する受信ステップと、
受信された前記バーストフレーム信号のプリアンブルから位相雑音量を測定する測定ステップと、
受信された前記バーストフレーム信号ごとに、前記バーストフレーム信号の前記位相雑音量を最小化させるように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御ステップと、
を有する通信方法。

【請求項10】

光加入者線端局装置である第１の通信装置と、光加入者線終端装置である第２の通信装置であって、互いに異なるレーザ光源を有し前記レーザ光源から出力されるレーザ光を前記第１の通信装置の局部発振光源から出力される局部発振光に波長同期させて多値変調することでバーストフレーム信号をそれぞれ生成する複数の前記第２の通信装置と、を有する時分割多元多重受動光ネットワークの前記第１の通信装置による通信方法であって、
前記局部発振光源を用いて、複数の前記第２の通信装置からそれぞれ送信された前記バーストフレーム信号をコヒーレント受信する受信ステップと、
ディスカバリ動作の実行時の前記バーストフレーム信号から位相雑音量を測定する測定ステップと、
前記ディスカバリ動作の実行周期ごとに、前記バーストフレーム信号の前記位相雑音量を最小化させるように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御ステップと、
を有する通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信装置及び通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、光アクセスネットワークとして、ＩＥＥＥ８０２．３で標準化されたＧＥ－ＰＯＮ、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９８４シリーズとして標準化されたＧ－ＰＯＮが商用化されている。ＧＥ－ＰＯＮ、Ｇ－ＰＯＮでは、複数の光ネットワークユニット（ＯＮＵ）が光スプリッタを介して光回線終端装置（ＯＬＴ）とポイントツーマルチポイント（P to MP）型の通信を行う。

【0003】

各ＯＮＵからの上り信号は、オン・オフの２値によるOn-Off Keying（ＯＯＫ）で変調され、所定の時間スロットにバーストフレーム信号として送信される。複数のＯＮＵからの上りバーストフレーム信号は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）により多重され、ＯＬＴへ送られる。ＯＬＴでは、直接検波により上り信号を受信する。

【0004】

ところで、ＧＥ－ＰＯＮやＧ－ＰＯＮなどのＴＤＭＡ型ＰＯＮでは、ＯＮＵが最初にＰＯＮに接続された際に、ディスカバリ（又はレンジング）と呼ばれる機能により、ＯＬＴはＯＮＵに識別情報（ＯＮＵのＩＤ）を付与し、また当該ＯＮＵからＯＬＴまでの距離測定を行う。この情報を用いて、各ＯＮＵからのバーストフレーム信号のＯＬＴ到着時間が重複しないように、動的帯域割当（ＤＢＡ）が行われる。

【0005】

次世代の光アクセス技術として、多値変調及びデジタルコヒーレント復調の光アクセスネットワークへの適用が検討されている。４値以上の位相・強度変調は、１シンボルに多数のビットを割り当てることが可能であるため、高速化に優れている。また、デジタルコヒーレント復調は、局部発振光のパワーから受信信号が増幅されるため、光スプリッタの分岐数拡大及び長延化に優れている。したがって、多値変調及びデジタルコヒーレント復調が適用されることにより、高速化と長延化とを両立させることが可能になる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】K.Kasai, “Single-Channel 400-Gb/s OTDM-32 RZ/QAM Coherent Transmission Over 225 km Using an Optical Phase-Locked Loop Technique”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.22, NO.8, APRIL 15, 2010.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ポイントツーマルチポイント型ＰＯＮの上り伝送において、時分割多重された各ＯＮＵのバーストフレーム信号がＯＬＴにてコヒーレント受信される場合、各ＯＮＵのバーストフレーム信号は、発振特性の異なるレーザ光源からそれぞれ生成される。発振特性は、例えば、動作温度及び振動の状態の差異、電気・光デバイスの半導体製造上の理由等によって異なる。そのため、１つの局部発振光を持つＯＬＴで受信した多値位相変調バーストフレーム信号には、ＯＮＵごとに異なる位相雑音が存在するという課題がある。これに対し、例えば非特許文献１に記載のＯＰＬＬ（Optical Phase-Locked Loop）技術は、特殊なレーザ光源を用いて位相雑音を抑制するが、高精密な電気・光デバイスの使用の追加が前提とされるため、システム構成が複雑になり実現が困難であるという課題がある。

【0008】

上記事情に鑑み、本発明は、システム構成の複雑化を抑えつつ、多値位相変調バーストフレーム信号に対してＯＮＵごとに異なる位相雑音を許すことができる通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、複数の他の通信装置からバーストフレーム信号をそれぞれコヒーレント受信する受信部と、前記バーストフレーム信号の位相雑音量を最小化させるように搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御部と、を備える通信装置である。

【0010】

本発明の一態様は、複数の他の通信装置からバーストフレーム信号をそれぞれコヒーレント受信する受信ステップと、前記バーストフレーム信号の位相雑音量を最小化させるように搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる制御ステップと、を有する通信方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明により、システム構成の複雑化を抑えつつ、多値位相変調バーストフレーム信号に対してＯＮＵごとに異なる位相雑音を許すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴ３の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴ３の動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの動作を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴ３ｂの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、記号“＾”の後に続く文字は上付き文字を表し、記号“＿”の後に続く文字は下付き文字を表す。例えば、「Ａ＿Ｂ＾Ｃ」は、上付き文字として「Ｃ」が付与されており、かつ、下付き文字として「Ｂ」が付与されている文字「Ａ」を表す。

【0014】

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。

【0015】

［ＴＤＭＡ－ＰＯＮシステムの構成］
以下、多値変調・コヒーレント受信が適用されたＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成を示すブロック図である。

【0016】

図１に示されるように、ＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１は、複数の多値ＯＮＵ２と、ＯＬＴ３と、複数の光パワースプリッタ４と、光ファイバ５とを含んで構成される。複数の多値ＯＮＵ２とＯＬＴ３とは、光ファイバ５によって接続される。光ファイバ５は、光パワースプリッタ４によって、分岐・結合される。

【0017】

多値位相変調ＯＮＵ２は、上りレーザ光源２１と、波長ロッカー２２と、多値変調部２３とを含んで構成される。各々の多値位相変調ＯＮＵ２は、互いに異なる上りレーザ光源２１を有する。ＯＬＴ３は、局部発振光源３０１を含んで構成される。

【0018】

波長ロッカー２２は、上りレーザ光源２１から出力されるレーザ光を、ＯＬＴ３の局部発振光源３０１から出力される局部発振光に波長同期させる。

【0019】

多値変調部２３は、波長ロッカー２２から出力されたレーザ光を多値変調することで、上りバーストフレーム信号を生成する。上りバーストフレーム信号のプリアンブルには、位相雑音の影響を受けないＯＯＫ変調が用いられる。

【0020】

ＯＬＴ３は、局部発振光源３０１を用いて、各々の多値位相変調ＯＮＵ２から出力された上りバーストフレーム信号をコヒーレント受信する。

【0021】

［ＯＬＴの構成］
以下、ＯＬＴ３の構成について説明する。図２は本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴ３の構成を示すブロック図である。

【0022】

本実施形態におけるＯＬＴ３は、各々の多値位相変調ＯＮＵ２から送信された上りバーストフレーム信号のプリアンブルから位相雑音量を測定する。ＯＬＴ３は、受信された上りバーストフレーム信号ごとに、当該上りバーストフレーム信号の位相雑音量を最小化するように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期の移動平均フィルタのブロック長を可変制御する。

【0023】

なお、本実施形態においては、一例として、多値位相変調ＯＮＵ２とＯＬＴ３とを有するＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成の場合について説明するが、本発明を提供可能なシステムはこの構成に限られるものではない。例えば、ＰＯＮシステムに限らず、Point-to-Multipoint構成、あるいは、Multipoint-to-Multipoint構成を有する、あらゆるバースト光通信網に対して本発明を適用することが可能である。

【0024】

図２に示されるように、ＯＬＴ３は、コヒーレント受信器３０を含んで構成される。コヒーレント受信器３０は、デジタル信号処理部３１０を含んで構成される。デジタル信号処理部３１０は、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの周波数オフセット補償部３２０と、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの搬送波位相同期部３３０と、位相雑音量検出部３４０とを含んで構成される。

【0025】

搬送波位相同期部３３０は、移動平均フィルタ３３２を含んで構成される。位相雑音量検出部３４０は、振幅判定部３４１と、オンデータ選択部３４２と、位相差取得部３４３と、分散値計算部３４７と、σ＿φ＾２－Ｎテーブル３４８とを含んで構成される。

【0026】

位相雑音量検出部３４０は、時分割多重された上りバーストフレーム信号のプリアンブル区間の位相雑音量を測定する。

【0027】

位相雑音量検出部３４０の振幅判定部３４１は、周波数オフセット補償部３２０から出力された、時分割多重された上りバーストフレーム信号を取得する。振幅判定部３４１は、所定の閾値を用いて振幅判定を行いＯＯＫ変調された上りバーストフレーム信号のプリアンブルを抽出する。なお、閾値は例えば１０［ｄＢ］に設定される。振幅判定部３４１は、抽出されたプリアンブルをオンデータ選択部３４２へ出力する。

【0028】

オンデータ選択部３４２は、振幅判定部３４１から出力されたプリアンブルを取得する。オンデータ選択部３４２は、取得されたプリアンブルのうち、光パワーが存在するオン状態のデータのみを時系列に選択する。以下、時系列のオン状態のデータをｒ（ｋ）と表す。オンデータ選択部３４２は、選択された時系列のデータを位相差取得部３４３へ出力する。

【0029】

位相差取得部３４３は、オンデータ選択部３４２から出力された時系列のデータを取得する。位相差取得部３４３は、取得された時系列のデータにおいて、隣接する２つのデータに対し、ａｒｇ｛ｒ（ｋ）ｒ＊（ｋ－１）｝の演算式で定義される演算処理を連続的に行う。これにより、位相雑音量検出部３４０は、順次、位相差Δφ（ｋ）を取得する。位相雑音量検出部３４０は、位相差Δφ（ｋ）の値を、例えばメモリ等の記憶媒体（不図示）に記録する。

【0030】

分散値計算部３４７は、記憶媒体に記録された位相差Δφ（ｋ）の値のデータ列を参照し、その分散値σ＿φ＾２を算出する。ここで、分散値σ＿φ＾２は、位相雑音量として定義される（例えば、以下の参考文献を参照。「参考文献： Y. Atzmon, et al., "Laser Phase Noise in Coherent and Differential Optical Transmission Revisited in the Polar Domain", Journal of Lightwave Technology, Vol.27, No.1, pp.19-29, January 1, 2009.」）。但し、位相雑音量検出部３４０における測定可能な位相差は、ＯＯＫ変調にて最大２πである。

【0031】

搬送波位相同期部３３０の移動平均フィルタ３３２は、例えば熱雑音等のＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）の影響を排除する。

【0032】

搬送波位相同期部３３０は、算出された分散値σ＿φ＾２と予め用意されているσ＿φ＾２－Ｎテーブル３４８を比較し、分散値σ＿φ＾２に当たるブロック長Ｎを取得する。つまり、搬送波位相同期部３３０は、位相雑音量検出部３４０によって測定された位相雑音量に応じて移動平均フィルタ３３２のブロック長Ｎを決定する。なお、搬送波位相同期部３３０は、上りバーストフレーム信号のプリアンブル区間においては、移動平均フィルタ３３２のブロック長Ｎの可変制御を行わない。

【0033】

搬送波位相同期部３３０は、上りバーストフレーム信号の多値位相変調されたペイロード区間に対し、上記決定された移動平均フィルタ３３２のブロック長Ｎを、フィードフォワードで適用する。なお、ｘ－偏波とｙ－偏波との搬送波位相同期は、同一のブロック長Ｎが用いられる。

【0034】

このような構成により、多値位相変調されたペイロード区間に対し、最小化された位相雑音にて搬送波位相θ（ｋ）が推定され、搬送波位相同期が正確に行われる。これにより、受信性能が向上する。

【0035】

［ＯＬＴの動作］
以下、ＯＬＴ３の動作の一例について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴ３の動作を示すフローチャートである。

【0036】

ＯＬＴ３のフロントエンド部３００は、局部発振光源３０１を用いて、各々の多値位相変調ＯＮＵ２から出力された上りバーストフレーム信号をコヒーレント受信する（ステップＳ００１）。

【0037】

位相雑音量検出部３４０の振幅判定部３４１は、時分割多重された上りバーストフレーム信号を取得する。振幅判定部３４１は、所定の閾値を用いて振幅判定を行いＯＯＫ変調された上りバーストフレーム信号のプリアンブルを抽出する（ステップＳ００２）。

【0038】

オンデータ選択部３４２は、振幅判定部３４１から出力されたプリアンブルを取得する。オンデータ選択部３４２は、取得されたプリアンブルのうち、光パワーが存在するオン状態のデータのみを時系列に選択する（ステップＳ００３）。

【0039】

位相差取得部３４３は、オンデータ選択部３４２から出力された時系列のデータを取得する。位相差取得部３４３は、取得された時系列のデータにおいて、隣接する２つのデータに対し、ａｒｇ｛ｒ（ｋ）ｒ＊（ｋ－１）｝の演算式で定義される演算処理を連続的に行い、順次、位相差Δφ（ｋ）を取得する（ステップＳ００４）。

【0040】

分散値計算部３４７は、記憶媒体に記録された位相差Δφ（ｋ）の値のデータ列を参照して分散値σ＿φ＾２を算出する（ステップＳ００５）。なお前述の通り、分散値σ＿φ＾２は、位相雑音量として定義される。

【0041】

搬送波位相同期部３３０は、算出された分散値σ＿φ＾２と予め用意されているσ＿φ＾２－Ｎテーブル３４８を比較することで、位相雑音量検出部３４０によって測定された位相雑音量に応じて移動平均フィルタ３３２のブロック長Ｎを決定する（ステップＳ００６）。

【0042】

搬送波位相同期部３３０は、上りバーストフレーム信号の多値位相変調されたペイロード区間に対し、上記決定された移動平均フィルタ３３２のブロック長Ｎを、フィードフォワードで適用する（ステップＳ００７）。以上で、図３のフローチャートが示すＯＬＴ３の動作が終了する。

【0043】

以上説明したように、第１の実施形態におけるＯＬＴ３は、各々の多値位相変調ＯＮＵ２から送信された上りバーストフレーム信号のプリアンブルから位相雑音量を測定する。ＯＬＴ３は、受信された上りバーストフレーム信号ごとに、当該上りバーストフレーム信号の位相雑音量を最小化するように、コヒーレント受信器の搬送波位相同期の移動平均フィルタのブロック長を可変制御する。

【0044】

このような構成を備えることで、本実施形態におけるＯＬＴ３は、１つの局部発振光を用いて、多値位相変調バーストフレーム信号に対してＯＮＵごとに異なる位相雑音を許すことができる。

【0045】

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステムの構成を示すブロック図は、図１に示される第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成を示すブロック図と同様であるため、説明を省略する。また、以下の説明においては、第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の機能部と同一の機能部に対しては、同一の符号を付して説明する。

【0046】

本実施形態において、ディスカバリ（レンジング）動作時では、各多値位相変調ＯＮＵ２から送信される上り信号には、位相雑音の影響を受けないＯＯＫ変調が用いられる。

【0047】

［ＯＬＴの構成］
以下、ＯＬＴ３ａの構成について説明する。図４は本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの構成を示すブロック図である。なお、以下では、ＯＬＴ３ａの構成のうち、前述の第１の実施形態におけるＯＬＴ３の構成と異なる部分を中心に説明する。

【0048】

本実施形態におけるＯＬＴ３ａは、ディスカバリ(レンジング)動作時の上りバーストフレーム信号から位相雑音量を測定する。ＯＬＴ３ａは、自装置が有する論理的な情報に基づいて、当該上りバーストフレーム信号の位相雑音量を最小化するように搬送波位相同期の移動平均フィルタのブロック長を、ディスカバリ(レンジング)周期ごとに制御する。なお、ここでいう論理的な情報には、動的帯域割当（ＤＢＡ）において用いられる上りバーストフレーム信号の各信号の到着時間を示す情報が含まれる。

【0049】

なお、本実施形態においては、一例として、多値位相変調ＯＮＵ２とＯＬＴ３ａとを有するＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成の場合について説明するが、本発明を提供可能なシステムはこの構成に限られるものではない。例えば、ＰＯＮシステムに限らず、Point-to-Multipoint構成、あるいは、Multipoint-to-Multipoint構成を有する、あらゆるバースト光通信網に対して本発明を適用することが可能である。

【0050】

図４に示されるように、ＯＬＴ３ａは、コヒーレント受信器３０ａと、動的帯域割当部３１と、ＰＯＮフレーム処理部３３とを含んで構成される。

【0051】

コヒーレント受信器３０ａは、デジタル信号処理部３１０ａを含んで構成される。デジタル信号処理部３１０ａは、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの周波数オフセット補償部３２０ａと、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの搬送波位相同期部３３０ａと、位相雑音量検出部３４０ａとを含んで構成される。搬送波位相同期部３３０ａは、移動平均フィルタ３３２ａを含んで構成される。

【0052】

動的帯域割当部３１は、論理的情報記憶部３２を含んで構成される。論理的情報記憶部３２は、論理的な情報を記憶する。前述の通り、論理的な情報には、動的帯域割当（ＤＢＡ）において用いられる上りバーストフレーム信号の各信号の到着時間を示す情報が含まれる。

【0053】

ＰＯＮフレーム処理部３３は、メモリ３４と、切替部３５とを含んで構成される。メモリ３４は、各多値位相変調ＯＮＵ２の位相雑音量を最小化するブロック長Ｎを示す情報を記憶する。

【0054】

前述の通り、ディスカバリ（レンジング）動作時の上りバーストフレーム信号には、位相雑音の影響を受けないＯＯＫ変調が用いられる。

【0055】

位相雑音量検出部３４０ａは、ディスカバリ（レンジング）動作時のみに、位相雑音量検出を実行し、受信された上りバーストフレーム信号から位相雑音量の測定を行う。

【0056】

搬送波位相同期部３３０ａは、ディスカバリ（レンジング）区間においては、移動平均フィルタ３３２ａのブロック長Ｎの制御を行わない。

【0057】

位相雑音量検出部３４０ａは、新しい多値位相変調ＯＮＵ２がＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１に接続された際に、当該多値位相変調ＯＮＵ２の位相雑音量を最小化するブロック長Ｎを示す情報を、ＰＯＮフレーム処理部３３のメモリ３４に記録する。

【0058】

ディスカバリ（レンジング）動作が終了した後、ＰＯＮフレーム処理部３３の切替部３５は、メモリ３４を参照し、ブロック長Ｎを示す情報を取得する。また切替部３５は、動的帯域割当部３１の論理的情報記憶部３２を参照し、論理的な情報（すなわち、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間を示す情報）を取得する。

【0059】

切替部３５は、ブロック長Ｎを示す情報と、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間を示す情報とに基づいて、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間に合わせて、移動平均フィルタ３３２ａのブロック長Ｎを切り替える。

【0060】

［ＯＬＴの動作］
以下、ＯＬＴ３ａの動作の一例について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの動作を示すフローチャートである。

【0061】

ＯＬＴ３ａのフロントエンド部３００は、局部発振光源３０１を用いて、各々の多値位相変調ＯＮＵ２から出力された、ディスカバリ動作の実行時の上りバーストフレーム信号をコヒーレント受信する（ステップＳ１０１）。

【0062】

オンデータ選択部３４２は、ディスカバリ動作の実行時の上りバーストフレーム信号を取得する。オンデータ選択部３４２は、取得された上りバーストフレーム信号のうち、光パワーが存在するオン状態のデータのみを時系列に選択する（ステップＳ１０２）。

【0063】

位相差取得部３４３は、オンデータ選択部３４２から出力された時系列のデータを取得する。位相差取得部３４３は、取得された時系列のデータにおいて、隣接する２つのデータに対し、ａｒｇ｛ｒ（ｋ）ｒ＊（ｋ－１）｝の式で表される演算を連続的に行い、順次、位相差Δφ（ｋ）を取得する（ステップＳ１０３）。

【0064】

分散値計算部３４７は、記憶媒体に記録された位相差Δφ（ｋ）の値のデータ列を参照して分散値σ＿φ＾２を算出する。なお前述の通り、分散値σ＿φ＾２は、位相雑音量として定義される。位相雑音量検出部３４０ａは、多値位相変調ＯＮＵ２の位相雑音量を最小化するブロック長Ｎを示す情報を、ＰＯＮフレーム処理部３３のメモリ３４に記録する（ステップＳ１０４）。

【0065】

ディスカバリ（レンジング）動作が終了した後、ＰＯＮフレーム処理部３３の切替部３５は、メモリ３４を参照し、ブロック長Ｎを示す情報を取得する（ステップＳ１０５）。また切替部３５は、動的帯域割当部３１の論理的情報記憶部３２を参照し、論理的な情報（すなわち、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間を示す情報）を取得する（ステップＳ１０６）。

【0066】

切替部３５は、ブロック長Ｎを示す情報と、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間を示す情報とに基づいて、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号の到着時間に合わせて、移動平均フィルタ３３２ａのブロック長Ｎを切り替える（ステップＳ１０７）。以上で、図５のフローチャートが示すＯＬＴ３ａの動作が終了する。

【0067】

以上説明したように、第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａは、自装置が有する論理的な情報に基づいて、ディスカバリ（レンジング）の周期ごとに移動平均フィルタ３３２ａのブロック長Ｎを更新する（切り替える）。このような構成を備えることで、本実施形態におけるＯＬＴ３ａは、前述の第１の実施形態におけるＯＬＴ３における、上りバーストフレーム信号ごとの位相雑音量の測定、及びテーブルへのアクセスに必要な演算に係る処理を削減することができる。

【0068】

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステムの構成を示すブロック図は、図１に示される第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成を示すブロック図と同様であるため、説明を省略する。また、以下の説明においては、第１の実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の機能部と同一の機能部に対しては、同一の符号を付して説明する。

【0069】

［ＯＬＴの構成］
以下、ＯＬＴ３ｂの構成について説明する。図６は本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴ３ｂの構成を示すブロック図である。なお、以下では、ＯＬＴ３ｂの構成のうち、前述の第１の実施形態におけるＯＬＴ３及び第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの構成と異なる部分を中心に説明する。

【0070】

なお、本実施形態においては、一例として、多値位相変調ＯＮＵ２とＯＬＴ３ｂとを有するＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム１の構成の場合について説明するが、本発明を提供可能なシステムはこの構成に限られるものではない。例えば、ＰＯＮシステムに限らず、Point-to-Multipoint構成、あるいは、Multipoint-to-Multipoint構成を有する、あらゆるバースト光通信網に対して本発明を適用することが可能である。

【0071】

図６に示されるように、ＯＬＴ３ｂは、コヒーレント受信器３０ｂと、動的帯域割当部３１ｂと、ＰＯＮフレーム処理部３３ｂとを含んで構成される。

【0072】

コヒーレント受信器３０ｂは、デジタル信号処理部３１０ｂを含んで構成される。デジタル信号処理部３１０ｂは、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの周波数オフセット補償部３２０ｂと、ｘ-偏波及びｙ-偏波それぞれの搬送波位相同期部３３０ｂと、位相雑音量検出部３４０ｂと、位相雑音補償部３５０ｂと、スイッチ３６０ｂとを含んで構成される。搬送波位相同期部３３０ｂは、移動平均フィルタ３３２ｂを含んで構成される。

【0073】

動的帯域割当部３１ｂは、論理的情報記憶部３２を含んで構成される。論理的情報記憶部３２は、論理的な情報を記憶する。前述の通り、論理的な情報には、動的帯域割当（ＤＢＡ）において用いられる上りバーストフレーム信号の各信号の到着時間を示す情報が含まれる。

【0074】

ＰＯＮフレーム処理部３３ｂは、アルゴリズム切替部３６を含んで構成される。

【0075】

本実施形態におけるＯＬＴ３ｂは、位相雑音量検出部３４０ｂによる位相雑音量の検出において、新しい多値位相変調ＯＮＵ２の位相雑音量が大きいことにより移動平均フィルタ３３２ｂのブロック長Ｎの可変制御の手段では受信性能の向上ができない場合に、偏波パイロットを用いて位相雑音を補償する手段に切り替える。

【0076】

なお、偏波パイロットを用いて位相雑音を補償する手段については、例えば以下の参考文献に記載の技術を用いることができる。「参考文献： S. Y. Kim, et al., "Performance Analysis of Phase Noise Cancellation by Asymmetric CMA for Realizing Affordable Coherent PON Transceivers," Journal of Lightwave Technology, Vol.38, No.8, pp.2231-2241, April 15, 2020.」

【0077】

ＯＬＴ３ｂは、位相雑音量検出部３４０ｂによって測定された位相雑音量が所定値以上である場合には、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号に対して、位相雑音補償部３５０ｂによる位相雑音補償手段を用いて受信信号処理を行う。位相雑音補償部３５０ｂは、偏波パイロットを用いて位相雑音を補償する。

【0078】

一方、ＯＬＴ３ｂは、位相雑音量が所定値未満である場合には、各多値位相変調ＯＮＵ２からの上りバーストフレーム信号に対して、搬送波位相同期部３３０ｂによる搬送波位相同期手段を用いて受信信号処理を行う。

【0079】

具体的には、位相雑音量検出部３４０ｂによって測定された位相雑音量が所定値以上である場合、ＰＯＮフレーム処理部３３ｂのアルゴリズム切替部３６は、スイッチ３６０ｂを必要に応じて切り替えることで、位相雑音補償部３５０ｂによって受信処理が行われるように制御する。一方、位相雑音量検出部３４０ｂによって測定された位相雑音量が所定値未満である場合、アルゴリズム切替部３６は、スイッチ３６０ｂを必要に応じて切り替えることで、搬送波位相同期部３３０ｂによって受信処理が行われるように制御する。

【0080】

なお、本実施形態におけるＯＬＴ３ｂの搬送波位相同期による受信処理の構成は、前述の第２の実施形態におけるＯＬＴ３ａの受信処理の構成と同様である。

【0081】

ＯＬＴ３ｂは、位相雑音補償手段が用いられる場合、一つの偏波をパイロットとして利用するため、搬送波位相同期手段が用いられる場合に比べて、伝送速度が半分の速度になる。

【0082】

以上説明した各実施形態におけるＴＤＭＡ－ＰＯＮシステムによれば、ＯＬＴにおける搬送波位相同期の移動平均フィルタのブロック長が可変制御されるため、システム構成の複雑化を抑えつつ、多値位相変調バーストフレーム信号に対してＯＮＵごとに異なる位相雑音を許すことができる。

【0083】

上述した各実施形態及び各変形例によれば、通信装置は、受信部と、制御部と、を備える。例えば、受信部は、実施形態におけるフロントエンド部３００であり、制御部は、実施形態におけるデジタル信号処理部３１０，３１０ａ，３１０ｂである。受信部は、複数の他の通信装置からバーストフレーム信号をそれぞれ受信する。例えば、他の通信装置は、実施形態における多値位相変調ＯＮＵ２である。制御部は、バーストフレーム信号の位相雑音量を最小化させるように搬送波位相同期における移動平均フィルタのブロック長を変化させる。

【0084】

なお、通信装置は、測定部をさらに備えていてもよい。例えば、測定部は、実施形態における位相雑音量検出部３４０である。測定部は、バーストフレーム信号のプリアンブルから位相雑音量を測定する。この場合、制御部は、バーストフレーム信号ごとにブロック長を変化させる。

【0085】

なお、バーストフレーム信号のプリアンブルは、オンオフキーイング変調がなされた信号であってもよい。

【0086】

なお、通信装置は、測定部をさらに備えていてもよい。例えば、測定部は、実施形態における位相雑音量検出部３４０ａである。測定部は、ディスカバリ動作の実行時のバーストフレーム信号から位相雑音量を測定する。この場合、制御部は、ディスカバリ動作の実行周期ごとにブロック長を変化させる。

【0087】

なお、この場合、制御部は、動的帯域割当において用いられる各バーストフレーム信号の到着時間を示す情報に基づいてブロック長を変化させるようにしてもよい。

【0088】

なお、ディスカバリ動作の実行時のバーストフレーム信号は、オンオフキーイング変調がなされた信号であってもよい。

【0089】

なお、通信装置は、補償部をさらに備えていてもよい。例えば、補償部は、実施形態における位相雑音補償部３５０ｂである。補償部は、偏波パイロットを用いて位相雑音を補償する。この場合、制御部は、位相雑音量が所定値以上である場合、搬送波位相同期を行わず、補償部に位相雑音を補償させる。

【0090】

上述した各実施形態におけるＯＬＴ３，ＯＬＴ３ａ，又はＯＬＴ３ｂの一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0091】

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。

【符号の説明】

【0092】

１…ＴＤＭＡ－ＰＯＮシステム，４…光パワースプリッタ，５…光ファイバ，２１…レーザ光源，２２…波長ロッカー，２３…多値変調部，３０，３０ａ，３０ｂ…コヒーレント受信器，３１，３１ｂ…動的帯域割当部，３２…論理的情報記憶部，３３，３３ｂ…ＰＯＮフレーム処理部，３４…メモリ，３５…切替部，３６…アルゴリズム切替部，３００…フロントエンド部，３０１…局部発振光源，３１０，３１０ａ，３１０ｂ…デジタル信号処理部，３２０，３２０ａ，３２０ｂ…周波数オフセット補償部，３３０，３３０ａ，３３０ｂ…搬送波位相同期部，３３２，３３２ａ，３３２ｂ…移動平均フィルタ，３４０，３４０ａ，３４０ｂ…位相雑音量検出部，３４１…振幅判定部，３４２…オンデータ選択部，３４３…位相差取得部，３４７…分散値計算部，３４８…σ＿φ＾２－Ｎテーブル，３５０ｂ…位相雑音補償部，３６０ｂ…スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】