JP2006345156A - 光通信システムおよび光通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信側で受信した光信号の精度劣化を改善した光通信システムおよび光通信方法を提供する。
【解決手段】送信装置２において、少なくともデータ信号の最大値および最小値を含む、異なる振幅の３つのパルスを有する参照信号を、データ信号に所定期間（または所定データ量）ごとに挿入し、受信装置３において、受信したその３つのパルスに基づいて、受信データ信号を補正することで、光ファイバ線９０の伝送特性（非線形特性）を補償する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信システムおよび光通信方法に関する。

近年、デジタル放送やストリーミング映像配信などの普及により、家庭内においても高速通信技術が必要とされており、そのため光通信に関する技術開発が広く行われている。
たとえば、下記特許文献１には、送信側でデータ信号に付加された参照信号の振幅に基づき、受信側でそのデータ信号を振幅変調することで、高密度伝送を可能とする光信号のデータ伝送技術について開示されている。

特開２０００−２４４５８６号公報

ところで、光通信を行う場合には、伝送系に伴う以下の要因から受信側における受信データの精度劣化が生じやすいが、上記特許文献１では、この精度劣化を改善させる技術は開示されていない。

（１）光ファイバにおける信号ロス
特に長距離通信の場合には、光ファイバによる伝送信号のロスが大きい。特にバースト信号の場合は、受信信号のレベルを一定値に制御することが困難である。
（２）光ファイバの物理的変化等
光信号の受信レベルは、温度変動のような比較的緩やかな環境変化によって変化し、また、光ファイバの曲げや引っ張りなどの物理的特性の変動によっても短期間で変化する。

本発明は、上述した観点によってなされたものであって、その目的は、受信側において受信した光信号の精度劣化を改善可能な光通信システムおよび光通信方法を提供することにある。

上記課題を克服するために、本発明の第１の観点は、送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信システムであって、前記送信装置は、データ信号のほか、前記多値のうち少なくとも最大値、最小値を含む所定の３値を有する参照信号を所定期間ごとに送信し、前記受信装置は、前記参照信号に基づいて、受信した前記データ信号のサンプリングのための同期をとるとともに、前記所定の３値に対応する受信光信号レベルによって、受信した前記データ信号を補正する光通信システムである。

上記課題を克服するために、本発明の第２の観点は、送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信方法であって、前記送信装置が、データ信号のほか、前記多値のうち少なくとも最大値、最小値を含む所定の３値を有する参照信号を所定期間ごとに送信する第１工程と、前記受信装置が、前記参照信号に基づいて、受信した前記データ信号のサンプリングのための同期をとる第２工程と、前記受信装置が、前記所定の３値に対応する受信光信号レベルによって、受信した前記データ信号を補正する第３工程と、を有する光通信方法である。

上記課題を克服するために、本発明の第３の観点は、送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信システムであって、前記送信装置は、第１基準クロックに基づいてデータ信号を生成して送信するとともに、前記第１基準クロックよりもデータレートが高速で、かつ、前記第１基準クロックによるサンプル値が同一の第１サンプル値となる複数パルスを含む参照信号を第１期間ごとに送信し、前記受信装置は、前記複数パルスのうち少なくとも１つのパルスに基づいて、当該複数パルスのサンプル値が前記第１サンプル値となる基準クロックであって、前記第１基準クロックと同一周波数の第２基準クロックを生成し、その第２基準クロックを受信した前記データ信号のサンプリングのための基準信号とする光通信システムである。

上記課題を克服するために、本発明の第４の観点は、送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信方法であって、前記送信装置が、第１基準クロックに基づいてデータ信号を生成して送信する第１工程と、前記送信装置が、前記第１基準クロックよりもデータレートが高速で、かつ、前記第１基準クロックによるサンプル値が同一の第１サンプル値となる複数パルスを含む参照信号を所定期間ごとに送信する第２工程と、前記受信装置が、前記複数パルスのうち少なくとも１つのパルスに基づいて、当該複数パルスのサンプル値が前記第１サンプル値となる基準クロックであって、前記第１基準クロックと同一周波数の第２基準クロックを生成する第３工程と、前記受信装置が、前記データ信号を受信する第４工程と、前記受信装置が、前記第２基準クロックによって受信した前記データ信号をサンプルする第５工程と、を有する光通信方法である。

本発明によれば、受信側で受信した光信号の精度劣化を改善させることができる。

以下、本発明の光通信システムの一実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る光通信システム１の構成を示す図である。

実施形態に係る光通信システム１は、送信すべきデータを生成するデータ処理装置４、データを送信する送信装置２、データを受信する受信装置３を含む。
データ処理装置４は、たとえばコンピュータ装置、画像生成装置など、所望のデジタルデータを生成する装置である。図１では、データ処理装置４は、かかるデジタルデータとしてシリアルデータＤＡＴＡを生成し、送信装置２に送信する。本実施形態の光通信システム１では、シリアルデータＤＡＴＡが、たとえばＭＡＣ（Media Access Control）フレーム形式で送信装置２に送信されるものとする。
また、データ処理装置４は、動作の基準となるクロック信号ＣＬＫを送信装置２に対して送信する。

送信装置２では、データ処理装置４から送信されたＭＡＣフレームのデータをＬＳＢから順に８ビット単位で処理する。そして、その８ビット単位のデータを光電変換し、光信号を光ファイバ線９０に送出する。この光信号は、光量（光強度）に応じた多値の信号である。
また、送信装置２は、データ処理装置４から取得したクロック信号ＣＬＫから自らの動作クロック信号ＣＬＫ１を生成するとともに、このクロック信号ＣＬＫ１に基づいて、ＭＡＣフレームの処理、送信すべき各種信号の生成を行う。
なお、以下の説明では、データ処理装置４から取得した、送信すべきデータを光信号に変換したものをデータ信号と称する。送信装置２は、このデータ信号のほか、後述するように、自らのＬＤ（レーザダイオード）パワー制御および受信側でのクロック再生のため、光信号としての参照信号を生成し、この参照信号をデータ信号に付加して受信装置３に送信する。

参照信号の間隔は、適宜設定することができるが、送信装置２〜受信装置３間のクロックずれの許容レベルや光ファイバ線９０による損失の変動速度、温度変化に伴うＬＤパワーの変動速度に応じて、システム上必要な上限値が定まる。

受信装置３は、送信装置２から送出された光信号を受信するフォトダイオードを備える。
受信装置３では、送信装置２から受信した参照信号に含まれるパルスに基づいて、クロック信号ＣＬＫ２を再生し、再生したクロック信号ＣＬＫ２に基づいて受信したデータ信号のサンプリングを行う。

次に、送信装置２の具体的な構成について説明する。
図２は、送信装置２の回路構成の一例を示す図である。

図２に示すように、送信装置２は、シリアル・パラレル変換部２１、ＬＤパワー制御部２２、電流制御部２３、分解能設定部２４、デジタル・アナログ変換器２５、発光素子としてのレーザダイオードＬ１、モニタ用受光素子としてのフォトダイオードＰ２を有する。

シリアル・パラレル変換部２１は、データ処理装置４から受信したＭＡＣフレームを８ビット単位で処理するために、クロック信号ＣＬＫ１に同期させてシリアルデータＤＡＴＡを８ビット（データＤ０〜Ｄ７）のパラレル信号に変換する。さらに、８ビットデータＤ０〜Ｄ７のレベルに応じた信号が電流制御部２３に与えられる。
図２において、たとえばデータＤ７が「１」の場合には、信号Ｓ２１１が「Ｌレベル（ローレベル）」となり、信号Ｓ２１２が「Ｈレベル」となる。また、たとえばデータＤ７が「０」の場合には、信号Ｓ２１１が「Ｈレベル」となり、信号Ｓ２１２が「Ｌレベル」となる。他のデータＤ０〜Ｄ６についても同様である。

電流制御部２３は、シリアル・パラレル変換部２１の８ビット出力（データＤ０〜Ｄ７）に対応する電流がレーザダイオードＬ１に流れるように制御する制御回路２３０〜２３７と、レーザダイオードＬ１のバイアス電流を生成する電流制御回路２３８とによって構成される。
図２に示すように、それぞれデータＤ０〜Ｄ７に対応する電流制御回路２３０〜２３７は、同一の構成であるため、以下、電流制御回路２３７のみについてその構成を説明する。

電流制御回路２３７は、図２に示すように、プルアップ抵抗Ｒ１、エミッタコモンのトランジスタＱ１およびＱ２、定電流源としてのトランジスタＱ３、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ２を有する。
データＤ７が「１」のときには、信号Ｓ２１１がＬレベルとなり、信号Ｓ２１２がＨレベルとなるため、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする。したがって、定電流源であるトランジスタＱ３のエミッタ電流にほぼ等しい電流を、レーザダイオードＬ１側からトランジスタＱ２を介して引っ張ることになる。
データＤ７が「０」のときには、信号Ｓ２１１がＨレベルとなり、信号Ｓ２１２がＬレベルとなるため、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ２がオフする。したがって、レーザダイオードＬ１側から電流は引っ張らない。

データＤ７が「１」のときに定電流源であるトランジスタＱ３のエミッタを流れる電流は、オペアンプＯＰ１の入力端子の一方に設定される信号Ｓ７によって設定される。すなわち、オペアンプＯＰ１の出力端子は、トランジスタＱ３のベースを介して入力側にフィードバックされているので、釣り合い状態では、オペアンプＯＰ１の入力端子の他方の電圧レベルは、信号Ｓ７と同等となり、エミッタ電流Ｉ７は（Ｓ７の電圧レベル）／Ｒ２となる。

分解能設定部２４では、デジタル・アナログ変換器２４１と複数の演算増幅器２４２を含み、ＬＤパワー制御部２２によって生成される調整用信号Ｓ_ｍｏｄをアナログ信号Ｓ７に変換するとともに、そのアナログ信号Ｓ７の電圧レベルを順に１／２倍にしていく。これによって、信号Ｓ６，Ｓ５，…，Ｓ０が順に生成される。
つまり、Ｓ６＝（１／２）×Ｓ７、Ｓ５＝（１／２）×Ｓ６、Ｓ４＝（１／２）×Ｓ５、Ｓ３＝（１／２）×Ｓ４、Ｓ２＝（１／２）×Ｓ３、Ｓ１＝（１／２）×Ｓ２、Ｓ０＝（１／２）×Ｓ１、となる。

前述したように、電流制御部２３の各電流制御回路２３０〜２３７では、対応するデータＤ０〜Ｄ７が「１」のときに、信号Ｓ０〜Ｓ７の電圧レベルに応じた定電流Ｉ０〜Ｉ７が生成される。そして、上述した信号Ｓ７，Ｓ６，…，Ｓ０の設定によって、定電流Ｉ７，Ｉ６，…，Ｉ０は、順に電流値が１／２倍されたものとなる。
つまり、Ｉ６＝（１／２）×Ｉ７、Ｉ５＝（１／２）×Ｉ６、Ｉ４＝（１／２）×Ｉ５、Ｉ３＝（１／２）×Ｉ４、Ｉ２＝（１／２）×Ｉ３、Ｉ１＝（１／２）×Ｉ２、Ｉ０＝（１／２）×Ｉ１、となる。

デジタル・アナログ変換器２５は、ＬＤパワー制御部２２によって生成される一定のバイアス信号Ｓ_ｂｉａｓをアナログ信号Ｓ８に変換する。
アナログ信号Ｓ８に応じて、電流制御部２３の電流制御回路２３８は、定電流Ｉ８が生成される。この定電流Ｉ８は、シリアル・パラレル変換部２１に入力されるシリアルデータＤＡＴＡに依存せずに一定光量の光信号を確保するための電流である。

レーザダイオードＬ１には、電流制御部２３の各電流制御回路を流れる定電流を積算した電流が流れる。すなわち、レーザダイオードＬ１に流れる電流Ｉ_Ｌ１は、Ｉ０＋Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ６＋Ｉ７＋Ｉ８である。これによって、８ビットのパラレルデータＤ０〜Ｄ７に応じた多値の電流が発光素子としてのレーザダイオードＬ１を流れ、多値の光信号が送出される。
このように、送信装置２では、パラレルデータＤ０〜Ｄ７のビットごとに、各電流制御回路によってビットの重みが与えられ、振幅多重化された多値の光信号が光ファイバ線９０に送出される。

フォトダイオードＰ２およびＬＤパワー制御部２２は、ＬＤパワー制御のためのフィードバックループを構成する。すなわち、レーザダイオードＬ１によって生成された光信号は、フォトダイオードＰ２によって受光され、光電変換されてＬＤパワー制御部２２にフィードバックされ、その値に応じて調整用信号Ｓ_ｍｏｄが変更される。
ＬＤパワー制御は、たとえば温度変化などの環境変化によって生ずるレーザダイオードの出力特性の変化を補償するために定期的に行う、送信装置２のキャリブレーション処理である。通常、ＬＤパワー制御は、１秒〜１０秒ごとの長い期間おきに行われる。
ＬＤパワー制御が完了した後に、送出すべきデータ（８ビット単位のＭＡＣフレームのデータ）がシリアル・パラレル変換部２１に与えられるが、そのときには、ＬＤパワー制御部２２の調整用信号Ｓ_ｍｏｄの信号レベルは固定され、フィードバックループが機能しない状態となる。

次に、送信装置２が送出する参照信号について説明する。
参照信号は、たとえばＭＡＣフレームの８ビット単位など所定のデータ単位のデータ信号に対して挿入されるが、その目的としてＬＤパワー制御と受信側でのクロック信号再生がある。
ＬＤパワー制御は、前述したように、環境変化に対応するため１秒〜１０秒ごとの長い期間おきに行えばよいが、受信側でのクロック信号再生は、光ファイバ線９０にかかる曲げや引っ張りなどの物理的要因によって影響を受けるため、たとえばギガビット・イーサネット（登録商標）などの規格に対応した１ギガビット/秒の光信号では、１００サンプルごとに１回（１００ナノ秒に１回）等の非常に短い間隔で行う必要がある。

図３は、参照信号の一例を示す光信号波形図であって、（ａ）はＬＤパワー制御を行う場合、（ｂ）はＬＤパワー制御を行わない場合、をそれぞれ示す。
図３に示すように、ＬＤパワー制御を行う場合（図３（ａ））、特に電源投入時やリセット時にはレーザダイオードＬ１の出力が安定するまでに時間がかかり、その出力が安定した後にＬＤパワー制御を行うため、参照信号として長い期間を必要とする。一方、ＬＤパワー制御を行わない場合には（図３（ｂ））、参照信号は、受信装置３側でクロック信号を再生させるためのパルス（クロック再生のためには少なくとも１つあればよい）を含んでいれば足り、参照信号として長い期間を必要としない。
このように、参照信号は、送信タイミングに応じて信号期間が異なる信号となっている。

本実施形態に係る光通信システム１において、参照信号のさらなる目的は、受信側での光信号のキャリブレーションのためのベース信号を伝達することである。光信号は、光ファイバ線９０の物理的要因（曲げ、引っ張り）に応じて影響を受ける伝送特性（非線形特性）の変化によって、送信した光信号の光量が同一であっても、受信側における光信号の受信レベルが大きく変化する場合がある。この変化を補償するために、受信側で受信レベルの調整を行う処理がキャリブレーションである。

本実施形態に係る光通信システム１では、参照信号は、伝送特性の非線形特性を補正するために、データ信号としての光信号の最大値および最小値を含む３値のパルスを有している。この３値に対応するデジタル値の選択は、通信プロトコル上、送信装置２〜受信装置３間で予め行っておく必要がある。
図４は、所定の３つのデジタル値に対応した３つのパルスを含む参照信号の波形例を示す図である。図４に示すように、３つのデジタル値に対応した振幅レベルａ，ｂ，ｃの３つのパルスを含む参照信号が受信装置３に伝達されて、データ信号の補正（キャリブレーション）のために利用される。

次に、受信装置３の具体的な構成について説明する。
図５は、受信装置３の回路構成の一例を示す図である。

図５に示すように、受信装置３は、受光素子としてのフォトダイオードＰ１、抵抗Ｒ３、バッファアンプ３１、クロック再生部３２、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）３３、データ調整部３４を有する。

バッファアンプ３１は、フォトダイオードＰ１および抵抗Ｒ３によって光電変換された信号を取り込み、アナログ信号Ｓ３１を生成する。
クロック再生部３２は、送信装置２から受信した参照信号に基づいて、送信装置２の動作クロック信号ＣＬＫ１と同一のクロック信号ＣＬＫ２を生成する。クロック再生部３２では、クロック信号ＣＬＫ１と同一周波数のクロック信号を生成するクロック発信器を備えており、参照信号に含まれる複数のパルスのうち少なくとも１つのパルスの立ち上がりエッジまたは立下りエッジに基づいて、クロック発信器が生成するクロック信号の位相を調整することで、クロック信号ＣＬＫ１と同一のクロック信号ＣＬＫ２を生成する。

アナログ・デジタル変換器３３は、クロック再生部３２よりクロック信号ＣＬＫ２が与えられ、このクロック信号ＣＬＫ２に基づいて、バッファアンプ３１の出力アナログ信号Ｓ３１をデジタル信号Ｓ３３に変換する。

データ調整部３４は、８ビット単位で振幅多重化された光信号（データ信号）に対応したデジタル信号Ｓ３３をデコードして、元の８ビットデータＤ０〜Ｄ７に変換するとともに、変換したデジタルデータに対してキャリブレーションを行う。
キャリブレーションでは、参照信号に含まれる、キャリブレーションのためのベース信号（たとえば図４に示すような、振幅レベルａ，ｂ，ｃの３つのパルス）の受信レベル（アナログ・デジタル変換器３３の出力デジタル値）と、予め通信プロトコルによって決められた３値のデジタル値とに基づいて、非線形の伝送特性を補正するための換算式が決定される。そして、データ調整部３４は、この換算式によって、その後に受信するデータ信号のデジタル値を補正する。
３点に基づく換算式の決定方法は、多項式による補間法（たとえばスプライン補間法）など様々な方法を適用することができる。

次に、図６に関連付けて、参照信号に基づく光通信システム１の動作を説明する。
図６は、光通信システム１の動作を説明するためのタイミングチャートであって、（ａ）は送受信された光信号波形、（ｂ）は光通信システム１の動作フェーズ、（ｃ）は送信装置２の動作フェーズ、（ｄ）は受信装置３の動作フェーズ、をそれぞれ示す。なお、図６（ａ）においては、送信した光信号と受信した光信号とに、通信遅れ等に伴う信号変化がないものと仮定している。

先ず、システムが時刻ｔ０に起動した直後は、図６（ａ）に示すように、送信装置２のレーザダイオードＬ１の出力特性が不安定であり、その期間の送信信号に基づいて受信装置３がキャリブレーションを行わないように、待ち時間がプロトコル上設定される（図６（ｄ））。
また、起動と同時に、送信装置２ではＬＤパワー制御が開始される。これによって、送信すべきデジタル信号に対して一定光量の光信号が送出されるように、レーザダイオードＬ１に流れる電流値が調整される。
参照信号は、時刻ｔ１〜ｔ３で送出されるが、送信装置２でＬＤパワー制御を行っている間でも、受信装置３は、クロック信号ＣＬＫ２の同期再生を行うことができる。すなわち、受信装置３は、参照信号に含まれるパルスの立ち上がりエッジまたは立下りエッジを認識した時点でクロック再生を行う。

そして、図６（ｄ）が示すように、待ち時間が経過すると、受信装置３ではキャリブレーションが行われる。図６（ａ）では図示していないが、参照信号は、図４に示したような、予めプロトコル上決められたデジタル値に対応して振幅レベルが異なる３つのパルスを有しており、受信装置３では、この３つのパルスに基づいて、データ信号の補正のための換算式を決定する。そして、時刻ｔ３以降に送信されるデータ信号に対し、その換算式によって補正を行う。これによって、光ファイバ線９０における非線形の伝送特性が補償される。

図６に示した参照信号は、たとえばギガビット・イーサネットなどの規格に対応した１ギガビット/秒の光信号では、１００サンプルごとに１回（１００ナノ秒に１回）等の非常に短い間隔で挿入され、受信装置３では、その都度、データ信号の補正が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る光通信システム１では、送信装置２において、少なくともデータ信号の最大値および最小値を含む、異なる振幅の３つのパルスを有する参照信号を、データ信号に所定期間（または所定データ量）ごとに挿入し、受信装置３において、受信したその３つのパルスに基づいて、受信データ信号を補正することで、光ファイバ線９０の伝送特性（非線形特性）を補償する。
したがって、曲げや引っ張りなど短期間で変動する光ファイバ線９０の物理変化などに対して、極めて短期間で追従してデータ信号を補正することができ、その結果、データ信号の精度を高く維持することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る光通信システムは、第１の実施形態に係る光通信システム１と比較して、参照信号およびその参照信号を受信する受信装置に特徴がある。なお、本実施形態における光通信システムの構成は、第１の実施形態で説明した図１，２，５をそのまま適用することができる。

図７は、本実施形態に係る参照信号の波形を示す図である。図の矢印は、受信装置３側でのサンプリングのタイミングを示している。図７（ａ）および（ｂ）は同じ参照信号波形であるが、サンプリングのタイミングが異なっている。
図７（ａ）に示すように、本実施形態における参照信号は、データ信号と比較してデータレートが高速のパルスとなっている。たとえば、図７（ａ）に示す例では、参照信号のデータレートは、データ信号の２倍となっている。さらに、図７（ａ）に示すように、この参照信号に対する受信装置３側でのサンプリング結果がすべて一定値（本発明の第１サンプル値）となるような複数パルスが設定される。図７（ａ）では、その一定値がデータ信号の最大値となっているが、これに限られず、一定であればいずれの値でもよい。

受信装置３は、かかる参照信号を受信して、図の矢印で示した周期のクロック信号ＣＬＫ２を生成し、これによってアナログ・デジタル変換のためのサンプリングを行う。すなわち、クロック信号ＣＬＫ２は、受信したパルス（参照信号）の立ち上がりエッジおよび立下りエッジの中間に立ち上がる（または立ち下がる）パルスとなる。
本実施形態において、受信装置３のクロック再生部３２（図５参照）は、受信したパルスの立ち上がりエッジおよび立下りエッジのタイミングを捉え、これらのタイミングの間に立ち上がる（または立ち下がる）ように、内部のクロック発信器が生成するクロック信号の位相を調整することで、データ信号のサンプリングのためのクロック信号ＣＬＫ２を再生する。
このようにして受信装置３側でクロック信号ＣＬＫ２が完全に再生できた場合には、クロック信号ＣＬＫ２（本発明の第２基準クロック）は、図７の矢印で示すタイミングで立ち上がり（または立ち下がり）、かつ、送信側のクロック信号ＣＬＫ１（本発明の第１基準クロック）と同一周期のクロックとなる。

図７（ｂ）は、受信装置３側のクロック発信器の特性変化や経時変化、伝送系の特性変化により、受信装置３側でのサンプリングのタイミングがずれた状態を示している。サンプリングがずれた状態では、サンプリング結果が図７（ａ）の場合と異なり、最大値から最小値へと変化する。これによって、受信装置３は、サンプリングがずれたことを認識する。なお、ずれた後のサンプリング結果は、図７（ｂ）に示したようなデータ信号の最小値に限られず、ずれる前のサンプリング結果と異なる値になればよい。

本実施形態における参照信号は、データ信号と比較してデータレートが高速のパルスとしているのは、サンプリングがずれた状態でも、データ信号に対して誤サンプリングが発生するよりも早く、サンプリングずれを認識するためである。したがって、サンプリング定理に従う限り、参照信号のデータレートが高速であればあるほど少しのサンプリングずれを認識することができることになる。この場合、必要に応じて受信装置３側でのサンプリング周波数を上げなければならないことは言うまでもない。

サンプリングのずれを認識した場合には、受信装置３は、参照信号の再送信を要求するようにするか、または、参照信号の挿入間隔（送信間隔）を短くするように設定する。これによって、システム上サンプリングのずれを最小限に抑制することができる。
また、参照信号に対して所定回数サンプリングのずれを認識しない場合には、システム上参照信号の送信間隔を長くするように設定してもよい。これによって、受信装置３側で不要な参照信号を処理する手間が省ける。

以上説明したように、本実施形態に係る光通信システムによれば、受信装置３は、参照信号のサンプリングよって、データ信号に対する誤サンプリングが発生する前に自己のサンプリングのずれを認識することができ、必要な処置を講ずることができる。したがって、伝送系等に起因するサンプリングのずれ（クロックのずれ）に関わらず、データ信号の精度を高く維持することができる。

なお、本発明の実施形態は、上述した実施形態に拘泥せず、当業者であれば、本発明の要旨を変更しない範囲内で様々な改変が可能である。たとえば、実施形態に係る光通信方法は、光空間伝送にも適用することができる。
また、上記第１および第２の実施形態で述べた、参照信号およびその処理は、組み合わせて実現することができる。たとえば、第２の実施形態における高速なデータレートの参照信号に、キャリブレーション用のレベルの異なる３パルスを含めることができる。

実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。 実施形態における送信装置の回路構成の一例を示す図である。 参照信号の一例を示す光信号波形図である。 所定の３つのデジタル値に対応したパルスを含む参照信号の波形例を示す図である。 実施形態における受信装置の回路構成の一例を示す図である。 実施形態に係る光通信システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 他の実施形態に係る参照信号の波形を示す図である。

符号の説明

１…光通信システム、２…送信装置、２１…シリアル・パラレル変換部、２２…ＬＤパワー制御部、２３…電流制御部、２４…分解能設定部、２５…デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）、３…受信装置、３１…バッファアンプ、３２…クロック再生部、３３…アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）、３４…データ調整部、Ｌ１…レーザダイオード、Ｐ１，Ｐ２…フォトダイオード、４…データ処理装置、９０…光ファイバ線。

Claims (7)

1. 送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信システムであって、
   前記送信装置は、データ信号のほか、前記多値のうち少なくとも最大値、最小値を含む所定の３値を有する参照信号を所定期間ごとに送信し、
   前記受信装置は、前記参照信号に基づいて、受信した前記データ信号のサンプリングのための同期をとるとともに、前記所定の３値に対応する受信光信号レベルによって、受信した前記データ信号を補正する
   光通信システム。
2. 送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信方法であって、
   前記送信装置が、データ信号のほか、前記多値のうち少なくとも最大値、最小値を含む所定の３値を有する参照信号を所定期間ごとに送信する第１工程と、
   前記受信装置が、前記参照信号に基づいて、受信した前記データ信号のサンプリングのための同期をとる第２工程と、
   前記受信装置が、前記所定の３値に対応する受信光信号レベルによって、受信した前記データ信号を補正する第３工程と、
   を有する光通信方法。
3. 送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信システムであって、
   前記送信装置は、
   第１基準クロックに基づいてデータ信号を生成して送信するとともに、前記第１基準クロックよりもデータレートが高速で、かつ、前記第１基準クロックによるサンプル値が同一の第１サンプル値となる複数パルスを含む参照信号を第１期間ごとに送信し、
   前記受信装置は、
   前記複数パルスのうち少なくとも１つのパルスに基づいて、当該複数パルスのサンプル値が前記第１サンプル値となる基準クロックであって、前記第１基準クロックと同一周波数の第２基準クロックを生成し、その第２基準クロックを受信した前記データ信号のサンプリングのための基準信号とする
   光通信システム。
4. 前記受信装置は、第２基準クロックを生成した後に新たな参照信号を受信したとき、当該第２基準クロックに基づいてその参照信号に含まれる複数パルスをサンプルし、すべて前記第１サンプル値とならないことを条件として、参照信号の送信間隔を前記第１期間よりも短くする
   請求項３記載の光通信システム。
5. 前記受信装置は、第２基準クロックを生成した後に新たな参照信号を受信したとき、当該第２基準クロックに基づいてその参照信号に含まれる複数パルスをサンプルし、すべて前記第１サンプル値とならないことを条件として、参照信号の再送信を要求する
   請求項３記載の光通信システム。
6. 前記受信装置は、第２基準クロックを生成した後に新たな参照信号を受信したとき、当該第２基準クロックに基づいてその参照信号に含まれる複数パルスをサンプルし、すべて前記第１サンプル値となる参照信号が所定回数連続したことを条件として、参照信号の送信間隔を前記第１期間よりも長くする
   請求項３記載の光通信システム。
7. 送信装置と受信装置間で、光量に応じた多値の光信号に基づいて通信を行う光通信方法であって、
   前記送信装置が、第１基準クロックに基づいてデータ信号を生成して送信する第１工程と、
   前記送信装置が、前記第１基準クロックよりもデータレートが高速で、かつ、前記第１基準クロックによるサンプル値が同一の第１サンプル値となる複数パルスを含む参照信号を所定期間ごとに送信する第２工程と、
   前記受信装置が、前記複数パルスのうち少なくとも１つのパルスに基づいて、当該複数パルスのサンプル値が前記第１サンプル値となる基準クロックであって、前記第１基準クロックと同一周波数の第２基準クロックを生成する第３工程と、
   前記受信装置が、前記データ信号を受信する第４工程と、
   前記受信装置が、前記第２基準クロックによって受信した前記データ信号をサンプルする第５工程と、
   を有する光通信方法。
   

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