JP2019071531A - 光送信機、及び光送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から出射された光の波長が基準となる基準波長からずれた場合でも、波長が隣接する信号と重畳されるおそれを低くする。【解決手段】光送信機１は、光源３０と、光源３０から出射された光の波長を波長検出部３３、３４と、波長情報に対応する波長と所定の基準波長との間の差を示す波長差情報を生成する波長差情報生成部３８とを有する。光送信機１は、波長差情報に対応する差に基づいて、基準となるサブキャリアの数である基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数を決定するサブキャリア数決定部１７と、サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数を示す多値度を決定する多値度決定部１２１と、サブキャリアのそれぞれの電力を決定する電力決定部１２２とを更に有する。【選択図】図４

Description

本発明は、光送信機、及び光送信方法に関する。

直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、ＯＦＤＭ）変調の一種である離散マルチトーン（Discrete Multi Tone、ＤＭＴ）変調とも称される光伝送技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような技術では、光受信機側において受信した光信号に対応する電気信号のＳ／Ｎ比（Signal-Noise Ratio、ＳＮＲ）に応じてサブキャリア毎にビット数を設定することで、伝送特性に応じた高速光伝送が可能になる。

米国特許出願公開第２０１４／００９９１１５号明細書

また、周波数利用効率が高く且つコストメリットが大きいＤＭＴ変調を波長分割多重化方式（Wavelength-Division Multiplex、ＷＤＭ）に適用することが望まれている。ＤＭＴ変調をＷＤＭに適用することで、高速光通信が可能になる。

一方、レーザダイオードを含む光源は、出射する光の波長の温度依存性が高く、電熱クーラ（Thermoelectric Cooler、ＴＥＣ）等の温度制御素子を使用して、光源から出射される光の光出力等の変動にかかわらず、光源の温度が一定になるように制御される。

しかしながら、ＷＤＭでは、波長の異なる複数の信号を高密度で多重化するため、光源から出射された光の波長が基準となる基準波長からずれたときに、送信される信号が、波長が隣接する信号と重畳されて信号特性が劣化するおそれがある。

一実施形態では、光源から出射された光の波長が基準となる基準波長からずれた場合でも、波長が隣接する信号と重畳されるおそれが低い光送信機を提供することを目的とする。

１つの態様では、光送信機は、光源と、光源から出射された光の波長を検出する波長検出部と、波長情報に対応する波長と所定の基準波長との間の差を示す波長差情報を生成する波長差情報生成部とを有する。光送信機は、波長差情報に対応する差に基づいて、基準となるサブキャリアの数である基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数を決定するサブキャリア数決定部と、サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数を示す多値度を決定する多値度決定部と、サブキャリアのそれぞれの電力を決定する電力決定部とを更に有する。光送信機は、決定されたビット数及び電力となるように変調されたサブキャリアを含む変調信号を生成する変調信号生成部と、変調信号を出力するドライバ回路と、変調信号に応じて光源から出射された光を変調して生成した送信信号を出力する変調器とを更に有する。

一実施形態では、光源から出射された光の波長が基準となる基準波長からずれた場合でも、波長が隣接する信号と重畳されるおそれを低くできる。

（ａ）は実施形態に係る光送信機に関連する光送信機のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光通信機のより詳細なブロック図であり、（ｃ）はＤＭＴ伝送を説明するための図である。 （ａ）は図１に示すレーザダイオードが出射する光の波長が基本波長に一致している状態を説明する図であり、（ｂ）は図１に示すレーザダイオードが出射する光の波長が基本波長からずれている状態を説明する図である。 （ａ）はＤＭＴ変調前の光スペクトルの一例を示す図であり、（ｂ）は図１に示す光送信機によるＤＭＴ変調を示す図であり、（ｃ）は実施形態に係る光送信機によるＤＭＴ変調の一例を示す図であり、（ｄ）は実施形態に係る光送信機によるＤＭＴ変調の他の例を示す図である。 （ａ）は第１実施形態に係る光送信機のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。 図４に示すサブキャリア数決定部が実行する処理を説明するための図である。 第２実施形態に係る光送信機のブロック図である。 （ａ）は第３実施形態に係る光送信機のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。 図７に示すパワーマップ決定部が実行する処理を説明するための図である。 （ａ）は第４実施形態に係る光送信機のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。 図９に示すビットパワーマップ決定部が実行する処理を説明するための図である。 （ａ）は第５実施形態に係る光送信機のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。 図１１に示す光送信機の動作を説明するための図である。 図１１に示すビットパワーマップ決定部の処理を示すフローチャートである。 （ａ）は図１１に示すサブキャリア数決定部が実行する処理を説明するための図であり、（ｂ）は図１１に示すビットパワーマップ決定部が実行する処理を説明するための図である。 第６実施形態に係る光送信機のブロック図である。 図１５に示す光送信機を塔載する通信システムの一例を示す図である。 図１６に示す通信システムにおける光送信機の動作を説明するための図である。 図１５に示す光送信機を塔載する通信システムの他の例を示す図である。 図１８に示す通信システムにおける光送信機の動作を説明するための図である。

以下図面を参照して、実施形態に係る光送信機、及び光送信方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

（関連する光送信機の構成及び機能）
図１（ａ）は実施形態に係る光送信機に関連する光送信機のブロック図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光通信機のより詳細なブロック図であり、図１（ｃ）はＤＭＴ伝送を説明するための図である。

光通信システム９００は、光送信機９０１と、光受信機９０２と、一例では光ファイバである光伝送路９０３とを有する。光送信機９０１は、不図示の入力演算回路から入力データを変調した後に光信号に変換して光伝送路９０３に出力する。光受信機９０２は、光伝送路９０３から入力された光信号を電気信号に変換し且つ復調して不図示の出力演算回路に出力する。

光送信機９０１は、ＳＥＲＤＥＳ／ＦＥＣとも称される電気信号入力回路９１１と、送信ＤＭＴエンジン回路９１２と、ＩＦＦＴ回路９１３と、ＤＡＣ回路９１４と、ドライバ回路９１５と、ＴＯＳＡ９１６とを有する。電気信号入力回路９１１は、不図示の送信演算回路から入力されたパラレル信号をシリアル信号に変換すると共に、シリアル信号に前方誤り訂正（Forward Error Correction、ＦＥＣ）演算を実行した信号を送信ＤＭＴエンジン回路９１２に出力する。

送信ＤＭＴエンジン回路９１２は、電気信号入力回路９１１から入力された電気送信信号にＤＭＴ変調処理を実行し、ＤＭＴ変調を実行した信号をＩＦＦＴ回路９１３に出力する。送信ＤＭＴエンジン回路９１２は、一例では、注水定理によってサブキャリアのそれぞれが伝送するビット量、すなわち多値度を決定してもよい。例えば、サブキャリアの最小周波数が０．１ＧＨｚであり、サブキャリアの数が２５６個であるとき、サブキャリアのそれぞれの多値度を４にすることで、１０２．４Ｇｂｐｓの伝送が可能になる。

他の例では、送信ＤＭＴエンジン回路９１２は、光通信システム９００の周波数特性に基づいて、サブキャリアのそれぞれの多値度を決定してもよい。この場合、図１（ｃ）に示すように、まず、送信ＤＭＴエンジン回路９１２は、光出力が一定のＯＦＤＭ信号を光伝送路９０３を介して光受信機９０２に送信し、サブキャリアのそれぞれのＳＮＲを取得する。次いで、送信ＤＭＴエンジン回路９１２は、取得したＳＮＲに基づいて、パワーマップ（Power Map）とも称されるプリエンファシス量を決定すると共に、例えば、注水定理によってサブキャリアのそれぞれの多値度を決定する。

ＩＦＦＴ回路９１３は、送信ＤＭＴエンジン回路９１２から入力された信号に逆高速フーリエ変換（inverse fast Fourier transform、ＩＦＦＴ）を実行し、ＩＦＦＴ変換した信号をＤＡＣ回路９１４に出力する。ＤＡＣ回路９１４は、ＩＦＦＴ回路９１３から入力された信号にデジタル―アナログ変換を実行し、デジタル―アナログ変換した信号をドライバ回路９１５に出力する。ドライバ回路９１５は、ＤＡＣ回路９１４から入力された信号を増幅して、増幅した信号をＴＯＳＡ９１６に出力する。ＴＯＳＡ９１６は、ドライバ回路９１５から入力された電気信号を光信号に変換し、光信号を光伝送路９０３に出力する。

光受信機９０２は、ＲＯＳＡ９２１と、ＡＤＣ回路９２２と、ＦＦＴ回路９２３と、受信ＤＭＴエンジン回路９２４と、ＥＲＤＥＳ／ＦＥＣとも称される電気信号出力回路９２５とを有する。ＲＯＳＡ９２１は、光伝送路９０３から入力された光信号を電気信号に変換し、電気信号をＡＤＣ回路９２２に出力する。ＡＤＣ回路９２２は、ＡＣＤ回路９２１から入力された電気信号にアナログ―デジタル変換を実行し、アナログ―デジタル変換を実行した信号をＦＦＴ回路９２３に出力する。ＦＦＴ回路９２３は、ＡＤＣ回路９２２から入力された信号に高速フーリエ変換（fast Fourier transform、ＦＦＴ）を実行し、ＦＦＴ変換した信号を受信ＤＭＴエンジン回路９２４に出力する。

受信ＤＭＴエンジン回路９２４は、ＦＦＴ回路９２３から入力された信号にＤＭＴ復調を処理を実行し、ＤＭＴ復調を実行した信号を電気信号出力回路９２５に出力する。電気信号出力回路９２５は、受信ＤＭＴエンジン回路９２４から入力された信号にＦＥＣ演算を実行し、ＦＥＣ演算を実行したシリアル信号をパラレル信号に変換した電気受信信号を不図示の受信演算回路に出力する。

ＴＯＳＡ９１６は、可変光源であり、レーザダイオード９３０と、変調機９３１と、スプリッタ９３２と、第１フォトダイオード９３３と、第２フォトダイオード９３４と、エタロンフィルタ９３５と、波長制御回路９３６と、熱電クーラ９３７とを有する。ＴＯＳＡ９１６は、波長オフセット検出回路９３８と、シャッタ９３９とを有する。

レーザダイオード９３０は、波長制御回路９３６から入力される波長制御信号に応じた波長を有する光を出射する。変調機９３１は、レーザダイオード９３０から出射された光をドライバ回路９１５から入力された電気信号に応じて変調し、変調した光送信信号を出力する。スプリッタ９３２は、変調機９３１から出力された光を分波し、シャッタ９３９、第１フォトダイオード９３３及びエタロンフィルタ９３５に出力する。第１フォトダイオード９３３は、スプリッタ９３２で入力された光の光量に応じた電気信号を波長制御回路９３６に出力する。第２フォトダイオード９３４は、スプリッタ９３２からエタロンフィルタ９３５を介して入力された光の光量に応じた電気信号を波長制御回路９３６に出力する。エタロンフィルタ９３５は、所定の基準波長を有する光を透過するフィルタ素子である。

波長制御回路９３６は、第１フォトダイオード９３３及び第２フォトダイオード９３４から入力される電気信号に基づいて、レーザダイオード９３０から出射される光の波長が基準波長に一致するように制御する。また、波長制御回路９３６は、第１フォトダイオード９３３及び第２フォトダイオード９３４から入力される電気信号に基づいて、レーザダイオード９３０の温度が一定になるように、熱電クーラ９３７を制御する。また、波長制御回路９３６は、第１フォトダイオード９３３から入力される電気信号と第２フォトダイオード９３４から入力される電気信号との比率を示す比率信号を波長オフセット検出回路９３８に出力する。熱電クーラ９３７は、例えばペルチェ素子を有する小型冷却デバイスである。波長オフセット検出回路９３８は、波長制御回路９３６から入力される比率信号に対応する比率に基づいて、レーザダイオード９３０から出射される光の波長が基準波長から所定のしきい値波長差以上ずれたことを検出する。波長オフセット検出回路９３８によってレーザダイオード９３０から出射される光の波長が基準波長から所定のしきい値波長差以上ずれたことが検出されると、シャッタ９３９は、レーザダイオード９３０から出射される光を遮断する。

図２（ａ）はレーザダイオード９３０が出射する光の波長が基本波長に一致している状態を説明する図であり、図２（ｂ）はレーザダイオード９３０が出射する光の波長が基本波長からずれている状態を説明する図である。

レーザダイオード９３０が出射する光の波長が基本波長に一致している状態では、レーザダイオード９３０が出射する光のスペクトル２０１は、基準波長λ₀に一致しており、ＤＭＴ変換後の光スペクトル２１１の中心も基準波長λ₀に一致する。ＤＭＴ変換後の光スペクトル２１１の中心も基準波長λ₀に一致するとき、光スペクトル２１１は、基準波長λ₀に隣接する波長λ_-1及びλ₊₁である光をＤＭＴ変調した光スペクトル２１２及び２１３と重畳しない。

一方、レーザダイオード９３０が出射する光の波長が基本波長からずれている状態では、レーザダイオード９３０が出射する光のスペクトル２２１は、基準波長λ₀からずれており、ＤＭＴ変換後の光スペクトル２３１の中心も基準波長λ₀からずれる。ＤＭＴ変換後の光スペクトル２３１の中心も基準波長λ₀からずれるとき、光スペクトル２３１は、基準波長λ₀に隣接する波長λ_-1及びλ₊₁である光をＤＭＴ変調した光スペクトル２３２及び２３３の何れか一方と重畳する。レーザダイオード９３０が出射する光の波長が基準波長から所定のしきい値波長差以上ずれて、光スペクトル２３１が光スペクトル２３２及び２３３の何れか一方と重畳すると、シャッタ９３９は、レーザダイオード９３０が出射する光を遮断する。

光通信システム９００では、シャッタ９３９がレーザダイオード９３０が出射する光を遮断するので、レーザダイオード９３０は、光を出射し続けることができ、ＴＯＳＡ９１６内部の熱量を一定に維持できる。

しかしながら、光通信システム９００では、光送信機９０１は、シャッタ９３９が搭載されるため、光送信機９０１の製造コストが上昇する。また、光通信システム９００では、光送信機９０１は、シャッタ９３９を介してレーザダイオード９３０が出射する光を出射するため、シャッタ９３９が挿入されために、損失が増加して光出力が低下する。

（実施形態に係る光送信機の概要）
図３は実施形態に係る光送信機の概要を説明するための図であり、図３（ａ）はＤＭＴ変調前の光スペクトルの一例を示す図であり、図３（ｂ）は光送信機９０１によるＤＭＴ変調を示す図である。図３（ｃ）は実施形態に係る光送信機によるＤＭＴ変調の一例を示す図であり、図３（ｄ）は実施形態に係る光送信機によるＤＭＴ変調の他の例を示す図である。

光送信機９０１は、ＳＮＲに応じたスペクトルとなる変調信号に、ＳＮＲに応じた多値度を割り当てる。すなわち、光送信機９０１は、ＳＮＲが大きい低周波数領域はビット数を多くし、ＳＮＲの大きさに応じて高周波数領域領域ではビット数を小さくするように多値度を決定する。また、光送信機９０１は、多値度が同一となる周波数において光出力が一定になるようにプリエンファシス量を決定する。光送信機９０１は、レーザダイオード９３０から出射される光の波長３０１が基準波長λ₀からずれて光スペクトル３１２が隣接する信号の光スペクトル３１３と重畳するときに、シャッタ９３９により、レーザダイオード９３０から出射される光を遮断する。

図３（ｃ）に示す光送信機は、レーザダイオードから出射される光の波長３０１が基準波長λ₀からずれて光スペクトル３２１が隣接する信号の光スペクトル３２３と重畳するときに、光スペクトル３２３に重畳する領域のサブキャリアを削減する。図３（ｃ）に示す光送信機は、光スペクトル３２３に重畳する領域のサブキャリアを削減することで、波長が隣接する信号と重畳されるおそれを低くできる。

また、図３（ｃ）に示す光送信機は、削減したサブキャリアの光出力を補償するようにサブキャリアのプリエンファシス量を決定してもよい。すなわち、実施形態に係る光送信機は、サブキャリアを削減したときに、変調信号の電力が基準サブキャリア数のサブキャリアを含むときの変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれのエンファシス量を決定してもよい。ここで、基準サブキャリア数は、基準となるサブキャリアの数であり、例えば、レーザダイオード３０が出射する光のスペクトルが基準波長λ₀に一致するときのサブキャリアの数である。

また、図３（ｃ）に示す光送信機は、削減したサブキャリアのビット数を補償するようにサブキャリアの多値度を決定してもよい。すなわち、実施形態に係る光送信機は、サブキャリアが削減されたときに、サブキャリアによって伝送されるビット数の合計が基準サブキャリア数のサブキャリアによって伝送されるビット数の合計と一致するように、伝送されるビット数を決定してもよい。

図３（ｄ）に示す光送信機は、図３（ｃ）に示す光送信機が実行する処理に加えて、変調信号の電力が基準サブキャリア数のサブキャリアを含むときの変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれの電力を一律に増加させる。すなわち、実施形態に係る光送信機は、サブキャリアが削減されたと決定されたときに、変調信号の電力が基準サブキャリア数のサブキャリアを含むときの変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれの電力を一律に増加させてもよい。

（第１実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図４（ａ）は第１実施形態に係る光送信機のブロック図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。

光送信機１は、ＳＥＲＤＥＳ／ＦＥＣとも称される電気信号入力回路１１と、送信ＤＭＴエンジン回路１２と、ＩＦＦＴ回路１３と、ＤＡＣ回路１４と、ドライバ回路１５と、ＴＯＳＡ１６と、サブキャリア数決定部１７とを有する。電気信号入力回路１１と及びＩＦＦＴ回路１３〜ドライバ回路１５の構成及び機能は、電気信号入力回路９１１及びＩＦＦＴ回路９１３〜ドライバ回路９１５の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

ＴＯＳＡ１６は、シャッタ９３９に対応する構成を有さないことがＴＯＳＡ９１６と相違する。レーザダイオード３０〜熱電クーラ３７の構成及び機能は、レーザダイオード９３０〜熱電クーラ９３７の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

波長オフセット検出回路３８は、光源であるレーザダイオード３０から出射された光の波長を示す波長情報に対応する波長と所定の基準波長との間の差を示す波長差情報を生成する波長差情報生成部として機能する。具体的には、波長オフセット検出回路３８は、第１フォトダイオード３３から入力される電気信号と第２フォトダイオード３４から入力される電気信号との比率を示す比率信号が波長制御回路３６から入力される。

第１フォトダイオード３３及び第２フォトダイオード３４は、光源であるレーザダイオード３０から出射された光の波長を波長検出部として機能する。波長オフセット検出回路３８は、比率信号に対応する比率に基づいて、レーザダイオード３０から出射された光の波長と準波長との間の差を示す波長差情報を生成する。

サブキャリア数決定部１７は、例えば半導体回路であり、波長差情報に対応する差、基準サブキャリア数、及び最大占有帯域幅に基づいて、基準となるサブキャリアの数である基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数を決定する。基準サブキャリア数は、例えば２５０等の基準となるサブキャリアの数である。最大占有帯域幅は、ＤＭＴ変換された信号が占有可能な最大の帯域幅である。

図５は、サブキャリア数決定部１７が実行する処理を説明するための図である。図５に示す例において、基準キャリア数は２５０であり、波長オフセット検出回路３８が生成する波長差情報に対応する波長差は０．２〔ＧＨｚ〕であり、最大占有帯域幅は５０．０〔ＧＨｚ〕である。

サブキャリア数決定部１７は、レーザダイオード３０が出射する光の波長と基準波長との間の差である０．２〔ＧＨｚ〕に相当する２つのサブキャリアを基準キャリア数２５０から削減することを決定する。すなわち、サブキャリア数決定部１７は、２５０から２を減算した２４８をサブキャリア数に決定する。

送信ＤＭＴエンジン回路１２は、多値度決定部１２１と、電力決定部１２２と、変調信号生成部１２３とを有する。多値度決定部１２１は、サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数、すなわち多値度を決定する。電力決定部１２２は、サブキャリアのそれぞれの電力、すなわちプリエンファシス量を決定する。多値度決定部１２１による多値度の決定方法及び電力決定部１２２によるプリエンファシス量の決定方法は、図１（ｃ）を参照して説明した送信ＤＭＴエンジン回路９１２の多値度及びプリエンファシス量の決定方法と同様なのでここでは詳細な説明は省略する。変調信号生成部１２３は、決定されたビット数及び電力となるように変調されたサブキャリアを含む変調信号を生成する。

（第１実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機１は、レーザダイオード３０から出射された光の波長と基準波長との間の差に基づいて、サブキャリアの数を削減することで、レーザダイオード３０が出射する光の波長と波長が隣接する信号と重畳されるおそれを低くできる。

（第２実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図６は、第２実施形態に係る光送信機のブロック図である。

光送信機２は、選択回路４１を有することが光送信機１と相違する。また、光送信機２は、サブキャリア数決定部４７をサブキャリア数決定部１７の代わりに有することが光送信機１と相違する。選択回路４１及びサブキャリア数決定部４７以外の光送信機２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信機１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

選択回路４１は、サブキャリア数決定部４７から入力される選択信号ＳＳに応じて、出力する信号を不図示の入力演算回路から入力される電気送信信号から、サブキャリア数決定部４７から入力される波長ずれ警報信号ＷＳに切り換える。選択回路４１から出力された警報信号ＷＳは、ＴＯＳＡ１６から不図示の光受信機に光送信される。

サブキャリア数決定部４７は、サブキャリアの数を決定すると共に、波長差情報に対応する差が所定のしきい値波長差以上であるときに、選択信号ＳＳ及び警報信号ＷＳに出力する。

（第２実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機２は、波長差情報に対応する差がしきい値波長差以上であるときに、警報信号を光受信機に送信するので、レーザダイオード３０の波長がずれたことを受信機に通知することができる。

光送信機２は、波長差情報に対応する差がしきい値波長差以上であるときに警報信号ＷＳを光受信機に送信するが、実施形態に係る光送信機は、波長差情報に対応する差がしきい値波長差以上であるときに優先度が高い信号を送信するように形成されてもよい。例えば、サブキャリア数決定部４７から不図示の入力演算回路に警報信号ＷＳが出力され、入力演算回路は、警報信号ＷＳが入力されたときに優先度が高い信号を選択して選択回路に出力してもよい。

（第３実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図７（ａ）は第３実施形態に係る光送信機のブロック図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。

光送信機３は、パワーマップ決定部１８を有することが光送信機１と相違する。また、光送信機３は、送信ＤＭＴエンジン回路４２を送信ＤＭＴエンジン回路１２の代わりに有することが光送信機１と相違する。パワーマップ決定部１８及び送信ＤＭＴエンジン回路４２以外の光送信機３の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信機１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

パワーマップ決定部１８は、例えば、半導体回路である。パワーマップ決定部１８は、サブキャリア数決定部１７によって決定されたサブキャリア数を使用して、変調信号の電力がサブキャリア数を削減する前の変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。すなわち、パワーマップ決定部１８は、サブキャリアを削減することで、ドライバ回路１５が変調器３１に出力する電気信号の総電力が変化しないように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。

図８は、パワーマップ決定部１８が実行する処理を説明するための図である。図８に示す例において、図５で示す例と同様に、基準キャリア数は２５０であり、波長オフセット検出回路３８が生成する波長差情報に対応する波長差は０．２〔ＧＨｚ〕であり、最大占有帯域幅は５０．０〔ＧＨｚ〕である。

パワーマップ決定部１８は、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことに応じて発生するプリエンファンス量のずれを補償する。図８に示す例では、補正前の合計のプリエンファンス量が−０．０３〔ｄＢ〕であるので、２４８番目のサブキャリアのプリエンファンス量を±０．００〔ｄＢ〕から＋０．０３〔ｄＢ〕に変更することで、プリエンファンス量のずれを補償する。

送信ＤＭＴエンジン回路４２は、電力決定部４２２を電力決定部１２２の代わりに有することが、送信ＤＭＴエンジン回路１２と相違する。電力決定部４２２は、パワーマップ決定部１８から入力されるプリエンファンス量を、変調信号を生成するときのプリエンファンス量に決定する。

（第３実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機３は、サブキャリアが削減されたことにより合計のプリエンファンス量が変化しないように、プリエンファンス量を補償することで、ドライバ回路１５が変調器３１に出力する電気信号の総電力を一定に維持する。光送信機３は、ドライバ回路１５が変調器３１に出力する電気信号の総電力を一定に維持することで、サブキャリアが削減されたことによりレーザダイオード３０の周囲の温度を一定に維持して、レーザダイオード３０が出射する光の波長を一定に維持する。

なお、光送信機３では、パワーマップ決定部１８がプリエンファンス量を補償する処理を実行するが、実施形態に係る光送信機では、送信ＤＭＴエンジン回路が有する電力決定部がプリエンファンス量を補償する処理を実行してもよい。

（第４実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図９（ａ）は第４実施形態に係る光送信機のブロック図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。

光送信機４は、ビットパワーマップ決定部１９を有することが光送信機１と相違する。また、光送信機４は、送信ＤＭＴエンジン回路５２を送信ＤＭＴエンジン回路１２の代わりに有することが光送信機１と相違する。ビットパワーマップ決定部１９及び送信ＤＭＴエンジン回路５２以外の光送信機４の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信機１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

ビットパワーマップ決定部１９は、例えば、半導体回路である。ビットパワーマップ決定部１９は、サブキャリア数決定部１７によって決定されたサブキャリア数を使用して、変調信号の合計のビット数がサブキャリア数を削減する前の合計のビット数と一致するように、サブキャリアのそれぞれの多値度を決定する。ビットパワーマップ決定部１９は、例えば、注水定理によってサブキャリアのそれぞれの多値度を決定する。

また、ビットパワーマップ決定部１９は、サブキャリア数決定部１７によって決定されたサブキャリア数を使用して、変調信号の電力がサブキャリア数を削減する前の変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。すなわち、ビットパワーマップ決定部１９は、サブキャリアを削減することで、ドライバ回路１５が変調器３１に出力する電気信号の総電力が変化しないように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。

図１０は、ビットパワーマップ決定部１９が実行する処理を説明するための図である。図１０に示す例において、図５及び８で示す例と同様に、基準キャリア数は２５０であり、波長オフセット検出回路３８が生成する波長差情報に対応する波長差は０．２〔ＧＨｚ〕であり、最大占有帯域幅は５０．０〔ＧＨｚ〕である。

ビットパワーマップ決定部１９は、パワーマップ決定部１８と同様に、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことに応じて発生するプリエンファンス量のずれを補償する。併せて、ビットパワーマップ決定部１９は、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことに応じて発生するビット数の減少を補償する。図１０に示す例では、多値度が２であった２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことによって減少する４ビットを補償する。具体的には、ビットパワーマップ決定部１９は、１番目〜４番目の多値度を１ビットずつ増加させることで、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことによって減少する４ビットを補償する。

送信ＤＭＴエンジン回路５２は、多値度決定部５２１及び電力決定部５２２を多値度決定部１２１及び電力決定部１２２の代わりに有することが、送信ＤＭＴエンジン回路１２と相違する。多値度決定部５２１は、ビットパワーマップ決定部１９から入力される多値度を、変調信号を生成するときの多値度に決定する。電力決定部５２２は、ビットパワーマップ決定部１９から入力されるプリエンファンス量を、変調信号を生成するときのプリエンファンス量に決定する。

（第４実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機４は、サブキャリアが削減されたことにより信号が送信する合計のビット量が変化しないように、多値度を補償することで、サブキャリアが削減することによる送信可能な情報量が減少することを防止する。

なお、光送信機４では、ビットパワーマップ決定部１９が多値度及びプリエンファンス量を補償する処理を実行するが、実施形態に係る光送信機では、送信ＤＭＴエンジン回路が多値度及びプリエンファンス量を補償する処理を実行してもよい。すなわち、送信ＤＭＴエンジン回路が有する多値度決定部が多値度を補償する処理を実行してもよく、送信ＤＭＴエンジン回路が有する電力決定部がプリエンファンス量を補償する処理を実行してもよい。

（第５実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図１１（ａ）は第５実施形態に係る光送信機のブロック図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す送信ＤＭＴエンジン回路のブロック図である。

光送信機５は、ビットパワーマップ決定部２０を有することが光送信機１と相違する。また、光送信機５は、送信ＤＭＴエンジン回路６２及びドライバ回路６５を送信ＤＭＴエンジン回路１２の代わりに有することが光送信機１と相違する。ビットパワーマップ決定部２０、送信ＤＭＴエンジン回路６２及びドライバ回路６５以外の光送信機５の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信機１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

図１２は、光送信機５の動作を説明するための図である。

光送信機５は、サブキャリアの数を削減することによるドライバ回路が変調器に出力する電気信号の総電力の減少量であるパワー補正値が所定のしきい値を超えるときに、パワー補正値を補償するように、サブキャリアの電力を一律に増加させる。

ビットパワーマップ決定部２０は、例えば、半導体回路である。ビットパワーマップ決定部２０は、サブキャリア数決定部１７によって決定されたサブキャリア数を使用して、変調信号の電力がサブキャリア数を削減する前の変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。

また、ビットパワーマップ決定部２０は、サブキャリア数決定部１７によって決定されたサブキャリア数を使用して、変調信号の合計のビット数がサブキャリア数を削減する前の合計のビット数と一致するように、サブキャリアのそれぞれの数を決定する。

図１３は、ビットパワーマップ決定部２０の処理を示すフローチャートである。

まず、ビットパワーマップ決定部２０は、サブキャリアの数を削減することによるドライバ回路１５が変調器３１に出力する電気信号の総電力の減少量であるパワー補正値を推定する（Ｓ１０１）。例えば、基準キャリア数は２５０であるときに、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減される場合、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアの電力がパワー補正値になる。また、基準キャリア数は２５０であるときに、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアが削減される場合、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアの電力がパワー補正値になる。なお、パワー補正値は、削減されるサブキャリアのプリエンファンス量は含まない。

次いで、ビットパワーマップ決定部２０は、Ｓ１０１の処理で推定されたパワー補正値が所定のしきい値以下であるか否かをする（Ｓ１０２）。しきい値は、ビットパワーマップ決定部２０がサブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を補正することで、パワー補正値に等しい電力を補償できるか否かに基づいて決定される。例えば、図５等に示す例のように、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアの電力がパワー補正値になる場合は、プリエンファシス量を補正することでパワー補正値を補償できる。一方、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアの電力がパワー補正値になる場合は、プリエンファシス量を補正することでパワー補正値を補償することで容易ではない。

ビットパワーマップ決定部２０は、パワー補正値が所定のしきい値以下であると判定する（Ｓ１０２−ＹＥＳ）と、サブキャリアのそれぞれの多値度を決定する（Ｓ１０３）。ビットパワーマップ決定部２０は、ビットパワーマップ決定部１９と同様に、変調信号の合計のビット数がサブキャリア数を削減する前の合計のビット数と一致するように、サブキャリアのそれぞれの多値度を決定する。

次いで、ビットパワーマップ決定部２０は、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する（Ｓ１０４）。ビットパワーマップ決定部２０は、ビットパワーマップ決定部１９と同様に、変調信号の電力がサブキャリア数を削減する前の変調信号の電力と一致するように、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する。

そして、ビットパワーマップ決定部２０は、Ｓ１０３の処理で決定された多値度及びＳ１０４の処理で決定されたプリエンファシス量を送信ＤＭＴエンジン回路６２に出力する（Ｓ１０５）。

ビットパワーマップ決定部２０は、パワー補正値が所定のしきい値を超えると判定する（Ｓ１０２−ＮＯ）と、サブキャリアのそれぞれの多値度を決定する（Ｓ１０６）。ビットパワーマップ決定部２０は、削減されずに残ったサブキャリアのそれぞれの多値度をサブキャリアのそれぞれの多値度に決定する。例えば、基準キャリア数は２５０であるときに、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアが削減される場合、１番目〜１５０番目のサブキャリアのそれぞれの多値度が、１番目〜１５０番目のサブキャリアのそれぞれの多値度になる。

次いで、ビットパワーマップ決定部２０は、サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する（Ｓ１０７）。ビットパワーマップ決定部２０は、削減されたサブキャリアのプリエンファンス量を補償するように、削減されずに残ったサブキャリアのそれぞれのプリエンファンス量を決定する。例えば、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアが削減される場合、１番目〜１５０番目のサブキャリアのプリエンファンス量は、１５１番目〜２５０番目のサブキャリアのプリエンファンス量を補償するように決定される。

そして、ビットパワーマップ決定部２０は、Ｓ１０１の処理で推定されたパワー補正値をドライバ回路６５に出力すると共に、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理で決定された多値度及びプリエンファシス量を送信ＤＭＴエンジン回路６２に出力する（Ｓ１０８）。

図１４（ａ）はサブキャリア数決定部１７が実行する処理を説明するための図であり、図１４（ｂ）はビットパワーマップ決定部２０が実行する処理を説明するための図である。図１４に示す例において、基準キャリア数は２５０であり、波長オフセット検出回路３８が生成する波長差情報に対応する波長差は１０．０〔ＧＨｚ〕であり、最大占有帯域幅は５０．０〔ＧＨｚ〕である。

サブキャリア数決定部１７は、レーザダイオード３０が出射する光の波長と基準波長との間の差である１０．０〔ＧＨｚ〕に相当する１０１のサブキャリアを基準キャリア数２５０から削減することを決定する。すなわち、サブキャリア数決定部１７は、２５０から１００を減算した１５０をサブキャリア数に決定する。

ビットパワーマップ決定部２０は、Ｓ１０１の処理で推定されたパワー補正値が所定のしきい値を超えていると判定してＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を実行する。併せて、ビットパワーマップ決定部１９は、２４９番目及び２５０番目の２つのサブキャリアが削減されたことに応じて発生するビット数の減少を補償する。図１４に示す例では、ビットパワーマップ決定部２０は、基１５１番目〜２５０番目のサブキャリアが削減されるでので、１番目〜１５０番目のサブキャリアのそれぞれの多値度が、１番目〜１５０番目のサブキャリアのそれぞれの多値度に決定する。そして、ビットパワーマップ決定部２０は、１番目〜１５０番目のサブキャリアのそれぞれのプリエンファンス量を決定する。ビットパワーマップ決定部２０は、削減されたサブキャリアのプリエンファンス量を補償するように、削減されずに残ったサブキャリアのそれぞれのプリエンファンス量を決定する。

送信ＤＭＴエンジン回路６２は、多値度決定部６２１及び電力決定部６２２を多値度決定部１２１及び電力決定部１２２の代わりに有することが、送信ＤＭＴエンジン回路１２と相違する。多値度決定部６２１は、ビットパワーマップ決定部２０から入力される多値度を、変調信号を生成するときの多値度に決定する。電力決定部６２２は、ビットパワーマップ決定部２０から入力されるプリエンファンス量を、変調信号を生成するときのプリエンファンス量に決定する。

ドライバ回路６５は、パワー補正値が入力されたとき、パワー補正値を補償するように、サブキャリアの電力を一律に増加させる。

（第５実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機５は、サブキャリアが削減されたことにより信号が送信する合計のビット量が変化しないように、多値度を補償することで、サブキャリアが削減することによる送信可能な情報量が減少することを防止する。

なお、光送信機５では、ビットパワーマップ決定部２０が多値度及びプリエンファンス量を補償する処理を実行するが、実施形態に係る光送信機では、送信ＤＭＴエンジン回路が多値度及びプリエンファンス量を補償する処理を実行してもよい。すなわち、送信ＤＭＴエンジン回路が有する多値度決定部が多値度を補償する処理を実行してもよく、送信ＤＭＴエンジン回路が有する電力決定部がプリエンファンス量を補償する処理を実行してもよい。

（第６実施形態に係る光送信機を含む光源の構成及び機能）
図１５は、第６実施形態に係る光送信機のブロック図である。

光送信機６は、光送信機２は、サブキャリア数決定部６７をサブキャリア数決定部１７の代わりに有することが光送信機１と相違する。サブキャリア数決定部６７以外の光送信機６の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信機１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

サブキャリア数決定部６７は、サブキャリアを配置可能な占有帯域の幅を変更することを示す占有帯域幅変更要求信号が入力されたときに、サブキャリアの数を削減する。占有帯域幅変更要求信号は、変更後の占有帯域幅を含んでもよい。

図１６は、光送信機６を塔載する通信システムの一例を示す図である。

光通信システム７は、リニアネットワークを形成して波長多重を行う光伝送装置Site-A〜Site-Zを含む。光伝送装置Site-A〜Site-Zのそれぞれは、合分波機であるＷＳＳ(Wavelength Selective Switch)と、波長監視装置であるＯＣＭ(Optical Channel Monitor)と、光送信機Ｅ／Ｏと、光受信機Ｏ／Ｅと、監視制御部(Management Complex、ＭＣ)とを有する。光通信システム７は、光アンプ、及び反対方路の通信素子等を有するが、図１６ではこれらの素子は省略される。また、光通信システム７はリニアネットワークを形成するが、実施形態に係る通信システムはリングネットワーク及びメッシュネットワーク等のトポロジとして形成されてもよい。また、光通信システム７は合分波機としてWSSを有するが、実施形態に係る通信システムはアレイ導波路グレーティング（Arrayed-Waveguide Grating、ＡＷＧ）等の合分波機を有してもよい。

光通信システム７において、光伝送装置Site-Aは例えば光送信機９０１等のような光送信機により波長λ_nを基準波長として変調し、伝送装置Site-Bは光送信機６により波長λ_nに隣接する波長λ_mを基準波長として変調する。

図１７は、光通信システム７における光送信機６の動作を説明するための図である。

光通信システム７は、光伝送装置Site-Aからの光送信信号が基準波長λ_nから波長λ_mの方向にシフトして光伝送装置Site-Bからの光送信信号に重畳したことを検出する。例えば、光通信システム７において、光伝送装置Site-A〜光伝送装置Site-Zの何れかのＯＣＭが光伝送装置Site-Aからの光送信信号が光伝送装置Site-Bからの光送信信号に重畳したことを検出する。伝送装置Site-Aからの光送信信号が光伝送装置Site-Bからの光送信信号に重畳したことを検出したＯＣＭは、伝送装置Site-Bが有する光送信機６にサブキャリアを配置可能な占有帯域の幅を変更することを示す占有帯域幅変更要求信号を出力する。光送信機６は、有帯域幅変更要求信号が入力されたことに応じて、サブキャリアの数を削減する。

図１８は、光送信機６を塔載する通信システムの他の例を示す図である。

光通信システム８は、伝送路８０１〜８０６を介してリングネットワークを形成して波長多重を行う光伝送装置Site-A〜Site-Zを含む。光伝送装置Site-A〜Site-Zのそれぞれは、合分波機等の光学素子を有するが、図１８ではこれらの素子は省略される。また、光通信システム８はリングネットワークを形成するが、実施形態に係る通信システムはリニアネットワーク及びメッシュネットワーク等のトポロジとして形成されてもよい。

光通信システム８において、光伝送装置Site-Aは光送信機６により変調して光信号を伝送装置Site-Bに送信し、伝送装置Site-Bは光伝送装置Site-Aから送信される光信号を例えば光受信機９０２により受信する。

図１９は、光通信システム８における光送信機６の動作を説明するための図である。

光通信システム８では、通常、光伝送装置Site-Aから送信された光信号は、伝送路８０１を介して光伝送装置Site-Bに伝送される。しかしながら、伝送路８０１に異常が発生した場合、伝送装置Site-Aから送信された光信号は、伝送装置Site-C〜Site-Z及び伝送路８０２〜８０６を介して光伝送装置Site-Bに伝送される。光信号が伝送装置Site-C〜Site-Zを通過するとき、伝送装置Site-C〜Site-Zのそれぞれの多段の合分波機を介して伝送される。光信号は、合分波機を通過するときに合分波機の段数PBN(Pass Band Narrowing)が発生し、透過帯域幅が減少する。伝送路８０１に異常が発生したことを検出した光伝送装置Site-A〜Site-ZのＭＣは、伝送装置Site-Bが有する光送信機６にサブキャリアを配置可能な占有帯域の幅を変更することを示す占有帯域幅変更要求信号を出力する。光送信機６は、有帯域幅変更要求信号が入力されたことに応じて、サブキャリアの数を削減する。

（第６実施形態に係る光送信機の作用効果）
光送信機６は、占有帯域幅変更要求信号が入力されたときに、サブキャリアの数を削減することで、レーザダイオードの波長が基準波長からずれていない場合でも、サブキャリアの数を削減することができる。

例えば、光通信システム７において光送信機６が使用される場合、隣接する光信号の波長がずれたときに、伝送装置で伝送優先度をに基づいて変調信号の光スペクトラムを変更することで、優先度が高い信号を伝送を伝送することができる。

また、光通信システム８において光送信機６が使用される場合、伝送経路が変更されたときにサブキャリアの数を削減することで、数１００ｍｓの時間をかけてＳＮＲを取得することなく、高速に伝送経路の再設定が可能になる。

１〜６ 光送信機
７〜８ 光通信システム
１１ 電気信号入力回路
１２、４２、５２、６２ 送信ＤＭＴエンジン回路
１３ ＩＦＦＴ回路
１４ ＤＡＣ回路
１５、６５ ドライバ回路
１６ ＴＯＳＡ
１７、４７、６７ サブキャリア数決定部
１８ パワーマップ決定部
１９、２０ ビットパワーマップ決定部
３０ レーザダイオード（光源）
３３ 第１フォトダイオード
３４ 第２フォトダイオード
３８ 波長オフセット検出回路（波長差情報生成部）
４１ 選択回路（波長ずれ信号出力部）

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光の波長を波長検出部と、
   前記波長情報に対応する波長と所定の基準波長との間の差を示す波長差情報を生成する波長差情報生成部と、
   前記波長差情報に対応する差に基づいて、基準となるサブキャリアの数である基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数を決定するサブキャリア数決定部と、
   前記サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数を示す多値度を決定する多値度決定部と、
   前記サブキャリアのそれぞれの電力を決定する電力決定部と、
   決定されたビット数及び電力となるように変調された前記サブキャリアを含む変調信号を生成する変調信号生成部と、
   前記変調信号を出力するドライバ回路と、
   前記変調信号に応じて前記光源から出射された光を変調して生成した送信信号を出力する変調器と、
   を有する光送信機。
2. 前記サブキャリア数決定部によって前記基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数が決定されたときに、前記光源から出射された光の波長が前記基準波長からずれたことを示す波長ずれ信号を出力する波長ずれ信号出力部を更に有する、請求項１に記載の光送信機。
3. 前記電力決定部は、前記サブキャリア数決定部によって前記基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数が決定されたときに、前記変調信号の電力が前記基準サブキャリア数のサブキャリアを含むときの変調信号の電力と一致するように、前記サブキャリアのそれぞれのプリエンファシス量を決定する、請求項１又は２に記載の光送信機。
4. 前記多値度決定部は、前記サブキャリア数決定部によって前記基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数が決定されたときに、前記サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数の合計が前記基準サブキャリア数のサブキャリアによって伝送されるビット数の合計と一致するように、前記多値度を決定する、請求項３に記載の光送信機。
5. 前記電力決定部は、前記サブキャリアの数を削減することによる前記ドライバ回路が前記変調器に出力する電気信号の総電力の減少量であるパワー補正値が所定のしきい値を超えるときに、前記パワー補正値を前記ドライバ回路に出力し、
   前記ドライバ回路は、前記パワー補正値が入力されたとき、パワー補正値を補償するように、サブキャリアの電力を一律に増加させる、請求項４に記載の光送信機。
6. 前記サブキャリア数決定部は、前記サブキャリアを配置可能な占有帯域の幅を変更することを示す占有帯域幅変更要求信号が入力されたときに、前記サブキャリアの数を削減する、請求項１〜５の何れか一項に記載の光送信機。
7. 光源から出射された光の波長を示す波長情報を検出し、
   前記波長情報に対応する波長と所定の基準波長との間の差を示す波長差情報を生成し、
   前記波長差情報に対応する差に基づいて、基準となるサブキャリアの数である基準サブキャリア数よりも少ないサブキャリアの数を決定し、
   前記サブキャリアのそれぞれによって伝送されるビット数を示す多値度を決定し、
   前記サブキャリアのそれぞれの電力を決定し、
   決定されたビット数及び電力となるように変調された前記サブキャリアを含む変調信号を生成し、
   前記変調信号を出力し、
   前記変調信号に応じて前記光源から出射された光を変調して生成した送信信号を出力する、
   ことを含む光送信方法。

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