JP3459213B2 - 光信号品質評価方法および光信号品質評価装置並びに記憶媒体 - Google Patents
光信号品質評価方法および光信号品質評価装置並びに記憶媒体Info
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Description
バ伝送における光信号品質評価方法および光信号品質評
価装置並びに記憶媒体に関し、特に異なったビットレー
トや異なった信号フォーマットが混在するフォトニック
ネットワークにおいて、被測定対象である光信号のビッ
トレートや信号フォーマットによらずに、単一の回路で
雑音劣化や波形歪みなどの光信号品質劣化を監視する技
術に関する。
nchronous Digital Hierarchy:SDH)伝送方式で
は、ビット・インタリーブド・パリティ(Bit Interlea
ved Parity )とよばれるパリティ検査を、中継器間や
多重化端局相互間で、それぞれ実施することで、故障区
間の同定と切替起動信号を得ている。
象とする信号のビットレートや信号形式や変調形式(N
RZ(Non Return to Zero:非ゼロ復帰)またはRZ
(Return to Zero:ゼロ復帰))に応じた受信系(クロ
ック抽出回路、受信回路、フレーム検出回路、パリティ
検査回路または照合回路からなる誤り検出回路)が必要
となる。そのため、単一の受信系では、任意のビットレ
ートや信号形式や変調形式の信号には対応できないとう
点があった。
に記載された光信号品質モニタがある(参考文献1:特
開平11−223575号公報)。この光信号品質モニ
タは、ビットレートや信号形式や変調形式に応じた受信
系(クロック抽出回路、受信回路、フレーム検出回路、
パリティ検査回路または照合回路からなる誤り検出回
路)が必要なく、単一の受信系で任意のビットレートや
信号形式や変調形式の信号に対応できる。
品質モニタを用いて、非同期のアイパタンから得られる
振幅ヒストグラムを評価する場合、クロスポイント(光
信号のレベル1とレベル0の間の部分)による品質評価
の不正確さが残るため、この影響を低減した評価法を提
供することが、解決すべき課題の一つとなっている。
信号品質評価アルゴリズムを図17〜図20に示す。
気サンプリングにより、ある平均時間内の強度分布を求
める。
幅ヒストグラムを求める。
強度レベルの小さい方から調べたときの極大値をm0′
と定める。
リング点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリ
ング点数を積分して、
のデューティ比(パルス幅とタイムスロットの比)、M
はマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生確
率))で求まるサンプリング点数N(middle)と積分値
が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小
レベルをm(middle)とする。
alpha <0.5の実数)と定め、強度レベルがしきい値
A以上の分布をレベル1の分布、しきい値B以下の分布
をレベル0の分布とする。
レベル1およびレベル0の分布において、それぞれ平均
値m1,m0と標準偏差s1,s0を求める。
平均値m1,m0と標準偏差s1,s0から
タとする。
したように、クロスポイントの影響が必ず残り、品質評
価精度が低下するという解決すべき課題がある。
で、その目的は、異なったビットレートや信号形式や変
調形式の信号が混在するディジタル光ファイバ伝送のフ
ォトニックネットワークにおいて、被測定対象である信
号のビットレート、信号形式および変調形式によらず
に、単一の回路で雑音劣化や波形歪みなどの光信号品質
劣化を監視できる光信号品質評価方法および光信号品質
評価装置並びに記憶媒体を提供することにある。
ァイバ伝送路上の光信号のSNR(信号対雑音比)に与
える影響を低減し、品質評価精度を向上することにあ
る。
め、請求項1の光信号品質評価方法の発明は、ビットレ
ートf0(bit/s) を有する光信号を電気強度変調信号に
変換するステップと、クロック周波数f1(Hz)(f1
=(N/M)f0+a、aはオフセット周波数、N,M
は正の整数)で前記電気強度変調信号強度をサンプリン
グすることによって光信号の強度分布を測定するステッ
プと、ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅
ヒストグラムを求めるステップと、前記振幅ヒストグラ
ムから2つの極大値を求め、振幅強度の高い方を強度し
きい値(A)とし、低い方を強度しきい値(B)とした
ときに、前記強度しきい値(A)よりも高い前記振幅ヒ
ストグラム部分から「レベル1」に相当する振幅ヒスト
グラム分布関数g1を推定し、前記強度しきい値(B)
よりも低い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル0」
に相当する振幅ヒストグラム分布関数g0を推定するス
テップと、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平
均値強度と標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数
g1及びg0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベ
ル0」のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と
「レベル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得
られる信号対雑音比係数を評価するステップとを有する
ことを特徴とする。
号品質評価方法の発明は、ビットレートf0(bit/s) を
有する光信号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=
(N/M)f0+a、aはオフセット周波数、N,Mは
正の整数)でパルス幅が光信号のタイムスロットよりも
十分狭いサンプリング光パルス列を用いて、これら2つ
の光と異なる光周波数の相互相関信号を発生させ、該相
関光信号を光電変換した後に、電気信号処理を行って光
信号の強度分布を測定するステップと、ある平均時間内
の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラムを求める
ステップと、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を
求め、振幅強度の高い方を強度しきい値(A)とし、低
い方を強度しきい値(B)としたときに、前記強度しき
い値(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から
「レベル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1
を推定し、前記強度しきい値(B)よりも低い前記振幅
ヒストグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒス
トグラム分布関数g0を推定するステップと、「レベル
1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と標準偏差
値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg0からそ
れぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの
平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル0」のそれ
ぞれの標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比
係数を評価するステップとを有することを特徴とする。
ベルの大きい方から調べたときの最初の極大値を前記強
度しきい値(A)と定め、前記振幅ヒストグラムのうち
強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値を
前記強度しきい値(B)と定めることを特徴とすること
ができる。
ベルの小さい方から調べたときの最初の極大値を前記強
度しきい値(B)と定め、強度レベル最大のサンプリン
グ点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング
点数を積分して、
のデューティ比(パルス幅とタイムスロットの比)、M
はマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生確
率))で求まるサンプリング点数N(middle)と積分値
が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小
レベルをm(middle)とし、
度しきい値(B)} で前記強度しきい値(A)を求めることを特徴とするこ
とができる。
ベルの小さい方から調べたときの最初の極大値を前記強
度しきい値(B)と定め、前記振幅ヒストグラムのう
ち、強度レベルが該強度しきい値(B)以下の部分を正
規分布関数g0の一部と仮定し、最小二乗法などにより
フィッテングして、レベル0の平均値m0と標準偏差s
0をそれぞれ求め、前記振幅ヒストグラム全体から前記
正規分布関数g0を差し引いた分布g1xを求め、該分
布g1xのうちで強度レベルの大きい方から調べたとき
の最初の最大値を前記しきい値(A)と定めることを特
徴とすることができる。
は、ビットレートf0(bit/s) を有する光信号を電気強
度変調信号に変換する光電変換手段と、クロック周波数
f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、aはオフセッ
ト周波数、N,Mは正の整数)で前記電気強度変調信号
強度をサンプリングすることによって光信号の強度分布
を測定する電気サンプリングオシロスコープとを用いる
光信号品質評価装置であって、前記電気サンプリングオ
シロスコープで得られる、ある平均時間内の前記光信号
の強度分布から振幅ヒストグラムを求めるヒストグラム
評価手段と、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を
求め、振幅強度の高い方を強度しきい値(A)とし、低
い方を強度しきい値(B)としたときに、前記強度しき
い値(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から
「レベル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1
を推定し、前記強度しきい値(B)よりも低い前記振幅
ヒストグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒス
トグラム分布関数g0を推定する分布関数評価手段と、
「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそ
れぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信
号対雑音比係数を評価する光信号品質評価手段とを具備
することを特徴とする。
は、ビットレートf0(bit/s) を有する光信号と、繰り
返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、
aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)でパルス幅
が光信号のタイムスロットより十分狭いサンプリング光
パルス列を用いて、これら2つの光と異なる光周波数の
相互相関信号を発生させ、該相関光信号を光電変換した
後に電気信号処理を行って光信号の強度分布を測定す
る、光サンプリングオシロスコープを用いる光信号品質
評価装置であって、前記光サンプリングオシロスコープ
で得られる、ある平均時間内の前記光信号の強度分布か
ら振幅ヒストグラムを求めるヒストグラム評価手段と、
前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強
度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強度し
きい値(B)としたときに、前記強度しきい値(A)よ
りも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、前記
強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定する分布関数評価手段と、「レベル1」と
「レベル0」のそれぞれの平均値強度と標準偏差値を前
記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg0からそれぞれ
求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値
強度の差と、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの
標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比係数を
評価する光信号品質評価手段とを具備することを特徴と
する。
は、ビットレートf0(bit/s) を有する光信号を電気強
度変調信号に変換する光電変換手段と、クロック周波数
f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、aはオフセッ
ト周波数、N,Mは正の整数)で前記電気強度変調信号
強度をサンプリングすることによって光信号の強度分布
を測定する電気サンプリングオシロスコープとを用いて
光信号品質評価をコンピュータにより実行するためのプ
ログラムを記憶した記憶媒体であって、該プログラムは
コンピュータに対し、前記電気サンプリングオシロスコ
ープで得られる、ある平均時間内の前記光信号の強度分
布から振幅ヒストグラムを求めさせ、前記振幅ヒストグ
ラムから2つの極大値を求めさせ、振幅強度の高い方を
強度しきい値(A)とし、低い方を強度しきい値(B)
としたときに、前記強度しきい値(A)よりも高い前記
振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に相当する振幅
ヒストグラム分布関数g1を推定させ、前記強度しきい
値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部分から「レ
ベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g0を推
定させ、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均
値強度と標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g
1及びg0からそれぞれ求めさせ、「レベル1」と「レ
ベル0」のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」
と「レベル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として
得られる信号対雑音比係数を評価させることを特徴とす
る。
は、ビットレートf0(bit/s) を有する光信号と、繰り
返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、
aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)でパルス幅
が光信号のタイムスロットより十分狭いサンプリング光
パルス列を用い、これら2つの光と異なる光周波数の相
互相関信号を発生させ、該相関光信号を光電変換した後
に電気信号処理を行って光信号の強度分布を測定する、
光サンプリングオシロスコープを用いて光信号品質評価
をコンピュータにより実行するためのプログラムを記憶
した記憶媒体であって、該プログラムはコンピュータに
対し、前記光サンプリングオシロスコープで得られる、
ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒスト
グラムを求めさせ、前記振幅ヒストグラムから2つの極
大値を求めさせ、振幅強度の高い方を強度しきい値
(A)とし、低い方を強度しきい値(B)としたとき
に、前記強度しきい値(A)よりも高い前記振幅ヒスト
グラム部分から「レベル1」に相当する振幅ヒストグラ
ム分布関数g1を推定させ、前記強度しきい値(B)よ
りも低い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル0」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g0を推定させ、
「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求めさせ、「レベル1」と「レベル0」
のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベ
ル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる
信号対雑音比係数を評価させることを特徴とする。
0(bit/s)を有する光信号を電気強度変調信号に変換
し、この電気強度変調信号強度をクロック周波数f1
(Hz)(f1=(N/M)f0+a、aはオフセット周
波数、N,Mは正の整数)でサンプリングすることによ
って、光信号の強度分布を測定する電気サンプリング法
を用る。
(bit/s)を有する光信号と、繰り返し周波数がf1(H
z)(f1=(N/M)f0+a、aはオフセット周波
数、N,Mは正の整数)でパルス幅が光信号のタイムス
ロットにより十分狭いサンプリング光パルス列とを用い
て、これら2つの光と異なる光周波数の相互相関信号を
発生させ、この相関光信号を光電変換した後に、電気信
号処理を行って光信号の強度分布を測定する光サンプリ
ング法を用いる。
パリティ検査回路または照合回路からなる誤り検出回路
などを用いる代わりに、クロック抽出回路を用いない非
同期系において、上記電気サンプリング法または光サン
プリング法を利用して得られるサンプリング点から被測
定光信号の強度分布を測定し、ある平均時間内の強度分
布から得られる振幅ヒストグラムにおいて、振幅ヒスト
グラムから2つの極大値を求めさせ、振幅強度の高い方
を強度しきい値(A)とし、低い方を強度しきい値
(B)としたときに、強度しきい値(A)よりも高い振
幅ヒストグラム部分から、「レベル1」に相当する振幅
ヒストグラム分布関数g1を推定し、強度しきい値
(B)よりも低い部分から「レベル0」に相当する振幅
ヒストグラム分布関数g0を推定し、「レベル1」と
「レベル0」のそれぞれの平均値強度と標準偏差値を上
記関数g1及びg0からそれぞれ求め、「レベル1」と
「レベル0」のそれぞれの平均値強度の差と「レベル
1」と「レベル0」のそれぞれの標準偏差値の和との比
として得られる信号対雑音比係数を光信号品質として評
価するか、あるいはまた、「レベル1」の平均値強度と
標準偏差値の比、または標準偏差値のみを光信号品質と
して評価する。
ったビットレートや信号形式や変調形式の信号が混在す
るフォトニックネットワークにおいて、被測定対象であ
る信号のビットレート、信号形式および変調形式によら
ずに、単一の回路で雑音劣化や波形歪みなどの光信号品
質劣化を監視でき、ディジタル光ファイバ伝送路上の光
信号のSNR(信号対雑音比)に与える影響を低減し、
従来技術よりも品質評価精度を向上することができる。
施の形態について詳細に説明する。
による光信号品質監視法の第1の実施形態を示す。本実
施形態は、電気サンプリング法または光サンプリング法
を用いてNRZ光信号の強度分布を評価する場合を例示
している。電気サンプリング法による光信号強度分布測
定には、市販の電気サンプリング装置などを用いること
ができる。また、光サンプリング法による光信号強度分
布測定には、参考文献2の光サンプリングなどを用いる
ことができる(参考文献2:高良 他:「和周波光発生
を用いた光サンプリングによる超高速光波形測定法」電
子情報通信学会論文誌,B−1,vol.J75−B−1,
No.5,pp.372−380,1992年)。
(A)〜(C)に示すように、受信系または光増幅中継
系または光再生中継系において、光サンプリングオシロ
スコープを用いることにより、信号強度分布を得る。こ
の場合の相互相関信号は、第2次高調波発生、和周波光
発生、差周波光発生、四光波混合光発生などを利用する
ことにより得ることができる。
異なったビットレートや異なった信号フォーマットが混
在するデジタル光ファイバ伝送を行うフォトニックネッ
トワーク、105は光サンプリングオシロスコープであ
る。
気信号処理回路104とを有する受信系ユニット101
に対して、光電変換回路103の前段に結合した光分岐
部102を介して、光サンプリングオシロスコープ10
5を接続した場合を示す。
る光増幅中継系ユニット106に対して、光増幅回路1
08の前段に結合した光分岐部107を介して、光サン
プリングオシロスコープ105を接続した場合を示す。
気信号処理回路113と光電変換回路114とを有する
光再生中継系ユニット110に対して、光電変換回路1
12の前段に結合した光分岐部111を介して、光サン
プリングオシロスコープ105を接続した場合を示す。
の(A)〜(C)に示すように、受信系または光増幅中
継系または光再生中継系において、電気サンプリングオ
シロスコープを用いることにより、信号強度分布を得
る。
電気サンプリングオシロスコープである。
気信号処理回路204とを有する受信系ユニット201
に対して、光電変換回路203と電気信号処理回路20
4間に結合した分岐部202を介して、電気サンプリン
グオシロスコープ205を接続した場合を示す。
る光増幅中継系ユニット206に対して、光増幅回路2
08の前段に結合した光分岐部207および光電変換回
路209を介して、電気サンプリングオシロスコープ2
05を接続した場合を示す。
気信号処理回路213と光電変換回路214とを有する
光再生中継系ユニット210に対して、光電変換回路2
12と電気信号処理回路213間に結合した分岐部21
1を介して、電気サンプリングオシロスコープ205を
接続した場合を示す。
の光信号品質モニタにおける光信号品質評価アルゴリズ
ムを示す。
用いた光サンプリングオシロスコープ105による光サ
ンプリング、または図2のような構成を用いた電気サン
プリングオシロスコープ205による電気サンプリング
により、ある平均時間内の強度分布を求める。
ヒストグラムを求める。
度レベルの大きい方から調べたときの最初の極大値をし
きい値Aと定める。
度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をし
きい値Bと定める。
強度レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1と仮
定し、最小二乗法などによりフィッテング(近似)し
て、レベル1の平均値m1と標準偏差s1を求める。
幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値B以下の
部分を正規分布g0と仮定し、最小二乗法などによりフ
ィッテングして、レベル0の平均値m0と標準偏差s0
を求める。
た平均値m1、m0と標準偏差s1、s0から
ラメータとする。
二乗分布を仮定することもできる(参考文献3:D. Mar
cuse, "Derivation of Analytycal Expressions for th
e Bit-Error Probability in Lightwave Systems with
Optical Amplifiers, "IEEEJ. Lightwave Technol.,Vo
l.8, No.12, pp1816−1823, 1990)。
明の光信号品質監視法の第2の実施形態を示す。本実施
形態は光信号品質評価アルゴリズムにおいて、しきい値
A,Bを求める部分が上述の本発明の第1の実施の形態
と異なる。
実施形態の光信号品質評価アルゴリズムを説明する。
用いた光サンプリングオシロスコープ105による光サ
ンプリング、または図2のような構成を用いた電気サン
プリングオシロスコープ205による電気サンプリング
により、ある平均時間内の強度分布を求める。
ヒストグラムを求める。
度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をし
きい値Bと定める。
ング点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリン
グ点数を積分して、
のデューティ比(パルス幅とタイムスロットの比)、M
はマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生確
率))で求まるサンプリング点数N(middle)と積分値
が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小
レベルをm(middle)とする。
強度レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1の一
部と仮定し、強度レベルがしきい値B以下の部分を正規
分布g0の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッ
テングして、レベル1、レベル0の平均値m1,m0と
標準偏差s1,s0を求める。
1,m0と標準偏差s1,s0から
ラメータとする。
乗分布を仮定することもできる(参考文献3)。
簡単な方法であるという利点があるが、適用の範囲がN
RZ信号に限られる。これに対し、本第2の実施形態
は、第1の実施形態よりも複雑であるが、NRZ信号だ
けでなく、RZ信号にも適用できるという利点がある。
但し、上式(7)に示すように、信号パルスのデューテ
ィ比Dとマーク率Mを予め知っておく必要がある。 (第3の実施形態)図11〜図14に、本発明による光
信号品質監視法の第3の実施形態を示す。本実施形態は
光信号品質評価アルゴリズムにおいて、しきい値A,B
を求める部分が上述の本発明の第1の実施形態および第
2の実施形態と異なる。
の実施形態における光信号品質評価アルゴリズムを説明
する。
を用いた光サンプリングオシロスコープ105による光
サンプリング、または図2のような構成を用いた電気サ
ンプリングオシロスコープ205による電気サンプリン
グにより、ある平均時間内の強度分布を求める。
幅ヒストグラムを求める。
強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値を
しきい値Bと定める。
ち、強度レベルがしきい値B以下の部分を正規分布g0
の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングし
て、レベル0の平均値m0と標準偏差s0をそれぞれ求
める。
ら図12の(B)で求めた関数g0を差し引いた分布g
1xを求め、分布g1xのうちで強度レベルの大きい方
から調べたときの最初の最大値をしきい値Aと定める。
g1xは、レベル1の分布関数g1とクロスポイントの
分布関数gxを重ね合わせと考えられる。
レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1の一部と
仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、レベ
ル1の平均値m1と標準偏差s1をそれぞれ求める。
で求めた平均値m1、m0と標準偏差s1、s0から
ラメータとする。
乗分布を仮定することもできる(参考文献3)。
態よりも複雑であるが、RZ信号にも適用でき、しかも
信号パルスのデューティ比とマーク率を予め知っておく
必要がないという利点がある。
図16は、本発明の各実施形態において、それぞれ電気
サンプリングオシロスコープを用いる場合、および光サ
ンプリングオシロスコープを用いる場合の光信号品質評
価装置の構成例を示す。
ープを用いる場合は、光強度変調信号を光電変換手段1
501により電気強度変調信号に変換し、電気サンプリ
ングオシロスコープ1502によってその電気強度変調
信号の一定時間における信号強度分布を得たのち、その
信号強度分布を基に、信号処理ユニット1503におい
て上述の第1〜第3の実施形態において説明した本発明
による光信号品質評価を行う。
ム評価部1504と、分布関数評価部1505と、光信
号品質評価部1506とを有する。ヒストグラム評価部
1504は、電気サンプリングオシロスコープ1502
で得られる信号強度分布から振幅ヒストグラムを求め
る。分布関数評価部1505は、あらかじめ定めた強度
しきい値(A)よりも高い振幅ヒストグラム部分から
「レベル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1
を推定し、別途定めた強度しきい値(B)よりも低い部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定する。光信号品質評価部1506は、「レ
ベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度m1、
m0と標準偏差値s1、s0を関数g1及びg0からそ
れぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの
平均値強度の差|m1−m0|と、「レベル1」と「レ
ベル0」のそれぞれの標準偏差値の和(s1+s0)と
の比として得られる信号対雑音比係数Qを評価する。
プを用いる場合は、光サンプリングオシロスコープ16
02によって一定時間における信号強度分布を得たの
ち、信号処理ユニット1603において上述の第1〜第
3の実施形態において説明した本発明による光信号品質
評価を行う。
ム評価部1604と、分布関数評価部1605と、光信
号品質評価部1606とを有する。ヒストグラム評価部
1604は、光サンプリングオシロスコープ1602で
得られる信号強度分布から振幅ヒストグラムを求める。
分布関数評価部1605は、あらかじめ定めた強度しき
い値(A)よりも高い振幅ヒストグラム部分から「レベ
ル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定
し、別途定めた強度しきい値(B)よりも低い部分から
「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g0
を推定する。光信号品質評価部1606は、「レベル
1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度m1、m0
と標準偏差値s1、s0を関数g1及びg0からそれぞ
れ求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均
値強度の差|m1−m0|と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和(s1+s0)との比
として得られる信号対雑音比係数Qを評価する。
は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエア
のプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあ
るいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコン
ピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納さ
れたプログラムコードを読み出し、実行することによっ
ても、達成されることは言うまでもない。この場合、記
憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述し
た実施の形態の機能を実現することになり、そのプログ
ラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成すること
になる。そのプログラムコードを記憶し、またテーブル
等の変数データを記憶する記憶媒体としては、例えばフ
ロッピディスク、ハードディスクなどを用いことができ
る。
異なったビットレートや信号形式や変調形式の信号が混
在するフォトニックネットワークにおいて、被測定対象
である信号のビットレート、信号形式および変調形式に
よらずに単一の回路で雑音劣化や波形歪みなどの光信号
品質劣化を監視できる。
SNRに与える影響を低減した品質検査手段を提供でき
る。
て、クロスポイントの影響が少なく、品質評価精度がよ
り高い評価法を提供できる。
の接続構成例を示すブロック図である。
プの接続構成例を示すブロック図である。
価アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
価アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
光信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
評価アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
る光信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
る光信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
る光信号品質評価アルゴリズムを示す概念図である。
ングオシロスコープを用いる場合の光信号品質評価装置
の構成例を示すブロック図である。
グオシロスコープを用いる場合の光信号品質評価装置の
構成例を示すブロック図である。
の段階を示す概念図である。
リズムを示す概念図である。
リズムを示す概念図である。
リズムを示す概念図である。
ットワーク 101、201 受信系ユニット 102、107、111 光分岐部 103、203 光電変換回路 104、204 電気信号処理回路 105 光サンプリングオシロスコープ 106、206 光増幅中継系ユニット 108、208 増幅回路 110、210 光再生中継系ユニット 112、212 光電変換回路 113、213 電気信号処理回路 114、214 光電変換回路 205 電気サンプリングオシロスコープ 202、211 分岐部 207 光分岐部 1501 光電変換回路 1502 電気サンプリングオシロスコープ 1503、1603 信号処理ユニット 1504、1604 ヒストグラム評価部 1505、1605 分布関数評価部 1506、1606 光信号品質評価部 1602 光サンプリングオシロスコープ
Claims (9)
- 【請求項1】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号を電気強度変調信号に変換するステップと、 クロック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+
a、aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)で前記
電気強度変調信号強度をサンプリングすることによって
光信号の強度分布を測定するステップと、 ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒスト
グラムを求めるステップと、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強
度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強度し
きい値(B)としたときに、前記 強度しきい値(A)よ
りも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、前記
強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定するステップと、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそ
れぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信
号対雑音比係数を評価するステップとを有することを特
徴とする光信号品質評価方法。 - 【請求項2】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)
f0+a、aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)
でパルス幅が光信号のタイムスロットよりも十分狭いサ
ンプリング光パルス列を用いて、これら2つの光と異な
る光周波数の相互相関信号を発生させ、該相関光信号を
光電変換した後に、電気信号処理を行って光信号の強度
分布を測定するステップと、 ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒスト
グラムを求めるステップと、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強
度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強度し
きい値(B)としたときに、前記 強度しきい値(A)よ
りも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、前記
強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定するステップと、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそ
れぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信
号対雑音比係数を評価するステップとを有することを特
徴とする光信号品質評価方法。 - 【請求項3】 前記振幅ヒストグラムのうち強度レベル
の大きい方から調べたときの最初の極大値を前記強度し
きい値(A)と定め、前記振幅ヒストグラムのうち強度
レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値を前記
強度しきい値(B)と定めることを特徴とする請求項1
または2に記載の光信号品質評価方法。 - 【請求項4】 前記振幅ヒストグラムのうち強度レベル
の小さい方から調べたときの最初の極大値を前記強度し
きい値(B)と定め、強度レベル最大のサンプリング点
から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング点数
を積分して、 N(middle)=N(total) ×D×M (但し、N(total) は全サンプリング点数、 Dは光信号のデューティ比(パルス幅とタイムスロット
の比)、 Mはマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生
確率))で求まるサンプリング点数N(middle)と積分
値が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最
小レベルをm(middle)とし、 強度しきい値(A)=2×{m(middle)−強度しきい
値(B)}で前記強度しきい値(A)を求めることを特
徴とする請求項1または2に記載の光信号品質評価方
法。 - 【請求項5】 前記振幅ヒストグラムのうち強度レベル
の小さい方から調べたときの最初の極大値を前記強度し
きい値(B)と定め、前記振幅ヒストグラムのうち、強
度レベルが該強度しきい値(B)以下の部分を正規分布
関数g0の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッ
テングして、レベル0の平均値m0と標準偏差s0をそ
れぞれ求め、前記振幅ヒストグラム全体から前記正規分
布関数g0を差し引いた分布g1xを求め、該分布g1
xのうちで強度レベルの大きい方から調べたときの最初
の最大値を前記しきい値(A)と定めることを特徴とす
る請求項1または2に記載の光信号品質評価方法。 - 【請求項6】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、クロ
ック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、a
はオフセット周波数、N,Mは正の整数)で前記電気強
度変調信号強度をサンプリングすることによって光信号
の強度分布を測定する電気サンプリングオシロスコープ
とを用いる光信号品質評価装置であって、 前記電気サンプリングオシロスコープで得られる、ある
平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラ
ムを求めるヒストグラム評価手段と、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強
度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強度し
きい値(B)としたときに、前記 強度しきい値(A)よ
りも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、前記
強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定する分布関数評価手段と、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそ
れぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信
号対雑音比係数を評価する光信号品質評価手段とを具備
することを特徴とする光信号品質評価装置。 - 【請求項7】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)
f0+a、aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)
でパルス幅が光信号のタイムスロットより十分狭いサン
プリング光パルス列を用いて、これら2つの光と異なる
光周波数の相互相関信号を発生させ、該相関光信号を光
電変換した後に電気信号処理を行って光信号の強度分布
を測定する、光サンプリングオシロスコープを用いる光
信号品質評価装置であって、 前記光サンプリングオシロスコープで得られる、ある平
均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラム
を求めるヒストグラム評価手段と、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強
度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強度し
きい値(B)としたときに、前記 強度しきい値(A)よ
りも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に
相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、前記
強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部
分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関
数g0を推定する分布関数評価手段と、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそ
れぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル
0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信
号対雑音比係数を評価する光信号品質評価手段とを具備
することを特徴とする光信号品質評価装置。 - 【請求項8】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、クロ
ック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、a
はオフセット周波数、N,Mは正の整数)で前記電気強
度変調信号強度をサンプリングすることによって光信号
の強度分布を測定する電気サンプリングオシロスコープ
とを用いて光信号品質評価をコンピュータにより実行す
るためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、該プ
ログラムはコンピュータに対し、 前記電気サンプリングオシロスコープで得られる、ある
平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラ
ムを求めさせ、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求めさせ、振
幅強度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強
度しきい値(B)としたときに、前記 強度しきい値
(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベ
ル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定
させ、前記強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒス
トグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグ
ラム分布関数g0を推定させ、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求めさせ、「レベル1」と「レベル0」
のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベ
ル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる
信号対雑音比係数を評価させることを特徴とする光信号
品質評価用プログラムを記憶した記憶媒体。 - 【請求項9】 ビットレートf0(bit/s) を有する光信
号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)
f0+a、aはオフセット周波数、N,Mは正の整数)
でパルス幅が光信号のタイムスロットより十分狭いサン
プリング光パルス列を用い、これら2つの光と異なる光
周波数の相互相関信号を発生させ、該相関光信号を光電
変換した後に電気信号処理を行って光信号の強度分布を
測定する、光サンプリングオシロスコープを用いて光信
号品質評価をコンピュータにより実行するためのプログ
ラムを記憶した記憶媒体であって、該プログラムはコン
ピュータに対し、 前記光サンプリングオシロスコープで得られる、ある平
均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラム
を求めさせ、前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求めさせ、振
幅強度の高い方を強度しきい値(A)とし、低い方を強
度しきい値(B)としたときに、前記 強度しきい値
(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベ
ル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定
させ、前記強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒス
トグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグ
ラム分布関数g0を推定させ、 「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と
標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg
0からそれぞれ求めさせ、「レベル1」と「レベル0」
のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベ
ル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる
信号対雑音比係数を評価させることを特徴とする光信号
品質評価用プログラムを記憶した記憶媒体。
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001194267A JP2001194267A (ja) | 2001-07-19 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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