JP5088271B2

JP5088271B2 - 歪補償器、光受信装置およびそれらの制御方法並びに光伝送システム

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Publication number: JP5088271B2
Application number: JP2008211196A
Authority: JP
Inventors: 崇仁谷村; 剛司星田; 久雄中島; 祥一朗小田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: DE602009000565D1; US8447186B2; ATE495593T1; EP2157716B1; JP2010050578A; EP2157716A1; US8805207B2; US20100046961A1; US20130148967A1

Description

本発明は、歪補償器、光受信装置およびそれらの制御方法並びに光伝送システムに関し、より詳細には、光伝送路中で発生する波形歪を補償する技術に関する。

通信ネットワークにおいては、光ファイバを光伝送路とした光通信が多く用いられている。近年のネットワークを流れる情報の増大に対応するため、光伝送システムの長距離化、大容量化が求められている。しかしながら、光伝送システムの伝送距離および伝送容量は、光ファイバ内の波形歪により制限されている。波形歪には、線形歪と非線形歪とがある。線形歪には、波長分散や偏波モード分散などがある。線形歪及び非線形歪とも、光伝送路から光信号を受信する光受信装置で行われる。線形歪は、光ファイバを伝送した光信号を受信する光受信装置においてデジタルコヒーレント技術を用いることにより、補償することができる。非線形歪には、自己位相変調などがある。光受信装置での非線形ひずみの補償は、例えば非特許文献１に記載がある。
Kazuo Kikuchi, Optical Express 16, 889-896 (2008)

非引用文献１の技術によれば、光ファイバにおいて生じた非線形歪を光受信装置で補償することができる。しかしながら、後述するように、補償精度には限界がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、非線形歪補償を高精度で行うことが可能な歪補償器、光受信装置およびそれらの制御方法並びに光伝送システムを提供することを目的とする。

本願明細書記載の歪補償器および光受信装置は、光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号が入力する歪補償器および光受信装置であって、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償部と、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償部とを備えた歪補償部を複数個縦続接続した構成を有することを特徴とする構成を有する。

また、本願明細書記載の歪補償器および光受信装置の制御方法は、光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、前記歪補償ステップを複数回実行するステップと、を有することを特徴とする。

さらに、本願明細書記載の歪補償器および光受信装置の制御方法は、光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号、および光伝送路ネットワーク制御部から得られた情報に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、前記歪補償ステップを複数回実行するステップと、を有することを特徴とする。

さらに、本願明細書記載の光伝送システムは、上記歪補償部の制御方法を用い歪補償器を制御すること、または、上記光受信装置の製造方法を用い光受信装置を制御することを特徴とする。

本歪補償器、光受信装置およびそれらの制御方法並びに光伝送システムによれば、高精度な非線形歪補償が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１は、光伝送システムを示す図である。図１に示す光伝送システムにおいて、光送信装置１１２は電気信号を光信号に変換し、光伝送路に出力する。光伝送路は、縦続接続された複数の伝送スパン１００を有する。初段の伝送スパン１００が光送信装置１１２からの光信号を受信する。光信号は途中の複数段の伝送スパン１００を伝送する。そして、最後の伝送スパン１００は光受信装置１１０に光信号を送信する。光受信装置１１０は、光信号を電気信号に変換し、電気信号を出力する。
図２は、伝送スパン１００のブロック図である。１つの伝送スパン１００は、伝送路９０、光増幅器９２および９６、波長分散補償モジュール９４を含んでいる。伝送路９０は例えば光ファイバである。光増幅器９２および９６は、例えば、希土類添加光ファイバ増幅器やラマン増幅器であり、伝送路９０において減衰した光信号を増幅する。波長分散補償モジュール９４は、伝送路９０において生じた波長分散を補償する。

図３は、光伝送システムの伝送距離に対する波長分散を示した模式図である。波長分散は、伝送路９０を通る光信号の伝送距離が大きくなると大きくなる。波長分散補償モジュール９４は、この波長分散を補償する。図４は、伝送距離に対する光信号パワーを示した模式図である。ここで、縦軸は光信号パワーの対数を規格化したものである。光信号パワーは伝送路９０を通る光信号の伝送距離が大きくなると減衰する。光増幅器９２および９６は、光信号を増幅して光信号パワーを補償する。図３および図４は、説明をわかりやすくするために、全ての伝送スパン１００が同じ波長分散および光信号パワーを示すと仮定した場合の図である。しかし、実際の光伝送システムにおいては、伝送スパン１００毎に、伝送路９０の長さ、伝送路９０内での波長分散量および減衰量、波長分散補償モジュール９４の波長分散補償の量、光増幅器９２および９６の増幅量が異なる。

次に、非特許文献１の非線形歪補償を行う光受信装置を比較例として説明する。図５は、比較例に係る光受信装置のブロック図である。図５において、光受信装置１１０は、光信号を入力する。光電変換器（Ｏ／Ｅ）１２は、光信号を電気信号に変換する。ＡＤＣ（Analog Digital Converter）１４は、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する。デジタル電気信号は、デジタル処理部５０において処理される。デジタル処理部５０は、波長分散補償部８０、非線形歪補償部８２及び信号処理部１０を有する。波長分散補償部８０は、伝送スパン１００で生じた線形波長歪を補償する。非線形歪補償部８２は、伝送スパン１００で生じた非線形波長歪を補償する。信号処理部１０は、歪補償された電気信号に対し例えば周波数オフセット補償や位相の同期化等の信号処理を行い、処理した電気信号を出力する。

図６は、非線形歪補償部８２を示す機能ブロック図である。非線形歪補償部８２は、自己位相変調による非線形歪を補償する機能を有する。自己位相変調は、光ファイバ内の光信号パワーが大きくなると位相が変調する非線形歪である。そこで、強度モニタ７０は光信号に対応する電気信号の強度をモニタする。増幅器７４は、強度モニタ７０の強度信号を増幅し位相変調部７２に出力する。位相変調部７２は、強度信号に応じ位相変調を行う。位相変調部７２は、非特許文献１の式（５）を用い位相変調を行う。以上により、伝送スパン１００における自己位相変調を補償することができる。

しかしながら、比較例に係る光受信装置の歪補償では十分でない。図７は、伝送スパン１００内の光信号パワーと歪効果および歪補償を示している。横軸は光信号の伝送方向を示しており、縦軸は光信号パワーを示している。図７に示す伝送路９０においては、一様に光信号パワーは減衰するとともに一様に線形効果（例えば波長分散）が生じる。例えば自己位相変調のような非線形効果は、光信号パワーが大きいときに生じる。伝送路９０内の入力側の領域９１では、光信号パワーが大きいため線形効果とともに非線形効果が生じる。光増幅器９２では光信号パワーが増幅される。波長分散補償モジュール９４においては、光信号パワーが減衰するとともに線形効果が補償される。波長分散補償モジュール９４の入力側の領域９５では、光信号パワーが大きいため非線形効果が生じる。光増幅器９６では光信号パワーが増幅される。

以上のように、実際の光伝送システムでは、線形効果と非線形効果が同時又は交互に生じている。このため、図５の比較例ように、複数の伝送スパン１００に対して一括して線形歪補償を行った後、非線形歪補償を行う方法では、歪補償、特に非線形歪補償を精度良く行うことができない。本願明細書記載の光受信装置および光受信方法は、この点を鑑みたものである。

図８は、実施例１に係る光受信装置が具備する歪補償器２０を示すブロック図である。この歪補償器２０は、図５の波長分散補償部８０及び非線形歪補償部８２に置き換わるものである。歪補償器２０は、複数の線形歪補償部２２および非線形歪補償部２４を有する。１つの線形歪補償部２２と１つの非線形歪補償部２４とは対になり、１段の歪補償部２５を形成している。歪補償器２０は複数の（多段の）歪補償部２５が縦続接続された構成を持つ。よって、以下の説明では、歪補償器２０を多段歪補償部２０とも言う。複数の歪補償部２５が多段に縦続接続されているので、線形歪補償部２２と非線形歪補償部２４とは交互に配置される。つまり、多段歪補償部２０は、入力された信号に対して線形歪補償と非線形歪補償とを交互に行い、歪補償した信号を出力する。制御部３０は、線形歪補償部２２および非線形歪補償部２４を制御し、後述する各係数を最適化する。歪補償器２０と制御部３０とを含む構成を歪補償器と定義してもよい。換言すれば、歪補償器は多段歪補償部２０と制御部３０とを有する構成を持つ。

図７において説明したように、伝送スパン１００においては、非線形歪効果と線形歪効果が交互に生じている。よって、図８のように、線形歪補償と非線形補償を交互に行うことにより高精度な歪補償が可能となる。

例えば、図７において、波長分散補償モジュール９４に入力する光信号強度が大きくない場合、１つの伝送スパン１００内で非線形歪効果が生じるのは、伝送路９０の入力側９１となる。このような伝送スパン１００が複数接続された伝送システムにおいては、多段歪補償部２は、線形歪補償部２２と非線形歪補償部２４とが交互に接続されており、例えば、多段歪補償部２０の歪補償部２５の段数は伝送スパン１００の段数と同じにすることができる。ただし歪補償部２５の段数は伝送スパン１００の段数より多くてもよいし、少なくてもよい。歪補償部２５は、伝送路の逆伝搬形式に限らずとも、高精度の補償が可能である。そのため、歪補償部２５の段数は、実際の伝送路の構成とは無関係に、補償精度と実装の際の複雑度のバランスを鑑みて任意の値に設定することができる。

波長分散補償モジュール９４に入力する光信号強度が大きい場合、１つの伝送スパン１００内で、非線形歪効果、線形歪効果および非線形歪効果が順次生じる。よって、この場合、伝送スパン１００に対応し、非線形歪補償部２４を２つ設けることができる。

また、伝送路９０に入力する光信号パワーが小さかったり、非線形係数が小さいファイバ種である場合、伝送路９０内で非線形歪効果は生じない。この場合、伝送スパン１００に対応し、非線形歪補償部２４は設けず、線形歪補償部２２のみを設けることができる。さらに、光増幅器として後方励起ラマン増幅器を用いる場合、伝送路９０の出力側から光を入射するため、伝送路９０の入力側に加え出力側でも非線形歪効果が生じる。この場合、伝送スパン１００に対応し３つ以上の非線形歪補償部２４を設けることにより、さらに高精度な非線形補償ができる。

このように、以上の例に限らず、また、実際の伝送路の特性に合致させることに限らず、線形歪補償部２２および非線形歪補償部２４の組み合わせは、多段歪補償部２０の歪補償が最適となるように設定することができる。

以上、図８のように、実施例１に係る光受信装置において、多段歪補償部２０には、光伝送路から受信された光信号が変換された電気信号が入力する。多段歪補償部２０は、複数の歪補償部２５が縦続接続されている。歪補償部２５は、光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償部２２と光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償部２４とを備えている。これにより、高精度な歪補償が可能となる。また、上述したように、非線形歪補償部２４を２つ以上設けた歪補償部や、線形歪補償部２２のみからなる歪補償部などを含めることができる。

図９は、線形歪補償部２２の例を示すブロック図である。ここで、多段歪補償部２０はＮ段であり、図９は、ｎ段目の歪補償部２５の線形歪補償部２２を示している。図９において、線形歪補償部２２はＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタであり、遅延器３２、ＦＩＲ係数３４、乗算器３６および加算器３８を含んでいる。遅延器３２は信号を時間τ遅延させる。乗算器３６は、遅延した各信号とＦＩＲ係数Ｃ_ｋ（ｎ）とを乗算する。ここで、ｋは係数の数を示し、図９では１〜５である。係数の数は任意に設定することができる。加算器３８は、各乗算された信号を加算する。

係数Ｃ_ｋ（ｎ）は例えば数式１のように計算することができる。

ここで、ｉは虚数単位、Ｔｓはサンプリング間隔時間、Ｄは波長分散量、ｃは光速、ｆはキャリア光の周波数である。例えば、波長分散量Ｄは、対応する伝送スパン１００内で生じる波長分散量を初期値として、その後、多段歪補償部２０の歪補償が最適になるように調整することができる。

図１０は、線形歪補償部２２の別の例を示すブロック図である。図１０において、線形歪補償部２２は、時間−周波数領域変換部４０、周波数領域線形補償部４２および周波数−時間領域変換部４４を含んでいる。時間−周波数領域変換部４０は、入力された信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）し、周波数領域の信号に変換する。周波数領域線形補償部４２は、周波数領域において、線形歪補償を行う。周波数−時間領域変換部４４は線形歪補償された信号を逆ＦＦＴし時間領域の信号に変換する。このように、周波数領域において線形歪補償を行ってもよい。なお、時間−周波数領域変換部４０、周波数領域線形補償部４２および周波数−時間領域変換部４４としては、例えばIEEE Communication Magazine, April 2002, p58-p66に記載されているものを用いることができる。

以上のように、線形歪補償部２２の少なくとも１つは、光伝送路を出力した光信号の波長分散を補償する線形歪補償部とすることができる。また、線形歪補償部２２の少なくとも１つは、図９のようにＦＩＲフィルタを用いることができる。さらに、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを用いることができる。また、線形歪補償部２２の少なくとも１つは、図１０のように、周波数領域フィルタを用いてもよい。

図１１は非線形歪補償部２４の例を示すブロック図である。図１１は、ｎ段目（ｎは任意の正の整数）の歪補償部２５の非線形歪補償部２４を示している。図１１において、非線形歪補償部２４は、自己位相変調補償器であり、強度モニタ７０、位相変調部７２、乗算器７６および非線形係数７８を含んでいる。乗算器７６は、強度モニタ７０の出力と非線形係数ｂ（ｎ）７８を乗算し、位相変調部７２に出力する。その他の構成は図６と同じであり説明を省略する。

非線形係数ｂ（ｎ）としては、例えば非特許文献１の式５の（γｌ）_ｅｆｆを用いることができる。また、非特許文献１の式５をさらに一般化した数式２を用い得られたｂ（ｎ）を初期値とし、その後、多段歪補償部２０の非線形歪補償が最適になるようにｂ（ｎ）を調整することができる。

ここで、Ａは定数、γ（ｚ）は歪係数、ｐ（ｚ）は光信号パワー、ｚは伝送スパン内の位置、ｌは伝送スパンの長さである。

以上のように、複数の歪補償部２５のうち少なくとも一部は、図９の線形歪補償部２２のＦＩＲ係数３４および図１１の非線形歪補償部２４の非線形係数７８のように予め計算された係数に従って伝送路の波形歪を補償することができる。

このように、非線形歪補償部２４のうち少なくとも１つを、入力された信号の強度に基づき、入力された信号の位相変調歪を補償する非線形歪補償部とすることができる。これにより、自己位相変調を補償することができる。

図１２は、多段歪補償部２０の非線形歪をモニタする場合のデジタル処理部を示すブロック図である。図１２において、デジタル処理部５０は、多段歪補償部２０、信号処理部１０、信号識別部５４、ＮＬ（Non-Linear）モニタリング部５６およびＣＤ（Chromatic Dispersion）モニタリング部５８を含んでいる。デジタル処理部５０には、ＡＤ変換されたＩ相およびＱ相の信号が入力する。多段歪補償部２０が線形歪補償および非線形歪補償を行う。信号処理部１０は図５と同様に信号を処理する。信号識別部５４は信号を認識する。例えば、信号が制御信号かデータ信号か等を認識する。ＮＬモニタリング部５６は非線形量をモニタリングする。ＣＤモニタリンブ部５８は波長分散量をモニタリングする。

ＮＬモニタリング部５６の非線形量のモニタリングの例を説明する。図１３は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を例としたコンスタレーション図である。非線形量Ｆ_ＮＬとして数式３のようにシンボルの振幅方向の偏差σ_ｒと位相方向の偏差σ_θの比を用いる。

ここで、非線形量Ｆ_ＮＬが大きくなると非線形性が大きくなっている。例えば位相同期後の信号ｓ_ｋが数式４のとき、平均振幅ｒ、平均位相θ、振幅方向の標準偏差σ_ｒおよび位相方向の標準偏差σ_θはそれぞれ数式５〜８となる。

ここで、ＩｋはＩ相の振幅、ＱｋはＱ相の振幅である。

以上により、非線形量Ｆ_ＮＬをモニタリングすることができる。

制御部３０は、モニタリングされた非線形量Ｆ_ＮＬに基づき図１１のｂ（ｎ）を調整することができる。例えば、非線形量Ｆ_ＮＬが最小になるようにｂ（ｎ）を調整することができる。詳細は、実施例７において説明する。

図１４は、実施例２に係る光受信装置のブロック図である。図１４において、光伝送路から受信した光信号は、偏波制御部６０に入力する。光信号は例えばｍＰＳＫ信号である。偏波制御部６０は、光信号から所望の偏光方向の光信号を出力する。９０°ハイブリッド６２は、局発光発信器６４の発振信号に基づき検波し、位相が９０°異なるＩ相信号およびＱ相信号を出力する。光電変換器（Ｏ／Ｅ）６６は、光信号を電気信号に変換する。ＡＤＣ６８は、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する。デジタル電気信号に変換されたＩ相信号およびＱ相信号はデジタル処理部５０に入力する。デジタル処理部５０は図１２と同じであり説明を省略する。実施例２によれば、シングル偏光を処理するデジタル形式の光受信装置において、実施例１の多段歪補償部２０を備えた構成を実現することができる。

実施例３は、偏波ダイバシチ方式の光受信装置の例である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は実施例３に係る光受信装置のブロック図である。図１５（ａ）において、光信号は偏波ビームスプリッタ６１に入力する。偏波ビームスプリッタ６１は、光信号を２つの偏光方向の光信号に分割する。偏波ビームスプリッタ６３は、局発光発信器６４の発振光信号を２つの偏光方向の光信号に分割する。９０°ハイブリッド６２、Ｏ／Ｅ６６およびＡＤＣ６８により、それぞれの偏波光信号がＩ相およびＱ相のデジタル電気信号に変換され、デジタル処理部５０ａに入力する。図１５（ｂ）において、デジタル処理部５０ａの多段歪補償部２０、信号処理部１０および信号識別部５４は、それぞれの偏波信号のＩ相およびＱ相信号を処理する。その他の構成は図１２と同じであり説明を省略する。なお、ＮＬモニタリング部およびＣＤモニタリング部は図示していない。

実施例４は、セルフコヒーレント方式の光受信装置の例である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）は実施例４に係る光受信装置のブロック図である。図１６（ａ）において、入力した光信号はビームスプリッタ（不図示）で３つに分岐される。分岐された光信号のうち２つはそれぞれ遅延干渉計６５に入力する。遅延干渉計６５のうち一方１つは、光信号を自己遅延干渉させて光信号に含まれるＩ相を抽出する。例えば、入力した信号を分岐し一方を１ビット遅延させ他方と干渉させる。遅延干渉計６５のうち他方は、光信号を自己遅延干渉させて光信号に含まれるＱ相を抽出する。遅延干渉計６５を出力した光信号は、それぞれＯ／Ｅ６６に入力する。３つに分岐された光信号のうち残りの１つはそのままＯ／Ｅ６６に入力する。Ｏ／Ｅ６６およびＡＤＣ６８の機能は実施例１と同じであり説明を省略する。ＡＤＣ６８を出力したデジタル電気信号は、デジタル処理部５０ｂに入力する。

図１６（ｂ）において、デジタル処理部５０ｂは、電場再構築部５２、多段歪補償部２０およびＭＳＰＥ（Multi Symbol Phase Estimation）部５５を備えている。電場再構築部５２は、受信した信号情報から、受信した複素光電界を再構築する処理を行う。処理した信号をＩ相およびＱ相の信号として多段歪補償部２０に出力する。多段歪補償部２０は、入力された電気信号の歪補償を行い、歪補償を行った電気信号をＭＳＰＥ部５５に出力する。ＭＳＰＥ部５５は、入力した信号の多値位相評価を行い、信号識別部（不図示）に出力する。信号識別部は信号を識別し出力する。実施例４によれば、セルフコヒーレント光デジタル受信器おいて、実施例１の多段歪補償部を用いることができる。

実施例５は、偏波ダイバシチセルフコヒーレント方式の光受信装置の例である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は実施例５に係る光受信装置のブロック図である。図１７（ａ）において、偏波ビームスプリッタ６１は光信号を２つの偏光方向の光信号に分割する。分割された光信号は、それぞれ実施例４の図１６（ａ）の遅延干渉計６５、Ｏ／Ｅ６６およびＡＤＣ６８で処理されデジタル処理部５０ｃに入力する。図１７（ｂ）において、デジタル処理部５０ｃは、２つの電場再構築部５２、多段歪補償部２０およびＭＳＰＥ部５５を備えている。偏波方向により２つの分割された光信号に対応するデジタル電気信号は、それぞれ電場再構築部５２に入力する。電場再構築部５２は実施例４と同様に複素光電界の再構築処理を行い、処理した信号を多段歪補償部２０に出力する。その他の構成は実施例４の図１６（ｃ）と同じであり説明を省略する。実施例４によれば、偏波ダイバシチセルフコヒーレント方式の光受信装置おいて、実施例１の多段歪補償部２０を備えた構成を実現することができる。

実施例６は、非線形歪補償として、相互位相変調補償を行う例である。例えば、直交周波数多重（ＯＦＤＭ）や偏波多重等のサブキャリア多重多入力多出力伝送システムにおいては、自己のチャネル（サブキャリア）による自己位相変調と共に、受信した光信号中の異なるチャネル（例えば隣のサブキャリア）に起因したチャネル間（サブキャリア間）の相互位相変調が生じる。

図１８は、多段歪補償部のうち１段分の歪補償部２５ａのブロック図である。歪補償部２５ａは、相互位相変調の大きいチャネル間の相互位相変調補償を行う。線形歪補償部２２ａおよび２２ｂは、それぞれ入力チャネル１および２の信号に基づき線形歪補償を行う。非線形歪補償部２４ａは、線形歪補償部２２ａおよび２２ｂに基づき非線形歪補償処理を行い、処理した信号を出力チャネル１に出力する。非線形歪補償部２４ｂは、線形歪補償部２２ａおよび２２ｂに基づき非線形歪補償処理を行い、処理した信号を出力チャネル２に出力する。

図１９は、非線形歪補償部２４ａのブロック図である。図１９において、非線形歪補償部２４ａは、入力１および入力２それぞれに対応した強度モニタ７０、非線形係数７８、積算器７６および加算器７９を備えている。入力１および２の信号は、それぞれ実施例１の図１１と同じく、強度に係数ｂ_１１（ｎ）またはｂ_１２（ｎ）が積算される。係数ｂ_１１（ｎ）またはｂ_１２（ｎ）は数式２と同様に設定される。加算器７９は、入力１および入力２にそれぞれ対応した信号を加算し位相変調部７２に出力する。位相変調器７２は、加算器７９の出力に基づき、入力１の信号を位相変調し、位相変調した信号を出力１として出力する。以上のように、入力１および入力２の信号の強度にそれぞれ非線形係数を積算し、その結果を加算した信号に基づき、入力１の信号を歪補償することにより、相互位相変調補償を行うことができる。

実施例６は、２つのチャネルの相互位相変調補償を行う例であるが、３以上のチャネルの相互位相変調補償を行うこともできる。また、図８で示した多段歪補償部２０の全ての非線形歪補償部２４を、相互位相変調補償を行う非線形歪補償部とすることができる。また、一部の非線形歪補償部２４を、相互位相変調補償を行う非線形歪補償部とすることができる。このように、非線形歪補償部２４のうち少なくとも１つは、複数の信号が入力し、複数の信号の各々の強度に基づき、複数の信号のうち１つの信号の位相変調歪を補償する非線形歪補償部とすることができる。これにより、相互位相変調補償を行うことができる。

実施例７は、多段歪補償部２０内の線形歪補償部２２および非線形歪補償部２４が用いる歪補償係数（例えば、図９のＣ_ｋ（ｎ）、図１１のｂ（ｎ）、図１９のｂ_１１（ｎ）およびｂ_１２（ｎ））を制御するシステムの例である。図２０は、実施例７に係る光伝送システムを示す図である。図２０において、光送信装置である光送信ラインカード１３４および光受信装置である光受信ラインカード１２４は、伝送スパンを含む光伝送路１３２の両端にが設けられている。光受信ラインカード１２４は光送信機能を有した光送受信ラインカードでもよい。ネットワーク制御部１２８は、例えば光伝送路リンク・ネットワークマネージメントを行うコンピュータであり、光送信ラインカード１３４および光受信ラインカード１２４を制御する。記憶装置１３０は、例えば、伝送ファイバ・波長分散補償モジュールデータベースであり、ネットワーク制御部１２８からデータを記憶する。またデータをネットワーク制御部１２８に出力する。

光受信ラインカード１２４は、光受信モジュール１２０と光受信モジュール１２０を制御するラインカード制御部１２６を備えている。光受信モジュール１２０は、デジタル処理部５０とモジュール制御部１２２を備えている。デジタル処理部５０は、例えば１チップで形成されている。また、図示していないが、光受信モジュール１２０は、例えば図１４のデジタル処理部５０以外の機能も備えている。

図２１は、デジタル処理部５０、光受信モジュール１２０、光受信ラインカード１２４、ネットワーク制御部１２８および記憶装置１３０の情報の入出力を示す図である。ネットワーク制御部１２８は、記憶装置１３０に伝送路構成情報を記憶させる。伝送路構成情報とは、光伝送路１３２の各構成の情報であり、例えば、伝送スパンの数、各伝送スパン内の光伝送路の長さ、光ファイバ、光増幅器、波長分散補償モジュールの種類に関する情報である。

ネットワーク制御部１２８は、伝送路構成情報に基づき、設定伝送路物理量を算出し、光受信ラインカード１２４のラインカード制御部１２６に出力する。設定伝送路物理量は、多段歪補償部２０内で用いる係数を設定するための物理量であり、例えば、数式１および数式２で、Ｃ_ｋ（ｎ）およびｂ（ｎ）を計算するための物理量である。例えば、歪形係数γ（ｚ）および光信号パワーｐ（ｚ）である。例えば、これらの物理量は温度の関数である。よって、ネットワーク制御部１２８は、例えば、現在の各伝送スパンの温度に関する情報を取得し、歪形係数γ（ｚ）および光信号パワーｐ（ｚ）を算出する。

光受信ラインカード１２４のラインカード制御部１２６は、設定伝送路物理量に基づき歪補償を行うための係数である歪補償係数を算出する。歪補償係数は、例えば図９のＣ_ｋ（ｎ）、図１１のｂ（ｎ）、図１９のｂ_１１（ｎ）およびｂ_１２（ｎ）である。ラインカード制御部１２６は、歪補償係数を光受信モジュール１２０のモジュール制御部１２２に出力する。モジュール制御部１２２は歪補償係数をデジタル処理部５０の多段歪補償部２０に出力する。多段歪補償部２０は、歪補償係数に基づき、歪補償を行う。

デジタル処理部５０は、残留歪情報を光受信モジュール１２０のモジュール制御部１２２に出力する。残留歪情報は、多段歪補償部２０における歪補償後に残留している非線形歪（例えば、数式３）または線形歪に関する情報であり、デジタル処理部５０のＮＬモニタリング部５６およびＣＤモニタリング部５８（図１２参照）によりモニタリングされる。光受信モジュール１２０のモジュール制御部１２２は、残留歪情報に加え光受信モジュール１２０内の他の回路でモニタリングされた情報をモジュール情報として光受信ラインカード１２４のラインカード制御部１２６に出力する。光受信ラインカード１２４のラインカード制御部１２６は、モジュール情報に加え光受信ラインカード１２４内の他の回路でモニタリングされた情報を伝送路品質情報としてネットワーク制御部１２８に出力する。

図２２は、ラインカード制御部１２６の処理を示すフローチャートである。図２２において、ラインカード制御部１２６は、初期設定を行う（ステップＳ１０）。図２１において、説明したように、歪補償係数を算出し、多段歪補償部２０に歪補償係数を適用する。ラインカード制御部１２６は、残留歪情報を取得する（ステップＳ１２）。ラインカード制御部１２６は、残留歪が規定以上かを判定する（ステップＳ１４）。Ｎｏの場合、ステップＳ２０に進む。Ｙｅｓの場合、ラインカード制御部１２６は、歪補償係数を再設定する（ステップＳ１６）。ラインカード制御部１２６は、多段歪補償部２０に歪補償係数を適用する（ステップＳ１６）。ラインカード制御部１２６は、終了かを判定する（ステップＳ２０）。Ｙｅｓの場合、終了する。Ｎｏの場合、ステップＳ１２に戻る。図２２では、ラインカード制御部１２６が歪補償係数を算出する例を示したが、モジュール制御部１２２が歪補償係数を算出してもよい。また、ラインカード制御部１２６は非線形係数Ｂ（ｎ）と波長分散量Ｄ（数式１参照）を算出し、モジュール制御部１２２が線形係数Ｃ_ｋ（ｎ）を算出してもよい。

実施例７によれば、ラインカード制御部１２６またはモジュール制御部１２２は、多段歪補償部２０から出力される信号内に残留する歪に関する情報に基づき、線形歪補償部２２および非線形歪補償部２４の少なくとも１つの歪補償を行うためのパラメータ（歪補償係数）を変更させる。これにより、残留歪が小さくなるように歪補償係数を変更することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１は光伝送システムを示すブロック図である図２は伝送スパンを示すブロック図である。図３は光伝送システムの伝送距離に対する波長分散を示した模式図である。図４は光伝送システムの伝送距離に対する光信号パワーを示した模式図である。図５は光受信装置を示すブロック図である。図６は非線形歪補償部を示すブロック図である。図７は伝送スパン内の光信号パワーを示した図である。図８は実施例１の多段歪補償部を示すブロック図である。図９は実施例１の線形歪補償部の例を示すブロック図である。図１０は線形歪補償部の別の例を示すブロック図である。図１１は実施例１の非線形歪補償部の例を示すブロック図である。図１２はデジタル処理部を示すブロック図である。図１３は非線形歪を示すコンスタレーション図である。図１４は実施例２の光受信装置を示すブロック図である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は実施例３の光受信装置を示すブロック図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）は実施例４の光受信装置を示すブロック図である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は実施例５の光受信装置を示すブロック図である。図１８は実施例６の歪補償部を示すブロック図である。図１９は実施例６の非線形歪補償部を示すブロック図である。図２０は実施例７の伝送システムを示すブロック図である。図２１は各情報の流れを示すブロック図である。図２２はラインカード制御部の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

２０多段歪補償部（歪補償器）
２２線形歪補償部
２４非線形歪補償部
２５歪補償部

Claims

光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号が入力する歪補償器であって、
前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償部と、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償部とを備えた歪補償部を複数個縦続接続した構成を有することを特徴とする歪補償器。
前記線形歪補償部のうち少なくとも１つは、前記光信号の波長分散を補償することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記非線形歪補償部のうち少なくとも１つは、入力された信号の強度およびそこから演算される情報に基づき、前記入力された信号の位相変調歪を補償することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記非線形歪補償部のうち少なくとも１つは、前記光信号に含まれる複数の光信号に対応する電気信号を入力し、前記複数の信号の各々の強度に基づき、前記複数の信号のうち１つの信号の位相変調歪を補償することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記複数個の前記歪補償部は、前記光伝送路による波形歪を予め計算された係数に従って補償することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記複数個の前記歪補償部は、前記光伝送路の複数の伝送スパンで発生する線形波形歪と非線形波形歪とを補償することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
前記歪補償器から出力される信号内に残留する歪に関する情報に基づき、前記線形歪補償部および前記非線形歪補償部の少なくとも１つの歪補償を行うためのパラメータを変更させる制御部を更に有することを特徴とする請求項１記載の歪補償器。
光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号が入力する歪補償器を有し、
該歪補償器は、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償部と、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償部とを備えた歪補償部を複数個縦続接続した構成を有することを特徴とする光受信装置。
前記線形歪補償部のうち少なくとも１つは、前記光信号の波長分散を補償することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
前記非線形歪補償部のうち少なくとも１つは、入力された信号の強度に基づき、前記入力された信号の位相変調歪を補償することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
前記非線形歪補償部のうち少なくとも１つは、前記光信号に含まれる複数の光信号に対応する電気信号を入力し、前記複数の信号の各々の強度に基づき、前記複数の信号のうち１つの信号の位相変調歪を補償することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
前記複数個の前記歪補償部は、それぞれ前記光伝送路による波形歪を予め計算された係数に従って補償することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
前記複数個の前記歪補償部は、前記光伝送路の複数の伝送スパンで発生する線形波形歪と非線形波形歪とを補償することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
前記歪補償器から出力される信号内に残留する歪に関する情報に基づき、前記線形歪補償部および前記非線形歪補償部の少なくとも１つの歪補償を行うためのパラメータを変更させる制御部を更に有することを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、
前記歪補償ステップを複数回実行するステップと
を有することを特徴とする歪補償器の制御方法。
光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号、および光伝送路ネットワーク制御部から得られた情報に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、
前記歪補償ステップを複数回実行するステップと
を有することを特徴とする歪補償器の制御方法。
光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、
前記歪補償ステップを複数回実行するステップと
を有することを特徴とする光受信装置の制御方法。
光伝送路から受信された光信号を光電変換して得られた電気信号、および光伝送路ネットワーク制御部から得られた情報に基づき、前記光信号の線形波形歪を補償する線形歪補償ステップと、前記光信号の非線形波形歪を補償する非線形歪補償ステップと、を含む歪補償ステップと、
前記歪補償ステップを複数回実行するステップと
を有することを特徴とする光受信装置の制御方法。
請求項１５または１６の制御方法を用い歪補償器を制御することを特徴とする光伝送システム。
請求項１７または１８の制御方法を用い光受信装置を制御することを特徴とする光伝送システム。