JP5891099B2 - 光位相モニタ回路、光受信機、光送受信システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る光位相モニタ回路360を備えた光受信機10の構成図である。光多値変調信号は、単一偏波のM値の位相変調信号、M値の直交振幅位相変調信号、M値の振幅位相変調信号のいずれであってもよい。Mは2以上の整数であるものとする。光受信機10は、コヒーレント光検出部110、ディジタル信号処理部120を備える。光受信機10は光受信機制御部20と接続しており、光受信機制御部20は制御ネットワーク30と接続している。
図7は、128Gbit/s PM−QPSK(偏波多重4値位相変調)光信号の伝送シミュレーション結果を示すグラフである。縦軸はビット誤り率(BER:Bit Error Rate)、横軸はチャネル毎の入力光パワー(Launched Power)である。PM−QPSK光信号を中心に、100GHz間隔で10Gbit/sの光強度変調信号を、右隣に8波、左隣に8波を配置した、計17波の波長多重伝送を前提条件とした。10Gbit/sの光強度変調信号の偏波状態は偏波角π/4の直線偏波にしているため、図7においてTE偏波およびTM偏波ともにほぼ均一の非線形光学効果の影響を受けている。光ファイバ伝送路は6スパンのDSF50kmであり、伝送距離は計300kmである。また、光信号対雑音比(OSNR、Optical Signal−to−Noise Ratio)は、17dBで固定にしている。
以上の説明では、光位相モニタ回路360および位相推定部340とデータ復元部350によるデータ受信機能を備えた光受信機10の構成について述べてきたが、データ受信機能を備えておらず、光位相モニタ回路360のみを備えた光受信機10の構成においても、以上と同様の構成を採用することもできる。
以上のように、本実施形態1に係る光位相モニタ回路360において、周波数領域変換部440は、べき乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データまたはその位相成分をスペクトルに変換し、非線形位相計測部450は、そのスペクトルからスペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする。
図14は、本発明の実施形態2に係る光位相モニタ回路360を備えた光受信機10の構成図である。図14に示す光受信機10は、ディジタル信号処理部120の構成が実施形態1とは異なる。
以上の説明では、光位相モニタ回路360およびデータ復元部350によるデータ受信機能を備えた光受信機10の構成について述べてきたが、データ受信機能を備えておらず、光位相モニタ回路360のみを備えた光受信機10の構成においても、以上と同様の構成を採用することもできる。
以上のように、本実施形態2に係る光位相モニタ回路360は、位相推定部340が光多値変調信号の位相を推定および補償した後の電界データを受け取り、位相推定部340が補償しきれなかった位相誤差またはその位相誤差を位相成分とする電界データをスペクトルに変換し、非線形位相計測部450は、そのスペクトルからスペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、非線形位相雑音をモニタする。
図20は、本発明の実施形態3に係る光送受信システム200の構成図である。光送受信システム200は、光受信機10、光送信機40、光中継機70、光受信機制御部20、光送信機制御部50、光中継機制御部80、光ファイバ伝送路60、制御ネットワーク30を有する。光受信機10は、実施形態1〜2いずれかで説明したものである。光送信機40は、光送信機制御部50からの指示にしたがって、入力パワー、多値数、変調速度、変調方式を変更する機能を備えている。光ファイバ伝送路60は、光送信機40と光受信機10を接続する光経路である。光中継機70は、光ファイバ伝送路60の後に接続され、光中継機制御部80からの指示にしたがって、入力パワーを変更する機能を備えている。制御ネットワーク30は、光受信機制御部20と光中継機制御部80、光送信機制御部50の間で制御情報を送受信する通信ネットワークである。
図23は、光送受信システム200の初期化手順を説明するフローチャートである。本フローチャートは、光受信機10をセットアップするとき、または障害から復帰させるときなど、光受信機10を初期状態に設定するときに実施される。光送信機制御部50と光受信機制御部20は、後述するルックアップテーブルを備えているものとする。
以上のように、本実施形態3に係る光送受信システム200は、非線形位相をモニタすることにより、光送信機40、光中継機70、光受信機10を運用することができる。
図26は、本発明の実施形態4に係る光送受信システム200の構成図である。本実施形態4においては、波長多重光信号を送受信するものとする。図26に示す光送受信システム200は、波長多重光信号を送信する波長多重光送信機90、波長多重光信号を受信する波長多重光受信機100、光中継機70、光受信機制御部20、光中継機制御部80、光送信機制御部50、光ファイバ伝送路60、制御ネットワーク30を備える。
Claims (15)
- 光多値変調信号をモニタする光位相モニタ回路であって、
前記光多値変調信号をコヒーレント受信して得られる電界データからデータ位相変調成分を消去して抽出する位相誤差または前記データ位相変調成分を持たない前記位相誤差を位相成分とする位相誤差電界データを検出する位相誤差検出部と、
前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する周波数領域変換部と、
前記周波数領域変換部が前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する際に取得した位相ないしは電界のスペクトルの形状の変化を検出して非線形位相をモニタする非線形位相モニタ部と、
を備え、
前記位相誤差検出部は、前記電界データをべき乗処理して前記データ位相変調成分を消去することにより前記位相誤差を抽出し、またはあらかじめ保持しているコンスタレーション配置と前記電界データとを比較することにより前記データ位相変調成分を持たない前記位相誤差を検出する
ことを特徴とする光位相モニタ回路。 - 前記非線形位相モニタ部は、
前記周波数領域変換部が前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する際に得られる前記位相ないしは電界のスペクトルのスペクトル幅を前記形状として計測することにより、非線形位相をモニタする
ことを特徴とする請求項1記載の光位相モニタ回路。 - 前記非線形位相モニタ部は、
前記周波数領域変換部が前記データ位相変調成分を持たない位相ないしは電界データを周波数領域に変換する際に得られる前記位相ないしは電界のスペクトルの分散ないしは標準偏差を前記形状として計測することにより、非線形位相をモニタする
ことを特徴とする請求項1記載の光位相モニタ回路。 - 前記位相誤差または前記位相誤差電界データは、位相推定部入力前の電界データの位相誤差または位相誤差電界データであることを特徴とする請求項2または請求項3記載の光位相モニタ回路。
- 前記位相誤差検出部は、
前記位相推定部入力前の電界データをリサンプルするリサンプル部と、
前記リサンプル部が取得した前記リサンプル後の電界データをべき乗するべき乗乗算部と、
を備えることを特徴とする請求項4記載の光位相モニタ回路。 - 前記位相誤差検出部は、
前記べき乗乗算部が検出した前記べき乗後の電界データから検出した位相を除算する除算部を備える
ことを特徴とする請求項5記載の光位相モニタ回路。 - 前記位相誤差または前記位相誤差電界データは、位相推定部入力後の電界データの位相誤差または位相誤差電界データである
ことを特徴とする請求項2または3記載の光位相モニタ回路。 - 光多値変調信号をコヒーレント受信する光検出部と、
請求項1記載の光位相モニタ回路と、
を備え、
前記光位相モニタ回路は、前記光検出部が受信した前記光多値変調信号をモニタする
ことを特徴とする光受信機。 - 光多値変調信号を送信する光送信機と、
請求項8記載の光受信機と、
前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した前記非線形位相に基づき前記光受信機の設定を変更する光受信機制御部と、
前記光受信機制御部の指示に応じて前記光送信機の設定を変更する光送信機制御部と、
を備えることを特徴とする光送受信システム。 - 前記光受信機制御部は、
前記光受信機が受信する前記光多値変調信号の入力光パワーを変化させながら、前記光多値変調信号の非線形位相雑音量と前記入力光パワーとの間の対応関係をあらかじめ記録しておき、
前記光受信機のビットエラー率が劣化したことを検出すると、前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した前記非線形位相雑音量と前記あらかじめ記録しておいた前記非線形位相雑音量の間の差分を求め、
前記差分が所定範囲内に収まっていない場合は、前記光受信機が受信する前記光多値変調信号の入力光パワーを変更する
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 - 前記光受信機制御部は、
前記差分が前記所定範囲内に収まっている場合は、前記光多値変調信号の多値数、変調速度、変調方式、偏派多重方式のうち少なくともいずれかを変更した上で、改めて前記記録を実施する
ことを特徴とする請求項10記載の光送受信システム。 - 前記光受信機制御部は、
前記光多値変調信号の偏波毎に前記記録を実施しておき、
前記差分として、前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した偏波毎の前記非線形位相雑音量と前記あらかじめ記録しておいた偏波毎の前記非線形位相雑音量の間の差分を求める
ことを特徴とする請求項10記載の光送受信システム。 - 前記光送信機が送信した前記光多値変調信号の光パワーを変化させて前記光受信機に中継する光中継器を備えた
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 - 前記光送信機を複数有する波長多重光送信機と、
前記光受信機を複数有する波長多重光受信機と、
を備え、
前記複数の光送信機は、それぞれ異なる波長の前記光多値変調信号を送信し、
前記波長多重光送信機は、
各前記光送信機が送信する前記光多値変調信号を合波して波長多重光信号を出力する光合波部を備え、
前記波長多重光受信機は、
前記波長多重光信号を異なる波長の光信号に分波して各前記光多値変調信号を出力する光分波部を備え、
各前記光受信機は、
前記光分波部が分波した各前記光多値変調信号をそれぞれ受信する
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 - 前記光受信機制御部は、前記光送信機制御部に対して、
前記光送信機の光信号パワーを変更すべき旨の制御情報、前記光送信機が送信する前記光多値変調信号の多値数を変更すべき旨の制御情報、前記光送信機の変調速度を変更すべき旨の制御情報、または前記光送信機が偏波多重を実施すべきか否かを切り替える制御情報のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。
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