JP6358024B2 - 光送信器および波形歪みを補正する方法 - Google Patents
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Description
(1)ドライバ、I/Q変調器の非線形性、高調波歪み
(2)I/Q変調器の駆動信号のスキュー
(3)D/Aコンバータ、ドライバ、I/Q変調器、配線(基板、ケーブル、コネクタなど)のアナログ帯域の不足
(4)I/Q変調器の消光比
(5)I/Q変調器の各アームのバイアス
(6)I/Q変調器のπ/2位相シフト器のバイアス
(7)偏波合波器の偏波消光比
(8)光源の位相雑音
(9)光源の発振周波数のずれ(例えば、ITU−Tグリッドに対して)
EX=XI+jXQ
EY=YI+jYQ
上述したように、トレーニング信号挿入部43は、同期信号を含むトレーニング信号を電界情報信号に挿入する。そして、同期部44は、受光器32により生成される強度信号から同期信号を検出することによってフレーム同期を行う。
(1)「1」が入力されたときは、「1」を出力する
(2)「0」が入力されたときは、「−1」を出力する
遅延要素55は、変換器54の出力信号を1ビットだけ遅延させて引算器56に与える。引算器56は、ビット毎に、変換器54の出力信号から遅延要素55の出力信号を差し引く。
第1の実施形態においては、チャネルXI、XQ、YI、YQの波形歪みが個々に補正される。すなわち、第1の実施形態では、各チャネルXI、XQ、YI、YQにおいて独立して生じる波形歪みが補正される。例えば、下記の要因に起因して生じる波形歪みが補正される。
(1)ドライバ、I/Q変調器の非線形性、高調波歪み
(2)I/Q変調器の駆動信号のスキュー
(3)D/Aコンバータ、ドライバ、I/Q変調器、配線(基板、ケーブル、コネクタなど)のアナログ帯域の不足
第2の実施形態では、I/Q変調器の消光比の劣化に起因する波形歪みが補正される。I/Q変調器の消光比は、I/Q変調器の各アームに設けられているマッハツェンダ干渉計の消光比、各アームへの分岐比、光導波路の挿入損失の不均衡等に起因して劣化する。また、第2の実施形態においては、I/Q変調器の非線形応答に起因する波形歪みも補正される。
I/Q変調器15xの出力=Emzm+(−f(x))
図14は、第3の実施形態の光送信器の構成の一例を示す。第3の実施形態の光送信器1Dは、歪み検出部47の一例として、バイアスエラー検出部81を有する。そして、光送信器1Dは、I/Q変調器の各アームのバイアスのずれに起因する波形歪みを補正することができる。
第3の実施形態では、I/Q変調器の各アームのバイアスのずれに起因する波形歪みが補正される。これに対して、第4の実施形態では、I/Q変調器の位相シフト器のバイアスのずれに起因する波形歪みが補正される。なお、光送信器の構成は、第3および第4の実施形態において実質的に同じである。
図10(b)または図18(b)等に示す実施例では、A/Dコンバータ33のサンプリングレートは、送信データのシンボルレートと同じであるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、A/Dコンバータ33のサンプリングレートが送信データのシンボルレートよりも低いときは、A/Dコンバータ33は、受光器32により生成される強度信号をアップサンプリングすることにより、光信号の強度波形を表すデジタルデータを生成してもよい。
(付記1)
送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
トレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と、
前記電界情報信号に前記トレーニング信号を挿入するトレーニング信号挿入部と、
前記トレーニング信号が挿入された電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記光変調信号の強度を表す強度信号を生成する受光器と、
前記強度信号から前記トレーニング信号に対応する強度トレーニング信号を抽出するトレーニング信号抽出部と、
前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された強度トレーニング信号を符号化して符号化トレーニング信号を生成する符号化器と、
前記符号化トレーニング信号に基づいて前記光変調信号の波形歪みを検出する歪み検出部と、
を有する光送信器。
(付記2)
前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記電界情報信号を補正する歪み補正部をさらに有する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記3)
前記歪み検出部は、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号と前記符号化トレーニング信号との間の誤差を計算することにより、前記光変調信号の波形歪みを検出し、
前記歪み補正部は、前記誤差を小さくするように前記マッパにより生成される電界情報信号を補正する
ことを特徴とする付記2に記載の光送信器。
(付記4)
前記符号化器は、前記トレーニング信号抽出部により抽出された強度トレーニング信号の平方根を表す振幅情報信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号を用いて前記振幅情報信号を符号化して前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする付記1〜3のいずれか1つに記載の光送信器。
(付記5)
前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットには第1の値または第2の値が割り当てられており、
前記第1の値は正の値であり、
前記第2の値は負の値であり、
前記第1の値および前記第2の値の絶対値は互いに同じであり、
前記符号化器は、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットに割り当てられている値の正負符号を、前記振幅情報信号の対応するビットに与えることにより、前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする付記4に記載の光送信器。
(付記6)
前記変調器は、第1アーム変調器および第2アーム変調器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記マッパは、前記送信データから第1の電界情報信号および第2の電界情報信号を生成し、
前記トレーニング信号生成部は、第1のトレーニング信号および第2のトレーニング信号を生成し、
前記トレーニング信号挿入部は、前記第1の電界情報信号および前記第2の電界情報信号にそれぞれ前記第1のトレーニング信号および前記第2のトレーニング信号を挿入し、
前記光送信器は、前記第1のトレーニング信号が挿入された第1の電界情報信号に第1の関数を乗算して第1の演算結果信号を生成し、前記第2のトレーニング信号が挿入された第2の電界情報信号に第2の関数を乗算して第2の演算結果信号を生成する演算回路をさらに有し
前記ドライバは、前記第1のトレーニング信号が挿入された第1の電界情報信号および前記第2の演算結果信号から前記第1アーム変調器を駆動する第1の駆動信号を生成し、前記第2のトレーニング信号が挿入された第2の電界情報信号および前記第1の演算結果信号から前記第2アーム変調器を駆動する第2の駆動信号を生成し、
前記トレーニング信号抽出部は、前記第2のトレーニング信号がゼロであるときに前記受光器により生成される強度信号から前記第1のトレーニング信号に対応する第1の強度トレーニング信号を抽出し、前記第1のトレーニング信号がゼロであるときに前記受光器により生成される強度信号から前記第2のトレーニング信号に対応する第2の強度トレーニング信号を抽出し、
前記符号化器は、前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された第1の強度トレーニング信号を符号化して第1の符号化トレーニング信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成される第2のトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された第2の強度トレーニング信号を符号化して第2の符号化トレーニング信号を生成し、
前記演算回路は、前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号と前記第1の符号化トレーニング信号との間の誤差に基づいて前記第1の関数を補正し、前記トレーニング信号生成部により生成される第2のトレーニング信号と前記第2の符号化トレーニング信号との間の誤差に基づいて前記第2の関数を補正する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記7)
前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記変調器のバイアスを補正するバイアス補正部をさらに有する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記8)
前記符号化器は、前記トレーニング信号抽出部により抽出された強度トレーニング信号の平方根を表す振幅情報信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号を用いて前記振幅情報信号を符号化して前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする付記7に記載の光送信器。
(付記9)
前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットには第1の値または第2の値が割り当てられており、
前記第1の値は正の値であり、
前記第2の値は負の値であり、
前記第1の値および前記第2の値の絶対値は互いに同じであり、
前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号において前記第1の値が割り当てられているビットの数および前記第2の値が割り当てられているビットの数は同じまたはほぼ同じであり、
前記符号化器は、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットに割り当てられている値の正負符号を、前記振幅情報信号の対応するビットに与えることにより、前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする付記8に記載の光送信器。
(付記10)
前記歪み検出部は、前記符号化トレーニング信号の平均を計算することにより、前記光変調信号の波形歪みを検出し、
前記バイアス補正部は、前記符号化トレーニング信号の平均を小さくするように前記変調器のバイアスを補正する
ことを特徴とする付記9に記載の光送信器。
(付記11)
前記変調器は、第1アーム変調器、第2アーム変調器、および前記第1アーム変調器と前記第2アーム変調器との間に所定の位相差を与える位相シフト器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記光送信器は、前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記変調器の位相シフト器のバイアスを補正するバイアス補正部をさらに有する
ことを特徴とする付記1に記載の光送信器。
(付記12)
前記マッパは、前記送信データから第1の電界情報信号および第2の電界情報信号を生成し、
前記トレーニング信号生成部は、第1のトレーニング信号および前記第1のトレーニング信号と異なる第2のトレーニング信号を生成し、
前記トレーニング信号挿入部は、前記第1の電界情報信号および前記第2の電界情報信号にそれぞれ前記第1のトレーニング信号および前記第2のトレーニング信号を挿入し、
前記ドライバは、前記第1のトレーニング信号が挿入された第1の電界情報信号から前記第1アーム変調器を駆動する第1の駆動信号を生成し、前記第2のトレーニング信号が挿入された第2の電界情報信号から前記第2アーム変調器を駆動する第2の駆動信号を生成し、
前記トレーニング信号抽出部は、前記受光器により生成される強度信号から前記第1のトレーニング信号に対応する第1の強度トレーニング信号および前記第2のトレーニング信号に対応する第2の強度トレーニング信号の合成信号を抽出し、
前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号および第2のトレーニング信号の各ビットには第1の値または第2の値が割り当てられており、
前記第1の値は正の値であり、
前記第2の値は負の値であり、
前記第1の値および前記第2の値の絶対値は互いに同じであり、
前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号と第2のトレーニング信号との間で互いに一致するビットの数と互いに異なるビットの数は同じまたはほぼ同じであり、
前記符号化器は、前記合成信号の平方根を表す振幅情報信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号と第2のトレーニング信号との間でビット毎に割り当てられている値が互いに同じであるか否かを表す正負符号を、前記振幅情報信号の対応するビットに与えることにより、前記符号化トレーニング信号を生成し、
前記歪み検出部は、前記符号化トレーニング信号の平均を計算することにより、前記光変調信号の波形歪みを検出し、
前記バイアス補正部は、前記符号化トレーニング信号の平均を小さくするように前記変調器の位相シフト器のバイアスを補正する
ことを特徴とする付記11に記載の光送信器。
(付記13)
トレーニング信号を生成し、
送信データを表す電界情報信号に前記トレーニング信号を挿入し、
前記トレーニング信号が挿入された電界情報信号から駆動信号を生成し、
前記駆動信号に基づいて変調器により生成される光変調信号の強度を表す強度信号を生成し、
前記強度信号から前記トレーニング信号に対応する強度トレーニング信号を抽出し、
生成されたトレーニング信号を用いて抽出された強度トレーニング信号を符号化して符号化トレーニング信号を生成し、
前記符号化トレーニング信号に基づいて前記光変調信号の波形歪みを検出し、
検出された波形歪みに応じて前記電界情報信号を補正する
ことを特徴とする波形歪み補正方法。
2 光受信器
11 デジタル信号処理部
13a〜13d ドライバ
15x、15y I/Q変調器
32 受光器
35 バイアス制御部
41 マッパ
42 トレーニング信号生成部
43 トレーニング信号挿入部
44 同期部
45 信号抽出部
46 符号化器
47 歪み検出部
48a〜48d 歪み補正部
50 同期信号生成回路
61 MMSE演算回路
71x、71y 非線形応答および消光比補償回路
72 誤差検出部
74 消光比歪み補償部
81 バイアスエラー検出部
Claims (9)
- 送信データから電界情報信号を生成するマッパと、
トレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と、
前記電界情報信号に前記トレーニング信号を挿入するトレーニング信号挿入部と、
前記トレーニング信号が挿入された電界情報信号から駆動信号を生成するドライバと、
前記駆動信号に基づいて光変調信号を生成する変調器と、
前記光変調信号の強度を表す強度信号を生成する受光器と、
前記強度信号から前記トレーニング信号に対応する強度トレーニング信号を抽出するトレーニング信号抽出部と、
前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された強度トレーニング信号を符号化して符号化トレーニング信号を生成する符号化器と、
前記符号化トレーニング信号に基づいて前記光変調信号の波形歪みを検出する歪み検出部と、
を有する光送信器。 - 前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記電界情報信号を補正する歪み補正部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 - 前記歪み検出部は、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号と前記符号化トレーニング信号との間の誤差を計算することにより、前記光変調信号の波形歪みを検出し、
前記歪み補正部は、前記誤差を小さくするように前記マッパにより生成される電界情報信号を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の光送信器。 - 前記符号化器は、前記トレーニング信号抽出部により抽出された強度トレーニング信号の平方根を表す振幅情報信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号を用いて前記振幅情報信号を符号化して前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光送信器。 - 前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットには第1の値または第2の値が割り当てられており、
前記第1の値は正の値であり、
前記第2の値は負の値であり、
前記第1の値および前記第2の値の絶対値は互いに同じであり、
前記符号化器は、前記トレーニング信号生成部により生成されるトレーニング信号の各ビットに割り当てられている値の正負符号を、前記振幅情報信号の対応するビットに与えることにより、前記符号化トレーニング信号を生成する
ことを特徴とする請求項4に記載の光送信器。 - 前記変調器は、第1アーム変調器および第2アーム変調器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記マッパは、前記送信データから第1の電界情報信号および第2の電界情報信号を生成し、
前記トレーニング信号生成部は、第1のトレーニング信号および第2のトレーニング信号を生成し、
前記トレーニング信号挿入部は、前記第1の電界情報信号および前記第2の電界情報信号にそれぞれ前記第1のトレーニング信号および前記第2のトレーニング信号を挿入し、
前記光送信器は、前記第1のトレーニング信号が挿入された第1の電界情報信号に第1の関数を乗算して第1の演算結果信号を生成し、前記第2のトレーニング信号が挿入された第2の電界情報信号に第2の関数を乗算して第2の演算結果信号を生成する演算回路をさらに有し
前記ドライバは、前記第1のトレーニング信号が挿入された第1の電界情報信号および前記第2の演算結果信号から前記第1アーム変調器を駆動する第1の駆動信号を生成し、前記第2のトレーニング信号が挿入された第2の電界情報信号および前記第1の演算結果信号から前記第2アーム変調器を駆動する第2の駆動信号を生成し、
前記トレーニング信号抽出部は、前記第2のトレーニング信号がゼロであるときに前記受光器により生成される強度信号から前記第1のトレーニング信号に対応する第1の強度トレーニング信号を抽出し、前記第1のトレーニング信号がゼロであるときに前記受光器により生成される強度信号から前記第2のトレーニング信号に対応する第2の強度トレーニング信号を抽出し、
前記符号化器は、前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された第1の強度トレーニング信号を符号化して第1の符号化トレーニング信号を生成し、前記トレーニング信号生成部により生成される第2のトレーニング信号を用いて前記トレーニング信号抽出部により抽出された第2の強度トレーニング信号を符号化して第2の符号化トレーニング信号を生成し、
前記演算回路は、前記トレーニング信号生成部により生成される第1のトレーニング信号と前記第1の符号化トレーニング信号との間の誤差に基づいて前記第1の関数を補正し、前記トレーニング信号生成部により生成される第2のトレーニング信号と前記第2の符号化トレーニング信号との間の誤差に基づいて前記第2の関数を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 - 前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記変調器のバイアスを補正するバイアス補正部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 - 前記変調器は、第1アーム変調器、第2アーム変調器、および前記第1アーム変調器と前記第2アーム変調器との間に所定の位相差を与える位相シフト器を含むマッハツェンダ変調器であり、
前記光送信器は、前記歪み検出部により検出される波形歪みに応じて前記変調器の位相シフト器のバイアスを補正するバイアス補正部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光送信器。 - トレーニング信号を生成し、
送信データを表す電界情報信号に前記トレーニング信号を挿入し、
前記トレーニング信号が挿入された電界情報信号から駆動信号を生成し、
前記駆動信号に基づいて変調器により生成される光変調信号の強度を表す強度信号を生成し、
前記強度信号から前記トレーニング信号に対応する強度トレーニング信号を抽出し、
生成されたトレーニング信号を用いて抽出された強度トレーニング信号を符号化して符号化トレーニング信号を生成し、
前記符号化トレーニング信号に基づいて前記光変調信号の波形歪みを検出し、
検出された波形歪みに応じて前記電界情報信号を補正する
ことを特徴とする波形歪み補正方法。
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