JP6984784B2 - 光伝送特性推定方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システム - Google Patents
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Description
前記送信部から前記受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記光受信機が前記第1の既知信号を受信した第1のデータと前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理を、前記光送信機と前記光受信機との間の複数の周波数オフセットに対してそれぞれ実施する第1のステップと、前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を平均化するか、或いは、周波数を示す変数をs、前記光送信機の伝達関数の振幅成分を|T(s)|、位相特性をΦ(s)として前記光送信機の伝達関数を|T(s)|×exp(jΦ(s))で表した時の前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数の位相特性Φ(s)を平均化して指数関数表現することで、前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数を求める第2のステップとを備え、前記第1のステップにおいて、前記受信部にて検出した伝送路特性、及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち少なくとも1つを補償、或いは1つも補償しない前記第1のデータと、前記伝送路特性及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち前記第1のデータに対して補償しなかったものを付加した伝送前の第1の既知信号とを比較して、前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする。
TX(s)=|TX(s)|・e^[jφTX(s)]
RX(s)=|RX(s)|・e^[jφRX(s)]
ここで、|RX(s)|はASE信号を入力して得られる光受信機9の仮の伝達関数RX_ASE(s)に相当する。φTX(s)は光送信機7の伝達関数の位相特性、φRX(s)は光受信機9の伝達関数の位相特性である。“^”は累乗を表す。
e^[jφTX(s)]=COS(φTX(s))+j・SIN(φTX(s))
e^[jφRX(s)]=COS(φRX(s))+j・SIN(φRX(s))
G(s+sTX−sRX)・TX(s+sTX−sRX)・RX(s)=G(s+Δs0)・TX(s+Δs0)・RX(s)
eTX(s)=G(s)・TX(s)・RX(s−Δs0)/G(s)/RX_ASE(s−Δs0)
=G(s)・TX(s)・|RX(s−Δs0)|・e^[jφRX(s−Δs0)]/G(s)/|RX(s−Δs0)|
=TX(s)・e^[jφRX(s−Δs0)]
光送信機7の逆伝達関数の推定値はeTX(s)^(−1)={TX(s)・e^[jφRX(s−Δs0)]}^(−1)となる。推定された光送信機7の伝達関数と逆伝達関数は光受信機9の伝達関数の位相特性φRX(s−Δs0)を含む。
{TX(s)・e^[jφRX(s−Δs1)]}^(−1)
{TX(s)・e^[jφRX(s−Δs2)]}^(−1)
・・・
{TX(s)・e^[jφRX(s−ΔsM−1)]}^(−1)
(1/M){{TX(s)・e^[jφRX(s−Δs0)]}^(−1)・・・+{TX(s)・e^[jφRX(s−ΔsM−1)]}^(−1)}
=TX(s)^(−1)・(1/M){e^[jφRX(s−Δs0)]}^(−1)・・・+{e^[jφRX(s−ΔsM−1)]}^(−1)}
TX(s)^(−1)・{e^[jφRXAVE(s)]^}(−1)={TX(s)・e^[jφRXAVE(s)]}^(−1)
G2(s+sTX)・[eTX(s+sTX)]^(−1)・TX(s+sTX)
=G2(s+sTX)・{TX(s+sTX)・e^[jφRXAVE(s+sTX)]}^(−1)・TX(s+sTX)
=G2(s+sTX)・{e^[jφRXAVE(s+sTX)]}^(−1)
G2(s+sTX−sRX)・{e^[jφRXAVE(s+sTX−sRX)]}^(−1)・RX(s)
=G2(s+Δs0)・{e^[jφRXAVE(s+Δs0)]}^(−1)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]
G2(s+Δs0)・{e^[jφRXAVE(s+Δs0)]}^(−1)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]/G2(s+Δs0)
={e^[jφRXAVE(s+Δs0)]}^(−1)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]
=|RX(s)|・e^j[φRX(s)−φRXAVE(s+Δs0)]
光受信機9の真の逆伝達関数は伝達関数の逆数で求まるため、{|RX(s)|・e^j[φRX(s)−φRXAVE(s+Δs0)]}^(−1)となる。
A(s+sTXa)・{TX(s+sTXa)・e^[jφRXAVE(s+sTXa)]}^(−1)・TX(s+sTXa)
=A(s+sTXa)・{e^[jφRXAVE(s+sTXa)]}^(−1)
A(s+sTXa−sRX)・{e^[jφRXAVE(s+sTXa−sRX)]}^(−1)・RX(s)
=A(s+Δsa)・{e^[jφRXAVE(s+Δsa)]}^(−1)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]
=A(s+Δsa)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]・{e^[jφRXAVE(s+Δsa)]}^(−1)
A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^[jφRX(s−Δsa)]・{e^[jφRXAVE(s)]}^(−1)
=A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^j[φRX(s−Δsa)−φRXAVE(s)]
なお、周波数オフセット補償は受信機補償部11の後段で実施することも可能である。
A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^j[φRX(s−Δsa)−φRXAVE(s)]・{|RX(s−Δsa)|・e^j[φRX(s−Δsa)−φRXAVE(s−Δsa+Δs0)]}^(−1)
=A(s)・e^j[φRXAVE(s−(Δsa−Δs0))−φRXAVE(s)]
A(s+sTXa)・{TX(s+sTXa)・e^[jφRX(s+sTXa−Δs0)]}^(−1)・TX(s+sTXa)
=A(s+sTXa)・{e^[jφRX(s+sTXa−Δs0)]}^(−1)
A(s+sTXa−sRX)・{e^[jφRX(s+sTXa−sRX−Δs0)]}^(−1)・RX(s)
=A(s+Δsa)・{e^[jφRX(s+Δsa−Δs0)]}^(−1)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]
=A(s+Δsa)・|RX(s)|・e^[jφRX(s)]・{e^[jφRX(s+Δsa−Δs0)]}^(−1)
A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^[jφRX(s−Δsa)]・{e^[jφRX(s−Δs0)]}^(−1)
=A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^{j[φRX(s−Δsa)−φRX(s−Δs0)]}
なお、周波数オフセット補償は受信機補償部11の後段で実施することも可能である。
A(s)・|RX(s−Δsa)|・e^{j[φRX(s−Δsa)−φRX(s−Δs0)]}・|RX(s−Δsa)|^(−1)
=A(s)・e^{j[φRX(s−Δsa)−φRX(s−Δs0)]}
Claims (18)
- 光伝送路を介して互いに接続され、少なくとも一方のキャリア周波数が可変な送信部の光送信機と受信部の光受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記送信部から前記受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記光受信機が前記第1の既知信号を受信した第1のデータと前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理を、前記光送信機と前記光受信機との間の複数の周波数オフセットに対してそれぞれ実施する第1のステップと、
前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を平均化するか、或いは、周波数を示す変数をs、前記光送信機の伝達関数の振幅成分を|T(s)|、位相特性をΦ(s)として前記光送信機の伝達関数を|T(s)|×exp(jΦ(s))で表した時の前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数の位相特性Φ(s)を平均化して指数関数表現することで、前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数を求める第2のステップとを備え、
前記第1のステップにおいて、前記受信部にて検出した伝送路特性、及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち少なくとも1つを補償、或いは1つも補償しない前記第1のデータと、前記伝送路特性及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち前記第1のデータに対して補償しなかったものを付加した伝送前の第1の既知信号とを比較して、前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする光伝送特性推定方法。 - 前記送信部から前記受信部に第2の既知信号を伝送した時に前記光受信機が前記第2の既知信号を受信した第2のデータから前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第3のステップを更に備え、
前記第3のステップにおいて、前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償する場合、前記伝送路特性を補償した前記第2のデータと伝送前の第2の既知信号とを比較するか、又は前記伝送路特性を補償しない前記第2のデータと前記伝送路特性を付加した伝送前の第2の既知信号とを比較して、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償しない場合、前記光送信機の平均化伝達関数及び前記伝送路特性のうち少なくとも1つを補償、或いは1つも補償しない前記第2のデータと、前記光送信機の平均化伝達関数及び前記伝送路特性のうち前記第2のデータに対して補償しなかったものを付加した伝送前の第2の既知信号とを比較して、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項1に記載の光伝送特性推定方法。 - 前記複数の周波数オフセットは、初回の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数の位相特性の周波数方向に対する変動周期を2以上に分割するように設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の光伝送特性推定方法。
- 前記第1のステップにおいて、前記送信部から前記受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記光受信機の伝達関数の補償が行われ、前記光送信機の伝達関数の影響が残る前記第1のデータをデジタルフィルタに入力して伝送前の第1の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数から前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の光伝送特性推定方法。
- 前記第3のステップにおいて、前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償する場合、前記第2のデータをデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、伝送路特性を伝送前の第2の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数から前記光受信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項2に記載の光伝送特性推定方法。
- 前記第1のステップの前に、前記受信部のみにおいて前記光受信機の前記仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第4のステップを更に備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の光伝送特性推定方法。
- 前記第4のステップにおいて、前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力する第3のデータから前記光受信機の前記仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項6に記載の光伝送特性推定方法。
- 前記第1のステップにおいて、前記光受信機の前記仮の伝達関数を1として前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理を実施することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の光伝送特性推定方法。
- 光伝送路を介して互いに接続され、少なくとも一方のキャリア周波数が可変な送信部の光送信機と受信部の光受信機のうち前記光送信機の伝送特性を推定する送信機伝達関数推定部を備え、
前記送信機伝達関数推定部は、前記送信部から前記受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記光受信機が前記第1の既知信号を受信した第1のデータと前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理を、前記光送信機と前記光受信機との間の複数の周波数オフセットに対してそれぞれ実施し、
前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を平均化するか、或いは、周波数を示す変数をs、前記光送信機の伝達関数の振幅成分を|T(s)|、位相特性をΦ(s)として前記光送信機の伝達関数を|T(s)|×exp(jΦ(s))で表した時の前記複数の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数の位相特性Φ(s)を平均化して指数関数表現することで、前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数を求め、
前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理は、前記受信部にて検出した伝送路特性、及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち少なくとも1つを補償、或いは1つも補償しない前記第1のデータと、前記伝送路特性及び前記光受信機の仮の伝達関数のうち前記第1のデータに対して補償しなかったものを付加した伝送前の第1の既知信号とを比較して行うことを特徴とする光伝送特性推定システム。 - 前記送信部から前記受信部に第2の既知信号を伝送した時に前記光受信機が前記第2の既知信号を受信した第2のデータから前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第1の受信機伝達関数推定部を更に備え、
前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定は、
前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償する場合、前記伝送路特性を補償した前記第2のデータと伝送前の第2の既知信号とを比較するか、又は前記伝送路特性を補償しない前記第2のデータと前記伝送路特性を付加した伝送前の第2の既知信号とを比較して行い、
前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償しない場合、前記光送信機の平均化伝達関数及び前記伝送路特性のうち少なくとも1つを補償、或いは1つも補償しない前記第2のデータと、前記光送信機の平均化伝達関数及び前記伝送路特性のうち前記第2のデータに対して補償しなかったものを付加した伝送前の第2の既知信号とを比較して行うことを特徴とする請求項9に記載の光伝送特性推定システム。 - 前記複数の周波数オフセットは、初回の周波数オフセットに対して推定した前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数の位相特性の周波数方向に対する変動周期を2以上に分割するように設定することを特徴とする請求項9又は10に記載の光伝送特性推定システム。
- 前記送信機伝達関数推定部は、前記送信部から前記受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記光受信機の伝達関数の補償が行われ、前記光送信機の伝達関数の影響が残る前記第1のデータをデジタルフィルタに入力して伝送前の第1の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数から前記光送信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項9〜11の何れか1項に記載の光伝送特性推定システム。
- 前記第1の受信機伝達関数推定部は、前記第2の既知信号を送信側で予め前記光送信機の平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数で補償する場合、前記第2のデータをデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、伝送路特性を伝送前の第2の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数から前記光受信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項10に記載の光伝送特性推定システム。
- 前記受信部のみにおいて前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第2の受信機伝達関数推定部を更に備えることを特徴とする請求項9〜13の何れか1項に記載の光伝送特性推定システム。
- 前記第2の受信機伝達関数推定部は、前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力する第3のデータから前記光受信機の前記仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする請求項14に記載の光伝送特性推定システム。
- 前記送信機伝達関数推定部は、前記光受信機の前記仮の伝達関数を1として前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する処理を実施することを特徴とする請求項9〜13の何れか1項に記載の光伝送特性推定システム。
- 請求項9〜16の何れか1項に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記光送信機の前記平均化伝達関数又は平均化逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償する送信機補償部とを備えることを特徴とする光伝送特性補償システム。 - 請求項10に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記光受信機の前記伝達関数又は逆伝達関数を用い前記光受信機の伝送特性を補償する受信機補償部とを備えることを特徴とする光伝送特性補償システム。
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