JP2005065130A - ビット誤り率推定方法およびその方法を用いた伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送シミュレーションによる誤り率推定において、所要計算時間の短縮を可能とする。
【解決手段】 伝送中に生じるビット広がりによって１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定し（Ｓ１）、前記Ｎビット構成の試験パターンの中心に位置する基準ビットの誤り率を算出し（Ｓ２）、ビット誤り率を推定したい試験パターンの各ビットを中心とする隣接Ｎビットの信号パターンに応じて、前記シミュレーション結果であるビット誤り率を順次割り当て（Ｓ３）、割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出する（Ｓ４）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビット誤り率推定方法およびその方法を用いた伝送システムに関し、特に有線伝送シミュレータを用いたビット誤り率(Bit Error Rate : BER)推定方法およびその方法を用いた伝送システムに関する。

近年ＩＴ（Information Technology）バブルの崩壊に伴い通信業界に対する投資が低減しており、市場からはより低コストの製品を供給することが求められている。このような製品の低コスト化を実現するために研究・開発フェーズでの費用削減が課題の一つとなっている。通常、通信システムの伝送特性を把握するために実機を用いた伝送実験を行うが、これを極力伝送シミュレーションを用いた伝送特性検証に置き換えることにより研究・開発に要する時間・費用の削減が行われている。

特に光伝送シミュレータでは数値計算アルゴリズムとして主にスプリット・ステップ・フーリエ法（以下、ＳＳＦ法と称す）が用いられてきた。ＳＳＦ法は他の計算方法と比較すると比較的所要計算時間は短いが、計算時間は試験パターンのパターン長に依存するため、上記のＳＳＦ法を使用しても現状の計算機資源を用いると擬似ランダム数列(Pseudo Random Binary Sequence : PRBS)７段（１２７ビット）程度の信号パターン長を用いることが限界となっている。

一方、現在の通信システムでは、長距離伝送のみならずＰＯＮ(Passive Optical Network) において分岐数が多い場合にも、ＦＥＣ（Forward Error Correction）が不可欠なものとなっており、ＦＥＣによる伝送特性の改善を含めた伝送シミュレーションを行うことが重要となっている。現状では、事前にＦＥＣ適用前後のビット誤り率対応関係を把握しておき、伝送シミュレーション出力のビット誤り率に上記の対応関係をそのまま適用してＦＥＣ適用後のビット誤り率を得るといった方法で、ＦＥＣによる改善度を伝送シミュレーション結果と組み合わせている。

このとき、ＦＥＣの誤り率訂正能力を把握する為にＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise ）モデルと呼ばれる測定法が一般的に用いられており、ＦＥＣへの入力信号のビット誤りがランダムに分散している場合の、ＦＥＣ適用前後のビット誤り率対応関係が公称値として用いられている。

また、ビット誤り率推定回路の一例として、受信データの位相信号から収束点近傍で検出された位相点の分布についての広がりを検出し、検出した位相点の分布についての広がりをもとにビット誤り率の推定を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００２−２３７８５８号公報（段落０００７、図１参照）

しかしながらＦＥＣでは、特定のビット長（またはバイト長）を１ブロックとして、ブロック単位で誤り訂正を行っている。すなわち、この１ブロック中にビット（バイト）誤り数がＡ個（ＦＥＣの種類、冗長度により定まる）以下であれば誤り数をゼロに訂正、Ａ個を超える誤りがあれば入力信号をそのまま出力、という信号処理を行っており、ビット（バイト）誤りが特定のブロックに集中した場合、誤り率訂正能力は上記ＡＷＧＮモデルを用いた測定結果に従わない。

例としてＲＳ(255,239) (Reed Solomon 符号の一例 : BER 1.8e-4 → 1.0e-12) を使用した場合を考える。図２３はＲＳ(255,239) において、バイト誤りの訂正可否を示すフローチャートである。

受信信号を２５５バイト（１ブロック）毎に分割し（ステップＳ２１）、各ブロック中の誤り数をカウントする（ステップＳ２２）。１ブロック中の誤り数が８バイト以下であればこれを訂正し（ステップＳ２３）、８バイトを超える誤りがある場合には入力信号に信号処理を加えずそのまま出力する（ステップＳ２４）。従ってＦＥＣの効果を推測するためには誤り発生位置を知る必要があり、これに伴い伝送シミュレーションにおいて、試験パターンの各ビットの誤り率を計算する必要が生じる。

図２４は試験パターンの長さとＦＥＣにおけるブロック長の対応を示す概念図である。この試験パターン長が短い場合、１ブロックの中で同じ信号パターンが繰り返されることになり、特定のブロックにビット誤りが局在する状況を再現できない。ＦＥＣで考慮する各ブロックに異なった数のビット誤りが生じるようにするには、試験パターン長はブロック長に比べて十分に長くなければならない。このような長い試験パターン（数千、数万ビット）を用いると伝送シミュレーションに要する時間は非常に長くなり、その結果、研究・開発に要する期間も長くなるという問題があった。

また、伝送特性が信号パターンによって変化することは良く知られており、特定のパターンが多く現れるような場合や、マーク率が均等でない場合の伝送特性をシミュレートする場合には試験パターンに擬似ランダム数列を使用するのは適切とはいえない。実際に伝送する信号やそれと同等のランダムさを有する試験パターンを用いて伝送シミュレーションを行う必要がある。こういった信号を１２７ビット（ＰＲＢＳ７段）相当で再現するのは困難であり、より長いパターン長が必要となり、この場合も所要計算時間の問題が生じる。以上のような長試験パターンを用いた伝送シミュレーションの所要計算時間を短縮する必要がある。

一方、特許文献１に開示されている技術は、位相点の分布についての広がりをもとにビット誤り率の推定を行うものであり、伝送中のビットの広がりをもとにビット誤り率の推定を行う本発明とは構成、作用、効果のいずれもが全く相違する。

そこで本発明の目的は、伝送シミュレーションによる誤り率推定において、所要計算時間の短縮が可能なビット誤り率推定方法およびその方法を用いた伝送システムを提供することにある。

本発明によるビット誤り率推定方法は、有線伝送系の伝送特性を、伝送シミュレーションを用いて確認するためのビット誤り率推定方法であって、伝送中に生じるビット広がりによって１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定するステップと、前記Ｎビット構成の試験パターンの中心に位置する基準ビットの誤り率を算出するステップと、ビット誤り率を推定したい試験パターンの各ビットを中心とする隣接N ビットの信号パターンに応じて、前記シミュレーション結果であるビット誤り率を順次割り当てるステップと、割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出するステップとを含むことを特徴とする。

また本発明による伝送システムは、伝送中に生じるビット広がりによって１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定するステップと、前記Ｎビット構成の試験パターンの中心に位置する基準ビットの誤り率を算出するステップと、ビット誤り率を推定したい試験パターンの各ビットを中心とする隣接Ｎビットの信号パターンに応じて、前記シミュレーション結果であるビット誤り率を順次割り当てるステップと、割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出するステップとを含む伝送シミュレーションにおけるビット誤り率推定方法を用いたことを特徴とする。

すなわち、本発明は１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定し、そのＮビットに基づくパターン長の短い仮試験パターンで現実にシミュレーションを行い、その結果を本試験パターンに割り当てることにより、パターン長の長い本試験パターンのシミュレーションを行わなくても、行ったのと同様のシミュレーション結果、すなわち、ビット誤り率の推定値が得られる。

本発明によれば、伝送シミュレーションによる誤り率推定において、所要計算時間の短縮が可能となる。

図１は本発明に係るビット誤り率推定方法の処理手順の一例を示すフローチャート、図２はビットの広がりを説明するための概念図である。

まず、あるビットが伝送中に隣接ビットに広がり影響を及ぼす範囲（Ｎビットとする）を推定する（図１のステップＳ１）。図２は伝送中にビットが広がることによって隣接ビットにまたがる様子を示しており、この場合のＮは７となる。このようなビットの広がりはビット伝送中の分散あるいはフィルタによる波形広がり（１から０へのパワーのもれこみ）等により発生する。

ここで、誤り率を求めたいビット（以下、基準ビットと称する）の誤り率は、主にその周辺のビットが伝送中に広がり、基準ビットにまたがることによる影響（符号間干渉）によって定まる。そこでＮビットで構成される全試験パターンを含む短い試験パターン（以後、伝送シミュレーションに用いる短い試験パターンを「仮試験パターン」と称する）を用いて伝送シミュレーションを行い、シミュレーション出力として誤り率をビット毎に算出する（図１のステップＳ２）。

次に、ビット誤り率を推定したい試験パターン（以後、「本試験パターン」と称する）の各ビットを中心とする隣接Ｎビットの信号パターンに応じて、シミュレーション結果のビット誤り率を順次割り当てる（図１のステップＳ３）。

最後に、割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出する（図１のステップＳ４）。この平均値が本試験パターン全体のビット誤り率となる。

以下、図３〜図７を参照しながら実施例１について説明する。図３は誤り率を割り当てる（アサインする）方法の一例を示す概念図、図４は本発明に係る光伝送システムの実施例１の構成図、図５は伝送信号（ＲＺ（Return to Zero）信号）の光スペクトルの一例を表す図、図６は１ビットが伝送後に５ビットまで広がることを表す概念図、図７は仮試験パターンを用いた伝送シミュレーション結果のビット誤り率と、本試験パターンの推定ビット誤り率の比較の一例を示す図である。

図４を参照すると、本発明に係る伝送システムは光送信器５１１と、伝送路５１２と、光減衰器（ＡＴＴ）５１３と、ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）５１４とを含んで構成される。すなわち、本実施例では、光伝送系においてシングルモードファイバ（ＳＭＦ）４０ｋｍからなる伝送路５１２に、光送信器５１１を用いて波長１５５０ｎｍ、伝送速度１０Ｇｂ／ｓのＲＺ信号を伝送する場合を考える。このＲＺ信号および後述するＮＲＺ信号は二値強度変調(On Off Keying信号である。

伝送後に光減衰器５１３で所定の光強度に設定した後、ビット誤り率モニタ５１４で伝送信号の各ビットの誤り率を検出する。波長１５５０ｎｍ付近でのＳＭＦの波長分散値は約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるので、４０ｋｍ伝送後の蓄積分散は６８０ｐｓ／ｎｍとなる。

一方、送信信号のαパラメータを−０．６とした場合、図５の様にスペクトルのピークから３０ｄＢの範囲までが約０．４８ｎｍの波長範囲に収まる。信号のアイパタンに変化を与えうるのはこの３０ｄＢの範囲内であると考えられるので、０．４８ｎｍの波長範囲と６８０ｐｓ／ｎｍの蓄積分散により３２６ｐｓの群速度分散が生じる。

基準ビットがその前後に均等に広がる場合、図６に示す様に伝送後に前後２ビットずつ、計５ビット（Ｎ＝５）まで広がることになる。つまり、基準ビットを中心とした５ビットが伝送後に広がり、基準ビットに影響を与えることになるため、基準ビットの誤り率を計算するには隣接５ビットで十分、ということになる。そこで、５ビットから作られる全てのパターンを含む仮試験パターンとしてＰＲＢＳ７段（１２７ビット）の信号を用いる。

一方、本試験パターンには十分長いパターン長を有するＰＲＢＳ１５段（３２７６７ビット）を用いる。このような本試験パターンを用いて伝送シミュレーションを行うと途方もない計算時間がかかる。そこで図３に示す様に試験パターンに沿ってその前後ビットを参照して基準ビットの誤り率を同定することによって本試験パターンのビット毎の誤り率が得られる。

以下に図３を具体的に説明する。図中の本試験パターン１２中の基準ビット１２１を含む前後5 ビットのパターンは”１１１０１”である。仮試験パターン１１において”１１１０１”のビットパターンを検索すると、基準ビット１１２を含む前後５ビットのパターンがこれに該当することが分かる。従って基準ビット１２１（“１１１０１”の真中の”１”）の誤り率には基準ビット１１２（“１１１０１”の真中の”１”）の誤り率と同じ値を用いることができる。

同様に、基準ビット１２２（“０１１０１”の真中の”１”）の誤り率には基準ビット１１１（“０１１０１”の真中の”１”）の誤り率と同じ値を用いる。以上の作業を本試験パターンの全ビットに対して行うことにより本試験パターンの各ビットの誤り率を推定できる。また、本試験パターン全体のビット誤り率を求めるには、ビット毎の誤り率を平均する。

図７の仮試験パターン全体のビット誤り率と本試験パターン全体のビット誤り率の対応例を参照すると、仮試験パターン（ＰＲＢＳ７段）を用いた伝送シミュレーション結果のビット誤り率を変化させたとき、本試験パターン（ＰＲＢＳ１５段) のビット誤り率推定値が伝送シミュレーション結果とほぼ一致していることが分かる。これはＰＲＢＳ７段、１５段ともに擬似ランダム数列であり、５ビットで作られる全てのビットパターンを均等に含んでいるためである。上記計算方法によって伝送特性を短時間で推測することが出来る。

伝送シミュレーションに要する時間に比べて、ビット誤り率を割り当てるのに要する時間は無視できるほど短い。従って本実施例における伝送シミュレーションに要する時間（Ｔ１）と、本試験パターンを用いて伝送シミュレーションするのに要する時間（Ｔ２）との比は試験パターン長の比とみなすことができる。

従って、Ｔ１：Ｔ２＝（ＰＲＢＳ７段のパターン長）：（ＰＲＢＳ１５段のパターン長）＝１：２５６（概算）となり、本発明によれば伝送シミュレーションに要する時間を大幅に短縮することが可能となる

以下、図８および図９を参照しながら実施例２について説明する。図８は誤り率を割り当てる方法の実施例２の概念図、図９は誤り率を割り当てる際に考慮する仮試験パターンと基準ビットの誤り率の対応を示す図である。

本実施例では、光伝送系においてＳＭＦ２０ｋｍからなる伝送路に、波長１５５０ｎｍ、伝送速度１０Ｇｂ／ｓのＲＺ信号を伝送した場合を考える。第１実施例と同様にＳＭＦ２０ｋｍ伝送後の蓄積分散は約３４０ｐｓ／ｎｍとなり、送信信号のαパラメータを−０．６とした場合、群速度分散は１６３ｐｓとなり、計3 ビット（Ｎ＝３）まで広がることになる。

Ｎ＝３であるので０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、０００のそれぞれのパターンを仮試験パターンとして伝送シミュレーションを行い、それぞれの仮試験パターンの中央ビットのビット誤り率をそれぞれｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６、ｐ７、ｐ８とする（図９参照）。

実施例１では全てのパターンを含む仮試験パターン（ＰＲＢＳ７段（１２７ビット））に対して伝送シミュレーションを１回行なったが、実施例２では全てのパターン（すなわち、０００から１１１までの合計８個のパターンの各々）について合計８回の伝送シミュレーションを行う。これが実施例１との相違点である。

図８は本試験パターン（ＰＲＢＳ１５段）の一部６９を示している。同図を参照すると、基準ビット６１の前後３ビットのパターンは”０１０”であり、”０１０”を仮試験パターンとしたときの真中の”１”の誤り率は図９中のＰ３であるので、基準ビット６１（“０１０”の真中の”１”）の誤り率はＰ３となる。同様に基準ビット６２（“１０１”の真中の”０”）の誤り率はＰ６、基準ビット６３（“０１０”の真中の”１”）の誤り率はＰ３、基準ビット６４（“１００”の真中の”０”）の誤り率はＰ５となる。以降、順次本試験パターンに沿って各ビットの誤り率を決定する。

また、ビット毎の誤り率を平均することによって本試験パターン全体のビット誤り率を求めることができる。所要計算時間の大まかな比は、本実施例の場合は仮試験パターン（ビット長３ビット）を用いた伝送シミュレーションを８回行うのに対して、ＰＲＢＳ１５段のパターン長は３２７６７ビットであるので、（仮試験パターン長）×８：（ＰＲＢＳ１５段のパターン長）＝２４：３２７６７＝１：１４００（概算）となる。

以下、図１０〜図１２を参照しながら実施例３について説明する。図１０は
本発明に係る伝送システムの実施例３の構成図、図１１は伝送シミュレーションを行った伝送系の概念図、図１２は伝送後の誤り率に対するＦＥＣの効果を計算したグラフである。

図１０を参照すると、光伝送システムはＦＥＣ符号器（FEC Encode）７１と、伝送路（ＤＳＦ（Dispersion Shift Fiber）８０ｋｍ）７２１〜７２３と、中継器７３１〜７３３と、ＦＥＣ復号器（FEC Decode）７４とを含んで構成される。

本実施例では光伝送において、図１０に示すように、ＤＳＦ７２１〜７２３と中継器７３１〜７３３を用いた長距離伝送にＦＥＣを使用する場合を考える。伝送信号は送信器内のＦＥＣ符号器７１でＦＥＣエンコードされ、伝送路（ＤＳＦ７２１，７２２，７２３、中継器７３１，７３２，７３３）を通った後で、受信器内のＦＥＣ復号器７４においてＦＥＣデコードされる。各ＤＳＦは８０ｋｍ、中継器７３１，７３２，７３３にはＥｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier））を使用し、ＦＥＣにはＲＳ(255,239) を使用する。

以上の伝送システムを、伝送シミュレーションにより評価するために、図１１の伝送シミュレーション系を考える。図１１を参照すると、伝送シミュレーション系は伝送路（ＤＳＦ ８０ｋｍ）７５１〜７５１０と、Ｅｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）７６１〜７６１０と、光減衰器（光ＡＴＴ）７７と、ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）７８とを含んで構成される。

ＤＳＦ８０ｋｍとＥｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を１中継スパンとして、１０スパンからなる伝送路に、波長１５５０ｎｍ、伝送速度１０Ｇｂ／ｓのＲＺ信号を伝送する。スパンへの入力光パワーは−５ｄＢｍとし、伝送路（７５１，７５２，・・・，７５１０）でのロスはスパン後段に設置されたＥｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）７６１，７６２，・・・７６１０で補償され、各スパンへの入力パワーは一様に−５ｄＢｍに設定されている。

また、波長１５５０ｎｍでのＤＳＦ（７５１，７５２，・・・，７５１０）の波長分散値は＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるとする。伝送路後に設置した光減衰器７７により受信光パワーを設定し、ビット誤り率モニタ７８で各ビットの誤り率を求める。

伝送路中での光パワーは−５ｄＢｍ以下と十分に低いので非線形光学効果による波形歪は無視してよく、蓄積分散による波形歪のみを考える。ＤＳＦ８００ｋｍ伝送後の蓄積分散は８００ｐｓ／ｎｍとなり、実施例１および２と同様に送信信号のαパラメータを−０．６とした場合、群速度分散は４００ｐｓとなり、計５ビット（Ｎ＝５）まで広がることになる。そこで、５ビットから作られる全てのパターンを含む仮試験パターンとしてＰＲＢＳ７段（１２７ビット）の信号を用いる。

一方、本試験パターンには、ＦＥＣによる訂正効果を推測するため、ＲＳ(255,239）符号の１ブロック長（２５５バイト＝２０４０ビット）と比べて十分長いパターン長を有するＰＲＢＳ１５段（３２７６７ビット）を用いる。以後、実施例１（図３参照）と）同様に各基準ビットの誤り率を同定する。

続いて本試験パターンの各ビットの誤り率に従ってランダムに誤りを割り当てる。具体的には、”００１００”のパターンの中央ビット”１”の誤り率が１ｅ−２であったとすると、”００１００”が１００回あるとき、ランダムに１回の割合で該当ビット（“００１００”の中央の”１”）が誤りであると決定する。以上のようにして得られたエラー信号に対して、図２３に示したアルゴリズムを用いて誤り訂正を行う。この際、光減衰器を調整してビット誤り率モニタ７８への入力光パワーを変化させ、すなわちＦＥＣへの入力ＢＥＲを変化させ、出力ＢＥＲ関係のグラフを作成した。

図１２はその計算結果を示している。同図中の実線”―”はランダムエラーに対するＲＳ（255,239 ）符号の入出力ＢＥＲ関係を、黒丸”●”は本実施例で得られた伝送後の信号に対するＲＳ（255,239 ）符号の誤り訂正効果を表す。図中の”―”と”●”は入力ＢＥＲの悪い領域では同一曲線状に乗って
いるが、入力ＢＥＲが良くなるにつれて差が見え始める。これは、伝送路での蓄積分散により波形歪が生じ、ビット誤りが局在して生じることにより、ＦＥＣの誤り率訂正効果が公称値（ランダムエラーに対するＦＥＣの効果）でなくなる、という状況を表している。

以上のようにして伝送シミュレーションとＦＥＣの理論式を組み合わせることにより、伝送路で生じるエラーに対するＦＥＣの効果を推測することができる。

すなわち、本実施例はＦＥＣによる伝送特性の改善を見積もりたい場合等、特に試験パターンのパターン長が長い場合に限定したものである。

以下、図８、図１３〜図１６を参照しながら実施例４について説明する。図１３は本発明に係る伝送システムの実施例４の構成図、図１４は伝送信号（ＮＲＺ信号）の光スペクトルを表す概念図、図１５は１０ＧｂＥ（10 Gigabit Ethernet （登録商標））で使用されるスクランブラの符号器を表す概念図、図１６は伝送後の誤り率に対するＦＥＣの効果を計算したグラフである。本実施例ではＰＯＮ（Passive Optical Network ）を考える。ＰＯＮでは、受動部品（ファイバ、スプライス、スプリッタ等）のみを用いてＰ２ＭＰ（point to multipoint ）のネットワーク構成を実現する。

図１３を参照すると、光伝送システムは端局（ＯＬＴ：Optical Line Terminal ）８１と、伝送路（ＳＭＦ５ｋｍ）８２１〜８２６と、スプリッタ（Splitter）８３と、端末（ＯＮＵ：Optical Network Unit）８４１〜８４５とを含んで構成される。

ＰＯＮでは光スプリッタ８３を用いて光を分岐するため、分岐数が多い場合、光パワーの低下による伝送損失を補償するため、ＦＥＣを適用することが提案されている。本実施例では実施例３と同様にＲＳ（２５５，２３９）を適用する。

図１３にＰＯＮの伝送特性をシミュレーションするための伝送系を示す。端局(Optical Line Terminal : OLT) ８１から送信された光は伝送路８２１を通って、スプリッタ８３によって５分岐され、それぞれ伝送路８２２，８２３，８２４，８２５，８２６を通って端末（ＯＮＵ）８４１，８４２，８４３，８４４，８４５まで伝送される。このとき伝送する下り信号は波長１５５０ｎｍ、伝送速度１０．３Ｇｂ／ｓのＮＲＺ(Non Return to Zero ) 信号とした。

通常、ＰＯＮにおいて光信号はＬＤ直接変調技術を用いて作られる。このような技術を用いた場合、半導体レーザ媒質屈折率変化に伴い高チャープが生じるので、光信号のαパラメータが大きくなる。αパラメータを＋３としたＮＲＺ信号の光スペクトルは図１４のようになり、スペクトルのピークから３０ｄＢの範囲までが約０．９６ｎｍの波長範囲に収まる。また伝送路はＳＭＦとし、ＯＬＴ８１からスプリッタ８３まで（伝送路８２１）の距離を５ｋｍ、スプリッタから各ＯＮＵ８４１，８４２，８４３，８４４，８４５まで（伝送路８２２，８２３，８２４，８２５，８２６）の距離をそれぞれ５ｋｍとした。従って、各々の光信号はＳＭＦ１０ｋｍを伝送されるので、実施例１と同様に考えると、蓄積分散は１７０ｐｓ／ｎｍ、群速度分散は１６４ｐｓとなり、Ｎ＝３となる。

現在、ＰＯＮでは１０Ｍｂ／ｓ、１００Ｍｂ／ｓ、１０００Ｍｂ／ｓ（Gigabit Ethernet （登録商標）：ＧｂＥ）が規定されているが、近い将来１０ＧｂＥも使用されることが予想される。この１０ＧｂＥでは６４Ｂ／６６Ｂという符号化が用いられており、当符号化ではＸ５８＋Ｘ３９＋１スクランブラを用いてデータのスクランブルが行われている。

図１５を参照すると、スクランブラ符号器の一例はシフトレジスタ８５１，８５２，・・・，８５６と、排他的論理和を行う加算器８６１および加算器８６２とを含んで構成される。

シフトレジスタ８５１，８５２，・・・，８５６には”０”か”１”のいずれかが入っており、矢印に沿って１ビットずつ動いていく。排他的論理和を行う加算器８６１では入力された１ビットと、加算器８６２からの信号を加算する。加算器８６２ではシフトレジスタ８５３と８５６に収められたビットの排他的論理和を計算する。受信信号を１ビットずつ加算器８６１に入力し、以上の動作を繰り返すことにより入力信号にスクランブルをかけた信号が出力される。６４Ｂ／６６Ｂ符号では最大同符号連続ビット長が６６ビットとなり、ＦＥＣを含めた伝送特性を推測するのに、最大同符号連続ビット長が７ビットしかないＰＲＢＳ７段（１２７ビット）の信号は適さない。実際に６４Ｂ／６６Ｂ符号化されたデータを本試験パターンとし、図８に示すように本試験パターン６９のビット誤り率を推測した後、実施例３と同様にＦＥＣによる誤り訂正効果を推測する。

計算結果を図１６に示す。実施例３の計算結果と比較して、本実施例の結果（●）とランダムエラー入力に対するＲＳ（２５５，２３９）の効果（―）がよく一致しているのが分かる。従って１７０ｐｓ／ｎｍ程度の蓄積分散によって生じる波形歪はＲＳ（２５５，２３９）の誤り率訂正効果を損なうものでないことが推測できる。

実施例１乃至４は共に光伝送システムにおいて、伝送路で生じる波長分散によってビットが広がる場合の実施例を記述したが、本発明は、言うまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。光伝送システムにおいて偏波モード分散や非線形光学効果によって波形歪が生じる場合や伝送路中のデバイスで生じる伝播遅延の周波数依存性によってビットが広がる場合も本発明に含まれる。

以下、図８、図１７〜図２０を参照しながら実施例５について説明する。図１７は本発明に係る伝送システムの実施例５の構成図、図１８はデバイスの特性を表す概念図、図１９はビット誤り率のパターン依存を示す概念図、図２０は仮試験パターンを用いた伝送シミュレーション結果のビット誤り率と、本試験パターンの推定ビット誤り率の比較を表す図である。

実施例１乃至４はいずれも光伝送におけるビット広がりに関したものであったが、電気伝送においても本方式を用いることにより、ビット誤り率を推定することができる。実施例５は電気伝送において、伝送路固有の損失の周波数依存性によって、波形歪が生じる場合についてのものである。

図１７を参照すると、伝送システムは送信器９１と、伝送路９２と、ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）９３とを含んで構成される。送信器９１から送出された１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号は、図１８のような損失特性をもつ伝送路９２を伝送され、最後にＢＥＲモニタ９３でビット毎の誤り率を計算される。図１８は伝送路における減衰を表しており、同図より周波数の高い領域で減衰係数が大きいことが分かる。従って伝送前のＮＲＺ波形９４は、伝送路９２により高周波成分が削られ、伝送後には波形９５に示す様になだらかな波形となる。ここで、伝送シミュレーションに用いる試験パターンにはＰＲＢＳ７段の信号を用いた。

図１９に上記シミュレーション結果であるビット毎の誤り率と、各ビットの値（“０”または”１”）を対応させたものを示す。同図より明らかなように、誤り率は信号パターンによって分類できる。本実施例では、あるビットの前後１ビットずつ、合計３ビットにより分類できることが分かる。以後上記の実施例と同様に本試験パターン（ＰＲＢＳ１５段）の誤り率を推定する。

伝送シミュレーション出力であるＰＲＢＳ７段のビット誤り率と本試験パターンであるＰＲＢＳ１５段のビット誤り率の対応を図２０に示す。両ビット誤り率が良く一致していることが確認できる。

上記の例は電気伝送において伝送路固有の損失の周波数依存性によって波形歪が生じる場合を記述したが、本発明は、言うまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。

伝送路中に置かれたデバイスの損失の周波数依存性によって波形歪が生じる場合も本発明に含まれる。

以下、図２１を参照しながら実施例６について説明する。図２１は誤り率を割り当てる動作の実施例６の説明図である。実施例１乃至５はいずれも基準ビットが１ビットである場合に関して述べたが、基準ビットが２ビット以上の場合も図２１に示す様に、同様に考えて本方式を用いることにより、ビット誤り率を推定することができる。同図は１ビットが伝送後に３ビットにまたがる場合（Ｎ＝３）である。

図２１を用いて基準ビットが２ビットである場合の詳細を説明する。１ビットが伝送後に３ビットにまたがる場合、基準ビットが１ビットならその前後１ビットずつ計３ビットの信号パターンで誤り率の分類を行ったが、基準ビットを２ビットとすると基準ビットとその前後１ビットずつ計４ビットで誤り率の分類を行う。換言すると、前記４ビットが伝送後に広がり基準ビットである２ビットに影響を与えうる、ということである。

本試験パターン１０２中の基準ビット１０２１の前後４ビットのパターンは”１１１０”であり、仮試験パターン１０１から同じ４ビットパターンを検索すると、基準ビット１０１２を中心とした４ビットがこれに該当する。従って基準ビット１０１２（“１１１０”の真中の”１１”）の誤り率を基準ビット１０２１（“１１１０”の真中の”１１”）の誤り率として用いることができる。同様に基準ビット１０１１（“０１１０”の真中の”１１”）の誤り率は基準ビット１０２２（“０１１０”の真中の”１１”）の誤り率となる。

また、ビット毎の誤り率を平均することによって本試験パターン全体のビット誤り率を求めることができる。

以下、図２２を参照しながら実施例７について説明する。図２２は誤り率を割り当てる動作の実施例７の説明図である。以上の実施例は全て二値（０，１）伝送の場合に関して述べたが、多値（三値以上）を用いた伝送シミュレーションに関しても図２２に示す様に同様に考えて本方式を用いることによりビット誤り率を推定することが出来る。

図２２を用いて三値伝送（０，１，２）の場合の詳細を説明する。同図は伝送後に１ビットが３ビットまで広がる場合（Ｎ＝３）の実施例である。上記の実施例と同様に３ビットで構成される全てのパターンを含む短い仮試験パターン１１１を用いて伝送シミュレーションを行う。

本試験パターン１１２中の基準ビット１１２１の前後３ビットのパターンは”０２０”であり、仮試験パターン１１１から同じ３ビットパターンを検索すると、基準ビット１１１１を中心とした３ビットがこれに該当する。従って基準ビット１１１１（“０２０”の真中の”２”）の誤り率を基準ビット１１２１（”０２０”の真中の”２“）の誤り率として用いることができる。同様に基準ビット１１１２（”０１２”の真中の”１”）の誤り率は基準ビット１１２３（“０１２”の真中の”１”）の誤り率となり、基準ビット１１１３（”０２１”の真中の”２”）の誤り率は基準ビット１１２２（“０２１”の真中の”２”）の誤り率となる。また、ビット毎の誤り率を平均することによって本試験パターン全体のビット誤り率を求めることができる。

なお、実施例１では仮試験パターンが１個の場合について説明し、実施例２では仮試験パターンが複数個の場合について説明した。一方、実施例３〜７においては、仮試験パターンが１個あるいは複数個いずれかの場合について説明したが、１個あるいは複数個どちらの仮試験パターンを適用することも可能である。
また、各実施例において伝送符号に誤り訂正符号（ＦＥＣ）を適用すること、および伝送符号として６４Ｂ／６６Ｂ符号を適用することも可能である。

本発明に係るビット誤り率推定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 ビットの広がりを説明するための概念図である。 誤り率を割り当てる（アサインする）方法の一例を示す概念図である。 本発明に係る光伝送システムの実施例１の構成図である。 伝送信号（ＲＺ（Return to Zero）信号）の光スペクトルの一例を表す図である。 １ビットが伝送後に５ビットまで広がることを表す概念図である。 仮試験パターンを用いた伝送シミュレーション結果のビット誤り率と、本試験パターンの推定ビット誤り率の比較の一例を示す図である。 誤り率を割り当てる方法の実施例２の概念図である。 誤り率を割り当てる際に考慮する仮試験パターンと基準ビットの誤り率の対応を示す図である。 本発明に係る伝送システムの実施例３の構成図である。 伝送シミュレーションを行った伝送系の概念図である。 伝送後の誤り率に対するＦＥＣの効果を計算したグラフである。 本発明に係る伝送システムの実施例４の構成図である。 伝送信号（ＮＲＺ信号）の光スペクトルを表す概念図である。 １０ＧｂＥで使用されるスクランブラの符号器を表す概念図である。 伝送後の誤り率に対するＦＥＣの効果を計算したグラフである。 本発明に係る伝送システムの実施例５の構成図である。 デバイスの特性を表す概念図である。 ビット誤り率のパターン依存を示す概念図である。 仮試験パターンを用いた伝送シミュレーション結果のビット誤り率と、本試験パターンの推定ビット誤り率の比較を表す図である。 誤り率を割り当てる動作の実施例６の説明図である。 誤り率を割り当てる動作の実施例７の説明図である。 ＲＳ(255,239) において、バイト誤りの訂正可否を示すフローチャートである。 試験パターンの長さとＦＥＣにおけるブロック長の対応を示す概念図である。

符号の説明

１１、１０１，１１１ 仮試験パターン
１２，６９、１０２，１１２ 本試験パターン
４１，５３１ 伝送前のビット列
４２，５３２ 伝送後のビット列
７１ ＦＥＣ符号器（FEC Encode）
７４ ＦＥＣ復号器（FEC Decode）
７７ 光減衰器（光ＡＴＴ）
７８ ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）
８１ 端局（ＯＬＴ：Optical Line Terminal ）
８３ スプリッタ（Splitter）
９１ 送信器
９２ 伝送路
９３ ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）
５１１ 光送信器
５１２ 伝送路
５１３ 光減衰器（ＡＴＴ）
５１４ ビット誤り率モニタ（ＢＥＲモニタ）
７２１〜７２３ 伝送路
７３１〜７３３ 中継器
７５１〜７５１０ 伝送路
７６１〜７６１０ Ｅｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）
８２１〜８２６ 伝送路
８４１〜８４５ 端末（ＯＮＵ：Optical Network Unit）
８５１〜８５６ シフトレジスタ
８６１，８６２ 加算器

Claims (12)

1. 有線伝送系の伝送特性を、伝送シミュレーションを用いて確認するためのビット誤り率推定方法であって、
   伝送中に生じるビット広がりによって１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定するステップと、
   前記Ｎビット構成の試験パターンの中心に位置する基準ビットの誤り率を算出するステップと、
   ビット誤り率を推定したい試験パターンの各ビットを中心とする隣接Ｎビットの信号パターンに応じて、前記シミュレーション結果であるビット誤り率を順次割り当てるステップと、
   割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出するステップとを含むことを特徴とするビット誤り率推定方法。
2. 前記Ｎビット構成の試験パターンは、Ｎビットで構成される全ての信号パターンを含む１個の試験パターンで構成されることを特徴とする請求項１記載のビット誤り率推定方法。
3. 前記Ｎビット構成の試験パターンは、Ｎビットで構成される全ての信号パターンからなる複数個の試験パターンで構成されることを特徴とする請求項１記載のビット誤り率推定方法。
4. 前記有線伝送系は光伝送システムであり、前記ビット広がりは伝送路の波長分散、偏波モード分散、非線形光学効果、伝送路中のデバイスで生じる伝播遅延の周波数依存性によって引き起こされることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
5. 前記有線伝送系は電気伝送システムであり、前記ビット広がりは伝送路固有の損失、伝送路中に置かれたデバイスの損失の周波数依存性によって引き起こされることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
6. 前記伝送信号は二値強度変調(On Off Keying) 信号であることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
7. 前記伝送信号に誤り訂正符号（ＦＥＣ：Forward Error Correction）を適用することを特徴とする請求項１から６いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
8. 前記伝送信号に６４Ｂ／６６Ｂ符号を用いることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
9. 前記試験パターンの中心に位置する基準ビットは複数個で構成されることを特徴とする請求項１から８いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
10. 伝送符号は二値符号であることを特徴とする請求項１から９いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
11. 伝送符号は三値以上の符号であることを特徴とする請求項１から９いずれかに記載のビット誤り率推定方法。
12. 伝送中に生じるビット広がりによって１ビットが広がる範囲（Ｎビット）を推定するステップと、
    前記Ｎビット構成の試験パターンの中心に位置する基準ビットの誤り率を算出するステップと、
    ビット誤り率を推定したい試験パターンの各ビットを中心とする隣接Ｎビットの信号パターンに応じて、前記シミュレーション結果であるビット誤り率を順次割り当てるステップと、
    割り当てられた各ビットの誤り率の平均値を算出するステップとを含む伝送シミュレーションにおけるビット誤り率推定方法を用いたことを特徴とする伝送システム。
    

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