JP2007155457A - 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム - Google Patents
誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】誤り率特性測定において最小受光感度を効率よく求める。
【解決手段】被試験対象に変調された光信号を与える光信号供給手段１２０，１３０と、前記被試験対象を透過した光信号を可変の強度で出力可能な光可変減衰手段１４０と、前記光可変減衰手段から出力される光信号を受けて電気信号に変換する受光部１５０と、前記受光部からの電気信号に含まれる誤りを検出する誤り検出手段１１６と、前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する制御手段１１１と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】被試験対象に変調された光信号を与える光信号供給手段１２０，１３０と、前記被試験対象を透過した光信号を可変の強度で出力可能な光可変減衰手段１４０と、前記光可変減衰手段から出力される光信号を受けて電気信号に変換する受光部１５０と、前記受光部からの電気信号に含まれる誤りを検出する誤り検出手段１１６と、前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する制御手段１１１と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、ビットエラーレートテスター（Bit Error Rate Tester：BERT）を使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象の誤り率対受光パワー特性(誤り率特性）の測定において、最小受光感度を自動測定する手法または自動測定する装置に関する。
ビットエラーレートテスター（Bit Error Rate Tester：BERT）を使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象の誤り率対受光パワー特性(誤り率特性）を測定する従来のシステムを図１０に示す。
光源１から放射された光は光変調器２に入力される。Pulse Pattern Generator（ＰＰＧ）６１の電気信号に応じて電気・光変換された変調光が、光変調器２から出力される。ここで、被試験対象３を透過した光信号は、光可変減衰器４１に入力される。光可変減衰器４１により所望の減衰をうけた変調光は、さらに、一定の分岐比で光分岐４２により分岐される。分岐された変調光の一方は、光パワーメータ４３で、その平均光パワーがモニタされる。分岐された他方の変調光は、受光器５で受光される。光分岐４２の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ４３のモニタ値から、光可変減衰装置４より出力される平均光パワーを知ることができる。
つまり、受光器５に入力される変調光の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ）を測定することができる。受光器５により光・電気変換された電気信号が、Error Detector（ＥＤ）６２に入力される。ＥＤ６２は、ＰＰＧ６１が送信したテストパターンとビット比較を行い、下記で定義される誤り率(Bit Error Rate：BER）を測定する。
BER＝（一定の測定時間に検出した総誤りビット数）／（一定の測定時間に受信した総ビット数），
ここで、光可変減衰装置４から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器４１に対して設定を行なうことを、単に、“光可変減衰器にパワー設定を行なう”と表現する。
ここで、光可変減衰装置４から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器４１に対して設定を行なうことを、単に、“光可変減衰器にパワー設定を行なう”と表現する。
そして、この設定値に対して、光パワーメータ４３のモニタ値から、光分岐４２の分岐比を用いて換算することで計測した受光器５に入力される変調光の平均光パワーを“受光器の受光パワー”と呼ぶことにする。
なお、このように測定を行う誤り率特性測定システムについては、以下の非特許文献１などに関連技術が記載されている。
光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率：BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図１１に示す誤り率特性である。ここで、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーは、最小受光感度と呼ばれ、被測定対象の性能を示す重要な指標となる。
横河技報 Vol.49 No.2(2005),第６７頁〜第７０頁、「小型10Gbit/sビット誤り率測定器」
光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率：BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図１１に示す誤り率特性である。ここで、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーは、最小受光感度と呼ばれ、被測定対象の性能を示す重要な指標となる。
横河技報 Vol.49 No.2(2005),第６７頁〜第７０頁、「小型10Gbit/sビット誤り率測定器」
このような装置において、被測定対象に対して、誤り率の目標仕様をBERとするとき、信頼レベル：CL[%]で、これを保証するために、エラーフリーを確認すべき必要な試験ビット数：N[bit]は、文献[J.Redd, "Calculating Statistical Confidence Levels for Error-Probability Estimates, "Lightwave Magazine, pp.110-114, April 2000.]より、
N×BER＝−ln(1‐CL/100) ，ln( )は自然対数、
ここで、ビットレートがBR[bps]のとき、上記試験に必要な測定時間：Ｔmes[sec]は、
Ｔmes＝N／BR＝‐ln(1‐CL／100)／BR／BER，
BR＝10[Gbps]、CL=99.76[%]の場合について、保証したい誤り率と測定時間の関係を図１２に示す。
N×BER＝−ln(1‐CL/100) ，ln( )は自然対数、
ここで、ビットレートがBR[bps]のとき、上記試験に必要な測定時間：Ｔmes[sec]は、
Ｔmes＝N／BR＝‐ln(1‐CL／100)／BR／BER，
BR＝10[Gbps]、CL=99.76[%]の場合について、保証したい誤り率と測定時間の関係を図１２に示す。
保証したい誤り率が小さい場合、つまり、まれにしかBit Errorが発生しない場合、測定時間が著しく長くなる。上述の例では、ビットレートが10[Gbps]のとき、BER＜1×10^-14を信頼レベル99.76[%]で保証するためには、16時間40分、エラーフリーであることを確認しなければならない。なお、本願明細書において「^」は「べき乗」を意味する。
通常の場合、誤り率が小さい領域において、最小受光感度の仕様が規定されているので、最小受光感度付近の測定においても上記と同様に測定時間が大きくなる問題が深刻となっている。
以上に述べたように、最小受光感度の測定は重要な試験項目であり、このために、図１１に示した誤り率特性を効率よく測定することが望まれている。
なお、先に、ビットレートが10[Gbps]のとき、誤り率：1×10^-14を信頼レベル：99.76[%]で保証するためには、16時間40分（60000秒）、エラーフリーであることを確認しなければならないことを示した。ここで、図１１のような誤り率特性を測定することを考えたとき、すべての測定ポイントにおいて、同じ測定時間を設けた場合、図１１の例では、60000[sec]×9＝540000[sec]＝150[hour]かかることになる。
なお、先に、ビットレートが10[Gbps]のとき、誤り率：1×10^-14を信頼レベル：99.76[%]で保証するためには、16時間40分（60000秒）、エラーフリーであることを確認しなければならないことを示した。ここで、図１１のような誤り率特性を測定することを考えたとき、すべての測定ポイントにおいて、同じ測定時間を設けた場合、図１１の例では、60000[sec]×9＝540000[sec]＝150[hour]かかることになる。
このように、要求する誤り率が低い場合、要求する信用レベルが高い場合、ビットレートが低い場合、測定ポイントが多い場合、など、いずれの場合にも測定時間の問題が深刻となる。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、最小受光感度を効率よく求めることが可能な誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システムを提供することを目的とする。
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する、ことを特徴とする誤り率特性測定方法である。
（１）請求項１記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する、ことを特徴とする誤り率特性測定方法である。
（２）請求項２記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントをグラフ上に描画し、グラフ上における前記測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測すると共に表示部に表示する、ことを特徴とする誤り率特性測定方法である。
（３）請求項３記載の発明は、前記予測は、最小二乗法によるフィッティング直線による、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誤り率特性測定方法である。
（４）請求項４記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定システムであって、前記受光部からの電気信号に含まれる誤りを検出する誤り検出手段と、前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する制御手段と、を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システムである。
（４）請求項４記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定システムであって、前記受光部からの電気信号に含まれる誤りを検出する誤り検出手段と、前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する制御手段と、を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システムである。
（５）請求項５記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定し、表示手段に表示する誤り率特性測定システムであって、前記受光部からの電気信号に含まれる誤りを検出する誤り検出手段と、前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントをグラフ上に描画し、グラフ上における前記測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測すると共に前記表示部に表示する制御手段と、を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システムである。
（６）請求項６記載の発明は、前記制御手段は、最小二乗法によるフィッティング直線により前記予測を実行する、ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の誤り率特性測定システムである。
以上の発明では、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１と請求項４とに記載の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する。
（１）請求項１と請求項４とに記載の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する。
このように測定ポイントの分布状態から最小受光感度を予測することにより、膨大な測定時間のかかる誤り率の低いポイントまで測定する必要がなくなり、測定時間を節約できる。この結果、最小受光感度を効率よく求めることが可能な誤り率特性測定方法と誤り率特性測定システムとを実現できる。
（２）請求項２と請求項５と記載の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、前記関係に基づいた測定ポイントをグラフ上に描画し、グラフ上における前記測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測すると共に表示部に表示する。
このように測定ポイントの分布状態から最小受光感度をグラフ上で予測し表示することにより、膨大な測定時間のかかる誤り率の低いポイントまで測定する必要がなくなり、測定時間を節約できる。
また、測定ポイントを測定するたびに予測直線を引くことで、測定中でも視覚的に最小受光感度の予測値が把握できる。この結果、最小受光感度を効率よく求めることが可能な誤り率特性測定方法と誤り率特性測定システムとを実現できる。
（３）請求項３と請求項６とに記載の発明では、上記（１）または（２）の予測を、最小二乗法によるフィッティング直線によって実行する。このように測定ポイントの分布状態から最小二乗法によるフィッティング直線によって最小受光感度をグラフ上で予測し表示することにより、膨大な測定時間のかかる誤り率の低いポイントまで測定する必要がなくなり、測定時間を節約できる。この結果、最小受光感度を効率よく求めることが可能な誤り率特性測定方法と誤り率特性測定システムとを実現できる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態として、誤り率特性測定システム１００の測定系を示すブロック図である。
図１は本発明の第１実施形態として、誤り率特性測定システム１００の測定系を示すブロック図である。
ここでは、誤り率特性測定システム１００は、ＢＥＲＴ（Bit Error Rate Tester）１１０を使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象２００に依存する誤り率対受光パワー特性(以後、誤り率特性）の測定において、最小受光感度を自動測定するものである。
制御部１１１は、操作部１１２からの操作に応じて、ＢＥＲＴ１１０および誤り率特性測定システム１００としての各種制御を行う。なお、この実施形態では、制御部１１１は、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する働きをする。また、制御部１１１は、以上の予測を表示部１１３に表示する。
ここで、光源１２０から放射された光信号は、光変調器１３０に入力される。そして、ＰＰＧ（Pulse Pattern Generator）１１５からのテストパターンの電気信号に応じて、電気・光変換された変調光信号が、光変調器１３０から出力される。なお、ＰＰＧ１１５，光源１２０，光変調器１３０で、請求項における光信号供給手段を構成している。
光変調器１３０からの変調光信号は、被試験対象２００を透過し、光可変減衰装置１４０内の光可変減衰器１４１に入力される。
光可変減衰器１４１により所定の減衰をうけた変調光信号は、さらに、一定の分岐比で光分岐器１４２により分岐される。分岐された変調光信号の一方は、光パワーメータ１４３で、その平均光パワーがモニタされる。分岐された他方の変調光信号は、受光器１５０で受光される。光分岐器１４２の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ１４３のモニタ値から、光可変減衰装置１４０より出力される平均光パワーを知ることができる。つまり受光器１５０に入力される変調光信号の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ）を測定することができる。
光可変減衰器１４１により所定の減衰をうけた変調光信号は、さらに、一定の分岐比で光分岐器１４２により分岐される。分岐された変調光信号の一方は、光パワーメータ１４３で、その平均光パワーがモニタされる。分岐された他方の変調光信号は、受光器１５０で受光される。光分岐器１４２の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ１４３のモニタ値から、光可変減衰装置１４０より出力される平均光パワーを知ることができる。つまり受光器１５０に入力される変調光信号の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ）を測定することができる。
受光器１５０により光電変換された電気信号が、誤り検出手段としてのエラーディテクタ１１６に入力される。エラーディテクタ１１６は、ＰＰＧ１１５が送信したテストパターンとビット比較を行い、下記で定義される誤り率BER(Bit Error Rate）を測定する。
BER＝（一定の測定時間に検出した総誤りビット数）／（一定の測定時間に受信した総ビット数） …(1)，
なお、以上の具体例では、外部光変調方式の構成例である。直接光変調方式の場合は、光源１２０と光変調器１３０が一体化したものと考えることができる。よって、変調方式を限定するものではない。また、以上の誤り率特性測定システム１００では、光信号の波長、信号のビットレート、信号の試験パターンなどを限定する要因はない。
なお、以上の具体例では、外部光変調方式の構成例である。直接光変調方式の場合は、光源１２０と光変調器１３０が一体化したものと考えることができる。よって、変調方式を限定するものではない。また、以上の誤り率特性測定システム１００では、光信号の波長、信号のビットレート、信号の試験パターンなどを限定する要因はない。
また、ＰＰＧ１１５とエラーディテクタ１１６が一体化されたＢＥＲＴ１１０が一般的に使用されるが、一体化の有無は構成を限定するものではない。
また、光可変減衰器１４１と光分岐器１４２と光パワーメータ１４３を一体化した光可変減衰装置１４０が一般的に使用される。この利点は、変調光にあたえる減衰量[dB]ではなく、光可変減衰装置１４０から出力される変調光の絶対強度[dBm]を可変設定できることにある。以後は、一体化された光可変減衰装置１４０を用いて説明するが、一体化の有無は構成を限定するものではない。
また、光可変減衰器１４１と光分岐器１４２と光パワーメータ１４３を一体化した光可変減衰装置１４０が一般的に使用される。この利点は、変調光にあたえる減衰量[dB]ではなく、光可変減衰装置１４０から出力される変調光の絶対強度[dBm]を可変設定できることにある。以後は、一体化された光可変減衰装置１４０を用いて説明するが、一体化の有無は構成を限定するものではない。
また、光可変減衰装置１４０から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器１４１に対して設定を行なうことを、本実施形態では、単に、「光可変減衰器にパワー設定を行なう」と表現する。この設定値に対して、光パワーメータ１４３のモニタ値から、光分岐器１４２の分岐比を用いて換算することで計測した受光器１５０に入力される変調光の平均光パワーを「受光器の受光パワー」と呼ぶことにする。
この実施形態において、光可変減衰器１４１に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図２に示す誤り率特性である。ただし、縦軸はBER → -log( Q(BER) )なる軸変換が施されている。log()は常用対数である。
Q(BER)については、以下の近似式が知られている。「岩波数学公式III」：森口、宇田川、一松著：岩波書店1995.4発行、第p.81参照。
Q(BER)については、以下の近似式が知られている。「岩波数学公式III」：森口、宇田川、一松著：岩波書店1995.4発行、第p.81参照。
Q = A−( c + d×A )/( 1 + a×A + b×A^2 ) …(2)，
A = √( −2×ln(BER) ) ，ln( )は自然対数 …(3)，
a=0.99229, b=0.04481, c=2.30753, d=0.27061 …(4)，
後述するが、上記の縦軸変換を行なうと、受光パワー[dBm]と誤り率は、直線関係になることが知られている。なお、本願明細書において「^」は「べき乗」を意味する。
A = √( −2×ln(BER) ) ，ln( )は自然対数 …(3)，
a=0.99229, b=0.04481, c=2.30753, d=0.27061 …(4)，
後述するが、上記の縦軸変換を行なうと、受光パワー[dBm]と誤り率は、直線関係になることが知られている。なお、本願明細書において「^」は「べき乗」を意味する。
また、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーは、最小受光感度と呼ばれ、被測定対象の性能を示す重要な指標となる。
受光器１５０に入力される信号について、Spaceレベルの平均値をx0、Markレベルの平均値をx1、Spaceレベルの偏差をσ0、Markレベルの偏差をσ1とするとき、
Q値は定義より、
Q = (x1−x0)/(σ1＋σ0) …(5),
受光パワー：Pは、
P = (x1+x0)/2 …(6),
消光比：Exは定義より、
Ex = x1/x0 …(7),
とかける。
式(5)〜(7)より、x0とx1を消去し、Qについて解くと、
Q = {2/(σ1＋σ0)}×{(Ex-1)/(Ex+1)}×P …(8),
両辺の常用対数をとると、
20 log(Q) = 20 log{2/(σ1＋σ0)} + 20 log{(Ex-1)/(Ex+1)} + 2×10 log(P) …(9),
下記の式(10)〜(12)を定義して、式(9)を式(13)に置き換える。
受光器１５０に入力される信号について、Spaceレベルの平均値をx0、Markレベルの平均値をx1、Spaceレベルの偏差をσ0、Markレベルの偏差をσ1とするとき、
Q値は定義より、
Q = (x1−x0)/(σ1＋σ0) …(5),
受光パワー：Pは、
P = (x1+x0)/2 …(6),
消光比：Exは定義より、
Ex = x1/x0 …(7),
とかける。
式(5)〜(7)より、x0とx1を消去し、Qについて解くと、
Q = {2/(σ1＋σ0)}×{(Ex-1)/(Ex+1)}×P …(8),
両辺の常用対数をとると、
20 log(Q) = 20 log{2/(σ1＋σ0)} + 20 log{(Ex-1)/(Ex+1)} + 2×10 log(P) …(9),
下記の式(10)〜(12)を定義して、式(9)を式(13)に置き換える。
Q_dB = 20 log(Q) …(10),
P_dBm = 10 log(P) …(11),
σ = (σ1＋σ0)/2 …(12),
Q_dB = 2×P_dBm - 20×log(σ) + 20 log{(Ex-1)/(Ex+1)} …(13),
ここで、測定系の雑音要因として、受光器１５０の熱雑音が主要な場合は、σは受光パワーに依存しないから、Q_dBとP_dBmは傾き２の直線関係になることがわかる。
P_dBm = 10 log(P) …(11),
σ = (σ1＋σ0)/2 …(12),
Q_dB = 2×P_dBm - 20×log(σ) + 20 log{(Ex-1)/(Ex+1)} …(13),
ここで、測定系の雑音要因として、受光器１５０の熱雑音が主要な場合は、σは受光パワーに依存しないから、Q_dBとP_dBmは傾き２の直線関係になることがわかる。
Q_dB ∝ 2×P_dBm …(14a),
受光器１５０のショット雑音が主要な場合は、σは√Pに依存するから、Q_dBとP_dBmは傾き１の直線関係になることがわかる。
受光器１５０のショット雑音が主要な場合は、σは√Pに依存するから、Q_dBとP_dBmは傾き１の直線関係になることがわかる。
Q_dB ∝ P_dBm …(14b),
上述のように、受光器１５０の雑音が支配的となる単純な測定系の場合、誤り率特性は直線となる。
上述のように、受光器１５０の雑音が支配的となる単純な測定系の場合、誤り率特性は直線となる。
ここで、後述するフローチャート内で共通的に使用される定数と変数とを図３に列挙しておく。
以下、本実施形態の誤り率特性測定システムの動作について、図４のフローチャートを参照して説明を行う。
以下、本実施形態の誤り率特性測定システムの動作について、図４のフローチャートを参照して説明を行う。
ここでは、処理１００として、以下の１０１以降の誤り率特性自動測定を行う。まず、処理１０１として、操作部１１２での入力に応じて、制御部１１１が、ビットレート、試験パターンなどの測定条件の設定を行なう。
そして、処理１０２として、プログラム内で使用する定数と変数の定義を制御部１１１が行なう。なお、本実施形態の処理で使用される定数と変数とについては、図３に説明されている通りである。
ここで、処理１０３として、制御部１１１は、後述する表示を行うためのグラフ背景（図５参照）を表示部１１３に描画する。ここで言うグラフ背景とは、縦軸変換したBERの水平線のことである。ここでは、前述した縦軸の変換についての式(2)-(4)を用いて1×10^-14〜1×10^-3まで各BERの水平線を、表示部１１３に描画する。
さらに、処理１０４として、制御部１１１は、有効データの通し番号：Nを１とする。そして、処理１０５として、誤り率特性の始点を検索するサブルーチンを実行する。なお、始点検索についての詳細は後述する。ここでいう始点とは、図２においてN=1のポイントを意味している。
処理１０６として、制御部１１１は、次の測定ポイントを得るために、POWにステップ値：POW_Step[dB]を加えて、POW(N+1)に代入する。以後、"＝"は左辺の変数に右辺の計算結果を代入する意味で使う。
処理１０７として、制御部１１１は、図１に示す被測定対象への過大入力を防止するための処理を実行する。ここで、POW(N+1)が光減衰器出力パワーの上限値：POW_max以上となった場合、測定の処理を終了する。
処理１０８として、制御部１１１は、光可変減衰器１４１にPOW（N+1）を設定する。処理１０９として、エラーディテクタ１１６は誤り率の測定を行ない、制御部１１１は変数BERに代入する。処理１１０として、光パワーメータ１４３で受光パワーの測定を行ない、制御部１１１で変数POWに代入する。
さらに、処理１１１として、制御部１１１は、最小受光感度の予測処理を実行する。処理１１２として、制御部１１１は、誤り率の測定結果：BERが、誤り率測定の下限：BER_min以下になるまで、測定を繰り返すよう制御する。処理１１３として、制御部１１１は、変数Nの値を１増やす。これによって、図２における測定ポイントがN=2,3,4,5,‥と移動していく。
ここで、誤り率特性の始点を検索するサブルーチン（図４（処理１０４））について、図６を参照して説明を行う。
まず、処理１２０として、制御部１１１は誤り率特性の始点検索のサブルーチンを開始する。
まず、処理１２０として、制御部１１１は誤り率特性の始点検索のサブルーチンを開始する。
処理１２２として、制御部１１１は、Tmesを誤り率測定時間としてエラーディテクタ１１６に設定する。処理１２３として、制御部１１１は、光減衰器出力パワーの設定値：POW(1)に、光減衰器出力パワーの下限値：POW_minを代入する。
処理１２４として、エラーディテクタ１１６は誤り率の測定を行ない、制御部１１１は変数：BERに代入する。処理１２５として、制御部１１１は、測定時間が短いためにエラーディテクタ１１６で一度もビットエラーが検出されない、つまりError Freeの場合の処理である。このとき、BER=0となってしまうので、図２の始点(N=1)としてふさわしくないため、測定中断とする。処理１２６〜１２９では、制御部１１１は、SYNCLOSSまたはBER>BER_maxの場合は、無効データと見なす。処理１２６で無効データと見なされた場合、光可変減衰器１４１のパワー設定値をPOW_Step[dB]だけ増加させる。ただし、POW_max以上となる場合は、被測定対象保護のため測定を中断する。上記POW_Stepは処理１０６と必ずしも同じ値でなくても良い。処理１２６で有効データと見なされた場合、処理１３０に分岐し、受光パワーを測定して変数：POWに代入する。処理１３１では、誤り率の測定結果：BERを、始点データとして、BER(1)に代入する。そして、処理１３２として、制御部１１１は、処理をサブルーチンからメインルーチンへ戻す。
ここで、最小受光感度予測（図４（処理１１１））のサブルーチンについて、図７を参照して説明を行う。処理１５０として、制御部１１１は、最小受光感度予測のサブルーチンを開始する。処理１５１〜１５３として、制御部１１１は、BER＝SYNCLOSSの場合（処理１５１でYes）、またはBER＝0の場合（処理１５２でYes）、または、BER_min<BER<BER_maxでない場合（たとえば、BER_min＝1×10^-14、BER_max＝1×10^-3（処理１５３でNo））は、無効データと見なし、処理１５４に分岐し終了する。
処理１５５として、制御部１１１は、BER値の縦軸変換の計算処理を実行する。前述の式(2)-(4)に基づく処理である。処理１５６として、制御部１１１は、グラフへのプロット処理を実行する。前述した処理１５５で算出した値Yを縦座標、POWを横座標とする。処理１５７として、制御部１１１は最小二乗法によるフィッティング直線のサブルーチンを実行する。詳細については後述する。そして、処理１５８として、制御部１１１は、処理をサブルーチンからメインルーチンへ戻す。
ここで、最小二乗法によるフィッティング直線を描画（図７（処理１５７））のサブルーチンについて、図８を参照して説明を行う。処理２００として、制御部１１１は、最小二乗法によるフィッティング直線を描画するサブルーチンの実行を開始する。処理２０１として、制御部１１１は、YとPOWからSum_X, Sum_Y, Sum_XY, Sum_XXを計算する。処理２０２として、制御部１１１は、N<2の場合、処理２０３に分岐し終了する。測定点が２ポイント以上なければ線は引けないからである。処理２０４として、制御部１１１は、フィッティング直線の切片Aと傾きBを計算する処理を実行する。処理２０５として、制御部１１１は、フィッティング直線をグラフにプロットする処理を実行する。処理２０４で算出した切片Aと傾きBより、座標(-A/B, 0)と((1-A)/B, 1)を結ぶ直線である。処理２０６として、制御部１１１は、要求されたBERに対する、最小受光感度の予測値を表示部１１３に表示する処理を実行する。フロー中の表と式(Y-A）/Bから算出し、表示する。そして、処理２０７として、制御部１１１は、BER測定値変換＆プロットサブルーチンに処理を戻す。
ここで、本実施形態と従来例との比較を行う。図１１と図１２とに示した例で、すべての測定ポイントにおいて、同じ測定時間を設けた場合、図１１の例では150時間かかることを既に説明した。
ここで、同様な条件で本実施形態を適用し、最小受光感度の予測を行う図２の例では、Ｎ≧２ならば最小受光感度を予測できるので、同じ条件であれば従来例（150時間）の２／９の約33時間で済ませることも可能である。したがって、誤り率特性の測定において、最小受光感度を効率よく求めることが可能になっている。
なお、図９は、誤り率特性の測定結果を表示する画面構成例である。測定点が追加される度に、フィッティング直線が描画されることで、測定途中であっても、最小受光感度の予測値が視覚的に把握できる。
ここで、画面部品の説明を以下に記述する。
Expected sensitivity：予測される最小受光感度。
Power step：ATTパワーのステップ値。変数POW_stepにあたる。
BER min：誤り率の下限。変数BER_minにあたる。
BER max：誤り率の上限。変数BER_maxにあたる。
BER Curve：横軸が受光パワー[dBm]、縦軸が誤り率のグラフである。
なお、図中の丸の点が誤り率の測定値であり、直線が測定値のフィッティング直線である。
Expected sensitivity：予測される最小受光感度。
Power step：ATTパワーのステップ値。変数POW_stepにあたる。
BER min：誤り率の下限。変数BER_minにあたる。
BER max：誤り率の上限。変数BER_maxにあたる。
BER Curve：横軸が受光パワー[dBm]、縦軸が誤り率のグラフである。
なお、図中の丸の点が誤り率の測定値であり、直線が測定値のフィッティング直線である。
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、 図２のN=2,3・・と測定ポイントを測定するたびに直線を引いたものを表示部１１３にグラフ表示することで、測定途中であっても、視覚的に最小受光感度の予測値が把握できる。また、最小受光感度の予測値を知ることができるため、膨大な測定時間のかかる誤り率の低いポイントまで測定する必要がなく時間を節約できる。
１００ 誤り率特性測定システム
１１０ ＢＥＲＴ
１１１ 制御部
１１２ 操作部
１１３ 表示部
１１５ ＰＰＧ
１１６ エラーディテクタ
１２０ 光源
１３０ 光変調器
１４０ 光可変減衰装置
１５０ 受光器
２００ 被試験対象
１１０ ＢＥＲＴ
１１１ 制御部
１１２ 操作部
１１３ 表示部
１１５ ＰＰＧ
１１６ エラーディテクタ
１２０ 光源
１３０ 光変調器
１４０ 光可変減衰装置
１５０ 受光器
２００ 被試験対象
Claims (6)
- 被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、
光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、
前記関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する、
ことを特徴とする誤り率特性測定方法。 - 被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、
光可変減衰手段に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、
前記関係に基づいた測定ポイントをグラフ上に描画し、グラフ上における前記測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測すると共に表示部に表示する、
ことを特徴とする誤り率特性測定方法。 - 前記予測は、最小二乗法によるフィッティング直線による、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誤り率特性測定方法。 - 被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定システムであって、
前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測する制御手段と、
を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システム。 - 被試験対象からの光信号を光可変減衰手段により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出手段による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定し、表示手段に表示する誤り率特性測定システムであって、
前記光可変減衰手段に設定するパワーを変え、前記光可変減衰手段から出力されて前記受光部で受ける受光パワーと、前記誤り検出手段で検出された誤り率との関係に基づいた測定ポイントをグラフ上に描画し、グラフ上における前記測定ポイントの分布状態から、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーを最小受光感度として予測すると共に前記表示部に表示する制御手段と、
を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システム。 - 前記制御手段は、最小二乗法によるフィッティング直線により前記予測を実行する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の誤り率特性測定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005349828A JP2007155457A (ja) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005349828A JP2007155457A (ja) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007155457A true JP2007155457A (ja) | 2007-06-21 |
Family
ID=38240033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005349828A Withdrawn JP2007155457A (ja) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007155457A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109194396A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 福建亿榕信息技术有限公司 | 光发送功率以及光接收灵敏度自动测试的系统及控制方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07140212A (ja) * | 1993-02-04 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子光学式モジュールを試験する自動システムとそれに対応する方法 |
-
2005
- 2005-12-02 JP JP2005349828A patent/JP2007155457A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07140212A (ja) * | 1993-02-04 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子光学式モジュールを試験する自動システムとそれに対応する方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109194396A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 福建亿榕信息技术有限公司 | 光发送功率以及光接收灵敏度自动测试的系统及控制方法 |
| CN109194396B (zh) * | 2018-10-25 | 2024-03-29 | 福建亿榕信息技术有限公司 | 光发送功率以及光接收灵敏度自动测试的系统及控制方法 |
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