JP2007178304A

JP2007178304A - 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム

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Publication number: JP2007178304A
Application number: JP2005378143A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kaji; 正憲梶
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP4770457B2

Abstract

【課題】誤り率特性測定において効率よく誤り率特性を求める。
【解決手段】第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測する誤り率予測部１１７と、誤り率予測部により予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部１１８と、測定時間算出部により算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行うよう誤り検出部１１６を制御する制御部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システムに関する。

ビットエラーレートテスターを使用して、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６に示す。

ここで、光源１の光出力端子は光変調器２の光入力端子に接続されている。光変調器２には光源１の光出力端子とパルスパターンジェネレータ（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）６２の出力端子が接続され、光変調器２の出力端子には被試験対象３の入力端が接続されている。

被試験対象３は入力端が光変調器２の出力端子に接続され、出力端が光可変減衰装置４の入力端子に接続されている。光可変減衰装置４は入力端子が被試験対象の出力端が接続され、出力端子には受光器５が接続されている。

ここで、光可変減衰装置４は、被試験対象の出力端が入力端子に接続された光可変減衰器４１と、光可変減衰器４１の出力端子が入力端子に接続された光分岐器４２と、光分岐器４２の一方の出力端子が入力端子に接続された光パワーメータ４３とを有している。

受光器５には光可変減衰装置４で分岐された光の一方が接続されており、出力端子はＢＥＲＴ６内の誤り検出部６３の入力端子に接続されている。
ＢＥＲＴ６は、各部を制御する制御部６１と、テストパターンの信号を発生するＰＰＧ６２と、誤り検出を行う誤り検出部６３とを有している。そして、制御部６１の出力ポートにはＰＰＧ６２が接続され、制御部６１の入力ポートには誤り検出部６３の出力端子が接続されている。

以上のような構成のシステムにおいて、光源１から放射された光は光変調器２の光入力端子に入力される。ＰＰＧ６２からの信号に応じて光変調器２で変調された変調光が、光変調器２の出力端子から被試験対象３に出力される。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器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。光分岐器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、誤り検出部６３に入力される。誤り検出部６３は、ＰＰＧ６２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） …(1)，
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、光分岐器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や非特許文献２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７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」ＡＮＤＯ技報 Vol.71(2001),第９５頁〜第１０２頁、「ＡＰ９９４３１１ＧＢＥＲＴモジュールの開発」

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７に示す誤り率特性である。ここでは、設定パワーを約0.5dBづつ増加させながら、誤り率をＮ＝1,2,3,4‥,9と測定した場合の例である。

ただし、縦軸はBER → -log( Q(BER) )なる軸変換を施すことが一般的である。ここで、log( )は常用対数である。上記のQ(BER)は解析関数とはならないので、以下のような近似例が知られている。[岩波数学公式III：森口、宇田川、一松著：岩波書店1995.4発行、p.81.]
Q(BER) = 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)，
図７において、BER<1×10^-12となる受光パワーは、約-15.4dBmと読める。このように、要求された誤り率以下となる受光パワーを、最小受光感度と呼ぶ。被試験対象がないときの最小受光感度[dBm]と、あるときの最小受光感度[dBm]の差[dB]を、被試験対象のペナルティ量[dB]として評価される。

よって、いかに効率良く短時間で、この例では、BER<1×10^-12となる測定ポイントを見つけられるかが、最小受光感度またはペナルティ量を測定する上で重要である。
このような装置において、測定しようとする誤り率をBERとするとき、信頼レベル：CL[%]で、これを保証するために、ビットエラーが発生しないこと（以後、エラーフリーと呼ぶ）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 …(5)，
ビットレートがBR[bps]のとき、上記試験に必要な時間：Tmes[sec]は、
Tmes ＝ N / BR ＝ ‐ln(1‐CL/100) / BR / BER …(6)，
ここで、信頼度係数：Kを以下で定義すると、
K＝‐ln(1‐CL/100) …(7)，
具体的な数値例として、信頼度係数K、と誤り率の信頼レベルCLの関係を、図８に示す。ここでは、信頼レベルCLに応じて、以上の式(7)で算出されるKについて、数値例を示している。

また、誤り率測定に必要な最適な測定時間：Tmes[sec]は、式(6)と式(7)より以下となる。
Tmes ＝ K / BR / BER …(8)，
また、BR＝10[Gbps]、K=6 (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９に示す。

図９の例において、ビットレート：BRが10[Gbps]の場合、BER<1×10^-12となる最小受光感度を信頼レベル99.76[%]で保証するためには、10分間エラーフリーとなる測定点を少なくても一つ見つけなければならない。なお、本願明細書において「^」は「べき乗」を意味する。

なお、測定中には、各測定点においてBERを求めている途中であるので、測定時間を決定することができないため、図７の例のように、10分間×9ポイント＝90分間の測定時間を要してしまうことになる。このように、要求する誤り率が低い場合（つまり、まれにしかBit Errorが発生しない場合）、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、さらに上記の測定時間の問題が深刻となる。すなわち、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７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。

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、効率よく誤り率特性を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に記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰器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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う、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、第Ｎ＋１番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項１記載の誤り率特性測定方法である。

（３）請求項３記載の発明は、前記測定時間の算出を、設定された信頼度に応じて行う、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器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部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測する誤り率予測部と、前記誤り率予測部により予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部と、前記測定時間算出部により算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行うよう前記誤り検出部を制御する制御部と、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、前記誤り率予測部は、第Ｎ＋１番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項４記載の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、前記測定時間算出部は、設定された信頼度に応じて前記測定時間の算出を行う、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記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

（２）請求項２記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の測定に用いる光信号のパワーに応じて第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントでの光信号のパワーに応じて誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

（３）請求項３記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を、設定された信頼度に応じて算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

（４）請求項４記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

（５）請求項５記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の測定に用いる光信号のパワーに応じて第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントでの光信号のパワーに応じて誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

（６）請求項６記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器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、受光部での受光パワーと誤り検出部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、第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を、設定された信頼度に応じて算出し、この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う。

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

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、ビットエラーレートテスターを使用して、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。

ここで、光源１２０の光出力端子は光変調器１３０の光入力端子に接続されている。光変調器１３０には、光源１２０の光出力端子とパルスパターンジェネレータ（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）１１５の出力端子が接続され、出力端子には被試験対象２００の入力端が接続されている。

被試験対象２００は入力端が光変調器１３０の出力端子に接続され、出力端が光可変減衰装置１４０の入力端子に接続されている。光可変減衰装置１４０は入力端子が被試験対象の出力端が接続され、出力端子には受光器１５０が接続されている。

ここで、光可変減衰装置１４０は、被試験対象の出力端が入力端子に接続された光可変減衰器１４１と、光可変減衰器１４１の出力端子が入力端子に接続された光分岐器１４２と、光分岐器１４２の一方の出力端子が入力端子に接続された光パワーメータ１４３とを有している。

受光器１５０には光可変減衰装置１４０で分岐された光の一方が接続されており、出力端子はＢＥＲＴ１１０内の誤り検出部１１６の入力端子に接続されている。
ＢＥＲＴ１１０は、各部の動作を制御する制御部１１１、各種操作の入力がなされる操作部１１２、各種表示を行う表示部１１３、テストパターンを発生するＰＰＧ１１５、誤り検出部１１６、誤り率予測部１１７、測定時間算出部１１８、を有している。

ここで、制御部１１１の出力ポートには、表示部１１３の入力端子とＰＰＧ１１５の入力端子とが接続されている。一方、制御部１１１の入力ポートには、操作部１１２の出力端子と、誤り検出部１１６の出力端子と、測定時間算出部１１８の出力端子とが接続されている。

誤り検出部１１６の入力端子には受光器１５０の出力端子が接続されており、一方、出力端子には誤り率予測部１１７の入力端子と制御部１１１の入力ポートとが接続されている。また、この誤り検出部１１６の制御入力端子には制御部１１１の出力ポートが接続されており、測定時間を変えるたびに、測定時間の設定がなされる。

誤り率予測部１１７の入力端子には誤り検出部１１６の出力端子が接続されており、一方、出力端子には測定時間算出部１１８の入力端子が接続されている。測定時間算出部１１８の入力端子には誤り率予測部１１７の出力端子が接続されており、一方、出力端子には制御部１１１の入力ポートが接続されている。

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、符号、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と誤り検出部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。

以上のような構成の誤り率特性測定システムにおいて、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受光パワーを最小受光感度として効率よく測定する働きをする。以下、図２のフローチャートも参照して説明を行う。

まず、制御部１１１は操作部１１２から入力されたパラメータを参照して、各種測定条件を設定する（図２Ｓ１）。すなわち、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、制御部１１１の制御に基づき、初期値Ｎ＝１として（図２Ｓ２）、最小受光感度を得る（図２Ｓ６でＹ）まで、Ｎをインクリメントしつつ（図２Ｓ９）、各測定ポイントについて以下に述べる処理を繰り返し実行する。

まず、光源１２０から出射された光は光変調器１３０の光入力端子に入力される。ここで、ＰＰＧ１１５からのテストパターンに応じて光変調器１３０で変調された変調光が、光変調器１３０から被試験対象２００に出力される。

光変調器１３０から被試験対象２００に出力された変調済みの光信号は、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は、各測定ポイント毎に制御部１１１の制御により変調光に所定の減衰を与え、受光器１５０で所定の光パワーとなるようにする（図２Ｓ３）。光可変減衰器１４１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器１４２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１４３で、その平均光パワーがモニタされ、モニタされた平均光パワーの結果は制御部１１１に伝達される。ここで、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。これにより、制御部１１１は、Ｎ番目の測定ポイントにおける変調光の平均光パワーの値を得る（図２Ｓ４）。

一方、分岐された他方の変調光は、受光器１５０で受光される。受光器１５０により光・電気変換された電気信号は、誤り検出部１１６に入力される。誤り検出部１１６は、受光器１５０からの電気信号とＰＰＧ１１５が送信したテストパターンとをビット単位で比較することにより、Ｎ番目の測定ポイントにおける誤り率(Bit Error Rate：BER）を測定する（図２Ｓ５）。なお、誤り率BERについては、上述した(1)式を用いる。

そして、制御部１１１は、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下であれば（図２Ｓ６でＹ）、処理を終了する（図２エンド）。一方、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下でなければ（図２Ｓ６でＮ）、制御部１１１の指示を受けた誤り率予測部１１７は、Ｎ番目の測定ポイントにおける誤り率BERの測定結果に基づいて次のＮ＋１番目の測定ポイントにおける誤り率を予測する（図２Ｓ７）。

ここで、Ｎ番目の誤り率の測定結果をBERとするとき、光可変減衰器１４１の設定パワーをP_Step[dB]変化させたと仮定するときの誤り率の予測値、つまり、Ｎ＋１番目の測定結果として予測される誤り率BER_calを以下のように算出する。

図３は、Ｎ番目（３番目）の測定結果BERから、Ｎ＋１番目（４番目）の予測される誤り率BER_calを求める様子を模式的に示した特性図である。そして、誤り率予測部１１７は、算出された誤り率BER_calを測定時間算出部１１８に伝達する。

Q0 ＝ Q(BER) …(9）,
ΔP ＝ 10^( P_Step / 10 ) …(10）,
Q1 ＝ Q0×(ΔP)^(α/2) …(11）,
BER_cal = Inv_Q( Q1 ) …(12）,
ただし、式(11)において、測定系の雑音要因として、受光器１５０の熱雑音（ジョンソン雑音）が主要な場合はα＝2、ショット雑音が支配的な場合はα＝1である。ここでは、α＝1よりα＝2の方がTmesが大きくなるので、つまり測定時間が長いので、α＝2に固定したとしても、α＝1の誤り率測定の信頼レベルを劣化させることはないと考えられる。

なお、以上の式(9)の計算には、前述の式(2)の近似式が使用できる。また、Inv_Q(Q)は、Q(BER)の逆関数、つまりInv_Q( Q(BER) ) = BERであり、例えば、下記の近似式[“Margin Measurements in Optical Amplifier Systems” ; Neal S.Bergano, F.W.Kerfoot, and C.R.Davidson. : Photonics Technology Letters, Vol.5, No.3, March 1993.]が使用できる。

Inv_Q(Q) = {1/√(2π)}×(1/Q)×exp(−(Q^2)/2) …(13),
そして、制御部１１１から指示をうけた測定時間算出部１１８は、以上のようにして予測された次の測定ポイントにおける予測される誤り率BER_calに基づいて、信頼レベルCL[%]または信頼度係数Kの条件で、誤り率BER_calを測定するために必要な誤り率測定時間Tmesを算出する（図２Ｓ８）。この場合、Tmesの算出には、上述した式(6)〜(8)を用いることができる。このようにして算出したTmesを、測定時間算出部１１８は制御部１１１に伝達する。

そして、制御部１１１はＮ＝Ｎ＋１として（図２Ｓ９）、測定時間算出部１１８で算出されたTmesを次の測定ポイントにおける測定時間として、測定時間条件を誤り検出部１１６に設定する（図２Ｓ１０）。そして、ステップＳ３に戻り、制御部１１１の制御により、光可変減衰器１４１にて所定の減衰を与え、受光器１５０で所定の光パワーとなるようにして（図２Ｓ３）、変調光の平均光パワーの値を得る（図２Ｓ４）。そして、誤り率検出部１１６は、セットされた測定時間Tmesで誤り率BERを測定する（図２Ｓ５）。

そして、制御部１１１は、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下（図２Ｓ６でＹ）となるまで、測定された誤り率BERに基づく次の測定ポイントにおける予測される誤り率BER_calの算出（図２Ｓ７）、予測される誤り率BER_calに応じた測定時間Tmesの算出（図２Ｓ８）、算出された測定時間Tmesでの誤り率BERの測定（図２Ｓ５）、を繰り返す。

なお、Ｎ＝１の誤り率BERの測定時（図２Ｓ５）には、予測される誤り率BER_calの算出（図２Ｓ７）、予測される誤り率BER_calに応じた測定時間Tmesの算出（図２Ｓ８）がなされていないため、誤り率BERの上限BER_maxに対応する測定時間Tmesを初期値として制御部１１１が定めておけばよい。例えば、BER_max＝１×10^-3などとする。

そして、制御部１１１は、各測定ポイント毎の測定を行って、最小受光感度を得た（図２Ｓ６でＹ）場合には、測定結果としての最小受光感度やその他の必要な項目について表示部１１３に表示して（図２Ｓ１１）、必要ならばデータを保存し、一連の処理を終了する。

また、図２のフローチャートと図１における制御線には示していないが、制御部１１１は、各測定ポイント毎に、予測される誤り率BER_calと実際に測定された誤り率BERとを比較し、大きく異なる場合には、測定異常として処理するようにしてもよい。なお、測定異常とした場合には、所定回数まで誤り率BERの測定を繰り返すようにしてもよい。そして、所定回数以上繰り返しても予測される誤り率BER_calと実際に測定された誤り率BERとの差が一定以上である場合には、表示部１１３にエラーを表示して処理を停止するようにしてもよい。

以上説明してきたように、誤り特性測定方法あるいは誤り率特性測定システムの実施形態では、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り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。なお、毎回、測定結果に基づいて次のポイントの誤り率の予測と測定時間の算出とを行っているため、誤差成分が累積することはない。

以上の実施形態にて示した手法にて、誤り率特性を実際に測定した具体例を図４と図５とに示す。
図４では、各測定ポイントにおける受光パワー測定値、誤り率BERの測定結果、予測される誤り率BER_cal、算出された測定時間Tmes、誤り率BERの測定結果から逆算された必要な測定時間Tmes’を、各測定ポイント毎に示した説明図である。また、図５では図４における誤り率BERの測定結果を○で示し、予測される誤り率BER_calを×で示した特性図である。

ここでは、条件として、BR＝9.95328[Gbps]、K＝5(CL=99.33[%])、P_Step＝0.25[dB]とした場合である。なお、要求する誤り率は、1×10^-12とした。
図４は、受光パワーが -19.25[dBm]のときの誤り率測定結果BER＝4.88×10^-4より、次の測定ポイントの受光パワーが -19.00[dBm]のときの誤り率BER_calを2.54×10^-4と予測し、さらに、この予測された誤り率BER_calから測定時間Tmesを2×10^-6[sec]と算出して設定した。そして、その測定時間Tmesによって実際に誤り率BERを測定したら2.79×10^-4であったことを示している。

この誤り率BER＝2.79×10^-4を測定するために必要となる測定時間Tmes’を逆算すると1.8×10^-6であり、無駄のない十分な測定時間を算出できていたことが確認された。また、他の各測定ポイントにおいても、無駄のない状態であり、信頼レベルを低下させずに、ほぼ十分な測定時間を算出できていたことが確認された。また、図５の○と×の表示からも、良い一致を示していることがわかる。

また、図４に示した具体例では、本発明の方式を適用した実施例では総測定時間は約1685秒(約28分)であった。一方、従来例の方式を適用して測定した場合では、
従来方式総測定時間Tall_old
＝ (K / BR / BER)×測定ポイント数
＝ 5/(9.95328×10^9)/(1×10^-12)×13
＝6531[sec]
となるので、約109分となる。

このような結果、本発明方式による総測定時間の短縮化は一目瞭然である。なお、BRが小さい場合、Kが大きい場合、Power_Stepが小さい場合、要求する誤り率が小さい場合には、上記の効果はさらに大きくなることは容易に想像される。

本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの構成を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの動作を模式的に示す説明図である。本発明の誤り率特性を適用した実施例の測定結果を示す特性図である。本発明の誤り率特性を適用した実施例の測定結果を従来例と対比して示す特性図である。従来の誤り率特性測定システムの構成を示す機能ブロック図である。従来の誤り率特性測定システムの測定状態を示す説明図である。信頼度係数Kと誤り率の信頼レベルCLとの関係を示す説明図である。保証したい誤り率と測定時間の関係を示す説明図である。

符号の説明

１００誤り率特性測定システム
１１０ＢＥＲＴ
１１１制御部
１１２操作部
１１３表示部
１１５ＰＰＧ
１１６誤り検出部
１１７誤り率予測部
１１８測定時間算出部
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

被試験対象からの光信号を光可変減衰器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、
第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測し、
この予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、
この算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行う、
ことを特徴とする誤り率特性測定方法。
第Ｎ＋１番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の誤り率特性測定方法。
前記測定時間の算出を、設定された信頼度に応じて行う、
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器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部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、
第Ｎ番目の誤り率の測定結果を基準にして第Ｎ＋１番目の誤り率を予測する誤り率予測部と、
前記誤り率予測部により予測された第Ｎ＋１番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部と、
前記測定時間算出部により算出された測定時間で第Ｎ＋１番目の誤り率の測定を行うよう前記誤り検出部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システム。
前記誤り率予測部は、第Ｎ＋１番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、
ことを特徴とする請求項４記載の誤り率特性測定システム。
前記測定時間算出部は、設定された信頼度に応じて前記測定時間の算出を行う、
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。