JP2009239555A - 光伝送システム - Google Patents

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Abstract

【課題】光信号の波形歪を効率よく改善する。
【解決手段】送信局１の送信歪補償係数記憶手段１ａは、送信局１から受信局２へ伝送する光信号の波形歪を補償するための送信歪補償係数を記憶している。送信信号処理手段１ｂは、光信号に送信歪補償係数記憶手段１ａの送信歪補償係数に基づく歪補償を施す。送信手段１ｃは、送信信号処理手段１ｂによって送信歪補償係数が施された光信号を伝送路３に出力する。受信局２の受信手段２ａは、伝送路３から光信号を受信する。受信歪補償係数記憶手段２ｂは、受信手段２ａによって受信された光信号の波形歪を補償するための受信歪補償係数を記憶している。受信信号処理手段２ｃは、受信手段２ａによって受信された光信号に受信歪補償係数に基づく歪補償を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は光伝送システムに関し、特に光信号の波形歪を補償する光伝送システムに関する。
光通信システムで伝送路として用いられる光ファイバは、波長分散による波形歪が生じるため、波長分散の設計が重要になる。分散量が大きすぎると自己位相変調（ＳＰＭ：Self Phase Modulation）によるスペクトル広がりの影響で光波形が歪み、信号品質が劣化する。また、分散が小さすぎると波長多重伝送時には、四光波混合（ＦＷＭ：Four wave mixing）によるクロストーク、隣接チャネルからの相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）による波形干渉が大きくなり、信号品質が劣化する。このため、伝送路には、２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を持たせ、累積分散が数１００ｐｓ／ｎｍ程度になったところで分散補償を行うようにしている。
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）の最大チャネル数は、光中継機の特性と光ファイバの損失とで決まるＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）と、伝送路内での信号劣化とで制限される。後者の中で代表的なものに、ファイバ非線形の自己位相変調と群遅延（ＳＰＭ−ＧＶＤ、ＧＶＤ：Group Velocity Dispersion）とがある。新規設計のシステム設計では、チャネル数拡大のために、このＳＰＭ−ＧＶＤによる劣化を低減することが必要である。また、すでにサービスが行われているシステムのアップグレードを行う場合、チャネル数を最大限に増加させるためにもこの劣化を低減する必要がある。また、この非線形劣化は、サービスのチャネル数の増減に伴い、チャネルあたりの光パワーが変化するために、劣化の状態が変化する。
光ファイバの波長分散を補償するものとして、光学的な補償のほかに、電気的に光信号波形の歪を補償するものがある。電気的な補償方法には、１．直接検波し、受信後の電気波形の帯域補償をするものと、２．伝送路内で発生する波形歪を振幅変調、位相変調として補償するものがある。後者は、光信号の位相情報も扱うことから、前者の１０倍程度の分散補償が可能である。
後者の補償については、信号の送信側装置（送信局）で補償変調を行うものがある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。例えば、送信信号をＥ（ｔ）とした場合、受信信号の波形Ｃ［Ｅ（ｔ）］は、伝送シミュレーションにより求めることができる。伝送シミュレーションは、例えば、非線形シュレディンガー方程式をスプリットステップフーリエ法によって解くことによって実現できる（例えば、非特許文献２参照）。Ｃ［］は、送信信号波形、光パワー（送信、伝送路中の光パワー）、分散量、光ファイバの非線形光学定数、およびシステム長のパラメータによって求めることができる。Ｃ［］は、複素関数であり、振幅と位相の両方の情報を持つ。
受信信号をＣ［Ｅ（ｔ）］と求めることができれば、Ｃ-1［］を求めることができる。送信局は、送信信号Ｅ（ｔ）にＣ-1［］を施し、Ｃ-1［Ｅ（ｔ）］の波形変換を行って送信すれば、受信側装置（受信局）では、Ｃ［Ｃ-1［Ｅ（ｔ）］］＝Ｅ（ｔ）となり、分散補償なしに、元の波形の信号を得ることができる。
また、受信局で補償変調を行うものがある（例えば、非特許文献３参照）。例えば、送信信号をＥ（ｔ）とした場合、伝送シミュレーションで受信信号の波形Ｃ［Ｅ（ｔ）］を予め求めることができる。従って、受信局で受信した信号にＣ-1［］を施せば、Ｃ-1［Ｃ［Ｅ（ｔ）］］＝Ｅ（ｔ）と、元の波形の信号を得ることができる。
特表２００６−５２２５０８ Nortel社, "Electronic Dispersion Compensation Tourniquets for Optical Communications Systems", ECOC 2006 Tu3.2.1 Agrawal著, "Nonlinear Fiber Optics", 第２版, P45 Paderborn 大学, "1.6Gbit/s real-Time Synchronous QPSK Transmission with Standard DFB Lasers" ECOC 2006 Mo4.2.6
しかし、送信局および受信局の一方のみで歪補償すると、補償量が大きくなる場合があり、波形歪の改善量が小さくなるという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、波形歪を効率よく改善することができる光伝送システムを提供することを目的とする。
本発明では上記問題を解決するために、光信号を波長多重して伝送する光伝送システムが提供される。この光伝送システムは、前記光信号の波形歪を補償するための送信歪補償係数を記憶した送信歪補償係数記憶手段と、前記光信号に前記送信歪補償係数に基づく歪補償を施す送信信号処理手段と、前記送信信号処理手段によって歪補償された前記光信号を伝送路に出力する送信手段と、を有する送信局と、前記伝送路から前記光信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号の波形歪を補償するための受信歪補償係数を記憶した受信歪補償係数記憶手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号に前記受信歪補償係数に基づく歪補償を施す受信信号処理手段と、を有する受信局と、を有する。
このような光伝送システムによれば、送信局と受信局のそれぞれにおいて、光信号の波形歪の補償を行う。
開示のシステムでは、光信号の波形歪を効率よく改善できる。
以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、光伝送システムの概要を示した図である。図に示すように、光伝送システムは、送信局１、受信局２、および伝送路３から構成されている。
送信局１は、送信歪補償係数記憶手段１ａ、送信信号処理手段１ｂ、および送信手段１ｃを有している。
送信歪補償係数記憶手段１ａは、送信局１から受信局２へ伝送する光信号の波形歪を補償するための送信歪補償係数を記憶している。
送信信号処理手段１ｂは、光信号に送信歪補償係数記憶手段１ａの送信歪補償係数に基づいた歪補償を施す。
送信手段１ｃは、送信信号処理手段１ｂによって送信歪補償係数が施された光信号を伝送路３に出力する。
受信局２は、受信手段２ａ、受信歪補償係数記憶手段２ｂ、および受信信号処理手段２ｃを有している。
受信手段２ａは、伝送路３から光信号を受信する。
受信歪補償係数記憶手段２ｂは、受信手段２ａによって受信された光信号の波形歪を補償するための受信歪補償係数を記憶している。
受信信号処理手段２ｃは、受信手段２ａによって受信された光信号に受信歪補償係数記憶手段２ｂの受信歪補償係数に基づいた歪補償を施す。
このように、図１の光伝送システムは、伝送する光信号の波形歪を送信局１と受信局２のそれぞれにおいて分担して補償するようにした。これにより、光信号の波形歪の補償量が送信局１と受信局２のそれぞれに分担されるので、波形歪を効率よく改善することができる。
次に、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。図２には、光信号を送信する送信局１０および光信号を受信する受信局２０が示してある。また、送信局１０と受信局２０とを結ぶ光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂが示してある。
送信局１０および受信局２０は、光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂの伝送路内でのＳＰＭ−ＧＶＤの歪補償を分担して行う。例えば、送信局１０は、伝送路の７０％までの歪補償を行い、受信局２０は、残り３０％の歪補償を行う。
分散補償の分担割合は、受信局２０の受信信号品質を参照して調整する。これは、非線形劣化の強い伝送路では、送信側での分散補償量を小さくし、伝送路に入る前の信号波形の分散補償による歪を小さくして伝送する方が改善量をよくすることができるからである。また、チャネル数を拡大するなどのアップグレードの際には、１信号あたりの光パワーが変化する可能性があり、送信局１０と受信局２０での補償量の分担割合が変化する可能性もあるからである。
送信局１０および受信局２０の分散補償の分担割合は、例えば、送信局１０および受信局２０の設置時やアップグレードの際に次のように決められる。すなわち、送信局１０および受信局２０は、分散補償の分担割合を様々に変化させ、受信信号品質の最もよい分担割合に固定して、光信号の伝送を行うようにする。
送信局１０は、データ送信部１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎ、光多重部１２、光増幅器１３、および補償情報ＴＢ（ＴＢ：Table）１４を有している。
データ送信部１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎのそれぞれには、受信局２０に送信する電気信号が入力される。データ送信部１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎは、入力された電気信号を光信号に変換して、光多重部１２に出力する。
データ送信部１１ａは、電気信号を光信号に変換する際、歪補償（ＳＰＭ−ＧＶＤ補償）を行う。補償情報ＴＢ１４には、光信号に歪補償を行うための補償係数（Ｃ-1［］）が予め記憶されており、データ送信部１１ａは、補償情報ＴＢ１４に記憶されている補償係数で送信信号に歪補償を行う。
光多重部１２は、データ送信部１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎから出力される各チャネルの光信号を波長多重する。光多重部１２は、波長多重した光信号を光増幅器１３に出力する。
光増幅器１３は、光多重部１２から出力される光信号を増幅する。光増幅器１３は、増幅した光信号を光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂの伝送路に出力する。
補償情報ＴＢ１４には、送信信号に歪補償を行うための補償係数が予め複数記憶されている。補償係数は、前述したように、送信光波形、光パワー、分散量、光ファイバの非線形光学定数、およびシステム長（伝送路長）のパラメータによって算出される。図２では、光パワーと伝送路長のパラメータを可変した複数の補償係数を算出し、補償情報ＴＢ１４に予め記憶する。例えば、光パワーをノミナル（設計上の典型値、標準設定値）８０％，８５％，９０％，９５％，１００％，１０５％，１１０％，１１５％，１２０％と可変し、それぞれの光パワーにおける送信局１０から３０％，３５％，４０％，４５％，５０％，５５％，６０％，６５％，７０％の距離における補償係数を算出して補償情報ＴＢ１４に記憶する。
具体的には、送信信号をＥ（ｔ）とすると、伝送シミュレーションにより、例えば、ノミナル９５％の光パワーにおける、伝送路３０％の距離での受信信号95%,30%Ｃ［Ｅ（ｔ）］を求めることができる。これにより、補償係数95%,30%Ｃ-1［］を求めることができる。また、ノミナル９５％の光パワーにおける、伝送路４０％の距離での補償係数95%,40%Ｃ-1［］を求めることができる。以下同様にして、上記の様々な光パワーと伝送路長とにおける補償係数Ｃ-1［］を求め、補償情報ＴＢ１４に記憶する。
なお、伝送路の光パワーがノミナル９５％であった場合において、送信信号Ｅ（ｔ）に、例えば、補償係数95%,70%Ｃ-1［］を施して伝送すると、伝送路７０％の距離で、95%,70%Ｃ［95%,70%Ｃ-1［Ｅ（ｔ）］］＝Ｅ（ｔ）の元の送信信号が得られる。この場合、残りの伝送路３０％で再び送信信号に歪が生じることになるが、受信局２０側で、残りの伝送路の分散補償をすれば、元の送信信号Ｅ（ｔ）を得ることができる。
光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、光信号を伝送する。中継機３２ａ，３２ｂは、光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃで減衰した光信号を増幅する。
受信局２０は、光増幅器２１、光分離部２２、データ受信部２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎ、補償情報ＴＢ２４、ＦＥＣ（Forward Error Correction）２５ａ，２５ｂ，…，２５ｎ、および補償制御部２６を有している。
光増幅器２１は、光ファイバ３１ｃから受信した光信号を増幅する。光増幅器２１は、増幅した光信号を光分離部２２に出力する。
光分離部２２は、波長多重された光信号を波長ごとに分離する。光分離部２２は、波長ごとに分離した光信号をデータ受信部２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎに出力する。
データ受信部２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎは、波長分離された光信号を電気信号に変換する。
データ受信部２３ａは、光信号を電気信号に変換する際、歪補償を行う。補償情報ＴＢ２４には、受信信号に歪補償を行うための補償係数が予め記憶されており、データ受信部２３ａは、補償情報ＴＢ２４に記憶されている補償係数で受信信号の歪補償を行う。
補償情報ＴＢ２４には、受信信号に歪補償を行うための補償係数が予め複数記憶されている。補償係数は、前述したように、送信光波形、光パワー、分散量、光ファイバの非線形光学定数、および伝送路長のパラメータによって算出される。図２では、光パワーと伝送路長のパラメータを可変した複数の補償係数を予め算出し、補償情報ＴＢ２４に記憶する。例えば、光パワーをノミナル８０％，８５％，９０％，９５％，１００％，１０５％，１１０％，１１５％，１２０％と可変し、それぞれの光パワーにおける送信局１０からの残り７０％，６５％，６０％，５５％，５０％，４５％，４０％，３５％，３０％の距離における補償係数を算出して補償情報ＴＢ１４に記憶する。
具体的には、送信信号をＥ（ｔ）とすると、伝送シミュレーションにより、例えば、ノミナル９５％の光パワーにおける、伝送路の残り３０％の距離での受信信号95%,30%Ｃ［Ｅ（ｔ）］を求めることができる。これにより、補償係数95%,30%Ｃ-1［］を求めることができる。また、ノミナル９５％の光パワーにおける、伝送路の残り４０％の距離での補償係数95%,40%Ｃ-1［］を求めることができる。以下同様にして、上記の様々な光パワーと伝送路長とにおける補償係数Ｃ-1［］を求め、補償情報ＴＢ２４に記憶する。
なお、伝送路の光パワーがノミナル９５％であった場合において、送信信号Ｅ（ｔ）に、例えば、補償係数95%,70%Ｃ-1［］を施して伝送すると、伝送路７０％の距離で、95%,70%Ｃ［95%,70%Ｃ-1［Ｅ（ｔ）］］＝Ｅ（ｔ）の元の送信信号が得られる。この場合、残りの伝送路３０％で再び送信信号に、95%,30%Ｃ［Ｅ（ｔ）］の歪が生じるが、受信局２０側で、95%,30%Ｃ-1［］の補償係数を施せば、95%,30%Ｃ-1［95%,30%Ｃ［Ｅ（ｔ）］］＝Ｅ（ｔ）の元の送信信号Ｅ（ｔ）を得ることができる。
ＦＥＣ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｎは、データ受信部２３ａ，２３ｂ，…，２３ｎで電気信号に変換された受信信号の誤り訂正を行う。ＦＥＣ２５ａは、誤り訂正した情報を補償制御部２６に出力する。例えば、ビットエラーレートを補償制御部２６に出力する。
補償制御部２６は、送信局１０の補償情報ＴＢ１４に記憶されている複数の補償係数と、受信局２０の補償情報ＴＢ１４に記憶されている複数の補償係数とを順次切替えて、データ送信部１１ａおよびデータ受信部２３ａに出力されるように制御する。
このとき、補償制御部２６は、送信側の補償係数の光パワーと、受信側の補償係数の光パワーとが一致し、かつ、送信側の補償係数の伝送距離と、受信側の補償係数の伝送距離との合計が１００％となるように順次切替えて出力する。例えば、送信側の補償係数95%,70%Ｃ-1［］を選択した場合、受信側の補償係数は、95%,30%Ｃ-1［］となるように制御する。そして、補償制御部２６は、順次切替えたそれぞれの補償係数におけるＦＥＣ２５ａの誤り情報を記憶し、最も誤り訂正の少なかった補償係数に固定する。これにより、送信局１０と受信局２０は、最もＳＰＭ−ＧＶＤが改善された光信号で通信することができる。
なお、様々な光パワーにおける補償係数を算出するのは、ノミナルの光パワーと、実際伝送路で伝送されている光パワーとが異なっている場合があるからである。このため、様々な光パワーにおける補償係数を施して信号の伝送を行い、実際の光パワーに合致する補償係数を見つけ出し、光信号を伝送するようにする。
図３は、データ送信部のブロック図である。図に示すように、データ送信部１１ａは、信号処理部４１、増幅器４２ａ，４２ｂ、光源４３、および光位相変調器４４を有している。なお、図には、補償情報ＴＢ１４も示してある。
信号処理部４１には、受信局２０に送信されるデジタルデータが入力される。信号処理部４１は、入力されるデジタルデータをＩ信号およびＱ信号に分離し、それぞれの信号に補償情報ＴＢ１４の補償係数を施し（乗算し）、増幅器４２ａ，４２ｂに出力する。増幅器４２ａ，４２ｂは、信号処理部４１から出力される信号を増幅し、光位相変調器４４に出力する。
光位相変調器４４には、光源４３の光が入力される。光源４３は、例えば、ＬＤ（Laser Diode）で構成される。光位相変調器４４は、光源４３の光を増幅器４２ａ，４２ｂから出力される電気信号で変調し、出力する。
光位相変調器４４の電極４４ａ，４４ｂは、Ｉアームを構成し、電極４４ｂ，４４ｃは、Ｑアームを構成している。位相調整部４４ｄは、Ｑアームの位相がＩアームの位相に対し、９０°の位相差を持つように調整する。
図４は、データ受信部のブロック図である。図に示すように、データ受信部２３ａは、光フィルタ５１、局発光５２、光９０°ハイブリッド５３、バランストＰＤ（Photo Diode）５４ａ，５４ｂ、ローパスフィルタ５５ａ，５５ｂ、信号処理部５６、および識別回路５７を有している。なお、図には、補償情報ＴＢ２４も示してある。
光フィルタ５１には、波長分離された光信号が入力される。光フィルタ５１は、入力された光信号の雑音（不要な波長）を除去し、光９０°ハイブリッド５３に出力する。
光９０°ハイブリッド５３は、例えば、ＬｉＮｂＯ3で構成され、内部に光信号をそのまま出力するポートと、位相を９０°変化させて出力するポートとを有する。また、光９０°ハイブリッド５３は、局発光５２に対しても、そのまま出力するポートと、位相を９０°変化させて出力するポートとを有する。光９０°ハイブリッド５３は、そのまま出力される光信号と局発光５２を掛け合わせ、掛け合わせた２つの光信号をバランストＰＤ５４ａに出力する。また、９０°位相変化させた光信号と局発光５２を掛け合わせ、掛け合わせた２つの光信号をバランストＰＤ５４ｂに出力する。
バランストＰＤ５４ａは、光９０°ハイブリッド５３から出力される光信号を電気信号に変換し、Ｉ信号として出力する。バランストＰＤ５４ｂは、光９０°ハイブリッド５３から出力される光信号を電気信号に変換し、Ｑ信号として出力する。
ローパスフィルタ５５ａ，５５ｂは、バランストＰＤ５４ａ，５４ｂから出力されるＩ信号とＱ信号の高周波成分を除去し、信号処理部５６に出力する。
信号処理部５６は、ローパスフィルタ５５ａ，５５ｂから出力されるＩ信号とＱ信号のそれぞれに、補償情報ＴＢ２４の補償係数を施し、識別回路５７に出力する。
識別回路５７は、例えば、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）を備え、信号処理部５６から出力されるＩ信号とＱ信号から、送信局１０が送信したデジタルデータを復元する。
図５は、送信局の補償情報ＴＢのデータ構成例を示した図である。データ補償係数は、複素数であり、振幅と位相の２つの補償情報を持つ。図には、送信局１０の補償情報ＴＢ１４の一部のデータが示してあり、補償比率７０：３０（送信局１０から７０％の距離）、ノミナル１００％の光パワーにおける補償係数と、補償比率７０：３０、ノミナル１０５％の光パワーにおける補償係数のみが示してある。
歪補償は、３ビットごとのＩ信号、Ｑ信号（以下、送信信号）に対して行われ、３ビットの送信信号には、振幅補償データａｉ，ｊ，ｋ，ｌと位相補償データｂｉ，ｊ，ｋ，ｌとが割り当てられる。図の補償情報ＴＢ１４の例では、１ビットを８分割して補正するため、３ビットの送信信号には、２４個の補正データが割り当てられる。
ここで、ｉは、補償比率の種類を示し、‘１’は、７０：３０の補償比率の補正データであることを示している。ｊは、光パワーの種類を示し、‘１’は、ノミナル１００％の光パワーの補正データであることを示す。また、‘２’は、ノミナル１０５％の光パワーの補正データであることを示す。ｋは、送信信号のビットパターンの種類を示す。例えば、送信信号の歪補償は、３ビットごとに行われるため、歪補償を行う送信信号のビットパターンは、７種類存在する。‘１’は、ビットパターン‘０００’の送信信号の補正データであることを示し、‘２’は、ビットパターン‘００１’の送信信号の補正データであることを示し、以下同様にして、‘７’は、ビットパターン‘１１１’の送信信号の補正データであることを示す。ｌは、２４分割された３ビットの信号の割り当て位置を示す。例えば、‘１’は、２４分割された送信信号の１番目の補償データであることを示す。‘２’は、２４分割された送信信号の２番目の補償データであることを示す。以下同様にして、‘２４’は、２４分割された送信信号の２４番目の補償データであることを示す。
例えば、図５のａ１，１，１，１の欄に記憶されているデータは、ａ１より、７０：３０の補償比率の振幅補償データであることを示している。また、ｊ＝１より、ノミナル１００％の補正データであることを示している。また、ｋ＝１より、‘０００’の送信信号ビットパターンに対する補正データであることを示している。さらに、ｌ＝１より、２４分割された送信信号ビットパターンの１番目に対する補正データであることを示している。
図６は、歪補償を説明する図である。図には、歪補償される送信信号‘００１’の波形例が示してある。前述したように、歪補償は、３ビットごとの送信信号に対して施される。３ビットの信号は、２４分割され、各分割された信号値に振幅補償データと位相補償データとが乗算される。
例えば、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ１４に対し、補償比率７０：３０、ノミナル１０５％の補償係数を出力するように指示したとする。この場合において、信号処理部４１が‘００１’のビットパターンの送信信号を出力する場合、補償情報ＴＢ１４は、図５のａ１，２，２，１の欄に記憶されている振幅補償データと、ａ１，２，２，２の欄に記憶されている振幅補償データと、…、ａ１，２，２，２４の欄に記憶されている振幅補償データとを出力する。同様に、補償情報ＴＢ１４は、対応する位相補償データも出力する。信号処理部４１は、‘００１’に補償情報ＴＢ１４から出力される振幅補償データおよび位相補償データを施して、増幅器４２ａまたは増幅器４２ｂに出力する。
なお、上記では、３ビットごとの信号に対し、補償データを施すとして説明したが、長いビットパターンに歪の影響がおよぶ場合には、長いビットパターンについての補償情報ＴＢ１４を作成するようにする。
図７は、受信局の補償情報ＴＢのデータ構成例を示した図である。受信局２０の補償情報ＴＢ２４は、送信局１０と同様の補償データを有し、その詳細な説明は省略する。なお、図７では、図５に対し、振幅補償データｍｉ，ｊ，ｋ，ｌと位相補償データｎｉ，ｊ，ｋ，ｌとなっている。
受信したＩ信号、Ｑ信号（以下、受信信号）には、パターン依存性がある。受信局２０の信号処理部５６は、例えば、３ビット相当の受信信号を一時記憶し、補償制御部２６から指示された補償比率および光パワーの補償係数の全パターンを施す（乗算する）。そして、最も確からしいパターンの信号（最も‘０’，‘１’の受信信号らしい信号）を識別回路５７に出力する。
なお、上記では、３ビットごとの信号に対し、補償データを施すとして説明したが、長いビットパターンに歪の影響がおよぶ場合には、長いビットパターンについての補償情報ＴＢ２４を作成するようにする。
図８は、光伝送システムの動作を示したフローチャートである。以下のステップの処理は、光伝送システムの設置時、アップグレード時、または周期的に行われる。
ステップＳ１において、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ１４，２４の補償比率の設定を行う。例えば、送信局１０からの距離を５０％、受信局２０からの距離を５０％の補償比率に設定する。
なお、ステップＳ６の分岐処理により、ステップＳ１に戻ってきた場合には、補償制御部２６は、前回とは異なる補償比率の設定を行うようにする。
ステップＳ２において、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ１４，２４の光パワーの設定を行う。例えば、ノミナル１００％の光パワーを設定する。なお、ステップＳ５の分岐処理により、ステップＳ２に戻ってきた場合には、補償制御部２６は、前回とは異なる光パワーとなるように設定する。
ステップＳ３において、信号処理部４１，５６は、ステップＳ２，Ｓ３で設定された新たな補償係数で、信号の歪補償を行う。
ステップＳ４において、補償制御部２６は、ＦＥＣ２５ａから出力される誤り率を、そのときの光パワーと補償比率とともに、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置に記憶する。
ステップＳ５において、補償制御部２６は、全ての光パワーにおける誤り率を計測したか判断する。全ての光パワーにおける誤り率を検出していない場合、ステップＳ２へ進む。全ての光パワーにおける誤り率を検出した場合、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６において、補償制御部２６は、全ての補償比率における誤り率を計測したか判断する。全ての補償比率における誤り率を検出していない場合、ステップＳ１へ進む。全ての補償比率における誤り率を検出した場合、ステップＳ７へ進む。
ステップＳ７において、補償制御部２６は、記憶装置に記憶している最も誤り率のよい光パワーと補償比率とを取得する。補償制御部２６は、取得した光パワーと補償比率で信号の歪補償を行うように、補償情報ＴＢ１４，２４を制御する。
このように、送信局１０と受信局２０とで分担して、ＳＰＭ−ＧＶＤの歪補償を行うようにした。これにより、波形歪の改善量をよくすることができる。
また、長距離の伝送路での歪補償が可能となる。例えば、長距離の伝送路において、送信局１０および受信局２０の一方のみで補償を行った場合、補償量が大きくなり、歪波形の改善量が悪くなる。これに対し、送信局１０と受信局２０とで補償を分担することにより、長距離の伝送路での歪補償が可能となる。例えば、９０００ｋｍの伝送路でも歪補償が可能となる。
なお、図２では、データ送信部１１ａおよびデータ受信部２３ａのみが歪補償を行っているが、他のチャネルのデータ送信部１１ｂ，…，１１ｎおよびデータ受信部２３ｂ，…，２３ｎにおいても歪補償を行うことができる。この場合、データ送信部１１ａおよびデータ受信部２３ａと同様に、各チャネルに補償情報ＴＢおよび補償制御部を設ければよい。
また、図２では、受信局２０が補償制御部２６を有しているが、送信局１０が有していてもよい。
また、図２では、補償制御部２６の制御信号は、光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂの伝送路とは別の経路によって送信局１０に送信されるようになっているが、光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂの伝送路を用いて送信するようにしてもよい。
また、補償係数はデータテーブルを参照する方式で説明したが、信号処理部において、送信光波形、光パワー、分散量、光ファイバの非線形光学定数、およびシステム長（伝送路長）のパラメータから補償データを計算して用いてもよい。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態では、ＳＰＤ−ＧＶＤの波形歪を補償したが、第２の実施の形態では、ＸＰＭ−ＧＶＤの波形歪を補償する。このため、第２の実施の形態では、隣接チャネルの送信信号の影響を考慮した補償データを算出し、光信号に施すようにする。
図９は、第２の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。図９において、図２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図９では、図２の光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂを省略している。
補償情報ＴＢ６１には、データ送信部１１ａに隣接するチャネル（データ送信部１１ｂ）に入力される信号の影響による、データ送信部１１ａの信号波形を補償する補償情報データが記憶されている。
例えば、補償情報ＴＢ６１には、データ送信部１１ａに隣接するチャネルのデータ送信部１１ｂに入力される信号が‘０００’の場合の、データ送信部１１ａの信号波形を補償する振幅補償データおよび位相補償データが記憶されている。以下同様に、‘００１’，‘０１０’，…，‘１１１’の信号がデータ送信部１１ｂに入力された場合の、データ送信部１１ａの信号波形を補償する振幅補償データおよび位相補償データが記憶されている。これらの補償データは、図５の補償情報ＴＢ１４と同様に、各補償比率および光パワーごとに記憶されている。
ここで、a-bＣ-1［］は、チャネルｂによるチャネルａの信号の補正係数であることを示す。例えば、図９において、データ送信部１１ａ，１１ｂ，…，データ送信部１１ｎをチャネル１、チャネル２、…、チャネルｎとする。図９では、補償情報ＴＢ６１には、チャネル２によるチャネル１の信号の補正係数1-2Ｃ-1［］が記憶されていることになる。
チャネル１に隣接するチャネルは、チャネル２しかない。また、チャネルｎに隣接するチャネルは、チャネルｎ−１しかない。それ以外のチャネルでは、隣接するチャネルは２つ存在する。例えば、チャネル２は、チャネル１とチャネル３が隣接する。従って、チャネル２のＸＰＭ−ＧＶＤを補正する場合、補償情報ＴＢ６１には、2-1Ｃ-1［］と2-3Ｃ-1［］が記憶されることになる。そして、チャネル２のデータをＥ（ｔ）とすると、データ送信部１１ｂは、（2-1Ｃ-1［］＋2-3Ｃ-1［］）・（Ｅ（ｔ））の歪補償を与えて、受信局２０に送信することになる。
補償情報ＴＢ６２には、補償情報ＴＢ６１と同様に、1-2Ｃ-1［］の補正係数が記憶されている。従って、データ受信部２３ａは、受信信号に1-2Ｃ-1［］の補償係数を施し、歪補償を行う。
なお、チャネル１とチャネルｎ以外のチャネルのデータ受信部は、隣接する２つのチャネルの補正係数から、受信信号の歪波形を補償する。
例えば、データ受信部２３ｂ（チャネル２）が受信信号波形を補正するとする。この場合、補償情報ＴＢ６２には、送信局１０の補償情報ＴＢ６１と同様に、2-1Ｃ-1［］と、2-3Ｃ-1［］の補正係数が記憶されている。データ受信部２３ｂは、受信信号に補正係数2-1Ｃ-1［］＋2-3Ｃ-1［］を施し、波形歪を補償する。
なお、図９の光伝送システムでは、チャネル１におけるＸＰＭ−ＧＶＤしか補償していないが、全てのチャネルのＸＰＭ−ＧＶＤを補償することもできる。この場合、補償情報ＴＢ６１，６２には、N-(N+1)Ｃ-1［］，(N+1)-NＣ-1［］（Ｎは１以上の整数）の補償係数が記憶されていることになる。そして、Ｐ（ｉ，ｊ）をチャネルｊからｉへの補償調整とした場合、Ｐ（１，２），Ｐ（２，１），Ｐ（２，３），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４），…，Ｐ（Ｎ，Ｎ＋１），Ｐ（Ｎ＋１，Ｎ）と順次補償調整を行っていく。
図１０は、光伝送システムの動作を示したフローチャートである。ＸＰＭ−ＧＶＤは、隣接チャネル間の偏波状態によるため、時間的に変化する。従って、送信局１０および受信局２０は、周期的に以下のステップの処理を行う。
ステップＳ１１において、補償制御部２６は、ＸＰＭ−ＧＶＤの歪補償を調整するチャネルを設定する。チャネルは、例えば、最初チャネル１を設定し、ステップＳ２１から分岐して再度ステップＳ１１の処理を行う場合に、チャネル２，３，…と変えていく。
ステップＳ１２において、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ６１，６２の隣接チャネルを設定する。例えば、チャネル１が設定された場合、その隣接チャネル２による補償係数が選択されるように設定する。また、チャネル２が設定された場合、その隣接チャネル１，３による補償係数が選択されるように設定する。
ステップＳ１３において、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ６１，６２の補償比率の設定を行う。例えば、送信局１０からの距離を５０％、受信局２０からの距離を５０％の補償比率に設定する。
なお、ステップＳ１８の分岐処理により、ステップＳ１３に戻ってきた場合には、補償制御部２６は、前回とは異なる補償比率の設定を行うようにする。
ステップＳ１４において、補償制御部２６は、補償情報ＴＢ６１，６２の光パワーの設定を行う。例えば、ノミナル１００％の光パワーを設定する。なお、ステップＳ１７の分岐処理により、ステップＳ１４に戻ってきた場合、補償制御部２６は、前回とは異なる光パワーとなるように設定する。
ステップＳ１５において、信号処理部４１，５６は、ステップＳ１３，Ｓ１４で新たに設定された補償係数で、信号の歪補償を行う。
ステップＳ１６において、補償制御部２６は、ＦＥＣ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｎから出力される誤り率を、そのときの光パワーと補償比率とともに、例えば、ＲＡＭなどの記憶装置に記憶する。
ステップＳ１７において、補償制御部２６は、全ての光パワーにおける誤り率を計測したか判断する。全ての光パワーにおける誤り率を検出していない場合、ステップＳ１４へ進む。全ての光パワーにおける誤り率を検出した場合、ステップＳ１８へ進む。
ステップＳ１８において、補償制御部２６は、全ての補償比率における誤り率を計測したか判断する。全ての補償比率における誤り率を計測していない場合、ステップＳ１３へ進む。全ての補償比率における誤り率を計測した場合、ステップＳ１９へ進む。
ステップＳ１９において、補償制御部２６は、記憶装置に記憶している最も誤り率のよい光パワーと補償比率とを取得する。補償制御部２６は、取得した光パワーと補償比率で信号の歪補償を行うように、補償情報ＴＢ６１，６２を制御する。
ステップＳ２０において、補償制御部２６は、全隣接チャネルでの調整が終了したか判断する。例えば、チャネル２の調整を行っていた場合、チャネル１，３の影響による調整が終了したか判断する。全隣接チャネルでの調整が終了した場合、ステップＳ２１へ進む。全隣接チャネルでの調整が終了していない場合、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ２１において、補償制御部２６は、全チャネルの調整が終了したか判断する。全チャネルの調整が終了していない場合、ステップＳ１１へ進む。全チャネルの調整が終了している場合、処理を終了する。
このように、送信局１０と受信局２０とで分担して、ＸＰＭ−ＧＶＤの歪補償を行うようにした。これにより、波形歪の改善量をよくすることができる。
また、長距離の伝送路での歪補償が可能となる。例えば、長距離の伝送路において、送信局１０および受信局２０の一方のみで補償を行った場合、補償量が大きくなり、歪波形の改善量が悪くなる。これに対し、送信局１０と受信局２０とで補償を分担することにより、長距離の伝送路での歪補償が可能となる。例えば、９０００ｋｍの伝送路でも歪補償が可能となる。
なお、上記では、歪補償するチャネルに対し、１つの隣接チャネルの影響のみによる歪補償を行うようにしたが、複数の隣接チャネルの影響による歪補償も行うことができる。例えば、チャネル３のＸＰＭ−ＧＶＤの補償を行う場合、隣接チャネル１，２と隣接チャネル４，５の影響による歪補償を行うようにしてもよい。この場合、補償情報ＴＢ６１，６２には、3-1Ｃ-1［］，3-2Ｃ-1，3-4Ｃ-1［］，3-5Ｃ-1の歪補償係数が記憶されることになる。そして、信号に3-1Ｃ-1［］＋3-2Ｃ-1＋3-4Ｃ-1［］＋3-5Ｃ-1の補償係数を施すようにする。
また、補償係数はデータテーブルを参照する方式で説明したが、信号処理部において、送信光波形、光パワー、分散量、光ファイバの非線形光学定数、およびシステム長（伝送路長）のパラメータから補償データを計算して用いてもよい。
また、第１の実施の形態と第２の実施の形態による歪補償を組み合わせることもできる。この場合、初期のインストール時などに、ＳＰＭ−ＧＶＤおよびＸＰＭ−ＧＶＤの補償調整を行う。また、ＸＰＭ−ＧＶＤについては、周期的に補償調整を行うようにしてもよい。さらに、新たに経路変更などを行った場合、そのチャネルに対し、ＳＰＭ−ＧＶＤおよびＸＰＭ−ＧＶＤの補償調整を行うようにしてもよい。
次に、本発明の第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、伝送する信号に対し、偏波多重を行う例について説明する。
図１１は、第３の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。図１１において、図２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図１１では、図２の光ファイバ３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび中継機３２ａ，３２ｂを省略している。
図１１では、送信局１０は、偏波合成部７１を有し、受信局２０は、偏波分離部７２を有している。
偏波合成部７１は、データ送信部１１ａから出力される光信号と、データ送信部１１ｂから出力される光信号との偏波を直交させて合波する。データ送信部１１ａとデータ送信部１１ｂの光信号の波長は、同一波長であるとする。すなわち、偏波合成部７１は、同一波長の２つの変調信号を、偏波直交させて合波することにより、信号帯域を有効に使用する。
偏波分離部７２は、光分離部２２で波長分離された光信号を偏波ごとに分離する。偏波分離部７２は、例えば、λ／４板、λ／２板から構成される。また、ファラデー回転子で構成してもよい。偏波ごとに分離された光信号は、データ受信部２３ａ，２３ｂに出力され、元のデータに復調される。
このように、偏波多重する光伝送システムにおいても、適正に歪補償を行うことができる。
なお、上記では、データ送信部１１ａ，１１ｂの光信号のみを偏波多重しているが、他のデータ送信部の光信号においても、データ送信部１１ａ，１１ｂおよび偏波合成部７１と同様に偏波多重するようにしてもよい。受信局２０では、データ受信部２３ａ，２３ｂ以外のデータ受信部においても、偏波分離部７２およびデータ受信部２３ａ，２３ｂと同様の構成を有し、光信号を偏波分離するようにする。
また、図１１では、データ送信部１１ａ，１１ｂの光信号を偏波直交させたが、光多重部１２の出力で偏波直交させるようにしてもよい。例えば、ある信号群の光波長多重を行い、また、別の信号群の光波長多重を行い、それぞれ波長多重された光信号を偏波直交させて多重するようにしてもよい。受信局２０では、受信した光信号を偏波ごとに分離し、偏波ごとに分離した光信号を波長分離するようにする。
また、受信する偏波が所要の偏波かどうかは、フレーム情報で判別するようにしてもよい。また、送信側で光信号の強度に低周波信号を重畳し、受信側でそれを検知するようにしてもよい。
また、上記の偏波多重は、第１の実施の形態の光伝送システムの適用例について説明したが、第２の実施の形態の光伝送システムについても適用することができる。また、第１の実施の形態の光伝送システムと第２の実施の形態の光伝送システムとを組み合わせた光伝送システムにも適用することができる。
（付記１） 光信号を波長多重して伝送する光伝送システムにおいて、
前記光信号の波形歪を補償するための送信歪補償係数を記憶した送信歪補償係数記憶手段と、前記光信号に前記送信歪補償係数に基づく歪補償を施す送信信号処理手段と、前記送信信号処理手段によって歪補償された前記光信号を伝送路に出力する送信手段と、を有する送信局と、
前記伝送路から前記光信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号の波形歪を補償するための受信歪補償係数を記憶した受信歪補償係数記憶手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号に前記受信歪補償係数に基づく歪補償を施す受信信号処理手段と、を有する受信局と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
（付記２） 前記送信歪補償係数記憶手段は、前記伝送路の複数の異なる地点までの波形歪を補償する複数の前記送信歪補償係数を記憶し、
前記受信歪補償係数記憶手段は、前記地点から残りの前記伝送路での波形歪を補償する複数の前記受信歪補償係数を記憶していることを特徴とする付記１記載の光伝送システム。
（付記３） 前記受信局は、前記受信信号処理手段によって歪補償された前記光信号の誤りを検出する誤り検出手段を有することを特徴とする付記２記載の光伝送システム。
（付記４） 前記送信局および前記受信局の一方は、順次切替えた複数の前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数のそれぞれにおける前記誤り検出手段の誤り検出結果を記憶し、記憶した前記誤り検出結果に基づいて、前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数を固定する補償制御手段を有することを特徴とする付記３記載の光伝送システム。
（付記５） 前記送信歪補償係数記憶手段および前記受信歪補償係数記憶手段は、前記光信号の異なる光パワーにおける複数の前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数を記憶していることを特徴とする付記２記載の光伝送システム。
（付記６） 前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数は、前記光信号の前記伝送路での自己位相変調による波形歪を補償する係数であることを特徴とする付記１記載の光伝送システム。
（付記７） 前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数は、前記光信号の前記伝送路での相互位相変調による波形歪を補償する係数であることを特徴とする付記１記載の光伝送システム。
（付記８） 前記送信局は、前記送信信号処理手段によって歪補償された前記光信号を偏波多重する偏波多重手段を有し、
前記受信局は、前記受信手段によって受信された前記光信号を偏波分離し、前記受信信号処理手段に出力する偏波分離手段を有することを特徴とする付記１記載の光伝送システム。
光伝送システムの概要を示した図である。 第１の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。 データ送信部のブロック図である。 データ受信部のブロック図である。 送信局の補償情報ＴＢのデータ構成例を示した図である。 歪補償を説明する図である。 受信局の補償情報ＴＢのデータ構成例を示した図である。 光伝送システムの動作を示したフローチャートである。 第２の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。 光伝送システムの動作を示したフローチャートである。 第３の実施の形態に係る光伝送システムを示した図である。
符号の説明
１ 送信局
１ａ 送信歪補償係数記憶手段
１ｂ 送信信号処理手段
１ｃ 送信手段
２ 受信局
２ａ 受信手段
２ｂ 受信歪補償係数記憶手段
２ｃ 受信信号処理手段
３ 伝送路

Claims (5)

  1. 光信号を波長多重して伝送する光伝送システムにおいて、
    前記光信号の波形歪を補償するための送信歪補償係数を記憶した送信歪補償係数記憶手段と、前記光信号に前記送信歪補償係数に基づく歪補償を施す送信信号処理手段と、前記送信信号処理手段によって歪補償された前記光信号を伝送路に出力する送信手段と、を有する送信局と、
    前記伝送路から前記光信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号の波形歪を補償するための受信歪補償係数を記憶した受信歪補償係数記憶手段と、前記受信手段によって受信された前記光信号に前記受信歪補償係数に基づく歪補償を施す受信信号処理手段と、を有する受信局と、
    を有することを特徴とする光伝送システム。
  2. 前記送信歪補償係数記憶手段は、前記伝送路の複数の異なる地点までの波形歪を補償する複数の前記送信歪補償係数を記憶し、
    前記受信歪補償係数記憶手段は、前記地点から残りの前記伝送路での波形歪を補償する複数の前記受信歪補償係数を記憶していることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
  3. 前記受信局は、前記受信信号処理手段によって歪補償された前記光信号の誤りを検出する誤り検出手段を有することを特徴とする請求項２記載の光伝送システム。
  4. 前記送信局および前記受信局の一方は、順次切替えた複数の前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数のそれぞれにおける前記誤り検出手段の誤り検出結果を記憶し、記憶した前記誤り検出結果に基づいて、前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数を固定する補償制御手段を有することを特徴とする請求項３記載の光伝送システム。
  5. 前記送信歪補償係数記憶手段および前記受信歪補償係数記憶手段は、前記光信号の異なる光パワーにおける複数の前記送信歪補償係数および前記受信歪補償係数を記憶していることを特徴とする請求項２記載の光伝送システム。
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