JP2016134707A - 通信装置及び位相補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多重処理後の変調器へ入力するパラレル信号間に位相差が生じてしまうと、変調器での光の変調処理に影響を及ぼしてしまい、変調処理が正しく行われずに信号品質を劣化させてしまう。多重処理した後のパラレル信号の位相が揃っており、信号品質の良好な所定信号に変換できる通信装置と、その通信装置で実行される位相補正方法を提供することを目的とする。【解決手段】通信装置が、複数の電気信号を多重処理したパラレル多重信号を所定信号に変換した後に、当該所定信号の信号品質を測定し、このときの信号品質情報に基づいて当該パラレル多重信号間の位相差を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、データを変換し高速通信する通信装置と、その通信装置で実行される位相補正方法に関するものである。

近年の通信トラフィックの増大に伴い、幹線ネットワークの伝送容量の増大化の要望がある。この要望に対し、高速通信に対応した通信装置として、長距離区間で大容量のデータ伝送が可能な光通信を行う、光通信機の利用が進められている。光通信機は、信号処理部、送信部及び受信部で構成され、送信部は光源と変調器で構成されており、信号処理部が出力する電気信号を変調器に入力し、変調器は、光源から入力する光を変調して光信号として伝送路へ出力する。

このとき、光通信機が採用する光信号の変調方式には、シリアル信号の変調を行うオンオフ変調方式（Ｏｎ−Ｏｆｆ−Ｋｅｙｉｎｇ）や、パラレル信号の変調を行う多値変調方式などがある。多値変調方式は、変調する信号をシリアル信号ではなくパラレル信号とすることで、変調する信号の伝送速度を下げながらも、オンオフ変調方式より高速にデータ伝送を行うことが可能であり、高速通信向けの光通信機には多値変調方式を採用することが多くなってきている。

また、多値変調方式には、光の位相を利用して更に高速なデータ伝送を行う多値位相変調方式がある。しかしながら、多値位相変調方式は、変調するパラレル信号間に位相差が生じていると、変調後の信号品質を劣化させてしまう。特に、数十ｋｍ以上の伝送路で通信を行う光通信では、非常に高い信号品質が求められるため、多値位相変調方式のパラレル信号は、位相差が生じないように補正する必要がある。

上述のようなパラレル信号の位相差に関する問題に対して、従来の光通信機では、信号処理部と変調器との間の配線長の等長設計を行う方法や、信号処理部と変調器との間に位相制御器を設け、製造時に手動で調整を行う方法によって、パラレル信号間の位相差の補正を行っている。

また、特許文献１では、２つの光通信機を、伝送路を介して対向させて設置し、一方の光通信機からは、送信するデータのパラレル信号を、マルチプレクサと変調器を用いて多重処理と変調処理を行った光信号として送信し、他方の光通信機では、受信する光信号を、復調器とデマルチプレクサを用いて復調処理と分離処理を行い元のパラレル信号を得る。そして、受信側の光通信機ではパラレル信号の位相差を検出する処理を行い、検出したパラレル信号の位相差を、別の通信手段によって送信側の光通信機に通知することで、パラレル信号間の位相差を自動で補正する手法が開示されている。

特開２００９‐２１９０９７号公報

しかしながら、上述の配線長の等長設計を行う方法や、製造時に手動で位相を調整する方法においては、扱うパラレル信号が高速であるので、非常に高い精度での設計や補正を行うのに多くのコストと時間を要するだけでなく、製造過程を終えてしまうと位相差を補正することができない問題がある。

また、特許文献１の手法は、パラレル信号を生成する信号処理部において位相差の補正を行っており、つまり、マルチプレクサで多重処理する前のパラレル信号間に生じる位相差を補正するものである。マルチプレクサに入力する前に位相差が生じているパラレル信号は、マルチプレクサで多重処理をした後に、変調器において正しく光を変調処理できれば、そのまま位相差を含む光信号として、対向の光通信機に伝送ことは可能である。一方で、マルチプレクサと変調器との間のパラレル信号間に位相差が生じてしまうと、変調器での光の変調処理に影響を及ぼしてしまい、変調処理が正しく行われずに信号品質を劣化させてしまう。ここでの信号品質の劣化は、光信号が伝送路を伝わる途中で受ける損失や分散等による信号品質の劣化との切り分けが困難であるだけでなく、信号品質の劣化の度合いによっては、対向の光通信機に対して光信号を伝送することさえ不可能となる。従って、特許文献１の手法では、マルチプレクサと変調器との間のパラレル信号間の位相差によって生じる上述のような問題を解決することはできない。

本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、多重処理した後のパラレル信号の位相が揃っており、信号品質の良好な所定信号に変換できる通信装置と、その通信装置で実行される位相補正方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電気信号で構成されるパラレル送信信号を出力する信号処理部と、前記パラレル送信信号を多重処理し、複数の電気信号で構成される第１パラレル多重信号を出力する多重処理部と、前記第１パラレル多重信号を変換し所定信号を出力する変換手段と、前記所定信号の信号品質を測定し、信号品質情報として出力する信号品質測定部と、前記信号品質情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号間の位相差を補正する位相補正情報を出力する位相制御部と、前記位相補正情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の位相を変化させ、第２パラレル多重信号に補正する位相補正部と、を備えることを特徴とする通信装置である。

また、本発明は、複数の電気信号で構成されるパラレル送信信号を多重処理し、複数の電気信号で構成される第１パラレル多重信号を出力する多重処理工程と、前記第１パラレル多重信号を所定信号に変換する変換工程と、前記所定信号の信号品質を示す信号品質情報を出力する信号品質測定工程と、前記信号品質情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の位相を変化させる位相補正情報を出力する位相制御工程と、前記位相補正情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の前記位相を変化させ、第２パラレル多重信号に補正する位相補正工程と、を有することを特徴とする位相補正方法である。

本発明によれば、通信装置において、複数の電気信号からなるパラレル電気信号を多重処理したパラレル多重信号を所定信号に変換し、当該所定信号の信号品質を測定した信号品質情報に基づいて、当該パラレル多重信号間の位相差を補正することが可能となる。その結果として、位相の揃ったパラレル多重信号を変換して信号品質の良好な所定信号を出力できる効果が得られる。

実施の形態１の光通信機の構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は、パラレル多重信号間の位相差の疎補正を行うフローチャート図である。図２（ｂ）は、パラレル多重信号間の位相差の微補正を行うフローチャート図である。 実施の形態２の光通信機の構成を示すブロック図である。 図４（ａ）は、位相差のない入力信号の変調光を合成した光信号の波形図である。図４（ｂ）は、位相差のある入力信号の変調光を合成した光信号の波形図である。 信号品質測定部が光信号の信号品質を測定してパラレル多重信号間の位相差を補正するフローチャート図である。 図６（ａ）は、基準の信号と選択した信号に位相差がない光信号の波形図である。図６（ｂ）は、基準の信号と選択した信号に位相差がある光信号の波形図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の光通信機１の構成を示すブロック図である。光通信機１は、信号処理部２、送信部３、受信部４、光スイッチ５、６及び位相制御部１８で構成される。

信号処理部２は、光通信機１が送信するデータを電気的なパラレル信号であるパラレル送信信号９として生成する機能部である。また、信号処理部２は、受信部４が光信号１５から電気信号に変換した出力信号を、光通信機１の受信データとして処理する。

送信部３は、多重処理部１０、変調部１２、光源１３及び位相補正部１９を備え、信号処理部２から入力したパラレル送信信号９を光信号１４に変換して出力する機能部である。送信部３が出力した光信号１４は、光スイッチ５を通過して伝送路７を伝い、他の光通信機１又は図示しない外部装置に向けて送信される。

多重処理部１０は、信号処理部２が生成したパラレル送信信号９をｎ本のパラレル信号であるパラレル多重信号１１に多重処理するマルチプレクサである。パラレル多重信号１１は、変調部１２でｎ波に分波した光の変調を行うｎ本の入力信号と対応している。例えば変調方式に偏波多重４値位相変調方式（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を採用する場合には、パラレル多重信号１１は、変調部１２で４波に分波した光を変調する４本の入力信号（Ｉｘ，Ｉｙ，Ｑｘ，Ｑｙ）となるため、多重処理部１０からの出力信号と変調部１２への入力信号とは予め対応付けられている。

変調部１２は、パラレル多重信号１１の信号数と対応するマッハツェンダ構造の強度変調回路を備えており、光源１３からの入力光を分波して各強度変調回路に入力し、対応するパラレル多重信号１１で強度変調して得られる各変調光を合波して光信号１４を出力する変換器である。変調部１２は、光源１３の光の分岐や変調光の合流の際に生じる光位相の変化を補正する固定位相シフタと、光位相の時間変動を補正するオートバイアスコントロール機能とを有する。

受信部４は、入力した光信号１５を復調及び分離処理し、電気的なパラレル信号であるパラレル受信信号１６に変換して出力する機能部である。他の光通信機１又は図示しない外部装置から送信された光信号は、伝送路８を伝って光スイッチ６を通過し、受信部４に光信号１５として入力される。

ここで、光通信機１は、光スイッチ５の出力経路と光スイッチ６の入力経路を切り替える手段を有し、送信部３が出力する光信号１４を伝送路７に入力させることも、受信部４に光信号１５として入力させることも可能である。

信号品質測定部１７は、パラレル受信信号１６を入力して信号品質を測定する機能部である。信号品質測定部１７は、測定した結果を信号品質情報として出力する。

位相制御部１８は、信号品質測定部１７からの信号品質情報に基づいて、パラレル受信信号１６の信号品質を向上させるように、パラレル多重信号１１の信号間の位相差を補正する位相補正情報を出力する機能部である。

位相補正部１９は、位相制御部１８からの位相補正情報に基づいて、パラレル多重信号１１の信号間の位相差を補正する機能部である。位相差を補正した後のパラレル信号をパラレル多重信号２０とする。位相補正部１９は、パラレル多重信号１１の各信号の位相を個別に変化させることが可能である。

図２は、信号品質測定部１７がパラレル受信信号１６の信号品質を測定して、パラレル多重信号１１間の位相差を補正するフローチャート図である。図２（ａ）は、パラレル多重信号１１間の位相差の疎補正を行うフローチャート図である。図２（ｂ）は、パラレル多重信号１１間の位相差の微補正を行うフローチャート図である。

実施の形態１でのパラレル多重信号１１間の位相差の補正には、図２（ａ）の疎補正と、図２（ｂ）の微補正の、２つの過程がある。疎補正は、パラレル多重信号１１間の位相差が大きく、例えば光信号１４が伝送路を正常に通過できないような場合に対応した補正であり、光信号１４が伝送路を正常に通過できる状態にまで粗く位相の補正を行う過程である。微補正は、パラレル多重信号１１間の位相差が小さく、例えば光信号１４が伝送路を正常に通過できるような場合に対応した補正であり、位相差を無くして信号品質を向上させるための細かい調整を伴う補正を行う過程である。従って、信号間の位相差の程度によっては、疎補正を行わずに微補正を実施しても良い。

図２（ａ）及び（ｂ）の処理を行う前に、送信部３からの光信号１４を受信部４で受信するように、光通信機１の光スイッチ５及び６の経路を切り替える。

先ず、図２（ａ）の疎補正について説明する。疎補正を開始する時点では、パラレル多重信号１１間の位相差が大きく、例えば光信号１４が伝送路を正常に通過できない等の理由のために、パラレル受信信号１６の符号誤り率であるＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）値の測定が行えない状態である。そのため、パラレル多重信号１１から組合せパターンを変えながら複数の信号を選択し、選択した信号の位相をそれぞれ変化させることで、パラレル受信信号１６のＢＥＲ値の測定が行える状態とする。

図２（ａ）では、ｎ本のパラレル多重信号１１を信号（１）〜信号（ｎ）と表す。ここでのｎ本のパラレル多重信号１１と信号（１）〜信号（ｎ）との対応付けは任意である。整数１〜ｎの値をとる変数ｍを用いて、信号（１）〜信号（ｎ）からｍ本を選択する組合せパターンを抽出する。このとき抽出した組合せパターンのうち、ｊ番目の組合せパターンを、変数ｊを用いて組合せパターン（ｊ）と表す。また、各組合せパターンにおけるｉ本目の信号を、変数ｉを用いて信号（ｉ）と表す。変数ｍ、ｉ及びｊの値を変化させることで、パラレル多重信号１１の位相を網羅的に変化させていく。

処理Ｓ２００では、位相制御部１８は、パラレル多重信号１１から信号を選択する本数である変数ｍを、ｍ＝１に初期化する。その後、処理Ｓ２０１に進む。

処理Ｓ２０１では、位相制御部１８は、ｎ本のパラレル多重信号１１からｍ本を選択する組合せパターンを抽出する。このときの組合せパターンがｋ個あるとすると、ｋは例えば組合せ（Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を用いて、ｋ＝ｎＣｍ（ｎＣｍ＝ｎ！／（ｍ！×（ｎ−ｍ）！））によって求まる。その後、処理Ｓ２０２に進む。

処理Ｓ２０２では、位相制御部１８は、組合せパターン（ｊ）と対応した変数ｊをｊ＝１に初期化する。その後、処理Ｓ２０３に進む。

処理Ｓ２０３では、位相制御部１８は、信号（ｉ）と対応した変数ｉをｉ＝１に初期化する。その後、処理Ｓ２０４に進む。

処理Ｓ２０４では、位相制御部１８は、組合せパターン（ｊ）の信号（ｉ）の位相を進めたり遅らせたりする向きに変化させる位相補正情報を、位相補正部１９に対し出力し、位相補正部１９は、位相補正情報に基づいて信号（ｉ）の位相を変化させる。信号品質測定部１７は、信号（ｉ）の位相の変化に伴って変化するパラレル受信信号１６のＢＥＲ値を測定し、位相制御部１８に対し信号品質情報を出力する。このときの信号品質情報は、ＢＥＲ値の測定が可能であれば測定値を示し、ＢＥＲ値の測定が不可能であればその旨を示す情報を示す。その後、処理Ｓ２０５に進む。

処理Ｓ２０５では、位相制御部１８は、処理Ｓ２０４での信号品質情報に基づき、信号（ｉ）の位相を変化させることによって、ＢＥＲ値の評価が可能かどうかを判定する。評価が可能でなければ処理Ｓ２０６に進む。評価が可能であれば処理を終了する。

処理Ｓ２０６では、位相制御部１８は、同じ組合せパターンで位相を変化させていない信号があるかどうかを調べるため、変数ｉがｍに等しいかどうかを判定する。変数ｉがｍに等しくなければ処理Ｓ２０７に進む。変数ｉがｍに等しければ処理Ｓ２０８に進む。

処理Ｓ２０７では、位相制御部１８は、同じ組合せパターンの次の信号の位相を変化させるため、変数ｉに１を加算し、再び処理Ｓ２０４に進む。

処理Ｓ２０８では、位相制御部１８は、組合せパターン（ｊ）に含まれるｍ本の全信号の位相を変化させてＢＥＲ値を測定し終えたため、変数ｊがｋに等しいかどうかを判定する。変数ｊがｋに等しくなければ処理Ｓ２０９に進む。変数ｊがｋに等しければ処理Ｓ２１０に進む。

処理Ｓ２０９では、位相制御部１８は、次の組合せパターンでのＢＥＲ値を測定するため、変数ｊに１を加算し、再び処理Ｓ２０３に進む。

処理Ｓ２１０では、位相制御部１８は、信号を選択する本数ｍが、パラレル多重信号１１の信号数ｎに達しているかどうかを調べるため、変数ｍがｎに等しいかどうかを判定する。変数ｍがｎに等しくなければ処理Ｓ２１１に進む。変数ｍがｎに等しければ処理を終了する。

処理Ｓ２１１では、位相制御部１８は、パラレル多重信号１１のうちｍ本の信号の位相を変化させても、パラレル受信信号１６のＢＥＲ値の測定が行えなかったため、位相を変化させる信号数に１を加算したｍ＋１本として、再び処理Ｓ２０１に進む。

図２（ａ）のとおり、位相差の大きいパラレル多重信号１１から信号を網羅的に選択して変化させることで、パラレル受信信号１６のＢＥＲ値を測定して評価できる状態にまで、位相差を補正して小さくすることができる。

次に、図２（ｂ）の微補正について説明する。微補正は、パラレル多重信号１１間の位相差を無くすものであり、ある信号を基準として他の信号の位相のずれを取り除くことを行う。図２（ａ）と同様に、ｎ本のパラレル多重信号１１を信号（１）〜（ｎ）と表し、そのうちの１本を、変数ｉを用いて信号（ｉ）と表す。

処理Ｓ２１２では、位相制御部１８は、信号（ｉ）と対応した変数ｉをｉ＝２に初期化する。その後、処理Ｓ２１３に進む。

処理Ｓ２１３では、位相制御部１８は、信号（１）〜（ｎ）のうち、基準とする信号を信号（１）として、位相を変化させる信号（ｉ）を選択する。その後、処理Ｓ２１４に進む。

処理Ｓ２１４では、位相制御部１８は、信号（ｉ）の位相を進める又は遅らせる向きに変化させる位相補正情報を、位相補正部１９に対し出力し、位相補正部１９は、位相補正情報に基づいて信号（ｉ）の位相を変化させる。信号品質測定部１７は、信号（ｉ）の位相の変化に伴って変化するパラレル受信信号１６のＢＥＲ値を測定し、位相制御部１８に対し信号品質情報を出力する。このときの信号品質情報は、ＢＥＲ値の測定結果である。

また、このときの位相補正情報は、信号（ｉ）の位相を変化させる変化量などを合わせることで、変化の開始時点は変化量を小さくし、位相を変化させた結果に得られる信号品質情報に応じて変化量を変化させても良い。

位相制御部１８は、上述のとおり、位相の変化と信号品質情報の評価を繰り返し、位相の一方向の変化に対してＢＥＲ値を最小とする位相の補正点を見つける。従って、位相の変化に伴ってＢＥＲ値が下降していたところ、ある時点での位相の変化によってＢＥＲ値が上昇した場合には、再び変化量を細かくして位相を変化させる等を行い、ＢＥＲ値を最小とする補正点を探す。その後、処理Ｓ２１５に進む。

処理Ｓ２１５では、位相制御部１８は、処理Ｓ２１４での信号品質情報に基づき、信号（ｉ）の位相をある向きに変化させることで、パラレル受信信号１６のＢＥＲ値を最小とする位相の補正点が見つかったかどうかを判定する。ＢＥＲ値を最小とする補正点が見つからなければ処理Ｓ２１６に進む。ＢＥＲ値を最小とする補正点が見つかれば処理Ｓ２１８に進む。

処理Ｓ２１６では、処理Ｓ２１４を２回実施し、信号（ｉ）の位相を双方向に変化させたところ、ＢＥＲ値を最小とする位相の補正点が見つからなかったかどうかを判定する。２回実施していなければ処理Ｓ２１７に進む。２回実施していれば処理Ｓ２１８に進む。

処理Ｓ２１７では、位相制御部１８は、処理Ｓ２１４での信号（ｉ）の位相の変化とは反対の向きに位相を変化させ、処理Ｓ２１４と同様にパラレル受信信号１６のＢＥＲ値を評価しながら、ＢＥＲ値を最小とする位相の補正点を見つける。その後、処理Ｓ２１５に進む。

位相制御部１８は、処理Ｓ２１４〜処理Ｓ２１７において信号（ｉ）の位相を変化させてＢＥＲ値を評価した結果から、信号（ｉ）の位相の変化とＢＥＲ値の変化との関係を示す補正点の情報を得ることができる。

処理Ｓ２１８では、位相制御部１８は、当該補正点の情報に基づいて、位相補正部１９を制御し、信号（ｉ）の位相の変化の向きと変化量とを変えながら細かい調整を伴う最終的な補正を行い、信号（ｉ）の位相の補正を完了させる。その後、処理Ｓ２１９に進む。

処理Ｓ２１９では、位相制御部１８は、ｎ本のパラレル多重信号１１を全て補正し終えたかどうかを判定するために、変数ｉとｎを比較する。変数ｉがｎに等しくなければ処理Ｓ２２０に進む。変数ｉがｎに等しければ処理を終了する。

処理Ｓ２２０では、位相制御部１８は、変数ｉに１を加算して、次に位相を変化させる信号（ｉ）を選択する。

図２（ｂ）のとおり、パラレル多重信号１１のうち基準となる信号を１つ定めて、その他の信号を１つずつ選択し位相を補正することで、位相差を含まないパラレル多重信号２０を得ることが出来る。

図２（ａ）及び（ｂ）の補正の後に、送信部３からの光信号１４を伝送路７に向けて送信し、伝送路８から受信した光信号を受信部４に入力するように、光スイッチ５及び６の経路を切り替える。そうすることで、多重処理部１０と変調部１２との間のパラレル多重信号１１間の位相差が補正された光通信機１が得られる。

尚、実施の形態１では、パラレル受信信号１６の信号品質を測定する指標の一例として、符号誤り率であるＢＥＲ値を用いているが、符号誤り率ではなくとも、他の信号品質を測定する指標を用いても良い。

実施の形態１によれば、光通信機１において、送信データのパラレル送信信号９を、多重処理部１０でパラレル多重信号１１に多重処理した後に、変調部１２で光信号１４に変換し、光信号１４を装置外に出力せずに装置内に折り返し、受信部４でパラレル受信信号１６に変換して、パラレル受信信号１６の信号品質を信号品質測定部１７で測定した信号品質情報に基づいて、位相制御部１８及び位相補正部１９によって、パラレル多重信号１１間の位相差を補正することが可能となる。その結果として、高速なパラレル多重信号１１を扱う配線の等長設計の精度をさらに高めることなく、また、パラレル多重信号１１の位相差のために正しく光信号１４の変調処理が行えないということなく、また、対向する光通信機１で受信した光信号１４の信号品質の劣化がパラレル多重信号１１の位相差によるものかどうかの切り分けを要せずに、位相の揃ったパラレル多重信号１１を変換して信号品質が良好な光信号１４を出力できる効果が得られる。

また、実施の形態１によれば、パラレル多重信号１１を変換したパラレル受信信号１６の信号品質の程度に応じて、パラレル多重信号１１間の位相差を、疎補正と微補正との２つの過程で区別して補正することが可能となる。その結果として、パラレル多重信号１１間の位相差が大きく信号品質の評価が行えず、基準となる信号を決められない場合には、基準となる信号を決めずに網羅的に信号の位相を変化させる補正作業に切り換え、また、パラレル多重信号１１間の位相差が小さい場合には、基準となる信号を決めて他の信号を基準信号に合わせるように位相を変化させる補正作業に切り換え、位相差の程度に応じて効率的な手順で補正を行える効果が得られる。

また、実施の形態１によれば、信号品質を測定する指標にＢＥＲ値を用いることが可能となる。その結果として、対向する光通信機１が受信した光信号１４を復号及び分離処理して最終的に得られる受信データの信号品質に基づいて、パラレル多重信号１１間の位相差を補正できる効果が得られる。

また、実施の形態１によれば、光スイッチ５及び６を用いることで、光通信機１が出力する光信号１４を装置内で折り返すことが可能となる。その結果として、対向する光通信機１を要することなく、光通信機１単体でパラレル多重信号１１を変換した信号の信号品質を評価できる効果が得られる。

また、実施の形態１によれば、多重処理部１０がＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式と対応したパラレル多重信号１１を出力することが可能となる。その結果として、変調部１２での光の変調と対応した４つの入力信号の位相差を無くして、正しく変調光を出力できる効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、受信部４が復調及び分離処理したパラレル受信信号１６の信号品質の評価を行ったが、実施の形態２では、送信部３が出力する光信号１４の信号品質の評価を行う。

図３は、実施の形態２の光通信機１の構成を示すブロック図である。実施の形態２の光通信機１は、実施の形態１の信号品質測定部１７及び位相制御部１８に代えて、信号品質測定部２１及び位相制御部２２を備える。

信号品質測定部２１は、光信号１４を入力して信号品質を測定する機能部である。信号品質測定部２１は、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、高速ＡＤコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びメモリで構成され、光波形をモニタしてピークパワーを測定する。また、信号品質測定部２１は、測定結果を信号品質情報として出力する。

位相制御部２２は、信号品質測定部２１からの信号品質情報に基づいて、光信号１４の信号品質を向上させるように、パラレル多重信号１１の信号間の位相差を補正する位相補正情報を出力する機能部である。また、位相制御部２２は、信号処理部２に対し、パラレル送信信号９のうち出力する信号と出力を停止する信号とを選択する制御情報を出力するとともに、変調部１２に対し、光を出力する強度変調回路と光の出力を停止する強度変調回路とを選択する制御情報を出力する。

図４は、変調部１２が出力する光信号１４の光パワーを時間と対応付けてプロットした波形図である。縦軸は光パワーを示し、横軸は時間を示す。図４（ａ）は、位相差のない入力信号の変調光を合成した光信号１４の波形図である。図４（ｂ）は、位相差のある入力信号の変調光を合成した光信号１４の波形図である。

図４（ａ）では、変調部１２に入力するｎ本のパラレル多重信号１１の位相が揃っているため、変調部１２でｎ波に分波した光源１３からの入力光を、各々の強度変調回路において同一のタイミングで強度変調した後に合波しており、時間のずれが無い状態でｎ波の変調光を合わせた光波形となり、従って、信号品質測定部２１で測定した光信号１４のピークパワーＰ１は最大となる。

一方で、図４（ｂ）では、変調部１２に入力するｎ本のパラレル多重信号１１の位相が揃っていないため、変調部１２でｎ波に分波した光源１３のから入力光を、各々の強度変調回路において異なるタイミングで強度変調した後に合波しており、時間のずれが生じた状態でｎ波の変調光を合わせた光波形となり、従って、信号品質測定部２１で測定した光信号１４のピークパワーＰ２は最大とならない。つまり、ピークパワーＰ１＞ピークパワーＰ２である。

図５は、信号品質測定部２１が光信号１４の信号品質を測定して、パラレル多重信号１１間の位相差を補正するフローチャート図である。

図５の処理を行う前に、先ず、送信部３からの光信号１４を信号品質測定部２１に入力するように、光通信機１の光スイッチ５の経路を切り替える。次に、信号処理部２の送信データを固定信号パターンとして出力させる。ここでの固定信号パターンとは、例えば変調部１２で変調する入力信号の１ビットをオンとするオン信号と、複数ビットをオフとするオフ信号とを、一定の周期で繰り返す信号とする。

以下に、図５の補正について説明する。信号処理部２は、パラレル送信信号９のうち、位相制御部２２が指示する２本のパラレル多重信号１１を多重処理部１０が出力するための信号のみを出力し、他の信号の出力は停止させる。変調部１２は、２本のパラレル多重信号１１と対応した強度変調回路のみ変調光を出力させ、他の強度変調回路からの光の出力を停止させる。このようにすることで、２本のパラレル多重信号１１を入力信号とした変調光のみを合わせた光信号１４を得ることができる。このときの光信号１４の光波形におけるピークパワーを信号品質として測定し、２本のパラレル多重信号１１の位相差の補正を行う。

また、図５では、実施の形態１の図２と同様に、パラレル多重信号１１を信号（１）〜信号（ｎ）と表し、ｉ本目の信号を信号（ｉ）と表す。

処理Ｓ５００では、位相制御部２２は、変数ｉをｉ＝２に初期化する。その後、処理Ｓ５０１に進む。

処理Ｓ５０１では、位相制御部２２は、信号（１）〜（ｎ）のうち、基準とする１本の信号を定める。ここでは、基準とする信号を信号（１）とする。そして、位相を補正する信号（ｉ）を選択する。位相制御部２２は、信号処理部１１に対し、パラレル送信信号９のうち、信号（１）及び信号（ｉ）と対応するもの以外の信号の出力を停止させるとともに、変調部１２に対しバイアスを変化させ、強度変調回路のうち、信号（１）及び信号（ｉ）と対応するもの以外の光の出力を停止させる。その後、処理Ｓ５０２に進む。

処理Ｓ５０２では、位相制御部２２は、信号（ｉ）の位相を進める又は遅らせる向きに変化させる位相補正情報を、位相補正部１９に対し出力し、位相補正部１９は、位相補正情報に基づいて信号（ｉ）の位相を変化させる。信号品質測定部２１は、信号（ｉ）の位相の変化に伴って変化する光信号１４のピークパワーを測定し、位相制御部２２に対し信号品質情報を出力する。このときの位相補正情報は、ピークパワーの測定結果である。

また、このときの位相補正情報は、信号（ｉ）の位相を変化させる変化量などを合わせることで、変化の開始時点は変化量を小さくし、位相を変化させた結果に得られる信号品質情報に応じて変化量を変化させても良い。

位相制御部２２は、上述のとおり、位相の変化と信号品質情報の評価を繰り返し、位相の一方向の変化に対してピークパワーを最大とする位相の補正点を見つける。従って、位相の変化に伴ってピークパワーが上昇していたところ、ある時点での位相の変化によってピークパワーが下降した場合には、再び変化量を細かくして位相を変化させる等を行い、ピークパワーを最大とする補正点を探す。その後、処理Ｓ５０３に進む。

処理Ｓ５０３では、位相制御部２２は、処理Ｓ５０２での信号品質情報に基づき、信号（ｉ）の位相をある向きに変化させることで、光信号１４のピークパワーを最大とする位相の補正点が見つかったかどうかを判定する。ピークパワーを最大とする補正点が見つからなければ処理Ｓ５０４に進む。ピークパワーを最大とする補正点が見つかれば処理Ｓ５０６に進む。

処理Ｓ５０４では、処理Ｓ５０２を２回実施し、信号（ｉ）の位相を双方向に変化させたところ、ピークパワーを最大とする位相の補正点が見つからなかったかどうかを判定する。２回実施していなければ処理Ｓ５０５に進む。２回実施していれば処理Ｓ５０６に進む。

処理Ｓ５０５では、位相制御部２２は、処理Ｓ５０２での信号（ｉ）の位相の変化とは反対の向きに位相を変化させ、処理Ｓ５０２と同様に光信号１４のピークパワーの測定値を評価しながら、ピークパワーを最大とする位相の補正点を見つける。その後、処理Ｓ５０３に進む。

位相制御部２２は、処理Ｓ５０２〜処理Ｓ５０５において信号（ｉ）の位相を変化させてピークパワーを評価した結果から、信号（ｉ）の位相の変化とピークパワーの変化との関係を示す補正点の情報を得ることができる。

処理Ｓ５０６では、位相制御部２２は、当該補正点の情報に基づいて、位相補正部１９を制御し、信号（ｉ）の位相の変化の向きと変化量とを変えながら細かい調整を伴う最終的な補正を行い、信号（ｉ）の位相の補正を完了させる。その後、処理Ｓ５０７に進む。

処理Ｓ５０７では、位相制御部２２は、ｎ本のパラレル多重信号１１を全て補正し終えたかどうかを判定するために、変数ｉとｎを比較する。変数ｉがｎに等しくなければ処理Ｓ５０８に進む。変数ｉがｎに等しければ処理を終了する。

処理Ｓ５０８では、位相制御部２２は、変数ｉに１を加算して、次に位相を変化させる信号（ｉ）を選択する。

図５のとおり、パラレル多重信号１１のうち基準となる信号を１つ定めて、その他の信号を１つずつ選択し位相を補正することで、位相差を含まないパラレル多重信号２０を得ることが出来る。

図５での補正の後に、送信部３からの光信号１４を伝送路７に向けて送信するように光スイッチ５を切り替えるとともに、信号処理部２の信号の出力停止と、変調部１２の光の出力停止とを解除する。そうすることで、多重処理部１０と変調部１２との間のパラレル多重信号１１間の位相差が補正された光通信機１が得られる。

上述した実施の形態２の補正では、光の物理現象を利用して光信号１４の信号品質を評価しており、これによって光信号１４を生成している２本のパラレル多重信号１１間の位相差を補正するものである。従って、実施の形態１において光信号１を復号及び分離処理して得られるパラレル受信信号１６のＢＥＲ値を測定する場合と異なり、光信号１４はｎ本のパラレル多重信号１１によって情報を伝達できるように変調されていなくとも良い。

図６は、図５の処理Ｓ５０２及び処理Ｓ５０５において、信号品質測定部２１が測定する光信号１４の光パワーを、図４と同じ要領でプロットした波形図である。図６（ａ）は、基準の信号と選択した信号に位相差がない光信号１４の波形図である。図６（ｂ）は、基準の信号と選択した信号に位相差がある光信号１４の波形図である。図５の処理は、図６（ｂ）から図６（ａ）の状態に、２つの信号の位相差を補正するものである。

図６（ａ）では、変調部１２に入力する、基準となる信号と選択した信号の２本のパラレル多重信号１１の位相が揃っているため、変調部１２で２波に分波した光源１３からの入力光を、各々の強度変調回路において同一のタイミングで強度変調した後に合波しており、時間のずれが無い状態で２波の変調光を合わせた光波形となり、従って、信号品質測定部２１で測定した光信号１４のピークパワーＰ３は最大となる。但し、パラレル多重信号１１の全てを入力信号として得られる光信号１４のピークパワーＰ１と、パラレル多重信号１１のうち２本を入力信号として得られる光信号１４のピークパワーＰ３とを比べると、ピークパワーＰ１＞ピークパワーＰ３となる。

一方で、図６（ｂ）では、変調部１２に入力する、基準となる信号と選択した信号の２本のパラレル多重信号１１の位相が揃っていないため、変調部１２で２波に分波した光源１３のから入力光を、各々の強度変調回路において異なるタイミングで強度変調した後に合波しており、時間のずれが生じた状態で２波の変調光を合わせた光波形となり、従って、信号品質測定部２１で測定した光信号１４のピークパワーＰ４は最大とならない。つまり、ピークパワーＰ３＞ピークパワーＰ４である。

尚、実施の形態２では、光信号１４の信号品質を測定する指標の一例として、光波形のピークパワーを測定した結果を用いているが、光波形のピークパワーではなくとも、他の信号品質を測定する指標を用いても良い。

実施の形態２によれば、多重処理部１０が出力する２本のパラレル多重信号１１を入力信号として光信号１４を生成し、生成した光信号１４のピークパワーを評価することで、２本の信号間に位相差があるかどうかを判別することが可能となる。その結果として、パラレル多重信号１１のうち１本の基準となる信号を定め、基準となる信号以外の信号を１本ずつ選択して位相を変化させることで、実施の形態１よりも少ない手順でパラレル多重信号１１間の位相差を補正できる効果が得られる。

また、実施の形態２によれば、光信号１５を復号及び分離処理する受信部４を要せずに、パラレル多重信号１１間の位相差を補正できる効果が得られる。

１ 光通信機
２ 信号処理部
３ 送信部
４ 受信部
５、６ 光スイッチ
７、８ 伝送路
９ パラレル送信信号
１０ 多重処理部
１１、２０ パラレル多重信号
１２ 変調部
１３ 光源
１４、１５ 光信号
１６ パラレル受信信号
１７、２１ 信号品質測定部
１８、２２ 位相制御部
１９ 位相補正部

Claims (10)

1. 複数の電気信号で構成されるパラレル送信信号を出力する信号処理部と、
   前記パラレル送信信号を多重処理し、複数の電気信号で構成される第１パラレル多重信号を出力する多重処理部と、
   前記第１パラレル多重信号を変換し所定信号を出力する変換手段と、
   前記所定信号の信号品質を測定し、信号品質情報として出力する信号品質測定部と、
   前記信号品質情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号間の位相差を補正する位相補正情報を出力する位相制御部と、
   前記位相補正情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の位相を変化させ、第２パラレル多重信号に補正する位相補正部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記所定信号は複数の電気信号で構成されるパラレル受信信号であって、
   前記変換手段は、
   光源と、
   前記第１パラレル多重信号を入力して前記光源からの入力光を光信号に変調する変調部と、
   前記光信号を前記パラレル受信信号に復調及び分離処理する復調分離部と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記所定信号は光信号であって、
   前記変換手段は、
   光源と、
   前記第１パラレル多重信号を入力して前記光源からの入力光を前記光信号に変調する変調部と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記信号品質情報は、前記パラレル受信信号の符号誤り率であって、
   前記信号品質測定部は、前記パラレル受信信号の符号誤り率を測定し、
   前記位相制御部は、前記符号誤り率を変化させる前記位相補正情報を出力し、
   前記位相補正部は、前記第１パラレル多重信号のうち、１以上の信号を順次選択して位相を変化させ、前記符号誤り率を変化させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
5. 前記信号品質情報は、前記光信号のピークパワーの測定値であって、
   前記信号品質測定部は、前記光信号の前記ピークパワーを測定し、
   前記位相制御部は、前記ピークパワーを変化させる前記位相補正情報を出力し、
   前記位相補正部は、前記第１パラレル多重信号のうち、１以上の信号を順次選択して位相を変化させ、前記ピークパワーを変化させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
6. 前記光信号を前記復調分離部に折り返す光スイッチをさらに備える、ことを特徴とする請求項２または４のいずれかに記載の通信装置。
7. 前記光信号を前記信号品質測定部に折り返す光スイッチをさらに備える、ことを特徴とする請求項３または５のいずれかに記載の通信装置。
8. 前記多重処理部は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調方式と対応した、４つの信号からなる前記第１パラレル多重信号を出力する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の通信装置。
9. 複数の電気信号で構成されるパラレル送信信号を多重処理し、複数の電気信号で構成される第１パラレル多重信号を出力する多重処理工程と、
   前記第１パラレル多重信号を所定信号に変換する変換工程と、
   前記所定信号の信号品質を示す信号品質情報を出力する信号品質測定工程と、
   前記信号品質情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の位相を変化させる位相補正情報を出力する位相制御工程と、
   前記位相補正情報に基づいて、前記第１パラレル多重信号の前記位相を変化させ、第２パラレル多重信号に補正する位相補正工程と、
   を有することを特徴とする位相補正方法。
10. 前記変換工程では、前記第１パラレル多重信号を入力として、光源からの入力光を前記所定信号である光信号に変調処理し、
    前記信号品質測定工程では、前記光信号のピークパワーを測定して前記信号品質情報を出力し、
    前記位相制御工程では、
    前記第１パラレル多重信号のうち１本の基準となる基準信号を定め、
    前記第１パラレル多重信号のうち前記基準信号以外の信号である補正信号を順次選択し、
    前記変換工程に前記基準信号及び選択した前記補正信号を入力して得られる前記光信号の前記信号品質情報に基づいて、選択した前記補正信号の前記位相を変化させる前記位相補正情報を出力する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の位相補正方法。

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