JP5141657B2 - 光コヒーレント受信器、並びにその性能を監視する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は光通信に関し、より具体的には光コヒーレント受信器に関する。

光通信システムの容量及び柔軟性に対する要求が次第に高まるに連れて、コヒーレント光通信技術がますます重要になっている。インコヒーレント技術（例えば、オン−オフ・キーイング；ＯＯＫ等）又はセルフコヒーレント技術（例えば、差動四相位相偏移変調；ＤＱＰＳＫ等）と比較して、コヒーレント技術は、３ｄＢの光信号対雑音比（optical SNR；ＯＳＮＲ）の増大、より効率的な変調技術（例えば直交変調；ＱＡＭ等）を用いて伝送容量を高められること、チャネル内の変化に応答するように電気等化技術を使用しやすいこと、及び製造コストの低減といった利点を有する。

同時に、光コヒーレント受信器の構造は、伝統的なインコヒーレント受信器又はセルフコヒーレント受信器に対して複雑である。例えば、光コヒーレント受信器は、伝統的な光電検出モジュールに加えて、位相復元モジュール及び適応型電気等価モジュール等を含んでいなければならない。受信器の複雑な構造及び適応特性は、障害の位置特定及び除去を速やかに行うために受信器の物理層の動作性能を監視することを必要とする。しかしながら、光受信器の性能監視は、従来、最終的に復元されたデジタルビットの誤り率（すなわち、ビット誤り率）についての統計によって行われており、そのような統計は、伝送フレーム構造が復元された後に行われるものであった。従って、そのような統計によって得られたビット誤り率は、物理層以外の要因（例えば、受信器の多重化モードや伝送データのフレーム構造など）の影響を受けたものとなり、受信器の物理層の動作性能を直接的に正確に反映したものになり得ない。また、ビット誤り率についての統計は、通常、例えば１５分又は１時間といったかなり多くの時間を要し、そのような長い時間は明らかに、障害の位置特定及び除去に害を及ぼすものである。故に、光コヒーレント受信器の物理層の動作性能を迅速、正確、且つ直接的に監視する装置及び方法が望まれる。

従来技術の上述の問題に鑑み、本発明は、従来技術に存在する１つ以上の欠点を解消することを目的とする。本出願は、光コヒーレント受信器の物理層の動作性能を直接的に監視するように、光コヒーレント受信器の動作性能を監視する装置及び方法を提供する。

上記課題を達成するため、本出願により以下の態様が提供される。

一態様に従って、光コヒーレント受信器の性能を監視する装置が提供される。当該装置は、光コヒーレント受信器からの第１の信号及び第２の信号を利用して、光コヒーレント受信器の性能を監視する。当該装置は、第１の信号から第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る第１の減算器と、第１の減算結果の二乗を得る平方器と、第１の減算結果を遅延させる遅延器と、第１の減算結果を、遅延器によって遅延された第１の減算結果と掛け合わせる乗算器と、平方器の結果から乗算器の結果を差し引く第２の減算器とを含む。

他の一態様に従って、データ復元装置を含む光コヒーレント受信器が提供される。当該光コヒーレント受信器は更に、上述の光コヒーレント受信器の性能を監視する装置を有する。上記第１の信号はデータ復元装置に入力される信号であり、上記第２の信号はデータ復元装置から出力される信号である。

他の一態様に従って、光コヒーレント受信器の性能を監視する方法が提供される。当該方法は、光コヒーレント受信器からの第１の信号及び第２の信号を利用して、光コヒーレント受信器の性能を監視する。当該方法は、第１の信号から第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る第１の減算段階と、第１の減算結果の二乗を得る平方段階と、第１の減算結果を遅延させる遅延段階と、第１の減算結果を、遅延された第１の減算結果と掛け合わせる乗算段階と、平方段階の結果から乗算段階の結果を差し引く第２の減算段階とを含む。

本発明に従った装置及び方法は、受信器の性能変化を迅速且つ正確に反映させ得る。当該装置及び方法により提供される監視結果は、受信器障害の位置特定、受信器制御パラメータの調整、及びチャネル特性の評価などに適用され得る。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。それにより、本発明の上述及びその他の目的、特徴及び利点がより一層明らかになる。また、図面において、図は単に本発明の原理を説明するために例示されるものであり、部分群は縮尺通りには描かれていない。１つの図又は１つの実施形態にて図示／説明される要素及び特徴は、１つ以上のその他の図又は実施形態にて図示／説明される要素及び特徴と組み合わせることができる。また、図面中の同一の参照符号は、幾つかの図面における対応する部分を指し示しており、２つ以上の実施形態に使用される対応する部分を指し示すためにも用いられる。さらに、簡潔さ及び製図の便宜上、本発明にも存在すべき当業者に周知の部分は図示しないこととする。
本発明に従った性能監視装置を用いる光コヒーレント受信器を例示する図である。 本発明に従った性能監視装置を例示する構造ブロック図である。 本発明に従った性能監視装置を例示する構造ブロック図である。 本発明に従った性能監視装置を実現する低速方法を例示する図である。 本発明に従った性能監視装置の性能報告モジュールを例示する図である。 本発明に従った性能監視装置の性能報告モジュールの実現法を例示する図である 本発明に従った性能監視装置を用いる二偏波光コヒーレント受信器を例示する図である。 フィルタ係数を調整するために本発明に従った性能監視装置を用いる光コヒーレント受信器を例示する図である。 フィルタ係数を調整するために本発明に従った性能監視装置を用いるフローを例示する図である。 受信器の障害の位置特定及び除去を行うために本発明に従った性能監視装置を用いる光コヒーレント受信器を例示する図である。 適応フィルタの障害の位置特定及び除去を行うために本発明に従った性能監視装置を用いるフローを例示する図である。 図９に示した障害の位置特定を実現するために使用される性能検出・制御装置を例示する構造ブロック図である。 本発明の一実施形態に従った光コヒーレント受信器の性能監視方法を例示するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に従った光コヒーレント受信器の性能監視装置及び方法を更に詳細に説明する。

図１は、本発明に従った性能監視装置を有する光コヒーレント受信器を例示している。図１の光９０°周波数ミキサ１０２、光電（Ｏ／Ｅ）変換器１０４及び１０５、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０６及び１０７、並びにレーザ１０３が、光コヒーレント受信器のフロントエンド１１４を構成する。この部分の機能は、受信した光信号１０１をベースバンド電気信号１０８に変換することである。ベースバンド電気信号１０８はＩ＋ｊＱと表すことができる。一般的な状況において、ベースバンド電気信号１０８の変数は、データ情報φ_ｄだけでなく、搬送波と局所発振との間の位相オフセットφ_０、及び位相へのノイズの影響φ_ｎをも含んでいる。デジタル位相復元装置１０９の機能は、ベースバンド電気信号１０８内の位相オフセットφ_０を除去することである。デジタル位相復元装置１０９からの出力１１０は、位相復元における誤差をΔφ_０として、φ_ｄ＋φ_ｎ＋Δφ_０と表すことができる。データ復元装置１１１は、デジタル位相復元装置１０９からの出力１１０に従ってデータ情報φ_ｄを決定する。これらのモジュールは公知の光コヒーレント受信器を構成する。対照的に、本発明に従った性能監視装置１１５は、デジタル位相復元装置１０９からの出力１１０とデータ復元装置１１１からの出力１１２との双方に従って、受信器の性能に関する迅速且つ正確な評価を実行する。本発明に従った性能監視装置及び方法の原理は、位相復元における誤差及びノイズの位相、すなわち、φ_ｎ＋Δφ_０を得るために、デジタル位相復元装置１０９の出力１１０からデータ情報φ_ｄを減算するというものである。なお、本願においては、φ_ｎ＋Δφ_０のことを残留位相雑音と呼ぶ。ｋ番目のデータシンボルの残留位相雑音はψ_ｎ，ｋ＋Δψ_０，ｋと表すことができ、ｋ＋１番目のデータシンボルの残留位相雑音はψ_{ｎ，ｋ＋１}＋Δψ_{０，ｋ＋１}と表すことができる。ノイズ特性によれば、統計上ψ_ｎ，ｋ及びψ_{ｎ，ｋ＋１}は互いに関連を有さず、位相オフセット特性によれば、Δψ_０，ｋ≒Δψ_{０，ｋ＋１}と見なし得る。従って、ノイズ位相の分散は、残留位相雑音の自己相関、すなわち、

を計算することによって得ることができる。ただし、

及び

は、それぞれ、シフトが０とした及びシフトが１とした残留位相雑音の自己相関、
すなわち、それぞれ

及び

である。得られたノイズ位相の分散Ｅ｛ψ^２ _ｎ，ｋ｝は、ベースバンド電気信号に対応するρ_ｓの信号対雑音比を有する。すなわち、ρ_ｓ＝１／２Ｅ｛ψ^２ _ｎ，ｋ｝である。

主な性能影響因子としてノイズを有する受信システムにおいては、ρ_ｓの信号対雑音比は直接的に受信器の性能を表し、例えばコヒーレントＱＰＳＫ受信器を考えると、ρ_ｓから受信器のビット誤り率ＢＥＲ＝Ｑ（√ρ_ｓ）を直接的に得ることができる。一方で、同時に、チャネル監視の観点から見れば、ρ_ｓの信号対雑音比はチャネルのノイズ特性と一対一の関係で対応する。光通信において、通常、チャネルのノイズ特性は０．１ｎｍにわたっての光信号パワーと光ノイズパワーとの比によって表され、これは光信号対雑音比ＯＳＮＲ＠０．１ｎｍと略称される。ＯＳＮＲ＠０．１ｎｍは、理想受信器の仮定の下で、ρ_ｓの信号対雑音比から直接的に得ることができ、その表現は、伝送信号のビットレートをＢとして、ＯＳＮＲ＠０．１ｎｍ＝（Ｂ／２５×１０^９）ρ_ｓとなる。従って、本発明に従った性能監視方法は更に、受信器の性能を監視するのと同時に、チャネルのノイズ特性を監視することになる。

図２は、本発明に従った性能監視装置の２つの実施形態を示している。図２Ａに示す実施形態において、入力１１０は位相復元装置１０９からの出力、すなわち、φ_ｄ＋φ_ｎ＋Δφ_０であり、入力１１２はデータ復元装置１１１からの出力、すなわち、φ_ｄである。減算器２０２（第１の減算器）によって入力１１０から入力１１２が差し引かれ、残留位相雑音φ_ｎ＋Δφ_０（第１の減算結果）が得られる。残留位相雑音は２つの分岐に分割され、一方の分岐は、残留位相雑音の二乗を得るために平方器２０３によって用いられ、平方器２０３によって得られた残留位相雑音の二乗は平均器２０５によって平均を取られ、

が得られる。他方の分岐は、遅延器２１１によって（例えば、１シンボル期間だけ）遅延される。遅延器２１１は例えばレジスタによって実現され得る。乗算器２１２が、残留位相雑音と、例えばレジスタリングによる遅延残留位相雑音とを掛け合わせる。乗算結果は平均器２１３によって平均を取られ、

が得られる。減算器２０７（第２の減算器）によって、

から

が差し引かれる。減算器２０７からの出力１１５（第２の減算結果）がノイズ位相の分散Ｅ｛ψ^２ _ｎ，ｋ｝である。上述のように、Ｅ｛ψ^２ _ｎ，ｋ｝は直接的に受信器の性能を表す。

図２Ｂに示す光コヒーレント受信器の性能監視装置は、図２Ａに示した光コヒーレント受信器の性能監視装置を簡略化して実現したものである。図２Ｂでは、図２Ａと比較して、平均器２１３及び平均器２０５が排除されているが、減算器２０７の後方に平均器２１３’が付加されている。故に、１つの平均器を使わなくてすむように、減算の後に平均演算が行われる。

さらに、平均器（例えば、平均器２０５）を図２Ｂに示す平方器２０３の後方に付加し、平均器（例えば、平均器２１３）を乗算器２１２の後方に付加してもよい。これは実質的に、図２Ａに示す減算器２０７の後方に平均器を付加することと等価である。

図３は、本発明に従った性能監視装置を実現する低速方法を例示している。この低速実現方法においては、先ず、入力１１０及び１１２がそれぞれダウンサンプラ３０１及び３０２によってダウンサンプリングされる。ダウンサンプリングを行う法則は、２つの隣接シンボルをＮ（Ｎ≧２）個のシンボルごとにダウンサンプリングするというものである。入力１１０及び１１２がダウンサンプリングされることにより、それぞれ、性能監視装置２０１への入力となる信号３０３及び３０４が得られる。信号３０３及び３０４の信号レートは入力１１０及び１１２のたった２／Ｎであるため、それに従って、性能監視装置の処理速度は２／Ｎに低減され、ハードウェア実装における困難さが大幅に低減される。

図３は更に、ダウンサンプラ３０１の具体的な一実現方法を示している。図３の下部に示すように、ダウンサンプラ３０１は、１：Ｎのシリアル−パラレル変換器３０５と、２：１のパラレル−シリアル変換器３０６とを有している。１：Ｎシリアル−パラレル変換器３０５の通過後、入力１１０はシリアル−パラレル変換器３０５のＮ個の出力ポートを介して並列に出力される。Ｎ個のポートのうち、ランダムに選択された２つの隣接ポートは２：１パラレル−シリアル変換器３０６の入力に接続され、残りのポートは接地される。２：１パラレル−シリアル変換器３０６からの出力が、必要とするダウンサンプリングされた信号である。ダウンサンプラ３０２の実現法は、ダウンサンプラ３０１の実現法と完全に同一とし得る。

本発明の他の一実施形態によれば、図４Ａに示すように、本発明に係る性能監視装置は更に報告ユニット１１６を有することができる。なお、報告ユニット１１６は、図４Ａにおいては低速実現された性能監視装置とともに使用されているが、図２Ａ及び図２Ｂに示した性能監視装置とともに使用されてもよい。また、報告ユニット１１６は、図４Ａにおいては性能監視装置２０１から独立した別個のユニットとして示されているが、性能監視装置２０１の一部として実装されてもよい。

図４Ｂは、本発明に従った性能監視装置の報告ユニットの実現法を示している。図２及び図３に示した性能監視装置からの出力１１５は、ノイズ位相の分散Ｅ｛ψ^２ _ｎ，ｋ｝である。上述の原理説明から分かるように、受信器の性能パラメータ及びチャネルのノイズパラメータは、分散に従って直接的に計算することができる。図４Ａ及び図４Ｂに示す報告ユニットの主な機能は、性能監視装置からの出力１１５を、受信器の一般的に用いられる性能パラメータ及び／又はチャネルノイズパラメータに変換することである。このような変換は、原理説明部にて示した数学表現によって直接的に実行され得るが、図４Ｂはこのような変換をルックアップテーブルにより実現する方法を示している。ルックアップテーブルの索引語は様々な分散値（監視インデックス）であり、ルックアップテーブルは更に、２つの更なる欄の値を格納している。１つの欄は、索引語の分散値が対応する受信器の性能パラメータであり、この受信器の性能パラメータは、例えばビット誤り率やＱ値などの一般的なパラメータであってもよいし。その他のユーザ定義によるパラメータであってもよい。ルックアップテーブルのもう１つの欄は、受信器の信号対雑音比から計算される０．１ｎｍの帯域幅にわたっての光信号対雑音比（ＯＳＮＲ＠０．１ｎｍ）を格納する。なお、図４に例示した実施形態においては２つのパラメータがリスト化されているが、実際には、１つのみのパラメータに変換すること、又は、より多くのパラメータに変換することも可能である。

図５は、本発明に従った性能監視装置を用いる二偏波（dual-polarization）光コヒーレント受信器を示している。二偏波コヒーレント受信器は、図１に示したような単偏波コヒーレント受信器とは、主に、二偏波受信器は到来光の２つの偏波状態の信号を同時に受信することができるが、単偏波受信器は唯一の偏波状態の信号しか受信することができない点で異なる。従って、二偏波コヒーレント受信器は、同一の通信速度（ボーレート）の下で２倍の伝送レートを達成することが可能である。故に、二偏波コヒーレント受信器は光通信分野においてますます使用される。図５のレーザ５０６からの出力は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５０５によって、互いに直交する２つの偏波状態に分離される。これら２つの偏波状態は、通常、水平偏波状態（本出願においてはＨ偏波状態と略称する）及び垂直偏波状態（本出願においてはＶ偏波状態と略称する）と呼ばれている。Ｈ偏波状態は、光９０°周波数ミキサ５０７、光電変換器（Ｏ／Ｅ）５０９及び５１０、並びにアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）５１１及び５１２で構成される受信ブランチ（第１偏波状態ブランチ）へと入力される。このブランチの機能は、受信した光の水平偏波状態の信号をベースバンド電気信号に変換することである。同様に、Ｖ偏波状態は、光９０°周波数ミキサ５０８、光電変換器（Ｏ／Ｅ）５１３及び５１５、並びにアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）５１４及び５１６で構成される別の受信ブランチ（第２偏波状態ブランチ）へと入力される。このブランチの機能は、受信した光の垂直偏波状態の信号をベースバンド電気信号に変換することである。レーザ５０６、偏光ビームスプリッタ５０５、及び上述の２つの受信ブランチは合わさって、二偏波コヒーレント受信器のフロントエンド５０１を構成している。フロントエンド５０１からの２つの出力５１７及び５１８は、それぞれ、適応フィルタ５２１及び５２８に入力される。適応フィルタ５２１及び５２８の機能は、チャネルによって信号にもたらされた損傷（ダメージ）を補償するとともに、２つの偏波状態間のクロストークを除去することである。適応フィルタ５２１からの出力は、デジタル位相復元装置５２２及びデータ復元装置５２３によって復元される。適応フィルタ５２８からの出力は、デジタル位相復元装置５２９及びデータ復元装置５３０によって復元される。

上述の適応フィルタ５２１、デジタル位相復元装置５２２、及びデータ復元装置５２３は、第１偏波状態受信ブランチ（Ｈ偏波状態ブランチ）を構成している。上述の適応フィルタ５２８、デジタル位相復元装置５２９、及びデータ復元装置５３０は、第２偏波状態受信ブランチ（Ｖ偏波状態ブランチ）を構成している。

以上で説明したのは従来技術に係る二偏波光コヒーレント受信器であり、本発明に従った性能監視装置は、この二偏波光コヒーレント受信器において、互いに独立した２つの受信偏波状態ブランチで動作する。図５に示す性能監視装置５２６への入力５２５及び５２４は、それぞれ、Ｈ偏波状態ブランチの位相復元装置５２２及びデータ復元装置５２３からの出力である。性能監視装置５３３への入力５３１及び５３２は、それぞれ、Ｖ偏波状態ブランチの位相復元装置５２９及びデータ復元装置５３０からの出力である。性能監視装置５２６及び５３３は、相互に独立して、Ｈ偏波状態ブランチ及びＶ偏波状態ブランチの物理層の動作性能と、チャネル内のＨ偏波状態及びＶ偏波状態のノイズ特性とを監視する。性能監視装置５２６及び５３３からの出力は、相異なる受信偏波状態の性能監視結果を直接的に示す。このような監視は、ビット誤り率に基づく従来の性能監視においては達成され得ないものである。相異なる偏波状態についての性能監視結果は、受信器の障害の位置特定、相異なる偏波状態の受信性能差を学習すること、及び伝送システムの設定パラメータを調整することにおいて、大いに役立つものである。

図６は、等化（イコライゼーション）フィルタの係数を調整するために本発明に従った性能監視装置を用いる光コヒーレント受信器を例示している。図５に示した受信器と比較して、図６の受信器には、フロントエンド５０１の後ろに２つの等化フィルタ６０１及び６０２が追加されている。これら２つの等化フィルタの機能は、チャネル内で持ち堪えた受信信号へのダメージを補償することである。ハードウェアの複雑さを低減し、且つフィルタによりもたらされるノイズを低下させるため、等化フィルタの係数は、バックエンドにおける適応フィルタの係数と異なり、適応的に調整されない。等化フィルタの係数はシステムによって事前設定される。従って、事前設定された係数が適切であるかという問題が存在する。この問題に対する解決策は、従来技術においてはこれまで提案されていない。しかしながら、本発明に従った性能監視装置の適用により、適切な係数を迅速且つ正確に見出すことができる。図６の性能監視装置５２６及び５３３は、相異なる受信偏波状態の性能監視結果を提供する。これらの結果は、それぞれ、フィルタ係数制御装置６０５及び６０６に入力される。フィルタ係数制御装置６０５及び６０６は、それぞれ、性能監視結果に従って等化フィルタ６０１及び６０２の係数を調整する。フィルタ係数制御装置６０５は、比較器６０７及びルックアップテーブル６０８として実現され得る。ルックアップテーブル６０８は、様々な程度のダメージを補償するために等化フィルタ６０１又は６０２にて使用されるべき様々な係数を格納している。例えば、程度ＮＡ（Ｎは整数であり、Ａはルックアップテーブルのステップ長）のダメージを補償するために、等化フィルタ６０１又は６０２によって使用されるべきフィルタ係数（ＦＩＲ係数）は係数シーケンス１となる。比較器６０７は、性能監視装置５２６からの出力５２７における変化に従って、ルックアップテーブル６０８を探索するために使用するダメージ値を変更し、それにより、フィルタ係数制御装置６０５からの出力が調整される。ルックアップテーブル６０８内のＦＩＲ係数は、理論計算、実験又はシミュレーションによって事前に得ることができる。具体的な調整フローに関して図７を参照する。フィルタ係数制御装置６０６の構造及び調整フローは、フィルタ係数制御装置６０５のものと同じとし得る。

なお、適応フィルタ５２１及び５２８は、図６においては各々単一のモジュールとして示されているが、各々が複数のフィルタで形成されてもよい。

図７は、本発明に従った性能監視装置からの出力に従って等化フィルタの係数を調整するフローを例示している。段階７０１にて、フィルタ係数制御装置６０５は、現在のフィルタの係数が対応するダメージ値をＡだけ増大させ、そして、増大されたダメージ値が対応する新たなフィルタ係数を得て、それを等化フィルタに与える。段階７０２にて、フィルタ係数制御装置６０５は、段階７０１の前に性能監視装置５２６によって提供された性能監視結果を、段階７０１後のそれと比較する。段階７０３にて、性能が改善されたかが監視結果の差に従って決定される。性能が改善された場合、段階７０１が繰り返される。改善されなかった場合、プロセスは段階７０４に進み、逆係数調整を行う。すなわち、現在のフィルタの係数が対応するダメージ値がＡだけ低減され、低減されたダメージ値が対応する新たなフィルタ係数が得られ、等化フィルタに与えられ、そして、プロセスが段階７０２に進む。この調整プロセス中に各係数が対応する性能は、段階７０３にて同時に記録することができ、故に、本発明に従った性能監視装置の結果は、上述の段階群を反復することによって、最適で適正なフィルタ係数を指し示すことが可能である。当然ながら、段階７０３において、閾値に基づく決定を追加し、性能が所定の閾値より高い場合に係数の調整プロセスを停止することも可能である。

等化フィルタ６０１が制御されるのと連続して、あるいは並行して、等化フィルタ６０２の制御も同様に行うことができる。

図８は、障害の位置特定及び除去を行うために本発明に従った性能監視装置を用いる光コヒーレント受信器を例示している。図８の性能監視装置からの出力５２７及び５３４は、性能検出・制御装置８０１に入力される。性能検出・制御装置８０１は、ネットワーク管理システムの一部、又は受信器内に統合された制御モジュールとし得る。性能検出・制御装置８０１の重要な機能は、例えばビット誤り率などの受信器の動作状態情報を収集し、警告し、そして受信器に制御インタフェースを提供することである。本発明の適用例として、性能検出・制御装置８０１は、障害の位置特定及び除去を行うために、本発明に従った性能監視装置からの出力５２７及び５３３並びに警告情報と組み合わされることが可能である。図９は、障害の位置特定及び除去を行うための一実施形態を提示する。

図９は、本発明に従った性能監視装置を、受信器の障害の位置特定プロセスに適用する一実施形態を示している。適応フィルタの係数収束の問題に起因して、二偏波光コヒーレントにおける受信処理中に一方の偏波状態の信号が完全に失われることが起こり得る。そのような状況下では受信器は動作することができず、そのような問題の位置を特定することは、光コヒーレント受信器の構造が複雑なために極めて困難である。本発明に従った性能監視装置は、同様の問題を解決する単純で効率的な方法を提供する。

図９の段階９０１にて、受信器は、その動作不能による例えばフレームロス等の上級の警告をトリガーする。そのような警告が発生したとき、プロセスは段階９０２に進む。段階９０２にて、２つの受信ブランチの物理層の動作性能が、本発明に従った性能監視装置の監視結果に従って決定される。一方の偏波状態の信号が失われた場合、受信器の２つのブランチは、同一の偏波状態上のダメージに関して補償された信号を出力し、このとき、２つのブランチの物理層の動作性能は優れたものである。従って、２つのブランチの物理層動作性能が優れているにも拘わらず受信器が動作できなくなると、問題は適応フィルタの係数収束にあることを決定することができる。従って、物理層の動作性能が良好であると決定されたとき（段階９０２にてＹＥＳ）、プロセスは段階９０３に進み、問題を解決するために適応フィルタの係数収束処理を起動させる。物理層の動作性能が良好でないと決定されたとき（段階９０２にてＮＯ）、プロセスは段階９０４に進み、物理層の問題を解決する。図９に示したものは受信器障害の位置特定の単なる一例である。実際の適用においては、本発明により提供される性能監視結果は、障害の位置特定及び除去を行うための直接的でリアルタイムの物理層情報を提供する。そのような情報は、大抵の場合の障害の位置特定及び除去において、受信器の上級警告に対する１つの有効な補完として大いに役立つものである。

図１０は、図９に示した障害の位置特定を実現するために使用される性能検出・制御装置を例示する構造ブロック図である。

図１０に示すように、本発明の一実施形態に従った性能検出・制御装置は、コマンド受信ユニット１００１、物理層性能決定ユニット１００２、及びフィルタ係数調整ユニット１００３を有する。

コマンド受信ユニット１００１は、受信器から上級の警告を受信する。上級の警告を受信すると、物理層性能決定ユニット１００２は、物理層の障害であるかを、性能監視装置５２６からの信号５２７と性能監視装置５３３からの信号５３４との双方に従って決定する。物理層は良好であると物理層性能決定ユニット１００２が決定したとき、フィルタ係数調整ユニット１００３はフィルタ係数の調整を実行する。

上述の適応的な等化装置の制御、又は上述のフィルタ係数の調整の、具体的な演算、方法、及び実現法については、例えば、中国特許出願第２００８１０１０８９２２．２（発明名称「適応的等化装置及び方法」、出願日２００８年６月６日）の適応的等化装置の実現法、又は中国特許出願第２００８１００９０２２２．１（発明名称「フィルタ係数変更装置及び方法」、出願日２００８年４月１日）のフィルタ係数変更装置及び方法を参照されたい。なお、これら２つの特許出願の内容をここに援用する。

図１１は、本発明の一実施形態に従った光コヒーレント受信器の性能監視方法を例示するフローチャートである。図１１に示すように、先ず段階１１０１にて、デジタル位相復元装置からの第１の信号から、データ復元装置１１１からの第２の信号が減算され、段階１１０２にて、段階１１０１の減算結果の二乗が得られる。なお、図示していないが、段階１１０２の後に、段階１１０２の結果の平均を取るための平均化段階が存在してもよい。また、段階１１０３にて、段階１１０１の減算結果が１シンボル期間だけ遅延され、その後の段階１１０４にて、段階１１０３で遅延された結果が、段階１１０１の第１の減算段階の結果と掛け合わされる。なお、図示していないが、段階１１０４の後に、段階１１０４の結果の平均を取るための平均化段階が存在してもよい。そして、段階１１０５にて、段階１１０２で得られた結果から、段階１１０４で得られた結果が減算される。なお、さらに、段階１１０５で得られた結果の平均を取ることが好ましい。

なお、本発明の範囲は、本発明に従った性能監視方法を実行する、あるいは本発明に従った性能監視装置として機能する、例えば単一チップコンピュータ等の論理デバイスを実現するコンピュータプログラム、及び該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能記憶媒体をも含む。記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気ディスク（ＭＯ）、及びその他の媒体とし得る。

理解されるように、本発明は、特許請求の範囲にて規定される主旨及び条件の範囲内の数多くの変形、変更及び類似なものに及び、本発明の範囲は以上の説明によって限定されるものではない。

１つの実施形態に関して説明され且つ／或いは図示された特徴は、１つ以上のその他の実施形態においても同一あるいは同様の方法で用いられ、その他の実施形態の特徴と組み合わされ、あるいは、その他の実施形態の特徴を置き換え得る。

なお、本出願において、用語“有する／含む”及び“有している／含んでいる”は、特徴、一体化部分、段階又は部品部分の存在を意味するが、その他の特徴、一体化部分、段階又は部品部分の存在や追加を排除するものではない。

以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 光コヒーレント受信器の性能を監視する装置であって、当該装置は、前記光コヒーレント受信器からの第１の信号及び第２の信号を利用して、前記光コヒーレント受信器の性能を監視し、当該装置は、前記第１の信号から前記第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る第１の減算器と、前記第１の減算結果の二乗を得る平方器と、前記第１の減算結果を遅延させる遅延器と、前記第１の減算結果を、前記遅延器によって遅延された前記第１の減算結果と掛け合わせる乗算器と、前記平方器の結果から前記乗算器の結果を差し引く第２の減算器とを含む、光コヒーレント受信器の性能を監視する装置。

（付記２） 前記光コヒーレント受信器はデータ復元装置を含み、前記第１の信号は前記データ復元装置に入力される信号であり、前記第２の信号は前記データ復元装置から出力される信号である、付記１に記載の光コヒーレント受信器の性能を監視する装置。

（付記３） 前記第２の減算器によって出力される結果の平均を取る平均器、を更に含む付記１に記載の光コヒーレント受信器の性能を監視する装置。

（付記４） 前記平方器によって得られた前記第１の減算結果の二乗の平均を取る第１の平均器と、前記乗算器の乗算結果の平均を取る第２の平均器と、を更に含み、前記第２の減算器は前記第１の平均器の結果から前記第２の平均器の結果を差し引く、付記１乃至３の何れか一に記載の光コヒーレント受信器の性能を監視する装置。

（付記５） データ復元装置を含む光コヒーレント受信器であって、付記１乃至４の何れか一に記載の、光コヒーレント受信器の性能を監視する装置を更に有し、前記第１の信号は前記データ復元装置に入力される信号であり、前記第２の信号は前記データ復元装置から出力される信号である、光コヒーレント受信器。

（付記６） 前記第１の信号及び前記第２の信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング装置を更に含み、光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置は、ダウンサンプリングされた第１の信号及びダウンサンプリングされた第２の信号に従って当該光コヒーレント受信器の性能を監視する、付記５に記載の光コヒーレント受信器。

（付記７） 前記第２の減算器の出力、又は前記第２の減算器の出力の平均を取ったものを、当該受信器の一般的に用いられる性能パラメータ及び／又はチャネルノイズパラメータへと変換する報告ユニット、を更に含む付記５に記載の光コヒーレント受信器。

（付記８） 当該光コヒーレント受信器は、二偏波光コヒーレント受信器であり、第１偏波状態受信ブランチの性能と第２偏波状態受信ブランチの性能とをそれぞれ監視するため、光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置を２つ含む、付記５に記載の光コヒーレント受信器。

（付記９） 前記第１偏波状態受信ブランチは第１の等化フィルタを含み、前記第２偏波状態受信ブランチは第２の等化フィルタを含み、当該光コヒーレント受信器は更に、前記第１偏波状態受信ブランチを監視する光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置の出力に従って前記第１の等化フィルタを制御する第１のフィルタ係数制御装置と、前記第２偏波状態受信ブランチを監視する光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置の出力に従って前記第２の等化フィルタを制御する第２のフィルタ係数制御装置とを有する、付記８に記載の光コヒーレント受信器。

（付記１０） 前記第１偏波状態受信ブランチは第１の適応フィルタを含み、前記第２偏波状態受信ブランチは第２の適応フィルタを含み、当該光コヒーレント受信器は更に、前記第１偏波状態受信ブランチを監視する光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置の出力と、前記第２偏波状態受信ブランチを監視する光コヒーレント受信器の性能を監視する前記装置の出力と、の双方に従って前記第１の適応フィルタ及び前記第２の適応フィルタを制御する適応フィルタ係数制御装置を有する、付記８に記載の光コヒーレント受信器。

（付記１１） 前記適応フィルタ係数制御装置は、当該光コヒーレント受信器からの性能情報を受信するコマンド受信ユニットと、当該光コヒーレント受信器の物理層の性能を決定する物理層性能決定ユニットと、前記物理層の性能が良好であると前記物理層性能決定ユニットによって決定されたときに、前記第１の適応フィルタ及び前記第２の適応フィルタ上で係数更新制御を実行するフィルタ係数調整ユニットとを有する、付記１０に記載の光コヒーレント受信器。

（付記１２） 光コヒーレント受信器の性能を監視する方法であって、当該方法は、前記光コヒーレント受信器からの第１の信号及び第２の信号を利用して、前記光コヒーレント受信器の性能を監視し、前記第１の信号から前記第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る第１の減算段階と、前記第１の減算結果の二乗を得る平方段階と、前記第１の減算結果を遅延させる遅延段階と、前記第１の減算結果を、遅延された前記第１の減算結果と掛け合わせる乗算段階と、前記平方段階の結果から前記乗算段階の結果を差し引く第２の減算段階と、を含む方法。

（付記１３） 前記第２の減算段階から出力される結果の平均を取る平均段階、を更に含む付記１２に記載の方法。

（付記１４） 前記平方段階にて得られた前記第１の減算結果の二乗の平均を取る第１の平均段階と、前記乗算段階の乗算結果の平均を取る第２の平均段階と、を更に含み、前記第２の減算段階は前記第１の平均段階の結果から前記第２の平均段階の結果を差し引く、付記１２又は１３に記載の方法。

（付記１５） 論理デバイスによって実行されるときに、該論理デバイスを付記１乃至４に何れか一に記載の性能を監視する装置として動作させる、あるいは該論理デバイスに付記１２乃至１４の何れか一に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。

（付記１６） 付記１５に記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能記憶媒体。

１１０ 第１の信号
１１２ 第２の信号
２０１、５２６、５３３ 性能監視装置
２０２、２０７ 減算器
２０３ 平方器
２０５、２１３、２１３’ 平均器
２１１ 遅延器
２１２ 乗算器
３０１ ダウンサンプラ
３０５ １：Ｎシリアル−パラレル変換器
３０６ ２：１パラレル−シリアル変換器
５２１、５２８ 適応フィルタ
５２２、５２９ デジタル位相復元装置
５２３、５３０ データ復元装置
６０１、６０２ 等化フィルタ
６０５、６０６ フィルタ係数制御装置
６０７ 比較器
６０８ ルックアップテーブル
８０１ 性能検出・制御装置
１００１ コマンド受信ユニット
１００２ 物理層性能決定ユニット
１００３ フィルタ係数調整ユニット

Claims (10)

1. 光コヒーレント受信器の性能を監視する装置であって、当該装置は、前記光コヒーレント受信器のデータ復元装置に入力される第１の信号及び前記データ復元装置から出力される第２の信号を利用して、前記光コヒーレント受信器の性能を監視し、当該装置は、
   前記第１の信号から前記第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る第１の減算器と、
   前記第１の減算結果の二乗を得る平方器と、
   前記第１の減算結果を遅延させる遅延器と、
   前記第１の減算結果を、前記遅延器によって遅延された前記第１の減算結果と掛け合わせる乗算器と、
   前記平方器の結果から前記乗算器の結果を差し引く第２の減算器と
   を有する、装置。
2. 前記第２の減算器によって出力される結果の平均を取る平均器
   を更に有する請求項１に記載の装置。
3. 前記平方器によって得られた前記第１の減算結果の二乗の平均を取る第１の平均器と、
   前記乗算器の乗算結果の平均を取る第２の平均器と
   を更に有し、
   前記第２の減算器は前記第１の平均器の結果から前記第２の平均器の結果を差し引く、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. データ復元装置を有する光コヒーレント受信器であって、当該光コヒーレント受信器は更に、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置を有する、光コヒーレント受信器。
5. 前記第２の減算器の出力、又は前記第２の減算器の出力の平均を取ったものを、当該受信器の一般的に用いられる性能パラメータ及び／又はチャネルノイズパラメータへと変換する報告ユニット、を更に有する請求項４に記載の光コヒーレント受信器。
6. 当該光コヒーレント受信器は、二偏波光コヒーレント受信器であり、第１偏波状態受信ブランチ及び第２偏波状態受信ブランチの性能をそれぞれ監視するため前記装置を２つ含む、請求項４に記載の光コヒーレント受信器。
7. 前記第１偏波状態受信ブランチは第１の等化フィルタを含み、前記第２偏波状態受信ブランチは第２の等化フィルタを含み、当該光コヒーレント受信器は更に、
   前記第１偏波状態受信ブランチを監視する前記装置の出力に従って前記第１の等化フィルタを制御する第１のフィルタ係数制御装置と、
   前記第２偏波状態受信ブランチを監視する前記装置の出力に従って前記第２の等化フィルタを制御する第２のフィルタ係数制御装置と
   を有する、請求項６に記載の光コヒーレント受信器。
8. 前記第１偏波状態受信ブランチは第１の適応フィルタを含み、前記第２偏波状態受信ブランチは第２の適応フィルタを含み、当該光コヒーレント受信器は更に、
   前記第１偏波状態受信ブランチを監視する前記装置の出力と、前記第２偏波状態受信ブランチを監視する前記装置の出力と、の双方に従って前記第１の適応フィルタ及び前記第２の適応フィルタを制御する適応フィルタ係数制御装置
   を有する、請求項６に記載の光コヒーレント受信器。
9. 前記適応フィルタ係数制御装置は、
   当該光コヒーレント受信器からの性能情報を受信するコマンド受信ユニットと、
   当該光コヒーレント受信器の物理層の性能を決定する物理層性能決定ユニットと、
   前記物理層の性能が良好であると前記物理層性能決定ユニットによって決定されたときに、前記第１の適応フィルタ及び前記第２の適応フィルタ上で係数更新制御を実行するフィルタ係数調整ユニットと
   を有する、請求項８に記載の光コヒーレント受信器。
10. 光コヒーレント受信器の性能を監視する方法であって、当該方法は、前記光コヒーレント受信器のデータ復元装置に入力される第１の信号及び前記データ復元装置から出力される第２の信号を利用して、前記光コヒーレント受信器の性能を監視し、当該方法は、
    前記第１の信号から前記第２の信号を差し引いて第１の減算結果を得る段階と、
    前記第１の減算結果の二乗を得る取得段階と、
    前記第１の減算結果を遅延させる遅延段階と、
    前記第１の減算結果を、遅延された前記第１の減算結果と掛け合わせる乗算段階と、
    前記取得段階の結果から前記乗算段階の結果を差し引く段階と
    を有する、方法。

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