JP5387148B2 - Ａ／ｄ変換誤差抑圧制御装置及びａ／ｄ変換誤差抑圧制御方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御対象に対する入力信号および出力信号の一部をA/D変換器を用いてA/D変換し、その変換結果を利用して制御対象を制御する技術に関し、特に、A/D変換器のA/D変換誤差を抑圧するA/D変換誤差抑圧制御技術に関する。

制御対象に対する入力信号および出力信号の一部をA/D変換器でA/D変換し、その変換結果を利用して制御対象を制御するということは、種々の分野で行われている。例えば、近年、急速な発展を遂げている光ネットワークの分野では、光アンプ装置に上記した技術が利用されている（例えば、特許文献１参照）。

光アンプ装置は、光ネットワークの伝送路を伝搬中に減衰した光信号を、光のままで増幅できる装置であり、その制御方法のひとつとして、出力光信号レベルと入力光信号レベルとの比率が一定になるように制御する利得一定制御方法が知られている。ここで、図9を参照して、利得一定制御方法を利用した従来の光アンプ装置について説明する。なお、図9において、実線は光ファイバなどによる光接続を表し、破線は電気接続を表している。

図9を参照すると、従来の光アンプ装置は、光カプラ10〜12と、PD（フォトダイオード）20、21と、LD（レーザダイオード)30と、EDF（エルビウム添加ファイバ）40と、A/D変換器51、52と、D/A変換器53と、入出力光信号モニタ値の導出回路60と、利得モニタ値の導出回路71及びLD制御値導出回路72を含んだ制御回路70とから構成されている。

入力光信号90は、光カプラ10においてPD20と光カプラ11とに分岐される。PD20側に分岐された光信号は、PD20で光電変換された後、A/D変換器51でA/D変換される。一方、EDF40から出力された出力光信号91は、光カプラ12において分岐され、その一部がPD21に入射される。そして、PD21で光電変換された後、A/D変換器52でA/D変換される。導出回路60は、A/D変換器51、52それぞれのA/D変換値(変換結果)に基づいて、入力光信号90及び出力光信号91のレベルを表す入力光信号モニタ値および出力光信号モニタ値を導出する。

制御回路70内の利得モニタ値の導出回路71は、導出回路60で導出された入力光信号モニタ値および出力光信号モニタ値から利得モニタ値を計算する。ここで、利得モニタ値とは、出力光信号モニタ値と入力光信号モニタ値との比率であり、dBで表示すると、（出力光信号モニタ値−入力光信号モニタ値）となる。以下、dB表示で記述する。

LD制御値導出回路72は、導出回路71で計算された利得モニタ値と予め定められている設計利得値とに基づいて、利得モニタ値を設計利得と一致させるためのLD制御値を計算する。このLD制御値は、D/A変換器53でD/A変換された後、LD30に供給され、そのバイアス電流を制御する。これにより、LD30は、LD制御値に応じた強度の励起光を出力する。この励起光は、EDF40に入力し、Er3+（エルビウムイオン）を励起する。そして、励起されたEr3+によって、入力光信号が設計利得で増幅される。

特開２００７−１５０４７１号公報

ところで、A/D変換器でA/D変換を実施する際には、A/D変換誤差と呼ばれる誤差が発生する。A/D変換誤差とは、PDへの入力光信号レベルが一定である状態で、A/D変換実施時にA/D変換器において発生する誤差であり、通常、図１０のΔBのような分布となることが知られている。なお、図１０において、横軸はA/D変換値、縦軸は頻度を表している。

今、図9のA/D変換器51、52でそれぞれ入力、出力光信号レベルをA/D変換した際に、入力側のA/D変換器51のみにΔPのA/D変換誤差が発生したとすると、導出回路71で導出される利得モニタ値がΔPだけ変化する。そのため、LD制御値導出回路72では、出力光信号91のレベルをΔPだけ変化するようなLD制御値を導出する。その結果、出力光信号91のレベルがΔPだけ変化する。これは、入力側のA/D変換器51で発生したΔPのA/D変換誤差が起因となって生じる現象である。このように、図9に示した従来技術では、出力光信号のレベルがA/D変換誤差の影響を受けたものになってしまうという問題が生じる。

[発明の目的]
そこで、本発明の目的は、A/D変換誤差を抑圧することができるA/D変換誤差抑圧制御装置を提供することにある。

本発明にかかる第１のA/D変換誤差抑圧制御装置は、
制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、
前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器と、
前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定するA/D変換誤差判定回路と、
該A/D変換誤差判定回路において前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分である中心値差分と、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき関係を示した設計値と、前記中心値と前記設計値と前記入力側A/D変換器の変換結果とから予測した前記入力信号と前記出力信号との関係を示すモニタ値とに基づいて、前記制御対象を制御する。

本発明にかかる第１のA/D変換誤差抑圧制御方法は、
制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器とを備えたコンピュータが、前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定する第１のステップと、
前記コンピュータが、該第１のステップにおいて前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分である中心値差分と、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき関係を示した設計値と、前記中心値と前記設計値と前記入力側A/D変換器の変換結果とから予測した前記入力信号と前記出力信号との関係を示すモニタ値とに基づいて、前記制御対象を制御する第２のステップとを含む。

本発明にかかる第１のプログラムは、
制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器とを備えたコンピュータを、A/D変換誤差抑圧制御装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定するA/D変換誤差判定回路、
該A/D変換誤差判定回路において前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分である中心値差分と、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき関係を示した設計値と、前記中心値と前記設計値と前記入力側A/D変換器の変換結果とから予測した前記入力信号と前記出力信号との関係を示すモニタ値とに基づいて、前記制御対象を制御する制御回路として機能させる。

本発明によれば、A/D変換誤差を抑圧することができるという効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の処理例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の処理例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態の処理例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態の変形例を示すブロック図である。 第４の実施の形態の他の変形例を示すブロック図である。 従来の技術を説明するためのブロック図である。 A/D変換器に発生するA/D変換誤差の分布を示した図である。

次に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

[本発明の第１の実施の形態]
先ず、本発明にかかるA/D変換誤差抑圧制御装置の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかるA/D変換誤差抑圧制御装置は、光アンプ装置に本発明を適用したものであり、図１に示す構成を有している。

図１を参照すると、WDM（Wavelength Division Multiplexing）方式などにより波長の異なる複数の光信号が多重化されている入力光信号90は、光カプラ10に入力される。光カプラ10は、PD20と光カプラ11とに接続される。光カプラ11は、LD30とEDF40とに接続される。光カプラ12は、EDF40とPD21とに接続される。PD20、21は、それぞれA/D変換器51、52を介して、入力及び出力光信号モニタ値を導出する導出回路60に接続される。導出回路60は、A／D変換誤差判定回路80と制御回路70a内の目標利得値の導出回路71aとに接続され、導出回路71aは、LD30に対するLD制御値を導出するLD制御値導出回路72aと接続される。LD制御値導出回路72aは、D/A変換器53を介してLD30と接続される。このように、本実施の形態は、A/D変換誤差判定回路80が追加されている点、および、制御回路70の代わりに制御回路70aを備えている点が、図9に示した従来装置と相違している。なお、図中の実線は光接続を、点線は電気接続を表している。

A/D変換誤差判定回路80は、導出回路60で求められた入力光信号モニタ値Pin(N)および出力光信号モニタ値Pout(N)と、予め定められている設計利得値Gと、A/D変換器51、52に想定されるA/D変換誤差の最大値(図１０のΔB参照)を加算することにより算出される、A/D変換器52のA/D変換値に含まれると想定される最大誤差（図１０のΔA参照）とに基づいて、入力光信号90のレベルが変化している状態なのか、それとも入力光信号90のレベルは変化せずにA/D変換誤差が発生している状態なのかを判定する。

目標利得値の導出回路71aは、A/D変換誤差判定回路80において入力光信号90のレベルが変動している状態であると判定されている場合は、目標利得値Gnとして設計利得値Gを出力すると共に、利得モニタ値Mとして出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する。

また、目標利得値の導出回路71aは、A/D変換誤差判定回路80において入力光信号90のレベルは変化せずにA/D変換誤差が発生している状態であると判定された場合は、入力光信号モニタ値Pin（N）の中心値Pin mid(N)を算出する。ここで、入力光信号モニタ値Pin(N)の中心値Pin mid(N)としては、例えば、入力光信号90のレベルが現在のレベルになった後に最初に導出した入力光信号モニタ値Pin(1)から今回導出した最新の入力光信号モニタ値Pin(N)までの、N個の入力光信号モニタ値の平均値や、中央値を採用することができる。また、入力光信号モニタ値の平均値が中央値を求める方法としては、導出回路60において入力光信号モニタ値を導出する毎にそれをメモリ（図示せず）に記録しておき、この記録されている入力光信号モニタ値に基づいて算出する方法を採用することができる。また、導出回路71aは、中心値Pin mid(N)を利用して設計利得値GをA/D変換誤差分[中心値Pin mid(N)−入力光信号モニタ値Pin（N）]だけ補正し、補正結果[G＋Pin mid(N)−Pin(n)]を目標利得値Gnとして出力する。即ち、中心値Pin mid(N)は、A/D変換誤差が０であると見做し、上記した補正を行う。また、導出回路71aは、中心値Pin mid(N)と設計利得値Gとから算出される、A/D変換誤差の影響を除去した出力光信号モニタ値｛中心値Pin mid(N)＋設計利得値G｝と、入力光信号モニタ値Pin(N)との比率[｛Pin mid(N)＋G｝−Pin(N)]を利得モニタ値Mとして出力する。

LD制御値導出回路72aは、利得モニタ値Mが導出回路71aで導出された目標利得値GnとなるようなLD制御値を算出する。

なお、導出回路60、A/D変換誤差判定回路80、制御回路70aは、コンピュータによって実現可能であり、コンピュータによって実現する場合には、例えば、次のようにする。コンピュータを導出回路60、A/D変換誤差判定回路80、制御回路70aとして機能させるためのプログラムを記録したディスク、半導体メモリ等の記録媒体を用意し、コンピュータに上記プログラムを読み取らせる。コンピュータは、読み取ったプログラムに従って、自身の動作を制御することにより、自コンピュータ上に、導出回路60、A/D変換誤差判定回路80、制御回路70aを実現する。

次に、本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。

入力光信号90は、光カプラ１０においてその一部がモニタ用に分岐されてPD20に入力される。PD20で、入力光信号90の一部が電気信号に変換され、A/D変換器51によりA/D変換される。A/D変換された値は、入出力光信号モニタ値の導出回路60により、入力光信号モニタ値Pin(N)に換算される（ステップＳ１）。同様に出力光信号91は、光カプラ12においてその一部がモニタ用に分岐されて、PD21に入力される。PD21で、出力光信号91の一部が電気信号に変換され、A/D変換器52によりA/D変換される。A/D変換された値は、入出力光信号モニタ値の導出回路60により、出力光信号モニタ値Pout(N)に換算される（ステップＳ２）。

A/D変換誤差判定回路80は、入力光信号モニタ値Pin(N)と、出力光信号モニタ値Pout（N）と、設計利得値Gと、A/D変換器51、52に想定されるA/D変換誤差の最大値から算出される最大誤差値ΔAとに基づいて、入力光信号90の実際のレベルが変化している状態なのか、それとも入力光信号90のレベルは変わっていないにもかかわらず、A/D変換器51にA/D変換誤差が発生している状態であるのかを判定する（ステップＳ３）。より具体的には、次の条件１が満たされているか否かを判定することにより、上記した２つの状態の内のどちらの状態であるかを判定する。なお、条件１は、光アンプ装置が利得制御過渡状態なのか、利得制御安定状態なのかを判定するためにも利用することができる。

［条件１］
Pin(N)
＋G −ΔA < Pout(N) < Pin(N)＋G ＋ΔA

そして、条件１を満たさない場合（ステップＳ３がNo）は、入力光信号90の実際のレベルが変動していると判定し、条件１を満たしている場合（ステップＳ３がYes）は、入力光信号90のレベルは変わっていないにもかかわらず、A/D変換誤差が発生していると判定する。

目標利得値の導出回路71aは、入力光信号90のレベルが変動している場合には、目標利得値Gnとして設計利得値Gを出力すると共に、利得モニタ値Mとして出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率をLD制御値導出回路72aに対して出力する（ステップＳ７）。これにより、LD制御値導出回路72aは、利得モニタ値Mが設計モニタ値GnとなるようなLD制御値を算出してD/A変換器53へ出力する。

これに対して、A/D変換誤差が発生している場合には、先ず、入力光信号モニタ値の中心値Pin
mid(N)を算出する（ステップＳ４）。その後、目標利得値の導出回路71aはLD制御値導出回路72aに対して、利得モニタ値Mとして｛Pin mid(N)＋G｝−Pin(N)を出力すると共に、目標利得値GnとしてG＋Pin mid(N)−Pin(N)を出力する（ステップＳ５、Ｓ６）。ここで、目標利得値Gnは、設計利得値GをA/D変換誤差分「Pin mid(N) −Pin(N)」だけ変化させたものであるので、A/D変換器51に発生したA/D変換誤差を抑圧することができる。なお、D/A変換器53、LD30、光カプラ11、EDF40は、前述した動作と同様の動作を行う。

本実施の形態では、目標利得値Gnの値を、設計利得値GをA/D変換誤差分「Pin mid(N)−Pin(N)」だけ補正した値とすることにより、A/D変換誤差を抑圧するようにしたが、次のような変形を行うことも可能である。すなわち、目標利得値Gnは、設計利得値Gのままとし、利得モニタ値MをA/D変換誤差分だけ補正する。具体的には、図２のステップＳ６において、LD制御値導出回路72aに対して、目標利得値Gnとして設計利得値Gを出力する処理と、A/D変換誤差分だけ補正した利得モニタ値「出力光信号モニタ値Pout(N)-中心値Pin mid(N)」をLD制御値導出回路72aに出力する処理とを行う。

[第１の実施の形態の効果]
本実施の形態によれば、入力側のA/D変換器に発生したA/D変換誤差を抑圧することができる。その理由は、目標利得値や利得モニタ値を入力側のD/A変換器51の変換結果の中心値Pin
mid(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との差分である中心値差分を利用して補正し、補正結果を用いて制御対象である光アンプ装置（EDF40およびLD30を含む）を制御するようにしているからである。すなわち、中心値差分は、入力側のD/A変換器51に発生したA/D変換誤差に相当するものであるので、中心値差分を利用して目標利得値や利得モニタ値を補正することにより、入力側のA/D変換器に発生したA/D変換誤差を抑圧することができる。

[本発明の第２の実施の形態]
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、入力光信号のレベルが変動している状態なのか、それとも入力光信号のレベルは変動せずにA/D変換誤差が発生している状態であるのかを、第１の実施の形態よりも確実に判定できるようにしたことを特徴とする。本実施の形態は、図１に示したA/D変換誤差抑圧制御装置に、図２のフローチャートに示す処理の代わりに、図３のフローチャートに示す処理を行わせることにより実現される。図３が図２と相違している点は、ステップＳ３１、Ｓ３２が追加されている点だけであるので、この点についてのみ説明する。

ステップＳ３の判断結果がYesとなると、A/D変換誤差判定回路80は、前回までの入力光信号モニタ値の中心値Pin mid(N-1)と、A/D変換器51に想定されるA/D変換誤差の最大値ΔB(図１０参照)と、今回の入力光信号モニタ値Pin(N)とに基づいて、入力光信号90のレベルが変動している状態なのか、それとも、入力光信号90のレベルは変動せずにA/D変換器51に誤差が発生している状態なのかを判定する（ステップＳ３１）。具体的には、次の条件2が満たされているか否かを判定することにより、入力光信号90のレベルが変動している状態であるのか、それとも入力光信号90のレベルは変動せずにA/D変換誤差が発生している状態であるのかを判定する。

[条件２]
Pin mid(N-1) −ΔB < Pin(N) < Pin
mid(N-1) ＋ΔB

そして、条件２が満たされていない場合は、入力光信号90のレベルが変動していると判断して、目標利得値の導出回路71aにステップＳ７の処理を行わせる。そして、ステップＳ７の処理が完了すると、中心値Pin mid(N)を今回の入力光信号モニタ値Pin(N)とする（ステップＳ３２）。これに対して条件２が満たされている場合は、A/D変換器51にA/D変換誤差が発生していると判断し、目標利得値の導出回路71aにステップＳ４以降の処理を行わせる。

前述した条件１は、入力側のA/D変換器51に想定されるA/D変換誤差の最大値と、出力側のA/D変換器52に想定されるA/D変換誤差の最大値との両方を考慮して、入力光信号90のレベルが変動した状態なのか、入力側のA/D変換器51にA/D変換誤差が発生した状態なのかを判断しているため、入力側のA/D変換器51の入力光信号モニタ値が、想定されるA/D変換誤差の最大値以上変動した場合であっても、A/D変換器52のA/D変換誤差によってその変動が打ち消され、入力光信号90のレベルが変動したと判断されない場合がある。これに対して、条件２は、入力側のA/D変換器51に想定されるA/D変換誤差の最大値ΔBに基づいて、入力光信号のレベルが変動した状態なのか、A/D変換誤差が発生した状態なのかを判断するようにしているため、より正確な判断結果を得ることができる。

[第２の実施の形態の効果]
本実施の形態によれば、入力光信号90のレベルが変動している状態なのか、それとも入力側のA/D変換器51にA/D変換誤差が発生している状態なのかを精度良く判定することができる。その理由は、入力側のA/D変換器51の変換結果（入力光信号モニタ値）とA/D変換器51の変換結果の中心値（入力光信号モニタ値の中心値）との差分が、A/D変換器に想定されるA/D変換誤差の最大値ΔB未満であるという条件２も考慮して、入力光信号信号90のレベルが変動している状態なのか、A/D変換誤差が発生している状態なのかを判定するようにしているからである。

[本発明の第３の実施の形態]
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、入力光信号の波長数変動(多重化されている信号数の変動)により入力光信号のレベルが実際に変動した場合、変動直後の入力光信号モニタ値の中心値を波長数変動から想定し算出することで、変動直後のA/D変換誤差も精度良く抑圧できるようにしたことを特徴とする。

図４を参照すると、本実施の形態は、光カプラ13が追加されている点、波長数検出回路100が追加されている点、A/D変換誤差判定回路80の代わりにA/D変換誤差判定回路80ｂを備えている点、制御回路70aの代わりに制御回路70ｂを備えている点が図１に示した第１の実施の形態と相違している。

光カプラ13は、WDM（Wavelength
Division Multiplexing）方式などにより波長が異なる複数の光信号が多重化されている入力光信号90の一部を波長数検出回路100に分岐する。波長数検出回路100は、入力光信号90に多重化されている波長数を検出する。

A/D変換誤差判定回路80ｂは、制御回路70ｂに対して、判定結果として、条件1が満たされていない、条件２が満たされていない、または、条件２が満たされている、の内の何れか１つを出力する。

制御回路70ｂは、目標利得値の導出回路71aの代わりに目標利得値の導出回路71ｂを備えている点が図１に示した制御回路70aと相違している。

目標利得値の導出回路71ｂは、A/D変換誤差判定回路80ｂから渡される判定結果に応じて次のような処理を行う。

・判定結果として「条件1が満たされていない」が渡された場合…目標利得値Gnとして設計利得値Gを出力する。利得モニタ値Mとして、出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する。
・判定結果として「条件２が満たされている」が渡された場合…目標利得値Gnとして設計利得値GをA/D変換誤差の分だけ変化させた値を出力する。利得モニタ値Mとして、A/D変換誤差の影響を除去した出力光信号モニタ値｛Pin mid(N)＋G｝と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する。
・判定結果として「条件２が満たされていない」が渡された場合…入力光信号90のレベル変動後の波長数Dを予測し、この予測したレベル変動後の波長数Dとレベル変動前の波長数Hとの比率と、レベル変動前の入力光信号モニタ値の中心値Pin mid(N)と、設計利得値Gとに基づいて目標利得値Gnを算出し、LD制御値導出回路72aへ出力する。モニタ利得値Mとして出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する。

次に、本実施の形態の動作について図５のフローチャートを参照して説明する。本実施の形態と前述した第２の実施の形態とでは、ステップＳ３１の判断結果がNoとなった場合の動作が異なるだけであるので、以下ではこの部分の動作についてのみ説明する。

ステップＳ３１の判断結果がNoとなり、A/D変換誤差判定回路80aから「条件２が満たされていない」という判定結果が渡されると、目標利得値の導出回路71bは、ステップＳ５１の処理を行う。ステップＳ５1では、先ず、Pin mid(N-1) −{10LOG(H)−10LOG(C)} < Pin(N) ≦ Pin mid(N-1) −{10LOG(H)−10LOG(C＋1)
}を満たす整数Cを導出する。つまり、レベル変動直前の中心値Pin
mid(N-1)をC/H倍した場合には、演算結果が変動直後の入力光信号モニタ値Pin（N）以下となるが、(C＋1)/H倍した場合には、演算結果が入力光信号モニタ値Pin(N)よりも大きくなるような整数Cを算出する。ここで、整数Cは、レベル変動後の波長数D或いはレベル変動後の波長数Dよりも１小さい値となる。また、Hはレベル変動前の波長数であり、例えば、波長数検出回路100において検出されている波長数を利用する。

その後、Pin(N)−[Pin mid(N-1)−{10LOG(H)−10LOG(C)}]＞[Pin mid(N-1)−{10LOG(H)−10LOG(C＋1)}]−Pin(N)の判定を行い、これを満足する場合はD=C＋1とし、それ以外は、D=Cとする。つまり、レベル変動後の波長数をCと仮定し、レベル変動前の中心値Pin mid(N-1)とレベル変動前後の波長数の比率{10LOG(H)−10LOG(C)}とから算出した入力光信号モニタ値[Pin mid(N-1)−{10LOG(H)−10LOG(C)}]と、レベル変動後の波長数を（C＋１）と仮定し、レベル変動前の中心値Pin mid(N-1)とレベル変動前後の波長数の比率{10LOG(H)−10LOG(C＋1)}とから算出した入力光信号モニタ値[Pin mid(N-1)−{10LOG(H)−10LOG(C＋1)}]との内のどちらが実際の入力光信号モニタ値Pin(N)に近いかを調べることにより、レベル変動後の波長数Dが、Cであるのか、C＋1であるのかを判定する。

ステップＳ５１の処理が完了すると、ステップＳ５1で使用した中心値Pin mid(N-1)を中心値Pin mid(N)として保持する（ステップＳ５２）。

その後、目標利得値の導出回路71bは、目標利得値GnとしてG＋ Pin mid(N) −10LOG(H)＋10LOG(D)を出力すると共に、利得モニタ値Mとして出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する（ステップＳ５３）。即ち、導出回路71bは、設計利得値Gと中心値Pin
mid(N)とから算出される、A/D変換誤差の影響を除去した出力光信号モニタ値｛G＋Pin mid(N)｝に、レベル変動前後の波長数の比率（D/H）を乗じた値を目標利得値Gnとして出力する。

そして、最後に、中心値Pin mid(N)を今回の入力光信号モニタ値Pin(N)に置き換える（ステップＳ５４）。

ここで、レベル変動後の波長数Dは、波長数検出回路100を利用して求めることができる。しかし、波長数検出回路100を利用した場合には、レベル変動直後に正確な波長数を検出することが難しい。そこで、本実施の形態では、上記したステップＳ５１の処理を行うことにより、レベル変動直後に、レベル変動後の波長数Dを算出できるようにしている。

[第３の実施の形態の効果]
本実施の形態によれば、入力光信号90のレベルが変動した際、A/D変換器51の変換結果の中心値を算出するのに十分なデータが揃っていないレベル変動直後であっても、A/D変換誤差を抑圧することができる。その理由は、レベル変動前の中心値とレベル変動前の波長数(多重化されている信号数)とに基づいてレベル変動後の波長数を算出し、設計利得値を上記算出した波長数と上記中心値に応じて補正することにより目標利得値を算出し、入力光信号モニタ値Pin(N)が上記目標利得値となるように、制御対象である光アンプ装置を制御するようにしているからである。

[本発明の第４の実施の形態]
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。前述した各実施の形態では、A/D変換誤差を抑圧するため、光アンプ装置に対する目標利得値Gnとして、光アンプ装置に対する設計利得値GをA/D変換誤差の分だけ補正した値を使用するようにしたが、本実施の形態では、可変光減衰器（VOA；Variable Optical Attenuator）を利用し、VOAの減衰量をA/D変換誤差の分だけ増減させることにより、A/D変換誤差を抑圧することを特徴とする。

図６を参照すると、本実施の形態のA/D変換誤差抑圧制御装置は、VOA110を備えている点、D/A変換器54を備えている点、および、制御回路70aの代わりに制御回路70cを備えている点が図1の示したA/D変換誤差抑圧制御装置と相違している。

制御回路70c内の減衰量の導出回路73は、A/D変換器51におけるA/D変換誤差をVOA制御値導出回路74へ出力する機能や、LD制御値導出回路72aに対して設計利得値Gを目標利得値Gnとして出力すると共に、出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を利得モニタ値Mとして出力する機能を有する。VOA制御値導出回路74は、減衰量の導出回路73から出力されたA/D変換誤差に応じたVOL制御値を導出し、D/A変換器54に出力する機能を有する。VOA110は、D/A変換器54の出力に応じて入力光信号90のレベルを変化させる機能を有する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。本実施の形態の動作は、図２、図３のステップＳ５、Ｓ６が次のように変更される点を除いて、前述した第１、第２の実施の形態と同様であるので、この点についてのみ説明する。本実施の形態では、ステップＳ５、Ｓ６において、次のような処理を行う。

減衰量の導出回路73は、LD制御値導出回路72aに対して、目標利得値Gnとして設計利得値Gを出力すると共に、利得モニタ値として出力光信号モニタ値Pout(N)と入力光信号モニタ値Pin(N)との比率を出力する。更に、導出回路73は、中心値Pin mid(N)と入力光信号モニタ値Pin(n)との差分（A/D変換器51におけるA/D変換誤差に相当）をVOA制御値導出回路74に対して出力する。以上が、本実施の形態のステップＳ６で行われる動作である。

VOA制御値導出回路74は、減衰量の導出回路73から渡された差分に応じたVOA制御値を算出する。例えば、差分がΔXであった場合には、VOA110における減衰量(ロス)をΔXだけ減少させるVOA制御値を算出する。そして、導出されたVOA制御値がD/A変換器54でD/A変換されて、VOAの減衰量が制御される。

なお、減衰量の導出回路73からVOA制御値導出回路74に渡す値を、中心値Pin mid(N)と入力光信号モニタ値Pin(n)との差分に、設計利得値の一部を加えた値としても同様の効果を得ることができる。ただし、この場合には、LD制御値導出回路72aに対して、目標利得値Gnとして設計利得値Gから上記設計利得値の一部を差し引いた値を入力することが必要になる。また、図7、図8のように、VOA110をEDF40の前方や、後方においても良い。

[第４の実施の形態の効果]
本実施の形態においても、第1及び第２の実施の形態と同様にA/D変換誤差を抑圧することができるという効果を得ることができる。

10〜13・・・光カプラ
20、21・・・フォトダイオード
30・・・レーザダイオード
40・・・EDF
51、52・・・A/D変換器
53、54・・・D/A変換器
60・・・入出力光信号モニタ値の導出回路
70、70a〜70ｃ・・・制御回路
71・・・利得モニタ値の導出回路
71a、71b・・・目標利得値の導出回路
72、72a・・・LD制御値導出回路
73・・・減衰量の導出回路
74・・・VOA制御値導出回路
80・・・A/D変換誤差判定回路
90・・・入力光信号
91・・・出力光信号
100・・・波長検出回路
110・・・VOA

Claims (9)

1. 制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、
   前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器と、
   前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定するA/D変換誤差判定回路と、
   該A/D変換誤差判定回路において前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき比率を示す設計利得値を、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分であるA/D変換誤差で補正した目標利得値と、前記中心値と前記設計利得値とから算出した前記出力信号のレベルと前記入力信号のレベルとの比率を示す利得モニタ値とが一致するように前記制御対象を制御する制御回路とを備えたことを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
2. 制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、
   前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器と、
   前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定するA/D変換誤差判定回路と、
   該A/D変換誤差判定回路において前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき比率を示す設計利得値と、前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値と前記設計利得値とから算出した前記出力信号のレベルと前記入力信号のレベルとの比率を示す利得モニタ値を、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記中心値との差分であるA/D変換誤差で補正した補正利得モニタ値とが一致するように前記制御対象を制御する制御回路とを備えたことを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
3. 請求項１または２記載のA/D変換誤差抑圧制御装置において、
   前記中心値は、前記入力側A/D変換器の過去の変換結果の平均値あるいは中央値であることを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のA/D変換誤差抑圧制御装置において、
   前記A/D変換誤差判定回路は、前記出力側A/D変換器の変換結果と、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記設計値とから算出される前記出力側A/D変換器の変換結果の予測値との差分が、前記入力側A/D変換器に想定されるA/D変換誤差の最大値と前記出力側A/D変換器に想定されるA/D変換誤差の最大値とから算出される前記出力側A/D変換器の変換結果に現れる最大誤差未満であるという第１の条件を満たす場合、前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定することを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
5. 請求項４記載のA/D変換誤差抑圧制御装置において、
   前記A/D変換誤差判定回路は、前記第１の条件を満たし、且つ、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分が、前記入力側A/D変換器に想定されるA/D変換誤差の最大値未満であるという第２の条件を満たす場合、前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定することを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のA/D変換誤差抑圧制御装置において、
   前記入力信号は、波長が異なる複数の光信号が多重化された信号であり、
   前記制御回路は、前記A/D変換誤差判定回路において前記入力信号のレベルが変動したと判定された場合、前記入力側A/D変換器の変換結果と、レベル変動前の前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値と、レベル変動前の波長数とに基づいて、レベル変動後の波長数を算出し、前記設計利得値を前記レベル変動前後の波長数の比率と前記中心値とで補正することにより目標利得値を算出し、前記利得モニタ値が前記目標利得値と一致するように、前記制御対象を制御することを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のA/D変換誤差抑圧制御装置において、
   前記制御対象は、光アンプ装置あるいは可変光減衰器であることを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御装置。
8. 制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器とを備えたコンピュータが、前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定する第１のステップと、
   前記コンピュータが、該第１のステップにおいて前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき比率を示す設計利得値を、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分であるA/D変換誤差で補正した目標利得値と、前記中心値と前記設計利得値とから算出した前記出力信号のレベルと前記入力信号のレベルとの比率を示す利得モニタ値とが一致するように前記制御対象を制御する第２のステップとを含むことを特徴とするA/D変換誤差抑圧制御方法。
9. 制御対象に入力される入力信号の一部をA/D変換する入力側A/D変換器と、前記制御対象から出力される出力信号の一部をA/D変換する出力側A/D変換器とを備えたコンピュータを、A/D変換誤差抑圧制御装置として機能させるためのプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生しているのか、それとも前記入力信号のレベルが変動しているのかを判定するA/D変換誤差判定回路、
   該A/D変換誤差判定回路において前記入力側A/D変換器の変換結果にA/D変換誤差が発生していると判定された場合、前記入力信号のレベルと前記出力信号のレベルとがとるべき比率を示す設計利得値を、前記入力側A/D変換器の変換結果と前記入力側A/D変換器の変換結果の中心値との差分であるA/D変換誤差で補正した目標利得値と、前記中心値と前記設計利得値とから算出した前記出力信号のレベルと前記入力信号のレベルとの比率を示す利得モニタ値とが一致するように前記制御対象を制御する制御回路として機能させるためのプログラム。

Images