JP5680215B2 - 予等化光送信機および予等化光送信方法 - Google Patents

Description

この発明は、予等化光送信機および予等化光送信方法に関し、特に、光通信に用いるための予等化光送信機および予等化光送信方法に関する。

光通信システムにおいて、通信路における伝送特性の劣化に対する補償技術として、電気領域または光領域での送受信等化が挙げられる。電気領域では、送信等化（予等化）・受信等化などの様々な補償技術が検討されている。また、光領域では、分散補償ファイバなどの様々な補償技術が検討されている。その中でも、電気領域の送信等化技術は、雑音強調を発生させることなく、良好な特性が得られる方式である。光領域の分散補償ファイバを用いた分散補償では、一般に、ファイバの設置コストおよび設置場所が問題となるが、予等化を用いることで分散補償ファイバの設置コストおよび設置場所を減らすことができる利点がある。予等化伝送方式には、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）方式とＲＺ（Return to Zero）方式がある。ＲＺ方式の方が、ＮＲＺ方式よりも、符号間干渉に強く、かつ、最大振幅を等しくした場合には平均パワーを小さくできるという特徴がある。しかしながら、ＲＺ方式では、ＮＲＺ方式と比べて、使用帯域が増加するため、使用条件に応じた適用が望まれる。

また、大容量光通信を可能にする方式として、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送が知られている。ＷＤＭ伝送では、複数の波長を用いて、異なる信号を多重して伝送する。そのため、波長多重数・変調方式等により光ファイバへの送信パワーが変動する。この送信パワー変動により、送信パワーの過不足が発生することで、伝送品質に大きな影響を与えてしまう。

上記問題を解決する方式として、送信端において、ＶＯＡ(Variable Optical Attenuator)を挿入し、送信パワーを一定とする方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６にその概要図を示す。図６に記載の従来の光通信装置は、送信側装置ａ、受信側装置ｂ、および、それらを接続している伝送路ｃから構成されている。送信側装置ａは、光増幅部１ａと、光増幅部１ａの出力を通過させる光フィルタ２ａと、光フィルタ２ａに接続された最終段のＶＯＡ３ａとを備え、当該ＶＯＡ３ａにより、伝送路ｃへの信号光の送信パワーを一定に保たせて伝送する。受信側装置ｂは、伝送路ｃを介して送信側装置ａから受信した信号光を通過させる光フィルタ２ｂと、光フィルタ２ｂに接続された光増幅部１ｂとから構成されている。受信側装置ｂは、受信した信号光を光フィルタ２ｂに通過させ、光増幅部１ｂにより受信パワーを調整している。図６に示した従来の光通信装置は、上記のように、送信側装置にＶＯＡを備えることで、送信パワーを一定にし、安定した通信を実現する方式である。

予等化伝送とＷＤＭ伝送とを併用することで、分散補償ファイバの設置コストおよび設置場所を削減し、かつ、大容量な伝送が可能となる。予等化伝送では、伝送路の分散量に応じて、分散補償量を調整する必要がある。予等化の送信パワーは、分散補償量に応じて、大きく変動する。さらに、複数の波長に重畳している予等化信号が非同期に分散補償量を調整した場合には、合波したＷＤＭ送信信号光はさらに大きな瞬時パワー変動が生じることが考えられる。そのため、分散補償量を調整する場合には、利得の大きな光増幅器と、瞬時の大幅な送信パワー変動に追従して送信パワーを一定に保つことができる高速動作でかつダイナミックレンジの広いＶＯＡとが、必要となり、高額な光増幅器およびＶＯＡを搭載する必要がある。さらには、ＶＯＡを搭載したにもかかわらず、送信パワー変動に追従できない場合には、伝送品質劣化および受信側の設備に支障をもたらす可能性もある。

特開２００９−２６７９５０号公報

上述のように、従来の光通信装置においては、大容量の光通信を可能にするため、ＷＤＭ伝送方式を適用していた。しかしながら、分散補償ファイバなどの光学補償部材の設置コストおよび設置エリアの縮小のため、ＷＤＭ伝送方式と予等化伝送方式を組み合わせることが検討されている。ＷＤＭ伝送方式と予等化伝送方式とを組み合わせた場合、予等化伝送での分散補償量調整時に生じる送信パワー変動により伝送品質の劣化が発生する。そのため、それを抑えるために高性能かつ高額な光増幅器およびＶＯＡが必要となり、製造コストが高くなってしまうという問題点があった。

この発明は、問題点を解決するためになされたものであり、予等化伝送の伝送方式の切り替えを行なうことにより送信パワーの変動を抑え、高品質で大容量の光通信を可能にする、予等化光送信機および予等化光送信方法を得ることを目的としている。

この発明は、伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信機であって、前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択部と、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成部と、前記予等化信号生成部から出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換部と、前記デジタル−アナログ変換部から出力された前記アナログ信号を増幅する増幅部と、光信号を出力する光源と、前記増幅部から出力される増幅された前記アナログ信号に基づいて前記光源からの前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する変調部とを備え、前記タップ係数選択部により、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、前記タップ係数選択部で前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、前記ＮＲＺ方式の平均パワーであり、前記ＮＲＺ方式の平均パワーに対して予め閾値を設定しておき、前記タップ係数選択部は、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値以上の場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択することを特徴とする予等化光送信機である。

この発明は、伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信機であって、前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択部と、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成部と、前記予等化信号生成部から出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換部と、前記デジタル−アナログ変換部から出力された前記アナログ信号を増幅する増幅部と、光信号を出力する光源と、前記増幅部から出力される増幅された前記アナログ信号に基づいて前記光源からの前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する変調部とを備え、前記タップ係数選択部により、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、前記タップ係数選択部で前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、前記ＮＲＺ方式の平均パワーであり、前記ＮＲＺ方式の平均パワーに対して予め閾値を設定しておき、前記タップ係数選択部は、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値以上の場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択することを特徴とする予等化光送信機であるので、予等化伝送の伝送方式の切り替えを行なうことにより、送信パワーの変動を抑え、製造コスト・設置コスト・設置場所を抑えながら、高品質で大容量の光通信の実現を可能にする。

この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機における、予等化伝送時の各分散補償量に応じた変調後の送信平均パワー変動をグラフで示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機における、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送を波長分散に応じて選択した場合の送信の平均パワーをグラフで示した説明図である。 この発明の実施の形態２に係る予等化光送信機の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態２に係る予等化光送信機における、分散補償以外の予等化を適用することで、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送の切り替え点での平均パワー差を調整した場合の送信平均パワーをグラフで示した説明図である。 従来の光通信装置の構成を示した構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機の構成を示した構成図である。図１に示した予等化光送信機においては、伝送路の品質劣化要因となるパラメータの値に応じて、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送とを選択することができる。なお、本実施の形態に係る予等化光送信機においても、ＷＤＭ伝送に適用でき、分散補償ファイバの設置コストおよび設置場所を削減し、かつ、大容量の光通信を行なうことができる。本実施の形態においては、予等化伝送方式を、ＲＺ予等化伝送方式とＮＲＺ予等化伝送方式とから選択して用いることができる。そのため、伝送路の劣化要因に応じて、それらの方式を組み合わせて用いることにより、全体として送信パワーの変動を低く抑えることができる。なお、ここでは、伝送路の劣化要因となるパラメータとして、波長分散の分散補償量を例に挙げて説明する。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、伝送路の劣化要因となるものであれば、他のパラメータを用いるようにしてもよい。

図１において、１は、予等化信号生成回路（予等化信号生成部）である。予等化信号生成回路１は、タップ係数選択回路２から入力されるタップ係数に基づいて、ＲＺ予等化波形またはＮＲＺ予等化波形の予等化信号を生成し、当該予等化信号をＩチャネルデジタル信号とＱチャネルデジタル信号に分けて出力する。２は、タップ係数選択回路（タップ係数選択部）である。タップ係数選択回路２は、ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め記憶し、伝送路の劣化要因となる波長分散の分散補償量の値に応じてそれらのタップ係数のうちのいずれか一方を選択し、選択した当該タップ係数を予等化信号生成回路１にセットする。３，４は、デジタル−アナログ変換器（デジタル−アナログ変換部）である。デジタル−アナログ変換器３，４は、予等化信号生成回路１から出力されたＩチャネルデジタル信号とＱチャネルデジタル信号とをそれぞれデジタル信号からアナログ信号に変換する。５，６は、ドライバ（増幅部）である。ドライバ５，６は、デジタル−アナログ変換器３，４からの出力を、変調器８の入力レベルまで増幅する。７は、変調器にて光信号を生成するために入力される光を発生させる光源である。８は、変調器（変調部）である。変調器８は、ドライバ５，６から出力される信号を用いて、光源７からの光を光信号変調することで、予等化光送信信号を生成する。

なお、変調器８には、図１に示すように、光変調部８ａ，８ｂと、光位相調整部８ｃとが設けられている。光変調部８ａ，８ｂは、光源７に対して並列に接続されて、光源７からの分波光がそれぞれ入力されて第１および第２の光電界を生成する。光位相調整部８ｃは、光変調部８ｂに接続され、第１および第２の光電界の位相差を制御する。光位相調整部８ｃの設定位相（Ｉチャネル、Ｑチャネル間の相対位相差）は、例えば、π／２に設定されている。変調器８では、ドライバ５，６から出力される信号に基づいて、光源７からの分波光を光変調部８ａ，８ｂで光信号変調するとともに、光変調部８ｂからの出力をさらに光位相調整部８ｃで位相調整して、光変調部８ａからの出力と光位相調整部８ｃからの出力とを合波することにより、予等化光送信信号を生成し出力する。

次に、この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機の動作について説明する。タップ係数選択回路２は、予め保持しているタップ係数（すなわち、ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数）から、伝送路の劣化要因のパラメータの１つである波長分散の分散補償量の値に応じて、いずれか一方のタップ係数を選択し、予等化信号生成回路１に当該選択したタップ係数を引き渡す。タップ係数選択回路２が予め保持しているタップ係数は、ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とであり、平均パワー変動が緩和されるように調整された切替点でそれらのタップ係数を切り替える。当該調整については後述する。

予等化信号生成回路１には、上記のようにタップ係数選択回路２からタップ係数が引き渡されるとともに、データ系列（またはシンボル系列）が入力される。予等化信号生成回路１は、入力されたタップ係数とデータ系列（またはシンボル系列）とを用いて予等化処理を行い、予等化デジタル信号（Ｉチャネルデジタル信号とＱチャネルデジタル信号）を生成する。当該予等化処理は、既知のものでよいため、ここでは説明は省略する。予等化デジタル信号は、デジタル−アナログ変換器３，４により、予等化アナログ信号（Ｉチャネルアナログ信号とＱチャネルアナログ信号）に変換され、さらに、ドライバ５，６により変調器８の入力レベルまで増幅される。次に、変調器８により、ドライバ５，６からの増幅された予等化アナログ信号を基に、光源７からの光を光信号変調することで、予等化光送信信号が生成される。こうして生成された予等化光送信信号は、伝送路（図示せず）を介して予等化光受信機（図示せず）まで伝送される。

図２は、予等化伝送時の各分散補償量に応じた変調器８による変調後の送信パワーの平均値（以下、平均パワーとする。）の変動を示している。図２において、横軸は分散補償量、縦軸は平均パワーである。図２において、実線９は、ＮＲＺ方式における予等化信号の平均パワー変動を示し、一点鎖線１０は、ＲＺ方式における予等化信号の平均パワー変動を示している。

図２に示されるように、ＮＲＺ方式およびＲＺ方式のいずれにおいても、波長分散の分散補償量（の絶対値の値）が小さい場合には平均パワーが大きい。分散補償量が０ｐｓ／ｎｍ（波長分散補償なし）のときが、平均パワーは最大値となる。一方、分散補償量（の絶対値の値）が大きい場合には、波長分散のインパルス応答が時間方向に広がるため、畳み込まれた予等化信号の平均パワーが小さくなる。ＮＲＺ方式の平均パワーの最小値と最大値とを比較すると、約９ｄＢ程度の絶対値差が生じている。同様に、ＲＺ方式の平均パワーの最小値と最大値とを比較すると、約９ｄＢ程度の絶対値差が生じている。さらに、各分散補償量においては、ＮＲＺ方式およびＲＺ方式間では、平均パワーが約３ｄＢ程度の絶対値差が生じ、ＮＲＺ方式の方が常に平均パワーが大きい。なお、ここでは、伝送路の劣化要因のパラメータとして波長分散の分散補償量を例として記述しているが、この場合に限定されることなく、他のパラメータを用いてもよい。また、他のパラメータを用いた場合においても、ＮＲＺ方式およびＲＺ方式は、それに応じた平均パワーの特性を有している。

図３は、この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機において、図２のグラフに示された平均パワーの特性に基づき、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送とを波長分散の分散補償量の値に応じて選択した場合の送信の平均パワーを示している。図３において、１１は波長分散の補償量に応じて選択した伝送方式（ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送）を示し、太線１２は、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送とを切り替えた場合の送信の平均パワーを示している。

図３に示すように、この発明の実施の形態１に係る予等化光送信機においては、予等化時の送信パワー変動を緩和するために、平均パワー１２として、分散補償量（の絶対値の値）が小さい領域Ｒ１では、送信パワーが小さいＲＺ予等化伝送を選択し、分散補償量（の絶対値の値）が大きい領域Ｒ２，Ｒ３では、送信パワーが大きいＮＲＺ予等化伝送を選択する。これにより、平均パワー差である３ｄＢ程度の絶対値差を緩和することができる。図３の例では、分散補償量の絶対値が最も大きいグラフの左端から切替点ｃｈ１までの領域（領域Ｒ２）がＮＲＺ方式で、切替点ｃｈ１から切替点ｃｈ２までの領域（領域Ｒ１）ではＲＺ方式で、切替点ｃｈ２から分散補償量が最も大きいグラフの右端までの領域（領域Ｒ３）がＮＲＺ方式が選択されている。当該切替は、タップ係数選択回路２によって行なわれる。すなわち、タップ係数選択回路２が、ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を出力している間はＮＲＺ方式が選択されたことになる。一方、タップ係数選択回路２が、ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を出力している間はＲＺ方式が選択されたことになる。そのため、タップ係数選択回路２により、いずれのタップ係数を出力するかによって切り替えが行なわれる。タップ係数選択回路２の切り替え動作は、分散補償量の値に対して予め閾値をｃｈ１，ｃｈ２として設定しておき、分散補償量の値がｃｈ１またはｃｈ２になったときに、タップ係数の出力を、ＮＲＺ予等化信号生成用とＲＺ予等化信号生成用との間で切り替える。なお、ｃｈ１、ｃｈ２の設定方法としては、例えば、ＮＲＺ方式における平均パワーの値がＲＺ方式における平均パワーの最大値となる時点の分散補償量をｃｈ１、ｃｈ２と設定すればよい。あるいは、ＮＲＺ方式の平均パワーに対して予め閾値を設定しておき、当該平均パワーの値が当該閾値に達したときに、タップ係数選択回路２が、タップ係数の出力を、ＮＲＺ予等化信号生成用からＲＺ予等化信号生成用に切り替えるようにしてもよい。当該閾値の設定方法としては、例えば、ＲＺ方式における平均パワーの最大値を当該閾値として設定しておく。そうして、ＮＲＺ方式の平均パワーの値が、当該閾値と同じ値になった時点で、伝送方式を、ＮＲＺからＲＺに切り替えるようにすればよい。

図３に示すように、伝送路の劣化要因のパラメータの１つである波長分散の分散補償量の値に基づいて、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送とを組み合わせて用いることにより、分散補償量の変域全体において、平均パワーの減衰量を調整可能である。図３に示す平均パワー１２の最小値と最大値との絶対値差と、図２に示すＮＲＺ方式およびＲＺ方式の平均パワー９，１０の最小値と最大値との絶対値差とを比較すると、平均パワー１２の絶対値差の方が、平均パワー９，１０の絶対値差よりも、大幅に小さくなっていることがわかる。

以上のように、本実施の形態においては、伝送路の品質劣化要因となるパラメータの値に応じて、タップ係数選択回路２が、ＮＲＺ予等化信号生成用とＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を切り替えて出力するようにしたので、伝送方式をＮＲＺ方式とＲＺ方式との間で切り替えることができ、全体として、送信平均パワーの変動を少なくすることができる。具体的には、伝送路の劣化要因となるパラメータとして、波長分散の分散補償量を用い、分散補償量（の絶対値の値）が所定の閾値より小さい領域では送信パワーが小さいＲＺ予等化伝送を選択し、分散補償量（の絶対値の値）が所定の閾値以上の領域では送信パワーが大きいＮＲＺ予等化伝送を選択する。このように、本実施の形態１に係る予等化光送信機においては、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送を伝送劣化要因に応じて切り替えて混在させることで、送信パワー変動を緩和でき、光増幅器およびＶＯＡに対して低負荷の予等化伝送が可能となる。これにより、従来必要であった、高性能かつ高額な光増幅器およびＶＯＡの使用を不要にすることで、製造コストを抑えることができる。また、それと同時に、送信パワー変動を抑えることで、伝送品質を常に高く保つことができる。以上のようにして、本実施の形態においては、分散補償ファイバの設置コストおよび設置場所を削減し、製造コストも低く抑えながら、高品質かつ大容量の伝送を実現可能にすることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る予等化光送信機の構成を示した構成図である。図４においては、予等化光送信機の外部に、タップ係数微調整部１０が設けられている。

上記の実施の形態１においては、タップ係数選択回路２は、ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め記憶し、伝送方式を、伝送劣化要因のパラメータの値に応じて、ＮＲＺ方式とＲＺ方式との間で切り替え、両方の伝送方式を組み合わせて用いることで、送信の平均パワーの変動を抑える実施形態について説明した。本実施の形態においては、タップ係数選択回路２が上記のＲＺ予等化波形用のタップ係数とＮＲＺ予等化波形用のタップ係数を保存する前に、外部に設けられたタップ係数微調整部１０によりそれらのタップ係数が微調整され、微調整された当該タップ係数がタップ係数選択回路２に送信され（あるいはダウンロードされ）保存される。

タップ係数微調整部１０は、伝送方式の切替点の前後の領域において、タップ係数の微調整を行なうものである。なお、以下では、本実施の形態２で説明するタップ係数の「微調整」に対して、上記の実施の形態１で説明したタップ係数の調整、すなわち、タップ係数をＮＲＺ予等化波長生成用とＲＺ予等化波長生成用との間で切り替えることを、タップ係数の「粗調整」と呼ぶこととする。なお、「粗調整」は、分散補償量による全体的な平均パワー変動の緩和を目的としており、「微調整」は、ＲＺ方式とＮＲＺ方式の切替点の平均パワー変動の緩和を目的としている。他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。

図２および図３に示したように、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送では約３ｄＢの平均パワー差があるため、ＲＺ予等化伝送およびＮＲＺ予等化伝送の切替点（ｃｈ１，ｃｈ２）では、平均パワー差３ｄＢ程度のパワー変動が瞬時に発生する。従って、実施の形態１で説明したようなＲＺ方式とＮＲＺ方式との切り替えを行なうだけのタップ係数の「粗調整」だけでも、上述のように、平均パワーの減衰量を調整可能であるが、図３の「粗調整」に加えて、切替点における瞬時のパワー変動を抑えるための「微調整」をさらに行なう方がより望ましいため、本実施の形態においては、当該「微調整」を行なう実施形態について説明する。

図５は、この発明の実施の形態２に係る予等化光送信機において、当該パワー変動の発生を抑えるために、「微調整」を行なった場合の送信平均パワーを示している。図５においては、分散補償量以外の伝送路の劣化要因を考慮した予等化をさらに適用することで、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送の切替点での平均パワー差を微調整している。図５において、太線１３は、微調整を行なった、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送を切り替えた場合の送信の平均パワーである。

上記の図３に示したように、単にＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送とを組み合わせただけでは、ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送の切り替え点（ｃｈ１，ｃｈ２）において、約３ｄＢ程度の平均パワー変動が発生するため、望ましくは、この平均パワー変動を緩和する必要がある。分散補償量による予等化などの場合は、予等化量が大きくなるにつれて、補償対象の周波数特性のインパルス応答は時間軸方向に広がるため、畳み込まれた予等化信号の送信平均パワーが低下する。そのため、分散補償量以外の伝送劣化要因の補償や予等化信号の生成法の調整により予等化量を調整することで、送信平均パワーを微調整することができる。

図５において、分散補償量の絶対値が最も大きいグラフの左端から切替点ｃｈ１までの間の領域をＲ２とし、切替点ｃｈ２から分散補償量が最も大きいグラフの右端までの間の領域をＲ３とする。このとき、領域Ｒ２内で、微調整用切替点ｃｈ３を適宜設定するとともに、領域Ｒ３内で、微調整用切替点ｃｈ４を適宜設定しておき、微調整用切替点ｃｈ３の時点におけるＮＲＺ方式の平均パワーの値Ｐ１から、分散補償量が０ｐｓ／ｎｍの時点のＲＺ方式の平均パワーの値Ｐ２まで、および、分散補償量が０ｐｓ／ｎｍの時点のＲＺ方式の平均パワーの値Ｐ２から、微調整用切替点ｃｈ３の時点におけるＮＲＺ方式の平均パワーの値Ｐ３までが、平均パワーがなだらかに変化するように、タップ係数が微調整されている。すなわち、タップ係数微調整部１０は、伝送方式の切り替えを行なう切替点ｃｈ１，ｃｈ２のそれぞれの前後の領域において、タップ係数の微調整を行ない、それにより、切替点ｃｈ１，ｃｈ２を含む全体として、平均パワーがなだらかに変化するように調整されている。なお、ｃｈ３の設定方法としては、例えば、図５において、ｃｈ３からｃｈ１までの分散補償量の変化量が、ｃｈ１から分散補償量が０の時点までの変化量と同じになるように設定すればよい。同様に、ｃｈ４の設定方法としては、例えば、図５において、ｃｈ４からｃｈ２までの分散補償量の変化量が、ｃｈ２から分散補償量が０の時点までの変化量と同じになるように設定すればよい。

予等化量の「微調整」に適用できる予等化方式には、例えば、（１）ハイパスフィルタ成分（伝送路の光フィルタによる帯域制限補償・送受信機の帯域制限補償、光フィルタの狭窄化ペナルティ補償）、（２）ＩＱのコンスタレーションの回転、（３）周波数領域フィルタリングによる、分散補償量が大きい場合のタップ係数の広がりの緩和、（４）タップ係数への時間領域フィルタリングによるタップ係数の広がりの緩和、および、（５）ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送の中間波形を生成、等が考えられる。タップ係数選択回路２は、上記の図３に示すように伝送方式の切り替えによる「粗調整」だけをおこなってもよいが、これらの（１）〜（５）の予等化方式による予等化の「微調整」の少なくともいずれか１つを、「粗調整」に組み合わせて、タップ係数を生成する。また、上記（１）〜（５）の予等化方式以外でも、周波数特性として表現できる補償対象であれば予等化量の調整が可能であり、送信パワーの微調整については上記予等化方式に限るものではない。

以下に、（１）〜（５）について説明する。

（１）伝送路の光フィルタによる帯域制限、及び／または、送受信機の帯域制限を補償するハイパスフィルタ成分に基づいて、送信パワーの微調整を行なう。ハイパスフィルタ成分による送信パワーの微調整は、過度の高周波数領域の強調をしない限りは、伝送ペナルティが生じにくい特徴がある。ハイパスフィルタ成分による高周波数領域の強調により予等化量が増加するため、ＮＲＺ予等化伝送時にハイパスフィルタ成分を追加し、ＲＺ予等化伝送時には低効果のハイパスフィルタ成分を追加もしくは追加しないことにより、平均パワー変動を緩和できる。

（２）ＩＱのコンスタレーションを回転させることにより、送信パワーの微調整を行なう。予等化伝送では、送信側でのデジタル信号処理になるため、送信側にＤＡＣ（Digital to Analog Converter）のようなデジタル−アナログ変換器が必要となる。そのため、電気信号での送信できる最大振幅がＤＡＣの最大値で制限されるため、ＩＱのコンスタレーションを回転させることにより、平均パワーを調整できる。

（３）タップ係数として用いる補償対象の周波数範囲を制限するための周波数フィルタリングを設けることにより、送信パワーの微調整を行なう。補償対象の周波数範囲を制限するように周波数フィルタリングを施すことにより、周波数フィルタリングを通過する成分以外の他の成分を除去することで、インパルス応答の時間領域の拡大を抑圧することができる。周波数フィルタリングによりインパルス応答長を微調整することで、畳み込まれた後の予等化信号の送信平均パワーを調整することができる。

（４）上記の（３）と同様な効果が得られる方式として、タップ係数として用いる補償対象の周波数特性のインパルス応答を時間軸方向に制限するための時間領域フィルタリングを設けることにより、送信パワーの微調整を行なう。補償対象の周波数特性のインパルス応答に対して、時間領域でフィルタリングする（すなわち、時間軸方向に制限する）ことにより、インパルス応答長を微調整でき、送信平均パワーを調整できる。

（５）ＲＺ予等化伝送とＮＲＺ予等化伝送の切り替えの間に、ＲＺ予等化波形とＮＲＺ予等化波形の中間波形を選択する領域を持つことで、約３ｄＢの切り替えによる平均パワー差を緩和することができる。当該中間波形としては、ＲＺ予等化波形用のタップ係数とＮＲＺ予等化波形用のタップ係数を混ぜ合わせたタップ係数を用いることが例にあげられる。ＲＺ予等化波形用のタップ係数とＮＲＺ予等化波形用のタップ係数の重みづけ平均処理により、送信パワーの微調整ができる。このように、ＲＺ方式とＮＲＺ方式との切替点ｃｈ１，ｃｈ２の前後に、ＲＺ予等化波形とＮＲＺ予等化波形の中間波形を選択する領域を持つようにして、瞬時の平均パワーの変動を抑える。

このように、本実施の形態においては、図３に示した「粗調整」に加えて、上記の（１）〜（５）に示すような予等化方式で、「粗調整」による切替点における平均パワーの瞬時の変動を「微調整」してなだらかになるように、タップ係数を調整する。具体的には、タップ係数微調整部１０が、タップ係数の切り替えを行なう切替点ｃｈ１，ｃｈ２での瞬時の平均パワー変動を無くすために、上記の（１）〜（５）の予等化方式のうちの少なくとも１つを用いて、切替点ｃｈ１，ｃｈ２を含む切替点ｃｈ１，ｃｈ２の前後の領域において、ＲＺ予等化波形用のタップ係数とＮＲＺ予等化波形用のタップ係数を微調整する。そうして、微調整されたタップ係数がタップ係数選択回路２に送信されて、タップ係数選択回路２がそれらを保存する。そうして、タップ係数選択回路２は、実施の形態１で説明したように、分散補償量の値に応じて、保存されたＲＺ予等化波形用のタップ係数とＮＲＺ予等化波形用のタップ係数の中からいずれか１つを選択して、予等化信号生成回路１に出力する。

本実施の形態においては、このように、「粗調整」と１以上の「微調整」とを組み合わせてタップ係数を生成し、それをタップ係数選択回路２から予等化信号生成回路１に出力することにより、図５に示すように、切替時のパワー変動の発生を抑えることができ、平均パワーの変動が切替点も含み全体としてなだらかになる。

タップ係数微調整部１０が、上記の（１）〜（５）の予等化方式のうちのいずれを用いるかについては、設計段階で設定してもよく、あるいは、タップ係数選択回路２へ保存するタップ係数を生成する際に、オペレータ（ユーザ）が適宜選択できる構成としておいてもよい。

なお、ＲＺ予等化伝送・ＮＲＺ予等化伝送に問わず、低分散補償量付近では、送信パワーが予等化伝送時より大きくなる。特に、波長分散補償量０ｐｓ／ｎｍ（波長分散補償なし）の場合の送信パワーは大きい。しかしながら、波長分散補償量０ｐｓ／ｎｍ時は、ほぼ２値で送信波形が変動するため、単純な振幅低下による送信パワー低下を適用することで、より送信パワー変動を緩和できる。

以上のように、この発明の実施の形態２に係る予等化光送信機においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、タップ係数の切替点における瞬時の平均パワーの変動を抑えるためにタップ係数を微調整するタップ係数微調整部１０を備えるようにしたので、タップ係数の切替点においても平均パワーの変動が緩やかになるため、伝送品質をより安定させることができる。

１ 予等化信号生成回路、２ タップ係数選択回路、３，４ デジタル−アナログ変換器、５，６ ドライバ、７ 光源、８ 変調器、１０ タップ係数微調整部。

Claims (10)

1. 伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信機であって、
   前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択部と、
   前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成部と、
   前記予等化信号生成部から出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換部と、
   前記デジタル−アナログ変換部から出力された前記アナログ信号を増幅する増幅部と、
   光信号を出力する光源と、
   前記増幅部から出力される増幅された前記アナログ信号に基づいて前記光源からの前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する変調部と
   を備え、
   前記タップ係数選択部により、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、
   前記タップ係数選択部で前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、前記ＮＲＺ方式の平均パワーであり、
   前記ＮＲＺ方式の平均パワーに対して予め閾値を設定しておき、
   前記タップ係数選択部は、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値以上の場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択する
   ことを特徴とする予等化光送信機。
2. 伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信機であって、
   前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択部と、
   前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択部から出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成部と、
   前記予等化信号生成部から出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換部と、
   前記デジタル−アナログ変換部から出力された前記アナログ信号を増幅する増幅部と、
   光信号を出力する光源と、
   前記増幅部から出力される増幅された前記アナログ信号に基づいて前記光源からの前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する変調部と
   を備え、
   前記タップ係数選択部により、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、
   前記タップ係数選択部で前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、波長分散の分散補償量であり、
   前記分散補償量の絶対値に対して予め閾値を設定しておき、
   前記タップ係数選択部は、前記分散補償量の絶対値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記分散補償量の絶対値が当該閾値以上の場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択する
   ことを特徴とする予等化光送信機。
3. 前記タップ係数の切り替えを行なう切替点の送信パワーの変動を抑制するために、前記切替点の前後の領域において前記タップ係数の微調整を行なうためのタップ係数微調整部をさらに備え、
   前記タップ係数選択部は、前記タップ係数に対して前記タップ係数微調整部による微調整を行なったタップ係数を予め保存する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の予等化光送信機。
4. 前記タップ係数微調整部は、前記伝送路の光フィルタによる帯域制限、自機の帯域制限、及び／又は、自機が送信した信号を受信する受信機の帯域制限を予等化により補償することにより、前記タップ係数の微調整を行なう
   ことを特徴とする請求項３に記載の予等化光送信機。
5. 前記タップ係数微調整部は、ＩＱのコンスタレーションを回転させることにより送信パワーの調整を行なうことにより、前記タップ係数の微調整を行なう
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の予等化光送信機。
6. 前記タップ係数微調整部は、周波数範囲を制限する周波数フィルタリングを実施することにより、前記タップ係数の微調整を行なう
   ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の予等化光送信機。
7. 前記タップ係数微調整部は、前記タップ係数として用いる周波数特性のインパルス応答を時間軸方向に制限する時間領域フィルタリングを実施することにより、前記タップ係数の微調整を行なう
   ことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の予等化光送信機。
8. 前記タップ係数微調整部は、前記ＲＺ予等化信号の波形と前記ＮＲＺ予等化信号の波形との間の中間波形を有する予等化信号を生成するためのタップ係数を生成することにより、前記タップ係数の微調整を行なう
   ことを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の予等化光送信機。
9. 伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信方法であって、
   前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択ステップと、
   前記タップ係数選択ステップにより出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択ステップにより出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成ステップと、
   前記予等化信号生成ステップにより出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換ステップと、
   前記デジタル−アナログ変換ステップにより出力された前記アナログ信号を増幅する増幅ステップと、
   光信号を出力する光信号出力ステップと、
   前記増幅ステップにより出力された増幅アナログ信号に基づいて前記光信号出力ステップにより出力された前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する送信信号生成ステップと
   を備え、
   前記タップ係数選択ステップにおいて、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、
   前記タップ係数選択ステップで前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、前記ＮＲＺ方式の平均パワーであり、
   前記ＮＲＺ方式の平均パワーに対して予め閾値を設定しておき、
   前記タップ係数選択ステップは、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記ＮＲＺ方式の平均パワーの値が当該閾値以上の場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択する
   ことを特徴とする予等化光送信方法。
10. 伝送方式としてＲＺ方式とＮＲＺ方式の両方を切り替えて用いる予等化光送信方法であって、
    前記ＲＺ方式で用いるＲＺ予等化信号生成用のタップ係数と前記ＮＲＺ方式で用いるＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数とを予め保存し、送信パワーの変動の要因となるパラメータの値に応じて、前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数または前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数のいずれか一方を選択して出力するタップ係数選択ステップと、
    前記タップ係数選択ステップにより出力される前記タップ係数が前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＲＺ予等化信号を生成し、前記タップ係数選択ステップにより出力される前記タップ係数が前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数の場合はＮＲＺ予等化信号を生成する予等化信号生成ステップと、
    前記予等化信号生成ステップにより出力された前記ＲＺ予等化信号または前記ＮＲＺ予等化信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換ステップと、
    前記デジタル−アナログ変換ステップにより出力された前記アナログ信号を増幅する増幅ステップと、
    光信号を出力する光信号出力ステップと、
    前記増幅ステップにより出力された増幅アナログ信号に基づいて前記光信号出力ステップにより出力された前記光信号を変調することにより、予等化光送信信号を生成する送信信号生成ステップと
    を備え、
    前記タップ係数選択ステップにおいて、前記パラメータの値に応じて、前記タップ係数の切り替えを行なうことにより、伝送方式をＲＺ方式とＮＲＺ方式との間で切り替えて送信を行ない、
    前記タップ係数選択ステップで前記タップ係数の選択に用いる前記パラメータは、波長分散の分散補償量であり、
    前記分散補償量の絶対値に対して予め閾値を設定しておき、
    前記タップ係数選択ステップは、前記分散補償量の絶対値が当該閾値よりも小さい場合には前記ＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択し、前記分散補償量が当該閾値以上の場合には前記ＮＲＺ予等化信号生成用のタップ係数を選択する
    ことを特徴とする予等化光送信方法。

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