JP5911369B2

JP5911369B2 - 光送受信機および光送受信方法

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Publication number: JP5911369B2
Application number: JP2012100900A
Authority: JP
Inventors: 聖史斧原; 杉原　隆嗣; 隆嗣杉原; 吉田　剛; 剛吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: JP2013229783A

Description

この発明は光送受信機および光送受信方法に関し、特に、情報信号を多値変調して送信し、受信側でディジタル信号処理を行うことによって受信信号を復調する光送受信機および光送受信方法に関する。

従来の光送受信装置および光送受信方法は、光変調方式として、ＯｎＯｆｆＫｅｙｉｎｇ（ＯＯＫ）、２相位相変調（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ：ＢＰＳＫ）、などを用いている。近年、インターネットにおけるトラフィックの増大により、光通信システムの大容量化が求められており、ディジタル信号処理技術を用いた多値の位相変調信号を扱う方式が研究されている。多値変調信号には４相位相変調（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）、差動４相位相変調（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＱＰＳＫ：ＤＱＰＳＫ）、８相位相変調(ＥｉｇｈｔＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：８ＱＡＭ)などがある。

従来の光強度のオン／オフを２値信号に割り当てて直接検波する方式に対して、ディジタルコヒーレント受信方式は、光強度と位相情報をコヒーレント受信方式により抽出する。そして、抽出された強度と位相情報をアナログ／ディジタル（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器により量子化し、ディジタル信号処理部によって復調を行う。

ディジタルコヒーレント受信方式の利点の一つとして、送信光源と局部発信光源の周波数および位相を受信光に対して同期させるメカニズムをディジタル信号処理として実装できるという利点が挙げられる。これにより、実現難度の高い光ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）を実装しなくても送信光源と局部発信光源の周波数および位相を受信光に対して同期させることができる。また、ディジタルコヒーレント受信方式は、光信号対雑音比（ＯｐｔｉｃａｌＳｉｇｎａｌ―ｔｏ―ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）耐力および伝送路の波形歪耐力があるという特長を有する。

波形歪は、伝送路である光ファイバの屈折率が波長の関数になることから生じる現象で波長分散とも呼ばれる。一般に、信号はある波長帯域を持つために、それぞれの波長が感じる屈折率の違いから、波形が歪む。ディジタルコヒーレント受信方式では、この波形歪みと逆関数の特性を持つディジタルフィルタ（分散補償器）を使用することにより、波形歪み補正を行う。この時、分散補償器は伝送路である光ファイバの波長分散の大きさを知る必要があり、このために送受信機間で既知信号となるトレーニング系列を設ける。トレーニング系列の波形歪みの状態から、分散補償器であるディジタルフィルタの係数を求めることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１３０１３号公報

従来のディジタル信号処理技術を用いた光送受信装置および光送受信方法は、光変調方式として、ＱＰＳＫを用いることが多く、伝送路である光ファイバの波長分散を補償するためのディジタルフィルタ係数決定のために用いられるトレーニング系列もＱＰＳＫ信号のシンボルマッピングを行っていた。しかしながら、今後、信号のビットレート拡大のため、変調信号の多値度がより高い、８ＱＡＭや１６ＱＡＭが主流となってくると予想されるが、トレーニング系列もそれに従い、信号の多値度を上げると、回路規模が増大するという問題点がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、信号の多値度に関わらず、より少ない回路規模で、信号品質の劣化なく、波長分散量の推定を可能にする、光送受信機および光送受信方法を得ることを目的とする。

この発明は、伝送路を介して送受信を行う光送受信機であって、情報信号を光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する送信部と、前記伝送路を介して相手方から光信号を受信する受信部とを備え、前記送信部は、前記情報信号を光伝送用のデータフレームにマッピングするフレーマ生成部と、前記データフレームの前記情報信号を多値変調するシンボルマッピング部と、前記シンボルマッピング部で多値変調された前記データフレームを複数のレーンに分配するマルチレーン分配部と、前記伝送路で発生する波長分散量を受信側で推定するために使用される既知の固定情報を、トレーニング系列として、前記マルチレーン分配部で複数のレーンに分配された前記データフレームに挿入するトレーニング系列挿入部と、前記トレーニング系列が挿入された前記データフレームを光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する光変調部とを有し、前記受信部は、前記伝送路を介して相手方から光信号を受信してアナログ電気信号に変換する光受信部と、前記アナログ電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を用いて、送信側で挿入された前記トレーニング系列の前記固定情報に基づいて、前記伝送路で発生した波長分散量を推定する波長分散推定部と、前記波長分散推定部で推定された波長分散量を用いて、受信した前記光信号の波長分散を補償する分散補償部とを有し、前記トレーニング系列の前記固定情報として、前記シンボルマッピング部による前記情報信号の多値変調度より少ない信号点を選択して使用することを特徴とする光送受信機である。

この発明は、伝送路を介して送受信を行う光送受信機であって、情報信号を光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する送信部と、前記伝送路を介して相手方から光信号を受信する受信部とを備え、前記送信部は、前記情報信号を光伝送用のデータフレームにマッピングするフレーマ生成部と、前記データフレームの前記情報信号を多値変調するシンボルマッピング部と、前記シンボルマッピング部で多値変調された前記データフレームを複数のレーンに分配するマルチレーン分配部と、前記伝送路で発生する波長分散量を受信側で推定するために使用される既知の固定情報を、トレーニング系列として、前記マルチレーン分配部で複数のレーンに分配された前記データフレームに挿入するトレーニング系列挿入部と、前記トレーニング系列が挿入された前記データフレームを光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する光変調部とを有し、前記受信部は、前記伝送路を介して相手方から光信号を受信してアナログ電気信号に変換する光受信部と、前記アナログ電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を用いて、送信側で挿入された前記トレーニング系列の前記固定情報に基づいて、前記伝送路で発生した波長分散量を推定する波長分散推定部と、前記波長分散推定部で推定された波長分散量を用いて、受信した前記光信号の波長分散を補償する分散補償部とを有し、前記トレーニング系列の前記固定情報として、前記シンボルマッピング部による前記情報信号の多値変調度より少ない信号点を選択して使用することを特徴とする光送受信機であるので、信号の多値度に関わらず、より少ない回路規模で、信号品質の劣化なく、波長分散量の推定を可能にする。

この発明の実施の形態１に係る光通信システムの構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る光送受信機の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る光送受信機によって送受信されるＯＴＵｋフレームの一例を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係る光送受信機に設けられた光受信フロントエンドの構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る光送受信機に設けられた波長分散推定部の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る光送受信機に設けられたトレーニング系列挿入部によるトレーニング系列のシンボル選択の一例を示す説明図である。トレーニング系列のシンボル点の取り方と、信号品質劣化を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るディジタル通信システム（以下、単に「光通信システム」という）を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る光通信システムは、複数の光送受信機１ａ，１ｂと光ファイバから構成された伝送路２とから構成されている。複数の光送受信機１ａ，１ｂは、伝送路２を介して互いに接続されている。各光送受信機１ａ，１ｂは、クライアント送受信信号（電気信号）と光送受信信号の相互変換、例えば、クライアント信号と光伝送フレームとのマッピング、デマッピング処理や、誤り訂正符号化および復号処理、電気／光変換などを行い、伝送路２を介して、光送受信機１ａ，１ｂ間で双方向通信を行う。

図２は、図１に示した光送受信機１ａ，１ｂ（以下、これらをまとめて、光送受信機１と呼ぶ。）の詳細を示した構成図である。図２に示すように、光送受信機１は、送信部１００と受信部２００とから構成されている。

送信部１００は、ＯＴＵｋ(ｋ＝０，１，２，３，４・・・)（ＯｐｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌＴｒａｎｓｐｏｒｔＵｎｉｔ−ｋ）フレーマ生成部１０１と、誤り訂正符号化部１０２と、シンボルマッピング部１０３と、ＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉ-ＬａｎｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）フレーム生成部１０４と、トレーニング系列挿入部１０５と、光変調部１０６とから構成されている。

受信部２００は、光受信フロントエンド２０１と、Ａ／Ｄ変換部２０２と、分散補償部２０３と、波長分散推定部２０４と、偏波分離部２０５と、位相推定部２０６と、トレーニング系列信号同期部２０７と、ＭＬＤフレーム同期部２０８と、軟判定部２０９と、誤り訂正復号化部２１０と、ＯＴＵｋフレーマ終端部２１１とから構成されている。

以下、送信部１００および受信部２００に含まれるこれらの各構成について説明する。

まず、送信部１００から説明する。送信部１００は、相手方（送信先）の光送受信機１に光信号を送信する動作を行う。

ＯＴＵｋフレーマ生成部１０１は、電気信号であるクライアント送信信号（情報信号）を、データフレームとしてのＯＴＵｋフレームにマッピングし、それのオーバーヘッド部にフレーム同期や保守制御に必要な情報を格納して、光伝送フレーム（以下、ＯＴＵｋフレーム１０と呼ぶ。）を生成する。図３に、ＯＴＵｋフレーム１０の構成の一例を示す。ＯＴＵｋフレーム１０は、フレーム同期や保守制御に必要な情報を格納するオーバーヘッド（ＯＨ）部１４と、クライアント送信信号のような実際の通信データ（情報信号）を格納するためのペイロード１３と、伝送後の光品質の劣化によるビット誤りを訂正するための誤り訂正符号の情報を格納するＦＥＣ（ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）部１２とから構成されている。なお、ＯＴＵｋフレームについては、ＩＴＵ−ＴＧ．７０９勧告（ＩＴＵ−ＴＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ．７０９）を参照されたい。

本実施の形態１においては、図３に示すように、ＯＴＵｋフレーム１０に、さらに、トレーニング系列１１が付加される。トレーニング系列１１は、トレーニング系列挿入部１０５でＯＴＵｋフレーム１０に挿入されるため、ＯＴＵｋフレーマ生成部１０１で生成されるＯＴＵｋフレーム１０には、トレーニング系列１１はまだ設けられていない（あるいは、トレーニング系列１１にはデータが格納されていない）。このトレーニング系列１１を設ける点、および、トレーニング系列１１の選択方法がこの発明の特徴である。トレーニング系列１１の選択方法については図６、図７により後述する。

図２の説明に戻る。誤り訂正符号化部１０２は、誤り訂正符号化を行い、ＯＴＵｋフレーマ生成部１０１で生成されたＯＴＵｋフレーム１０のＦＥＣ部１２に誤り訂正用の冗長ビットを生成するとともに、ＦＥＣ部１２に誤り訂正符号の情報を格納する。

シンボルマッピング部１０３は、誤り訂正符号化部１０２から出力されたＯＴＵｋフレーム１０を多値変調度に応じたシンボルにマッピングして、多値変調信号を生成する。

ＭＬＤフレーム生成部１０４は、シンボルマッピング部１０３から出力されたＯＴＵｋフレーム１０をシンボルマッピングした多値変調信号を複数のレーンに分配する。なお、ＭＬＤのレーン分配方法については、ＩＴＵ−ＴＧ．７０９勧告（ＩＴＵ−ＴＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＧ．７０９）を参照されたい。

トレーニング系列挿入部１０５は、ＭＬＤフレーム生成部１０４によって複数のレーンに分配されたＯＴＵｋフレーム１０に対して、伝送路２の波長分散特性（伝送路２で発生する波長分散量など）を受信側で推定するための固定情報となるトレーニング系列１１を挿入する。トレーニング系列１１は、送信側および受信側の光送受信機１において、既知の固定情報である。なお、トレーニング系列の固定情報の決定方法については、図６および図７を用いて、後述する。

光変調部１０６は、トレーニング系列挿入部１０５から出力されたＯＴＵｋフレーム１０（電気信号）を光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）して、伝送路２に送出する。こうして、伝送路２を介して、相手方（送信先）の光送受信機１まで、光信号が送信される。

次に、受信部２００について説明する。受信部２００は、相手方（送信元）の光送受信機１からの光信号を受信する動作を行う。

光受信フロントエンド２０１は、相手方（送信元）の光送受信機１から伝送路２を介して受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。ここで受信する光受信信号は、図３に示す構成を有するＯＴＵｋフレーム１０から構成されているものとする。なお、光受信フロントエンド２０１の詳細については後述する（図４参照）。

Ａ／Ｄ変換部２０２は、光受信フロントエンド２０１から出力されたアナログ電気信号を、アナログ／ディジタル変換により、ｎビットの軟判定受信データに変換する。

分散補償部２０３は、Ａ／Ｄ変換部２０２から出力されたｎビットの軟判定受信データに対し、後述する波長分散推定部２０４からの波長分散推定値を用いて、伝送路２の波長分散を補償する。

波長分散推定部２０４は、分散補償部２０３から出力されたｎビットの軟判定受信データのＯＴＵｋフレーム１０に含まれるトレーニング系列１１に基づいて、伝送路２の波長分散特性を推定し、波長分散推定値を出力する。波長分散推定方法については、図５により後述する。

偏波分離部２０５は、分散補償部２０３からの波長分散補償後のｎビットの多値変調信号をディジタル信号処理することにより、伝送路２で直交された２つ以上の偏波を分離する。

位相推定部２０６は、偏波分離部２０５で偏波分離されたｎビットの多値変調信号の位相状態を推定する。

トレーニング系列信号同期部２０７は、位相推定部２０６から出力されたｎビットの復調信号からＯＴＵｋフレーム１０に含まれるトレーニング系列１１を処理して、トレーニング系列１１の信号を同期させる。トレーニング系列信号同期部２０７では、送信側で生成した送信信号と同等の多値変調信号の復調が必要である。

ＭＬＤフレーム同期部２０８は、トレーニング系列信号同期部２０７から出力されたｎビットの復調信号からＯＴＵｋフレーム１０に含まれるオーバーヘッド部１４を処理して、フレーム同期を行うとともに、レーンを入れ替え、送信側（送信部１００のＭＬＤフレーム生成部１０４）で複数のレーンに分配されたＭＬＤのスキューの状態を補正するレーン間デスキューを行う。

軟判定部２０９は、ＭＬＤフレーム同期部２０８から出力されたｎビットのＯＴＵｋフレームから、送信側の情報信号と、（送信部１００の誤り訂正符号化部１０２）でＦＥＣ部１２に格納された冗長ビットを用いて、軟判定復号処理を行う。

誤り訂正復号化部２１０は、軟判定部２０８から、ｎビットの軟判定受信データ（ＯＴＵｋフレーム１０）を受け取り、当該ＯＴＵｋフレーム１０のオーバーヘッド部１４、ペイロード１３、ＦＥＣ部１２を処理するとともに、送信側（送信部１００の誤り訂正符号化部１０２）でＯＴＵｋフレーム１０のＦＥＣ部１２に付加された冗長ビットを使用して誤り訂正を行う。

ＯＴＵｋフレーム終端部２１１は、ＯＴＵｋフレーム１０に対してフレーム同期や保守制御に必要な情報を終端し、クライアント受信信号を生成して出力する。

当該構成において、光送受信機１は、信号を送信するときには、送信部１００で、ＯＴＵｋフレーム１０（送信信号）を生成し、生成した送信信号を多重化し、さらに、それをＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換し、当該アナログ信号をＥ／Ｏ変換により光信号に変換して、伝送路２に出力し、相手方の光送受信機１まで伝送する。また、信号を受信するときには、受信部２００で、相手方の送受信機１が送信してきた光受信信号を、伝送路２を介して受信し、それを、アナログ電気信号に変換し、当該アナログ電気信号をｎビットの軟判定受信データに変換し、さらに、それを多重分離し、多重分離された信号をディジタル信号処理（ＤＳＰ）する。すなわち、分散補償部２０３により受信信号の歪みの補正、偏波分離部２０５と位相推定部２０６、およびトレーニング系列信号同期部による多値変調信号の復調を行う。

図４は、受信部２００の光受信フロントエンド２０１の構成を示した構成図である。図４に示すように、光受信フロントエンド２０１は、伝送路２から受信した光信号のＸ偏波とＹ偏波を分離する偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０と、コヒーレント受信を行うためのローカルオシレータ（ＬＯ）２１と、ローカルオシレータ２１からの出力を偏波分離する偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２２と、偏波分離された光信号とＬＯの信号を混合する９０°光ハイブリッド２３ａ，２３ｂと、受信した光信号を電気信号に変換する複数のＯ／Ｅ部２４と、Ｏ／Ｅ変換された信号を増幅するＡＭＰ２５から構成されている。個の構成により、光受信フロントエンドで受信した受信信号を構成するＯＴＵｋフレーム１０のトレーニング系列１１の波長分散推定を行う固定情報だけが残る。

次に、図５を用いて、トレーニング系列１１を利用した波長分散推定部２０４による波長分散推定の例を示す。波長分散推定部２０４は、図３に示すように、時間―周波数変換部２６と、互いに異なる帯域を持つ帯域透過フィルタ２７ａ，２７ｂと、周波数―時間変換部２８ａ，２８ｂと、遅延時間検出部２９とから構成されている。

当該構成により、波長分散推定部２０４に入力された受信信号は、まず、時間―周波数変換部２６にて周波数成分が抽出される。抽出された周波数成分には、図５に示すように、２つの周波数成分が含まれている。抽出されたこれらの２つの周波数成分が、トレーニング系列１１（厳密には、図６に示すトレーニング系列１１のうちの波長分散推定を行うシンボル３１）である。時間―周波数変換部２６は、当該周波数成分を２分岐して出力する。２分岐された信号は、互いに異なる帯域を持つ帯域透過フィルタ２７ａ，２７ｂにより、２つの周波数成分のうちの片方のみが抽出される。図５の例では、帯域透過フィルタ２７ａの帯域の方が、帯域透過フィルタ２７ｂの帯域よりも大きい周波数帯域に設定されているため、帯域透過フィルタ２７ａが２つの周波数成分のうち周波数が大きい方の周波数成分を抽出し、帯域透過フィルタ１７ｂが周波数が小さい方の周波数成分を抽出する例を示している。これらの抽出された信号は、それぞれ、再び、周波数―時間変換部２８ａ，２８ｂにて、時間波形に変換される。この時間波形は、伝送路２の波長分散の影響を受けているため、送信側で同時刻に出力されたものであっても、周波数成分が異なることにより到達時刻が異なる。そこで、遅延時間検出部２９にて、２つの信号の到達時刻の差分を演算して遅延時間ΔＴを算出する。得られた遅延時間ΔＴから次式（１）により波長分散Ｄ_λを推定する。

ここで、Ｄ_λは波長分散、λ_１，λ_２は２分岐された周波数成分の中心波長、ｔはビット間隔、ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）はビットシフト数である。すなわち、ｎｔは群遅延時間差となる。

上記の構成により、波長分散推定部２０４は、受信信号に含まれるトレーニング系列１１に相当する２つの周波数成分を抽出し、それらを異なる帯域を持つ２つの帯域透過フィルタを透過させることにより分離し、それらの到達時刻の差から、伝送路２で発生した波長分散を推定して、求めた波長分散推定値を分散補償部２０３に出力する。分散補償部２０３では、当該波長分散推定値に基づいて、伝送路２の伝送路特性を補償する。

次に、図６（ａ）に、送信信号（情報信号）が１６ＱＡＭのときのトレーニング系列１１の選択方法（トレーニング系列１１のシンボル点の取り方）の一例を示す。情報信号には、図６に示すように、１６種類のシンボル点が存在する。１６種類のシンボル点は、以下の通りである。

(0,0,0,0)、(0,0,0,1)、(0,0,1,0)、(0,0,1,1)、
(0,1,0,0)、(0,1,0,1)、(0,1,1,0)、(0,1,1,1)、
(1,0,0,0)、(1,0,0,1)、(1,0,1,0)、(1,0,1,1)、
(1,1,0,0)、(1,1,0,1)、(1,1,1,0)、(1,1,1,1)

また、１６種類のシンボル点の配置は、図６に示す通りであり、４行４列上にアレイ状に配置されている。

このとき、本実施の形態１においては、トレーニング系列１１として、これらの１６種類のシンボル点の中から、図６（ａ）の黒丸で示すＡ(0,1,0,1)、Ｂ(1,1,1,0)、Ｃ(1,0,0,1)、Ｄ(0,0,1,0)の４点のみを選択し、使用する。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各シンボル点は、各行および各列に１つずつとなるように選択されており、すなわち、トレーニング系列１１の各シンボル点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、情報信号の平均値となるような配置となっている。本実施の形態１においては、トレーニング系列１１として、このように、情報信号（送信信号）の多値変調度より少ないシンボル点（信号点）のみを選択して用いることにより、従来回路を流用しながら、より少ない回路規模で、波長分散量を精度よく推定することができる。

また、図６（ｂ）は、トレーニング系列１１の例を示している。トレーニング系列１１は、トレーニング系列１１の先頭を示すシンボル３０と、波長分散推定を行うシンボル３１とに分類される。図６（ｂ）の例では、トレーニング系列１１の先頭を示すシンボル３０がシンボル点Ｂ，Ｃを１つずつ含み、波長分散推定を行うシンボル３１が８つのシンボル点Ａを含んでいる。トレーニング系列１１の先頭を示すシンボル３０は任意であり、後半の波長分散推定を行うシンボル３１と異なってさえすればよい。また、波長分散推定を行うシンボル３１は、交播パターンになるようにする。送信部１００の光変調部１０６で光信号を生成する際には、光信号の搬送波周波数を中心にして、波長分散推定を行うシンボル３１の交播パターンの周波数成分がその左右に配置されるような周波数スペクトルとなる。この左右の周波数成分が、先の図５で示した波長分散推定部２０４の時間−周波数変換部２６で抽出される２つの周波数成分となる。こうして伝送路２に送出された光信号が、相手方の光送受信機１で受信されると、光受信フロントエンド２０１にて、光搬送波は除去され、波長分散推定を行うシンボル３１の交播パターンの周波数成分だけが残留する。

図７（ａ）は、信号の品質劣化を起こすトレーニング系列の選択方法（トレーニング系列のシンボル点の取り方）について説明したものである。黒丸がトレーニング系列のシンボル点として選択された４つのシンボル点Ｅ(0,1,1,1)，Ｆ(1,1,1,1)，Ｇ(1,0,1,1)，Ｈ(0,0,1,1)を示している。情報信号は１６点全てを使用して表現されるために、図７（ａ）に示すトレーニング系列の選択方法では、情報信号とトレーニング系列との間には振幅差が生じてしまう。トレーニング系列は情報信号の間に周期的に挿入されるために、これらの間に振幅差があると、光変調部１０６でのバイアス点が異なってしまい、信号品質劣化が生じる。

一方、図７（ｂ）は、上述した、本実施の形態１によるシンボル系列１１のシンボル点の選択方法を示しており、本実施の形態１では、上述したように、トレーニング系列１１のシンボル点が、情報信号の平均値となるように配置しているため、信号品質の劣化を緩和することが可能である。

なお、上記の図６、図７の例では、送信信号（情報信号）が１６ＱＡＭのときのトレーニング系列１１の選択方法（トレーニング系列１１のシンボル点の取り方）について示したが、８ＱＡＭの場合や、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭの場合にも、同様の方法で、トレーニング系列１１を構成するシンボル点を選択すればよい。すなわち、トレーニング系列１１として、情報信号（送信信号）の多値変調度より少ないシンボル点（信号点）のみを選択して用いるようにすればよい。また、望ましくは、トレーニング系列１１のシンボル点が情報信号の平均値となるように選択すれば、情報信号とトレーニング系列１１の振幅差による信号品質劣化を回避することができるので、信号品質の劣化を緩和することができる。

以上のように、本実施の形態１に係る光送受信機１は、情報信号をデータフレーム（ＯＴＵｋフレーム１０）にマッピングし、多値変調して、伝送路２を介して相手方に送信する送信部１００と、伝送路２を介して相手方から受信した受信信号をディジタル信号処理を行うことによって復調する受信部２００とを備え、送信部１００は、伝送路２で発生する波長分散量を受信側で推定するための既知の固定情報をトレーニング系列１１としてデータフレームに挿入するトレーニング系列挿入部１０５を有し、受信部２００は、送信側でデータフレームに挿入されたトレーニング系列１１の固定情報に基づいて伝送路２で発生した波長分散量を推定するトレーニング系列信号同期部２０７と、推定された波長分散量を用いて、受信信号の波長分散を補償する分散補償部２０３とを有するものであって、トレーニング系列１１の固定情報として、情報信号の多値変調信号の多値変調度より少ない信号点を選択されて使用されることを特徴としている。

なお、上述したように、従来のディジタル信号処理技術を用いた光送受信装置および光送受信方法は、光変調方式として、ＱＰＳＫを用いることが多く、伝送路である光ファイバの波長分散を補償するためのディジタルフィルタ係数決定のために用いられるトレーニング系列もＱＰＳＫ信号のシンボルマッピングを行っていたが、今後、信号のビットレート拡大のため、変調信号の多値度がより高い、８ＱＡＭや１６ＱＡＭが主流となった場合には、当該従来の方法では、トレーニング系列もそれに従い多値度が上がり、回路規模が増大するという問題点がある。トレーニング系列は、伝送路である光ファイバの波形歪みを起こす要因となる波長分散の大きさを推定できれば十分であり、そのためには、トレーニング系列の異なる２つ以上の周波数成分を持つ交播パターンを有しさえすればよい。すなわち、信号のビットレートを送受信するために必要な多値度のシンボルマッピングを行う必要は必ずしもないため、本実施の形態１においては、一部のシンボル点を使用するのみに留めて、回路規模を削減するようにした。

また、トレーニング系列のシンボル点の振幅と、情報信号のシンボル点の振幅に差がある場合、信号品質劣化が生じる。そのため、さらに、本実施の形態１においては、トレーニング系列１１のシンボル点の振幅が情報信号の多値変調信号の平均値を取るように、トレーニング系列１１のシンボル点を選択するようにしたので、情報信号とトレーニング系列１１との振幅差による信号品質劣化を改善することができる。

１，１ａ，１ｂ光送受信機、２伝送路、１０ＯＴＵｋフレーム、１１トレーニング系列、１２ＦＥＣ部、１３ペイロード、１４オーバーヘッド部、２０偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２１ローカルオシレータ（ＬＯ）、２２ＰＢＳ、２３ａ，２３ｂ９０°光ハイブリッド、２４Ｏ／Ｅ部、２５ＡＭＰ、２６時間―周波数変換部、２７ａ，２７ｂ帯域透過フィルタ、２８ａ，２８ｂ周波数―時間変換部、２９遅延時間検出部、３０トレーニング系列１１の先頭を示すシンボル、３１波長分散推定を行うシンボル、１００送信部、１０１ＯＴＵｋフレーマ生成部、１０２誤り訂正符号化部、１０３シンボルマッピング部、１０４ＭＬＤフレーム生成部、１０５トレーニング系列挿入部、１０６光変調部、２００受信部、２０１光受信フロントエンド、２０２Ａ／Ｄ変換部、２０３分散補償部、２０４波長分散推定部、２０５偏波分離部、２０６位相推定部、２０７トレーニング系列信号同期部、２０８ＭＬＤフレーム同期部、２０９軟判定部、２１０誤り訂正復号化部、２１１ＯＴＵｋフレーマ終端部。

Claims

伝送路を介して送受信を行う光送受信機であって、
情報信号を光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する送信部と、
前記伝送路を介して相手方から光信号を受信する受信部と
を備え、
前記送信部は、
前記情報信号を光伝送用のデータフレームにマッピングするフレーマ生成部と、
前記データフレームの前記情報信号を多値変調するシンボルマッピング部と、
前記シンボルマッピング部で多値変調された前記データフレームを複数のレーンに分配するマルチレーン分配部と、
前記伝送路で発生する波長分散量を受信側で推定するために使用される既知の固定情報を、トレーニング系列として、前記マルチレーン分配部で複数のレーンに分配された前記データフレームに挿入するトレーニング系列挿入部と、
前記トレーニング系列が挿入された前記データフレームを光信号に変換して前記伝送路を介して相手方に送信する光変調部と
を有し、
前記受信部は、
前記伝送路を介して相手方から光信号を受信してアナログ電気信号に変換する光受信部と、
前記アナログ電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタル信号を用いて、送信側で挿入された前記トレーニング系列の前記固定情報に基づいて、前記伝送路で発生した波長分散量を推定する波長分散推定部と、
前記波長分散推定部で推定された波長分散量を用いて、受信した前記光信号の波長分散を補償する分散補償部と
を有し、
前記トレーニング系列の前記固定情報として、前記シンボルマッピング部による前記情報信号の多値変調度より少ない信号点を選択して使用する
ことを特徴とする光送受信機。
相手方に情報信号を送信する時に、
前記情報信号をデータフレームにマッピングするフレーマ生成ステップと、
前記データフレームを多値変調するシンボルマッピングステップと、
前記多値変調された前記データフレームを複数のレーンに分配するマルチレーン分配ステップと、
前記複数のレーンに分配された前記データフレームに、トレーニング系列として、既知の固定情報を挿入するトレーニング系列挿入ステップと、
前記トレーニング系列が挿入された前記データフレームを光信号に変換する光変調ステップと、
前記光信号を伝送路を介して相手方に送信する送信ステップと
を行い、
相手方から前記伝送路を介して光信号を受信した時に、
前記光信号をアナログ電気信号に変換するＯ／Ｅ変換ステップと、
前記アナログ電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記ディジタル信号を用いて、送信側で前記光信号のデータフレームに挿入されたトレーニング系列の固定情報に基づいて、前記伝送路で発生した波長分散量を推定する波長分散を推定する波長分散推定ステップと、
前記波長分散推定ステップで推定された波長分散量を用いて、受信した前記光信号の波長分散を補償する分散補償ステップと
を行い、
前記トレーニング系列の前記固定情報として、前記シンボルマッピングステップによる前記情報信号の多値変調度より少ない信号点を使用する
ことを特徴とする光送受信方法。