JP5971996B2

JP5971996B2 - 歪補償システム

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Publication number: JP5971996B2
Application number: JP2012066302A
Authority: JP
Inventors: 上村　和孝; 和孝上村; 勇人藤島
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP2013198121A

Description

本発明は、光信号を無線信号（変調された搬送波）で強度変調させて光ファイバで伝送するRadio Over Fiber技術において、電気／光変換器と光／電気変換器と光ファイバとで構成される光リンク内で発生する光信号の歪を補償する歪補償システムに関するものである。

近年、携帯用基地局装置の整備が進められており、そのカバーエリアを拡大するとともに、ビル内、道路トンネル内、鉄道トンネル内へのサービスの展開も図られつつある。このような携帯用基地局装置の整備では、変調された無線信号をそのまま光信号に乗せて光ファイバ中を伝送させるRadio Over Fiber技術が採用されている。

ＲＦ（高周波）信号を処理する高周波回路等では、従来より、信号に発生する歪を簡易なフィードバック系を用いて補償することが行われている。フィードバック系による歪補償では、発生した歪を検出し、これを補償するように制御されることから、歪を高精度に補償することが可能である。最近ではＲＦ領域で歪を補償する回路（ＩＣ）も出現している。これに対し、電気信号を光信号に変換して光ファイバ中を伝送させる光伝送システム等の分野では、光信号の歪を、フィードバック系を用いて補償する技術は、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を用いてベースバンド領域で歪補償を行う回路を用いるものが知られていた（非特許文献１）。

電気／光変換して得られる光信号を伝送させる光伝送システム等では、例えば、光信号を生成するレーザダイオード（ＬＤ）や光信号を伝送させる光ファイバ等の光部品、あるいはＬＤの駆動用電力を増幅する電力増幅器、等のそれぞれが持つ歪特性によって光信号に歪が発生する。このような光信号に発生する歪を補償する技術として、光部品や電力増幅器等の歪特性とは逆の特性を持つ回路等を用いるものが知られている。

一例として、電気／光変換器に内蔵されるＬＤの歪を補償するために、ＬＤの歪特性と逆特性の歪を有する信号を発生させる回路を構成し、該回路であらかじめ信号に逆特性の歪を付加（プリディストーション）してＬＤに入力することで、ＬＤで発生する歪を低減させる技術が知られている（たとえば、特許文献１）。また、電気／光変換器から出力された光信号をカプラーで分岐して光／電気変換器に入力し、再生された電気信号をベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号をフィードバック信号としてＬＤの入力信号に対しプリディストーションを行う試みも行われている（非特許文献１）。

特開２００３−２９２２１号公報

S. Nadarajah et al., "Adaptive digital predistortion of laser diode nonlinearity for wireless applications", Electrical and Computer Engineering, 2003. IEEE CCECE 2003, Vo.1, pp.159-162 (May 2003).

特許文献１に開示されているＬＤの歪を改善する補償回路は、出力信号をフィードバックする構成ではないため、環境変化などによる光部品等の特性の変化に追従させるのが難しいといった問題がある。また、非特許文献１に記載された技術では、フィードバック系の構成を用いてプリディストーションを行っているが、ベースバンド領域でプリディストーションを行う構成のため、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器、ＩＱ変復調器などが必要となり、複雑で大規模な構成になってしまうといった問題がある。

さらに、光信号を伝送する光ファイバでも、光ファイバが有する歪特性により光信号に波長分散歪が発生するが、このような光ファイバで発生する歪に対しては、それを補償することはこれまでなされていなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で光信号をフィードバックして光リンク内で発生する歪を補償することができる歪補償システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の歪補償システムの第１の態様は、伝送用高周波信号を入力して電気／光変換し変換時光信号を出力する電気／光変換器と、前記変換時光信号を入力して伝送する光ファイバと、前記光ファイバで伝送された伝送後光信号を入力して光／電気変換し出力側高周波信号を出力する光／電気変換器と、を備える光リンクで発生する歪を補償するための歪補償システムであって、前記光リンクは、前記伝送用高周波信号を増幅するＬＤ駆動用増幅器を有し、前記電気／光変換器は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードを内蔵し、前記ＬＤ駆動用増幅器で増幅された前記伝送用高周波信号で前記レーザダイオードを駆動させて電気／光変換しており、前記光リンクで発生する歪は、前記ＬＤ駆動用増幅器、前記電気／光変換器、前記光ファイバおよび前記光／電気変換器に起因しており、該歪補償システムは、前記ＬＤ駆動用増幅器、前記電気／光変換器、前記光ファイバおよび前記光／電気変換器に起因する歪をすべてあわせ持った前記光リンクの歪特性を補償するためのシステムであり、前記変換時光信号を前記光ファイバから分岐して入力し、これを処理してフィードバック用高周波信号を出力するフィードバックブロックと、外部から入力側高周波信号を入力するとともに前記フィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を算出し、前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を算出し、該伝送用高周波信号を前記光リンクに出力する歪補償ブロックと、を備えることを特徴とする。

本発明の歪補償システムの他の態様は、前記フィードバックブロックは、前記変換時光信号が前記光ファイバを伝送するときに発生するのと略同等の歪を前記分岐して入力した光信号に発生させた後に光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力することを特徴とする。

本発明の歪補償システムの他の態様は、前記フィードバックブロックは、前記光ファイバと同等の特性を有して略等しい長さのフィードバック用光ファイバと、前記フィードバック用光ファイバに前記分岐して入力した光信号を伝送させた後の光信号を入力して光／電気変換し、前記フィードバック用高周波信号を出力するフィードバック用光／電気変換器と、を有し、前記歪補償ブロックは、前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にして前記歪補償成分を出力する歪補償部と、前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記歪補償部の処理時間だけ前記入力側高周波信号を遅延させて出力する遅延器と、前記遅延器から入力した前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する加算器と、を有することを特徴とする。

本発明の歪補償システムの他の態様は、伝送用高周波信号を入力して電気／光変換し変換時光信号を出力する電気／光変換器と、前記変換時光信号を入力して伝送する光ファイバと、前記光ファイバで伝送された伝送後光信号を入力して光／電気変換し出力側高周波信号を出力する光／電気変換器と、を備える光リンクで発生する歪を補償するための歪補償システムであって、前記変換時光信号を前記光ファイバから分岐して入力し、これを処理してフィードバック用高周波信号を出力するフィードバックブロックと、外部から入力側高周波信号を入力するとともに前記フィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を算出し、前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を算出し、該伝送用高周波信号を前記光リンクに出力する歪補償ブロックと、を備え、前記フィードバックブロックは、前記変換時光信号が前記光ファイバを伝送するときに発生するのと略同等の歪を前記分岐して入力した光信号に発生させた後に光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力する第１のフィードバックブロックと、前記分岐して入力した光信号を直接光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力する第２のフィードバックブロックと、を有し、前記歪補償ブロックは、前記入力側高周波信号を入力するとともに前記第１のフィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を第１の歪補償成分として算出し、前記第１の歪補償成分を前記入力側高周波信号に加算して歪加算信号を出力する第１の歪補償ブロックと、前記第１の歪補償ブロックから前記歪加算信号を入力するとともに前記第２のフィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を第２の歪補償成分として算出し、前記歪加算信号に前記第２の歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する第２の歪補償ブロックと、を備え、前記第１の歪補償ブロックは、前記光リンクの前記電気／光変換器で歪が発生しないように調整された高周波信号を前記入力側高周波信号として入力したときは、前記第１の歪補償成分を算出して保存し、前記入力側高周波信号を外部から入力したときは、前記保存された第１の歪補償成分を用いて前記歪加算信号を算出することを特徴とする。

本発明の歪補償システムの他の態様は、前記第１のフィードバックブロックは、前記光ファイバと同等の特性を有して略等しい長さのフィードバック用光ファイバと、前記フィードバック用光ファイバに前記分岐して入力した光信号を伝送させた後の光信号を入力して光／電気変換し、前記フィードバック用高周波信号を出力するフィードバック用光／電気変換器と、を有し、前記第２のフィードバックブロックは、前記分岐して入力した光信号を光／電気変換し前記フィードバック用高周波信号を出力する別のフィードバック用光／電気変換器を有し、前記第１の歪補償ブロックは、前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記第１のフィードバックブロックから入力した前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にした前記第１の歪補償成分を保存する、または保存された前記第１の歪補償成分を読み出して出力する第１の歪補償部と、前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記第１の歪補償部の処理時間だけ前記入力側高周波信号を遅延させて出力する第１の遅延器と、前記第１の遅延器から入力した前記入力側高周波信号に前記第１の歪補償成分を加算して前記歪加算信号を出力する第１の加算器と、を有し、前記第２の歪補償ブロックは、前記歪加算信号を分岐して入力し、前記第２のフィードバックブロックから入力した前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にして前記第２の歪補償成分を出力する第２の歪補償部と、前記歪加算信号を分岐して入力し、前記第２の歪補償部の処理時間だけ前記歪加算信号を遅延させて出力する第２の遅延器と、前記第２の遅延器から入力した前記歪加算信号に前記第２の歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する第１の加算器と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で光信号をフィードバックして光リンク内で発生する歪を補償することができる歪補償システムを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る歪補償システムの構成を示すブロック図である。トレーニング期間における本発明の第２の実施形態に係る歪補償システムの構成を示すブロック図である。リアルタイムの歪補償期間における本発明の第２の実施形態に係る歪補償システムの構成を示すブロック図である。

本発明の好ましい実施の形態における歪補償システムについて、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

本発明の歪補償システムは、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を用いてベースバンド領域で歪補償するのではなく、ＲＦ（高周波）領域で電気信号に対する歪補償を行う簡易な構成のフィードバック系回路を用い、光リンクに設けられているＬＤや光ファイバ等の光部品あるいはＬＤ駆動用増幅器等により発生する信号歪を補償するものである。本発明によれば、従来より用いられているフィードバック系回路を光リンクの歪補償に適用することで、低コストで安定した歪補償が行える歪補償システムを提供することができる。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る歪補償システムを、図１を用いて以下に説明する。図１は、光リンク１０に接続された本実施形態の歪補償システム１００の構成を示すブロック図である。光リンク１０は、入力端１１側に設けられた電気／光変換器１２と、出力端１５側に設けられた光／電気変換器１４との間を、光ファイバ１３で接続した構成を有している。光リンク１０は、入力端１１に入力されたＲＦ信号を電気／光変換器１２で光信号に変換し、この光信号を光ファイバ１３で遠方に伝送するものである。光ファイバ１３で伝送された光信号は、光／電気変換器１４で再びＲＦ信号に変換されて出力端１５から外部に出力される。

入力端１１に入力されるＲＦ信号（入力側高周波信号）は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送等の無線信号（変調された搬送波）を受信して得られるＲＦ信号である。光リンク１０は、受信したＲＦ信号を高周波のまま光信号に変換して光ファイバ１３で遠方に伝送させるものである。

電気／光変換器１２は、電気信号を光信号に変換するＬＤを内蔵しており、該ＬＤを入力端１１に入力されるＲＦ信号で駆動させる構成となっている。図１に示す光リンク１０の構成では、入力端１１に入力されたＲＦ信号を増幅するＬＤ駆動用増幅器１６が設けられており、ＲＦ信号をＬＤ駆動用増幅器１６で増幅したのち電気／光変換器１２に内蔵されるＬＤを駆動させる構成としている。

入力端１１にＲＦ信号が入力されると、該ＲＦ信号がＬＤ駆動用増幅器１６で増幅されて電気／光変換器１２に内蔵されるＬＤを駆動する。これにより、電気／光変換器１２からはＲＦ信号で強度変調された光信号（変換時光信号）が出力される。電気／光変換器１２から出力される光信号は、光ファイバ１３に入力されて光／電気変換器１４に伝送される。光／電気変換器１４は、光ファイバ１３から入力した光信号（伝送後光信号）を再びＲＦ信号（出力側高周波信号）に戻し、これを出力端１５から外部に出力する。出力端１５から出力されるＲＦ信号は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送等の無線信号として、再び空中に放射される。

本実施形態の歪補償システム１００は、光リンク１０の入力端１１側に設けられており、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０１と、歪補償ブロック１１０と、フィードバックブロック１２０と、を備えている。ＢＰＦ１０１は、入力端１１に入力されたＲＦ信号を、必要な帯域に制限して歪補償ブロック１１０に出力する。以下では、ＢＰＦ１０１から歪補償ブロック１１０に出力されるＲＦ信号をＳ１で示す。

歪補償ブロック１１０は、歪補償部１１１、遅延器１１２、及び加算器１１３を備えており、ＢＰＦ１０１から入力したＲＦ信号Ｓ１に所定の歪補償成分を加算して光リンク１０に出力する構成となっている。歪補償部１１１には、従来よりあり、ＢＢ領域ではなくＲＦ領域で歪補償を行うＲＦ回路（ＩＣ）を適用することができる。

フィードバックブロック１２０は、光リンク１０の歪特性をフィードバックするために設けられており、光ファイバ１３の電気／光変換器１２との接続側に設けられたカプラー１２１、光ファイバ（フィードバック用光ファイバ）１２２、光／電気変換器（フィードバック用光／電気変換器）１２３、及びＢＰＦ１２４を備えている。フィードバックブロック１２０で得られる光リンク１０の歪特性を歪補償ブロック１１０にフィードバックし、歪補償ブロック１１０でこれを補償するように制御する。

光リンク１０を構成するＬＤ駆動用増幅器１６及び電気／光変換器１２（内蔵されるＬＤ）は、それぞれ非線形性を有しているため、入力したＲＦ信号に歪が発生してしまう。また、光ファイバ１３の光波長分散により、光ファイバ１３を伝送する間に光信号に波形歪が生じる。さらに、光／電気変換器１４も非線形性を有しているため、光信号を再びＲＦ信号に戻すときにも歪が生じてしまう。光リンク１０は、これらの歪をすべてあわせ持っており、これが光リンク１０の歪特性となる。

本実施形態の歪補償システム１００は、上記の光リンク１０の歪特性を補償するように構成されている。ＢＰＦ１０１から歪補償ブロック１１０に入力されたＲＦ信号Ｓ１は、２つに分岐されてそれぞれ遅延器１１２と歪補償部１１１に入力される。遅延器１１２を通過したＲＦ信号（Ｓ２とする）は、加算器１１３に入力される。一方、歪補償部１１１に入力されたＲＦ信号Ｓ１は、歪補償部１１１で歪補償成分（Ｓ３とする）を生成するのに用いられる。歪補償部１１１で生成された歪補償成分Ｓ３は加算器１１３に出力され、ここで遅延器１１２から出力されるＲＦ信号Ｓ２に加算される。加算器１１３でＲＦ信号Ｓ２に歪補償成分Ｓ３が加算されたＲＦ信号（Ｓ４とする）は、歪補償成分Ｓ３だけプリディストーションされたＲＦ信号であり、これが光リンク１０に入力される。

光リンク１０に入力されたＲＦ信号（伝送用高周波信号）Ｓ４は、ＬＤ駆動用増幅器１６で増幅されたのち電気／光変換器１２を駆動して光信号（Ｓ５とする）を出力させる。光信号Ｓ５は、ＲＦ信号Ｓ４で強度変調された光信号である。電気／光変換器１２から出力される光信号Ｓ５は、カプラー１２１で２つに分岐され、光信号Ｓ５の一方が光ファイバ１３を経由して光／電気変換器１４に伝送される。また、光信号Ｓ５の他方は、フィードバックブロック１２０に入力される。

フィードバックブロック１２０に入力された光信号Ｓ５は、光ファイバ１２２に入力されて光／電気変換器１２３に伝送される。光／電気変換器１２３に入力された光信号Ｓ５は、ここでＲＦ信号に変換されて出力される。光／電気変換器１２３から出力されたＲＦ信号は、ＢＰＦ１２４で必要な帯域に制限されて歪補償ブロック１１０に入力される。ＢＰＦ１２４から歪補償ブロック１１０に入力されるＲＦ信号（フィードバック用高周波信号）をＳ６とする。

フィードバックブロック１２０の光ファイバ１２２は、光リンク１０の光ファイバ１３と略等しい特性を有して略等しい長さに形成されている。また、光／電気変換器１２３も、光／電気変換器１４とほぼ同等の非線形性を有している。このように、フィードバックブロック１２０の光ファイバ１２２及び光／電気変換器１２３は、それぞれ光リンク１０の光ファイバ１３及び光／電気変換器１４とほぼ同等の特性を有するように形成されていることから、光／電気変換器１２３から出力されるＲＦ信号は、光／電気変換器１４から出力されるＲＦ信号とほぼ同等の歪を有している。

なお、光／電気変換器１４及び１２３は、入力する光信号の強度が異なるとその歪量が変化してしまうおそれがある。その場合には、光／電気変換器１４から出力されるＲＦ信号の歪量と光／電気変換器１２３から出力されるＲＦ信号の歪量とが異なることになるが、このような入力する光信号強度の差による歪量の変化は小さく、電気／光変換器１２のＬＤによる歪量の方が支配的になるので大きな性能劣化とはならない。

光／電気変換器１２３からＢＰＦ１２４を経由して補償ブロック１１０に入力されたＲＦ信号Ｓ６は、歪補償部１１１に入力されて歪補償成分Ｓ３の生成に用いられる。歪補償部１１１は、フィードバックブロック１２０から入力したＲＦ信号Ｓ６と、ＢＰＦ１０１から入力したＲＦ信号Ｓ１との差分を算出する。この差分は、ＲＦ信号Ｓ１が光リンク１０を伝送する間に発生する歪量に相当するものである。歪補償部１１１は、算出された差分（歪量）を打ち消すための逆特性の信号を求め、これを歪補償成分Ｓ３として加算器１１３に出力する。

加算器１１３は、ＢＰＦ１０１から２つに分岐された一方のＲＦ信号Ｓ１と、分岐された他方のＲＦ信号Ｓ１を歪補償部１１１で処理して出力される歪補償成分Ｓ３と、を入力して加算している。ここで、一方のＲＦ信号Ｓ１を、遅延器１１２を通過させずに加算器１１３に直接入力すると、歪補償部１１１が他方のＲＦ信号Ｓ１を入力して歪補償成分Ｓ３を算出するのに要した処理時間だけ、一方のＲＦ信号Ｓ１が早く加算器１１３に入力されることになる。そこで、一方のＲＦ信号Ｓ１に対する歪補償成分Ｓ３の遅延時間を解消するために、一方のＲＦ信号Ｓ１に対し遅延器１１２を通過させるようにしている。一方のＲＦ信号Ｓ１は、遅延器１１２を通過する間に上記の遅延時間と同等の遅延時間が与えられて加算器１１３に入力される。加算器１１３からは、光リンク１０で発生する歪量を補償するようにプリディストーションされたＲＦ信号Ｓ４が光リンク１０に入力される。

上記のように、歪補償ブロック１１０から出力されるＲＦ信号Ｓ４には、光リンク１０の歪特性と逆の歪量（歪補償成分Ｓ３）が加算されていることから、ＲＦ信号Ｓ４が光リンク１０を伝送する間に、プリディストーションされた歪量が解消していく。そして、出力端１５では、歪補償ブロック１１０でプリディストーションされた歪量と光リンク１０を通過する間に発生する歪量とが相殺され、歪のないＲＦ信号が得られる。フィードバックブロック１２０を経由して歪補償ブロック１１０に出力されるＲＦ信号Ｓ６も、出力端１５から出力されるＲＦ信号と同様に、歪のないＲＦ信号となっている。

本実施形態の歪補償システム１００は、光リンク１０から出力端１５に出力されるＲＦ信号とほぼ同等のＲＦ信号Ｓ６を、フィードバックブロック１２０から歪補償ブロック１１０に出力するように構成されている。これにより、歪補償ブロック１１０の歪補償部１１１は、ＲＦ信号Ｓ６をフィードバックして光リンク１０で生じる歪を補償するように歪補償成分Ｓ３を決定することができる。また、光リンク１０の歪特性が変化したときにも、ＲＦ信号Ｓ６をフィードバックして歪特性の変動分を補償するように歪補償成分Ｓ３を決定することができる。

本実施形態の歪補償ブロック１１０では、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を用いてベースバンド領域で歪補償を行う回路は用いず、ＲＦ領域で歪補償の処理を行うＲＦ用の回路を用いている。このようなＲＦ用の回路として、例えばＲＦ増幅器に用いられる歪補償回路（ＩＣ）を適用することができる。これにより、歪補償ブロック１１０の構成を簡素化することができる。また、光リンク１０で用いられている光ファイバ１３と同じ長さの光ファイバ１２２をフィードバックブロック１２０に配置することで、特に長距離の光ファイバで発生する波長分散による三次相互変調歪を同時に補償することができる。

本実施形態の歪補償システム１００は、フィードバック系としてフィードバックブロック１２０を備えていることから、環境の変化などがあった場合にも追従して歪補償を行うことができる。また、ＲＦ領域で歪補償する回路を用いていることから、ベースバンド領域で歪補償する回路に比べて簡単な構成とすることができる。さらに、フィードバックブロック１２０を、光リンク１０に配置されている光ファイバ１３と同じファイバ長の光ファイバ１２２を配置して光／電気変換器１２３に入力する構成としていることから、光ファイバ１３で発生する波長分散による歪も補償することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、光リンク１０内に配置された光ファイバ１３の光波長分散による波形歪をリアルタイムでフィードバックするために、光ファイバ１２２を備えたフィードバックブロック１２０を設け、これを常に接続して歪補償するように構成していた。

これに対し、第２実施形態の歪補償システム２００では、光リンク内の光ファイバの光波長分散によるＲＦ信号の歪量を事前に取得し、これを補償する歪補償成分を事前に決定している。そして、リアルタイムで歪補償を行うときは、事前に決定された歪補償成分を固定値として用い、固定値の歪補償成分で光ファイバによる歪量を補償している。本実施形態では、光リンク内の光ファイバの光波長分散によるＲＦ信号の歪量を事前に取得するために、トレーニング期間を設けている。

本実施形態の歪補償システム２００は、トレーニング期間とリアルタイムの歪補償期間とで、その構成が異なっている。トレーニング期間における本実施形態の歪補償システム２００の構成を図２に示し、リアルタイムの歪補償期間における本実施形態の歪補償システム２００の構成を図３に示す。以下では、図２に示す歪補償システム２００を２００ａとし、図３に示す歪補償システム２００を２００ｂとする。

なお、本実施形態の歪補償システム２００が適用される光リンクは、図２、３に示すように、第１実施形態の歪補償システム１００が適用された光リンク１０と異なる構成としている。図２、３に示す光リンク２０では、光リンク１０の入力側に設けられていたＬＤ駆動用増幅器１６を設けていない。光リンク２０では、入力端２１から入力したＲＦ信号で電気／光変換器２２に内蔵されたＬＤを直接駆動させる構成としている。但し、本実施形態の歪補償システム２００が適用される光リンクは、これに限定されるものではなく、光リンク１０に適用することも可能である。

トレーニング期間における本実施形態の歪補償システム２００ａは、歪補償ブロックとフィードバックブロックをそれぞれ２つ備えている。すなわち、歪補償ブロックとして、第１の歪補償ブロック２１０と第２の歪補償ブロック２３０を備え、フィードバックブロックとして、第１のフィードバックブロック２２０と第２のフィードバックブロック２４０を備えている。そして、第１のフィードバックブロック２２０が第１の歪補償ブロック２１０に接続され、第２のフィードバックブロック２４０が第２の歪補償ブロック２３０に接続されている。

本実施形態の歪補償システム２００ａは、入力端２１から順次、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０１、第１の歪補償ブロック２１０、及び第２の歪補償ブロック２３０を備えている。また、光リンク２０に配設された光ファイバ２３と第１の歪補償ブロック２１０及び第２の歪補償ブロック２３０との間に、それぞれ第１のフィードバックブロック２２０及び第２のフィードバックブロック２４０を備えている。第１のフィードバックブロック２２０は、所定の光信号線２２５で光ファイバ２３に接続され、第２のフィードバックブロック２４０は、カプラー２２１を介して光ファイバ２３に接続されている。

第１の歪補償ブロック２１０は、第１実施形態の歪補償ブロック１１０と同様に、歪補償部２１１、遅延器２１２、及び加算器２１３を有している。また、歪補償部２１１は、第１のフィードバックブロック２２０からの信号を入力する構成となっている。同様に、第２の歪補償ブロック２３０も、歪補償部２３１、遅延器２３２、及び加算器２３３を有しており、歪補償部２３１が第２のフィードバックブロック２４０からの信号を入力する構成となっている。

第１のフィードバックブロック２２０は、第１実施形態のフィードバックブロック１２０と同様に、光ファイバ２２２と光／電気変換器２２３とＢＰＦ２２４とを有している。これに対し、第２のフィードバックブロック２４０は、光／電気変換器２４３とＢＰＦ２４４とを有しているが、光ファイバを有していない。光ファイバ２２２は、光リンク２０の光ファイバ２３とほぼ同等の特性を有して略等しい長さに形成されている。また、光／電気変換器２２３、２４３はともに、光リンク２０に設けられている光／電気変換器２４とほぼ同等の非線形性を有している。

トレーニング期間では、第１の歪補償ブロック２１０及び第１のフィードバックブロック２２０を用いて光リンク２０の光ファイバ２３による歪量を検出し、これを補償するための歪補償成分（以下では、第１の歪補償成分という）を取得する。ここで、光ファイバ２３による歪量のみを検出するために、入力端２１に入力するＲＦ信号として、光リンク２０の電気／光変換器２２、カプラー２２１、及び光／電気変換器２２３、２２４で歪が生じないような信号を用いる。例えば、電気／光変換器２２に内蔵されるＬＤは、入力される電流に対し出力される光の強度がリニアに変化する線形特性を有する電流範囲が決まっており、その範囲内の強度のＲＦ信号を入力端２１に入力する。

上記のＲＦ信号が入力端２１に入力されると、ＢＰＦ２０１で所望の帯域に制限されたのち第１の歪補償ブロック２１０に入力される。第１の歪補償ブロック２１０では、第１実施形態の歪補償ブロック１１０と同様に、入力したＲＦ信号に歪補償成分（第１の歪補償成分）を加算して出力する。第１の歪補償ブロック２１０から出力されるＲＦ信号は、つぎに第２の歪補償ブロック２３０に入力される。しかし、トレーニング期間の第２の歪補償ブロック２３０は、入力したＲＦ信号を加工することなくそのまま出力する。第２の歪補償ブロック２３０から出力されるＲＦ信号は、光リンク２０に入力される。光リンク２０に入力されたＲＦ信号は、電気／光変換器２２を駆動させて光信号を出力させ、出力された光信号が光ファイバ２３を伝送する。

第１のフィードバックブロック２２０は、光信号線２２５を介して光ファイバ２３に伝送される光信号を入力する。光信号線２２５を介して入力された光信号は、第１のフィードバックブロック２２０の光ファイバ２２２及び光／電気変換器２２３を経由することで、光リンク２０から出力されるＲＦ信号と同等の歪量が発生したＲＦ信号となり、ＢＰＦ２２４に出力される。光リンク２０に入力されるＲＦ信号は、電気／光変換器２２、カプラー２２１、及び光／電気変換器２２３、２２４で歪が生じないような信号であることから、上記のＲＦ信号に生じた歪量は、光ファイバ２２２を伝送するときに光信号に発生した歪量のみである。ＢＰＦ２２４に出力されたＲＦ信号は、ここで所望の帯域に制限されて第１の歪補償ブロック２１０に出力される。

第１の歪補償ブロック２１０では、第１のフィードバックブロック２２０から入力されたＲＦ信号が歪補償部２１１に入力され、ここで歪補償成分が算出される。ここで算出される歪補償成分が第１の歪補償成分であり、光リンク２０の光ファイバ２３で発生する歪量を補償するための歪補償成分となる。第１の歪補償成分は、リアルタイムの歪補償期間では、入力端２１に入力されるＲＦ信号によらず固定値として歪補償システム２００ｂで用いられる。

リアルタイムの歪補償期間に用いられる本実施形態の歪補償システム２００ｂは、第１のフィードバックブロック２２０が切り離された構成となっている。そして、第１の歪補償ブロック２１０では、光リンク２０からのフィードバック信号を用いず、歪補償部２１１がトレーニング期間に算出された第１の歪補償成分を加算器２１３に出力する。歪補償部２１１は、トレーニング期間におけるような歪補償成分を算出する処理を行わないことから、遅延器２１２は、入力したＲＦ信号を遅延させることなく加算器２１３に出力してもよい。

第１の歪補償ブロック２１０から第２の歪補償ブロック２３０に第１の歪補償成分が加算されたＲＦ信号（歪加算信号）が入力されると、第２の歪補償ブロック２３０では、入力されたＲＦ信号が遅延器２３２と歪補償部２３１に入力される。また、歪補償部２３１には、第２のフィードバックブロック２４０から出力されるＲＦ信号も入力される。歪補償部２３１は、第１の歪補償ブロック２１０から入力したＲＦ信号と第２のフィードバックブロック２４０から入力したＲＦ信号とから第２の歪補償成分を算出する。この第２の歪補償成分は、光ファイバ２３で発生する波長分散による歪を除く歪量、すなわち、電気／光変換器２２と光／電気変換器２４による歪量を補償するものである。この歪量は、リアルタイムで補償させる構成としている。

なお、第１実施形態の光／電気変換器１４及び１２３と同様に、光／電気変換器２４及び２４３でも、入力する光信号の強度が異なるとその歪量が変化してしまうおそれがあるが、第１実施形態と同様に、その歪量の変化は小さく、電気／光変換器２２のＬＤによる歪量が支配的になるので大きな性能劣化にはならない。また、トレーニング期間において光ファイバ２２２による歪量を検出するとき、光／電気変換器２２３でも歪が生じてしまうことがある。その場合には、第１の歪補償成分に光／電気変換器２２３による歪を補償する成分が含まれてしまうことになる。その結果、リアルタイムの歪補償期間における歪補償制御では、光／電気変換器２２３に対する歪補償成分を余計に補償してしまうことになる。その場合でも、フィードバック制御しているから、余分な歪補償成分が含まれていても問題ない。

上記説明のように、本実施形態の歪補償システム２００では、リアルタイムで歪補償を行うときには、フィードバックブロック２４０に光リンク２０の光ファイバ２３と同様の光ファイバ２２２を配置する必要がない。これにより、リアルタイムの歪補償では歪補償システム２００の構成をさらに簡素化することができる。

また、トレーニング期間に取得される第１の歪補償成分は、１つに限定されず、事前に様々な長さの光ファイバで取得しておき、リアルタイムの歪補償では、実際に使用される光ファイバ２３に対応する第１の歪補償成分を選択して用いるようにすることができる。すなわち、トレーニング期間に取得された複数の第１の歪補償成分の中から実際に使用される光ファイバ２３に対応する第１の歪補償成分を選択し、これを第１の歪補償ブロック２１０の歪補償部２１１にダウンロードして用いるようにすることができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る歪補償システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における歪補償システムの細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０、２０光リンク
１１、２１入力端
１２、２２電気／光変換器
１３、２３、１２２、２２２光ファイバ
１４、２４、１２３、２２３、２４３光／電気変換器
１５、２５出力端
１６ＬＤ駆動用増幅器
１００、２００歪補償システム
１０１、２０１ＢＰＦ
１１０、２１０、２３０歪補償ブロック
１１１，２１１、２３１歪補償部
１１２、２１２、２３２遅延器
１１３、２１３、２３３加算器
１２０、２２０、２４０フィードバックブロック
１２１、２２１カプラー
１２４、２２４、２４４ＢＰＦ
２２５光信号線

Claims

伝送用高周波信号を入力して電気／光変換し変換時光信号を出力する電気／光変換器と、前記変換時光信号を入力して伝送する光ファイバと、前記光ファイバで伝送された伝送後光信号を入力して光／電気変換し出力側高周波信号を出力する光／電気変換器と、を備える光リンクで発生する歪を補償するための歪補償システムであって、
前記光リンクは、前記伝送用高周波信号を増幅するＬＤ駆動用増幅器を有し、
前記電気／光変換器は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードを内蔵し、前記ＬＤ駆動用増幅器で増幅された前記伝送用高周波信号で前記レーザダイオードを駆動させて電気／光変換しており、
前記光リンクで発生する歪は、前記ＬＤ駆動用増幅器、前記電気／光変換器、前記光ファイバおよび前記光／電気変換器に起因しており、
該歪補償システムは、前記ＬＤ駆動用増幅器、前記電気／光変換器、前記光ファイバおよび前記光／電気変換器に起因する歪をすべてあわせ持った前記光リンクの歪特性を補償するためのシステムであり、
前記変換時光信号を前記光ファイバから分岐して入力し、これを処理してフィードバック用高周波信号を出力するフィードバックブロックと、
外部から入力側高周波信号を入力するとともに前記フィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を算出し、前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を算出し、該伝送用高周波信号を前記光リンクに出力する歪補償ブロックと、を備える
ことを特徴とする歪補償システム。
前記フィードバックブロックは、前記変換時光信号が前記光ファイバを伝送するときに発生するのと略同等の歪を前記分岐して入力した光信号に発生させた後に光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の歪補償システム。
前記フィードバックブロックは、
前記光ファイバと同等の特性を有して略等しい長さのフィードバック用光ファイバと、
前記フィードバック用光ファイバに前記分岐して入力した光信号を伝送させた後の光信号を入力して光／電気変換し、前記フィードバック用高周波信号を出力するフィードバック用光／電気変換器と、を有し、
前記歪補償ブロックは、
前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にして前記歪補償成分を出力する歪補償部と、
前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記歪補償部の処理時間だけ前記入力側高周波信号を遅延させて出力する遅延器と、
前記遅延器から入力した前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する加算器と、を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の歪補償システム。
伝送用高周波信号を入力して電気／光変換し変換時光信号を出力する電気／光変換器と、前記変換時光信号を入力して伝送する光ファイバと、前記光ファイバで伝送された伝送後光信号を入力して光／電気変換し出力側高周波信号を出力する光／電気変換器と、を備える光リンクで発生する歪を補償するための歪補償システムであって、
前記変換時光信号を前記光ファイバから分岐して入力し、これを処理してフィードバック用高周波信号を出力するフィードバックブロックと、
外部から入力側高周波信号を入力するとともに前記フィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を算出し、前記入力側高周波信号に前記歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を算出し、該伝送用高周波信号を前記光リンクに出力する歪補償ブロックと、を備え、
前記フィードバックブロックは、
前記変換時光信号が前記光ファイバを伝送するときに発生するのと略同等の歪を前記分岐して入力した光信号に発生させた後に光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力する第１のフィードバックブロックと、
前記分岐して入力した光信号を直接光／電気変換して前記フィードバック用高周波信号を出力する第２のフィードバックブロックと、を有し、
前記歪補償ブロックは、
前記入力側高周波信号を入力するとともに前記第１のフィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を第１の歪補償成分として算出し、前記第１の歪補償成分を前記入力側高周波信号に加算して歪加算信号を出力する第１の歪補償ブロックと、
前記第１の歪補償ブロックから前記歪加算信号を入力するとともに前記第２のフィードバックブロックから前記フィードバック用高周波信号を入力し、該フィードバック用高周波信号に生じている歪量を補償するための歪補償成分を第２の歪補償成分として算出し、前記歪加算信号に前記第２の歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する第２の歪補償ブロックと、を備え、
前記第１の歪補償ブロックは、
前記光リンクの前記電気／光変換器で歪が発生しないように調整された高周波信号を前記入力側高周波信号として入力したときは、前記第１の歪補償成分を算出して保存し、前記入力側高周波信号を外部から入力したときは、前記保存された第１の歪補償成分を用いて前記歪加算信号を算出する
ことを特徴とする歪補償システム。
前記第１のフィードバックブロックは、
前記光ファイバと同等の特性を有して略等しい長さのフィードバック用光ファイバと、前記フィードバック用光ファイバに前記分岐して入力した光信号を伝送させた後の光信号を入力して光／電気変換し、前記フィードバック用高周波信号を出力するフィードバック用光／電気変換器と、を有し、
前記第２のフィードバックブロックは、
前記分岐して入力した光信号を光／電気変換し前記フィードバック用高周波信号を出力する別のフィードバック用光／電気変換器を有し、
前記第１の歪補償ブロックは、
前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記第１のフィードバックブロックから入力した前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にした前記第１の歪補償成分を保存する、または保存された前記第１の歪補償成分を読み出して出力する第１の歪補償部と、
前記入力側高周波信号を分岐して入力し、前記第１の歪補償部の処理時間だけ前記入力側高周波信号を遅延させて出力する第１の遅延器と、
前記第１の遅延器から入力した前記入力側高周波信号に前記第１の歪補償成分を加算して前記歪加算信号を出力する第１の加算器と、を有し、
前記第２の歪補償ブロックは、
前記歪加算信号を分岐して入力し、前記第２のフィードバックブロックから入力した前記フィードバック用高周波信号との差分を算出しこれを逆特性にして前記第２の歪補償成分を出力する第２の歪補償部と、
前記歪加算信号を分岐して入力し、前記第２の歪補償部の処理時間だけ前記歪加算信号を遅延させて出力する第２の遅延器と、
前記第２の遅延器から入力した前記歪加算信号に前記第２の歪補償成分を加算して前記伝送用高周波信号を出力する第１の加算器と、を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の歪補償システム。