JP6288296B2

JP6288296B2 - 光送信器およびその制御方法

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Authority: JP
Inventors: タヤンディエドゥガボリエマニュエルル
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Filing date: 2014-04-15
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Description

本発明は、光送信器および光送信器の制御方法に関し、特に、デジタル信号処理技術を用いる光送信器および光送信器の制御方法に関する。

デジタル信号処理（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＤＳＰ）技術は、光ファイバーを伝送中に光信号に影響を及ぼす劣化を、劣化の逆フィルタ特性を適用することによって補償することができる。これにより、高速チャネルの伝送を長距離で行うことが可能になる。これらの技術は、光ファイバーなどの媒体を介して光波信号を受信する受信器に適用することができる。特に、コヒーレント受信によれば、受信信号の位相と振幅の両方の情報を得ることができる。このように、ＤＳＰはデジタルフィルタを用いることによって、伝送中に発生する劣化を受信前に補償する。信号等化は、シグナルプロセッサに実装されたＤＳＰで実現される。さらに、デジタル信号処理を用いることによって、光ファイバーリンクの容量を増大することができる、直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：ＱＡＭ）信号などの多値信号の復調が可能になる。１６ＱＡＭ信号の受信は、受信器におけるデジタル処理によって実現される。

しかしながら、デジタル処理の便益は、受信器側でこの技術を適用することに限られない。デジタル・アナログ変換器（Digital to Analog Converter：ＤＡＣ）と組み合わせたＤＳＰ技術を、送信器側に適用することができる。このような場合、送信器は、以下ではデジタル送信器と呼ぶが、ＤＳＰプロセッサとＤＡＣを有し、ＤＡＣはデジタル信号を、ＩＱ変調器を駆動するために用いられるアナログ信号に変換する。

このような態様で、ファイバー伝送中に出現する波長分散（chromatic dispersion：ＣＤ）などの線形劣化を送信器側で予め補償するために、デジタル送信器が備えるＤＳＰを用いることができる。それとは別に、ＱＡＭ信号などの、これに限定されないが、複素変調フォーマットを生成するために送信器を用いることが可能である。

この送信器の構成および設定は、起動時や、ネットワーク内で最適化された到達距離および帯域幅割り当てに適合させるために動作中に、または動的ネットワーク内で伝送ルートを変えるときに、変更することが可能である。８種類の異なるフォーマットから選ばれた信号を送出することができる、ソフトウェア・ディファインド送信器と呼ばれる再構成可能なデジタル送信器の例が、非特許文献１（ＮＰＬ１）に記載されている。ここで、再構成可能な送信器は、高速でそれらの伝送フォーマットを変更する必要がある。すなわち、構成変更時のデータ損失は、このような場合は伝送リンクが動作できなくなるので、避けなければならない。例えば、外部要素、装置や動作状態の劣化、またはパスの再構成によって引き起こされる伝送線の特性変化が、変調フォーマットやプリディストーション構成の再構成のトリガーとなる。このような動作を、例えば非特許文献１に記載された再構成可能な送信器を用いて行うことができる。しかしながら、このような再構成はデータの損失なしに実現しなければならない。

デジタル送信器における変調は光ＩＱ変調器を用いて行うことが可能であるが、この光ＩＱ変調器は出典により、カーテシアン変調器、ベクトル変調器、デュアルパラレル変調器、またはネスト型変調器とも呼ばれる。ＩＱ変調器においては、電気信号によって子マッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）と呼ばれる２つの独立したマッハツェンダー素子が駆動される。複数の子ＭＺＭは同一の光搬送波の位相と振幅を変調するが、それらの出力は、再合成される前において、位相が相対的に９０度遅延している。これらの成分は、信号の同相Ｉ（ＩｎＰｈａｓｅ）および直交位相Ｑ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅ）と呼ばれる。複数の子ＭＺＭの出力間の位相差は直交角と呼ばれ、理想的には９０度である。このようなＩＱ変調器が非特許文献１に記載された送信器で用いられている。例えば、非特許文献１に示されている再構成可能な送信器の場合、ＩＱ変調器の駆動信号は、設定された変調フォーマットまたはプリディストーション構成に従って変更される。

しかしながら、ＩＱ変調器の直流電流（Direct Current：ＤＣ）バイアスには、装置の温度変化または経年変化によってドリフトが生じることが知られている。影響を受けるバイアスは３種類ある。すなわち、２個の子ＭＺＭのそれぞれのＤＣバイアスと、直交角を設定するために用いるＤＣバイアスである。これにより送信信号の劣化が生じ、そのため、受信信号品質の劣化、または最悪の場合、受信信号の復号が不可能となる結果をもたらす。この問題は、変調器の生産段階における性能試験時、または、このような変調器を使用する送信器の組み立て段階、および使用時に明らかとなることが多い。この問題は、自動バイアス制御（Auto Bias Control：ＡＢＣ）回路を用いることにより解決することが可能である。このＡＢＣ回路は、変調器のバイアスを制御しＤＣバイアスの変化を補償する。このように、ＡＢＣ技術によれば、ＩＱ変調器におけるＤＣバイアスのドリフトを制御することが可能であり、最適な状態で正確な変調が可能になる。

ＡＢＣ回路の例が、非特許文献２（ＮＰＬ２）に示されている。非特許文献２に示されたＡＢＣ回路は、低周波数のディザトーンに基づいてＩ成分およびＱ成分の子ＭＺＭならびに直交角のＤＣバイアスを制御する。このＡＢＣ回路の収束時間は１分であると報告されている。この値は、環境温度の変化や装置の劣化に追随するのに十分である。この収束時間をより速くすることは可能であるが、ＡＢＣは低周波数トーンに基づいているので、収束時間の大きさのオーダーは変わらない。さらに、ＤＣバイアスを高速でＡＢＣにより追随させると、ＤＣバイアスはゆるやかな環境温度変化や装置のゆるやかな経年劣化によって変化することになるので、不安定なフィードバックをもたらす結果となる。

R. Schmogrow et al., "Real-Time Software-Defined Multiformat Transmitter Generating 64QAM at 28 GBd", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 22, No. 21, pp. 1601-1603, Nov. 1, 2010. H. Kawakami et al., "Auto Bias Control Technique Based on Asymmetric Bias Dithering for Optical QPSK Modulation", Journal of Lightwave Technology, Vol. 30, No. 7, pp. 962-968, Apr. 1, 2012.

非特許文献１に示された送信器などの再構成可能な送信器は、種々の変調フォーマット設定やプリディストーション設定を含む種々の構成の信号を発出する。再構成可能な送信器は、種々の電気信号で光信号を変調するＩＱ変調器を駆動する。このことは、駆動信号が種々のピーク対平均電力比（peak to average power ratio：ＰＡＰＲ）や、種々の振幅、および種々の実効電圧を有することを意味する。

駆動電圧の相違は、変調器内部の熱としての電力損失が異なる値となる原因になる。さらに、ＩＱ変調器はマッハツェンダー型などの高感度な干渉計と、直交（ＩＱ）角に対する位相調整部を含む。これらの部品は、種々の駆動信号に対するＤＣバイアス電圧の相違によって生じる電力損失の相違による影響を受ける。ＡＢＣはバイアス電圧のこのような相違を補償することができる。

しかしながら、非特許文献１に示されたような送信器で、高速な再構成時間を備えるか、またはデータ損失のない再構成可能な送信器の場合、その構成が変更されると最適なＤＣバイアスも変化する。このような現象は電力損失と関連しているが、変調器がパッケージ内部の空間に制限されていることから、環境温度変化によって生じるドリフトよりも著しく高速である。したがって、ＡＢＣは送信器の再構成によって生じるバイアスのドリフトを、瞬時に補償することはできない。その結果、再構成後であって、ＡＢＣの収束時間と同等の時間間隔の間、つまり非特許文献２のＡＢＣでは１分間の間、ＩＱ変調器のＤＣバイアスは最適とならず、この時間間隔の間に信号劣化が生じる。最悪の場合、送信器の動作マージンが減少し、それにより、この時間間隔の間にデータの損失が生じることにもなり得る。

上述したように、再構成事象の後に、再構成可能な送信器によって送出される光信号の信号品質を向上させる必要があるという課題がある。

本発明の好適な目的の一つは、再構成事象の後に、再構成可能な送信器によって送出される光信号の信号品質を向上させる必要があるという上述した課題を解決する光送信器およびその制御方法を提供することである。

本発明の好適な一の側面による光送信器は、可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する変調手段と、駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理するデジタル信号処理手段と、可変フォーマットを変更する前後で駆動信号を安定に保つようにパラメータを変更することによって、デジタル信号処理手段を制御する制御手段、とを有する。

本発明の好適な一の側面による光送信器の制御方法は、可変フォーマットの駆動信号によって光を変調し、駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理し、可変フォーマットを変更する前後で駆動信号を安定に保つようにパラメータを変更することによって、デジタルデータを処理するステップを制御する。

本発明による好適な一の効果は、再構成可能な送信器の再構成事象の後に、最適な品質の光信号を得ることが可能となることである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第２の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の第２の実施形態に係る光送信器の制御方法を説明するフローチャートである。図４は、本発明の第３の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。図５は、本発明の第３の実施形態に係る光送信器の制御方法を説明するフローチャートである。図６は、本発明の第３の実施形態に係る光送信器の別の制御方法を説明するフローチャートである。図７は、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーの構成を示すブロック図である。図８は、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いた再構成の実験エミュレーションの結果を示す図である。図９は、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いた再構成の実験エミュレーションの他の結果を示す図である。図１０Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いない場合における、再構成後の光送信器の受信光信号のＸ偏波に対するコンスタレーションを示す図である。図１０Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いない場合における、再構成後の光送信器の受信光信号のＹ偏波に対するコンスタレーションを示す図である。図１１Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いた場合における、再構成後の光送信器の受信光信号のＸ偏波に対するコンスタレーションを示す図である。図１１Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る光トランスポンダーを用いた場合における、再構成後の光送信器の受信光信号のＹ偏波に対するコンスタレーションを示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
第１の実施形態

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。光送信器１０は、変調手段としての変調器２０、デジタル信号処理手段としてのデジタル信号処理（ＤＳＰ）部３０、および制御手段としての制御器４０を有する。

変調器２０は、可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する。ＤＳＰ部３０は、駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信対象のデジタルデータを処理する。制御器４０は、可変フォーマットを変更する前後で駆動信号を安定に保つようにパラメータを変更することによって、ＤＳＰ部３０を制御する。

本実施形態の光送信器１０によれば、上述した構成を採用することにより、再構成可能な送信器の再構成事象の後に、最適な品質の光信号を得ることが可能になる。

光送信器１０は、パラメータを記憶するルックアップテーブルを有することが可能である。あるいは、光送信器１０は、可変フォーマットを変更する前に適用されていたパラメータに応じて、可変フォーマットを変更した後に適用されるパラメータを計算する計算手段としての計算部を備えることができる。これらのパラメータには、デジタルデータに対する乗算係数とクリッピング比が含まれ得る。

次に、本実施形態による光送信器の制御方法について説明する。

この光送信器の制御方法においては、可変フォーマットの駆動信号によって光が変調される。送信されるデジタルデータは、駆動信号を生成するためにパラメータを用いて処理される。デジタルデータを処理するステップは、可変フォーマットを変更する前後で駆動信号を安定に保つように、パラメータを変更することによって制御される。

上述した光送信器の制御方法によれば、再構成可能な送信器の再構成事象の後に、最適な品質の光信号を得ることが可能になる。
第２の実施形態

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、光送信器１００の構成を示すブロック図である。光送信器１００は、論理バイナリストリーム１０１に従って光信号１０２を送出する。光信号１０２の変調フォーマットは、複数の変調フォーマットの中から選択可能である。また、光信号１０２のスペクトル形状は、複数のスペクトル形状の中から選択可能である。選択された変調フォーマットおよび選択されたスペクトル形状は、信号１０３を介して光送信器１００に供給される。

論理バイナリストリーム１０１は、いくつかの低速トリビュタリから構成されることとしてもよい。シリアライザ／デシリアライザ１１０は、論理バイナリストリーム１０１をいくつかの並列ビットストリームに変換し、この並列ビットストリームはＤＳＰ部１３０に供給される。ＤＳＰ部１３０は、２系列のアナログ信号を生成するために、シリアライザ／デシリアライザ１１０から出力されるデータを処理する。この２系列のアナログ信号はドライバ１１２および１１３によって、それぞれ増幅される。ドライバ１１２および１１３のそれぞれの出力は、レーザ１１１によって送出される光をＩＱ変調器１４０で変調するために用いられる。

ＩＱ変調器１４０は２個の子マッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）１４１および１４２を備え、これらの子マッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）１４１および１４２はドライバ１１２および１１３の各出力に従って光を変調する。変調された光はそれぞれ、光波信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分として用いられる。位相調整部１４３は、変調されたＩ成分およびＱ成分間に９０度の直交角を生成する。ＩＱ変調器１４０はまた、ＩＱ変調器１４０の出力光のうちタップされた一部を受信するモニタフォトダイオード（ＰＤ）１４４を備える。モニタＰＤ１４４は電気モニタ信号を生成する。この電気モニタ信号は、ＩＱ変調器１４０の３つのＤＣバイアス、すなわちＩ−子ＭＺＭ１４１のためのバイアス、Ｑ−子ＭＺＭ１４２のためのバイアス、およびＩＱ位相調整部１４３のためのバイアスを制御するために、ＡＢＣ回路１１４で用いられる。

ＤＳＰ部１３０は符号化部１３１を備える。この符号化部１３１は、シリアライザ／デシリアライザ１１０の出力と、信号１０３の関数として制御部１１５から送出される信号に対応した選択された変調フォーマットとに従って信号を生成する。例えば、符号化部１３１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）フォーマット、８ＱＡＭフォーマット、１６ＱＡＭフォーマット、または６４ＱＡＭに従った変調のためのデジタル信号を生成することが可能である。また、符号化部１３１は、光信号１０２がＮＲＺ（Non Return to Zero）フォーマットまたはＲＺ（Return to Zero）フォーマットで形成されるようにデータを生成することが可能である。

符号化部１３１の出力は、デジタルフィルタ１３２によって処理される。デジタルフィルタ１３２は、光信号１０２に対してナイキストパルス整形を行うために、周波数領域でデジタル信号をフィルタすることが可能である。デジタルフィルタ１３２の設定は、信号１０３の関数としての制御部１１５から送出される対応する信号に従ってなされる。

デジタルフィルタ１３２の出力は前置補償部１３３によって処理される。前置補償部１３３は、伝送線内の信号に影響を及ぼす劣化を予め補償する。例えば、前置補償部１３３は、補償対象である波長分散（chromatic dispersion：ＣＤ）と逆の周波数応答で、デジタル信号を周波数領域でフィルタすることによって、ＣＤを予め補償する処理を行うことが可能である。前置補償部１３３はまた、非線形劣化を予め補償する処理を行うこともできる。前置補償部１３３におけるパラメータ設定は制御部１１５によって制御される。制御部１１５は、光信号１０２が伝送される伝送線についての情報に応じて前置補償のパラメータを設定する

調整部１３４は、前置補償部１３３から出力されるデジタル信号に乗算およびクリッピングを行う。調整部１３４のパラメータは、制御部１１５が光送信器１００の再構成を指令するときに変更される。再構成の指令には、選択された変調フォーマットおよび選択されたフィルタフォーマットを変更することが含まれる。設定されたパラメータは、ルックアップテーブル１１８によって調整部１３４に送られる。

調整部１３４の出力はフロントエンド補償部１３５によって処理される。フロントエンド補償部１３５は、光送信器１００の光フロントエンドの不完全性を補償する。フロントエンド補償部１３５は、ＤＡＣ１３６、ドライバ１１２、１１３、およびＩＱ変調器１４０の帯域制限および非線形性を補償することができる。フロントエンド補償部１３５から出力されたデジタル信号は、ＤＡＣ１３６によってアナログ信号に変換される。ＤＡＣ１３６によって変換された２系列の独立したアナログ信号は、レーザ１１１から送出される光をＩＱ変調器１４０で変調するためにドライバ１１２および１１３によって増幅される。

制御部１１５は、信号１０３に従って光送信器１００の変調フォーマットおよびフィルタ特性を設定する。信号１０３は、光信号１０２を伝送する伝送線の伝送特性、ネットワークの状態、あるいは光送信器１００や光信号１０２を受信する受信器の状態に応じた変化の影響を受けやすい。

信号１０３が変化したとき、制御部１１５は光送信器１００を再構成することができる。このような再構成事象が発生したとき、選択された変調フォーマットおよび選択されたフィルタフォーマットについての情報を含む新しい設定に関する情報が、メモリ１１６に記憶される。再構成事象が発生する前にメモリ１１６に記憶されていた設定は、別のメモリ１１７に送られる。ルックアップテーブル１１８は、メモリ１１６およびメモリ１１７に記憶されている情報によって規定されるエントリに応じて、不揮発性メモリテーブルに記憶される設定リストの中から設定を選択する。ルックアップテーブル１１８に保存されている値は、光送信器１００の製造プロセス中に記録される。制御部１１５、メモリ１１６および１１７、およびルックアップテーブル１１８は、ＤＳＰ部１３０内に集積することができる。

ルックアップテーブル１１８に記憶され、調整部１３４に送られる情報は、再構成事象の発生した時に変更される。この情報には、前置補償部１３３から出力されるデジタル信号を処理するために用いられる乗算係数とクリッピング比が含まれる。

ルックアップテーブル１１８の係数は、ドライバ１１２および１１３が出力する電気信号の絶対値電圧の平均が再構成事象の前後で等しくなるように、選択される。

本実施形態の別の形態においては、ルックアップテーブル１１８の係数は、再構成事象の前後における、ドライバ１１２および１１３が出力する電気信号の絶対値電圧の平均値間の差が減少するように選択される。

本実施形態の別の形態においては、ルックアップテーブル１１８の係数は、ドライバ１１２および１１３が送出する電気信号の電圧の二乗値の平均が再構成事象の前後で等しくなるように選択される。

本実施形態の別の形態においては、メモリ１１６および１１７は、前置補償部１３３の設定についての情報も記憶する。ルックアップテーブル１１８の値は、メモリ１１６および１１７内に記憶される値から選択されるエントリに応じて選択される。

本実施形態の別の形態においては、ドライバ１１２および１１３には、それらの出力をモニタする手段が含まれる。例えばドライバ１１２および１１３の経時変化や光送信器１００の環境温度の変化を原因とする、ドライバ１１２および１１３の平均電圧の変化に応じて、またモニタ手段で出力をモニタして、ルックアップテーブル１１８の係数は、ドライバ１１２および１１３の出力特性の変化に比例して更新される。

次に、光送信器１００の制御方法について、図３を参照しながら説明する。

図３は、光送信器１００の制御方法を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３０１において、光送信器１００を用いるシステムは、ステップＳ３０２において事象が発生するまで連続してモニタされている。その事象は、光送信器１００が用いられるネットワークの状態の変化を引き起こす。ステップＳ３０３において、ステップＳ３０２における変化に従って、ネットワークが光送信器１００に供給する信号１０３が変更される。

次に、ステップＳ３０４において、制御部１１５が信号１０３を分析し、光送信器１００を再構成する必要があるか否かを決定する。制御部１１５が、光送信器１００の再構成は不要であると決定した場合（Ｓ３０４／ＮＯ）、システムはステップＳ３０１において再びモニタされる。再構成が必要である場合（Ｓ３０４／ＹＥＳ）、ステップＳ３０５において、制御部１１５は、光送信器１００をステップＳ３０２における状態変化に適応させるための新しい変調フォーマットおよびフィルタ設定を選択する。

次に、ステップＳ３０６に従って、メモリ１１６の内容がメモリ１１７にコピーされる。ステップＳ３０７により、ステップＳ３０５において制御部１１５が選択した新しい設定をメモリ１１６に記憶する。ステップＳ３０８においては、ルックアップテーブル１１８のエントリがステップＳ３０６およびＳ３０７に従って変わっているので、ルックアップテーブル１１８によって提供される値が変更される。

次に、ステップＳ３０９において、制御部１１５が、選択された値に従って、ＤＳＰ部１３０内の各ユニット１３１、１３２および１３３によって光送信器１００を再構成する。本実施の形態によれば、制御部１１５はまた、それに基いて光信号１０２が生成されるデジタル信号を処理するために、ルックアップテーブル１１８が供給する新しい値を用いるように、調整部１３４に指令する。調整部１３４とステップＳ３０９において選択された新しい値に従って、光信号１０２はステップＳ３０９における再構成時およびそれ以降の時間で最適となる。最後に、ステップＳ３１０において再構成が完了し、システムはステップＳ３０１において再びモニタされる。
第３の実施形態

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、光送信器２００の構成を示すブロック図である。光送信器２００は、論理バイナリストリーム１０１に従って光信号２０２を送出する。光信号２０２の変調フォーマットは、複数の変調フォーマットの中から選択可能である。また、光信号２０２のスペクトル形状は、複数のスペクトル形状の中から選択可能である。この選択された変調フォーマットおよび選択されたスペクトル形状は、信号１０３を介して光送信器２００に供給される。

シリアライザ／デシリアライザ１１０は、論理バイナリストリーム１０１をデジタル信号処理（ＤＳＰ）部２３０に向かう並列ビットストリームに変換する。ＤＳＰ部２３０は、ドライバ１１２および１１３によってそれぞれ増幅される２系列のアナログ信号を生成するために、シリアライザ／デシリアライザ１１０によって出力されたデータを処理する。各ドライバ１１２、１１３の出力は、レーザ１１１が送出する光をＩＱ変調器１４０で変調するために用いられる。

ＤＳＰ２３０は符号化部１３１を備える。符号化部１３１は、信号１０３に従って制御部２１５によって設定される。符号化部１３１の出力はデジタルフィルタ１３２によって処理される。デジタルフィルタ１３２は、制御部２１５が送出する、信号１０３の関数としての対応する信号に従って設定される。デジタルフィルタ１３２の出力は、前置補償部１３３によって処理される。前置補償部１３３の設定パラメータは制御部２１５によって制御される。制御部２１５は、光信号２０２が伝送される伝送線についての情報に応じて、前置補償のパラメータを設定する

調整部２３４は、前置補償部１３３が出力するデジタル信号に乗算およびクリッピングを行う。調整部２３４のパラメータは、制御部２１５が光送信器２００の再構成を指令するときに変更される。再構成に関する指令には、選択された変調フォーマットおよび選択されたフィルタフォーマットを変更することが含まれる。調整部２３４のパラメータは、再構成事象の前後の構成に応じて計算される。

ＡＢＣ・ＤＳＰ部２３７は、光信号２０２の変調後に現れる低周波数成分を生成する。ＡＢＣ・ＤＳＰ部２３７はＡＢＣ回路１１４も制御する。ＡＢＣ回路１１４は、ＡＢＣ・ＤＳＰ部２３７によって光信号２０２に付加された低周波数成分に従って、ＩＱ変調器１４０の３つのＤＣバイアスを制御する。

フロントエンド補償部１３５は、光フロントエンドの帯域制限を補償することが可能である。フロントエンド補償部１３５のデジタル信号出力は、ＤＡＣ１３６によって、ドライバ１１２および１１３によって増幅されることになるアナログ信号に変換される。

制御部２１５は、信号１０３に従って光送信器２００の変調フォーマットおよびフィルタ特性を設定する。信号１０３は、光信号１０２を伝送する伝送線の伝送特性、ネットワークの状態、あるいは光送信器２００や光信号２０２を受信する受信器の状態に応じた変化の影響を受けやすい。

信号１０３が変化すると、制御部２１５は光送信器２００を再構成することが可能である。制御部２１５は、再構成事象後の選択された変調フォーマットおよび選択されたフィルタ設定についての情報を計算部２１８に送る。従って、計算部２１８は、現在選択されている変調フォーマットおよび選択されているフィルタ設定のみならず、再構成事象後の選択された変調フォーマットおよび選択されたフィルタ設定についての情報も有する。制御部２１５と計算部２１８をＤＳＰ部２３０内に集積することができる。

再構成事象時に制御部２１５が同期することによって、計算部２１８は、再構成事象前に適用されていた乗算係数およびクリッピング係数に応じて、再構成事象後に適用される乗算係数およびクリッピング係数を計算する。

計算部２１８によって計算された情報は、再構成事象が発生したときに、調整部２３４に送られる。この情報には、前置補償部１３３が出力するデジタル信号を処理するために用いられる乗算係数とクリッピング比が含まれる。

計算部２１８によって計算された係数は、ドライバ１１２および１１３が出力する電気信号の絶対値電圧の平均が再構成事象の前後で等しくなるように選択される。

本実施形態の別の形態においては、計算部２１８は、再構成事象の前後における、ドライバ１１２および１１３が出力する電気信号の絶対値電圧の平均値間の差が減少するように係数およびクリッピング比を計算する。

本実施形態の別の形態においては、計算部２１８は、ドライバ１１２および１１３が送出する電気信号の電圧の二乗値の平均が再構成事象の前後で等しくなるように係数およびクリッピング比を計算する。

本実施形態の別の形態においては、計算部２１８はまた、前置補償部１３３の設定に関する情報に応じて、係数およびクリッピング比を計算する。

本実施形態の別の形態においては、計算部２１８は経過時間をモニタすることができ、計算値が経過時間の関数として収束するまで、経過時間および係数とクリッピング比のセットとの関数としてその計算値を更新する。

次に、光送信器２００の制御方法について、図５を参照しながら説明する。

図５は、光送信器２００の制御方法を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３０１において、光送信器２００を用いるシステムは、ステップＳ３０２において事象が発生するまで連続してモニタされている。その事象は、送信器２００が用いられるネットワークの状態の変化を引き起こす。ステップＳ３０３において、ステップＳ３０２における変化に従って、ネットワークが光送信器２００に供給する信号１０３が変更される。

次に、ステップＳ３１４において、制御部２１５が信号１０３を分析し、光送信器２００を再構成する必要があるか否かを決定する。制御部２１５が、光送信器２００の再構成は不要であると決定した場合（Ｓ３１４／ＮＯ）、システムはステップＳ３０１において再びモニタされる。再構成が必要である場合（Ｓ３１４／ＹＥＳ）、ステップＳ３１５において、制御部２１５は、光送信器２００をステップＳ３０２における状態変化に適応させるための新しい変調フォーマットおよびフィルタ設定を選択する。

次に、ステップＳ３１６に従って、計算部２１８は、Ｖ（Ｌａｓｔ）と称する係数とクリッピング比のセットを計算するが、調整部２３４に適用される値が再構成事象の直前のＶ（Ｌａｓｔ）となるようにする。その後、ステップＳ３１７において、計算部２１８は、調整部２３４に適用されている現在値とこの値セットＶ（Ｌａｓｔ）との間の値のセットＶ（ｔ＋ｄｔ）を計算する。この値のセットＶ（ｔ＋ｄｔ）は、調整部２３４に適用されている値と経過時間間隔ｄｔに対するセットＶ（Ｌａｓｔ）との間の線形補間によって計算されることが可能である。経過時間間隔ｄｔは、ＡＢＣ回路１１４が時間ｄｔ以内にＩＱ変調器１４０の制御バイアスの変化に適合できるように選択される。ステップＳ３１８において、調整部２３４は、計算部２１８によって計算された値セットＶ（ｔ＋ｄｔ）を適用し、計算部２１８は経過時間間隔ｄｔの間待機する。

その後、ステップＳ３１９において、計算部２１８は計算された値セットＶ（ｔ＋ｄｔ）がＶ（Ｌａｓｔ）に達したかどうかを確認する。セット値がＶ（Ｌａｓｔ）に達していない場合（Ｓ３１９／ＮＯ）、計算部２１８はステップＳ３１７を実行することによって、現在のセット値とＶ（Ｌａｓｔ）との間の新しい値セットを計算する。値セットＶ（Ｌａｓｔ）に達している場合（Ｓ３１９／ＹＥＳ）、光送信器２００は、制御部２１５が選択された構成をＤＳＰ部２３０内の各ユニット１３１、１３２および１３３に適用するステップＳ３２０によって制御される。また、調整部２３４は、制御部２１５が決定した再構成に従って計算部２１８によって計算された新しい値を適用する。本実施形態によれば、再構成ステップＳ３２０およびそれ以降の時間で、光信号２０２は最適になる。最後に、ステップＳ３１０において再構成が完了し、システムはステップＳ３０１において再びモニタされる。

次に、光送信器２００の別の制御方法について、図６を参照しながら説明する。

図６は、光送信器２００の別の制御方法を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３０１において、光送信器２００を用いるシステムは、ステップＳ３０２において事象が発生するまで連続してモニタ視されている。その事象は、送信器２００が用いられるネットワークの状態の変化を引き起こす。ステップＳ３０３において、ステップＳ３０２における変化に従って、ネットワークが光送信器２００に供給する信号１０３が変更される。

次に、ステップＳ３２６に従って、計算部２１８は、Ｖ（０）と称する係数とクリッピング比のセットを計算する。その後、ステップＳ３２７において、制御部２１５は選択された構成をＤＳＰ部２３０内の各ユニット１３１、１３２、および１３３に適用する。また、調整部２３４は、制御部２１５が決定した再構成と値セットＶ（０）に従って計算部２１８が計算した新しい値を適用する。本実施形態によれば、再構成ステップＳ３２７およびそれ以降の時間で、光信号２０２は最適になる。

その後、ステップＳ３２８において、計算部２１８は、光送信器２００の特性に従って、送出される光信号２０２と光送信器２００が、選択された変調フォーマットおよびフィルタ設定に対して最適な構成となるように、値セットＶ（Ｌａｓｔ）を計算する。その後、ステップＳ３１７において、計算部２１８は、調整部２３４に適用されている現在値とこの値セットＶ（Ｌａｓｔ）との間の値のセットＶ（ｔ＋ｄｔ）を計算する。この値のセットＶ（ｔ＋ｄｔ）は、調整部２３４に適用されている値と経過時間間隔ｄｔに対するセットＶ（Ｌａｓｔ）との間の線形補間によって計算されることが可能である。経過時間間隔ｄｔは、ＡＢＣ回路１１４が時間ｄｔ以内にＩＱ変調器１４０の制御バイアスの変化に適合できるように選択される。ステップＳ３１８において、調整部２３４は、計算部２１８によって計算された値セットＶ（ｔ＋ｄｔ）を適用し、計算部２１８は経過時間間隔ｄｔの間待機する。

その後、ステップＳ３１９において、計算部２１８は計算された値セットＶ（ｔ＋ｄｔ）がＶ（Ｌａｓｔ）に達したかどうかを確認する。セット値がＶ（Ｌａｓｔ）に到達していない場合（Ｓ３１９／ＮＯ）、計算部２１８はステップＳ３１７を実行することによって、現在のセット値とＶ（Ｌａｓｔ）との間の新しい値セットを計算する。値セットがＶ（Ｌａｓｔ）である場合（Ｓ３１９／ＹＥＳ）、ステップＳ３１０において再構成が完了し、システムはステップＳ３０１において再びモニタされる。
第４の実施形態

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図７は、光トランスポンダー４００の構成を示すブロック図である。光トランスポンダー４００は、論理バイナリストリーム１０１に従って光信号１０２を送出する。光トランスポンダー４００はまた光信号４９８を受信し、光信号４９８を受付け復調することによってデータストリーム４９９を生成する。

光トランスポンダー４００は、光送信器４０１を有する。光送信器４０１は、偏波多重（polarization multiplexed：ＰＭ）ＩＱ変調器４４０を備える。ＰＭ−ＩＱ変調器４４０は２個のＩＱ変調器を含み、それぞれはＩＱ変調器１４０と同様であり、レーザ１１１が送出する光波の２偏波を変調する。

論理バイナリストリーム１０１は、光送信器４０１用のＤＳＰの送信側ＤＳＰ４３０によって処理される。送信側ＤＳＰ４３０は、光信号１０２の２偏波に対して信号処理を行う点を除いて、ＤＳＰ部２３０と同様である。送信側ＤＳＰ４３０の出力には４つのアナログトリビュタリが含まれ、これらは、ＰＭ−ＩＱ変調器４４０が備えるＩおよびＱ子変調器の両方の偏波を駆動するために、２次ドライバ４１２によって増幅される。

ＰＭ−ＩＱ変調器４４０はＡＢＣ回路４４４によって制御される。ＡＢＣ回路４４４は２個のＡＢＣ回路を含み、それぞれはＡＢＣ回路１１４と同様であり、ＰＭ−ＩＱ変調器４４０の各偏波に対して用いられる。計算部４１８は、計算部２１８の場合と同様に、送信側ＤＳＰ４３０における両偏波の信号処理のための値のセットを計算する。

光トランスポンダー４００はまた、光フロントエンド４５１を含み、光フロントエンド４５１は受信した光信号４９８と局部発振器４５２からの光をコヒーレント方式で混合する。光フロントエンド４５１の出力は、受信側ＤＳＰ４５０によってデジタル化され処理される。受信側ＤＳＰ４５０による処理および復調の結果として生じるデータストリームは、データストリーム４９９と等しい。送信側ＤＳＰ４３０および受信側４５０は集積化することができる。

制御部４１５は、ネットワーク状態、パス状態、および機器状態に応じて変化する信号４０３に従って、送信側ＤＳＰ４３０および受信側ＤＳＰ４５０の選択された変調フォーマットおよびフィルタ特性を再構成する。例えば、制御部４１５は、ＰＭ−ＢＰＳＫ、ＰＭ−ＱＰＳＫ、ＰＭ−８ＱＡＭ、ＰＭ−１６ＱＡＭ、およびＰＭ−６４ＱＡＭの変調フォーマットの中から選択することができる。また、制御部４１５はＮＲＺ整形およびナイキストパルス整形から選択することができる。

光トランスポンダー４００は、マルチキャリアトランスポンダーに含まれるサブキャリア発生器として用いられることが可能である。例えば、１Ｔｂ／ｓ光トランスポンダーは、１０本のサブキャリアを生成する光トランスポンダーを用いて実装することができるが、各光トランスポンダーは光トランスポンダー４００と同じであり、１２８Ｇｂ／ｓのＰＭ−ＱＰＳＫ信号を送出する。この光トランスポンダーは、ＮＲＺ整形された信号またはナイキストパルス整形された信号を送出することができる。１Ｔｂ／ｓ光トランスポンダーは、５本のサブキャリアを生成する光トランスポンダーを用いて実装することもできるが、各光トランスポンダーは光トランスポンダー４００と同じであり、２５６Ｇｂ／ｓのＰＭ−１６ＱＡＭ信号を送出する。この光トランスポンダーは、ＮＲＺ整形された信号またはナイキストパルス整形された信号を送出することができる。

次に、実験エミュレーションの結果について説明する。図８は、光トランスポンダー４００を用いた再構成の実験エミュレーションの結果を示す図である。実線は、本実施形態を用いた場合であって、再構成事象の間における受信した光信号１０２のＱ値の変化を表している。この実線と、本実施形態を用いていない場合であって、同一の事象の間におけるＱ値の変化を表す破線とを比較する。

光送信器は３２Ｇｂａｕｄの信号を送出し、時刻０においてＰＭ−ＱＰＳＫからＰＭ−１６ＱＡＭに再構成される。０で表した時刻よりも前では、光送信器は１２８Ｇｂ／ｓのＰＭ−ＱＰＳＫ信号を送出しており、その後、０で表した時刻よりも後では２５６Ｇｂ／ｓのＰＭ−１６ＱＡＭ信号を送出する。計算部４１８が算出した乗算ファクターは１．５４である。０から１０ｓの間の時間において、本実施形態の光送信器は、本実施形態を用いていない実装形態と比較して、受信したＱ値を増加させることができる。さらに、０で表した時刻については、本実施形態によれば、Ｑ値の閾値である６．４ｄＢを超えることが可能になる。

図９は、光トランスポンダー４００を用いた再構成の実験エミュレーションの結果を示す説明する図である。実線は、本実施形態を用いた場合であって、再構成事象の間における受信した光信号１０２のＱ値の変化を表している。この実線と、本実施形態を用いていない場合であって、同一の事象の間におけるＱ値の変化を表す破線とを比較する。

光送信器は３２Ｇｂａｕｄの信号を送出し、時刻０においてＰＭ−１６ＱＡＭからＰＭ−ＱＰＳＫに再構成される。０で表した時刻よりも前では、光送信器は２５６Ｇｂ／ｓのＰＭ−１６ＱＡＭ信号を送出しており、その後、０で表した時刻よりも後では１２８Ｇｂ／ｓのＰＭ−ＱＰＳＫ信号を送出する。計算部４１８が算出した乗算ファクターは、０．６５である。０から１０ｓの間の時間において、本実施形態の光送信器は、本実施形態を用いていない実装形態と比較して、受信したＱ値を増加させることができる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、本実施形態を用いていない場合であって、図８に示した時刻０に対応する時刻においてＰＭ−１６ＱＡＭに再構成した後の光送信器についての、受信された光信号のコンスタレーションを示す図である。図１０ＡはＸ偏波に対するコンスタレーションを示し、図１０ＢはＹ偏波に対するコンスタレーションを示す。

ＰＭ−ＩＱ変調器４４０のＤＣバイアス電圧は、０ｓと１０ｓの間の時間間隔ではＡＢＣ回路４４４によって最適に制御されていないので、コンスタレーションは歪んでおり、ＰＭ−１６ＱＡＭはＩＱ平面上に最適に配置されていない。これにより、図８に示したように、この時間間隔においてＱ値に余分なペナルティが生じている。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、本実施形態を用いている場合であって、図８の時刻０に対応する時刻においてＰＭ−１６ＱＡＭに再構成した後の光送信器４００についての、受信された光信号１０２のコンスタレーションを示す図である。図１１ＡはＸ偏波に対するコンスタレーションを示し、図１１ＢはＹ偏波に対するコンスタレーションを示す。

ＰＭ−ＩＱ変調器４４０のＤＣバイアス電圧が、０ｓと１０ｓの間の時間間隔でＡＢＣ回路４４４によって最適に制御されているので、コンスタレーションは良好なシンボル配置となっている。これにより、図８に示したように、再構成後の最適なＱ値が得られる。

実施形態を参照しながら本発明を詳細に開示し説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。請求項によって規定される本発明の特徴および範囲から逸脱しない限り、本発明の構成や詳細には、様々な変更をすることができることは当業者によって了解される。

本発明は、デジタル信号処理技術を利用した光通信システムに適用することができる。

１０、１００、２００、４０１光送信器
２０変調器
３０デジタル信号処理（ＤＳＰ）部
４０制御器
１０１論理バイナリストリーム
１０２、２０２、４９８光信号
１０３、４０３信号
１１０シリアライザ／デシリアライザ
１１１レーザ
１１２、１１３ドライバ
１１４、４４４ＡＢＣ回路
１１５、２１５、４１５制御部
１１６、１１７メモリ
１１８ルックアップテーブル
１３０、２３０ＤＳＰ部
１３１符号化部
１３２デジタルフィルタ
１３３前置補償部
１３４、２３４調整部
１３５フロントエンド補償部
１３６ＤＡＣ
１４０ＩＱ変調器
１４１、１４２子マッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）
１４３位相調整部
１４４モニタフォトダイオード（ＰＤ）
２１８、４１８計算部
２３７ＡＢＣ・ＤＳＰ部
４００光トランスポンダー
４１２２次ドライバ
４３０送信側ＤＳＰ
４４０偏波多重ＩＱ変調器（ＰＭ−ＩＱ変調器）
４５０受信側ＤＳＰ
４５１光フロントエンド
４５２局部発振器
４９９データストリーム

Claims

可変フォーマットの駆動信号によって光を変調し、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理し、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタルデータを処理するステップを制御する光送信器の制御方法であって、
前記可変フォーマットは、変調フォーマットとフィルタフォーマットを含み、
前記パラメータは、前記デジタルデータに対する乗算係数とクリッピング比を含む。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調し、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理し、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタルデータを処理するステップを制御する光送信器の制御方法であって、
前記制御するステップにおいて、前記パラメータは、前記駆動信号の絶対値電圧の平均が前記可変フォーマットを変更する前後で等しくなるように変更される。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調し、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理し、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタルデータを処理するステップを制御する光送信器の制御方法であって、
前記制御するステップにおいて、前記パラメータは、前記駆動信号の絶対値電圧の平均の差が、前記可変フォーマットを変更する前後で減少するように変更される。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調し、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理し、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタルデータを処理するステップを制御する光送信器の制御方法であって、
前記制御するステップにおいて、前記パラメータは、前記駆動信号の電圧の二乗値の平均が、前記可変フォーマットを変更する前後で等しくなるように変更される。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する変調手段と、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理するデジタル信号処理手段と、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタル信号処理手段を制御する制御手段、とを有する光送信器であって、
前記パラメータを記憶するルックアップテーブルをさらに有し、
前記パラメータは、前記デジタルデータに対する乗算係数とクリッピング比を含む。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する変調手段と、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理するデジタル信号処理手段と、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタル信号処理手段を制御する制御手段、とを有する光送信器であって、
前記可変フォーマットを変更する前に適用されていた前記パラメータに応じて、前記可変フォーマットを変更した後に適用される前記パラメータを計算する計算手段をさらに有し、
前記パラメータは、前記デジタルデータに対する乗算係数とクリッピング比を含む。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する変調手段と、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理するデジタル信号処理手段と、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタル信号処理手段を制御する制御手段、とを有する光送信器であって、
前記制御手段は、前記駆動信号の絶対値電圧の平均が前記可変フォーマットを変更する前後で等しくなるように、前記パラメータを変更することによって前記デジタル信号処理手段を制御する。
可変フォーマットの駆動信号によって光を変調する変調手段と、
前記駆動信号を生成するために、パラメータを用いて送信されるデジタルデータを処理するデジタル信号処理手段と、
前記可変フォーマットを変更する前後で前記駆動信号を安定に保つように前記パラメータを変更することによって、前記デジタル信号処理手段を制御する制御手段、とを有する光送信器であって、
前記制御手段は、前記駆動信号の絶対値電圧の平均の差が、前記可変フォーマットを変更する前後で減少するように、前記パラメータを変更することによって前記デジタル信号処理手段を制御する。