JP6561713B2 - 伝送装置及び伝送システム - Google Patents

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Description

本件は、伝送装置及び伝送システムに関する。
離散マルチトーン（DMT: Discrete Multi-Tone）変調方式の伝送方法は、例えばＶＤＳＬ（Very high bit rate Digital Subscriber Line）などのアクセス系のメタル回線などに用いられている。近年、ネットワークのトラフィックの増加に伴い、ＤＭＴ変調方式の光伝送技術への適用が研究開発されている。
ＤＭＴ変調方式は、直交周波数多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術に基づくマルチキャリア伝送技術である。ＤＭＴ変調方式では、周波数の異なる複数のサブキャリア（SC: Subcarrier（搬送波））にデータをそれぞれ割り当て、割り当てたデータを、ＳＣごとの伝送特性に応じた多値度及び信号パワーに基づいて変調し、ＤＭＴ信号として伝送する。なお、各ＳＣのデータに用いられる多値変調方式としては、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が挙げられる。
しかし、ＤＭＴ信号は、伝送路上の波長分散、または波長分散と送信器の周波数チャープの相互作用の影響により周波数特性にディップが生ずる。ＤＭＴ信号は、ディップにより特定の周波数成分が消失する（以下、「フェーディング」現象と表記）と、受信側の信号対雑音比（以下、「ＳＮＲ」（Signal-Noise Ratio）と表記）が劣化するため、ＤＭＴ信号の伝送容量及び伝送距離が低下する。
これに対し、発明者は、例えば、フェーディングの影響が低減されるようにＤＭＴ信号の光スペクトル波形の一方の側波帯を除去すること（例えば特許文献１）や、光送信器などの光デバイスの応答の非線形性をデジタルフィルタなどで補償すること（例えば特許文献２）を試みた。
特開平１１−２０５２４０号公報 米国特許出願公開第２０１３／０２７２７１９号明細書
しかし、光スペクトル波形の一方の側波帯を除去した場合、周波数特性のディップの発生は防止されるが、光スペクトルの幅が半減するため、全体的にＳＮＲが低下し、伝送容量及び伝送距離が改善されなかった。また、非線形性の補償は、特定の周波数成分が消失しているために効果がなかった。
そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、伝送特性が改善された伝送装置及び伝送システムを提供することを目的とする。
本明細書に記載の伝送装置は、ＯＦＤＭにより符号化された電気信号から変換された光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部と、前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を前記電気信号に変換する変換部と、前記変換部により変換された前記電気信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有する。
本明細書に記載の伝送システムは、光信号を送信する第１伝送装置と、前記光信号を受信する第２伝送装置とを有し、前記第１伝送装置は、ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第１変換部と、前記第１変換部により変換された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部とを有し、前記第２伝送装置は、前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第２変換部と、前記第２変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有する。
本明細書に記載の他の伝送システムは、光信号を送信する第３伝送装置と、前記光信号を受信する第４伝送装置とを有し、前記第３伝送装置は、ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第３変換部とを有し、前記第４伝送装置は、前記第３伝送装置から伝送された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部と、前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第４変換部と、前記第４変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有する。
伝送特性が改善される。
伝送システムの比較例を示す構成図である。 プローブ信号の一例を示す図である。 プローブ信号の伝送特性の一例を示す図である。 サブキャリアへの多値度及び信号パワーの割り当ての一例を示す図である。 伝送距離が０（ｋｍ）の場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 伝送距離が８０（ｋｍ）の場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 距離に応じたディップの発生例を示す図である。 光スペクトルのＶＳＢ（Vestigial Side Band）整形の一例を示す図である。 ＶＳＢ整形を行った場合及びＶＳＢ整形を行っていない場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 非線形補償を行った場合及び非線形補償を行っていない場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 伝送システムの第１実施例を示す構成図である。 非線形補償を行う前及び非線形補償を行った後のＶＳＢ整形済みのＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 送信パワーに対するＤＭＴ信号のビットエラーレートの変化を示す図である。 伝送距離に対するＤＭＴ信号のビットエラーレートの変化を示す図である。 伝送システムの第２実施例を示す構成図である。 ＶＳＢ整形のみを用いる伝送システムの一例を示す構成図である。 ＶＳＢ整形の後に非線形補償を行う伝送システムの一例を示す構成図である。 非線形補償の後にＶＳＢ整形を行う伝送システムの一例を示す構成図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の各構成例に対応するＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す図である。 非線形補償部の一例を示す構成図である。 非線形補償部の他例を示す構成図である。 第１実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。 伝送システムの制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。 第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。 第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。 第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。 光増幅器を実装した伝送システムの一例を示す構成図である。 フィルタの機能に応じた非線形ノイズ及びＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズの雑音量の対比を示す図である。 スペクトル補正手段の対比を示す図である。
図１は伝送システムの比較例を示す構成図である。伝送システムは、光ファイバなどの伝送路９０を介して接続された送信装置１ａ及び受信装置２ａを有する。送信装置１ａは、他装置から入力されたクライアント信号からＤＭＴ変調方式に基づきＤＭＴ信号を生成して受信装置２ａに送信する。受信装置２ａは、送信装置１ａから伝送路９０を介してＤＭＴ信号を受信して元のクライアント信号に復号化する。なお、送信装置１ａ及び受信装置２ａは伝送装置の一例である。なお、ＤＭＴ変調方式は、ＯＦＤＭ変調方式に基づくものであり、ＤＭＴ信号はＯＦＤＭ信号の一例である。
送信装置１ａは、符号化部１０と、デジタル−アナログ変換部（ＤＡ（Digital-Analog））１１と、電気−光変換部（Ｅ／Ｏ）１２と、制御部１９とを有する。符号化部１０は、シリアル−パラレル変換部（Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel））１００と、マッピング部１０１と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０２と、パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial））とを有する。
符号化部１０は、クライアント信号をＤＭＴ変調することにより符号化してＤＭＴ信号を生成する。なお、ＤＭＴ信号は、複数のサブキャリア（以下、「ＳＣ」と表記）を含むマルチキャリア信号である。
Ｓ／Ｐ１００は、クライアント信号のシリアルデータをＤＭＴ信号内のＳＣと同数のパラレルデータに変換する。マッピング部１０１は、ＳＣごとに割り当てられた多値度及び信号パワーに基づき、各ＳＣにパラレルデータをマッピングする。ＩＦＦＴ部１０２は、マッピングの完了した各ＳＣを高速逆フーリエ変換することによりＤＭＴ信号を生成する。Ｐ／Ｓ１０３は、ＤＭＴ信号のパラレルデータをシリアルデータに変換してＤＡ１１に出力する。
ＤＡ１１は、ＤＭＴ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換してＥ／Ｏ１２に出力する。Ｅ／Ｏ１２は、第１変換部及び第３変換部の一例であり、ＤＭＴ信号を電気信号から光信号（以下、「光ＤＭＴ信号」と表記）に変換する。Ｅ／Ｏ１２は、例えばＬＤ（Laser Diode）によりＤＭＴ信号を光変調して伝送路９０に出力する。なお、Ｅ／Ｏ１２は、ＬＤとニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）光変調器、もしくは電界吸収型光変調器等の光変調器を用いた構成により、電気信号から光信号に変換しても良い。
制御部１９は、送信装置１ａの全体的な制御を行う。制御部１９は、受信装置２ａと制御信号を送受信することにより制御を行う。例えば、制御部１９は、受信装置２ａからプローブ信号の伝送特性の測定結果を受信し、測定結果に基づき各ＳＣへの多値度及び信号パワーを割り当てる。プローブ信号は、信号パワーが同一の複数のＳＣから構成された試験信号の一例であり、伝送システムの運用開始前に受信装置２ａに送信される。
受信装置２ａは、光−電気変換部（Ｏ／Ｅ）２２と、アナログ−デジタル変換部（ＡＤ（Analog-Digital））２１と、復号化部２０と、制御部２９とを有する。復号化部２０は、シリアル−パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２００と、デマッピング部２０１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０２と、パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）２０３とを有する。
Ｏ／Ｅ２２は、送信装置１ａから伝送路９０を介して伝送された光ＤＭＴ信号を電気信号（ＤＭＴ信号）に変換する。ＡＤ２１は、電気信号に変換されたＤＭＴ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して復号化部２０に出力する。
復号化部２０は、ＤＭＴ信号を復号化して元のクライアント信号を再生する。Ｓ／Ｐ２００は、ＤＭＴ信号のシリアルデータをＤＭＴ信号内のＳＣごとのパラレルデータに変換する。ＦＦＴ部２０２は、各ＳＣのパラレルデータを高速フーリエ変換することによりＩＦＦＴ部１０２の変換前のデータに復元してデマッピング部２０１に出力する。
デマッピング部２０１は、各ＳＣのパラレルデータをデマッピング処理することにより、クライアント信号のデータを取得する。Ｐ／Ｓ２０３は、クライアント信号のパラレルデータをシリアルデータに変換する。このようにして再生されたクライアント信号は他装置に出力される。なお、符号化部１０及び復号化部２０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成される。
制御部２９は、受信装置２ａの全体的な制御を行う。制御部２９は、送信装置１ａと制御信号を送受信することにより制御を行う。例えば、制御部２９は、送信装置１ａから受信したプローブ信号の伝送特性を測定し、その測定結果を送信装置１ａに送信する。
図２（ａ）にはプローブ信号の一例が示されている。図２（ａ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号パワーを示す。
プローブ信号は、クライアント信号のデータを含まないマルチキャリア信号であり、多値度及び信号パワーの等しい複数のＳＣから構成される。送信装置１ａの制御部１９は、伝送システムの運用が開始される前に、プローブ信号が受信装置２ａに送信されるように制御を行う。
図２（ｂ）にはプローブ信号の伝送特性の一例が示されている。図２（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は伝送特性を示す。
受信装置２ａの制御部２９は、プローブ信号の伝送特性を測定する。伝送特性は、ＳＮＲやビットエラーレートなどの信号品質を表す。本例では、周波数が高いほど伝送特性が低下している。このため、信号品質は、周波数が高いほど低く、周波数が低いほど高いと判定される。制御部２９は、伝送特性の測定結果を、制御信号に含めて送信装置１ａの制御部１９に送信する。
図２（ｃ）にはＳＣへの多値度及び信号パワーの割り当ての一例が示されている。図２（ｃ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号パワーを示す。
各ＳＣは、図２（ｂ）に示された伝送特性に基づき多値度及び信号パワーが割り当てられる。各ＳＣのデータは、割り当てられた多値度に応じた変調手段により変調される。このような変調手段としては、ＱＡＭやＱＰＳＫが挙げられる。比較的に伝送特性の低いＳＣのデータ（ハッチング付きのＳＣ参照）には、例えばＱＰＳＫが用いられる。
図３（ａ）には、伝送距離が０（ｋｍ）の場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。また、図３（ｂ）には、伝送距離が８０（ｋｍ）の場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳＮＲ（ｄＢ）を示す。
図３（ａ）及び図３（ｂ）を対比すると理解されるように、ＤＭＴ信号は、伝送距離が長くなると、伝送路９０内の波長分散、または波長分散とＥ／Ｏ１２の周波数チャープの相互作用の影響により周波数特性にディップＤが生ずる。ＤＭＴ信号は、ディップＤにより特定の周波数成分が消失すると、受信装置２ａにおけるＳＮＲ特性が劣化するため、ＤＭＴ信号の伝送容量及び伝送距離が低下する。
図４には距離に応じたディップの発生例が示されている。図４は、一例としてシングルモードファイバの伝送路９０の伝送距離を１０（ｋｍ）、２０（ｋｍ）、４０（ｋｍ）、及び８０（ｋｍ）とした場合の周波数（ＧＨｚ）に対する相対強度（ｄＢ）を示す。図４から理解されるように、伝送距離が長いほど、ディップの発生箇所が増加する。
ｆｕ２Ｌ＝（ｃ／２Ｄλ２）×｛１＋２ｕ−（２／π）ａｒｃｔａｎ（α）｝・・・（１）
ディップＤが発生する周波数ｆｕ（ｕ＝１，２，３，・・・）は、上記の式（１）で算出される。式（１）において、変数Ｌは伝送距離であり、変数ｃは光速（約３０万(km/s））であり、変数Ｄは波長分散値である。また、変数λは光ＤＭＴ信号の波長であり、変数αは周波数チャープである。なお、波長分散値Ｄは、シングルモードファイバの場合、１７（ps/nm/km）であり、周波数チャープαは、送信器であるＥ／Ｏ１２の固有値である。
また、変数ｕは、ディップＤの番号である。図４には、伝送距離が８０（ｋｍ）の場合を例として、ｕ＝０〜３のディップＤの周波数ｆ０〜ｆ３が示されている。
ディップＤによるＳＮＲ特性の劣化を回避するため、例えば、フェーディングの影響が低減されるようにＤＭＴ信号の光スペクトル波形の一方の側波帯を除去することが考えられる。例えば、図１の符号Ｐ１の位置において、光スペクトル波形から残留側波帯（ＶＳＢ）をフィルタにより除去するＶＳＢ整形を行ってもよい。
図５（ａ）は、光スペクトルのＶＳＢ整形の一例が示されている。図５（ａ）において、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は強度（ｄＢ）を示す。本例では、正面視で光スペクトル波形の右側部分Ｇｘが除去されている。
ＶＳＢ整形は、例えば、フィルタの透過帯域を制御することにより行われる。このとき、フィルタの透過帯域のエッジ周波数（波長νｅに対応）は、ＤＭＴ信号の伝送特性において、ＳＮＲが所定の基準値から一定レベルだけ低下する周波数に基づき決定される。
また、図５（ｂ）には、ＶＳＢ整形を行った場合及びＶＳＢ整形を行っていない場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。図５（ｂ）において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳＮＲ（ｄＢ）を示す。符号Ｇａは、ＶＳＢ整形を行った場合のＳＮＲ特性を示し、符号Ｇｂは、ＶＳＢ整形を行っていない場合のＳＮＲ特性を示す。なお、ＳＮＲ特性は、伝送距離が８０（ｋｍ）のときのものであり、ＶＳＢ整形を行っていない場合のＳＮＲ特性Ｇｂは、図３（ｂ）に示されたものと同一である。
ＳＮＲ特性Ｇａを参照すると理解されるように、ＶＳＢ整形を行った場合、周波数特性のディップＤの発生は防止される。しかし、ＶＳＢ整形により光スペクトルの幅が半減するため、ＳＮＲ特性Ｇｂと対比すると全体的にＳＮＲが低下し、伝送容量及び伝送距離は改善されない。
また、ディップＤによるＳＮＲ特性の劣化を回避する他の手法として、例えば、光送信器などの光デバイスの応答の非線形性をデジタルフィルタなどで補償することも考えられる。例えば、図１の符号Ｐ２の位置において、ＤＭＴ信号に対して非線形補償を行ってもよい。
図６には、非線形補償を行った場合及び非線形補償を行っていない場合のＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。図６において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳＮＲ（ｄＢ）を示す。符号Ｇｄは、非線形補償を行った場合のＳＮＲ特性を示し、符号Ｇｃは、非線形補償部を行っていない場合のＳＮＲ特性を示す。なお、ＳＮＲ特性は、伝送距離が８０（ｋｍ）のときのものであり、非線形補償部を行っていない場合のＳＮＲ特性Ｇｃは、図３（ｂ）に示されたものと同一である。
ＳＮＲ特性Ｇｃ，Ｇｄの対比から理解されるように、非線形補償は、特定の周波数成分が消失しているために効果がない。
そこで、実施例では、ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行い、スペクトル補正によるＳＮＲ特性の非線形応答が補償されるようにＤＭＴ信号に対して非線形補償を行うことで、伝送特性を改善する。
図７は、伝送システムの第１実施例を示す構成図である。図７において、図１と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
伝送システムは、第３伝送装置の一例である送信装置１ａと、第４伝送装置の一例である受信装置２ｂとを有する。送信装置１ａは、伝送路９０を介して受信装置２ｂに光ＤＭＴ信号を送信し、受信装置２ｂは、送信装置１ａから光ＤＭＴ信号を受信する。
送信装置１ａは、上述したように、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、制御部１９とを有する。なお、符号化部１０は、ＤＭＴ信号を生成する生成部の一例であり、Ｅ／Ｏ１２は、ＤＭＴ信号を光信号に変換する第３変換部の一例である。
受信装置２ｂは、波形整形部２３と、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｂとを有する。波形整形部２３は、送信装置１ａから伝送された光ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行う。より具体的には、波形整形部２３は、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う。これにより、上記のディップＤの発生が抑制され、フェーディングの影響が低減される。なお、光ＤＭＴ信号は、送信装置１ａにおいてＤＭＴ変調により符号化された電気信号から変換されたものである。
本例では、波形整形部２３として、上記のＶＳＢ整形を行うフィルタを挙げるが、これに限定されない。例えば、波形整形部２３は、ＶＳＢ整形に代えて、光スペクトル波形のＳＳＢ（Single Side Band）を除去するＳＳＢ整形を行ってもよい。この場合、波形整形部２３としては、フィルタまたはＳＳＢ変調器が使用される。
Ｏ／Ｅ２２は、第４変換部の一例であり、波形整形部２３によりスペクトル補正が行われた光ＤＭＴ信号を電気信号に変換する。非線形補償部２４は、Ｏ／Ｅ２２の変換により得られたＤＭＴ信号に対して非線形歪みを補償する。非線形補償部２４は、後述するように、信号の時間領域に適用されるデジタルフィルタであり、波形整形部２３のスペクトル補正によるＳＮＲ特性の非線形応答が補償されるようにＤＭＴ信号に対して非線形補償を行う。また、制御部２９ｂは、プローブ信号の伝送特性の測定結果に基づき波形整形部２３のフィルタの透過帯域を制御する。
図８には、非線形補償を行う前及び非線形補償を行った後のＶＳＢ整形済みのＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。図８において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳＮＲ（ｄＢ）を示す。
符号Ｇｅは、非線形補償を行う前のＶＳＢ整形済みのＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示し、符号Ｇｆは、非線形補償を行った後のＶＳＢ整形済みのＤＭＴ信号のＳＮＲ特性を示す。ＳＮＲ特性Ｇｅ，Ｇｆを対比すると理解されるように、ＤＭＴ信号に非線形補償を行うことによりＳＮＲ特性が改善される（矢印参照）。したがって、以下に述べるように、ＤＭＴ信号のビットエラーレートも改善される。
図９（ａ）には送信パワーに対するＤＭＴ信号のビットエラーレートの変化が示されている。図９（ａ）において、横軸はＥ／Ｏ１２のパワー、つまり光ＤＭＴ信号の送信パワー（ｄＢｍ）を示し、縦軸はビットエラーレートを示す。
また、図９（ａ）において、白い三角形のマーク（「△」参照）は、ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行わない場合のビットエラーレートを示し、黒い三角形のマーク（「▲」参照）は、ＶＳＢ整形は行わないが、非線形補償は行う場合のビットエラーレートを示す。さらに、白い丸のマーク（「○」参照）は、ＶＳＢ整形は行うが、非線形補償は行わない場合のビットエラーレートを示し、黒い丸のマーク（「●」参照）は、ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行う場合（実施例）のビットエラーレートを示す。
ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行う場合（「●」参照）、ビットエラーレートは、送信パワーの広い範囲Ｘ（＞１０（ｄＢ））において、ＦＥＣ（Forward Error Correction）の基準に従う所定の閾値Ｒｔｈを下回る。このため、送信パワーの有効範囲が拡大される。これに対し、他の場合では、エラーレートが閾値Ｒｔｈ以下となる範囲が存在しない。
一方、図９（ｂ）には伝送距離に対するＤＭＴ信号のビットエラーレートの変化が示されている。図９（ａ）において、横軸は光ＤＭＴ信号の伝送距離（ｋｍ）を示し、縦軸はビットエラーレートを示す。なお、各マーク（「△」、「▲」、「○」、「●」参照）の意味は上述した通りである。
ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行う場合（「●」参照）、ビットエラーレートは、０〜１００（ｋｍ）の伝送距離において閾値Ｒｔｈ以下となる。これに対し、非線形補償のみを行った場合（「▲」参照）、ビットエラーレートが閾値Ｒｔｈ以下となる伝送距離は０〜４０（ｋｍ）しかなく、さらに、ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行わない場合（「△」参照）、上記の伝送距離は０〜５（ｋｍ）程度である。
このように、ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行うこととで、有効な伝送距離が、ＶＳＢ整形と非線形補償の両方とも行わない場合の約２０倍（＝１００÷５）になる。
第１実施例において、波形整形部２３は受信装置２ｂに設けたが、これに限定されず、以下に述べるように送信装置１ａに設けられもよい。
図１０は、伝送システムの第２実施例を示す構成図である。図１０において、図１と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
伝送システムは、第１伝送装置の一例である送信装置１ｃと、第２伝送装置の一例である受信装置２ｃとを有する。送信装置１ｃは、伝送路９０を介して受信装置２ｃに光ＤＭＴ信号を送信し、受信装置２ｃは、送信装置１ｃから光ＤＭＴ信号を受信する。
送信装置１ｃは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３と、制御部１９ｃとを有する。なお、Ｅ／Ｏ１２は、ＤＭＴ信号を光ＤＭＴ信号に変換する第１変換部の一例である。
波形整形部１３は、Ｅ／Ｏ１２により変換された光ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行う。より具体的には、波形整形部１３は、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う。これにより、上記のディップＤの発生が抑制され、フェーディングの影響が低減される。
本例では、波形整形部１３として、上記のＶＳＢ整形を行うフィルタを挙げるが、これに限定されない。例えば、波形整形部１３は、ＶＳＢ整形に代えて、光スペクトル波形のＳＳＢを除去するＳＳＢ整形を行ってもよい。この場合、波形整形部１３としては、フィルタまたはＳＳＢ変調器が使用される。また、制御部１９ｃは、プローブ信号の伝送特性の測定結果を受信装置２ｃの制御部２９ｃから受信し、測定結果に基づき波形整形部１３のフィルタの透過帯域を制御する。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｃとを有する。Ｏ／Ｅ２２は、第２変換部の一例であり、波形整形部１３によりスペクトル補正が行われた光ＤＭＴ信号を電気信号に変換する。
本実施例によると、第１実施例と同様に、波形整形部１３のＶＳＢ整形により低下したＳＮＲ特性が非線形補償部２４により補償されるため、上述した内容と同様の効果が得られる。このように、ＤＭＴ信号に対し、先にスペクトル補正を行い、次に非線形補償を行うことにより、伝送特性が改善される。以下にスペクトル補正及び非線形補償の実行順序を対比して説明する。
図１１（ａ）は、ＶＳＢ整形のみを用いる伝送システムの一例を示す構成図である。図１１（ｂ）は、ＶＳＢ整形の後に非線形補償を行う伝送システムの一例を示す構成図である。図１１（ｃ）は、非線形補償の後にＶＳＢ整形を行う伝送システムの一例を示す構成図である。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）には、ＤＭＴ信号または光ＤＭＴ信号が通過する機能部のみが示されている。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）において、図７と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図１１（ｂ）の構成は、図７に示された第１実施例の構成である。
また、図１２には、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の各構成例に対応するＤＭＴ信号のＳＮＲ特性が示されている。図１２において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳＮＲ（ｄＢ）を示す。
符号Ｇ１は、図１１（ａ）の構成例の場合のＳＮＲ特性を示し、符号Ｇ２は、図１１（ｂ）の構成例の場合のＳＮＲ特性を示す。さらに、符号Ｇ３は、図１１（ｃ）の構成例の場合のＳＮＲ特性を示す。
図１２から理解されるように、図１１（ｂ）の構成例の場合のＳＮＲ特性Ｇ２が最も良好である。したがって、ＤＭＴ信号の伝送特性を改善するには、先にスペクトル補正を行い、次に非線形補償を行うことが効果的である。次に、非線形補償部２４の構成例を説明する。
図１３Ａは、非線形補償部２４の一例を示す構成図である。ＤＭＴ信号は、入力ｘとして非線形補償部２４に入力され、出力ｙとして非線形補償部２４から出力される。
非線形補償部２４は、遅延部２４０，２４１と、加算器２４２〜２４４と、二乗器２４５〜２４７と、合計器２４８とを有する。遅延部２４０，２４１は、互いに直列に接続され、入力ｘに対して一定の遅延時間τをそれぞれ与える。これにより、非線形補償部２４内には、遅延時間τのない入力ｘ−１と、遅延時間τが与えられた入力ｘ０と、遅延時間２×τが与えられた入力ｘ１が存在する。
加算器２４３は、入力ｘ０から入力ｘ−１を減算して二乗器２４５に出力する。加算器２４２は、入力ｘ1から入力ｘ-1を減算して二乗器２４６に出力する。加算器２４４は、入力ｘ1から入力ｘ0を減算して二乗器２４７に出力する。二乗器２４５〜２４７は、入力値を二乗して出力する。
合計器２４８は、入力ｘ-1と係数Ｃ-1の乗算値、二乗器２４５の出力値と係数Ｃ0,-1の乗算値、入力ｘ0と係数Ｃ0の乗算値、二乗器２４６の出力値と係数Ｃ1,-1の乗算値、入力ｘ1と係数Ｃ1の乗算値、二乗器２４７の出力値と係数Ｃ1,0の乗算値の合計値を出力ｙとして算出する。
非線形補償部２４は、上記の式（２）のように表される。ただし、図１３Ａに示された非線形補償部２４は、式（２）においてＮ＝１としたものである。また、係数Ｃｋ，Ｃｌ，ｋは、制御部２９ｂ，２９ｃによりプローブ信号の伝送特性に基づいて決定及び設定がなされる。なお、係数Ｃｋは線形の重み係数であり、係数Ｃｌ，ｋは非線形な重み係数である。
また、図１３Ｂは、非線形補償部２４の他例を示す構成図である。図１３Ｂは、上記の式（２）の第２項に適用される補選系補償回路の一例である。ＤＭＴ信号は、入力ｘとして非線形補償部２４に入力され、出力ｙとして非線形補償部２４から出力される。
非線形補償部２４は、遅延部２４０ａ，２４１ａと、乗算器２４２ａ〜２４７ａと、合計器２４８ａとを有する。遅延部２４０ａ，２４１ａは、互いに直列に接続され、入力ｘに対して一定の遅延時間τをそれぞれ与える。これにより、非線形補償部２４内には、遅延時間τのない入力ｘtと、遅延時間τが与えられた入力ｘt-1と、遅延時間２×τが与えられた入力ｘt-2が存在する。
乗算器２４２ａは、入力ｘt同士を乗算して合計器２４８ａに出力し、乗算器２４３ａは、入力ｘtと入力ｘt-1を乗算して合計器２４８ａに出力する。乗算器２４４ａは、入力ｘt-1同士を乗算して合計器２４８ａに出力し、乗算器２４５ａは、入力ｘtと入力ｘt-2を乗算して合計器２４８ａに出力する。乗算器２４７ａは、入力ｘt-2同士を乗算して合計器２４８ａに出力し、乗算器２４６ａは、入力ｘt-2と入力ｘt-1を乗算して合計器２４８ａに出力する。
合計器２４８は、入力ｘtと係数Ｖ（１） 0の乗算値、入力ｘt-1と係数Ｖ（１） 1の乗算値、入力ｘt-2と係数Ｖ（１） 2の乗算値、及び乗算器２４２ａ〜２４７ａの出力値と係数Ｖ（2） 0,0〜Ｖ（2） 2,2の各乗算値の合計値を出力ｙとして算出する。
上記の式（３）は、２次のボルテラ級数に基づくデジタルフィルタの級数表現である。式（３）において、係数Ｖ（１） kは１次の非線形補償係数（非線形な重み係数）であり、係数Ｖ（2） k,lは２次の非線形補償係数である。なお、次数は２次に限定されない。
このように、非線形補償部２４は、多項式構造に基づくデジタルフィルタである。このため、非線形補償部２４は、図８を参照して述べたように、波形整形部１３，２３のスペクトル補正によるＳＮＲ特性の非線形応答をより効果的に補償することができる。
また、図９（ｂ）を参照すると理解されるように、伝送距離が４０（ｋｍ）未満である場合、ＤＭＴ信号に対して非線形補償だけ行えば、ＶＳＢ整形なしでも、エラーレートを閾値Ｒｔｈ以下とすることができる（「▲」参照）。したがって、波形整形部１３，２３は、以下に述べるように、伝送距離に応じてＶＳＢ整形の実行と非実行を切り替えてもよい。
図１４は、第１実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。図１４において、図７と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本例において、受信装置２ｂの制御部２９ｂは、ＳＮＲ測定部２９０と、距離算出部２９１と、波形整形指示部２９２とを有する。ＳＮＲ測定部２９０は、伝送特性測定部の一例であり、プローブ信号の伝送特性を測定する。より具体的には、ＳＮＲ測定部２９０は、非線形補償部２４のプローブ信号のＳＮＲ特性を測定し、ディップＤが発生した周波数ｆｕの情報を距離算出部２９１に通知する。
距離算出部２９１は、算出部の一例であり、ＳＮＲ特性の測定結果から光ＤＭＴ信号の伝送距離に関するパラメータを算出する。より具体的には、距離算出部２９１は、ＳＮＲ測定部２９０から通知された周波数ｆｕから、上記の式（１）を用いて伝送距離Ｌを算出する。距離算出部２９１は、算出した伝送距離Ｌを波形整形指示部２９２に通知する。
波形整形指示部２９２は、伝送距離Ｌに応じて波形整形部２３に波形整形を指示する。より具体的には、波形整形指示部２９２は、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合、波形整形部２３にＶＳＢ整形を行わないように指示し、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）以上である場合、波形整形部２３にＶＳＢ整形を行うように指示する。
波形整形部２３は、波形整形指示部２９２の指示に従って、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合、ＶＳＢ整形を行わずに、光ＤＭＴ信号の全帯域を透過させ、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）以上である場合、光ＤＭＴ信号に対してＶＳＢ整形を行う。すなわち、波形整形部２３は、伝送距離Ｌに関するパラメータに応じて、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、光ＤＭＴ信号の全帯域を透過させる動作を切り替える。
このように、本例では、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合、ＶＳＢ整形が行われないため、低消費電力化及び制御時間の短縮が可能である。なお、伝送距離Ｌに関するパラメータとしては、伝送距離Ｌに限定されず、例えば残留分散値（＝伝送距離Ｌ×波長分散値Ｄ）が用いられてもよい。また、伝送距離Ｌの比較対象値は、本例では４０（ｋｍ）としたが、設計に応じて決定されればよい。以下に、本例における伝送システムの制御処理について述べる。
図１５は、伝送システムの制御処理の一例を示すフローチャートである。まず、送信装置１ａは、伝送路９０を介してプローブ信号を受信装置２ｂに送信する（ステップＳｔ１）。なお、プローブ信号は、送信装置１ａ内で生成されたものでもよいし、外部から送信装置１ａに入力されたものでもよい。
次に、受信装置２ｂは、送信装置１ａから伝送されたプローブ信号を受信する（ステップＳｔ２）。次に、受信装置２ｂの復号化部２０は、プローブ信号を復号化する（ステップＳｔ３）。次に、受信装置２ｂのＳＮＲ測定部２９０は、プローブ信号のＳＮＲ特性を含む伝送特性を測定し（ステップＳｔ４）、ＳＮＲ特性に基づき、ディップＤが発生した周波数ｆｕを検出する（ステップＳｔ５）。次に、距離算出部２９１は、周波数ｆｕの情報に基づき、式（１）から伝送距離Ｌを算出する（ステップＳｔ６）。
波形整形指示部２９２は、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）以上である場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、波形整形部２３にＶＳＢ整形を指示する（ステップＳｔ８）。また、波形整形指示部２９２は、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、波形整形部２３に光ＤＭＴ信号の全帯域を透過するように指示する（ステップＳｔ１２）。
次に、受信装置２ｂの制御部２９ｂから送信装置１ａの制御部１９にＳＮＲ特性などの伝送特性の測定結果が通知される（ステップＳｔ９）。次に、送信装置１ａの制御部１９は、通知された測定結果に基づき、各ＳＣに多値度及び信号パワーを割り当てる（ステップＳｔ１０）。次に、送信装置１ａ及び受信装置２ｂは運用を開始する（ステップＳｔ１１）。つまり、送信装置１ａ及び受信装置２ｂは、クライアント信号のデータを含むＤＭＴ信号の伝送を開始する。このようにして、伝送システムの制御処理は行われる。
上記のような制御処理は、図１０に示された第２実施例の伝送システムにおいても同様に行うことが可能である。
図１６は、第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。図１６において、図１０及び図１４と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｃと、送信器２８とを有する。送信器２８は、光ファイバなどの伝送路９１を介して、波形整形指示部２９２の指示を含む制御信号を送信装置１ｃに送信する。なお、本例において、制御信号の伝送路９１は、光ＤＭＴ信号の伝送路９０とは別に設けられていると仮定する。
送信装置１ｃは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３と、制御部１９ｃと、受信器１８とを有する。制御部１９ｃは、波形整形指示部２９２の指示を受け付ける指示受付部１９０を有する。受信器１８は、受信装置２ｃの送信器２８から制御信号を受信し、指示受付部１９０に出力する。
指示受付部１９０は、波形整形指示部２９２の指示に基づき波形整形部１３を制御する。波形整形部１３は、指示に従って、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合、ＶＳＢ整形を行わずに、光ＤＭＴ信号の全帯域を透過させ、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）以上である場合、光ＤＭＴ信号に対してＶＳＢ整形を行う。すなわち、波形整形部１３は、伝送距離Ｌに関するパラメータに応じて、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、光ＤＭＴ信号の全帯域を透過させる動作を切り替える。
上記に構成によると、図１４の伝送システムと同様に、伝送距離Ｌが４０（ｋｍ）未満である場合、ＶＳＢ整形が行われないため、低消費電力化及び制御時間の短縮が可能である。なお、本例において、制御信号の伝送路９１は、光ＤＭＴ信号の伝送路９０とは別に設けられているが、以下に述べるように、制御信号を光ＤＭＴ信号と共通の伝送路９０に伝送してもよい。
図１７は、第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。図１７において、図１６と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｃと、送信器２８と、合波部２７とを有する。合波部２７は、例えば光カプラであり、Ｏ／Ｅ２２及び送信器２８と伝送路９０の間に接続されている。合波部２７は、伝送路９０からの光ＤＭＴ信号をＯ／Ｅ２２に導き、送信器２８からの制御信号を伝送路９０に導く。
送信装置１ｃは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３と、制御部１９ｃと、受信器１８と、合波部１７とを有する。合波部１７は、例えば光カプラであり、波形整形部１３及び受信器１８と伝送路９０の間に接続されている。合波部１７は、波形整形部１３からの光ＤＭＴ信号を伝送路９０に導き、伝送路９０からの制御信号を受信器１８に導く。
上記の構成によると、波形整形指示部２９２の指示は、制御信号として、送信器２８から、光ＤＭＴ信号と共通の伝送路９０を介して受信器１８に伝送されるため、図１６の実施例と比較すると、伝送路９１の施設コストが低減される。なお、合波部１７，２７としては、光カプラに限定されず、光サーキュレータ、波長多重フィルタ、及びＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）などが用いられてもよい。
また、図１０に示された第２実施例の伝送システムにおいて、送信装置１ｃの光ＤＭＴ信号の送信パワーをビットエラーレートに基づいて制御してもよい。
図１８は、第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。図１８において、図１０と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｃと、送信器２８ａとを有する。制御部２９ｃは、ＢＥＲ測定部２９３と、比較部２９４とを有する。
ＢＥＲ測定部２９３は、エラーレート測定部の一例であり、復号化部２０により復号化されたクライアント信号のデータに基づき、ＤＭＴ信号のビットエラーレートを測定する。測定されたビットエラーレートの特性としては、例えば図９（ａ）の黒丸のマークのものが挙げられる。比較部２９４は、ＢＥＲ測定部２９３が測定したビットレートを閾値Ｒｔｈと比較して、その比較結果を制御信号に含めて送信器２８ａに出力する。
送信器２８ａは、光ファイバなどの伝送路９１を介して、制御信号を送信装置１ｃに送信する。なお、本例において、制御信号の伝送路９１は、光ＤＭＴ信号の伝送路９０とは別に設けられていると仮定する。
送信装置１ｃは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３と、制御部１９ｃと、受信器１８ａとを有する。制御部１９ｃは、Ｅ／Ｏ１２の変換により得られる光ＤＭＴ信号の出力パワー、つまり送信パワーを制御するパワー制御部１９１を有する。受信器１８ａは、受信装置２ｃの送信器２８ａから制御信号を受信し、パワー制御部１９１に出力する。
パワー制御部１９１は、制御信号からビットエラーレートの測定結果を取得し、その測定結果に基づき送信パワーを制御する。例えば、パワー制御部１９１は、図９（ａ）に示されたビットエラーレート特性について、送信パワーを、ビットエラーレートが最小値となる値Ｐｍに制御してもよい。これにより、環境条件の変化に対する送信パワーの変動耐力（マージン）を向上させることができる。
また、パワー制御部１９１は、図９（ａ）に示されたビットエラーレート特性について、送信パワーを、ビットエラーレートが閾値Ｒｔｈ以下となる範囲Ｘ内における最小値Ｐｓに制御することにより、消費電力を低減してもよい。
このように、本例において、パワー制御部１９１は、ビットエラーレート（BER: Bit error rate）測定部２９３により測定されたエラーレートに基づき、Ｅ／Ｏ１２の変換により得られる光信号のパワーを制御することにより、送信装置１ｃの性能を改善できる。なお、本例において、制御信号の伝送路９１は、光ＤＭＴ信号の伝送路９０とは別に設けられているが、以下に述べるように、制御信号を光ＤＭＴ信号と共通の伝送路９０に伝送してもよい。
図１９は、第２実施例の伝送システムの変形例を示す構成図である。図１９において、図１８と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０と、制御部２９ｃと、送信器２８ａと、合波部２７ａとを有する。合波部２７ａは、例えば光カプラであり、Ｏ／Ｅ２２及び送信器２８ａと伝送路９０の間に接続されている。合波部２７ａは、伝送路９０からの光ＤＭＴ信号をＯ／Ｅ２２に導き、送信器２８ａからの制御信号を伝送路９０に導く。
送信装置１ｃは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３と、制御部１９ｃと、受信器１８ａと、合波部１７ａとを有する。合波部１７ａは、例えば光カプラであり、波形整形部１３及び受信器１８ａと伝送路９０の間に接続されている。合波部１７ａは、波形整形部１３からの光ＤＭＴ信号を伝送路９０に導き、伝送路９０からの制御信号を受信器１８ａに導く。
上記の構成によると、比較部２９４の比較結果は、制御信号として、送信器２８ａから、光ＤＭＴ信号と共通の伝送路９０を介して受信器１８ａに伝送されるため、図１８の実施例と比較すると、伝送路９１の施設コストが低減される。なお、合波部１７ａ，２７ａとしては、光カプラに限定されず、光サーキュレータ、波長多重フィルタ、及びＦＢＧなどが用いられてもよい。
上述した伝送システムには、光ＤＭＴ信号の伝送距離を延ばすために光増幅器が実装されてもよい。
図２０（ａ）は、光増幅器を実装した伝送システムの一例を示す構成図である。本例の伝送システムは、一例として、図１０の構成例に基づく構成を挙げる。図２０（ａ）において、図１０と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図２０（ａ）には、ＤＭＴ信号または光ＤＭＴ信号の経路上の構成のみが示されている。
送信装置１ｄは、符号化部１０と、ＤＡ１１と、Ｅ／Ｏ１２と、光増幅器１５と、フィルタ１６と、可変光減衰器（VOA: Variable Optical Attenuator）１４とを有する。受信装置２ｄは、光増幅器２５と、フィルタ２６と、Ｏ／Ｅ２２と、ＡＤ２１と、非線形補償部２４と、復号化部２０とを有する。なお、符号Ｐａ〜Ｐｃは、後述する光ＤＭＴ信号の波形の検出される位置を示す。
光増幅器１５，２５は、例えばＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）であり、光ＤＭＴ信号を増幅する。光増幅器１５，２５は、ノイズであるＡＳＥ光を出力する。フィルタ１６，２６は、光ＤＭＴ信号をフィルタリングする。ＶＯＡ１４は、送信装置１ｄのフィルタ１６の後段に設けられ、光増幅器１５により増幅された光ＤＭＴ信号を減衰させる。
送信装置１ｄにおいて、光増幅器１５はＥ／Ｏ１２の後段に接続され、フィルタ１６は光増幅器１５の後段に接続されている。また、受信装置２ｄにおいて、光増幅器２５は伝送路９０に接続され、フィルタ２６は光増幅器２５の後段に接続されている。
フィルタ１６，２６は、上記のＶＳＢ整形を行うか、または光ＤＭＴ信号の全帯域を透過させる（以下、「ＤＳＢ（Double Side Band）整形」と表記）。受信装置２ｄで受信されるＤＭＴ信号に重畳される雑音としては、上記のＡＳＥノイズと、送信パワーに依存する非線形ノイズが存在し、その雑音量は、以下に述べるように、フィルタ１６，２６のＶＳＢ整形及びＤＳＢ整形の組み合わせに応じて異なる。
図２０（ｂ）には、フィルタ１６，２６の機能に応じた非線形ノイズ及びＡＳＥノイズの雑音量の対比が示されている。「フィルタ１６」及び「フィルタ２６」は、フィルタ１６，２６の機能（ＶＳＢ整形またはＤＳＢ整形）を示し、「位置Ｐａ」〜「位置Ｐｃ」は、図２０（ａ）の位置Ｐａ〜Ｐｃにおける光ＤＭＴ信号の光スペクトルの波形を示す。
光スペクトルの波形において、横軸は波長λを示し、縦軸は信号パワーを示す。また、符号Ｂａはフィルタ１６の透過帯域の範囲を示し、符号Ｂｃはフィルタ２６の透過帯域の範囲を示す。符号ｚｎは非線形ノイズを示し、符号ｚａはＡＳＥノイズを示す。
「非線形ノイズ」は非線形ノイズの雑音量の比を示し、「ＡＳＥノイズ」はＡＳＥノイズの雑音量の比を示す。非線形ノイズ及びＡＳＥノイズの雑音量の比は、フィルタ１６，２６がＤＳＢ整形を行う場合、基準値の「１」になると仮定する。
また、フィルタ１６がＶＳＢ整形を行い、フィルタ２６がＤＳＢ整形を行う場合、非線形ノイズの雑音量の比は、位置Ｐｂの波形では、ＶＳＢ整形により光スペクトルが約半分になるために０．５となる。しかし、非線形ノイズ及びＡＳＥノイズの雑音量は、Ｏ／Ｅ２２における強度検波の影響により折り返されて２倍となる（「２倍」参照）。このため、最終的に非線形ノイズの雑音量の比は１（＝０．５×２）となり、ＡＳＥノイズの雑音量の比は２（＝１×２）となる。
また、フィルタ１６がＤＳＢ整形を行い、フィルタ２６がＶＳＢ整形を行う場合、フィルタ１６のＤＳＢ整形により非線形ノイズがそのまま受信装置２ｄに伝送されるため、非線形ノイズの雑音量は１となる。また、ＡＳＥノイズの雑音量の比は、フィルタ１６，２６の透過帯域Ｂａ，Ｂｃに依存するため、１となる。
また、フィルタ１６，２６がＶＳＢ整形を行う場合、送信装置１ｄ及び受信装置２ｄの両方において光スペクトルが半減するため、非線形ノイズの雑音量の比は０．５となる。一方、ＡＳＥノイズの雑音量の比は１となる。
このように、フィルタ１６，２６がＶＳＢ整形を行う場合、非線形ノイズ及びＡＳＥノイズの雑音量が他の場合より低減される。フィルタ１６，２６がＶＳＢ整形を行う場合、フィルタ１６，２６は波形整形部１３，２３に相当する。すなわち、フィルタ１６は、第１フィルタの一例であり、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する。一方、フィルタ２６は、第２フィルタの一例であり、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する。
さらに、光増幅器１５は、第１光増幅器の一例であり、Ｅ／Ｏ１２により光信号に変換されたＤＭＴ信号を、フィルタ１６によりスペクトル補正が行われる前に増幅する。光増幅器２５は、第２光増幅器の一例であり、光ＤＭＴ信号を、Ｏ／Ｅ２２により電気信号に変換される前に増幅する。
上述した実施例では、光ＤＭＴ信号の伝送路９０中のスペクトル補正手段として、ＶＳＢ整形を挙げたが、これに限定されない。以下に、各種のスペクトル補正手段を互いに対比して説明する。
図２１には、スペクトル補正手段の対比が示されている。図２１において、各スペクトル補正手段の「ロス」、「構成」、「遅延」、「補償量」、及び「実装」が対比されている。
「ロス」は、該当するスペクトル補正手段を用いた場合の光ＤＭＴ信号のパワーの損失を示す。「構成」は、該当するスペクトル補正手段を実現する構成の複雑さを示す。「遅延」は、該当するスペクトル補正手段を用いた場合の光ＤＭＴ信号の遅延量を示す。「補償量」は、該当するスペクトル補正手段の補償量について示す。「実装」は、該当するスペクトル補正手段の実装可能な伝送装置の種別を示す。伝送装置の種別として、「送」は送信装置１ａ，１ｃ，１ｄを表し、「受」は受信装置２ｂ，２ｃ，２ｄを表し、「中継」は中継装置を表す。
スペクトル補正手段としては、ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（移相法）、ＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber）、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array）、ＦＢＧ、位相共役（OPC: Optical Phase Conjugation）、光フーリエ変換（OFT : Optical Fourier Transform）が挙げられる。このうち、ＶＳＢ整形（フィルタ）は上述した手段であり、ＳＳＢ整形（フィルタ）は、光ＤＭＴ信号の一方の側波帯のスペクトル成分の全てをフィルタリングにより除去する手段である。なお、ＳＳＢ整形（移相法）は、ＳＳＢ変調器を用いた手段である。
ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、及びＦＢＧは、他の手段よりロスが小さいという利点がある。ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、ＤＣＦ、及びＦＢＧは、他の手段より構成が簡易という利点がある。ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（移相法）、ＶＩＰＡ、及びＦＢＧは、他の手段より遅延が小さいという利点がある。なお、ＤＣＦは、遅延が上記の各手段中で最も大きい。
また、ＤＣＦ、ＦＢＧ、及び位相共役の補償量は固定であるが、ＶＩＰＡの補償量は可変である。さらに、ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（移相法）、及び光フーリエ変換は、補償量が不問であるという利点がある。
また、位相共役は中継装置にしか実装できず、光フーリエ変換は受信装置２ｂ，２ｃ，２ｄにしか実装できない。しかし、ＶＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（フィルタ）、ＳＳＢ整形（移相法）、ＶＩＰＡ、及びＦＢＧは、送信装置１ａ，１ｃ，１ｄ及び受信装置２ｂ，２ｃ，２ｄの何れにも実装できるという利点がある。
これまで述べたように、実施例に係る受信装置２ｂは、波形整形部２３と、Ｏ／Ｅ２２と、非線形補償部２４とを有する。波形整形部２３は、光ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行う。光ＤＭＴ信号は、ＤＭＴ変調により符号化された電気信号から変換されたものである。Ｏ／Ｅ２２は、波形整形部２３によりスペクトル補正が行われた光ＤＭＴ信号を電気信号に変換する。非線形補償部２４は、Ｏ／Ｅ２２により変換された電気信号（ＤＭＴ信号）に対して非線形歪みを補償する。
上記の構成によると、波形整形部２３は、他装置から伝送された光ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行うため、光ＤＭＴ信号の周波数特性のディップＤの発生が抑制される。また、非線形補償部２４は、Ｏ／Ｅ２２により変換されたＤＭＴ信号に対して非線形歪みを補償するため、波形整形部２３のスペクトル補正により低下したＳＮＲ特性が補償される。
したがって、実施例に係る受信装置２ｂによると、伝送特性が改善される。
また、実施例に係る伝送システムは、光ＤＭＴ信号を送信する送信装置１ｃと、光ＤＭＴ信号を受信する受信装置２ｃとを有する。送信装置１ｃは、符号化部１０と、Ｅ／Ｏ１２と、波形整形部１３とを有する。
符号化部１０は、ＤＭＴ信号を生成する。Ｅ／Ｏ１２は、ＤＭＴ信号を光信号に変換する。波形整形部１３は、Ｅ／Ｏ１２により変換された光信号に対してスペクトル補正を行う。
受信装置２ｃは、Ｏ／Ｅ２２と、非線形補償部２４とを有する。Ｏ／Ｅ２２は、波形整形部１３によりスペクトル補正が行われた光ＤＭＴ信号を電気信号に変換する。非線形補償部２４は、Ｏ／Ｅ２２の変換により得られたＤＭＴ信号に対して非線形歪みを補償する。
実施例に係る伝送システムは、上記の受信装置２ｂと同様の構成を含むので、上述した内容と同様の作用効果を奏する。
また、他の実施例に係る伝送システムは、光ＤＭＴ信号を送信する送信装置１ａと、光ＤＭＴ信号を受信する受信装置２ｂとを有する。送信装置１ａは、符号化部１０と、Ｅ／Ｏ１２とを有する。符号化部１０は、ＤＭＴ信号を生成する。Ｅ／Ｏ１２は、ＤＭＴ信号を光信号に変換する。
受信装置２ｃは、波形整形部２３と、Ｏ／Ｅ２２と、非線形補償部２４とを有する。波形整形部２３は、送信装置１ａから伝送された光ＤＭＴ信号に対してスペクトル補正を行う。Ｏ／Ｅ２２は、波形整形部２３によりスペクトル補正が行われた光ＤＭＴ信号を電気信号に変換する。非線形補償部２４は、Ｏ／Ｅ２２の変換により得られた電気信号に変換されたＤＭＴ信号に対して非線形歪みを補償する。
他の実施例に係る伝送システムは、上記の受信装置２ｂと同様の構成を含むので、上述した内容と同様の作用効果を奏する。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） ＯＦＤＭにより符号化された電気信号から変換された光信号に対してスペクトル補正を行う波形整形部と、
前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を前記電気信号に変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記電気信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送装置。
（付記２） 前記波形整形部は、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行うことを特徴とする付記１に記載の伝送装置。
（付記３） 前記光信号の伝送特性を測定する伝送特性測定部と、
該測定結果から前記光信号の伝送距離に関するパラメータを算出する算出部とを、さらに有し、
前記波形整形部は、前記パラメータに応じて、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、前記光信号の全帯域を透過させる動作を切り替えることを特徴とする付記２に記載の伝送装置。
（付記４） 前記非線形補償部は、ボルテラ級数の多項式構造に基づくデジタルフィルタであることを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の伝送装置。
（付記５） 光信号を送信する第１伝送装置と、
前記光信号を受信する第２伝送装置とを有し、
前記第１伝送装置は、
ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、
前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第１変換部と、
前記第１変換部により変換された前記光信号に対してスペクトル補正を行う波形整形部とを有し、
前記第２伝送装置は、
前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第２変換部と、
前記第２変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送システム。
（付記６） 前記波形整形部は、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行うことを特徴とする付記５に記載の伝送システム。
（付記７） 前記第２伝送装置は、前記光信号のエラーレートを測定するエラーレート測定部を、さらに有し、
前記第１伝送装置は、前記エラーレート測定部により測定されたエラーレートに基づき、前記第１変換部の変換により得られる前記光信号のパワーを制御するパワー制御部を、さらに有することを特徴とする付記６に記載の伝送システム。
（付記８） 前記パワー制御部は、前記光信号のパワーを、前記エラーレートが所定値以下となる範囲内における最小値に制御することを特徴とする付記７に記載の伝送システム。
（付記９） 前記第１伝送装置は、前記第１変換部により前記光信号に変換された前記ＯＦＤＭ信号を、前記波形整形部によりスペクトル補正が行われる前に増幅する第１光増幅器を、さらに有し、
前記波形整形部は、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する第１フィルタであり、
前記第２伝送装置は、
前記光信号を、前記第２変換部により電気信号に変換される前に増幅する第２光増幅器と、
前記第２光増幅器により増幅された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する第２フィルタとを有することを特徴とする付記６乃至８の何れかに記載の伝送システム。
（付記１０） 前記第２伝送装置は、
前記光信号の伝送特性を測定する伝送特性測定部と、
該測定結果から前記光信号の伝送距離に関するパラメータを算出する算出部とを、さらに有し、
前記波形整形部は、前記パラメータに応じて、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、前記光信号の全帯域を透過させる動作を切り替えることを特徴とする付記６乃至９の何れかに記載の伝送システム。
（付記１１） 前記非線形補償部は、ボルテラ級数の多項式構造に基づくデジタルフィルタであることを特徴とする付記５乃至１０の何れかに記載の伝送システム。
（付記１２） 光信号を送信する第３伝送装置と、
前記光信号を受信する第４伝送装置とを有し、
前記第３伝送装置は、
ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、
前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第３変換部とを有し、
前記第４伝送装置は、
前記第３伝送装置から伝送された前記光信号に対してスペクトル補正を行う波形整形部と、
前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第４変換部と、
前記第４変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送システム。
（付記１３） 前記波形整形部は、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行うことを特徴とする付記１２に記載の伝送システム。
（付記１４） 前記第２伝送装置は、
前記光信号の伝送特性を測定する伝送特性測定部と、
該測定結果から前記光信号の伝送距離に関するパラメータを算出する算出部とを、さらに有し、
前記波形整形部は、前記パラメータに応じて、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、前記光信号の全帯域を透過させる動作を切り替えることを特徴とする付記１３に記載の伝送システム。
（付記１５） 前記非線形補償部は、ボルテラ級数の多項式構造に基づくデジタルフィルタであることを特徴とする付記１２乃至１４の何れかに記載の伝送システム。
１ａ，１ｃ 送信装置
２ａ，２ｂ，２ｃ 受信装置
１０ 符号化部
１２ Ｅ／Ｏ
１３，２３ 波形整形部
１６，２６ フィルタ
２２ Ｏ／Ｅ
２４ 非線形補償部
２５，２６ 光増幅器
９０，９１ 伝送路
１９１ パワー制御部
２９０ ＳＮＲ測定部
２９１ 距離算出部
２９２ 波形整形指示部
２９３ ＢＥＲ測定部
２９４ 比較部

Claims (8)

  1. ＯＦＤＭにより符号化された電気信号から変換された光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部と、
    前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を前記電気信号に変換する変換部と、
    前記変換部により変換された前記電気信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送装置。
  2. 前記光信号の伝送特性を測定する伝送特性測定部と、
    該測定結果から前記光信号の伝送距離に関するパラメータを算出する算出部とを、さらに有し、
    前記波形整形部は、前記パラメータに応じて、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する動作と、前記光信号の全帯域を透過させる動作を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
  3. 前記非線形補償部は、ボルテラ級数の多項式構造に基づくデジタルフィルタであることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の伝送装置。
  4. 光信号を送信する第１伝送装置と、
    前記光信号を受信する第２伝送装置とを有し、
    前記第１伝送装置は、
    ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、
    前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第１変換部と、
    前記第１変換部により変換された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部とを有し、
    前記第２伝送装置は、
    前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第２変換部と、
    前記第２変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送システム。
  5. 前記第２伝送装置は、前記光信号のエラーレートを測定するエラーレート測定部を、さらに有し、
    前記第１伝送装置は、前記エラーレート測定部により測定されたエラーレートに基づき、前記第１変換部の変換により得られる前記光信号のパワーを制御するパワー制御部を、さらに有することを特徴とする請求項４に記載の伝送システム。
  6. 前記パワー制御部は、前記光信号のパワーを、前記エラーレートが所定値以下となる範囲内における最小値に制御することを特徴とする請求項５に記載の伝送システム。
  7. 前記第１伝送装置は、前記第１変換部により前記光信号に変換された前記ＯＦＤＭ信号を、前記波形整形部によりスペクトル補正が行われる前に増幅する第１光増幅器を、さらに有し、
    前記波形整形部は、前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する第１フィルタであり、
    前記第２伝送装置は、
    前記光信号を、前記第２変換部により電気信号に変換される前に増幅する第２光増幅器と、
    前記第２光増幅器により増幅された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去する第２フィルタとを有することを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の伝送システム。
  8. 光信号を送信する第３伝送装置と、
    前記光信号を受信する第４伝送装置とを有し、
    前記第３伝送装置は、
    ＯＦＤＭ信号を生成する生成部と、
    前記ＯＦＤＭ信号を前記光信号に変換する第３変換部とを有し、
    前記第４伝送装置は、
    前記第３伝送装置から伝送された前記光信号の一方の側波帯のスペクトル成分の少なくとも一部を除去することにより、スペクトル補正を行う波形整形部と、
    前記波形整形部によりスペクトル補正が行われた前記光信号を電気信号に変換する第４変換部と、
    前記第４変換部の変換により得られた前記ＯＦＤＭ信号に対して非線形歪みを補償する非線形補償部とを有することを特徴とする伝送システム。
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