JP6661263B2 - 光伝送装置、非線形歪み補償方法及び非線形歪み予等化方法 - Google Patents

光伝送装置、非線形歪み補償方法及び非線形歪み予等化方法 Download PDF

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Description

本発明は、光伝送装置、非線形歪み補償方法及び非線形歪み予等化方法に関する。
光伝送信号を伝送する光伝送装置では、例えば、光ファイバや光ファイバ上に配置したアンプ等の光伝送路の非線形特性に起因する非線形歪みが光伝送信号の特性の劣化要因となっている。そこで、近年では、デジタル信号処理によって光伝送路の非線形特性を補償する技術が検討されている。
図15は、光伝送装置の光受信器内の受信側DSP(Digital Signal Processor)100の一例を示すブロック図である。受信側DSP100は、例えば、光伝送装置に内蔵した受信側のデジタル信号処理回路である。受信側DSP100は、補償部101と、AEQ(Adaptive Equalization)102と、FOC(Frequency Offset Compensation)103と、CPR(Carrier Phase Recovery)104とを有する。補償部101は、受信信号にデジタル逆伝搬法の補償処理を実行する。補償部101は、CDC(Chromatic Dispersion Compensation)101Aと、NLC(Non Linear Compensation)101Bとを有する。
CDC101Aは、例えば、光ファイバ内で発生した光伝送信号の波長分散を補償する波長分散補償部である。NLC101Bは、例えば、光ファイバ内での受信信号の振幅で発生する非線形歪みを算出し、算出した非線形歪みを受信信号から差し引いて非線形歪みを補償する非線形補償部である。
AEQ102は、受信信号の偏波変動や偏波モード分散の時間変動等の現象に適応的に追従して偏波分離を実行する適応等化部である。更に、AEQ102は、CDC101Aで波長分散を補償しきれなかった残留分散を補償すると共に、電気デバイスや光デバイス等で発生した信号帯域の狭窄化を補償するものである。
FOC103は、送信側光源の波長周波数と受信側光源の波長周波数との差分である周波数オフセットを推定し、その周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償部である。CPR104は、例えば、光源の位相雑音やFOC103で補償できなかった高速の周波数オフセットの変動成分を補償する搬送波位相復元部である。
受信側DSP100は、光ファイバから受信した受信信号を電気変換し、その受信信号をCDC101Aに入力する。CDC101Aは、受信信号内の波長分散を補償し、補償後の受信信号をNLC101Bに入力する。NLC101Bは、受信信号の非線形歪みを補償し、補償後の受信信号をAEQ102に入力する。尚、補償部100は、デジタル逆伝搬法を採用し、光ファイバ上の波長分散による波形変化を非線形補償の考慮に入れるため、非線形歪みが補償できるまで波長分散補償及び非線形補償を交互に繰り返す。
AEQ102は、受信信号を偏波分離し、受信信号の残留分散や信号帯域の狭窄化を補償し、補償後の受信信号をFOC103に入力する。FOC103は、周波数オフセットを推定し、推定された周波数オフセットを補償し、その補償後の受信信号をCPR104に入力する。CPR104は、受信信号の光源の位相雑音や周波数オフセットの変動成分を補償し、その補償後の受信信号を図示せぬ信号処理部に出力する。
受信側DSP100は、補償部101を通じて、非線形歪みが補償できるまで波長分散補償及び非線形補償を交互に繰り返し、受信信号の波長分散及び非線形歪みを補償できる。
特開2012−75097号公報
しかしながら、光伝送装置内の補償部101では、光伝送信号の信号帯域幅が広がると、非線形補償に考慮すべき波長分散量も増加し、デジタル逆伝搬法で波長分散補償及び非線形補償を交互に繰り返す処理段数も増加する。その結果、補償部101では、処理段数が増加するに連れて非線形特性の演算も複雑化して処理回路の規模も大きくなる。
一つの側面では、回路規模を抑制しながら、非線形歪みを補償できる光伝送装置、非線形歪み補償方法及び非線形歪み予等化方法を提供することを目的とする。
一つの案の光伝送装置は、分割部と、制御部と、補償部とを有する。分割部は、光伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割する。制御部は、前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御する。補償部は、前記分割部で周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを補償する。
回路規模を抑制しながら、非線形歪みを補償できる。
図1は、実施例1の光伝送システムの一例を示すブロック図である。 図2は、実施例1の光受信器内の受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図3は、受信信号に関わるFWM効率と周波数差との関係の一例を示す説明図である。 図4は、分割設定処理に関わる受信側DSP内の制御部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図5は、実施例2の受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図6は、実施例3の受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図7は、実施例4の受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図8は、実施例5の光伝送システムの一例を示すブロック図である。 図9は、実施例6の受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図10は、NLC設定方法の一例を示す説明図である。 図11は、NLC設定方法の一例を示す説明図である。 図12は、NLC設定方法の一例を示す説明図である。 図13は、受信側DSPの一例を示すブロック図である。 図14は、送信側DSPの一例を示すブロック図である。 図15は、光伝送装置の光受信器内の受信側DSPの一例を示すブロック図である。
以下、図面に基づいて、本願の開示する光伝送装置、非線形歪み補償方法及び非線形歪み予等化方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。
図1は、実施例1の光伝送システムの一例を示すブロック図である。図1に示す光伝送システム1は、光伝送装置内の光送信器2と、対向側の光伝送装置内の光受信器3と、光送信器2と光受信器3との間で光伝送信号を伝送する光伝送路4とを有する。尚、各光伝送装置は、光送信器2及び光受信器3を内蔵していることは言うまでもない。
光伝送路4は、光ファイバ4Aと、光アンプ等の光デバイス4Bとを有する。尚、光伝送路4は、例えば、100kmの光ファイバ4A同士を連結し、その連結箇所毎に光デバイス4Bを配置している。光伝送システム1は、例えば、光伝送信号を伝送するスーパーチャネル方式の伝送方式を例示するものとする。
光送信器2は、送信側DSP21と、DAC(Digital-to-Analog Converter)22と、E/O(Electrical/Optical Converter)23とを有する。送信側DSP21は、入力信号から送信信号を生成する。DAC22は、送信側DSP21の出力信号である送信信号をアナログ変換する。E/O23は、アナログ変換した送信信号を光変換し、その送信信号を光伝送信号として光伝送路4に伝送する。
光受信器3は、O/E(Optical/Electrical Converter)31と、ADC(Analog-to-Digital Converter)32と、受信側DSP33とを有する。O/E31は、光伝送路4から受信した光伝送信号である受信信号を電気変換し、その受信信号をADC32に入力する。ADC32は、受信信号をデジタル変換し、デジタル変換した受信信号を受信側DSP33に伝送する。受信側DSP33は、デジタル変換した受信信号を各周波数成分に分割し、各周波数成分に対してデジタル信号処理の非線形歪みを補償する。
受信側DSP33は、分割部41と、制御部42と、補償部43と、合成部44とを有する。分割部41は、後述する、設定の分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号を複数の周波数成分に分割する、例えば、分割数N個のアレイ状のBPF(バンドパスフィルタ:Band Pass Filter)等で構成する。制御部42は、分割部41の分割数N及び分割帯域幅Bdivを制御する。
制御部42は、取得部51と、算出部52と、決定部53と、設定部54とを有する。取得部51は、例えば、図示せぬ管理装置から伝送路情報及び信号情報を取得する。伝送路情報は、光伝送路4の設定情報に相当し、例えば、分散係数D、分散係数DDCF、損失係数α、ファイバ長L、ファイバ長LDCF、スパン数Ns、分散補償率ρ、真空中の光速c及び光波長λを有する。分散係数Dは、光ファイバ4Aの分散係数である。分散係数DDCFは、分散補償ファイバの分散係数である。損失係数αは、光ファイバ4Aの損失係数である。ファイバ長Lは、光伝送路4の1スパン相当の光ファイバ4Aの長さである。ファイバ長LDCFは、光伝送路4の1スパン相当の分散補償ファイバの長さである。スパン数Nsは、光伝送路4のスパン数である。光波長λは、考慮する光波長である。
信号情報は、伝送信号の設定情報に相当し、例えば、受信帯域幅B、シンボルレート、パルス形式、受信チャネル数M、各受信チャネルの通信帯域等を有する。受信帯域幅は、受信信号の信号帯域である。シンボルレートは、受信信号内のシンボルの変調速度である。パルス形式は、受信信号に使用する、例えば、RZ(Return to Zero)、NRZ(Non Return to Zero)やナイキストパルス等である。受信チャネル数Mは、受信信号内のチャネル数である。通信帯域は、受信信号内の各受信チャネルの通信帯域である。
算出部52は、伝送路情報に基づき、受信信号の四光波混合(FWM:Four Wave Mixing)効率ηを算出する。ファイバ長L及びスパン数Nsの光ファイバ4A内での周波数差Δfを有する周波数成分の間のFWM効率ηは、(数1)、(数2)、(数3)、(数4)で算出する。尚、スパン毎の距離LDCFの分散補償ファイバで一定の割合で分散補償ができる伝送路を想定するものとする。
Figure 0006661263
Figure 0006661263
Figure 0006661263
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図3は、受信信号に関わるFWM効率と周波数差との関係の一例を示す説明図である。尚、図3の例では、100km×10スパンの分散補償なしのシングルモードの光ファイバ4Aを想定するものとする。図3に示すFWM効率ηは、基準となる信号の周波数から離れるに連れて小さくなる。現行の光伝送信号の周波数帯域は、例えば、30GHz前後である。FWM効率ηが高い、例えば、−3dB以上のFWM成分の周波数差の範囲は、例えば、約1.8GHz帯である。従って、1.8GHz帯程度の周波数成分を受信信号から切り出した場合でも、切り出した周波数成分の非線形歪みは、その周波数成分内で発生した非線形歪みが支配的である。
算出部52は、FWM効率ηを算出した後、FWM効率ηから、非線形補償で考慮すべきFWM成分の周波数差の範囲(FWM効率が−XdB以上)に基づき、FWM帯域BFを算出する。尚、FWM成分の周波数差の範囲は、図3に示すように、FWM効率ηが−3dB以上の周波数差の範囲に相当し、その範囲に対応する周波数差として、1.8GHzがFWM帯域BFとなる。尚、「−XdB)は、光伝送システム1側の設定である。そして、算出部52は、FWM帯域BFを2倍にして最小分割帯域幅Bminを算出する。
決定部53は、受信帯域幅Bに対して最小分割帯域幅Bminを除算し、その除算値(B/Bmin)の小数点以下を切り上げた値を分割数Nとして決定する。更に、決定部53は、受信帯域幅Bを分割数Nで除算し、その除算値B/Nを分割帯域幅Bdivとして決定する。
設定部54は、決定部53にて決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41に設定する。つまり、設定部54は、分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号から各周波数成分の中心周波数及び通過帯域を分割部41に設定する。分割部41は、各周波数成分の中心周波数及び通過帯域に基づき、受信信号を各周波数成分に分割する。
補償部43は、分割部41で周波数分割された各周波数成分の非線形歪みを補償する。補償部43は、例えば、デジタル逆伝搬法の補償処理を採用し、非線形歪みが補償できるまで、周波数成分の波長分散補償及び非線形補償処理を繰り返し実行するものである。尚、周波数成分は、受信信号に比較して周波数帯域が狭く、補償対象の波長分散量も減るため、波長分散補償及び非線形補償の繰り返しの処理段数が減る。更に、合成部44は、各補償部43の補償後の周波数成分を合成して合成受信信号として出力する。
次に実施例1の光伝送システム1の動作について説明する。図4は、分割設定処理に関わる受信側DSP33内の制御部42の処理動作の一例を示すフローチャートである。図4に示す受信側DSP33内の制御部42内の取得部51は、図示せぬ管理部から伝送路情報及び信号情報を取得する(ステップS11)。制御部42内の算出部52は、伝送路情報に基づき、受信信号のFWM効率ηを算出する(ステップS12)。
算出部52は、設定した−XdB以上のFWM成分の周波数差の範囲に相当するFWM帯域BFをFWM効率ηから算出する(ステップS13)。算出部52は、FWM帯域BFの2倍で最小分割帯域幅Bminを算出する(ステップS14)。
更に、制御部42内の決定部53は、信号情報から受信信号の受信帯域幅Bを取得し、取得した受信帯域幅Bを最小分割帯域幅Bminで除算した値(B/Bmin)の小数点以下を切り上げた値を分割数Nとして決定する(ステップS15)。決定部53は、受信帯域幅Bを分割数Nで除算した値(B/N)を分割帯域幅Bdivとして決定する(ステップS16)。
更に、制御部42内の設定部54は、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部25に設定し(ステップS17)、図4に示す処理動作を終了する。その結果、分割部41は、分割数N及び分割帯域幅Bdivの周波数成分の中心周波数及び通過帯域を各BPFに設定する。
図4に示す分割設定処理を実行する制御部42は、伝送路情報に基づき受信信号のFWM効率ηを算出し、FWM効率η及び受信信号の受信帯域幅Bに基づき分割数Nを決定すると共に、その受信帯域幅B及び分割数Nに基づき分割帯域幅Bdivを決定する。更に、制御部42は、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41に設定する。分割部41は、設定した分割数N及び分割帯域幅Bdivで受信信号を分割数N個の周波数成分に分割する。その結果、受信信号内の各周波数成分は、その帯域幅が狭くなるため、考慮すべき波長分散量も減る。
そして、分割部41は、設定した分割帯域幅Bdiv及び分割数Nに基づき、受信信号を分割数N個の周波数成分に分割し、各周波数成分を対応した補償部43に入力する。その結果、補償部43で取り扱う受信信号の帯域幅が狭くなるため、その周波数成分内で考慮すべき波長分散量も減る。更に、各補償部43は、入力した周波数成分の非線形歪みを補償する。その結果、補償部43は、周波数成分内の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も減るため、光伝送路4の非線形特性に起因する非線形歪みを補償しながら、その処理回路の規模も小さくできる。
そして、各補償部43は、入力した周波数成分に対する波長分散補償及び非線形補償を実行することで周波数成分の線形特性及び非線形特性を補償し、その補償後の周波数成分を合成部44に入力する。合成部44は、各補償部43の補償後の周波数成分を合成して出力する。
実施例1では、伝送路情報及び信号情報に基づき受信信号の分割数N及び分割帯域幅Bdivを算出し、その算出した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41に設定する。分割部41は、設定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号を分割数N個の周波数成分に分割し、各周波数成分を各補償部43に入力する。その結果、各補償部43は、受信信号を分割した周波数成分を補償対象とするため、その周波数成分の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も少なくなるため、その処理回路の規模も小さくできる。
そもそも、分散補償は、信号の取扱帯域を分割して補償処理をすれば回路規模を小さくできるものの、あまり細かく分割し過ぎると非線形歪みを補償できなくなる。そこで、伝送路情報及び信号情報を考慮して分割部41で分割する受信信号の帯域幅を制御するため、非線形歪みを補償しながら、その回路規模を小さくできる。
尚、上記実施例1では、受信信号を分割数N個の周波数成分に分割し、周波数成分毎に非線形補償処理を実行する受信側DSP33を例示した。しかしながら、送信信号を分割数N個の周波数成分に分割し、周波数成分毎に非線形補償を実行した送信信号を生成する送信側DSP21にも適用可能である。
また、上記実施例1の分割部41及び補償部43の具体的構成を次のようにしても良く、この場合の実施の形態につき、実施例2として以下に説明する。
図5は、実施例2の受信側DSP33Aの一例を示すブロック図である。尚、実施例1の光伝送システム1と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図5に示す受信側DSP33Aは、分割部41Aと、制御部42Aと、N個(#1〜#N)の補償部43Aと、N個(#1〜#N)のシフト戻し部45Aと、合成部44Aとを有する。尚、分割数はN個とする。分割部41Aは、N個(#1〜#N)のBPF(Band Pass Filter)51と、N個(#1〜#7)のシフト部52とを有する。各シフト部52は、FS(Frequency Shift)52Aと、DS(Down sampling)52Bとを有する。
分割部41Aは、設定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、分割数N及び分割帯域幅Bdivに対応した周波数成分の中心周波数及び通過帯域を各BPF51に設定する。各BPF51は、受信信号から、対応した周波数成分を抽出する帯域通過フィルタである。FS52Aは、対応するBPF51の出力である周波数成分の中心周波数が0Hzになるように周波数シフトする周波数シフト部である。各DS52Bは、対応するFS52Aの周波数シフト後の周波数成分のサンプリングレートを間引くダウンサンプリング処理を実行するダウンサンプリング部である。
各DS52Bに対応した補償部43Aは、周波数シフト後の周波数成分にデジタル逆伝搬法の補償処理を実行するDBP(Digital Back-Propagation)である。補償部43Aは、CDC61と、NLC62とを有する。CDC61は、周波数成分の波長分散を補償する。NLC62は、波長分散補償後の周波数成分の非線形歪みを補償する。
各補償部43Aに対応したシフト戻し部45Aは、補償後の周波数成分の中心周波数をシフト部52の周波数シフト前の周波数に戻す。各シフト戻し部45Aは、US(Up Sampling)63と、FS64とを有する。各US63は、補償部43A内のNLC62の補償後の周波数成分のサンプリングレートをDS52Bの処理前のレートに戻すアップサンプリング処理を実行するアップサンプリング部である。各FS64は、対応するUS63の周波数成分の中心周波数をFS52Aの周波数シフト前の周波数に戻す。合成部44Aは、各シフト戻し部45Aからの周波数成分を合成して合成受信信号を出力するものである。
受信側DSP33A内の制御部42A内の設定部54は、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号を分割する周波数成分の中心周波数及び通過帯域を各BPF51に設定する。
次に実施例2の受信側DSP33Aの動作について説明する。受信側DSP33A内の制御部42Aは、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号を分割する各周波数成分の中心周波数及び通過帯域を各BPF51に設定する。
分割部41Aは、受信信号を各BPF51に分岐する。各BPF51は、設定した中心周波数及び通過帯域に基づき、受信信号を周波数成分に分割する。更に、BPF51に対応するシフト部52は、FS52Aを通じて周波数成分の中心周波数を0Hzにシフトし、DS52Bを通じて周波数シフト後の周波数成分をダウンサンプリングする。
更に、DS52Bに対応した補償部43Aは、CDC61を通じてダウンサンプリング後の周波数成分の波長分散を補償する。更に、補償部43Aは、NLC62を通じて波長分散補償後の周波数成分の非線形歪みを補償する。そして、補償部43Aは、周波数成分の非線形歪みが補償できるまでCDC61の波長分散補償及びNLC62の非線形補償を繰り返す。
そして、補償部43Aに対応したシフト戻し部45Aは、補償部43Aの非線形補償後の周波数成分を入力し、US63を通じて周波数成分をDS52Bの処理前のサンプリングレートに戻す。更に、シフト戻し部45Aは、FS64を通じて周波数成分の中心周波数をFS52Aの処理前の中心周波数に戻す。
そして、各シフト戻し部45Aは、シフト戻し後の非線形補償後の周波数成分を合成部44Aに入力する。合成部44Aは、#1〜#N個の各シフト戻し部45Aからの周波数成分を夫々入力し、全ての周波数成分を合成して合成受信信号を生成し、他の信号処理部に出力する。その結果、受信側DSP33Aは、光伝送路4の非線形歪みを補償した非線形補償後の受信信号を出力できる。
上記実施例2の受信側DSP33Aは、分割数N及び分割帯域幅Bdivを設定した各BPF51で受信信号を分割数N個の周波数成分に分割し、分割した周波数成分にデジタル逆伝搬法を適用した補償処理を実行した。その結果、補償部43Aは、受信信号を分割数N個に分割した周波数成分を補償対象とするため、その周波数成分の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も減るため、その処理回路の規模も小さくできる。
更に、合成部44Aは、各補償部43Aからの補償後の周波数成分を合成して出力するため、非線形補償後の受信信号を出力できる。
また、補償部43Aは、前段のDS52Bでダウンサンプリング処理後の周波数成分に対して非線形補償処理を実行する。その結果、サンプリングレートが間引かれているため、その処理回路の規模も小さくて済む。
また、上記実施例2の受信側DSP33Aでは、単一チャネルの受信信号を入力した場合を例示したが、複数のチャネルを含む受信信号を入力した場合にも適用可能であり、この場合の実施の形態につき、実施例3として、以下に説明する。
図6は、実施例3の受信側DSPの一例を示すブロック図である。尚、図5に示す受信側DSP33Aと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図6に示す受信側DSP33Bと図5に示す受信側DSP33Aとが異なるところは、複数のチャネルを含む受信信号を分割部の分割対象とする点にある。受信側DSP33Bは、合成部44Aの代わりに、各シフト戻し部45Aからの各非線形補償後の周波数成分を合成して合成受信信号を生成し、合成受信信号からチャネル単位のチャネル信号を分離出力する合成分離部46を有する点で受信側DSP33Aと異なる。
次に実施例3の受信側DSP33Bの動作について説明する。受信側DSP33B内の制御部42Bは、伝送路情報及び信号情報に基づき、分割数N及び分割帯域幅Bdivを決定する。制御部42Bは、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、周波数成分の中心周波数及び通過帯域を分割部41A内の各BPF51に設定する。分割部41Aは、分割数N個のBFP51で受信信号を周波数成分に分割し、各シフト部52の周波数シフト後の周波数成分を各補償部43Aに入力する。
各補償部43Aは、非線形歪みが補償できるまで、周波数シフト後の周波数成分の波長分散処理及び非線形補償処理を繰り返し実行する。そして、各補償部43Aは、非線形補償後の周波数成分をシフト戻し部45Aに入力する。更に、各シフト戻し部45Aは、非線形補償後の周波数成分の中心周波数を周波数シフト前に戻し、その周波数成分を合成分離部46に入力する。
合成分離部46は、各シフト戻し部45Aからの補償後の周波数成分を合成した合成受信信号を生成する。更に、合成分離部46は、生成した合成受信信号をチャネル単位に分離し、各チャネル信号を他の信号処理部へ出力する。
上記実施例3の受信側DSP33Bは、設定した分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、複数のチャネルを含む受信信号を複数の周波数成分に分割し、周波数成分毎に非線形歪みを補償する。その結果、補償部43Aは、複数のチャネルを含む受信信号を分割数N個に分割した周波数成分を補償対象とするため、その周波数成分の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も減ることになるため、その処理回路の規模も小さくできる。
更に、受信側DSP33Bは、非線形補償後の各周波数成分を合成して合成受信信号を生成し、その合成受信信号をチャネル単位に分離出力する。その結果、受信側DSP33Bは、非線形補償後の受信信号から所望チャネルを出力できる。
尚、上記実施例3では、複数のチャネルを含む受信信号を分割数N及び分割帯域幅Bdivに対応したBPF51でN個の周波数成分に分割した。しかしながら、受信チャネル数及び受信チャネルの通信帯域を考慮して分割数及び分割帯域幅を決定し、その分割数及び分割帯域幅に基づき受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割しても良い。この場合の実施の形態につき、実施例4として以下に説明する。
図7は、実施例4の受信側DSP33Cの一例を示すブロック図である。尚、図6に示す受信側DSP33Bと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
受信側DSP33Cと受信側DSP33Bとが異なるところは、受信信号の受信チャネル数Mを分割数N、その受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivとし、これら分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号をチャネル単位に分割する点にある。更に、受信側DSP33Cは、シフト戻し部45A及び合成分離部46がない点で受信側DSP33Bと異なる。
制御部42Cは、受信信号の受信チャネル数Mを分割数N、受信信号の受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivとして決定する。制御部42Cは、その分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、チャネル単位の周波数成分の中心周波数及び通過帯域を分割部41A内の各BPF51に設定する。尚、制御部42Cは、信号情報から取得した受信チャネル数Mを分割数N、信号情報から取得したチャネルの周波数間隔を分割帯域幅Bdivとして決定するため、実施例1のようなFWM効率の算出が不要となる。
分割部41Aは、チャネル単位のBPF51で受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割し、シフト部52で周波数成分の中心周波数を0Hzにシフトする。更に、BPF51に対応した補償部43Aは、非線形歪みが補償できるまで、周波数シフト後の周波数成分の波長分散補償及び非線形補償を繰り返し実行する。そして、各補償部43Aは、非線形補償後の周波数成分をチャネル信号として他の信号処理部に出力する。
実施例4の受信側DSP33Cは、信号情報から取得した受信チャネル数Mを分割数N、受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivとし、その分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割する。受信側DSP33Cは、チャネル単位の周波数成分毎に非線形歪みを補償する。その結果、補償部43Aは、複数のチャネルを含む受信信号を分割したチャネル単位の周波数成分を補償対象とするため、その周波数成分の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も減るため、その処理回路の規模も小さくできる。
更に、受信側DSP33Cは、チャネル単位の周波数成分に対して非線形補償を実行し、非線形補償後の周波数成分をチャネル単位で出力する。その結果、受信側DSP33Cは、図6に示す合成分離部46のように周波数成分を合成分離する処理が不要となり、非線形補償後の周波数成分をチャネル単位で出力できる。つまり、周波数成分の分割・統合によるチャネル信号の劣化を抑制できる。
しかも、受信側DSP33Cは、非線形補償後の周波数成分をチャネル単位で出力できるため、図6に示すシフト戻し部45Aのように周波数成分の中心周波数のシフトを戻す処理が不要になる。
尚、上記実施例4の受信側DSP33Cは、信号情報から受信チャネル数Mを分割数N、受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivに設定した。しかしながら、信号情報の受信チャネル数及び受信チャネルの通信帯域から分割数N及び分割帯域幅Bdivを設定するモードと、実施例3のようにFWM効率による最小分割帯域幅から分割数N及び分割帯域幅Bdivを設定するモードとを切替可能にしても良い。
尚、上記実施例4の受信側DSP33Cは、受信チャネル数Mを分割数N、受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivに決定し、その決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41Aに設定する。しかしながら、光伝送システム1内の図示せぬ管理装置が、分割数N及び分割帯域幅Bdivを決定し、その決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを光受信器3内の分割部51に設定するようにしても良い。この場合の実施の形態につき、実施例5として以下に説明する。
図8は、実施例5の光伝送システム1Aの一例を示すブロック図である。図8に示す光伝送システム1Aは、光送信器2と、光受信器3Aと、光送信器2と光受信器3Aとの間を接続する光伝送路4と、管理装置6とを有する。尚、図7に示す受信側DSP33Cと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
管理装置6は、光伝送システム1A内の光送信器2及び光受信器3Aを管理する装置である。管理装置6は、全体制御部6Aを有する。
全体制御部6Aは、信号情報から受信チャネル数M及び受信チャネルの通信帯域を取得する。更に、全体制御部6Aは、取得した受信チャネル数Mを分割数Nとし、取得した受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivとして決定する。そして、全体制御部6Aは、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを、光受信器3内の受信側DSP33D内の分割部41Aに設定する。つまり、受信側DSP33D内の制御部42Dは、分割数N及び分割帯域幅Bdivを決定する処理負担が不要のため、全体制御部6Aから分割数N及び分割帯域幅Bdivを取得し、取得した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41A内に設定する。
更に、全体制御部6Aは、光送信器2内の送信側DSP21に対して、送信信号のシンボルレートを分割帯域幅以下のレートに設定する。尚、光送信器2側の送信チャネル数は分割数Nと同一にする。
次に実施例5の光伝送システム1Aの動作について説明する。光伝送システム1A内の管理装置6内の全体制御部6Aは、信号情報を取得し、取得した信号情報から受信チャネル数M及び受信チャネルの通信帯域を取得する。全体制御部6Aは、取得した受信チャネル数Mを分割数N、取得した受信チャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivに決定し、決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを光受信器3Aの受信側DSP33D内の分割部41Aに設定する。更に、全体制御部6Aは、光送信器2側の送信信号のシンボルレートを設定すべく、分割帯域幅Bdivを光送信器2内の送信側DSP21内に設定する。
光送信器2内の送信側DSP21は、設定されたシンボルレートで送信信号をDAC22に入力する。DAC22は、送信信号をアナログ変換し、アナログ変換した送信信号をE/O23に入力する。E/O23は、送信信号を光変換し、光変換した送信信号を光伝送路4に伝送する。
光受信器3A内のO/E31は、光伝送路4経由で受信した受信信号を電気変換し、電気変換した受信信号をADC32に入力する。ADC32は、受信信号をデジタル変換し、デジタル変換した受信信号を受信側DSP33Dに入力する。受信側DSP33D内の分割部41Aは、設定中の分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割し、各周波数成分を補償部43Aに入力する。補償部43Aは、チャネル毎の周波数成分に対してデジタル逆搬送法の補償処理を実行する。補償部43Aは、デジタル逆搬送法の補償処理を実行し、補償後の周波数成分をチャネル単位に出力する。
実施例5の管理装置6は、信号情報内の受信チャネル数Mを分割数N、信号情報内のチャネルの通信帯域を分割帯域幅Bdivとして決定し、分割数N及び分割帯域幅Bdivを光受信器3A内の受信側DSP33D内の分割部41Aに設定する。その結果、受信側DSP33Dは、管理装置6から分割数N及び分割帯域幅Bdivを取得するだけで済むため、その処理負担を軽減できる。
光受信器3内の受信側DSP33Dは、設定中の分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき、受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割し、分割した周波数成分に対してデジタル逆伝搬法の補償処理を実行する。補償部43Aは、デジタル逆伝搬法の補償処理を実行し、補償後の周波数成分をチャネル単位に出力する。その結果、補償部43Aは、チャネル単位の周波数成分の波長分散量が減り、デジタル逆伝搬法の処理段数も減ることになるため、その回路規模を抑制できる。
尚、上記実施例5の受信側DSP33D内の補償部43Aは、デジタル逆伝搬法の非線形補償を実行するようにしたが、デジタル逆伝搬法に限定されるものではなく、例えば、摂動等化法の非線形補償を実行しても良い。この場合の実施の形態につき、以下に実施例6として説明する。
図9は、実施例6の受信側DSP33Eの一例を示すブロック図である。尚、図7に示す受信側DSP33Cと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
図9に示す受信側DSP33Eと図7に示す受信側DSP33Cとが異なるところは、デジタル逆搬送法の代わりに、摂動等化法を採用した点にある。受信側DSP33Eは、分割部41Aと、制御部42Eと、N個(#1〜#N)のCDC61Aと、N個(#1〜#N)のAEQ65と、N個(#1〜#N)のFOC66と、N個(#1〜#N)のCPR67と、N個(#1〜#N)のNLC62Aとを有する。分割部41Aは、N個(#1〜#N)のBPF51と、N個(#1〜#N)のシフト部52とを有する。制御部42Eは、伝送路情報又は信号情報に基づいて決定した分割数N及び分割帯域幅Bdivを分割部41Aに設定する。
各CDC61Aは、分割部41Aからの周波数成分の波長分散を補償する波長分散補償部である。各AEQ65は、周波数成分に対して、例えば、偏波分離、残留分散の補償及び信号帯域狭窄化の補償を実行する適応等化部である。FOC66は、周波数成分に関わる、光送信器2側の光源の周波数との差分であるオフセットを推定し、その差分を補償する周波数オフセット補償部である。CPR67は、周波数成分に対して、例えば、光源の位相雑音やFOC66で補償できない高速の周波数オフセットの変動成分を補償する搬送波位相復元部である。NLC62Aは、CPR67の補償後の周波数成分に対して非線形歪みを補償する非線形補償部である。
次に実施例6の受信側DSP33Eの動作について説明する。分割部41Aは、制御部42Eからの分割数N及び分割帯域幅Bdivに対応する周波数成分毎に、周波数成分の中心周波数及び通過帯域をBPF51に設定する。尚、分割数Nは受信チャネル数M、分割帯域幅Bdivは受信チャネルの通信帯域で設定するものとする。
各BPF51は、受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割する。BPF51に対応したシフト部52内のFS52Aは、周波数成分の中心周波数を0Hzにシフトする。FS52Aに対応したシフト部52内のDS52Bは、周波数シフト後の周波数成分のサンプリングレートを間引くダウンサンプリング処理を実行する。
更に、DS52Bに対応したCDC61Aは、ダウンサンプリング後の周波数成分の波長分散を補償する。AEQ65は、波長分散補償後の周波数成分に対して、例えば、偏波分離、残留分散の補償及び信号帯域狭窄化の補償を実行する。更に、CDC61Aに対応したFOC66は、AEQ65の適応処理後の周波数成分に関わる、光送信器2側光源の周波数との差分である周波数オフセットを推定し、その周波数オフセットを補償する。更に、FOC66に対応したCPR67は、FOC66の補償後の周波数成分に対して、例えば、光源の位相雑音やFOC66で補償できなかったオフセットを補償する。そして、CPR67に対応したNLC62Aは、CPR67の補償後の周波数成分に対して非線形歪みを補償し、その周波数成分をチャネル対応の信号処理部へ出力する。
実施例6の受信側DSP33Eは、分割部41Aを通じて受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割し、分割後の周波数成分をCPR67で補償し、そのCPR67で補償後の周波数成分にNLC62Aで非線形歪みを補償する。つまり、受信側DSP33Eは、摂動等化法による非線形補償であっても、受信信号をチャネル単位の周波数成分に分割し、周波数成分の波長分散量が減るため、回路規模を小さくしながら、非線形補償を実現できる。
また、上記実施例2乃至6では、分割部41Aで分割後の周波数成分毎にNLC62A(64)を配置しているため、NLC62A(62)の数が増えてNLC62A(62)の設定値を設定する処理を要する。そこで、各NLC62A(62)に設定値を設定する方法について説明する。図10乃至図12は、NLC設定方法の一例を示す説明図である。
図10に示す設定方法では、受信側DSP33が、各NLC62A(62)に設定する設定値を記憶した設定値メモリ71を有する。受信側DSP33内の制御部42は、設定タイミングに応じて、設定値メモリ71に記憶中の設定値を各NLC62A(62)に設定する。その結果、NLC62A(64)の数が増えた場合でもNLC62A(62)の設定値の設定負担を軽減できる。
図11に示す設定方法では、受信側DSP33が、各NLC62A(62)に設定する設定値を記憶したルックアップテーブル72を有する。受信側DSP33内の制御部42は、設定タイミングに応じて、ルックアップテーブル72に記憶中の設定値を各NLC62A(62)に設定する。その結果、NLC62A(62)の数が増えた場合でも、NLC62A(62)の設定値の設定負担を軽減できる。
図12に示す設定方法では、受信側DSP33が、各NLC62A(62)に設定する設定値を記憶する設定値メモリ71と、設定値を補正する補正回路73とを有する。尚、設定値メモリ71に記憶する設定値は、共通の設定値とする。補正回路73は、NLC62A(62)毎に設定する設定値を求める係数を記憶しておき、各NLC62A(62)で非線形補償する周波数成分に対応した係数を読み出す。更に、補正回路73は、その係数に基づき、設定値メモリ71から読み出した設定値を補正し、その補正した設定値をNLC62A(62)に設定する。その結果、各NLC62A(62)に対応した最適な設定値を提供できる。
また、上記実施例1乃至6では、光ファイバ4A等の光伝送路4上で発生する非線形歪みを補償するようにした。しかしながら、光伝送路4上の非線形歪みの他に、光受信器3や光送信器2内のADC32、DAC22やアンプ4B等の電子デバイスや、光変調器等の光学デバイス等のデバイス上で非線形歪みが発生する。そこで、このようなデバイス上の非線形歪みを補償すべく、デバイス用補償部を配置しても良い。図13は、受信側DSP33の一例を示すブロック図である。図13に示す受信側DSP33内部のデバイス用補償部81は、分割後の周波数成分毎の光伝送路4上の非線形歪みを補償する各NLC62A(62)の前段に配置した。
デバイス用補償部81は、分割後の周波数成分を夫々入力し、入力した周波数成分のデバイス上の非線形歪みを補償すべく、デバイス用非線形補償処理を実行する。そして、デバイス用補償部81は、非線形補償後の周波数成分を当該周波数成分に対応したNLC62A(62)に出力する。各NLC62A(62)は、周波数成分の光伝送路4上の非線形歪みを補償すべく、非線形補償処理を実行して出力する。
その結果、受信側DSP33では、光伝送路4上の非線形歪みの他に、デバイス上の非線形歪みをも補償できる。
また、図14は、送信側DSP21の一例を示すブロック図である。図14に示す送信側DSP21内のデバイス用補償部82は、分割後の周波数成分毎の光伝送路4上の非線形歪みを補償する各NLC62Bの後段に配置した。
デバイス用補償部82は、各NLC62Bで非線形補償後の周波数成分を入力し、入力した非線形補償後の周波数成分のデバイス上の非線形歪みを補償すべく、デバイス用非線形補償処理を実行する。そして、デバイス用補償部82は、非線形補償後の各周波数成分を出力する。
その結果、送信側DSP21では、光伝送路4上の非線形歪みの他に、デバイス上の非線形歪みをも補償できる。
尚、上記実施例2及び3の受信側DSP33A(33B)では、分割後の周波数成分の中心周波数を0Hzにシフトする周波数シフトを実行するシフト部52と、周波数シフト後に周波数成分の中心周波数を元に戻すシフト戻し部45Aとを有する構成とした。しかしながら、これらシフト部52及びシフト戻し部45Aを有する構成に限定されるものではなく、これらシフト部52及びシフト戻し部45Aが無くても良い。また、FS52A及びUS63が無くても良く、DS52B及びFS64が無くても良い。
また、上記実施例1乃至6では、光受信器3側の受信側DSP33等を例示して説明したが、光送信器2側の送信側DSP21で、送信信号の非線形補償を実行する予等化回路にも適用可能である。つまり、送信側DSP21は、送信信号を出力する際に、送信信号を分割数N及び分割帯域幅Bdivに基づき分割数N個の周波数成分に分割し、分割後の周波数成分毎に非線形補償処理を実行し、その非線形補償後の周波数成分を合成して送信信号として出力する。その結果、送信側DSP21の予等化回路は、送信信号を分割するため、分割後の周波数成分の波長分散量が減るため、その回路規模を抑えながら、非線形補償を実現できる。
上記実施例2では、分割部41Aの後段に補償部43Aを配置するようにしたが、分割部41Aの後段に他の処理ブロックを配置し、この処理ブロックの後段に補償部43Aを配置するようにしても良い。
上記実施例の光伝送システム1として、スーパーチャネル方式を採用したが、スーパーチャネル方式に限定されるものではなく、光信号を伝送する他の伝送方式にも適用可能である。
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
更に、各装置で行われる各種処理機能は、CPU(Central Processing Unit)(又はMPU(Micro Processing Unit)、MCU(Micro Controller Unit)等のマイクロ・コンピュータ)上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU等のマイクロ・コンピュータ)で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。
1 光伝送システム
2 光送信器
3 光受信器
4 光伝送路
41 分割部
42 制御部
43 補償部

Claims (10)

  1. 光伝送信号を電気伝送信号に電気変換する変換部と、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割する分割部と、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御する制御部と、
    前記分割部で周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを補償する補償部と
    を有することを特徴とする光伝送装置。
  2. 前記制御部は、
    前記伝送路情報に基づいて前記伝送路のFWM効率を算出すると共に、前記信号情報に基づき前記電気伝送信号の受信帯域幅を取得し、前記FWM効率及び前記受信帯域幅に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御することを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。
  3. 前記制御部は、
    前記信号情報内の受信帯域幅、受信チャネル数及びチャネルの周波数間隔に基づき、受信チャネル単位で前記電気伝送信号を分割するように、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御することを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。
  4. 電気伝送信号を光伝送信号に変換する送信側変換部と、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割する送信側分割部と、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記送信側分割部で設定する前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御する送信側制御部と、
    前記送信側分割部で周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを予等化する予等化部と
    を有することを特徴とする請求項1に記載の光伝送装置。
  5. 光伝送信号を電気伝送信号に電気変換し、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割し、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御し、
    前記周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを補償する
    処理を実行することを特徴とする非線形歪み補償方法。
  6. 電気伝送信号を光伝送信号に変換し、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割し、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記電気伝送信号を分割する際に設定する前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御し、
    前記周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを予等化する
    処理を実行することを特徴とする請求項5に記載の非線形歪み補償方法。
  7. 電気伝送信号を光伝送信号に変換する変換部と、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割する分割部と、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御する制御部と、
    前記分割部で周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを予等化する予等化部と
    を有することを特徴とする光伝送装置。
  8. 前記制御部は、
    前記伝送路情報に基づいて前記伝送路のFWM効率を算出すると共に、前記信号情報に基づき前記電気伝送信号の送信帯域幅を取得し、前記FWM効率及び前記送信帯域幅に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御することを特徴とする請求項7に記載の光伝送装置。
  9. 前記制御部は、
    前記信号情報内の送信帯域幅、送信チャネル数及びチャネルの周波数間隔に基づき、送信チャネル単位で前記電気伝送信号を分割するように、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御することを特徴とする請求項7に記載の光伝送装置。
  10. 電気伝送信号を光伝送信号に変換し、
    前記電気伝送信号を設定の周波数分割数及び分割帯域幅で複数の周波数成分に分割し、
    前記光伝送信号を伝送する伝送路の伝送路情報及び前記光伝送信号の信号情報に基づき、前記周波数分割数及び前記分割帯域幅を制御し、
    前記周波数分割された各周波数成分の光学非線形歪みを予等化する
    処理を実行することを特徴とする非線形歪み予等化方法。
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