JP6885408B2 - デジタルコヒーレント受信器およびそのスキュー調整方法 - Google Patents
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Description
していた。
本発明によるスキュー調整方法は、デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器におけるスキュー調整方法であって、波長分散付加器が波長分散量を調整可能であり、前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力し、スキュー調整部が前記波長分散を付加した第1光多重信号を検波して得られた複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、スキュー制御部が、前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた受信信号の信号品質を監視しながら、信号品質がより良好になるスキュー調整量を探索し、制御部が、前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する。
本発明によるプログラムは、デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器としてコンピュータを機能させるプログラムであって、波長分散付加器が波長分散量を調整可能であり、前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力させ、スキュー調整部により前記波長分散を付加した第1光多重信号を検波して得られた複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、スキュー制御部により、前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた受信信号の信号品質を監視しながら、信号品質がより良好になるスキュー調整量を探索させ、前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する、ように前記コンピュータを機能させる。
本発明による新たなスキュー調整方法は、波長分散に起因する複数のチャネル信号間のスキューが大きくなると、それらから再生される信号の品質変化が増大するという現象を利用する。より詳しくは、光多重信号に波長分散を付加することでスキューの大きさに信号品質が敏感に変化する状態、すなわち信号品質の変化率が大きい状態を作りだし、この状態でスキュー調整量を変化させることにより、信号品質が最も良好なスキュー調整量を迅速に決定することが可能となる。
分散付加器を設けることで、光多重信号から分離された複数のチャネル信号間のスキューを増加させ、スキューに対する信号品質変化が大きい状態を意図的に作り出す。このように信号品質の変化率が大きい状態でスキュー調整量を変化させることにより、最も信号品質が良好な最適スキュー調整量を容易に決定することができる。したがって、固定パターンを用いることなく、入力する光多重信号を用いてスキュー調整が可能となる。本発明の一実施形態および一実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
1.1)構成
図1に示すように、本発明の一実施形態によるデジタルコヒーレント受信器100は、コヒーレント検波ユニット101、デジタル信号プロセッサ(DSP)102、および波長分散付加器103からなり、コヒーレント検波ユニット101とDSP102とは電気的に接続され、コヒーレント検波ユニット101と波長分散付加器103とは光学的に接続されているものとする。ここでは、デジタルコヒーレント受信器100が光ファイバを通して送信機と接続されており、光多値変調信号を受信する場合を例示する。
・AD(Analog-to-Digital)変換機能:ADC1−ADC4はコヒーレント検波ユニット101から入力した4つのチャネル信号CH1−CH4をそれぞれサンプリングしてデジタル変換し、スキュー調整部201へ出力する。
・スキュー調整機能:スキュー調整部201は、デジタル変換されたチャネル信号CH1−CH4の各々に対して、後述するスキュー制御部204により設定されたスキュー調整値に従ったスキュー調整を行い、スキュー調整後のチャネル信号CH1s―CH4sを受信信号処理部202へ出力する。
・各種信号処理機能:受信信号処理部202は、スキュー調整後のチャネル信号CH1s―CH4sを用いて、位相補償、波形歪補償、復調、信号品質検出等の処理を実行する。
・信号品質検出機能:信号品質検出器203は受信信号処理部202に含まれる機能であり、スキュー調整後のチャネル信号CH1s―CH4sを用いて受信信号の品質(ビットエラーレート等)を検出する。検出された信号品質が後述するスキュー制御に利用される。
・スキュー制御機能:スキュー制御部204は、上記検出された信号品質をモニタしながらチャネル信号CH1―CH4の各々に対するスキュー調整値を変化させ、最も良好な信号品質を示すスキュー調整値を最適値として決定しスキュー調整部201に設定する。
なお、図1に示す上記機能は、本実施形態によるスキュー調整に関連する構成のみを例示したものであり、位相補償、受信データの復調等の機能構成については省略されている。
図2において、DSP102は、スキュー調整を実行する場合、スキュー調整値や信号品質を示す変数の初期化を行った後(動作S301)、波長分散付加器103を制御して、入力した光多重信号に波長分散を付加する(動作S302)。波長分散の大きさは、上述したようにチャネル信号間のスキューを増加させスキューに対する信号品質変化が大きくなるように設定される。こうして波長分散が付加された光多重信号はコヒーレント検波ユニット101に入力し、4つのチャネル信号CH1−CH4が電気配線を通してDSP102に入力する。チャネル信号CH1−CH4は、ADC1−ADC4によりそれぞれデジタル信号に変換された後、スキュー調整値の初期値が設定されたスキュー調整部201を通して受信信号処理部202へ入力する。
上述したように、本実施形態によれば、光多重信号に波長分散を付加することによりチャネル信号間のスキューに対して信号品質が敏感に変化する状態にしておき、スキュー調整量を変化させながら信号品質を測定する。これにより、送信側が特別な信号を送信することなく、受信側で信号品質を観測するだけで信号品質が最も良好になるスキュー調整量を容易に決定することができる。
以下、デジタルコヒーレント受信器に入力する光多重信号をDP−QPSK(Dual Polarization QPSK)信号とし、直交する2つの偏波(HおよびV)の各々にIチャネルとQチャネルの信号が含まれるものとする。したがって、DP−QPSK信号は各偏波のコヒーレント検波により4つのチャネル信号HI,HQ,VI,VQに分離される。
HI)とQ成分(HQ)とを出力する。同様に、90°ハイブリッドミキサ502は、偏波Vの信号光と局部光とを干渉させてI成分(VI)とQ成分(VQ)とを出力する。
・AD変換機能:ADC1−ADC4はコヒーレント検波ユニット401から入力した4つのチャネル信号HI,HQ,VI,VQをそれぞれサンプリングしてデジタル変換し、スキュー調整部501へ出力する。
・スキュー調整機能:スキュー調整部601は、デジタル変換されたチャネル信号HI,HQ,VI,VQに対して、それぞれ設定された遅延量によりスキュー調整を行い、スキュー調整後のチャネル信号HIs,HQs,VIs,VQsを信号処理部602へ出力する。
・各種信号処理機能:信号処理部602は、スキュー調整後のチャネル信号HIs,HQs,VIs,VQsを用いて、位相補償、波形歪補償、復調等の機能に加えて、上記実施形態で述べた信号品質検出機能、スキュー調整量である遅延量(Delay)の最適値を探索するスキュー制御機能を有する。本実施例では、信号品質のパラメータとしてビットエラーあるいはビットエラーレート(BER:Bit Error Rate)を用いるものとする。以下、本実施例におけるスキュー制御の一例について図4を参照しながら説明する。
上述した実施形態の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
(付記1)
デジタルコヒーレント受信器であって、
複数のチャネル信号が多重された光多重信号に波長分散を付加する波長分散付加器と、
コヒーレント検波により前記波長分散を付加された光多重信号を前記複数のチャネル信号に分離するコヒーレント検波ユニットと、
デジタル信号処理により前記複数のチャネル信号から受信信号を再生するデジタル信号処理ユニットと、
を有し、前記デジタル信号処理ユニットが、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定するスキュー調整手段と、
スキュー調整された前記複数のチャネル信号から前記受信信号の信号品質を検出する信号品質検出手段と、
前記信号品質を監視しながら前記複数のチャネル信号の少なくとも一つに対する前記スキュー調整量を変化させることで、最も良好な信号品質を提供するスキュー調整量を最適値として決定するスキュー制御手段と、
を含むことを特徴とするデジタルコヒーレント受信器。
(付記2)
前記コヒーレント検波ユニットが、
前記光多重信号を直交する第1および第2偏波に分離する偏波ビームスプリッタと、
分離された各偏波の光多重信号を同相および直交チャネルに分離する90°ハイブリッドミキサと、
前記第1および第2偏波の同相及び直交チャネル信号を電気信号に変換し、前記複数のチャネル信号として前記デジタル信号処理ユニットへ出力する出力部と、
を有することを特徴とする付記1に記載のデジタルコヒーレント受信器。
(付記3)
前記受信信号の信号品質はビットエラー数あるいはビットエラーレートで示されることを特徴とする付記1または2に記載のデジタルコヒーレント受信器。
(付記4)
前記スキュー調整量は遅延時間であることを特徴とする付記1−3のいずれか1項に記載のデジタルコヒーレント受信器。
(付記5)
前記光多重信号に波長分散を付加することで、前記複数のチャネル信号間のスキューが増大することを特徴とする付記1−4のいずれか1項に記載のデジタルコヒーレント受信器。
(付記6)
デジタルコヒーレント受信器におけるスキュー調整方法であって、
波長分散付加器が、複数のチャネル信号が多重された光多重信号に波長分散を付加し、
コヒーレント検波ユニットが、コヒーレント検波により前記波長分散を付加された光多重信号を前記複数のチャネル信号に分離し、
デジタル信号処理ユニットが、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、
スキュー調整された前記複数のチャネル信号から前記受信信号の信号品質を検出し、
前記信号品質を監視しながら前記複数のチャネル信号の少なくとも一つに対する前記スキュー調整量を変化させることで、最も良好な信号品質を提供するスキュー調整量を最適値として決定する、
ことを特徴とするスキュー調整方法。
(付記7)
前記コヒーレント検波ユニットが、前記光多重信号を直交する第1および第2偏波に分
離し、分離された各偏波の光多重信号を同相および直交チャネルに分離し、前記第1および第2偏波の同相及び直交チャネル信号を電気信号に変換し、前記複数のチャネル信号として前記デジタル信号処理ユニットへ出力する、ことを特徴とする付記6に記載のスキュー調整方法。
(付記8)
前記受信信号の信号品質はビットエラー数あるいはビットエラーレートで示されることを特徴とする付記6または7に記載のスキュー調整方法。
(付記9)
前記スキュー調整量は遅延時間であることを特徴とする付記6−8のいずれか1項に記載のスキュー調整方法。
(付記10)
前記光多重信号に波長分散を付加することで、前記複数のチャネル信号間のスキューが増大することを特徴とする付記6−9のいずれか1項に記載のスキュー調整方法。
(付記11)
コヒーレント検波により光多重信号を複数のチャネル信号に分離するコヒーレント検波ユニットを有するデジタルコヒーレント受信器としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
波長分散付加器が、複数のチャネル信号が多重された光多重信号に波長分散を付加し、
前記コヒーレント検波ユニットにより、コヒーレント検波により前記波長分散を付加された光多重信号が分離された前記複数のチャネル信号を入力し、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、
スキュー調整された前記複数のチャネル信号から前記受信信号の信号品質を検出し、
前記信号品質を監視しながら前記複数のチャネル信号の少なくとも一つに対する前記スキュー調整量を変化させることで、最も良好な信号品質を提供するスキュー調整量を最適値として決定する、
ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
(付記12)
前記受信信号の信号品質はビットエラー数あるいはビットエラーレートで示されることを特徴とする付記11に記載のプログラム。
(付記13)
前記スキュー調整量は遅延時間であることを特徴とする付記11または12に記載のプログラム。
(付記14)
前記光多重信号に波長分散を付加することで、前記複数のチャネル信号間のスキューが増大することを特徴とする付記11−13のいずれか1項に記載のプログラム。
101 コヒーレント検波ユニット
102 デジタル信号プロセッサ(DSP)
103 波長分散付加器
201 スキュー調整部
202 受信信号処理部
203 信号品質検出部
204 スキュー制御部
400 デジタルコヒーレント受信器
401 コヒーレント検波ユニット
402 デジタル信号プロセッサ(DSP)
403 波長分散付加器
404 局部発振光源
501、502 90°ハイブリッドミキサ
503 偏波ビームスプリッタ
504 ビームスプリッタ
505 光電変換部
506 トランスインピーダンスアンプ
601 スキュー調整部
602 信号処理部
Claims (8)
- デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器であって、
前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力し、波長分散量を調整可能な波長分散付加器と、
前記波長分散を付加した第1光多重信号を検波して得られた複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定するスキュー調整部と、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた受信信号の信号品質を監視しながら、信号品質がより良好になるスキュー調整量を探索するスキュー制御部と、
前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する制御部と、
を含むデジタルコヒーレント受信器。 - デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器であって、
前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力し、波長分散量を調整可能な波長分散付加器と、
コヒーレント検波により、前記第1光多重信号を前記複数のチャネル信号に分離するコヒーレント検波ユニットと、
デジタル信号処理により前記複数のチャネル信号から受信信号を再生するデジタル信号処理ユニットと、
を有し、前記デジタル信号処理ユニットが、
前記波長分散を付加した第1光多重信号をコヒーレント検波して得られた前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定するスキュー調整手段と、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた前記受信信号の信号品質を検出する信号品質検出手段と、
前記信号品質を監視しながら前記複数のチャネル信号の少なくとも一つに対する前記スキュー調整量を変化させることで、最も良好な信号品質を提供するスキュー調整量を最適値として決定するスキュー制御手段と、
前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する手段と、
を含むデジタルコヒーレント受信器。 - 前記コヒーレント検波ユニットが、
前記第1光多重信号を直交する第1および第2偏波に分離する偏波ビームスプリッタと、
分離された各偏波の光多重信号を同相および直交チャネルに分離する90°ハイブリッドミキサと、
前記第1および第2偏波の同相及び直交チャネル信号を4チャネル電気信号に変換し、前記4チャネル電気信号を前記複数のチャネル信号として前記デジタル信号処理ユニットへ出力する光電変換部と、
を有する請求項2に記載のデジタルコヒーレント受信器。 - 前記受信信号の信号品質はビットエラー数あるいはビットエラーレートで示される請求項2または3に記載のデジタルコヒーレント受信器。
- 前記スキュー調整量は遅延時間である請求項2−4のいずれか1項に記載のデジタルコヒーレント受信器。
- デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器におけるスキュー調整方法であって、
波長分散付加器が波長分散量を調整可能であり、前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力し、
スキュー調整部が前記波長分散を付加した第1光多重信号を検波して得られた複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、
スキュー制御部が、前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた受信信号の信号品質を監視しながら、信号品質がより良好になるスキュー調整量を探索し、
制御部が、前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する、
スキュー調整方法。 - デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器におけるスキュー調整方法であって、
波長分散付加器が波長分散量を調整可能であり、前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力し、
コヒーレント検波ユニットが、コヒーレント検波により前記第1光多重信号を前記複数のチャネル信号に分離し、
デジタル信号処理ユニットが、
デジタル信号処理により前記波長分散を付加した第1光多重信号をコヒーレント検波して得られた複数のチャネル信号から受信信号を再生し、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、
前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた前記受信信号の信号品質を検出し、
前記信号品質を監視しながら前記複数のチャネル信号の少なくとも一つに対する前記スキュー調整量を変化させることで、最も良好な信号品質を提供するスキュー調整量を最適値として決定し、
前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する、
スキュー調整方法。 - デジタルコヒーレント伝送において複数のチャネル信号が偏波多重された光多重信号を送信器から受信するデジタルコヒーレント受信器としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
波長分散付加器が波長分散量を調整可能であり、前記送信器から受信した光多重信号に波長分散を付加した第1光多重信号を出力させ、
スキュー調整部により前記波長分散を付加した第1光多重信号を検波して得られた複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整量を設定し、
スキュー制御部により、前記複数のチャネル信号の各々に対してスキュー調整して得られた受信信号の信号品質を監視しながら、信号品質がより良好になるスキュー調整量を探索させ、
前記波長分散付加器の波長分散量を前記複数のチャネル信号間のスキューの変化に対して前記信号品質の変化がより大きくなるように制御する、
ように前記コンピュータを機能させるプログラム。
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