JP7069585B2 - 残留直流成分の測定方法、測定装置及びシステム - Google Patents

残留直流成分の測定方法、測定装置及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、通信技術分野に関し、特に、光送信機の残留直流成分（residual direct current component）の測定方法、測定装置及びシステムに関する。
光通信システムでは、光送信機の直流（DC、direct-current）成分が伝送リンクを経て光受信機により処理された後に、最終的な信号復元及び通信品質に大きな影響を与えることがある。通信レートの向上及びネットワーク状態の複雑化に伴い、このような影響は、もっと顕著になる。
従来技術では、コヒーレント送信機の変調器のバイアスを柔軟に構成することで、光送信機の直流成分をできるだけ減少させることにより、光送信機の直流成分による影響を低減することができる（参考文献1：US20140308047A1）。しかし、どのような送信機の構成方法を採用しても、残留直流成分は、常に存在するものであり、一方では、通信品質の悪化を引き起こす可能性があり、他方では、光送信機の残留直流成分の大小が不明であるため、通信ネットワークのモニタリング及び診断において、診断ミスが生じる可能性があり、これにより、対応案が失当になり、通信システムのパフォーマンスに影響を与えることがある。
本発明の発明者は、本発明の実現過程において、次のようなことを発見した。即ち、光送信機の残留直流成分の大小が不明であるため、光受信端で受信された残留直流成分により、通信ネットワークの診断ミスを来し、通信システムのパフォーマンスに影響を与える可能性がある。
上述のような問題を解決するために、本発明は、光送信機の残留直流成分の測定方法、測定装置及びシステムを提供する。
本発明の実施例の第一側面によれば、残留直流成分の測定方法が提供され、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記方法は、２つの偏波状態の受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択し；選択された２つのデータに対して座標変換を行い、ストークス（stokes）空間における１組のベクトルを取得し；及び、前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定することを含む。
本発明の実施例の第二側面によれば、残留直流成分の測定方法が提供され、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記方法は、２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を測定し；前記２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定し；及び、前記パワー和及び前記パワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算することを含む。
本発明の実施例の第三側面によれば、残留直流成分の測定装置が提供され、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記装置は、選択ユニットであって、２つの偏波状態における受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択するためのもの；変換ユニットであって、前記選択ユニットが選択した２つのデータに対して座標変換を行い、stokes空間における１組のベクトルを取得するためのもの；及び、確定ユニットであって、前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定するためのものを含む。
本発明の実施例の第四側面によれば、残留直流成分の測定装置が提供され、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記装置は、第一測定ユニットであって、２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を測定するためのもの；第二測定ユニットであって、前記２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定するためのもの；及び、計算ユニットであって、前記第一測定ユニットが測定したパワー和、及び前記第二測定ユニットが測定したパワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算するためのものを含む。
本発明の実施例の第五側面によれば、受信機が提供され、前記受信機は、前述の第三側面又は第四側面に記載の測定装置を含む。
本発明の実施例の第六側面によれば、光通信システムが提供され、そのうち、前記光通信システムは、送信機及び受信機を含み、また、前記光通信システムは、さらに、前述の第三側面又は第四側面に記載の測定装置を含む。
本発明の有益な効果は、本発明の実施例により、光通信システムの受信端で光送信機の残留直流成分を測定することができ、これにより、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、受信端で残留直流成分を測定することで、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることが無く、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
デュアル偏波コヒーレント光通信システム100を示す図である。 実施例1の残留直流成分の測定方法のフローチャートである。 実施例1のステップ203の１つの実施方式のフローチャートである。 実施例1のステップ203のもう１つの実施方式のフローチャートである。 実施例2の残留直流成分の測定方法のフローチャートである。 実施例2の残留直流成分のパワー和の測定方法のフローチャートである。 実施例2の残留直流成分方法の測定結果への検証を示す図である。 実施例3の残留直流成分の測定装置800の構成を示す図である。 実施例3の確定ユニット803の１つの実施方式の構成を示す図である。 実施例3の確定ユニット803のもう１つの実施方式の構成を示す図である。 実施例4の残留直流成分の測定装置1100の構成を示す図である。 実施例5の受信機の１つの実施方式を示す図である。 実施例5の受信機のもう１つの実施方式を示す図である。 実施例6の光通信システムの構成を示す図である。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明を実施するための好適な形態を詳細に説明する。なお、以下に開示の実施形態は、例示に過ぎず、本発明を限定するものでない。
本発明の実施例は、光送信機の残留直流成分の測定方法、測定装置及びシステムを提供し、該方法は、光受信機が受信した信号を分析し、光送信機中の残留直流成分を測定することができる。該方法は、受信端で残留直流成分を測定することで、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることがないため、従来の通信システムに影響を与えることがなく、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システム、例えば、PSK(Phase Shift Keying)、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）などのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本実施例は、残留直流成分の測定方法を提供し、該測定方法は、デュアル偏波コヒーレント光通信システムに応用され得る。
図1は、デュアル偏波コヒーレント光通信システム100を示す図である。図1に示すように、該コヒーレント光通信システム100は、光送信機101、光受信機103及び伝送リンク102を含む。そのうち、該光送信機101は、デュアル偏波光信号を出力するレーザー104、IQ変調器105、PMカプラー106などの部品を含む。光送信機101のハードウェア又は構成が理想的なものでないため、IQ変調器105により変調された後の信号は、水平偏波状態及び垂直偏波状態における残留直流成分を含み、また、該残留直流成分を含む信号は、伝送リンク102を経由して光受信機101により受信され得る。本実施例の方法は、受信端で光受信機103が受信した信号を処理することで、該残留直流成分を、BER（Bit Error Rate）などの分析のために測定することができるため、システムのパフォーマンスを向上させることができる。
図2は、本実施例の残留直流成分の測定方法のフローチャートである。図2に示すように、該方法は、次のようなステップを含む。
ステップ201：２つの偏波状態の受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択し；
ステップ202：選択された２つのデータに対して座標変換を行い、ストークス（stokes）空間における１組のベクトルを取得し；
ステップ203：前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定する。
本実施例は、stokes空間における１組のベクトルを用いて、残留直流成分のパワー差を測定する。受信端で測定を行うことで、ネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることがないため、従来の光通信システムに影響を与えることがない。また、本実施例の方法により測定された残留直流成分のパワー差がBERなどの分析に応用され得るため、システムのパフォーマンスを向上させることもできる。
ステップ201では、２つの偏波状態の受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択することができる。ここでの２つの偏波状態とは、水平偏波状態及び垂直偏波状態を指し、この２つの偏波状態の受信信号は、光受信機により受信されるものである。また、ここでの第一所定長さN2の選択は、測定精度と関係があり、該第一所定長さが比較的大きい時に、後続のステップ203の確定プロセスでは、測定誤差が比較的小さいが、計算量が比較的大きく、また、該第一所定長さが比較的小さい時に、後続のステップ203の確定プロセスでは、測定誤差が比較的大きいが、計算量が比較的小さい。なお、具体的には、後述する。即ち、該第一所定長さN2は、実際の状況に応じて選択することができる。
ステップ202では、選択された２つのデータに対して座標変換を行い、stokes空間における１組のベクトル{s(n)}を、次のような式で示すように得ることができる。
Figure 0007069585000001
そのうち、EX(n)及びEY(n)は、上述の２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ選択された２つのデータであり、nは、1からN2まで（第一所定長さ）の間の数（number）であり、それは、データの順番号であり、Re(・)は、実部を取る演算であり、Im(・)は、虚部を取る演算である。なお、上述の方法（変換公式）は、例示に過ぎず、本実施例は、これに限定されず、他の実施可能な変換公式も本発明の保護範囲に属する。
ステップ203では、得られた上述のstokes空間における１組のベクトルに基づいて、該残留直流成分のパワー差を確定することができる。
１つの実施方式では、ステップ203は、図3に示すような方法により実現されても良い。図3に示すように、ステップ203は、次のようなステップを含んでも良い。
ステップ301：前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の単位法線ベクトルを計算し；
ステップ302：前記ベクトルの、前記単位法線ベクトルの法線方向上での投影の平均値を計算し；及び
ステップ303：前記平均値を前記残留直流成分のパワー差とする。
ステップ301では、変換後のstokes空間におけるベクトル{s(n)}について、これらのベクトルに対応する空間点からなる空間図形の単位法線ベクトルをNormalとして計算することができる。本実施例では、空間点集合に基づいて、対応する図形の単位法線ベクトルを計算する方法について限定せず、例えば、参考文献2（Sung Joon Ahn etc、“Geometric Fitting of Line，Plane，Circle，Sphere and Ellips”、ABW-Workshop 6、TA Esslingen 25.-26. 01.1999）に記載の方法を採用しても良い。
ステップ302では、変換後のstokes空間におけるベクトル{s(n)}について、これらのベクトルの、上述の法線方向Normal上での投影の平均値をPbとして、次のような式で示すように計算することができる。
Figure 0007069585000002
ステップ303では、上述の平均値Pbを、水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdHと、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVとのパワー差とすることができ、即ち、Pb＝mdH‐mdVである。
もう１つの実施方式では、ステップ203は、さらに、図4に示すような方法により実現されても良い。図4に示すように、ステップ203は、次のようなステップを含んでも良い。
ステップ401：前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の対称中心ベクトル（symmetrical center vector）を計算し；
ステップ402：前記対称中心ベクトルのモデュラス（modulus）を計算し；及び
ステップ403：前記モデュラスを前記残留直流成分のパワー差とする。
ステップ401では、上述の対称中心ベクトルを計算する方法について限定せず、例えば、従来技術中の複雑度が高く且つ正確度が高い計算方法を採用して、上述の対称中心ベクトルを計算しても良く、また、次の式で示すような比較的簡単で正確度がまあまあでる計算方法を用いて上述の対称中心ベクトルCenterを計算しても良い。
Figure 0007069585000003
ステップ402では、上述の対称中心ベクトルを計算した後に、次のような式で上述の対称中心ベクトルのモデュラスPb’を計算することができる。
Figure 0007069585000004
そのうち、Center1、Center2、Center3は、上述の対称中心ベクトルCenterの座標値である。
ステップ403では、上述のモデュラスPb’を、水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdHと、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVとのパワー差とすることができ、即ち、Pb’＝mdH‐mdVである。
本実施例では、図2に示すように、測定精度及びノイズ耐性を向上させるために、該残留直流成分の測定方法は、さらに、次のようなステップを含んでも良い。
ステップ204：選択された２つのデータに対してそれぞれダウンサンプリング変換を行い、各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号を取得し、これにより、該２つの偏波状態の各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号に対して座標変換を行う。
なお、該ステップ204は、上述のステップ202の前に実行され、そのうち、ダウンサンプリング変換の具体的な方法は、従来技術を参照することができ、本実施例では、その詳しい説明を省略する。
本実施例では、光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を得たら、従来の方法で該光送信機中の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーを得ることができる。なお、本実施例は、具体的な方法について限定しない。例えば、従来の方法で該光送信機中の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を得てから、さらに該パワー差を用いて、最終的に該光送信機中の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーを取得しても良い。
本発明の実施例の測定方法により、コヒーレント光通信システムの受信端で光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定することができる。これにより、該光送信機の残留直流成分のパワーの、BERのパフォーマンスへの影響を評価し、通信ネットワークのパフォーマンスの変化に対して診断及び調整を行うことで、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該測定方法による残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることがなく、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本実施例は、残留直流成分の測定方法を提供し、該測定方法は、図1に示すようなデュアル偏波コヒーレント光通信システム100に用いられ得る。本実施例の方法は、受信端で光受信機103が受信した信号を処理することで、該残留直流成分を、BERの特性などの分析のために測定することができるため、システムのパフォーマンスを向上させることができる。
図5は、本実施例の残留直流成分の測定方法を示すフローチャートである。図5に示すように、該方法は、次のようなステップを含む。
ステップ501：２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を測定し；
ステップ502：２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定し；及び
ステップ503：前記パワー和及び前記パワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算する。
本実施例では、ステップ501は、周波数領域で最大ピークを見つける方法により実現されても良い。図6に示すように、該方法は、次のようなステップを含む。
ステップ601：前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ第二所定長さのデータを選択し；
ステップ602：前記選択された２つのデータに対してFTT（Fast Fourier Transform）を行い、各データの周波数領域の信号を取得し；
ステップ603：変換後の各データの周波数領域の信号のパワースペクトルを計算し、そして、計算された２つのパワースペクトルを加算し；及び
ステップ604：周波数オフセットの範囲内で加算後のパワースペクトルの最大ピーク値を見つけ、前記最大ピーク値のパワーを前記残留直流成分のパワー和とする。
ステップ601では、２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ第二所定長さのデータを選択することができる。ここでの２つの偏波状態とは、水平偏波状態及び垂直偏波状態を指し、この２つの偏波状態の受信信号は、光受信機により受信されるものである。また、ここでの第二所定長さの選択は、位相ノイズの大小及び後続の周波数領域での処理のレゾリューション（resolution）と関係があり、その大小が適切であることを要する。例えば、該第二所定長さは、大き過ぎることができず、光通信システムの位相ノイズの変化周期よりも小さいことを要し、また、該第二所定長さは、小さすぎることもできず、十分な周波数スペクトルレゾリューションを保証する必要があり、即ち、該第二所定長さの選択は、周波数スペクトルレゾリューションが一定範囲内にあることを保証する必要がある。例えば、シンボルレートが30Gの光通信システムについて、該第二所定長さの選択は、周波数スペクトルレゾリューションが1MHzから100MHzまでの間の値であることを保証する必要がある。
ステップ602では、選択された２つのデータに対してそれぞれFFTを行い、各データの周波数領域の信号を得ることができる。なお、具体的な変換方法は、従来技術を参照することができるため、ここでは、その詳しい説明を省略する。
ステップ603～604では、各データの周波数領域の信号のパワースペクトルを計算し、計算された２つのパワースペクトルを加算し、加算後のパワースペクトルを取得し、その後、周波数オフセットの範囲内で該加算後のパワースペクトルの最大ピーク値を見つけ、そのパワーを該残留直流成分のパワー和とすることができる。
本実施例では、上述の周波数領域の信号のパワースペクトルを計算する方法について限定せず、従来技術を参照することができる。
本実施例では、周波数オフセットの範囲とは、コヒーレント光通信システム中のレーザー発振器とキャリアレーザーの周波数差の範囲を指し、その経験値は、例えば、0Hz～1GHzである。
なお、本実施例では、周波数オフセットの範囲内でパワースペクトルの最大ピーク値を見つける方法は、従来技術を参照することができ、ここでは、その詳しい説明を省略する。
本実施例では、上述の最大ピーク値のパワーPaは、次のような式で表することができる。
Figure 0007069585000005
そのうち、X、Yは、上述の２つの偏波状態の受信信号であり、N1は、上述の第二所定長さであり、f0は、上述の最大ピーク値のところの周波数である。
本実施例では、上述の最大ピーク値のパワーPaを、水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdHと、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVとのパワー和とすることができ、即ち、Pa＝mdH＋mdVである。
本実施例では、周波数領域で最大ピークを見つける方法で残留直流成分のパワー和を測定するケースを例として説明したが、本実施例は、これに限定されない。即ち、ステップ501は、他の実施可能な方法で残留直流成分のパワー和を測定しても良い。
本実施例では、ステップ502は、実施例1の方法により実現されても良く、その内容は、ここに合併され、ここでは、その詳しい説明を省略する。
ステップ503では、２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和Pa及び２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差Pbを得たら、光送信機の水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdH及び垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVを次の式で示すように得ることができる。
Figure 0007069585000006
図7は、本実施例の残留直流成分の測定方法の測定結果への検証を示す図である。図7に示すように、該光通信システムの変調方式がDP-QPSK(Dual-Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)であることを例としている。図7から分かるように、本実施例の方法を用いて測定した水平偏波状態における残留直流（DC）成分の値は、予め設定された水平偏波状態における残留直流成分の値に近く、また、本実施例の方法を用いて測定した垂直偏波状態における残留直流（DC）成分の値は、予め設定された垂直偏波状態における残留直流成分の値にも近い。即ち、検証結果は、本実施例の残留直流成分の測定方法が良いものであることを示している。
本発明の実施例の測定方法により、コヒーレント光通信システムの受信端で測定した光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和及びパワー差に基づいて、光送信機の残留直流成分のパワーを測定することができる。これにより、該光送信機の残留直流成分のパワーの、BERのパフォーマンスへの影響を評価し、通信ネットワークのパフォーマンス変化に対して診断及び調整を行うことで、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該測定方法による残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変更することが無く、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
以上、実施例1及び実施例2をもとに、送信機の残留直流成分の測定方法を説明したが、送信機の残留直流成分のパワーを得た後に、さらに、これに基づいて信号と残留直流成分とのパワー比を計算することもできる。該比は、伝送特性に関連しているため、BERの特性の測定及び分析などに適用することにより、システムのパフォーマンスを向上させることができる。
デュアル偏波光通信システムを例とすると、本実施例では、さらに、２つの偏波状態における信号のパワーPsH及びPsVを測定し、そして、上述の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーに基づいて、信号と残留直流成分とのパワー比を得ることができる。
本実施例では、上述の信号と残留直流成分とのパワー比RH、RVは、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000007
そのうち、PsHは、平偏波状態における信号のパワーであり、PsVは、垂直偏波状態における信号のパワーであり、mdHは、水平偏波状態における残留直流成分のパワーであり、mdVは、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーである。
本実施例では、上述の２つの光偏波状態における信号のトータルパワーと、残留直流成分のトータルパワーとの比Rは、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000008
本実施例では、２つの偏波状態における信号のパワーPsH及びPsVを測定する方法について限定せず、従来の方法を採用しても良いので、ここでは、その詳しい説明を省略する。
本実施例は、残留直流成分の測定装置を提供し、それは、図1に示すようなデュアル偏波コヒーレント光通信システム100に応用され得る。該装置が問題を解決する原理は、実施例1の方法に類似したので、その具体的な実施は、実施例1の方法の実施を参照することができ、内容が同じである重複説明は、省略される。
図8は、本実施例の残留直流成分の測定装置を示す図である。図8に示すように、該装置800は、次のようなものを含む。
選択ユニット801：２つの偏波状態における受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択し；
変換ユニット802：前記選択ユニット801が選択した２つのデータに対して座標変換を行い、stokes空間における１組のベクトルを取得し；
確定ユニット803：前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定する。
本実施例では、変換ユニット802が座標変換を行った後に得たstokes空間における１組のベクトル{s(n)}は、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000009
そのうち、EX(n)及びEY(n)は、上述の２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ選択された２つのデータであり、nは、1からN2まで（第一所定長さ）の間の数であり、それは、データの順番号であり、Re(・)は、実部を取る演算であり、Im(・)は、虚部を取る演算である。
１つの実施方式では、図9に示すように、確定ユニット803は、次のようなものを含んでも良い。
第一計算ユニット901：前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の単位法線ベクトルを計算し；
第二計算ユニット902：前記ベクトルの、前記単位法線ベクトルの法線方向上での投影の平均値を計算し；
第一確定ユニット903：前記平均値を前記残留直流成分のパワー差とする。
該実施方式では、上述の平均値Pbは、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000010
そのうち、N2は、前記第一所定長さであり、Normalは、前記単位法線ベクトルであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである。
該実施方式では、第一確定ユニット903は、上述の平均値Pbを、水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdHと、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVとのパワー差とすることができ、即ち、Pb＝mdH‐mdVである。
もう１つの実施方式では、図10に示すように、確定ユニット803は、次のようなものを含んでも良い。
第三計算ユニット1001：前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の対称中心ベクトルを計算し；
第四計算ユニット1002：前記対称中心ベクトルのモデュラスを計算し；
第二確定ユニット1003：前記モデュラスを前記残留直流成分のパワー差とする。
該実施方式では、上述の対称中心ベクトルCenterは、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000011
そのうち、N2は、前記第一所定長さであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである。
該実施方式では、上述の対称中心ベクトルのモデュラスPb’は、次のような式で表すことができる。
Figure 0007069585000012
そのうち、Center1、Center2 、Center3は、上述の対称中心ベクトルCenterの座標値である。
該実施方式では、第二確定ユニット1003は、上述のモデュラスPb’を、水平偏波状態における残留直流成分のパワーmdHと、垂直偏波状態における残留直流成分のパワーmdVとのパワー差とすることができ、即ち、Pb’＝mdH‐mdVである。
本実施例では、図8に示すように、測定精度及びノイズ耐性を向上させるために、該残留直流成分の測定装置800は、さらに、ダウンサンプリング変換ユニット804を含んでも良く、それは、選択ユニット801が選択した２つのデータに対してそれぞれダウンサンプリング変換を行い、各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号を、変換ユニット802に提供するように取得し、これにより、変換ユニット802は、該２つの偏波状態上での各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号に対して座標変換を行う。
本実施例では、前述のように、該光送信機中の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を得たら、従来の方法で、該光送信機中の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーを得ることができ、これにより、該光送信機の残留直流成分のパワーの、BERのフォーマンスへの影響を評価し、通信ネットワークのパフォーマンス変化に対して診断及び調整を行うことで、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該装置による残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることが無く、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本実施例は、残留直流成分の測定装置を提供し、それは、図1に示すようなデュアル偏波コヒーレント光通信システム100に応用され得る。該装置が問題を解決する原理は、実施例2の方法に類似したので、その具体的な実施は、実施例2の方法の実施を参照することができ、内容が同じである重複説明は、省略される。
図11は、本実施例の残留直流成分の測定装置を示す図である。図11に示すように、該装置1100は、次のようなものを含む。
第一測定ユニット1101：２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を測定し；
第二測定ユニット1102：２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定し；及び
計算ユニット1103：前記第一測定ユニット1101が測定したパワー和、及び前記第二測定ユニット1102が測定したパワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算する。
本実施例では、該第一測定ユニット1101の具体的な実施方式は、実施例2中のステップ501と同じであり、その内容は、ここに合併され、ここでは、その詳しい説明を省略する。
本実施例では、該第二測定ユニット1102は、実施例3の残留直流成分の測定装置800により実現されても良いため、その内容は、ここに合併され、ここでは、その詳しい説明を省略する。
本実施例では、該計算ユニット1103の具体的な実施方式は、実施例2中のステップ503と同じであるため、ここでは、その詳細な記載を省略する。
本実施例では、光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーを得たら、さらに、信号と残留直流成分とのパワー比を計算しても良い。該比は、伝送特性と関連があるので、BERの特性の測定及び分析などに適用し、システムのパフォーマンスを向上させることができる。そのうち、信号と残留直流成分とのパワー比は、２つの偏波状態上での信号のパワーPsH及びPsVと、上述の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーとの比を計算することにより得たものであるが、本実施例では、該２つの偏波状態上の信号のパワーPsH及びPsVの計算方法について限定しない。
本発明の実施例の測定装置により、コヒーレント光通信システムの受信端で測定した光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和及びパワー差に基づいて、光送信機の２つの偏波状態における残留直流成分のパワーを正確に測定することができ、これにより、該光送信機の残留直流成分のパワーの、BERのパフォーマンスへの影響を評価し、通信ネットワークのパフォーマンス変化に対して診断及び調整を行うことで、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該装置による残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変更することがなく、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本実施例は、受信機を提供し、図12に示すように、該受信機1200は、実施例3、4に記載の任意の残留直流成分の測定装置を含んで良い。実施例3、4では、残留直流成分の測定装置800及び残留直流成分の測定装置1100について既に詳細に説明したので、その内容は、ここに合併され、ここでの記載は、省略される。
図13は、本発明の実施例における受信機のシステム構成を示す図である。図13に示すように、受信機1300は、次のようなものを含む。
前端（フロントエンド）：入力された光信号を２つの偏波状態上でのベースバンド信号に変換するために用いられ、本発明の実施例では、該２つの偏波状態は、H偏波状態及びV偏波状態を含んでも良い。
図13に示すように、該前端は、レーザー発振器1310、光混合器（Optical 90deg hybrid）1301、光電検出器（O/E）1302、1304、1306、1308、アナログデジタル変換器（ADC）1303、1305、1307、1309、分散補償器1312、イコライザー1313、及び残留直流成分の測定装置1311を含む。そのうち、残留直流成分の測定装置1311の構造及び機能は、実施例3又は実施例4中の記載と同じであるため、ここでは、その詳しい説明を省略する。レーザー発振器1310は、ローカル光源を提供し、光信号は、光混合器（Optical 90deg hybrid）1301、光電検出器（O/E）1302、1304、アナログデジタル変換器（ADC）1303、1305を経て、一つの偏波状態上でのベースバンド信号に変換され、また、該光信号は、光混合器（Optical 90deg hybrid）1301、光電検出器（O/E）1306、1308、アナログデジタル変換器（ADC）1307、1309を経て、もう一つの偏波状態上でのベースバンド信号に変換される。なお、その具体的なプロセスは、従来技術に類似したので、ここでは、その詳しい説明を省略する。
また、周波数オフセット及び位相ノイズがOSNRの推定に影響がある場合、受信機1300は、周波数オフセット補償器及び位相ノイズ補償器（図示せず）を含んでも良い。また、図13に示す受信機1300の構成は、例示に過ぎず、具体的な実施プロセスでは、ニーズに応じて、他の部品を増加させたり、そのうちのある部品を減少させたりして良い。
本発明の実施例の受信機により、コヒーレント光通信システムの受信端で光送信機の残留直流成分を正確に測定することができ、これにより、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該光受信機による残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変えることがなく、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本実施例は、さらに、光通信システムを提供し、図14は、本実施例の光通信システムの構造を示す図である。図14に示すように、光通信システム1400は、送信機1401、伝送リンク1402、受信機1403、及び残留直流成分の測定装置1404を含む。
本実施例では、残留直流成分の測定装置1404の構造及び機能は、実施例3、4のうちの任意の一つの記載と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
本実施例では、残留直流成分の測定装置1404は、受信機1403に集積されて、受信機1403の一つのモジュールとされても良い。
本実施例では、送信機1401及び伝送リンク1402は、従来と同じ構造及び機能を有しても良く、本発明の実施例では、送信機及び伝送リンクの構造及び機能について限定しない。
本発明の実施例の光通信システムにより、光通信システムの受信端で光送信機の残留直流成分を測定することができ、これにより、通信ネットワークの診断ミスを避け、通信システムのパフォーマンスを向上させることができる。また、該コヒーレント光通信システムによる残留直流成分の測定は、従来のネットワークのトポロジー及びソフトウェア・ハードウェアの構成を変更することが無く、また、任意の変調フォーマットのコヒーレント光通信システムに適用することもできる。
本発明の実施例は、さらに、コンピュータ可読プログラムを提供し、そのうち、受信機中で前記プログラムを実行する時に、前記プログラムは、前記光受信機に、実施例1、実施例2のうちの任意の一つに記載の方法を実行させる。
本発明の実施例は、さらに、コンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体を提供し、そのうち、前記コンピュータ可読プログラムは、光受信機に、実施例1、実施例2のうちの任意の一つに記載の方法を実行させる。
本発明の実施例による装置及び方法は、ソフトウェアにより実現されても良く、ハードェアにより実現されてもよく、ハードェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されても良い。また、本発明は、このようなコンピュータ可読プログラムにも関し、即ち、前記プログラムは、ロジック部品により実行される時に、前記ロジック部品に、上述の装置又は構成要素を実現させることができ、又は、前記ロジック部品に、上述の方法又はそのステップを実現させることができる。さらに、本発明は、上述のプログラムを記憶するための記憶媒体、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、flashメモリなどにも関する。
また、以上の複数の実施例に関し、さらに次のような付記も開示する。
（付記1）
残留直流成分の測定装置であって、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記装置は、
選択ユニットであって、２つの偏波状態における受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択するためのもの；
変換ユニットであって、前記選択ユニットが選択した２つのデータに対して座標変換を行い、stokes空間における１組のベクトルを得るためのもの；及び
確定ユニットであって、前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定するためのものを含む、装置。
（付記2）
付記1に記載の装置であって、さらに、
ダウンサンプリング変換ユニットであって、前記選択ユニットが選択した２つのデータに対してそれぞれダウンサンプリング変換を行い、各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号を取得して前記変換ユニットに提供し、これにより、前記変換ユニットは、該２つの偏波状態上での各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号に対して座標変換を行うためのものを含む、装置。
（付記3）
付記1に記載の装置であって、
前記stokes空間における１組のベクトル{s(n)}は、
Figure 0007069585000013
により表され、
EX(n)及びEY(n)は、前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ選択した２つのデータであり、nは、1から第一所定長さまでの間の数であり、それは、データの順番号であり、Re(・)は、実部を取る演算であり、Im(・)は、虚部を取る演算である、装置。
（付記4）
付記1に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、
第一計算ユニットであって、前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の単位法線ベクトルを計算するためのもの；
第二計算ユニットであって、前記ベクトルの、前記単位法線ベクトルの法線方向上での投影の平均値を計算するためのもの；及び
第一確定ユニットであって、前記平均値を前記残留直流成分のパワー差とするためのものを含む、装置。
（付記5）
付記4に記載の装置であって、
前記平均値は、
Figure 0007069585000014
により表され、
N2は、前記第一所定長さであり、Normalは、前記単位法線ベクトルであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである、装置。
（付記6）
付記1に記載の装置であって、
前記確定ユニットは、
第三計算ユニットであって、前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の対称中心ベクトルを計算するためのもの；
第四計算ユニットであって、前記対称中心ベクトルのモデュラスを計算するためのもの；及び
第二確定ユニットであって、前記モデュラスを前記残留直流成分のパワー差とするためのものを含む、装置。
（付記7）
付記6に記載の装置であって、
前記対称中心ベクトルは、
Figure 0007069585000015
により表され、
N2は、前記第一所定長さであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである、装置。
（付記8）
残留直流成分の測定装置であって、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、そのうち、前記装置は、
第一測定ユニットであって、２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を測定するためのもの；
第二測定ユニットであって、前記２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を測定するためのもの；及び
計算ユニットであって、前記第一測定ユニットが測定したパワー和、及び前記第二測定ユニットが測定したパワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算するためのものを含む、装置。
（付記9）
付記8に記載の装置であって、
前記第一測定ユニットは、
前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ第二所定長さのデータを選択し；
選択した前記２つのデータに対してFFTを行い、各データの周波数領域の信号を取得し；
変換後の各データの周波数領域の信号のパワースペクトルを計算し、そして、計算した２つのパワースペクトルを加算し；及び
周波数オフセットの範囲内で加算後のパワースペクトルの最大ピーク値を見つけ、前記最大ピーク値のパワーを前記残留直流成分のパワー和とするように構成される、装置。
（付記10）
付記9に記載の装置であって、
前記第二所定長さは、
前記第二所定長さが前記光通信システムの位相ノイズの変化周期よりも小さく、且つ、周波数スペクトルレゾリューションが一定範囲内にあることを保証するように選択される、装置。
（付記11）
付記9に記載の装置であって、
前記最大ピーク値のパワーPaは、
Figure 0007069585000016
により表され、
X、Yは、前記２つの偏波状態の受信信号であり、N1は、前記第二所定長さであり、f0は、前記最大ピーク値のところの周波数である、装置
（付記12）
付記8に記載の装置であって、
前記第二測定ユニットは、
前記２つの偏波状態における受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択し；
選択した前記２つのデータに対して座標変換を行い、stokes空間における１組のベクトルを取得し；及び
前記stokes空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定するように構成される、装置。
（付記13）
付記12に記載の装置であって、
前記第二測定ユニットは、さらに、
選択した２つのデータに対してそれぞれダウンサンプリング変換を行い、各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号を取得し、これにより、該２つの偏波状態上での各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号に対して座標変換を行うように構成される、装置。
（付記14）
付記12に記載の装置であって、
前記stokes空間における１組のベクトル{s(n)}は、
Figure 0007069585000017
により表され、
EX(n)及びEY(n)は、前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ選択された２つのデータであり、nは、1から第一所定長さまでの間の数であり、それは、データの順番号であり、Re(・)は、実部を取る演算であり、Im(・)は、虚部を取る演算である、装置。
（付記15）
付記12に記載の装置であって、
前記第二測定ユニットは、さらに、
前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の単位法線ベクトルを計算し；
前記ベクトルの、前記単位法線ベクトルの法線方向上での投影の平均値を計算し；及び
前記平均値を前記残留直流成分のパワー差とするように構成される、装置。
（付記16）
付記15に記載の装置であって、
前記平均値は、
Figure 0007069585000018
により表され、
N2は、前記第一所定長さであり、Normalは、前記単位法線ベクトルであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである、装置。
（付記17）
付記12に記載の装置であって、
前記第二測定ユニットは、さらに、
前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の対称中心ベクトルを計算し；
前記対称中心ベクトルのモデュラスを計算し；及び
前記モデュラスを前記残留直流成分のパワー差とするように構成される、装置。
（付記18）
付記17に記載の装置であって、
前記対称中心ベクトルは、
Figure 0007069585000019
により表され
N2は、前記第一所定長さであり、s(n)は、前記stokes空間における１組のベクトルである、装置。
（付記19）
受信機であって、それは、デュアル偏波光通信システムに応用され、
前記受信機は、付記1～18のうちの任意の１項に記載の残留直流成分の測定装置を含む、受信機。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。

Claims (8)

  1. デュアル偏波光通信システムに応用される残留直流成分の測定装置であって、
    ２つの偏波状態における残留直流成分のパワー和を計算するための第一測定ユニット；
    前記２つの偏波状態における残留直流成分のパワー差を計算するための第二測定ユニット；及び
    前記第一測定ユニットが測定したパワー和、及び前記第二測定ユニットが測定したパワー差に基づいて、光送信機の各偏波状態における残留直流成分のパワーを計算するための計算ユニットを含み、
    前記第二測定ユニットは、
    前記２つの偏波状態における受信信号のうちから第一所定長さのデータをそれぞれ選択するための選択ユニット；
    前記選択ユニットが選択した２つのデータに対して座標変換を行い、ストークス空間における１組のベクトルを得るための変換ユニット；及び
    前記ストークス空間における１組のベクトルに基づいて、前記残留直流成分のパワー差を確定するための確定ユニットを含む、測定装置。
  2. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記第一測定ユニットは、
    前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ第二所定長さのデータを選択し；
    選択された前記２つのデータに対してFFTを行い、各データの周波数領域の信号を取得し；
    変換後の各データの周波数領域の信号のパワースペクトルを計算し、そして、計算された２つのパワースペクトルを加算し；及び
    周波数オフセットの範囲内で加算後のパワースペクトルの最大ピーク値を見つけ、前記最大ピーク値のパワーを前記残留直流成分のパワー和とするように構成される、測定装置。
  3. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記第二測定ユニットは、ダウンサンプリング変換ユニットを更に含み、
    前記ダウンサンプリング変換ユニットは、前記選択ユニットが選択した２つのデータに対してそれぞれダウンサンプリング変換を行い、各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号を得て前記変換ユニットに提供し、これにより、前記変換ユニットは、前記２つの偏波状態における各データの1倍のシンボル率でサンプリングした信号に対して座標変換を行う、測定装置。
  4. 請求項1に記載の測定装置であって、
    前記ストークス空間における１組のベクトル{s(n)}は、
    Figure 0007069585000020
     により表され、
    EX(n)及びEY(n)は、前記２つの偏波状態の受信信号のうちからそれぞれ選択された２つのデータであり、nは、1から第一所定長さまでの間の数であり、また、データの順番号であり、Re(・)は、実部を取る演算であり、Im(・)は、虚部を取る演算である、測定装置。
  5. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記確定ユニットは、
    前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の単位法線ベクトルを計算するための第一計算ユニット；
    前記ベクトルの、前記単位法線ベクトルの法線方向上での投影の平均値を計算するための第二計算ユニット；及び
    前記平均値を前記残留直流成分のパワー差とするための第一確定ユニットを含む、測定装置。
  6. 請求項５に記載の測定装置であって、
    前記平均値は、
    Figure 0007069585000021
     により表され、
    N2は、前記第一所定長さであり、Normalは、前記単位法線ベクトルであり、s(n)は、前記ストークス空間における１組のベクトルであり、<・>は、ベクトルの内積の演算であり、即ち、投影を取る演算である、測定装置。
  7. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記確定ユニットは、
    前記ベクトルに対応する空間点から構成される空間図形の対称中心ベクトルを計算するための第三計算ユニット；
    前記対称中心ベクトルのモデュラスを計算するための第四計算ユニット；及び
    前記モデュラスを前記残留直流成分のパワー差とするための第二確定ユニットを含む、測定装置。
  8. 請求項７に記載の測定装置であって、
    前記対称中心ベクトルは、
    Figure 0007069585000022
     により表され、
    N2は、前記第一所定長さであり、s(n)は、前記ストークス空間における１組のベクトルである、測定装置。
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