WO2024047733A1 - 光伝送システム及び信号歪み補償方法 - Google Patents

光伝送システム及び信号歪み補償方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024047733A1
WO2024047733A1 PCT/JP2022/032540 JP2022032540W WO2024047733A1 WO 2024047733 A1 WO2024047733 A1 WO 2024047733A1 JP 2022032540 W JP2022032540 W JP 2022032540W WO 2024047733 A1 WO2024047733 A1 WO 2024047733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
optical
nonlinear
signal distortion
operation mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/032540
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
福太郎 濱岡
政則 中村
健生 笹井
孝行 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to PCT/JP2022/032540 priority Critical patent/WO2024047733A1/ja
Priority to JP2024543639A priority patent/JP7828020B2/ja
Publication of WO2024047733A1 publication Critical patent/WO2024047733A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/58—Compensation for non-linear transmitter output
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission system and a signal distortion compensation method.
  • Nonlinear distortion caused by semiconductor optical amplifiers can be reduced by increasing the symbol rate of the signal.
  • an SNR (Signal to Noise Ratio) penalty of about 1 dB occurs.
  • highly accurate compensation techniques are required in signal processing even for high symbol rate signals.
  • a gain coefficient of distortion caused by the semiconductor optical amplifier is calculated based on the physical parameters of the semiconductor optical amplifier estimated using the received signal, and an inverse characteristic of the calculated gain coefficient is applied to the signal.
  • Nonlinear signal distortion is compensated for by multiplication.
  • the accuracy of estimating the physical parameters of the semiconductor optical amplifier deteriorates. Therefore, there is a problem in that the accuracy of compensating for nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier deteriorates.
  • the present invention aims to provide a technique that can improve the accuracy of compensating for nonlinear distortion caused by a semiconductor optical amplifier.
  • One aspect of the present invention is an optical transmission system including an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter has a first operation mode that generates a low symbol rate signal and a high symbol rate signal. an operation mode control unit that sets one of the second operation modes that generates a second operation mode, and a transmission signal generation unit that generates a transmission signal according to the operation mode set by the operation mode control unit,
  • the optical receiver includes an optical coherent receiver that acquires an optical signal based on the transmitted signal and generates a received signal based on the optical signal, and a digital signal processing unit that performs digital signal processing on the received signal.
  • a reception data demodulation unit that demodulates binary information of a transmission data series based on the reception signal subjected to the digital signal processing, and the optical transmitter or the optical receiver transmits data using a semiconductor optical amplifier.
  • a nonlinear signal distortion compensation unit that calculates a gain coefficient of nonlinear signal distortion occurring in a signal based on an estimated value of a physical parameter of the semiconductor optical amplifier, and multiplies the transmission signal by a value representing an inverse characteristic of the gain coefficient; a nonlinear signal distortion estimation unit that acquires a transmission signal and estimates the nonlinear signal distortion based on a comparison result of the transmission signal and the reception signal; and a nonlinear signal distortion estimation unit that estimates the nonlinear signal distortion based on the nonlinear signal distortion estimated by the nonlinear signal distortion estimation unit.
  • the optical receiver is configured to perform the digital signal processing when the optical transmitter is operating in a first operation mode.
  • the output destination is switched such that the received signal subjected to the digital signal processing is output to the nonlinear signal distortion estimator, and the optical transmitter is operating in the second operation mode, the received signal subjected to the digital signal processing is
  • This is an optical transmission system that switches an output destination so that the received data is output to the demodulator.
  • One aspect of the present invention is a signal distortion compensation method performed by an optical transmission system including an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter operates in a first operation mode in which a low symbol rate signal is generated. , a second operation mode that generates a high symbol rate signal, the optical transmitter generates a transmission signal according to the set operation mode, and the optical receiver an optical signal based on a transmission signal is obtained, a reception signal is generated based on the optical signal, the optical receiver performs digital signal processing on the reception signal, and the optical receiver performs digital signal processing on the reception signal.
  • the optical transmitter or the optical receiver Based on the received signal, the optical transmitter or the optical receiver demodulates the binary information of the transmitted data sequence, and the optical transmitter or the optical receiver calculates the gain coefficient of the nonlinear signal distortion caused in the transmitted signal by the semiconductor optical amplifier. Calculated based on estimated values of physical parameters of the amplifier, multiplies the transmitted signal by a value representing the inverse characteristic of the gain coefficient, obtains the transmitted signal, and calculates the transmitted signal based on the comparison result of the transmitted signal and the received signal. , estimating the nonlinear signal distortion and estimating physical parameters of the semiconductor optical amplifier based on the estimated nonlinear signal distortion, and the optical receiver and the optical transmitter are operating in a first operation mode.
  • the output destination is switched so that the received signal subjected to the digital signal processing is output to a nonlinear signal distortion estimator that estimates the nonlinear signal distortion, and the optical transmitter operates in a second operation mode.
  • the output destination is switched so that the received signal subjected to the digital signal processing is output to a received data demodulation section that demodulates the binary information of the transmitted data series.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an optical transceiver in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission signal generation section in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing the flow of processing of the optical transmission system in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing the flow of processing of the optical transmission system in the first embodiment. It is a figure showing an example of composition of an optical transceiver in a 2nd embodiment. It is a figure showing an example of composition of an optical transceiver in a 3rd embodiment. It is a figure showing the example of composition of the optical transceiver in a 4th embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an optical transceiver in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission signal generation section in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing the flow of processing of the optical transmission system in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between injection current, physical parameters, and line width increase coefficient ⁇ . It is a figure for explaining the effect in a 4th embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a constellation when the injection current of the semiconductor optical amplifier is 350 mA in a high symbol rate signal of 168 GBaud. It is a figure showing the example of composition of the optical transceiver in a 5th embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical transceiver 1a in the first embodiment.
  • the optical transceiver 1a (optical transmission system) is a communication device that uses optical signals.
  • the optical transceiver 1a includes an optical transmitter 2a, a transmission line 3, an optical receiver 4a, and a control channel 5.
  • the optical transmitter 2a is a communication device that transmits optical signals.
  • the optical transmitter 2a operates in multiple operation modes. For example, the optical transmitter 2a operates by switching between a first operation mode and a second operation mode.
  • the first operation mode is an operation mode used when estimating physical parameters of a semiconductor optical amplifier.
  • the optical transmitter 2a generates a low symbol rate signal when operating in the first mode of operation.
  • the second operation mode is an operation mode used after estimating the physical parameters of the semiconductor optical amplifier.
  • the optical transmitter 2a generates a high symbol rate signal when operating in the second mode of operation.
  • the low symbol rate signal is a 42 GB aud signal
  • the high symbol rate signal is a 168 GB aud signal. Note that the low symbol rate signal and the high symbol rate signal are not limited to the above example.
  • the optical receiver 4a may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the transmission line 3 may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the optical transmitter 2a includes an operation mode control section 10, a transmission signal generation section 20a, an optical modulator 21, and a semiconductor optical amplifier 22. Note that the optical transmitter 2a includes a semiconductor optical amplifier 22 either built-in or externally attached.
  • the operation mode control unit 10 controls the operation mode of the optical transmitter 2a. Specifically, the operation mode control unit 10 sets the optical transmitter 2a to operate in the first operation mode or the second operation mode as the operation mode of the optical transmitter 2a.
  • the transmission signal generation unit 20a generates a modulated signal sequence (XI, XQ, YI, YQ) based on a transmission data sequence that is binary information.
  • the transmission signal generation section 20a generates modulated signal sequences (XI, XQ, YI, YQ) with different symbol rates according to the operation mode set in the operation mode control section 10. For example, when the operation mode set in the operation mode control unit 10 is the first operation mode, the transmission signal generation unit 20a generates a low symbol rate modulation signal sequence (XI, XQ, YI, YQ) signal (hereinafter referred to as “ (referred to as "low symbol rate signal").
  • the transmission signal generation unit 20a when the operation mode set in the operation mode control unit 10 is the second operation mode, the transmission signal generation unit 20a generates a high symbol rate modulation signal sequence (XI, XQ, YI, YQ) signal (hereinafter referred to as “ (referred to as a "high symbol rate signal").
  • XI, XQ, YI, YQ high symbol rate modulation signal sequence
  • the optical modulator 21 includes a driver amplifier, a laser module, and a polarization multiplexing Mach-Chender type vector modulator (polarization multiplexing IQ modulator).
  • the driver amplifier amplifies the amplitude of the transmission signal for each lane.
  • the optical modulator 21 may include a directly modulated light source instead of a laser module.
  • the optical modulator 21 may be an intensity modulator.
  • Optical modulator 21 modulates a modulation signal sequence.
  • the optical modulator 21 outputs a polarization multiplexed optical modulation signal to the semiconductor optical amplifier 22 . Note that the optical modulator 21 may output a single-polarized optical modulation signal to the semiconductor optical amplifier 22.
  • the semiconductor optical amplifier 22 acquires a modulated optical signal (optical modulation signal) from the optical modulator 21.
  • the semiconductor optical amplifier 22 amplifies the intensity of the optical modulation signal.
  • gain fluctuation occurs depending on the intensity of the optical modulation signal due to carrier recombination within the semiconductor. Therefore, nonlinear signal distortion due to the pattern effect occurs in the optical signal, deteriorating the signal characteristics.
  • the semiconductor optical amplifier 22 outputs the optically modulated signal in which nonlinear signal distortion has occurred to the optical receiver 4a via the transmission line 3.
  • the transmission signal generation section 20a includes a bit mapping section 200, a waveform shaping section 201, a nonlinear signal distortion compensation section 202, and a DAC 203 (digital-to-analog converter). Be prepared.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the transmission signal generation section 20a in the first embodiment.
  • the bit mapping unit 200 obtains a transmission data sequence.
  • Bit mapping section 200 allocates transmission bits of a transmission data sequence to symbol points of a modulation method according to an operation mode. For example, the bit mapping section 200 uses QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), etc. as a modulation method.
  • the symbol points may be symbol points of modulation formats other than QPSK and 16QAM.
  • the waveform shaping unit 201 performs filtering processing on the transmission signal using a raised cosine filter, a root raised cosine filter, or the like.
  • the waveform shaping unit 201 may perform pre-signal compensation such as pre-chromatic dispersion compensation and pre-nonlinear optical effect compensation.
  • the waveform shaping section 201 may compensate for frequency characteristics in the electric circuit and the optical modulator 21.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 acquires the transmission signal from the waveform shaping unit 201.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 obtains estimated values of physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 from the optical receiver 4a.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 estimates the nonlinear signal distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 in the unknown transmission signal based on the estimated value of the physical parameter of the semiconductor optical amplifier 22, and compensates for the nonlinear signal distortion.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 calculates the gain coefficient h(t) of the nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22 based on the estimated value of the physical parameter of the semiconductor optical amplifier 22.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 uses a gain coefficient ⁇ h(t) having an inverse characteristic of the gain coefficient h(t) of the nonlinear signal distortion to calculate a value ( Calculate exp((-h(t)(1+j ⁇ ))/2)).
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 multiplies the transmission signal by a value (exp(( ⁇ h(t)(1+j ⁇ ))/2)) representing the inverse characteristic of the gain coefficient h(t) of nonlinear signal distortion.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 can pre-equalize the nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 sets the gain coefficient h(t) to 0.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 calculates the gain coefficient h(t) based on the estimated value of the physical parameter of the semiconductor optical amplifier 22.
  • E I (t) shown in equation (1) indicates the complex amplitude of the optical signal (transmission signal of the transmission signal generation section 20a) acquired by the semiconductor optical amplifier 22.
  • E o (t) shown in equation (1) indicates the complex amplitude of the optical signal (received signal of the optical receiver 4a) transmitted by the semiconductor optical amplifier 22.
  • h(t) shown in equation (1) indicates a gain coefficient.
  • ⁇ shown in equation (1) represents a line width increase coefficient.
  • j shown in equation (1) represents an imaginary unit. exp(h(t)(1+j ⁇ )/2) shown in equation (1) indicates nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22.
  • ⁇ c shown in equation (2) indicates carrier lifetime.
  • h 0 shown in equation (2) indicates a non-saturated gain.
  • P sat shown in equation (2) indicates the saturated output.
  • Equation (2) shows that the time change of the gain coefficient h(t) depends on the power of the optical signal acquired by the semiconductor optical amplifier 22. Therefore, if the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 are known, the gain coefficient h(t) depending on the power of the optical signal can be determined from equation (2).
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 can obtain the gain coefficient h(t) from equation (2) as a numerical solution by, for example, a time evolution solution using the Euler method or the N-th order (N is a positive integer) Runge-Kutta method. .
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 may use an analytical solution if it exists.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 uses a gain coefficient (-h(t)) having an inverse characteristic of the gain coefficient h(t) to calculate a value (exp() representing an inverse characteristic of the gain coefficient h(t) of nonlinear signal distortion. ⁇ h(t)(1+j ⁇ )/2)).
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 multiplies the transmission signal E I (t) by a value (exp(-h(t)(1+j ⁇ )/2)) representing the inverse characteristic of the gain coefficient h(t) of nonlinear signal distortion. This compensates for nonlinear signal distortion occurring in the transmission signal in the semiconductor optical amplifier 22. Thereby, the nonlinear signal distortion compensator 202 can pre-equalize the nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 may obtain the gain coefficient h(t) from equation (2) by a solution method other than the time evolution solution method.
  • the transmission signal may bypass the nonlinear signal distortion compensator 202 and be input to the DAC 203. That is, when the optical transmitter 2 a operates in the first operation mode, the transmission signal may be directly output from the waveform shaping section 201 to the DAC 203 without going through the nonlinear signal distortion compensating section 202 .
  • the DAC 203 converts the digital signal into an analog signal.
  • DAC 203 outputs a transmission signal, which is an analog signal, to optical modulator 21 .
  • the transmission line 3 includes an optical fiber 30 and an optical amplifier 31.
  • the transmission line 3 may further include a path switcher for switching the path of the optical signal.
  • Optical fiber 30 transmits optical signals (eg, optically modulated signals).
  • the optical amplifier 31 amplifies the intensity of the optical signal.
  • the optical receiver 4a is a communication device that receives optical signals.
  • the optical receiver 4 a includes an optical coherent receiver 40 , a digital signal processing section 41 , a switching section 42 , a received data demodulating section 43 , a nonlinear signal distortion estimating section 44 , and a physical parameter estimating section 45 .
  • the optical receiver 4a further includes a laser module.
  • the optical coherent receiver 40 converts the optical signal transmitted through the transmission line 3 into a received signal (baseband signal) that is an analog signal using local light emitted by a laser module.
  • the digital signal processing unit 41 converts the received signal, which is an analog signal, into the received signal, which is a digital signal.
  • the digital signal processing unit 41 compensates for waveform deterioration caused by chromatic dispersion, polarization fluctuation, and nonlinear optical effects that occur in the optical signal in the transmission path 3 by digital signal processing.
  • the digital signal processing unit 41 uses digital signal processing to eliminate the frequency error between the laser of the optical transmitter 2a and the laser of the optical receiver 4a, and the phase noise due to the line width of the laser of the optical transmitter 2a and the optical receiver 4a. Compensate.
  • the switching unit 42 switches the output destination path of the received signal output from the digital signal processing unit 41 according to the operation mode of the optical transmitter 2a.
  • the switching unit 42 is, for example, a switch.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the nonlinear signal distortion estimating unit 44 when the optical transmitter 2a is operating in the first operation mode. Thereby, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the nonlinear signal distortion estimation unit 44. In this way, when the optical transmitter 2a is operating in the first operation mode, the switching unit 42 outputs the received signal to the nonlinear signal distortion estimation unit 44 in order to estimate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22. do.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the received data demodulating unit 43. Thereby, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the received data demodulating unit 43.
  • the operation mode of the optical transmitter 2a may be notified from the optical transmitter 2a via a control channel 5 such as a communication channel, NE-OpS (Network Element-Operations Systems) or NW-OpS (Network-Operations System).
  • the optical receiver 4a may be notified using an external device.
  • the switching section 42 may be incorporated into the digital signal processing section 41.
  • the received data demodulation unit 43 acquires the received signal whose waveform deterioration has been compensated for from the switching unit 42.
  • the received data demodulator 43 demodulates the binary information of the transmitted data series based on the received signal, which is a digital signal.
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 acquires a received signal, which is a digital signal based on the transmission signal of the optical transmitter 2a, from the switching unit 42.
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 acquires the transmission signal of the optical transmitter 2a from the optical transmitter 2a as a reference signal.
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 obtains the transmission signal of the optical transmitter 2a as a reference signal from the optical transmitter 2a via the control channel 5.
  • the nonlinear signal distortion estimating unit 44 acquires a part of the known signal of the transmission data sequence from the optical transmitter 2a as a reference signal.
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 obtains a series of symbol values of the received signal from the optical transmitter 2a as a reference signal.
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 calculates the nonlinear distortion generated in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22 based on the result of dividing the measured optical signal E o (t) by the optical signal E I (t) and equation (1).
  • a value representing signal distortion (exp(h(t)(1+j ⁇ )/2)) and a line width increase coefficient ⁇ are determined as shown in equation (3).
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 may calculate the average value of the same symbol using the reference signal as a repeated signal. Thereby, the nonlinear signal distortion estimator 44 can reduce signal distortion due to white noise. The nonlinear signal distortion estimation unit 44 can improve the estimation accuracy of nonlinear signal distortion.
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 may not be able to accurately estimate the nonlinear signal distortion due to deterioration of signal quality.
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 may repeat the estimation by feeding back the value estimated once. Thereby, the nonlinear signal distortion estimation unit 44 can compensate the transfer function with higher accuracy even when the nonlinear signal distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 is large.
  • the measured values of the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 may differ from the designed values of the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 due to individual differences caused by manufacturing errors of the semiconductor optical amplifier 22 and the like. Therefore, the physical parameter estimation unit 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 by digital signal processing. Thereby, the nonlinear signal distortion compensator 202 of the optical transmitter 2a can absorb individual differences in the semiconductor optical amplifier 22 of the optical transmitter 2a and compensate for nonlinear signal distortion. The nonlinear signal distortion compensator 202 can compensate for nonlinear signal distortion even in the semiconductor optical amplifier 22 having unknown physical parameters.
  • the physical parameter estimation section 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the result of the nonlinear signal distortion estimation section 44 estimating the nonlinear signal distortion based on the reference signal.
  • the physical parameter estimation unit 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the gain coefficient h(t) obtained using the equation (3) and the equation (2).
  • the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 are, for example, carrier lifetime ⁇ c , unsaturated gain h 0 , and saturated output P sat .
  • the physical parameter estimation unit 45 uses the least squares method from the discrete equation of equation (2) to minimize the sum of squares of the residuals shown in equation (4), and calculates the carrier life ⁇ c , Determine the non-saturation gain h 0 and the saturated output P sat .
  • the method by which the physical parameter estimation unit 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 is not limited to a specific method.
  • the physical parameter estimation unit 45 may estimate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 by fitting using the least squares method, calculation using simultaneous equations, or the like.
  • the physical parameter estimator 45 feeds back the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 to the nonlinear signal distortion compensator 202 via the control channel 5.
  • the physical parameter estimating unit 45 calculates the semiconductor optical amplifier based on the optical signal transmitted through the dedicated line instead of the transmission path 3. Twenty-two physical parameters may be estimated. After estimating the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22, the physical parameter estimation unit 45 removes the reference signal from the transmission signal to which the reference signal has been added, and transmits the resultant signal to the optical transmitter 2a and the received data demodulation unit 43. can do. If it is necessary to estimate the physical parameters again after this, the physical parameter estimation unit 45 may add the reference signal to the transmission signal again.
  • the physical parameter estimation unit 45 continues to estimate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 when the current injected into the semiconductor optical amplifier 22 does not change or when the intensity of the optical signal acquired by the semiconductor optical amplifier 22 does not change. can be used for. In these cases, the physical parameter estimation unit 45 may temporarily stop estimating the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22, or may continuously and periodically calculate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22. The physical parameter estimation unit 45 calculates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 again when the current injected into the semiconductor optical amplifier 22 does not change or when the intensity of the optical signal acquired by the semiconductor optical amplifier 22 changes.
  • the operation mode control unit 10 sets the operation mode of the optical transmitter 2a to the first operation mode in response to an external instruction (step S101).
  • the optical transmitter 2a may notify the optical receiver 4a of information on the operation mode in response to the operation mode being set by the operation mode control unit 10.
  • the transmission signal generation unit 20a Since the operation mode set by the operation mode control unit 10 is the first operation mode, the transmission signal generation unit 20a generates a low symbol rate signal (step S102).
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 performs processing with the gain coefficient h(t) of nonlinear signal distortion set to zero.
  • the transmission signal generation section 20a outputs the generated low symbol rate signal to the optical modulator 21.
  • the optical modulator 21 generates an optical modulation signal by modulating the low symbol rate signal output from the transmission signal generation section 20a (step S103).
  • the optical modulator 21 outputs the generated optical modulation signal to the semiconductor optical amplifier 22.
  • the semiconductor optical amplifier 22 amplifies the intensity of the optical modulation signal output from the optical modulator 21 (step S104).
  • the semiconductor optical amplifier 22 transmits the amplified optical modulation signal to the optical receiver 4a via the transmission line 3 (step S105).
  • the optical coherent receiver 40 of the optical receiver 4a converts the optically modulated signal transmitted through the transmission line 3 into a received signal (baseband signal) that is an analog signal using local light emitted from the laser module (step S106). .
  • the optical coherent receiver 40 outputs the converted received signal to the digital signal processing section 41.
  • the digital signal processing unit 41 converts the received signal output from the optical coherent receiver 40 into a received signal that is a digital signal (step S107).
  • the digital signal processing section 41 outputs the received signal, which is a digital signal, to the switching section 42 .
  • the switching unit 42 is notified that the optical transmitter 2a is operating in the first operation mode. Therefore, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the nonlinear signal distortion estimation unit 44 (step S108).
  • the nonlinear signal distortion estimation unit 44 estimates nonlinear signal distortion based on the received signal output from the switching unit 42 (step S109).
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 outputs the result of estimating the nonlinear signal distortion to the physical parameter estimator 45.
  • the physical parameter estimation section 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the result of the nonlinear signal distortion estimation section 44 estimating the nonlinear signal distortion based on the reference signal (step S110).
  • the physical parameter estimator 45 notifies the optical transmitter 2a of the estimated physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 via the control channel 5 (step S111).
  • the operation mode control unit 10 sets the operation mode of the optical transmitter 2a to the second operation mode in response to an external instruction (step S112).
  • the optical transmitter 2a may notify the optical receiver 4a of information on the operation mode in response to the operation mode being set by the operation mode control unit 10.
  • the transmission signal generation unit 20a Since the operation mode set by the operation mode control unit 10 is the second operation mode, the transmission signal generation unit 20a generates a high symbol rate signal (step S113).
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 corrects the nonlinear signal distortion based on the estimated value of the physical parameter of the semiconductor optical amplifier 22 notified from the optical receiver 4a. and compensate for nonlinear signal distortion.
  • the transmission signal generation section 20a outputs the generated high symbol rate signal to the optical modulator 21.
  • the optical modulator 21 generates an optical modulation signal by modulating the high symbol rate signal output from the transmission signal generation section 20a (step S114).
  • the optical modulator 21 outputs the generated optical modulation signal to the semiconductor optical amplifier 22.
  • the semiconductor optical amplifier 22 amplifies the intensity of the optical modulation signal output from the optical modulator 21 (step S115).
  • the semiconductor optical amplifier 22 transmits the amplified optical modulation signal to the optical receiver 4a via the transmission line 3 (step S116).
  • the optical coherent receiver 40 of the optical receiver 4a converts the optical modulation signal transmitted through the transmission line 3 into a received signal (baseband signal) that is an analog signal using local light from the laser module (step S117). .
  • the optical coherent receiver 40 outputs the converted received signal to the digital signal processing section 41.
  • the digital signal processing unit 41 converts the received signal output from the optical coherent receiver 40 into a received signal that is a digital signal (step S118).
  • the digital signal processing section 41 outputs the received signal, which is a digital signal, to the switching section 42 .
  • the switching unit 42 is notified that the optical transmitter 2a is operating in the second operation mode. Therefore, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the received data demodulating unit 43 (step S119).
  • the received data demodulation section 43 demodulates the binary information of the transmission data series based on the received signal output from the switching section 42 (step S120).
  • the optical transceiver 1a of the first embodiment configured as described above, it is possible to improve the accuracy of compensation for nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22.
  • the optical transmitter 2a when the optical transmitter 2a operates in the first operation mode, it transmits an optical signal based on a low symbol rate signal to the optical receiver 4a.
  • the optical receiver 4a estimates nonlinear signal distortion of the semiconductor optical amplifier 22 that occurs when the optical signal is amplified by the semiconductor optical amplifier 22, based on the optical signal based on the low symbol rate signal.
  • the optical receiver 4a estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the estimated nonlinear signal distortion.
  • the nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 is reduced by increasing the symbol rate of the signal, the nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 is larger for a low symbol rate signal than for a high symbol rate signal.
  • the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 can be accurately estimated in the optical receiver 4a.
  • the gain coefficient of nonlinear signal distortion when the high symbol rate signal is amplified by the semiconductor optical amplifier 22 is calculated with high precision. By doing so, it is possible to improve the accuracy of compensating for nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 for high symbol rate signals.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the optical transmitter includes a physical parameter estimator 45.
  • the optical transmitter includes a physical parameter estimator 45.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the optical transceiver 1b in the second embodiment.
  • the optical transceiver 1b includes an optical transmitter 2b, a transmission line 3, an optical receiver 4b, and a control channel 5.
  • the optical transmitter 2b includes an operation mode control section 10, a transmission signal generation section 20a, an optical modulator 21, a semiconductor optical amplifier 22, and a physical parameter estimation section 45.
  • the optical transmitter 2b includes a semiconductor optical amplifier 22 either built-in or externally attached.
  • the optical receiver 4b includes an optical coherent receiver 40, a digital signal processing section 41, a switching section 42, a received data demodulation section 43, and a nonlinear signal distortion estimation section 44.
  • the optical receiver 4b may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the transmission line 3 may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 sends the gain coefficient h(t) and the linewidth increase coefficient ⁇ , which are the results of estimating the nonlinear signal distortion, to the physical parameter estimator 45 included in the optical transmitter 2b via the control channel 5. Send.
  • the physical parameter estimation unit 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the result of the nonlinear signal distortion estimation unit 44 estimating the nonlinear signal distortion based on the reference signal.
  • optical transceiver 1b of the first embodiment configured as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the third embodiment differs from the second embodiment in that the optical transmitter includes a nonlinear signal distortion estimation section 44 and a physical parameter estimation section 45.
  • the third embodiment will be described with a focus on differences from the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an optical transceiver 1c in the third embodiment.
  • the optical transceiver 1c includes an optical transmitter 2c, a transmission line 3, an optical receiver 4c, and a control channel 5.
  • the optical transmitter 2c includes an operation mode control section 10, a transmission signal generation section 20c, an optical modulator 21, a semiconductor optical amplifier 22, a nonlinear signal distortion estimation section 44, and a physical parameter estimation section 45.
  • the optical transmitter 2c includes a semiconductor optical amplifier 22 either built-in or externally attached.
  • the optical receiver 4c includes an optical coherent receiver 40, a digital signal processing section 41, a switching section 42, and a received data demodulating section 43.
  • the optical receiver 4c may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the transmission line 3 may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the switching unit 42 transmits the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the nonlinear signal distortion estimation unit included in the optical transmitter 2c via the control channel 5.
  • the nonlinear signal distortion estimator 44 outputs the gain coefficient h(t) and the linewidth increase coefficient ⁇ , which are the results of estimating the nonlinear signal distortion, to the physical parameter estimator 45.
  • the physical parameter estimator 45 estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the result of the nonlinear signal distortion estimator 44 estimating the nonlinear signal distortion based on the reference signal.
  • optical transceiver 1c of the third embodiment configured as described above, the same effects as the first embodiment can be obtained.
  • the fourth embodiment differs from the first embodiment in that the optical receiver includes a nonlinear signal distortion compensator 202 downstream of the optical coherent receiver 40. In the fourth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an optical transceiver 1d in the fourth embodiment.
  • the optical transceiver 1d includes an optical transmitter 2d, a transmission line 3, an optical receiver 4d, and a control channel 5.
  • the optical transmitter 2d includes an operation mode control section 10, a transmission signal generation section 20d, an optical modulator 21, and a semiconductor optical amplifier 22.
  • the optical transmitter 2d includes a semiconductor optical amplifier 22 either built-in or externally attached.
  • the transmission signal generation section 20d includes a bit mapping section 200, a waveform shaping section 201, and a DAC 203.
  • the optical receiver 4d includes an optical coherent receiver 40, a digital signal processing section 41, a switching section 42, a received data demodulation section 43, a nonlinear signal distortion estimation section 44, a physical parameter estimation section 45, and a nonlinear signal distortion estimation section 45.
  • a compensation section 202 is provided.
  • the optical receiver 4d includes a nonlinear signal distortion compensator 202 downstream of the optical coherent receiver 40.
  • the optical receiver 4d includes a digital signal processing section 41 subsequent to the nonlinear signal distortion compensating section 202.
  • the optical receiver 4d may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the transmission line 3 may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the switching unit 42 switches the output route of the received signal output from the digital signal processing unit 41 according to the operation mode of the optical transmitter 2d.
  • the switching unit 42 is, for example, a switch.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the nonlinear signal distortion estimating unit 44 when the optical transmitter 2d is operating in the first operation mode. Thereby, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the nonlinear signal distortion estimation unit 44. In this way, when the optical transmitter 2d is operating in the first operation mode, the switching unit 42 outputs the received signal to the nonlinear signal distortion estimation unit 44 in order to estimate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22. do.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the received data demodulation unit 43. Thereby, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the received data demodulating unit 43.
  • the operation mode of the optical transmitter 2d may be notified from the optical transmitter 2d via the control channel 5, or may be notified to the optical receiver 4d using an external device.
  • the switching section 42 may be incorporated into the digital signal processing section 41.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 acquires a received signal, which is an analog signal, from the optical coherent receiver 40.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 obtains physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 from the physical parameter estimator 45 .
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 converts an analog signal into a received signal E o ( t) to compensate for nonlinear signal distortion that occurs in the transmission signal in the semiconductor optical amplifier 22. Thereby, the nonlinear signal distortion compensator 202 can equalize the nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 sets the gain coefficient h(t) to 0.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 calculates the gain coefficient h(t) based on the estimated value of the physical parameter of the semiconductor optical amplifier 22.
  • the operation mode of the optical transmitter 2d may be notified from the optical transmitter 2d via the control channel 5, or may be notified to the optical receiver 4d using an external device. Note that if the operation mode of the optical transmitter 2d is not notified from the optical transmitter 2d via the control channel 5, the optical transceiver 1d does not need to be provided with the control channel 5.
  • the gain coefficient h(t) is obtained based on the following equations (5) to (9). It will be done. Note that this also applies to the first to third embodiments and the fifth embodiment described below.
  • the gain coefficient h(t) is calculated using the received signal E o instead of the transmitted signal E I.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between injection current, physical parameters, and line width increase coefficient ⁇ .
  • the injection current here represents the injection current to the semiconductor optical amplifier 22.
  • FIG. 8(a) shows the relationship between the injection current and the line width enhancement coefficient ⁇
  • FIG. 8(b) shows the relationship between the injection current and the physical parameter carrier life ⁇ c
  • FIG. 8(c) shows the relationship between the injection current and the physical parameter non-saturation gain h0
  • FIG. 8(d) shows the relationship between the injection current and the physical parameter non-saturation gain h0 .
  • It shows the relationship between Psat and saturation output Psat , which is a physical parameter.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the effects of the present invention.
  • the SNR penalty of 0.96 dB that occurs without distortion compensation of the semiconductor optical amplifier 22 is reduced using a semiconductor using physical parameters estimated for a low symbol rate signal of 42 Gbaud. Distortion compensation of the optical amplifier 22 made it possible to reduce the SNR penalty to 0.29 dB or less. Note that it can be seen that the SNR penalty is not improved in the distortion compensation of the semiconductor optical amplifier 22 using the physical parameters estimated using the high symbol rate signal of 168 GBaud.
  • the high symbol rate signal is, for example, a signal greater than 100 GBaud
  • the low symbol rate signal is, for example, a signal less than or equal to 100 GBaud.
  • FIG. 10 is a diagram showing a constellation when the injection current of the semiconductor optical amplifier 22 is 350 mA in a high symbol rate signal of 168 GBaud.
  • FIG. 10(a) shows the constellation without distortion compensation of the semiconductor optical amplifier 22
  • FIG. 10(b) shows the distortion of the semiconductor optical amplifier 22 using the physical parameters estimated from the 42GBaud signal. It shows the constellation when compensated.
  • the constellation when compensation is performed using the physical parameters estimated with the 42GBaud signal has more nonlinear distortion compensated than the constellation when no compensation is performed. .
  • the optical transceiver 1d of the fourth embodiment configured as described above, it is possible to improve the accuracy of compensation for nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22.
  • the optical transceiver 1d transmits an optical signal based on a low symbol rate signal to the optical receiver 4d.
  • the optical receiver 4d estimates nonlinear signal distortion of the semiconductor optical amplifier 22 that occurs when the optical signal is amplified by the semiconductor optical amplifier 22, based on the optical signal based on the low symbol rate signal.
  • the optical receiver 4d estimates the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 based on the estimated nonlinear signal distortion.
  • the optical receiver 4d uses the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 estimated using the low symbol rate signal to accurately calculate the gain coefficient of nonlinear signal distortion when the high symbol rate signal is amplified by the semiconductor optical amplifier 22. By doing so, it is possible to improve the accuracy of compensating for nonlinear distortion caused by the semiconductor optical amplifier 22 for high symbol rate signals.
  • the fifth embodiment differs from the fourth embodiment in that the optical receiver includes a nonlinear signal distortion compensator 202 downstream of the digital signal processor 41.
  • the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an optical transceiver 1e in the fifth embodiment.
  • the optical transceiver 1e includes an optical transmitter 2e, a transmission line 3, an optical receiver 4e, and a control channel 5.
  • the optical transmitter 2e includes an operation mode control section 10, a transmission signal generation section 20d, an optical modulator 21, and a semiconductor optical amplifier 22.
  • the optical transmitter 2e includes a semiconductor optical amplifier 22 either built-in or externally attached.
  • the transmission signal generation section 20e includes a bit mapping section 200, a waveform shaping section 201, and a DAC 203.
  • the optical receiver 4e includes an optical coherent receiver 40, a digital signal processing section 41, a switching section 42, a received data demodulation section 43, a nonlinear signal distortion estimation section 44, a physical parameter estimation section 45, and a nonlinear signal distortion estimation section 45.
  • a compensation section 202 is provided.
  • the optical receiver 4e includes a switching section 42 and a nonlinear signal distortion compensating section 202 after the digital signal processing section 41.
  • the optical receiver 4e includes a received data demodulation section 43 at the subsequent stage of the nonlinear signal distortion compensation section 202.
  • the optical receiver 4e may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the transmission line 3 may include a semiconductor optical amplifier 22.
  • the switching unit 42 switches the output route of the received signal output from the digital signal processing unit 41 according to the operation mode of the optical transmitter 2e.
  • the switching unit 42 is, for example, a switch.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the nonlinear signal distortion estimating unit 44 when the optical transmitter 2e is operating in the first operation mode. Thereby, the switching unit 42 outputs the received signal output from the digital signal processing unit 41 to the nonlinear signal distortion estimation unit 44. In this way, when the optical transmitter 2e is operating in the first operation mode, the switching unit 42 outputs the received signal to the nonlinear signal distortion estimation unit 44 in order to estimate the physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22. do.
  • the switching unit 42 switches the path to connect the digital signal processing unit 41 and the nonlinear signal distortion compensating unit 202. Thereby, the switching section 42 outputs the received signal output from the digital signal processing section 41 to the nonlinear signal distortion compensating section 202.
  • the operation mode of the optical transmitter 2e may be notified from the optical transmitter 2e via the control channel 5, or may be notified to the optical receiver 4e using an external device.
  • the switching section 42 may be incorporated into the digital signal processing section 41.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 acquires the received signal, which is a digital signal, from the switching unit 42.
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 obtains physical parameters of the semiconductor optical amplifier 22 from the physical parameter estimator 45 .
  • the nonlinear signal distortion compensator 202 multiplies the received signal E o (t) by a value (exp( ⁇ h(t)(1+j ⁇ )/2)) representing the inverse characteristic of the gain coefficient h(t) of the nonlinear signal distortion. This compensates for nonlinear signal distortion occurring in the transmission signal in the semiconductor optical amplifier 22. Thereby, the nonlinear signal distortion compensator 202 can equalize the nonlinear signal distortion caused in the transmission signal by the semiconductor optical amplifier 22.
  • optical transceiver 1e of the fifth embodiment configured as described above, the same effects as the fourth embodiment can be obtained.
  • At least a portion of the optical transmitter, optical receiver, and optical transceiver in the embodiments described above may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the "computer system” herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the term "computer-readable recording medium” refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems.
  • a "computer-readable recording medium” refers to a storage medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a device that retains a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case. Further, the above-mentioned program may be one for realizing a part of the above-mentioned functions, or may be one that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the present invention is applicable to communication equipment for optical transmission systems.
  • Optical transceiver 1a to 1e... Optical transceiver, 2a... Optical transmitter, 3... Transmission line, 4a to 4e... Optical receiver, 5... Control channel, 20a to 20e... Transmission signal generation section, 21... Optical modulator, 22... Semiconductor Optical amplifier, 30... Optical fiber, 31... Optical amplifier, 40... Optical coherent receiver, 41... Digital signal processing section, 42... Switching section, 43... Received data demodulation section, 44... Nonlinear signal distortion estimation section, 45... Physics Parameter estimation section, 200... Bit mapping section, 201... Waveform shaping section, 202... Nonlinear signal distortion compensation section, 203... DAC

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

光送信機は、低シンボルレートの信号を生成する第１動作モードと高シンボルレートの信号を生成する第２動作モードのいずれかを設定する動作モード制御部と、動作モードに応じた送信信号を生成する送信信号生成部とを備え、光受信機は、光コヒーレント受信機とデジタル信号処理部と受信データ復調部とを備え、光送信機又は光受信機は、半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数の逆特性を表す値を送信信号に乗算する非線形信号歪み補償部と、非線形信号歪みを推定する非線形信号歪み推定部と、半導体光増幅器の物理パラメータを推定する物理パラメータ推定部とを備え、光受信機は、光送信機が第１動作モードで動作している場合、受信信号が非線形信号歪み推定部に出力されるように出力先を切り替え、光送信機が第２動作モードで動作している場合、受信信号が受信データ復調部に出力されるように出力先を切り替える、光伝送システム。

Description

光伝送システム及び信号歪み補償方法
　本発明は、光伝送システム及び信号歪み補償方法に関する。
　光伝送システムの小型化及び低消費電力化のため、半導体光増幅器（SOA: Semiconductor Optical Amplifier）を適用した光送受信機の開発が進められている。このような光送受信機では、半導体光増幅器において増幅した際に信号に非線形な歪みが生じる。そのため、デジタル信号処理により、半導体光増幅器に起因する歪みを補償する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　信号の高シンボルレート化により半導体光増幅器によって生じる非線形歪みを軽減することができる。しかし、非特許文献１に記載のように１６８ＧＢａｕｄの超高シンボルレート信号においては、約１ｄＢ程度のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）ペナルティが発生する。高品質な通信の実現のためには、高シンボルレート信号においても信号処理における高精度な補償技術が求められる。
F. Hamaoka, et al., "Experimental Investigation of Influence of SOA-Induced Nonlinear Distortion on High-Symbol-Rate 168-GBaud Signal for Achieving Ultra-Broadband Optical Frontend", in Proceedings Optical Fiber Communication Conference (OFC), San Diego, CA, USA, 2022, M3H.2.
特許第６６３３４７０号公報
　特許文献１に記載の技術では、受信信号を用いて推定した半導体光増幅器の物理パラメータに基づいて、半導体光増幅器に起因する歪みの利得係数を算出し、算出した利得係数の逆特性を信号に乗算することで非線形信号歪みを補償している。しかしながら、高シンボルレート信号のように半導体光増幅器によって生じる非線形歪みが小さい場合には、半導体光増幅器の物理パラメータの推定精度が劣化する。そのため、半導体光増幅器によって生じる非線形歪みの補償精度が劣化してしまうという問題があった。
　上記事情に鑑み、本発明は、半導体光増幅器によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることができる技術の提供を目的としている。
　本発明の一態様は、光送信機と、光受信機とを備える光伝送システムであって、前記光送信機は、低シンボルレートの信号を生成する第１動作モードと、高シンボルレートの信号を生成する第２動作モードのいずれかの動作モードを設定する動作モード制御部と、前記動作モード制御部によって設定された動作モードに応じた送信信号を生成する送信信号生成部と、を備え、前記光受信機は、前記送信信号に基づく光信号を取得し、前記光信号に基づく受信信号を生成する光コヒーレント受信機と、前記受信信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理が行われた受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調する受信データ復調部と、を備え、前記光送信機、又は、前記光受信機は、半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数を前記半導体光増幅器の物理パラメータの推定値に基づいて算出し、前記利得係数の逆特性を表す値を前記送信信号に乗算する非線形信号歪み補償部と、前記送信信号を取得し、前記送信信号及び前記受信信号の比較結果に基づいて、前記非線形信号歪みを推定する非線形信号歪み推定部と、前記非線形信号歪み推定部により推定された前記非線形信号歪みに基づいて前記半導体光増幅器の物理パラメータを推定する物理パラメータ推定部と、をさらに備え、前記光受信機は、前記光送信機が第１動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記非線形信号歪み推定部に出力されるように出力先を切り替え、前記光送信機が第２動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記受信データ復調部に出力されるように出力先を切り替える、光伝送システムである。
　本発明の一態様は、光送信機と、光受信機とを備える光伝送システムが行う信号歪み補償方法であって、前記光送信機が、低シンボルレートの信号を生成する第１動作モードと、高シンボルレートの信号を生成する第２動作モードのいずれかの動作モードを設定し、前記光送信機が、設定された動作モードに応じた送信信号を生成し、前記光受信機が、前記送信信号に基づく光信号を取得し、前記光信号に基づく受信信号を生成し、前記光受信機が、前記受信信号に対してデジタル信号処理を行い、前記光受信機が、前記デジタル信号処理が行われた受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調し、前記光送信機、又は、前記光受信機が、半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数を前記半導体光増幅器の物理パラメータの推定値に基づいて算出し、前記利得係数の逆特性を表す値を前記送信信号に乗算し、前記送信信号を取得し、前記送信信号及び前記受信信号の比較結果に基づいて、前記非線形信号歪みを推定し、推定された前記非線形信号歪みに基づいて前記半導体光増幅器の物理パラメータを推定し、前記光受信機が、前記光送信機が第１動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記非線形信号歪みを推定する非線形信号歪み推定部に出力されるように出力先を切り替え、前記光送信機が第２動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記送信データ系列のバイナリ情報を復調する受信データ復調部に出力されるように出力先を切り替える、信号歪み補償方法である。
　本発明により、半導体光増幅器によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることが可能となる。
第１実施形態における光送受信機の構成例を示す図である。 第１実施形態における送信信号生成部の構成例を示す図である。 第１実施形態における光伝送システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第１実施形態における光伝送システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 第２実施形態における光送受信機の構成例を示す図である。 第３実施形態における光送受信機の構成例を示す図である。 第４実施形態における光送受信機の構成例を示す図である。 注入電流と、物理パラメータ及び線幅増大係数αの関係を示す図である。 第４実施形態における効果を説明するための図である。 １６８ＧＢａｕｄの高シンボルレート信号における半導体光増幅器の注入電流が３５０ｍＡ時のコンスタレーションを示す図である。 第５実施形態における光送受信機の構成例を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態における光送受信機１ａの構成例を示す図である。光送受信機１ａ（光伝送システム）は、光信号を用いた通信機器である。光送受信機１ａは、光送信機２ａと、伝送路３と、光受信機４ａと、制御チャネル５とを備える。光送信機２ａは、光信号を送信する通信機器である。光送信機２ａは、複数の動作モードで動作する。例えば、光送信機２ａは、第１動作モードと第２動作モードを切り替えて動作する。第１動作モードは、半導体光増幅器の物理パラメータを推定する際に利用する動作モードである。光送信機２ａは、第１動作モードで動作する場合、低シンボルレート信号を生成する。第２動作モードは、半導体光増幅器の物理パラメータ推定後に利用する動作モードである。光送信機２ａは、第２動作モードで動作する場合、高シンボルレート信号を生成する。以下の説明では、低シンボルレート信号が４２ＧＢａｕｄの信号であり、高シンボルレート信号が１６８ＧＢａｕｄの信号である場合を例に説明する。なお、低シンボルレート信号及び高シンボルレート信号は、上記の例に限定されない。光受信機４ａは、半導体光増幅器２２を備えてもよい。伝送路３は、半導体光増幅器２２を備えてもよい。
　光送信機２ａは、動作モード制御部１０と、送信信号生成部２０ａと、光変調器２１と、半導体光増幅器２２とを備える。なお、光送信機２ａは、半導体光増幅器２２を内蔵又は外付けで備える。
　動作モード制御部１０は、光送信機２ａの動作モードを制御する。具体的には、動作モード制御部１０は、光送信機２ａの動作モードとして、第１動作モードで動作するか、第２動作モードで動作するかを光送信機２ａに設定する。
　送信信号生成部２０ａは、バイナリ情報である送信データ系列に基づいて、変調信号系列（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）を生成する。送信信号生成部２０ａは、動作モード制御部１０に設定された動作モードに従って、シンボルレートが異なる変調信号系列（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）を生成する。例えば、送信信号生成部２０ａは、動作モード制御部１０に設定された動作モードが第１動作モードである場合、低シンボルレートの変調信号系列（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）信号（以下、「低シンボルレート信号」という。）を生成する。例えば、送信信号生成部２０ａは、動作モード制御部１０に設定された動作モードが第２動作モードである場合、高シンボルレートの変調信号系列（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）信号（以下、「高シンボルレート信号」という。）を生成する。
　光変調器２１は、ドライバアンプと、レーザモジュールと、偏波多重のマッハチェンダ型ベクトル変調器（偏波多重ＩＱ変調器）とを備える。ドライバアンプは、送信信号の振幅をレーンごとに増幅する。光変調器２１は、レーザモジュールの代わりに、直接変調光源を備えてもよい。光変調器２１は、強度変調器でもよい。光変調器２１は、変調信号系列を変調する。光変調器２１は、偏波多重の光変調信号を半導体光増幅器２２に出力する。なお、光変調器２１は、単一偏波の光変調信号を半導体光増幅器２２に出力してもよい。
　半導体光増幅器２２は、変調された光信号（光変調信号）を光変調器２１から取得する。半導体光増幅器２２は、光変調信号の強度を増幅する。半導体光増幅器２２では、半導体内のキャリア再結合に伴い、光変調信号の強度に依存して利得変動が生じる。このため、パターン効果による非線形信号歪みが光信号に生じて、信号特性が劣化する。半導体光増幅器２２は、非線形信号歪みが生じた光変調信号を、伝送路３を介して光受信機４ａに出力する。
　送信信号生成部２０ａは、図２に示すように、ビットマッピング部２００と、波形整形部２０１と、非線形信号歪み補償部２０２と、ＤＡＣ２０３（デジタルアナログ変換部、Digital-to-Analog Converter）とを備える。図２は、第１実施形態における送信信号生成部２０ａの構成例を示す図である。
　ビットマッピング部２００は、送信データ系列を取得する。ビットマッピング部２００は、送信データ系列の送信ビットを、動作モードに応じた変調方式のシンボル点に割り当てる。例えば、ビットマッピング部２００は、変調方式として、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等を用いる。なお、シンボル点は、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ以外の変調フォーマットのシンボル点でもよい。
　波形整形部２０１は、レイズド・コサイン・フィルタ（Raised Cosine Filter）やルート・レイズド・コサイン・フィルタ（Root Raised Cosine Filter）等を用いたフィルタリング処理を、送信信号に対して実行する。波形整形部２０１は、前置波長分散補償や前置非線形光学効果補償等の前置信号補償を実行してもよい。波形整形部２０１は、電気回路や光変調器２１における周波数特性の補償を実行してもよい。
　非線形信号歪み補償部２０２は、送信信号を波形整形部２０１から取得する。第１実施形態では、非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値を、光受信機４ａから取得する。非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値に基づいて、未知の送信信号に半導体光増幅器２２によって生じる非線形信号歪みを推定し、非線形信号歪みを補償する。
　非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）を、半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値に基づいて算出する。非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性の利得係数－ｈ（ｔ）を用いて、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα））/２））を算出する。非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα））/２））を、送信信号に乗算する。これにより、非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを、予等化することができる。
　なお、光送信機２ａが第１動作モードで動作する場合、非線形信号歪み補償部２０２は、利得係数ｈ（ｔ）を０とする。光送信機２ａが第２動作モードで動作する場合、非線形信号歪み補償部２０２は、利得係数ｈ（ｔ）を半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値に基づいて算出する。
　半導体光増幅器２２が取得した光信号と半導体光増幅器２２が出力した光信号との関係は、式（１）に示す物理モデルで示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、式（１）に示すＥＩ（ｔ）は、半導体光増幅器２２が取得した光信号（送信信号生成部２０ａの送信信号）の複素振幅を示す。式（１）に示すＥｏ（ｔ）は、半導体光増幅器２２が送信した光信号（光受信機４ａの受信信号）の複素振幅を示す。式（１）に示すｈ（ｔ）は、利得係数を示す。式（１）に示すαは、線幅増大係数を示す。式（１）に示すｊは、虚数単位を示す。式（１）に示すｅｘｐ（ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２）は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを示す。
　式（１）に示す物理モデルでは、利得係数ｈ（ｔ）は、式（２）に示す微分方程式で表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、式（２）に示すτｃは、キャリア寿命を示す。式（２）に示すｈ０は、非飽和利得を示す。式（２）に示すＰｓａｔは、飽和出力を示す。これらは、式（１）に示す線幅増大係数αとともに、半導体光増幅器２２の物理パラメータである。式（１）に示す物理モデルでは、これらの物理パラメータが求まれば、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みの挙動は、表現可能である。
　半導体光増幅器２２が取得した光信号のパワーに利得係数ｈ（ｔ）の時間変化が依存していることは、式（２）に示されている。したがって、半導体光増幅器２２の物理パラメータが分かれば、光信号のパワーに依存した利得係数ｈ（ｔ）は、式（２）から求めることができる。
　非線形信号歪み補償部２０２は、例えば、オイラー法やＮ次（Ｎは正の整数）のルンゲクッタ法による時間発展解法によって、式（２）から利得係数ｈ（ｔ）を数値解として求めることができる。非線形信号歪み補償部２０２は、式（２）から利得係数ｈ（ｔ）を求める場合、解析解が存在すれば解析解を用いてもよい。
　非線形信号歪み補償部２０２は、利得係数ｈ（ｔ）の逆特性の利得係数（－ｈ（ｔ））を用いて、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２））を算出する。
　非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２））を送信信号ＥＩ（ｔ）に乗算することによって、半導体光増幅器２２で送信信号に生じる非線形信号歪みを補償する。これにより、非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを、予等化することができる。
　なお、非線形信号歪み補償部２０２は、時間発展解法以外の解法によって、式（２）から利得係数ｈ（ｔ）を求めてもよい。光送信機２ａが第１動作モードで動作する場合、送信信号は、非線形信号歪み補償部２０２を迂回してＤＡＣ２０３に入力されてもよい。すなわち、光送信機２ａが第１動作モードで動作する場合、送信信号は、非線形信号歪み補償部２０２を介さずに、波形整形部２０１からＤＡＣ２０３に直接出力されてもよい。
　ＤＡＣ２０３は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ２０３は、アナログ信号である送信信号を光変調器２１に出力する。
　図１に戻って説明を続ける。
　伝送路３は、光ファイバ３０と、光増幅器３１とを備える。伝送路３は、光信号の経路を切り替えるための経路切り替え器をさらに備えてもよい。光ファイバ３０は、光信号（例えば、光変調信号）を伝送する。光増幅器３１は、光信号の強度を増幅する。
　光受信機４ａは、光信号を受信する通信機器である。光受信機４ａは、光コヒーレント受信機４０と、デジタル信号処理部４１と、切替部４２と、受信データ復調部４３と、非線形信号歪み推定部４４と、物理パラメータ推定部４５とを備える。光受信機４ａは、レーザモジュールをさらに備える。
　光コヒーレント受信機４０は、レーザモジュールによる局発光を用いて、伝送路３で伝送された光信号をアナログ信号である受信信号（ベースバンド信号）に変換する。
　デジタル信号処理部４１は、アナログ信号である受信信号をデジタル信号である受信信号に変換する。デジタル信号処理部４１は、伝送路３で光信号に生じた波長分散、偏波変動、非線形光学効果による波形劣化を、デジタル信号処理によって補償する。デジタル信号処理部４１は、光送信機２ａのレーザと光受信機４ａのレーザとの周波数誤差と、光送信機２ａ及び光受信機４ａのレーザの線幅による位相雑音とを、デジタル信号処理によって補償する。
　切替部４２は、光送信機２ａの動作モードに応じて、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号の出力先の経路を切り替える。切替部４２は、例えば、スイッチである。切替部４２は、光送信機２ａが第１動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と非線形信号歪み推定部４４とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。このように、切替部４２は、光送信機２ａが第１動作モードで動作している場合には、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定するために受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。
　切替部４２は、光送信機２ａが第２動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と受信データ復調部４３とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を受信データ復調部４３に出力する。光送信機２ａの動作モードは、コミュニケーションチャネル、ＮＥ－ＯｐＳ（Network Element-Operations Systems）又はＮＷ－ＯｐＳ（Network-Operations System）等である制御チャネル５を介して光送信機２ａから通知されてもよいし、外部装置を用いて光受信機４ａに通知されてもよい。切替部４２は、デジタル信号処理部４１に組み込まれていてもよい。
　受信データ復調部４３は、波形劣化が補償された受信信号を、切替部４２から取得する。受信データ復調部４３は、デジタル信号である受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調する。
　非線形信号歪み推定部４４は、光送信機２ａの送信信号に基づくデジタル信号である受信信号を、切替部４２から取得する。非線形信号歪み推定部４４は、光送信機２ａの送信信号を、参照信号として光送信機２ａから取得する。例えば、非線形信号歪み推定部４４は、制御チャネル５を介して、光送信機２ａの送信信号を参照信号として光送信機２ａから取得する。例えば、非線形信号歪み推定部４４は、送信データ系列の一部の既知信号を、参照信号として光送信機２ａから取得する。例えば、非線形信号歪み推定部４４は、例えば、非線形信号歪み推定部４４は、受信信号のシンボルの値の系列を、参照信号として光送信機２ａから取得する。
　非線形信号歪み推定部４４は、測定された光信号Ｅｏ（ｔ）を光信号ＥＩ（ｔ）で除算した結果と式（１）とに基づいて、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを表す値（ｅｘｐ（ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２））と線幅増大係数αとを、式（３）のように求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　非線形信号歪み推定部４４は、参照信号を繰り返し信号として同一シンボルの平均値を算出してもよい。これにより、非線形信号歪み推定部４４は、白色雑音による信号歪みを軽減することができる。非線形信号歪み推定部４４は、非線形信号歪みの推定精度を上げることができる。
　非線形信号歪み推定部４４は、半導体光増幅器２２による非線形信号歪みが大きい場合、信号品質の劣化により、非線形信号歪みを精度よく推定することができない場合がある。非線形信号歪み推定部４４は、一度推定した値をフィードバックして推定を繰り返してもよい。これにより、非線形信号歪み推定部４４は、半導体光増幅器２２による非線形信号歪みが大きい場合でも、より高い精度で伝達関数を補償することができる。
　半導体光増幅器２２の物理パラメータの測定値は、半導体光増幅器２２の製造誤差等に起因する個体差によって、半導体光増幅器２２の物理パラメータの設計値とは異なる場合がある。そこで、物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２の物理パラメータを、デジタル信号処理によって推定する。これによって、光送信機２ａの非線形信号歪み補償部２０２は、光送信機２ａの半導体光増幅器２２の個体差を吸収して、非線形信号歪みを補償することができる。非線形信号歪み補償部２０２は、未知の物理パラメータを有する半導体光増幅器２２に対しても、非線形信号歪みを補償することができる。物理パラメータ推定部４５は、非線形信号歪み推定部４４が参照信号に基づいて非線形信号歪みを推定した結果に基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。
　物理パラメータ推定部４５は、式（３）を用いて求められた利得係数ｈ（ｔ）と式（２）とに基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。半導体光増幅器２２の物理パラメータは、例えば、キャリア寿命τｃ、非飽和利得ｈ０、飽和出力Ｐｓａｔである。具体的には、物理パラメータ推定部４５は、式（２）の離散式から最小二乗法を用いて、式（４）に示す残差の平方和を最小化するようにしてキャリア寿命τｃ、非飽和利得ｈ０、飽和出力Ｐｓａｔを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　物理パラメータ推定部４５が半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する方法は、特定の方法に限定されない。例えば、物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２の物理パラメータを、最小二乗法によるフィッティングや、連立方程式による算出等によって推定してもよい。
　物理パラメータ推定部４５は、制御チャネル５を通じて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを非線形信号歪み補償部２０２にフィードバックする。
　なお、物理パラメータ推定部４５は、光送信機２ａと光受信機４ａとが専用線で直結されている場合、伝送路３の代わりに専用線を伝送された光信号に基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定してもよい。物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定した後において、参照信号が加えられた送信信号から参照信号を削除した結果の信号を光送信機２ａ及び受信データ復調部４３に送信することができる。この後に、物理パラメータを再度推定する必要がある場合、物理パラメータ推定部４５は、送信信号に参照信号を再び加えてもよい。物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２に注入される電流が変化しない場合や、半導体光増幅器２２が取得する光信号の強度が変化しない場合、半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定結果を継続的に使用することができる。これらの場合、物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定を一時停止してもよいし、半導体光増幅器２２の物理パラメータを継続的及び定期的に算出してもよい。物理パラメータ推定部４５は、半導体光増幅器２２に注入される電流が変化しない場合や、半導体光増幅器２２が取得する光信号の強度が変化した場合、半導体光増幅器２２の物理パラメータを再び算出する。
　図３及び図４は、第１実施形態における光伝送システムの処理の流れを示すシーケンス図である。
　動作モード制御部１０は、外部からの指示に応じて、光送信機２ａの動作モードを第１動作モードに設定する（ステップＳ１０１）。なお、光送信機２ａは、動作モード制御部１０によって動作モードが設定されたことに応じて、動作モードの情報を光受信機４ａに通知してもよい。送信信号生成部２０ａは、動作モード制御部１０が設定した動作モードが第１動作モードであるため、低シンボルレート信号を生成する（ステップＳ１０２）。なお、光送信機２ａが第１動作モードで動作しているため、非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）を０として処理を行うことになる。送信信号生成部２０ａは、生成した低シンボルレート信号を光変調器２１に出力する。
　光変調器２１は、送信信号生成部２０ａから出力された低シンボルレート信号を変調することによって光変調信号を生成する（ステップＳ１０３）。光変調器２１は、生成した光変調信号を半導体光増幅器２２に出力する。半導体光増幅器２２は、光変調器２１から出力された光変調信号の強度を増幅する（ステップＳ１０４）。半導体光増幅器２２は、増幅後の光変調信号を、伝送路３を介して光受信機４ａに送信する（ステップＳ１０５）。
　光受信機４ａの光コヒーレント受信機４０は、伝送路３で伝送された光変調信号を、レーザモジュールによる局発光を用いてアナログ信号である受信信号（ベースバンド信号）に変換する（ステップＳ１０６）。光コヒーレント受信機４０は、変換後の受信信号をデジタル信号処理部４１に出力する。デジタル信号処理部４１は、光コヒーレント受信機４０から出力された受信信号をデジタル信号である受信信号に変換する（ステップＳ１０７）。デジタル信号処理部４１は、デジタル信号である受信信号を切替部４２に出力する。
　切替部４２には、光送信機２ａが第１動作モードで動作していることが通知されている。そこで、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する（ステップＳ１０８）。非線形信号歪み推定部４４は、切替部４２から出力された受信信号に基づいて非線形信号歪みを推定する（ステップＳ１０９）。非線形信号歪み推定部４４は、非線形信号歪みを推定した結果を物理パラメータ推定部４５に出力する。物理パラメータ推定部４５は、非線形信号歪み推定部４４が参照信号に基づいて非線形信号歪みを推定した結果に基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する（ステップＳ１１０）。物理パラメータ推定部４５は、推定した半導体光増幅器２２の物理パラメータを、制御チャネル５を介して光送信機２ａに通知する（ステップＳ１１１）。
　動作モード制御部１０は、外部からの指示に応じて、光送信機２ａの動作モードを第２動作モードに設定する（ステップＳ１１２）。なお、光送信機２ａは、動作モード制御部１０によって動作モードが設定されたことに応じて、動作モードの情報を光受信機４ａに通知してもよい。送信信号生成部２０ａは、動作モード制御部１０が設定した動作モードが第２動作モードであるため、高シンボルレート信号を生成する（ステップＳ１１３）。なお、光送信機２ａが第２動作モードで動作しているため、非線形信号歪み補償部２０２は、光受信機４ａから通知された半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値に基づいて非線形信号歪みを推定し、非線形信号歪みを補償する。送信信号生成部２０ａは、生成した高シンボルレート信号を光変調器２１に出力する。
　光変調器２１は、送信信号生成部２０ａから出力された高シンボルレート信号を変調することによって光変調信号を生成する（ステップＳ１１４）。光変調器２１は、生成した光変調信号を半導体光増幅器２２に出力する。半導体光増幅器２２は、光変調器２１から出力された光変調信号の強度を増幅する（ステップＳ１１５）。半導体光増幅器２２は、増幅後の光変調信号を、伝送路３を介して光受信機４ａに送信する（ステップＳ１１６）。
　光受信機４ａの光コヒーレント受信機４０は、伝送路３で伝送された光変調信号を、レーザモジュールによる局発光を用いてアナログ信号である受信信号（ベースバンド信号）に変換する（ステップＳ１１７）。光コヒーレント受信機４０は、変換後の受信信号をデジタル信号処理部４１に出力する。デジタル信号処理部４１は、光コヒーレント受信機４０から出力された受信信号をデジタル信号である受信信号に変換する（ステップＳ１１８）。デジタル信号処理部４１は、デジタル信号である受信信号を切替部４２に出力する。
　切替部４２には、光送信機２ａが第２動作モードで動作していることが通知されている。そこで、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を受信データ復調部４３に出力する（ステップＳ１１９）。受信データ復調部４３は、切替部４２から出力された受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調する（ステップＳ１２０）。
　以上のように構成された第１実施形態の光送受信機１ａによれば、半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることが可能になる。具体的には、光送受信機１ａでは、光送信機２ａが第１動作モードで動作する場合、低シンボルレート信号に基づく光信号を光受信機４ａに送信する。光受信機４ａは、低シンボルレート信号に基づく光信号に基づいて、半導体光増幅器２２で増幅した際に生じる半導体光増幅器２２の非線形信号歪みを推定する。そして、光受信機４ａは、推定した非線形信号歪みに基づいて半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。信号の高シンボルレート化により半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みは小さくなる一方、低シンボルレート信号では高シンボルレート信号に比べて半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みが大きい。その結果、光受信機４ａにおいて半導体光増幅器２２の物理パラメータを精度よく推定することができる。そして、光送信機２ａにおいて、低シンボルレート信号で推定した半導体光増幅器２２の物理パラメータを用いて、高シンボルレート信号を半導体光増幅器２２で増幅した際の非線形信号歪みの利得係数を精度良く算出することにより、高シンボルレート信号の半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることが可能になる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、光送信機が物理パラメータ推定部４５を備える点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　図５は、第２実施形態における光送受信機１ｂの構成例を示す図である。光送受信機１ｂは、光送信機２ｂと、伝送路３と、光受信機４ｂと、制御チャネル５とを備える。光送信機２ｂは、動作モード制御部１０と、送信信号生成部２０ａと、光変調器２１と、半導体光増幅器２２と、物理パラメータ推定部４５とを備える。なお、光送信機２ｂは、半導体光増幅器２２を内蔵又は外付けで備える。光受信機４ｂは、光コヒーレント受信機４０と、デジタル信号処理部４１と、切替部４２と、受信データ復調部４３と、非線形信号歪み推定部４４とを備える。光受信機４ｂは、半導体光増幅器２２を備えてもよい。伝送路３は、半導体光増幅器２２を備えてもよい。
　非線形信号歪み推定部４４は、非線形信号歪みを推定した結果である利得係数ｈ（ｔ）及び線幅増大係数αを、制御チャネル５を介して、光送信機２ｂが備える物理パラメータ推定部４５に送信する。
　物理パラメータ推定部４５は、非線形信号歪み推定部４４が参照信号に基づいて非線形信号歪みを推定した結果に基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。
　以上のように構成された第１実施形態の光送受信機１ｂによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態では、光送信機が非線形信号歪み推定部４４及び物理パラメータ推定部４５を備える点が、第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
　図６は、第３実施形態における光送受信機１ｃの構成例を示す図である。光送受信機１ｃは、光送信機２ｃと、伝送路３と、光受信機４ｃと、制御チャネル５とを備える。光送信機２ｃは、動作モード制御部１０と、送信信号生成部２０ｃと、光変調器２１と、半導体光増幅器２２と、非線形信号歪み推定部４４と、物理パラメータ推定部４５とを備える。なお、光送信機２ｃは、半導体光増幅器２２を内蔵又は外付けで備える。光受信機４ｃは、光コヒーレント受信機４０と、デジタル信号処理部４１と、切替部４２と、受信データ復調部４３とを備える。光受信機４ｃは、半導体光増幅器２２を備えてもよい。伝送路３は、半導体光増幅器２２を備えてもよい。
　切替部４２は、光送信機２ｃが第１動作モードで動作する場合、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を、制御チャネル５を介して、光送信機２ｃが備える非線形信号歪み推定部４４に送信する。非線形信号歪み推定部４４は、非線形信号歪みを推定した結果である利得係数ｈ（ｔ）及び線幅増大係数αを、物理パラメータ推定部４５に出力する。物理パラメータ推定部４５は、非線形信号歪み推定部４４が参照信号に基づいて非線形信号歪みを推定した結果に基づいて、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。
　以上のように構成された第３実施形態の光送受信機１ｃによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態では、光受信機が光コヒーレント受信機４０の後段に非線形信号歪み補償部２０２を備える点が、第１実施形態と相違する。第４実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　図７は、第４実施形態における光送受信機１ｄの構成例を示す図である。光送受信機１ｄは、光送信機２ｄと、伝送路３と、光受信機４ｄと、制御チャネル５とを備える。光送信機２ｄは、動作モード制御部１０と、送信信号生成部２０ｄと、光変調器２１と、半導体光増幅器２２とを備える。光送信機２ｄは、半導体光増幅器２２を内蔵又は外付けで備える。送信信号生成部２０ｄは、ビットマッピング部２００と、波形整形部２０１と、ＤＡＣ２０３とを備える。
　光受信機４ｄは、光コヒーレント受信機４０と、デジタル信号処理部４１と、切替部４２と、受信データ復調部４３と、非線形信号歪み推定部４４と、物理パラメータ推定部４５と、非線形信号歪み補償部２０２とを備える。光受信機４ｄは、光コヒーレント受信機４０の後段に、非線形信号歪み補償部２０２を備える。光受信機４ｄは、非線形信号歪み補償部２０２の後段に、デジタル信号処理部４１を備える。光受信機４ｄは、半導体光増幅器２２を備えてもよい。伝送路３は、半導体光増幅器２２を備えてもよい。
　切替部４２は、光送信機２ｄの動作モードに応じて、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号の出力先の経路を切り替える。切替部４２は、例えば、スイッチである。切替部４２は、光送信機２ｄが第１動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と非線形信号歪み推定部４４とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。このように、切替部４２は、光送信機２ｄが第１動作モードで動作している場合には、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定するために受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。
　切替部４２は、光送信機２ｄが第２動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と受信データ復調部４３とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を受信データ復調部４３に出力する。光送信機２ｄの動作モードは、制御チャネル５を介して光送信機２ｄから通知されてもよいし、外部装置を用いて光受信機４ｄに通知されてもよい。切替部４２は、デジタル信号処理部４１に組み込まれていてもよい。
　非線形信号歪み補償部２０２は、アナログ信号である受信信号を、光コヒーレント受信機４０から取得する。非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２の物理パラメータを、物理パラメータ推定部４５から取得する。
　非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２））に応じたアナログ信号を受信信号Ｅｏ（ｔ）に乗算することによって、半導体光増幅器２２で送信信号に生じる非線形信号歪みを補償する。これにより、非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを、等化することができる。
　なお、光送信機２ｄが第１動作モードで動作する場合、非線形信号歪み補償部２０２は、利得係数ｈ（ｔ）を０とする。光送信機２ｄが第２動作モードで動作する場合、非線形信号歪み補償部２０２は、利得係数ｈ（ｔ）を半導体光増幅器２２の物理パラメータの推定値に基づいて算出する。光送信機２ｄの動作モードは、制御チャネル５を介して光送信機２ｄから通知されてもよいし、外部装置を用いて光受信機４ｄに通知されてもよい。なお、光送信機２ｄの動作モードが制御チャネル５を介して光送信機２ｄから通知されない場合には、光送受信機１ｄは制御チャネル５を備えなくてもよい。
　非線形信号歪み補償部２０２が、式（２）から利得係数ｈ（ｔ）を数値解として求める場合には、以下の式（５）から式（９）に基づいて利得係数ｈ（ｔ）が求められる。なお、これは第１実施形態から第３の実施形態及び後述する第５実施形態においても同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　なお、本実施形態のように、光受信機４ｄ側で利得係数ｈ（ｔ）を算出する場合（非線形信号歪み補償部２０２が光受信機４ｄに備えられる場合）、非線形信号歪み補償部２０２は式（１０）において、送信信号ＥＩの代わりに、受信信号Ｅｏを用いて利得係数ｈ（ｔ）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　次に本発明の効果について説明する。図８は、注入電流（Injection current）と、物理パラメータ及び線幅増大係数αの関係を示す図である。ここで注入電流は、半導体光増幅器２２への注入電流を表す。図８の（ａ）には、注入電流（Injection current）と線幅増大係数αの関係を示し、図８の（ｂ）には、注入電流（Injection current）と物理パラメータであるキャリア寿命τｃの関係を示し、図８の（ｃ）には、注入電流（Injection current）と物理パラメータである非飽和利得ｈ０の関係を示し、図８の（ｄ）には、注入電流（Injection current）と物理パラメータである飽和出力Ｐｓａｔの関係を示している。
　図９は、本発明の効果を説明するための図である。図９に示す通り、１６８Ｇｂａｕｄの高シンボルレート信号に対して、半導体光増幅器２２の歪み補償なしで生じているＳＮＲペナルティ０．９６ｄＢを、４２ＧＢａｕｄの低シンボルレート信号で推定した物理パラメータを用いた半導体光増幅器２２の歪み補償では、ＳＮＲペナルティを０．２９ｄＢ以下に低減することが可能となった。なお、１６８ＧＢａｕｄの高シンボルレート信号で推定した物理パラメータを用いた半導体光増幅器２２の歪み補償では、ＳＮＲペナルティが改善されていないことが分かる。各実施形態において、高シンボルレート信号は、例えば１００ＧＢａｕｄを超える信号とし、低シンボルレート信号は、例えば１００ＧＢａｕｄ以下の信号とする。
　図１０は、１６８ＧＢａｕｄの高シンボルレート信号における半導体光増幅器２２の注入電流が３５０ｍＡ時のコンスタレーションを示す図である。図１０の（ａ）には、半導体光増幅器２２の歪み補償なしの場合のコンスタレーションを示し、図１０の（ｂ）には、４２ＧＢａｕｄ信号で推定した物理パラメータを用いた半導体光増幅器２２の歪み補償した場合のコンスタレーションを示している。図１０からも明らかのように、４２ＧＢａｕｄ信号で推定した物理パラメータを用いて補償を行った場合のコンスタレーションは、補償を行わない場合のコンスタレーションに比べて非線形歪みが補償されていることが分かる。
　以上のように構成された第４実施形態の光送受信機１ｄによれば、半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることが可能になる。具体的には、光送受信機１ｄでは、光送信機２ｄが第１動作モードで動作する場合、低シンボルレート信号に基づく光信号を光受信機４ｄに送信する。光受信機４ｄは、低シンボルレート信号に基づく光信号に基づいて、半導体光増幅器２２で増幅した際に生じる半導体光増幅器２２の非線形信号歪みを推定する。そして、光受信機４ｄは、推定した非線形信号歪みに基づいて半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定する。そして、光受信機４ｄにおいて、低シンボルレート信号で推定した半導体光増幅器２２の物理パラメータを用いて、高シンボルレート信号を半導体光増幅器２２で増幅した際の非線形信号歪みの利得係数を精度良く算出することにより、高シンボルレート信号の半導体光増幅器２２によって生じる非線形歪みの補償精度を向上させることが可能になる。
　（第５実施形態）
　第５実施形態では、光受信機がデジタル信号処理部４１の後段に非線形信号歪み補償部２０２を備える点が、第４実施形態と相違する。第５実施形態では、第４実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１１は、第５実施形態における光送受信機１ｅの構成例を示す図である。光送受信機１ｅは、光送信機２ｅと、伝送路３と、光受信機４ｅと、制御チャネル５を備える。光送信機２ｅは、動作モード制御部１０と、送信信号生成部２０ｄと、光変調器２１と、半導体光増幅器２２とを備える。光送信機２ｅは、半導体光増幅器２２を内蔵又は外付けで備える。送信信号生成部２０ｅは、ビットマッピング部２００と、波形整形部２０１と、ＤＡＣ２０３とを備える。
　光受信機４ｅは、光コヒーレント受信機４０と、デジタル信号処理部４１と、切替部４２と、受信データ復調部４３と、非線形信号歪み推定部４４と、物理パラメータ推定部４５と、非線形信号歪み補償部２０２とを備える。光受信機４ｅは、デジタル信号処理部４１の後段に、切替部４２及び非線形信号歪み補償部２０２を備える。光受信機４ｅは、非線形信号歪み補償部２０２の後段に、受信データ復調部４３を備える。光受信機４ｅは、半導体光増幅器２２を備えてもよい。伝送路３は、半導体光増幅器２２を備えてもよい。
　切替部４２は、光送信機２ｅの動作モードに応じて、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号の出力先の経路を切り替える。切替部４２は、例えば、スイッチである。切替部４２は、光送信機２ｅが第１動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と非線形信号歪み推定部４４とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。このように、切替部４２は、光送信機２ｅが第１動作モードで動作している場合には、半導体光増幅器２２の物理パラメータを推定するために受信信号を非線形信号歪み推定部４４に出力する。
　切替部４２は、光送信機２ｅが第２動作モードで動作している場合、デジタル信号処理部４１と非線形信号歪み補償部２０２とを接続するように経路を切り替える。これにより、切替部４２は、デジタル信号処理部４１から出力された受信信号を非線形信号歪み補償部２０２に出力する。光送信機２ｅの動作モードは、制御チャネル５を介して光送信機２ｅから通知されてもよいし、外部装置を用いて光受信機４ｅに通知されてもよい。切替部４２は、デジタル信号処理部４１に組み込まれていてもよい。
　非線形信号歪み補償部２０２は、デジタル信号である受信信号を、切替部４２から取得する。非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２の物理パラメータを、物理パラメータ推定部４５から取得する。
　非線形信号歪み補償部２０２は、非線形信号歪みの利得係数ｈ（ｔ）の逆特性を表す値（ｅｘｐ（－ｈ（ｔ）（１＋ｊα）／２））を受信信号Ｅｏ（ｔ）に乗算することによって、半導体光増幅器２２で送信信号に生じる非線形信号歪みを補償する。これにより、非線形信号歪み補償部２０２は、半導体光増幅器２２によって送信信号に生じる非線形信号歪みを、等化することができる。
　以上のように構成された第５実施形態の光送受信機１ｅによれば、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
　上述した実施形態における光送信機、光受信機及び光送受信機の少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　本発明は、光伝送システムの通信機器に適用可能である。
１ａ～１ｅ…光送受信機、２ａ…光送信機、３…伝送路、４ａ～４ｅ…光受信機、５…制御チャネル、２０ａ～２０ｅ…送信信号生成部、２１…光変調器、２２…半導体光増幅器、３０…光ファイバ、３１…光増幅器、４０…光コヒーレント受信機、４１…デジタル信号処理部、４２…切替部、４３…受信データ復調部、４４…非線形信号歪み推定部、４５…物理パラメータ推定部、２００…ビットマッピング部、２０１…波形整形部、２０２…非線形信号歪み補償部、２０３…ＤＡＣ

Claims (7)

  1. 　光送信機と、光受信機とを備える光伝送システムであって、
    　前記光送信機は、
    　低シンボルレートの信号を生成する第１動作モードと、高シンボルレートの信号を生成する第２動作モードのいずれかの動作モードを設定する動作モード制御部と、
    　前記動作モード制御部によって設定された動作モードに応じた送信信号を生成する送信信号生成部と、を備え、
    　前記光受信機は、
    　前記送信信号に基づく光信号を取得し、前記光信号に基づく受信信号を生成する光コヒーレント受信機と、
    　前記受信信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部と、
    　前記デジタル信号処理が行われた受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調する受信データ復調部と、を備え、
    　前記光送信機、又は、前記光受信機は、
    　半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数を前記半導体光増幅器の物理パラメータの推定値に基づいて算出し、前記利得係数の逆特性を表す値を前記送信信号に乗算する非線形信号歪み補償部と、
    　前記送信信号を取得し、前記送信信号及び前記受信信号の比較結果に基づいて、前記非線形信号歪みを推定する非線形信号歪み推定部と、
    　前記非線形信号歪み推定部により推定された前記非線形信号歪みに基づいて前記半導体光増幅器の物理パラメータを推定する物理パラメータ推定部と、をさらに備え、
    　前記光受信機は、前記光送信機が第１動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記非線形信号歪み推定部に出力されるように出力先を切り替え、前記光送信機が第２動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記受信データ復調部に出力されるように出力先を切り替える、
    　光伝送システム。
  2. 　前記光送信機が第１動作モードで動作している場合、
    　前記非線形信号歪み補償部は、前記半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの補償を行わず、
    　前記光送信機が第２動作モードで動作している場合、
    　前記非線形信号歪み補償部は、前記物理パラメータ推定部によって推定された前記半導体光増幅器の物理パラメータに基づいて前記半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数を算出する、
    　請求項１に記載の光伝送システム。
  3. 　前記光送信機は、前記非線形信号歪み補償部、を備え、
    　前記光受信機は、
    　前記非線形信号歪み推定部と、
    　前記物理パラメータ推定部と、を備える、
    　請求項１又は２に記載の光伝送システム。
  4. 　前記光送信機は、
    　前記非線形信号歪み補償部と、
    　前記物理パラメータ推定部と、を備え、
    　前記光受信機は、
    　前記非線形信号歪み推定部、を備える、
    　請求項１又は２に記載の光伝送システム。
  5. 　前記光送信機は、
    　前記非線形信号歪み補償部と、
    　前記非線形信号歪み推定部と、
    　前記物理パラメータ推定部と、を備える、
    　請求項１又は２に記載の光伝送システム。
  6. 　前記光受信機は、
    　前記非線形信号歪み補償部と、
    　前記非線形信号歪み推定部と、
    　前記物理パラメータ推定部と、を備える、
    　請求項１又は２に記載の光伝送システム。
  7. 　光送信機と、光受信機とを備える光伝送システムが行う信号歪み補償方法であって、
    　前記光送信機が、低シンボルレートの信号を生成する第１動作モードと、高シンボルレートの信号を生成する第２動作モードのいずれかの動作モードを設定し、
    　前記光送信機が、設定された動作モードに応じた送信信号を生成し、
    　前記光受信機が、前記送信信号に基づく光信号を取得し、前記光信号に基づく受信信号を生成し、
    　前記光受信機が、前記受信信号に対してデジタル信号処理を行い、
    　前記光受信機が、前記デジタル信号処理が行われた受信信号に基づいて、送信データ系列のバイナリ情報を復調し、
    　前記光送信機、又は、前記光受信機が、
    　半導体光増幅器によって送信信号に生じる非線形信号歪みの利得係数を前記半導体光増幅器の物理パラメータの推定値に基づいて算出し、
    　前記利得係数の逆特性を表す値を前記送信信号に乗算し、
    　前記送信信号を取得し、前記送信信号及び前記受信信号の比較結果に基づいて、前記非線形信号歪みを推定し、
    　推定された前記非線形信号歪みに基づいて前記半導体光増幅器の物理パラメータを推定し、
    　前記光受信機が、前記光送信機が第１動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記非線形信号歪みを推定する非線形信号歪み推定部に出力されるように出力先を切り替え、前記光送信機が第２動作モードで動作している場合、前記デジタル信号処理が行われた受信信号が、前記送信データ系列のバイナリ情報を復調する受信データ復調部に出力されるように出力先を切り替える、
    　信号歪み補償方法。
PCT/JP2022/032540 2022-08-30 2022-08-30 光伝送システム及び信号歪み補償方法 Ceased WO2024047733A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/032540 WO2024047733A1 (ja) 2022-08-30 2022-08-30 光伝送システム及び信号歪み補償方法
JP2024543639A JP7828020B2 (ja) 2022-08-30 2022-08-30 光伝送システム及び信号歪み補償方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/032540 WO2024047733A1 (ja) 2022-08-30 2022-08-30 光伝送システム及び信号歪み補償方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024047733A1 true WO2024047733A1 (ja) 2024-03-07

Family

ID=90098931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/032540 Ceased WO2024047733A1 (ja) 2022-08-30 2022-08-30 光伝送システム及び信号歪み補償方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7828020B2 (ja)
WO (1) WO2024047733A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100239270A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Electronic Compensation of Nonlinear Effects of Semiconductor Optical Amplifiers
JP2018019255A (ja) * 2016-07-28 2018-02-01 日本電信電話株式会社 光送信機、光受信機及び光送受信機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100239270A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Electronic Compensation of Nonlinear Effects of Semiconductor Optical Amplifiers
JP2018019255A (ja) * 2016-07-28 2018-02-01 日本電信電話株式会社 光送信機、光受信機及び光送受信機

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SOPHIE LANGE ; YUKI YOSHIDA ; KEN-ICHI KITAYAMA: "A low-complexity digital pre-compensation of SOA induced phase distortion in coherent QAM transmissions", OPTICAL FIBER COMMUNICATION CONFERENCE AND EXPOSITION AND THE NATIONAL FIBER OPTIC ENGINEERS CONFERENCE (OFC/NFOEC), 2013, IEEE, 17 March 2013 (2013-03-17), pages 1 - 3, XP032427066, ISBN: 978-1-4799-0457-0, DOI: 10.1364/OFC.2013.OTh3C.7 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7828020B2 (ja) 2026-03-11
JPWO2024047733A1 (ja) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9954620B2 (en) All-optical silicon-photonic constellation conversion of amplitude-phase modulation formats
Cho et al. Trans-atlantic field trial using high spectral efficiency probabilistically shaped 64-QAM and single-carrier real-time 250-Gb/s 16-QAM
US11632185B2 (en) Signal processing method, signal processing apparatus and communication system
US7684712B1 (en) Non-linear equalizer in a coherent optical receiver
US9667347B2 (en) Optical transmitter, optical receiver, method of compensating non-linear distortion, and communication apparatus
US8285148B2 (en) Spectral efficiency estimation in coherent receivers
Wang et al. High-speed PS-PAM8 transmission in a four-lane IM/DD system using SOA at O-band for 800G DCI
US11336367B1 (en) Low-power pre-compensation of linear and nonlinear transmitter effects in narrow-spectrum optical signals
JP2018152744A (ja) 光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システム
JP6673881B2 (ja) 光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法
JP6633470B2 (ja) 光送信機、光受信機及び光送受信機
CN118944764A (zh) 简化相干概率整形光纤-太赫兹集成通信系统及方法
Luís et al. Impact of spatial channel skew on the performance of spatial-division multiplexed self-homodyne transmission systems
EP2936707B1 (en) Communication system for a nonlinear fiber channel
JP7828020B2 (ja) 光伝送システム及び信号歪み補償方法
Bernhard et al. Analytical and numerical studies of quantization effects in coherent optical OFDM transmission with 100 Gbit/s and beyond
Sarmiento et al. Optical power budget enhancement in 50–90 Gb/s IM-DD PONs with NOMA-CAP and SOA-based amplification
JP7556459B2 (ja) 波形等化器、波形等化方法および波形等化プログラム
JP7689277B2 (ja) 光送信機、光受信機、光送信方法及び光受信方法
Raybon et al. Single-carrier and dual-carrier 400-Gb/s and 1.0-Tb/s transmission systems
Hamaoka et al. Net bitrate of> 1.3-Tb/s/λ transmission over 80 km with transmitter-side semiconductor optical amplifier
US11711151B2 (en) Optical transmission system and compensation method
US9071382B2 (en) Method of optical data transmission using polarization division multiplexing
WO2022189933A1 (en) Low-power pre-compensation of linear and nonlinear transmitter effects in narrow-spectrum optical signals
WO2024176388A1 (ja) 信号処理装置、光伝送システム及び推定方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22957336

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024543639

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22957336

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1