(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ビットレートの不明な信号光であっても、クロック抽出デバイスを用いることなく、信号波形を実時間タイムベース上に同期表示することにある。【解決手段】本発明は、繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリング手段と、前記サンプリング手段を介して取得される信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理手段７０１とを有する光信号波形測定装置である。【選択図】図１
2010256235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリングステップと、前記サンプリングステップを介して取得された信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理ステップとを有する光信号波形測定方法において、
相対的な時間遅延の付与される第１及び第２信号波形から所定のサンプルを抽出し、前記サンプルと前記サンプルの時間平均との差分を二乗した値をフーリエ変換して得られるビットスロット数と、任意の信号のビットレートとを用いて便宜的なタイムベースを構築し、前記タイムベース上に信号波形を同期させ、前記同期された信号波形の立ち上がりエッジと立ち下りエッジが交差するセクションに存在するサンプルを抽出し、上記サンプルで構成される度数分布を作成し、前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差を算出する第１の演算処理ステップと、
前記第１及び第２信号波形に付与される所定の遅延量が、第１及び第２の信号波形から算出された前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差に相当することに基づき、前記信号光のビットレートを算出する第２の演算処理ステップと、
第１もしくは第２の信号波形から抽出される前記サンプルのサンプル数と、前記フーリエ変換によって取得されるビットスロット数と、前記遅延量と前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差の比率から算出される信号のビットレートとを用いて、タイムステップを決定する第３の演算処理ステップと、
前記ビットスロット数を所定の区間内で掃引させながら信号波形を同期させ、前記同期させた波形のタイミングドリフトが最小となるタイムステップを前記タイミングドリフトの度数分布より算出し、前記タイムステップを用いて最終的に信号波形を同期・表示させる第４の演算処理ステップと
を有することを特徴とする光信号波形測定方法。
【請求項２】
前記サンプリングステップは、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した繰り返し周波数のサンプリングパルスを出力する局発短パルス発生ステップを有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを２分岐する光分岐ステップを有し、分岐された前記信号光もしくは前記サンプリングパルスの一方に所定の時間遅延を与える光遅延ステップを有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを第１および第２の光９０度ハイブリッドで合波する合波ステップを有し、前記各光９０度ハイブリッドからの出力光を第１、第２、第３及び第４のバランス型受光器で差動検波する検波ステップを有し、前記各バランス型受光器から出力される第１、第２、第３及び第４のアナログ値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換ステップを有することを特徴とする請求項１に記載の光信号波形測定方法。
【請求項３】
繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリング手段と、前記サンプリング手段を介して取得された信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理手段とを有する光信号波形測定装置において、
相対的な時間遅延の付与される第１及び第２信号波形から所定のサンプルを抽出し、前記サンプルと前記サンプルの時間平均との差分を二乗した値をフーリエ変換して得られるビットスロット数と、任意の信号のビットレートとを用いて便宜的なタイムベースを構築し、前記タイムベース上に信号波形を同期させ、前記同期された信号波形の立ち上がりエッジと立ち下りエッジが交差するセクションに存在するサンプルを抽出し、上記サンプルで構成される度数分布を作成し、前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差を算出する第１の演算処理手段と、
前記第１及び第２信号波形に付与される所定の遅延量が、第１及び第２の信号波形から算出された前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差に相当することに基づき、前記信号光のビットレートを算出する第２の演算処理手段と、
第１もしくは第２の信号波形から抽出される前記サンプルのサンプル数と、前記フーリエ変換によって取得されるビットスロット数と、前記遅延量と前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差の比率から算出される信号のビットレートとを用いて、タイムステップを決定する第３の演算処理手段と、
前記ビットスロット数を所定の区間内で掃引させながら信号波形を同期させ、前記同期させた波形のタイミングドリフトが最小となるタイムステップを前記タイミングドリフトの度数分布より算出し、前記タイムステップを用いて最終的に信号波形を同期・表示させる第４の演算処理手段と
を具備することを特徴とする光信号波形測定装置。
【請求項４】
前記サンプリング手段は、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した繰り返し周波数のサンプリングパルスを出力する局発短パルス発生手段を有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを２分岐する光分岐手段を有し、分岐された前記信号光もしくは前記サンプリングパルスの一方に所定の時間遅延を与える光遅延手段を有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを合波する第１および第２の光９０度ハイブリッドを有し、前記各光９０度ハイブリッドからの出力光を差動検波する第１、第２、第３及び第４のバランス型受光器を有し、前記各バランス型受光器から出力される第１、第２、第３及び第４のアナログ値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器を有することを特徴とする請求項３に記載の光信号波形測定装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光信号波形測定方法をコンピュータに実行させるための光信号波形測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し入力される信号光の信号波形観測において、信号波形を安定に観測するためのソフトウェア同期アルゴリズムを備えた光信号波形測定方法、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
繰り返し入力される高速な信号光のモニタリング手段として、非線形ゲートや線形ゲートを利用した光サンプリングオシロスコープが提案されている。例えば、非特許文献１記載の非線形光サンプリング法では、高速な信号光と繰り返し周波数の低い局発超短パルスを高非線形光ファイバに入力し四光波混合効果によって生じるアイドラ光を検出することによって高速な信号光の強度変調波形を観測することが可能である。また一方、特許文献１記載のデュアルチャネル型線形光サンプリング法では、信号光と局発超短パルスを、相対的な時間遅延を付与した２つの光９０度ハイブリッドを用いて干渉させ、その干渉信号の直交成分を検波することによって、信号光の強度変調と位相（周波数）変調を同時に観測することが可能である。
【０００３】
一般に、このような等価時間サンプリング方式をベースとした手法において信号波形を同期表示させるためには、ビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出することが不可欠である。非特許文献２では、クロック成分を抽出する手段として、Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ回路等のクロック抽出デバイスを用いず、数値演算処理によりクロック成分を算出し信号波形を同期させるソフトウェア同期方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３２７１９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍ．Ｗｅｓｔｌｕｎｄ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ−ｆｉｂｅｒ−ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ−ｂａｓｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｆｏｒｍ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，” Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ  ２００５．
【非特許文献２】Ｍ．Ｗｅｓｔｌｕｎｄ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｓｏｆｔｗａｒｅ−Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  Ａｌｌ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ  ２００５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記非特許文献２において提案されているソフトウェア同期アルゴリズムでは、予め被測定信号光の正確なビットレートを測定器に入力する必要がある。このためビットレートが既知の信号にしか適応することができず、例えば光伝送システムにおいて、信号光のビットレート情報がない伝送信号を上記手法でモニタすることは困難である。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、所定の時間遅延を付与されるサンプリング手段を介して取得される２つの信号波形を比較し、これらの水平方向のオフセットを時間的な物差しとして信号光のビットレートを決定する。とりわけ、特許文献１記載のデュアルチャネル型線形光サンプリング法には、相対的な時間遅延を付与した２台のサンプラーを用いて位相変調を観測するという特徴があるため、このとき同時に観測される２つの強度変調波形をうまく利用することによって、新たに装置を増設することなくデータ信号列からクロック周波数成分の抽出を行うことが可能である。こうように本発明は、予め測定装置にビットレートを指定しておく必要がなく、ビットレートの情報がない信号光に対してもソフトウェア同期アルゴリズムを適用した信号波形観測が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリングステップと、前記サンプリングステップを介して取得された信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理ステップとを有する光信号波形測定方法において、相対的な時間遅延の付与される第１及び第２信号波形から所定のサンプルを抽出し、前記サンプルと前記サンプルの時間平均との差分を二乗した値をフーリエ変換して得られるビットスロット数と、任意の信号のビットレートとを用いて便宜的なタイムベースを構築し、前記タイムベース上に信号波形を同期させ、前記同期された信号波形の立ち上がりエッジと立ち下りエッジが交差するセクションに存在するサンプルを抽出し、上記サンプルで構成される度数分布を作成し、前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差を算出する第１の演算処理ステップと、前記第１及び第２信号波形に付与される所定の遅延量が、第１及び第２の信号波形から算出された前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差に相当することに基づき、前記信号光のビットレートを算出する第２の演算処理ステップと、第１もしくは第２の信号波形から抽出される前記サンプルのサンプル数と、前記フーリエ変換によって取得されるビットスロット数と、前記遅延量と前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差の比率から算出される信号のビットレートとを用いて、タイムステップを決定する第３の演算処理ステップと、前記ビットスロット数を所定の区間内で掃引させながら信号波形を同期させ、前記同期させた波形のタイミングドリフトが最小となるタイムステップを前記タイミングドリフトの度数分布より算出し、前記タイムステップを用いて最終的に信号波形を同期・表示させる第４の演算処理ステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記光信号波形測定方法において、前記サンプリングステップは、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した繰り返し周波数のサンプリングパルスを出力する局発短パルス発生ステップを有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを２分岐する光分岐ステップを有し、分岐された前記信号光もしくは前記サンプリングパルスの一方に所定の時間遅延を与える光遅延ステップを有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを第１および第２の光９０度ハイブリッドで合波する合波ステップを有し、前記各光９０度ハイブリッドからの出力光を第１、第２、第３及び第４のバランス型受光器で差動検波する検波ステップを有し、前記各バランス型受光器から出力される第１、第２、第３及び第４のアナログ値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換ステップを有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリング手段と、前記サンプリング手段を介して取得された信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理手段とを有する光信号波形測定装置において、相対的な時間遅延の付与される第１及び第２信号波形から所定のサンプルを抽出し、前記サンプルと前記サンプルの時間平均との差分を二乗した値をフーリエ変換して得られるビットスロット数と、任意の信号のビットレートとを用いて便宜的なタイムベースを構築し、前記タイムベース上に信号波形を同期させ、前記同期された信号波形の立ち上がりエッジと立ち下りエッジが交差するセクションに存在するサンプルを抽出し、上記サンプルで構成される度数分布を作成し、前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差を算出する第１の演算処理手段と、前記第１及び第２信号波形に付与される所定の遅延量が、第１及び第２の信号波形から算出された前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差に相当することに基づき、前記信号光のビットレートを算出する第２の演算処理手段と、第１もしくは第２の信号波形から抽出される前記サンプルのサンプル数と、前記フーリエ変換によって取得されるビットスロット数と、前記遅延量と前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差の比率から算出される信号のビットレートとを用いて、タイムステップを決定する第３の演算処理手段と、前記ビットスロット数を所定の区間内で掃引させながら信号波形を同期させ、前記同期させた波形のタイミングドリフトが最小となるタイムステップを前記タイミングドリフトの度数分布より算出し、前記タイムステップを用いて最終的に信号波形を同期・表示させる第４の演算処理手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は、前記光信号波形測定装置において、前記サンプリング手段は、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した繰り返し周波数のサンプリングパルスを出力する局発短パルス発生手段を有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを２分岐する光分岐手段を有し、分岐された前記信号光もしくは前記サンプリングパルスの一方に所定の時間遅延を与える光遅延手段を有し、前記信号光と前記サンプリングパルスを合波する第１および第２の光９０度ハイブリッドを有し、前記各光９０度ハイブリッドからの出力光を差動検波する第１、第２、第３及び第４のバランス型受光器を有し、前記各バランス型受光器から出力される第１、第２、第３及び第４のアナログ値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の光信号波形測定プログラムは、前記光信号波形測定方法をコンピュータに実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、光信号波形の観測において、信号波形のサンプルから数値演算処理によってクロック成分を抽出するため、クロック抽出デバイスを用いることなく、信号波形を同期表示することが可能である。さらに本発明は、所定の時間遅延を付与した２つの信号波形から信号光のビットレートを算出するため、測定器に予めビットレートを入力する必要がなく、ビットレートの不明な信号光に対しても信号波形を実時間タイムベース上にモニタリングすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る光信号波形測定装置を示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る等価時間サンプリング方式によって再構築された信号を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態に係るソフトウェア同期アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係るヒストグラムを示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る各ステップで描画される信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光信号波形測定装置を示す。すなわち、サンプリング手段の局発短パルス光源１０１は信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した繰り返し周波数のサンプリングパルス（局発短パルス）を第２の光分岐手段２０２に出力する。第１の光分岐手段２０１は入力された繰り返し信号光（ビットレートＢ）を２分岐し第１の光９０度ハイリッド４０１と第２の光９０度ハイリッド４０２に出力し、第２の光分岐手段２０２は局発短パルス光源１０１から入力されたサンプリングパルスを２分岐し、一方のサンプリングパルスに光遅延手段３０１で所定の時間遅延を与えて第２の光９０度ハイリッド４０２に出力すると共に他方のサンプリングパルスを第１の光９０度ハイリッド４０１に出力する。尚、分岐された前記信号光もしくは前記サンプリングパルスの一方に所定の時間遅延を与えるようにしてもよい。
【００１６】
第１の光９０度ハイリッド４０１は第１の光分岐手段２０１から入力された信号光と第２の光分岐手段２０２から入力されたサンプリングパルスを合波して第１のバランス型受光器５０１と第２のバランス型受光器５０２に出力し、第２の光９０度ハイリッド４０２は第１の光分岐手段２０１から入力された信号光と光遅延手段３０１から入力されたサンプリングパルスを合波して第３のバランス型受光器５０３と第４のバランス型受光器５０４に出力する。
【００１７】
第１、第２、第３及び第４のバランス型受光器５０１〜５０４はそれぞれ光９０度ハイブリッド４０１及び４０２からの出力光を差動検波してそれぞれ対応したＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換器６０１，６０２，６０３，６０４に出力し、Ａ／Ｄ変換器６０１，６０２，６０３，６０４はそれぞれ対応したバランス型受光器５０１〜５０４から出力される第１、第２、第３及び第４のアナログ値をデジタル値に変換して演算処理手段７０１に出力する。演算処理手段７０１はＡ／Ｄ変換器６０１〜６０４からのデジタル値を取得し所定の演算処理を行う。
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係るソフトウェア同期アルゴリズムについて説明する。
図２に示すように、等価時間サンプリング方式をベースとした光信号波形測定装置は、繰り返し入力される信号光の瞬時値を何回かにわたってずらしながら、サンプリング周期Ｔｓａｍｐ（＝１／ｆｓ）でサンプリングし、最終的に元の波形と同じ形状の波形を再構築する。この時、信号光がランダムパターンで変調されたものであれば、アイパターンが観測される。
【００１９】
このような方式で信号波形を実時間タイムベース上に安定に同期させるには、実時間タイムベース及び表示開始位置を決定するためのサンプリング間隔（実時間スケールで波形を表示した際のサンプル間の時間間隔＝タイムステップ）Δｔを正確に見積もる必要がある。タイムステップΔｔは次式により決定される。
Δｔ＝（１／ｆｓ）−（Ｍ／Ｂ）          （１）
【００２０】
ここで、ｆｓはサンプリングレート、Ｂは信号光のビットレートを表し、Ｍは信号光のビットレートがＭ分周されることを意味する。また式（１）は、ある一定時間内で検出される信号波形のサンプル数Ｎ、このときスキャンされるビットスロット数Ｓ及び信号光の周期Ｔ（＝１／Ｂ）を用いて、次のように書き換えられる。
Δｔ＝Ｓ／（ＢＮ）＝（ＳＴ）／Ｎ          （２）
非特許文献２に記載されたソフトウェア同期アルゴリズムでは、初期条件として、予め式（２）のビットレートＢを指定しなければΔｔを決定することができない。
【００２１】
これに対し、本発明の実施形態に係るソフトウェア同期アルゴリズムでは、まず初めに、便宜的なタイムベース上に相対的な時間遅延の付与された２つの信号波形を同期させ、これらの水平方向のオフセットが光遅延手段３０１で付与した遅延量に相当することを利用して、信号光のビットレートを算出する。次に、このビットレートを用いて大よそのタイムステップΔｔｃｏａｒｓｅを決定し、これを用いて信号波形を同期させる。この時同期させた信号波形からは、最適なΔｔｍａｘからの誤差に応じたタイミングドリフトが観測されるため、このタイミングドリフト量が最小となるようなΔｔｍａｘを度数分布情報より割り出す。最後に、このΔｔｍａｘを基にしたタイムベースを構築して、信号波形を同期表示させる。
【００２２】
図３に、本発明の実施形態に係るソフトウェア同期アルゴリズムの具体的な処理に関するフローチャートを示す。ステップＳ１で、図１中で相対的な時間遅延を付与されない信号光のサンプルＸ（１）を信号波形１、光遅延手段３０１によって時間遅延を付与される信号光のサンプルＸ（２）を信号波形２とするとき、ステップＳ２で、演算処理手段７０１に順次入力される信号瞬時値からＮ個のサンプルＸｉ（１）及びＸｉ（２）（ｉ＝０，１，２…Ｎ−１）を抽出する。ステップＳ３で、この抽出した信号波形１もくしは２のサンプルに対し、各サンプルＸｉ（ｉ＝０，１，２・・・Ｎ−１）からＮ個の時間平均値Ｘを引き二乗したサンプルＹｉを、次式のように算出する。
【００２３】
Ｙｉ＝（Ｘｉ−Ｘ）２          （３）
ステップＳ４で、このＹｉをフーリエ変換処理する。ステップＳ５で、このとき取得されたフーリエスペクトルにおいて、最大値をとるときの周波数成分がＮ個のサンプルでスキャンされたビットスロット数Ｓ’となる。ただし、Ｓ’は整数である。
【００２４】
次にステップＳ６で、Ｂ＝１Ｈｚ、Ｓ＝Ｓ’−０．５として、式（２）用いて、便宜的なタイムステップΔｔ’＝Ｓ／（ＢＮ）を設定する。ステップＳ７で、便宜的なタイムステップΔｔ’を用いた場合、真（実時間）のタイムベース（タイムレンジ）上に信号波形を同期表示させることはできないが、適当なタイムベース上に信号波形を同期表示させることは可能である。ここでの処理段階では、相対遅延の付与された２つの波形がサンプル数にしてどれくらいずれているかを算出するだけなので、横軸は、便宜的なタイムステップΔｔ’によって構築される任意のタイムベースを用いても２つの波形の時間ずれに相当するサンプル数差を算出することは可能である。
【００２５】
ここで、Ｂの設定値は任意であるが、後の処理を簡便にするため１Ｈｚとし、またＳは、上記フーリエ変換で得られたビットスロット数Ｓ’が整数値であるため、実際に観測されたビットスロット数がこのＳ’をとり得る範囲の最小値であったと仮定しＳ’−０．５と設定する。そして、このとき構築されるタイムベース上に必ず１つのアイパターンが観測されるよう、すなわち１．５ｓ以上のタイムベース上に信号波形を同期させる。
【００２６】
ステップＳ８で、この同期させた信号波形に対し、信号波形の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジが交差するセクション内にあるサンプルを抽出し、ビン幅（ヒストグラムを描画するにあたり横軸を等間隔に区切った際の幅）を√Ｎ、ビンに蓄えられたサンプル数の２乗をκ２としてヒストグラムを作成する。ここで、信号波形の縦軸におけるクロスセクションの区間としては、例えば、規格化強度の中心（平均値）から±３０％等の任意幅の区間を選択することで問題ない。ステップＳ９で、サンプル数の二乗の和Σκ２を算出する。
【００２７】
同様に、ステップＳ１０で、式（２）のＳを上記Ｓ’−０．５からＳ’＋０．５まで掃引させながら、Δｔ’の関数としてκ２の和Σκ２を算出する。そして、ステップＳ１１で、Σκ２が最も大きくなる時のΔｔ’ｍａｘを決定し、ステップＳ１２，１３で、Δｔ’ｍａｘを用いて再度信号波形を同期させ、ステップＳ１４で、κ２のヒストグラム１を算出する。同様に、信号波形２のサンプルXi（２）に対しても、κ２のヒストグラム２を算出する。なお、サンプル数は正の値であるため、その２乗を取ることなくΣκが最も大きくなる時のΔｔを求めてもよいが、２乗を取った方が、次のステップにおいてΔｔの関数としてκ２の和Σκ２を算出した際にピークをより顕著に示すことができる。
【００２８】
ステップＳ１５で、図４に示すように、ヒストグラム１もしくは２の隣接ピーク間隔をＮＴとし、またヒストグラム１と２の隣接ピーク間隔をＮτとすると、２つの信号波形の水平方向のオフセットは、光遅延手段３０１で付与した遅延量τに相当するため、ステップＳ１６で、次式より信号光のビットレートが算出される。
Ｂ＝Ｎτ／（ＮＴ・τ）          （４）
【００２９】
ステップＳ１７で、こうして算出された信号光のビットレートＢと、上記に示したビットスロットＳとを用いて、式（２）より大よそのタイムステップΔｔｃｏａｒｓｅを決定する。そして上記と同様にΣκ２が最も大きくなるΔｔｍａｘを算出し、ステップＳ１８，Ｓ１９で、Δｔｍａｘを用いて信号波形を同期させる。この時、Δｔ・Ｘｉは信号光のビットレートを反映した実時間タイムベースとして再構築される。
【００３０】
図３のステップＳ７、Ｓ１３、Ｓ１９のそれぞれで描画される信号波形を図５に示す。図５（ａ）に示すように、ステップＳ７で描画される信号波形は、Δｔ’の設定が粗いため、タイミングドリフトが大きくなっている（即ちΣｋ２が小）。また、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ１３で描画される信号波形は、タイミングドリフトが小（即ちΣｋ２が大）となるようなΔｔ’を用いて同期表示されている。ただし、この時横軸の時間スケールは不明である。一方、図５（ｃ）に示すように、ステップＳ１９で描画される信号波形は、タイミングドリフトが小（即ちΣｋ２が大）となるようなΔｔを用いて同期表示されている。ただし、この時横軸は正確な時間スケールで表される。
【００３１】
以上に説明した本発明のソフトウェア同期アルゴリズムにおいて、図１に示した実施形態は一例に過ぎず、信号光に対して所定の相対遅延を付与する手段を介して既知の時間差が付与された２つの信号波形を取得することにより、本ソフトウェア同期アルゴリズムを適応した信号モニタリングが実現可能である。
【００３２】
以上のように本発明の実施形態に係る光信号波形測定装置は、繰り返し入力される信号光を、前記信号光の繰り返し周波数の整数分周に対して僅かに離調した周波数でサンプリングし前記信号光強度の瞬時値を順次検出するサンプリング手段と、前記サンプリング手段を介して取得された信号光強度の瞬時値から数値演算処理によってビットレートと同一の周波数のクロック成分を抽出し、前記クロック成分を用いて信号光波形を同期させ表示する演算処理手段とを有する光信号波形測定装置において、
【００３３】
相対的な時間遅延の付与される第１及び第２信号波形から所定のサンプルを抽出し、前記サンプルと前記サンプルの時間平均との差分を二乗した値をフーリエ変換して得られるビットスロット数と、例えば１Ｈｚに設定される任意の信号のビットレートとを用いて便宜的なタイムベースを構築し、前記タイムベース上に信号波形を同期させ、前記同期された信号波形の立ち上がりエッジと立ち下りエッジが交差するセクションに存在するサンプルを抽出し、上記サンプルで構成される度数分布を作成し、前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差を算出する第１の演算処理手段と、
【００３４】
前記第１及び第２信号波形に付与される所定の遅延量が、第１及び第２の信号波形から算出された前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差に相当することに基づき、前記信号光のビットレートを算出する第２の演算処理手段と、
【００３５】
第１もしくは第２の信号波形から抽出される前記サンプルのサンプル数と、前記フーリエ変換によって取得されるビットスロット数と、前記遅延量と前記度数分布のピーク間隔のサンプル数差の比率から算出される信号のビットレートとを用いて、タイムステップを決定する第３の演算処理手段と、
【００３６】
前記ビットスロット数を所定の区間内で掃引させながら信号波形を同期させ、前記同期させた波形のタイミングドリフトが最小となるタイムステップを前記タイミングドリフトの度数分布より算出し、前記タイムステップを用いて最終的に信号波形を同期・表示させる第４の演算処理手段とを具備することを特徴とするものである。
【００３７】
尚、本発明における光信号波形測定方法の演算処理手順はコンピュータと光信号波形測定プログラムによっても実現でき、光信号波形測定プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
【００３８】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０１…局発短パルス光源、２０１，２０２…光分岐手段、３０１…光遅延手段、４０１，４０２…光９０度ハイブリッド、５０１〜５０４…バランス型受光器、６０１〜６０４…Ａ／Ｄ変換器、７０１…演算処理手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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