(57)【要約】【課題】光伝送システムにおいて、既知信号を用いて光信号の状態を推定する送受信器の初期設定を行うモードとデータを転送するモードの切り替えを行い、伝送品質の向上を実現することができる光伝送システムを提供する。【解決手段】光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器であって、既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチと、受信した送信モード制御信号に基づいてモード切り替えスイッチに切り替えを制御する送信モード制御部と、既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器であって、
既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、
前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチと、
受信した送信モード制御信号に基づいて前記モード切り替えスイッチに切り替えを制御する送信モード制御部と、
前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信部と
を備えることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記送信モード制御信号は、光信号を送信する前記光伝送路と異なる光伝送路を介して受信することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
前記送信モード制御信号は、光監視チャネルを介して受信することを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項４】
光伝送路を介して、光送信器から送信された光信号を受信する光受信器であって、
前記光送信器から前記光信号を受信して電気信号に変換する信号受信部と、
電気信号に変換された信号の既知信号から受信信号を復調し、前記受信信号の状態パラメータを推定して出力する信号復調部と、
受信した既知信号の既知パターンと同じパターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、
前記信号復調部から出力された信号と前記既知信号発生部から出力された既知信号に基づいて、符号誤り率を算出する符号誤り率演算部と、
前記符号誤り率演算部から出力される符号誤り率により前記信号復調部の処理状態を判定し、この処理状態を示す信号を出力するモード判定部と
を備えることを特徴とする光受信器。
【請求項５】
前記信号復調部は、周波数オフセット量、平均二乗誤差、残留波長分散及び残留周波数オフセット量からなる状態パラメータを出力し、
前記モード判定部は、前記信号復調部から出力される状態パラメータにより前記信号復調部の処理状態を判定することを特徴とする請求項４記載の光受信器。
【請求項６】
前記モード判定部から出力される前記信号復調部の処理状態を示す信号は、状態パラメータ推定中を示す信号、状態パラメータ推定完了を示す信号、状態パラメータの推定失敗を示す信号のいずれかであることを特徴とする請求項４または５に記載の光受信器。
【請求項７】
前記モード判定部は、前記符号誤り率が一定の値以下になったときに状態推定が完了したと判断することを特徴とする請求項４に記載の光受信器。
【請求項８】
前記モード判定部は、信号復調部から出力される状態パラメータが収束したときに状態推定が完了したと判断することを特徴とする請求項５に記載の光受信器。
【請求項９】
光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器であって、
既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、
前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチと、
既知信号のみを送信する既知信号送信モードを一定時間経過した後に前記送信モード切り替えスイッチを前記データ送信モードに切り替える時限式送信モード制御部と、
前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信部と
を備えることを特徴とする光送信器。
【請求項１０】
既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチとを備え、光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器と、前記光伝送路を介して、前記光送信器から送信された光信号を受信する光受信器とからなる光伝送システムにおける送受信モード切替方法であって、
前記光受信器が、受信した信号の既知信号から受信信号を復調し、前記受信信号の状態パラメータを推定して出力する信号復調ステップと、
前記光受信器が、受信した既知信号の既知パターンと同じパターンを有する既知信号を生成する既知信号発生ステップと、
前記光受信器が、前記信号復調ステップにより出力される信号と前記既知信号発生ステップにより出力される前記既知信号に基づいて、符号誤り率を算出する符号誤り率演算ステップと、
前記光受信器が、前記符号誤り率演算ステップにより出力される符号誤り率により前記信号復調ステップの処理状態を判定し、この処理状態を示す信号を前記光送信器に対して送信するモード判定ステップと、
前記光送信器が、受信した光受信器の状態を示す信号に基づいて前記モード切り替えスイッチに切り替えを制御する送信モード制御ステップと、
前記光送信器が、前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信ステップと
を有することを特徴とする送受信モード切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける光送信器、光受信器及び送受信モード切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直接検波方式の光伝送では、波長分散や偏波モード分散などの伝送路の信号品質劣化要因に対しては、分散補償ファイバなどの光学的補償器やアナログ電気等化器を用いて、信号品質の劣化を低減してきた。近年盛んに研究されているのは、ディジタル信号処理を用いたコヒーレント伝送方式である。直接検波方式に比べ、受信感度を高感度化でき、さらに受信器内でディジタル信号処理を行うことにより、波長分散や偏波モード分散などの波形歪みを精度よく等化可能なため、特に光デバイスでは補償が困難で高速光信号の伝送距離を著しく制限していた偏波モード分散が補償可能になり１００Ｇｂ／ｓ／ｃｈ級の光信号の伝送距離が劇的に延伸した。非特許文献１〜３に代表されるディジタルコヒーレント方式は、準静的な波長分散を固定のディジタルフィルタ（２８Ｇｂａｕｄの信号に対し２００００ｐｓ／ｎｍの分散でタップ数〜２０４８ｔａｐ）で補償し、変動のある偏波モード分散をブラインドアルゴリズムを用いた小さいタップ数（５０ｐｓの偏波モード分散で１０〜１２ｔａｐ程度）の適応フィルタで補償する方法を採用している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】C.S.R. Flugder, OFC2007, PDP22
【非特許文献２】H. masuda, et. al, OFC2009, PDPB5
【非特許文献３】Jianjun Yu, et. al., ECOC2008, Th.3.2.E
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の方法では、波長分散をあらかじめ別途測定し、波長分割多重（ＷＤＭ）チャネルの受信器それぞれに、固定ディジタルフィルタに手動でタップ係数を入力しなければならないという問題がある。また、ブラインドアルゴリズムによる適応フィルタのタップ数を増やして、適応的に全波長分散を補償させようとすると、収束性が著しく劣化してしまう。また、非特許文献１〜３に代表されるコヒーレント伝送方式は、Ｂａｕｄ  ｒａｔｅを低減するために、偏波多重技術を用いており、受信器においてブラインドアルゴリズムに基づく適応フィルタで偏波分離を行っているが、ブラインドアルゴリズムによる偏波分離は、Ｘ，Ｙ偏波の出力が、同一な偏波となってしまう問題がある。このように、従来のブラインドアルゴリズムを用いたディジタルコヒーレント方式では適応的な伝送路の状態推定の収束性が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光伝送システムにおいて、既知信号を用いて光信号の状態を推定する送受信器の初期設定を行うモードとデータを転送するモードの切り替えを行い、伝送品質の向上を実現することができる光送信器、光受信器及び送受信モード切替方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器であって、既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチと、受信した送信モード制御信号に基づいて前記モード切り替えスイッチに切り替えを制御する送信モード制御部と、前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、前記送信モード制御信号は、光信号を送信する前記光伝送路と異なる光伝送路を介して受信することを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記送信モード制御信号は、光監視チャネルを介して受信することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、光伝送路を介して、光送信器から送信された光信号を受信する光受信器であって、前記光送信器から前記光信号を受信して電気信号に変換する信号受信部と、電気信号に変換された信号の既知信号から受信信号を復調し、前記受信信号の状態パラメータを推定して出力する信号復調部と、受信した既知信号の既知パターンと同じパターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、前記信号復調部から出力された信号と前記既知信号発生部から出力された既知信号に基づいて、符号誤り率を算出する符号誤り率演算部と、前記符号誤り率演算部から出力される符号誤り率により前記信号復調部の処理状態を判定し、この処理状態を示す信号を出力するモード判定部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記信号復調部は、周波数オフセット量、平均二乗誤差、残留波長分散及び残留周波数オフセット量からなる状態パラメータを出力し、前記モード判定部は、前記信号復調部から出力される状態パラメータにより前記信号復調部の処理状態を判定することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記モード判定部から出力される前記信号復調部の処理状態を示す信号は、状態パラメータ推定中を示す信号、状態パラメータ推定完了を示す信号、状態パラメータの推定失敗を示す信号のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記モード判定部は、前記符号誤り率が一定の値以下になったときに状態推定が完了したと判断することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記モード判定部は、信号復調部から出力される状態パラメータが収束したときに状態推定が完了したと判断することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器であって、既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチと、既知信号のみを送信する既知信号送信モードを一定時間経過した後に前記送信モード切り替えスイッチを前記データ送信モードに切り替える時限式送信モード制御部と、前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、既知パターンを有する既知信号を生成する既知信号発生部と、前記既知信号のみを送信する既知信号送信モードと、ペイロードと既知パターンからなるフレームを送信するデータ送信モードを切り替える送信モード切り替えスイッチとを備え、光伝送路を介して、光受信器に向けて光信号を送信する光送信器と、前記光伝送路を介して、前記光送信器から送信された光信号を受信する光受信器とからなる光伝送システムにおける送受信モード切替方法であって、前記光受信器が、受信した信号の既知信号から受信信号を復調し、前記受信信号の状態パラメータを推定して出力する信号復調ステップと、前記光受信器が、受信した既知信号の既知パターンと同じパターンを有する既知信号を生成する既知信号発生ステップと、前記光受信器が、前記信号復調ステップにより出力される信号と前記既知信号発生ステップにより出力される前記既知信号に基づいて、符号誤り率を算出する符号誤り率演算ステップと、前記光受信器が、前記符号誤り率演算ステップにより出力される符号誤り率により前記信号復調ステップの処理状態を判定し、この処理状態を示す信号を前記光送信器に対して送信するモード判定ステップと、前記光送信器が、受信した光受信器の状態を示す信号に基づいて前記モード切り替えスイッチに切り替えを制御する送信モード制御ステップと、前記光送信器が、前記既知信号送信モードまたはデータ送信モードに応じて、既知信号またはデータ信号のいずれかを光信号に変換して送信する信号送信ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、既知信号を用いて光信号の状態を推定する送受信器の初期設定を行うモードとデータを転送するモードの切り替えを行うことにより、伝送品質の向上を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態における光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す伝送システムにおける既知信号フレームの構成を示す図である。
【図３】図１に示す受信器２の復調器２２の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す伝送システムにおけるモード判定基準を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における受信器２の復調器２２の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態における光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示す伝送システムにおける既知信号フレームの構成を示す説明図である。
【図９】図７に示す伝送システムにおける受信器の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示す伝送システムにおける送信器の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による光送信器及び光受信器を備える光伝送システムを説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態の構成を示すブロック図である。初期状態において、送信器１は、既知信号発生部１１から既知信号を送信する初期設定モードに設定されている。また受信器２についても、既知信号の検出をして、チャネルの推定を行う初期設定モードに設定されている。後述するように、初期設定モードにおいては、既知信号の送受により光伝送路３、４、送信器１及び受信器２の状態推定や受信器２内の等化重みの最適化を行う。ここでは、既知信号として図２に示す既知信号パターンが、ＢＰＳＫ変調を用いて、送信器１によって送信されるものとして説明する。例えば、図２に示す既知信号（ａ）は伝送路の波長分散などの状態推定に用いるもので、既知信号（ｂ）は偏波モード分散など時間的に変動する要因を推定するのに用いるものである。なお、既知信号（ａ）、（ｂ）のパターンは、図２に示すパターンに限るものではない。このＢＰＳＫ変調は送信器１のＥ／Ｏ変換（電気−光変換）器１３内で、光変調器としてＩＱ変調器を用いる場合、ＩｃｈとＱｃｈの両方に同系列の信号を入力すれば発生可能である。Ｅ／Ｏ変換器１３によって光に変調された既知信号は、光伝送路３を介して受信器２のＯ／Ｅ変換（光−電気変換）器２１に入力して電気信号に変換され、電気信号に変換された受信既知信号は復調器２２に入力する。
【００１９】
ここで、図１に示す復調器２２の構成を図３を参照して説明する。まず、受信された信号は自動周波数制御回路２２１を介して入力され、第１等化重み演算回路２２７においては、既知信号系列（ａ）から初期の伝搬路の状態を推定して等化重みを算出し、第１等化回路２２２にその演算結果を出力し、波長分散などの時間的広がりの大きな信号の歪みを補償する。その後、偏波モード分散や、周波数オフセットなどといった時間的に変動する伝送路の状態に関しては、周期的に挿入された既知信号系列（ｂ）を用いて第２等化重み演算回路２２５にて等化重みを算出し、周期的に重みを更新して、信号を第２等化回路２２３において等化・補償を行い、判定回路２２４で信号を判定する。
【００２０】
ここで、例えば、シンボルレート２８Ｇｂａｕｄ，波長分散量Ｄ＝２００００ｐｓ／ｎｍ，中心波長λ＝１５５０ｎｍ，偏波モード分散Ｔｐｍｄ＝５０ｐｓの伝送路状態を推定する場合、ＢＰＳＫ信号である既知信号（ａ）は４．５３４ｎｓ以上、ＢＰＳＫ信号である既知信号（ｂ）は５０ｐｓ以上に設定すればよい。そのため、初期設定モードにおいては長めのＢＰＳＫ信号である既知信号（ａ）を挿入しておき、ペイロードデータを送信するデータ転送モードにおいては周期的に系列長の短いＢＰＳＫ信号である既知信号（ｂ）をデータフレームに挿入しておけば受信側で光伝送路の状態の推定に十分な系列長になるので、既知信号挿入による伝送効率の低下を抑えることができる。なお、短時間ではないが、温度変化などによる長時間単位での伝搬路の状態の変化は、第２等化重み演算回路２２５における等化重みの演算結果を平均化フィルタ２２６に入力値として入力し、平均したものを第１等化重み演算回路２２７に出力し、もとの第１等化重み演算回路２２７で算出した等化重みの値を更新することもできる。平均化フィルタ２２６は、過去の既知信号（ｂ）の系列を用いて算出された等化重みの平均値や、忘却係数を用いて平均化するなど、従来技術の平均化フィルタを用いて平均化すればよい。
【００２１】
図１に戻り、復調器２２から出力された信号は、ＢＥＲ（符号誤り率）演算部２３へと入力され、既知信号発生部２５から出力された既知パターンと同期がとられ、符号誤り率が演算される。演算された符号誤り率は、モード判定部２４に出力される。モード判定部２４は、符号誤り率が、例えば図４の規定の範囲基準に従って、受信器２における等化器の等化重みの収束などの状態推定のフェーズを判断し、光伝送路４を介して送信器１に向けて状態推定のフェーズを送信する。このフェーズの情報の送信は、光監視チャネル（ＯＳＣ：Optical Supervisory Channel）を介して行ってもよい。
【００２２】
次に、送信器１内の送信モード制御部１４は、受信器２から受け取った状態推定のフェーズ情報から送信器１内の送信モード切り替えスイッチ１２を制御し、受信器２の状態推定が収束した場合にペイロードの送信を開始する。
【００２３】
ここで、図４を参照して、符号誤り率の判定基準について説明する。受信器２の推定状態がどのようなフェーズにあるかは、既知信号の送信開始から一定時間経過後から、定期的に符号誤り率と閾値を比較し、図４（Ａ）の（ａ）の領域であれば、状態推定失敗、（ｂ）の領域であれば状態推定中、（ｃ）の領域であれば状態推定完了とみなすことができる。符号誤り率（ＢＥＲ）が規定の時間内に（ｂ）の領域にあるときは、状態推定を継続する。規定の時間を超えるか、（ｂ）の領域に符号誤り率（ＢＥＲ）が収束してしまった場合は、状態推定失敗とみなす。
【００２４】
また、図４（Ｂ）のように判定時刻に受信器２のフェーズが状態推定失敗であれば、受信器２は等化器重みをリセットし、適応等化器のステップサイズなどの収束パラメータを変更するなどして、再度状態推定を開始する。このとき送信器１の送信モード制御部１４は収束失敗のフェーズ情報を受け取っており既知信号を送信し続ける。さらに、データ転送モードに切り替わった後で、図２に示す短い既知信号（ｂ）を一定の間隔でペイロードのヘッダーとして挿入すれば、外乱により光伝送路の状態が急激に変動した場合でも、受信器２の等化器の等化重みを修正することが可能である。
【００２５】
また、符号誤り率は、エラー数が少なくなった場合、精度の高い誤り率を測定をするために長い時間観測しなければならない。観測時間を短く保つためには、現在の符号誤り率を受信器２のフェーズ情報とともに光監視チャネル等を介して送信器１に送り、送信器１側でエラー数が多くなるように光変調時の多値数を上げてもよい。
【００２６】
本実施形態では、送信器１、受信器２が状態推定のフェーズ情報を交換することで、既知信号を送信する初期設定モードからデータを送信するデータ転送モードへ切り替える場合を説明したが、受信器２の状態推定のフェーズ情報をネットワーク制御・監視装置などの送信器１、受信器２以外の装置が受け取り、送信器１、受信器２のモードを外部装置が切り換えてもよい。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
次に、図５を参照して本発明の第２の実施形態における復調器２２の構成を説明する。図５は、図１に示す受信器２に備える復調器２２の構成を示す図である。図５に示す復調器２２の構成が、図３に示す構成と異なる点は、自動周波数制御回路２２１ａからモード判定部２４に対して補正した周波数オフセット量が出力される点と、第２等化重み演算回路２２５ａからモード判定部２４に対して、適応フィルタの誤差関数や残留波長分散・残留周波数オフセット量が出力される点である。また、第２の実施形態では、モード判定部２４は、復調器２２からのパラメータを状態推定のフェーズを判定する基準として用いる点が第１の実施形態と異なる。
【００２８】
符号誤り率は、信号の状態を現す有用なパラメータであるが、誤り率が小さくなってくると、測定時間を長くする必要があるため、他のパラメータと併用するのが望ましい。そこで本実施形態では、等化器の重み演算回路の収束アルゴリズムにＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いた場合、既知信号と等化された受信信号の二乗誤差ε２を状態推定のフェーズの判定パラメータのひとつとして用いる。二乗誤差ε２の値によって、モード判定部２４は、第２等化回路２２３の等化重みの推定状態を検知する。また第２等化回路２２３の重み更新の差分から、自動周波数制御回路２２１ａで補正しきれなかった残留周波数オフセットが分かるため、これもモード判定のパラメータとして用いる。また文献（Ling Liu, et. al, OFC2009, JWA36, 2009）によれば、信号に残留した波長分散を第２の等化器の等化重みの更新差分から求めることができ、これもモード判定のパラメータとして用いることもできる。
【００２９】
以上の複数のパラメータを組み合わせて、モード判定部２４におけるモード判定の基準とすれば、信号の状態推定の精度を向上することができる。本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様、これらの判定パラメータは外部に出力されるのみで、ネットワーク制御・監視装置等の外部装置が送受信モードを切り替えるようにしてもよい。また、図示はしないが、送信する光信号が偏波多重信号の場合は、既知信号として生成多項式の異なる擬似ランダム信号を各偏波で用いれば同様の手順でモードの判定が可能である。生成多項式の異なるＰＮ系列は相関が非常に小さいので、偏波成分ごとに符号誤り率を測定することで、第２等化回路２２３の等化重みが、誤った値に収束していないかを確認することができる。
【００３０】
＜第３の実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施形態による光伝送システムを説明する。この図において、図１に示す光伝送システムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す光伝送システムが、図１に示す光伝送システムと異なる点は、時限式のモード切り替えを用いている点である。本実施形態では、受信器２内の復調器２２は、図３に示す構成を備える。例えば、復調器２２内の等化重みをＬＭＳアルゴリズムにより更新するとき、ステップサイズμが文献（”カルマンフィルタと適応信号処理”谷萩  著，コロナ社，ｐｐ．１５５−ｐｐ．１６０）に記載されるような範囲にあることが、アルゴリズムの収束条件である。さらに、ＬＭＳアルゴリズムでは、ステップサイズμの大きさで等化重みの収束時間が決まる。すなわち、受信器２側から既知信号による等化重みの収束を送信器１側に通知しなくても、収束条件を満たした既知のμを光伝送システムで用いれば、時限式送信モード制御部１５が、時限的に送信器１の送信モード切り替えスイッチ１２をデータ転送モードに変更することができる。
【００３１】
なお、図示はしないが、第１〜３の実施形態において、送信される既知信号をＯＴＮ（Optical Transport Network）のフレームフォーマットに準拠した信号にしてもよい。たとえばＯＴＮで規定されるフレームの予約ビットに現在の転送モードの状態を挿入し、ＯＴＮのペイロード部に既知信号を挿入する構成を取ると、受信器２のパラメータによる状態推定判断とＯＴＮのフレーム処理による転送モードの把握が可能になる。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の第４の実施形態による光伝送システムを説明する。図７は、ノードＰとノードＱの間に新規にリンクを確立する場合における送信器１、受信器２の構成を示す図である。ノードＰは、送信器１Ａ、受信器２Ｂから構成し、ノードＱは、受信器２Ａと送信機１Ｂから構成する。図７において、図１に示す光伝送システムと同一の部分には、添字ＡまたはＢを付与した同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
装置間で用いる既知信号のフォーマットを、図８（Ａ）に示す初期設定用フォーマットと、図８（Ｂ）に示すデータ転送用フォーマットと規定する。ノードＰとノードＱでは、双方向の通信が可能なように、２本の光伝送路３、４が割り当てられている。さらに、ノードＰ、ノードＱ内の復調器２２Ｂ、２２Ａは、図５に示す構成を備えている。
【００３４】
次に、図９、図１０を参照して、図７に示す光伝送システムが接続開始をしたときにノードＰ、Ｑ間においてリンクを確立する動作を説明する。図９は、図７に示す受信器２Ａ、２Ｂの動作を示すフローチャートである。図１０は、図７に示す送信器１Ａ、１Ｂの動作を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、送受信器間では、図８（Ａ）に示す初期設定モード用の既知フレームが送信され続ける。ノードＰ、Ｑ内の復調器２２Ａ、２２Ｂでは、既知信号Ａを検出し、フレーム同期を確立する（ステップＳ１、Ｓ２）。同期が確立されたのち、復調器２２のトレーニングを開始する（ステップＳ３）。例えば、既知信号Ａは「１０１０１０１・・・」のようなＢＰＳＫ変調による交番信号（サイクル毎に０と１が切り替わる信号）を用いれば、送信された信号は特定の周波数成分を２つ以上含むため、クロック抽出や自動周波数制御回路２２１ａでの周波数オフセットの補正が可能である。さらに、２つ以上の周波数成分をもつため、第１等化重み演算回路２２７によってそれらの群速度の差分を演算することにより波長分散を推定可能である。その推定情報により第１等化回路２２２で波長分散を補償する。
【００３６】
次に、第２等化回路２２３では、たとえば生成多項式の異なるＰＮ系列を偏波多重信号の各偏波の既知信号Ｂとして用いれば、それらを用いてＰＭＤの補償、偏波多重信号の分離、残留波長分散・周波数オフセットの補償を行うことができる。それぞれのＰＮ系列は相関が非常に小さいので、偏波成分ごとに符号誤り率を測定することで、第２等化回路２２３の等化重みが、誤った値に収束していないかを確認することができる。
【００３７】
次に、符号誤り率が測定可能になった時点で、Ｘ，Ｙ偏波のそれぞれの符号誤り率（ＢＥＲ）が規定値以下になるまで、等化回路の重みの収束を待つ（ステップＳ４）。そして、符号誤り率が規定値以下になった時点で、第２等化重み演算回路２２５ａにおいて算出可能な残留周波数オフセットと残留波長分散をモニタし、これらが規定値以下の値になるまで既知信号Ｂによる等化重みの演算を続ける（ステップＳ５、Ｓ６）。これら二つのパラメータが規定値以下になった時点で、例えばＬＭＳアルゴリズムを第２等化回路２２３で用いる場合平均二乗誤差ε２をモニタし、既定の範囲に収束することを確認する（ステップＳ７）。
【００３８】
次に、復調器２２Ａ（または２２Ｂ）内で、すべてのパラメータ（Ｘ，Ｙ偏波の符号誤り率、残留周波数オフセット、残留波長分散及び平均二乗誤差ε２）が規定値以下になった時点で、受信器２Ａ（または２Ｂ）内の情報ビット列検出回路２５Ａ（または２５Ｂ）は、既知信号フォーマット（Ａ）の推定情報用ビット列に受信器２Ａ（または２Ｂ）の状態情報と、送信モード変更フラグを立てる（ステップＳ８）。受信器２Ａ（または２Ｂ）内では、準静的な波長分散を補償する第１等化回路２２２の重み更新を停止し、第２等化回路２２３の重み更新を判定帰還形に切り替える（ステップＳ９）。
【００３９】
一方、送信器１Ａ（または１Ｂ）では情報ビット列挿入回路１５Ａ（または１５Ｂ）で読み取ったフラグを常に監視し、送信モード変更フラグを受け取った逆側の受信器は、ノード内の送信器の送信モード制御部にモードの切り替え要求を渡し、送信器は送信モードをデータ転送モードに切り替える。このときに、フレームフォーマットは図８の（Ｂ）のようなフォーマットを用いるとよい。定期的に、既知信号を挿入することで、受信器２の第２等化回路２２３の重みの正確性を向上することができる。また受信器２側で既知信号Ｃが送信されてきたことを検出することで、送信器１のモードが切り替わったことを知ることができ、既知信号Ｃを検出したときのみ判定帰還ではなく、既知信号Ｃを使って等化重みのトレーニングを行えばよい。双方向の光伝送路で、データ転送モードに切り替わったことをもってリンク確立とみなし、リンク確立後は、既知信号Ｃを元に定期的に等化回路をトレーニングし、伝送の品質の向上を図る。また、本実施形態では、情報ビット列にさまざまな受信器２のパラメータを挿入することができ、たとえば規定値以下に残留波長分散が収束しない時、既知信号Ａの長さを変えるように送信器１に指示し、長い既知信号Ａ’を用いて第１等化回路２２２による波長分散の補償精度を向上させることもできる。
【００４０】
本実施形態では、図８に示すフレーム構造や既知信号パターンＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ異なる信号として規定したが、これらは、想定する光伝送路や使用する変調フォーマットによって最適な系列が異なり、本実施形態で用いたフレーム構造、信号系列に限るものではない。
【００４１】
以上説明したように、送受信器間で既知であるＢＰＳＫ信号を送信信号フレームの先頭もしくは末尾に時間多重して、送受信する場合に、リンクを確立するまでと、リンクを確立した後において送信信号フレームにおける既知信号の割合を変えることにより、リンク確立時には、送信時間の長い既知信号により、波長分散を推定することが可能となり、リンク確立後には、送信時間の短い既知信号を周期的に挿入することで、ビットレートを大きく上昇させることなく偏波モード分散等の時間的に変動する要因に対しても最適な等化回路とすることが可能になる。このため、波長分割多重（ＷＤＭ）チャネルの受信機それぞれに、固定ディジタルフィルタに手動でタップ係数を入力する必要がなくなり、適応的に全波長分散を補償しようとすると収束性が著しく悪くなるという問題を解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、コヒーレント光伝送システムにおいて、既知信号による伝送路の精度の高い推定による通信を行う送受信器および伝送システムに適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・送信器、１１・・・既知信号発生部、１２・・・送信モード切り替えスイッチ、１３・・・Ｅ／Ｏ変換器、１４・・・送信モード制御部、２・・・受信器、２１・・・Ｏ／Ｅ変換器、２２・・・復調器、２３・・・ＢＥＲ演算部、２４・・・モード判定部、２５・・・既知信号発生部、３、４・・・光伝送路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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