(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光信号に変調して送信する光送信機と、前記光信号を受信する光受信機とが第１の伝送路によって接続された光通信システムであって、
前記光送信機及び前記光受信機は、前記光信号が前記第１の伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、前記光送信機によって前記分散量を補償するための送信側分散補償量と、前記光受信機によって前記分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させ、
前記光送信機と前記光受信機との間を接続する第２の伝送路を有し、
前記光送信機は、
前記送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して送信信号として出力する送信フィルタ部と、
前記送信側分散補償量を変化させる第１の回路係数制御部と、
前記送信フィルタ部から出力された前記送信信号を変調して前記光信号として前記光受信機へ送信する光変調部と、を有し、
前記光受信機は、
前記光変調部から送信された前記光信号を受信し、該受信した前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する受信部と、
前記受信部から出力された前記受信信号の前記分散量を検出し、該検出された前記分散量に応じ、前記受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して出力する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部が検出する前記分散量を監視し、前記受信側分散補償量を変化させる第２の回路係数制御部と、を有し、
前記第２の回路係数制御部は、前記分散量の変化がほぼ無くなると、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記送信側分散補償量を変化させるための第１の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記第１の回路係数制御部へ送信し、前記受信側分散補償量と前記送信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記受信側分散補償量を変化させ、
前記第１の回路係数制御部は、前記第２の回路係数制御部から送信された前記第１の開始指示を受信すると、該第１の開始指示が示す方向に前記送信側分散補償量を変化させる光通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信システムにおいて、
前記第２の回路係数制御部は、前記受信側分散補償量の絶対値が最小となったことを検知すると、前記送信側分散補償量を変化させるのを停止させるための停止指示を前記第２の伝送路を介して前記第１の回路係数制御部へ送信するとともに、前記受信側分散補償量を変化させるのを停止し、
前記第１の回路係数制御部は、前記第２の回路係数制御部から送信された前記停止指示を受信すると、前記送信側分散補償量を変化させるのを停止する光通信システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光通信システムにおいて、
前記第２の回路係数制御部は、前記受信フィルタ部が検出する前記分散量の変化を検知すると、該変化の変化量が最小となるように前記受信側分散補償量を変化させる光通信システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光通信システムにおいて、
前記光送信機は、前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記受信側分散補償量の変化を開始させるための制御開始フレームを前記電気信号に挿入し、該制御開始フレームを挿入した前記電気信号と、前記制御開始フレームを挿入したことを示す挿入情報を出力する制御開始フレーム挿入部を有し、
前記光受信機は、前記受信部から出力された受信信号から前記制御開始フレームを検出し、該制御開始フレームを検出したことを示す検出情報を出力する制御開始フレーム検出部を有し、
前記第１の回路係数制御部は、前記制御開始フレーム挿入部から出力された前記挿入情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量を変化させ、
前記第２の回路係数制御部は、前記制御開始フレーム検出部から出力された前記検出情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量を変化させる光通信システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光通信システムにおいて、
前記光送信機は、前記受信側分散補償量の変化を開始させるための制御開始フレームを前記電気信号に挿入して出力する制御開始フレーム挿入部を有し、
前記光受信機は、前記受信部から出力された受信信号から前記制御開始フレームを検出し、該制御開始フレームを検出したことを示す検出情報を出力する制御開始フレーム検出部を有し、
前記第１の回路係数制御部は、前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記制御開始フレーム挿入部に対し、前記制御開始フレームを前記電気信号に挿入する指示をし、該指示をしてから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量を変化させ、
前記第２の回路係数制御部は、前記制御開始フレーム検出部から出力された前記検出情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量を変化させる光通信システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の光通信システムにおいて、
前記第１の回路係数制御部は、前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記受信側分散補償量の変化を開始させるための第２の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記第２の回路係数制御部へ送信し、前記第２の開始指示を送信してから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量を変化させ、
前記第２の回路係数制御部は、前記第１の回路係数制御部から送信された前記第２の開始指示を受信してから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量を変化させる光通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記送信フィルタ部は、
所定の分散量の定数倍の前記分散量を補償するための第１の送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して第１の送信側補償済信号として出力する第１の送信フィルタ部と、
前記所定の分散量の定数倍以外の前記分散量を補償するための第２の送信側分散補償量に相当する信号を前記第１の送信フィルタ部から出力された前記第１の送信側補償済信号に付与して前記送信信号として出力する第２の送信フィルタ部と、に分割され、
前記受信フィルタ部は、
所定の分散量の定数倍の前記分散量を補償するための第１の受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して第１の受信側補償済信号として出力する第１の受信フィルタ部と、
前記所定の分散量の定数倍以外の前記分散量を補償するための第２の受信側分散補償量に相当する信号を前記第１の受信フィルタ部から出力された前記第１の受信側補償済信号に付与して出力する第２の受信フィルタ部と、に分割された光通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記送信フィルタ部は、
所定の値以上の前記分散量を補償するための第１の送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して第１の送信側補償済信号として出力する第１の送信フィルタ部と、
前記所定の値よりも小さな値の前記分散量を補償するための第２の送信側分散補償量に相当する信号を前記第１の送信フィルタ部から出力された前記第１の送信側補償済信号に付与して前記送信信号として出力する第２の送信フィルタ部と、に分割され、
前記受信フィルタ部は、
所定の値以上の前記分散量を補償するための第１の受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して第１の受信側補償済信号として出力する第１の受信フィルタ部と、
前記所定の値よりも小さな値の前記分散量を補償するための第２の受信側分散補償量に相当する信号を前記第１の受信フィルタ部から出力された前記第１の受信側補償済信号に付与して出力する第２の受信フィルタ部と、に分割された光通信システム。
【請求項９】
電気信号を光信号に変調して送信する光送信機と、前記光信号を受信する光受信機とが第１の伝送路及び第２の伝送路によって接続された光通信システムにおける光通信方法であって、
前記光信号が前記第１の伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、前記光送信機によって前記分散量を補償するための送信側分散補償量と、前記光受信機によって前記分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる処理を有し、
前記光送信機が、
前記送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して送信信号とする送信側補償処理と、
前記送信信号を変調して前記光信号として前記光受信機へ送信する処理と、
前記光受信機が、
前記光信号を受信し、該受信した前記光信号を電気信号に変換して受信信号とする処理と、
前記受信信号の前記分散量を検出する処理と、
前記検出された前記分散量に応じ、前記受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与する受信側補償処理と、
前記分散量の変化がほぼ無くなると、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記送信側分散補償量を変化させるための第１の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記光送信機へ送信し、前記受信側分散補償量と前記送信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記受信側分散補償量を変化させる処理と、
前記光送信機が、前記第１の開始指示を受信すると、該第１の開始指示が示す方向に前記送信側分散補償量を変化させる処理と、を有する光通信方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光通信方法において、
前記光受信機が、前記受信側分散補償量の絶対値が最小となったことを検知すると、前記送信側分散補償量を変化させるのを停止させるための停止指示を前記第２の伝送路を介して前記光送信機へ送信するとともに、前記受信側分散補償量を変化させるのを停止する処理と、
前記光送信機が、前記光受信機から送信された前記停止指示を受信すると、前記送信側分散補償量及を変化させるのを停止する処理と、をさらに有する光通信方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の光通信方法において、
前記光受信機が、前記分散量の変化を検知すると、該変化の変化量が最小となるように前記受信側分散補償量を変化させる処理をさらに有する光通信方法。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の光通信方法において、
前記光送信機が、
前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記受信側分散補償量の変化を開始させるための制御開始フレームを前記電気信号に挿入し、前記制御開始フレームを挿入したことを示す挿入情報を出力する処理と、
前記挿入情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量を変化させる処理と、
前記光受信機が、
前記受信信号から前記制御開始フレームを検出し、該制御開始フレームを検出したことを示す検出情報を出力する処理と、
前記検出情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量を変化させる処理と、をさらに有する光通信方法。
【請求項１３】
請求項９または請求項１０に記載の光通信方法において、
前記光送信機が、
前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記受信側分散補償量の変化を開始させるための制御開始フレームを前記電気信号に挿入させる指示をする処理と、
前記指示に応じて前記制御開始フレームを前記電気信号へ挿入する処理と、
前記指示をしてから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量の変化を開始させる処理と、
前記光受信機が、
前記受信信号から前記制御開始フレームを検出し、該制御開始フレームを検出したことを示す検出情報を出力する処理と、
前記検出情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量の変化を開始させる処理と、をさらに有する光通信方法。
【請求項１４】
請求項９または請求項１０に記載の光通信方法において、
前記光送信機が、
前記送信側分散補償量の変化を開始する際、前記受信側分散補償量の変化の開始を指示するための第２の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記光受信機へ送信する処理と、
前記第２の開始指示を送信してから所定の時間が経過すると、前記送信側分散補償量を変化させる処理と、
前記光受信機が、前記第２の開始指示を受信してから所定の時間が経過すると、前記受信側分散補償量を変化させる処理と、をさらに有する光通信方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法において、
前記送信側補償処理は、
所定の分散量の定数倍の前記分散量を補償するための第１の送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して第１の送信側補償済信号とする第１の送信側補償処理と、
前記所定の分散量の定数倍以外の前記分散量を補償するための第２の送信側分散補償量に相当する信号を前記第１の送信側補償済信号に付与して前記送信信号とする第２の送信側補償処理と、を含み、
前記受信側補償処理は、
所定の分散量の定数倍の前記分散量を補償するための第１の受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して第１の受信側補償済信号とする第１の受信側補償処理と、
前記所定の分散量の定数倍以外の前記分散量を補償するための第２の受信側分散補償量に相当する信号を前記第１の受信側補償済信号に付与する第２の受信側補償処理と、を含む光通信方法。
【請求項１６】
請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光通信方法において、
前記送信側補償処理は、
所定の値以上の前記分散量を補償するための第１の送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して第１の送信側補償済信号とする第１の送信側補償処理と、
前記所定の値よりも小さな値の前記分散量を補償するための第２の送信側分散補償量に相当する信号を前記第１の送信側補償済信号に付与して前記送信信号とする第２の送信側補償処理と、を含み、
前記受信側補償処理は、
所定の値以上の前記分散量を補償するための第１の受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して第１の受信側補償済信号とする第１の受信側補償処理と、
前記所定の値よりも小さな値の前記分散量を補償するための第２の受信側分散補償量に相当する信号を前記第１の受信側補償済信号に付与する第２の受信側補償処理と、を含む光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路で生じる波長分散の分散量を補償する光通信システム及び光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバによる通信システムは、長距離かつ大容量の通信を実現するための重要な技術となっている。この長距離かつ大容量の通信は、送受信に用いられる変復調用のデバイス及び伝送路となる光ファイバの広帯域な特性によって実現されている。【０００３】
この特性を生かして近年では、ビットレートが１００Ｇｂｐｓという高速のインターフェース容量を有する光通信システムを可能とする多数の技術が実現されている。【０００４】
１００Ｇｂｐｓという高速のビットレートの光信号を光ファイバの伝送路によって長距離の伝送を行うためには、光ファイバの持つ波長分散による波形歪が問題となる。波長分散とは、光の群遅延が波長によって異なるという性質であり、１.５ミクロン帯のシングルモードファイバでは１６〜１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍという値を有する。【０００５】
この波長分散があることにより、光伝送パルスが広がってしまうため、光信号の長距離伝送が困難になる。例えば１０ＧｂｐｓのＮＲＺ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）信号の場合、５０〜８０ｋｍ程度の距離までしか光信号を伝送できない。伝送距離は、波長分散によってビットレートの２乗に反比例して短くなるため、より高速なビットレート、例えば１００Ｇｂｐｓの場合、波長分散がある場合の光信号の伝送距離は１ｋｍ以下となる。【０００６】
高速のビットレートの光信号を長距離伝送するためには、この波長分散による光伝送パルスの広がり、より正確には波長分散によって生じる光信号の波形歪を補正する必要がある。波形歪を補正するために、現在の光通信システムでは、分散補償ファイバ等の分散補償デバイスが用いられている。【０００７】
分散補償デバイスには、伝送路で生じる波長分散の分散量と絶対値がほぼ等しく符号が逆の分散補償量を持たせる。この結果、分散補償デバイスの伝達関数は、伝送路の伝達関数の逆関数となる。なお、以降、波長分散の分散量のことを単に分散量という。【０００８】
波長分散によって波形歪が生じるプロセスは線形なプロセスであるので、伝送路と分散補償デバイスとを直列に接続することにより、伝送路で生じた分散量が分散補償デバイスによって付与される分散補償量で補償される。その結果、分散補償デバイスの出力において光信号の波形が復元される。これにより、波長分散が生じる伝送路においても高速のビットレートの光信号の長距離伝送を実現している。【０００９】
一方、今後広く展開される波長多重光ネットワークでは、柔軟な経路設定を実現するため、光スイッチなどによる経路の切り替えが行われる。このような波長多重光ネットワークでは、経路の切り替えに伴って分散量も変化する。【００１０】
分散量の変化に対し、分散補償量を可変とすることができるＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ−Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅ Ａｒｒａｙ）というデバイスが実用化されているが、分散補償量を可変とすることのできる伝送距離がビットレート１０Ｇｂｐｓの信号で数１０ｋｍ程度までと短く、大きな距離の変動を伴う経路の切り替えには対応できない。【００１１】
ここで、光信号の送信側の装置内における電気信号の処理により、波長分散の分散量を補償するための技術が例えば、非特許文献１に開示されている。上述したように波長分散によって波形歪が生じるプロセスは線形なプロセスである。そのため、伝送路で生じる分散量を補償する分散補償デバイスは、その伝送路の前にあっても後にあってもよい。非特許文献１に開示されている技術では、伝送路の前となる光信号の送信側の装置内に分散補償デバイスを設ける。【００１２】
分散補償デバイスの例としては、図１に示すように構成されたトランスバーサルフィルタが挙げられる。【００１３】
図１に示すトランスバーサルフィルタ１０は、複数の遅延素子１１と、複数の乗算器１２と、加算器１３とを備えている。【００１４】
非特許文献１に開示されている技術において、光信号の送信側の装置に入力された電気信号は例えば、図１に示すトランスバーサルフィルタによって分散量が補償される。以下に、図１に示すトランスバーサルフィルタによって分散量が補償される動作について説明する。【００１５】
光信号の送信側の装置に入力された電気信号２０は、図１に示すような複数の遅延素子１１によって異なる遅延を与えられる。【００１６】
そして、各遅延素子１１からの出力信号は、次段の遅延素子１１と、乗算器１２とへ入力される。なお、乗算器１２へ入力される信号は分岐信号という。【００１７】
次段の遅延素子１１に入力された信号は、その遅延素子１１によってさらに遅延を与えられる。一方、乗算器１２に入力された分岐信号には、回路係数制御装置１４から出力されるタップ係数が乗算される。【００１８】
そして、各乗算器１２によってタップ係数が乗算された信号が加算器１３に入力され、加算器１３によって総和が求められる。なお、各遅延素子１１によって与えられる遅延の遅延間隔は例えば、伝送させたい信号のシンボル時間の半分という値が用いられる。【００１９】
ここで、回路係数制御装置１４から供給されるタップ係数は、伝達関数のインパルス応答によって求められる値となる。なお、波長分散による伝達関数は、複素関数となるため、このタップ係数は複素数となる。そのため、分散量を補償した後の出力も複素信号となる。【００２０】
そして、分散量を補償した後の複素信号２１を用いて光信号が変調される。実際には、送信側の装置に内蔵されるＩＱ変換器が複素信号２１の実部を光信号の同相成分（ｃｏｓ成分）に印加し、複素信号の虚部を光信号の直交成分（ｓｉｎ成分）に印加する。なお、ＩＱ変調器とは、入力された信号を同相（Ｉ）の信号と、それに直角の位相（Ｑ）の信号とに分割する機器である。【００２１】
非特許文献１に開示されている技術では、回路係数制御装置１４からトランスバーサルフィルタ１０へ出力するタップ係数を変化させることにより、伝達関数を自由に変更することができるので、広い範囲の分散量の補償を可変的に行うことができる。【００２２】
上述した非特許文献１に開示されている技術を光信号の受信側の装置に適用することも原理的には可能である。しかしながら、現在広く使われている光受信機では、フォトダイオードによって光信号を電気信号に変換する際、二乗検波によって複素信号の情報が失われてしまう。【００２３】
これに対し、非特許文献２に開示されている技術では、コヒーレント光受信を行い、位相ダイバーシチ受信構成をとることによって、受信した光信号の電界の同相成分（ｃｏｓ成分）の情報と直交成分（ｓｉｎ成分）の情報とをそれぞれ抽出している。【００２４】
これらの情報から、受信した光信号の光電界の複素電界信号を得て、この複素電界信号をトランスバーサルフィルタで処理することによって分散量の補償を可能としている。【００２５】
なお、分散量の補償を行う能力は、システムの非線形な効果による劣化が無視できる範囲においては、送信側で行う場合と受信側で行う場合とではほぼ同じとなる。しかし、波長多重光ネットワークにおいて、光スイッチなどによる経路の切り替えによって伝送路の分散量が変化する場合、その分散量の変化によって生じる波形歪は、受信側でのみ検出することが可能であり、送信側で波形歪を検出することはできない。受信側において分散量を補償する場合、受信側で常に波形歪の状態を確認できるため、適応等化によって速やかに受信状態を最適化できる。【００２６】
ここで、トランスバーサルフィルタによる分散量の補償では、光信号のビットレートの高速化が進むと、同じ分散量を補償するのに必要な遅延素子数と、その遅延素子から出力される分岐信号の数（以降、タップ数という）とが大幅に増加する。このため、分散量を補償する回路の規模が非常に大きくなる。【００２７】
分散量を補償する回路の規模が非常に大きくなることを回避する方法として、分散量の補償を送信側と受信側とに分けて行う方法がある。そのための技術が例えば、非特許文献３に開示されている。【００２８】
非特許文献３には、光ファイバを利用することによって光送信機及び光受信機において分散量を補償するシステムが開示されている。光送信機及び光受信機のそれぞれに分散補償ファイバを配置することにより、光送信機及び光受信機のそれぞれにおける分散補償量を減少させている。これにより、分散量を補償する回路の規模が大きくなることを回避している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】D. McGhan,“Electronic Dispersion Compensation”, optical fiber communication conference OFC2006,paper OWK1, 2006
【非特許文献２】MauriceO’Sullivan, “Expanding network applications with coherent detection”, optical fibercommunication conference OFC2008, paper NWC3, 2008
【非特許文献３】T. Naito,et al., “Four 5-Gbit/s WDM transmission over 4760-km straight-line using pre- andpost-dispersion compensation and FWM cross talk reduction”, Optical Fiber CommunicationConference, OFC96, paper WM3, 1996
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかし、非特許文献３に開示されているシステムでは、光送信機は、光受信機における分散補償量がわからないため、分散量の変化に応じて光送信機における分散補償量を変化させることができない。【００３１】
その結果、分散補償量を最適化できるネットワークの大きさが受信側で補償可能な分散補償量の範囲によって限定されるという課題がある。【００３２】
本発明の目的は、上述した課題を解決する光通信システム及び光通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的を達成するために本発明は、
電気信号を光信号に変調して送信する光送信機と、前記光信号を受信する光受信機とが第１の伝送路によって接続された光通信システムであって、
前記光送信機及び前記光受信機は、前記光信号が前記第１の伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、前記光送信機によって前記分散量を補償するための送信側分散補償量と、前記光受信機によって前記分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させ、
前記光送信機と前記光受信機との間を接続する第２の伝送路を有し、
前記光送信機は、
前記送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して送信信号として出力する送信フィルタ部と、
前記送信側分散補償量を変化させる第１の回路係数制御部と、
前記送信フィルタ部から出力された前記送信信号を変調して前記光信号として前記光受信機へ送信する光変調部と、を有し、
前記光受信機は、
前記光変調部から送信された前記光信号を受信し、該受信した前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する受信部と、
前記受信部から出力された前記受信信号の前記分散量を検出し、該検出された前記分散量に応じ、前記受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与して出力する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部が検出する前記分散量を監視し、前記受信側分散補償量を変化させる第２の回路係数制御部と、を有し、
前記第２の回路係数制御部は、前記分散量の変化がほぼ無くなると、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記送信側分散補償量を変化させるための第１の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記第１の回路係数制御部へ送信し、前記受信側分散補償量と前記送信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記受信側分散補償量を変化させ、
前記第１の回路係数制御部は、前記第２の回路係数制御部から送信された前記第１の開始指示を受信すると、該第１の開始指示が示す方向に前記送信側分散補償量を変化させる。
【００３４】
また、電気信号を光信号に変調して送信する光送信機と、前記光信号を受信する光受信機とが第１の伝送路及び第２の伝送路によって接続された光通信システムにおける光通信方法であって、
前記光信号が前記第１の伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、前記光送信機によって前記分散量を補償するための送信側分散補償量と、前記光受信機によって前記分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる処理を有し、
前記光送信機が、
前記送信側分散補償量に相当する信号を前記電気信号に付与して送信信号とする送信側補償処理と、
前記送信信号を変調して前記光信号として前記光受信機へ送信する処理と、
前記光受信機が、
前記光信号を受信し、該受信した前記光信号を電気信号に変換して受信信号とする処理と、
前記受信信号の前記分散量を検出する処理と、
前記検出された前記分散量に応じ、前記受信側分散補償量に相当する信号を前記受信信号に付与する受信側補償処理と、
前記分散量の変化がほぼ無くなると、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記送信側分散補償量を変化させるための第１の開始指示を前記第２の伝送路を介して前記光送信機へ送信し、前記受信側分散補償量と前記送信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、前記受信側分散補償量の絶対値を減少させる方向に前記受信側分散補償量を変化させる処理と、
前記光送信機が、前記第１の開始指示を受信すると、該第１の開始指示が示す方向に前記送信側分散補償量を変化させる処理と、を有する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、光信号が伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、光送信機によって分散量を補償するための送信側分散補償量と、光受信機によって分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、受信側分散補償量の絶対値を減少させる。これにより、受信側分散補償量を変化させることのできる範囲を最大限に確保する。そのため、分散量を補償する回路の規模を大きくすることなく、分散補償量を最適化できるネットワークの大きさが、光受信機で補償可能な分散補償量の範囲によって限定されることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】トランスバーサルフィルタの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の光通信システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した伝送路の経路を切り替えることによって伝送路で生じる波長分散の分散量の変化を示すタイムチャートである。
【図４】図３に示した分散量の変化に対応する図２に示した送信フィルタ部及び受信フィルタ部における分散補償量の変化を示すタイムチャートである。
【図５】図２に示した光通信システムにおいて分散量を補償する動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の光通信システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の光通信システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】ビットレートが１０Ｇｂｐｓに対してトランスバーサルフィルタの遅延間隔が５０ｐｓである場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値の一例を示す図である。
【図９】本発明の光通信システムの第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】ビットレートが１０Ｇｂｐｓに対してトランスバーサルフィルタの遅延間隔が５０ｐｓである場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の光通信システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００３９】
本実施形態の光通信システムは図２に示すように、光送信機１０１と光受信機１０８とを備えており、光送信機１０１と光受信機１０８とはデータ信号を送信するための第１の伝送路である伝送路１０７及び第２の伝送路である制御信号用伝送路１１２で接続されている。
【００４０】
光送信機１０１は、信号源１０２と、第１の回路係数制御部である回路係数制御部１０３と、送信フィルタ部１０４と、光源１０５と、光変調部１０６とを備えている。
【００４１】
信号源１０２は、電気信号であるデジタルデータ信号を出力する。なお、ここではデジタルデータ信号のビットレートを１０Ｇｂｐｓとするが、これは一例であり、このビットレートに限定されるものではない。
【００４２】
送信フィルタ部１０４は、図１に示すようなトランスバーサルフィルタである。送信フィルタ部１０４は、回路係数制御部１０３が制御する伝達関数により、信号源１０２から出力されたデジタルデータ信号を線形処理する。そして、−１００００ｐｓ／ｎｍ〜＋１００００ｐｓ／ｎｍの可変な分散補償量に相当する信号をデジタルデータ信号に付与して送信信号として出力する。なお、トランスバーサルフィルタを構成する遅延素子（図１参照）による遅延間隔は、データのシンボル時間である１００ｐｓの半分の５０ｐｓである。この遅延間隔の５０ｐｓは一例であり、シンボル時間の自然数分の１の他、自由な値を取りうる。以降、送信フィルタ部１０４が付与する分散補償量を送信側分散補償量という。
【００４３】
回路係数制御部１０３は、信号源１０２から出力されたデジタルデータ信号を送信フィルタ部１０４が線形処理する際に使用する伝達関数を制御する。なお、制御とは具体的には、送信フィルタ部１０４を構成するトランスバーサルフィルタにおいて、各遅延素子（図１参照）から出力される信号の分岐信号に対して乗算するタップ係数を設定して出力することである。補償したい所定の分散量に相当する値にタップ係数を設定することにより、その所定の分散量が補償される。このタップ係数を変化させることにより、送信側分散補償量を変化させることができる。また、回路係数制御部１０３は、送信側分散補償量の変化を開始させるための第１の開始指示を制御信号用伝送路１１２を介して光受信機１０８から受信すると、第１の開始指示が示す方向に送信側分散補償量を変化させる。
【００４４】
光源１０５は、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＦｅｅｄＢａｃｋ）レーザで強度が一定の光を出力する。なお、光源１０５が出力する光は、光通信に必要な品質を有していればよく、ＤＦＢレーザに限定されない。
【００４５】
光変調部１０６は、ＩＱ変調器であり、光源１０５から出力される光信号を同相成分と直交成分とに分割する。そして、送信フィルタ部１０４から出力される送信信号に含まれる同相成分の情報を分割された同相成分に印加し、送信フィルタ部１０４から出力される送信信号に含まれる直交成分の情報を分割された直交成分に印加する。そして、同相成分及び直交成分の情報が印加された光信号を伝送路１０７を介して光受信機１０８へ送信する。なお、上述したように光変調部１０６は、ＩＱ変調器（またはベクトル変調器）と呼ばれる変調器である。ＩＱ変調器は、４相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調方式等に広く用いられている一般的な変調器であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４６】
図２に示す光受信機１０８は、第２の回路係数制御部である回路係数制御部１０９と、受信部１１０と、受信フィルタ部１１１とを備えている。
【００４７】
受信部１１０は、コヒーレント光受信方式を用い、光送信機１０１から伝送路１０７を介して送信される光信号を受信して同相成分信号及び直交成分信号を検出する。そして、検出した同相成分信号及び直交成分信号を受信信号として受信フィルタ部１１１へ出力する。
【００４８】
受信フィルタ部１１１は、送信フィルタ部１０４と同様に図１に示すようなトランスバーサルフィルタである。受信フィルタ部１１１は、回路係数制御部１０９が制御する伝達関数により、受信部１１０から出力された受信信号を線形処理する。そして、−１００００ｐｓ／ｎｍ〜＋１００００ｐｓ／ｎｍの可変な分散補償量に相当する信号を受信信号に付与して出力する。なお、トランスバーサルフィルタを構成する遅延素子（図１参照）による遅延間隔は、データのシンボル時間１００ｐｓの半分の５０ｐｓである。この遅延間隔の５０ｐｓは一例であり、シンボル時間の自然数分の１の他、自由な値を取りうる。また、受信フィルタ部１１１は、受信部１１０から出力された受信信号の分散量を検出し、回路係数制御部１０９からの指示により、その分散量が最小となるように適応等化する。以降、受信フィルタ部１１１が付与する分散補償量を受信側分散補償量という。
【００４９】
回路係数制御部１０９は、回路係数制御部１０３と同様に、受信部１１０から出力された受信信号を受信フィルタ部１１１が線形処理する際に使用する伝達関数を制御する。なお、制御とは具体的には、受信フィルタ部１１１を構成するトランスバーサルフィルタにおいて、各遅延素子（図１参照）から出力される信号の分岐信号に対して乗算するタップ係数を設定して出力することである。補償したい所定の分散量に相当する値にタップ係数を設定することにより、その所定の分散量が補償される。このタップ係数を変化させることにより、受信側分散補償量を変化させることができる。また、回路係数制御部１０９は、受信フィルタ部１１１が検出する分散量を監視しており、分散量の変化を検知すると、その分散量の変化の変化量を最小にするため、受信フィルタ部１１１に適応等化させる。また、回路係数制御部１０９は、第１の開始指示を制御信号用伝送路１１２を介して回路係数制御部１０３へ送信する。
【００５０】
以下に、上記のように構成された光通信システムにおいて波長分散の分散量を補償する動作について説明する。
【００５１】
図３は、図２に示した伝送路１０７の経路を切り替えることによって伝送路１０７で生じる波長分散の分散量の変化を示すタイムチャートである。
【００５２】
図４は、図３に示した分散量の変化に対応する図２に示した送信フィルタ部１０４及び受信フィルタ部１１１における分散補償量の変化を示すタイムチャートであり、（ａ）は受信フィルタ部１１１における受信側分散補償量の変化を示すタイムチャート、（ｂ）は送信フィルタ部１０４における送信側分散補償量の変化を示すタイムチャート、（ｃ）は送信側分散補償量と受信側分散補償量の合計値の変化を示すタイムチャートである。
【００５３】
図５は、図２に示した光通信システムにおいて分散量を補償する動作を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
まず、図３及び図４に示す時刻ｔ１において経路の切り替えが発生する（ステップＳ１）。
【００５５】
このとき、図３に示すように図２に示した伝送路１０７で生じる分散量は、１００００ｐｓ／ｎｍへ増加する。
【００５６】
回路係数制御部１０９は、この分散量の変化を検知すると、この分散量の変化の変化量を最小にするための適応等化を受信フィルタ部１１１に開始させる（ステップＳ２）。
【００５７】
そして、回路係数制御部１０９は、図４（ａ）に示すように受信側分散補償量が−１００００ｐｓ／ｎｍとなったところで受信フィルタ部１１１における適応等化を完了させる（ステップＳ３）。その結果、図４（ｃ）に示すように送信側分散補償量と受信側分散補償量との合計値が−１００００ｐｓ／ｎｍで安定する。
【００５８】
この安定状態において通信が再開された後の適切な時刻である時刻ｔ１１において、回路係数制御部１０９は、送信側分散補償量を減少（負の分散補償量で絶対値を増加）させるための第１の開始指示を制御信号用伝送路１１２を介して回路係数制御部１０３へ送信する（ステップＳ４）。
【００５９】
回路係数制御部１０３は、回路係数制御部１０９から送信された第１の開始指示を受信すると、送信フィルタ部１０４における送信側分散補償量を減少させる（ステップＳ５）。これにより、図４（ｂ）に示すように送信側分散補償量は、−１００００ｐｓとなる。また、これと同時に、回路係数制御部１０９は、受信フィルタ部１１１における受信側分散補償量の絶対値を減少させる（ステップＳ６）。具体的には、図４（ａ）に示すように受信フィルタ部１１１における分散補償量を±０ｐｓ／ｎｍに増加させる。
【００６０】
このとき、送信側分散補償量と受信側分散補償量との合計値がほぼ一定に保たれながら、送信側分散補償量及び受信側分散補償量がそれぞれ変化する。具体的には、回路係数制御部１０９が、受信フィルタ部１１１が検出する分散量に応じ、受信フィルタ部１１１における受信側分散補償量を変化させる。
【００６１】
これにより、光送信機１０１と光受信機１０８とでそれぞれ分散補償量を変化させている間も、伝送路１０７に波長分散が生じることなく通信が継続できる。
【００６２】
次に、回路係数制御部１０９は、受信側分散補償量の絶対値が最小となったかどうかを判定する（ステップＳ７）。
【００６３】
ステップＳ７における判定の結果、受信側分散補償量の絶対値が最小となっていない場合、ステップＳ５の動作に遷移し、回路係数制御部１０３は送信フィルタ部１０４に送信側分散補償量の減少を継続させ、回路係数制御部１０９は受信フィルタ部１１１に受信側分散補償量の増加を継続させる。
【００６４】
一方、ステップＳ７における判定の結果、受信側分散補償量の絶対値が最小となっていた場合、回路係数制御部１０９は、送信側分散補償量を変化させるのを停止させるための停止指示を制御信号用伝送路１１２を介して回路係数制御部１０３へ送信する（ステップＳ８）。
【００６５】
回路係数制御部１０３は、回路係数制御部１０９から送信された停止指示を受信すると、送信フィルタ部１０４における送信側分散補償量の減少を停止させる（ステップＳ９）。
【００６６】
そして、回路係数制御部１０９は、受信フィルタ部１１１における受信側分散補償量の増加を停止させる（ステップＳ１０）。
【００６７】
以上が図２に示した光通信システムにおいて、図３に示した時刻ｔ１において発生した経路の切り替えによって伝送路１０７で生じる波長分散の分散量を補償する動作である。
【００６８】
以下に、図３に示すｔ１以降の分散量の変化における波長分散を補償する動作を説明するが、基本的に上述した動作と同様なのでフローチャートは省略する。
【００６９】
図３に示すように次の経路の切り替え時刻である時刻ｔ２において、図２に示した伝送路１０７の分散量は、２００００ｐｓ／ｎｍへ増加する。
【００７０】
このとき、図４（ｂ）に示すように送信側分散補償量は既に、−１００００ｐｓ／ｎｍとなっており、これ以上送信側分散補償量を減少させることはできない。そのため、回路係数制御部１０９は、受信フィルタ部１１１に適応等化させ、図４（ａ）に示すように受信側分散補償量を−１００００ｐｓ／ｎｍに変化させる。これにより、通信状態が正常となる。
【００７１】
そして、この後、回路係数制御部１０９は、受信側分散補償量の絶対値を減少させるため、送信側分散補償量を減少させるように回路係数制御部１０３へ第１の開始指示を送信するが、送信フィルタ部１０４ではこれ以上の送信側分散補償量の減少ができないため、送信側分散補償量は変化しない。この結果、図４（ａ），（ｂ）に示すように、送信側分散補償量と受信側分散補償量とが等しく−１００００ｐｓ／ｎｍで安定する。
【００７２】
次に、図３に示すように次の経路切り替え時刻である時刻ｔ３において、図２に示した伝送路１０７の分散量が０ｐｓ／ｎｍへ減少する。
【００７３】
このとき、図４（ｂ）に示すように、既に送信フィルタ部１０４における送信側分散補償量が−１００００ｐｓ／ｎｍとなっている。そのため、受信フィルタ部１１１は、適応等化により、図４（ａ）に示すように受信側分散補償量を＋１００００ｐｓ／ｎｍとする。これにより、通信状態が正常となる。
【００７４】
また、このとき、回路係数制御部１０９は、受信側分散補償量の絶対値を減少させるために、送信側分散補償量を増加させるように回路係数制御部１０３へ第１の開始指示を送信する。
【００７５】
回路係数制御部１０９から送信された第１の開始指示を受信した回路係数制御部１０３は、図４（ｂ）に示すように、送信側分散補償量を±０ｐｓ／ｎｍへ増加させる。また、このとき、回路係数制御部１０９は、受信側分散補償量の絶対値を減少させる。具体的には、図４（ａ）に示すように、受信フィルタ部１１１の分散補償量を±０ｐｓ／ｎｍに減少させる。このとき、送信側分散補償量と受信側分散補償量との合計値がほぼ一定に保たれながら、送信側分散補償量及び受信側分散補償量がそれぞれ変化する。
【００７６】
以下、図３に示した時刻ｔ４において分散量が−１００００ｐｓ／ｎｍへ変化する場合、時刻ｔ５において分散量が−２００００ｐｓ／ｎｍへ変化する場合、及び時刻ｔ６において分散量が０ｐｓ／ｎｍへ変化する場合も、それぞれ同様の動作が行われる。
【００７７】
このように本実施形態においては、光信号が伝送路を通ることによって発生する波長分散の分散量の変化がほぼ無くなると、光送信機１０１によって分散量を補償するための送信側分散補償量と、光受信機１０８によって分散量を補償するための受信側分散補償量との合計値をほぼ一定に保ちながら、受信側分散補償量の絶対値を減少させる。これにより、受信側分散補償量を変化させることのできる範囲を最大限に確保する。そのため、分散量を補償する回路の規模を大きくすることなく、分散補償量を最適化できるネットワークの大きさが、光受信機１０８で補償可能な分散補償量の範囲によって限定されることを回避できる。
【００７８】
ここで、経路の切り替えによる分散補償が受信側でのみ行われるとした場合、分散補償量の範囲は受信側の分散補償量の範囲である−１００００ｐｓ／ｎｍ〜＋１００００ｐｓ／ｎｍに限定される。
【００７９】
以下にこの場合の動作を、図３に示した波長分散の分散量の変化が起こった場合を一例として説明する。
【００８０】
まず、時刻ｔ１における経路切り替え後に波長分散が１００００ｐｓ／ｎｍ増加すると、受信側が適応等化することにより、受信側の分散補償量が−１００００ｐｓ／ｎｍとなったところで安定して通信が再開される。この後、送信側と受信側との間で分散補償量の移動が行われないため、送信側の分散補償量は０ｐｓ／ｎｍのままで変化せず、受信側の分散補償量は−１００００ｐｓ／ｎｍのままで変化しない。
【００８１】
この状態で、図３に示すように次の経路切り替え時刻ｔ２において、経路の分散が２００００ｐｓ／ｎｍに増加する。このとき、送信側の分散補償量は±０ｐｓ／ｎｍなので、受信側で適応等化によって波長分散を減少させようとするが、受信側の分散補償量は、既にその限界値である−１００００ｐｓ／ｎｍとなっているため、分散補償量を増加させることができない。
【００８２】
このように、送信側と受信側とで分散補償量の移動が行われない場合、受信側で補償することが可能な分散補償量である−１００００〜＋１００００ｐｓ／ｎｍの範囲に光通信システム全体の分散補償量が限定されてしまう。
【００８３】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、伝送路１０７の経路の切り替えによる分散量の変化に対応して受信側分散補償量を変化させるために、光受信機１０８における適応等化を利用した。これにより、第１の実施形態では光通信システムの構成をシンプルな構成にすることができた。しかし、適応等化が開始される時点では、伝送路１０７の分散量が既に変化しており、偏波分散変動等の他の劣化要因の変動に対して通信品質が劣化しやすい状況となる。
【００８４】
また、適応等化自体に時間がかかってしまうことから、経路の切り替えが短時間で頻繁に生じる場合、送信側分散補償量及び受信側分散補償量を大きく変化させることが難しい。
【００８５】
以下に説明する第２の実施形態では、光受信機における適応等化ではなく、受信側分散補償量の変化を指示するための制御開始フレームを送信信号に埋め込んで光受信機へ送信し、光送信機と光受信機とで同期して分散補償量を変化させることによって伝送路１０７の分散量の変化への対応を行う。
【００８６】
図６は、本発明の光通信システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００８７】
図６に示すように本実施形態の光通信システムは、図２に示した第１の実施形態の光通信システムと比べ、光送信機２０１に制御開始フレーム挿入部２０７が備えられ、光受信機２０８に制御開始フレーム検出部２１２が備えられている点が異なる。
【００８８】
制御開始フレーム挿入部２０７は、回路係数制御部２０３が送信側分散補償量を変化させる際、信号源２０２から出力されたデジタルデータ信号に制御開始フレームを挿入する。そして、制御開始フレームが挿入されたデジタルデータ信号と、制御開始フレームを挿入したことを示す挿入情報を出力する。
【００８９】
回路係数制御部２０３は、制御開始フレーム挿入部２０７から出力された挿入情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、送信フィルタ部２０４における送信側分散補償量を変化させる。
【００９０】
制御開始フレーム検出部２１２は、受信フィルタ部２１１から出力された受信信号の中に制御開始フレームを検出すると、制御開始フレームを検出したことを通知するための検出情報を回路係数制御部２０９へ出力する。
【００９１】
回路係数制御部２０９は、制御開始フレーム検出部２１２から出力された検出情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、受信フィルタ部２１１における受信側分散補償量を変化させる。
【００９２】
なお、本実施形態において、制御開始フレームを利用して送信側分散補償量及び受信側分散補償量を同期して変化させることにより、伝送路１０７の分散量を補償し終わると、上述した第１の実施形態で説明したように、受信側分散補償量の絶対値が減少するように受信側分散補償量と送信側分散補償量とを同期して変化させる動作が行われる。
【００９３】
このように本実施形態においては、光送信機２０１は、受信側分散補償量を変化させることを指示するための制御開始フレームを光受信機２０８へ送信する。そのため、速やかに、かつ、より正確なタイミングで伝送路１０７の分散量を補償することができる。
【００９４】
なお、本実施形態において回路係数制御部２０３は、制御開始フレーム挿入部２０７から挿入情報を受け付け、挿入情報を受け付けてから所定の時間が経過すると、送信側分散補償量を変化させた。このような方法ではなく、例えば、回路係数制御部２０３が制御開始フレーム挿入部２０７へ制御開始フレームの挿入を指示し、この指示を行ってから所定の時間が経過すると、送信側分散補償量を変化させるようにしてもよい。
【００９５】
（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態では、光送信機と光受信機との間で制御開始フレームを利用することにより、送信側分散補償量及び受信側分散補償量を変化させるタイミングを制御した。この場合、送信信号に制御開始フレームを挿入するため、伝送路１０７のビットレートが変化してしまい、既存の伝送速度のコンポーネントを用いることができなくなる可能性がある。
【００９６】
以下に説明する第３の実施形態においては、光送信機が制御信号用伝送路１１２を用いて受信側分散補償量の変化の開始を光受信機へ指示する。
【００９７】
図７は、本発明の光通信システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００９８】
回路係数制御部３０３は、送信側分散補償量を変化させる際、受信側分散補償量の変化の開始を指示するための第２の開始指示を制御信号用伝送路１１２を介して回路係数制御部３０９へ送信する。そして、第２の開始指示を送信してから所定の時間が経過すると、送信フィルタ部３０４における送信側分散補償量を変化させる。
【００９９】
回路係数制御部３０３から送信された第２の開始指示を受信した回路係数制御部３０９は、第２の開始指示を受信してから所定の時間が経過すると、受信フィルタ部３１１における受信側分散補償量を変化させる。
【０１００】
なお、本実施形態において、第２の開始指示を利用して送信側分散補償量及び受信側分散補償量を同期して変化させることにより、伝送路１０７の分散量を補償し終わると、上述した第１の実施形態で説明したように、受信側分散補償量の絶対値が減少するように受信側分散補償量と送信側分散補償量とを同期して変化させる動作が行われる。
【０１０１】
このように本実施形態においては、光送信機２０１は、制御信号用伝送路１１２を利用して受信側分散補償量を変化させることを光受信機２０８へ指示する。そのため、伝送路１０７のビットレートを変化させることなく、速やかに、かつ、より正確なタイミングで伝送路１０７の分散量を補償することができる。
【０１０２】
ただし、本実施形態においては、制御信号用伝送路１１２と伝送路１０７との伝送遅延がゆらぎ等によって異なる場合、送信フィルタ部３０４における送信側分散補償量を変化させるタイミングと、受信フィルタ部３１１における受信側分散補償量を変化させるタイミングとの間にずれが生じる可能性がある。このずれが生じた場合にも信号の品質の劣化を生じさせないため、例えば、送信側分散補償量及び受信側分散補償量の変化を少しずつ複数に分けて行う等により、信号の品質の劣化を最小に抑える必要がある。
【０１０３】
（第４の実施形態）
上述した第１〜第３の実施形態では、受信フィルタにおける受信側分散補償量の変化と、送信フィルタにおける送信側分散補償量の変化とを同時に行っている。この場合、送信フィルタ部と受信フィルタ部を構成するトランスバーサルフィルタのフィルタ係数を同時に変更する必要がある。しかし、送信フィルタ部及び受信フィルタ部のいずれにおいても、それらに入力される信号の同相成分及び直交成分に対するフィルタ処理が必要なため、それぞれのタップ係数の設定量が膨大となる。特に、フィルタ処理による微小な分散補償量の変化に対しても、大きなフィルタ係数の変化が伴う場合、精度の高い制御を行わないと安定して分散補償量を変化させることが難しい。
【０１０４】
以下に説明する第４の実施形態では、送信フィルタ部及び受信フィルタ部をそれぞれ２つに分け、送信フィルタ部及び受信フィルタ部において補償する分散補償量を２つに分けることにより、タップ係数を更新する量を削減する。
【０１０５】
送信フィルタ部及び受信フィルタ部を構成するトランスバーサルフィルタでは、伝送路１０７の伝達関数の逆関数処理を行う。具体的には、逆関数の逆フーリエ変換で得られるインパルス応答の係数の値を各遅延素子の出力の乗算器においてタップ係数値として乗ずればよい。
【０１０６】
このとき、波長分散の分散量Ｄ（ｐｓ／ｎｍ）が伝送信号のビットレートＢ（Ｇｂｐｓ）に対して以下に示す式（１）で表される関係となる場合、逆伝達関数のインパルス応答の実部の多くの部分が０となる。
【０１０７】
【数１】
0005522056.tif 000002
上記の式（１）においてＫは、光信号の波長に依存する定数であり、波長１５００ｎｍではおよそ６２５００となる。
【０１０８】
図８は、ビットレートが１０Ｇｂｐｓに対してトランスバーサルフィルタの遅延間隔が５０ｐｓである場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値の一例を示す図であり、（ａ）は分散量が５０００ｐｓ／ｎｍ（ｎ＝４）の場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示す図、（ｂ）は分散量が６２５０ｐｓ／ｎｍ（ｎ＝５）の場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示す図、（ｃ）は分散量が５３５０ｐｓ／ｎｍの場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示す図である。なお、図８において、縦軸が各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示すが、図中ではそれをタップ係数値と表記している。
【０１０９】
図８（ａ）に示す例において実部の係数値は、中心から１２タップ目以降でほぼ０となっている。また、図８（ｂ）に示す例において実部の係数値は、中心から１４タップ目以降でほぼ０となっている。
【０１１０】
一方、図８（ｃ）に示す例において実部の係数値は、中心から２０タップ目以降でも０よりも大きな値がある。
【０１１１】
このように、トランスバーサルフィルタを上記の式（１）に従う間隔で変化させることにより、タップ係数値が０であるタップを増やすことが可能となる。この性質を用いて、送信フィルタ部及び受信フィルタ部をそれぞれ２つに分け、一方の送信フィルタ部及び受信フィルタ部では、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量をステップ的に補償する。そして、もう一方の送信フィルタ部及び受信フィルタ部では、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量以外の微小な分散量を固定的に補償する。これにより、タップ係数を更新する量を削減することができる。
【０１１２】
図９は、本発明の光通信システムの第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
図９に示すように本実施形態の光通信システムは、図２、図６及び図７に示した第１〜第３の実施形態の光通信システムと比べると、光送信機４０１において、送信フィルタ部が、第１の送信フィルタ部である送信フィルタ部４０４−１と、第２の送信フィルタ部である送信フィルタ部４０４−２とに分割されており、また、回路係数設定部４０７が備えられている点が異なる。また、光受信機４０８において、受信フィルタ部が、第１の受信フィルタ部である受信フィルタ部４１１−１と、第２の受信フィルタ部である受信フィルタ部４１１−２とに分割されており、また、回路係数設定部４１２が備えられている点が異なる。
【０１１４】
回路係数設定部４０７は、送信フィルタ部４０４−１，４０４−２が補償を行う際に利用するタップ係数を回路係数制御部４０３及び送信フィルタ部４０４−２へ出力する。
【０１１５】
送信フィルタ部４０４−１は、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量をステップ的に補償するための第１の送信側分散補償量に相当する信号を信号源４０２から出力されるデジタルデータ信号に付与する。そして、第１の送信側分散補償量が付与されたデジタルデータ信号を第１の送信側補償済信号として送信フィルタ部４０４−２へ出力する。
【０１１６】
送信フィルタ部４０４−２は、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量以外の微小な分散量を固定的に補償するための第２の送信側分散補償量に相当する信号を、送信フィルタ部４０４−１から出力された第１の送信側補償済信号に付与する。そして、第２の送信側分散補償量を付与した第１の送信側補償済信号を送信信号として光変調部４０６へ出力する。なお、送信フィルタ部４０４−２は、微小な分散量を補償するだけなので回路規模は小さい。
【０１１７】
回路係数設定部４１２は、受信フィルタ部４１１−１，４１１−２が補償を行う際に利用するタップ係数を回路係数制御部４０９及び受信フィルタ部４１１−２へ出力する。
【０１１８】
受信フィルタ部４１１−１は、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量をステップ的に補償するための第１の受信側分散補償量に相当する信号を受信部４１０から出力される受信信号に付与する。そして、第１の受信側分散補償量が付与された受信信号を第１の受信側補償済信号として受信フィルタ部４１１−２へ出力する。
【０１１９】
受信フィルタ部４１１−２は、上記の式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量以外の微小な分散量を固定的に補償するための第２の受信側分散補償量に相当する信号を、受信フィルタ部４１１−１から出力された第１の受信側補償済信号に付与して出力する。なお、受信フィルタ部４１１−２は、微小な分散量を補償するだけなので回路規模は小さい。
【０１２０】
このように本実施形態においては、送信フィルタ部及び受信フィルタ部をそれぞれ２つに分け、送信フィルタ部４０４−１及び受信フィルタ部４１１−１では所定の分散量の定数倍の分散量を補償し、送信フィルタ部４０４−２及び受信フィルタ部４１１−２では所定の分散量の定数倍以外の分散量を固定的に補償する。そのため、タップ係数を更新する量を削減することができる。
【０１２１】
なお、本実施形態においては、式（１）においてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量をステップ的に補償することにより、実部の係数値の多くを０とできた。
【０１２２】
ここで、以下に示す式（２）のにおいてｎの値を変化させることによって算出される２Ｋ／Ｂ２の定数倍の分散量をステップ的に補償することにより、上述した場合とは逆に、虚部の係数値の多くを０とすることができる。
【０１２３】
【数２】
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図１０は、ビットレートが１０Ｇｂｐｓに対してトランスバーサルフィルタの遅延間隔が５０ｐｓである場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値の他の例を示す図であり、（ａ）は分散量が４３７５（ｐｓ／ｎｍ）（ｎ＝４）の場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示す図、（ｂ）は分散量が５６７５（ｐｓ／ｎｍ）（ｎ＝５）の場合の各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示す図である。なお、図１０において、縦軸が各タップにおけるインパルス応答の実部及び虚部の係数の値を示すが、図中ではそれをタップ係数値と表記している。
【０１２４】
図１０（ａ）に示す例では、中心から１１タップ目以降で虚部の係数値がほぼ０となっている。また、図１０（ｂ）に示す例では、中心から１３タップ目以降で虚部の係数値がほぼ０となっている。
【０１２５】
この特性を利用して、上述した場合と同様の効果が得られることは明らかである。
【０１２６】
この出願は、２００９年２月４日に出願された日本出願特願２００９−０２３７０３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【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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