(57)【要約】【課題】  受信する信号光強度が変化した場合にローカル光の強度を最適化することができず、受信信号の伝送品質が劣化するという問題を解消するコヒーレント光受信装置を得る。【解決手段】  受信信号とローカル光とを入力して、合波し光電変換した信号を出力するコヒーレントレシーバ、コヒーレントレシーバに入力するローカル光のパワーを調整するローカル光用光レベル調整器、ローカル光用光レベル調整器を制御する制御回路、およびコヒーレントレシーバの出力する信号に基づき、誤り率を検出する誤り率検出回路を備え、前記制御回路が、予め記憶されたテーブルを参照して、それぞれコヒーレントレシーバに入力する受信信号のパワーに対してローカル光のパワーが最適値になるように、ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整と、前記誤り率が最小化するように、ローカル光用光レベル調整器を制御する微調整とを行う。【選択図】          図１
2014123905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を入力する信号受信端子、
ローカル光を出力する可変波長光源、
前記受信信号と前記ローカル光とを入力して、合波し光電変換した信号を出力するコヒーレントレシーバ、
このコヒーレントレシーバに入力する前記ローカル光のパワーを調整するローカル光用光レベル調整器、
このローカル光用光レベル調整器を制御する制御回路、および
前記コヒーレントレシーバの出力する信号に基づき、誤り率を検出する誤り率検出回路を備え、
この制御回路は、予め記憶された前記受信信号のパワーと前記ローカル光パワーの最適な関係を示すテーブルを参照して、それぞれ前記コヒーレントレシーバに入力する受信信号のパワーに対してローカル光のパワーが最適値になるように、前記ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整と、
前記誤り率検出回路の検出する誤り率が最小化するように、前記ローカル光用光レベル調整器を制御する微調整とを行うことを特徴とするコヒーレント光受信装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記粗調整を行った後に、前記微調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。
【請求項３】
前記コヒーレントレシーバに入力する前記受信信号のパワーを検出する受信信号用モニタをさらに備え、
前記制御回路は、前記受信信号用モニタの検出値に対してローカル光のパワーが最適値になるように、前記ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のコヒーレント光受信装置。
【請求項４】
前記コヒーレントレシーバに入力する前記ローカル光のパワーを検出するローカル光用モニタをさらに備え、
前記制御回路は、前記ローカル光用モニタの検出値が前記最適値になるように、前記ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整を行うことを特徴とする請求項３に記載のコヒーレント光受信装置。
【請求項５】
前記コヒーレントレシーバに入力する前記受信信号のパワーを調整する受信信号用光レベル調整器をさらに備え、
前記制御回路は、前記コヒーレントレシーバに入力する受信信号のパワーが当該コヒーレントレシーバによって定められる規程値になるように、前記受信信号用光レベル調整器を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコヒーレント光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタルコヒーレント技術を用いる光通信の受信装置に関するものであり、特に受信光の復調に用いるローカル光のパワー制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット、携帯電話、スマートフォンの普及と扱うサービスの多様化・大容量化に伴い、メトロエリアからバックボーンエリアにおける光通信ネットワークに求められる伝送容量が増加の一途を辿っている。これらのネットワークでは、波長多重伝送技術（WDM：Wavelength Division Multiplexing）が適用されており、１本の光ファイバに複数波長を合分波して伝送することによって大容量を実現している。１波長あたりの伝送容量は、2.5Gbpsから10Gbps、40Gbps、100Gbpsと年々高速化が進んでおり、適用される光トランシーバ方式も多様化している。なかでも40Gbps以上の高速光トランシーバでは、コヒーレント技術が採用されることが多くなっている。
【０００３】
コヒーレント技術とは、送信側で光の周波数、位相などを信号で変調して伝送し、受信側で基準となるローカル光と比較することで、周波数、位相などに重畳された信号を復調する技術である。この技術は、無線通信では古くから商用化されているが、搬送波、変調速度の周波数が高い光通信では、デバイスの速度、性能の制約により実現に多くの困難があったため、近年になってようやく実現された。しかし、依然として理論値どおりの特性を簡単に得られる状況にはなく、光受信性能を最適化するための技術が求められている。
【０００４】
コヒーレント光レシーバ（光受信装置）では、信号受信端子で受信された受信信号と、可変波長光源から出力されるローカル光が、コヒーレントレシーバで合波され光電変換された後に、ＡＤコンバータでデジタルに変換され、デジタル信号処理回路で比較されることにより、信号が復調される。
【０００５】
コヒーレント伝送においては、コヒーレントレシーバに入力する受信信号とローカル光のパワーが重要であり、両者の積が大きいほどよいとされているが、コヒーレントレシーバに搭載のＴＩＡ（Trans impedance Amplifier、トランスインピーダンスアンプ）に入る差動電流が大きくなると、高周波歪みが発生し、品質の劣化につながる。つまり、受信信号に対するローカル光パワーの最適値が存在する。
【０００６】
伝送品質を向上させるための従来のローカル光の制御としては、伝送エラーが発生した際に、予め記憶していたパワーにローカル光のパワーを変更する構成が開示されている（例えば、特許文献１）。また、ローカル光の周波数を制御する構成が開示されている（例えば、特許文献２乃至４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６０１４６
【特許文献２】特開平５−１９９１８６
【特許文献３】特開平６−２９９２６
【特許文献４】特開平７−２１８９４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
伝送路の状態の変化、経路の変更にともない、受信光強度が変化することが多いため、受信信号の強度変化に対する耐力を確保することは重要である。しかし、従来のコヒーレント光レシーバは上記のように構成されているため、受信する信号光強度が変化した場合にローカル光の強度を最適化することができず、受信信号の伝送品質（例えば、ＢＥＲ（Bit Error Ratio、符号誤り率））が劣化するという問題があった。
【０００９】
この発明は上記の問題を解消するコヒーレント光受信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、コヒーレント光受信装置であって、受信信号を入力する信号受信端子、ローカル光を出力する可変波長光源、受信信号とローカル光とを入力して、合波し光電変換した信号を出力するコヒーレントレシーバ、コヒーレントレシーバに入力するローカル光のパワーを調整するローカル光用光レベル調整器、ローカル光用光レベル調整器を制御する制御回路、およびコヒーレントレシーバの出力する信号に基づき、誤り率を検出する誤り率検出回路を備え、制御回路が、予め記憶された前記受信信号のパワーと前記ローカル光パワーの最適な関係を示すテーブルを参照して、それぞれ前記コヒーレントレシーバに入力する受信信号のパワーに対してローカル光のパワーが最適値になるように、ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整と、誤り率検出回路の検出する誤り率が最小化するように、前記ローカル光用光レベル調整器を制御する微調整とを行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、この発明によれば、予め記憶された受信信号とローカル光の最適パワー比率テーブルを参照して、それぞれコヒーレントレシーバに入力する受信信号のパワーに対してローカル光のパワーが最適パワー比率になるように、ローカル光用光レベル調整器を制御する粗調整と、誤り率が最小化するように、ローカル光用光レベル調整器を制御する微調整とを行うようにしたので、受信する信号光強度が変化した場合にローカル光の強度を最適化して、受信信号の伝送品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１によるコヒーレント光受信装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるコヒーレント光受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２によるコヒーレント光受信装置の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３によるコヒーレント光受信装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４によるコヒーレント光受信装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５によるコヒーレント光受信装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を、図を用いて説明する。図１は、デジタルコヒーレント伝送における光レシーバ（コヒーレント光受信装置）の構成図である。図において、光レシーバは、制御回路１、ローカル光用モニタ２、受信信号用モニタ３、誤り率検出回路４、ローカル光用光減衰器５（ローカル光用光レベル調整器）、受信信号用光減衰器６（受信信号用光レベル調整器）、可変波長光源７、信号受信端子８、コヒーレントレシーバ９、ＡＤコンバータ１０を含み構成される。
【００１４】
信号受信端子８は、伝送路から受信信号を入力する。ローカル光用可変波長光源７は、受信信号に応じた波長のローカル光を出力する。コヒーレントレシーバ９は、前記受信信号と前記ローカル光を合波し、フォトダイオード等で光電気変換する。光電気変換された電気信号をＡＤコンバータ１０がデジタル変換し、誤り検出回路４がＢＥＲを算出する。ローカル光用可変波長光源７、コヒーレントレシーバ９、ＡＤコンバータ１０は、デジタルコヒーレント伝送システムにおいて使用される一般的なデバイスである。
【００１５】
受信信号用光減衰器６は、信号受信端子８とコヒーレントレシーバ９の間に設置され、受信信号のパワーを調整する。ローカル光用光減衰器５は、ローカル光用可変波長光源７とコヒーレントレシーバ９の間に設置され、ローカル光のパワーを調整する。受信信号モニタ３は、信号受信端子８から入力されコヒーレントレシーバ９に入力する受信信号光のパワーを検出する。ローカル光モニタ２は、可変波長光源７から出力されコヒーレントレシーバ９に入力するローカル光のパワーを検出する。各モニタには、一般的に光パワー検出にしようされるＰＤなどの素子を用いる。
【００１６】
制御回路１は、予め記憶した受信信号とローカル光のパワーの最適比率のテーブルを参照して、受信信号に対するローカル光のパワーの最適値を算出する。ローカル光モニタ２と受信信号モニタ３の検出するパワー、および誤り率検出回路４の算出するＢＥＲの値を読み込み、ローカル光用光減衰器５と受信信号用光減衰器６を制御し、受信信号とローカル光のパワーを最適値に調整する。各減衰器には、ＶＯＡなどの市販の素子を用いる。
【００１７】
次に動作を説明する。図２は、この発明の光レシーバの制御フローチャートである。まず、光トランシーバの立ち上がり時のアルゴリズムである初期シーケンス（粗調整シーケンス）を説明する。信号受信端子８から受信信号が入力されると（ステップＳ１１）、受信信号モニタ３が受信信号光のパワーを検出する（ステップＳ１２）。制御回路１は、受信信号モニタ３が検出した値を読み込み、受信信号のパワーが予め定められた値になるように、受信信号用光減衰器６を調整する（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。この値は、コヒーレントレシーバ９から決定する。次に、制御回路１は、予め記憶した受信信号とローカル光のパワーの最適比率のテーブルを参照して（ステップＳ１５）、調整された受信信号パワーに対し、ローカル光が最適なパワー比率になるように、または、ローカル光が受信信号パワーと最適なパワー比率に基づき算出される最適なパワー値になるように、ローカル光用モニタ２の検出値に基づきローカル光用光減衰器５を調整する（ステップＳ１６、ステップＳ１７）。
【００１８】
上記初期シーケンスが完了すると、微調シーケンス（微調整シーケンス）を実行する。微調シーケンスでは、制御回路１は、誤り率検出回路４の値を読み（ステップＳ２０１）、受信信号用光減衰器６とローカル光用光減衰器５の制御によりローカル光のパワーを微妙に変化させ（ステップＳ２０６、ステップＳ２１１）、ＢＥＲの値が最も小さくなるポイントを探索する（ステップＳ２０７、ステップＳ２１２、ステップＳ２１３）。ローカル光を変化させる際のパワー変化量、実行回数はレシーバを構成する各デバイスの性能、システムの要求、運用方法等によって決定する。また、微調シーケンスを初期シーケンスと共に周期的に行うか、初回のみ実施とするかは、システム要求や運用方法から決定する。
【００１９】
以下に動作を詳述する。制御回路１は、誤り率検出回路４の算出するＢＥＲの値を読み込み（ステップＳ２０１）、初期シーケンス完了時のローカル光のパワー（ローカル光モニタ２の検出値）をＰ００として保存する（ステップＳ２０２）とともに、ＢＥＲの値をＢ００として保存する（ステップＳ２０３）。以降、本微調シーケンスにおいて、誤り率検出回路４が算出し、制御回路１が読み込んだＢＥＲの値を、単に「ＢＥＲの値」と記す。
【００２０】
次に、ローカル光のパワーをＰ０１として保存する（ステップＳ２０４）とともに、ＢＥＲの値をＢ０１として保存する（ステップＳ２０５）。微調シーケンス開始時は、Ｐ０１＝Ｐ００、Ｂ０１＝Ｂ００である。ステップＳ２０６で、ローカル光のパワーをローカル光用光減衰器５の調整により下げ、ＢＥＲの値が保存したＢ０１より劣化するか否かを判断する（ステップＳ２０７）。ＢＥＲの値が劣化しない場合（Ｓ２０７のＮｏ）、Ｓ２０４へ戻り、Ｓ２０６調整後のローカル光のパワーをＰ０１として上書き保存（ステップＳ２０４）、ＢＥＲの値をＢ０１として上書き保存し（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０６、Ｓ２０７を繰り返す。
【００２１】
ステップＳ２０７において、ＢＥＲの値が劣化する場合（Ｓ２０７のＹｅｓ）、又はＢＥＲの値が劣化しない場合でも、ステップＳ２０４乃至ステップＳ２０７の繰返し回数が所定の設定回数を超える場合、ステップＳ２０８へ進み、ローカル光のパワーを、保存したＰ００に戻す。
【００２２】
さらに、ローカル光のパワーをＰ０２として保存する（ステップＳ２０９）とともに、ＢＥＲの値をＢ０２として保存する（ステップＳ２１０）。微調シーケンス開始時は、Ｐ０２＝Ｐ００、Ｂ０２＝Ｂ００である。ステップＳ２１１で、ローカル光のパワーをローカル光用光減衰器５の調整により上げ、ＢＥＲの値が保存したＢ０１より劣化するか否かを判断する（ステップＳ２１２）。ＢＥＲの値が劣化しない場合（Ｓ２１２のＮｏ）、Ｓ２０９へ戻り、Ｓ２１１調整後のローカル光のパワーをＰ０２として上書き保存（ステップＳ２０９）、ＢＥＲの値をＢ０２として上書き保存し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２１１、Ｓ２１２を繰り返す。
【００２３】
ステップＳ２１２において、ＢＥＲの値が劣化する場合（Ｓ２１２のＹｅｓ）、又はＢＥＲの値が劣化しない場合でも、ステップＳ２０９乃至ステップＳ２１２の繰返し回数が所定の設定回数を超える場合、ステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１３において、保存したＢＥＲの値であるＢ００、Ｂ０１、Ｂ０２を比較し、最小となるＢＥＲの値に対応するローカル光のパワー（保存したＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２のいずれか）になるように、ローカル光のパワーをローカル光用光減衰器５により設定する（ステップＳ２１３）。Ｓ２１３で設定したローカル光のパワーをＬ００として保存して（ステップＳ２１４）、微調シーケンスを終了する。
【００２４】
このように、初期シーケンス、微調シーケンスを実行することで、コヒーレントレシーバ９のＴＩＡや、ローカル光用可変波長光源７のレーザー、受信信号モニタ２とローカル光モニタ３のＰＤの特性ばらつきを吸収した上で、ＢＥＲが最も良くなる比率に受信信号とローカル光のパワーを制御することができる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１の光レシーバは動作するので、ネットワークの経年変化、伝送経路の変化等にともなって、受信信号光のパワーが変化した場合でも、受信信号とローカル光のパワーの双方を最適化して、受信信号のＢＥＲを最小化することが可能となる。
【００２６】
尚、ローカル光用光減衰器５と受信信号用光減衰器６のいずれか一方、もしくは両方を光増幅器とした構成も可能である。そのような光レシーバは、光の減衰ではなく増幅による調整が必要なシステムに適応することができる。
【００２７】
また、ローカル光のパワーの調整には、ローカル光用光減衰器を用いる代わりに、可変波長光源７の駆動電流を制御する構成も可能である。そのような光レシーバは、制御精度を同等に保ったまま、光減衰器を一つ省略することができる。
【００２８】
また、誤り率検出回路４の代替として、他の受信性能もニタを用いることも可能である。
【００２９】
実施の形態２．
図３に本発明の実施の形態２にかかる光レシーバの構成図を示す。基本的な構成は図１に示す光レシーバと同様であり、相違点は、ローカル光用モニタ２を省略したことである。ローカル光用モニタ２の省略により、初期シーケンスにおいて、制御回路１は、調整された受信信号パワーに対し、ローカル光が最適なパワー比率になるように調整する際に、実際に検出されたローカル光のパワーではなく、予め記憶したローカル光用可変波長光源７の出力値（初期値）に基づきローカル光用光減衰器５を調整する。微調シーケンスの動作は、実施の形態１とほぼ同様であるが、ローカル光用モニタ２がないため、ローカルのパワーを保存する代わりに、ローカル光用光減衰器５の調整値をＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２として保存し、最小となるＢＥＲの値に対応する上記調整値を用いて、ローカル光のパワーを設定する。
【００３０】
以上のように、実施の形態２の光レシーバは動作するので、実施の形態１に比べ制御精度が多少低下するが、適用する光通信システムの条件によっては、受信信号光のパワーが変化した場合でも、受信信号とローカル光のパワーを最適化して、受信信号のＢＥＲを最小化するという発明の目的を達することができる。また、実施の形態１に比べ、ローカル光用モニタによるローカル光のパワーの検出が省略されるため、制御が簡単化される。
【００３１】
実施の形態３．
図４に本発明の実施の形態３にかかる光レシーバの構成図を示す。基本的な構成は図１に示す光レシーバと同様であり、相違点は、受信信号用光減衰器６を省略したことである。受信信号用光減衰器６の省略により、初期シーケンスにおいて、受信信号のパワーを予め定められた値に調整しない。制御回路１は、予め記憶した受信信号とローカル光のパワーの最適比率のテーブルを参照して、受信信号モニタ３が検出した値に対し、ローカル光が最適なパワー比率になるように、ローカル光用モニタ２の検出値に基づきローカル光用光減衰器５を調整する。微調シーケンスの動作は、実施の形態１と同様である。
【００３２】
以上のように、実施の形態３の光レシーバは動作するので、実施の形態１に比べ制御精度が多少低下するが、適用する光通信システムの条件によっては、受信信号光のパワーが変化した場合に、ローカル光のパワーを最適化して、受信信号のＢＥＲの劣化を防ぐという発明の目的を達することができる。また、実施の形態１に比べ、受信信号用光減衰器による受信信号パワーの制御が省略されるため、制御が簡単化される。
【００３３】
実施の形態４．
図５に本発明の実施の形態４にかかる光レシーバの構成図を示す。基本的な構成は図１に示す光レシーバと同様であり、相違点は、ローカル光用モニタ２と受信信号用光減衰器６を省略したことである。ローカル光用モニタ２と受信信号用光減衰器６の省略により、初期シーケンスにおいて、受信信号のパワーを予め定められた値に調整しない。制御回路１は、予め記憶した受信信号とローカル光のパワーの最適比率のテーブルを参照して、受信信号モニタ３が検出した値に対し、ローカル光が最適なパワー比率になるように、ローカル光用光減衰器５を調整する。この際、ローカル光のパワー調整は、実際に検出されたローカル光のパワーではなく、予め記憶したローカル光用可変波長光源７の出力値（初期値）に基づき行う。
【００３４】
微調シーケンスの動作は、実施の形態１とほぼ同様であるが、ローカル光用モニタ２がないため、ローカルのパワーを保存する代わりに、ローカル光用光減衰器５の調整値をＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２として保存し、最小となるＢＥＲの値に対応する上記調整値を用いて、ローカル光のパワーを設定する。
【００３５】
以上のように、実施の形態４の光レシーバは動作するので、実施の形態１に比べ制御精度が多少低下するが、適用する光通信システムの条件によっては、受信信号光のパワーが変化した場合に、ローカル光のパワーを最適化して、受信信号のＢＥＲの劣化を防ぐという発明の目的を達することができる。また、実施の形態１に比べ、ローカル光用モニタによるローカル光のパワーの検出、受信信号用光減衰器による受信信号パワーの制御が省略されるため、制御が簡単化される。
【００３６】
実施の形態５．
図６に本発明の実施の形態５にかかる光レシーバの構成図を示す。基本的な構成は図１に示す光レシーバと同様であり、相違点は、ローカル光用モニタ２と受信信号用モニタ３を省略したことである。ローカル光用モニタ２と受信信号用モニタ３の省略により、初期シーケンスにおいて、制御回路１は、予め記憶した受信信号とローカル光のパワーの最適比率のテーブルを参照して、それぞれコヒーレントレシーバ９に入力する受信信号のパワーに対してローカル光のパワーが最適なパワー比率になるように、ローカル光用光減衰器５を調整する。この際、受信信号のパワーは、図示しない制御監視装置からの通知に基づく数値とする。また、ローカル光のパワー調整は、実際に検出されたローカル光のパワーではなく、予め記憶したローカル光用可変波長光源７の出力値（初期値）に基づき行う。
【００３７】
微調シーケンスの動作は、実施の形態１とほぼ同様であるが、ローカル光用モニタ２がないため、ローカルのパワーを保存する代わりに、ローカル光用光減衰器５の調整値をＰ００、Ｐ０１、Ｐ０２として保存し、最小となるＢＥＲの値に対応する上記調整値を用いて、ローカル光のパワーを設定する。
【００３８】
以上のように、実施の形態５の光レシーバは動作するので、実施の形態１に比べ制御精度が多少低下するが、適用する光通信システムの条件によっては、受信信号光のパワーが変化した場合に、受信信号とローカル光のパワーを最適化して、受信信号のＢＥＲの劣化を防ぐという発明の目的を達することができる。また、実施の形態１に比べ、ローカル光用モニタによるローカル光のパワーの検出、および受信信号用モニタによる受信信号のパワーの検出が省略されるため、制御が簡単化される。
【符号の説明】
【００３９】
１  制御回路、  ２  ローカル光用モニタ、  ３  受信信号用モニタ、
４  誤り率検出回路、  ５  ローカル光用光レベル減衰器（調整器）、
６  受信信号用光レベル減衰器（調整器）、  ７  可変波長光源、
８  信号受信端子、  ９  コヒーレントレシーバ
【図１】
2014123905.tif 000003
【図２】
2014123905.tif 000004
【図３】
2014123905.tif 000005
【図４】
2014123905.tif 000006
【図５】
2014123905.tif 000007
【図６】
2014123905.tif 000008