(57)【要約】【課題】簡易な構成で光通信システムの品質を監視する。【解決手段】光通信システムの品質の監視装置は、変調光を受信して複素電気信号を出力する受信手段と、前記複素電気信号を等化する等化手段と、前記等化手段が出力する複素電気信号の各シンボルの振幅と、各シンボルに対応する基準シンボルの振幅との差を時系列に並べた誤差関数の電力スペクトル密度を計算して前記光通信システムの品質情報を判定する判定手段と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムの品質の監視装置であって、
変調光を受信して複素電気信号を出力する受信手段と、
前記複素電気信号を等化する等化手段と、
前記等化手段が出力する複素電気信号の各シンボルの振幅と、各シンボルに対応する基準シンボルの振幅との差を時系列に並べた誤差関数の電力スペクトル密度を計算して前記光通信システムの品質情報を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする監視装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記電力スペクトル密度の直流成分の値と、直流成分以外の成分の最大値と最小値との差に基づき品質情報を判定することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記電力スペクトル密度の直流成分の値と、直流成分以外の成分の最大値と最小値との差に基づき信号対雑音比を品質情報として判定することを特徴とする請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記電力スペクトル密度の直流成分の値と、前記直流成分以外の成分の最大値と最小値との差と、信号対雑音比との関係を示す情報を保持する保持手段をさらに備えており、
前記判定手段は、前記保持手段が保持する情報に基づき信号対雑音比を判定することを特徴とする請求項３に記載の監視装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記電力スペクトル密度の直流成分の値と、前記直流成分以外の成分の最大値と最小値との差を品質情報として判定することを特徴とする請求項２に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信における信号対雑音比（ＳＮＲ）といった品質情報の監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信システムは、従来の強度変調又はオン・オフ変調（ＯＯＫ）から、位相偏移変調（ＱＰＳＫ）や直交位相変調（ＱＡＭ）といったより複雑な多値変調方式へと移行している。したがって、これら変調方式を使用した光通信システムにおいては、信号対雑音比（ＯＳＮＲ）といった品質情報を監視する必要性が増大している。ここで、非特許文献１及び２は、これら多値変調方式を使用する光通信システムにおいて品質情報を監視する方法を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｃ.  Ｚｈｕ，ｅｔ  ａｌ．，"Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  ｍｏｍｅｎｔｓ−ｂａｓｅｄ  ＯＳＮＲ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ，"Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ.２０，ｉｓｓｕｅ  １６，ｐｐ．１７７１１−１７７２１，２０１２年
【特許文献２】Ｚ.  Ｄｏｎｇ，ｅｔ  ａｌ．，"ＯＳＮＲ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ＱＰＳＫ  ａｎｄ  １６−ＱＡＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｉｎ  ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｆｉｂｅｒ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ，"Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ.２０, ｉｓｓｕｅ  １７，ｐｐ．１９５２０−１９５３４，２０１２年
【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、非特許文献１に記載の方法は、光ファイバにおける非線形効果の影響を考慮しておらず、非線形効果の影響が大きい場合にはＯＳＮＲの誤差が大きくなる。また、非特許文献２に記載の方法は、非線形効果の影響を考慮してはいるが、復調後の信号を使用するため、デジタル位相ロック・ループを含む完全な受信系統を必要とし、よって、構成が複雑となり、かつ、コスト高となる。
【０００５】
本発明は、簡易な構成で光通信システムの品質を監視できる監視装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、光通信システムの品質の監視装置であって、変調光を受信して複素電気信号を出力する受信手段と、前記複素電気信号を等化する等化手段と、前記等化手段が出力する複素電気信号の各シンボルの振幅と、各シンボルに対応する基準シンボルの振幅との差を時系列に並べた誤差関数の電力スペクトル密度を計算して前記光通信システムの品質情報を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
簡易な構成で光通信システムの品質を監視できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による監視装置の使用例を示す図。
【図２】一実施形態による監視装置の概略的な構成図。
【図３】等化部の出力信号の説明図。
【図４】判定部の処理の説明図。
【図５】誤差信号の電力スペクトル密度を示す図。
【図６】信号対雑音比の判定の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態による監視装置１００を含む光通信システムの構成図である。図１に示す様に、送信装置２００は、例えば、送信データに基づき、例えば、連続光を変調して光リンク４００に送信する。受信装置３００は、光リンク４００から受信する変調光を復調して出力する。なお、変調方式には、例えば、１６ＱＡＭいった多値変調方式が使用される。また、図１には示していないが、送信装置２００は、偏波多重を使用して、２系列のデータを異なる偏波で送信するものであっても良い。さらに、光リンク４００は、単なる光ファイバのみを含むものであっても、光増幅器や光クロスコネクト装置等を含むものであっても良い。さらには、波長多重装置を含むものであっても良い。
【００１１】
本実施形態による監視装置１００は、例えば、光リンク４００に１つ以上設けられた監視ポイント５００において分岐される、送信装置２００が変調した変調光を受信して品質情報を表示又は出力する。なお、図１においては、監視装置１００が、送信装置２００、受信装置３００及び光リンク４００を含む光通信システムの品質情報を、イン・サービスで監視する構成を示しているが、本実施形態による監視装置１００は、アウト・オブ・サービスで監視を行うものであっても良い。なお、アウト・オブ・サービスで監視を行う場合には、監視ポイントにおいて、監視ポイントから受信装置３００に向かう経路を切断し、送信装置２００と監視装置１００を対向させて、送信装置２００からの変調光をそのまま監視装置１００に入力して品質を測定することになる。また、図１では、監視装置１００と受信装置３００を異なる装置としているが、例えば、監視装置１００は、受信装置３００に組み込むこともできる。
【００１２】
図２は、本実施形態による監視装置１００の概略的な構成図である。受信部１は、変調光を受信し、変調光を局所光と混合した後、光電気変換して複素電気信号を出力する。なお、複素電気信号とは、同相成分（Ｉ）を示す電気信号と、直交成分（Ｑ）を示す電気信号をそれぞれ含むものであり、２つの電気信号により複素平面上における信号点を表している。
【００１３】
等化部２は、公知の等化アルゴリズムを使用して複素電気信号の等化を行う。なお、等化アルゴリズムとしては、コンスタント・モジュラス・アルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）及び／又はラディウス・ダイレクト・アルゴリズム（ＲＤＡ：Ｒａｄｉｕｓ−Ｄｉｒｅｃｔ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）といった線形等化アルゴリズムを使用することができる。図３は、変調方式として１６ＱＡＭを使用している場合の、等化部２が出力する等化後の複素電気信号の複数のシンボルを複素平面上の点として表したものである。等化部２が出力する複素電気信号は、キャリア位相ノイズやキャリアとローカルオシレータの周波数オフセットによって生じる、位相シフト・位相回転によって、図３に示すように１６ＱＡＭが使用する３つレベルの振幅の円として表示されることになる。通常の、受信装置３００は、この複素電気信号に対してデジタル位相ロック・ループを適用(キャリアリカバリを実行)して、その後、復調を行うことになる。
【００１４】
これに対して、本実施形態による監視装置１は、デジタル位相ロック・ループを使用することなく、複素電気信号を判定部３に出力する。判定部３は、図４に示す様に、ｉ番目の受信シンボルの原点との距離ｓｉと、変調方式によって決まる、受信シンボルの基準振幅ｒｉとの誤差ｅｉを、各シンボルについて求める。具体的には、誤差ｅｉは、以下の式により表される。
ｅｉ＝｜ｒｉ｜−｜ｓｉ｜
なお、図３に示す様に、例えば、１６ＱＡＭの場合には振幅は３つのレベルのいずれかであるが、誤差は、最も近い振幅レベルとの差とする。
【００１５】
等化部２は、受信部１の不完全性と、光リンク４００の線形効果の影響については、ほぼ除去できるため、等化部２が出力する複素電気信号に残留するのは、主に、送信装置２００や光リンク４００が有する光増幅器等からの自然放出光（ＡＳＥ）と、光リンク４００による非線形効果の影響である。ここで、ＡＳＥは、白雑音とモデル化できる様に、全周波数に渡りその電力スペクトル密度（ＰＳＤ）は略一定である。したがって、仮に、光リンク４００による非線形効果の影響が無視できるとすると、判定部３が求める誤差ｅｉをそのシンボル順の時間関数（誤差関数）として電力スペクトル密度を計算すると、図５（Ａ）に示す様に、直流成分にのみ信号成分を持つ波形が得られる。ここで、図５（Ａ）の直流部分の電力は、ＡＳＥによる影響度合いを示している。
【００１６】
一方、光リンク４００による非線形効果の影響は、周波数に依存する。したがって、光リンク４００による非線形効果の影響が強くなると、図５（Ｂ）に示す様に、誤差関数の電力スペクトル密度の直流以外の部分が上昇することになる。したがって、この上昇部分が、非線形効果による影響度合いを示していることになる。したがって、判定部３は、誤差ｅｉをそのシンボル順に並べた誤差関数ｅの自己相関関数をフーリエ変換して誤差関数ｅの電力スペクトル密度を求め、直流成分の値であるＰｐｅａｋと、直流成分以外の最大値と最小値の差であるΔＰを求める。なお、ΔＰは、直流成分以外の最大値と所定のノイズ・フロアとの差として求めても良い。
【００１７】
図６は、図１の構成において、送信装置２００が送信した変調光が５００ｋｍ送信されたポイントにおけるＰｐｅａｋと、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）との関係のシミュレーション結果である。なお、光リンク４００は光ファイバのみを含み、変調方式は、シンボルレートが２０ＧＢａｕｄの１６ＱＡＭとした。なお、非線形効果の影響を無視した場合（図６では、ｗ／ｏ  ＮＬと表記）と、非線形効果の影響を考慮し、送信装置２００の送信電力（図６では、Ｐｉｎと表記）を変化させたときのそれぞれについてシミュレーションした。
【００１８】
非線形効果の影響は、送信装置２００の送信電力が強くなるに従い大きくなるため、光信号対雑音比とＰｐｅａｋとの関係は、送信装置２００の送信電力に依存して変化する。本実施形態による監視装置は、この変化をΔＰにより求める。つまり、予め実験的にΔＰとＰｐｅａｋと、光信号対雑音比の関係を求めてルックアップテーブルを作成しておき記憶部５に保持させておく。そして、判定部３は、誤差関数ｅの電力スペクトル密度からΔＰとＰｐｅａｋとを判定し、記憶部５に保存したルックアップテーブルにより光信号対雑音比を求めて出力部４に出力する。出力部４は、判定部３が判定した光信号対雑音比を表示や印刷等して、監視装置のユーザに表示する。
【００１９】
なお、上記実施形態においては光信号対雑音比を出力するものとしたが、例えば、ΔＰとＰｐｅａｋそのものを品質情報として出力したり、ΔＰとＰｐｅａｋから求めることができる他の品質情報を出力したりする形態であっても良い。
【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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