(57)【要約】【課題】光伝送路の偏波状態に依存する特性を短い時間で測定する。【解決手段】第１のデジタル信号処理器は、電界情報信号を制御することで光信号の周波数を掃引する周波数コントローラと、第１の送信信号に対応する第１の電界情報信号と第２の送信信号に対応する第２の電界情報信号との混合を制御することで光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラ、を有する。偏波コントローラは、光信号の周波数が掃引されているときに、各周波数に対して複数の異なる送信偏波状態を提供する。第２のデジタル信号処理器は、光信号の周波数が掃引されているときに、光信号の各周波数に対して、複数の異なる送信偏波状態に対応する複数の受信電界情報に基づいて、光伝送路の偏波依存特性を計算することで、複数の異なる周波数に対応した偏波依存特性を取得する。第２のデジタル信号処理器は、複数の偏波依存特性に基づいて光伝送路の偏波依存特性の統計情報を取得する。【選択図】図１
2014027467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信器および光受信器を有する光伝送システムであって、
前記光送信器は、
送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理器と、
前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有し、
前記光受信器は、
前記光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、
前記電気信号を処理する第２のデジタル信号処理器と、を有し、
前記第１のデジタル信号処理器は、
前記電界情報信号を制御することで前記光信号の周波数を掃引する周波数コントローラと、
第１の送信信号に対応する第１の電界情報信号と第２の送信信号に対応する第２の電界情報信号との混合を制御することで前記光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、を有し、
前記偏波コントローラは、前記周波数コントローラが前記光信号の周波数を掃引しているときに、各周波数に対して複数の異なる送信偏波状態を提供し、
前記第２のデジタル信号処理器は、前記第１のデジタル信号処理器が前記光信号の周波数を掃引しているときに、前記光信号の各周波数に対して、複数の異なる送信偏波状態に対応する複数の受信電界情報に基づいて、前記光送信器と前記光受信器との間の光伝送路の偏波依存特性を計算することで、複数の異なる周波数に対応した偏波依存特性を取得し、
前記第２のデジタル信号処理器は、前記複数の偏波依存特性に基づいて前記光伝送路の偏波依存特性の統計情報を取得する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記第２のデジタル信号処理器は、前記光信号の複数の異なる周波数に対してそれぞれ前記光伝送路のＤＧＤを計算することで複数のＤＧＤ値を取得し、
前記第２のデジタル信号処理器は、前記複数のＤＧＤ値に基づいて前記光伝送路のＤＧＤの統計分布、または最大値、または前記光伝送路のＤＧＤの変動範囲を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
周波数コントローラは、前記送信信号に対応する電界情報信号のＩ成分およびＱ成分を補正することで前記光信号の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記周波数コントローラは、前記電界情報信号に周波数ディザリング信号を重畳する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記第２のデジタル信号処理器が前記光伝送路の状態をモニタするときは、前記第１のデジタル信号処理器は、各シンボルの値が一定である送信信号に対応する電界情報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記第２のデジタル信号処理器は、
前記受信器フロントエンド部により生成される電気信号の波形を整形するデジタルフィルタと、
前記光伝送路の偏波依存特性の統計情報に基づいて前記デジタルフィルタのタップ数を決定するコントローラと、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記光送信器と前記光受信器との間の光伝送路上に光中継器を有し、
前記光中継器は、前記光送信器と前記光受信器との間のＤＧＤが所定の範囲内に入るように、前記光伝送路の偏波状態の統計情報に基づいて前記光伝送路に付加するＤＧＤを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項８】
光送信器および光受信器を有する光伝送システムにおいて、前記光送信器と前記光受信器との間の光伝送路の偏波依存特性をモニタする方法であって、
前記光送信器は、送信信号に対応する電界情報信号を制御することで前記光信号の周波数を掃引し、
前記光送信器は、第１の送信信号に対応する第１の電界情報信号と第２の送信信号に対応する第２の電界情報信号との混合を制御することで、前記光信号の各周波数に対して複数の異なる送信偏波状態を提供し、
前記光受信器は、前記光送信器が前記光信号の周波数を掃引しているときに、前記光信号の各周波数に対して、複数の異なる送信偏波状態に対応する複数の受信電界情報に基づいて、前記光送信器と前記光受信器との間の光伝送路の偏波依存特性を計算することで、複数の異なる周波数に対応した偏波依存特性を取得し、
前記光受信器は、前記複数の偏波依存特性に基づいて前記光伝送路の偏波状態の統計情報を取得する
ことを特徴とする偏波依存特性モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムおよび光伝送路の偏波依存特性をモニタする方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
長距離・大容量伝送システムを実現するために、デジタル信号処理を利用して光信号を伝送する技術が研究および開発されている。光送信器は、デジタル信号処理を利用して、所望の変調方式で光信号を生成できる。例えば、多値変調方式（ＱＰＳＫ、１６〜２５６ＱＡＭ等）で光信号を生成すれば、シンボル毎に伝送されるビット数が多くなる。また、デジタル信号処理を利用して、マルチキャリア伝送（ＯＦＤＭ、ナイキストＷＤＭ等）を実現することも可能である。他方、光受信器は、デジタル信号処理を利用して、受信光信号の波形歪みを補償することができる。一例として、波長分散などに起因する波形歪みをデジタル信号処理で補償する方法が知られている。
【０００３】
デジタル信号処理を利用して受信信号の波形を等化する過程で、デジタルフィルタの収束状態に基づいて光伝送路の状態をモニタする方法が提案されている。提案されている方法では、波長分散、偏波モード分散（ＰＭＤ：Polarization Mode Dispersion）に起因する直交偏波間の群遅延時間差（ＤＧＤ：Differential Group Delay）、あるいは偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）などがモニタされる。（例えば、非特許文献１、２）
関連する技術として、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方法が提案されている。また、光ファイバ通信システムにおいて、コヒーレントスペクトル解析から偏波モード分散を測定する方法が提案されている。さらに、デジタル等化フィルタにより得られる等化電界データに基づいて光信号の品質を算出するモニタ回路が提案されている。さらに、温度変動による光ファイバ伝送路の波長分散の変動を抑制した光増幅中継伝送システムが提案されている。（特許文献１〜４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６８３９０号公報
【特許文献２】特開２００４−１３８６１５号公報
【特許文献３】特開２００９−１９８３６４号公報
【特許文献４】特開平８−２７４７１３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Md. Saifuddin Faruk, et al., “Multi-Impairments Monitoring from the Equalizer in a Digital Coherent Optical Receiver”, ECOC2010, paper Th.10.A.1, 2010
【非特許文献２】G. Bosco, et al., “Joint DGD, PDL and Chromatic Dispersion Estimation in Ultra-Long-Haul WDM Transmission Experiments with Coherent Receivers”, ECOC2010, paper Th. 10.A.2, 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光信号のＰＭＤやＰＤＬなどに起因する波形の劣化は、光伝送路の偏波状態に依存する。ところが、光伝送路の偏波状態は、一定ではなく、様々な要因によって変化する。例えば、光伝送路の偏波状態は、光伝送路の温度、光ファイバにかかる応力などに依存して変化する。このため、光伝送路の偏波状態に係わる最悪条件を決定することは困難である。
【０００７】
一方、光伝送システムの信頼性を高めるためには、光伝送路の最悪条件を考慮して光伝送システムが設計される。ところが、上述のように、光伝送路の偏波状態に係わる最悪条件を決定することは困難である。このため、光伝送システムは、過剰なマージンを有するように設計されることがある。この結果、例えば、光伝送路上に設ける光中継器の台数が増加し、光伝送システムのコストが高くなる。
【０００８】
なお、長期間に渡って光伝送路の偏波状態をモニタすれば、偏波状態に係わる最悪条件を決定することは可能である。そして、このようにして決定した最悪条件に基づいて、光伝送システムの動作を制御するためのパラメータを決定すれば、品質の良好な通信が実現される。しかしながら、光伝送システムの構築に長い期間を要することは好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は、光伝送路の偏波状態に依存する特性を短い時間で測定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様の光伝送システムは、光送信器および光受信器を有する。前記光送信器は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理器と、前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有する。前記光受信器は、前記光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、前記電気信号を処理する第２のデジタル信号処理器と、を有する。前記第１のデジタル信号処理器は、前記電界情報信号を制御することで前記光信号の周波数を掃引する周波数コントローラと、第１の送信信号に対応する第１の電界情報信号と第２の送信信号に対応する第２の電界情報信号との混合を制御することで前記光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、を有する。前記偏波コントローラは、前記周波数コントローラが前記光信号の周波数を掃引しているときに、各周波数に対して複数の異なる送信偏波状態を提供する。前記第２のデジタル信号処理器は、前記第１のデジタル信号処理器が前記光信号の周波数を掃引しているときに、前記光信号の各周波数に対して、複数の異なる送信偏波状態に対応する複数の受信電界情報に基づいて、前記光送信器と前記光受信器との間の光伝送路の偏波依存特性を計算することで、複数の異なる周波数に対応した偏波依存特性を取得する。そして、前記第２のデジタル信号処理器は、前記複数の偏波依存特性に基づいて前記光伝送路の偏波依存特性の統計情報を取得する。
【発明の効果】
【００１１】
上述の態様によれば、光伝送路の偏波状態に依存する特性を短い時間で測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】デジタル信号処理器の動作を説明する図である。
【図３】シンボルマッパの動作を説明する図である。
【図４】周波数コントローラの構成および動作を説明する図である。
【図５】偏波コントローラの構成および動作を説明する図である。
【図６】送信器フロントエンド回路の一例を示す図である。
【図７】受信器フロントエンド回路の一例を示す図である。
【図８】イコライザの一例を示す図である。
【図９】光伝送路のモデル化について説明する図である。
【図１０】光伝送路の偏波状態を推定する処理を示すフローチャートである。
【図１１】ＤＧＤモニタにより取得されたＤＧＤの分布の一例を示す。
【図１２】光伝送システムの通信機器のパラメータを設定する処理を示すフローチャートである。
【図１３】光受信器のパラメータの最適化の実施例を示す図である。
【図１４】光中継器のパラメータの最適化の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態の目的は、光伝送システムにおいて、光送路の偏波状態に依存するＰＭＤやＰＤＬなどの光伝送路の特性（特に、光伝送路の最悪条件）を短い時間で測定することである。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の光伝送システムの構成を示す。実施形態の光伝送システム１は、光送信器２および光受信器３を有する。光送信器２により生成される光信号は、光伝送路４を介して光受信器３へ伝送される。光伝送路４は、光ファイバケーブルにより構築される。光伝送システム１は、光送信器２と光受信器３との間に、光中継器５を有していてもよい。この場合、光送信器２と光受信器３との間に複数の光中継器５を設けるようにしてもよい。
【００１５】
光送信器２は、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）１１、Ｄ／Ａコンバータ１６、送信器フロントエンド回路１７を有する。なお、光送信器２は、図１に示す構成に限定されるものではなく、他の回路要素を有していてもよい。
【００１６】
デジタル信号処理器１１は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する。デジタル信号処理器１１は、デジタル演算を実行するプロセッサおよびメモリを含む。ただし、デジタル信号処理器１１は、デジタル信号を処理するためのハードウェア回路を含んでいてもよい。
【００１７】
デジタル信号処理器１１は、シンボルマッパ１２、周波数コントローラ１３、偏波コントローラ１４、コントローラ１５を有する。シンボルマッパ１２、周波数コントローラ１３、偏波コントローラ１４、コントローラ１５の機能は、例えば、ＬＳＩで実現されてもよいし、プロセッサでソフトウェアプログラムとして提供されてもよい。
【００１８】
シンボルマッパ１２は、指定された変調方式に応じて、送信信号のビット列から電界情報信号を生成する。例えば、変調方式がＱＰＳＫであるときは、２ビットのデータから１つのシンボルを表す電界情報信号が生成される。周波数コントローラ１３は、電界情報信号を制御することで光信号の周波数を制御する。偏波コントローラ１４は、電界情報信号を制御することで光信号の偏波状態を制御する。コントローラ１５は、シンボルマッパ１２、周波数コントローラ１３、偏波コントローラ１４の動作を制御する。
【００１９】
Ｄ／Ａコンバータ１６は、デジタル信号処理器１１から出力される電界情報信号をアナログ信号に変換する。送信器フロントエンド回路１７は、Ｄ／Ａコンバータ１６から出力される電界情報信号から光信号を生成する。
【００２０】
光受信器３は、受信器フロントエンド回路２１、Ａ／Ｄコンバータ２２、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）２３を有する。なお、光受信器３は、図１に示す構成に限定されるものではなく、他の回路要素を有していてもよい。
【００２１】
受信器フロントエンド回路２１は、光送信器２から送信される光信号に対応する電気信号を生成する。この電気信号は、受信光信号の電界情報を表す。すなわち、受信器フロントエンド回路２１は、受信光信号の対応する電界情報信号を生成する。Ａ／Ｄコンバータ２２は、受信器フロントエンド回路２１から出力される電気信号をデジタル信号に変換する。
【００２２】
デジタル信号処理器２３は、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力される信号を処理する。すなわち、デジタル信号処理器２３は、受信光信号の電界情報を表すデジタル信号を処理する。ここで、デジタル信号処理器２３は、デジタル演算を実行するプロセッサおよびメモリを含む。ただし、デジタル信号処理器２３は、デジタル信号を処理するためのハードウェア回路を含んでいてもよい。
【００２３】
デジタル信号処理器２３は、イコライザ２４、トラッキング部２５、復調器２６、ＤＧＤモニタ２７、コントローラ２８を有する。イコライザ２４、トラッキング部２５、復調器２６、ＤＧＤモニタ２７、コントローラ２８の機能は、例えば、ＬＳＩ回路で実現されてもよいし、プロセッサでソフトウェアプログラムとして提供されてもよい。
【００２４】
イコライザ２４は、受信器フロントエンド回路２１により生成される電気信号の波形を整形する。イコライザ２４は、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルフィルタにより実現される。また、イコライザ２４は、例えば、波長分散、偏波モード分散を補償（または、抑制）するように、信号波形を整形することができる。トラッキング部２５は、受信信号の搬送波光周波数および光位相のトラッキングを行う。復調器２６は、電界情報にマッピングされた送信データを復調することにより、送信信号を再生する。なお、復調器２６は、シンボルマッパ１２による変調に対応する復調を実行する。
【００２５】
ＤＧＤモニタ２７は、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力される信号（すなわち、受信光信号の電界情報を表すデジタル信号）に基づいて、光伝送路４において発生する群遅延時間差（ＤＧＤ：Differential Group Delay）をモニタする。ＤＧＤは、光伝送路４の偏波依存特性を表すパラメータの一例である。後述では、偏波依存特性としてＤＧＤに着目し説明しているが、偏波依存特性としてＰＤＬをモニタしてもよい。
【００２６】
コントローラ２８は、ＤＧＤモニタ２７により得られるモニタ結果に基づいて、イコライザ２４の動作を制御する。また、コントローラ２８は、ＤＧＤモニタ２７により得られるモニタ結果に基づいて、光中継器５の動作を制御してもよい。さらに、コントローラ２８は、ＤＧＤモニタ２７がＤＧＤをモニタしているときは、光送信器２のコントローラ１５へ動作指示を与える。そうすると、光送信器２のコントローラ１５は、この動作指示に応じて、シンボルマッパ１２、周波数コントローラ１３、偏波コントローラ１４の動作を制御する。
【００２７】
上記構成の光伝送システム１は、例えば、光送信器２から光受信器３へクライアントデータが送信される前に、光伝送路４の偏波依存特性を測定する。この測定は、ＤＧＤモニタ２７により実行される。そして、光伝送システム１の通信パラメータは、この測定結果に応じて設定または調整される。
【００２８】
図２は、デジタル信号処理器１１の動作を説明する図である。図２において、シンボルマッパ１２は、指定された変調方式に応じて、送信信号のビット列から電界情報信号を生成する。送信信号は、例えば、クライアントによって生成される。
【００２９】
周波数コントローラ１３には、第１モニタ信号および第２モニタ信号が与えられる。第１モニタ信号および第２モニタ信号は、後で詳しく説明するが、それぞれ電界情報を表す電界情報信号である。また、第１モニタ信号および第２モニタ信号は、例えば、デジタル信号処理器１１の内部で生成される。そして、周波数コントローラ１３は、第１モニタ信号および第２モニタ信号を処理することによって、光送信器２が出力する光信号の周波数を制御できる。偏波コントローラ１４は、周波数コントローラ１３の出力信号を処理することによって、光送信器２が出力する光信号の偏波を制御できる。
【００３０】
スイッチ１８は、コントローラ１５の指示に従って、シンボルマッパ１２から出力される電界情報信号または偏波コントローラ１４の出力信号の一方を選択する。光伝送システム１が光送信器２から光受信器３へクライアントデータを伝送するときは、スイッチ１８は、シンボルマッパ１２から出力される電界情報信号を選択する。また、光伝送システム１が光伝送路４の偏波状態をモニタするときは、スイッチ１８は、偏波コントローラ１４の出力信号を選択する。
【００３１】
なお、図１に示す構成で図２に示す動作を実現するためには、シンボルマッパ１２、周波数コントローラ１３、偏波コントローラ１４は、以下のように制御される。すなわち、光伝送システム１が光伝送路４の偏波状態をモニタするときは、シンボルマッパ１２は、変調動作を停止し、第１モニタ信号および第２モニタ信号に対応する電界情報信号を出力する。また、周波数コントローラ１３は、この電界情報信号を処理することで光信号の周波数を制御する。偏波コントローラ１４は、周波数コントローラ１３から出力される電界情報信号を処理することで光信号の偏波を制御する。したがって、この場合、デジタル信号処理器１１は、周波数コントローラ１３および偏波コントローラ１４によって処理された電界情報信号を出力する。
【００３２】
一方、光伝送システム１がクライアイントデータを伝送するときは、シンボルマッパ１２は、クライアントデータに対応する送信信号から電界情報信号を生成する。このとき、周波数コントローラ１３および偏波コントローラ１４は、動作を停止する。したがって、この場合、デジタル信号処理器１１は、送信信号に対応する電界情報信号を生成して出力する。
【００３３】
図３は、シンボルマッパ１２の動作を説明する図である。ここでは、光送信器２は、偏波多重光信号を生成して送信するものとする。この場合、シンボルマッパ１２は、１組の送信信号（送信信号Ｈおよび送信信号Ｖ）から１組の電界情報信号（電界情報信号Ｈおよび電計情報信号Ｖ）を生成する。送信信号Ｈおよび送信信号Ｖは、例えば、１つの送信信号を二並列化することにより生成される。  データ伝送時には、シンボルマッパ１２は、図３（ａ）に示すように、送信信号Ｈから電界情報値Ｈ_ＩおよびＨ_Ｑを生成し、送信信号Ｖから電界情報値Ｖ_ＩおよびＶ_Ｑを生成する。Ｈ＿ＩおよびＨ＿Ｑは、それぞれ、電界情報信号ＨのＩ成分およびＱ成分を表す。同様に、Ｖ＿ＩおよびＶ＿Ｑは、それぞれ、電界情報信号ＶのＩ成分およびＱ成分を表す。なお、図３（ａ）に示す例では、変調方式としてＱＰＳＫが指定されているが、他の変調方式（例えば、Ｍ−ＱＡＭ、ＯＦＤＭ）を用いてもよい。
【００３４】
このとき、送信信号Ｈは２ビットずつ区切られ、各２ビットデータから１つのシンボルが生成される。この実施例では、２ビットデータが「１１」であれば、シンボルマッパ１２から「Ｈ_Ｉ＝１」「Ｈ_Ｑ＝１」が出力される。同様に、「０１」に対して「Ｈ_Ｉ＝−１」「Ｈ_Ｑ＝１」が出力され、「００」に対して「Ｈ_Ｉ＝−１」「Ｈ_Ｑ＝−１」が出力され、「１０」に対して「Ｈ_Ｉ＝１」「Ｈ_Ｑ＝−１」が出力される。
【００３５】
同様に、送信信号Ｖも２ビットずつ区切られ、各２ビットデータから１つのシンボルが生成される。この実施例では、２ビットデータが「１１」であれば、シンボルマッパ１２から「Ｖ_Ｉ＝１」「Ｖ_Ｑ＝１」が出力される。同様に、「０１」に対して「Ｖ_Ｉ＝−１」「Ｖ_Ｑ＝１」が出力され、「００」に対して「Ｖ_Ｉ＝−１」「Ｖ_Ｑ＝−１」が出力され、「１０」に対して「Ｖ_Ｉ＝１」「Ｖ_Ｑ＝−１」が出力される。
【００３６】
なお、光送信器２は、偏波多重を使用しなくてもよい。光送信器２が単一偏波光信号を送信するときは、シンボルマッパ１２は、送信信号から電界情報値Ｈ_ＩおよびＨ_Ｑを生成する。この場合、電界情報値Ｖ_ＩおよびＶ_Ｑとして、それぞれ「０」が出力される。
【００３７】
モニタ動作時においては、シンボルマッパ１２は、各シンボルの値が一定である信号に対応する電界情報信号を出力する。一例としては、シンボルマッパ１２は、図３（ｂ）に示すように、「Ｈ_Ｉ＝１」「Ｈ_Ｑ＝０」「Ｖ_Ｉ＝０」「Ｖ_Ｑ＝０」を出力する。
【００３８】
図４は、周波数コントローラ１３の構成および動作を説明する図である。周波数コントローラ１３は、加算器３１、積分回路３２、変換器３３、乗算器３４、３５を有するＩＱ回転器である。また、周波数コントローラ１３には、周波数ステップΔｆが与えられる。周波数調整量Δｆは、光信号の周波数（搬送波周波数）の可変量に相当する。光信号の搬送波周波数は、周波数調整量Δｆに応じてシフトする。周波数調整量Δｆは、特に限定されるものではないが、例えば、１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚに相当する値が使用される。
【００３９】
さらに、周波数コントローラ１３には、電界情報信号Ｈ（Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ）および電界情報信号Ｖ（Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ）が入力される。Ｈ_Ｉ、Ｈ_Ｑ、Ｖ_Ｉ、Ｖ_Ｑは、シンボルマッパ１３から出力される電界情報値である。「ｊ」は、複素数を表す。
【００４０】
加算器３１は、周波数調整量Δｆを累積的に加算する。積分回路３２は、加算器３１の出力値を積分する。変換器３３は、積分回路３２の出力値を指数関数形式に変換する。乗算器３４は、電界情報信号Ｈ（Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ）に変換器３３の出力値を乗算することにより電界情報信号Ｈ’（Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’）を得る。同様に、乗算器３５は、電界情報信号Ｖ（Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ）に変換器３３の出力値を乗算することにより電界情報信号Ｖ’（Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’）を得る。
【００４１】
上記周波数コントローラ１３において、Δｆが大きくなるにつれて、電界情報信号Ｈ’およびＶ’から生成される光信号の周波数は、徐々に高くなっていく。すなわち、Δｆを可変することにより、光信号の周波数の掃引が実現される。なお、図４に示す構成は、１つの実施例であって、周波数コントローラ１３は他の構成で実現してもよい。
【００４２】
図５は、偏波コントローラ１４の構成および動作を説明する図である。偏波コントローラ１４は、乗算器４１〜４４、および加算器４５、４６を有する。そして、図４に示す周波数コントローラ１３から出力される電界情報信号が、偏波コントローラ１４に与えられる。なお、偏波コントローラ１４に入力される電界情報信号「Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ」および「Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ」は、図４に示す周波数コントローラ１３から出力される電界情報信号「Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’」および「Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’」に相当する。
【００４３】
乗算器４１は、Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑにタップ係数Ｗhhを乗算する。また、乗算器４２は、Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑにタップ係数Ｗvhを乗算する。そして、加算器４５は、乗算器４１、４２の出力値を足し合わせることにより、電界情報信号Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’を生成する。
【００４４】
同様に、乗算器４３は、Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑにタップ係数Ｗhvを乗算する。また、乗算器４４は、Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑにタップ係数Ｗvvを乗算する。そして、加算器４６は、乗算器４３、４４の出力値を足し合わせることにより、電界情報信号Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’を生成する。
【００４５】
偏波コントローラ１４による演算は、（１）式で表される。
【数１】
2014027467.tif 000003
ここで、タップ係数行列Ｗは、（２）式で表される。
【数２】
2014027467.tif 000004
各タップ係数は、（２）式に示すように、パラメータφ、θにより決定される。φは、各電界情報信号の偏波間の位相差を制御する。また、θは、２つの直交偏波間の電界情報信号の混合比を制御する。
【００４６】
ここで、説明を簡単にするために、φの影響を無視する（例えば、φ＝０）。そうすると、たとえば、θ＝０が与えられると、タップ係数Ｗhh、Ｗvh、Ｗhv、Ｗvvは、それぞれ１、０、０、１である。この場合、偏波コントローラ１４は、下記の演算結果を出力する。
Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’＝Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ
Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’＝Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ
【００４７】
また、θ＝９０度が与えられると、タップ係数Ｗhh、Ｗvh、Ｗhv、Ｗvvは、それぞれ０、−１、１、０である。この場合、偏波コントローラ１４は、下記の演算結果を出力する。
Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’＝−Ｖ_Ｉ−ｊＶ_Ｑ
Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’＝Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ
【００４８】
さらに、θ＝４５度が与えられると、タップ係数Ｗhh、Ｗvh、Ｗhv、Ｗvvは、それぞれ√２／２、−√２／２、√２／２、√２／２である。この場合、偏波コントローラ１４は、下記の演算結果を出力する。
Ｈ_Ｉ’＋ｊＨ_Ｑ’＝√２／２（Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ）−√２／２（Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ）
Ｖ_Ｉ’＋ｊＶ_Ｑ’＝√２／２（Ｈ_Ｉ＋ｊＨ_Ｑ）＋√２／２（Ｖ_Ｉ＋ｊＶ_Ｑ）
【００４９】
デジタル信号処理器１１は、シンボル毎に、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’を出力する。Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’は、モニタ動作時は、例えば、周波数コントローラ１３および偏波コントローラ１４によって処理された、図３（ｂ）に示すシンボル信号を表す。データ伝送時は、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’は、たとえば、図３（ａ）に示すシンボル信号を表す。
【００５０】
図６は、送信器フロントエンド回路１７の一例を示す。デジタル信号処理器１１は、図３〜図５を参照しながら説明したように、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’を出力する。そして、ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’は、Ｄ／Ａコンバータ１６によりアナログ信号に変換されて送信器フロントエンド回路１７に与えられる。
【００５１】
送信器フロントエンド回路１７は、光源（ＬＤ）１７ａ、Ｉ／Ｑ変調器１７ｘおよび１７ｙ、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ）１７ｂを有する。光源１７ａは、例えばレーザダイオードであり、連続光を出力する。この連続光は、分岐されてＩ／Ｑ変調器１７ｘ、１７ｙに導かれる。
【００５２】
Ｉ／Ｑ変調器１７ｘには、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１７ｘは、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’で連続光を変調してＸ偏波光信号を生成する。同様に、Ｉ／Ｑ変調器１７ｙには、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１７ｙは、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’で連続光を変調してＹ偏波光信号を生成する。このように、Ｈ_Ｉ’およびＨ_Ｑ’は、Ｉ／Ｑ変調器１７ｘの駆動信号として使用される。また、Ｖ_Ｉ’およびＶ_Ｑ’は、Ｉ／Ｑ変調器１７ｙの駆動信号として使用される。なお、送信器フロントエンド回路１７は、図６に示すように、Ｈ_Ｉ’、Ｈ_Ｑ’、Ｖ_Ｉ’、Ｖ_Ｑ’を増幅する増幅器を有するようしてもよい。
【００５３】
偏波ビームコンバイナ１７ｂは、Ｉ／Ｑ変調器１７ｘにより生成されるＸ偏波光信号およびＩ／Ｑ変調器１７ｙにより生成されるＹ偏波光信号を偏波多重する。これにより偏波多重光信号が生成される。この偏波多重光信号は、図１に示す光伝送路４を介して伝送され、光受信器３により受信される。
【００５４】
図７は、受信器フロントエンド回路２１の一例を示す。受信器フロントエンド回路２１は、コヒーレント受信器であって、光送信器２において生成された光信号を受信する。受信器フロントエンド回路２１は、偏波ビームスプリッタ２１ａ、局部光源２１ｂ、偏波ビームスプリッタ２１ｃ、９０度光ハイブリッド回路２１ｄ、２１ｅ、Ｏ／Ｅコンバータ２１ｆ〜２１ｉを有する。
【００５５】
偏波ビームスプリッタ２１ａは、受信光信号を互いに直交する１組の偏波に分離する。以下、偏波ビームスプリッタ２１ａにより得られる一方の偏波を第１偏波光信号と呼び、他方の偏波を第２偏波光信号と呼ぶことにする。第１偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、第２偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。
【００５６】
局部光源２１ｂは、例えばレーザダイオードであり、局発光を生成する。局発光は、連続光である。光源１７ａおよび局部光源２１ｂの発振周波数は、互いに同じまたはほぼ同じである。偏波ビームスプリッタ２１ｃは、局発光源２１ｂにより生成される局発光を互いに直交する偏波に分離する。局発光の一方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、局発光の他方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。
【００５７】
９０度光ハイブリッド回路２１ｄは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第１偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅコンバータ２１ｆおよび２１ｇは、９０度光ハイブリッド回路２１ｄから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。したがって、Ｏ／Ｅコンバータ２１ｆおよび２１ｇにより得られる１組の電気信号は、第１偏波光信号の電界情報を表す。
【００５８】
同様に、９０度光ハイブリッド回路２１ｅは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第２偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅコンバータ２１ｈおよび２１ｉは、９０度光ハイブリッド回路２１ｅから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。したがって、Ｏ／Ｅコンバータ２１ｈおよび２１ｉにより得られる１組の電気信号は、第２偏波光信号の電界情報を表す。
【００５９】
このように、受信器フロントエンド回路２１は、４つの電気信号（第１偏波光信号の電界情報を表す信号、および第２偏波光信号の電界情報を表す信号）を出力する。これらの信号は、それぞれＡ／Ｄコンバータ２２によりデジタル信号に変換され、デジタル信号処理器２３に与えられる。
【００６０】
図８は、イコライザ２４の一例を示す。イコライザ２４は、図８に示すように、ＦＩＲフィルタ２４ａ〜２４ｄ、加算器２４ｅ、２４ｆ、タップ係数算出器２４ｇを有する。そして、イコライザ２４には、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号が入力される。Ｈ偏波信号は、一方の偏波の光信号のＩ成分およびＱ成分を表す。Ｖ偏波信号は、他方の偏波の光信号のＩ成分およびＱ成分を表す。なお、Ｈ偏波信号およびＶ偏波信号は、それぞれ、図７に示す９０度光ハイブリッド回路２１ｄおよび２１ｅの出力光信号の電界情報を表す。
【００６１】
ＦＩＲフィルタ２４ａは、タップ係数ベクトルＷxxを用いてＨ偏波信号を処理する。ＦＩＲフィルタ２４ｂは、タップ係数ベクトルＷyxを用いてＶ偏波信号を処理する。ＦＩＲフィルタ２４ｃは、タップ係数ベクトルＷxyを用いてＨ偏波信号を処理する。ＦＩＲフィルタ２４ｄは、タップ係数ベクトルＷyyを用いてＶ偏波信号を処理する。
【００６２】
各ＦＩＲフィルタ２４ａ〜２４ｄは、Ｎ−１段のシフトレジスタを有する。また、各タップ係数ベクトルは、Ｎ個の要素を有する。Ｎは、２以上の整数である。各ＦＩＲフィルタ２４ａ〜２４ｄは、連続するＮ個の入力シンボルに対して対応するタップ係数ベクトルを乗算する。すなわち、各ＦＩＲフィルタは、入力信号の各シンボルに対して対応するタップ係数を乗算する。そして、各ＦＩＲフィルタは、乗算により得られるＮ個の積の総和を出力する。なお、ＦＩＲフィルタは、公知の技術で実現可能なので、詳しい説明は省略する。
【００６３】
加算器２４ｅは、ＦＩＲフィルタ２４ａ、２４ｂの出力信号を足し合わせてＸ偏波信号を生成する。加算器２４ｆは、ＦＩＲフィルタ２４ｃ、２４ｄの出力信号を足し合わせてＹ偏波信号を生成する。
【００６４】
タップ係数算出器２４ｇは、イコライザ２４への入力信号およびイコライザ２４の出力信号に基づいて、各タップ係数を算出する。すなわち、タップ係数算出器２４ｇは、入力信号（Ｈ偏波信号、Ｖ偏波信号）および出力信号（Ｘ偏波信号、Ｙ偏波信号）に基づいてタップ係数ベクトルＷxx、Ｗyx、Ｗxy、Ｗyyを算出する。ここで、各タップ係数は、例えば、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）で算出される。
【００６５】
なお、イコライザ２４は、タップ係数ベクトルＷxx、Ｗyx、Ｗxy、Ｗyyを適切に設定することにより、光伝送路４で劣化した波形を等化することができる。例えば、イコライザ２４は、偏波モード分散を補償または抑制するように、受信信号の波形を整形することができる。或いは、イコライザ２４は、波長分散を補償または抑制するように、受信信号の波形を整形してもよい。
【００６６】
トラッキング部２５は、イコライザ２４の出力信号において、搬送波光周波数および光位相のトラッキングを行う。すなわち、トラッキング部２５は、周波数オフセット（光源１７ａの周波数と局部光源２１ｂの周波数との差分）を補償する。また、トラッキング部２５は、光源１７ａの周波数と局部光源２１ｂの位相差分を補償する。そして、復調器２６は、トラッキング部２５の出力信号を復調することにより、送信信号を再生する。なお、復調器２６は、シンボルマッパ１２による変調に対応する復調を実行する。
【００６７】
ＤＧＤモニタ２７は、受信光信号に対応する電界情報信号に基づいて、光伝送路４の群遅延時間差Δτ（すなわち、ＤＧＤ）を計算する。すなわち、ＤＧＤモニタ２７は、受信器フロントエンド回路２１によって得られる、第１および第２の偏波信号の電界情報に基づいて、光伝送路４の群遅延時間差Δτを計算する。
【００６８】
ＤＧＤモニタ２７が光伝送路４の群遅延時間差Δτを計算するとき、周波数コントローラ１３は光信号の周波数をω1に設定し、偏波コントローラ１４は上記（２）式のθを、順番に、０度、４５度、９０度に設定する。なお、この説明では、周波数および角周波数を区別することなく周波数と呼ぶ。そして、ＤＧＤモニタ２７は、θ＝０に対して受信電界情報（ｘ1,ｙ1）を取得し、θ＝４５に対して受信電界情報（ｘ2,ｙ2）を取得し、θ＝９０に対して受信電界情報（ｘ3,ｙ3）を取得する。ｘ1、ｘ2、ｘ3は、互いに直交する１組の偏波のうちの一方の偏波の電界を表す複素数であり、ｙ1、ｙ2、ｙ3は、その１組の偏波のうちの他方の偏波の電界を表す複素数である。
【００６９】
ＤＧＤモニタ２７は、３セットの受信電界情報（ｘ1,ｙ1）（ｘ2,ｙ2）（ｘ3,ｙ3）から下記のジョーンズ行列Ｔを算出する。なお、βは、伝搬定数である。
【数３】
2014027467.tif 000005
【００７０】
続いて、周波数コントローラ１３は、光信号の周波数をω2に設定する。そして、ＤＧＤモニタ２７は、周波数ω2に対して受信電界情報（ｘ1,ｙ1）（ｘ2,ｙ2）（ｘ3,ｙ3）を取得し、上述した方法でジョーンズ行列Ｔを算出する。
【００７１】
このように、ＤＧＤモニタ２７は、周波数ω1に対してジョーンズ行列Ｔ(ω1)を計算し、周波数ω2に対してジョーンズ行列Ｔ(ω2)を計算する。さらに、ＤＧＤモニタ２７は、Ｔ(ω1)Ｔ-1(ω2)の固有値ρ1、ρ2を得る。そうすると、下記（３）式により光伝送路４の群遅延時間差Δτが得られる。
【数４】
2014027467.tif 000006
【００７２】
なお、上述の例では、ジョーンズマトリクス法でＤＧＤが算出されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＤＧＤモニタ２７は、ストークスベクトルを利用したミューラーマトリクス法でＤＧＤを算出してもよい。ＤＧＤの算出は、例えば、R. M. Jopson, L. E. Nelson, and H. Kogelnik, “Measurement of Second-Order Polarization-Mode Dispersion Vectors in Optical Fibers,” IEEE Photon. Technol. Lett. 11(9), 1153-1155 (1999). に記載されている。
【００７３】
このように、ＤＧＤモニタ２７は、受信電界情報を利用して光伝送路４のＤＧＤを計算することができる。ところが、光伝送路４の偏波状態は、一定ではなく、様々な要因によって変化する。たとえば、光伝送路４の偏波状態は、光伝送路４の温度、光ファイバにかかる応力などに依存して変化する。したがって、ある１つの時刻において測定したＤＧＤから光伝送路４の偏波状態に係わる最悪条件を決定することは困難である。そこで、光送信器２および光受信器３は、光伝送路４の偏波状態の変化を擬似的に提供する機能を有する。
【００７４】
光伝送路４は、図９に示すように、複数の伝送路要素(ファイバ)４ａ、４ｂ、４ｃ、．．．および複数の偏波回転素子４ｘ、４ｙ、．．．でモデル化することができる。また、複数の伝送路要素は、固定のＤＧＤを持つ。この場合、光伝送路４の総ＤＧＤ量は、伝送路要素の結合状態（すなわち、偏波回転子の状態）によって変化する。ここで、偏波回転子の状態は、例えば、温度、振動、応力などに起因して変化するものとする。
【００７５】
一方、光伝送路４がＤＧＤτを有する場合、光伝送路４の出力電界は下式で表される。
Ｅx’＝Ｅx exp(jωτ/2)
Ｅy’＝Ｅy exp(-jωτ/2)
すなわち、光伝送路４の出力偏波状態は、光信号の周波数ωとＤＧＤτに依存する。したがって、周波数ωを変化させることによって、伝送路要素間の結合状態（偏波回転子の状態）を変えなくとも、伝送路要素の結合状態（偏波回転子によって提供される偏波間の位相差）の変化を擬似的に実現することができる。
【００７６】
このように、光信号の周波数ωを変化させることは、光伝送路４の偏波状態を変えることと等価である。すなわち、光信号の周波数ωを掃引しながら各周波数に対してそれぞれＤＧＤを測定すれば、実質的に、様々な要因によって変化する光伝送路４の偏波状態を測定することができる。したがって、光送信器２および光受信器３は、長い期間に渡って光伝送路４の偏波状態をモニタしなくても、光伝送路４の偏波状態の最悪ケースや変動範囲を推定できる。
【００７７】
図１０は、光伝送路４の偏波状態を推定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、特に限定されるものではないが、例えば、光伝送システム１が運用を開始する前に実行される。なお、図１０において、Ｔは、光送信器２によって実行される処理を表し、Ｒは、光受信器３によって実行される処理を表す。また、光送信器２のコントローラ１５および光受信器３のコントローラ２８は、相互に制御信号を通知できるものとする。
【００７８】
Ｓ１において、光送信器２は、変調動作を停止する。すなわち、デジタル信号処理器１１は、図３（ｂ）に示す信号を生成して周波数コントローラ１３に与える。以降、光送信器２は、各シンボルの値が一定である光信号を送信する。
【００７９】
Ｓ２において、周波数コントローラ１３は、光信号の周波数を調整する。ただし、このフローチャートの開始時には、周波数コントローラ１３は、光信号の周波数を予め決められた初期値に設定する。周波数の初期値は、特に限定されるものではないが、例えば、図４において、変換器３３から乗算器３４、３５へ「１」を与えることにより実現される。この場合、光送信器２から出力される光信号の周波数は、実質的に、光源１７ａの発振周波数と同じである。
【００８０】
Ｓ３において、偏波コントローラ１４は、光信号の偏波を調整する。このとき、偏波コントローラ１４は、上記（２）式に対して予め決められたθ（０度、４５度、または９０度）を与える。これにより、与えられたθに対応する偏波状態の光信号が生成される。
【００８１】
Ｓ４において、ＤＧＤモニタ２７は、受信光信号の電界情報を取得する。なお、ＤＧＤモニタ２７が取得した電界情報は、ＤＧＤモニタ２７がアクセス可能な記憶領域に格納される。
【００８２】
Ｓ５において、ＤＧＤモニタ２７は、すべての偏波状態（θ＝０、４５、９０）について電界情報を取得したか判定する。すべての偏波状態について電界情報が取得されていないときは、コントローラ２８は、光送信器２に対して偏波状態の変更を要求する。この場合、フローチャートの処理はＳ３へ移行する。一方、すべての偏波状態について電界情報が取得されていたときは、フローチャートの処理はＳ６へ移行する。このように、光送信器２および光受信器３は、Ｓ３〜Ｓ５において、θ＝０度、４５度、９０度に対してそれぞれ受信電界情報を取得する。
【００８３】
Ｓ６において、ＤＧＤモニタ２７は、Ｓ３〜Ｓ５で取得した受信電界情報に基づいて、ＤＧＤを計算する。ＤＧＤは、特に限定されるものではないが、例えば、上述したジョーンズマトリクス法で計算される。算出されたＤＧＤは、ＤＧＤモニタ２７がアクセス可能な記憶領域に格納される。
【００８４】
Ｓ７において、ＤＧＤモニタ２７は、光信号の周波数の掃引が終了したか判定する。このとき、ＤＧＤモニタ２７は、予め指定されている周波数掃引範囲内のすべての周波数に対してＤＧＤ値を計算しているか否かをチェックする。周波数掃引範囲は、例えば、光伝送システム１の使用環境に応じて決定してもよい。使用環境の条件は、例えば、光伝送システム１が使用される環境の温度範囲（例：−１０〜５０℃）を含む。この場合、想定される温度範囲が広いときは、周波数掃引範囲も広くなる。
【００８５】
周波数の掃引が終了していないときは、コントローラ２８は、光送信器２に対して光信号の周波数のシフトを要求する。この場合、フローチャートの処理はＳ２へ移行する。そうすると、周波数コントローラ１３は、Ｓ２において、周波数調整量Δｆを可変することにより光信号の周波数をシフトさせる。Δｆは、特に限定されるものではないが、例えば、１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚである。そして、ＤＧＤモニタ２７は、変更後の周波数に対して、ＤＧＤを計算する。
【００８６】
このように、光送信器２および光受信器３は、光信号の周波数の掃引が終了するまで、Ｓ２〜Ｓ６の処理を繰り返し実行する。すなわち、ＤＧＤモニタ２７は、予め指定されている周波数掃引範囲内のすべての周波数について、それぞれＤＧＤ値を計算する。この結果、複数の異なる周波数に対してそれぞれＤＧＤ値が得られる。
【００８７】
図１１は、ＤＧＤモニタ２７により取得されたＤＧＤの分布の一例を示す。この実施例では、光信号の周波数の掃引範囲は、約１０ＧＨｚである。また、周波数掃引のステップΔｆは、約２５０ＭＨｚである。すなわち、約２５０ＭＨｚ間隔で、ＤＧＤ値が計算される。そして、図１１に示す例では、最大ＤＧＤ＝３６２ｐｓ、平均ＤＧＤ＝２６５ｐｓ、最小ＤＧＤ＝１６１ｐｓが得られている。
【００８８】
上述の周波数掃引が終了していれば（Ｓ７：Ｙｅｓ）、フローチャートの処理はＳ８へ移行する。Ｓ８において、ＤＧＤモニタ２７は、上述のようにして取得したＤＧＤの周波数依存性に基づいて、光伝送路４の偏波状態を推定する。或いは、ＤＧＤモニタ２７は、上述のようにして取得した複数のＤＧＤ値の分布に基づいて、光伝送路４のＤＧＤの最悪条件を推定する。
【００８９】
ここで、上述のようにして取得した複数のＤＧＤ値の分布がほぼMaxwell分布に従うことが知られている。なお、Maxwell分布は、横軸はＤＧＤ値を表し、縦軸はＤＧＤ値が検出される頻度または発生確率を表すものとする。そうすると、このMaxwell分布にＤＧＤ値の平均値（図１１に示す例では、265ps）を与えれば、例えば、発生確率が所定値（例えば、10-5）にまで低下するようなＤＧＤ値を算出することができる。この場合、ＤＧＤモニタ２７は、このようにして算出されるＤＧＤ値を「光伝送路４の最大ＤＧＤ」または「光伝送路４の最悪ＤＧＤ」として出力することができる。また、ＤＧＤモニタ２７は、このMaxwell分布を利用して、光伝送路４のＤＧＤの変動範囲を得ることもできる。
【００９０】
なお、ＤＧＤモニタ２７は、Maxwell分布を利用することなく最大ＤＧＤを決定してもよい。例えば、ＤＧＤモニタ２７は、図１１に示す実施例において、周波数掃引中に測定された最大のＤＧＤ値を「最大ＤＧＤ」として出力してもよい。
【００９１】
このように、光送信器２および光受信器３は、光信号の周波数を掃引しながら複数の周波数に対してそれぞれＤＧＤを測定し、その測定により得られる複数のＤＧＤ値に基づいて光伝送路４の偏波状態を推定する。ここで、光信号の周波数を掃引することは、光伝送路４の偏波状態を変えることと等価である。よって、光送信器２および光受信器３は、長い期間に渡って光伝送路４の偏波状態をモニタしなくても、光伝送路４の偏波状態の最悪ケースや変動範囲を推定できる。
【００９２】
図１２は、光伝送システム１の通信機器のパラメータを設定する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、特に限定されるものではないが、例えば、光伝送システム１が運用を開始する前に実行される。或いは、光伝送システム１が再起動されるときに、このフローチャートの処理を実行してもよい。
【００９３】
Ｓ１１において、光送信器２および光受信器３が光伝送システム１にインストールされる。すなわち、光送信器２および光受信器３は、光伝送路４に接続され、また、電源が投入される。
【００９４】
Ｓ１２において、光送信器２および光受信器３は、光伝送路４の偏波依存特性を推定する。なお、Ｓ１２の処理は、図１０に示すＳ１〜Ｓ８により実現される。したがって、光伝送システム１は、例えば、「光伝送路４の最大ＤＧＤ」を特定することができる。
【００９５】
Ｓ１３において、光伝送路４の偏波依存特性に基づいて、光伝送システム１の通信機器の動作に係わるパラメータの最適化が行われる。パラメータが最適化される通信機器は、例えば、光送信器２、光受信器３、または光中継器５である。
【００９６】
複数の波長を用いる波長多重伝送システムでは、複数の送受信器により複数の波長帯域でのＤＧＤの統計分布が取得できる。複数の送受信器から得られた分布を合わせることにより、測定の精度の向上を図ることも可能である。また、前述の構成では、デジタル信号処理による周波数コントロールのみにより周波数調整をおこなったが、送信光源、受信局発光源の光周波数の制御と、デジタル信号処理回路による周波数コントロールを併用することにより、さらに広範囲に周波数を可変することも可能である。
【００９７】
図１３は、光受信器３のパラメータの最適化の実施例を示す。この実施例では、ＦＩＲフィルタのタップ数が最適化される。
図１３に示すＦＩＲフィルタは、図８に示すイコライザ２４の中のＦＩＲフィルタ２４ａ〜２４ｄの一例に相当する。なお、図１３においては、説明を簡単にするために、ＦＩＲフィルタのタップ数は５であるが、イコライザ２４において使用されるＦＩＲフィルタは、実際には、より大きなタップ数を有する。
【００９８】
ＦＩＲフィルタは、図１３に示すように、フリップフロップ回路５１−１〜５１−４、セレクタ５２−１〜５２−４、乗算器５３−１〜５３−５、加算器５４、スイッチ５５−１〜５５−４を有する。
【００９９】
フリップフロップ回路５１−１〜５１−４は、シフトレジスタ回路を構成する。たとえば、図１３に示すＦＩＲフィルタが図８に示すＦＩＲフィルタ２４ａである場合は、このシフトレジスタ回路にＨ偏波信号のシンボル列が順番に入力される。セレクタ５２−１〜５２−４は、それぞれ、対応するフリップフロップ回路５１−１〜５１−４の出力信号または「ゼロ」を選択する。セレクタ５２−１〜５２−３の出力信号は、それぞれ、フリップフロップ回路５１−２〜５１−４に導かれる。
【０１００】
乗算器５３−１は、フリップフロップ回路５１−１への入力信号にタップ係数Ｗ１を乗算する。フリップフロップ回路５１−２〜５１−５は、それぞれ、セレクタ５２−１〜５２−４の出力信号に対して対応するタップ係数Ｗ２〜Ｗ５を乗算する。加算器５４は、乗算器５３−１〜５３−５の出力値の総和を計算して出力する。スイッチ５５−１〜５５−４は、それぞれ、対応するフリップフロップ回路５１−１〜５１−４へのクロック信号の供給を制御する。
【０１０１】
上記構成のＦＩＲフィルタにおいて、セレクタ５２−１〜５２−４およびスイッチ５５−１〜５５−４は、例えば、コントローラ２８により制御される。コントローラ２８は、光伝送路４の偏波依存特性に基づいて、ＦＩＲフィルタのタップ数を決定する。この実施例では、コントローラ２８は、図１０に示すフローチャートの処理において決定された、光伝送路４の最大ＤＧＤに基づいて、ＦＩＲフィルタのタップ数を決定する。
【０１０２】
最大ＤＧＤが大きいときは、光伝送路４で劣化した特性を改善するために、ＦＩＲフィルタのタップ数を増やすことが好ましい。これに対して、最大ＤＧＤが小さいときは、イコライザ２４は、ＦＩＲフィルタのタップ数が少なくても、光伝送路４で劣化した特性を改善できる。したがって、最大ＤＧＤが小さいときは、イコライザ２４の消費電力を削減するために、ＦＩＲフィルタのタップ数を少なくすることが好ましい。
【０１０３】
最大ＤＧＤが大きいときは、コントローラ２８は、例えば、イコライザ２４の各ＦＩＲフィルタのタップ数を５に設定する。すなわち、コントローラ２８は、各ＦＩＲフィルタのセレクタ５２−１〜５２−４およびスイッチ５５−１〜５５−４を以下のように制御する。
（１）セレクタ５２−１〜５２−４は、それぞれ、フリップフロップ回路５１−１〜５１−４の出力信号を選択する
（２）スイッチ５５−１〜５５−４はオン状態
【０１０４】
この場合、フリップフロップ回路５１−１〜５１−４は、シフトレジスタ回路として動作する。したがって、連続する５個のシンボルに対してそれぞれタップ係数Ｗ１〜Ｗ５が乗算される。そして、乗算器５３−１〜５３−５により得られる５個の積の総和が出力される。
【０１０５】
最大ＤＧＤが小さいときは、コントローラ２８は、例えば、イコライザ２４の各ＦＩＲフィルタのタップ数を３に設定する。すなわち、コントローラ２８は、各ＦＩＲフィルタのセレクタ５２−１〜５２−４およびスイッチ５５−１〜５５−４を以下のように制御する。
（１）セレクタ５２−１〜５２−２は、それぞれ、フリップフロップ回路５１−１〜５１−２の出力信号を選択する
（２）セレクタ５２−３〜５２−４は、それぞれ「０」を選択する
（３）スイッチ５５−１〜５５−２はオン状態
（４）スイッチ５５−３〜５５−４はオフ状態
【０１０６】
この場合、乗算器５３−１〜５３−３は、それぞれ、入力シンボルにタップ係数Ｗ１〜Ｗ３を乗算する。そして、乗算器５３−１〜５３−３により得られる３個の積の総和が出力される。すなわち、「タップ数＝３」が実現される。一方、フリップフロップ回路５１−３〜５１−４には、クロック信号は供給されない。したがって、シフトレジスタ回路の消費電力が削減される。なお、セレクタ５２−３〜５２−４はそれぞれ「０」を選択するので、乗算器５３−４〜５３−５の出力も「０」である。
【０１０７】
図１４は、光中継器５のパラメータの最適化の実施例を示す。この実施例では、光中継器５において光伝送路４に付加されるＤＧＤが最適化される。
光伝送システム１において、光受信器３のＤＧＤ耐力には限界がある。このため、光送信器２と光受信器３との間のＤＧＤが光受信器３のＤＧＤ耐力を超えてしまうと、通信品質が劣化する。一方、光送信器２と光受信器３との間のＤＧＤが大きいときは、非線形ペナルティが低減する。このように、光伝送システム１は、ＤＧＤについてトレードオフを有する。
【０１０８】
したがって、光伝送システム１においては、光受信器３のＤＧＤ耐力および非線形ペナルティの双方を考慮して、光送信器２と光受信器３との間の総ＤＧＤが調整される。このとき、光伝送システム１は、光送信器２と光受信器３との間の総ＤＧＤが所定の範囲内に入るように、光中継器５において光伝送路４に付加するＤＧＤを調整する。ここで、所定の範囲は、例えば、非線形ペナルティが十分に抑制され、且つ、総ＤＧＤが光受信器３のＤＧＤ耐力よりも低くなるように決定される。
【０１０９】
光中継器５は、図１４に示すように、光スプリッタ６１、ＰＭＤ素子６２−１〜６２−ｍ、光スイッチ６３、光アンプ６４、コントローラ６５を有する。なお、光中継器５は、図１に示すように、光伝送システム１の光伝送路４に設けられる。
【０１１０】
光カプラ６１は、入力光信号を分岐してＰＭＤ素子６２−１〜６２−ｍおよび光スイッチ６３導く。ＰＭＤ素子６２−１〜６２−ｍは、互いに異なるＤＧＤを有する。ＰＭＤ素子６２−１〜６２−ｍは、例えば、互いに長さの異なる光ファイバにより実現される。光スイッチ６３は、コントローラ６５からの指示に従って、複数の入力光信号の中の１つを選択する。光アンプ６４は、光スイッチ６３により選択された光信号を増幅する。
【０１１１】
コントローラ６５は、光受信器３のＤＧＤモニタ２７によって測定されたＤＧＤ値に基づいて、光スイッチ６３を制御する。このとき、コントローラ６５は、光送信器２と光受信器３との間の総ＤＧＤが所定の範囲内に入るように、光スイッチ６３を制御する。この結果、光伝送システムの総ＤＧＤを光受信器３のＤＧＤ耐力よりも小さく抑えながら、光伝送システム１の非線形ペナルティを抑制できる。
【０１１２】
なお、上述の実施形態では、光受信器３がＤＧＤをモニタするときに、光送信器２は無変調光信号送信する。この場合、光送信器２が高出力パワーの光信号を送信すると、誘導ブルリアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）により、光ファイバ内での反射が増大してしまう。
【０１１３】
この反射を抑制するために、光伝送システム１は、ＤＧＤモニタ動作時に、光信号にディザリング信号を重畳してもよい。この場合、周波数コントローラ１３は、周波数調整量を微小に可変することにより、入力信号に周波数ディザリング信号を重畳する。周波数ディザリング信号の変調速度（すなわち、ディザリング周波数）は、ＤＧＤ測定の時間に対して十分に遅いことが好ましい。また、ディザリング信号の変調振幅は、ＤＧＤ測定の周波数分解能に対して十分に小さいことが好ましい。
【０１１４】
また、上述の実施形態では、光伝送システム１は、光伝送路４の偏波状態を表すパラメータの１つとしてＤＧＤ（または、ＰＭＤ）を測定しているが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。光伝送システム１は、光伝送路４の偏波状態を表す他のパラメータ（例えば、ＰＤＬ）を測定してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  光伝送システム
２  光送信器
３  光受信器
４  光伝送路
５  光中継器
１１  デジタル信号処理器
１３  周波数コントローラ
１４  偏波コントローラ
１５  コントローラ
１７  送信器フロントエンド回路
２１  受信器フロントエンド回路
２３  デジタル信号処理器
２４  イコライザ
２７  ＤＧＤモニタ
２８  コントローラ
【図１】
2014027467.tif 000007
【図２】
2014027467.tif 000008
【図３】
2014027467.tif 000009
【図４】
2014027467.tif 000010
【図５】
2014027467.tif 000011
【図６】
2014027467.tif 000012
【図７】
2014027467.tif 000013
【図８】
2014027467.tif 000014
【図９】
2014027467.tif 000015
【図１０】
2014027467.tif 000016
【図１１】
2014027467.tif 000017
【図１２】
2014027467.tif 000018
【図１３】
2014027467.tif 000019
【図１４】
2014027467.tif 000020