(57)【要約】【課題】偏波多重や高密度周波数多重を用いた光伝送において信号対雑音電力比を得る。【解決手段】光伝送システムは、受信した光信号から得られた信号系列を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ部と、ＦＦＴ部で変換された周波数領域の信号における特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の電力値に基づいて信号系列において特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する区間特定部と、信号系列から区間特定部が特定した区間における信号系列を抽出する信号抽出部と、信号抽出部が抽出した信号系列から特定周波数信号系列の成分を除去して出力する除去部と、除去部から出力される信号系列に基づいて、受信した光信号に含まれる雑音の電力である雑音電力を算出する雑音電力算出部と、雑音電力算出部が算出した雑音電力に基づいて、送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する電力比算出部とを備える。【選択図】図６
2014168223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の周波数に電力が集中した特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された光信号を用いた伝送を行う光伝送システムにおいて、
受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号における前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の電力値に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する区間特定部と、
前記ディジタル信号系列から前記区間特定部が特定した区間におけるディジタル信号系列を抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部が抽出したディジタル信号系列から前記特定周波数信号系列の成分を除去して出力する特定周波数信号成分除去部と、
前記特定周波数信号成分除去部が出力したディジタル信号系列に基づいて、受信した光信号に含まれる雑音の電力である雑音電力を算出する雑音電力算出部と、
前記雑音電力算出部が算出した雑音電力に基づいて、送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する電力比算出部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
前記ＦＦＴ部は、前記特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数のＦＦＴを行うことにより、前記受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換する、
又は、前記区間特定部は、閾値電力を超える電力が前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号において存在する区間を、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間として特定する、
或いは、前記ＦＦＴ部は、前記特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数のＦＦＴを行うことにより前記受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換し、前記区間特定部は、閾値電力を超える電力が前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号において存在する区間を、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間として特定する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光伝送システムにおいて、
前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号から前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数近傍の信号を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した信号を時間領域の信号に変換する第１のＩＦＦＴ部と、
前記第１のＩＦＦＴ部によって変換された時間領域の信号の電力値をシンボルごとに算出する電力算出部と、
前記電力算出部が算出する電力値の移動平均値を算出する平均化回路と
を更に備え、
前記区間特定部は、
前記平均化回路が算出した移動平均値が最大となる時刻に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記特定の周波数に電力が集中した第１特定周波数信号系列と、前記第１特定周波数信号系列の電力が集中する周波数と異なる周波数に電力が集中する第２特定周波数信号系列とを連結した信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部
を更に備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記雑音電力算出部が前記雑音電力の算出に用いるディジタル信号系列を時間領域の信号に変換する第２のＩＦＦＴ部
を備え、
前記雑音電力算出部は、
前記第２のＩＦＦＴ部によって変換された時間領域の信号に基づいて、前記雑音電力を算出する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
請求項５に記載の光伝送システムにおいて、
前記第１のＩＦＦＴ部と前記第２のＩＦＦＴ部とにおいてＩＦＦＴを行う演算機能を時分割で共用する
又は、前記雑音電力算出部における電力値を算出する演算機能を時分割で共用して前記特定周波数信号系列の電力の算出と前記雑音電力の算出とを行う
或いは、前記第１のＩＦＦＴ部と前記第２のＩＦＦＴ部とにおいてＩＦＦＴを行う演算機能を時分割で共用し、前記雑音電力算出部における電力値を算出する演算機能を時分割で共用して前記特定周波数信号系列の電力の算出と前記雑音電力の算出とを行う
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記信号抽出部は、前記区間特定部が特定した区間以外からもディジタル信号系列を抽出する、
又は、前記雑音電力算出部は、前記区間特定部が特定した区間以外のディジタル信号系列に基づいて前記送信データ系列が含まれるディジタル信号系列の電力である信号電力を算出し、前記電力比算出部は、該信号電力と前記雑音電力とから前記送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する、
或いは、前記信号抽出部は、前記区間特定部が特定した区間以外からもディジタル信号系列を抽出し、前記雑音電力算出部は、前記信号抽出部により抽出された前記区間特定部が特定した区間以外のディジタル信号系列に基づいて前記送信データ系列が含まれるディジタル信号系列の電力である信号電力を算出し、前記電力比算出部は、該信号電力と前記雑音電力とから前記送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記特定周波数信号成分除去部が出力したディジタル信号系列に対して、低周波数帯域の成分を除去して出力する低周波数帯域成分除去部
を更に備え、
前記雑音電力算出部は、
前記低周波数帯域成分除去部が出力するディジタル信号系列に基づいて、前記雑音電力を算出する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記電力比算出部が算出する比に応じて、前記特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された信号系列に対して用いる変調方式、データレート、信号帯域、又は冗長度の少なくとも１つを決定する送信形式決定部と、
前記送信形式決定部の決定に基づいて前記送信データ系列を符号化及び変調する光信号送信部と、
前記光信号送信部において用いられる変調方式、データレート、信号帯域、及び冗長度に対応した復調復号を行う復調部と
を更に備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された異なる２つの信号系列に対応する２つの光信号を互いに直交する偏波状態で多重して出力する偏波多重部と、
前記受信した光信号を互いに偏波面が直交する第１の光信号と第２の光信号とに分離する偏波分離部と
を更に備え、
前記ＦＦＴ部は、
前記第１の光信号から得られたディジタル信号系列と、前記第２の光信号から得られたディジタル信号系列とを周波数領域の信号に変換する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記送信データ系列の周波数スペクトルの包絡線形状と、前記特定の周波数に集中する電力とが比例関係になる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部
を更に備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記送信データ系列の周波数スペクトルの電力レベルと、前記特定の周波数の間隔の疎密とが比例関係になる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部
を更に備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光伝送システムにおいて、
前記特定の周波数に集中する電力値が自システムにおける周波数特性に応じた電力値となる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部
を更に備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
特定の周波数に電力が集中した特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された光信号を用いた伝送を行う光伝送システムにおける信号処理方法であって、
受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換するＦＦＴステップと、
前記ＦＦＴステップによって変換された周波数領域の信号における前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の電力値に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する区間特定ステップと、
前記ディジタル信号系列から前記区間特定ステップで特定した区間におけるディジタル信号系列を抽出する信号抽出ステップと、
前記信号抽出ステップにおいて抽出したディジタル信号系列から前記特定周波数信号系列の成分を除去して出力する特定周波数信号成分除去ステップと、
前記特定周波数信号成分除去ステップにおいて出力されたディジタル信号系列に基づいて、受信した光信号に含まれる雑音の電力である雑音電力を算出する雑音電力算出ステップと、
前記雑音電力算出ステップにおいて算出した雑音電力に基づいて、送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する電力比算出ステップと
を有することを特徴とする信号処理方法。
【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電力比を算出するとともに、算出した信号対雑音電力比に基づいて送信方式の改善を図る光伝送システム、及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信において、光伝送路上で実現できる光信号の信号対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）を検知することは以下の二つの点において有用である。一つ目は、全てのパスにおいて効率的な伝送が可能となる点があげられる。理論的にはそれぞれの光パスで伝送できる最大容量は信号Ｓ／Ｎによって決まるため、信号Ｓ／Ｎを検知することでそれぞれの光パス上で最大容量を実現する伝送方式を設定することができ、限りあるリソースを最大限効率的に使用できる。また、伝送容量が固定の場合、それぞれの光パス上の信号Ｓ／Ｎで実現できる最も効率のよい変調方式を選ぶことや冗長度を減らすことにより信号帯域の削減を行い、リソースを最大限効率的に使用することもできる。二つ目としては、誤りの発生を未然に防ぐことができる点があげられる。信号Ｓ／Ｎが光ファイバの損傷などによりある一定の閾値を下回るとその光パスでは誤りが生じるが、信号Ｓ／Ｎの低下を検知できると誤りが生じる前に原因を調べる機会を得ることができる。
【０００３】
一般的には信号Ｓ／Ｎの測定方法には二つある。一つ目の方法は、偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法であり、単一偏波伝送を行い、一方の偏波の信号電力とそれと直交関係にある偏波の雑音電力を比較する方法である。この信号Ｓ／Ｎの測定方法は、送信部において単一偏波面上に光信号を生成し、光伝送路を伝送後、受信部の偏波分離回路で各偏波成分を分離し、信号光が存在する偏波成分の電力と、直交関係にある偏波面の雑音成分の電力を比較することで伝送後の信号のＳ／Ｎを得ることができる。二つ目の方法は、同一偏波内において、信号成分の電力と信号帯域外の雑音成分の電力を比較する方法がある。この方法は、受信した信号の信号成分の電力と、隣接チャネルとの隙間から測定できる雑音電力の情報から信号のＳ／Ｎを求める方法である（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Zhongqi Pan, Changyuan Yu, Alan E. Willner., “Optical performance monitoring for the next generation optical communication networks,” Optical Fiber Technology 16, pp.20-45, January 2010. <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1068520009000686>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、光通信においては、高速な１００Ｇｂ／ｓ伝送が現実化しており、伝送方式としては、偏波多重ＱＰＳＫ方式が採用されている。そのため、偏波多重を行うことは基本であり、偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法を使用するのは現実的ではない。偏波ｎｕｌｌｉｎｇ方法では、信号を単一偏波のみに載せ、直交偏波側を雑音測定のチャネルに設定している。偏波多重伝送においては、直交側の偏波にも信号が存在するため、雑音成分の測定をすることが不可能であり、信号のＳ／Ｎを算出することができないという問題がある。
【０００６】
上記に示した二つ目の方法の典型的な例として、隣接信号チャネル間の帯域より雑音電力を測定するＯｕｔ  ｏｆ  ｂａｎｄ法がある。この方法では、信号の変調速度が上がり、それとともに信号帯域が拡大すると、隣接チャネル間の周波数間隔が狭く高密度になるため、雑音成分の電力を測定するための周波数帯域を確保することが困難になる。中継系において用いられる再構成可能な光アド／ドロップマルチプレクサ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer：ＲＯＡＤＭ）では、光フィルタにより信号帯域外の雑音成分が除去されてしまう。そのため、信号帯域外の雑音成分から雑音電力を測定することができないという問題がある。例えば、光通信では１チャネルあたり５０ＧＨｚの周波数グリッドが使用されているが、近年の１００Ｇｂ／ｓ伝送においてはその帯域が４０ＧＨｚを超えているため、信号帯域外の雑音成分は光フィルタにより除去されることになる。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、光通信において偏波多重による伝送や伝送路における構成によらず信号対雑音電力比を得ることができる光伝送システム、及び信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明は、特定の周波数に電力が集中した特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された光信号を用いた伝送を行う光伝送システムにおいて、受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号における前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の電力値に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する区間特定部と、前記ディジタル信号系列から前記区間特定部が特定した区間におけるディジタル信号系列を抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部が抽出したディジタル信号系列から前記特定周波数信号系列の成分を除去して出力する特定周波数信号成分除去部と、前記特定周波数信号成分除去部が出力したディジタル信号系列に基づいて、受信した光信号に含まれる雑音の電力である雑音電力を算出する雑音電力算出部と、前記雑音電力算出部が算出した雑音電力に基づいて、送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する電力比算出部とを備えることを特徴とする光伝送システムである。
【０００９】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ＦＦＴ部は、前記特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数のＦＦＴを行うことにより、前記受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換する、又は、前記区間特定部は、閾値電力を超える電力が前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号において存在する区間を、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間として特定する、或いは、前記ＦＦＴ部は、前記特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数のＦＦＴを行うことにより前記受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換し、前記区間特定部は、閾値電力を超える電力が前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号において存在する区間を、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間として特定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ＦＦＴ部によって変換された周波数領域の信号から前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数近傍の信号を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部が抽出した信号を時間領域の信号に変換する第１のＩＦＦＴ部と、前記第１のＩＦＦＴ部によって変換された時間領域の信号の電力値をシンボルごとに算出する電力算出部と、前記電力算出部が算出する電力値の移動平均値を算出する平均化回路とを更に備え、前記区間特定部は、前記平均化回路が算出した移動平均値が最大となる時刻に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記特定の周波数に電力が集中した第１特定周波数信号系列と、前記第１特定周波数信号系列の電力が集中する周波数と異なる周波数に電力が集中する第２特定周波数信号系列とを連結した信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部を更に備えることを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記雑音電力算出部が前記雑音電力の算出に用いるディジタル信号系列を時間領域の信号に変換する第２のＩＦＦＴ部を備え、前記雑音電力算出部は、前記第２のＩＦＦＴ部によって変換された時間領域の信号に基づいて、前記雑音電力を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第１のＩＦＦＴ部と前記第２のＩＦＦＴ部とにおいてＩＦＦＴを行う演算機能を時分割で共用する又は、前記雑音電力算出部における電力値を算出する演算機能を時分割で共用して前記特定周波数信号系列の電力の算出と前記雑音電力の算出とを行う或いは、前記第１のＩＦＦＴ部と前記第２のＩＦＦＴ部とにおいてＩＦＦＴを行う演算機能を時分割で共用し、前記雑音電力算出部における電力値を算出する演算機能を時分割で共用して前記特定周波数信号系列の電力の算出と前記雑音電力の算出とを行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号抽出部は、前記区間特定部が特定した区間以外からもディジタル信号系列を抽出する、又は、前記雑音電力算出部は、前記区間特定部が特定した区間以外のディジタル信号系列に基づいて前記送信データ系列が含まれるディジタル信号系列の電力である信号電力を算出し、前記電力比算出部は、該信号電力と前記雑音電力とから前記送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する、或いは、前記信号抽出部は、前記区間特定部が特定した区間以外からもディジタル信号系列を抽出し、前記雑音電力算出部は、前記信号抽出部により抽出された前記区間特定部が特定した区間以外のディジタル信号系列に基づいて前記送信データ系列が含まれるディジタル信号系列の電力である信号電力を算出し、前記電力比算出部は、該信号電力と前記雑音電力とから前記送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記特定周波数信号成分除去部が出力したディジタル信号系列に対して、低周波数帯域の成分を除去して出力する低周波数帯域成分除去部を更に備え、前記雑音電力算出部は、前記低周波数帯域成分除去部が出力するディジタル信号系列に基づいて、前記雑音電力を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記電力比算出部が算出する比に応じて、前記特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された信号系列に対して用いる変調方式、データレート、信号帯域、又は冗長度の少なくとも１つを決定する送信形式決定部と、前記送信形式決定部の決定に基づいて前記送信データ系列を符号化及び変調する光信号送信部と、前記光信号送信部において用いられる変調方式、データレート、信号帯域、及び冗長度に対応した復調復号を行う復調部とを更に備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された異なる２つの信号系列に対応する２つの光信号を互いに直交する偏波状態で多重して出力する偏波多重部と、前記受信した光信号を互いに偏波面が直交する第１の光信号と第２の光信号とに分離する偏波分離部とを更に備え、前記ＦＦＴ部は、前記第１の光信号から得られたディジタル信号系列と、前記第２の光信号から得られたディジタル信号系列とを周波数領域の信号に変換することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記送信データ系列の周波数スペクトルの包絡線形状と、前記特定の周波数に集中する電力とが比例関係になる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部を更に備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記送信データ系列の周波数スペクトルの電力レベルと、前記特定の周波数の間隔の疎密とが比例関係になる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部を更に備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記特定の周波数に集中する電力値が自システムにおける周波数特性に応じた電力値となる信号系列を前記特定周波数信号系列として生成する特定周波数信号系列生成部を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記問題を解決するために、本発明は、特定の周波数に電力が集中した特定周波数信号系列と送信データ系列とが時分割多重された光信号を用いた伝送を行う光伝送システムにおける信号処理方法であって、受信した光信号から得られたディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換するＦＦＴステップと、前記ＦＦＴステップによって変換された周波数領域の信号における前記特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の電力値に基づいて、前記ディジタル信号系列において前記特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する区間特定ステップと、前記ディジタル信号系列から前記区間特定ステップで特定した区間におけるディジタル信号系列を抽出する信号抽出ステップと、前記信号抽出ステップにおいて抽出したディジタル信号系列から前記特定周波数信号系列の成分を除去して出力する特定周波数信号成分除去ステップと、前記特定周波数信号成分除去ステップにおいて出力されたディジタル信号系列に基づいて、受信した光信号に含まれる雑音の電力である雑音電力を算出する雑音電力算出ステップと、前記雑音電力算出ステップにおいて算出した雑音電力に基づいて、送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出する電力比算出ステップとを有することを特徴とする信号処理方法である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数に基づいて、受信した光信号から得られたディジタル信号系列における特定周波数信号系列の区間を特定することにより、送信データ系列の成分が含まれないディジタル信号系列を得ることができる。
この送信データ系列の成分が含まれないディジタル信号系列を周波数領域の信号に変換して特定周波数信号系列の周波数成分を除くことにより雑音の成分を得ることができ、送信データ系列の電力に対する雑音の電力比、すなわち信号対雑音電力比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態における光伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における光信号送信装置１の構成例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における送信データ系列生成回路１３−１及び１３−２において生成される送信データ系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図４】同実施形態における特定周波数信号系列生成回路１４−１が生成する特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図５】同実施形態における光信号受信装置３の構成例を示すブロック図である。
【図６】同実施形態におけるＳＮ比算出装置４の構成例を示すブロック図である。
【図７】同実施形態におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１が行うＦＦＴの概要を示す図である。
【図８】同実施形態におけるＳＮ比算出装置４に光信号受信装置３から入力されるディジタル信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図９】図８において示したディジタル信号系列に対して横軸を時間にし、縦軸を電力にして変換した概念図である。
【図１０】同実施形態におけるトレーニング信号抽出回路４４−１による信号処理の結果例を示す概念図である。
【図１１】同実施形態におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１による信号処理の結果例を示す概念図である。
【図１２】同実施形態において雑音電力の算出に用いる区間の決定の概要を示す図である。
【図１３】第２の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ａの構成例を示すブロック図である。
【図１４】同実施形態において周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１から出力される周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図１５】同実施形態における平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎに入力される時間領域の信号の一例を示す図である。
【図１６】同実施形態における平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎが出力する電力の移動平均値の一例を示す図である。
【図１７】第１特定周波数信号系列と第２特定周波数信号系列とを用いた特定周波数信号系列の一例を示す図である。
【図１８】第３の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ｂの構成例を示すブロック図である。
【図１９】同実施形態におけるトレーニング信号区間検出ブロック４０の構成例を示すブロック図である。
【図２０】同実施形態における電力比算出ブロック６０の構成例を示すブロック図である。
【図２１】非伝送時において信号抽出回路６２−１及び６２−２に入力されるディジタル信号系列のスペクトル例を示す図である。
【図２２】非伝送時に抽出したトレーニング信号成分のスペクトル例を示す図である。
【図２３】実験において測定した伝送後の特定周波数信号系列のスペクトルを示す図である。
【図２４】マッハツェンダ型光変調器の構成を示す図である。
【図２５】同実施形態におけるＳＮ比算出装置４ＢによるＳＮ比算出処理を示すフローチャートである。
【図２６】同実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂにおける回路規模低減の効果を示す図である。
【図２７】送信データ系列と特定周波数信号系列との周波数スペクトルとが比例関係となる特定周波数信号系列の例を示す図である。
【図２８】特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の間隔の疎密と送信データ系列の電力レベルとが比例関係を有する特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図２９】特定周波数信号系列の電力が集中する各周波数における電力レベルが、光伝送システムにおける周波数特性の損失率と比例関係になる特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における光伝送システム、及び信号処理方法を説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における光伝送システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態における光伝送システムは、光信号送信装置１、光伝送路２、光信号受信装置３、ＳＮ比算出装置４、及び、制御プレーン５を具備している。光信号送信装置１は、伝送すべき送信データを光信号に変換する。光信号送信装置１は、変換により得られた光信号を、光伝送路２を介して光信号受信装置３に送信する。光信号受信装置３は、光信号送信装置１から送信される光信号を受信する。光信号受信装置３は、受信した光信号を電気信号に変換し、当該電気信号から送信データを取得する。また、光信号受信装置３は、光信号を変換して得られた電気信号をＳＮ比算出装置４に出力する。
【００２４】
ＳＮ比算出装置４は、光信号受信装置３から出力される電気信号に基づいて、光伝送システムにおける光信号の信号対雑音電力比（ＳＮ比）を算出する。このＳＮ比は送信データに関する値である。ＳＮ比算出装置４は、算出したＳＮ比を示すＳＮ比信号を制御プレーン５に出力する。制御プレーン５は、ＳＮ比信号が示すＳＮ比に応じて、伝送量などを制御する。また、制御プレーン５は、ＳＮ比算出装置４から出力されたＳＮ比信号を光信号送信装置１と光信号受信装置３とに出力する。光信号送信装置１と光信号受信装置３とは、ＳＮ比信号が示すＳＮ比に応じて、光信号送信装置１と光信号受信装置３との間で用いられる変調方式、データレート、信号帯域、及び、前方誤り訂正符号化（Forward Error Collection：ＦＥＣ）における冗長度などを設定する。
【００２５】
なお、図１においては光伝送システムが光信号送信装置１と光信号受信装置３とそれぞれ１つ具備する例を示している。しかし、光信号送信装置１と光信号受信装置３とを複数の具備する構成であってもよい。この場合において、複数の組の光信号送信装置１と光信号受信装置３とが送信データの伝送に利用できるときには、制御プレーン５は送信データを伝送する際に用いる光信号送信装置１と光信号受信装置３との数をＳＮ比に応じて定めるようにしてもよい。また、ＳＮ比算出装置４が制御プレーン５にＳＮ比を出力する際には、ＳＮ比を電気信号又は光信号のいずれかにより伝送してもよい。また、図１に示した光伝送システムでは制御プレーン５を具備しているが、光伝送システムは制御プレーン５を具備していなくてもよい。この場合、ＳＮ比信号は光信号受信装置３に出力され、更に光信号受信装置３から光信号送信装置１に出力されるようにしてもよい。
【００２６】
図２は、本実施形態における光信号送信装置１の構成例を示すブロック図である。光信号送信装置１は、ＳＮ比取得回路１１、送信形式決定回路１２−１及び１２−２、送信データ系列生成回路１３−１及び１３−２、特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２、信号多重回路１５−１及び１５−２、電気／光変換回路１６−１及び１６−２、並びに、偏波多重回路１７を備えている。光信号送信装置１には、送信形式決定回路１２−１から電気／光変換回路１６−１までの構成と、送信形式決定回路１２−２から電気／光変換回路１６−２までの構成とから２系統のブロックがある。それぞれのブロックで生成される２つの光信号は偏波多重されて伝送される。
【００２７】
以下、互いに直交する偏波のうち一方の偏波の光信号を第１の光信号とし、他方の偏波の光信号を第２の光信号として説明する。また、第１の光信号を生成するための送信形式決定回路１２−１から電気／光変換回路１６−１までの構成と、第２の光信号を生成するための送信形式決定回路１２−２から電気／光変換回路１６−２までの構成とは同じ構成であるので、第１の光信号に対応する構成について説明し、第２の光信号に対応する構成について説明を省略する。
【００２８】
ＳＮ比取得回路１１は、制御プレーン５を介して出力されるＳＮ比信号を受信し、受信したＳＮ比信号が示すＳＮ比を２つの送信形式決定回路１２−１及び１２−２それぞれに出力する。送信形式決定回路１２−１は、ＳＮ比取得回路１１から出力されるＳＮ比に基づいて、送信データを光信号受信装置３に伝送する際に用いる変調方式、データレート、信号帯域、ＦＥＣ冗長度（符号化率）などを決定する。送信形式決定回路１２−１は、例えば、ＳＮ比に対して変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度が対応付け得られたテーブルを予め記憶し、ＳＮ比取得回路１１から出力されるＳＮ比に対応する変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度を用いることを決定する。送信形式決定回路１２−１は、決定した変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度の組み合わせを送信データ系列生成回路１３−１に出力する。
【００２９】
あるいは、送信形式決定回路１２−１は、１ビットあたりのＳＮ比から予め設定した符号誤り率となる変調方式を決定するようにしてもよい。例えば、１ビットあたりのＳＮ比が１５ｄＢの際に予め設定した符号誤り率に合致する変調方式がＱＰＳＫとなるように規定している場合、１ビットあたりのＳＮＲが１２ｄＢであればＢＰＳＫに、１９ｄＢであれば１６ＱＡＭに決定する。
【００３０】
例えば、ＳＮ比算出装置４を介して得られたＳＮ比が光伝送システムに対して予め定められた要件に比べて高い値となっている場合、送信形式決定回路１２−１は、変調方式を多値度の高い方式に切り替えたり、データレートを増加させたり、ＦＥＣ冗長度を低くしたりする。すなわち、ＳＮ比が所定の要件以上である場合、送信形式決定回路１２−１は、光信号送信装置１から光信号受信装置３に伝送する送信データの単位時間あたりのデータ量を増加させる。
【００３１】
同様に、ＳＮ比算出装置４を介して得られたＳＮ比が光伝送システムに対して予め定められた要件に比べて低い値となっている場合、送信形式決定回路１２−１は、変調方式を多値度の低い方式に切り替えたり、データレートを低下させたり、ＦＥＣ冗長度を高くしたりする。すなわち、ＳＮ比が所定の要件以下である場合、送信形式決定回路１２−１は、光信号送信装置１から光信号受信装置３に伝送する送信データの単位時間あたりのデータ量を低減させる。
【００３２】
また、ＳＮ比算出装置４を介して得られたＳＮ比が光伝送システムに対して予め定められた要件に比べて高い値となっている場合、送信形式決定回路１２−１は、伝送容量はそのままにして、変調方式を多値度の高い方式に切り替えたり、ＦＥＣ冗長度を低くしたりすることができる。すなわち、ＳＮ比が所定の要件以上である場合、送信形式決定回路１２−１は、光信号送信装置１から光信号受信装置３に伝送する送信データの信号帯域を削減する。
【００３３】
また、ＳＮ比算出装置４を介して得られたＳＮ比が光伝送システムに対して予め定められた要件に比べて低い値となっている場合、送信形式決定回路１２−１は、伝送容量はそのままにして、変調方式を多値度の低い方式に切り替えたり、ＦＥＣ冗長度を高くしたりすることができる。すなわち、ＳＮ比が所定の要件以下である場合、送信形式決定回路１２−１は、光信号送信装置１から光信号受信装置３に伝送する送信データの信号帯域を増大する。
【００３４】
送信データ系列生成回路１３−１は、送信形式決定回路１２−１により決定された変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度に基づいて、光信号受信装置３に送信すべきデータを符号化及び変調して送信データ系列を生成する。送信データ系列生成回路１３−１は、生成した送信データ系列を信号多重回路１５−１に出力する。特定周波数信号系列生成回路１４−１は、予め定められた周波数成分に集中した電力を有する特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）を生成する。特定周波数信号系列生成回路１４−１は、生成した特定周波数信号系列を信号多重回路１５−１に出力する。特定周波数信号系列の電力に基づいて、光信号受信装置３はＳＮ比を算出する。
【００３５】
信号多重回路１５−１には、送信データ系列生成回路１３−１において生成された送信データ系列と、特定周波数信号系列生成回路１４−１において生成された特定周波数信号系列とが入力される。信号多重回路１５−１は、送信データ系列と特定周波数信号系列と時分割多重して、送信データ系列の間に周期的に特定周波数信号系列が現れる信号系列を生成する。信号多重回路１５−１は、生成した信号系列を電気／光変換回路１６−１に出力する。電気／光変換回路１６−１は、信号多重回路１５−１から出力される信号系列を光信号に変換し、得られた光信号を偏波多重回路１７に出力する。
【００３６】
偏波多重回路１７には、２つの電気／光変換回路１６−１及び１６−２それぞれから出力された光信号が入力される。偏波多重回路１７は、入力された２つの光信号を互いに直交する偏波状態で多重して出力する。偏波多重回路１７には、例えば、偏波合成器などが用いられる。偏波多重回路１７から出力される光信号は、光伝送路２を介して光信号受信装置３に伝送される。
【００３７】
ここで、送信データ系列生成回路１３−１及び１３−２と、特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２とにおいて生成される信号系列について説明する。
図３は、本実施形態における送信データ系列生成回路１３−１及び１３−２において生成される送信データ系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。ここでは、送信データ系列の帯域幅を５０ＧＨｚとし他場合の周波数スペクトルが示されている。
【００３８】
図４は、本実施形態における特定周波数信号系列生成回路１４−１が生成する特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。ここでは、２つの周波数成分（±１２．５ＧＨｚ）に電力が集中する特定周波数信号系列の周波数スペクトルを示している。特定周波数信号系列生成回路１４−１が（＋Ｓ，−Ｓ，＋Ｓ，−Ｓ，…）と振幅が繰り返される交番信号を特定周波数信号系列として生成することにより、図４に示すような周波数スペクトルを有する特定周波数信号系列を得ることができる。この特定周波数信号系列は振幅変調であり周期が２サンプルであるので、信号帯域が搬送波周波数から±２５ＧＨｚであったとき、両側波帯信号が特定の周波数の電力ピーク成分として±１２．５ＧＨｚに生成される。
【００３９】
信号多重回路１５−１及び１５−２は、図３に示したような送信データ系列と、図４に示したような特定周波数信号系列とを時分割多重する。すなわち、図３に示した周波数スペクトルと図４に示した周波数スペクトルとを重ね合わせた周波数スペクトルが含まれる光信号が、光信号送信装置１から出力されることになる。
【００４０】
更に補足すると、特定周波数信号系列は、電力が集中する周波数が２つである場合には、（００１１）や（０１０１）などの交番信号を繰り返すことにより生成できる。例えば、３２ＧＢａｕｄのシンボルに対して、（０１０１）の交番パターンからなる特定周波数信号系列を用いると、搬送波の中心周波数から±１６ＧＨｚ離れた周波数に電力が集中する。また、特定周波数信号系列は、送信データ系列に対して時分割多重されているので、特定周波数信号系列の電力のピークが現れる時刻では送信データ系列の成分が存在しないため、送信データ系列の成分と干渉することはない。これに対して、周波数多重により特定周波数信号系列と送信データ系列とを多重化すると、それぞれの成分が同時に現れてしまうため干渉が生じる。このように、特定周波数信号系列生成回路１４−１により生成される特定周波数信号系列は、任意の周波数に生成することができ、送信データ系列と干渉しないようにすることができる。
【００４１】
図５は、本実施形態における光信号受信装置３の構成例を示すブロック図である。光信号受信装置３は、偏波分割回路３１、光／電気変換回路３２−１及び３２−２、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）３３−１及び３３−２、適応等化回路３４、並びに、復調回路３５−１及び３５−２を備えている。光信号受信装置３が光／電気変換回路３２とアナログ／ディジタル変換回路３３と復調回路３５とを２つずつ備えているのは、光信号送信装置１から出力される光信号に含まれる互いに直交する２つの偏波それぞれに対応する信号に対する処理を行うためである。
【００４２】
光信号受信装置３には、光／電気変換回路３２−１、アナログ／ディジタル変換回路３３−１、及び復調回路３５−１の第１の系統と、光／電気変換回路３２−２、アナログ／ディジタル変換回路３３−２、及び復調回路３５−２の第２の系統とのブロックがある。
それぞれの系統のブロックは、偏波多重されて伝送される２つの光信号に対応する。なお、各系統のブロックにおける構成は同じであるので、第１の系統のブロックに対して説明し、第２の系統のブロックに対する説明を省略する。
【００４３】
偏波分割回路３１は、光伝送路２を介して伝送された光信号を受信する。偏波分割回路３１は、受信した光信号に含まれる光信号であって偏波面が互いに直交する第１の光信号と第２の光信号とに分離する。偏波分割回路３１は、第１の光信号を光／電気変換回路３２−１に出力し、第２の光信号を光／電気変換回路３２−２に出力する。光／電気変換回路３２−１は、偏波分割回路３１から出力される光信号をアナログの電気信号に変換してアナログ／ディジタル変換回路３３−１に出力する。
【００４４】
アナログ／ディジタル変換回路３３−１は、光／電気変換回路３２−１から出力される電気信号を、所定のサンプリング周波数でディジタル化した第１のディジタル信号系列に変換する。アナログ／ディジタル変換回路３３−１は、変換により得られた第１のディジタル信号系列を適応等化回路３４とＳＮ比算出装置４とに出力する。適応等化回路３４には、アナログ／ディジタル変換回路３３−１から出力される第１のディジタル信号系列と、アナログ／ディジタル変換回路３３−２から出力される第２のディジタル信号系列との２つのディジタル信号系列が入力される。適応等化回路３４は、第１のディジタル信号系列に対して、光伝送路２などにおいて生じる波長分散、偏波モード分差、位相雑音、光伝送システムにおける周波数特性の歪みなどの補償を行う。適応等化回路３４は、ＳＮ比信号に基づいて補償を行うようにしてもよい。適応等化回路３４は、第１のディジタル信号系列に対する補償により得られたディジタル信号系列を復調回路３５−１に出力する。また、適応等化回路３４は、第２のディジタル信号系列に対する補償を行い、補償により得られたディジタル信号系列を復調回路３５−２に出力する。
【００４５】
復調回路３５−１は、適応等化回路３４から出力されたディジタル信号系列に対して復調、復号を行い、送信データを取得する。また、復調回路３５−２も同様に、適応等化回路３４から出力されたディジタル信号系列に対して復調及び復号を行い、送信データを取得する。復調回路３５−１及び３５−２は、取得した送信データを、光信号受信装置３に接続されたデータ処理装置などに出力する。なお、復調回路３５−１及び３５−２は、送信形式決定回路１２−１において決定された変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度に応じた復調及び復号を行う。
【００４６】
図６は、本実施形態におけるＳＮ比算出装置４の構成例を示すブロック図である。ＳＮ比算出装置４には、光信号受信装置３のアナログ／ディジタル変換回路３３−１から第１のディジタル信号系列が入力され、アナログ／ディジタル変換回路３３−２から第２のディジタル信号系列が入力される。ＳＮ比算出装置４は、信号分配回路４１−１及び４１−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１及び４２−２、ピーク電力時間算出回路４３、トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２、オーバーラップＦＦＴ回路４５−１及び４５−２、合波回路４６、信号電力算出回路４７、特定周波数信号成分除去回路４８、雑音電力算出回路４９、並びに、ＳＮ比算出回路５０を備えている。
【００４７】
以下の説明では、信号分配回路４１−１、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１、トレーニング信号抽出回路４４−１、及び、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１が第１のディジタル信号系列に対する信号処理を行い、信号分配回路４１−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−２、トレーニング信号抽出回路４４−２、及び、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−２が第２のディジタル信号系列に対する信号処理を行う構成について説明する。信号分配回路４１−１、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１、トレーニング信号抽出回路４４−１、及び、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１の各回路と、信号分配回路４１−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−２、トレーニング信号抽出回路４４−２、及び、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−２の各回路との構成は同じであるので、第２のディジタル信号系列に対する信号処理を行う各回路の説明を省略する。なお、ＳＮ比算出装置４において特定周波数信号系列の電力が集中する周波数は既知である。
【００４８】
信号分配回路４１−１には、光信号受信装置３から第１のディジタル信号系列が入力される。信号分配回路４１−１は、入力される第１のディジタル信号系列を２つに複製する。信号分配回路４１−１は、２つの第１のディジタル信号のうち、一方の第１のディジタル信号系列をオーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１に出力し、他方の第１のディジタル信号系列をトレーニング信号抽出回路４４−１に出力する。
【００４９】
オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１は、信号分配回路４１−１から出力される第１のディジタル信号系列に対して、ＦＦＴを施すことにより時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。このとき、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１では、前回のＦＦＴにおいて対象としたディジタル信号と一部分が重複するようにＦＦＴの対象にするディジタル信号を第１のディジタル信号系列から切り出す。すなわち、ＦＦＴの対象がオーバーラップ（重なり合う）する処理を行う。ＦＦＴの対象をオーバーラップさせるオーバーラップ処理により分解能を高めることができる。
【００５０】
また、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１におけるＦＦＴのポイント数（ウインドウのサイズ）は、特定周波数信号系列生成回路１４−１において生成される特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）のシンボル数より小さく設定されている。オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１は、順次入力される第１のディジタル信号系列に対してＦＴＴを行い、第１のディジタル信号系列においてＦＦＴの対象にした区間と、ＦＦＴにより得られた周波数スペクトル（周波数と電力）とを含む３次元のデータを取得する。オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１は、取得した３次元のデータをピーク電力時間算出回路４３に出力する。なお、ＦＦＴの対象にした区間に代えて、当該区間の開始時刻が３次元のデータに含まれるようにしてもよい。また、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１におけるＦＦＴのポイント数を特定周波数信号系列の周期長（サンプル数）の整数倍にしてもよい。
【００５１】
図７は、本実施形態におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１が行うＦＦＴの概要を示す図である。同図に示すように、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１は、特定周波数信号系列の長さより短いサイズのウインドウでＦＦＴの対象となるディジタル信号を切り出してＦＦＴを行う。このとき、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１が切り出すディジタル信号は、前後のＦＦＴにおいて対象となるディジタル信号と重複（オーバーラップ）するように切り出される。これにより、ＦＦＴが特定周波数信号系列のディジタル信号のみを対象とするとき、特定周波数信号系列に対して定められた周波数成分に電力が集中した信号が得られる。この特定周波数信号系列に対応する周波数成分の電力が高いウインドウの区間が、第１のディジタル信号系列における特定周波数信号系列が配置されている区間と判定される。
【００５２】
オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１が行うＦＦＴにおいて、ＦＦＴの対象となるディジタル信号のオーバーラップ率が高ければ高いほど、時間軸上の分解能が高まり、特定周波数信号系列が配置されている区間の検出精度が高まる。また、オーバーラップ率が高いほど、送信データ系列の成分と周波数ピーク成分の比が大きくなり、特定周波数信号系列が配置されている区間の検出精度が高まる。特に、ＦＦＴのウインドウサイズが特定周波数信号系列の長さと等しい場合、ＦＦＴの対象なるディジタル信号系列と特定周波数信号系列とが一致すると、特定周波数信号系列に対して定められた周波数成分に電力が最大となるピークが現れるので、特定周波数信号系列が配置されている区間の検出が容易になる。なお、ＦＦＴのウインドウサイズが特定周波数信号系列の長さより長い場合、特定周波数信号系列のみをＦＦＴの対象とすることができず、送信データ系列のディジタル信号も含んでしまうため、送信データ系列の成分が漏れ込んでしまい、送信データ系列成分と周波数ピーク成分の比が小さくなる。そのため、特定周波数信号系列が配置されている区間が検出しづらくなる。
【００５３】
図６に戻って、ＳＮ比算出装置４の構成の説明を続ける。
ピーク電力時間算出回路４３は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１から出力される３次元のデータに基づいて、特定周波数信号系列に対応する周波数成分の電力が最も大きい３次元のデータの区間を含む第１の区間を検出する。この第１の区間は、第１のディジタル信号系列において特定周波数信号系列が含まれる区間である。すなわち、ピーク電力時間算出回路４３は、３次元のデータに基づいて、特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）が含まれる第１の区間を特定する。ピーク電力時間算出回路４３は、特定した第１の区間を示す第１区間情報をトレーニング信号抽出回路４４−２に出力する。同様に、ピーク電力時間算出回路４３は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−２から出力される３次元のデータに基づいて、第２のディジタル信号系列において特定周波数信号系列が含まれる第２の区間を特定する。また、ピーク電力時間算出回路４３は、特定した第２の区間を示す第２区間情報をトレーニング信号抽出回路４４−２に出力する。
【００５４】
特定周波数信号系列に対応する区間の特定は、例えば、特定周波数信号系列に対応する周波数成分に集中する電力を全帯域の平均電力に対してＫ倍以上としておくことにより、順次得られる３次元のデータに含まれる電力を比較することで行うことができる。具体的には、特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２において、特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）の全周波数帯域の周波数スペクトルを取得し、各周波数における電力を全て足し合わせてサンプル数で割ることにより１サンプルあたりの平均電力を算出する。特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２は、特定の周波数成分に集中する電力が１サンプルあたりの平均電力のＫ倍になる特定周波数信号系列を生成する。なお、Ｋは任意の正の実数である。このように特定周波数信号系列を生成することにより、ピーク電力時間算出回路４３において第１のディジタル信号系列における特定周波数信号系列に対応する区間を特定することができる。同様に、ピーク電力時間算出回路４３は、第２のディジタル信号系列における特定周波数信号系列に対応する区間を特定することができる。
【００５５】
トレーニング信号抽出回路４４−１には、信号分配回路４１−１から出力される第１のディジタル信号系列と、ピーク電力時間算出回路４３から第１のディジタル信号系列に対する第１区間情報とが入力される。トレーニング信号抽出回路４４−１は、第１区間情報に基づいて、第１のディジタル信号系列において特定周波数信号系列が含まれる区間のディジタル信号系列を抽出する。トレーニング信号抽出回路４４−１は、抽出したディジタル信号系列をオーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１に出力する。
【００５６】
オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１は、トレーニング信号抽出回路４４−１から出力されるディジタル信号系列に対して、ＦＦＴを施すことにより時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１におけるＦＦＴのポイント数は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１と同様に、特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）のシンボル数より小さく設定されている。また、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１と同様に、前回のＦＦＴにおいて対象としたディジタル信号が含まれるようにディジタル信号系列からＦＦＴの対象にするディジタル信号を切り出す。オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１は、ＦＦＴにより得られた周波数領域の信号（周波数スペクトル）を合波回路４６に出力する。
【００５７】
合波回路４６には、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１において得られた周波数領域の信号と、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−２において得られた周波数領域の信号とが入力される。合波回路４６に入力される周波数領域の信号には、トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２において特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）に対応するディジタル信号を抽出しているので、送信データ系列が含まれない信号となっている。すなわち、入力される周波数領域の信号には、特定周波数信号系列の周波数成分と雑音の周波数成分とが含まれている。合波回路４６は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１から順次出力される周波数領域の信号と、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−２から順次出力される周波数領域の信号とを合波する。合波回路４６は、合波して得られた信号を信号電力算出回路４７と特定周波数信号成分除去回路４８とに出力する。
【００５８】
信号電力算出回路４７は、合波回路４６から出力される信号に基づいて、特定周波数信号系列の電力である信号電力を算出する。信号電力算出回路４７、算出した信号電力の電力値をＳＮ比算出回路５０に出力する。
特定周波数信号成分除去回路４８は、合波回路４６から出力される信号から特定周波数信号系列の成分を除去し、特定周波数信号系列の成分が除去された信号を雑音電力算出回路４９に出力する。特定周波数信号成分除去回路４８における特定周波数信号系列の成分の除去は、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数が既知であることから、バンドパスフィルタなどを用いることにより除去できる。なお、特定周波数信号成分除去回路４８における信号処理は、周波数領域で行ってもよいし、時間領域で行ってもよい。雑音電力算出回路４９は、特定周波数信号成分除去回路４８から出力される信号に基づいて、雑音の電力である雑音電力を算出する。雑音電力算出回路４９は、算出した雑音電力の電力値をＳＮ比算出回路５０に出力する。
【００５９】
ＳＮ比算出回路５０は、雑音電力算出回路４９が算出する雑音電力と、信号電力算出回路４７が算出する信号電力とに基づいて、雑音電力に対する送信データ系列の電力の比としてのＳＮ比を算出する。ＳＮ比算出回路５０は、算出したＳＮ比を示すＳＮ比信号を光信号送信装置１と光信号受信装置３と制御プレーン５とに出力する。
【００６０】
ＳＮ比算出回路５０におけるＳＮ比の算出は、特定周波数信号系列のＳＮ比を算出した後に、換算を行うことで送信データ系列のＳＮ比を算出する。換算の方法として、例えば、特定周波数信号系列と送信データ系列との単位時間あたりの電力比率を換算係数とし、特定周波数信号系列のＳＮ比に換算係数を乗じることにより、送信データ系列のＳＮ比を算出する。換算係数の導出は、例えば、送信データ系列と特定周波数信号系列と時分割多重する際の電力を比較して予め求めるようにする。又は、シミュレーションにおいて、送信データ系列長と特定周波数信号系列長との比に基づいて換算係数を導出するようにしてもよい。又は、スペクトルアナライザーなどを用いて測定した精度の高いＳＮ比と、ＳＮ比算出装置４が算出するＳＮ比とを比較して、ＳＮ比算出装置４が算出するＳＮ比に対するキャリブレーションを行うことにより換算係数を決定するようにしてもよい。
【００６１】
また、ＳＮ比算出回路５０は、特定周波数信号系列の電力に代えて、光信号受信装置３から入力される第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列の電力を用いてＳＮ比を算出するようにしてもよい。又は、ピーク電力時間算出回路４３が特定した区間に基づいて送信データ系列の成分を含むディジタル信号を第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列から抽出し、抽出したディジタル信号から送信データ系列の電力を算出し、特定周波数信号系列の電力に代えて送信データ系列の電力を用いてＳＮ比を算出するようにしてもよい。この場合、特定周波数信号系列の電力が除かれた電力を用いているため、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列の電力を用いたときに比べて精度を向上させることができる。
【００６２】
更に、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列の電力を、光信号受信装置３において入射する光信号のパワーを利用して求めることもできる。光信号受信装置３において受信する光信号における送信データ系列と特定周波数信号系列とのパワー比は送信データ系列が大部分を占めているので、例えば、光／電気変換回路３２−１及び３２−２に入射する光信号とみなしてもよい。雑音電力算出回路４９において算出された雑音電力を、得られた光信号パワーから減算することで信号電力を求めることができる。
【００６３】
ここで、ＳＮ比算出装置４における信号処理について更に説明する。
図８は、本実施形態におけるＳＮ比算出装置４に光信号受信装置３から入力されるディジタル信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示している。同図に示されている周波数スペクトルは、図３において示した周波数スペクトルに対応する送信データ系列と、図４において示した周波数スペクトルに対応する特定周波数信号系列とが時分割多重されて伝送された信号の周波数スペクトルに対応する。同図に示すように、周波数スペクトルは、送信データ系列の周波数成分と、特定周波数信号系列の周波数成分と、雑音の周波数成分とが混在している。
【００６４】
図９は、図８において示したディジタル信号系列に対して横軸を時間にし、縦軸を電力にして変換した概念図である。同図に示すように、ディジタル信号系列を時間軸方向にみると、特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）が送信データ系列に対して周期的に時分割多重されているとともに、雑音が含まれている。ＳＮ比算出装置４において、図９に示すような信号が信号分配回路４１−１にてオーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１とトレーニング信号抽出回路４４−１とに分配される。
【００６５】
ピーク電力時間算出回路４３では、上述したように、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１から出力される３次元のデータに基づいて、特定周波数信号系列の成分が含まれる区間が特定される。トレーニング信号抽出回路４４−１において、ピーク電力時間算出回路４３が特定した特定周波数信号系列の区間に基づいた信号の抽出をすることにより、図９に示すような信号から図１０に示すような信号が得られる。
【００６６】
図１０は、本実施形態におけるトレーニング信号抽出回路４４−１による信号処理の結果例を示す概念図である。同図において、横軸は時間を示し縦軸は電力を示している。トレーニング信号抽出回路４４−１により抽出された信号は、同図に示すように、送信データ系列の成分が除去され、特定周波数信号系列と、特定周波数信号系列が存在する区間における雑音とを含む信号となる。トレーニング信号抽出回路４４−１により抽出された信号は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１によって図１１に示すような周波数スペクトルに変換される。
【００６７】
図１１は、本実施形態におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１による信号処理の結果例を示す概念図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示している。トレーニング信号抽出回路４４−１の処理により、ディジタル信号系列に含まれていた送信データ系列の成分が除去されることになる。第１のディジタル信号系列から送信データ系列の成分が除去された信号と、第２のディジタル信号系列から送信データ系列の成分が除去された信号とは、合波回路４６にて合波され信号電力算出回路４７と特定周波数信号成分除去回路４８とに入力される。
【００６８】
信号電力算出回路４７は、合波回路４６から入力される周波数スペクトルの周波数成分ごとに、周波数成分の電力が平均電力に対してＫ倍以上の電力か否かを判定する。信号電力算出回路４７は、平均電力に対してＫ倍以上の電力を有する周波数成分の電力の平均値を算出する。信号電力算出回路４７は、算出した電力の平均値を信号電力としてＳＮ比算出回路５０出力する。
【００６９】
雑音電力算出回路４９は、特定周波数信号成分除去回路４８から入力される周波数スペクトルの周波数成分ごとに、周波数成分の電力が平均電力に対してＫ倍以上の電力か否かを判定する。雑音電力算出回路４９は、平均電力に対してＫ倍未満の電力を有する周波数成分の電力の平均値を算出する。雑音電力算出回路４９は、算出した電力の平均値を雑音電力としてＳＮ比算出回路５０に出力する。なお、雑音電力算出回路４９は、上記の判定を行わずに、特定周波数信号成分除去回路４８から入力される信号から周波数成分の電力の平均値を算出するようにしてもよい。
【００７０】
本実施形態におけるＳＮ比算出装置４は、上述した構成及び処理により、偏波多重による光伝送を行う場合や、高密度周波数多重により雑音電力の測定用の周波数帯域を確保できない場合においても、特定周波数信号系列の成分を含むディジタル信号系列からＳＮ比を安定して算出、測定することができる。また、本実施形態で用いている特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）は、送信データ系列との干渉が低く抑えられているため、偏波多重による光伝送を行う場合や、高密度周波数多重、高速変調などにより送信データ系列が広帯域を占有する場合においても安定してＳＮ比を算出することができる。
【００７１】
また、本実施形態における光伝送システムでは、ＳＮ比算出装置４が算出したＳＮ比に基づいて、送信データに対する変調方式、データレート、信号帯域、及び、ＦＥＣ冗長度を送信形式決定回路１２−１及び１２−２が決定することにより、伝送路の品質に応じた光伝送を行うことができる。すなわち、伝送路の品質が高い場合には伝送容量を増加させ、伝送路の品質が低い場合には伝送容量を減少させることにより、伝送路の品質に応じた適応的な光伝送を行うことができる。例えば、変調方式にＱＰＳＫを用いている場合において、安定した伝送を行うことができる以上のＳＮ比が得られているときには、変調方式を８ＱＡＭや１６ＱＡＭに多値化したり、ＦＥＣ冗長度を減らしたりして周波数利用効率を増大させる。
【００７２】
更に、光伝送システムにおいて複数の光伝送路２が存在する場合には、制御プレーン５が各光伝送路２のＳＮ比に応じて送信データを各光伝送路２に分散させて伝送するようにしてもよい。また、ＳＮ比算出装置４が算出するＳＮ比と送信データのデータ量の変化とに基づいて、ＳＮ比に余裕がなくなる状態を事前に把握して対処することができる。
【００７３】
また、ＳＮ比算出装置４においてＦＦＴを行う際には、ＦＦＴの対象にするディジタル信号をオーバーラップさせて選択するオーバーラップ処理を行っている。これにより、信号が歪むウインドウ端の影響を抑えることができＳＮ比を推定する際の精度を向上させることができる。また、ウインドウ端の歪みを減らす窓関数を用いた場合に比べても、窓関数よりも信号が歪むウインドウ端を除去できることからＳＮ比の推定精度を向上させることができる。
【００７４】
なお、本実施形態のオーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１及び４２−２と、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１及び４５−２とにおいて、ＦＦＴの対象とするディジタル信号の切り出しにおいて前回のＦＦＴにおけるディジタル信号と一部が重複するように選択するオーバーラップ処理を行わずに、ハミング窓やブラックマン窓などの窓関数を使用した切り出しを行うようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、２つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列を用いる構成について説明した。しかし、特定周波数信号系列において電力が集中する周波数が１つであってもよいし、４つ以上であってもよい。ただし、１つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列を用いる場合には分散が生じると当該周波数以外における特定周波数信号系列が存在する区間がずれるため、雑音を抽出する際に送信データ系列が含まれてしまうことがある。この場合には、分散が生じない、もしくはごく弱い条件下、又は伝送を行わないＢａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋで用いることが好ましい。また、例えば４つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列としては、（＋Ｓ，＋Ｓ，−Ｓ，−Ｓ，＋Ｓ，＋Ｓ，−Ｓ，−Ｓ，…）と１つの振幅を２回ずつ繰り返される交番信号を用いることになる。
また、本実施形態では、互いに直交する２つの偏波を多重する構成について説明した。
しかし、単一偏波による光伝送であってもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、光信号送信装置１から光信号受信装置３への一方向の光伝送を行う構成について説明した。しかし、光信号送信装置１が備える各回路と、光信号受信装置３が備える各回路とを備えた光信号通信装置を光伝送路２の両端に具備し、双方向の光伝送を行う構成であってもよい。この場合、いずれか一方の光信号通信装置にＳＮ比算出装置４を接続して制御プレーン５にＳＮ比信号を出力してもよいし、それぞれの光信号通信装置に個別のＳＮ比算出装置４を接続して各ＳＮ比算出装置４が制御プレーン５にＳＮ比信号を出力してもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、ＳＮ比算出装置４が算出したＳＮ比を光信号送信装置１及び光信号受信装置３や、制御プレーン５にフィードバックする構成について説明した。しかし、算出したＳＮ比を光信号送信装置１及び光信号受信装置３にフィードバックせずに、算出したＳＮ比をモニタして伝送状態を把握するようにしてもよい。この場合、光信号送信装置１は、ＳＮ比取得回路１１と送信形式決定回路１２−１及び１２−２とを備えずともよい。また、変調方式、データレート、信号帯域、前方誤り訂正符号化における冗長度などは、シミュレーションや実測値などに基づいて予め定めるようにする。
【００７８】
また、本実施形態では、ディジタル信号系列において特定周波数信号系列が含まれる区間をピーク電力時間算出回路４３が特定する構成について説明した。しかし、ピーク電力時間算出回路４３は、３次元のデータに基づいて、特定周波数信号系列に対応する周波数成分の電力が最も大きい３次元のデータの区間を特定し、当該区間を第１の区間としてもよい。これにより、ピーク電力時間算出回路４３より後段の処理における演算量を抑えることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、信号電力算出回路４７及び雑音電力算出回路４９が特定周波数信号系列の成分であるか否かを判定する際に、平均電力に対してＫ倍の電力を基準として判定する構成について説明した。しかし、これに限ることなく、予め定められた閾値電力を基準として、特定周波数信号系列の成分であるか否かを判定するようにしてもよい。また、信号電力算出回路４７において特定周波数信号系列の電力を算出する際に、雑音電力算出回路４９において算出された雑音電力を減算するようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、ＳＮ比算出装置４の各回路は、送信データ系列の周波数帯域（例えば、図２における−２５ＧＨｚから２５ＧＨｚまでの周波数帯域）を処理対象とする構成について説明した。ＳＮ比算出装置４の各回路における処理対象を、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数が含まれる周波数帯域（例えば、図３における−１２．５ＧＨｚから１２．５ＧＨｚまでの周波数帯域）を処理の対象としてもよい。このとき、雑音電力の算出には、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の中間周波数近傍の周波数帯域（例えば、図３における０ＧＨｚを含む１２．５ＧＨｚの帯域）を対象としてもよい。１２．５ＧＨｚの帯域は、例えば、−６．７５ＧＨｚから６．７５ＧＨｚまでの帯域を選択する。これは、光ＳＮ比（Optical Signal to Noise Ratio：ＯＳＮＲ）を求めるためで、ＯＳＮＲは光通信において信号の状態を表すためによく用いられ、その定義は１２．５ＧＨｚの対域内の雑音電力と信号電力との比である。なお、ＯＳＮＲは次式（１）を用いて算出される。
ＯＳＮＲ＝（全信号電力）／（１２．５ＧＨｚ帯域の雑音電力）  …（１）
【００８１】
また、本実施形態では、信号電力算出回路４７及び雑音電力算出回路４９は、処理対象の帯域において電力の平均値を算出し、信号電力と雑音電力とにする構成について説明した。しかし、これに限ることなく、１サンプルあたりの信号電力と雑音電力とを求めて１サンプルあたりのＳＮ比を算出するようにしてもよい。このとき、サンプル間の間隔に応じて１２．５ＧＨｚ相当に拡張又は縮小することにより、ＯＳＮＲを算出するようにしてもよい。例えば、サンプル間の間隔が１０ＭＨｚに対応するとき、１２５０倍して１２．５ＧＨｚに相当する値に換算する。
【００８２】
また、本実施形態では、雑音電力算出回路４９が特定周波数信号系列の含まれる区間における雑音成分に基づいて雑音電力を算出する構成について説明した。しかし、光伝送路２における分散が大きい場合、周波数によって光伝送路２内を進む速度が異なる。そのため、ディジタル信号系列において特定周波数信号系列の成分が含まれる区間と、ＳＮ比の算出に用いるべき雑音成分が含まれる区間とには差が生じる。このような場合においては、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数に基づいて、雑音電力の算出に用いる区間を決定するようにしてもよい。具体的には、図１２に示すように雑音電力を算出する区間を決定する。
【００８３】
図１２は、本実施形態において雑音電力の算出に用いる区間の決定の概要を示す図である。同図においては、横軸は時間を示し縦軸は周波数を示す。同図に示す例では、特定周波数信号系列の電力は周波数ｆａ及びｆｂに集中している。周波数ｆａにおける分散値をＤａとし、周波数ｆｂにおける分散値をＤｂとする。分散の影響により特定周波数信号系列のみが含まれる区間は周波数に応じて異なる。周波数ｆａにおいて特定周波数信号系列の成分が現れる時刻ｔａと、周波数ｆｂにおいて特定周波数信号系列の成分が現れる時刻ｔｂとは異なる。しかし、時刻ｔａ及びｔｂを用いることにより、周波数ｆａと周波数ｆｂとの中間の周波数において送信データ系列が含まれない区間の開始時刻を（（ｔａ＋ｔｂ）／２）として得ることができる。また、中間の周波数における分散も（（Ｄａ＋Ｄｂ）／２）として得ることができる。時刻（（ｔａ＋ｔｂ）／２）を開始時刻として特定周波数信号系列の長さと同じ長さの区間において雑音電力を測定することにより、送信データ系列Ａ又は送信データ系列Ｂの成分を含むことなく、雑音電力を取得することができる。また、中間の周波数（（ｆａ＋ｆｂ）／２）に限らず、時刻ｔａ及びｔｂ、並びに分散Ｄａ及びＤｂを用いることにより、周波数ｆａ及びｆｂ以外の周波数における雑音電力を取得することができる。
また、時刻ｔａ及びｔｂの情報を使用することで、受信した光信号の分散を補償することができる。分散の補償を行うことにより、周波数ごとの光信号の時刻差がなくなるので、周波数ごとに分ける必要なく、全帯域の特定周波数信号系列を抽出することができる。
【００８４】
この場合、ピーク電力時間算出回路４３は、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数ごとに区間を特定するとともに、ＳＮ比を算出する際に用いる雑音電力を測定する周波数帯域に対する区間を特定することになる。またトレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２は、特定周波数信号系列の各周波数に対応する区間と雑音に対する区間とを個別に抽出し、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１及び４５−２に出力する。また、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１及び４５−２は、特定周波数信号系列に対するＦＦＴと雑音に対するＦＦＴとに分けて処理をし、処理結果を合波回路４６に出力する。これにより、分散が大きい場合においても、送信データ系列の成分を含むことなく雑音電力を精度よく取得することができ、ＳＮ比の精度を向上させることができる。
【００８５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態におけるＳＮ比算出装置４では、光信号受信装置３から入力される第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列に含まれる特定周波数信号系列の区間を特定する際に用いるＦＦＴのポイント数（ウインドウのサイズ）が特定周波数信号系列のシンボル数より小さい構成であった。第２の実施形態では、特定周波数信号系列の区間を特定する際に用いるＦＦＴのポイント数が特定周波数信号系列のシンボル数より多い場合の構成について説明する。また、本実施形態では、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の数をＮとして説明する。例えば、図４に示した周波数スペクトルが得られる特定周波数信号系列ではＮ＝２となる。
【００８６】
図１３は、第２の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ａの構成例を示すブロック図である。ＳＮ比算出装置４Ａは、第１の実施形態において説明した光伝送システム（図１）におけるＳＮ比算出装置４に代えて具備される。ＳＮ比算出装置４Ａは、信号分配回路４０１−１及び４０１−２、オーバーラップＦＦＴ回路４０２−１及び４０２−２、信号分配回路４０３−１及び４０３−２、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎ及び４０４−２１〜４０４−２Ｎ、オーバーラップＩＦＦＴ回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２Ｎ、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎ、合波回路４０７−１〜４０７−Ｎ、平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎ、ピーク電力時間算出回路４０９、トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１及び４５−２、合波回路４６、信号電力算出回路４７、特定周波数信号成分除去回路４８、雑音電力算出回路４９、並びに、ＳＮ比算出回路５０を備えている。
【００８７】
なお、ピーク電力時間算出回路４０９の後段の処理を行う、トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２と、オーバーラップＦＦＴ演算回路４５−１及び４５−２と、合波回路４６と、信号電力算出回路４７と、特定周波数信号成分除去回路４８と、雑音電力算出回路４９と、ＳＮ比算出回路５０とは、第１の実施形態のＳＮ比算出装置４（図６）における各回路と同じであるので、同じ符号を付してその説明を省略する。また、以下において、信号分配回路４０１−１、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１、信号分配回路４０３−１、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎ、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ、並びに、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎが第１のディジタル信号系列に対する信号処理を行い、信号分配回路４０１−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−２、信号分配回路４０３−２、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−２１〜４０４−２Ｎ、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−２１〜４０５−２Ｎ、並びに、電力算出回路４０６−２１〜４０６−２Ｎが第２のディジタル信号系列に対する信号処理を行う構成について説明する。また、第２のディジタル信号系列に対する信号処理を行う各回路は、第１のディジタル信号系列に対する信号処理を行う各回路と同じ構成であるので、第２のディジタル信号系列に対する信号処理を行う各回路の説明を省略する。
【００８８】
信号分配回路４０１−１には、光信号受信装置３から第１のディジタル信号系列が入力される。信号分配回路４０１−１は、入力される第１のディジタル信号系列を２つに複製する。信号分配回路４０１−１は、２つの第１のディジタル信号系列のうち、一方の第１のディジタル信号系列をオーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１に出力し、他方の第１のディジタル信号系列をトレーニング信号抽出回路４４−１に出力する。
【００８９】
オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１は、信号分配回路４０１−１から出力される第１のディジタル信号系列に対して、ＦＦＴを施すことにより時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。このとき、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１では、ＦＦＴの対象となるディジタル信号が前回のＦＦＴにおいて対象にしたディジタル信号の一部分と重複するように第１のディジタル信号系列から切り出される。
【００９０】
オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１におけるＦＦＴのポイント数は、上述したように、特定周波数信号系列のシンボル数より多く設定されている。オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１は、順次入力される第１のディジタル信号系列に対してＦＦＴを行い、ＦＦＴの対象にしたディジタル信号を示す区間又は開始時刻と、ＦＦＴにより得られた周波数スペクトル（周波数と電力）とを含む３次元データ信号を信号分配回路４０３−１に出力する。
【００９１】
信号分配回路４０３−１は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１から出力される３次元データ信号を複製してＮ個の３次元データ信号を生成する。信号分配回路４０３−１は、生成したＮ個の３次元データ信号を周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎそれぞれに出力する。
【００９２】
周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎは、それぞれが特定周波数信号系列の電力が集中する周波数近傍の成分を通過させるバンドパスフィルタである。周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎそれぞれが通過させる周波数帯域の中心周波数及び周波数幅は、光伝送システムにおいて用いられる特定周波数信号系列に基づいて予め定められる。また、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎそれぞれが通過させる中心周波数は、回路ごとに異なる周波数が割り当てられる。
【００９３】
例えば、図４に示す周波数スペクトルを有する特定周波数信号系列（Ｎ＝２）が用いられる場合、ＳＮ比算出装置４Ａは、第１のディジタル信号系列に対する周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１及び４０４−１２と、第２のディジタル信号系列に対する周波数帯域通過フィルタ回路４０４−２１及び４０４−２２とを備えることになる。また、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１及び４０４−２１は、−１２．５ＧＨｚを中心周波数とした周波数帯域の成分を通過させるバンドパスフィルタとして構成される。周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１２及び４０４−２２は、１２．５ＧＨｚを中心周波数とした周波数帯域の成分を通過させるバンドパスフィルタとして構成される。
【００９４】
周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１は、信号分配回路４０３−１から出力される３次元データ信号に含まれる周波数スペクトルに対して、自回路に対して割り当てられた周波数を中心とする周波数帯域の周波数スペクトルを通過させる。周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１は、通過させた周波数スペクトルと、３次元データ信号に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた情報をオーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１に出力する。また、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１２〜４０４−１Ｎは、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１と同様に、通過させた周波数スペクトルと、３次元データ信号に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた情報をオーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１２〜４０５−１Ｎに出力する
【００９５】
オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１は、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１から出力される情報に含まれる周波数スペクトルに対してＩＦＦＴを行い、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１におけるＩＦＦＴでは、ＩＦＦＴの対象とする周波数区間を、前回のＩＦＦＴにおいて対象とした周波数区間と一部が重複するように周波数スペクトルから切り出す。すなわち、ＩＦＦＴの対象がオーバーラップ（重なり合う）する処理を行う。オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１は、時間領域の信号に変換したディジタル信号系列と、入力される情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた情報を電力算出回路４０６−１１に出力する。
【００９６】
また、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１２〜４０５−１Ｎは、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１と同様に、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１２〜４０４−１Ｎから出力される情報に含まれる周波数スペクトルを時間領域の信号に変換する。オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１２〜４０５−１Ｎは、時間領域の信号に変換したディジタル信号系列と、入力される情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた情報を電力算出回路４０６−１２〜４０６−１Ｎに出力する。
【００９７】
電力算出回路４０６−１１は、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１から出力される情報に含まれる時間領域の信号に対して、サンプル（シンボル）ごとの電力値を算出する。電力算出回路４０６−１１は、算出したサンプルごとの電力値と、入力される情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた電力情報を合波回路４０７−１に出力する。また、電力算出回路４０６−１２〜４０６−１Ｎは、電力算出回路４０６−１１と同様に、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１２〜４０５−１Ｎから出力される情報に含まれる時間領域の信号に対して、サンプルごとの電力値を算出する。電力算出回路４０６−１２〜４０６−１Ｎは、算出したサンプル後との電力値と、入力される情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた電力情報を合波回路４０７−２〜４０７−Ｎに出力する。
【００９８】
合波回路４０７−１〜４０７−Ｎは、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数に対して一対一に対応付けられている。合波回路４０７−１〜４０７−Ｎは、第１のディジタル信号系列から得られた時間領域の信号であって自回路に対応する周波数近傍の成分を含む時間領域の信号と、第２のディジタル信号系列から得られた時間領域の信号であって自回路に対応する周波数近傍の成分を含む時間領域の信号とを合成する。
【００９９】
合波回路４０７−１には、電力算出回路４０６−１１から出力される電力情報と、電力算出回路４０６−２１から出力される電力情報とが入力される。電力算出回路４０６−２１から出力される電力情報は、第２のディジタル信号系列に対応する電力情報である。合波回路４０７−１は、２つの電力情報それぞれに含まれる区間又は開始時刻に基づいて時刻を揃えて、各電力情報に含まれるサンプルごとの電力値を加算する合成を行う。合波回路４０７−１は、合成により得られたサンプルごとの電力値と、区間又は開始時刻とを組み合わせた合成後電力情報を平均化回路４０８−１に出力する。
【０１００】
また、合波回路４０７−２〜４０７−Ｎには、合波回路４０７−１と同様に、電力算出回路４０６−１２〜４０７−１Ｎから出力される電力情報と、電力算出回路４０６−２２〜４０６−２Ｎから出力される電力情報とが入力される。合波回路４０７−２〜４０７−Ｎは、合波回路４０７−１と同様に、２つの電力情報それぞれに含まれる区間又は開始時刻に基づいて時刻を揃えて、各電力情報に含まれるサンプルごとの電力値を加算する合成を行う。合波回路４０７−２〜４０７−Ｎは、合波回路４０７−１と同様に、合成により得られたサンプルごとの電力値と、区間又は開始時刻とを組み合わせた合成後電力情報を平均化回路４０８−２〜４０８−Ｎに出力する。
【０１０１】
平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎは、合波回路４０７−１〜４０７−Ｎと同様に、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数に対して一対一に対応付けられている。平均化回路４０８−１は、合波回路４０７−１から出力される合成後電力情報に含まれるサンプルごとの電力値に対して移動平均値を算出する。平均化回路４０８−１は、算出した移動平均値と、合成後電力情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた平均電力情報をピーク電力時間算出回路４０９に出力する。平均化回路４０８−２〜４０８−Ｎは、平均化回路４０８−１と同様に、合波回路４０７−２〜４０７−Ｎから出力される合成後電力情報に含まれるサンプルごとの電力値に対して移動平均値を算出する。平均化回路４０８−２〜４０８−Ｎは、平均化回路４０８−１と同様に、算出した移動平均値と、合成後電力情報に含まれる区間又は開始時刻とを組み合わせた平均電力情報をピーク電力時間算出回路４０９に出力する。
【０１０２】
ピーク電力時間算出回路４０９には、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数ごとの平均電力情報が平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎから入力される。ピーク電力時間算出回路４０９は、各平均電力情報に含まれる電力の移動平均値に基づいて、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列において特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する。ピーク電力時間算出回路４０９は、特定した区間を示す区間情報をトレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２に出力する。
トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２以降の各回路の構成は第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１０３】
ここで、ＳＮ比算出装置４Ａにおける信号処理について更に説明する。
ＳＮ比算出装置４Ａには、第１の実施形態におけるＳＮ比算出装置４と同様に、光信号受信装置３から図８に示したような周波数スペクトルを有する第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列が入力される。第１のディジタル信号系列に対するオーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１と周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎとによる信号処理により、図１４に示すような周波数スペクトルが得られる。図１４は、本実施形態において周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１から出力される周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。また、同図に示されている周波数スペクトルは、図８に示した周波数スペクトルを有するディジタル信号系列がＳＮ比算出装置４Ａに入力された場合に対応する周波数スペクトルである。
【０１０４】
オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２Ｎにおいて図１４に示したような周波数スペクトルが時間領域の信号に変換され、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎから合波回路４０７−１〜４０７−Ｎまでの信号処理が行われることにより、図１５に示すような時間領域の信号が得られる。図１５は、本実施形態における平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎに入力される時間領域の信号の一例を示す図である。同図において、横軸は時間軸を示し縦軸は電力を示す。周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１及び４０４−２１〜４０４−２Ｎにおけるフィルタリングにより送信データ系列に対応する成分は抑圧されているものの、同図に示すように送信データ系列の成分が残留している。図１５に示したような時間領域の信号を用いてＳＮ比を算出すると、雑音に送信データ系列の成分が含まれているため、誤差の大きいＳＮ比が算出されてしまう。
【０１０５】
ＳＮ比算出装置４Ａでは、図１５に示したような時間領域の信号に対して、平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎが電力値の移動平均値を算出する。図１６は、本実施形態における平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎが出力する電力の移動平均値の一例を示す図である。同図において、横軸は時間軸を示し縦軸は電力を示す。平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎにより電力値の移動平均値を求めることにより、特定周波数信号系列が配置されている区間に三角形状の電力値が得られる。ピーク電力時間算出回路４０９は、特定周波数信号系列が配置されている区間に現れる三角形状の電力値のピークが現れるピーク電力時刻を検出する。ピーク電力時間算出回路４０９は、ピーク電力時刻を中心とした特定周波数信号系列のシンボル数分の区間を特定周波数信号系列が配置されているとして特定し、当該区間を示す区間情報をトレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２に出力する。
【０１０６】
トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２は、ピーク電力時間算出回路４０９から出力される区間情報に基づいて、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列において特定周波数信号系列の成分が含まれるディジタル信号系列を抽出する。これにより、トレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２において抽出されるディジタル信号系列は、図１０において示したような、送信データ系列の電力を含まないディジタル信号系列であって特定周波数信号系列と雑音とのみが含まれるディジタル信号系列になる。このディジタル信号系列に対して、各回路が信号処理を行うことにより第１の実施形態と同様にＳＮ比を算出することができる。
【０１０７】
本実施形態において説明したように、ＦＦＴを行う際に対象とするディジタル信号の数（ウインドウのサイズ）が特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）のシンボル数より多い構成であっても、第１の実施形態と同様に、光信号受信装置３において受信される光信号に含まれる送信データ系列に関するＳＮ比を算出することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態において説明した光伝送システムに対して、第１の実施形態において説明した変更や変形を施してもよい。
【０１０９】
また、本実施形態において、特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２それぞれが生成する特定周波数信号系列として、２つの異なる周波数特定信号系列を組み合わせてもよい。具体的には、Ｎ個の特定周波数成分に集中した電力を有する第１特定周波数信号系列の前後に、第１特定周波数信号系列の電力が集中する周波数と異なる周波数に電力が集中する第２特定周波数信号系列を配置した信号系列を、信号多重回路１５−１及び１５−２に出力する特定周波数信号系列とする。この場合、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列からトレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２がディジタル信号系列を切り出す区間の特定には、第１特定周波数信号系列を用いる。
【０１１０】
図１７は、第１特定周波数信号系列と第２特定周波数信号系列とを用いた特定周波数信号系列の一例を示す図である。このような特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）を送信データ系列に対して周期的に時分割多重する。この場合、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎ及び４０４−２１〜４０４−２Ｎにおいて第１特定周波数信号系列の電力が集中する周波数帯域の周波数スペクトルを抽出する際に、第２特定周波数信号系列の成分を取り除くことが可能となる。また、第１特定周波数信号系列と送信データ系列とは第２特定周波数信号系列のシンボル数分隔てられているため、送信データ系列の成分の残留を抑えることができる。これにより、平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎに入力される時間領域の信号における送信データ系列の成分を削減することができ、ピーク電力時間算出回路４０９において第１特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する精度を向上させることができる。これにより、ＳＮ比の算出精度を向上させることができる。なお、第１特定周波数信号系列が配置されている区間を特定する精度に対する要求が低い場合には、第２特定周波数信号系列を第１特定周波数信号系列の前だけ又は後ろだけに配置するようにしてもよい。
【０１１１】
（第３の実施形態）
図１８は、第３の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ｂの構成例を示すブロック図である。本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂは、第１の実施形態において説明した光伝送システム（図１）におけるＳＮ比算出装置４(図６)に代えて具備される。ＳＮ比算出装置４Ｂは、トレーニング信号区間検出ブロック４０と、電力比算出ブロック６０とを備える。
【０１１２】
ＳＮ比算出装置４Ｂには、ＳＮ比算出装置４と同様に、光信号受信装置３のアナログ／ディジタル変換回路３３−１から第１のディジタル信号系列が入力され、アナログ／ディジタル変換回路３３−２から第２のディジタル信号系列が入力される。トレーニング信号区間検出ブロック４０は、入力される第１及び第２のディジタル信号系列において特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）が含まれる区間を特定する。電力比算出ブロック６０は、トレーニング信号区間検出ブロック４０が特定した区間に基づいて、第１及び第２のディジタル信号系列に含まれる送信データ系列と雑音とのＳＮ比を算出する。
【０１１３】
図１９は、本実施形態におけるトレーニング信号区間検出ブロック４０の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、トレーニング信号区間検出ブロック４０は、信号分配回路４０１−１及び４０１−２、オーバーラップＦＦＴ回路４０２−１及び４０２−２、信号分配回路４０３−１及び４０３−２、周波数帯域通過フィルタ回路４０４−１１〜４０４−１Ｎ及び４０４−２１〜４０４−２Ｎ、オーバーラップＩＦＦＴ回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２Ｎ、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎ、合波回路４０７−１〜４０７−Ｎ、平均化回路４０８−１〜４０８−Ｎ、並びに、ピーク電力時間算出回路４０９を備えている。
【０１１４】
トレーニング信号区間検出ブロック４０が備える各回路は、第２の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ａ（図１３）が備える信号分配回路４０１−１及び４０１−２からピーク電力時間算出回路４０９までの各回路と同じ構成を有している。対応する回路には同じ符号を付して、当該回路の説明を省略する。トレーニング信号区間検出ブロック４０において、信号分配回路４０１−１及び４０１−２からピーク電力時間算出回路４０９までの各回路が動作することにより、第１及び第２のディジタル信号系列を複製したディジタル信号系列と、当該ディジタル信号系列において特定周波数信号系列（トレーニング信号系列）が含まれる区間を示す区間情報とが電力比算出ブロック６０に出力される。
【０１１５】
図２０は、本実施形態における電力比算出ブロック６０の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、電力比算出ブロック６０は、実行回数付与回路６１−１及び６１−２、信号抽出回路６２−１及び６２−２、オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１及び６３−２、合波回路６４、特定周波数信号成分除去回路６５、低周波数帯域成分除去回路６６、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７、信号／雑音電力算出回路６８、バッファ回路６９、並びに、ＳＮ比算出回路７０を備えている。
【０１１６】
実行回数付与回路６１−１は、信号抽出回路６２−１が第１のディジタル信号系列から信号を抽出した回数（ｍ）をカウントする。また、実行回数付与回路６１−１は、カウント値（ｍ）を信号抽出回路６２−１に出力する。実行回数付与回路６１−２は、実行回数付与回路６１−１と同様に、信号抽出回路６２−２が第２のディジタル信号系列から信号を抽出した回数（ｍ）をカウントする。また、実行回数付与回路６１−２は、カウント値（ｍ）を信号抽出回路６２−２に出力する。
【０１１７】
信号抽出回路６２−１には、トレーニング信号区間検出ブロック４０が出力する第１のディジタル信号系列及び区間情報と、実行回数付与回路６１−１が出力するカウント値（ｍ）とが入力される。信号抽出回路６２−１は、区間情報とカウント値（ｍ）とに基づいて、第１のディジタル信号系列から信号系列を抽出し、抽出した信号系列をオーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１に出力する。信号抽出回路６２−１によって抽出される信号系列は、特定周波数信号系列と送信データ系列とのいずれかの信号系列である。また、信号抽出回路６２−１は、抽出した信号系列にカウント値（ｍ）を付与して出力する。このカウント値は、後段の処理において、信号系列が特定周波数信号系列に基づくものであるか、送信データ系列に基づくものであるかの識別に用いられる。
【０１１８】
信号抽出回路６２−２には、トレーニング信号区間検出ブロック４０が出力する第１のディジタル信号系列及び区間情報と、実行回数付与回路６１−２が出力するカウント値（ｍ）とが入力される。信号抽出回路６２−２は、信号抽出回路６２−１と同様に、区間情報とカウント値（ｍ）とに基づいて、第２のディジタル信号系列から信号系列を抽出し、抽出した信号系列をオーバーラップＦＦＴ演算回路６３−２に出力する。信号抽出回路６２−１がトレーニング信号系列の区間から信号系列を抽出するときには、信号抽出回路６２−２はトレーニング信号系列の区間から信号系列を抽出する。また、信号抽出回路６２−１が送信データ系列の区間から信号系列を抽出するときには、信号抽出回路６２−２は送信データ系列の区間から信号系列を抽出する。また、信号抽出回路６２−２は、信号抽出回路６２−１と同様に、抽出した信号系列にカウント値（ｍ）を付与して出力する。
【０１１９】
図２１は、非伝送時において信号抽出回路６２−１及び６２−２に入力されるディジタル信号系列のスペクトル例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸はパワー（電力）を示している。同図に示すように、非伝送時に信号抽出回路６２−１及び６２−２に入力されるディジタル信号系列には、信号成分と雑音成分とトレーニング信号成分とが含まれている。
【０１２０】
図２２は、非伝送時に抽出したトレーニング信号成分のスペクトル例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸はパワー（電力）を示している。同図に示すように、非伝送時に信号抽出回路６２−１又は６２−２において特定周波数信号系列の区間を抽出した信号系列には、雑音成分とトレーニング信号成分とが含まれている。
【０１２１】
信号抽出回路６２−１において、特定周波数信号系列と送信データ系列とのいずれから所定の長さの信号系列を抽出するかは、カウント値（ｍ）に基づいて定める。例えば、２００回の電力測定に基づいてＳＮ比を算出する場合、カウント値（ｍ）が偶数のときに送信データ系列を抽出し、カウント値（ｍ）が奇数のときに特定周波数信号系列を抽出する。トレーニング信号区間検出ブロック４０から入力される区間情報に基づいて、信号抽出回路６２−１は、入力される第１のディジタル信号系列においていずれの区間にトレーニング信号系列が含まれ、いずれの区間においてトレーニング信号系列が含まれない、すなわち送信データ系列が含まれているかを判定する。
【０１２２】
また、カウント値（ｍ）が１から１００までのときに送信データ系列を抽出し、カウント値（ｍ）が１０１から２００までのときに特定周波数信号系列を抽出するようにしてもよい。すなわち、信号抽出回路６２−１は、カウント値（ｍ）に基づいて、特定周波数信号系列と送信データ系列とのいずれかを選択して信号系列を抽出する。
【０１２３】
なお、トレーニング信号区間検出ブロック４０が、区間情報に代えて、特定周波数信号系列に対応する特定の周波数に電力が集中する時刻を示す時刻情報を信号抽出回路６２−１及び６２−２に入力する場合、信号抽出回路６２−１及び６２−２は次のように動作する。信号抽出回路６２−１及び６２−２は、時刻情報が示す時刻を起点としてトレーニング信号系列長の区間の信号系列を第１のディジタル信号系列から抽出したり、それ以外の区間を起点として信号系列を送信データ系列として第１のディジタル信号系列から抽出したりする。例えば、電力を算出する際に抽出する信号系列長（ポイント数）が５１２である場合、特定周波数信号系列の成分を含まないように信号系列を抽出するために、電力が集中する時刻(ピーク電力時刻)から５１２ポイント以上前のポイントから抽出する、又はピーク電力時間から５１２ポイント以上後から抽出を始めるようにする。
【０１２４】
信号抽出回路６２−１及び６２−２において抽出する信号系列の信号長（サンプル数）は、トレーニング信号系列長より短い長さであってもよい。具体的には、区間情報が示す開始点からＮサンプル間隔をあけてトレーニング信号系列を取得し始め、トレーニング信号系列より２Ｎサンプル短いサンプル長だけサンプルを抽出する。これは、伝送中に生じる偏波間の遅延である群遅延や残留分散の影響によって、トレーニング信号系列（特定周波数信号系列）と送信データ系列とが重畳している可能性のある信号系列の抽出を避けるためである。
【０１２５】
例えば、群遅延が生じていると、ピーク電力時間算出回路４０９で算出された、第１の光信号と第２の光信号とにおける区間情報（又はトレーニング信号系列の開始時刻）は異なるものとなる。信号帯域５０ＧＨｚの信号をＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion：偏波モード分散）０．５ｐｓ／ｋｍ＾（１／２）の光ファイバに入力して、１０００ｋｍの伝送を行うと、その群遅延は１５ｐｓとなる。変調速度が３２ＧＢａｕｄのシステムの場合、１サンプル時刻は３１．２５ｐｓとなるため、上記伝送条件ではトレーニング信号の先頭と末尾とそれぞれ１サンプル程度、トレーニング信号系列より短いサンプル長の信号系列を抽出することにより、残留分散の影響を防ぐことができる。
【０１２６】
また、残留分散存在下では、トレーニング信号系列に送信データ系列が漏れ込んでくるため、トレーニング信号系列の成分のみを抽出することができない。例えば、変調速度が３２ＧＢａｕｄ、信号帯域が６４ＧＨｚのシステムの場合、残留分散が１００ｐｓ／ｎｍ存在下では信号対域内で５０ｐｓの残留分散が生じる。１サンプル時刻は３１．２５ｐｓとなるため、上記残留分散の条件ではトレーニング信号系列の先頭と末尾とそれぞれ２サンプル程度、トレーニング信号系列より短いサンプル長を抽出することで残留分散の影響を防ぐことができる。
【０１２７】
図２０に戻り、電力比算出ブロック６０の構成の説明を続ける。
オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１は、信号抽出回路６２−１から出力される信号系列に対して、ＦＦＴを行うことにより時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。このとき、オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１は、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１と同様に、ＦＦＴの対象となるディジタル信号を前回のＦＦＴにおいて対象にしたディジタル信号の一部分と重複するように信号系列から切り出す。オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１は、ＦＦＴにより得られた周波数領域の信号を合波回路６４に出力する。
【０１２８】
オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−２は、オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１と同様に、信号抽出回路６２−２から出力される信号系列に対して、ＦＦＴを行うことにより時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−２は、ＦＦＴにより得られた周波数領域の信号を合波回路６４に出力する。
【０１２９】
合波回路６４は、オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１及び６３−２それぞれから入力される周波数領域の信号を合成し、合成により得られた周波数領域の信号を特定周波数信号成分除去回路６５に出力する。信号抽出回路６２−１及び６２−２においてトレーニング信号系列から信号系列が抽出された場合には、合波回路６４において合成される周波数領域の信号、及び合波回路６４から出力される周波数領域の信号には、送信データ系列の成分が含まれず、トレーニング信号系列及び雑音の成分が含まれるものとなっている。また、信号抽出回路６２−１及び６２−２において送信データ系列から信号系列が抽出された場合には、合波回路６４において合成される周波数領域の信号、及び合波回路６４から出力される周波数領域の信号には、トレーニング信号系列の成分が含まれず、送信データ系列及び雑音の成分が含まれるものとなっている。
【０１３０】
特定周波数信号成分除去回路６５は、合波回路６４から入力される周波数領域の信号から、特定周波数信号系列の周波数成分を除去して低周波数帯域成分除去回路６６に出力する。特定周波数信号成分除去回路６５から出力される周波数領域の信号は、信号抽出回路６２−１及び６２−２においてトレーニング信号系列から信号系列が抽出される場合、雑音成分が含まれる信号となる。一方、信号抽出回路６２−１及び６２−２において送信データ系列から信号系列が抽出される場合、送信データ系列の成分と雑音成分とが含まれる信号となる。
【０１３１】
特定周波数信号成分除去回路６５における信号処理は、周波数領域で行われる。特定周波数信号成分除去回路６５において除去する周波数成分は、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の成分である。特定周波数信号系列の電力が集中する周波数は既知であるので、特定周波数信号成分除去回路６５をバンドパスフィルタにより構成して、電力が集中する周波数の成分を除去するようにしてもよい。また、特定周波数信号成分除去回路６５をローパスフィルタにより構成して、電力が集中する周波数の成分を含まない低周波数帯域の成分を抽出するようにしてもよい。
【０１３２】
低周波数帯域成分除去回路６６は、特定周波数信号成分除去回路６５から入力される周波数領域の信号から、直流付近の周波数成分を除去してオーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７に出力する。低周波数帯域成分除去回路６６により除去される成分の周波数範囲は、直流（０Ｈｚ）から予め定められた所定周波数までの範囲である。例えば所定周波数は送信データ系列に含まれる周波数成分などに基づいて定められる。
【０１３３】
ここで直流付近の周波数成分を除去するのは、光信号送信装置１における変調器を駆動しているバイアスが時間的に揺らぐことにより、送信信号に生じる直流成分を除去するためである。雑音電力を測定する際に、この直流付近の周波数成分の電力が実際の電力よりも大きく算出されることがあり、ＳＮ比算出の精度を劣化させてしまうためである。
【０１３４】
図２３は、実験において測定した伝送後の特定周波数信号系列のスペクトルを示す図である。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は電力を示している。同図に示すように、搬送波周波数に対応する周波数において直流成分の電力が現れていることが観測できる。光通信で使用する変調器の例としては、マッハツェンダ型光変調器がある。図２４は、マッハツェンダ型光変調器の構成を示す図である。同図に示すように、マッハツェンダ型光変調器は、二つの振幅変調器と一つの位相変調器とを備えており、シングルサイドバンド変調を行う。
【０１３５】
シングルサイドバンド変調は、単側波帯変調ともいい、９０°位相の異なる二つの振幅変調成分を合波することで、両側波帯変調に比べて半分の帯域で変調する方式である。同図において、二つの振幅変調器それぞれから振幅変調信号が出力される。二つの振幅変調信号のうち一方の振幅変調信号は、位相変調器によって他方の振幅変調信号に対して位相が９０°異なるように変調される。直流成分を打ち消すためには、二つの振幅変調器におけるバイアスが適切に制御されている必要がある。しかし、温度変化などにより変調器を駆動しているバイアスは揺らぐため、直流成分を完璧に取り除くことは難しい。更に、送信側及び受信側のレーザが線幅を有しているため、その周波数は直流ではなく線幅に応じた周波数帯域となる。
【０１３６】
直流付近の低周波数成分を除去する方法として、バンドストップフィルタ又はバンドパスフィルタを用いる方法がある。バンドストップフィルタを用いる場合、低周波数帯域成分除去回路６６に入力される周波数領域の信号に対して、直流付近の低周波数成分を抑圧する周波数特性を有するフィルタを低周波数帯域成分除去回路６６に適用する。バンドパスフィルタを用いる場合、低周波数帯域成分除去回路６６に入力される周波数領域の信号に対して、特定周波数信号系列の成分と直流付近の低周波数の成分とを含まない周波数特性を有するフィルタを適用する。バンドパスフィルタを用いる場合には、特定周波数信号成分除去回路６５と低周波数帯域成分除去回路６６とを一つの回路で構成することができる。低周波数帯域成分除去回路６６は、特定周波数信号成分除去回路６５と同様に、周波数領域において信号処理を行う。
【０１３７】
図２０に戻り、電力比算出ブロック６０の構成の説明を続ける。
オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７は、低周波数帯域成分除去回路６６から入力される周波数領域の信号に対して、ＩＦＦＴを行うことにより時間領域の信号に変換する。オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７は、ＩＦＦＴにより得られた時間領域の信号を信号／雑音電力算出回路６８に出力する。オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７におけるＩＦＦＴでは、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１と同様に、ＩＦＦＴの対象とする周波数区間を、前回のＩＦＦＴにおいて対象とした周波数区間と一部が重複するように周波数スペクトルから切り出す。
【０１３８】
信号／雑音電力算出回路６８は、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７から入力される時間領域の信号の電力を算出する。信号／雑音電力算出回路６８は、入力される時間領域の信号がトレーニング信号系列（特定周波数信号系列）に基づく信号である場合、算出した電力を雑音電力としてバッファ回路６９に記憶させる。また、信号／雑音電力算出回路６８は、入力される時間領域の信号が送信データ系列に基づく信号である場合、算出した電力を信号電力としてバッファ回路６９に記憶させる。
バッファ回路６９には、信号／雑音電力算出回路６８によって算出される信号電力及び雑音電力が記憶される。
【０１３９】
ＳＮ比算出回路７０は、信号／雑音電力算出回路６８において所定の回数（Ｍ）の電力の算出が行われると、すなわち信号電力及び雑音電力がＭ個算出されると、バッファ回路６９に記憶されている信号電力及び雑音電力に基づいて、ＳＮ比を算出する。ＳＮ比算出回路７０は、ＳＮ比を算出する際に、バッファ回路６９に記憶されている信号電力を読み出して信号電力の平均値を算出し、バッファ回路６９に記憶されている雑音電力を読み出して雑音電力の平均値を算出する。また、バッファ回路６９に記憶されている信号電力には雑音成分の電力が含まれているため、ＳＮ比算出回路７０は、信号電力の平均値から雑音電力の平均値を減算し、減算結果と雑音電力の平均値とからＳＮ比を算出する。なお、雑音電力の平均値が信号電力の平均値に対して小さい場合には、前述の減算を行わずにＳＮ比を算出するようにしてもよい。
【０１４０】
図２５は、本実施形態におけるＳＮ比算出装置４ＢによるＳＮ比算出処理を示すフローチャートである。ＳＮ比算出装置４Ｂにおいて、ＳＮ比算出処理が開始されると、実行回数付与回路６１−１及び６１−２は、カウント値ｍに「１」を代入することにより、カウンタを初期化する（ステップＳ１１）。
【０１４１】
トレーニング信号区間検出ブロック４０は、光信号受信装置３から入力される第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列それぞれにおけるトレーニング信号系列が含まれる区間を検出する。トレーニング信号区間検出ブロック４０は、検出した区間を示す区間情報と、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列とを電力比算出ブロック６０に出力する（ステップＳ１２）。
【０１４２】
電力比算出ブロック６０において、信号抽出回路６２−１及び６２−２は、実行回数付与回路６１−１及び６１−２から出力されるカウント値（ｍ）に基づいて、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列からトレーニング信号系列又は送信データ系列を抽出する（ステップＳ１３）。
【０１４３】
信号抽出回路６２−１及び６２−２それぞれで抽出された信号系列は、オーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１及び６３−２において周波数領域の信号に変換される。これらの周波数領域の信号は、合波回路６４において合成され、特定周波数信号成分除去回路６５においてトレーニング信号系列の周波数成分が除去され、低周波数帯域成分除去回路６６において直流付近の成分が除去される。直流付近の成分が除去された周波数領域の信号は、更に、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７において時間領域の信号に変換され、信号／雑音電力算出回路６８において電力が算出される（ステップＳ１４）。
【０１４４】
信号／雑音電力算出回路６８において算出された電力値は、付与されているカウント値（ｍ）に基づいて識別される。信号／雑音電力算出回路６８は、算出した電力値を信号電力又は雑音電力のいずれかとしてバッファ回路６９に記憶させる（ステップＳ１５）。
ＳＮ比算出回路７０は、電力値の算出回数（ｍ）が所定の回数（Ｍ）に達したか否かを判定し（ステップＳ１６）、算出回数が所定の回数に達していない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、実行回数付与回路６１−１及び６１−２におけるカウント値（ｍ）を「１」インクリメントして（ステップＳ１７）、処理をステップＳ１３に戻して信号系列の抽出及び電力値の算出を繰り返し行わせる。
【０１４５】
一方、実行回数が所定の回数に達した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ＳＮ比算出回路７０は、バッファ回路６９に記憶されている信号電力及び雑音電力それぞれの平均値を算出し（ステップＳ１８）、算出した平均値からＳＮ比を算出し（ステップＳ１９）、ＳＮ比算出処理を終了させる。
【０１４６】
以上のように、ＳＮ比算出装置４Ｂでは、電力値の算出する際にその対象を送信データ系列とトレーニング信号系列と切り替えることにより、送信データ系列から送信電力を算出するための回路と、トレーニング信号系列から雑音電力を算出するための回路との共通化することができ、回路規模の削減を図ることができる。また、ＳＮ比算出装置４Ｂでは、低周波数帯域成分除去回路６６を備えているため、光信号送信装置１において光信号に含まれてしまう直流付近の成分を除去することができ、雑音電力の測定精度を安定させてＳＮ比の精度を向上させることができる。
【０１４７】
また、ＳＮ比算出装置４Ｂでは、信号／雑音電力算出回路６８の前にオーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７を設ける構成とし、トレーニング信号区間検出ブロック４０における演算処理と、電力比算出ブロック６０における演算処理との手順を同じようにしている。すなわち、オーバーラップＦＦＴ処理、フィルタ処理、オーバーラップＩＦＦＴ処理、電力算出の順に信号処理を行う構成としている。これにより、トレーニング信号区間検出ブロック４０と電力比算出ブロック６０とにおける各回路の共用化を図ることができ、ＳＮ比算出装置４Ｂの回路規模の削減を図ることができる。
【０１４８】
図２６は、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂにおける回路規模低減の効果を示す図である。同図における各ブロックには、図１９及び図２０における各回路に対応する符号が付されている。図１９及び図２０に示したように、送信データ系列に対応する信号電力と、雑音成分の雑音電力とを求めてＳＮ比を算出する場合、信号電力を算出するための回路構成と雑音電力を算出するための回路構成とが重複していた。具体的には、トレーニング信号区間検出ブロック４０におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１及び４０２−２から電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎまでの演算処理と、電力比算出ブロック６０におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１及び６３−２から信号／雑音電力算出回路６８までの演算処理とが重複していた。
【０１４９】
図２６上図においても同様に、ＴＳ区間検出部におけるＦＦＴ演算回路４０２から電力算出回路４０６までの回路が、信号電力及び雑音電力算出回路におけるＦＦＴ演算回路６３から電力算出回路６８までの回路と重複している。ＦＦＴ演算回路４０２から電力導出回路４０６までと、電力比算出ブロック６０におけるＦＦＴ演算回路６３から電力算出回路６８までとは時系列が異なるため、回路の共通化を行うことが容易である。そこで、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、実行回数付与回路６１−１及び６１−２が電力の算出回数をカウントし、当該算出回数に応じて信号抽出回路６２−１及び６２−２がトレーニング信号系列と送信データ系列とを切り替えて抽出する。
【０１５０】
これにより、図１８に示すトレーニング信号区間検出ブロック４０と電力比算出ブロック６０とを共通化することができ、回路規模の低減を図ることができる。具体的には、トレーニング信号区間検出ブロック４０における、オーバーラップＦＦＴ演算回路４０２−１及び４０２−２から電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎまでの演算処理と、電力比算出ブロック６０におけるオーバーラップＦＦＴ演算回路６３−１及び６３−２から信号／雑音電力算出回路６８までの演算処理との共通化を図り、時分割に信号処理を行うことにより更なる低減を図ることができる。
【０１５１】
図２６の下図は、ＴＳ区間検出のＦＦＴ４０２とＢＰＦ４０４とＩＦＦＴ４０５、電力導出４０６を、信号電力に関するＦＦＴ６３とＢＰＦ６５、６６とＩＦＦＴ６７、電力導出６８それぞれと共用化している構成であるが、ＴＳ区間検出と雑音電力に関するものを共用化してもよいし、信号電力に関するものと雑音電力に関するものを共用化してもよいし、ＴＳ区間検出と信号電力に関するものと雑音電力に関すものの３つを共用してもよい。また、信号電力側はＴＳ区間内外から抽出できるため図２６の上図においてＴＳ外抽出６２と記載しているが、雑音電力側のＴＳ抽出６２や、図２０における信号抽出回路６２であってもよい。
【０１５２】
なお、本実施形態において、ＳＮ比算出装置４Ｂに入力する第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列に対して分散補償を行うようにしてもよい。分散補償の方法としては、分散補償ファイバを使用して光伝送路２上で補償する方法と、ディジタル領域で補償する方法や、光信号送信装置１においてプリディストーションを行う方法などがあるが、いずれの方法を用いてもよい。光伝送路２上で分散補償を行う場合には、分散補償ファイバを使用する方法以外の方法を用いてもよい。
【０１５３】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、実行回数付与回路６１−１及び６１−２が出力するカウント値（ｍ）に基づいて、信号電力の算出と雑音電力の算出とを行う構成を説明したが、１フレームごとに交互に行うようにしてもよい。この場合、３２６４０シンボル／フレームのＯＴＵ４、変調速度３２ＧＢａｕｄとしたとき、１．０２×１０−６秒ごとに信号電力の算出と雑音電力の算出とが切り替えられることになる。
【０１５４】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、信号電力と雑音電力とを交互に算出する構成を説明したが、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７が算出した時間領域の信号から信号電力と雑音電力とを同時に算出するようにしてもよい。
【０１５５】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、信号／雑音電力算出回路６８が算出する信号電力及び雑音電力をバッファ回路６９にそのまま記憶させる構成を説明したが、複数回の算出の平均値をバッファ回路６９に記憶させてもよいし、移動平均や指数平均により得られた値をバッファ回路６９に記憶させるようにしてもよい。
【０１５６】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、信号電力と雑音電力との測定時間及び測定頻度は同等にしている。しかし、雑音電力が信号電力に比べて小さい場合には、測定精度を信号電力と雑音電力とで同程度にするために雑音電力の測定時間（サンプル数）又は測定頻度を電力比に応じて大きくしてもよい。
【０１５７】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、電力比算出ブロック６０にオーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７を設けて、ＩＦＦＴにより時間信号に変換されたディジタル信号系列より、信号電力及び雑音電力を算出した。しかし、電力比算出ブロック６０が、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７を備えず、周波数領域の信号から信号電力及び雑音電力を算出する構成であってもよい。
【０１５８】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、図２５においてＩＦＦＴを行う演算機能を時分割で共用し、電力値を算出する演算機能を時分割で共用する構成を示したが、いずれか一方のみ共用してもよい。
【０１５９】
また、本実施形態のＳＮ比算出装置４Ｂでは、トレーニング信号区間検出ブロック４０が特定した区間以外から信号抽出部６２−１及び６２−２を用いて抽出されたディジタル信号系列より信号電力を算出する信号／雑音電力算出回路６８と、信号電力と雑音電力とから送信データ系列の電力と雑音の電力との比を算出するＳＮ比算出回路７０とを備える構成を例示したが、いずれか一つを備え他は異なる構成としてもよいし、信号抽出部６２−１及び６２−２と信号／雑音電力算出回路６８とＳＮ比算出回路７０とのうちの少なくとも一つを第１又は第２の実施形態に適用してもよい。
【０１６０】
以上の各実施形態におけるＳＮ比算出装置を用いることにより、光通信において偏波多重による伝送や伝送路における構成によらず信号対雑音電力比を得ることができる。また、第１の実施形態におけるＳＮ比算出装置４によれば、オーバーラップＦＦＴ演算回路４２−１及び４２−２においてトレーニング信号系列のシンボル数より少ないポイント数のＦＦＴを行うため、送信データ系列が漏れ込むことを抑えてトレーニング信号系列を抽出することができる。そのため、周波数帯域通過フィルタ回路や、オーバーラップＩＦＦＴ回路、電力算出回路などを設けずとも、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列におけるトレーニング信号系列が含まれる区間の特定を行うことができる。
【０１６１】
また、第２の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ａによれば、トレーニング信号系列が含まれる区間を特定する際のオーバーラップＦＦＴのポイント数をトレーニング信号系列のシンボル数より多くしているので、オーバーラップＦＦＴの演算回数を削減することができる。また、第３の実施形態におけるＳＮ比算出装置４Ｂによれば、第２の実施形態と同様にオーバーラップＦＦＴのポイント数をトレーニング信号系列のシンボル数より多くしているので、オーバーラップＦＦＴの演算回数を削減することができ、更に、回路規模を小さくすることができる。
【０１６２】
なお、第１及び第２の実施形態のトレーニング信号抽出回路４４−１及び４４−２においても、第３の実施形態の信号抽出回路６２−１及び６２−２と同様に、第１のディジタル信号系列及び第２のディジタル信号系列から抽出する信号系列長を、トレーニング信号系列長より短い信号系列としてもよい。これにより、分散残留の影響を抑えることができる。また、第１及び第２の実施形態において、第３の実施形態と同様に、直流付近の成分を除去する低周波数帯域成分除去回路６６を設けるようにしてもよい。これにより、光信号送信装置１において光信号に含まれてしまう直流付近の成分を除去することができ、雑音電力の測定精度を安定させてＳＮ比の精度を向上させることができる。
【０１６３】
また、第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態において、以下に説明するような特定周波数信号系列を特定周波数信号系列生成回路１４−１及び１４−２に生成させるようにしてもよい。例えば、送信データ系列の周波数スペクトルの包絡線形状と、特定周波数信号系列の周波数スペクトルとが比例関係になる特定周波数信号系列を生成させるようにしてもよい。図２７は、送信データ系列と特定周波数信号系列との周波数スペクトルとが比例関係となる特定周波数信号系列の例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。同図には、８つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列（Ｎ＝８）の周波数スペクトルが示されている。このような特定周波数信号系列を用いることにより、光伝送システムにおいて用いられるフィルタ等の特性などによって周波数ごとにＳＮ比の劣化の程度が異なる状況においても、各周波数において異なる劣化の影響を反映したＳＮ比を算出することができる。また、算出するＳＮ比の精度を向上させることができる。
なお、図２７に示したような周波数スペクトルを有する特定周波数信号系列は、交番信号の振幅値を調整することにより得ることができる。また、送信データ系列の周波数スペクトルの包絡線は、シミュレーションにより得ることができる。
【０１６４】
また、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の間隔の疎密が、送信データ系列の電力レベルと比例関係になる特定周波数信号系列を生成させるようにしてもよい。図２８は、特定周波数信号系列の電力が集中する周波数の間隔の疎密と送信データ系列の電力レベルとが比例関係を有する特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。同図には、６つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列（Ｎ＝６）の周波数スペクトルが示されている。このような特定周波数信号系列は、送信データ系列信号の周波数スペクトルに基づいて、交番信号の間隔を変更することにより電力が集中する周波数間隔の疎密を調整することができる。
【０１６５】
光信号の伝送中において用いられるフィルタによっては送信データ系列の周波数スペクトルとともに特定周波数信号系列の周波数スペクトルも狭窄化されることがある。この場合、狭窄化されて電力レベルの変わった特定周波数信号系列を用いて信号電力を推定すると精度が落ちてしまう。例えば、搬送波を中心として片側２本ずつの電力が集中するスペクトルを有する特定周波数信号系列を用いる場合において、フィルタの影響により高周波側の２本が３ｄＢずつ電力低下したとする。１本の特定周波数信号系列の電力を１とすると、フィルタの影響がないときには合計４の電力が得られるが、フィルタの影響があるときには合計３の電力しか得られない。そうすると、推定される信号電力もフィルタの影響がないときに比べて電力が３／４となる。フィルタの影響により送信データ系列の電力も低下するが、送信データ系列の電力は中心部に集中するため３／４までは低下しないことが多い。このような場合には、図２８に示したような特定周波数信号系列を用いることにより、電力の周波数依存性の影響を抑えることができ、算出するＳＮ比の精度を向上させることができる。
【０１６６】
また、特定周波数信号系列の電力が集中する各周波数における電力レベルが、光伝送システムにおける周波数特性の損失率と比例関係になる特定周波数信号系列を生成させるようにしてもよい。図２９は、特定周波数信号系列の電力が集中する各周波数における電力レベルが、光伝送システムにおける周波数特性の損失率と反比例関係になる特定周波数信号系列の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し縦軸は電力を示す。同図には、４つの周波数に電力が集中する特定周波数信号系列（Ｎ＝４）の周波数スペクトルが示されている。
【０１６７】
光伝送システムの周波数特性は、例えば、光信号送信装置１と光伝送路２と光信号受信装置３と同様の周波数特性を有する計算機シミュレーションにおいて、光信号受信装置３において使用されるＦＩＲフィルタのタップ係数などから求めることができる。あるいは、光伝送システムにおいて、送信データ系列の伝送に利用する全ての周波数帯域に同レベルの周波数成分を有する信号系列を伝送し、光信号受信装置３において各周波数成分を分析することにより求めるようにしてもよい。図２９に示したような特定周波数信号系列を用いることにより特定周波数信号系列の電力が集中する各周波数における電力を等しくして、信号電力を推定する際に受ける周波数特性の影響を抑えることができ、算出するＳＮ比の精度を向上させることができる。
【０１６８】
また、第１の実施形態では、オーバーラップＦＦＴ部４２−１及び４２−２が特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数でＦＦＴを行い、特定周波数信号系列のシンボル数より少ないポイント数によるＦＦＴで得られた周波数領域の信号に基づいてピーク電力時間算出回路４３が特定周波数信号系列の配置されている区間を特定する構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４２−１及び４２−２は特定周波数信号系列のシンボル数以上のポイント数でＦＦＴを行ってもよい。また、ピーク電力時間算出回路４３は特定周波数信号系列のシンボル数以上のポイント数によるＦＦＴで得られた周波数領域の信号に基づいて特定周波数信号系列の配置されている区間を特定するようにしてもよい。
【０１６９】
また、第２の実施形態では、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎの前段において、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２Ｎを設ける構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２Ｎを設けずに、電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎが周波数領域の信号から電力値を算出するようにしてもよい。
【０１７０】
また、第３の実施形態では、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７が変換した時間領域の信号に基づいて信号／雑音電力算出回路６８が信号電力と雑音電力とを算出する構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、信号／雑音電力算出回路６８は、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７において変換された時間領域の信号を用いずに、低周波数帯域成分除去回路６６が出力する周波数領域の信号から信号電力と雑音電力とのいずれか一方あるいは両方を算出するようにしてもよい。
【０１７１】
また、第３の実施形態では、図２６に示したように、トレーニング信号区間検出ブロック４０とＳＮ比算出ブロック６０との間で、オーバーラップＩＦＦＴ演算回路４０５−１１〜４０５−１Ｎ及び４０５−２１〜４０５−２ＮとオーバーラップＩＦＦＴ演算回路６７とがＩＦＦＴを行う演算機能を共用し、かつ電力算出回路４０６−１１〜４０６−１Ｎ及び４０６−２１〜４０６−２Ｎと信号／雑音電力算出回路６８とが電力値を算出する演算機能を共用する構成を説明した。しかし、ＩＦＦＴを行う演算機能の共用と、電力値を算出する演算機能の共用とのいずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【０１７２】
また、第３の実施形態では、トレーニング信号区間検出ブロック４０において算出された区間情報に基づいて、信号抽出回路６２−１及び６２−２が特定周波数信号系列が含まれる区間のディジタル信号系列と特定周波数信号系列が含まれる区間以外のディジタル信号系列とを抽出し、信号／雑音電力算出回路６８が前者のディジタル信号系列に基づいて雑音電力を算出し、後者のディジタル信号系列に基づいて信号電力を算出する構成を説明した。しかし、これに限ることなく、第３の実施形態において第１の実施形態や第２の実施形態と同様に信号電力と雑音電力とを算出するようにしてもよい。また、第１の実施形態及び第２の実施形態においても、特定周波数信号系列が含まれる区間と含まれない区間との２種類のディジタル信号系列を抽出する同様の構成を適用してもよい。
【０１７３】
なお、上述の実施形態におけるＳＮ比算出装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりＳＮ比を算出する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１７４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【０１７５】
１…光信号送信装置
２…光伝送路
３…光信号受信装置
４、４Ａ、４Ｂ…ＳＮ比算出装置
５…制御プレーン
１１…ＳＮ比取得回路
１２−１、１２−２…送信形式決定回路
１３−１、１３−２…送信データ系列生成回路
１４−１、１４−２…特定周波数信号系列生成回路
１５−１、１５−２…信号多重回路
１６−１、１６−２…電気／光変換回路
１７…偏波多重回路
３１…偏波分割回路
３２−１、３２−２…光／電気変換回路
３３−１、３３−２…アナログ／ディジタル変換回路
３４…適応等化回路
３５−１、３５−２…復調回路
４１−１、４１−２…信号分配回路
４２−１、４２−２…オーバーラップＦＦＴ演算回路
４３…ピーク電力時間算出回路
４４−１、４４−２…トレーニング信号抽出回路
４５−１、４５−２オーバーラップＦＦＴ演算回路
４６…合波回路
４７…信号電力算出回路
４８…特定周波数信号成分除去回路
４９…雑音電力算出回路
５０…ＳＮ比算出回路
４０…トレーニング信号区間検出ブロック
６０…電力比算出ブロック
６１−１、６１−２…実行回数付与回路
６２−１、６２−２…信号抽出回路
６３−１、６３−２…オーバーラップＦＦＴ演算回路
６４…合波回路
６５…特定周波数信号成分除去回路
６６…低周波数帯域成分除去回路
６７…オーバーラップＩＦＦＴ演算回路
６８…信号／雑音電力算出回路
６９…バッファ回路
７０…ＳＮ比算出回路
４０１−１、４０１−２…信号分配回路
４０２−１、４０２−２…オーバーラップＦＦＴ演算回路
４０３−１、４０３−２…信号分配回路
４０４−１１、４０４−１２、４０４−１Ｎ、４０４−２１、４０４−２Ｎ…周波数帯域通過フィルタ回路
４０５−１１、４０５−１２、４０５−１Ｎ、４０５−２１、４０５−２Ｎ…オーバーラップＩＦＦＴ演算回路
４０６−１１、４０６−１２、４０６−１Ｎ、４０６−２１、４０６−２２、４０６−２Ｎ…電力算出回路
４０７−１、４０７−２、４０７−Ｎ…合波回路
４０８−１、４０８−２、４０８−Ｎ…平均化回路
４０９…ピーク電力時間算出回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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