(57)【要約】  複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいては、クロストークの影響により、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することが困難であるため、本発明の光信号情報検出方法は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、空間多重された複数の経路に対応した複数のデータ信号列を生成し、複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有し、光信号によって複数の経路を伝播した後のトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する。
2016152110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、空間多重された複数の経路に対応した複数の前記データ信号列を生成し、
前記複数のデータ信号列は、
少なくとも隣接する前記経路を伝播する前記データ信号列にそれぞれ含まれる前記トレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、
一の前記データ信号列に含まれる複数の前記トレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる前記複数の周波数成分を有し、
光信号によって前記複数の経路を伝播した後の前記トレーニング信号に含まれる前記複数の周波数成分から、前記複数の経路間の伝播遅延差、および前記複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する
光信号情報検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載した光信号情報検出方法において、
前記複数の経路間の伝播遅延差の算出は、前記光信号によって前記複数の経路を伝播した後の前記複数のデータ信号列における、同一タイミングにおける前記トレーニング信号に含まれる異なる周波数成分の検出時間を用いて行い、
前記複数の経路における波長分散量の算出は、前記複数の周波数成分の周波数の差が最大である前記トレーニング信号を用いて、前記複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求めることにより行う
光信号情報検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載した光信号情報検出方法において、
前記伝播遅延差の算出は、
前記複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第１の平均検出時間と、
前記複数のデータ信号列のうちの前記第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第２の平均検出時間、との差分を求めることにより行う
光信号情報検出方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載した光信号情報検出方法において、
前記伝播遅延差の算出は、
前記複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、前記第１のデータ信号列が伝播する前記経路における前記波長分散量を用いて補正した第１の補正検出時間と、
前記複数のデータ信号列のうちの前記第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、前記第２のデータ信号列が伝播する前記経路における前記波長分散量を用いて補正した第２の補正検出時間、との差分を求めることにより行う
光信号情報検出方法。
【請求項５】
空間多重された複数の経路を含む空間多重伝送路と、
前記複数の経路に光信号をそれぞれ送出する光送信装置と、
前記複数の経路をそれぞれ伝播した前記光信号を受信する光受信装置、とを有し、
前記光送信装置は、
データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、前記複数の経路に対応した複数の前記データ信号列を生成するデータ信号列生成手段と、
前記複数のデータ信号列によって光搬送波をそれぞれ変調することによって複数の前記光信号を生成する光変調手段、とを備え、
前記複数のデータ信号列は、
少なくとも隣接する前記経路を伝播する前記データ信号列にそれぞれ含まれる前記トレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、
一の前記データ信号列に含まれる前記複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる前記複数の周波数成分を有し、
前記光受信装置は、
前記複数の経路をそれぞれ伝播した前記複数の光信号を受け付けて検波し、前記複数のデータ信号列を出力する光検波手段と、
前記光検波手段が出力する前記データ信号列を構成する前記トレーニング信号に含まれる前記複数の周波数成分から、前記複数の経路間の伝播遅延差、および前記複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する光信号情報検出手段、とを備える
光伝送システム。
【請求項６】
請求項５に記載した光伝送システムにおいて、
前記光信号情報検出手段は、伝播遅延差算出手段と波長分散量算出手段を備え、
前記伝播遅延差算出手段は、前記光検波手段が出力する前記複数のデータ信号列における、同一タイミングにおける前記トレーニング信号に含まれる異なる周波数成分の検出時間から前記複数の経路間の伝播遅延差を算出し、
前記波長分散量算出手段は、前記光検波手段が出力する前記データ信号列に含まれる前記複数の周波数成分の周波数の差が最大である前記トレーニング信号を用いて、前記複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求めることにより前記複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する
光伝送システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載した光伝送システムにおいて、
前記伝播遅延差算出手段は、前記複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第１の平均検出時間と、
前記複数のデータ信号列のうちの前記第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第２の平均検出時間、との差分を求めることにより前記伝播遅延差を算出する
光伝送システム。
【請求項８】
請求項５または６に記載した光伝送システムにおいて、
前記伝播遅延差算出手段は、前記複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、前記第１のデータ信号列が伝播する前記経路における前記波長分散量を用いて補正した第１の補正検出時間と、
前記複数のデータ信号列のうちの前記第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、前記第２のデータ信号列が伝播する前記経路における前記波長分散量を用いて補正した第２の補正検出時間、との差分を求めることにより前記伝播遅延差を算出する
光伝送システム。
【請求項９】
空間多重された複数の経路をそれぞれ伝播した複数の光信号を受け付けて検波し、複数のデータ信号列を出力する光検波手段と、
前記複数の経路間の伝播遅延差、および前記複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する光信号情報検出手段、とを有し、
前記データ信号列は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であり、
前記複数の経路に対応した複数の前記データ信号列は、
少なくとも隣接する前記経路を伝播する前記データ信号列にそれぞれ含まれる前記トレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、
一の前記データ信号列に含まれる前記複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる前記複数の周波数成分を有し、
前記光信号情報検出手段は、前記光検波手段が出力する前記データ信号列を構成する前記トレーニング信号に含まれる前記複数の周波数成分から、前記伝播遅延差、および前記波長分散量を算出する
光受信装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した光受信装置において、
前記光信号情報検出手段は、伝播遅延差算出手段と波長分散量算出手段を備え、
前記伝播遅延差算出手段は、前記光検波手段が出力する前記複数のデータ信号列における、同一タイミングにおける前記トレーニング信号に含まれる異なる周波数成分の検出時間から前記複数の経路間の伝播遅延差を算出し、
前記波長分散量算出手段は、前記光検波手段が出力する前記データ信号列に含まれる前記複数の周波数成分の周波数の差が最大である前記トレーニング信号を用いて、前記複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求めることにより前記複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する
光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システム、光受信装置、および光信号情報検出方法に関し、特に、複数の経路を用いて光信号を伝送する光伝送システム、光受信装置、および光信号情報検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信データトラフィックは、近年増加の一途を辿っている。このような通信データトラフィックを効率的に収容するために、長距離の光伝送に対しても大容量化が求められている。近年、シングルモードファイバの１個のコアに入力できる光強度がファイバ中の非線形効果等によって制限されることから、シングルモードファイバ１本当たりの伝送容量に限界があることが報告されている。そのため、さらなる大容量化のために、空間の自由度を利用して信号を多重する空間多重伝送技術の検討が行われている。【０００３】
空間多重伝送を実現する伝送路として例えば、１本のファイバのクラッド中に複数のコアを有するマルチコアファイバが提案、開発されている。Ｎ個のコアを有するマルチコアファイバを用いた空間多重伝送では、それぞれのコアで異なる光信号を伝送させることによって、通常の１コアのシングルモードファイバと比較してＮ倍の伝送容量を達成することができる。【０００４】
また、このような複数の非常に近接した経路を利用して、伝送特性の向上を図る検討も行われている。非特許文献１には、複数の経路で同一の信号、もしくは経路ごとに異なる既知のスクランブリングを施した同一の信号を伝送し、受信した信号の合成を行うことによって、ダイバーシティ効果により信号特性を向上させる方法が記載されている。非特許文献１に記載された方法によれば、１コアのシングルモードファイバを用いた場合と比較して、伝送容量の向上は図れないが、同じ信号をＮ個のコアを使用して伝送することによって、伝送可能な距離は約Ｎ倍となるので長距離伝送が可能となる。【０００５】
非特許文献１に記載された方法は以下の原理に基づいている。すなわち、Ｎ個に分割した同一信号をタイミングと位相を合わせて合成すると、その強度はＮ２倍となるのに対して、Ｎ個の無相関な雑音を合成してもその強度はＮ倍にしかならないため、信号対雑音比の改善効果が得られる、という原理に基づいている。しかし、信号の合成を行う際に、信号間にシンボル時間程度であってもタイミングのずれが生じていると、信号強度の増大が得られず、むしろ劣化要因となる場合がある。したがって、このような複数の経路で伝送し受信した信号を連携させる伝送システムにおいては、信号間の遅延差の推定とその補償が重要となる。【０００６】
Ｎ個のコアを有するマルチコアファイバを用いた長距離空間多重伝送の場合、コア間の伝播遅延差は、各コアの製造上のばらつきや、光増幅器、ファンアウト部品や各送受信機内部の経路長の違いなどによって生じる。ここで、ファンアウトとは、マルチコアファイバに入出力する光信号をシングルモードファイバベースの送受信機器に結合させる機能を有する光部品である。この伝播遅延差は、Ｎ本のシングルモードファイバを使用する場合と比べると著しく小さいと考えられるが、シンボル時間よりは大きい。以下の説明では、このような、複数の経路を伝播した信号が、経路長のわずかな相違などによって受信側でタイミングがずれた場合におけるタイミングのずれの量を、複数の信号間の遅延差と呼ぶ。【０００７】
複数の信号間の遅延差を推定し、補償する方法の一例として、信号をフレーム化し特定のオーバーヘッド信号を設ける方法がある。この方法においては、受信した複数の信号から特定のパターンを検出して比較することによりタイミングのずれを求める。そして、その情報に基づいて複数の信号を整列させることができる。ただし、この方法では、複数の信号それぞれの復号が完了した後にタイミングの整列を行うことになるため、復号処理自体はタイミングのずれの情報を用いることなく行う必要がある。そのため、非特許文献１に記載された複数の信号を復号前に合成して連携させる方法に、この方法を採用することは困難である。また、ある調整値でタイミングの調整を行った信号に対して復号を行う処理を、良好な復号信号が得られるまで調整値を変えながら繰り返す方法もある。しかし、この方法では、最適値に関する情報が全くない場合には多大な繰り返し回数が必要となる。【０００８】
一方、各信号の復号を行うことなく、複数の波長間の遅延差を推定する方法として、波長分散推定技術がある。波長分散推定技術は、ファイバを伝播する、波長がわずかに異なる複数の光信号間の伝播遅延差を検出することによって波長分散を検出する技術である。このような波長分散推定技術の一例が特許文献１に記載されている。【０００９】
特許文献１に記載された関連する波長分散量算出方法においては、図１２に模式的に示すように、送信する信号に周期的に特定の２個の周波数成分に強度が集中したトレーニング信号を挿入する。ここでは、この特定の２個の周波数成分に強度が集中したトレーニング信号を周波数信号と言う。図１２に示した例では、データ信号がＲシンボル個続いた後に、Ｌシンボル分の長さの周波数信号が挿入される。周波数信号は±ｆ０の周波数成分のみを有する。【００１０】
図１３に、特許文献１に記載された関連する光信号受信装置が備える波長分散算出部１００の構成を示す。波長分散算出部における処理は全てデジタル信号処理によって行われる。受信した信号は２個に分岐され、一方は通過周波数が＋ｆ０であるバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）１１１を通過し、強度算出回路１２１によりその強度が算出される。他方は通過周波数が−ｆ０であるバンドパスフィルタ１１２を通過し、強度算出回路１２２によりその強度が算出される。遅延時間算出回路１３０は、算出された２個の周波数成分の強度について、例えばそのピークとなるタイミングを比較することによって２個の周波数成分の伝播遅延差を算出する。この伝播遅延差は、２個の周波数成分の周波数差と、伝送路で蓄積した波長分散量によって決まる。そこで、波長分散量算出回路１４０は、算出した伝播遅延差と既知である周波数差とから波長分散量を算出する。【００１１】
また、関連技術としては、特許文献２、３に記載された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第５１５９９５３号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１４／１１２５１６号
【特許文献３】特開２０１３−２２９７８３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】E. de Gabory et al., "A Shared Carrier Reception and Processing Scheme for Compensating Frequency Offset and Phase Noise of Space-Division Multiplexed Signals over Multicore Fibers", OFC2013, OM2C.2.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した関連する波長分散量算出方法を複数の経路に適用することにより、それらにおける遅延差を求めることとした場合、以下に述べる課題が生じる。【００１５】
第１の課題は、複数経路間におけるクロストークによる問題である。空間多重伝送においては高い空間利用効率が望まれるが、空間利用効率が高い伝送路では一般に、複数の経路を伝送する信号間のクロストークが避けられない。この伝送路で生じるクロストークにより、遅延差を求めるために複数の経路を伝播するそれぞれの信号に挿入した周波数信号も混合される。そのため、周波数成分の挿入を複数の信号に行った場合、クロストークにより遅延差を推定する精度が大きく低下してしまう。【００１６】
第２の課題は、伝送路中における波長分散自体が複数の経路間の遅延差の検出に影響を及ぼすという問題である。このため、波長分散の影響の方が経路間の差による影響よりも大きくなる可能性がある。具体的には、通常用いられるシングルモードファイバの波長分散量は１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度である。したがって、波長１５５０ｎｍで５０ＧＨｚの帯域をもつ信号がシングルモードファイバ中を１０００ｋｍ伝送する間に蓄積される波長分散による時間広がりは、約６．８ｎｓと大きな値になる。さらに、複数の経路間で蓄積される波長分散量が異なる場合もあり、この場合、１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのわずかな波長分散量の相違であっても、上述した条件では約４００ｐｓの時間広がりの差となる。【００１７】
経路間の遅延差を、波長分散の高精度な推定と独立に検出できる場合は、波長分散の影響を推定結果によって補正することが可能である。しかしながら、複数の経路間でクロストークが発生する場合には、波長分散による影響と複数の経路間の遅延差による影響が交じり合うので、複数の経路間の遅延差を精確に検出することは困難である。また、波長分散量を高精度に推定することができないと、最適な波長分散補償量を定めることも困難になる。【００１８】
このように、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいては、クロストークの影響により、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することが困難である、という問題があった。【００１９】
本発明の目的は、上述した課題である、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいては、クロストークの影響により、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することが困難である、という課題を解決する光伝送システム、光受信装置、および光信号情報検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光信号情報検出方法は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、空間多重された複数の経路に対応した複数のデータ信号列を生成し、複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有し、光信号によって複数の経路を伝播した後のトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する。【００２１】
本発明の光伝送システムは、空間多重された複数の経路を含む空間多重伝送路と、複数の経路に光信号をそれぞれ送出する光送信装置と、複数の経路をそれぞれ伝播した光信号を受信する光受信装置、とを有し、光送信装置は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、複数の経路に対応した複数のデータ信号列を生成するデータ信号列生成手段と、複数のデータ信号列によって光搬送波をそれぞれ変調することによって複数の光信号を生成する光変調手段、とを備え、複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有し、光受信装置は、複数の経路をそれぞれ伝播した複数の光信号を受け付けて検波し、複数のデータ信号列を出力する光検波手段と、光検波手段が出力するデータ信号列を構成するトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する光信号情報検出手段、とを備える。【００２２】
本発明の光受信装置は、空間多重された複数の経路をそれぞれ伝播した複数の光信号を受け付けて検波し、複数のデータ信号列を出力する光検波手段と、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する光信号情報検出手段、とを有し、データ信号列は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であり、複数の経路に対応した複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有し、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有し、光信号情報検出手段は、光検波手段が出力するデータ信号列を構成するトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、伝播遅延差、および波長分散量を算出する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光伝送システム、光受信装置、および光信号情報検出方法によれば、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいて、クロストークが発生する場合であっても、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムが備えるマルチコアファイバ伝送路の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムが備える光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムが備える光送信装置によって挿入されるトレーニング信号を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光受信装置が備える遅延差検出部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る光受信装置が備える波長分散推定部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る光受信装置が備える遅延差検出部の動作をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光受信装置が備える波長分散・遅延差検出部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムが備えるマルチコアファイバ伝送路の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムが備える光送信装置によって挿入されるトレーニング信号を説明するための図である。
【図１２】関連する波長分散量算出方法で用いられる送信信号フレームフォーマットを示す図である。
【図１３】関連する光信号受信装置が備える波長分散算出部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システム１０００の構成を示すブロック図である。光伝送システム１０００は、光送信装置１１００、光受信装置１２００、および空間多重された複数の経路を含む空間多重伝送路としてのマルチコアファイバ伝送路１３００を有する。光送信装置１１００はマルチコアファイバ伝送路１３００の複数の経路に光信号をそれぞれ送出し、光受信装置１２００は複数の経路をそれぞれ伝播した光信号を受信する。
【００２７】
図１Ｂに本実施形態のマルチコアファイバ伝送路１３００の断面図を示す。本実施形態では、図１Ｂに示すような、第１のコア１３０１と第２のコア１３０２の２個のコアを有するマルチコアファイバ伝送路を用いた場合を例として説明する。また、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）を行わない場合を例として説明する。また、図１Ａでは、ファンアウト部１４０１、１４０２を備えた構成を示した。
【００２８】
光送信装置１１００は、第１のコア１３０１および第２のコア１３０２に送出する２個の光信号を生成する。光送信装置には、一般的なシングルモードファイバをベースとした光学部品が使用されている。
【００２９】
光送信装置１１００が生成した２個の光信号は、ファンアウト部１４０１によってマルチコアファイバ伝送路１３００に結合される。ファンアウト部１４０１、１４０２は、複数本のシングルモードファイバを１本のマルチコアファイバに結合する、または、その逆の過程を実現するデバイスであり、具体的には細径ファイババンドルなどによって構成される。マルチコアファイバ伝送路１３００は、２コアのマルチコアファイバと、その伝送損失を補償する光増幅器などによって構成される。マルチコアファイバ伝送路１３００を伝播した光信号は、ファンアウト部１４０２によって２本のシングルモードファイバに結合され、各光信号は光受信装置１２００に入力し受信される。
【００３０】
図２に、本実施形態による光送信装置１１００の構成を示す。
【００３１】
光送信装置１１００は、データ信号入力部１１１０、符号化部１１２０、第１のトレーニング信号挿入部１１３１、第２のトレーニング信号挿入部１１３２、光変調器１１４１、１１４２、および光源１１５０を備える。データ信号入力部１１１０、符号化部１１２０、第１のトレーニング信号挿入部１１３１、および第２のトレーニング信号挿入部１１３２がデータ信号列生成手段を構成する。データ信号列生成手段は、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、複数の経路（コア）に対応した複数のデータ信号列を生成する。また、光変調器１１４１、１１４２と光源１１５０が光変調手段を構成し、複数のデータ信号列によって光搬送波をそれぞれ変調することによって複数の光信号を生成する。
【００３２】
送信するデータ信号は符号化部１１２０によって符号化され、それぞれのコアに送出する光信号を生成するための２個のデータ信号となる。本実施形態では、非特許文献１に記載された２個のデータ信号が全く同一であり、複数の経路によるダイバーシティ効果が得られる場合を例として説明する。
【００３３】
第１のコア１３０１に送出する光信号を生成するためのデータ信号には、第１のトレーニング信号挿入部１１３１によって第１のトレーニング信号が挿入される。また、第２のコア１３０２に送出する光信号を生成するためのデータ信号には、第２のトレーニング信号挿入部１１３２によって第２のトレーニング信号が挿入される。このようにトレーニング信号がそれぞれ挿入された複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路（コア）を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有する。また、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号は、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有している。
【００３４】
このようなデータ信号列によって２個の光変調器１１４１、１１４２がそれぞれ駆動され、第１のコア１３０１および第２のコア１３０２にそれぞれ送出する２個の光信号、すなわち第１のコア光送信信号Ｓ１１と第２のコア光送信信号Ｓ１２が生成される。２個の光変調器１１４１、１１４２には、光源１１５０としての一個のレーザー光源からの出力を２個に分岐したレーザー光がそれぞれ入力される。
【００３５】
本実施形態の光送信装置１１００によって挿入される上述したトレーニング信号について、図３を用いてさらに詳細に説明する。
【００３６】
第１のコア１３０１および第２のコア１３０２に送出するそれぞれの光送信信号Ｓ１１、Ｓ１２に、ＲシンボルおきにＬシンボル続くトレーニング信号が同じタイミングで挿入されている。すなわち、トレーニング信号はＲ＋Ｌシンボルごとに周期的に始まる。第１のコア１３０１に送出する光送信信号Ｓ１１には、周波数±ｆ１を有する周波数信号と周波数±ｆ２を有する周波数信号が交互に挿入される。すなわち、光送信信号の光搬送波の周波数をｆ０としたとき、周波数ｆ０±ｆ１、ｆ０±ｆ２を有する周波数信号が交互に挿入される。このような特定の周波数成分を有する周波数信号は、デジタル−アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）を用いて生成することができる。または、上述した特許文献１に記載されているように、〔＋１，−１〕や〔＋１，＋１，−１，−１〕のような特定のシンボルの繰り返しによって生成することができる。
【００３７】
第２のコア１３０２に送出する光送信信号Ｓ１２にも同様に、周波数±ｆ１を有する周波数信号と周波数±ｆ２を有する周波数信号が交互に挿入される。しかし、この場合は、第１のコアに送出する光送信信号Ｓ１１に周波数±ｆ１の周波数信号が挿入されるタイミングで、周波数±ｆ２の周波数信号が挿入される。また逆に、第１のコアに送出する光送信信号Ｓ１１に周波数±ｆ２の周波数信号が挿入されるタイミングで、周波数±ｆ１の周波数信号が挿入される。ここで、光送信信号のシンボルレートをｆとしたとき、ｆ１＝ｆ／２、ｆ２＝ｆ／４とした。
【００３８】
これにより、異なる経路に送出する光信号間に挿入されるトレーニング信号が、各タイミングにおいて識別可能な異なる周波数成分を有する構成とすることができる。同時に、各光信号に周期的に挿入されるトレーニング信号には一定周期ごとに最大の周波数差となる組を有する周波数成分を持つトレーニング信号（周波数±ｆ１の周波数信号）が出現する構成とすることができる。この場合、周波数±ｆ１の周波数信号は、トレーニング信号が挿入される周期の２倍である２（Ｒ＋Ｌ）シンボルごとに現れる。
【００３９】
Ｎ個のコアを有するマルチコアファイバ伝送路を用いる場合も同様に、例えば周波数±ｆ１，±ｆ２，・・・，±ｆＮ（ｆｎ＝ｆ／（ｎ＋１））であるＮ種類の周波数信号を、第１のコアでは周波数ｆ１から始めて±ｆ１，±ｆ２，・・・，±ｆＮの順に繰り返し挿入する。そして、ｋ番目のコアでは、周波数ｆｋから始めて±ｆｋ，±ｆｋ＋１，・・・，±ｆｋ＋Ｎの順に繰り返し挿入する。なお、下付きの添え字はＮを法とした整数である。これにより、各タイミングにおいて識別可能な異なる周波数成分を有し、各光信号に周期的に挿入されるトレーニング信号には一定周期ごとに最大の周波数差となる組を有する周波数成分を持つトレーニング信号が出現する構成とすることができる。また、挿入されるトレーニング信号のパターンは、タイミングは異なるが全てのコアに送出する光信号において同じである。
【００４０】
図４に、本実施形態による光伝送システム１０００が備える光受信装置１２００の構成を示す。
【００４１】
光受信装置１２００は、局所光源１２１０、光フロントエンド部１２２１、１２２２、およびアナログ−デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）１２３１、１２３２を備える。これらが光検波手段を構成し、複数の経路をそれぞれ伝播した複数の光信号である第１のコア光受信信号Ｓ２１および第２のコア光受信信号Ｓ２２を受け付けて検波し、複数のデータ信号列を出力する。
【００４２】
光受信装置１２００はさらに、遅延差検出部１２４０、波長分散推定部１２５０、波形歪補償部１２６１、１２６２、タイミング調整部１２７１、１２７２、および復号部１２８０を備える。ここで、遅延差検出部１２４０（伝播遅延差算出手段）および波長分散推定部１２５０（波長分散量算出手段）が光信号情報検出手段を構成する。光信号情報検出手段は、光検波手段が出力するデータ信号列を構成するトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する。
【００４３】
ここで、伝播遅延差算出手段は、光検波手段が出力する複数のデータ信号列における、同一タイミングにおけるトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分の検出時間から複数の経路間の伝播遅延差を算出する構成とすることができる。また、波長分散量算出手段は、光検波手段が出力するデータ信号列に含まれる複数の周波数成分の周波数の差が最大であるトレーニング信号を用いて、複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求める。そして、これにより複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する構成とすることができる。
【００４４】
次に、光受信装置１２００の動作について、さらに詳細に説明する。
【００４５】
第１のコアおよび第２のコアから受信した光受信信号Ｓ２１、Ｓ２２は、それぞれ光フロントエンド部１２２１、１２２２に入力しコヒーレント検波される。光フロントエンド部１２２１、１２２２にはそれぞれ、局所光源１２１０の出力を２つに分岐したレーザー光が局所発振光として入力される。光フロントエンド部１２２１、１２２２は、偏波多重型９０度光ハイブリッド、バランス型光検出器、およびトランスインピーダンスアンプなどによって構成される。偏波多重型９０度光ハイブリッドを使用した光フロントエンド部は、Ｘ偏波、Ｙ偏波のそれぞれの同相（Ｉ）成分および直交（Ｑ）成分の合計４種の信号を出力するが、図４では簡便のため一本の線で表わしている。
【００４６】
光フロントエンド部１２２１、１２２２の各出力は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３１、１２３２によってサンプリングされ、デジタル信号処理による波形歪み補償とコア間の遅延差を補償するためのタイミング調整が行われ、その後に復号される。波形歪補償部１２６１、１２６２は、波長分散補償や偏波モード分散補償、および偏波分離を行う。図４では、各コアからの受信信号に対して、それぞれ独立に波形歪み補償処理を行う構成を示した。しかし、これに限らず、複数経路間のクロストークが問題となる場合には、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）処理のように、複数の受信信号に一括して波形歪み補償処理を行うことが可能である。この場合、タイミング調整機能の全てまたは一部をＭＩＭＯ処理内で行うことができる。
【００４７】
復号部１２８０は、複数の受信信号を用いてデータの判別を行う。このとき、上述した非特許文献１に記載されているように、タイミングを合わせた２個の受信信号を、位相を含めて足し合わせた後に判別する構成とすることができる。
【００４８】
遅延差検出部１２４０は伝播遅延差算出手段として、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第１の平均検出時間を算出する。同様に、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第２の平均検出時間を算出する。そして、第１の平均検出時間と第２の平均検出時間との差分を求めることにより伝播遅延差を算出する。
【００４９】
図５に、遅延差検出部１２４０の構成を示す。遅延差検出部１２４０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２４１、強度算出部１２４２、ピーク検出部１２４３、平均化処理部１２４４、およびコア間遅延時間算出部１２４５を備える。
【００５０】
アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３１、１２３２の出力である第１のコア受信信号Ｓ３１および第２のコア受信信号Ｓ３２はそれぞれ２分岐される。２分岐されたうちの一方は、中心周波数が＋ｆ１であるバンドパスフィルタ１２４１を透過した後に、強度算出部１２４２によってその強度が算出される。ピーク検出部１２４３は、強度算出部１２４２によって算出された強度がピークとなるタイミングを検出する。分岐されたもう一方の受信信号は、中心周波数が−ｆ１であるバンドパスフィルタ１２４１を透過した後に、同様にして、強度算出部１２４２によって強度が算出され、ピーク検出部１２４３によってピークとなるタイミングが検出される。
【００５１】
この一連の処理は、周波数領域で行うこともできる。その場合には、まず、サンプル時間ｔ０からｔ０＋Ｌ０ＴＳまでの信号を高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）することにより周波数領域に変換する。ここで、ＴＳはシンボル時間、Ｌ０はＦＦＴの１フレームに含まれるシンボル数である。そして、周波数＋ｆ１の成分の強度を取り出す処理を、サンプル時間ｔ０を変化させながら行うことにより、ピークとなるタイミングを検出することができる。
【００５２】
平均化処理部１２４４は、検出された２個のピークのタイミング値に対して平均化処理を行う。波長分散による周波数成分の遅延量は周波数差にほぼ比例し、周波数０を中心として反対称的である。したがって、平均化処理が行われた後のタイミング値は、周波数信号が有する周波数成分に関わらず、周波数０の成分に対する第１のコアにおける伝播遅延を表わす。同様に、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３２の出力である第２のコア受信信号Ｓ３２から、周波数０の成分に対する第２のコアにおける伝播遅延を表わす量が算出される。
【００５３】
ここで、第２のコアを伝播した受信信号Ｓ３２に対しては、中心周波数が＋ｆ２または−ｆ２であるバンドパスフィルタが使用される。そのため、同じタイミングで第１のコアに挿入された周波数±ｆ１の周波数信号が伝播中のクロストークによって混入しても、第２のコアにおける伝播遅延を表わす量の算出には影響しない。このことは、第１のコアにおける伝播遅延の算出時にも同様に成り立つ。ここで算出された伝播遅延量は、伝播遅延の絶対量を表わすものではないが、このようにして算出された第１のコアにおける伝播遅延量と第２のコアにおける伝播遅延量の差分を求めることによって、相対的な伝播遅延差を得ることができる。
【００５４】
上述したように、複数の経路間の伝播遅延差を、クロストーク耐力を有しつつ波長分散の影響を受けることなく得ることができる。このとき検出可能な伝播遅延差は、トレーニング信号が挿入される周期によって決まる。クロストークによる周波数成分の混入を考慮すると、検出可能な伝播遅延差は約±Ｒシンボル分程度である。
【００５５】
図６に、本実施形態による光受信装置１２００が備える波長分散推定部１２５０の構成を示す。波長分散推定部１２５０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５１、強度算出部１２５２、ピーク検出部１２５３、遅延時間算出部１２５４、および波長分散算出部１２５５を備える。
【００５６】
波長分散推定部１２５０における波長分散推定処理は、それぞれのコアで受信した受信信号に対して独立に行われる。波長分散推定部１２５０には、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３１、１２３２の出力である第１のコア受信信号Ｓ３１および第２のコア受信信号Ｓ３２がそれぞれ分岐して入力される。そして、波長分散推定部１２５０の出力は波形歪補償部１２６１、１２６２に送られ、それぞれのコアで受信した受信信号Ｓ３１、Ｓ３２における波長分散の補償量が決定される。
【００５７】
２分岐された受信信号の一方は、中心周波数が＋ｆ１であるバンドパスフィルタ１２５１を通過し、他方は中心周波数が−ｆ１であるバンドパスフィルタを通った後に、強度算出部１２５２によってその強度が算出される。ピーク検出部１２５３は、強度算出部１２５２によって算出された強度がピークとなるタイミングをそれぞれ検出する。遅延時間算出部１２５４は、ピーク検出部１２５３で検出されたそれぞれのタイミングの差から、２種の周波数成分間における遅延時間を算出する。波長分散算出部１２５５は、遅延時間から求まる波長分散量を所望の形式に変換して波形歪補償部１２６１、１２６２に出力する。波長分散推定部１２５０では、第１のコア受信信号Ｓ３１および第２のコア受信信号Ｓ３２のいずれに対しても、最大の周波数差となる周波数±ｆ１を有する周波数信号をトレーニング信号として用いる。
【００５８】
このように、各コアを伝播した各受信信号の全てに対して、最大の周波数差となる周波数成分のペア（組）を有し、一定周期ごとに挿入されたトレーニング信号を使用することができる。そのため、従来と同様に高精度な波長分散補償が可能である。以上より、複数の経路を伝播した複数の受信信号間の遅延差を、それぞれの信号の復号を行う前に、複数経路間のクロストークおよび各経路における波長分散による大きな影響を受けることなく検出することが可能となる。
【００５９】
図７に、本実施形態による遅延差検出部１２４０が検出する伝播遅延差の数値計算によるシミュレーション結果を示す。ここでは、２個のコアを有するマルチコアファイバを用いて伝送する構成とした。横軸は模擬したコア間の伝播遅延差であり、縦軸は推定された伝播遅延差を示す。伝送中に蓄積されるコア間のクロストークが存在し無い場合と、総量が−１０ｄＢのクロストークが存在する場合についてシミュレーションを行った。
【００６０】
シミュレーションの条件は以下の通りである。２個のコアを有するマルチコアファイバの、それぞれのコアに送出する光信号の変調方式は偏波多重ＱＰＳＫ方式とし、シンボルレートｆは３２ＧＨｚとした。第１のコアには、２１４シンボルおきに２５６シンボル分のトレーニング信号を挿入した。両偏波について、同じトレーニング信号を使用した。
【００６１】
第１のコアに挿入したトレーニング信号は、１２８シンボル分の周波数±ｆ／２の周波数信号と、その両端にガードインターバルとして６４シンボル分の周波数±ｆ／８の周波数信号をそれぞれ設けた構成とした。上述した特許文献１に記載されているように、このような構成とすることにより、周波数成分の強度がピークとなるタイミングの検出精度を高めることができる。
【００６２】
第２のコアに挿入するトレーニング信号は、１２８シンボル分の周波数±ｆ／４の周波数信号と、その両端にガードインターバルとして６４シンボル分の周波数±ｆ／８の周波数信号をそれぞれ設けた構成とした。マルチコアファイバ伝送路の特性は、それぞれのコアで独立な波長分散蓄積および偏波状態変化と、コア間のクロストークを一単位として、これを１００回縦列につなげて模擬した。それぞれのコアにおける波長分散蓄積の総量は１７０００ｐｓ／ｎｍとした。
【００６３】
図７に示した結果から、コア間クロストークが無い場合と、−１０ｄＢのクロストークが存在する場合のいずれにおいても、模擬したコア間の伝播遅延差とほぼ同じ値が推定の結果得られていることがわかる。このシミュレーションでは、ガードインターバルとして周波数の異なる低速の周波数信号を使用した。これに限らず、予め定めたＰＲＢＳ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）などの相互相関関数の大きさが遅延差によって急激に変化するパターンを追加することによっても、遅延差検出の精度を高めることができる。
【００６４】
上述したように、本実施形態による光伝送システム１０００においては、異なる経路に送出する送信信号間に識別可能な異なる周波数成分を持つトレーニング信号を挿入する。これにより、一の経路を通して受信した受信信号に他の経路からのクロストークによってトレーニング信号が混入している場合であっても、混入した信号成分の周波数が異なるため、それを分離し除去することが可能である。そのため、高いクロストーク耐力が得られる。
【００６５】
また、複数の経路に異なる周波数を持つトレーニング信号を使用する構成としているが、トレーニング信号の周波数は予め分かっているので、波長分散の影響を推定しそれを補正することが可能である。これにより、波長分散および波長分散のばらつきに対する高い耐力を備えることができる。
【００６６】
ここで一般に、波長分散推定の精度は、トレーニング信号に使用する２個の特定の周波数成分の周波数差が小さいほど低下する。したがって、複数の経路に異なる周波数を持つトレーニング信号を一律に使用すると、ある経路では周波数差が小さいトレーニング信号を使用せざるを得ないこととなり、波長分散推定の精度が低下してしまう。その結果、経路間の遅延差の推定精度も低下する可能性がある。しかし、本実施形態による光伝送システム１０００においては、一定周期ごとに最大の周波数差となる組からなる周波数成分を有するトレーニング信号を用いる構成としている。そして、このようなトレーニング信号を波長分散推定に使用することにより、波長分散量を高精度に推定し、その影響を取り除くことが可能になる。
【００６７】
このように、本実施形態による光伝送システムおよび光受信装置によれば、複数の経路を伝播した複数の信号間の遅延差を、各信号を復号する前に、複数経路間のクロストークと各経路における波長分散の大きな影響を受けることなく検出することが可能である。これにより、複数の信号間の遅延差を補償することができるので、複数の経路を伝播した複数の信号の連携が可能となる。その結果、伝送容量および伝送距離について柔軟な選択が可能な複数の経路を使った光伝送システムを構築することができる。
【００６８】
次に、本実施形態による光信号情報検出方法について説明する。
【００６９】
本実施形態の光信号情報検出方法においては、まず、データ信号に、複数の周波数成分を有するトレーニング信号を周期的に挿入したデータ信号列であって、空間多重された複数の経路に対応した複数のデータ信号列を生成する。ここで、複数のデータ信号列は、少なくとも隣接する経路を伝播するデータ信号列にそれぞれ含まれるトレーニング信号が、同一タイミングにおいて互いに異なる周波数成分を有する。さらに、一のデータ信号列に含まれる複数のトレーニング信号が、挿入される位置により、周波数の差が異なる複数の周波数成分を有する。そして、光信号によって複数の経路を伝播した後のトレーニング信号に含まれる複数の周波数成分から、複数の経路間の伝播遅延差、および複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する。
【００７０】
ここで、複数の経路間の伝播遅延差の算出は、光信号によって複数の経路を伝播した後の複数のデータ信号列における、同一タイミングにおけるトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分の検出時間を用いて行うことができる。また、複数の経路における波長分散量の算出は、複数の周波数成分の周波数の差が最大であるトレーニング信号を用いて、複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求めることにより行うことができる。
【００７１】
また、伝播遅延差の算出は、以下のように行うこととしてもよい。まず、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第１の平均検出時間を算出する。同様に、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる異なる周波数成分であって、絶対値が等しく符号が反対である周波数成分のそれぞれの検出時間の平均値である第２の平均検出時間を算出する。そして、第１の平均検出時間と第２の平均検出時間との差分を求めることにより、伝播遅延差の算出を行う構成とすることができる。
【００７２】
上述したように、本実施形態による光伝送システム、光受信装置、および光信号情報検出方法によれば、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいて、クロストークが発生する場合であっても、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することができる。
【００７３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る光受信装置２２００の構成を示すブロック図である。本実施形態による光受信装置２２００と、第１の実施形態による光送信装置１１００およびマルチコアファイバ伝送路１３００とから光伝送システムが構成される。
【００７４】
光受信装置２２００は、局所光源１２１０、光フロントエンド部１２２１、１２２２、およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３１、１２３２を備える。ここまでの構成は、第１の実施形態による光受信装置１２００と同様であり、光検波手段を構成する。
【００７５】
光受信装置２２００はさらに、波長分散・遅延差検出部２２４０、波形歪補償部２２５１、２２５２、タイミング調整部２２６１、２２６２、および復号部２２７０を備える。
【００７６】
ここで、波長分散・遅延差検出部２２４０が伝播遅延差算出手段と波長分散量算出手段を備えた光信号情報検出手段を構成する。波長分散量算出手段は、第１の実施形態によるものと同様に、光検波手段が出力するデータ信号列に含まれる複数の周波数成分の周波数の差が最大であるトレーニング信号を用いて、複数の周波数成分の検出時間の差から遅延時間を求める。そして、これにより複数の経路における波長分散量をそれぞれ算出する構成とすることができる。
【００７７】
また、伝播遅延差算出手段は、以下の動作により伝播遅延差を算出する構成とすることができる。すなわち、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列を構成する第１のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、第１のデータ信号列が伝播する経路における波長分散量を用いて補正した第１の補正検出時間を算出する。同様に、複数のデータ信号列のうちの第１のデータ信号列と異なる第２のデータ信号列を構成する第２のトレーニング信号に含まれる周波数成分の検出時間を、第２のデータ信号列が伝播する経路における波長分散量を用いて補正した第２の補正検出時間を算出する。そして、第１の補正検出時間と第２の補正検出時間の差分を求めることにより、伝播遅延差の算出を行う構成とすることができる。
【００７８】
上述した第１の実施形態による光受信装置１２００は、図４に示したように、複数の経路間の伝播遅延差の検出と、波長分散の推定を独立に行う構成とした。ここで、特定の周波数成分の強度を抽出し、強度がピークとなるタイミングを検出する機能の一部は、伝播遅延差検出処理と波長分散推定処理の両方で行われるため共通化が可能である。本実施形態による光受信装置２２００は、波長分散・遅延差検出部２２４０において、これらの処理を行う構成としたものであり、これにより必要となる回路リソースを低減することができる。
【００７９】
図９に、波長分散・遅延差検出部２２４０の構成を示す。波長分散・遅延差検出部２２４０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２４１、電力算出部２２４２、ピーク検出部２２４３、遅延時間算出部２２４４、波長分散算出部２２４５、時間補正部２２４６、およびコア間遅延時間算出部２２４７を備える。
【００８０】
アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３１、１２３２の出力である第１のコア受信信号Ｓ３１および第２のコア受信信号Ｓ３２が波長分散・遅延差検出部２２４０に入力される。第１のコア受信信号Ｓ３１および第２のコア受信信号Ｓ３２のそれぞれに対し、周波数±ｆ１を有する周波数信号を用いて波長分散推定処理が行われる。
【００８１】
第２のコア受信信号Ｓ３２に対しては、さらに、電力算出部２２４２およびピーク検出部２２４３によって、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２４１が出力する周波数＋ｆ２の周波数成分がピークとなるタイミングが検出される。これと対をなす、第１のコア受信信号Ｓ３１に対して周波数＋ｆ１の周波数成分がピークとなるタイミングを検出する処理は、第１のコアにおける波長分散を推定する処理に含まれている。したがって、このような構成により、第１のコア受信信号Ｓ３１に含まれる周波数＋ｆ１の周波数成分がピークとなるタイミングと、第２のコア受信信号Ｓ３２に含まれる周波数＋ｆ２の周波数成分がピークとなるタイミングが得られる。
【００８２】
ここで、これらのタイミング値は、周波数が相違していることから波長分散による影響を受けている。しかし、本実施形態による波長分散・遅延差検出部２２４０は、時間補正部２２４６を備えた構成としているので、このような波長分散による影響を回避することができる。すなわち、時間補正部２２４６は、波長分散算出部２２４５が推定した波長分散量と周波数＋ｆ１とから算出される時間遅延量を用いて、第１のコア受信信号Ｓ３１に含まれる周波数＋ｆ１の周波数成分がピークとなるタイミングを補正する構成とした。また、第２のコア受信信号Ｓ３２に含まれる周波数＋ｆ２の周波数成分がピークとなるタイミングも同様に補正する構成とした。そして、コア間遅延時間算出部２２４７は、時間補正部２２４６によってそれぞれ補正されたタイミングの差分を求めることにより、第１のコア受信信号Ｓ３１と第２のコア受信信号Ｓ３２との間の遅延時間を算出する。
【００８３】
このような構成とすることにより、複数の経路を伝播した複数の受信信号間の遅延差と、それぞれの経路における波長分散のいずれも精度よく推定することが可能となる。
【００８４】
上述したように、本実施形態の光受信装置および光伝送システムによれば、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいて、クロストークが発生する場合であっても、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することができる。
【００８５】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態による光伝送システムは、マルチコアファイバ伝送路の構成および光送信装置によって挿入されるトレーニング信号の構成が、第１の実施形態による光伝送システム１０００と異なる。その他の構成は、光伝送システム１０００と同様であるので、その説明は省略する。
【００８６】
図１０に、本実施形態のマルチコアファイバ伝送路１３１０の断面図を示す。マルチコアファイバ伝送路１３１０は、７個のコア１３１１〜１３１７が六角形状に配置された構成を有している。
【００８７】
マルチコアファイバ伝送路１３１０においては、例えば、隣接するコア１３１１とコア１３１２との間に生じるクロストークと比較すると、隣接していないコア１３１２とコア１３１５との間に生じるクロストークは小さい。同様に、隣接するコア１３１２とコア１３１３との間に生じるクロストークと比較すると、隣接していないコア１３１２とコア１３１６の間に生じるクロストークは小さい。このように、隣接していないコア間のクロストークによる信号の混合の影響は小さいと見なすことができる。したがって、隣接していないコア間では同じ周波数を持つ周波数信号をトレーニング信号として使用することも可能である。このような構成とすることにより、それぞれのコアを伝播する信号に挿入する周波数信号の種類を減らすことができるので、回路リソースを削減することができる。
【００８８】
本実施形態の光送信装置によって挿入されるトレーニング信号について、図１１を用いて説明する。
【００８９】
マルチコアファイバ伝送路１３１０において、第１のコアは他の第２〜第７のコアの全てと隣接し、偶数番目のコアは少なくとも他の偶数番目のコアとは隣接しない。同様に、第１のコアを除く奇数番目のコアは、少なくとも第１のコアを除く他の奇数番目のコアとは隣接しない。このようなマルチコアファイバ伝送路１３１０の構成上の特徴を考慮して、挿入するトレーニング信号のパターンを決定することができる。
【００９０】
図１１に示すように、コアに送出する各送信信号の全てに、ＲシンボルおきにＬシンボル続くトレーニング信号が同じタイミングで挿入されている。そして、第１のコアに送出する送信信号には、周波数±ｆ１、±ｆ２、±ｆ３の周波数信号がこの順番に挿入される。また、第２、４、６のコアに送出する送信信号には、周波数±ｆ３、±ｆ１、±ｆ２の周波数信号がこの順番に挿入される。そして、第３、５、７のコアに送出する送信信号には、周波数±ｆ２、±ｆ３、±ｆ１の周波数信号がこの順番に挿入される。
【００９１】
このようにトレーニング信号を挿入することによって、３種類の周波数信号のみを使用して、隣接するコア間では同じタイミングにおいて異なる周波数成分を有する構成とすることができる。同時に、各送信信号に周期的に挿入されるトレーニング信号には一定周期ごとに最大の周波数差となる組を有する周波数成分を持つトレーニング信号（例えば、周波数±ｆ１の周波数信号)が出現する構成とすることができる。
【００９２】
上述したように、本実施形態の光伝送システムによれば、複数の近接した経路を用いて光信号を伝送する光伝送システムにおいて、クロストークが発生する場合であっても、複数の経路間の遅延差および波長分散を高精度で検出することができる。
【００９３】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００９４】
この出願は、２０１５年３月２５日に出願された日本出願特願２０１５−０６２６７０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９５】
１０００    光伝送システム
１１００    光送信装置
１１１０    データ信号入力部
１１２０    符号化部
１１３１    第１のトレーニング信号挿入部
１１３２    第２のトレーニング信号挿入部
１１４１、１１４２    光変調器
１１５０    光源
１２００、２２００    光受信装置
１２１０    局所光源
１２２１、１２２２    光フロントエンド部
１２３１、１２３２    アナログ−デジタル変換器
１２４０    遅延差検出部
１２４１、１２５１、２２４１    バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１２４２、１２５２    強度算出部
１２４３、１２５３、２２４３    ピーク検出部
１２４４    平均化処理部
１２４５、２２４７    コア間遅延時間算出部
１２５４、２２４４    遅延時間算出部
１２５０    波長分散推定部
１２５５、２２４５    波長分散算出部
１２６１、１２６２、２２５１、２２５２    波形歪補償部
１２７１、１２７２、２２６１、２２６２    タイミング調整部
１２８０、２２７０    復号部
１３００、１３１０    マルチコアファイバ伝送路
１３０１    第１のコア
１３０２    第２のコア
１３１１〜１３１７    コア
１４０１、１４０２    ファンアウト部
２２４０    波長分散・遅延差検出部
２２４２    電力算出部
２２４６    時間補正部
１００    関連する波長分散算出部
１１１、１１２    バンドパスフィルタ
１２１、１２２    強度算出回路
１３０    遅延時間算出回路
１４０    波長分散量算出回路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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