(57)【要約】［課題］  ＷＤＭ信号の波長数の推定及び信号光パワーの推定を容易に実施できる技術を提供する。［解決手段］  光受信機は、信号光を含む波長多重光を受信し、局部発振光を用いて信号光をコヒーレント検波することで信号光を電気信号に変換し、局部発振光のパワー、信号光のビットエラーレート及び電気信号を出力する光受信手段と、局部発振光のパワー及びビットエラーレートをモニタし、局部発振光のパワー及びビットエラーレートに基づいて信号光の信号対雑音比を計算し、信号対雑音比及び局部発振光のパワーに基づいて、波長多重光の波長の数と信号光の１波長当たりのパワーを求める制御手段と、を備える。
2019093354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を含む波長多重光を受信し、局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、前記局部発振光のパワー、前記電気信号のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する光受信手段と、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める制御手段と、
を備える光受信機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項１に記載された光受信機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係をあらかじめ計算したルックアップテーブルを記憶し、前記ルックアップテーブルを用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項１又は２に記載された光受信機。
【請求項４】
前記制御手段は、計算された前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光受信機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光受信機。
【請求項６】
信号光を含む波長多重光を受信し、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力し、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める、
光受信方法。
【請求項７】
前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項６に記載された光受信方法。
【請求項８】
前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係を用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項６又は７に記載された光受信方法。
【請求項９】
前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、請求項６乃至８のいずれか１項に記載された光受信方法。
【請求項１０】
前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、請求項６乃至９のいずれか１項に記載された光受信方法。
【請求項１１】
光受信機のコンピュータに、
信号光を含む波長多重光を受信する手順、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換する手順、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する手順、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタする手順、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算する手順、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の波長当たりのパワーを求める手順、
を実行させるための光受信機のプログラム、
を記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光受信機及び光受信方法に関し、特に、波長多重信号の波長数及び信号光のパワーを算出可能な光受信機及び光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１００Ｇｂ／ｓ（Gigabit per second）以上の超高速長距離光伝送システムにおいては、強度変調による一般的な伝送方式に替わって位相変調を採用したデジタルコヒーレント伝送方式が有力視されている。位相変調方式の中でも、特に、伝送特性、実現容易性及びコストのバランスから、２値位相変調、４値位相変調、さらには光周波数利用効率に優れる偏波多重４値位相変調などの変復調方式の研究開発が行われている。２値位相変調は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）とも呼ばれる。４値位相変調は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）とも呼ばれる。偏波多重４値位相変調は、ＰＭ−ＱＰＳＫ（Polarization Multiplexing - Quadrature Phase Shift Keying）とも呼ばれる。【０００３】
デジタルコヒーレント伝送方式で用いられる光受信機では、波長多重信号の波長数や波長多重信号に含まれる信号光の光パワーなどのパラメータを測定し、測定されたパラメータを用いて受信状態の監視や受信品質の最適化を行う必要がある。波長多重信号は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号とも呼ばれる。本発明に関連して、特許文献１には、受信した信号光の光信号対雑音比（Optical Signal to Noise Ratio、ＯＳＮＲ）を算出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光受信機がＷＤＭ信号を受信する際の課題は、ＷＤＭ信号が光受信機に入力された場合に、波長数及び信号光の１波長あたりの光パワー（搬送波１個あたりの光パワー）の監視が困難なことである。例えば、受信したＷＤＭ信号の波長数及び１波長あたりの光パワーを測定するためには、受信した信号光を分岐して光スペクトラムアナライザのような分光機能を有する測定器を接続して波長数及び光パワーを測定する必要があった。このような構成には、分岐による主信号の光パワーの減少に加えて測定器あるいは特殊な専用デバイスが必要となることで光受信機の性能、コスト及び大きさの改善が困難であるという課題がある。【０００６】
（発明の目的）
本発明は、ＷＤＭ信号の波長数及び信号光の光パワーを容易に推定できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光受信機は、
信号光を含む波長多重光を受信し、局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、前記局部発振光のパワー、前記電気信号のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する光受信手段と、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める制御手段と、
を備える。【０００８】
本発明の光受信方法は、
信号光を含む波長多重光を受信し、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力し、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光受信機及び光受信方法は、ＷＤＭ信号の波長数の推定及び信号光パワーの推定を容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の光伝送システム１０の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の光受信機１００の構成例を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態の光受信機１００の構成例を示すブロック図である。
【図４】制御部１２０の構成例を示すブロック図である。
【図５】ＳＮＲの計算結果（ＬＵＴ）の一例である。
【図６】ＰＬＯが＋７ｄＢｍである場合のＳＮＲの計算結果の例のグラフである。
【図７】ＰＬＯが＋９ｄＢｍである場合のＳＮＲの計算結果の例のグラフである。
【図８】ＳＮＲの計算結果（ＬＵＴ）の一例である。
【図９】ＰＬＯが＋１３ｄＢｍである場合のＳＮＲを示すグラフである。
【図１０】制御部１２０の動作手順の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態について説明する。実施形態を説明するブロック図における矢印は、説明のために信号の向きを例示するものであり、信号の向きを限定しない。また、既出の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光伝送システム１０の構成例を示すブロック図である。光伝送システム１０は、光受信機１００、光送信機２００及び光伝送路２１０を備える。光送信機２００は、伝送データによって搬送波（キャリア）を多値位相変調し、多値位相変調された信号光を波長多重したＷＤＭ信号を生成して光伝送路２１０へ送出する。光伝送路２１０を伝搬したＷＤＭ信号は光受信機１００において受信される。光受信機１００は、ＷＤＭ信号に含まれる搬送波のうち受信の対象となる波長の信号光を選択して復調する。本実施形態の光受信機１００は、光送信機２００において多値位相変調された信号光を復調するためのデジタルコヒーレント検波機能を備える。
【００１３】
図２は、第１の実施形態の光受信機１００の構成例を示すブロック図である。光受信機１００は、光受信部１１０と制御部１２０とを備える。光受信機１００は、光伝送路２１０からＷＤＭ信号を受信し、局部発振（Local Oscillation、ＬＯ）光を用いてＷＤＭ信号をコヒーレント検波する。これにより、ＷＤＭ信号から選択された信号光が検波され、電気信号として出力される。光受信部１１０は、ＬＯ光のパワー及び電気信号のビットエラーレートを制御部１２０へ出力する。電気信号は、光受信機１００の外部へ出力される。光受信部１１０は、上記の機能を備える光受信手段を担う。
【００１４】
制御部１２０は、光受信部１１０から出力されるＬＯ光のパワー、及び、電気信号のビットエラーレートをモニタし、ＬＯ光のパワー及びビットエラーレートに基づいて信号光の信号対雑音比（Signal to Noise Ratio、ＳＮＲ）を計算する。ＳＮＲは、信号光の信号電力の雑音電力に対する比である。そして、制御部１２０は、ＳＮＲ及びＬＯ光のパワーに基づいて、ＷＤＭ信号に含まれる信号光の波長の数と信号光の波長当たりのパワーを推定する。制御部１２０は、上記の機能を担う制御手段を担う。
【００１５】
光受信機１００は、ＳＮＲ及びＬＯ光のパワーに基づいて、信号光に含まれる波長の数と信号光の波長当たりのパワーを求める。その結果、第１の実施形態の光受信機１００は、ＷＤＭ信号の波長数の推定及び信号光パワーの推定を容易に実施できるという効果を奏する。
【００１６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の光受信機１００の構成例を示すブロック図である。第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した光受信機１００のより詳細な構成例及び動作例を説明する。
【００１７】
第２の実施形態の光受信機１００は、局部発振光源（ＬＯ）１１１、９０度光ハイブリッド（ＨＹＢ）１１２、光電変換部（ＨＳ−ＰＤ）１１３、アナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１４、信号処理部（ＤＳＰ）１１５を備える。光受信部１１０は、これらを含む。デジタルコヒーレント受信機の一般的な構成は知られているため、細部の説明は省略する。
【００１８】
光受信機１００は、ＷＤＭ信号を光伝送路２１０から受信する。ＷＤＭ信号は、９０度光ハイブリッド（90 degree Optical Hybrid、ＨＹＢ）１１２において、同相位相（In phase）信号光及び直交位相（Quadrature phase）信号光に分離される。分離された信号光は、それぞれ、局部発振光源１１１が出力するＬＯ光と干渉した後、光電変換部１１３において検波信号に変換される。光電変換部は、高速フォトダイオード（High Speed Photodiode、HS-PD）などの受光素子を備える。ＬＯ光のパワー（ＬＯ光パワー）ＰＬＯは、局部発振光源１１１から制御部１２０に通知される。光電変換部１１３から出力された検波信号はアナログデジタル変換部１１４（Analog to Digital Converter、Ａ／Ｄ）１１４においてサンプリングされてデジタル信号に変換される。
【００１９】
信号処理部（Digital Signal Processor、ＤＳＰ）１１５は、アナログデジタル変換部１１４から出力されたデジタル信号に対してデジタルコヒーレント復調処理を行い、電気信号を生成する。電気信号は、伝送データを含む信号である。信号処理部１１５は、誤り訂正数に基づいて求められた電気信号のビットエラーレート（Bit Error Rate、ＢＥＲ）を制御部１２０に通知する。
【００２０】
制御部１２０は、局部発振光源１１１から通知されるＬＯ光パワーＰＬＯ及び信号処理部１１５から通知されるＢＥＲに基づいて信号光のＳＮＲ、受信されたＷＤＭ信号の波長数及び１波長当たりのパワーを求める。さらに、制御部１２０は、求められた波長数及び１波長当たりのパワーに基づいて、ＬＯ光パワーＰＬＯを制御する。
【００２１】
図４は、制御部１２０の構成例を示すブロック図である。制御部１２０は、演算部１２１、記憶部１２２を備える。記憶部１２２は、ルックアップテーブル（Look Up Table、ＬＵＴ）１２３及びプログラム１２４を記憶する。記憶部１２２は、固定された、一時的でない記憶媒体である。記憶部１２２として半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。演算部１２１として中央処理装置（Central Processing Unit、ＣＰＵ）を用いることができる。演算部１２１は、プログラム１２４を記憶部１２２から読み出して実行することで制御部１２０の機能を実現する。演算部１２１は、局部発振光源１１１及び信号処理部１１５と接続されている。ルックアップテーブル１２３については、図５を用いて後述する。
【００２２】
次に、光受信機１００におけるＳＮＲの計算手順について説明する。まず、光受信機１００に入力されるＷＤＭ光に含まれる信号光のＳＮＲを計算する。本実施形態では、光受信機１００の電気回路において、信号光のＳＮＲを計算する。
【００２３】
光受信機１００に入力される各信号光のパワーをＰｓｉｇ［Ｗ］、ＬＯ光パワーをＰＬＯ［Ｗ］とし、光電変換部１１３の受光素子の受光感度をＲ［Ａ／Ｗ］とする。この場合、信号光がＬＯ光によりコヒーレント検波されたときに流れるＰＤ電流Ｉｓｉｇの電力［ｄＢｍ］は、式（１）で表される。なお、以下の式（１）〜（７）において、［ｄＢｍ］で示される電力は光受信機１００の受信帯域における電力を示す。
2019093354.tif 000003
・・・（１）
【００２４】
光受信機１００に入力されるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音光のパワーをＰａｓｅ［Ｗ］とすると、ＡＳＥ雑音光とＬＯ光とのビート雑音電流Ｉａｓｅ−ＬＯの電力［ｄＢｍ］は、式（２）で表される。
2019093354.tif 000004
・・・（２）
【００２５】
ＡＳＥ雑音光同士のビート雑音電流Ｉａｓｅ−ａｓｅの電力［ｄＢｍ］は、式（３）で表される。
2019093354.tif 000005
・・・（３）
【００２６】
光受信機１００に入力される波長数Ｎｃｈの信号光同士のビート雑音電流Ｉｓｉｇ−ｓｉｇの電力［ｄＢｍ］は、式（４）で表される。
2019093354.tif 000006
・・・（４）
【００２７】
次に、光受信機１００のショット雑音に関する項を求める。ショット雑音とは、信号に現れる雑音の時間的ゆらぎである。電子電荷をｑ［Ｃ］とすると、光電変換部１１３の受光素子に流れるショット雑音電流Ｉｓｈｏｔの電力［ｄＢｍ］は、式（５）で表される。
2019093354.tif 000007
・・・（５）
【００２８】
光受信機１００の回路の熱雑音電流Ｉｔｈｅｒｍａｌ［ｄＢｍ］は、ボルツマン定数をｋ、増幅器の温度をＴ［Ｋ］、回路の負荷をＲＬ［Ω］とすると、式（６）で表される。
2019093354.tif 000008
・・・（６）
【００２９】
光受信機１００に入力される信号光のＳＮＲは、入力される信号光のパワーと雑音パワーとの比であるので、式（１）〜式（６）から、式（７）が得られる。
2019093354.tif 000009
2019093354.tif 000010
・・・（７）
【００３０】
また、４値位相変調信号における受信Ｑ値とＳＮＲとの関係は、式（８）で表される。
2019093354.tif 000011
・・・（８）
【００３１】
そして、相補誤差関数erfc（complementary error function）を用いたＢＥＲとＱ値との一般的な関係式は、式（９）で表される。
2019093354.tif 000012
・・・（９）
と表わされる。
【００３２】
ここで、式（７）に実際の値を入力することで、光受信機１００への１波長当たりの信号光の入力パワーＰｓｉｇと、受信ＳＮＲとの関係を求めることができる。さらに、式（８）を用いることでＳＮＲとＱ値とを換算することができる。
【００３３】
図５は信号光の波長数Ｎｃｈが１、２、１６、４８、９６のそれぞれの場合においてＬＯ光パワーＰＬＯが＋７、＋９、＋１３、＋１５ｄＢｍの条件でＳＮＲの計算結果の一例を示すルックアップテーブルである。図５は、ＬＯ光パワー、波長数及び１波長当たりの信号光の入力パワーを変えてＳＮＲを計算した結果である。図５のような表は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１２３として記憶部１２２に記憶される。図６は、ＬＯ光パワーＰＬＯが＋７ｄＢｍの場合の、波長数Ｎｃｈが１、１６、４８、９６のそれぞれの場合におけるＳＮＲの計算結果の例のグラフである。図６のグラフは、ルックアップテーブルに基づいて描画することができる。図６の横軸は１波長当たりの信号光の入力パワーＰｓｉｇ（Signal Input Power/ch）であり、縦軸はＳＮＲである。
【００３４】
実際に光受信機１００に信号光が入力された場合に、異なるＬＯ光パワーにおけるＳＮＲを計算し、その結果から波長数及び１波長当たりの信号光の入力パワーＰｓｉｇを推定することができる。この推定は、波長数Ｎｃｈと１波長当たりの信号光の入力パワーＰｓｉｇが不明の場合にも行うことができる。実際のＳＮＲは、信号処理部１１５が出力するＢＥＲの値及び局部発振光源１１１が出力するＬＯ光パワーＰＬＯから、式（８）及び式（９）を用いて計算できる。
【００３５】
まず、図６において縦軸のＳＮＲの値を、受信された信号光に基づく計算値に固定すると、波長数Ｎｃｈと１波長当たりの信号光の入力パワーＰｓｉｇとの組み合わせが、グラフの何点かの交点に絞られる。ここでは、計算されたＳＮＲが１６．０ｄＢであった場合について説明する。図６を参照すると、ＳＮＲ＝１６．０ｄＢの横軸は、グラフと５点で交差する。
【００３６】
図７は、ＬＯ光パワーＰＬＯが＋９ｄＢｍの場合の、ＳＮＲの計算結果の例のグラフである。ＬＯ光パワーＰＬＯを＋９ｄＢｍに上昇させると、ＳＮＲの計算結果が１６．３ｄＢとなったとする。図７においても、ＳＮＲ＝１６．３ｄＢの横軸は、グラフと５点で交差する。しかし、光受信機１００に入力される波長数Ｎｃｈ及び信号光の入力パワーＰｓｉｇ（「Signal Input Power/ch」）は図６の場合と変わらない。従って、図６と図７とで、ＳＮＲのグラフとの交点における信号光の入力パワーＰｓｉｇと波長数Ｎｃｈとがいずれの図でも同一である条件が、光受信機１００の現在の信号光の状態を示していると推定できる。本実施形態では、図６及び図７から、波長数Ｎｃｈ及び信号光の入力パワーの組み合わせがＮｃｈ＝４８、Ｐｓｉｇ＝−８．５ｄＢｍ／ｃｈである場合が、現在入力されている信号光の条件であると推定できる。もし、この時点で波長数Ｎｃｈ及び信号光の入力パワーＰｓｉｇの組み合わせが２種類以上残っている場合には、ＬＯ光パワーＰＬＯをさらに異なる値に変化させて、波長数Ｎｃｈ及び信号光の入力パワーＰｓｉｇの組み合わせを絞り込んでもよい。
【００３７】
また、図６及び図７において、推定される信号光の入力パワーＰｓｉｇと波長数Ｎｃｈとはグラフ上の値と厳密に一致しなくてもよい。例えば、グラフ上の点の位置との距離が所定の値以下である範囲内にある点に対応する信号光の入力パワーＰｓｉｇ及び波長数Ｎｃｈを推定値としてもよい。すなわち、ＬＯ光パワーＰＬＯが異なる２以上の場合において、信号光の入力パワーＰｓｉｇ及び波長数Ｎｃｈがそれぞれの場合に略一致する信号光の入力パワーＰｓｉｇ及び波長数Ｎｃｈを推定結果としてもよい。
【００３８】
続いて、ＬＯ光パワーＰＬＯの最適化について説明する。一般的なデジタルコヒーレント受信機では、受信特性に影響を与える重要なパラメータであるＬＯ光パワーＰＬＯを最適に制御することが困難であった。例えば、受信される波長数が１波から数十波に変化した場合に、ＷＤＭ信号の波長数Ｎｃｈと波長毎の信号光の入力パワーＰｓｉｇとをモニタすることが困難であったため、ＬＯ光パワーを最適に制御することも困難であった。
【００３９】
本実施形態の手順によれば、推定された波長数Ｎｃｈ及び信号光の入力パワーＰｓｉｇを固定し、ルックアップテーブルを用いてＳＮＲが最良となるＬＯ光パワーＰＬＯを求めることができる。図８は、ＳＮＲの計算結果を示す、図５と同一のルックアップテーブルである。図９は、ＰＬＯが＋１３ｄＢｍである場合のＳＮＲの計算結果を示すグラフである。図８を参照すると、上記で推定された、「波長数Ｎｃｈ＝４８及び信号光の入力パワーＰｓｉｇ＝−８．５ｄＢｍ」の場合には、ＳＮＲを最良にするＬＯ光パワーＰＬＯが約＋１３ｄＢｍであることがわかる（図８の太枠内）。従って、ＰＬＯが＋１３ｄＢｍとなるように制御部１２０が局部発振光源１１１を制御することで、信号光のＳＮＲが約１６．６ｄＢに向上し（図８及び図９）、受信特性の改善が可能になる。
【００４０】
図１０は、第２の実施形態における、制御部１２０の動作手順の例を示すフローチャートである。ルックアップテーブルを用いた説明では、ＳＮＲをパラメータの１つとして説明した。式（８）に示されるように、ＳＮＲとＱ値とは容易に換算可能である。従って、図１０に示すように、ＳＮＲに代えてＱ値を用いて波長数Ｎｃｈ及び信号光パワーＰｓｉｇの組み合わせを推定し、ＬＯ光パワーＰＬＯを最適化できる。
【００４１】
まず、１波長当たりの信号光パワーとＱ値（又はＳＮＲ）との関係を、波長数及びＬＯ光パワーをパラメータとして計算し、ＬＵＴとして保存する（図１０のステップＳ０１）。ＬＵＴは、記憶部１２２に保存される。続いて、受信した信号光のＢＥＲからＱ値を計算する（ステップＳ０２）。Ｑ値の計算には、式（９）を用いることができる。そして、Ｑ値の計算結果及びＬＯ光パワーに基づいて、ＬＵＴから波長数と１波長当たりの信号光パワーの組み合わせを抽出する（ステップＳ０３）。その後、ＬＯ光パワーを変化させ、その状態で信号光のＱ値を再計算する（ステップＳ０４）。変化させたＬＯ光パワー及び再計算したＱ値に基づいてＬＵＴを参照し、波長数と１波長当たりの信号光パワーの組み合わせを選択する（ステップＳ０５）。ここで、ステップＳ０３で抽出された組み合わせと同一の組み合わせを選択し、その組み合わせから、波長数及び１波長当たりの信号光パワーを推定する（ステップＳ０６）。
【００４２】
さらに、推定された波長数及び１波長当たりの信号光パワーに基づいてＬＵＴを参照し、Ｑ値が最良となるようにＬＯ光パワーを制御してもよい（ステップＳ０７）。
【００４３】
このように、第２の実施形態の光受信機１００は、信号処理部１１５から出力されるＢＥＲ及び局部発振光源１１１から出力されるＬＯ光パワーＰＬＯに基づいて、入力された信号光のＳＮＲ又はＱ値を計算する。その結果、専用の測定器や分光デバイスを用いることなく信号光のＳＮＲ及びＱ値を計算で求めることが可能であり、さらに、ＷＤＭ信号の波長数Ｎｃｈ及び１波長あたりの信号光の入力パワーＰｓｉｇを推定することができる。
【００４４】
また、本実施形態の手順は、ビットレートや信号光の変調方式に依存しない。すなわち、伝送速度が４０Ｇｂｐｓであっても１００Ｇｂｐｓであっても、上記の手順は伝送速度の影響を受けない。また、信号光の変調方式も、４値位相変調に限定されない。本実施形態の手順は、２値や８値の位相変調、あるいはＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）信号やＲＺ（Return-to-Zero）信号などの強度変調によって伝送されるＷＤＭ信号にも適用できる。さらにはｍ−ＱＡＭ（ｍ値  Quadrature Amplitude Modulation）などの位相変調と強度変調を組み合わせた変調方式にも適用できる。
【００４５】
本実施形態の効果について説明する。
【００４６】
第１の効果は、ＳＮＲをモニタするための測定器や、主信号光の特性劣化に繋がる光分岐デバイスなどが不要なことである。その理由は、デジタルコヒーレント受信機に備えられた信号処理部が出力するＢＥＲ及び局部発振光源１１１が出力するＬＯ光パワーＰＬＯを用いてＳＮＲ又はＱ値を計算で求めるからである。また、その結果を用いて、光受信機１００に入力する１波長当たりの信号光パワーＰｓｉｇと波長数Ｎｃｈと計算によって推定できるからである。
【００４７】
いいかえれば、本実施形態の光受信機１００は、信号処理部１１５から得られる実測可能なＢＥＲを用いて、実測が困難な、光受信機１００に入力する１波長当たりの信号光パワーＰｓｉｇと、波長数Ｎｃｈを計算で求めることができる。
【００４８】
第２の効果は、ＬＯ光パワーＰＬＯを最適に制御できることである。その理由は、推定された１波長当たりの信号光パワーＰｓｉｇと波長数Ｎｃｈにおいて、最適なＳＮＲが得られるＬＯ光パワーＰＬＯを、計算あるいはルックアップテーブルの参照により求めることができるからである。
【００４９】
なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
【００５０】
（付記１）
信号光を含む波長多重光を受信し、局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、前記局部発振光のパワー、前記電気信号のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する光受信手段と、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める制御手段と、
を備える光受信機。
【００５１】
（付記２）
前記制御手段は、前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、付記１に記載された光受信機。
【００５２】
（付記３）
前記制御手段は、前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係をあらかじめ計算したルックアップテーブルを記憶し、前記ルックアップテーブルを用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、付記１又は２に記載された光受信機。
【００５３】
（付記４）
前記制御手段は、計算された前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、付記１乃至３のいずれか１項に記載された光受信機。
【００５４】
（付記５）
前記制御手段は、前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、付記１乃至４のいずれか１項に記載された光受信機。
【００５５】
（付記６）
信号光を含む波長多重光を受信し、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力し、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める、
光受信方法。
【００５６】
（付記７）
前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、付記６に記載された光受信方法。
【００５７】
（付記８）
前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係を用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、付記６又は７に記載された光受信方法。
【００５８】
（付記９）
前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、付記６乃至８のいずれか１項に記載された光受信方法。
【００５９】
（付記１０）
前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、付記６乃至９のいずれか１項に記載された光受信方法。
【００６０】
（付記１１）
光受信機のコンピュータに、
信号光を含む波長多重光を受信する手順、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換する手順、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する手順、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタする手順、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算する手順、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の波長当たりのパワーを求める手順、
を実行させるための光受信機のプログラム。
【００６１】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６２】
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。この出願は、２０１７年１１月１０日に出願された日本出願特願２０１７−２１７０２７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】
【００６３】
１０  光伝送システム
１００  光受信機
１１０  光受信部
１１１  局部発振光源（ＬＯ）
１１２  ９０度光ハイブリッド（ＨＹＢ）
１１３  光電変換部（ＨＳ−ＰＤ）
１１４  アナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）
１１５  信号処理部（ＤＳＰ）
１２０  制御部
１２１  演算部
１２２  記憶部
１２３  ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
１２４  プログラム
２００  光送信機
２１０  光伝送路
【図１】
2019093354.tif 000013
【図２】
2019093354.tif 000014
【図３】
2019093354.tif 000015
【図４】
2019093354.tif 000016
【図５】
2019093354.tif 000017
【図６】
2019093354.tif 000018
【図７】
2019093354.tif 000019
【図８】
2019093354.tif 000020
【図９】
2019093354.tif 000021
【図１０】
2019093354.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月23日(2020.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を含む波長多重光を受信し、局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、前記局部発振光のパワー、前記電気信号のビットエラーレート及び前記電気信号を出力する光受信手段と、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める制御手段と、
を備える光受信機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項１に記載された光受信機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係をあらかじめ計算したルックアップテーブルを記憶し、前記ルックアップテーブルを用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項１又は２に記載された光受信機。
【請求項４】
前記制御手段は、計算された前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光受信機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光受信機。
【請求項６】
信号光を含む波長多重光を受信し、
局部発振光を用いて前記信号光をコヒーレント検波することで前記信号光を電気信号に変換し、
前記局部発振光のパワー、前記信号光のビットエラーレート及び前記電気信号を出力し、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートをモニタし、
前記局部発振光のパワー及び前記ビットエラーレートに基づいて前記信号光の信号対雑音比を計算し、
前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーに基づいて前記波長多重光の波長の数と前記信号光の１波長当たりのパワーを求める、
光受信方法。
【請求項７】
前記局部発振光のパワーが異なる２以上の場合において、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーとがそれぞれの場合に略一致する、前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項６に記載された光受信方法。
【請求項８】
前記波長の数、前記１波長当たりのパワー、前記信号対雑音比及び前記局部発振光のパワーとの関係を用いて前記波長の数と前記１波長当たりのパワーを求める、請求項６又は７に記載された光受信方法。
【請求項９】
前記信号対雑音比が改善するように前記局部発振光のパワーを制御する、請求項６乃至８のいずれか１項に記載された光受信方法。
【請求項１０】
前記信号対雑音比に代えてＱ値を用いる、請求項６乃至９のいずれか１項に記載された光受信方法。
【国際調査報告】
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2019093354.tif 000024
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