(57)【要約】【課題】系の安定性確保と信号品質の向上を両立させる。【解決手段】識別再生装置は、入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより入力信号からディジタル信号を識別再生する識別回路４と、識別回路４から出力されたディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正するＦＥＣ復号器５ａと、フレーム同期回路７や入力断検出回路８、あるいは故障検出回路１１からの警報の発生時に閾値をリセットし、警報が発生していないときに、「０」から「１」に誤り訂正したビットの数を示す第１の誤り訂正数と「１」から「０」に誤り訂正したビットの数を示す第２の誤り訂正数とが等しくなるように閾値を設定する誤り訂正情報計算回路６ａとを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより前記入力信号からディジタル信号を識別再生して、識別再生後のディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正する識別再生方法において、
警報の発生時に前記閾値を初期値にリセットする初期化手順と、
前記警報が発生していないときに、「０」から「１」に誤り訂正したビットの数を示す第１の誤り訂正数と「１」から「０」に誤り訂正したビットの数を示す第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を設定する閾値設定手順とを、繰り返し実行することを特徴とする識別再生方法。
【請求項２】
請求項１記載の識別再生方法において、
前記閾値設定手順は、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の下限値が見つかるまで前記閾値を下げる下限サーチ手順と、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の上限値が見つかるまで前記閾値を上げる上限サーチ手順と、
前記上限値と前記下限値の中心値を最適な閾値として設定する最適閾値決定手順と、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数の値に差が生じた場合に、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を変更する微調整手順とを含むことを特徴とする識別再生方法。
【請求項３】
請求項１記載の識別再生方法において、
前記警報は、フレーム同期外れ、受信機、制御回路又は警報検出回路の故障、入力信号の断のうち少なくとも１つに応じて発生することを特徴とする識別再生方法。
【請求項４】
入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより前記入力信号からディジタル信号を識別再生する識別手段と、
前記識別手段から出力されたディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正する誤り訂正手段と、
警報の発生時に前記閾値を初期値にリセットする初期化手段と、
前記警報が発生していないときに、「０」から「１」に誤り訂正したビットの数を示す第１の誤り訂正数と「１」から「０」に誤り訂正したビットの数を示す第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を設定する閾値設定手段とを有することを特徴とする識別再生装置。
【請求項５】
請求項４記載の識別再生装置において、
前記閾値設定手段は、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の下限値が見つかるまで前記閾値を下げる下限サーチ手段と、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の上限値が見つかるまで前記閾値を上げる上限サーチ手段と、
前記上限値と前記下限値の中心値を最適な閾値として設定する最適閾値決定手段と、
前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数の値に差が発生した場合に、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を変更する微調整手段とを含むことを特徴とする識別再生装置。
【請求項６】
請求項４記載の識別再生装置において、
前記警報は、フレーム同期外れ、識別再生装置を含む受信機の故障、入力信号の断のうち少なくとも１つに応じて発生することを特徴とする識別再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより入力信号からディジタル信号を識別再生して、識別再生後のディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正する識別再生方法及び識別再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送においては波長分散、ＳＮ劣化、非線形効果、パワー変動などにより光波形が劣化するため、受信機の最適閾値は固定値ではない。このような伝送路で発生する波形劣化のため、識別回路後のディジタル信号に発生する誤りを訂正するＦＥＣ（Forward Error Correction、以下ＦＥＣと略す）技術が、ＷＤＭでは一般に用いられている。識別回路の閾値を固定する方式では入力波形が劣化した場合、ＦＥＣの誤り訂正能力を超えるようなビット誤りが発生すると誤りを訂正しきれず、エラーが発生し信号品質が劣化するため、ＦＥＣの誤り訂正情報を用いた閾値調整手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は特許文献１に開示された識別再生装置の構成を示すブロック図である。ＯＥ回路９は、光ファイバ等の伝送路から光信号を受信してディジタル電気信号に変換する。このＯＥ回路９は、光信号を受信して電気信号に変換する受光素子１と、受光素子１の出力信号を後述する識別回路４で振幅レベルの判定ができる程度のレベルに増幅する等化増幅回路２と、等化増幅回路２の出力信号からクロック信号を抽出するクロック再生回路３と、等化増幅回路２の出力信号を閾値に基づいて「０」または「１」のディジタル信号に変換し、クロック再生回路３の出力クロックによりリタイミングを行う識別回路４とから構成される。
【０００４】
識別回路４でディジタル化された信号は、閾値制御回路１０を構成するＦＥＣ復号器５へ出力される。ＦＥＣ復号器５は、ＯＥ回路９から出力されたディジタル信号をＦＥＣ復号化し、入力信号の誤り訂正を行い、「１」から「０」へ誤り訂正したビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ０と「０」から「１」へ誤り訂正したビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ１を出力する。誤り訂正情報計算回路６は、ＦＥＣ復号器５から出力された誤り訂正情報ＥＢ０，ＥＢ１を基に閾値を計算し、ＯＥ回路９を構成する識別回路４へ出力する。図５に示す従来の識別再生装置は、ＦＥＣ復号器５から出力される誤り訂正情報のみを基に識別回路４の閾値を調整する特徴をもつ。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２００２−０７７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来提案されている閾値調整手法では、誤り訂正情報のみを用いて識別回路の閾値を調整しているため、閾値を調整することにより逆に信号品質の劣化を招く場合や、入力信号受信からディジタル信号出力に至る系全体の安定性が確保できない場合が発生し、閾値調整によるエラー発生の恐れがあった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、系の安定性確保と信号品質の向上を両立させることができる識別再生方法および識別再生装置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】
本発明は、入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより前記入力信号からディジタル信号を識別再生して、識別再生後のディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正する識別再生方法において、警報の発生時に前記閾値を初期値にリセットする初期化手順と、前記警報が発生していないときに、「０」から「１」に誤り訂正したビットの数を示す第１の誤り訂正数と「１」から「０」に誤り訂正したビットの数を示す第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を設定する閾値設定手順とを、繰り返し実行するようにしたものである。
また、本発明の識別再生方法の１構成例において、前記閾値設定手順は、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の下限値が見つかるまで前記閾値を下げる下限サーチ手順と、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の上限値が見つかるまで前記閾値を上げる上限サーチ手順と、前記上限値と前記下限値の中心値を最適な閾値として設定する最適閾値決定手順と、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数の値に差が生じた場合に、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を変更する微調整手順とを含むものである。
また、本発明の識別再生方法の１構成例において、前記警報は、フレーム同期外れ、受信機、制御回路又は警報検出回路の故障、入力信号の断のうち少なくとも１つに応じて発生するものである。
【０００８】
また、本発明の識別再生装置は、入力信号が閾値を超えるかどうかを判定することにより前記入力信号からディジタル信号を識別再生する識別手段と、前記識別手段から出力されたディジタル信号を順方向誤り訂正方式により誤り訂正する誤り訂正手段と、警報の発生時に前記閾値を初期値にリセットする初期化手段と、前記警報が発生していないときに、「０」から「１」に誤り訂正したビットの数を示す第１の誤り訂正数と「１」から「０」に誤り訂正したビットの数を示す第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を設定する閾値設定手段とを有するものである。
また、本発明の識別再生装置の１構成例において、前記閾値設定手段は、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の下限値が見つかるまで前記閾値を下げる下限サーチ手段と、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しい前記閾値の上限値が見つかるまで前記閾値を上げる上限サーチ手段と、前記上限値と前記下限値の中心値を最適な閾値として設定する最適閾値決定手段と、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数の値に差が発生した場合に、前記第１の誤り訂正数と前記第２の誤り訂正数とが等しくなるように前記閾値を変更する微調整手段とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
ＷＤＭ伝送においては、波長分散、ＳＮ劣化、非線形効果、パワー変動などにより光波形が劣化するため、受信機の最適閾値は一定ではなく、最適閾値が変化した場合には受信特性が劣化する。本発明では、警報の発生時に閾値を初期値にリセットする初期化を行うことにより、入力信号受信からディジタル信号出力に至る系の安定性を確保した受信機の最適閾値追従が可能となり、ＷＤＭ伝送における受信特性を改善することができる。すなわち、本発明では、誤り訂正手段の誤り訂正情報に加えて警報情報を用いて閾値を調整することで、系の安定性確保と信号品質の向上を両立させることができる。
【００１０】
また、本発明では、第１の誤り訂正数と第２の誤り訂正数とが等しい範囲の中心値を探し、この中心値を最適閾値とすることにより、系の安定性確保と信号品質の向上という効果が安定的に得られるように閾値の変動に対してマージンを多くとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態となる識別再生装置の構成を示すブロック図であり、図５と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の識別再生装置は、ＯＥ回路９と閾値制御回路１０ａとから構成されており、以下にそれぞれの内部構成を説明する。
【００１２】
ＯＥ回路９は、光ファイバ等の伝送路から光信号を受信して電気信号に変換する。このＯＥ回路９は、光信号を受信して電気信号に変換する受光素子１と、受光素子１の出力信号を識別回路４で振幅レベルの判定ができる程度のレベルに増幅する等化増幅回路２と、等化増幅回路２の出力信号からクロック信号を抽出するクロック再生回路３と、等化増幅回路２の出力信号を閾値に基づいて「０」または「１」のディジタル信号に変換し、クロック再生回路３の出力クロックによりリタイミングを行う識別回路４とから構成される。
【００１３】
識別回路４でディジタル化された信号は、閾値制御回路１０ａを構成するＦＥＣ復号器５ａへ出力される。閾値制御回路１０ａは、ＯＥ回路９から出力されたディジタル信号をＦＥＣ復号化し、この入力信号の誤り訂正を行い、「１」から「０」へ誤り訂正した一定時間あたりのビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ０と「０」から「１」へ誤り訂正した一定時間あたりのビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ１と、誤り訂正できなかった一定時間あたりのビット数を示す誤り訂正情報ＦＡＩＬとを出力するＦＥＣ復号器５ａ、及びＦＥＣ復号器５ａから出力された誤り訂正情報ＥＢ０，ＥＢ１，ＦＡＩＬと後述する警報検出回路から出力される警報情報とを用いて閾値を計算し、この閾値を識別回路４へ出力する誤り訂正情報計算回路６ａから構成される。
【００１４】
警報検出回路は、信号のフレーム同期をとりフレーム同期が外れた場合はフレーム同期外れ警報情報を出力するフレーム同期回路７、入力信号の断を検出する入力断検出回路８、及び図１の識別再生装置を含む受信機の故障を検出する故障検出回路１１から構成される。誤り訂正情報計算回路６ａは、警報検出回路から警報情報が出力されると、閾値を初期値にリセットする図示しない初期化手段と、警報が発生していないときに、誤り訂正情報を基に識別回路４の閾値を調整する図示しない閾値設定手段とを有する。
【００１５】
図５に示した従来の識別再生装置では、ＦＥＣ復号器から出力される誤り訂正情報のみを用いて閾値を調整するのに対して、本実施の形態では、誤り訂正情報に加えて警報情報も用いて閾値を調整する特徴をもつ。
【００１６】
次に、図１の識別再生装置の動作を説明する。図１に示すＯＥ回路９は、光ファイバ等の伝送路から光信号を受信して電気信号に変換する機能を有している。ＯＥ回路９の受光素子１は、光信号を受信して電気信号に変換する。等化増幅回路２は、受光素子１で電気信号に変換された信号を識別回路４で振幅レベルの判定ができる程度のレベルに増幅する。
【００１７】
クロック再生回路３は、等化増幅回路２の出力信号からクロック信号を抽出する。クロック再生回路３としては、内部発振器の出力信号であるクロック信号と入力信号（等化増幅回路２の出力信号）との位相差を検出して、内部発振器の周波数と位相が入力信号の周波数と位相に一致するよう制御するＰＬＬ（Phase Locked Loop ）回路などが使用される。
【００１８】
識別回路４は、等化増幅回路２の出力信号を閾値に基づいて「０」または「１」のディジタル信号に変換し、クロック再生回路３から出力されるクロック信号によりディジタル信号のリタイミングを行う。識別回路４によりディジタル化された信号は閾値制御回路１０ａのＦＥＣ復号器５ａへ出力される。
【００１９】
ＦＥＣ復号器５ａは、ＦＥＣ復号化により識別回路４の出力信号の誤り訂正を行い、「１」から「０」へ誤り訂正したビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ０、「０」から「１」へ誤り訂正したビット数を示す誤り訂正情報ＥＢ１、及び誤り訂正できなかったビット数を示す誤り訂正情報ＦＡＩＬを誤り訂正情報計算回路６ａへ出力する。
【００２０】
図２は、誤り訂正情報計算回路６ａによる閾値調整機能の原理を説明するための図である。識別回路４では、入力信号（等化増幅回路２の出力信号）のレベルが誤り訂正情報計算回路６ａにより設定された閾値より大きい場合、「１」と識別し、入力信号のレベルが閾値以下の場合、「０」と識別する。ここで、識別回路４の入力において、入力信号の「１」、「０」の確率密度関数が図２のように規定されたとする。
【００２１】
このとき、ビットエラーレート（Bit Error Rate、以下ＢＥＲと略す）は、「０」の確率密度関数の閾値よりレベルが高い部分の面積と、「１」の確率密度関数の閾値以下の部分の面積との和として表される。「０」の確率密度関数の閾値より高い部分は「０」を「１」に誤る確率、「１」の確率密度関数の閾値以下の部分は「１」を「０」に誤る確率ということができ、これらが等しくなるようなレベルに閾値が設定されたとき、ＢＥＲは理論上最小となる。
【００２２】
そこで、誤り訂正情報計算回路６ａは、ＦＥＣ復号器５ａから出力される誤り訂正情報を用いて、「０」を「１」に誤ったビット数（誤り訂正情報ＥＢ０）と、「１」を「０」に誤ったビット数（誤り訂正情報ＥＢ１）をカウントし、閾値の調整を行う。具体的には、ＥＢ０＞ＥＢ１の場合は、閾値を上昇させ、ＥＢ０＜ＥＢ１の場合は、閾値を下降させる。この処理を繰り返すことにより、ＥＢ０＝ＥＢ１となる。つまり、「０」を「１」に誤る確率と「１」を「０」に誤る確率とが等しくなる位置に閾値は移動する。
【００２３】
警報検出回路は、信号のフレーム同期をとり、フレーム同期が外れた場合はフレーム同期外れ警報情報を出力するフレーム同期回路７と、クロック再生回路３から出力されるクロック信号に基づいて入力信号（等化増幅回路２の出力信号）の状態を判定し、入力信号の断を検出した場合は入力断警報情報を出力する入力断検出回路８と、受信機の故障を検出した場合は故障警報情報を出力する故障検出回路１１とから構成される。これら３つの警報検出回路は警報情報を、誤り訂正情報計算回路６ａへ出力する。
【００２４】
誤り訂正情報計算回路６ａは、ＦＥＣ復号器５ａから出力される誤り訂正情報ＥＢ０，ＥＢ１，ＦＡＩＬと警報検出回路７，８，１１から出力される警報情報に基づいて閾値を計算し、計算した閾値を識別回路４に設定する。誤り訂正情報計算回路６ａでは、ＥＢ０＝ＥＢ１となるような最適閾値を探し、最適閾値が見つかったら閾値を保持する。最適閾値を探す途中や最適閾値保持中に警報検出回路７，８，１１から警報情報が出力されると、閾値を所定の初期値にリセットし、警報解除後に再度最適閾値を検索する。
【００２５】
図３は、誤り訂正情報計算回路６ａの閾値調整アルゴリズムを示す図である。本アルゴリズムの特徴は、警報解除後にＥＢ０＝ＥＢ１になる範囲の中心値を探し、その値を閾値Ｖｔｈの最適値とする点である。図４に示すように、ＥＢ０＝ＥＢ１になる範囲の中心値に閾値Ｖｔｈを設定することで、閾値Ｖｔｈの変動に対してマージンを多くとることができる。
【００２６】
前述のとおり、誤り訂正情報計算回路６ａは、警報検出回路７，８，１１のうち少なくとも１つから警報情報が出力されると、識別回路４の閾値Ｖｔｈを所定の初期値にリセットする（ｍｏｄｅ０）。
続いて、誤り訂正情報計算回路６ａは、警報情報の出力が停止して、警報が解除されると、ｍｏｄｅ０からｍｏｄｅ１（初期サーチモード）へ遷移する。ｍｏｄｅ１において、誤り訂正情報計算回路６ａは、ＥＢ０＝ＥＢ１となる閾値Ｖｔｈが見つかるまでＥＢ０／ＥＢ１の大小関係を基に閾値Ｖｔｈを変化させる。
【００２７】
ＥＢ０＝ＥＢ１となる閾値Ｖｔｈが見つかったらｍｏｄｅ２（下限サーチモード）へ遷移する。ｍｏｄｅ２において、誤り訂正情報計算回路６ａは、ＥＢ０＝ＥＢ１となる閾値Ｖｔｈの下限値が見つかるまで閾値Ｖｔｈを徐々に下げる。
下限値が見つかったら、ｍｏｄｅ３（上限サーチモード）へ遷移する。ｍｏｄｅ３において、誤り訂正情報計算回路６ａは、ＥＢ０＝ＥＢ１となる閾値Ｖｔｈの上限値が見つかるまで閾値Ｖｔｈを徐々に上げる。上限値が見つかったら、ＥＢ０＝ＥＢ１となる閾値Ｖｔｈの上限値と下限値の中心値を最適閾値Ｖｔｈとし、ｍｏｄｅ４（Ｖｔｈ微調整モード）へ遷移する。
【００２８】
ｍｏｄｅ４において、誤り訂正情報計算回路６ａは、誤り訂正情報Ｅｂ０，ＥＢ１の値をモニタし、ＥＢ０とＥＢ１の値に差が発生した場合のみ閾値Ｖｔｈを変更する。
誤り訂正情報計算回路６ａは、各モードにてサーチ中あるいは状態遷移中の場合でも、警報検出回路７，８，１１のうち少なくとも１つから警報が発生した場合には、図３に示すようにｍｏｄｅ０へ戻り、閾値Ｖｔｈをリセットする。また、誤り訂正情報計算回路６ａは、フレーム同期外れの回数及びＦＥＣ復号器５ａで誤り訂正できなかったビット数（誤り訂正情報ＦＡＩＬ）が所定のしきい値以上の場合には、状態遷移を行わず、実行中のモードを維持する。
【００２９】
以上のように、本実施の形態では、ＦＥＣ復号器５ａの誤り訂正情報を用いて閾値を最適閾値付近で安定させることと、警報情報を元に閾値調整を行うことで、入力信号受信からディジタル信号出力に至る系の安定性を確保した受信機の最適閾値追従が可能となり、ＷＤＭ伝送における受信特性を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、例えばＷＤＭ伝送における受信機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態となる識別再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における閾値調整機能の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態における誤り訂正情報計算回路の閾値調整アルゴリズムを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における最適閾値の設定方法を示す図である。
【図５】従来の識別再生装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…受光素子、２…等化増幅回路、３…クロック再生回路、４…識別回路、５ａ…ＦＥＣ復号器、６ａ…誤り訂正情報計算回路、７…フレーム同期回路、８…入力断検出回路、９…ＯＥ回路、１０ａ…閾値制御回路、１１…故障検出回路。
【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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