(57)【要約】  光キャリア周波数を高精度で制御するためには、多重光信号を用いる光送信器のコストおよびサイズが増大するため、本発明の好適な一の側面による光送信器は、第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加える光信号生成手段と、第１の光キャリアと第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成する多重手段と、多重光信号をモニタして第１の光成分と第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出するモニタ手段と、モニタ信号に従って、第１の光キャリアと第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する制御手段、とを有する。【選択図】      図１
2019506069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光成分を第１の光キャリアに加え、
第２の光成分を第２の光キャリアに加え、
前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成し、
前記多重光信号をモニタして前記第１の光成分と前記第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出し、
前記モニタ信号に従って、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する
光キャリア周波数の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記第１の光成分を加えることは、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、前記第１のデータストリームに基づいて前記第１の光キャリアを変調することを含み、
前記第２の光成分を加えることは、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、前記第２のデータストリームに基づいて前記第２の光キャリアを変調することを含み、
前記キャリア周波数を制御することは、前記モニタ信号を最大にするように前記キャリア周波数を制御することを含み、
前記第１の光成分は、前記第１の周波数を前記第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第１の光キャリアの前記中心周波数から前記第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まず、
前記第２の光成分は、前記第１の光キャリアの前記中心周波数より大きい前記第２の光キャリアの中心周波数から前記第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第２の周波数を前記第２の光キャリアの前記中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まない。
【請求項３】
請求項２に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記第１の周波数は、前記第１の光キャリアの第１シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さく、
前記第２の周波数は、前記第２の光キャリアの第２シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さい。
【請求項４】
請求項３に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第１シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しく、
前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第２シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しい。
【請求項５】
請求項３に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数から、前記第１のデータストリームを生成するときの周波数分解能に相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しく、
前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートおよび前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数から、前記第２のデータストリームを生成するときの周波数分解能に相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しい。
【請求項６】
請求項２、３、４、および５のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記第２の光成分を加えることは、前記第２の周波数成分の初期値を設定すること、および前記第２の周波数成分を前記初期値から前記モニタ信号を最大にするスキャンした値まで変動させることを含み、
前記キャリア周波数を制御することは、前記初期値と前記スキャンした値の間の差分に従って前記第２の光キャリアの前記キャリア周波数を制御することを含む。
【請求項７】
請求項２、３、４、５、および６のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記キャリア周波数を制御することは、前記第１のデータストリームと前記第２のデータストリームの少なくとも一つに対する周波数領域等化の係数を変更することを含む。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、および７のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、
前記多重光信号に含まれる複数の光キャリアのうち、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアは周波数領域で互いに隣接しており、
前記キャリア周波数を制御することは、隣接した光キャリア間の相対的な周波数をそれぞれ前記モニタ信号に従って設定すること、および各キャリア周波数を補償された周波数の値の二乗和が最小となるように決定することを含む。
【請求項９】
第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加える光信号生成手段と、
前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成する多重手段と、
前記多重光信号をモニタして前記第１の光成分と前記第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出するモニタ手段と、
前記モニタ信号に従って、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する制御手段、とを有する光送信器。
【請求項１０】
請求項９に記載した光送信器において、
前記光信号生成手段は、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、前記第１のデータストリームに基づいて前記第１の光キャリアを変調し、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、前記第２のデータストリームに基づいて前記第２の光キャリアを変調し、
前記制御手段は、前記モニタ信号を最大にするように前記キャリア周波数を制御し、
前記第１の光成分は、前記第１の周波数を前記第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第１の光キャリアの前記中心周波数から前記第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まず、
前記第２の光成分は、前記第１の光キャリアの前記中心周波数より大きい前記第２の光キャリアの中心周波数から前記第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第２の周波数を前記第２の光キャリアの前記中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器および光キャリア周波数の制御方法に関し、特に、デジタル信号処理技術および多重光信号を用いた光送信器および光キャリア周波数の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）だけでなくアナログデジタル変換器およびデジタルアナログ変換器の帯域幅制限にもかかわらずチャネルレートを増加させるために、数個のサブキャリアを１チャネルに多重化することが行われている。例えば、最近、それぞれ２００Ｇｂ／ｓレートの２つのサブキャリアを使って４００Ｇｂ／ｓの信号が実現されている。ここで、これらの２つのサブキャリアは周波数的に多重化された光信号であり、１チャネルの一部とみなされる。
【０００３】
数個のチャネルまたはサブキャリア間の変調されていないスペクトル間隔は、情報の送信には使用されない。したがって、チャネルを圧縮しサブキャリアまたはキャリア間の間隔を縮小することは、光システムで伝送されるデータを増大させるための効率的な方法であり、したがってＣＡＰＥＸ（設備投資）を削減するための効率的な方法である。例えば、ナイキスト・スペクトル整形サブキャリアを用いるとスペクトル効率を向上させることができ、その結果、チャネル容量を増大させることができる。原理的には、これによりサブキャリアによって占有される帯域幅をチャネルのシンボルレートまで縮小することが可能である。したがって、より多くのサブキャリアを同じ帯域幅で多重化すれば、スペクトル効率、すなわち光システムの容量を増大させることができる。ナイキスト・スペクトル整形サブキャリアは、出典によりナイキストチャネル、ナイキストＷＤＭ（波長分割多重）、ナイキスト整形、またはナイキストパルスチャネルと呼ばれる。
【０００４】
さらに、サブキャリアに対する整形技術がサブナイキストとして知られており、これは出典によりファスターザンナイキスト、スーパーナイキスト、または光時間周波数パッキングと呼ばれる。これにより、サブキャリアまたはチャネルによって占有される帯域幅を、そのシンボルレート以下に縮小することができる。このような技術により、サブキャリアまたはチャネル間の間隔が非常に狭くなり、サブキャリア間で未使用のままの間隔は非常に小さく、現行の光システムでは典型的には数ギガヘルツである。
【０００５】
光通信システムは長期間にわたり使用されるが、典型的には、変化する環境において１０年を超えて使用される。このような制約は、光源を含むシステムの構成部品の特性に影響を与える。例えば、波長可変レーザは光ネットワークにおいてサブキャリアまたはチャネルを生成するために用いられるが、製品寿命末期における周波数安定度は状態に応じて±１．２５ＧＨｚから±２．５ＧＨｚとされている。このような場合における相対的変動の影響を２個のレーザは受けやすいが、その場合の周波数はそれぞれ２．５ＧＨｚおよび５ＧＨｚである。この各周波数は、超高密度システムにおけるチャネルまたはサブキャリア間の間隔より大きい。このような場合、サブキャリアの隣接チャネルが重なり合い、その結果、サブキャリア間の線形クロストークが生じて受信信号の品質を低下させ、最終的にはシステム性能または伝送距離を悪化させることになる。しかしながら、光キャリアの周波数が非常に高いので、チャネル周波数の偏差およびチャネル間の相対的な偏差を直接モニタすることは困難である。
【０００６】
特許文献１には、サブキャリア間の周波数間隔を制御可能なマルチキャリア光送信器の一例が記載されている。特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は、送信ＣＷ（continuous wave：連続波）光源、モニタ光取り出し手段、光ベクトル変調手段、光合波手段、周波数間隔モニタ手段、および駆動信号生成手段を備える。
【０００７】
送信ＣＷ光源は、各サブチャネルに対応する光周波数のＣＷ光を出力する。モニタ光取り出し手段は、送信ＣＷ光源の出力光の一部をタップし、モニタ光として周波数間隔モニタ手段に送る。周波数間隔モニタ手段は、モニタ光から送信ＣＷ光源の出力光間の周波数間隔を検出し、検出した周波数間隔からビート信号を含む周波数間隔情報を生成して駆動信号生成手段に送る。駆動信号生成手段は、周波数間隔情報と外部から入力される送信データ信号に基づいて、光ベクトル変調手段に対する駆動信号を生成する。光ベクトル変調手段は、入力した駆動信号および送信ＣＷ光源の出力光に基づいて、サブチャネル信号が所定の周波数間隔を有するようにサブチャネル信号を生成する。光合波手段は、光ベクトル変調手段から出力されるサブチャネル信号を多重化する。多重化されたサブチャネル信号は、マルチキャリア光信号として出力ポートから出力される。
【０００８】
特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は、サブキャリア間の周波数間隔の所望値からのズレをフィードフォワード補償することが可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−２０９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は、送信ＣＷ光源から出力される各光ビームを周波数多重化する前にモニタする。したがって、複数のモニタ光取り出し手段、光ビームスプリッタ、光カプラおよびバランス型光受信器などの多数のモニタ構成部品を使う必要がある。すなわち、特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は高コストのデバイスであり、大きな設置面積を必要とする。
【００１１】
さらに、特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は、サブキャリア間の周波数間隔に相当する大きな周波数差で光ビームをモニタする。したがって、サブキャリア間の周波数間隔に相当する広帯域幅を有するバランス型光受信器などの高性能なモニタ構成部品を使う必要がある。すなわち、特許文献１に記載されたマルチキャリア光送信器は高コストのデバイスである。
【００１２】
上述したように、光キャリア周波数を高精度で制御するためには、多重光信号を用いる光送信器のコストおよびサイズが増大するという問題があった。
【００１３】
本発明の典型的な目的の一つは、光キャリア周波数を高精度で制御するためには、多重光信号を用いる光送信器のコストおよびサイズが増大するという上述した問題を解決する光送信器および光キャリア周波数の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の好適な一の側面による光キャリア周波数の制御方法は、第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加え、第１の光キャリアと第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成し、多重光信号をモニタして第１の光成分と第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出し、モニタ信号に従って、第１の光キャリアと第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する。
【００１５】
本発明の好適な一の側面による光送信器は、第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加える光信号生成手段と、第１の光キャリアと第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成する多重手段と、多重光信号をモニタして第１の光成分と第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出するモニタ手段と、モニタ信号に従って、第１の光キャリアと第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する制御手段、とを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による好適な一の効果は、光キャリア周波数を高精度で制御することができる、多重光信号を用いる光送信器のコストおよびサイズが小さくなることである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、多重光信号を用いる光伝送のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、光信号に周波数成分を刻印するための、デジタル領域におけるデジタル信号処理の設定パラメータを示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、光信号の周波数を調整するための、デジタル領域におけるデジタル信号処理の設定パラメータを示す模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、２つのサブキャリアの場合に対して、刻印された周波数成分を有する光信号の光スペクトルを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、５つのサブキャリアの場合に対して、刻印された周波数成分を有する光信号の光スペクトルを示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態による、異なる周波数変動に対するモニタ信号のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る伝送システムが備えるＤＳＰの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態に係る光ノード装置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】
【００１８】
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。図中の矢印の方向は方向の一例を示すものであり、ブロック間の信号の方向を限定するものではない。
＜第１の実施形態＞
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。光送信器１０は、光信号生成手段としての光信号生成部２０、多重手段としてのマルチプレクサ３０、モニタ手段としてのモニタ部４０、および制御手段としての制御部５０を備える。
【００２０】
光信号生成部２０は第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加える。マルチプレクサ３０は、第１の光キャリアと第２の光キャリアを多重し、多重光信号を生成する。モニタ部４０は、多重光信号をモニタし、第１の光成分と第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出する。そして制御部５０は、モニタ信号に従って、第１の光キャリアと第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する。
【００２１】
光送信器１０は、わずかな追加リソースと小さな設置面積で実装可能であり、多重光信号の中心周波数を精密に制御することができる。すなわち、本実施形態に係る、多重光信号を用いる光送信器１０は、コストおよび大きさが減少し、光キャリア周波数を高精度で制御することができる。その結果、隣接する光信号間の線形クロストークを回避することが可能になり、したがって、通信システムの全寿命期間で、受信信号の品質を向上させることが可能となる。
【００２２】
光信号生成部２０は、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、第１のデータストリームに基づいて第１の光キャリアを変調することとしてもよい。光信号生成部２０は、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、第２のデータストリームに基づいて第２の光キャリアを変調することとしてもよい。
【００２３】
制御部５０は、モニタ信号を最大にするようにキャリア周波数を制御することとしてもよい。
【００２４】
第１の光成分は、第１の周波数を第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、第１の光キャリアの中心周波数から第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まないこととしてもよい。また、第２の光成分は、第１の光キャリアの中心周波数より大きい第２の光キャリアの中心周波数から第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、第２の周波数を第２の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まないこととしてもよい。
【００２５】
次に、本実施形態に係る光キャリア周波数の制御方法について説明する。
【００２６】
光キャリア周波数の制御方法において、第１の光成分が第１の光キャリアに加えられ、第２の光成分が第２の光キャリアに加えられる。その後、第１の光キャリアと第２の光キャリアは多重化されて多重光信号を生成する。そして、多重光信号がモニタされ、第１の光成分と第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出する。第１の光キャリアと第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数はモニタ信号に従って制御される。
【００２７】
上述した光キャリア周波数の制御方法によれば、多重光信号を用いる光送信器のコストおよび大きさを小さくすることが可能になり、光キャリア周波数を高精度に制御することが可能になる。
＜第２の実施形態＞
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２９】
まず、多重光信号を用いる光伝送のシミュレーション結果を示す。図２に、隣接する光信号間に線形クロストークが生じている多重光信号を用いる光伝送のシミュレーション結果を示す。
【００３０】
シミュレーションした光チャネルは２つのサブキャリアから構成されている。各サブキャリアは、３４Ｇｂａｕｄ  ＰＭ−１６ＱＡＭ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  １６  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で変調されているが、トレーニングシンボルとＦＥＣ（ｆｏｒｗａｒｄ  ｅｒｒｏｒ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）符号とともにペイロードが２００Ｇｂ／ｓを占めている。したがって、チャネルペイロードは４００Ｇｂ／ｓである。各サブキャリアは、送信器でルート・レイズド・コサイン・フィルタリングし、受信器でルート・レイズド・コサイン・アダプティッド・フィルタリングしたナイキスト・スペクトル整形サブキャリアである。
【００３１】
曲線１はサブキャリア間の間隔が３７．５ＧＨｚの場合を表し、曲線２はサブキャリア間の間隔が３６ＧＨｚの場合を表す。各曲線は、高周波サブキャリアに対して２５ｄＢ／０．１ｎｍのＯＳＮＲ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）で伝送した後の受信信号品質を表す。各曲線は、サブキャリアを生成するレーザの周波数偏差に対してプロットされている。
【００３２】
周波数偏差が−２．５ＧＨｚである場合、受信品質のペナルティは曲線１では既に０．４ｄＢである。このことは、４００Ｇｂ／ｓ用の現行のレーザであっても、上述した仕様によって認められている最大のレーザ偏差が既に無視できないことを明らかにしている。曲線２で示されたさらに狭い３６ＧＨｚ間隔のサブキャリアに対しては、同等の劣化が僅か−１ＧＨｚの偏差で生じるが、この−１ＧＨｚの偏差は現行のレーザ光源のより厳しい仕様をかなり下回っている。
【００３３】
図２は、通信システムの寿命期間にわたって狭間隔の光信号に対しては、したがって、スペクトル整形された多重信号とともに周波数多重サブキャリアを用いるより大容量のシステムに対しては、従来技術では最適なチャネル性能が得られないことを示している。
【００３４】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る伝送システム１００の構成を示すブロック図である。
【００３５】
伝送システム１００はＮ個の同一のトランシーバを含むが、第１トランシーバは１０１、第２トランシーバは１０２、第３トランシーバは１０３、そしてＮ番目のトランシーバは１０（Ｎ）で示される。第１トランシーバ１０１は、バイナリデータストリーム１１１に従って光信号を出射し、受信した光信号に従ってバイナリデータストリーム１２１を生成する。同様に、第２トランシーバ１０２は、バイナリデータストリーム１１２に従って光信号を出射し、受信した光信号に従ってバイナリデータストリーム１２２を生成する。第３トランシーバ１０３は、バイナリデータストリーム１１３に従って光信号を出射し、受信した光信号に従ってバイナリデータストリーム１２３を生成する。最後に、Ｎ番目のトランシーバ１０（Ｎ）は、バイナリデータストリーム１１（Ｎ）に従って光信号を出射し、受信した光信号に従ってバイナリデータストリーム１２（Ｎ）を生成する。
【００３６】
トランシーバ１０１〜１０（Ｎ）によって生成された光信号はマルチプレクサ１５０によって多重される。マルチプレクサ１５０はアレイ導波路回折格子（ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇ：ＡＷＧ）とすることができる。その代わりに、マルチプレクサ１５０は、波長選択スイッチ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｗｉｔｃｈ：ＷＳＳ）または光カプラを用いて実装することができる。マルチプレクサ１５０の出力は光カプラ１５２でタップされ、その出力１９１は伝送媒体を通って伝送される。この伝送媒体は光ファイバとすることができる。
【００３７】
一方、光信号１９２は伝送媒体から受信される。この伝送媒体は光ファイバとすることができる。光信号１９２はデマルチプレクサ１５１で多重分離される。デマルチプレクサ１５１はＡＷＧとすることができる。その代わりに、デマルチプレクサ１５１はＷＳＳまたは光カプラとすることができる。各多重分離光信号は、デマルチプレクサ１５１によりトランシーバ１０１〜１０（Ｎ）のうちの１つに供給される。
【００３８】
トランシーバ１０１はＤＳＰ部１３０を備える。ＤＳＰ部１３０はバイナリデータストリーム１１１を４つのアナログ信号へ変換し、これらの信号は偏波多重ＩＱ（同位相および直交位相）変調器１４５でレーザ１４６から出射された光キャリアにおいて変調される。４個の線形ドライバ１４１、１４２、１４３、および１４４は、ＤＳＰ１３０によって生成された４つのアナログ信号が偏波多重ＩＱ変調器１４５での最適な変調のために十分な電気振幅を確実に有するようにする。
【００３９】
他方、トランシーバ１０１が受信した光信号はコヒーレント受信器１４８に供給され、コヒーレント受信器１４８において、この光信号はレーザ１４７から供給される局部発振光と混合される。コヒーレント受信器１４８の４本の増幅された電気出力は受信器ＤＳＰ１４９により復調され、受信器ＤＳＰ１４９はそれによりバイナリデータストリーム１２１を生成する。ＤＳＰ部１３０と受信器ＤＳＰ１４９は単一のＤＳＰに集積することが可能である。
【００４０】
ＤＳＰ部１３０はシリアライザ／デシリアライザ１３１を含み、シリアライザ／デシリアライザ１３１は、バイナリデータストリーム１１１をＤＳＰ部１３０によって処理される並列トリビュタリへ変換する。符号器１３２は、受信器における誤り訂正のために、論理データに対してＦＥＣコード符号化を行う。ＤＳＰ部１３３は時間領域で様々な等化操作を行う。周波数領域部１３４は周波数領域で等化処理を行う。周波数領域部１３４は、高速フーリエ変換部１３５、周波数領域等化用のタップフィルタ１３６、特別加算部１３７、および逆高速フーリエ変換部１３８を備える。ＤＳＰ部１３９は生成されたデジタルデータに対して時間領域で等化を行い、ルックアップテーブルによって信号の線形化を行う。デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１４０は、処理後のデジタル信号をＤＳＰ部１３０の４つのアナログ出力に変換する。
【００４１】
特別加算部１３７は生成されたデジタル信号に周波数成分を加える。この周波数成分は最終的には偏波多重ＩＱ変調器１４５によって変調された光信号に加えられる。特別加算部１３７は、ＤＳＰ部１３０から出力される信号における周波数ＦＣ１に周波数成分を生成するために用いられる。その結果、光周波数がＦ１＋ＦＣ１である光成分が、トランシーバ１０１によって出射される光信号上に生成される。ここで、Ｆ１はレーザ１４６によって生成されるキャリアの周波数である。特別加算部１３７と同一のモジュールがトランシーバ１０２〜１０（ｎ）に実装されている。これらのモジュールは特定の周波数ＦＣ２〜ＦＣ（Ｎ）を加えるが、それに応じて、それぞれの光周波数がＦ２＋ＦＣ２〜Ｆ（Ｎ）＋ＦＣ（Ｎ）である光成分を生成する。ここで、Ｆ２〜Ｆ（Ｎ）はトランシーバ１０２〜１０（Ｎ）によって使用される光キャリアの周波数である。
【００４２】
光カプラ１５２によってタップされた多重光信号はモニタ部１６０によってモニタされる。モニタ部１６０は狭帯域幅のフォトダイオード１６１およびフィルタ１６２を備える。フォトダイオード１６１はタップされた光信号を電気信号に変換する。フィルタ１６２はこの電気信号をフィルタする。フィルタ１６２は、低クロック速度のＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）を用いてデジタル領域で実現することができる。それに代えて、アナログ方式でフィルタ１６２を実現することができる。
【００４３】
制御部１６３はトランシーバ１０１〜１０（Ｎ）の周波数を制御する。制御部１６３は、周波数ＦＣ１を刻印する特別加算部１３７およびトランシーバ１０２〜１０（Ｎ）内のそれぞれの特別加算部に命令する。モニタ部１６０と制御部１６３は、トランシーバ１０１〜１０（Ｎ）を備える一台のトランスポンダに集積化することができる。それに代えて、モニタ部１６０と制御部１６３は、一台のノード装置またはトランシーバ１０１〜１０（Ｎ）のそれぞれに集積化することができる。
【００４４】
図４Ａおよび４Ｂは、デジタル領域におけるデジタル信号処理の設定パラメータを示す模式図である。具体的には、図４Ａは、光信号に周波数成分を刻印するためのデジタル信号処理の設定パラメータを示す模式図である。図４Ａは、特別加算部１３７によって付加される周波数領域における係数を示す。ＤＳＰ部１３０内のデジタル信号はＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、およびＹＱで表される４つのトリビュタリを有するが、これらはＸ偏波の同位相トリビュタリ、Ｘ偏波の直交位相、Ｙ偏波の同位相トリビュタリ、およびＹ偏波の直交位相にそれぞれ対応している。付加される成分はそれぞれ、ａＸＩ（ｆ（ｋ））、ａＸＱ（ｆ（ｋ））、ａＹＩ（ｆ（ｋ））、およびａＹＱ（ｆ（ｋ））で表される。ここで、ｆ（ｋ）は信号のｋ番目の符号付き周波数成分である。したがって、周波数領域等化用のタップフィルタ１３６の周波数分解能は、Ｆｒｅｓ＝ｆ（ｋ＋１）−ｆ（ｋ）である。図４ＡはＸ偏波の係数、すなわち、ａＸＩ（ｆ（ｋ））およびａＸＱ（ｆ（ｋ））を示す。Ｙ偏波に対する図はＸ偏波に対するものと同様である。
【００４５】
例えば、ａＸＩの係数はａＸＩ（ＦＣ）を除きすべてゼロであり、ａＸＱ係数は係数ａＸＩとそれぞれ等しい。これにより、トランシーバ１０１によって出射される光信号にＦＣおよび−ＦＣの２つの周波数を生成することができる。
【００４６】
それに代えて、図４Ａに示したように、より高い受信信号品質のために、ａＸＩの係数はａＸＩ（ＦＣ）＝ａおよびａＸＩ（−ＦＣ）＝ａを除きすべてゼロである。直交位相のトリビュタリでは、ａＸＱ（ＦＣ）＝ａおよびａＸＱ（−ＦＣ）＝−ａを除きすべての係数はゼロである。これにより、トランシーバ１０１によって生成される光信号の一方の側にのみに周波数成分ＦＣを生成することができる。
【００４７】
図４Ｂは、光信号の周波数を調整するためのデジタル信号処理の設定パラメータを示す模式図である。ここで示した係数は、トリビュタリＸＩに対する周波数領域等化用のタップフィルタ１３６の係数である。係数ａＸＩ（ｆ（ｋ））は、トランシーバ１０１によって生成される光信号を等化するために設定される。特別加算部１３７は、ある時間の経過後に、タップフィルタ１３６の係数を、新しい係数の組、ｂＸＩ（ｆ（ｋ））＝ａＸＩ（ｆ（ｋ−ｋｂ））に変更する。同じ操作がトリビュタリＸＱ、ＹＩ、およびＹＱの係数に対して同時に行われる。この結果、光信号上でのシフト量はＤＦｂ＝ｂ＊Ｆｒｅｓとなる。このようなデジタル領域における周波数シフトは、温度や経年などの環境条件の変化に対する構成部品の耐性に依存することなく、高速かつ高精密な調整が行えるという利点をもたらす。したがって、このような方式は、狭間隔の光信号に対する高精度な周波数調整に適合させることができる。
【００４８】
図５Ａおよび５Ｂは、本実施形態に従って周波数成分を刻印された光信号の光スペクトルを示す図である。具体的には、図５Ａは、サブキャリアが２本である場合に対する、周波数成分が刻印された光信号の光スペクトルである。この場合、曲線２０１は３４Ｇｂａｕｄ  ＰＭ−１６ＱＡＭのトランシーバ１０１の光出力を表わし、この信号はルート・レイズド・コサイン・フィルタリングすることによって得られたナイキスト・スペクトル整形光信号である。同様のフィルタ処理が受信器における適応フィルタ処理に対しても用いられる。同様に、曲線２０２はトランシーバ１０２の出力を表わしており、トランシーバ１０２はトランシーバ１０１のものと同じフォーマットおよびボーレートであるサブキャリアを出射する。これらのチャネル間の間隔は、公称値として３７．５ＧＨｚに設定される。周波数成分２０３は、トランシーバ１０１内のＤＳＰ部１３０によってチャネルの中心周波数から周波数１７．５ＧＨｚの位置に刻印されている。同様に、トランシーバ１０２内のＤＳＰ部は、トランシーバ１０２の光出力２０２の近傍であって、トランシーバ１０２から出射されるサブキャリアの中心から周波数−１７．５ＧＨｚの位置に周波数成分２０４を刻印する。ここで、刻印される周波数は、サブキャリアのシンボルレートの半分とサブキャリアの間隔の半分との間で選択される。
【００４９】
図５Ｂは、サブキャリアが５本である場合に対する、刻印された周波数成分を有する光信号の光学スペクトルである。この場合、曲線２４１は３４Ｇｂａｕｄ  ＰＭ−１６ＱＡＭのトランシーバ１０１の光出力を表わし、この信号は送信器においてロールオフ率が０．１でルート・レイズド・コサイン・フィルタリングすることによって得られたナイキスト・スペクトル整形光信号である。同様のフィルタ処理が受信器における適応フィルタ処理に対しても用いられる。同様に、曲線２４２、２４５、２４６、および２４７はそれぞれ、トランシーバ１０２、１０３、１０４、および１０５の出力を表わしており、これらのトランシーバは、トランシーバ１０１のものと同じフォーマットおよびボーレートであるサブキャリアを出射する。これらのチャネル間の間隔は、公称値として３７．５ＧＨｚに設定される。周波数成分２４３は、トランシーバ１０１内のＤＳＰ部１３０によってチャネルの中心周波数から周波数１７．５ＧＨｚの位置に刻印されている。同様に、トランシーバ１０２内のＤＳＰ部は、トランシーバ１０２の光出力２４２の近傍であって、トランシーバ１０２から出射されるサブキャリアの中心から周波数−１７．５ＧＨｚの位置に周波数成分２４４を刻印する。
【００５０】
図６は、種々の周波数変動に対するモニタ信号のシミュレーション結果を示す。シミュレーションのパラメータは、図５Ａに示した光サブキャリアの場合に対して設定されている。図示したモニタ信号は図３に示したフィルタ１６２の出力であり、フィルタ１６２は、図５Ａに示した刻印された周波数成分２０３と２０４の間の周波数差、すなわち２．５ＧＨｚを中心とした１００ＭＨｚの帯域を通過させるために用いられる。モニタ信号は、曲線２０２でプロットされたサブキャリアの周波数の変動に対してプロットされている。モニタ信号は、ゼロ周波数偏差である理想的な場合に対して、非常に大きな傾きかつ高コントラストで最大となることが明らかである。モニタ信号によって、多重されたサブキャリアの相対的な周波数を高精度で制御することができるのは明らかである。さらに、モニタ部１６０は帯域幅の小さい電子装置を用いて実装できるので、低コストで小さなスペースでよい。
【００５１】
このように、刻印される周波数はＤＳＰによって非常に正確に選択され、関連するサブキャリアの中心周波数と関連しているので、キャリアの実際の周波数をディザリングすることなく周波数偏差を見出すことができる。したがって、本実施形態に係る伝送システム１００によって、刻印された周波数成分のみを正確に調整することができるので、モニタされるサブキャリアの周波数をディザリングすることなく、周波数偏差をモニタして補償することが可能となる。これにより、サブキャリアの周波数ディザリングによる劣化を回避することができるので、モニタを行う際に、より良好な特性を得ることができる。
【００５２】
図７は、ＤＳＰ３０３の構成を示すブロック図であり、ＤＳＰ３０３は図３に示した受信器ＤＳＰ１４９向けに実装される。
【００５３】
ＤＳＰ３０３は、光受信器から供給されるアナログ電気信号３０１に従ってバイナリデータフロー３０２を生成する。連続しているＤＳＰ部がデジタル化し、復調し、そして復号化する。まず、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３１０が、受信後のアナログ電気信号３０１をデジタル化し、トリビュタリＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、およびＹＱを連続するＤＳＰに供給する。そして、補償部３１１が光フロントエンドの欠陥を補償するが、この欠陥にはトリビュタリ間のスキューやＤＣ（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）オフセットが含まれる。その後、周波数領域部３０４が、高速フーリエ変換部３１２、波長分散を含む劣化を補償する周波数領域の等化器３１３、特別部３１４、および逆高速フーリエ変換部３１５を使って、周波数領域等化を行う。適応等化器３１６は、時間領域で、偏波分離および偏波モード分散を含む劣化の動的等化を行う。そして、キャリア位相推定（ｃａｒｒｉｅｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ：ＣＰＥ）部３１７がキャリアおよび位相の復元を行う。復号部３１８はＦＥＣ復号プロセスを行う。最後に、シリアライザ／デシリアライザ３１９が復号されたトリビュタリに対してシリアル化／逆シリアル化を行い、バイナリデータフロー３０２を供給する。
【００５４】
特別部３１４は特定の周波数成分ＦＣ（１）を除去する。この周波数成分ＦＣ（１）は、チャネルおよびＦＦＴブロック、またはフレームに対して規定される。特別部３１４は、より高品質な信号復調を実現するため、送信器側で刻印された周波数成分を除去する。周波数成分についての情報および刻印のタイミングは、高位ネットワーク層によって供給されるか、または送信データのフレームオーバーヘッドに含まれるようにすることができる。それに代えて、等化器３１３に実装された周波数領域モニタが、より高振幅の周波数成分を検索し、それをＦＣとして特定することができる。
【００５５】
ＣＰＥ部３１７は、キャリアおよび位相が補償されたコンスタレーションをモニタする。ＣＰＥ部３１７は、コンスタレーション点の分布に関連し、復調信号品質のモニタとして使用されるモニタ信号３２０を供給する。
【００５６】
復号部３１８は、ＦＥＣによって訂正されたエラーの数をモニタする。復号部３１８は、受信信号品質に関するモニタ信号３２１を供給する。
【００５７】
次に、本実施形態に係る伝送システム１００の動作の一例を説明する。
【００５８】
図３に示した伝送システム１００は、図５Ａに示した光信号を出射する。トランシーバ１０１によって出射されるサブキャリアの中心周波数はＦ１で表わされる。トランシーバ１０２によって出射されるサブキャリアの中心周波数はＦ２で表わされる。ここで、Ｆ２はＦ１より大きく、公称サブキャリア間隔（Ｆ２−Ｆ１）はＦＳで表わされる。刻印された周波数成分ＦＣ１は、トランシーバ１０１内のＤＳＰ部１３０によって周波数Ｆ１＋ＦＣ１に刻印される。刻印された周波数成分ＦＣ２は、トランシーバ１０２内のＤＳＰ部によって周波数Ｆ２−ＦＣ２に刻印される。
【００５９】
トランシーバ１０１によって出射されたサブキャリアに対する受信器内の受信器ＤＳＰ１４９は、図７に示した特別部３１４を用いて周波数成分ＦＣ１を除去する。図６に示したモニタ信号に応じて、フィルタ１６２の出力におけるモニタ信号を最大化するために、図３に示した制御部１６３によってレーザ周波数を設定することにより、周波数Ｆ２が調整される。フィルタ１６２の中心周波数は（ＦＳ−ＦＣ１−ＦＣ２）に設定される。これにより、光サブキャリア間の周波数偏差を補償し、より高いシステム性能を達成することができる。
【００６０】
さらに、刻印される周波数成分のオーダーはシンボルレートのオーダーと等しいので、刻印された周波数成分が、偏波多重ＩＱ変調器１４５に対する自動バイアス制御のような低周波ディザトーンに基づいたトランシーバ制御の可能性を妨げることはない。周波数ＦＣ１を刻印した場合、受信Ｑ値は９．８ｄＢから９．７ｄＢに減少したが、これは多重サブキャリアの周波数を制御していない場合の線形クロストークによる劣化と比べて無視できるペナルティである。
【００６１】
より良好なシステム性能のために、図３に示した特別加算部１３７によって周波数成分ＦＣ１がＦ１＋ＦＣ１に刻印された場合、Ｆ１−ＦＣ１には周波数成分は刻印されない。すなわち、第１の光成分には第１の周波数を第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数（Ｆ１＋ＦＣ１）を有する光成分は含まれるが、第１の光キャリアの中心周波数から第１の周波数を引くことによって得られる光周波数（Ｆ１−ＦＣ１）を有する光成分は除外される。
【００６２】
同様に、Ｆ２+ＦＣ２には周波数成分は刻印されない。すなわち、第２の光成分には、第１の光キャリアの中心周波数より大きい第２の光キャリアの中心周波数から第２の周波数を引くことによって得られる光周波数（Ｆ２−ＦＣ２）を有する光成分は含まれるが、第２の周波数を第２の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数（Ｆ２＋ＦＣ２）を有する光成分は除外される。
【００６３】
このような条件は、図４Ａに示したように、特別加算部１３７の係数をａＸＩ１＝ａＸＩ２＝ａＸＱ２およびａＸＱ１＝−ａＸＱ２となる値に従って設定することにより実現される。トランシーバ１０１により出射されるサブキャリアのＹ偏波に対して、またトランシーバ１０２により出射されるサブキャリアの両方の偏波に対しても、同様の設定がなされる。これにより、モニタには使用されない負側の周波数成分を抑制することができ、モニタの効率を改善することができる。
【００６４】
より早く調整するため、フィルタ１６２の帯域幅を１ＧＨｚから１００ＭＨｚまで１００ＭＨｚステップで調整する。フィルタ１６２により出力されたモニタ信号を最大化するために、ステップ毎に周波数偏差を補償する。いったんフィルタ設定が最適化されると、フィルタ１６２の帯域幅が狭められて、より良い精度が得られる。その後、周波数が再度調整される。これにより、調整ステップの時間を縮小することが可能となり、周波数偏差の補償における全体的な精度の改善を図ることができる。
【００６５】
本実施形態の一の実装形態では、モニタおよび調整が連続的に行われる。その代わりに、モニタおよび調整は離散的なタイミングで行われ、タイミングの期間は出射スペクトルにおけるモニタの影響を減少させるように決定される。
【００６６】
より良いシステム性能のため、刻印される周波数成分ＦＣ１はＢＲ１／２＜ＦＣ１＜ＦＳ／２となるように選択され、周波数成分ＦＣ２はＢＲ２／２＜ＦＣ２＜ＦＳ／２となるように選択される。ここで、ＢＲ１およびＢＲ２はそれぞれのトランシーバ１０１および１０２によってそれぞれ出射されるサブキャリアのボーレートである。すなわち、第１の周波数（ＦＣ１）は、第１の光キャリアの第１シンボルレートの半分（ＢＲ１／２）より大きく、第１の光キャリアと第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分（ＦＳ／２）より小さい。第２の周波数（ＦＣ２）は、第２の光キャリアの第２シンボルレートの半分（ＢＲ／２）より大きく、第１の光キャリアと第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分（ＦＳ／２）より小さい。このように、刻印された周波数成分は、受信器における適応フィルタによってフィルタされ、減衰させられる。したがって、刻印された周波数成分が復調信号に及ぼす影響は無視できる。
【００６７】
システム性能をさらに向上させるために、周波数偏差がＤＦ１としてモニタされる場合、図４Ｂに示されるように、周波数領域部１３４の係数設定に従って、ＤＳＰ部１３０により周波数領域において周波数調整が行われる。すなわち、第１のデータストリームと第２のデータストリームの少なくとも一つに対する周波数領域等化の係数を変更することによってキャリア周波数が制御される。このプロセスによって、実に細かいデジタル精度で非常に精密な周波数シフトが可能になる。さらに、このプロセスは温度や電流によってレーザを調整するプロセスよりも高速であり、制御時にオーバーシュートがなく、より精度が高い。
【００６８】
長期間動作の間に、周波数領域部１３４によって補償され、サブキャリアのボーレートに加えられた周波数偏差の合計値が、トランシーバ１０１内の電子装置の帯域幅を上回る場合、補償されたＤＦ１の総計の一部がＤＳＰの設定によって低減され、周波数偏差はレーザ１４６の周波数を補償することにより同期して変更される。
【００６９】
システム性能をさらに向上させるために、周波数成分ＦＣ２は開始時にＦＣ２（０）に設定される。周波数成分ＦＣ２は時間と共に変動する。値ＦＣ２（ｍａｘ）でモニタ信号の値は最大になる。トランシーバ１０２により出射されるサブキャリアの周波数は、ＦＣ２（０）−ＦＣ２（ｍａｘ）によって補償される。すなわち、第２の周波数成分ＦＣ２（０）の初期値が設定され、第２の周波数成分ＦＣ２は初期値ＦＣ２（０）からモニタ信号を最大にするスキャンした値ＦＣ２（ｍａｘ）まで変動する。第２の光キャリアＦ２のキャリア周波数は、初期値ＦＣ２（０）とスキャンした値ＦＣ２（ｍａｘ）の間の差分に従って制御される。これによって、周波数偏差をモニタするためのディザにより引き起こされる過渡的な周波数偏差を回避することができる。このよう方法では、モニタするステップの間に、さらなるクロストークが引き起こされることはない。
【００７０】
システム容量をさらに増大させるために、多数のサブキャリアが多重化される。例えば、１Ｔｂ／ｓペイロードが、図５Ｂに示したようなＰＭ−１６ＱＡＭ変調で２００Ｇｂ／ｓペイロードを送出する５本のサブキャリアにより実現される。サブキャリア間の周波数偏差の補償は、２つの隣接するサブキャリア間で行われる。このプロセスは隣接するサブキャリアの各ペアに対して繰り返される。一対のサブキャリアがモニタされており、周波数成分がこのペアに刻印されている場合、他のペアはモニタされず、必要な周波数成分は他のペアには刻印されない。
【００７１】
動作期間をさらに長くするために、隣接するサブキャリアの各ペアに対してモニタが行われる。低サブキャリア周波数を基準として用い、最も低い周波数の第１サブキャリアに対してモニタされた周波数偏差を０に設定し、ｉ番目のサブキャリアに対してはＤＦ（ｉ）に設定する。補償周波数は、ｉ＞１に対してＤＦ（ｉ）＝ＣＦ（ｉ）−ＣＦ（ｉ−１）となるように、各サブキャリアに対してＣＦ（ｉ）に設定される。係数ＣＦ（０）は、ＣＦ（ｉ）の値の二乗和を最小にするように選択される。すなわち、多重光信号に含まれる複数の光キャリアのうち、第１の光キャリアと第２の光キャリアは周波数領域で互いに隣接している。隣接した光キャリア間の相対的な周波数はそれぞれ、モニタ信号に従って設定され、各キャリア周波数は補償された周波数の値の二乗和が最小となるように決定される。サブキャリアの周波数偏差は相関していないため、この操作により、関連付けられる周波数の総量を低減させることができる。
【００７２】
周波数補償をより精密にするために、最も低い周波数を有するサブキャリアの信号品質についての情報を、高位のネットワーク層を介して図７に示したモニタ信号３２０により取得するとすることができる。このサブキャリアの周波数は、受信品質を最適化するように設定される。周波数偏差は、多重サブキャリアに刻印された周波数成分を用いて、図３に示したモニタ部１６０によって、最も低い周波数のサブキャリアに関連する他のサブキャリアのすべてに対して補償される。その代わりに、サブキャリアの周波数は、最も高い周波数のサブキャリアの受信品質を最適化するように設定される。また、品質についての情報は、図７に示したモニタ信号３２１から得ることができる。
【００７３】
システム容量をさらに増大させるために、スーパーナイキストフィルタ処理が用いられる。スーパーナイキストフィルタ処理はＤＳＰ部１３０によって行われる。これにより、サブキャリア間隔を低減し、周波数偏差を図３に示したモニタ部１６０によって補償することが可能になる。
【００７４】
精度を向上させ、モニタ範囲を拡大するために、ＦＣ１＝ＢＲ１＊（０．５＋ＦＳ／（ＢＲ１＋ＢＲ２））およびＦＣ２＝ＢＲ２＊（０．５＋ＦＳ／（ＢＲ１＋ＢＲ２））となるように、ＦＣ１が選択される。これらは、シンボルレートの半分の値と、サブキャリアのシンボルレートによって重み付けられたサブキャリアの公称中心周波数の重心値との平均に相当している。すなわち、第１の周波数ＦＣ１は、第１シンボルレートＢＲ１と第２シンボルレートＢＲ２で重み付けされた差分キャリア周波数ＦＳを第１シンボルレートの半分ＢＲ１／２に加算することによって得られる周波数と等しい。第２の周波数ＦＣ２は、第１シンボルレートＢＲ１と第２シンボルレートＢＲ２で重み付けされた差分キャリア周波数ＦＳを第２シンボルレートの半分ＢＲ２／２に加算することによって得られる周波数と等しい。図３に示したモニタ部１６０および制御部１６３によって、サブキャリアの周波数偏差はモニタされ、補償される。刻印された周波数はボーレートの半分より高いため、受信器の受信器ＤＳＰ１４９が備える適応フィルタは、復調信号に対する刻印された周波数の影響を縮小することができる。さらに、最適な性能となる許容変動範囲が最も広くなる。
【００７５】
最適な性能で連続的にモニタするため、ＦＣ１＝ＢＲ１＊ＦＳ／（ＢＲ１＋ＢＲ２）−ＦｒｅｓおよびＦＣ２＝ＢＲ２＊ＦＳ／（ＢＲ１＋ＢＲ２）−Ｆｒｅｓとなるように周波数ＦＣ１が設定される。これらは、対応するサブキャリアのシンボルレートによって重み付けられたサブキャリアの公称周波数の重心値からトランシーバの送信ＤＳＰの周波数分解能が減算されたものに相当する。すなわち、第１の周波数ＦＣ１は、第１シンボルレートＢＲ１と第２シンボルレートＢＲ２で重み付けされた差分キャリア周波数ＦＳから、第１のデータストリームを生成するときの周波数分解能Ｆｒｅｓに相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しい。第２の周波数ＦＣ２は、第１シンボルレートＢＲ１と第２シンボルレートＢＲ２で重み付けされた差分キャリア周波数ＦＳから、第２のデータストリームを生成するときの周波数分解能Ｆｒｅｓに相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しい。連続的にモニタすることで最も低い周波数偏差が発生し得るとすると、刻印された周波数成分は受信器の適応フィルタによって最も減衰させられるので、信号の復調に与える影響は少ない。
【００７６】
上述したように、本実施形態によれば、光キャリア周波数を高精度で制御することのできる、多重光信号を用いる光送信器のコストおよび大きさが減少する。
＜第３の実施形態＞
【００７７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る光ノード装置４００の構成を示すブロック図である。
【００７８】
光ノード装置４００は、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）として動作する。多重サブキャリアがファイバ４０１を通って光ノード装置４００に到達し、結果として生じる信号がファイバ４０２を通って出射される。光ノード装置４００は、波長選択スイッチ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｗｉｔｃｈ：ＷＳＳ）４１０およびトランスポンダプール４２０を備える。光ノード装置４００は、図３に示した光カプラ１５２に相当する信号タップ４３０およびモニタ部１６０と制御部１６３に相当するモニタ／制御部４４０に特徴がある。
【００７９】
例えば、５本のサブキャリアが多重され、そのスペクトルが図５Ｂにおけるプロット結果と同一である光キャリアが、ファイバ４０１を通って到達する。図５Ｂに示された曲線２４２で表されるサブキャリアは、ＷＳＳ４１０によりドロップされる。その代わりに、曲線２４２と同一の中心周波数を有する別のサブキャリアが、トランスポンダプール４２０からＷＳＳ４１０によって加えられる。ファイバ４０１の他方の送信器側で、２４３で表わされる周波数成分ＦＣ１が、曲線２４１により表わされるサブキャリアのスペクトルに加えられている。
【００８０】
トランスポンダプール４２０において、２４４で表わされる周波数成分ＦＣ２が２４２により表わされるサブキャリアに加えられる。モニタ／制御部４４０によって、トランスポンダプール４２０における２４２により表わされるサブキャリアの周波数を制御することが可能になる。
【００８１】
本実施形態に係る光ノード装置４００によって、ＲＯＡＤＭで加えられたサブキャリアの周波数を制御し、高い周波数精度でサブキャリアを多重することが可能になる。
【００８２】
実施形態を参照して本発明を詳細に示し説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲で規定される本発明の特質および範囲から逸脱することなく、構成や詳細には様々な変更がなされうることは当業者に理解されるものである。
【００８３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加え、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成し、前記多重光信号をモニタして前記第１の光成分と前記第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出し、前記モニタ信号に従って、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する光キャリア周波数の制御方法。
（付記２）付記１に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記第１の光成分を加えることは、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、前記第１のデータストリームに基づいて前記第１の光キャリアを変調することを含み、前記第２の光成分を加えることは、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、前記第２のデータストリームに基づいて前記第２の光キャリアを変調することを含み、前記キャリア周波数を制御することは、前記モニタ信号を最大にするように前記キャリア周波数を制御することを含み、前記第１の光成分は、前記第１の周波数を前記第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第１の光キャリアの前記中心周波数から前記第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まず、前記第２の光成分は、前記第１の光キャリアの前記中心周波数より大きい前記第２の光キャリアの中心周波数から前記第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第２の周波数を前記第２の光キャリアの前記中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まない。
（付記３）付記２に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記第１の周波数は、前記第１の光キャリアの第１シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さく、前記第２の周波数は、前記第２の光キャリアの第２シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さい。
（付記４）付記３に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第１シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しく、前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第２シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しい。
（付記５）付記３に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数から、前記第１のデータストリームを生成するときの周波数分解能に相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しく、前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートおよび前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数から、前記第２のデータストリームを生成するときの周波数分解能に相当する周波数値を減算することによって得られる周波数に等しい。
（付記６）付記２、３、４、および５のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記第２の光成分を加えることは、前記第２の周波数成分の初期値を設定すること、および前記第２の周波数成分を前記初期値から前記モニタ信号を最大にするスキャンした値まで変動させることを含み、前記キャリア周波数を制御することは、前記初期値と前記スキャンした値の間の差分に従って前記第２の光キャリアの前記キャリア周波数を制御することを含む。
（付記７）付記、３、４、５、および６のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記キャリア周波数を制御することは、前記第１のデータストリームと前記第２のデータストリームの少なくとも一つに対する周波数領域等化の係数を変更することを含む。
（付記８）付記１、２、３、４、５、６、および７のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記多重光信号に含まれる複数の光キャリアのうち、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアは周波数領域で互いに隣接しており、前記キャリア周波数を制御することは、隣接した光キャリア間の相対的な周波数をそれぞれ前記モニタ信号に従って設定すること、および各キャリア周波数を補償された周波数の値の二乗和が最小となるように決定することを含む。
（付記９）第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加える光信号生成手段と、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成する多重手段と、前記多重光信号をモニタして前記第１の光成分と前記第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出するモニタ手段と、前記モニタ信号に従って、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御する制御手段、とを有する光送信器。
（付記１０）付記９に記載した光送信器において、前記光信号生成手段は、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、前記第１のデータストリームに基づいて前記第１の光キャリアを変調し、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、前記第２のデータストリームに基づいて前記第２の光キャリアを変調し、前記制御手段は、前記モニタ信号を最大にするように前記キャリア周波数を制御し、前記第１の光成分は、前記第１の周波数を前記第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第１の光キャリアの前記中心周波数から前記第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まず、前記第２の光成分は、前記第１の光キャリアの前記中心周波数より大きい前記第２の光キャリアの中心周波数から前記第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第２の周波数を前記第２の光キャリアの前記中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まない。
（付記１１）付記１０に記載した光送信器において、前記第１の周波数は、第１の光キャリアの第１シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さく、前記第２の周波数は、前記第２の光キャリアの第２シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さい。
（付記１２）付記１１に記載した光送信器において、前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第１シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しく、前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第２シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しい。
（付記１３）光信号を波長選択的にスイッチするスイッチ手段と、第１の光成分を第１の光キャリアに加え、第２の光成分を第２の光キャリアに加え、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアを多重して多重光信号を生成する光信号生成手段と、前記多重光信号をモニタして前記第１の光成分と前記第２の光成分の間の差周波数を有するモニタ信号を検出し、前記モニタ信号に従って、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの少なくとも一つのキャリア周波数を制御するモニタ／制御手段、とを有する光ノード装置。
（付記１４）付記１３に記載した光ノード装置において、前記光信号生成手段は、第１の周波数を有する第１の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第１のデータストリームを生成し、前記第１のデータストリームに基づいて前記第１の光キャリアを変調し、第２の周波数を有する第２の周波数成分をバイナリデータストリームに加えることによって第２のデータストリームを生成し、前記第２のデータストリームに基づいて前記第２の光キャリアを変調し、前記モニタ／制御手段は、前記モニタ信号を最大にするように前記キャリア周波数を制御し、前記第１の光成分は、前記第１の周波数を前記第１の光キャリアの中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第１の光キャリアの前記中心周波数から前記第１の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分は含まず、前記第２の光成分は、前記第１の光キャリアの前記中心周波数より大きい前記第２の光キャリアの中心周波数から前記第２の周波数を減じることによって得られる光周波数を有する光成分を含むが、前記第２の周波数を前記第２の光キャリアの前記中心周波数に加えることによって得られる光周波数を有する光成分は含まない。
（付記１５）付記１４に記載した光ノード装置において、前記第１の周波数は、前記第１の光キャリアの第１シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さく、前記第２の周波数は、前記第２の光キャリアの第２シンボルレートの半分より大きく、前記第１の光キャリアと前記第２の光キャリアの間の差分キャリア周波数の半分より小さい。
（付記１６）付記１５に記載した光ノード装置において、前記第１の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第１シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しく、前記第２の周波数は、前記第１シンボルレートと前記第２シンボルレートで重み付けされた前記差分キャリア周波数を前記第２シンボルレートの半分に加えることによって得られる周波数に等しい。
（付記１７）付記９、１０、１１、および１２のいずれか一項に記載した光送信器において、前記多重光信号に含まれるサブキャリアは、ナイキスト形状デジタルフィルタでスペクトル整形されている。
（付記１８）付記９、１０、１１、および１２のいずれか一項に記載した光送信器において、前記多重光信号に含まれるサブキャリアは、ナイキスト形状デジタルフィルタの帯域幅より狭い帯域幅を有するフィルタでスペクトル整形されている。
（付記１９）付記１、２、３、４、５、６、７、および８のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記多重光信号を受信することによって受信光信号を取得し、前記受信光信号をフィルタ処理し、前記受信光信号をデジタル領域で処理し前記第１の光成分および前記第２の光成分のいずれか一方を減衰させる、ことをさらに含む。
（付記２０）付記１、２、３、４、５、６、７、８、および１９のいずれか一項に記載した光キャリア周波数の制御方法において、前記多重光信号を受信することによって得られた受信光信号の信号品質をモニタし、前記受信光信号の中心周波数は前記多重光信号の高いグループと低いグループのうちの一方に含まれ、前記信号品質についての品質情報を生成することをさらに含み、前記キャリア周波数を制御することは、前記品質情報を用いて前記キャリア周波数を制御することを含む。
【符号の説明】
【００８４】
１０  光送信器
２０  光信号生成部
３０  マルチプレクサ
４０  モニタ部
５０  制御部
１００  伝送システム
１０１、１０２、１０３、１０（Ｎ）  トランシーバ
１１１、１１２、１１３、１２１、１２２、１２３、１１（Ｎ）、１２（Ｎ）  バイナリデータストリーム
１３０、１３３、１３９  ＤＳＰ部
１３１、３１９  シリアライザ／デシリアライザ
１３２  符号器
１３４  周波数領域部
１３５、３１２  高速フーリエ変換部
１３６  タップフィルタ
１３７  特別加算部
１３８、３１５  逆高速フーリエ変換部
１４０  ＤＡＣ
１４１、１４２、１４３、１４４  線形ドライバ
１４５  偏波多重ＩＱ変調器
１４６、１４７  レーザ
１４８  コヒーレント受信器
１４９  受信器ＤＳＰ
１５０  マルチプレクサ
１５１  デマルチプレクサ
１５２  光カプラ
１６０  モニタ部
１６１  フォトダイオード
１６２  フィルタ
１６３  制御部
１９１  出力
１９２  光信号
３０１  アナログ電気信号
３０２  バイナリデータフロー
３０３  ＤＳＰ
３０４  周波数領域部
３１０  ＡＤＣ
３１１  補償部
３１３  等化器
３１４  特別部
３１６  適応等化器
３１７  ＣＰＥ部
３１８  復号部
３２０、３２１  モニタ信号
４００  光ノード装置
４０１、４０２  ファイバ
４１０  ＷＳＳ
４２０  トランスポンダプール
４３０  信号タップ
４４０  モニタ／制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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