(57)【要約】【課題】送受信機の伝送特性を推定又は補償することができる光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムを得る。【解決手段】光送受信機の送信部１から受信部３に第１の既知信号を伝送した時に受信部３が取得した第１のデータと、受信部３の光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、送信部１の光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。送信部１から受信部３に第２の既知信号を伝送した時に受信部３が取得した第２のデータと、推定した光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数とから、光受信機９の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法であって、
前記光送受信機の送信部から受信部に第１の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第１のデータと、前記受信部の光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第１のステップと、
前記送信部から前記受信部に第２の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第２のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第２のステップとを備えることを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項２】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記受信部が取得した第３のデータから、前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項３】
前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数の推定に適応フィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項４】
前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定は、前記送信部と前記受信部との間の伝送路の伝送特性を推定する処理を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項５】
前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定に適応フィルタを用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項６】
前記送信部から前記受信部に前記第２の既知信号を伝送する時に、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項７】
前記第２のステップで推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１のステップの前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数として用いて前記第１のステップ及び前記第２のステップを２回以上繰り返すことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法により推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて、光伝送特性補償システムが前記光送信機及び前記光受信機の伝送特性を補償するステップを備えることを特徴とする光伝送特性補償方法。
【請求項９】
光伝送特性推定システムが光送受信機の伝送特性を推定する方法であって、
前記光送受信機の送信部から受信部に既知信号を伝送した時の前記受信部におけるデータと、前記送信部の光送信機と前記受信部の光受信機の一方の事前に取得又は較正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光送信機と前記光受信機の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項１０】
光送受信機の伝送特性を推定する光伝送特性推定システムであって、
前記光送受信機の送信部から受信部に第１の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第１のデータと、前記受信部の光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する送信機伝達関数推定部と、
前記送信部から前記受信部に第２の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第２のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する受信機伝達関数推定部とを備えることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１１】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記受信部が取得した第３のデータから、前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する仮の受信機伝達関数推定部を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１２】
前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数の推定に適応フィルタを用いることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１３】
前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定は、前記送信部と前記受信部との間の伝送路の伝送特性を推定する処理を含むことを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１４】
前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定に適応フィルタを用いることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１５】
前記送信部は、前記送信部から前記受信部に前記第２の既知信号を伝送する時に、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償することを特徴とする請求項１０〜１４の何れか１項に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１６】
請求項１０〜１５の何れか１項に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償する送信機補償部と、
推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光受信機の伝送特性を補償する受信機補償部とを備えることを特徴とする光伝送特性補償システム。
【請求項１７】
光送受信機の伝送特性を推定する光伝送特性推定システムであって、
前記光送受信機の送信部から受信部に既知信号を伝送した時の前記受信部におけるデータと、前記送信部の光送信機と前記受信部の光受信機の一方の事前に取得又は較正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光送信機と前記光受信機の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定することを特徴とする光伝送特性推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信における光送受信機の伝送特性を推定又は補償する光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信トラヒックの増大に対応するために、光送受信機の高速・大容量化が求められている。近年、導入が進む光送受信機は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）とコヒーレント検波を組み合わせたデジタルコヒーレント技術を用いている。
【０００３】
１チャネルあたり１００Ｇｂ／ｓの光送受信機では、Ｂａｕｄ  ｒａｔｅと変調方式は例えば３２Ｇｂａｕｄ  ＰＤＭ−ＱＰＳＫ（偏波多重−４位相偏移変調）である。光送信機は直交した直線偏光（Ｘ偏波とＹ偏波）を、それぞれＱＰＳＫのベースバンド信号で変調することでＰＤＭ−ＱＰＳＫ光信号を生成する。光受信機は受信した光信号と局発光をコヒーレント検波することで光信号をベースバンド信号に変換し、デジタル信号処理（ＤＳＰ）によってＱＰＳＫを復調し送信データを再生する。
【０００４】
１チャンネルあたりの伝送容量を増やすために、４００Ｇｂ／ｓの光送受信機では、Ｂａｕｄ  ｒａｔｅと変調方式は例えば６４Ｇｂａｕｄ  ＰＤＭ−１６ＱＡＭ（偏波多重−16Quadrature amplitude modulation）、又は４３Ｇｂａｕｄ  ＰＤＭ−６４ＱＡＭである。このように、今後の光送受信機では、１チャネルあたりの伝送容量を拡大させるためにＢａｕｄ  ｒａｔｅの増加と変調方式の多値化が進む。
【０００５】
Ｂａｕｄ  ｒａｔｅの増加と多値化に伴い、光送受信機には広帯域に良好な伝送特性が求められる。この光送受信機内の伝送信号の伝送特性は伝達関数で表現され、一般に光送受信機は複数のレーン（Ｘ偏波の同相成分ＸＩ、Ｘ偏波の直交成分ＸＱ、Ｙ偏波の同相成分ＹＩ、Ｙ偏波の直交成分ＹＱ）を有し、レーン間の伝達関数の差はシステムの総合伝送特性劣化を引き起こすため、レーン間の伝達関数の差を十分抑えることも求められる。光送受信機の伝達関数の周波数特性が不十分な場合又はレーン間に差がある場合は、例えばＤＳＰによって伝送特性又はそのレーン間差を補償する必要がある。これに対して、光伝送路の波長分散又は受信側のレーン間の差を受信側で補償する方法（例えば、非特許文献１，２参照）、及び、送信側のレーン間の差を送信側で補償する方法（例えば、特許文献１及び非特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０７７６９６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】R. R. Muller, J. Renaudier, “Blind Receiver Skew Compensation and Estimation for Long-Haul Non-Dispersion Managed Systems Using Adaptive Equalizer”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 33, NO. 7, pp.1315-1318, APRIL 1, 2015.
【非特許文献２】J. C. M. Diniz, E. P da Silva, M. Piels, and D. Zibar, “Joint IQ Skew and Chromatic Dispersion Estimation for Coherent Optical Communication Receivers”, Advanced Photonics Congress 2016.
【非特許文献３】Ginni Khanna, Bernhard Spinnler, Stefano Calabro, Erik De Man, and Norbert Hanik, “A Robust Adaptive Pre-Distortion Method for Optical Communication Transmitters”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 28, NO. 7, pp.752-755, APRIL 1, 2016.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光送受信機の伝達関数をＤＳＰで補償する場合、光送受信機を構成する光回路又はアナログ電気回路などの伝達関数を予め把握し、それらをもとに必要に応じて補償値を設定する必要がある。光送信機と光受信機はそれぞれＢａｕｄ  ｒａｔｅに応じて補償が必要な範囲の伝達関数の周波数特性がある。従来の光送受信機において上記の伝達関数を補償するための補償値を設定する場合、例えば、光回路又はアナログ電気回路ベンダが示す伝達関数の仕様値又は予め測定した代表個体の伝達関数の評価結果などに基づいて光送信機補償部と受信機補償部に対して補償値を設定することで、十分な総合伝送特性を得ることができた。
【０００９】
しかし、４００Ｇｂ／ｓなどの高速伝送システムではＢａｕｄ  ｒａｔｅの上昇と多値化に伴い、光回路又はアナログ電気回路の伝達関数の個体バラつきが原因で、ベンダの示す仕様値又は代表個体の評価結果に基づいた補償値設定では十分な総合伝送特性が得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は光送受信機の伝送特性を推定又は補償することができる光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光伝送特性推定方法は、光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法であって、前記光送受信機の送信部から受信部に第１の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第１のデジタルデータと、前記受信部の光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第１のステップと、前記送信部から前記受信部に第２の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第２のデジタルデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第２のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により光送受信機の伝達関数を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムを備える光送受信機を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の伝達関数を推定するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る受信機補償部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る受信機補償部を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る受信機補償部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る受信機補償部を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の伝達関数の周波数応答（振幅情報）を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の逆伝達関数の周波数応答（振幅情報）を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る送信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を取得するフローチャートである。
【図１５】送信機伝達関数推定部で求めた光送信機の逆伝達関数の時間応答を示す図である。
【図１６】送信機伝達関数推定部で求めた光送信機の逆伝達関数の周波数応答（振幅特性及び位相特性）を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態１に係る第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る光受信機の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定するフローチャートである。
【図１９】第２の受信機伝達関数推定部で求めた光受信機の逆伝達関数の時間応答を示す図である。
【図２０】第２の受信機伝達関数推定部で求めた光受信機の逆伝達関数の周波数応答（振幅特性、位相特性）を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る光伝送特性補償方法による補償後の周波数スペクトラムである。
【図２３】本発明の実施の形態に係る光伝送特性補償方法による補償後のＱ値改善効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。なお、以下で使用する「伝達関数」という用語は、装置、部品、伝搬路等の伝送特性を表す所定の関数に限定されず、ある２地点間の伝送特性を表す関数、数式、回路、或いは線路等であればどのようなものでもよい。また、伝達関数は線形に限らず、非線形な特性を表す関数等でもよい。更に、「伝送」と「伝達」については、本発明の範囲内では基本的に同意として捉える。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムを備える光送受信機を示す図である。送信部１は伝送路２を介して光信号を受信部３に送信する。伝送路２は例えば光ファイバと光増幅器からなる。
【００１６】
送信部１は、送信信号処理部４、既知信号挿入部５、送信機補償部６、及び光送信機７を備える。送信信号処理部４と既知信号挿入部５と送信機補償部６の一部又は全部は、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)又はＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成できる。また、これらの一部又は全部は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプロセッサが記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェでも構成できる。
【００１７】
既知信号挿入部５は、送信信号処理部４が生成したＸＩレーン（第１レーン）、ＸＱレーン（第２レーン）、ＹＩレーン（第３レーン）、ＹＱレーン（第４レーン）の変調対象信号系列に、それぞれ既知信号の系列を挿入する。既知信号の系列は送信部１と受信部３との間で共有されている。既知信号は、所定のビット又はシンボルで構成できるが、例えば２０００シンボル程度の信号系列で構成される。既知信号の系列の長さは、最低限、算出するＦＩＲフィルタ長より長いことが求められる。
【００１８】
送信信号処理部４は、送信データ系列に基づいてフレームデータを生成する。フレームデータは、光送信機７において変調処理を施すための信号系列（変調対象信号系列）である。送信信号処理部４は、既知信号系列が挿入されたフレームデータを送信機補償部６に送信する。
【００１９】
送信機補償部６は、光送信機７の伝達関数の推定結果を後述する受信部３の送信機伝達関数推定部８から取得する。送信機補償部６は、その推定結果に基づいて光送信機７のＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーンの伝達関数と、そのレーン間差を補償する。送信機補償部６は、例えばＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ等のデジタルフィルタにより構成できるが、アナログフィルタ等により構成してもよい。また、送信機補償部６は、個別に４レーン間の遅延時間差を保証する機能を持つ機能部を備えてもよい。
【００２０】
光送信機７は、補償されたフレームデータで直交した直線偏光を変調することで、変調対象信号系列の光信号を生成する。光送信機７はドライバアンプ７ａ、レーザモジュール７ｂ（信号ＬＤ）、９０°合成器７ｃ、及び偏波合成器７ｄを備える。ドライバアンプ７ａは、補償されたフレームデータの電気信号を適切な振幅になるように増幅して９０°合成器７ｃに送信する。９０°合成器７ｃは、マッハツェンダ型ベクトル変調器であり、レーザモジュール７ｂから送信された直線偏光のＣＷ(Continuous Wave)光を直交した直線偏光に分離し、それぞれの直線偏光に対してフレームデータで変調することで、変調対象信号系列の光信号を生成する。水平偏波による光信号と垂直偏波による光信号が、偏波合成器７ｄで合成され、伝送路２を介して受信部３に供給される。
【００２１】
受信部３は、光受信機９、データバッファ１０、受信機補償部１１、受信信号処理部１２、第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４、及び送信機伝達関数推定部８を備える。第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４及び送信機伝達関数推定部８が、光送受信機の光伝送特性を推定する光伝送特性推定システムを構成する。この光伝送特性推定システムと送信機補償部６及び受信機補償部１１が、光送受信機の光伝送特性を補償する光伝送特性補償システムを構成する。なお、図１では送信機補償部６と受信機補償部１１を個別のブロックで表現しているが、送信機補償部６は送信信号処理部４の一部であってもよく、受信機補償部１１は受信信号処理部１２の一部であってもよい。
【００２２】
光受信機９は、偏波分離器９ａ、レーザモジュール９ｂ（局発ＬＤ）、偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッド９ｃ、フォトダイオード (PD: Photo Diode)（図示せず）、ＴＩＡ９ｄ(Transimpedance Amplifier)、及びＡ／Ｄ変換器９ｅを備える。
【００２３】
レーザモジュール９ｂは、直線偏光のＣＷ光を偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッド９ｃに送る。偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッド９ｃは受信した光信号とＣＷ光を干渉させる。フォトダイオードがそれを光電変換する。ＴＩＡ９ｄがその電流信号を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器９ｅがその電圧信号をＡ／Ｄ変換する。これらにより、受信した光信号をベースバンドのデジタル信号に変換する。
【００２４】
光受信機９のＡ／Ｄ変換器９ｅ、データバッファ１０、受信機補償部１１、受信信号処理部１２、第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４、及び送信機伝達関数推定部８の一部又は全部は、例えばＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等のハードウェアで構成できる。また、これらの一部又は全部は、ＣＰＵ等のプロセッサが記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェでも構成できる。また、第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４及び送信機伝達関数推定部８は、光送受信機とは独立した外部装置、例えばＰＣ又はそれに相当する装置によって構成することができる。また、受信信号処理部１２も、第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４及び送信機伝達関数推定部８と同様の機能を有することができ、それらとの共用化も可能である。
【００２５】
データバッファ１０は、一般的にはメモリ回路（ＲＡＭ）で構成でき、光受信機９で受信した信号をＡ／Ｄ変換したデータを一時的に蓄えておく。データバッファ１０に蓄えられたデータは、順次的に後段の受信機補償部１１と受信信号処理部１２へ送られる。それらのデータを第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４及び送信機伝達関数推定部８が取得することも可能である。なお、データバッファ１０を使用せず、第１及び第２の受信機伝達関数推定部１３，１４及び送信機伝達関数推定部８がＡ／Ｄ変換されたデータをリアルタイムで直接的に取得してもよい。以後、データバッファ１０のデジタルデータを用いて説明する全ての例は、受信データをリアルタイムで直接的に取得する方法も含んでいる。
【００２６】
受信機補償部１１は、光受信機９の伝達関数の推定結果を第２の受信機伝達関数推定部１４から取得し、その推定結果に基づいて光受信機９のＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、ＹＱレーンの伝達関数とそのレーン間差を補償する。受信機補償部１１は、例えばＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタにより構成できる。また、受信機補償部１１は、個別に４レーン間の遅延時間差を保証する機能を持つ機能部を持っても良い。
【００２７】
受信信号処理部１２には、受信機補償部１１からデジタル信号が入力される。伝送路２では例えば波長分散、偏波モード分散、偏波変動又は非線形光学効果によって光信号に波形歪が生じる。受信信号処理部１２は伝送路２において生じた波形歪を補償する。また、受信信号処理部１２は、光送信機７のレーザモジュール７ｂの光の周波数と光受信機９のレーザモジュール９ｂの局発光の周波数との差を補償する。更に、受信信号処理部１２は、光送信機７のレーザモジュール７ｂの光の線幅と光受信機９のレーザモジュール９ｂの局発光の線幅とに応じた位相雑音を補償する。
【００２８】
第１の受信機伝達関数推定部１３は、光受信機９の入力端に、白色雑音に相当するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）信号を入力した時に受信部３が取得したデジタルデータから、光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。ＡＳＥ信号は光アンプから発生させることができる。ＡＳＥのみを出力する場合は、何も入力しない状態で光アンプを用いる。この光アンプは別途用意してもよいが、伝送路２の光アンプを用いることもできる。ＡＳＥ信号のスペクトラム（周波数特性）は均一であるため、それを通すことで周波数特性を取得することができる。従って、ＡＳＥ信号を入力した状態で、データバッファ１０に保存されたデータを、第１の受信機伝達関数推定部１３が取得することで、周波数特性を推定することができる。これらは、レーンごとに推定可能である。第１の受信機伝達関数推定部１３の構成例は後ほど示す。
【００２９】
周波数特性の推定は、デジタルデータをフーリエ変換することで伝達関数として得られる。更に逆伝達関数を求める手法としては、逆数を計算する他に、適応フィルタの解を求める方法がある。適応フィルタの解を求める方法として、一般的にウィナー解を求める方法、及び、ＬＭＳ（least mean square）アルゴリズム又はＲＬＳ（recursive least square）アルゴリズム等によっても求める方法がある。ここで、伝達関数は時間的には比較的変化しないため、「適応」は時間的な対応を意味しない。以降、「適応」は、収束解を求めるためのフィードバック回路に対する適応を意味することとする。第１の受信機伝達関数推定部１３の詳細な構成例は後ほど示す。なお、上記の説明ではＡＳＥ信号を使用したが、ＡＳＥ信号には限定されず、スペクトラムが既知な信号であればどのような試験信号でも使用可能である。
【００３０】
送信機伝達関数推定部８は、送信部１から受信部３に第１の既知信号を伝送した時に受信部３が取得した第１のデジタルデータと、受信部３の光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて光送信機７の伝達関数を推定する。適応フィルタは、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づくフィルタ又はＲＭＳアルゴリズムに基づくフィルタである。
【００３１】
第２の受信機伝達関数推定部１４は、送信部１から受信部３に第２の既知信号を伝送した時に受信部３が取得した第２のデジタルデータと、推定した光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数とから、光受信機９の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて光受信機９の逆伝達関数を推定する。適応フィルタは、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づくフィルタ又はＲＬＳアルゴリズムに基づくフィルタである。この場合もレーンごとに推定可能である。
【００３２】
続いて、本実施の形態に係る光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定方法を示すフローチャートである。まず、第１の受信機伝達関数推定部１３にて、光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ１）。次に、送信機伝達関数推定部８にて、光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ２）。次に、第２の受信機伝達関数推定部１４にて、光受信機９の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ３）。
【００３３】
次に、それぞれのステップの詳細な動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の伝達関数を推定するフローチャートである。まず、光受信機９の入力にＡＳＥ信号を挿入する（ステップＳ１０１）。ＡＳＥ信号のスペクトラムは均一であることが既知であるため、それを通すことで周波数特性を取得することができる。次に、ＡＳＥ信号を入力した状態で、データバッファ１０が受信データを取得する（ステップＳ１０２）。次に、第１の受信機伝達関数推定部１３がデータバッファ１０からデジタルデータを取得してＦＦＴ処理し、仮の伝達関数を取得する（ステップＳ１０３）。次に、取得した仮の伝達関数から仮の逆伝達関数を計算する（ステップＳ１０４）。次に、計算した仮の逆伝達関数を受信機補償部１１に設定する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態１に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。第１の受信機伝達関数推定部１３は、Ｘ偏波の受信信号とＹ偏波の受信信号をそれぞれＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理するＦＦＴと、それらの出力をそれぞれ１／伝達関数処理して逆伝達関数を計算する回路とを備える。なお、Ｘ偏波の受信信号をＸＩ＋ｊＸＱ、Ｙ偏波の受信信号をＹＩ＋ｊＹＱとしているが、ＸＩとＸＱの間、及びＹＩとＹＱの間に遅延差が無い場合を想定している。遅延差がある場合は、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを個別にフーリエ変換及び１／伝達関数処理することが可能である。なお、フーリエ変換できればＦＦＴ処理に限定する必要はなく、その他の方法でもよい。以降の「ＦＦＴ」の表記はフーリエ変換の機能を意味する。
【００３５】
データバッファ１０にて取得したデジタルデータは、時間領域のデータのため、Ｘ偏波及びＹ偏波のレーンで、それぞれＦＦＴ処理によって周波数領域のデータに変換される。
【数１】
2018152744.tif 000003
ＸＲ（ｎ）はデータバッファ１０にて取得したデジタルデータ、ＸＲ（ｋ）はＦＦＴ処理したデータである。ＦＦＴはＤＦＴ（Discrete Furrier Transfer）の高速処理を意味する。なお、連続信号に対する一般的なＦＦＴ処理では、有限のデータ数Ｎ毎に行うが、隣接する処理との間でデータをオーバーラップして処理することは言うまでもない（オーバーラップＡｄｄ、オーバーラップＳａvｅ等の方法がある）。以降のＦＦＴ処理においても同様である。ＸＲ（ｋ）の絶対値は振幅情報を示し、これを仮の伝達関数として得る。その逆数を計算することで仮の逆伝達関数を得ることができる。この逆伝達関数は受信機補償部１１に設定することができる。また、逆伝達関数は光送信機７の伝達関数を推定する際にも使用される。この場合は、必ずしも仮の伝達関数の逆伝達関数を受信機補償部１１に設定する必要はない。
【００３６】
図５は、本発明の実施の形態１に係る受信機補償部を示す図である。受信機補償部１１はＩＱベクトル処理（時間領域処理）を行う。即ち、Ｘ偏波及びＹ偏波を、それぞれＸＩ＋ｊＸＱ、及びＹＩ＋ｊＹＱと複素ベクトル信号表示して、ＦＩＲフィルタによって伝送特性を補償する。ステップＳ１０４で計算された逆伝達関数は、図示していないＩＦＦＴ処理によって時間応答信号に変換され、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数として設定される。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態２に係る受信機補償部を示す図である。受信機補償部１１はＩＱベクトル処理（周波数領域処理）を行う。即ち、Ｘ偏波及びＹ偏波を、それぞれＸＩ＋ｊＸＱ、及びＹＩ＋ｊＹＱと複素ベクトル信号表示して、一度ＦＦＴ処理によって周波数領域に変換し、ステップＳ１０４で計算された逆伝達関数を乗算することで伝送特性を補償する。その後、ＩＦＦＴ処理によって時間領域の信号に戻す。
【００３８】
図７は、本発明の実施の形態３に係る受信機補償部を示す図である。受信機補償部１１はＩＱ個別処理（時間領域処理）を行う。即ち、Ｘ偏波のＸＩ、ＸＱ、及びＹ偏波のＹＩ、ＹＱの伝送特性をそれぞれＦＩＲフィルタにより補償する。この場合、各ＦＩＲフィルタのフィルタ係数は、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５において、図４の第１の受信機伝達関数推定部１３の処理をＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱに対して個別に行って、更に図示していないＩＦＦＴ処理することによって求めることができる。
【００３９】
図８は、本発明の実施の形態４に係る受信機補償部を示す図である。受信機補償部１１はＩＱ個別処理（周波数領域処理）を行う。即ち、Ｘ偏波のＸＩ、ＸＱ、及びＹ偏波のＹＩ、ＹＱは、それぞれ一度ＦＦＴ処理で周波数変換し、ステップＳ１０４で計算された逆伝達関数を乗算することで伝送特性を補償する。この場合、各逆伝達関数は、先のステップＳ１０３〜Ｓ１０５において、図４の第１の受信機伝達関数推定部１３の処理をＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱに対して個別に行って求めることができる。その後、ＩＦＦＴ処理によって時間領域の信号に戻す。
【００４０】
受信機補償部１１は、上述したように種々の構成をとることができ、上述した構成に限定されず、伝達関数を補償できればどのような構成でもよい。受信機補償部１１による周波数領域での補償は以下の式で示される。ただし、それぞれＩＦＦＴによって時間領域でＦＩＲフィルタを用いて補償できることは言うまでもない。
【数２】
2018152744.tif 000004
ここで、Ｘｏｕｔ及びＹｏｕｔは、それぞれＸｉｎ＝ＸＩ＋ｊＸＱ、Ｙｉｎ＝ＹＩ＋ｊＹＱの補償後のデータである。ＸＩｏｕｔ、ＸＱｏｕｔ、ＹＩｏｕｔ、及びＹＱｏｕｔは、それぞれＸＩｉｎ、ＸＱｉｎ、ＹＩｉｎ、及びＹＱｉｎの補償後のデータである。Ｈ１〜Ｈ１６はその場合の逆伝達関数を示す。
【００４１】
また、図示しないが、ＩＱベクトル処理とＩＱ個別処理を組み合わせることも可能である。例えば、以下に示すように、一度ＩＱベクトルとして複素フィルタでフィルタリング処理をした後、実数部と虚数部に分け、それぞれについて実数フィルタでフィルタリングを行う。
・Ｘ＊複素フィルタ⇒ＸＩ＊実数フィルタ、ＸＱ＊実数フィルタ（フィルタ係数は個別設定可能）
・Ｙ＊複素フィルタ⇒ＹＩ＊実数フィルタ、ＹＱ＊実数フィルタ（フィルタ係数は個別設定可能）
ここで、Ｘ、Ｙはそれぞれ複素ベクトル表示、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱはそれぞれ実数表示、「＊」は処理、「⇒」は処理の流れを示す。
【００４２】
また、以下のような構成も考えられる。
・Ｘ、Ｙ＊複素フィルタ（時系列に同じ係数で処理）⇒ＸＩ＊実数フィルタ、ＸＱ＊実数フィルタ、ＹＩ＊実数フィルタ、ＹＱ＊実数フィルタ（フィルタ係数は個別設定可能）
・ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ＊実数フィルタ（時系列に同じ係数で処理）⇒ＸＩ＊実数フィルタ、ＸＱ＊実数フィルタ、ＹＩ＊実数フィルタ、ＹＱ＊実数フィルタ（フィルタ係数は個別設定可能）
【００４３】
実装上、Ｘ及びＹに対応するフィルタ係数をレーン毎に個別に設定できない場合又は回路規模を低減するため１つのフィルタを使い回す場合に、上記のような構成が考えられる。フィルタ係数を同じにすることでメモリ又はセレクタ回路等を簡略化できる。これにより回路規模が低減できる。
【００４４】
なお、Ｘ又はＹなどの複素信号の複素フィルタリングは、周波数領域で一括で処理（ＦＦＴ⇒伝達関数乗算⇒ＩＦＦＴ）する方が、個別に処理するよりも回路規模は小さくできる。また、実数フィルタリングは、時間領域での処理（ＦＩＲフィルタ（畳み込み演算））で処理する方が回路規模上効率がよい。以上により、周波数特性及び遅延差を補償することが可能となる。
【００４５】
図９は、本発明の実施の形態２に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。データバッファ１０のデジタルデータをＦＦＴ処理し、振幅情報の伝達関数を求める処理までは図４に示した実施の形態１と同じであるが、本実施の形態では逆伝達関数を求める方法が異なる。一般的な適応フィルタを用いた適応等化と称される手法で逆伝達関数を求める。ここでは、任意波形信号に伝達関数を乗じ、再び逆伝達関数で補償し、その結果が当初の任意波形信号と同じ（実際には、二乗誤差が最小）になるように処理される。この処理によって、適応フィルタを構成するＦＩＲフィルタのフィルタ係数を、逆伝達関数の時間応答として求めることができる。この逆伝達関数を求める手法は一般的に下記に示すウィナー解又はＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムとして知られている。
【数３】
2018152744.tif 000005
ここで、ｄ（ｎ）は既知信号、ｙ（ｎ）は適応フィルタの出力、ｅ（ｎ）はｄ（ｎ）とｙ（ｎ）の差、ｈ（ｎ）は適応フィルタの時間応答である。
【００４６】
伝達関数の逆数によって逆伝達関数を計算する実施の形態１の方法では、伝達関数のある周波数成分が非常に小さくゼロに近い場合、逆数は無限大に発散し、不安定な逆特性となる。本実施の形態の方法では、そのような不安定性を防いで、安定に逆伝達関数を求めることができる。一方、適応フィルタを用いた手法では、入力信号が非常に小さくなる場合又は帯域外で非常に小さい場合に対して、発散が生じたり解が不安定になる場合がある。その場合は、入力信号に微小なノイズを付加することで回避できる。なお、ノイズは計算上、信号に付加してもよいし、また実際に伝送路上で信号に付加してもよい。以後の適当フィルタにおいても同様である。
【００４７】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。本実施の形態は、実施の形態２と比べて任意波形信号に伝達関数を乗算する代わりにその伝達関数から変換した時間応答でＦＩＲフィルタ処理している。どちらも伝達関数を適用する動作原理は等価である。その他の回路と逆伝達関数の解法は実施の形態２と同じである。この場合も、逆伝達関数を求める実施の形態１の方法と比べて安定に逆伝達関数を求めることができる。
【００４８】
以上により、実施の形態１〜３に係る第１の受信機伝達関数推定部１３によって光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数を求めることができる。図１１は、本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の伝達関数の周波数応答（振幅情報）を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態に係る光受信機の仮の逆伝達関数の周波数応答（振幅情報）を示す図である。これらは各レーン毎に求められている。
【００４９】
図１３は、本発明の実施の形態に係る送信機伝達関数推定部を示す図である。送信機伝達関数推定部８は、既知信号同期部８ａ、種々の伝送特性補償部８ｂ、受信機補償部８ｃ、及びＦＩＲフィルタ８ｄ及び二乗誤差最小化部８ｅを有する適応フィルタを備える。種々の伝送特性補償部８ｂは、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転補償、クロック位相補償、位相雑音補償等の伝送時の歪を補償する種々の補償回路を含む。なお、既知信号同期部８ａは、デジタルデータから既知信号を抽出する機能を有し、抽出した既知信号の状態から後段の種々の伝送特性補償に設定する補償データを各種推定ブロックにて推定する。即ち、光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数の推定は伝送路２の伝送特性を推定する処理を含む。なお、受信機補償部８ｃは種々の伝送特性補償部８ｂの前段に配置することも可能である。
【００５０】
波長分散補償部は既知信号同期部８ａの前段に配置することも可能である。種々の伝送特性補償部の各補償部の順番は入れ替え可能である。また、偏波分散・偏波回転補償の（１ＴＡＰ  ２×２ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output））の意味は、フィルタのタップ数を１にして、光送受信機の帯域特性をこのブロックで補償せず、偏波回転のみ行うことを示している（一般的な複数タップの２×２ＭＩＭＯフィルタでは帯域についても補償する。）。
【００５１】
また、送信機伝達関数推定部８は、図４の第１の受信機伝達関数推定部１３と同様に、Ｘ偏波及びＹ偏波のそれぞれについて複素ベクトル信号として処理しているが、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。Ｘ偏波について複素ベクトル信号として処理することは、ＸＩとＸＱとの間に遅延差（Skew）がゼロとみなしている。遅延差が無視できない場合はレーン毎に伝達関数の抽出及び補償を行う必要がある。Ｙ偏波についても同様である。
【００５２】
図１４は、本発明の実施の形態に係る光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を取得するフローチャートである。まず、送信信号処理部４の入力に既知信号を入力し、光送信機７から光変調信号を送信する（ステップＳ２０１）。この時、送信機補償部６はバイパスする。なお、送信機補償部６は、図５〜８に示した受信機補償部１１と同じ構成を取ることができる。次に、受信側においてデータバッファ１０で受信データが取得される（ステップＳ２０２）。次に、送信機伝達関数推定部８は、データバッファ１０からデジタルデータを取得する（ステップＳ２０３）。既知信号同期部８ａは、取得したデジタルデータから既知信号を抽出する。抽出した既知信号に対して、種々の伝送特性の補償及び光受信機補償が行われる。光受信機補償は、ステップＳ１で推定した光受信機９の仮の逆伝達関数を用いて行う。図１３ではデータバッファ１０の後段で受信機補償部１１において仮の逆伝達関数で補償する構成が示されているが、この補償は上述の送信機伝達関数推定部８の処理には特に必要ない。
【００５３】
種々の伝送特性の補償及び光受信機補償が処理された既知信号には、光送信機７の伝達関数の影響が残されている。従って、その信号に、その逆特性を設定したＦＩＲフィルタ８ｄを適応フィルタとして適用し、その出力と既知信号との差分の二乗が最小になるように再び逆特性を修正する。この処理によって、適応フィルタを構成するＦＩＲフィルタ８ｄのフィルタ係数を、逆伝達関数の時間応答として求めることができる。この逆伝達関数を求める手法は、一般的に下記に示すウィナー解又はＬＭＳアルゴリズムとして知られている。
【数４】
2018152744.tif 000006
ここで、ｓ（ｎ）は既知信号、ｙ（ｎ）は適応フィルタの出力、ｅ（ｎ）はｓ（ｎ）とｙ（ｎ）の差、ｈ（ｎ）は、適応フィルタの時間応答である。
【００５４】
上記の例では、適応等化の回路によって光送信機７の逆伝達関数を直接求めることができるため、ステップＳ２０３とステップＳ２０４は一体として処理できる。一方、一度光送信機７の伝達関数が求められる場合は逆伝達関数を計算する（ステップＳ２０４）。
【００５５】
次に、推定された光送信機７の逆伝達関数を送信機補償部６に設定する（ステップＳ２０５）。設定方法は、ステップＳ１０５で示した方法と同じである。この時、前述したように、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。
【００５６】
以上より、送信機伝達関数推定部８によって光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数を求めることができる。図１５は、送信機伝達関数推定部で求めた光送信機の逆伝達関数の時間応答を示す図である。図１６は、送信機伝達関数推定部で求めた光送信機の逆伝達関数の周波数応答（振幅特性及び位相特性）を示す図である。
【００５７】
図１７は、本発明の実施の形態１に係る第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。第２の受信機伝達関数推定部１４は、既知信号同期部１４ａ、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転付加、クロック位相付加、位相雑音付加等の伝送時の歪を模擬する回路１４ｂ、適応等化用のＦＩＲフィルタ１４ｃ、二乗誤差最小化回路１４ｄを有する。既知信号同期部１４ａは、デジタルデータから既知信号を抽出する機能を有し、抽出した既知信号の状態から後段の歪を模擬する回路に設定する付加データを各種推定ブロックにて推定する。即ち、光受信機９の伝達関数又は逆伝達関数の推定は伝送路２の伝送特性を推定する処理を含む。なお、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転付加、クロック位相付加、位相雑音付加等の伝送時の歪を模擬する回路１４ｂの順番は入れ替え可能である。
【００５８】
第２の受信機伝達関数推定部１４では、図４の第１の受信機伝達関数推定部１３の場合と同様に、Ｘ偏波及びＹ偏波のそれぞれについて複素ベクトル信号として処理しているが、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。Ｘ偏波について複素ベクトル信号として処理することは、ＸＩとＸＱとの間に遅延差がゼロとみなしている。遅延差が無視できない場合は、レーン毎に伝達関数の抽出及び補償を行う必要がある。Ｙ偏波についても同様である。
【００５９】
図１８は、本発明の実施の形態に係る光受信機の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定するフローチャートである。まず、送信信号処理部４の入力に既知信号を入力し、送信部１の光送信機７から受信部３に光変調信号を伝送する（Ｓ３０１）。この時、図２のステップＳ２にて推定した光送信機７の逆伝達関数を送信機補償部６に設定して、光送信機７の伝送特性を補償する。なお、送信機補償部６は、図５に示した受信機補償部１１と同じ構成を取ることができる。
【００６０】
次に、受信側においてデータバッファ１０で受信データが取得される（ステップＳ３０２）。第２の受信機伝達関数推定部１４は、データバッファ１０からデジタルデータを取得する（ステップＳ３０３）。既知信号同期部１４ａは、取得したデジタルデータから既知信号を抽出する。抽出した既知信号は、適応フィルタとしてのＦＩＲフィルタ１４ｃに供給される。一方、既知信号に対して、伝送路歪として推定される波長分散、周波数オフセット、偏波分散・偏波回転、クロック位相、位相雑音が付加され、適応フィルタの出力と比較される。波長分散、周波数オフセット、偏波分散・偏波回転、クロック位相、位相雑音の付加量は、既知信号の状態から種々の推定ブロックにて推定される。
【００６１】
ここで、適応フィルタの出力において、光送信機７の伝達関数は送信機補償部６で補償されているとみなされる。光受信機９の伝達関数が適応フィルタによって補償されれば、適応フィルタの出力は伝送路歪の影響のみ受ける。この信号が、伝送路歪が付加された既知信号と比較され、その差分（二乗誤差）が最小化されることで、適応フィルタであるＦＩＲフィルタ１４ｃのフィルタ係数を光受信機９の逆伝達関数の時間応答として求めることができる。この逆伝達関数を求める手法は、一般的に下記に示すウィナー解又はＬＭＳアルゴリズムとして知られている。
【数５】
2018152744.tif 000007
ここで、ｄ（ｎ）は既知信号、ｙ（ｎ）は適応フィルタの出力、ｅ（ｎ）はｄ（ｎ）とｙ（ｎ）の差、ｈ（ｎ）は適応フィルタの時間応答である。
【００６２】
上記の例では、適応等化の回路によって、光送信機７の真の逆伝達関数を直接求めることができたため、ステップＳ３０３とステップＳ３０４は一体として処理できる。一方、光受信機９の真の伝達関数が求められる場合は、その伝達関数から真の逆伝達関数を計算する（ステップＳ３０４）。
【００６３】
次に、推定された光受信機９の真の逆伝達関数を受信機補償部１１に設定する（ステップＳ３０５）。設定方法は、ステップＳ１０５で示した方法と同じである。この時、前述したように、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。
【００６４】
以上より、第２の受信機伝達関数推定部１４によって光受信機９の真の伝達関数又は逆伝達関数を求めることができる。図１９は、第２の受信機伝達関数推定部で求めた光受信機の逆伝達関数の時間応答を示す図である。図２０は、第２の受信機伝達関数推定部で求めた光受信機の逆伝達関数の周波数応答（振幅特性、位相特性）を示す図である。
【００６５】
図２１は、本発明の実施の形態２に係る第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。図１３に示した実施の形態１と比べて、図１８に示すステップＳ３０１で送信機補償部６はバイパスすると共に、ステップＳ３０３で既知信号に伝送路歪を付加する他に、光送信機７の伝達関数を付加する。その他の処理は実施の形態１と同じである。本実施の形態では送信側での設定が不要となるため、受信側の計算のみで光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数と光受信機９の伝達関数又は逆伝達関数を推定することができる。この場合、これらの推定計算を単独の装置として構成することができる。特に、データバッファ１０のデジタルデータを取り込むインタフェースを備えたＰＣによって容易に構成できる。
【００６６】
図２２は、本発明の実施の形態に係る光伝送特性補償方法による補償後の周波数スペクトラムである。光送受信機の補償が無い場合、光送信機７の帯域特性によりスペクトラムの両肩が落ちている。一方、受信側周波数特性の切り分けをせずに送信側だけで補償を行った場合、結果的に光受信機９の周波数特性の両肩が上がっている。対して、光送信機７側と光受信機９側で個別に補償を行った場合、理想的な矩形スペクトルが確認できる。光伝送において、光アンプによる雑音（帯域的にフラット）が支配的となるので、光スペクトルが理想的な形状（今回のケースでは矩形）となる場合においてノイズエンハンスの影響を避けることができる。このように、光送信機７の伝達関数は光送信機７側で補償し、光受信機９の伝達関数は光受信機９側で補償することがノイズエンハンスの影響を抑制する上で重要である。本発明の実施の形態によりそれが実現可能となる。
【００６７】
図２３は、本発明の実施の形態に係る光伝送特性補償方法による補償後のＱ値改善効果を示す図である。Ｑ値は、誤り率を示す指標である。誤り率が低いほど高いＱ値が得られる。ＯＳＮＲは光信号対雑音比である。図２２で示したスペクトラムと同様に、この場合も光送信機７側と光受信機９側で個別に補償を行った場合の方が、広いＯＳＮＲに対してＱ値の改善量が大きい。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態によれば光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数と光受信機９の伝達関数又は逆伝達関数がそれぞれ推定可能となる。即ち、光送信機７及び光受信機９の伝送特性を推定することができる。それらの伝達関数又は逆伝達関数を送信機補償部６及び受信機補償部１１に設定することによって、光送信機７における伝達関数と光受信機９における伝達関数を個別に補償することができる。よって、光送信機７及び光受信機９の伝送特性を補償することができるため、図２２及び図２３に示したように最適な伝送特性を得ることができる。また、本実施の形態に係る光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システムはＰＣ等で容易に構成が可能であり、光通信における較正システムとしても有用となる。
【００６９】
また、本実施の形態では、送信部１と受信部３とを接続状態にして、受信部３内の光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数を求め、それを利用して送信部１内の光送信機７の伝達関数又は逆伝達関数を求め、最終的に光受信機９の真の伝達関数又は真の逆伝達関数を求めた。しかしながら、光送信機７と光受信機９の一方の伝達関数又は逆伝達関数が事前に取得又は較正されている場合は、送信部１から受信部３に既知信号を伝送した時の受信部３におけるデジタルデータと、その事前に取得又は較正された伝達関数又は逆伝達関数とから、光送信機７と光受信機９の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定することができる。この場合、未知の伝達関数を持つ装置側のみを順次交換して、複数の装置の伝達関数又は逆伝達関数を求めることができる。これらの方法も本発明の技術的思想の範囲に含まれる。
【００７０】
また、図２のフローチャートに示すステップＳ３で推定した光受信機９の真の伝達関数又は逆伝達関数をステップＳ２の光受信機９の仮の伝達関数又は逆伝達関数として用いてステップＳ２及びステップＳ３を２回以上繰り返してもよい。これにより、光送受信器の伝達関数又は逆伝達関数をより精度高く推定することができる。これも本発明の技術的思想の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１  送信部、２  伝送路、３  受信部、６  送信機補償部、７  光送信機、８  送信機伝達関数推定部、９  光受信機、１１  受信機補償部、１３  第１の受信機伝達関数推定部、１４  第２の受信機伝達関数推定部
【図１】
2018152744.tif 000008
【図２】
2018152744.tif 000009
【図３】
2018152744.tif 000010
【図４】
2018152744.tif 000011
【図５】
2018152744.tif 000012
【図６】
2018152744.tif 000013
【図７】
2018152744.tif 000014
【図８】
2018152744.tif 000015
【図９】
2018152744.tif 000016
【図１０】
2018152744.tif 000017
【図１１】
2018152744.tif 000018
【図１２】
2018152744.tif 000019
【図１３】
2018152744.tif 000020
【図１４】
2018152744.tif 000021
【図１５】
2018152744.tif 000022
【図１６】
2018152744.tif 000023
【図１７】
2018152744.tif 000024
【図１８】
2018152744.tif 000025
【図１９】
2018152744.tif 000026
【図２０】
2018152744.tif 000027
【図２１】
2018152744.tif 000028
【図２２】
2018152744.tif 000029
【図２３】
2018152744.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月19日(2018.2.19)
【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】
光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法であって、
前記光送受信機の送信部から受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記受信部の光受信機の伝達特性の補償が行われ、前記送信部の光送信機の伝達関数の影響が残る第１の既知信号をデジタルフィルタに入力して元の第１の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記送信部の前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第１のステップと、
推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝達特性を補償した前記送信部から前記受信部に伝送された第２の既知信号をデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、伝送路特性を元の第２の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記受信部の前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第２のステップとを備えることを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項２】
光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法であって、
前記光送受信機の送信部から受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記受信部の光受信機の伝達特性の補償が行われ、前記送信部の光送信機の伝達関数の影響が残る第１の既知信号をデジタルフィルタに入力して元の第１の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記送信部の前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第１のステップと、
前記送信部から前記受信部に伝送された第２の既知信号をデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と伝送路特性を元の第２の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記受信部の前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第２のステップとを備えることを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項３】
前記第１の既知信号に対する前記光受信機の伝達特性の補償は、事前に取得又は較正された前記受信部の前記光受信機の仮の逆伝達関数を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項４】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、前記光受信機の前記仮の伝達関数の逆数を計算することで前記光受信機の仮の逆伝達関数を求めるステップを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項５】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、任意波形信号に前記光受信機の仮の伝達関数を乗じてデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と元の任意波形信号との誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記光受信機の前記仮の逆伝達関数を求めるステップを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項６】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、前記光受信機の仮の伝達関数から変換した時間応答で任意波形信号をＦＩＲフィルタ処理してデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と元の任意波形信号との誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記光受信機の前記仮の逆伝達関数を求めるステップを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項７】
前記第２のステップで推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１のステップの前記光受信機の仮の伝達関数又は逆伝達関数として用いて前記第１のステップ及び前記第２のステップを２回以上繰り返すことを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法により推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて、光伝送特性補償システムが前記光送信機及び前記光受信機の伝送特性を補償するステップを備えることを特徴とする光伝送特性補償方法。
【請求項９】
光送受信機の伝送特性を推定する光伝送特性推定システムであって、
前記光送受信機の送信部から受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記受信部の光受信機の伝達特性の補償が行われ、前記送信部の光送信機の伝達関数の影響が残る第１の既知信号をデジタルフィルタに入力して元の第１の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記送信部の前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する送信機伝達関数推定部と、
推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝達特性を補償した前記送信部から前記受信部に伝送された第２の既知信号をデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、伝送路特性を元の第２の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記受信部の前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する受信機伝達関数推定部とを備えることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１０】
光送受信機の伝送特性を推定する光伝送特性推定システムであって、
前記光送受信機の送信部から受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記受信部の前記光受信機の伝達特性の補償が行われ、前記送信部の光送信機の伝達関数の影響が残る第１の既知信号をデジタルフィルタに入力して元の第１の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記送信部の前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する送信機伝達関数推定部と、
前記送信部から前記受信部に伝送された第２の既知信号をデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と伝送路特性を元の第２の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記受信部の前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する受信機伝達関数推定部とを備えることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１１】
前記第１の既知信号に対する前記光受信機の伝達特性の補償は、事前に取得又は較正された前記受信部の光受信機の仮の逆伝達関数を用いて行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１２】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、前記光受信機の仮の伝達関数の逆数を計算することで前記光受信機の前記仮の逆伝達関数を求める仮の受信機伝達関数推定部を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１３】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、任意波形信号に前記光受信機の仮の伝達関数を乗じてデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と元の任意波形信号との誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記光受信機の前記仮の逆伝達関数を求める仮の受信機伝達関数推定部を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１４】
前記光受信機の入力端にスペクトラムが既知な試験信号を入力した時に前記光受信機が出力したデータをフーリエ変換することで前記光受信機の仮の伝達関数を推定し、前記光受信機の仮の伝達関数から変換した時間応答で任意波形信号をＦＩＲフィルタ処理してデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と元の任意波形信号との誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記光受信機の前記仮の逆伝達関数を求める仮の受信機伝達関数推定部を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送特性推定システム。
【請求項１５】
請求項９〜１４の何れか１項に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償する送信機補償部と、
推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光受信機の伝送特性を補償する受信機補償部とを備えることを特徴とする光伝送特性補償システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る光伝送特性推定方法は、光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法であって、前記光送受信機の送信部から受信部に伝送され、前記受信部にて伝送路特性の補償及び前記受信部の光受信機の伝達特性の補償が行われ、前記送信部の光送信機の伝達関数の影響が残る第１の既知信号をデジタルフィルタに入力して元の第１の既知信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記送信部の前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第１のステップと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝達特性を補償した前記送信部から前記受信部に伝送された第２の既知信号をデジタルフィルタに入力し、このデジタルフィルタの出力と、伝送路特性を元の第２の既知信号に付加した信号との間の誤差を最小にするように収束させた際のデジタルフィルタのフィルタ係数として前記受信部の前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第２のステップとを備えることを特徴とする。