(57)【要約】【課題】光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を遠隔で推定する。【解決手段】第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６に第１の既知信号を伝送した時に第２の光送受信機１６が取得した第１のデータと、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を推定する。この推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を、第２の光送受信機１６から第１の光送受信機９へ伝送させる。この伝送させた第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数によって補償した第２の既知信号を第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６に伝送した時に第２の光送受信機１６が取得した第２のデータから、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、
前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって補償した第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３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】
前記第２の光送受信機の前記受信部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出力する第３のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部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】
前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記第２の光送受信機の前記受信部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前記光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又は２に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項４】
前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記第２の光送受信機の前記受信部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１〜３の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項５】
前記第３のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１のステップの前記第２の光送受信機の前記受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数として用いて前記第１、第２及び第３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１〜４の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項６】
前記第２のステップは、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を変調フォーマットに変換して送信機データバッファに供給することによって前記第２の光送受信機の前記送信部から変調した光信号として送信し、前記第１の光送受信機の前記受信部が前記光信号を受信して受信機データバッファに書き込んだデータを前記受信機データバッファから取り出して復調するステップを含む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】
請求項１〜６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第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数と前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて、光伝送特性遠隔補償システムが前記第１の光送受信機の前記送信部及び前記第２の光送受信機の前記受信部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８】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第１の光送受信機の送信部から前記第２の光送受信機の受信部に既知信号を伝送した時の前記第２の光送受信機の前記受信部が出力するデータと、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の一方の事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定するステップと、
前記事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の光送受信機と前記第２の光送受信機との間で伝送させる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９】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータと、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の光送受信機の受信部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、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第３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１０】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を第１及び第２の推定部が推定する方法であって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の推定部が前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、
前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第１の推定部が第２の既知信号を補償して前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、補償された前記第２の既知信号が伝送された時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３のステップと、
前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に第３の既知信号を伝送した時に前記第１の光送受信機が取得した第３のデータと、前記第１の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、記第１の推定部が前記第２の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第４のステップと、
前記第４のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第１の推定部が前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機へ伝送させる第５のステップと、
前記第５のステップで伝送させた前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第２の推定部が第４の既知信号を補償して前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に伝送させ、補償された前記第４の既知信号が伝送された時に前記第１の光送受信機が取得した第４のデータから、前記第１の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の推定部が推定する第６のステップとを備え、
前記第１の推定部と前記第２の推定部との間でフラグを送受信し、それぞれの推定部が前記フラグを受信したタイミングに応じて、前記第１から第３のステップと前記第４から第６のステップのどちらを先に実施するかを決めることを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項１１】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定する第１及び第２の推定部を備え、
前記第２の推定部は、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させ、
前記第１の推定部は、伝送された前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって第２の既知信号を補償し、補償された前記第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、
前記第２の推定部は、補償された前記第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部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。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記第１の光送受信機の前記送信部の伝送特性を補償する送信機補償部と、
推定した前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記第２の光送受信機の前記受信部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１３】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定するシステムであって、
前記第１の光送受信機の送信部から前記第２の光送受信機の受信部に既知信号を伝送した時の前記第２の光送受信機の前記受信部が出力するデータと、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の一方の事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、前記事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の光送受信機と前記第２の光送受信機との間で伝送させることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１４】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定するシステムであって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータと、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の光送受信機の受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１５】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定する第１及び第２の推定部を備え、
第１のステップにおいて、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の推定部が前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第２のステップにおいて、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させ、
第３のステップにおいて、前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第１の推定部が第２の既知信号を補償して前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、補償された前記第２の既知信号が伝送された時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第４のステップにおいて、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に第３の既知信号を伝送した時に前記第１の光送受信機が取得した第３のデータと、前記第１の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、記第１の推定部が前記第２の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第５のステップにおいて、前記第４のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第１の推定部が前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機へ伝送させ、
第６のステップにおいて、前記第５のステップで伝送させた前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第２の推定部が第４の既知信号を補償して前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に伝送させ、補償された前記第４の既知信号が伝送された時に前記第１の光送受信機が取得した第４のデータから、前記第１の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の推定部が推定し、
前記第１の推定部と前記第２の推定部との間でフラグを送受信し、それぞれの推定部が前記フラグを受信したタイミングに応じて、前記第１から第３のステップと前記第４から第６のステップのどちらを先に実施するかを決め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、光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の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。更に、光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機は互いに遠隔に設置されているため、一方の光送受信機側において両者の光送受信機の伝達関数を推定し、その補償値を設定することは難し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、その目的は光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を遠隔で推定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、光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって補償した第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を遠隔で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送受信機の受信部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２の推定部の第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２に係る第２の推定部の第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る第２の推定部の第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光送受信機の受信部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８】本発明の実施の形態に係る光送受信機の受信部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９】本発明の実施の形態に係る光送受信機の送信部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１０】本発明の実施の形態に係る第２の推定部の送信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１１】送信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の送信部の逆伝達関数の時間応答を示す図である。
【図１２】送信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の送信部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１３】本発明の実施の形態に係る第２の推定部で推定された光送受信機の送信部の伝達関数を第１の推定部へ転送するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態に係る光送受信機の受信部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１５】本発明の実施の形態１に係る第２の推定部の第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１６】第２の受信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の受信部の逆伝達関数の時間応答を示す図である。
【図１７】第２の受信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の受信部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１８】本発明の実施の形態２に係る第２の推定部の第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。
【図１９】本実施の形態に係る光伝送特性補償方法を説明するフローチャートである。
【図２０】本実施の形態に係る光伝送特性補償システムを示す図である。
【図２１】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Ｑ値改善効果を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態１に係る光伝送特性推定方法の制御シーケンスを示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に係る光伝送特性推定方法の制御シーケンスを示す図である。
【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。また、「遠隔」は、一般的には光ファイバの敷設距離が長いことを意味するが、２つの光送受信装置を光ファイバ（光伝送路）で接続した状態であれば、装置間の距離には依存しない。同じ室内で本システムを構成し動作させる場合も本発明の範囲内である。
【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装置を示す図である。第１の光送受信装置１と第２の光送受信装置２が光伝送路Ａ，Ｂを介して互いに接続されている。第１の光送受信装置１は遠隔に設置された第２の光送受信装置２との間で光信号を交信する。光伝送路Ａ，Ｂは例えば光ファイバと光増幅器からなる。
【００１６】
第１の光送受信装置１は、第１の送信信号処理部３、第１の送信機補償部４、第１の送信機データバッファ５、第１の受信信号処理部６、第１の受信機補償部７、第１の受信機データバッファ８、及び第１の光送受信機９を備える。第１の光送受信機９は送信部９ａ及び受信部９ｂを含む。第１の送信信号処理部３、第１の送信機補償部４、第１の送信機データバッファ５、第１の受信信号処理部６、第１の受信機補償部７、第１の受信機データバッファ８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アでも構成できる。
【００１７】
第２の光送受信装置２も第１の光送受信装置１と同様の構成を有する。即ち、第２の光送受信装置２は、第２の送信信号処理部１０、第２の送信機補償部１１、第２の送信機データバッファ１２、第２の受信信号処理部１３、第２の受信機補償部１４、第２の受信機データバッファ１５、及び第２の光送受信機１６を備える。第２の光送受信機１６は送信部１６ａ及び受信部１６ｂを含む。但し、両装置の各部は同じ機能を有すればよく同じ製品である必要はない。また、両装置の各部の特性もばらつきを有する。
【００１８】
第１の送信信号処理部３に供給されたデータは、第１の送信機補償部４、第１の送信機データバッファ５、第１の光送受信機９の送信部９ａを介して、光信号として光伝送路Ａに送信される。光伝送路Ａから第２の光送受信機１６の受信部１６ｂが受信した光信号は、第２の受信機データバッファ１５、第２の受信機補償部１４、第２の受信信号処理部１３を介して、データとして出力される。この時、各データバッファ及び各補償部はバイパス可能である。同様に、第２の送信信号処理部１０に供給されたデータは、第２の送信機補償部１１、第２の送信機データバッファ１２、第２の光送受信機１６の送信部１６ａを介して、光信号として光伝送路Ｂに送信される。光伝送路Ｂから第１の光送受信機９の受信部９ｂが受信した光信号は、第１の受信機データバッファ８、第１の受信機補償部７、第１の受信信号処理部６を介して、データとして出力される。この時、各データバッファ及び各補償部はバイパス可能である。上述のようにデータ通信が行われる。
【００１９】
また、第１の推定部１７は、第１の光送受信装置１に接続され、第１の光送受信機９の受信部９ｂの伝達関数、及び第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数を推定する。一方、第２の推定部１８は、第２の光送受信装置２に接続され、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数、及び第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数を推定する。第１の推定部１７及び第２の推定部１８は、後述する第１の受信機伝達関数推定部、第２の受信機伝達関数推定部、送信機伝達関数推定部、及び制御部を有する。制御部は、内部の各推定部の動作を制御したり、推定した伝達関数を転送したり補償部へ設定したりする。
【００２０】
第１の推定部１７及び第２の推定部１８は、第１及び第２の光送受信装置１，２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。即ち、内在する各部の動作をソフトウェアとして実装することができる。従って、各部の動作は、適宜切り替えられながら実行される。なお、第１の推定部１７及び第２の推定部１８は第１及び第２の光送受信装置１，２に接続又は取り外し可能であり、手荷物レベルでの運搬が可能である。また、第１の推定部１７及び第２の推定部１８は第１及び第２の光送受信装置１，２と一体化することも可能である。更には第１及び第２の光送受信装置１，２内の第１の受信信号処理部６及び第２の受信信号処理部１３は、それぞれ第１の推定部１７及び第２の推定部１８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。
【００２１】
第１の光送受信装置１、光伝送路Ａ，Ｂ及び第２の光送受信装置２が光データ通信システムを構成する。本システムに、第１の推定部１７及び第２の推定部１８を適用することで、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構成できる。具体的には、データ通信を行う前に、第１の推定部１７及び第２の推定部１８を用いることによって、第１の光送受信機９の伝達関数又は逆伝達関数、及び第２の光送受信機１６の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、第１及び第２の送信機補償部４，１１及び第１及び第２の受信機補償部７，１４に設定することができる。これにより、データ通信を行う前に第１及び第２の光送受信機９，１６の不完全性を改善できる。従って、データ通信中は、その他の劣化要因の効率的な改善を各信号処理部によって実行できる。この結果、伝送特性が大幅に向上する。
【００２２】
第１の送信信号処理部３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、第１の光送受信機９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。具体的には、第１の送信信号処理部３は、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を生成する。
【００２３】
第１の送信機補償部４には、第２の推定部１８が推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数が第１の推定部１７により設定される。第１の送信機補償部４は、推定された伝達関数に基づいて第１の光送受信機９の送信部９ａ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。第１の送信機補償部４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、第１の送信機補償部４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。
【００２４】
第１の送信機データバッファ５は、第１の送信機補償部４からのフレームデータを一時的に蓄え、第２の光送受信機１６へ送信するために第１の光送受信機９に供給する。また、第１の推定部１７から供給されたデータも第１の送信機データバッファ５を介して第１の光送受信機９に供給され、第２の光送受信機１６へ送信される。なお、第１の送信機補償部４からのフレームデータは、第１の送信機データバッファ５を介さずに直接的に第１の光送受信機９に供給することもできる。また、第１の送信機データバッファ５は、そのバッファにデータをセットすることによって自動で第２の光送受信装置２に送信する機能を有している。その場合、データ通信を行う高い多値変調ではなく、制御信号の伝送に適した比較的耐雑音特性に優れた変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ）で伝送することができる。この時、第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６の間の経路は、未校正であり、伝送特性は大きく劣化している。しかし、受信した信号を復調処理する機能は、各推定部内のプログラムによって実現できる。特に、推定部をＰＣ等の高性能な計算機によって構成すれば、リアルタイムで処理する必要がなく必要十分な時間で、幅広い範囲まで補償を行うことができ、精度よく復調することが可能となる。このように、耐雑音特性に優れた変調方式を使用することと、ＰＣによって十分な補償機能を実装できることから、必要なデータ（例えば、制御シーケンス用コマンドや伝達関数又は逆伝達関数）の伝送は実現可能である。これは、第２の送信機データバッファ１２でも同様である。
【００２５】
第１の光送受信機９の送信部９ａ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。送信部９ａは図示していないが、ドライバアンプ、レーザモジュール（信号ＬＤ）、９０°合成器、及び偏波合成器を備える。ドライバアンプは、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°合成器に送信する。９０°合成器は、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、偏波合成器で合成され、光伝送路Ａを介して第２の光送受信装置２に供給される。
【００２６】
第２の光送受信装置２で受信した光信号は、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂに供給される。この受信部１６ｂは、図示していないが、偏波分離器、レーザモジュール（局発ＬＤ）、偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッド、フォトダイオード (PD: Photo Diode)、ＴＩＡ(Transimpedance Amplifier)、及びＡ／Ｄ変換器を備える。レーザモジュールは、直線偏光のＣＷ光を偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッドに送る。偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッド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。ＴＩＡがその電流信号を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器がその電圧信号を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。
【００２７】
第２の受信機データバッファ１５は、一般的にはメモリ回路（ＲＡＭ）で構成でき、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂで受信しＡ／Ｄ変換したデータを一時的に蓄えておく。第２の受信機データバッファ１５に蓄えられたデータは、順次的に後段の第２の受信機補償部１４と第２の受信信号処理部１３へ送られる。なお、Ａ／Ｄ変換されたデータは、第２の受信機データバッファを介さずに直接的に第２の受信機補償部１４に供給することもできる。第２の受信機データバッファ１５に蓄えられたデータを第２の推定部１８が取得することも可能である。なお、第２の受信機データバッファ１５を使用せず、第２の推定部１８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、第２の受信機データバッファ１５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。
【００２８】
第２の受信機補償部１４は、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数の推定結果を第２の推定部１８から取得し、その推定結果に基づいて第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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。第２の受信機補償部１４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、第２の受信機補償部１４は、個別に４レーン間の遅延時間差を補償する機能を持つ機能部を持っても良い。第２の受信機補償部１４の詳細な例は後述する。
【００２９】
第２の受信信号処理部１３には、第２の受信機補償部１４からデジタル信号が供給される。光伝送路Ａ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。第２の受信信号処理部１３は光伝送路Ａにおいて生じた波形歪を補償する。また、第２の受信信号処理部１３は、第１の光送受信機９のレーザモジュールの周波数と第２の光送受信機１６の局発光としてのレーザモジュールの周波数との差を補償する。更に、第２の受信信号処理部１３は、第１の光送受信機９のレーザモジュールの線幅と第２の光送受信機１６の局発光としてのレーザモジュールの線幅とに応じた位相雑音を補償する。
【００３０】
なお、図１では、第１の光送受信装置１の第１の送信機補償部４と第１の受信機補償部７を個別のブロックで表現しているが、第１の送信機補償部４は第１の送信信号処理部３の一部であってもよく、第１の受信機補償部７は第１の受信信号処理部６の一部であってもよい。第２の光送受信装置２の第２の送信機補償部１１と第２の受信機補償部１４も同様である。
【００３１】
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。光伝送特性推定方法は、推定シーケンス１及び推定シーケンス２を有する。推定シーケンス１は、第２の推定部１８により第１の光送受信機９の送信部９ａ及び第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数又は逆伝達関数を推定するシーケンスである。推定シーケンス２は、第１の推定部１７により第２の光送受信機１６の送信部１６ａ及び第１の光送受信機９の受信部９ｂの伝達関数又は逆伝達関数を推定するシーケンスである。推定シーケンス１と推定シーケンス２の動作は、伝送方向が逆である以外は基本的に同じである。
【００３２】
また、例えば、推定シーケンス１の各ステップは、第２の推定部１８の制御により順次的に実行される。推定シーケンス２も同様である。一般的には、両方の推定シーケンスが実施されるが、片方のみが実施される場合もある。また、順番が逆になってもよい。また、片方の光送受信機、例えば第２の光送受信機１６の伝送特性が既知であり、第２の受信機補償部１４と第２の送信機補償部１１の補償値（第２の光送受信機１６の送信部１６ａと受信部１６ｂの伝達関数又は逆伝達関数）が既に設定されている場合は、第１の送信機補償部４と第１の受信機補償部７の補償値（第１の光送受信機９の送信部９ａと受信部９ｂの伝達関数又は逆伝達関数）を推定するシーケンスのみを実行し、第２の送信機補償部１１と第２の受信機補償部１４の補償値を推定するステップはスキップする。両方の推定シーケンスが実施される場合は後述の「制御シーケンス」に則る。
【００３３】
推定シーケンス１の動作（ステップＳ１〜Ｓ４）について説明する。まず、第２の推定部１８が、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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、第２の推定部１８が、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ２で推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を、第２の推定部１８が第２の光送受信機１６から第１の光送受信機９へ伝送させる（ステップＳ３）。次に、第２の推定部１８が、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ４）。
【００３４】
ステップＳ１では、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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１６ｂが取得したデジタルデータから、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数が推定される。但し、ステップＳ１を省略し予め別途用意した仮の伝達関数又は逆伝達関数を使用する場合もある。これはステップＳ５でも同様である。
【００３５】
ステップＳ２では、第２の推定部１８からの指示により、第１の推定部１７から第１の光送受信機９の送信部９ａを介して第２の光送受信機１６に向けて第１の既知信号を伝送する。その時に第２の光送受信機１６の受信部１６ｂが取得した第１のデジタルデータと、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数、及び共有された第１の既知信号とから、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数が第２の推定部１８において推定される。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて推定する。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。
【００３６】
ステップＳ３では、第２の推定部１８で推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数が、第２の推定部１８から、第２の光送受信機１６、光伝送路Ｂ、及び第１の光送受信機９を介して、第１の推定部１７に転送される。
【００３７】
ステップＳ４では、まず、第１の推定部１７において、第２の既知信号が、第２の推定部１８から送られた第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数で補償され、補償された第２の既知信号が、第１の推定部１７から、第１の光送受信機９及び光伝送路Ａを介して第２の光送受信機１６へ転送される。その時に、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂが取得した第２のデジタルデータと、共有された第２の既知信号とから、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数が推定される。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて推定する。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。
【００３８】
ステップＳ２及びステップＳ４では、第１の推定部１７が既知信号を生成し、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。既知信号の系列は第１の推定部１７と第２の推定部１８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。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。
【００３９】
推定シーケンス２の動作（ステップＳ５〜Ｓ８）は推定シーケンス１と同様である。即ち、まず、第１の推定部１７が、第１の光送受信機９の受信部９ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ５）。次に、第２の光送受信機１６から第１の光送受信機９に第３の既知信号を伝送した時に第１の光送受信機９が取得した第３のデジタルデータと、第１の光送受信機９の受信部９ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数、及び共有された第３の既知信号とから、第１の推定部１７が、第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ６）。次に、ステップＳ６で推定した第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数又は逆伝達関数を、第１の推定部１７が第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６へ伝送させる（ステップＳ７）。次に、ステップＳ７で伝送させた第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数又は逆伝達関数によって第２の推定部１８が第４の既知信号を補償して第２の光送受信機１６から第１の光送受信機９に伝送させ、補償された第４の既知信号が伝送された時に第１の光送受信機９が取得した第４のデジタルデータと、共有された第４の既知信号とから、第１の推定部１７が、第１の光送受信機９の受信部９ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する（ステップＳ８）。
【００４０】
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送受信機の受信部の仮の伝達関数を推定するステップＳ１の詳細なフローチャートである。まず、第２の光送受信機１６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白色雑音と同様に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、第２の受信機データバッファ１５が受信データを取得する（ステップＳ１０２）。次に、第２の推定部１８が第２の受信機データバッファ１５からデジタルデータを取得してＦＦＴ処理し、仮の伝達関数を得る（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）。
【００４１】
ＡＳＥ信号は光アンプから発生させることができる。ＡＳＥ信号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、光伝送路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、第２の受信機データバッファ１５に保存されたデータを、第２の推定部１８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。
【００４２】
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。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。上述した周波数特性の推定は、以下に説明する第２の推定部１８の第１の受信機伝達関数推定部において行われる。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態１に係る第２の推定部の第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。ここでは、第２の光送受信装置２の受信経路が併せて示されている。なお、第１の推定部１７も同様の構成を有する。第１の受信機伝達関数推定部１９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。
【００４４】
第２の受信機データバッファ１５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】
2019047397.tif 000003
ｘＲ（ｎ）は第２の受信機データバッファ１５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。この仮の伝達関数又は逆伝達関数は、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数を第２の推定部１８で推定する際に使用される。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態２に係る第２の推定部の第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。また、ここでは第２の光送受信装置２の受信経路が併せて示されている。なお、第１の推定部１７も同様の構成を有する。第２の受信機データバッファ１５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２】
2019047397.tif 000004
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、また実際に光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６は、本発明の実施の形態３に係る第２の推定部の第１の受信機伝達関数推定部を示す図である。また、ここでは、第２の光送受信装置２の受信経路が併せて示されている。なお、第１の推定部１７も同様の構成を有する。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逆フーリエ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１９によって第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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７は、本発明の実施の形態に係る光送受信機の受信部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８は、本発明の実施の形態に係る光送受信機の受信部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９は、本発明の実施の形態に係る第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定するステップＳ２の詳細なフローチャートである。まず、第２の推定部１８からの指示により、第１の推定部１７が、第１の既知信号を第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６へ光伝送路Ａを介して光変調信号として転送する（ステップＳ２０１）。次に、第２の光送受信機１６で受信した第１の既知信号を第２の受信機データバッファ１５でデジタルデータとして取得する（ステップＳ２０２）。次に、第２の推定部１８の送信機伝達関数推定部は、第２の受信機データバッファ１５からデジタルデータを取得し、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の伝達関数、及び共有された第１の既知信号を用いて、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数を推定する（ステップＳ２０３）。続いて、推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数から逆伝達関数を算出する（ステップＳ２０４）。
【００５０】
ステップＳ２０１では、第２の推定部１８からの信号をトリガとして、第１の推定部１７が既知信号を生成し、第１の送信機データバッファ５に供給する。第１の送信機データバッファ５に供給された第１の既知信号は、第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６へ自動的に転送される。ステップＳ２０２では、第２の光送受信機１６で受信した第１の既知信号が、第２の受信機データバッファ１５においてデジタルデータとして取得される。
【００５１】
ステップＳ２０３では、第２の推定部１８が、第２の受信機データバッファ１５から第１の既知信号を含むデジタルデータを取得する。この時、第２の推定部１８は、そのデジタルデータを第２の受信機データバッファ１５を介さずに直接的に取得することも可能である。その第１の既知信号を含むデジタルデータは、第２の推定部１８の送信機伝達関数推定部に供給され、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数が推定される。
【００５２】
図１０は、本発明の実施の形態に係る第２の推定部の送信機伝達関数推定部を示す図である。ここでは、第１の光送受信装置１及び第２の光送受信装置２が併せて示されている。なお、第１の推定部１７も同様の構成を有する。送信機伝達関数推定部２０は、既知信号同期部２０ａ、種々の伝送特性補償部２０ｂ、受信機補償部２０ｃ、及びＦＩＲフィルタ２０ｄ及び二乗誤差最小化部２０ｅを有する適応フィルタを備える。種々の伝送特性補償部２０ｂ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２０ａ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、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数の推定は光伝送路Ａの伝送特性を推定する処理を含む。なお、受信機補償部２０ｃは種々の伝送特性補償部２０ｂの前段に配置することも可能である。
【００５３】
波長分散補償部は既知信号同期部２０ａ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。）。
【００５４】
また、送信機伝達関数推定部２０は、図４の第１の受信機伝達関数推定部１９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。
【００５５】
既知信号同期部２０ａ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で推定した第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の逆伝達関数を用いて行う。
【００５６】
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、第１の光送受信機９の送信部９ａ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２０ｄ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２０ｄ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３】
2019047397.tif 000005
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。
【００５７】
上記の例では、適応等化の回路によって第１の光送受信機９の送信部９ａ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、一度第１の光送受信機９の送信部９ａ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）。
【００５８】
以上より、送信機伝達関数推定部２０によって第１の光送受信機９の送信部９ａ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、送信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の送信部の逆伝達関数の時間応答を示す図である。図１２は、送信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の送信部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。
【００５９】
次に、ステップＳ３において、第２の推定部１８において推定された第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数が、第１の光送受信機９へ転送される。図１３は、本発明の実施の形態に係る第２の推定部で推定された第１の光送受信機の送信部の伝達関数を第１の推定部へ転送するステップＳ３の詳細なフローチャートである。以下、この転送の具体的なステップについて図１０も使用して説明する。
【００６０】
まず、第２の推定部１８の送信機伝達関数推定部２０で推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数が、データ送信の変調フォーマットに変換され、第２の送信機データバッファ１２へ供給される（ステップＳ３０１）。伝達関数のデータが第２の送信機データバッファ１２に供給されると、そのデータは自動的に第２の光送受信機１６の送信部１６ａから変調した光信号として第１の光送受信機９へ送信される（ステップＳ３０２）。第１の光送受信機９の受信部９ｂが光信号を受信し、そのデータを第１の受信機データバッファ８に書き込む（ステップＳ３０３）。そのデータは受信機データバッファ８から取り出して第１の推定部１７によって復調され取得される（ステップ３０４）。上述のように、第１の推定部１７は、第２の推定部１８で推定された第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数を遠隔で取得することができる。
【００６１】
次に、ステップＳ４において、第１の推定部１７から送られてくる第２の既知信号に基づいて、第２の推定部１８において、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数が推定される。図１４は、本発明の実施の形態に係る第２の光送受信機の受信部の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定するステップＳ４の詳細なフローチャートである。図１５は、本発明の実施の形態１に係る第２の推定部の第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。ここでは、第１の光送受信装置１及び第２の光送受信装置２が併せて示されている。なお、第１の推定部１７も同様の構成を有する。
【００６２】
第２の推定部１８の第２の受信機伝達関数推定部２１は、既知信号同期部２１ａ、波長分散補償、周波数オフセット付加、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２１ｂ、適応等化用のＦＩＲフィルタ２１ｃ、二乗誤差最小化回路２１ｄを有する。既知信号同期部２１ａは、第２の受信機データバッファ１５から取得した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、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数又は逆伝達関数の推定は光伝送路Ａの伝送特性を推定する処理を含む。なお、波長分散補償、周波数オフセット付加、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２１ｂの順番は入れ替え可能である。
【００６３】
第２の受信機伝達関数推定部２１では、図４の第１の受信機伝達関数推定部１９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。
【００６４】
ステップＳ４において、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する場合、まず、第１の光送受信装置１に接続された第１の推定部１７において、第２の既知信号が事前に補償される。第２の既知信号は、ステップＳ２で使用する第１の既知信号と同じでも異なってもよい。この事前補償のために、先のステップＳ２及びＳ３にて取得した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数によって第２の既知信号の送信機補償が行われる。次に、送信機補償された第２の既知信号が、第１の推定部１７によって、第１の送信機データバッファ５に供給され、第１の光送受信機９を経由して第２の光送受信機１６へ転送される（Ｓ４０１）。
【００６５】
次に、第２の光送受信機１６へ転送された事前補償された第２の既知信号は、第２の光送受信機１６で受信される。受信された信号は、デジタルデータとして、第２の受信機データバッファ１５で取得される（ステップＳ４０２）。第２の推定部１８が、第２の受信機データバッファ１５からそのデジタル信号を取得し、第２の受信機伝達関数推定部２１において、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数を推定する（ステップＳ４０３）。第２の受信機伝達関数推定部２１において、既知信号同期部２１ａは、取得したデジタルデータから第２の既知信号を抽出する。抽出した第２の既知信号は、適応フィルタとしてのＦＩＲフィルタ２１ｃに供給される。一方、第２の既知信号に対して、光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、第２の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。
【００６６】
ここで、適応フィルタの出力において、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数は第１の推定部１７で補償されているとみなされる。第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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光伝送路歪の影響のみ受ける。この信号が、光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２１ｃのフィルタ係数を第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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４】
2019047397.tif 000006
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。
【００６７】
上記の例では、適応等化の回路によって、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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Ｓ４０３とステップＳ４０４は一体として処理できる。一方、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数が求められる場合は、その伝達関数の逆数から真の逆伝達関数を計算する（ステップＳ４０４）。
【００６８】
以上より、第２の推定部１８の第２の受信機伝達関数推定部２１によって第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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１６は、第２の受信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の受信部の逆伝達関数の時間応答を示す図である。図１７は、第２の受信機伝達関数推定部で求めた光送受信機の受信部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。
【００６９】
図１８は、本発明の実施の形態２に係る第２の推定部の第２の受信機伝達関数推定部を示す図である。図１５に示した実施の形態１と比べて、図１４に示すステップＳ４０１での第１の推定部１７における第２の既知信号の送信機補償は行わず、そのまま第２の光送受信機１６へ転送する。代わりに、第２の推定部１８の第２の受信機伝達関数推定部２１において、第２の既知信号に各種の光伝送路歪を付加する他に、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数による影響を付加する。その他の処理は実施の形態１と同じである。
【００７０】
本実施の形態では送信側での第１の推定部１７における第２の既知信号の事前の送信機補償が不要となるため、第２の推定部１８での計算のみで第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数と第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数又は逆伝達関数を推定することができる。従って、伝達関数の推定の計算を一つの推定部で行うことができ、送受の推定部から成る推定システムを簡易化できる。一方、前述の図１５に示す送受の推定部からなる推定システムでは、送信側の補償は送信側で行えるので、受信側はより正確な補償を行うことができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の推定部１７を第１の光送受信装置１に接続し、第２の推定部１８を第１の光送受信装置１と離れて位置する第２の光送受信装置２に接続し、推定シーケンス１（ステップＳ１〜ステップＳ４）を実行することで、第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数及び第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数が自動的に推定できる。合わせて、推定シーケンス２（ステップＳ５〜ステップＳ８）を実行することで、第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数及び第１の光送受信機９の受信部９ｂの伝達関数も自動的に推定できる。
【００７２】
更に、推定シーケンス１及び推定シーケンス２で求められた伝達関数又は逆伝達関数を第１及び第２の光送受信装置１，２の送信機補償部及び受信機補償部にそれぞれ設定することで、第１及び第２の光送受信機９，１６の補償を個別に行うことができる。
【００７３】
図１９は、本実施の形態に係る光伝送特性補償方法を説明するフローチャートであり、図２０は、本実施の形態に係る光伝送特性補償システムを示す図である。本実施の形態に係る光伝送特性補償方法は、まず、第１の推定部１７が、推定した第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を第１の送信機補償部４へ設定し（ステップＳ９０１）、第１の光送受信機９の受信部９ｂの伝達関数又は逆伝達関数を第１の受信機補償部７へ設定する（ステップＳ９０２）。更に、第２の推定部１８が、推定した第２の光送受信機１６の送信部１６ａの伝達関数又は逆伝達関数を第２の送信機補償部１１へ設定し（ステップＳ９０３）、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの伝達関数又は逆伝達関数を第２の受信機補償部１４へ設定する（ステップＳ９０４）。その後、第１の光送受信装置１と第２の光送受信装置２との間でデータ通信を開始する（ステップＳ９０５）。
【００７４】
図２１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、光送受信機の送信部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、周波数特性の両肩が上がっている。対して、送信部と受信部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、送信部の伝達関数は光送受信機の送信部側で補償し、受信部の伝達関数は光送受信機の受信部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。
【００７５】
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２１で示したスペクトラムと同様に、この場合も光送受信機の送信側と光伝送路を介して設置した光送受信機の受信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。
【００７６】
以上説明したように、光伝送路Ａ，Ｂを介して接続された第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６の伝送特性を個別に補償することができる。そのため、図２１及び図２２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、光通信における校正システムとしても有用となる。
【００７７】
また、本実施の形態では、第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６とを接続状態にして、第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの仮の伝達関数又は逆伝達関数を求め、それを利用して第１の光送受信機９の送信部９ａの伝達関数又は逆伝達関数を求め、最終的に第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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、第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６の一方の伝達関数又は逆伝達関数が事前に取得又は校正されている場合は、第１の光送受信機９から第２の光送受信機１６に既知信号を伝送した時の受信部１６ｂにおけるデジタルデータと、その事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数とから、第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６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。事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数は、第１の光送受信機９と第２の光送受信機１６との間で伝送される。これらの方法も本発明の技術的思想の範囲に含まれる。
【００７８】
また、図２のフローチャートに示すステップＳ４で推定した第２の光送受信機１６の受信部１６ｂの真の伝達関数又は逆伝達関数をステップＳ１の第２の光送受信機１６の受信部１６ｂ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からステップＳ４を２回以上繰り返してもよい。これにより、光送受信機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。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、遠隔に設置された光送受信装置でデータ通信を開始する前に、遠隔に設置された光送受信機の送信部及び受信部の伝達関数を効率よく推定し、かつ補償することができるため、高速かつ大容量のデータ通信を短時間に開始することができる。
【００８０】
以下に、本発明の実施の形態に係る光伝送特性推定方法及び光伝送特性補償方法の制御シーケンスについて説明する。以下の制御シーケンスでは、第１の光送受信装置１に接続された第１の推定部１７と、第２の光送受信装置２に接続された第２の推定部１８との間の通信プロトコルが示されている。この通信プロトコルを用いて第１の推定部１７と第２の推定部１８との間でフラグを送受信し、それぞれの推定部がフラグを受信したタイミングに応じて、ステップＳ２〜Ｓ４の推定シーケンス１とステップＳ６〜Ｓ８の推定シーケンス２のどちらを先に実施するかを決める。
【００８１】
図２３は、本発明の実施の形態１に係る光伝送特性推定方法の制御シーケンスを示す図である。実施の形態１では、第１の推定部１７が送信コマンド実行側となり、第２の推定部１８が受信コマンド実行側になり、図２に示した推定シーケンス１が先に実行される。
【００８２】
続いて、本制御シーケンスの具体的な動作について説明する。第１の推定部１７及び第２の推定部１８は、共にstartフラグを相手側に第１及び第２の光送受信装置１，２を介して送信する。同時に、第１の推定部１７及び第２の推定部１８はそれぞれ相手側のstartフラグを間欠的に受信しながら待つ。仮に、第２の推定部１８が第１の推定部１７からのstartフラグを受信すると、第２の推定部１８は受信コマンド実行側となり、startフラグの送信を停止しackを送信する。第１の推定部１７はstartフラグを受信する前にackを受信したため、第１の推定部１７が送信コマンド実行側になる。上述したように、相手側のstartフラグを先に受信した方が送信コマンド実行側となる。この場合、受信するタイミングは、同期を防ぐようにランダムに設定される。
【００８３】
なお、startフラグを送信する前に予め受信動作を行い、対向する装置がstartフラグを送信していないことを確認してからstartフラグを送信する手順を追加しても良い。また、第１の推定部１７と第２の推定部１８が同時にstartフラグを送信しており、第１の推定部１７と第２の推定部１８が同時にstartフラグを受信し、両者が同時にackを送信した場合は、両者が受信コマンド実行側となってしまう。これを回避するためにack送信後にackを受信した場合はそれぞれランダムに発生した遅延時間をおいて、startフラグの送信に戻る手順を追加しても良い。
【００８４】
上述のシーケンスによって、第１の推定部１７が送信コマンド実行側、第２の推定部１８が受信コマンド実行側になる。これによって、第１の光送受信装置１から第２の光送受信装置２への通信方向に対して、送受信機の伝達関数の推定が行われる。具体的には、図２に示した推定シーケンス１が先に実行される。この時、推定シーケンス１のステップＳ１（仮の伝達関数の推定）は、事前に行われていることとする。また、図２３には示していないが、通常は、上記推定シーケンス１が実行された後に続いて推定シーケンス２が実行される。最後に、それぞれのシーケンスによって推定された伝達関数によって送信機補償及び受信機補償が行われ、光送受信装置の通常運用でのデータ通信が行われる。なお、送信機補償及び受信機補償は、各推定シーケンス毎に実行してもよい。
【００８５】
図２４は、本発明の実施の形態２に係る光伝送特性推定方法の制御シーケンスを示す図である。実施の形態２では、第２の推定部１８が送信コマンド実行側となり、第２の推定部１８が受信コマンド実行側になり、図２に示した推定シーケンス２が先に実行される。
【００８６】
続いて、本制御シーケンスの具体的な動作について説明する。第１の推定部１７及び第２の推定部１８は、共にstartフラグを相手側に第１及び第２の光送受信装置１，２を介して送信する。同時に、第１の推定部１７及び第２の推定部１８はそれぞれ相手側のstartフラグを待つ。両方の推定部とも相手側のstartフラグを受信すると、相手の推定部にackを送信する。仮に、第１の推定部１７が、startフラグのackを送信中に、第２の推定部１８からのstartフラグのackを受信すると、第１の推定部１７が受信コマンド実行側となり、startフラグのackの受信通知を含む制御信号cntを相手側に送信する。startフラグのackを送信中に第１の推定部１７からの制御信号cntを受信した第２の推定部１８は、送信コマンド実行側となる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態では、startフラグのack送信中に相手側のstartフラグのackを受信すると、受信コマンド実行側となる。この場合も、受信するタイミングは、同期を防ぐようにランダムに設定される。
【００８８】
上述のシーケンスでは、第２の推定部１８が送信コマンド実行側、第１の推定部１７が受信コマンド実行側になる。これによって、第２の光送受信装置２から第１の光送受信装置１への通信方向に対して、送受信機の伝達関数の推定が行われる。具体的には、図２に示した推定シーケンス２が先に実行される。この時、推定シーケンス２のステップＳ５（仮の伝達関数の推定）は、事前に行われていることとする。また、図２４には示していないが、通常は、上記推定シーケンス２が実行されると続いて推定シーケンス１が実行される。最後に、それぞれのシーケンスによって推定された伝達関数によって送信機補償及び受信機補償が行われ、光送受信装置の通常運用でのデータ通信が行われる。この場合も、送信機補償及び受信機補償は、各推定シーケンス毎に実行してもよい。
【００８９】
上述したように、第１の推定部１７及び第２の推定部１８を第１及び第２の光送受信装置１，２に接続して推定シーケンスを実行すると、例え同時に実行が開始されても、制御シーケンスによって通信の衝突を避けてどちらかが送信コマンド実行側及び受信コマンド実行側となり、図２に示した２種類の推定シーケンスが順次的に実行できる。
【００９０】
また、送信側はデータを繰り返し送信し続けることで、再送制御等の複雑な通信制御シーケンスは実装しなくて済む。最終的にタイムアウト通知で完了させる。このように、本制御シーケンスは、複雑なシーケンスは使用せず、簡易なシーケンスで構成している。
【００９１】
また、図２３の実施の形態１では、第２の推定部１８からのstartフラグ送信によって第２の推定部１８において伝達関数の計算が行われる。図２４の実施の形態２では、第１の推定部１７からのstartフラグ送信によって第１の推定部１７において伝達関数の計算が行われる。しかし、第１の推定部１７からのstartフラグ送信によって第２の推定部１８において伝達関数の計算を行ったり、第２の推定部１８からのstartフラグ送信によって第１の推定部１７において伝達関数の計算を行うようにすることも可能である。
【００９２】
なお、上述のstartフラグの送信と受信、ackの送信と受信などは図１３に示す第１の光送受信機の送信部９ａの伝達関数を第２の推定部１８から第１の光送受信機９に転送する場合と同様にstartフラグのデータやackのデータをデータ送信の変調フォーマットに変換し、第１の送信機のデータバッファ５または第２の送信機のデータバッファ１２へ供給することで第２の光送受信装置または第１の光送受信装置に届けられる。
【００９３】
また、第１の送信機のデータバッファ５および第２の送信機のデータバッファ１２に書き込まれたデータは第１の光送受信機の送信部９ａおよび第２の光送受信機の送信部１６ａから繰り返し送信し続けられる。また、第１の受信機データバッファ８および第２の受信機データバッファ１５のデータはそれぞれ間欠的に第１の推定部および第２の推定部に供給されることで、間欠的に受信処理がなされる。
【符号の説明】
【００９４】
Ａ，Ｂ  光伝送路、４  第１の送信機補償部、５  第１の送信機データバッファ、７  第１の受信機補償部、８  第１の受信機データバッファ、９  第１の光送受信機、９ｂ，１６ｂ  受信部、９ａ，１６ａ  送信部、１１  第２の送信機補償部、１２  第２の送信機データバッファ、１４  第２の受信機補償部、１５  第２の受信機データバッファ、１６  第２の光送受信機、１７  第１の推定部、１８  第２の推定部
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月14日(2018.8.14)
【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】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第２の光送受信機のみにおいて前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する推定ステップと、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の前記受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、
前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって補償した第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３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】
前記推定ステップにおいて、前記第２の光送受信機の前記受信部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出力する第３のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部の仮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請求項１に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項３】
前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数の推定の少なくとも一方は、前記送信部と前記受信部との間の前記光伝送路の伝送特性を推定する処理を使用する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】
前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数の推定及び前記第２の光送受信機の前記受信部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１〜３の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項５】
前記第３のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１のステップの前記第２の光送受信機の前記受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数として用いて前記第１、第２及び第３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１〜４の何れか１項に記載の光伝送特性推定方法。
【請求項６】
前記第２のステップは、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を変調フォーマットに変換して送信機データバッファに供給することによって前記第２の光送受信機の前記送信部から変調した光信号として送信し、前記第１の光送受信機の前記受信部が前記光信号を受信して受信機データバッファに書き込んだデータを前記受信機データバッファから取り出して復調するステップを含む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】
請求項１〜６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第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数と前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて、前記第１及び第２の光送受信機の内部の補償部がそれぞれ前記第１の光送受信機の前記送信部及び前記第２の光送受信機の前記受信部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８】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第１の光送受信機の送信部から前記第２の光送受信機の受信部に既知信号を伝送した時の前記第２の光送受信機の前記受信部が出力するデータと、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の一方の事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定するステップと、
前記事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の光送受信機と前記第２の光送受信機との間で伝送させる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９】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータと、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の光送受信機の受信部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、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第３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１０】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を第１及び第２の推定部が推定する方法であって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の推定部が前記第１の光送受信機の送信部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、
前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、
前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第１の推定部が第２の既知信号を補償して前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、補償された前記第２の既知信号が伝送された時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３のステップと、
前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に第３の既知信号を伝送した時に前記第１の光送受信機が取得した第３のデータと、前記第１の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、記第１の推定部が前記第２の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第４のステップと、
前記第４のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第１の推定部が前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機へ伝送させる第５のステップと、
前記第５のステップで伝送させた前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第２の推定部が第４の既知信号を補償して前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に伝送させ、補償された前記第４の既知信号が伝送された時に前記第１の光送受信機が取得した第４のデータから、前記第１の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の推定部が推定する第６のステップとを備え、
前記第１の推定部と前記第２の推定部との間でフラグを送受信し、それぞれの推定部が前記フラグを受信したタイミングに応じて、前記第１から第３のステップと前記第４から第６のステップのどちらを先に実施するかを決めることを特徴とする光伝送特性推定方法。
【請求項１１】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定する第１及び第２の推定部を備え、
前記第２の光送受信機のみにおいて、前記第２の推定部は、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
前記第２の推定部は、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の前記受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させ、
前記第１の推定部は、伝送された前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって第２の既知信号を補償し、補償された前記第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、
前記第２の推定部は、補償された前記第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部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。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光伝送特性推定システムと、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記第１の光送受信機の前記送信部の伝送特性を補償する送信機補償部と、
推定した前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記第２の光送受信機の前記受信部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１３】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定するシステムであって、
前記第１の光送受信機の送信部から前記第２の光送受信機の受信部に既知信号を伝送した時の前記第２の光送受信機の前記受信部が出力するデータと、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の一方の事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の前記送信部と前記第２の光送受信機の前記受信部の他方の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、前記事前に取得又は校正された伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の光送受信機と前記第２の光送受信機との間で伝送させることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１４】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定するシステムであって、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第２の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータと、推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の光送受信機の受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【請求項１５】
光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を推定する第１及び第２の推定部を備え、
第１のステップにおいて、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第２の推定部が前記第１の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第２のステップにおいて、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させ、
第３のステップにおいて、前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第１の推定部が第２の既知信号を補償して前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送させ、補償された前記第２の既知信号が伝送された時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の推定部が前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第４のステップにおいて、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に第３の既知信号を伝送した時に前記第１の光送受信機が取得した第３のデータと、前記第１の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、記第１の推定部が前記第２の光送受信機の送信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定し、
第５のステップにおいて、前記第４のステップで推定した前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第１の推定部が前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機へ伝送させ、
第６のステップにおいて、前記第５のステップで伝送させた前記第２の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって前記第２の推定部が第４の既知信号を補償して前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機に伝送させ、補償された前記第４の既知信号が伝送された時に前記第１の光送受信機が取得した第４のデータから、前記第１の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を前記第１の推定部が推定し、
前記第１の推定部と前記第２の推定部との間でフラグを送受信し、それぞれの推定部が前記フラグを受信したタイミングに応じて、前記第１から第３のステップと前記第４から第６のステップのどちらを先に実施するかを決めることを特徴とする光伝送特性推定システム。
【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、光伝送路を介して互いに接続された第１及び第２の光送受信機の伝送特性を光伝送特性推定システムが推定する方法であって、前記第２の光送受信機のみにおいて前記第２の光送受信機の受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する推定ステップと、前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に第１の既知信号を伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第１のデータと、前記第２の光送受信機の前記受信部の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記第１の光送受信機の送信部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、前記第１のステップで推定した前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数を、前記第２の光送受信機から前記第１の光送受信機へ伝送させる第２のステップと、前記第２のステップで伝送させた前記第１の光送受信機の前記送信部の伝達関数又は逆伝達関数によって補償した第２の既知信号を前記第１の光送受信機から前記第２の光送受信機に伝送した時に前記第２の光送受信機が取得した第２のデータから、前記第２の光送受信機の前記受信部の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第３のステップとを備えることを特徴とする。