(57)【要約】  本明細書は、光伝送システムに関する。特に、本明細書は、キャリア位相の推定、および光伝送チャネルで受ける非線形歪みの度合いの推定のための方法および装置に関する。方法は、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するステップを備え、複数の信号サンプルが変調方式およびキャリア位相に関連付けられ、複数の信号サンプルが光伝送チャネルを介して伝送されており、複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号位相を備え、複数の信号位相がそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、複数の残余位相がキャリア位相に関連付けられている。方法は、変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすステップ４０１と、それぞれラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定し、それにより光伝送チャネルの非線形性の測定値をもたらすステップ３０１をさらに備える。
2013514692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの光伝送チャネルの非線形性を測定するための方法であって、
受信機において、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するステップであって、
複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、
対応する送信機において、複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、
複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、
複数の信号位相がそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、
複数の残余位相が、キャリア位相に関連付けられるステップと、
変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすステップ（４０１）と、
それぞれラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定し、それにより光伝送チャネルの非線形性の測定値をもたらすステップ（３０１）とを備える、方法。
【請求項２】
複数の残余位相がそれぞれ、複数の非線形誘導位相雑音値、および複数のレーザー位相雑音値を備え、
第１のラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値を決定し、それによりレーザー位相雑音の自己相関値をもたらすステップと、
レーザー位相雑音の自己相関値を、複数の残余位相の自己相関値のセットから減算することにより、非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットを決定するステップ（６０１）とをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ゼロとは異なるラグ値に対する非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットのうちの複数の自己相関値を補間することにより、ゼロのラグ値における非線形誘導位相雑音の自己相関値を決定するステップをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットの値（６１１）が非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットの最大値の半値におけるものである第２のラグ値（６１１）を決定するステップであって、第２のラグ値が光伝送チャネルの非線形性の測定値であるステップをさらに備える、請求項２又は３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１のラグ値が第２のラグ値よりも大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
変調方式がＭ−ＰＳＫに対応し、相殺するステップ（４０１）が複数の信号位相をＭ乗することを備えるか、
変調方式がｘ−ＱＡＭに対応し、相殺するステップ（４０１）が複数の信号位相を変調方式のいくつかの可能なデータ位相値に関連付けられているべき指数で累乗することを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定するステップが、
第１の時間インスタンスにおける複数の残余位相の１つの残余位相に、第２の時間インスタンスにおける複数の残余位相の１つの残余位相を乗算することを備え、ラグ値が第２の時間インスタンスと第１の時間インスタンスの差異に対応する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ゼロのラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値を決定するステップと、
ゼロのラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値により、ラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを正規化するステップとをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
光ファイバの光伝送チャネルを介して伝送される信号のキャリア位相の複数の推定値を決定するための方法であって、
受信機において、後続の時間インスタンスにおける信号の複数のサンプルを受信するステップであって、
複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、
対応する送信機において、複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、
複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、
複数の信号位相がそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、
複数の残余位相が、キャリア位相に関連付けられるステップと、
変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすステップ（４０１）と、
請求項４から８のいずれか一項に記載の方法による、第２のラグ値（６１１）を決定するステップ（３０１）と、
第２のラグ値（６１１）の２倍に対応するいくつかのフィルタタップを備えるフィルタで複数の残余位相をフィルタリングし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値に関連付けられている複数のフィルタリングされた残余位相をもたらステップ（４０２）とを備える、方法。
【請求項１０】
フィルタタップの重みが均等である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の時間インスタンスのフィルタリングされた残余位相値が、第１の時間インスタンスの前および後の時間インスタンスにおける複数の残余位相からの残余位相値から決定される、請求項９または１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
変調方式に関連付けられている係数で複数のフィルタリングされた残余位相を除算するステップと、
複数の除算されたフィルタリングされた残余位相をアンラップし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値をもたらすステップとをさらに備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
光ファイバの光伝送チャネルの非線形性の測定値を提供するように構成されたシステムであって、
後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するように構成された受信ユニットであって、
複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、
対応する送信機において、複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、
複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、
複数の信号位相がそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、
複数の残余位相が、キャリア位相に関連付けられる受信ユニットと、
変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすように構成されたデータ位相相殺ユニット（４０１）と、
それぞれラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定し、それにより光伝送チャネルの非線形性の測定値をもたらすように構成されたキャリア位相統計決定ユニット（３０１）とを備える、システム。
【請求項１４】
後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値を提供するように構成されたキャリア位相推定ユニット（２２１）であって、
後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するように構成された受信ユニットであって、
複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、
複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、
複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、
複数の信号位相がそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、
複数の残余位相が、キャリア位相に関連付けられる受信ユニットと、
変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすように構成されたデータ位相相殺ユニット（４０１）と、
請求項４から８のいずれか一項に記載の方法による、第２のラグ値（６１１）を決定するように構成されたキャリア位相統計決定ユニット（３０１）と、
第２のラグ値（６１１）の２倍に対応するいくつかのフィルタタップを備えるフィルタで複数の残余位相をフィルタリングし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値に関連付けられている複数のフィルタリングされた残余位相をもたらすように構成されたフィルタリングユニット（４０２）とを備える、システム。
【請求項１５】
光信号の同相および直交成分を受信するように構成されたコヒーレント受信機（１００）と、
光信号を電気信号に変換するように構成された光検出ユニット（１２１、１２２）と、
電気信号の同相および直交成分を、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを備えるデジタル信号に変換するように構成され、複数の信号サンプルがキャリア位相に関連付けられている複数のアナログデジタル変換器（１２３、１２４）と、
後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値を提供するように構成された、請求項１４に記載のキャリア位相推定ユニット（２２１）と、
キャリア位相の複数の推定値に基づいて複数の信号サンプルを変更するように構成されたキャリア位相補償ユニット（２２２）とを備える、光受信機（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、光伝送システムに関する。特に、本明細書は、キャリア位相の推定、および光伝送チャネルで受ける非線形歪みの度合いの推定のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント光受信機の使用は、５０ＧＨｚスペースグリッドに基づく光ＷＤＭ（波長分割多重方式）ネットワークを介する高スペクトル密度１００Ｇｂ／ｓ（およびそれより高い）のチャネルを提供する次世代光トランスポンダの要件となっている。実際、コヒーレント検出は、色分散および偏光モード分散のような、線形ファイバ効果への良好な許容差をもたらす。しかし、ＷＤＭ光伝送システムのもう１つの主要な懸念事項は、達成可能な範囲および／または達成可能な伝送容量に直接影響を与える非線形傷害に対する回復力である。そのような非線形ファイバ効果は、たとえば自己位相変調（ＳＰＭ：ｓｅｌｆ−ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）および／または相互位相変調（ＸＰＭ：ｃｒｏｓｓ−ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。
【０００３】
米国特許第６６００７９４Ｂ１号では、光ディスクから反射されたレーザー光のＭＬＳＥ受信機を説明している。Ｂｏｎｏｎｉ  Ａ他、「Ｃｒｏｓｓ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ＯＯＫ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｏｎ  Ｈｉｇｈｅｒ−Ｒａｔｅ  ＤＱＰＳＫ  ａｎｄ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ＱＰＳＫ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＩＥＥＥ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｅｎｔｅｒ、ＮＹ、ＵＳ、ｖｏｌ．ＰＰ、ｎｏ．１８、５．０９．２００９、３９７４−３９８３頁では、ＸＰＭにより損なわれた高データ転送速度ＱＰＳＫチャネルのパフォーマンスを推定するための方法を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６６００７９４号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｂｏｎｏｎｉ  Ａ他、「Ｃｒｏｓｓ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ＯＯＫ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｏｎ  Ｈｉｇｈｅｒ−Ｒａｔｅ  ＤＱＰＳＫ  ａｎｄ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ＱＰＳＫ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＩＥＥＥ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｅｎｔｅｒ、ＮＹ、ＵＳ、ｖｏｌ．ＰＰ、ｎｏ．１８、５．０９．２００９、３９７４−３９８３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非線形ファイバ効果は、伝送された光信号の振幅および位相に歪みを与え、それらの歪みの補償のための重要な要素は位相基準としての光信号のキャリア位相の確実かつ正確な決定である。したがって、コヒーレント光受信機は、伝送されたシンボルの決定の前にキャリア位相の回復のためのキャリア位相推定器を備える必要がある。したがって、光伝送チャネルにおいて受信した光信号により受ける非線形効果に応じたキャリア位相推定器の自動最適化スキームは、キャリア位相の良好な推定値を得るため、および被った非線形障害をそれにより軽減するため、および光伝送システムのパフォーマンスをそれにより向上させるために有益であると考えられる。さらに、光伝送チャネルに存在する非線形効果の度合いの測定値を提供することは有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様によれば、光ファイバの光伝送チャネルの非線形性を測定するための方法が説明される。方法は、受信機において、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するステップを備えることができる。複数の信号サンプルは、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられてもよい。特に、複数の信号サンプルは、対応する送信機において、複数の送信された信号サンプルに関連付けられてもよい。送信された信号サンプルは、たとえば、Ｍ−ＰＳＫなどの変調方式を使用して符号化されてもよい。続いて、送信された信号サンプルは、光キャリア位相を有する光キャリア信号に変調されてもよい。最終的に、送信された信号サンプルは、光伝送チャネルを介して送信されてもよく、送信された信号サンプルがさまざまな線形および／または非線形歪みを受ける。非線形歪みは、ＳＰＭおよび／またはＸＰＭに起因することもある。
【０００８】
複数の信号サンプル、すなわち受信された信号サンプルはそれぞれ、複数の信号位相を備えることができる。特に、信号サンプルは、信号振幅および信号位相として極座標で表されうる同相および直交位相成分を備えることができる。複数の信号位相はそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備えることができ、データ位相が符号化されたデータに関連付けられる。複数の残余位相は、キャリア位相に関連付けられてもよい。加えて、残余位相は、たとえばＡＳＥ（増幅自然放出（ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ））雑音、レーザー雑音（伝送レーザーおよび／または局部発振器レーザーの位相雑音に起因する）、および／または非線形雑音（たとえば、光伝送チャネルの非線形効果に起因する）など、さまざまな雑音成分に関連付けられてもよい。
【０００９】
方法は、変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすステップを備えることができる。変調方式がＭ−ＰＳＫ（位相偏移変調（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ））に対応する場合、この相殺するステップは、複数の信号位相をＭ乗することを備えることができる。変調方式がｘ−ＱＡＭ（直交振幅変調（ＱＡＭ：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））に対応する場合、この相殺するステップは、複数の信号位相を、ｘ−ＱＡＭ変調方式に関連付けられているいくつかの可能なデータ位相値に対応するべき指数で累乗することを備えることができる。
【００１０】
方法は、それぞれラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定し、それにより光伝送チャネルの非線形性の測定値をもたらすステップを備えることができる。ラグ値のセットは、時間インスタンスまたはタイムスロットのさまざまなオフセットを備えることができる。一例として、ラグ値のセットは、特定数のタイムスロットまたは時間インスタンスのオフセットを備えることができる。
【００１１】
上記ですでに述べられているように、複数の残余位相はそれぞれ、複数の非線形誘導位相雑音値、および複数のレーザー位相雑音値を備えることができる。そのような場合、方法は、第１のラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値を決定し、それによりレーザー位相雑音の自己相関値をもたらすステップを備えることができる。通常、第１のラグ値は、比較的大きいラグ値となるよう選択される。一例として、第１のラグ値は、ラグ値のセットから最大および／または最小値となるように選択されてもよい。方法は、レーザー位相雑音の自己相関値を、複数の残余位相の自己相関値のセットから減算することにより、非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットを決定するステップをさらに備えることができる。
【００１２】
方法は、ゼロとは異なるラグ値に対する非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットのうちの複数の自己相関値を補間することにより、ゼロのラグ値における非線形誘導位相雑音の自己相関値を決定するステップを備えることができる。
【００１３】
方法は、非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットの値が非線形誘導位相雑音の自己相関値のセットの最大値の半値におけるものである第２のラグ値を決定するステップであって、第２のラグ値が光伝送チャネルの非線形性の測定値であるステップを備えることができる。したがって、相関長と呼ばれることもある第２のラグ値は、伝送チャネルの割り振りのために光り伝送ネットワークのネットワーク制御レイヤにより使用されてもよい。さらに、第２のラグ値は、後段で概説されるキャリア位相推定器のコンテキストにおいて使用されてもよい。
【００１４】
通常、第１のラグ値は、第２のラグ値よりも大きい必要がある。１つの実施形態において、第１のラグ値は、第２のラグ値よりも著しく大きい。好ましくは、第１のラグ値は、非線形誘導位相雑音の自己相関値が第１のラグ値において無視できるほど確実に小さくなるようにするため、第２のラグ値よりも十分に大きい必要がある。したがって、第１のラグ値は、将来決定される第２のラグ値よりも大きいかまたは著しく大きくなるように選択されるべきであることが言明されてもよい。同様に、ラグ値のセットの範囲は、それらの絶対値が将来決定される第２のラグ値よりも大きいかまたは著しく大きくなるように選択されるべきである。
【００１５】
所定のラグ値に対する複数の位相値の自己相関値のセットを決定するステップは、第１の時間インスタンスにおける複数の位相値のうちの１つの位相値に、第２の時間インスタンスにおける複数の位相値のうちの１つの位相値を乗算するステップであって、ラグ値が、第２の時間インスタンスと第１の時間インスタンスとの差、すなわち第２の時間インスタンスと第１の時間インスタンスのオフセットに対応するステップを備えることができる。
【００１６】
方法は、ゼロのラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値を決定するステップと、ゼロのラグ値に対する複数の残余位相の自己相関値により、ラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを正規化するステップとを備えることができる。
【００１７】
さらなる態様によれば、光ファイバの光伝送チャネルを介して伝送される信号のキャリア位相の複数の推定値を決定するための方法が説明される。方法は、受信機において、後続の時間インスタンスにおける信号の複数のサンプルを受信するステップを備えることができる。複数の信号サンプルは、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられてもよい。対応する送信機において、複数の信号サンプルは、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信された。さらに、複数の信号サンプルはそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備えることができる。複数の信号位相はそれぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備えることができる。複数の残余位相は、キャリア位相に関連付けられてもよい。
【００１８】
方法は、変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすステップを備えることができる。さらに、方法は、本明細書において概説される方法および方法の態様のいずれかにより、第２のラグ値または相関長を決定するステップを備えることができる。
【００１９】
方法は、第２のラグ値の２倍に対応するいくつかのフィルタタップを備えるフィルタで複数の残余位相をフィルタリングし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値に関連付けられている複数のフィルタリングされた残余位相をもたらすステップを備えることができる。フィルタタップの重みは、第２のラグ値に応じて、たとえば０または１など、等しくてもよい。特に、第２のラグ値の２倍に対応するいくつかのフィルタタップ重みは１に設定されてもよいが、その他のフィルタタップ重みは０に設定される。
【００２０】
第１の時間インスタンスのフィルタリングされた残余位相値は、第１の時間インスタンスの前および後の時間インスタンスにおける複数の残余位相からの残余位相値から決定されてもよい。特に、第１の時間インスタンスのフィルタリングされた残余位相値は、第１の時間インスタンスの前および後の時間インスタンスにおけるいくつかの残余位相から決定されてもよく、この数は第２のラグ値に対応する。言い換えれば、フィルタタップは、第１の時間インスタンスを中心に置かれてもよい。
【００２１】
方法は、変調方式に関連付けられている係数で複数のフィルタリングされた残余位相を除算するステップを備えることができる。Ｍ−ＰＳＫ変調の場合、係数はＭであってもよい。さらに、方法は、複数の除算されたフィルタリングされた残余位相をアンラップし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値をもたらすステップを備えることができる。
【００２２】
もう１つの態様によれば、光ファイバの光伝送チャネルの非線形性の測定値を提供するように構成されたシステムが説明される。システムは、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するように構成された受信ユニットを備えることができ、複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、対応する送信機において、複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、複数の信号位相が、それぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、複数の残余位相が、キャリア位相に関連付けられている。システムは、変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすように構成されたデータ位相相殺ユニットと、それぞれラグ値のセットに対する複数の残余位相の自己相関値のセットを決定し、それにより光伝送チャネルの非線形性の測定値をもたらすように構成されたキャリア位相統計決定ユニットとをさらに備えることができる。
【００２３】
さらなる態様によれば、後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値を提供するように構成されたキャリア位相推定ユニットが説明される。ユニットは、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを提供するように構成された受信ユニットを備えることができ、複数の信号サンプルが、いくつかの可能なデータ位相値を許容する変調方式、およびキャリア位相に関連付けられ、複数の信号サンプルが、変調方式を使用して符号化され、キャリア位相を有する光キャリア信号に変調され、光伝送チャネルを介して送信されており、複数の信号サンプルがそれぞれ、複数の信号振幅および信号位相を備え、複数の信号位相は、それぞれ、複数のデータ位相および複数の残余位相を備え、複数の残余位相は、キャリア位相に関連付けられている。キャリア位相推定ユニットは、変調方式を考慮に入れることにより、複数の信号位相から複数のデータ位相を相殺し、それにより複数の残余位相をもたらすように構成されたデータ位相相殺ユニットと、本明細書において説明される方法および方法の態様のいずれかにより、第２のラグ値または相関長を決定するように構成されたキャリア位相統計決定ユニットと、第２のラグ値の２倍に対応するいくつかのフィルタタップを備えるフィルタで複数の残余位相をフィルタリングし、それにより後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値に関連付けられている複数のフィルタリングされた残余位相をもたらすように構成されたフィルタリングユニットとをさらに備えることができる。
【００２４】
もう１つの態様によれば、光受信機が説明される。受信機は、光信号の同相および直交成分を受信するように構成されたコヒーレント受信機、および／または光信号を電気信号に変換するように構成された光検出ユニット、および／または電気信号の同相および直交成分を、後続の時間インスタンスにおける複数の信号サンプルを備えるデジタル信号に変換するように構成され、複数の信号サンプルがキャリア位相に関連付けられている複数のアナログデジタル変換器とを備えることができる。
【００２５】
光受信機は、後続の時間インスタンスにおけるキャリア位相の複数の推定値を提供するように構成されたキャリア位相推定ユニットを備えることができる。キャリア位相推定ユニットは、本明細書において概説される態様のいずれかを備えることができる。光受信機は、キャリア位相の複数の推定値に基づいて複数の信号サンプルを変更するように構成されたキャリア位相補償ユニットをさらに備えることができる。特に、キャリア位相補償ユニットはそれぞれ、たとえば加算または減算により、キャリア位相の複数の推定値で複数の信号位相をオフセットすることができる。
【００２６】
上記で述べられている態様が、さまざまな方法で相互に組み合わされてもよいか、または相互から抽出されてもよいことに留意されたい。特に、すべての可能な特許請求の範囲および特徴の組み合わせは、本明細書により開示されるものと見なされる。さらに、システムに関連して概略が示される態様および特徴は、対応する方法に関連して同等に適用可能である。
【００２７】
本発明の目的および特徴は、以下の例の説明から明らかとなろう。本発明は、添付の図面に概略的に示される例示的な実施形態を参照して、後段において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】例示的なコヒーレント光受信機を示す図である。
【図２】光受信機における例示的な信号処理を示す図である。
【図３】キャリア位相統計決定ユニットを備える例示的な光受信機を示す図である。
【図４】例示的なキャリア位相推定器を示す図である。
【図５】キャリア位相推定器の例示的なフィルタタイプを示す図である。
【図６】ＮＬ（非線形）位相雑音の例示的な自己相関関数を示す図である。
【図７】キャリア位相推定のための説明される方法を使用した伝送品質の例示的な実験結果を示す図である。
【００２９】
光ファイバ通信において、波長分割多重方式（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）は、異なる信号を搬送するために異なる波長（色）のレーザー光を使用することにより、単一光ファイバで複数の光キャリア信号を多重化する技術である。この技術により、ファイバの１つのストランドを介する双方向通信が可能になることに加えて、容量の増大が可能になる。
【００３０】
光送信機において、特定の波長の光キャリアは、データを対応する光受信機に送信するために、特定の変調方式で変調される。１ビットのデータをシンボルにマッピングするＢ−ＰＳＫ（２位相偏移変調：ｂｉｎａｒｙ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）、２ビットのデータをシンボルにマッピングするＱ−ＰＳＫ（４位相偏移変調：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）、ｌｏｇ２（Ｍ）ビットのデータをシンボルにマッピングするＭ−ＰＳＫのような、さまざまな変調方式が、この目的のために使用されてもよい。さらに、ｘ−ＱＡＭ（直交振幅変調）方式が使用されてもよく、ここでｘはＱＡＭグリッドのコンスタレーションポイントの数を表す。ＱＡＭの通常の形態は、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、１２８−ＱＡＭ、および２５６−ＱＡＭである。ＱＡＭ方式はまた、ＮＬ位相統計が抽出されうるキャリア位相推定に依存する。したがって、本明細書に概説されるＮＬ位相統計決定方式が使用されてもよい。
【００３１】
以下において、Ｍ−ＰＳＫ変調が想定される。タイムスロットｎにおいて送信されるシンボルｘＴ［ｎ］は、次のように記述されてもよい。
【数１】
2013514692.tif 000003
ここで、ａＴ［ｎ］は、Ｍ−ＰＳＫ変調の場合定数ａＴである振幅であり、φｄ［ｎ］は、
【数２】
2013514692.tif 000004
かつｍ＝０、．．．、Ｍ−１として、送信されたデータシンボルｍの位相であり、φｃは光キャリアの位相である。
【００３２】
変調の後、変調された光キャリア信号は、光伝送ネットワークまたは光伝送チャネルを介して、対応する受信機に送信される。通常、光受信機は、ＰＳＫ変調信号のコヒーレントな検出のためのコヒーレントミキサ１１０を備えるコヒーレント光受信機である。例示的なコヒーレント受信機１００は、図１において概略的に示される。特定の光キャリア周波数の受信信号１０１、および特定の局部発振器周波数の局部発振器（ＬＯ）の光信号１０２は、コヒーレントミキサ１１０で結合され、コヒーレントミキサ１１０は４つの出力ポート１１１、１１２、１１３、１１４に対する４つの光干渉信号を生成する。ミキサ１１０は通常、１つのポートから次のポートへ、受信された光信号１０１とＬＯ信号１０２との相対位相が、９０度回転されるように設計される。ポート１１１および１１３、ならびに１１２および１１４は、平衡型フォトダイオードの２つのセット１２１、１２２に供給される。
【００３３】
コヒーレントミキサ１１０は、フォトダイオードでのビーティング後に同相Ｉおよび直交Ｑ成分を作成する光信号を生成するために使用される。言い換えれば、コヒーレントミキサ１１０とフォトダイオードの組み合わせは、ＩおよびＱ成分を生成する。本発明が他のタイプのコヒーレント受信機、および位相変調を伴う他の変調フォーマットにも適用されうることが示されるべきである。特に、本発明は、任意の種類のＩおよびＱ成分生成方式に適用可能である。
【００３４】
光信号のアナログ電気同相および直交成分は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１２３、１２４でサンプリングされる。次いで、サンプリングされたデジタル信号は、デジタル信号を前処理して、最終的に伝送データを復調するように、デジタル信号プロセッサ１２５によりデジタル領域で処理される。
【００３５】
デジタル受信信号に実行されうる処理ステップは、図２においてさらに詳細に概説される。図２は、偏光多重方式光信号、すなわち２つの直角に偏光した光信号成分２０６、２０７を備える光信号に対する光受信機２００の例示的なシナリオを示す。各偏光光信号成分は、上記で概説されているように、同相２０６−１、２０７−１、および直交２０６−２、２０７−２信号成分を備える。説明を容易にするため、偏光光信号成分２０６のうちの１つだけが、後段で考察される。
【００３６】
前述のように、アナログ受信信号は、ＡＤＣ２０１を使用してデジタル信号に変換され、それにより同相および直交成分を備えるデジタル受信信号をもたらす。タイムスロットｎ内の２つのデジタル信号成分のサンプルは、変換ユニット２０２においてデカルト座標から極座標に変換されてもよい。したがって、振幅ａＲ［ｎ］および位相φＲ［ｎ］により説明されうるタイムスロットｎ内の受信信号のサンプルまたはシンボルが取得されてもよい。複数のタイムスロットにわたる受信信号のサンプルまたはシンボルは、図２１０に描かれている。
【００３７】
デジタル信号処理の一部として、たとえば色分散（ＣＤ）および／または偏光モード歪み（ＰＭＤ）などの線形歪み効果の補償が実行されてもよい。これは、ＣＤ等化ユニット２０３において実行されてもよい。等化されたシンボルの結果は、図２１１に示される。
【００３８】
直交に偏光した光信号が受信される場合、光受信機２００は、適応等化器を使用して、２つの直交多重信号成分または偏光のトリビュータリを逆多重化することを目的とする偏光デマルチプレクサ２０４を備えることができる。等化器は、たとえば定モジュロアルゴリズム（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｍｏｄｕｌｏ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）（ＣＭＡ）または判定指向型アルゴリズム（ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などを使用することができる。結果として、図２１２に示されるように、逆多重化されたシンボルが得られる。
【００３９】
光受信機２００はまた、キャリア位相回復および補償ユニット２２０も備えることができる。キャリア位相回復および補償ユニット２２０への入力は、おそらくは、振幅ａ［ｎ］および位相
【数３】
2013514692.tif 000005
を備える前処理されたシンボルである。上記で概説されるように、送信機におけるシンボルの位相は、光キャリアの位相φｃ［ｎ］を備える。このキャリア位相φｃ［ｎ］は、光伝送チャネル内のさまざまな歪み効果を受ける。したがって、光受信機２００において、このキャリア位相φｃ［ｎ］は不明であり、絶えず変化している。したがって、キャリア位相回復および補償ユニット２２０は、継続的にキャリア位相を推定するキャリア位相推定ユニット２２１を備える。推定されたキャリア位相は、それに応じて局部発振器（ＬＯ）の位相を同期し、それにより光領域でコヒーレント光受信機１００においてキャリア位相変動を直接補償するために使用されてもよい。代替として、またはこれに加えて、キャリア位相変動は、補償ユニット２２２においてデジタル領域で補償されてもよい。結果として、図２１３に示されるように、補償されたキャリア位相を持つシンボルが得られる。
【００４０】
図２１３に示される受信されデジタル処理されたシンボルが、Ｑ−ＰＳＫ変調のコンスタレーションポイントに対応する４つの集団にグループ化されることが分かる。言い換えれば、シンボル状態のコンスタレーションは、キャリア位相変動の補償の結果、修正されている。
【００４１】
最終的に、デジタル処理されたシンボルは、基礎となる変調方式のコンスタレーションポイントへのデジタル処理されたシンボルのマッピングを実行するシンボル識別ユニット２０５に提示される。
【００４２】
光ファイバ通信の非線形効果が、位相偏移変調（ＰＳＫ）の変調フォーマットを使用するコヒーレントシステムのキャリア位相に影響を与えることが示されてもよい。したがって、キャリア位相推定器（ＣＰＥ）２２１は、そのような非線形歪み効果を考慮に入れるべきである。非線形障害の軽減のための可能な手段は、キャリア位相推定器２２１に使用されるフィルタの長さを変更することである。１つの実施形態において、均等タップ重みフィルタがキャリア位相推定に使用され、均等タップ重みフィルタの長さ、すなわちフィルタのタップの数は変更される。均等タップ重みフィルタの長さを変更する態様は、ビタビおよびビタビアルゴリズムと呼ばれてもよい。そのような均等タップ重みフィルタ５０２は、図５に示される。均等タップ重みは、たとえば、値０および１をとることができる。説明のため、図５はまた、調整可能タップ重みを持つフィルタ５０１も示す。
【００４３】
長さが変更可能な均等タップ重みフィルタを使用してキャリア位相を推定する場合の技術的な問題は、光伝送チャネルの光信号により経験される非線形障害に応じて、キャリア位相推定器２２１に使用されるフィルタの長さの適応調整を許容する監視方法を指定することである。これは、キャリア位相の急速な歪みにつながる非線形障害のコンテキストに特に関連する。この技術的問題への提案される解決策は、キャリア位相の相関長を監視することである。キャリア位相の相関長は、低速ＤＳＰ（デジタル信号処理）において得られてもよく、必要とする計算量は少ない。キャリア位相統計が低速デジタル信号処理で評価されうることの理由は、伝送された信号により経験される非線形効果に起因する劣化の統計が、光伝送ネットワークで再構成が生じない限り一定であると見なされうることである。光ネットワークの可能な再構成は、さまざまな光伝送チャネルの電力の変化および／または光伝送チャネルの切り替えが原因である場合がある。
【００４４】
キャリア位相推定器２２１を備える提案される光受信機３００の例示的な構造は、図３に示される。図３は、追加のキャリア位相統計決定ユニット３０１を備える光受信機２００を示す。光受信機２００の処理は、たとえば１００Ｇｂｉｔ／ｓのようなデータ転送速度での高速処理を伴うが、キャリア位相統計決定ユニット３０１における処理は、速度を低減して実行されてもよい。一例として、キャリア位相統計は、信号サンプルの初期ブロックに対して決定されてもよく、次いで所定の期間にわたり使用されてもよい。これは、たとえ受信されたキャリア位相が絶え間なく変動するとしても、キャリア位相の統計、すなわちキャリア位相変動を生じさせる非線形効果の統計は、安定したネットワーク環境内では一定であると見なされうることに起因する。
【００４５】
図４は、キャリア位相推定ユニット２２１およびキャリア位相統計決定ユニット３０１を備える、図３の詳細を示す。キャリア位相推定ユニット２２１は、受信信号をＭ乗、すなわち基礎をなすＭ−ＰＳＫ変調方式に対応するべき指数に累乗することにより信号位相を相殺するデータ位相相殺ユニット４０１を備える。
【００４６】
さらに、キャリア位相推定ユニット２２１は、受信したシンボルに基づいてキャリア位相の推定値を提供するフィルタリングユニット４０２を備える。１つの実施形態において、フィルタリングユニット４０２は、可変長均等重みタップフィルタ５０２を備える。加えて、キャリア位相推定ユニット２２１は、決定されたキャリア位相推定を基礎となるＭ−ＰＳＫ変調方式に対応する値Ｍで除算する除算ユニット４０３を備える。この「除算」演算は、信号位相の係数Ｍによる乗算をもたらす「Ｍ乗する」演算の結果である。したがって、推定された位相は、キャリア位相の推定値をもたらすために、係数Ｍで除算される必要がある。同様の方法で、除算演算は、ｘ−ＱＡＭのコンテキストにおいて実行される「累乗する」演算を補償する必要がある。最終的に、キャリア位相推定ユニット２２１は、キャリア位相推定をアンラップする、すなわち位相信号の連続性を再構成するアンラップユニット４０４を備える。
【００４７】
キャリア位相統計決定ユニット３０１は、信号位相
【数４】
2013514692.tif 000006
のサンプルに基づいて自己相関統計を決定するように構成される自己相関決定ユニット４０５を備える。加えて、キャリア位相統計決定ユニット３０１は、非線形効果誘導位相雑音の相関の長さを決定するように構成される、相関長推定ユニットまたは相関長推定器４０６を備えることができる。この長さ値は、フィルタリングユニット４０２内に備えられるフィルタの長さの決定の基準であってもよい。
【００４８】
後段において、キャリア位相統計ユニット３０１で決定されうるパラメータが導き出される。ＣＰＥ段階２２１の入力において、ｎ番目のタイムスロットにおける受信されたＭ−ＰＳＫ変調信号は、以下のように表されてもよい。
【数５】
2013514692.tif 000007
ここで、ｘ［ｎ］はタイムスロットｎにおける受信された信号のサンプルであり、φｄ［ｎ］は伝送されたデータシンボルの位相を表し、φｃ［ｎ］は回復されるべきキャリア位相を表し、φｎ［ｎ］は増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音誘導位相変動を表す。ＡＳＥ雑音誘導位相変動φｎ［ｎ］は通常、加法性白色ガウス雑音によりモデル化されてもよい。項ａ［ｎ］は、受信された信号のシンボルの振幅を表す。
【００４９】
ＣＰＥプロセスの目的は、キャリア位相φｃ［ｎ］を、入力信号から相殺し、それにより伝送されたデータシンボルの位相φｄ［ｎ］を分離するために、可能な限り正確に推定することである。キャリア位相の項φｃ［ｎ］は通常、以下のように分解されてもよい。
φｃ［ｎ］＝φＮＬ［ｎ］＋φＬＷ［ｎ］
ここで、φＮＬ［ｎ］は非線形（ＮＬ）効果誘導位相雑音、すなわちＳＰＭおよび／またはＸＰＭのような非線形効果により誘導された位相雑音を表す。φＬＷ［ｎ］は、局部発振器として使用されるレーザーの位相雑音を表す。
【００５０】
たとえば非線形光学効果が無視されうる場合など、ＮＬ誘導位相雑音が存在しない場合、キャリア位相の項は、レーザー位相雑音変動まで低減される。レーザー位相雑音は（１００Ｇｂ／ｓのデータ転送速度とは対照的に）ほぼ数ＭＨｚ程度で変化するので、それらの位相変動は通常、連続するサンプルの広い範囲にわたり一定であると見なされうる。そのような場合、キャリア位相は、大きい均等タップ重みフィルタを使用して推定されてもよい。言い換えれば、非線形誘導位相雑音が無視されうる場合、フィルタ長の増大は通常、キャリア位相推定器のパフォーマンスを高める。
【００５１】
しかし、たとえば光ファイバへの光入力電力が増大する場合など、ＮＬ誘導位相雑音が優勢となる場合、キャリア位相変動ははるかに高速であり、もはやサンプルの広い範囲にわたり相関されない。そのような場合、キャリア位相の推定に使用されるフィルタの長さが増大することで、決定されたキャリア位相推定の品質を高めることはない。実際には、フィルタ長の増大が実質的にはキャリア位相推定の品質を低下させることが示されうる。
【００５２】
したがって、光伝送チャネルにおいて光信号により受ける非線形歪みの度合いに基づいて、キャリア位相推定に使用されるフィルタの長さを選択することが提案される。この目的のため、光伝送チャネルの非線形歪みの度合いの測定値または基準は、以下のように導き出される。そのような基準は、ＮＬ誘導位相雑音の相関長であってもよい。
【００５３】
ＮＬ誘導位相雑音φＮＬ［ｎ］の自己相関関数ＲＮＬ［ｋ］＝Ｅ［φＮＬ［ｎ］φＮＬ［ｎ＋ｋ］は、ｋを自己相関ラグとして、受信信号の位相
【数６】
2013514692.tif 000008
の自己相関関数から決定されてもよい。上記で概説されるように、受信信号の位相サンプル
【数７】
2013514692.tif 000009
は、「Ｍ乗する」演算を使用してデータ位相相殺ユニット４０１において処理され、それによりデータシンボルの位相をもはや備えてはいない位相サンプルφ［ｎ］をもたらしてもよい。したがって、データ位相相殺ユニット４０１の出力における位相サンプルφ［ｎ］は、φ［ｎ］＝φｃ［ｎ］＋φｎ［ｎ］により与えられる。
【００５４】
通常、ＮＬ誘導位相雑音φＮＬ［ｎ］、レーザー位相雑音φＬＷ［ｎ］、およびＡＳＥ雑音φｎ［ｎ］は、独立していると想定されてもよい。結果として、データ位相相殺ユニット４０１の出力における位相サンプルφ［ｎ］の自己相関関数Ｒ［ｋ］は、以下のように記述されてもよい。
Ｒ［ｋ］＝Ｅ［φ［ｎ］φ［ｎ＋ｋ］］−Ｅ２［φ［ｎ］］
＝Ｅ［φＮＬ［ｎ］φＮＬ［ｎ＋ｋ］］−Ｅ２［φＮＬ［ｎ］］＋Ｅ［φＬＷ［ｎ］φＬＷ［ｎ＋ｋ］］−Ｅ２［φＬＷ［ｎ］］＋Ｅ［φｎ［ｎ］φｎ［ｎ＋ｋ］］−Ｅ２［φｎ［ｎ］］
＝ＲＮＬ［ｋ］＋ＲＬＷ［ｋ］＋Ｒｎ［ｋ］
ここで、ＲＮＬ［ｋ］はＮＬ誘導位相雑音の自己相関であり、ＲＬＷ［ｋ］はレーザー位相雑音の自己相関であり、Ｒｎ［ｋ］はＡＳＥ位相雑音の自己相関である。
【００５５】
ＡＳＥ位相雑音が通常、Ｅ［φ［ｎ］］＝０の定常白色雑音であると見なされることを考慮すると、その自己相関関数Ｒｎ［ｋ］はｋ≠０の場合ゼロである。さらに、ＡＳＥ位相雑音がガウス雑音であると見なされる場合、ｋ＝０に対する自己相関関数は、ＡＳＥ雑音の分散に対応する、すなわちＲｎ［０］＝Ｖａｒ（φｎ）である。
【００５６】
したがって、ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数は、以下のように記述されてもよい。
ＲＮＬ［ｋ］＝Ｒ［ｋ］−ＲＬＷ［ｋ］−Ｖａｒ（φｎ），ｋ＝０
ＲＮＬ［ｋ］＝Ｒ［ｋ］−ＲＬＷ［ｋ］，ｋ≠０
【００５７】
前述のように、通常は、レーザー位相雑音φＬＷ［ｎ］がＭＨｚの範囲で変動すると想定することができる。したがって、比較的大きい遅延範囲、すなわち比較的大きいラグ値ｋの範囲にわたり、レーザー位相雑音φＬＷ［ｎ］が一定であると想定されてもよい。同時に、大きいラグ値ｋ、すなわち大きい遅延に対するＮＬ誘導位相雑音φＮＬ［ｎ］の自己相関がゼロに近づく傾向があると想定されてもよい。したがって、大きいラグ値
【数８】
2013514692.tif 000010
すなわち大きいラグ値に対して、レーザー位相雑音の自己相関は測定された位相の自己相関により与えられることが想定されてもよい。さらに、大きいラグ値
【数９】
2013514692.tif 000011
は、ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数の幅よりも著しく大きく選択されてもよい。特に、大きいラグ値
【数１０】
2013514692.tif 000012
は、後段で説明される相関長Ｌｃよりも著しく大きく、すなわち
【数１１】
2013514692.tif 000013
となるように、選択されてもよい。
【００５８】
ＡＳＥ位相雑音の分散Ｖａｒ（φｎ）を決定することは困難な場合があるので、ＮＬ誘導位相雑音の上記の自己相関ＲＮＬ［ｋ］は、ゼロと等しくないラグ値ｋに対して決定されてもよい。ｋ≠０に対して得られたＲＮＬ［ｋ］の値に基づいて、ｋ＝０におけるＮＬ誘導位相雑音の自己相関の値が補間されてもよい。特に、自己相関ＲＮＬ［０］は、ラグ値ｋ＝−ｋ０およびｋ＝＋ｋ０における自己相関ＲＮＬ［ｋ］から決定されてもよい。
【００５９】
したがって、ＮＬ誘導位相雑音φＬＷ［ｎ］の自己相関関数は、以下の式を使用してデータ位相相殺ユニット４０１の出力における測定された位相値φ［ｎ］の自己相関関数から決定されてもよい。
【数１２】
2013514692.tif 000014
ここで、測定された位相値φ［ｎ］の自己相関関数は、以下のように、測定された位相値φ［ｎ］のＮサンプルのブロックから決定されてもよい。
【数１３】
2013514692.tif 000015
すなわち、ラグｋによる位相の自己相関関数は、タイムスロットｎ＋ｋにおける位相値を乗算したタイムスロットｎにおける位相値のサンプルのブロックにわたる平均値として決定されてもよい。自己相関関数が、通常は正のｋに対する自己相関値のみが決定される必要があり、Ｒ［ｋ］＝Ｒ［−ｋ］のように対称であることに留意されたい。
【００６０】
したがって、ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数は、データ位相相殺ユニット４０１の出力における測定された位相φ［ｎ］のサンプルから決定されてもよい。図６は、光伝送チャネルに使用される光入力電力のレベルを増大させるための、ＮＬ誘導位相雑音の複数の自己相関関数６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６を示す。自己相関は、−２０から＋２０の範囲のラグ値ｋに対して計算される。適切な解決策を得るために、約５０，０００の位相サンプルのブロックが自己相関関数の決定に検討された。位相サンプルのこの数は、キャリア位相統計の決定のための低速ＤＳＰの目標に対応している。図６が、たとえば
【数１４】
2013514692.tif 000016
のような、自己相関関数の拡大縮小または正規化バージョンを表すことに留意されたい。
【００６１】
非線形歪み効果は通常、光入力電力の増大に伴って増大する。ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数ＲＮＬ［ｋ］が、光入力電力の増大に伴ってその形状を変化させることが、図６から認められる。したがって、ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数ＲＮＬ［ｋ］の形状は、光伝送チャネルにおいて受ける非線形歪みの量に対する良好な指標または測定値である。特に、自己相関関数ＲＮＬ［ｋ］の幅が、非線形歪み効果の良好な測定値であることが認められる。
【００６２】
図６は、自己相関関数６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６に対応する可能な幅値６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６を示す。幅値Ｌｃは、自己相関関数の最大値の半値におけるＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数の半幅として定義されてもよい。正規化自己相関関数の場合、幅値Ｌｃは、正規化自己相関関数の０．５の値におけるＮＬ誘導位相雑音の正規化自己相関関数の半幅として定義されてもよい。ＮＬ誘導位相雑音の相関長と呼ばれることもある幅値Ｌｃが、非線形歪みの度合いの増大に伴って減少することが認められる。したがって、相関長Ｌｃは、光伝送チャネルにおいて受ける非線形歪みの測定値として使用されてもよい。言い換えれば、相関長Ｌｃは、光伝送チャネルの品質の測定値として使用されてもよい。
【００６３】
特に、相関長Ｌｃは、キャリア位相推定器２２１のフィルタリングユニット４０２に使用されるフィルタの長さを決定するために使用されてもよい。相関長Ｌｃが正および負のラグ値ｋに適用することを考慮すると、キャリア位相推定器２２１のフィルタのフィルタ長Ｎは、相関長Ｌｃの２倍の長さに設定されてもよい、すなわちＮ＝２＊Ｌｃ。通常、値２＊Ｌｃの最も近い整数がフィルタ長として選択される。
【００６４】
ＮＬ誘導位相雑音の自己相関関数に基づいてキャリア位相推定器２２１のフィルタの長さを選択するための提案される技法の利点は、２つの偏光状態にわたりＱＰＳＫで変調された、すなわち偏光分割多重−ＱＰＳＫ（ＰＤＭ−ＱＰＳＫ）の１００Ｇｂ／ｓチャネルで得られた実験結果を使用して、後段に明示される。８０チャネルを伴う伝送実験は、再循環ループ内の２往復に対応する８００ｋｍの距離にわたり実行された。ループは、分散補償ファイバスプールを含む２段増幅器により分割された１００ｋｍの非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ：ｎｏｎ  ｚｅｒｏ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ）の４つのスパンで構成された。すべての増幅器の出力電力は、すべてのチャネルのチャネル電力を変更するために、１２ｄＢｍから１８ｄＢｍまで１ｄＢずつ変更された。すでに上記で言及されているように、チャネル電力の増大は通常、非線形障害の度合いを高めることにつながる。したがって、伝送実験では、非線形障害の大きさを変更しながら、提案される技法のパフォーマンスの評価を可能にした。
【００６５】
実験の結果は、図７に示される。ｘ軸７２２は、１２ｄＢｍから１８ｄＢｍ（すなわち、−７から−１）に移るチャネル電力に対応する。ｙ軸７２１は、伝送チャネルの標準品質測定値であり、ビットエラー率に反比例するＱ２−因子を指示する。したがって、ｙ軸７２１は、光伝送チャネルの品質を表す。
【００６６】
第１の実験において、キャリア位相は、固定長の均等タップ重みフィルタを使用して推定された。図７は、長さＮ＝１５のフィルタ（参照符号７１１）、長さＮ＝１１のフィルタ（参照符号７１２）、長さＮ＝７のフィルタ（参照符号７１３）、および長さＮ＝３のフィルタ（参照符号７１４）を使用する伝送チャネルの品質を示す。異なるグラフ７１１、７１２、７１３、７１４は、伝送チャネルのパフォーマンスを最適化するために、ファイバ非線形性の増大につながるチャネル電力の増大が、フィルタ長の漸進的な減少を必要とすることを示す。ファイバ非線形性の度合いの増大に伴って、フィルタの長さが減少される必要があることが認められる。すなわち、フィルタの長さは、線形歪みと非線形歪みの比率に応じて選択され、フィルタ長は非線形歪みの増分に伴って減少され、フィルタ長は非線形歪みの減分に伴って増加される。
【００６７】
以下の実験において、キャリア位相推定器に使用されるフィルタの長さは、上記で説明されるキャリア位相統計決定技法を使用して決定された。非線形性のさまざまな度合い、すなわちチャネル電力のさまざまなレベルに対して、相関長Ｌｃおよび対応するフィルタ長Ｎが決定された。非線形性のさまざまな度合いに対する自己相関関数、すなわち自己相関関数６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６は、図６に示される。各チャネル電力について、対応する相関長Ｌｃもまた、参照符号６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６として、図６から決定されてもよい。相関長Ｌｃの２倍であり、それによりチャネル電力およびチャネルの非線形性の度合いに依存するフィルタ長を使用する場合、伝送チャネルの品質値７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６が得られる。得られるパフォーマンスが、フィルタ長を静的に変化させるときに得られる最適パフォーマンスに対応するので、この結果は、提案される技法の効率を明示する。したがって、説明される相関監視は、キャリア位相推定器の均等タップ重みフィルタの最適化された長さの良好な推定器をもたらし、それにより効果的かつ自動的な最適化技法が、コヒーレント光伝送システムの非線形障害を軽減できるようにすることが認められる。また、非線形障害の度合いに従うフィルタ長の変更により得られるパフォーマンスの増大は、非常に重大であることが認められる（ほぼ２ｄＢ程度）。これは、変化するチャネル状態に対してフィルタ長を適時に適応させることの重要性を強調する。
【００６８】
上記ですでに言及されているように、自己相関統計および特に相関長Ｌｃは、キャリア位相回復最適化以外の目的にもさらに適うことができる。受信された信号の自己相関特性は、所与のネットワークパスに沿って光信号が被る（ｅｎｄｕｒｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ）非線形障害の定量的測定値としての役割を果たすことができる。これは、多くの想定できるアプリケーションにおいて検出された信号のビットエラー率を測定することの代替策であってもよい。この情報は、波長割り当てプロセスにおいて役立つように、たとえばノードコントローラまたはネットワーク管理装置のような光ネットワークの制御プレーンに伝達されてもよい。一例として、自己相関統計は、新しい光接続に使用可能なチャネルのセットから最も適した光チャネルを選択するために使用されてもよい。これは、ＡＳＯＮ（ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ：自動交換光ネットワーク）のような交換光ネットワークにおいて特に有用であってもよい。
【００６９】
本明細書において、光伝送ネットワークにおいて光信号により受ける非線形歪みの度合いを決定するためのシステムおよび方法が説明された。受信されたデータに基づいて、自己相関統計は、あまり計算の複雑さを伴わずに決定されてもよい。自己相関統計は、キャリア位相推定に使用されるフィルタの適切な長さを選択するために使用されてもよい。その結果、伝送チャネルの品質が改善されうる。自己相関統計はまた、光伝送チャネルの品質測定値として使用されてもよく、それにより交換光ネットワークにおける光伝送チャネルの適切な割り振りを可能にすることができる。
【００７０】
説明および図面は、提案される方法およびシステムの原理を単に明らかにするものであることに留意されたい。したがって、当業者であれば、本明細書において明示的に説明または指示されていないが本発明の原理を具現するさまざまな配列を考案できることが理解されよう。さらに、本明細書において列挙されるすべての例は、主として、提案される方法およびシステムの原理、ならびに発明者により当技術の促進のために寄与される概念を理解する際に読者を補助する教示のみを目的とすることが明確に意図され、そのような具体的に列挙される例および条件に限定されないものと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態を列挙する本明細書におけるすべての記述、ならびにその具体的な例は、その等価物を網羅することが意図されている。
【００７１】
さらに、説明されるシステムのさまざまな前述の方法のステップおよびコンポーネントが、プログラムされたコンピュータによって実行されてもよいことに留意されたい。本明細書において、一部の実施形態はまた、たとえばデジタルデータストレージ媒体のような、機械またはコンピュータ可読であり、機械実行可能またはコンピュータ実行可能な命令のプログラムをエンコードするプログラムストレージデバイスを網羅することも意図され、前記命令は前記前述の方法のステップの一部または全部を実行する。プログラムストレージデバイスは、たとえばデジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープのような磁気ストレージ媒体、ハードドライブ、または光学式読み取り可能デジタルデータストレージ媒体であってもよい。実施形態はまた、前述の方法の前記ステップを実行するようにプログラムされるコンピュータを網羅することも意図される。
【００７２】
加えて、本特許文献において説明されるさまざまな要素の機能は、専用ハードウェアおよび適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用を通じて提供されてもよいことに留意されたい。プロセッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共有プロセッサ、または一部が共有されうる複数の個々のプロセッサによって提供されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを参照するものと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを格納するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを、制限なく暗黙的に含むことができる。標準および／またはカスタムのその他のハードウェアも、含まれてもよい。
【００７３】
最後に、本明細書における任意のブロック図が、本発明の原理を具現する例示的な回路の概念的な図を表すことに留意されたい。同様に、任意の流れ図、フローダイアグラム、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータ可読媒体において概ね表されてもよく、コンピュータまたはプロセッサにより（そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず）実行されてもよいさまざまなプロセスを表すことが理解されよう。
【図１】
2013514692.tif 000017
【図２】
2013514692.tif 000018
【図３】
2013514692.tif 000019
【図４】
2013514692.tif 000020
【図５】
2013514692.tif 000021
【図６】
2013514692.tif 000022
【図７】
2013514692.tif 000023
【国際調査報告】
2013514692.tif 000024
2013514692.tif 000025
2013514692.tif 000026