(57)【要約】【課題】光ファイバの色分散などで波形が劣化し、符号間干渉が起きても、符号誤りが発生しにくい符号識別方法及び符号識別回路を提供すること。【解決手段】上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める。被識別信号と中心しきい値とを比較した第１の比較結果を求める。被識別信号と、上位しきい値及び下位しきい値のいずれか一方とを比較した２の比較結果を求める。第１及び第２の比較結果のいずれか一方を、符号間干渉の大きさに基づく切り替え信号に応じて、被識別信号の符号の識別結果として選択する。【選択図】  図１
2004222201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送システムの受信回路で信号の符号を識別する方法において、
大きい順に、上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める段階１と、
被識別信号と中心しきい値とを比較した結果である第１の比較結果を得る段階２と、
被識別信号と、上位しきい値及び下位しきい値のいずれか一方とを比較した結果である第２の比較結果を得る段階３と、
符号間干渉の大きさに基づく切り替え信号に応じて、第１及び第２の比較結果のいずれか一方を、被識別信号の符号の識別結果として選択する段階４と
を含むことを特徴とする符号識別方法。
【請求項２】
請求項１に記載の符号識別方法において、前記段階１は、
符号識別に先立って信号振幅を予め定められた範囲に収める段階と、
前記範囲に応じて前記上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める段階と
を含むことを特徴とする符号識別方法。
【請求項３】
請求項１に記載の符号識別方法において、前記段階１は、直前に入力された被識別信号に応じて互いに異なる複数のしきい値を生成することを特徴とする符号識別方法。
【請求項４】
請求項１に記載の符号識別方法において、前記段階１は、識別結果毎に被識別信号の信号振幅の平均に基づいて互いに異なる複数のしきい値を生成することを特徴とする符号識別方法。
【請求項５】
請求項１に記載の符号識別方法において、前記段階１は、
被識別信号を動作クロックの正相でサンプリングし、そのパワーの平均甲を求める段階と、
被識別信号を動作クロックの逆相でサンプリングし、そのパワーの平均乙を求める段階と、
平均甲と平均乙との比較に基づいて切り替え信号を生成する段階と
を含むことを特徴とする符号識別方法。
【請求項６】
光伝送システムの受信回路で信号の符号を識別する回路において、
大きい順に、上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める手段１と、
被識別信号と中心しきい値とを比較した結果である第１の比較結果を得る手段２と、
被識別信号と、上位しきい値及び下位しきい値のいずれか一方とを比較した結果である第２の比較結果を得る手段３と、
符号間干渉の大きさに基づく切り替え信号に応じて、第１及び第２の比較結果のいずれか一方を、被識別信号の符号の識別結果として選択する手段４と
を備えることを特徴とする符号識別回路。
【請求項７】
請求項６に記載の符号識別回路において、前記手段１は、
符号識別に先立って信号振幅を予め定められた範囲に収める手段と、
前記範囲に応じて前記上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める手段と
を備えることを特徴とする符号識別回路。
【請求項８】
請求項６に記載の符号識別回路において、前記手段１は、直前に入力された被識別信号に応じて互いに異なる複数のしきい値を生成することを特徴とする符号識別回路。
【請求項９】
請求項６に記載の符号識別回路において、前記手段１は、識別結果毎に被識別信号の信号振幅の平均に基づいて互いに異なる複数のしきい値を生成することを特徴とする符号識別回路。
【請求項１０】
請求項６に記載の符号識別回路において、前記手段１は、被識別信号を動作クロックの正相でサンプリングし、そのパワーの平均甲を求める手段と、
被識別信号を動作クロックの逆相でサンプリングし、そのパワーの平均乙を求める手段と、
平均甲と平均乙との比較に基づいて切り替え信号を生成する手段と
を備えることを特徴とする符号識別回路。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれかに記載の符号識別回路を備える光伝送システム用受信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送信号の符号の識別に関し、特に、光伝送システムの受信回路における符号の識別に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号識別回路は、例えば、光伝送システム用受信回路を構成する回路のひとつであり、受信電気信号を符号‘１’、‘０’に識別するために用いられる。
【０００３】
図６は、光伝送システム用受信回路６０１の一例を示すブロック図である。光伝送システム用受信回路６０１は、光ファイバを伝達した光信号６０２を入力し、識別結果６０３を出力する。光信号６０２は、フォトダイオード６０４で電気信号に変換され、受信アンプ６０５でレベル調整が行われ、受信フィルタ６０６で波形整形が行われ、符合識別回路６０７で符号‘１’、‘０’に識別されて、識別結果６０３として出力される。
【０００４】
図７は、従来の符号識別回路７０１の構成例を示すブロック図である。符号識別回路７０１は、比較器７０４を用いてしきい値７０２と被識別信号７０３の大小を比較し、しきい値７０２より被識別信号７０３が大きい場合には、識別結果７０５として‘１’を、小さい場合には‘０’を出力する。
【０００５】
従来の符号化識別回路では、しきい値７０３は、あらかじめ調整され固定されている。また、特許文献１及び２に記載があるように、複数のしきい値を用いるものがある。また、非特許文献１が示すように、時間平均をとり自動的にしきい値を調整する方法もある。更に、非特許文献２のように、識別結果から誤差信号を算出し、適応フィルタのタップ係数の更新を行う分散補償回路を用いるものもある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６０−５１０４２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開昭６３−１１１５９１号公報
【０００８】
【非特許文献１】
Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ．Ｙ；  Ｋｕｒｉｙａｍａ．Ｔ，  Ｉｎａｍｉ．  Ｄ．Ｏｈｔａ．  Ｍ，Ｓｈｉｒａｉｗａ．Ｍ．”Ａｎ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉ−ｇｉｇａｂｉｔ  ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ＤＷＤＭ  ｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔ，  ２００１．  ＯＦＣ  ２００１  ，  Ｖｏｌｕｍｅ：  ２  ，  ２００１  Ｐａｇｅ（ｓ）：  ＴｕＲ２  −Ｔ１−３  ｖｏｌ．２（ｆｉｇ１）
【０００９】
【非特許文献２】
Ｋａｍｒａｎ．Ａｚａｄｅｔ，Ｅｒｉｃｈ．Ｆ，”Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｆｅｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ”，ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥＣＩＲＣＵＴ，ＶＯＬ３７，ＮＯ３，ＭＡＲＣＨ  ２００２（ｆｉｇ．１０）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図８は、１０ＧｂｐｓのＮＲＺランダムパターンを分散のある光ファイバに伝送させた場合の符号識別器入力でのアイパターンである。図８に示すように、光ファイバの色分散により波形劣化し符号間干渉がおこった場合、受信パタン系列によっては、符号‘０’を受信した場合の受信信号レベルと符号‘１’を受信した場合の受信信号レベルはひとつのしきい値では識別できない。
【００１１】
従来の符号識別回路は、特許文献１及び２のようにしきい値を固定しているか、非特許文献１のように時間的平均をとり緩やかにしきい値を調整しているため、このようなパタン系列に依存する符号間干渉により符号誤りが発生するという問題がある。
【００１２】
例えば、ビットレート１０Ｇｂｐｓ、変調方式ＮＲＺ、伝送ファイバＳＭＦ（シングルモードファイバ）の伝送システムにおいて、従来のしきい値固定の符号識別回路では、残留分散２２００ｐｓ／ｎｍ以上でエラーが発生する。ただし、送信チャープ、送信波形、ファイバ入力パワーなどにより、受信波形は変化する。また、光領域（例えば光アンプ）、電気回路で発生する雑音を考慮していない。
【００１３】
また、非特許文献２のように識別結果から誤差信号を算出し、適応フィルタのタップ係数の更新を行う分散補償回路を用いる場合、この符号誤りによりトレーニングがうまくできず所望のフィルタ特性が得られない場合がある。
【００１４】
このような状況に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、光ファイバの色分散などで波形が劣化し、符号間干渉が起きても、符号誤りが発生しにくい符号識別方法及び符号識別回路を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、光伝送システムの受信回路で信号の符号を識別する方法において、次のような特徴を有する方法を提供する。即ち、本発明の符号識別方法は、大きい順に、上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める段階１と、被識別信号と中心しきい値とを比較した結果である第１の比較結果を得る段階２と、被識別信号と、上位しきい値及び下位しきい値のいずれか一方とを比較した結果である第２の比較結果を得る段階３と、符号間干渉の大きさに基づく切り替え信号に応じて、第１及び第２の比較結果のいずれか一方を、被識別信号の符号の識別結果として選択する段階４とを含むことを特徴とする。
【００１６】
段階１は、符号識別に先立って信号振幅を予め定められた範囲に収める段階と、範囲に応じて上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める段階とを含むこととしてよい。
【００１７】
または、段階１は、直前に入力された被識別信号に応じて互いに異なる複数のしきい値を生成することとしてもよい。
【００１８】
または、段階１は、識別結果毎に被識別信号の信号振幅の平均に基づいて互いに異なる複数のしきい値を生成することとしてもよい。
【００１９】
または、段階１は、被識別信号を動作クロックの正相でサンプリングし、そのパワーの平均甲を求める段階と、被識別信号を動作クロックの逆相でサンプリングし、そのパワーの平均乙を求める段階と、平均甲と平均乙との比較に基づいて切り替え信号を生成する段階とを含むこととしてもよい。
【００２０】
また、本発明は、光伝送システムの受信回路で信号の符号を識別する回路において、次のような特徴を有する回路を提供する。即ち、本発明の符号識別回路は、大きい順に、上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める手段１と、被識別信号と中心しきい値とを比較した結果である第１の比較結果を得る手段２と、被識別信号と、上位しきい値及び下位しきい値のいずれか一方とを比較した結果である第２の比較結果を得る手段３と、符号間干渉の大きさに基づく切り替え信号に応じて、第１及び第２の比較結果のいずれか一方を、被識別信号の符号の識別結果として選択する手段４とを備えることを特徴とする。
【００２１】
手段１は、符号識別に先立って信号振幅を予め定められた範囲に収める手段と、範囲に応じて上位しきい値、中心しきい値及び下位しきい値を定める手段とを備えることとしてもよい。
【００２２】
また、手段１は、直前に入力された被識別信号に応じて互いに異なる複数のしきい値を生成することとしてもよい。
【００２３】
また、手段１は、識別結果毎に被識別信号の信号振幅の平均に基づいて互いに異なる複数のしきい値を生成することとしてもよい。
【００２４】
また、手段１は、被識別信号を動作クロックの正相でサンプリングし、そのパワーの平均甲を求める手段と、被識別信号を動作クロックの逆相でサンプリングし、そのパワーの平均乙を求める手段と、平均甲と平均乙との比較に基づいて切り替え信号を生成する手段とを備えることとしてもよい。
【００２５】
更に、本発明は、上述の符号識別回路を備える光伝送システム用の受信回路を提供する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について説明する。図１を参照すると、本発明の符号識別回路１０１は、被識別信号１０２としきい値１０４を入力とする比較器１０７と、被識別信号１０２としきい値１０５を入力とする比較器１０８と、被識別信号１０２としきい値１０６を入力とする比較器１０９と、比較器１０８の出力と比較器１０９の出力とパタン識別回路１１１の出力を入力とするセレクタ１１０と、セレクタ１１０の出力を入力とするパタン識別回路１１１と、比較器１０７とセレクタ１１０の出力を入力とするセレクタ１１２により構成される。
【００２７】
次に本発明の実施例の動作の説明する。比較器１０７、１０８及び１０９は、被識別信号１０２と、おのおののしきい値とを比較し、しきい値より大きい場合に‘１’を、小さい場合‘０’を出力する。しきい値１０４、１０５、１０６は互いに異なる値であり、次の関係を有する。
しきい値１０５  ＞  しきい値１０４  ＞  しきい値１０６
【００２８】
セレクタ１１０は、パタン識別回路１１１の出力が‘１’の場合に比較器１０８の出力を選択し、パタン識別回路１１１の出力が‘０’の場合に比較器１０９の出力を選択する。パタン識別回路１１１は、１サンプル前のセレクタ１１０の出力をセレクタ１１０に出力する。セレクタ１１２は、切り替え信号１１３が‘１’の場合にセレクタ１１０の出力を、‘０’の場合は、比較器１０７の出力を選択する。切り替え信号１１３は、符号間干渉が大きい場合には‘１’に、小さい場合には‘０’に設定し、符号間干渉が小さい場合には、中心のしきい値を使用して符号識別を行う。切り替え信号１１３、１サンプル前の識別結果と使用される識別しきい値の関係を以下の表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004222201.tif 000003
【００３０】
表１に示すように、符号間干渉が小さい場合は、１サンプル前の識別結果に関係なく、中心しきい値に基づいて被識別信号の符号を識別する。これに対して、符号間干渉が大きい場合、即ち、切り替え信号が１の場合、１サンプル前の識別結果に応じて、上位しきい値との比較結果（比較器１０８の出力）、及び、下位しきい値との比較結果（比較器１０９の出力）を選択する。
【００３１】
符号間干渉がある場合、振幅が落ちて波形が広がる。このため、符号‘０’の次にくる符号‘１’の振幅は低くなる傾向がある。逆に、符号‘１’の後にくる符号‘０’の振幅は高くなる傾向がある。上記のように識別しきい値を切り替えることにより符号誤りを減らすことができる。
【００３２】
図２に、被識別信号、選択された比較器の入力しきい値、識別結果の時間波形を示す（識別結果は、‘０’、‘１’であるが図ではわかりやすいように調整して表示している）。振幅０をしきい値に選んだ場合に対して、本発明のしきい値切り替えを用いることにより符号誤りがなくなっている。
【００３３】
次にしきい値の調整方法を説明する。
【００３４】
ゲインの自動設定回路などを用いて符号識別回路の手前で信号振幅がほぼ一定となる場合、各しきい値は、あらかじめ評価を行った結果をもとに固定してもよい。
【００３５】
また、以下に示すようなしきい値調整回路を用いてもよい。図３はその一例であるしきい値調整回路３０１を示すブロック図である。本回路は、特願２００１−３７７９８９「受信品質監視回路」にも記載されている。
【００３６】
比較器３０６は、しきい値制御回路３０９とあわせ、符号‘１’の信号基準を求めるために用いられる。比較器３０７としきい値制御回路３１０は信号レベルの平均値を求めるために用いられる。また、比較器３０８としきい値制御回路３１１は、符号‘０’の基準レベルを求めるために用いられる。
【００３７】
比較器３０６、３０７、３０８は、被識別信号３０２がしきい値制御回路３０９、３１０、３１１の出力より大きい場合に‘１’を出力し、小さい場合に‘０’を出力する。しきい値制御回路３０９、３１０、３１１は、入力が‘１’の場合、しきい値を上げ、‘０’の場合しきい値を下げる。しきい値を上げる制御幅と下げる制御幅を変えることで、所望のレベルを得ることができる。しきい値をあげる制御幅が大きい場合にはしきい値は符号‘１’のレベルに近づき、下げる制御幅が大きい場合には符号‘０’に近づく。たとえば、制御幅の比は下記表２のように選択することが考えられる。
【００３８】
【表２】
2004222201.tif 000004
【００３９】
しきい値算出回路３１２は、しきい値制御回路３０９としきい値制御回路３１０の中間の値をしきい値３０３として、しきい値制御回路３１０の出力をしきい値３０４として、しきい値制御回路３１０としきい値制御回路３１１の中間の値をしきい値３０５として出力する。
【００４０】
図４は、しきい値調整回路の第二の例であるしきい値調整回路４０１を示すブロック図である。識別結果ごとに信号振幅の平均をとり、各平均値にゲインをかけて、上位しきい値４０４、下位しきい値４０５を生成する。中心しきい値は、決まった固定値（容量結合されていて、直流が遮断されていれば０としてもよい）としても、上位しきい値と下位しきい値の中間値としてもよい。
【００４１】
次に切り替え信号の算出方法について説明する。切り替え信号は、符号間干渉が大きくなった場合に、しきい値の選択方法を切り替えるために用いられる。
【００４２】
図５は、波形劣化を推定する回路の一例を示すブロックである。波形劣化推定回路５０１は、被識別信号５０２を動作クロック（正相）５０４でサンプリングするサンプラ５０６と、被識別信号５０２を動作クロック（逆相）５０３でサンプリングするサンプラ５０７と、サンプラ５０６の出力を入力としてその平均パワーを算出するパワー平均化回路５０８と、サンプラ５０７の出力を入力としてその平均パワーを算出するパワー平均化回路５０９と、パワー平均化回路５０８とパワー平均化回路５０９の出力を入力とする比較器５１０で構成される。
【００４３】
波形が劣化していない場合、最適識別位相でサンプリングされた信号パワーの平均値は、逆相でサンプリングされたものより大きい。波形が劣化し、符号間干渉が大きくなると逆相でサンプリングされた信号パワーが、最適識別位相でサンプリングされた信号パワーの平均より大きくなるため、これを比較器５１０で検知して、検知結果を波形劣化有無信号、即ち、切り替え信号として出力する。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の通常の知識の範囲内でその変更や改良が可能であることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の符号識別回路を用いることにより、２６００ｐｓ／ｎｍまでエラーを抑えることができることを、シミュレーションにより確認した。
【００４６】
これは、ＳＭＦファイバの１ｋｍあたりの分散値が約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることから換算すると、ファイバ長２０ｋｍの改善効果である（あくまでも一例である。送信チャープ、送信波形、ファイバ入力パワーなどにより、受信波形が変化するため、改善効果はばらつく。光領域（例えば光アンプ）、電気回路で発生する雑音は考慮していない）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である符号識別回路１０１の機能ブロック図である。
【図２】符号識別回路１０１による符号の識別結果を説明するためのグラフである。
【図３】しきい値調整回路３０１の機能ブロック図である。
【図４】しきい値調整回路４０１の機能ブロック図である。
【図５】波形劣化推定回路５０１の機能ブロック図である。
【図６】光伝送システム用受信回路６０１の機能ブロック図である。
【図７】従来の符号識別回路７０１の機能ブロック図である。
【図８】ＮＲＺランダムパターンを分散のある光ファイバに伝送させた場合の符号識別器入力でのアイパターンを説明するグラフである。
【符号の説明】
１０１  符号識別回路
１０７、１０８、１０９、３０６、３０７、３０８、５１０  比較器
１１０、１１２、４０６  セレクタ
１１１  パタン識別回路
３０１、４０１  しきい値調整回路
３０９、３１０、３１１  しきい値制御回路
３１２  しきい値算出回路
４０７、４０８  振幅平均化回路
４０９、４１０  ゲイン回路
５０１  波形劣化推定回路
５０６、５０７  サンプラ
５０８、５０９  パワー平均化回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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