(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭ一括変換信号が光伝送システムで伝送された後における、前記ＦＭ一括変換信号の品質を推定するＦＭ一括変換信号品質推定装置であって、
前記ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を推定する無変調信号推定部と、
伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、を計算するＦＭ信号計算部と、
前記無変調信号推定部が推定した伝送後の前記無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性と、前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、に基づいて、伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を推定するゼロクロス時刻ずれ量推定部と、
を備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定装置。
【請求項２】
前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、前記ゼロクロス時刻ずれ量推定部が推定した伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形を推定する遅延検波時間波形推定部と、
前記遅延検波時間波形推定部が推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量を推定する周波数スペクトル漏れ量推定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＦＭ一括変換信号品質推定装置。
【請求項３】
伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して、前記光伝送システムに接続される光増幅装置により蓄積された雑音量を推定する光増幅雑音量推定部と、
前記周波数スペクトル漏れ量推定部が推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量と、前記光増幅雑音量推定部が推定した伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成された前記ＦＭ復調信号の品質を推定するＦＭ復調信号品質推定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のＦＭ一括変換信号品質推定装置。
【請求項４】
ＦＭ一括変換信号が光伝送システムで伝送された後における、前記ＦＭ一括変換信号の品質を推定するＦＭ一括変換信号品質推定方法であって、
前記ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を推定する無変調信号推定ステップと、
伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、を計算するＦＭ信号計算ステップと、
前記無変調信号推定ステップが推定した伝送後の前記無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性と、前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、に基づいて、伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を推定するゼロクロス時刻ずれ量推定ステップと、
を備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定方法。
【請求項５】
前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、前記ゼロクロス時刻ずれ量推定ステップが推定した伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形を推定する遅延検波時間波形推定ステップと、
前記遅延検波時間波形推定ステップが推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量を推定する周波数スペクトル漏れ量推定ステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のＦＭ一括変換信号品質推定方法。
【請求項６】
伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して、前記光伝送システムに接続される光増幅装置により蓄積された雑音量を推定する光増幅雑音量推定ステップと、
前記周波数スペクトル漏れ量推定ステップが推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量と、前記光増幅雑音量推定ステップが推定した伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成された前記ＦＭ復調信号の品質を推定するＦＭ復調信号品質推定ステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のＦＭ一括変換信号品質推定方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれかに記載のＦＭ一括変換信号品質推定方法をコンピュータに実行させるためのＦＭ一括変換信号品質推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数多重された多チャンネル信号をＦＭ一括変換方式により伝送する光伝送システムにおいて、ＦＭ一括変換信号の品質を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光映像配信システムに用いられる伝送方式には、（１）周波数多重された多チャンネル映像信号により、光搬送波を強度変調して伝送する強度変調方式と、（２）周波数多重された多チャンネル映像信号をＦＭ搬送波信号の周波数が３ＧＨｚである広帯域ＦＭ信号に変換し、変換して得られた広帯域ＦＭ信号により、光搬送波を強度変調して伝送するＦＭ一括変換方式（非特許文献１を参照）と、がある。以下では、ＦＭ一括変換方式を用いる。
【０００３】
ところで、光映像配信システムは、近年のＦＴＴＨ網の普及に伴い、多チャンネルで大容量の映像信号を高品質に伝送することが可能なものとして、ＦＴＴＨ網への導入が進んでいる。そして、光映像配信システムでは、エリア拡大の観点から、伝送距離の長延化が求められている。さらに、ＦＭ一括変換方式を用いる光映像配信システムでは、光増幅装置を多段接続することにより、長距離光伝送が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５１６００号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】池田智、川附隆人、井筒香、下羽利明、「ＦＭ一括変換技術を用いた広域映像配信」、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００７年５月、ＮＴＴ技術ジャーナル、［平成２７年３月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｔｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｏｕｒｎａｌ／０７０５／ｆｉｌｅｓ／ｊｎ２００７０５０４４．ｐｄｆ＃ｓｅａｒｃｈ＝‘％ＥＦ％ＢＣ％Ａ６％ＥＦ％ＢＣ％ＡＤ％Ｅ４％Ｂ８％８０％Ｅ６％８Ｂ％ＡＣ％Ｅ５％Ａ４％８９％Ｅ６％８Ｆ％９Ｂ＋％ＥＦ％ＢＣ％ＡＥ％ＥＦ％ＢＣ％Ｂ４％ＥＦ％ＢＣ％Ｂ４’＞
【非特許文献２】菅原鼎山、「ＦＭ無線工学」、日刊工業新聞社、ｐｐ．１６−１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、光増幅装置を多段接続し、比較的高い強度で長距離にわたって光信号を伝送する、ＦＭ一括変換方式を用いる光映像配信システムにおいて、ＦＭ復調信号の品質（具体的には、ＣＮＲ）を推定する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献１では、まず、光雑音増幅に関わるＣＮＲを推定する技術が開示されている。しかし、光雑音増幅に関わるＣＮＲを推定するのみでは、自己位相変調及び波長分散の複合効果による波形崩れを考慮することができず、ＦＭ復調信号のＣＮＲを実際に生じるＣＮＲより良い方向に見積もってしまう。そこで、伝送前のＦＭ一括変換信号の時間波形について、非線形シュレディンガー方程式を数値計算により解くことにより、伝送後のＦＭ一括変換信号の時間波形を求めることが考えられる。しかし、伝送前のＦＭ一括変換信号は、非常に複雑な周波数スペクトル（非特許文献２を参照）を有するため、その非線形シュレディンガー方程式は、極めて煩雑であり膨大な計算時間を要する。
【０００８】
特許文献１では、次に、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲを推定する技術が開示されている。ここでは、自己位相変調及び波長分散の複合効果による波形崩れを、伝送前後の無変調ＦＭ搬送波信号のゼロクロス時刻のずれ量として、あるいは、伝送後の無変調ＦＭ搬送波信号のＤｕｔｙ比として、推定する。その前に、伝送後の無変調ＦＭ搬送波信号のＤｕｔｙ比に対する、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲの依存性を、「予め測定」しておく。よって、推定したＤｕｔｙ比及び「予め測定」した依存性に基づいて、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲを推定することができる。そして、光雑音増幅に関わるＣＮＲ並びに自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲに基づいて、光映像配信システムの全要素に関わるＣＮＲを定量的にかつ短時間に推定することができる。
【０００９】
このように、特許文献１では、伝送後の無変調ＦＭ搬送波信号のＤｕｔｙ比に対する、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲの依存性を、「予め測定」しておく必要がある。ところで、提供中の光映像配信システムにおいて、ＦＭ一括変換方式の伝送キャリアプランが変更される場合がある。すると、ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルが変化するため、ＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対するＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量も変化してしまい、「予め測定」した依存性も変化してしまう。よって、ＦＭ一括変換方式の伝送キャリアプランが変更されるたびに、当該依存性を「再度測定」する必要があり、人的稼働及び測定時間等の高コストが発生するという課題がある。
【００１０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、提供中の光伝送システムにおいて、ＦＭ一括変換方式の伝送キャリアプランが変更される場合でも、低コストでかつ現実的な時間内で、ＦＭ一括変換信号の品質を推定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、ＦＭ一括変換信号の使用帯域内における伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を推定するとともに、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数及び傾きの符号を計算したうえで、これらの推定値及び計算値に基づいて、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を推定する。
【００１２】
具体的には、本発明は、ＦＭ一括変換信号が光伝送システムで伝送された後における、前記ＦＭ一括変換信号の品質を推定するＦＭ一括変換信号品質推定装置であって、前記ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を推定する無変調信号推定部と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、を計算するＦＭ信号計算部と、前記無変調信号推定部が推定した伝送後の前記無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性と、前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、に基づいて、伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を推定するゼロクロス時刻ずれ量推定部と、を備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定装置である。
【００１３】
具体的には、本発明は、ＦＭ一括変換信号が光伝送システムで伝送された後における、前記ＦＭ一括変換信号の品質を推定するＦＭ一括変換信号品質推定方法であって、前記ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を推定する無変調信号推定ステップと、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、を計算するＦＭ信号計算ステップと、前記無変調信号推定ステップが推定した伝送後の前記無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性と、前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での瞬時周波数と、前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻での傾きの符号と、に基づいて、伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を推定するゼロクロス時刻ずれ量推定ステップと、を備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定方法である。
【００１４】
この構成によれば、伝送後の無変調ＦＭ搬送波信号のＤｕｔｙ比に対する、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲの依存性を、「予め測定」しておく必要がない。そして、伝送前の無変調正弦波信号の時間波形について、非線形シュレディンガー方程式を数値計算により解くことにより、伝送後の無変調正弦波信号の時間波形を求めれば十分である。
【００１５】
また、本発明は、前記ＦＭ信号計算部が計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、前記ゼロクロス時刻ずれ量推定部が推定した伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形を推定する遅延検波時間波形推定部と、前記遅延検波時間波形推定部が推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量を推定する周波数スペクトル漏れ量推定部と、をさらに備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定装置である。
【００１６】
また、本発明は、前記ＦＭ信号計算ステップが計算した伝送前の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻と、前記ゼロクロス時刻ずれ量推定ステップが推定した伝送前後の前記ＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形を推定する遅延検波時間波形推定ステップと、前記遅延検波時間波形推定ステップが推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量を推定する周波数スペクトル漏れ量推定ステップと、をさらに備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定方法である。
【００１７】
この構成によれば、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量のみならず、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲを推定することができる。
【００１８】
また、本発明は、伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して、前記光伝送システムに接続される光増幅装置により蓄積された雑音量を推定する光増幅雑音量推定部と、前記周波数スペクトル漏れ量推定部が推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量と、前記光増幅雑音量推定部が推定した伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成された前記ＦＭ復調信号の品質を推定するＦＭ復調信号品質推定部と、をさらに備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定装置である。
【００１９】
また、本発明は、伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して、前記光伝送システムに接続される光増幅装置により蓄積された雑音量を推定する光増幅雑音量推定ステップと、前記周波数スペクトル漏れ量推定ステップが推定した伝送後の前記ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量と、前記光増幅雑音量推定ステップが推定した伝送中の前記ＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量と、に基づいて、伝送後の前記ＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成された前記ＦＭ復調信号の品質を推定するＦＭ復調信号品質推定ステップと、をさらに備えることを特徴とするＦＭ一括変換信号品質推定方法である。
【００２０】
この構成によれば、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲのみならず、光増幅雑音を含む光伝送システムの全要素に関わるＣＮＲを推定することができる。
【００２１】
また、本発明は、以上に記載のＦＭ一括変換信号品質推定方法をコンピュータに実行させるためのＦＭ一括変換信号品質推定プログラムである。
【００２２】
この構成によれば、以上に記載の効果を奏するプログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明は、提供中の光伝送システムにおいて、ＦＭ一括変換方式の伝送キャリアプランが変更される場合でも、低コストでかつ現実的な時間内で、ＦＭ一括変換信号の品質を推定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＦＭ一括変換信号品質推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のＦＭ一括変換信号品質推定方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を示す図である。
【図４】伝送前のＦＭ一括変換信号の時間波形を示す図である。
【図５】伝送前のＦＭ一括変換信号の瞬時周波数を示す図である。
【図６】伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を示す図である。
【図７】シフト前後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形のずれ量を示す図である。
【図８】伝送後のＦＭ復調信号の周波数スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００２６】
（本発明の概要）
まず、ＦＭ一括変換信号の使用帯域内における伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性Ｄ（ｆ）を推定するとともに、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での瞬時周波数ｆ（Ｔ０）及び傾きａ（Ｔ０）の符号を計算したうえで、これらの推定値及び計算値に基づいて、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）を推定する。次に、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙを推定する。次に、光増幅雑音を含む光伝送システムの全要素に関わるＣＮＲＴｏｔａｌを推定する。
【００２７】
本発明のＦＭ一括変換信号品質推定装置の構成を示すブロック図を図１に示す。本発明のＦＭ一括変換信号品質推定方法の処理を示すフローチャートを図２に示す。
【００２８】
ＦＭ一括変換信号品質推定装置Ｆは、無変調信号推定部１、ＦＭ信号計算部２、ゼロクロス時刻ずれ量推定部３、遅延検波時間波形推定部４、周波数スペクトル漏れ量推定部５、光増幅雑音量推定部６及びＦＭ復調信号品質推定部７から構成される。
【００２９】
ＦＭ一括変換信号品質推定処理は、無変調信号推定ステップＳ１、ＦＭ信号計算ステップＳ２、ゼロクロス時刻ずれ量推定ステップＳ３、遅延検波時間波形推定ステップＳ４、周波数スペクトル漏れ量推定ステップＳ５、光増幅雑音量推定ステップＳ６及びＦＭ復調信号品質推定ステップＳ７から構成される。
【００３０】
無変調信号推定ステップＳ１、ＦＭ信号計算ステップＳ２及び光増幅雑音量推定ステップＳ６は、それぞれ独立に行われ、順序を問わない。ゼロクロス時刻ずれ量推定ステップＳ３、遅延検波時間波形推定ステップＳ４、周波数スペクトル漏れ量推定ステップＳ５及びＦＭ復調信号品質推定ステップＳ７は、それぞれ前提のステップの後に行われる。
【００３１】
なお、図２に示したＦＭ一括変換信号品質推定方法を、図１に示したＦＭ一括変換信号品質推定装置Ｆに実行させるために、ＦＭ一括変換信号品質推定プログラムをネットワーク又は記憶媒体を介して提供・取得することも可能である。
【００３２】
（無変調信号推定処理）
無変調信号推定部１は、ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性Ｄ（ｆ）を推定する（Ｓ１参照）。伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性を図３に示す。
【００３３】
無変調信号推定部１は、自己位相変調及び波長分散に関わる光伝送システムのパラメータとして、伝送距離、光増幅装置の段数、光信号強度、光ファイバ非線形定数及び波長分散等のパラメータを入力される。そして、無変調信号推定部１は、ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送前の無変調正弦波信号の時間波形について、非線形シュレディンガー方程式を数値計算により解くことにより、伝送後の無変調正弦波信号の時間波形を求める。さらに、無変調信号推定部１は、ＦＭ一括変換信号の使用帯域内において、伝送後の無変調正弦波信号の時間波形について、Ｄｕｔｙ比を推定する。
【００３４】
図３では、５０ｋｍ×４段の光伝送システムを想定している。そして、ＦＭ搬送波信号の周波数３ＧＨｚのまわりの、無変調正弦波信号の周波数１、２、３、４、５、６ＧＨｚにおいて、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性Ｄ（ｆ）を推定している。さらに、２次の近似曲線を用いて、Ｄ（ｆ）の補間処理を行っている。
【００３５】
（ＦＭ信号計算処理）
ＦＭ信号計算部２は、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での瞬時周波数ｆ（Ｔ０）と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での傾きａ（Ｔ０）の符号と、を計算する（Ｓ２参照）。伝送前のＦＭ一括変換信号の時間波形及び瞬時周波数を図４、５に示す。
【００３６】
ＦＭ信号計算部２は、ＦＭ一括変換信号のパラメータとして、ＦＭ搬送波信号の周波数並びにＦＭ搬送波信号を変調する伝送キャリア信号の周波数及び周波数偏移量等のパラメータを入力される。そして、ＦＭ信号計算部２は、伝送前のＦＭ一括変換信号の時間波形Ｓ（ｔ）を、数式１に基づいて計算する。さらに、ＦＭ信号計算部２は、伝送前のＦＭ一括変換信号の瞬時周波数ｆ（ｔ）を、数式２に基づいて計算する。
【００３７】
【数１】
0006297516.tif 000002
【数２】
0006297516.tif 000003
ここで、数式１、２の文字の定義は、以下の通りである。
Ａ：ＦＭ一括変換信号の最大振幅
ｆｃ：ＦＭ搬送波信号の周波数
ｆｉ：ｉ番目の伝送キャリア信号の周波数
ΔＦｉ：ｉ番目の伝送キャリア信号の最大周波数偏移
φｉ：ｉ番目の伝送キャリア信号の初期位相
【００３８】
よって、ＦＭ信号計算部２は、伝送前のＦＭ一括変換信号の時間波形Ｓ（ｔ）に基づいて、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での傾きａ（Ｔ０）の符号と、を推定可能である。そして、ＦＭ信号計算部２は、伝送前のＦＭ一括変換信号の瞬時周波数ｆ（ｔ）に基づいて、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での瞬時周波数ｆ（Ｔ０）を推定可能である。
【００３９】
（ゼロクロス時刻ずれ量推定処理）
ゼロクロス時刻ずれ量推定部３は、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性Ｄ（ｆ）と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での瞬時周波数ｆ（Ｔ０）と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での傾きａ（Ｔ０）の符号と、に基づいて、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）を推定する（Ｓ３参照）。伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻のずれ量を図６に示す。
【００４０】
ゼロクロス時刻ずれ量推定部３は、伝送後の無変調正弦波信号のＤｕｔｙ比の周波数依存性Ｄ（ｆ）と、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０での瞬時周波数ｆ（Ｔ０）と、に基づいて、瞬時周波数ｆ（Ｔ０）におけるＤｕｔｙ比Ｄ（ｆ（Ｔ０））を推定する（図３参照）。そして、ゼロクロス時刻ずれ量推定部３は、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）の絶対値を、数式３に基づいて推定する。さらに、ゼロクロス時刻ずれ量推定部３は、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）のずれ方向を、数式４に基づいて推定する。
【００４１】
【数３】
0006297516.tif 000004
【数４】
0006297516.tif 000005
ここで、ｓｇｎは、正、０、負の引数に応じ、それぞれ、＋１、０、−１の出力を行う。
【００４２】
図６では、伝送前及び伝送後のＦＭ一括変換信号の時間波形Ｓ（ｔ）を、それぞれ、点線及び破線で示している。そして、伝送前のＦＭ一括変換信号のｎ番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ）での傾きａ（Ｔ０（ｎ））の符号は正であるため、伝送前後のＦＭ一括変換信号のｎ番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ）のずれ量ｄＴ（Ｔ０（ｎ））は正の方向である。一方で、伝送前のＦＭ一括変換信号の（ｎ＋１）番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ＋１）での傾きａ（Ｔ０（ｎ＋１））の符号は負であるため、伝送前後のＦＭ一括変換信号の（ｎ＋１）番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ＋１）のずれ量ｄＴ（Ｔ０（ｎ＋１））は負の方向である。
【００４３】
このように、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）を推定することにより、自己位相変調及び波長分散の複合効果による、伝送前後のＦＭ一括変換信号の時間波形Ｓ（ｔ）における時間軸方向の波形歪品質を推定することができる。
【００４４】
（遅延検波時間波形推定処理）
遅延検波時間波形推定部４は、伝送前のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０と、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）と、に基づいて、伝送後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）を推定する（Ｓ４参照）。シフト前後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形のずれ量を図７に示す。
【００４５】
遅延検波時間波形推定部４は、伝送前のＦＭ一括変換信号の立ち上がり及び立ち下がりのゼロクロス時刻Ｔ０において、幅一定かつ高さ一定のパルスを出力する遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ（ｔ）を計算する。そして、遅延検波時間波形推定部４は、伝送後のＦＭ一括変換信号の立ち上がり及び立ち下がりのゼロクロス時刻Ｔ０±ｄＴ（Ｔ０）において、幅一定かつ高さ一定のパルスを出力する遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）を推定する。ここで、パルスの発生頻度は、ＦＭ一括変換信号の周波数に対応する。
【００４６】
図７では、伝送前及び伝送後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ（ｔ）及びＶｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）を、それぞれ、実線及び破線で示している。そして、伝送前後のＦＭ一括変換信号のｎ番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ）のずれ量ｄＴ（Ｔ０（ｎ））は正の方向であるため、伝送前のＦＭ一括変換信号のｎ番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ）のまわりで、Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）はＶｄｅｍｏｄ（ｔ）を正の方向にシフトしたものとなる。一方で、伝送前後のＦＭ一括変換信号の（ｎ＋１）番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ＋１）のずれ量ｄＴ（Ｔ０（ｎ＋１））は負の方向であるため、伝送前のＦＭ一括変換信号の（ｎ＋１）番目のゼロクロス時刻Ｔ０（ｎ＋１）のまわりで、Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）はＶｄｅｍｏｄ（ｔ）を負の方向にシフトしたものとなる。
【００４７】
このように、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）を推定することにより、自己位相変調及び波長分散の複合効果による、伝送前後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形における時間軸方向の波形歪品質を推定することができる。
【００４８】
（周波数スペクトル漏れ量推定処理）
周波数スペクトル漏れ量推定部５は、伝送後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）に基づいて、伝送後のＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後のＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量を推定し、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙを推定する（Ｓ５参照）。伝送後のＦＭ復調信号の周波数スペクトルを図８に示す。
【００４９】
周波数スペクトル漏れ量推定部５は、高速フーリエ変換を用いて、伝送後のＦＭ一括変換信号の遅延検波時間波形Ｖｄｅｍｏｄ＿ｓｈｉｆｔ（ｔ）を、伝送後のＦＭ復調信号の周波数スペクトルに変換する。そして、周波数スペクトル漏れ量推定部５は、伝送後のＦＭ復調信号の周波数スペクトルに対する、伝送後のＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量に基づいて、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙを推定する。
【００５０】
図８では、５０ｋｍ×４段の光伝送システムを想定しており、ＦＭ搬送波信号の周波数を３ＧＨｚとしている。ここでは、ＦＭ一括変換信号の立ち上がり及び立ち下がりの両方のゼロクロス時刻Ｔ０において、パルスを出力する遅延検波を行っている。よって、２種類の遅延検波を並列で行う必要があるものの、ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルは、見かけ上６ＧＨｚを中心とするものとなり、ＦＭ復調信号の周波数スペクトルに漏れ込みにくい。もちろん、ＦＭ一括変換信号の立ち上がり及び立ち下がりの一方のゼロクロス時刻Ｔ０において、パルスを出力する遅延検波を行ってもよい。すると、ＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルは、実際通り３ＧＨｚを中心とするものとなり、ＦＭ復調信号の周波数スペクトルに漏れ込みやすいものの、１種類の遅延検波を単独で行えば十分である。
【００５１】
（光増幅雑音量推定処理）
光増幅雑音量推定部６は、伝送中のＦＭ一括変換信号に対して、光伝送システムに接続される光増幅装置により蓄積された雑音量を推定し、光増幅雑音量に関わるＣＮＲＲＩＮを推定する（Ｓ６参照）。特許文献１でも説明があるが、本出願でも説明する。
【００５２】
光増幅雑音量推定部６は、光増幅雑音に関わる光伝送システムのパラメータ（数式５から８までを参照）を入力される。そして、光増幅雑音量推定部６は、光増幅雑音量に関わるＣＮＲＲＩＮを、数式５から８までに基づいて推定する。
【００５３】
【数５】
0006297516.tif 000006
ここで、数式５の文字の定義は、以下の通りである。
Ｐｉｎ：光増幅装置への入力光電力（ｍＷ）
ＲＩＮｉｎ：光増幅装置への入力光信号の相対強度雑音（Ｈｚ−１）
ＲＩＮｏｕｔ：光増幅装置からの出力光信号の相対強度雑音（Ｈｚ−１）
ＮＦ：光増幅雑音指数
Ｅ：光子エネルギー（１．２７８×１０−１９Ｊ）
光増幅装置を多段接続する場合には、数式５の計算を接続段数分繰り返し、最遠端の光増幅装置からの出力光信号の相対強度雑音ＲＩＮｏｕｔを計算する。
【００５４】
【数６】
0006297516.tif 000007
ここで、数式６の文字の定義は、以下の通りである。
ｆ：キャリア周波数（ＭＨｚ）
ΔＦ（ｆ）：周波数偏移量（ＭＨｚ０−ｐ／ｃｈ）
ＢＮ：雑音帯域幅（ＭＨｚ）
【００５５】
【数７】
0006297516.tif 000008
ここで、数式７の文字の定義は、以下の通りである。
ＣＮＲｐｈａｓｅ（ｆ）＝Δν・１０６／２πｆ２
Δν：ビート線幅（Ｈｚ）
ＣＮＲｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ：ＦＭ伝送区間の雑音
【００５６】
【数８】
0006297516.tif 000009
ここで、数式８の文字の定義は、以下の通りである。
ｍ：ＯＮＵへの入力信号光の光変調度
Ｒ：受光素子のＯ／Ｅ変換効率（Ａ／Ｗ）
Ｐｒ：受光電力（Ｗ）
ＲＩＮ：ＯＮＵへの入力信号光の相対強度雑音（ｄＢ／Ｈｚ）
ｅ：電気素量（１．６０２×１０−１９Ｃ）
Ｉｄ０：受光素子の暗電流（ｎＡ）
ＮＦ：受光素子の入力換算雑音（ｐＡ／Ｈｚ１／２）
光増幅装置を多段接続する場合には、ＯＮＵへの入力信号光の相対強度雑音ＲＩＮは、最遠端の光増幅装置からの出力光信号の相対強度雑音ＲＩＮｏｕｔに等しい。
【００５７】
（ＦＭ復調信号品質推定処理）
ＦＭ復調信号品質推定部７は、伝送後のＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量と、伝送中のＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量と、に基づいて、伝送後のＦＭ一括変換信号からＦＭ復調で生成されたＦＭ復調信号の品質ＣＮＲＴｏｔａｌを推定する（Ｓ７参照）。ここで、伝送後のＦＭ一括変換信号の周波数スペクトルの漏れ量は、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙに対応する。そして、伝送中のＦＭ一括変換信号に対して蓄積された雑音量は、光増幅雑音量に関わるＣＮＲＲＩＮに対応する。
【００５８】
ＦＭ復調信号品質推定部７は、数式９に基づいて、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙと、光増幅雑音量に関わるＣＮＲＲＩＮと、を電力的に加算することにより、伝送後のＦＭ復調信号の品質ＣＮＲＴｏｔａｌを推定する。
【数９】
0006297516.tif 000010
【００５９】
（本発明の効果）
このように、伝送後の無変調ＦＭ搬送波信号のＤｕｔｙ比に対する、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙの依存性を、「予め測定」しておく必要がない。そして、伝送前の無変調正弦波信号の時間波形について、非線形シュレディンガー方程式を数値計算により解くことにより、伝送後の無変調正弦波信号の時間波形を求めれば十分である。
【００６０】
さらに、伝送前後のＦＭ一括変換信号のゼロクロス時刻Ｔ０のずれ量ｄＴ（Ｔ０）のみならず、自己位相変調及び波長分散に関わるＣＮＲＤｕｔｙ及び光増幅雑音を含む光伝送システムの全要素に関わるＣＮＲＴｏｔａｌを推定することができる。よって、提供中の光伝送システムにおいて、ＦＭ一括変換方式の伝送キャリアプランが変更される場合でも、低コストでかつ現実的な時間内で、ＦＭ復調信号の品質を推定する技術を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のＦＭ一括変換信号品質推定装置、方法及びプログラムは、ＦＭ一括変換方式を用いる光映像配信システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｆ：ＦＭ一括変換信号品質推定装置
１：無変調信号推定部
２：ＦＭ信号計算部
３：ゼロクロス時刻ずれ量推定部
４：遅延検波時間波形推定部
５：周波数スペクトル漏れ量推定部
６：光増幅雑音量推定部
７：ＦＭ復調信号品質推定部
【図１】
0006297516.tif 000011
【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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