(57)【要約】【課題】光受信器において、伝送経路で生じた雑音低減する。【解決手段】光伝送路を介して光信号を受信する光受信器が、前記受信した光信号を電気信号へと変換する受光素子と、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成する制御部と、前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするキャンセラー部と、を備える。【選択図】図１
2012249251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路を介して光信号を受信する光受信器において、
前記受信した光信号を電気信号へと変換する受光素子と、
前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成する制御部と、
前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするキャンセラー部と、
を備えることを特徴とする光受信器。
【請求項２】
請求項１に記載の光受信器において、
前記キャンセラー部は、前記受信した光信号に対して前記雑音のキャンセルを行い、
前記受光素子は、前記キャンセラー部が雑音をキャンセルした後の光信号を電気信号へと変換し、出力することを特徴とする光受信器。
【請求項３】
請求項１に記載の光受信器において、
前記受光素子は、前記受信した光信号を電気信号へと変換し、
前記キャンセラー部は、前記受光素子が変換後の電気信号に対して前記雑音のキャンセルを行うことを特徴とする光受信器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の光受信器において、
前記制御部は、前記信号の変調方式、ビットレート及び波長の何れか又はその組合せに少なくとも基づいて、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成することを特徴とする光受信器。
【請求項５】
光伝送路を介して、光信号を伝送する光伝送システムにおいて、
複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離する光分離部と、
前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するノイズ抽出器と、
前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行う光受信器と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
請求項５に記載の光伝送システムにおいて、
前記光受信器が請求項１乃至４の何れか１項に記載の光受信器であることを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
光伝送路を介して光信号を受信する光受信方法において、
受光素子が、前記受信した光信号を電気信号へと変換するステップと、
制御部が、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成するステップと、
キャンセラー部が、前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするステップと、
を備えることを特徴とする光受信方法。
【請求項８】
光伝送路を介して、光信号を伝送するシステムが行う光伝送方法において、
光分離部が、複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離するステップと、
ノイズ抽出器が、前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するステップと、
光受信器が、前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行うステップと、
を備えることを特徴とする光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光信号を用いた通信に関し、特に光入力信号の雑音の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速且つ長距離の伝送が可能であることから、光通信システムが広く普及している。もっとも、光通信システムであっても伝送距離が長距離に及ぶ場合には信号の減衰は避けられない。そのため、一般に長距離向け光通信システムでは、光信号を増幅するための光増幅器が用いられている。光増幅器を用いることにより光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅することが可能となる。
【０００３】
このような、光増幅器を用いた光通信システムの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の光通信システムでは、光増幅器の後段に分岐カブラを設置し、分岐カブラにより分岐した光信号を光増幅器にフィードバックさせることにより光増幅器の出力チャネルパワーの所定値への設定を精度よく行うことを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５８３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、光増幅器の設定を適切なものとすることにより、伝送経路における光信号の劣化を抑えることが可能となる。
【０００６】
もっとも、光増幅器を適切に設定したとしても限界があり、その光増幅器から生じる自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）雑音や、光ファイバ中の非線形効果による伝送品質劣化等の影響で、光伝送路の雑音の比率が高くなり、光受信器の受信性能が低下する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、光受信器において、伝送経路で生じた雑音低減することが可能な、光受信器及び光伝送システム並びに光受信方法及び光伝送方法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】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、光伝送路を介して光信号を受信する光受信器において、
前記受信した光信号を電気信号へと変換する受光素子と、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成する制御部と、前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするキャンセラー部と、を備えることを特徴とする光受信器が提供される。本発明の第２の観点によれば、光伝送路を介して、光信号を伝送する光伝送システムにおいて、複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離する光分離部と、前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するノイズ抽出器と、前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行う光受信器と、を備えることを特徴とする光伝送システムが提供される。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、光伝送路を介して光信号を受信する光受信方法において、受光素子が、前記受信した光信号を電気信号へと変換するステップと、制御部が、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成するステップと、キャンセラー部が、前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするステップと、を備えることを特徴とする光受信方法が提供される。
【００１０】
本発明の第４の観点によれば、光伝送路を介して、光信号を伝送するシステムが行う光伝送方法において、光分離部が、複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離するステップと、ノイズ抽出器が、前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するステップと、光受信器が、前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行うステップと、を備えることを特徴とする光伝送方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光受信器にキャンセラー部を設け、雑音とみなした成分をキャンセルするように動作するため、光受信器において、伝送経路で生じた雑音を低減することが可能な、光受信器及び光伝送システム並びに光受信方法及び光伝送方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の基本的構成を表す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の基本的構成を表す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の基本的構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の実施形態の概略を説明する。本発明の実施形態は、概略、光受信器において、光伝送路の影響で増加した光入力信号の雑音を低減し、受信性能を向上することを特徴とするものである。
次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照すると本発明の第１の実施形態である光受信器１００は、キャンセラー部１、受光素子２、クロック抽出器３、識別再生器４及び制御部５を有する。
【００１５】
本実施形態の光受信器１００は、入力信号光スペクトルと理想信号スペクトルを比較し、その差分を光伝送路の影響で増加した光入力信号の雑音とみなすことで雑音低減を実現する光受信器である。
【００１６】
受光素子２は入力光信号を電気信号に変換する素子である。受光素子２は例えばフォトダイオード（ＰＤ）により実現される。もっとも、これは一例に過ぎない。ＰＤの他に、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、メタルショットキーフォトダイオード（ＭＳＭ−ＰＤ）、フォトトランジスタ等、入力光信号を電気信号に変換可能な素子であれば任意のものを利用することが可能である。
【００１７】
クロック抽出器３は受信信号からクロック成分を抽出する。そして、クロック抽出器３は抽出したクロック成分を識別再生器４へ出力する。
【００１８】
識別再生器４は、受光素子２から受け付けた受信信号を識別、再生する。また、識別再生器４は、クロック抽出器３から受け付けたクロック成分でタイミングを図ることによって再生されたデータ信号を出力する。
【００１９】
制御部５は、光信号の雑音キャンセルに必要な情報を生成する。具体的には、信号の変調方式、ビットレート、波長等の情報をもとに、受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルを生成する。そして生成したスペクトルモデルをキャンセラー部１へ通知する。
【００２０】
キャンセラー部１において、受信した光入力信号と、雑音キャンセル用の信号の差分を抽出し、差分を雑音とみなす。
【００２１】
なお、図１に示した基本構成は、受光素子が１個の構成であるが、本発明は受光素子の個数および光信号の変調方式に依存しない。すなわち受光素子が複数個存在してもよく、任意の変調方式を採用してよい。
【００２２】
また、本実施形態は、以下に記載するような効果を奏する。
【００２３】
一般に長距離向け光通信システムでは、光増幅器が用いられている。その増幅器の影響で、光伝送路の雑音の比率が高くなり、受信器の受信性能が低下することが知られている。本実施形態で提案する方法で雑音を低減することにより、受信性能の改善が期待できる。
【００２４】
次に、本発明の他の実施形態である第２の実施形態について説明する。本実施形態の光受信器２００は、波形情報を用いて雑音キャンセルを実施する光受信器である。
【００２５】
図２を参照すると本発明の第２の実施形態である光受信器２００は、キャンセラー部１、受光素子２、クロック抽出器３、識別再生器４、制御部５及び信号処理部６を有する。
【００２６】
ここで、本実施形態における、受光素子２、クロック抽出器３及び識別再生器４は、それぞれ第１の実施形態と同様に動作する。そのため、再度の説明は省略する。
【００２７】
信号処理部６は電気信号の処理を行う、具体的にはフレーム同期、誤り訂正復号等がある。
【００２８】
また、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、受光素子２の後段に制御部５及びキャンセラー部１が設けられている。
【００２９】
制御部５にて、雑音キャンセルに必要な信号を抽出し、出力する。制御部５では、信号の変調方式、ビットレート、波長等の情報をもとに、受信信号の元となるノイズが重畳されていない送信スペクトルモデルと、実際に受信した信号スペクトルの差分を抽出し、送信スペクトルモデルとの差分を雑音とみなす。キャンセラー部１において、入力信号と、制御部５から出力された雑音キャンセル用の信号を合成し、入力信号の雑音を低減する。
【００３０】
信号処理部６は電気信号の処理を行う、具体的にはフレーム同期、誤り訂正復号等がある。
【００３１】
更に、本発明の他の実施形態である第３の実施形態について説明する。光伝送システム３００は一般に用いられている波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplex)伝送システムと基本的構成は同様であるが、雑音情報を該当信号以外から抽出する点で特徴を有する。なお、本実施形態ではＷＤＭを採用しているため、１つの伝送路（一本の光ファイバーケーブル）に複数の異なる波長の光信号が同時に多重されている。
【００３２】
本実施形態は、送信器８、光多重部９、光増幅器１０、光分離部１１、光受信部１２及びノイズ抽出器１３を有する。なお、送信器８、光増幅器１０及び受信部１２の数に特に限定はなく任意の数設けられていてよい。すなわち、本実施形態では、任意の数で多重させることが可能である。
【００３３】
送信器８は光信号を生成し出力する。光多重部９は、各送信器８より入力された多数の光信号を多重して出力する。
【００３４】
光増幅器１０は光多重部９から出力された光信号を必要に応じて増幅する機能を有する。
【００３５】
光分離部１１は、入力された多数の光信号を波長ごとに分離し、各受信部１２及びノイズ抽出器１３に対して出力する。
【００３６】
各受信部１２及びノイズ抽出器１３は分離されたそれぞれの信号を受信する。なお、光受信器１２の内部は、図１，２に示すものと同様である。
【００３７】
本実施形態は多数の光信号を多重して送信するが、そのうち一つのチャンネルを未使用とし、送信器８から信号を送出しない。また該当するチャンネルのノイズ抽出器１３は信号を抽出する代わりに、ノイズ成分を抽出する。抽出したノイズ成分情報を、他の受信器１２へ通知する。他の受信器５ではノイズ情報をもとに雑音キャンセルを行う。
【００３８】
上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【００３９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００４０】
（付記１）  光伝送路を介して光信号を受信する光受信器において、
前記受信した光信号を電気信号へと変換する受光素子と、
前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成する制御部と、
前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするキャンセラー部と、
を備えることを特徴とする光受信器。
【００４１】
（付記２）  付記１に記載の光受信器において、
前記キャンセラー部は、前記受信した光信号に対して前記雑音のキャンセルを行い、
前記受光素子は、前記キャンセラー部が雑音をキャンセルした後の光信号を電気信号へと変換し、出力することを特徴とする光受信器。
【００４２】
（付記３）  付記１に記載の光受信器において、
前記受光素子は、前記受信した光信号を電気信号へと変換し、
前記キャンセラー部は、前記受光素子が変換後の電気信号に対して前記雑音のキャンセルを行うことを特徴とする光受信器。
【００４３】
（付記４）  付記１乃至３の何れか１に記載の光受信器において、
前記制御部は、前記信号の変調方式、ビットレート及び波長の何れか又はその組合せに少なくとも基づいて、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成することを特徴とする光受信器。
【００４４】
（付記５）  光伝送路を介して、光信号を伝送する光伝送システムにおいて、
複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離する光分離部と、
前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するノイズ抽出器と、
前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行う光受信器と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【００４５】
（付記６）  付記５に記載の光伝送システムにおいて、
前記光受信器が付記１乃至４の何れか１に記載の光受信器であることを特徴とする光伝送システム。
【００４６】
（付記７）  光伝送路を介して光信号を受信する光受信方法において、
受光素子が、前記受信した光信号を電気信号へと変換するステップと、
制御部が、前記受信信号の元となるノイズが重畳されていないスペクトルモデルによる信号を生成するステップと、
キャンセラー部が、前記受信した信号と前記生成した信号の差分を、前記光伝送路の影響で増加した雑音とみなし、当該雑音をキャンセルするステップと、
を備えることを特徴とする光受信方法。
【００４７】
（付記８）  光伝送路を介して、光信号を伝送するシステムが行う光伝送方法において、
光分離部が、複数の異なる信号が多重された光信号を前記伝送路より受信し、当該受信した光信号を分離するステップと、
ノイズ抽出器が、前記分離した信号のうちの１つに基づいてノイズ成分を抽出するステップと、
光受信器が、前記分離された信号のうちの１つを受信し、前記抽出器が抽出したノイズ成分情報に基づいて当該受信した信号に対して雑音キャンセルを行うステップと、
を備えることを特徴とする光伝送方法。
【符号の説明】
【００４８】
１  キャンセラー部
２  受光素子
３  クロック抽出器
４  識別再生器
５  制御部
６  信号処理部
８  送信器
９  光多重部
１０  光増幅器
１１  光分離部
１２  光受信部
１３  ノイズ抽出器
１００、２００  光受信器
３００  光伝送システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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