JP3839830B2

JP3839830B2 - ディジタル信号受信装置、該ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置及び識別点制御方法

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Publication number: JP3839830B2
Application number: JP2004556812A
Authority: JP
Inventors: 央西本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: WO2004051950A1; JPWO2004051950A1

Description

本発明は、ディジタル信号受信装置、該ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置及び識別点制御方法に係り、特に、受信信号識別回路の識別点を制御する識別点制御回路を有するディジタル信号受信装置、該ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置及び識別点制御装置における識別点制御方法に関する。

近年、光伝送装置の高速化が進み、１０Ｇｂ／ｓの光伝送装置が既に実用化され、４０Ｇｂ／ｓの光伝送装置の開発が進められている。４０Ｇｂ／ｓの光伝送装置における伝送距離の長距離化及び伝送速度の高速化にしたがって、ファイバの偏波分散による光信号波形の劣化が顕著となり、伝送距離を制限する要因となっている。
本発明は、この偏波分散による波形劣化に伴う伝送距離制限を緩和に寄与するものである。ここで、偏波分散を自動補償するシステムの従来の構成例を図１に示す（非特許文献１参照）。
図１の偏波分散を自動補償するシステムは、光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、偏波分散補償回路４、受光回路５、識別回路６、補償器制御回路７及び劣化モニタ回路８から構成されている。
光送信回路１は、光ファイバー２に、光ディジタル信号を送出する。送出された光ディジタル信号は、光ファイバー２により、波長分散及び偏波分散を受ける。そこで、ディジタル信号受信装置側では、波長分散及び偏波分散を、波長分散補償回路３及び偏波分散補償回路４で補償する。補償された光ディジタル信号は、受光回路５で電気信号に変換され、識別回路６でディジタル信号の振幅及び位相が識別される。なお、劣化モニタ回路８で、偏波分散回路４の出力の劣化度が検出され、この劣化度に応じて、補償器制御回路７から偏波分散に対する補償信号が、偏波分散補償回路４に供給されて、偏波分散の補償が行われる。なお、この偏波分散の補償は、光信号が電気信号に変換されずに、光学的な状態で行われている。
このように、図１の偏波分散自動補償するシステムは、高速に動作し偏波分散の補償が可能であるが、偏波分散補償回路４、補償器制御回路７及び劣化モニタ回路８が、光学的装置で構成されていることから小型化できないという問題がある。また、光学的装置で構成されている図１の偏波分散自動補償するシステムは、高価となるという問題がある。
また、光学的偏波分散補償に代えて、電気的に符号誤りをモニタして、識別点の最適制御を行うシステムが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に示されている「自動等化システム」は、初期設定時の識別点の最適制御を想定したものであり、数十秒以上の低速の制御である。特許文献１に限らず、従来から提案されている識別点の制御は、低速であるものが殆んどである。これは、識別点制御の目的が異なり、高速性が要求されていないためであり、従来の制御方式は、一般に単位時間当たりの符号誤り数が少ない状態で誤りを評価するものであり、時間を充分に掛けて、制御を行うものである。
一方、偏波分散に基づく波形歪みは、高速な波形変動をもたらす場合があり、従来の電気的に符号誤りをモニタして、識別点の最適制御を行うシステムでは、制御速度が遅いので、偏波分散に基づく劣化の補償ができないという問題がある。
特許文献１：特開平９−３２６７５５号公報
非特許文献１：Ｈ．Ｏｏｉ，ｅｔ．ａｌ．，“ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ＭｏｄｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｎ４０−Ｇｂｉｔ／ｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，”ＩＯＯＣ’９９，ＷＥ５

本発明は、上述した従来技術の問題を解決する、改良されたディジタル信号受信装置、該ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置及び識別点制御方法を提供することを総括的な目的とする。
本発明の詳細な目的は、安価かつ小型に構成することが可能なディジタル信号受信装置、該ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置及び識別点制御方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明のディジタル信号受信装置は、受信信号識別回路と、該受信信号識別回路の識別誤りをモニタする誤りモニタ回路と、前記受信信号識別回路の識別点を制御する識別点制御回路とを有し、前記識別点制御回路は、前記誤りモニタ回路の出力を監視して、誤りが最小となる識別点を検出し、検出した識別点を、前記受信信号識別回路の識別点とするように構成する。
また、上記目的を達成するために、本発明の識別点制御方法は、受信信号の主信号を識別する主信号識別回路と、前記受信信号のモニタ信号を識別するモニタ信号識別回路と、前記主信号識別回路及び前記モニタ信号識別回路の識別点を制御する識別点制御回路とを有するディジタル信号受信装置における主信号識別回路の識別点を制御する識別点制御方法であって、前記識別点制御回路は、前記誤りモニタ回路の出力を監視して、誤りが最小となる識別点を検出し、検出した中心の識別点を、前記受信信号識別回路の識別点とするようにすることができる。

本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照しながら、以下の説明を読むことにより、一層明瞭となるであろう。
図１は、偏波分散を自動補償するシステムの従来の構成例を説明するための図である。
図２は、波形劣化に対応して識別点を最適位置に移動する制御を説明するための図である。
図３は、第１の実施例を説明するための図である。
図４は、識別点制御方法（その１）を説明するための図である。
図５は、第２の実施例を説明するための図である。
図６は、識別点の拡大を説明するための図である。
図７は、識別点制御方法（その２）を説明するための図である。
図８は、第３の実施例を説明するための図である。
図９は、識別点制御回路による識別点の制御を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
偏波分散の影響は、光パルスの波形歪みとなって現れる。波形が歪むと、識別点と信号波形との距離が小さくなり、符号誤りが生じる。本発明では、符号誤りをモニタし、符号誤りが小さくなるように波形歪みに合せて識別レベルと識別タイミングをずらす。例えば、高レベル側が下がってくる波形歪みの場合は、識別点を下げ、逆に、低レベル側が上がる波形歪みの場合は、識別点をあげる。
また、図２に示すように、パルスの後半で、アイパターンが開口するような波形歪みでは、識別タイミングを遅らせる等の識別点の制御を行う。
偏波分散による波形歪みは、比較的高速の波形変動を引き起こす場合がある。例えば、保守作業中に、運用中の光ファイバーを手で触れると、光ファイバーの偏波主軸と信号光の偏波の関係が変化するため、それに伴い、波形歪みも高速に変化する。本発明では、少なくとも１００ｍｓ以下の高速識別点制御を行うことにより、速い波形歪みに対しても対応できる。ここでは、１００ｍｓ以下としているが、波形歪みの変化がさらに大きい場合は、１０ｍｓ以下の高速識別点制御を行うようにしてもよい。
符号誤りを用いて制御する場合においては、符号誤りの高い状態で、モニタして制御することにより、高速な制御が可能となる。そこで、本発明では、符号誤りの高い状態で、識別回路の識別点の制御を行う。また、必要に応じて、識別回路に、誤り訂正回路を後続する。
図３は、第１の実施例を説明するための図である。図３のシステムは、光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路１４、モニタ信号識別回路１５及び誤りモニタ回路１６から構成されている。
なお、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路１４、モニタ信号識別回路１５及び誤りモニタ回路１６をディジタル信号受信装置ということもできる。
主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路１４、モニタ信号識別回路１５及び誤りモニタ回路１６が、図１における偏波分散補償回路４、補償器制御回路７及び劣化モニタ回路８に代わる回路であり、電気信号回路である。
光送信回路１は、光ファイバー２に、光ディジタル信号を送出する。送出された光ディジタル信号は、光ファイバー２により、波長分散及び偏波分散を受ける。そこで、ディジタル信号受信装置側では、自動的かつ適応的に高速に識別点の設定が行える主信号識別回路１２を備える。これにより、ディジタル信号受信装置側では、波長分散を、波長分散補償回路３で補償し、偏波分散が原因の波形歪に基づく誤りを、主信号識別回路１２及び誤り訂正回路１３で除去する。
主信号識別回路１２は、受光回路１１で電気信号に変換されたディジタル信号の主信号を識別する回路である。ここでは、所定のタイミングで受信した２値の信号を、識別点制御回路１４が設定した最適な識別点により識別する。
誤り訂正回路１３は、主信号識別回路１２により識別された信号の誤りを訂正する回路である。誤り訂正回路１３は、例えば、１０^−４のビット誤り率を１０⁻ ^１２のビット誤り率に訂正する能力を有する。
モニタ信号識別回路１５は、受光回路１１で電気信号に変換されたディジタル信号のモニタ信号を識別する回路である。ここでは、受信した２値の信号を、識別点制御回路１４が設定した識別点により識別する。
誤りモニタ回路１６は、モニタ信号識別回路１５により識別された信号の誤りをモニタする回路である。モニタした結果は、識別点制御回路１４に供給される。
識別点制御回路１４は、詳細は後述するが、モニタ信号識別回路１５の識別点を振幅方向及び位相方向に動かして識別誤りが発生するように制御する。また、主信号識別回路１４は、誤りモニタ回路１６の出力に基づいて、誤りが発生する識別点の中心を検出し、その検出した中心の識別点（誤り最小の識別点）を、主信号識別回路１２の識別点となるように設定する。
次に、符号誤りを用いた高速識別点制御の具体的な方法を示す（図４参照）。
（１）識別点制御回路１４は、モニタ信号識別回路１５の識別レベルを所定の符号誤り率になるまで、上に動かす（ステップＳ１０）。
（２）次に、識別点制御回路１４は、モニタ信号識別回路１５の識別レベルを所定の符号誤り率になるまで、下に動かす（ステップＳ１１）。
（３）次に、識別点制御回路１４は、（１）の識別レベルと（２）の識別レベルの中央に識別レベルを設定する（ステップＳ１２）。
（４）次に、識別点制御回路１４は、モニタ信号識別回路１５の識別タイミングを所定の符号誤り率になるまで、進ませる（ステップＳ１３）。
（５）次に、識別点制御回路１４は、モニタ信号識別回路１５の識別タイミングを所定の符号誤り率になるまで、遅らせる（ステップＳ１４）。
（６）次に、識別点制御回路１４は、（４）の識別タイミングと（５）の識別タイミングの中央に識別タイミングを設定する。（３）の識別レベル及び（５）の識別タイミングを有する識別点が最適識別点となる（ステップＳ１５）。
（７）次に、識別点制御回路１４は、主信号識別回路１２の識別点を、（６）の最適識別点に設定する（ステップＳ１６）。これにより、主信号識別回路１２の最適な識別点の設定を行うことができる。
ここで、各ステップを１０ｍｓで行えば、全ステップを７０ｍｓで、最適な主信号識別回路１２の識別点の設定を行うことができる。例えば、上記ステップ１０において、識別レベルを１ｍｓ間隔で移動しながらエラーをカウントする。１回の移動ステップは、１０ステップ以下で、所定の符号誤り率が得られるように設定する。ここで、１ｍｓのエラーが１０個を超えるまで、識別点を動かし続ける。例えば、ビットレート４０Ｇｂ／ｓにおいては、１ｍｓに１０個のエラー率は、２．５×１０^−７である。システムに要求されるサービス品質が、誤り率が１０^−１２以下である場合、誤り訂正回路１３により、誤り率１０^−４を誤り率１０^−１ ^２に訂正する。
ステップ１１、ステップ１３、ステップ１４の動作は、ステップ１０の動作と同様に、１０ｍｓで行うことができる。また、ステップ１２、ステップ１５、ステップ１６の動作は、単純な演算と電圧又はタイミングの設定であるので、１０ｍｓ以下の時間で行うことができる。
したがって、サービス品質に影響を与えることなく、７０ｍｓで主信号識別回路の識別点の最適設定を完了することができる。
なお、識別点制御回路１４による識別点の制御は、適宜行う。例えば、７０ｍｓ前後の周期で、繰り返して行っても良い。
図５は、第２の実施例を説明するための図である。図５のシステムは、光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路２４、モニタ信号識別回路１５、誤りモニタ回路１６及び識別点負荷回路２７から構成されている。
なお、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路２４、モニタ信号識別回路１５、誤りモニタ回路１６及び識別点負荷回路２７をディジタル信号受信装置ということもできる。
主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、識別点制御回路２４、モニタ信号識別回路１５、誤りモニタ回路１６及び識別点負荷回路２７が、図１における偏波分散補償回路４、補償器制御回路７及び劣化モニタ回路８に代わる回路であり、電気信号回路である。
図３とは、図５が、識別点負荷回路２７を有する点で異なる。なお、図５における光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、モニタ信号識別回路１５及び誤りモニタ回路１６は、図３の光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、モニタ信号識別回路１５及び誤りモニタ回路１６と同じものを用いることができる。
図５の識別点負荷回路２７は、識別点を拡大する。例えば、識別点制御回路２６から、図６（Ａ）に示すように、識別点Ａが与えられた場合、例えば、図６（Ｂ）に示すように、識別点負荷回路２７は、識別点を円Ｂに拡大する（以下、識別点制御回路により拡大された識別点を「拡大識別点」と言う。）。識別点の拡大は、上下左右斜め方向に、識別点を高速に変化させて、誤りを発生し易くする。なお、拡大は、円状に拡大するものに限らない。
識別点制御回路２６は、誤りモニタ回路１６の出力を監視して、最小の識別誤りとなるように拡大識別点を常時制御する。主信号識別回路１２の識別点は、常時拡大識別点の中心の識別点に連動させる。
次に、拡大識別点を用いた高速識別点制御の具体的な方法を示す（図７参照）。
（１）拡大識別点を上に動かす（ステップＳ２０）。
（２）符号誤りが増加すれば拡大識別点を下に動かす（ステップＳ２１）。
（３）拡大識別点の識別タイミングを進ませる（ステップＳ２２）。
（４）符号誤りが増加すれば識別タイミングを遅らせる（ステップＳ２３）。
（５）上記（１）〜（４）を常時繰り返す（ステップＳ２４）。
（６）なお、主信号識別回路１２の識別点は、常時（（１）〜（４）の間）拡大識別点の中心の識別点に連動して動かされる。
このように、モニタ信号識別回路１５では、拡大識別点で識別するため、符号誤りの発生が高くなる。符号誤りの発生が高いため高速に識別点を最適値（符号誤り最小の点）に制御できる。主信号識別回路１２の識別点は、拡大識別点の中心に常時連動して動かされているため、高速に最適位置に制御されることになる。
図８は、第３の実施例を説明するための図である。図５のシステムは、光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、誤りモニタ回路１６、識別点制御回路３４、モニタ信号識別回路３５及び誤りモニタ回路３８から構成されている。
なお、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、誤りモニタ回路１６、識別点制御回路３４、モニタ信号識別回路３５及び誤りモニタ回路３８をディジタル信号受信装置ということもできる。
主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３、誤りモニタ回路１６、識別点制御回路３４、モニタ信号識別回路３５及び誤りモニタ回路３８が、図１における偏波分散補償回路４、補償器制御回路７及び劣化モニタ回路８に代わる回路であり、電気信号回路である。
図３とは、図８が、誤りモニタ回路３８を有する点で異なる。なお、図８における光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３及び誤りモニタ回路１６は、図３の光送信回路１、光ファイバー２、波長分散補償回路３、受光回路１１、主信号識別回路１２、誤り訂正回路１３及び誤りモニタ回路１６と同じものを用いることができる。
図８の誤りモニタ回路３８は、主信号識別回路１２により識別された信号の誤りをモニタする回路である。モニタした結果は、識別点制御回路３４に供給される。
図８の識別点制御は、次のように行う。
（１）識別点制御回路３４は、モニタ信号識別回路３５の識別点を制御して、モニタ信号識別回路３５の誤りが最小となる識別点を設定する。
（２）誤りモニタ回路３８で検出した誤り率と、誤りモニタ回路１６で検出した誤り率と比較し、誤りモニタ回路３８で検出した誤り率が、誤りモニタ回路１６で検出した誤り率より低い場合は、主信号識別回路１２の識別点は動かさない。
（３）一方、誤りモニタ回路３８で検出した誤り率が、誤りモニタ回路１６で検出した誤り率より高い場合は、主信号識別回路１２の識別点を、モニタ信号識別回路３５の識別点に移動する。これにより、より高速な制御を行うことができる。
なお、モニタ信号識別回路３５の識別点を制御して、モニタ信号識別回路３５の誤りが最小となる識別点を設定するには、例えば、次に示す各種方法を採用することができる。
▲１▼識別点を振幅方向及び位相方向に動かして、識別誤りが最小となる識別点を検出
▲２▼識別点を振幅方向及び位相方向に動かして、識別誤りが発生する識別点の中心を検出
▲３▼識別点を拡大して、拡大識別点の最小の識別誤りの拡大識別点の中心の識別点を検出
▲４▼識別点をランダムに動かして、識別誤りが発生する識別点の中心を検出
また、識別点制御回路３４による識別点の制御は、例えば、一定の周期で、繰り返して行っても良いし、主信号識別回路１２の識別誤りが所定以上の場合に、行うようにしてもよい。
図３、図５及び図８に示されているような、ディジタル信号受信装置を有する光伝送装置を構成することもできる。
また、上記説明では、ディジタル信号を２値として、説明したが、本発明は、多値信号又はＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に対しても適用できる。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。

Claims

受信信号の主信号を識別する主信号識別回路と、前記受信信号のモニタ信号を識別するモニタ信号識別回路と、前記主信号識別回路及びモニタ信号識別回路の識別誤りをモニタする誤りモニタ回路と、前記主信号識別回路及び前記モニタ信号識別回路の識別点を制御する識別点制御回路とを有し、
前記識別点制御回路は、前記誤りモニタ回路の出力に基づいて、
識別点を振幅方向及び位相方向に動かして、識別誤りが最小となる誤り最小の識別点を検出し、該誤り最小の識別点における識別誤りと、
前記主信号識別回路の識別誤りと比較し、
前記主信号識別回路の識別誤りが、前記誤り最小の識別点における識別誤りを越えた場合に、前記誤り最小の識別点を、前記主信号識別回路の識別点とすることを特徴とするディジタル信号受信装置
。
受信信号の主信号を識別する主信号識別回路と、前記受信信号のモニタ信号を識別するモニタ信号識別回路と、前記主信号識別回路及びモニタ信号識別回路の識別誤りをモニタする誤りモニタ回路と、前記主信号識別回路及び前記モニタ信号識別回路の識別点を制御する識別点制御回路とを有し、
前記識別点制御回路は、前記誤りモニタ回路の出力に基づいて、
前記モニタ信号識別回路の識別点を振幅方向及び位相方向に動かして識別誤りが発生するように制御し、さらに、誤りが発生する識別点の中心を検出し、検出した中心の識別点における識別誤りと、
前記主信号識別回路の出力の識別誤りと比較し、
前記主信号識別回路の出力の識別誤りが、前記検出した中心の識別点における識別誤りを越えた場合に、拡大識別点における誤り最小の識別点を、前記検出した中心の識別点とすることを特徴とするディジタル信号受信装置
。
前記識別点制御回路による識別点の制御は、繰り返して行うことを特徴とする請求項１又は２記載のディジタル信号受信装置
。
前記識別点制御回路による前記主信号識別回路及び／又は前記モニタ信号識別回路の識別点の制御は、前記主信号識別回路の識別誤りが所定以上の場合に、行うことを特徴とする請求項１又は２記載のディジタル信号受信装置
。