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技術 モード多重光信号を受信する受信装置、及び、該受信装置における光信号の相対的な遅延の測定方法

出願人 KDDI株式会社
発明者 相馬大樹釣谷剛宏多賀秀徳
出願日 2016年3月25日 (3年5ヶ月経過) 出願番号 2016-062363
公開日 2017年9月28日 (1年11ヶ月経過) 公開番号 2017-175561
状態 特許登録済
技術分野 光通信システム
主要キーワード 生成構成 モード分離 遅延量測定 複素平面 光変調信号 変調周期 モード変換器 対角成分
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この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
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図面 (6)

課題

パス伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する受信装置を提供する。

解決手段

モード多重光信号を受信する受信装置は、前記モード多重光信号をモード分離して複数の光信号を出力する分離手段と、前記複数の光信号それぞれを光電変換し、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力する光電変換手段と、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号に基づきチャネル行列推定する処理を行う処理手段と、を備えており、前記処理手段は、前記推定したチャネル行列に基づき、前記分離手段から前記光電変換手段までの経路において生じる、前記複数の光信号の相対的な遅延を判定する。

概要

背景

非特許文献1から3は、光ファイバ通信における伝送容量を拡大する技術としてモード多重技術を開示している。図4は、モード多重光通信ステムの構成図である。送信装置の変換部50は、多重数と同じ数だけ設けられており、基本モード光変調信号をそれぞれ所定の伝送モードに変換する。多重部51は、各光変調信号をモード多重して光伝送路60に送信する。分離部52は、光伝送路60から受信するモード多重光信号モード分離を行い、各伝送モードの光変調信号を対応する変換部53に出力する。変換部53は、入力される光変調信号の伝送モードを基本モードに変換する。光受信部54は、対応する変換部53からの光変調信号の光電変換を行い、処理部55に出力する。モード多重伝送においては、モード間のクロストークが生じる。したがって、ある光受信部54が受信する光変調信号には、対応する変換部50に入力された光変調信号とは異なる光変調信号の成分が含まれている。したがって、光受信部54が出力する電気信号は、対応する変換部50に入力された光変調信号に対応する成分のみならず、他の変換部50に入力された光変調信号に対応する成分も含まれる。

このため、処理部55は、所謂、MIMO(多入力多出力)処理を行い、各変換部50に入力された光変調信号により搬送されている情報を取り出す。具体的には、チャネル行列を求めこれにより送信装置の個々の光変調信号により搬送されている情報を取り出す。なお、チャネル行列は、例えば、送信装置が、それぞれが既知データ列を搬送する光変調信号をモード多重して送信し、光受信部54が出力する各電気信号と、各電気信号が搬送している既知のデータ列に基づき処理部55において推定することができる。また、送信装置が、任意のデータ列を搬送する光変調信号をモード多重して送信し、光受信部54が出力する各電気信号の複素平面上の位置と、光変調信号の変調方式に基づき、処理部55は、チャネル行列を推定することもできる。

概要

パス伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する受信装置を提供する。モード多重光信号を受信する受信装置は、前記モード多重光信号をモード分離して複数の光信号を出力する分離手段と、前記複数の光信号それぞれを光電変換し、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力する光電変換手段と、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号に基づきチャネル行列を推定する処理を行う処理手段と、を備えており、前記処理手段は、前記推定したチャネル行列に基づき、前記分離手段から前記光電変換手段までの経路において生じる、前記複数の光信号の相対的な遅延を判定する。

目的

本発明は、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する受信装置と、受信装置において、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

モード多重光信号を受信する受信装置であって、前記モード多重光信号をモード分離して複数の光信号を出力する分離手段と、前記複数の光信号それぞれを光電変換し、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力する光電変換手段と、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号に基づきチャネル行列推定する処理を行う処理手段と、を備えており、前記処理手段は、前記推定したチャネル行列に基づき、前記分離手段から前記光電変換手段までの経路において生じる、前記複数の光信号の相対的な遅延を判定することを特徴とする受信装置。

請求項2

前記処理手段は、前記推定したチャネル行列の対角成分に基づき前記相対的な遅延を判定することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。

請求項3

前記処理手段は、前記判定した前記複数の光信号の相対的な遅延を示す情報を表示、或いは、外部装置に出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。

請求項4

前記光電変換手段は、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号をバッファするバッファ手段を備えており、前記処理手段が判定した前記複数の光信号の相対的な遅延を補償する期間だけ、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号をバッファすることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。

請求項5

前記光電変換手段は、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号をバッファした後、前記処理手段に前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力することを特徴とする請求項4に記載の受信装置。

請求項6

前記処理手段は、前記判定した前記複数の光信号の相対的な遅延に基づき、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号をバッファする期間を求め、前記求めた期間を、前記光電変換手段に通知することを特徴とする請求項4又は5に記載の受信装置。

請求項7

前記モード多重光信号は、所定の変調速度変調された光変調信号をモード多重した信号であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の受信装置。

請求項8

モード多重光信号を受信する受信装置において、モード分離後の光信号の相対的な遅延を測定する方法であって、前記モード多重光信号をモード分離して複数の光信号を出力するステップと、前記複数の光信号それぞれを光電変換し、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力するステップと、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号に基づきチャネル行列を推定するステップと、前記推定したチャネル行列に基づき前記複数の光信号の相対的な遅延を判定するステップと、を含むことを特徴とする方法。

請求項9

前記相対的な遅延を判定するステップでは、前記推定したチャネル行列の対角成分に基づき前記相対的な遅延を判定することを特徴とする請求項8に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、モード多重光通信ステム受信装置に関する。

背景技術

0002

非特許文献1から3は、光ファイバ通信における伝送容量を拡大する技術としてモード多重技術を開示している。図4は、モード多重光通信システムの構成図である。送信装置の変換部50は、多重数と同じ数だけ設けられており、基本モード光変調信号をそれぞれ所定の伝送モードに変換する。多重部51は、各光変調信号をモード多重して光伝送路60に送信する。分離部52は、光伝送路60から受信するモード多重光信号モード分離を行い、各伝送モードの光変調信号を対応する変換部53に出力する。変換部53は、入力される光変調信号の伝送モードを基本モードに変換する。光受信部54は、対応する変換部53からの光変調信号の光電変換を行い、処理部55に出力する。モード多重伝送においては、モード間のクロストークが生じる。したがって、ある光受信部54が受信する光変調信号には、対応する変換部50に入力された光変調信号とは異なる光変調信号の成分が含まれている。したがって、光受信部54が出力する電気信号は、対応する変換部50に入力された光変調信号に対応する成分のみならず、他の変換部50に入力された光変調信号に対応する成分も含まれる。

0003

このため、処理部55は、所謂、MIMO(多入力多出力)処理を行い、各変換部50に入力された光変調信号により搬送されている情報を取り出す。具体的には、チャネル行列を求めこれにより送信装置の個々の光変調信号により搬送されている情報を取り出す。なお、チャネル行列は、例えば、送信装置が、それぞれが既知データ列を搬送する光変調信号をモード多重して送信し、光受信部54が出力する各電気信号と、各電気信号が搬送している既知のデータ列に基づき処理部55において推定することができる。また、送信装置が、任意のデータ列を搬送する光変調信号をモード多重して送信し、光受信部54が出力する各電気信号の複素平面上の位置と、光変調信号の変調方式に基づき、処理部55は、チャネル行列を推定することもできる。

先行技術

0004

R.Ryf,et al.,"10−Mode Mode−Multiplexed Transmission over 125−km Single−Span Multimode Fiber",ECOC,PDP3.3,2015年
D.Soma,et al.,"2.05 Peta−bit/s Super−Nyquist−WDMDMTransmission Using 9.8−km 6−mode 19−core Fiber in Full C band",ECOC,PDP3.2,2015年
J.Sakaguchi,et al.,"Realizing a 36−core,3−mode fiber with 108 spatial channels",OFC2015,Th5C.2,2015年

発明が解決しようとする課題

0005

図4に示す様に、受信装置の分離部52は、モード多重光信号をモード分離し、多重数と同じ数の光信号を出力し、各光信号は、異なるパス(分離部52の出力から光受信部54までの経路)を伝搬して光電変換される。ここで、各パスの光路長が異なり、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延量が大きいと、処理部55におけるMIMO処理において処理すべき信号の時間長が長くなり、MIMO処理の処理負荷が大きくなる。このため、受信装置においては、分離部52から光受信部54までの各パスの光路長の差を小さくすることが求められる。このためには、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定することが必要である。

0006

本発明は、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する受信装置と、受信装置において、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定する方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一側面によると、モード多重光信号を受信する受信装置は、前記モード多重光信号をモード分離して複数の光信号を出力する分離手段と、前記複数の光信号それぞれを光電変換し、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号を出力する光電変換手段と、前記複数の光信号それぞれに対応する電気信号に基づきチャネル行列を推定する処理を行う処理手段と、を備えており、前記処理手段は、前記推定したチャネル行列に基づき、前記分離手段から前記光電変換手段までの経路において生じる、前記複数の光信号の相対的な遅延を判定することを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明によると、各パスを伝搬する光信号の相対的な遅延を測定することができる。

図面の簡単な説明

0009

一実施形態による受信装置の構成図。
一実施形態による相対的な遅延量測定の説明図。
一実施形態による光受信部の構成図。
モード多重光通信システムの構成図。
一実施形態によるモード多重光信号の生成構成を示す図。

実施例

0010

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

0011

図1は、本実施形態による受信装置の構成図である。なお、図1の受信装置は、4つの伝送モードが多重されたモード多重光信号を受信するものであるが、例示であり、多重数は4つに限定されない。本実施形態による受信装置が受信するモード多重光信号は、図5に示す様に、4つの光変調信号10、11、12及び13をモード多重することで生成したものである。なお、以下では、この4つの光変調信号10、11、12及び13の変調速度をB(baud)とする。また、図5に示す送信装置が生成するモード多重光信号は、図1の分離部1に直接入力される。なお、光変調信号10、11、12及び13は、それぞれ、伝送モードA、B、C及びDに変換されているものとする。なお、モード多重後においても基本モードのままである場合には、変換部は省略可能である。例えば、図5において、光変調信号10がモード多重後においても基本モードのままであると、光変調信号10は、変換部を介することなく、直接、多重部に入力される。

0012

図1戻り、分離部1は、モード多重光信号のモード分離を行い、各伝送モードの光変調信号を対応する変換部に出力する。本例においては、伝送モードAの光信号が変換部21に出力され、伝送モードBの光信号が変換部22に出力され、伝送モードCの光信号が変換部23に出力され、伝送モードDの光信号が変換部24に出力されるものとする。変換部21〜24は、それぞれ、入力された光信号の伝送モードを基本モードに変換し、対応する光受信部31〜34に出力する。なお、元々、基本モードで伝送されている場合には変換部は省略される。つまり、例えば、伝送モードAが基本モードであると、変換部21は省略される。光受信部31〜34は、それぞれ、受信する光信号の光電変換を行い、電気信号を処理部4に出力する。なお、変換部31〜34が出力する電気信号を、それぞれ、電気信号A、B、C及びDと呼ぶものとする。また、分離部1から光受信部31に至るパスをパスAと呼び、分離部1から光受信部32に至るパスをパスBと呼び、分離部1から光受信部33に至るパスをパスCと呼び、分離部1から光受信部34に至るパスをパスDと呼ぶものとする。

0013

処理部4は、電気信号A、B、C及びDに基づきチャネル行列を推定する。ここで、モード間のクロストークが存在しないものとすると、電気信号Aは、光変調信号10を光電変換した信号に対応する。しかしながら、通常、光伝送路を介して受信するモード多重光信号においては、モード間のクロストークが存在する。この場合、電気信号Aは、光変調信号10を光電変換した成分のみならず、光変調信号11〜13を光電変換した成分も含んでいる。また、モード多重光通信システムにおいては、モード間の伝搬遅延が異なる。このため、モード多重光通信システムにおいて推定するチャネル行列には、伝搬遅延を補償するため、変調周期を単位とした各信号の相対的な遅延量に関する情報が含まれる。つまり、処理部4は、電気信号A、B、C及びDを所定の割合で合成することで、光変調信号10を光電変換した信号を生成し、この生成した信号により光変調信号10が搬送するデータを判定するが、この合成の際に、電気信号A、B、C及びDの相対的な遅延量をチャネル行列に基づき判定して補償する。

0014

なお、本実施形態では、送信装置で生成したモード多重光信号を直接、図1に示す受信装置に入力させるため、モード間のクロストークは大変小さい。この場合、チャネル行列の対角成分の要素は、分離部1によるモード分離後の4つのパスを伝搬する光信号それぞれのインパルス応答を示すものとなり、このインパルス応答により、4つのパスを伝搬する光信号の相対的な遅延量を判定することができる。例えば、パスA〜パスDの内、遅延の最も小さいものがパスAであり、図2に示す様に、パスB、C及びDを伝搬する光信号のインパルス応答が、パスAを伝搬する光信号のインパルス応答より、5、11、20単位だけ遅いことを示しているものとする。この場合、パスAを伝搬する光信号に対するパスB、C及びDを伝搬する光信号の相対的な遅延量は、5/B、11/B及び20/Bと判定することができる。

0015

なお、本例において、処理部4は、変調方式により決まる複素平面上のシンボル位置と、受信するそれぞれの電気信号の複素平面上におけるシンボル位置に基づき、チャネル行列を推定するものとする。しかしながら、光変調信号10〜13が既知のデータ系列を搬送する様にし、この既知のデータ系列に基づきチャネル行列を推定する形態であっても良い。

0016

一実施形態において、処理部4は、この遅延量をユーザに表示、或いは、ユーザへの表示のため、この遅延量を示す情報を外部の装置に出力する。そして、ユーザは、この相対的な遅延量を補償する様に、つまり相対的な遅延量が0に近づく様に、各パスA、B、C及びDの光路長を手動で調整する構成とすることができる。また、一実施形態において、処理部4は、図1に示す様に、各光受信部31〜34にタイミング信号を出力する。各光受信部31〜34は、図3に示す様に、光電変換部300と、光電変換部300が変換した電気信号をシンボル単位バッファするバッファ部301を備えており、処理部4からのタイミング信号に基づき遅延差を補償した電気信号を処理部4に出力する。例えば、図3の遅延差の場合、光受信部34には、光電変換後、バッファ部301においてシンボルをバッファすることなく処理部4に電気信号を送信する様にタイミング信号で通知し、光受信部31には、光電変換後、バッファ部301で20シンボル期間だけバッファした後、処理部4に電気信号を送信する様にタイミング信号で通知する。同様に、光受信部32には、光電変換後、バッファ部301で15シンボル期間だけバッファした後、処理部4に電気信号を送信する様にタイミング信号で指示し、光受信部33には、光電変換後、バッファ部301で9シンボル期間だけバッファした後、処理部4に電気信号を送信する様にタイミング信号で指示する。この構成により、処理部4に入力される電気信号は、分離部1から光受信部31〜34までの光路長に基づく遅延差が補償されることになり、処理部4における処理負荷を低減させることができる。

0017

なお、上記光路長の調整や、光受信部31〜34へのタイミング信号の決定は、サービス開始前に行う。そして、上記光路長の調整や、光受信部31〜34へのタイミング信号の決定後、本実施形態による光受信装置は、実際にサービスに使用する光伝送路に接続され、光送信装置からモード多重光信号を受信する。この際、処理部4は、この光送信装置から処理部4までのチャネル行列を求め、求めたチャネル行列によりMIMO処理を行って各光変調信号が搬送するデータを判定する。

0018

1:モード変換器、2:光ファイバ

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