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JP5334551B2 - Sampling waveform measuring device and signal quality monitor - Google Patents

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JP5334551B2 JP2008311423A JP2008311423A JP5334551B2 JP 5334551 B2 JP5334551 B2 JP 5334551B2 JP 2008311423 A JP2008311423 A JP 2008311423A JP 2008311423 A JP2008311423 A JP 2008311423A JP 5334551 B2 JP5334551 B2 JP 5334551B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sampling waveform measurement device, capable of measuring an eye waveform with less timing drift even when an approximate value of bit frequency of input signal is unknown, and a signal quality monitor with high accuracy. <P>SOLUTION: In the sampling waveform measurement device, a bit synchronization circuit for giving a time-axis signal of sampling waveform detects a ratio of beat frequency to sampling frequency between bit frequency of an input signal and sampling frequency or an integral multiple of sampling frequency, determines the time-axis signal from the ratio of detected beat frequency to the sampling frequency, and outputs as the time-axis signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、高速信号の波形をディジタル化して測定するサンプリング測定装置および測定した波形の品質をモニタする信号品質モニタに関する。   The present invention relates to a sampling measurement apparatus that digitizes and measures a waveform of a high-speed signal, and a signal quality monitor that monitors the quality of the measured waveform.

従来のサンプリング波形測定装置の構成を図1に示す。被測定対象である光信号発生器700は、高速(例えば、40Gbps)の光入力信号と同時に光入力信号と同期した基準周波数(例えば10MHz)の正弦波信号を出力する。サンプリング波形測定装置600において、サンプリング周波数算出部607は、光入力信号のビット周波数が手動で入力されると、ビット周波数の整数分の1よりも僅かに低いサンプリング周波数(例えば9.99999MHz)を算出し、周波数シンセサイザ606に設定する。周波数シンセサイザ606では、入力された基準周波数に従って、設定されたサンプリング周波数の正弦波信号を生成する。光サンプリングパルス発生回路605は、周波数シンセサイザ606の出力に従って、繰返しがサンプリング周波数に等しく、パルス幅が短い光サンプリングパルスを発生する。光サンプリングゲート601は、光サンプリングパルスが入力された時にゲートを開いて光入力信号をサンプリングする。光サンプリングゲート601の出力は、受光器602で電気信号に変換され、アナログ−ディジタル変換回路(以後、「アナログ−ディジタル変換回路」を「A−D変換回路」と略記する。)603でディジタル信号に変換され、アイ波形表示部604に入力される。   A configuration of a conventional sampling waveform measuring apparatus is shown in FIG. The optical signal generator 700 to be measured outputs a sine wave signal having a reference frequency (for example, 10 MHz) synchronized with the optical input signal simultaneously with a high-speed (for example, 40 Gbps) optical input signal. In the sampling waveform measuring apparatus 600, when the bit frequency of the optical input signal is manually input, the sampling frequency calculating unit 607 calculates a sampling frequency (for example, 9.9999999 MHz) slightly lower than an integer fraction of the bit frequency. The frequency synthesizer 606 is set. The frequency synthesizer 606 generates a sine wave signal having a set sampling frequency in accordance with the input reference frequency. The optical sampling pulse generation circuit 605 generates an optical sampling pulse whose repetition is equal to the sampling frequency and whose pulse width is short according to the output of the frequency synthesizer 606. When an optical sampling pulse is input, the optical sampling gate 601 opens the gate and samples the optical input signal. The output of the optical sampling gate 601 is converted into an electric signal by the light receiver 602, and a digital signal is output by an analog-digital conversion circuit (hereinafter, “analog-digital conversion circuit” is abbreviated as “AD conversion circuit”) 603. And input to the eye waveform display unit 604.

サンプリング波形測定装置600のサンプリング波形の測定原理を図2に示す。光サンプリングパルス発生回路605の出力する光サンプリングパルス(図2(b))の繰返し周期は光入力信号(図2(a))の繰返し周期の整数倍よりも僅かに長いので、光入力信号のパルス波形上の相対的なサンプリング位置は、前回のサンプリングよりも僅かに後方となる。この相対的なサンプリング位置の差をΔtとする。入力信号が繰返し波形の場合、入力信号を0、Δt、2Δt、3Δt・・・の位置でサンプリングしたのと等価になる。光サンプリングゲート601の出力する出力信号(図2(c))は、この光入力信号のパルス波形を時間軸方向に拡大した包絡線が得られる。光サンプリングゲート601の出力する出力信号は、時間軸が拡大されるので、低速の受光器602やA−D変換回路603を用いて高速の光入力信号波形を観測することが出来る。図2(a)から図2(c)では光入力信号が完全な繰返し波形の場合を示したが、光入力信号が2値のディジタル信号の場合、“0”に対応したサンプリング点と“1”に対応したサンプリング点が分離したアイ波形が得られる。RZ(Return to Zero)符号の信号のアイ波形の例を図3に示す。   The principle of measuring the sampling waveform of the sampling waveform measuring apparatus 600 is shown in FIG. The repetition period of the optical sampling pulse (FIG. 2B) output from the optical sampling pulse generation circuit 605 is slightly longer than an integral multiple of the repetition period of the optical input signal (FIG. 2A). The relative sampling position on the pulse waveform is slightly behind the previous sampling. This relative sampling position difference is denoted by Δt. When the input signal has a repetitive waveform, this is equivalent to sampling the input signal at positions 0, Δt, 2Δt, 3Δt. An output signal (FIG. 2C) output from the optical sampling gate 601 is obtained as an envelope obtained by enlarging the pulse waveform of the optical input signal in the time axis direction. Since the time axis of the output signal output from the optical sampling gate 601 is expanded, a high-speed optical input signal waveform can be observed using the low-speed light receiver 602 and the A-D conversion circuit 603. FIGS. 2A to 2C show the case where the optical input signal has a complete repetitive waveform. However, when the optical input signal is a binary digital signal, a sampling point corresponding to “0” and “1” are used. An eye waveform in which sampling points corresponding to "" are separated is obtained. An example of an eye waveform of an RZ (Return to Zero) code signal is shown in FIG.

サンプリング周波数をf、入力信号のビット周波数をfinとすると、1サンプル当たりの等価時間ステップΔtは、次の数式で表される。

Figure 0005334551
但し、Nは整数である。 The sampling frequency f s, the bit frequency of the input signal when the f in, 1 equivalent time step Δt per sample is expressed by the following equation.
Figure 0005334551
However, N is an integer.

従来技術では、通常0<Δt<<1/finとなるようにN及びfを選定する。光サンプリングゲート601の出力信号として、時間軸がS=1/(Δt・f)倍に拡大された入力信号波形が得られる。例えば、光入力信号のビット周波数が40GHz、サンプリング周波数が9.99999MHzの場合、Δtは0.1psとなり時間軸が約10倍に拡大される。この方法では入力信号のビット周波数とサンプリング周波数の関係を正確に合わせる必要があり、被測定対象700とサンプリング波形測定装置600の間で基準周波数の同期をとる必要がある。長距離の光ファイバで伝送された信号を測定する場合、被測定対象700とサンプリング波形測定装置600の間の距離が長く、電気信号で基準周波数の同期をとることが困難であった。この場合、基準周波数を別途光信号として伝送する手法や、受信端で光入力信号からクロック成分を抽出する手法がある。 In the prior art, N and f s are usually selected so that 0 <Δt << 1 / f in . As an output signal of the optical sampling gate 601, an input signal waveform whose time axis is enlarged by S = 1 / (Δt · f s ) times is obtained. For example, the bit frequency of the optical input signal is 40 GHz, when the sampling frequency is 9.99999MHz, Delta] t is the time axis becomes 0.1ps is expanded to about 106-fold. In this method, it is necessary to accurately match the relationship between the bit frequency of the input signal and the sampling frequency, and it is necessary to synchronize the reference frequency between the measurement target 700 and the sampling waveform measuring apparatus 600. When measuring a signal transmitted through a long-distance optical fiber, the distance between the object 700 to be measured and the sampling waveform measuring apparatus 600 is long, and it is difficult to synchronize the reference frequency with an electric signal. In this case, there are a method of separately transmitting a reference frequency as an optical signal and a method of extracting a clock component from an optical input signal at a receiving end.

しかし前者は、被測定信号となる通常の光入力信号以外の信号を送受信する特別な装置が送受信端両側に必要となり非常に繁雑である。後者は、高い周波数のクロック成分を抽出するクロック抽出回路が高価でかつ抽出可能なクロック周波数範囲が限られるといった問題点があった。またサンプリング波形測定装置600では、光入力信号に応じてビット周波数を設定する必要があると共に、周波数分解能が高くタイミングドリフトが少ない周波数シンセサイザおよびそれに同期した光サンプリングパルス発生回路605が必要で、測定装置が高価で大型になるという問題があった。   However, the former is very complicated because a special device for transmitting / receiving a signal other than a normal optical input signal to be measured is required on both sides of the transmission / reception end. The latter has a problem that a clock extraction circuit that extracts a clock component having a high frequency is expensive and a clock frequency range that can be extracted is limited. The sampling waveform measuring apparatus 600 needs to set a bit frequency according to the optical input signal, and also needs a frequency synthesizer with high frequency resolution and little timing drift, and an optical sampling pulse generation circuit 605 synchronized therewith. However, there was a problem that it was expensive and large.

上記で説明した基準周波数の同期の問題を解決するために、ソフトウェア同期法を適用したサンプリング波形測定装置(例えば、非特許文献1参照。)が提案されている。ソフトウェア同期法を適用したサンプリング波形測定装置600の構成を図4に示す。光サンプリングパルス発生回路605、光サンプリングゲート601、受光器602、A−D変換回路603の構成は前述の従来技術と同じである。604はアイ波形表示部、606は周波数シンセサイザ、607はサンプリング周波数算出部、611は2乗検波回路、612は離散フーリエ変換器、613はローパスフィルタ、614は最大値検出回路、615はΔt変更回路、616は振幅スライス回路、617はヒストグラム、618は2乗和回路、619は最大値検出回路、620は時間軸決定回路である。周波数シンセサイザ606は被測定対象と基準周波数の同期をとっていないため、サンプリング周波数に若干の誤差が発生する。サンプリング周波数fの誤差が小さくても、等価時間ステップΔtの誤差は拡大されて大きくなる。例えば、光入力信号のビット周波数finが40GHz、サンプリング周波数fが9.99999MHzの場合、サンプリング周波数fの相対誤差が10−7で、等価時間ステップΔtの相対誤差が10%となる。 In order to solve the above-described problem of reference frequency synchronization, a sampling waveform measuring apparatus (for example, see Non-Patent Document 1) to which a software synchronization method is applied has been proposed. A configuration of a sampling waveform measuring apparatus 600 to which the software synchronization method is applied is shown in FIG. The configurations of the optical sampling pulse generation circuit 605, the optical sampling gate 601, the light receiver 602, and the A-D conversion circuit 603 are the same as those of the above-described conventional technology. Reference numeral 604 denotes an eye waveform display unit, 606 a frequency synthesizer, 607 a sampling frequency calculation unit, 611 a square wave detection circuit, 612 a discrete Fourier transformer, 613 a low-pass filter, 614 a maximum value detection circuit, and 615 a Δt change circuit 616 is an amplitude slice circuit, 617 is a histogram, 618 is a square sum circuit, 619 is a maximum value detection circuit, and 620 is a time axis determination circuit. Since the frequency synthesizer 606 does not synchronize the object to be measured with the reference frequency, a slight error occurs in the sampling frequency. Even a small error in the sampling frequency f s, the error of the equivalent time step Δt increases are magnified. For example, the bit frequency f in of the optical input signal is 40 GHz, when the sampling frequency f s is 9.99999MHz, relative error of the sampling frequency f s is at 10 -7, the relative error of the equivalent time step Δt is 10%.

サンプリングされた信号に発生するビート周波数について図5を用いて説明する。RZ符号の信号は、図5(a)に示すようにビット周波数およびその整数倍の周波数2fin、3fin、・・・の周波数成分を持つ。一方、サンプリング周波数fのサンプリングパルスは、図5(b)に示すように、サンプリング周波数f及びその整数倍の周波数2f、3f、・・・の周波数成分を持つ。サンプリングは入力信号とサンプリングパルスの乗算に相当するので、図5(c)に示す周波数差がビート周波数となり、光サンプリングゲート601の出力信号には図5(d)に示すビート周波数f、2f、3f、・・・のビート信号が発生する。ビット周波数finの光入力信号とサンプリング周波数fのサンプリングパルスによるビート信号のビート周波数は次の数式で表される。

Figure 0005334551
数式(1)と数式(2)より、
Figure 0005334551
となる。数式3より、ビート周波数fが光サンプリングゲート601の出力の繰り返し周波数に等しいことが分かる。また、ビート周波数fがf/2よりも十分小さい場合、ビット周波数finの整数倍の周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数はfの整数倍となり、図5(d)に示すように、fとその整数倍の関係となる。 The beat frequency generated in the sampled signal will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5A, the RZ code signal has frequency components of a bit frequency and integer multiples of frequencies 2f in , 3f in ,. On the other hand, the sampling pulse of the sampling frequency f s, as shown in FIG. 5 (b), with the sampling frequency f s and the frequency 2f s of an integral multiple, 3f s, the frequency component of .... Since sampling corresponds to multiplication of the input signal and the sampling pulse, the frequency difference shown in FIG. 5C is the beat frequency, and the output frequency of the optical sampling gate 601 includes the beat frequencies f b and 2f shown in FIG. b , 3f b ,... are generated. Beat frequency of the beat signal by the sampling pulse of the optical input signal and the sampling frequency f s of the bit frequency f in is expressed by the following equation.
Figure 0005334551
From Equation (1) and Equation (2),
Figure 0005334551
It becomes. From Equation 3, it can be seen that the beat frequency f b is equal to the repetition frequency of the output of the optical sampling gate 601. Further, when the beat frequency f b is sufficiently smaller than the f s / 2, the beat frequency between an integer multiple of the frequency of an integer multiple of the frequency and the sampling frequency of the bit frequency f in becomes an integral multiple of f b, FIG. 5 As shown in (d), the relationship is fb and its integral multiple.

ビット周波数成分を持たないNRZ(Non Return to Zero)符号の光入力信号を測定するために、A−D変換されたディジタル信号Yに対して次の数式に示す2乗演算を行なう。

Figure 0005334551
2乗演算によってビット周波数成分及びその高調波成分が発生するので、RZ信号と同様のビート周波数を持つビート信号が発生する。Y’に対して離散フーリエ変換を行なうと図5(d)のようなスペクトルが得られる。 In order to measure an optical input signal of an NRZ (Non Return to Zero) code having no bit frequency component, a square operation shown in the following equation is performed on the A-D converted digital signal Y i .
Figure 0005334551
Since a bit frequency component and its harmonic component are generated by the square operation, a beat signal having the same beat frequency as the RZ signal is generated. When discrete Fourier transform is performed on Y i ′, a spectrum as shown in FIG. 5D is obtained.

なお、入力信号のパルス幅が1ビット周期に比べて短い場合、ビット周波数の整数倍の周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数のレベルがビット周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数のレベルに近くなる。僅かなノイズ等によってこのレベル差が逆転することもあり、単にスペクトルの最大値を探すだけではビット周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数を確実に検出することは出来ない。そこで、図5(e)のようにビット周波数の整数倍の周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数2f、3f、・・・をローパスフィルタによって除去した後、最大値を検出すると、ビット周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数fが得られる。数式3より、

Figure 0005334551
となり、fからΔtを求めることが出来る。 When the pulse width of the input signal is shorter than the 1-bit period, the beat frequency level between the integer multiple of the bit frequency and the integral multiple of the sampling frequency is an integral multiple of the bit frequency and the sampling frequency. It becomes close to the level of beat frequency between frequencies. This level difference may be reversed by slight noise or the like, and it is not possible to reliably detect a beat frequency between a bit frequency and a frequency that is an integral multiple of the sampling frequency simply by searching for the maximum value of the spectrum. Therefore, after removing beat frequencies 2f b , 3f b ,... Between frequencies that are an integral multiple of the bit frequency and a frequency that is an integral multiple of the sampling frequency as shown in FIG. Upon detection of the beat frequency f b between an integral multiple of the frequency of the bit frequency and the sampling frequency is obtained. From Equation 3,
Figure 0005334551
Thus, Δt can be obtained from f b .

しかし、Y’を離散フーリエ変換して得られるスペクトルは離散スペクトルであるため、ビート成分の周波数分解能が離散フーリエ変換のデータ点数で制限され、これより求めたΔtは誤差を持つ。Δtに誤差があると、アイ波形にタイミングドリフトが発生するため、離散スペクトルから求めたΔtを初期値として以下の繰返し処理を行なうことにより正確なΔtを求める。タイミングドリフトが無い場合のアイ波形とヒストグラムを図6に示す。まず、Δtの初期値を用いて図6(a)のようにアイ波形を描き、図6(a)の2本の横線の間にあるサンプルについて図6(b)のようにヒストグラムを作成する。ヒストグラムの各サンプル数をκとし、その2乗和Σκを計算する。Δtを変更して繰返し2乗和Σκを計算し、2乗和Σκが最大になる時のΔtをΔtの最適値とする。Δtの最適値が求まると、数式6

Figure 0005334551
のようにしてYに対応する時間軸値Xを再構成し、タイミングドリフトが最小のアイ波形を得ることが出来る。つまり、被測定対象とサンプリング波形測定装置の間で基準周波数の同期をとらず、光入力信号のビット周波数とサンプリング周波数の関係に誤差が存在する場合でも、サンプリングされた信号からΔtを正確に求め、入力信号と同期したアイ波形を得ることが出来る。
Mathias Westlund, Henrik Sunnerud, Magnus Karlson, and Peter A. Andrekson, “Software Synchronized All−Optical Sampling for Fiber Communication Systems”, IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.23, no.3, pp.1088−1099, March 2005 However, since the spectrum obtained by performing a discrete Fourier transform on Y i ′ is a discrete spectrum, the frequency resolution of the beat component is limited by the number of data points of the discrete Fourier transform, and Δt obtained from this has an error. If there is an error in Δt, a timing drift occurs in the eye waveform. Therefore, an accurate Δt is obtained by performing the following iterative process using Δt obtained from the discrete spectrum as an initial value. FIG. 6 shows an eye waveform and a histogram when there is no timing drift. First, an eye waveform is drawn using the initial value of Δt as shown in FIG. 6A, and a histogram is created as shown in FIG. 6B for the sample between the two horizontal lines in FIG. 6A. . The number of samples in the histogram is κ, and the square sum Σκ 2 is calculated. Δt is changed and the square sum Σκ 2 is repeatedly calculated, and Δt when the square sum Σκ 2 is maximized is set as the optimum value of Δt. When the optimum value of Δt is obtained, Equation 6
Figure 0005334551
In this way, the time axis value X i corresponding to Y i can be reconstructed, and an eye waveform with minimum timing drift can be obtained. That is, the reference frequency is not synchronized between the object to be measured and the sampling waveform measuring apparatus, and Δt is accurately obtained from the sampled signal even when there is an error in the relationship between the bit frequency of the optical input signal and the sampling frequency. An eye waveform synchronized with the input signal can be obtained.
Mathias Westlund, Henrik Sunnerud, Magnus Karlson, and Peter A. et al. Andrekson, “Software Synchronized All-Optical Sampling for Fiber Communication Systems”, IEEE Journal of Lightwave Technology. 23, no. 3, pp. 1088-1099, March 2005

前述したソフトウェア同期法では、アイ波形を生成しスライスしてヒストグラムを求めるという複雑な処理を、Δtを変えて繰返し行なう必要があり、演算量が多いという課題がある。また、ビット周波数の整数倍の周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数がビット周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数よりも低くなると、ローパスフィルタによって除去出来なくなるので、常にビット周波数とサンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数fがf/2よりも十分小さくなるようにする必要がある。このためには、光入力信号のビット周波数の概略値が既知で、それに合わせてサンプリング周波数を設定する必要がある。 In the software synchronization method described above, there is a problem that a complicated process of generating an eye waveform, slicing, and obtaining a histogram needs to be repeated by changing Δt, and the amount of calculation is large. If the beat frequency between the integer multiple of the bit frequency and the integer multiple of the sampling frequency is lower than the beat frequency between the bit frequency and the integral multiple of the sampling frequency, it can be removed by a low-pass filter. Therefore, it is necessary to always make the beat frequency f b between the bit frequency and an integer multiple of the sampling frequency sufficiently smaller than f s / 2. For this purpose, the approximate value of the bit frequency of the optical input signal is known, and it is necessary to set the sampling frequency accordingly.

そこで、入力信号のビット周波数の概略値が不明で、また、サンプリング周波数が不明であっても、少ない演算量でタイミングドリフトの少ないアイ波形を測定できるサンプリング波形測定装置及び精度の高い信号品質モニタを提供することを目的とする。   Therefore, a sampling waveform measuring device and a highly accurate signal quality monitor that can measure an eye waveform with a small amount of calculation and a small timing drift even if the approximate value of the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明に係るサンプリング波形測定装置は、離散スペクトルのデータ間を補間した後、前記入力信号のビット周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比を検出し、検出した前記ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比から時間軸信号を決定することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a sampling waveform measuring apparatus according to the present invention interpolates between discrete spectrum data, and then between the bit frequency of the input signal and the sampling frequency or an integer multiple of the sampling frequency. The ratio of the beat frequency to the sampling frequency is detected, and the time axis signal is determined from the ratio of the detected beat frequency to the sampling frequency.

具体的には、本発明は、一定のサンプリング周波数のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生回路と、入力信号が入力され、前記サンプリングパルス発生回路からのサンプリングパルスが入力された時に前記入力信号をサンプリングするサンプリングゲート回路と、前記サンプリングゲート回路からのサンプリングされた入力信号をディジタル変換して振幅軸信号として出力するアナログ−ディジタル変換回路(以後、「アナログ−ディジタル変換回路」を「A−D変換回路」と略記する。)と、前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を用いて前記入力信号のビット周波数と同期をとった時間軸信号を出力するビット同期回路と、を備え、前記ビット同期回路は、前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を離散フーリエ変換して離散スペクトルを算出し、前記離散スペクトルのデータ間を補間した後、前記入力信号のビット周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数(以後、「前記入力信号のビット周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数」を「基本波ビート周波数」と略記する。)の前記サンプリング周波数に対する比を検出し、検出した前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比から時間軸信号を決定し、前記時間軸信号として出力することを特徴とするサンプリング波形測定装置である。   Specifically, the present invention includes a sampling pulse generation circuit that generates a sampling pulse with a constant sampling frequency, and an input signal that is input, and the input signal is sampled when the sampling pulse from the sampling pulse generation circuit is input. And an analog-digital conversion circuit (hereinafter referred to as “analog-digital conversion circuit”) that converts the sampled input signal from the sampling gate circuit and outputs it as an amplitude axis signal. A bit synchronization circuit that outputs a time axis signal synchronized with the bit frequency of the input signal using the digitally converted input signal from the A-D conversion circuit, The bit synchronization circuit is a digital conversion from the A-D conversion circuit. The input signal is subjected to discrete Fourier transform to calculate a discrete spectrum, and after interpolating between the data of the discrete spectrum, between the bit frequency of the input signal and the sampling frequency or an integer multiple of the sampling frequency Ratio of beat frequency (hereinafter, “beat frequency between the bit frequency of the input signal and the sampling frequency or an integer multiple of the sampling frequency” is abbreviated as “fundamental beat frequency”) to the sampling frequency And a time axis signal is determined from a ratio of the detected fundamental wave beat frequency to the sampling frequency, and is output as the time axis signal.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号のビット周波数の概略値が不明で、また、サンプリング周波数が不明であっても、タイミングドリフトの少ないアイ波形を測定することができる。   The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can measure an eye waveform with little timing drift even if the approximate value of the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルから前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比の概略値を算出し、算出した概略値を用いて前記離散スペクトルのデータ間を補間してもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、少ない演算量で離散スペクトルのデータ間隔よりも高い分解能でビート周波数を検出することができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the bit synchronization circuit calculates an approximate value of a ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency from the discrete spectrum, and uses the calculated approximate value to obtain data of the discrete spectrum. You may interpolate between them.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can detect the beat frequency with a smaller calculation amount and higher resolution than the data interval of the discrete spectrum.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルが最大となる最大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比の概略値としてもよい。
入力信号のビット周波数成分のレベルがビット周波数の整数倍の周波数成分のレベルより大きい場合、本発明に係るサンプリング波形測定装置は、容易に基本波ビート周波数を推定することができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the bit synchronization circuit may use a ratio of a maximum frequency at which the discrete spectrum is maximum to the sampling frequency as an approximate value of a ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency.
When the level of the bit frequency component of the input signal is larger than the level of the frequency component that is an integral multiple of the bit frequency, the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can easily estimate the fundamental beat frequency.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルが極大となる極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を複数検出し、前記極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比のいずれかが前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比であると仮定し、前記ビット周波数の整数倍の周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数(以後、「前記ビット周波数の整数倍の周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数」を「高調波ビート周波数」と略記する。)の前記サンプリング周波数に対する比と前記極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比との誤差を計算し、前記誤差が最も小さくなる場合に仮定した極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比としてもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号のビット周波数成分のレベルがビット周波数の整数倍の周波数成分のレベルより小さい、又は近い場合においても、確実に基本波ビート周波数を推定することができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the bit synchronization circuit detects a plurality of ratios of the maximum frequency at which the discrete spectrum is maximized to the sampling frequency, and any one of the ratios of the maximum frequency to the sampling frequency is Assuming that the ratio is the ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency, the beat frequency between the frequency that is an integer multiple of the bit frequency and the sampling frequency or an integer multiple of the sampling frequency (hereinafter, “the bit frequency”). The beat frequency between the frequency that is an integral multiple of the sampling frequency and the sampling frequency or a frequency that is an integral multiple of the sampling frequency is abbreviated as "harmonic beat frequency") and the sampling of the maximum frequency. Calculate error from ratio to frequency , The ratio of the sampling frequency of the maximum frequency which is assumed when the error is the smallest may be the ratio of the sampling frequency of the fundamental wave beat frequency.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can reliably estimate the fundamental beat frequency even when the level of the bit frequency component of the input signal is smaller than or near the level of the frequency component that is an integral multiple of the bit frequency. .

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記ビット同期回路が、前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を非線形関数に入力し、前記非線形関数の出力を離散フーリエ変換してもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、NRZ符号の信号に対しても精度よくビート周波数を検出することができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the bit synchronization circuit may input a digitally-converted input signal from the AD conversion circuit to a nonlinear function, and perform discrete Fourier transform on the output of the nonlinear function. .
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can accurately detect the beat frequency even for the NRZ code signal.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記ビット同期回路が、前記基本波ビート周波数の信号成分の位相を検出し、検出した前記位相を用いて前記入力信号の特定の位置が特定の時間軸値となるように前記時間軸信号を決定してもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、時間軸方向の変動の少ないアイ波形を得ることができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the bit synchronization circuit detects a phase of a signal component of the fundamental beat frequency, and a specific position of the input signal is a specific time axis value using the detected phase. The time axis signal may be determined so that
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can obtain an eye waveform with little fluctuation in the time axis direction.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、一定の時間軸値範囲内に前記時間軸信号が発生しない場合に、前記サンプリングパルス発生回路が、前記サンプリング周波数を変更してもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、アイ波形の欠落を防止することができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the sampling pulse generation circuit may change the sampling frequency when the time axis signal is not generated within a certain time axis value range.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can prevent missing eye waveforms.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記入力信号が光入力信号であり、前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが電気サンプリングパルスであり、前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの電気サンプリングパルスが入力された時に前記光入力信号をサンプリングする光変調器と、前記光変調器の出力するサンプリングされた光信号を電気信号に変換してサンプリングされた入力信号として出力する受光器と、を備えてもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号が光入力信号であり、サンプリングパルスが電気サンプリングパルスであっても、サンプリング波形を得ることができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the input signal is an optical input signal, the sampling pulse generator circuit generates a sampling pulse is an electrical sampling pulse, and the sampling gate circuit is connected to the sampling pulse generator circuit. An optical modulator that samples the optical input signal when an electrical sampling pulse is input, and a photoreceiver that converts the sampled optical signal output from the optical modulator into an electrical signal and outputs it as a sampled input signal And may be provided.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can obtain a sampling waveform even when the input signal is an optical input signal and the sampling pulse is an electrical sampling pulse.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記入力信号が光入力信号であり、前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが光サンプリングパルスであり、前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの光サンプリングパルスが入力された時に前記光入力信号をサンプリングする光サンプリングゲートと、前記光サンプリングゲートの出力するサンプリングされた光信号を電気信号に変換してサンプリングされた入力信号として出力する受光器と、を備えてもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号が光入力信号であり、サンプリングパルスが光サンプリングパルスであっても、サンプリング波形を得ることができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the input signal is an optical input signal, the sampling pulse generation circuit generates an optical sampling pulse, and the sampling gate circuit supplies the sampling pulse generation circuit from the sampling pulse generation circuit. An optical sampling gate that samples the optical input signal when an optical sampling pulse is input, and a photoreceiver that converts the sampled optical signal output from the optical sampling gate into an electrical signal and outputs it as a sampled input signal And may be provided.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can obtain a sampling waveform even when the input signal is an optical input signal and the sampling pulse is an optical sampling pulse.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記入力信号が電気入力信号であり、前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが光サンプリングパルスであり、前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの光サンプリングパルスが入力された時に前記電気入力信号をサンプリングするEOサンプリングゲート、を備えてもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号が電気入力信号であり、サンプリングパルスが光サンプリングパルスであっても、サンプリング波形を得ることができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the input signal is an electrical input signal, the sampling pulse generation circuit generates a sampling pulse that is an optical sampling pulse, and the sampling gate circuit receives the sampling pulse generation circuit from the sampling pulse generation circuit. An EO sampling gate for sampling the electrical input signal when an optical sampling pulse is input.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can obtain a sampling waveform even when the input signal is an electrical input signal and the sampling pulse is an optical sampling pulse.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記サンプリングパルス発生回路が、パッシブモード同期ファイバレーザでもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、簡易に光サンプリングパルスを得ることができる。
In the sampling waveform measuring apparatus according to the present invention, the sampling pulse generation circuit may be a passive mode-locked fiber laser.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can easily obtain an optical sampling pulse.

本発明に係るサンプリング波形測定装置は、前記A−D変換回路からの振幅軸信号及び前記ビット同期回路からの時間軸信号を受けて前記入力信号のアイ波形を表示するアイ波形表示回路をさらに備えてもよい。
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、アイ波形を観測することができる。
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention further includes an eye waveform display circuit that receives the amplitude axis signal from the AD conversion circuit and the time axis signal from the bit synchronization circuit and displays the eye waveform of the input signal. May be.
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can observe an eye waveform.

本発明に係る信号品質モニタは、上記いずれかに記載のサンプリング波形測定装置と、前記A−D変換回路からの振幅軸信号及び前記ビット同期回路からの時間軸信号で生成されるアイ波形から前記入力信号の信号品質を表す値を算出する信号品質算出回路と、を備えることを特徴とする信号品質モニタである。   The signal quality monitor according to the present invention includes the sampling waveform measuring apparatus according to any one of the above, and an eye waveform generated from an amplitude axis signal from the AD converter circuit and a time axis signal from the bit synchronization circuit. A signal quality monitor comprising: a signal quality calculation circuit that calculates a value representing the signal quality of an input signal.

本発明に係る信号品質モニタは、入力信号のビット周波数が不明で、また、サンプリング周波数が不明であっても、信号の品質を簡易に測定することができる。   The signal quality monitor according to the present invention can easily measure the signal quality even if the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown.

本発明に係る信号品質モニタは、前記信号品質算出回路が、前記アイ波形の所定の時間軸値範囲内におけるハイレベルの平均値μ及び標準偏差σ並びにローレベルの平均値μ及び標準偏差σを求め、次式により得られるQ値を信号品質として算出してもよい。
Q=(μ−μ)/(σ+σ
本発明に係るサンプリング波形測定装置は、入力信号のビット周波数が不明で、また、サンプリング周波数が不明であっても、簡易にQ値を得ることができる。
In the signal quality monitor according to the present invention, the signal quality calculation circuit includes a high level average value μ h and a standard deviation σ h and a low level average value μ l and a standard within a predetermined time axis value range of the eye waveform. The deviation σ l may be obtained, and the Q value obtained by the following equation may be calculated as the signal quality.
Q = ([mu] h- [ mu] l ) / ([sigma] h + [sigma] l )
The sampling waveform measuring apparatus according to the present invention can easily obtain the Q value even if the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown.

なお、上記発明は可能な限り任意に組み合わせることができる。   In addition, the said invention can be combined arbitrarily as much as possible.

本発明によれば、入力信号のビット周波数の概略値が不明で、また、サンプリング周波数が不明であっても、タイミングドリフトの少ないアイ波形を測定できるサンプリング波形測定装置及び精度の高い信号品質モニタを提供することができる。   According to the present invention, there is provided a sampling waveform measuring apparatus capable of measuring an eye waveform with little timing drift and a highly accurate signal quality monitor even when the approximate value of the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown. Can be provided.

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

図7は、本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の構成概略図である。本実施形態に係るサンプリング波形測定装置100は、サンプリングゲート101、A−D変換回路103、アイ波形表示回路104、サンプリングパルス発生回路105、ビット同期回路110を備える。ビット同期回路110は、離散フーリエ変換回路112、補間回路114、ビート周波数検出回路115、時間軸決定回路120を備える。ビット同期回路110は、ソフトウェアで離散フーリエ変換、補間、ビート周波数検出、時間軸決定の演算を行うことによっても実現できる。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the sampling waveform measuring apparatus according to the present embodiment. A sampling waveform measuring apparatus 100 according to this embodiment includes a sampling gate 101, an A / D conversion circuit 103, an eye waveform display circuit 104, a sampling pulse generation circuit 105, and a bit synchronization circuit 110. The bit synchronization circuit 110 includes a discrete Fourier transform circuit 112, an interpolation circuit 114, a beat frequency detection circuit 115, and a time axis determination circuit 120. The bit synchronization circuit 110 can also be realized by performing calculations such as discrete Fourier transform, interpolation, beat frequency detection, and time axis determination by software.

サンプリングパルス発生回路105は、サンプリング周波数が一定でパルス幅が短いサンプリングパルスを発生する。サンプリングゲート101は、サンプリングパルス発生回路105からのサンプリングパルスが入力された時にゲートを開いて入力信号をサンプリングする。A−D変換回路103は、サンプリングゲート101によってサンプリングされた信号をディジタル信号に変換する。入力信号、サンプリングパルス共に電気信号の場合、サンプリングダイオードにより電気信号で、入力信号の電気信号をサンプリングするサンプリングゲート101を構成することが出来る。入力信号が電気信号で、サンプリングパルスが光信号の場合、電気光学効果を用いたEOサンプリング法により光信号で電気信号をサンプリングするサンプリングゲート101を構成することが出来る。入力信号が光信号で、サンプリングパルスが電気信号の場合、電界吸収型光変調器やLiNbO光変調器等の光強度変調器により、電気信号で光信号をサンプリングする光サンプリングゲートを構成することが出来る。入力信号、サンプリングパルス共に光信号の場合、非線形光学結晶を用いた和周波数生成、光ファイバや半導体光増幅器を用い4光波混合または相互位相変調、電界吸収型光変調器を用いた相互吸収変調等により光信号で光信号をサンプリングする光サンプリングゲートを構成することが出来る。光サンプリングゲートの場合、光サンプリングゲートの出力の光信号を電気信号に変換するためにフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、光電子増倍管等の受光器が必要となる。また、必要に応じて光信号を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器や半導体光増幅器を追加することも可能である。以上の構成は従来のサンプリング波形測定装置と同様であり、電気信号と光信号の違いや、サンプリングゲートの動作原理の違いによらず本発明の同期手法を適用することが可能である。 The sampling pulse generation circuit 105 generates a sampling pulse having a constant sampling frequency and a short pulse width. The sampling gate 101 opens the gate when the sampling pulse from the sampling pulse generation circuit 105 is input, and samples the input signal. The A-D conversion circuit 103 converts the signal sampled by the sampling gate 101 into a digital signal. In the case where both the input signal and the sampling pulse are electrical signals, the sampling gate 101 that samples the electrical signal of the input signal with the electrical signal by the sampling diode can be configured. When the input signal is an electrical signal and the sampling pulse is an optical signal, the sampling gate 101 that samples the electrical signal with the optical signal can be configured by the EO sampling method using the electro-optic effect. When the input signal is an optical signal and the sampling pulse is an electrical signal, an optical sampling gate that samples the optical signal with the electrical signal is configured by an optical intensity modulator such as an electroabsorption optical modulator or a LiNbO 3 optical modulator. I can do it. When both input signal and sampling pulse are optical signals, sum frequency generation using a nonlinear optical crystal, four-wave mixing or cross-phase modulation using an optical fiber or a semiconductor optical amplifier, cross-absorption modulation using an electroabsorption optical modulator, etc. Thus, an optical sampling gate for sampling the optical signal with the optical signal can be configured. In the case of the optical sampling gate, a light receiver such as a photodiode, an avalanche photodiode, or a photomultiplier tube is required to convert the optical signal output from the optical sampling gate into an electric signal. It is also possible to add an erbium-doped optical fiber amplifier or a semiconductor optical amplifier that amplifies the optical signal as required. The above configuration is the same as that of a conventional sampling waveform measuring apparatus, and the synchronization method of the present invention can be applied regardless of the difference between an electric signal and an optical signal and the difference in the operation principle of the sampling gate.

本実施形態における波形同期の概要を図8に示す。入力信号(図8(a))がサンプリングパルス(図8(b))でサンプルされる。図2では、サンプリングパルスのサンプリング周期が入力信号の繰返し周期の整数倍よりも僅かに長い条件において、入力信号のパルス波形を時間軸方向に拡大したサンプリングゲート出力信号が得られることを示した。この条件が成り立たない場合、図8(c)に示すようにサンプリングゲート出力信号は入力信号波形を拡大したものにはならない。しかし、サンプリングゲート出力信号の各パルスの時間軸を並べ替えると、図8(d)に示すように入力信号波形を拡大した包絡線波形が得られる。入力信号がディジタル信号で強度変調された信号の場合、通常のサンプリングと同様にアイ波形が得られる。本発明は、入力信号のビット周波数およびサンプリングパルスのサンプリング周波数が不明の場合でも入力信号に同期したサンプリング波形を得る簡便な方法を提供するものである。   An outline of waveform synchronization in this embodiment is shown in FIG. An input signal (FIG. 8A) is sampled by a sampling pulse (FIG. 8B). FIG. 2 shows that a sampling gate output signal obtained by expanding the pulse waveform of the input signal in the time axis direction can be obtained under the condition that the sampling period of the sampling pulse is slightly longer than an integer multiple of the repetition period of the input signal. When this condition does not hold, the sampling gate output signal is not an enlarged version of the input signal waveform as shown in FIG. However, when the time axis of each pulse of the sampling gate output signal is rearranged, an envelope waveform obtained by enlarging the input signal waveform is obtained as shown in FIG. When the input signal is a signal whose intensity is modulated with a digital signal, an eye waveform can be obtained in the same manner as in normal sampling. The present invention provides a simple method for obtaining a sampling waveform synchronized with an input signal even when the bit frequency of the input signal and the sampling frequency of the sampling pulse are unknown.

以下、図7のビット同期回路を中心に説明する。まず、サンプリングゲート101の出力信号をA−D変換回路103がA−D変換する。離散フーリエ変換回路112はA−D変換回路103の出力するディジタル信号を離散フーリエ変換する。実際には、離散フーリエ変換の1種である高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transformation)により速やかに離散フーリエ変換の計算を行なうことが可能である。離散フーリエ変換の結果は離散スペクトルとなるので、離散スペクトルのデータ間隔で周波数分解能が制限される。離散スペクトルのデータ間隔を狭くするには、長時間のディジタル信号を離散フーリエ変換する必要があり、演算量が多くなる問題があった。   Hereinafter, the bit synchronization circuit of FIG. 7 will be mainly described. First, the A / D conversion circuit 103 A / D converts the output signal of the sampling gate 101. The discrete Fourier transform circuit 112 performs a discrete Fourier transform on the digital signal output from the AD conversion circuit 103. Actually, it is possible to quickly calculate the discrete Fourier transform by fast Fourier transformation (FFT), which is a kind of discrete Fourier transform. Since the result of the discrete Fourier transform is a discrete spectrum, the frequency resolution is limited by the data interval of the discrete spectrum. In order to narrow the data interval of the discrete spectrum, it is necessary to perform a discrete Fourier transform on a long-time digital signal, and there is a problem that the amount of calculation increases.

本手法では、離散スペクトルのデータ間を補間することによって、離散スペクトルのデータ間隔よりも高い分解能でビート周波数を検出する。具体的には、離散フーリエ変換によって得られるパワースペクトルをPとし、補間関数をfint(f)とすると、パワースペクトルの補間値P(f)は

Figure 0005334551
で表される。但し、Δfは離散スペクトルの周波数間隔である。補間関数として、数式8に示すsinc関数や、
Figure 0005334551
数式9に示すGauss関数
Figure 0005334551
などを用いることができる。パワースペクトルの補間値P(f)が最大となる周波数をビート周波数fとする。P(f)の最大値を探す手法として、周波数を順次走査する方法のほかに、最大値付近で微分値dP(f)/dfが零になる値を探す方法がある。ビート周波数fが求まると、従来のソフトウェア同期法と同様に、数式5、6よりアイ波形の時間軸値Xを求めることができる。なお、Xを1ビット周期1/finで正規化したUI(Unit Interval)単位の時間軸値xは、
Figure 0005334551
となり、finに依存しなくなる。また、Yを離散フーリエ変換したときの横軸はサンプリング周波数fに対する相対周波数f/fであるので、サンプリング周波数fが不明の場合でも相対周波数f/fは求まる。よって、入力信号のビット周波数が不明でかつサンプリング周波数が不明の場合でも数式10よりUI単位の時間軸で同期のとれたアイ波形を得ることが出来る。 In this method, the beat frequency is detected with higher resolution than the data interval of the discrete spectrum by interpolating between the data of the discrete spectrum. Specifically, when the power spectrum obtained by the discrete Fourier transform is P i and the interpolation function is f int (f), the power spectrum interpolation value P (f) is
Figure 0005334551
It is represented by Where Δf is the frequency interval of the discrete spectrum. As an interpolation function, the sinc function shown in Formula 8,
Figure 0005334551
Gauss function shown in Equation 9
Figure 0005334551
Etc. can be used. The frequency at which the power spectrum of the interpolated value P (f) is maximized and the beat frequency f b. As a method of searching for the maximum value of P (f), there is a method of searching for a value where the differential value dP (f) / df becomes zero near the maximum value, in addition to a method of sequentially scanning the frequency. When the beat frequency f b is obtained, the time axis value X i of the eye waveform can be obtained from Equations 5 and 6 as in the conventional software synchronization method. The time axis values x i of the UI (Unit Interval) units obtained by normalizing the X i by one bit period 1 / f in the
Figure 0005334551
Next, it does not depend on f in. Further, since the horizontal axis when the discrete Fourier transform of Y i is the relative frequency f / f s for the sampling frequency f s, the relative frequency f b / f s, even if the sampling frequency f s is unknown obtained. Therefore, even when the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown, an eye waveform synchronized on the time axis in UI units can be obtained from Equation 10.

本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の詳細構成を図9に示す。図9は、入力信号、サンプリングパルス共に光信号の場合を示している。本実施形態に係るサンプリング波形測定装置200は、光サンプリングゲート201、受光器202、A−D変換回路103、アイ波形表示回路104、光サンプリングパルス発生回路205、波形欠落検出回路131及びビット同期回路210を備える。ビット同期回路210は、非線形回路211離散フーリエ変換回路112、ビート周波数概略値検出回路213、補間回路214、ビート周波数検出回路115、時間軸決定回路120及び位相検波回路216を有する。ビット同期回路210及び波形欠落検出回路131は、ソフトウェアで演算を行うことによっても実現できる。   FIG. 9 shows a detailed configuration of the sampling waveform measuring apparatus according to this embodiment. FIG. 9 shows a case where both the input signal and the sampling pulse are optical signals. A sampling waveform measuring apparatus 200 according to this embodiment includes an optical sampling gate 201, a light receiver 202, an A-D conversion circuit 103, an eye waveform display circuit 104, an optical sampling pulse generation circuit 205, a waveform loss detection circuit 131, and a bit synchronization circuit. 210. The bit synchronization circuit 210 includes a nonlinear circuit 211, a discrete Fourier transform circuit 112, a beat frequency approximate value detection circuit 213, an interpolation circuit 214, a beat frequency detection circuit 115, a time axis determination circuit 120, and a phase detection circuit 216. The bit synchronization circuit 210 and the waveform loss detection circuit 131 can also be realized by performing calculations with software.

以下、図9の詳細構成を説明する。まず離散スペクトルから基本波ビート周波数の概略値を求め、この概略値の付近で補間値P(f)が最大になる周波数を検出することにより、補間値の最大を探す演算量を低減することが可能である。基本波ビート周波数fの概略値を求める方法として、単純にスペクトルが最大となる周波数を求める方法や、従来のソフトウェア同期法と同様に高調波ビート周波数をローパスフィルタで除去した後にスペクトルが最大となる周波数を求める方法がある。他に以下に示す方法がある The detailed configuration of FIG. 9 will be described below. First, an approximate value of the fundamental wave beat frequency is obtained from the discrete spectrum, and by detecting a frequency at which the interpolation value P (f) becomes maximum in the vicinity of the approximate value, the amount of calculation for searching for the maximum of the interpolation value can be reduced. Is possible. As a method for determining the approximate value of the fundamental wave beat frequency f b, simply a method of obtaining a frequency spectrum is maximum, the spectrum of a conventional software harmonic beat frequencies similar to the synchronization method after removing a low-pass filter and a maximum There is a method for obtaining a frequency. Other methods are as follows:

基本波ビート周波数fが高い、つまり、f/2に近い場合は、サンプリングによるf/2での周波数折り返しによって高調波ビート周波数が基本波ビート周波数fよりも低い周波数に発生することがあり、高調波ビート周波数のビート信号をローパスフィルタでカットすることが不可能となる。その様子を図10に示す。このような場合でも、基本波ビート周波数fを検出する方法を以下に示す。 Fundamental beat frequency f b is high, i.e., is close to f s / 2 is the harmonic beat frequency by the frequency aliasing at f s / 2 by the sampling occurs to a frequency lower than the fundamental wave beat frequency f b Therefore, it becomes impossible to cut a beat signal having a harmonic beat frequency with a low-pass filter. This is shown in FIG. Showing Even in such a case, a method for detecting a fundamental wave beat frequency f b below.

まず、離散スペクトルが極大となる極大周波数を複数個検出する。極大周波数の個数は常に一定とする方法の他に、パワースペクトルがαPmaxより大きい極大周波数の個数を用いる方法がある。ここで、Pmaxはパワースペクトルの最大値、αは定数(例えば1/3)である。検出した極大周波数をfp(i)、i=1、2、・・・、mとする。fp(1)が基本波ビート周波数であると仮定し、サンプリングによるf/2での周波数折り返しを考慮して、高調波ビート周波数を数式11で求め、

Figure 0005334551
f’p(k)に最も近いfp(i)との周波数差を各倍高調波次数k=2、3、・・・mについて積算して周波数誤差を求める。基本波ビート周波数と仮定する極大周波数をfp(1)からfp(m)まで繰返し、前記周波数誤差が最小となる場合に仮定した極大周波数を前記基本波ビート周波数の概略値とする。この手法により、基本波ビート周波数のレベルよりも高調波ビート周波数のレベルが大きく、かつ高調波ビート周波数が折り返しによって基本波ビート周波数fよりも低い周波数に存在する場合でも、基本波ビート周波数fを求めることが出来る。以上の基本波ビート周波数の概略値を求める方法は絶対周波数で表したが、離散スペクトルの横軸はサンプリング周波数fに対する相対周波数f/fであるので、式11の両辺をfで除算することにより、同様にして基本波ビート周波数fのサンプリング周波数fに対する相対周波数f/fの概略値を求めることもできる。 First, a plurality of maximum frequencies at which the discrete spectrum is maximized are detected. In addition to a method in which the number of maximum frequencies is always constant, there is a method in which the number of maximum frequencies whose power spectrum is larger than αPmax is used. Here, Pmax is the maximum value of the power spectrum, and α is a constant (for example, 1/3). Let the detected maximum frequency be fp (i) , i = 1, 2,..., M. Assuming that f p (1) is the fundamental beat frequency, taking into account the frequency wrapping at f s / 2 due to sampling, the harmonic beat frequency is determined by Equation 11;
Figure 0005334551
A frequency error is obtained by integrating the frequency difference with f p (i) closest to f ′ p (k) for each harmonic order k = 2, 3,. The maximum frequency assumed to be the fundamental wave beat frequency is repeated from fp (1) to fp (m), and the assumed maximum frequency when the frequency error is minimized is used as an approximate value of the fundamental wave beat frequency. This approach increases the level of the harmonic beat frequencies than the level of the fundamental wave beat frequency and even when the harmonic beat frequency exists in the frequency lower than the fundamental wave beat frequency f b by folding, the fundamental wave beat frequency f b can be obtained. Or a method for determining the approximate value of the fundamental wave beat frequency has been expressed in absolute frequency, since the horizontal axis of the discrete spectrum is a relative frequency f / f s for the sampling frequency f s, dividing both sides of Equation 11 with f s By doing so, it is also possible to obtain the approximate value of the relative frequency f b / f s with respect to the sampling frequency f s of the fundamental wave beat frequency f b in the same manner.

この結果、基本波ビート周波数fをf/2よりも十分小さくするという制限が無くなるので、入力信号のビット周波数とサンプリング周波数が不明の場合(fは0からf/2の間の周波数になる)でも基本波ビート周波数fを求めることが出来る。よって、入力信号とサンプリングパルスの基準周波数同期が不要なだけでなく、入力信号のビット周波数を設定する必要のないサンプリング波形測定装置を実現することが出来る。さらに、サンプリングパルスのサンプリング周波数を正確に設定する必要が無いので、高価な高分解能周波数シンセサイザが不要で、サンプリングパルスを周波数シンセサイザに同期させる必要も無く、例えば安価で小型のパッシブモード同期ファイバレーザを光サンプリングパルス発生器として使用することが可能である。 As a result, the restriction that the fundamental beat frequency f b is sufficiently smaller than f s / 2 is eliminated, so that the bit frequency and sampling frequency of the input signal are unknown (f b is between 0 and f s / 2). become frequency) even it is possible to obtain the fundamental wave beat frequency f b. Therefore, it is possible to realize a sampling waveform measuring apparatus that not only does not require the reference frequency synchronization of the input signal and the sampling pulse but also does not need to set the bit frequency of the input signal. Furthermore, since it is not necessary to set the sampling frequency of the sampling pulse accurately, there is no need for an expensive high-resolution frequency synthesizer, and there is no need to synchronize the sampling pulse with the frequency synthesizer. For example, an inexpensive and small passive mode-locked fiber laser can be used. It can be used as an optical sampling pulse generator.

ビット周波数成分を持たないNRZ符号の信号を測定するために、A−D変換されたディジタル信号Yに対して非線形演算を行なう。非線形演算として、従来のソフトウェア同期で用いた数式4の2乗演算の他に、絶対値演算や平方根演算などが適用可能である。前記ディジタル信号中の前記基本波ビート周波数の信号成分の位相を検出することにより、アイ波形の時間軸方向の位置を知ることができ、アイ波形を描く際、検出した位相の特定の値が特定の時間軸値となるようにすると、時間軸方向に一定のアイ波形を得ることが出来る。例えば、時間軸の中心が位相0度となるようにすると、アイ開口部が常に時間軸の中心に描かれる。具体的には、次の数式によりY中の基本波ビート周波数fの信号成分の位相φを算出する。

Figure 0005334551
そして、次の数式によりアイ波形の時間軸(UI単位)を求める。
Figure 0005334551
ビット周波数の成分を持たないNRZ符号の信号の場合は、非線形演算の出力Y’を用いて同様に位相φを算出する。
Figure 0005334551
In order to measure an NRZ code signal having no bit frequency component, a non-linear operation is performed on the A / D converted digital signal Y i . As a non-linear operation, an absolute value operation, a square root operation, or the like can be applied in addition to the square operation of Equation 4 used in the conventional software synchronization. By detecting the phase of the signal component of the fundamental wave beat frequency in the digital signal, the position of the eye waveform in the time axis direction can be known, and the specific value of the detected phase is specified when drawing the eye waveform When the time axis value is set, a constant eye waveform can be obtained in the time axis direction. For example, if the center of the time axis is 0 phase, the eye opening is always drawn at the center of the time axis. Specifically, the phase φ of the signal component of the fundamental wave beat frequency f b in Y i is calculated by the following equation.
Figure 0005334551
Then, the time axis (UI unit) of the eye waveform is obtained by the following formula.
Figure 0005334551
In the case of an NRZ code signal having no bit frequency component, the phase φ is similarly calculated using the output Y i ′ of nonlinear calculation.
Figure 0005334551

入力信号のビット周波数とサンプリング周波数が特定の関係、例えば、整数比の関係に近い場合、図11に示すようにアイ波形の一部欠落が発生する。アイ波形の時間軸値xから欠落の有無を検知することが出来る。例えば、xを値が小さい順に並べ変え、間隔|xi+1−x|の最大値が一定値よりも大きい場合、欠落有りと判断できる。また、時間軸を一定間隔で分割してxのヒストグラムを作成し、サンプル数が0の区間が存在する場合、欠落有りと判断できる。欠落有りと判断された場合、サンプリング周波数を僅かに変更して欠落を回避する。サンプリング周波数変更後も欠落が存在する場合は、さらにサンプリング周波数変更を繰り返す。欠落が発生する確率は小さいので、サンプリング周波数の数回程度の変更で欠落を実用上回避することが出来る。 When the bit frequency of the input signal and the sampling frequency are close to a specific relationship, for example, an integer ratio, a part of the eye waveform is lost as shown in FIG. It can detect the presence or absence of the missing from the time axis values x i of the eye waveform. For example, if x i is rearranged in order of increasing value and the maximum value of the interval | x i + 1 −x i | is larger than a certain value, it can be determined that there is a missing part. Further, if the time axis is divided at regular intervals to create a histogram of x i and there is an interval where the number of samples is 0, it can be determined that there is a missing portion. If it is determined that there is a missing portion, the sampling frequency is slightly changed to avoid the missing portion. If there is a gap after the sampling frequency is changed, the sampling frequency is further changed. Since the probability of occurrence of a loss is small, it can be practically avoided by changing the sampling frequency several times.

アイ波形から求めることが出来る信号品質を表す指標としてQ値が知られている。図7又は図9に示すサンプリング波形測定装置に、入力信号の品質を表す値を算出する信号品質算出回路を追加して、信号品質モニタを構成してもよい。例えば、信号品質算出回路は、図12に示すように、アイ開口の大きい部分に時間窓を設け、この時間窓内のサンプルを抽出する。時間窓内のサンプルを“0”レベルと“1”レベルに分離し、“0”レベルのサンプルについて平均値μと標準偏差σを求め、“1”レベルのサンプルについて平均値μと標準偏差σを求める。そして次式によりQ値を計算する。

Figure 0005334551
このQ値が大きいほどビット誤り率が小さくなるので、信号品質が高い。Q値は20log10(Q)を計算してdB単位で表示してもよい。時間窓の位置は、アイ開口が大きい部分を目視で設定する方法の他に、時間窓の位置を変えてQ値を計算し、最もQ値が大きくなる時間窓の位置が最適とみなす方法がある。 The Q value is known as an index representing the signal quality that can be obtained from the eye waveform. A signal quality monitor may be configured by adding a signal quality calculation circuit for calculating a value representing the quality of the input signal to the sampling waveform measuring apparatus shown in FIG. 7 or FIG. For example, as shown in FIG. 12, the signal quality calculation circuit provides a time window in a portion with a large eye opening, and extracts a sample within this time window. The samples in the time window are separated into “0” level and “1” level, the average value μ 0 and the standard deviation σ 0 are obtained for the “ 0 ” level sample, and the average value μ 1 is obtained for the “1” level sample. A standard deviation σ 1 is obtained. Then, the Q value is calculated by the following formula.
Figure 0005334551
Since the bit error rate decreases as the Q value increases, the signal quality is high. The Q value may be expressed in dB by calculating 20 log 10 (Q). In addition to the method of visually setting the position where the eye opening is large, the time window position is calculated by changing the time window position to calculate the Q value and considering the time window position where the Q value is the largest as the optimal position. is there.

本発明の同期法によって得られたアイ波形からQ値を算出することにより、入力信号のビット周波数が不明で、また、サンプリング周波数が不明の場合でも簡便に信号品質を評価可能な信号品質モニタを構成することが出来る。   By calculating the Q value from the eye waveform obtained by the synchronization method of the present invention, a signal quality monitor that can easily evaluate the signal quality even when the bit frequency of the input signal is unknown and the sampling frequency is unknown Can be configured.

本発明のサンプリング波形測定装置及び信号品質モニタは、光伝送装置の特性測定に利用することができる。   The sampling waveform measuring device and the signal quality monitor of the present invention can be used for measuring characteristics of an optical transmission device.

従来のサンプリング波形測定装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the conventional sampling waveform measuring apparatus. サンプリング波形測定装置600のサンプリング波形の測定原理を説明する図である。It is a figure explaining the measurement principle of the sampling waveform of the sampling waveform measuring apparatus 600. FIG. RZ符号の信号のアイ波形の例である。It is an example of the eye waveform of the signal of a RZ code | symbol. ソフトウェア同期法を適用したサンプリング波形測定装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the sampling waveform measuring apparatus to which the software synchronization method is applied. サンプリングされた信号に発生するビート周波数を示す図である。It is a figure which shows the beat frequency which generate | occur | produces in the sampled signal. アイ波形とヒストグラムを説明する図である。It is a figure explaining an eye waveform and a histogram. 本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の構成概略図を説明する図である。It is a figure explaining the structure schematic of the sampling waveform measuring device which concerns on this embodiment. 本実施形態における波形同期の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the waveform synchronization in this embodiment. 本実施形態に係るサンプリング波形測定装置の詳細構成を説明する図である。It is a figure explaining the detailed structure of the sampling waveform measuring device which concerns on this embodiment. ビット周波数の成分によるビートのビート周波数fを検出する方法を説明する図である。It is a diagram for explaining a method of detecting the beat frequency f b of the beat due to components of the bit frequency. アイ波形の一部欠落の発生を説明する図である。It is a figure explaining generation | occurrence | production of the partial omission of an eye waveform. アイ波形から求めることが出来る信号品質を表す方法を説明する図である。It is a figure explaining the method showing the signal quality which can be calculated | required from an eye waveform.

符号の説明Explanation of symbols

100、200、600 サンプリング波形測定装置
101 サンプリングゲート
103、603 A−D変換回路
104 アイ波形表示回路
105 サンプリングパルス発生回路
110、210 ビット同期回路
112 離散フーリエ変換回路
114、214 補間回路
115 ビット周波数検出回路
131 波形欠落検出回路
120、620 時間軸決定回路
201、601 光サンプリングゲート
202、602 受光器
205、605 光サンプリングパルス発生回路
211 非線形回路
213 ビート周波数概略値検出回路
216 位相検波回路
604 アイ波形表示部
606 周波数シンセサイザ
607 サンプリング周波数算出部
611 2乗検波回路
612 離散フーリエ変換器
613 ローパスフィルタ
614 最大値検出回路
615 Δt変更回路
616 振幅スライス回路
617 ヒストグラム
618 2乗和回路
619 最大値検出回路
100, 200, 600 Sampling waveform measuring device 101 Sampling gate 103, 603 A-D conversion circuit 104 Eye waveform display circuit 105 Sampling pulse generation circuit 110, 210 Bit synchronization circuit 112 Discrete Fourier transform circuit 114, 214 Interpolation circuit 115 Bit frequency detection Circuit 131 Waveform missing detection circuit 120, 620 Time axis determination circuit 201, 601 Optical sampling gate 202, 602 Optical receiver 205, 605 Optical sampling pulse generation circuit 211 Non-linear circuit 213 Beat frequency approximate value detection circuit 216 Phase detection circuit 604 Eye waveform display Unit 606 Frequency synthesizer 607 Sampling frequency calculation unit 611 Square wave detection circuit 612 Discrete Fourier transformer 613 Low pass filter 614 Maximum value detection circuit 615 Δt Additional circuit 616 amplitude slice circuit 617 histograms 618 square sum circuit 619 maximum value detection circuit

Claims (14)

一定のサンプリング周波数のサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生回路と、
入力信号が入力され、前記サンプリングパルス発生回路からのサンプリングパルスが入力された時に前記入力信号をサンプリングするサンプリングゲート回路と、
前記サンプリングゲート回路からのサンプリングされた入力信号をディジタル変換して振幅軸信号として出力するアナログ−ディジタル変換回路(以後、「アナログ−ディジタル変換回路」を「A−D変換回路」と略記する。)と、
前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を用いて前記入力信号のビット周波数と同期をとった時間軸信号を出力するビット同期回路と、を備え、
前記ビット同期回路は、前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を離散フーリエ変換して離散スペクトルを算出し、前記離散スペクトルのデータ間を補間した後、前記入力信号のビット周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数(以後、「前記入力信号のビット周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数」を「基本波ビート周波数」と略記する。)の前記サンプリング周波数に対する比を検出し、検出した前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比から時間軸信号を決定し、前記時間軸信号として出力することを特徴とするサンプリング波形測定装置。
A sampling pulse generation circuit for generating a sampling pulse of a constant sampling frequency;
A sampling gate circuit that samples the input signal when an input signal is input and a sampling pulse from the sampling pulse generation circuit is input;
An analog-digital conversion circuit that digitally converts the sampled input signal from the sampling gate circuit and outputs it as an amplitude axis signal (hereinafter, “analog-digital conversion circuit” is abbreviated as “AD conversion circuit”). When,
A bit synchronization circuit that outputs a time axis signal synchronized with the bit frequency of the input signal using the digitally converted input signal from the A-D conversion circuit,
The bit synchronization circuit calculates a discrete spectrum by performing a discrete Fourier transform on the digitally-converted input signal from the A-D conversion circuit, interpolates between the data of the discrete spectrum, and then calculates the bit frequency of the input signal Beat frequency between the sampling frequency or a frequency that is an integer multiple of the sampling frequency (hereinafter referred to as “beat frequency between the bit frequency of the input signal and the sampling frequency or an integer multiple of the sampling frequency” Abbreviated as “fundamental beat frequency”) to the sampling frequency, a time axis signal is determined from the detected ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency, and is output as the time axis signal. A sampling waveform measuring device.
前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルから前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比の概略値を算出し、算出した概略値を用いて前記離散スペクトルのデータ間を補間することを特徴とする請求項1に記載のサンプリング波形測定装置。   The bit synchronization circuit calculates an approximate value of a ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency from the discrete spectrum, and interpolates between data of the discrete spectrum using the calculated approximate value. Item 4. The sampling waveform measuring apparatus according to Item 1. 前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルが最大となる最大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比の概略値とすることを特徴とする請求項2に記載のサンプリング波形測定装置。   The sampling according to claim 2, wherein the bit synchronization circuit sets a ratio of a maximum frequency at which the discrete spectrum is maximum to the sampling frequency as a rough value of a ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency. Waveform measuring device. 前記ビット同期回路が、前記離散スペクトルが極大となる極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を複数検出し、前記極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比のいずれかが前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比であると仮定し、前記ビット周波数の整数倍の周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数(以後、「前記ビット周波数の整数倍の周波数と前記サンプリング周波数又は前記サンプリング周波数の整数倍の周波数との間のビート周波数」を「高調波ビート周波数」と略記する。)の前記サンプリング周波数に対する比と前記極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比との誤差を計算し、前記誤差が最も小さくなる場合に仮定した極大周波数の前記サンプリング周波数に対する比を前記基本波ビート周波数の前記サンプリング周波数に対する比とする請求項2に記載のサンプリング波形測定装置。   The bit synchronization circuit detects a plurality of ratios of the maximum frequency at which the discrete spectrum is maximized to the sampling frequency, and one of the ratios of the maximum frequency to the sampling frequency is a ratio of the fundamental beat frequency to the sampling frequency. And a beat frequency between a frequency that is an integer multiple of the bit frequency and the sampling frequency or a frequency that is an integer multiple of the sampling frequency (hereinafter, “the frequency that is an integer multiple of the bit frequency and the sampling frequency or Calculating the error between the ratio of the sampling frequency to the sampling frequency and the ratio of the maximal frequency to the sampling frequency. Assuming that the error is the smallest Sampling waveform measuring apparatus according to the ratio of the sampling frequency of the maximum frequency to claim 2, the ratio of the sampling frequency of the fundamental wave beat frequency. 前記ビット同期回路が、前記A−D変換回路からのディジタル変換された入力信号を非線形関数に入力し、前記非線形関数の出力を離散フーリエ変換することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。   5. The bit synchronization circuit according to claim 1, wherein the bit synchronization circuit inputs a digitally converted input signal from the A-D conversion circuit to a nonlinear function, and performs discrete Fourier transform on the output of the nonlinear function. The sampling waveform measuring device described in 1. 前記ビット同期回路が、前記基本波ビート周波数の信号成分の位相を検出し、検出した前記位相を用いて前記入力信号の特定の位置が特定の時間軸値となるように前記時間軸信号を決定することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。   The bit synchronization circuit detects the phase of the signal component of the fundamental beat frequency, and uses the detected phase to determine the time axis signal so that a specific position of the input signal becomes a specific time axis value The sampling waveform measuring apparatus according to claim 1, wherein the sampling waveform measuring apparatus is a sampling waveform measuring apparatus. 一定の時間軸値範囲内に前記時間軸信号が発生しない場合に、前記サンプリングパルス発生回路が、前記サンプリング周波数を変更することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。   The sampling waveform measurement according to any one of claims 1 to 6, wherein the sampling pulse generation circuit changes the sampling frequency when the time axis signal is not generated within a certain time axis value range. apparatus. 前記入力信号が光入力信号であり、
前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが電気サンプリングパルスであり、
前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの電気サンプリングパルスが入力された時に前記光入力信号をサンプリングする光変調器と、
前記光変調器の出力するサンプリングされた光信号を電気信号に変換してサンプリングされた入力信号として出力する受光器と、を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
The input signal is an optical input signal;
The sampling pulse generating circuit generates a sampling pulse is an electrical sampling pulse,
An optical modulator that samples the optical input signal when the sampling gate circuit receives an electrical sampling pulse from the sampling pulse generation circuit;
A sampling device according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a photoreceiver that converts a sampled optical signal output from the optical modulator into an electrical signal and outputs the signal as a sampled input signal. Waveform measuring device.
前記入力信号が光入力信号であり、
前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが光サンプリングパルスであり、
前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの光サンプリングパルスが入力された時に前記光入力信号をサンプリングする光サンプリングゲートと、
前記光サンプリングゲートの出力するサンプリングされた光信号を電気信号に変換してサンプリングされた入力信号として出力する受光器と、を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
The input signal is an optical input signal;
The sampling pulse generating circuit generates a sampling pulse is an optical sampling pulse,
An optical sampling gate for sampling the optical input signal when the optical sampling pulse is input from the sampling pulse generating circuit;
8. A sampling device according to claim 1, further comprising: a photoreceiver that converts a sampled optical signal output from the optical sampling gate into an electrical signal and outputs the signal as a sampled input signal. Waveform measuring device.
前記入力信号が電気入力信号であり、
前記サンプリングパルス発生回路が、発生するサンプリングパルスが光サンプリングパルスであり、
前記サンプリングゲート回路が、前記サンプリングパルス発生回路からの光サンプリングパルスが入力された時に前記電気入力信号をサンプリングするEOサンプリングゲート、を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。
The input signal is an electrical input signal;
The sampling pulse generating circuit generates a sampling pulse is an optical sampling pulse,
8. The EO sampling gate according to claim 1, wherein the sampling gate circuit includes an EO sampling gate that samples the electrical input signal when an optical sampling pulse is input from the sampling pulse generation circuit. 9. Sampling waveform measuring device.
前記サンプリングパルス発生回路が、パッシブモード同期ファイバレーザであることを特徴とする請求項9又は10に記載のサンプリング波形測定装置。   The sampling waveform measuring apparatus according to claim 9 or 10, wherein the sampling pulse generation circuit is a passive mode-locked fiber laser. 前記A−D変換回路からの振幅軸信号及び前記ビット同期回路からの時間軸信号を受けて前記入力信号のアイ波形を表示するアイ波形表示回路をさらに備えることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置。   12. An eye waveform display circuit for receiving an amplitude axis signal from the A-D conversion circuit and a time axis signal from the bit synchronization circuit and displaying an eye waveform of the input signal is further provided. The sampling waveform measuring device according to any one of the above. 請求項1から12のいずれかに記載のサンプリング波形測定装置と、
前記A−D変換回路からの振幅軸信号及び前記ビット同期回路からの時間軸信号で生成されるアイ波形から前記入力信号の信号品質を表す値を算出する信号品質算出回路と、を備えることを特徴とする信号品質モニタ。
The sampling waveform measuring device according to any one of claims 1 to 12,
A signal quality calculation circuit that calculates a value representing the signal quality of the input signal from an eye waveform generated from the amplitude axis signal from the A-D conversion circuit and the time axis signal from the bit synchronization circuit. Characteristic signal quality monitor.
前記信号品質算出回路が、前記アイ波形の所定の時間軸値範囲内におけるハイレベルの平均値μ及び標準偏差σ並びにローレベルの平均値μ及び標準偏差σを求め、次式により得られるQ値を信号品質として算出することを特徴とする請求項13に記載の信号品質モニタ。
Q=(μ−μ)/(σ+σ
The signal quality calculation circuit obtains a high level average value μ h and standard deviation σ h and a low level average value μ l and standard deviation σ l within a predetermined time axis value range of the eye waveform. 14. The signal quality monitor according to claim 13, wherein the obtained Q value is calculated as signal quality.
Q = ([mu] h- [ mu] l ) / ([sigma] h + [sigma] l )
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