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JP5992808B2 - Phase compensation device, optical receiver, optical transmission system, and phase compensation method - Google Patents

Phase compensation device, optical receiver, optical transmission system, and phase compensation method Download PDF

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JP5992808B2
JP5992808B2 JP2012261699A JP2012261699A JP5992808B2 JP 5992808 B2 JP5992808 B2 JP 5992808B2 JP 2012261699 A JP2012261699 A JP 2012261699A JP 2012261699 A JP2012261699 A JP 2012261699A JP 5992808 B2 JP5992808 B2 JP 5992808B2
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明秀 佐野
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宮本  裕
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Description

本発明は、位相補償装置、光受信機、光伝送システム、位相補償方法に関し、さらに詳しくは、光送信機においてパイロットトーン信号が重畳された光変調信号を生成し、光ファイバ伝送路で伝送し、光受信機においてパイロットトーン信号を抽出し、該パイロットトーン信号を用いて光送受信機および光ファイバ伝送路において生じた位相雑音を推定し、該推定に基づいて光変調信号に対し位相雑音補償を行う技術に関するものである。   The present invention relates to a phase compensation device, an optical receiver, an optical transmission system, and a phase compensation method, and more specifically, generates an optical modulation signal on which a pilot tone signal is superimposed in an optical transmitter and transmits the optical modulation signal on an optical fiber transmission line. The pilot tone signal is extracted in the optical receiver, the phase noise generated in the optical transceiver and the optical fiber transmission line is estimated using the pilot tone signal, and the phase noise compensation is performed on the optical modulation signal based on the estimation. It relates to the technology to be performed.

基幹系光伝送システムにおいては、高速なクライアント信号を経済的に収容し、大容量の情報を伝送することが求められている。前記目的の実現に向けて、周波数利用効率向上の観点から、コヒーレント検波とデジタル信号処理を組み合わせたデジタルコヒーレント伝送方式が検討されており、前記伝送方式を用いた波長多重伝送により高速大容量の情報伝送の実現が期待されている。前記伝送方式においては、デジタル信号処理により位相同期が実現されている。   The backbone optical transmission system is required to economically accommodate high-speed client signals and transmit large amounts of information. To achieve the above object, a digital coherent transmission method combining coherent detection and digital signal processing has been studied from the viewpoint of improving frequency utilization efficiency, and high-speed and large-capacity information can be obtained by wavelength multiplexing transmission using the transmission method. Realization of transmission is expected. In the transmission method, phase synchronization is realized by digital signal processing.

S. L. Jansen, I. Morita, Itsuro Morita and Hideaki Tanaka, “20-Gb/s OFDM Transmission over 4,160km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,” PDP 15, OFC/NFOEC 2007S. L. Jansen, I. Morita, Itsuro Morita and Hideaki Tanaka, “20-Gb / s OFDM Transmission over 4,160km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation,” PDP 15, OFC / NFOEC 2007

高速大容量の情報伝送を実現するための周波数利用効率を向上する技術として多値変調方式がある。この多値変調方式においては高精度の位相同期技術が必須である。この位相同期技術に関し、送信側においてパイロットトーン信号を参照信号として主信号に重畳し、受信側において、光送受信機および光ファイバ伝送路において生じた位相雑音を推定して主信号の位相変動を補償する手法が検討されている。前記手法は、参照信号を用いない手法に比べて位相推定の精度の観点で有利である。参照信号としてパイロットトーン信号を用いた位相推定と補償処理の有効性は、例えば非特許文献1に示されている。   There is a multi-level modulation method as a technique for improving frequency use efficiency for realizing high-speed and large-capacity information transmission. In this multilevel modulation system, a highly accurate phase synchronization technique is essential. Regarding this phase synchronization technology, the pilot tone signal is superimposed on the main signal as a reference signal on the transmission side, and phase noise generated in the optical transceiver and optical fiber transmission line is estimated on the reception side to compensate for phase fluctuations in the main signal Techniques to do this are being studied. The method is more advantageous in terms of phase estimation accuracy than a method that does not use a reference signal. The effectiveness of phase estimation and compensation processing using a pilot tone signal as a reference signal is disclosed in Non-Patent Document 1, for example.

しかしながら、従来、光ファイバ伝送路において、パイロットトーン信号の信号対雑音電力比(SNR:Signal-to-Noise Ratio)の劣化によって位相推定の誤差が増大する問題があった。また、パイロットトーン信号を主信号に重畳する従来手法として、パイロットトーン信号を主信号の信号帯域外に挿入する手法、または一部のサブキャリアをパイロットトーン信号に利用する手法があるが、これらの手法によれば、周波数の利用効率が低下する問題があった。   However, conventionally, in an optical fiber transmission line, there has been a problem that an error in phase estimation increases due to deterioration of a signal-to-noise ratio (SNR) of a pilot tone signal. Also, as a conventional method of superimposing the pilot tone signal on the main signal, there are a method of inserting the pilot tone signal outside the signal band of the main signal or a method of using some subcarriers for the pilot tone signal. According to the method, there is a problem that the frequency utilization efficiency decreases.

本発明は、このような背景を考慮してなされたもので、パイロットトーン信号の位相推定の精度を向上させることができる位相補償装置、光受信機、光伝送システム、位相補償方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and provides a phase compensation device, an optical receiver, an optical transmission system, and a phase compensation method capable of improving the accuracy of phase estimation of a pilot tone signal. With the goal.

本発明によれば、上記目的は特許請求項の範囲に示した手段により達成される。
即ち、本発明による位相補償装置の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して前記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する位相推定部と、前記位相推定部により推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、を備えたことを特徴とする位相補償装置の構成を有する。
According to the invention, this object is achieved by the means indicated in the claims.
In other words, one aspect of the phase compensation apparatus according to the present invention is a pilot tone separation unit that separates a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulation signal received via an optical transmission line. A matching unit that separates the pilot tone signal components separated by the pilot tone separation unit for each frequency to obtain a plurality of pilot tone signals having different frequencies, and a plurality of pilot tone signals obtained by the matching unit A plurality of phase synchronization circuits that are respectively phase-synchronized with each other , a phase estimation unit that estimates each phase of a pilot tone signal multiplexed with the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits, and the phase estimation unit was based on the respective phases, the phase noise of the main signal separated from said modulated signal Having a configuration of a phase compensation apparatus characterized by comprising: a phase noise compensation section for amortization, the.

本発明による位相補償装置の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から単一のパイロットトーン信号と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する位相推定部と、前記位相推定部により推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、を備えたことを特徴とする位相補償装置の構成を有する。   One aspect of the phase compensation apparatus according to the present invention is a pilot tone separation unit that separates a single pilot tone signal and a main signal from a modulation signal received via an optical transmission line, and is separated by the pilot tone separation unit. A matching unit that performs parallel processing on the acquired pilot tone signal to obtain a plurality of pilot tone signals that are parallelized, and a plurality of phase synchronization circuits that are respectively phase-synchronized with the plurality of pilot tone signals obtained by the matching unit, A phase estimation unit that estimates a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits; and a phase estimation unit that is separated from the modulation signal based on the phase estimated by the phase estimation unit And a phase noise compensation unit for compensating for the phase noise of the main signal.

本発明による位相補償装置の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号成分に並列化処理を施して並列化された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号または並列化された異なった周波数間で時間的にインターリーブされた複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相をそれぞれ推定する位相推定部と、前記位相推定部により推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、を備えたことを特徴とする位相補償装置の構成を有する。 An aspect of the phase compensation apparatus according to the present invention includes a pilot tone separation unit that separates a main signal and a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies from a modulated signal received via an optical transmission line, plural said pilot by performing tone separation unit parallelization process on the pilot tone signal component separated by, temporally interleaving between different frequencies in which a plurality of pilot tone signals or parallel having different parallel frequency A pilot tone signal , a plurality of phase synchronization circuits that are phase-synchronized with the plurality of pilot tone signals acquired by the matching unit, and multiplexed from the output signals of the plurality of phase synchronization circuits to the modulation signal a phase estimator for estimated pilot tone signal phase respectively, said phase estimation Based on the respective phase estimated by having a configuration of a phase compensation apparatus characterized by comprising a phase noise compensation section for compensating the phase noise of the main signal separated from the modulated signal.

前記位相補償装置の一態様において、例えば、前記パイロットトーン信号は、前記パイロットトーン信号が多重される主信号の信号帯域を制限することにより生じた空き周波数に割り当てられたことを特徴とする。   In one aspect of the phase compensation apparatus, for example, the pilot tone signal is assigned to a free frequency generated by limiting a signal band of a main signal on which the pilot tone signal is multiplexed.

本発明による光受信機の一態様は、光伝送路を介して変調信号を受信する光受信機であって、前記変調信号の位相を補償するための位相補償部として、前記位相補償装置の何れかの態様を備えたことを特徴とする光受信機の構成を有する。   One aspect of the optical receiver according to the present invention is an optical receiver that receives a modulated signal via an optical transmission line, and as one of the phase compensators for compensating the phase of the modulated signal. It has the structure of the optical receiver characterized by having such an aspect.

本発明による光伝送システムの一態様は、パイロットトーン信号が重畳された変調信号を送出する光送信機と、前記光送信機から送出された前記変調信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を介して前記変調信号を受信する光受信機と、を備え、前記光受信機は、前記位相補償装置の何れかの態様を備えた光受信機であることを特徴とする光伝送システムの構成を有する。   One aspect of the optical transmission system according to the present invention includes an optical transmitter that transmits a modulated signal on which a pilot tone signal is superimposed, an optical transmission path that transmits the modulated signal transmitted from the optical transmitter, and the optical transmission. An optical receiver that receives the modulated signal via a path, and the optical receiver is an optical receiver including any aspect of the phase compensation device. It has a configuration.

本発明による位相補償方法の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、前記分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して前記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記周波数ごとに分離して取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する段階と、前記推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法の構成を有する。 According to one aspect of the phase compensation method of the present invention, a step of separating a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line is performed. Separating the pilot tone signal components for each frequency to obtain a plurality of pilot tone signals having different frequencies, and providing a plurality of phase synchronization circuits for the plurality of pilot tone signals obtained by separating for each frequency. Performing phase synchronization, estimating each phase of a pilot tone signal multiplexed with the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits, and based on the estimated respective phases, from the modulation signal A phase compensation method comprising: a step of compensating for phase noise of the separated main signal. That.

本発明による位相補償方法の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から単一のパイロットトーン信号と主信号とを分離する段階と、前記分離されたパイロットトーン信号に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する段階と、前記推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法の構成を有する。   An aspect of the phase compensation method according to the present invention includes a step of separating a single pilot tone signal and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line, and a parallel processing to the separated pilot tone signal Obtaining a plurality of parallel pilot tone signals, phase-synchronizing a plurality of phase synchronization circuits to the obtained plurality of pilot tone signals, and output signals of the plurality of phase synchronization circuits Estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from the phase and compensating a phase noise of the main signal separated from the modulation signal based on the estimated phase. The structure of the phase compensation method characterized by the above.

本発明による位相補償方法の一態様は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、前記分離されたパイロットトーン信号成分に並列化処理を施して並列化された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号または並列化された異なった周波数間で時間的にインターリーブされた複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する段階と、前記推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法の構成を有する。 One aspect of the phase compensation method according to the present invention includes the steps of separating the main signal and the pilot tone signal component comprising a plurality of pilot tone signals with different frequencies from the modulated signal received via the optical transmission path, before Symbol min isolated on applying parallel processing to the pilot tone signal component, obtaining a plurality of pilot tone signals which are temporally interleaved between different frequencies in which a plurality of pilot tone signals or parallel having different parallel frequency Performing phase synchronization of a plurality of phase synchronization circuits with the acquired plurality of pilot tone signals, respectively, and phases of pilot tone signals multiplexed from the output signals of the plurality of phase synchronization circuits to the modulation signal, respectively a step of estimating, based on the respective phase in which the estimated, the separated from the modulated signal Having a configuration of a phase compensation method characterized by comprising the steps of compensating for phase noise of the signal.

前記位相補償方法の一態様において、例えば、前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号は、前記変調信号の信号帯域を制限することにより生じた空き周波数に割り当てられたことを特徴とする。   In one aspect of the phase compensation method, for example, a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal is assigned to a vacant frequency generated by limiting a signal band of the modulation signal.

(関連発明)
本発明の関連発明による光伝送システムの一態様は、光変調信号に1つ以上のパイロットトーン信号を多重するパイロットトーン多重部を備えた光送信機と、前記光変調信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を介して前記光変調信号を受信する光受信機と、を備え、前記光受信機は、受信された前記光変調信号から前記パイロットトーン信号を抽出するパイロットトーン分離部と、前記パイロットトーン信号に並列化処理を施す整合部と、前記並列化処理が施されたパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する位相同期回路と、前記位相同期回路の出力信号から前記光変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する位相推定部と、前記位相推定部により推定された位相に基づいて光変調信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、を備えたことを特徴とする位相補償装置の構成を有する。
(Related invention)
An aspect of the optical transmission system according to the related invention is an optical transmitter including a pilot tone multiplexing unit that multiplexes one or more pilot tone signals with an optical modulation signal, and an optical transmission line that transmits the optical modulation signal. And an optical receiver that receives the optical modulation signal via the optical transmission path, and the optical receiver extracts a pilot tone signal from the received optical modulation signal; A matching unit that performs parallel processing on the pilot tone signal, a phase synchronization circuit that is phase-synchronized with the pilot tone signal that has been subjected to the parallel processing, and a multiplexed signal from the output signal of the phase synchronization circuit to the optical modulation signal. A phase estimation unit for estimating the phase of the pilot tone signal, and a phase noise for compensating for phase noise of the optical modulation signal based on the phase estimated by the phase estimation unit. Having a configuration of a phase compensation apparatus characterized by comprising a compensation unit.

前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記パイロットトーン多重部は、ボーレートB[Baud]の光変調信号の中心周波数を基準として、−B[Hz]から−B/2[Hz]、または、B/2[Hz]からB[Hz]の周波数領域に1つ以上のパイロットトーン信号を多重する手段を備えたことを特徴とする。
前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記整合部は、1つ以上のパイロットトーン信号を送光受信機および光ファイバ伝送路で受けた位相変動に応じて、並列数が適応的に変化する適応処理部を備えたことを特徴とする。
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the pilot tone multiplexing unit is configured such that -B [Hz] to -B / 2 [Hz] with reference to the center frequency of the optical modulation signal of the baud rate B [Baud]. Or a means for multiplexing one or more pilot tone signals in a frequency region from B / 2 [Hz] to B [Hz].
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the matching unit has an adaptive parallel number according to a phase variation in which one or more pilot tone signals are received by the optical transmitter / receiver and the optical fiber transmission line. And an adaptive processing unit that changes to

前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記適応処理部は、前記光ファイバ伝送路で受けた位相変動が高速であるときに並列数を少なくし、前記光ファイバ伝送路で受けた位相変動が低速であるときに並列数を増やす手段を備えたことを特徴とする。
前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記整合部は、並列化されたパイロットトーン信号に波長分散量またはパイロットトーン信号の振幅に応じて重み付けを行う重み付け回路を備えたことを特徴とする。
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the adaptive processing unit reduces the parallel number when the phase fluctuation received in the optical fiber transmission line is high speed, and receives the signal in the optical fiber transmission line. Means is provided for increasing the parallel number when the phase fluctuation is slow.
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the matching unit includes a weighting circuit that weights the parallel pilot tone signals according to a chromatic dispersion amount or an amplitude of the pilot tone signal. And

前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記整合部は、波長分散補償後のパイロットトーン信号を並列化することを特徴とする。
前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記位相推定部は、複数の位相同期回路の出力信号の分布を用いて最尤推定を行うことを特徴とする。
前記関連発明による光伝送システムの一態様において、例えば、前記位相推定部は、前記重み付け回路と位相同期回路を用いて和算処理によりアレイゲインとダイバシチゲインを得ることを特徴とする。
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the matching unit parallelizes pilot tone signals after chromatic dispersion compensation.
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the phase estimation unit performs maximum likelihood estimation using distributions of output signals of a plurality of phase synchronization circuits.
In one aspect of the optical transmission system according to the related invention, for example, the phase estimation unit obtains an array gain and a diversity gain by an addition process using the weighting circuit and the phase synchronization circuit.

本発明によれば、パイロットトーン信号の位相推定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, the accuracy of phase estimation of a pilot tone signal can be improved.

本発明の第1実施形態による光伝送システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical transmission system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光伝送システムの光送信機が備える送信回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the transmission circuit with which the optical transmitter of the optical transmission system by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1実施形態による光伝送システムの光受信機が備える信号処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part with which the optical receiver of the optical transmission system by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部)の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part (phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部を構成する整合部)の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part (matching part which comprises a phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 1st Embodiment of this invention is provided. 本発明の第1実施形態による光伝送システムの光送信機が備える送信回路において主信号に多重されるパイロットトーン信号の電力の設計法の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the design method of the electric power of the pilot tone signal multiplexed by the main signal in the transmission circuit with which the optical transmitter of the optical transmission system by 1st Embodiment of this invention is equipped. 本発明の第1実施形態による伝送システムの光送受信機の対向特性における効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect in the opposing characteristic of the optical transmitter / receiver of the transmission system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部)の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part (phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 2nd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第2実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部を構成する整合部)の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part (matching part which comprises a phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 2nd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第2実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部を構成する整合部)の変形例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the modification of the signal processing part (matching part which comprises a phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 2nd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第4実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part with which the optical receiver of the transmission system by 4th Embodiment of this invention is provided. 本発明の第4実施形態による伝送システムの光受信機が備える信号処理部(位相補償部を構成する整合部)の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the signal processing part (matching part which comprises a phase compensation part) with which the optical receiver of the transmission system by 4th Embodiment of this invention is provided. 本発明の第5実施形態による伝送システムにおけるQペナルティとパイロットトーン信号の挿入位置(オフセット周波数)との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between Q penalty and the insertion position (offset frequency) of a pilot tone signal in the transmission system by 5th Embodiment of this invention.

本発明の第1実施形態から第5実施形態を説明する。
以下に説明する本発明の各実施形態は、光受信機において間引き処理により並列化したパイロットトーン信号をダイバシチ受信することを共通の特徴としており、これにより、信号の多値化に伴う信号点間距離縮小に応じた精度で位相雑音を推定して補償することを可能としている。
First to fifth embodiments of the present invention will be described.
Each embodiment of the present invention described below has a common feature that a pilot tone signal parallelized by decimation processing in an optical receiver is diversity-received, and thereby, between signal points associated with multi-level signal processing. It is possible to estimate and compensate for phase noise with accuracy according to distance reduction.

(第1実施形態)
[構成の説明]
図1に、本発明の第1実施形態による光伝送システム1の構成の一例を示す。
同図に示すように、光伝送システム1は、光送信機100と、光伝送路200と、光受信機300から構成される。このうち、光送信機100は、パイロットトーン信号PTが多重(重畳)された光変調信号(変調光)を送出するものであり、信号光源110、光変調器120、送信回路130から構成される。信号光源110は、連続光(CW光)を発生させるものである。光変調器120は、信号光源110が発生させた連続光を送信回路130から入力される電気信号Sに基づいて光変調して光変調信号(変調光)を発生させるものである。
(First embodiment)
[Description of configuration]
FIG. 1 shows an example of the configuration of an optical transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the optical transmission system 1 includes an optical transmitter 100, an optical transmission path 200, and an optical receiver 300. Among these, the optical transmitter 100 transmits an optical modulation signal (modulated light) in which the pilot tone signal PT is multiplexed (superposed), and includes a signal light source 110, an optical modulator 120, and a transmission circuit 130. . The signal light source 110 generates continuous light (CW light). The optical modulator 120 optically modulates the continuous light generated by the signal light source 110 based on the electric signal S input from the transmission circuit 130 to generate an optical modulation signal (modulated light).

送信回路130は、変調方式(例えば、QAM; Quadrature Amplitude Modulation)に応じて、論理値「0」および「1」からなるデータ系列DTのビットパターンに対応したシンボルを含む主信号を生成するものである。本実施形態では、送信回路130は、主信号にパイロットトーン信号PTを多重して電気信号Sとして出力する。パイロットトーン信号PTは、主信号の位相の基準となる参照信号である。   The transmission circuit 130 generates a main signal including symbols corresponding to the bit pattern of the data series DT composed of logical values “0” and “1” in accordance with a modulation scheme (for example, QAM: Quadrature Amplitude Modulation). is there. In the present embodiment, the transmission circuit 130 multiplexes the main signal with the pilot tone signal PT and outputs it as an electric signal S. The pilot tone signal PT is a reference signal that serves as a reference for the phase of the main signal.

図2に、光送信機100が備える送信回路130の構成の一例を示す。同図に示すように、送信回路130は、シンボルマッピング部131、パイロットトーン多重部132を備える。シンボルマッピング部131は、論理値「0」および「1」からなるデータ系列DTを対応の複素数点にシンボルマッピングすることにより、データ系列DTのビットパターンに対応したシンボルを含む主信号を生成するものである。   FIG. 2 shows an example of the configuration of the transmission circuit 130 provided in the optical transmitter 100. As shown in the figure, the transmission circuit 130 includes a symbol mapping unit 131 and a pilot tone multiplexing unit 132. Symbol mapping section 131 generates a main signal including symbols corresponding to the bit pattern of data series DT by symbol mapping data series DT composed of logical values “0” and “1” to corresponding complex points. It is.

パイロットトーン多重部132は、シンボルマッピング部131により生成された主信号にパイロットトーン信号PTを多重して電気信号Sを生成するものである。本実施形態では、パイロットトーン多重部132により主信号に多重されるパイロットトーン信号PTは、所定周波数の単一のパイロットトーン信号である。送信回路130から出力される電気信号Sを用いて光変調器120を駆動することにより、パイロットトーン信号PTが重畳された主信号を含む光変調信号(変調光)が得られる。   The pilot tone multiplexing unit 132 multiplexes the pilot tone signal PT with the main signal generated by the symbol mapping unit 131 to generate the electric signal S. In the present embodiment, pilot tone signal PT multiplexed on the main signal by pilot tone multiplexer 132 is a single pilot tone signal having a predetermined frequency. By driving the optical modulator 120 using the electrical signal S output from the transmission circuit 130, an optical modulation signal (modulated light) including the main signal on which the pilot tone signal PT is superimposed is obtained.

説明を図1に戻す。光伝送路200は、光送信機100から送出された光変調信号を伝送するものである。本実施形態では、光伝送路200として光ファイバ伝送路を想定するが、光変調信号を伝送し得ることを限度として光伝送路200は任意であり、例えば空間であってもよい。   Returning to FIG. The optical transmission line 200 transmits an optical modulation signal sent from the optical transmitter 100. In the present embodiment, an optical fiber transmission line is assumed as the optical transmission line 200, but the optical transmission line 200 is arbitrary as long as it can transmit an optical modulation signal, and may be a space, for example.

光受信機300は、光伝送路200を介して光送信機100から光変調信号を受信するものである。光受信機300は、光90°ハイブリッド310、光電変換器320、アナログデジタル変換器330、信号処理部340、局部発振光源350を備えて構成される。このうち、光90°ハイブリッド310は、光伝送路200を介して受信された光変調信号と、局部発振光源350からの局部発振光とを合成するものである。光電変換器320は、光90°ハイブリッド310から出力される合成光を電気信号(アナログ信号)に変換するものである。アナログデジタル変換器330は、光電変換器320から出力されるアナログ信号をサンプリング間隔T[sec]でサンプリングすることにより、このアナログ信号をデジタル信号であるデータ系列DRに変換するものである。データ系列DRは、光伝送路200を介して受信された光変調信号に対応するデジタル量の変調信号を表す。   The optical receiver 300 receives an optical modulation signal from the optical transmitter 100 via the optical transmission line 200. The optical receiver 300 includes an optical 90 ° hybrid 310, a photoelectric converter 320, an analog / digital converter 330, a signal processing unit 340, and a local oscillation light source 350. Among these, the optical 90 ° hybrid 310 synthesizes an optical modulation signal received via the optical transmission line 200 and the local oscillation light from the local oscillation light source 350. The photoelectric converter 320 converts the combined light output from the light 90 ° hybrid 310 into an electric signal (analog signal). The analog-to-digital converter 330 converts the analog signal into a data series DR that is a digital signal by sampling the analog signal output from the photoelectric converter 320 at a sampling interval T [sec]. The data series DR represents a digital modulation signal corresponding to the optical modulation signal received via the optical transmission line 200.

信号処理部340は、アナログデジタル変換器330から入力されるデータ系列DR(デジタル量の変調信号)から前述の光送信機100に入力されたデータ系列DTを復元するための処理を実施するものである。本実施形態では、信号処理部340は、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP; Digital Signal Processor)から構成される。ただし、この例に限定されず、信号処理部340を例えばソフトウェアにより実現してもよい。   The signal processing unit 340 performs processing for restoring the data series DT input to the optical transmitter 100 from the data series DR (digital quantity modulation signal) input from the analog-digital converter 330. is there. In the present embodiment, the signal processing unit 340 is composed of, for example, a digital signal processor (DSP). However, the present invention is not limited to this example, and the signal processing unit 340 may be realized by software, for example.

図3に、光受信機300が備える信号処理部340の機能ブロックの一例を示す。同図に示すように、信号処理部340は、位相補償部341、波長分散補償部342、適応等化器343、搬送波位相同期部344、シンボル識別部345から構成される。このうち、位相補償部341は、本実施形態の特徴部であり、上述のアナログデジタル変換器330から入力されるデータ系列DR(デジタル量の変調信号)の位相を補償するための位相補償装置を構成する。その詳細については後述する。   FIG. 3 shows an example of functional blocks of the signal processing unit 340 included in the optical receiver 300. As shown in the figure, the signal processing unit 340 includes a phase compensation unit 341, a chromatic dispersion compensation unit 342, an adaptive equalizer 343, a carrier phase synchronization unit 344, and a symbol identification unit 345. Among these, the phase compensation unit 341 is a feature of the present embodiment, and is a phase compensation device for compensating the phase of the data series DR (digital modulation signal) input from the analog-digital converter 330 described above. Configure. Details thereof will be described later.

波長分散補償部342は、位相補償部341(位相補償装置)において位相補償されたデータ系列DRに対して等化処理を実施するものである。適応等化器343は、等化処理がなされたデータ系列DRに対し、偏波多重された信号を偏波分離するための処理を実施するものである。搬送波位相同期部344は、光送信機100の信号光源110の位相に光受信機300の局部発振光源の位相を同期させるものである。シンボル識別部345は、位相同期されたデータ系列DRからシンボルを識別するものである。この識別されたシンボルから送信側のデータ系列DTが復元される。   The chromatic dispersion compensation unit 342 performs equalization processing on the data series DR phase-compensated by the phase compensation unit 341 (phase compensation device). The adaptive equalizer 343 performs processing for polarization separation of the polarization multiplexed signal on the data series DR on which equalization processing has been performed. The carrier wave phase synchronization unit 344 synchronizes the phase of the local oscillation light source of the optical receiver 300 with the phase of the signal light source 110 of the optical transmitter 100. The symbol identifying unit 345 identifies symbols from the phase-synchronized data series DR. The data sequence DT on the transmission side is restored from the identified symbol.

図4に、光受信機300が備える信号処理部340の位相補償部341の機能ブロックの一例を示す。同図に示すように、位相補償部341は、パイロットトーン分離部10、整合部20、N個(Nは2以上の整数)の並列接続された位相同期回路30〜30、位相推定部40、位相雑音補償部50から構成される。このうち、パイロットトーン分離部10は、光伝送路200を介して受信された光変調信号に対応するデジタル量の変調信号であるデータ系列DRから、所定周波数の単一のパイロットトーン信号PTと主信号DMとを分離するものである。 FIG. 4 shows an example of functional blocks of the phase compensation unit 341 of the signal processing unit 340 included in the optical receiver 300. As shown in the figure, the phase compensation unit 341 includes a pilot tone separation unit 10, a matching unit 20, N (N is an integer of 2 or more) phase-connected circuits 30 1 to 30 N connected in parallel, and a phase estimation unit. 40 and a phase noise compensation unit 50. Among these, the pilot tone separation unit 10 receives a single pilot tone signal PT having a predetermined frequency and a main signal from a data sequence DR which is a digital modulation signal corresponding to the optical modulation signal received via the optical transmission line 200. It separates the signal DM.

整合部20は、パイロットトーン分離部10により分離されたパイロットトーン信号PTに並列化処理を施して並列化されたN個のパイロットトーン信号PT〜PTを取得するものである。N個の位相同期回路30〜30は、整合部20により取得された複数のパイロットトーン信号PT〜PTにそれぞれ位相同期するものである。本実施形態では、N個の位相同期回路30〜30の特性は相互に同等であるものとするが、後述するように、N個の位相同期回路30〜30の特性をそれぞれ異ならせてもよい。位相推定部40は、N個の位相同期回路30〜30の出力信号から、パイロットトーン信号PTの位相を推定するものである。位相雑音補償部50は、位相推定部40により推定された位相に基づいて、データ系列DR(変調信号)から分離された主信号DMの位相雑音を補償するものである。 The matching unit 20 performs parallel processing on the pilot tone signal PT separated by the pilot tone separation unit 10 to obtain N pilot tone signals PT 1 to PTN that are parallelized. N phase synchronizing circuit 30 1 to 30 N is for each phase with the plurality of pilot tone signals PT 1 ~PT N obtained by the matching section 20. In the present embodiment, the characteristics of the N phase synchronization circuits 30 1 to 30 N are equal to each other. However, as will be described later, the characteristics of the N phase synchronization circuits 30 1 to 30 N are different from each other. It may be allowed. The phase estimation unit 40 estimates the phase of the pilot tone signal PT from the output signals of the N phase synchronization circuits 30 1 to 30 N. The phase noise compensation unit 50 compensates the phase noise of the main signal DM separated from the data series DR (modulation signal) based on the phase estimated by the phase estimation unit 40.

図5に、位相補償部341を構成する整合部20の機能ブロックを示す。同図の例では、位相同期回路30〜30の個数を表すNは3である。同図に示すように、整合部20は、重み付け回路21と適応処理部22から構成される。ここで、重み付け回路21は、受信信号である光変調信号に多重されたパイロットトーン信号PTに重み付けを行うことにより、その振幅調整と位相調整を実施するものである。適応処理部22は、重み付けされたパイロットトーン信号PTのデータを間引くことにより、単一のパイロットトーン信号PTを複数のパイロットトーン信号PT〜PTに並列化するものである。同図の例では、Nは3であるから、パイロットトーン信号PTは、3個のパイロットトーン信号PT〜PT(N=3)に並列化される。 FIG. 5 shows a functional block of the matching unit 20 constituting the phase compensation unit 341. In the example shown in the figure, N , which represents the number of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N , is 3. As shown in the figure, the matching unit 20 includes a weighting circuit 21 and an adaptive processing unit 22. Here, the weighting circuit 21 performs amplitude adjustment and phase adjustment by weighting the pilot tone signal PT multiplexed on the optical modulation signal that is a reception signal. Adaptive processing unit 22, by thinning out data of the weighted pilot tone signal PT, is to parallelize the single pilot tone signal PT on a plurality of pilot tone signals PT 1 ~PT N. In the example shown in the figure, since N is 3, the pilot tone signal PT is parallelized with three pilot tone signals PT 1 to PT N (N = 3).

整合部20によるパイロットトーン信号PTの並列化は、例えばパイロットトーン信号PTの周波数成分等に応じて適応的に実施される。図5の例では、パイロットトーン信号PTを構成するデータ列「0,1,2,3,4,5」を2個単位で順に間引いて、例えばパイロットトーン信号PTとしてデータ列「3’,0’」を得ている。この例のほか、例えば、データ列「0,1,2,3,4,5,…」を3個単位で順に間引いてもよい。この例に限らず、パイロットトーン信号PTのデータ列を間引くルールは任意であり、例えば位相同期回路30〜30による位相同期が促進されるように適応的に設定される。 The parallelization of the pilot tone signal PT by the matching unit 20 is adaptively performed according to the frequency component of the pilot tone signal PT, for example. In the example of FIG. 5, by thinning out the data string "0,1,2,3,4,5" that constitute the pilot tone signal PT sequentially with two units, for example a pilot tone signal PT 1 as a data string "3 ', 0 '". In addition to this example, for example, the data string “0, 1, 2, 3, 4, 5,. The rule for thinning out the data sequence of the pilot tone signal PT is not limited to this example, and is arbitrarily set so that, for example, phase synchronization by the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N is promoted.

[動作の説明]
次に、本実施形態による光伝送システム1の動作を説明する。
図1の光送信機100において、送信回路130は、データ系列DTから生成した主信号にパイロットトーン信号PTが多重された電気信号Sを光変調器120に出力する。光変調器120は、信号光源110が発生させた連続光(CW光)を電気信号Sにより光変調して変調光である光変調信号を発生させ、この光変調信号を、光デジタル化された送信信号として受信光伝送路200に送出する。本実施形態では、主信号に多重されるパイロットトーン信号PTは電気信号であるが、信号光源110が発生させた連続光と位相同期した連続光をパイロットトーン信号TPとして光送信機100から光伝送路200に送出する構成でもよい。
[Description of operation]
Next, the operation of the optical transmission system 1 according to the present embodiment will be described.
In the optical transmitter 100 of FIG. 1, the transmission circuit 130 outputs to the optical modulator 120 an electric signal S in which the main signal generated from the data series DT is multiplexed with the pilot tone signal PT. The optical modulator 120 optically modulates the continuous light (CW light) generated by the signal light source 110 with the electric signal S to generate an optical modulation signal that is modulated light, and the optical modulation signal is optically digitized. It is sent to the reception optical transmission line 200 as a transmission signal. In this embodiment, the pilot tone signal PT multiplexed to the main signal is an electrical signal, but the optical transmitter 100 transmits the continuous light that is phase-synchronized with the continuous light generated by the signal light source 110 as the pilot tone signal TP. A configuration of sending to the path 200 may be used.

ここで、電気信号であるパイロットトーン信号PTの電力は、パイロットトーン信号電力対信号電力比(PSR)を用いて設計することができる。
図6を参照して、パイロットトーン信号PTの電力の設計法の一例を述べる。図6は、送信回路130において主信号に多重されるパイロットトーン信号PTの電力の設計法の例を説明するための図である。図6において、L11は、パイロットトーン信号PTの電力を主信号の電力に対して相対的に大きくしたときのQペナルティとPSRとの関係を示す。L12は、L11とは逆に、パイロットトーン信号PTの電力を主信号の電力に対して相対的に小さくしたときのQペナルティとPSRとの関係を示す。L13は、L11とL12を合算したときのトータルのQペナルティとPSRとの関係を示す。
Here, the power of the pilot tone signal PT, which is an electrical signal, can be designed using a pilot tone signal power to signal power ratio (PSR).
With reference to FIG. 6, an example of a method for designing the power of pilot tone signal PT will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for designing the power of pilot tone signal PT multiplexed on the main signal in transmission circuit 130. In FIG. 6, L11 indicates the relationship between the Q penalty and the PSR when the power of the pilot tone signal PT is relatively increased with respect to the power of the main signal. Contrary to L11, L12 represents the relationship between the Q penalty and PSR when the power of pilot tone signal PT is made relatively small with respect to the power of the main signal. L13 indicates the relationship between the total Q penalty and PSR when L11 and L12 are added together.

次に例示するように、光送受信機の光源や光伝送路で非線形光学効果の位相雑音の影響が顕著である光伝送システムにおいては、位相変動と誤り率との関係を定量評価することにより、パイロットトーン信号PTの電力の設計が可能である。例えば、変調方式を偏波多重16QAMであるとする。本実施形態の光伝送システム1では、光送信機100においてパイロットトーン信号PTを主信号に多重して伝送するため、パイロットトーン信号PTの電力が大きくなると(即ち、PSRが大きくなると)、相対的に主信号の電力が減少する。このため、図6のL11で示されるように、PSRが大きくなると、所望の誤り率からの劣化の指標であるQペナルティが増加する。例えば、Qペナルティを0.1dB以下にするためには、PSRは−18dB以下でなければならない。   As illustrated below, in an optical transmission system in which the influence of phase noise of nonlinear optical effect is significant in the light source and optical transmission line of an optical transceiver, by quantitatively evaluating the relationship between phase fluctuation and error rate, The power of pilot tone signal PT can be designed. For example, assume that the modulation scheme is polarization multiplexed 16QAM. In the optical transmission system 1 of the present embodiment, since the pilot tone signal PT is multiplexed and transmitted in the main signal in the optical transmitter 100, when the power of the pilot tone signal PT increases (that is, when the PSR increases), the relative The power of the main signal is reduced. For this reason, as indicated by L11 in FIG. 6, when the PSR increases, the Q penalty, which is an indicator of deterioration from a desired error rate, increases. For example, to make the Q penalty less than 0.1 dB, the PSR must be less than -18 dB.

一方で、パイロットトーン信号PTの電力が小さくなると(即ち、PSRが小さくなると)、推定精度が劣化する。このため、図6のL12で示されるように、PSRが小さくなると、Qペナルティが増加する。例えば、500kHzの光送受信機の信号光源および局部発振光源の位相雑音を推定する場合、Qペナルティを0.1dB以下で位相推定するためには、−22dB以上のPSRが必要である。このように、パイロットトーン信号PTの電力を大きくしたときも、小さくしたときも、Qペナルティが増加する傾向を示す。   On the other hand, when the power of pilot tone signal PT becomes small (that is, when PSR becomes small), the estimation accuracy deteriorates. For this reason, as indicated by L12 in FIG. 6, when the PSR becomes smaller, the Q penalty increases. For example, when estimating the phase noise of a signal light source and a local oscillation light source of a 500 kHz optical transceiver, a PSR of −22 dB or more is required to estimate the phase with a Q penalty of 0.1 dB or less. Thus, the Q penalty tends to increase both when the power of the pilot tone signal PT is increased and decreased.

従って、パイロットトーン信号PTの電力を大きくしたときのQペナルティの増加とパイロットトーン信号PTの電力を小さくしたときのQペナルティの増加の両方を抑制するようにPSRを設計する必要がある。そのためには、パイロットトーン信号PTの電力を相対的に大きくしたときのQペナルティ(図6のL11)と、パイロットトーン信号PTの電力を相対的に小さくしたときのQペナルティ(図6のL12)とを合算して、トータルのQペナルティ(図6のL13)を算出し、このトータルのQペナルティを最小とするように、パイロットトーン信号PTのPSRを設計すればよい。図6の例では、約−22dBから約−18dBの範囲の値にPSRを設定すればよい。送信回路130は、上述の設計法に基づいて設定されたPSRを満足する電力のパイロットトーン信号PTを主信号に多重する。   Therefore, it is necessary to design the PSR so as to suppress both an increase in Q penalty when the power of the pilot tone signal PT is increased and an increase in Q penalty when the power of the pilot tone signal PT is decreased. For this purpose, the Q penalty when the power of the pilot tone signal PT is relatively increased (L11 in FIG. 6) and the Q penalty when the power of the pilot tone signal PT is relatively decreased (L12 in FIG. 6). Is added to calculate the total Q penalty (L13 in FIG. 6), and the PSR of the pilot tone signal PT may be designed so as to minimize the total Q penalty. In the example of FIG. 6, the PSR may be set to a value in the range of about −22 dB to about −18 dB. Transmitting circuit 130 multiplexes pilot tone signal PT with power satisfying the PSR set based on the above design method on the main signal.

説明を図1に戻す。光送信機100から光伝送路200に送出された光変調信号(変調光)は、波長分散や偏波モード分散、非線形光学効果による波形劣化を受け、光変調信号に含まれる主信号とパイロットトーン信号PTはほぼ同等の位相変動を受ける。
光受信機300では、光送信機100から光伝送路200に送出された光変調信号を、光デジタル化された受信信号として受信し、この光変調信号に対してコヒーレント検波を行い、信号処理部340にて光伝送路200等における波形劣化の等化処理を行う。
Returning to FIG. An optical modulation signal (modulated light) transmitted from the optical transmitter 100 to the optical transmission line 200 is subjected to waveform degradation due to chromatic dispersion, polarization mode dispersion, and nonlinear optical effect, and the main signal and pilot tone included in the optical modulation signal The signal PT is subjected to substantially the same phase fluctuation.
The optical receiver 300 receives the optical modulation signal transmitted from the optical transmitter 100 to the optical transmission line 200 as an optically digitized reception signal, performs coherent detection on the optical modulation signal, and performs signal processing. At 340, the waveform deterioration equalization process in the optical transmission line 200 or the like is performed.

概略的には、信号処理部340を構成する図3の位相補償部341は、図1のアナログデジタル変換器330により得られたデータ系列DRで表される変調信号に対して位相補償を行う。波長分散補償部341は、位相補償された変調信号に対し、光伝送路200で生じる波長分散(波長毎の到来時間差により生じる波形劣化)の等化処理を行う。適応等化器343は、送信側で偏波多重された信号を偏波分離する。搬送波位相同期回路344は、光送信機100の信号光源110の位相と光受信機300の局部発振光源の位相を同期させる。シンボル識別部345は、位相同期された変調信号からシンボルを識別する。   Schematically, the phase compensation unit 341 in FIG. 3 constituting the signal processing unit 340 performs phase compensation on the modulation signal represented by the data series DR obtained by the analog-digital converter 330 in FIG. The chromatic dispersion compensator 341 performs equalization processing of chromatic dispersion (waveform deterioration caused by arrival time difference for each wavelength) generated in the optical transmission line 200 with respect to the phase-compensated modulated signal. The adaptive equalizer 343 separates the polarization multiplexed signal on the transmission side. The carrier phase synchronization circuit 344 synchronizes the phase of the signal light source 110 of the optical transmitter 100 with the phase of the local oscillation light source of the optical receiver 300. The symbol identification unit 345 identifies a symbol from the phase-synchronized modulation signal.

次に、本実施形態の特徴部である位相補償部341の動作を詳細に説明する。
位相補償部341を構成するパイロットトーン分離部10は、例えば、デジタルフィルタを用いて、受信された変調信号であるデータ系列DRからパイロットトーン信号PTと主信号DMとを分離する。パイロットトーン分離部10により分離されたパイロットトーン信号PTは、サンプリング間隔T[sec]で整合部20に入力される。整合部20は、分離されたパイロットトーン信号PTに対して、重み付け回路21(図5)による重み付け処理と、適応処理部22による並列化処理を行う。このうち、重み付け処理では、パイロットトーン信号PTの振幅調整と位相調整を行う。また、並列化処理では、振幅調整と位相調整が行われたパイロットトーン信号PTをN個のパイロットトーン信号PT〜PTに並列化する。
Next, the operation of the phase compensation unit 341 that is a characteristic part of the present embodiment will be described in detail.
The pilot tone separation unit 10 constituting the phase compensation unit 341 separates the pilot tone signal PT and the main signal DM from the data sequence DR that is the received modulation signal, for example, using a digital filter. The pilot tone signal PT separated by the pilot tone separation unit 10 is input to the matching unit 20 at a sampling interval T [sec]. The matching unit 20 performs weighting processing by the weighting circuit 21 (FIG. 5) and parallel processing by the adaptive processing unit 22 on the separated pilot tone signal PT. Among these, in the weighting process, amplitude adjustment and phase adjustment of the pilot tone signal PT are performed. In the parallel processing, the pilot tone signal PT subjected to amplitude adjustment and phase adjustment is parallelized with N pilot tone signals PT 1 to PTN.

整合部20の適応処理部22により並列化されたパイロットトーン信号PT〜PTは、それぞれ、N個の位相同期回路30〜30に入力される。位相同期回路30〜30は、それぞれ、N個の位相同期回路30〜30に対して位相同期させることによりパイロットトーン信号PT〜PTの位相を抽出し、パイロットトーン信号PT〜PTの位相に応じた信号を出力する。位相推定部40は、位相同期回路30〜30の出力信号からパイロットトーン信号PTの位相を推定する。位相雑音補償部50は、位相補償部40により推定された位相を用いて、パイロットトーン分離部10により分離された主信号DMの位相変動を補償し、位相変動が補償された主信号DMRを出力する。 Pilot tone signal PT 1 ~PT N in parallel by the adaptive processing section 22 of the matching unit 20 are respectively input to the N phase synchronizing circuit 30 1 to 30 N. Phase synchronizing circuit 30 1 to 30 N, respectively, to extract the phase of the pilot tone signal PT 1 ~PT N by the phase synchronization for the N phase locked loop 30 1 to 30 N, the pilot tone signal PT 1 and it outputs a signal corresponding to the phase of ~PT N. The phase estimation unit 40 estimates the phase of the pilot tone signal PT from the output signals of the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N. The phase noise compensation unit 50 uses the phase estimated by the phase compensation unit 40 to compensate for the phase variation of the main signal DM separated by the pilot tone separation unit 10 and outputs the main signal DMR in which the phase variation is compensated. To do.

ここで、図5を参照して、上述の整合部20の適応処理部22による並列化に関する処理を詳細に説明する。
ここでは、単一のパイロットトーン信号PTを並列化する場合について説明するが、後述の他の実施形態において説明するように、2つ以上のパイロットトーン信号PTに対しても同様の並列化処理が可能である。即ち、1つ以上のパイロットトーン信号PTに対して並列化処理が可能である。
Here, with reference to FIG. 5, the process regarding the parallelization by the adaptive process part 22 of the above-mentioned matching part 20 is demonstrated in detail.
Here, a case where a single pilot tone signal PT is parallelized will be described. However, as will be described in other embodiments described later, a similar parallelization process is also applied to two or more pilot tone signals PT. Is possible. That is, parallel processing can be performed on one or more pilot tone signals PT.

整合部20の適応処理部22は、パイロットトーン分離部10からサンプリング間隔T[sec]で入力されるPT信号に対し、Nサンプル毎にサンプリング間隔NT[sec]で間引くことにより、単一のパイロットトーン信号PTをN個のパイロットトーン信号PT〜PTに並列化する。そして、適応処理部22は、並列化されたパイロットトーン信号PT〜PTを、それぞれ、後段の複数の位相同期回路30〜30へ入力する。以下では、パイロットトーン信号PT〜PTの個数、即ち位相同期回路30〜30の個数を表すNは、適宜、「並列化数」を表すものとする。 The adaptive processing unit 22 of the matching unit 20 thins out the PT signal input from the pilot tone separation unit 10 at the sampling interval T [sec] at a sampling interval NT [sec] every N samples, thereby obtaining a single pilot. The tone signal PT is paralleled with N pilot tone signals PT 1 to PTN. Then, the adaptive processing section 22, a parallel pilot tone signal PT 1 ~PT N, respectively, enter the subsequent stage to the plurality of phase synchronizing circuit 30 1 to 30 N. In the following, it is assumed that N representing the number of pilot tone signals PT 1 to PTN, that is, the number of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N represents “the number of parallelization” as appropriate.

本実施形態では、例えば、外部又は位相同期回路30〜30又は位相推定部40又は位相雑音補償部50に備えたモニタ部(不図示)により、光送信機100、光伝送路200、光受信機300等において受けた位相変動の速度U[Hz]の大きさをモニタしておく。適応処理部22は、上記モニタにより得られた位相変動の速度U[Hz]の大きさに応じて、並列化数Nを適応的に変化させる。例えば、適応処理部22は、位相変動の速度Uが並列化後のナイキスト周波数(1/(2NT))以下になる最大の整数を並列化数Nとして並列化を行う。 In the present embodiment, for example, the optical transmitter 100, the optical transmission line 200, the light is transmitted by an external or phase synchronization circuit 30 1 to 30 N, or a monitor unit (not shown) provided in the phase estimation unit 40 or the phase noise compensation unit 50. The magnitude of the phase fluctuation speed U [Hz] received at the receiver 300 or the like is monitored. The adaptive processing unit 22 adaptively changes the parallelization number N according to the magnitude of the phase fluctuation speed U [Hz] obtained by the monitor. For example, the adaptive processing unit 22 performs parallelization by setting the maximum integer at which the phase variation speed U is equal to or lower than the parallelized Nyquist frequency (1 / (2NT)) as the parallelization number N.

適応処理部22における間引き処理により、位相変動の速度U[Hz]は、N倍のNU「Hz」になるが、間引き前の位相変動の周波数U[Hz]がナイキスト周波数の1/N以下であれば、位相同期回路30〜30は、位相変動に追従することができる。 By the decimation process in the adaptive processing unit 22, the phase variation speed U [Hz] becomes N times NU “Hz”, but the phase variation frequency U [Hz] before decimation is 1 / N or less of the Nyquist frequency. If there is, the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N can follow the phase fluctuation.

次に、位相推定部40による位相推定に関する処理を詳細に説明する。
位相推定部40は、上述の位相同期回路30〜30から出力された複数の系列のパイロットトーン信号PT〜PTからパイロットトーン信号PTの位相を推定する。位相同期回路0〜30の位相誤差の分散(σ single)は、式(1)により表され、位相誤差の分散(σ single)が小さいほど、精度の高い位相推定が可能となる。
Next, processing related to phase estimation by the phase estimation unit 40 will be described in detail.
Phase estimating unit 40 estimates the phase of the pilot tone signal PT from the pilot tone signal PT 1 ~PT N of a plurality of streams outputted from the above-described phase synchronizing circuit 30 1 to 30 N. The phase error variance (σ 2 single ) of the phase synchronization circuits 0 1 to 30 N is expressed by the equation (1), and the smaller the phase error variance (σ 2 single ), the more accurate phase estimation becomes possible. .

Figure 0005992808
Figure 0005992808

ここで、C1,C2は、変調方式、位相同期回路30〜30の設計パラメータ(例えば、位相同期回路30〜30にPLLを用いた場合は、ダンピングファクタと自然周波数)、サンプリング周波数により定まる定数である。γは、並列化前の間引き処理後のパイロットトーン信号PTのSNR(即ち、パイロットトーン信号PT〜PTの個々のSNR)である。δは、並列化前の間引き処理前の位相変動(即ち、パイロットトーン信号PTの位相変動)である。
適応処理部22における間引き処理により、δは、間引き処理前よりもN倍になる。間引き後であって並列化前のパイロットトーン信号PT〜PTの各推定誤差の分散(σ decimation)は式(2)により表され、推定誤差の分散が増加する。
Here, C1, C2, the modulation scheme, the phase design parameters of the synchronous circuit 30 1 to 30 N (e.g., when using the PLL to phase lock circuit 30 1 to 30 N, damping factor and natural frequency), the sampling frequency Is a constant determined by. γ is the SNR of the pilot tone signal PT after the thinning process before parallelization (i.e., the individual SNR of the pilot tone signal PT 1 ~PT N). δ is a phase fluctuation before decimation processing before parallelization (that is, phase fluctuation of pilot tone signal PT).
Due to the thinning process in the adaptive processing unit 22, δ becomes N times that before the thinning process. Variance of each estimated error decimation after a a previous parallelized pilot tone signal PT 1 ~PT N (σ 2 decimation ) is represented by the formula (2), the variance of the estimation error is increased.

Figure 0005992808
Figure 0005992808

しかしながら、並列化数がNであることから、並列化後の推定誤差の分散(σ parallel)は、並列化前の位相誤差の分散(σ decimation)の1/Nとなり、式(3)のように表される。式(1)と式(3)を比較すれば理解されるように、γの影響がN分の1となるため、結果的に推定誤差の分散が低下し、パイロットトーン信号PTのSNRが改善される。 However, since the number of parallelization is N, the variance (σ 2 parallel ) of the estimation error after parallelization is 1 / N of the variance (σ 2 decimation ) of the phase error before parallelization, and Expression (3) It is expressed as As can be understood by comparing Equations (1) and (3), the effect of γ is 1 / N, resulting in a reduction in estimation error variance and an improvement in SNR of pilot tone signal PT. Is done.

Figure 0005992808
Figure 0005992808

但し、間引き後の位相変動の速度NU[Hz]は、白色雑音の帯域幅より十分に小さいものと仮定する。この仮定は、位相雑音の変動周波数が概ね100[kHz]〜100[MHz]と想定されることから、白色雑音の帯域幅よりも1桁以上小さいため成立する。本実施形態におけるSNR改善の前提条件は、「パイロットトーン信号PTの値が一定とみなせる時間幅にサンプリング点が十分存在する」ことである。例えばサンプリングが100GSpsである場合、位相変動が10GHz以下であればよく、これに対し位相雑音の変動周波数は充分に低い。この条件下で、k番目のサンプリング点における信号s(k)、雑音をn(k)、期待値をE[・]とすると、SNRは次式により表され、SNRはN倍に改善される。   However, it is assumed that the phase fluctuation speed NU [Hz] after thinning is sufficiently smaller than the bandwidth of white noise. This assumption holds because the fluctuation frequency of the phase noise is assumed to be approximately 100 [kHz] to 100 [MHz], and is therefore one digit or more smaller than the bandwidth of white noise. The precondition for improving the SNR in this embodiment is that “a sufficient sampling point exists in a time width in which the value of the pilot tone signal PT can be regarded as constant”. For example, when the sampling is 100 GSps, the phase variation may be 10 GHz or less, whereas the phase noise variation frequency is sufficiently low. Under this condition, if the signal s (k) at the kth sampling point, the noise is n (k), and the expected value is E [•], the SNR is expressed by the following equation, and the SNR is improved N times. .

サンプリング後の系列:s(k)+n(k)
信号電力:E[(N*S)^2]=(N^2)P
雑音電力:E[(Σn(k))^2]=N(σ)^2
(但し,P=E[s^2]、σ^2=E[n^2])
SNR = (信号電力)/(雑音電力) = N (P/σ^2)
Series after sampling: s (k) + n (k)
Signal power: E [(N * S) ^ 2] = (N ^ 2) P
Noise power: E [(Σn (k)) ^ 2] = N (σ) ^ 2
(However, P = E [s ^ 2], σ ^ 2 = E [n ^ 2])
SNR = (signal power) / (noise power) = N (P / σ ^ 2)

適応処理部22による並列化処理では、図5の例(N=3)に示すように、等間隔でパイロットトーン信号PTのデータ列を間引くことにより、3系列のパイロットトーン信号PT〜PT(N=3)が生成される。前述した並列化の効果によりパイロットトーン信号PT〜PTのSNRが改善するため、位相推定部40において、パイロットトーン信号PTのSNRの改善効果を得ることができる。本実施形態では、サンプリング間隔NT[sec]での間引き処理を例として述べたが、連続したK(Kは1以上の整数)個のサンプルを第一の位相同期回路30に入力し、次のKサンプルを第二の位相同期回路30に入力する等のブロック処理を行ってもよい。 In the parallel processing by the adaptive processing unit 22, as shown in the example of FIG. 5 (N = 3), three series of pilot tone signals PT 1 to PT N are obtained by thinning out the data sequence of the pilot tone signal PT at equal intervals. (N = 3) is generated. To improve the SNR of the pilot tone signal PT 1 ~PT N due to the effect of the above-mentioned parallel, in the phase estimation section 40, it is possible to obtain the effect of improving the SNR of the pilot tone signal PT. In the present embodiment has described the thinning processing in the sampling interval NT [sec] As an example, continuous K (K is an integer of 1 or more) enter the number of samples in the first phase lock loop circuit 30 1, the following the block processing may be performed such as to enter the K samples in a second phase-locked loop 30 2.

また、本実施形態では、並列化された位相同期回路30〜30の特性は相互に同等であるものとしたが、これら位相同期回路30〜30の特性は其々異なるように設計し、位相変動の特性に応じて、特定の位相同期回路を優先的に選択してもよい。特定の位相同期回路を優先的に選択するためには、例えば整合部20が、並列化されたパイロットトーン信号PT1〜PTにパイロットトーン信号の振幅に応じて重み付けを行う重み付け回路(図示なし)を更に備えればよい。この重み付け回路での処理として、振幅やSNRの値等が最大の系列を選択する「選択合成」、各系列を和算処理する「等比合成」、各系列に振幅やSNRの値等に応じた係数を乗じて和算処理する「最大比合成」等の処理を用いてもよい。また、例えば、SNRが低いサンプル点を削除し、それ以外を選択合成してもよい。例えば、SNRに応じて重み付けする最大比合成を行ってもよい。例えば、パターン効果に応じて、位相同期回路毎に同期する周波数成分が変わるように間引き周期を変えて、周波数に応じた重み付けで合成してもよい。例えば、デジタル処理を行う場合のアナログデジタル変換器と、高速フーリエ変換(FFT)の周期の違いによる不連続点等の特異点がなくなるように間引きを行って合成する等しても良い。 In this embodiment, the parallel phase synchronization circuits 30 1 to 30 N have the same characteristics, but the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N are designed to have different characteristics. A specific phase synchronization circuit may be preferentially selected according to the characteristics of phase fluctuation. To select a particular phase synchronization circuit preferentially, for example matching unit 20, a weighting circuit for weighting in accordance with the amplitude of the pilot tone signal to the parallel pilot tone signal PT1~PT N (not shown) May be further provided. As processing in this weighting circuit, “selective synthesis” for selecting a series having the maximum amplitude, SNR value, etc., “equal ratio synthesis” for summing each series, and depending on the amplitude, SNR value, etc. for each series A process such as “maximum ratio composition” may be used in which multiplication is performed by multiplying the coefficients. Further, for example, sample points with a low SNR may be deleted, and the other points may be selectively combined. For example, maximum ratio combining that is weighted according to the SNR may be performed. For example, the thinning cycle may be changed so that the frequency component synchronized for each phase synchronization circuit changes according to the pattern effect, and the weighting corresponding to the frequency may be combined. For example, it may be synthesized by performing thinning so that singular points such as discontinuities due to a difference in period between an analog-digital converter and fast Fourier transform (FFT) in the case of performing digital processing are eliminated.

ここで、上述の適応処理部22において重み付けされた複数の系列のパイロットトーン信号PT〜PTから、位相推定部40において一つの系列を和算により生成し、推定を行うことを一般的にダイバシチ処理と称し、このときの利得をダイバシチゲインと称す。本実施形態では、送信側で多重された1つのパイロットトーン信号PTを並列化することにより得られる効果をダイバシチゲインと称している。これに対し、後述の第2実施形態、第3実施形態のように、送信側で多重された複数のパイロットトーン信号PTをアレイ化することにより得られる効果をアレイゲインと称す。 Here, from the pilot tone signal PT 1 ~PT N of a plurality of streams which are weighted in the adaptive processing unit 22 described above, one sequence generated by summing the phase estimation section 40, generally that to estimate This is referred to as diversity processing, and the gain at this time is referred to as diversity gain. In the present embodiment, an effect obtained by paralleling one pilot tone signal PT multiplexed on the transmission side is referred to as diversity gain. On the other hand, an effect obtained by arraying a plurality of pilot tone signals PT multiplexed on the transmission side as in the second and third embodiments described later is referred to as an array gain.

次に、位相推定部40での処理について、位相同期回路30〜30にPLL(Phase Locked Loop)を用いた場合について説明する。
本発明は、複数の位相同期回路30〜30で位相補償部341を構成したことを主要な特徴の一つとしている。位相同期回路30〜30のそれぞれがPLLである場合、i番目(1≦i≦N)のPLLから出力される位相誤差(真の位相とPLL出力位相の差)φiは、式(4)に示されるTikhonov分布に従う。但し、αiは、PLLに入力される間引き後のパイロットトーン信号PT〜PTのSNRと位相変動量で決まる定数である。
Next, the process in the phase estimation unit 40 will be described in the case where a PLL (Phase Locked Loop) is used for the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N.
One of the main features of the present invention is that the phase compensation unit 341 includes a plurality of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N. When each of the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N is a PLL, the phase error (difference between the true phase and the PLL output phase) φi output from the i-th (1 ≦ i ≦ N) PLL is expressed by the equation (4 The Tikhonov distribution shown in FIG. However, .alpha.i is a constant determined by the SNR and the phase deviation of the pilot tone signal PT 1 ~PT N after the thinning to be inputted to the PLL.

Figure 0005992808
Figure 0005992808

伝送設計時に概略的な位相変動を見積もることが可能であるので、各PLLの出力から、式(5)に示す量を最大にする位相φestを選ぶ最尤推定を行うことにより推定精度を向上させることができる。但し、式(5)において、φiは,ψi−φestであり、ψiは、i番目位相同期回路の出力位相である。具体的には、ψiを式(5)に代入し、φestを総当たりで計算しても良いし、極値が解析的にも求められるため、総当たりせずに直接求めてもよい。   Since it is possible to estimate a rough phase variation at the time of transmission design, the estimation accuracy is improved by performing maximum likelihood estimation by selecting the phase φest that maximizes the amount shown in Equation (5) from the output of each PLL. be able to. In equation (5), φi is ψi−φest, and ψi is the output phase of the i-th phase synchronization circuit. Specifically, ψi may be substituted into Equation (5) and φest may be calculated as a brute force, or the extreme value may be calculated analytically, and may be directly determined without being brute force.

Figure 0005992808
Figure 0005992808

図7は、伝送システム1の光送信機100および光受信機300の対向特性における効果の一例を説明するための図である。図7において、L21は、理論値のビットエラー率を表し、L22は、本実施形態による位相推定によるビットエラー率を表し、L23は、単一の位相同期回路を用いた場合のビットエラー率を表している。この例は、変調方式として64QAMを用い、光送受信機の光源線幅が100kHzのシステムに本実施形態を適用したときの光送受信機の対向特性における効果を示す。同図から理解されるように、本実施形態によれば、単一の位相同期回路を用いてパイロットトーン信号PTの位相推定を行う場合に比べて、10の−4乗の誤り率を実現するために必要なEbN0(1ビット当たりの信号電力と雑音密度の比)が約1dB程度改善されており、位相の推定精度が向上している。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the effect on the opposing characteristics of the optical transmitter 100 and the optical receiver 300 of the transmission system 1. In FIG. 7, L21 represents a theoretical bit error rate, L22 represents a bit error rate by phase estimation according to the present embodiment, and L23 represents a bit error rate when a single phase synchronization circuit is used. Represents. This example shows the effect on the opposing characteristics of the optical transceiver when the present embodiment is applied to a system in which 64QAM is used as the modulation system and the light source line width of the optical transceiver is 100 kHz. As understood from the figure, according to the present embodiment, an error rate of 10 −4 is realized as compared with the case where the phase estimation of the pilot tone signal PT is performed using a single phase synchronization circuit. EbN0 (ratio of signal power per bit to noise density) required for this is improved by about 1 dB, and the phase estimation accuracy is improved.

上述した第1実施形態によれば、光送信機において主信号に重畳された単一のパイロットトーン信号に対して、光受信機300において並列接続された複数段の位相同期回路30〜30を位相同期させることにより、主信号に多重された単一のパイロットトーン信号の位相推定を向上させる技術であるダイバシチゲインを簡易な回路構成で実現することができ、高精度で位相推定を行うことができる。 According to the first embodiment described above, a plurality of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N connected in parallel in the optical receiver 300 to a single pilot tone signal superimposed on the main signal in the optical transmitter. The phase gain can be realized with a simple circuit configuration, and phase estimation can be performed with high accuracy, by improving the phase estimation of a single pilot tone signal multiplexed on the main signal. Can do.

なお、本実施形態では、単一光周波数の主信号(キャリア)に着目して説明したが、マルチキャリア伝送において、異なったキャリアに多重されたパイロットトーン信号を利用してもよい。例えば、主信号に多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F1[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、隣接したキャリアに多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F2[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、受信機において、これらの2つのパイロットトーン信号が受信されたとする。このとき、周波数F1に多重されたパイロットトーン信号のSNRと周波数F2に多重されたパイロットトーン信号のSNRを比較して、高いSNRを持つパイロットトーン信号を利用する等である。これは、SNRが低いパイロットトーン信号を利用した際に問題となる過剰補償を防ぐのに好適である。   In this embodiment, the description has been made focusing on the main signal (carrier) having a single optical frequency. However, in multicarrier transmission, pilot tone signals multiplexed on different carriers may be used. For example, a pilot tone signal multiplexed on the main signal is transmitted with an offset to a frequency separated from the main signal by a frequency F1 [Hz], and a pilot tone signal multiplexed on an adjacent carrier is transmitted from the main signal to the frequency F2 [ [Hz] is offset to a frequency separated by [Hz], and these two pilot tone signals are received at the receiver. At this time, the SNR of the pilot tone signal multiplexed at the frequency F1 is compared with the SNR of the pilot tone signal multiplexed at the frequency F2, and a pilot tone signal having a high SNR is used. This is suitable for preventing excessive compensation which becomes a problem when a pilot tone signal having a low SNR is used.

(第2実施形態)
次に、上述の第1実施形態の図面を適宜援用して、本発明の第2実施形態を説明する。
第1実施形態と本実施形態との違いは、光送信機100の送信回路130が備えるパイロットトーン多重部132にある。即ち、本実施形態では、パイロットトーン多重部132は、周波数の異なる複数のパイロットトーン信号PT〜PTを主信号に多重する。複数のパイロットトーン信号を送信側で入力することをアレイ化と呼ぶことにする。光受信機300の位相補償部341が備える整合部20は、上記の周波数の異なる複数のパイロットトーン信号PTに対して重み付けおよび適応処理を行う。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings of the first embodiment described above.
The difference between the first embodiment and this embodiment resides in the pilot tone multiplexing unit 132 included in the transmission circuit 130 of the optical transmitter 100. That is, in this embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 multiplexes a plurality of different pilot tone signals PT 1 ~PT N frequency to the main signal. Inputting a plurality of pilot tone signals on the transmission side will be referred to as arraying. The matching unit 20 included in the phase compensation unit 341 of the optical receiver 300 performs weighting and adaptive processing on the plurality of pilot tone signals PT having different frequencies.

本実施形態では、光送信機100のパイロットトーン多重部132は、周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を主信号に多重(重畳)するものとして機能する。本実施形態では、図8に示すように、光受信機300のパイロットトーン分離部10は、光伝送路を介して受信された光変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号PT〜PTを含むパイロットトーン信号成分を分離するものとして機能する。図8の整合部20は、図9に示すように、パイロットトーン分離部10により分離されたパイロットトーン信号PT〜PTを含むパイロットトーン信号成分を並列化して複数のパイロットトーン信号PT〜PTを取得するものとして機能する。その他の構成は、第1実施形態と同様である。 In the present embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 of the optical transmitter 100 functions as a unit that multiplexes (superimposes) a plurality of pilot tone signals having different frequencies on the main signal. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the pilot tone separation unit 10 of the optical receiver 300 has a plurality of pilot tone signals PT 1 to PT N having different frequencies from the optical modulation signal received via the optical transmission path. Functions to separate pilot tone signal components including the. Matching portion 8 20, as shown in FIG. 9, a plurality of pilot tone signals PT 1 ~ in parallel the pilot tone signal component comprising a pilot tone signal PT 1 ~PT N separated by the pilot tone separation section 10 to function as intended to get the PT N. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

本実施形態では、位相同期回路30〜30のそれぞれの位相誤差の分散(σ single)を表す前述の式(1)中のγは、周波数分離後のパイロットトーン信号PT〜PTのSNRであり、δは、位相変動である。アレイ数がNであるから、式(6)に示すように、推定誤差の分散(σ parallel)は、アレイ化の効果により、式(1)に示される位相誤差の分散(σ single)の1/Nとなる。これにより、パイロットトーン信号PTのSNRが改善し、位相変動も減少する。
また、前述したアレイ化の効果によりパイロットトーン信号PT〜PTのSNRが改善し、位相変動も等価的に減少するため、位相推定部40において、推定誤差の低減効果を得ることができる。
In the present embodiment, γ in the above equation (1) representing the dispersion (σ 2 single ) of the phase errors of the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N is the pilot tone signals PT 1 to PT N after frequency separation. SNR, and δ is the phase variation. Since the number of arrays is N, as shown in Equation (6), the variance of the estimation error (σ 2 parallel ) is the variance of the phase error (σ 2 single ) shown in Equation (1) due to the effect of arraying. Of 1 / N. As a result, the SNR of the pilot tone signal PT is improved and the phase variation is also reduced.
Further, to improve the SNR of the pilot tone signal PT 1 ~PT N by the effect of arraying described above, since the reduced equivalently phase change, the phase estimation section 40, it is possible to obtain the effect of reducing the estimation error.

Figure 0005992808
Figure 0005992808

また、本実施形態でも、並列化された位相同期回路30〜30の特性は其々異なるように設計し、位相変動の特性に応じて、特定の位相同期回路を優先的に選択してもよい。優先的に選択するためには、例えば、整合部20が、波長分散量またはアレイ化されたパイロットトーン信号PT〜PTに対し、このパイロットトーン信号の振幅に応じて重み付けを行う重み付け回路を更に備えればよい。 Also in this embodiment, the parallel phase-locked loops 30 1 to 30 N are designed to have different characteristics, and a specific phase-locked loop is preferentially selected according to the characteristics of phase fluctuation. Also good. To preferentially selected, for example, matching unit 20, with respect to the pilot tone signal PT 1 ~PT N which is the amount of wavelength dispersion or arrayed, a weighting circuit for weighting according to the amplitude of the pilot tone signal What is necessary is just to prepare further.

例えば、波長分散により伝播遅延の異なるパイロットトーン信号PTに対して、複数系列から最大比合成を行うには、系列の振幅と遅延を検出し、各系列に対して振幅の乗算と遅延による位相ずれの調整を行い、和算処理を行うことで実現できる。等利得合成を行うには、例えば、系列の遅延を検出し、各系列に対して、遅延による位相ずれの調整を行い、和算処理を行えばよい。   For example, in order to perform maximum ratio combining from multiple sequences for pilot tone signals PT having different propagation delays due to chromatic dispersion, the sequence amplitude and delay are detected, and phase shifts due to amplitude multiplication and delay for each sequence This can be realized by adjusting the above and performing the summation process. In order to perform equal gain synthesis, for example, a delay of a sequence may be detected, a phase shift due to the delay may be adjusted for each sequence, and a summation process may be performed.

次に、本実施形態の位相推定部40での処理について、位相同期回路30〜30にPLL(Phase Locked Loop)を用いた場合について説明する。本発明は、複数の位相同期回路30〜30で位相補償部341を構成したことを主要な特徴の一つとしている。位相同期回路30〜30のそれぞれがPLLである場合、i番目(1≦i≦N)のPLLから出力される位相誤差(真の位相とPLL出力位相の差)φiは前述の式(4)のTikhonov分布に従う。但し、αiは、PLLに入力される間引き後のパイロットトーン信号PTのSNRと位相変動量で決まる定数である。伝送設計時に概略的な位相変動を見積もることが可能であるので、各PLLの出力から、第1実施形態と同様に、最尤推定を行うことにより推定精度を向上することができる。 Next, a case where a PLL (Phase Locked Loop) is used for the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N will be described with respect to the processing in the phase estimation unit 40 of the present embodiment. One of the main features of the present invention is that the phase compensation unit 341 includes a plurality of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N. When each of the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N is a PLL, the phase error (difference between the true phase and the PLL output phase) φi output from the i-th (1 ≦ i ≦ N) PLL is expressed by the above equation ( 4) Follow the Tikhonov distribution. However, αi is a constant determined by the SNR and phase fluctuation amount of the pilot tone signal PT after decimation input to the PLL. Since it is possible to estimate the approximate phase fluctuation at the time of transmission design, the estimation accuracy can be improved by performing maximum likelihood estimation from the output of each PLL as in the first embodiment.

本実施例の適応処理部22は例えば、パイロットトーン信号PTの位相変動が無視できる場合、少数のパイロットトーン信号PTを送信し、一部の位相同期回路のみ同期処理し、残りの位相同期回路は休止してもよい。   For example, when the phase variation of the pilot tone signal PT can be ignored, the adaptive processing unit 22 of the present embodiment transmits a small number of pilot tone signals PT, performs synchronization processing on only a part of the phase synchronization circuits, and the remaining phase synchronization circuits You may pause.

上述した第2実施形態によれば、光送信機において主信号に重畳された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号に対して、光受信機において並列接続された複数段の位相同期回路30〜30を位相同期させることにより、主信号に多重された複数のパイロットトーン信号の位相推定を向上させる技術であるアレイゲインとダイバシチゲインを簡易な回路構成で実現することができ、高精度で位相推定を行うことができる。 According to the second embodiment described above, a plurality of stages of phase synchronization circuits 30 1 to 30 30 connected in parallel in the optical receiver with respect to a plurality of pilot tone signals having different frequencies superimposed on the main signal in the optical transmitter. By synchronizing the phase of N , it is possible to realize array gain and diversity gain, which is a technology that improves the phase estimation of multiple pilot tone signals multiplexed on the main signal, with a simple circuit configuration, and phase estimation with high accuracy It can be performed.

なお、本実施形態では,送信するパイロットトーン信号数と並列化された位相同期回路の数が等しい場合を説明したが,数が異なっていたとしても,同等の効果を得ることが期待できる。
また、本実施形態では、単一光周波数の主信号(キャリア)に着目して説明したが、マルチキャリア伝送において、異なったキャリアに多重されたパイロットトーン信号を利用してもよい。例えば、主信号に多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F1[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、隣接したキャリアに多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F2[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、受信機において、これらの2つのパイロットトーン信号が受信されたとする。このとき、周波数F1に多重されたパイロットトーン信号と周波数F2に多重されたパイロットトーン信号を利用して、主信号の位相補償を行う等である。これは、主信号に対してパイロットトーン信号を一つだけ挿入し、光変調後にマルチキャリア多重する系において好適である。また、図10に例示するように、適応処理部22が、並列化された位相同期回路30〜30を選択する際に、本来入力する位相同期回路とは異なる位相同期回路にパイロットトーン信号を入力するインターリーブ機能を備えてもよい。図10の例では、上記インターリーブ機能により、例えばパイロットトーン信号PTのデータ「1」は、本来入力する位相同期回路30とは異なる位相同期回路30にデータ「1’」として入力される。
In this embodiment, the case where the number of pilot tone signals to be transmitted is equal to the number of parallel phase synchronization circuits has been described. However, even if the numbers are different, it can be expected to obtain the same effect.
Further, although the present embodiment has been described focusing on a single optical frequency main signal (carrier), pilot tone signals multiplexed on different carriers may be used in multicarrier transmission. For example, a pilot tone signal multiplexed on the main signal is transmitted with an offset to a frequency separated from the main signal by a frequency F1 [Hz], and a pilot tone signal multiplexed on an adjacent carrier is transmitted from the main signal to the frequency F2 [ [Hz] is offset to a frequency separated by [Hz], and these two pilot tone signals are received at the receiver. At this time, phase compensation of the main signal is performed using the pilot tone signal multiplexed at the frequency F1 and the pilot tone signal multiplexed at the frequency F2. This is suitable in a system in which only one pilot tone signal is inserted into the main signal and multicarrier multiplexing is performed after optical modulation. Further, as illustrated in FIG. 10, when the adaptive processing unit 22 selects the parallel phase synchronization circuits 30 1 to 30 N , the pilot tone signal is sent to a phase synchronization circuit different from the phase synchronization circuit that is originally input. May be provided with an interleaving function for inputting. In the example of FIG. 10, by the interleaving function, for example, data "1" of the pilot tone signal PT 1 is input to a different phase synchronization circuit 30 N of the phase synchronization circuit 30 1 to input original as a data "1 '" .

(第3実施形態)
次に、第1実施形態の図面を適宜援用して、本発明の第3実施形態を説明する。
本実施形態は、上述の第1実施形態及び第2実施形態の組み合わせに相当する。本実施形態では、光送信機100のパイロットトーン多重部132において周波数の異なる複数のパイロットトーン信号PTを主信号に多重し、光受信機300の整合部20において、上記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号PTと主信号とを分離すると共に間引き処理をして並列化する。本実施形態では、第1実施形態および第2実施形態と同様に、並列化・アレイ化の効果により、パイロットトーン信号PTの推定誤差の改善をすることができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings of the first embodiment.
This embodiment corresponds to a combination of the first embodiment and the second embodiment described above. In the present embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 of the optical transmitter 100 multiplexes a plurality of pilot tone signals PT having different frequencies into the main signal, and the matching unit 20 of the optical receiver 300 uses the plurality of pilot tones having different frequencies. The signal PT and the main signal are separated and thinned out and parallelized. In the present embodiment, as in the first and second embodiments, the estimation error of the pilot tone signal PT can be improved by the effect of parallelization and arraying.

本実施形態では、光送信機100のパイロットトーン多重部132は、周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を主信号に多重(重畳)するものとして機能する。光受信機300のパイロットトーン分離部10は、光伝送路200を介して受信された光変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離するものとして機能する。整合部20は、パイロットトーン分離部10により分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して上記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得するものとして機能する。その他の構成は、第1実施形態または第2実施形態と同様である。   In the present embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 of the optical transmitter 100 functions as a unit that multiplexes (superimposes) a plurality of pilot tone signals having different frequencies on the main signal. The pilot tone separation unit 10 of the optical receiver 300 functions as a component that separates a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from an optical modulation signal received via the optical transmission line 200. To do. The matching unit 20 functions as a unit that separates the pilot tone signal components separated by the pilot tone separation unit 10 for each frequency and acquires a plurality of pilot tone signals having different frequencies. Other configurations are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

本実施形態の適応処理部22は例えば、パイロットトーン信号PTの位相変動が無視できる場合、少数のパイロットトーン信号PTを送信し、一部の位相同期回路のみ同期処理し、残りの位相同期回路は休止してもよい。また、位相変動が大きい場合、多数のパイロットトーン信号を送信し、並列化数を減らして、一部の位相同期回路のみ同期処理し、残りの位相同期回路は休止してもよい。   For example, when the phase variation of the pilot tone signal PT can be ignored, the adaptive processing unit 22 of the present embodiment transmits a small number of pilot tone signals PT, performs synchronization processing on only a part of the phase synchronization circuits, and the remaining phase synchronization circuits You may pause. If the phase fluctuation is large, a large number of pilot tone signals may be transmitted, the number of parallelizations may be reduced, only a part of the phase synchronization circuits may be synchronized, and the remaining phase synchronization circuits may be suspended.

また、本実施形態でも、並列化された位相同期回路30〜30の特性は其々異なるように設計し、位相変動の特性に応じて、特定の位相同期回路を優先的に選択してもよい。優先的に選択するためには、例えば整合部20が、波長分散量または並列化されたパイロットトーン信号PTに対し、このパイロットトーン信号の振幅に応じて重み付けを行う重み付け回路を更に備えればよい。 Also in this embodiment, the parallel phase-locked loops 30 1 to 30 N are designed to have different characteristics, and a specific phase-locked loop is preferentially selected according to the characteristics of phase fluctuation. Also good. In order to preferentially select, for example, the matching unit 20 may further include a weighting circuit that weights the chromatic dispersion amount or the parallelized pilot tone signal PT according to the amplitude of the pilot tone signal. .

次に、本実施形態の位相推定部40での処理について、位相同期回路30〜30にPLL(Phase Locked Loop)を用いた場合について説明する。本発明は、複数の位相同期回路30〜30で位相補償部341を構成したことを主要な特徴の一つとしている。位相同期回路30〜30のそれぞれがPLLである場合、i番目(1≦i≦N)のPLLから出力される位相誤差(真の位相とPLL出力位相の差)φiは前述の式(4)のTikhonov分布に従う。但し、αiは、PLLに入力される間引き後のパイロットトーン信号PTのSNRと位相変動量で決まる定数である。伝送設計時に概略的な位相変動を見積もることが可能であるので、各PLLの出力から、第1実施形態または第2実施形態と同様に最尤推定を行うことにより推定精度を向上することができる。 Next, a case where a PLL (Phase Locked Loop) is used for the phase locked loops 30 1 to 30 N will be described for the processing in the phase estimation unit 40 of the present embodiment. One of the main features of the present invention is that the phase compensation unit 341 includes a plurality of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N. When each of the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N is a PLL, the phase error (difference between the true phase and the PLL output phase) φi output from the i-th (1 ≦ i ≦ N) PLL is expressed by the above equation ( 4) Follow the Tikhonov distribution. However, αi is a constant determined by the SNR and phase fluctuation amount of the pilot tone signal PT after decimation input to the PLL. Since it is possible to estimate approximate phase fluctuations during transmission design, estimation accuracy can be improved by performing maximum likelihood estimation from the output of each PLL in the same manner as in the first or second embodiment. .

上述した第3実施形態によれば、第2実施形態と同様に、光送信機において主信号に重畳された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号に対して、光受信機において並列接続された複数段の位相同期回路30〜30を位相同期させることにより、主信号に多重された複数のパイロットトーン信号の位相推定を向上させる技術であるダイバシチゲインとアレイゲインを簡易な回路構成で実現することができ、高精度で位相推定を行うことができる。 According to the third embodiment described above, as in the second embodiment, a plurality of stages connected in parallel in the optical receiver to a plurality of pilot tone signals having different frequencies superimposed on the main signal in the optical transmitter. To realize diversity gain and array gain, which is a technique for improving the phase estimation of a plurality of pilot tone signals multiplexed on the main signal, with a simple circuit configuration by synchronizing the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N And phase estimation can be performed with high accuracy.

なお、本実施形態では、単一光周波数の主信号(キャリア)に着目して説明したが、マルチキャリア伝送において、異なったキャリアに多重されたパイロットトーン信号を利用してもよい。例えば、主信号に多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F1[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、隣接したキャリアに多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F2[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、受信機において、これらの2つのパイロットトーン信号が受信されたとする。このとき、周波数F1に多重されたパイロットトーン信号と周波数F2に多重されたパイロットトーン信号を利用して、主信号の位相補償を行う等である。これは、主信号に対してパイロットトーン信号を一つだけ挿入し、光変調後にマルチキャリア多重する系において好適である。また、前述の図10に示した例と同様に、適応処理部が、並列化された位相同期回路を選択する際に、本来入力する位相同期回路とは異なる位相同期回路にパイロットトーン信号を入力するインターリーブ機能を備えてもよい。   In this embodiment, the description has been made focusing on the main signal (carrier) having a single optical frequency. However, in multicarrier transmission, pilot tone signals multiplexed on different carriers may be used. For example, a pilot tone signal multiplexed on the main signal is transmitted with an offset to a frequency separated from the main signal by a frequency F1 [Hz], and a pilot tone signal multiplexed on an adjacent carrier is transmitted from the main signal to the frequency F2 [ [Hz] is offset to a frequency separated by [Hz], and these two pilot tone signals are received at the receiver. At this time, phase compensation of the main signal is performed using the pilot tone signal multiplexed at the frequency F1 and the pilot tone signal multiplexed at the frequency F2. This is suitable in a system in which only one pilot tone signal is inserted into the main signal and multicarrier multiplexing is performed after optical modulation. Similarly to the example shown in FIG. 10 described above, when the adaptive processing unit selects the parallel phase synchronization circuit, the pilot tone signal is input to a phase synchronization circuit different from the phase synchronization circuit that is originally input. An interleaving function may be provided.

(第4実施形態)
次に、第1実施形態の図面を適宜援用して、本発明の第4実施形態を説明する。
図11は、本実施形態による伝送システムの光受信機300が備える信号処理部340の機能ブロック図である。前述の第1実施形態では、図3に示すように位相補償部341を波長分散補償部342の前段に備えたが、本実施形態では、位相補償部341に代えて、図11に示すように、波長分散補償部342の後段に位相補償部341Aを備えている。本実施形態では、このように波長分散補償部342を整合部20Aよりも前段側に備えたことにより、位相補償部341Aが備える整合部20Aにおける重み付け処理が第1実施形態から第3実施形態の整合部20と異なる。その他の構成は、第1実施形態から第3実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings of the first embodiment.
FIG. 11 is a functional block diagram of the signal processing unit 340 included in the optical receiver 300 of the transmission system according to the present embodiment. In the first embodiment described above, the phase compensation unit 341 is provided before the chromatic dispersion compensation unit 342 as shown in FIG. 3, but in this embodiment, instead of the phase compensation unit 341, as shown in FIG. In addition, a phase compensation unit 341A is provided after the chromatic dispersion compensation unit 342. In the present embodiment, the chromatic dispersion compensation unit 342 is provided on the upstream side of the matching unit 20A as described above, so that the weighting process in the matching unit 20A included in the phase compensation unit 341A is the same as that of the first to third embodiments. Different from the matching unit 20. Other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

図12は、本実施形態による位相補償部341Aを構成する整合部20Aの機能ブロック図である。整合部20Aは、重み付け回路21Aと適応処理部22とを備える。ここで、重み付け回路21Aは、振幅調整の機能のみを有し、位相調整の機能を有していない点で図5に示す第1実施形態の重み付け回路21と異なる。   FIG. 12 is a functional block diagram of the matching unit 20A constituting the phase compensation unit 341A according to the present embodiment. The matching unit 20A includes a weighting circuit 21A and an adaptive processing unit 22. Here, the weighting circuit 21A is different from the weighting circuit 21 of the first embodiment shown in FIG. 5 in that it has only an amplitude adjustment function and does not have a phase adjustment function.

本実施形態では、それぞれのダイバシチ合成を実現するために必要な遅延による位相ずれの調整を波長分散補償部342において実施することができる。即ち、本実施形態では、波長分散補償部342は、光伝送路200で生じる波長分散の等化処理を実施する過程で、光伝送路200での遅延による位相変動も併せて調整することができる。このため、整合部20Aを構成する重み付け回路21Aでは、位相ずれの調整を行う必要がなくなる。従って、本実施形態によれば、整合部20Aにおいて位相ずれの調整回路が不要となり、整合部20Aの回路規模を削減することができる。   In the present embodiment, the chromatic dispersion compensation unit 342 can adjust the phase shift due to the delay necessary for realizing each diversity combination. That is, in the present embodiment, the chromatic dispersion compensation unit 342 can also adjust the phase variation due to the delay in the optical transmission line 200 in the process of performing equalization processing of the chromatic dispersion generated in the optical transmission line 200. . For this reason, it is not necessary to adjust the phase shift in the weighting circuit 21A constituting the matching unit 20A. Therefore, according to the present embodiment, a phase shift adjustment circuit is not required in the matching unit 20A, and the circuit scale of the matching unit 20A can be reduced.

このように、第4実施形態では、第1実施形態から第3実施形態の位相補償部341に代えて、図11に示すように、位相補償部341Aを波長分散補償部342の後段に備え、パイロットトーン信号PTと主信号DMとを分離するパイロットトーン分離部10を波長分散補償部342の後段に配置している。これにより、整合部20Aを構成する重み付け回路21Aの処理を簡易化することができ、整合部20Aの回路規模を削減することが可能になる。   Thus, in the fourth embodiment, instead of the phase compensation unit 341 of the first to third embodiments, a phase compensation unit 341A is provided in the subsequent stage of the chromatic dispersion compensation unit 342, as shown in FIG. The pilot tone separation unit 10 that separates the pilot tone signal PT and the main signal DM is arranged at the subsequent stage of the chromatic dispersion compensation unit 342. As a result, the processing of the weighting circuit 21A constituting the matching unit 20A can be simplified, and the circuit scale of the matching unit 20A can be reduced.

また、第4実施形態によれば、光送信機において主信号に重畳された1つ以上のパイロットトーン信号に対して、光受信機において並列接続された複数段の位相同期回路30〜30を位相同期させることにより、主信号に多重された1つ以上のパイロットトーン信号の位相推定を向上させる技術であるダイバシチゲインを簡易な回路構成で実現することができ、高精度で位相推定を行うことができる。 Further, according to the fourth embodiment, a plurality of stages of phase synchronization circuits 30 1 to 30 N connected in parallel in the optical receiver to one or more pilot tone signals superimposed on the main signal in the optical transmitter. The phase gain can be realized with a simple circuit configuration, and the phase estimation can be performed with high accuracy, by improving the phase estimation of one or more pilot tone signals multiplexed on the main signal. be able to.

なお、本実施形態では、重み付け回路21Aが適応処理部22の前段に配置されているが、重み付け回路21Aは波長分散補償部342の後段であって、前述の位相推定部40における和算処理を行うための処理部の前段に配置されていればよい。
また、本実施形態と同様の構成は、第1実施形態から第3実施形態でも適用可能である。即ち、第1から第3実施形態において、位相補償部341を波長分散補償部342の後段に備えてもよい。
In this embodiment, the weighting circuit 21A is arranged in the preceding stage of the adaptive processing unit 22, but the weighting circuit 21A is in the subsequent stage of the chromatic dispersion compensating unit 342, and performs the summation process in the phase estimation unit 40 described above. What is necessary is just to be arrange | positioned in the front | former stage of the process part for performing.
The same configuration as that of the present embodiment can also be applied to the first to third embodiments. That is, in the first to third embodiments, the phase compensation unit 341 may be provided in the subsequent stage of the chromatic dispersion compensation unit 342.

(第5実施形態)
次に、第1実施形態の図面を適宜援用して、本発明の第5実施形態を説明する。
本実施形態は、第1実施形態の図面を援用する第2実施形態の構成において、光送信機100のパイロットトーン多重部132が異なる。本実施形態では、パイロットトーン信号PTは、このパイロットトーン信号PTが多重される主信号の信号帯域を制限することにより生じた空き周波数に割り当てられる。また、本実施形態では、パイロットトーン多重部132は、ボーレートB[Baud]の光変調信号の中心周波数を基準として、−B[Hz]から−B/2[Hz]、または、B/2[Hz]からB[Hz]の周波数領域に1つ以上のパイロットトーン信号を主信号に多重する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings of the first embodiment.
This embodiment is different from the configuration of the second embodiment in which the drawing of the first embodiment is used, in that the pilot tone multiplexing unit 132 of the optical transmitter 100 is different. In the present embodiment, the pilot tone signal PT is assigned to a free frequency generated by limiting the signal band of the main signal on which the pilot tone signal PT is multiplexed. In the present embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 uses the center frequency of the optical modulation signal with the baud rate B [Baud] as a reference, from −B [Hz] to −B / 2 [Hz], or B / 2 [ One or more pilot tone signals are multiplexed on the main signal in the frequency range from [Hz] to B [Hz].

一般に、パイロットトーン信号PTを主信号に多重する手法として、光送信機において、パイロットトーン信号PTを信号帯域外に挿入する手法、または、一部のサブキャリアをパイロットトーン信号PTとして利用する手法が用いられる。しかしながら、このような手法によれば、周波数利用効率が低下する。   In general, as a technique for multiplexing the pilot tone signal PT with the main signal, there is a technique for inserting the pilot tone signal PT outside the signal band in the optical transmitter, or a technique for using some subcarriers as the pilot tone signal PT. Used. However, according to such a method, the frequency utilization efficiency decreases.

そこで,本実施形態では、図2に示すパイロットトーン多重部132において、光送信機100の不完全性の補償を行うと同時に、主信号の帯域幅(信号占有帯域幅)の帯域狭窄(帯域制限)を行うことにより、信号帯域内にパイロットトーン信号PTの挿入位置を確保する。ここで、光送信機100の不完全性の補償とは、例えば、光変調器120を駆動する送信回路130の周波数特性の予等化処理や,光変調器120の線形性を向上させるプリディストーション処理である。これらの補償処理は、本実施形態では必ずしも必要ではなく、省くことができる。   Therefore, in the present embodiment, the pilot tone multiplexing unit 132 shown in FIG. 2 compensates for incompleteness of the optical transmitter 100, and at the same time, narrows the bandwidth of the main signal (signal occupation bandwidth) (band limitation). ) To secure the insertion position of the pilot tone signal PT within the signal band. Here, the compensation of imperfection of the optical transmitter 100 is, for example, pre-equalization processing of the frequency characteristics of the transmission circuit 130 that drives the optical modulator 120, or predistortion that improves the linearity of the optical modulator 120. It is processing. These compensation processes are not necessarily required in the present embodiment, and can be omitted.

例えば、パイロットトーン多重部132は、パイロットトーン信号PTを主信号に多重する際に、連続光を変調する前の電気信号処理段における主信号または主信号で変調した光変調信号にフィルタ等を用いて波形整形を施し、前述した信号占有帯域幅の狭窄化(帯域制限)を実施する。これにより、パイロットトーン多重部132は、帯域狭窄前の主信号の帯域幅も含めてパイロットトーン信号PTの挿入位置を確保する。   For example, the pilot tone multiplexing unit 132 uses a filter or the like for the main signal in the electrical signal processing stage before modulating the continuous light or the optical modulation signal modulated with the main signal when the pilot tone signal PT is multiplexed with the main signal. Waveform shaping is performed to narrow the signal occupation bandwidth (band limitation) described above. Thereby, pilot tone multiplexing section 132 ensures the insertion position of pilot tone signal PT including the bandwidth of the main signal before band narrowing.

次に、パイロットトーン多重部132は、主信号に加えて、一つ以上のパイロットトーン信号PTを電気的に生成し、連続光を変調する前の電気信号処理段において主信号に重畳する。または、パイロットトーン多重部132は、主信号で変調した光変調信号に重畳して変調してもよい。または、パイロットトーン多重部132は、電気段のパイロットトーン信号PTで別途変調した光を主信号で変調した光と位相と周波数と偏波を同期して重畳してもよい。以下では、電気的にパイロットトーン信号PTを生成する手法について述べるが、変調する連続光と位相同期した連続光を光送信機100から光伝送路200に送信する構成であればよい。   Next, pilot tone multiplexing section 132 electrically generates one or more pilot tone signals PT in addition to the main signal, and superimposes it on the main signal in the electric signal processing stage before modulating the continuous light. Alternatively, the pilot tone multiplexing unit 132 may modulate by superimposing on the optical modulation signal modulated by the main signal. Alternatively, the pilot tone multiplexing unit 132 may superimpose the light, which is separately modulated with the pilot tone signal PT of the electrical stage, with the light modulated with the main signal, the phase, the frequency, and the polarization in synchronization. Hereinafter, a method for electrically generating the pilot tone signal PT will be described. However, any configuration may be used as long as continuous light that is phase-synchronized with the continuous light to be modulated is transmitted from the optical transmitter 100 to the optical transmission line 200.

電気的にパイロットトーン信号PTを生成する場合、パイロットトーン信号PTの挿入間隔F[Hz]は、光受信機100において補償する位相変動帯域をW[Hz]とすると、F>Wを満たすように設定される。また、パイロットトーン多重部132が確保した挿入帯域幅をA[Hz]とすると、挿入し得るパイロットトーン信号PTの最大数(Kは整数)は、A/Wを超えない最大の整数となる。   When the pilot tone signal PT is electrically generated, the insertion interval F [Hz] of the pilot tone signal PT satisfies F> W when the phase fluctuation band to be compensated in the optical receiver 100 is W [Hz]. Is set. If the insertion bandwidth secured by pilot tone multiplexing section 132 is A [Hz], the maximum number of pilot tone signals PT that can be inserted (K is an integer) is the maximum integer that does not exceed A / W.

図13に、本実施形態による光伝送システムにおけるQペナルティとパイロットトーン信号の挿入位置(オフセット周波数)との関係の一例を示し、信号帯域内にパイロットトーン信号PTを挿入したときの関係を示す。16GBaudで変調した場合、仮に本実施形態を適用しなければ、信号の中心周波数から約32GHz(カットオフ周波数fCUT)まで信号占有帯域幅がある。また、ナイキストの定理より、ナイキスト周波数f(本実施形態では16GHz)まで、符号間干渉が発生することなく、帯域狭窄が可能である。 FIG. 13 shows an example of the relationship between the Q penalty and the insertion position (offset frequency) of the pilot tone signal in the optical transmission system according to the present embodiment, and shows the relationship when the pilot tone signal PT is inserted in the signal band. When modulation is performed at 16 GBaud, if the present embodiment is not applied, there is a signal occupation bandwidth from the center frequency of the signal to about 32 GHz (cutoff frequency f CUT ). Further, according to the Nyquist theorem, the band can be narrowed up to the Nyquist frequency f N (16 GHz in this embodiment) without causing intersymbol interference.

本実施形態では、例えば、ナイキストの定理を満たす2乗余弦フィルタ(係数0.1)を用いる。このときのカットオフ周波数fCUTは約17.6GHzである。Qペナルティを1dB以下に抑えるためには、カットオフ周波数fCUT以上のオフセットを信号の中心周波数から離せば、設計したQペナルティ以下でパイロットトーン信号PTを挿入することができる。確保された挿入帯域Aが約14GHzであり、補償する位相変動帯域Wが1GHzだとすると、本実施形態によれば、周波数利用効率を低下させることなく、最大14のパイロットトーン信号PTを主信号に挿入できることとなる。本実施形態では、波形整形に2乗余弦フィルタを用いたが、ナイキストの定理を満たすフィルタであれば、その他の任意の波形整形フィルタを用いることができる。 In this embodiment, for example, a raised cosine filter (coefficient 0.1) that satisfies the Nyquist theorem is used. At this time, the cut-off frequency f CUT is about 17.6 GHz. In order to suppress the Q penalty to 1 dB or less, the pilot tone signal PT can be inserted with the designed Q penalty or less by separating the offset of the cutoff frequency f CUT or more from the center frequency of the signal. Assuming that the secured insertion band A is about 14 GHz and the phase fluctuation band W to be compensated is 1 GHz, according to the present embodiment, up to 14 pilot tone signals PT are inserted into the main signal without reducing the frequency utilization efficiency. It will be possible. In this embodiment, the square cosine filter is used for waveform shaping. However, any other waveform shaping filter can be used as long as it satisfies the Nyquist theorem.

本実施形態においても、並列化された位相同期回路30〜30の特性は其々異なるように設計し,位相変動の特性に応じて、特定の位相同期回路を優先的に選択してもよい。優先的に選択するためには、例えば整合部20が、並列化されたパイロットトーン信号に、パイロットトーン信号の振幅に応じて重み付けを行う重み付け回路を更に備えればよい。重み付け回路の処理として、前述した「選択合成」、「等比合成」、「最大比合成」などの処理を用いてもよい。また、例えば、変調サイドバンドの統計的な分布や光送受信機や伝送路の周波数特性によって、主信号の中心周波数からのパイロットトーン信号PTの周波数配置によって、パイロットトーン分離部で分離したパイロットトーン信号PTに、主信号の中心周波数からの周波数差に反比例する比や、整合フィルタの形状を考慮した係数で重み付けする合成方法を用いてもよい。 Also in the present embodiment, the parallel phase synchronization circuits 30 1 to 30 N are designed to have different characteristics, and even if a specific phase synchronization circuit is preferentially selected according to the characteristics of the phase fluctuation. Good. In order to preferentially select, for example, the matching unit 20 may further include a weighting circuit that weights the paralleled pilot tone signals according to the amplitude of the pilot tone signals. As the processing of the weighting circuit, the above-described processes such as “selective synthesis”, “equivalent ratio synthesis”, and “maximum ratio synthesis” may be used. Also, for example, the pilot tone signal separated by the pilot tone separation unit by the frequency distribution of the pilot tone signal PT from the center frequency of the main signal due to the statistical distribution of modulation sidebands and the frequency characteristics of the optical transceiver and transmission line A synthesis method may be used in which PT is weighted by a ratio that is inversely proportional to the frequency difference from the center frequency of the main signal or a coefficient that takes into account the shape of the matched filter.

なお、本実施形態では、単一光周波数の主信号(キャリア)に着目して説明したが、マルチキャリア伝送において、異なったキャリアに多重されたパイロットトーン信号を利用してもよい。例えば、主信号に多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F1[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、隣接したキャリアに多重されたパイロットトーン信号が主信号から周波数F2[Hz]だけ離れた周波数にオフセットして送信されており、受信機において、これらの2つのパイロットトーン信号が受信されたとする。このとき、周波数F1に多重されたパイロットトーン信号と周波数F2に多重されたパイロットトーン信号を利用して、主信号の位相補償を行う等である。これは、主信号に対してパイロットトーン信号を一つだけ挿入し、光変調後にマルチキャリア多重する系において好適である。また、前述の図10に示した例と同様に、適応処理部が、並列化された位相同期回路を選択する際に、本来入力する位相同期回路と異なる位相同期回路にパイロットトーン信号を入力するインターリーブ機能を備えてもよい。   In this embodiment, the description has been made focusing on the main signal (carrier) having a single optical frequency. However, in multicarrier transmission, pilot tone signals multiplexed on different carriers may be used. For example, a pilot tone signal multiplexed on the main signal is transmitted with an offset to a frequency separated from the main signal by a frequency F1 [Hz], and a pilot tone signal multiplexed on an adjacent carrier is transmitted from the main signal to the frequency F2 [ [Hz] is offset to a frequency separated by [Hz], and these two pilot tone signals are received at the receiver. At this time, phase compensation of the main signal is performed using the pilot tone signal multiplexed at the frequency F1 and the pilot tone signal multiplexed at the frequency F2. This is suitable in a system in which only one pilot tone signal is inserted into the main signal and multicarrier multiplexing is performed after optical modulation. Similarly to the example shown in FIG. 10, the adaptive processing unit inputs a pilot tone signal to a phase synchronization circuit different from the originally input phase synchronization circuit when selecting the parallel phase synchronization circuit. An interleave function may be provided.

上述した第5実施形態によれば、光送信機において主信号の信号帯域内に1つ以上のパイロットトーン信号を挿入することにより、周波数の利用効率の低下を抑制することができる。また、光送信機において主信号に多重された1つ以上のパイロットトーン信号に対して、光受信機において並列接続された複数段の位相同期回路30〜30を位相同期させることにより、主信号に多重された1つ以上のパイロットトーン信号の位相推定を向上させる技術であるダイバシチゲインを簡易な回路構成で実現することができ、高精度で位相推定を行うことができる。 According to the fifth embodiment described above, it is possible to suppress a decrease in frequency utilization efficiency by inserting one or more pilot tone signals in the signal band of the main signal in the optical transmitter. Further, the phase synchronization circuits 30 1 to 30 N connected in parallel in the optical receiver are phase-synchronized with one or more pilot tone signals multiplexed in the main signal in the optical transmitter, thereby obtaining the main Diversity gain, which is a technique for improving the phase estimation of one or more pilot tone signals multiplexed on a signal, can be realized with a simple circuit configuration, and phase estimation can be performed with high accuracy.

なお、本実施形態と同様の構成は、第2実施形態のみならず、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態でも適用可能である。即ち、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態におけるパイロットトーン多重部132が、主信号の信号帯域を制限して、パイロットトーン信号PTの挿入位置を確保してもよい。   Note that the same configuration as that of this embodiment is applicable not only to the second embodiment but also to the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment. That is, the pilot tone multiplexing unit 132 in the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment may restrict the signal band of the main signal and secure the insertion position of the pilot tone signal PT.

上述した第1実施形態から第5実施形態では、本発明の特徴部を光伝送システムの位相補償部(位相補償装置)341,341Aとして表現したが、本発明の特徴部は位相補償方法として表現することもできる。この場合、第1実施形態に対応する位相補償方法は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、前記分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して前記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記周波数ごとに分離して取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する段階と、前記推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法として表現することができる。   In the first to fifth embodiments described above, the characteristic portion of the present invention is expressed as phase compensation units (phase compensation devices) 341 and 341A of the optical transmission system. However, the characteristic portion of the present invention is expressed as a phase compensation method. You can also In this case, the phase compensation method corresponding to the first embodiment separates a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line. Separating the separated pilot tone signal components for each frequency to obtain a plurality of pilot tone signals having different frequencies; and a plurality of phases for the plurality of pilot tone signals obtained separately for each frequency Respectively, synchronizing a phase of the synchronization circuit, estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits, and based on the estimated phase, the modulation signal And compensating for phase noise of the main signal separated from the main signal. Can.

また、第2実施形態に対応する位相補償方法は、光伝送路を介して受信された変調信号から単一のパイロットトーン信号と主信号とを分離する段階と、前記分離されたパイロットトーン信号に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する段階と、前記推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法として表現することができる。   In addition, the phase compensation method corresponding to the second embodiment includes a step of separating a single pilot tone signal and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line, and the separated pilot tone signal. Obtaining a plurality of parallel pilot tone signals by performing parallel processing, phase-synchronizing a plurality of phase synchronization circuits to the obtained plurality of pilot tone signals, and the plurality of phase synchronization circuits Estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulated signal from the output signal of the output signal, compensating a phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the estimated phase, It can be expressed as a phase compensation method characterized by including

また、第3実施形態に対応する位相補償方法は、光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号成分に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する段階と、前記推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、を含むことを特徴とする位相補償方法として表現することができる。   A phase compensation method corresponding to the third embodiment includes a step of separating a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulation signal received via an optical transmission path; Obtaining a plurality of parallel pilot tone signals by performing parallel processing on the pilot tone signal components separated by the pilot tone separation unit; and a plurality of phase synchronization circuits for the obtained plurality of pilot tone signals Respectively, phase estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed with the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits, and separation from the modulation signal based on the estimated phase Compensating for the phase noise of the main signal generated, and expressing as a phase compensation method, Kill.

また、上記位相補償方法において、例えば、パイロットトーン信号PTは、このパイロットトーン信号PTが多重される主信号の信号帯域を制限することにより生じた空き周波数に割り当てられる。   In the above phase compensation method, for example, the pilot tone signal PT is assigned to a free frequency generated by limiting the signal band of the main signal on which the pilot tone signal PT is multiplexed.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意の変形や修正が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be arbitrarily modified or modified without departing from the gist of the present invention.

1…光伝送システム、10…パイロットトーン分離部、20,20A…整合部、21,21A…重み付け回路、22…適応処理部、30〜30…位相同期回路、40…位相推定部、50…位相雑音補償部、100…光送信機、110…信号光源、120…光変調器、130…送信回路、131…シンボルマッピング部、132…パイロットトーン多重部、200…光伝送路、300…光受信機、310…光90°ハイブリッド、320…光電変換器、330…アナログデジタル変換器、340…信号処理部(DSP)、341,341A…位相補償部、342…波長分散補償部、343…適応等化器、344…搬送波位相同期部、345…シンボル識別部、350…局部発振光源。 1 ... optical transmission system, 10 ... pilot tone separation unit, 20, 20A ... matching section, 21, 21A ... weighting circuit, 22 ... adaptive processing section, 30 1 to 30 N ... phase synchronization circuit, 40 ... phase estimating unit, 50 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Phase noise compensation part, 100 ... Optical transmitter, 110 ... Signal light source, 120 ... Optical modulator, 130 ... Transmission circuit, 131 ... Symbol mapping part, 132 ... Pilot tone multiplexing part, 200 ... Optical transmission line, 300 ... Light Receiver 310, optical 90 ° hybrid, 320 photoelectric converter, 330 analog-digital converter, 340 signal processing unit (DSP), 341, 341A phase compensation unit, 342 wavelength dispersion compensation unit, 343 adaptive Equalizer, 344, carrier wave phase synchronization unit, 345, symbol identification unit, 350, local oscillation light source.

Claims (10)

光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、
前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して前記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、
前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する位相推定部と、
前記位相推定部により推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、
を備えたことを特徴とする位相補償装置。
A pilot tone separation unit that separates a main signal from a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies from a modulated signal received via an optical transmission line;
A matching unit that separates the pilot tone signal components separated by the pilot tone separation unit for each frequency to obtain a plurality of pilot tone signals having different frequencies;
A plurality of phase synchronization circuits that are respectively phase-synchronized with a plurality of pilot tone signals acquired by the matching unit;
A phase estimation unit that estimates each phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
A phase noise compensator for compensating phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the respective phases estimated by the phase estimator;
A phase compensation device comprising:
光伝送路を介して受信された変調信号から単一のパイロットトーン信号と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、
前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、
前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する位相推定部と、
前記位相推定部により推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、
を備えたことを特徴とする位相補償装置。
A pilot tone separation unit that separates a single pilot tone signal and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line;
A matching unit that performs parallel processing on the pilot tone signal separated by the pilot tone separation unit to obtain a plurality of pilot tone signals that have been parallelized;
A plurality of phase synchronization circuits that are respectively phase-synchronized with a plurality of pilot tone signals acquired by the matching unit;
A phase estimation unit for estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
A phase noise compensation unit that compensates for phase noise of the main signal separated from the modulation signal based on the phase estimated by the phase estimation unit;
A phase compensation device comprising:
光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離するパイロットトーン分離部と、
前記パイロットトーン分離部により分離されたパイロットトーン信号成分に並列化処理を施して並列化された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号または並列化された異なった周波数間で時間的にインターリーブされた複数のパイロットトーン信号を取得する整合部と、
前記整合部により取得された複数のパイロットトーン信号にそれぞれ位相同期する複数の位相同期回路と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相をそれぞれ推定する位相推定部と、
前記位相推定部により推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する位相雑音補償部と、
を備えたことを特徴とする位相補償装置。
A pilot tone separation unit that separates a main signal from a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies from a modulated signal received via an optical transmission line;
Plural said pilot by performing tone separation unit parallelization process on the pilot tone signal component separated by, temporally interleaving between different frequencies in which a plurality of pilot tone signals or parallel having different parallel frequency A matching unit for acquiring a pilot tone signal of
A plurality of phase synchronization circuits that are respectively phase-synchronized with a plurality of pilot tone signals acquired by the matching unit;
A phase estimation unit for estimating the phase of each of the pilot tone signals multiplexed on the modulation signal from the output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
A phase noise compensator for compensating phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the respective phases estimated by the phase estimator;
A phase compensation device comprising:
前記パイロットトーン信号は、
前記パイロットトーン信号が多重される主信号の信号帯域を制限することにより生じた空き周波数に割り当てられたことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の位相補償装置。
The pilot tone signal is
4. The phase compensation apparatus according to claim 1, wherein the phase compensation apparatus is assigned to a vacant frequency generated by limiting a signal band of a main signal to which the pilot tone signal is multiplexed.
光伝送路を介して変調信号を受信する光受信機であって、
前記変調信号の位相を補償するための位相補償部として、請求項1から4の何れか1項記載の位相補償装置を備えたことを特徴とする光受信機。
An optical receiver that receives a modulated signal via an optical transmission line,
An optical receiver comprising the phase compensation device according to claim 1 as a phase compensation unit for compensating the phase of the modulation signal.
パイロットトーン信号が重畳された変調信号を送出する光送信機と、
前記光送信機から送出された前記変調信号を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路を介して前記変調信号を受信する光受信機と、
を備え、
前記光受信機は、請求項5記載の光受信機であることを特徴とする光伝送システム。
An optical transmitter for transmitting a modulated signal on which a pilot tone signal is superimposed;
An optical transmission line for transmitting the modulated signal transmitted from the optical transmitter;
An optical receiver for receiving the modulated signal via the optical transmission line;
With
The optical transmission system according to claim 5, wherein the optical receiver is an optical receiver according to claim 5.
光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、
前記分離されたパイロットトーン信号成分を周波数ごとに分離して前記周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、
前記周波数ごとに分離して取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する段階と、
前記推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、
を含むことを特徴とする位相補償方法。
Separating a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line;
Separating the separated pilot tone signal components for each frequency to obtain a plurality of pilot tone signals having different frequencies;
Phase-synchronizing a plurality of phase synchronization circuits to a plurality of pilot tone signals obtained separately for each frequency; and
Estimating each phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
Compensating for phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the estimated respective phases;
Including a phase compensation method.
光伝送路を介して受信された変調信号から単一のパイロットトーン信号と主信号とを分離する段階と、
前記分離されたパイロットトーン信号に並列化処理を施して並列化された複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、
前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相を推定する段階と、
前記推定された位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、
を含むことを特徴とする位相補償方法。
Separating a single pilot tone signal and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line;
Obtaining a plurality of parallel pilot tone signals by performing parallel processing on the separated pilot tone signals;
Phase-synchronizing a plurality of phase-locked circuits to the plurality of pilot tone signals obtained, respectively;
Estimating a phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
Compensating for phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the estimated phase;
Including a phase compensation method.
光伝送路を介して受信された変調信号から周波数の異なる複数のパイロットトーン信号を含むパイロットトーン信号成分と主信号とを分離する段階と、
記分離されたパイロットトーン信号成分に並列化処理を施して並列化された周波数の異なる複数のパイロットトーン信号または並列化された異なった周波数間で時間的にインターリーブされた複数のパイロットトーン信号を取得する段階と、
前記取得された複数のパイロットトーン信号に複数の位相同期回路をそれぞれ位相同期させる段階と、
前記複数の位相同期回路の出力信号から前記変調信号に多重されたパイロットトーン信号の位相それぞれを推定する段階と、
前記推定されたそれぞれの位相に基づいて、前記変調信号から分離された前記主信号の位相雑音を補償する段階と、
を含むことを特徴とする位相補償方法。
Separating a pilot tone signal component including a plurality of pilot tone signals having different frequencies and a main signal from a modulated signal received via an optical transmission line;
Subjected to a parallel treatment before Symbol fraction separated pilot tone signal component, parallelized different pilot tone signal or parallelized different time-interleaved plurality of pilot tones between frequency of the frequency Acquiring a signal ;
Phase-synchronizing a plurality of phase-locked circuits to the plurality of pilot tone signals obtained, respectively;
Estimating each phase of a pilot tone signal multiplexed on the modulation signal from output signals of the plurality of phase synchronization circuits;
Compensating for phase noise of the main signal separated from the modulated signal based on the estimated respective phases;
Including a phase compensation method.
前記パイロットトーン信号は、
前記パイロットトーン信号が多重される主信号の信号帯域を制限することにより生じた
空き周波数に割り当てられたことを特徴とする請求項7から9の何れか1項に記載の位相
補償方法。
The pilot tone signal is
10. The phase compensation method according to claim 7, wherein the phase compensation method is assigned to a vacant frequency generated by limiting a signal band of a main signal on which the pilot tone signal is multiplexed.
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