JP6386369B2 - Optical signal receiving apparatus and optical signal receiving method - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバ伝送路を伝送した光信号を、デジタルコヒーレント検波技術を用いて受信する光信号受信装置及び光信号受信方法に関する。 The present invention relates to an optical signal receiving apparatus and an optical signal receiving method for receiving an optical signal transmitted through an optical fiber transmission line using a digital coherent detection technique.
1チャネルあたりの伝送速度が100Gbit/s以上の超高速伝送システムにおいて、コヒーレント光通信技術とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が広く用いられている。例えば、100Gbit/s長距離光伝送システムにおける変復調方式として標準となっているDP−QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)方式(例えば、非特許文献1参照)では、4値の位相変調を用いることでシンボルレート32Gbit/sの信号を2多重しコヒーレント光信号を生成し、さらに2つの偏波を用いることで2多重し、128Gbit/sのコヒーレント光信号を生成する。受信側では、信号光と同じ波長のローカル光を用いてコヒーレント受信した信号を、AD(Analog to Digital)コンバータを用いてデジタル化した後、デジタル信号処理によって、伝送路の波長分散補償、偏波分散補償、偏波信号の分離、周波数オフセット補償、キャリア位相補償等を行うことで優れた伝送特性が実現されている。 In an ultra-high-speed transmission system having a transmission rate per channel of 100 Gbit / s or more, a digital coherent technology combining a coherent optical communication technology and a digital signal processing technology is widely used. For example, in a DP-QPSK (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying) method (for example, see Non-Patent Document 1), which is a standard modulation / demodulation method in a 100 Gbit / s long-distance optical transmission system, quaternary phase modulation is used. As a result, a signal having a symbol rate of 32 Gbit / s is multiplexed twice to generate a coherent optical signal, and further multiplexed using two polarizations to generate a 128 Gbit / s coherent optical signal. On the receiving side, the signal coherently received using local light of the same wavelength as the signal light is digitized using an AD (Analog to Digital) converter and then subjected to chromatic dispersion compensation and polarization of the transmission path by digital signal processing. Excellent transmission characteristics are realized by performing dispersion compensation, polarization signal separation, frequency offset compensation, carrier phase compensation, and the like.
近年では、1チャネルあたり100Gbit/sを超える伝送速度を実現するために、複数のサブキャリア信号を多重して1つのチャネルとして伝送する光マルチキャリア伝送方式が検討されている。例えば、非特許文献2では、349Git/s DP−32QAM(Quadrature Amplitude Modulation)サブキャリア信号を3波並列に送受信することにより、1チャネルあたり1Tbit/sの伝送を実現している。 In recent years, in order to realize a transmission rate exceeding 100 Gbit / s per channel, an optical multicarrier transmission scheme in which a plurality of subcarrier signals are multiplexed and transmitted as one channel has been studied. For example, in Non-Patent Document 2, transmission of 1 Tbit / s per channel is realized by transmitting and receiving 349 Git / s DP-32QAM (Quadrature Amplitude Modulation) subcarrier signals in parallel in three waves.
また、デジタルコヒーレント検波技術を用いた光信号受信器において、光ファイバ伝送路を伝送した光信号に生じる波長分散は、デジタル信号処理装置の波長分散補償回路によって補償される。波長分散補償回路では、例えば、波長分散測定器で予め測定した波長分散量、もしくはデジタル信号処理装置に実装された波長分散推定回路によって推定された波長分散量を用いて、波長分散で生じた光信号の波形歪みを補償する。また、波長分散補償回路を適応制御して波長分散推定・補償する方法もある。 Further, in the optical signal receiver using the digital coherent detection technique, the chromatic dispersion generated in the optical signal transmitted through the optical fiber transmission line is compensated by the chromatic dispersion compensation circuit of the digital signal processing apparatus. In a chromatic dispersion compensation circuit, for example, light generated by chromatic dispersion using a chromatic dispersion amount measured in advance by a chromatic dispersion measuring device or a chromatic dispersion amount estimated by a chromatic dispersion estimating circuit mounted on a digital signal processing device. Compensates for signal waveform distortion. There is also a method for estimating and compensating for chromatic dispersion by adaptively controlling the chromatic dispersion compensation circuit.
さらに、波長分散補償回路において、波長分散測定器で予め測定した波長分散値を用いる場合、環境変動によって生じる波長分散量の変動に追従することができないため、受信信号の特性が劣化してしまう。デジタル信号処理装置に実装された波長分散推定回路によって波長分散値を推定する方法(例えば非特許文献3参照)では、パイロット信号をデータ信号へ付加するため、信号データレートが増加してしまう。 Furthermore, in the chromatic dispersion compensation circuit, when the chromatic dispersion value measured in advance by the chromatic dispersion measuring device is used, it is impossible to follow the variation of the chromatic dispersion amount caused by the environmental variation, so that the characteristics of the received signal are deteriorated. In a method of estimating a chromatic dispersion value using a chromatic dispersion estimation circuit mounted on a digital signal processing apparatus (see, for example, Non-Patent Document 3), a pilot signal is added to a data signal, and thus the signal data rate increases.
前述したように、波長分散補償回路を適応制御して波長分散推定・補償する方法では、適応制御によりデジタル信号処理装置の回路規模増大を招くという問題がある。また、前述の波長分散推定・補償方法では、光伝送路における光信号対雑音比(OSNR:Optical Signal to Noise Ratio)が厳しい条件下において、波長分散推定の精度が低下してしまうという問題もある。 As described above, the method for estimating and compensating for chromatic dispersion by adaptively controlling the chromatic dispersion compensation circuit has a problem in that the circuit scale of the digital signal processing apparatus is increased by adaptive control. Further, the above-described chromatic dispersion estimation / compensation method has a problem in that the accuracy of chromatic dispersion estimation is lowered under a severe optical signal to noise ratio (OSNR) in the optical transmission line. .
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単にかつ高精度に波長分散量を推定することができる光信号受信装置及び光信号受信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 circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical signal receiving apparatus and an optical signal receiving method capable of estimating a chromatic dispersion amount easily and with high accuracy.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するデジタル信号処理手段と、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力手段と、前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力手段と、前記ビット遅延量を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving apparatus including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input and a frame signal is output, and a digital signal processing unit that inputs the output frame signal and performs frame signal processing to obtain a client signal. Client signal output means for outputting, delay amount output means for outputting the bit delay amount between the subcarrier signals from the frame signal, and chromatic dispersion for calculating the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line using the bit delay amount And a quantity calculating means.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートを出力するデジタル信号処理手段と、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力手段と、前記フレーム信号と前記シンボルレートとに基づき前記サブキャリア信号間に生じる遅延時間を出力する遅延時間出力手段と、前記遅延時間を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving apparatus including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input, the frame signal is output, and the symbol signal of the subcarrier signal is output, and the output frame signal A client signal output means for outputting a client signal by performing frame signal processing, a delay time output means for outputting a delay time generated between the subcarrier signals based on the frame signal and the symbol rate, and the delay Chromatic dispersion amount calculating means for calculating the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line using time And wherein the door.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートと、前記サブキャリア信号の中心波長とを出力するデジタル信号処理手段と、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力手段と、前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力手段と、前記フレーム信号間のビット遅延量と、前記シンボルレートと、前記中心波長とを用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving device including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input, the frame signal is output, and the digital signal that outputs the symbol rate of the subcarrier signal and the center wavelength of the subcarrier signal Processing means; client signal output means for inputting the output frame signal, processing the frame signal to output a client signal; and delay amount output means for outputting a bit delay amount between the subcarrier signals from the frame signal; The optical signal is transmitted using the bit delay amount between the frame signals, the symbol rate, and the center wavelength. Characterized in that a wavelength dispersion value calculating means for calculating the chromatic dispersion of Iba transmission path.
本発明は、前記波長分散量に基づいて、前記光ファイバ伝送路の波長分散を補償する分散補償手段をさらに備えたことを特徴とする。 The present invention is characterized by further comprising dispersion compensation means for compensating the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line based on the chromatic dispersion amount.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置が行う光信号受信方法であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するデジタル信号処理ステップと、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力ステップと、前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力ステップと、前記ビット遅延量を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算ステップとを有することを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving method performed by an optical signal receiving apparatus including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input and a frame signal is output, and the output frame signal is input and the frame signal is input. A client signal output step of processing and outputting a client signal; a delay amount output step of outputting a bit delay amount between the subcarrier signals from the frame signal; and a chromatic dispersion of the optical fiber transmission line using the bit delay amount And a chromatic dispersion amount calculating step for calculating the amount.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置が行う光信号受信方法であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートを出力するデジタル信号処理ステップと、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力ステップと、前記フレーム信号と前記シンボルレートとに基づき前記サブキャリア信号間に生じる遅延時間を出力する遅延時間出力ステップと、前記遅延時間を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算ステップとを有することを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving method performed by an optical signal receiving device including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input, the frame signal is output, and the symbol rate of the subcarrier signal is output, A client signal output step for inputting the output frame signal, processing the frame signal and outputting a client signal, and a delay time for outputting a delay time generated between the subcarrier signals based on the frame signal and the symbol rate Calculate the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line using the output step and the delay time. And having a wavelength dispersion amount calculation step that.
本発明は、光ファイバ伝送路から入力する光マルチキャリア信号をN(Nは2以上の自然数)波のサブキャリア信号に分波し、N波の前記サブキャリア信号からデジタル信号を出力する光マルチキャリア信号受信機を備える光信号受信装置が行う光信号受信方法であって、前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートと、前記サブキャリア信号の中心波長とを出力するデジタル信号処理ステップと、出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力ステップと、前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力ステップと、前記フレーム信号間のビット遅延量と、前記シンボルレートと、前記中心波長とを用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算ステップとを有することを特徴とする。 The present invention divides an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) wave subcarrier signals, and outputs a digital signal from the N wave subcarrier signals. An optical signal receiving method performed by an optical signal receiving apparatus including a carrier signal receiver, wherein the digital signal is input, a frame signal is output, a symbol rate of the subcarrier signal, and a center wavelength of the subcarrier signal A digital signal processing step for outputting the frame signal, a client signal output step for inputting the output frame signal, processing the frame signal to output a client signal, and outputting a bit delay amount between the subcarrier signals from the frame signal A delay amount output step, a bit delay amount between the frame signals, and the symbol rate And having a wavelength dispersion amount calculation step of calculating the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line with said central wavelength.
本発明によれば、光マルチキャリア信号を構成するサブキャリア信号間のビット遅延量を測定し、このビット遅延量を用いて波長分散量を計算によって求めるようにしたため、簡単にかつ高精度に波長分散量を推定することができるという効果が得られる。 According to the present invention, the bit delay amount between the subcarrier signals constituting the optical multicarrier signal is measured, and the chromatic dispersion amount is obtained by calculation using this bit delay amount. The effect that the amount of dispersion can be estimated is obtained.
<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態による光信号受信装置を説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、光信号受信装置1は、入力された光マルチキャリア信号をサブキャリア信号E1〜EN(サブキャリア信号数Nは1より大きい正の整数)に分波する波長分波器10と、サブキャリア信号E1〜ENをそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1〜sNを出力する光マルチキャリア信号受信機20と、デジタル信号s1〜sNをデジタル信号処理して波形等化しフレーム信号d1〜dNに復調するデジタル信号処理装置30と、フレーム信号d1〜dNをフレーム信号処理してクライアント信号c及びフレーム信号dkとdl間(1≦k<l≦N)のビット遅延量Tklを出力するフレーム信号受信装置40と、クライアント信号cを出力するクライアント信号送信機50とで構成されている。デジタル信号処理装置30は、波長分散量計算回路301を備える。波長分散量計算回路301は、フレーム信号受信装置40が出力するフレーム信号dkとdl間のビット遅延量Tklを用いて波長分散量を計算する。計算された波長分散量は、デジタル信号処理装置の波長分散補償回路(図示せず)で用いる。
<First Embodiment>
Hereinafter, an optical signal receiving apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, an optical
フレーム信号の例としてはITU−Tで規定されるOTN(Optical Transport Network)がある。100Gbit/sを超える伝送を実現するフレーム信号としてn×100Gbit/s(nは1より大きい正の整数)のOTUCnが検討されている(例えば、参考文献1参照)。
参考文献1:「大原拓也,“OTN インタフェース技術および標準化動向”,BI-5-1,電子情報通信学会総合大会,2014.」
An example of the frame signal is OTN (Optical Transport Network) defined by ITU-T. OTUCn of n × 100 Gbit / s (n is a positive integer larger than 1) has been studied as a frame signal that realizes transmission exceeding 100 Gbit / s (for example, see Reference 1).
Reference 1: “Takuya Ohara,“ OTN Interface Technology and Standardization Trends ”, BI-5-1, IEICE General Conference, 2014.”
例えば4サブキャリアを用いて400Gbit/s伝送する場合は、OTUC4信号を4つの100Gbit/s信号のOTLC4.4#1,OTLC4.4#2,OTLC4.4#3,OTLC4.4#4に分配し、各OTLC4.4信号がサブキャリアを用いて伝送される。受信側ではデジタル信号処理装置30の出力d1、d2、d3、d4としてOTLC4.4#1,OTLC4.4#2,OTLC4.4#3,OTLC4.4#4が用いられる。OTLC4.4#i(この例では1≦i≦4)はフレーム構造を持っており、フレームの先頭には固定のビットパターンを持ったFAS(Frame Alignment Signal)があり、FASの後ろには1フレームごとに0〜255までの数字をインクレメントするカウンタであるMFAS(Multi−Frame Alignment Signal)がある。
For example, in the case of 400 Gbit / s transmission using 4 subcarriers, the OTUC4 signal is distributed to four 100 Gbit / s signals OTLC 4.4 # 1, OTLC 4.4 # 2, OTLC 4.4 # 3, and OTLC 4.4 # 4. Each OTLC 4.4 signal is transmitted using subcarriers. On the receiving side, OTLC 4.4 # 1, OTLC 4.4 # 2, OTLC 4.4 # 3, and OTLC 4.4 # 4 are used as outputs d 1 , d 2 , d 3 , and d 4 of the digital
フレーム信号受信装置では受信したOTLC4.4#i(この例では1≦i≦4)のそれぞれについてFASの固定ビットパタンを見つけ出してフレームの境界を認識し、その後、FASあるいはFASとMFASの双方を用いてOTLC4.4#i間のスキューを検出する。検出スキュー情報をもとにバッファなどを用いてデスキューしたのちにOTUC4信号を再生する。前述のスキューの情報がフレーム信号間のビット遅延量に相当する。 The frame signal receiving apparatus finds the FAS fixed bit pattern for each received OTLC 4.4 # i (1 ≦ i ≦ 4 in this example), recognizes the boundary of the frame, and then detects FAS or both FAS and MFAS. To detect the skew between OTLC4.4 # i. After deskewing using a buffer or the like based on the detected skew information, the OTUC4 signal is reproduced. The skew information corresponds to the bit delay amount between frame signals.
波長分散によってサブキャリア信号EkとElの間に生じる遅延時間Δtklと波長分散量DklLの関係は(1)式で示される(例えば、参考文献2参照)。
参考文献2:「T. E. Dimmick, G. Rossi, and D. J. Blumenthal, “Optical Dispersion Monitoring Technique Using Double Sideband Subcarriers,” IEEE Photonics Technology. Letters, vol. 12, no. 7, pp. 900-902, 2000.」
Reference 2: “TE Dimmick, G. Rossi, and DJ Blumenthal,“ Optical Dispersion Monitoring Technique Using Double Sideband Subcarriers, ”IEEE Photonics Technology. Letters, vol. 12, no. 7, pp. 900-902, 2000.”
ここで、fSはサブキャリア信号のシンボルレート、Δfはサブキャリア信号間隔、λk及びλlはサブキャリア信号EkとElの中心波長、Cは光速、Dklは単位長さあたりの波長分散量、及びLは光ファイバ伝送路長を示す。(1)式の変形により、フレーム信号受信装置40が出力するサブキャリア信号間ビット遅延量Tklを用いて、波長分散量DklLを計算することができる。本実施形態では、光マルチキャリア信号がN波のサブキャリア信号で構成されているため、波長分散量D12L〜D(n−1)nLを計算することができる。計算された波長分散量は、デジタル信号処理装置30内の波長分散補償回路(図示せず)で用いる。
Here, f S is the symbol rate of the subcarrier signal, Δf is the subcarrier signal interval, λ k and λ l are the center wavelengths of the subcarrier signals E k and E l , C is the speed of light, and D kl is per unit length. The chromatic dispersion amount and L indicate the length of the optical fiber transmission line. By modifying the equation (1), the chromatic dispersion amount D kl L can be calculated using the inter-subcarrier signal bit delay amount T kl output from the frame
また、本実施形態では、波長分散量D12L〜D(n−1)nLを計算できるため、これらの波長分散量を用いて、任意の波長における伝送路の波長分散量を計算することが可能となる。例えば、1550nm帯で伝送を行う場合、波長分散量DLと波長λの関係は(2)式で示される(例えば、参考文献3参照)。
参考文献3:「ITU-T, G.652, “Transmission media and optical systems characteristics -Optical fibre cables”.」
DL=L[D1550+S1550)λ−1550)] ・・・(2)
In the present embodiment, since the chromatic dispersion amounts D 12 L to D (n−1) n L can be calculated, the chromatic dispersion amount of the transmission line at an arbitrary wavelength is calculated using these chromatic dispersion amounts. Is possible. For example, when transmission is performed in the 1550 nm band, the relationship between the chromatic dispersion DL and the wavelength λ is expressed by equation (2) (for example, see Reference 3).
Reference 3: “ITU-T, G.652,“ Transmission media and optical systems characteristics -Optical fiber cables ”.”
DL = L [D 1550 + S 1550 ) λ-1550)] (2)
ここで、D1550は波長1550nmにおける単位長さあたりの波長分散量、S1550は分散スロープを示す。本実施形態で計算した波長分散量を用いて、(2)式のD1550及びS1550を求めることができるため、任意の波長λにおける伝送路の波長分散量DLを計算することが可能となる。 Here, D 1550 represents a chromatic dispersion amount per unit length at a wavelength of 1550 nm, and S 1550 represents a dispersion slope. Since D 1550 and S 1550 in equation (2) can be obtained using the chromatic dispersion amount calculated in the present embodiment, the chromatic dispersion amount DL of the transmission line at an arbitrary wavelength λ can be calculated. .
次に、図2を参照して、図1に示す光信号受信装置1の動作を説明する。図2は、図1に示す光信号受信装置1の動作を示すフローチャートである。まず、波長分波器10は、入力された光マルチキャリア信号をサブキャリア信号E1〜EN(サブキャリア信号数Nは1より大きい正の整数)に分波する(ステップS1)。続いて、光マルチキャリア信号受信機20は、分波されたサブキャリア信号E1〜ENをそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1〜sNを出力する(ステップS2)。
Next, the operation of the optical
次に、デジタル信号処理装置30は、デジタル信号s1〜sNをデジタル信号処理して波形等化しフレーム信号d1〜dNに復調する(ステップS3)。続いて、フレーム信号受信装置40は、復調されたフレーム信号d1〜dNをフレーム信号処理してクライアント信号cを出力する(ステップS4)。また、フレーム信号受信装置40は、フレーム信号dkとdl間(1≦k<l≦N)のビット遅延量Tklを求めて波長分散量計算回路301へ出力する(ステップS5)。
Next, the digital
次に、波長分散量計算回路301は、フレーム信号受信装置40が出力するフレーム信号dkとdl間のビット遅延量Tklを用いて波長分散量を算出する(ステップS6)。算出された波長分散量は、デジタル信号処理装置30内の波長分散補償回路(図示せず)で用いる。これと並行して、クライアント信号送信機50は、フレーム信号受信装置40から出力するクライアント信号cを外部へ出力する(ステップS7)。このクライアント信号送信機50は、光信号受信装置1に必ずしも備えている必要はなく、光信号受信装置1内において、フレーム信号受信装置40が出力するクライアント信号cに対して何らかの処理を施すようにしてもよい。
Next, the chromatic dispersion
<第2実施形態>
次に、図面を参照して、本発明の第2実施形態による光信号受信装置を説明する。図3は同実施形態の構成を示すブロック図である。図3に示す光信号受信装置1は、図1に示す光信号受信装置1において、サブキャリア信号数N=2とした場合における構成例をしめしている。また、図3には、光信号受信装置1と対として用いる光信号送信装置2も図示してある。
Second Embodiment
Next, an optical signal receiving apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. The optical
光マルチキャリア信号を出力する光信号送信装置2は、クライアント信号cを受信するクライアント信号受信機60と、クライアント信号cをフレーム信号d1及びd2に変換するフレーム信号送信装置70と、フレーム信号d1及びd2をそれぞれ128Gbit/s(シンボルレート:32Gbit/s)DP−QPSKのサブキャリア信号E1及びE2に変調して出力するサブキャリア送信機80、サブキャリア送信機90と、サブキャリア信号E1及びE2を合波して256Gbit/sの光マルチキャリア信号として、シングルモードファイバ240kmで構成されている光ファイバ伝送路3へ出力する波長合波器100とで構成されている。
The optical signal transmitter 2 that outputs an optical multicarrier signal includes a
光ファイバ伝送路を伝送した光マルチキャリア信号を受信する光受信装置1は、256Gbit/sの光マルチキャリア信号を128Gbit/s DP−QPSKのサブキャリア信号E1及びE2に分波する波長分波器10と、サブキャリア信号E1及びE2をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1及びs2を出力する光マルチキャリア信号受信機20と、デジタル信号s1及びs2をデジタル信号処理してフレーム信号d1及びd2に復調するデジタル信号処理装置31と、フレーム信号d1及びd2をフレーム信号処理してクライアント信号c及びフレーム信号d1とd2間のビット遅延量T12を出力するフレーム信号受信装置40と、クライアント信号cを外部へ出力するクライアント信号送信機とで構成されている。
An
次に、図3に示すデジタル信号処理装置31に構成を説明する。図3に示す光信号受信装置1におけるデジタル信号処理装置31は、フレーム信号受信装置40が出力するフレーム信号d1とd2間のビット遅延量T12を用いて波長分散量を計算する波長分散量計算回路310と、サブキャリア信号E1及びE2に対応するデジタル信号s1及びs2の波長分散を補償する波長分散補償回路311、312と、波形等化及び偏波分離を行う適応等化回路313、314と、周波数オフセット及び位相ノイズを推定し補償するキャリア位相補償回路315、316と、デジタル信号処理されたデジタル信号s1及びs2をフレーム信号d1及びd2に復調する復調回路317、318とで構成されている。
Next, the configuration of the digital
次に、図4を参照して、図3に示す光信号受信装置1に動作を説明する。図4は、図3に示す光信号受信装置1に動作を示すフローチャートである。まず、波長分波器10は、入力された光マルチキャリア信号をサブキャリア信号E1〜EN(サブキャリア信号数Nは1より大きい正の整数)に分波する(ステップS12)。続いて、光マルチキャリア信号受信機20は、分波されたサブキャリア信号E1〜ENをそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1〜sNを出力する(ステップS12)。
Next, the operation of the optical
次に、デジタル信号処理装置30は、デジタル信号s1〜sNをデジタル信号処理してフレーム信号d1〜dNに復調する(ステップS13)。続いて、フレーム信号受信装置40は、復調されたフレーム信号d1〜dNをフレーム信号処理してクライアント信号cを出力する(ステップS14)。また、フレーム信号受信装置40は、フレーム信号dkとdl間(1≦k<l≦N)のビット遅延量T12を求めて波長分散量計算回路310へ出力する(ステップS15)。
Then, the
これと並行して、クライアント信号送信機50は、フレーム信号受信装置40から出力するクライアント信号cを外部へ出力する(ステップS16)。
In parallel with this, the
次に、デジタル信号処理装置31の詳細な処理動作を説明する。波長分散量計算回路310は、サブキャリア間ビット遅延量T12から波長分散量を算出する(ステップS131)。波長分散補償回路311、312は、算出された波長分散量D12Lを用いて波長分散を補償する(ステップS132)。
Next, a detailed processing operation of the digital
次に、適応等化回路313、314は、波形等化及び偏波分離を行う(ステップS133)。続いて、キャリア位相補償回路315、316周波数オフセット及び位相ノイズを推定し補償する(ステップS134)。そして、復調回路317、318は、デジタル信号処理されたデジタル信号s1及びs2をフレーム信号d1及びd2に復調する(ステップS135)。
Next, the
本実施形態におけるサブキャリア信号間隔Δfは37.5GHz、サブキャリア信号E1及びE2の中心波長はそれぞれλ1=1580.194nm及びλ2=1580.507nmとした。また、本実施形態において、フレーム信号受信装置40が出力するサブキャリア間のビット遅延量T12は44ビットであった。デジタル信号処理装置31における波長分散量計算回路が(1)式を用いて出力する光ファイバ伝送路の波長分散量D12Lは4401.34ps/nmとなった。波長分散測定器で予め測定した光ファイバ伝送路の波長分散量D12Lは4396.73 ps/nmであり、本実施形態において波長分散量計算回路が推定した波長分散量は近い値となった。
In this embodiment, the subcarrier signal interval Δf is 37.5 GHz, and the center wavelengths of the subcarrier signals E 1 and E 2 are λ 1 = 1580.194 nm and λ 2 = 1580.507 nm, respectively. Further, in the present embodiment, the bit delay amount T 12 between subcarriers frame
<第3実施形態>
次に、図面を参照して、本発明の第3実施形態による光信号受信装置を説明する。図5は同実施形態の構成を示すブロック図である。図5に示す光信号受信装置1は、第1実施形態と同様に、波長分波器10と、光マルチキャリア信号受信機20と、デジタル信号処理装置32と、フレーム信号受信装置41と、クライアント信号送信機50とで構成されており、デジタル信号処理装置32は波長分散量計算回路318を備える。
<Third Embodiment>
Next, an optical signal receiving apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. As in the first embodiment, the optical
図5に示すの光信号受信装置1におけるデジタル信号処理装置32は、マルチキャリア信号情報として、サブキャリア信号のシンボルレートfSをフレーム信号受信装置41へ出力する。フレーム信号受信装置41は、デジタル信号処理装置32から入力したシンボルレートfSと、フレーム信号処理時に得られたフレーム信号dkとdl(1≦k<l≦N)間のビット遅延量Tklとを用いて、波長分散によってサブキャリア信号EkとElの間に生じる遅延時間Δtkl=Tkl/fSを計算し、サブキャリア間遅延時間Δtklをデジタル信号処理装置32の波長分散量計算回路(図示せず)へ入力する。
The digital
デジタル信号処理装置32における波長分散量計算回路318は、フレーム信号受信装置41から入力されたサブキャリア間遅延時間Δtklを用いて、(1)式を用いて、波長分散量DklLを計算する。計算された波長分散量は、デジタル信号処理装置32の波長分散補償回路で用いる。
The chromatic dispersion
次に、図6を参照して、図5に示す光信号受信装置の動作を説明する。図6は、図5に示す光信号受信装置の動作を示すフローチャートである。まず、波長分波器10は、入力された光マルチキャリア信号をサブキャリア信号E1〜EN(サブキャリア信号数Nは1より大きい正の整数)に分波する(ステップS21)。続いて、光マルチキャリア信号受信機20は、分波されたサブキャリア信号E1〜ENをそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1〜sNを出力する(ステップS22)。
Next, the operation of the optical signal receiving apparatus shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the optical signal receiving apparatus shown in FIG. First, the
次に、デジタル信号処理装置30は、デジタル信号s1〜sNをデジタル信号処理して波形等化しフレーム信号d1〜dNに復調する(ステップS23)。そして、デジタル信号処理装置32は、マルチキャリア信号情報(サブキャリア信号のシンボルレートFS)を出力する(ステップS24)。
Next, the digital
次に、フレーム信号受信装置41は、復調されたフレーム信号d1〜dNをフレーム信号処理してクライアント信号cを出力する(ステップS25)。また、フレーム信号受信装置41は、デジタル信号処理装置32から入力したシンボルレートfSと、フレーム信号処理時に得られたフレーム信号dkとdl(1≦k<l≦N)間のビット遅延量Tklとを用いて、波長分散によってサブキャリア信号EkとElの間に生じる遅延時間Δtkl=Tkl/fSを波長分散量計算回路318に出力する(ステップS26)。
Next, the frame
次に、波長分散量計算回路318は、フレーム信号受信装置40が出力する遅延時間Δtklを用いて波長分散量を算出する(ステップS27)。算出された波長分散量は、デジタル信号処理装置30内の波長分散補償回路(図示せず)で用いる。これと並行して、クライアント信号送信機50は、フレーム信号受信装置40から出力するクライアント信号cを外部へ出力する(ステップS28)。
Next, the chromatic dispersion
<第4実施形態>
次に、図面を参照して、本発明の第4実施形態による光信号受信装置を説明する。図7は同実施形態の構成を示すブロック図である。図7に示す光信号受信装置1は、第1実施形態及び第3実施形態と同様に、波長分波器10と、光マルチキャリア信号受信機20と、デジタル信号処理装置32と、フレーム信号受信装置42と、クライアント信号送信機50とで構成されており、フレーム信号受信装置42は波長分散量計算機能420を備える。
<Fourth embodiment>
Next, an optical signal receiving apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. As in the first and third embodiments, the optical
図7に示す光信号受信装置1におけるデジタル信号処理装置32は、マルチキャリア信号情報として、サブキャリア信号のシンボルレートfS及び中心波長λ1〜λNをフレーム信号受信装置42へ出力する。フレーム信号受信装置42に備える波長分散量計算機能420は、デジタル信号処理装置32から入力されたシンボルレートfSと中心波長λ1〜λN、フレーム信号処理時に得られた任意の2つフレーム信号dkとdl(1≦k<l≦N)間のビット遅延量Tklとを用いて、(1)式より波長分散量DklLを計算する。フレーム信号受信装置42における波長分散量計算機能420で計算された波長分散量は、デジタル信号処理装置32の波長分散補償回路(図示せず)へ入力する。
The digital
次に、図8を参照して、図7に示す光信号受信装置の動作を説明する。図8は、図7に示す光信号受信装置の動作を示すフローチャートである。まず、波長分波器10は、入力された光マルチキャリア信号をサブキャリア信号E1〜EN(サブキャリア信号数Nは1より大きい正の整数)に分波する(ステップS31)。続いて、光マルチキャリア信号受信機20は、分波されたサブキャリア信号E1〜ENをそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号s1〜sNを出力する(ステップS32)。
Next, the operation of the optical signal receiving apparatus shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the optical signal receiving apparatus shown in FIG. First, the
次に、デジタル信号処理装置30は、デジタル信号s1〜sNをデジタル信号処理して波形等化しフレーム信号d1〜dNに復調する(ステップS33)。そして、デジタル信号処理装置33は、マルチキャリア信号情報(サブキャリア信号のシンボルレートfSと中心波長λ1〜λN)を出力する(ステップS34)。
Next, the digital
次に、フレーム信号受信装置41は、復調されたフレーム信号d1〜dNをフレーム信号処理してクライアント信号cを出力する(ステップS35)。また、フレーム信号受信装置41は、デジタル信号処理装置33から入力したシンボルレートfSと、フレーム信号処理時に得られたフレーム信号dkとdl(1≦k<l≦N)間のビット遅延量Tklとを用いて、波長分散によってサブキャリア信号EkとElの間に生じる遅延時間Δtkl=Tkl/fSを波長分散量計算機能420に出力する(ステップS36)。
Next, the frame
次に、波長分散量計算機能420は、出力された遅延時間Δtklを用いて波長分散量を算出する(ステップS37)。算出された波長分散量は、デジタル信号処理装置33内の波長分散補償回路(図示せず)で用いる。これと並行して、クライアント信号送信機50は、フレーム信号受信装置40から出力するクライアント信号cを外部へ出力する(ステップS38)。
Next, the chromatic dispersion
以上説明したように、光ファイバ伝送路を伝送した光マルチキャリア信号を、光マルチキャリア信号受信機でコヒーレント検波して受信してデジタル信号処理装置で復調後に、フレーム信号受信装置において光マルチキャリア信号を構成するサブキャリア信号間のビット遅延量を測定し、このビット遅延量を用いて波長分散量を計算することにより、高精度に波長分散量を推定することが可能になる。 As described above, an optical multicarrier signal transmitted through an optical fiber transmission line is received by coherent detection by an optical multicarrier signal receiver, demodulated by a digital signal processor, and then received by an optical multicarrier signal in a frame signal receiver. It is possible to estimate the chromatic dispersion amount with high accuracy by measuring the bit delay amount between the subcarrier signals constituting the signal and calculating the chromatic dispersion amount using the bit delay amount.
前述した実施形態における光信号受信装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。 The optical signal receiving device in the above-described embodiment may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array).
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Therefore, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.
光ファイバ伝送路を伝送した光マルチキャリア信号を、光マルチキャリア信号受信機でコヒーレント検波して受信してデジタル信号処理装置で復調後に、フレーム信号受信装置において光マルチキャリア信号を構成するサブキャリア信号間のビット遅延量を測定し、このビット遅延量を用いて波長分散量を計算することにより、高精度に波長分散量を推定することが不可欠な用途にも適用できる。 An optical multicarrier signal transmitted through an optical fiber transmission line is received by coherent detection by an optical multicarrier signal receiver, demodulated by a digital signal processing device, and then a subcarrier signal constituting an optical multicarrier signal in a frame signal receiving device. By measuring the amount of bit delay between them and calculating the amount of chromatic dispersion using this amount of bit delay, the present invention can be applied to applications where it is essential to estimate the amount of chromatic dispersion with high accuracy.
1・・・光信号受信装置、2・・・光信号送信装置、3・・・光ファイバ伝送路、10・・・波長分波器、20・・・光マルチキャリア信号受信機、30、31、32、33・・・デジタル信号処理装置、301、310、318・・・波長分散量計算回路、311、312・・・波長分散補償回路、313、314・・・適応等化回路、315、316・・・キャリア位相補償回路、317、318・・・復調回路、40、41、42・・・フレーム信号受信装置、420・・・波長分散量計算機能、50・・・クライアント信号送信機、60・・・クライアント信号受信機、70・・・フレーム信号送信装置、80、90・・・サブキャリア送信機、100・・・波長合波器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートを出力するデジタル信号処理手段と、
出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力手段と、
前記フレーム信号間のビット遅延量を前記シンボルレートで除算することによって前記サブキャリア信号間に生じる遅延時間を出力する遅延時間出力手段と、
前記遅延時間を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算手段と
を備えたことを特徴とする光信号受信装置。 An optical multicarrier signal receiver that demultiplexes an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) subcarrier signals and outputs a digital signal from the N subcarrier signals An optical signal receiving device comprising:
Digital signal processing means for inputting the digital signal, outputting a frame signal, and outputting a symbol rate of the subcarrier signal;
Client signal output means for inputting the output frame signal, processing the frame signal, and outputting a client signal;
Delay time output means for outputting a delay time generated between the subcarrier signals by dividing a bit delay amount between the frame signals by the symbol rate;
An optical signal receiving apparatus comprising: chromatic dispersion amount calculating means for calculating the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line using the delay time.
前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートと、前記サブキャリア信号の中心波長とを出力するデジタル信号処理手段と、
出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力手段と、
前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力手段と、
前記フレーム信号間のビット遅延量を前記シンボルレートで除算することで得られる値と、前記中心波長に基づいて得られた値に前記光ファイバ伝送路の波長分散量を乗じて得られる値とが等しくなるように前記波長分散量を計算する波長分散量計算手段と
を備えたことを特徴とする光信号受信装置。 An optical multicarrier signal receiver that demultiplexes an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) subcarrier signals and outputs a digital signal from the N subcarrier signals An optical signal receiving device comprising:
Digital signal processing means for inputting the digital signal, outputting a frame signal, and outputting a symbol rate of the subcarrier signal and a center wavelength of the subcarrier signal;
Client signal output means for inputting the output frame signal, processing the frame signal, and outputting a client signal;
A delay amount output means for outputting a bit delay amount between the subcarrier signals from the frame signal;
A value obtained by dividing the bit delay amount between the frame signals by the symbol rate , and a value obtained by multiplying the value obtained based on the center wavelength by the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line. An optical signal receiving device comprising: chromatic dispersion amount calculating means for calculating the chromatic dispersion amount so as to be equal .
前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートを出力するデジタル信号処理ステップと、
出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力ステップと、
前記フレーム信号間のビット遅延量を前記シンボルレートで除算することによって前記サブキャリア信号間に生じる遅延時間を出力する遅延時間出力ステップと、
前記遅延時間を用いて前記光ファイバ伝送路の波長分散量を計算する波長分散量計算ステップと
を有することを特徴とする光信号受信方法。 An optical multicarrier signal receiver that demultiplexes an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) subcarrier signals and outputs a digital signal from the N subcarrier signals An optical signal receiving method performed by an optical signal receiving device comprising:
A digital signal processing step of inputting the digital signal, outputting a frame signal, and outputting a symbol rate of the subcarrier signal;
A client signal output step of inputting the output frame signal, processing the frame signal, and outputting a client signal;
A delay time output step of outputting a delay time generated between the subcarrier signals by dividing a bit delay amount between the frame signals by the symbol rate;
And a chromatic dispersion amount calculating step of calculating a chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line by using the delay time.
前記デジタル信号を入力し、フレーム信号を出力するとともに、前記サブキャリア信号のシンボルレートと、前記サブキャリア信号の中心波長とを出力するデジタル信号処理ステップと、
出力された前記フレーム信号を入力し、フレーム信号処理してクライアント信号を出力するクライアント信号出力ステップと、
前記フレーム信号からサブキャリア信号間のビット遅延量を出力する遅延量出力ステップと、
前記フレーム信号間のビット遅延量を前記シンボルレートで除算することで得られる値と、前記中心波長に基づいて得られた値に前記光ファイバ伝送路の波長分散量を乗じて得られる値とが等しくなるように前記波長分散量を計算する波長分散量計算ステップと
を有することを特徴とする光信号受信方法。 An optical multicarrier signal receiver that demultiplexes an optical multicarrier signal input from an optical fiber transmission line into N (N is a natural number of 2 or more) subcarrier signals and outputs a digital signal from the N subcarrier signals An optical signal receiving method performed by an optical signal receiving device comprising:
A digital signal processing step for inputting the digital signal, outputting a frame signal, and outputting a symbol rate of the subcarrier signal and a center wavelength of the subcarrier signal;
A client signal output step of inputting the output frame signal, processing the frame signal, and outputting a client signal;
A delay amount output step of outputting a bit delay amount between subframe signals from the frame signal;
A value obtained by dividing the bit delay amount between the frame signals by the symbol rate , and a value obtained by multiplying the value obtained based on the center wavelength by the chromatic dispersion amount of the optical fiber transmission line. And a chromatic dispersion amount calculating step for calculating the chromatic dispersion amount so as to be equal to each other.
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