JP2008145406A - Optical transmission path measuring device and impulse response measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバなどの光伝送路についてのインパルス応答を擬似ランダムパルス信号を用いて測定する光伝送路測定装置およびインパルス応答測定方法に関するものである。 The present invention relates to an optical transmission line measuring apparatus and an impulse response measuring method for measuring an impulse response of an optical transmission line such as an optical fiber by using a pseudo random pulse signal.
この種の測定装置として、特開平9−26376号公報に開示された測定装置が知られている。この測定装置は、擬似ランダムパルス信号を発生するランダムパルス発生器と、ランダムパルス発生器からの擬似ランダムパルス信号を受けてランダム光パルスを発生するランダム光パルス発生器と、ランダム光パルスを伝送する光伝送路からの反射光パルスを検出する反射光検出手段と、ランダムパルス発生器からの擬似ランダムパルス信号を受けて任意の時間遅延させる可変遅延回路と、反射光検出手段からのパルス信号と可変遅延回路からのパルス信号との相互相関を求める相互相関検出器と、相互相関検出器で求めた相関係数値が最大のときの可変遅延回路の遅延時間を入力し光伝送路の障害点を求める距離演算器とを備え、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)として構成されている。 As this type of measuring apparatus, a measuring apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-26376 is known. This measuring apparatus transmits a random optical pulse, a random pulse generator that generates a pseudo random pulse signal, a random optical pulse generator that receives a pseudo random pulse signal from the random pulse generator, and generates a random optical pulse. Reflected light detection means for detecting a reflected light pulse from an optical transmission line, a variable delay circuit for receiving a pseudo random pulse signal from a random pulse generator and delaying it for an arbitrary time, and a pulse signal from the reflected light detection means and variable The cross-correlation detector that obtains the cross-correlation with the pulse signal from the delay circuit and the delay time of the variable delay circuit when the correlation coefficient value obtained by the cross-correlation detector is the maximum are input to find the failure point of the optical transmission line A distance calculator and configured as an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
この測定装置によれば、光パルスとして、例えばPN系列(PseudoNoise Sequence:擬似雑音系列)信号のような不規則なビット列で構成された擬似ランダムパルス信号で光波を変調させてランダム光パルスを発生させ、光伝送路を伝送させ、可変遅延させた擬似ランダムパルス信号と反射光パルスを光電変換したパルス信号との相互相関をとって、インパルス応答を測定することにより、雑音に埋もれた障害点からの反射光パルスを見い出すことが可能となるため、その障害点の位置、距離を精密に測定することが可能となっている。 According to this measuring apparatus, a light pulse is generated as a light pulse by modulating a light wave with a pseudo random pulse signal composed of an irregular bit string such as a PN sequence (PseudoNoise Sequence) signal. By measuring the impulse response by taking the cross-correlation between the pseudo-random pulse signal transmitted through the optical transmission line and variable delay, and the pulse signal obtained by photoelectrically converting the reflected light pulse, Since the reflected light pulse can be found, it is possible to accurately measure the position and distance of the obstacle point.
具体例を挙げて説明すると、この種の測定装置では、図5に示すように、擬似ランダムパルス信号Spで光波を変調させて発生させたランダム光パルスLPを光伝送路に伝送させると共に、擬似ランダムパルス信号SpをΔt×0(=0),Δt×1,Δt×2,・・・,Δt×i(iは0以上の整数),・・・,Δt×n(nは例えば500以上の整数)というように所定時間Δt(僅かな時間)ずつ遅延させた内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Snを装置内部で生成して、これらの各内部遅延パルス信号と反射光パルス(戻り光)を光電変換したパルス信号(戻り信号)との相互相関を演算する。この場合、この戻り信号Srには、光伝送路のランダム光パルスLPの入射端において反射されたランダム光パルスLPに基づく戻り信号Sr0、光伝送路の終端で反射されたランダム光パルスLP(フレネル反射)に基づく戻り信号Srt、ゴーストに基づく戻り信号Srg、および光伝送路の入射端や終端以外の他の部位で反射されたランダム光パルスLPに基づく戻り信号(例えば、入射端から順次離間した各位置P1,P2,P3・・・において反射されたランダム光パルスLPに基づく戻り信号Sr1,Sr2,Sr3・・・)が含まれている。 As shown in FIG. 5, in this type of measuring apparatus, a random light pulse LP generated by modulating a light wave with a pseudo random pulse signal Sp is transmitted to an optical transmission line as shown in FIG. The random pulse signal Sp is changed to Δt × 0 (= 0), Δt × 1, Δt × 2,..., Δt × i (i is an integer of 0 or more),. Internal delay pulse signals S0, S1, S2,..., Si,..., Sn that are delayed by a predetermined time Δt (a slight time) as shown in FIG. The cross-correlation between the internal delay pulse signal and the pulse signal (return signal) obtained by photoelectrically converting the reflected light pulse (return light) is calculated. In this case, the return signal Sr includes a return signal Sr0 based on the random optical pulse LP reflected at the incident end of the random optical pulse LP on the optical transmission line, and a random optical pulse LP (Fresnel) reflected at the end of the optical transmission line. A return signal Srt based on reflection, a return signal Srg based on ghost, and a return signal based on a random optical pulse LP reflected at a part other than the incident end or the end of the optical transmission line (for example, sequentially separated from the incident end) Return signals Sr1, Sr2, Sr3... Based on random light pulses LP reflected at the respective positions P1, P2, P3.
測定装置では、これらの戻り信号のそれぞれに対して上記の各内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Snとの相互相関が演算される。例えば、光伝送路の入射端および終端での戻り信号Sr0,Srtのレベルと、ゴーストに基づく戻り信号Srgのレベルのみが高くなり、戻り信号Sr1,Sr2などの光伝送路の他の部位での戻り信号のレベルは低くなるような光伝送路では、信号レベルの高い戻り信号Sr0,Srt,Srgについては、各内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Snのうちの各戻り信号Sr0,Srt,Srgと位相の一致する(互いのビット列が一致する)内部遅延パルス信号との演算において相関係数値は大きくなるが、光伝送路の他の部位での信号レベルの低い戻り信号については、これらの戻り信号と位相の一致する内部遅延パルス信号との演算においても相関係数値は小さなものとなる。一方、光伝送路に破断等の障害点が存在しているときには、この障害点において反射されたランダム光パルスに基づく戻り信号のレベルは、その前後の戻り信号のレベルとは異なる特異のものとなる場合があり、このような場合には、この障害点での戻り信号と各内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Snのうちの位相の一致する内部遅延パルス信号との演算で得られた相関係数値も特異な値となる。すなわち、このようにして得られた相関係数値は、戻り信号のレベルに依存したものとなる。 In the measuring apparatus, the cross-correlation of each of these return signals with the internal delay pulse signals S0, S1, S2,..., Si,. For example, only the levels of the return signals Sr0 and Srt at the entrance end and the end of the optical transmission line and the level of the return signal Srg based on the ghost are increased, and other parts of the optical transmission line such as the return signals Sr1 and Sr2 In an optical transmission line in which the level of the return signal is low, the internal delayed pulse signals S0, S1, S2,..., Sn for the return signals Sr0, Srt, Srg having a high signal level. Among the return signals Sr0, Srt, Srg of the signal, and the internal delay pulse signal having the same phase (the bit strings of each other match), the correlation coefficient value increases, but the signal at other parts of the optical transmission line For return signals with low levels, the correlation coefficient value is small even in the calculation of these return signals and the internal delay pulse signal having the same phase. On the other hand, when a failure point such as a break exists in the optical transmission line, the level of the return signal based on the random light pulse reflected at this failure point is different from the level of the return signal before and after that. In such a case, the return signal at this point of failure coincides with the internal delay pulse signals S0, S1, S2,..., Si,. The correlation coefficient value obtained by calculation with the delayed pulse signal is also a unique value. That is, the correlation coefficient value obtained in this way depends on the level of the return signal.
したがって、所定のレベルの戻り信号について、その光伝送路内での発生部位の入射端からの距離については、この戻り信号のレベルに対応する相関係数値が得られた内部遅延パルス信号(この戻り信号と位相の一致する内部遅延パルス信号)の遅延時間に基づいて算出することができる。具体的には、内部遅延パルス信号Si(遅延時間:Δt×i)と位相が一致した戻り信号の発生部位については、式(Vc×Δt×i/2)で光伝送路の入射端からの距離を求めることができる。ここで、Vcは、ランダム光パルスの光伝送路内での伝搬速度である。また、相関係数値から戻り信号のレベルを求めることもできる。
ところが、上記の測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、この種の測定装置では、上記したように、戻り信号Srに含まれるすべての戻り信号Sr0等について、各内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Snとの相互相関が演算されるが、これについて、図6を参照して、戻り信号Sr0を例に挙げてさらに詳細に説明する。戻り信号Sr0についての相関係数値は、内部遅延パルス信号S0の出力期間(内部遅延パルス信号S0との相互相関対象区間)内に含まれている各戻り信号Sr0,Sr1,Sr2,Sr3,・・・と内部遅延パルス信号S0との相互相関の合計値となる。この場合、ビット列の一致する内部遅延パルス信号S0との相関係数値が大きくなり、ビット列のずれる他の戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・との相関係数値は小さくなる。 However, the above measuring apparatus has the following problems. That is, in this type of measuring apparatus, as described above, for all return signals Sr0 included in the return signal Sr, the internal delay pulse signals S0, S1, S2,..., Si,. The cross correlation is calculated with reference to FIG. 6, and the return signal Sr0 will be described as an example in more detail. The correlation coefficient value for the return signal Sr0 is the return signal Sr0, Sr1, Sr2, Sr3,... Included in the output period of the internal delay pulse signal S0 (intercorrelation target section with the internal delay pulse signal S0). And the total value of the cross-correlation between the internal delay pulse signal S0. In this case, the correlation coefficient value with the internal delay pulse signal S0 having the same bit string increases, and the correlation coefficient value with the other return signals Sr1, Sr2, Sr3,.
しかしながら、他の戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・については、戻り信号Sr0と比較して相関係数値は小さな値となるものの、図6に示すように、内部遅延パルス信号S0と相互相関される区間(内部遅延パルス信号S0の出力期間)には、擬似ランダムパルス信号の含まれていない区間A1,A2,A3,・・・が存在するため、その相関係数値は、各区間A1,A2,A3,・・・が内部遅延パルス信号S0の出力期間からはみ出た擬似ランダムパルス信号(区間B1,B2,B3,・・・に含まれている擬似ランダムパルス信号)で埋められている状態での理想的な相互相関を行ったときの相関係数値と比較して大きな値となる。この結果、内部遅延パルス信号S0と内部遅延パルス信号S0の出力期間に含まれている各戻り信号Sr0,Sr1,Sr2,Sr3,・・・との各相関係数値の合計値で表される内部遅延パルス信号S0と戻り信号Srとの相関係数値も理想的な値とならずに、誤差を含んだ値となる。この誤差は、戻り信号Srに含まれる戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・についての相関係数値に含まれ、戻り信号Sr0などのような信号レベルの高い戻り信号の測定についてはそれほど問題とならないが、信号レベルの低い戻り信号の測定においては大きな影響を与えることになる。したがって、従来の測定装置には、光伝送路についてのインパルス応答を高い測定精度(高S/N比)で測定するのが困難であるという問題点が存在している。 However, the other return signals Sr1, Sr2, Sr3,... Have a smaller correlation coefficient value than the return signal Sr0, but as shown in FIG. 6, they are cross-correlated with the internal delay pulse signal S0. In the section (the output period of the internal delay pulse signal S0), there are sections A1, A2, A3,. A2 is filled with pseudorandom pulse signals (pseudorandom pulse signals included in the sections B1, B2, B3,...) Protruding from the output period of the internal delay pulse signal S0. It becomes a large value compared with the correlation coefficient value when the ideal cross-correlation is performed. As a result, the internal delay pulse signal S0 and the internal value represented by the sum of the correlation coefficient values of the return signals Sr0, Sr1, Sr2, Sr3,... Included in the output period of the internal delay pulse signal S0. The correlation coefficient value between the delayed pulse signal S0 and the return signal Sr is not an ideal value but a value including an error. This error is included in the correlation coefficient values of the return signals Sr1, Sr2, Sr3,... Included in the return signal Sr, and is not so problematic for measurement of a return signal having a high signal level such as the return signal Sr0. However, it has a great influence on the measurement of a return signal with a low signal level. Therefore, the conventional measuring apparatus has a problem that it is difficult to measure the impulse response of the optical transmission line with high measurement accuracy (high S / N ratio).
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、インパルス応答の測定精度を向上し得る光伝送路測定装置およびインパルス応答測定方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide an optical transmission line measurement device and an impulse response measurement method that can improve the measurement accuracy of impulse responses.
上記目的を達成すべく請求項1記載の光伝送路測定装置は、所定長の擬似ランダムパルス信号を生成するパルス生成部と、前記擬似ランダムパルス信号に基づいてランダム光パルスを生成すると共に光伝送路に射出する光パルス生成部と、前記光伝送路からの前記ランダム光パルスの戻り光を受光して電気信号に変換する光電変換部と、前記擬似ランダムパルス信号を所定時間ずつ遅延させた遅延ランダムパルス信号を生成して出力する遅延部と、前記擬似ランダムパルス信号および前記遅延ランダムパルス信号と前記電気信号との各相互相関を演算して相関係数値を求める演算部と、当該演算部で求めた前記相関係数値に基づいて前記光伝送路のインパルス応答を測定する処理部とを備え、前記パルス生成部は前記擬似ランダムパルス信号を1周期以上連続して生成可能に形成され、前記遅延部は、前記パルス生成部によって生成された前記擬似ランダムパルス信号における1つの周期の中間の所定ビットから当該1つの周期に続けて生成した次以降の所定の周期の擬似ランダムパルス信号における前記所定ビットの1つ前のビットまでの前記所定長の特定擬似ランダムパルスを遅延させて前記遅延ランダムパルス信号として出力する。
In order to achieve the above object, an optical transmission line measuring apparatus according to
また、請求項2記載のインパルス応答測定方法は、所定長の擬似ランダムパルス信号に基づいてランダム光パルスを生成すると共に光伝送路に射出し、前記光伝送路からの前記ランダム光パルスの戻り光を受光して電気信号に変換し、前記擬似ランダムパルス信号および当該擬似ランダムパルス信号を所定時間ずつ遅延させた遅延ランダムパルス信号と前記電気信号との各相互相関を演算して求めた相関係数値に基づいて前記光伝送路のインパルス応答を測定するインパルス応答測定方法であって、前記擬似ランダムパルス信号を1周期以上連続して生成し、前記擬似ランダムパルス信号における1つの周期の中間の所定ビットから当該1つの周期に続けて生成した次以降の所定の周期の擬似ランダムパルス信号における前記所定ビットの1つ前のビットまでの前記所定長の特定擬似ランダムパルスを遅延させて前記遅延ランダムパルス信号とする。
The impulse response measurement method according to
請求項1記載の光伝送路測定装置および請求項2記載のインパルス応答測定方法では、生成された擬似ランダムパルス信号における1つの周期の中間の所定ビットからこの擬似ランダムパルス信号に続けて生成される次以降の所定の周期の擬似ランダムパルス信号における所定ビットの1つ前のビットまでの所定長の特定擬似ランダムパルス信号を所定時間ずつ遅延させて戻り信号との相互相関を検出している。したがって、この光伝送路測定装置およびインパルス応答測定方法によれば、光伝送路の各部位からの戻り信号のいずれにも特定擬似ランダムパルス信号に対応するビット列の前後に擬似ランダムパルス信号が含まれているため、各遅延ランダムパルス信号との相互相関に際して、ビットが完全一致とならない状態(位相がずれている状態)であっても理想的な相関係数値を検出することができるため、各遅延ランダムパルス信号と戻り信号との各相関係数値を極めて誤差の少ない状態で検出することができる。したがって、この光伝送路測定装置およびインパルス応答測定方によれば、光伝送路についてのインパルス応答特性の測定精度を十分に向上させることができる。
In the optical transmission line measuring apparatus according to
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光伝送路測定装置(以下、「測定装置」ともいう)およびインパルス応答測定方法の最良の形態について説明する。 The best mode of an optical transmission line measuring apparatus (hereinafter also referred to as “measuring apparatus”) and an impulse response measuring method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
測定装置1は、図1に示すように、パルス生成部2、光パルス生成部3、分岐部4、光電変換部5、遅延部6、演算部7、処理部8および表示部9を備え、光伝送路10についての特性(インパルス応答特性)を擬似ランダムパルス信号を用いた本発明に係るインパルス応答測定方法を実行して測定可能に構成されている。したがって、このインパルス応答測定方法については、測定装置1の説明と併せて説明する。
As shown in FIG. 1, the
パルス生成部2は、1周期が所定長の擬似ランダムパルス信号Spを生成すると共に、生成した擬似ランダムパルス信号Spを1周期以上(本例では2周期)連続して出力し得るように構成されている。擬似ランダムパルス信号Spとしては、PN系列信号のM系列(Maximal length linear recurring sequence)、Legendre系列、Hall系列およびtwin−prime系列のいずれを使用してもよい。本例では、パルス生成部2は、一例として、k(kは4以上の整数。例えば27)段のシフトレジスタ、およびEXOR回路の帰還回路(いずれも図示せず)で構成されて、1周期の符号長が所定長q(=2k−1)のM系列信号を擬似ランダムパルス信号Spとして出力する。また、パルス生成部2は、1つの周期(第1周期)の擬似ランダムパルス信号Spの中間の(途中の)所定ビット(mビット。mは10000以上の整数)から、この擬似ランダムパルス信号Spに続けて生成する次以降の所定の周期(本例では次の第2周期)の擬似ランダムパルス信号Spにおける所定ビット(上記の第1周期の所定ビットと同じビット位置のビット)の1つ前のビット((m−1)ビット)までの所定長qのビット列を特定擬似ランダムパルス信号Ssとして出力する(図2参照)。また、本例では、一例として、擬似ランダムパルス信号Spの1ビット長Tbは、20nsに設定されている。また、第1周期目の擬似ランダムパルス信号Spの出力開始から特定擬似ランダムパルス信号Ssの出力開始までの時間T0(=m×Tb。図2参照)は、例えば、ゴーストに基づく戻り信号Srgまでの特性を測定するときには、擬似ランダムパルス信号Spの生成開始から、ゴーストに基づく戻り信号Srgが光伝送路10の入射端に戻ってくるまでの時間以上の長さに設定する。また、パルス生成部2は、少なくとも後述する内部遅延パルス信号Snの遅延部6からの出力が完了するまで、第2周期目の擬似ランダムパルス信号Spを生成する。
The
光パルス生成部3は、擬似ランダムパルス信号Spに基づいて、つまり擬似ランダムパルス信号Spで光を光変調することによってランダム光パルスLPを生成する。また、光パルス生成部3は、生成したランダム光パルスLPを分岐部4を介して光伝送路10内にその一端(入射端)から射出する。一例として、光パルス生成部3は、不図示のレーザー光源を備えて構成されて、このレーザー光源が擬似ランダムパルス信号Spで直接的にオン/オフ制御(光変調)されることによってランダム光パルスLPを出力する。分岐部4は、一例として、方向性結合器で構成されている。また、分岐部4は、光パルス生成部3によって生成されたランダム光パルスLPを上記のように光伝送路10に射出すると共に、ランダム光パルスLPの入射に起因して光伝送路10に発生すると共に光伝送路10の入射端から射出される戻り光Lrを光電変換部5に出力する。
The
光電変換部5は、APD(Avalanche photodiode)などのフォトダイオードを備えて構成されて、戻り光Lrを戻り信号Sr(本発明における電気信号)に変換して出力する。遅延部6は、遅延時間が同一(Δt。一例として20ns)に設定されると共に互いに直列に接続された複数(n個)の遅延回路6aを備えて構成されている。この構成により、遅延部6は、パルス生成部2から出力された特定擬似ランダムパルス信号Ssに基づき、この特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間がゼロ(Δt×0=ゼロ)の内部遅延パルス信号S0、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間が(Δt×1)の内部遅延パルス信号S1、・・・、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間が(Δt×i)の内部遅延パルス信号Si、・・・、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間が(Δt×(n−1))の内部遅延パルス信号Sn−1、および特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間が(Δt×n)の内部遅延パルス信号Snを生成して出力する。
The
演算部7は、同一の構成を備えた複数(n+1)個の相互相関器7aを備えて構成されている。これらの相互相関器7aのうちの1番目の相互相関器7aは、内部遅延パルス信号S0と戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値D0を出力する。この相関係数値D0は、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間がゼロの内部遅延パルス信号S0に基づいて算出されるため、光伝送路10の入射端での戻り光Lrに基づく戻り信号Srについての相関係数値となる。また、2番目の相互相関器7aは、内部遅延パルス信号S1と戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値D1を出力する。この相関係数値D1は、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間がΔtの内部遅延パルス信号S1に基づいて算出されるため、光伝送路10の入射端から距離(Vc×Δt/2)だけ離間した位置での戻り光Lrに基づく戻り信号Srについての相関係数値となる。以下、同様にして、各相互相関器7aは、対応する内部遅延パルス信号と戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値を出力する。この場合、i番目の相互相関器7aは、内部遅延パルス信号Siと戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値Diを出力する。この相関係数値Diは、特定擬似ランダムパルス信号Ssに対して遅延時間が(Δt×i)の内部遅延パルス信号Siに基づいて算出されるため、光伝送路10の入射端から距離(Vc×Δt×i/2)だけ離間した位置での戻り光Lrに基づく戻り信号Srについての相関係数値となる。
The
処理部8は、演算部7から出力される各相関係数値D0〜Dnに基づいて測定処理を実行して光伝送路10のインパルス応答特性を測定する。また、処理部8は、表示データDdを出力して測定した光伝送路10の特性を表示部9に表示させる。
The
次に、測定装置1の動作について説明する。なお、分岐部4には、測定対象としての光伝送路10(具体的には光ファイバー)の一端が、他端(終端)が開放された状態で予め接続されているものとする。また、発明の理解を容易にするため、光パルス生成部3での擬似ランダムパルス信号Spの入力からランダム光パルスLPの出力までの遅延時間、光電変換部5での戻り光Lrの入力から戻り信号Srの出力までの遅延時間、および分岐部4での遅延時間はゼロとする。
Next, the operation of the measuring
この測定装置1では、作動状態において、まず、パルス生成部2が、図2に示すように、1回目(第1周期)の擬似ランダムパルス信号Spの生成および出力を開始し、光パルス生成部3が、この擬似ランダムパルス信号Spに基づいて、1回目(第1周期)のランダム光パルスLPの生成を開始すると共に分岐部4への出力を開始する。これにより、分岐部4を介して光伝送路10に、1回目のランダム光パルスLPが入射され始める。
In this
また、パルス生成部2は、1回目の擬似ランダムパルス信号Spの中間のmビット(本発明における所定ビット)目からは(先頭のビットの出力開始から時間T0を経過した時点からは)、光パルス生成部3への出力と共に、遅延部6へも擬似ランダムパルス信号Spを特定擬似ランダムパルス信号Ssとして出力し始める。また、パルス生成部2は、1回目の擬似ランダムパルス信号Spの生成の終了後に、この1回目の擬似ランダムパルス信号Spに連続するようにして、1回目の擬似ランダムパルス信号Spと同じ符号列の擬似ランダムパルス信号Spの2回目(第2周期)の生成を開始して光パルス生成部3に出力すると共に、特定擬似ランダムパルス信号Ssとして遅延部6にも出力する。これにより、光伝送路10に、2回目(第2周期)のランダム光パルスLPが入射され始める。また、パルス生成部2は、特定擬似ランダムパルス信号Ssについては、2回目の(m−1)ビット目まで出力した後に出力を停止し、一方、擬似ランダムパルス信号Spについては、一例として2回目の生成が完了した時点で出力を停止する。
Further, the
遅延部6は、図2に示すように、入力した特定擬似ランダムパルス信号SsをΔt×0,Δt×1,Δt×2,・・・,Δt×i,・・・,Δt×(n−1),Δt×nというようにΔtずつ遅延させた内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Si,・・・,Sn−1,Snを生成して演算部7に出力する。
As shown in FIG. 2, the
また、ランダム光パルスLPの入射に伴い、光伝送路10の入射端からは、ランダム光パルスLPの入射に起因する戻り光Lrが射出され始める。分岐部4はこの戻り光Lrを光電変換部5に出力し、光電変換部5は、戻り光Lrを戻り信号Srに変換して出力する。この場合、戻り信号Srには、図2に示すように、光伝送路10の入射端において反射されたランダム光パルスLPに基づく戻り信号Sr0、光伝送路10の終端で反射されたランダム光パルスLP(フレネル反射)に基づく戻り信号Srt、ゴーストに基づく戻り信号Srg、および光伝送路10の入射端や終端以外の他の部位で反射されたランダム光パルスに基づく戻り信号(例えば、入射端から順次離間した各位置P1,P2,・・・において反射されたランダム光パルスに基づく戻り信号Sr1,Sr2,・・・)などが含まれている。
Further, with the incidence of the random light pulse LP, the return light Lr resulting from the incidence of the random light pulse LP starts to be emitted from the incident end of the
演算部7では、各相互相関器7aが、内部遅延パルス信号S0,・・・,Snのうちの対応する内部遅延パルス信号と戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値D0,・・・,Dnを出力する。各相互相関器7aでの内部遅延パルス信号S0,・・・,Snと戻り信号Srとの相互相関の検出動作について、一例として、1番目の相互相関器7aを例に挙げて説明する。図3に示すように、内部遅延パルス信号S0と戻り信号Srとの相互相関においては、戻り信号Srに含まれ、かつ内部遅延パルス信号S0の出力期間内に含まれている各戻り信号Sr0,Sr1,Sr2,Sr3,・・・と内部遅延パルス信号S0との相互相関を検出することになる。この場合、内部遅延パルス信号S0と、戻り信号Sr0に含まれているビット列であって特定擬似ランダムパルス信号Ssに対応するビット列(斜線を付した部分)とが相互相関器7aに同一タイミングで入力されるため、互いのビットが完全に一致する結果、その相関係数値は大きな値(数値「2k−1」に戻り信号Sr0の信号強度(振幅)を乗算した値)となる。
In the
一方、他の戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・については、戻り信号Sr0に対してそれぞれが遅延しているため、図3に示すように、内部遅延パルス信号S0と、各戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・に含まれているビット列であって特定擬似ランダムパルス信号Ssに対応するビット列(斜線を付した部分)とは、相互相関器7aにビットずれして入力されるため、互いのビットが完全一致しない結果、その相関係数値は小さな値となる。特に、本例では、同図に示すように、1回目の擬似ランダムパルス信号Spの中間のmビット目から始まる1周期分の擬似ランダムパルス信号を特定擬似ランダムパルス信号Ssとして、演算部7における相互相関の検出に使用する構成としているため、他の戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・における内部遅延パルス信号S0と相互相関される各区間(相互相関対象区間)C1,C2,C3,・・・の全域において擬似ランダムパルス信号が存在しており、しかも、この各区間の擬似ランダムパルス信号は、内部遅延パルス信号S0(特定擬似ランダムパルス信号Ss)を構成するビット列を巡回させたものとなっている。したがって、1番目の相互相関器7aでは、各戻り信号Sr1,Sr2,Sr3,・・・と内部遅延パルス信号S0との相互相関が理想的な状態で検出される結果、それらの相関係数値は、M系列の疑似ランダムパルスをビットずれして相互相関したときの理論上の最低値(数値「−1」に各戻り信号の信号強度(振幅)を乗算した値)となり、各戻り信号Sr0,Sr1,Sr2,Sr3,・・・についての相関係数値の合計値で表される内部遅延パルス信号S0と戻り信号Srとの相関係数値D0に含まれる誤差は極めて小さなものとなる。同様にして、2番目〜n番目の相互相関器7aにおいても、誤差の極めて少ない状態で、相関係数値D1,D2,・・・,Dnが検出される。
On the other hand, since the other return signals Sr1, Sr2, Sr3,... Are delayed with respect to the return signal Sr0, as shown in FIG. 3, the internal delay pulse signal S0 and each return signal Sr1 , Sr2, Sr3,..., And the bit string corresponding to the specific pseudo-random pulse signal Ss (the hatched portion) is input to the cross-correlator 7a with a bit shift. As a result, the correlation coefficient value becomes a small value as a result of the bits not matching each other. In particular, in this example, as shown in the figure, in the
最後に、処理部8が、演算部7から出力される各相関係数値D0〜Dnに基づいて測定処理を実行して光伝送路10のインパルス応答特性を測定する。この測定処理では、処理部8は、内部遅延パルス信号S0に対する各内部遅延パルス信号S0,S1,S2,・・・,Snの遅延時間Δt×0,Δt×1,Δt×2,・・・,Δt×i,・・・,Δt×nに基づいて、各相関係数値D0,D1,D2,・・・,Di,・・・,Dnに対応する距離(Vc×Δt×i/2)を算出する。続いて、各相関係数値D0,D1,D2,・・・,Di,・・・,Dnと、各相関係数値D0,D1,D2,・・・,Di,・・・,Dnに対応する距離とに基づいて、光伝送路10のインパルス応答特性、具体的には光伝送路10の入射端からの距離に対する相関係数値の変化の様子を算出(測定)する。これにより、測定処理が完了する。最後に、処理部8は、表示データDdを出力して測定結果を図4において太線E2で示すように表示部9に表示させる。これにより、測定装置1による光伝送路10のインパルス応答特性の測定が完了する。作業者は、表示部9に表示されている測定結果(インパルス応答特性)を確認することにより、光伝送路10についてのフレネル反射やレイリー散乱やゴーストなどの発生状況を測定する。
Finally, the
このように、この測定装置1およびこの測定装置1が実行するインパルス応答測定方法では、パルス生成部2によって生成された擬似ランダムパルス信号Spにおける第1周期の中間のmビットからこの擬似ランダムパルス信号Spに続けて生成される次の第2周期の擬似ランダムパルス信号Spにおけるmビットの1つ前のビット、つまり(m−1)ビットまでの所定長q(=2k−1)の特定擬似ランダムパルス信号Ssを遅延させて生成した各内部遅延パルス信号S0,・・・,Snと戻り信号Srとの相互相関を検出している。したがって、この測定装置1およびインパルス応答測定方法によれば、戻り信号Srを構成する光伝送路10の各部位からの戻り信号(戻り信号Sr0,Sr1,Sr2,Srt,Srgなど)のいずれにも特定擬似ランダムパルス信号Ssに対応するビット列の前後に擬似ランダムパルス信号が含まれているため、各内部遅延パルス信号S0,・・・,Snとの相互相関に際して、ビットが完全一致とならない状態(位相がずれている状態)であっても理想的な相関係数値を検出することができるため、各内部遅延パルス信号S0,・・・,Snと戻り信号Srとの各相関係数値D0,D1,D2,・・・,Dnを極めて誤差の少ない状態で検出することができる。したがって、この測定装置1およびインパルス応答測定方法によれば、光伝送路10についてのインパルス応答特性の測定精度を十分に向上させることができる。
As described above, in the
具体的に、光伝送路10として約500mの光ファイバーについてのインパルス応答特性を、従来の測定装置と本発明に係る測定装置1とで測定した結果を図4に示す。同図において、細線E1は従来の測定装置で測定した結果を示し、太線E2は本発明に係る測定装置1で測定した結果を示す。なお、同図では、両装置の測定結果を比較し易いように、測定装置1の測定結果を従来の測定装置の測定結果に対して遠距離方向に若干ずらして表示している。この測定結果によれば、従来の測定装置で測定したインパルス応答特性では、500m付近のフレネル反射は問題なく測定できているが、ノイズレベルが全体的に上昇しているのが確認できる。これに対して、本発明に係る測定装置1で測定したインパルス応答特性では、ノイズレベルが全体的に低下しているのが確認でき、500m付近のフレネル反射と共に、従来の測定装置ではノイズに埋もれていて測定できなかった低レベルの信号(例えば、ゴーストやレイリー散乱など)についても測定することができる。
Specifically, FIG. 4 shows the result of measuring the impulse response characteristics of an optical fiber of about 500 m as the
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上述した実施の形態では、遅延部6をn個の遅延回路6aで構成すると共に、演算部7を(n+1)個の相互相関器7aで構成した例を挙げて説明したが、遅延部6、演算部7および処理部8をDSPで構成して、特定擬似ランダムパルス信号SsのΔtずつの遅延処理や、各内部遅延パルス信号S0,・・・,Snと戻り信号Srとの相互相関をソフトウェアで行う構成を採用することもできる。
Note that the present invention is not limited to the embodiment of the invention described above, and can be modified as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the
また、パルス生成部2が擬似ランダムパルス信号Spを2周期連続して出力し、その内の最初の1周期(第1周期)の擬似ランダムパルス信号Spのmビットから、次の1周期(第2周期)の擬似ランダムパルス信号Spの(m−1)ビットまでの所定長q(擬似ランダムパルス信号Spの1周期分の長さ)のビット列を特定擬似ランダムパルス信号Ssとして出力する例について上記したが、擬似ランダムパルス信号Spを3周期以上連続して出力し、この内の任意の1つの周期の擬似ランダムパルス信号Spのmビットから、この1つの周期に続けて生成する次以降の所定の周期(例えば、1つの周期に続けて生成するj番目(jは1以上の整数)の周期)の擬似ランダムパルス信号Spの(m−1)ビットまでの所定長(q×j)のビット列を特定擬似ランダムパルス信号Ssとして出力する構成を採用することもできる。この構成において、遅延部6は、この所定長(q×j)のビット列で構成される特定擬似ランダムパルス信号Ssを遅延させることにより、各内部遅延パルス信号S0,・・・,Snを生成し、演算部7では、各相互相関器7aが、この内部遅延パルス信号S0,・・・,Snのうちの対応する内部遅延パルス信号と戻り信号Srとの相互相関を検出してその相関係数値D0,・・・,Dnを出力する。
Further, the
1 測定装置
2 パルス生成部
3 光パルス生成部
5 光電変換部
6 遅延部
7 演算部
8 処理部
10 光伝送路
D0〜Dn 相関係数値
LP ランダム光パルス
q 所定長
S0〜Sn 内部遅延パルス信号
Sp 擬似ランダムパルス信号
Sr 戻り信号
Ss 特定擬似ランダムパルス信号
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記パルス生成部は前記擬似ランダムパルス信号を1周期以上連続して生成可能に形成され、
前記遅延部は、前記パルス生成部によって生成された前記擬似ランダムパルス信号における1つの周期の中間の所定ビットから当該1つの周期に続けて生成した次以降の所定の周期の擬似ランダムパルス信号における前記所定ビットの1つ前のビットまでの前記所定長の特定擬似ランダムパルスを遅延させて前記遅延ランダムパルス信号として出力する光伝送路測定装置。 A pulse generator that generates a pseudo-random pulse signal of a predetermined length; an optical pulse generator that generates a random optical pulse based on the pseudo-random pulse signal and emits the random optical pulse to the optical transmission line; and the random pulse from the optical transmission line A photoelectric conversion unit that receives return light of an optical pulse and converts it into an electrical signal, a delay unit that generates and outputs a delayed random pulse signal obtained by delaying the pseudo random pulse signal by a predetermined time, and the pseudo random pulse signal And a calculation unit for calculating a correlation coefficient value by calculating each cross-correlation between the delayed random pulse signal and the electrical signal, and measuring an impulse response of the optical transmission line based on the correlation coefficient value obtained by the calculation unit And a processing unit to
The pulse generator is formed so as to be able to generate the pseudo-random pulse signal continuously for one period or more,
The delay unit includes the pseudo random pulse signal having a predetermined period after the next generated from the predetermined bit in the middle of one period in the pseudo random pulse signal generated by the pulse generating unit. An optical transmission line measuring apparatus that delays the specific pseudo-random pulse having a predetermined length up to a bit immediately before a predetermined bit and outputs the delayed pulse signal as the delayed random pulse signal.
前記擬似ランダムパルス信号を1周期以上連続して生成し、前記擬似ランダムパルス信号における1つの周期の中間の所定ビットから当該1つの周期に続けて生成した次以降の所定の周期の擬似ランダムパルス信号における前記所定ビットの1つ前のビットまでの前記所定長の特定擬似ランダムパルスを遅延させて前記遅延ランダムパルス信号とするインパルス応答測定方法。 A random optical pulse is generated based on a pseudo-random pulse signal of a predetermined length and emitted to an optical transmission path, and the return light of the random optical pulse from the optical transmission path is received and converted into an electrical signal, and the pseudo-random The impulse response of the optical transmission line is measured based on a correlation coefficient value obtained by calculating each cross-correlation between the pulse signal and the delayed random pulse signal obtained by delaying the pseudo random pulse signal by a predetermined time and the electrical signal. An impulse response measurement method,
The pseudo-random pulse signal is generated continuously for one period or more, and the pseudo-random pulse signal having a predetermined period after the next generated from the predetermined bit in the middle of one period in the pseudo-random pulse signal. The impulse response measurement method of delaying the specific pseudo-random pulse of the predetermined length up to the bit immediately before the predetermined bit in the signal to obtain the delayed random pulse signal.
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