JP2010050567A - Method and device for detecting light signal position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、光伝送における信号位置を検出する光信号位置検出方法および光信号位置検出装置に関する。 The present invention mainly relates to an optical signal position detection method and an optical signal position detection apparatus that detect a signal position in optical transmission.
従来技術の例として、無線技術における信号位置の検出方法について図5を用いて説明する。図5は、従来の無線通信技術における信号位置の検出装置の構成例である。
図5に示すとおり従来の検出装置200は、アナログ・デジタル変換部201、相関値演算部202、相関位置検出部203、信号位置決定部204から構成されている。
検出装置200は、伝搬路を介して受信した電気信号を、アナログ・デジタル変換部201においてデジタル信号に変換する。相関値演算回路202は、このデジタル信号に基づき、相関を演算する。例えば、無線LANの802.11aにおける信号検出方法は、ショートプリアンブルと呼ばれる既知信号系列を用いて行われる。ここで、既知信号をS(t)と定義する。既知信号は時間tの関数となっており、時間tは、0≦t≦Ns−1とする。受信された信号X(t)に対し、相関値ρ(t)は、次式に従い算出される。
相関位置検出部203は、相関値ρ(t)がピークとなる、時間t0を算出し、信号位置決定部204に出力する。信号位置決定部204は、この時間t0からマージン時間Δtを引いた時間t0−Δtを信号の信号位置(先頭位置)として決定する。ここでΔtは0以上の値とする。無線通信では、一般に、時間的に初めに受信される電波が最も強く受信されるため、上記方法で受信された信号の先頭位置を正確に得ることができる。この信号位置は、フーリエ変換などの信号処理が施される際の位置として決定される位置であって、信号位置の精度が信号処理の結果を左右する。このため、信号位置の精度が下がると、信号処理が適切な位置から実行されないため、干渉電力が増大する問題が生じる。
近年、上述した無線通での信号処理技術が、光通信において適用されつつあり、直交波周波数分割多重方式や、周波数領域等化を用いるシングルキャリア伝送などが検討され、光通信においても信号位置検出の需要が高まってきている。
As shown in FIG. 5, the
The
The correlation
In recent years, the above-described wireless signal processing technology is being applied to optical communication, and orthogonal wave frequency division multiplexing, single carrier transmission using frequency domain equalization, and the like have been studied, and signal position detection is also used in optical communication. The demand for is increasing.
しかし、光通信における信号位置検出では、光ファイバー内を伝搬する際に、波長分散の影響により光の波長によって伝送速度にずれが生じ、受信装置において、高周波から低周波まで受信時間に遅延時間が生じるため、上記方法では信号位置を正確に得ることができない問題があった。
また、このような現象が生じる場合には、相関値はゆるやかに上昇し、全ての波長帯が到達した時間にピークとなり、その後減少するため、相関値のピーク位置が信号の先頭位置に対応しておらず、信号位置を正確に検出することができない問題があった。
このように、上記方法を光伝送に適用した場合では、波長分散により相関値が広がった分布になるため、相関値のピーク値から信号位置を検出できない問題があった。
However, in signal position detection in optical communication, when propagating through an optical fiber, the transmission speed varies depending on the wavelength of light due to the influence of chromatic dispersion, and a delay time occurs in the reception time from a high frequency to a low frequency in the receiver. Therefore, the above method has a problem that the signal position cannot be obtained accurately.
When such a phenomenon occurs, the correlation value rises slowly, peaks at the time when all the wavelength bands reach, and then decreases, so the peak position of the correlation value corresponds to the head position of the signal. However, there is a problem that the signal position cannot be accurately detected.
As described above, when the above method is applied to optical transmission, there is a problem that the signal position cannot be detected from the peak value of the correlation value because the correlation value is spread by chromatic dispersion.
本発明は、このような事情を考慮し、上記の問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、波長分散の影響が存在する伝搬路を介した通信においても、相関値の分布の情報を得ることにより、波長分散の影響を考慮し、信号位置を検出する光信号位置検出方法および光信号位置検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and has been made to solve the above-described problem. The purpose of the present invention is to distribute the correlation value even in communication via a propagation path in which the influence of chromatic dispersion exists. Thus, an optical signal position detection method and an optical signal position detection apparatus for detecting a signal position in consideration of the influence of chromatic dispersion are provided.
上記問題を解決するために、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の先頭位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、予め記憶している既知信号と前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出することを特徴とする光信号位置検出方法である。 In order to solve the above problem, the present invention provides an optical signal position detection method in an optical signal position detection apparatus for detecting a head position of a received signal received as an optical signal in an optical communication system, the optical signal position detection The optical / electrical conversion unit of the device converts the optical signal of the received signal into an electrical signal, and the correlation value calculation unit of the optical signal position detecting device stores the correlation value between the known signal stored in advance and the received signal. The correlation position detection unit of the optical signal position detection device outputs information on the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of correlation values, and the optical signal position In the optical signal position detection method, the signal position determination unit of the detection device detects the signal position of the reception signal based on the correlation value information output from the correlation position detection unit.
また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、少なくとも1つの経路長により生じる波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている前記波長分散考慮既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を保証する機能部を有し、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。 The present invention also relates to an optical signal position detecting method in an optical signal position detecting device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal in an optical communication system, wherein the optical / electrical conversion of the optical signal position detecting device Unit converts the optical signal of the received signal into an electrical signal, and the signal sequence generation unit of the optical signal position detection device outputs a known signal that considers chromatic dispersion that is affected by chromatic dispersion caused by at least one path length. And a correlation value calculation unit of the optical signal position detection device calculates a correlation value between the chromatic dispersion-considered known signal stored in the signal sequence generation unit and the received signal, and detects the optical signal position. The correlation position detection unit of the apparatus outputs information on the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of the correlation value, and the signal position determination unit of the optical signal position detection apparatus Based on the correlation value information output from the correlation position detection unit, the signal position of the received signal is detected and a function unit that guarantees the influence of chromatic dispersion is used, and a plurality of known signals considering chromatic dispersion are used. In this case, the optical signal position detection method is characterized in that a path length corresponding to a chromatic dispersion-considered known signal having a maximum correlation value is output.
また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、前記受信信号を送信する所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る複数の周波数ずれが与えられた周波数ずれ検知既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている前記周波数ずれ検知既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、周波数ずれを補償する機能部を有する場合には、前記送受信間で生じる周波数ずれを出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。 The present invention also relates to an optical signal position detecting method in an optical signal position detecting device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal in an optical communication system, wherein the optical / electrical conversion of the optical signal position detecting device is performed. The optical signal of the received signal is converted into an electrical signal, and the signal sequence generating unit of the optical signal position detecting device transmits and receives between the predetermined transmitting device that transmits the received signal and the optical signal position detecting device. A frequency shift detection known signal to which a plurality of frequency shifts that may occur in the optical signal position detection device are stored, and the correlation value calculation unit of the optical signal position detection device and the frequency shift detection known signal stored in the signal sequence generation unit The correlation value with the received signal is calculated, and the correlation position detection unit of the optical signal position detection device has information on the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of the correlation value. And the signal position determination unit of the optical signal position detection device detects the signal position of the received signal and compensates for the frequency shift based on the correlation value information output from the correlation position detection unit. In the case of having a functional unit, the optical signal position detection method is characterized by outputting a frequency shift that occurs between the transmission and reception.
また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置における光信号位置検出方法であって、前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、所定の既知信号における周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号を記憶し、前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、前記信号系列生成部に記憶されている複数の前記周波数領域分割既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、前記相関値演算部より演算されたそれぞれ周波数領域分割既知信号における前記相関値が最大となるピーク位置の情報を出力し、前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、前記相関位置検出部から出力された複数の前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を補償する機能部を有する場合には、ピーク位置のずれの情報を出力することを特徴とする光信号位置検出方法である。 The present invention also relates to an optical signal position detecting method in an optical signal position detecting device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal in an optical communication system, wherein the optical / electrical conversion of the optical signal position detecting device is performed. Unit converts an optical signal of the received signal into an electrical signal, and a signal sequence generation unit of the optical signal position detection device outputs a plurality of frequency domain divided known signals divided according to a frequency band in a predetermined known signal. A correlation value calculation unit of the optical signal position detection device calculates a correlation value between the plurality of frequency domain division known signals stored in the signal sequence generation unit and the reception signal, and the optical signal A correlation position detection unit of the position detection device outputs information on a peak position where the correlation value is maximum in each frequency domain division known signal calculated by the correlation value calculation unit, and the optical signal position detection When the signal position determination unit of the apparatus has a function unit that detects the signal position of the received signal and compensates for the influence of chromatic dispersion based on the information of the plurality of correlation values output from the correlation position detection unit Is a method for detecting the position of an optical signal, characterized by outputting information on a shift in peak position.
また、本発明は、光通信方式において、光信号として受信した受信信号の信号位置を検知する光信号位置検出装置において、前記受信信号の光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と、所定の既知信号、波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号、前記所定の既知信号に前記受信信号を送信する複数の所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る周波数ずれが与えられた前記周波数ずれ検知既知信号、前記所定の既知信号に複数の周波数ずれが与えられた前記複数の波長分散周波数領域既知信号、前記所定の既知信号が周波数帯域に応じて分割されている前記複数の周波数領域分割既知信号、あるいは前記複数の周波数ずれが与えられた前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つを記憶する信号系列生成部と、前記信号系列生成部に記憶されている前記既知信号、前記波長分散考慮既知信号、前記周波数ずれ検知既知信号、前記複数の波長分散周波数領域既知信号、あるいは前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つと、前記受信信号との相関値を演算し、前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置、もしくはピーク位置と相関値の分布の情報を出力する相関位置検出部と、前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する信号位置決定部とを有すること特徴とする。 Further, the present invention provides an optical signal position detection device that detects a signal position of a received signal received as an optical signal in an optical communication system, and an optical / electrical converter that converts the optical signal of the received signal into an electrical signal; Occurs between transmission and reception between a predetermined known signal, a chromatic dispersion-considered known signal affected by chromatic dispersion, and a plurality of predetermined transmitters that transmit the received signal to the predetermined known signal and the optical signal position detector The frequency deviation detection known signal to which the obtained frequency deviation is given, the plurality of chromatic dispersion frequency domain known signals to which the plurality of frequency deviations are given to the predetermined known signal, and the predetermined known signal are divided according to the frequency band A signal that stores at least one of the plurality of frequency domain division known signals that have been transmitted or the plurality of frequency domain division known signals to which the plurality of frequency deviations have been given. Signal sequence generation unit, the known signal stored in the signal sequence generation unit, the chromatic dispersion consideration known signal, the frequency shift detection known signal, the plurality of chromatic dispersion frequency domain known signals, or the plurality of frequency domains A correlation value between at least one of the divided known signals and the received signal is calculated, and a peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum, or information on a distribution of the peak position and the correlation value is obtained. A correlation position detection unit that outputs the signal and a signal position determination unit that detects a signal position of the received signal based on the correlation value information output from the correlation position detection unit.
本発明によれば、相関値のピーク位置と相関値の分布の広がりを求めることにより、波長分散の影響を評価し、信号位置を検出することができる。
また、本発明によれば、送受信間で生じる周波数ずれを考慮し、周波数ずれによる影響を乗算した複数の周波数ずれ検知既知信号と受信信号との相関を演算することにより、相関値の大きさから、送受信間の周波数ずれを判定することができる。また、既知信号を帯域分割して得られる複数の周波数領域分割既知信号と、受信信号との相関を演算することにより、各周波数帯における相関値のピーク位置のずれから、波長分散の影響を判定することが可能となり、帯域分割された既知信号との相関により波長分散の影響を評価することができる。
さらに、複数の経路長に対応する波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号と受信信号との相関を演算することにより、相関値の大きさから、波長分散の影響を評価することができる。
According to the present invention, it is possible to evaluate the influence of chromatic dispersion and detect the signal position by obtaining the peak position of the correlation value and the spread of the distribution of the correlation value.
In addition, according to the present invention, taking into account the frequency shift that occurs between transmission and reception, by calculating the correlation between a plurality of frequency shift detection known signals multiplied by the influence of the frequency shift and the received signal, the magnitude of the correlation value can be calculated. The frequency shift between transmission and reception can be determined. Also, by calculating the correlation between the received signal and multiple frequency domain division known signals obtained by dividing the known signal into bands, the influence of chromatic dispersion can be determined from the deviation of the peak position of the correlation value in each frequency band. Thus, the influence of chromatic dispersion can be evaluated based on the correlation with the known signal obtained by band division.
In addition, by calculating the correlation between the received signal and the chromatic dispersion-considered known signal that is affected by the chromatic dispersion corresponding to a plurality of path lengths, the influence of the chromatic dispersion can be evaluated from the magnitude of the correlation value. it can.
[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる光信号位置検出装置の構成例を示すブロック図である。図2は、既知信号を用いた相関値分布を示す概略図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an optical signal position detection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a correlation value distribution using a known signal.
図1に示すとおり、光信号位置検出装置100は、光・電気変換部101、A/D変換部102、信号系列生成部103、相関値演算部104、相関位置検出部105、信号位置決定部106を備える。
光・電気変換部101は、光ファイバを伝送してきた光信号を受信し、この受信信号を光信号から電気信号に変換し、出力する。
A/D変換部(アナログ/デジタル信号変換部)102は、光・電気変換部101から出力された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、出力する。以下、A/D変換部102により出力される信号をX(t)と定義する。
信号系列生成部103は、相関値演算部104において演算される相関値ρに応じて、複数の既知信号を記憶している。ここで、既知信号は、S(t)で定義され、時間tの関数である。時間tは、0≦t≦Ns−1の範囲とする。Nsは、既知信号の長さを表す。
As shown in FIG. 1, an optical signal position detection apparatus 100 includes an optical /
The optical /
The A / D conversion unit (analog / digital signal conversion unit) 102 converts the electrical signal output from the optical /
The signal
相関値演算部104は、受信信号と、予め記憶されている既知信号との相関を演算する。すなわち、相関値演算部104は、A/D変換部102から出力された受信信号と、信号系列生成部103から読み出した既知信号との相関を演算し、相関値ρを出力する。例えば、相関値演算部104は、予め設定されている相関値ρの演算式として、次式に示す式1に従って、相関値ρを算出する。
なお、上付き添え字「*」は複素共役を表す。式1において、分母に示す|S(t)|の総和は、時間によらず一定となるため、省略することができ、分母に示す|X(t−i)|の総和についても、受信レベルが大きく変動しない場合は無視することができる。
Correlation
The superscript “*” represents a complex conjugate. In equation 1, the sum of | S (t) | shown in the denominator is constant regardless of time, and can be omitted. The sum of | X (t−i) | If it does not fluctuate significantly, it can be ignored.
相関位置検出部105は、相関値演算部104から出力された相関値ρがピークとなるピーク時の時間、つまりピーク位置tpを検出する。また、相関位置検出部105は、検出したピーク位置tp、もしくはピーク位置tp周辺の相関値情報を分散値算出部106に出力する。
信号位置決定部106は、相関位置検出部105により検出されたピーク位置tp周辺の相関値情報に基づき、受信信号の先頭位置を検出する。例えば、相関位置検出部105は、図2に示すとおり、ピーク位置tpにおける相関値ρpに基づき、相関値がピーク位置tpの前後で、ρp/M以上となる時間間隔Tを算出する。なお、Mは任意の定数である。信号位置決定部106は、この時間間隔Tに基づきマージン時間Δtを式3に従い算出し、式2に従い信号の先頭位置tsを算出する。
The signal
なお、マージン時間Δtは、ピーク位置tpから時間軸方向にどれだけ前、もしくは後ろを、信号の先頭とみなすかを表す値である。また、式2に示す右辺は床関数であり、(tp−Δt)を超えない最大の整数という意味を表している。さらに、式3に示すBは、1以上の正の定数であって、例えば、波長分散による影響をどの程度許容するかにより決定され、波長分散による干渉を低減するためには、大きい値が設定される。
The margin time Δt is a value representing how far in front of or behind the peak position tp is regarded as the head of the signal. Moreover, the right side shown in
また、信号位置決定部106は、信号系列にガードインターバルを用いる場合には、ガードインターバルを考慮して先頭位置tsを決定する。例えば、信号位置決定部106は、ガードインターバルが時間間隔Gだけ用いられていた場合、ガードインターバルに分散が最も収まるようにウィンドウ位置を決定する必要があるため、信号の先頭位置tsは、次に示す式4に従って決定する。
ここで、図2を用いて具体的に説明する。図2は、光信号位置検出装置100が、12.5G[sample/sec]で送信され、1600kmの光ファイバーで伝搬された光信号を、25G[sample/sec]で受信し、相関値演算部104が、この送信信号に基づき、式1の演算式に従い、時間t[sample]に対する相関値ρを算出したデータを示す。ここで、時間t=1[sample]は40psecに対応する。
図2に示すとおり、相関値ρのピークは、ρp=5.6であり、その時のピーク位置tpは、tp=540[sample]である。そして、このピーク位置tpの時間軸方向の前後には、信号が広がっている。これは、光ファイバーの伝搬による波長分散の影響によるものである。ここで、相関値が1より大きい値をとっているのは、式1において分母の演算を省略したためである。
Here, it demonstrates concretely using FIG. In FIG. 2, the optical signal position detection apparatus 100 receives an optical signal transmitted at 12.5 G [sample / sec] and propagated through an optical fiber of 1600 km at 25 G [sample / sec]. Shows data obtained by calculating a correlation value ρ with respect to time t [sample] based on this transmission signal and according to the arithmetic expression of Expression 1. Here, time t = 1 [sample] corresponds to 40 psec.
As shown in FIG. 2, the peak of the correlation value ρ is ρp = 5.6, and the peak position tp at that time is tp = 540 [sample]. A signal spreads before and after the peak position tp in the time axis direction. This is due to the influence of chromatic dispersion caused by the propagation of the optical fiber. Here, the reason why the correlation value is larger than 1 is that the calculation of the denominator is omitted in Equation 1.
信号位置決定部106は、ピーク位置tp=540[sample]と、そのときの相関値(ピーク値)ρp=5.6を検出し、tp=540[sample]前後で、相関値ρ=ρp/Mとなる時間間隔Tを算出する。M=2とすると、520≦t≦566のとき、ρp=5.6/2以上の値となる。
よって、この場合、相関値演算部105は、時間間隔T=47[sample]分の信号の広がりをピーク位置tp周辺の相関値情報として出力する。
信号位置決定部106は、この相関値情報に基づき、B=1.5とすると、式2、式3から先頭位置tsを推定し、先頭位置ts=505[sample]を算出する。なお、ガードインターバルが64カウント分用いられている場合は、式4に従い、信号位置決定部106は、先頭位置ts=508[sample]を算出する。
The signal
Therefore, in this case, correlation
Based on this correlation value information, the signal
次に、図3を用いて、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置100における光信号位置検出方法について説明する。図3は、本発明にかかる光信号位置検出方法の一例を示すフローチャートである。
図3に示すとおり、光信号位置検出装置100は、受信信号を受信すると、光・電気変換部101が光信号から電気信号に変換し、A/D変換部102に出力する(S1)。A/D変換部102は、電気信号を受信すると、アナログ信号からデジタル信号に変換し、相関値演算部104に出力する(S2)。相関値演算部104は、A/D変換部102から受信した受信信号と、信号系列生成部103から読み出した既知信号に基づき、相関値ρを算出し、相関位置検出部105に出力する(S3)。相関位置検出部105は、相関値ρに基づき、ピーク位置tpを検出し、ピーク位置tp、もしくはピーク位置tp周辺の相関値情報を信号位置決定部106に出力する(S4)。
信号位置決定部106は、受信した相関値情報に基づき、受信信号の先頭位置tsを式2もしくは式4から決定し、出力する(S5)。
Next, the optical signal position detection method in the optical signal position detection apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example of an optical signal position detection method according to the present invention.
As shown in FIG. 3, when the optical signal position detection device 100 receives a reception signal, the optical /
Based on the received correlation value information, the signal
[第2の実施形態]
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第1の実施形態において説明した光信号位置検出装置100と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、経路長により生じる波長分散の影響を既知信号に与えておくことで、より高い相関値を得るため、以下の構成・機能を有することを特徴としている。なお、光信号位置検出装置が、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合において、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を得ることで、外部に接続されている任意の波長分散の影響を保証する機能部(図示せず)が、この経路長を利用して、波長分散の影響を補償することができる。
[Second Embodiment]
Next, another embodiment according to the present invention will be described. Note that the optical signal position detection device in the present embodiment has the same configuration as the optical signal position detection device 100 described in the first embodiment, and detailed description of the configuration is omitted by attaching the same reference numerals.
The optical signal position detection apparatus according to the present embodiment has the following configuration and function in order to obtain a higher correlation value by giving the known signal the influence of chromatic dispersion caused by the path length. Yes. In the case where the optical signal position detection device uses a plurality of chromatic dispersion-considered known signals, by obtaining a path length corresponding to the chromatic dispersion-considered known signal that maximizes the correlation value, any externally connected arbitrary signal is obtained. A function unit (not shown) that guarantees the influence of chromatic dispersion can compensate for the influence of chromatic dispersion by using this path length.
信号系列生成部103は、波長分散を考慮して周波数による遅延が与えられた波長分散考慮既知信号S´(0),S´(1),・・・,S´(Ns−1)を記憶する。
この波長分散考慮既知信号S´(0),S´(1),・・・,S´(Ns−1)は、既知信号S(0),S(1),・・・,S(Ns−1)から得られる。時間領域の信号である既知信号S(0),S(1),・・・,S(Ns−1)にフーリエ変換を用いることにより、周波数領域の既知信号Sf(0),Sf(1),・・・,Sf(Ns−1)が得られ、さらに波長分散による遅延に対応する位相ずれを周波数領域の既知信号Sf(0),Sf(1),・・・,Sf(Ns−1)に乗算することで、波長分散周波数領域既知信号S´(0)、S´(1),・・・S´(Ns−1)を得ることできる。このとき、次式(式5)の演算式を用いることができる。
で示す。
The known signals S ′ (0), S ′ (1),..., S ′ (Ns−1) in consideration of chromatic dispersion are known signals S (0), S (1),. -1). By using Fourier transform for the known signals S (0), S (1),..., S (Ns−1), which are time domain signals, the frequency domain known signals Sf (0), Sf (1). ,..., Sf (Ns−1) are obtained, and the phase shift corresponding to the delay due to chromatic dispersion is further converted into the known signals Sf (0), Sf (1),. ) To obtain chromatic dispersion frequency domain known signals S ′ (0), S ′ (1),... S ′ (Ns−1). At this time, an arithmetic expression of the following expression (Expression 5) can be used.
It shows with.
信号位置決定部106は、相関位置検出部105から出力された相関値ρの情報に基づき、受信信号の先端位置tsを検出する。また、信号位置決定部106は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の波長分散の影響を保証する機能部(図示せず)があり、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値ρが最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力する。
The signal
このように、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、相関値ρを求める既知信号として、波長分散を考慮した周波数による遅延を与えた既知信号を用いることにより、より高い相関値を得ることができる。 As described above, the optical signal position detection apparatus according to the present embodiment obtains a higher correlation value by using a known signal with a delay due to a frequency considering chromatic dispersion as a known signal for obtaining the correlation value ρ. be able to.
[第3の実施形態]
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第1の実施形態において説明した光信号位置検出装置100と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、受信装置と送信装置において生じる光の周波数ずれを検知する場合、相関値が最も大きくなる位相オフセットφaに対応する周波数ずれを検知するとともに、信号の先頭位置tsを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。
[Third Embodiment]
Next, another embodiment according to the present invention will be described. Note that the optical signal position detection device in the present embodiment has the same configuration as the optical signal position detection device 100 described in the first embodiment, and detailed description of the configuration is omitted by attaching the same reference numerals.
The optical signal position detection apparatus according to the present embodiment detects a frequency shift corresponding to the phase offset φa having the largest correlation value when detecting a frequency shift of light occurring in the reception apparatus and the transmission apparatus, and In order to detect the leading position ts, the following configuration / function is provided.
信号系列生成部103は、周波数ずれ検知既知信号S´´a(0),S´´a(1),・・・,S´´a(Ns−1)を記憶する。ここで、1≦a≦Naであり、信号系列生成部103は、Na通りの周波数ずれに対応した周波数ずれ検知信号S´´a(t)を記憶する。
この周波数ずれ検知既知信号S´´a(t)は、次式(式7)で表される。
相関値演算部104は、周波数ずれ検知既知信号S´´a(t)に基づき、下に示す式8に従い、相関値ρを算出する。
すなわち、相関値演算部104は、時系列の既知信号系列S(t)に位相オフセット値φaが付加された周波数ずれ検知既知信号S´´a(t)を用いて、相関値ρを算出し、相関値のピーク位置の精度を高めることができる。
また、相関値演算部104は、時系列の既知信号系列に位相オフセットを付加することにより、相関値が最も大きくなる位相オフセットφaに対応する周波数ずれを検出することができる。
さらに、信号位置決定部106は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の周波数ずれを補償する機能部(図示せず)を備えている場合、送受信間で生じる周波数ずれを出力する。
The signal
This frequency shift detection known signal S ″ a (t) is expressed by the following equation (Equation 7).
The correlation
That is, the correlation
Further, the correlation
Furthermore, when the signal
[第4の実施の形態]
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第1の実施形態において説明した光信号位置検出装置100と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、周波数領域に応じて分割された既知信号を用いて、相関値の大きさから波長分散の影響を判断するとともに、信号の先頭位置tsを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。
[Fourth Embodiment]
Next, another embodiment according to the present invention will be described. Note that the optical signal position detection device in the present embodiment has the same configuration as the optical signal position detection device 100 described in the first embodiment, and detailed description of the configuration is omitted by attaching the same reference numerals.
The optical signal position detection apparatus according to the present embodiment uses the known signal divided according to the frequency domain, determines the influence of chromatic dispersion from the magnitude of the correlation value, and detects the leading position ts of the signal. Therefore, it has the following configuration / function.
信号系列生成部103は、周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号S´´´c(0),S´´´c(1),・・・,S´´´c(Ns−1)を記憶している。この周波数領域分割既知信号S´´´c(t)は、既知信号系列S(0)〜S(Ns−1)にローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどのデジタル処理が施されることにより、あるいは、波長分散考慮既知信号S´(0),S´(1),・・・,S´(Ns−1)から任意の周波数領域のみの信号を用いて、時間領域に再度変換することにより、予め算出され、信号系列生成部103に記憶されている。なお、1≦c≦Nfbであり、信号系列生成部103は、Nfb通りの周波数領域に対応する周波数領域分割既知信号S´´´c(t)が記憶されている。
相関値演算部104は、信号系列生成部103から読み出した複数の周波数領域分割既知信号S´´´c(t)に基づき、下に示す式10に従い、相関値ρを算出する。
このとき、異なる周波数領域に対応する周波数領域分割既知信号S´´´c(t)では、相関値ρのピーク位置が異なる。
The signal
Correlation
At this time, the peak positions of the correlation values ρ are different in the frequency domain division known signal S ′ ″ c (t) corresponding to different frequency domains.
ここで、図4を用いて具体的に説明する。図4は、光信号位置検出装置100が、12.5[sample/sec]で送信され、1600kmの光ファイバーで伝搬された光信号を、25G[sample/sec]で受信し、相関値演算部104が、この送信信号に基づき、2つの周波数帯域に対応する周波数領域分割既知信号S´´´1(t)とS´´´2(t)を用いて、式9の演算式に従い、時間t[sample]に対する相関値ρを算出したデータを示す。ここで、時間t[sample]は40psecに対応する。
図4に示すとおり、周波数領域分割既知信号S´´´1(t)に対応する周波数帯域A、周波数領域分割既知信号S´´´2(t)に対応する周波数帯域Bで相関値ρのピークがずれている
相関位置検出部105は、対応する周波数帯域(周波数帯域A,B)の相関値ρのピーク位置tp1,tp2を検出する。
信号位置決定部106は、このピーク位置tp1,tp2との間の中心をピーク位置tpと、ピーク位置tp1,tp2との間隔を時間間隔Tとして、式2,式3に従い、信号の先頭位置tsを検出する。
また、信号位置決定部106は、光信号位置検出装置の外部に接続されている任意の波長分散の影響を補償する機能部(図示せず)を備えている場合、ピーク位置のずれ情報を出力する。
このようにして、本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、周波数領域に応じて分割された周波数領域分割既知信号S´´´c(t)を用いて算出された相関値ρのピーク位置のずれから、波長分散の影響を評価するとともに、信号の先頭位置tsを検出することができる。
Here, it demonstrates concretely using FIG. In FIG. 4, the optical signal position detection apparatus 100 receives an optical signal transmitted at 12.5 [sample / sec] and propagated through an optical fiber of 1600 km at 25 G [sample / sec]. However, based on this transmission signal, using the frequency domain division known signals S ″ ″ 1 (t) and S ″ ″ 2 (t) corresponding to two frequency bands, the time t The data which calculated correlation value (rho) with respect to [sample] are shown. Here, the time t [sample] corresponds to 40 psec.
As shown in FIG. 4, the correlation value ρ of the frequency band A corresponding to the frequency domain division known signal S ″ ″ 1 (t) and the frequency band B corresponding to the frequency domain division known signal S ″ ″ 2 (t) The peak is shifted The correlation
The signal
Further, when the signal
In this way, the optical signal position detection device according to the present embodiment uses the peak of the correlation value ρ calculated using the frequency domain division known signal S ″ ″ c (t) divided according to the frequency domain. From the position shift, it is possible to evaluate the influence of chromatic dispersion and detect the leading position ts of the signal.
[第5の実施の形態]
次に、本発明にかかる他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第1の実施形態において説明した光信号位置検出装置100と同じ構成を有し、構成の詳細な説明は同じ符号を付すことで省略する。また、本実施の形態における光信号位置検出装置は、第1の実施形態と異なり、図1に示した信号系列生成部103および既知信号は不要である。
本実施の形態にかかる光信号位置検出装置は、受信した光信号に基づく受信信号の相互相関により算出された相互相関値ρcに基づき、信号の先頭位置tsを検出するため、以下の構成・機能を有することを特徴とする。
相関値演算部104は、所定時間あけて受信した光信号に基づく複数の受信信号同士の相互相関値ρcを算出する。すなわち、相関値演算部104は、下に示す式11の演算式に従い、相互相関値ρcを算出する。
Next, another embodiment according to the present invention will be described. Note that the optical signal position detection device in the present embodiment has the same configuration as the optical signal position detection device 100 described in the first embodiment, and detailed description of the configuration is omitted by attaching the same reference numerals. Further, unlike the first embodiment, the optical signal position detection apparatus in the present embodiment does not require the signal
The optical signal position detection apparatus according to the present embodiment detects the signal start position ts based on the cross-correlation value ρc calculated by the cross-correlation of the received signal based on the received optical signal. It is characterized by having.
Correlation
なお、本発明にかかる光信号位置検出装置は、上述した複数の実施形態を組み合わせて利用することができる。例えば、波長分散考慮既知信号S´(0),S´(1),・・・,S´(Ns−1)や、周波数領域分割既知信号S´´´c(0),S´´´c(1),・・・,S´´´c(Ns−1)に、式7に示すように、周波数ずれに対応する位相オフセット値を乗算して得られる信号を、信号系列生成部103が、記憶できる。
また、上述の実施形態において、信号位置決定部103は、任意の既知信号を予め記憶する構成を例に説明したが、本発明はこれに限られず、記憶されている既知信号に基づき、波長分散考慮既知信号S´(t)、波長分散周波数領域既知信号Sf´(t)、周波数ずれ検知既知信号S´´a(t)、周波数領域分割既知信号S´´´c(t)を生成する構成であってもよい。
例えば、信号系列生成部103は、第4の実施形態を用いて説明したような、周波数帯域に応じて分割された既知信号を利用する場合、第3の実施形態と組み合わせて、式7あるいは式9に従い得られる周波数ずれ検知既知信号S´´a(t)に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどのデジタル処理を施すことで、周波数領域分割既知信号S´´´c(t)を生成する構成であってもよい。
また、信号系列生成部103は、第2,4の実施形態と組み合わせて、式5に従い波長分散考慮既知信号S´(0)を算出した後、任意の周波数のみの信号を用いて、時間領域に再度変換することで、周波数領域分割既知信号S´´´c(t)を生成する構成であってもよい。
以上、説明したように、本発明によれば、光通信において、受信された信号に基づき、信号の先頭位置を検出することができる。
In addition, the optical signal position detection apparatus according to the present invention can be used in combination of the above-described embodiments. For example, chromatic dispersion consideration known signals S ′ (0), S ′ (1),. Signals obtained by multiplying c (1),..., S ″ ″ (Ns−1) by the phase offset value corresponding to the frequency shift as shown in Expression 7 Can be remembered.
In the above-described embodiment, the signal
For example, when using the known signal divided according to the frequency band as described with reference to the fourth embodiment, the signal
In addition, the signal
As described above, according to the present invention, the head position of a signal can be detected based on the received signal in optical communication.
100 光信号位置検出装置
101 光・電気変換部
102 A/D変換部
103 信号系列生成部
104 相関値演算部
105 相関位置検出部
106 信号位置決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical signal
Claims (5)
前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
予め記憶している既知信号と前記受信信号との相関値を演算し、
前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する
ことを特徴とする光信号位置検出方法。 In an optical communication method, an optical signal position detection method in an optical signal position detection device for detecting a leading position of a received signal received as an optical signal,
The optical / electrical converter of the optical signal position detecting device is
Converting the optical signal of the received signal into an electrical signal;
The correlation value calculation unit of the optical signal position detection device,
Calculate the correlation value between the known signal stored in advance and the received signal,
The correlation position detection unit of the optical signal position detection device,
Output the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of the correlation value,
The signal position determination unit of the optical signal position detection device,
An optical signal position detection method, comprising: detecting a signal position of the received signal based on information on the correlation value output from the correlation position detection unit.
前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
少なくとも1つの経路長により生じる波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号を記憶し、
前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
前記信号系列生成部に記憶されている前記波長分散考慮既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を保証する機能部を有し、複数の波長分散考慮既知信号を用いる場合には、相関値が最大となる波長分散考慮既知信号に対応する経路長を出力する ことを特徴とする光信号位置検出方法。 In an optical communication method, an optical signal position detection method in an optical signal position detection device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal,
The optical / electrical converter of the optical signal position detecting device is
Converting the optical signal of the received signal into an electrical signal;
The signal sequence generation unit of the optical signal position detection device,
Storing a known signal in consideration of chromatic dispersion given the influence of chromatic dispersion caused by at least one path length;
The correlation value calculation unit of the optical signal position detection device,
Calculating a correlation value between the chromatic dispersion-considered known signal stored in the signal sequence generation unit and the received signal;
The correlation position detection unit of the optical signal position detection device,
Output the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of the correlation value,
The signal position determination unit of the optical signal position detection device,
Based on the correlation value information output from the correlation position detection unit, the signal position of the received signal is detected, and a function unit for guaranteeing the influence of chromatic dispersion is used, and a plurality of known signals considering chromatic dispersion are used. In this case, a path length corresponding to a chromatic dispersion-considered known signal having a maximum correlation value is output.
前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
前記受信信号を送信する所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る複数の周波数ずれが与えられた周波数ずれ検知既知信号を記憶し、
前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
前記信号系列生成部に記憶されている前記周波数ずれ検知既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置および相関値の分布の情報を出力し、
前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、周波数ずれを補償する機能部を有する場合には、前記送受信間で生じる周波数ずれを出力する
ことを特徴とする光信号位置検出方法。 In an optical communication method, an optical signal position detection method in an optical signal position detection device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal,
The optical / electrical converter of the optical signal position detecting device is
Converting the optical signal of the received signal into an electrical signal;
The signal sequence generation unit of the optical signal position detection device,
Storing a frequency deviation detection known signal to which a plurality of frequency deviations that may occur between transmission and reception between the predetermined transmission device that transmits the reception signal and the optical signal position detection device are given;
The correlation value calculation unit of the optical signal position detection device,
Calculating a correlation value between the received signal and the frequency deviation detection known signal stored in the signal sequence generation unit;
The correlation position detection unit of the optical signal position detection device,
Output the peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum and the distribution of the correlation value,
The signal position determination unit of the optical signal position detection device,
Based on the correlation value information output from the correlation position detector, detects the signal position of the received signal and outputs a frequency shift that occurs between the transmission and reception when the function unit compensates the frequency shift. An optical signal position detection method.
前記光信号位置検出装置の光・電気変換部が、
前記受信信号の光信号を電気信号に変換し、
前記光信号位置検出装置の信号系列生成部が、
所定の既知信号における周波数帯域に応じて分割された複数の周波数領域分割既知信号を記憶し、
前記光信号位置検出装置の相関値演算部が、
前記信号系列生成部に記憶されている複数の前記周波数領域分割既知信号と、前記受信信号との相関値を演算し、
前記光信号位置検出装置の相関位置検出部が、
前記相関値演算部より演算されたそれぞれ周波数領域分割既知信号における前記相関値が最大となるピーク位置の情報を出力し、
前記光信号位置検出装置の信号位置決定部が、
前記相関位置検出部から出力された複数の前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出するとともに、波長分散の影響を補償する機能部を有する場合には、ピーク位置のずれの情報を出力する
ことを特徴とする光信号位置検出方法。 In an optical communication method, an optical signal position detection method in an optical signal position detection device for detecting a signal position of a received signal received as an optical signal,
The optical / electrical converter of the optical signal position detecting device is
Converting the optical signal of the received signal into an electrical signal;
The signal sequence generation unit of the optical signal position detection device,
Storing a plurality of frequency domain divided known signals divided according to a frequency band in a predetermined known signal;
The correlation value calculation unit of the optical signal position detection device,
Calculating a correlation value between the plurality of frequency domain division known signals stored in the signal sequence generation unit and the received signal;
The correlation position detection unit of the optical signal position detection device,
Output the information of the peak position where the correlation value in each frequency domain division known signal calculated by the correlation value calculation unit is maximized,
The signal position determination unit of the optical signal position detection device,
Based on the information of the plurality of correlation values output from the correlation position detection unit, the signal position of the received signal is detected, and a function unit that compensates for the influence of chromatic dispersion is provided. An optical signal position detection method characterized by outputting information.
前記受信信号の光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と、
所定の既知信号、波長分散の影響が与えられた波長分散考慮既知信号、前記所定の既知信号に前記受信信号を送信する複数の所定の送信装置と前記光信号位置検出装置との送受信間で生じ得る周波数ずれが与えられた前記周波数ずれ検知既知信号、前記所定の既知信号に複数の周波数ずれが与えられた前記複数の波長分散周波数領域既知信号、前記所定の既知信号が周波数帯域に応じて分割されている前記複数の周波数領域分割既知信号、あるいは前記複数の周波数ずれが与えられた前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つを記憶する信号系列生成部と、
前記信号系列生成部に記憶されている前記既知信号、前記波長分散考慮既知信号、前記周波数ずれ検知既知信号、前記複数の波長分散周波数領域既知信号、あるいは前記複数の周波数領域分割既知信号のうち少なくとも1つと、前記受信信号との相関値を演算し、
前記相関値演算部より演算された前記相関値が最大となるピーク位置、もしくはピーク位置と相関値の分布の情報を出力する相関位置検出部と、
前記相関位置検出部から出力された前記相関値の情報に基づき、前記受信信号の信号位置を検出する信号位置決定部と
を有すること特徴とする光信号位置検出装置。 In an optical communication system, in an optical signal position detection device that detects a signal position of a received signal received as an optical signal,
An optical / electrical converter that converts an optical signal of the received signal into an electrical signal;
Occurs between transmission and reception between a predetermined known signal, a chromatic dispersion-considered known signal affected by chromatic dispersion, and a plurality of predetermined transmitters that transmit the received signal to the predetermined known signal and the optical signal position detector The frequency deviation detection known signal to which the obtained frequency deviation is given, the plurality of chromatic dispersion frequency domain known signals to which the plurality of frequency deviations are given to the predetermined known signal, and the predetermined known signal are divided according to the frequency band A plurality of frequency domain division known signals, or a signal sequence generation unit that stores at least one of the plurality of frequency domain division known signals given the plurality of frequency shifts;
At least one of the known signal, the chromatic dispersion consideration known signal, the frequency shift detection known signal, the plurality of chromatic dispersion frequency domain known signals, or the plurality of frequency domain division known signals stored in the signal sequence generation unit One and the correlation value between the received signal and
A correlation position detection unit that outputs information on a peak position where the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is maximum, or a distribution of a peak position and a correlation value;
An optical signal position detecting device comprising: a signal position determining unit that detects a signal position of the received signal based on the correlation value information output from the correlation position detecting unit.
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