JP2010226254A - Digital signal processing circuit and optical receiving device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital signal processing circuit capable of achieving non-linear compensation with higher accuracy, and to provide an optical receiving device. <P>SOLUTION: A wavelength dispersion compensated unit, based on a fixed FIR filter is divided into a plurality of sections which are respectively constituted of wavelength dispersion compensation parts 4-1-1 to 4-1-N; phase rotation parts 4-13-1 to 4-13-N, wavelength dispersion compensation parts 4-2-1 to 4-2-N; and phase rotation parts 4-14-1 to 4-14-N, and each of non-linear compensated parts which are respectively constituted of square operation parts 4-3-1 to 4-3-N, 4-4-1 to 4-4-N is inserted between the sections. Furthermore, each of addition parts 4-9-1, 4-10-1 uses both of its own polarization receiving data and the other polarization receiving data to achieve more accurate compensation. In order to fully develop the compensation effect further, skews between received X polarization data and received Y polarization data in the receiver and the gains in the phase rotation parts 4-13, 1, 4-14-1, etc. are controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタル信号処理回路、及び光受信器に関する。   The present invention relates to a digital signal processing circuit and an optical receiver.

近年、光伝送システムにおいては、伝送容量の大容量化が望まれており、システムの伝送距離を維持しつつ、伝送容量の増大を実現することが必要となる。しかし、伝送容量と伝送距離には、トレードオフの関係があり、このトレードオフは、伝送路ファイバ中で発生する非線形歪みが原因となっている。   In recent years, in an optical transmission system, it is desired to increase the transmission capacity, and it is necessary to increase the transmission capacity while maintaining the transmission distance of the system. However, there is a trade-off relationship between transmission capacity and transmission distance, and this trade-off is caused by nonlinear distortion that occurs in the transmission line fiber.

従来の光伝送システムにおいては、光増幅中継毎に波長分散を補償する方法、ラマン増幅技術、低損失ファイバなどの技術を用いてトレードオフの関係を克服していた。しかしながら、分散補償ファイバの補償量の最小単位によってその補償精度が制限されたり、伝送距離と周波数利用効率とが非線形によって制限されるという課題が顕著になってきている。また、波長分散スロープによって信号波長によって未補償の波長分散が累積するという課題があった。   In a conventional optical transmission system, the trade-off relationship is overcome by using a technique such as a method of compensating chromatic dispersion for each optical amplification repeater, a Raman amplification technique, a low-loss fiber, and the like. However, the problem that the compensation accuracy is limited by the minimum unit of the compensation amount of the dispersion compensating fiber and the transmission distance and the frequency use efficiency are limited by nonlinearity has become remarkable. In addition, there is a problem that uncompensated chromatic dispersion accumulates depending on the signal wavelength due to the chromatic dispersion slope.

そこで、伝送容量と伝送距離のトレードオフの関係を緩和する手法として、非線形波形歪みの抑圧・補償技術が研究開発されている。チャネル内の非線形波形歪みの原因として、自分自身のチャネルの信号振幅強度に比例して光の位相が回転する自己位相変調(SPM:Self Phase Modulation)がある。コヒーレント受信方式では、信号光の光位相をも検出するため、原理的に受信端における信号処理によってSPM波形歪みを補償できる。これまで、SPM波形歪み補償が研究段階であるが検討されている(例えば、非特許文献1、2参照)。   Therefore, as a technique for relaxing the trade-off relationship between transmission capacity and transmission distance, nonlinear waveform distortion suppression / compensation technology has been researched and developed. As a cause of nonlinear waveform distortion in a channel, there is self phase modulation (SPM) in which the phase of light rotates in proportion to the signal amplitude intensity of its own channel. In the coherent reception method, since the optical phase of the signal light is also detected, SPM waveform distortion can be compensated in principle by signal processing at the receiving end. So far, SPM waveform distortion compensation has been studied, but has been studied (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

K. Kikuchi, M. Fukase, and S. Kim, “Electronic post-compensation for nonlinear phase noise in a 1000-km 20-Gbit/s optical QPSK transmission system using the homodyne receiver with digital signal processing,”OFC2007, paper OTuA2, 2007.K. Kikuchi, M. Fukase, and S. Kim, “Electronic post-compensation for nonlinear phase noise in a 1000-km 20-Gbit / s optical QPSK transmission system using the homodyne receiver with digital signal processing,” OFC2007, paper OTuA2 , 2007. G. Charlet, N. Maaref, J. Renaudier, H. Mardoyan, P. Tran, S. Bigo, “Transmission of 40Gb/s QPSK with coherent detection over ultra-long distance improved by nonlinearity mitigation,”ECOC2006, paper Th4.3.4, 2006.G. Charlet, N. Maaref, J. Renaudier, H. Mardoyan, P. Tran, S. Bigo, “Transmission of 40Gb / s QPSK with coherent detection over ultra-long distance improved by nonlinearity mitigation,” ECOC2006, paper Th4. 3.4, 2006.

ところで、非線形による波形歪みは、信号光の光電界強度の時間波形に依存して変化する。しかしながら、信号光の光電界強度の時間波形は、光ファイバ伝送路中の波長分散によって伝送路中に変化するため、受信端において検出された信号光の時間波形と、実際に伝送路内で非線形波形歪みを受けた時点での時間波形とは異なる。これが補償効果や、適用範囲を制限する要因となる。   By the way, the waveform distortion due to non-linearity changes depending on the time waveform of the optical electric field intensity of the signal light. However, since the time waveform of the optical electric field strength of the signal light changes in the transmission line due to chromatic dispersion in the optical fiber transmission line, the time waveform of the signal light detected at the receiving end is actually non-linear in the transmission line. It differs from the time waveform at the time of waveform distortion. This is a factor that limits the compensation effect and application range.

上述した従来技術では、光増幅中継毎に波長分散値をゼロ付近に戻すような伝送路を構築している。しかしながら、実際の伝送路では、光中継毎に波長分散がリセットされる場合は少なく、光増幅中継の後に光ファイバ伝送路に入力される時点での信号光の時間波形は、スパン毎に異なる。   In the prior art described above, a transmission path is constructed that returns the chromatic dispersion value to near zero for each optical amplification relay. However, in an actual transmission line, the chromatic dispersion is rarely reset for each optical repeater, and the time waveform of the signal light at the time of input to the optical fiber transmission line after the optical amplification repeater is different for each span.

例えば、波長分散補償ファイバを用いて補償する場合には、補償量の最小単位によって補償精度が限られるため、未補償となった波長分散が累積する。また、一般には、波長分散スロープによって波長分散量が波長に依存して変化するため、やはり補償精度に限界があり、未補償の波長分散が累積する。   For example, when compensation is performed using a chromatic dispersion compensating fiber, uncompensated chromatic dispersion is accumulated because compensation accuracy is limited by the minimum unit of compensation amount. In general, since the amount of chromatic dispersion varies depending on the wavelength due to the chromatic dispersion slope, the compensation accuracy is still limited, and uncompensated chromatic dispersion accumulates.

このように、従来技術では、光学的な波長分散補償の精度には限界があり、未補償の波長分散が累積する。さらに、波長分散補償ファイバによる光学的な波長分散補償では、分散設計が煩雑であり、分散補償ファイバの用品コストが大きいなどの問題もある。   Thus, in the prior art, there is a limit to the accuracy of optical chromatic dispersion compensation, and uncompensated chromatic dispersion accumulates. Further, in optical chromatic dispersion compensation using a chromatic dispersion compensating fiber, there is a problem that dispersion design is complicated and the cost of supplies of the dispersion compensating fiber is high.

近年、デジタル信号処理などを用いて受信端において電気的に波長分散を一括して補償する方法が研究開発されている。この場合、光学的な分散補償がないため、波長分散量が単調に累積していく。従って、各伝送スパンに入力される信号光の波形は、スパン毎に異なるため、非線形効果による波形歪みもスパン毎に異なり、非線形歪み補償が適用できないという問題がある。   In recent years, a method for electrically compensating for chromatic dispersion collectively at the receiving end using digital signal processing or the like has been researched and developed. In this case, since there is no optical dispersion compensation, the chromatic dispersion amount is monotonously accumulated. Accordingly, since the waveform of the signal light input to each transmission span is different for each span, the waveform distortion due to the nonlinear effect is also different for each span, and there is a problem that nonlinear distortion compensation cannot be applied.

また、非線形波形歪み補償の演算においては、歪みの大きさに依存して、補償パラメータを変化させる必要がある。非線形波形歪みの大きさは、信号光の光パワー、伝送路の有効断面積、光ファイバの材料、ラマン増幅による光パワーの伝播方向プロファイルなど、伝送条件によって異なる。この中でも、特に、伝送パワーに対する依存性が大きい。従って、伝送条件に応じて補償パラメータを調整する機構が必要である。   In the calculation of nonlinear waveform distortion compensation, it is necessary to change the compensation parameter depending on the magnitude of distortion. The magnitude of the nonlinear waveform distortion varies depending on the transmission conditions such as the optical power of the signal light, the effective cross-sectional area of the transmission line, the material of the optical fiber, and the propagation direction profile of the optical power by Raman amplification. Among these, the dependence on transmission power is particularly large. Therefore, a mechanism for adjusting the compensation parameter according to the transmission condition is necessary.

また、一般にコヒーレント受信器では、局発光とミキシングし、局発光を基準光として信号光の振幅・位相波形を検出する。この場合、X偏波、Y偏波に分離し、さらにそれぞれの同位相成分と直交位相成分とを検出するため、4つの時間波形を検出することになる。この4つの検出過程で発生する互いの時間遅延(スキュー)が発生するため、一般的なコヒーレント受信では、後段のデジタル信号処理回路に残留スキュー誤差を補償する機能があるため、スキュー調整の精度が粗い。従って、非線形波形歪み補償を適用するために不十分であり、高精度にスキュー調整する機構が必要になるという問題がある。   In general, a coherent receiver mixes with local light and detects the amplitude / phase waveform of signal light using local light as reference light. In this case, four time waveforms are detected in order to separate the X-polarized wave and the Y-polarized wave, and to detect the in-phase component and the quadrature component, respectively. Since mutual time delays (skew) that occur in these four detection processes occur, in general coherent reception, the subsequent digital signal processing circuit has a function to compensate the residual skew error, so the accuracy of skew adjustment is improved. rough. Therefore, there is a problem in that it is insufficient for applying nonlinear waveform distortion compensation, and a mechanism for adjusting skew with high accuracy is required.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、より精度の高い非線形補償を実現することができるデジタル信号処理回路、及び光受信器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a digital signal processing circuit and an optical receiver capable of realizing nonlinear compensation with higher accuracy.

上述した課題を解決するために、本発明は、光ファイバ伝送システムにおけるデジタル信号処理回路であって、n(nは自然数)ブロックの補償演算回路から構成され、第1の補償演算回路は、位相情報を含むデジタル受信信号を入力とし、波長分散を補償する第1の波長分散補償部と、前記第1の波長分散補償部の出力から電界振幅の二乗を演算する第1の二乗演算部と、光ファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを前記第1の二乗演算部からの出力に乗算する第1の増幅部と、前記第1の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第1の増幅部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第1の位相回転部とを備え、第k(k=2〜nまでの自然数)の補償演算回路は、第(k−1)の位相回転部からの出力に対して、波長分散を補償する第kの波長分散補償部と、前記第kの波長分散補償部の出力から電界振幅の二乗を演算する第kの二乗演算部と、光ファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを前記第kの二乗演算部からの出力に乗算する第kの増幅部と、前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第kの増幅部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第kの位相回転部とを備える、ことを特徴とするデジタル信号処理回路である。   In order to solve the above-described problem, the present invention is a digital signal processing circuit in an optical fiber transmission system, which is composed of n (n is a natural number) block compensation arithmetic circuit, and the first compensation arithmetic circuit is a phase compensation circuit. A first chromatic dispersion compensation unit that receives a digital received signal including information and compensates for chromatic dispersion; a first square computation unit that computes the square of the electric field amplitude from the output of the first chromatic dispersion compensation unit; A first amplifying unit that multiplies an output from the first square operation unit by a nonlinear coefficient and a nonlinear effective fiber length of an optical fiber, and an output signal from the first chromatic dispersion compensation unit. And a first phase rotation unit that performs phase rotation based on output information from the first amplification unit, and the k-th (k = 2 to n natural number) compensation arithmetic circuit has the (k−1) th Wavelength relative to the output from the phase rotation part A k-th chromatic dispersion compensation unit that compensates for dispersion, a k-th square computation unit that computes the square of the electric field amplitude from the output of the k-th chromatic dispersion compensation unit, a nonlinear coefficient and a nonlinear effective fiber length of the optical fiber, Is multiplied by the output from the k-th square computing unit, and the output signal from the k-th chromatic dispersion compensation unit is based on the output information from the k-th amplification unit. A digital signal processing circuit comprising a k-th phase rotation unit that performs phase rotation.

本発明は、上記の発明において、光ファイバ伝送システムにおけるデジタル信号処理回路であって、n(nは自然数)ブロックの補償演算回路から構成され、第1の補償演算回路は、偏波分離され、位相情報を含むデジタル受信信号に対して、各偏波毎に波長分散を補償する第1の波長分散補償部と、前記第1の波長分散補償部の出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する第1の二乗演算部と、各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記第1の二乗演算部からの出力に乗算する第1の増幅部と、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する第1の乗算部と、前記第1の増幅部の出力と他方の偏波の前記第1の乗算部の出力とを加算する第1の2入力加算部と、前記第1の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第1の2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第1の位相回転部とを備え、第k(kは2からnまでの自然数)の補償演算回路は、各偏波の第(k−1)の位相回転部からの出力に対して、各偏波毎に波長分散を補償する第kの波長分散補償部と、前記第kの波長分散補償部の出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する第kの二乗演算部と、各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記第kの二乗演算部からの出力に乗算する第kの増幅部と、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する第kの乗算部と、前記第kの増幅部の出力と他方の偏波の前記第kの乗算部の出力とを加算する第kの2入力加算部と、前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第kの2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第kの位相回転部とを備える、ことを特徴とするデジタル信号処理回路である。   The present invention is the digital signal processing circuit in the optical fiber transmission system according to the above invention, comprising a compensation arithmetic circuit of n (n is a natural number) block, the first compensation arithmetic circuit is polarization-separated, A first chromatic dispersion compensation unit that compensates chromatic dispersion for each polarization with respect to a digital reception signal including phase information, and a square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the first chromatic dispersion compensation unit. A first square computing unit for computing, a first amplifying unit for multiplying the output from the first square computing unit for each polarization by the nonlinear coefficient and nonlinear effective fiber length of the fiber for each polarization, and the other A first multiplier that multiplies the nonlinear coefficient of the non-polarized fiber and the nonlinear effective fiber length, and adds the output of the first amplifier and the output of the first multiplier of the other polarization. A first two-input adder and the first chromatic dispersion; A first phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the compensation unit based on output information from the first two-input addition unit, and kth (k is from 2 to n) The (natural number) compensation calculation circuit includes a kth chromatic dispersion compensation unit that compensates chromatic dispersion for each polarization with respect to an output from the (k−1) th phase rotation unit of each polarization, a k-th square computing unit that computes the square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the k chromatic dispersion compensation unit, and the nonlinear coefficient and nonlinear effective fiber length of the fiber of each polarization. A k-th amplification unit for multiplying the output from the square calculation unit, a k-th multiplication unit for multiplying the nonlinear coefficient of the other polarization fiber and the nonlinear effective fiber length, and an output of the k-th amplification unit And the k-th two-input adder for adding the output of the k-th multiplier of the other polarization, and the k-th wavelength component A digital signal processing circuit comprising: a k-th phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the compensation unit based on output information from the k-th two-input addition unit. is there.

本発明は、上記の発明において、前記nブロックの補償演算回路毎に、縦列接続されたa(1以上の整数)個のFIRフィルタと、前記a個のFIRフィルタの各々の出力を二乗するa個の二乗演算部と、前記第1の二乗演算部または前記第kの二乗演算部の出力と、前記a個の二乗演算部からの出力とを全て加算する全入力加算部とを更に備え、前記a個のFIRフィルタは、前記第kの波長分散補償部の出力に対して畳み込み演算を行う第1のFIRフィルタと、縦列接続された前段のFIRフィルタの出力に対して畳み込み演算を行う(a−1)個の第2から第aのFIRフィルタとからなり、前記第kの位相回転部は、前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記全入力加算部からの出力情報に基づいて位相回転を行う、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, for each of the n-block compensation arithmetic circuits, a (two or more integers) FIR filters connected in cascade and the outputs of the a F FIR filters are squared. Further comprising an all-input adder that adds all of the outputs from the first square calculator or the outputs of the k-th square calculator and the a square calculator. The a FIR filters perform a convolution operation on a first FIR filter that performs a convolution operation on the output of the k-th chromatic dispersion compensation unit and an output of a previous stage FIR filter connected in cascade ( a-1) second to a-th FIR filters, and the k-th phase rotation unit outputs an output signal from the k-th chromatic dispersion compensation unit from the all-input addition unit. Perform phase rotation based on output information It is characterized in.

本発明は、上記の発明において、前記nブロックの補償演算回路毎に、前記第L(L=1からnまでの自然数)の波長分散補償部の出力の各偏波に対して畳み込み演算を行う第LのFIRフィルタと、前記第LのFIRフィルタの出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する二乗演算部と、各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記二乗演算部からの出力に乗算する増幅部と、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する乗算部と、前記増幅部の出力と他方の偏波の前記乗算部の出力と他方の偏波の前記第Lの乗算器の出力とを加算する3入力加算部とを更に備え、前記第Lの2入力加算部は、前記第Lの増幅部の出力と前記3入力加算部の出力とを加算し、前記第Lの位相回転部は、前記偏波分離され、位相情報を含むデジタル受信信号、または前記第(L−1)の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第Lの2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, a convolution operation is performed on each polarization of the output of the Lth (L = 1 to n) chromatic dispersion compensator for each of the n block compensation operation circuits. An L-th FIR filter, a square calculation unit that calculates the square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the L-th FIR filter, and a nonlinear coefficient and a nonlinear effective fiber length of each polarization fiber. An amplifying unit for multiplying the output from the square computing unit, a multiplying unit for multiplying the nonlinear coefficient of the other polarization fiber and a nonlinear effective fiber length, and the multiplication of the output of the amplifying unit and the other polarization A three-input adder for adding the output of the second polarization unit and the output of the L-th multiplier of the other polarization, and the L-th two-input adder is connected to the output of the L-th amplifier Adding the output of the 3-input adder, and the L-th phase rotation unit , Based on output information from the L-th two-input adder, with respect to the digitally received signal that is phase-separated and includes phase information, or an output signal from the (L−1) -th chromatic dispersion compensator. And performing phase rotation.

本発明は、上記の発明において、前記第1から第kの波長分散補償部は、タップを減らした少数タップフィルタを備え、前記第M(=n)の位相回転部の出力信号に対して所定の信号処理を施し、前記少数タップフィルタによる波長分散補償量の誤差を補償する、タップを増やした多数タップフィルタを更に備える、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the first to kth chromatic dispersion compensation units include a minority tap filter with reduced taps, and the output signal of the Mth (= n) phase rotation unit is predetermined. And a multi-tap filter with an increased number of taps, which compensates for errors in the amount of chromatic dispersion compensation by the minority tap filter.

本発明は、上記の発明において、前記第1から第kの波長分散補償部は、タップを減らした少数タップフィルタを備え、前記第M(=n)の位相回転部の出力信号に対して所定の信号処理を施し、前記少数タップフィルタによる波長分散補償量の誤差を補償する、タップを増やした多数タップフィルタを更に備える、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the first to kth chromatic dispersion compensation units include a minority tap filter with reduced taps, and the output signal of the Mth (= n) phase rotation unit is predetermined. And a multi-tap filter with an increased number of taps, which compensates for errors in the amount of chromatic dispersion compensation by the minority tap filter.

本発明は、上記の発明において、予め決定された信号光パワーに基づいて、前記第1から第kの位相回転部に対する入力信号の利得を制御する利得制御部を更に備えることを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a gain control unit for controlling a gain of an input signal to the first to k-th phase rotation units based on a predetermined signal light power.

本発明は、上記の発明において、前記第kの波長分散補償部の分散補償量を、2つの光増幅器に挟まれる伝送区間を受信端から遡って、順に1、2、…、kとしたとき、第k区間の波長分散量に設定することを特徴とする。   The present invention is the above invention, wherein the dispersion compensation amount of the kth chromatic dispersion compensator is set to 1, 2,..., K in order from the receiving end in a transmission section sandwiched between two optical amplifiers. The chromatic dispersion amount in the k-th section is set.

また、上述した課題を解決するために、本発明は、前記デジタル信号処理回路を含み、X偏波、Y偏波からなる光信号を受信する光受信器であって、前記X偏波、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の各々のスキューを調整するスキュー調整部と、前記光信号の復調後の信号品質をモニタする品質モニタ部と、前記品質モニタ部から出力される信号品質情報に基づいて、前記スキュー調整部のスキュー量を制御する制御部とを備えることを特徴とする光受信器である。   In order to solve the above-described problem, the present invention is an optical receiver that includes the digital signal processing circuit and receives an optical signal composed of X-polarized light and Y-polarized light. A skew adjustment unit that adjusts the skews of the in-phase and quadrature phase components of the polarization, a quality monitor unit that monitors the signal quality after demodulation of the optical signal, and signal quality information that is output from the quality monitor unit And a control unit for controlling the skew amount of the skew adjusting unit.

本発明は、上記の発明において、前記品質モニタ部は、受信した信号から自己位相変調による光電界波形の変化を推定する波形歪み推定部と、前記光信号の復調後の信号から光電界波形の波形歪み量を検出する波形歪み検出部とを備え、前記制御部は、前記波形歪み推定部により推定された光電界波形の変化と前記波形歪み検出部により検出された光電界波形の波形歪み量との差分に基づいて、前記スキュー調整部のスキュー量を制御する、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the quality monitoring unit includes a waveform distortion estimation unit that estimates a change in the optical electric field waveform due to self-phase modulation from the received signal, and an optical electric field waveform from the demodulated signal of the optical signal. A waveform distortion detection unit for detecting a waveform distortion amount, wherein the control unit changes the optical electric field waveform estimated by the waveform distortion estimation unit and the waveform distortion amount of the optical electric field waveform detected by the waveform distortion detection unit. The skew amount of the skew adjustment unit is controlled on the basis of the difference between the skew adjustment unit and the skew adjustment unit.

本発明は、上記の発明において、前記品質モニタ部は、受信した信号から自己位相変調による光電界波形の変化を推定する波形歪み推定部と、前記光信号の復調後の信号から光電界波形の波形歪み量を検出する波形歪み検出部とを備え、前記制御部は、前記波形歪み推定部により推定された光電界波形の変化と前記波形歪み検出部により検出された光電界波形の波形歪み量との差分に基づいて、前記X偏波、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の位相回転量を決める利得を制御する、ことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the quality monitoring unit includes a waveform distortion estimation unit that estimates a change in the optical electric field waveform due to self-phase modulation from the received signal, and an optical electric field waveform from the demodulated signal of the optical signal. A waveform distortion detection unit for detecting a waveform distortion amount, wherein the control unit changes the optical electric field waveform estimated by the waveform distortion estimation unit and the waveform distortion amount of the optical electric field waveform detected by the waveform distortion detection unit. The gain determining the amount of phase rotation of the in-phase component and the quadrature component of the X-polarized wave and the Y-polarized component is controlled on the basis of the difference between the gains.

この発明によれば、波長分散補償量に基づいて、非線形効果を補償することが可能となり、複数回繰り返すことにより精度の高い非線形補償ができるという利点が得られる。   According to the present invention, it is possible to compensate for the nonlinear effect based on the amount of chromatic dispersion compensation, and it is possible to obtain an advantage that highly accurate nonlinear compensation can be performed by repeating a plurality of times.

本発明の第1実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by 1st Embodiment of this invention. 本第2実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 2nd Embodiment. 本第3実施形態によるデジタル信号処理回路において、SPM補償をした場合に、信号品質をモニタすることで、スキュー調整部の微調整を行う構成を示すブロック図である。In the digital signal processing circuit according to the third embodiment, when SPM compensation is performed, the signal quality is monitored to finely adjust the skew adjustment unit. 四値位相変調(QPSK)でのコンスタレーション図の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the constellation figure in quaternary phase modulation (QPSK). X偏波とY偏波の間のスキューを変化させて、Q値を評価した結果の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the result of having evaluated the Q value by changing the skew between X polarization and Y polarization. 本第4実施形態によるデジタル信号処理回路の分散補償&SPM補償回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the dispersion compensation & SPM compensation circuit of the digital signal processing circuit by this 4th Embodiment. 本第5実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 5th Embodiment. 本第6実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 6th Embodiment. 本第6実施形態において、利得を変化させて、Q値を評価した結果の一例を示す概念図である。In this 6th Embodiment, it is a conceptual diagram which shows an example of the result of having changed the gain and evaluating Q value. 本第7実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 7th Embodiment. 非線形歪み量の検出方法を説明するためのコンスタレーションの分布における目標点と実測点との間のずれを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the shift | offset | difference between the target point and the measurement point in distribution of the constellation for demonstrating the detection method of a nonlinear distortion amount. 本第7実施形態によるデジタル信号処理回路の利得制御部17−1〜17−Nの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the gain control parts 17-1 to 17-N of the digital signal processing circuit by this 7th Embodiment. SPM位相回転のみを波形歪みとして推定する構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure which estimates only SPM phase rotation as a waveform distortion. 本第8実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 8th Embodiment. 本第9実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 9th Embodiment. 本第10実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by this 10th Embodiment. 本発明を直交周波数分割多重(OFDM)信号光の受信に用いた場合の送信機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitter at the time of using this invention for reception of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal light. 直交周波数分割多重(OFDM)信号光の受信に用いた場合の効果を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the effect at the time of using for reception of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal light. 本発明の変形例によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the digital signal processing circuit by the modification of this invention. 本発明の変形例による他のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the other digital signal processing circuit by the modification of this invention. 本変形例による少数タップフィルタの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the minority tap filter by this modification. 本変形例による多数タップフィルタの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the multi-tap filter by this modification.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
一般に、コヒーレント受信方式では、固定FIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルタを用いた波長分散補償の後に、適応FIRフィルタを用いた偏波分離を行う方式が一般的である。本発明では、固定FIRフィルタによる波長分散補償部を複数セクションに分割し、そのセクション間に非線形補償部を挿入する構成をとり、伝送路ファイバ中での信号光パワーを入力情報として用いて補償演算を行う。また、X偏波の非線形補償には、X偏波自身の受信データと、Y偏波の受信データの双方を用いて、より精度よく補償するための制御機構を備える。さらに、この補償効果を十分に発揮させるために、受信X偏波、受信Y偏波のデータ間の受信器内でのスキューを十分に補償するためのスキュー調整部、及びその制御部を有することを特徴とする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In general, a coherent reception method is generally a method of performing polarization separation using an adaptive FIR filter after chromatic dispersion compensation using a fixed FIR (Finite Impulse Response) filter. In the present invention, a chromatic dispersion compensation unit using a fixed FIR filter is divided into a plurality of sections, and a non-linear compensation unit is inserted between the sections, and a compensation calculation is performed using the signal light power in the transmission line fiber as input information. I do. In addition, the non-linear compensation of the X polarization includes a control mechanism for compensating more accurately by using both the reception data of the X polarization itself and the reception data of the Y polarization. Furthermore, in order to fully exhibit this compensation effect, it has a skew adjustment unit for sufficiently compensating the skew in the receiver between the received X polarization data and the received Y polarization data, and its control unit. It is characterized by.

A.第1実施形態
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。図において、ADC(Analog Digital Converter:アナログデジタル変換器)1−1〜1−4は、X偏波Re成分、X偏波Im成分、Y偏波Re成分、Y偏波Im成分を、デジタル信号に変換する。スキュー調整部2−1〜2−4は、4つの経路によって異なる、光ファイバの出射端から光90°ハイブリッドへ入力された時点からADC1−1〜1−4へ入力される点までの遅延時間を補償する。複素合成回路3−1は、X偏波の同位相成分波形と直交位相成分の波形とを複素合成し、複素合成回路3−2は、Y偏波の同位相成分波形と直交位相成分の波形とを複素合成する。分散補償&SPM補償回路4は、X偏波及びY偏波に対して、分散補償とSPM補償とを行う。偏波分離回路5は、分散補償、及びSPM補償されたデジタル信号に対して適応FIRフィルタを用いて偏波分離を行う。
A. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing circuit according to the first embodiment of the present invention. In the figure, ADCs (Analog Digital Converters) 1-1 to 1-4 convert an X polarization Re component, an X polarization Im component, a Y polarization Re component, and a Y polarization Im component into digital signals. Convert to The skew adjustment units 2-1 to 2-4 are different depending on four paths, and the delay time from the time when the light is input to the 90 ° hybrid from the output end of the optical fiber to the time when the light is input to the ADC 1-1 to 1-4 To compensate. The complex synthesis circuit 3-1 complex-synthesizes the in-phase component waveform and the quadrature-phase component waveform of the X polarization, and the complex synthesis circuit 3-2 performs the in-phase component waveform and the quadrature-phase component waveform of the Y-polarization. And complex. The dispersion compensation & SPM compensation circuit 4 performs dispersion compensation and SPM compensation for the X polarization and the Y polarization. The polarization separation circuit 5 performs polarization separation on the digital signal subjected to dispersion compensation and SPM compensation using an adaptive FIR filter.

上記分散補償&SPM補償回路4は、X偏波及びY偏波毎に、N個の波長分散補償部4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−N、二乗演算部4−3−1〜4−3−N、4−4−1〜4−4−N、第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−N、加算部4−9−1〜4−9−N、4−10−1〜4−10−N、及び位相回転部4−13−1〜4−13−N、4−14−1〜4−14−Nからなる。   The dispersion compensation & SPM compensation circuit 4 includes N chromatic dispersion compensation units 4-1-1-4-1-4 -N, 4-2-1-4-2 -N for each of the X polarization and the Y polarization. Square arithmetic units 4-3-1 to 4-3-N, 4-4-1 to 4-4-N, first amplifying units 4-5-1 to 4-5-N, 4-6-1 to 4-6-N, multipliers 4-7-1 to 4-7-N, 4-8-1 to 4-8-N, adders 49-1 to 4-9-N, 4-10- 1 to 4-10-N, and phase rotation units 4-13-1 to 4-13-N and 4-14-1 to 4-14-N.

波長分散補償部4−1−1、4−2−1は、各々、偏波分離され、位相情報を含むデジタル信号を入力とし、各偏波毎に波長分散を補償する。波長分散補償部4−1−k、4−2−k(k=2、3、…、n)は、各偏波の位相回転部4−14−(k−1)からの出力を入力とし、各偏波毎に波長分散を補償する。   The chromatic dispersion compensators 4-1-1, 4-2-1 each receive polarization-separated digital signals including phase information and compensate the chromatic dispersion for each polarization. The chromatic dispersion compensators 4-1 -k, 4-2 -k (k = 2, 3,..., N) receive the outputs from the phase rotation units 4-14-(k−1) of the respective polarizations as inputs. The chromatic dispersion is compensated for each polarization.

二乗演算部4−3−1〜4−3−N、4−4−1〜4−4−Nは、各々、前段の波長分散補償部4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−Nからの各偏波の電界振幅の二乗を演算する。第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−Nは、各々、各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを、各偏波の二乗演算部4−3−1〜4−3−N、4−4−1〜4−4−Nからの出力に乗算する。乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nは、各々、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実行ファイバ長とを乗算する。   The square calculation units 4-3-1 to 4-3-N and 4-4-1 to 4-4-N are respectively connected to the preceding chromatic dispersion compensation units 4-1-1 to 4-1-N, 4- The square of the electric field amplitude of each polarization from 2-1 to 4-2N is calculated. The first amplifying units 4-5-1 to 4-5-N and 4-6-1 to 4-6-N respectively calculate the nonlinear coefficient and the nonlinear effective fiber length of each polarization fiber. Multiplies the output from the square wave computing units 4-3-1 to 4-3-N, 4-4-1 to 4-4-N. Each of the multipliers 4-7-1 to 4-7 -N and 4-8-1 to 4-8 -N multiplies the nonlinear coefficient of the other polarization fiber by the nonlinear execution fiber length.

加算部4−9−1〜4−9−N、4−10−1〜4−10−Nは、各々、第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−Nの出力と他方の偏波に対応する乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nの出力とを加算する。位相回転部4−13−1〜4−13−N、4−14−1〜4−14−Nは、各々、前段の波長分散補償部4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−Nからの出力に対して、加算部からの情報に基づいて、位相回転を行う。   The adders 4-9-1 to 4-9-N and 4-10-1 to 4-10-N respectively include first amplifiers 4-5-1 to 4-5-N and 4-6. The outputs of 1-4-6-N and the outputs of the multipliers 4-7-1 to 4-7-N and 4-8-1 to 4-8-N corresponding to the other polarization are added. The phase rotators 4-13-1 to 4-13-N and 4-14-1 to 4-14-N are respectively chromatic dispersion compensating units 4-1-1 to 4-1-N, 4- Phase rotation is performed on the outputs from 2-1 to 4-N based on the information from the adder.

一般に、コヒーレント受信方式では、局発光と信号光を光90°ハイブリッドを用いてミキシングし、局発光を基準として信号光の振幅・位相の時間波形を検出する。そこでは、信号光の光電界を局発光の光位相と同位相である同位相成分の波形と、直交位相成分の波形に分離して検出される。   In general, in the coherent reception method, local light and signal light are mixed using an optical 90 ° hybrid, and the time waveform of the amplitude and phase of the signal light is detected using local light as a reference. There, the optical electric field of the signal light is detected by separating it into a waveform having the same phase component as that of the local light and a waveform having a quadrature phase component.

偏波ダイバシチ構成のコヒーレント受信の場合には、それぞれX偏波、Y偏波に対して、同位相成分、直交位相成分の信号時間波形が検出される。検出には、バランス型フォトダイオードなどの光電変換器を用い、電気アナログ信号に変換される。この時間波形をADC1−1〜1−4によりデジタル信号に変換して、それ以降の信号処理はデジタル信号処理を用いた実施する。デジタル信号処理では、光ファイバの出射端から光90°ハイブリッドへ入力された時点から、ADC1−1〜1−4へ入力される点までの遅延時間は、X偏波成分の同位相成分、直交位相成分、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の4つの経路によって異なるため、これを補償するスキュー調整部2−1〜2−4が必要となる。   In the case of coherent reception with a polarization diversity configuration, signal time waveforms of the same phase component and quadrature phase component are detected for the X polarization and the Y polarization, respectively. For detection, a photoelectric converter such as a balanced photodiode is used and converted into an electrical analog signal. The time waveform is converted into a digital signal by the ADCs 1-1 to 1-4, and the subsequent signal processing is performed using digital signal processing. In the digital signal processing, the delay time from the time when the light is input to the 90 ° hybrid from the output end of the optical fiber to the time when the light is input to the ADCs 1-1 to 1-4 is the same phase component of the X polarization component, orthogonal. Since it differs depending on the four paths of the phase component, the in-phase component of Y-polarized wave, and the quadrature phase component, the skew adjusting units 2-1 to 2-4 for compensating for this are required.

例えば、複素合成回路3−1、3−2で、X偏波の同位相成分波形と直交位相成分の波形を複素合成することで、光信号光の時間波形を搬送波位相も含めて数学的に表現することが可能になる。伝送路非線形による波形歪みは、以下の式に示すように、光電界振幅の2乗に比例して、信号光位相が回転する効果として表される。   For example, the complex synthesis circuits 3-1 and 3-2 mathematically synthesize the time waveform of the optical signal light including the carrier phase by complex-combining the waveform of the in-phase component and the quadrature component of the X polarization. It becomes possible to express. Waveform distortion due to transmission line nonlinearity is expressed as an effect of rotating the signal light phase in proportion to the square of the optical electric field amplitude, as shown in the following equation.

Figure 2010226254
Figure 2010226254

従って、このSPM波形回転を補償するためには、光電界振幅の二乗に比例した位相回転量を逆向きに与えればよい。しかし、光電界強度の時間波形は、波長分散によって変化するため、SPMと波長分散による波形歪みは、複雑に絡み合っている。これを近似的に実現するため、図1に示すように、波長分散補償部4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−Nを複数のセクションに分割し、分割した波長分散補償セクションの間にSPM補償部(二乗演算部4−3−1〜4−3−N、4−4−1〜4−4−N、第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−N、加算部4−9−1〜4−9−N、4−10−1〜4−10−N、及び位相回転部4−13−1〜4−13−N、4−14−1〜4−14−N)を挿入する。   Therefore, in order to compensate for this SPM waveform rotation, a phase rotation amount proportional to the square of the optical electric field amplitude may be given in the reverse direction. However, since the temporal waveform of the optical electric field intensity changes due to chromatic dispersion, the waveform distortion due to SPM and chromatic dispersion is intertwined in a complicated manner. In order to achieve this approximately, as shown in FIG. 1, the chromatic dispersion compensation units 4-1-1 to 4-1-N and 4-2-1 to 4-2-2N are divided into a plurality of sections. SPM compensation units (square computing units 4-3-1 to 4-3-N, 4-4-1 to 4-4-N, and first amplification unit 4-5 between the divided chromatic dispersion compensation sections. 1-4-5-N, 4-6-1 to 4-6-N, multiplying units 4-7-1 to 4-7-N, 4-8-1 to 4-8-N, adding unit 4- 9-1 to 4-9-N, 4-10-1 to 4-10-N, and phase rotation units 4-13-1 to 4-13-N, 4-14-1 to 4-14-N) Insert.

例えば、光増幅器に挟まれた光ファイバ伝送区間(スパン)毎に波長分散補償量を区切る場合を想定する。波長分散補償部4−1−1、4−2−1からなる第一の波長分散補償セクションでは、受信端で検出された光電界波形を入力し、最終スパンの波長分散を補償することで、最終スパンの入力端での信号光の時間波形を再現することができる。次に、この時間波形は、第一のSPM補償部(二乗演算部4−3−1、4−4−1、第1の増幅部4−5−1、4−6−1、乗算部4−7−1、4−8−1、加算部4−9−1、4−10−1、及び位相回転部4−13−1、4−14−1からなる回路)へ入力される。ここでは、得られたファイバ入力端での時間波形を用いて、この光電界の振幅の二乗に比例した光位相回転量を戻す。   For example, it is assumed that the chromatic dispersion compensation amount is divided for each optical fiber transmission section (span) sandwiched between optical amplifiers. In the first chromatic dispersion compensation section composed of the chromatic dispersion compensation units 4-1-1, 4-2-1, by inputting the optical electric field waveform detected at the receiving end and compensating the chromatic dispersion of the final span, The time waveform of the signal light at the input end of the final span can be reproduced. Next, this time waveform is obtained from the first SPM compensation unit (square operation units 4-3-1 and 4-4-1, first amplification units 4-5-1 and 4-6-1, and multiplication unit 4). -7-1, 4-8-1, a circuit comprising adders 4-9-1, 4-10-1, and phase rotation units 4-13-1, 4-14-1). Here, the optical phase rotation amount proportional to the square of the amplitude of the optical electric field is returned using the obtained time waveform at the fiber input end.

Figure 2010226254
Figure 2010226254

このとき、数式(2)に示すように、自身の偏波の光電界から受けるSPMと、自身と直交する偏波の光電界から受けるSPMとの和の位相回転を受ける。従って、SPM補償部では、自分自身の偏波の光電界の2乗に比例する項と、自身と直交する偏波の光電界振幅の2乗に比例する項との和としている。   At this time, as shown in Equation (2), the phase rotation is the sum of the SPM received from the optical field of its own polarization and the SPM received from the optical field of the polarization orthogonal to itself. Therefore, the SPM compensation unit is a sum of a term proportional to the square of the optical field of its own polarization and a term proportional to the square of the optical field amplitude of the polarization orthogonal to itself.

光位相回転量は、(1)信号光パワー、(2)非線形係数、(3)非線形実効ファイバ長が比例係数として必要になる。単位系は、任意であるが、Leff[km]、γ[W−1km−1]、信号光パワー[W]を用いることが多い。シングルモードファイバの一般的なγは、〜1W−1km−1程度である。通常、コヒーレント受信のデジタル信号処理回路で得られる光電界波形は、基本的には、光伝送パワーの情報はなく、デジタル信号処理回路では、規格化された値を用いる。従って、光伝送パワーを与える必要がある。数式(2)では、デジタル信号処理回路で扱う光電界強度の2乗の平均値が1となるように、規格化されていると仮定した。Ex、Eが規格化されているため、光パワーの絶対値に換算するためPを乗算する。 The optical phase rotation amount requires (1) signal light power, (2) nonlinear coefficient, and (3) nonlinear effective fiber length as proportional coefficients. The unit system is arbitrary, but Leff [km], γ [W −1 km −1 ], and signal light power [W] are often used. A typical γ of a single mode fiber is about ˜1 W −1 km −1 . Usually, the optical electric field waveform obtained by a digital signal processing circuit for coherent reception basically has no information on optical transmission power, and a standardized value is used in the digital signal processing circuit. Therefore, it is necessary to provide optical transmission power. In the formula (2), it is assumed that the standardization is performed so that the average value of the square of the optical electric field intensity handled by the digital signal processing circuit is 1. Since Ex and Ey are standardized, Ps is multiplied to convert the absolute value of the optical power.

SPM補償演算から出力された信号光波形は、次に、波長分散補償部4−1−1、4−2−1からなる第二の分散補償演算セクションへ入力される。そこでは、受信側から数えて2番目のスパンの波長分散を補償することで、受信側から数えて二番目のスパンの入力端における光電界時間波形を再現することができる。   The signal light waveform output from the SPM compensation calculation is then input to the second dispersion compensation calculation section including the chromatic dispersion compensation units 4-1-1 and 4-2-1. In this case, by compensating the wavelength dispersion of the second span counted from the receiving side, the optical electric field time waveform at the input end of the second span counted from the receiving side can be reproduced.

次に、この光電界波形を第二のSPM補償部(二乗演算部4−3−2、4−4−2、第1の増幅部4−5−2、4−6−2、乗算部4−7−2、4−8−2、加算部4−9−2、4−10−2、及び位相回転部4−13−2、4−14−2からなる回路)に入力し、2番目のスパンで発生するSPM波形ひずみを補償する。これを繰り返すことにより、送信端から数えて一番目のスパンの入力端の信号光の光電界波形、つまり送信波形を求めることができる。その後、偏波分離回路5による、適応FIRフィルタを用いた偏波分離、位相推定など、通常のプロセスを経て受信される。   Next, this optical electric field waveform is converted into a second SPM compensation unit (square calculation units 4-3-2, 4-4-2, first amplification units 4-5-2, 4-6-2, multiplication unit 4). -7-2, 4-8-2, adder units 4-9-2, 4-10-2, and phase rotation units 4-13-2, 4-14-2) The SPM waveform distortion generated in the span is compensated. By repeating this, the optical electric field waveform of the signal light at the input end of the first span counted from the transmission end, that is, the transmission waveform can be obtained. Thereafter, the signal is received through a normal process such as polarization separation using an adaptive FIR filter and phase estimation by the polarization separation circuit 5.

B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図2は、本第2実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、分散補償&SPM補償回路10−1は、X偏波に対して、分散補償とSPM補償と行い、分散補償&SPM補償回路10−2は、Y偏波に対して、分散補償とSPM補償と行う。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the second embodiment. It should be noted that portions corresponding to those in FIG. In the figure, the dispersion compensation & SPM compensation circuit 10-1 performs dispersion compensation and SPM compensation for X polarization, and the dispersion compensation & SPM compensation circuit 10-2 performs dispersion compensation and SPM compensation for Y polarization. And do.

分散補償&SPM補償回路10−1は、N個の波長分散補償部10−1−1〜10−1−N、二乗演算部10−2−1〜10−2−N、増幅部10−3−1〜10−3−N、及び位相回転部10−4−1〜10−4−Nからなる。なお、分散補償&SPM補償回路10−2についても基本的に同様の構成である。   The dispersion compensation & SPM compensation circuit 10-1 includes N chromatic dispersion compensation units 10-1-1 to 10-1-N, square calculation units 10-2-1 to 10-2-N, and an amplification unit 10-3-. 1-10-3-N and phase rotation units 10-4-1 to 10-4-N. The dispersion compensation & SPM compensation circuit 10-2 has basically the same configuration.

波長分散補償部10−1−1は、位相情報を含むデジタル信号を入力とし、各偏波毎に波長分散を補償する。波長分散補償部10−1−k(k=2、3、…、n)は、各偏波の位相回転部10−4−(k−1)からの出力を入力とし、波長分散を補償する。二乗演算部10−2−1〜10−2−Nは、各々、前段の波長分散補償部10−1−1〜10−1−Nからの各偏波の電界振幅の二乗を演算する。増幅部10−3−1〜10−3−Nは、各々、ファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを、前段の二乗演算部10−2−1〜10−2−Nからの出力に乗算する。位相回転部10−4−1〜10−4−Nは、各々、前段の波長分散補償部10−1−1〜10−1−Nからの出力に対して、増幅部10−3−1〜10−3−Nからの情報に基づいて、位相回転を行う。   The chromatic dispersion compensation unit 10-1-1 receives a digital signal including phase information as input and compensates chromatic dispersion for each polarization. The chromatic dispersion compensation unit 10-1-k (k = 2, 3,..., N) receives the output from the phase rotation unit 10-4- (k-1) of each polarization as input and compensates for chromatic dispersion. . The square computing units 10-2-1 to 10-2-N compute the square of the electric field amplitude of each polarization from the chromatic dispersion compensating units 10-1-1 to 10-1-N in the preceding stage, respectively. Each of the amplification units 10-3-1 to 10-3-N multiplies the output from the square operation units 10-2-1 to 10-2-N in the previous stage by the nonlinear coefficient of the fiber and the nonlinear effective fiber length, respectively. To do. The phase rotation units 10-4-1 to 10-4-N respectively amplify the units 10-3-1 to 10-3-1 with respect to the outputs from the preceding chromatic dispersion compensation units 10-1-1 to 10-1-N. Based on information from 10-3-N, phase rotation is performed.

図2に示す構成では、自分自身の偏波による位相回転量のみを補償することを特徴としている。自分自身の偏波から受けるSPMに比較して、直交偏波の成分から受けるSPMは小さいため、この構成でも十分、非線形効果を補償することができるという効果が得ら得られる。   The configuration shown in FIG. 2 is characterized in that only the amount of phase rotation due to its own polarization is compensated. Since the SPM received from the orthogonal polarization component is smaller than the SPM received from the polarization of its own, this configuration can sufficiently obtain the effect that the nonlinear effect can be compensated.

C.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
高精度にSPMを補償するためには、正確に、光ファイバ伝送路での光電界波形を再現する必要がある。前述したように、光ファイバの出射端から光90°ハイブリッドへ入力された時点から、ADC1−1〜1−4へ入力される点までの遅延時間は、X偏波成分の同位相成分、直交位相成分、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の4つの経路によって異なる。このため、これらの間のスキューを十分小さく抑えることが、光ファイバ伝送路での光電界波形を正確に再現するために重要なポイントとなる。
C. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In order to compensate SPM with high accuracy, it is necessary to accurately reproduce the optical electric field waveform in the optical fiber transmission line. As described above, the delay time from the time when the light is input to the 90 ° hybrid from the output end of the optical fiber to the time when the light is input to the ADCs 1-1 to 1-4 is the same phase component of the X polarization component, orthogonal. It differs depending on the four paths of the phase component, the in-phase component of Y polarization, and the quadrature component. For this reason, keeping the skew between them sufficiently small is an important point for accurately reproducing the optical electric field waveform in the optical fiber transmission line.

特に、SPM補償がない場合には、X偏波とY偏波との間のスキューが残留していても、後段の偏波分離回路5の適応FIRフィルタによって補償可能であるため、SPM補償では、この残留スキューの低減、もしくは対策が重要なポイントとなる。   In particular, when there is no SPM compensation, even if the skew between the X polarization and the Y polarization remains, it can be compensated by the adaptive FIR filter of the polarization separation circuit 5 at the subsequent stage. Therefore, it is important to reduce the residual skew or to take countermeasures.

例えば、100Gbpsの伝送システムにおいては、サンプリングレートは28GHz程度とされているため、サンプリング時間間隔は37ps程度となる。従って、十分なSPM補償効果を得るためには、X偏波とY偏波との間の時間ずれを、少なくとも37ps程度未満に抑える必要がある。   For example, in a 100 Gbps transmission system, since the sampling rate is about 28 GHz, the sampling time interval is about 37 ps. Therefore, in order to obtain a sufficient SPM compensation effect, it is necessary to suppress the time lag between the X polarization and the Y polarization to at least less than about 37 ps.

図3は、本第3実施形態によるデジタル信号処理回路において、SPM補償をした場合に、信号品質をモニタすることで、スキュー調整部の微調整を行う構成を示すブロック図である。なお、図において、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。位相推定回路6−1、6−2は、X偏波とY偏波との位相を推定する。復調回路7−1、7−2は、推定された位相に従って復調する。品質モニタ11は、復調回路7−1、7−2からの出力信号から信号品質(例えば、Q値)をモニタリングし、信号品質をスキュー制御部12に供給する。スキュー制御部12は、品質モニタ11からの出力信号に従って、信号品質がより向上するように、スキュー調整部2−1〜2−4のスキュー量を制御する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration in which fine adjustment of the skew adjustment unit is performed by monitoring signal quality in the digital signal processing circuit according to the third embodiment when SPM compensation is performed. In the figure, parts corresponding to those in FIG. The phase estimation circuits 6-1 and 6-2 estimate the phases of the X polarization and the Y polarization. The demodulation circuits 7-1 and 7-2 demodulate according to the estimated phase. The quality monitor 11 monitors the signal quality (for example, Q value) from the output signals from the demodulation circuits 7-1 and 7-2, and supplies the signal quality to the skew control unit 12. The skew control unit 12 controls the skew amount of the skew adjustment units 2-1 to 2-4 so that the signal quality is further improved according to the output signal from the quality monitor 11.

偏波分離、及び位相推定された後の信号を用いて、複素平面上にプロットしたコンスタレーション図を描くことができる。このコンスタレーションは、変調方式に依存した特長的なパターンを有する。   A constellation diagram plotted on the complex plane can be drawn using the signal after the polarization separation and the phase estimation. This constellation has a characteristic pattern depending on the modulation method.

図4は、四値位相変調(QPSK)でのコンスタレーション図の一例を説明するための概念図である。図4の例では、プロットは、4つの集団に分割でき、それらは、π/4、π3/2、5π/4、7π/4の4点を中心に分布している。このコンスタレーションにプロットされた点集団の分布広がりは、信号品質を表している。この広がりを定量的に扱うことができる一例として、コンスタレーションから推定するQ値がある。   FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a constellation diagram in quaternary phase modulation (QPSK). In the example of FIG. 4, the plot can be divided into four groups, which are distributed around four points of π / 4, π3 / 2, 5π / 4, and 7π / 4. The distribution of the point group plotted in this constellation represents the signal quality. As an example in which this spread can be handled quantitatively, there is a Q value estimated from a constellation.

また、送信端において既知のデータパターン、パイロット信号を挿入する場合には、受信端において誤り率を測定することができるため、誤り率、もしくは誤り率から求めた信号品質を定量指標とすることもできる。このような信号品質の値をモニタして、この値が最も高くなるように、スキューを微調整する。そのためには、スキュー制御部12において、微小なスキュー変動を与えて、その結果として、信号品質が向上するのか、低下するのか、その変化の方向を品質モニタ11でモニタリングする。そして、その信号品質が向上する方向にスキューを変化させる。   Also, when a known data pattern or pilot signal is inserted at the transmitting end, the error rate can be measured at the receiving end, so the error rate or the signal quality obtained from the error rate can be used as a quantitative index. it can. The signal quality value is monitored, and the skew is finely adjusted so that the value becomes the highest. For this purpose, the skew control unit 12 gives a minute skew fluctuation, and as a result, the quality monitor 11 monitors whether the signal quality is improved or decreased. Then, the skew is changed in the direction of improving the signal quality.

図5は、X偏波とY偏波の間のスキューを変化させて、Q値を評価した結果の一例を示す概念図である。例えば、初期段階において、スキューの値が15psに設定されていたとする。この場合、スキューを10ps、20psまで変化させて、2つの場合で比較すると、10psに設定した場合には、Q値が向上し、20psに設定した場合には、Q値が減少する。この場合、10psに設定値を更新する。   FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of the result of evaluating the Q value by changing the skew between the X polarization and the Y polarization. For example, assume that the skew value is set to 15 ps in the initial stage. In this case, when the skew is changed to 10 ps and 20 ps and compared in the two cases, the Q value is improved when set to 10 ps, and the Q value is decreased when set to 20 ps. In this case, the set value is updated to 10 ps.

次のステップでは、スキューを10psから5ps、15psと変化させる。この場合、5psでは、Q値が向上するが、15psでは、Q値が低下する。この場合、5psのスキューの値に設定値を更新する。これを繰り返すことで、最適なスキューを設定することができる。実際には、Q値の測定誤差や、伝送路の状態による時間変動があるため、複数回測定してQ値の平均値を求めることが望ましい。   In the next step, the skew is changed from 10 ps to 5 ps and 15 ps. In this case, the Q value improves at 5 ps, but the Q value decreases at 15 ps. In this case, the set value is updated to a skew value of 5 ps. By repeating this, an optimal skew can be set. Actually, since there is a measurement error of the Q value and a time variation due to the state of the transmission path, it is desirable to obtain an average value of the Q value by measuring a plurality of times.

D.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
SPM補償がない場合には、X偏波とY偏波との間のスキューが残留していても、後段の偏波分離用の適応FIRフィルタによって補償可能であるため、SPM補償に必要な高精度なスキュー調整機能を、分散補償&SPM補償回路の中で実現する方法について説明する。
D. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the absence of SPM compensation, even if the skew between the X polarization and the Y polarization remains, it can be compensated by the adaptive FIR filter for polarization separation in the subsequent stage. A method for realizing an accurate skew adjustment function in the dispersion compensation & SPM compensation circuit will be described.

図6は、本第4実施形態によるデジタル信号処理回路の分散補償&SPM補償回路の構成を示すブロック図である。なお、デジタル信号処理回路全体の構成は、図1と同様であり、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the dispersion compensation & SPM compensation circuit of the digital signal processing circuit according to the fourth embodiment. Note that the overall configuration of the digital signal processing circuit is the same as that in FIG. 1, and portions corresponding to those in FIG.

図において、スキュー調整部13−1−1〜13−1−N、13−2−1〜13−2−Nは、二乗演算部4−3−1〜4−3−Nの出力と、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nとの間に挿入されている。すなわち、SPM補償部のX偏波成分からの位相回転寄与分と、Y偏波成分からのSPM位相回転からの寄与分を加算する部分があるが、その部分のY偏波にスキュー微調整用のスキュー調整機能を追加している。スキュー調整部13−1−1〜13−1−N、13−2−1〜13−2−Nによるスキューの調整方法は、前述した第3実施形態と同様であり、例えば、Q値がより大きくなるようにスキューの値を調整すればよい。   In the figure, the skew adjustment units 13-1-1-1 to 13-1-N and 13-2-1 to 13-2-N multiply the outputs of the square operation units 4-3-1 to 4-3-N. It is inserted between the sections 4-7-1 to 4-7-N and 4-8-1 to 4-8-N. That is, there is a part that adds the phase rotation contribution from the X polarization component of the SPM compensation unit and the contribution from the SPM phase rotation from the Y polarization component. A skew adjustment function has been added. The skew adjustment method by the skew adjustment units 13-1-1 to 13-1-N and 13-2-1 to 13-2-N is the same as that in the third embodiment described above. The skew value may be adjusted so as to increase.

E.第5実施形態
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
SPMによる位相回転量は、信号光の光電界の時間波形に比例するが、その比例係数は、前述した第1実施形態で述べたように、(1)信号光パワー、(2)非線形係数、(3)非線形実効ファイバ長などがある。特に、非線形係数は、伝送路ファイバの有効断面積、ファイバの材質などに依存するが、通常、伝送路として用いられるファイバでは、分散シフトファイバ、シングルモードファイバなどのファイバタイプによって典型的な値があり、桁違いに大きくずれることはない。
E. Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The phase rotation amount by SPM is proportional to the time waveform of the optical electric field of the signal light. As described in the first embodiment, the proportional coefficient is (1) signal light power, (2) nonlinear coefficient, (3) Non-linear effective fiber length. In particular, the nonlinear coefficient depends on the effective cross-sectional area of the transmission line fiber, the fiber material, etc., but the typical value of a fiber used as a transmission line is typically dependent on the fiber type such as dispersion-shifted fiber or single mode fiber. There is no significant shift.

また、非線形実効ファイバ長は、損失係数に依存するが、損失係数にも典型値があるため、典型的なLeffがある。例えば、損失係数が0.2dB/kmであれば、Leffは約21km程度となる。一方、信号光パワーは、システム設計に依存して異なるパラメータであり、その都度、異なる値を持つ。   The nonlinear effective fiber length depends on the loss factor, but there is a typical Leff because the loss factor has a typical value. For example, if the loss coefficient is 0.2 dB / km, Leff is about 21 km. On the other hand, the signal light power is a different parameter depending on the system design, and has a different value each time.

図7は、本第5実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図7に示すデジタル信号処理回路は、システム設計によって決まった信号光パワーを情報として分散補償&SPM補償回路14に入力し、その値を用いてSPM位相回転量を算出する構成である。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the fifth embodiment. It should be noted that portions corresponding to those in FIG. The digital signal processing circuit shown in FIG. 7 is configured to input signal light power determined by system design as information to the dispersion compensation & SPM compensation circuit 14 and calculate the SPM phase rotation amount using the value.

二乗演算部4−3−1a〜4−3−Na、4−3−1b〜4−3−Nb、4−4−1a〜4−4−Na、4−4−1b〜4−4−Nbは、各々、前段の波長分散補償部4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−Nからの各偏波の電界振幅の二乗を演算する。   Square arithmetic units 4-3-1a to 4--3-Na, 4-3-1b to 4-3-Nb, 4-4-1a to 4--4-Na, 4-4-1b to 4--4-Nb Respectively calculate the square of the electric field amplitude of each polarization from the chromatic dispersion compensation units 4-1-1 to 4-1-N, 4-2-1 to 4-2-N in the preceding stage.

増幅部4−11−1a〜4−11−Na、4−12−1a〜4−12−Naは、利得制御部14−1−1a〜14−1−Na、14−2−1a〜14−2−Naからの利得制御信号に基づいて自身の利得を調整し、各偏波の二乗演算部4−3−1a〜4−3−Na、4−4−1a〜4−4−Naからの出力を増幅する。増幅部4−11−1b〜4−11−Nb、4−12−1b〜4−12−Nbは、利得制御部14−1−1b〜14−1−Nb、14−2−1b〜14−2−Nbからの利得制御信号に基づいて自身の利得を調整し、各偏波の二乗演算部4−3−1b〜4−3−Nb、4−4−1b〜4−4−Nbからの出力を増幅する。   The amplifying units 4-11-1a to 4-11-Na and 4-12-1a to 4-12-Na are connected to the gain control units 14-1-1a to 14-1-Na and 14-2-1a to 14-, respectively. Based on the gain control signal from 2-Na, its own gain is adjusted, and each polarization is calculated from the square calculation units 4-3-1a to 4--3-Na and 4-4-1a to 4-4-Na. Amplify the output. The amplification units 4-11-1b to 4-11-Nb and 4-12-1b to 4-12-Nb are connected to the gain control units 14-1-1b to 14-1-Nb and 14-2-1b to 14-, respectively. The own gain is adjusted based on the gain control signal from 2-Nb, and is obtained from the square calculation units 4-3-1b to 4--3-Nb and 4-4-1b to 4--4-Nb of each polarization. Amplify the output.

位相回転部4−13−1a〜4−13−Na、4−14−1a〜4−14−Naは、各々、前段の波長分散補償部4−2−1〜4−2−Nからの出力に対して、増幅部4−11−1a〜4−11−Na、4−12−1a〜4−12−Naからの情報に基づいて、位相回転を行う。位相回転部4−13−1b〜4−13−Nb、4−14−1b〜4−14−Nbは、各々、前段の位相回転部4−13−1a〜4−13−Na、4−14−1a〜4−14−Naからの出力に対して、増幅部4−11−1b〜4−11−Nb、4−12−1b〜4−12−Nbからの情報に基づいて、位相回転を行う。   The phase rotation units 4-13-1a to 4-13-Na and 4-14-1a to 4-14-Na respectively output from the previous stage chromatic dispersion compensation units 4-2-1 to 4-2-N. On the other hand, phase rotation is performed on the basis of information from the amplification units 4-11-1a to 4-11-Na and 4-12-1a to 4-12-Na. The phase rotation units 4-13-1b to 4-13-Nb and 4-14-1b to 4-14-Nb are respectively connected to the preceding phase rotation units 4-13-1a to 4-13-Na and 4-14. -1a to 4-14-Na, the phase rotation is performed based on the information from the amplifiers 4-11-1b to 4-11-Nb and 4-12-1b to 4-12-Nb. Do.

利得制御部14−1−1a〜14−1−Na、14−2−1a〜14−2−Naは、数式(2)で表わされるSPM位相回転に従って、入力された信号光パワーの値、及び非線形係数、非線形実効ファイバ長などを積算したSPM位相回転量を算出し、その値を増幅部4−11−1a〜4−11−Na、4−12−1a〜4−12−Naに供給し、それぞれの増幅器の利得を制御する。同様に、利得制御部14−1−1b〜14−1−Nb、14−2−1b〜14−2−Nbは、入力された信号光パワーの値、及び非線形係数、非線形実効ファイバ長などを積算したSPM位相回転量を算出し、その値を増幅部4−11−1b〜4−11−Nb、4−12−1b〜4−12−Nbに供給し、それぞれの増幅器の利得を制御する。   The gain control units 14-1-1a to 14-1-Na and 14-2-1a to 14-2-Na follow the SPM phase rotation represented by the equation (2), and the value of the input signal light power, and The SPM phase rotation amount obtained by integrating the nonlinear coefficient, the nonlinear effective fiber length, and the like is calculated, and the value is supplied to the amplifying units 4-11-1a to 4-11-Na and 4-12-1a to 4-12-Na. Control the gain of each amplifier. Similarly, the gain control units 14-1-1b to 14-1-Nb and 14-2-1b to 14-2-Nb are used to calculate the input signal light power value, nonlinear coefficient, nonlinear effective fiber length, and the like. The integrated SPM phase rotation amount is calculated, and the value is supplied to the amplifying units 4-11-1b to 4-11-Nb and 4-12-1b to 4-12-Nb, and the gain of each amplifier is controlled. .

実際に伝送路に入力される信号光パワーの制御できる精度には、波長のばらつき、絶対光パワー測定精度、などによって誤差が含まれる。また、その他のSPM回転量を決定する比例係数も伝送路の条件などによって異なる。非線形実効ファイバ長は、損失係数に依存するが、光ファイバによっては、その製造年、メーカ、ファイバ敷設時の状態などによって、損失がばらつく。   The accuracy with which the signal light power that is actually input to the transmission path can be controlled includes errors due to wavelength variations, absolute optical power measurement accuracy, and the like. Further, other proportional coefficients for determining the SPM rotation amount also differ depending on the conditions of the transmission path. The nonlinear effective fiber length depends on the loss factor, but depending on the optical fiber, the loss varies depending on the year of manufacture, the manufacturer, the state when the fiber is laid, and the like.

そのため、伝送路ファイバによってSPMによる位相回転量が異なる。また、非線形ファイバの有効断面積も典型値があるが、その値も光ファイバの断面の屈折率プロファイル、製造メーカー、光ファイバコア、クラッドの材料配分などによって異なる。また、光パワーはファイバタッチやファイバの応力の瞬時的な変化によって時間的に変化する。したがって、適応的にSPM補償部の利得を調整することで、より伝送条件に適合した利得を設定することができ、補償効果を高めることができる。   Therefore, the amount of phase rotation by SPM differs depending on the transmission line fiber. The effective cross-sectional area of the nonlinear fiber also has a typical value, but this value also varies depending on the refractive index profile of the cross section of the optical fiber, the manufacturer, the optical fiber core, the material distribution of the cladding, and the like. Further, the optical power changes with time due to an instantaneous change in fiber touch or fiber stress. Therefore, by adaptively adjusting the gain of the SPM compensation unit, it is possible to set a gain that is more suitable for the transmission conditions and to enhance the compensation effect.

F.第6実施形態
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図8は、本第6実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対応する部分には同一の符号を付けている。図において、利得制御部16−1〜16−Nは、各々、品質モニタ11からの信号品質(例えば、Q値)が高くなるように、第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nの利得を制御する。
F. Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the sixth embodiment. Note that the same reference numerals are given to the portions corresponding to the above-described drawings. In the figure, the gain control units 16-1 to 16-N are first amplifying units 4-5-1 to 4-5 so that the signal quality (for example, Q value) from the quality monitor 11 is increased. -N, 4-6-1 to 4-6-N, multipliers 4-7-1 to 4-7-N, 4-8-1 to 4-8-N are controlled in gain.

本第6実施形態では、品質モニタ11は、復調回路7−1、7−2からの出力信号から信号品質(例えば、Q値)をモニタリングし、信号品質が高くなるように利得制御部16−1〜16−Nにより第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nの利得を制御することで、各SPM補償部の利得を適応的に制御する。   In the sixth embodiment, the quality monitor 11 monitors the signal quality (for example, Q value) from the output signals from the demodulation circuits 7-1 and 7-2, and the gain control unit 16- 1 to 16-N, the first amplifying units 4-5-1 to 4-5-N, 4-6-1 to 4-6-N, multipliers 4-7-1 to 4-7-N, 4 By controlling the gain of -8-1 to 4-8-N, the gain of each SPM compensation unit is adaptively controlled.

図9は、本第6実施形態において、利得を変化させて、Q値を評価した結果の一例を示す概念図である。例えば、初期段階において利得の値が0.6に設定されていたとする。この場合、利得を0.4、0.8まで変化させて、2つの場合で比較すると、0.8に設定した場合には、Q値が向上し、0.4に設定した場合には、Q値が減少する。この場合、利得の設定値を0.8に更新する。   FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of the result of evaluating the Q value by changing the gain in the sixth embodiment. For example, assume that the gain value is set to 0.6 in the initial stage. In this case, when the gain is changed to 0.4 and 0.8 and compared in the two cases, the Q value is improved when set to 0.8, and when set to 0.4, Q value decreases. In this case, the gain setting value is updated to 0.8.

次のステップでは、利得を0.8から0.6、1.0に変化させる。この場合、1.0では、Q値が向上するが、0.8では、Q値が低下する。この場合、利得の設定値を1.0に更新する。これを繰り返すことで、最適な利得を設定できる。実際には、Q値の測定誤差や、伝送路の状態による時間変動があるため、複数回測定してQ値の平均値を求めることが望ましい。   In the next step, the gain is changed from 0.8 to 0.6 and 1.0. In this case, the Q value improves at 1.0, but the Q value decreases at 0.8. In this case, the gain setting value is updated to 1.0. By repeating this, an optimum gain can be set. Actually, since there is a measurement error of the Q value and a time variation due to the state of the transmission path, it is desirable to obtain an average value of the Q value by measuring a plurality of times.

G.第7実施形態
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図10は、本第7実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、波形歪みモニタ20は、位相推定回路6−1、6−2の出力と、復調回路7−1、7−2からの出力とに基づいて、非線形歪み量を検出し、分離補償&SPM補償回路16に供給する。分離補償&SPM補償回路16は、利得制御部17−1〜17−Nを備えている。利得制御部17−1〜17−Nは、各々、波形歪みモニタ20からの非線形歪み量が最小となるように、第1の増幅部4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N、乗算部4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−Nの利得を制御する。
G. Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the seventh embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part with respect to the figure mentioned above, and description is abbreviate | omitted. In the figure, the waveform distortion monitor 20 detects the amount of nonlinear distortion based on the outputs of the phase estimation circuits 6-1 and 6-2 and the outputs of the demodulation circuits 7-1 and 7-2. This is supplied to the compensation circuit 16. The separation compensation & SPM compensation circuit 16 includes gain control units 17-1 to 17-N. The gain control units 17-1 to 17 -N are first amplifying units 4-5-1 to 4-5 -N, 4-6 so that the nonlinear distortion amount from the waveform distortion monitor 20 is minimized. The gains of -1 to 4-6-N, multipliers 4-7-1 to 4-7-N, and 4-8-1 to 4-8-N are controlled.

非線形歪み量の検出方法としては、位相推定部の後では、図11に示すように、目標点と実測点との間の差を検出する方法がある。偏波分離回路5による偏波分離、及び位相推定回路6−1、6−2による位相推定された後の信号は、前述した図4に示すように、複素平面上にプロットすることでコンスタレーション図を描くことができる。   As a method for detecting the amount of nonlinear distortion, there is a method for detecting a difference between a target point and an actual measurement point after the phase estimation unit, as shown in FIG. The signal after the polarization separation by the polarization separation circuit 5 and the phase estimation by the phase estimation circuits 6-1 and 6-2 are plotted on a complex plane as shown in FIG. You can draw a figure.

しかし、波形歪みがあると、図11で示すように、コンスタレーションの分布が、目標点からずれる。このずれには、伝送路の波長分散、偏波モード分散などの線形の歪み、非線形効果による歪み、雑音による歪みなどが原因として考えられる。但し、非線形歪みとその他の歪みとの違いは、非線形歪みでは、波形の振幅強度に比例した歪みを受ける点にある。この特徴を利用して、波形歪みモニタ20で非線形歪み量をモニタして、利得をフィードバック制御する。利得制御部17−1〜17−Nでは、X偏波、及びY偏波の時間波形からの予測されるSPM波形歪みを演算する。   However, if there is waveform distortion, the constellation distribution deviates from the target point as shown in FIG. This shift is considered to be caused by linear distortion such as chromatic dispersion of the transmission line and polarization mode dispersion, distortion due to nonlinear effects, distortion due to noise, and the like. However, the difference between the non-linear distortion and other distortions is that the non-linear distortion receives a distortion proportional to the amplitude intensity of the waveform. Using this feature, the waveform distortion monitor 20 monitors the amount of nonlinear distortion and feedback controls the gain. The gain control units 17-1 to 17-N calculate the predicted SPM waveform distortion from the time waveforms of the X polarization and the Y polarization.

図12は、本第7実施形態によるデジタル信号処理回路の利得制御部17−1〜17−Nの構成を示すブロック図である。図において、利得制御部17−1〜17−Nは、歪み推定部18−1、除算部18−2、平均化部18−3、加算部18−4、及び遅延部18−5からなる。歪み推定部20−1は、理論的に予測される歪みを予測する。例えば、X偏波の信号光電界に発生するSPM歪みは、近似的に次式(3)で表すことができる。   FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the gain control units 17-1 to 17-N of the digital signal processing circuit according to the seventh embodiment. In the figure, the gain control units 17-1 to 17-N include a distortion estimation unit 18-1, a division unit 18-2, an averaging unit 18-3, an addition unit 18-4, and a delay unit 18-5. The distortion estimation unit 20-1 predicts a theoretically predicted distortion. For example, the SPM distortion generated in the X-polarized signal light electric field can be approximately expressed by the following equation (3).

Figure 2010226254
Figure 2010226254

従って、第k番目の分散補償セクションから出力されるX偏波、及びY偏波の光電界の時間波形を用いて、波形歪みを推定できる。第k番目の分散補償セクションから出力された光電界の時間波形がそのまま受信されるわけでなく、後段に(N−k)個の波長分散補償部がある。   Accordingly, the waveform distortion can be estimated using the time waveforms of the optical fields of the X polarization and the Y polarization output from the kth dispersion compensation section. The time waveform of the optical electric field output from the k-th dispersion compensation section is not received as it is, and there are (N−k) chromatic dispersion compensation units in the subsequent stage.

例えば、図13に示すように、位相歪み推定部4−21−kにより、波長分散補償部4−1−kから出力から波形歪みとして推定し、波形歪み演算部4−23−kで波長分散補償部4−1−kから出力と上記推定した波形歪みとから波形歪みを算出し、残留波長分散補償部4−25−kにより残留波長分散を補償する。このように、第k番目の分散補償セクションの光電界波形を用いて歪み量を推定する場合には、求めた波形歪み量に対して、(N−k)個の分散補償セクションにて受ける残りの分散補償に相当する残留分散補償演算を適用する。図13では、X偏波の波形から受けるSPM位相回転のみを、位相歪み推定部4−21−kにより波形歪みとして推定している構成だが、Y偏波から受ける波形歪みに対しても図1に示すような構成で同様に推定できる。   For example, as shown in FIG. 13, the phase distortion estimation unit 4-21-k estimates the waveform distortion from the output from the chromatic dispersion compensation unit 4-1-k, and the waveform distortion calculation unit 4-23-k performs chromatic dispersion. The waveform distortion is calculated from the output from the compensation unit 4-1-k and the estimated waveform distortion, and the residual wavelength dispersion compensation unit 4-25-k compensates the residual wavelength dispersion. As described above, when the distortion amount is estimated using the optical electric field waveform of the kth dispersion compensation section, the remaining amount received by the (N−k) dispersion compensation sections with respect to the obtained waveform distortion amount. The residual dispersion compensation operation corresponding to the dispersion compensation is applied. In FIG. 13, only the SPM phase rotation received from the waveform of the X polarization is estimated as the waveform distortion by the phase distortion estimation unit 4-21-k, but the waveform distortion received from the Y polarization is also shown in FIG. It can be similarly estimated with the configuration as shown in FIG.

次に、歪み推定部18−1で算出された波形歪みと、実際に測定された波形歪み量ΔEとの相関関係を検出する。まず、除算部18−2で、測定された波形歪み量ΔEを、予測された推定歪みで除算して(Y/X)、両者の比例係数を算出する。実際に測定される信号には、雑音成分が重畳しているので、平均化部18−3で、その平均をとることで、より確かな比例係数を算出することができる。この比例係数分を、現状の設定値に加えて、次の時刻の利得とする。この構成では、実際の歪み量と推定歪み量との相関を遅延部18−5、加算部18−4を介してフィードバックすることで、歪みを低減する方向に更新されていくので、自動的により適した利得に近づく。   Next, a correlation between the waveform distortion calculated by the distortion estimation unit 18-1 and the actually measured waveform distortion amount ΔE is detected. First, the division unit 18-2 divides the measured waveform distortion amount ΔE by the estimated estimated distortion (Y / X) to calculate a proportional coefficient between them. Since a noise component is superimposed on the actually measured signal, a more reliable proportionality coefficient can be calculated by taking the average in the averaging unit 18-3. The proportional coefficient is added to the current set value to obtain a gain at the next time. In this configuration, since the correlation between the actual distortion amount and the estimated distortion amount is fed back via the delay unit 18-5 and the addition unit 18-4, it is updated in the direction of reducing the distortion. Approaching a suitable gain.

この方法で算出される比例係数には、雑音などの影響により、誤差が含まれる。そのため、利得の更新の際には、この点を踏まえて、実際に算出された利得増分にステップサイズと呼ばれる1より小さい値を掛けて、更新のスピードを弱めることによって、突然大きな変化を与えて受信Q値を劣化させることがないように、徐々に更新していくのがよい。   The proportionality coefficient calculated by this method includes an error due to the influence of noise or the like. Therefore, when updating the gain, taking this into consideration, the gain increment actually calculated is multiplied by a value smaller than 1 called the step size, and the update speed is slowed down, giving a sudden large change. It is preferable to gradually update the reception Q value so as not to deteriorate the reception Q value.

H.第8実施形態
次に、本発明の第8実施形態について説明する。
図14は、本第8実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図14には、k番目の波長分散補償部とSPM補償部のみを示しているが、他のセクションも同様の構成である。波長分散補償部4−1−kは、位相情報を含むデジタル信号を入力とし、各偏波毎に波長分散を補償する。二乗演算部30−1は、前段の波長分散補償部30−1〜10−1−Nからの各偏波の電界振幅の二乗を演算する。
H. Eighth Embodiment Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the eighth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part with respect to the figure mentioned above, and description is abbreviate | omitted. FIG. 14 shows only the kth chromatic dispersion compensation unit and the SPM compensation unit, but the other sections have the same configuration. The chromatic dispersion compensator 4-1 -k receives a digital signal including phase information as input and compensates chromatic dispersion for each polarization. The square calculation unit 30-1 calculates the square of the electric field amplitude of each polarization from the chromatic dispersion compensation units 30-1 to 10-1-N in the previous stage.

二乗演算部30−2〜30−4は、各々、FIRフィルタ32−1〜32−3からの出力の二乗を演算する。増幅部31−1〜30−4は、各々、二乗演算部30−1〜30−4からの出力を増幅する。加算部33−1〜33−5は、二乗演算部30−1〜30−4からの出力を順次累算する。位相回転部4−13−kは、前段の波長分散補償部4−1−kからの出力に対して、最終段の加算部33−1からの情報に基づいて、位相回転を行う。   The square calculation units 30-2 to 30-4 calculate the squares of the outputs from the FIR filters 32-1 to 32-3, respectively. The amplification units 31-1 to 30-4 amplify the outputs from the square calculation units 30-1 to 30-4, respectively. The adders 33-1 to 33-5 sequentially accumulate outputs from the square calculators 30-1 to 30-4. The phase rotation unit 4-13-k performs phase rotation on the output from the previous stage chromatic dispersion compensation unit 4-1-k based on the information from the final stage addition unit 33-1.

本第8実施形態では、波長分散補償の一部をFIRフィルタ25−1、25−2、25−3で置き換えることで、等価的に補償演算の分割数を増やし、波長分散補償の分割単位を細かくすることで、より精度よくSPM波形歪みを補償できる。   In the eighth embodiment, part of the chromatic dispersion compensation is replaced with FIR filters 25-1, 25-2, and 25-3, so that the number of divisions of compensation calculation is equivalently increased, and the division unit of chromatic dispersion compensation is changed. By making it finer, SPM waveform distortion can be compensated more accurately.

I.第9実施形態
次に、本発明の第9実施形態について説明する。
図15は、本第9実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図15には、k番目の波長分散補償部とSPM補償部のみを示しているが、他のセクションも同様の構成である。
I. Ninth Embodiment Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing circuit according to the ninth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part with respect to the figure mentioned above, and description is abbreviate | omitted. FIG. 15 shows only the kth chromatic dispersion compensation unit and the SPM compensation unit, but the other sections have the same configuration.

波長分散補償部4−1−k、4−2−k(k=2、3、…、n)は、各偏波の位相回転部4−14−(k−1)からの出力を入力とし、各偏波毎に波長分散を補償する。二乗演算部36−1−kaは、前段の波長分散補償部4−1−kからのX偏波の電界振幅の二乗を演算する。FIRフィルタ35−1−kは、波長分散補償部4−1−kからの波長分散が補償されたX偏波に対してフィルタリングする。また、二乗演算部36−1−kbは、FIRフィルタ35−1−kからの出力の二乗を演算する。   The chromatic dispersion compensators 4-1 -k, 4-2 -k (k = 2, 3,..., N) receive the outputs from the phase rotation units 4-14-(k−1) of the respective polarizations as inputs. The chromatic dispersion is compensated for each polarization. The square calculation unit 36-1-ka calculates the square of the electric field amplitude of the X polarization from the chromatic dispersion compensation unit 4-1-k in the previous stage. The FIR filter 35-1-k performs filtering on the X polarized wave in which the chromatic dispersion from the chromatic dispersion compensating unit 4-1-k is compensated. The square calculation unit 36-1-kb calculates the square of the output from the FIR filter 35-1-k.

増幅部37−1−ka、37−1−kbは、各々、X偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを、X偏波の二乗演算部36−1−ka、36−1−kbからの出力に乗算する。乗算部38−1−ka、38−1−kbは、各々、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実行ファイバ長とを乗算する。加算部39−1−kbは、増幅部37−1−kbの出力と他方の偏波に対応する乗算部38−2−kaの出力と、乗算部438−2−kbの出力とを加算する。加算部39−1−kaは、加算部39−1−kbからの加算出力と、増幅部37−1−kaの出力とを加算し、位相回転部4−13−kに供給する。位相回転部4−13−kは、前段の波長分散補償部4−1−kからの出力に対して、加算部39−1−kaからの情報に基づいて、位相回転を行う。   Each of the amplifying units 37-1-ka and 37-1-kb converts the nonlinear coefficient of the X-polarized fiber and the nonlinear effective fiber length into the X-polarized square computing units 36-1-ka, 36-1- Multiply the output from kb. Each of the multipliers 38-1-ka and 38-1-kb multiplies the nonlinear coefficient of the other polarization fiber and the nonlinear effective fiber length. The adder 39-1-kb adds the output of the amplifier 37-1-kb, the output of the multiplier 38-2-ka corresponding to the other polarization, and the output of the multiplier 438-2-kb. . The adder 39-1-ka adds the addition output from the adder 39-1-kb and the output of the amplifier 37-1-ka, and supplies the result to the phase rotation unit 4-13-k. The phase rotation unit 4-13-k performs phase rotation on the output from the previous stage chromatic dispersion compensation unit 4-1-k based on the information from the addition unit 39-1-ka.

一方、二乗演算部36−2−kaは、前段の波長分散補償部4−2−kからのY偏波の電界振幅の二乗を演算する。FIRフィルタ35−2−kは、波長分散補償部4−2−kからの波長分散が補償されたY偏波に対してフィルタリングする。二乗演算部36−2−kbは、FIRフィルタ35−2−kからの出力の二乗を演算する。増幅部37−2−ka、37−2−kbは、各々、Y偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを、Y偏波の二乗演算部36−2−ka、36−2−kbからの出力に乗算する。   On the other hand, the square calculation unit 36-2-ka calculates the square of the electric field amplitude of the Y polarization from the chromatic dispersion compensation unit 4-2-k in the previous stage. The FIR filter 35-2-k performs filtering on the Y polarized wave in which the chromatic dispersion from the chromatic dispersion compensating unit 4-2k is compensated. The square calculator 36-2-kb calculates the square of the output from the FIR filter 35-2-k. Each of the amplifying units 37-2-ka and 37-2-kb converts the nonlinear coefficient and the nonlinear effective fiber length of the Y-polarized fiber into the Y-polarized square calculation units 36-2-ka and 36-2-, respectively. Multiply the output from kb.

乗算部38−2−ka、38−2−kbは、各々、他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実行ファイバ長とを乗算する。加算部39−2−kbは、増幅部37−2−kbの出力と他方の偏波に対応する乗算部38−1−kaの出力と、乗算部38−1−kbの出力とを加算する。加算部39−2−kaは、加算部39−2−kbからの加算出力と、増幅部37−2−kaの出力とを加算し、位相回転部4−14−kに供給する。位相回転部4−14−kは、各々、前段の波長分散補償部4−2−kからの出力に対して、加算部39−2−kaからの情報に基づいて、位相回転を行う。   Each of the multipliers 38-2-ka and 38-2-kb multiplies the nonlinear coefficient of the other polarization fiber by the nonlinear execution fiber length. The adder 39-2-kb adds the output of the amplifier 37-2-kb, the output of the multiplier 38-1-ka corresponding to the other polarization, and the output of the multiplier 38-1-kb. . The adding unit 39-2-ka adds the addition output from the adding unit 39-2-kb and the output of the amplifying unit 37-2-ka, and supplies the result to the phase rotating unit 4-14-k. Each of the phase rotators 4-14-k performs phase rotation on the output from the preceding chromatic dispersion compensator 4-2-k based on the information from the adder 39-2-ka.

本第9実施形態では、図15に示すように、SPM補償部の中に、FIRフィルタ35−1−k、35−2−kを挿入して、SPM補償のために与える位相回転の時間波形を最適化する方式である。本来、波長分散による波形変化と、SPMによる波形変化は、光ファイバ伝送路を伝搬中に同時に進行する。一方、それらの補償演算は、波長分散の補償と、SPMの補償を交互に繰り返す構成によって、近似的に補償する。したがって、波長分散補償の分割単位を細かくすることで、より精度よくSPM波形歪みを補償できるが、分散補償の分割単位を細かくすると、演算量が増大するため、できる限り少ない演算量で効果的なSPM補償効果を実現することが重要となる。   In the ninth embodiment, as shown in FIG. 15, FIR filters 35-1-k and 35-2-k are inserted in the SPM compensation unit, and the time waveform of phase rotation given for SPM compensation is provided. Is a method of optimizing Originally, the waveform change due to chromatic dispersion and the waveform change due to SPM proceed simultaneously during propagation through the optical fiber transmission line. On the other hand, these compensation operations are approximately compensated by a configuration in which chromatic dispersion compensation and SPM compensation are alternately repeated. Therefore, the SPM waveform distortion can be compensated more accurately by making the division unit of chromatic dispersion compensation finer. However, if the division unit of dispersion compensation is made finer, the amount of calculation increases, so it is effective with as little calculation amount as possible. It is important to realize the SPM compensation effect.

また、光増幅器において光パワーを増幅し、光ファイバに入力するため、2つの光増幅器に挟まれば、光ファイバ伝送区間(スパン)の入力端での非線形効果が大きいのが一般的であり、入力端でのSPM補償を行うのが効果的である。そのため、分散補償の分割単位をスパン毎に設定するのが効果的である。   In addition, in order to amplify the optical power in the optical amplifier and input it to the optical fiber, if it is sandwiched between two optical amplifiers, the nonlinear effect at the input end of the optical fiber transmission section (span) is generally large, It is effective to perform SPM compensation at the input end. Therefore, it is effective to set the dispersion compensation division unit for each span.

しかし、光ファイバ伝送路の出射端、もしくは入射端から励起光を入力して、光ファイバ伝送路のラマン効果を利用して増幅するラマン増幅技術がある。この場合、各スパンの入力端だけでなく、出力端においても信号光パワーが大きい条件となる。したがって、ラマン増幅を利用する際には、特に、分散補償の分割単位を細かくすることが必要になると考えられる。しかし、この場合も分散補償の分割単位を細かくすると、演算量が増大する課題がある。   However, there is a Raman amplification technique in which pumping light is input from the output end or the input end of the optical fiber transmission line and is amplified using the Raman effect of the optical fiber transmission line. In this case, the signal light power is high not only at the input end of each span but also at the output end. Therefore, when using Raman amplification, it is considered necessary to make the division unit for dispersion compensation finer. However, in this case as well, there is a problem in that the amount of calculation increases if the dispersion compensation division unit is made fine.

図15の構成例では、第k段目の波長分散補償部4−1−k、4−2−kからの出力波形をFIRフィルタ35−1−k、35−2−kに挿入し、伝送路内でSPM波形歪みを最も強く発生させた波形を再現させ、その波形の振幅の2乗に比例した位相回転を逆向きに与える。例えば、k段目から入力された波形は、二乗演算部36−1−ka、36−2−kaで、そのまま振幅の二乗の時間波形を生成し、それを一部の位相回転量として自身の偏波の信号波形の位相を戻すために用いる。   In the configuration example of FIG. 15, the output waveform from the k-th stage chromatic dispersion compensator 4-1-k, 4-2k is inserted into the FIR filters 35-1-k, 35-2-k, and transmitted. A waveform in which the SPM waveform distortion is most strongly generated in the road is reproduced, and a phase rotation proportional to the square of the amplitude of the waveform is given in the reverse direction. For example, the waveform input from the k-th stage is generated by the square calculation units 36-1-ka and 36-2-ka as it is, generating a square waveform of the amplitude as it is and using it as a part of the phase rotation amount. Used to return the phase of the polarization signal waveform.

また、k段目から入力された波形は、FIRフィルタ35−1−k、35−2−kに入力される。このFIRフィルタ35−1−k、35−2−kは、スパンの一部の波長分散量、例えば、半分の波長分散量を補償するようFIRフィルタタップ係数を設定しておく。これにより、次の半スパン分だけ、更に送信側に遡った時間波形を生成することができる。この時間波形を二乗演算部36−1−kb、36−2−kbで二乗して、SPM位相回転の時間波形を生成し、これも一部の第k段目の位相回転量として自身の偏波の信号波形の位相を戻すために用いる。   The waveform input from the k-th stage is input to the FIR filters 35-1-k and 35-2-k. The FIR filters 35-1-k and 35-2-k have FIR filter tap coefficients set so as to compensate for the chromatic dispersion amount of a part of the span, for example, half the chromatic dispersion amount. As a result, a time waveform traced back further to the transmission side can be generated for the next half span. This time waveform is squared by the square calculation units 36-1-kb and 36-2-kb to generate a time waveform of SPM phase rotation, and this is also used as a part of the k-th phase rotation amount. Used to return the phase of the wave signal waveform.

位相回転部4−13−k、4−14−kにおいて、位相回転を与える際には、適した重みをかけた上で足し合わせる。これによって、SPM補償に用いる光電界の2乗の時間波形として、波長分散補償部4−1−k、4−2−kの分割単位より細かい分割レベルで、複数の時間波形を用意して、それを用いてSPM位相補償を実現できることになる。したがって、波長分散補償部4−1−k、4−2−k、及び位相回転部4−13−k、4−14−kの数を多くすることなく、近似的に波長分散補償の分割単位を細かくした効果を実現できる。   In the phase rotation units 4-13-k and 4-14-k, when giving phase rotation, the weights are added after applying appropriate weights. Thereby, as a time waveform of the square of the optical electric field used for SPM compensation, a plurality of time waveforms are prepared at a division level finer than the division unit of the chromatic dispersion compensation units 4-1-k and 4-2-k. Using this, SPM phase compensation can be realized. Therefore, the chromatic dispersion compensation unit is approximately divided without increasing the number of the chromatic dispersion compensation units 4-1-k, 4-2-k and the phase rotation units 4-13-k and 4-14-k. It is possible to achieve an effect that is made finer.

J.第10実施形態
次に、本発明の第10実施形態について説明する。
上述した構成では、各増幅部の利得を設定することで、各FIRフィルタから出力される位相回転の時間波形に適した重みをつけて、トータルのSPM補償のための位相回転量を生成する。したがって、これらの利得を制御する必要がある。本第10実施形態では、信号品質をモニタしてそれが最大になるように、もしくは非線形歪み量を検出して歪み量が最小になるように、利得をフィードバック制御する。
J. et al. Tenth Embodiment Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
In the configuration described above, by setting the gain of each amplification unit, a weight suitable for the phase rotation time waveform output from each FIR filter is applied, and the phase rotation amount for total SPM compensation is generated. Therefore, it is necessary to control these gains. In the tenth embodiment, the gain is feedback controlled so that the signal quality is monitored and maximized, or the nonlinear distortion amount is detected and the distortion amount is minimized.

信号品質を最大化するように制御する方式では、利得制御部には、品質モニタで検出された復調後の信号品質値を入力し、信号品質が高くなるように利得を制御する。信号品質を定量的に表現する方法として、コンスタレーションを使う方法がある。   In the method of controlling to maximize the signal quality, the gain control unit receives the demodulated signal quality value detected by the quality monitor, and controls the gain so that the signal quality becomes high. As a method for quantitatively expressing the signal quality, there is a method using a constellation.

図16は、本第10実施形態によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図16には、k番目の波長分散補償部とSPM補償部のみを示しているが、他のセクションも同様の構成である。利得制御部40は、品質モニタ(図示略)でモニタリングした信号品質が最大になるように、もしくは非線形歪み量を検出して歪み量が最小になるように、利得を制御する。   FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processing circuit according to the tenth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached to the part with respect to the figure mentioned above, and description is abbreviate | omitted. FIG. 16 shows only the kth chromatic dispersion compensation unit and the SPM compensation unit, but the other sections have the same configuration. The gain control unit 40 controls the gain so that the signal quality monitored by a quality monitor (not shown) is maximized, or the nonlinear distortion amount is detected and the distortion amount is minimized.

なお、信号品質を定量的に表現する方法として、コンスタレーションを用いる場合には、前述した図4に示すように、コンスタレーション図から、信号品質を表しているコンスタレーションの分布の広がりを定量的に扱うようにし、例えば、コンスタレーションから推定する可能なQ値に基づいて、最適な利得を設定すればよい。実際には、Q値の測定誤差や、伝送路の状態による時間変動があるため、複数回測定してQ値の平均値を求めることが望ましい。   As a method for quantitatively expressing signal quality, when constellation is used, as shown in FIG. 4 described above, the spread of the constellation distribution representing the signal quality is quantitatively expressed from the constellation diagram. For example, an optimal gain may be set based on a possible Q value estimated from the constellation. Actually, since there is a measurement error of the Q value and a time variation due to the state of the transmission path, it is desirable to obtain an average value of the Q value by measuring a plurality of times.

また、非線形歪み量を検出して、歪み量が最小になるように、利得を制御することも可能である。非線形歪み量の検出方法としては、位相推定部の後段では、前述した図11に示すように、コンスタレーションの分布における目標点と実測点との間の差を検出し、非線形歪み量を検出して歪み量が最小になるように、利得を制御する。   It is also possible to detect the nonlinear distortion amount and control the gain so that the distortion amount is minimized. As a method for detecting the amount of nonlinear distortion, in the subsequent stage of the phase estimation unit, as shown in FIG. 11 described above, the difference between the target point and the actual measurement point in the constellation distribution is detected to detect the amount of nonlinear distortion. The gain is controlled so that the amount of distortion is minimized.

利得制御部40では、X偏波、及びY偏波の時間波形からの予測されるSPM波形歪みを演算する。なお、該利得制御部40によるSPM波形歪みの予測は、前述した図12に示す構成により演算する。従って、第k番目の分散補償セクションから出力されるX偏波、及びY偏波の光電界の時間波形を用いて、波形歪みを推定できる。   The gain controller 40 calculates the predicted SPM waveform distortion from the time waveforms of the X polarization and the Y polarization. Note that the SPM waveform distortion prediction by the gain control unit 40 is calculated by the configuration shown in FIG. Accordingly, the waveform distortion can be estimated using the time waveforms of the optical fields of the X polarization and the Y polarization output from the kth dispersion compensation section.

前述したように、この方法で算出される比例係数には、雑音などの影響により、誤差が含まれる。そのため、利得の更新の際には、この点を踏まえて、実際に算出された利得増分にステップサイズと呼ばれる1より小さい値を掛けて、更新のスピードを弱めることによって、突然大きな変化を与えて受信Q値を劣化させることがないように、徐々に更新していくのがよい。   As described above, the proportionality coefficient calculated by this method includes an error due to the influence of noise or the like. Therefore, when updating the gain, taking this into consideration, the gain increment actually calculated is multiplied by a value smaller than 1 called the step size, and the update speed is slowed down, giving a sudden large change. It is preferable to gradually update the reception Q value so as not to deteriorate the reception Q value.

K.応用例
次に、本発明を直交周波数分割多重(OFDM)信号光の受信に適用した場合の効果について説明する。
図17は、本発明を直交周波数分割多重(OFDM)信号光の受信に用いた場合の受信機の構成を示すブロック図である。直交周波数分割多重(OFDM)において、送信機は、それぞれのサブキャリアがB[GHz]の変調周波数で四値位相変調(QPSK)された、2つのサブキャリアを直交周波数多重した信号光を生成する。サブキャリア間の周波数間隔はB[GHz]に設定されている。これをシングルモードファイバを伝送した後に、コヒーレント受信する。
K. Application Example Next, effects when the present invention is applied to reception of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal light will be described.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a receiver when the present invention is used for reception of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal light. In orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), a transmitter generates signal light obtained by orthogonal frequency multiplexing two subcarriers in which each subcarrier is quaternary phase modulated (QPSK) with a modulation frequency of B [GHz]. . The frequency interval between subcarriers is set to B [GHz]. This is coherently received after transmission through a single mode fiber.

図において、受信機は、X偏波に対して、ADC50−1−1、50−1−2、リサンプル回路51−1、分散補償&SPM補償回路52−1、キャリア分離回路53−1、自動周波数制御回路54−1、FIRフィルタ55−1、キャリア位相回復回路56−1、QPSK復号回路57−1、FIRフィルタ58−1、QPSK復号回路59−1を備え、Y偏波に対して、ADC50−2−1、50−2−2、リサンプル回路51−2、分散補償&SPM補償回路52−2、キャリア分離回路53−2、自動周波数制御回路54−2、FIRフィルタ(12tap,CMA)55−2、キャリア位相回復回路56−2、QPSK復号回路57−2、FIRフィルタ(12tap,LMA)58−2、QPSK復号回路59−2を備えている。なお、送信機の各部の機能は、既存の直交周波数分割多重(OFDM)の送信機と同様であるので説明を省略する。   In the figure, the receivers are the ADCs 50-1-1 and 50-1-2, the resample circuit 51-1, the dispersion compensation & SPM compensation circuit 52-1, the carrier separation circuit 53-1, and the X polarization. A frequency control circuit 54-1, an FIR filter 55-1, a carrier phase recovery circuit 56-1, a QPSK decoding circuit 57-1, an FIR filter 58-1, and a QPSK decoding circuit 59-1, ADC 50-2-1, 50-2-2, resampling circuit 51-2, dispersion compensation & SPM compensation circuit 52-2, carrier separation circuit 53-2, automatic frequency control circuit 54-2, FIR filter (12 tap, CMA) 55-2, a carrier phase recovery circuit 56-2, a QPSK decoding circuit 57-2, an FIR filter (12 tap, LMA) 58-2, and a QPSK decoding circuit 59-2.The function of each unit of the transmitter is the same as that of an existing orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmitter, and thus the description thereof is omitted.

ここでは、上記分散補償&SPM補償回路52−1、52−2において、分散補償部60−1、60−2、…、60−Nをスパン毎の分散量に分割し、それらの間に、前述した第1乃至第10実施形態のいずれかで説明したSPM補償部70−1、70−2、…、70−Nを挿入している。   Here, in the dispersion compensation & SPM compensation circuits 52-1 and 52-2, the dispersion compensation units 60-1, 60-2,..., 60 -N are divided into dispersion amounts for each span. SPM compensation units 70-1, 70-2,..., 70-N described in any of the first to tenth embodiments are inserted.

図18は、直交周波数分割多重(OFDM)信号光の受信に用いた場合の効果を示す概念図である。図18には、伝送路ファイバに入力する信号光パワーを変化させた場合に、受信される信号品質Q値を示している。補償がない場合には、送信パワーを増大すると、ファイバ伝播中に非線形波形劣化が発生し、信号品質が劣化する様子が分かる。補償を適用することで、それぞれの送信パワーにおける受信Q値が向上していることが分かる。   FIG. 18 is a conceptual diagram showing an effect when used for reception of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal light. FIG. 18 shows the received signal quality Q value when the signal light power input to the transmission line fiber is changed. In the case where there is no compensation, it can be seen that when the transmission power is increased, nonlinear waveform deterioration occurs during fiber propagation, and the signal quality deteriorates. It can be seen that the reception Q value at each transmission power is improved by applying the compensation.

L.変形例
次に、本発明による変形例について説明する。
上述した実施形態では、波長分散補償用のフィルタと、SPM位相回転の補償演算を、繰り返すのみの方式では、分散補償用のフィルタが多くの数多段されることになる。従って、それぞれの分散補償用フィルタに要求される分散補償の精度が低いと、その誤差が多段されてトータルの補償量に誤差が発生する。従って、分散補償に対する精度が高くなり、個々の分散補償フィルタのタップ数が大きくなる。
L. Next, a modification according to the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the dispersion compensation filter is multistaged by a method in which the chromatic dispersion compensation filter and the SPM phase rotation compensation calculation are only repeated. Therefore, if the accuracy of dispersion compensation required for each dispersion compensation filter is low, the error is multistaged and an error occurs in the total compensation amount. Accordingly, the accuracy with respect to dispersion compensation is increased, and the number of taps of each dispersion compensation filter is increased.

例えば、単に分散補償フィルタとSPM位相回転補償演算を繰り返すだけの構成を用いて、数千キロメートルの伝送の波長分散とSPM補償を実施するためには、80kmの波長分散を補償する個々の分散補償フィルタのタップ数を128に設定したところ、信号品質Q値の劣化がみられた。タップ数を256以上に設定したところ、Q値の劣化が解消される現象がみられた。このような大きなタップ数のフィルタを多段すると、回路規模の拡大が避けられない。そこで、波長分散補償部のフィルタのタップ数を小さくし、少数タップフィルタを用いて、多段による回路規模を低減する。   For example, in order to implement chromatic dispersion and SPM compensation for transmission of several thousand kilometers using a configuration that simply repeats the dispersion compensation filter and SPM phase rotation compensation calculation, individual dispersion compensation for compensating chromatic dispersion of 80 km is used. When the number of filter taps was set to 128, the signal quality Q value was deteriorated. When the number of taps was set to 256 or more, there was a phenomenon in which the deterioration of the Q value was eliminated. When such a filter having a large number of taps is multi-staged, an increase in circuit scale is inevitable. Therefore, the number of taps of the filter of the chromatic dispersion compensation unit is reduced, and the circuit scale by multiple stages is reduced by using a small number of tap filters.

演算量、回路規模の削減のためには、図19に示す構成を提案する。ここでは、繰り返し用いる分散補償フィルタのタップ数を小さくし、該少数タップフィルタを用いて、多段による回路規模の増大化を防ぐ。一方、各分散補償フィルタのタップ数削減で発生した分散補償量の誤差をまとめて多数タップフィルタで補償する方式である。図20は偏波間のSPM補償演算も行う場合の構成図である。   In order to reduce the amount of calculation and the circuit scale, the configuration shown in FIG. 19 is proposed. Here, the number of taps of the dispersion compensation filter to be repeatedly used is reduced, and the minority tap filter is used to prevent an increase in circuit scale due to multiple stages. On the other hand, this is a method in which errors of dispersion compensation amounts generated by reducing the number of taps of each dispersion compensation filter are collectively compensated by a multi-tap filter. FIG. 20 is a configuration diagram when performing SPM compensation calculation between polarized waves.

図19は、本変形例によるデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した図に対する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本変形例では、演算量、回路規模の削減のために、図19に示すように、波長分散補償部として、タップ数を減らした少数タップフィルタ80−1−1〜80−1−Nを設け、該少数タップフィルタ80−1−1〜80−1−Nを繰り返し用いることで、多段による回路規模の増大化を防ぐ。   FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing circuit according to this modification. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part with respect to the figure mentioned above, and description is abbreviate | omitted. In this modification, in order to reduce the calculation amount and the circuit scale, as shown in FIG. 19, minority tap filters 80-1-1 to 80-1 -N with a reduced number of taps are provided as chromatic dispersion compensation units. By repeatedly using the minority tap filters 80-1-1-1 to 80-1-N, an increase in circuit scale due to multiple stages is prevented.

一方、各分散補償フィルタのタップ数削減で発生した分散補償量の誤差をまとめて多数タップフィルタで補償する方式である。少数タップフィルタとしては、時間ドメインのフィルタを用いる構成が想定される。   On the other hand, this is a method in which errors of dispersion compensation amounts generated by reducing the number of taps of each dispersion compensation filter are collectively compensated by a multi-tap filter. A configuration using a time-domain filter is assumed as the minority tap filter.

図20は、本変形例において、偏波間のSPM補償演算も行う場合のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図である。図において、波長分散補償部として、タップ数を減らした少数タップフィルタ80−1−1〜80−1−N、80−2−1〜80−2−Nを設けるとともに、タップ数を増やした多数タップフィルタ90−1、90−2を最終段に設ける。多数タップフィルタ90−1、90−2は、各少数タップフィルタ80−1−1〜80−1−N、80−2−1〜80−2−Nのタップ数削減で発生した分散補償量の誤差をまとめて補償する。   FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing circuit in the present modification when performing SPM compensation calculation between polarized waves. In the figure, a small number of tap filters 80-1-1-1 to 80-1-N, 80-2-1 to 80-2-N with a reduced number of taps are provided as chromatic dispersion compensation units, and a large number of taps with an increased number of taps are provided. Tap filters 90-1 and 90-2 are provided in the final stage. The majority tap filters 90-1 and 90-2 are dispersion compensation amounts generated by reducing the number of taps of the minority tap filters 80-1-1 to 80-1 -N and 80-2-1 to 80-2 -N. Compensate for errors together.

図21に示すように、少数タップフィルタとしては、時間ドメインのフィルタを用いる構成が想定される。図21の例では、NタップのFIRフィルタ100−1〜100−Nを用いており、Nシンボル分の時間シフトしたデータにそれぞれの重みC、…、Cの係数を、乗算部101−1〜101−Nで掛けて加算部102−1〜102−(N−1)で加算する。この離散時間応答関数をNより大きい数Mサンプルで示すと、R(n)_span−k={0、…、0、0、C、……、C、C、0、0、0、…、0}と記述できる。 As shown in FIG. 21, a configuration using a time domain filter is assumed as the minority tap filter. In the example of FIG. 21 and using the FIR filter 100-1 to 100-N of the N taps, respective weight C 1 on the data time shift N symbols, ..., the coefficients C N, the multiplication unit 101- Multiply by 1-101-N and add by adders 102-1 to 102- (N-1). When this discrete time response function is represented by a number M samples larger than N, R (n) _span-k = {0,..., 0, 0, C N ,..., C 2 , C 1 , 0, 0, 0 ,..., 0}.

この少数タップフィルタを多段した場合の応答関数は、それぞれの少数タップフィルタの畳み込み、もしくはフーリエ変換した周波数応答関数H(n)_span−kの積H(n)_span−1×H(n)_span−2×…×H(n)_span−kとなる。分散補償とSPM補償を行うある区間のトータルの分散補償のための理想的な応答関数をR(n)_total={d1、d2、d3、……、dM}とし、そのフーリエ変換をH(n)_totalとすると、多数タップフィルタ90−1、90−2のタップ係数として、H(n)_total−H(n)_span−1×H(n)_span−2×…×H(n)_span−kで表される周波数応答関数に相当するタップ係数を設定する。これによって、少数タップフィルタ80−1−1〜80−1−N、80−2−1〜80−2−Nで発生した補償誤差を、多数タップフィルタ90−1、90−2で吸収できる。   The response function when the number of minority tap filters is multi-staged is the product of the frequency response function H (n) _span-k obtained by convolution of each minority tap filter or Fourier transform H (n) _span-1 × H (n) _span. −2 ×... × H (n) _span−k. R (n) _total = {d1, d2, d3,..., DM} is an ideal response function for total dispersion compensation in a certain section where dispersion compensation and SPM compensation are performed, and the Fourier transform thereof is H (n ) _Total, tap coefficients of the multi-tap filters 90-1 and 90-2 are H (n) _total-H (n) _span-1 × H (n) _span-2 ×... × H (n) _span− A tap coefficient corresponding to the frequency response function represented by k is set. As a result, the compensation errors generated by the minority tap filters 80-1-1 to 80-1 -N and 80-2-1 to 80-2 -N can be absorbed by the majority tap filters 90-1 and 90-2.

多数タップフィルタの構成法としては、図21で示した時間ドメイン等化フィルタを用いる方法と、図22で示すように、FFT(Fast Fourier Transform)を用いた周波数ドメイン等化フィルタを用いる方法がある。図22では、シリアル信号をパラレル信号に変換するS/P変換部120、高速フーリエ変換を行うFFT121、逆高速フーリエ変換を行うIFFT(Inverse FFT)122、パラレル信号をシリアル信号に変換するS/P変換部123に加え、FFT121からの出力に、上述したように、それぞれの重みC、…、Cの係数を、乗算部130−1〜130−Nで掛ければよい。 As a configuration method of the multi-tap filter, there are a method using the time domain equalization filter shown in FIG. 21 and a method using a frequency domain equalization filter using FFT (Fast Fourier Transform) as shown in FIG. . In FIG. 22, an S / P converter 120 that converts a serial signal into a parallel signal, an FFT 121 that performs a fast Fourier transform, an IFFT (Inverse FFT) 122 that performs an inverse fast Fourier transform, and an S / P that converts a parallel signal into a serial signal. in addition to the conversion unit 123, the output from FFT121, as described above, respective weight C 1, ..., the coefficients C N, may be multiplied by the multiplying unit 130-1 to 130-N.

両者の使い分けは、タップ数が小さい場合には、時間ドメイン等化フィルタを、タップ数が大きい場合には、周波数ドメイン等化フィルタを用いることで、回路規模の大きさを低減できる。   The use of both can be reduced by using a time domain equalization filter when the number of taps is small and using a frequency domain equalization filter when the number of taps is large.

1−1〜1−4 ADC
2−1〜2−4、13−1−1〜13−1−N、13−2−1〜13−2−N スキュー調整部
3−1、3−2 複素合成回路
4,10−1、10−2、16 分散補償&SPM補償回路
4−1−1〜4−1−N、4−2−1〜4−2−N、10−1−1〜10−1−N、4−1−k、4−2−k 波長分散補償部
4−3−1〜4−3−N、4−4−1〜4−4−N、10−2−1〜10−2−N、30−1〜30−4、36−1−ka、36−1−kb、36−2−ka、36−2−kb 二乗演算部
4−5−1〜4−5−N、4−6−1〜4−6−N 第1の増幅部
4−7−1〜4−7−N、4−8−1〜4−8−N 第1の乗算部
4−9−1〜4−9−N、4−10−1〜4−10−N、33−1〜33−4、39−1−ka、39−1−kb、39−2−ka、39−2−kb 加算部
4−13−1〜4−13−N、4−14−1〜4−14−N、10−4−1〜10−4−N、4−1−k、4−13−k、4−14−k 位相回転部
5 偏波分離回路
11 品質モニタ
12 スキュー制御部
14−1−1a〜14−1−Na、14−1−1b〜14−1−Nb,14−2−1a〜14−2−Na、14−2−1b〜14−2−Nb,16−1〜16−N、17−1〜17−N 利得制御部
18−1 歪み推定部
18−2 除算部
18−3 平均化部
18−4 加算部
18−5 遅延部
20 波形歪みモニタ
32−1〜32−3、35−1−k、35−2−k FIRフィルタ
37−1−ka、37−1−kb、37−1−ka、37−1−kb 増幅部
38−1−ka、38−1−kb、38−2−ka、38−2−kb 乗算部
40 利得制御部
60−1〜60−N 分散補償部
70−1〜70−N SPM補償部
80−1−1〜80−1−N 少数タップフィルタ
80−2−1〜80−2−N 少数タップフィルタ
90 多数タップフィルタ
90−1〜90−2 多数タップフィルタ
100−1〜100−N FIRフィルタ
101−1〜101−N 乗算部
102−1〜102−(N−1) 加算部
120 S/P変換部
121 FFT
122 IFFT
123 S/P変換部
130−1〜130−N 乗算部
1-1 to 1-4 ADC
2-1 to 2-4, 13-1-1 to 13-1-N, 13-2-1 to 13-2-N Skew adjustment unit 3-1, 3-2 complex synthesis circuit 4, 10-1, 10-2, 16 Dispersion Compensation & SPM Compensation Circuit 4-1-1 to 4-1-N, 4-2-1 to 4-2-N, 10-1-1 to 10-1-N, 4-1 k, 4-2-k chromatic dispersion compensation unit 4-3-1 to 4-3-N, 4-4-1 to 4-4-N, 10-2-1 to 10-2-N, 30-1 -30-4, 36-1-ka, 36-1-kb, 36-2-ka, 36-2-kb Square operation unit 4-5-1 to 4-5-N, 4-6-1 to 4 -6-N first amplifying unit 4-7-1 to 4-7-N, 4-8-1 to 4-8-N first multiplying unit 4-9-1 to 4-9-N, 4 -10-1 to 4-10-N, 33-1 to 33-4, 39-1-ka, 39-1- b, 39-2-ka, 39-2-kb Adder 4-13-1 to 4-13-N, 4-14-1 to 4-14-N, 10-4-1 to 10-4-N , 4-1-k, 4-13-k, 4-14-k Phase rotation unit 5 Polarization separation circuit 11 Quality monitor 12 Skew control unit 14-1-1a to 14-1-Na, 14-1-1b -14-1-Nb, 14-2-1a to 14-2-Na, 14-2-1b to 14-2-Nb, 16-1 to 16-N, 17-1 to 17-N Gain control unit 18 -1 Distortion estimation unit 18-2 Division unit 18-3 Averaging unit 18-4 Addition unit 18-5 Delay unit 20 Waveform distortion monitor 32-1 to 32-3, 35-1-k, 35-2-k FIR Filter 37-1-ka, 37-1-kb, 37-1-ka, 37-1-kb Amplifying unit 38-1-ka, 38-1-kb 38-2-ka, 38-2-kb Multiplying unit 40 Gain control unit 60-1 to 60-N Dispersion compensation unit 70-1 to 70-N SPM compensation unit 80-1-1 to 80-1-N Few taps Filter 80-2-1 to 80-2-N Minority tap filter 90 Multiple tap filter 90-1 to 90-2 Multiple tap filter 100-1 to 100-N FIR filter 101-1 to 101-N Multiplier 102-1 102- (N-1) Adder 120 S / P converter 121 FFT
122 IFFT
123 S / P converter 130-1 to 130-N multiplier

Claims (11)

光ファイバ伝送システムにおけるデジタル信号処理回路であって、
n(nは自然数)ブロックの補償演算回路から構成され、
第1の補償演算回路は、
位相情報を含むデジタル受信信号を入力とし、波長分散を補償する第1の波長分散補償部と、
前記第1の波長分散補償部の出力から電界振幅の二乗を演算する第1の二乗演算部と、
光ファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを前記第1の二乗演算部からの出力に乗算する第1の増幅部と、
前記第1の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第1の増幅部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第1の位相回転部と
を備え、
第k(k=2〜nまでの自然数)の補償演算回路は、
第(k−1)の位相回転部からの出力に対して、波長分散を補償する第kの波長分散補償部と、
前記第kの波長分散補償部の出力から電界振幅の二乗を演算する第kの二乗演算部と、
光ファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを前記第kの二乗演算部からの出力に乗算する第kの増幅部と、
前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第kの増幅部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第kの位相回転部と
を備える、
ことを特徴とするデジタル信号処理回路。
A digital signal processing circuit in an optical fiber transmission system,
n (n is a natural number) block compensation arithmetic circuit,
The first compensation arithmetic circuit is
A first chromatic dispersion compensation unit that receives a digital received signal including phase information as input and compensates for chromatic dispersion;
A first square calculation unit that calculates the square of the electric field amplitude from the output of the first chromatic dispersion compensation unit;
A first amplifying unit that multiplies the output from the first squaring unit by a nonlinear coefficient of the optical fiber and a nonlinear effective fiber length;
A first phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the first chromatic dispersion compensation unit based on output information from the first amplification unit;
The k-th (k = 2 to n natural number) compensation arithmetic circuit is
A kth chromatic dispersion compensator that compensates for chromatic dispersion with respect to an output from the (k−1) th phase rotation unit;
A kth square computing unit that computes the square of the electric field amplitude from the output of the kth chromatic dispersion compensation unit;
A k-th amplification unit that multiplies the output from the k-th square calculation unit by the nonlinear coefficient of the optical fiber and the nonlinear effective fiber length;
A k-th phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the k-th chromatic dispersion compensation unit based on output information from the k-th amplification unit,
A digital signal processing circuit.
光ファイバ伝送システムにおけるデジタル信号処理回路であって、
n(nは自然数)ブロックの補償演算回路から構成され、
第1の補償演算回路は、
偏波分離され、位相情報を含むデジタル受信信号に対して、各偏波毎に波長分散を補償する第1の波長分散補償部と、
前記第1の波長分散補償部の出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する第1の二乗演算部と、
各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記第1の二乗演算部からの出力に乗算する第1の増幅部と、
他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する第1の乗算部と、
前記第1の増幅部の出力と他方の偏波の前記第1の乗算部の出力とを加算する第1の2入力加算部と、
前記第1の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第1の2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第1の位相回転部と
を備え、
第k(kは2からnまでの自然数)の補償演算回路は、
各偏波の第(k−1)の位相回転部からの出力に対して、各偏波毎に波長分散を補償する第kの波長分散補償部と、
前記第kの波長分散補償部の出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する第kの二乗演算部と、
各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記第kの二乗演算部からの出力に乗算する第kの増幅部と、
他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する第kの乗算部と、
前記第kの増幅部の出力と他方の偏波の前記第kの乗算部の出力とを加算する第kの2入力加算部と、
前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第kの2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う第kの位相回転部と
を備える、
ことを特徴とするデジタル信号処理回路。
A digital signal processing circuit in an optical fiber transmission system,
n (n is a natural number) block compensation arithmetic circuit,
The first compensation arithmetic circuit is
A first chromatic dispersion compensator that compensates chromatic dispersion for each polarization with respect to a digital received signal that is polarized and includes phase information;
A first square calculator that calculates the square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the first chromatic dispersion compensator;
A first amplifying unit that multiplies the output from the first square computing unit of each polarization by the nonlinear coefficient and the nonlinear effective fiber length of each polarization fiber;
A first multiplier for multiplying the nonlinear coefficient of the other polarization fiber by the nonlinear effective fiber length;
A first two-input adder that adds the output of the first amplifier and the output of the first multiplier of the other polarization;
A first phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the first chromatic dispersion compensation unit based on output information from the first two-input addition unit;
The k-th compensation operation circuit (k is a natural number from 2 to n) is
A kth chromatic dispersion compensator for compensating chromatic dispersion for each polarization with respect to an output from the (k−1) th phase rotation unit of each polarization;
A kth square calculation unit that calculates the square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the kth chromatic dispersion compensation unit;
A k-th amplification unit that multiplies the output from the k-th square operation unit of each polarization by the nonlinear coefficient and the nonlinear effective fiber length of each polarization fiber;
A kth multiplier for multiplying the nonlinear coefficient of the other polarization fiber by the nonlinear effective fiber length;
A kth two-input adder for adding the output of the kth amplifier and the output of the kth multiplier of the other polarization;
A k-th phase rotation unit that performs phase rotation on the output signal from the k-th chromatic dispersion compensation unit based on output information from the k-th two-input addition unit;
A digital signal processing circuit.
前記nブロックの補償演算回路毎に、
縦列接続されたa(1以上の整数)個のFIRフィルタと、
前記a個のFIRフィルタの各々の出力を二乗するa個の二乗演算部と、
前記第1の二乗演算部または前記第kの二乗演算部の出力と、前記a個の二乗演算部からの出力とを全て加算する全入力加算部と
を更に備え、
前記a個のFIRフィルタは、
前記第kの波長分散補償部の出力に対して畳み込み演算を行う第1のFIRフィルタと、
縦列接続された前段のFIRフィルタの出力に対して畳み込み演算を行う(a−1)個の第2から第aのFIRフィルタとからなり、
前記第kの位相回転部は、前記第kの波長分散補償部からの出力信号に対して、前記全入力加算部からの出力情報に基づいて位相回転を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のデジタル信号処理回路。
For each n block compensation arithmetic circuit,
A (an integer greater than or equal to 1) FIR filters connected in cascade;
A number of square arithmetic units that square the output of each of the a number of FIR filters;
An all-input adder that adds all the outputs of the first square calculator or the k-th square calculator and the outputs from the a square operators;
The a FIR filters are:
A first FIR filter that performs a convolution operation on the output of the kth chromatic dispersion compensator;
It comprises (a-1) second to a-th FIR filters that perform a convolution operation on the output of the preceding stage FIR filter connected in cascade,
The k-th phase rotation unit performs phase rotation on the output signal from the k-th chromatic dispersion compensation unit based on output information from the all-input addition unit;
The digital signal processing circuit according to claim 1.
前記nブロックの補償演算回路毎に、
前記第L(L=1からnまでの自然数)の波長分散補償部の出力の各偏波に対して畳み込み演算を行う第LのFIRフィルタと、
前記第LのFIRフィルタの出力から各偏波の電界振幅の二乗を演算する二乗演算部と、
各偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを各偏波の前記二乗演算部からの出力に乗算する増幅部と、
他方の偏波のファイバの非線形係数と非線形実効ファイバ長とを乗算する乗算部と、
前記増幅部の出力と他方の偏波の前記乗算部の出力と他方の偏波の前記第Lの乗算器の出力とを加算する3入力加算部と
を更に備え、
前記第Lの2入力加算部は、
前記第Lの増幅部の出力と前記3入力加算部の出力とを加算し、
前記第Lの位相回転部は、
前記偏波分離され、位相情報を含むデジタル受信信号、または前記第(L−1)の波長分散補償部からの出力信号に対して、前記第Lの2入力加算部からの出力情報に基づいて、位相回転を行う、
ことを特徴とする請求項2に記載のデジタル信号処理回路。
For each n block compensation arithmetic circuit,
An L-th FIR filter that performs a convolution operation on each polarization of the output of the L-th (L = 1 to n) chromatic dispersion compensation unit;
A square calculator that calculates the square of the electric field amplitude of each polarization from the output of the L-th FIR filter;
An amplification unit that multiplies the output from the square calculation unit of each polarization by the nonlinear coefficient and nonlinear effective fiber length of the fiber of each polarization,
A multiplier for multiplying the nonlinear coefficient of the other polarization fiber by the nonlinear effective fiber length;
A three-input adder for adding the output of the amplifier, the output of the multiplier of the other polarization, and the output of the Lth multiplier of the other polarization;
The L-th 2-input adder is
Adding the output of the L-th amplifier and the output of the 3-input adder;
The L-th phase rotation unit is
Based on the output information from the L-th two-input adder, the polarization-separated digital received signal including phase information or the output signal from the (L-1) -th chromatic dispersion compensator , Phase rotation,
The digital signal processing circuit according to claim 2.
前記第1から第kの波長分散補償部は、
タップを減らした少数タップフィルタを備え、
前記第M(=n)の位相回転部の出力信号に対して所定の信号処理を施し、前記少数タップフィルタによる波長分散補償量の誤差を補償する、タップを増やした多数タップフィルタを更に備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のデジタル信号処理回路。
The first to kth chromatic dispersion compensators are as follows:
Featuring a minority tap filter with fewer taps,
A multi-tap filter with an increased number of taps, which performs predetermined signal processing on the output signal of the M-th (= n) -th phase rotation unit and compensates for errors in chromatic dispersion compensation by the small-tap filter;
The digital signal processing circuit according to claim 1.
前記第1から第kの波長分散補償部は、
タップを減らした少数タップフィルタを備え、
前記第M(=n)の位相回転部の出力信号に対して所定の信号処理を施し、前記少数タップフィルタによる波長分散補償量の誤差を補償する、タップを増やした多数タップフィルタを更に備える、
ことを特徴とする請求項2に記載のデジタル信号処理回路。
The first to kth chromatic dispersion compensators are as follows:
Featuring a minority tap filter with fewer taps,
A multi-tap filter with an increased number of taps, which performs predetermined signal processing on the output signal of the M-th (= n) -th phase rotation unit and compensates for errors in chromatic dispersion compensation by the small-tap filter;
The digital signal processing circuit according to claim 2.
予め決定された信号光パワーに基づいて、前記第1から第kの位相回転部に対する入力信号の利得を制御する利得制御部を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のデジタル信号処理回路。   7. The gain control unit according to claim 1, further comprising: a gain control unit configured to control a gain of an input signal to the first to k-th phase rotation units based on a predetermined signal light power. Digital signal processing circuit. 前記第kの波長分散補償部の分散補償量を、2つの光増幅器に挟まれる伝送区間を受信端から遡って、順に1、2、…、kとしたとき、第k区間の波長分散量に設定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のデジタル信号処理回路。
When the dispersion compensation amount of the k-th chromatic dispersion compensator is set to 1, 2,..., K in order from the reception end of the transmission section sandwiched between two optical amplifiers, the chromatic dispersion amount in the k-th section is obtained. The digital signal processing circuit according to claim 1, wherein the digital signal processing circuit is set.
前記請求項1乃至6のいずれか1項のデジタル信号処理回路を含み、X偏波、Y偏波からなる光信号を受信する光受信器であって、
前記X偏波、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の各々のスキューを調整するスキュー調整部と、
前記光信号の復調後の信号品質をモニタする品質モニタ部と、
前記品質モニタ部から出力される信号品質情報に基づいて、前記スキュー調整部のスキュー量を制御する制御部と
を備えることを特徴とする光受信器。
An optical receiver that includes the digital signal processing circuit according to any one of claims 1 to 6 and that receives an optical signal having X polarization and Y polarization,
A skew adjustment unit that adjusts the skews of the in-phase component and the quadrature component of the X-polarized wave and the Y-polarized wave;
A quality monitoring unit for monitoring the signal quality after demodulation of the optical signal;
An optical receiver comprising: a control unit that controls a skew amount of the skew adjustment unit based on signal quality information output from the quality monitor unit.
前記品質モニタ部は、
受信した信号から自己位相変調による光電界波形の変化を推定する波形歪み推定部と、
前記光信号の復調後の信号から光電界波形の波形歪み量を検出する波形歪み検出部と
を備え、
前記制御部は、
前記波形歪み推定部により推定された光電界波形の変化と前記波形歪み検出部により検出された光電界波形の波形歪み量との差分に基づいて、前記スキュー調整部のスキュー量を制御する、
ことを特徴とする請求項9に記載の光受信器。
The quality monitor unit
A waveform distortion estimator that estimates changes in the optical electric field waveform due to self-phase modulation from the received signal;
A waveform distortion detector for detecting a waveform distortion amount of the optical electric field waveform from the demodulated signal of the optical signal,
The controller is
Based on the difference between the change in the optical electric field waveform estimated by the waveform distortion estimation unit and the waveform distortion amount of the optical electric field waveform detected by the waveform distortion detection unit, the skew amount of the skew adjustment unit is controlled.
The optical receiver according to claim 9.
前記品質モニタ部は、
受信した信号から自己位相変調による光電界波形の変化を推定する波形歪み推定部と、
前記光信号の復調後の信号から光電界波形の波形歪み量を検出する波形歪み検出部と
を備え、
前記制御部は、
前記波形歪み推定部により推定された光電界波形の変化と前記波形歪み検出部により検出された光電界波形の波形歪み量との差分に基づいて、前記X偏波、Y偏波の同位相成分、直交位相成分の位相回転量を決める利得を制御する、
ことを特徴とする請求項9に記載の光受信器。
The quality monitor unit
A waveform distortion estimator that estimates changes in the optical electric field waveform due to self-phase modulation from the received signal;
A waveform distortion detector for detecting a waveform distortion amount of the optical electric field waveform from the demodulated signal of the optical signal,
The controller is
Based on the difference between the change in the optical electric field waveform estimated by the waveform distortion estimation unit and the waveform distortion amount of the optical electric field waveform detected by the waveform distortion detection unit, the in-phase components of the X polarization and the Y polarization , To control the gain that determines the amount of phase rotation of the quadrature component,
The optical receiver according to claim 9.
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