JP2017143338A - Light transmission and reception system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform high speed transmission with filter tolerance without using complicated demodulation processing in a light receiver.SOLUTION: A light transmitter includes: an encoding part which converts a quaternary data signal composed of a column of quaternary data information from 0 to 3 into a 7-valued data signal composed of a column of symbols in value adding to the data information value a symbol whose positive and negative reverse every time 0 appears; a signal generation part generating a 7-valued electric signal from the 7-valued data signal; and a light modulation part generating a transmission optical signal to which 7-valued optical amplitude modulation equivalent to quaternary light intensity has been applied by applying the 7-valued electric signal to laser beam outputted from a signal light source. The light receiver is provided with: a light receiving part which directly detects the optical signal transmitted by the light transmitter and converts intensity information of the optical signal into an electrical signal; and a demodulation part demodulating the quaternary data signal from the electrical signal converted by the light receiving part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光送受信システムに関する。   The present invention relates to an optical transmission / reception system.

データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や、光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、1波当たりの伝送速度が100Gb/s(ギガビット毎秒)以上の超高速光送受信システムにおいて、コヒーレント検波とデジタル信号処理技術を組み合わせた、デジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。一方、LTE(Long Term Evolution)に代表されるような、モバイル端末による大容量データ通信が普及している。この普及により、より安価に、すなわち、より簡易な送受信器構成によって、100Gb/s級の超高速光伝送を実現することが求められている。   With an increase in demand for data communication, an optical transmission network using an optical signal modulation technique and an optical signal multiplexing technique capable of transmitting a large volume of traffic is becoming widespread. In particular, in an ultrahigh-speed optical transmission / reception system having a transmission rate per wave of 100 Gb / s (gigabit per second) or more, a digital coherent technology combining a coherent detection and a digital signal processing technology has been widely used. On the other hand, large-capacity data communication using mobile terminals, as represented by LTE (Long Term Evolution), has become widespread. Due to this widespread use, it is required to realize ultra high speed optical transmission of 100 Gb / s class at a lower cost, that is, with a simpler transceiver configuration.

簡易な構成で100Gb/s級の超高速光伝送を実現する方式として、光信号の強度情報をもとにデータ信号の復調を行う直接検波方式が注目されている。特に、4値強度変調方式(PAM4:4-level Pulse Amplitude Modulation)を用いた超高速光伝送方式の検討が進められている。4値強度変調方式は、2値の強度変調信号であるNRZ(Non Return-to-Zero)方式に比べて高い周波数利用効率を有する。   As a method for realizing ultra-high-speed optical transmission of 100 Gb / s class with a simple configuration, a direct detection method that demodulates a data signal based on the intensity information of the optical signal has attracted attention. In particular, an ultrahigh-speed optical transmission system using a quaternary intensity modulation system (PAM4: 4-level Pulse Amplitude Modulation) is being studied. The quaternary intensity modulation method has higher frequency utilization efficiency than the NRZ (Non Return-to-Zero) method that is a binary intensity modulation signal.

デジタルコヒーレント技術を用いた100Gb/s級光伝送では、一般に偏波多重QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調方式(PDM−QPSK)が用いられておいる。PDM−QPSKの変調速度は、25Gbaud(ギガボー)程度である。一方、PAM4を用いて100Gb/s級の超高速光伝送を実施する場合の変調速度は50Gbaud程度である。そのため、PAM4を用いた場合の信号スペクトルは、PDM−QPSKよりも広い周波数を占有する。これは、100Gb/s級のPAM4方式は、PDM−QPSK方式に比べてフィルタリングによる波形劣化の影響を大きく受けることを意味する。より簡易な構成で100Gb/s級超高速光伝送を実現するためには、より狭帯域な電気フィルタを適用することが重要となるため、伝送信号に対するフィルタ耐力の向上技術が検討されている。PAM4信号に対するフィルタ耐力の向上技術として、デュオバイナリPAM4方式が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。デュオバイナリPAM4方式では、PAM4信号で用いる光強度の4値信号をデュオバイナリ符号化し、光強度の7値信号に変換することで、フィルタ耐力ならびに伝送路の波長分散に対する耐力の向上を実現する。   In 100 Gb / s class optical transmission using a digital coherent technique, generally, a polarization QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation method (PDM-QPSK) is used. The modulation speed of PDM-QPSK is about 25 Gbaud. On the other hand, the modulation rate when super-high-speed optical transmission of 100 Gb / s class is implemented using PAM4 is about 50 Gbaud. For this reason, the signal spectrum when PAM4 is used occupies a wider frequency than PDM-QPSK. This means that the 100 Gb / s class PAM4 system is greatly affected by the waveform deterioration due to filtering compared to the PDM-QPSK system. In order to realize 100 Gb / s class ultra high-speed optical transmission with a simpler configuration, it is important to apply a narrower-band electrical filter, and therefore techniques for improving the filter strength against transmission signals have been studied. A duobinary PAM4 method has been proposed as a technique for improving the filter strength for PAM4 signals (see, for example, Non-Patent Document 1). In the duobinary PAM4 system, the quaternary signal of the light intensity used in the PAM4 signal is duobinary encoded and converted into a quinary signal of the light intensity, thereby realizing an improvement in the filter strength and the strength against wavelength dispersion of the transmission line.

N. Stojanovic, et. al., "Performance and DSP Complexity Evaluation of a 112-Gbit/s PAM-4 Transceiver Employing a 25-GHz TOSA and ROSA," ECOC 2015 Tu.3.4.5N. Stojanovic, et. Al., "Performance and DSP Complexity Evaluation of a 112-Gbit / s PAM-4 Transceiver Employing a 25-GHz TOSA and ROSA," ECOC 2015 Tu. 3.4.5

簡易な構成で100Gb/s級超高速光伝送を実現する方式としてPAM4方式が検討されており、このPAM4方式にデュオバイナリ符号化を適用することで、フィルタ耐力、波長分散耐力の向上を実現するデュオバイナリPAM4方式が提案されている。しかし、このデュオバイナリPAM4方式では光強度が7値をとり、PAM4信号と比較してシンボル間距離が短くなるため、雑音に対する耐力が低減してしまう。また、光送信器においてデュオバイナリ符号化が適用されているため、復調の際に光受信器において最尤系列推定(MLSE:Maximum likelihood sequence estimation)を用いる必要があり、光受信器機能の複雑化を招いてしまうという課題がある。   The PAM4 system has been studied as a system for realizing 100 Gb / s class ultra-high-speed optical transmission with a simple configuration. By applying duobinary encoding to this PAM4 system, improvement in filter tolerance and chromatic dispersion tolerance is realized. A duobinary PAM4 scheme has been proposed. However, in this duobinary PAM4 system, the light intensity takes seven values, and the inter-symbol distance is shorter than that of the PAM4 signal, so that the tolerance to noise is reduced. In addition, since duobinary coding is applied in the optical transmitter, it is necessary to use maximum likelihood sequence estimation (MLSE) in the optical receiver during demodulation, which complicates the optical receiver function. There is a problem of inviting.

上記事情に鑑み、本発明は、光受信器において複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現する光送受信システムを提供することを目的としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an optical transmission / reception system that realizes high-speed transmission with filter tolerance without using complicated demodulation processing in an optical receiver.

本発明の一態様は、光送信器と光受信器を有する光送受信システムであって、前記光送信器は、0から3までの4値のデータ情報の列からなる4値データ信号を、前記データ情報の値に、データ情報の値に0が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる7値データ信号に変換する符号化部と、前記7値データ信号から7値の電気信号を生成する信号生成部と、信号光源から出力されるレーザ光に、前記電気信号を印加して4値光強度に相当する7値の光振幅変調を施した光信号を生成する光変調部と、を備え、前記光受信器は、前記光送信器から送信された前記光信号を直接検波し、前記光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号から4値のデータ信号を復調する復調部と、を備える。   One aspect of the present invention is an optical transmission / reception system having an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter receives a quaternary data signal composed of a sequence of quaternary data information from 0 to 3. An encoding unit that converts the value of the data information into a 7-value data signal that is a sequence of symbols each having a sign that is inverted every time 0 appears in the value of the data information; A signal generation unit that generates a seven-value electric signal, and an optical signal that is subjected to seven-value optical amplitude modulation corresponding to the four-value light intensity by applying the electric signal to the laser light output from the signal light source. An optical modulation unit, wherein the optical receiver directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter and converts intensity information of the optical signal into an electric signal; and the light receiving unit 4 value data signal is demodulated from electric signal converted by It includes a control unit.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記光送信器は、前記7値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備え、前記信号生成部は、デジタルフィルタ処理された前記7値データ信号から7値の電気信号を生成する。   One embodiment of the present invention is the optical transmission / reception system described above, wherein the optical transmitter further includes a digital filter function unit that narrows the band of the seven-value data signal by digital filter processing, and the signal generation unit Generates a seven-value electrical signal from the digital-filtered seven-value data signal.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記信号生成部は、7値データ信号におけるシンボル値がi(i=1,2,3)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボル値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。   One embodiment of the present invention is the above-described optical transmission / reception system, wherein the signal generation unit outputs light of an output optical signal when a symbol value in a 7-value data signal is i (i = 1, 2, 3). When the intensity is equal to the optical intensity of the output optical signal when the symbol value is -i, the optical phase of the output optical signal is 0 when the symbol value is i, and the output light when the symbol value is -i When the optical phase of the signal is π and the symbol value is 0, an electrical signal for applying a modulation voltage to the laser beam is generated so that the optical intensity of the output optical signal is minimized.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記信号生成部は、Vπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値、Vbiasが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、7値データ信号における−3から3の7つのシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける7つの電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する。 One embodiment of the present invention is the above-described optical transmission / reception system, in which the signal generation unit has a voltage necessary for V π to change the output optical power from the optical modulation unit from a minimum value to a maximum value. When the value V bias is a voltage value at which the output optical power from the optical modulation unit is a minimum value, the seven symbol values from -3 to 3 in the seven-value data signal are respectively expressed as V bias −V π to V An electric signal for driving the optical modulation unit is generated by an applied voltage corresponding to each of the seven voltage values dividing bias + at equal intervals.

本発明の一態様は、光送信器と光受信器を有する光送受信システムであって、前記光送信器は、0からN−1(Nは1以上の整数)までのN値のデータ情報の列からなるN値データ信号を、前記データ情報の値に、データ情報の値に0が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる2N−1値データ信号に変換する符号化部と、前記2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する信号生成部と、信号光源から出力されるレーザ光に、前記電気信号を印加してN値光強度に相当する2N−1値の光振幅変調を施した光信号を生成する光変調部と、を備え、前記光受信器は、前記光送信器から送信された前記光信号を直接検波し、前記光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号からN値のデータ信号を復調する復調部と、を備える。   One aspect of the present invention is an optical transmission / reception system including an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter is configured to store N-value data information from 0 to N−1 (N is an integer of 1 or more). An N-value data signal composed of a column is converted into a 2N-1 value data signal composed of a symbol column having a value to which the sign is inverted every time 0 appears in the data information value. An encoding unit, a signal generation unit that generates a 2N-1 value electrical signal from the 2N-1 value data signal, and an N-value light intensity by applying the electrical signal to a laser beam output from a signal light source. An optical modulation unit that generates an optical signal subjected to optical amplitude modulation of 2N-1 value corresponding to the optical signal, and the optical receiver directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter, and A light receiving unit that converts intensity information of an optical signal into an electrical signal, and the light receiving unit And a demodulator for demodulating the data signals of N values from the conversion electrical signals.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記光送信器は、前記2N−1値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備え、前記信号生成部は、デジタルフィルタ処理された前記2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する。   One embodiment of the present invention is the above-described optical transmission / reception system, wherein the optical transmitter further includes a digital filter function unit that narrows the band of the 2N-1 value data signal by digital filter processing. The generation unit generates a 2N-1 value electric signal from the 2N-1 value data signal subjected to the digital filter processing.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記信号生成部は、2N−1値データ信号におけるシンボル値がi(iは1以上N−1以下の整数)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボル値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。   One embodiment of the present invention is the above-described optical transmission / reception system, wherein the signal generation unit is configured such that a symbol value in a 2N−1 value data signal is i (i is an integer of 1 to N−1). When the optical intensity of the output optical signal is equal to the optical intensity of the output optical signal when the symbol value is -i, and the symbol value is i, the optical phase of the output optical signal is 0 and the symbol value is -i In this case, an electrical signal for applying a modulation voltage to the laser beam is generated so that the optical phase of the output optical signal is π and the optical intensity of the output optical signal is minimized when the symbol value is 0.

また、本発明の一態様は、上述の光送受信システムであって、前記信号生成部は、Vπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値、Vbiasが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、2N−1値データ信号における−N+1からN−1の2N−1個のシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける2N−1個の電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する。 One embodiment of the present invention is the above-described optical transmission / reception system, in which the signal generation unit has a voltage necessary for V π to change the output optical power from the optical modulation unit from a minimum value to a maximum value. When the value, V bias is a voltage value at which the output optical power from the optical modulation unit is a minimum value, 2N−1 symbol values from −N + 1 to N−1 in the 2N−1 value data signal are respectively the V bias -V applied voltage corresponding to V bias + V π are divided equally 2N-1 pieces of voltage values from each [pi generates an electrical signal for driving the light modulation unit.

本発明により、光受信器において複雑な復調処理を用いることなく、フィルタ耐力のある高速伝送を実現することが可能となる。   According to the present invention, high-speed transmission with filter tolerance can be realized without using complicated demodulation processing in an optical receiver.

本発明の実施形態による光送信器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 optical transmitter by embodiment of this invention. 同実施形態による7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light intensity of the 7 value electric signal and transmission optical signal by the embodiment. 従来のPAM4方式における4値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the quaternary electric signal in the conventional PAM4 system, and the optical intensity of a transmission optical signal. 従来のデュオバイナリPAM4方式における7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 7 value electric signal in the conventional duobinary PAM4 system, and the optical intensity of a transmission optical signal. 同実施形態による光受信器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 optical receiver by the embodiment. 同実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれにおける、符号化前の4値データ信号と符号化後の光信号波形の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the quaternary data signal before an encoding, and the optical signal waveform after an encoding in each of the 4 value / 7 value encoding PAM4 system of the same embodiment, and the conventional PAM4 system. 同実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれにおける送信光信号スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission optical signal spectrum in each of the 4-value / 7 value encoding PAM4 system of the same embodiment, and the conventional PAM4 system. 同実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれに対するOSNR(Optical Signal-to-Noise Ratio)特性評価の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) characteristic evaluation with respect to each of the 4-value / 7 value encoding PAM4 system of the same embodiment, and the conventional PAM4 system. 同実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれの波形が、波長分散によってどのように劣化するのかを示す図である。It is a figure which shows how each waveform of the 4-value / 7 value encoding PAM4 system of the same embodiment and the conventional PAM4 system deteriorates by wavelength dispersion. 同実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれに対する波長分散耐力の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the chromatic dispersion tolerance with respect to each of the 4 value / 7 value encoding PAM4 system of the same embodiment, and the conventional PAM4 system. 第1の実施形態における光送信器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 optical transmitter in 1st Embodiment. 第1の実施形態における7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light intensity of the 7-value electrical signal and transmission optical signal in 1st Embodiment. 第1の実施形態における光受信器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 optical receiver in 1st Embodiment. 第2の実施形態における光送信器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 optical transmitter in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における光送信器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 optical transmitter in 3rd Embodiment. 第3の実施形態における光受信器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 optical receiver in 3rd Embodiment. 第4の実施形態における光送信器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 optical transmitter in 4th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
従来のPAM4方式(4値強度変調方式)は、2ビットのデータ情報を0,1,2,3の4値の光強度に割り当てることで、2bit/symbol(1シンボルあたり2ビット)の伝送を実現する。デュオバイナリPAM4方式では、2ビットのデータ情報を4値の光強度に割り当てたのち、その4値の光強度を0,1,2,3,4,5,6の7値の光強度に割り当てることで、高いフィルタ耐力、高い波長分散耐力を有する2bit/symbolの伝送を実現する。しかし、光受信器では復調の際に7値の光強度を識別しなければならないため、従来のPAM4方式と比べ雑音に対する耐力が低減する。また、送信データ情報を復元するために、復調の際にMLSE(最尤系列推定:maximum likelihood sequence estimation)等を用いたデュオバイナリ復号化を行わなければならないため、光受信器に複雑なデジタル信号処理の機能が必要となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the conventional PAM4 system (4-level intensity modulation system), 2-bit data information is allocated to 4-level light intensity of 0, 1, 2, 3 to transmit 2 bits / symbol (2 bits per symbol). Realize. In the duobinary PAM4 method, 2-bit data information is assigned to four values of light intensity, and then the four values of light intensity are assigned to seven values of light intensity of 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Thus, 2-bit / symbol transmission having high filter tolerance and high wavelength dispersion tolerance is realized. However, since the optical receiver must identify the 7-value light intensity at the time of demodulation, the tolerance to noise is reduced as compared with the conventional PAM4 system. Further, in order to restore the transmission data information, duobinary decoding using MLSE (maximum likelihood sequence estimation) or the like must be performed at the time of demodulation, so that a complicated digital signal is transmitted to the optical receiver. A processing function is required.

本実施形態は、2ビットのデータ情報を4値の光強度に割り当てたのち、その4値の光強度を−3,−2,−1,0,1,2,3の7値の光振幅に割り当てる。これは、4値/7値符号化に相当する。符号化前の4値信号をS(S=0,1,2,3)、符号化後の7値信号をC(C=−3,−2,−1,0,1,2,3)、管理符号をP(P=−1,1)とした場合、符号化は以下の(式1)及び(式2)に従い実行される。   In this embodiment, after assigning 2-bit data information to four-level light intensity, the four-value light intensity is set to seven-value light amplitudes of -3, -2, -1, 0, 1, 2, and 3. Assign to. This corresponds to 4-level / 7-level encoding. The quaternary signal before encoding is S (S = 0, 1, 2, 3), and the quinary signal after encoding is C (C = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3). When the management code is P (P = -1, 1), the encoding is executed according to the following (Expression 1) and (Expression 2).

Figure 2017143338
Figure 2017143338

ただし、S=0のときは、Pの符号を反転させることとする。このとき、Pの初期値は1と−1のどちらでもよい。(式1)及び(式2)に示された規則に従って4値/7値符号化を実施すると、例えば、S=[1 0 3 2 1 0 2 0 0 3 2 0 2]という4値信号のシーケンスに対しては、C=[1 0 −3 −2 −1 0 2 0 0 3 2 0 −2]という7値信号のシーケンスが割り当てられることとなる。ここでは、管理符号Pの初期値を1としており、管理符号のシーケンスは、P=[1 −1 −1 −1 −1 1 1 −1 1 1 1 −1 −1]となる。   However, when S = 0, the sign of P is inverted. At this time, the initial value of P may be either 1 or -1. When quaternary / 7-value encoding is performed according to the rules shown in (Equation 1) and (Equation 2), for example, the quaternary signal S = [1 0 3 2 1 0 2 0 0 3 2 0 2] A 7-value signal sequence of C = [1 0 -3 -2 -1 0 2 0 0 3 2 0 -2] is assigned to the sequence. Here, the initial value of the management code P is set to 1, and the management code sequence is P = [1 −1 −1 −1 −1 1 1 −1 1 1 1 −1 −1].

本実施形態による光送受信システムは、図1に示す光送信器1と、図5に示す光受信器3を備える。光送信器1と光受信器3とは、光ファイバ伝送路を介して接続される。光ファイバ伝送路は、光送信器1と光受信器3との間の信号光を伝送する。送信側と受信側の一方又は両方が、光送信器1及び光受信器3を備える光送受信器であってもよい。   The optical transmission / reception system according to the present embodiment includes the optical transmitter 1 shown in FIG. 1 and the optical receiver 3 shown in FIG. The optical transmitter 1 and the optical receiver 3 are connected via an optical fiber transmission line. The optical fiber transmission line transmits signal light between the optical transmitter 1 and the optical receiver 3. One or both of the transmission side and the reception side may be an optical transceiver including the optical transmitter 1 and the optical receiver 3.

図1は、光送信器1の構成を示すブロック図である。光送信器1は、4値/7値符号化部11と、信号生成部12と、信号光源13と、マッハツェンダー型光強度変調器(以下、「MZ変調器」と記載する。)14とを備える。4値/7値符号化部11は、送信するべき4値のデータ信号である4値データ信号(S)を、(式1)及び(式2)に示す規則に従って7値のデータ信号である7値データ信号(C)に変換する。信号生成部12は、7値データ信号(C)を、7値の電気信号である7値電気信号に変換する。信号生成部12は、7値電気信号を印加電圧としてMZ変調器14に付与する。これにより、MZ変調器14は、信号光源13から出力されるレーザ光に、印加電圧により7値の光振幅変調を施した送信光信号(7値振幅変調光信号)を生成する。光送信器1は、MZ変調器14により生成された送信光信号を光ファイバ伝送路に出力する。送信光信号は、光ファイバ伝送路により光受信器3へ伝送される。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical transmitter 1. The optical transmitter 1 includes a quaternary / 7-level encoding unit 11, a signal generation unit 12, a signal light source 13, and a Mach-Zehnder optical intensity modulator (hereinafter referred to as “MZ modulator”) 14. Is provided. The 4-level / 7-level encoding unit 11 converts a 4-level data signal (S), which is a 4-level data signal to be transmitted, into a 7-level data signal according to the rules shown in (Equation 1) and (Equation 2). It is converted into a 7-value data signal (C). The signal generator 12 converts the seven-value data signal (C) into a seven-value electric signal that is a seven-value electric signal. The signal generation unit 12 applies the seven-value electric signal to the MZ modulator 14 as an applied voltage. As a result, the MZ modulator 14 generates a transmission optical signal (7-value amplitude modulated optical signal) obtained by subjecting the laser light output from the signal light source 13 to 7-value optical amplitude modulation by the applied voltage. The optical transmitter 1 outputs the transmission optical signal generated by the MZ modulator 14 to the optical fiber transmission line. The transmission optical signal is transmitted to the optical receiver 3 through the optical fiber transmission line.

図2は、本実施形態による7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
光送信器1は、光変調部(例えば、MZ変調器14)に付与するバイアス電圧Vbiasを光強度のヌル点に設定し、7値電気信号の最大振幅(つまり、−3と3)が光変調部の波長電圧Vπの2倍の値(つまり2Vπ)と等しくなるように、振幅を調整する。光信号のヌル点を境として、光位相が反転するため、変調された光信号は7値の光振幅変調が施された光信号となる。このとき、7値データの「3と−3」、「2と−2」、「1と−1」における光強度がそれぞれ等しい値となるように印加電圧を調整する。これより、光振幅で見ると7値、光強度で見ると4値となる光信号を生成することが可能となる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the 7-value electrical signal and the light intensity of the transmission optical signal according to this embodiment.
The optical transmitter 1 sets the bias voltage V bias to be applied to the optical modulation unit (for example, the MZ modulator 14) to the null point of the light intensity, and the maximum amplitude (that is, −3 and 3) of the 7-value electric signal is set. to be equal to twice the value of the wavelength voltage V [pi light modulation portion (i.e. 2V [pi), adjusts the amplitude. Since the optical phase is inverted at the null point of the optical signal, the modulated optical signal becomes an optical signal subjected to seven-value optical amplitude modulation. At this time, the applied voltage is adjusted so that the light intensities in the 7-value data “3 and -3”, “2 and −2”, and “1 and −1” are equal to each other. As a result, it is possible to generate an optical signal having 7 values in terms of light amplitude and 4 values in terms of light intensity.

図3は、従来のPAM4方式における4値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図であり、図4は、従来のデュオバイナリPAM4方式における7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。
図3に示す従来のPAM4方式や、図4に示す従来のデュオバイナリPAM4方式では、データ信号が光強度の形で重畳される。これに対し、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式では、図3に示すように、データ信号が光振幅の形で重畳される。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the quaternary electric signal and the optical intensity of the transmission optical signal in the conventional PAM4 system, and FIG. 4 shows the optical intensity of the quinary electric signal and the transmission optical signal in the conventional duobinary PAM4 system. It is a figure which shows the relationship.
In the conventional PAM4 system shown in FIG. 3 and the conventional duobinary PAM4 system shown in FIG. 4, the data signal is superimposed in the form of light intensity. On the other hand, in the quaternary / 7-value encoding PAM4 system of this embodiment, as shown in FIG. 3, the data signal is superimposed in the form of optical amplitude.

図5は、本実施形態による光受信器3の構成を示すブロック図である。光受信器3は、受光部31を備える。受光部31は、光送信器1から出力され、光ファイバ伝送路により伝送された7値振幅変調光信号を直接検波によって受信し、受信した光信号の強度情報を電気信号に変換する。ここで、送信光信号として7値の光振幅変調が施された光信号は、4値の振幅を持つ電気信号である4値電気信号に変換される。具体的には、光振幅として−3又は3が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は3、光振幅として−2又は2が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は2、光振幅として−1又は1が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は1、光振幅として0が割り当てられた光信号に対応する電気信号の振幅値は0となる。受光部31による直接検波後の4値電気信号をR(R=0,1,2,3)とすると、この4値電気信号(R)はまさしく符号化前の4値データ信号(S)に対応しており、以下の(式3)により表すことができる。   FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the optical receiver 3 according to the present embodiment. The optical receiver 3 includes a light receiving unit 31. The light receiving unit 31 receives the seven-value amplitude modulated optical signal output from the optical transmitter 1 and transmitted through the optical fiber transmission line by direct detection, and converts the intensity information of the received optical signal into an electrical signal. Here, the optical signal subjected to the seven-value optical amplitude modulation as the transmission optical signal is converted into a four-value electric signal which is an electric signal having a four-value amplitude. Specifically, the amplitude value of the electrical signal corresponding to the optical signal assigned with -3 or 3 as the optical amplitude is 3, and the amplitude value of the electrical signal corresponding to the optical signal assigned with -2 or 2 as the optical amplitude. 2, the amplitude value of the electrical signal corresponding to the optical signal assigned with −1 or 1 as the optical amplitude is 1, and the amplitude value of the electrical signal corresponding to the optical signal assigned with 0 as the optical amplitude is 0. Assuming that the quaternary electric signal after direct detection by the light receiving unit 31 is R (R = 0, 1, 2, 3), this quaternary electric signal (R) is exactly the quaternary data signal (S) before encoding. It can be expressed by the following (formula 3).

Figure 2017143338
Figure 2017143338

このように、本実施形態ではデュオバイナリPAM4方式のようなMLSE等を用いた復号化処理を用いることなく送信データを復調することが可能である。従って、光受信器に複雑なデジタル信号処理機能を具備する必要がない。これは、簡易な光受信器構成によって信号が復調可能であることを意味する。   Thus, in this embodiment, it is possible to demodulate transmission data without using a decoding process using MLSE or the like such as the duobinary PAM4 system. Therefore, it is not necessary to provide a complicated digital signal processing function in the optical receiver. This means that the signal can be demodulated with a simple optical receiver configuration.

図6は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれにおける、符号化前の4値データ信号(S)と符号化後の光信号波形の関係を示す図である。図6(a)は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式について、図6(b)は従来のPAM4方式について示している。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the quaternary data signal (S) before encoding and the optical signal waveform after encoding in each of the quaternary / 7-value encoding PAM4 system and the conventional PAM4 system of this embodiment. It is. FIG. 6A shows the 4-value / 7-value encoding PAM4 system of this embodiment, and FIG. 6B shows the conventional PAM4 system.

本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のいずれも、符号化前の4値データ信号(S)は、[3 0 3 2 0 1 0 3]である。図6(b)に示す通り、従来のPAM4方式では[3 0 3]のようなデータシーケンスでは、変調周波数相当の高い周波数で大きな光振幅の変化が生じる。一方、図6(a)に示すように、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式では、[3 0 3]のようなデータシーケンスは4値/7値符号化により[3 0 −3]となるため、変調周波数の半分程度の低い周波数で光振幅の変化が生じるのみである。これは、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式では、高い周波数でかつ大きな光振幅の変化が発生しないということを意味している。   The quaternary data signal (S) before encoding is [3 0 3 2 0 1 0 3] in both the 4-value / 7-value encoding PAM4 system and the conventional PAM4 system in this embodiment. As shown in FIG. 6B, in the conventional PAM4 system, in a data sequence such as [3 0 3], a large change in optical amplitude occurs at a high frequency corresponding to the modulation frequency. On the other hand, as shown in FIG. 6A, in the quaternary / 7-value encoding PAM4 system of this embodiment, a data sequence such as [3 0 3] is [3 0 − 3], the change in the optical amplitude only occurs at a frequency as low as about half of the modulation frequency. This means that in the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment, a large change in optical amplitude does not occur at a high frequency.

図7は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれにおける送信光信号スペクトルを示す図である。図7(a)は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式について、図7(b)は従来のPAM4方式について示している。ここでは、いずれも、変調速度を56Gbaudとしている。   FIG. 7 is a diagram showing the transmission optical signal spectrum in each of the 4-value / 7-value encoding PAM4 system and the conventional PAM4 system of this embodiment. FIG. 7A shows the 4-value / 7-value encoding PAM4 system of this embodiment, and FIG. 7B shows the conventional PAM4 system. Here, in both cases, the modulation speed is set to 56 Gbaud.

図7(a)に示すように、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式では信号パワーが低周波領域に集中しており、図7(b)に示す従来のPAM4方式に比べて高周波領域のパワーが小さいことが確認できる。これは、4値/7値符号化PAM4方式では高周波変動が抑圧されていることを意味している。   As shown in FIG. 7A, in the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment, the signal power is concentrated in the low frequency region, compared with the conventional PAM4 system shown in FIG. 7B. It can be confirmed that the power in the high frequency region is small. This means that high-frequency fluctuations are suppressed in the quaternary / 7-value encoded PAM4 system.

図8は、伝送シミュレーションによる、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれに対するOSNR(光信号対雑音比:Optical Signal-to-Noise Ratio)特性評価の結果を示す図である。ここでは、それぞれの信号の変調速度を56Gbaudとしており、光送信器の電気帯域を26GHzに制限した場合、28GHzに制限した場合、制限を与えなかった場合のそれぞれに対して、OSNRとBER(ビット誤り率)の関係を示している。   FIG. 8 shows the results of OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) characteristic evaluation for each of the quaternary / 7-value coded PAM4 system of the present embodiment and the conventional PAM4 system by transmission simulation. FIG. Here, the modulation speed of each signal is set to 56 Gbaud, and the OSNR and BER (bits) are set for each of the cases where the electrical band of the optical transmitter is limited to 26 GHz, limited to 28 GHz, and when no limitation is given. (Error rate) relationship.

帯域制限を与えなかった場合における4値/7値符号化PAM4方式のOSNR特性は、従来のPAM4方式のOSNR特性とほぼ同等であることが確認できる。一方、帯域制限を与えた場合における本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式のOSNR特性は、従来のPAM4と比較して良好な特性を示していることが確認できる。特に、光送信器の電気帯域を26GHzに制限した場合に注目すると、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式が1E−3のBERを満足するために必要なOSNRがおよそ33dBであるのに対し、従来のPAM4方式が1E−3のBERを満足するために必要なOSNRはおよそ35dBである。これは、帯域制限環境下において、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式を適用することで、OSNR換算で約2dBの特性改善効果が得られることを意味している。   It can be confirmed that the OSNR characteristic of the four-value / seven-value encoded PAM4 system when the band limitation is not given is almost equal to the OSNR characteristic of the conventional PAM4 system. On the other hand, it can be confirmed that the OSNR characteristic of the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment when band limitation is given shows better characteristics than the conventional PAM4. In particular, when focusing on the case where the electrical band of the optical transmitter is limited to 26 GHz, the OSNR required for the 4-level / 7-level encoding PAM4 system of this embodiment to satisfy the BER of 1E-3 is approximately 33 dB. On the other hand, the OSNR required for the conventional PAM4 system to satisfy the BER of 1E-3 is approximately 35 dB. This means that by applying the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment in a band limited environment, a characteristic improvement effect of about 2 dB can be obtained in terms of OSNR.

図9は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれの波形が、波長分散によってどのように劣化するのかを示す図である。図9(a)は、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式の波形の劣化を示す図であり、図9(b)が従来のPAM4方式の波形の劣化を示す図である。ここでは、符号化前の4値データ信号(S)は、[3 0 3]である。図9(b)に示すように、従来のPAM4方式では「3」に相当する光信号が波長分散により波形広がりを生じ、隣の「0」に相当するシンボルとの間でシンボル間干渉(ISI:Inter-Symbol Interference)が発生してしまう。一方、図9(a)に示すように、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式では、[3 0 3]のようなデータシーケンスは4値/7値符号化により[3 0 −3]となる。そのため、「3」に相当するシンボルと隣の「0」に相当するシンボルとの間のISIは、「−3」に相当するシンボルと隣の「0」に相当するシンボルとの間のISIによって打ち消し合う。したがって、「3」「0」「−3」の間でISIが発生することがない。これは、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式は、従来のPAM4方式と比べて波長分散による信号品質劣化の影響が小さい、すなわち、高い波長分散耐力を有する方式であることを意味している。   FIG. 9 is a diagram showing how the waveforms of the quaternary / 7-value encoding PAM4 system and the conventional PAM4 system of this embodiment are degraded by chromatic dispersion. FIG. 9A is a diagram showing waveform deterioration of the 4-value / 7-value encoding PAM4 system of this embodiment, and FIG. 9B is a diagram showing waveform degradation of the conventional PAM4 system. Here, the quaternary data signal (S) before encoding is [3 0 3]. As shown in FIG. 9B, in the conventional PAM4 system, an optical signal corresponding to “3” has a waveform spread due to chromatic dispersion, and intersymbol interference (ISI) between adjacent symbols corresponding to “0”. : Inter-Symbol Interference) occurs. On the other hand, as shown in FIG. 9A, in the quaternary / 7-value encoded PAM4 system of the present embodiment, a data sequence such as [3 0 3] is [3 0 − 3]. Therefore, the ISI between the symbol corresponding to “3” and the adjacent symbol corresponding to “0” is the ISI between the symbol corresponding to “−3” and the symbol corresponding to “0” next to the symbol. Negate each other. Therefore, ISI does not occur between “3”, “0”, and “−3”. This means that the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment is less influenced by signal quality degradation due to chromatic dispersion than the conventional PAM4 system, that is, has a high chromatic dispersion tolerance. doing.

図10は、伝送シミュレーションによる、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式と従来のPAM4方式のそれぞれに対する波長分散耐力の評価結果を示す図である。ここでは、それぞれの信号の変調速度を56Gbaudとしており、OSNRが34dBのときにおける伝送路波長分散とBERの関係を示している。1E−3のBERを満足する波長分散値に注目すると、従来のPAM4方式では、±17.5ps/nmを超過するとBERが1E−3以上になってしまうのに対し、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式は、±27.5ps/nmまでであればBERが1E−3を超過しないことが確認できる。これは、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式が従来のPAM4方式に比べておよそ1.4倍の波長分散耐力を有していることを意味している。   FIG. 10 is a diagram showing evaluation results of chromatic dispersion tolerance for each of the four-value / seven-value encoded PAM4 system of the present embodiment and the conventional PAM4 system based on transmission simulation. Here, the modulation rate of each signal is set to 56 Gbaud, and the relationship between transmission line chromatic dispersion and BER when the OSNR is 34 dB is shown. Focusing on the chromatic dispersion value satisfying the BER of 1E-3, in the conventional PAM4 system, the BER becomes 1E-3 or more when exceeding ± 17.5 ps / nm, whereas the four values of the present embodiment. In the 7-value encoding PAM4 system, it can be confirmed that the BER does not exceed 1E-3 as long as it is up to ± 27.5 ps / nm. This means that the quaternary / 7-value encoded PAM4 system of this embodiment has a chromatic dispersion tolerance of about 1.4 times that of the conventional PAM4 system.

なお、本実施形態の4値/7値符号化PAM4方式は、任意のN値の強度変調信号(PAM−N方式)に対する符号化方式として拡張可能である。具体的には、N値のデータ信号を(式1)及び(式2)に示す方法で符号化することにより、2N−1値のデータ信号に変換し、N値/2N−1値符号化PAM−N方式を実現する。ここで、Sは符号化前のN値のデータ信号(S=0,1.…,N−1)、Cは符号化後の2N−1値のデータ信号(C=−N+1,…,−1,0,1,…,N−1)、Pは管理符号(P=−1,1)である。   The 4-level / 7-level encoding PAM4 system of the present embodiment can be extended as an encoding system for an arbitrary N-value intensity modulation signal (PAM-N system). Specifically, an N-value data signal is encoded by the method shown in (Equation 1) and (Equation 2) to be converted into a 2N-1 value data signal, and N-value / 2N-1 value encoding is performed. PAM-N method is realized. Here, S is an N-value data signal (S = 0, 1,..., N−1) before encoding, and C is a 2N−1 value data signal (C = −N + 1,. 1, 0, 1,..., N−1) and P are management codes (P = −1, 1).

続いて、上述した実施形態を適用した第1の実施形態〜第4の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図11に、第1の実施形態における光送信器110の構成を示すブロック図である。光送信器110は、4値/7値符号化部111と、信号生成部112と、電気アンプ113と、信号光源114と、MZ変調器115とを備える。4値/7値符号化部111は、送信するべき4値データ信号(S)を、(式1)及び(式2)に示された規則に従って7値データ信号(C)に変換し、信号生成部112に出力する。信号生成部112は、4値/7値符号化部111から入力した7値データ信号(C)を、7値電気信号に変換し、電気アンプ113に出力する。電気アンプ113は、信号生成部112から入力した7値電気信号を増幅し、MZ変調器115に電圧として印加する。MZ変調器115は、信号光源114から出力されるレーザ光に、印加電圧により7値の光振幅変調を施した送信光信号(7値振幅変調光信号)を生成する。光送信器110は、MZ変調器115により生成された送信光信号を光ファイバ伝送路に出力する。送信光信号は、光ファイバ伝送路により図13に示す光受信器130へ伝送される。
Subsequently, first to fourth embodiments to which the above-described embodiment is applied will be described.
(First embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the optical transmitter 110 in the first embodiment. The optical transmitter 110 includes a quaternary / seven-value encoding unit 111, a signal generation unit 112, an electric amplifier 113, a signal light source 114, and an MZ modulator 115. The 4-level / 7-level encoding unit 111 converts the 4-level data signal (S) to be transmitted into a 7-level data signal (C) according to the rules shown in (Equation 1) and (Equation 2). The data is output to the generation unit 112. The signal generation unit 112 converts the seven-value data signal (C) input from the four-value / seven-value encoding unit 111 into a seven-value electric signal and outputs it to the electric amplifier 113. The electric amplifier 113 amplifies the seven-value electric signal input from the signal generation unit 112 and applies it to the MZ modulator 115 as a voltage. The MZ modulator 115 generates a transmission optical signal (seven-value amplitude modulated optical signal) obtained by subjecting the laser light output from the signal light source 114 to seven-value optical amplitude modulation by an applied voltage. The optical transmitter 110 outputs the transmission optical signal generated by the MZ modulator 115 to the optical fiber transmission line. The transmission optical signal is transmitted to the optical receiver 130 shown in FIG. 13 through the optical fiber transmission line.

MZ変調器115に印加されるバイアス電圧は、MZ変調器115からの出力光のパワーが最小になる値(ヌル点)に合わせる。バイアス電圧をVbiasとすると、−3,−2,−1,0,1,2,3の各シンボルに対応する印加電圧値はそれぞれ以下の(式4)〜(式10)の通りとなる。なお、シンボルiは、値がi(iは−3以上3以下の整数)のシンボルである。 The bias voltage applied to the MZ modulator 115 is set to a value (null point) at which the power of the output light from the MZ modulator 115 is minimized. Assuming that the bias voltage is V bias , the applied voltage values corresponding to the symbols -3, -2, -1, 0, 1, 2, and 3 are as shown in the following (Equation 4) to (Equation 10), respectively. . The symbol i is a symbol having a value i (i is an integer of −3 to 3).

Figure 2017143338
Figure 2017143338

図12は、7値電気信号と送信光信号の光強度の関係を示す図である。上記の式におけるVπは、図12に示す通り、MZ変調器115からの出力光パワーが最小から最大になる電圧値である。このように印加電圧を設定することで、MZ変調器115からの出力光パワーが各シンボル間で等間隔に配置された7値の光振幅変調信号を生成することが可能となる。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the 7-value electrical signal and the light intensity of the transmission optical signal. The V [pi in the above formula, is a voltage value at which street the maximum output optical power from the MZ modulator 115 is the minimum shown in Figure 12. By setting the applied voltage in this way, it is possible to generate a seven-value optical amplitude modulation signal in which the output optical power from the MZ modulator 115 is arranged at equal intervals between symbols.

図13は、第1の実施形態における光受信器130の構成を示すブロック図である。光送信器110と光ファイバ伝送路を介して接続される。光受信器130は、受光器(PD)131と、識別回路132とを備える。受光器131は、光送信器110から出力され、光ファイバ伝送路により伝送された7値振幅変調光信号を受信し、受信した光信号を直接検波によって受信する。受光器131は、受信した光信号の強度情報を4値の電気信号である4値電気信号(R)に変換し、識別回路132に出力する。識別回路132は、信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当する4値電気信号(R)が表す強度の値に応じて0,1,2,3を識別することで、送信データを復調する。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the optical receiver 130 according to the first embodiment. It is connected to the optical transmitter 110 via an optical fiber transmission line. The optical receiver 130 includes a light receiver (PD) 131 and an identification circuit 132. The light receiver 131 receives the seven-value amplitude modulated optical signal output from the optical transmitter 110 and transmitted through the optical fiber transmission line, and receives the received optical signal by direct detection. The light receiver 131 converts the intensity information of the received optical signal into a quaternary electrical signal (R) that is a quaternary electrical signal, and outputs the quaternary electrical signal (R) to the identification circuit 132. The identification circuit 132 extracts the clock of the signal and identifies 0, 1, 2, 3 according to the intensity value represented by the quaternary electric signal (R) corresponding to the intensity information of the optical signal, thereby transmitting the signal. Demodulate the data.

(第2の実施形態)
本実施形態は、第1の実施形態よりも狭い帯域の送信光信号を生成する。本実施形態の光受信器の構成は、第1の実施形態の光受信器130と同様である。
(Second Embodiment)
This embodiment generates a transmission optical signal having a narrower band than that of the first embodiment. The configuration of the optical receiver of this embodiment is the same as that of the optical receiver 130 of the first embodiment.

図14は、第2の実施形態における光送信器210の構成を示すブロック図である。光送信器210は、4値/7値符号化部211と、デジタルフィルタ機能部212と、信号生成部213と、電気アンプ214と、信号光源215と、MZ変調器216とを備える。このように、光送信器210は、第1の実施形態の光送信器110に、デジタルフィルタ機能部をさらに加えた構成である。   FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of the optical transmitter 210 according to the second embodiment. The optical transmitter 210 includes a four-value / seven-value encoding unit 211, a digital filter function unit 212, a signal generation unit 213, an electric amplifier 214, a signal light source 215, and an MZ modulator 216. As described above, the optical transmitter 210 has a configuration in which the digital filter function unit is further added to the optical transmitter 110 of the first embodiment.

4値/7値符号化部211は、送信するべき4値データ信号(S)を7値データ信号(C)に変換し、デジタルフィルタ機能部212に出力する。デジタルフィルタ機能部212は、4値/7値符号化部211から入力した7値データ信号(C)に対してデジタルフィルタ処理を施し、信号生成部213に出力する。信号生成部213は、デジタルフィルタ処理が施されたデ7値データ信号を、7値電気信号に変換し、電気アンプ214に出力する。これにより、電気アンプ214へ入力される7値電気信号の狭帯域化を行うことが可能となる。特に、デジタルフィルタ処理として、伝達関数が以下の(式11)、(式12)及び(式13)で示されるレイズドコサインフィルタ(RCF)処理を施した信号を信号生成部213から出力することにより、より信号帯域が狭い送信光信号の生成が可能となる。電気アンプ214は、信号生成部213から入力した7値電気信号を増幅し、MZ変調器216に電圧として印加する。MZ変調器216は、信号光源215から出力されるレーザ光に、7値の光振幅変調を施した送信光信号を生成する。   The four-value / seven-value encoding unit 211 converts the four-value data signal (S) to be transmitted into a seven-value data signal (C) and outputs it to the digital filter function unit 212. The digital filter function unit 212 performs digital filter processing on the seven-value data signal (C) input from the four-value / seven-value encoding unit 211 and outputs the result to the signal generation unit 213. The signal generation unit 213 converts the de 7-value data signal that has been subjected to the digital filter processing into a 7-value electric signal and outputs it to the electric amplifier 214. As a result, it is possible to narrow the band of the seven-value electric signal input to the electric amplifier 214. In particular, as a digital filter process, by outputting a signal subjected to a raised cosine filter (RCF) process whose transfer function is represented by the following (Expression 11), (Expression 12), and (Expression 13) from the signal generation unit 213: Thus, it is possible to generate a transmission optical signal having a narrower signal band. The electric amplifier 214 amplifies the seven-value electric signal input from the signal generation unit 213 and applies it to the MZ modulator 216 as a voltage. The MZ modulator 216 generates a transmission optical signal obtained by subjecting the laser light output from the signal light source 215 to seven-value optical amplitude modulation.

Figure 2017143338
Figure 2017143338

ここで、Wは変調速度、αはロールオフ係数であり、0≦α≦1である。   Here, W is a modulation speed, α is a roll-off coefficient, and 0 ≦ α ≦ 1.

第1の実施形態では、信号生成部112には7値の電気信号を生成するために必要な解像度を有するデジタルアナログ変換器(DAC)機能が備わっていればよい。第2の実施形態では、RCF処理に伴いより高い解像度を有するDAC機能が信号生成部213に必要となる一方で、4値/7値符号化PAM4方式の特徴を備え、かつ第1の実施形態に比べてより信号帯域の狭い送信光信号を生成することが可能となる。   In the first embodiment, the signal generator 112 only needs to have a digital-to-analog converter (DAC) function having a resolution necessary for generating a seven-value electric signal. In the second embodiment, a DAC function having a higher resolution is required for the signal generation unit 213 in accordance with the RCF processing, while having the characteristics of the quaternary / 7-value encoding PAM4 system, and the first embodiment. It is possible to generate a transmission optical signal having a narrower signal band than that of.

(第3の実施形態)
本実施形態は、第1の実施形態をN値(Nは1以上の整数)の強度変調信号に拡張した場合に相当する。
図15は、第3の実施形態における光送信器310の構成を示すブロック図である。光送信器310は、N値/2N−1値符号化部311と、信号生成部312と、電気アンプ313と、信号光源314と、MZ変調器315とを備える。N値/2N−1値符号化部311は、送信するべきN値のデータ信号であるN値データ信号(S)を、(式1)及び(式2)に示された規則に従って2N−1値のデータ信号である2N−1データ信号(C)に変換し、信号生成部312に出力する。信号生成部312は、N値/2N−1値符号化部311から入力した2N−1値データ信号(C)を、2N−1値の電気信号である2N−1値電気信号に変換し、電気アンプ313に出力する。電気アンプ313は、信号生成部312から入力した2N−1値電気信号を増幅し、MZ変調器315に電圧として印加する。MZ変調器315は、信号光源314から出力されるレーザ光に、印加電圧により2N−1値の光振幅変調を施した送信光信号(2N−1値振幅変調光信号)を生成する。
(Third embodiment)
This embodiment corresponds to a case where the first embodiment is extended to an intensity modulation signal having N values (N is an integer of 1 or more).
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the optical transmitter 310 in the third embodiment. The optical transmitter 310 includes an N-value / 2N-1 value encoding unit 311, a signal generation unit 312, an electric amplifier 313, a signal light source 314, and an MZ modulator 315. The N-value / 2N-1 value encoding unit 311 converts the N-value data signal (S), which is an N-value data signal to be transmitted, into 2N-1 according to the rules shown in (Expression 1) and (Expression 2). It is converted into a 2N-1 data signal (C) which is a value data signal, and is output to the signal generator 312. The signal generation unit 312 converts the 2N-1 value data signal (C) input from the N value / 2N-1 value encoding unit 311 into a 2N-1 value electric signal that is a 2N-1 value electric signal, Output to the electric amplifier 313. The electric amplifier 313 amplifies the 2N−1 value electric signal input from the signal generation unit 312 and applies it to the MZ modulator 315 as a voltage. The MZ modulator 315 generates a transmission optical signal (2N−1 value amplitude modulated optical signal) obtained by applying 2N−1 value optical amplitude modulation to the laser light output from the signal light source 314 by an applied voltage.

MZ変調器315に印加されるバイアス電圧は、MZ変調器315からの出力光のパワーが最小になる値(ヌル点)に合わせる。バイアス電圧をVbiasとすると、各シンボル−N+1,…,−1,0,1,…,N−1に対応する印加電圧値はそれぞれ以下の(式14)〜(式16)の通りとなる。なお、シンボルjは、値がj(jは−N+1以上N−1以下の整数)のシンボルである。 The bias voltage applied to the MZ modulator 315 is set to a value (null point) at which the power of the output light from the MZ modulator 315 is minimized. Assuming that the bias voltage is V bias , the applied voltage values corresponding to the respective symbols -N + 1,..., -1, 0, 1,. . The symbol j is a symbol having a value j (j is an integer from −N + 1 to N−1).

Figure 2017143338
Figure 2017143338

ここでVπは、図12に示す通り、MZ変調器315からの出力光パワーが最小から最大になる電圧値である。このように印加電圧を設定することで、MZ変調器315からの出力光パワーが各シンボル間で等間隔に配置されたN−1値の光振幅変調信号を生成することが可能となる。 Here, is a voltage value at which the output optical power from the MZ modulator 315 becomes minimum to maximum as shown in FIG. By setting the applied voltage in this way, it is possible to generate an N−1 value optical amplitude modulation signal in which the output optical power from the MZ modulator 315 is arranged at equal intervals between each symbol.

図16は、第3の実施形態における光受信器330の構成を示すブロック図である。光受信器330は、光送信器310と光ファイバ伝送路を介して接続される。光受信器330は、受光器331と、識別回路332とを備える。受光器331は、光送信器310から出力され、光ファイバ伝送路により伝送された2N−1値振幅変調光信号を直接検波によって受信する。受光器331は、受信した光信号の強度情報をN値の電気信号であるN値電気信号(R)に変換し、識別回路332に出力する。識別回路332は、信号のクロックを抽出するとともに、光信号の強度情報に相当するN値電気信号(R)が表す強度の値に応じて0,1,…,N−1を識別することで、送信データを復調する。   FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of the optical receiver 330 in the third embodiment. The optical receiver 330 is connected to the optical transmitter 310 via an optical fiber transmission line. The optical receiver 330 includes a light receiver 331 and an identification circuit 332. The light receiver 331 receives the 2N-1 value amplitude modulated optical signal output from the optical transmitter 310 and transmitted through the optical fiber transmission line by direct detection. The light receiver 331 converts the intensity information of the received optical signal into an N-value electrical signal (R) that is an N-value electrical signal, and outputs the N-value electrical signal (R) to the identification circuit 332. The identification circuit 332 extracts the clock of the signal and identifies 0, 1,..., N−1 according to the intensity value represented by the N-value electric signal (R) corresponding to the intensity information of the optical signal. The transmission data is demodulated.

(第4の実施形態)
本実施形態は、第3の実施形態よりも狭い帯域の送信光信号を生成する。本実施形態による光受信器の構成は、第3の実施形態による光受信器330と同様である。
(Fourth embodiment)
This embodiment generates a transmission optical signal having a narrower band than that of the third embodiment. The configuration of the optical receiver according to the present embodiment is the same as that of the optical receiver 330 according to the third embodiment.

図17は、第4の実施形態における光送信器410の構成を示すブロック図である。光送信器410は、N値/2N−1値符号化部411と、デジタルフィルタ機能部412と、信号生成部413と、電気アンプ414と、信号光源415と、MZ変調器416とを備える。このように、光送信器410は、第3の実施形態の光送信器310に、デジタルフィルタ機能部をさらに加えた構成である。   FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the optical transmitter 410 according to the fourth embodiment. The optical transmitter 410 includes an N-value / 2N-1 value encoding unit 411, a digital filter function unit 412, a signal generation unit 413, an electric amplifier 414, a signal light source 415, and an MZ modulator 416. Thus, the optical transmitter 410 has a configuration in which the digital filter function unit is further added to the optical transmitter 310 of the third embodiment.

N値/2N−1値符号化部411は、送信するべきN値データ信号(S)を2N−1値データ信号(C)に変換し、デジタルフィルタ機能部412に出力する。デジタルフィルタ機能部412は、N値/2N−1値符号化部411から入力した2N−1値データ信号(C)に対してデジタルフィルタ処理を施し、信号生成部413に出力する。信号生成部413は、デジタルフィルタ処理が施された2N−1値データ信号を、2N−1値電気信号に変換し、電気アンプ414に出力する。これにより、電気アンプ414へ入力される2N−1値電気信号の狭帯域化を行うことが可能となる。特に、デジタルフィルタ処理として、伝達関数が(式11)、(式12)及び(式13)で示されるRCF処理を施した信号を信号生成部413から出力することにより、より信号帯域が狭い送信光信号を生成することが可能となる。電気アンプ414は、信号生成部413から入力した2N−1値電気信号を増幅し、MZ変調器416に電圧として印加する。MZ変調器416は、信号光源415から出力されるレーザ光に、印加電圧により2N−1値の光振幅変調を施した送信光信号を生成する。   The N value / 2N−1 value encoding unit 411 converts the N value data signal (S) to be transmitted into a 2N−1 value data signal (C), and outputs the converted signal to the digital filter function unit 412. The digital filter function unit 412 performs digital filter processing on the 2N−1 value data signal (C) input from the N value / 2N−1 value encoding unit 411 and outputs the result to the signal generation unit 413. The signal generation unit 413 converts the 2N−1 value data signal that has been subjected to the digital filter processing into a 2N−1 value electric signal, and outputs the 2N−1 value electric signal to the electric amplifier 414. As a result, it is possible to narrow the band of the 2N-1 value electric signal input to the electric amplifier 414. In particular, as a digital filter process, a signal having a RCF process whose transfer function is represented by (Equation 11), (Equation 12), and (Equation 13) is output from the signal generation unit 413, thereby transmitting a signal having a narrower signal band. An optical signal can be generated. The electric amplifier 414 amplifies the 2N−1 value electric signal input from the signal generation unit 413 and applies it to the MZ modulator 416 as a voltage. The MZ modulator 416 generates a transmission optical signal in which the laser light output from the signal light source 415 is subjected to 2N-1 value optical amplitude modulation by an applied voltage.

第3の実施形態では、信号生成部312には2N−1値の電気信号を生成するために必要な解像度を有するデジタルアナログ変換器(DAC)機能が備わっていればよい。第4の実施形態では、RCF処理に伴い、より高い解像度を有するDAC機能が信号生成部413に必要となる一方で、N値/2N−1値符号化PAM4方式の特徴を備え、かつ第3の実施形態に比べてより信号帯域の狭い送信光信号を生成することが可能となる。   In the third embodiment, the signal generator 312 only needs to have a digital-to-analog converter (DAC) function having a resolution necessary for generating a 2N-1 value electric signal. In the fourth embodiment, a DAC function having a higher resolution is required for the signal generation unit 413 along with the RCF processing, while the N-value / 2N-1 value encoding PAM4 scheme is provided, and the third It is possible to generate a transmission optical signal having a narrower signal band than in the embodiment.

以上説明した実施形態によれば、光送受信システムは、光送信器及び光受信器を有する。光送信器は、符号化部と、信号生成部と、信号光源と、光変調部(例えば、MZ変調器)とを備え、光受信器は、受光部と、復調部(例えば、識別回路)とを備える。
光送信器において、符号化部(例えば、4値/7値符号化部)は、0から3までの4値のデータ情報の列からなる4値データ信号を入力する。符号化部は、4値データ信号を、データ情報の値に、値が0のデータ情報が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる7値データ信号に変換する。信号生成部は、7値データ信号から7値の電気信号を生成する。光変調部は、信号光源から出力されるレーザ光に、7値の電気信号を印加して4値光強度に相当する7値の光振幅変調を施した光信号を生成する。光受信器において、受光部は、光送信器から送信された光信号を直接検波し、光信号の強度情報を電気信号に変換する。復調部は、受光部によって変換された電気信号から4値のデータ信号を復調する。
なお、光送信器は、7値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備えてもよい。信号生成部は、デジタルフィルタ処理された7値データ信号から7値の電気信号を生成する。
また、信号生成部は、7値データ信号におけるシンボル値がi(i=1,2,3)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボル値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるようにレーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。
また、信号生成部は、Vπが光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値、Vbiasが光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、7値データ信号における−3から3の7つのシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける7つの電圧値それぞれに対応させた印加電圧により光変調部を駆動させる電気信号を生成する。
According to the embodiment described above, the optical transmission / reception system includes an optical transmitter and an optical receiver. The optical transmitter includes an encoding unit, a signal generation unit, a signal light source, and an optical modulation unit (for example, an MZ modulator), and the optical receiver includes a light receiving unit and a demodulation unit (for example, an identification circuit). With.
In the optical transmitter, an encoding unit (for example, a quaternary / 7-level encoding unit) inputs a quaternary data signal composed of a sequence of quaternary data information from 0 to 3. The encoding unit converts the quaternary data signal into a ternary data signal composed of a sequence of symbols having a value added with a sign that reverses the sign every time data information with a value of 0 appears. . The signal generator generates a seven-value electric signal from the seven-value data signal. The light modulation unit applies a seven-value electrical signal to the laser light output from the signal light source to generate an optical signal that has been subjected to seven-value light amplitude modulation corresponding to the four-value light intensity. In the optical receiver, the light receiving unit directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter, and converts the intensity information of the optical signal into an electric signal. The demodulating unit demodulates the quaternary data signal from the electrical signal converted by the light receiving unit.
The optical transmitter may further include a digital filter function unit that narrows the 7-value data signal by digital filter processing. The signal generation unit generates a seven-value electric signal from the seven-value data signal subjected to the digital filter processing.
In addition, the signal generation unit includes the light intensity of the output optical signal when the symbol value in the 7-value data signal is i (i = 1, 2, 3) and the light intensity of the output optical signal when the symbol value is −i. Are equal, and the optical phase of the output optical signal is 0 when the symbol value is i, the optical phase of the output optical signal is π when the symbol value is −i, and the output is when the symbol value is 0 An electric signal for applying a modulation voltage to the laser light is generated so that the light intensity of the optical signal is minimized.
In the signal generation unit, V π is a voltage value necessary for changing the output optical power from the optical modulation unit from the minimum value to the maximum value, and V bias is the output optical power from the optical modulation unit. In the case of the voltage value, the applied voltage corresponding to each of the seven symbol values from −3 to 3 in the 7-value data signal and each of the seven voltage values dividing V bias −V π to V bias + V π at equal intervals. To generate an electric signal for driving the light modulation unit.

あるいは、光送信器において、符号化部(例えば、N値/2N−1値符号化部)は、0からN−1(Nは1以上の整数)までのN値のデータ情報の列からなるN値データ信号を入力する。符号化部は、N値データ信号を、データ情報の値に、値が0のデータ情報が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる2N−1値データ信号に変換する。信号生成部は、2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する。光変調部は、信号光源から出力されるレーザ光に、電気信号を印加してN値光強度に相当する2N−1値の光振幅変調を施した光信号を生成する。光受信器において受光部は、光送信器から送信された光信号を直接検波し、光信号の強度情報を電気信号に変換する。復調部は、受光部によって変換された電気信号からN値のデータ信号を復調する。
なお、光送信器は、2N−1値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備えてもよい。信号生成部は、デジタルフィルタ処理された2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する。
また、信号生成部は、2N−1値データ信号におけるシンボル値がi(iは1以上N−1以下の整数)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボルの値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるようにレーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する。
また、信号生成部は、2N−1値データ信号における−N+1からN−1の2N−1個のシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける2N−1個の電圧値それぞれに対応させた印加電圧により光変調部を駆動させる電気信号を生成する。
Alternatively, in the optical transmitter, the encoding unit (for example, N value / 2N-1 value encoding unit) is composed of a string of N-value data information from 0 to N-1 (N is an integer of 1 or more). An N-value data signal is input. The encoding unit converts the N-value data signal into a 2N-1 value data signal composed of a sequence of symbols having a value in which the sign of the sign is inverted every time data information having a value of 0 appears. Convert. The signal generator generates a 2N-1 value electric signal from the 2N-1 value data signal. The optical modulator generates an optical signal by applying an electrical signal to the laser light output from the signal light source and performing 2N-1 value optical amplitude modulation corresponding to the N-level light intensity. In the optical receiver, the light receiving unit directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter, and converts the intensity information of the optical signal into an electric signal. The demodulator demodulates the N-value data signal from the electrical signal converted by the light receiver.
The optical transmitter may further include a digital filter function unit that narrows the band of the 2N-1 value data signal by digital filter processing. The signal generation unit generates a 2N-1 value electric signal from the 2N-1 value data signal subjected to the digital filter processing.
In addition, the signal generation unit outputs the light intensity of the output optical signal when the symbol value in the 2N−1 value data signal is i (i is an integer of 1 to N−1) and the output light when the symbol value is −i. When the signal optical intensity is equal and the symbol value is i, the optical phase of the output optical signal is 0, and when the symbol value is −i, the optical phase of the output optical signal is π, and the symbol value An electric signal for applying a modulation voltage to the laser beam is generated so that the light intensity of the output optical signal is minimized when is.
Further, the signal generator, the 2N-1 symbol values of N-1 respectively from -N + 1 in 2N-1 level data signal, 2N-1 or to separate from the V bias -V [pi at equal intervals V bias + V π An electric signal for driving the optical modulation unit is generated by an applied voltage corresponding to each of the voltage values.

以上説明した実施形態によれば、光送信器は、光強度を7値化又は2N−1値化するのではなく、光振幅を7値化又は2N−1値化して送信光信号を生成する。これにより、本実施形態は、従来のPAM4方式と比較して、PAM4信号のフィルタ耐力向上、波長分散耐力向上を実現することができる。また、本実施形態は、従来のデュオバイナリPAM4と比較して、高い雑音耐力を有し、光受信器においてMLSE等の複雑な復調処理を用いる必要もない。   According to the embodiment described above, the optical transmitter generates a transmission optical signal by converting the optical amplitude into seven values or 2N−1 values, instead of converting the light intensity into 7 values or 2N−1 values. . Thereby, this embodiment can implement | achieve the filter tolerance improvement and chromatic dispersion tolerance improvement of a PAM4 signal compared with the conventional PAM4 system. In addition, this embodiment has higher noise immunity than the conventional duobinary PAM4, and it is not necessary to use complicated demodulation processing such as MLSE in the optical receiver.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

伝送された光信号を直接受信することで、光信号の強度情報をもとにデータ信号の復調を行う直接検波方式を用いた光送受信システムに適用可能である。   By directly receiving a transmitted optical signal, it can be applied to an optical transmission / reception system using a direct detection method in which a data signal is demodulated based on intensity information of the optical signal.

1、110、210、310、410…光送信器
3、130、330…光受信器
11、111、211…4値/7値符号化部
12、112、213、312、413…信号生成部
13、114、215、314、415…信号光源
14、115、216、315、416…MZ変調器
31…受光部
113、214、313、414…電気アンプ
131、331…受光器
132、332…識別回路
212、412…デジタルフィルタ機能部
311、411…N値/2N−1値符号化部
1, 110, 210, 310, 410 ... optical transmitters 3, 130, 330 ... optical receivers 11, 111, 211 ... four-value / seven-value encoding units 12, 112, 213, 312, 413 ... signal generation unit 13 , 114, 215, 314, 415... Signal light sources 14, 115, 216, 315, 416... MZ modulator 31, light receivers 113, 214, 313, 414, electric amplifiers 131, 331. 212, 412 ... digital filter function units 311, 411 ... N value / 2N-1 value encoding unit

Claims (8)

光送信器と光受信器を有する光送受信システムであって、
前記光送信器は、
0から3までの4値のデータ情報の列からなる4値データ信号を、前記データ情報の値に、データ情報の値に0が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる7値データ信号に変換する符号化部と、
前記7値データ信号から7値の電気信号を生成する信号生成部と、
信号光源から出力されるレーザ光に、前記電気信号を印加して4値光強度に相当する7値の光振幅変調を施した光信号を生成する光変調部と、
を備え、
前記光受信器は、
前記光送信器から送信された前記光信号を直接検波し、前記光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部によって変換された電気信号から4値のデータ信号を復調する復調部と、
を備える、
ことを特徴とする光送受信システム。
An optical transmission / reception system having an optical transmitter and an optical receiver,
The optical transmitter is
A quaternary data signal consisting of a sequence of quaternary data information from 0 to 3 is added to the value of the symbol of a value obtained by adding a sign that reverses the sign every time 0 appears in the value of the data information. An encoding unit for converting into a 7-value data signal consisting of a sequence;
A signal generator for generating a seven-value electrical signal from the seven-value data signal;
An optical modulation unit that generates an optical signal obtained by applying the electrical signal to the laser light output from the signal light source and performing seven-level optical amplitude modulation corresponding to the four-level optical intensity;
With
The optical receiver is:
A light receiving unit that directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter and converts intensity information of the optical signal into an electrical signal;
A demodulator that demodulates a four-value data signal from the electrical signal converted by the light receiver;
Comprising
An optical transmission / reception system.
前記光送信器は、前記7値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備え、
前記信号生成部は、デジタルフィルタ処理された前記7値データ信号から7値の電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。
The optical transmitter further includes a digital filter function unit that narrows the 7-value data signal by digital filter processing,
The signal generation unit generates a seven-value electrical signal from the digital-filter-processed seven-value data signal.
The optical transmission / reception system according to claim 1.
前記信号生成部は、7値データ信号におけるシンボル値がi(i=1,2,3)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボル値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光送受信システム。
The signal generation unit determines the light intensity of the output optical signal when the symbol value in the 7-value data signal is i (i = 1, 2, 3) and the light intensity of the output optical signal when the symbol value is −i. The optical phase of the output optical signal is 0 when they are equal and the symbol value is i, the optical phase of the output optical signal is π when the symbol value is −i, and the output light when the symbol value is 0 Generating an electrical signal for applying a modulation voltage to the laser beam so that the light intensity of the signal is minimized;
The optical transmission / reception system according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記信号生成部は、Vπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値、Vbiasが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、7値データ信号における−3から3の7つのシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける7つの電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光送受信システム。
In the signal generation unit, V π is a voltage value necessary for changing the output optical power from the optical modulation unit from the minimum value to the maximum value, and V bias is the output optical power from the optical modulation unit is the minimum value. If a voltage value which is the -3 seven symbol values of 3 from each of the 7 value data signal is made to correspond to the seven voltage values respectively to separate from the V bias -V [pi at equal intervals V bias + V π applied Generating an electric signal for driving the light modulator by voltage;
The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the optical transmission / reception system is an optical transmission / reception system.
光送信器と光受信器を有する光送受信システムであって、
前記光送信器は、
0からN−1(Nは1以上の整数)までのN値のデータ情報の列からなるN値データ信号を、前記データ情報の値に、データ情報の値に0が出現する度に正負が反転する符号を付与した値のシンボルの列からなる2N−1値データ信号に変換する符号化部と、
前記2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する信号生成部と、
信号光源から出力されるレーザ光に、前記電気信号を印加してN値光強度に相当する2N−1値の光振幅変調を施した光信号を生成する光変調部と、
を備え、
前記光受信器は、
前記光送信器から送信された前記光信号を直接検波し、前記光信号の強度情報を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部によって変換された電気信号からN値のデータ信号を復調する復調部と、
を備える、
ことを特徴とする光送受信システム。
An optical transmission / reception system having an optical transmitter and an optical receiver,
The optical transmitter is
An N-value data signal consisting of a sequence of N-value data information from 0 to N-1 (N is an integer equal to or greater than 1) is positive or negative each time 0 appears in the data information value. An encoding unit for converting into a 2N-1 value data signal composed of a sequence of symbols of values to which a sign to be inverted is assigned;
A signal generator for generating a 2N-1 value electrical signal from the 2N-1 value data signal;
An optical modulation unit that generates an optical signal by applying the 2N-1 value optical amplitude modulation corresponding to the N value optical intensity by applying the electrical signal to the laser light output from the signal light source;
With
The optical receiver is:
A light receiving unit that directly detects the optical signal transmitted from the optical transmitter and converts intensity information of the optical signal into an electrical signal;
A demodulator that demodulates an N-value data signal from the electrical signal converted by the light receiver;
Comprising
An optical transmission / reception system.
前記光送信器は、前記2N−1値データ信号をデジタルフィルタ処理によって狭帯域化するデジタルフィルタ機能部を更に備え、
前記信号生成部は、デジタルフィルタ処理された前記2N−1値データ信号から2N−1値の電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項5に記載の光送受信システム。
The optical transmitter further includes a digital filter function unit that narrows the band of the 2N-1 value data signal by digital filter processing,
The signal generation unit generates a 2N-1 value electric signal from the digital filter processed 2N-1 value data signal.
The optical transmission / reception system according to claim 5.
前記信号生成部は、2N−1値データ信号におけるシンボル値がi(iは1以上N−1以下の整数)のときの出力光信号の光強度とシンボル値が−iのときの出力光信号の光強度とが等しく、かつ、シンボル値がiのときに出力光信号の光位相が0であり、シンボル値が−iのときに出力光信号の光位相がπであり、シンボル値が0のときに出力光信号の光強度が最小となるように前記レーザ光に変調電圧を印加するための電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の光送受信システム。
The signal generation unit outputs the optical intensity of the output optical signal when the symbol value in the 2N-1 value data signal is i (i is an integer between 1 and N-1) and the output optical signal when the symbol value is -i. When the symbol value is i, the optical phase of the output optical signal is 0, and when the symbol value is −i, the optical phase of the output optical signal is π, and the symbol value is 0. Generating an electrical signal for applying a modulation voltage to the laser beam so that the light intensity of the output optical signal is minimized at the time of
The optical transmission / reception system according to claim 5 or 6,
前記信号生成部は、Vπが前記光変調部からの出力光パワーを最小値から最大値まで変化させるために必要な電圧値、Vbiasが前記光変調部からの出力光パワーが最小値となる電圧値である場合に、2N−1値データ信号における−N+1からN−1の2N−1個のシンボル値それぞれを、Vbias−VπからVbias+Vπを等間隔に分ける2N−1個の電圧値それぞれに対応させた印加電圧により前記光変調部を駆動させる電気信号を生成する、
ことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の光送受信システム。
In the signal generation unit, V π is a voltage value necessary for changing the output optical power from the optical modulation unit from the minimum value to the maximum value, and V bias is the output optical power from the optical modulation unit is the minimum value. If a voltage value which is, 2N-1 to separate from -N + 1 in 2N-1 level data signal 2N-1 one symbol values each of N-1, at equal intervals V bias + V π from V bias -V [pi Generating an electric signal for driving the light modulator by an applied voltage corresponding to each of the voltage values;
The optical transmission / reception system according to any one of claims 5 to 7, wherein
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