JP6673881B2 - Optical transmission characteristic compensation system and optical transmission characteristic compensation method - Google Patents

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Description

本発明は、光通信における光送受信機の伝送特性を補償する光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法に関する。   The present invention relates to an optical transmission characteristic compensation system and an optical transmission characteristic compensation method for compensating transmission characteristics of an optical transceiver in optical communication.

通信トラヒックの増大に対応するために、光送受信機の高速・大容量化が求められている。近年、導入が進む光送受信機は、デジタル信号処理(DSP)とコヒーレント検波を組み合わせたデジタルコヒーレント技術を用いている。   In order to cope with an increase in communication traffic, high-speed and large-capacity optical transceivers are required. 2. Description of the Related Art In recent years, optical transceivers that have been increasingly used use digital coherent technology that combines digital signal processing (DSP) and coherent detection.

1チャネルあたり100Gb/sの光送受信機では、Baud rate(ボーレート)と変調方式は、例えば32Gbaud PDM−QPSK(Polarization Division Multiplexing−Quadrature Phase Shift Keying;偏波多重−4位相偏移変調)である。光送信機は直交した直線偏光(X偏波とY偏波)を、それぞれQPSKのベースバンド信号で変調することでPDM−QPSK光信号を生成する。光受信機は受信した光信号と局発光をコヒーレント検波することで光信号をベースバンド信号に変換し、デジタル信号処理(DSP)によってQPSKを復調し送信データを再生する。   In an optical transceiver of 100 Gb / s per channel, the baud rate (baud rate) and modulation method are, for example, 32 Gbaud PDM-QPSK (Polarization Division Multiplexing-Quadrature Phase Shift Keying). The optical transmitter generates a PDM-QPSK optical signal by modulating orthogonal linearly polarized light (X polarization and Y polarization) with a QPSK baseband signal. The optical receiver converts the optical signal into a baseband signal by coherently detecting the received optical signal and local light, and demodulates QPSK by digital signal processing (DSP) to reproduce transmission data.

1チャネルあたりの伝送容量を増やすために、400Gb/sの光送受信機では、Baud rateと変調方式は例えば64Gbaud PDM−16QAM(PDM−16Quadrature amplitude modulation;偏波多重−16直角位相振幅変調)、又は43Gbaud PDM−64QAMである。このように、今後の光送受信機では、1チャネルあたりの伝送容量を拡大させるためにBaud rateの増加と変調方式の多値化が進む。   In order to increase the transmission capacity per channel, in a 400 Gb / s optical transceiver, the baud rate and modulation method are, for example, 64 Gbaud PDM-16QAM (PDM-16 Quadrature amplitude modulation), or 43Gbaud PDM-64QAM. As described above, in future optical transceivers, the baud rate increases and the modulation scheme becomes multi-valued in order to increase the transmission capacity per channel.

Baud rateの増加と変調方式の多値化に伴い、光送受信機には広帯域に良好な伝送特性が求められる。この光送受信機内の伝送信号の伝送特性は伝達関数で表現され、一般に光送受信機は複数のレーン(X偏波の同相成分XI、X偏波の直交成分XQ、Y偏波の同相成分YI、Y偏波の直交成分YQ)を有し、レーン間の伝達関数の差はシステムの総合伝送特性劣化を引き起こすため、レーン間の伝達関数の差を十分抑えることも求められる。光送受信機の伝達関数の周波数特性が不十分な場合又はレーン間に差がある場合は、例えばDSPによって伝送特性又はそのレーン間差を補償する必要がある。これに対して、光伝送路の波長分散又は受信側のレーン間の差を受信側で補償する方法(例えば、非特許文献1,2参照)、及び、送信側のレーン間の差を送信側で補償する方法(例えば、特許文献1及び非特許文献3参照)が提案されている。   As the baud rate increases and the modulation scheme becomes multi-valued, an optical transceiver is required to have good transmission characteristics over a wide band. The transmission characteristic of the transmission signal in the optical transceiver is expressed by a transfer function. In general, the optical transceiver includes a plurality of lanes (X-polarized in-phase component XI, X-polarized orthogonal component XQ, Y-polarized in-phase component YI, Since the transfer function difference between the lanes has the orthogonal component YQ of the Y polarization and causes a deterioration in the overall transmission characteristics of the system, it is also required to sufficiently suppress the difference between the transfer functions between the lanes. When the frequency characteristic of the transfer function of the optical transceiver is insufficient or there is a difference between lanes, it is necessary to compensate the transmission characteristic or the difference between the lanes by, for example, a DSP. On the other hand, a method of compensating for chromatic dispersion of an optical transmission line or a difference between lanes on a receiving side on a receiving side (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2), and a method for compensating a difference between lanes on a transmitting side on a transmitting side (For example, see Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 3).

光送受信機の伝達関数をDSPで補償する場合、光送受信機を構成する光回路又はアナログ電気回路などの伝達関数を予め把握し、それらをもとに必要に応じて補償値を設定する必要がある。光送信機と光受信機はそれぞれBaud rateに応じて補償が必要な範囲の伝達関数の周波数特性がある。従来の光送受信機において上記の伝達関数を補償するための補償値を設定する場合、例えば、光回路又はアナログ電気回路ベンダが示す伝達関数の仕様値又は予め測定した代表個体の伝達関数の評価結果などに基づいて送信機補償部と受信機補償部に対して補償値を設定することで、十分な総合伝送特性を得ることができた。   When the transfer function of the optical transceiver is compensated by the DSP, it is necessary to grasp in advance the transfer function of the optical circuit or the analog electric circuit constituting the optical transceiver, and to set a compensation value as needed based on them. is there. Each of the optical transmitter and the optical receiver has a frequency characteristic of a transfer function in a range that requires compensation according to the baud rate. When setting a compensation value for compensating the above transfer function in a conventional optical transceiver, for example, a specification value of a transfer function indicated by an optical circuit or analog electric circuit vendor or a previously measured transfer function evaluation result of a representative individual By setting compensation values for the transmitter compensator and the receiver compensator based on the above, sufficient overall transmission characteristics could be obtained.

しかし、400Gb/sなどの高速伝送システムではBaud rateの上昇と多値化に伴い、光回路又はアナログ電気回路の伝達関数の個体バラつきが原因で、ベンダの示す仕様値又は代表個体の評価結果に基づいた補償値設定では十分な総合伝送特性が得られないことがある。これに対し、既知パタン(既知信号)を送受することによって、個体ごとに、光送受信機を構成する光回路又はアナログ電気回路などの伝達関数を高精度に把握することが可能になる。   However, in a high-speed transmission system such as 400 Gb / s, due to an increase in the baud rate and the increase in the number of values, individual variations in the transfer function of an optical circuit or an analog electric circuit cause the specification value indicated by the vendor or the evaluation result of the representative individual. With the compensation value setting based on this, a sufficient total transmission characteristic may not be obtained. On the other hand, by transmitting and receiving a known pattern (known signal), it becomes possible to grasp a transfer function of an optical circuit or an analog electric circuit constituting an optical transceiver for each individual with high accuracy.

特許第6077696号公報Japanese Patent No. 6077769

R. R. Muller, J. Renaudier, and Gabriel Charlet, "Blind Receiver Skew Compensation and Estimation for Long-Haul Non-Dispersion Managed Systems Using Adaptive Equalizer", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.33, NO.7, pp.1315-1318, APRIL 1, 2015.RR Muller, J. Renaudier, and Gabriel Charlet, "Blind Receiver Skew Compensation and Estimation for Long-Haul Non-Dispersion Managed Systems Using Adaptive Equalizer", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.33, NO.7, pp.1315-1318 , APRIL 1, 2015. J. C. M. Diniz, E. P da Silva, M. Piels, and D. Zibar, "Joint IQ Skew and Chromatic Dispersion Estimation for Coherent Optical Communication Receivers", Advanced Photonics Congress 2016.J. C.M.Diniz, E. P da Silva, M. Piels, and D. Zibar, "Joint IQ Skew and Chromatic Dispersion Estimation for Coherent Optical Communication Receivers", Advanced Photonics Congress 2016. Ginni Khanna, Bernhard Spinnler, Stefano Calabro, Erik De Man, and Norbert Hanik, "A Robust Adaptive Pre-Distortion Method for Optical Communication Transmitters", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.28, No.7, pp.752-755, APRIL 1, 2016.Ginni Khanna, Bernhard Spinnler, Stefano Calabro, Erik De Man, and Norbert Hanik, "A Robust Adaptive Pre-Distortion Method for Optical Communication Transmitters", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.28, No.7, pp.752-755, APRIL 1, 2016.

しかしながら、上述した従来技術によって伝送特性を向上させるためには、光送受信機を構成する光回路又はアナログ電気回路などの伝達関数の逆伝達関数に相当するFIR(Finite Impulse Response;有限インパルス応答)フィルタのパラメータ(タップ数)を多くする必要がある。これにより、DSPの回路規模が増大し、装置の製造コストや消費電力が高くなるという課題があった。   However, in order to improve the transmission characteristics by the above-described conventional technology, a finite impulse response (FIR) filter corresponding to an inverse transfer function of a transfer function of an optical circuit or an analog electric circuit constituting an optical transceiver is required. Parameter (the number of taps) needs to be increased. As a result, there has been a problem that the circuit scale of the DSP increases, and the manufacturing cost and power consumption of the device increase.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回路規模の増大を抑えつつ精度の高い送受信機歪み補償を行うことができる光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an optical transmission characteristic compensation system and an optical transmission characteristic compensation method capable of performing highly accurate transceiver distortion compensation while suppressing an increase in circuit scale. It is intended to provide.

本発明の一態様は、光送受信機の送信部から受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第1のデータと、前記受信部の光受信機の仮の伝達関数又は仮の逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する送信機伝達関数推定部と、前記送信部から前記受信部に第2の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第2のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する受信機伝達関数推定部と、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償する送信機補償部と、推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光受信機の伝送特性を補償する受信機補償部と、を備え、前記送信機補償部及び前記受信機補償部のうち少なくとも一方は、デジタルフィルタのタップ係数が最大値となる位置がタップ係数列の中央の位置からずれた位置となる前記タップ係数列を用いて補償する光伝送特性補償システムである。   One aspect of the present invention is a method for transmitting a first known signal from a transmission unit of an optical transceiver to a reception unit, the first data acquired by the reception unit, and a temporary transfer function of the optical receiver of the reception unit. Or, from a temporary inverse transfer function, a transmitter transfer function estimator for estimating the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter of the transmitter, and a second known signal transmitted from the transmitter to the receiver. A receiver transfer function estimator for estimating the transfer function or inverse transfer function of the optical receiver from the second data obtained by the receiver at the time and the estimated transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter. A transmitter compensator that compensates for the transmission characteristics of the optical transmitter using the estimated transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter, and the estimated transfer function or inverse transfer function of the optical receiver. A receiver compensator for compensating the transmission characteristics of the optical receiver. At least one of the transmitter compensator and the receiver compensator uses the tap coefficient sequence at which the position where the tap coefficient of the digital filter has the maximum value is shifted from the center position of the tap coefficient sequence. This is an optical transmission characteristic compensation system for compensation.

また、本発明の一態様は、上述の光伝送特性補償システムであって、前記送信機補償部は、前記タップ係数が最大値となる位置が、前記タップ係数列の中央の位置から、信号に対してより先に畳み込まれるタップ側にずれた位置となるタップ係数列を用いて補償し、前記受信機補償部は、前記タップ係数が最大値となる位置が、前記タップ係数列の中央の位置から、信号に対してより後に畳み込まれるタップ側にずれた位置となるタップ係数列を用いて補償する。   Further, one aspect of the present invention is the above-described optical transmission characteristic compensation system, wherein the transmitter compensator is configured such that a position where the tap coefficient has a maximum value is a signal from a center position of the tap coefficient sequence. Compensation is performed using a tap coefficient sequence that is shifted to the tap side that is convolved earlier, and the receiver compensator is configured such that the position at which the tap coefficient has the maximum value is located at the center of the tap coefficient sequence. Compensation is performed using a tap coefficient sequence that is shifted from the position to the tap side where the signal is convolved later.

また、本発明の一態様は、上述の光伝送特性補償システムであって、前記タップ係数列の中央の位置と前記タップ係数列の中央の位置からずれた位置との間のずれ量は、配線長に基づいて計算されたずれ量である。   Further, one embodiment of the present invention is the above-described optical transmission characteristic compensation system, wherein a shift amount between a center position of the tap coefficient row and a position shifted from the center position of the tap coefficient row is a wiring amount. This is a shift amount calculated based on the length.

また、本発明の一態様は、光送受信機の送信部から受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第1のデータと、前記受信部の光受信機の仮の伝達関数又は仮の逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第1のステップと、前記送信部から前記受信部に第2の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第2のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第2のステップと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数とを用いて前記光送信機及び前記光受信機の伝送特性を補償するとき、デジタルフィルタのタップ係数が最大値となる位置がタップ係数列の中央の位置からずれた位置となる前記タップ係数列を用いて補償する第3のステップと、を有する光伝送特性補償方法である。   Further, according to one aspect of the present invention, the first data acquired by the receiving unit when the first known signal is transmitted from the transmitting unit of the optical transceiver to the receiving unit, and the temporary data of the optical receiver of the receiving unit. From a transfer function or a provisional inverse transfer function, a first step of estimating a transfer function or an inverse transfer function of the optical transmitter of the transmitting unit, and transmitting a second known signal from the transmitting unit to the receiving unit. A second step of estimating the transfer function or inverse transfer function of the optical receiver from the second data obtained by the receiving unit at times and the estimated transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter; When compensating the transmission characteristics of the optical transmitter and the optical receiver using the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter and the transfer function or inverse transfer function of the optical receiver, the tap coefficient of the digital filter Is the maximum value in the tap coefficient sequence. A third step of compensating using the tap coefficient string to be position shifted from the position is a light transmission characteristic compensation method with.

本発明により、回路規模の増大を抑えつつ精度の高い送受信機歪み補償を行うことできる。   According to the present invention, highly accurate transceiver distortion compensation can be performed while suppressing an increase in circuit scale.

本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムを備える光送受信機の構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the optical transceiver provided with the optical transmission characteristic compensation system concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光送受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a process of estimating a transfer function or an inverse transfer function of an optical transceiver by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光受信機の仮の伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a process of estimating a temporary transfer function of the optical receiver by the optical transmission characteristic compensation system according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの第1の受信機伝達関数推定部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a first receiver transfer function estimator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの受信機補償部の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a receiver compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機伝達関数推定部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter transfer function estimating unit of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a process of estimating a transfer function or an inverse transfer function of an optical transmitter by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの第2の受信機伝達関数推定部の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a second receiver transfer function estimator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光受信機の真の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a process of estimating a true transfer function or an inverse transfer function of the optical receiver by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機補償部及び受信機補償部を構成するFIRフィルタの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an FIR filter configuring a transmitter compensator and a receiver compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. 通常のFIRフィルタのタップ係数を示す図である。It is a figure showing the tap coefficient of the usual FIR filter. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機補償部を構成するFIRフィルタのタップ係数を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating tap coefficients of an FIR filter included in a transmitter compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる受信Q値改善量を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a received Q value improvement amount by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法について図面を参照しながら説明する。同じ又は対応する構成要素には同一の符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。なお、以下で使用する「伝達関数」という用語は、装置、部品、伝搬路などの伝送特性を表す関数、数式、回路、あるいは線路などであればどのようなものでもよい。また、伝達関数は線形に限らず、非線形な特性を表す関数などでもよい。さらに、「伝送」と「伝達」については、本発明の範囲内では基本的に同意として捉える。   Hereinafter, an optical transmission characteristic compensation system and an optical transmission characteristic compensation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and description thereof may not be repeated. Note that the term “transfer function” used below may be any function, expression, circuit, line, or the like that represents transmission characteristics of devices, components, propagation paths, and the like. Further, the transfer function is not limited to a linear function, and may be a function representing a non-linear characteristic. Further, “transmission” and “transmission” are basically regarded as consent within the scope of the present invention.

<実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムを備える光送受信機の構成を示す図である。送信部1は伝送路2を介して光信号を受信部3に送信する。伝送路2は例えば光ファイバと光増幅器からなる。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical transceiver including an optical transmission characteristic compensation system according to an embodiment of the present invention. The transmission unit 1 transmits an optical signal to the reception unit 3 via the transmission path 2. The transmission path 2 includes, for example, an optical fiber and an optical amplifier.

送信部1は、送信信号処理部4、既知信号挿入部5、送信機補償部6、及び光送信機7を備える。送信信号処理部4と既知信号挿入部5と送信機補償部6の一部又は全部は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向け集積回路)又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアで構成できる。また、これらの一部又は全部は、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)などのプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェアでも構成できる。   The transmission unit 1 includes a transmission signal processing unit 4, a known signal insertion unit 5, a transmitter compensation unit 6, and an optical transmitter 7. Part or all of the transmission signal processing unit 4, the known signal insertion unit 5, and the transmitter compensation unit 6 may be a hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array). Can be configured with hardware. Further, some or all of them can be configured by software that functions by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program stored in a storage unit.

既知信号挿入部5は、送信信号処理部4が生成したXIレーン(第1レーン)、XQレーン(第2レーン)、YIレーン(第3レーン)、YQレーン(第4レーン)の変調対象信号系列に、それぞれ既知信号の系列を挿入する。既知信号の系列は、送信部1と受信部3との間で共有されている。既知信号は、所定のビット又はシンボルで構成できるが、例えば2000シンボル程度の信号系列で構成される。既知信号の系列の長さは、最低限、算出するFIRフィルタ長より長いことが求められる。   The known signal insertion unit 5 modulates the XI lane (first lane), XQ lane (second lane), YI lane (third lane), and YQ lane (fourth lane) generated by the transmission signal processing unit 4. Each known signal sequence is inserted into the sequence. The sequence of the known signal is shared between the transmitting unit 1 and the receiving unit 3. The known signal can be composed of predetermined bits or symbols, and for example, is composed of a signal sequence of about 2000 symbols. The sequence length of the known signal is required to be at least longer than the calculated FIR filter length.

送信信号処理部4は、送信データ系列に基づいてフレームデータを生成する。フレームデータは、光送信機7において変調処理を施すための信号系列(変調対象信号系列)である。送信信号処理部4は、既知信号系列が挿入されたフレームデータを送信機補償部6に送信する。   The transmission signal processing unit 4 generates frame data based on the transmission data sequence. The frame data is a signal sequence (modulation target signal sequence) for performing a modulation process in the optical transmitter 7. The transmission signal processing unit 4 transmits the frame data into which the known signal sequence has been inserted to the transmitter compensation unit 6.

送信機補償部6は、光送信機7の伝達関数の推定結果を後述する受信部3の送信機伝達関数推定部8から取得する。送信機補償部6は、その推定結果に基づいて光送信機7のXIレーン、XQレーン、YIレーン、及びYQレーンの伝達関数と、そのレーン間差を補償する。送信機補償部6は、例えば、FIRフィルタなどのデジタルフィルタにより構成できる。また、送信機補償部6は、個別に4レーン間の遅延時間差を補償する機能を持つ機能部を備えてもよい。   The transmitter compensator 6 obtains a transfer function estimation result of the optical transmitter 7 from a transmitter transfer function estimator 8 of the receiver 3 described later. The transmitter compensator 6 compensates the transfer functions of the XI lane, XQ lane, YI lane, and YQ lane of the optical transmitter 7 and the difference between the lanes based on the estimation result. The transmitter compensator 6 can be constituted by, for example, a digital filter such as an FIR filter. Further, the transmitter compensator 6 may include a functional unit having a function of individually compensating for a delay time difference between the four lanes.

光送信機7は、補償されたフレームデータで直交した直交変更を変調することで、変調対象信号系列の光信号を生成する。光送信機7はドライバアンプ7a、レーザモジュール7b(信号LD)、90°合成器7c、及び偏波合成器7dを備える。ドライバアンプ7aは、補償されたフレームデータの電気信号を適切な振幅になるように増幅して90°合成器7cに送信する。90°合成器7cは、マッハツェンダ型ベクトル変調器であり、レーザモジュール7bから送信された直線偏光のCW(Continuous Wave;無変調連続波)光を直交した直線偏光に分離し、それぞれの直線偏光に対してフレームデータで変調することで、変調対象信号系列の光信号を生成する。水平偏波による光信号と垂直偏波による光信号が、偏波合成器7dで合成され、伝送路2を介して受信部3に供給される。   The optical transmitter 7 generates an optical signal of a signal sequence to be modulated by modulating the orthogonal change orthogonal with the compensated frame data. The optical transmitter 7 includes a driver amplifier 7a, a laser module 7b (signal LD), a 90 ° combiner 7c, and a polarization combiner 7d. The driver amplifier 7a amplifies the compensated electric signal of the frame data so as to have an appropriate amplitude and transmits the amplified electric signal to the 90 ° combiner 7c. The 90 ° combiner 7c is a Mach-Zehnder type vector modulator, and separates linearly polarized CW (Continuous Wave) light transmitted from the laser module 7b into orthogonal linearly polarized light, and separates the linearly polarized light into respective linearly polarized light. On the other hand, an optical signal of a signal sequence to be modulated is generated by modulating with frame data. The optical signal based on the horizontal polarization and the optical signal based on the vertical polarization are combined by the polarization combiner 7d and supplied to the receiving unit 3 via the transmission line 2.

受信部3は、光受信機9、データバッファ10、受信機補償部11、受信信号処理部12、第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14、及び送信機伝達関数推定部8を備える。第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14及び送信機伝達関数推定部8が、光送受信機の光伝送特性を推定する光伝送特性推定システムを構成する。この光伝送特性推定システムと送信機補償部6及び受信機補償部11が、光送受信機の光伝送特性を補償する光伝送特性補償システムを構成する。なお、図1では送信機補償部6と受信機補償部11を個別のブロックで表現しているが、送信機補償部6は送信信号処理部4の一部であってもよく、受信機補償部11は受信信号処理部12の一部であってもよい。   The receiving unit 3 includes an optical receiver 9, a data buffer 10, a receiver compensating unit 11, a received signal processing unit 12, first and second receiver transfer function estimating units 13 and 14, and a transmitter transfer function estimating unit 8. Is provided. The first and second receiver transfer function estimators 13 and 14 and the transmitter transfer function estimator 8 constitute an optical transmission characteristic estimation system for estimating the optical transmission characteristics of the optical transceiver. The optical transmission characteristic estimating system, the transmitter compensator 6 and the receiver compensator 11 constitute an optical transmission characteristic compensating system for compensating the optical transmission characteristics of the optical transceiver. In FIG. 1, the transmitter compensator 6 and the receiver compensator 11 are represented by separate blocks. However, the transmitter compensator 6 may be a part of the transmission signal processor 4, The unit 11 may be a part of the reception signal processing unit 12.

光受信機9は、偏波分離機9a、レーザモジュール9b(局発LD)、偏波ダイバーシティ90°ハイブリッド9c、フォトダイオード(PD;Photo Diode)(図示せず)、TIA9d(Transimpedance Amplifier;トランスインピーダンスアンプ)、及びA/D変換器9eを備える。   The optical receiver 9 includes a polarization separator 9a, a laser module 9b (local LD), a polarization diversity 90 ° hybrid 9c, a photodiode (PD; Photo Diode) (not shown), a TIA 9d (Transimpedance Amplifier; transimpedance). Amplifier) and an A / D converter 9e.

レーザモジュール9bは、直線偏光のCW光を偏波ダイバーシティ90°ハイブリッド9cに送る。偏波ダイバーシティ90°ハイブリッド9cは受信した光信号とCW光を干渉させる。フォトダイオードがそれを光電変換する。TIA9dがその電流信号を電圧信号に変換する。A/D変換器9eがその電圧信号をA/D変換する。これらにより、受信した光信号をベースバンドのデジタル信号に変換する。   The laser module 9b sends the linearly polarized CW light to the polarization diversity 90 ° hybrid 9c. The polarization diversity 90 ° hybrid 9c causes the received optical signal to interfere with the CW light. A photodiode converts it photoelectrically. The TIA 9d converts the current signal into a voltage signal. A / D converter 9e A / D converts the voltage signal. As a result, the received optical signal is converted into a baseband digital signal.

光受信機9のA/D変換器9e、データバッファ10、受信機補償部11、受信信号処理部12、第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14、及び送信機伝達関数推定部8の一部又は全部は、例えばASIC又はFPGAなどのハードウェアで構成できる。また、これらの一部又は全部は、CPUなどのプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェアでも構成できる。また、第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14及び送信機伝達関数推定部8は、光送受信機とは独立した外部装置、例えばPC(Personal Computer;パーソナルコンピュータ)又はそれに相当する装置によって構成することができる。また、受信信号処理部12も、第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14及び送信機伝達関数推定部8と同様の機能を有することができ、それらとの共用化も可能である。   A / D converter 9e of optical receiver 9, data buffer 10, receiver compensator 11, received signal processor 12, first and second receiver transfer function estimators 13, 14, and transmitter transfer function estimation Part or all of the unit 8 can be configured by hardware such as an ASIC or an FPGA. Further, some or all of them can be configured by software that functions when a processor such as a CPU executes a program stored in a storage unit. The first and second receiver transfer function estimators 13 and 14 and the transmitter transfer function estimator 8 correspond to an external device independent of the optical transceiver, for example, a PC (Personal Computer) or a personal computer. It can be configured by a device. In addition, the received signal processing unit 12 can have the same function as the first and second receiver transfer function estimating units 13 and 14 and the transmitter transfer function estimating unit 8, and can be shared with them. is there.

データバッファ10は、一般的にはメモリ回路(RAM(Random Access Memory;読み書き可能なメモリ))で構成でき、光受信機9で受信した信号をA/D変換したデータを一時的に蓄えておく。データバッファ10に蓄えられたデータは、順次的に後段の受信機補償部11と受信信号処理部12へ送られる。それらのデータを第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14及び送信機伝達関数推定部8が取得することも可能である。なお、データバッファ10を使用せず、第1及び第2の受信機伝達関数推定部13,14及び送信機伝達関数推定部8がA/D変換されたデータをリアルタイムで直接的に取得してもよい。以降、データバッファ10のデジタルデータを用いて説明する全ての例は、受信データをリアルタイムで直接的に取得する方法も含んでいる。   The data buffer 10 can be generally configured by a memory circuit (RAM (Random Access Memory; readable / writable memory)), and temporarily stores data obtained by A / D converting a signal received by the optical receiver 9. . The data stored in the data buffer 10 is sequentially sent to a receiver compensation unit 11 and a reception signal processing unit 12 at the subsequent stage. The data can be obtained by the first and second receiver transfer function estimating units 13 and 14 and the transmitter transfer function estimating unit 8. Note that the first and second receiver transfer function estimators 13 and 14 and the transmitter transfer function estimator 8 directly obtain the A / D converted data in real time without using the data buffer 10. Is also good. Hereinafter, all the examples described using the digital data of the data buffer 10 also include a method of directly acquiring the received data in real time.

受信機補償部11は、光受信機9の伝達関数の推定結果を第2の受信機伝達関数推定部14から取得し、その推定結果に基づいて光受信機9のXIレーン、XQレーン、YIレーン、YQレーンの伝達関数とそのレーン間差を補償する。受信機補償部11は、例えばFIRフィルタなどのデジタルフィルタにより構成できる。また、受信機補償部11は、個別に4レーン間の遅延時間差を補償する機能を持つ機能部を持ってもよい。   The receiver compensating unit 11 obtains the estimation result of the transfer function of the optical receiver 9 from the second receiver transfer function estimating unit 14, and based on the estimation result, the XI lane, the XQ lane, and the YI lane of the optical receiver 9. The transfer function of the lane and the YQ lane and the difference between the lanes are compensated. The receiver compensator 11 can be configured by a digital filter such as an FIR filter. Further, the receiver compensating unit 11 may have a functional unit having a function of individually compensating for a delay time difference between the four lanes.

受信信号処理部12には、受信機補償部11からデジタル信号が入力される。伝送路2では例えば波長分散、偏波モード分散、偏波変動又は非線形光学効果によって光信号に波形歪みが生じる。受信信号処理部12は伝送路2において生じた波形歪みを補償する。また、受信信号処理部12は、光送信機7のレーザモジュール7bの光の周波数と光受信機9のレーザモジュール9bの局発光の周波数との差を補償する。さらに、受信信号処理部12は、光送信機7のレーザモジュール7bの光の線幅と光受信機9のレーザモジュール9bの局発光の線幅とに応じた位相雑音を補償する。   A digital signal is input from the receiver compensation unit 11 to the reception signal processing unit 12. In the transmission line 2, waveform distortion occurs in the optical signal due to, for example, chromatic dispersion, polarization mode dispersion, polarization fluctuation, or nonlinear optical effect. The reception signal processing unit 12 compensates for waveform distortion generated in the transmission path 2. Further, the reception signal processing unit 12 compensates for a difference between the frequency of light of the laser module 7b of the optical transmitter 7 and the frequency of local light of the laser module 9b of the optical receiver 9. Further, the reception signal processing unit 12 compensates for phase noise according to the line width of light of the laser module 7b of the optical transmitter 7 and the line width of local light of the laser module 9b of the optical receiver 9.

第1の受信機伝達関数推定部13は、光受信機9の入力端に、白色雑音に相当するASE(Amplified Spontaneous Emission)信号を入力した時に受信部3が取得したデジタルデータから、光受信機9の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。ASE信号は光アンプから発生させることができる。ASEのみを出力する場合は、何も入力しない状態で光アンプを用いる。この光アンプは別途用意してもよいが、伝送路2の光アンプを用いることもできる。ASE信号のスペクトラム(周波数特性)は均一であるため、それを通すことで周波数特性を取得することができる。従って、ASE信号を入力した状態で、データバッファ10に保存されたデータを、第1の受信機伝達関数推定部13が取得することで、周波数特性を推定することができる。これらは、レーンごとに推定可能である。第1の受信機伝達関数推定部13の構成例は後ほど示す。   The first receiver transfer function estimating unit 13 converts the digital data acquired by the receiving unit 3 when an ASE (Amplified Spontaneous Emission) signal corresponding to white noise is input to the input end of the optical receiver 9 from the optical receiver. Nine tentative transfer functions or inverse transfer functions are estimated. The ASE signal can be generated from an optical amplifier. When outputting only ASE, an optical amplifier is used in a state where nothing is input. Although this optical amplifier may be separately prepared, the optical amplifier of the transmission line 2 may be used. Since the spectrum (frequency characteristic) of the ASE signal is uniform, the frequency characteristic can be obtained by passing the signal through the spectrum. Therefore, when the first receiver transfer function estimating unit 13 acquires the data stored in the data buffer 10 in a state where the ASE signal is input, the frequency characteristics can be estimated. These can be estimated for each lane. A configuration example of the first receiver transfer function estimating unit 13 will be described later.

周波数特性の推定は、デジタルデータをフーリエ変換することで伝達関数として得られる。更に逆伝達関数を求める手法としては、逆数を計算する他に、適応フィルタの解を求める方法がある。適応フィルタの解を求める方法として、一般的にウィナー解を求める方法、及び、LMS(Least Mean square;最小二乗平均)アルゴリズム又はRLS(Recursive Least square;再帰的最小二乗法)アルゴリズムなどによっても求める方法がある。ここで、伝達関数は時間的には比較的変化しないため、「適応」は時間的な対応を意味しない。以降、「適応」は、収束解を求めるためのフィードバック回路に対する適応を意味することとする。第1の受信機伝達関数推定部13の詳細な構成例は後ほど示す。なお、上記の説明ではASE信号を使用したが、ASE信号には限定されず、スペクトラムが既知な信号であればどのような試験信号でも使用可能である。   The estimation of the frequency characteristic is obtained as a transfer function by performing a Fourier transform on the digital data. Further, as a method of obtaining an inverse transfer function, there is a method of obtaining a solution of an adaptive filter in addition to calculating an inverse number. As a method of obtaining a solution of an adaptive filter, a method of generally obtaining a Wiener solution, a method of obtaining an LMS (Least Mean Square) algorithm or an RLS (Recursive Least Square) algorithm, or the like. There is. Here, since the transfer function does not change relatively with time, “adaptation” does not mean a temporal correspondence. Hereinafter, "adaptation" means adaptation to a feedback circuit for obtaining a convergent solution. A detailed configuration example of the first receiver transfer function estimator 13 will be described later. In the above description, the ASE signal is used. However, the present invention is not limited to the ASE signal, and any test signal having a known spectrum can be used.

送信機伝達関数推定部8は、送信部1から受信部3に第1の既知信号を伝送した時に受信部3が取得した第1のデジタルデータ(第1のデータ)と、受信部3の光受信機9の仮の伝達関数又は逆伝達関数とから、光送信機7の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて光送信機7の伝達関数を推定する。適応フィルタは、例えばLMSアルゴリズムに基づくフィルタ又はRMSアルゴリズムに基づくフィルタである。   The transmitter transfer function estimating unit 8 transmits the first digital data (first data) acquired by the receiving unit 3 when the first known signal is transmitted from the transmitting unit 1 to the receiving unit 3, and the light of the receiving unit 3. The transfer function or the inverse transfer function of the optical transmitter 7 is estimated from the temporary transfer function or the inverse transfer function of the receiver 9. As an estimation method, for example, the transfer function of the optical transmitter 7 is estimated using an adaptive filter. The adaptive filter is, for example, a filter based on the LMS algorithm or a filter based on the RMS algorithm.

第2の受信機伝達関数推定部14は、送信部1から受信部3に第2の既知信号を伝送した時に受信部3が取得した第2のデジタルデータ(第2のデータ)と、推定した光送信機7の伝達関数又は逆伝達関数とから、光受信機9の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する。推定方法としては、例えば適応フィルタを用いて光受信機9の逆伝達関数を推定する。適応フィルタは、例えばLMSアルゴリズムに基づくフィルタ又はRLSアルゴリズムに基づくフィルタである。この場合もレーンごとに推定可能である。   The second receiver transfer function estimator 14 estimates the second digital data (second data) obtained by the receiver 3 when the second known signal is transmitted from the transmitter 1 to the receiver 3. From the transfer function or the inverse transfer function of the optical transmitter 7, the true transfer function or the inverse transfer function of the optical receiver 9 is estimated. As an estimation method, an inverse transfer function of the optical receiver 9 is estimated using, for example, an adaptive filter. The adaptive filter is, for example, a filter based on the LMS algorithm or a filter based on the RLS algorithm. Also in this case, estimation can be performed for each lane.

続いて、本実施形態に係る光伝送特性推定システムが光送受信機の光伝送特性を推定する方法について図面を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光送受信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。   Subsequently, a method for estimating the optical transmission characteristics of the optical transceiver by the optical transmission characteristics estimation system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing a process for estimating the transfer function or inverse transfer function of the optical transceiver by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention.

まず、第1の受信機伝達関数推定部13にて、光受信機9の仮の伝達関数又は逆伝達関数を推定する(ステップS1)。
次に、送信機伝達関数推定部8にて、光送信機7の伝達関数又は逆伝達関数を推定する(ステップS2)。
次に、第2の受信機伝達関数推定部14にて、光受信機9の真の伝達関数又は逆伝達関数を推定する(ステップS3)。
First, the first receiver transfer function estimator 13 estimates a provisional transfer function or inverse transfer function of the optical receiver 9 (step S1).
Next, the transmitter transfer function estimator 8 estimates the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter 7 (step S2).
Next, the second receiver transfer function estimator 14 estimates the true transfer function or inverse transfer function of the optical receiver 9 (step S3).

次に、それぞれのステップの詳細な動作について説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光受信機の仮の伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。   Next, a detailed operation of each step will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of estimating a temporary transfer function of the optical receiver by the optical transmission characteristic compensation system according to the embodiment of the present invention.

まず、光受信機9の入力にASE信号を挿入する(ステップS101)。
ASE信号のスペクトラムは均一であることが既知であるため、それを通すことで周波数特性を取得することができる。次に、ASE信号を入力した状態で、データバッファ10が受信データを取得する(ステップS102)。
次に、第1の受信機伝達関数推定部13がデータバッファ10からデジタルデータを取得してFFT処理し、仮の伝達関数を取得する(ステップS103)。
次に、取得した仮の伝達関数から仮の逆伝達関数を計算する(ステップS104)。
次に、計算した仮の逆伝達関数を受信機補償部11に設定する(ステップS105)。
First, an ASE signal is inserted into the input of the optical receiver 9 (Step S101).
Since it is known that the spectrum of the ASE signal is uniform, it is possible to obtain the frequency characteristic by passing the signal. Next, while the ASE signal is being input, the data buffer 10 acquires the received data (Step S102).
Next, the first receiver transfer function estimator 13 acquires digital data from the data buffer 10 and performs FFT processing to acquire a temporary transfer function (step S103).
Next, a temporary inverse transfer function is calculated from the obtained temporary transfer function (step S104).
Next, the calculated tentative inverse transfer function is set in the receiver compensator 11 (step S105).

図4は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの第1の受信機伝達関数推定部の構成を示す図である。第1の受信機伝達関数推定部13は、X偏波の受信信号とY偏波の受信信号をそれぞれFFT(高速フーリエ変換)処理するFFTと、それらの出力をそれぞれ1/伝達関数処理して逆伝達関数を計算する回路とを備える。なお、X偏波の受信信号をXI+jXQ、Y偏波の受信信号をYI+jYQとしているが、XIとXQの間、及びYIとYQの間に遅延差がない場合を想定している。遅延差がある場合は、XI、XQ、YI、YQを個別にフーリエ変換及び1/伝達関数処理することが可能である。なお、フーリエ変換できればFFT処理に限定する必要はなく、その他の方法でもよい。以降の「FFT」の表記はフーリエ変換の機能を意味する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a first receiver transfer function estimator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. The first receiver transfer function estimating unit 13 performs FFT (Fast Fourier Transform) processing on the X-polarized received signal and the Y-polarized received signal, and performs 1 / transfer function processing on their outputs. A circuit for calculating an inverse transfer function. Although the received signal of X polarization is XI + jXQ and the received signal of Y polarization is YI + jYQ, it is assumed that there is no delay difference between XI and XQ and between YI and YQ. If there is a delay difference, XI, XQ, YI, and YQ can be individually subjected to Fourier transform and 1 / transfer function processing. It is not necessary to limit to FFT processing as long as Fourier transform can be performed, and another method may be used. The notation “FFT” hereinafter refers to the function of the Fourier transform.

データバッファ10にて取得したデジタルデータは、時間領域のデータのため、X偏波及びY偏波のレーンで、それぞれFFT処理によって周波数領域のデータに変換される。   Since the digital data acquired by the data buffer 10 is data in the time domain, the data is converted into data in the frequency domain by FFT processing on the X polarization lane and the Y polarization lane, respectively.

Figure 0006673881
Figure 0006673881

(n)はデータバッファ10にて取得したデジタルデータ、X(k)はFFT処理したデータである。FFTはDFT(Discrete Furrier Transfer;離散フーリエ変換)の高速処理を意味する。なお、連続信号に対する一般的なFFT処理では、有限のデータ数Nごとに行うが、隣接する処理との間でデータをオーバーラップして処理することは言うまでもない(オーバーラップAdd、オーバーラップSaveなどの方法がある)。以降のFFT処理においても同様である。X(k)の絶対値は振幅情報を示し、これを仮の伝達関数として得る。その逆数を計算することで仮の逆伝達関数を得ることができる。この逆伝達関数は受信機補償部11に設定することができる。また、逆伝達関数は光送信機7の伝達関数を推定する際にも使用される。この場合は、必ずしも仮の伝達関数の逆伝達関数を受信機補償部11に設定する必要はない。 X R (n) is digital data acquired by the data buffer 10, and X R (k) is data subjected to FFT processing. FFT means high-speed processing of DFT (Discrete Furrier Transfer; discrete Fourier transform). In the general FFT processing for a continuous signal, the processing is performed for each finite number of data N. However, it is needless to say that the processing is performed by overlapping data between adjacent processings (overlap Add, overlap Save, etc.). Method). The same applies to the subsequent FFT processing. The absolute value of X R (k) indicates amplitude information, which is obtained as a temporary transfer function. By calculating the reciprocal thereof, a temporary inverse transfer function can be obtained. This inverse transfer function can be set in the receiver compensator 11. The inverse transfer function is also used when estimating the transfer function of the optical transmitter 7. In this case, it is not always necessary to set the inverse transfer function of the temporary transfer function in the receiver compensator 11.

図5は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの受信機補償部の構成を示す図である。受信機補償部11はIQベクトル処理(時間領域処理)を行う。即ち、X偏波及びY偏波を、それぞれXI+jXQ、及びYI+jYQと複素ベクトル信号表示して、FIRフィルタによって伝送特性を補償する。ステップS104で計算された逆伝達関数は、図示していないIFFT処理によって時間応答信号に変換され、FIRフィルタのタップ係数として設定される。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a receiver compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. The receiver compensator 11 performs IQ vector processing (time domain processing). That is, the X polarization and the Y polarization are expressed as complex vector signals as XI + jXQ and YI + jYQ, respectively, and the transmission characteristics are compensated by the FIR filter. The inverse transfer function calculated in step S104 is converted into a time response signal by IFFT processing (not shown), and is set as a tap coefficient of an FIR filter.

なお、受信機補償部11は、上述した構成に限定されず、伝達関数を補償できればどのような構成でもよい。受信機補償部11による周波数領域での補償は以下の式で示される。ただし、それぞれIFFTによって時間領域でFIRフィルタを用いて補償できることは言うまでもない。   Note that the receiver compensator 11 is not limited to the above-described configuration, and may have any configuration as long as the transfer function can be compensated. The compensation in the frequency domain by the receiver compensator 11 is represented by the following equation. However, it goes without saying that compensation can be performed using an FFT filter in the time domain by IFFT.

Figure 0006673881
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ここで、Xout及びYoutは、それぞれXin=XI+jXQ、Yin=YI+jYQの補償後のデータである。XIout、XQout、YIout、及びYQoutは、それぞれXIin、XQin、YIin、及びYQinの補償後のデータである。H1〜H16はその場合の逆伝達関数を示す。 Here, X out and Y out are data after compensation of X in = XI + jXQ and Y in = YI + jYQ, respectively. XI out , XQ out , YI out , and YQ out are data after compensation of XI in , XQ in , YI in , and YQ in , respectively. H1 to H16 indicate the inverse transfer functions in that case.

また、図示しないが、IQベクトル処理とIQ個別処理を組み合わせることも可能である。例えば、以下に示すように、一度IQベクトルとして複素フィルタでフィルタリング処理をした後、実数部と虚数部に分け、それぞれについて実数フィルタでフィルタリングを行う。   Although not shown, IQ vector processing and IQ individual processing can be combined. For example, as described below, after a filtering process is once performed by a complex filter as an IQ vector, a real part and an imaginary part are divided, and filtering is performed on each of them by a real filter.

・X*複素フィルタ⇒XI*実数フィルタ、XQ*実数フィルタ(タップ係数は個別設定可能)
・Y*複素フィルタ⇒YI*実数フィルタ、YQ*実数フィルタ(タップ係数は個別設定可能)
・ X * complex filter ⇒ XI * real filter, XQ * real filter (tap coefficient can be set individually)
・ Y * complex filter ⇒ YI * real filter, YQ * real filter (tap coefficient can be set individually)

ここで、X、Yはそれぞれ複素ベクトル表示、XI、XQ、YI、YQはそれぞれ実数表示、「*」は処理、「⇒」は処理の流れを示す。   Here, X and Y represent complex vector representations, XI, XQ, YI, and YQ represent real numbers, respectively, "*" represents a process, and "?" Represents a process flow.

なお、X又はYなどの複素信号の複素フィルタリングは、周波数領域で一括で処理(FFT⇒伝達関数乗算⇒IFFT)する方が、個別に処理するよりも回路規模は小さくできる。また、実数フィルタリングは、時間領域での処理(FIRフィルタ(畳み込み演算))で処理する方が回路規模上効率がよい。以上により、周波数特性及び遅延差を補償することが可能となる。   For complex filtering of a complex signal such as X or Y, the circuit scale can be reduced by performing batch processing (FFT → transfer function multiplication → IFFT) in the frequency domain as compared to processing individually. In addition, the real number filtering is more efficient in terms of circuit scale when it is processed by processing in the time domain (FIR filter (convolution operation)). As described above, the frequency characteristics and the delay difference can be compensated.

図6は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機伝達関数推定部の構成を示す図である。送信機伝達関数推定部8は、既知信号同期部8a、種々の伝送特性補償部8b、受信機補償部8c、及びFIRフィルタ8d及び二乗誤差最小化部8eを有する適応フィルタを備える。種々の伝送特性補償部8bは、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転補償、クロック位相補償、位相雑音補償などの伝送時の歪みを補償する種々の補償回路を含む。なお、既知信号同期部8aは、デジタルデータから既知信号を抽出する機能を有し、抽出した既知信号の状態から後段の種々の伝送特性補償に設定する補償データを各種推定ブロックにて推定する。即ち、光送信機7の伝達関数又は逆伝達関数の推定は伝送路2の伝送特性を推定する処理を含む。なお、受信機補償部8cは種々の伝送特性補償部8bの前段に配置することも可能である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter transfer function estimating unit of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. The transmitter transfer function estimating unit 8 includes a known signal synchronizing unit 8a, various transmission characteristic compensating units 8b, a receiver compensating unit 8c, and an adaptive filter having an FIR filter 8d and a square error minimizing unit 8e. The various transmission characteristic compensators 8b include various compensation circuits for compensating for transmission distortion such as chromatic dispersion compensation, frequency offset compensation, polarization dispersion / polarization rotation compensation, clock phase compensation, and phase noise compensation. The known signal synchronizer 8a has a function of extracting a known signal from digital data, and estimates compensation data to be set for various transmission characteristic compensations at a later stage from various extracted blocks based on the state of the extracted known signal. That is, the estimation of the transfer function or the inverse transfer function of the optical transmitter 7 includes a process of estimating the transmission characteristics of the transmission path 2. It should be noted that the receiver compensating section 8c can be arranged before the various transmission characteristic compensating sections 8b.

波長分散補償部は既知信号同期部8aの前段に配置することも可能である。種々の伝送特性補償部の各補償部の順番は入れ替え可能である。また、偏波分散・偏波回転補償の(1TAP 2×2MIMO(Multi Input Multi Output))の意味は、フィルタのタップ数を1にして、光送受信機の帯域特性をこのブロックで補償せず、偏波回転のみ行うことを示している(一般的な複数タップの2×2MIMOフィルタでは帯域についても補償する。)。   The chromatic dispersion compensator can be arranged at a stage prior to the known signal synchronizer 8a. The order of the compensators of the various transmission characteristic compensators can be interchanged. The meaning of (1 TAP 2 × 2 MIMO (Multi Input Multi Output)) of the polarization dispersion / polarization rotation compensation means that the tap number of the filter is set to 1 and the band characteristics of the optical transceiver are not compensated by this block. This indicates that only the polarization rotation is performed (the band is compensated in a general multi-tap 2 × 2 MIMO filter).

また、送信機伝達関数推定部8は、図4の第1の受信機伝達関数推定部13と同様に、X偏波及びY偏波のそれぞれについて複素ベクトル信号として処理しているが、XI、XQ、YI、及びYQのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。X偏波について複素ベクトル信号として処理することは、XIとXQとの間に遅延差(Skew;スキュー)がゼロとみなしている。遅延差が無視できない場合はレーンごとに伝達関数の抽出及び補償を行う必要がある。Y偏波についても同様である。   Further, the transmitter transfer function estimator 8 processes each of the X polarization and the Y polarization as a complex vector signal similarly to the first receiver transfer function estimator 13 of FIG. It is also possible to independently process each lane of XQ, YI, and YQ. In this case, it is possible to extract and compensate for the delay difference between lanes. Processing the X polarization as a complex vector signal assumes that the delay difference (Skew; skew) between XI and XQ is zero. If the delay difference cannot be ignored, it is necessary to extract and compensate for the transfer function for each lane. The same applies to the Y polarization.

図7は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光送信機の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing a process for estimating the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention.

まず、送信信号処理部4の入力に既知信号を入力し、光送信機7から光変調信号を送信する(ステップS201)。
この時、送信機補償部6はバイパスする。なお、送信機補償部6は、図5に示した受信機補償部11と同じ構成を取ることができる。
次に、受信側においてデータバッファ10で受信データが取得される(ステップS202)。
次に、送信機伝達関数推定部8は、データバッファ10からデジタルデータを取得する(ステップS203)。既知信号同期部8aは、取得したデジタルデータから既知信号を抽出する。抽出した既知信号に対して、種々の伝送特性の補償及び光受信機補償が行われる。光受信機補償は、ステップS1で推定された光受信機9の仮の逆伝達関数を用いて行われる。図6ではデータバッファ10の後段で受信機補償部11において仮の逆伝達関数で補償する構成が示されているが、この補償は上述の送信機伝達関数推定部8の処理には特に必要ない。
First, a known signal is input to the input of the transmission signal processing unit 4, and an optical modulation signal is transmitted from the optical transmitter 7 (step S201).
At this time, the transmitter compensator 6 bypasses. Note that the transmitter compensator 6 can have the same configuration as the receiver compensator 11 shown in FIG.
Next, reception data is acquired by the data buffer 10 on the reception side (step S202).
Next, the transmitter transfer function estimator 8 acquires digital data from the data buffer 10 (step S203). The known signal synchronizer 8a extracts a known signal from the acquired digital data. Compensation of various transmission characteristics and optical receiver compensation are performed on the extracted known signal. The optical receiver compensation is performed using the temporary inverse transfer function of the optical receiver 9 estimated in step S1. FIG. 6 shows a configuration in which the receiver compensator 11 compensates with the provisional inverse transfer function at the subsequent stage of the data buffer 10, but this compensation is not particularly necessary for the processing of the transmitter transfer function estimator 8 described above. .

種々の伝送特性の補償及び光受信機補償が処理された既知信号には、光送信機7の伝達関数の影響が残されている。従って、その信号に、その逆特性を設定したFIRフィルタ8dを適応フィルタとして適用し、その出力と既知信号との差分の二乗が最小になるように再び逆特性を修正する。この処理によって、適応フィルタを構成するFIRフィルタ8dのタップ係数を、逆伝達関数の時間応答として求めることができる。この逆伝達関数を求める手法は、一般的に下記に示すウィナー解又はLMSアルゴリズムとして知られている。   The effect of the transfer function of the optical transmitter 7 remains in the known signal that has been subjected to various transmission characteristic compensation and optical receiver compensation. Therefore, the FIR filter 8d in which the inverse characteristic is set is applied to the signal as an adaptive filter, and the inverse characteristic is corrected again so that the square of the difference between the output and the known signal is minimized. By this processing, the tap coefficient of the FIR filter 8d constituting the adaptive filter can be obtained as the time response of the inverse transfer function. The method of obtaining the inverse transfer function is generally known as a Wiener solution or an LMS algorithm described below.

Figure 0006673881
Figure 0006673881

ここで、s(n)は既知信号、y(n)は適応フィルタの出力、e(n)はs(n)とy(n)の差、h(n)は適応フィルタの時間応答である。   Here, s (n) is a known signal, y (n) is an output of the adaptive filter, e (n) is a difference between s (n) and y (n), and h (n) is a time response of the adaptive filter. .

上記の例では、適応等化の回路によって光送信機7の逆伝達関数を直接求めることができるため、ステップS203とステップS204は一体として処理できる。一方、一度光送信機7の伝達関数が求められる場合は逆伝達関数を計算する(ステップS204)。   In the above example, since the inverse transfer function of the optical transmitter 7 can be directly obtained by the adaptive equalization circuit, step S203 and step S204 can be processed integrally. On the other hand, once the transfer function of the optical transmitter 7 is obtained, the inverse transfer function is calculated (step S204).

次に、推定された光送信機7の逆伝達関数を送信機補償部6に設定する(ステップS205)。設定方法は、ステップS105で示した方法と同じである。この時、前述したように、XI、XQ、YI、及びYQのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。   Next, the estimated inverse transfer function of the optical transmitter 7 is set in the transmitter compensator 6 (step S205). The setting method is the same as the method shown in step S105. At this time, as described above, it is also possible to independently process each lane of XI, XQ, YI, and YQ. In this case, it is possible to extract and compensate for the delay difference between lanes.

図8は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの第2の受信機伝達関数推定部の構成を示す図である。第2の受信機伝達関数推定部14は、既知信号同期部14a、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転付加、クロック位相付加、位相雑音付加などの伝送時の歪みを模擬する回路14b、適応等化用のFIRフィルタ14c、二乗誤差最小化回路14dを有する。既知信号同期部14aは、デジタルデータから既知信号を抽出する機能を有し、抽出した既知信号の状態から後段の歪みを模擬する回路に設定する付加データを各種推定ブロックにて推定する。即ち、光受信機9の伝達関数又は逆伝達関数の推定は伝送路2の伝送特性を推定する処理を含む。なお、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波分散・偏波回転付加、クロック位相付加、位相雑音付加などの伝送時の歪みを模擬する回路14bの順番は入れ替え可能である。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a second receiver transfer function estimator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. The second receiver transfer function estimating unit 14 simulates a known signal synchronization unit 14a, chromatic dispersion compensation, frequency offset compensation, polarization dispersion / polarization rotation addition, clock phase addition, phase noise addition, and other transmission distortion. Circuit 14b, an FIR filter 14c for adaptive equalization, and a square error minimizing circuit 14d. The known signal synchronizer 14a has a function of extracting a known signal from digital data, and estimates additional data to be set in a circuit that simulates distortion at a subsequent stage from various states of the extracted known signal by various estimation blocks. That is, the estimation of the transfer function or the inverse transfer function of the optical receiver 9 includes a process of estimating the transmission characteristics of the transmission path 2. Note that the order of the circuits 14b for simulating distortion during transmission such as chromatic dispersion compensation, frequency offset compensation, polarization dispersion / polarization rotation addition, clock phase addition, and phase noise addition can be changed.

第2の受信機伝達関数推定部14では、図4の第1の受信機伝達関数推定部13の場合と同様に、X偏波及びY偏波のそれぞれについて複素ベクトル信号として処理しているが、XI、XQ、YI、及びYQのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。X偏波について複素ベクトル信号として処理することは、XIとXQとの間に遅延差がゼロとみなしている。遅延差が無視できない場合は、レーンごとに伝達関数の抽出及び補償を行う必要がある。Y偏波についても同様である。   Although the second receiver transfer function estimator 14 processes each of the X polarization and the Y polarization as a complex vector signal, as in the case of the first receiver transfer function estimator 13 in FIG. , XI, XQ, YI, and YQ, respectively. In this case, it is possible to extract and compensate for the delay difference between lanes. Processing the X polarization as a complex vector signal assumes that the delay difference between XI and XQ is zero. If the delay difference cannot be ignored, it is necessary to extract and compensate for the transfer function for each lane. The same applies to the Y polarization.

図9は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる光受信機の真の伝達関数又は逆伝達関数の推定処理を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a process of estimating the true transfer function or the inverse transfer function of the optical receiver by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention.

まず、送信信号処理部4の入力に既知信号を入力し、送信部1の光送信機7から受信部3に光変調信号を伝送する(ステップS301)。この時、図2のステップS2にて推定した光送信機7の逆伝達関数を送信機補償部6に設定して、光送信機7の伝送特性を補償する。なお、送信機補償部6は、図5に示した受信機補償部11と同じ構成を取ることができる。   First, a known signal is input to the input of the transmission signal processing unit 4, and an optical modulation signal is transmitted from the optical transmitter 7 of the transmission unit 1 to the reception unit 3 (Step S301). At this time, the inverse transfer function of the optical transmitter 7 estimated in step S2 of FIG. 2 is set in the transmitter compensator 6, and the transmission characteristics of the optical transmitter 7 are compensated. Note that the transmitter compensator 6 can have the same configuration as the receiver compensator 11 shown in FIG.

次に、受信側においてデータバッファ10で受信データが取得される(ステップS302)。
第2の受信機伝達関数推定部14は、データバッファ10からデジタルデータを取得する(ステップS303)。既知信号同期部14aは、取得したデジタルデータから既知信号を抽出する。抽出した既知信号は、適応フィルタとしてのFIRフィルタ14cに供給される。一方、既知信号に対して、伝送路歪みとして推定される波長分散、周波数オフセット、偏波分散・偏波回転、クロック位相、位相雑音が付加され、適応フィルタの出力と比較される。波長分散、周波数オフセット、偏波分散・偏波回転、クロック位相、位相雑音の付加量は、既知信号の状態から種々の推定ブロックにて推定される。
Next, on the receiving side, the received data is acquired by the data buffer 10 (step S302).
The second receiver transfer function estimating unit 14 acquires digital data from the data buffer 10 (Step S303). The known signal synchronizer 14a extracts a known signal from the acquired digital data. The extracted known signal is supplied to an FIR filter 14c as an adaptive filter. On the other hand, chromatic dispersion, frequency offset, polarization dispersion / polarization rotation, clock phase, and phase noise estimated as transmission line distortion are added to the known signal, and compared with the output of the adaptive filter. Chromatic dispersion, frequency offset, polarization dispersion / polarization rotation, clock phase, and the amount of phase noise added are estimated by various estimation blocks from the state of the known signal.

ここで、適応フィルタの出力において、光送信機7の伝達関数は送信機補償部6で補償されているとみなされる。光受信機9の伝達関数が適応フィルタによって補償されれば、適応フィルタの出力は伝送路歪みの影響のみ受ける。この信号が、伝送路歪みが付加された既知信号と比較され、その差分(二乗誤差)が最小化されることで、適応フィルタであるFIRフィルタ14cのタップ係数を光受信機9の逆伝達関数の時間応答として求めることができる。この逆伝達関数を求める手法は、一般的に下記に示すウィナー解又はLMSアルゴリズムとして知られている。   Here, at the output of the adaptive filter, the transfer function of the optical transmitter 7 is regarded as being compensated by the transmitter compensator 6. If the transfer function of the optical receiver 9 is compensated by the adaptive filter, the output of the adaptive filter is affected only by the transmission line distortion. This signal is compared with a known signal to which transmission line distortion is added, and the difference (square error) is minimized, so that the tap coefficient of the FIR filter 14c, which is an adaptive filter, is calculated by the inverse transfer function of the optical receiver 9. Can be obtained as the time response of The method of obtaining the inverse transfer function is generally known as a Wiener solution or an LMS algorithm described below.

Figure 0006673881
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ここで、d(n)は既知信号、y(n)は適応フィルタの出力、e(n)はd(n)とy(n)の差、h(n)は適応フィルタの時間応答である。   Here, d (n) is a known signal, y (n) is an output of the adaptive filter, e (n) is a difference between d (n) and y (n), and h (n) is a time response of the adaptive filter. .

上記の例では、適応等化の回路によって、光送信機7の真の逆伝達関数を直接求めることができたため、ステップS303とステップS304は一体として処理できる。一方、光受信機9の真の伝達関数が求められる場合は、その伝達関数から真の逆伝達関数を計算する(ステップS304)。   In the above example, since the true inverse transfer function of the optical transmitter 7 can be directly obtained by the adaptive equalization circuit, step S303 and step S304 can be integrally processed. On the other hand, when a true transfer function of the optical receiver 9 is obtained, a true inverse transfer function is calculated from the transfer function (step S304).

次に、推定された光受信機9の真の逆伝達関数を受信機補償部11に設定する(ステップS305)。設定方法は、ステップS105で示した方法と同じである。この時、前述したように、XI、XQ、YI、及びYQのそれぞれのレーンについて独立的に処理することも可能である。この場合、レーン間の遅延差についても抽出及び補償することが可能となる。   Next, the estimated true inverse transfer function of the optical receiver 9 is set in the receiver compensator 11 (step S305). The setting method is the same as the method shown in step S105. At this time, as described above, it is also possible to independently process each lane of XI, XQ, YI, and YQ. In this case, it is possible to extract and compensate for the delay difference between lanes.

以上説明した構成により、光送信機7の伝達関数又は逆伝達関数と光受信機9の伝達関数又は逆伝達関数がそれぞれ推定可能となる。即ち、光送信機7及び光送信機9の伝送特性を推定することができる。それらの伝達関数又は逆伝達関数を送信機補償部6及び受信機補償部11に設定することによって、光送信機7における伝達関数と光受信機9における伝達関数を個別に補償することができる。   With the configuration described above, the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter 7 and the transfer function or inverse transfer function of the optical receiver 9 can be estimated. That is, the transmission characteristics of the optical transmitter 7 and the optical transmitter 9 can be estimated. By setting those transfer functions or inverse transfer functions in the transmitter compensator 6 and the receiver compensator 11, the transfer function in the optical transmitter 7 and the transfer function in the optical receiver 9 can be individually compensated.

上述した光伝送特性補償システムの構成によって伝送特性を向上させるためには、従来は上述したように、光送受信機を構成する光回路又はアナログ電気回路などの伝達関数の逆伝達関数に相当するFIRフィルタのパラメータ(タップ数)を多くする必要があった。   In order to improve the transmission characteristics by the configuration of the optical transmission characteristic compensation system described above, conventionally, as described above, an FIR corresponding to an inverse transfer function of a transfer function of an optical circuit or an analog electric circuit constituting an optical transceiver is used. It was necessary to increase the filter parameters (the number of taps).

本実施形態に係る光伝送特性補償システムは、通常は補償用パラメータ(タップ係数)の最大値がタップ係数列の中央にくるのに対して、意図的に最大値の位置をずらすようなパラメータ系列を持つ。タップ中心をずらすことにより、電気配線等などの反射の影響による信号歪みを補償することが可能となり、少ない回路規模にもかかわらずより高い精度の補償が可能になる。   The optical transmission characteristic compensating system according to the present embodiment generally has a parameter sequence in which the maximum value of the compensation parameter (tap coefficient) is located at the center of the tap coefficient sequence, while the position of the maximum value is intentionally shifted. have. By displacing the tap center, it is possible to compensate for signal distortion due to the influence of reflection of electric wiring and the like, and to achieve higher accuracy compensation despite a small circuit scale.

図10は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機補償部及び受信機補償部を構成するFIRフィルタの構成を示す図である。図示するように、本実施形態においては、歪みを補償するFIRフィルタのタップ中心をずらすように構成される。なお、ここでいうタップ中心とは、FIRフィルタのタップ係数の最大値である。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an FIR filter constituting a transmitter compensator and a receiver compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, the tap center of the FIR filter for compensating distortion is shifted. Here, the tap center is the maximum value of the tap coefficient of the FIR filter.

具体的には、送信機補償部6側においてはタップ中心を左寄りに、受信機補償部11側においてはタップ中心を右寄りにずらすように構成される。図10において、X(t)は補償前の信号、h(t−τ)はタップ係数、τはタップ中心からずらす時間量、Z−1は遅延量τに対応するブロック、Y(t)は補償後の信号である。 Specifically, the center of the tap is shifted to the left on the transmitter compensator 6 side, and the tap center is shifted to the right on the receiver compensator 11 side. In FIG. 10, X (t) is a signal before compensation, h (t−τ) is a tap coefficient, τ is the amount of time to be shifted from the tap center, Z− 1 is a block corresponding to the delay amount τ, and Y (t) is This is the signal after compensation.

以下、送信機補償部6側の歪み補償FIRフィルタを例として、さらに詳しく説明する。送信側の場合、タップ中心の右側のタップ(右側タップ)がデバイス間の反射などによる歪みを補償しているため、高精度な補償をするためにタップを長くする必要がある。なお、図10に示したように、右側タップはhにおけるnの値がより大きいタップ(信号に対してより後から畳み込まれるタップ)であり、一方、その反対である左側タップはhにおけるnの値がより小さいタップ(信号に対してより先に畳み込まれるタップ)である。同じタップ長のFIRフィルタを使う場合、送受信側それぞれタップ中心を最適な位置にずらすことによって、補償効果を最大化することができる。 Hereinafter, the distortion compensating FIR filter on the transmitter compensating unit 6 side will be described in more detail as an example. In the case of the transmitting side, the tap on the right side of the tap center (right tap) compensates for distortion due to reflection between devices and the like, so that it is necessary to lengthen the tap in order to perform highly accurate compensation. Incidentally, as shown in FIG. 10, right side tap is n value is greater than the taps in h n (taps convolved more later to the signal), whereas the left tap its opposite h n Are the taps with smaller values of n (the taps that are convolved earlier for the signal). When FIR filters having the same tap length are used, the compensation effect can be maximized by shifting the center of each tap on the transmitting and receiving sides to an optimum position.

図11は、通常のFIRフィルタのタップ係数を示す図である。図11に示すグラフの縦軸はタップ係数を表し、横軸はタップ位置を表す。図示するように、通常のFIRフィルタにおいては、タップ係数のピーク値(タップ中心)はタップ係数列の中央(以下、「タップ中央」とも言う)にある。   FIG. 11 is a diagram showing tap coefficients of a normal FIR filter. The vertical axis of the graph shown in FIG. 11 represents a tap coefficient, and the horizontal axis represents a tap position. As shown, in a normal FIR filter, the peak value (tap center) of the tap coefficient is at the center of the tap coefficient sequence (hereinafter, also referred to as “tap center”).

図12は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機補償部を構成するFIRフィルタのタップ係数を示す図である。図12に示すグラフの縦軸はタップ係数を表し、横軸はタップ位置を表す。図示するように、本実施形態に係る光伝送特性補償システムの送信機補償部6を構成するFIRフィルタでは、タップ係数のピーク値(タップ中心)をタップ中央から左側にずらすように構成される。なお、本実施形態に係る光伝送特性補償システムの受信機補償部11を構成するFIRフィルタでは、タップ係数のピーク値(タップ中心)をタップ中央から右側にずらすように構成される。   FIG. 12 is a diagram illustrating tap coefficients of an FIR filter included in a transmitter compensator of the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. The vertical axis of the graph shown in FIG. 12 represents a tap coefficient, and the horizontal axis represents a tap position. As shown in the figure, the FIR filter constituting the transmitter compensator 6 of the optical transmission characteristic compensating system according to the present embodiment is configured to shift the peak value of the tap coefficient (tap center) to the left from the center of the tap. Note that the FIR filter included in the receiver compensator 11 of the optical transmission characteristic compensation system according to the present embodiment is configured to shift the peak value of the tap coefficient (tap center) to the right from the center of the tap.

なお、タップ中心をタップ中央からずらす量(ずらし量)を決定する方法としては、例えば、ずらし量をスイープしながら最も伝送特性が良くなる位置となるずらし量に決定する方法が考えられる。または、配線長からの理論計算により反射による補償を行う範囲を決定して、その範囲に基づいてずらし量を決定する方法などが考えられる。   In addition, as a method of determining the amount by which the center of the tap is shifted from the center of the tap (shift amount), for example, a method of sweeping the shift amount and determining the shift amount at a position where the transmission characteristic is the best can be considered. Alternatively, a method of determining a range in which compensation by reflection is performed by theoretical calculation based on the wiring length, and determining a shift amount based on the range may be considered.

なお、タップ中心をずらす具体的な方法としては、例えば、上述した式3において、参照信号系列s(n)をあらかじめs(n−τ)などと時間遅延を与えた状態でフィルタを算出する方法などが考えられる。なお、τはタップ中心からずらす時間量である。   As a specific method of shifting the tap center, for example, a method of calculating a filter in a state where a time delay is previously given to the reference signal sequence s (n) as s (n−τ) or the like in Equation 3 described above. And so on. Here, τ is the amount of time to shift from the center of the tap.

図13は、本発明の一実施形態に係る光伝送特性補償システムによる受信Q値改善量を示す図である。図13に示すグラフにおいて、縦軸は受信Q値改善量(単位:dB(デシベル))を表し、横軸はタップ中心の位置を表す。図13に示すグラフは、通常の(タップ中心をずらさない)FIRフィルタに対して、本実施形態に係る(タップ中心をずらした)FIRフィルタを用いた場合に改善される受信Q値の改善量を表した実験結果を示したものである。   FIG. 13 is a diagram showing the amount of improvement in the reception Q value by the optical transmission characteristic compensation system according to one embodiment of the present invention. In the graph shown in FIG. 13, the vertical axis represents the received Q value improvement amount (unit: dB (decibel)), and the horizontal axis represents the position of the tap center. The graph shown in FIG. 13 shows the amount of improvement of the reception Q value improved when the FIR filter according to the present embodiment (with the tap center shifted) is used for a normal (with the tap center not shifted) FIR filter. Is a result of an experiment in which is shown.

上記の実験においては、65タップFIRフィルタが用られたため、タップ中央の位置は横軸においておよそ33の位置である。この位置は通常の(タップ中心をずらさない)FIRフィルタのタップ中央の位置に相当するため、図13に図示するように、受信Q値改善量は0dBとなる(図13のr1)。   In the above experiment, since a 65-tap FIR filter was used, the position of the center of the tap was about 33 on the horizontal axis. Since this position corresponds to the position of the center of the tap of the normal FIR filter (the center of the tap is not shifted), as shown in FIG. 13, the received Q value improvement amount is 0 dB (r1 in FIG. 13).

図13に図示するように、タップ中心の位置がタップ中央からずらされ、50の位置を超えて60の位置へ近づけられた場合に、0.8dBを超える受信Q値改善量となった。このように、通常の(タップ中心をずらさない)FIRフィルタに対して、本実施形態に係る(タップ中心をずらした)FIRフィルタを用いた場合に、受信Q値が改善されるという実験結果が得られた。   As illustrated in FIG. 13, when the center of the tap is shifted from the center of the tap and is moved closer to the position 60 than the position 50, the reception Q value improvement amount exceeds 0.8 dB. As described above, when the FIR filter according to the present embodiment (with the tap center shifted) is used for an ordinary (with the tap center shifted) FIR filter, an experimental result that the received Q value is improved is shown. Obtained.

以上説明したように、本実施形態に係る光伝送特性補償システムは、通常は補償用パラメータ(タップ係数)の最大値がタップ係数列の中央にくるのに対して、意図的に最大値の位置をずらすようなパラメータ系列を持つ。タップ中心をずらすことにより、電気配線等などの反射の影響による信号歪みを補償することが可能となり、少ない回路規模にもかかわらずより高い精度の補償が可能になる。   As described above, in the optical transmission characteristic compensation system according to the present embodiment, the maximum value of the compensation parameter (tap coefficient) is usually at the center of the tap coefficient sequence, but the position of the maximum value is intentionally set. Has a parameter series that shifts. By displacing the tap center, it is possible to compensate for signal distortion due to the influence of reflection of electric wiring and the like, and to achieve higher accuracy compensation despite a small circuit scale.

これにより、本実施形態に係る光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法は、回路規模の増大を抑えつつ精度の高い送受信機歪み補償を行うことができる。また、これにより、本実施形態に係る光伝送特性補償システム及び光伝送特性補償方法は、用いるFIRフィルタのタップ数を削減し、FIRフィルタの構成を簡易化することができるため、DSPの回路規模を削減し、低消費電力で高精度な光送受信機の歪み補償を実現することができる。   As a result, the optical transmission characteristic compensation system and optical transmission characteristic compensation method according to the present embodiment can perform highly accurate transceiver distortion compensation while suppressing an increase in circuit scale. Further, with this, the optical transmission characteristic compensation system and the optical transmission characteristic compensation method according to the present embodiment can reduce the number of taps of the FIR filter to be used and simplify the configuration of the FIR filter. , And high-precision optical transceiver distortion compensation with low power consumption can be realized.

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。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments and includes a design and the like within a range not departing from the gist of the present invention.

上述した実施形態における光伝送特性補償システムの一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Some functions of the optical transmission characteristic compensation system in the above-described embodiment may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read and executed by a computer system.
Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
Further, a "computer-readable recording medium" refers to a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short time. Such a program may include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case. Further, the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

1 送信部、2 伝送路、3 受信部、6 送信機補償部、7 光送信機、8 送信機伝達関数推定部、9 光受信機、11 受信機補償部、13 第1の受信機伝達関数推定部、14 第2の受信機伝達関数推定部 REFERENCE SIGNS LIST 1 transmitter, 2 transmission path, 3 receiver, 6 transmitter compensator, 7 optical transmitter, 8 transmitter transfer function estimator, 9 optical receiver, 11 receiver compensator, 13 first receiver transfer function Estimator, 14 second receiver transfer function estimator

Claims (4)

光送受信機の送信部から送信機補償部をバイパスして受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第1のデータと、前記受信部の光受信機の入力端にスペクトラムが既知な信号が入力された時に前記受信部が取得したデジタルデータから推定される仮の伝達関数又は仮の逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する送信機伝達関数推定部と、
前記送信部から前記受信部に、前記送信機補償部により前記送信部の逆伝達関数によって補償された第2の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第2のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する受信機伝達関数推定部と、
前記送信機伝達関数推定部によって前記光送信機の逆伝達関数が設定された際に、前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光送信機の伝送特性を補償する送信機補償部と、
推定した前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を用いて前記光受信機の伝送特性を補償する受信機補償部と、
を備え、
前記送信機補償部及び前記受信機補償部のうち少なくとも一方は、デジタルフィルタのタップ係数が最大値となる位置がタップ係数列の中央の位置からずれた位置となる前記タップ係数列を用いて補償し、
前記送信機補償部が補償する場合には、前記ずれた位置は前記タップ係数列の中央の位置から第1の方向にずれた位置であり、
前記受信機補償部が補償する場合には、前記ずれた位置は前記タップ係数列の中央の位置から前記第1の方向とは逆の方向である第2の方向にずれた位置である
光伝送特性補償システム。
The first data obtained by the receiving unit when the first known signal is transmitted from the transmitting unit of the optical transceiver to the receiving unit by bypassing the transmitter compensating unit, and the input terminal of the optical receiver of the receiving unit. From the provisional transfer function or the provisional inverse transfer function estimated from the digital data obtained by the reception unit when a signal with a known spectrum is input, the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter of the transmission unit is calculated. A transmitter transfer function estimator for estimating,
From the transmitting unit to the receiving unit, the second data acquired by the receiving unit when transmitting the second known signal compensated by the inverse transfer function of the transmitting unit by the transmitter compensating unit, and the estimated From the transfer function or the inverse transfer function of the optical transmitter, a receiver transfer function estimator for estimating the transfer function or the inverse transfer function of the optical receiver,
When the inverse transfer function of the optical transmitter is set by the transmitter transfer function estimating unit, transmitter compensation for compensating the transmission characteristics of the optical transmitter using the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter. Department and
A receiver compensating unit that compensates for the transmission characteristics of the optical receiver using the estimated transfer function or inverse transfer function of the optical receiver,
With
At least one of the transmitter compensator and the receiver compensator is compensated by using the tap coefficient sequence in which the position where the tap coefficient of the digital filter has the maximum value is shifted from the center position of the tap coefficient sequence. And
When the transmitter compensator compensates, the shifted position is a position shifted in a first direction from a center position of the tap coefficient sequence,
When the receiver compensator compensates, the shifted position is a position shifted from a center position of the tap coefficient sequence in a second direction opposite to the first direction. Characteristic compensation system.
前記送信機補償部は、前記タップ係数が最大値となる位置が、前記タップ係数列の中央の位置から、信号に対してより先に畳み込まれるタップ側にずれた位置となるタップ係数列を用いて補償し、
前記受信機補償部は、前記タップ係数が最大値となる位置が、前記タップ係数列の中央の位置から、信号に対してより後に畳み込まれるタップ側にずれた位置となるタップ係数列を用いて補償する
請求項1に記載の光伝送特性補償システム。
The transmitter compensator, a position where the tap coefficient has the maximum value, a tap coefficient sequence that is shifted from the center position of the tap coefficient sequence to the tap side where the signal is convolved earlier. Compensation using
The receiver compensating unit uses a tap coefficient sequence in which a position where the tap coefficient has the maximum value is shifted from a center position of the tap coefficient sequence to a tap side where the signal is convolved later. The optical transmission characteristic compensation system according to claim 1.
前記タップ係数列の中央の位置と前記タップ係数列の中央の位置からずれた位置との間のずれ量は、配線長に基づいて計算されたずれ量である
請求項1または請求項2に記載の光伝送特性補償システム。
The shift amount between the center position of the tap coefficient sequence and a position shifted from the center position of the tap coefficient sequence is a shift amount calculated based on a wiring length. Optical transmission characteristics compensation system.
光送受信機の送信部から送信機補償部をバイパスして受信部に第1の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第1のデータと、前記受信部の光受信機の入力端にスペクトラムが既知な信号が入力された時に前記受信部が取得したデジタルデータから推定される仮の伝達関数又は仮の逆伝達関数とから、前記送信部の光送信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第1のステップと、
前記送信部から前記受信部に、前記送信機補償部により前記送信部の逆伝達関数によって補償された第2の既知信号を伝送した時に前記受信部が取得した第2のデータと、推定した前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数とから、前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数を推定する第2のステップと、
前記第1のステップによって前記光送信機の逆伝達関数が設定された際に、前記光送信機の伝達関数又は逆伝達関数と前記光受信機の伝達関数又は逆伝達関数とを用いて前記光送信機及び前記光受信機の伝送特性を補償するとき、デジタルフィルタのタップ係数が最大値となる位置がタップ係数列の中央の位置からずれた位置となる前記タップ係数列を用いて補償し、
前記光送信機の伝送特性を補償するときには、前記ずれた位置は前記タップ係数列の中央の位置から第1の方向にずれた位置であり、
前記光受信機の伝送特性を補償するときには、前記ずれた位置は前記タップ係数列の中央の位置から前記第1の方向とは逆の方向である第2の方向にずれた位置である
第3のステップと、
を有する光伝送特性補償方法。
The first data obtained by the receiving unit when the first known signal is transmitted from the transmitting unit of the optical transceiver to the receiving unit by bypassing the transmitter compensating unit, and the input terminal of the optical receiver of the receiving unit. From the provisional transfer function or the provisional inverse transfer function estimated from the digital data obtained by the reception unit when a signal with a known spectrum is input, the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter of the transmission unit is calculated. A first step of estimating;
From the transmitting unit to the receiving unit, the second data acquired by the receiving unit when transmitting the second known signal compensated by the inverse transfer function of the transmitting unit by the transmitter compensating unit, and the estimated A second step of estimating a transfer function or an inverse transfer function of the optical receiver from a transfer function or an inverse transfer function of the optical transmitter;
When the inverse transfer function of the optical transmitter is set by the first step, the light is transmitted using the transfer function or inverse transfer function of the optical transmitter and the transfer function or inverse transfer function of the optical receiver. When compensating the transmission characteristics of the transmitter and the optical receiver, the position where the tap coefficient of the digital filter is the maximum value is compensated using the tap coefficient sequence that is a position shifted from the center position of the tap coefficient sequence ,
When compensating for the transmission characteristics of the optical transmitter, the shifted position is a position shifted in a first direction from a center position of the tap coefficient sequence,
When compensating for the transmission characteristics of the optical receiver, the shifted position is a position shifted from a center position of the tap coefficient sequence in a second direction opposite to the first direction. The third step;
An optical transmission characteristic compensation method comprising:
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