JP7038408B2 - Digital coherent transmission system - Google Patents

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本発明は、デジタルコヒーレント伝送において、光ファイバ伝送路中で生じる導波音響波型ブリルアン散乱による光位相雑音の補償回路を有するデジタルコヒーレント伝送システムに関するものである。 The present invention relates to a digital coherent transmission system having a compensation circuit for optical phase noise due to waveguide acoustic wave type Brillouin scattering generated in an optical fiber transmission line in digital coherent transmission.

光ファイバ伝送路は、その屈折率が光強度に比例して変化する光カー効果によって、自己位相変調（SPM：Self Phase Modulation）や相互位相変調（XPM：Cross Phase Modulation）などの非線形光学効果を誘発する（例えば、非特許文献１参照）。そのため、光ファイバ伝送路中を伝送する信号光の光電界位相が、自らのチャンネルあるいは他のチャンネルの光強度に依存して変化し、これがデータ復調時の符号誤りを引き起こす。 The optical fiber transmission line has a non-linear optical effect such as self phase modulation (SPM) and cross phase modulation (XPM) by the optical Kerr effect whose refractive index changes in proportion to the light intensity. Induce (see, for example, Non-Patent Document 1). Therefore, the optical electric field phase of the signal light transmitted in the optical fiber transmission line changes depending on the optical intensity of its own channel or another channel, which causes a code error at the time of data demodulation.

さらに光ファイバ伝送路は、熱平衡状態で光ファイバに生じる音響振動モード（ブリルアン散乱）の影響による光位相変調効果を誘発することが知られている（例えば、非特許文献２参照）。これは、導波音響波型ブリルアン散乱（GAWBS: Guided Acoustic-Wave Brillouin Scattering）と呼ばれ、このGAWBSによる位相変調の大きさは、伝送距離に比例して増大する関係にある。そのため、伝送距離が長くなるほどGAWBSによる位相雑音の影響が顕著になる。 Further, it is known that an optical fiber transmission line induces an optical phase modulation effect due to the influence of an acoustic vibration mode (Brillouin scattering) that occurs in an optical fiber in a thermal equilibrium state (see, for example, Non-Patent Document 2). This is called guided acoustic-Wave Brillouin Scattering (GAWBS), and the magnitude of phase modulation by this GAWBS increases in proportion to the transmission distance. Therefore, as the transmission distance becomes longer, the influence of phase noise due to GAWBS becomes more pronounced.

光カー効果による非線形位相回転の影響に対しては、これまでに様々な補償法が提案されている。その代表例として、受信部におけるデジタル信号処理（DSP）上で、分散、非線形光学効果、損失係数を反転させた光ファイバ伝送路中の逆方向の伝搬を解析し、分散と非線形光学効果による波形歪みを一括して除去する逆伝搬法がある（例えば、非特許文献３参照）。 Various compensation methods have been proposed so far for the influence of the nonlinear phase rotation due to the optical Kerr effect. As a typical example, on the digital signal processing (DSP) in the receiver, the dispersion, the nonlinear optical effect, and the reverse propagation in the optical fiber transmission line in which the loss coefficient is inverted are analyzed, and the waveform due to the dispersion and the nonlinear optical effect is analyzed. There is a back propagation method that removes distortion all at once (see, for example, Non-Patent Document 3).

一方、GAWBSによる光位相変調の影響に対しては、光ファイバを冷却することによる抑制効果や、特殊な導波路構造を有するフォトニック結晶ファイバを用いて低減を図る手法が報告されている（例えば、非特許文献４または５参照）。しかしながら、デジタルコヒーレント伝送へ応用できるようなGAWBS雑音の補償技術の報告例はない。 On the other hand, it has been reported that the influence of optical phase modulation by GAWBS can be suppressed by cooling the optical fiber or by using a photonic crystal fiber having a special waveguide structure (for example). , Non-Patent Document 4 or 5). However, there is no report of GAWBS noise compensation technology that can be applied to digital coherent transmission.

G. P. Agrawal, “Nonlinear Fiber Optics”, Third Edition, Academic Press, 2001G. P. Agrawal, “Nonlinear Fiber Optics”, Third Edition, Academic Press, 2001 R. Shelby et al., “Resolved forward Brillouin scattering in optical fibers”, Phys. Rev. Lett., 1985, vol. 54, no. 9, pp. 939-942R. Shelby et al., “Resolved forward Brillouin scattering in optical fibers”, Phys. Rev. Lett., 1985, vol. 54, no. 9, pp. 939-942 M. Tsang et al., “Reverse propagation of femtosecond pulses in optical fibers”, Opt. Lett., 2003, vol. 28, no. 20, pp. 1873-1875M. Tsang et al., “Reverse propagation of femtosecond pulses in optical fibers”, Opt. Lett., 2003, vol. 28, no. 20, pp. 1873-1875 S. Perlmutter et al., “Polarization properties of quasielastic light scattering in fused-silica optical fiber”, Phys. Rev. B, 1990, vol. 42, no. 8, pp. 5294-5305S. Perlmutter et al., “Polarization properties of quasielastic light scattering in fused-silica optical fiber”, Phys. Rev. B, 1990, vol. 42, no. 8, pp. 5294-5305 D. Elser et al., “Reduction of guided acoustic wave Brillouin scattering in photonic crystal fibers”, Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, 133901D. Elser et al., “Reduction of guided acoustic wave Brillouin scattering in photonic crystal fibers”, Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, 133901

デジタルコヒーレント多値QAM（Quadrature Amplitude Modulation）伝送では、QAM信号の多値度を高めることで周波数利用効率を向上させることができ、その結果、光通信波長帯全域を利用して伝送可能な最大通信容量を大幅に増大できる。しかし、多値度が上がるとシンボル間の位相間隔が狭まるため、前述したカー効果やGAWBSによる位相変調効果が大きな符号誤りを誘発する。そのため、GAWBSに起因した光位相雑音への補償技術が、QAM信号の多値度増大に向け大変重要な課題となる。 In digital coherent multi-level QAM (Quadrature Amplitude Modulation) transmission, frequency utilization efficiency can be improved by increasing the multi-level degree of the QAM signal, and as a result, the maximum communication that can be transmitted using the entire optical communication wavelength band. The capacity can be significantly increased. However, as the multivalue degree increases, the phase spacing between symbols narrows, so the above-mentioned Kerr effect and phase modulation effect by GAWBS induce large code errors. Therefore, the technology for compensating for the optical phase noise caused by GAWBS becomes a very important issue for increasing the multilevel degree of the QAM signal.

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、GAWBSに起因した光位相雑音に対する補償回路を有するデジタルコヒーレント伝送システムを提供することを目的とする。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a digital coherent transmission system having a compensation circuit for optical phase noise caused by GAWBS.

かかる目的を達成するために、本発明に係るデジタルコヒーレント伝送システムは、送信部と光ファイバ伝送路と受信部とを備えたデジタルコヒーレント伝送システムであって、前記送信部はパイロットトーン信号（無変調のキャリア信号）を生成し、前記受信部は光位相補償回路と光位相変調器とを有し、前記光位相補償回路は、前記パイロットトーン信号を用いて前記光ファイバ伝送路中で発生した導波音響波型ブリルアン散乱による光位相雑音を検出するとともに、検出した雑音信号を変調信号として前記光位相変調器を駆動することにより、伝送後のデータ信号に付与された前記光位相雑音を除去することを特徴とする。
または、本発明に係るデジタルコヒーレント伝送システムは、送信部と光ファイバ伝送路と受信部とを備えたデジタルコヒーレント伝送システムであって、前記送信部はパイロットトーン信号を生成し、前記受信部は光位相補償回路を有し、前記光位相補償回路は、前記光ファイバ伝送路を伝送後の前記パイロットトーン信号をシード光として局発光源を注入同期することにより、伝送後のデータ信号に付与された導波音響波型ブリルアン散乱による光位相雑音を除去することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the digital coherent transmission system according to the present invention is a digital coherent transmission system including a transmission unit, an optical fiber transmission line, and a reception unit, and the transmission unit is a pilot tone signal (unmodulated). The receiver has an optical phase compensation circuit and an optical phase modulator, and the optical phase compensation circuit uses the pilot tone signal to generate a guide generated in the optical fiber transmission line. The optical phase noise due to the wave acoustic wave type Brilluan scattering is detected, and the optical phase noise added to the data signal after transmission is removed by driving the optical phase modulator using the detected noise signal as a modulation signal . It is characterized by that.
Alternatively, the digital coherent transmission system according to the present invention is a digital coherent transmission system including a transmission unit, an optical fiber transmission line, and a reception unit, wherein the transmission unit generates a pilot tone signal, and the reception unit is optical. It has a phase compensation circuit, and the optical phase compensation circuit is applied to a data signal after transmission by injecting and synchronizing a station emission source with the pilot tone signal after transmission through the optical fiber transmission line as seed light. It is characterized by removing optical phase noise due to waveguide acoustic wave type Brilluan scattering.

本発明に係るデジタルコヒーレント伝送システムにおいて、前記送信部は、前記パイロットトーン信号を前記データ信号に波長分割多重してもよい。 In the digital coherent transmission system according to the present invention, the transmission unit may perform wavelength division multiplexing of the pilot tone signal with the data signal.

本発明によれば、GAWBSに起因した光位相雑音に対する補償回路を有するデジタルコヒーレント伝送システムを提供することができる。本発明のGAWBS雑音補償回路を用いることにより、デジタルコヒーレント伝送システム内の位相雑音が低減し、本システムで伝送可能なデータ信号の多値度が増大する。その結果、伝送の周波数利用効率が上がり、より経済的な伝送システムを実現できる。また、伝送可能な距離を拡大できる。 According to the present invention, it is possible to provide a digital coherent transmission system having a compensation circuit for optical phase noise caused by GAWBS. By using the GAWBS noise compensation circuit of the present invention, the phase noise in the digital coherent transmission system is reduced, and the multivalued degree of the data signal that can be transmitted by the system is increased. As a result, the frequency utilization efficiency of transmission is improved, and a more economical transmission system can be realized. In addition, the distance that can be transmitted can be expanded.

本発明の第一の実施形態のデジタルコヒーレント伝送システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the digital coherent transmission system of 1st Embodiment of this invention. 図１に示すデジタルコヒーレント伝送システムの、パイロットトーン信号を用いて検出したGAWBS雑音の実測例を示す、（ａ）光ファイバ伝送路を除いて送・受信部を直結したBack-to-back受信時のIF信号、（ｂ）長さ80 kmの標準単一モードファイバとエルビウム添加光ファイバ増幅器（中継アンプ）を計2スパン（160 km）用いた場合のIF信号のRFスペクトルである。An actual measurement example of GAWBS noise detected by using a pilot tone signal in the digital coherent transmission system shown in FIG. 1 is shown. (B) RF spectrum of the IF signal when a standard single-mode fiber with a length of 80 km and an erbium-added optical fiber amplifier (relay amplifier) are used for a total of 2 spans (160 km). 図１に示すデジタルコヒーレント伝送システムの、GAWBS補償の実験結果を示す、（ａ）GAWBS雑音に対する補償回路の適用がない場合、（ｂ）補償回路の適用がある場合における、復調信号のコンステレーションマップである。The constellation map of the demodulated signal showing the experimental result of GAWBS compensation of the digital coherent transmission system shown in FIG. 1 when (a) the compensation circuit is not applied to GAWBS noise and (b) the compensation circuit is applied. Is. 図１に示すデジタルコヒーレント伝送システムの受信部の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the receiving part of the digital coherent transmission system shown in FIG. 本発明の第二の実施形態のデジタルコヒーレント伝送システムの、受信部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiving part of the digital coherent transmission system of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態のデジタルコヒーレント伝送システムの、受信部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiving part of the digital coherent transmission system of the 3rd Embodiment of this invention. 図６に示すデジタルコヒーレント伝送システムの、受信部で実施するデジタル信号処理のフローチャートである。It is a flowchart of the digital signal processing carried out in the receiving part of the digital coherent transmission system shown in FIG. 図６に示すデジタルコヒーレント伝送システムの、受信部の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the receiving part of the digital coherent transmission system shown in FIG.

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の第一の実施形態を図１に示す。送信部において、CW光源１から出力されるキャリア信号（図１中の例では、光周波数fs）を光カプラ２Ａで分岐し、分岐した信号をそれぞれIQ変調器３および光周波数シフタ４（図１中の例では、fToneのダウンシフト）へ入力してデータ信号およびパイロットトーン信号を生成する。そして、これらの信号を光カプラ２Ｂで合波し、光ファイバ伝送路５へ入力する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The first embodiment of the present invention is shown in FIG. In the transmitter, the carrier signal output from the CW light source 1 (in the example in FIG. 1, the optical frequency f s ) is branched by the optical coupler 2A, and the branched signals are branched into the IQ modulator 3 and the optical frequency shifter 4 (FIG. 1). In the example in 1, it is input to the downshift of f Tone ) to generate a data signal and a pilot tone signal. Then, these signals are combined by the optical coupler 2B and input to the optical fiber transmission line 5.

受信部では、伝送後のデータ信号とパイロットトーン信号とを、波長分割フィルタ６を用いて分割する。分割されたデータ信号は、遅延ライン７と光位相変調器８を介した後にコヒーレントレシーバ１５へ入力され、光カプラ２Ｃで分岐した局発光源（LO: Local Oscillator）９からの出力光の一部とともに、ホモダイン検波される。検出されたホモダイン検波信号を、アナログ・デジタル変換器（ADC: Analog to Digital Convertor）１６とデジタル信号処理回路（DSP: Digital Signal Processor）１７とを用いて復調する。 The receiving unit divides the transmitted data signal and the pilot tone signal by using the wavelength dividing filter 6. The divided data signal is input to the coherent receiver 15 after passing through the delay line 7 and the optical phase modulator 8, and is a part of the output light from the local oscillator (LO) 9 branched by the optical coupler 2C. At the same time, homodyne detection is performed. The detected homodyne detection signal is demodulated by using an analog to digital converter (ADC) 16 and a digital signal processor (DSP) 17.

一方、分割されたパイロットトーン信号は、光カプラ２Ｄを介して光検出器１０へ入力され、光カプラ２Ｃで分岐したLO９からの出力光の一部とのIF（Intermediate Frequency）信号が検出される。検出されたIF信号の周りに立つGAWBS雑音を、ダブルバランスドミキサ（DBM: Double Balanced Mixer）１１、シンセサイザ１２、ローパスフィルタ１３からなる位相同期検波回路で抽出する。抽出された雑音信号を、反転増幅器１４で増幅して位相を反転させ、これを変調信号として光位相変調器８をデータ信号と同期して逆相で駆動することで、伝送後のデータ信号に付与されたGAWBS雑音を相殺する。 On the other hand, the divided pilot tone signal is input to the photodetector 10 via the optical coupler 2D, and an IF (Intermediate Frequency) signal with a part of the output light from LO9 branched by the optical coupler 2C is detected. .. The GAWBS noise that stands around the detected IF signal is extracted by a phase synchronous detection circuit including a double balanced mixer (DBM) 11, a synthesizer 12, and a low-pass filter 13. The extracted noise signal is amplified by the inverting amplifier 14 to invert the phase, and the optical phase modulator 8 is driven in the opposite phase in synchronization with the data signal using this as a modulation signal to obtain a data signal after transmission. Cancels the applied GAWBS noise.

GAWBS雑音は、±500 MHz程度の帯域を有するため、送信部において、データ信号のキャリア周波数から1 GHz以上離れた位置に、パイロットトーン信号を立てるとよい。また、IQ変調器３を変調する電気データ信号にパイロットトーン生成用電気信号を加算し、IQ変調器３を用いて、データ信号と同時にパイロットトーン信号を生成する手法も有効である。この場合、光カプラ２Ａ、２Ｂおよび光周波数シフタ４が不要となり、システム構成を簡素化できる。 Since GAWBS noise has a band of about ± 500 MHz, it is advisable to set up a pilot tone signal at a position 1 GHz or more away from the carrier frequency of the data signal in the transmitter. Further, it is also effective to add a pilot tone generation electric signal to the electric data signal that modulates the IQ modulator 3 and use the IQ modulator 3 to generate a pilot tone signal at the same time as the data signal. In this case, the optical couplers 2A and 2B and the optical frequency shifter 4 are not required, and the system configuration can be simplified.

光ファイバ伝送路５は、任意の波長分散を有する各種光ファイバならびに中継アンプやラマンアンプといった光増幅器より構成される。 The optical fiber transmission line 5 is composed of various optical fibers having an arbitrary wavelength dispersion and an optical amplifier such as a relay amplifier or a Raman amplifier.

受信部において、データ信号とLO信号間の位相同期の方法として、アナログの光位相同期回路を用いる手法と、DSP１７を用いたデジタル信号処理による手法が有効である。波長分割フィルタ６としては、帯域を有するデータ信号の抽出には、回折格子型の光フィルタが有効である。一方、無変調のパイロットトーン信号の抽出には、回折格子型の光フィルタの他、エタロンやファイバブラッググレーティングを用いた狭帯域光フィルタが有効である。遅延ライン７には、光ファイバコードによる粗調整と、空間結合型遅延モジュールを用いた微調整との組み合わせが有効である。この遅延ライン７により、光位相変調器８中をデータ信号が通過するタイミングと、パイロットトーン信号を用いて検出したGAWBS雑音信号を光位相変調器８へフィードバックするタイミングとを、10 psのオーダーの高い精度で調整することにより、±500 MHz程度の帯域を有するGAWBS雑音の全成分を相殺することができる。 In the receiving unit, as a method of phase synchronization between the data signal and the LO signal, a method using an analog optical phase-locked loop and a method by digital signal processing using the DSP 17 are effective. As the wavelength division filter 6, a diffraction grating type optical filter is effective for extracting a data signal having a band. On the other hand, for extracting the unmodulated pilot tone signal, a narrow band optical filter using an etalon or a fiber Bragg grating is effective in addition to a diffraction grating type optical filter. For the delay line 7, a combination of rough adjustment using an optical fiber cord and fine adjustment using a space-coupled delay module is effective. With this delay line 7, the timing at which the data signal passes through the optical phase modulator 8 and the timing at which the GAWBS noise signal detected using the pilot tone signal is fed back to the optical phase modulator 8 are on the order of 10 ps. By adjusting with high accuracy, it is possible to cancel all the components of GAWBS noise having a band of about ± 500 MHz.

図１に示す第一の実施形態において、光検出器１０で検出したIF信号のRFスペクトルの一例を、図２に示す。図２（ａ）は、光ファイバ伝送路５を除いて送・受信部を直結したBack-to-back受信時のIF信号、図２（ｂ）は、長さ80 kmの標準単一モードファイバとエルビウム添加光ファイバ増幅器（中継アンプ）とを、計2スパン（160 km）用いた場合のIF信号に対応している。図２（ｂ）に示すように、160 km伝送後において、IF信号の周りにおおよそ50 MHzの間隔で複数本の光位相雑音成分が観測されている。このGAWBSによる雑音信号の帯域は±500 MHz程度であり、これはデータ信号の通常の帯域（数GHz～数10 GHz）と比べ十分に狭い。そのため、GAWBS雑音はデータ信号の帯域内に混入してしまい、信号と判別されにくい。そして、このGAWBS雑音は、光位相揺らぎを誘発し、伝送特性の劣化を引き起こす。 An example of the RF spectrum of the IF signal detected by the photodetector 10 in the first embodiment shown in FIG. 1 is shown in FIG. FIG. 2A shows an IF signal at the time of back-to-back reception in which the transmission / reception unit is directly connected except for the optical fiber transmission line 5, and FIG. 2B shows a standard single-mode fiber having a length of 80 km. And an erbium-added optical fiber amplifier (relay amplifier) are compatible with IF signals when a total of 2 spans (160 km) are used. As shown in FIG. 2 (b), after 160 km transmission, a plurality of optical phase noise components are observed around the IF signal at intervals of about 50 MHz. The band of the noise signal by this GAWBS is about ± 500 MHz, which is sufficiently narrower than the normal band of the data signal (several GHz to several tens of GHz). Therefore, GAWBS noise is mixed in the band of the data signal, and it is difficult to distinguish it from the signal. Then, this GAWBS noise induces optical phase fluctuation and causes deterioration of transmission characteristics.

図１に示す第一の実施形態を用いて行ったGAWBS雑音補償の実験結果の一例を、図３に示す。本実験では、データ信号として3 Gsymbol/s, 64 QAM信号を利用し、そのキャリア周波数から10 GHzだけ低周波側にパイロットトーン信号を配置している。図３（ａ）、（ｂ）に、それぞれGAWBS雑音に対する補償回路の適用がない場合と、ある場合とにおける復調信号のコンステレーションマップを示す。これらの図より、本発明で提案する補償回路を適用することで、コンステレーションマップ上の位相揺らぎが小さくなっている様子がわかる。その結果、振幅エラーの大きさを示すEVM（Error Vector Magnitude）の値を、2.2 %から1.9 %までに低減できている。 FIG. 3 shows an example of the experimental results of GAWBS noise compensation performed using the first embodiment shown in FIG. In this experiment, a 3 Gsymbol / s, 64 QAM signal is used as a data signal, and a pilot tone signal is placed on the low frequency side by 10 GHz from the carrier frequency. FIGS. 3A and 3B show a constellation map of the demodulated signal when the compensation circuit for GAWBS noise is not applied and when the compensation circuit is applied. From these figures, it can be seen that the phase fluctuation on the constellation map is reduced by applying the compensation circuit proposed by the present invention. As a result, the value of EVM (Error Vector Magnitude), which indicates the magnitude of the amplitude error, can be reduced from 2.2% to 1.9%.

図４に、第一の実施形態における受信部の変形例を示す。図１に示す受信部との相違点は、光位相変調器８の挿入位置を、データ信号の光パスからLO信号の光パスへ変更し、DBM１１、シンセサイザ１２、ローパスフィルタ１３からなる位相同期検波回路で検出したGAWBS雑音信号を、非反転増幅器１８を介して光位相変調器８へフィードバックしている点である。このようにして、データ信号に付与された光位相雑音と同位相の関係でLO信号を位相変調することで、それら２つの信号をホモダイン検波した際にGAWBS雑音が相殺される。 FIG. 4 shows a modified example of the receiving unit in the first embodiment. The difference from the receiver shown in FIG. 1 is that the insertion position of the optical phase modulator 8 is changed from the optical path of the data signal to the optical path of the LO signal, and the phase synchronous detection including the DBM 11, the synthesizer 12, and the low-pass filter 13 is performed. The point is that the GAWBS noise signal detected by the circuit is fed back to the optical phase modulator 8 via the non-inverting amplifier 18. In this way, by phase-modulating the LO signal in a phase relationship with the optical phase noise applied to the data signal, the GAWBS noise is canceled when the two signals are homodyne-detected.

図５に、第二の実施形態における受信部の構成を示す。その他の構成は、第一の実施形態（変形例）と同じである。図４に示す受信部との相違点は、光位相変調器８の代わりに、注入同期法を用いてLO信号にGAWBS位相雑音を付与している点である。具体的には、波長分割フィルタ６で分割したパイロットトーン信号を、光サーキュレータ１９を介してLO９へ注入することで、LO信号の光位相をパイロットトーン信号に同期させている。このとき、LOの光周波数はパイロットトーン信号と同一であることより、データ信号のキャリア周波数からずれた関係にある（図５中の例では、－fToneのずれ）。そこで、光周波数シフタ２０（図５中の例では、fToneのアップシフト）を用いて、LO信号の光周波数をデータのキャリア周波数に合致させている。第二の実施形態は、第一の実施形態と比べ使用する光部品が少なく、より簡便な構成である利点を有する。 FIG. 5 shows the configuration of the receiving unit in the second embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment (modification example). The difference from the receiving unit shown in FIG. 4 is that GAWBS phase noise is added to the LO signal by using the injection synchronization method instead of the optical phase modulator 8. Specifically, the pilot tone signal divided by the wavelength division filter 6 is injected into the LO 9 via the optical circulator 19 to synchronize the optical phase of the LO signal with the pilot tone signal. At this time, since the optical frequency of LO is the same as that of the pilot tone signal, the relationship is deviated from the carrier frequency of the data signal (in the example in FIG. 5, the deviation of −f Tone ). Therefore, the optical frequency shifter 20 (upshift of f Tone in the example in FIG. 5) is used to match the optical frequency of the LO signal with the carrier frequency of the data. The second embodiment has the advantage that the number of optical components used is smaller than that of the first embodiment and the configuration is simpler.

図６に、第三の実施形態における受信部の構成を示す。その他の構成は、第一の実施形態と同じである。第一、第二の実施形態がハードウェアを用いた補償法であるのに対し、第三の実施形態は、DSP１７を用いたソフトウェアによる補償法である点が異なる。デジタル信号処理（ソフトウェア）による補償法は、以下のとおりである。パイロットトーン信号をデータ信号とともにコヒーレントレシーバ１５へ入力し、データ信号とLO信号とのホモダイン検波をすると同時に、パイロットトーン信号とLO信号とのIF信号を検出する。そして、検出したこれらの信号を、ADC１６によりデジタル信号に変換した後に、DSP１７内におけるデジタル信号処理によりGAWBS雑音補償を行う。 FIG. 6 shows the configuration of the receiving unit according to the third embodiment. Other configurations are the same as in the first embodiment. The first and second embodiments are hardware-based compensation methods, whereas the third embodiment is a software-based compensation method using DSP 17. The compensation method by digital signal processing (software) is as follows. The pilot tone signal is input to the coherent receiver 15 together with the data signal, homodyne detection of the data signal and the LO signal is performed, and at the same time, the IF signal of the pilot tone signal and the LO signal is detected. Then, these detected signals are converted into digital signals by the ADC 16, and then GAWBS noise compensation is performed by digital signal processing in the DSP 17.

図７に、第三の実施形態の受信部で実施するデジタル信号処理のフローチャートを示す。ここで、オリジナルのデータ信号をS0(t)、IF信号の周波数をfIF、伝送時に付与されたGAWBS位相雑音をφG(t)とすると、ホモダイン検波信号S1(t)およびIF信号S2(t)は、次式で与えられる。

Figure 0007038408000001
FIG. 7 shows a flowchart of digital signal processing carried out by the receiving unit of the third embodiment. Here, assuming that the original data signal is S 0 (t), the frequency of the IF signal is f IF , and the GAWBS phase noise applied during transmission is φ G (t), the homodyne detection signal S 1 (t) and the IF signal S 2 (t) is given by the following equation.
Figure 0007038408000001

従って、求めるべきS0(t)は、受信した2つのデジタル信号S1(t)、S2(t)を用いて次式の演算により算出できる。

Figure 0007038408000002
Therefore, S 0 (t) to be obtained can be calculated by the following equation using the two received digital signals S 1 (t) and S 2 (t).
Figure 0007038408000002

第三の実施形態は、第二の実施形態に比べ、さらに使用する光部品の数が少なく、データ信号とパイロットトーン信号間のタイミング調整も、デジタル信号処理で実施できる利点がある。 The third embodiment has an advantage that the number of optical components used is smaller than that of the second embodiment, and the timing adjustment between the data signal and the pilot tone signal can also be performed by digital signal processing.

図８に、第三の実施形態における受信部の変形例を示す。図６に示す受信部との相違点は、波長分割フィルタ６を用いてデータ信号とパイロット信号とを分割し、それぞれ独立に光検出する点である。これにより、パイロットトーン信号の受信感度が上がり、GAWBS雑音の補償精度を改善できる。 FIG. 8 shows a modified example of the receiving unit according to the third embodiment. The difference from the receiving unit shown in FIG. 6 is that the data signal and the pilot signal are separated by using the wavelength dividing filter 6 and the light is detected independently. As a result, the reception sensitivity of the pilot tone signal is increased, and the compensation accuracy of GAWBS noise can be improved.

本発明は、デジタルコヒーレント伝送システムに適用され、伝送性能の改善に有用である。 The present invention is applied to a digital coherent transmission system and is useful for improving transmission performance.

１ CW光源
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 光カプラ
３ IQ変調器
４ 光周波数シフタ
５ 光ファイバ伝送路
６ 波長分割フィルタ
７ 遅延ライン
８ 光位相変調器
９ 局発光源（LO）
１０ 光検出器
１１ ダブルバランスドミキサ（DBM）
１２ シンセサイザ
１３ ローパスフィルタ
１４ 反転増幅器
１５ コヒーレントレシーバ
１６ アナログ・デジタル変換器（ADC）
１７ デジタル信号処理回路（DSP）
１８ 非反転増幅器
１９ 光サーキュレータ
２０ 光周波数シフタ
1 CW light source 2A, 2B, 2C, 2D optical coupler 3 IQ modulator 4 Optical frequency shifter 5 Optical fiber transmission line 6 Wavelength division filter 7 Delay line 8 Optical phase modulator 9 Station emission source (LO)
10 Photodetector 11 Double Balanced Mixer (DBM)
12 Synthesizer 13 Low-pass filter 14 Inversion amplifier 15 Coherent receiver 16 Analog-to-digital converter (ADC)
17 Digital signal processing circuit (DSP)
18 Non-inverting amplifier 19 Optical circulator 20 Optical frequency shifter

Claims (3)

送信部と光ファイバ伝送路と受信部とを備えたデジタルコヒーレント伝送システムであって、
前記送信部はパイロットトーン信号を生成し、
前記受信部は光位相補償回路と光位相変調器とを有し、前記光位相補償回路は、前記パイロットトーン信号を用いて前記光ファイバ伝送路中で発生した導波音響波型ブリルアン散乱による光位相雑音を検出するとともに、検出した雑音信号を変調信号として前記光位相変調器を駆動することにより、伝送後のデータ信号に付与された前記光位相雑音を除去することを
特徴とするデジタルコヒーレント伝送システム。 A digital coherent transmission system equipped with a transmitter, an optical fiber transmission line, and a receiver.
The transmitter generates a pilot tone signal and
The receiving unit has an optical phase compensation circuit and an optical phase modulator, and the optical phase compensation circuit uses the pilot tone signal to generate light generated in the optical fiber transmission path by waveguide acoustic wave type Brilluan scattering. Digital coherent transmission characterized in that the optical phase noise added to the data signal after transmission is removed by detecting the phase noise and driving the optical phase modulator using the detected noise signal as a modulation signal. system. 送信部と光ファイバ伝送路と受信部とを備えたデジタルコヒーレント伝送システムであって、A digital coherent transmission system equipped with a transmitter, an optical fiber transmission line, and a receiver.
前記送信部はパイロットトーン信号を生成し、The transmitter generates a pilot tone signal and
前記受信部は光位相補償回路を有し、前記光位相補償回路は、前記光ファイバ伝送路を伝送後の前記パイロットトーン信号をシード光として局発光源を注入同期することにより、伝送後のデータ信号に付与された導波音響波型ブリルアン散乱による光位相雑音を除去することをThe receiving unit has an optical phase compensation circuit, and the optical phase compensation circuit uses the pilot tone signal after transmission through the optical fiber transmission line as seed light to inject and synchronize a station emission source to synchronize the data after transmission. To remove the optical phase noise due to the waveguide acoustic wave type Brilluan scattering applied to the signal.
特徴とするデジタルコヒーレント伝送システム。A featured digital coherent transmission system. 前記送信部は、前記パイロットトーン信号を前記データ信号に波長分割多重することを特徴とする請求項１または２記載のデジタルコヒーレント伝送システム。
The digital coherent transmission system according to claim 1 or 2 , wherein the transmission unit performs wavelength division multiplexing of the pilot tone signal with the data signal.
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