JP7067393B2 - Optical transmission device, transmission signal generation method, and transmission signal extraction method - Google Patents

Optical transmission device, transmission signal generation method, and transmission signal extraction method Download PDF

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本発明は、光伝送装置、送信信号生成方法、及び送信信号抽出方法に関し、例えば、加入者系光ネットワーク通信で光コヒーレント検波方式を用いた光伝送装置に適用し得る。 The present invention relates to an optical transmission device, a transmission signal generation method, and a transmission signal extraction method, and can be applied to, for example, an optical transmission device using an optical coherent detection method in a subscriber optical network communication.

近年、スマートフォン等のモバイルアプリケーションの発達、IoT(Internet of Things)技術の出現等により通信需要が急速に増大しており、加入者系光ネットワークの光伝送装置に大容量化が要求されている。そこで、従来基幹系光ネットワークに適用されていたコヒーレント光伝送装置を、加入者系光ネットワークに応用する研究が進められている。コヒーレント光伝送は、信号光の振幅と位相の両方を情報の送受に利用するため、既存の加入者系光ネットワークで用いられてきた強度変調直接検波方式の光伝送に比べて単位時間当りに運ぶ情報量が多く、大容量通信に適した方式である。 In recent years, communication demand has been rapidly increasing due to the development of mobile applications such as smartphones and the emergence of IoT (Internet of Things) technology, and there is a demand for larger capacities in optical transmission devices of subscriber optical networks. Therefore, research is underway to apply the coherent optical transmission device, which has been conventionally applied to the backbone optical network, to the subscriber optical network. Coherent optical transmission uses both the amplitude and phase of the signal light to send and receive information, so it is carried per unit time compared to the intensity-modulated direct detection method optical transmission used in existing subscriber optical networks. This method has a large amount of information and is suitable for large-capacity communication.

既存の加入者系光ネットワークには、PON(Passive Optical Network)と呼ばれる光伝送系が適用されている。局側から加入者側への通信(下り通信)では、光伝送方式は連続信号伝送となる。一方、加入者側から局側への通信(上り通信)では、光伝送方式は間欠(バースト)信号伝送となる。基幹系光ネットワークは連続信号伝送のみの方式を用いた装置で構成されており、バースト信号伝送は、加入者系光ネットワークへコヒーレント光伝送の応用を検討する上での重要な課題である。 An optical transmission system called PON (Passive Optical Network) is applied to an existing subscriber optical network. In communication from the station side to the subscriber side (downlink communication), the optical transmission method is continuous signal transmission. On the other hand, in the communication from the subscriber side to the station side (uplink communication), the optical transmission method is intermittent (burst) signal transmission. The backbone optical network is composed of devices using only the continuous signal transmission method, and burst signal transmission is an important issue in considering the application of coherent optical transmission to the subscriber optical network.

光伝送で所望の伝送品質を確保するためのキー技術の一つとして、受信装置での波形歪み補償が存在し、例えば、適応信号処理を用いた補償回路が良く用いられている。適応信号処理はフィードバック構成であり、当該信号波形を補償するのに直接的又は間接的に過去の信号波形情報を用いる。バースト信号伝送では、連続信号伝送と違い信号が有限時間しか連続しないので、できるだけ短時間の過去の信号波形情報のみを用いて当該信号波形を補償しなければならない(つまり、短時間の収束が必要となる)。 As one of the key techniques for ensuring desired transmission quality in optical transmission, there is waveform distortion compensation in a receiving device, and for example, a compensation circuit using adaptive signal processing is often used. Adaptive signal processing is a feedback configuration and uses past signal waveform information directly or indirectly to compensate for the signal waveform. In burst signal transmission, unlike continuous signal transmission, the signal is continuous for only a finite time, so the signal waveform must be compensated using only the past signal waveform information for the shortest possible time (that is, short-time convergence is required). Will be).

非特許文献1では、上り通信でコヒーレント伝送方式を用いた2多重光伝送実験を実施し、現在標準化されているPONシステム(XG-PON、NG-PON2、10G-EPON等)の伝送速度(~10Gb/s)を超える、波長当り100Gb/sのオフライン動作を確認している。このシステムでは、光変復調方式を四位相偏移変調(QPSK;Quaternary Phase Shift Keying)とし、さらに偏光多重することにより、伝送装置の動作速度を抑えたまま情報転送の高速化を図っている。また、送受すべき情報(ペイロード)の前に制御情報を配置する形式でバースト光信号を構成し、受信側で即座にその制御情報の一つであるパイロット信号を利用して偏光分離し偏光チャネル毎に波形歪み補償することで、波形歪み補償のための適応信号処理を短時間化している。 In Non-Patent Document 1, a double-multiplexed optical transmission experiment using a coherent transmission method for uplink communication is carried out, and the transmission speed (~ We have confirmed offline operation of 100 Gb / s per wavelength, which exceeds 10 Gb / s). In this system, the optical modulation / demodulation method is QPSK (Quaternary Phase Shift Keying), and polarization multiplexing is performed to speed up information transfer while suppressing the operating speed of the transmission device. In addition, a burst optical signal is configured by arranging control information in front of the information to be transmitted and received (paptail), and the receiving side immediately uses the pilot signal, which is one of the control information, to perform polarization separation and polarization channel. By compensating for waveform distortion each time, the adaptive signal processing for compensating for waveform distortion is shortened.

パイロット信号を利用した偏光多重分離について説明する。図14は、従来の光伝送システム(光伝送装置)の一例を示すブロック図である。 A polarization multiplex separation using a pilot signal will be described. FIG. 14 is a block diagram showing an example of a conventional optical transmission system (optical transmission device).

図14において、光伝送システム1は、送信側10の構成として、x偏光チャネル送信手段101-1、y偏光チャネル送信手段101-2、光源102、偏光分岐手段103、x偏光チャネル光変調手段104-1、y偏光チャネル光変調手段104-2、偏光結合手段105を備え、受信側15の構成として、第1の偏光分岐手段107、光源108、第2の偏光分岐手段109、X偏光チャネルの光コヒーレント検波手段110-1、Y偏光チャネルの光コヒーレント検波手段110-2を備える。なお、光伝送システム1では、光伝送路106を介して、光信号が送受信される。 In FIG. 14, the optical transmission system 1 has the configuration of the transmission side 10, x-polarized channel transmission means 101-1, y-polarized channel transmission means 101-2, light source 102, polarization branching means 103, and x-polarized channel optical modulation means 104. -1 The optical coherent detection means 110-1 and the optical coherent detection means 110-2 of the Y polarized channel are provided. In the optical transmission system 1, optical signals are transmitted and received via the optical transmission line 106.

送信側10では、それぞれの偏光チャネル(x、yと表す)に対応する電気信号を、x偏光チャネル送信手段101-1及びy偏光チャネル送信手段101-2を用いて発生させる。ここで、送信側10では、パイロット信号と呼ばれる単一周波数の正弦波と、ペイロード信号とを時間分割して送信する。パイロット信号の周波数はそれぞれの偏光チャネル(x、y)に対応し、互いに異なっている。一方、光源102から発生させた連続光から、偏光分岐手段103を用いて互いに直交する二つの偏光軸x、yをもつ連続光を生成する。送信側10では、それらの電気信号を用いてそれぞれの偏光に対する連続光を、x偏光チャネル光変調手段104-1及びy偏光チャネル光変調手段104-2を用いて別々に変調する。そして、偏光結合手段105を用いて、それらの変調光を結合し、光伝送路106へ送出する。 On the transmitting side 10, an electric signal corresponding to each of the polarized channels (represented as x and y) is generated by using the x polarized channel transmitting means 101-1 and the y polarized channel transmitting means 101-2. Here, on the transmitting side 10, a single-frequency sine wave called a pilot signal and a payload signal are time-divided and transmitted. The frequencies of the pilot signals correspond to the respective polarization channels (x, y) and are different from each other. On the other hand, from the continuous light generated from the light source 102, continuous light having two polarization axes x and y orthogonal to each other is generated by using the polarization branching means 103. On the transmitting side 10, the continuous light for each polarization is separately modulated by using the x-polarized channel light modulation means 104-1 and the y-polarized channel light modulation means 104-2 by using those electric signals. Then, the polarized light coupling means 105 is used to combine the modulated lights and send them to the optical transmission line 106.

上り通信では、光伝送路106で、加入者(各送信側10)から伝送される光信号を結合し、その結合された光信号を局者側(受信側15)に伝送する。このとき、各加入者から伝送される光信号が時間的に重ならないよう、各加入者の送信手段の送出タイミングは設定されている。一方、下り通信では、光伝送路106で、局舎から伝送される光信号を分岐し、それらの分岐された光信号を加入者側に伝送する。 In the uplink communication, the optical signals transmitted from the subscribers (each transmitting side 10) are combined on the optical transmission line 106, and the combined optical signals are transmitted to the stationer side (reception side 15). At this time, the transmission timing of the transmission means of each subscriber is set so that the optical signals transmitted from each subscriber do not overlap in time. On the other hand, in downlink communication, optical signals transmitted from the station building are branched on the optical transmission line 106, and the branched optical signals are transmitted to the subscriber side.

受信側15では、光伝送路106から送信された光信号を、第1の偏光分岐手段107を用いて互いに直交する二つの偏光軸X、Yをもつ光信号に分岐する。ここで、送信側の偏光軸(x、y)と受信側の偏光軸(X、Y)は一般に異なっている。というのは、送信側と受信側で偏光軸は独立に設定されるためである。そのため、受信側のX、Y両偏光チャネルにはともに送信側のxおよびy偏光チャネルから送出された信号が検出され得る。一方、光源108から発生させた連続光から、第2の偏光分岐手段109を用いて互いに直交する2つの偏光軸X、Yをもつ連続光を生成する。X偏光チャネルの光コヒーレント検波手段110-1及びY偏光チャネルの光コヒーレント検波手段110-2は、それぞれの偏光チャネルに対する連続光を用いて、第1の偏光分岐手段107から得られる受信信号を光コヒーレント検波し、電気信号として出力する。受信手段111は、それらの電気信号を処理し、送信情報を復元する。 On the receiving side 15, the optical signal transmitted from the optical transmission line 106 is branched into an optical signal having two polarization axes X and Y orthogonal to each other by using the first polarization branching means 107. Here, the polarization axis (x, y) on the transmitting side and the polarization axis (X, Y) on the receiving side are generally different. This is because the polarization axes are set independently on the transmitting side and the receiving side. Therefore, signals transmitted from the x and y polarized channels on the transmitting side can be detected in both the X and Y polarized channels on the receiving side. On the other hand, from the continuous light generated from the light source 108, the second polarization branching means 109 is used to generate continuous light having two polarization axes X and Y orthogonal to each other. The optical coherent detection means 110-1 of the X-polarized channel and the optical coherent detection means 110-2 of the Y-polarized channel use continuous light for each of the polarized channels to light the received signal obtained from the first polarized branching means 107. Coherent detection is performed and output as an electric signal. The receiving means 111 processes those electrical signals and restores the transmitted information.

送信側10でx、y偏光チャネルの連続光を変調する電気信号をそれぞれs、s、受信側15でX、Y偏光チャネルから検出される電気信号をそれぞれr、rとする。パイロット信号を送受信している時間では、例えば、非特許文献2に示されているように、受信信号から以下のパラメータが推定される。

Figure 0007067393000001
The electrical signals that modulate the continuous light of the x and y polarized channels on the transmitting side 10 are s x and sy , respectively, and the electrical signals detected from the X and Y polarized channels on the receiving side 15 are r X and r Y , respectively. In the time during which the pilot signal is transmitted and received, for example, as shown in Non-Patent Document 2, the following parameters are estimated from the received signal.
Figure 0007067393000001

ここで、上記(1)~(6)式において、α、δはそれぞれx偏光チャネルの信号がXとYの偏光チャネルに分岐される際のパワー比と位相差の推定値であり、α、δはそれぞれy偏光チャネルの信号がXとYの偏光チャネルに分岐される際のパワー比と位相差の推定値である。上記パラメータを用いて受信信号を補償することにより、受信側でパイロット信号の受信時間以降の送信信号の推定値が得られる。 Here, in the above equations (1) to (6), α x and δ x are estimated values of the power ratio and the phase difference when the signal of the x polarized channel is branched into the X and Y polarized channels, respectively. α y and δ y are estimated values of the power ratio and the phase difference when the signal of the y polarized channel is branched into the X and Y polarized channels, respectively. By compensating the received signal using the above parameters, an estimated value of the transmitted signal after the reception time of the pilot signal can be obtained on the receiving side.

ここで、上記パラメータが推定できるためには、sとsのうちいずれか一方が零となる状況を作り出す必要がある。非特許文献1では、電気信号領域で周波数多重されたパイロット信号を受信側の電気領域で周波数分離することで、sとsのうちいずれか一方が零となる状況を作り出している。 Here, in order for the above parameters to be estimated, it is necessary to create a situation in which either s x or sy is zero. Non-Patent Document 1 creates a situation in which either s x or sy becomes zero by frequency-separating the frequency-multiplexed pilot signal in the electric signal region in the electric region on the receiving side.

ところで、上記に述べた偏光多重分離のため、光バースト信号は制御信号とペイロードが時間多重された形式である。受信側でパイロット信号を適切に取出すためには、受信信号からタイミング情報を抽出する必要がある。例えば、非特許文献1では、偏光分離の前に自己相関を利用したフレーム同期という形でこの機能を実現しているものの詳細は不明である。 By the way, due to the polarization multiplexing separation described above, the optical burst signal is a form in which the control signal and the payload are time-multiplexed. In order to properly extract the pilot signal on the receiving side, it is necessary to extract timing information from the received signal. For example, in Non-Patent Document 1, although this function is realized in the form of frame synchronization using autocorrelation before polarization separation, the details are unknown.

また、非特許文献3では、制御信号の一つとして同一パターンを2回繰り返す波形を用い、受信側で信号のタイミングメトリックを算出し、そのピークを検出することでタイミング情報を抽出している。タイミングメトリックとは、信号とその信号をパターン繰返しの間隔の時間遅延させた信号との相関関数であり、自己相関関数と同じ意味合いをもつパラメータである。受信信号波形の中で同一パターンが2回繰り返されている部分以外の時間では不規則な波形であるので、上記のタイミングメトリックを算出すると、同一パターンが2回繰り返されている部分からピークが生成される。 Further, in Non-Patent Document 3, a waveform in which the same pattern is repeated twice is used as one of the control signals, the timing metric of the signal is calculated on the receiving side, and the timing information is extracted by detecting the peak. The timing metric is a correlation function between a signal and a signal obtained by delaying the signal by a time of a pattern repetition interval, and is a parameter having the same meaning as an autocorrelation function. Since the waveform is irregular at times other than the part where the same pattern is repeated twice in the received signal waveform, when the above timing metric is calculated, a peak is generated from the part where the same pattern is repeated twice. Will be done.

R.Matsumoto,et al.,”Burst-Mode Coherent Detection Using Fast-Fitting Pilot Sequence for 100-Gb/s/λ Coherent TDM-PON System,”European Conference on Communications(ECOC),2017,W3D5.R. Matsumoto, et al. , "Burst-Mode Coherent Detection Fast-Fitting Pilot Sequence for 100-Gb / s / λ Coherent TDM-PON System," EuropeanConference onCommunication. K.Kikuchi and S.Tsukamoto,“Evaluation of Sensitivity of the Digital Coherent Receiver,”Journal of Lightwave Technology,vol.26,no.13,pp.1817-1822,Jul.1,2008.K. Kikuchi and S. Tsukamoto, "Evaluation of Sensitivity of the Digital Coherent Receiver," Journal of Lightwave Technology, vol. 26, no. 13, pp. 1817-1822, Jul. 1,2008. T.M.Schmidl and D.C.Cox,“Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM,”IEEE Transactions on Communications,vol.45,no.12,pp.1613-1621,Dec.1997.T. M. Schmidl and D. C. Cox, "Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM," IEEE Transitions on Communications, vol. 45, no. 12, pp. 1613-1621, Dec. 1997.

ところで、上記に挙げた従来技術では、偏光多重分離のための制御信号として、両偏光軸に対応して周波数多重されたパイロット信号を用いる。受信側でそれらを分離するとき、周波数弁別手段が必要となる。例えば、フーリエ変換手段を用いて時間領域の受信信号波形を周波数領域の信号スペクトルに変換して単一周波数の正弦波パイロットを分離抽出するか、帯域通過フィルタを用いて単一周波数の正弦波パイロットを抽出する必要がある。 By the way, in the above-mentioned prior art, a pilot signal frequency-multiplexed corresponding to both polarization axes is used as a control signal for polarization multiplexing separation. When separating them on the receiving side, frequency discrimination means are required. For example, a Fourier transform means may be used to convert the received signal waveform in the time domain into a signal spectrum in the frequency domain to separate and extract a single frequency sinusoidal pilot, or a bandpass filter may be used to separate and extract a single frequency sinusoidal pilot. Need to be extracted.

また、上記に挙げた従来技術では、タイミング情報抽出のために所望タイミングでピーク値をとるタイミングメトリックを算出する方式が記述されているが、得られたタイミングメトリックからピークを検出する具体的な手段は述べられていない。 Further, in the above-mentioned prior art, a method of calculating a timing metric that takes a peak value at a desired timing for timing information extraction is described, but a specific means for detecting a peak from the obtained timing metric. Is not mentioned.

そのため、タイミング情報抽出および偏光分離のための回路規模の縮小化を図りつつ、送信情報を抽出できる光伝送装置、送信信号生成方法、及び送信信号抽出方法が望まれている。 Therefore, an optical transmission device, a transmission signal generation method, and a transmission signal extraction method that can extract transmission information while reducing the circuit scale for timing information extraction and polarization separation are desired.

第1の本発明は、第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重して伝送する光伝送装置であって、(1)前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返して第1の制御信号を生成し、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせて第2の制御信号を生成する制御信号生成手段と、(2)偏光多重されたペイロード信号を生成するペイロード信号生成手段と、(3)前記第1の制御信号および前記第2の制御信号と前記ペイロード信号生成手段で生成された偏光多重された前記ペイロード信号とを時間多重させて偏光多重信号を送信する偏光多重信号送信手段と、(4)前記偏光多重信号を受信し、該受信信号と、該受信信号を前記有限な時間幅だけ時間遅延させた遅延受信信号との波形和および波形差を算出して前記第1の制御信号および前記第2の制御信号の時間位置を抽出する制御信号抽出手段と、(5)前記偏光多重信号の伝送路における偏光分岐比および偏光間位相差を推定する偏光状態推定手段と、(6)前記偏光状態推定手段で推定された前記偏光分岐比および前記偏光間位相差に基づき、前記受信信号から各偏光チャネルの送信情報を抽出する送信情報抽出手段とを備えることを特徴とする。 The first invention is an optical transmission device that multiplexes and transmits a first polarized channel and a second polarized channel, and (1) the first polarized channel having a finite time width. The waveform of the above is repeated three times to generate a first control signal, and in the second polarization channel, the second waveform having the same time width as the first waveform is repeated twice, and then the second waveform is repeated. A control signal generation means that generates a second control signal by combining the sign inversion waveforms of the waveform, (2) a payload signal generation means that generates a polarization-multiplexed payload signal, and (3) the first control signal and The polarized multiplex signal transmitting means for transmitting the polarized multiplex signal by time-multiplexing the second control signal and the polarization-multiplexed payload signal generated by the payload signal generation means, and (4) the polarized multiplex signal. The waveform sum and waveform difference between the received signal received and the delayed received signal obtained by delaying the received signal by the finite time width are calculated to calculate the waveform sum and waveform difference of the first control signal and the second control signal. Estimated by the control signal extraction means for extracting the time position, (5) the polarization state estimation means for estimating the polarization branching ratio and the phase difference between polarizations in the transmission path of the polarization multiplex signal, and (6) the polarization state estimation means. It is characterized by comprising a transmission information extraction means for extracting transmission information of each polarization channel from the received signal based on the polarization branching ratio and the phase difference between polarizations.

第2の本発明は、第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重して信号を送信する光送信装置に使用する送信信号生成方法であって、制御信号生成手段及びペイロード信号生成手段を備え、(1)前記制御信号生成手段は、前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返して第1の制御信号を生成し、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせて第2の制御信号を生成し、(2)前記ペイロード信号生成手段は、偏光多重されたペイロード信号を生成することを特徴とする。 The second invention is a transmission signal generation method used for an optical transmission device that multiplexes a first polarization channel and a second polarization channel to transmit a signal, and comprises a control signal generation means and a payload signal generation means. (1) The control signal generation means generates a first control signal by repeating a first waveform having a finite time width three times in the first polarization channel, and generates the second polarization channel. In, after repeating the second waveform having the same time width as the first waveform twice, the code inversion waveform of the second waveform is combined to generate a second control signal, and (2) the payload. The signal generation means is characterized in that it generates a polarization-multiplexed payload signal.

第3の本発明は、第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重した信号を受信する光受信装置に使用する送信信号抽出方法であって、制御信号抽出手段、偏光状態推定手段、及び送信情報抽出手段を備え、(1)当該光受信装置で受信する受信信号は、前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返した第1の制御信号と、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせた第2の制御信号と、偏光多重されたペイロード信号とが時間多重された偏光多重信号であり、(2)前記制御信号抽出手段は、前記受信信号と、前記受信信号を前記有限な時間幅だけ時間遅延させた遅延受信信号との波形和および波形差を算出して前記第1の制御信号および前記第2の制御信号の時間位置を抽出し、(3)前記偏光状態推定手段は、前記受信信号の伝送路における偏光分岐比および偏光間位相差を推定し、(4)前記送信情報抽出手段は、前記偏光状態推定手段で推定された前記偏光分岐比および前記偏光間位相差に基づき、前記受信信号から各偏光チャネルの送信情報を抽出することを特徴とする。 A third aspect of the present invention is a transmission signal extraction method used for an optical receiving device that receives a signal in which a first polarization channel and a second polarization channel are multiplexed, and is a control signal extraction means, a polarization state estimation means, and a polarization state estimation means. The received signal received by the optical receiving device is the first control signal in which the first waveform having a finite time width is repeated three times in the first polarizing channel. In the second polarization channel, a second control signal having the same time width as the first waveform is repeated twice, and then the code inversion waveform of the second waveform is combined with the second control signal. The polarization-multiplexed payload signal is a time-multiplexed polarization-multiplexed signal, and (2) the control signal extraction means delays the received signal and the received signal by the finite time width. The time positions of the first control signal and the second control signal are extracted by calculating the sum of waveforms and the waveform difference between the above and (3) the polarization state estimation means is a polarization branch in the transmission path of the received signal. The ratio and the phase difference between polarizations are estimated, and (4) the transmission information extraction means of each polarization channel from the received signal based on the polarization branching ratio and the phase difference between polarizations estimated by the polarization state estimation means. It is characterized by extracting transmission information.

本発明によれば、タイミング情報抽出および偏光分離のための回路規模の縮小化を図りつつ、送信情報を抽出できる。 According to the present invention, transmission information can be extracted while reducing the circuit scale for timing information extraction and polarization separation.

第1の実施形態に係る受信手段の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the receiving means which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る送信信号の形式を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the form of the transmission signal which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る共通変数生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the common variable generation means which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るタイミング信号生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the timing signal generation means which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段(Y偏光チャネルの中間変数生成手段)の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the intermediate variable generation means of the X polarization channel (intermediate variable generation means of the Y polarization channel) which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る偏光チャネル分離手段の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the polarization channel separation means which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る偏光多重伝送系の数式モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mathematical expression model of the polarization multiplex transmission system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る算出された中間変数の結果を示す説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) which shows the result of the calculated intermediate variable which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る算出された中間変数の結果を示す説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) which shows the result of the calculated intermediate variable which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る算出された中間変数の波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the waveform of the calculated intermediate variable which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るタイミング信号生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the timing signal generation means which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る算出された中間変数の波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the waveform of the calculated intermediate variable which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段(Y偏光チャネルの中間変数生成手段)の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the intermediate variable generation means of the X polarization channel (intermediate variable generation means of the Y polarization channel) which concerns on 3rd Embodiment. 従来の光伝送システム(光伝送装置)の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional optical transmission system (optical transmission apparatus).

(A)第1の実施形態
以下では、本発明に係る光伝送装置、送信信号生成方法、及び送信信号抽出方法の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment In the following, the first embodiment of the optical transmission device, the transmission signal generation method, and the transmission signal extraction method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(A-1)第1の実施形態の構成
(A-1-1)全体構成
第1の実施形態の光伝送システム1も基本的には、図14で示した構成と同様である。ただし、第1の実施形態の光伝送システム1では、受信手段111の代わりに、後述する受信手段300が適用される点が異なる。また、送信側10から受信側15に送信される信号(光バースト)の形式(フォーマット)も異なる。
(A-1) Configuration of First Embodiment (A-1-1) Overall Configuration The optical transmission system 1 of the first embodiment is basically the same as the configuration shown in FIG. However, in the optical transmission system 1 of the first embodiment, the receiving means 300 described later is applied instead of the receiving means 111. Further, the format of the signal (optical burst) transmitted from the transmitting side 10 to the receiving side 15 is also different.

図2は、第1の実施形態に係る送信信号の形式を示す説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a format of a transmission signal according to the first embodiment.

図2に示すように、送信信号s(t)、s(t)は、制御情報B(t)、B(t)、ペイロードC(t)、C(t)、その他の情報A(t)、A(t)から構成される。また、光バーストの先頭は、0未満の時間に、光バーストの終端は3Tを超える時間にあるものとする。 As shown in FIG. 2, the transmission signals s x (t) and sy (t) include control information B x (t), By (t), payload C x (t), Cy ( t), and the like. Information A x (t) and Ay (t). Further, it is assumed that the beginning of the optical burst is at a time less than 0 and the end of the optical burst is at a time exceeding 3T.

(t)、A(t)、B(t)、B(t)、C(t)、C(t)は互いに異なる波形とし、平均パワーを等しくする。B(t)、B(t)がタイミング情報抽出および偏光分離のための制御情報であり、C(t)、C(t)がペイロードである。また、A(t)、A(t)は、プリアンブル等のその他の情報である。 A x (t), A y (t), B x (t), By (t), C x (t), and Cy ( t) have different waveforms and have the same average power. B x (t) and By ( t) are control information for timing information extraction and polarization separation, and C x (t) and Cy (t) are payloads. Further, A x (t) and A y (t) are other information such as preambles.

図2に示すように、s(t)では、時間0から同一パターンBが3回繰り返される。その繰返し間隔をTとする。s(t)では、時間0から同一パターンBが2回繰り返され、その直後に-Bが続く。s(t)で3回目のB、s(t)で-Bのパターンの後に、それぞれペイロードがC、Cと続く。 As shown in FIG. 2, in s x (t), the same pattern BX is repeated three times from time 0. Let T be the repetition interval. In sy (t), the same pattern By is repeated twice from time 0 , and immediately after that, −By follows. The third BX at s x (t) and the -By pattern at sy (t) are followed by the payloads C x and Cy , respectively.

送信側10(x偏光チャネル送信手段101-1、y偏光チャネル送信手段101-2)では、上述の図2で示した形式に従い、光信号を送信する制御を行う。 The transmitting side 10 (x-polarized channel transmitting means 101-1, y-polarized channel transmitting means 101-2) controls to transmit an optical signal according to the format shown in FIG. 2 above.

(A-1-2)受信手段の詳細な構成
図1は、第1の実施形態に係る受信手段の全体構成を示すブロック図である。図1において、受信手段300は、共通変数生成手段302、タイミング信号生成手段303、X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1、Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2、及び偏光チャネル分離手段305を有する。
(A-1-2) Detailed Configuration of Receiving Means FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of the receiving means according to the first embodiment. In FIG. 1, the receiving means 300 includes a common variable generating means 302, a timing signal generating means 303, an intermediate variable generating means 304-1 for an X polarized channel, an intermediate variable generating means 304-2 for a Y polarized channel, and a polarizing channel separating means. Has 305.

共通変数生成手段302は、X偏光チャネルの受信信号301-1およびY偏光チャネルの受信信号301-2を入力し、10個の中間信号を生成(算出)し、生成した信号を出力する。 The common variable generation means 302 inputs the received signal 301-1 of the X-polarized channel and the received signal 301-2 of the Y polarized channel, generates (calculates) 10 intermediate signals, and outputs the generated signals.

タイミング信号生成手段303は、共通変数生成手段302から出力される中間信号のうち、第5の中間信号308-5および第6の中間信号308-6を入力し、タイミング信号306を生成し、生成した信号を出力する。 The timing signal generation means 303 inputs the fifth intermediate signal 308-5 and the sixth intermediate signal 308-6 among the intermediate signals output from the common variable generation means 302, and generates and generates the timing signal 306. Output the signal.

X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1は、タイミング信号306に従い、共通変数生成手段302から出力される中間信号のうち、第1の中間信号308-1、第2の中間信号308-2、第3の中間信号308-3、及び第4の中間信号308-4を入力し、第11の中間信号309-1及び第12の中間信号309-2を生成し、生成した信号を出力する。 The intermediate variable generation means 304-1 of the X polarization channel follows the timing signal 306, and among the intermediate signals output from the common variable generation means 302, the first intermediate signal 308-1, the second intermediate signal 308-2, The third intermediate signal 308-3 and the fourth intermediate signal 308-4 are input, the eleventh intermediate signal 309-1 and the twelfth intermediate signal 309-2 are generated, and the generated signals are output.

Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2は、タイミング信号306に従い、共通変数生成手段302から出力される中間信号のうち、第7の中間信号308-7、第8の中間信号308-8、3、第9の中間信号308-9、及び第10の中間信号308-10を入力し、第13の中間信号309-3及び第14の中間信号309-4を生成し、生成した信号を出力する。 The intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarization channel follows the timing signal 306, and among the intermediate signals output from the common variable generation means 302, the seventh intermediate signal 308-7, the eighth intermediate signal 308-8, 3. Input the 9th intermediate signal 308-9 and the 10th intermediate signal 308-10 to generate the 13th intermediate signal 309-3 and the 14th intermediate signal 309-4, and output the generated signals. do.

偏光チャネル分離手段305は、X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1から出力される第11の中間信号309-1及び第12の中間信号309-2、並びにY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2から出力される第13の中間信号309-3、及び第14の中間信号309-4を入力し、x偏光チャネルの推定信号307-1及びy偏光チャネルの推定信号307-2を生成し、生成した信号を出力する。 The polarizing channel separating means 305 includes the eleventh intermediate signal 309-1 and the twelfth intermediate signal 309-2 output from the intermediate variable generating means 304-1 of the X polarized channel, and the intermediate variable generating means 304 of the Y polarized channel. The thirteenth intermediate signal 309-3 and the fourteenth intermediate signal 309-4 output from -2 are input to generate the x-polarized channel estimation signal 307-1 and the y-polarized channel estimation signal 307.2. , Output the generated signal.

図3は、第1の実施形態に係る共通変数生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the common variable generation means according to the first embodiment.

図3において、共通変数生成手段302は、第1の遅延手段402-1、第2の遅延手段402-2、第1の加算手段403-1、第2の加算手段403-2、第1の減算手段404-1、第2の減算手段404-2、第1の絶対値算出手段405-1、第2の絶対値算出手段405-2、第3の絶対値算出手段405-3、第4の絶対値算出手段405-4、第3の加算手段406-1、及び第4の加算手段406-2を有する。 In FIG. 3, the common variable generation means 302 is the first delay means 402-1, the second delay means 402-2, the first addition means 403-1 and the second addition means 403-2, the first. Subtraction means 404-1, second subtraction means 404-2, first absolute value calculation means 405-1, second absolute value calculation means 405-2, third absolute value calculation means 405-3, fourth It has an absolute value calculation means 405-4, a third addition means 406-1, and a fourth addition means 406-2.

第1の遅延手段402-1及び第2の遅延手段402-2は、それぞれX偏光チャネルの受信信号301-1及びY偏光チャネルの受信信号301-2を、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔に等しい時間、遅延させて出力する。 The first delay means 402-1 and the second delay means 402-2 use the received signal 301-1 of the X-polarized channel and the received signal 301-2 of the Y polarized channel of the waveform pattern for extracting the timing information, respectively. Output with a delay equal to the repetition interval.

第1の加算手段403-1は、X偏光チャネルの受信信号301-1の複素数値と第1の遅延手段402-1の出力信号の複素数値とを加算する。第1の加算手段403-1は、算出した信号を第1の絶対値算出手段405-1に出力すると共に、第1の中間信号308-1としてX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1に出力する。 The first adding means 403-1 adds the complex numerical value of the received signal 301-1 of the X-polarized channel and the complex numerical value of the output signal of the first delay means 402-1. The first addition means 403-1 outputs the calculated signal to the first absolute value calculation means 405-1, and also outputs the calculated signal to the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel as the first intermediate signal 308-1. Output.

第2の加算手段403-2は、Y偏光チャネルの受信信号301-2の複素数値と第2の遅延手段402-2の出力信号の複素数値とを加算する。第2の加算手段403-2は、算出した信号を第2の絶対値算出手段405-2に出力すると共に、第2の中間信号308-2としてX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1に出力する。 The second adding means 403-2 adds the complex value of the received signal 301-2 of the Y polarized channel and the complex value of the output signal of the second delay means 402-2. The second addition means 403-2 outputs the calculated signal to the second absolute value calculation means 405-2, and also outputs the calculated signal to the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel as the second intermediate signal 308-2. Output.

第1の減算手段404-1は、X偏光チャネルの受信信号301-1の複素数値から第1の遅延手段402-1の出力信号の複素数値を減算する。第1の減算手段404-1は、算出した信号を第3の絶対値算出手段405-3に出力すると共に、第7の中間信号308-7としてY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2に出力する。 The first subtracting means 404-1 subtracts the complex numerical value of the output signal of the first delay means 402-1 from the complex numerical value of the received signal 301-1 of the X-polarized channel. The first subtraction means 404-1 outputs the calculated signal to the third absolute value calculation means 405-3, and also outputs the calculated signal to the Y polarized channel intermediate variable generation means 304-2 as the seventh intermediate signal 308-7. Output.

第2の減算手段404-2は、Y偏光チャネルの受信信号301-2の複素数値から第2の遅延手段402-2の出力信号の複素数値を減算する。第2の減算手段404-2は、算出した信号を第4の絶対値算出手段405-4に出力すると共に、第8の中間信号308-8としてY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2に出力する。 The second subtracting means 404-2 subtracts the complex numerical value of the output signal of the second delay means 402-2 from the complex numerical value of the received signal 301-2 of the Y polarized channel. The second subtraction means 404-2 outputs the calculated signal to the fourth absolute value calculation means 405-4, and also outputs the calculated signal to the intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarized channel as the eighth intermediate signal 308-8. Output.

第1の絶対値算出手段405-1は、第1の加算手段403-1の出力信号の複素数値の絶対値を計算する。第1の絶対値算出手段405-1は、算出した信号を第3の加算手段406-1に出力すると共に、第3の中間信号308-3としてX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1に出力する。 The first absolute value calculation means 405-1 calculates the absolute value of the complex numerical value of the output signal of the first addition means 403-1. The first absolute value calculation means 405-1 outputs the calculated signal to the third addition means 406-1, and also outputs the calculated signal to the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel as the third intermediate signal 308-3. Output.

第2の絶対値算出手段405-2は、第2の加算手段403-2の出力信号の複素数値の絶対値を計算する。第2の絶対値算出手段405-2は、算出した信号を第3の加算手段406-1に出力すると共に、第4の中間信号308-4としてX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1に出力する。 The second absolute value calculation means 405-2 calculates the absolute value of the complex numerical value of the output signal of the second addition means 403-2. The second absolute value calculation means 405-2 outputs the calculated signal to the third addition means 406-1, and also outputs the calculated signal to the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel as the fourth intermediate signal 308-4. Output.

第3の絶対値算出手段405-3は、第1の減算手段404-1の出力信号の複素数値の絶対値を計算する。第3の絶対値算出手段405-3は、算出した信号を第4の加算手段406-2に出力すると共に、第9の中間信号308-9としてY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2に出力する。 The third absolute value calculation means 405-3 calculates the absolute value of the complex numerical value of the output signal of the first subtraction means 404-1. The third absolute value calculation means 405-3 outputs the calculated signal to the fourth addition means 406-2, and also as the ninth intermediate signal 308-9 to the intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarized channel. Output.

第4の絶対値算出手段405-4は、第2の減算手段404-2の出力信号の複素数値の絶対値を計算する。第4の絶対値算出手段405-4は、算出した信号を第4の加算手段406-2に出力すると共に、第10の中間信号308-10としてY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2に出力する。 The fourth absolute value calculation means 405-4 calculates the absolute value of the complex numerical value of the output signal of the second subtraction means 404-2. The fourth absolute value calculation means 405-4 outputs the calculated signal to the fourth addition means 406-2, and also as the tenth intermediate signal 308-10 to the intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarized channel. Output.

第3の加算手段406-1は、第1の絶対値算出手段405-1の出力信号の実数値と第2の絶対値算出手段405-2の出力信号の実数値とを加算する。第3の加算手段406-1は、算出した信号を第5の中間信号308-5としてタイミング信号生成手段303に出力する。 The third addition means 406-1 adds the real value of the output signal of the first absolute value calculation means 405-1 and the real value of the output signal of the second absolute value calculation means 405-2. The third adding means 406-1 outputs the calculated signal to the timing signal generating means 303 as the fifth intermediate signal 308-5.

第4の加算手段406-2は、第3の絶対値算出手段405-3の出力信号の実数値と第4の絶対値算出手段405-4の出力信号の実数値とを加算する。第4の加算手段406-2は、算出した信号を第6の中間信号308-6としてタイミング信号生成手段303に出力する。 The fourth addition means 406-2 adds the real value of the output signal of the third absolute value calculation means 405-3 and the real value of the output signal of the fourth absolute value calculation means 405-4. The fourth adding means 406-2 outputs the calculated signal to the timing signal generating means 303 as the sixth intermediate signal 308-6.

図4は、第1の実施形態に係るタイミング信号生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the timing signal generation means according to the first embodiment.

図4において、タイミング信号生成手段303は、パルス生成手段501、第1の積分手段502-1、第2の積分手段502-2、定数倍手段503、比較手段504、最小値検出手段505、及び論理積手段506を有する。また、共通変数生成手段302の出力信号である第5の中間信号308-5および第6の中間信号308-6は実数値信号である。 In FIG. 4, the timing signal generating means 303 includes a pulse generating means 501, a first integrating means 502-1, a second integrating means 502-2, a constant multiple means 503, a comparison means 504, a minimum value detecting means 505, and a minimum value detecting means 505. It has a logical product means 506. Further, the fifth intermediate signal 308-5 and the sixth intermediate signal 308-6, which are output signals of the common variable generation means 302, are real value signals.

パルス生成手段501は、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔(T)の2倍の時間毎に周期的にパルス信号を発生する。 The pulse generation means 501 periodically generates a pulse signal at intervals of twice the repetition interval (T) of the waveform pattern for extracting timing information.

第1の積分手段502-1は、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔に等しい時間にわたって、第5の中間信号308-5を積分する。第1の積分手段502-1は、算出した信号を定数倍手段503に出力する。 The first integrating means 502-1 integrates the fifth intermediate signal 308-5 for a time equal to the repetition interval of the waveform pattern for timing information extraction. The first integrating means 502-1 outputs the calculated signal to the constant multiple means 503.

第2の積分手段502-2は、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔に等しい時間にわたって、第6の中間信号308-6を積分する。第2の積分手段502-2は、算出した信号を比較手段504及び最小値検出手段505に出力する。 The second integrating means 502-2 integrates the sixth intermediate signal 308-6 for a time equal to the repetition interval of the waveform pattern for timing information extraction. The second integrating means 502-2 outputs the calculated signal to the comparing means 504 and the minimum value detecting means 505.

定数倍手段503は、0より大きく1より小さい実定数(例えば、0.5)を第1の積分手段502-1の出力信号に掛算する。定数倍手段503は、算出した信号を比較手段504に出力する。 The constant multiplying means 503 multiplies the output signal of the first integrating means 502-1 by a real constant (eg, 0.5) greater than 0 and less than 1. The constant multiple means 503 outputs the calculated signal to the comparison means 504.

比較手段504は、定数倍手段503の出力信号を第1の入力、第2の積分手段502-2の出力信号を第2の入力として、第1の入力信号の実数値が第2の入力信号の実数値より大きい時間でアサートされる二値信号を論理積手段506に出力する。 In the comparison means 504, the output signal of the constant multiple means 503 is used as the first input, the output signal of the second integrating means 502-2 is used as the second input, and the real value of the first input signal is the second input signal. A binary signal asserted in a time larger than the real value of is output to the logical product means 506.

最小値検出手段505は、前記パルス信号の周期毎に、そのパルスの先頭から次の先頭の直前までの時間の中で、第2の積分手段502-2の出力信号の実数値が最小値をとる時間でアサートされる二値信号を論理積手段506に出力する。 In the minimum value detecting means 505, the real value of the output signal of the second integrating means 502-2 is the minimum value in the time from the beginning of the pulse to immediately before the next beginning in each cycle of the pulse signal. The binary signal asserted by the time taken is output to the AND means 506.

論理積手段506は、比較手段504の出力信号の値と最小値検出手段505の出力信号の値との論理積をとる。論理積手段506は、算出した信号をタイミング信号306として、X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1、Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2等に出力する。 The logical product means 506 takes a logical product of the value of the output signal of the comparison means 504 and the value of the output signal of the minimum value detection means 505. The AND means 506 outputs the calculated signal as a timing signal 306 to the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel, the intermediate variable generating means 304-2 of the Y polarized channel, and the like.

図5は、第1の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段(Y偏光チャネルの中間変数生成手段)の詳細な構成を示すブロック図である。X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1とY偏光チャネルの中間変数生成手段304-2は、同じ構成である。 FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of an intermediate variable generation means for the X-polarized channel (intermediate variable generating means for the Y-polarized channel) according to the first embodiment. The intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel and the intermediate variable-generating means 304-2 of the Y polarized channel have the same configuration.

図5において、X偏光チャネルの中間変数生成手段304-1(Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2)は、第1の除算手段603-1、第2の除算手段603-2、第3の除算手段603-3、第1の平方根算出手段604-1、第2の平方根算出手段604-2、乗算手段605、第1の記憶手段606-1、及び第2の記憶手段606-2を有する。また、第15の中間信号601-1及び第16の中間信号601-2は複素数値信号であり、第17の中間信号601-3、第18の中間信号601-4、及び第19の中間信号601-5は、実数値信号である。 In FIG. 5, the intermediate variable generation means 304-1 of the X polarization channel (intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarization channel) is the first division means 603-1, the second division means 603-2, and the third. Division means 603-3, first square root calculation means 604-1, second square root calculation means 604-2, multiplication means 605, first storage means 606-1, and second storage means 606-2. Have. Further, the 15th intermediate signal 601-1 and the 16th intermediate signal 601-2 are complex numerical signals, and the 17th intermediate signal 601-1, the 18th intermediate signal 601-4, and the 19th intermediate signal 601-5 is a real value signal.

また、以下に示すように、X偏光の中間変数生成手段304-1では、第15の中間信号601-1、第16の中間信号601-2、第17の中間信号601-3、第18の中間信号601-4、第19の中間信号601-5、第20の中間信号607-1、第21の中間信号607-2、およびタイミング信号602をそれぞれ、第1の中間信号308-1、第2の中間信号308-2、第3の中間信号308-3、第4の中間信号308-4、第5の中間信号308-5、第11の中間信号309-1、第12の中間信号309-2、およびタイミング信号306とする。 Further, as shown below, in the X-polarized intermediate variable generation means 304-1, the fifteenth intermediate signal 601-1, the sixteenth intermediate signal 601-2, the seventeenth intermediate signal 601-3, and the eighteenth intermediate signal 601-1. The intermediate signals 601-4, the 19th intermediate signal 601-1-5, the 20th intermediate signal 607-1, the 21st intermediate signal 607-2, and the timing signal 602 are the first intermediate signal 3081 and the first intermediate signal 602, respectively. 2 intermediate signal 308-2, 3rd intermediate signal 308-3, 4th intermediate signal 308-4, 5th intermediate signal 308-5, 11th intermediate signal 309-1, 12th intermediate signal 309 -2 and the timing signal 306.

一方、Y偏光の中間変数生成手段304-2では、第15の中間信号601-1、第16の中間信号601-2、第17の中間信号601-3、第18の中間信号601-4、第19の中間信号601-5、第20の中間信号607-1、第21の中間信号607-2、およびタイミング信号602をそれぞれ、第7の中間信号308-7、第8の中間信号308-8、第9の中間信号308-9、第10の中間信号308-10、第6の中間信号308-6、第13の中間信号309-3、第14の中間信号309-4、およびタイミング信号306とする。 On the other hand, in the Y-polarized intermediate variable generation means 304-2, the fifteenth intermediate signal 601-1, the sixteenth intermediate signal 601-2, the seventeenth intermediate signal 601-3, the eighteenth intermediate signal 601-4, The 19th intermediate signal 601-5, the 20th intermediate signal 607-1, the 21st intermediate signal 607-2, and the timing signal 602 are the 7th intermediate signal 308-7 and the 8th intermediate signal 308-, respectively. 8, 9th intermediate signal 308-9, 10th intermediate signal 308-10, 6th intermediate signal 308-6, 13th intermediate signal 309-3, 14th intermediate signal 309-4, and timing signal. It is set to 306.

第1の除算手段603-1は、第15の中間信号601-1の複素数値を第16の中間信号601-2の複素数値で除算する。第1の除算手段603-1は、算出した信号を乗算手段605に出力する。 The first dividing means 603-1 divides the complex value of the fifteenth intermediate signal 601-1 by the complex value of the sixteenth intermediate signal 601-2. The first division means 603-1 outputs the calculated signal to the multiplication means 605.

第2の除算手段603-2は、第17の中間信号601-3の実数値を第19の中間信号601-5の実数値で除算する。第2の除算手段603-2は、算出した信号を第1の平方根算出手段604-1に出力する。 The second dividing means 603-2 divides the real value of the 17th intermediate signal 601-3 by the real value of the 19th intermediate signal 601-5. The second division means 603-2 outputs the calculated signal to the first square root calculation means 604-1.

第3の除算手段603-3は、第18の中間信号601-4の実数値を第19の中間信号601-5の実数値で除算する。第3の除算手段603-3は、算出した信号を第2の平方根算出手段604-2に出力する。 The third dividing means 603-3 divides the real value of the 18th intermediate signal 601-4 by the real value of the 19th intermediate signal 601-5. The third division means 603-3 outputs the calculated signal to the second square root calculation means 604-2.

第1の平方根算出手段604-1は、第2の除算手段603-2の出力信号の実数値の平方根を計算する。第1の平方根算出手段604-1は、算出した信号を乗算手段605に出力する。 The first square root calculation means 604-1 calculates the square root of the real value of the output signal of the second division means 603-2. The first square root calculating means 604-1 outputs the calculated signal to the multiplying means 605.

第2の平方根算出手段604-2は、第3の除算手段603-3の出力信号の実数値の平方根を計算する。第2の平方根算出手段604-2は、算出した信号を第2の記憶手段606-2に出力する。 The second square root calculation means 604-2 calculates the square root of the real value of the output signal of the third division means 603-3. The second square root calculation means 604-2 outputs the calculated signal to the second storage means 606-2.

乗算手段605は、第1の除算手段603-1の出力信号の複素数値と第1の平方根算出手段604-1の実数値とを乗算する。乗算手段605は、算出した信号を第1の記憶手段606-1に出力する。 The multiplying means 605 multiplies the complex value of the output signal of the first dividing means 603-1 with the real value of the first square root calculating means 604-1. The multiplying means 605 outputs the calculated signal to the first storage means 606-1.

第1の記憶手段606-1は、タイミング信号602(タイミング信号306)がアサートされている時間に乗算手段605の出力信号の複素数値を書き込んで、その値を保持する。第1の記憶手段606-1は、第1の記憶手段606-1の出力信号を第20の中間信号607-1として偏光チャネル分離手段305に出力する。 The first storage means 606-1 writes a complex numerical value of the output signal of the multiplying means 605 at the time when the timing signal 602 (timing signal 306) is asserted, and holds the value. The first storage means 606-1 outputs the output signal of the first storage means 606-1 to the polarizing channel separation means 305 as the 20th intermediate signal 607-1.

第2の記憶手段606-2は、タイミング信号602がアサートされている時間に第2の平方根算出手段604-2の出力信号の実数値を書き込んで、その値を保持する。第2の記憶手段606-2は、第2の記憶手段606-2の出力信号を第21の中間信号607-2として偏光チャネル分離手段305に出力する。 The second storage means 606-2 writes the real value of the output signal of the second square root calculation means 604-2 at the time when the timing signal 602 is asserted, and holds the value. The second storage means 606-2 outputs the output signal of the second storage means 606-2 to the polarization channel separation means 305 as the 21st intermediate signal 607-2.

図6は、第1の実施形態に係る偏光チャネル分離手段の詳細な構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the polarizing channel separating means according to the first embodiment.

図6において、偏光チャネル分離手段305は、第1の乗算手段703-1、第2の乗算手段703-2、第3の乗算手段703-3、第4の乗算手段703-4、第5の乗算手段703-5、第6の乗算手段703-6、第1の減算手段704-1、第2の減算手段704-2、第3の減算手段704-3、第1の除算手段705-1、及び第2の除算手段705-2を有する。 In FIG. 6, the polarization channel separating means 305 includes a first multiplying means 703-1, a second multiplying means 703-2, a third multiplying means 703-3, a fourth multiplying means 703-4, and a fifth. Multiplying means 703-5, 6th multiplying means 703-6, 1st subtracting means 704-1, 2nd subtracting means 704-2, 3rd subtracting means 704-3, 1st dividing means 705-1 , And a second dividing means 705-2.

第1の乗算手段703-1は、X偏光チャネルの受信信号301-1の複素数値と第13の中間信号309-3の複素数値とを乗算する。第1の乗算手段703-1は、算出した信号を第1の減算手段704-1に出力する。 The first multiplying means 703-1 multiplies the complex value of the received signal 301-1 of the X-polarized channel with the complex value of the thirteenth intermediate signal 309-3. The first multiplying means 703-1 outputs the calculated signal to the first subtracting means 704-1.

第2の乗算手段703-2は、X偏光チャネルの受信信号301-1の複素数値と第14の中間信号309-4の実数値とを乗算する。第2の乗算手段703-2は、算出した信号を第1の減算手段704-1に出力する。 The second multiplying means 703-2 multiplies the complex value of the received signal 301-1 of the X-polarized channel with the real value of the 14th intermediate signal 309-4. The second multiplying means 703-2 outputs the calculated signal to the first subtracting means 704-1.

第3の乗算手段703-3は、第11の中間信号309-1の複素数値と第13の中間信号309-3の複素数値とを乗算する。第3の乗算手段703-3は、算出した信号を第2の減算手段704-2に出力する。 The third multiplying means 703-3 multiplies the complex value of the eleventh intermediate signal 309-1 and the complex value of the thirteenth intermediate signal 309-3. The third multiplying means 703-3 outputs the calculated signal to the second subtracting means 704-2.

第4の乗算手段703-4は、第12の中間信号309-2の実数値と第14の中間信号309-4の実数値とを乗算する。第4の乗算手段703-4は、算出した信号を第2の減算手段704-2に出力する。 The fourth multiplying means 703-4 multiplies the real value of the twelfth intermediate signal 309-2 with the real value of the fourteenth intermediate signal 309-4. The fourth multiplying means 703-4 outputs the calculated signal to the second subtracting means 704-2.

第5の乗算手段703-5は、Y偏光チャネルの受信信号301-2の複素数値と第11の中間信号309-1の複素数値とを乗算する。第5の乗算手段703-5は、算出した信号を第3の減算手段704-3に出力する。 The fifth multiplying means 703-5 multiplies the complex value of the received signal 301-2 of the Y polarized channel with the complex value of the eleventh intermediate signal 309-1. The fifth multiplying means 703-5 outputs the calculated signal to the third subtracting means 704-3.

第6の乗算手段703-6は、Y偏光チャネルの受信信号301-2の複素数値と第14の中間信号309-4の実数値とを乗算する。第6の乗算手段703-6は、算出した信号を第3の減算手段704-3に出力する。 The sixth multiplying means 703-6 multiplies the complex value of the received signal 301-2 of the Y polarized channel with the real value of the 14th intermediate signal 309-4. The sixth multiplying means 703-6 outputs the calculated signal to the third subtracting means 704-3.

第1の減算手段704-1は、第1の乗算手段703-1の出力信号の複素数値から第2の乗算手段703-2の出力信号の複素数値を減算する。第1の減算手段704-1は、算出した信号を第1の除算手段705-1に出力する。 The first subtracting means 704-1 subtracts the complex numerical value of the output signal of the second multiplying means 703-2 from the complex numerical value of the output signal of the first multiplying means 703-1. The first subtraction means 704-1 outputs the calculated signal to the first division means 705-1.

第2の減算手段704-2は、第3の乗算手段703-3の出力信号の複素数値から第4の乗算手段703-4の出力信号の実数値を減算する。第2の減算手段704-2は、算出した信号を第1の除算手段705-1及び第2の除算手段705-2に出力する。 The second subtracting means 704-2 subtracts the real value of the output signal of the fourth multiplying means 703-4 from the complex numerical value of the output signal of the third multiplying means 703-3. The second subtraction means 704-2 outputs the calculated signal to the first division means 705-1 and the second division means 705-2.

第3の減算手段704-3は、第5の乗算手段703-5の出力信号の複素数値から第6の乗算手段703-6の出力信号の複素数値を減算する。第3の減算手段704-3は、算出した信号を第2の除算手段705-2に出力する。 The third subtracting means 704-3 subtracts the complex numerical value of the output signal of the sixth multiplying means 703-6 from the complex numerical value of the output signal of the fifth multiplying means 703-5. The third subtraction means 704-3 outputs the calculated signal to the second division means 705-2.

第1の除算手段705-1は、第1の減算手段704-1の出力信号の複素数値を第2の減算手段704-2の出力信号の実数値で除算する。第1の除算手段705-1は、算出した信号をx偏光チャネルの推定信号307-1として出力する。 The first dividing means 705-1 divides the complex value of the output signal of the first subtracting means 704-1 by the real value of the output signal of the second subtracting means 704-2. The first division means 705-1 outputs the calculated signal as an estimated signal 307-1 of the x-polarized channel.

第2の除算手段705-2は、第3の減算手段704-3の出力信号の複素数値を第2の減算手段704-2の出力信号の実数値で除算する。第2の除算手段705-2は、算出した信号をy偏光チャネルの推定信号307-2として出力する。 The second dividing means 705-2 divides the complex value of the output signal of the third subtracting means 704-3 by the real value of the output signal of the second subtracting means 704-2. The second dividing means 705-2 outputs the calculated signal as the estimated signal 307-2 of the y-polarized channel.

(A-2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態の光伝送システム1(主に受信手段300)の動作を、図面を参照しながら説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the optical transmission system 1 (mainly the receiving means 300) of the first embodiment having the above configuration will be described with reference to the drawings. ..

まず、図7(偏光多重伝送系の数式モデル)を用いて、偏光多重伝送系での送受信間の信号の関係を導出する。 First, using FIG. 7 (mathematical model of the polarized multiplex transmission system), the signal relationship between transmission and reception in the polarized multiplex transmission system is derived.

時間をtで表し、送信側10でx、y偏光チャネルの連続光を変調する電気信号をそれぞれs(t)、s(t)、受信側15でX、Y偏光チャネルから検出される電気信号をそれぞれr(t)、r(t)とする。また、s(t)、s(t)、r(t)、r(t)を複素数とする。α、δは、それぞれx偏光チャネルの信号がXとYの偏光チャネルに分岐される際のパワー比と位相差を、α、δは、それぞれy偏光チャネルの信号がXとYの偏光チャネルに分岐される際のパワー比と位相差を表す。また、α、δ、α、δは実数である。 Time is represented by t, and electrical signals that modulate the continuous light of the x and y polarized channels on the transmitting side 10 are detected from s x (t) and sy (t), respectively, and from the X and Y polarized channels on the receiving side 15. Let the electrical signals be r X (t) and r Y (t), respectively. Further, let s x (t), sy (t), r X (t), and r Y (t) be complex numbers. α x and δ x are the power ratio and phase difference when the signal of the x polarized channel is branched into the polarized channels of X and Y, respectively, and α y and δ y are the signals of the y polarized channel of X and Y, respectively. Represents the power ratio and phase difference when branching into the polarization channel of. Further, α x , δ x , α y , and δ y are real numbers.

コヒーレント光伝送系では、電気信号の複素振幅が対応する光信号の電界振幅に比例し、光信号の電界振幅の二乗がその光パワーに比例することに注意すると、送受信間の信号の関係は、伝送路で加算される雑音を無視すると、以下の(7)式~(8)式のようになる。

Figure 0007067393000002
Note that in a coherent optical transmission system, the complex amplitude of an electrical signal is proportional to the electric field amplitude of the corresponding optical signal, and the square of the electric field amplitude of the optical signal is proportional to its optical power. Ignoring the noise added in the transmission line, the following equations (7) to (8) are obtained.
Figure 0007067393000002

共通変数生成手段302は、受信信号から、第1の遅延手段402-1、第2の遅延手段402-2、第1の加算手段403-1、第2の加算手段403-2、第1の減算手段404-1、及び第2の減算手段404-2を用いて、以下の量を算出する。

Figure 0007067393000003
From the received signal, the common variable generation means 302 includes the first delay means 402-1, the second delay means 402-2, the first addition means 403-1 and the second addition means 403-2, the first. The following quantities are calculated using the subtracting means 404-1 and the second subtracting means 404-2.
Figure 0007067393000003

送信信号s(t)、s(t)の形式を上述の図2に示す形式としたとき、上記F(t)、F(t)、G(t)、G(t)の算出結果は、図8に示すものとなる。 When the format of the transmission signals s x (t) and sy (t) is the format shown in FIG. 2, the above FX (t), FX (t), GX (t), and G Y ( t ) . ) Is shown in FIG.

変調信号形式をQPSK等のように波形振幅が零にならない方式とした場合、光バーストの持続時間で考えると、T≦t<2Tの時間範囲では、G(t)およびG(t)の値が0になっている。それ以外の時間範囲では、G(t)およびG(t)の値が時間幅Tで連続して0にならない。全ての時間帯で、F(t)およびF(t)の値は時間幅Tで連続して0にならない。この性質をタイミング情報抽出に利用する。 When the modulation signal format is a method such as QPSK in which the waveform amplitude does not become zero, considering the duration of the optical burst, in the time range of T≤t <2T, GX (t) and GY (t) The value of is 0. In the other time range, the values of GX (t) and G Y ( t) do not become 0 continuously in the time width T. In all time zones, the values of FX (t) and FY (t) do not become zero consecutively in the time width T. This property is used for timing information extraction.

また、2T≦t<3Tの時間範囲では、F(t)およびF(t)の値に送信信号s(t)の情報が含まれておらず、G(t)およびG(t)の値に送信信号s(t)の情報が含まれていない。この性質を偏光分離に利用する。 Further, in the time range of 2T ≦ t <3T, the information of the transmission signal sy (t) is not included in the values of FX (t) and FY (t), and GX (t) and G Y are not included. The value of (t) does not include the information of the transmission signal sy (t). This property is used for polarization separation.

続いて、タイミング情報抽出の動作について説明する。上記F(t)、F(t)、G(t)、G(t)から、共通変数生成手段302は、第1の絶対値算出手段405-1、第2の絶対値算出手段405-2、第3の絶対値算出手段405-3、第4の絶対値算出手段405-4、第3の加算手段406-1、および第4の加算手段406-2を用い、|F(t)|+|F(t)|および|G(t)|+|G(t)|の値を求める。 Subsequently, the operation of timing information extraction will be described. From the above FX (t), FY (t), GX (t), and G Y ( t ) , the common variable generation means 302 is the first absolute value calculation means 405-1 and the second absolute value calculation. Using means 405-2, a third absolute value calculation means 405-3, a fourth absolute value calculation means 405-4, a third addition means 406-1, and a fourth addition means 406-2, | F. Find the values of X (t) | 2 + | FY (t) | 2 and | GX (t) | 2 + | G Y (t) | 2 .

そして、タイミング信号生成手段303は、第1の積分手段502-1および第2の積分手段502-2を用いて、上記算出した値を時間Tの範囲で積分する。例えば、t<0の時間範囲で|F(t)|は、以下の(13)式に示すものとなる。

Figure 0007067393000004
Then, the timing signal generating means 303 integrates the calculated value in the range of time T by using the first integrating means 502-1 and the second integrating means 502-2. For example, in the time range of t <0, | FX (t) | 2 is expressed by the following equation (13).
Figure 0007067393000004

上記(13)式において、“ ̄”は複素共役を、Re[ ]は実部を表す。例えば、QPSKのように原点対称なコンスタレーションをもつ変調信号フォーマットを採用した場合、異なる波形パターン(A(t)とA(t)、A(t)とA(t-T)、等)の相関は零となる。有限時間Tの範囲で相関をとる場合、それは厳密には零にならないが、同一信号の絶対値の二乗に比べて十分小さい。よって、上記(13)式を時間Tの範囲で積分すると、2Re[ ]の項を無視することができる。そして、|F(t)|は、以下の(14)式のようにみなすことができる。また、|F(t)|、|G(t)|、|G(t)|についても同様の計算ができる。そして、同様に計算した結果得られる|F(t)|+|F(t)|および|G(t)|+|G(t)|の値は、図9に示す通りである。

Figure 0007067393000005
In the above equation (13), " ̄" represents the complex conjugate and Re [] represents the real part. For example, when a modulated signal format having an origin-symmetrical constellation such as QPSK is adopted, different waveform patterns (A x (t) and A y (t), A x (t) and A x (t-T)) are adopted. , Etc.) is zero. When correlating in the range of finite time T, it is not exactly zero, but it is sufficiently smaller than the square of the absolute value of the same signal. Therefore, if the above equation (13) is integrated in the range of time T, the term of 2Re [] can be ignored. Then, | FX (t) | 2 can be regarded as the following equation (14). Further, the same calculation can be performed for | FY (t) | 2, | GX (t) | 2 , and | G Y (t) | 2 . Then, the values of | FX (t) | 2 + | FY (t) | 2 and | GX (t) | 2 + | G Y ( t) | 2 obtained as a result of the same calculation are shown in FIG. As shown in.
Figure 0007067393000005

図10は、第1の実施形態に係る算出された中間変数の波形を示す説明図である。図10(a)には、|F(t)|+|F(t)|の波形が示されている。図10(b)には、に|G(t)|+|G(t)|の波形が示されている。図10(c)には、図10(a)で示される波形を時間Tの範囲で積分した波形が示されている。図10(d)には、図10(b)で示される波形を時間Tの範囲で積分した波形が示されている。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the waveform of the calculated intermediate variable according to the first embodiment. FIG. 10A shows the waveforms of | FX (t) | 2 + | FY (t) | 2 . FIG. 10B shows the waveforms of | GX (t) | 2 + | G Y (t) | 2 . FIG. 10 (c) shows a waveform obtained by integrating the waveform shown in FIG. 10 (a) in the range of time T. FIG. 10 (d) shows a waveform obtained by integrating the waveform shown in FIG. 10 (b) in the range of time T.

図10(c)、11(d)の波形はともに光バースト先頭から光バースト終端の時間T前までの中の0≦t<2Tの時間範囲以外でほぼ一定値をとる。t<0と3T≦tの時間範囲で図10(c)、図10(d)の波形の振幅は等しい。2T≦t<3Tの時間範囲で図10(c)、図10(d)の波形の振幅はほぼ等しい。そして、図10(d)の波形は光バーストの持続時間では時間Tでピーク(最小値)をとり、そのピーク値が0となる。 Both the waveforms of FIGS. 10 (c) and 11 (d) take almost constant values except in the time range of 0 ≦ t <2T in the time T before the end of the optical burst from the beginning of the optical burst. The amplitudes of the waveforms in FIGS. 10 (c) and 10 (d) are equal in the time range of t <0 and 3T ≦ t. In the time range of 2T ≦ t <3T, the amplitudes of the waveforms in FIGS. 10 (c) and 10 (d) are almost the same. Then, the waveform of FIG. 10D has a peak (minimum value) at time T in the duration of the optical burst, and the peak value becomes 0.

タイミング信号生成手段303は、|G(t)|+|G(t)|を積分した信号に対し、最小値検出手段505を用い、時間2Tの周期毎に時間2Tの範囲にわたって最小値を検出する。その検出時間範囲とタイミングはパルス生成手段501で設定する。波形ピークが存在する周期で得られる最小値は所望の最小値であるが、それ以外の周期で得られる最小値は所望の最小値ではない。所望でない最小値は以下のように取り除く。 The timing signal generating means 303 uses the minimum value detecting means 505 for the signal obtained by integrating | GX (t) | 2 + | GH (t) | 2 , and covers the range of time 2T every cycle of time 2T. Detect the minimum value. The detection time range and timing are set by the pulse generation means 501. The minimum value obtained in the period in which the waveform peak exists is the desired minimum value, but the minimum value obtained in the other periods is not the desired minimum value. The undesired minimum value is removed as follows.

タイミング信号生成手段303は、比較手段504を用いて、検出した最小値をある閾値と比較し、その最小値がその閾値未満である場合のみ、その最小値を所望のピークとみなす。このため、論理積手段506は、閾値判定結果と、かつ最小値をとる時間を表す2値信号の論理積をとる。そのピークが存在する時刻がペイロードの時間位置を指定するための基準となる。ペイロードの先頭は、そのピーク存在時刻から2T後の時刻である。 The timing signal generation means 303 uses the comparison means 504 to compare the detected minimum value with a certain threshold value, and considers the minimum value as a desired peak only when the minimum value is less than the threshold value. Therefore, the logical product means 506 takes the logical product of the threshold value determination result and the binary signal representing the time for taking the minimum value. The time when the peak exists is the reference for specifying the time position of the payload. The beginning of the payload is the time 2T after the peak existence time.

上記の”ある閾値”は、定数倍手段503を用いて、例えば最小値検出時刻での|F(t)|+|F(t)|を積分した信号値のK倍(0<K<1)に設定できる。上述の通り、所望でない最小値を検出する時間は|G(t)|+|G(t)|を積分した信号がほぼ一定に変化する時間帯であり、その時間帯では|G(t)|+|G(t)||を積分した信号値と|F(t)|+|F(t)|を積分した信号値がほぼ等しいからである。 The above "certain threshold value" is K times (0) of the signal value obtained by integrating | FX (t) | 2 + | FY (t) | 2 at the minimum value detection time, for example, using the constant multiple means 503. It can be set to <K <1). As described above, the time for detecting an undesired minimum value is a time zone in which the signal obtained by integrating | GX (t) | 2 + | GY (t) | 2 changes almost constantly, and in that time zone | Because the signal value obtained by integrating G X (t) | 2 + | G Y (t) | 2 | and the signal value obtained by integrating | FX (t) | 2 + | FY (t) | 2 are almost equal. be.

次に、偏光分離の動作について説明する。2T≦t<3Tの時間範囲でF(t)、F(t)、G(t)、G(t)の値は、先述の図8及び、以下の(15)~(18)式に示すようになる。

Figure 0007067393000006
Next, the operation of polarization separation will be described. In the time range of 2T ≦ t <3T, the values of FX (t), FY (t), GX (t), and G Y ( t ) are shown in FIG. 8 above and (15) to (18) below. ) Will be shown in the equation.
Figure 0007067393000006

上記(15)~(18)式により、α、δ、α、δの推定値は、以下の(19)~(24)式により求まる。なお、標記上の規制により、以下の(19)~(24)式におけるαの推定値であることを示すハット(^)は、αの上部ではなく、^α(t)のように左辺に示すものとする。以下同様に、δ、α、δの推定値を、^δ(t)、^α(t)、^δ(t)と示すものとする(^の扱いについては、他の変数も同様とする)。

Figure 0007067393000007
From the above equations (15) to (18), the estimated values of α x , δ x , α y , and δ y can be obtained by the following equations (19) to (24). It should be noted that the hat (^) indicating that it is an estimated value of α x in the following equations (19) to (24) is not the upper part of α x but is like ^ α x (t) due to the regulation on the notation. It shall be shown on the left side. Similarly, the estimated values of δ x , α y , and δ y shall be indicated as ^ δ x (t), ^ α y (t), and ^ δ y (t). The same applies to the variables in).
Figure 0007067393000007

除算手段603は、上記(19)~(24)式を実行する。なお、これらは一時点tでの値である。偏光分離に必要な^α(t)、^δ(t)、^α(t)、^δ(t)は、2T≦t<3Tの時間範囲に得られる値であるので、2T≦t<3Tの時間範囲に得られる^α(t)、^δ(t)、^α(t)、^δ(t)を記憶する。 The division means 603 executes the above equations (19) to (24). These are the values at the temporary point t. Since ^ α x (t), ^ δ x (t), ^ α y (t), and ^ δ y (t) required for polarization separation are values obtained in the time range of 2T ≦ t <3T, The ^ α x (t), ^ δ x (t), ^ α y (t), and ^ δ y (t) obtained in the time range of 2T ≦ t <3T are stored.

ここで、偏光チャネル分離のため最終的に必要な変数は、以下の(25)~(28)式に示すA~Dである。

Figure 0007067393000008
Here, the variables finally required for the polarization channel separation are A to D shown in the following equations (25) to (28).
Figure 0007067393000008

そのため、中間変数生成手段304は、平方根算出手段604および乗算手段605を用いて、以下の(29)~(32)式の値を算出し、記憶手段606を用いて、算出した値(A(t)~D(t))を記憶する。

Figure 0007067393000009
Therefore, the intermediate variable generation means 304 calculates the values of the following equations (29) to (32) using the square root calculation means 604 and the multiplication means 605, and uses the storage means 606 to calculate the values (A (A). Store t) to D (t)).
Figure 0007067393000009

以下、得られた推定値を^α、^δ、^α、^δと表記する。受信信号の推定方式として、例えばZF(zero-forcing)方式を採用すると、t≧3Tの時間に対して、受信信号r(t)、r(t)から得られる送信信号の推定値^s(t)、^s(t)は、上述の(7)及び(8)式をs(t)、s(t)について解くことにより、以下の(33)及び(34)式のように求められる。以下の(33)及び(34)式の計算は、偏光チャネル分離手段305で実行する。

Figure 0007067393000010
Hereinafter, the obtained estimated values are expressed as ^ α x , ^ δ x , ^ α y , and ^ δ y . When, for example, the ZF (zero-force) method is adopted as the reception signal estimation method, the estimated value of the transmission signal obtained from the reception signals r x (t) and r Y (t) for a time of t ≧ 3T ^ s x (t) and ^ s y (t) are the following (33) and (34) by solving the above equations (7) and (8) for s x (t) and sy (t). It is calculated like an expression. The following calculations of equations (33) and (34) are performed by the polarizing channel separating means 305.
Figure 0007067393000010

(A-3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(A-3) Effect of the first embodiment According to the first embodiment, the following effects are obtained.

従来例の受信手段と本実施形態の受信手段とでの回路規模を比較する。両方式ともに、タイミング信号生成手段、両偏光チャネルの中間変数生成手段、および偏光分離手段を用いるので、それらの手段に関係する回路規模は等しいとして良い。 The circuit scales of the receiving means of the conventional example and the receiving means of the present embodiment are compared. Since both methods use timing signal generation means, intermediate variable generation means for both polarization channels, and polarization separation means, the circuit scales related to these means may be the same.

従来例では、タイミング情報を抽出するために、タイミングメトリックを算出している。この算出式は、非特許文献3の(5)式で示されている。r(t)を受信信号、P(t)をタイミングメトリックとすると、以下の(35)、及び(36)式のように表されるので、ディジタル信号処理の場合、計算回数は複素乗算がN回、複素数絶対値算出がN回、N個の実数の総和(積分に相当)が1回必要である。

Figure 0007067393000011
In the conventional example, the timing metric is calculated in order to extract the timing information. This calculation formula is shown by the formula (5) of Non-Patent Document 3. Assuming that r (t) is the received signal and P (t) is the timing metric, it is expressed as the following equations (35) and (36). Therefore, in the case of digital signal processing, the number of calculations is N for complex multiplication. It is necessary to calculate the absolute value of complex numbers N times and the sum of N real numbers (corresponding to the integral) once.
Figure 0007067393000011

ここでNは、時間Tに含まれる標本値の数である。従来例で偏光パラメータ(α、δ、α、δ)を推定するために実行する、パイロット信号の周波数弁別に対して、例えばM点高速フーリエ変換(FFT)を用いるとすると、複素加算、複素乗算がともにMlogM回必要である。 Here, N is the number of sample values included in the time T. If, for example, the M-point Fast Fourier Transform (FFT) is used for frequency discrimination of the pilot signal, which is executed to estimate the polarization parameters (α x , δ x , α y , δ y ) in the conventional example, it is complex. Both addition and complex multiplication require Mlog 2M times.

本実施形態では、タイミング情報抽出および偏光分離のために、F(t)、F(t)、G(t)、G(t)を算出する。ディジタル信号処理の場合、計算回数は複素加算(減算を符号反転した数値との加算と考える)がN回、複素数絶対値算出がN回、N個の実数の総和(積分に相当)が1回必要である。 In this embodiment, FX (t), FY (t), GX (t), and G Y ( t ) are calculated for timing information extraction and polarization separation. In the case of digital signal processing, the number of calculations is N times for complex addition (subtraction is considered as addition with sign-inverted numerical value), N times for complex number absolute value calculation, and 1 time for sum of N real numbers (corresponding to integration). is necessary.

なお、同一構成で同一フォーマットの入出力をもつ回路が複数あるところでは、タイミング制約に余裕がある場合、入出力信号を時分割多重することで複数回路を一つにすることができるので、同一構成で同一フォーマットの入出力をもつ回路を一つと数えている。 In places where there are multiple circuits with the same configuration and input / output of the same format, if there is a margin in timing constraints, the input / output signals can be time-division-multiplexed to combine multiple circuits into one. Circuits with the same format of input / output are counted as one in the configuration.

従って、本実施形態の受信手段は、従来例より複素乗算回路の数が減少している。 Therefore, in the receiving means of the present embodiment, the number of complex multiplication circuits is reduced as compared with the conventional example.

以上のように、第1の実施形態によれば、算出式を修正しタイミング情報抽出のために必要な手段と偏光分離のために必要な手段を共通化して一つにまとめたので、タイミング情報抽出および偏光分離のための回路規模を縮小する効果が得られる。 As described above, according to the first embodiment, the calculation formula is modified to standardize the means required for timing information extraction and the means required for polarization separation, and thus the timing information is integrated. The effect of reducing the circuit scale for extraction and polarization separation is obtained.

(B)第2の実施形態
以下、本発明に係る光伝送装置、送信信号生成方法、及び送信信号抽出方法の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(B) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the optical transmission device, the transmission signal generation method, and the transmission signal extraction method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(B-1)第2の実施形態の構成
第2の実施形態の受信手段300の全体構成についても、上述の図1を用いて示すことができる。以下では、第2の実施形態の受信手段300の構成について、第1の実施形態の受信手段300との差異(タイミング信号生成手段)を中心に説明を行う。
(B-1) Configuration of Second Embodiment The overall configuration of the receiving means 300 of the second embodiment can also be shown with reference to FIG. 1 described above. Hereinafter, the configuration of the receiving means 300 of the second embodiment will be described focusing on the difference (timing signal generating means) from the receiving means 300 of the first embodiment.

図11は、第2の実施形態に係るタイミング信号生成手段の詳細な構成を示すブロック図である。なお、図11において、第1の実施形態に係る図4の構成と同一又は対応する構成については、同一符号を付している。また、第1の実施形態に係る図4の同一又は対応する構成の詳細な説明は省略する。 FIG. 11 is a block diagram showing a detailed configuration of the timing signal generation means according to the second embodiment. In FIG. 11, the same or corresponding configurations as those in FIG. 4 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals. Further, detailed description of the same or corresponding configuration of FIG. 4 according to the first embodiment will be omitted.

図11において、第2の実施形態に係るタイミング信号生成手段303Aは、第1の実施形態に係るタイミング信号生成手段303の構成に第3の遅延手段701が追加され、第1の実施形態の最小値検出手段505が第1の最小値検出手段702及び第2の最小値検出手段703に、第1の実施形態の論理積手段506が論理積手段506Aに置き換わっている点で第1の実施形態と異なっている。 In FIG. 11, the timing signal generation means 303A according to the second embodiment has the third delay means 701 added to the configuration of the timing signal generation means 303 according to the first embodiment, and is the minimum of the first embodiment. The first embodiment is in that the value detecting means 505 is replaced with the first minimum value detecting means 702 and the second minimum value detecting means 703, and the logical product means 506 of the first embodiment is replaced with the logical product means 506A. Is different from.

第3の遅延手段701は、パルス生成手段501の出力パルス信号にタイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔に等しい時間の遅延を与える。 The third delay means 701 gives the output pulse signal of the pulse generation means 501 a delay of a time equal to the repetition interval of the waveform pattern for timing information extraction.

第1の最小値検出手段702は、パルス生成手段501の出力パルス信号の周期毎に、そのパルスの先頭から次の先頭の直前までの時間の中で、第2の積分手段502-2の出力信号の実数値が最小値をとる時間でアサートされる二値信号を出力する。 The first minimum value detection means 702 outputs the output of the second integration means 502-2 in the time from the beginning of the pulse to immediately before the next beginning in each cycle of the output pulse signal of the pulse generation means 501. Outputs a binary signal that is asserted at the time when the real value of the signal takes the minimum value.

第2の最小値検出手段703は、第3の遅延手段701の出力パルス信号の周期毎に、そのパルスの先頭から次の先頭の直前までの時間の中で、第2の積分手段502-2の出力信号の実数値が最小値をとる時間でアサートされる二値信号を出力する。 The second minimum value detection means 703 is a second integration means 502-2 in the time from the beginning of the pulse to immediately before the next beginning in each cycle of the output pulse signal of the third delay means 701. Outputs a binary signal that is asserted at the time when the real value of the output signal takes the minimum value.

論理積手段506Aは、比較手段504、第1の最小値検出手段702、及び第2の最小値検出手段70-3の出力信号の値との論理積をとる。論理積手段506Aは、算出した信号をタイミング信号306として出力する。 The logical product means 506A takes a logical product with the values of the output signals of the comparison means 504, the first minimum value detection means 702, and the second minimum value detection means 70-3. The AND means 506A outputs the calculated signal as a timing signal 306.

(B-2)第2の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第2の実施形態の光伝送システム1(主に、タイミング信号生成手段303A)の動作を、図面を参照しながら説明する。以下、第1の実施形態のタイミング信号生成手段303と比較しつつ、タイミング信号生成手段303A特有の動作を述べる。
(B-2) Operation of the Second Embodiment Next, the operation of the optical transmission system 1 (mainly the timing signal generation means 303A) of the second embodiment having the above configuration is described with reference to the drawings. I will explain while. Hereinafter, the operation peculiar to the timing signal generation means 303A will be described while comparing with the timing signal generation means 303 of the first embodiment.

第1の実施形態では、タイミング信号生成手段303の中で、時間2Tの周期毎に時間2Tの範囲にわたって第2の積分手段502-2の出力信号の値の最小値を検出し、比較手段504の出力信号がアサートされている時間内にその最小値を検出したとき、タイミング信号306がアサートされる。最小値を検出する2Tの時間範囲の中間付近で第2の積分手段502-2の出力信号がピークをとる場合、タイミング信号306が所望の時間にアサートされる。しかし、最小値を検出する2Tの時間範囲の端付近で第2の積分手段502-2の出力信号がピークをとる場合、タイミング信号306が所望の時間および隣接の最小値検出時間範囲の中の時間にアサートされる場合がある。第2の実施形態のタイミング信号生成手段303Aは、この点を考慮したものである。 In the first embodiment, in the timing signal generating means 303, the minimum value of the output signal of the second integrating means 502-2 is detected over the range of the time 2T every cycle of the time 2T, and the comparison means 504 is detected. When the minimum value of the output signal of is detected within the asserted time, the timing signal 306 is asserted. If the output signal of the second integrating means 502-2 peaks near the middle of the 2T time range for detecting the minimum value, the timing signal 306 is asserted at the desired time. However, if the output signal of the second integrating means 502-2 peaks near the end of the 2T time range for detecting the minimum value, then the timing signal 306 is within the desired time and adjacent minimum detection time range. May be asserted in time. The timing signal generation means 303A of the second embodiment takes this point into consideration.

図12は、第2の実施形態に係る算出された中間変数の波形を示す説明図である。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing the waveform of the calculated intermediate variable according to the second embodiment.

図12(a)は、第2の積分手段502-2の出力信号の波形(実線で示す波形W1)と定数倍手段503の出力信号の波形(破線で示すW2)を示す。実線の値(W1の値)が破線の値(W2の値)より小さくなるような時間で比較手段504の出力信号がアサートされる。 FIG. 12A shows the waveform of the output signal of the second integrating means 502-2 (waveform W1 shown by the solid line) and the waveform of the output signal of the constant multiple means 503 (W2 shown by the broken line). The output signal of the comparison means 504 is asserted in such a time that the value of the solid line (value of W1) becomes smaller than the value of the broken line (value of W2).

時間2Tの周期毎に発生する最小値検出時間範囲が図12(b)に示すようになっている場合(最小値検出時間範囲Sr1-1~Sr1-5の場合)、タイミング信号306は、第2の積分手段502-2の出力信号の値がピークをとる時間(所望のタイミング)およびそのピーク時間を含む最小値検出時間範囲(最小値検出時間範囲Sr1-2)の次の最小値検出時間範囲(最小値検出時間範囲Sr1-3)で第2の積分手段502-2の出力信号の値が最小となる時間という2つの時間でアサートされる。なぜなら、所望のタイミングは当然として、もう一つのアサート時間でも実線の値(W1の値)が破線の値(W2の値)より小さいためである。 When the minimum value detection time range generated for each cycle of time 2T is as shown in FIG. 12 (b) (in the case of the minimum value detection time range Sr1-1 to Sr1-5), the timing signal 306 is the first. The next minimum detection time of the minimum detection time range (minimum detection time range Sr1-2) including the time when the value of the output signal of the integration means 502-2 of 2 peaks (desired timing) and the peak time. It is asserted in two times, that is, the time when the value of the output signal of the second integrating means 502-2 becomes the minimum in the range (minimum value detection time range Sr1-3). This is because the value of the solid line (value of W1) is smaller than the value of the broken line (value of W2) even at the other assert time, as a matter of course, at the desired timing.

図12(c)に、最小値検出時間範囲を図12(b)の場合よりTの時間シフトさせた場合の、タイミング信号306の波形を示す。この場合、所望タイミングの他に、そのピーク時間を含む最小値検出時間範囲(最小値検出時間範囲Sr2-2)の前の最小値検出時間範囲(最小値検出時間範囲Sr2-1)で第2の積分手段502-2の出力信号の値が最小となる時間で、タイミング信号306がアサートされる。なぜなら同様に所望のタイミングは当然として、もう1つのアサート時間でも実線の値が破線の値より小さいためである。 FIG. 12 (c) shows the waveform of the timing signal 306 when the minimum value detection time range is time-shifted by T from the case of FIG. 12 (b). In this case, in addition to the desired timing, the second is in the minimum value detection time range (minimum value detection time range Sr2-1) before the minimum value detection time range (minimum value detection time range Sr2-2) including the peak time. The timing signal 306 is asserted at the time when the value of the output signal of the integrating means 502-2 is minimized. This is because the value of the solid line is smaller than the value of the broken line in the other assert time as well as the desired timing.

なお、最小値検出時間と第2の積分手段502-2の出力信号の時間関係によっては所望のタイミングのみタイミング信号306がアサートされる場合もある。また、最小値検出時間範囲を2Tとしているので、所望タイミングを含む最小値検出時間範囲の前および後の最小値検出時間範囲の両方で、所望でない時間にタイミング信号306がアサートされない。 The timing signal 306 may be asserted only at a desired timing depending on the time relationship between the minimum value detection time and the output signal of the second integrating means 502-2. Further, since the minimum value detection time range is set to 2T, the timing signal 306 is not asserted at an undesired time in both the minimum value detection time range before and after the minimum value detection time range including the desired timing.

よって、タイミング信号生成手段303のようなタイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号と、そのタイミング信号生成手段より最小値検出時間をT時間シフトさせたタイミング信号生成手段から出力されるタイミング信号との論理積をとると、所望タイミングでのみアサートされるタイミング信号が得られる。その波形を図12(d)に示す。図12(d)は一例として、図12(b)のタイミング信号と図12(c)のタイミング信号との論理積をとった結果の信号を示している。 Therefore, the timing signal output from the timing signal generation means such as the timing signal generation means 303 and the timing signal output from the timing signal generation means obtained by shifting the minimum value detection time by T time from the timing signal generation means. The logical product gives a timing signal that is asserted only at the desired timing. The waveform is shown in FIG. 12 (d). FIG. 12 (d) shows, as an example, a signal obtained by taking a logical product of the timing signal of FIG. 12 (b) and the timing signal of FIG. 12 (c).

図12(b)の信号は比較手段504と最小値検出手段(第1の最小値検出手段702)の出力信号の値の論理積を、図12(c)の信号は比較手段504と別の最小値検出手段(第2の最小値検出手段703)の出力信号の値の論理積をとった結果を示しており、それら二つの2値信号の論理積をとった結果が図12(d)の出力になる。したがって、論理積手段506Aは、比較手段504、第1の最小値検出手段702、及び第2の最小値検出手段703の3つの出力信号の論理積をとれば良い。図12(d)に示すように、ピークPのある時間Tが基準タイミングとなる。 The signal of FIG. 12B is the logical product of the values of the output signals of the comparison means 504 and the minimum value detection means (first minimum value detection means 702), and the signal of FIG. 12C is different from the comparison means 504. The result of taking the logical product of the value of the output signal of the minimum value detection means (second minimum value detection means 703) is shown, and the result of taking the logical product of those two binary signals is shown in FIG. 12 (d). Is the output of. Therefore, the logical product means 506A may take the logical product of the three output signals of the comparison means 504, the first minimum value detection means 702, and the second minimum value detection means 703. As shown in FIG. 12 (d), the time T with the peak P is the reference timing.

(B-3)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、タイミング情報の誤検知の可能性を減少させることができる。
(B-3) Effect of Second Embodiment According to the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the possibility of erroneous detection of timing information can be reduced.

(C)第3の実施形態
以下、本発明に係る光伝送装置、送信信号生成方法、及び送信信号抽出方法の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(C) Third Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the optical transmission device, the transmission signal generation method, and the transmission signal extraction method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(C-1)第3の実施形態の構成
第3の実施形態の受信手段300の全体構成についても、上述の図1を用いて示すことができる。以下では、第3の実施形態の受信手段300の構成について、第1の実施形態の受信手段300との差異(中間変数生成手段)を中心に説明を行う。
(C-1) Configuration of Third Embodiment The overall configuration of the receiving means 300 of the third embodiment can also be shown with reference to FIG. 1 described above. Hereinafter, the configuration of the receiving means 300 of the third embodiment will be described focusing on the difference (intermediate variable generating means) from the receiving means 300 of the first embodiment.

図13は、第3の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段(Y偏光チャネルの中間変数生成手段)の詳細な構成を示すブロック図である。なお、図13において、第1の実施形態に係る図5の構成と同一又は対応する構成については、同一符号を付している。また、第1の実施形態に係る図5の同一又は対応する構成の詳細な説明は省略する。 FIG. 13 is a block diagram showing a detailed configuration of an intermediate variable generation means for the X-polarized channel (intermediate variable generating means for the Y-polarized channel) according to the third embodiment. In FIG. 13, the same or corresponding configurations as those in FIG. 5 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals. Further, detailed description of the same or corresponding configuration of FIG. 5 according to the first embodiment will be omitted.

第3の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段304A-1(Y偏光チャネルの中間変数生成手段304A-2)は、第1の実施形態に係るX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1(Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2)の構成に、第1の平均化手段801-1及び第2の平均化手段801-2が追加されている。 The X-polarized channel intermediate variable generating means 304A-1 (Y polarized channel intermediate variable generating means 304A-2) according to the third embodiment is the X-polarized channel intermediate variable generating means 304- according to the first embodiment. The first averaging means 801-1 and the second averaging means 801-2 are added to the configuration of 1 (intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarization channel).

第1の平均化手段801-1は、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔以下の時間にわたって、乗算手段605の出力信号を平均化する。第1の平均化手段801-1は、算出(平均化)した信号を、第1の記憶手段606-1に出力する。 The first averaging means 801-1 averages the output signal of the multiplying means 605 over a time equal to or less than the repetition interval of the waveform pattern for timing information extraction. The first averaging means 801-1 outputs the calculated (averaging) signal to the first storage means 606-1.

第2の平均化手段801-2は、タイミング情報抽出のための波形パターンの繰返し間隔以下の時間にわたって、第2の平方根算出手段604-2の出力信号を平均化する。第2の平均化手段801-2は、算出(平均化)した信号を、第2の記憶手段606-2に出力する。 The second averaging means 801-2 averages the output signal of the second square root calculating means 604-2 over a time equal to or less than the repetition interval of the waveform pattern for timing information extraction. The second averaging means 801-2 outputs the calculated (averaging) signal to the second storage means 606-2.

(C-2)第3の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第3の実施形態の光伝送システム1(主に、X偏光チャネルの中間変数生成手段304A-1及びY偏光チャネルの中間変数生成手段304A-2)の動作を、図面を参照しながら説明する。以下、第1の実施形態のX偏光チャネルの中間変数生成手段304-1(Y偏光チャネルの中間変数生成手段304-2)と比較しつつ、第3の実施形態のX偏光チャネルの中間変数生成手段304A-1(Y偏光チャネルの中間変数生成手段304A-2)特有の動作を述べる。
(C-2) Operation of the Third Embodiment Next, the optical transmission system 1 of the third embodiment having the above configuration (mainly, the intermediate variable generation means 304A-1 of the X polarization channel and the Y polarization). The operation of the channel intermediate variable generation means 304A-2) will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the intermediate variable generation of the X-polarized channel of the third embodiment is compared with the intermediate variable generation means 304-1 of the X-polarized channel of the first embodiment (intermediate variable generation means 304-2 of the Y polarized channel). The operation peculiar to the means 304A-1 (intermediate variable generation means 304A-2 of the Y polarized channel) will be described.

第1の実施形態では、X偏光の中間変数生成手段304-1とY偏光の中間変数生成手段304-2の中で、中間変数^α、^δ、^α、^δの値を算出した。一般に受信信号には雑音が加算されているので、上記推定値には誤差がある。その誤差の影響を低減するため、各推定値に対し2T≦t<3Tの時間内のT以下にわたる時間で平均化することが望ましい。 In the first embodiment, among the X-polarized intermediate variable generating means 304-1 and the Y-polarized intermediate variable generating means 304-2, the intermediate variables ^ α x , ^ δ x , ^ α y , ^ δ y The value was calculated. Since noise is generally added to the received signal, there is an error in the above estimated value. In order to reduce the influence of the error, it is desirable to average each estimated value over a time of T or less within a time of 2T ≦ t <3T.

第1の平均化手段801-1及び第2の平均化手段801-2で用いる平均化の算出式は、以下の(37)式で定義される。

Figure 0007067393000012
The averaging calculation formula used in the first averaging means 801-1 and the second averaging means 801-2 is defined by the following formula (37).
Figure 0007067393000012

ここで、u(t)は平均化手段への入力信号、v(t)は平均化手段からの出力信号、Tは時間であり、0<T≦Tを満たす。 Here, u (t) is an input signal to the averaging means, v (t) is an output signal from the averaging means, T 0 is a time, and 0 <T 0 ≦ T is satisfied.

上記以外のX偏光チャネルの中間変数生成手段304A-1及びY偏光チャネルの中間変数生成手段304A-2の動作は、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。 Since the operations of the intermediate variable generation means 304A-1 for the X-polarized channel and the intermediate variable generating means 304A-2 for the Y polarized channel other than the above are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

(C-3)第3の実施形態の効果
第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、中間変数^α、^δ、^α、^δの推定精度を向上させることができる。
(C-3) Effect of the third embodiment According to the second embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the intermediate variables ^ α x , ^ δ x , ^ α y , ^ δ y The estimation accuracy can be improved.

(D)他の実施形態
上述した第1~第3の実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は以下の変形実施形態にも適用できる。
(D) Other Embodiments Although various modified embodiments have been mentioned in the above-mentioned first to third embodiments, the present invention can also be applied to the following modified embodiments.

(D-1)上述した第1~第3の実施形態では、偏光チャネル分離手段305の実現方法として、ZF方式の偏光チャネル分離を例に挙げて説明した。偏光チャネル分離手段305は、その他の実現方法として、MMSE(minimum mean square estimation)方式、MLD(maximum likelihood detection)方式、等の方式を採用しても良い。MMSE方式はZF方式に比べて、低い信号対雑音比(SN比)で受信した場合の信号推定精度が良い一方、偏光チャネル間干渉を完全に除去できない、SN比を受信側で推定する必要がありそのための回路が必要である、という欠点が存在する。一方、MLD方式は上記二種類の方式に比べて信号推定精度が良い一方、回路規模が増大するという欠点がある。いずれの方式を偏光チャネル分離手段305に採用しても一長一短であるため、システムに要求される仕様に合わせて適切に選択することが望まれる。 (D-1) In the first to third embodiments described above, as a method of realizing the polarizing channel separating means 305, the ZF method of polarizing channel separation has been described as an example. As another implementation method, the polarizing channel separating means 305 may adopt a method such as an MMSE (minimum likelihood estimation) method or an MLD (maximum likelihoodhod detection) method. Compared to the ZF method, the MMSE method has better signal estimation accuracy when receiving at a lower signal-to-noise ratio (SN ratio), but it cannot completely eliminate interference between polarized channels, and it is necessary to estimate the SN ratio on the receiving side. There is a drawback that a circuit for that purpose is required. On the other hand, the MLD method has better signal estimation accuracy than the above two types of methods, but has a drawback that the circuit scale increases. Whichever method is adopted for the polarizing channel separating means 305 has advantages and disadvantages, and therefore, it is desired to appropriately select the method according to the specifications required for the system.

(D-2)上述した第1~第3の実施形態では、送信信号の形式(図2)として、タイミング情報抽出および偏光チャネル分離のための制御情報を、バースト先頭の後のペイロードの直前に送受することを前提とした。勿論、当該制御情報は任意のタイミングで送信信号の一箇所および複数箇所に挿入しても良い。 (D-2) In the first to third embodiments described above, as the transmission signal format (FIG. 2), control information for timing information extraction and polarization channel separation is provided immediately before the payload after the beginning of the burst. It was assumed that it would be sent and received. Of course, the control information may be inserted into one place or a plurality of places of the transmission signal at any timing.

(D-3)上述した第1~第3の実施形態の受信手段300は、その各部をハードウェアによって構成しても良く、また、一部の構成についてはソフトウェア的に構成しても良い。 (D-3) The receiving means 300 of the first to third embodiments described above may be configured by hardware for each part thereof, or may be configured by software for some configurations.

(D-4)上述した第1~第3の実施形態の受信手段300を、局側に適用した例について述べたが、変形例として、加入者側の装置に搭載(言い換えれば、連続信号伝送の光伝送方式に適用)しても良い。 (D-4) An example in which the receiving means 300 of the first to third embodiments described above is applied to the station side has been described, but as a modified example, it is mounted on a device on the subscriber side (in other words, continuous signal transmission). It may be applied to the optical transmission method of.

1…光伝送システム、300…受信手段、302…共通変数生成手段、303、303A…タイミング信号生成手段、304、304A…中間変数生成手段、305…偏光チャネル分離手段、402-1…第1の遅延手段、402-2…第2の遅延手段、403-1…第1の加算手段、403-2…第2の加算手段、404-1…第1の減算手段、404-2…第2の減算手段、405-1…第1の絶対値算出手段、405-2…第2の絶対値算出手段、405-3…第3の絶対値算出手段、405-4…第4の絶対値算出手段、406-1…第3の加算手段、406-2…第4の加算手段、501…パルス生成手段、502-1…第1の積分手段、502-2…第2の積分手段、503…定数倍手段、504…比較手段、505…最小値検出手段、506、506A…論理積手段、603…除算手段、603-1…第1の除算手段、603-2…第2の除算手段、603-3…第3の除算手段、604…平方根算出手段、604-1…第1の平方根算出手段、604-2…第2の平方根算出手段、605…乗算手段、606…記憶手段、606-1…第1の記憶手段、606-2…第2の記憶手段、701…第3の遅延手段、702…第1の最小値検出手段、703…第2の最小値検出手段、703-1…第1の乗算手段、703-2…第2の乗算手段、703-3…第3の乗算手段、703-4…第4の乗算手段、703-5…第5の乗算手段、703-6…第6の乗算手段、704-1…第1の減算手段、704-2…第2の減算手段、704-3…第3の減算手段、705-1…第1の除算手段、705-2…第2の除算手段、801-1…第1の平均化手段、801-2…第2の平均化手段。 1 ... Optical transmission system, 300 ... Receiving means, 302 ... Common variable generating means, 303, 303A ... Timing signal generating means, 304, 304A ... Intermediate variable generating means, 305 ... Polarized channel separating means, 402-1 ... First Delay means, 402-2 ... second delay means, 403-1 ... first addition means, 4032 ... second addition means, 404-1 ... first subtraction means, 404-2 ... second Subtraction means, 405-1 ... 1st absolute value calculation means, 405-2 ... 2nd absolute value calculation means, 405-3 ... 3rd absolute value calculation means, 405-4 ... 4th absolute value calculation means , 406-1 ... 3rd adding means, 406-2 ... 4th adding means, 501 ... pulse generating means, 502-1 ... 1st integrating means, 502-2 ... 2nd integrating means, 503 ... constant Multiplying means, 504 ... comparison means, 505 ... minimum value detecting means, 506, 506A ... logical product means, 603 ... dividing means, 603-1 ... first dividing means, 603-2 ... second dividing means, 603- 3 ... Third subtraction means, 604 ... Square root calculation means, 604-1 ... First square root calculation means, 604-2 ... Second square root calculation means, 605 ... Multiplying means, 606 ... Storage means, 606-1 ... 1st storage means, 606-2 ... 2nd storage means, 701 ... 3rd delay means, 702 ... 1st minimum value detection means, 703 ... 2nd minimum value detection means, 703-1 ... 1st 703-2 ... 2nd multiplying means, 703-3 ... 3rd multiplying means, 703-4 ... 4th multiplying means, 703-5 ... 5th multiplying means, 703-6 ... 6th Multiplying means, 704-1 ... 1st subtracting means, 704-2 ... 2nd subtracting means, 704-3 ... 3rd subtracting means, 705-1 ... 1st dividing means, 705-2 ... 2nd Dividing means, 801-1 ... 1st averaging means, 801-2 ... 2nd averaging means.

Claims (3)

第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重して伝送する光伝送装置であって、
前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返して第1の制御信号を生成し、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせて第2の制御信号を生成する制御信号生成手段と、
偏光多重されたペイロード信号を生成するペイロード信号生成手段と、
前記第1の制御信号および前記第2の制御信号と前記ペイロード信号生成手段で生成された偏光多重された前記ペイロード信号とを時間多重させて偏光多重信号を送信する偏光多重信号送信手段と、
前記偏光多重信号を受信し、該受信信号と、該受信信号を前記有限な時間幅だけ時間遅延させた遅延受信信号との波形和および波形差を算出して前記第1の制御信号および前記第2の制御信号の時間位置を抽出する制御信号抽出手段と、
前記偏光多重信号の伝送路における偏光分岐比および偏光間位相差を推定する偏光状態推定手段と、
前記偏光状態推定手段で推定された前記偏光分岐比および前記偏光間位相差に基づき、前記受信信号から各偏光チャネルの送信情報を抽出する送信情報抽出手段と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
An optical transmission device that multiplexes and transmits a first polarized channel and a second polarized channel.
In the first polarization channel, the first waveform having a finite time width is repeated three times to generate a first control signal, and in the second polarization channel, the same time width as the first waveform is obtained. A control signal generation means for generating a second control signal by combining the sign inversion waveforms of the second waveform after repeating the second waveform having the second waveform twice.
A payload signal generation means that generates a polarized and multiplexed payload signal,
A polarized multiplexed signal transmitting means for transmitting a polarized multiplexed signal by time-multiplexing the first control signal, the second control signal, and the polarized multiplexed payload signal generated by the payload signal generating means.
The first control signal and the first control signal and the first control signal are calculated by calculating the waveform sum and waveform difference between the received signal and the delayed received signal obtained by delaying the received signal by the finite time width after receiving the polarized multiplex signal. A control signal extraction means for extracting the time position of the control signal of 2 and
A polarization state estimation means for estimating the polarization branching ratio and the phase difference between polarizations in the transmission path of the polarization multiplex signal,
An optical transmission apparatus comprising: a transmission information extraction means for extracting transmission information of each polarization channel from the received signal based on the polarization branching ratio estimated by the polarization state estimation means and the phase difference between the polarizations. ..
第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重して信号を送信する光送信装置に使用する送信信号生成方法であって、
制御信号生成手段及びペイロード信号生成手段を備え、
前記制御信号生成手段は、前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返して第1の制御信号を生成し、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせて第2の制御信号を生成し、
前記ペイロード信号生成手段は、偏光多重されたペイロード信号を生成する
ことを特徴とする送信信号生成方法。
A transmission signal generation method used in an optical transmitter that multiplexes a first polarized channel and a second polarized channel to transmit a signal.
Equipped with control signal generation means and payload signal generation means,
The control signal generation means repeats the first waveform having a finite time width three times in the first polarization channel to generate a first control signal, and in the second polarization channel, the first control signal is generated. After repeating the second waveform having the same time width as that of the waveform twice, the code inversion waveform of the second waveform is combined to generate the second control signal.
The payload signal generation means is a transmission signal generation method, characterized in that a payload signal that is polarized and multiplexed is generated.
第1の偏光チャネルと第2の偏光チャネルを多重した信号を受信する光受信装置に使用する送信信号抽出方法であって、
制御信号抽出手段、偏光状態推定手段、及び送信情報抽出手段を備え
当該光受信装置で受信する受信信号は、前記第1の偏光チャネルにおいて、有限な時間幅を有する第1の波形を3回繰り返した第1の制御信号と、前記第2の偏光チャネルにおいて、前記第1の波形と同じ時間幅を有する第2の波形を2回繰り返した後、当該第2の波形の符号反転波形を合わせた第2の制御信号と、偏光多重されたペイロード信号とが時間多重された偏光多重信号であり、
前記制御信号抽出手段は、前記受信信号と、前記受信信号を前記有限な時間幅だけ時間遅延させた遅延受信信号との波形和および波形差を算出して前記第1の制御信号および前記第2の制御信号の時間位置を抽出し、
前記偏光状態推定手段は、前記受信信号の伝送路における偏光分岐比および偏光間位相差を推定し、
前記送信情報抽出手段は、前記偏光状態推定手段で推定された前記偏光分岐比および前記偏光間位相差に基づき、前記受信信号から各偏光チャネルの送信情報を抽出する
ことを特徴とする送信信号抽出方法。
A transmission signal extraction method used in an optical receiver that receives a signal in which a first polarized channel and a second polarized channel are multiplexed.
The received signal received by the optical receiver provided with the control signal extraction means, the polarization state estimation means, and the transmission information extraction means repeats the first waveform having a finite time width three times in the first polarization channel. The first control signal and the second waveform having the same time width as the first waveform are repeated twice in the second polarization channel, and then the sign inversion waveform of the second waveform is combined. The second control signal and the polarization-multiplexed payload signal are time-multiplexed polarization-multiplexed signals.
The control signal extraction means calculates the waveform sum and waveform difference between the received signal and the delayed received signal obtained by delaying the received signal by the finite time width, and calculates the waveform sum and the waveform difference of the first control signal and the second. Extract the time position of the control signal of
The polarization state estimation means estimates the polarization branching ratio and the phase difference between polarizations in the transmission line of the received signal.
The transmission information extraction means extracts transmission information of each polarization channel from the received signal based on the polarization branching ratio and the phase difference between the polarizations estimated by the polarization state estimation means. Method.
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