JP5891099B2 - Optical phase monitor circuit, optical receiver, optical transmission / reception system - Google Patents
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Description
本発明は、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする光位相モニタ回路に関する。 The present invention relates to an optical phase monitor circuit that monitors nonlinear phase noise of an optical multilevel modulation signal.
近年、ディジタルコヒーレント受信器を用いた光多値変調方式が研究され、実用化が進められている。光多値変調方式は、光の位相や振幅を利用して大容量の情報を伝送できるようにする技術であり、4値以上の位相変調方式(PSK:Phase Shift Keying)、直交振幅変調方式(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)、振幅位相変調方式(APSK:Amplitude Phase Shift Keying)など、異なる多値数の変調方式が検討されている。 In recent years, optical multilevel modulation systems using digital coherent receivers have been studied and put into practical use. The optical multilevel modulation scheme is a technique that enables transmission of a large amount of information using the phase and amplitude of light, and is a quaternary phase modulation scheme (PSK), quadrature amplitude modulation scheme ( Different multi-level modulation schemes such as QAM: Quadrature Amplitude Modulation (APSK) and Amplitude Phase Shift Keying (APSK) have been studied.
光多値変調信号を光ファイバ伝送路に通すと、波長分散(Chromatic Dispersion)や偏波モード分散(Polarization Mode Dispersion)などといった信号波形の劣化が生じる。これらの波形劣化は、伝送におけるビット誤りを増大させる要因となり、通信の妨げとなる。しかし、受信側において、光補償器やディジタル信号処理技術による補償回路などを用いることにより、これらを補償することができる。 When an optical multilevel modulation signal is passed through an optical fiber transmission line, signal waveform degradation such as chromatic dispersion and polarization mode dispersion occurs. These waveform degradations cause an increase in bit errors in transmission and hinder communication. However, these can be compensated by using an optical compensator or a compensation circuit using a digital signal processing technique on the receiving side.
信号波形の劣化の1つとして、位相雑音が挙げられる。位相雑音は、線形位相雑音(ASE光雑音、レーザ線幅による位相雑音など)と非線形位相雑音の2種類に分けられる。非線形位相雑音は、非線形光学効果によって引き起こされ、光デバイスやディジタル信号処理回路を用いても補償することが困難である。非線形光学効果は、伝送される光信号自身の光強度もしくは隣接する光信号の光強度に応じて屈折率が変化する現象であり、これによって伝送される光信号の光位相が変化し、非線形位相雑音として現れ、波形が劣化する。特に、波長多重の長距離伝送においては、隣接光チャネル間のクロストークの影響(XPM:Cross Phase Modulation)を受けてしまうため、受信感度が劣化し、伝送距離が大きく制限される。 One example of signal waveform degradation is phase noise. Phase noise is classified into two types: linear phase noise (ASE optical noise, phase noise due to laser line width, etc.) and nonlinear phase noise. Nonlinear phase noise is caused by a nonlinear optical effect and is difficult to compensate even using an optical device or a digital signal processing circuit. The nonlinear optical effect is a phenomenon in which the refractive index changes according to the light intensity of the transmitted optical signal itself or the light intensity of the adjacent optical signal, and this changes the optical phase of the transmitted optical signal, resulting in a nonlinear phase. It appears as noise and the waveform deteriorates. In particular, in wavelength-division long-distance transmission, the effect of crosstalk between adjacent optical channels (XPM: Cross Phase Modulation) is received, so that the reception sensitivity is deteriorated and the transmission distance is greatly limited.
下記特許文献1に記載されている技術では、光多値変調信号をコヒーレント受信して位相同期した後の電界データを信号点配置上に表示し、その表示上の分布に基づき、光信号の振幅方向の標準偏差、位相方向の標準偏差の比を基準として非線形位相雑音をモニタしている。
In the technique described in
上記特許文献1に記載されている技術では、非線形位相雑音と線形位相雑音を分離せずに信号点配置表示上でモニタしているため、非線形位相雑音を精密にモニタリングすることが困難である。
In the technique described in
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされてものであり、光ファイバ伝送路を通過して劣化した光多値変調信号の位相雑音から非線形位相雑音を抽出し、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and extracts nonlinear phase noise from the phase noise of an optical multilevel modulation signal that has deteriorated after passing through an optical fiber transmission line. The objective is to monitor nonlinear phase noise.
本発明に係る光位相モニタ回路は、光多値変調信号をコヒーレント受信して得られる電気データからデータ位相変調成分を消去して位相誤差を抽出し、位相誤差またはデータ位相変調成分を持たない位相誤差を位相成分とする電界データを周波数領域に変換する際に取得した位相または電界のスペクトルの形状の変化を検出して、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする。 An optical phase monitor circuit according to the present invention extracts a phase error by erasing a data phase modulation component from electrical data obtained by coherent reception of an optical multilevel modulation signal, and a phase having no phase error or data phase modulation component A change in the phase or the shape of the spectrum of the electric field acquired when the electric field data having the error as a phase component is converted into the frequency domain is detected, and the nonlinear phase noise of the optical multilevel modulation signal is monitored.
本発明に係る光位相モニタ回路によれば、光多値変調信号の非線形位相雑音を精密にモニタすることができる。 The optical phase monitor circuit according to the present invention can accurately monitor the nonlinear phase noise of the optical multilevel modulation signal.
<実施の形態1:機器構成>
図1は、本発明の実施形態1に係る光位相モニタ回路360を備えた光受信機10の構成図である。光多値変調信号は、単一偏波のM値の位相変調信号、M値の直交振幅位相変調信号、M値の振幅位相変調信号のいずれであってもよい。Mは2以上の整数であるものとする。光受信機10は、コヒーレント光検出部110、ディジタル信号処理部120を備える。光受信機10は光受信機制御部20と接続しており、光受信機制御部20は制御ネットワーク30と接続している。
<Embodiment 1: Device configuration>
FIG. 1 is a configuration diagram of an
コヒーレント検出部110は、光多値変調信号をコヒーレント受信して電界データに変換する機能部であり、光周波数混合器210、局発光源220、光電検出器230aおよび230b、アナログ・ディジタル変換器240aおよび240bを備える。
The
ディジタル信号処理部120は、コヒーレント光検出部110で変換された電界データを信号処理する機能部であり、タイミング抽出部310、分散補償部320、周波数推定部330、位相推定部340、データ復元部350、光位相モニタ回路360を備える。
The digital
光受信機10に入力された光多値変調信号は、コヒーレント光検出部110に入力される。コヒーレント光検出部110に入力された光信号は、光周波数混合器210に入力される。光周波数混合器210は、局発光源220の無変調(CW:Continuous Wave)光とコヒーレント光検出部110が受信した光信号を、光周波数混合する。光周波数混合器210は、I相成分の光信号とQ相の光信号を出力し、それぞれ光電検出器230aと230bに入力される。光電検出器230aと230bに入力された光信号はそれぞれI相成分の電気信号とQ相成分の電気信号に変換され、アナログ・ディジタル変換器240aと240bにそれぞれ入力される。アナログ・ディジタル変換器240aと240bに入力された電気信号は、それぞれディジタル電気信号として出力され、I+jQのように記述される電界データに変換される。この電界データはディジタル信号処理部120に入力される。
The optical multilevel modulation signal input to the
ディジタル信号処理部120に入力された電界データは、タイミング抽出部310に入力される。タイミング抽出部310は、周波数領域におけるバンドパスフィルタ処理などによってタイミング抽出処理を実施する。タイミング抽出部310からの出力は分散補償部320に入力される。分散補償部320は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタなどを用いた波長分散補償処理を実施する。分散補償部320からの出力は周波数推定部330に入力される。周波数推定部330は、周波数領域における周波数オフセット成分抽出などの周波数オフセット補償処理を実施する。周波数推定部330からの出力は2分岐され、位相推定部340と光位相モニタ回路360にそれぞれ入力される。位相推定部340は、VVA(Viterbi & Viterbi Algorithm)、判定指向(Decision−Directed)などの位相推定アルゴリズムを用いて、位相誤差の検出と補償を実施する。光位相モニタ回路360は、非線形位相雑音をモニタする。光位相モニタ回路360からの出力は、光受信機制御部20に入力される。光受信機制御部20は、光受信機10が受信する光信号の入力光パワー、多値数、変調速度、変調方式などの設定を変更し、制御ネットワーク30を介してそのための制御情報を送受信する。位相推定部340からの出力はデータ復元部350に入力される。データ復元部350は、入力された信号をディジタルデータへ復元する。データ復元部350は、出力データ信号O1、O2を出力する。このとき、データ復元部350は差動符号化処理を実施してもよいし、しなくともよい。
The electric field data input to the digital
図2は、光位相モニタ回路360の構成例を示すブロック図である。図2に示すように、光位相モニタ回路360は、リサンプル部410、べき乗乗算器420、位相検出器430、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450、を備える。本実施形態1における「位相誤差検出部」は、リサンプル部410、べき乗乗算器420、位相検出器430がこれに相当する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical
光位相モニタ回路360に入力された電界データは、リサンプル部410に入力される。リサンプル部410は、波形補間などによるリサンプル処理を実施する。リサンプル部410からの出力はべき乗乗算器420に入力される。
The electric field data input to the optical
べき乗乗算器420は、リサンプルされた電界データをべき乗処理する。これにより、変調データの位相成分が消え、位相成分にはべき乗分の位相誤差だけが残る。べき乗乗算器420からの出力は位相検出器430に入力される。べき乗処理は、リサンプルされた電界データの振幅値毎に応じてそれぞれ実施する必要がある。
The
位相検出器430は、べき乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データの位相成分、すなわちべき乗分の倍数の位相誤差を検出する。位相検出器430からの出力は周波数領域変換器440に入力される。周波数領域変換器440は、入力された信号を高速フーリエ変換などによって周波数領域に変換し、べき乗分の倍数の位相誤差のスペクトルを出力する。このとき、周波数領域変換器440の対象とするサンプル数はあらかじめ固定的に設定してもよいし、自由に設定変更できるようにしてもよい。周波数領域変換器440からの出力は非線形位相計測部450に入力され、スペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする。これにより、スペクトル形状の変化を検出することができる。モニタした非線形位相雑音は、光受信機制御部20に入力される。
The
図3は、光位相モニタ回路360の第2構成例を示すブロック図である。図3に示す光位相モニタ回路360は、リサンプル部410、べき乗乗算器420、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450を備える。以下では図2と異なる部分を中心に説明する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a second configuration example of the optical
べき乗乗算器420からの出力である、データ変調の位相成分が消えた電界データは、周波数領域変換器440に入力される。周波数領域変換器440は、べき乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データを高速フーリエ変換などによって周波数領域に変換し、べき乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データのスペクトルを出力する。このとき、周波数領域変換器440の対象とするサンプル数はあらかじめ固定的に設定してもよいし、自由に設定変更できるようにしてもよい。周波数領域変換器440からの出力は非線形位相計測部450に入力され、スペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする。これにより、スペクトル形状の変化を検出することができる。モニタした非線形位相雑音量は、光受信機制御部20に入力される。
The electric field data from which the phase component of the data modulation has disappeared, which is an output from the
図4は、光位相モニタ回路360の第3構成例を示すブロック図である。図4に示す光位相モニタ回路360は、リサンプル部410、べき乗乗算器420、位相検出器430、除算器460、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450を備える。以下では図2と異なる部分を中心に説明する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a third configuration example of the optical
位相検出器430からの出力であるべき乗分の倍数の位相誤差は除算器460に入力される。除算器460は、べき乗分の倍数の位相誤差を除算し、位相誤差を検出する。除算器460からの出力は周波数領域変換器440に入力される。以下の構成は図2と同様である。
The multiplier phase error, which should be an output from the
図5は、光位相モニタ回路360の第4構成例を示すブロック図である。図5に示す光位相モニタ回路360は、リサンプル部410、べき乗乗算器420、位相検出器430、除算器460、電界再生器470、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450を備える。以下では図2と異なる部分を中心に説明する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a fourth configuration example of the optical
位相検出器430からの出力であるべき乗分の倍数の位相誤差は除算器460に入力される。除算器460は、べき乗分の倍数の位相誤差を除算し、位相誤差を検出する。除算器460からの出力は電界再生器470に入力され、データ変調の位相成分を持たない位相誤差を位相成分とする電界データに再生される。電界再生器470からの出力は周波数領域変換器440に入力される。以下の構成は図2と同様である。
The multiplier phase error, which should be an output from the
ここまでは、非線形位相雑音量のモニタについて述べたが、光位相モニタ回路360内の周波数領域変換器440が対象とするサンプル数を増やすことにより、送信機側および受信機側のレーザの線幅をモニタすることもできる。後述する実施形態においても同様である。
Up to this point, the monitoring of the amount of nonlinear phase noise has been described. By increasing the number of samples targeted by the
図6は、光多値変調信号が偏波多重信号である場合における、光受信機10の構成図である。図6に示す光受信機10は、光多値変調信号を偏波毎に処理する機能部を備える点が、図1とは異なる。以下、図1と異なる点を中心に説明する。
FIG. 6 is a configuration diagram of the
コヒーレント光検出部110は、偏波分離器250、光周波数混合器210aおよび210b、局発光源220、光電検出器230aおよび230b、光電検出器230cおよび230d、アナログ・ディジタル変換器240aおよび240b、アナログ・ディジタル変換器240cおよび240dを備える。
The coherent
ディジタル信号処理部120は、タイミング抽出部310、分散補償部320、偏波分離部370、周波数推定部330、位相推定部340、データ復元部350、光位相モニタ回路360aおよび360bを備える。
The digital
図6の光受信機10に入力された光多値変調信号は、コヒーレント検出部110に入力される。コヒーレント光検出部110に入力された光多値変調信号は、偏波分離器250に入力される。偏波分離器250は、光多値変調信号から直交する2つの偏波成分を抽出し、光周波数混合器210aと210bへそれぞれ出力する。光周波数混合器210aはTE偏波におけるI相成分の光信号とQ相の光信号を出力し、これらはそれぞれ光電検出器230aと230bに入力される。光周波数混合器210bはTM偏波におけるI相成分の光信号とQ相の光信号を出力し、これらはそれぞれ光電検出器230cと230dに入力される。光電検出器230aと230bに入力された光信号は、それぞれTE偏波におけるI相成分の電気信号とQ相成分の電気信号に変換され、アナログ・ディジタル変換器240aと240bにそれぞれ入力される。光電検出器230cと230dに入力された光信号は、それぞれTM偏波におけるI相成分の電気信号とQ相成分の電気信号に変換され、アナログ・ディジタル変換器240cと240dにそれぞれ入力される。アナログ・ディジタル変換器240aと240bに入力された電気信号は、それぞれディジタル電気信号に変換され、I+jQのように記述される電界データに変換される。アナログ・ディジタル変換器240cと240dに入力された電気信号は、それぞれディジタル電気信号に変換され、I+jQのように記述される電界データに変換される。これらの各偏波における電界データはディジタル信号処理部120に入力される。
The optical multilevel modulation signal input to the
ディジタル信号処理部120に入力された電界データは、タイミング抽出部310、分散補償部320、周波数推定部330を介して偏波分離部370に入力される。偏波分離部370は、CMA(Constant Modulus Algorithm)、MMA(Multiple Modulus Algorithm)などの偏波分離アルゴリズムを用いて、偏波多重信号の偏波を分離し、伝送路で生じたPMD(Polarization Mode Dispersion:偏波モード分散)を補償する。偏波分離部370からの出力は2分岐され、データ復元部350と光位相モニタ回路360aおよび360bに入力される。データ復元部350は、各偏波信号をディジタルデータへ復元し、出力データ信号O1、O2、O3、O4を出力する。光位相モニタ回路360aはTE偏波の非線形位相雑音をモニタし、光位相モニタ回路360bはTM偏波の非線形位相雑音をモニタする。光位相モニタ回路360aおよび360bからの出力は、光受信機制御部20に入力される。光位相モニタ回路360aと360bは、図2〜図5いずれの構成のものでもよい。
The electric field data input to the digital
<実施の形態1:光位相モニタ回路360の動作原理と評価結果>
図7は、128Gbit/s PM−QPSK(偏波多重4値位相変調)光信号の伝送シミュレーション結果を示すグラフである。縦軸はビット誤り率(BER:Bit Error Rate)、横軸はチャネル毎の入力光パワー(Launched Power)である。PM−QPSK光信号を中心に、100GHz間隔で10Gbit/sの光強度変調信号を、右隣に8波、左隣に8波を配置した、計17波の波長多重伝送を前提条件とした。10Gbit/sの光強度変調信号の偏波状態は偏波角π/4の直線偏波にしているため、図7においてTE偏波およびTM偏波ともにほぼ均一の非線形光学効果の影響を受けている。光ファイバ伝送路は6スパンのDSF50kmであり、伝送距離は計300kmである。また、光信号対雑音比(OSNR、Optical Signal−to−Noise Ratio)は、17dBで固定にしている。
<Embodiment 1: Operation Principle and Evaluation Result of Optical
FIG. 7 is a graph showing a transmission simulation result of a 128 Gbit / s PM-QPSK (polarization multiplexed four-level phase modulation) optical signal. The vertical axis represents the bit error rate (BER), and the horizontal axis represents the input optical power (Launched Power) for each channel. Centering on PM-QPSK optical signals, 10 Gbit / s optical intensity modulation signals at 100 GHz intervals, 8 waves on the right side and 8 waves on the left side, were arranged as a precondition. Since the polarization state of the 10 Gbit / s light intensity modulation signal is a linear polarization with a polarization angle of π / 4, the TE polarization and TM polarization in FIG. 7 are affected by the almost uniform nonlinear optical effect. Yes. The optical fiber transmission line is 6
図7に示す結果によれば、1波あたりの入力パワーが−12dBmあたりからBERが劣化し始め、−10dBmから急峻に劣化していく様子がわかる。これは、−10dBmから非線形光学効果が出始め、非線形位相雑音が発生するためである。 According to the result shown in FIG. 7, it can be seen that the BER starts to deteriorate when the input power per wave is about −12 dBm, and rapidly deteriorates from −10 dBm. This is because a nonlinear optical effect starts to appear from −10 dBm and nonlinear phase noise is generated.
図8は、図7の光伝送シミュレーションにおいて、図2に示す光位相モニタ回路360を用いて、4倍の位相誤差をFFTで周波数領域に変換して得られる、4倍の位相誤差のスペクトルである。縦軸はスペクトルパワー、横軸は周波数である。本シミュレーションでは、TE偏波およびTM偏波ともにほぼ均一の非線形光学効果の影響を受けているため、TE偏波についてのみ4倍の位相誤差スペクトルを取り上げる。
FIG. 8 shows a spectrum of a quadruple phase error obtained by converting the quadruple phase error into the frequency domain by FFT using the optical
1波あたりの入力パワー−14dBmおよび−12dBmの場合においては、直流およびシンボルレート付近でピークが立ち上がっている。しかし、1波あたりの入力パワーを高くしていくと、直流およびシンボルレート付近でスペクトル幅が現れ始め、1波あたりの入力パワー−6dBmの場合においてはスペクトル幅が広がっていく。これは、直流およびシンボルレート付近を中心に、非線形位相雑音のスペクトルが発生し、1波あたりの入力パワーが高くなるにつれて非線形位相雑音のスペクトルが全体に広がっていくためである。 In the case of input power per wave of -14 dBm and -12 dBm, peaks rise near the DC and symbol rates. However, when the input power per wave is increased, the spectrum width starts to appear in the vicinity of the direct current and the symbol rate, and the spectrum width increases in the case of the input power per wave of −6 dBm. This is because the spectrum of the nonlinear phase noise is generated around the direct current and the symbol rate, and the spectrum of the nonlinear phase noise spreads as the input power per wave increases.
図9は、図7の光伝送シミュレーションにおいて、図3に示す光位相モニタ回路360を用いて、4乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データをFFTで周波数領域に変換して得られる、4乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データのスペクトルである。縦軸はスペクトルパワー、横軸は周波数である。本シミュレーションでは、TE偏波およびTM偏波ともにほぼ均一の非線形光学効果の影響を受けているため、TE偏波についてのみ4乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データのスペクトルを取り上げる。
9 is obtained by using the optical
1波あたりの入力パワー−14dBmおよび−12dBmの場合においては、直流およびシンボルレート付近でピークが立ち上がっている。しかし、1波あたりの入力パワーを高くしていくと、直流およびシンボルレート付近でスペクトル幅が現れ始め、1波あたりの入力パワー−6dBmの場合においてはスペクトル幅が広がっていく。これは、直流およびシンボルレート付近を中心に、非線形位相雑音のスペクトルが発生し、1波あたりの入力パワーが高くなるにつれて非線形位相雑音のスペクトルが全体に広がっていくためである。 In the case of input power per wave of -14 dBm and -12 dBm, peaks rise near the DC and symbol rates. However, when the input power per wave is increased, the spectrum width starts to appear in the vicinity of the direct current and the symbol rate, and the spectrum width increases in the case of the input power per wave of −6 dBm. This is because the spectrum of the nonlinear phase noise is generated around the direct current and the symbol rate, and the spectrum of the nonlinear phase noise spreads as the input power per wave increases.
図10は、図7の光伝送シミュレーション条件において、図2に示す光位相モニタ回路360の動作をシミュレーションした結果である。縦軸は非線形位相計測部450が算出した非線形位相雑音のスペクトルの標準偏差、横軸はチャネル毎の入力パワーである。図10の結果によれば、1波あたりの入力パワーが−12dBmから−10dBmに上がる際に非線形位相雑音のスペクトルの標準偏差が急峻に上がり、さらに1波あたりの入力パワーを上げると−8dBを変曲点として非線形位相雑音のスペクトルの標準偏差が低下する様子が見られる。図11も同様の結果が見られる。
FIG. 10 shows the result of simulating the operation of the optical
図4〜図5に示した光位相モニタ回路360は、M倍の位相誤差をM値で除算して得られる位相誤差をFFTで周波数領域に変換するものであるが、これらについても図10〜図11と同様のシミュレーション結果が得られたため、説明は省略する。
The optical
図10〜図11に示す結果によれば、非線形位相雑音のスペクトル幅の標準偏差がある入力パワーを皮切りに、急峻に変化することが分かる。 According to the results shown in FIGS. 10 to 11, it can be seen that the input power having a standard deviation of the spectrum width of the nonlinear phase noise changes sharply starting from the input power.
<実施の形態1:光受信機10の変形例>
以上の説明では、光位相モニタ回路360および位相推定部340とデータ復元部350によるデータ受信機能を備えた光受信機10の構成について述べてきたが、データ受信機能を備えておらず、光位相モニタ回路360のみを備えた光受信機10の構成においても、以上と同様の構成を採用することもできる。
<Embodiment 1: Modification of
In the above description, the configuration of the
図12は、光多値変調信号が単一偏波の光位相変調信号である場合における、位相推定部340とデータ復元部350を備えていない光受信機10の構成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the
図13は、光多値変調信号が偏波多重の光位相変調信号である場合における、位相推定部340とデータ復元部350を備えていない光受信機10の構成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the
<実施の形態1:まとめ>
以上のように、本実施形態1に係る光位相モニタ回路360において、周波数領域変換部440は、べき乗されてデータ変調の位相成分が消えた電界データまたはその位相成分をスペクトルに変換し、非線形位相計測部450は、そのスペクトルからスペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、光多値変調信号の非線形位相雑音をモニタする。
<Embodiment 1: Summary>
As described above, in the optical
<実施の形態2>
図14は、本発明の実施形態2に係る光位相モニタ回路360を備えた光受信機10の構成図である。図14に示す光受信機10は、ディジタル信号処理部120の構成が実施形態1とは異なる。
<
FIG. 14 is a configuration diagram of the
なお本実施形態2において、光多値変調信号は、単一偏波のM値の位相変調信号、M値の直交振幅位相変調信号、M値の振幅位相変調信号のいずれであってもよい。Mは2以上の整数であるものとする。周波数推定部330からの出力は位相推定部340に入力される。位相推定部340は、VVA(Viterbi & Viterbi Algorithm)、判定指向(Decision−Directed)などの位相推定アルゴリズムを用いて、位相誤差の検出と補償を実施する。位相推定部340からの出力は2分岐され、データ復元部350と光位相モニタ回路360に入力される。
In the second embodiment, the optical multilevel modulation signal may be any of a single polarization M-value phase modulation signal, an M-value quadrature amplitude phase modulation signal, and an M-value amplitude phase modulation signal. M is assumed to be an integer of 2 or more. The output from the
図15は、本実施形態2における光位相モニタ回路360の構成例を示す図である。図15に示す光位相モニタ回路360は、位相誤差検出器480、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450を備える。本実施形態2における「位相誤差検出部」は、位相誤差検出器480がこれに相当する。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the optical
光位相モニタ回路360に入力された電界データは、位相誤差検出器480に入力される。位相誤差検出器480は、光ファイバ伝送路に通す前の光多値変調信号の電界データをコンスタレーション上に配置したときの信号点配置をあらかじめ保持しており、これと入力された電界データを比較することにより、位相推定部340が補償しきれなかった位相誤差を検出する。位相誤差検出器480からの出力は周波数領域変換器440に入力される。以下の構成は図2と同様である。
The electric field data input to the optical
図16は、本実施形態2における光位相モニタ回路360の第2構成例を示す図である。図16に示す光位相モニタ回路360は、位相誤差検出器480、電界再生器470、周波数領域変換器440、非線形位相計測部450を備える。
FIG. 16 is a diagram illustrating a second configuration example of the optical
位相誤差検出部480からの出力は電界再生器470に入力され、位相推定部340が補償し切れなかった位相誤差を位相成分とする電界データに再生される。電界再生器470からの出力は周波数領域変換器440に入力される。以下の構成は図3と同様である。
The output from the phase
図17は、光多値変調信号が偏波多重信号である場合における、光受信機10の構成図である。図17に示す光受信機10は、光多値変調信号を偏波毎に処理する機能部を備える点が、図14とは異なる。以下、図14と異なる点を中心に説明する。
FIG. 17 is a configuration diagram of the
コヒーレント光検出部110は、偏波分離器250、光周波数混合器210aおよび210b、局発光源220、光電検出器230aおよび230b、光電検出器230cおよび230d、アナログ・ディジタル変換器240aおよび240b、アナログ・ディジタル変換器240cおよび240dを備える。
The coherent
ディジタル信号処理部120は、タイミング抽出部310、分散補償部320、偏波分離部370、周波数推定部330、位相推定部340、データ復元部350、光位相モニタ回路360aおよび360bを備える。
The digital
図17の光受信機10に入力された光多値変調信号は、コヒーレント検出部110に入力される。コヒーレント光検出部110に入力された光多値変調信号は、偏波分離器250に入力される。偏波分離器250は、光多値変調信号から直交する2つの偏波成分を抽出し、光周波数混合器210aと210bへそれぞれ出力する。光周波数混合器210aはTE偏波におけるI相成分の光信号とQ相の光信号を出力し、これらはそれぞれ光電検出器230aと230bに入力される。光周波数混合器210bはTM偏波におけるI相成分の光信号とQ相の光信号を出力し、これらはそれぞれ光電検出器230cと230dに入力される。光電検出器230aと230bに入力された光信号は、それぞれTE偏波におけるI相成分の電気信号とQ相成分の電気信号に変換され、アナログ・ディジタル変換器240aと240bにそれぞれ入力される。光電検出器230cと230dに入力された光信号は、それぞれTM偏波におけるI相成分の電気信号とQ相成分の電気信号に変換され、アナログ・ディジタル変換器240cと240dにそれぞれ入力される。アナログ・ディジタル変換器240aと240bに入力された電気信号は、それぞれディジタル電気信号に変換され、I+jQのように記述される電界データに変換される。アナログ・ディジタル変換器240cと240dに入力された電気信号は、それぞれディジタル電気信号に変換され、I+jQのように記述される電界データに変換される。これらの各偏波における電界データはディジタル信号処理部120に入力される。
The optical multilevel modulation signal input to the
ディジタル信号処理部120に入力された電界データは、タイミング抽出部310、分散補償部320、周波数推定部330を介して偏波分離部370に入力される。偏波分離部370は、CMA(Constant Modulus Algorithm)、MMA(Multiple Modulus Algorithm)などの偏波分離アルゴリズムを用いて、偏波多重信号の偏波を分離し、伝送路で生じたPMD(Polarization Mode Dispersion:偏波モード分散)を補償する。偏波分離部370からの出力は2分岐され、データ復元部350と光位相モニタ回路360aおよび360bに入力される。データ復元部350は、各偏波信号をディジタルデータへ復元し、出力データ信号O1、O2、O3、O4を出力する。光位相モニタ回路360aはTE偏波の非線形位相雑音をモニタし、光位相モニタ回路360bはTM偏波の非線形位相雑音をモニタする。光位相モニタ回路360aおよび360bからの出力は、光受信機制御部20に入力される。光位相モニタ回路360aと360bは、図15〜図16いずれの構成のものでもよい。
The electric field data input to the digital
<実施の形態2:光受信機10の変形例>
以上の説明では、光位相モニタ回路360およびデータ復元部350によるデータ受信機能を備えた光受信機10の構成について述べてきたが、データ受信機能を備えておらず、光位相モニタ回路360のみを備えた光受信機10の構成においても、以上と同様の構成を採用することもできる。
<Embodiment 2: Modification of
In the above description, the configuration of the
図18は、光多値変調信号が単一偏波の光位相変調信号である場合における、データ復元部350を備えていない光受信機10の構成例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of the
図19は、光多値変調信号が偏波多重の光位相変調信号である場合における、データ復元部350を備えていない光受信機10の構成例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of the
<実施の形態2:まとめ>
以上のように、本実施形態2に係る光位相モニタ回路360は、位相推定部340が光多値変調信号の位相を推定および補償した後の電界データを受け取り、位相推定部340が補償しきれなかった位相誤差またはその位相誤差を位相成分とする電界データをスペクトルに変換し、非線形位相計測部450は、そのスペクトルからスペクトル幅または分散または標準偏差を計測し、非線形位相雑音をモニタする。
<Embodiment 2: Summary>
As described above, the optical
<実施の形態3>
図20は、本発明の実施形態3に係る光送受信システム200の構成図である。光送受信システム200は、光受信機10、光送信機40、光中継機70、光受信機制御部20、光送信機制御部50、光中継機制御部80、光ファイバ伝送路60、制御ネットワーク30を有する。光受信機10は、実施形態1〜2いずれかで説明したものである。光送信機40は、光送信機制御部50からの指示にしたがって、入力パワー、多値数、変調速度、変調方式を変更する機能を備えている。光ファイバ伝送路60は、光送信機40と光受信機10を接続する光経路である。光中継機70は、光ファイバ伝送路60の後に接続され、光中継機制御部80からの指示にしたがって、入力パワーを変更する機能を備えている。制御ネットワーク30は、光受信機制御部20と光中継機制御部80、光送信機制御部50の間で制御情報を送受信する通信ネットワークである。
<Embodiment 3>
FIG. 20 is a configuration diagram of an optical transmission /
図21は、光多値変調信号が単一偏波である場合における光送信機40の構成図である。図21に示す光送信機40は、可変多値変調速度信号発生器401、レーザ光源260、光変調器270、可変光パワー減衰器280を備える。可変多値変調速度信号発生器401と可変光パワー減衰器280は、制御ネットワーク30を介して光送信機制御部50と接続している。
FIG. 21 is a configuration diagram of the
レーザ光源260から発生した無変調(CW:Continuous Wave)光は、光変調器270に入力される。可変多値変調速度信号発生器401は、これと並行して、データ信号I1を光変調器270に入力する。光変調器270は、データ信号I1に基づきCW光を変調し、光変調信号を出力する。光変調器270からの出力は可変光パワー減衰器280に入力される。可変光パワー減衰器280は、光変調信号の光パワーを、光送信機制御部50から受信した制御情報が指定する光送信パワー値に設定する。可変光パワー減衰器280からの出力は、光ファイバ伝送路60に入力され、光ファイバ伝送路の出力は光中継機70に入力される。
Non-modulated (CW: Continuous Wave) light generated from the
可変多値変調速度信号発生器401は、光多値変調信号の多値数や変調速度の設定を、光送信機制御部50からの制御情報に基づき変更することができる。可変多値変調速度信号発生器401は、多値数や変調速度の設定を変更したら、光送信機制御部50に対し、光受信機10の設定変更をすべき旨の制御情報を送信する。光送信機制御部50はその制御情報を受信すると、制御ネットワーク30を通して、光受信機制御部20にその制御情報を送信する。変調方式としては、位相変調方式、直交振幅位相変調方式、振幅位相変調方式のいずれかを採用してもよい。入力データ信号I1は、1つのデータ信号を2つに分離した信号であってもよいし、全く関係のない別々のデータであってもよい。光変調器270は、例えば、LN位相変調器、マッハツェンダ(MZ:Mach Zender)型変調器、MZ型変調器2台を並列に構成した直交(IQ)変調器であってよい。m−PSK、m−QAM、m−APSK(mは4以上)の伝送を想定している場合、IQ変調器がふさわしい。
The variable multilevel modulation
図22は、光多値変調信号が偏波多重である場合における光送信機40の構成図である。図22に示す光送信機40は、可変多値変調速度信号発生器401、レーザ光源260、光分岐器290、光変調器270aおよび270b、偏波多重器300、可変光パワー減衰器280を備える。光変調器270aと偏波多重器300の間、および光変調器270bと偏波多重器300の間は、偏波保持ファイバ(PMF)で接続されている。可変多値変調速度信号発生器401と可変光パワー減衰器280は、制御ネットワーク30を介して光送信機制御部50と接続している。
FIG. 22 is a configuration diagram of the
レーザ光源260から発生した無変調(CW、Continuous Wave)光は、光分岐器290に入力される。光分岐器290は、CW光を分岐し、それぞれ光変調器270aと270bに入力する。光変調器270aは、可変多値変調速度信号発生器401からのデータ信号I1にしたがって、CW光に変調をかける。光変調器270bは、可変多値変調速度信号発生器401からのデータ信号I2にしたがって、CW光に変調をかける。光変調器270aと270bはそれぞれ光変調信号を出力する。入力データ信号I1、I2は、1つのデータ信号を2つに分離した信号であってもよいし、全く関係のない別々のデータであってもよい。入力データ信号I1、I2のビットレートは同一であっても、異なっていてもよい。
Unmodulated (CW, Continuous Wave) light generated from the
偏波多重器300は、光変調器270aによって変調された光変調信号と、光変調器270bによって変調された光変調信号とを互いに直交する偏波状態(例えば、TE偏波とTM偏波)で合成し、偏波多重光信号を生成する。偏波多重器300からの出力は可変光パワー減衰器280に入力される。
The
また、制御ネットワーク30の代わりに、監視制御光信号(OSC、Optical Supervisor Call)で光ファイバ伝送路60に入力し、光ファイバ伝送路60からの監視制御光信号を、光検出部を備えた光受信機制御部20と光中継機制御部80、光送信機制御部50の間で受信して、設定情報を取得してもよい。
Further, instead of the
<実施の形態3:システム動作>
図23は、光送受信システム200の初期化手順を説明するフローチャートである。本フローチャートは、光受信機10をセットアップするとき、または障害から復帰させるときなど、光受信機10を初期状態に設定するときに実施される。光送信機制御部50と光受信機制御部20は、後述するルックアップテーブルを備えているものとする。
<Third Embodiment: System Operation>
FIG. 23 is a flowchart for explaining an initialization procedure of the optical transmission /
ステップS5において、光送信機制御部50と光受信機制御部20は、光多値変調信号の多値数、変調速度、変調方式、偏波多重方式についての情報を、それぞれ光送信機40と光受信機10に設定する。
In step S5, the optical
ステップS10において、光送信機制御部50と光受信機制御部20は、光多値変調信号に対応した非線形位相の基準値を設定する。ステップS15において、光送信機制御部50と光受信機制御部20は、入力光パワーの運用範囲を光送信機40、光受信機10に設定する。
In step S10, the optical
ステップS20において、光送信機制御部と光中継機制御部80は、入力光パワーを光送信機10、光中継機70に設定する。
In step S <b> 20, the optical transmitter control unit and the optical
ステップS25において、光受信機制御部20は、光受信機10の非線形位相(TE偏波、TM偏波)をモニタし、ルックアップテーブルT2へモニタ結果を格納する。モニタする対象は、スペクトル幅または標準偏差とする。
In step S25, the optical
ステップS30において、光受信機制御部20は、非線形位相(TE偏波、TM偏波)は基準値と同程度であるか否かを判定する。同程度であれば、フローは終了となる。同程度でなければ、ステップS35に進む。
In step S30, the optical
ステップS35において、光受信機制御部20は、ステップS15で設定した入力光パワーの運用範囲内で非線形位相(TE偏波、TM偏波)の測定が終了したか否かを判定する。終了していなければ、ステップ40へ進み、光送信機制御部50、光中継機制御部80を介してまだ測定していない入力光パワーを光送信機40、光中継機70上に設定し、ステップS20に戻って同様の処理を実施する。測定が終了していれば、ステップS45に進む。
In step S35, the optical
ステップS45において、光受信機制御部20は、ステップS15で設定した測定範囲内において、非線形位相が基準値以下か否かを判定する。基準値以下のものがあれば基準値に一番近い非線形位相に相当する入力光パワーに設定し、フローは終了となる。基準値以下でなければ、ステップS50へと進む。ステップS50において、光受信機制御部20は、光送信機制御部50を介して光送信機40の多値数、変調速度、変調方式、偏波多重方式を変更し、T1を更新した上で、ステップS5へ戻って同じフローを繰返す。以上で本フローチャートは終了する。
In step S45, the optical
図24は、光送信機制御部50と光受信機制御部20が備えるルックアップテーブル(LUT:Look Up Table)T1とルックアップテーブルT2の構成を示す図である。以下、各テーブルについて説明する。
FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration of a lookup table (LUT: Look Up Table) T1 and a lookup table T2 included in the optical
ルックアップテーブルT1は、光送信機40が出力している光多値変調信号の多値数、変調速度、変調方式、偏波多重方式、入力光パワーの運用範囲、非線形位相の基準値を把握しておくためのテーブルである。光送信機制御部50と光受信機制御部20は、ステップS5、S50などにおいて、光送信機制御部50を介して光受信機10が出力する光多値変調信号の上記各パラメータを変更するとき、ルックアップテーブルT1にその変更内容を記録する。
The look-up table T1 grasps the multilevel number of the optical multilevel modulation signal output from the
ルックアップテーブルT2は、光受信機10が受信する光多値変調信号の入力光パワー、非線形位相の測定結果を、偏波毎に記録するためのテーブルである。光多値変調信号が単一偏波である場合は、非線形位相はTE偏波に記録すればよい。ルックアップテーブルT2が記録している測定結果は、ステップS30、S45、などにおいて測定結果を参照する際に用いられる。
The lookup table T2 is a table for recording the input optical power and nonlinear phase measurement results of the optical multilevel modulation signal received by the
図25は、光送受信システム200が障害から回復する手順を説明するフローチャートである。図25において、図23で説明したフローチャートはあらかじめ実施済みであるものとする。
FIG. 25 is a flowchart for explaining a procedure for the optical transmission /
ステップS55において、光受信機制御部20は、障害(光受信機10におけるBERの劣化)を検出した場合は以下のステップを実施し、検出しなかった場合は本ステップで待機して障害検出を待ち受ける。光受信機10の障害は、発生した時点で光受信機10から光受信機制御部20へ通知してもよいし、光受信機10の運用開始後も光受信機制御部20が光受信機10におけるBERを常時モニタして検出するようにしてもよい。
In step S55, the optical
ステップS60において、光受信機制御部20は、現時点の非線形位相(TE偏波、TM偏波)をモニタする。ステップS65において、光受信機制御部20は、現時点の非線形位相雑音量(TE偏波、TM偏波)とルックアップテーブルT1に記録されている非線形位相の基準値とを比較する。現時点の非線形位相雑音量(TE偏波、TM偏波)が、基準値と同程度であれば、ステップS100に進む。同程度でなければ、ステップS70へ進む。
In step S60, the optical
ステップS70において、光受信機制御部20は、光送信機制御部50、光中継機制御部80を介して光送信機40、光中継機70の入力光パワーを基準値に近づくように変更し、ステップS75において入力光パワーを光送信機40、光中継機70に設定する。
In step S70, the optical
ステップS80において、光受信機制御部20は、入力光パワー変更後の非線形位相(TE偏波、TM偏波)をモニタする。ステップS85において、光受信機制御部20は、入力光パワー変更後の非線形位相(TE偏波、TM偏波)とルックアップテーブルT1に記録されている非線形位相の基準値とを比較する。入力光パワー変更後の非線形位相(TE偏波、TM偏波)が、基準値と同程度であれば、フローは終了となる。同程度でなければ、ステップS90へ進む。
In step S80, the optical
ステップS90において、光受信機制御部20は、入力光パワーの運用範囲内で非線形位相(TE偏波、TM偏波)の測定が終了したか否かを判定する。終了していなければ、ステップS70へ戻り、光送信機制御部50、光中継機制御部80を介してまだ測定していない入力光パワーを光送信機40、光中継機70上に設定し、同様の処理を実施する。測定が終了していれば、ステップS95に進む。
In step S90, the optical
ステップS95において、光受信機制御部20は、入力光パワーの運用範囲内において、非線形位相が基準値以下か否かを判定する。基準値以下のものがあれば基準値に一番近い非線形位相に相当する入力光パワーに設定し、フローは終了となる。基準値以下でなければ、ステップS100へと進む。ステップS100において、光受信機制御部20は、光送信機制御部50を介して光送信機40の多値数、変調速度、変調方式、偏波多重方式を変更し、ステップS105へ進み、図23のS5〜と同等の処理を行う。以上で本フローチャートは終了する。
In step S95, the optical
<実施の形態3:まとめ>
以上のように、本実施形態3に係る光送受信システム200は、非線形位相をモニタすることにより、光送信機40、光中継機70、光受信機10を運用することができる。
<Embodiment 3: Summary>
As described above, the optical transmission /
また、本実施形態3に係る光送受信システム200は、BERの劣化を検出するとその原因が非線形位相雑音によるものであるか否かを判定し、その原因に応じて適切な復帰処理を、自動的に実施することができる。すなわち、光受信機10のBERが劣化したときは、復帰処理を自動的に実施することができるので、運用に係る負担を軽減することができる。
Further, when the optical transmission /
非線形位相雑音によって以上のような処理を実施できる理由は、変調方式や光送信機か入力光パワーにともなって非線形位相雑音信号の影響が顕著に変化するためである。そこで本発明では、非線形位相をモニタし、光多値変調信号の多値数、変調速度、入力光パワーなどをアダプティブに切り替えて障害自動回復に応用し、さらには光ファイバ伝送中の障害発生時の劣化要因を追究することとした。このように、非線形位相をモニタすることにより、様々な用途にこれを応用することができる点において、本発明は有用であると考えられる。 The reason why the above processing can be performed by the non-linear phase noise is that the influence of the non-linear phase noise signal changes significantly according to the modulation method, the optical transmitter, or the input optical power. Therefore, in the present invention, the non-linear phase is monitored, the multi-level number of the optical multi-level modulation signal, the modulation speed, the input optical power, etc. are switched adaptively and applied to the automatic failure recovery. It was decided to investigate the deterioration factor. Thus, it is considered that the present invention is useful in that it can be applied to various uses by monitoring the nonlinear phase.
<実施の形態4>
図26は、本発明の実施形態4に係る光送受信システム200の構成図である。本実施形態4においては、波長多重光信号を送受信するものとする。図26に示す光送受信システム200は、波長多重光信号を送信する波長多重光送信機90、波長多重光信号を受信する波長多重光受信機100、光中継機70、光受信機制御部20、光中継機制御部80、光送信機制御部50、光ファイバ伝送路60、制御ネットワーク30を備える。
<
FIG. 26 is a configuration diagram of an optical transmission /
波長多重光送信機90は、入力光パワー、多値数、変調速度、変調方式などを変更する機能を備えた光送信機40−1、40−2、・・・、40−n、光合波器510を備える。光合波器510は、各光送信機が出力する光多値変調信号を波長多重して出力する。波長多重光受信機80は、光受信機10−1、10−2、・・・、10−n、光分波器520を備える。光分波器520は、波長多重光送信機90が送信した波長多重光信号を分波して各光受信機に配分する。各光送信機および各光受信機は、これまでのいずれかの実施形態で説明したものと同様である。
The wavelength division multiplexing
光中継機70は、光ファイバ伝送路60の後に接続され、光中継機制御部80からの指示にしたがって、入力パワーを変更する機能を備えている。それぞれ波長多重送信機90が備える光送信機40−1、40−2、・・・、40−nに該当する波長毎の光多値変調信号の入力パワーを個別に設定してもよい。
The
光送信機制御部50と光受信機制御部20は、それぞれ波長多重送信機90が備える光送信機40−1、40−2、・・・、40−nと、波長多重光受信機100が備える光受信機10−1、10−2、・・・、10−nに対して、制御ネットワーク30を通して、設定変更のための制御情報を送受信する。各光送信機と各光受信機は、その制御情報にしたがって設定を変更する。
The optical
本実施形態4において、波長多重光送信機90および波長多重光受信機100の初期化手順、障害回復手順については、図23と図25で説明したフローチャートを各光送信機と各光受信機について個別に実施すればよい。
In the fourth embodiment, for the initialization procedure and the failure recovery procedure of the wavelength division multiplexing
また、制御ネットワーク30の代わりに、監視制御光信号(OSC、Optical Supervisor Call)で光ファイバ伝送路60に入力し、光ファイバ伝送路60からの監視制御光信号を、光検出部を備えた光受信機制御部20と光中継機制御部80、光送信機制御部50の間で受信して、設定情報を取得してもよい。
Further, instead of the
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. The above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. The configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, another configuration can be added, deleted, or replaced.
上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
10:光受信機、20:光受信機制御部、30:制御ネットワーク、40:光送信機、50:光送信機制御部、60:光ファイバ伝送路、70:光中継機、80:光中継機制御部、90:波長多重光送信機、100:波長多重光受信機、110:コヒーレント光検出部、120:ディジタル信号処理部、210:光周波数混合器、220:局発光源、230:光電検出器、240:アナログ・ディジタル変換器、250:偏波分離器、260:レーザ光源、270:光変調器、280:可変光パワー減衰器、290:光分岐器、300:偏波多重器、310:タイミング抽出部、320:分散補償部、330:周波数推定部、340:位相推定部、350:データ復元部、360:光位相モニタ回路、370:偏波分離部、410:リサンプル部、420:べき乗乗算器、430:位相検出器、440:周波数領域変換器、450:非線形位相計測部、460:除算器、470:電界再生器、480:位相誤差検出器、510:光合波器、520:光分波器。 10: Optical receiver, 20: Optical receiver controller, 30: Control network, 40: Optical transmitter, 50: Optical transmitter controller, 60: Optical fiber transmission line, 70: Optical repeater, 80: Optical repeater 90: wavelength multiplexed optical transmitter, 100: wavelength multiplexed optical receiver, 110: coherent light detector, 120: digital signal processor, 210: optical frequency mixer, 220: local light source, 230: photoelectric Detector: 240: Analog to digital converter, 250: Polarization separator, 260: Laser light source, 270: Optical modulator, 280: Variable optical power attenuator, 290: Optical splitter, 300: Polarization multiplexer, 310: Timing extraction unit, 320: Dispersion compensation unit, 330: Frequency estimation unit, 340: Phase estimation unit, 350: Data restoration unit, 360: Optical phase monitor circuit, 370: Polarization separation unit, 410: Resampling , 420: power multiplier, 430: phase detector, 440: frequency domain converter, 450: nonlinear phase measurement unit, 460: divider, 470: electric field regenerator, 480: phase error detector, 510: optical multiplexing 520: Optical demultiplexer.
Claims (15)
前記光多値変調信号をコヒーレント受信して得られる電界データからデータ位相変調成分を消去して抽出する位相誤差または前記データ位相変調成分を持たない前記位相誤差を位相成分とする位相誤差電界データを検出する位相誤差検出部と、
前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する周波数領域変換部と、
前記周波数領域変換部が前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する際に取得した位相ないしは電界のスペクトルの形状の変化を検出して非線形位相をモニタする非線形位相モニタ部と、
を備え、
前記位相誤差検出部は、前記電界データをべき乗処理して前記データ位相変調成分を消去することにより前記位相誤差を抽出し、またはあらかじめ保持しているコンスタレーション配置と前記電界データとを比較することにより前記データ位相変調成分を持たない前記位相誤差を検出する
ことを特徴とする光位相モニタ回路。 An optical phase monitor circuit for monitoring an optical multilevel modulation signal,
Phase error that eliminates and extracts data phase modulation components from electric field data obtained by coherent reception of the optical multilevel modulation signal, or phase error electric field data that uses the phase error that does not have the data phase modulation component as a phase component A phase error detector to detect ;
A frequency domain converter that converts the phase error or the phase error electric field data into a frequency domain;
A non-linear phase monitoring unit for monitoring a non-linear phase by detecting a change in a phase or a spectrum shape of an electric field acquired when the frequency domain converting unit converts the phase error or the phase error electric field data into a frequency domain;
Equipped with a,
The phase error detection unit extracts the phase error by performing a power process on the electric field data and deleting the data phase modulation component, or compares the electric field data with a constellation arrangement stored in advance. And detecting the phase error not having the data phase modulation component .
前記周波数領域変換部が前記位相誤差または前記位相誤差電界データを周波数領域に変換する際に得られる前記位相ないしは電界のスペクトルのスペクトル幅を前記形状として計測することにより、非線形位相をモニタする
ことを特徴とする請求項1記載の光位相モニタ回路。 The nonlinear phase monitoring unit is
The non-linear phase is monitored by measuring the phase width of the phase or electric field spectrum obtained when the frequency domain conversion unit converts the phase error or the phase error electric field data into the frequency domain as the shape. 2. The optical phase monitor circuit according to claim 1, wherein:
前記周波数領域変換部が前記データ位相変調成分を持たない位相ないしは電界データを周波数領域に変換する際に得られる前記位相ないしは電界のスペクトルの分散ないしは標準偏差を前記形状として計測することにより、非線形位相をモニタする
ことを特徴とする請求項1記載の光位相モニタ回路。 The nonlinear phase monitoring unit is
By measuring the phase or electric field spectrum dispersion or standard deviation obtained when the frequency domain conversion unit converts the phase or electric field data having no data phase modulation component into the frequency domain as the shape, a nonlinear phase is obtained. The optical phase monitor circuit according to claim 1, wherein:
前記位相推定部入力前の電界データをリサンプルするリサンプル部と、
前記リサンプル部が取得した前記リサンプル後の電界データをべき乗するべき乗乗算部と、
を備えることを特徴とする請求項4記載の光位相モニタ回路。 The phase error detector is
A resampler that resamples the electric field data before the phase estimator input;
A power multiplication unit to power the electric field data after the resample acquired by the resample unit;
The optical phase monitor circuit according to claim 4, further comprising:
前記べき乗乗算部が検出した前記べき乗後の電界データから検出した位相を除算する除算部を備える
ことを特徴とする請求項5記載の光位相モニタ回路。 The phase error detector is
The optical phase monitor circuit according to claim 5, further comprising: a division unit that divides a phase detected from the electric field data after the power detected by the power multiplication unit.
ことを特徴とする請求項2または3記載の光位相モニタ回路。 4. The optical phase monitor circuit according to claim 2, wherein the phase error or the phase error electric field data is phase error or phase error electric field data of electric field data after being input to a phase estimation unit. 5.
請求項1記載の光位相モニタ回路と、
を備え、
前記光位相モニタ回路は、前記光検出部が受信した前記光多値変調信号をモニタする
ことを特徴とする光受信機。 A light detection unit for coherently receiving an optical multilevel modulation signal;
An optical phase monitor circuit according to claim 1;
With
The optical phase monitor circuit monitors the optical multilevel modulation signal received by the optical detection unit.
請求項8記載の光受信機と、
前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した前記非線形位相に基づき前記光受信機の設定を変更する光受信機制御部と、
前記光受信機制御部の指示に応じて前記光送信機の設定を変更する光送信機制御部と、
を備えることを特徴とする光送受信システム。 An optical transmitter for transmitting an optical multilevel modulation signal;
An optical receiver according to claim 8;
A light receiver control unit for changing the settings of the optical receiver based on the nonlinear phase where the light phase monitor circuit in which the optical receiver is equipped acquired,
An optical transmitter controller that changes the setting of the optical transmitter in accordance with an instruction of the optical receiver controller;
An optical transmission / reception system comprising:
前記光受信機が受信する前記光多値変調信号の入力光パワーを変化させながら、前記光多値変調信号の非線形位相雑音量と前記入力光パワーとの間の対応関係をあらかじめ記録しておき、
前記光受信機のビットエラー率が劣化したことを検出すると、前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した前記非線形位相雑音量と前記あらかじめ記録しておいた前記非線形位相雑音量の間の差分を求め、
前記差分が所定範囲内に収まっていない場合は、前記光受信機が受信する前記光多値変調信号の入力光パワーを変更する
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 The optical receiver controller is
The correspondence relationship between the amount of nonlinear phase noise of the optical multilevel modulation signal and the input optical power is recorded in advance while changing the input optical power of the optical multilevel modulation signal received by the optical receiver. ,
When detecting that the bit error rate of the optical receiver has deteriorated, the amount of nonlinear phase noise acquired by the optical phase monitor circuit included in the optical receiver and the amount of nonlinear phase noise recorded in advance are between Find the difference between
The optical transmission / reception system according to claim 9, wherein when the difference is not within a predetermined range, an input optical power of the optical multilevel modulation signal received by the optical receiver is changed.
前記差分が前記所定範囲内に収まっている場合は、前記光多値変調信号の多値数、変調速度、変調方式、偏派多重方式のうち少なくともいずれかを変更した上で、改めて前記記録を実施する
ことを特徴とする請求項10記載の光送受信システム。 The optical receiver controller is
When the difference is within the predetermined range, the recording is performed again after changing at least one of the multi-value number, modulation speed, modulation method, and partial multiplexing method of the optical multi-value modulation signal. It implements. The optical transmission / reception system of Claim 10 characterized by the above-mentioned.
前記光多値変調信号の偏波毎に前記記録を実施しておき、
前記差分として、前記光受信機が備える前記光位相モニタ回路が取得した偏波毎の前記非線形位相雑音量と前記あらかじめ記録しておいた偏波毎の前記非線形位相雑音量の間の差分を求める
ことを特徴とする請求項10記載の光送受信システム。 The optical receiver controller is
The recording is performed for each polarization of the optical multilevel modulation signal,
As the difference, a difference between the nonlinear phase noise amount for each polarization acquired by the optical phase monitor circuit included in the optical receiver and the nonlinear phase noise amount for each polarization recorded in advance is obtained. The optical transmission / reception system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 The optical transmission / reception system according to claim 9, further comprising: an optical repeater that changes an optical power of the optical multilevel modulation signal transmitted by the optical transmitter and relays the optical multilevel modulation signal to the optical receiver.
前記光受信機を複数有する波長多重光受信機と、
を備え、
前記複数の光送信機は、それぞれ異なる波長の前記光多値変調信号を送信し、
前記波長多重光送信機は、
各前記光送信機が送信する前記光多値変調信号を合波して波長多重光信号を出力する光合波部を備え、
前記波長多重光受信機は、
前記波長多重光信号を異なる波長の光信号に分波して各前記光多値変調信号を出力する光分波部を備え、
各前記光受信機は、
前記光分波部が分波した各前記光多値変調信号をそれぞれ受信する
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 A wavelength division multiplexing optical transmitter having a plurality of the optical transmitters;
A wavelength division multiplexing optical receiver having a plurality of the optical receivers;
With
The plurality of optical transmitters transmit the optical multilevel modulation signals of different wavelengths,
The wavelength multiplexing optical transmitter is:
An optical multiplexing unit that multiplexes the optical multilevel modulation signals transmitted by the optical transmitters and outputs a wavelength multiplexed optical signal;
The wavelength multiplexing optical receiver is:
An optical demultiplexing unit that demultiplexes the wavelength-multiplexed optical signal into optical signals of different wavelengths and outputs the optical multilevel modulation signals;
Each said optical receiver
The optical transmission / reception system according to claim 9, wherein each of the optical multilevel modulation signals demultiplexed by the optical demultiplexing unit is received.
前記光送信機の光信号パワーを変更すべき旨の制御情報、前記光送信機が送信する前記光多値変調信号の多値数を変更すべき旨の制御情報、前記光送信機の変調速度を変更すべき旨の制御情報、または前記光送信機が偏波多重を実施すべきか否かを切り替える制御情報のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項9記載の光送受信システム。 The optical receiver control unit, with respect to the optical transmitter control unit,
Control information indicating that the optical signal power of the optical transmitter should be changed, control information indicating that the multilevel number of the optical multilevel modulation signal transmitted by the optical transmitter should be changed, and modulation rate of the optical transmitter 10. The optical transmission / reception system according to claim 9, wherein the optical transmission / reception system is at least one of control information indicating that the optical transmitter should be changed and control information for switching whether or not the optical transmitter should perform polarization multiplexing.
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