JP2010283509A - Transmitter for optical communication and receiver for optical communication - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、送信信号の振幅と位相に情報を載せて伝送するコヒーレント光通信を行い、受信側で送信信号に対して周波数領域等化による等化処理を行う光通信用システムのための光通信用送信機および光通信用受信機に関する。 The present invention relates to optical communication for an optical communication system that performs coherent optical communication in which information is transmitted with amplitude and phase of a transmission signal and performs equalization processing by frequency domain equalization on the transmission signal on the reception side. The present invention relates to an optical transmitter and an optical communication receiver.
例えば下記特許文献に開示された偏波多重光送受信システム等に係る次世代光通信では、更なる高速伝送に向けて、従来の強度変調ではなく、送信信号の振幅と位相に情報を載せる多値変復調技術が注目されている。光通信網は主に長距離伝送に用いられるが、偏波モード分散PMD(Polarization Mode Dispersion)や、波長分散CD(Chromatic Dispersion)による波形歪が問題になる。 For example, in next-generation optical communication related to a polarization multiplexed optical transmission / reception system disclosed in the following patent document, for further high-speed transmission, multiple values that place information on the amplitude and phase of a transmission signal instead of conventional intensity modulation Modulation / demodulation techniques are attracting attention. Optical communication networks are mainly used for long-distance transmission, but waveform distortion due to polarization mode dispersion PMD (Polarization Mode Dispersion) and wavelength dispersion CD (Chromatic Dispersion) becomes a problem.
同様に多値変復調技術が実用化されている陸上移動体無線通信においても、多重位相伝播路に起因する周波数選択性フェージングによる波形歪が問題になっており、その対策として等化技術が検討されている。近年、無線通信で用いられた等化技術を光通信に適用する検討が進められている。特に高速伝送時にも比較的回路規模を削減できる等化技術に周波数領域等化技術FDE(Frequency Domain Equalization)が注目されている。 Similarly, even in land mobile radio communications where multilevel modulation / demodulation technology has been put to practical use, waveform distortion due to frequency selective fading due to multiple phase propagation paths is a problem, and equalization technology has been studied as a countermeasure. ing. In recent years, studies are underway to apply equalization techniques used in wireless communications to optical communications. In particular, a frequency domain equalization technique FDE (Frequency Domain Equalization) is attracting attention as an equalization technique that can relatively reduce the circuit scale even during high-speed transmission.
光通信では長距離伝送による波形広がりの増大に伴い、受信機において時間領域で等化に要するFIRフィルタの段数も増大する。FIRフィルタは畳み込み演算であるため、FIRフィルタの段数がN倍されると処理量はN2のオーダで増大する。これに対してFDEは周波数領域で等化を実施するため、時間領域の畳み込み演算は周波数領域の乗算で処理可能であり、DFT(Discrete Fourier Transformation)、IDFT(Inverse DFT)の実装が必要であるが回路規模の削減が可能である。 In optical communication, as the waveform spread increases due to long-distance transmission, the number of FIR filter stages required for equalization in the time domain in the receiver also increases. Since the FIR filter is a convolution operation, a processing amount stages of FIR filter is N times increases on the order of N 2. On the other hand, since FDE performs equalization in the frequency domain, time domain convolution can be processed by frequency domain multiplication, and implementation of DFT (Discrete Fourier Transformation) and IDFT (Inverse DFT) is required. However, the circuit scale can be reduced.
ところで従来、受信データにDFTを実施する場合、受信データが不連続であるために、遅延分散に応じたCP(Cyclic Prefix)を周期的に付加してDFTに問題無いようにデータの連続性を一部保持する方法がとられる。この場合にはCPを付加することによるデータスループットの低下が問題になる。そのため、CPを付加しなくても連続性を失わないようにDFT出力から所望のDFT長のデータを切り出す方法も検討されている。そのため、実効DFT長は回路に実装したDFT長よりも短縮されることになる。つまり実効DFT長以上のDFTを実装する必要があり、この方法ではDFTの回路規模が増大してしまう問題がある。 Conventionally, when DFT is performed on received data, since the received data is discontinuous, CP (Cyclic Prefix) corresponding to delay dispersion is periodically added to improve data continuity so that there is no problem with DFT. A method of retaining a part is taken. In this case, a decrease in data throughput due to the addition of CP becomes a problem. Therefore, a method of cutting out data having a desired DFT length from the DFT output so as not to lose continuity without adding a CP is also being studied. Therefore, the effective DFT length is shorter than the DFT length mounted on the circuit. That is, it is necessary to mount a DFT having an effective DFT length or more, and this method has a problem that the circuit scale of the DFT increases.
特に、DFTの実装には回路規模が小さいFFT(Fast Fourier Transformation)で実装する場合が多いが、比較的実装が容易なFFTは入力信号数が2のべき乗になるため、上記DFT処理を実施するためには、想定の入力信号数の倍の大きさを持つFFTを実装する必要がある。 In particular, the DFT is often implemented by FFT (Fast Fourier Transformation) having a small circuit scale, but the FFT that is relatively easy to implement is a power of two, so the DFT processing is performed. For this purpose, it is necessary to implement an FFT having a size twice the number of assumed input signals.
また、受信機側ではサンプリング定理を満たすために、シンボルレートの2倍以上でサンプリングを実施する。シンボル同期前にFDEを動作させる場合には更にオーバサンプリング数倍の入力信号数を持つFFTが必要になる。 Further, in order to satisfy the sampling theorem, the receiver side performs sampling at twice or more the symbol rate. When the FDE is operated before symbol synchronization, an FFT having an input signal number that is several times the number of oversampling is required.
この発明は、送信信号に既知信号系列を付加することで、受信機の回路規模を低減することを可能にし、また更に、一部回路を流用することで、回路規模を削減することが可能な光通信用システムのための光通信用送信機および光通信用受信機を提供することを目的する。 The present invention makes it possible to reduce the circuit scale of the receiver by adding a known signal sequence to the transmission signal, and further to reduce the circuit scale by diverting a part of the circuit. An object of the present invention is to provide an optical communication transmitter and an optical communication receiver for an optical communication system.
この発明は、送信信号の振幅と位相に情報を載せて伝送するコヒーレント光通信を行い、受信側で送信信号に対して周波数領域等化による等化処理を行う光通信用システムのための光通信用送信機であって、前記送信信号を送信する送信手段が、通信開始時に連続した受信機側での受信機初期同期捕捉用の第1の既知信号系列を前記送信信号に挿入する第1の信号処理手段と、受信機側での同期追尾用に前記送信信号の間に周期的に第2の既知信号系列を挿入する第2の信号処理手段と、を備えたことを特徴とする光通信用送信機等にある。 The present invention relates to optical communication for an optical communication system that performs coherent optical communication in which information is transmitted with amplitude and phase of a transmission signal and performs equalization processing by frequency domain equalization on the transmission signal on the reception side. A transmitter for transmitting the transmission signal, wherein a first known signal sequence for acquiring receiver initial synchronization at the receiver side that is continuous at the start of communication is inserted into the transmission signal; Optical communication, comprising: signal processing means; and second signal processing means for periodically inserting a second known signal sequence between the transmission signals for synchronization tracking on the receiver side. It is in the transmitter etc.
この発明では、送信信号に既知信号系列を付加することで、受信機の回路規模を低減することを可能にし、また更に、一部回路を流用することで、回路規模を削減することが可能な光通信用システムのための光通信用送信機および光通信用受信機を提供できる。 In this invention, it is possible to reduce the circuit scale of the receiver by adding a known signal sequence to the transmission signal, and it is also possible to reduce the circuit scale by diverting a part of the circuit. An optical communication transmitter and an optical communication receiver for an optical communication system can be provided.
この発明において、送信側でデータ信号系列以外に既知信号系列を送信する機能を持ち、受信機側ではFDE用のFFT、IDFT回路を用いて、周波数領域で既知信号系列と既知信号系列のレプリカの相関演算を実施する。送信側で受信機初期同期捕捉用シーケンスとして既知信号系列を伝送する場合には、データ検波前に周波数領域における既知信号系列との相関演算を実施することで、初期同期を獲得する。また、既知信号系列の相関演算結果から周波数偏差推定、位相推定、伝送路推定を実施する。伝送路情報はFDEの重み係数演算に使用する。
偏波多重を実施する場合には、偏波毎に異なる既知信号系列を挿入することで、同様に既知信号系列の相関演算結果より偏波毎のタイミング情報、周波数偏差、位相を得る。
伝送路情報はFDEの重み係数演算に使用する。
In the present invention, the transmitting side has a function of transmitting a known signal sequence in addition to the data signal sequence, and the receiver side uses an FDE FFT and IDFT circuit to reproduce a known signal sequence and a replica of the known signal sequence in the frequency domain. Perform correlation calculation. When a known signal sequence is transmitted as a receiver initial synchronization acquisition sequence on the transmission side, initial synchronization is obtained by performing a correlation operation with the known signal sequence in the frequency domain before data detection. Further, frequency deviation estimation, phase estimation, and transmission path estimation are performed from the correlation calculation result of the known signal sequence. The transmission path information is used for FDE weighting coefficient calculation.
When performing polarization multiplexing, timing information, frequency deviation, and phase for each polarization are similarly obtained from the correlation calculation result of the known signal sequence by inserting different known signal sequences for each polarization.
The transmission path information is used for FDE weighting coefficient calculation.
既知信号系列との相関演算をFDEと共用のFFT、IFFTを用いて実施するため、別途相関器を用意する必要が無く、回路規模を削減することができる。
既知信号系列との相関演算結果から、FFT開始タイミングを検出することが可能であり、必要以上に入力信号数が多いFFTを用意する必要が無く、回路規模を削減することが可能である。また、既知信号系列との相関演算結果から周波数偏差・位相の推定が可能である。
偏波多重を実施する場合には、偏波毎に異なる既知信号系列を挿入することで、同様に既知信号系列の相関演算結果より偏波毎のタイミング情報、周波数偏差、位相を得ることが可能である。
伝送路情報はFDEの重み係数演算に使用することが可能である。
同期をブラインド動作で取得するより回路規模を削減することが可能である。
Since the correlation operation with the known signal sequence is performed using the FFT and IFFT shared with the FDE, it is not necessary to prepare a separate correlator and the circuit scale can be reduced.
It is possible to detect the FFT start timing from the correlation calculation result with the known signal series, and it is not necessary to prepare an FFT having a larger number of input signals than necessary, and the circuit scale can be reduced. Further, it is possible to estimate the frequency deviation / phase from the correlation calculation result with the known signal sequence.
When performing polarization multiplexing, it is possible to obtain timing information, frequency deviation, and phase for each polarization from the correlation calculation result of known signal sequences by inserting different known signal sequences for each polarization. It is.
The transmission path information can be used for FDE weighting coefficient calculation.
It is possible to reduce the circuit scale rather than acquiring synchronization by blind operation.
以下、この発明による光通信用システムのための送信機および受信機を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。 Hereinafter, a transmitter and a receiver for an optical communication system according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1による光通信用システムを説明する。この発明では、送信信号の振幅と位相に情報を載せて伝送するコヒーレント光通信において、受信機では、前記送信信号に対してFDEによる等化処理を実施する構成に適用する。
Embodiment 1 FIG.
An optical communication system according to Embodiment 1 of the present invention will be described. In the present invention, in coherent optical communication in which information is transmitted with the amplitude and phase of a transmission signal transmitted, the receiver is applied to a configuration in which the transmission signal is equalized by FDE.
図1はこの発明による光通信用システムのための送信機にて通信開始時から伝送する送信信号の一例を示す。送信開始時は受信機の初期タイミング捕捉と受信機周波数偏差の補正を実施するために既知信号系列(Pilot信号)を送信する。この構成では、受信機FDE用のFFT回路の入力信号数をN(Nは2のべき乗)とすると、既知信号系列は既知系列長N(Nは自然数)の繰り返し信号である。既知信号系列は直交M系列、直交Gold符号等のPN(Pseudo Noise)系列である。既知信号系列送信後にデータ(データ信号系列)伝送を開始する。データ送信開始後は、受信機のタイミング追尾、周波数偏差・位相追尾のために定期的に既知信号系列を挿入する。前者の受信機が初期同期捕捉に使用する既知信号系列をPilot A、受信機の同期追尾に使用する既知信号系列をPilot Bとする。Pilot BはFFT実施時に既知信号系列の連続性を保持するために系列長Nの既知信号系列の後ろLサンプル(系列長Lの信号系列)を既知信号系列の先頭に付加してL+N長の系列とする(Lは自然数、L≦N)。なお、Lが通信時の遅延分散に相当する時間長を有する。 FIG. 1 shows an example of a transmission signal transmitted from the start of communication by a transmitter for an optical communication system according to the present invention. At the start of transmission, a known signal sequence (Pilot signal) is transmitted in order to capture the initial timing of the receiver and correct the receiver frequency deviation. In this configuration, when the number of input signals of the FFT circuit for the receiver FDE is N (N is a power of 2), the known signal sequence is a repetitive signal having a known sequence length N (N is a natural number). The known signal sequence is a PN (Pseudo Noise) sequence such as an orthogonal M sequence or an orthogonal Gold code. Data (data signal sequence) transmission is started after transmission of the known signal sequence. After starting data transmission, a known signal sequence is periodically inserted for timing tracking of the receiver and frequency deviation / phase tracking. A known signal sequence used for initial synchronization acquisition by the former receiver is Pilot A, and a known signal sequence used for synchronization tracking of the receiver is Pilot B. Pilot B adds L samples after the known signal sequence of sequence length N (signal sequence of sequence length L) to the beginning of the known signal sequence in order to maintain the continuity of the known signal sequence when performing FFT. (L is a natural number, L ≦ N). Note that L has a time length corresponding to delay dispersion during communication.
この実施の形態1における光通信用送信機の構成の一例を図2に示す。マッピング部201は、送信データ(ビット系列)をIQ複素平面にマッピングする。例えばBPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の変調方式に合わせてマッピングする。セレクタ202は、データ信号とPilot信号の切り替えを実施する。セレクタ202の切り替え動作により、上述の既知信号系列Pilot A、Pilot Bを生成する。Pilot信号1生成部203は、時間領域の既知信号系列を生成する。既知信号系列であるためROM(Read Only Memory)に格納しておくことも可能である。D/A変換器204(a),204(b)は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する。EO変換器205(a),205(b)は、電気信号を光信号に変換する。光発振器206は、光直交変調用の源振レーザである。光I/Q変調器207は、光発振器206の周波数でEO変換器205(a),205(b)からの光信号に直交変調を実施して出力する。
An example of the configuration of the optical communication transmitter in the first embodiment is shown in FIG. The
またこの実施の形態1における光通信用受信機の構成の一例を図3に示す。A/D変換器301は、光フロントエンドから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。なお、光フロントエンドの前段には送信機からの光信号を受けてアナログの電気信号に変換するOE変換器等(図示省略)が設けられている。周波数変換部302は、ディジタル信号をベースバンド信号に変換する。A/D変換器301の入力がIF(Intermediate Frequency)信号であれば、周波数変換部302にて直交復調することで複素信号I/Q(In-Phase/Quadrature Phase)になる。また、A/D変換器301を2つ持ち、AD入力端で既にI/Q信号にする構成も可能である。図3の実線は複素信号を示す。
An example of the configuration of the optical communication receiver in the first embodiment is shown in FIG. The A /
タイミング制御部303は、後述する後段の回路により検出してFFT開始タイミングに合わせてFFT入力信号を遅延させる機能を有する。FFT回路304は、入力信号数NのFFTであり、高速フーリエ変換を実施する。複素乗算器305は、周波数領域等化を実施するために計算した周波数領域の重み係数との複素乗算を行う。セレクタ306は、送信信号中のデータ信号(データ信号系列)とPilot信号(既知信号系列)を切り替える。重み係数演算部307は、データ信号またはPilot信号からFDE用の重み係数を演算する。重み係数の演算にはMMSE(Minimum Mean Square Error)アルゴリズムや、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムが用いられる。IFFT回路308は、逆フーリエ変換を実施する。セレクタ309は、セレクタ306同様にデータ信号とPilot信号を切り替える。複素乗算器310は、PNコードレプリカ(周波数領域)生成器311(PNコードレプリカ(周波数領域)を格納したROM(Read Only Memory)でも可)の生成したPNコードレプリカ(周波数領域)との複素乗算を行う。タイミング検出部312は、Pilot信号のIFFT結果からデータ送信開始タイミングと、FFT開始タイミングを検出する。周波数偏差検出部313は、Pilot信号のIFFT結果から周波数偏差を検出して周波数変換部302に出力する。
The
なお、この発明の各セレクタはそれぞれ予め定められた信号又は状態で切り替えを行う機能を有するものとする(以下同様)。 Note that each selector of the present invention has a function of switching according to a predetermined signal or state (the same applies hereinafter).
この実施の形態1における動作について説明する。送信機は通信開始時にPilot Aの送信を開始する。Pilot AのPNコードを所定の回数繰り返した後にデータ伝送を開始する。 The operation in the first embodiment will be described. The transmitter starts to transmit Pilot A at the start of communication. Data transmission is started after the Pilot A PN code is repeated a predetermined number of times.
受信機側では、セレクタ306がPNコードレプリカ(周波数領域)生成器311の生成したPNコードレプリカとの複素乗算部310側、セレクタ309がタイミング検出部312側に設定された初期状態にあり、信号の初期捕捉を開始する。想定通りPilot Aが到来していれば、IFFT出力でPNコードの自己相関波形が観測でき、そのピーク値を閾値判定することで信号を検出する。この機能はタイミング検出部312にて実施する。
On the receiver side, the
また、タイミング検出部312にて自己相関波形のピーク位置からFFT開始タイミングを取得し、周波数偏差検出部313にて自己相関波形の位相から周波数偏差を検出する。タイミング検出部312にて、信号検出用閾値を超える相関波形を所定の回数・期間観測することでデータ送信開始タイミングを検出し、FFT開始タイミングとデータ送信開始タイミングを合わせてデータの処理を開始する。データの処理開始時は、セレクタ306がFDE用重み係数との複素乗算部305側、セレクタ309がLLR(Log Likelihood Ratio)計算側に設定される。
Further, the
FDEによる同期検波後のデータはLLR部(図示省略)に出力されて対数尤度比が計算された後、復号処理部(図示省略)で復号処理される。なお、初期同期捕捉用シーケンスPilot Aの挿入は必須では無く、同期追尾用のPilot Bのみでも、捕捉に時間を要するが、同期獲得は可能である。 The data after synchronous detection by FDE is output to an LLR unit (not shown) and a log likelihood ratio is calculated, and then decoded by a decoding processing unit (not shown). Note that the insertion of the initial synchronization acquisition sequence Pilot A is not indispensable, and even acquisition of synchronization tracking Pilot B requires time, but acquisition of synchronization is possible.
実施の形態2.
この発明の実施の形態2による光通信用システムを説明する。この実施の形態2における光通信用送信機の構成の一例を図4に示す。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する(以下同様)。図4では図2に示す実施の形態1とはPilot信号1生成部(ROM1)203の構成が異なる。図4において、401はショートコード生成部、402はロングコード生成部であり、乗算器403(a),403(b)はショートコードとロングコードを乗算してPilot信号を生成する。
An optical communication system according to
実施の形態2では上記構成により、上記実施の形態1におけるPilot Aを、系列長Nの既知信号系列をM回繰り返した系列長N×M(N,Mは自然数)のロングコード(信号系列)に、系列長Nのショートコード(既知信号系列)を繰り返し乗算した信号系列にし、ロングコード送信後にデータ送信を開始する。受信機側の構成は基本的に図3に示したものと同じであり、受信機側で処理中のロングコードの位相からデータの送信開始を検出する。また,ショートコードとロングコードが0と1のバイナリ系列であれば,上記の乗算は排他的論理和になる。 In the second embodiment, with the above configuration, the pilot A in the first embodiment is a long code (signal sequence) of sequence length N × M (N and M are natural numbers) obtained by repeating a known signal sequence of sequence length N M times. In addition, a signal sequence obtained by repeatedly multiplying a short code (known signal sequence) having a sequence length N is used, and data transmission is started after transmission of the long code. The configuration on the receiver side is basically the same as that shown in FIG. 3, and the start of data transmission is detected from the phase of the long code being processed on the receiver side. If the short code and long code are binary sequences of 0 and 1, the above multiplication is exclusive OR.
実施の形態3.
この発明の実施の形態3における光通信用システムを説明する。この実施の形態3における光通信用受信機の構成の一例を図5に示す。図5では図3に示す光通信用受信機に以下の回路を追加する。複素乗算器501は、タイミング制御後のPNコードレプリカ(時間領域)と受信信号(Pilot信号)を複素乗算する。セレクタ502は、Pilot信号を受信するタイミングで複素乗算器501側に設定(切り替え)される。セレクタ502の切り替えタイミングは、タイミング検出部312が検出したFFT開始タイミングに基づいて設定される。PNタイミング制御部503は、複素乗算器501において、PNコードを受信信号に乗算するタイミングを制御する。そのタイミングはタイミング検出部312から与えられる。504はPNコードレプリカ(時間領域)生成器(PNコードレプリカ(時間領域)を格納したROM(Read Only Memory)でも可)である。なおROMで構成する場合、PNコードレプリカ(時間領域)をROM311に一緒に格納してもよい。また、送信機側の構成は基本的に図2、4に示した上記実施の形態いずれかのものでよい。
An optical communication system according to
この実施の形態3における動作について説明する。実施の形態3では実施の形態1で示した手段によりFFT開始タイミングを取得後は、セレクタ306をFDE用重み係数との複素乗算部305側に設定し、Pilot信号受信中には、上記複素乗算器501、PNタイミング制御部503、PNコードレプリカ(時間領域)生成器504を動作させる。この動作により、FDE用の重み係数演算部307はPilot変調パターンが解かれたPilot信号部分で重み係数演算が可能であり、重み係数演算部307の処理量を低減することができる。
The operation in the third embodiment will be described. In the third embodiment, after obtaining the FFT start timing by the means described in the first embodiment, the
実施の形態4.
この発明の実施の形態4による、特に偏波多重伝送を行う光通信用システムを説明する。この実施の形態4における光通信用送信機の構成の一例を図6に示す。図6に示すように、基本的に図1に示した実施の形態1の送信系を2系統持つ構成になる。各偏波毎に図1の送信系を設けるが、ここでは2つの偏波の場合を示す。セレクタ701は、偏波毎にマッピングする送信データを選択する。Pilot信号2生成部703(ROMで構成可能)はPilot信号1生成部203とは異なるPilot信号を生成する。Pilot信号1生成部203とPilot信号2生成部703で、プリファードペア(より良好な組合せ)の関係にある同一の原始多項式2つから、一方の原始多項式の初期シフト量のみを変更して生成できる2つのGold符号を割り当てること等を行う。また、受信機側の構成は基本的に、例えば図3、5に示した上記実施の形態いずれかの構成のものを各偏波毎に設けたものでよい。
Embodiment 4 FIG.
An optical communication system that performs polarization multiplexing transmission according to Embodiment 4 of the present invention will be described. An example of the configuration of the optical communication transmitter in the fourth embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the configuration basically includes two transmission systems of the first embodiment shown in FIG. Although the transmission system of FIG. 1 is provided for each polarization, the case of two polarizations is shown here. The selector 701 selects transmission data to be mapped for each polarization.
この実施の形態4における動作について説明する。実施の形態4は光通信では偏波多重を、また無線通信に応用した場合には、偏波多重を含むMIMO(Multiple Input Multiple Output)環境を前提とする。図7に示すように、2つの送信系列を偏波多重する際に、各Pilot信号は、異なるPNコードを乗算することで、受信機側ではPilot信号の区間で容易に偏波分離が可能になる。例えば、Pilot信号にプリファードペアの関係にある同一の原始多項式2つから、一方の原始多項式の初期シフト量のみを変更して生成できる2つのGold符号を偏波毎のPilot信号に割り当てることで、偏波分離が可能である。分離後のPilot信号により、偏波毎の伝送路推定、周波数偏差推定、位相推定やタイミング推定が容易になる。 The operation in the fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is premised on a MIMO (Multiple Input Multiple Output) environment including polarization multiplexing when applied to optical communication and to wireless communication. As shown in FIG. 7, when two transmission sequences are polarization-multiplexed, each pilot signal is multiplied by a different PN code, so that the receiver can easily separate the polarization in the pilot signal section. Become. For example, by assigning two Gold codes that can be generated by changing only the initial shift amount of one of the primitive polynomials from two identical primitive polynomials that have a preferred pair relationship to the Pilot signal, Polarization separation is possible. The pilot signal after separation facilitates transmission path estimation, frequency deviation estimation, phase estimation, and timing estimation for each polarization.
受信機側のA/D変換器(301)はサンプリング定理を満たすために2倍以上のオーバサンプリングを実施する場合があるが、その場合は、FFT入力信号数が2Nになり、倍の入力信号数を持つFFTを実装する必要がある。受信データの検波処理を開始する以前に、Pilot信号によるFFT開始タイミングを検出することで、サンプリング周波数を1/2にデシメーションすることが可能であり、FFTの回路規模を削減することができる。 The A / D converter (301) on the receiver side may perform oversampling more than twice in order to satisfy the sampling theorem. In this case, the number of FFT input signals becomes 2N, and the input signal is doubled. It is necessary to implement an FFT with a number. By detecting the FFT start timing based on the Pilot signal before starting the reception data detection processing, the sampling frequency can be decimated to ½, and the FFT circuit scale can be reduced.
なお、以上の各実施の形態において、上記の各FFT回路、IFFT回路はそれぞれDFT回路、IDFT回路に置き換えることが可能である(DFT回路、IDFT回路はそれぞれFFT回路、IFFT回路を包含するものである)。また、以上の各実施の形態は光通信への適用を前提として説明されているが、電波による無線通信への適用も可能である。さらに、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含む。 In each of the above embodiments, the above FFT circuit and IFFT circuit can be replaced with a DFT circuit and an IDFT circuit, respectively (the DFT circuit and the IDFT circuit include the FFT circuit and the IFFT circuit, respectively). is there). Further, although each of the above embodiments has been described on the assumption that it is applied to optical communication, it can also be applied to wireless communication using radio waves. Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and includes all possible combinations of these embodiments.
なお、各実施の形態において、第1、第2の信号処理手段が、セレクタ202,Pilot信号1生成部203,ショートコード生成部401,ロングコード生成部402,乗算器403(a),403(b),Pilot信号2生成部703等で構成される。また、離散フーリエ変換手段が、FFT回路304やDFT回路で構成される。また、離散フーリエ変換後の既知信号系列に送信された既知信号系列を離散フーリエ変換した周波数領域の既知信号系列のレプリカ信号を乗算する乗算手段が、複素乗算器310で構成される。また、離散逆フーリエ変換手段が、IFFT回路308やIDFT回路で構成される。また、離散逆フーリエ変換後の信号から既知信号系列の受信タイミングを検出して離散フーリエ変換手段への入力を制御するタイミング検出・制御手段が、タイミング検出部312,タイミング制御部303で構成される。また、離散フーリエ変換後の送信信号から周波数領域等化用の重み系数を演算して離散フーリエ変換後の送信信号に積算する重み系数演算・積算手段が、重み系数演算部307,複素乗算器305で構成される。そして、タイミング検出・制御手段で検出された既知信号系列の受信タイミングに基づいて、既知信号系列と送信された既知信号系列と同じ系列のレプリカ信号の時間領域における複素乗算を開始する演算手段が、複素乗算器501,セレクタ502,PNタイミング制御部503,PNコードレプリカ(時間領域)生成器504で構成される。
In each embodiment, the first and second signal processing means include a
201 マッピング部、202 セレクタ、203 Pilot信号1生成部、204(a),204(b) D/A変換器、205(a),205(b) EO変換器、206 光発振器、207 光I/Q変調器、301 A/D変換器、302 周波数変換部、303 タイミング制御部、304 FFT回路、305 複素乗算器、305 複素乗算部、306 セレクタ、307 重み係数演算部、308 IFFT回路、309 セレクタ、310 複素乗算器、311 PNコードレプリカ(周波数領域)生成器、312 タイミング検出部、313 周波数偏差検出部、401 ショートコード生成部、402 ロングコード生成部、403(a),403(b) 乗算器、501 複素乗算器、502 セレクタ、503 PNタイミング制御部、504 PNコードレプリカ(時間領域)生成器、701 セレクタ、703 Pilot信号2生成部。
201 mapping unit, 202 selector, 203 Pilot signal 1 generation unit, 204 (a), 204 (b) D / A converter, 205 (a), 205 (b) EO converter, 206 optical oscillator, 207 optical I / Q modulator, 301 A / D converter, 302 frequency converter, 303 timing controller, 304 FFT circuit, 305 complex multiplier, 305 complex multiplier, 306 selector, 307 weight coefficient calculator, 308 IFFT circuit, 309 selector , 310 complex multiplier, 311 PN code replica (frequency domain) generator, 312 timing detector, 313 frequency deviation detector, 401 short code generator, 402 long code generator, 403 (a), 403 (b)
Claims (7)
前記送信信号を送信する送信手段が、
通信開始時に連続した受信機側での受信機初期同期捕捉用の第1の既知信号系列を前記送信信号に挿入する第1の信号処理手段と、
受信機側での同期追尾用に前記送信信号の間に周期的に第2の既知信号系列を挿入する第2の信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光通信用送信機。 An optical communication transmitter for an optical communication system that performs coherent optical communication that transmits information with amplitude and phase of a transmission signal and performs equalization processing by frequency domain equalization on the transmission signal on the receiving side. There,
Transmission means for transmitting the transmission signal,
First signal processing means for inserting a first known signal sequence for acquisition of receiver initial synchronization at the receiver side continuous at the start of communication into the transmission signal;
Second signal processing means for periodically inserting a second known signal sequence between the transmission signals for synchronization tracking at the receiver side;
A transmitter for optical communication, comprising:
前記送信信号を送信する各偏波毎の送信手段が、
通信開始時に連続した受信機側での受信機初期同期捕捉用の第1の既知信号系列を前記送信信号に挿入する第1の信号処理手段と、
受信機側での同期追尾用に前記送信信号の間に周期的に第2の既知信号系列を挿入する第2の信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする光通信用送信機。 Light for optical communication system that performs coherent optical communication that transmits information with amplitude and phase of a transmission signal and performs polarization multiplexing transmission that performs equalization processing by FDE on the transmission signal on the reception side A transmitter for communication,
Transmission means for each polarization for transmitting the transmission signal,
First signal processing means for inserting a first known signal sequence for acquisition of initial receiver synchronization at the receiver side continuous at the start of communication into the transmission signal;
Second signal processing means for periodically inserting a second known signal sequence between the transmission signals for synchronization tracking on the receiver side;
A transmitter for optical communication, comprising:
送信信号を受信して周波数領域等化と送信信号に含まれる既知信号系列との相関演算を行う受信手段または偏波多重伝送を行う場合の各偏波毎の受信手段が、
受信信号に離散フーリエ変換を行う前記周波数領域等化にも用いる離散フーリエ変換手段と、
前記離散フーリエ変換後の既知信号系列に、送信された既知信号系列を離散フーリエ変換した周波数領域の既知信号系列のレプリカ信号を乗算する乗算手段と、
乗算後の既知信号系列に対して離散逆フーリエ変換を行う前記周波数領域等化にも用いる離散逆フーリエ変換手段と、
離散逆フーリエ変換後の信号から既知信号系列の受信タイミングを検出して前記離散フーリエ変換手段への入力を制御するタイミング検出・制御手段と、
を備えたことを特徴とする光通信用受信機。 An optical communication receiver for an optical communication system that performs coherent optical communication that transmits information with amplitude and phase of a transmission signal and performs equalization processing by frequency domain equalization on the transmission signal on the reception side. There,
Receiving means for receiving a transmission signal and performing a correlation operation between a frequency domain equalization and a known signal sequence included in the transmission signal, or receiving means for each polarization when performing polarization multiplexing transmission,
Discrete Fourier transform means used for the frequency domain equalization for performing discrete Fourier transform on the received signal;
Multiplication means for multiplying the known signal sequence after the discrete Fourier transform by a replica signal of the known signal sequence in the frequency domain obtained by performing discrete Fourier transform on the transmitted known signal sequence;
Discrete inverse Fourier transform means also used for the frequency domain equalization for performing discrete inverse Fourier transform on the known signal sequence after multiplication;
Timing detection / control means for detecting the reception timing of the known signal sequence from the signal after the discrete inverse Fourier transform and controlling the input to the discrete Fourier transform means;
A receiver for optical communication, comprising:
前記タイミング検出・制御手段で検出された既知信号系列の受信タイミングに基づいて、既知信号系列と送信された既知信号系列と同じ系列のレプリカ信号の時間領域における複素乗算を開始する演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の光通信用受信機。 Weighting factor calculation / integration means for calculating a weighting factor for frequency domain equalization from the transmission signal after the discrete Fourier transform and integrating the weighting factor for the transmission signal after the discrete Fourier transform;
Based on the reception timing of the known signal sequence detected by the timing detection / control unit, an arithmetic unit that starts complex multiplication in the time domain of the known signal sequence and the replica signal of the same sequence as the transmitted known signal sequence;
The optical communication receiver according to claim 6, further comprising:
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