JP5865135B2 - Optical transmission apparatus and transmission method using multiband optical orthogonal frequency multiplex transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、光通信分野に関するものである。より詳細には、マルチバンド光直交周波数多重（光ＯＦＤＭ）伝送方式による光伝送装置および伝送方法に関する。 The present invention relates to the field of optical communications. More specifically, the present invention relates to an optical transmission apparatus and transmission method based on a multiband optical orthogonal frequency division multiplexing (optical OFDM) transmission system.
光信号の光ファイバ伝送において、非特許文献１に示すように、マルチバンド光直交周波数多重（光ＯＦＤＭ）伝送方式が提案されている。これは、高速信号を多数の低速信号に分割し、低速信号を多数のサブキャリアにて伝送する方式である。この伝送方式において、特許文献１、非特許文献２に示すように、受信器でＲＦパイロット信号による位相雑音補償を行う。 In optical fiber transmission of optical signals, as shown in Non-Patent Document 1, a multiband optical orthogonal frequency division multiplexing (optical OFDM) transmission system has been proposed. In this method, a high-speed signal is divided into a large number of low-speed signals, and the low-speed signals are transmitted by a large number of subcarriers. In this transmission system, as shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, the receiver performs phase noise compensation using an RF pilot signal.
図１は、光ＯＦＤＭで使用されているＲＦパイロットを用いた位相雑音補償を示す。送信器は、生成信号にＲＦパイロット信号を設けて送信する（図１（ａ））。受信器（図１（ｂ））は、光ＯＦＤＭ信号を分岐して、フィルタでＲＦパイロット信号を抽出し、抽出したＲＦパイロット信号の位相共役を光ＯＦＤＭ信号にかけることによって、位相雑音の変動量を検出する。 FIG. 1 shows phase noise compensation using RF pilots used in optical OFDM. The transmitter transmits the generated signal with an RF pilot signal (FIG. 1A). The receiver (FIG. 1 (b)), and branches the optical OFDM signal, extracts the RF pilot signal the filter, by applying a phase conjugate of the extracted RF pilot signal to an optical OFDM signal, the phase noise Detect fluctuation amount.
図２は、位相雑音補償の詳細について示す。図２（ａ）に、電気信号スペクトルを示す。ＲＦパイロット信号の角周波数をωｐとする。これを、光変調器を用いて、角周波数ω０の光波を変調した光信号の光信号スペクトルを図２（ｂ）に示す。角周波数（ω０＋ωｐ）の光波が生成される。この光波の時間軸信号はｅｘｐ（ｊ（ω０＋ωｐ）ｔ）と表される。ここでｊは虚数単位、ｔは時間［ｓ］である。位相雑音があると光信号はｅｘｐ（ｊ（ω０ｔ＋ωｐｔ＋φ（ｔ）））となる。伝送後にωＬの局所発振光と干渉させて、光電気信号変換器で電気信号にすると、電気信号はｅｘｐ［ｊ｛（ω０＋ωｐ−ωＬ）ｔ＋φ（ｔ）｝］となる。これに、ＲＦパイロット信号の位相共役信号ｅｘｐ（−ｊ（ω０＋ωｐ−ωＬ）ｔ）をかけることによって、位相雑音ｅｘｐ（ｊ（φ（ｔ）））が検出できる。 FIG. 2 shows details of the phase noise compensation. FIG. 2A shows an electric signal spectrum. The angular frequency of the RF pilot signal and ω p. FIG. 2B shows an optical signal spectrum of an optical signal obtained by modulating an optical wave having an angular frequency ω 0 using an optical modulator. An optical wave having an angular frequency (ω 0 + ω p ) is generated. The time axis signal of this light wave is expressed as exp (j (ω 0 + ω p ) t). Here, j is an imaginary unit, and t is time [s]. When there is phase noise, the optical signal becomes exp (j (ω 0 t + ω p t + φ (t))). When the signal is made to interfere with the local oscillation light of ω L after transmission and converted into an electrical signal by the photoelectric signal converter, the electrical signal becomes exp [j {(ω 0 + ω p −ω L ) t + φ (t)}]. The phase noise exp (j (φ (t))) can be detected by multiplying this by the phase conjugate signal exp (−j (ω 0 + ω p −ω L ) t) of the RF pilot signal.
図３に、従来例のマルチバンド光ＯＦＤＭを示す。図３（ａ）にはマルチバンド光ＯＦＤＭ信号生成の概念図を示す。光源のレーザ光ωｂから、マッハツェンダ光変調器（ＭＺＭ）により３つの角周波数ωａ、ωｂ、ωｃが生成される。これらの角周波数は３つに分岐され、各光波は光フィルタａ、ｂ、ｃを通り、ＩＱ変調器により光ＯＦＤＭ信号に変調される。その後、変調された各光ＯＦＤＭ信号は合波され、送信される。図３（ｂ）は、マルチバンド光ＯＦＤＭ信号の模式図を示す。各光ＯＦＤＭ信号は位相雑音補償のため設けられたＲＦパイロット信号の抽出のため、ガードバンドを設けている。 FIG. 3 shows a conventional multiband optical OFDM. FIG. 3A shows a conceptual diagram of multiband optical OFDM signal generation. Three angular frequencies ω a , ω b , and ω c are generated from the laser light ω b of the light source by a Mach-Zehnder optical modulator (MZM). These angular frequencies are branched into three, and each light wave passes through optical filters a, b, and c, and is modulated into an optical OFDM signal by an IQ modulator. Thereafter, the modulated optical OFDM signals are combined and transmitted. FIG. 3B shows a schematic diagram of a multiband optical OFDM signal . Each optical OFDM signal is provided with a guard band for extracting an RF pilot signal provided for phase noise compensation.
しかしながら、ＲＦパイロット信号用のガードバンドが設けられているため、その領域を信号として使用できないという問題がある。以下に従来法のＲＦパイロット信号による位相雑音補償を示す。光ＯＦＤＭ信号は多数のサブキャリアからなっている信号であるので、
したがって、本発明は、位相雑音補償に用いるＲＦパイロット信号を、１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号のみに設け、周波数利用効率を向上させるマルチバンド光ＯＦＤＭ伝送方式による光伝送装置および伝送方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an optical transmission apparatus and transmission method based on a multiband optical OFDM transmission system in which an RF pilot signal used for phase noise compensation is provided only in an optical OFDM signal of one band and frequency utilization efficiency is improved. With the goal.
上記課題を解決するため本発明の光伝送装置は、マルチバンド光ＯＦＤＭ伝送方式による光伝送装置において、マルチバンド光ＯＦＤＭ信号のうちの１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号からパイロット信号を抽出する手段と、前記パイロット信号から位相雑音の変動量を検出する手段と、前記位相雑音の変動量を全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に適用し位相雑音を補償する手段とを備える受信器を備える。 In order to solve the above problems, an optical transmission apparatus according to the present invention is an optical transmission apparatus based on a multiband optical OFDM transmission system, means for extracting a pilot signal from an optical OFDM signal of one band among multiband optical OFDM signals , A receiver comprising: means for detecting a fluctuation amount of the phase noise from the pilot signal; and means for compensating the phase noise by applying the fluctuation amount of the phase noise to the optical OFDM signals of all bands .
また、前記１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号以外は、パイロット信号および該パイロット信号のガードバンドを設けずに送信する送信器をさらに備えることも好ましい。 Further, other than the optical OFDM signal of said one band, it is also preferable to further comprise a transmitter for transmitting without providing a guard band of the pilot signal and the pilot signal.
また、前記補償する手段は、全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に分散補償を適用した後に、前記位相雑音の変動量を全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に適用し位相雑音を補償する手段であることも好ましい。 The means for compensating may be a means for applying phase compensation to the optical OFDM signals of all bands after applying dispersion compensation to the optical OFDM signals of all bands and compensating for the phase noise. preferable.
上記課題を解決するため本発明の光伝送方法は、マルチバンド光ＯＦＤＭ伝送方式による光伝送方法において、送信器が、マルチバンド光ＯＦＤＭ信号のうちの１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号以外はパイロット信号および該パイロット信号のガードバンドを設けずに送信するステップと、受信器が、前記１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号からパイロット信号を抽出するステップと、受信器が、前記パイロット信号から位相雑音の変動量を検出するステップと、受信器が、前記位相雑音の変動量を全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に適用し位相雑音を補償するステップとを有する。 In order to solve the above problems, an optical transmission method of the present invention is an optical transmission method according to a multiband optical OFDM transmission system, in which a transmitter uses a pilot signal other than an optical OFDM signal of one band among the multiband optical OFDM signals, and transmitting without providing a guard band of the pilot signal, the receiver, extracting pilot signals from an optical OFDM signal of the one band, the receiver, the variation of the phase noise from the pilot signal Detecting and applying a phase noise variation amount to the optical OFDM signals of all bands to compensate the phase noise.
以上、本発明により、従来設けられたＲＦパイロット用ガードバンドを、１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号以外設ける必要がなくなるので、その領域分の周波数を信号として利用することができ、周波数利用効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is not necessary to provide a conventional RF pilot guard band other than the optical OFDM signal of one band, so that the frequency for that region can be used as a signal, and the frequency utilization efficiency is improved. Can be made.
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図４は、本発明の第１の実施形態での送信器と受信器の構成を示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a configuration of the transmitter and the receiver in the first embodiment of the present invention.
図４（ａ）は、送信器の構成を示す。送信器は、光源１１、ＭＺＭ１２、分岐部１３、光フィルタ１４、ＩＱＭ１５、および合波部１６を備えている。従来例と同じように、光源１１のレーザ光ωｂから、マッハツェンダ光変調器（ＭＺＭ１２）により３つの角周波数ωａ、ωｂ、ωｃが生成される。これらの角周波数は、分岐部１３で、３つに分岐され、各光波は光フィルタ１４ａ、ｂ、ｃを通り、ＩＱ変調器（ＩＱＭ１５）により光ＯＦＤＭ信号に変調される。その後、変調された各光ＯＦＤＭ信号は、合波部１６で合波され、送信される。ただし、本実施形態では、１つの信号のみにＲＦパイロット信号を設ける。図４（ａ）では、角周波数ωｂの光信号のみＲＦパイロット信号が設けられている。
FIG. 4A shows the configuration of the transmitter. The transmitter includes a
図４（ｂ）は、受信器の構成を示す。受信器は、分岐部２１、分岐部２２、フィルタ２３、共役部２４、および積算部２５を備えている。分岐部２１で受信した光ＯＦＤＭ信号を分岐し、３つの角周波数ωａ、ωｂ、ωｃの光ＯＦＤＭ信号を生成する。本実施形態では、角周波数ωｂの光ＯＦＤＭ信号のみ、分岐部２２で分岐して、フィルタ２３でＲＦパイロット信号を抽出し、共役部２４で抽出したＲＦパイロット信号の位相共役を行う。積算部２５は、位相共役されたＲＦパイロット信号を、角周波数ωｂの光ＯＦＤＭ信号だけでなく、全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号（角周波数ωａ、ωｃの光ＯＦＤＭ信号）にかけることによって、位相雑音を検出する。
FIG. 4B shows the configuration of the receiver. The receiver includes a branching
図５は、本発明によるマルチバンド光ＯＦＤＭの模式図を示す。以下に、本発明のＲＦパイロット信号による位相雑音補償を示す。光ＯＦＤＭ信号、マルチバンド光ＯＦＤＭ信号は、それぞれ、式（１）、式（２）のように表される。本実施形態では、光ＯＦＤＭ信号Ｂに設けられたＲＦパイロット信号により位相雑音の変動量を算出する。マルチバンド光ＯＦＤＭ信号は一つのレーザ光から生成されているため、各バンドの光ＯＦＤＭ信号が持つ位相雑音の変動量は全て同じである。したがって、
また、光ＯＦＤＭ信号の分散が大きいとき、位相雑音がバンド間で異なる。このため、本発明の第２の実施形態では、受信器において分散補償を行い、同一時刻に発生した位相雑音をバンド間で等価的に同じ時刻となるよう揃える。その後、第１の実施形態に示すように位相雑音補償を行うことにより、補償精度が上がる。 Further, when the dispersion of the optical OFDM signal is large, the phase noise differs between bands. For this reason, in the second embodiment of the present invention, dispersion compensation is performed in the receiver so that phase noises generated at the same time are equivalently set to the same time between bands. Thereafter, compensation accuracy is improved by performing phase noise compensation as shown in the first embodiment.
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。 Moreover, all the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
１１ 光源
１２ ＭＺＭ
１３ 分岐部
１４ 光フィルタ
１５ ＩＱＭ
１６ 合波部
２１ 分岐部
２２ 分岐部
２３ フィルタ
２４ 共役部
２５ 積算部
11
13 Branching
16
Claims (4)
マルチバンド光ＯＦＤＭ信号のうちの１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号からパイロット信号を抽出する手段と、
前記パイロット信号から位相雑音の変動量を検出する手段と、
前記位相雑音の変動量を全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に適用し位相雑音を補償する手段と、
を備える受信器を備えることを特徴とする光伝送装置。 In an optical transmission apparatus using a multiband optical orthogonal frequency division multiplexing ( optical OFDM) transmission system,
Means for extracting a pilot signal from an optical OFDM signal of one of the multiband optical OFDM signals ;
Means for detecting a variation in phase noise from the pilot signal;
Means for applying the amount of fluctuation of the phase noise to the optical OFDM signals of all bands and compensating for the phase noise;
An optical transmission device comprising: a receiver comprising:
送信器が、マルチバンド光ＯＦＤＭ信号のうちの１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号以外はパイロット信号および該パイロット信号のガードバンドを設けずに送信するステップと、
受信器が、前記１つのバンドの光ＯＦＤＭ信号からパイロット信号を抽出するステップと、
受信器が、前記パイロット信号から位相雑音の変動量を検出するステップと、
受信器が、前記位相雑音の変動量を全てのバンドの光ＯＦＤＭ信号に適用し位相雑音を補償するステップと、
を有することを特徴とする光伝送方法。 In an optical transmission method using a multiband optical orthogonal frequency division multiplexing ( optical OFDM) transmission system,
A transmitter for transmitting a pilot signal other than the optical OFDM signal of one band of the multiband optical OFDM signals without providing a pilot signal and a guard band for the pilot signal;
Receiver, extracting pilot signals from an optical OFDM signal of the one band,
A receiver detecting a variation amount of phase noise from the pilot signal;
A receiver applies the variation amount of the phase noise to the optical OFDM signals of all bands to compensate the phase noise;
An optical transmission method comprising:
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