JP5896841B2 - Optical communication system - Google Patents
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Description
この発明は、光通信システムに関し、特にコヒーレント光通信システムにおける参照信号の符号化技術に関するものである。 The present invention relates to an optical communication system, and more particularly to a reference signal encoding technique in a coherent optical communication system.
一般に、大容量光伝送を実現するためには、光信号対雑音電力限界の克服や、高密度波長多重化が課題となっている。
光信号電力対雑音電力限界の克服技術としては、従来のオンオフキーイング（ＯＯＫ：Ｏｎ−Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ）に対して、２値位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や４値ＰＳＫ（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）が用いられる。
In general, in order to realize large-capacity optical transmission, overcoming the optical signal-to-noise power limit and high-density wavelength multiplexing have become issues.
As a technique for overcoming the optical signal power vs. noise power limit, binary phase-shift keying (BPSK) or quaternary PSK (QPSK) is compared to conventional on-off keying (OOK). : Quarterly Phase-Shift Keying) is used.
また、高密度波長多重化の具体例としては、直交する２つの偏波成分Ｘ／Ｙに独立の信号を割り当てる偏波多重によって、１シンボル当たりの伝送ビット数を２倍に増やす技術や、ＱＰＳＫや１６値直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のように、信号多重度を上げて、１シンボル当たりの伝送ビット数を増やす技術が知られている。 As a specific example of high-density wavelength multiplexing, a technique for doubling the number of transmission bits per symbol by polarization multiplexing that assigns independent signals to two orthogonal polarization components X / Y, QPSK, There is known a technique of increasing the signal multiplicity and increasing the number of transmission bits per symbol, such as quadrature amplitude modulation (QAM).
ＱＰＳＫや１６ＱＡＭにおいては、光送信器において、同位相軸（Ｉ軸：Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ軸）および直交位相軸（Ｑ軸：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ軸）に対し、信号を割り当てて伝送する。
さらに、これらの光変調信号を、同期検波システムにデジタル信号処理を組み合わせて受信するデジタルコヒーレント光通信システムが注目されている（たとえば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
In QPSK and 16QAM, an optical transmitter assigns signals to the same phase axis (I axis: In-Phase axis) and quadrature phase axis (Q axis: Quadrature-Phase axis) for transmission.
Further, a digital coherent optical communication system that receives these optical modulation signals by combining digital signal processing with a synchronous detection system has attracted attention (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
上記非特許文献１および非特許文献２に記載のデジタルコヒーレント光通信システムにおいては、同期検波による線形な光電気変換と、デジタル信号処理による固定的、半固定的および適応的な線形等化とが用いられている。
これにより、伝送路で生じる波長分散および偏波モード分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）などに起因した線形な波形歪みに対し、優れた等化特性や優れた雑音耐力を実現している。
In the digital coherent optical communication system described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, linear photoelectric conversion by synchronous detection and fixed, semi-fixed, and adaptive linear equalization by digital signal processing are performed. It is used.
This realizes excellent equalization characteristics and excellent noise tolerance against linear waveform distortion caused by chromatic dispersion and polarization mode dispersion (PMD) generated in the transmission path.
一方、上記デジタルコヒーレント光通信システムにおいては、受信部で搬送波位相のオフセット補償を行う技術として、Ｍ乗法（Ｍ：ＰＳＫの位相数を示す自然数）（たとえば、非特許文献３参照）や、仮判定型アルゴリズム（たとえば、特許文献１参照）が用いられてきた。 On the other hand, in the above-described digital coherent optical communication system, as a technique for performing carrier phase offset compensation in the receiving unit, the M-power method (M: natural number indicating the phase number of PSK) (for example, refer to Non-Patent Document 3) A type algorithm (see, for example, Patent Document 1) has been used.
しかしながら、非特許文献３および特許文献１に記載の搬送波位相オフセット補償技術では、雑音や波形歪みが大きい条件において、搬送波位相復元時に角度「Ｎ×２π／Ｍ」（Ｎ：自然数）の位相スリップが生じるので、大規模連続誤りが生じる可能性がある。 However, in the carrier phase offset compensation techniques described in Non-Patent Document 3 and Patent Document 1, a phase slip of an angle “N × 2π / M” (N: natural number) occurs at the time of carrier phase recovery under conditions where noise and waveform distortion are large. As a result, large-scale continuous errors may occur.
そこで、従来から、位相スリップを防ぐための技術として、差動符号化および差動復号化が一般的に利用されてきた。
一方、差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップを回避する技術も検討されている（たとえば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
Therefore, conventionally, differential encoding and differential decoding have been generally used as techniques for preventing phase slip.
On the other hand, techniques for avoiding phase slip without using differential encoding and differential decoding have also been studied (see, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).
特許文献２では、コヒーレント光受信器の搬送波位相推定において、シンボル間の推定搬送波位相の遷移が正または負の閾値を超えることを条件に、周期カウント（サイクルカウント）値を増減させ、周期カウント値に基づき正確に搬送波位相を推定する技術が開示されている。 In Patent Document 2, in the carrier phase estimation of a coherent optical receiver, the period count (cycle count) value is increased or decreased on the condition that the transition of the estimated carrier phase between symbols exceeds a positive or negative threshold value. A technique for accurately estimating the carrier phase based on the above is disclosed.
また、特許文献３では、コヒーレント光通信において、送信側で主信号の合間に参照信号（パイロット信号）を挿入して、受信側で参照信号から搬送波位相を推定しておき、データ信号のうち位相変動が大きいシンボルについては、参照信号に基づく搬送波位相を線形補間して搬送波位相とすることにより、搬送波位相の推定確度を保証することが開示されている。 Further, in Patent Document 3, in coherent optical communication, a reference signal (pilot signal) is inserted between main signals on the transmission side, the carrier phase is estimated from the reference signal on the reception side, and the phase of the data signal is determined. For symbols with large fluctuations, it is disclosed that the carrier phase based on the reference signal is linearly interpolated to obtain the carrier phase, thereby guaranteeing the estimation accuracy of the carrier phase.
さらに、特許文献４では、コヒーレント光通信において、送信側で主信号の合間に参照信号（ＳＹＮＣバースト）を挿入し、位相スリップにより発生し得る連続誤りは、誤り訂正により救済することが開示されている。
また、時系列順および時系列逆順の両方向データ復号を重ね合わせ照合し、その後、各方向で復号される同一シンボルの復号結果に不整合があるか否かを判定することにより、位相スリップの発生を検知し、誤り訂正で認識して訂正することも開示されている。
Furthermore, Patent Document 4 discloses that in coherent optical communication, a reference signal (SYNC burst) is inserted between main signals on the transmission side, and continuous errors that may occur due to phase slip are relieved by error correction. Yes.
Also, phase slip occurs by superimposing and collating bi-directional data decoding in time-series order and time-series reverse order, and then determining whether there is a mismatch in the decoding result of the same symbol decoded in each direction. Is also detected and corrected by error correction.
従来の光通信システムでは、位相スリップを防ぐために、差動符号化および差動復号化を用いた場合には、伝送路での１シンボル誤りが伝搬することから、ほぼ２シンボル誤りになって符号誤り率を劣化させるので、特に符号誤り率の高い領域においては、誤り伝搬により雑音耐力が損なわれるという課題があった。 In a conventional optical communication system, when differential coding and differential decoding are used in order to prevent phase slip, since one symbol error propagates on the transmission line, almost two symbol errors are generated. Since the error rate is deteriorated, there is a problem that noise tolerance is impaired by error propagation particularly in a region where the code error rate is high.
一方、特許文献２に記載のように、位相スリップを回避するために、周期カウント値に基づいて搬送波位相を推定する場合には、位相スリップの検出確度が不十分であり、見逃した位相スリップによる大規模連続誤りが不可避になるという課題があった。 On the other hand, as described in Patent Document 2, in order to avoid the phase slip, when the carrier phase is estimated based on the period count value, the detection accuracy of the phase slip is insufficient and the missed phase slip is caused. There was a problem that large-scale continuous errors were inevitable.
また、特許文献３および特許文献４に記載のように、参照信号に基づき搬送波位相を線形補間すること、または送信側で主信号の合間に参照信号を挿入することによって、誤り訂正を行う場合には、完全既知の参照信号を挿入する必要があるので、冗長度を増加させて伝送速度を高速化する必要があるという課題があった。
さらに、特許文献４に記載の技術では、誤り訂正の連続誤り耐性を高めるために、誤り訂正符号の符号化則に制約が加わるので、ランダム誤りに対する耐性が低下するとう課題があった。
Further, as described in Patent Document 3 and Patent Document 4, when error correction is performed by linearly interpolating a carrier phase based on a reference signal or inserting a reference signal between main signals on the transmission side However, since it is necessary to insert a completely known reference signal, there is a problem that it is necessary to increase the redundancy and increase the transmission speed.
Furthermore, the technique described in Patent Document 4 has a problem in that resistance to random errors is reduced because a restriction is added to the coding rule of the error correction code in order to increase the resistance to consecutive errors in error correction.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、差動符号化および差動復号化を不要とすることにより、参照信号を得るための冗長度の増加を軽減しつつ、位相スリップを検出して補償し、雑音耐力の改善を実現した光通信システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and eliminates the need for differential encoding and differential decoding, while reducing an increase in redundancy for obtaining a reference signal. An object of the present invention is to obtain an optical communication system that detects and compensates for phase slip and realizes improved noise tolerance.
この発明に係る光通信システムは、光信号を送信する送信部と、送信部からの光信号を伝送する伝送部と、伝送部を介した光信号を受信する受信部と、により構成された光通信システムであって、送信部は、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化し、受信部は、送信部における参照信号符号化則に基づき、送信部により符号化された情報ビット列の一部を復号することにより参照信号として取り扱い、送信部、伝送部および受信部における主信号に対する透過特性に起因した通信品質変化を、参照信号を用いて補償するものである。 An optical communication system according to the present invention includes an optical unit configured by a transmission unit that transmits an optical signal, a transmission unit that transmits an optical signal from the transmission unit, and a reception unit that receives an optical signal via the transmission unit. In the communication system, a transmission unit encodes a part of an information bit string included in a main signal to be transmitted based on a reference signal encoding rule for generating a reference signal, and a reception unit refers to a reference in the transmission unit Based on the signal coding rule, a part of the information bit sequence encoded by the transmission unit is decoded and treated as a reference signal, and communication quality changes due to transmission characteristics with respect to the main signal in the transmission unit, transmission unit, and reception unit The compensation is performed using the reference signal.
この発明によれば、たとえば特許文献３および特許文献４のように既知信号を主信号に挿入する場合に比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度を小さく抑制することができる。 According to the present invention, the redundancy for obtaining the same amount of the reference signal can be suppressed to be smaller than that in the case where the known signal is inserted into the main signal as in Patent Document 3 and Patent Document 4, for example.
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る光通信システムについて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態１〜６は、この発明を具体化する際の一例であって、この発明をそれら具体例の範囲内に限定するものではない。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an optical communication system according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, Embodiment 1-6 demonstrated below is an example at the time of actualizing this invention, Comprising: This invention is not limited within the range of these specific examples.
図１はこの発明の実施の形態１に係る光通信システムを示す機能ブロック図である。
図１において、光通信システムは、送信部１０と、伝送部２０を介して送信部１０に接続された受信部３０と、を備えている。
1 is a functional block diagram showing an optical communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the optical communication system includes a
送信部１０は、外部通信装置（図示せず）からの入力データから送信ビット列を生成する送信ビット列生成部１１と、送信ビット列に参照ビット列を挿入する参照ビット列挿入部１２と、送信信号（光信号）を伝送部２０に導入する信号送信部１３と、により構成されている。
The
受信部３０は、伝送部２０を介した送信信号を受信する信号受信部３１と、受信信号（光信号）から参照ビット列を解析する参照ビット列解析部３２と、解析された参照ビット列を受信するビット列受信部３３と、により構成されている。
The
なお、ここでは、変調対象として、偏波多重ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Ｄｕａｌ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ＱＰＳＫ）信号の場合を想定するが、適用先の変調に制限を加えるものではなく、ＤＰ−ＢＰＳＫ信号、ＤＰ−１６ＱＡＭ信号、その他の信号に対しても容易に拡張可能である。 Here, a case where a polarization multiplexed QPSK (DP-QPSK) signal is assumed as a modulation target is assumed, but the modulation of the application destination is not limited, and a DP-BPSK signal, DP- It can be easily extended to 16QAM signals and other signals.
ＤＰ−ＱＰＳＫ信号は、直交するＸ／Ｙ偏波と、Ｉ／Ｑ位相からなる４つのレーン（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）とを有する。
なお、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンによる表現は一般的であり、ＤＰ−ＢＰＳＫは、その一部、単一偏波信号もその一部、ＤＰ−１６ＱＡＭは、Ｉ／Ｑにそれぞれ２ビットを割り当てた拡張と考えればよい。
The DP-QPSK signal has orthogonal X / Y polarization and four lanes (XI, XQ, YI, YQ) composed of I / Q phases.
It should be noted that the expression by four lanes of XI, XQ, YI, and YQ is general. DP-BPSK has a part thereof, a part of a single polarized signal, and DP-16QAM has an I / Q of 2 respectively. Think of it as an extension with bits assigned.
以下、図２に示す従来動作と比較しつつ、図３を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１に係る光通信システムの動作について説明する。
図２は従来システムのビット割り付け動作を比較例として示す説明図であり、既知信号を参照信号として挿入する場合のビット割り付け動作を示している。
The operation of the optical communication system according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG. 3 while comparing with the conventional operation shown in FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a bit allocation operation of a conventional system as a comparative example, and shows a bit allocation operation when a known signal is inserted as a reference signal.
図３はこの発明の実施の形態１によるビット割り付け動作を示す説明図であり、情報ビット列を参照信号符号化して受信側で復号化することにより参照信号とする場合のビット割り付け動作を示している。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a bit allocation operation according to the first embodiment of the present invention, and shows a bit allocation operation in the case where a reference signal is encoded by a reference signal and decoded on the receiving side to be a reference signal. .
図２、図３において、横軸は時間軸（タイムスロット）に対応し、縦軸は上記ＤＰ−ＱＰＳＫ信号の４つのレーンに対応する。
図２、図３の縦軸において、４つのレーンは、ＸＩレーン１０１、ＸＱレーン１０２、ＹＩレーン１０３およびＹＱレーン１０４からなる。
2 and 3, the horizontal axis corresponds to the time axis (time slot), and the vertical axis corresponds to the four lanes of the DP-QPSK signal.
2 and 3, the four lanes include an
図２の横軸においては、既知ビット２０１、２０２、２０３、２０４と、各既知ビット２０１〜２０４に続いて配置された情報ビット２１１、２１２、２１３、２１４と、がビット割り付けされている。
In the horizontal axis of FIG. 2, the known
一方、図３の横軸においては、参照信号符号化フレーム３００（参照信号符号化のフレーム）として、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２と、参照信号符号化されていない情報ビット３２１、３２２、３２３、３２４と、がビット割り付けされている。
On the other hand, on the horizontal axis of FIG. 3, as reference signal encoding frame 300 (reference signal encoding frame), reference signal encoded
参照信号符号化されていない情報ビット３２１、３２２は、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２の各々に続いて配置され、参照信号符号化されていない情報ビット３２３、３２４は、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２の各々に続いて配置されている。
図１において、まず、送信ビット列生成部１１は、外部通信装置からの入力データに基づき、伝送路側の４つのレーンにビット列を割り付ける。このとき、必要に応じて、たとえば誤り訂正符号化系列、またはフレーム同期系列などを挿入することも想定される。
送信ビット列生成部１１から生成された送信ビット列は、参照ビット列挿入部１２に入力される。
In FIG. 1, first, the transmission bit string generation unit 11 allocates bit strings to four lanes on the transmission path side based on input data from an external communication device. At this time, it is also assumed that, for example, an error correction coding sequence or a frame synchronization sequence is inserted as necessary.
The transmission bit string generated from the transmission bit string generation unit 11 is input to the reference bit
続いて、参照ビット列挿入部１２は、送信ビット列生成部１１から入力される送信ビット列に対して、図３のように参照ビット列を挿入し、参照ビット列挿入後の送信ビット列を、信号送信部１３に入力する。
この発明の実施の形態１の特徴は、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２によるビット割り付け動作（図３）と、受信部３０内の参照ビット列解析部３２による復号および解析処理動作と、にある。
Subsequently, the reference bit
The feature of the first embodiment of the present invention is that the bit allocation operation (FIG. 3) by the reference bit
従来のビット割り付け動作では、図２に示すように、情報ビット２１１〜２１４に対して、単純に既知ビット２０１〜２０４を、たとえば「０、１」の交互パターンとして追加挿入している。図２の例では、１０タイムスロットに１タイムスロットの割合で、既知ビット２０１〜２０４を追加挿入しており、その冗長度は１０％である。これにより、伝送路側の伝送速度は１．１倍に増大してしまう。
In the conventional bit allocation operation, as shown in FIG. 2, known
既知ビット２０１〜２０４の挿入は、特に、無線通信において盛んに行われてきたが、無線通信では冗長度の増加を嫌わず、１００％の冗長度であっても許容されてきた。
しかし、光通信システムにおいては、光分岐多重装置による帯域狭窄化による伝送品質劣化が激しくなる点、および、アナログ／デジタル変換器などのハードウェア動作速度を高速化させる必要性がある点などに鑑みて、極力小さい冗長度で伝送することが望まれおり、冗長度の増加を抑圧することが要求されている。
The insertion of the known
However, in the optical communication system, in view of the point that the transmission quality deterioration due to the narrowing of the band by the optical branching multiplex apparatus becomes serious and the hardware operation speed of the analog / digital converter needs to be increased. Therefore, it is desired to perform transmission with as little redundancy as possible, and it is required to suppress the increase in redundancy.
そこで、図３に示すように、この発明の実施の形態１によるビット割り付け動作では、参照ビットとして、単純に既知信号（図２内の既知ビット２０１〜２０４）を挿入することはせずに、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２とにより、参照ビット列が構成される。
Therefore, as shown in FIG. 3, in the bit allocation operation according to the first embodiment of the present invention, a known signal (known
さらに、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２と、参照信号符号化されていない情報ビット３２１〜３２４とにより、参照信号符号化フレーム３００が構成される。
Further, the reference signal encoded frame 300 is composed of
なお、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２は、参照ビット列挿入部１２において、ビット挿入されるのではなく、送信ビット列生成部１１から入力されたビットをそのまま用いるか、または、何らかの符号変換を行うのみであり、冗長ビットが挿入されるわけではない。
Note that the
一方、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２は、参照ビット列挿入部１２において、送信ビット列生成部１１から入力されるビット列のうち、特定のビットを選択して参照信号符号化したものであり、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２を保護する目的で、冗長ビットとして追加挿入されるものである。
On the other hand, the reference bit-encoded
これにより、図３に示した動作例によれば、参照ビット列挿入による冗長度が、従来システム（図２）の半分に抑制される。
すなわち、図３のビット割り付け動作は、１０タイムスロットに１タイムスロットの情報ビットを、参照信号の符号化率（＝１／２）で符号化したことに相当するので、全体の冗長度は「５．２６％」であり、従来動作（図２）における冗長度（＝１０％）のほぼ半分に相当する。これにより、伝送路側の伝送速度は、従来の伝送速度（１．１倍）よりも低い「１．０５２６倍」に抑制される。
Thereby, according to the operation example shown in FIG. 3, the redundancy by reference bit sequence insertion is suppressed to half of the conventional system (FIG. 2).
That is, the bit allocation operation in FIG. 3 corresponds to coding information bits of one time slot in 10 time slots at the coding rate (= 1/2) of the reference signal. 5.26% ", which corresponds to almost half of the redundancy (= 10%) in the conventional operation (FIG. 2). Thereby, the transmission speed on the transmission line side is suppressed to “1.0526 times” lower than the conventional transmission speed (1.1 times).
なお、参照ビット列挿入部１２における参照信号符号化としては、たとえば誤り訂正符号や、時空符号を用いることが可能である。
また、追加挿入する冗長ビットについては、一部に既知信号を用いることにより、さらに信頼度を高めることも可能である。
As reference signal encoding in the reference bit
Further, with respect to redundant bits to be additionally inserted, it is possible to further increase the reliability by using a known signal in part.
このようにして、参照ビット列挿入部１２は、送信ビット列生成部１１から入力されるビット列に対して参照ビット列の挿入処理を行い、参照ビット列挿入後の４レーンの送信ビット列を信号送信部１３に入力する。
In this way, the reference bit
以下、信号送信部１３は、参照ビット列挿入部１２から入力された４レーンのビット列に基づき、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号を生成して伝送部２０に入力する。なお、信号送信部１３の具体的構成については、前述の非特許文献１に記載されているので、ここでは詳述を省略する。
Hereinafter, the
伝送部２０は、信号送信部１３から入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号を伝送して、受信部３０内の信号受信部３１に入力する。
このとき、伝送部２０には、通常、伝送媒体として、光ファイバ、光増幅器や合分波器などが用いられており、伝送過程において雑音の重畳や波形歪みが生じる。
The
At this time, an optical fiber, an optical amplifier, a multiplexer / demultiplexer, or the like is usually used as a transmission medium in the
受信部３０において、信号受信部３１は、伝送部２０から入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号を受信し、参照ビット列挿入部１２で生成された４レーンの送信ビット列を復元し、復元後の信号を参照ビット列解析部３２に入力する。なお、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号受信の具体的構成および処理内容については、前述の非特許文献１、非特許文献２に記載されているので、ここでは詳述を省略する。
In the
参照ビット列解析部３２に入力される４レーンのビット列の中には、伝送部２０で重畳された雑音や波形歪みの影響により、誤りが含まれることが一般的である。また、前述の位相スリップが生じている可能性がある。
In general, an error is included in the 4-lane bit string input to the reference bit string analysis unit 32 due to noise or waveform distortion superimposed on the
位相スリップに関しては、信号受信部３１におけるデジタル信号処理の実装形態に依存して、搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで同期して行う場合には、位相スリップもＸ偏波とＹ偏波とで同期して生じる。
一方、搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで独立に行う場合には、位相スリップもＸ偏波とＹ偏波とで独立に生じる。
Regarding the phase slip, depending on the implementation form of the digital signal processing in the
On the other hand, when the carrier phase estimation is performed independently for the X polarization and the Y polarization, the phase slip also occurs independently for the X polarization and the Y polarization.
参照ビット列解析部３２は、信号受信部３１から入力される復元後の４レーンのビット列から、参照信号符号化フレーム３００（図３参照）を同期抽出する。
また、参照ビット列解析部３２は、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２とを抽出し、参照ビット列挿入部１２において施した参照信号符号化則に基づき復号化する。
The reference bit string analyzer 32 synchronously extracts the reference signal encoded frame 300 (see FIG. 3) from the restored 4-lane bit string input from the
The reference bit string analysis unit 32 extracts the
このとき、各ビット３０１、３０２、３１１、３１２の復号化処理において、尤度の高くなる符号の組合せが見つかって「復号に成功した」と判定されれば、位相スリップが起きていないことが推察される。
At this time, in the decoding process of each
一方、尤度の高くなる符号の組合せが見つからない場合には、参照信号符号化フレーム３００内において位相スリップが生じている可能性がある。なお、符号構成によっては、参照信号符号化フレーム３００の全体に位相スリップが生じている場合であっても、位相スリップを検出できる可能性がある。 On the other hand, when a combination of codes with high likelihood is not found, there is a possibility that a phase slip has occurred in the reference signal encoded frame 300. Depending on the code configuration, there is a possibility that the phase slip can be detected even when the phase slip occurs in the entire reference signal encoding frame 300.
ＤＰ−ＱＰＳＫ（偏波多重ＱＰＳＫ）においては、各偏波において、＋９０度、１８０度、−９０度の位相スリップが生じる可能性がある。
たとえば、＋９０度スリップ時には、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈとのレーン入れ替わりが生じるとともに、Ｑ−ｃｈの論理極性反転が生じる。
In DP-QPSK (polarization multiplexing QPSK), phase slips of +90 degrees, 180 degrees, and -90 degrees may occur in each polarization.
For example, when slipping +90 degrees, lane switching between I-ch and Q-ch occurs, and logical polarity inversion of Q-ch occurs.
また、１８０度スリップ時には、レーン入れ替わりは生じないが、Ｉ−ｃｈおよびＱ−ｃｈの両方に論理極性反転が生じる。
さらに、−９０度スリップ時には、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈとのレーン入れ替わりが生じるとともに、Ｉ−ｃｈの論理極性反転が生じる。
Further, at the time of 180 degree slip, lane switching does not occur, but logic polarity inversion occurs in both I-ch and Q-ch.
Further, when slipping at -90 degrees, lane switching between I-ch and Q-ch occurs, and logical polarity inversion of I-ch occurs.
上記位相スリップによるレーン入れ替わり、または論理極性反転は、位相スリップの値が決まれば確定的に生じる。
したがって、参照ビット列解析部３２での復号化における符号探索を、位相スリップによるレーン入れ替わりと論理極性反転とを考慮して行うことにより、さらに簡易に、かつ高確率に復号することが可能である。
The lane change due to the phase slip or the logical polarity inversion occurs definitely when the value of the phase slip is determined.
Therefore, it is possible to perform decoding more easily and with high probability by performing code search in decoding in the reference bit string analysis unit 32 in consideration of lane replacement due to phase slip and logic polarity inversion.
参照ビット列解析部３２における復号化に成功した場合には、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２、および参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２は、従来の既知信号と同様に、すべて参照信号として用いることが可能である。
When the decoding in the reference bit string analysis unit 32 is successful, the
または、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２を「参照ビット」として復号した結果と、参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２を「主信号」として復号した結果との対比に基づき、たとえば、相関値の高い位相スリップの状態を推定することも可能である。
Alternatively, based on the comparison between the result of decoding the reference signal encoded
同様に、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２を「参照信号」として復号した結果と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２を「主信号」として復号した結果との対比も、位相スリップの状態の推定に適用可能である。
このように、参照ビット列解析部３２において「位相スリップ」がほぼ補償され、残存する誤りの多くは「ランダム誤り」である受信ビット列が、ビット列受信部３３に入力される。
Similarly, a comparison between the result of decoding the
In this way, the reference bit string analyzer 32 substantially compensates for “phase slip”, and a received bit string in which many of the remaining errors are “random errors” is input to the
ビット列受信部３３は、参照ビット列解析部３２から入力される受信ビット列に対し、送信部１０内の送信ビット列生成部１１とは逆の過程により、外部通信装置に対して受信ビット列を入力するためのビット割り付け動作を行う。
The bit
たとえば、誤り訂正復号による復号化により残存するランダム誤りを訂正すること、またはフレーム同期パターンを除去することも想定される。
こうして、受信部３０のビット列受信部３３から生成されたビット列は、外部通信装置に入力される。
For example, it is assumed that a random error remaining by decoding by error correction decoding is corrected or a frame synchronization pattern is removed.
In this way, the bit string generated from the bit
以上のように、この発明の実施の形態１（図１、図３）に係る光通信システムは、光信号を送信する送信部１０と、送信部１０からの光信号を伝送する伝送部２０と、伝送部２０を介した光信号を受信する受信部３０と、により構成され、送信部１０は、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部（３０１、３０２）を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化する。
As described above, the optical communication system according to Embodiment 1 (FIGS. 1 and 3) of the present invention includes a
受信部３０は、送信部１０における参照信号符号化則に基づき、送信部１０により符号化された情報ビット列の一部を復号することにより参照信号として取り扱い、送信部１０、伝送部２０および受信部３０における主信号に対する透過特性に起因した通信品質変化を、参照信号を用いて補償する。特に、通信品質変化に含まれる位相スリップを検出および補償する。
The receiving
具体的には、送信部１０は、情報ビット列の一部を符号化するための参照ビット列挿入部１２を有し、受信部３０は、情報ビット列の一部を復号するとともに、参照信号を用いて通信品質変化を補償するための参照ビット列解析部３２を有する。
Specifically, the
送信部１０において、参照信号符号化則に基づき符号化される情報ビット列の一部は、偏波多重直交位相変調における直交偏波成分Ｘ／Ｙ、直交位相成分Ｉ／Ｑに基づく４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ（ＸＩレーン１０１、ＸＱレーン１０２、ＹＩレーン１０３、ＹＱレーン１０４）のそれぞれに均等に割り付けられる。
また、参照信号符号化則に基づき符号化される情報ビット列の一部は、４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに対し、同一タイムスロットに割り付けられる。
In the
Also, a part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is allocated to the same time slot for the four main signal data lanes XI, XQ, YI, YQ.
このように、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能にする。
一方、受信部３０内の参照ビット列解析部３２においては、参照信号符号化された情報ビットの一部を参照信号復号化し、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償する。
As described above, the reference bit
On the other hand, in the reference bit string analysis unit 32 in the receiving
これにより、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 As a result, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is added to the main signal. Compared with the case of inserting, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図３）では、４つのレーン１０１〜１０４の各々に対し、参照信号符号化されていない情報ビット３２１〜３２４の前に、同時に参照信号符号化された情報ビット３０１、３０２と、参照信号符号化された冗長ビット３１１、３１２とを挿入したが、図４のように、ＸＩレーン１０１およびＸＱレーン１０２の参照信号符号化されていない情報ビット４２１〜４２４と、ＹＩレーン１０３、ＹＱレーン１０４の参照信号符号化されていない情報ビット４２３〜４２７とを、互いに半周期分（５タイムスロット）だけシフトさせて、各情報ビット４２１〜４２７の前に、参照信号符号化された情報ビット４０１〜４０４と、参照信号符号化された冗長ビット４１１〜４１４とを挿入してもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIG. 3), the
図４はこの発明の実施の形態２によるビット割り付け動作を示す説明図であり、前述（図３）と同様に、横軸は時間軸（タイムスロット）に対応し、縦軸はＤＰ−ＱＰＳＫ信号の４つのレーンに対応する。
図４は図３の変形例であり、情報ビット列を参照信号符号化して受信側で復号化することにより、参照信号とする場合のビット割り付け動作を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a bit allocation operation according to the second embodiment of the present invention. As in the above (FIG. 3), the horizontal axis corresponds to the time axis (time slot), and the vertical axis represents the DP-QPSK signal. Correspond to the four lanes.
FIG. 4 is a modification of FIG. 3 and shows a bit allocation operation in the case where a reference signal is encoded by a reference signal and decoded on the receiving side to obtain a reference signal.
なお、この発明の実施の形態２に係る光通信システムの構成は、図１と同様であり、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２および受信部３０内の参照ビット列解析部３２の動作のみが前述と異なる。
The configuration of the optical communication system according to the second embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 1, and only the operations of the reference bit
この発明の実施の形態２によるビット割り付け動作では、図４のように、参照信号符号化された情報ビット４０１、４０２、４０３、４０４と、参照信号符号化された冗長ビット４１１、４１２、４１３、４１４とにより、参照ビット列が構成される。
In the bit allocation operation according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4,
さらに、参照信号符号化された情報ビット４０１〜４０４および参照信号符号化された冗長ビット４１１〜４１４からなる参照ビット列と、参照信号符号化されていない情報ビット４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７とにより、参照信号符号化フレーム４００が構成される。
Further, a reference bit string composed of
この発明の実施の形態２においては、図４に示すように、４つのレーン１０１〜１０４のうちのＸ偏波とＹ偏波とで、参照信号として用いる参照信号符号化された情報ビット４０１〜４０４と、参照信号符号化された冗長ビット４１１〜４１４とを、各偏波における参照信号周期（１０タイムスロット）に対して、半周期分（５タイムスロット）だけずらしている点が、前述の実施の形態１と異なる。
In Embodiment 2 of the present invention, as shown in FIG. 4, reference bits encoded
この発明の実施の形態２の特徴は、前述の実施の形態１と同様に、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２によるビット割り付け動作（図４）と、受信部３０内の参照ビット列解析部３２による復号および解析処理動作と、にある。
この場合、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２は、図４の特徴を有する参照信号符号化処理を行う。
The features of the second embodiment of the present invention are the bit allocation operation (FIG. 4) by the reference bit
In this case, the reference bit
上記特徴により、前述の実施の形態１と同じ冗長度で、時間軸上で見たときの参照信号の頻度を、見かけ上２倍にすることが可能である。
または、仮に参照信号周期を２倍（２０タイムスロット）に設定した場合でも、参照信号の頻度を、見かけ上同一（１倍）に保つことが可能である。
With the above feature, it is possible to apparently double the frequency of the reference signal when viewed on the time axis with the same redundancy as in the first embodiment.
Alternatively, even if the reference signal period is set to double (20 time slots), the frequency of the reference signal can be kept apparently the same (1 time).
また、前述のように、信号受信部３１におけるデジタル信号処理の実装形態に依存して、搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで同期して行う場合には、位相スリップもＸ偏波とＹ偏波とで同期して生じる。
一方、搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで独立に行う場合には、位相スリップもＸ偏波とＹ偏波とで独立に生じる。
As described above, depending on the implementation form of the digital signal processing in the
On the other hand, when the carrier phase estimation is performed independently for the X polarization and the Y polarization, the phase slip also occurs independently for the X polarization and the Y polarization.
上記搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで同期して行う場合、参照ビット列解析部３２は、Ｘ偏波とＹ偏波とで同期して位相スリップを検出および補償することが可能である。
一方、搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで独立に場合、参照ビット列解析部３２は、Ｘ偏波とＹ偏波とで独立に位相スリップを検出および補償する必要がある。
When the carrier phase estimation is performed in synchronization with the X polarization and the Y polarization, the reference bit string analysis unit 32 can detect and compensate for the phase slip in synchronization with the X polarization and the Y polarization. is there.
On the other hand, when the carrier phase estimation is performed independently for the X polarization and the Y polarization, the reference bit string analysis unit 32 needs to detect and compensate for the phase slip independently for the X polarization and the Y polarization.
搬送波位相推定をＸ偏波とＹ偏波とで同期して行う場合、特に参照信号符号化の冗長度を半分にできる可能性がある。
すなわち、１つのタイムスロットにおいて、Ｘ偏波またはＹ偏波の一方の信号を参照し、その参照結果を他方の偏波に適用することにより、参照信号周期を２倍としても、参照信号の頻度を同一に保つことができる。
When carrier phase estimation is performed synchronously with X polarization and Y polarization, there is a possibility that the redundancy of reference signal encoding can be halved.
That is, even if the reference signal period is doubled by referring to one signal of X polarization or Y polarization in one time slot and applying the reference result to the other polarization, the frequency of the reference signal Can be kept the same.
さらに、参照信号符号化のさらなる変形として、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈとの参照信号符号化タイムスロットをも、別タイムスロットとすることが可能であることは言うまでもない。 Furthermore, as a further modification of the reference signal encoding, it goes without saying that the reference signal encoding time slots of I-ch and Q-ch can also be set as different time slots.
以上のように、この発明の実施の形態２（図１、図４）に係る光通信システムによれば、送信部１０において、参照信号符号化則に基づき符号化される情報ビット列の一部は、４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ（ＸＩレーン１０１、ＸＱレーン１０２、ＹＩレーン１０３、ＹＱレーン１０４）のうちの２つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱに対しては、参照信号符号化された情報ビット４０１、４０２、参照信号符号化された冗長ビット４１１、４１２のように、第１のタイムスロットに割り付けられる。
As described above, according to the optical communication system according to Embodiment 2 (FIGS. 1 and 4) of the present invention, a part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule in the
また、他の２つの主信号データレーンＹＩ、ＹＱに対しては、参照信号符号化された情報ビット４０３、４０４、参照信号符号化された冗長ビット４１３、４１４のように、第１のタイムスロットとは異なる第２の同一タイムスロットに割り付けられる。
Also, for the other two main signal data lanes YI and YQ, the first time slot, as shown by reference signal encoded
または、送信部１０において、参照信号符号化則に基づき符号化される情報ビット列の一部は、４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの各々に対して、異なるタイムスロットに割り付けられる。
Alternatively, a part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule in the
これにより、前述の実施の形態１と同様に、送信部１０においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能とし、受信部３０においては、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償することができる。
As a result, in the same manner as in the first embodiment, in the
したがって、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 Therefore, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is inserted into the main signal. Compared with the case of performing the above, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１（図３）では、変調対象が偏波多重ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Ｄｕａｌ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ＱＰＳＫ）信号の場合を示したが、図５のように、ＤＰ−１６ＱＡＭ信号の場合であっても、同様に適用可能である。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment (FIG. 3), the modulation target is a polarization multiplexed QPSK (DP-QPSK) signal. However, as shown in FIG. 5, the DP-16QAM signal is used. However, it can be similarly applied.
図５はこの発明の実施の形態３によるビット割り付け動作を示す説明図である。
なお、この発明の実施の形態３に係る光通信システムの構成は、図１と同様であり、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２および受信部３０内の参照ビット列解析部３２の動作のみが前述と異なる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a bit allocation operation according to the third embodiment of the present invention.
The configuration of the optical communication system according to the third embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 1, and only the operations of the reference bit
また、ここでは、変調信号としてＤＰ−１６ＱＡＭ信号を適用した場合を想定するが、これに限らず、さらに多値度の高いＱＡＭに対しても、同様の形態を適用することが可能である。 In addition, here, it is assumed that the DP-16QAM signal is applied as the modulation signal, but the present invention is not limited to this, and the same form can be applied to QAM having a higher multilevel.
図５において、縦軸は４つのレーン（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）をＤＰ−１６ＱＡＭに拡張した状態を示しており、各レーンは、それぞれ２ビット情報を有する。
縦軸においては、ＸＩ０レーン１１１、ＸＱ０レーン１１２、ＹＩ０レーン１１３およびＹＱ０レーン１１４と、ＸＩ１レーン１２１、ＸＱ１レーン１２２、ＹＩ１レーン１２３およびＹＱ１レーン１２４と、が示されている。
In FIG. 5, the vertical axis indicates a state in which four lanes (XI, XQ, YI, YQ) are expanded to DP-16QAM, and each lane has 2-bit information.
On the vertical axis,
ここで、各レーン１１１〜１１４の「０」は、各レーンのＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）を示し、各レーン１２１〜１２４の「１」は、各レーンのＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）を示している。
Here, “0” of each
また、図５の横軸において、参照信号符号化フレーム５００は、参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２と、参照信号符号化された冗長ビット５１１、５１２と、参照信号符号化されていない情報ビット５２１、５２２、５２３、５２４と、からなる。
Further, on the horizontal axis of FIG. 5, the reference signal encoded frame 500 includes reference bits encoded
参照信号符号化されていない情報ビット５２１、５２２は、参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２の各々に続いて配置され、参照信号符号化されていない情報ビット５２３、５２４は、参照信号符号化された冗長ビット５１１、５１２の各々に続いて配置されている。
The
この発明の実施の形態３によるビット割り付け動作では、図５のように、参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２と、参照信号符号化された冗長ビット５１１、５１２とにより、参照ビット列が構成される。
In the bit allocation operation according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, a reference bit string is composed of
さらに、参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２と、参照信号符号化された冗長ビット５１１、５１２と、参照信号符号化されていない情報ビット５２１〜５２４とにより、参照信号符号化フレーム５００が構成される。
Further, the reference signal encoded frame 500 is composed of
この発明の実施の形態３においては、図５に示すように、４レーン（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）をそれぞれ２ビット表現して拡張し、参照信号として用いる参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２の数と、参照信号符号化された冗長ビット５１１、５１２の数とを、それぞれ２倍に増加させている。
上記特徴により、前述の実施の形態１と同じ冗長度で、参照信号のビット数を２倍にすることが可能である。
In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, information bits encoded by reference signals used as reference signals are expanded by expressing 4 lanes (XI, XQ, YI, YQ) with 2 bits each. The numbers of 501 and 502 and the number of
With the above feature, the number of bits of the reference signal can be doubled with the same redundancy as in the first embodiment.
以上のように、この発明の実施の形態３（図１、図５）によれば、前述と同様に、送信部１０においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能とし、受信部３０においては、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償することができる。
As described above, according to Embodiment 3 (FIGS. 1 and 5) of the present invention, as described above, in
したがって、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 Therefore, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is inserted into the main signal. Compared with the case of performing the above, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図５）では、各レーン１０１〜１０４、１１１〜１１４に対し、参照信号符号化された情報ビット５０１、５０２を挿入したが、図６のように、上半分の各レーン１０１〜１０４に対しては、参照信号符号化された情報ビット６０１、６０２を挿入し、下半分の各レーン１１１〜１１４に対しては、各情報ビット６０１、６０２と同じタイミングで参照信号符号化された冗長ビット６１３、６１４を挿入してもよい。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment (FIG. 5),
図６はこの発明の実施の形態４によるビット割り付け動作を示す説明図である。
なお、この発明の実施の形態４に係る光通信システムの構成は、図１と同様であり、送信部１０内の参照ビット列挿入部１２および受信部３０内の参照ビット列解析部３２の動作のみが前述と異なる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a bit allocation operation according to the fourth embodiment of the present invention.
The configuration of the optical communication system according to Embodiment 4 of the present invention is the same as that in FIG. 1, and only the operations of the reference bit
また、ここでは、変調信号としてＤＰ−１６ＱＡＭ信号を適用した場合を想定するが、これに限らず、さらに多値度の高いＱＡＭに対しても、同様の形態を適用することが可能である。 In addition, here, it is assumed that the DP-16QAM signal is applied as the modulation signal, but the present invention is not limited to this, and the same form can be applied to QAM having a higher multilevel.
図６において、参照信号符号化フレーム６００は、参照信号符号化された情報ビット６０１、６０２と、参照信号符号化された冗長ビット６１１、６１２、６１３、６１４と、参照信号符号化されていない情報ビット６２１、６２２、６２３、６２４とからなる。
In FIG. 6, a reference signal encoded frame 600 includes
この発明の実施の形態４によるビット割り付け動作では、図６のように、参照信号符号化された情報ビット６０１、６０２、６０３、６０４と、参照信号符号化された冗長ビット６１１、６１２，６１３、６１４とにより、参照ビット列が構成される。
In the bit allocation operation according to the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6,
さらに、参照信号符号化された情報ビット６０１、６０２、参照信号符号化された冗長ビット６１１〜６１４と、参照信号符号化されていない情報ビット６２１〜６２４とにより、参照信号符号化フレーム６００が構成される。
Furthermore, the reference signal encoded frame 600 is composed of
この発明の実施の形態４においては、図６に示すように、下半分のレーン（ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１）のビットとして、参照信号符号化された冗長ビット６１３、６１４を割り付けることにより、参照信号符号化の符号化率を１／４としている。
上記特徴により、前述の実施の形態３（図５）と比べて、冗長度が約１．５倍に増加するものの、参照信号の復号成功確率をさらに向上させることが可能である。
In Embodiment 4 of the present invention, as shown in FIG. 6, by assigning
Due to the above feature, the probability of successful decoding of the reference signal can be further improved although the redundancy is increased by about 1.5 times compared to the third embodiment (FIG. 5).
なお、上記実施の形態１〜４（図３〜図６）で示したビット割り付け動作は、それぞれ一例に過ぎず、参照信号符号化対象のビット割り付け動作は、ほぼ無限に存在することは言うまでもない。 The bit allocation operations shown in the first to fourth embodiments (FIGS. 3 to 6) are merely examples, and it is needless to say that there are almost infinite bit allocation operations for reference signal encoding. .
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、前述と同様に、送信部１０においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能とし、受信部３０においては、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償することができる。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, as described above, in
したがって、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 Therefore, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is inserted into the main signal. Compared with the case of performing the above, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４（図１）では、光信号の誤り訂正について具体的に言及しなかったが、図７のように、誤り訂正符号化を行う送信部１１００と、伝送部１２００と、誤り訂正復号化を行う受信部１３００とにより、光通信システムを構成してもよい。
Embodiment 5 FIG.
In Embodiments 1 to 4 (FIG. 1), error correction of an optical signal is not specifically mentioned. However, as shown in FIG. 7, a
図７はこの発明の実施の形態５に係る光通信システムを示す機能ブロック構成である。
図７において、光通信システムを構成する送信部１１００は、主信号誤り訂正符号化部１１０１と、参照信号符号化部１１０２と、送信端信号処理部１１０３と、光変調部１１０４と、により構成されている。
FIG. 7 is a functional block configuration showing an optical communication system according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 7, a
また、受信部１３００は、光復調部１３０１と、受信端信号処理部１３０２と、参照信号フレーム同期部１３０３と、主信号バッファ部１３０４と、主信号搬送波位相推定部１３０５と、参照信号搬送波位相推定部１３０６と、参照信号尤度生成部１３０７と、参照信号復号化部１３０８と、主信号尤度生成部１３０９と、主信号フレーム同期部１３１０と、主信号誤り訂正復号化部１３１１と、により構成されている。
In addition, the
送信部１１００内の光変調部１１０４から出射された光信号は、伝送部１２００を介して、受信部１３００内の光復調部１３０１に入力され、受信部１３００において処理される。
この発明の実施の形態５の特徴は、送信部１１００内の参照信号符号化部１１０２によるビット割り付け動作と、受信部１３００内の参照信号復号化部１３０８による復号動作および主信号搬送波位相推定部１３０５による位相スリップを検出および補償動作と、にある。
The optical signal emitted from the
The fifth embodiment of the present invention is characterized in that the bit allocation operation by the reference
以下、図７に示したこの発明の実施の形態５に係る光通信システムの動作について説明する。
まず、送信部１１００において、主信号誤り訂正符号化部１１０１は、外部通信装置から入力されるビット系列を、たとえば低密度パリティ検査符号のような誤り訂正符号で符号化し、誤り訂正符号化されたビット系列を参照信号符号化部１１０２に入力する。
The operation of the optical communication system according to Embodiment 5 of the present invention shown in FIG. 7 will be described below.
First, in
参照信号符号化部１１０２は、主信号誤り訂正符号化部１１０１から入力される誤り訂正符号化されたビット系列を、前述の実施の形態１〜４で述べたように参照信号符号化して、参照信号符号化されたビット系列を送信端信号処理部１１０３に入力する。
The reference
送信端信号処理部１１０３は、参照信号符号化部１１０２から入力される参照信号符号化されたビット系列に対し、デジタル信号処理により波形整形（帯域補償や波長分散補償など）を行い、デジタル信号処理後の電気信号を光変調部１１０４に入力する。
The transmission end
光変調部１１０４は、送信端信号処理部１１０３から入力されるデジタル信号処理後の電気信号に基づき、光信号を生成して伝送部１２００に入力する。
なお、光信号の具体的な生成方法については、前述の非特許文献１、非特許文献２に記載されているので、ここでは詳述を省略する。
The
Note that a specific method for generating an optical signal is described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 described above, and detailed description thereof is omitted here.
伝送部１２００は、光変調部１１０４から入力する光信号を伝送し、受信部１３００内の光復調部１３０１に入力する。
このとき、伝送部１２００には、通常、伝送媒体として光ファイバ、光増幅器や合分波器などが用いられており、伝送過程において雑音の重畳や波形歪みが生じる。
The
At this time, the
光復調部１３０１は、伝送部１２００から入力される光信号を、局部発振光信号と混合してコヒーレント検波し、さらに電気信号に変換した後に標本化および量子化し、主信号として受信端信号処理部１３０２に入力する。
The
受信端信号処理部１３０２は、送信部１１００、伝送部１２００および光復調部１３０１において生じた波形歪みをデジタル信号処理により補償し、波形歪み補償後の主信号を参照信号フレーム同期部１３０３に入力する。
Reception end
参照信号フレーム同期部１３０３は、受信端信号処理部１３０２から入力される波形歪補償後の主信号に基づき、参照信号符号化フレームの同期を確保し、参照信号フレーム同期された主信号を、主信号バッファ部１３０４および参照信号搬送波位相推定部１３０６に入力する。
The reference signal
参照信号搬送波位相推定部１３０６は、公知のＭ乗法や仮判定法に基づき、参照信号フレーム同期部１３０３から入力されるフレーム同期された主信号の搬送波位相を推定し、搬送波位相推定後の参照信号を参照信号尤度生成部１３０７に入力する。
The reference signal carrier
参照信号尤度生成部１３０７は、参照信号搬送波位相推定部１３０６から入力される搬送波位相推定後の参照信号の尤度を計算し、尤度情報を参照信号復号化部１３０８に入力する。
Reference signal
参照信号復号化部１３０８は、参照信号尤度生成部１３０７から入力される尤度情報と、送信部１１００内の参照信号符号化部１１０２での符号化則とに基づき、参照信号復号化を行い、復号結果を主信号搬送波位相推定部１３０５に入力する。なお、復号化の詳細については、前述の実施の形態１で述べた通りである。
The reference
主信号バッファ部１３０４は、参照信号フレーム同期部１３０３から入力される参照信号フレーム同期された主信号を、参照信号が復号されるまでの期間にわたって保持し、参照信号が復号された時点で主信号搬送波位相推定部１３０５に入力する。
The main
主信号搬送波位相推定部１３０５は、主信号バッファ部１３０４から入力される参照信号フレーム同期された主信号と、参照信号復号化部１３０８から入力される参照信号の復号結果とに基づき、位相スリップを検出および補償しつつ搬送波位相を推定し、搬送波位相推定した主信号を主信号尤度生成部１３０９に入力する。
Main signal carrier
主信号尤度生成部１３０９は、主信号搬送波位相推定部１３０５により搬送波位相が推定された主信号の尤度を計算し、主信号の尤度情報を主信号フレーム同期部１３１０に入力する。
The main signal
主信号フレーム同期部１３１０は、主信号尤度生成部１３０９から入力される主信号の尤度情報に基づき、主信号フレームの同期を確保し、主信号フレーム同期された主信号の尤度情報を主信号誤り訂正復号化部１３１１に入力する。
The main signal
主信号誤り訂正復号化部１３１１は、主信号フレーム同期部１３１０から入力される主信号フレーム同期された主信号の尤度情報と、送信部１１００内の主信号誤り訂正符号化部１１０１で施した誤り訂正符号化則とに基づき、誤り訂正復号化を行い、復号結果を外部通信装置に入力する。
Main signal error
このとき、主信号誤り訂正復号化部１３１１による誤り訂正復号化は、参照信号符号化における冗長ビットを無視して行われる。
また、主信号フレーム同期部１３１０は、参照信号符号化則に基づき符号化された冗長ビットを除去する機能を有していてもよい。
なお、この発明の実施の形態５（図７）におけるビット割り付け動作は、前述の実施の形態１〜４（図３〜図６）と同様に行われる。
At this time, error correction decoding by the main signal error
The main signal
The bit allocation operation in the fifth embodiment (FIG. 7) of the present invention is performed in the same manner as in the first to fourth embodiments (FIGS. 3 to 6).
以上のように、この発明の実施の形態５（図７）に係る光通信システムは、光信号を送信する送信部１１００と、送信部１１００からの光信号を伝送する伝送部１２００と、伝送部１２００を介した光信号を受信する受信部１３００と、により構成され、送信部１１００は、光変調部１１０４を有し、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化するとともに、光変調部１１０４を介して光信号に変換して送信する。
As described above, the optical communication system according to Embodiment 5 (FIG. 7) of the present invention includes a
受信部１３００は、光復調部１３０１を有し、伝送部１２００を介して受信される光信号のコヒーレント検波を行うとともに、光復調部１３０１での復調処理において有限通りの位相スリップが残留した信号に対し、位相スリップに起因した主信号データレーン入れ替わりおよび論理極性反転を事前情報として用い、送信部１１００において符号化された情報ビット列の一部を高精度に復号することにより、参照信号として取り扱い、送信部１１００、伝送部１２００および受信部１３００における主信号に対する透過特性に起因した通信品質変化を、参照信号を用いて補償する。特に、通信品質変化に含まれる位相スリップを検出および補償する。
The
具体的には、送信部１１００は、情報ビット列の一部を符号化するための参照信号符号化部１１０２を有し、受信部１３００は、符号化された情報ビット列の一部を復号するための参照信号復号化部１３０８と、参照信号を用いて通信品質変化を補償するための主信号搬送波位相推定部１３０５と、を有する。
Specifically, the
また、参照信号符号化部１１０２は、参照信号符号化則に基づき符号化された冗長ビットを情報ビット列に割り付け、参照信号復号化部１３０８は、冗長ビットを復号する。
Further, the reference
また、送信部１１００は、主信号誤り訂正符号化部１１０１を有し、参照信号符号化則に基づく符号化における参照ビット列の挿入前に、主信号誤り訂正符号化部１１０１により主信号の誤り訂正符号化を行う。
一方、受信部１３００は、主信号誤り訂正復号化部１３１１を有し、参照信号符号化則に基づき符号化された冗長ビットの除去後に、主信号誤り訂正復号化部１３１１により主信号の誤り訂正復号化を行う。
The
On the other hand, the receiving
さらに具体的には、送信部１１００は、外部通信装置から入力されるデータに基づき、主信号の誤り訂正符号化を行う主信号誤り訂正符号化部１１０１と、主信号の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき参照信号符号化する参照信号符号化部１１０２と、主信号を誤り訂正符号化しかつ参照信号符号化した信号に対応する光信号を生成する光変調部１１０４と、を備えている。
More specifically, the
また、受信部１３００は、伝送部１２００から入力される光信号をコヒーレント検波した後に、アナログ／デジタル変換により離散化および標本化した主信号を生成する光復調部１３０１と、光復調部１３０１を介した主信号から参照信号フレームの同期をとる参照信号フレーム同期部１３０３と、参照信号フレーム同期部１３０３を介した主信号を一時保持する主信号バッファ部１３０４と、参照信号フレーム同期部１３０３を介した主信号から、参照信号復号のための搬送波位相を推定する参照信号搬送波位相推定部１３０６と、参照信号搬送波位相推定部１３０６により搬送波位相が推定された参照信号の尤度情報を生成する参照信号尤度生成部１３０７と、参照信号の尤度情報に基づき、参照信号を復号する参照信号復号化部１３０８と、主信号バッファ部１３０４内の主信号についての搬送波位相を推定するとともに、主信号の搬送波位相の推定結果と参照信号の復号結果とに基づき、主信号の位相スリップを検出および補償する主信号搬送波位相推定部１３０５と、主信号搬送波位相推定部１３０５により位相スリップが検出および補償された主信号の尤度情報を生成する主信号尤度生成部１３０９と、主信号の尤度情報に基づき、主信号のフレーム同期を行う主信号フレーム同期部１３１０と、主信号フレーム同期部１３１０によりフレーム同期された主信号の尤度情報に基づき、主信号の誤り訂正復号を行う主信号誤り訂正復号化部１３１１と、を備えている。
In addition, the receiving
なお、送信部１１００において、参照信号符号化則に基づき符号化される情報ビット列の一部は、主信号誤り訂正符号化部１１０１により符号化されていてもよい。
また、参照信号符号化則に基づき符号化された冗長ビットの一部は既知信号であってもよい。
さらに、受信部１３００は、冗長ビットをも参照信号として用いることができる。
Note that, in the
Further, some of the redundant bits encoded based on the reference signal encoding rule may be known signals.
Furthermore, the receiving
これにより、前述と同様に、送信部１１００においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能とし、受信部１３００においては、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償することができる。
As a result, in the same manner as described above, in the
したがって、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 Therefore, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is inserted into the main signal. Compared with the case of performing the above, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図７）では、受信部１３００において参照信号搬送波位相推定部１３０６を用いたが、図８のように、受信部１３００Ａにおいて、主信号位相補償部１３１２を用いるとともに、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａの挿入位置を変えてもよい。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment (FIG. 7), the reference signal carrier
図８はこの発明の実施の形態６に係る光通信システムを示す機能ブロック構成であり、前述（図７参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。 FIG. 8 is a functional block configuration showing an optical communication system according to Embodiment 6 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 7) are denoted by the same reference numerals as those described above or after “ Detailed description is omitted with “A”.
図８において、受信部１３００Ａは、光復調部１３０１と、受信端信号処理部１３０２Ａと、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａと、参照信号フレーム同期部１３０３Ａと、主信号バッファ部１３０４Ａと、主信号位相補償部１３１２と、参照信号尤度生成部１３０７Ａと、参照信号復号化部１３０８Ａと、主信号尤度生成部１３０９Ａと、主信号フレーム同期部１３１０と、主信号誤り訂正復号化部１３１１と、により構成されている。
In FIG. 8, a receiving
この場合、受信部１３００Ａにおいて、前述（図７参照）の参照信号搬送波位相推定部１３０６に代えて、主信号位相補償部１３１２が設けられるとともに、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａが、参照信号フレーム同期部１３０３Ａの入力側に挿入されている。
In this case, in the
また、受信端信号処理部１３０２Ａ、参照信号フレーム同期部１３０３Ａ、主信号バッファ部１３０４Ａ、参照信号尤度生成部１３０７Ａ、参照信号復号化部１３０８Ａおよび主信号尤度生成部１３０９Ａに関しては、接続関係または処理動作が前述（図７）と異なる。
Also, regarding the receiving end
この発明の実施の形態６の特徴は、送信部１１００内の参照信号符号化部１１０２によるビット割り付け動作と、受信部１３００Ａ内の主信号搬送波位相推定部１３０５Ａによる位相推定後の参照信号復号化部１３０８Ａによる復号動作および主信号位相補償部１３１２による位相スリップを検出および補償動作と、にある。
The features of the sixth embodiment of the present invention are the bit allocation operation by the reference
受信端信号処理部１３０２Ａは、デジタル信号処理により、送信部１１００、伝送部１２００および光復調部１３０１で生じた波形歪みを補償し、波形歪み補償後の主信号を主信号搬送波位相推定部１３０５Ａに入力する。
Reception end
主信号搬送波位相推定部１３０５Ａは、受信端信号処理部１３０２Ａから入力される波形歪み補償後の主信号について、Ｍ乗法や仮判定法を用いて搬送波位相を推定し、搬送波位相が推定された主信号を参照信号フレーム同期部１３０３Ａに入力する。
The main signal carrier
参照信号フレーム同期部１３０３Ａは、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａから入力される主信号に基づき、参照信号符号化フレームの同期を確保し、参照信号フレーム同期された主信号を主信号バッファ部１３０４Ａおよび参照信号尤度生成部１３０７Ａに入力する。
The reference signal
参照信号尤度生成部１３０７Ａは、参照信号フレーム同期部１３０３Ａから入力される参照信号フレーム同期された主信号に基づき、搬送波位相推定後の参照信号の尤度を計算し、尤度情報を参照信号復号化部１３０８Ａに入力する。
The reference signal
参照信号復号化部１３０８Ａは、参照信号尤度生成部１３０７Ａから入力される参照信号の尤度情報と、参照信号符号化部１１０２での符号化則とに基づき、参照信号復号化を行い、復号結果を主信号位相補償部１３１２に入力する。復号化の詳細については、前述の実施の形態１で述べた通りである。
The reference
主信号バッファ部１３０４Ａは、参照信号フレーム同期部１３０３Ａから入力される参照信号フレーム同期された主信号を、参照信号が復号されるまでの期間にわたって保持し、参照信号が復号された時点で主信号位相補償部１３１２に入力する。
The main
主信号位相補償部１３１２は、主信号バッファ部１３０４Ａから入力される参照信号フレーム同期された主信号と、参照信号復号化部１３０８Ａから入力される参照信号復号結果とに基づき、位相スリップの検出および補償を行い、位相スリップ補償した主信号を主信号尤度生成部１３０９Ａに入力する。
The main signal
このとき、変調対象が前述の実施の形態１、２のようにＤＰ−ＱＰＳＫ信号であれば、位相スリップ補償量は、０度、９０度、１８０度、−９０度のいずれかとすれば十分である。 At this time, if the modulation target is a DP-QPSK signal as in the first and second embodiments, the phase slip compensation amount may be 0, 90, 180, or -90 degrees. is there.
主信号尤度生成部１３０９Ａは、主信号位相補償部１３１２から入力される位相スリップ補償された主信号の尤度を計算し、主信号の尤度情報を主信号フレーム同期部１３１０に入力する。
なお、この発明の実施の形態６（図８）におけるビット割り付け動作は、前述の実施の形態１〜４（図３〜図６）と同様に行われる。
The main signal
The bit allocation operation in the sixth embodiment (FIG. 8) of the present invention is performed in the same manner as in the first to fourth embodiments (FIGS. 3 to 6).
以上のように、この発明の実施の形態６（図８）に係る光通信システムは、光信号を送信する送信部１１００と、送信部１１００からの光信号を伝送する伝送部１２００と、伝送部１２００を介した光信号を受信する受信部１３００Ａと、により構成され、送信部１１００は、光変調部１１０４を有し、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化するとともに、光変調部１１０４を介して光信号に変換して送信する。
As described above, the optical communication system according to Embodiment 6 (FIG. 8) of the present invention includes a
受信部１３００Ａは、伝送部１２００から入力される光信号をコヒーレント検波した後に、アナログ／デジタル変換により離散化および標本化した主信号を生成する光復調部１３０１と、光復調部１３０１を介した主信号および参照信号の双方の復号化に用いられる主信号搬送波位相を推定する主信号搬送波位相推定部１３０５Ａと、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａを介した主信号から参照信号フレームの同期をとる参照信号フレーム同期部１３０３Ａと、参照信号フレーム同期部１３０３Ａを介した主信号を一時保持する主信号バッファ部１３０４Ａと、主信号搬送波位相推定部１３０５Ａにより主信号の搬送波位相が推定され、かつ参照信号フレーム同期部１３０３Ａにより参照信号フレーム同期された参照信号の尤度情報を生成する参照信号尤度生成部１３０７Ａと、参照信号の尤度情報に基づき、参照信号を復号する参照信号復号化部１３０８Ａと、主信号の搬送波位相の推定結果と参照信号の復号結果とに基づき、主信号の位相スリップを検出および補償する主信号位相補償部１３１２と、位相スリップが検出および補償された主信号の尤度情報を生成する主信号尤度生成部１３０９Ａと、主信号のフレーム同期を行う主信号フレーム同期部１３１０と、主信号フレーム同期部１３１０によりフレーム同期された主信号の尤度情報に基づき、主信号の誤り訂正復号を行う主信号誤り訂正復号化部１３１１と、を備えている。
The receiving
これにより、前述と同様に、送信部１１００においては、主信号の情報ビット列の一部を参照信号符号化して送信し、参照信号符号化された情報ビット列の一部を、参照ビットを伝送したかのように扱うことを可能とし、受信部１３００Ａにおいては、復号化した情報ビットの一部を既知の参照信号のように取り扱うことにより、位相スリップを検出および補償することができる。
As a result, in the same manner as described above, in the
したがって、従来システムのような差動符号化および差動復号化を用いずに、位相スリップによる伝送品質劣化を回避することができ、主信号に参照ビット列（図２内の既知ビット信号）を挿入する場合と比べて、同じ量の参照信号を得るための冗長度が小さく抑制されるので、冗長度の増加を軽減することができ、伝送品質を向上させることができる。 Therefore, transmission quality deterioration due to phase slip can be avoided without using differential encoding and differential decoding as in the conventional system, and a reference bit string (known bit signal in FIG. 2) is inserted into the main signal. Compared with the case of performing the above, the redundancy for obtaining the same amount of reference signals is suppressed to be small, so that the increase in redundancy can be reduced and the transmission quality can be improved.
以上のように、この発明に係る光通信システムは、コヒーレント光通信システムに有用であり、特に、符号誤り率の悪い光通信システムに適している。 As described above, the optical communication system according to the present invention is useful for a coherent optical communication system, and is particularly suitable for an optical communication system with a low code error rate.
１０、１１００ 送信部、１１ 送信ビット列生成部、１２ 参照ビット列挿入部、１３ 信号送信部、２０、１２００ 伝送部、３０、１３００、１３００Ａ 受信部、３１ 信号受信部、３２ 参照ビット列解析部、３３ ビット列受信部、１０１ ＸＩレーン、１０２ ＸＱレーン、１０３ ＹＩレーン、１０４ ＹＱレーン、１１１ ＸＩ０レーン、１１２ ＸＱ０レーン、１1３ ＹＩ０レーン、１１４ ＹＱ０レーン、１２１ ＸＩ１レーン、１２２ ＸＱ１レーン、１２３ ＹＩ１レーン、１２４ ＹＱ１レーン、３００、４００、５００、６００ 参照信号符号化フレーム、３０１、３０２、４０１〜４０４、５０１、５０２、６０１、６０２ 符号化された情報ビット、３１１、３１２、４１１〜４１４、５１１、５１２、６１１〜６１４ 符号化された冗長ビット、３２１〜３２４、４２１〜４２７、５２１〜５２４、６２１〜６２４ 符号化されていない情報ビット、１１０１ 主信号誤り訂正符号化部、１１０２ 参照信号符号化部、１１０３ 送信端信号処理部、１１０４ 光変調部、１３０１ 光復調部、１３０２、１３０２Ａ 受信端信号処理部、１３０３、１３０３Ａ 参照信号フレーム同期部、１３０４、１３０４Ａ 主信号バッファ部、１３０５、１３０５Ａ 主信号搬送波位相推定部、１３０６ 参照信号搬送波位相推定部、１３０７、１３０７Ａ 参照信号尤度生成部、１３０８、１３０８Ａ 参照信号復号化部、１３０９、１３０９Ａ 主信号尤度生成部、１３１０ 主信号フレーム同期部、１３１１ 主信号誤り訂正復号化部、１３１２ 主信号位相補償部。 10, 1100 Transmission unit, 11 Transmission bit string generation unit, 12 Reference bit string insertion unit, 13 Signal transmission unit, 20, 1200 Transmission unit, 30, 1300, 1300A Reception unit, 31 Signal reception unit, 32 Reference bit string analysis unit, 33 Bit string Receiver, 101 XI lane, 102 XQ lane, 103 YI lane, 104 YQ lane, 111 XI0 lane, 112 XQ0 lane, 11 13 YI0 lane, 114 YQ0 lane, 121 XI1 lane, 122 XQ1 lane, 123 YI1 lane, 124 YQ1 lane 300, 400, 500, 600 Reference signal coding frame, 301, 302, 401-404, 501, 502, 601, 602 Encoded information bits, 311, 312, 411-414, 511, 512, 611 614 Encoded redundant bits, 321 to 324, 421 to 427, 521 to 524, 621 to 624 Uncoded information bits, 1101 main signal error correction encoding unit, 1102 reference signal encoding unit, 1103 transmitting end signal Processing unit, 1104 Optical modulation unit, 1301 Optical demodulation unit, 1302, 1302A Reception end signal processing unit, 1303, 1303A Reference signal frame synchronization unit, 1304, 1304A Main signal buffer unit, 1305, 1305A Main signal carrier phase estimation unit, 1306 Reference signal carrier phase estimation unit, 1307, 1307A Reference signal likelihood generation unit, 1308, 1308A Reference signal decoding unit, 1309, 1309A Main signal likelihood generation unit, 1310 Main signal frame synchronization unit, 1311 Main signal error correction decoding Part, 1312 main signal phase compensation part.
Claims (17)
前記送信部は、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化し、
前記受信部は、
前記送信部における参照信号符号化則に基づき、前記送信部により符号化された前記情報ビット列の一部を復号することにより前記参照信号として取り扱い、
前記送信部、前記伝送部および前記受信部における前記主信号に対する透過特性に起因した通信品質変化を、前記参照信号を用いて補償することを特徴とする光通信システム。 An optical communication system including a transmission unit that transmits an optical signal, a transmission unit that transmits an optical signal from the transmission unit, and a reception unit that receives an optical signal via the transmission unit,
The transmission unit encodes a part of an information bit string included in a main signal to be transmitted based on a reference signal encoding rule for generating a reference signal,
The receiver is
Based on the reference signal encoding rule in the transmitter, treat as the reference signal by decoding a part of the information bit sequence encoded by the transmitter,
An optical communication system, wherein a change in communication quality caused by transmission characteristics with respect to the main signal in the transmission unit, the transmission unit, and the reception unit is compensated using the reference signal.
前記受信部は、前記情報ビット列の一部を復号するとともに、前記参照信号を用いて前記通信品質変化を補償するための参照ビット列解析部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光通信システム。 The transmission unit includes a reference bit string insertion unit for encoding a part of the information bit string,
The reception unit includes a reference bit string analysis unit for decoding a part of the information bit string and compensating for the communication quality change using the reference signal. The optical communication system described.
前記送信部は、光変調部を有し、送信される主信号に含まれる情報ビット列の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき符号化するとともに、前記光変調部を介して光信号に変換して送信し、
前記受信部は、光復調部を有し、前記伝送部を介して受信される前記光信号のコヒーレント検波を行うとともに、
前記光復調部での復調処理において有限通りの位相スリップが残留した信号に対し、前記位相スリップに起因した主信号データレーン入れ替わりおよび論理極性反転を事前情報として用い、前記送信部において符号化された前記情報ビット列の一部を復号することにより、前記参照信号として取り扱い、
前記送信部、前記伝送部および前記受信部における前記主信号に対する透過特性に起因した通信品質変化を、前記参照信号を用いて補償することを特徴とする光通信システム。 An optical communication system including a transmission unit that transmits an optical signal, a transmission unit that transmits an optical signal from the transmission unit, and a reception unit that receives an optical signal via the transmission unit,
The transmission unit includes an optical modulation unit, and encodes a part of an information bit string included in a main signal to be transmitted based on a reference signal encoding rule for generating a reference signal, and the optical modulation unit Is converted into an optical signal via
The receiving unit includes an optical demodulation unit, performs coherent detection of the optical signal received via the transmission unit, and
For the signal in which a finite number of phase slips remain in the demodulation process in the optical demodulator, the main signal data lane replacement and logical polarity inversion caused by the phase slip are used as prior information and encoded in the transmitter. Treating it as the reference signal by decoding a part of the information bit string,
An optical communication system, wherein a change in communication quality caused by transmission characteristics with respect to the main signal in the transmission unit, the transmission unit, and the reception unit is compensated using the reference signal.
前記受信部は、符号化された前記情報ビット列の一部を復号するための参照信号復号化部と、前記参照信号を用いて前記通信品質変化を補償するための主信号搬送波位相推定部と、を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光通信システム。 The transmission unit includes a reference signal encoding unit for encoding a part of the information bit string,
The receiving unit is a reference signal decoding unit for decoding a part of the encoded information bit sequence, a main signal carrier phase estimation unit for compensating the communication quality change using the reference signal, The optical communication system according to claim 4, wherein the optical communication system includes:
前記参照信号復号化部は、前記冗長ビットを復号することを特徴とする請求項６に記載の光通信システム。 The reference signal encoding unit allocates redundant bits encoded based on the reference signal encoding rule to the information bit string,
The optical communication system according to claim 6, wherein the reference signal decoding unit decodes the redundant bits.
前記受信部は、主信号誤り訂正復号化部を有し、前記参照信号符号化則に基づき符号化された冗長ビットの除去後に、前記主信号誤り訂正復号化部により前記主信号の誤り訂正復号化を行うことを特徴とする請求項７に記載の光通信システム。 The transmission unit includes a main signal error correction encoding unit, and before inserting a reference bit string in encoding based on the reference signal encoding rule, the main signal error correction encoding unit performs error correction code of the main signal. Make
The receiving unit includes a main signal error correction decoding unit, and after removing redundant bits encoded based on the reference signal encoding rule, the main signal error correction decoding unit performs error correction decoding of the main signal. The optical communication system according to claim 7, wherein the optical communication system is configured.
前記参照信号符号化則に基づき符号化される前記情報ビット列の一部は、
前記主信号誤り訂正符号化部により符号化されていることを特徴とする請求項８に記載の光通信システム。 In the transmitter,
A part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is:
9. The optical communication system according to claim 8, wherein the optical communication system is encoded by the main signal error correction encoding unit.
前記参照信号符号化則に基づき符号化される前記情報ビット列の一部は、
偏波多重直交位相変調における直交偏波成分Ｘ／Ｙ、直交位相成分Ｉ／Ｑに基づく４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱのそれぞれに均等に割り付けられることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の光通信システム。 In the transmitter,
A part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is:
The four main signal data lanes XI, XQ, YI, YQ based on the orthogonal polarization component X / Y and the orthogonal phase component I / Q in the polarization multiplexing orthogonal phase modulation are equally allocated to each of the four main signal data lanes. The optical communication system according to any one of claims 1 to 11.
前記参照信号符号化則に基づき符号化される前記情報ビット列の一部は、
前記４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに対し、同一タイムスロットに割り付けられることを特徴とする請求項１２に記載の光通信システム。 In the transmitter,
A part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is:
13. The optical communication system according to claim 12, wherein the four main signal data lanes XI, XQ, YI, YQ are assigned to the same time slot.
前記参照信号符号化則に基づき符号化される前記情報ビット列の一部は、
前記４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱのうちの２つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱに対しては、第１のタイムスロットに割り付けられ、
他の２つの主信号データレーンＹＩ、ＹＱに対しては、前記第１のタイムスロットとは異なる第２の同一タイムスロットに割り付けられることを特徴とする請求項１２に記載の光通信システム。 In the transmitter,
A part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is:
Of the four main signal data lanes XI, XQ, YI, YQ, two main signal data lanes XI, XQ are allocated to the first time slot,
13. The optical communication system according to claim 12, wherein the other two main signal data lanes YI and YQ are allocated to a second same time slot different from the first time slot.
前記参照信号符号化則に基づき符号化される前記情報ビット列の一部は、
前記４つの主信号データレーンＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの各々に対して、異なるタイムスロットに割り付けられることを特徴とする請求項１２に記載の光通信システム。 In the transmitter,
A part of the information bit sequence encoded based on the reference signal encoding rule is:
13. The optical communication system according to claim 12, wherein each of the four main signal data lanes XI, XQ, YI, YQ is assigned to a different time slot.
前記送信部は、
外部通信装置から入力されるデータに基づき、主信号の誤り訂正符号化を行う主信号誤り訂正符号化部と、
前記主信号の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき参照信号符号化する参照信号符号化部と、
前記主信号を誤り訂正符号化しかつ参照信号符号化した信号に対応する光信号を生成する光変調部と、を備え、
前記受信部は、
前記伝送部から入力される光信号をコヒーレント検波した後に、アナログ／デジタル変換により離散化および標本化した主信号を生成する光復調部と、
前記光復調部を介した主信号から参照信号フレームの同期をとる参照信号フレーム同期部と、
前記参照信号フレーム同期部を介した主信号を一時保持する主信号バッファ部と、
前記参照信号フレーム同期部を介した主信号から、参照信号復号のための搬送波位相を推定する参照信号搬送波位相推定部と、
前記参照信号搬送波位相推定部により搬送波位相が推定された参照信号の尤度情報を生成する参照信号尤度生成部と、
前記参照信号の尤度情報に基づき、前記参照信号を復号する参照信号復号化部と、
前記主信号バッファ部内の主信号についての搬送波位相を推定するとともに、前記主信号の搬送波位相の推定結果と前記参照信号の復号結果とに基づき、前記主信号の位相スリップを検出および補償する主信号搬送波位相推定部と、
前記主信号搬送波位相推定部により位相スリップが検出および補償された主信号の尤度情報を生成する主信号尤度生成部と、
前記主信号の尤度情報に基づき、前記主信号のフレーム同期を行う主信号フレーム同期部と、
前記主信号フレーム同期部によりフレーム同期された前記主信号の尤度情報に基づき、前記主信号の誤り訂正復号を行う主信号誤り訂正復号化部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。 An optical communication system including a transmission unit that transmits an optical signal, a transmission unit that transmits an optical signal from the transmission unit, and a reception unit that receives an optical signal via the transmission unit,
The transmitter is
Based on data input from an external communication device, a main signal error correction encoding unit that performs error correction encoding of the main signal;
A reference signal encoding unit that encodes a part of the main signal based on a reference signal encoding rule for generating a reference signal;
An optical modulation unit that generates an optical signal corresponding to a signal obtained by performing error correction encoding and reference signal encoding on the main signal, and
The receiver is
An optical demodulator that generates a main signal discretized and sampled by analog / digital conversion after coherent detection of the optical signal input from the transmission unit;
A reference signal frame synchronization unit that synchronizes a reference signal frame from a main signal via the optical demodulation unit;
A main signal buffer unit that temporarily holds a main signal via the reference signal frame synchronization unit;
A reference signal carrier phase estimation unit for estimating a carrier phase for decoding a reference signal from a main signal via the reference signal frame synchronization unit;
A reference signal likelihood generation unit that generates likelihood information of a reference signal whose carrier phase is estimated by the reference signal carrier phase estimation unit;
A reference signal decoding unit for decoding the reference signal based on likelihood information of the reference signal;
A main signal for estimating the carrier phase of the main signal in the main signal buffer unit and detecting and compensating for the phase slip of the main signal based on the estimation result of the carrier phase of the main signal and the decoding result of the reference signal A carrier phase estimation unit;
A main signal likelihood generation unit that generates likelihood information of the main signal in which phase slip is detected and compensated by the main signal carrier phase estimation unit;
A main signal frame synchronization unit that performs frame synchronization of the main signal based on likelihood information of the main signal;
A main signal error correction decoding unit that performs error correction decoding of the main signal based on likelihood information of the main signal frame-synchronized by the main signal frame synchronization unit;
An optical communication system comprising:
前記送信部は、
外部通信装置から入力されるデータに基づき、主信号の誤り訂正符号化を行う主信号誤り訂正符号化部と、
前記主信号の一部を、参照信号を生成するための参照信号符号化則に基づき参照信号符号化する参照信号符号化部と、
前記主信号を誤り訂正符号化しかつ参照信号符号化した信号に対応する光信号を生成する光変調部と、を備え、
前記受信部は、
前記伝送部から入力される光信号をコヒーレント検波した後に、アナログ／デジタル変換により離散化および標本化した主信号を生成する光復調部と、
前記光復調部を介した主信号および前記参照信号の双方の復号化に用いられる主信号搬送波位相を推定する主信号搬送波位相推定部と、
前記主信号搬送波位相推定部を介した主信号から参照信号フレームの同期をとる参照信号フレーム同期部と、
前記参照信号フレーム同期部を介した主信号を一時保持する主信号バッファ部と、
前記主信号搬送波位相推定部により前記主信号の搬送波位相が推定され、かつ前記参照信号フレーム同期部により参照信号フレーム同期された参照信号の尤度情報を生成する参照信号尤度生成部と、
前記参照信号の尤度情報に基づき、前記参照信号を復号する参照信号復号化部と、
前記主信号の搬送波位相の推定結果と前記参照信号の復号結果とに基づき、前記主信号の位相スリップを検出および補償する主信号位相補償部と、
前記位相スリップが検出および補償された主信号の尤度情報を生成する主信号尤度生成部と、
前記主信号のフレーム同期を行う主信号フレーム同期部と、
前記主信号フレーム同期部によりフレーム同期された前記主信号の尤度情報に基づき、前記主信号の誤り訂正復号を行う主信号誤り訂正復号化部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。 An optical communication system including a transmission unit that transmits an optical signal, a transmission unit that transmits an optical signal from the transmission unit, and a reception unit that receives an optical signal via the transmission unit,
The transmitter is
Based on data input from an external communication device, a main signal error correction encoding unit that performs error correction encoding of the main signal;
A reference signal encoding unit that encodes a part of the main signal based on a reference signal encoding rule for generating a reference signal;
An optical modulation unit that generates an optical signal corresponding to a signal obtained by performing error correction encoding and reference signal encoding on the main signal, and
The receiver is
An optical demodulator that generates a main signal discretized and sampled by analog / digital conversion after coherent detection of the optical signal input from the transmission unit;
A main signal carrier phase estimation unit for estimating a main signal carrier phase used for decoding both the main signal and the reference signal via the optical demodulation unit;
A reference signal frame synchronization unit that synchronizes a reference signal frame from a main signal via the main signal carrier phase estimation unit;
A main signal buffer unit that temporarily holds a main signal via the reference signal frame synchronization unit;
A reference signal likelihood generation unit that generates a reference signal likelihood information in which a carrier phase of the main signal is estimated by the main signal carrier phase estimation unit and a reference signal frame synchronization is performed by the reference signal frame synchronization unit;
A reference signal decoding unit for decoding the reference signal based on likelihood information of the reference signal;
A main signal phase compensation unit that detects and compensates for a phase slip of the main signal based on an estimation result of a carrier phase of the main signal and a decoding result of the reference signal;
A main signal likelihood generating unit for generating likelihood information of the main signal in which the phase slip is detected and compensated;
A main signal frame synchronization unit for performing frame synchronization of the main signal;
A main signal error correction decoding unit that performs error correction decoding of the main signal based on likelihood information of the main signal frame-synchronized by the main signal frame synchronization unit;
An optical communication system comprising:
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