光传输系统、相位补偿方法以及光接收装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对在光传输系统中在发送侧、接收侧以及传输路径中产生的相位噪声 进行补偿来提高通信品质的光传输系统、相位补偿方法以及光接收装置。
[0002] 本申请基于在2013年2月13日向日本提出的特愿2013-025924号要求优先权， 将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003] 在干线（trunk)光传输系统中，要求经济地收容高速的客户端信号，传输大容量的 信息。针对这样的目的的实现，从频率利用效率提高的观点出发，讨论了组合相干检波和数 字信号处理的数字相干传输方式，期待通过使用了数字相干传输方式的波分复用传输来实 现高速大容量的信息传输。在数字相干传输方式中，通过数字信号处理来进行在发送装置、 接收装置以及光纤传输路径中产生的波形劣化(例如，波长色散）的补偿。此外，在数字相 干传输方式中，通过数字信号处理来建立相位同步。为了建立相位同步，需要频率偏移估计 (例如，非专利文献1)、载波相位同步(例如，非专利文献2)，考虑电路规模、调制格式来讨论 各种算法。
[0004] 现有技术文献 非专利文献 非专利文献I:T.Nakagawaetal.，"Non-Data-AidedWide-RangeFrequency OffsetEstimatorforQAMOpticalCoherentReceivers,y,paper0MJ1, 0SA/0FC/NF0EC 2011 ； 非专利文献 2 :A.J.Viterbietal.，"NonlinearEstimationofPSK-Modulated CarrierPhasewithApplicationtoBurstDigitalTransmission,"IEEE TransactionsonInformationTheory,Vol.IT-29,No. 4,July1983。
【发明内容】
[0005] 发明要解决的课题 在光传输系统中，存在如下问题：由于发送侧和接收侧之间的光源的频偏、由光纤传输 路径中的非线性光学效果所造成的相位变动等，而产生由于不能建立前述的相位同步的相 位同步偏离、同步精度降低所造成的通信品质的劣化。此外，存在当安装高级的相位补偿算 法时电路规模增加的问题。
[0006] 本发明考虑这样的背景而完成，其目的在于提供能够抑制电路规模的增加并且进 行与在光纤传输路径中产生的相位变动对应的相位补偿的光传输系统、相位补偿方法以及 光接收装置。
[0007] 用于解决课题的方案 为了解决上述问题，本发明是一种光传输系统，具备：导频符号检测部，检测间歇性地 插入到通过针对所接收的光信号的相干检波而得到的接收复（complex)电场信号的多个 导频符号；误差信号运算部，根据由所述导频符号检测部所检测的所述导频符号和预先确 定的参照符号来计算示出各导频符号中的相位变动的复电场误差信号；补偿电场信号生成 部，基于所述误差信号运算部所计算的所述复电场误差信号使用滤波处理来估计所述接收 复电场信号中的所述导频符号间的所述相位变动；以及相位噪声补偿部，基于所述补偿电 场信号生成部所估计的所述导频符号间的所述相位变动来进行针对所述接收复电场信号 的相位补偿。
[0008] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具有：复电场内插部， 输出将所述接收复电场信号中的所述导频符号间的符号区间所对应的长度的信号列内插 到所述复电场误差信号间后的信号列；以及低通滤波器，将所述复电场内插部输出的所述 信号列作为输入。
[0009] 优选的是，在上述光传输系统中，所述复电场内插部内插所述复电场误差信号或 振幅为零的复信号的信号列。
[0010] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具有：低通滤波器，输 入所述复电场误差信号；以及线性插值处理部，通过所述低通滤波器的输出的线性插值来 计算所述接收复电场信号中的所述导频符号间的符号区间中的相位变动。
[0011] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部还具有如下之中的至 少第二振幅标准化部：第一振幅标准化部，使所述误差信号运算部计算的所述复电场误差 信号的振幅标准化；以及所述第二振幅标准化部，使示出所述相位变动的复信号的振幅标 准化。
[0012] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具有：相位差运算部， 计算示出所述复电场误差信号的相位的相位信号；内插部，生成将所述接收复电场信号中 的所述导频符号间的符号区间所对应的长度的复电场信号列插入到所述相位差运算部所 计算的所述相位信号间后的信号列；低通滤波器，输入所述内插部生成的所述信号列；以 及相位电场变换部，通过将所述低通滤波器的输出变换为复信号来计算所述接收复电场信 号中的所述导频符号间的所述符号区间的相位变动。
[0013] 优选的是，在上述光传输系统中，所述内插部内插所述相位信号或零的信号列。
[0014] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具有：相位差运算部， 计算示出所述复电场误差信号的相位的相位信号；低通滤波器，输入所述相位差运算部计 算的所述相位信号；线性插值处理部，通过针对所述低通滤波器的输出的线性插值来计算 所述接收复电场信号中的所述导频符号间的符号区间中的相位；以及相位电场变换部，通 过将所述线性插值处理部计算的所述相位变换为复信号来计算所述接收复电场信号中的 所述导频符号间的所述符号区间的相位变动。
[0015] 优选的是，在上述光传输系统中，所述低通滤波器的截止频率基于所述导频符号 所处的间隔来确定。
[0016] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具有：低通滤波器，输 入所述复电场误差信号；第一线性插值处理部，将所述低通滤波器的输出的符号间隔的区 间分割为预先确定的个数的符号区间，根据所述低通滤波器的所述输出利用线性插值来计 算除了所述低通滤波器的所述输出之外的各分割后的符号区间的边界点的相位变动；振幅 标准化部，使示出包括所述低通滤波器的所述输出的所述边界点的相位变动的复信号的振 幅标准化；以及第二线性插值处理部，根据标准化后的所述边界点的相位变动利用线性插 值来计算所述分割后的符号区间内的相位变动。
[0017] 优选的是，在上述光传输系统中，所述补偿电场信号生成部具备：残留频率偏移 估计部，输入所述复电场误差信号；第一低通滤波器，输入所述复电场误差信号；以及运算 部，将所述残留频率偏移估计部的输出乘以所述第一低通滤波器的输入和输出，所述残留 频率偏移估计部具有：相位斜率检测部，根据所述复电场误差信号来计算残留频率偏移的 瞬时值；第二低通滤波器，对所述相位斜率检测部的输出值进行平均化；电场相位变换部， 将从所述第二低通滤波器输出的复电场值变换为相位值；积分部，对从所述电场相位变换 部输出的所述相位值进行积分；以及相位电场变换部，将从所述积分部输出的积分值作为 相位值来变换为复电场值。
[0018] 优选的是，在上述光传输系统中，所述残留频率偏移估计部具有：系数设定部，所 述系数设定部根据所述导频符号的间隔将系数乘以所述电场相位变换部的输出。
[0019] 优选的是，在上述光传输系统中，所述导频符号检测部具有：同步模式检测部，接 收包括由连续的符号构成的同步模式、以根据所述同步模式而预先确定的符号数的间隔插 入到发送数据的导频符号、以及所述发送数据的发送帧，检测所述同步模式的位置；以及导 频符号提取部，根据所检测的所述同步模式的所述位置来检测所述导频符号的位置，提取 所述导频符号。
[0020] 优选的是，在上述光传输系统中，将伪随机比特序列用作所述同步模式。
[0021] 优选的是，在上述光传输系统中，在针对所述同步模式的调制中存在3值以上的 振幅电平的情况下，将最大的振幅电平和最小的振幅电平以外的振幅电平的符号分配给所 述同步模式。
[0022] 优选的是，在上述光传输系统中，将所述同步模式分配给在针对所述同步模式的 调制中相位180°不同的2个符号。
[0023] 优选的是，在上述光传输系统中，所述同步模式检测部基于针对通过对所述接收 复电场信号进行差动检波而得到的差动检波信号的硬判定结果来检测所述接收复电场信 号所包括的所述同步模式。
[0024] 此外，为了解决上述问题，本发明是一种光传输系统中的相位补偿方法，所述相位 补偿方法具有：导频符号检测步骤，在其中，检测间歇性地插入到通过针对所接收的光信号 的相干检波而得到的接收复电场信号的多个导频符号；误差信号运算步骤，在其中，根据在 所述导频符号检测步骤中所检测的所述导频符号和预先确定的参照符号来计算示出各导 频符号中的相位变动的复电场误差信号；补偿电场信号生成步骤，在其中，基于在所述误差 信号运算步骤中所计算的所述复电场误差信号使用滤波处理来估计所述接收复电场信号 中的所述导频符号间的所述相位变动；以及相位噪声补偿步骤，在其中，基于在所述补偿电 场信号生成步骤中所估计的所述导频符号间的所述相位变动来进行针对所述接收复电场 信号的相位补偿。
[0025] 此外，为了解决上述问题，本发明是一种光接收装置，具备：导频符号检测部，检测 间歇性地插入到通过针对所接收的光信号的相干检波而得到的接收复电场信号的多个导 频符号；误差信号运算部，根据由所述导频符号检测部所检测的所述导频符号和预先确定 的参照符号来计算示出各导频符号中的相位变动的复电场误差信号；补偿电场信号生成 部，基于所述误差信号运算部所计算的所述复电场误差信号使用滤波处理来估计所述接收 复电场信号中的所述导频符号间的所述相位变动；以及相位噪声补偿部，基于所述补偿电 场信号生成部所估计的所述导频符号间的所述相位变动来进行针对所述接收复电场信号 的相位补偿。
[0026] 发明效果 根据本发明，在计算针对接收复电场信号所包括的各导频符号的相位变动、计算针对 导频符号间的数据等信号的相位变动时，使用滤波处理，因此，即使不进行导频符号间的信 号相关的相位角的计算、针对相位变动的连续性处理，也能够取得接收复电场信号中的相 位变动，从而能够进行相位补偿。其结果是，能够省略相位角的计算、针对相位变动的连续 性处理的运算量、电路规模增加的处理，从而能够谋求运算量和电路规模的削减。
【附图说明】
[0027] 图1是示出第一实施方式中的光传输系统的结构例的框图。
[0028] 图2是示出该实施方式中的调制信号生成部12的结构例的框图。
[0029] 图3是示出该实施方式中的调制信号生成部12生成的调制信号的帧构造的一个 例子的概略图。
[0030] 图4是示出该实施方式中的数字信号处理部4的结构例的框图。
[0031] 图5是示出该实施方式中的相位噪声补偿部44的结构的框图。
[0032] 图6是示出该实施方式中的导频符号检测部441的结构的框图。
[0033] 图7是示出该实施方式中的补偿电场信号生成部444的结构的框图。
[0034] 图8是示出由该实施方式中的复电场内插部4443所生成的信号例的图。
[0035] 图9是示出该实施方式中的低通滤波器4444的结构例的框图。
[0036] 图10是示出由该实施方式的相位噪声补偿部44的品质（Q值）改善的图表。
[0037] 图11是示出第二实施方式中的插值处理部5442的结构的框图。
[0038] 图12是示出在该实施方式中被输入到低通滤波器5443的复电场误差信号的一个 例子的图。
[0039] 图13是示出该实施方式中的