JP2017195598A - パイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の実施例は、パイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機を提供する。
【解決手段】該処理方法は、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算するステップと、該相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップとを含む。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
【選択図】図8
【解決手段】該処理方法は、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算するステップと、該相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップとを含む。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
【選択図】図8
Description
本発明は、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)通信技術の分野に関し、特にパイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機に関する。
波長分割多重通信システムでは、各サブキャリアのデータは幾つかの互いに独立した光キャリアで変調されている。理想的な条件では、各レーザの波長が安定し、各サブキャリアのチャネル間隔が一定である。しかし、実際のシステムでは、レーザの波長が駆動電流の変化、温度の変動及び共振空胴のエージング等の要素の影響を受けるため、出力されたキャリア波長は一定の範囲内でドリフトする。
このような波長の不規則な変化は、波長分割多重通信システムに以下のような大きな影響を及ぼす。
(1)各サブキャリアのチャネル間では隣接チャネルのクロストークが発生する。
(2)エッジチャネルの信号では深刻な歪みが発生する。
従来は、有効なチャネル間隔の監視方法は、レーザの波長ドリフトを解決するための重要な手段である。監視を行った上で、チャネル間隔のロックを実現するように、各レーザの波長に対してフィードバック調整を行い、波長の大幅な変化を回避してもよい。各サブチャネルの間隔を安定化することで、隣接チャネルのクロストークを回避できると共に、スペクトルリソースを効果的に利用でき、スペクトル利用率を増加できる。
上述したように、チャネル間隔の監視は、波長分割多重通信システムをさらに最適化できる有効な手段の1つである。実際のチャネル間隔の監視では、余分のハードウェアのオーバーヘッドを導入することが望ましくないため、受信機でのデジタル信号処理に基づくチャネル間隔の監視スキームが重要視されている。
なお、背景技術に関する上記の説明は、単なる本発明の技術案をより明確、完全に説明するためのものであり、当業者を理解させるために説明するものであり。これら技術案が本発明の背景技術の部分に説明されているから当業者にとって周知の技術であると解釈してはならない。
本発明の発明者の発見によると、従来のパイロットに基づくチャネル間隔の監視スキームでは、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを推定できれば、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を算出できる。しかし、従来のパイロット周波数オフセットの推定方法には、推定の精度が高くないという問題点がある。
本発明の実施例は、受信機側でパイロット信号に対してデジタル信号処理を行うことで、パイロット周波数オフセットを推定でき、各チャネル間隔を判断できるパイロット周波数オフセットの処理装置、方法及び受信機を提供する。
本発明の実施例の第1態様では、パイロット周波数オフセットの処理装置であって、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置を提供する。
本発明の実施例の第2態様では、パイロット周波数オフセットの処理方法であって、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法を提供する。
本発明の実施例の第3態様では、上記のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む受信機を提供する。
本発明の実施例の有益な効果としては、相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
下記の説明及び図面に示すように、本発明の特定の実施形態が詳細に開示され、本発明の原理を採用できる方式が示される。なお、本発明の実施形態の範囲はこれらに限定されない。本発明の実施形態は、添付される特許請求の範囲の要旨及び項目の範囲内において、変更されたもの、修正されたもの及び均等的なものを含む。
1つの実施形態に記載された特徴及び/又は示された特徴は、同一又は類似の方式で1つ又はさらに多くの他の実施形態で用いられてもよいし、他の実施形態における特徴と組み合わせてもよいし、他の実施形態における特徴に代わってもよい。
なお、本文では、用語「包括/含む」は、特徴、部材、ステップ又はコンポーネントが存在することを指し、一つ又は複数の他の特徴、部材、ステップ又はコンポーネントの存在又は付加を排除しない。
含まれる図面は、本発明の実施例をさらに理解するために用いられ、明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示するために用いられ、文言の記載と共に本発明の原理を説明する。なお、以下に説明される図面は、単なる本発明の一部の実施例であり、当業者にとっては、これらの図面に基づいて他の図面を容易に想到できる。
パイロットに基づくチャネル間隔の検出を示す図である。
本発明の実施例1のパイロット周波数オフセットの処理装置を示す図である。
本発明の実施例1のパイロット周波数オフセットの処理装置を示すもう1つの図である。
本発明の実施例1の受信側信号のスペクトル及びフィルタ応答を示す図である。
本発明の実施例1の周波数オフセット推定部を示す図である。
本発明の実施例1の複数の位相を示す図である。
本発明の実施例1のパイロット周波数オフセットの推定を示す図である。
本発明の実施例2のパイロット周波数オフセットの処理方法を示す図である。
本発明の実施例2のパイロット周波数オフセットの処理方法を示すもう1つの図である。
本発明の実施例3の波長分割多重通信システムを示す図である。
本発明の実施例3の受信機を示す図である。
本発明の上記及びその他の特徴は、図面及び下記の説明により理解できるものである。明細書及び図面では、本発明の特定の実施形態、即ち本発明の原則に従う一部の実施形態を表すものを公開している。なお、本発明は説明される実施形態に限定されず、本発明は、特許請求の範囲内の全ての修正、変更されたもの、及び均等なものを含む。
図1はパイロットに基づくチャネル間隔の検出を示す図である。図1に示すように、影部は光受信機のフィルタの応答を示している。図1から分かるように、受信機の帯域幅内では、復調が必要な中間チャネルの情報に加えて、同時に受信された左右部分の隣接チャネル(隣チャネルとも称される)の情報も含まれ、スペクトルで反映すると、図1における太線で示す範囲で表される。
この範囲内では、隣接チャネルのスペクトルが不完全であるため、2つのチャネル間の間隔を直接判断できない。本発明では、パイロット周波数の変化はチャネル間隔の変化を反映できる。このため、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定することで、チャネル間の間隔を取得できる。
送信側でロードされたパイロット周波数がfpであると仮定すると、受信側の信号処理を行った後に、中間チャネルのパイロット周波数オフセットfEst1及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットfEst2を推定でき、この2つのパイロット周波数オフセットと隣接する2つのチャネルの間隔(Spacing)との関係は式1で表されてもよい。
Spacing=|fEst2−fEst1|+2*fp 式1
式1から分かるように、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを推定できれば、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を算出できる。中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを正確に推定するために、受信側信号に対してデジタル信号処理を行ってもよい。
式1から分かるように、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを推定できれば、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を算出できる。中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットを正確に推定するために、受信側信号に対してデジタル信号処理を行ってもよい。
以下は、本発明を詳細に説明する。
<実施例1>
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理装置を提供し、該パイロット周波数オフセットの処理装置はWDM通信システムの受信機に配置されてもよい。
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理装置を提供し、該パイロット周波数オフセットの処理装置はWDM通信システムの受信機に配置されてもよい。
図2は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理装置を示す図である。図2に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置200は、関数計算部201、位相計算部202、及び周波数オフセット推定部203を含む。
関数計算部201は、受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する。
位相計算部202は、該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算する。
周波数オフセット推定部203は、相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。
本実施例では、相関長さは予め決定されてもよい。パイロット周波数オフセットをより正確に推定するために、本実施例における相関長さの値は、相対的に大きい(例えば閾値よりも大きい)ものであってもよいし、複数の相関長さ、例えばL1、L2…等を予め決定してもよい。
例えば、受信側信号及び相関長さL1を用いてチャネルの相関関数R(L1)を計算し、該R(L1)に基づいてL1に対応する位相Phase1を計算し、Phase1が2πよりも大きい場合、受信側信号及び相関長さL2を用いてチャネルの相関関数R(L2)を計算し、該R(L2)に基づいてL2に対応する位相Phase2を計算し、Phase1及びPhase2に基づいて傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定してもよい。
本実施例では、周波数オフセット推定部203は、相関長さに対応する位相が2π以下である場合、該相関長さに対応する位相に基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを取得してもよい。
例えば、受信側信号及び相関長さL1を用いてチャネルの相関関数R(L1)を計算し、該R(L1)に基づいてL1に対応する位相Phase1を計算し、Phase1が2π以下である場合、該Phase1に基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを直接取得してもよい。
これによって、従来技術においてパイロット周波数オフセットを推定する際に1つのみの相関長さを用い、且つ該相関長さの値が比較的に小さいというスキームに比べて、本発明の実施例では、少なくとも2つの相関長さを用いることができ、且つ相関長さの値が比較的に大きいため、パイロット周波数オフセットをより正確に推定できる。
以下は本発明の実施例をさらに説明する。
パイロット周波数オフセットを推定する際に、受信側信号に対してデジタル信号処理を行ってもよい。ここで、受信側のデジタル信号処理は、前処理及び周波数オフセット推定処理を含んでもよい。ここで、前処理は、フィルタリング及び周波数シフトを含んでもよく、周波数オフセット推定処理は、1段階周波数オフセット推定(相関長さに対応する位相が2π以下である場合に対応する)及び2段階周波数オフセット推定(相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合に対応する)を含んでもよい。これらの処理は、パイロット周波数オフセットの推定精度を効果的に向上できる。
図3は本発明の実施例1のパイロット周波数オフセットの処理装置を示すもう1つの図である。図3に示すように、該パイロット周波数オフセットの処理装置300は、上述したように、関数計算部201、位相計算部202、及び周波数オフセット推定部203を含む。
図3に示すように、該パイロット周波数オフセットの処理装置300は、フィルタリング部301をさらに含んでもよい。
フィルタリング部301は、受信側信号に対してフィルタリング処理を行う。
本実施例では、パイロットを用いて周波数オフセットを推定する際に、パイロット以外の信号は全て雑音に属するため、雑音電力が非常に大きく、後の周波数オフセットの推定の性能に重大な影響を与える。このため、周波数オフセットを推定する前に、まず受信信号における雑音電力を低減させてもよく、具体的には、受信信号をフィルタリングしてもよい。
例えば、受信信号を狭帯域フィルタを通過させることで、フィルタの帯域幅範囲外の信号を効果的に除去でき、雑音電力を効果的に低減できる。中間チャネル及び隣接チャネルについて、異なるフィルタを設けることでこの機能を実現してもよい。
中間チャネルについて、レーザにより指定された波長ドリフト範囲及び送信側でロードされたパイロット周波数のような先験的パラメータに基づいて、概ね受信側の中間チャネルのパイロットの周波数範囲を決定してもよい。本実施例では、レーザの波長ドリフト範囲及び送信側でロードされたパイロット周波数という2つのパラメータの具体的な値を限定せず、実際の状況に応じて具体的な数値を決定してもよい。
本実施例では、送信側でロードされたパイロット信号の周波数fpを16GHzに設定し、集積可変レーザモジュールの波長ドリフト範囲を±1.25GHzに設定してもよい。これらのデータに基づいて、中間チャネルのパイロット周波数範囲が約[14.75GHz 17.75GHz]であると直接推定できる。該周波数範囲を追加されたバンドパスフィルタの3dBカットオフ帯域幅とする(即ち電力が最大値の半分に対応する帯域幅に降下する)。
図4は本発明の実施例1の受信側信号のスペクトル及びフィルタ応答を示す図である。図4に示すように、右の影部は、中間チャネルについて追加されたフィルタの応答を示している。本発明はフィルタの種類に限定されず、矩形フィルタ又はガウスフィルタ等であってもよい。
隣接チャネルについて、チャネル間隔の変動範囲、送信側でロードされたパイロットの周波数、レーザにより指定された波長ドリフト範囲のような先験的パラメータに基づいて、受信機側の隣接チャネルのパイロットの周波数範囲を決定してもよい。同様に、本実施例はこれらのパラメータの具体的な値を限定しない。
本実施例では、チャネル間隔の変動範囲を[35GHz 40GHz]に設定し、送信側でロードされたパイロット信号の周波数fpを16GHzに設定し、集積可変レーザモジュールの波長ドリフト範囲を±1.25GHzに設定すると、隣接チャネルのパイロット周波数範囲が約[17.75GHz 25.75GHz]である。該周波数範囲を追加されたバンドパスフィルタの3dBカットオフ帯域幅とする。
図4に示すように、左の影部は、隣接チャネルについて追加されたフィルタの応答を示している。同様に、本発明はフィルタの種類に限定されず、矩形フィルタ又はガウスフィルタ等であってもよい。
図3に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置300は、周波数シフト部302をさらに含んでもよい。
周波数シフト部302は、フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う。
関数計算部201は、フィルタリング及び周波数シフト処理後の信号、並びに該相関長さを用いて該チャネルの相関関数を計算してもよい。
本実施例では、信号はフィルタリング部301の雑音除去の後で周波数シフト部302に入る。周波数シフト部302は、中間チャネルのパイロット及び隣接チャネルのパイロットをゼロ周波数に近い位置にシフトできる。
具体的には、式2により実現されてもよい。
z(n)=r(n)×p(n)* 式2
z(n)=r(n)×p(n)* 式2
fpはパイロット周波数を表し、Tはサンプリング周期を表す。
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数の範囲は約[14.75GHz 17.75GHz]であり、隣接チャネルのパイロット周波数の範囲は約[17.75GHz 25.75GHz]である。これから分かるように、推定すべきパイロット周波数が比較的に高く、周波数オフセットの推定の性能に影響を与えてしまう。
式2により、中間チャネルのパイロット周波数の範囲は約[−1.75GHz 1.75GHz]となり、隣接チャネルのパイロット周波数の範囲は約[1.75GHz 9.75GHz]となる。よって、周波数シフト処理は、推定すべきパイロット周波数の範囲をある程度低減でき、後続の周波数オフセットの推定の性能を向上できる。
本実施例では、受信信号に対して前処理を行った後に、周波数オフセットの推定を行い、中間チャネルのパイロット周波数オフセットfEst1及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットfEst2を取得してもよい。
本発明の実施例では、周波数オフセットの推定を1段階周波数オフセット推定と2段階周波数オフセット推定とに分け、1段階周波数オフセット推定は、パイロット周波数オフセットの分数部分のみを取得し、2段階周波数オフセット推定は、1段階周波数オフセット推定により取得された分数部分を用いて周波数オフセット全体を推定してもよい。
以下は、1段階周波数オフセット推定及び2段階周波数オフセット推定をそれぞれ説明する。
ここで、z(n)は前処理後の信号を表し、Lは相関長さを表し、Nはz(n)の長さを表し、z(n−L)*はz(n−L)の共役を表す。
ここで、Δfはパイロット周波数オフセットを表し、Tはサンプリング周期を表し、N(n)は雑音信号を表す。
式6からR(L)の位相Phaseとパイロット周波数オフセットΔfとの関係を取得でき、以下の式7の通りである。
Phase=2π*Δf*L*T 式7
Phase=2π*Δf*L*T 式7
従って、任意の方法によりR(L)の位相を取得すると、式7に従ってパイロット周波数オフセットを算出できる。
本実施例では、式8に示すように、角度関数(angle関数)を用いてR(L)位相を取得してもよい。
Phasedec=angle(R(L)) 式8
Phasedec=angle(R(L)) 式8
angle関数により推定可能な位相範囲が[0 2π]であり、即ちPhasedec∈[0 2π]となるため、該方法は、R(L)の位相が2πよりも小さい場合にのみ適用する。angle関数の具体的な内容は関連技術、例えばMATLABの関連内容を参照してもよい。
相関長さに対応する位相が2π以下である場合は、周波数オフセット推定部203は、該相関長さに対応する位相を用いてパイロット周波数オフセットを直接取得してもよい。即ちPhase<2πの場合、Phase=Phasedec、この場合、式4、式7及び式8を用いてパイロット周波数オフセットΔfを直接算出してもよい。
式7から分かるように、サンプリング周期が固定している場合、位相の大きさはパイロット周波数オフセット及び相関長さLにより決定される。本実施例では、例えば
、信号が周波数シフト部302を経た後に、隣接チャネルのパイロット周波数範囲は約[1.75GHz 9.75GHz]であり、隣接チャネルについて、推定すべきパイロット周波数オフセットは依然として比較的に大きい。これによって、位相が2πを超え、即ちPhase>2πとなり、式7が推定可能な位相範囲が2π以下であるため、位相Phaseは以下で表されてもよい。
Phase=2π×i+Phasedec 式9
Phase=2π×i+Phasedec 式9
ここで、iは整数を表し、2π×iは位相の整数部分を表し、Phasedecは位相の分数部分を表す。この場合は、式8により算出された位相は真の位相の分数部分のみである。真の位相Phaseを取得するために、2段階周波数オフセット推定を行う必要がある。
2段階周波数オフセット推定では、複数のPhasedecを用いて真の位相Phaseを取得してもよい。式7から分かるように、位相Phaseは相関長さLの線形関数であり、且つ傾きは以下の式を満たす。
k=2π*Δf*T 式10
k=2π*Δf*T 式10
従って、位相に対応する傾きに基づいて周波数オフセットΔfを求めることができる。
図5は本発明の実施例1の周波数オフセット推定部を示す図である。図5に示すように、周波数オフセット推定部302は、フィッティング部501、傾き計算部502及び周波数オフセット決定部503を含んでもよい。
フィッティング部501は、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行う。
傾き計算部502は、フィッティング結果に基づいて少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算する。
周波数オフセット決定部503は、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを決定する。
図5に示すように、周波数オフセット推定部302は、位相調整部504をさらに含んでもよい。
位相調整部504は、少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得する。
フィッティング部501は、調整後の位相に基づいて1次フィッティングを行ってもよい。
例えば、異なる相関長さL=L1,L2,L3,…Lnを設定し、式4を用いて異なるLjについての相関値R(Lj)を求めてもよく、j=1,2,3…n。そして、式8を用いて異なるLjについての位相
(外1)
をそれぞれ求めてもよい。隣接する2つの位相
(外2)
の差がπよりも大きい場合、
(外3)
に2πを加算して新たな位相値Phasej+1を取得する。これによって、複数の相関長さにそれぞれ対応する位相を取得できる。
(外1)
をそれぞれ求めてもよい。隣接する2つの位相
(外2)
の差がπよりも大きい場合、
(外3)
に2πを加算して新たな位相値Phasej+1を取得する。これによって、複数の相関長さにそれぞれ対応する位相を取得できる。
図6は本発明の実施例の複数の位相を示す図であり、位相と相関長さLとの関係を示している。図6に示すように、横軸はLを表し、縦軸は位相を表し、実線は全ての位相の分数部分
(外4)
を表し、破線は位相調整後に取得された新たな位相値Phasejを表す。
(外4)
を表し、破線は位相調整後に取得された新たな位相値Phasejを表す。
本実施例では、位相Phasejを取得した後に、Phasejに対して1次フィッティングを行って傾きkを取得し、傾きkに基づいて式10を用いてパイロット周波数オフセットΔfを決定できる。
図7は本発明の実施例1のパイロット周波数オフセットの推定を示す図であり、送信側及び受信側の本発明と関連する部分の信号処理を示している。図7に示すように、送信側ではシンボルマッピング、パルス整形及びパイロット信号のローディング等の処理を行ってもよい。そして、信号は伝送チャネルを経て受信側に到達する。受信側では、前処理(例えばフィルタリング及び周波数シフト)を行ってもよく、そして周波数オフセット推定(1段階周波数オフセット推定及び2段階周波数オフセット推定を含む)を行ってもよい。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定できる。
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定してもよい。
図3に示すように、パイロット周波数オフセットの処理装置300は、間隔決定部303をさらに含んでもよい。
間隔決定部303は、中間チャネルのパイロット周波数オフセット、隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定する。
即ち、中間チャネルのパイロット周波数オフセットfEst1及び隣接チャネルのパイロット周波数オフセットfEst2を正確に推定した後に、式1に従って隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を推定できる。
上記の実施例によれば、相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
<実施例2>
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理方法を提供し、実施例1と同様な内容について説明を省略する。
本発明の実施例はパイロット周波数オフセットの処理方法を提供し、実施例1と同様な内容について説明を省略する。
図8は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理方法を示す図である。図8に示すように、該処理方法は以下のステップを含む。
ステップ801:受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する。
ステップ802:該相関関数に基づいて該相関長さに対応する位相を計算する。
ステップ803:相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいて該チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。
図9は本発明の実施例のパイロット周波数オフセットの処理方法を示すもう1つの図である。図9に示すように、該処理方法は以下のステップを含む。
ステップ901:受信側信号に対してフィルタリング処理を行う。
ステップ902:フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う。
フィルタリング及び周波数シフトの方法は実施例1を参照してもよい。
ステップ903:2つ以上の相関長さLjを決定する。
ステップ904:受信側信号及び相関長さLjを用いてチャネルの相関関数を計算する。
ステップ905:相関関数に基づいて相関長さLjに対応する位相を計算する。
ステップ906:位相(例えばL1に対応する位相)が2πよりも大きいか否かを判断する。2πよりも大きい場合はステップ907を実行し、そうでない場合はステップ911を実行する。
ステップ907:取得された2つ以上の位相を調整する。
例えば、2つの隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得する。
ステップ908:調整後のこれらの位相に対して1次フィッティングを行う。
ステップ909:フィッティング結果に基づいて対応する傾きを計算する。
ステップ910:該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを決定する。
ここで、以下の式を用いてもよい。
k=2π*Δf*T
kは対応する傾きであり、Δfはチャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である。
kは対応する傾きであり、Δfはチャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である。
ステップ911:該位相(例えばL1に対応する位相)に基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを取得する。
ここで、以下の式を用いてもよい。
Phase=2π*Δf*L*T
Phaseは該相関長さに対応する位相であり、Δfはパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である。
Phaseは該相関長さに対応する位相であり、Δfはパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である。
なお、図9は単なる本発明の実施例を説明するためのものであり、本発明はこれに限定されない。例えば、各ステップの実行順序を適切に調整してもよいし、他のステップを追加してもよいし、一部のステップを削除してもよい。当業者は上記の内容に基づいて適切な変形を行ってもよく、上記図面の記載に限定されない。
図9では、ステップ903乃至ステップ905において2つ以上の相関長さに対応する位相を直接計算し、そのうち1つの位相(例えばL1に対応する位相)が2πよりも大きい場合、2つ以上の相関長さに対応する傾きを計算する。しかし、本発明は、これに限定されず、例えばまず1つの相関長さ(L1)に対応する位相を計算し、該位相が2πよりも大きい場合、もう1つ以上の相関長さ(L2等)を決定して対応する位相を計算し、そして、これらの相関長さに対応する傾きを計算してもよい。
本実施例では、中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定してもよい。該処理方法は、中間チャネルのパイロット周波数オフセット、隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定するステップ、をさらに含んでもよい。
上記実施例によれば、相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、該傾きに基づいてチャネルのパイロット周波数オフセットを推定する。これによって、パイロット周波数オフセットを正確に推定でき、各チャネル間隔を正確に判断できる。
<実施例3>
本発明の実施例は、送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムをさらに提供する。
本発明の実施例は、送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムをさらに提供する。
図10は本発明の実施例の波長分割多重通信システムを示す図である。図10に示すように、波長分割多重通信システム1000は、送信機1001及び受信機1002を含む。
ここで、送信機1001は、シンボルマッピング、パルス整形及びパイロットローディング等の処理を行ってもよい。
受信機1002は、実施例1に記載のパイロット周波数オフセットの処理装置200又は300を含んでもよい。
本発明の実施例は、入力された光信号を2つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換できる受信機をさらに提供し、2つの偏光状態はH偏光状態及びV偏光状態を含んでもよい。
図11は本発明の実施例の受信機を示す図である。図11に示すように、該受信機1100は、局部レーザ発振器1110、光混合器1101、光電検出器(O/E)1102、1104、1106及び1108、A/D変換器(ADC)1103、1105、1107及び1109、分散補償器1111、等化器1112、並びにパイロット周波数オフセットの処理装置1113を含む。
パイロット周波数オフセットの処理装置1113の構成は実施例1における図3に示しているものであり、ここでその説明が省略される。局部レーザ発振器1110はローカル光源を提供し、光信号は、光混合器1101、光電検出器(O/E)1102、1104、A/D変換器(ADC)1103、1105により1つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換される。該光信号は、光混合器1101、光電検出器(O/E)1106、1108、A/D変換器(ADC)1107、1109によりもう1つの偏光状態におけるベースバンド信号に変換され、その具体的なプロセスは従来技術と類似し、ここでその説明が省略される。
また、光対雑音比(OSNR:Optical Signal Noise Ratio)の推定が周波数オフセット及び位相雑音により影響されると、受信機1100は、周波数オフセット補償器及び位相雑音補償器(図11では図示せず)をさらに含んでもよい。
なお、図11は単なる本発明の受信機を例示的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されない。受信機1100は、図11に示している全ての構成部を含む必要がない。また、受信機1100は、図11に示していない構成部をさらに含んでもよく、従来技術を参照してもよい。
本発明の実施例は、受信機においてプログラムを実行する際に、コンピュータに、該受信機において実施例2に記載のパイロット周波数オフセットの処理方法を実行させる、コンピュータ読み取り可能なプログラムをさらに提供する。
本発明の実施例は、コンピュータに、受信機において実施例2に記載のパイロット周波数オフセットの処理方法を実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する、記憶媒体をさらに提供する。
本発明の以上の装置及び方法は、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアを結合して実現されてもよい。本発明はコンピュータが読み取り可能なプログラムに関し、該プログラムはロジック部により実行される時に、該ロジック部に上述した装置又は構成要件を実現させる、或いは該ロジック部に上述した各種の方法又はステップを実現させることができる。本発明は上記のプログラムを記憶するための記憶媒体、例えばハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、フラッシュメモリ等に関する。
以上、具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明しているが、上記の説明は、例示的なものに過ぎず、本発明の保護の範囲を限定するものではない。本発明の趣旨及び原理を離脱しない限り、本発明に対して各種の変形及び修正を行ってもよく、これらの変形及び修正も本発明の範囲に属する。
また、上述の各実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
パイロット周波数オフセットの処理装置であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置。
(付記2)
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行うフィッティング手段と、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算する傾き計算手段と、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定する周波数オフセット決定手段と、を含む、付記1に記載の処理装置。
(付記3)
前記周波数オフセット決定手段は、以下の式を用い、
k=2π*Δf*T
kは前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きであり、Δfは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記2に記載の処理装置。
(付記4)
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、前記第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得する位相調整手段、をさらに含み、
前記フィッティング手段は、調整後の位相に基づいて1次フィッティングを行う、付記2に記載の処理装置。
(付記5)
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得する、付記1に記載の処理装置。
(付記6)
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記周波数オフセット推定手段は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定する、付記1に記載の処理装置。
(付記7)
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定する間隔決定手段、をさらに含む、付記6に記載の処理装置。
(付記8)
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う周波数シフト手段と、をさらに含む、付記1に記載の処理装置。
(付記9)
前記関数計算手段は、以下の式を用い、
(付記1)
パイロット周波数オフセットの処理装置であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置。
(付記2)
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行うフィッティング手段と、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算する傾き計算手段と、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定する周波数オフセット決定手段と、を含む、付記1に記載の処理装置。
(付記3)
前記周波数オフセット決定手段は、以下の式を用い、
k=2π*Δf*T
kは前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きであり、Δfは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記2に記載の処理装置。
(付記4)
前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、前記第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得する位相調整手段、をさらに含み、
前記フィッティング手段は、調整後の位相に基づいて1次フィッティングを行う、付記2に記載の処理装置。
(付記5)
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得する、付記1に記載の処理装置。
(付記6)
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記周波数オフセット推定手段は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定する、付記1に記載の処理装置。
(付記7)
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定する間隔決定手段、をさらに含む、付記6に記載の処理装置。
(付記8)
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う周波数シフト手段と、をさらに含む、付記1に記載の処理装置。
(付記9)
前記関数計算手段は、以下の式を用い、
前記位相計算手段は、角度関数を用いて前記相関長さに対応する位相を取得し、
Z(n)は前記受信側信号を表し、NはZ(n)の長さを表し、Lは前記相関長さであり、R(L)は前記相関関数を表し、*は共役演算を表す、付記1に記載の処理装置。
(付記10)
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、以下の式を用い、
Phase=2π*Δf*L*T
Phaseは前記相関長さに対応する位相であり、Δfは前記パイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記5に記載の処理装置。
(付記11)
パイロット周波数オフセットの処理方法であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法。
(付記12)
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップは、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行うステップと、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算するステップと、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定するステップと、を含む、付記11に記載の処理方法。
(付記13)
以下の式を用い、
k=2π*Δf*T
kは前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きであり、Δfは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記12に記載の処理方法。
(付記14)
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、前記第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得するステップ、をさらに含む、付記12に記載の処理方法。
(付記15)
前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得するステップ、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記16)
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記処理方法は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定するステップ、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記17)
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定するステップ、をさらに含む、付記16に記載の処理方法。
(付記18)
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うステップと、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行うステップと、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記19)
送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムであって、
前記受信機は、付記1乃至10の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む、波長分割多重通信システム。
(付記20)
付記1乃至10の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む受信機。
Z(n)は前記受信側信号を表し、NはZ(n)の長さを表し、Lは前記相関長さであり、R(L)は前記相関関数を表し、*は共役演算を表す、付記1に記載の処理装置。
(付記10)
前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、以下の式を用い、
Phase=2π*Δf*L*T
Phaseは前記相関長さに対応する位相であり、Δfは前記パイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記5に記載の処理装置。
(付記11)
パイロット周波数オフセットの処理方法であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法。
(付記12)
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップは、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行うステップと、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算するステップと、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定するステップと、を含む、付記11に記載の処理方法。
(付記13)
以下の式を用い、
k=2π*Δf*T
kは前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きであり、Δfは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、付記12に記載の処理方法。
(付記14)
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、前記第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得するステップ、をさらに含む、付記12に記載の処理方法。
(付記15)
前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得するステップ、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記16)
前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記処理方法は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定するステップ、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記17)
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定するステップ、をさらに含む、付記16に記載の処理方法。
(付記18)
前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うステップと、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行うステップと、をさらに含む、付記11に記載の処理方法。
(付記19)
送信機及び受信機を含む波長分割多重通信システムであって、
前記受信機は、付記1乃至10の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む、波長分割多重通信システム。
(付記20)
付記1乃至10の何れかに記載のパイロット周波数オフセットの処理装置を含む受信機。
Claims (10)
- パイロット周波数オフセットの処理装置であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算する関数計算手段と、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算する位相計算手段と、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定手段と、を含む、処理装置。 - 前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相に対して1次フィッティングを行うフィッティング手段と、
フィッティング結果に基づいて前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きを計算する傾き計算手段と、
前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定する周波数オフセット決定手段と、を含む、請求項1に記載の処理装置。 - 前記周波数オフセット決定手段は、以下の式を用いて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを決定し、
k=2π*Δf*T
kは前記少なくとも2つの相関長さに対応する傾きであり、Δfは前記チャネルのパイロット周波数オフセットであり、Tはサンプリング周期である、請求項2に記載の処理装置。 - 前記周波数オフセット推定手段は、
前記少なくとも2つの相関長さに対応する位相のうち、隣接する第1位相と第2位相との差がπよりも大きい場合、前記第2位相に2πを加算して調整後の第2位相を取得する位相調整手段、をさらに含み、
前記フィッティング手段は、調整後の位相に基づいて1次フィッティングを行う、請求項2に記載の処理装置。 - 前記周波数オフセット推定手段は、前記相関長さに対応する位相が2π以下である場合、前記相関長さに対応する位相に基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを取得する、請求項1に記載の処理装置。
- 前記周波数オフセット推定手段は、以下の式を用いて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定し、
Phase=2π*Δf*L*T
Phaseは前記相関長さに対応する位相であり、Δfは前記パイロット周波数オフセットであり、Lは前記相関長さであり、Tはサンプリング周期である、請求項5に記載の処理装置。 - 前記チャネルは、中間チャネル又は隣接チャネルであり、
前記周波数オフセット推定手段は、前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット及び前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセットをそれぞれ推定し、
前記処理装置は、
前記中間チャネルのパイロット周波数オフセット、前記隣接チャネルのパイロット周波数オフセット及び送信側でロードされたパイロット信号の周波数に基づいて、隣接する2つのチャネル間のチャネル間隔を決定する間隔決定手段、をさらに含む、請求項1に記載の処理装置。 - 前記受信側信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
フィルタリングされた信号に対して周波数シフト処理を行う周波数シフト手段と、をさらに含み、
前記関数計算手段は、フィルタリング及び周波数シフト処理後の信号、並びに前記相関長さを用いて前記チャネルの相関関数を計算する、請求項1に記載の処理装置。 - パイロット周波数オフセットの処理方法であって、
受信側信号及び相関長さを用いてチャネルの相関関数を計算するステップと、
前記相関関数に基づいて前記相関長さに対応する位相を計算するステップと、
前記相関長さに対応する位相が2πよりも大きい場合、少なくとも2つの相関長さに対応する位相に基づいて対応する傾きを計算し、前記傾きに基づいて前記チャネルのパイロット周波数オフセットを推定するステップと、を含む、処理方法。 - 請求項1に記載の処理装置を含む受信機。
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