JP7230568B2 - 適応等化回路および光受信器 - Google Patents
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Description
(実施の形態にかかる適応等化回路)
図1は、実施の形態にかかる適応等化回路の一例を示す図である。図1に示すように、実施の形態にかかる適応等化回路100は、バタフライFIRフィルタ110と、フィルタ係数更新制御部120と、雑音印加部130と、を備える。
図2は、実施の形態にかかる適応等化回路による補償対象の伝送路特性の一例を示す図である。図1に示した適応等化回路100は、たとえば図2に示す偏波回転200を補償する。偏波回転200は、信号光の偏波方向が伝送路において回転する現象である。図2に示すZ方向は、伝送路における信号光の進行方向を示している。
図5は、実施の形態にかかる光受信器の一例を示す図である。図5に示すように、実施の形態にかかる光受信器500は、コヒーレント受光フロントエンド510と、波形歪み補償器520と、位相調整器530と、適応等化回路100と、復調/データ再生回路540と、を備えるディジタルコヒーレント受信器である。
図6は、実施の形態にかかるフィルタ係数更新制御部の一例を示す図である。図6において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。また、図6において、矢印上に付された斜線は、その矢印が示す信号に、バタフライFIRフィルタ110のタップ数(後述のN)分のデータが並列で含まれていることを示す。
図7は、実施の形態にかかるバタフライFIRフィルタの一例を示す図である。バタフライFIRフィルタ110の構成について説明するが、バタフライFIRフィルタ610についてもバタフライFIRフィルタ110の構成と同様である。バタフライFIRフィルタ110は、たとえば、図7に示すように、FIRフィルタ711~714と、加算部721,722と、を備える。
図8は、実施の形態にかかるFIRフィルタの一例を示す図である。FIRフィルタ711の構成について説明するが、FIRフィルタ712~714の構成についてもFIRフィルタ711の構成と同様である。図8に示すように、FIRフィルタ711は、N-1個の遅延部811~81(N-1)と、N個の乗算部821~82Nと、を備える、タップ数がNのFIRフィルタである。図8に示すWHH[1]~WHH[N]は、上述したフィルタ係数更新制御部120がバタフライFIRフィルタ110に設定するタップ係数WHHに含まれるタップ数分(N個)のタップ係数である。
図9は、実施の形態にかかる光受信器によるフラクショナルサンプリングの一例を示す図である。図9において、横軸は時間を示し、縦軸は光受信器500が受信する信号光の振幅を示している。
図10は、実施の形態にかかる適応等化回路による適応等化の一例を示す図である。FIRフィルタ711における適応等化について説明するが、FIRフィルタ712~714における適応等化についても同様である。
図11は、フラクショナル適応等化による伝送路特性の補償精度の低下の一例を示す参考図である。FIRフィルタ711について説明するが、FIRフィルタ712~714についても同様である。
図12は、フラクショナル適応等化における周波数ごとのゲイン特性の一例を示す参考図である。図12において、横軸は適応等化回路100から出力される信号の周波数を、サンプリング周波数の1/2を1.0として示している。縦軸は適応等化回路100から出力される信号のゲイン特性(すなわちタップ係数の大きさ)を示している。
図13は、実施の形態にかかる適応等化回路における周波数ごとのゲイン特性の一例を示す図である。図13において、図12に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。上述のように、適応等化回路100は、雑音印加部130によりフィルタ係数更新制御部120の入力信号に信号帯域外の雑音を印加する。
図14は、実施の形態にかかる適応等化回路による伝送路特性の補償精度の低下の抑制の一例を示す図である。図14において、図11に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。上述のように、信号帯域外で減衰したタップ係数WHHを生成することにより、タップ係数1101~1103はたとえば図14に示すものになる。
図15は、実施の形態にかかる適応等化回路による処理の一例を示すフローチャートである。図6に示した適応等化回路100は、たとえば図15に示す処理を実行する。まず、適応等化回路100は、コヒーレント受光フロントエンド510により得られた受信信号を入力する(ステップS1501)。たとえば図5に示した例においては、適応等化回路100は位相調整器530から出力された信号(Hin,Vin)を受信信号として入力する。
図16は、実施の形態にかかるフィルタ係数更新制御部の他の一例を示す図である。図16において、図6に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16に示すように、フィルタ係数更新制御部120は、バタフライFIRフィルタ610を備えていなくてもよい。
図17は、実施の形態にかかる適応等化回路による処理の他の一例を示すフローチャートである。図16に示した適応等化回路100は、たとえば図17に示す処理を実行する。図17に示すステップS1701~S1705は、図15に示したステップS1501~S1505と同様である。ただし、ステップS1705において、適応等化回路100は、ステップS1703において雑音を印加した受信信号に対して、バタフライFIRフィルタ110によるフィルタリングを行う。
図18は、実施の形態にかかる雑音印加部の一例を示す図である。雑音印加部130は、たとえば、図18に示すように、乱数生成部1801と、フーリエ変換部1802と、ハイパスフィルタ1803と、逆フーリエ変換部1804と、印加部1805と、を備える。乱数生成部1801は、時間的にランダムに変化する乱数列を生成し、生成した乱数列を時間領域の雑音としてフーリエ変換部1802へ出力する。
図19は、実施の形態にかかる雑音印加部が生成する時間領域の雑音の一例を示す図である。図19において、横軸はサンプルを示し、縦軸は雑音振幅を示している。信号Hinに印加するH偏波成分の雑音について説明するが、信号Vinに印加するV偏波成分の雑音についても同様である。
図20は、実施の形態にかかる雑音印加部が生成する周波数領域の雑音の一例を示す図である。図20において、横軸は、周波数を、サンプリング周波数の1/2を1.0として示している。縦軸は雑音RMS(Root Mean Square:二乗平均平方根)を示している。信号Hinに印加するH偏波成分の雑音について説明するが、信号Vinに印加するV偏波成分の雑音についても同様である。
図21は、実施の形態にかかる雑音印加部による処理の一例を示すフローチャートである。図18に示した雑音印加部130は、たとえば図21に示す処理を実行する。まず、雑音印加部130は、乱数生成部1801により、乱数列を生成する(ステップS2101)。これにより、時間領域の雑音を生成することができる。
図22は、実施の形態にかかる雑音印加部の他の一例を示す図である。図18において、雑音印加部130が周波数領域で信号帯域外の雑音を生成する構成について説明したが、雑音印加部130が時間領域で信号帯域外の雑音を生成する構成としてもよい。
図23は、実施の形態にかかる雑音印加部が生成する時間領域の雑音の他の一例を示す図である。図23において、横軸はサンプルを示し、縦軸は雑音振幅を示している。信号Hinに印加するH偏波成分の雑音について説明するが、信号Vinに印加するV偏波成分の雑音についても同様である。図23に示す例では、図22に示した変調処理部2204は雑音の位相変調を行う。
図24は、実施の形態にかかる雑音印加部が生成する周波数領域の雑音の他の一例を示す図である。図24において、横軸は、周波数を、サンプリング周波数の1/2を1.0として示している。縦軸は雑音RMSを示している。信号Hinに印加するH偏波成分の雑音について説明するが信号Vinに印加するV偏波成分の雑音についても同様である。
図25は、実施の形態にかかる雑音印加部による処理の他の一例を示すフローチャートである。図22に示した雑音印加部130は、たとえば図25に示す処理を実行する。図25に示す処理は、たとえばサンプル周期ごとに実行される。まず、雑音印加部130は、予め設定した所定のサンプル期間が経過したか否かを判断する(ステップS2501)。所定のサンプル期間は、たとえば上述のqサンプルに相当する期間である。
図26は、実施の形態にかかる雑音印加部のさらに他の一例を示す図である。図26において、図18に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。雑音印加部130は、たとえば、図26に示すように、乱数生成部1801と、ハイパスフィルタ1803と、印加部1805と、を備えてもよい。すなわち、雑音印加部130は、図18に示した構成においてフーリエ変換部1802および逆フーリエ変換部1804を省いた構成としてもよい。
図27は、実施の形態にかかる雑音印加部による処理のさらに他の一例を示すフローチャートである。図26に示した雑音印加部130は、たとえば図27に示す処理を実行する。まず、雑音印加部130は、乱数生成部1801により、乱数列を生成する(ステップS2701)。これにより、時間領域の雑音を生成することができる。
前記信号に対して前記信号の帯域外の雑音を印加する印加部と、
前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に基づいて、前記信号における伝送路特性を補償する前記タップ係数を前記フィルタに設定する制御部と、
を備えることを特徴とする適応等化回路。
前記第1フィルタは、前記印加部によって前記雑音が印加されていない前記信号に対して前記フィルタリングを行う、
ことを特徴とする付記1~3のいずれか一つに記載の適応等化回路。
前記フィルタは、前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に対して前記フィルタリングを行う、
ことを特徴とする付記1~3のいずれか一つに記載の適応等化回路。
前記信号に対して前記信号の帯域外の雑音を印加する印加部と、
前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に基づいて、前記信号における伝送路特性を補償する前記タップ係数を前記フィルタに設定する制御部と、
を備えることを特徴とする光受信器。
100 適応等化回路
110,610 バタフライFIRフィルタ
120 フィルタ係数更新制御部
130 雑音印加部
200 偏波回転
211 X偏波成分
212 Y偏波成分
221,222 偏光方向
300 偏波間ディレイ差
400 偏波間ロス差
500 光受信器
501 ディジタル回路
510 コヒーレント受光フロントエンド
520 波形歪み補償器
530 位相調整器
540 復調/データ再生回路
621,622,631,632 演算部
641~644,821~82N 乗算部
651~654,721,722 加算部
711~714 FIRフィルタ
811~81(N-1) 遅延部
900 信号波形
901~909 シンボルポイント
1011~1016 サンプリング結果
1021~1023 FIR処理
1031~1033 出力
1101~1103 タップ係数
1104,1105 端部
1201 周波数ゲイン特性
1202 帯域外領域
1801,2201,2203 乱数生成部
1802 フーリエ変換部
1803 ハイパスフィルタ
1804 逆フーリエ変換部
1805,2205 印加部
1901,1902,2301,2302 雑音波形
2001,2002,2401,2402 スペクトル
2202 振幅反転部
2204 変調処理部
Claims (7)
- 入力された信号に対して、設定されたタップ係数に基づくフィルタリングを行うフィルタと、
前記信号に対して前記信号の帯域外の雑音を印加する印加部と、
前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に基づいて、前記信号における伝送路特性による受信信号の歪を補償する前記タップ係数を前記フィルタに設定する制御部と、
を備えることを特徴とする適応等化回路。 - 前記制御部は、前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に対して前記フィルタ(以下、「第1フィルタ」と称する。)と同じフィルタリングを行う第2フィルタを有し、前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号と、前記第2フィルタによって前記フィルタリングが行われた前記信号と、に基づいて前記タップ係数を前記第1フィルタに設定し、
前記第1フィルタは、前記印加部によって前記雑音が印加されていない前記信号に対して前記フィルタリングを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の適応等化回路。 - 前記制御部は、前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号と、前記フィルタによって前記フィルタリングが行われた前記信号と、に基づいて前記タップ係数を前記フィルタに設定し、
前記フィルタは、前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に対して前記フィルタリングを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の適応等化回路。 - 前記印加部は、乱数列をフーリエ変換して得られた雑音から前記帯域外の雑音を抽出し、抽出した前記雑音を逆フーリエ変換して得られた雑音を前記信号に対して印加することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の適応等化回路。
- 前記印加部は、生成した雑音の振幅の正負を前記信号の1サンプルごとに反転させ、振幅の正負を反転させた前記雑音を前記信号の複数サンプルごとに、他に生成した乱数で変調することにより得られた雑音を前記信号に対して印加することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の適応等化回路。
- 前記印加部は、乱数列をハイパスフィルタに通して得られた雑音を前記信号に対して印加することを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の適応等化回路。
- 信号光を光電変換して得られた信号を、前記信号光のサンプリング周波数の非整数倍の周波数でサンプリングして得られたディジタルの信号に対して、設定されたタップ係数に基づくフィルタリングを行うフィルタと、
前記信号に対して前記信号の帯域外の雑音を印加する印加部と、
前記印加部によって前記雑音が印加された前記信号に基づいて、前記信号における伝送路特性による受信信号の歪を補償する前記タップ係数を前記フィルタに設定する制御部と、
を備えることを特徴とする光受信器。
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