(57)【要約】【課題】本発明は、偏波依存損失（PDL）推定装置、方法及び受信機を提供する。【解決手段】二重偏波状態信号を受信する受信機に用いられる偏波依存損失推定方法は、前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；均衡化された後の二重偏波状態信号と均衡化される前の二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び、前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算することを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重偏波状態信号を受信する受信機に構成される偏波依存損失の推定装置であって、
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行うための均衡化ユニット；
均衡化された後の二重偏波状態信号と均衡化される前の二重偏波状態信号に対して相関演算を行うための相関処理ユニット；
前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成するための形成ユニット；及び
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するための計算ユニットを含む、推定装置。
【請求項２】
請求項1に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；及び
均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行うように構成される、推定装置。
【請求項３】
請求項2に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
各相互相関処理について、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取るための共役取得ユニット；
該相互相関処理を行うもう１つのパスの信号を遅延させて遅延信号を得るための遅延処理ユニット；
前記共役と前記遅延信号の乗積を計算し、乗積結果について期待値を取ることで相関値ベクトルを得るためのベクトル取得ユニット；及び
前記相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置を確定し、該位置に対応する相関値を得るための相関値取得ユニットを含む、推定装置。
【請求項４】
請求項2に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
各相互相関処理について、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取るための共役取得ユニット；及び
前記共役と該相互相関処理を行うもう１つの信号に対してアラインメントを行った後に両者の乗積を計算し、乗積結果について期待値を取ることで相関値を得るための相関値取得ユニットを含む、推定装置。
【請求項５】
請求項1に記載の推定装置であって、
前記形成ユニットが前記相関演算の結果に基づいて形成した推定マトリックスは、
【数１】
2018074572.tif 000012
のように表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、
M1は、均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M2は、均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり；
M3は、均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化された後のH偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M4は、均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化された後のV偏波状態信号と均衡化される前のV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値である、推定装置。
【請求項６】
請求項1に記載の推定装置であって、
前記計算ユニットは、
前記推定マトリックスに対して特異値分解を行うための分解ユニット；
分解後のマトリックスに基づいて前記固有値を得るための固有値取得ユニット；及び
前記固有値に基づいて前記偏波依存損失の値を計算し、また、分解後のマトリックスを用いて前記偏波依存損失の回転角度を得るための損失取得ユニットを含む、推定装置。
【請求項７】
請求項6に記載の推定装置であって、
前記推定マトリックスは、特異値分解された後に、
A=U×S×VT
のように表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、マトリックスUは、１つの2×2のユニタリマトリックスであり、Sは、１つの2×2の対角マトリックスであり、Vは、１つの2×2のユニタリマトリックスである、推定装置。
【請求項８】
請求項7に記載の推定装置であって、
前記損失取得ユニットは、さらに、
前記マトリックスS中の対角線上の要素の比に基づいて、前記偏波依存損失の値を取得し、また、前記マトリックスV及びマトリックスUに基づいて、それぞれ、前記偏波依存損失の第一回転角度及び第二回転角度を取得するように構成される、推定装置。
【請求項９】
二重偏波状態信号を受信する受信機に用いられる偏波依存損失の推定方法であって、
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；
均衡化された後の二重偏波状態信号と均衡化される前の二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；
前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算することを含む推定方法。
【請求項１０】
受信機であって、
受信した二重偏波状態の光信号を電気信号に変換するための光電変換器；及び
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い、均衡化された後の二重偏波状態信号と均衡化される前の二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し、また、前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するためのデジタル信号処理器を含む、受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術に関し、特に、偏波依存損失（PDL）推定装置、方法及び受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー通信技術の発展に伴い、光ファイバー伝送容量へのニーズも益々高くなっている。今のところ、光ファイバー通信システムは、主に、偏波多重化技術を採用することで、システム伝送容量を向上させる。偏波多重化技術は、２つの直交した偏波状態（H偏波状態及びV偏波状態）上で異なる変調信号をロード（load）することで、バンド幅が増えることなく、システム伝送容量を１倍向上させることができる。
【０００３】
しかし、偏波多重化高速光ファイバー通信システムの場合、長距離伝送時に、光ファイバーリンク上で偏波状態に関する幾つかの効果による損傷を考慮する必要がある。例えば、偏波モード分散（PMD、Polarization  Mode  Dispersion）、偏波依存損失（PDL、Polarization  Dependent  Loss）などのような効果は、光ファイバー通信パフォーマンスに無視できない影響を与えることがある。
【０００４】
光ファイバー中のPMDは、信号が２つの偏波状態上で異なる速度で前へ伝播するようにさせるため、パルス幅を大きくし、システムパフォーマンスを低下し得る。光ファイバー中のPDLとは、全ての可能な偏波状態下の光ファイバーの最大伝送パワーPmaxと最小伝送パワーPminの比であり、次の式で表すことができる。
【数１】
2018074572.tif 000003
【０００５】
よって、光ファイバー中のPDLは、２つの偏波状態上の光パワー及び信号対ノイズ比が変化するようにさせることができ、これにより、偏波多重化システムのパフォーマンスに酷い影響を及ぼすことができる。偏波多重化システムのパフォーマンスを向上させるために、光ファイバーリンク中のPDLを精確に推定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施例は、偏波依存損失（PDL）推定装置、方法及び受信機を提供する。受信端のデジタル信号処理（DSP、Digital  Signal  Processing）により、光ファイバーリンク中のPDLを精確に推定することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例の第一側面によれば、偏波依存損失推定装置が提供され、それは、二重偏波状態信号を受信する受信機に構成され、前記推定装置は、
均衡化ユニットであって、前処理後の二重偏波（dual  polarization）状態信号に対して均衡化を行うためのもの；
相関処理ユニットであって、均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行うためのもの；
形成ユニットであって、相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成するためのもの；及び
計算ユニットであって、前記推定マトリックスの固有値（eigenvalue）を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するためのものを含む。
【０００８】
本発明の実施例の第二側面によれば、偏波依存損失推定方法を提供し、それは、二重偏波状態信号を受信する受信機に用いられ、前記推定方法は、
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；
均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；
相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算することを含む。
【０００９】
本発明の実施例の第三側面によれば、受信機を提供し、前記受信機は、
光電変換器であって、受信した二重偏波状態の光信号を電気信号に変換するためのもの；及び
デジタル信号処理器であって、前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び、前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するためのものを含む。
【００１０】
本発明の実施例の有益な効果は、次の通りであり、即ち、受信端で均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成することにより、光ファイバーリンク中のPDLを精確に推定することができるだけでなく、受信端でオフラインのデジタル信号処理を行うこともでき、且つ余計なハードウェアオーバーヘッドを導入することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例における光伝送リンクのPDLのモデル化を示す図である。
【図２】本発明の実施例1における偏波依存損失推定方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例1における受信端の各モジュールを示す図である。
【図４】本発明の実施例1における相互相関処理を示す図である。
【図５】本発明の実施例1における相関処理を示す図である。
【図６】本発明の実施例1におけるもう１つの相互相関処理を示す図である。
【図７】本発明の実施例1におけるもう１つの相関処理を示す図である。
【図８】本発明の実施例1における偏波依存損失取得を示す図である。
【図９】本発明の実施例2における偏波依存損失推定装置を示す図である。
【図１０】本発明の実施例2における相関処理ユニットを示す図である。
【図１１】本発明の実施例2におけるもう１つの相関処理ユニットを示す図である。
【図１２】本発明の実施例2における計算ユニットを示す図である。
【図１３】本発明の実施例3における受信機を示す図である。
【図１４】本発明の実施例3におけるもう１つの受信機を示す図である。
【図１５】本発明の実施例3における光通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明を実施するための好適な形態を詳細に説明する。なお、以下に開示の実施形態は、例示に過ぎず、本発明を限定するものでない。
【００１３】
本願では、受信端でPDLを推定するために、まず、光ファイバーリンク中のPDLをモデル化する。図1は、本発明の実施例における光伝送リンクのPDLのモデル化を示す図であり、光ファイバー全体におけるPDLモデル化を示している。
【００１４】
図1に示すように、偏波回転マトリックス1は、Rotator1で表され、PDLは、偏波依存損失を表し、偏波回転マトリックス2は、Rotator2で表される。偏波回転マトリックスは、偏波回転角度と関係があり、偏波回転角度θに基づいて決定された回転マトリックスRotatorは、次の式で表することができる。
【数２】
2018074572.tif 000004
【００１５】
そのうち、δは、２つの偏波状態間の位相遅延を表す。公式2から分かるように、偏波回転マトリックスは、１つの2×2のユニタリマトリックス（unitary  matrix）である。公式2に示すように、PDLをモデル化するためのマトリックスは、実領域（real  domain）だけでなく、複素領域（complex  domain）にも適用することができる。
【００１６】
図1に基づいて光ファイバー中のPDLをモデル化し、光ファイバー伝送リンク中のPDLによる効果は、次の式のようにマトリックスPで表すことができる。
【数３】
2018074572.tif 000005
【００１７】
そのうち、θ1、δ1が示すマトリックスは、Rotator1を表し、θ2、δ2が示すマトリックスは、Rotator2を表し、中間の対角マトリックスは、PDLマトリックスを表し、そのうち、αは、推定する必要のあるPDLの値を表す。
【００１８】
以上、PDLのモデル化を例示的に説明したが、以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例は、偏波依存損失推定方法を提供し、それは、二重偏波状態信号を受信する受信機に用いられる。
【００２０】
図2は、本発明の実施例における偏波依存損失推定方法を示す図である。図2に示すように、前記推定方法は、次のようなステップを含む。
【００２１】
ステップ201：受信端で前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；
ステップ202：受信端で均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；
ステップ203：受信端で相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び
ステップ204：受信端で前記推定マトリックスの固有値を用いて二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算する。
【００２２】
本実施例では、受信端で受信信号に対して前処理を行うことができる。例えば、次のような１つ又は複数の処理を行っても良く、即ち、IQ（IQ、In-phase  Quadrature）不平衡除去、周波数オフセット補償、及び位相補償である。なお、本発明は、これに限られず、例えば、さらに他の前処理を含んでも良い。
【００２３】
図3は、本発明の実施例における受信端の各モジュールを示す図である。図3に示すように、受信端の処理は、４つのモジュール、即ち、前処理モジュール、均衡化モジュール、相関処理モジュール、及びPDL推定モジュールを含んでも良い。受信した信号は、まず、オプションとしての前処理モジュールを通過する。受信信号に対して前処理を行う目的は、後続のモジュールの推定精度を向上させるためである。前処理モジュールは、例えば、３つの機能ユニット、即ち、IQ不平衡除去ユニット、周波数オフセット補償ユニット、及び位相補償ユニットを含んでも良い。
【００２４】
図3に示すように、前処理モジュールを通過した後の信号は、均衡化モジュールモジュールに入り、その後、均衡化モジュールに入力されて均衡化モジュールから出力された信号を相関処理モジュールに入力し、最後に、相関結果をPDL推定モジュールに入力する。これにより、本発明の実施例は、受信機においてPDLを精確に推定することができる。
【００２５】
以下、各ステップについてさらに説明する。
【００２６】
本実施例では、前処理モジュールを経た後の信号は、均衡化モジュールに入力され、均衡化原理に基づいて、均衡化モジュールは、チャネルの非理想特性を均衡化することができる。よって、均衡化モジュールのワーキング原理は、次の式で表すことができる。
【数４】
2018074572.tif 000006
【００２７】
そのうち、E′Hは、均衡化モジュールに入力されるH偏波状態信号を表し、E′Vは、均衡化モジュールに入力されるV偏波状態信号を表し、EHは、均衡化モジュールから出力されたH偏波状態信号を表し、EVは、均衡化モジュールから出力されたV偏波状態信号を表す。Hは、チャネルのレスポンスを表す。
【００２８】
本実施例では、ステップ202では、均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、具体的には、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；及び、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行うことを含む。
【００２９】
一実施方式では、各相互相関処理について、次のような操作を行っても良く、即ち、前記相互相関処理を行おうとする１つのパス（path）の信号の共役を取り；前記相互相関処理を行おうとするもう１つのパスの信号を遅延させ；１つのパスの信号の共役と、もう１つのパスの信号の遅延後の信号の乗算を行い、そして、乗算の結果について期待値を取ることで、相関値ベクトルを取得する。
【００３０】
図4は、本発明の実施例における相互相関処理を示す図であり、ある相互相関処理を示している。図4に示すように、入力信号ｘ、ｙが、全て長さがN-1のベクトルであるとし、信号ｘは、異なる遅延処理を受けた後にそれぞれ信号ｙの共役と乗算し、E｛・｝は、期待値を取る操作を示し、各遅延後に係る乗積についてその期待値を取ることで、異なる遅延後に対応する相互相関値を得ることができ、その相関結果の長さは、2×N-1である。
【００３１】
図5は、本発明の実施例における相関処理を示す図である。図5に示すように、まず、均衡化モジュールの入力る信号E′H、E′V及び均衡化モジュールの出力信号EH、EVに対して相互相関処理を行い、相互相関アルゴリズムを用いて４組の相関値ベクトルC1、C2、C3、C4を次のように計算することができる。
【００３２】
C1=corr(E′H，EH)    （公式5）
C2=corr(E′H，EV)    （公式6）
C3=corr(E′V，EH)    （公式7）
C４=corr(E′V，EV)    （公式8）
そのうち、corrは、２つの信号に対しての相互相関演算を表す。
【００３３】
本実施例では、各相互相関ベクトルについて、前記相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置を確定し、そして、前記モジュラス値が最大の位置に対応する相関値を得ることができる。例えば、ベクトルC1について、モジュラス値の最大値を確定し、該最大値の位置を見つけ、その後、該位置に対応する相関値M1を取ることができる。
【００３４】
なお、上述の相互相関値ベクトルは、複素数の形式であっても良く、この場合、上述のように複素数形式のベクトルを処理した後に相関値を得ても良い。しかし、本発明は、これに限られず、例えば、上述の相互相関値ベクトルは、さらに、実数の形式であっても良く、即ち、複素数の形式の特例と表されても良い。それ相応に、各相互相関ベクトルについて最大値を取ることで、対応する相関値を取得することができる。
【００３５】
これにより、C1、C2、C3、C4の４つのベクトルに対してそれぞれ処理を行うことで、４つのM1、M2、M3、M4を得ることができる。この４つの値の大小は、光ファイバー中のPDL効果に関連し、この４つの値を用いて１つの2×2の推定マトリックスAを次の式のように形成することができる。
【数５】
2018074572.tif 000007
【００３６】
もう１つの実施方式では、各相互相関処理について次のような操作を行っても良く、即ち、前記相互相関処理を行おうとする１つのパスの信号の共役を取り；前記相互相関処理を行おうとする２つのパスの信号（そのうち、１つの信号の共役）に対してアラインメント（alignment）を行った後に両者に対して乗算を行い、そして、乗算の結果について期待値を取った後に相関値を取得する。
【００３７】
図6は、本発明の実施例におけるもう１つの相互相関処理を示す図であり、ある相互相関処理示している。図6に示すように、入力信号ｘ、ｙが、全て長さがN-1のベクトルであるとし、信号ｙの共役は、信号ｘとのアラインメントを取った後に信号ｘとの乗算を行い、E{・}は、期待値を取る操作を示し、これにより、対応する相互相関値を得ることができる。なお、如何に信号のアラインメントを行うかは、従来の方法を採用しても良い。
【００３８】
図7は、本発明の実施例におけるもう１つの相関処理を示す図である。図7に示すように、まず、均衡化モジュールの入力信号E′H、E′V及び均衡化モジュールの出力信号EH、EVに対して相互相関を行い、相互相関アルゴリズムを用いて４組の相関値M1、M2、M3、M4を次のように計算することができる。
【００３９】
M1=corr(E′H，EH)    （公式10）
M2=corr(E′H，EV)    （公式11）
M3=corr(E′V，EH)    （公式12）
M4=corr(E′V，EV)    （公式13）
そのうち、corrは、２つの信号に対しての相互相関演算を表す。
【００４０】
なお、以上、如何に相関演算を行うかを例示的に説明したが、本発明は、これに限られず、上述の具体的な実施方式に対して適切に調整又は変更をさらに行っても良い。また、信号の乗算、期待値の取得などの相互相関処理に関する具体的な内容については、従来の技術を参照することが可能である。
【００４１】
本実施例では、この４つの値の大小は、光ファイバー中のPDL効果に関連し、この４つの値を用いて１つの2×2の推定マトリックスAを次のように形成することができる。
【数６】
2018074572.tif 000008
【００４２】
本実施例では、受信端で該推定マトリックスの固有値を用いて二重偏波状態信号のPDLを計算することができる。以下、特異値分解（Singular  Value  Decomposition；SVD）を用いることを例として説明する。なお、本発明は、これに限られず、例えば、推定マトリックスに対して固有値を直接求め、そして、該固有値を用いてPDLを計算しても良い。
【００４３】
図8は、本発明の実施例における偏波依存損失取得を示す図である。図8に示すように、PDL取得プロセスは、次のようなステップを含んでも良い。
【００４４】
ステップ801：推定マトリックスに対して特異値分解を行う。
【００４５】
例えば、前記推定マトリックスは、特異値分解された後に、次の式で表すことができる。
【００４６】
A=U×S×VT    （公式14）
そのうち、Aは、前記推定マトリックスであり、この場合、マトリックスUは、１つの2×2のユニタリマトリックスであり、Sは、１つの2×2の対角マトリックスであり、Vは、１つの2×2のユニタリマトリックスである。
【００４７】
ステップ802：分解後のマトリックスに基づいて前記固有値を得る。
【００４８】
例えば、公式3と公式14を比較すれば分かるように、マトリックスUは、Rotator2を表し、マトリックスVは、Rotator1を表し、マトリックスSは、PDLマトリックスを表し；マトリックスSの対角線上の要素は、それぞれ、H偏波、V偏波状態上のパワー利得を表す。よって、前記マトリックスS中の対角線上の要素を前記推定マトリックスの固有値とすることができる。
【００４９】
ステップ803：前記固有値を用いて前記偏波依存損失の値を計算する。
【００５０】
例えば、前記マトリックスS中の対角線上の要素の比に基づいて、前記偏波依存損失の値を得ることができる。
【００５１】
ステップ804：分解後のマトリックスを用いて前記偏波依存損失の回転角度を取得する。
【００５２】
例えば、前記マトリックスUに基づいてPDLの第二回転角度θ2を得ることができ；前記マトリックスVに基づいて、PDLの第一回転角度θ1を得ることができる。
【００５３】
以上、特異値分解を採用することを例として説明したが、本発明は、これに限られず、例えば、他のマトリックス分解方法をさらに採用しても良い。また、特異値分解の具体的な内容については、従来の技術を参照することが可能である。
【００５４】
なお、上述の図面を用いて本発明の実施例を例示的に説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、各ステップ間の実行順序を適切に調整することができ、また、幾つかのステップを増減することもできる。言い換えると、当業者は、上述の内容をもとに適切に変更することができ、即ち、上述の図面の記載に限定されない。
【００５５】
以上、本発明に関連する各ステップ又はプロセスについて説明したが、本発明は、これに限られない。PDLの推定方法は、さらに、他のステップ又はプロセスを含んでも良い。なお、これらのステップ又はプロセスの具体的な内容については、従来の技術を参照することが可能である。
【００５６】
上述の実施例から分かるように、受信端で均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成することにより、光ファイバーリンク中のPDLを精確に推定することができるだけでなく、受信端でオフラインのデジタル信号処理を行うこともでき、且つ余計なハードウェアオーバーヘッドを導入することがない。
【実施例２】
【００５７】
本発明の実施例は、偏波依存損失推定装置を提供し、それは、二重偏波状態信号を受信する受信機に構成される。本発明の実施例は、実施例2における推定方法に対応し、同じ内容は、省略される。
【００５８】
図9は、本発明の実施例における偏波依存損失推定装置を示す図である。図9に示すように、偏波依存損失推定装置900は、次のようなものを含む。
【００５９】
均衡化ユニット901：前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；
相関処理ユニット902：均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；
形成ユニット903：相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び
計算ユニット904：前記推定マトリックスの固有値を用いて二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算する。
【００６０】
本実施例では、相関処理ユニット902は、具体的に、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；及び、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行うように構成される。
【００６１】
図10は、本発明の実施例における相関処理ユニットを示す図である。図10に示すように、相関処理ユニット902は、次のようなものを含んでも良い。
【００６２】
共役取得ユニット1001：各相互相関処理について、該相互相関処理を行おうとする１つのパスの信号の共役を取り；
遅延処理ユニット1002：前記相互相関処理を行おうとするもう１つのパスの信号に対して遅延を行い；
ベクトル取得ユニット1003：もう１つのパスの信号の遅延後の信号と、１つのパスの信号の共役との乗算を行い、乗算の結果について期待値を取った後に相関値ベクトルを取得する。
【００６３】
上述の共役取得ユニット1001、遅延処理ユニット1002、及びベクトル取得ユニット1003は、各相互相関処理について、関連する処理を行うことができ、これにより、各相互相関処理は、それぞれ、１つの相関値ベクトルを得ることができる。
【００６４】
図10に示すように、相関処理ユニット902は、さらに、次のようなものを含んでも良い。
【００６５】
相関値取得ユニット1004：前記相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置を確定し、そして、該位置処に対応する相関値を取得する。
【００６６】
これにより、遅延処理を行う場合、複数の相関値ベクトル（例えば、4つ）について、それぞれ、対応する相関値を取得し、トータルで複数の対応する相関値（例えば、4つ）を得ることができる。
【００６７】
図11は、本発明の実施例におけるもう１つの相関処理ユニットを示す図である。図11に示すように、相関処理ユニット902は、次のようなものを含んでも良い。
【００６８】
共役取得ユニット1101：各相互相関処理について、該相互相関処理を行おうとする１つのパスの信号の共役を取り；
相関値取得ユニット1102：前記相互相関処理を行おうとする２つの信号（そのうち、１つの信号の共役）に対してアラインメントを行った後に両者の乗算を行い、そして、乗算の結果について期待値を取った後に相関値を取得する。
【００６９】
これにより、遅延処理を行わない場合、対応する相関値（例えば、4つ）をそれぞれ計算することもできる。
【００７０】
本実施例では、形成ユニット903が相関演算の結果に基づいて形成した推定マトリックスは、次の式で表すことができる。
【数７】
2018074572.tif 000009
【００７１】
そのうち、Aは、前記推定マトリックスであり；
M1は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり；
M2は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモのジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり；
M3は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり；
M4は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値である。
【００７２】
図12は、本発明の実施例における計算ユニットを示す図である。図12に示すように、計算ユニット904は、次のようなものを含んでも良い。
【００７３】
分解ユニット1201：前記推定マトリックスに対して特異値分解（SVD）を行い；
固有値取得ユニット1202：分解後のマトリックスに基づいて前記固有値を取得し；及び
損失取得ユニット1203：前記固有値を用いて前記偏波依存損失の値を計算し、また、分解後のマトリックスを用いて前記偏波依存損失の回転角度をさらに取得する。
【００７４】
本実施例では、前記推定マトリックスは、特異値分解された後に、次のように表することができる。
【００７５】
A=U×S×VT
そのうち、Aは、前記推定マトリックスであり、この場合、マトリックスUは、１つの2×2のユニタリマトリックスであり、Sは、１つの2×2の対角マトリックスであり、Vは、１つの2×2のユニタリマトリックスである。
【００７６】
固有値取得ユニット1202は、前記マトリックスS中の対角線上の要素を前記推定マトリックスの固有値とし；損失取得ユニット1203は、さらに、前記マトリックスS中の対角線上の要素の比に基づいて、前記偏波依存損失の値を取得し、また、前記マトリックスVとマトリックスUに基づいて、それぞれ、前記偏波依存損失の第一回転角度及び第二回転角度を取得する。
【００７７】
なお、以上、本発明に関連する各部品を例示的に説明したが、本発明は、これに限られない。即ち、PDLの推定装置は、さらに、他の部品又はモジュールを含んでも良い。これらの部品又はモジュールの具体的な内容については、従来の技術を参照することが可能である。
【００７８】
上述の実施例から分かるように、受信端で均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成することにより、光ファイバーリンク中のPDLを精確に推定することができるだけでなく、受信端でオフラインのデジタル信号処理を行うこともでき、且つ余計なハードウェアオーバーヘッドを導入することがない。
【実施例３】
【００７９】
本発明の実施例は、受信機を提供し、該受信機には、実施例2に記載のPDLの推定装置900が構成されても良い。本実施例における実施例1〜2と同じ内容は、省略される。
【００８０】
図13は、本実施例における受信機を示す図である。図13に示すように、受信機1300は、次のようなものを含んでも良い。
【００８１】
光電変換器1301：受信した光信号を電気信号に変換し；
デジタル信号処理器1302：前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び、前記推定マトリックスの固有値を用いて二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算する。
【００８２】
本実施例では、デジタル信号処理器1302は、DSP技術を用いて上述した機能／操作を実現することができる。なお、図13は、本発明に関連する部品だけを示しているが、本発明は、これに限られない。また、受信機の他の部件については、従来の技術を参照することができるため、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００８３】
図14は、本発明の実施例におけるもう１つの受信機を示す図である。二重偏波状態を例として受信機についてさらに説明する。図14に示すように、受信機1400は、ローカル発振レーザー器（ローカル発振器）1410、光周波数混合器1401、光電検出器（O／E）1402、1404、1406、1408、ADC  1403、1405、1407、1409、及びデジタル信号処理器1411を含む。
【００８４】
そのうち、デジタル信号処理器1411は、上述のようなデジタル信号処理器1302の機能を実現することができ、即ち、実施例1に記載のPDLの推定方法を実現するように構成されても良い。なお、ここでは、その具体的説明を省略する。
【００８５】
ローカル発振レーザー器1410は、ローカル光源を提供し、光信号は、光周波数混合器（optical  mixer）1401、光電検出器（O／E）1402、1404、及びADC  1403、1405を経た後に１つの偏波状態上のベースバンド信号に変換され；また、該光信号は、光周波数混合器1401、光電検出器（O／E）1406、1408、及びADC  1407、1409を経た後にもう１つの偏波状態上のベースバンド信号に変更される。なお、その具体的なプロセスは、従来の技術に類似したので、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００８６】
また、受信機1400は、さらに、分散補償器など（図14に図示されない）を含んでも良い。周波数オフセット及び位相ノイズが、光信号対ノイズ比（OSNR、Optical  Signal  Noise  Ratio）の推定に影響を与える場合、受信機1400には、周波数オフセット補償器及び位相ノイズ補償器（図14に図示されない）が含まれても良い。
【００８７】
なお、図14は、本発明の受信機を例示的に説明したが、本発明は、これに限られない。受信機1400は、必ずしも図14中の全ての部品を含む必要がない。また、受信機1400は、さらに、図14に無い部品を含んでも良く、これについては、従来の技術を参照することができる。
【００８８】
本発明の実施例は、さらに、光通信システムを提供する。
【００８９】
図15は、本発明の実施例における光通信システムを示す図である。図15に示すように、送信機が送信した信号は、伝送リンク中の異なる器品（例えば、伝送光ファイバー、光増幅器、分散補償光ファイバーなど）を経由して受信機に到着することができる。そのうち、受信機は、上述のようなデジタル信号処理器1302を含む。
【００９０】
本発明の実施例による装置及び方法（各ステップ）は、ソフトウェアにより実現されても良く、ハードェアにより実現されてもよく、ハードェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されても良い。また、本発明は、このようなコンピュータ可読プログラムにも関し、即ち、前記プログラムは、ロジック部品により実行される時に、前記ロジック部品に、上述の装置又は構成要素を実現させることができ、又は、前記ロジック部品に、上述の方法又はそのステップを実現させることができる。さらに、本発明は、上述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、フレッシュメモリなどにも関する。
【００９１】
また、以上の複数の実施例に関し、さらに、次のような付記も開示する。
【００９２】
（付記1）
二重偏波状態信号を受信する受信機に構成される偏波依存損失推定装置であって、
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行うための均衡化ユニット；
均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行うための相関処理ユニット；
前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成するための形成ユニット；及び
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するための計算ユニットを含む、推定装置。
【００９３】
（付記2）
付記1に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；及び
均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行うように構成される、推定装置。
【００９４】
（付記3）
付記2に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
各相互相関処理について、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取るための共役取得ユニット；
該相互相関処理を行うもう１つのパスの信号を遅延させて遅延信号を得るための遅延処理ユニット；
前記共役と前記遅延信号の乗積を計算し、乗積結果について期待値を取った後に相関値ベクトルを得るためのベクトル取得ユニット；及び
前記相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置を確定し、該位置に対応する相関値を得るための相関値取得ユニットを含む、推定装置。
【００９５】
（付記4）
付記2に記載の推定装置であって、
前記相関処理ユニットは、
各相互相関処理について、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取るための共役取得ユニット；及び
前記共役と、該相互相関処理を行うもう１つの信号に対してアラインメントを行った後に両者の乗積を計算し、乗積の結果について期待値を取った後に相関値を得るための相関値取得ユニットを含む、推定装置。
【００９６】
（付記5）
付記1に記載の推定装置であって、
前記形成ユニットが前記相関演算の結果に基づいて形成した推定マトリックスは、
【数８】
2018074572.tif 000010
で表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、
M1は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M2は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり；
M3は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M4は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値である、推定装置。
【００９７】
（付記6）
付記1に記載の推定装置であって、
前記計算ユニットは、
前記推定マトリックスに対して特異値分解を行うための分解ユニット；
分解後のマトリックスに基づいて前記固有値を得るための固有値取得ユニット；及び
前記固有値に基づいて前記偏波依存損失の値を計算し、さらに分解後のマトリックスを用いて前記偏波依存損失の回転角度を得るための損失取得ユニットを含む、推定装置。
【００９８】
（付記7）
付記6に記載の推定装置であって、
前記推定マトリックスは、特異値分解された後に、
A=U×S×VT
のように表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、マトリックスUは、１つの2×2のユニタリマトリックスであり、Sは、１つの2×2の対角マトリックスであり、Vは、１つの2×2のユニタリマトリックスである、推定装置。
【００９９】
（付記8）
付記7に記載の推定装置であって、
前記固有値取得ユニットは、前記マトリックスS中の対角線上の要素を前記推定マトリックスの固有値とするように構成される、推定装置。
【０１００】
（付記9）
付記7に記載の推定装置であって、
前記損失取得ユニットは、さらに、前記マトリックスS中の対角線上の要素の比に基づいて、前記偏波依存損失の値を取得し、また、前記マトリックスV及びマトリックスUに基づいて、それぞれ、前記偏波依存損失の第一回転角度及び第二回転角度を取得するように構成される、推定装置。
【０１０１】
（付記10）
二重偏波状態信号を受信する受信機に用いられる偏波依存損失推定方法であって、
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い；
均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い；
前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し；及び
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算することを含む推定方法。
【０１０２】
（付記11）
付記10に記載の推定方法であって、
均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行うことは、
均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；
均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行い；及び
均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行うことを含む、推定方法。
【０１０３】
（付記12）
付記11に記載の推定方法であって、
各相互相関処理は、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取り；
該相互相関処理を行うもう１つのパスの信号を遅延させて遅延信号を取得し；
前記共役と前記遅延信号の乗積を計算し、乗積結果について期待値を取った後に相関値ベクトルを取得し；及び
前記相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置を確定し、該位置に対応する相関値を得ることを含む、推定方法。
【０１０４】
（付記13）
付記11に記載の推定方法であって、
各相互相関処理は、
該相互相関処理を行う１つのパスの信号の共役を取り；及び
前記共役と該相互相関処理を行うもう１つのパスの信号に対してアラインメントを行った後に両者の乗積を計算し、乗積結果について期待値を取った後に相関値を取得することを含む、推定方法。
【０１０５】
（付記14）
付記10に記載の推定方法であって、
前記相関演算の結果に基づいて形成された推定マトリックスは、
【数９】
2018074572.tif 000011
のように表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、
M1は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M2は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのH偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M3は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のH偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値であり、
M4は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値ベクトル中のモジュラス値が最大の位置に対応する相関値、又は、均衡化後のV偏波状態信号と均衡化無しのV偏波状態信号に対して相互相関処理を行った後に取得された相関値である、推定方法。
【０１０６】
（付記15）
付記10に記載の推定方法であって、
前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算することは、
前記推定マトリックスに対して特異値分解を行い；
分解後のマトリックスに基づいて前記固有値を取得し；及び
前記固有値を用いて前記偏波依存損失の値を計算し、さらに分解後のマトリックスを用いて前記偏波依存損失の回転角度を取得することを含む、推定方法。
【０１０７】
（付記16）
付記15に記載の推定方法であって、
前記推定マトリックスは、特異値分解された後に、
A=U×S×VT
のように表され、
Aは、前記推定マトリックスであり、マトリックスUは、１つの2×2のユニタリマトリックスであり、Sは、１つの2×2の対角マトリックスであり、Vは、１つの2×2のユニタリマトリックスである、推定方法。
【０１０８】
（付記17）
付記16に記載の推定方法であって、
前記マトリックスS中の対角線上の要素を前記推定マトリックスの固有値とする、推定方法。
【０１０９】
（付記18）
付記16に記載の推定方法であって、
前記マトリックスS中の対角線上要素の比に基づいて前記偏波依存損失の値を取得し、前記マトリックスV及びマトリックスUに基づいてそれぞれ前記偏波依存損失の第一回転角度及び第二回転角度を取得する、推定方法。
【０１１０】
（付記19）
受信機であって、
受信した二重偏波状態の光信号を電気信号に変換するための光電変換器；及び
前処理後の二重偏波状態信号に対して均衡化を行い、均衡化後の二重偏波状態信号と均衡化無しの二重偏波状態信号に対して相関演算を行い、前記相関演算の結果に基づいて推定マトリックスを形成し、また、前記推定マトリックスの固有値を用いて前記二重偏波状態信号の偏波依存損失を計算するためのデジタル信号処理器を含む、受信機。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。
【図１】
2018074572.tif 000013
【図２】
2018074572.tif 000014
【図３】
2018074572.tif 000015
【図４】
2018074572.tif 000016
【図５】
2018074572.tif 000017
【図６】
2018074572.tif 000018
【図７】
2018074572.tif 000019
【図８】
2018074572.tif 000020
【図９】
2018074572.tif 000021
【図１０】
2018074572.tif 000022
【図１１】
2018074572.tif 000023
【図１２】
2018074572.tif 000024
【図１３】
2018074572.tif 000025
【図１４】
2018074572.tif 000026
【図１５】
2018074572.tif 000027
【外国語明細書】
2018074572000001.pdf