(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で変調された入力信号の信号損傷を補償する適応型等化器であって、
前記適応型等化器からの出力信号を参照して、それぞれが正又は負の符号のみを持つ実数部および虚数部からなる符号エラーを算出する符号エラー算出部と、
前記入力信号の信号損傷を補償するタップ係数を、前記符号エラーを用いて更新するタップ係数演算部と、
を備える適応型等化器。
【請求項２】
前記符号エラー算出部は、以下の算出式を用いて、前記符号エラーを導出することを特徴とする、請求項１に記載の適応型等化器。
【数Ｃ１】
0006467332.tif 000006
ただし、ｅ（ｎ）は符号エラーであり、ｅＲ（ｎ）は実数エラーであり、ｅＩ（ｎ）は虚数エラーであり、ｓｇｎは符号関数であり、ｙ（ｎ）は前記適応型等化器からの出力信号であり、Ｒｋは定数であり、Ｒｅ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の実数部であり、Ｉｍ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の虚数部である。
【請求項３】
前記タップ係数演算部は、前記符号エラーを基に以下の算出式を用いて、更新後の前記タップ係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の適応型等化器。
【数Ｃ２】
0006467332.tif 000007
なお、ｈ（ｎ）はタップ係数ベクトルであり、μはステップサイズパラメータであり、ｘ（ｎ）は入力ベクトルであり、＊は複素共役記号である。
【請求項４】
前記入力信号は、多値ＱＡＭ信号がオーバーサンプリングされた分数間隔のデジタル値を有し、
前記入力信号の信号損傷を補償する構成として、分数間隔のタップ構成を有するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを備え、
前記タップ係数演算部は、分数間隔のタップごとの前記タップ係数を、前記符号エラーを用いて更新する、
請求項１から３のいずれかに記載の適応型等化器。
【請求項５】
多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で変調された入力信号の信号損傷を補償する適応型等化器が実行するタップ係数更新方法であって、
前記適応型等化器からの出力信号を参照して、それぞれが正又は負の符号のみを持つ実数部および虚数部からなる符号エラーを算出する符号エラー算出手順と、
前記入力信号の信号損傷を補償するタップ係数を、前記符号エラーを用いて更新するタップ係数演算手順と、
を有するタップ係数更新方法。
【請求項６】
前記符号エラー算出手順では、以下の算出式を用いて、前記符号エラーを導出することを特徴とする、請求項５に記載のタップ係数更新方法。
【数Ｃ３】
0006467332.tif 000008
ただし、ｅ（ｎ）は符号エラーであり、ｅＲ（ｎ）は実数エラーであり、ｅＩ（ｎ）は虚数エラーであり、ｓｇｎは符号関数であり、ｙ（ｎ）は前記適応型等化器からの出力信号であり、Ｒｋは定数であり、Ｒｅ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の実数部であり、Ｉｍ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の虚数部である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に備わるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）又はＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）等で使用される適応型等化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
適応型等化器において、ＲＤＥ（Ｒａｄｉｕｓ  Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）のタップ係数更新アルゴリズムは、高多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に対し、収束時間が短いメリットを持っている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
一方で、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタにおいて、分数間隔のタップ構成は、等化伝達関数の帯域を信号シンボルレートのナイキスト帯域以上に拡大することができるメリットを持っている。このため、分数間隔のタップ構成を有するＦＩＲフィルタを搭載した適応型等化器は、その動作クロックの位相変化に耐力を持つ（例えば、非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒｅａｄｙ，  Ｍ．Ｊ．，  Ｇｏｏｃｈ，  Ｒ．Ｐ．：  ‘Ｂｌｉｎｄ  ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｒａｄｉｕｓ  ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ’，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  （ＩＣＡＳＳＰ），Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，  ＮＭ，  ＵＳＡ，  Ａｐｒｉｌ  １９９０，  ｐｐ．  １６９９−１７０２
【非特許文献２】Ｒ．Ｄ．Ｇｉｔｌｉｎ  ａｎｄ  Ｓ．Ｂ．Ｗｅｉｎｓｔｅｉｎ，  “Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｌｙ−ｓｐａｃｅｄ  ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ：  ａｎ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ  ｅｑｕａｌｉｚｅｒ，”  Ｂｅｌｌ  Ｓｙｓｔ．  Ｔｅｃｈ．  Ｊ．，  ｖｏｌ．  ６０，  ｎｏ．  ２，  ｐｐ．  ２７５−２９６，  Ｆｅｂ．  １９８１．
【非特許文献３】Ｉｉｙａｍａ，  Ｎ．，  Ｋａｎｉ，  Ｊ．，  Ｔｅｒａｄａ，  Ｊ．，  ａｎｄ  Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，  Ｎ．：  ‘Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ａ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｃｏｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｏｆ  ＤＳＰ−ｂａｓｅｄ  ＰＯＮ  ａｎｄ  １０−Ｇｂｐｓ／λ  ＰＯＮ  ｕｓｉｎｇ  ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  ｓｔａｒ  ＱＡＭ  ｆｏｒｍａｔ’，  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ２０１３，  ３１，  （１８），  ｐｐ．  ３０８５−３０９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１０Ｇｂｐｓ以上の高速システムにおいて、非特許文献１の等化技術は、タップ係数更新におけるＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の演算量が大きいため、実現が難しい。
【０００６】
本発明は、ＲＤＥベースの適応型等化器におけるＤＳＰ演算量を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る適応型等化器は、
多値ＱＡＭで変調された入力信号の信号損傷を補償する適応型等化器であって、
前記適応型等化器からの出力信号を参照して、それぞれが正又は負の符号のみを持つ実数部および虚数部からなる符号エラーを算出する符号エラー算出部と、
前記入力信号の信号損傷を補償するタップ係数を、前記符号エラーを用いて更新するタップ係数演算部と、
を備える。
【０００８】
前記符号エラー算出部は、後述する算出式（１）及び（２）を用いて、前記符号エラーを導出してもよい。
【０００９】
前記タップ係数演算部は、前記符号エラーを基に後述する算出式（４）を用いて、更新後の前記タップ係数を算出してもよい。
【００１０】
前記入力信号は、多値ＱＡＭ信号がオーバーサンプリングされた分数間隔のデジタル値を有し、
前記入力信号の信号損傷を補償する構成として、分数間隔のタップ構成を有するＦＩＲフィルタを備え、
前記タップ係数演算部は、分数間隔のタップごとの前記タップ係数を、前記符号エラーを用いて更新してもよい。
【００１１】
本発明に係るタップ係数更新方法は、
多値ＱＡＭで変調された入力信号の信号損傷を補償する適応型等化器が実行するタップ係数更新方法であって、
前記適応型等化器からの出力信号を参照して、それぞれが正又は負の符号のみを持つ実数部および虚数部からなる符号エラーを算出する符号エラー算出手順と、
前記入力信号の信号損傷を補償するタップ係数を、前記符号エラーを用いて更新するタップ係数演算手順と、
を有する。
前記符号エラー算出手順では、後述する算出式（１）及び（２）を用いて、前記符号エラーを導出してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２値で出力する新たな符号エラー算出アルゴリズムを用いるため、ＲＤＥベースの適応型等化器におけるＤＳＰ演算量を減らすことができる。これにより、本発明は、等化処理における負荷を低減し、高速で信号補償を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る適応型等化器の構成例を示す。
【図２】入力信号の一例を示すコンステレーションマップである。
【図３】実施形態２に係る通信システムの構成例を示す。
【図４】受信器２２の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１５】
ＲＤＥのＤＳＰ演算量を削減するために、本実施形態は、符号エラー（ｓｉｇｎｅｄ−ｅｒｒｏｒ）方式をベースにしたタップ係数更新アルゴリズムを提案する。そのアルゴリズムは下記となる。
【００１６】
実施形態に係る適応型等化器のエラー関数は次式で表される。
【数１】
0006467332.tif 000002
ただし、ｅ（ｎ）は符号エラーであり、ｅＲ（ｎ）は実数エラーであり、ｅＩ（ｎ）は虚数エラーである。
【００１７】
ｅＲ（ｎ）及びｅＩ（ｎ）は次式で表される。
【数２】
0006467332.tif 000003
ただし、ｓｇｎは符号関数であり、ｙ（ｎ）は適応型等化器からの出力信号であり、Ｒｋは定数であり、Ｒｅ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の実数部であり、Ｉｍ｛ｙ（ｎ）｝は出力信号ｙ（ｎ）の虚数部である。
【００１８】
ここで、定数Ｒｋは、出力信号ｙ（ｎ）に対して最も近いコンステレーションシンボルの半径を意味する。例えば、入力信号がＳｔａｒ８ＱＡＭ信号（図２）の場合、異なる半径Ｒ１及びＲ２を持つ２つの円が存在する。この場合、定数Ｒｋは以下である。
【数３】
0006467332.tif 000004
【００１９】
数式（１）及び数式（２）の通り、符号エラーｅ（ｎ）は、＋１と−１の正又は負の符号のみを持つ２値のデータである。このため、タップ係数更新におけるＤＳＰ演算量を大幅に削減することができる。また、本実施形態に係るエラー関数は複素数で定義されるため、ＩＱ（ｉｎ−ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）信号に対応することができる。したがって、実施形態に係る適応型等化器は、高多値ＱＡＭ信号を伝送する１０Ｇｂｐｓ以上の高速システムにおいても用いることができる。特に、分数間隔のタップ構成を有するＦＩＲフィルタを搭載した適応型等化器が、高多値ＱＡＭ信号を伝送する１０Ｇｂｐｓ以上の高速システムにおいて搭載可能になる。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る適応型等化器の構成例を示す。本実施形態に係る適応型等化器４０は、本実施形態のタップ係数更新アルゴリズムを適用したＲＤＥ適応型等化器である。本実施形態に係る適応型等化器４０は、タップ係数更新部４１と、ＦＩＲフィルタ部４２と、デシメータ４３を備える。タップ係数更新部４１は、符号エラー算出部４１１とタップ係数演算部４１２の構成を持つ。
【００２１】
入力信号は、受信器のフロントエンド部のＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３２にて、オーバーサンプリングされる。例えば、入力信号のシンボル周期がＴである場合、ＡＤＣ３２は、サンプリングレートＫ／Ｔでサンプリングし、アナログ信号をデジタル信号に変換する。これにより、デジタルに変換された信号はＴ／Ｋの分数間隔になる。
【００２２】
図示しない複素数変換器は、ＡＤＣ３２から出力されたデジタル信号を、複素数のデジタル信号に変換する。これにより、入力ベクトルｘ（ｎ）が生成される。
【００２３】
タップ係数更新部４１の符号エラー算出部４１１は、定数Ｒｋと出力信号ｙ（ｎ）を用いて、前述した数式（１）及び（２）を基に符号エラーｅ（ｎ）を出力する。
【００２４】
タップ係数演算部４１２は、得られた符号エラーｅ（ｎ）と入力ベクトルｘ（ｎ）から次式のタップ係数更新式を利用し繰り返し演算を行い、タップ係数ベクトルｈ（ｎ）を更新する。
【数４】
0006467332.tif 000005
ここで、μはステップサイズパラメータ、＊は複素共役記号である。
【００２５】
ＦＩＲフィルタ部４２は、分数間隔のタップ構成を有する。例えば、ＦＩＲフィルタ部４２は、遅延器４２１、積算器４２２、加算器４２３を備える。各遅延器４２１は、入力ベクトルｘに含まれる各デジタル信号を、デジタル信号ごとに遅延時間Ｔ／Ｋで遅延させる。各積算器４２２は、タップ係数更新部４１のタップ係数演算部４１２から入力されたタップ係数ｈ０〜ｈｉを、各遅延器４２１によって遅延されたデジタル信号と積算する。加算器４２３は、各積算器４２２の出力値を加算する。これにより、ＦＩＲフィルタ部４２は、入力信号を等化する。したがって、適応型等化器４０は、入力信号の信号損傷を補償することができる。
【００２６】
デシメータ４３は、サンプリングレートＫ／Ｔでオーバーサンプリングされた入力信号を、シンボルレート１／Ｔのデジタル信号に戻す。
【００２７】
数式（１）及び数式（２）の定義の通り、符号エラーｅ（ｎ）は、＋１と−１の正又は負の符号のみを持つ２値のデータである。このため、本実施形態に係る適応型等化器４０は、タップ係数更新におけるＤＳＰ演算量を大幅に削減することができる。
【００２８】
なお、実施形態は、図２に示すＳｔａｒ８ＱＡＭ信号に限らず、任意の多値ＱＡＭに適用することができる。例えば、Ｍ−ａｒｙのｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒＱＡＭとｓｔａｒＱＡＭにも適用することができる。
【００２９】
（実施形態２）
図３は、本実施形態に係る通信システムの構成例を示す。本実施形態に係る通信システムは、階層変調をベースにしたＰＯＮシステムである。階層変調技術は、階層変調されたＱＡＭ信号を用いることで、多値信号をベースにした将来のＤＳＰアクセスシステムと既存のＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）システム間の共存を可能とする（例えば、非特許文献３参照。）。
【００３０】
本実施形態に係る通信システムは、ＯＬＴ９１と複数のＯＮＵ９２がＰＯＮで接続される。ＯＬＴ９１は、階層ＱＡＭ送信器１１と、階層ＱＡＭ受信器１２と、を備える。ＯＮＵ９２は、送信器２１と、受信器２２と、を備える。ＯＮＵ９２＃１の受信器２２は、ＱＡＭ信号を受信する。ＯＮＵ９２＃２の受信器２２は、ＯＯＫ信号を受信する。
【００３１】
本実施形態に係るアルゴリズムは、図２に示すようなＳｔａｒ８ＱＡＭ階層変調をベースにしたＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ９２＃１の受信器２２に適用することができる。図４に、受信器２２の構成の一例を示す。受信器２２は、光コヒレント受信器３１、ＡＤＣ３２、信号処理部３３、ＰＯＮフレーム処理部３４を備える。
【００３２】
光コヒレント受信器３１は、光分岐部３１１、光合分波部３１２、受光部３１３、π／２光遅延部３１４及びＬＯ光源３１５を備える。光コヒレント受信器３１は、これらを用いて、受信信号光に含まれるＩ成分及びＱ成分の電気信号をそれぞれ出力する。ここで、受光部３１３は、バランス受光器であることが好ましい。
【００３３】
ＡＤＣ３２は、光コヒレント受信器３１から出力されたアナログの電気信号を、デジタル信号に変換する。Ｉ成分及びＱ成分のデジタル信号は、信号処理部３３に入力される。
【００３４】
信号処理部３３は、複素数変換部３３１、リング比率演算部３３２、等化部３３３、復調部３３４を備える。等化部３３３は、実施形態１で説明した適応型等化器４０と同様の機能を有する。
【００３５】
複素数変換部３３１は、ＩＱ信号を複素数の複素信号Ｓｃに変換し、等化部３３３に出力する。等化部３３３は、数式（１）及び（２）を用いて、複素信号Ｓｃにおける信号損傷を補償する。
【００３６】
その際に、リング比率演算部３３２は、受信フレームの先頭プリアンブルの時間区間に、複素数変換部３３１から出力された複素信号Ｓｃを用いて、階層変調されたＱＡＭ信号のＲ１とＲ２（つまり、Ｒｋ数値）を計算し、等化部３３３に提供する。あるいは、ＯＬＴ９１の階層ＱＡＭ送信器１１が、２値の論理情報としてＲｋ数値を送信フレームに記載してもよい。この場合、等化部３３３は、ＯＮＵ９２＃１の受信器２２に備わるＰＯＮフレーム処理部３４からＲｋ数値を取得する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１：階層ＱＡＭ送信器
１２：階層ＱＡＭ受信器
２１：送信器
２２：受信器
３１：光コヒレント受信器
３１１：光分岐部
３１２：光合分波部
３１３：受光部
３１４：π／２光遅延部
３１５：ＬＯ光源
３２：ＡＤＣ
３３：信号処理部
３３１：複素数変換部
３３２：リング比率演算部
３３３：等化部
３３４：復調部
３４：ＰＯＮフレーム処理部
４０：適応型等化器
４１：タップ係数更新部
４１１：符号エラー算出部
４１２：タップ係数演算部
４２：ＦＩＲフィルタ部
４２１：遅延器
４２２：積算器
４２３：加算器
４３：デシメータ
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３：光スプリッタ
【図１】
0006467332.tif 000009
【図２】
0006467332.tif 000010
【図３】
0006467332.tif 000011
【図４】
0006467332.tif 000012