CN112889250A - 接收装置、接收方法和程序 - Google Patents

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Abstract

接收装置具备：感测部，感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生，并且判定相位滑移的倾斜；延迟处理部，生成使从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据；相位偏移部，生成仅对接收信号数据中的、感测到相位滑移的发生的符号时刻的接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内根据倾斜进行相位偏移的第二接收信号数据；以及取余处理部，导出第二接收信号数据与第一接收信号数据的差的余数。

Description

接收装置、接收方法和程序
技术领域
本发明涉及接收装置、接收方法和程序。
本申请针对在2018年11月29日向日本申请的日本特愿2018-223518号要求优先权，将其内容援引于此。
背景技术
在执行M值相位偏移调制（M-ary phase shift keying（相移键控）: M-PSK）的数字通信系统中，存在如下的情况：在由接收装置接收的符号数据（以下称为“接收符号数据”。）中，产生与发送装置和接收装置的振荡部的特性对应的不需要的相位分量。存在接收装置通过维特比和维特比（Viterbi & Viterbi: V&V）方式来估计不需要的相位分量以从接收符号数据中除去的情况，所述维特比和维特比（Viterbi & Viterbi: V&V）方式对接收符号数据的复振幅求M次方（参照非专利文献1）。此外，光相干通信系统执行符号数据的差分编码和差分解码。近年，由于CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）或GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元）等通用处理器的高性能化，利用这些通用处理器来实现发送装置和接收装置并软件化的技术受到注目（参照非专利文献2）。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Matthias Seimetz, "Laser Linewidth Limitations forOptical Systems with High-Order Modulation Employing Feed Forward DigitalCarrier Phase Estimation," Optical Fiber Communication Conference andNational Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC) 2008, paper OTuM2, 2008年2月24日；
非专利文献2：T. Suzuki, S. Kim, J. Kani, K. I. Suzuki, A. Otaka, T.Hanawa, "Parallelization of Cipher Algorithm on CPU/GPU for Real-timeSoftware-Defined Access Network", 2015 Asia-Pacific Signal and InformationProcessing Association Annual Summit and Conference (APSIPA), pp. 484-487,2015年。
发明内容
发明要解决的课题
在维特比和维特比方式中，由于对接收符号数据的复振幅求M次方的处理而产生相位模糊。由于该相位模糊，而在接收符号数据的相位估计值中产生相位滑移（phaseslip），时间序列的接收符号数据的相位估计值变得不连续。因此，接收符号数据的相位估计值的可估计范围被限制。因此，在接收装置的输出信号中引起错误。例如，在4值相位偏移调制（Quadrature Phase Shift Keying: QPSK）中，相位估计值的可估计范围被限制为“-π/4～+π/4”（“π”表示圆周率。）的范围。为了消除该限制而使得能够实现接收符号数据的差分解码，在使用维特比和维特比方式的以往的接收装置中，执行相位展开（Phaseunwrapping）或分段改变（segment change）的处理。
然而，在执行用于使时间序列的接收符号数据的相位估计值连续化的相位展开或分段改变的处理的情况下，需要针对全部接收符号数据执行顺序运算。因此，相位展开或分段改变的处理难以使用并行化的CPU或GPU等通用处理器来执行。像这样，关于以往的接收装置，存在如下那样的问题：由于针对全部接收符号数据执行使相位估计值连续化的顺序运算，所以利用通用处理器的并行化进行的解码处理的高速化是困难的。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供能够通过用差分解码部仅对一部分接收信号数据执行相位偏移处理从而在不使接收符号数据的相位估计值连续化的情况下消除相位估计值的可估计范围的限制的接收装置、接收方法和程序。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式是一种接收装置，具备：感测部，感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生，并且判定所述相位滑移的倾斜；延迟处理部，生成使从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据；相位偏移部，生成仅对从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据中的、感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内根据所述倾斜进行相位偏移的第二接收信号数据；以及取余处理部，导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数。
本发明的一个方式是一种接收装置，具备：判定部，通过针对从QAM（QuadratureAmplitude Modulation）信号中生成的时间序列的接收符号数据进行QAM符号判定来生成接收信号数据；感测部，感测所述接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生；映射器部，基于所述接收信号数据、和示出由所述感测部感测的相位滑移的发生的信息来生成相对于相位滑移的星座点的相当于偏移相位值的QAM相位滑移感测信息；延迟处理部，生成使所述接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据；相位偏移部，仅对感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内对该接收信号数据加上所述QAM相位滑移感测信息，由此，生成相位偏移的第二接收信号数据；以及取余处理部，导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数。
本发明的一个方式是一种由接收装置执行的接收方法，所述接收方法包含：感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生并且判定所述相位滑移的倾斜的步骤；生成使从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据的步骤；生成仅对从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据中的、感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内根据所述倾斜进行相位偏移的第二接收信号数据的步骤；以及导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数的步骤。
本发明的一个方式是一种接收方法，包含：通过针对从QAM（QuadratureAmplitude Modulation）信号中生成的时间序列的接收符号数据进行QAM符号判定来生成接收信号数据的步骤；感测所述接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生的步骤；基于所述接收信号数据、和示出相位滑移的发生的信息来生成相对于相位滑移的星座点的相当于偏移相位值的QAM相位滑移感测信息的步骤；生成使所述接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据的步骤；仅对感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内对该接收信号数据加上所述QAM相位滑移感测信息由此生成相位偏移的第二接收信号数据的步骤；以及导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数的步骤。
本发明的一个方式是用于使计算机作为上述接收装置具备的各功能部发挥作用的程序。
发明效果
利用本发明，能够通过用差分解码部仅对一部分接收信号数据执行相位偏移处理，从而在不使接收符号数据的相位估计值连续化的情况下消除相位估计值的可估计范围的限制。由此，能够实现利用通用处理器的并行化所得到的解码处理的高速化。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的通信系统的结构例的图。
图2是示出第一实施方式中的相位估计值与相位滑移感测信息的关系的第一例的图。
图3是示出第一实施方式中的相位估计值与相位滑移感测信息的关系的第二例的图。
图4是示出第一实施方式中的QPSK的相位滑移感测信息的例子的图。
图5是示出第一实施方式中的通信系统的工作例的流程图。
图6是示出第二实施方式中的通信系统的结构例的图。
图7是示出第三实施方式中的接收装置的结构例的框图。
图8是示出第三实施方式中的16QAM的星座点的图。
图9是示出第一实施方式中的接收装置的硬件结构的图。
具体实施方式
参照附图来详细说明本发明的实施方式。
（第一实施方式）
图1是示出通信系统1的结构例的图。通信系统1是执行M值相位偏移调制的数字通信系统。通信系统1具备发送装置2、通信线路3、以及接收装置4。
发送装置2是对执行了M值相位偏移调制的模拟信号进行发送的装置。发送的模拟信号是无线信号或有线信号中的哪一个都可以。通信线路3将从发送装置2发送的模拟信号传送到接收装置4。通信线路3例如是无线通信线路或有线通信线路中的哪一个都可以。在有线通信线路的情况下，通信线路3例如是同轴线缆。
接收装置4是对执行了M值相位偏移调制的模拟信号进行接收的装置。该模拟信号表示接收符号数据。接收装置4通过对接收符号数据的复振幅求M次方的维特比和维特比方式（乘方方式）来估计不需要的相位分量，从接收符号数据中除去所估计的不需要的相位分量。再有，接收装置4也可以不执行用于使时间序列的接收符号数据的相位估计值连续化的相位展开或分段改变的处理。
接收装置4具备前端部40、恢复部41、判定部42、感测部43、以及差分解码部44。可以通过由具备CPU（Central Processing Unit）或GPU（Graphics Processing Unit）等通用处理器的计算机执行在存储部中存储的程序来实现接收装置4的各功能部中的一部分或全部。或者，也可以使用FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）等可编程逻辑器件、或者LSI（Large Scale Integration，大规模集成）或ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路）等专用硬件来实现。计算机是包含接收装置的概念。
前端部40接收从发送装置2发送的模拟信号。以下，将接收的模拟信号称为“接收模拟信号”。前端部40从接收的模拟信号生成接收符号数据。在该接收符号数据中包含不需要的相位分量。
前端部40具备振荡部400、取得部401、ADC 402、ADC 403、复数处理部404、以及合成部405。振荡部400将预定频率的信号输出到取得部401。取得部401通过将预定频率的信号与接收模拟信号进行合波来生成同相（In-phase）分量的接收模拟信号和正交（Quadrature）分量的接收模拟信号。
ADC 402（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）从同相分量（I分量）的接收模拟信号中生成同相分量的数字信号。ADC 403从正交分量（Q分量）的接收模拟信号中生成正交分量的数字信号。复数处理部404将正交分量的数字信号乘以虚数单位“j”。由此，复数处理部404生成乘以虚数单位“j”的正交分量的数字信号。合成部405通过将同相分量的数字信号与乘以虚数单位“j”的正交分量的数字信号进行合成来生成与接收模拟信号对应的接收符号数据。
恢复部41执行从接收符号数据中除去不需要的相位分量的处理（载波恢复处理）。恢复部41也可以不执行相位展开或分段改变的处理。以下，将接收到各接收符号数据的时刻称为“符号时刻：t”，将符号时刻的间隔称为“符号时间：Ts”，将表示相位滑移的感测结果的信息称为“相位滑移感测信息：I”。
图2是示出相位估计值与相位滑移感测信息的关系的第一例的图。横轴示出时间。纵轴示出M值相位偏移调制的接收符号数据的相位估计值“θe”。M值相位偏移调制的“M”是可由1个接收符号数据表现的值的个数，例如是4。标记100-1～100-8示出各符号时刻的接收符号数据的相位估计值“θe”。
在图2中，相位估计值周期性地与时间经过对应地增大。在图2中，在符号时刻“t1”，在示出应当用于解码处理的正确相位估计值“+π/M”的标记100-4-1与示出错误相位估计值“-π/M”的标记100-4-2之间发生了相位滑移。相位滑移的值、即、标记100-4-1的正确相位估计值“+π/M”与标记100-4-2的错误相位估计值“-π/M”的差为“2π/M”。相位滑移发生的符号时刻“t1”以后的相位估计值全部变化“2π/M”，相位估计值变得不连续。在该例子中，关于时间序列中连续的多个接收符号数据的相位估计值“θe”，标记100-3的符号为正，标记100-4-2的符号为负，因此，判定图2中的相位滑移的倾斜为“正值”。
图3是示出相位估计值与相位滑移感测信息的关系的第二例的图。横轴示出时间。纵轴示出M值相位偏移调制的接收符号数据的相位估计值“θe”。标记100-9～100-16示出各符号时刻的接收符号数据的相位估计值。
在图3中，相位估计值周期性地与时间经过对应地减小。在图3中，在符号时刻“t4”，在示出应当用于解码处理的正确相位估计值“-π/M”的标记100-13-1与示出错误相位估计值“+π/M”的标记100-13-2之间发生了相位滑移。相位滑移的值、即、标记100-13-1的正确相位估计值“-π/M”与标记100-13-2的错误相位估计值“+π/M”的差为“2π/M”。相位滑移发生的符号时刻“t4”以后的相位估计值全部变化“2π/M”，相位估计值变得不连续。在该例子中，关于时间序列中连续的多个接收符号数据的相位估计值“θe”，标记100-12的符号为负，标记100-13-2的符号为正，因此，判定图3中的相位滑移的倾斜为“负值”。
回到图1，继续通信系统1的结构例的说明。恢复部41通过对接收符号数据的复振幅求M次方的维特比和维特比方式来从接收符号数据中除去不需要的相位分量。
恢复部41具备估计部410和乘法部411。估计部410导出接收符号数据的相位估计值“θe”，以便除去接收符号数据中包含的不需要的相位分量。相位估计值“θe”的可估计范围被限制为预定范围。例如，在4值相位偏移调制（M=4）中，相位估计值的可估计范围被限制为“-π/4～+π/4”的范围。再有，估计部410也可以不执行相位展开或分段改变的处理。
乘法部411从估计部410取得相位估计值“θe”。乘法部411从前端部40取得接收符号数据。乘法部411将接收符号数据乘以复数“exp（-jθe）”。即，乘法部411使用复数“exp（-jθe）”来使接收符号数据的星座在复平面中以原点为中心进行旋转。由此，乘法部411从接收符号数据中除去不需要的相位分量。但是，在除去了不需要的相位分量的接收符号数据中还原样地存在相位滑移。乘法部411将除去了不需要的相位分量的接收符号数据输出到判定部42。
对估计部410的结构例进行说明。估计部410具备乘方部412、求和部413、变换部414、以及除法部415。乘方部412从前端部40取得接收符号数据。乘方部412对接收符号数据的复振幅求M次方。求和部413导出多个N个求M次方后的接收符号数据的复振幅的总和，以便进行区间平均处理。
变换部414将N个求M次方后的接收符号数据的复振幅的总和变换为复平面中的相位。除法部415将接收符号数据的复振幅的相位除以“M”。除法部415将包含相位估计值由于相位滑移而变得不连续的符号时刻的相位估计值“θe”的时间序列的相位估计值“θe”输出到乘法部411和感测部43。
判定部42从乘法部411取得除去了不需要的相位分量的接收符号数据。判定部42针对除去了不需要的相位分量的接收符号数据执行识别处理（符号判定处理）。即，判定部42生成作为与M值的接收符号数据预先相对应的数据的接收信号数据“d（n）”。在此，“n”表示符号时刻的索引，接收信号数据“d（n）”例如用十进制表现。判定部42将生成的接收信号数据输出到差分解码部44。
感测部43关于接收信号数据的流而配置在恢复部41的后级。感测部43从恢复部41取得相位估计值“θe”。感测部43基于相位估计值“θe”来感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中发生的相位滑移。感测部43基于各符号时刻的相位估计值“θe”来生成各符号时刻的相位滑移感测信息“I（n）”。
感测部43基于包含感测到相位滑移发生的符号时刻及其稍前的符号时刻的接收符号数据的多个接收符号数据的相位估计值的符号来判定相位滑移的倾斜。感测部43在由于相位滑移的发生而使时间序列中连续的2个接收符号数据的相位估计值“θe”的符号从正变化为负的情况下，判定相位滑移的倾斜为“正值”。感测部43在由于相位滑移的发生而使时间序列中连续的2个接收符号数据的相位估计值“θe”的符号从负变化为正的情况下，判定相位滑移的倾斜为“负值”。
图4是示出QPSK的相位滑移感测信息（M=4）的例子的图。在相位滑移感测信息“I（n）”中，“n”表示符号时刻的索引。感测部43在时间序列中连续的2个接收符号数据的相位估计值“θe”变化了规定阈值（例如作为QPSK的相位滑移值“π/2”的1/2的“π/4”）以上的情况下，判定在时间序列的接收符号数据的相位估计值中发生了相位滑移。以下，对QPSK中的相位滑移发生的判定例进行说明。
在图4中，在从符号时刻“t0”（相位估计值“θe=（+π/8）”）到符号时刻“t1”（相位估计值“θe=（-π/4）”）之间，相位估计值从正到负如“π/8+π/4=3π/8”那样变化了阈值“π/4”以上，因此，感测部43判定在时间序列中连续的2个接收符号数据的相位估计值中发生了正值倾斜的相位滑移。
在图4中，在从符号时刻“t3”（相位估计值“θe=（-π/8）”）到符号时刻“t4”（相位估计值“θe=（+π/4）”）之间，相位估计值从负到正如“π/8+π/4=3π/8”那样变化了阈值“π/4”以上，因此，感测部43判定在时间序列的接收符号数据的相位估计值中发生了负值倾斜的相位滑移。
感测部43将相位滑移感测信息“I（n）”输出到差分解码部44，所述相位滑移感测信息“I（n）”包含表示未发生相位滑移的值“0”、表示相位滑移的倾斜为正值的值“+1”、以及表示相位滑移的倾斜为负值的值“-1”。在此，假设，相位滑移感测信息“I（n）”为“+1”或“-1”的期间是从感测到相位滑移发生的符号时刻经过1符号时间“Ts”为止。
回到图1，继续通信系统1的结构例的说明。差分解码部44针对作为主信号的接收信号数据“d（n）”执行差分解码处理。差分解码部44具备延迟处理部440、相位偏移部441、以及取余处理部442。延迟处理部440和取余处理部442在差分解码部44中构成作为主信号的接收信号数据“d（n）”的第一路径。相位偏移部441和取余处理部442在差分解码部44中构成作为主信号的接收信号数据“d（n）”的第二路径。
延迟处理部440从判定部42取得接收信号数据“d（n）”。延迟处理部440使取得的接收信号数据“d（n）”延迟1符号时间“Ts”。延迟处理部440将经延迟的接收信号数据“d（n-1）”输出到取余处理部442。
相位偏移部441从感测部43取得相位滑移感测信息“I（n）”。相位偏移部441从判定部42取得接收信号数据“d（n）”。相位偏移部441按比特级来执行相位偏移运算。
相位偏移部441仅对时间序列的接收信号数据“d（n）”中的、发生了相位滑移的接收信号数据“d（n）”，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内，基于相位滑移感测信息“I（n）”按比特级进行相位偏移。即，相位偏移部441将从接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”改写为接收信号数据“d（n）+I（n）”。
在相位估计值中未发生相位滑移的情况下，“I（n）”的值是“0”，因此，相位偏移部441对未发生相位滑移的接收信号数据“d（n）”的比特数据不进行相位偏移。
相位偏移部441在“I（n）”的值是“+1”的情况下，仅将发生了相位滑移的接收信号数据“d（n）”改写为相当于偏移相位值“+2π/M”的比特数据，由此，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内进行相位偏移。相位偏移部441在“I（n）”的值是“-1”的情况下，仅将发生了相位滑移的接收信号数据“d（n）”改写为相当于偏移相位值“-2π/M”的比特数据，由此，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内进行相位偏移。
在图2的例子中，相位偏移部441在相位滑移感测信息“I（n）”是“+1”的符号时刻“t1”，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内，仅对标记100-4-2的接收信号数据“d（n）”根据表示相位滑移的倾斜的“+1”的符号“正值”按比特级进行相当于相位值“+2π/M”的相位偏移。
在图3的例子中，相位偏移部441在相位滑移感测信息“I（n）”是“-1”的符号时刻“t4”，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内，仅对标记100-13-2的接收信号数据“d（n）”根据表示相位滑移的倾斜的“-1”的符号“负值”按比特级进行相当于相位值“-2π/M”的相位偏移。
相位偏移部441对未发生相位滑移的接收信号数据“d（n）”不进行相位偏移。在图2、图3和图4中，相位偏移部441在相位滑移感测信息“I（n）”是“0”的符号时刻“t0”、“t2”、“t3”、“t5”，不对接收信号数据“d（n）”进行相位偏移。相位偏移部441将相位偏移的接收信号数据“d（n）+I（n）”输出到取余处理部442。
取余处理部442按符号时刻的每个索引“n”来计算从作为第二路径的相位偏移部441输入的接收信号数据“d（n）+I（n）”与从作为第一路径的延迟处理部440输入的接收信号数据“d（n-1）”的差分除以作为M值相位偏移调制的M值的除数“y”的余数。即，取余处理部442执行式（1）所示的差分取余运算（差分取模运算）。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
在此，“d’”表示差分取余（差分解码）的结果，“d”表示接收信号数据，“I”表示相位滑移感测信息，“y”表示除数，“n”表示符号时刻的索引。例如在M值相位偏移调制是QPSK的情况下，“y”是4。“Mod”表示差分取余函数。“d’”、“d”、“I”、“y”例如用十进制表现。
接着，对通信系统1的工作例进行说明。
图5是示出通信系统1的工作例的流程图。感测部43感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生（步骤S101）。感测部43判定所感测的相位滑移的倾斜（步骤S102）。延迟处理部440使从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”延迟1符号时间“Ts”，生成接收信号数据“d（n-1）”（步骤S103）。相位偏移部441生成仅对从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”中的、感测到相位滑移发生的符号时刻的接收信号数据仅在经过1符号时间“Ts”的期间内根据相位滑移的倾斜进行相位偏移的接收信号数据“d（n）+I（n）”（步骤S104）。取余处理部442导出接收信号数据“d（n）+I（n）”与接收信号数据“d（n-1）”的差的利用除数“y”得到的余数“d’（n）”（步骤S105）。
如以上那样，第一实施方式的接收装置4具备感测部43、延迟处理部440、相位偏移部441、以及取余处理部442。感测部43感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生，并且判定该相位滑移的倾斜。延迟处理部440使从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”延迟1符号时间“Ts”，生成接收信号数据“d（n-1）”。接收信号数据“d（n-1）”是第一接收信号数据的一例。相位偏移部441生成仅对从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”中的、感测到相位滑移发生的符号时刻的接收信号数据仅在经过1符号时间“Ts”的期间内根据相位滑移的倾斜进行相位偏移的接收信号数据“d（n）+I（n）”。接收信号数据“d（n）+I（n）”是第二接收信号数据的一例。取余处理部442如式（1）那样导出接收信号数据“d（n）+I（n）”与接收信号数据“d（n-1）”的差的利用除数“y”得到的余数“d’（n）”。
像这样，相位偏移部441仅针对发生了相位滑移的一部分接收信号数据执行相位偏移处理。
由此，第一实施方式的接收装置4能够通过用差分解码部44仅对一部分接收信号数据执行相位偏移处理，从而在不使接收符号数据的相位估计值连续化的情况下消除相位估计值的可估计范围的限制。接收装置4可以不针对全部接收符号数据执行使相位估计值连续化的顺序运算。
（第二实施方式）
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，接收装置执行光相干接收。在第二实施方式中，对与第一实施方式的不同之处进行说明。
图6是示出光通信系统1a的结构例的图。光通信系统1a是执行M值相位偏移调制的光数字通信系统。在图6所示的光通信系统1a中，对与图1所示的第一实施方式的通信系统1相同的部分标注相同的符号，省略其说明。光通信系统1a具备光发送装置2a、光通信线路3a、以及光接收装置4a。光发送装置2a是光相位偏移调制发送器。光接收装置4a是光相干接收器。光通信线路3a是例如光纤。
光接收装置4a具备光前端部40a、恢复部41、以及差分解码部44。光前端部40a接收从光发送装置2a发送的光信号。光前端部40a从接收到的光信号中生成包含不需要的相位分量的接收符号数据。光前端部40a具备光振荡部400a、取得部401a、ADC 402、ADC 403、复数处理部404、以及合成部405。以下，将接收到的光信号称为“接收光信号”。
光振荡部400a是例如激光振荡器。光振荡部400a将预定频率的激光光输出到取得部401a。取得部401a通过将预定频率的激光光与接收光信号进行合波来生成同相分量的接收光信号和正交分量的接收光信号。
取得部401a具备光90度混合器406、PD 407、以及PD 408。光90度混合器406通过将预定频率的激光光与接收光信号进行合波来生成同相分量的接收光信号和正交分量的接收光信号。PD 407和PD 408是光电二极管。PD 407将与同相分量的接收光信号对应的模拟信号输出到ADC 402。PD 408将与正交分量的接收光信号对应的模拟信号输出到ADC 403。
与第一实施方式同样，相位偏移部441生成仅对从时间序列的接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”中的、感测到相位滑移发生的符号时刻的接收信号数据仅在经过1符号时间“Ts”的期间内根据相位滑移的倾斜进行相位偏移的接收信号数据“d（n）+I（n）”。
由此，第二实施方式的光接收装置4a（光相干接收器）能够通过用差分解码部44仅针对一部分接收信号数据执行相位偏移处理，从而在不使接收符号数据的相位估计值连续化的情况下消除相位估计值的可估计范围的限制。光接收装置4a可以不针对全部接收符号数据执行使相位估计值连续化的顺序运算。
（第三实施方式）
在第三实施方式中，接收装置接收QAM（Quadrature Amplitude Modulation：正交调幅）信号。在第三实施方式中，主要对与第一实施方式的不同之处进行说明。
第三实施方式的通信系统是使用图7所示的接收装置4b来代替图1所示的第一实施方式的通信系统1的接收装置4的结构。发送装置2发送的模拟信号是QAM信号。
图7是示出接收装置4b的结构例的框图。在图7所示的接收装置4b中，对与图1所示的第一实施方式的接收装置4相同的部分标注相同的符号，省略其详细说明。接收装置4b具备前端部40、恢复部51、QAM判定部52、感测部43、以及差分解码部54。
前端部40接收模拟信号。该模拟信号是QAM信号。前端部40通过与第一实施方式同样的处理从接收到的模拟信号中生成接收符号数据。以下，将从QAM信号生成的接收符号数据记载为QAM接收符号数据。
恢复部51与第一实施方式的接收装置4具备的恢复部41的不同之处在于，具备估计部510来代替估计部410。估计部510使用QPSK分区（参照非专利文献1）等方法，从QAM接收符号数据得到相位估计值由于相位滑移而变得不连续的时间序列的相位估计值“θe”。估计部510输出所得到的相位估计值“θe”。乘法部411将QAM接收符号数据乘以复数“exp（-jθe）”而得到的接收符号数据输出到QAM判定部52。
QAM判定部52从乘法部411取得接收符号数据。QAM判定部52针对所取得的接收符号数据执行识别处理（QAM符号判定处理）。即，QAM判定部52生成作为与M值的接收符号数据预先相对应的数据的接收信号数据“d（n）”。“n”表示符号时刻的索引，接收信号数据“d（n）”例如用十进制表现。QAM判定部52将生成的接收信号数据“d（n）”输出到差分解码部54。
感测部43从恢复部51取得相位估计值“θe”。与第一实施方式同样，感测部43基于各符号时刻的相位估计值“θe”来生成各符号时刻的相位滑移感测信息“I（n）”。
差分解码部54与第一实施方式的接收装置4具备的差分解码部44的不同之处在于，还具备映射器部541。映射器部541基于从感测部43取得的相位滑移感测信息“I（n）”和从QAM判定部52取得的接收信号数据“d（n）”来生成QAM相位滑移感测信息“I（n）’”。映射器部541针对接收符号数据中的属于QPSK环的各星座点，在相位滑移感测信息“I（n）”是“+1”（正值）的情况下，生成相当于偏移相位值“+π/2”的“I（n）’”，在相位滑移感测信息“I（n）”是“-1”（负值）的情况下，生成相当于偏移相位值“-π/2”的“I（n）’”。QPSK环是指以IQ平面的原点为中心的振幅相同的圆，其通过相位是“-3π/4”、“-π/4”、“π/4”、“3π/4”的相同振幅的星座点。映射器部541将QAM相位滑移感测信息“I（n）’”输出到相位偏移部441。
相位偏移部441仅对时间序列的接收信号数据“d（n）”中的、发生了相位滑移的接收信号数据“d（n）”，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内，基于QAM相位滑移感测信息“I（n）’”按比特级进行相位偏移。即，相位偏移部441将从接收符号数据得到的接收信号数据“d（n）”改写为接收信号数据“d（n）+I（n）’”。
取余处理部442从相位偏移部441取得接收信号数据“d（n）+I（n）’”，从延迟处理部440取得接收信号数据“d（n-1）”。取余处理部442使用接收信号数据“d（n）+I（n）’”来代替接收信号数据“d（n）+I（n）”，执行如式（1）所示的差分取余运算（差分取模运算）。式（1）的“y”是M-QAM信号中的M值。例如，在16QAM的情况下，“y”是16。
图8是示出16QAM的星座点的例子的图。在图8中，示出了信号空间图中的16QAM的星座点［0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15］。属于QPSK环的星座点是“0”、“3”、“12”、“15”的星座点、以及“5”、“6”、“9”、“10”的星座点。
在图8中定义的16QAM的情况下，针对星座点［0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15］，QAM相位滑移感测信息“I（n）’”是下述的值。
在相位滑移感测信息“I（n）”是“+1”（正值）的情况下，QAM相位滑移感测信息“I（n）’”为以下的式（2）。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
在相位滑移感测信息“I（n）”是“-1”（负值）的情况下，QAM相位滑移感测信息“I（n）’”为以下的式（3）。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
QAM相位滑移感测信息“I（n）’”通过离接收符号数据中的、进行相位滑移的星座点相当于偏移相位值“±π/2”的值（参照图8）来定义。在上述例子中，在点0相位滑移到点12的情况下，将QAM相位滑移感测信息“I（n）’”设定为“4”。在点0相位滑移到点3的情况下，将QAM相位滑移感测信息“I（n）’”设定为“-3”。
根据本实施方式，QAM判定部52通过针对从QAM信号生成的时间序列的接收符号数据进行QAM符号判定来生成接收信号数据“d（n）”。QAM判定部52是判定部的一例。感测部43基于接收符号数据的相位估计值“θe”来感测QAM接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生。映射器部541基于QAM判定部52生成的接收信号数据“d（n）”、以及示出由感测部43感测的相位滑移发生的相位滑移感测信息“I（n）”来生成相对于进行相位滑移的星座点的相当于偏移相位值的QAM相位滑移感测信息“I（n）’”。延迟处理部440使接收信号数据“d（n）”延迟1符号时间“Ts”，生成接收信号数据“d（n-1）”。接收信号数据“d（n-1）”是第一接收信号数据的一例。相位偏移部441仅对接收信号数据“d（n）”中的、感测到相位滑移发生的符号时刻的接收信号数据，仅在经过1符号时间“Ts”的期间内，对该接收信号数据加上QAM相位滑移感测信息“I（n）’”。由此，生成相位偏移的接收信号数据“d（n）+I（n）’”。接收信号数据“d（n）+I（n）’”是第二接收信号数据的一例。取余处理部442如式（1）那样导出接收信号数据“d（n）+I（n）’”与接收信号数据“d（n-1）”的差的利用除数“y”得到的余数“d’（n）”。
由此，第三实施方式的接收装置4b能够针对QAM接收符号数据在不使接收符号数据的相位估计值连续化的情况下消除相位估计值的可估计范围的限制。
说明了接收装置4、光接收装置4a和接收装置4b进行软件处理的情况下的硬件结构。图9是示出接收装置4的硬件结构例的装置结构图。接收装置4具备处理器71、存储部72和通信接口73。处理器71例如既可以是CPU，也可以是GPU。处理器71可以是多个。处理器71从存储部72读出程序来执行，由此，实现图1的恢复部41、判定部42、感测部43、以及差分解码部44。存储部72是各种存储器或存储装置等。存储部72存储用于执行恢复部41、判定部42、感测部43、以及差分解码部44的处理的程序等。存储部72还具有处理器71执行各种程序时的工作区等。通信接口73可通信地与其他装置连接，实现图1的前端部40。再有，上述程序既能够在记录介质中记录，也能够通过网络来提供。
光接收装置4a的硬件结构也与图9所示的接收装置4的硬件结构相同。但是，在光接收装置4a的情况下，通信接口73实现图6的光前端部40a。
接收装置4b的硬件结构也与图9所示的接收装置4的硬件结构相同。但是，在接收装置4b的情况下，处理器71实现图7的恢复部51、QAM判定部52、感测部43、以及差分解码部54。存储部72存储用于执行恢复部51、QAM判定部52、感测部43、以及差分解码部54的处理的程序等。
以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但是，具体结构不限于本实施方式，还包含不脱离本发明主旨的范围的设计等。
产业上的可利用性
本发明能够适用于执行无线通信或光通信的系统。
附图标记的说明
1…通信系统，1a…光通信系统，2…发送装置，2a…光发送装置，3…通信线路，3a…光通信线路，4…接收装置，4a…光接收装置，4b…接收装置，40…前端部，40a…光前端部，41…恢复部，42…判定部，43…感测部，44…差分解码部，51…恢复部，52…QAM判定部，54…差分解码部，71…处理器，72…存储部，73…通信接口，100…标记，400…振荡部，400a…光振荡部，401…取得部，401a…取得部，402…AD变换部，403…AD变换部，404…复数处理部，405…合成部，406…光90度混合器，407…光电二极管，408…光电二极管，410…估计部，411…乘法部，412…乘方部，413…求和部，414…变换部，415…除法部，440…延迟处理部，441…相位偏移部，442…取余处理部，510…估计部，541…映射器部。

Claims (7)

1.一种接收装置，其中，具备：
感测部，感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生，并且判定所述相位滑移的倾斜；
延迟处理部，生成使从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据；
相位偏移部，生成仅对从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据中的、感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内根据所述倾斜进行相位偏移的第二接收信号数据；以及
取余处理部，导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其中，所述感测部基于所述接收符号数据的相位估计值变化了规定阈值以上来感测所述相位滑移的发生。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的接收装置，其中，所述感测部基于多个所述接收符号数据的相位估计值的符号来判定所述相位滑移的倾斜，所述多个所述接收符号数据包含感测到所述相位滑移的发生的符号时刻及其稍前的符号时刻的所述接收符号数据。
4.一种接收装置，其中，具备：
判定部，通过针对从QAM（Quadrature Amplitude Modulation）信号中生成的时间序列的接收符号数据进行QAM符号判定来生成接收信号数据；
感测部，感测所述接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生；
映射器部，基于所述接收信号数据、和示出由所述感测部感测的相位滑移的发生的信息来生成相对于相位滑移的星座点的相当于偏移相位值的QAM相位滑移感测信息；
延迟处理部，生成使所述接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据；
相位偏移部，仅对感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内对该接收信号数据加上所述QAM相位滑移感测信息，由此，生成相位偏移的第二接收信号数据；以及
取余处理部，导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数。
5.一种接收方法，由接收装置执行，其中，所述接收方法包含：
感测时间序列的接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生并且判定所述相位滑移的倾斜的步骤；
生成使从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据的步骤；
生成仅对从时间序列的所述接收符号数据得到的接收信号数据中的、感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内根据所述倾斜进行相位偏移的第二接收信号数据的步骤；以及
导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数的步骤。
6.一种接收方法，其中，包含：
通过针对从QAM（Quadrature Amplitude Modulation）信号中生成的时间序列的接收符号数据进行QAM符号判定来生成接收信号数据的步骤；
感测所述接收符号数据的相位估计值中的相位滑移的发生的步骤；
基于所述接收信号数据、和示出相位滑移的发生的信息来生成相对于相位滑移的星座点的相当于偏移相位值的QAM相位滑移感测信息的步骤；
生成使所述接收信号数据延迟1符号时间的第一接收信号数据的步骤；
仅对感测到所述相位滑移的发生的符号时刻的所述接收信号数据仅在经过1符号时间的期间内对该接收信号数据加上所述QAM相位滑移感测信息由此生成相位偏移的第二接收信号数据的步骤；以及
导出所述第二接收信号数据与所述第一接收信号数据的差的余数的步骤。
7.一种程序，其中，所述程序用于使计算机作为根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的接收装置具备的各功能部发挥作用。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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